JP2005065210A - 無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 各通信局が互いの存在を認識できないというデッドロック状態を回避して、自律分散型のマルチチャネル無線ネットワークを形成する。
【解決手段】 通信局は、新規参入時やリフレッシュ時に、ビーコン信号に記載されている各チャネルの干渉情報を基に、なるべく多くの通信局が受信できるチャネルをビーコン送信チャネルに選択する。また、ビーコンを受信できない周辺局がある場合には、ビーコン送信チャネルの変更を試みる。通信局は、特定のチャネル上でビーコン受信動作を行なうことですべての周辺局からビーコンを受信でき、デッドロック状態を回避できる。
【選択図】 図１３

Description

本発明は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）のように複数の無線局間で相互に通信を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、制御局となる装置を特に配置せずに各通信局の自律分散的な動作により無線ネットワークが構築される無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。

さらに詳しくは、本発明は、複数のチャネルが用意されている通信環境下において、近隣の無線システムが干渉し合うことなく特定の制御局の介在なしに自律分散型の無線ネットワークを形成する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、各通信局が自己のビーコン送信用チャネルとデータ送信用のチャネルを適宜決定してマルチチャネル自律分散型の無線ネットワークを形成する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。

複数のコンピュータを接続してＬＡＮを構成することにより、ファイルやデータなどの情報の共有化、プリンタなどの周辺機器の共有化を図ったり、電子メールやデータ・コンテンツの転送などの情報の交換を行なったりすることができる。

従来、光ファイバーや同軸ケーブル、あるいはツイストペア・ケーブルを用いて、有線でＬＡＮ接続することが一般的であったが、この場合、回線敷設工事が必要であり、手軽にネットワークを構築することが難しいとともに、ケーブルの引き回しが煩雑になる。また、ＬＡＮ構築後も、機器の移動範囲がケーブル長によって制限されるため、不便である。

そこで、有線方式によるＬＡＮ配線からユーザを解放するシステムとして、無線ＬＡＮが注目されている。無線ＬＡＮによれば、オフィスなどの作業空間において、有線ケーブルの大半を省略することができるので、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などの通信端末を比較的容易に移動させることができる。

近年では、無線ＬＡＮシステムの高速化、低価格化に伴い、その需要が著しく増加してきている。特に最近では、人の身の回りに存在する複数の電子機器間で小規模な無線ネットワークを構築して情報通信を行なうために、パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）の導入の検討が行なわれている。例えば、２．４ＧＨｚ帯や、５ＧＨｚ帯など、監督官庁の免許が不要な周波数帯域を利用して、異なった無線通信システムが規定されている。

無線ネットワークに関する標準的な規格の１つにＩＥＥＥ（Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１（例えば、非特許文献１を参照のこと）や、ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２（例えば、非特許文献２又は非特許文献３を参照のこと）やＩＥＥＥ３０２．１５．３、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信などを挙げることができる。ＩＥＥＥ８０２．１１規格については、無線通信方式や使用する周波数帯域の違いなどにより、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格…などの各種無線通信方式が存在する。

一般的には、無線技術を用いてローカル・エリア・ネットワークを構成するために、エリア内に「アクセス・ポイント」又は「コーディネータ」と呼ばれる制御局となる装置を１台設けて、この制御局の統括的な制御下でネットワークを形成する方法が用いられている。

アクセス・ポイントを配置した無線ネットワークでは、ある通信装置から情報伝送を行なう場合に、まずその情報伝送に必要な帯域をアクセス・ポイントに予約して、他の通信装置における情報伝送と衝突が生じないように伝送路の利用を行なうという、帯域予約に基づくアクセス制御方法が広く採用されている。すなわち、アクセス・ポイントを配置することによって、無線ネットワーク内の通信装置が互いに同期をとるという同期的な無線通信を行なう。

ところが、アクセス・ポイントが存在する無線通信システムで、送信側と受信側の通信装置間で非同期通信を行なう場合には、必ずアクセス・ポイントを介した無線通信が必要になるため、伝送路の利用効率が半減してしまうという問題がある。

これに対し、無線ネットワークを構成する他の方法として、端末同士が直接非同期的に無線通信を行なう「アドホック（Ａｄ−ｈｏｃ）通信」が考案されている。とりわけ近隣に位置する比較的少数のクライアントで構成される小規模無線ネットワークにおいては、特定のアクセス・ポイントを利用せずに、任意の端末同士が直接非同期の無線通信を行なうことができるアドホック通信が適当であると思料される。

ところで、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などの情報機器が普及し、オフィス内に多数の機器が混在する作業環境下では、通信局が散乱し、複数のネットワークが重なり合って構築されていることが想定される。このような状況下では、単一チャネルを使用した無線ネットワークの場合、通信中に他のシステムが割り込んできたり、干渉などにより通信品質が低下したりしても、事態を修復する余地はない。

このため、従来の無線ネットワーク・システムでは、他のネットワークとの共存のために周波数チャネルをあらかじめ複数用意しておき、アクセス・ポイントとなる無線通信装置において利用する周波数チャネルを１つ選択して動作を開始する方法が一般に採用されている。

このようなマルチチャネル通信方式によれば、通信中に他のシステムが割り込んできたり、干渉などにより通信品質が低下したりしたときに、利用する周波数チャネルを切り替えることにより、ネットワーク動作を維持し、他のネットワークとの共存を実現することができる。

例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．３の高速無線ＰＡＮシステムにおいても、システムで利用可能な周波数チャネルが複数用意され、無線通信デバイスは電源投入後に周囲にピコネット・コーディネータ（ＰＮＣ）としてビーコン信号を送信しているデバイスの有無を確認するため、すべての利用可能なチャネルにわたってスキャン動作を行なうことで利用する周波数チャネルを選択する、というアルゴリズムが採用されている。

制御局を配置しない自律分散型のアドホック・ネットワークにおいては、近隣で稼動中の異なる無線ネットワークとの干渉を極力抑えるために、周波数チャネルに関するリソース管理は重要である。しかしながら、ネットワークで使用する周波数チャネルを一斉に切り替えるためには、コーディネータあるいはアクセス・ポイントと呼ばれる代表局が各端末局に利用チャネルの指示を行なう必要がある。言い換えれば、アドホック・ネットワークにおいて周波数チャネルを切り替えることは困難である。

複数の周波数チャネルを使い分けるために、 ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２を例にとると、一斉にチャネルを切り替える方法が考えられている。例えば、中央制御局であるＡＰ（基地局）が、周波数チャネルを変更する旨を繰り返し報知し、あるタイミングで、ＡＰと、ＡＰに接続しているＭＴ（移動局）が一斉にチャネルを切り替える。切り替えるべきか否かの判断はＡＰ主導により決定される。判断する上での情報は、例えば以下の処理手順を経て取得することができる。

（１）ＡＰの指示により、接続中のＭＴが通信を一時的に休止し、別の周波数チャネルをスキャンしてチャネル品質評価をし、その結果をＡＰに報告する。
（２）ＡＰの指示により、ＡＰが一時的に報知チャネルの送信を停止し、接続中のＭＴが現在使用中の周波数チャネルをスキャン並びにチャネル品質評価をし、その結果をＡＰに報告するなどの処理手順を踏むことで集積している。

また、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信においては、マスタと呼ばれる中央制御局が基準となってランダムに周波数ホッピングすることで各周波数チャネルを公平に利用する方法が採られている。ネットワークを構成するためにはの存在が必須で、周波数チャネルのホッピング・パターンと時間軸方向の同期の基準になっている。マスタが消失した場合は、それまで形成されたネットワークは一旦切断状態となり、新たなマスタを選択する処理が必要になる。

また、ＩＥＥＥ８０２．１１系の無線ＬＡＮシステムにおいては、最初にアクセス・ポイントが設定した周波数チャネルを利用してネットワークが形成されるので、基地局を配置せずにアドホック・ネットワークを構築することが困難である。他の周波数チャネルで動作するＡＰに収容されている無線通信装置（端末）と通信を行なう場合には、ＡＰ同士を例えば有線ＬＡＮのケーブルなどで接続しておかなければならない。つまり、収容されたＡＰ同士が接続されていなければ、物理的に隣接して存在する無線通信装置（端末）同士が異なるＡＰに収容されていても通信が行なえない。

また、ＩＥＥＥ８０２．１５．３の高速無線ＰＡＮシステムにおいても、最初にすべての周波数チャネルのスキャンを行ない、周辺に存在するコーディネータの探索を行なうことは可能であるが、一旦特定の周波数チャネルでの運用が開始されてしまうと、他の周波数チャネルの利用状況を把握することができない。このため、近隣に利用している周波数チャネルの異なるピコネットが存在しても、そのピコネットに接続されている無線通信装置との通信が行なえない。

このように従来の無線通信方式では、周波数チャネル切り替えのタイミング、参入している端末が相互に同期して周波数チャネル切り替え動作を開始するためにメッセージ交換などによって実現するセットアップ処理、周波数チャネル切り替えを決定するための調停処理などといった複雑な機構が必要になる。また、制御を主体的に行なう、ＩＥＥＥ８０２．１１やＨｉｐｅｒＬＡＮ／２におけるＡＰ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信におけるマスタといった中央制御局の存在が必須である。仮にＡＰやマスタなどの中央制御局が消失した場合には、その代わりになる中央制御局を選択する何らかのプロトコル処理若しくは人為的な設定変更作業が必要になり、その処理の間は通信が途絶えるという問題点がある。

また、自チャネルの干渉は測定だけでなく隣接チャネルを使用した場合の干渉を測定して周波数チャネルを決定する無線通信システムについても提案がなされているが（例えば、特許文献１を参照のこと）、これは基地局の介在によりマルチチャネルが実現されるシステムであり、自律分散型のシステムには適用できない。

例えば、通信局が自局にとって最適なチャネルでビーコンを送信することによって、トラフィック受信チャネルを指定するという方法が考えられる。しかしながら、自局にとって最適なチャネルでも、そのビーコンを受信する通信局にとっては干渉を受けているチャネルである可能性がある。勿論、通信局が自局を基準にして選択したビーコン送信チャネルが必ずしもすべての周辺通信局にとっても受信可能なチャネルであるとは限らない。

また、一方の局のビーコン送信チャネルが他方の局では干渉チャネル若しくは通信品質が劣化し使用不能なチャネルであった場合には、これらの通信局は、仮に他のチャネル上では通信し合うことができたとしても、お互いの存在を永遠に認識することができないというデッドロックの状態に陥ってしまう。

特開平６−３７７６２号公報 Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＩＳＯ／ＩＥＣ ８８０２−１１：１９９９（Ｅ） ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１， １９９９ Ｅｄｉｔｉｏｎ， Ｐａｒｔ１１：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ） Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ＥＴＳＩ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ７６１−１ Ｖ１．３．１ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ ２； Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＬＣ） Ｌａｙｅｒ； Ｐａｒｔ１： Ｂａｓｉｃ Ｄａｔａ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ７６１−２ Ｖ１．３．１ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ ２； Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＬＣ） Ｌａｙｅｒ； Ｐａｒｔ２： Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＲＬＣ）ｓｕｂｌａｙｅｒ

本発明の目的は、複数のチャネルが用意されている通信環境下において、通信局同士が干渉し合うことなく互いに自律分散的に動作することによりネットワークを好適に形成することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。

本発明のさらなる目的は、特定の制御局を必要としない自律分散型の無線ネットワークにおいて、複数の周波数チャネルを効果的に利用してチャネル・アクセスを行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。

本発明のさらなる目的は、各通信局が互いの存在を認識できないというデッドロック状態を回避して、自律分散型のマルチチャネル無線ネットワークを形成することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。

本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、複数のチャネルが用意されている通信環境下において、制御局を配置せずに複数の通信局により自律分散型のネットワークを形成する無線通信システムであって、
各通信局は、より多くの周辺局が受信可能なチャネルを利用して所定の周期でビーコン信号を送信する、
ことを特徴とする無線通信システムである。

但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。

自律分散型の無線通信システムでは、各通信局は伝送フレーム周期内でビーコン情報を報知するとともに、他局からのビーコン信号のスキャン動作を行なうことによりネットワーク構成を認識することができる。ところが、マルチチャネルを利用する自律分散型ネットワークの場合、伝送フレームが周波数軸上に利用チャネル数分だけ多重化された構成となっているため、通信局は他の通信のビーコン送信タイミングにおいて同じチャネル上に移行していなければビーコンを受信することはできず、新規参入局は自局のビーコン送信タイミングや送信チャネルを決定することが困難である。

また、通信局が自局にとって最適なチャネルであっても、通信相手となる他局にとっては干渉を受けているチャネルである可能性がある。勿論、通信局が自局を基準にして選択したビーコン送信チャネルが必ずしもすべての周辺局にとっても受信可能なチャネルであるとは限らない。例えば、一方の局のビーコン送信チャネルが他方の局では干渉チャネル若しくは通信品質が劣化し使用不能なチャネルであった場合には、これらの通信局は、仮に他のチャネル上では通信し合うことができたとしても、お互いの存在を永遠に認識することができないというデッドロックの状態に陥ってしまう。

本発明では、各通信局が定期的に送信するビーコン信号（もしくは何らかの干渉情報を報知する信号）に自局が受けている干渉のレベル情報を載せて送信するようになっている。そこで、通信局は、周辺局から受信したビーコン情報に基づいて干渉状況を把握した上で通信チャネルを決定する。したがって、周辺通信局が酷く干渉を受けているチャネルを通信チャネルとして利用することを避けることにより、自律分散的に通信チャネルをコントロールすることができる。

通信局は、新規参入時やリフレッシュ時に、ビーコン信号に記載されている各チャネルの干渉情報を基に、なるべく多くの通信局が受信できるチャネルをビーコン送信チャネルに選択する。また、ビーコンを受信できない周辺局がある場合には、ビーコン送信チャネルの変更を試みる。

したがって、本発明によれば、各チャネルにおける周辺局の干渉レベルを考慮して、なるべく多くの通信局が受信できるチャネルをビーコン送信チャネルとして選択して動作するので、お互いの存在を永遠に認識することができないというデッドロックの状態に陥ることを極力回避することができる。また、各通信局は、送信データがなくビーコンの受信だけを行なっている期間中はチャネルの切り替えが不要となる。

通信局は、自局が受けている干渉が許容レベルであれば、なるべく周辺通信局と同一の通信チャネルを利用することにより、ＲＴＳ／ＣＴＳパケットの交換やチャネル移行に必要とされるオーバーヘッドを軽減することができる。

また、通信局は、ビーコン送信チャネル以外のチャネルを用いてデータ送信動作を行なうようにしてもよい。例えば、通信相手のビーコン信号から得られる干渉情報に基づいて、通信局間では干渉レベルの低い最適なチャネルを用いてトラフィックを送信するようにしてもよい。

通信局は、例えば自局が広帯域を必要とするかどうかに応じてビーコン送信チャネルを決定するようにしてもよい。例えば、自局が広帯域を必要とする場合には、なるべく他の通信局が利用していなく自身にとって干渉レベルの低いチャネルを選択し、ビーコンの送信を開始する。自分が広帯域を送信する側でも受信する側でも同様の動作を行なう。

他方、広帯域が必要でない通信局は、チャネル変更時のオーバーヘッドなどを考慮すると、周辺通信局となるべく同一チャネルでビーコンを送信した方がよいので、最も多くの通信局がビーコンを送信しているチャネル（最多チャネル）に注目する。

その最多チャネルで、自分を含む周辺局が大きな干渉を受けていない場合は、そのチャネルでビーコンの送信を開始する。また、最低レートで送信しているビーコンが受信できないほどの大きな干渉を受けている通信局が複数ある場合は、平均干渉レベルが最も低くなるチャネルを選択し、そこでビーコンを送信開始するようにする。

また、本発明に係る無線通信システムによれば、ビーコン送信後に、そのビーコン送信局に対して優先的な通信権を与えることによって、自律分散的にトラフィックの往来を管理することができる。このとき、ビーコン送信後、優先的に利用するチャネルを受信側の干渉状況に応じて、ビーコン送信チャネルとは異なる、トラフィック送信に最適なチャネルへ移行することも可能である。

また、本発明に係る自律分散型の無線通信システムでは、各チャネル上においてビーコン送信タイミング直後に配置される優先送信期間以外の期間ではＣＳＭＡ／ＣＡに基づくランダム・アクセスが行なうことができる。このとき、衝突を回避し通信品質を向上させる手段としてＲＴＳ／ＣＴＳ方式を採用することができる。この通信方式では、データ送信元の通信局はデータ送信先の通信局のビーコン送信チャネル上で送信要求パケットＲＴＳを送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットＣＴＳを受信したことに応答してデータ送信を開始する。

ここで、データ送信元の通信局は、データ送信先の通信局からは隠れ端末となる通信局が存在することを想定して、ＲＴＳ信号の送信に先駆けて、自局のビーコン送信チャネル上で、ＲＴＳ信号とマルチプレクスしたビーコンを送信するようにしてもよい。このようなビーコンを受信した周辺局は、ＲＴＳ／ＣＴＳ手続に基づくデータ伝送が行なわれるチャネル上で所定時間のデータ送信を差し控えることにより、干渉を回避するようにする。

このとき、データ送信元のビーコン送信チャネルとデータ送信先の通信局のビーコン送信チャネルが一致する場合には、ＲＴＳ信号とマルチプレクスしたビーコンをＲＴＳ信号そのものであるとみなす。また、データ送信先の通信局は、当該ビーコンを受信したことに応答してＣＴＳ信号を返すことにより、データ送信を開始することができる。このようにして、ＲＴＳ信号の再送を省略することにより、マルチチャネルにおけるＲＴＳ／ＣＴＳ手続のオーバーヘッドを軽減することができる。

また、本発明の第２の側面は、複数のチャネルが用意されている通信環境下において、制御局を配置せずに複数の通信局が自律分散的にネットワークを形成する無線通信システムであって、
各通信局は、自局のビーコン送信チャネル上で所定の伝送フレーム周期でビーコンを送信するとともに、通信を行なう必要がない他局が設定しているビーコン送信チャネルが現在現在自局が利用しているチャネルと異なる場合には、当該他局からのビーコンの受信動作を省略し、ビーコン受信のためのチャネル切り替えを行なわないようにする、
ことを特徴とする無線通信システムである。

上述したように、本発明の第１の側面に係る無線通信システムによれば、マルチチャネル方式の自律分散ネットワークで、通信局はより最適なチャネルを自局のビーコン送信チャネルに設定することができる。

ここで、各通信局は、所定の伝送フレーム周期でビーコンを送信して周辺局の存在把握やネットワーク状態の報知を行なうとともに、周辺局のビーコンを受信する必要がある。マルチチャネル方式のネットワークでは、ビーコンを受信するためには、通信局は、周辺局のビーコン送信タイミングに合わせてビーコン送信チャネルに移行しなければならない。しかしながら、チャネル切り替えには、ハードウェア動作上約３００マイクロ秒程度の時間を要する。このため、データ通信中の通信局が、他局のビーコンを受信するために、データ通信を中断し、チャネル移行並びにビーコン受信を行なった後、元のチャネルに移行してデータ通信を再開する場合、オーバーヘッドが大きくなってしまう。

そこで、本発明の第２の側面では、通信局は、他局のビーコン送信タイミングが近づいていることを把握した場合、当該ビーコン送信局と通信を行なう必要があるかどうかを判断した上で、ビーコンを受信する必要がなく、且つ現在利用しているチャネルがビーコン送信チャネルとは相違する場合には、ビーコンの受信動作を省略するようにした。

このように、必要のないビーコンの受信動作を省略することにより、ビーコン移行に要する時間や装置の消費電力を省略し、通信容量を増大することができる。

ここで、本発明に係る無線通信システムでは、ビーコン送信局に対して優先的な通信権を与えることによって、自律分散的にトラフィックの往来を管理するが（前述）、ビーコン送信局は必ずしもビーコン送信チャネル上で優先送信権を獲得するとは限らない。すなわち、ビーコン送信局は、優先的に利用するチャネルを受信側の干渉状況に応じて、ビーコン送信チャネルとは異なるトラフィック送信に最適なチャネルへ移行する可能もある。

ビーコン送信局がビーコン送信直後にチャネルを移行してデータ通信を開始する可能性があるが、通信局がビーコン受信動作を省略すると、このようなチャネル移行動作を認識することができなくなる。そこで、通信局は、ビーコン受信動作を省略した場合には、ビーコン送信タイミングを基にＲＴＳ、ＣＴＳ信号の送信タイミングを推定し、これらのタイミングだけ現在利用しているチャネルにおいて受信動作を行ない、ビーコン送信局が現在利用しているチャネルに移行してきたかどうかを検知する。

そして、通信局は、ＲＴＳ、ＣＴＳ信号の送信タイミングでビーコン送信局が現在利用しているチャネルに移行してきたことを検知した場合には、自局のデータ通信動作を差し控えることにより、通信の衝突を回避する。一方、検知しなかった場合には、ビーコン送信局が別のチャネル上で優先送信権を獲得していると認識し、現在利用しているチャネル上での自局のデータ通信動作を継続して行なう。

このように、他局のビーコンの受信動作を省略した場合には、ビーコン送信局がビーコン送信により獲得した優先送信期間において、所定期間だけ受信動作を行なうことにより、不要なチャネル移行を行なうことなく、且つ通信の衝突を回避することができる。

また、本発明の第３の側面は、複数のチャネルが用意され、特定の制御局を配置しない無線通信環境下で自律分散的に動作するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
データ送受信用のチャネルを設定するチャネル設定ステップと、
データ送受信を制御する通信制御ステップと、
自局が受けている干渉のレベル情報を含んだビーコン信号を生成するビーコン生成ステップと、
周辺局から受信したビーコン信号を解析するビーコン解析ステップを備え、
前記チャネル設定ステップでは、周辺局から受信したビーコンに含まれる干渉レベル情報に基づいて周辺局における各チャネルの干渉状況を把握した上で通信チャネルを決定する、
ことを特徴とするコンピュータ・プログラムである。

また、本発明の第４の側面は、複数のチャネルが用意され、特定の制御局を配置しない無線通信環境下で自律分散的に動作するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
自局のビーコン送信チャネルを設定してビーコンを送信するビーコン送信ステップと、
周辺局からのビーコン受信動作を制御するビーコン受信制御ステップと、
周辺局から受信したビーコン信号を解析するビーコン解析ステップと、
データ通信チャネルを設定してデータ通信動作を制御する通信制御ステップを備え、
前記ビーコン受信制御ステップは、
他局のビーコン送信タイミングが近づいていることを把握するサブステップと、
当該ビーコン送信局と通信を行なう必要があるかどうかを判断するサブステップと、
ビーコンを受信する必要がなく且つ現在利用しているチャネルがビーコン送信チャネルとは相違する場合にはビーコンの受信動作を省略するサブステップとを含む、
ことを特徴とするコンピュータ・プログラムである。

本発明の第３及び第４の各側面に係るコンピュータ・プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムを定義したものである。換言すれば、本発明の第３及び第４の各側面に係るコンピュータ・プログラムをコンピュータ・システムにインストールすることによってコンピュータ・システム上では協働的作用が発揮され、無線通信装置として動作する。このような無線通信装置を複数起動して無線ネットワークを構築することによって、本発明の第１及び第２の各側面に係る無線通信システムと同様の作用効果を得ることができる。

本発明によれば、特定の制御局を必要としない自律分散型の無線ネットワークにおいて、複数の周波数チャネルを効果的に利用してチャネル・アクセスを行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。

また、本発明によれば、各通信局が互いの存在を認識できないというデッドロック状態を回避して、自律分散型のマルチチャネル無線ネットワークを形成することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。

本発明に係るマルチチャネル自律分散型の無線通信システムによれば、通信局同士のデッドロック状態を好適に回避することができるとともに、効率のよい周波数配置によりシステム全体のスループットを向上させることができ、さらに他システムへの影響を軽減することができる。

また、本発明に係るマルチチャネル自律分散型の無線通信システムによれば、ビーコンを送信して周辺局の存在把握やネットワーク状態の報知を行なうとともに、周辺局のビーコンを受信する必要があるが、必要のないビーコンの受信動作を省略することにより、ビーコン移行に要する時間や装置の消費電力を省略し、通信容量を増大することができる。

また、ビーコン受信動作を省略した場合には、ビーコン送信タイミングを基にＲＴＳ、ＣＴＳ信号の送信タイミングを推定し、これらのタイミングだけ現在利用しているチャネルにおいて受信動作を行なうことにより、不要なチャネル移行を行なうことなく、且つ通信の衝突を回避することができる。

本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。

Ａ．システム構成
本発明において想定している通信の伝搬路は無線であり、且つ複数の周波数チャネルすなわちマルチチャネルからなる伝送媒体を用いて、複数の通信局間でネットワークを構築する。また、本発明で想定している通信は蓄積交換型のトラヒックであり、パケット単位で情報が転送される。

本発明に係る無線ネットワーク・システムは、コーディネータを配置しない自律分散型のシステム構成であり、緩やかな時分割多重アクセス構造を持った伝送（ＭＡＣ）フレームにより複数のチャネルを効果的に利用した伝送制御が行なわれる。また、各通信局は、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：キャリア検出多重接続）に基づくアクセス手順に従い直接非同期的に情報を伝送するアドホック通信を行なうこともできる。

このように制御局を特に配置しない無線通信システムでは、各通信局は適宜選択されるビーコン送信チャネル上でビーコン情報を報知することにより、近隣（すなわち通信範囲内）の他の通信局に自己の存在を知らしめるとともに、ネットワーク構成を通知する。また、各通信局は、利用チャネル上でスキャン動作してビーコン信号を受信することにより周辺局を検知するとともに、ビーコンに記載されている情報を解読することによりネットワーク構成を認識する（又はネットワークに参入する）ことができる。また、通信局は伝送フレーム周期の先頭でビーコンを送信するので、各通信局が利用する各チャネルにおける伝送フレーム周期はビーコン間隔によって定義される。

以下に説明する各通信局での処理は、基本的に、本発明に係る自律分散型ネットワークに参入するすべての通信局で実行される処理である。但し、場合によっては、ネットワークを構成するすべての通信局が、以下に説明する処理を実行するとは限らない。

図１には、本発明の一実施形態に係る無線通信システムを構成する通信装置の配置例を示している。この無線通信システムでは、特定の制御局を配置せず、各通信装置が自律分散的に動作し、アドホック・ネットワークが形成されている。同図では、通信装置＃０から通信装置＃６までが同一空間上に分布している様子を表わしている。

また、同図において、各通信装置の通信範囲を破線で示してあり、その範囲内にある他の通信装置と互いに通信ができるのみならず、自己の送信した信号が干渉する範囲として定義される。すなわち、通信装置＃０は近隣にある通信装置＃１、＃４と通信可能な範囲にあり、通信装置＃１は近隣にある通信装置＃０、＃２、＃４と通信可能な範囲にあり、通信装置＃２は近隣にある通信装置＃１、＃３、＃６と通信可能な範囲にあり、通信装置＃３は近隣にある通信装置＃２と通信可能な範囲にあり、通信装置＃４は近隣にある通信装置＃０、＃１、＃５と通信可能な範囲にあり、通信装置＃５は近隣にある通信装置＃４と通信可能な範囲にあり、通信装置＃６は近隣にある通信装置＃２と通信可能な範囲にある。

ある特定の通信装置間で通信を行なう場合、通信相手となる一方の通信装置からは聞くことができるが他方の通信装置からは聞くことができない通信装置、すなわち「隠れ端末」が存在する。

図２には、本発明の一実施形態に係る無線ネットワークにおいて通信局として動作する無線通信装置の機能構成を模式的に示している。図示の無線通信装置は、複数のチャネルが用意されている通信環境下において、同じ無線システム内では効果的にチャネル・アクセスを行なうことにより、他の無線システムと干渉し合うことなく適当なアドホック・ネットワークを形成することができる。

無線通信装置１００は、インターフェース１０１と、データ・バッファ１０２と、中央制御部１０３と、ビーコン生成部１０４と、制御信号生成部１０５と、無線送信部１０６と、タイミング制御部１０７と、チャネル設定部１０８と、アンテナ１０９と、無線受信部１１０と、制御信号解析部１１１と、ビーコン解析部１１２と、情報記憶部１１３とで構成される。

インターフェース１０１は、この無線通信装置１００に接続される外部機器（例えば、パーソナル・コンピュータ（図示しない）など）との間で各種情報の交換を行なう。

データ・バッファ１０２は、インターフェース１０１経由で接続される機器から送られてきたデータや、無線伝送路経由で受信したデータをインターフェース１０１経由で送出する前に一時的に格納しておくために使用される。

中央制御部１０３は、無線通信装置１００における一連の情報送信並びに受信処理の管理と伝送路のアクセス制御（マルチチャネルにおけるスキャン設定動作やチャネル設定動作、ビーコン受信動作、ＲＴＳ／ＣＴＳ方式に則ったデータ通信動作などを含む）を一元的に行なう。

ビーコン生成部１０４は、近隣にある無線通信装置との間で周期的に交換されるビーコン信号を生成する。

制御信号生成部１０５は、データ送信に先立ち、必要に応じて送信要求（ＲＴＳ：Ｒｅｑｕｅｓｔ ｔｏ Ｓｅｎｄ）信号や確認通知（ＣＴＳ：Ｃｌｅａｒ ｔｏ Ｓｅｎｄ）信号などの制御情報（後述）を生成する。本実施形態では、ＲＴＳ信号とビーコン信号をマルチプレクスして送信することもある。但し、マルチチャネル自律分散型の通信環境下でのＲＴＳ／ＣＴＳ通信方式については後に詳解する。

無線送信部１０６は、データ・バッファ１０２に一時格納されているデータやビーコンを無線送信するために、所定の変調処理を行なう。なお、本実施形態では、ビーコン信号は、設定可能な最低レートで送信され、なるべく多くの通信局が受信できるようにする。

アンテナ１０９は、他の無線通信装置宛に信号を選択された周波数チャネル上で無線送信し、あるいは他の無線通信装置から送られる信号を収集する。本実施形態では、単一のアンテナを備え、送受信をともに並行しては行なえないものとする。また、同時刻に複数の周波数チャネルをハンドルすることはできないものとする。

無線受信部１１０は、所定の時間に他の無線通信装置から送られてきた情報やビーコンなどの信号を受信処理する。無線送信部１０６及び無線受信部１１０における無線送受信方式は、例えば無線ＬＡＮに適用可能な、比較的期オ距離の通信に適した各種の通信方式を適用することができる。具体的には、ＵＷＢ方式、ＯＦＤＭ方式、ＣＤＭＡ方式などを採用することができる。また、本実施形態では、各通信局は各チャネルの通信品質を基に自局のビーコン送信チャネルやデータ通信チャネルを決定する。このため、無線受信部１１０は、各チャネルにおける伝搬路状況を推定し、中央制御部１０３に通知する。

タイミング制御部１０７は、無線信号を送信並びに受信するためのタイミングの制御を行なう。例えば、自局のビーコン送信チャネル上で規定した伝送フレーム周期の先頭における自局のビーコン送信タイミングや、各チャネルにおける周辺局からのビーコン受信タイミング、各チャネルにおけるスキャン動作周期、ビーコン送信チャネルやチャネル干渉情報を設定するリフレッシュ周期、ＲＴＳ／ＣＴＳ方式に則った各パケット（ＲＴＳ、ＣＴＳ、データ、ＡＣＫなど）の送信タイミング（フレーム間スペース（ＩＦＳ））などを制御する。

チャネル設定部１０８は、マルチチャネル方式の無線信号を実際に送受信するチャネルを選択する。本実施形態では、なるべく多くの通信局が受信できるチャネルをビーコン送信チャネルとして設定する。また、通信相手のビーコン信号から得られる干渉情報に基づいて、通信局間では干渉レベルの低い最適なチャネルをデータ送信チャネルに設定することもできる。

どのチャネルが自局においてトラフィックの受信に最適であるかどうかは、例えば各チャネルをスキャン動作する際に、通信品質を計測することによって判断することができる。また、各チャネルの状態は時々刻々と変動することから、新規参入時の他、所定周期でリフレッシュ動作を行なって最新のチャネル干渉情報を得てチャネル設定動作を行なう。勿論、いずれかのチャネルで通信品質が所定値以上変化したときにビーコン送信チャネルを再設定するようにしてもよい。なお、チャネルの通信品質の計測方法やビーコン送信チャネルの再設定は本発明の要旨には直接関連しないので、本明細書中ではこれ以上説明しない。

制御信号解析部１１１は、周辺の無線通信装置から送られてきたＲＴＳ信号（ビーコン信号にマルチプレクスされたＲＴＳ信号を含む）やＣＴＳ信号などの制御情報を解析する。

ビーコン解析部１１２は、周辺局から受信したビーコン信号を解析し、近隣の無線通信装置の存在などを解析する。例えば、周辺局のビーコン送信チャネルやその受信タイミング、受信ビーコンに記載されているチャネル干渉情報などの情報は近隣装置情報として情報記憶部１１３に格納される。

情報記憶部１１３は、中央制御部１０３において実行される一連のアクセス制御動作などの実行手順命令（スキャン設定やチャネル設定などを行なうプログラム）や、自己のビーコン送信タイミングやビーコン送信チャネル、他の通信局のビーコン送信タイミングやビーコン送信チャネルなどのマルチチャネル情報、近隣装置情報、自局や周辺局の各チャネルにおける干渉情報などを蓄えておく。

無線通信装置１００が無線ネットワークを運用するためには、各チャネルにおける通信品質を確認し、自局にとって最も良好なチャネルをビーコン送信用の基準チャネルに設定する。そして、自局のビーコン送信チャネル上で、既存の局がある場合には時間的に重ならないように、既存の局がない場合には任意のタイミングで自己のビーコン送信タイミングを決定する。各チャネルの通信品質や、自局のビーコン送信チャネルやその他のビーコン送受信に関する情報は、情報記憶部１１３に格納される。ビーコン信号の構成については後述する。

Ｂ．チャネル上でのアクセス動作
本実施形態では、通信局として動作する無線通信装置１００は、複数のチャネルが用意され、特定の制御局を配置しない通信環境下で、緩やかな時分割多重アクセス構造を持った伝送（ＭＡＣ）フレームにより複数のチャネルを効果的に利用した伝送制御、又はＣＳＭＡ／ＣＡに基づくランダム・アクセスなどの通信動作を行なう。

ここで、ＣＳＭＡはキャリア検出に基づいて多重アクセスを行なう接続方式である。無線通信では、自ら情報送信した信号を受信することが困難であることから、ＣＳＭＡ／ＣＤではなくＣＳＭＡ／ＣＡ方式により、他の通信装置の情報送信がないことを確認してから、自らの情報送信を開始することによって、衝突を回避する。

各通信局は、自局並びに周辺局の各チャネルの干渉情報に基づいてなるべく多くの通信局が受信できるチャネルをビーコン送信チャネルに選択する。そして、最多チャネル上でビーコン情報を報知することにより、近隣（すなわち通信範囲内）の他の通信局に自己の存在を知らしめるとともに、ネットワーク構成を通知することにより、近隣（すなわち通信範囲内）の他の通信局に自己の存在を知らしめるとともに、ネットワーク構成を通知する。ビーコン送信周期のことを、「伝送フレーム（Ｔ＿ＳＦ）」と定義し、例えば４０ミリ秒とする。ビーコン送信チャネルはチャネル設定部１０８により設定される。

また、ある通信局の通信範囲に新規に参入する通信局は、ビーコン信号を受信することにより、通信範囲に突入したことを検知するとともに、ビーコンに記載されている情報を解読することによりネットワーク構成を認識することができる。そして、ビーコンの受信タイミングと緩やかに同期しながら、周辺局からビーコンが送信されていないタイミングに自局のビーコン送信タイミングを設定する。

本実施形態に係る各通信局のビーコン送信手順について、図３を参照しながら説明する。但し、ここではまず単一チャネル上で各通信局のビーコンが配置されている場合について説明する。

ビーコンで送信される情報が１００バイトであるとすると、送信に要する時間は１８マイクロ秒となる。４０ミリ秒に１回の送信なので、通信局毎のビーコンのメディア占有率は２２２２分の１と十分小さい。

各通信局は、周辺で発信されるビーコンを聞きながら、ゆるやかに同期する。新規に通信局が現われた場合、新規通信局は既存の通信局のビーコン送信タイミングと衝突しないように、自分のビーコン送信タイミングを設定する。

周辺に通信局がいない場合、通信局０１は適当なタイミングでビーコンを送信し始めることができる。ビーコンの送信間隔は４０ミリ秒である（前述）。図３中の最上段に示す例では、Ｂ０１が通信局０１から送信されるビーコンを示している。

以降、通信範囲内に新規に参入する通信局は、既存のビーコン配置と衝突しないように、自己のビーコン送信タイミングを設定する。

例えば、図３中の最上段に示すように、通信局０１のみが存在するチャネル上において、新たな通信局０２が現われたとする。このとき、通信局０２は、通信局０１からのビーコンを受信することによりその存在とビーコン位置を認識し、図３の第２段目に示すように、通信局０１のビーコン間隔のほぼ真中に自己のビーコン送信タイミングを設定して、ビーコンの送信を開始する。

さらに、新たな通信局０３が現われたとする。このとき、通信局０３は、通信局０１並びに通信局０２のそれぞれから送信されるビーコンの少なくとも一方を受信し、これら既存の通信局の存在を認識する。そして、図３の第３段に示すように、通信局０１及び通信局０２から送信されるビーコン間隔のほぼ真中のタイミングで送信を開始する。

以下、同様のアルゴリズムに従って近隣で通信局が新規参入する度に、ビーコン間隔が狭まっていく。例えば、図３の最下段に示すように、次に現われる通信局０４は、通信局０２及び通信局０１それぞれが設定したビーコン間隔のほぼ真中のタイミングでビーコン送信タイミングを設定し、さらにその次に現われる通信局０５は、通信局０２及び通信局０４それぞれが設定したビーコン間隔のほぼ真中のタイミングでビーコン送信タイミングを設定する。

但し、帯域（伝送フレーム周期）内がビーコンで溢れないように、最小のビーコン間隔Ｂｍｉｎを規定しておき、Ｂｍｉｎ内に２以上のビーコン送信タイミングを配置することを許容しない。例えば、４０ミリ秒の伝送フレーム周期でミニマムのビーコン間隔Ｂｍｉｎを２．５ミリ秒に規定した場合、電波の届く範囲内では最大で１６台の通信局までしか収容できないことになる。

ここで、各通信局はビーコン送信の直後に優先利用領域（ＴＰＰ）を獲得することから（後述）、伝送フレーム内に新規のビーコンを配置する際には、１つのチャネル上では各通信局のビーコン送信タイミングは密集しているよりも伝送フレーム周期内で均等に分散している方が伝送効率上より好ましい。したがって、本実施形態では、図３に示したように基本的に自身が聞こえる範囲でビーコン間隔が最も長い時間帯のほぼ真中でビーコンの送信を開始するようにしている。但し、各通信局のビーコン送信タイミングを集中して配置し、残りの伝送フレーム周期では受信動作を停止して装置の消費電力を低減させるという利用方法もある。

図４には、１チャネル上において伝送フレーム内でビーコン送信タイミングの一例を示している。但し、同図に示す例では、４０ミリ秒からなる伝送フレーム周期における時間の経過を、円環上で時針が右回りで運針する時計のように表している。伝送フレーム内で、ビーコン送信タイミングを配置可能な位置のことを「スロット」とも呼ぶ。各通信局は、自局のビーコン送信タイミングであるＴＢＴＴ（Ｔａｒｇｅｔ Ｂｅａｃｏｎ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ）から故意に若干の時間オフセット（ＴＢＴＴオフセット）を持った時刻で送信する。

図４に示す例では、通信局０から通信局Ｆまでの合計１６台の通信局がネットワークのノードとして構成されている。図３を参照しながら説明したように、既存の通信局が設定したビーコン間隔のほぼ真中のタイミングで新規参入局のビーコン送信タイミングを順次設定していくというアルゴリズムに従って、ビーコン配置が行なわれたものとする。Ｂｍｉｎを５ミリ秒と規定した場合には、１伝送フレームにつき最大１６個までしかビーコンを配置することができない。すなわち、１６台以上の通信局はネットワークに参入できない。

本実施形態では、ＩＥＥＥ８０２．１１方式などの場合と同様に、複数のフレーム間スペースを定義する。図５に示すように、フレーム間スペースとして、Ｓｈｏｒｔ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ（ＳＩＦＳ）とＬｏｎｇ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ（ＬＩＦＳ）を定義する。

通常のパケットをＣＳＭＡの手順に従って送信する際には、図５（ｂ）に示すように、何らかのパケットの送信が終了してから、まずＬＩＦＳだけメディア状態を監視し、この間にメディアがクリアすなわち送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行ない、さらにこの間にも送信信号が存在しない場合に、送信権利が与えられる。ランダム・バックオフ値の計算方法は、擬似ランダム系列を用いるなど既存技術で知られている方法を適用する。

これに対し、優先度又は緊急度の高いパケットを送信する際には、ＬＩＦＳよりも短いＳＩＦＳのフレーム間スペースの後に送信することが許されている。すなわち、図５（ａ）に示すようにＳＩＦＳだけメディア状態を監視し、この間にメディアがクリアすなわち送信信号が存在しなければ、送信権利が与えられる。これにより、緊急度の高いパケットは、通常のＣＳＭＡの手順に従って送信される（すなわち、ＬＩＦＳ＋ランダム・バックオフだけ待機してから送信される）パケットよりも先に送信することが可能となる。

例えば、優先送信期間（ＴＰＰ）内の通信局は、ＳＩＦＳのフレーム間スペース後に送信開始することにより、優先的にパケット送信する権利が確保される。また、ＲＴＳ／ＣＴＳ方式に従って、ＲＴＳに引き続いて送信されるＣＴＳ、データ、ＡＣＫの各パケットも同様にＳＩＦＳのフレーム間スペースで送信することにより、近隣局に邪魔されず、一連の通信手順を実行することができる。

要するに、異なる種類のフレーム間スペースを定義することにより、フレーム間スペースの長さに応じてパケットの送信権争い優先付けが行なわれる訳である。

さらに本実施形態においては、上述したフレーム間スペースである「ＳＩＦＳ」と「ＬＩＦＳ＋バックオフ」の他に、図５（ｃ）並びに（ｄ）に示すように、「ＬＩＦＳ」と「ＦＩＦＳ＋バックオフ」（ＦＩＦＳ：Ｆａｒ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）を定義する。通常は「ＳＩＦＳ」と「ＬＩＦＳ＋バックオフ」のフレーム間スペースを適用する。他方、ある通信局に送信の優先権が与えられている時間帯においては、他局は「ＦＩＦＳ＋バックオフ」のフレーム間スペースを用い、優先権が与えられている局はＳＩＦＳあるいはＬＩＦＳでのフレーム間スペースを用いる。

各通信局はビーコンを一定間隔で送信しているが、ビーコンを送信した後しばらくの間は、該ビーコンを送信した局に送信の優先的に送信を行なうことができる優先送信期間（ＴＰＰ）を獲得する。図６には、ビーコン送信局に優先権が与えられる様子を示している。本明細書では、この優先区間をＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｒｉｏｒｉｔｉｚｅｄ Ｐｅｒｉｏｄ（ＴＰＰ）と定義する。ＴＰＰ内では、通信局は、ＳＩＦＳのフレーム間スペース後に送信開始することにより、優先的にパケット送信する権利が確保される。

また、ＴＰＰ以外の区間をＦａｉｒｌｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｅｒｉｏｄ（ＦＡＰ）と定義され、各通信局が通常のＣＳＭＡ／ＣＡ方式により通信が行なわれる。すなわち、ＴＰＰが経過したビーコン送信局を含め、すべての通信局は、ＬＩＦＳ＋ランダム・バックオフだけ待機してから送信開始することができるので、言い換えれば、ランダムなバックオフにより送信権が均等に与えられることになる。

図７には、ＴＰＰ区間内におけるビーコン送信局並びにそれ以外の局が送信権を得るための動作について図解している。

ビーコン送信局は、自局のビーコンを送信した後、より短いバケット間隔ＳＩＦＳの後に送信を開始することができる。図示の例では、ビーコン送信局はＳＩＦＳの後にＲＴＳパケットを送信する。そして、その後も、送信されるＣＴＳ、データ、ＡＣＫの各パケットも同様にＳＩＦＳのフレーム間スペースで送信することにより、近隣局に邪魔されず、一連の通信手順を実行することができる。

一方、その他の局は、ビーコンが送信された後、まずＬＩＦＳだけメディア状態を監視し、この間にメディアがクリアすなわち送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行ない、さらにこの間にも送信信号が存在しない場合に、送信権利が与えられる。このため、ビーコン送信局が先にＳＩＦＳ経過後にＲＴＳ信号を送信すると、メディアはクリアでなくなるから、他局は送信を開始することができなくなる。

図８には、通信局がＴＰＰ区間及びＦＡＰ区間においてそれぞれ送信を開始するための動作を図解している。

ＴＰＰ区間内では、通信局は、自局のビーコンを送信した後、より短いバケット間隔ＳＩＦＳの後に送信を開始することができる。図示の例では、ビーコン送信局はＳＩＦＳの後にＲＴＳパケットを送信する。そして、その後も、送信されるＣＴＳ、データ、ＡＣＫの各パケットも同様にＳＩＦＳのフレーム間スペースで送信することにより、近隣局に邪魔されず、一連の通信手順を実行することができる。

これに対し、ＦＡＰ区間では、通信局は、他の周辺局と同様にＬＩＦＳ＋ランダム・バックオフだけ待機してから送信開始する。言い換えれば、ランダムなバックオフにより送信権が均等に与えられることになる。図示の例では、他局のビーコンが送信された後、まずＬＩＦＳだけメディア状態を監視し、この間にメディアがクリアすなわち送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行ない、さらにこの間にも送信信号が存在しない場合に、ＲＴＳパケットを送信する。なお、ＲＴＳ信号に起因して送信されるＣＴＳ、データ、ＡＣＫなどの一連のパケットはＳＩＦＳのフレーム間スペースで送信することにより、近隣局に邪魔されず、一連の通信手順を実行することができる。

図９には、伝送フレーム周期（Ｔ＿ＳＦ）の構成を示している。同図に示すように、各通信局からのビーコンの送信に続いて、直前のビーコンを送信した通信局に対してＴＰＰが割り当てられ、当該局だけがＳＩＦＳという短いフレーム間スペースで優先的に送信権を得ることができる。

ＴＰＰ区間が経過するとＦＡＰになり、各通信局が通常のＣＳＭＡ／ＣＡ方式により通信が行なわれる。すなわち、すべての通信局は、ＬＩＦＳ＋ランダム・バックオフだけ待機してから送信開始するので送信権が均等に与えられる。そして、ビーコン送信タイミングが隣接する次の通信局からビーコンが送信されることにより、ＦＡＰが終わる。その後、同様にビーコン送信局にＴＰＰが与えられた後ＦＡＰ期間となる、というシーケンスが繰り返される。

なお、図９ではビーコンの送信直後からＴＰＰが開始する例を示したが、これには限定されるものではなく、例えば、ビーコンの送信時刻から相対位置（時刻）でＴＰＰの開始時刻を設定してもよい。

ここで、１チャネル上のフレーム間スペースについてまとめると、各通信局は、ビーコン並びに自局のＴＰＰ内でのパケットの送信に関しては、ＳＩＦＳ間隔での送信が許容されることにより高いプライオリティが与えられる。すなわち、通信局は、ビーコンを送信する度に、短いフレーム間スペースで送信開始できるので、優先的にデータを送信する機会が得られることになる。

一方、それ以外のＦＡＰにおいてはＬＩＦＳ＋バックオフの間隔での送信を行なうことが許容される。

また、通信局は、自局のＴＰＰ内では送信権を優先的に得ることができるが、この区間でメディアを占有するものではない。すなわち、自局のＴＰＰ内でも、他の通信局がＬＩＦＳ＋バックオフの間隔を以って送信を開始することも許容する。例えば、通信局は、ビーコンを送信してＴＰＰを獲得したものの、自局には何も送信するものがない場合で且つ他局が自局宛てに送信したい情報を保持していることを知らない場合には、ＳＩＦＳのフレーム間スペースで通信動作を開始しない。この結果、ビーコン送信局は、自局のＴＰＰを放棄したこととなる。すると、ＴＰＰを与えられていない他の通信局は、ＬＩＦＳ＋バックオフあるいはＦＩＦＳ＋バックオフ経過後に、この時間帯でも送信を開始することができる。

図１０には、ビーコン送信局がＴＰＰを放棄したときの動作を示している。ビーコン送信局がＴＰＰの放棄によりＳＩＦＳ間隔で送信を開始しなければ、他局はＬＩＦＳ＋バックオフでパケットの送信を開始することができる。この場合、ＴＰＰを与えられていない他の通信局は、ＬＩＦＳ＋バックオフあるいはＦＩＦＳ＋バックオフ経過後に、この時間帯でも送信を開始することができる。また、ＴＰＰを放棄した場合であっても、ビーコン送信局は、勿論、自局のＴＰＰ区間内であれば、通信局は、他局の送信動作が完了した後に、さらにＳＩＦＳ間隔で優先的に送信を開始することができる。

さらに、他局のＴＰＰ内でのパケットの送信に関してはＦＩＦＳ＋バックオフの間隔での送信とし、低いプライオリティが与えられる。ＩＥＥＥ８０２．１１方式においては、常にフレーム間スペースとしてＦＩＦＳ＋バックオフが採られているが、本実施形態の構成によれば、この間隔を詰めることができて、より効果的なパケット伝送が可能となる。

上記では、ＴＰＰ中の通信局にのみ優先送信権が与えられるという説明を行なったが、ＴＰＰ中の通信局に呼び出された通信局にも優先送信権を与える。基本的にＴＰＰにおいては、送信を優先するが、自通信局内に送信するものはないが、他局が自局宛てに送信したい情報を保持していることが判っている場合には、その「他局」宛てにページング（Ｐａｇｉｎｇ）メッセージあるいはポーリング（Ｐｏｌｌｉｎｇ）メッセージを投げたりしてもよい。

図９に示したようにビーコン送信した直後にＴＰＰが続くという構成を考慮すると、各通信局のビーコン送信タイミングは密集しているよりも伝送フレーム周期内で均等に分散している方が伝送効率上より好ましい。したがって、本実施形態では、基本的に自身が聞こえる範囲でビーコン間隔が最も長い時間帯のほぼ真中でビーコンの送信を開始するようにしている。勿論、各通信局のビーコン送信タイミングを集中して配置し、残りの伝送フレーム周期では受信動作を停止して装置の消費電力を低減させるという利用方法もある。

また、本実施形態では、ビーコン送信局に対して優先的な通信権を与えることによって自律分散的にトラフィックの往来を管理するが（前述）、マルチチャネル環境下では、ビーコン送信局は必ずしもビーコン送信チャネル上でＴＰＰを獲得するとは限らない。すなわち、ビーコン送信局は、優先的に利用するチャネルを受信側の干渉状況に応じて、ビーコン送信チャネルとは異なるトラフィック送信に最適なチャネルへ移行する可能もある。

図１１には、ビーコン信号フォーマットの構成例を示している。同図に示すように、ビーコン信号は、当該信号の存在を知らしめるためのプリアンブルに、ヘディング、ペイロード部ＰＳＤＵが続いている。ヘディング領域において、該パケットがビーコンである旨を示す情報が掲載されている。また、ＰＳＤＵ内にはビーコンで報知したい以下の情報が記載されている。

ＴＸ．ＡＤＤＲ：送信局（ＴＸ）のＭＡＣアドレス
ＴＯＩＳ：ＴＢＴＴオフセット・インジケータ（ＴＢＴＴ Ｏｆｆｓｅｔ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）
ＮＢＯＩ：近隣ビーコンのオフセット情報（Ｎｅｉｇｈｂｏｒ Ｂｅａｃｏｎ Ｏｆｆｓｅｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）
ＴＩＭ：トラフィック・インジケーション・マップ（Ｔｒａｆｆｉｃ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ Ｍａｐ）
ＰＡＧＥ：ページング（Ｐａｇｉｎｇ）

ＴＯＩＳフィールドでは、ＴＢＴＴオフセット（上述）を決定するための情報（例えば、擬似ランダム系列）が格納されており、当該ビーコンがビーコン送信タイミングＴＢＴＴに対してどれだけのオフセットを以って送信されているかを示す。ＴＢＴＴオフセットを設けることにより、２台の通信局が伝送フレーム上では同じスロットにビーコン送信タイミングを配置している場合であっても、実際のビーコン送信時刻がずらすことができ、ある伝送フレーム周期にはビーコンが衝突しても、別の伝送フレーム周期では各通信局は互いのビーコンを聞き合う（あるいは、近隣の通信局は双方のビーコンを聞く）、すなわち衝突を認識することができる。

ＴＩＭとは、現在この通信局がどの通信局宛てに情報を有しているかの報知情報であり、ＴＩＭフィールドを参照することにより、受信局は自分が受信を行なわなければならないことを認識することができる。また、Ｐａｇｉｎｇは、ＴＩＭに掲載されている受信局のうち、直後のＴＰＰ において送信を予定していることを示すフィールドであり、このフィールドで指定された局はＴＰＰでの受信に備えなければならない。

ビーコンには上記以外のフィールド（ＥＴＣフィールド）も用意されている。ＥＴＣフィールドは、用意されている各周波数チャネルにおいて干渉を受けている度合いすなわち干渉度レベル（ＩｎｔＬＣＨ）を記述するフィールドを含んでいてもよい。

また、通信局は、これからＲＴＳ／ＣＴＳ手続に基づいてデータ送信を行なおうとする際に、ＥＴＣフィールドを使って（あるいはＰＳＤＵの専用のフィールドを設けて）データ送信先の通信局とそのビーコン送信チャネルを明記するようにしてもよい。ＣＳＭＡ／ＣＡに基づくランダム・アクセスを行なう際にＲＴＳ／ＣＴＳ手続により通信品質を維持することができるが、この点については後述に譲る。

ＮＢＯＩフィールドは、伝送フレーム内において自局が受信可能な隣接局のビーコンの位置（受信時刻）を記述した情報である。本実施形態では、図４に示したように１伝送フレーム内で最大１６個のビーコンを配置なスロットが用意されていることから、受信できたビーコンの配置に関する情報を１６ビット長のビットマップ形式で記述する。すなわち、自局のビーコン送信タイミングＴＢＴＴのをＮＢＯＩフィールドの先頭ビット（ＭＳＢ）にマッピングするとともに、その他の各スロットを自局のＴＢＴＴを基準とした相対位置（オフセット）に対応するビット位置にそれぞれマッピングする。そして、自局の送信ビーコン並びに受信可能なビーコンの各スロットに割り当てられたビット位置に１を書き込み、それ以外のビット位置は０のままとする。

図１２には、利用チャネル数を１つとした場合におけるＮＢＯＩの記述例を示している。同図に示す例では、通信局０が「１１００，００００，０１００，００００」のようなＮＢＯＩフィールドを作っている。これは、図４に示したように最大１６局を収容可能な各スロットに通信局０〜ＦがそれぞれＴＢＴＴを設定しているような通信環境下で、図３に示した通信局０が、「通信局１並び通信局９からのビーコンが受信可能である」旨を伝えることになる。つまり、受信ビーコンの相対位置に対応するＮＢＯＩの各ビットに関し、ビーコンが受信可能である場合にはマーク、受信されてない場合にはスペースを割り当てる。また、ＭＳＢが１になっているのは自局がビーコンを送信しているためで、自局がビーコンを送信している時刻に相当する場所もマークする。

各通信局は、あるチャネル上でお互いのビーコン信号を受信すると、その中に含まれるＮＢＯＩの記述に基づいて、チャネル上でビーコンの衝突を回避しながら自己のビーコン送信タイミングを配置したり周辺局からのビーコン受信タイミングを検出したりすることができる。

図１３には、新規に参入した通信局が周辺局から受信したビーコンから得た各ビーコンのＮＢＯＩに基づいて自局のＴＢＴＴを設定する様子を示している。

通信局は電源投入後、まずスキャン動作すなわち伝送フレーム長以上にわたり連続して信号受信を試み、周辺局の送信するビーコンの存在確認を行なう。この過程で、周辺局からビーコンが受信されなかった場合には、通信局は適当なタイミングをＴＢＴＴとして設定する。一方、周辺局から送信されるビーコンを受信した場合には、周辺局から受信した各ビーコンのＮＢＯＩフィールドを当該ビーコンの受信時刻に応じてシフトしながら論理和（ＯＲ）をとって参照することにより、最終的にマークされていないビット位置に相当するタイミングの中からビーコン送信タイミングを抽出する。

図１３に示す例では、新規に登場した通信局Ａに着目し、通信局Ａの周辺には通信局０、通信局１、通信局２が存在しているという通信環境を想定している。そして、通信局Ａ は、スキャン動作により伝送フレーム内にこの３つの局０〜２からのビーコンが受信できたとする。

ＮＢＯＩフィールドは、周辺局のビーコン受信時刻を自局のビーコンに対する相対位置にマッピングしたビットマップ形式で記述される（前述）。そこで、通信局Ａでは、周辺局から受信できた３つのビーコンのＮＢＯＩフィールドを各ビーコンの受信時刻に応じてシフトして時間軸上でビットの対応位置を揃えた上で、各タイミングのＮＢＯＩビットのＯＲをとって参照する。

周辺局のＮＢＯＩフィールドを統合して参照した結果、得られている系列が図９中“ＯＲ ｏｆ ＮＢＯＩｓ”で示されている「１１０１，０００１，０１００，１０００」であり、１は伝送フレーム内で既にＴＢＴＴが設定されているタイミングの相対位置を、０はＴＢＴＴが設定されていないタイミングの相対位置を示している。この系列において、スペース（ゼロ）の最長ランレングスは３であり、候補が２箇所存在していることになる。図１３に示す例では通信局Ａは、このうち１５ビット目を自局ビーコンのＴＢＴＴに定めている。

通信局Ａは、１５ビット目の時刻を自局の正規ビーコンのＴＢＴＴ（すなわち自局の伝送フレームの先頭）として設定し、ビーコンの送信を開始する。このとき、通信局Ａが送信するＮＢＯＩフィールドは、ビーコン受信可能な通信局０〜２のビーコンの各受信時刻を、自局の正規ビーコンの送信時刻からの相対位置に相当するビット位置をマークしたビットマップ形式で記載し、図１３中の“ＮＢＯＩ ｆｏｒ ＴＸ （１ Ｂｅａｃｏｎ ＴＸ）”で示す通りとなる。

本発明はマルチチャネル型の自律分散ネットワークに関するものであり、利用可能な各周波数チャネルについてのビーコン配置を記述したＮＢＯＩ情報が必要であるが、この点について後述に譲る。

図１４には、ある周波数チャネル上において、新規参入局がＮＢＯＩの記述に基づいて既存のビーコンとの衝突を回避しながら自己のビーコン送信タイミングを配置する様子を示している。同図の各段では、通信局ＳＴＡ０〜ＳＴＡ２の参入状態を表している。そして、各段の左側には各通信局の配置状態を示し、その右側には各局から送信されるビーコンの配置を示している。

図１４上段では、通信局ＳＴＡ０のみが存在している場合を示している。このとき、ＳＴＡ０はビーコン受信を試みるが受信されないため、適当なビーコン送信タイミングを設定して、このタイミングの到来に応答してビーコンの送信を開始することができる。ビーコンは４０ミリ秒（伝送フレーム）毎に送信されている。このとき、ＳＴＡ０から送信されるビーコンに記載されているＮＢＯＩフィールドのすべてのビットが０である。

図１４中段には、通信局ＳＴＡ０の通信範囲内でＳＴＡ１が参入してきた様子を示している。ＳＴＡ１は、ビーコンの受信を試みると、ＳＴＡ０のビーコンが受信される。さらにＳＴＡ０のビーコンのＮＢＯＩフィールドは自局の送信タイミングを示すビット以外のビットはすべて０であることから、上述した処理手順に従ってＳＴＡ０のビーコン間隔のほぼ真中に自己のビーコン送信タイミングを設定する。

ＳＴＡ１が送信するビーコンのＮＢＯＩフィールドは、自局の送信タイミングを示すビットとＳＴＡ０からのビーコン受信タイミングを示すビットに１が設定され、それ以外のビットはすべて０である。また、ＳＴＡ０も、ＳＴＡ１からのビーコンを認識すると、ＮＢＯＩフィールドの該当するビット位置に１を設定する。

図１４の最下段には、さらにその後、通信局ＳＴＡ１の通信範囲にＳＴＡ２が参入してきた様子を示している。図示の例では、ＳＴＡ０はＳＴＡ２にとって隠れ端末となっている。このため、ＳＴＡ２は、ＳＴＡ１がＳＴＡ０からのビーコンを受信していることを認識できず、右側に示すように、ＳＴＡ０と同じタイミングでビーコンを送信し衝突が生じてしまう可能性がある。

ＮＢＯＩフィールドはこの現象を回避するために用いられる。まず、ＳＴＡ１のビーコンのＮＢＯＩフィールドは自局の送信タイミングを示すビットに加え、ＳＴＡ０がビーコンを送信しているタイミングを示すビットにも１が設定されている。そこで、ＳＴＡ２は、隠れ端末であるＳＴＡ０が送信するビーコンを直接受信はできないが、ＳＴＡ１から受信したビーコンに基づいてＳＴＡ０のビーコン送信タイミングを認識し、このタイミングでのビーコン送信を避ける。

そして、図１５に示すように、このときＳＴＡ２は、ＳＴＡ０とＳＴＡ１のビーコン間隔のほぼ真中にビーコン送信タイミングを定める。勿論、ＳＴＡ２の送信ビーコン中のＮＢＯＩでは、ＳＴＡ２とＳＴＡ１のビーコン送信タイミングを示すビットを１に設定する。このようなＮＢＯＩフィールドの記述に基づくビーコンの衝突回避機能により、隠れ端末すなわち２つ先の隣接局のビーコン位置を把握しビーコンの衝突を回避することができる。

Ｃ．マルチチャネル環境下でのアクセス動作
上述したように、自律分散型の無線通信システムでは、各通信局は伝送フレーム周期内でビーコン情報を報知するとともに、他局からのビーコン信号のスキャン動作を行なうことにより１チャネル上でのネットワーク構成を認識することができる。

ところが、本実施形態に係るマルチチャネル自律分散型ネットワークの場合、図４に示したような伝送フレームが周波数軸上に利用チャネル数分だけ配置された構成となっている（図１６を参照のこと）。また、本実施形態では、各通信局は、単一のアンテナを備え、送受信をともに並行しては行なえず、且つ、同時刻に複数の周波数チャネルをハンドルすることはできないということを想定している（前述）。このため、通信局は他の通信のビーコン送信タイミングにおいて同じチャネル上に移行していなければビーコンを受信することはできず、すべてのチャネル上においてネットワーク構成を把握することは困難である。

また、通信局が自局にとって最適なチャネルであっても、通信相手となる他局にとっては干渉を受けているチャネルである可能性がある。例えば、一方の局のビーコン送信チャネルが他方の局では干渉チャネル若しくは通信品質が劣化し使用不能なチャネルであった場合には、これらの通信局は、仮に他のチャネル上では通信し合うことができたとしても、お互いの存在を永遠に認識することができないというデッドロックの状態に陥ってしまう。

そこで、本実施形態では、各通信局が定期的に送信するビーコン信号に自局が受けている干渉のレベル情報を載せて送信し、周辺局から受信したビーコン情報に基づいて干渉状況を把握した上で通信チャネルを決定するようになっている。例えば、周辺通信局が酷く干渉を受けているチャネルを通信チャネルとして利用することを避けることにより、自律分散的に通信チャネルをコントロールするようにしている。

ここで、図１７に示すような干渉環境下で２台以上の通信局が配置されている状態について考察してみる。

同図に示す無線通信システムでは、チャネル＃１〜チャネル＃３の３つのチャネルが利用可能チャネルとして用意されているが、空間上の左右に、チャネル＃１、チャネル＃２、並びにチャネル＃３が被干渉チャネルとなる干渉局かそれぞれ配置されている。

この空間の略中央に配置されている通信局＃２、並びに通信局＃３では、すべてのチャネルでビーコンを聞き取ることができる。また、通信局＃１ではチャネル＃１及びチャネル＃２が被干渉チャネルとなっており、通信局＃４ではチャネル＃３が被干渉チャネルとなっているが、最低レートで送信されるビーコン信号は受信可能な干渉レベルである。

通信局＃２は、各局からのビーコンを受信して、各局におけるチャネル毎の干渉情報を取得することができる。そして、すべての通信局がビーコンを送信することができるチャネル＃３を利用して、自局のビーコン信号の送信を行なう。

また、通信局＃２は、ビーコン送信チャネル以外のチャネルを用いてデータ送信動作を行なうようにしてもよい。例えば、通信局＃４宛てにトラフィックを送信するときには、チャネル＃３を利用してビーコンを送信した後、通信局＃４において干渉レベルの低いチャネル＃１又はチャネル＃２へ移行して、トラフィックの送信を開始する。

このように、本実施形態に係るマルチチャネル自律分散型無線ネットワークでは、通信局は、新規参入時やリフレッシュ時に、ビーコン信号に記載されている各チャネルの干渉情報を基に、なるべく多くの通信局が受信できるチャネルをビーコン送信チャネルに選択する。また、ビーコンを受信できない周辺局がある場合には、ビーコン送信チャネルの変更を試みる。

このように、なるべく多くの通信局が受信できるチャネルをビーコン送信チャネルとしビーコンの送信動作を行なうことにより、より多くの通信局がお互いのビーコンを受信してその存在を認識することができ、デッドロックの状態に陥ることを極力回避することができる。

また、各通信局は、送信データがなくビーコンの受信だけを行なっている期間中はチャネルの切り替えが不要となる。通信局は、自局が受けている干渉が許容レベルであれば、なるべく周辺通信局と同一の通信チャネルを利用することにより、チャネル移行のオーバーヘッドを軽減することができる。チャネル移行にはハードウェア動作上約３００マイクロ秒程度の遅延時間を要することから、チャネル移行の回数を削減することにより、通信容量を増大することができる。

また、通信局は、例えば自局が広帯域を必要とするかどうかに応じてビーコン送信チャネルを決定するようにしてもよい。例えば、自局が広帯域を必要とする場合には、なるべく他の通信局が利用していなく自身にとって干渉レベルの低いチャネルを選択し、ビーコンの送信を開始する。自分が広帯域を送信する側でも受信する側でも同様の動作を行なう。

他方、広帯域が必要でない通信局は、チャネル変更時のオーバーヘッドなどを考慮すると、周辺局となるべく同一チャネルでビーコンを送信した方がよいので、最も多くの通信局がビーコンを送信しているチャネル（最多チャネル）に注目する。

その最多チャネルで、自分を含む周辺局が大きな干渉を受けていない場合は、そのチャネルでビーコンの送信を開始する。また、最低レートで送信しているビーコンが受信できないほどの大きな干渉を受けている通信局が複数いる場合は、平均干渉レベルが一番低くなるチャネルを選択し、そこでビーコンを送信開始するようにする。

各通信局はそれぞれ定期的に、この動作を行なうことによって、常に通信チャネルを最適なものにリフレッシュしていく。

図１８には、本実施形態に係るマルチチャネル自律分散型無線ネットワークにおいて、通信局がビーコン送信チャネルを選択するための動作手順をフローチャートの形式で示している。このような動作は、実際には、無線通信装置内の中央制御部１０３が情報記憶部１１３に格納されている実行命令プログラムを実行するという形態で実現される。

まず、所定の手順に従い各チャネル上でスキャン動作を行ない、周辺局から送信されるビーコン信号の受信を試みる（ステップＳ１）。

ここで、周辺局のビーコン信号を発見することができた場合には（ステップＳ２）、次いで、自局が広帯域を必要とするかどうかを判別する（ステップＳ３）。広帯域が必要かどうかは、自局が送信する側及び受信する側の双方の場合を考慮して判断する。

自局が広帯域を必要としない場合には、周辺局の中で最も多くの通信局がビーコンを送信しているチャネル（最多チャネル）に着目し（ステップＳ４）、その最多チャネルで自分を含む周辺局が大きな干渉を受けているかどうかをさらに判別する（ステップＳ５）。

ここで、最多チャネルで自局を含む周辺局が大きな干渉を受けていない場合には、その最多チャネルを選択して（ステップＳ６）、そのチャネル上でビーコンの送信を開始する（ステップＳ７）。

また、最多チャネルで大きな干渉を受けている通信局が複数ある場合には、平均干渉レベルが最も低くなるチャネルを選択し（ステップＳ１０）、そこでビーコンを送信開始するようにする（ステップＳ７）。

また、ステップＳ３において、自局が広帯域の通信容量を必要とすると判断した場合には、なるべく他の通信局が利用していなく自局にとって干渉レベルの低いチャネルを選択し（ステップＳ９）、ビーコンの送信を開始する（ステップＳ７）。自分が広帯域を送信する側でも受信する側でも同様の動作を行なう。

また、ステップＳ２において、周辺局からのビーコン信号を発見しなかった場合には、自局にとって最適なチャネル、具体的には自局にとって干渉レベルが最低となるチャネルをビーコン送信チャネルとして選択し（ステップＳ８）、ビーコンの送信を開始する（ステップＳ７）。

そして、通信局は、定期的リフレッシュ時刻が到来すると（ステップＳ１１）、ステップＳ１に戻り、ビーコン送信チャネルの選択動作を繰り返し行なう。このように、通信局は定期的に上述した動作を行なうことによって、常に通信チャネルを最適なものにリフレッシュしていく。

次に、本実施形態に係るマルチチャネル自律分散型の無線ネットワークにおいて、通信局が時系列的にチャネル変更を行なう動作について説明する。

本実施形態に係る自律分散型の無線通信システムでは、各チャネル上においてビーコン送信タイミング直後に配置される優先送信期間（ＴＰＰ）、並びにＴＰＰに続くＦＡＰの各期間では、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づくランダム・アクセスが行なう。このとき、フレーム間スペースにより優先送信権を割り当てるとともに、衝突を回避し通信品質を向上させる手段としてＲＴＳ／ＣＴＳ方式を採用することができる（例えば、図７並びに図８を参照のこと）。

ＲＴＳ／ＣＴＳ方式では、正味の情報の送信に先立ち、送信元通信局はＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ ｔｏ Ｓｅｎｄ：送信要求）を送信し、受信先通信局がこのＲＴＳを受信してデータを受信可能であれば、その応答としてＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ ｔｏ Ｓｅｎｄ：受信準備完了）を返す。そして、ＲＴＳ／ＣＴＳの情報交換により送受信局間でコネクションが確立した後にデータ伝送を実行する。

ここで、ＲＴＳ／ＣＴＳの情報交換を利用した一般的なデータ送受信シーケンスについて図１９を参照しながら説明する。但し、同図に示す例は、特定の１チャネル上で送信元通信局＃１から受信先通信局＃２へデータ伝送が行なわれる場合のシーケンスである。また、通信局＃０は通信局＃２にとって隠れ端末であり、通信局＃３は通信局＃１にとって隠れ端末となる。

まず、通信局＃１から通信局＃２へデータを送信するに先立ち、通信局＃１においてチャネルが空き状態であることを検出した後に、所定のプリアンブル信号Ｐ（１３１）と、ＲＴＳ信号（１３２）を送信する。

ここで、ＲＴＳ信号には、ＣＴＳを受信するまでの時間情報が記載され、このＲＴＳ信号を受信できた周辺局は、その期間は信号の送信を停止することで衝突回避動作を行なう。図示の例では、通信局＃０は通信局＃１のＲＴＳ信号を受信したことによって、その受信時刻情報から、自己からの送信を控える時間（送信待機期間）を設定する動作を行なう。一方、通信局＃３は隠れ端末であるからＲＴＳ信号を受信することはできない。

さらに、通信局＃２はＲＴＳ信号を受信できて、なお且つその後のデータ受信が可能であれば、所定のプリアンブル信号Ｐ（１３３）と、ＣＴＳ信号（１３４）を返信する。

ＣＴＳ信号には、データの受信が終了するまでの時間情報が記載され、このＣＴＳ信号を受信できた周辺局は、その期間は信号の送信を停止することで衝突回避動作を行なう。図示の例では、通信局＃３は通信局＃２のＣＴＳ信号を受信したことによって、その受信時刻情報から、自己からの送信を控える時間（送信待機期間）を設定する動作を行なう。

このように送受信局の一方にとって隠れ端末となる通信局であっても、ＲＴＳ又はＣＴＳ信号のうちいずれかを受信することによって所定時間だけ送信動作を行なわないことにより、干渉が回避され、通信品質が維持される。

そして、このＣＴＳ信号を受信できた通信局＃１では、ＣＴＳ信号で記載された時間にわたり、所定のプリアンブル信号Ｐ（１３５）とデータＤａｔａ（１３６）の送信処理を行なうとともに、通信局＃２では、同時にデータＤａｔａ（１３６）の受信動作を行なう。

このとき、通信局＃０では、通信局＃１からのデータ通信が行なわれることを、データＤａｔａ（１３６）のヘッダ情報Ｈｅａｄ（図示しない）から把握し、このデータ通信持続時間にわたり、通信局＃１宛ての送信が行なわない制御を行なうようにしても良い。

この他に必要に応じて、データの受信が正しく行なわれたか否かをＡＣＫ情報（図示しない）として、無線通信装置＃２から無線通信装置＃１に返送するようにしても良い。

次いで、本実施形態に係るマルチチャネル自律分散型の無線ネットワークへのＲＴＳ／ＣＴＳ方式の適用例について、図２０を参照しながら説明する。

既に述べたように、本実施形態では、データ送信元の通信局は、データ送信先の通信局のビーコン送信チャネルに移行してデータ送信動作を行なう。このため、データ送信先の通信局にとって隠れ端末となる周辺局が移行先のチャネルが干渉チャネルとなっている場合には、移行先のチャネルで送信するＲＴＳ信号を聞きとれないという、マルチチャネル固有の隠れ端末問題が生じる。

そこで、データ送信元の通信局は、データ送信先の通信局からは隠れ端末となる通信局が存在することを想定して、ＲＴＳ信号の送信に先駆けて、自局のビーコン送信チャネル上で、ＲＴＳ信号とマルチプレクスしたビーコン信号（データ通信を行なっているチャネルの情報を含んだビーコン信号）を送信する。

このビーコン信号は擬似的にＲＴＳ信号としての役割を果たす。隠れ端末は、ビーコン送信チャネル上でＲＴＳ信号がマルチプレクスされたビーコン（データ通信を行なっているチャネル情報を含むビーコン）を受信したことに応答して、所定時間だけデータ送信動作を差し控えることにより、干渉を回避することができる。

その後、データ送信元の通信局は、データ送信先の通信局のビーコン送信チャネルに移行して送信要求パケットＲＴＳを送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットＣＴＳを受信したことに応答してデータ送信を開始する。

図２１には、本実施形態に係るマルチチャネル自律分散型の無線ネットワークへＲＴＳ／ＣＴＳ方式を適用した他の例を示している。

本実施形態では、データ送信元の通信局は、データ送信先の通信局にとって干渉レベルの低いチャネルに移行してデータ送信動作を行なうことに伴う隠れ端末問題を回避するために、ＲＴＳ信号の送信に先駆けて、自局のビーコン送信チャネル上で、ＲＴＳ信号とマルチプレクスしたビーコン（データ通信を行なっているチャネル情報を含むビーコン）とともに送信する。

このとき、データ送信元のビーコン送信チャネルとデータ送信先の通信局のビーコン送信チャネルが一致する場合には、ＲＴＳ信号マルチプレクスしたビーコンを擬似的なＲＴＳ信号そのものであるとみなす。

このとき、データ送信元のビーコン送信チャネルとデータ伝送を行なうチャネルが一致する場合には、ＲＴＳ信号マルチプレクスしたビーコン（データ通信を行なっているチャネル情報を含むビーコン）をＲＴＳ信号そのものであるとみなす。

また、データ送信先の通信局は、ＲＴＳ信号をマルチプレクスしたビーコン（データ通信を行なっているチャネル情報を含むビーコン）を受信したことに応答して、通常のＲＴＳ信号の到来を待つことなく、ＣＴＳ信号を返すことにより、データ送信を開始することができる。

このようにして、ＲＴＳ信号の送信手続（ＲＴＳ信号の再送）を省略することにより、マルチチャネルにおけるＲＴＳ／ＣＴＳ手続のオーバーヘッドを軽減することができる。

図２２〜図２４には、本実施形態に係るマルチパス自律分散型の無線ネットワークにおいて、無線通信装置１００が通信局として自律動作するための処理手順をフローチャートの形式で示している。但し、無線通信局１００は、図示しないスキャン動作などにより、周辺局のビーコン送信チャネルやビーコン送信タイミングなどの近隣局情報を既に獲得しているものとする。図示の通り、通信局は、送信要求に依存しない定常動作モード、ビーコン送信をトリガとした送信開始モード、並びに送信継続モードを持つ。このような処理手順は、実際には、中央制御部１０３が情報記憶部１１３に格納されている実行命令プログラムを実行するという形態で実現される。

定常動作モード下では、ビーコン送信タイミングが到来するまでの間、周辺局のビーコン送信タイミングが到来すると（ステップＳ３１）、その周辺局のビーコン送信チャネルへ移行して、ビーコンの受信を行なう（ステップＳ３２）。

そして、自局のビーコン送信タイミングが到来すると（ステップＳ２１）、通信プロトコルの上位層（例えば、インターフェース１０１経由で接続される外部機器）からの送信要求があるかどうかをチェックする（ステップＳ２２）。送信要求がない場合には、自己に最適となるビーコン送信チャネル上でビーコンの送信を行なう（ステップＳ３３）。

一方、上位層からの送信要求がある場合には、ＲＴＳ／ＣＴＳ手続のために、自局のビーコン送信チャネル上で、ＲＴＳ信号をマルチプレクスしたビーコン（データ通信を行なっているチャネル情報を含むビーコン）を所定のビーコン送信タイミングで送信する（ステップＳ２３）。

次いで、送信開始モードに遷移し、自局のビーコン送信チャネルとデータ送信先の通信局のビーコン送信チャネル（すなわちデータ伝送に用いられるチャネル）が一致するかどうかをチェックする（ステップＳ２４）。

ここで、互いのビーコン送信チャネルが一致しない場合には、データ送信先の通信局のビーコン送信チャネルへ移行してから（ステップＳ３４）、ＲＴＳ信号を送信する（ステップＳ３５）。一方、互いのビーコン送信チャネルが一致する場合には、ＲＴＳ信号をマルチプレクスしたビーコン（データ通信を行なっているチャネル情報を含むビーコン）をＲＴＳ信号そのものであるとみなし、正規のＲＴＳ信号の送信並びにチャネル移行動作が省略される。そして、データ送信先の通信局からＣＴＳ信号されるまで待機する（ステップＳ２５）。

ここで、所定時間内にＣＴＳ信号を受信することができなかった場合には（ステップＳ２６）、ステップＳ３５へ進んで、ＲＴＳ信号の再送を行なう。

一方、所定時間内にＣＴＳ信号を無事受信することができた場合には、上位層から要求されているデータ送信を実行する（ステップＳ２７）。そして、上位層からの送信要求がさらにあるかどうかをチェックする（ステップＳ２８）。送信要求が完了した場合には、ステップＳ２１に戻り、定常動作モード下でのビーコン送受信動作を行なう。

また、送信要求が継続する場合には、送信継続モードに遷移する。そして、自局のビーコン送信タイミングまで未だ余裕があるかどうかをチェックする（ステップＳ２９）。余裕がない場合には、ステップＳ２１に戻り、定常動作モード下でのビーコン送信動作を行なう。

自局のビーコン送信タイミングまで未だ余裕がある場合には、さらに周辺局のビーコン送信タイミングまで未だ余裕があるかどうかをチェックする（ステップＳ３０）。

自局並びに周辺局のビーコン送信タイミングまで余裕がある場合には（ステップＳ３０）、ステップＳ３５へ進んで、ＲＴＳ信号を送信し、データ通信動作を継続する。

周辺局のビーコン送信タイミングまで余裕がない場合には、現在利用チャネルと当該周辺局のビーコン送信チャネルが異なる場合はチャンネル移行し（ステップＳ３６、Ｓ３７）、ビーコンを受信する（ステップＳ３８）。

そして、周辺局のビーコンの受信を行なった後、移行先である周辺局のビーコン送信チャネルと、自局がこれまでデータ送信に利用していた利用チャネルとが一致するかどうかをチェックする（ステップＳ３９）。互いのビーコン送信チャネルが一致しない場合には、ステップＳ３４へ進み、データ送信先の通信局のビーコン送信チャネルへ移行してから、ＲＴＳ信号を送信し（ステップＳ３５）、データ通信動作を再開する。また、互いのビーコン送信チャネルが一致する場合には、ビーコン送信局の優先送信区間となるので、通信局はデータ通信動作を再開することはできない。この場合はステップＳ２１に戻り、定常動作モード下でのビーコン送信動作を行なう。

図１８に示したような手順に従がってビーコン送信チャネルを設定することにより、マルチチャネル方式の自律分散ネットワークで、通信局はより最適なチャネルを自局のビーコン送信チャネルに設定することができる。また、図２２〜図２４に示した通信動作手順に従えば、通信局は、所定の伝送フレーム周期でビーコンを送信して周辺局の存在把握やネットワーク状態の報知を行なうとともに、周辺局のビーコン送信タイミングに合わせてビーコン送信チャネルに移行してビーコンの受信動作を行ないながら、ＲＴＳ／ＣＴＳ方式に従ったデータ通信を行なうことができる。

ここで、チャネル切り替えには、ハードウェア動作上約３００マイクロ秒程度の時間を要する。このため、データ通信中の通信局が、他局のビーコンを受信するためにデータ通信を中断し、チャネル移行並びにビーコン受信を行なった後、元の利用チャネルに移行してデータ通信を再開する場合、オーバーヘッドが大きくなってしまう。

図２５には、データ通信中の通信局が、他局のビーコンを受信するためにデータ通信を中断し、チャネル移行並びにビーコン受信を行なった後、元のチャネルに移行してデータ通信を再開する動作例を示している。

同図に示すように、チャネルＣＨ２上では、データ送信元である通信局＃２からＲＴＳパケットを送信しデータ送信先である通信局＃３からＣＴＳパケットが戻されたことに応答して、通信局＃２はデータ・パケットの伝送動作を開始する。

ここで、別のチャネルＣＨ３上で、周辺局＃１によるビーコン送信タイミングＴＢＴＴが近づくと、通信局＃２（並びに通信局＃３）は、送信データが継続するかどうかに拘らず、チャネル移行時間Ｔ＿ＣＨＣＨを費やしてチャネルＣＨ３へ移行し、ビーコンを受信する。

ビーコン送信局である通信局＃１は優先送信権を獲得し、ＴＰＰ区間内にチャネルＣＨ３上でＲＴＳ／ＣＴＳ手続きに従って優先的なデータ送信動作を開始する。

これに対し、通信局＃２（並びに通信局＃３）は、ＲＴＳパケットの受信により、チャネルＣＨ３で優先送信動作が行なわれ、自局のデータ通信チャネルＣＨ２ではデータ通信を継続できることを認識すると、チャネル移行時間Ｔ＿ＣＨＣＨを費やしてチャネルＣＨ２へ戻る。そして、通信局＃２からＲＴＳパケットを送信し通信局＃３からＣＴＳパケットが戻されたことに応答して、通信局＃２はデータ・パケットの伝送動作を再開する。

図２５に示すように、マルチチャネル通信環境では、周辺局のビーコン受信に伴い、データ通信のオーバーヘッドが増大する。他方、データ通信の相手ではない周辺局からのビーコンは必ずしも毎回受信する必要はないという事態も想定される。

そこで、上述した通信動作手順の変形例として、通信局は、他局のビーコン送信タイミングが近づいていることを把握した場合、当該ビーコン送信局と通信を行なう必要があるかどうかを判断した上で、ビーコンを受信する必要がなく、且つ現在利用しているチャネルがビーコン送信チャネルとは相違する場合には、ビーコンの受信動作を省略することを提案する。

このように、必要のないビーコンの受信動作を省略することにより、ビーコン移行に要する時間や装置の消費電力を省略し、通信容量を増大することができる。

ここで、本実施形態では、ビーコン送信局に対して優先的な通信権を与えることによって、自律分散的にトラフィックの往来を管理するが（前述）、ビーコン送信局は必ずしもビーコン送信チャネル上でＴＰＰを獲得するとは限らない。すなわち、ビーコン送信局は、優先的に利用するチャネルを受信側の干渉状況に応じて、ビーコン送信チャネルとは異なるトラフィック送信に最適なチャネルへ移行する可能もある。

このため、通信局がビーコン受信動作を省略すると、このようなチャネル移行動作を認識することができなくなる、という問題がある。

そこで、通信局は、ビーコン受信動作を省略した場合には、ビーコン送信タイミングを基にＲＴＳ、ＣＴＳ信号の送信タイミングを推定し、これらのタイミングだけ現在利用しているチャネルにおいて受信動作を行ない、ビーコン送信局が現在利用しているチャネルに移行してきたかどうかを検知する。

そして、通信局は、ＲＴＳ、ＣＴＳ信号の送信タイミングでビーコン送信局が現在利用しているチャネルに移行してきたことを検知した場合には、自局のデータ通信動作を差し控えることにより、通信の衝突を回避する。一方、検知しなかった場合には、ビーコン送信局が別のチャネル上で優先送信権を獲得していると認識し、現在利用しているチャネル上での自局のデータ通信動作を継続して行なう。

このように、他局のビーコンの受信動作を省略した場合には、ビーコン送信局がビーコン送信により獲得した優先送信期間に応じて受信動作を行なうことにより、不要なチャネル移行を行なうことなく、且つ通信の衝突を回避することができる。

図２６には、データ通信中の通信局が、他局のビーコン受信を省略するための動作例を示している。

同図に示すように、チャネルＣＨ２上では、データ送信元である通信局＃２からＲＴＳパケットを送信しデータ送信先である通信局＃３からＣＴＳパケットが戻されたことに応答して、通信局＃２はデータ・パケットの伝送動作を開始する。

ここで、別のチャネルＣＨ３上で、周辺局＃１によるビーコン送信タイミングＴＢＴＴが近づくと、通信局＃２（並びに通信局＃３）は、周辺局＃１からのビーコンを受信する必要があるかどうかを判断する。そして、ビーコンを受信する必要がなく、且つ現在利用しているチャネルＣＨ２がビーコン送信チャネルＣＨ３とは相違する場合には、ビーコンの受信動作を省略する。

そして、通信局＃２（並びに通信局＃３）は、チャネル移行時間Ｔ＿ＣＨＣＨに相当する期間だけさらにデータ伝送動作を継続した後、周辺局＃１によるビーコン送信タイミングＴＢＴＴ以降、ＲＴＳ、ＣＴＳ信号の送信タイミングを推定し、これらのタイミングだけ現在利用しているチャネルＣＨ２において受信動作を行ない、ビーコン送信局が現在利用しているチャネルに移行してきたかどうかを検知する。

同図に示す例では、ビーコン送信局である通信局＃１は、ビーコン送信チャネルＣＨ３とは異なるトラフィック送信に最適なチャネルＣＨ４へ移行し、獲得した優先送信権に基づき、ＴＰＰ区間内にチャネルＣＨ４上でＲＴＳ／ＣＴＳ手続きに従って優先的なデータ送信動作を開始する。

一方、通信局＃２（並びに通信局＃３）は、現在利用チャネルＣＨ２上では、ＲＴＳ、ＣＴＳパケットの到来が推定される待機期間中に検知しなかったので、ビーコン送信局＃１が別のチャネル上で優先送信権を獲得していると認識する。この場合、現在利用しているチャネル上で自局のデータ通信動作を再開することができる。チャネル移行時間Ｔ＿ＣＨＣＨを費やすことなく、待機期間の終了とともにデータ通信を再開することができるという点を十分理解されたい。

通信局が図２６に示すような通信動作を行なう場合、送信継続状態における通信動作手順は、図２４ではなく、図２７へ示すフローチャートへと修正される。

ステップＳ２７においてデータ送信を実行した後、上位層からの送信要求が継続する場合には（ステップＳ２８）、送信継続モードに遷移する。そして、自局のビーコン送信タイミングまで未だ余裕があるかどうかをチェックする（ステップＳ２９）。余裕がない場合には、ステップＳ２１に戻り、定常動作モード下でのビーコン送信動作を行なう。

自局のビーコン送信タイミングまで未だ余裕がある場合には、さらに周辺局のビーコン送信タイミングまで未だ余裕があるかどうかをチェックする（ステップＳ３０）。

自局並びに周辺局のビーコン送信タイミングまで余裕がある場合には（ステップＳ３０）、ステップＳ３５へ進んで、ＲＴＳ信号を送信し、データ通信動作を継続する。

一方、周辺局のビーコン送信タイミングまで余裕がない（すなわち、他局のビーコン送信タイミングが近づいていることを把握した）場合には、さらに現在利用チャネルと当該周辺局のビーコン送信チャネルが同じであるかどうかを判別する（ステップＳ４０）。

現在利用チャネルと当該周辺局のビーコン送信チャネルが同じである場合には、このチャネル上で、ビーコンを受信する（ステップＳ３８）。

これに対し、現在利用チャネルと当該周辺局のビーコン送信チャネルが異なる場合には（ステップＳ４０）、当該ビーコン送信局と通信を行なう必要があるかどうかをさらに判断する（ステップＳ４１）。

ここで、ビーコンを受信する必要があると判断された場合には、当該周辺局のビーコン送信チャネルが異なる場合はチャンネル移行し（ステップＳ３７）、ビーコンを受信する（ステップＳ３８）。

そして、ステップＳ３８において周辺局のビーコンの受信を行なった後、移行先である周辺局のビーコン送信チャネルと、自局がこれまでデータ送信に利用していた利用チャネルは一致するかどうかをチェックする（ステップＳ３９）。互いのビーコン送信チャネルが一致しない場合には、ステップＳ３４へ進み、データ送信先の通信局のビーコン送信チャネルへ移行してから、ＲＴＳ信号を送信し（ステップＳ３５）、データ通信動作を再開する。また、互いのビーコン送信チャネルが一致する場合には、ビーコン送信局の優先送信区間となるので、データ通信動作を再開することはできない。この場合はステップＳ２１に戻り、定常動作モード下でのビーコン送信動作を行なう。

一方、ステップＳ４１において、ビーコンを受信する必要がないと判断された場合には、且つ現在利用しているチャネルがビーコン送信チャネルとは相違する場合には、ビーコンの受信動作を省略する。このように、必要のないビーコンの受信動作を省略することにより、ビーコン移行に要する時間や装置の消費電力を省略し、通信容量を増大することができる。

ここで、ビーコン送信局は必ずしもビーコン送信チャネル上でＴＰＰを獲得するとは限らない。すなわち、ビーコン送信局が自局の現在利用チャネルに移行して優先送信区間ＴＰＰを獲得することもあるので、ビーコンの受信動作を省略してデータ通信を継続して行なうと、通信が衝突する可能性がある。

そこで、通信局は、ビーコン受信動作を省略した場合には、ビーコン送信タイミングを基にＲＴＳ、ＣＴＳ信号の送信タイミングを推定し、これらのタイミングだけ現在利用しているチャネルにおいて受信動作を行ない（ステップＳ４２）、ビーコン送信局が現在利用しているチャネルに移行してきたかどうかを検知する。

そして、ＲＴＳ、ＣＴＳ信号の送信タイミングでＲＴＳ、ＣＴＳ信号を受信した場合には（ステップＳ４３）、ビーコン送信局が現在利用しているチャネルに移行してきたことを認識し、自局のデータ通信動作を中断することにより（ステップＳ４４）、通信の衝突を回避する。この場合、ステップＳ２１に戻り、定常動作モード下でのビーコン送信動作を行なう。

一方、通信局は、ＲＴＳ、ＣＴＳ信号の送信タイミングでＲＴＳ、ＣＴＳ信号を受信しなかった場合には（ステップＳ４３）、ビーコン送信局が別のチャネル上で優先送信権を獲得していると認識する。この場合、ステップＳ３５に戻り、ＲＴＳ信号を送信することにより、現在利用しているチャネル上での自局のデータ通信動作を継続して行なう。

［追補］
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。

図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムを構成する通信装置の配置例を示した図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る無線通信装置の機能構成を模式的に示した図である。 図３は、本実施形態に係る各通信局のビーコン送信手順を説明するための図である。 図４は、１チャネル上におけるビーコン送信タイミングの一例を示した図である。 図５は、フレーム間スペースの定義を説明するための図である。 図６は、ビーコン送信局に優先権が与えられる様子を示した図である。 図７は、ＴＰＰ区間内におけるビーコン送信局並びにそれ以外の局が送信権を得るための動作を説明するための図である。 通信局がＴＰＰ区間及びＦＡＰ区間においてそれぞれ送信を開始するための動作を説明するための図である。 図９は、伝送フレーム周期の構成を示した図である。 図１０は、ビーコン送信局がＴＰＰを放棄したときの動作を示した図である。 図１１は、ビーコン信号フォーマットの構成例を示した図である。 図１２は、ＮＢＯＩの記述例を示した図である。 図１３は、新規に参入した通信局が周辺局から受信したビーコンから得た各ビーコンのＮＢＯＩに基づいて自局のＴＢＴＴを設定する様子を示した図である。 図１４は、ある周波数チャネル上において、新規参入局がＮＢＯＩの記述に基づいて既存のビーコンとの衝突を回避しながら自己のビーコン送信タイミングを配置する様子を示した図である。 図１５は、新規参入局が受信したビーコン情報に基づいて隠れ端末のビーコン送信タイミングを避けながら自己のビーコン送信タイミングを配置する様子を示した図である。 図１６は、自律分散型のマルチチャネル無線通信システムの伝送フレーム構成を模式的に示した図である。 図１７は、干渉環境下で２台以上の通信局が配置されている状態を示した図である。 図１８は、本発明に係るマルチチャネル自律分散型無線ネットワークにおいて、通信局がビーコン送信チャネルを選択するための動作手順を示したフローチャートである。 図１９は、ＲＴＳ／ＣＴＳ方式の動作シーケンスを示した図である。 図２０は、本発明に係るマルチチャネル自律分散型の無線ネットワークへＲＴＳ／ＣＴＳ方式を適用した例を示した図である。 図２１は、本発明に係るマルチチャネル自律分散型の無線ネットワークへＲＴＳ／ＣＴＳ方式を適用した他の例を示した図である。 図２２は、本発明に係るマルチパス自律分散型の無線ネットワークにおいて、無線通信装置１００が通信局として自律動作するための処理手順（但し、定常状態）を示したフローチャートである。 図２３は、本発明に係るマルチパス自律分散型の無線ネットワークにおいて、無線通信装置１００が通信局として自律動作するための処理手順（但し、送信開始状態）を示したフローチャートである。 図２４は、本発明に係るマルチパス自律分散型の無線ネットワークにおいて、無線通信装置１００が通信局として自律動作するための処理手順（但し、送信継続状態）を示したフローチャートである。 図２５は、データ通信中の通信局が、他局のビーコンを受信するためにデータ通信を中断し、チャネル移行並びにビーコン受信を行なった後、元のチャネルに移行してデータ通信を再開する動作を示した図である。 図２６は、データ通信中の通信局が、他局のビーコン受信を省略するための動作を示した図である。 図２７は、本発明に係るマルチパス自律分散型の無線ネットワークにおいて、無線通信装置１００が通信局として自律動作するための処理手順（但し、送信継続状態においてビーコン受信を省略する場合）を示したフローチャートである。

符号の説明

１００…無線通信装置
１０１…インターフェース
１０２…データ・バッファ
１０３…中央制御部
１０４…ビーコン生成部
１０５…制御信号生成部
１０６…無線送信部
１０７…タイミング制御部
１０８…チャネル設定部
１０９…アンテナ
１１０…無線受信部
１１１…制御信号解析部
１１２…ビーコン解析部
１１３…情報記憶部

Claims (36)

1. 複数のチャネルが用意されている通信環境下において、制御局を配置せずに複数の通信局により自律分散型のネットワークを形成する無線通信システムであって、
   各通信局は、より多くの周辺局が受信可能なチャネルを利用して所定の周期でビーコン信号を送信する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 通信局は、ビーコンを受信できない周辺局がある場合には、ビーコン送信チャネルの変更を試みる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 各通信局は、自局が受けている干渉のレベル情報をビーコン信号に載せて送信し、周辺局から受信したビーコンに含まれる干渉レベル情報に基づいて周辺局における各チャネルの干渉状況を把握した上で通信チャネルを決定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
4. 通信局は、いずれのチャネルにおいても他局のビーコン信号を検出しない場合には、自局にとって干渉レベルの最も低いチャネルをビーコン送信チャネルに設定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
5. 通信局は、周辺局の中で最も多くの通信局がビーコンを送信している最多チャネルを抽出し、該最多チャネルで自局を含む周辺局が大きな干渉を受けていない場合には該最多チャネルを自局のビーコン送信チャネルに設定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
6. 該最多チャネル上でいずれかの周辺局が大きな干渉を受けている場合には、平均干渉レベルが最も低くなるチャネルをビーコン送信チャネルに設定する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
7. 通信局は、自局が広帯域の通信容量を必要とする場合には、他の通信局の利用が少なく自局にとって干渉レベルの低いチャネルをビーコン送信チャネルに設定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
8. データ送信元の通信局はデータ送信先の通信局における干渉レベルの低いチャネル上で送信要求パケットＲＴＳを送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットＣＴＳを受信したことに応答してデータ送信を開始する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
9. データ送信元の通信局若しくはデータ送信先の通信局は、自局のビーコン送信チャネル上で、データ通信を行っているチャネルの情報を含むビーコンを送信し、
   該ビーコンを受信した周辺局は所定期間だけ当該データ通信を行なっているチャネル上でのデータ送信を差し控える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
10. データ送信元の通信局は、自局のビーコン送信チャネルとデータ送信先の通信局との通信チャネルが一致する場合には、自局のビーコン送信チャネル上で、データ通信を行なっているチャネルの情報を含むビーコン送信後は送信要求パケットＲＴＳの送信を省略し、
    データ送信先の通信局は、データ通信を行なっているチャネルの情報を含むビーコンを受信したことに応答して確認通知パケットＣＴＳを送信する、
    ことを特徴とする請求項８に記載の無線通信システム。
11. 複数のチャネルが用意されている通信環境下において、制御局を配置せずに複数の通信局が自律分散的にネットワークを形成する無線通信システムであって、
    各通信局は、自局のビーコン送信チャネル上で所定の伝送フレーム周期でビーコンを送信するとともに、通信を行なう必要がない他局が設定しているビーコン送信チャネルが現在自局が利用しているチャネルと異なる場合には、当該他局からのビーコンの受信動作を省略する、
    ことを特徴とする無線通信システム。
12. データ送信元の通信局が送信要求パケットＲＴＳを送信するとともに、データ送信先の通信局から確認通知パケットＣＴＳを受信したことに応答してデータ送信を開始するＲＴＳ／ＣＴＳ方式が採用され、
    通信局は、他局からのビーコンの受信動作を省略したとき、ビーコン送信タイミングを基にＲＴＳ、ＣＴＳ信号の送信タイミングを推定し、これらのタイミングだけ自局が現在利用しているチャネルにおいて受信動作を行なう、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信システム。
13. 複数のチャネルが用意され、特定の制御局を配置しない無線通信環境下で自律分散的に動作する無線通信装置であって、
    各チャネルにおいて無線データを送受信する通信手段と、
    前記通信手段におけるデータ送受信用のチャネルを設定するチャネル設定手段と、
    前記通信手段におけるデータ送受信を制御する通信制御手段と、
    自局が受けている干渉のレベル情報を含んだビーコン信号を生成するビーコン生成手段と、
    周辺局から受信したビーコン信号を解析するビーコン解析手段を備え、
    前記チャネル設定手段は、周辺局から受信したビーコンに含まれる干渉レベル情報に基づいて周辺局における各チャネルの干渉状況を把握した上で通信チャネルを決定する、
    ことを特徴とする無線通信装置。
14. いずれのチャネルにおいても他局のビーコン信号を検出しない場合には、前記チャネル設定手段は、自局にとって干渉レベルの最も低いチャネルをビーコン送信チャネルに設定する、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の無線通信装置。
15. 前記チャネル設定手段は、周辺局の中で最も多くの通信局がビーコンを送信している最多チャネルを抽出し、該最多チャネルで自局を含む周辺局が大きな干渉を受けていない場合には該最多チャネルを自局のビーコン送信チャネルに設定する、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の無線通信装置。
16. 前記チャネル設定手段は、該最多チャネル上でいずれかの周辺局が大きな干渉を受けている場合には、平均干渉レベルが最も低くなるチャネルをビーコン送信チャネルに設定する、
    ことを特徴とする請求項１５に記載の無線通信装置。
17. 自局が広帯域の通信容量を必要とする場合には、前記チャネル設定手段は、他の通信局の利用が少なく自局にとって干渉レベルの低いチャネルをビーコン送信チャネルに設定する、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の無線通信装置。
18. 前記通信制御手段は、データ送信先の通信局において干渉レベルの低いチャネル上で送信要求パケットＲＴＳを送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットＣＴＳを受信したことに応答してデータ送信を開始する、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の無線通信装置。
19. 前記ビーコン生成手段はデータ通信を行なっているチャネルの情報を含むビーコンを生成する、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の無線通信装置。
20. 前記通信制御手段は、自局宛の送信要求パケットＲＴＳ又はデータ通信を行なっているチャネルの情報を含むビーコンを受信したことに応答して、確認通知パケットを返す、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の無線通信装置。
21. 前記通信制御手段は、他局宛の送信要求パケットＲＴＳ又は他局宛の送信要求パケットＲＴＳを重畳したビーコン又はデータ通信が行なわれているチャネルの情報を含むビーコンを受信したことに応答して、当該受信チャネル上で所定時間のデータ送信を差し控える、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の無線通信装置。
22. 複数のチャネルが用意され、特定の制御局を配置しない無線通信環境下で自律分散的に動作する無線通信装置であって、
    各チャネルにおいて無線データを送受信する通信手段と、
    前記通信手段におけるデータ送受信用のチャネルを設定するチャネル設定手段と、
    前記通信手段におけるデータ送受信を制御する通信制御手段と、
    周辺局から受信したビーコン信号を解析するビーコン解析手段と、
    マルチチャネル上での通信動作を制御する通信制御手段を備え、
    前記通信制御手段は、他局のビーコン送信タイミングが近づいていることを把握したとき、当該ビーコン送信局と通信を行なう必要があるかどうかを判断した上で、ビーコンを受信する必要がなく且つ現在自局が利用しているチャネルがビーコン送信チャネルとは相違する場合にはビーコンの受信動作を省略する、
    ことを特徴とする無線通信装置。
23. 前記無線通信環境下では、データ送信元の通信局が送信要求パケットＲＴＳを送信するとともに、データ送信先の通信局から確認通知パケットＣＴＳを受信したことに応答してデータ送信を開始するＲＴＳ／ＣＴＳ方式が採用され、
    前記通信制御手段は、他局からのビーコンの受信動作を省略したとき、ビーコン送信タイミングを基にＲＴＳ、ＣＴＳ信号の送信タイミングを推定し、これらのタイミングだけ自局が現在利用しているチャネルにおいて受信動作を行なう、
    ことを特徴とする請求項２２に記載の無線通信装置。
24. 複数のチャネルが用意され、特定の制御局を配置しない無線通信環境下で自律分散的に動作するための無線通信方法であって、
    データ送受信用のチャネルを設定するチャネル設定ステップと、
    データ送受信を制御する通信制御ステップと、
    自局が受けている干渉のレベル情報を含んだビーコン信号を生成するビーコン生成ステップと、
    周辺局から受信したビーコン信号を解析するビーコン解析ステップを備え、
    前記チャネル設定ステップでは、周辺局から受信したビーコンに含まれる干渉レベル情報に基づいて周辺局における各チャネルの干渉状況を把握した上で通信チャネルを決定する、
    ことを特徴とする無線通信方法。
25. いずれのチャネルにおいても他局のビーコン信号を検出しない場合には、前記チャネル設定ステップでは、自局にとって干渉レベルの最も低いチャネルをビーコン送信チャネルに設定する、
    ことを特徴とする請求項２４に記載の無線通信方法。
26. 前記チャネル設定ステップでは、周辺局の中で最も多くの通信局がビーコンを送信している最多チャネルを抽出し、該最多チャネルで自局を含む周辺局が大きな干渉を受けていない場合には該最多チャネルを自局のビーコン送信チャネルに設定する、
    ことを特徴とする請求項２４に記載の無線通信方法。
27. 前記チャネル設定ステップでは、該最多チャネル上でいずれかの周辺局が大きな干渉を受けている場合には、平均干渉レベルが最も低くなるチャネルをビーコン送信チャネルに設定する、
    ことを特徴とする請求項２６に記載の無線通信方法。
28. 自局が広帯域の通信容量を必要とする場合には、前記チャネル設定ステップでは、他の通信局の利用が少なく自局にとって干渉レベルの低いチャネルをビーコン送信チャネルに設定する、
    ことを特徴とする請求項２４に記載の無線通信方法。
29. 前記通信制御ステップでは、データ送信先の通信局において干渉レベルの低いチャネル上で送信要求パケットＲＴＳを送信し、データ送信先の通信局から確認通知パケットＣＴＳを受信したことに応答してデータ送信を開始する、
    ことを特徴とする請求項２４に記載の無線通信方法。
30. 前記ビーコン生成ステップでは、データ通信を行なっているチャネルの情報を含むビーコンを生成する、
    ことを特徴とする請求項２４に記載の無線通信方法。
31. 前記通信制御ステップでは、自局宛の送信要求パケットＲＴＳ又はデータ通信を行なっているチャネルの情報を含むビーコンを受信したことに応答して、確認通知パケットを返す、
    ことを特徴とする請求項２４に記載の無線通信方法。
32. 前記通信制御ステップでは、他局宛の送信要求パケットＲＴＳ又は他局宛の送信要求パケットＲＴＳを重畳したビーコン又はデータ通信が行なわれているチャネルの情報を含むビーコンを受信したことに応答して、当該受信チャネル上で所定時間のデータ送信を差し控える、
    ことを特徴とする請求項２４に記載の無線通信方法。
33. 複数のチャネルが用意され、特定の制御局を配置しない無線通信環境下で自律分散的に動作するための無線通信方法であって、
    自局のビーコン送信チャネルを設定してビーコンを送信するビーコン送信ステップと、
    周辺局からのビーコン受信動作を制御するビーコン受信制御ステップと、
    周辺局から受信したビーコン信号を解析するビーコン解析ステップと、
    データ通信チャネルを設定してデータ通信動作を制御する通信制御ステップを備え、
    前記ビーコン受信制御ステップは、
    他局のビーコン送信タイミングが近づいていることを把握するサブステップと、
    当該ビーコン送信局と通信を行なう必要があるかどうかを判断するサブステップと、
    ビーコンを受信する必要がなく且つ現在利用しているチャネルがビーコン送信チャネルとは相違する場合にはビーコンの受信動作を省略するサブステップとを含む、
    ことを特徴とする無線通信方法。
34. 前記無線通信環境下では、データ送信元の通信局が送信要求パケットＲＴＳを送信するとともに、データ送信先の通信局から確認通知パケットＣＴＳを受信したことに応答してデータ送信を開始するＲＴＳ／ＣＴＳ方式が採用され、
    前記通信制御ステップでは、他局からのビーコンの受信動作を省略したとき、ビーコン送信タイミングを基にＲＴＳ、ＣＴＳ信号の送信タイミングを推定し、これらのタイミングだけ現在利用しているチャネルにおいて受信動作を行なう、
    ことを特徴とする請求項３３に記載の無線通信方法。
35. 複数のチャネルが用意され、特定の制御局を配置しない無線通信環境下で自律分散的に動作するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
    データ送受信用のチャネルを設定するチャネル設定ステップと、
    データ送受信を制御する通信制御ステップと、
    自局が受けている干渉のレベル情報を含んだビーコン信号を生成するビーコン生成ステップと、
    周辺局から受信したビーコン信号を解析するビーコン解析ステップを備え、
    前記チャネル設定ステップでは、周辺局から受信したビーコンに含まれる干渉レベル情報に基づいて周辺局における各チャネルの干渉状況を把握した上で通信チャネルを決定する、
    ことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
36. 複数のチャネルが用意され、特定の制御局を配置しない無線通信環境下で自律分散的に動作するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
    自局のビーコン送信チャネルを設定してビーコンを送信するビーコン送信ステップと、
    周辺局からのビーコン受信動作を制御するビーコン受信制御ステップと、
    周辺局から受信したビーコン信号を解析するビーコン解析ステップと、
    データ通信チャネルを設定してデータ通信動作を制御する通信制御ステップを備え、
    前記ビーコン受信制御ステップは、
    他局のビーコン送信タイミングが近づいていることを把握するサブステップと、
    当該ビーコン送信局と通信を行なう必要があるかどうかを判断するサブステップと、
    ビーコンを受信する必要がなく且つ現在利用しているチャネルがビーコン送信チャネルとは相違する場合にはビーコンの受信動作を省略するサブステップとを含む、
    ことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
    

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