KR101380933B1

KR101380933B1 - 무선통신 시스템, 무선통신장치 및 무선통신방법과 컴퓨터프로그램

Info

Publication number: KR101380933B1
Application number: KR1020047015005A
Authority: KR
Inventors: 가즈유키 사코다
Original assignee: 소니 주식회사
Priority date: 2003-02-03
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2014-04-01
Anticipated expiration: 2024-02-03
Also published as: US20090097464A1; US20090097440A1; CN103781152A; IL164264A0; WO2004071022A1; US20140036887A1; US20140355577A1; EP2860884A1; KR20050096839A; CN103781152B; EP1592174A1; US8391257B2; JP4581996B2; US8144685B2; US8625571B2; US20160119790A1; EP1592174B1; ES2528360T3; EP2860884B1; BRPI0403932A

Abstract

무선 LAN시스템등의 통신 시스템을, 마스터국(master station), 슬레이브국(slave station)의 제어, 비제어의 관계없이 자립분산형의 망을 구축하는 경우의 문제를 해결하기 위해서, 제어국과 피제어국의 관계를 가지지 않는 복수의 통신국으로 구성되는 망에서 무선통신시스템에서, 각 통신국이 망에 관한 정보를 기술한 비콘을 서로 송신하도록 하여 망을 구축하고, 그 비콘에 의해 타통신국에서의 통신상태등의 고도의 판단을 할 수 있도록 한 것이다.

Description

무선통신 시스템, 무선통신장치 및 무선통신방법과 컴퓨터 프로그램{Radio communication system, radio communication device, radio communication method and computer program}

본 발명은, 예를 들면 데이터통신등을 수행하는 무선 LAN 시스템을, 마스터국(master station), 슬레이브국(slave station)의 제어, 비제어의 관계없이 자립분산형의 망(network)을 구축하는 경우에 적용하기에 적합한, 무선통신 시스템, 무선통신장치 및 무선통신방법과 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

게다가, 본 발명은, 각 통신국이 망에 관한 정보를 기술한 비콘을 소정의 주기마다 서로 통지함으로써 자율분산형의 무선망을 형성하는 무선통신 시스템, 무선통신장치 및 무선통신방법과 컴퓨터 프로그램에 관한 것이며, 특히, 각 통신국이 서로 송신하는 비콘의 충돌을 회피하면서 자율분산형의 망을 형성하는 무선통신 시스템, 무선통신장치 및 무선통신방법과 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

종래, 무선LAN 시스템의 미디어 억세스 제어로는, IEEE 802.11 방식에 의해 규정된 억세스 제어등이 널리 공지되어 있다. IEEE 802.11 방식의 상세한 설명에 대해서는, ISO/IEC 8802-11 : 1999 ANSI/IEEE Std 802.11, 1999 Edition Part11 : Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical layer(PHY) Specifications등에 기재되어 있다.

IEEE 802.11에 있어서 네트워킹은, BSS(Basic Service Set)의 개념에 기초하고 있다. BSS는, 억세스 포인트와 같은 마스터 제어국이 존재하는 인프라모드로 정의되는 BSS와, 복수의 이동국 만으로 구성된 애드혹 모드(ad hoc mode)로 정의되는 IBSS(Independent BSS)의 2종류가 있다.

인프라모드시의 IEEE802.11의 동작에 대해서 도 30을 이용하여 설명한다. 인프라모드의 BSS에 있어서는, 무선통신 시스템내에 코디네이션(coordination)을 수행하는 억세스 포인트가 필수적이다. 도 30에서는, 예를 들면 통신국(SAT0)을 억세스 포인트로 기능하는 통신국(SA)으로 하면, 자국 주변에서 전파가 도달하는 범위를 BSS와 함께 묶어, 소위 셀룰러 시스템이라고 하는 셀을 구성한다. 억세스 포인트의 인근에 존재하는 이동국(SAT1, SAT2)은, 억세스 포인트에 수용된, 상기 BSS의 1멤버로서 망에 참여한다. 억세스 포인트는 적당한 시간 간격으로 비콘이라고 불리우는 제어신호를 송신하고, 이 비콘을 수신가능한 이동국은, 억세스 포인트가 부근에 존재하는 것은 인식하고, 게다가 상기 억세스 포인트와의 사이에서 연결확립을 설정한다.

억세스 포인트가 되는 통신국(STA0)은, 도 30의 우측에 기재한 바와같이, 일정의 시간 간격으로 비콘(beacon)을 송신한다. 다음 번의 비콘의 송신 시각은, 목표비콘 송신시각(TBTT : Target Beacon Transmit Time)이라고 하는 변수에 의해 비콘내에서 통보되며, 시각이 TBTT로 되면, 억세스 포인트는 비콘송신 수순을 동작시키게 된다. 또한, 주변의 이동국은, 비콘을 수신함으로써, 내부의 TBTT 필 드를 디코드하여 차회의 비콘송신시각을 인식하는 것이 가능하므로, 경우에 따라서는(수신할 필요가 없는 경우에는), 다음 또는 복수회의 TBTT까지 수신기의 전원을 오프시켜 슬립상태에 들어가는 경우도 있다.

한편, 본 명세서에서는, 억세스 포인트와 같은 마스터 제어국을 통하지 않고 망을 동작시키는 것을 주안점으로 한 발명에 대해서 설명하고 있으므로, 인프라모드에 대해서는 이 이상의 설명은 행하지 않고 있다.

이어서, 애드혹 모드시의 IEEE802.11 방식에서의 통신동작에 대해서, 도 31 및 도 32를 참조하여 설명한다.

한편, 애드혹 모드의 IBSS에 대해서는, 각 통신국(이동국)은, 복수의 통신국 그룹에 의해 네고시에이션(negotiation)을 행한 후에 자율적으로 IBSS를 정의한다. IBSS가 정의되면, 통신국 그룹은, 네고시에이션의 말미에, 일정 간격마다의 TBTT를 결정한다. 각 통신국은, 자국내의 클락을 참조함으로써 TBTT로 된 것을 확인하면, 랜덤시간의 지연 후, 아직 누구도 비콘을 송신하지 않았다는 것을 인식한 경우에는 비콘을 송신한다. 도 31에서는, 2개의 통신국(SAT1, SAT2)이 IBSS를 구성하는 경우의 예를 도시하고 있다. 따라서, 이 경우, 비콘은 IBSS에 속하는 어느 통신국이, TBTT가 도달할 때마다 송신하게 된다. 또한, 비콘이 충돌하는 경우도 존재한다.

또한 IBSS에 대해서도, 각 통신국은 필요에 따라 송수신부의 전원을 오프시켜 슬립상태에 들어가게 된다. 이 경우의 신호 송수신 순서에 대해서는, 도 32를 이용하여 설명한다.

IEEE802.(11) 방식에 대해서는, IBSS에 의해 슬립모드가 적용된 경우에는, TBTT로부터 긴 시간대가 ATIM(Announcement Traffic Indication Message) Window(이하 ATIM 윈도우라고 칭한다)로 정의되어 있다.

ATIM윈도우의 시간대는, IBSS에 속하는 모든 통신국은 수신부를 동작시키고, 이 시간대에 있다면, 기본적으로 슬립모드에서 동작하는 통신국도 수신이 가능하다. 각 통신국은, 자국이 누구인지에 대한 정보를 가지고 있는 경우에는, 이 ATIM윈도우의 시간대에 있어서 비콘이 송신된 후에, 상기의 이용자 정보에 의해 ATIM패킷을 송신하여, 자국이 상기의 이용자정보를 보존하고 있다는 것을 수신측에 통보한다. ATIM 패킷을 수신한 통신국은, ATIM패킷을 송신한 국으로부터의 수신이 종료되기까지, 수신부를 동작시켜 둔다.

도 32에서는, STA1, STA2, STA3의 3개의 통신국이IBSS내에 존재하는 경우를 예로서 도시하고 있다. 도 32에 있어서, TBTT로 되면, STA1, STA2, STA3의 각 통신국은, 랜덤시간에 걸쳐 미디어 상태를 감시하면서 백오프의 타이머를 동작시킨다. 도 32의 예에서는, 통신국(STA1)의 타이머가 가장 빨리 카운트를 종료하며, 통신국(STA1)가 비콘을 송신한 경우를 도시하고 있다. 통신국(STA1)이 비콘을 송신하였으므로, 이것을 수신한 다른 2대의 통신국(STA2)과 통신국(STA3)은 비콘을 송신하지 않는다.

또한, 도 32의 예에서는, 통신국(STA1)이 통신국(STA2)의 정보를 보존하고 있으므로, 그리고 통신국(STA2)이 통신국(STA3)으로의 정보를 보존하고 있는 경우를 도시하고 있다. 이 때, 도 32b, c에 도시한 바와같이, 통신국(STA1)과 통신국(STA2)은, 비콘을 송신/수신한 후에, 다시 한번 랜덤시간에 걸쳐 각각 미디어 상태를 감시하면서 백오프(back off)의 타이머를 동작시킨다. 도 32의 예에서는, 통신국(STA2)의 타이머가 미리 카운트를 종료하므로, 우선 통신국(STA2)으로부터 ATIM 메시지가 통신국(STA3)으로 송신된다. 도 32a에 도시한 바와같이, 통신국(STA3)은 ATIM 메시지를 수신하면, 수신한 내용을 확인응답 패킷인 ACK(Acknowledge) 패킷을 송신함으로써 통신국(STA2)으로 피드백한다. 통신국(STA3)으로부터의 ACK 패킷이 송신종료하면, 통신국(STA1)은 랜덤시간에 걸쳐 각각 미디어 상태를 감시하면서 백오프의 타이머를 동작시킨다. 그 타이머에 설정된 시간이 경과하여 타이머가 카운트를 종료하면, 통신국(STA1)은 ATIM 패킷을 통신국(STA2)으로 송신한다. 통신국(STA2)은 이것을 수신하였다는 내용을 ACK패킷을 반송함으로써 통신국(STA1)으로 피드백한다.

이러한 ATIM 패킷과 ACK 패킷의 송수신이 ATIM 윈도우내에서 행해지면, 그 후의 구간에 있어서도, 통신국(STA3)은 통신국(STA2)으로부터의 정보를 수신하기 위해 수신기를 동작시키고, 통신국(STA2)은 통신국(STA1)으로부터의 정보를 수신하기 위해 수신기를 동작시킨다.

송신정보를 보존하고 있는 통신국(STA1)과 통신국(STA2)은, ATIM윈도우의 종료와 함께, 랜덤시간에 걸쳐 각각 미디어 상태를 감시하면서 백오프의 타이머를 동작시킨다. 도 32의 예에서는, 통신국(STA2)의 타이머가 먼저 종료하므로, 통신국(STA2)으로부터 통신국(STA3)의 정보가 미리 전송된다. 이 전송종료후, 통신국(STA1)은, 다시 한번 랜덤시간에 걸쳐 각각 미디어 상태를 감시하면서 백오 프의 타이머를 동작시키고, 타이머가 종료하면 통신국(STA2)의 패킷을 송신한다.

이제까지 기술한 순서에 있어서, ATIM 윈도우내에서 ATIM 패킷을 수신하기도 하며, 어느 이용자에 관한 정보를 보존하고 있지 않는 통신국은, 다음의 TBTT까지 송수신기의 전원을 끄고, 소비전력을 삭감하는 것이 가능하게 된다.

이어서, IEEE802.11 방식의 억세스 경합방법에 있어서 도 33을 이용하여 설명한다. 상술한 설명에 있어서, [랜덤시간에 걸쳐 각각 미디어 상태를 감시하면서 백오프의 타이머를 동작시킨다.]라고 설명을 하였지만, 이 건에 대해서는 다음에 설명을 한다.

IEEE 802.11 방식에 있어서는, 직전의 패킷이 종료하면서 다음의 패킷을 송신하기까지의 패킷 간격(IFS : Inter Frame Space)으로서, 4종류의 IFS가 정의되어 있다. 여기에서는, 그 중 3개에 대해서 설명한다. IFS로는, 도 33에 도시한 바와같이, 짧은 순서대로 SIFS(Short IFS), PIFS(PCF IFS), DIFS(DCF IFS)가 정의되어 있다. IEEE802.11에서는, 기본적인 미디어 억세스 수순으로서 CSMA(Carrier Sense Multiple Access)가 적용되며, 송신부가 어떤 것을 송신하기 전에는, 미디어 상태를 감시하면서 랜덤시간에 걸쳐 백오프의 타이머를 동작시키고, 이 사이에 송신신호가 존재하지 않는 경우에 처음으로 송신권리가 부여된다.

통사의 패킷을 CSMA의 수순에 따라 송신하는 경우(DCF, : Distributed Coordination Function이라고도 칭한다)에는, 어떤 패킷의 송신이 종료하면, 우선 DIFS만 미디어 상태를 감시하고, 이 사이에 송신신호가 존재하지 않는다면, 랜덤 백오프를 행하고, 그리고 이 사이에도 송신신호가 존재하지 않는 경우에, 송신권리가 부여되도록 된다. 한편, ACK등의 예외적인 긴급도가 높은 패킷을 송신하는 경우에는, SIFS의 패킷 간격의 후에 송신하는 것이 허락되어 있다. 이에 의해, 긴급도가 높은 패킷은, 통상의 CSMA의 수순에 따라 송신되는 패킷보다도 먼저 송신하는 것이 가능하게 된다. 다른 종류의 패킷 간격 IFS가 정의되어 있는 이유는 여기에 있으며, 패킷의 송신권 경쟁을, IFS가 SIFS인지 PIFS인지, DIFS가 되는 지에 따라 우선권 부여가 행해진다. PIFS가 어느 목적으로 이용되는 것에 대해서는 후술한다.

이어서, IEEE802.(11)에 있어서 RTS/CTS 수순에 대해서, 도 34 및 도 35를 이용하여 설명한다. 애드 혹 환경의 망에 있어서는, 일반적으로 숨겨진 단말문제가 발생한다는 것이 알려져 있다. 이 문제의 많은 부분을 해결하는 방법론으로서는, RTS/CTS 수순에 있어서 CSMA/CA가 알려져 있다. IEEE802.(11)에 있어서도, 이 방법론이 채용되고 있다.

RTS/CTS 수순의 동작예를, 도 34를 이용하여 설명한다. 도 34에서는, 통신국(STA0)으로부터 통신국(STA1)으로 어떤 정보(Data)를 송신하는 경우의 예가 도시되어 있다. 통신국(STA0)은, 실제의 정보의 송신에 앞서, 정보의 목적지가 되는 STA1로 RTS(Request To Send)패킷을 CSMA의 수순에 따라 송신한다. 통신국(STA1)에서 이것을 수신가능한 경우에는, RTS 패킷을 수신가능하다는 내용을 통신국(STA0)으로 피드백하는 CTS(Clear To Send) 패킷을 송신한다. 송신측이 되는 통신국(STA0)에 있어서, CTS 패킷을 무사히 수신가능하다면, 미디어가 클리어되는 것으로 간주하고, 곧 정보패킷을 송신한다. 통신국(STA1)에서 이것을 무사히 수신종료하면, ACK를 반송하고, 1패킷의 송신이 종료한다.

이 수순에 있어서, 어떤 작용이 발생하는 지를, 도 35를 이용하여 설명한다. 도 35에서는, 통신국(STA2)이 통신국(STA3)으로 정보를 송신하고 싶은 경우를 상정하고 있다. 통신국(STA2)은, CSMA의 수순에 의해 미디어가 일정 기간 클리어하다는 내용을 확인한 후, RTS패킷을 통신국(STA3)으로 송신한다. 이 패킷은 통신국(STA2)의 근린에 위치하는 통신국(STA1)에서도 수신된다. 통신국(STA1)은, RTS패킷의 수신에 의해 통신국(STA2)이 어떤 정보를 송신하고 싶다는 내용을 알게 되므로, 상기 정보의 송신이 완료되기까지는 미디어가 통신국(STA2)에 의해 점유되고 있다는 것을 확인하고, 이 사이, 미디어가 감시하지 않고 미디어가 점유되어 있다는 상태를 인식한다. 이 작업을 NAV(Network Allocation Vector)를 세운다고 칭한다. 한편, RTS패킷과 CTS패킷에는, 현재 트랜젝션(transaction)에 있어서 미디어를 점유하는 시간의 길이가 기재되어 있다.

즉, 통신국(STA2)으로부터 통신국(STA3)으로 RTS를 수신함으로써, 통신국(STA1)은, 금후, RTS패킷에 의해 지정된 기간에 걸쳐 미디어 점유상태에 있다는 것을 확인하고, 송신을 행하지 않는다. 한편, RTS패킷을 수신한 통신국(STA3)에서는, CTS 패킷을 반송함으로써, RTS패킷을 수신가능하다는 내용을 통신국(STA2)으로 피드백한다. 이 CTS패킷은, 통신국(STA3)의 근린에 위치하는 통신국(STA4)에서도 수신된다. 통신국(STA4)은, 상기 CTS패킷의 내용을 디코드함으로써, 이에 의해, 통신국(STA2)으로부터 통신국(STA3)으로 정보가 송신 되는 것을 인식하고, 금후, CTS패킷에 의해 지정된 기간에 걸쳐 미디어 점유상태가 되는 것을 인식하고, 송신을 행하지 않는다.

상기의 RTS패킷 및 CTS패킷의 송수신에 의해, RTS패킷을 수신가능한 [송신국에 되는 STA2의 주변국]과 CTS패킷을 수신가능한 [수신국이 되는 STA3의 주변국]에 있어서, 송신이 금지되며, 이에 의해, 주변국으로부터의 갑작스런 송신에 의해 방해되는 일이 없으며, 통신국(STA2)으로부터 통신국(STA3)으로 정보송신 및 ACK의 반송이 행해진다.

이어서, IEEE802.11 방식에 있어서 대역 예약수단에 대해서 도 36을 이용하여 설명한다. 상술한 IEEE802.11방식의 억세스 제어에서는, CSMA에 억세스 경젱을 행하기 때문에, 일정의 대역을 보증하여 확보하는 것이 불가능하다. IEEE802.(11) 방식에서는, 대역을 보증하여 확보하기 위한 메카니즘으로서, PCF(Point Coordination Function)가 존재한다. 그러나, PCF의 기본은 폴링이며, 애드 혹 모드에서는 동작하지 않으며, 인프라모드에 있어서만, 억세스 포인트의 관리하에서 행해진다. 즉, 대역보증에 의해 억세스 제어를 행하기 위해서는, 억세스 포인트와 같은 코디네이터가 필요하며, 그리고, 전체의 제어는, 억세스 포인트에 의해 행해진다.

참고로, PCF의 동작을, 도 36을 이용하여 설명한다. 도 36에서는, 통신국(STA0)이 억세스 포인트이며, 통신국(STA1)과 통신국(STA2)이 억세스 포인트 STA0가 관리하는 BSS에 참가하는 경우를 상정하고 있다. 또한, 통신국(STA1)이 대역을 보증하여 정보의 송신을 행하는 경우를 상정하고 있다.

통신국(STA0)은, 예를 들어 비콘을 송신한 후에, SIFS의 간격으로 통신국(STA1)으로 폴링을 행한다. (도 36의 CF-Poll) CF-Poll을 수신한 통신국(STA1)은, 데이터의 송신권리를 부여받으며, SIFS 간격으로 데이터를 송신하는 것이 허가된다. 따라서, 통신국(STA1)은 SIFS의 후에 데이터를 송신한다. 통신국(STA0)이 상기 송신 데이터에 대한 ACK를 반송하고, 1 트랜젝션이 종료하면, 통신국(STA0)은 다시 한 번 통신국(STA1)에 대해서 폴링을 행한다.

도 36에서는, 금회의 폴링이 어떠한 이유에 의해 실패한 경우에 대해서도 기술되어 있다. CF-Poll로 도시된 폴링 패킷의 송신이, SIFS의 후에 이어지는 상태가 된다. 즉, 통신국(STA0)은, 폴링 후 SIFS 경과후에도 통신국(STA1)으로부터 정보가 송신되지 않는다는 것을 인식하면 폴링이 실패한 것을 간주하며, PIFS 간격의 후에 다시 폴링을 행한다. 이 폴링이 순조롭게 진행되면, 통신국(STA1)으로부터 데이터가 송신되어 ACK가 반송된다. 이 일련의 수순중에, 예를 들면 통신국(STA2)이 송신한 패킷을 보존하고 있다고 하더라도, DIFS의 시간간격이 경과하기 이전에 SIFS 혹은 PIFS의 간격으로 통신국(STA0) 혹은 통신국(STA1)이 송신을 수행하므로, 통신국(STA2)으로 송신권리가 이행되지 않고, 폴링을 수신한 통신국(STA1)이 항상 우선권을 얻게 된다.

특개평 8-98255호 공보에는, 이와같은 무선통신의 억세스제어의 일예에 대해서 개시하고 있다.

이와같은 마스터 제어국(억세스 포인트)이 없이 무선통신의 억세스 제어를 수행하는 경우에는, 마스터 제어국이 어느 상태에서 통신을 행하는 경우와 비교할 때에, 여러가지 제약이 있다. 구체적으로는, 이하의 기술하는 과제가 있다.

과제 1 : 코디네이터(coordinator)의 선정

예를 들면, 도 37에 도시한 바와같이, 통신국(10- 17)이 산란된 상태로 위치하고, 각각의 통신국(10-17)과 직접적으로 통신기 가능한 범위(10a-17a)가 구성되어 있는 경우에 있어서, 상술한 IEEE802.11 방식에 의해 망구축을 수행하는 경우를 상정한다. 이와같은 경우에, 인프라모드에서 망을 구축하게 되면, 어느 통신국을 억세스 포인트(코디네이터)로서 동작시킬 것인가를 선정하는 것이 문제가 된다.

IEEE802.11 방식에 있어서는, 동일한 BSS에 속하는 통신국만의 통신을 수행하게 되며, 억세스 포인트는 다른 BSS와의 게이트웨이로서 동작한다. 시스템 전체로서 융통성이 좋은 네트워킹을 하기 위해서는, 어느 위치에 존재하는 통신국을억세스 포인트로 할 것인가, 억세스 포인트의 전원이 오프되는 경우에 어떻게 다시 망을 개선하여 구축할 필요가 있다는 등의 논의가 끊이지 않게 된다. 코디네이터가 없이 망을 구축할 수 있다는 것이 바람직하지만, IEEE802.11방식의 인프라모드에서는 이 요구에 답변하는 것이 불가능하다.

과제 2 : 도달가능 영역의 불일치

IEEE802.11 방식의 애드 혹 모드에 있어서는, 코디네이터가 없이 망구축이 가능하지만, 주변에 위치하는 복수의 통신국에 의해 IBSS를 구성하는 것이 전제되어 있다. 예를 들면, 도 37에 있어서, 통신국(10, 11, 12, 13)(STA0, STA1, STA2, STA3)이 동일 IBSS에 수용된 경우를 상정하면, 통신국(11 : STA1)은 통신국(10, 12, 13)(STA0, STA2, STA3)과는 통신가능한 것이며, 통신국(10 : STA0) 은 통신국(2 : STA2)과는 통신이 직접 불가능하다. 이와같은 경우, IEEE802.11 방식의 비콘송신수순에 의하면, 통신국(10 : STA0)과 통신국(12 : STA2)이 비콘을 동시에 송신하는 경우등이 존재하며, 이 때 통신국(11 : STA1)은 비콘의 수신이 불가능하다는 문제가 있다.

게다가, 예를 들면, 도 37에 있어서, 통신국(15, 16, 17 : STA5, STA6, STA7)이 IBSS(IBSS-A)를 구성하며, 통신국(10, 11, 12, 13)(STA0, STA1, STA2, STA3)이 IBSS(IBSS-B)를 구성하고 있는 경우를 상정한다. 이 때는, 서로의 IBSS가 철저하게 독립적으로 동작하므로, IBSS 사이의 간섭문제는 발생하지 않는다. 여기에, 새로운 통신국(14 : STA4)이 출현한 경우를 고려해 본다. 즉, 통신국(14 : STA4)은, IBSS-A로부터의 신호와 IBSS-B로부터의 신호의 양방을 수신가능하게 된다. 예를 들면 양 IBSS를 연결하는 경우, STA4가 IBSS-A와 IBSS-B의 양방에 들어가는 것이 고려되지만, IBSS-A와 IBSS-B의 규정에 따라 동작하며, 또한 IBSS-B는 ISBB-B의 규정에 따라 동작하므로, 통신국(14 : STA4)에 있어서, 비콘의 충돌과 ATIM패킷의 충돌이 발생할 가능성이 있으며, 문제가 된다.

과제 3 : 전력절약모드의 실현방법

애드 혹 모드에 있어서는, ATIM윈도우내에서 랜덤 억세스에 의해 ATIM패킷을 일치시킴으로써 전력절약을 실현하고 있다. 송신하는 정보가 소량의 비트인 경우등에는, ATIM에 의한 오버헤드가 크게 되며, 랜덤 억세스에 의한 ATIM패킷의 교환이라는 방법론 자체가 효율이 나쁘다.

과제 4 : 코디네이터의 부재망에 있어서 대역 예약

또한, IEEE802.11 방식에 있어서, 애드 혹 모드에 있어서는 대역 예약을 수행하는 메카니즘이 존재하지 않으며, 항상 CSMA의 동작에 따르므로 다른 방법이 없다.

과제 5 : RTS/CTS 수순의 불완전성

IEEE802.11 방식에 있어서 RTS/CTS 수순에 있어서는, CTS 를 수신한 통신국외에도 RTS를 수신한 통신국도 송신을 중지시킨다. 그러나, 도 35에 도시한 바와같은 경우에 있어서는, 송신을 중지시키는 국은 통신국(STA4)만이며, 통신국(STA1)은 [STA2로부터 STA3으로의 DATA의 송신]에 관해서는 영향을 미치지 않는다. RTS/CTS 수순에 있어서, RTS를 수신한 통신국의 송신을 중지시키는 것은 안전측으로의 마진을 크게 하게 되며, 시스템 스루풋(throughput)을 억제하는 요인중 하나가 된다는 것이 고려된다.

과제 6 : TDMA에 의한 BSS 사이의 분리에 관한 고찰

상술한 과제 2에 있어서 설명한 시나리오(도 37에 있어서, 통신국(STA5, STA6, STA7)이 IBSS(IBSS-A)를 구성하며, 통신국(STA0, STA1, STA2, STA3)이 IBSS(IBSS-B)를 구성하는 경우)에 있어서, 통신국(STA4)이 출현하여 양방의 IBSS를 연결하는 경우의 문제를 회피하는 방법으로서, IBSS-A와 IBSS-B를 TDMA(시분할 다원접속)방식으로 분리하는 수법이 존재한다. 이 경우의 예를 도 38에 도시한다. 이것은, ARIB STD-T70(HiSWANa)방식등에서 채용되는 수법이다. 어느 BSS의 프레임중에 부속되는 망 전용의 시간대를 구성하는 것이다. 그러나, 이 방법에서는, 리소스의 공간적 재이용을 방기해 두는 것이 되며, 이용효 율이 대폭 감소하므로, 문제가 된다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이며, 무선 LAN 시스템등의 통신 시스템을, 마스터국, 슬레이브국의 제어, 비제어의 관계없이 자립분산형의 망을 구축하는 경우의 문제를 해결하는 우수한 무선통신 시스템, 무선통신장치 및 무선통신방법과 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 자율분산형의 망에 있어서, 충돌을 회피하면서 데이터 송신을 행하는 것이 가능한, 우수한 무선통신 시스템, 무선통신장치 및 무선통신방법과 컴퓨터 프로그램을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 통신국이 비콘을 통보하도록 구축되는 망에 있어서, 복수의 통신국 사이에서의 비콘의 충돌을 적합하게 회피하는 것이 가능한, 무선통신 시스템, 무선통신장치 및 무선통신방법과 컴퓨터 프로그램을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 각 통신국이 서로 송신하는 비콘의 충돌을 회피하면서 자율분산형의 무선망을 적합하게 형성하는 것이 가능한, 무선통신 시스템, 무선통신장치 및 무선통신방법과 컴퓨터 프로그램을 제공하는 데에 있다.

본 발명은, 상기 과제를 참작하여 이루어진 것이며, 그 제 1의 측면은, 제어국과 피제어국의 관계를 가지지 않는 복수의 통신국으로 구성되는 무선통신 시스템에 있어서, 통신국이 망에 관한 정보를 기술한 비콘을 서로 송신하도록 하여 망을 구축하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템이다.

단지, 여기에서 말하는 [시스템]이라고 하는 것은, 복수의 장치(또는 특정의 기능을 실현하는 기능모듈)가 이론적으로 집합한 물체를 말하며, 각 장치와 기능모듈이 단일의 광체내에 있는지의 여부는 특별하게 문제되지 않는다.

자율분산형의 통신환경하에서는, 각 통신국은, 소정의 시간간격으로 비콘신호를 통지함으로써, 근린(즉 통신범위내)의 다른 통신국에 자기의 존재를 통지함과 동시에, 망구성을 통지한다. 또한, 통신국은, 각 채널상에서 스캔동작을 행하지 않으며, 비콘신호를 수신하여, 인접국의 통신범위에 들어가는 것을 감지함과 동시에, 비콘에 기재되어 있는 정보를 해독하여 망구성을 알리는 것이 가능하다.

또한, 각 통신국은, 비콘송신 타이밍에 관한 인접장치정보를 비콘신호에 포함하여 송신하도록 한다. 이와같은 경우, 통신국은, 비콘을 직접 수신하는 것이 가능한 인접국의 망정보외에도, 자국은 비콘을 수신할 수 없지만 인접국이 수신가능한 다음 인접국 즉 숨겨진 단말에 있어서의 비콘정보도 취득하는 것이 가능하다.

이와같은 자율분산형의 망에서는, 새로 참가하는 통신국은, 우선 스캔동작 즉 스퍼 프레임(spur frame) 길이 이상에 걸쳐 연속하여 신호수신을 시도하고, 주변국이 송신하는 비콘의 존재확인을 행한다. 이 과정에서, 주변국으로부터 비콘이 수신되지 않은 경우에는, 통신국은 적당한 비콘 송신 타이밍을 설정한다. 한편, 주변국으로부터 송신된 비콘을 수신한 경우에는, 각 수신비콘에 기재되어 있는 인접장치정보를 참조하여, 어느 기존국도 비콘을 송신하지 않는 타이밍을 자국의 비콘송신 타이밍으로 설정한다.

여기에서, 본 발명에 관한 무선통신망에 있어서, 각 통신국은, 비콘송신을 함에 따라, 트래픽의 우선이용기간을 획득하도록 되어 있다. 그리고, 각 통신국은, 상기 소정의 시간 간격에 의해, 정규의 비콘을 1회만큼 송신함과 동시에, 상기 정규의 비콘과 유사한 신호로 구성되는 1이상의 보조 비콘을 송신하는 것을 허용하도록 하여도 좋다.

또한, 본 발명의 제 2의 측면은, 특정의 제어국을 배치하지 않고, 각 통신국이 소정의 시간 간격으로 망에 관한 정보를 기술한 비콘을 서로 송신하도록 구축된 자율분산형의 통신환경하에 있어서 무선통신동작을 수행하기 위한 처리를 컴퓨터 시스템상에서 실행하도록 컴퓨터 판독가능형식으로 기술된 컴퓨터 프로그램에 있어서, 자국에 관한 정보를 기재한 비콘신호를 생성하는 비콘신호 생성단계와, 상기 통신수단에 의해 주변국으로부터 수신한 비콘신호를 해석하는 비콘신호 해석단계와, 상기 통신수단에 의해 비콘송신 타이밍을 제어하는 타이밍 제어단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램이다.

본 발명의 제 2의 측면에 관한 컴퓨터-프로그램은, 컴퓨터 시스템상에서 소정의 처리를 실현하도록 컴퓨터 판독가능 형식으로 기술된 컴퓨터 프로그램을 정의한 것이다. 즉, 본 발명의 제 2의 측면에 관한 컴퓨터 프로그램을 컴퓨터 시스템에 설치함으로써 컴퓨터 시스템상에서는 협동적 작용이 발휘되며, 무선통신장치로서 동작한다. 이와같은 무선통신장치를 복수 기동하여 무선망을 구축함으로써, 본 발명의 제 1의 측면에 관한 무선통신 시스템과 동일한 작용효과를 얻는 것이 가능하다.

본 발명에 의하면, 마스터국, 슬레이브국과 같은 제어, 비제어의 관계가 없는 자율분산형의 망에 있어서, 충돌을 회피하면서 데이터 송신을 행하는 것이 가능한, 우수한 무선통신 시스템, 무선통신장치 및 무선통신방법과 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 의하면, 통신국이 비콘을 통지함으로써 구축되는 망에 있어서, 복수의 통신국 사이에서의 비콘의 충돌이 적합하게 회피가능한, 우수한 무선통신 시스템, 무선통신장치 및 무선통신방법과 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 의하면, 각 통신국이 서로 송신하는 비콘의 충돌을 회피하면서 자울분산형의 무선망을 적합하게 형성하는 것이 가능한, 우수한 무선통신 시스템, 무선통신장치 및 무선통신방법과 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것이 가능하다.

도 1은, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 무선통신장치의 배치예를 도시한 설명도이다.

도 2는, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 무선통신장치의 배구성예를 도시한 블록도이다.

도 3은, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 무선통신 시스템의 일예를 도시한 타이밍도이다.

도 4는, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 비콘송신 타이밍의 일예를 도시한 타이밍도이다.

도 5는, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 비콘기재 정보의 일부를 도시한 설명도이다.

도 6은, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 NOBI 및 NBAI처리수순의 일예를 도시한 설명도이다.

도 7은, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 송신 불허가 구간의 정의의 일예를 도시한 설명도이다.

도 8은, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 비콘 충돌 시나리오의 제 1의 예를 도시한 설명도이다.

도 9는, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 비콘 충돌 시나리오의 제 2의 예를 도시한 설명도이다.

도 10은, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 비콘송신 오프세트를 도시한 설명도이다.

도 11은, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 비콘기재 정보의 일부를 도시한 설명도이다.

도 12는, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 M계열생성회로의 예를 도시한 블록도이다.

도 13은, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 타이밍 제어처리의 일예를 도시한 흐름도이다.

도 14는, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 패킷 간격의 규정예를 도시한 설 명도이다.

도 15는, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 송신우선구간의 예를 도시한 설명도이다.

도 16은, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 송신우선구간과 경합송신구간을 도시한 설명도이다.

도 17은, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 패킷 포맷의 일예를 도시한 설명도이다.

도 18은, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 비콘신호 포맷의 일예를 도시한 설명도이다.

도 19는, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 통신국에서의 통신상태의 일예(예 1)를 도시한 타이밍도이다.

도 20은, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 통신국에서의 통신상태의 일예(예 2)를 도시한 타이밍도이다.

도 21은, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 시간축 리소스 배분의 일예를 도시한 설명도이다.

도 22는, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 비콘송신 타이밍 결정에 이용하는 정보의 일예를 도시한 설명도이다.

도 23은, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 대역 예약처리의 일예를 도시한 설명도이다.

도 24는, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 침묵패킷(quiet packet)의 이용예 를 도시한 설명도이다.

도 25는, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 침묵패킷의 구성예를 도시한 설명도이다.

도 26은, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 PHY 프레임의 구성예를 도시한 설명도이다.

도 27은, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 미디어 스캔의 일예(예 1)를 도시한 설명도이다.

도 28은, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 데이터 복수회 송신예를 도시한 설명도이다.

도 29는, 본 발명의 일실시의 형태에 의한 미디어 스캔의 일예(예 2)를 도시한 설명도이다.

도 30은, 종래의 무선통신 시스템의 일예(인프라모드)를 도시한 설명도이다.

도 31은, 종래의 무선통신 시스템의 일예(애드 혹모드)를 도시한 설명도이다.

도 32는, 종래의 애드 혹모드에 있어서 신호송신수순의 일예를 도시한 설명도이다.

도 33은, 종래의 무선통신 시스템에 있어서 패킷 간격의 일예를 도시한 설명도이다.

도 34는, 종래의 무선통신 시스템에 있어서 CSMA/CA의 수순의 예를 도시한 설명도이다.

도 35는, 종래의 무선통신 시스템에 있어서 CSMA/CA의 동작 예를 도시한 설명도이다.

도 36은, 종래의 무선통신 시스템에 있어서 대역예약 전송의 예를 도시한 설명도이다.

도 37은, 종래의 무선통신 시스템에 있어서 통신상태의 일예를 도시한 설명도이다.

도 38은, 종래의 무선통신 시스템에 있어서 서브 슬롯을 구성하는 예를 도시한 설명도이다.

이하, 본 발명의 일실시의 형태를, 도 1~ 도 29를 참조해 설명한다.

본 실시의 형태에 대해 상정하고 있는 통신의 전파로는 무선이며, 한편 단일의 전송 매체(주파수 채널에 의해 링크가 분리되어 있지 않은 경우)를 이용하고, 복수의 기기간에 망을 구축하는 경우이다. 단, 복수의 주파수 채널이 전송 매체로서 존재하는 경우에도, 동일하다고 말할 수 있다. 또, 본 실시의 형태로 상정하고 있는 통신은 축적 교환형태의 트래픽이며, 패킷 단위로 정보가 전송된다. 또, 이하에 설명하는 각 통신국에서의 처리는, 기본적으로 망에 참가하는 전 통신국에서 실행되는 처리이다. 단, 경우에 따라서는, 망을 구성하는 모든 통신국이, 이하에 설명하는 처리를 실행한다고는 할 수 없다.

도 1에는, 본 발명의 일실시 형태와 관련되는 무선 통신 시스템을 구성하는 통신 장치의 배치예를 나타내고 있다. 이 무선 통신 시스템에서는, 특정의 제 어국을 배치하지 않고, 각 통신 장치가 자율 분산적으로 동작해, 이른바 아드혹크(ad hoc)·망이 형성되고 있다. 동 도면에서는, 통신 장치＃0으로부터 통신 장치＃6까지가, 동일 공간상에 분포하고 있는 모습을 나타내고 있다.

또한, 동 도면에 있어 각 통신 장치의 통신 범위를 파선으로 도시하며, 그 범위내에 있는 다른 통신 장치와 서로 통신을 할 수 있을 뿐만 아니라, 자기의 송신한 신호가 간섭하는 범위로서 정의된다. 즉, 통신 장치＃0은 근린에 있는 통신 장치＃1,＃4와 통신 가능한 범위에 있으며, 통신 장치＃1은 근린에 있는 통신 장치＃0,＃2,＃4와 통신 가능한 범위에 있고, 통신 장치＃2는 근린에 있는 통신 장치＃1,＃3,＃6과 통신 가능한 범위에 있으며, 통신 장치＃3은 근린에 있는 통신 장치＃2와 통신 가능한 범위에 있고, 통신 장치＃4는 근린에 있는 통신 장치＃0,＃1,＃5와 통신 가능한 범위에 있으며, 통신 장치＃5는 근린에 있는 통신 장치＃4와 통신 가능한 범위에 있고, 통신 장치＃6은 근린에 있는 통신 장치＃2와 통신 가능한 범위에 있다.

어느 특정의 통신 장치간에 통신을 행하는 경우, 통신 상대가 되는 한 쪽의 통신 장치에서는 듣는 것이 가능하지만 다른 편의 통신 장치에서는 들을 수 없는 통신 장치, 즉 「숨은 단말」이 존재한다.

도 2에는, 본 발명의-실시 형태와 관련되는 무선 망에 대해 통신국으로서 동작하는 무선 통신 장치의 기능 구성을 모식적으로 나타내고 있다. 도시한 무선 통신 장치는, 제어국을 배치하지 않는 자율 분산형의 통신환경하에 있어서, 같은 무선 시스템내에서는 효과적으로 채널·억세스를 행함으로써, 충돌을 회피하면서 망을 형성할 수 있다.

도시한 바와같이, 무선 통신 장치(100)는, 인터페이스(101)와 과 데이터·버퍼(102)와 중앙 제어부(103)와 신호 생성부(104)와 무선 송신부(106)와 타이밍 제어부(107)와 안테나(109)와 무선 수신부(110)와 신호 해석부(112)와 정보 기억부(113)로 구성된다.

인터페이스(101)는, 이 무선 통신 장치(100)에 접속되는 외부 기기(예를 들면, 퍼스널·컴퓨터(도시하지 않음)등)와의 사이에 각종 정보의 교환을 행한다.

데이터·버퍼(102)는, 인터페이스(101)를 통해 접속되는 기기로부터 보내져 온 데이터나, 무선 전송로 경유로 수신한 데이터를 인터페이스(101)를 통해 송출하기 전에 일시적으로 격납해 두기 위해서 사용된다.

중앙 제어부(103)는, 무선 통신 장치(100)에 있어서의 일련의 정보 송신 및 수신 처리의 관리와 전송로의 억세스 제어를 일원적으로 행한다. 중앙 제어부(103)에서는, 예를 들면, 신호 충돌시에 있어서의 충돌 회피 처리등의 동작 제어가 행해진다.

신호 생성부(104)는, 근린에 있는 무선 통신 장치와의 사이에 주기적으로 교환되는 신호 신호를 생성한다. 무선 통신 장치 (100)가 무선 망을 운용하기 위해서는, 자기의 신호 송신 위치나 주변국으로부터의 신호 수신 위치등을 규정한다. 이러한 정보는, 정보 기억부(113)에 격납됨과 동시에, 비콘 신호안에 기재되어 주위의 무선 통신 장치에 알린다. 비콘 신호의 구성에 대해서는 후술 한다. 무선 통신 장치(100)는, 전송 프레임 주기의 선두에서 신호를 송신하므로, 무선 통 신 장치(100)가 이용하는 채널에 있어서의 전송 프레임 주기는 신호 간격에 의해서 정의되게 된다.

무선 송신부(106)는, 데이터·버퍼(102)에 일시 격납되고 있는 데이터나 신호 신호를 무선 송신하기 위해서, 소정의 변조 처리를 행한다. 또, 무선 수신부(110)는, 소정의 시간에 다른 무선 통신 장치로부터 보내져 온 정보나 신호등의 신호를 수신 처리한다.

무선 송신부(106)및 무선 수신부(110)에 있어서의 무선 송수신 방식은, 예를 들면 무선 LAN에 적용 가능한, 비교적 근거리의 통신에 적절한 각종의 통신 방식을 적용할 수 있다. 구체적으로는, UWB(Ultra Wide Band) 방식, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing：직교 주파수 분할 다중) 방식, CDMA(Code Division Multiple Access：부호 분할 다원 접속) 방식등을 채용할 수 있다.

안테나(109)는, 다른 무선 통신 장치로 신호를 소정의 주파수 채널상에서 무선 송신하고, 혹은 다른 무선 통신 장치로부터 보내지는 신호를 수집한다. 본 실시 형태에서는, 단일의 안테나를 구비하여 송수신을 함께 병행해 행할 수 없는 것으로 한다.

타이밍 제어부(107)는, 무선 신호를 송신 및 수신하기 위한 타이밍의 제어를 행한다. 예를 들면, 전송 프레임 주기의 선두에 있어서의 자기의 신호 송신 타이밍이나, 다른 통신 장치로부터의 신호 수신 타이밍, 다른 통신 장치와의 데이터 송수신 타이밍, 및 스캔 동작 주기등을 제어한다.

비콘 해석부(112)는, 인접국으로부터 수신할 수 있었던 비콘 신호를 해석해, 근린의 무선 통신 장치의 존재등을 해석한다. 예를 들면, 인접국의 비콘의 수신 타이밍이나 근린 비콘 수신 타이밍등의 정보는 근린 장치 정보로서 정보 기억부(113)에 격납된다.

정보 기억부(113)는, 중앙 제어부(103)에 대해 실행되는 일련의 억세스 제어 동작등의 실행 순서 명령(충돌 회피 처리 순서등을 기술한 프로그램)이나, 수신 신호의 해석 결과로부터 얻을 수 있는 근린 장치 정보등을 저축해 둔다.

본 실시 형태와 관련되는 자율 분산형 망에서는, 각 통신국은, 소정의 채널상에서 소정의 시간 간격으로 비콘정보를 통지함으로써, 근린(즉 통신 범위내)외에 다른 통신국으로 자기의 존재를 알리게 하는 것과 동시에, 망 구성을 통지한다. 비콘 송신 주기의 것을, 여기에서는 슈퍼 프레임(Super Frame)이라고 정의해, 예를 들면 80밀리 초로 한다.

신규에 참가하는 통신국은, 스캔 동작에 의해 주변국으로부터의 비콘 신호를 들으면서, 통신 범위에 돌입한 것을 검지하는 것과 동시에, 신호에 기재되어 있는 정보를 해독함으로써 망 구성을 알 수 있다. 그리고, 신호의 수신 타이밍과 완만하게 동기 하면서, 주변국으로부터 신호가 송신되어 있지 않은 타이밍에 자국의 신호 송신 타이밍을 설정한다.

다음에, 본 실시의 형태에서의 패킷 포맷의 예를, 도 17에 나타낸다. 패킷의 선두에는 패킷의 존재를 알리게 하는 목적으로, 고유 워드로 구성되는 프리앰블(preamble) 부가되고 있다. 프리앰블의 직후에 송신되는 헤딩 영역에는, 이 패킷의 속성, 길이, 송신 전력, 또 PHY가 멀티 전송 속도모드 및 페이로드( payload)부 전송속도가 격납되고 있다. 헤딩 영역은, 페이로드부에에 비해 소요　SNR이 수[dB]정도 낮게 되도록 전송 속도를 떨어뜨린다. 이 헤딩 영역은, 이른바　MAC헤더와는 다르며, MAC헤더는 Payload부에 포함되어 있다. 페이로드(payload)부는 도 17에서 PSDU(PHYServiceDataUnit)로 도시되어 있는 부분이며, 제어 신호나 정보를 포함하는 베어 래빗열이 격납된다. PSDU는, MAC　헤더와 MSDU(MAC Serviee Data Unit)에 의해 구성되어 있어 MSDU부에 상위 레이어로부터 전달된 데이터열이 격납된다.

이하에서는, 설명을 구체적으로 실시하기 위해서, 프리앰불의 길이는 8[usec］이며, 페이로드부의 비트속도는 100Mbps로 전송되며, 헤딩 영역은 3바이트로 구성되어 12[Mbps]로 전송되는 경우를 상정한다. 즉, 하나의 PSDU를 송수신 할 때 , 10[usec](=프리앰불 8[usec]＋헤딩 2[usec])의 오버헤드가 생기고 있다.

한편, 본 실시의 형태로의 기본적인 억세스 순서는, 종래와 같은　CSMA／CA이며, 송신전에 미디어가 클리어인 것을 확인한 후에 송신을 실시하는 것으로 하고 있다.

비콘송신 순서

우선, 도 3을 이용해 본 예의 각 통신국의 비콘송신의 순서에 대해 설명한다. 망에 참가하는 각 통신국은, 통신국의 존재를 주변에 알리거나 하는 목적으로, 주기적으로 신호를 송신한다.

여기에서는, 주기를 80[msec]로 가정해, 80[msec]마다 비콘을 송신하는 경우를 이용해 이하 설명을 실시하지만, 80[msec]로 한정하고 있는 것은 아니다.

비콘으로 송신되는 정보가 100바이트라고 하면, 송신에 필요로 하는 시간은 18[usec]가 된다. 80[msec]에 1회의 송신하므로, 1 통신국 분의 신호의 미디어 점유율은 1／4444로 충분히 작다. 스테이션에 송신 신호가 도착하지 않은 경우에도 신호는 송신하기 때문에 쓸데없게 보이지만, 송신 시간율로서 1／4444라고 하는 것은 충분히 작기 때문에, 큰 문제는 되지 않는다.

각 통신국은, 주변의 통신국으로부터 송신되는 신호를 수신해 확인하면서, 완만하게 동기 한다. 망내에 신규 통신국이 나타났을 경우, 신규 통신국은 주변의 통신국으로부터 신호가 송신되어 있지 않은 타이밍에, 자국의 신호 송신 타이밍을 설정한다. 이하에 예를 나타낸다.

주변에 통신국이 없는 경우, 도 3a에 도시한 바와같이, 통신국〔번호 01〕은 적당한 타이밍에 신호를 송신하기 시작할 수 있다. BOl이 통신국〔번호　01〕이 송신하는 비콘의 송신 위치(타이밍)를 나타낸다. 비콘송신주기를, 여기에서는 슈퍼 프레임(Super Frame)이라고 정의하며, 여기에서의 신호의 간격은 80[msee]이다. 덧붙여 도 3b, 3c, 3d에 있어서도 B에 통신 국번호를 부여해 도시한 위치가 신호의 송신 타이밍이다.

이후, 신규 참가 통신국은, 슈퍼 프레임내에서 이미 배치되어 있는 다른 통신국이 송신하는 비콘과 충돌하지 않게, 자신이 들리는 범위에서 비콘간격이 가장 긴 시간대의 거의 가장 중앙에서 비콘의 송신을 개시한다. 예를 들면, 도 3(a)에 도시한 바와같은 비콘송신상태에서, 새로운 통신국〔번호 02〕가 나타나면, 도 3(b)에 도시한 바와같이, 통신국 01의 존재를 인식하면서, 통신국〔번호 01〕의 신 호 간격의 가장 중앙의 타이밍에서 송신을 개시한다.

이후, 통신 범위내에 신규로 참가하는 통신국은, 기존의 비콘배치와 충돌하지 않게, 자기의 비콘 송신 타이밍을 설정한다. 이 때, 각 통신국은 비콘 송신의 직후에 우선이용영역(TPP)을 획득한 후에(후술), 각 통신국의 비콘 송신 타이밍은 밀집하고 있는 것보다도 전송 프레임 주기내에 균등하게 분산하고 있는 쪽이 전송 효율상 보다 바람직하다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 기본적으로 자신이 들리는 범위에서 비콘간격이 가장 긴 시간대의 거의 중앙에서 비콘의 송신을 개시하도록 하고 있다.

게다가 이 도 3b에 도시한 상태에서, 새로운 통신국〔번호 03〕이 나타나면, 통신국〔번호　01〕과 통신국〔번호　02〕의 존재를 인식하면서, 비콘간격의 가장 중앙의 타이밍에서 송신을 개시한다.

이하 같은 알고리즘으로, 도 3c, 도 3d에 도시한 바와같이, 근린에서 통신국이 발생함에 따라 비콘간격이 좁아져 간다. 단, 이와같이 하여 비콘 간격이 좁아져 가면, 비콘에 의해 대역(전송 프레임 주기)이 점유하게 되므로, 대역내가 비콘으로 채워지지 않게 최소의 신호 간격을 규정해 둔다. 예를 들면, 최소의 비콘 간격　Bmin=625[usec]으로 규정했을 경우, 전파가 도착하는 범위내에서는 최대로 128대의 통신국까지 수용할 수 없게 된다.

도 4에는, 슈퍼 프레임내에서 배치 가능한 비콘송신 타이밍의 구성예를 나타내고 있다. 단, 동일한 도면에 도시한 예에서는, 80밀리초로 구성되는 슈퍼 프레임내에 있어서의 시간의 경과를, 원위에 시계가 우회전으로 회전하는 시계와 같이 나타내고 있다.

도 4에 도시한 예에서는, 0으로부터 F까지의 합계 16개의 위치 0~F가 바콘송신을 행할 수 있는 시각 즉 신호 송신 타이밍을 배치 가능한 「슬롯」으로서 구성되어 있다. 도 3을 참조하면서 설명한 것처럼, 기존의 통신국이 설정한 비콘간격의 거의 중앙의 타이밍에 신규 참가국의 비콘송신 타이밍을 차례차례 설정해 나간다고 하는 알고리즘에 따라, 비콘배치가 행해진 것으로 한다. Bmin를 5밀리초라고 규정했을 경우에는, 1 슈퍼 프레임에 대해 최대 16개까지 신호를 배치할 수 없다. 즉, 16대 이상의 통신국은 망에 참가할 수 없다.

덧붙여 도 3및 도4에서는 명시되어 있지 않지만, 각각의 신호는, 각 신호 송신 시각인 TBTT(Target Beacon Transmission Time)로부터 고의로 약간의 시간 오프셋을 가진 시각에서 송신되고 있다. 이것을 「TBTT오프셋」이라고 부른다. 본 실시 형태에서는, TBTT오프셋 값은 의사 난수에 의해 결정된다. 이 의사 난수는, 일의적으로 정해지는 의사 랜덤 계열 TOIS(TBTT Offset Indication Sequence)에 의해 결정되며, TOIS는 슈퍼 프레임 주기마다 갱신된다.

TBTT오프셋을 설정함으로써, 2대의 통신국이 슈퍼 프레임상에서는 같은 슬롯으로 비콘송신 타이밍을 배치하고 있는 경우라도, 실제의 신호 송신 시각이 어긋나게 하는 것이 가능하고, 어느 슈퍼 프레임 주기에는 비콘이 충돌해도, 다른 슈퍼 프레임 주기에서는 각 통신국은 서로의 비콘을 서로 듣는 (혹은, 근린의 통신국은 쌍방의 신호를 연다)일이 생기므로, 자국의 비콘이 충돌한 것을 인식할 수 있다. 통신국은, 슈퍼 프레임 주기마다 설정하는 TOIS를 비콘정보로 포함해 주변국에 알 린다(후술).

또, 본 실시 형태에서는, 각 통신국은, 데이터의 송수신을 행하지 않은 경우에는, 자국이 송신하는 비콘의 전후는 수신 동작을 행하는 것이 의무로 되어 있다. 또, 데이터 송수신을 행하지 않는 경우라도, 몇 초에 한 번은 1슈퍼 프레임에 걸쳐 연속해 수신기를 동작시켜 스캔 동작을 행하며, 주변 비콘의 존재에 변화가 없는지, 혹은 각 주변국의 TBTT가 어긋나지 않은가를 확인하는 일도 의무로 되어 있다. 그리고, TBTT에 차이를 확인했을 경우에는, 자국이 인식하는 TBTT군을 기준으로 -B min／2 밀리초 이내를 TBTT라고 규정하고 있는 것을 「진행되고 있다」라고 정의하고, ＋Bmin／2밀리초 이내를 TBTT라고 규정하고 있는 것을 「늦는다」 라고 정의해, 가장 늦는 TBTT에 맞추어 시각을 수정한다.

c]라고 규정했을 경우에는, 더 이상의 통신국은, 이 망에 참가할 수 없는 이상의 순서로 신호의 송신을 개시하는 국면을, 여기에서는 스텝 1이라고 부른다.

NBOI 필드

또한, 비콘에 의해 송신되는 정보의 하나로서, Neigbboring Beacon Offset Information(NBOI) 필드의 기술예를 도 5에 나타낸다. NBOI에는, 자국이 수신 가능한 비콘의 위치(수신 시각)를 자국의 비콘의 위치(송신 시각)로부터의 상대 위치(상대 시간)에서 비트 맵에 기재한다. 도 5에 도시한 예에 대해서는, 최소 간격 Bmin=5[msec]에서, 비콘송신 위치가 16 종류 밖에 존재할 수 없는 경우를 예를 들고 있으므로, NBOI 필드길이가 16비트가 되고 있지만, 16비트에 한정되는 것은 아니다.

도 5의 예에서는, 도 4에 있어서의 통신국〔번호 0〕이, 「통신국〔번호 1〕및 통신국〔번호 9〕로부터의 비콘이 수신 가능하다」취지를 전하는 NBOI 필드의 예가 도시되어 있다. 수신 가능한 비콘의 상대 위치에 대응하는 비트에 관해, 비콘이 수신되고 있는 경우에는 마크, 수신되어 있지 않은 경우에는 스페이스를 할당한다. 도 5의 예에서는, 0비트째, 1비트째, 및 9비트째가 마크되고 있다. 0비트째의 마크는, 자신의 비콘이 송신되고 있는 것을 나타내며, 1비트째의 마크는, 상기 비콘의 TBTT로부터 B min* 1 지연된 타이밍에서 비콘이 수신되고 있는 것을 나타낸다. 이와같이 9비트째의 마크는, 상기 비콘호의 TBTT로부터 B min* 9 지연된 타이밍에서 신호가 수신되고 있는 것을 나타낸다.

자세한 것은 후술 하지만, 예를 들면, 보조비콘을 송신하는 경우등 외의 목적으로, 비콘이 수신되어 있지 않은 타이밍에 대응하는 비트에 관해서 마크를 실시해도 상관없다.

NBAI 필드

또한, 여기에서는, NBOI 필드와 유사하고, 같은 비콘으로로 송신되는 정보의 하나로서, Neigbboring Beacon Activity Inrormation(NBAI) 필드를 정의한다. NBAI 필드에는, 자국이 실제로 수신을 실시하고 있는 비콘의 위치(수신 시각)를 자국의 비콘의 위치로부터의 상대 위치에서 비트 맵에서 기재한다. 즉, NB AI필드는, 자국이 수신 가능한 액티브 상태에 있는 것을 나타낸다.

게다가 상기 NBOI와 NBAI의 두 개의 정보에 의해, 슈퍼 프레임내의 그 비콘위치에서 자국이 비콘을 수신하는 정보를 제공한다. 즉, 비콘에 포함되는 NBOI 및 NBAI필드에 의해, 각 통신국에 관해, 아래와 같은 2비트 정보를 알리게 된다.

NBOI／NBAI의 OR를 취하는 처리

도 6에는, 신규로 참가한 통신국 A가 스캔 동작에 의해 주변국으로부터 수신한 비콘으로부터 얻은 각 비콘의 NBOI에 근거해 자국의 TBTT를 설정할 때까지의 모습을 나타내고 있다.

통신국은, 스캔 동작에 의해 슈퍼 프레임내에 3개의 국 0~2로부터의 비콘을 수신할 수 있었다고 한다.

주변국의 비콘 수신 시각을 자국의 정규 비콘에 대한 상대 위치로서 취급하고, NBOI필드는 이것을 비트 맵 형식에서 기술하고 있다(전술). 거기서, 통신국 A에서는, 주변국으로부터 수신할 수 있었던 3개의 비콘의 NBOI필드를 각 비콘의 수신 시각에 따라 시프트 해, 시간축상에서 비트의 대응 위치를 가지런히 한 다음, 각 타이밍의 NBOI비트의 OR를 취하여, NBOI를 통합해 참조한다. 구체적으로 그 순서를 설명하는, 비콘 1은, 비콘 0의 송신 타이밍을 기준으로 3 슬롯 지연되어 수신되고 있다. 이 정보를 통신국은 메모리등에 보관 유지한다. 그리고, 비콘 1에 포함되는 NB OI필드의 뒤의 3 슬롯을 선두로 시프트시켜, 이 정보를 메모리등 에 유지한다(도 6 제 2단). 비콘 2에 대해서도 같은 처리를 실시한다(도 6 제 3단).

주변국의 NBOI필드를 통합해 참조한 결과, 얻을 수 있는 계열이 도 6중˝OR of NBOIs”로 표시된 「1101, 0001, 0100, 1000」이다. 1은 슈퍼 프레임내에서 이미 TBTT가 설정되어 있는 타이밍의 상대 위치를, 0은 TBTT가 설정되어 있지 않은 타이밍의 상대 위치를 나타내고 있다. 이 계열에 있어서, 스페이스(제로)가 최장 런 길이(run length)가 되는 장소가 신규로 비콘을 배치하는 후보가 된다.

도 6에 도시한 예에서는, 최장 런 길이가 3이며, 후보가 2개 존재하게 된다.

그리고, 통신국 A는, 이 중 15비트째를 자국의 정규 비콘의 TBTT에 정하고 있다.

통신국 A는, 15비트째의 시각을 자국의 정규 비콘의 TBTT(즉 자국의 슈퍼 프레임의 선두)로서 설정하고, 비콘의 송신을 개시한다. 이 때, 통신국 A가 송신하는 NBOI 필드는, 비콘 수신 가능한 통신국 0~2의 비콘의 각 수신 시각을, 자국의 정규 비콘의 송신 시각부터의 상대 위치에 상당하는 비트 위치를 마크한 비트 맵 형식으로 기재한 것이며, 도 (10)의 "NBOI for TX　(1Beacon TX) "로 표시하게 된다.

덧붙여 통신국 A가 우선 송신 권리를 얻는 등의 목적으로 보조 비콘을 송신할 때, 게다가 이 후, 주변국의 NBOI필드를 통합한"OR of NBOIs"로 나타나고 있는 계열의 스페이스(제로)의 최장 런 길이를 찾고, 찾아낸 스페이스의 장소에 보조 비콘의 송신 시각을 설정한다. 도(10)에 도시한 예에서는, 2개의 보조 비콘을 송신하는 경우를 상정하고 있어,‘OR of NBOIs”의 6비트째와 (11)비트째의 스페이스의 시각에 보조 비콘의 송신 타이밍을 설정하고 있다.이 경우, 통신국 A가 송신하는 NBOI필드는, 자국의 정규 비콘 및 주변국으로부터 수신하는 비콘의 상대 위치에 부가되며, 게다가 자국이 보조비콘의 송신을 행하고 있는 장소(정규 비콘에 대한 상대 위치)에도 마크되어 "NBOI for TX(3 Beacon TX)"로 표시된다.

각 통신국이 상술한 바와같은 처리 순서에 따라 자국의 비콘 송신 타이밍 TBTT를 설정하여 비콘의 송신을 행하는 경우, 각 통신국이 정지하고 전파의 도래 범위가 변동하지 않는다는 조건하에서는, 비콘의 충돌을 회피할 수 있다. 또한, 송신 데이터의 우선도에 대응하여, 보조 비콘(또는 복수의 비콘과 유사한 비콘)을 슈퍼 프레임내에서 송신함으로써, 우선적으로 리소스(resource)를 할당해 QoS통신을 제공하는 것이 가능하다. 또한, 주변으로부터 수신한 비콘수(NBOI 필드)를 참조함으로써, 각 통신국이 시스템의 포화도를 자율적으로 파악할 수 있으므로, 분산 제어 시스템이면서, 통신국 각각의 시스템의 포화도를 가미하면서 우선 트래픽(priority traffic)의 수용을 행하는 것이 가능해진다. 게다가 각 통신국이 수신 비콘의 NBOI필드를 참조함으로써, 비콘 송신 시각은 충돌하지 않게 배치되므로, 복수의 통신국이 우선 트래픽을 수용했을 경우에도, 충돌이 다발한다는 사 태를 피할 수 있다.

이와 같이, 통신국이, 신규로 망에 참가할 때, 각 통신국으로부터 수신한 비콘으로부터 얻은 NBOI의 총합을 취한 결과, 스페이스의 런 길이가 최장이 되는 구간의 중심을 비콘 송신 타이밍으로서 정한다.

상술의 설명은, NBOI필드를 OR로 참조하는 예를 나타냈지만, NBAI필드도 같은 순서에 의해 총합(OR)을 참조함으로써, 마크되어 있는 타이밍의 비콘 송신 시각에 있어서는, 송신을 실시하지 않게 제어를 실시한다.

즉, 통신국이, 어떠한 정보를 송신할 때, 주변 통신국으로부터 송신되는 비콘을 수시로 수신해 두어, 각 통신국으로부터 수신한 비콘로부터 얻은 NBAI 필드의 총합(OR)을 취한 결과, 마크되어 있는 타이밍의 비콘 송신 시각에 있어서는, 송신을 실시하지 않게 제어를 실시한다.

도 7에, 이 때의 처리를 나타낸다. 여기에서는, NBAI 필드가 8비트인 경우가 나타나고 있어 상술한 순서로 각 수신 비콘의 N BAI필드의 총합(OR)을 취한 결과, 0비트째와 4비트째와 6비트째가 마크되어 있는 경우를 예를 들고 있다. 0비트째는 자국의 비콘의 것이며 부가 처리는 실시하지 않는다. 4비트째가 마크되어 있으므로, 4비트째의 비콘 송신 시각인 시각(T4)에 있어서는, 자국의 송신 허가 플래그를 하방 송신을 실시하지 않게 한다. 또, 6비트째에 관해서도 마찬가지며, 대응하는 시각(T6)에서는, 자국의 송신 허가 플래그를 하방 송신을 실시하지 않게 한다. 이것에 의해, 어느 통신국이 어느는 통신국의 비콘을 수신하고 싶은 경우에는, 송신국은 이 수신을 방해하는 것이 없어지게 되므로, 신뢰성이 높은 송 수신을 실시하는 것이 가능해진다.

비콘 충돌 시나리오 제 1의 예

도 8을 이용하여, NBOI 필드로부터 얻을 수 있는 정보의 용도의 구체적인 예를 설명한다. 도 8a~c의 좌측은 통신국의 배치 상태이며, 우측은, 각각에서의 각 국으로부터의 비콘의 송신예를 나타내고 있다.

도 8a에서는, 통신국(10)(STAO)만이 존재하고, 비콘(BO)를 송신하고 있는 경우를 나타내고 있다. 이 때, 통신국(10)은 비콘의 수신을 시도하지만 수신되지 않기 때문에, 적당한 비콘 송신 타이밍을 설정하고, 이 타이밍의 도래에 응답해 비콘(BO)의 송신을 개시할 수 있다. 여기에서는 비콘은 80[msec]간격으로 송신되고 있다. 이 때, 통신국(10)으로부터 송신되는 비콘의 NBOI 필드는 전체 비트도 0이다.

그 후, 통신국(10)의 통신 범위내에 통신국(11)(STA1)이 참가해 왔을 경우를 도시한 것이, 도 8b에 있다. 통신국(11)은, 비콘의 수신을 시도하면 통신국(10)의 비콘(BO)가 수신된다. 게다가, 통신국(10)의 비콘(BO)의 NBOI 필드는 자국의 송신 타이밍을 나타내는 비트 이외는 전비트 0이기 위해, 상술한 스텝 1에 따라서 통신국(10)의 비콘 간격의 거의 한가운데에 비콘 송신 타이밍을 정한다. 통신국(11)이 송신하는 비콘(Bl)의 NBOI 필드는, 자국의 송신 타이밍을 나타내는 비트와 통신국(10)으로부터의 비콘 수신 타이밍을 나타내는 비트에 1을 설정해, 그 외의 비트를 0으로 한다. 또, 통신국(10)도, 통신국(11)으로부터의 비콘을 인식하면, 해당하는 NBOI 필드를 1로 설정한다.

게다가 그 후, 통신국(11)의 통신 범위내에 통신국(12)(STA2)이 참가해 왔을 경우를 나타냈던 것이 도 8c이다. 도8의 예에서는, 통신국(10)은 통신국(12)에 있어서 숨은 단말이 되고 있다.이 때문에, 통신국(12)은 통신국 (11)이 통신국(10)으로부터 비콘을 수신하고 있는 것을 인식하지 못하고, 우측에 도시한 바와같이 , 통신국(10)과 동일한 타이밍에서 비콘을 송신하여, 충돌이 생겨 버릴 가능성이 있다. NBOI필드는 이 현상을 회피하기 위해서 이용된다. 통신국(12)은, 비콘의 수신을 시도하면 통신국 (11)으로부터의 비콘(Bl)이 수신된다. 게다가, 통신국(11)의 비콘(B1)의 NB0필드에는, 자국의 송신 타이밍을 나타내는 비트 뿐만 아니라, 통신국 (10)이 비콘을 송신하고 있는 타이밍을 나타내는 비트에도 1이 설정되어 있다. 이 때문에, 통신국(12)은, 통신국(10)이 송신하는 비콘(BO)을 직접 수신할 수 없는 경우라도, 통신국(10)이 비콘(BO)을 송신하는 타이밍을 인식하여, 이 타이밍에서의 비콘 송신을 피한다. 따라서, 이 때 통신국(12)은, 통신국(10)이 송신하는 비콘과 통신국(11)이 송신하는 비콘의 간격의 한가운데 근처에 비콘 송신 타이밍을 정한다. 물론, 통신국(12)의 송신 비콘(B2)중의 NBOI에서는, 통신국(12)과 통신국(11)의 비콘 송신 타이밍을 나타내는 비트를 1로 설정한다.

이와같이, 통신국(10)과 같은 타이밍에서 비콘을 송신해 충돌이 생겨 버리게 되어 NBOI 필드는 이 현상을 회피하기 위해서 이용된다. 즉, NBOI 필드를 이용함으로써, 도 8c의 우측에 표시한 비콘 충돌 시나리오(제 1의 예)는 발생하지 않게 된다.

이와 같이, 본 실시 형태와 관련되는 무선 통신 시스템에서는, 각 통신국은 비콘 정보를 알림으로써, 다른 통신국에 자기의 존재를 알리게 하는 것과 동시에 망 구성을 통지할 수 있는 것이 가능하며, 신규로 참가하는 통신국은, 비콘 신호를 수신함으로써, 통신 범위에 돌입한 것을 감지하는 것과 동시에, 비콘에 기재되어 있는 정보를 해독하고, 기존의 비콘 신호와의 충돌을 피하여 비콘 송출함으로써 새로운 망을 구축할 수 있다.

비콘 충돌 시나리오 제 2의 예

상술한 비콘 충돌 시나리오 제 1의 예가 아닌 다른 경우에, 비콘이 충돌하는 케이스를 상정한다. 이것을 비콘 충돌 시나리오 제 2의 예로 설정하고, 도 9에 나타낸다. 제 2의 예는, 이미 망을 구축하고 있는 시스템 4그룹이 접근해 오는 사례이다.

도 9a에 대해서는, 통신국(10)(STAO)과 통신국(11)(STAl)은, 통신국(12)(STA2)과 통신국(13)(STA3)과는 전파가 도착하지 않는 범위에 존재하고 있어, 통신국(10)과 통신국 (11)이 통신을 실시하고 있다. 또 이것과는 완전히 독립하고, 통신국(12)과 통신국 (13)이 통신을 실시하고 있다. 이 때의 각 국의 비콘 송신 타이밍이, 도 9a의 우측에 기록되어 있고, 서로 인식하지 않는 국의 그룹에서 우연히 겹치고 있는 경우를 상정한다. 그 후, 각 국이 이동해, 도 9b에 도시한 바와같이, 각 국이 송수신 가능한 상태가 되었을 경우를 상정하면, 각 국의 비콘이 충돌한다고 하는 사태에 빠진다.

이러한 충돌은, 다음과 같은 처리로 회피할 수 있다.

TBTT　오프셋 인디케이터(Offset Indicator)

도 10에는, TBTT와 실제로 비콘을 송신하는 송신 시각이 도시되어 있다.

비콘의 송신 타이밍은 각 80[msec]와 스텝 1에서 정해진다. 이 각 80[msec]마다 정한 비콘의 송신 시각을 TBTT(Target Beacon Transmit Time)라고 정의한다. 본 실시의 형태에 대해서는, 상술한 비콘 충돌 시나리오 제 2의 예의 같은 경우에, 연속적으로 비콘이 충돌하는 것을 막는 목적으로, 비콘의 송신 타이밍을 TBTT로부터 고의로 늦춘다. 예를 들면, 실제의 비콘 송신 시각을 도 10에 도시한 바와같이, TBTT, TBTT＋20[μsec],　TBTT＋40[μsec],　TBTT＋60[μsec], TBTT＋80[μsec], TBTT＋100[μsec], TBTT＋120[μsec]중 어느 시각과 같이 되도록 TBTT 오프셋을 정의했을 경우, 슈퍼 프레임 주기마다 어느 TBTT오프셋으로 송신할 까를 결정해, 비콘에 포함된　TOISS 필드(후술)를 갱신한다. 비콘 송신에 앞서 이번에는 TBTT로부터 얼마나 늦추어 송신할까를 랜덤하게 선택해도 괜찮다.

여기에서는, 20[usec]스텝으로 정의했지만, 20[usec]가 될 필요는 없고, 더 작은 스텝으로 정의해도 상관없다. 이와 같이, TBTT로부터 고의로 늦춘 만큼을 TBTT 오프셋이라고 부른다.

또, 비콘으로 송신되는 정보의 하나로서, 도 15에 도시한 TBTT Offset Indicator Sequence(TOIS) 필드를 정의해 둔다. TOIS에는, 이번 비콘이 TBTT에 비교하여 어느 정도 고의로 늦추어 송신을 했는지를 나타내는 비콘 송신 오프셋 값이 기록되고 있다.도 11의 예에서는, TBTT　오프셋의 값이 7단계인 경우를 나타내며, TOIS　필드길이는 3비트 「2∧3＞=7」이 되고 있다. TBTT시간에 다른 패킷 이 전송되고 있는 경우에는, 상기 패킷의 전송이 종료하고 나서 비콘을 송신하는 경우가 되므로, 비콘은 송신국이 의도한 시각에 송신할 수 없는 경우도 존재한다. 이 경우는 TOIS로서 TBTT＋Ⅹ를 나타내는 비트를 설정하여, 비콘을 수신 가능한 주변국에 대해, 이번 비콘 송신 타이밍은 의도한 시각에 실시할 수 없었던 취지를 전달한다.

상술한 것처럼, 비콘 송신의 시각을 TBTT 오프셋에 따라서 늦추어 「비콘 충돌 시나리오 제 2의 예」와 같은 워스트 케이스(worst case)가 되더라도, 비콘 신호가 계속적으로 충돌하는 사태를 피할 수 있다.

덧붙여 TBTT　오프셋은, PN계열등의 의사 랜덤 계열로 표시하는 것도 가능하다. 도 12는, 간단한 연산으로 얻을 수 있는 16비트의 의사 랜덤 계열(M계열)로 TBTT 오프셋을 발생시키는 회로 구성의 예를 나타낸 도면이다. 레지스터(80)에 세트 된 비트열을, 가산기(81, 82, 83)에 의한 가산으로 얻은 값에 1비트씩 갱신시키고, 레지스터(80)의 소정 위치의 값을 추출하고, 가산기(84~92)에 의해 가산하고, 레지스터(93)에 3비트를 입력시키고, 그 3비트를 TBTT 오프셋으로 한다. 이와 같이 하도록 하여도, 비콘 신호가 계속적으로 충돌하는 사태를 효과적으로 피할 수 있다.

상기에서는, 비콘에 포함되는 정보로서 TOIS　필드를 정의하는 설명을 실시했지만, TOIS　필드의 대신에, 도 12에 나타낸 의사 랜덤 계열의 레지스터(80)의 내용(TOI Sequence)을 비콘에 포함되는 정보로서 송신하는 경우도 있다. 상기 레지스터(80)의 내용을 비콘에 포함되는 정보로서 송신하는 경우, 상기 신호를 수 신한 수신국은 도 12에 기재의 수단에 의해 레지스터(93)의 정보를 추출하고, TOI 정보를 얻는 것이 가능하다. TOIS의 산출은, 정기적으로 송신되는 비콘을 송신할 때마다 실시한다. 이것에 의해, 한 번 비콘을 수신한 국은 상기 송신국의 TOIS　정보를 프리 런으로 산출하는 것이 가능해져, 비콘의 수신에 앞서, 다음 번, 차회의 TBTT 오프셋을 얻을 수 있다.

또한 이 경우에 대해서도, 송신국이 의도한 시각에 송신할 수 없었던 경우에는, TOI 순서(TOISeqnence)로서 올 제로(all zero)를 송신하는 등, 비콘 수신국에, 이번 비콘 송신 타이밍은 의도한 시각에 실시할 수 없었던 취지를 전달한다.

비콘 송신 타이밍 변경요청

그런데, 「비콘 충돌 시나리오 제 2의 예」와 같은 경우, 몇차례에 1회는 비콘이 충돌하게 되어 문제가 남는다. 그러므로, 각 국은, 복수국에 있어서의 TBTT가 거의 동시에 설정되어 있다고 인식했을 경우는, 상기 비콘 송신국의 어느 쪽인가에 대해 TBTT를 변경해 주었으면 하는 취지의 요청 메세지를 송신할 수 있다.

상기 메세지를 받아들인 통신국은, 주변국의 비콘을 스캔해, 자국에 대해 비콘이 수신되지 않고, 게다가 수신 비콘의 NBOI에 의해 1이 세트되어 있지 않은 시각을 새로운 TBTT(새로운 TBTT)로서 설정한다. 새로운 TBTT를 설정한 후, 실제로 TBTT를 변경하기 전에, 현행 TBTT로 송신하는 비콘에 「새로운 TBTT를 설정했으므로 지금부터　ⅩⅩ[msee]후에　TBTT를 변경합니다」라고 하는 메세지를 게재한 후에, TBTT의 변경을 실시한다.

클락 주파수 차이 대책

다음에, 각 통신국간에 생기는 클락 주파수의 차이를 없애기 위한 메카니즘에 대해 설명한다. 각 통신국의 클락이 어긋나 있다면 송수신의 타이밍이 각 국간에 드리프트(drift)가 생긴다. 만일, 클락의 정확도로서 ±20ppm　까지의 차이를 허용했다고 하면, 80[msec]로 3.2[μsec]어긋난다. 그대로 방치해 두면, 비콘 송신의 타이밍이 겹치는 사태가 생긴다. 그러므로, 각 통신국은 4.0[sec]정도에 대해 한 번 이상은 주변으로부터 송신되어오는 비콘을 연속적으로 스캔한다. 그 시간은, 자국의 비콘 송신 간격 이상의 시간에 걸쳐서 수신하는 것이 바람직하다. 그리고, 가장 늦는 통신국의 비콘 송신 타이밍(TBTT)에 맞춘다. 최고로 어긋나 있는 경우, 4.0[sec]의 사이에서 약 160[μsec]어긋나게 되지만, 차이 정보를 입수한 후는 자국내에서 타이밍을 제어하는 등의 방책을 취할 수 있다.

덧붙여 비콘의 스캔은, 상기 목적외에, 주변기기 상태(존재)에 변화가 생기지 않은지 어떤지를 확인하는 목적으로도 행해진다.즉, 스캔을 실시하고 있는 중에, 지금까지 존재하지 않았던 통신국으로부터의 비콘이 수신되었을 경우, 신규 통신국이 나타난 취지를 상기 비콘으로 통지되는 정보와 함께 상위 레이어에 통지한다. 반대로, 지금까지 수신가능한 통신국의 비콘을 수신할 수 없었던 경우는, 그 내용을 기억해 둔다. 여러 차례의 스캔에 걸쳐 동일 통신국으로부터의 비콘을 수신할 수 없었던 경우에는, 해당 통신국이 망으로부터 이탈했다고 인식하고, 상위 레이어(layer)에 통지한다. 혹은, 지금까지 수신 가능함 통신국의 비콘 을 수신할 수 없었던 경우는, 주변의 통신국 상태에 변화가 생긴 것으로 간주해, 그 취지를 순서대로 상위 레이어에 통지해, 근린국의 리스트(Neigbbor List)의 갱신을 행한다.

다음에, 클락 주파수 차이 대책을 위한 알고리즘의 상세한 내용을, 도 13의 플로차트(flow chart)를 참조해 설명한다. 클락 주파수 차이 정보는 비콘의 스캔에 의해 행해진다. 비콘 스캔(클락 주파수 차이 대책 처리)을 개시하면 우선 타이머가 세트되어 비콘 간격이 되는80[msec]의 카운트를 개시한다. 이 카운트가 종료한지 아닌지 판단해(스텝 Sl), 카운트가 종료한 시점에서 비콘의 스캔 및 클락 주파수 차이 대책 처리에 필요로 하는 정보 수집도 종료한다. 타이머가 종료할 때까지 비콘의 수신을 시도한다. 비콘이 수신되면(스텝 S2), 자국내에서 계산한 TBTT　와 수신한 비콘의　TBTT를 비교한다. 수신한 비콘의 TBTT에서는, 비콘을 수신한 시각과 TOIS　필드를 참조함으로써 얻을 수 있다. 덧붙여 TOIS　필드가　TBT로＋Ⅹ로 설정되어 있었을 경우에는, 상기 비콘의 수신 시각은 집계 대상에서 제외한다.

TOIS　순서가 비콘에 기재되어 있었을 경우에는, TBTT＋Ⅹ를 나타내는 표기로서 전 비트 0을 설정하고, 이것을 수신한 국은, TOIS　순서가 모두 0이었던 경우에는, 상기 비콘의 수신 시각은 집계 대상으로부터 제외된다.

통신국은, 집계 대상의 비콘에 관해서 「자국내에서 계산한 TBTT보다 수신한 비콘의　TBTT가 얼마나 늦을까 」를 산출해(스텝 S3), 타이머가 종료하기까지 수신된 모든 비콘 중에서, 어느 비콘의 TBTT가 가장 늦을까 판단하고(스텝 S4), 이 지 연량을 가장 늦는 타이밍(Most Delayed Timing：MDT)으로서 기억한다(스텝 S5). 타이머가 종료한 시점에서 얻어지는 MDT로부터 미리 설정해 두는 a[μsec](예를 들어 2[μsec])를 공제한 값을 α로 한다(스텝 S6). α가 정의 수 즉, MDT로부터 a[μsec]를 공제해도 더욱 자국의 클락보다 늦는지 아닌지 판단해(스텝 S7), 늦는 경우에는,α만큼 자국의 클락을 늦춘다(스텝 S8).

이러한 처리를 실시하여, 각 통신국의 클락이 어긋나 있는 경우에도, 기본적으로 시스템내에 존재하는 통신국의 가장 늦은 클락에 맞추어 시각이 기억되어, 송수신의 타이밍이 드리프트하여 겹쳐 지는 사태는 피할 수 있다. 상기의 값 a[μsec]는 타이밍 제어에 요구되는 사양에 따라 설정해야 할 값이며, 여기에서는 한정은 하지않는다.

덧붙여, 스캔의 간격은, 처음은 1[sec]정도의 비교적 짧은 간격을 설정해 두어, 상기의 클락 드리프트 값의 추출 작업시에, 자국과 주변국의 클락 주파수의 불일치가 현저하지 않다고 판단했을 경우에, 단계적으로 긴 간격을 설정해 나가는 등의는 수법을 병용하면 클락 드리프트에 의한 영향을 한층 더 억제할 수 있다.

특정국 비콘의 수신 정지

각 통신국은, 상기의 순서에 따라서, 주변국이 송신하는 비콘을 수신하지만, 상위 레이어로부터, 「이 통신국과는 향후 통신을 실시하지 않는다」라고 하는 지시를 받았을 경우에는, 해당 통신국의 비콘 송신 시각에서의 수신 작업을 실시하지 않는다. 이것에 의해, 자국과 관련이 없는 통신국과의 사이에 불필요한 수신 처리를 삭감하는 것이 가능해져, 저소비 전력화에 공헌하는 것이 가능해진다. 「 이 통신국과는 향후 통신을 실시하지 않는다」라고 하는 지시는, 통신국의 기기의 속성으로부터 판단되는 경우와, 인증을 실시할 수 없었던 경우와, 사용자에 의해 지정되는 경우등이 존재한다.

패킷 간격(Inter Frame Space)의 정의

IEEE802.11 방식등의 경우와 마찬가지로, 본 예에 대해서도 복수의 패킷 간격을 정의한다. 여기서의 패킷 간격의 정의를, 도 14를 참조해 설명한다.

여기서의 패킷 간격은, 짧은 패킷 간격이 되는　SIFS(Sbort Inter Frame Space)와 긴 패킷 간격인 LIFS(Long Inter Frame Space)의 2개를 정의한다. 우선권(priority)이 주어진 패킷에 한해　SIFS의 패킷 간격으로 송신을 허용하며, 그 이외의 패킷은　LIFS＋랜덤으로 값을 얻는 랜덤 백 오프의 패킷 간격만큼 미디어가 클리어인 것을 확인한 후에 송신을 허용한다. 랜덤 백 오프 값의 계산방법은 기존 기술로 알려져 있는 방법을 취한다.

게다가, 본 예에 대해서는, 상술한 패킷 간격인 「SIFS」와「LIFS＋백 오프」외에, 「LIFS」와「FIFS＋백오프」(FIFS：Far Inter Frame Space)를 정의한다. 통상은 「SIFS」와「LIFS＋백 오프」의 패킷 간격을 적용하지만, 어느 통신국에 송신의 우선권이 주어지고 있는 시간대에 있어서는, 타국은 「FIFS＋백 오프」의 패킷 간격을 이용하며, 우선권이 주어지고 있는 국은　SIFS　혹은　LIFS에서의 패킷 간격을 이용한다고 하는 것이다. 「어느 통신국에 송신의 우선권이 주어지고 있는 시간대」에 대해서는, 이하에서 설명한다.

송신 우선 구간(TPP)

각 통신국은, 비콘을 일정 간격으로 송신하고 있지만, 본 예에서는, 비콘을 송신한 후 오래동안, 상기 비콘을 송신한 국에 송신의 우선권을 준다. 비콘 송신국에 우선 송신권이 주어지는 순서의 일례를 도 15에 나타낸다. 도 15에서는, 이 송신 우선 구간으로서 480[μsec]가 주어지는 경우의 예를 나타내고 있다. 이 우선구간을 TPP(Transmission Prioritized Period)라고 정의한다.

TPP는, 비콘 송신 직후에 개시해, TBTT로부터 T＿TGP경과한 시각에 종료한다. 각 통신국은 슈퍼 프레임 마다 비콘을 송신하기 때문에, 기본적으로는 각 통신국에 대해서, 동시간율의 TPP가 배포되는 형태가 된다. 한 통신국의 TPP가 만료하면, 다른 통신국이 비콘을 송신할 때까지의 사이가　FAP(Fairly Access Period)로 된다.

FAP(Fairly Aecess Period)에서는, 통상의 CSMA／CA방식(혹은, 후술하는 PSMA／CA방식)에 의한 공평한 미디어 획득경합이 행해진다.

도 16은 슈퍼 프레임의 구성을 나타내고 있다. 동 도면에 도시한 바와 같이 각 통신국으로부터의 비콘의 송신에 이어서, 그 비콘을 송신한 통신국의 TPP가 할당되며, TPP의 길이 분만큼 시간이 경과하면 FAP로 되어, 다음의 통신국으로부터의 비콘의 송신에 의해 FAP가 끝난다.

덧붙여 여기에서는 비콘의 송신 직후부터　TPP가 개시하는 예를 나타냈지만, 이것에는 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 비콘의 송신 시각부터 상대 위치(시각)에서　TPP의 개시시각을 설정해도 상관없다. 또, TPP는, TBTT로부터 480[μsec]라고 하는 형태로 정의되는 경우도 있다. 또, 도 15에 도시한 바와같이, TGP의 영역은, TBTT를 기준으로 한 기간　T＿TPP를 가지고 만료하기 때문에, TBTT오프셋에 의해 비콘의 송신 시각이 늦었을 경우에는, TPP의 영역은 삭감되게 된다.

여기서, 슈퍼 프레임내의 각 필드에 있어서의 패킷 간격(Inter Frame Space)에 대해 설명한다. 각 통신국은, FAP에 대해서는 모든 통신국은 "LIFS＋백 오프”의 간격으로의 송신을 실시할 수 있어 공평한 경쟁(contention) 제어에 의한 억세스권의 획득이 행해진다. 예를 들면, 억세스권을 획득하기 위해서 RTS나 짧은 커멘드의 송신이”LIFS＋백 오프”의 간격으로 송신이 행해지며, 그 후에 송신된 CTS와 데이터와　Ack는, ”SIFS”의 간격으로 송신이 행해진다. 이하에 FAP에 있어서의 IFS 파라미터를 도시하고 있다.

한편, TPP의 영역에서는 비콘을 송신한 통신국이 억세스권을 얻고, SIFS시간 경과후에 프레임의 송신을 허용한다. 또, 그 비콘을 송신한 통신국이 지정한 통신국에도 우선 송신권이 주어져 SIFS 시간 경과후에 프레임 송신을 허용한다. 우선 송신권을 획득한 통신국이, 특정의 통신국에 대해서 RTS를 송신했지만 CTS의 응답이 없는 경우, 우선 송신권을 획득하고 있는 통신국은 LIFS의 간격으로 RTS의 재발송을 실시한다. 또, 우선 송신권을 획득한 통신국에의 송신 데이터를 보유하고 있는 다른 통신국은, 「상기 노드가 송신 데이터를 보유하고 있지 않다」는 취지를 확인했을 경우에는, SIFS＋백 오프(Backoff)에서의 송신을 허용한다. 단, 제 3의 통신국에서는, 우선 송신권을 획득한 통신국이 Data를 보유하고 있는 것을 아는 방법이 없는 경우가 많다.

우선 송신권을 얻지 않은 통신국은, 비콘을 수신하여 타통신국의 우선 송신이 개시되는 것을 인식하고, T＿TPP의 사이에 걸쳐 기본 프레임 간격을　FIFS로 설정해, FIFS＋백 오프의 프레임 간격으로 억세스권 획득을 시도한다.

상기의 순서에 의해, TPP영역에서 우선 송신권을 획득한 통신국이 송수신 하는 데이터를 보관 유지하고 있는 경우에는 그 통신국에 억세스권이 주어지며, 송수신 해야할 데이터를 보관 유지하고 있지 않는 경우에는, 그 통신국의 억세스권이 방기되어 다른 통신국이 억세스권을 획득한다고 하는 메카니즘이 실현된다.

각 통신국의 종류와 상태에 따라, 이하와 같은 제어가 필요하게 된다.

또한, 자국의 TPP안에서의 패킷의 송신에 관해서는 LIFS의 간격으로의 송신도 허용한다. 게다가 타국의　TPP안에서의 패킷의 송신에 관해서는　FIFS＋백 오프의 간격으로의 송신으로 한다. IEEE802.11 방식에 대해서는, 항상 패킷 간격으로서 FIFS＋백 오프가 취해지고 있었지만, 본 예의 구성에 의하면, 이 간격 채울 수 있고, 보다 효과적인 패킷 전송이 가능해진다.

또한, 각 통신국은, 기본적으로는 슈퍼 프레임 주기마다 1회의 비콘을 송신 하지만, 경우에 따라, 복수개의 비콘 혹은 비콘과 유사한 비콘을 송신하는 것이 허용되어, 이러한 비콘을 송신할 때마다 TPP를 획득할 수 있다. 바꾸어 말하면, 통신국은, 슈퍼 프레임마다 송신하는 비콘의 개수에 따라 우선적인 송신용의 리소스를 확보할 수 있게 된다.

여기서, 통신국이 슈퍼 프레임 주기의 선두에서 반드시 송신하는 비콘을 「정규 비콘」, 그 이외의 타이밍에 TPP획득 또 그 외의 목적으로 송신하는 2번째 이후의 비콘을 「보조 비콘」이라고 부르기로 한다.

TPP의 사용법의 응용

덧붙여서, TPP를　480[μsec]라고 정의했을 경우에는, 60[Byte]상당한 패킷을 21개, 혹은 6000[Byte]의 패킷을 약 1개 송신하는 것이 가능하다. 즉, 미디어가 아무리 혼잡하더라도, 80[msec]간격으로 21개 정도의　ACK송신은 보증된다. 혹은, TPP만을 이용했을 경우 600[kbps](=　6000[Byte]／80[msec])의 전송로를 최저한 확보하고 있게 된다.

덧붙여 상기에서는, TPP안의 통신국에게만 우선 송신권이 주어지는 설명을 실시했지만, TPP안의 통신국으로 호출되는 통신국에도 우선 송신 권리를 준다. 기본적으로　TPP에 있어서는, 송신을 우선하는지, 자기 통신국내에 송신하는 것은 없는지, 타국이 자국 앞으로 송신하고 싶은 정보를 보관 유지하고 있는 것을 알 수 있고 있는 경우에는, 그 「타국」앞으로 페이징(Paging) 메세지 혹은 폴링(Polling) 메세지를 보내도 괜찮다.

반대로, 비콘을 송신했지만, 자국에는 아무것도 송신하는 것이 없는 경우에 한편 타국이 자국 앞으로 송신하고 싶은 정보를 보관 유지하고 있는 일을 모르는 경우, 해당 통신국은 아무것도 하지 않고　TPP로 주어진 송신 우선권을 방기하고 어떤 것도 송신하지 않는다. 그러면, LIFS＋백 오프 혹은　FIFS＋백 오프 경과후에 타국이 이 시간대라도 송신을 개시한다.

도 16에 나타낸 것처럼 비콘 송신한 직후에 TPP가 계속 된다는 구성을 고려하면, 각 통신국의 비콘 송신 타이밍은 밀집하고 있는 것보다도 전송 프레임 주기내에 균등하게 분산하고 있는 쪽이 전송 효율상보다 바람직하다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 기본적으로 자신이 들리는 범위에서 비콘 간격이 가장 긴 시간대의 거의 중앙에서 비콘의 송신을 개시하도록 하고 있다. 물론, 각 통신국의 비콘 송신 타이밍을 집중하도록 배치해, 나머지의 전송 프레임 주기에서는 수신 동작을 정지해 장치의 소비 전력을 저감 시킨다고 하는 이용 방법도 있다.

비콘의 필드

본 실시 형태와 관련되는 자립 분산형 무선 통신 시스템에 있어서 송신되는 비콘에 기재된 정보에 대해 설명한다. 도 18에 비콘 신호 포맷의 일례를 나타낸다.

도 17을 이용해 벌써 설명한 것처럼, 패킷의 선두에는, 패킷의 존재를 나타내는 프리앰불이 부착되어 있고, 그 다음에 패킷의 속성이나 길이등이 기재되어 있는 헤딩 영역이 존재하며, 그 뒤로　PSDU가 연결되고 있다. 비콘을 송신하는 경우, 헤딩 영역에 있어서, 상기 패킷이 비콘이라는 취지를 나타내는 정보가 게재되고 있다. 또, PSDU내에 비콘으로 알리고 싶은 정보가 기재되어 있다.

도시한 예에서는, 비콘에는, 송신원국을 일의로 도시한 주소인 TA(Transmitter Address) 필드와 해당 비콘의 종류를 나타내는 Type필드와 해당 비콘을 송신한 슈퍼 프레임 주기에 있어서의 TBT T오프셋차(전술)를 나타내는 정보인 TOI(TBTT Offset Indication) 필드와 주변국으로부터 수신가능한 비콘의 수신 시각 정보인 NB OI(Neighboring Beacon Offset Information) 필드와 자국이 어느 시각에 송신되는 비콘 신호를 수신하고 있는지를 나타내는 정보인 NBAI(Neighboring Beacon Activity Information) 필드와 TBTT의 변경이나 그 외 각종의 전달해야 할 정보를 격납하는 ALERT필드와 해당 통신국이 우선적으로 리소스를 확보하고 있는 양을 나타내는 T xNum필드와 해당 슈퍼 프레임 주기내에 복수의 비콘을 송신하는 경우에 해당 비콘에 할당해진 배타적인 한 개의 일련번호를 나타내는 Serial 필드와 현재 이 통신국이 누구 앞으로 전송하는지에 관한 정보를 가지고 있는지를 알리는 정보인 TIM(Traffic Indication Map) 필드와 TIM필드에 게재되어 있는 수신국 가운데, 직후의　TPP에 있어서 송신을 예정하고 있는 것을 나타내는 Page(Paging) 필드와 해당국이 어느 레벨(수신　SINR)까지의 수신 신호를 수신신호 로서 검출하고 있는지에 관한 정보를 격납하는　Sense Level 필드와 해당국이 내포하고 있는 시각 정보를 통지하는　TSF(Timing Synchronization Function) 필드와 해당국의 주인등을 나타내는 식별자인 NetID(Network Identifier) 필드등이 포함되어 있다.

Type필드에는, 해당 비콘의 종류가 8 bit 길이의 비트 맵 형식으로 기술된다. 본 실시 형태에서는, 비콘이, 각 통신국이 1 슈퍼 프레임 마다의 그 선두에서 1회만 송신하는 [정규 비콘], 혹은, 우선적 송신권을 얻기 위해서 송 신되고 있는 [보조 비콘]중 어느 것인가를 식별하기 위한 정보로서 우선권을 나타내는 0에서 255까지의 값을 이용해서 표시된다. 구체적으로는, 1 슈퍼 프레임마다 1회 송신하는 것이 필수인 정규 비콘의 경우는 최대의 우선권을 나타내는 255가 할당되며, 보조 비콘에 대해서는 트래픽의 우선권에 상당하는 0에서 254까지중 어느 값이 할당된다.

TOI 필드에서는, 상술의 TBTT오프셋을 결정하는 의사 랜덤 계열이 격납되어 있고, 상기 비콘이 얼마 만큼의 TBTT오프셋으로 송신되고 있는지를 나타낸다. TBTT오프셋을 설정함으로써, 2대의 통신국이 슈퍼 프레임상에서는 같은 슬롯에 비콘 송신 타이밍을 배치하고 있는 경우라도, 실제의 비콘 송신 시각이 차이나는 것이 가능한 슈퍼 프레임 주기에는 비콘이 충돌해더라도, 다른 슈퍼 프레임 주기에서는 각 통신국은 서로의 비콘을 서로 듣는다 (혹은, 근린의 통신국은 쌍방의 비콘을 듣는다.), 즉 충돌을 인식할 수 있다.

NBOI필드는, 슈퍼 프레임내에 있어서 자국이 수신 가능한 주변국의 비콘의 위치(수신 시각)를 기술한 정보이다. 본 실시 형태에서는, 도 4에 나타낸 것처럼 1슈퍼 프레임내에서 최대 16개의 비콘을 배치한 슬롯이 준비되어 있으므로, 수신할 수 있었던 비콘의 배치에 관한 정보를 16 bit 길이의 비트 맵 형식으로 기술한다. 즉, 자국의 정규 비콘의 송신 시각을 기준으로 NBOI 필드의 선두 비트(MSB)에 매핑하는 것과 동시에, 자국이 수신 가능한 비콘의 위치(수신 시각)를 자국의 정규 비콘의 송신 시각부터의 상대 위치의 비트에 매핑해, 자국의 정규 또는 보조 비콘의 상대 위치(오프셋) 및 수신 가능한 비콘의 상대 위치(오프셋)에 대 응하는 비트에 1을 기록하고, 그 이외의 상대 위치에 대응하는 비트 위치는 0인 채로 그대로 둔다.

예를 들면, 도 4에 도시한 바와같은 최대 16국의 통신국 0~F가 수용되고 있는 통신 환경하에서, 통신국 0이 「1100, 0000, 0100, 0000」과 같은 NBOI필드를 만들었을 경우에는, 「통신국 1 및 통신국 9로부터의 비콘이 수신 가능하다」취지를 전하게 된다.즉, 수신 가능한 비콘의 상대 위치에 대응하는 비트에 관해, 비콘이 수신 가능한 경우에는 1이 마크되며, 수신되지 않은 경우에는 0, 즉 스페이스를 할당한다. 또, MSB가 1이 되어 있다는 것은 자국이 비콘을 송신하고 있기 때문에, 자국이 보조 비콘을 송신하고 있는 시각에 상당하는 장소도 1을 마크한다.

NBAI 필드에는, 자국이 실제로 수신을 실시하고 있는 비콘의 위치(수신 시각)를 자국의 비콘의 위치로부터의 상대 위치에서 비트 맵에 기재한다. 즉, NBAI필드는, 자국이 수신 가능한 액티브 상태에 있는 것을 나타낸다.

ALERT필드에는, 이상 상태에 있어서, 주변국에 대해서 전달해야 할 정보를 격납한다. 예를 들면, 비콘의 충돌 회피등을 위해 자국의 정규 비콘의 TBTT를 변경할 예정이 있는 경우나, 또 주변국에 대해 보조비콘의 송신의 정지를 요구하는 경우에는, 그 취지를 ALERT필드에 기재한다. ALERT필드의 구체적인 사용 형태에 대해서는 후술하기로 한다.

TxNum필드는, 해당국이 슈퍼 프레임 주기내에 송신하고 있는 보조 비콘의 개수가 기재된다. 통신국은 비콘 송신에 이어 T PP 즉 우선 송신권이 주어지므로, 슈퍼 프레임 주기내에서의 보조 비콘수는 우선적으로 리소스를 확보하여 송신 을 행하고 있는 시간율에 상당한다.

Serial 필드에는, 해당 슈퍼 프레임내에서 복수의 비콘을 송신하는 경우에 해당 비콘에 할당해진 시리얼 번호가 기록된다. 비콘의 시리얼 번호로서 슈퍼 프레임내에 송신하는 각각의 비콘에 배타적이고 고유한 번호가 기재된다. 본 실시 형태에서는, 자국의 정규 비콘을 기준으로, 몇 번째의 TBTT로 송신하고 있는 보조 비콘인지를 나타내는 시리얼 번호가 Serial 필드에 기재된다.

TIM 필드에는, 현재 이 통신국이 누구 앞으로 전송할 것인지에 대한 정보를 가지고 있는 알림 정보가 격납된다. TIM을 참조함으로써, 수신국은 자신이 수신을 실시하지 않으면 안 되는 것을 인식할 수 있다.

또, Paging은, TIM에 게재되고 있는 수신국 가운데, 직후의　TPP에 있어서 송신을 예정하고 있는 것을 나타내는 필드이며, 이 필드에서 지정된 국은　TPP로의 수신에 대비하지 않으면 안 된다.그 다른 필드(ETC　필드)도 준비되어 있다.

TSF필드는, 해당국이 내포하고 있는 시각 정보를 통지하는 필드이며, 이 시각은 미디어 억세스의 용도와는 별도의 용도로, 주로 어플리케이션의 동기의 목적으로 이용된다. 비콘의 송신 시각의 변경이나　TDMA 구조 보관 유지를 위한 클락의 보정이나, TBTT 오프셋등이라고 하는 억세스 제어와는 관계없는 것으로, 송신국이 구비한 클락에 충실하게 프리 런으로 곧 추출되는 해당 신호의 송신 시각을 게재한다. 수신국은, 이 값을 수신 시각과 함께 상위 레이어에 제공해, 해당국으로부터 송신되는 정보의 기준 시각 정보로서 보관 유지하는 일이 있다.

NetID 필드는, 해당국의 오너등을 나타내는 식별자이며, 수신국은, 이 필드 를 참조하여, 자국과 해당국이 논리적으로 동일한 망에 속하고 있는지 아닌지를 인식할 수 있다.

정상 상태에 있어서의 송수신기의 순서 1

전형적인 통신국의 송수신 순서예에 대해 도 19를 이용해 설명한다. 도 19에서는, 통신국(STAO)과 통신국(STA1)에 관한 설명이, 통신국(STAO)으로부터 통신국(STA1)에 대해서 송신을 실시하는 경우를 예로 들어, 기재된다. 각 통신국은, 매회, 타국의 비콘 신호를 수신하고 있다고는 할 수 없다. 상위 레이어로부터의 지시등에 의해, 수신 빈도를 떨어뜨리고 있는 경우도 있다.도 19a가 통신국(STAO)과 통신국(STA1)의 사이에 송수신 되는 패킷의 순서도를 나타내며, 도 19b가 통신국(STAO)의 송신부 상태, 도19c가 통신국(STAO)의 수신부 상태를 나타내고 있다. 송수신부 상태는, 하이레벨이 액티브 상태(수신 또는 송신을 시도하고 있는 상태)이며, 로 레벨(low level)이 슬립(sleeve) 상태를 나타내고 있다.

우선, 통신국(STAO)은 미디어가 클리어라는 것을 확인한 후에 비콘을 송신한다. 이 비콘중의 TIM과(혹은) PAGE에 있어서, 통신국(STA1)이 호출되어지는 것으로 한다. 상기 비콘을 수신한 통신국(STAl)은, 페이징 정보에 대한 응답을 실시한다(0). 이 응답은 통신국(STAO)의 TPP안에 상당하기 때문에, 우선권을 얻고 있기 위해　SIFS 간격으로 송신된다. 이후, TPP안에서의 통신국(STA1)과 통신국(STAO)의 사이의 송수신은 우선권을 얻기 위해　SIFS 간격으로 송신된다. 응답을 수신한 통신국(STA0)은, 통신국(STAl)이 수신가능 상태에 있는 것을 확인하면, 통신국(STAl) 앞으로 패킷을 송신한다(1). 게다가, 도 19에서는, 통신국 (STAl)으로의 패킷이 존재하므로 이미 한 개의 패킷을 송신하고 있다(2). 2개 분의 패킷을 수신한 통신국(STA1)은, 이것들이 정상적으로 수신된 것을 확인한 다음, ACK를 송신한다(3). 그 후, 통신국(STAO)은 마지막 패킷을 송신한다(4). 그런데, 앞의　ACK를 수신하는 동안에 통신국(STAO)의 TPP가 종료되어, (4)의 송신시는 FAP에 돌입하고 있다. FAP에 있어서는, 송신 우선권이 없는(4) 패킷에 관해서는 LIFS＋백 오프의 간격으로 송신을 실시한다. 통신국(STA1)은 (4)의 패킷에 대응하는 ACK)를 송신한다(5).

마지막 송신을 하고 나서 오래동안을 청취 기간(Listen Period)라고 정의해, 각 통신국은 수신기를 동작시키는 것을 의무화한다. 도 19에도 이 상태가 도시되어 있다. 청취 기간내에서 수신 패킷이 존재하지 않는 경우, 통신국은 슬립상태로 상태를 변경해, 송수신기를 중지시켜 소비전력의 삭감을 시도한다. 다만, 미리 [슬립상태로의 변경을 희망하지 않는다]라는 취지의 어떤 메세지를 타국으로부터 수신하고 있거나, 상위 레이어로부터 같은 메세지를 받고 있는 경우에는 예외로 하고, 계속 수신부의 동작을 계속한다.

일단, 슬립상태에 들어간 통신국은, 예를 들면 타국의 비콘의 수신이나 자국의 비콘의 송신등, 어느 다음 번의 송수신이 예정되어 있는 시각을 트리거(trigger)로 슬립상태를 해제하고, 액티브 상태로 돌아온다. 도 19의 예에서는, 통신국(STAl)의 비콘 수신을 위해서 일단 액티브 상태로 돌아오지만, 통신국(STAl)의 송신 비콘의 TIM 및 PAGE로, 통신국(STAO)에서의 패킷이 존재하지 않는 것을 확인하고, 재차 슬립상태에 들어가고 있다. 그 후, 자국의 비콘 송신 에 앞서 미디어 센스를 위해서 수신부를 동작시켜, 미디어가 클리어인 것을 확인한 후에 비콘을 송신하고 있다. 이번 비콘 송신에 대해서는, TIM과 PAGE에서의 호출은 행해지지 않지만, 통신국(STAO)은 비콘을 송신했으므로, 상기의 순서에 따라, 송신 후, 청취 기간으로 들어가 오래동안은 자국으로 비콘이 수신되지 않는가를 감시하지만, 아무것도 수신하지 않는 채 청취기간이 종료해, 재차 슬립상태로 상태를 변화시킨다.

상술한 송수신 순서예 그 1을 정리한다.

비콘의 송신은 비콘에 의한 호출을 시작으로 개시되어 마지막 패킷의 송수신 후에, 당분간 수신을 시도하지만 자국 앞의 패킷이 도래하지 않으면 슬립상태(Sleep State)로 이행한다. 타국의 비콘의 수신 혹은 자국의 비콘의 송신을 트리거하여 액티브 상태(Active State)로 돌아오게 한다. 즉, 어떤 신호를 송신하고 나서 규정되어 있는 기간에는, 수신부(통신부)를 반드시 작동시키게 한다.

정상 상태에 있어서의 송수신기의 순서 그 2(Paging Transfer 순서)

또 하나의 전형적인 통신국의 송수신 순서예에 대해 도 20을 이용해 설명한다. 각 통신국은, 매회, 타국의 비콘을 수신하는 것에 대해서만 한정되어 있는 것은 아니다. 상위 레이어로부터의 지시등에 의해, 수신 빈도를 떨어뜨리고 있는 경우도 있다. 이 경우의 송수신 순서에 대해 설명한다. 도 20에서는, 통신국 (STAO)과 통신국(STA1)에 관한 설명이, 통신국(STA1)으로부터 통신국(STAO)에 대한 송신을 실시하는 경우를 예를 들어, 기술되어 있다. 도 20a가 통신국(STAO)과 통신국(STA1)의 사이에서 송수신 되는 패킷의 순서도를 도시하고 있으며, 하단의 도 20b가 STAO의 송신부 상태, 도 20c가 STAO의 수신부 상태를 나타내고 있다. 송수신부 상태는, 하이레벨이 액티브 상태(수신 또는 송신을 시도하고 있는 상태)이며, 로 레벨이 슬립상태를 나타내고 있다.

통신국(STA1)은, 미디어가 클리어하다는 것을 확인한 후에 비콘을 송신한다. 이 때 통신국(STAO)은 슬립상태에 있으며, 비콘을 수신하고 있지 않다. 따라서, 이 비콘중의　TIM과(혹은) PAGE에 있어서, 통신국(STAO)이 호출되더라도, 통신국(STAO)은 반응하지 않는다. 그 후, 통신국(STAO)은 자국의 비콘 송신 시각에 비콘을 송신한다. 통신국(STA1)은, 통신국(STAO)의 비콘 수신을 트리거하며, 정해진 랜덤 백 오프의 순서에 따라서 통신국 (STAO) 앞으로 페이징 정보를 송신한다. 통신국(STAO)은 비콘 송신 후, 청취 기간에 걸쳐 수신기를 동작시키므로, 이 페이징 정보를 수신 할 수 있다. 즉, 통신국(STAO)은 상기 페이징 정보를 수신하면, 통신국(STA1)이 자국의 정보를 보관 유지하고 있는 것을 알 수 있다.

이 시점에서, 통신국(STAO)은 통신국(STA1)에 대해 페이징 정보에 대한 응담을 행하고, 통신국(STAO)으로부터 통신국(STA1)으로의 정보의 전송을 개시하기도 한다(도시하지 않음). 도 20에서는, 이 시점에서는 정보의 전송을 개시하지 하지 않는 경우의 예를 나타내고 있다. 그 후, 통신국(STA1)의 비콘 송신 시각이 되면, 통신국(STAO)은 앞의 페이징 정보로 인해 통신국(STA1)으로부터의 정보를 수신하도록 시도하며, 통신국(STA1)의 비콘을 수신한다. 이 비콘중의 TIM과(혹은) PAGE에 있어서, 통신국(STAO)이 호출되었다고 가정한다. 상기 비콘을 수신한 통신국(STAO)은, 페이지에 대한 응답을 실시한다(0). 이 응답은 통신국(STA1)의 TPP 내부에 상당하며, 우선권을 얻기 위해 SIFS 간격으로 송신된다. 이후, TPP안에서의 통신국(STA1)과 통신국(STAO)의 사이의 송수신은 우선권을 획득하기 위한 SIFS 간격으로 송신된다. 응답을 수신한 통신국(STA1)은, 통신국(STAO)이 수신 가능 상태에 있는 것을 확인하면, 통신국(STAO)으로 패킷을 송신한다(1). 이 수신한 통신국(STAO)은 정상적으로 수신된 것을 확인한 다음, ACK를 송신한다(2). 그 후, 통신국(STAO)은 청취기간에 걸쳐 수신기를 동작시켜, 자국에서 패킷이 수신되지 않는 것을 확인해 슬립상태로 변경한다.

덧붙여 상기에 대해서는, 청취 기간에서는 수신기가 동작하고 있는 것을 전제로 해서 비콘의 수신을 시작으로 상기 비콘의 송신국 앞으로 패킷을 송신하는 경우의 예를 나타냈지만, 이 외에, 송신에 앞서 미디어 센스를 실시하고 있는 경우에는, 비콘 송신 시각전에도 수신기가 동작하고 있는 것은 명백하고, 이 시간대를 노려 송신 처리를 실시해도 같은 효과를 얻을 수 있다.

상술한 송수신 순서예 그 2를 정리한다.

신호의 송신은 수신측의 비콘 송신 직후에 페이징 정보를 송신하고, 이것에 의해 수신측이 액티브 상태로 변화하고, 송수신 처리가 개시된다. 혹은, 그 후의 송신측의 비콘에 의한 호출을 시작으로 개시된다. 그리고 수신부는, 마지막 패킷의 송수신 후에, 오래동안 수신을 시도하지만 자국으로의 패킷이 도래하지 않으면 슬립상태에 들어가서, 타국의 비콘의 수신 혹은 자국의 비콘의 송신을 트리거 하여 액티브 상태로 돌아온다. 즉, 수신측의 청취 기간 혹은 비콘송신에 앞서 미디어 센스 구간에서 페이징 정보를 송신한다.

덧붙여 상기 송수신 순서 2에 있어서의 수신측의 비콘 송신 직전／직후에 송신되는 메세지는 페이징 정보에는 한정되지 않지만, 복수국으로부터 메세지의 억세스가 경합할 가능성이 있으므로, 페이징이나 비콘 송신 타이밍 변경 요청등의 긴급도가 높은 메세지에 한정해 송신을 실시하는 것이 바람직하다.

상기의 설명에 대해서는, 설명의 간략화를 위해. 패킷 송신에 앞서는　RTS／CTS순서를 생략한 형태로 설명을 실시하고 있지만, 필요에 따라서, RTS패킷을 CTS패킷의 교환을 패킷의 송신에 앞서 실시하는 경우도 있다. 덧붙여 그 경우, 비콘에 의한 페이징이 RTS에 상당의 역할을 담당하며과, 페이지 응답이 CTS상당의 역할을 담당한다는 것은 말할 필요도 없다.

또, 상술의 예에서는, 데이터 송신 개시전에 통신국간에 페이징 정보와 그 응답의의 네고시에이션 처리를 실시하는 예를 나타냈지만, 어느 통신국으로의 데이터를 보관 유지하고 있는 송신원통신국이, 수신처 통신국의 청취 기간과, 그 통신국이 수신 동작을 실시하고 있는　액티브한 타이밍에서 네고시에이션없이 데이터의 송신을 개시해도 괜찮다(Active Transfer 순서). 이 경우는, 연결확립을 위한 처리를 생략할 수 있기 때문에, 효율이 좋다.

비콘의 송신 타이밍 결정 처리의 응용

비콘의 송신 타이밍에 관해서 설명한다. 우선, 도 21과 도22를 이용해 설명한다.

예를 들면, 통신국(STA－0)과 통신국(STA－1)이라고 하는 2개의 통신국이 전파 도달범위내에 존재하는 경우를 상정한다. 이 경우, 비콘(BO, Bl)은, 거의 엇갈리게 배치되어 도21에 도시한 바와같은 약 40[msec]간격의 타이밍 관계가 된다. 통신국(STA－0)과 통신국(STA－1)의 송신 데이터량이 그만큼 많지 않은 경우, 통신국(STA－0)으로부터의 송신 신호는, 통신국(STA－0)으로부터의 비콘의 송신을 시작으로 개시되어, 잠시 후에 송신이 끝난다. 통신국(STA－1)으로부터의 송신 신호도 마찬가지이며, 송신 정보량이 비콘의 간격보다 짧은 시간에 종료하면, 통신국(STA－0)과 통신국(STA－1)의 송신 요구가 충돌할 것은 없을 것이다.

이와 같이 3개의 통신국이 존재했을 경우를 나타내면, 도22에 도시하고 있다.

여기에서는, 통신국(STA－2)이 신규 참가했을 경우를 상정하고 있다. 통신국(STA－2)의 비콘 송신 타이밍은 도면의 20[msee]에서도 60[msec]에서도 상관없다. 그러나, 통신국　(STA－2)은 비콘의 송신 타이밍을 결정하기 전에, 미디어 상태를 주사하고, 트래픽이, 도 22중의 비콘(BO)에 계속되는 패킷 송신(PO), 및 비콘(Bl)에 계속되는 패킷 송신(Pl)으로 있는 경우, 통신국(STA-2)은 비콘(B2)을 20[msec]의 타이밍에서 송신하는 편이 충돌이 적게 되는 것을 알 수 있다. 이와 같은 관점으로부터, 통신국(STA－2)은 미디어의 점유 상태, 즉 각 통신국의 트래픽량을 고려하여 비콘의 송신 시각을 결정하는 것이 가능하게 된다. 통신국에 의해 송신의 활동이 크게 다른 경우에는 특히 유효하다.

스트림 데이터 송신을 위한 대역 예약등

게다가, 시스템내에 광대역의 스트림 데이터를 송신하는 통신국이 존재하는 경우를 생각해 본다. 송신국은 일정 대역의 비콘을 충돌시키지 않고 연속해 송신하고 싶다. 이 경우, 송신국은, 슈퍼 프레임 주기내에 비콘의 송신 빈도를 올린다. 도 23에서 일례를 도시하여 설명한다.

비콘(Bl)을 송신하고 있던 것을 변경해, 다른 타이밍에서도 비콘(Bl')을 송신하게 된다.

통상, 채널에 있어서의 슈퍼-프레임 주기는 비콘 간격에 의해 정의된다. 본 실시 형태에 있어서, 1개의 슈퍼 프레임 주기에 있어서의 2개째 이후의 비콘은, 송수신 구간을 얻는 것을 주목적으로 하여 송신되므로, 망 구축을 위해서 송신되는 본래의 비콘과는 성질을 달리한다. 본 명세서에서는, 1개의 슈퍼 프레임 주기에 있어서의 2개째 이후의 비콘을 「보조 비콘」이라고 부른다.

한편, 대역(슈퍼 프레임 주기)내가 비콘으로 흘러넘치지 않게 최소한의 비콘 간격(Bmin)이 규정되어 있으며, 슈퍼 프레임 주기내에 수용가능한 통신국의 대수에는 상한이 있다(전술). 이 때문에, 신규의 통신국이 참가해 왔을 때에는, 이것을 슈퍼 프레임 주기내에 수용하기 위해서, 보조 비콘을 해방할 필요가 있다.

도 23에서는, 연속적으로 비콘(B1 및 B1')을 송신하는 예를 도시하였지만, 별도로 이것에 한정되지는 않는다. 비콘을 송신하면 그 직후에 TPP가 바로 따라 오기 때문에, 억세스 획득 경합을 실시하는 일없이 미디어의 획득이 가능해진다. 미디어의 점유권을 보다 강하게 바라는 통신국은, 비콘의 송신 빈도를 제공함으로써, 송신 권리를 보다 많이 획득할 수 있기 때문이다.

또, 이 「보조 비콘」은, 반드시 비콘 정보를 게재하고 있을 필요는 없고, 비콘을 여러 차례에 걸쳐 송신하는 오버헤드를 삭감하기 때문에, 「트래픽을 수용하기 위한 가짜 비콘」이라고 하는 패킷 카테고리를 정의해, 패킷의 속성은 비콘의 한 종류가 된다는 취지의 플래그를 나타내면서도, 내용은 트래픽을 송신하도록 해도 괜찮다.

예를 들면, 어느 시스템에 있어서, 용량이 거의 한계를 맞이해, 더 이상의 트래픽을 수용하면 현재 제공하고 있는 서비스의 품질이 보증될 수 없다 경우에는, 각 통신국은 비콘을 가능한한 송신하며, 신규 통신국이 도래했을 경우에도, 비콘을 송신하는 타이밍을 주지 않고, 이 영역에서의 신규 통신국의 수용을 거부하는 것도 가능하다.

침묵(Quiet) 패킷의 이용예

각 국의 비콘 송신은 정기적으로 행해지지만, 트래픽 패킷의 송신은 통상의 CSMA(혹은 PSMA)의 순서에 따라서 행해지므로, 타국의 트래픽 패킷의 송신에 기인하여, 비콘을 수신할 수 없는 사태도 발생할 수 있다. 이 예를 도시한 것이 도 24이다.

통신국(STAl, STA2, STA3, STA4)이 존재했을 때, 통신국 (STA2)은 통신국(STAl)에 정보를 송신하고 있으며, 통신국(STA3)은 통신국(STA2)의 송신 신호가 수신가능역에 존재하며, 통신국(STA3)은 통신국(STA40으로부터 송신되는 비콘을 수신하고 싶지만, 통신국(STA2)은 통신국(STA4)의 비콘을 수신할 수 없는 영역에 있다고 하는 상태를 상정하고 있다.　 이 예에서는, 시각(TO)에 있어서 통 신국(STA4)이 비콘을 송신하고, 통신국(STA3)은 이것을 수신하기 시작한다. 그러나, 통신국(STA2)은 통신국(STA4)으로부터의 신호를 수신할 수 없기 때문에, 랜덤 백 오프의 순서에 따라 시각(Tl)에 있어서 통신국(STA1)으로 정보 송신을 개시해 버린다.이 통신국(STA2)으로부터의 송신 신호에 의해, 통신국(STA3)은 간섭을 받게 되어 통신국(STA4)으로부터의 비콘을 수신할 수 없는 상태가 되어 버린다.

이 사태를 회피하기 위해서, 침묵패킷을 이용한다. 침묵패킷은, 주변국에 대해서 [향후, 자국은 타국으로부터의 수신을 예정하고 있으므로 아무도 신호를 송신하지 말아주시기 바랍니다]라는 취지를 전하는 패킷이다. 도 25에 도시한 바와같이, 침묵패킷에는, 「침묵패킷의 송신국이 어느 국으로부터의 수신을 예정하고 있을까(목표)」와「언제까지 송신을 그만두기를 원하는가」를 나타내는 정보가 기재되어 있다.

도 24의 예에서는, STA3은 다음 번의 통신국(STA4)의 TBTT인 시각(T4)에 앞서 시각(T3)에 있어서 침묵패킷을 송신한다. 이것을 수신한 통신국(STA2)은, 침묵패킷의 목표가 자국이 아니라는 것을 인식하면, 침묵패킷으로 지시된 시각까지 송신을 실시하지 않는다. 한편, 침묵패킷은 통신국(STA4)에도 도달하지만, 통신국(STA4)은 침묵패킷의 목표가 자국인 것을 확인하면 침묵패킷을 무시하고, 예정대로 TBTT인 시각(T4)에서 비콘 송신을 실시하며, 통신국(STA3)은 통신국(STA2)으로부터의 방해없이 비콘을 수신하는 것이 가능해진다.

미디어 스캔방법의 동작예(PSMA：Preamble Sense Multiple A ccess)

본 실시의 형태에서는, 억세스 방법으로서 CSMA를 채용하고 있기 때문에, 통 신 상태를 확인하는 송신(Listen Before Send)이 기본이다. 그러나, 통신국의 전용선 접속 시스템부의 물리 레이어의 사양으로서 수신 전계 강도(RSSI)등의 정보가 미디어 점유 정보로서 이용할 수 없는 경우도 생각할 수 있다. 예를 들면, 3GHz에서 10GHz의 광대역을 이용하고 통신을 행하는, 울트라 와이드 밴드 통신과 같은 통신 방식의 경우이다. 이러한 경우, 패킷이 존재하고 있는지 아닌지는, 패킷의 선두부에 부가되고 있는 고유 워드의 프리앰불의 수신에 의해서만 인식되게 된다. 즉, 프리앰불을 검출함으로써 하는 것에 의한 충돌 회피 제어가 되며, 송신국은, 미디어 상태가 클리어인 것을 확인한 후에 송신을 행한다. 이것을 PSMA이라고 정의한다. 그 때문에, 슬립상태로부터 벗어나서 송신을 실시하는 송신부는, 어떠한 정보에 관해서 송신을 실시하려고 하는 경우에도, 미리 정해진 소정의 시간(MDI：Maximum Data Interval：최대 데이터 간격(즉 최대 패킷길이)) 분의 시간전으로부터 미디어의 수신 처리를 개시하며, 이 시간에 다른 통신국이 송신하는 프리앰불을 검출했을 경우는 송신을 대기시킨다.

프리앰불 검출에 의한 억세스 제어를 실시하므로, PHY 프레임에는 반드시 프리앰불이 부가되게 된다. 도 26에, PHY 레이어(물리 레이어)에서 규정되는 PHY　프레임 포맷을 나타낸다. PHY　프레임의 선두의 프리앰불은, 기존의 고유 워드로 구성되어 있다.

수신을 실시하는 통신국, 및 송신을 실시하는 통신국은, 프리앰불을 발견함으로써, 미디어가 점유되고 있는 것을 인식한다. 이 상태를 도 27을 이용해 설명한다. 도 27은, 통신국(STAO)과 통신국(STA1)이 송신을 실시하는 경우에 대 한 설명이며, 도 27a에는 통신국(STA1)의 송신 순서가 도시되어 있으며, 도 27(b)에는 통신국(STAO)의 송신 순서가 도시되어 있다. 그리고, 도 27(c), (d)에는 통신국(STAO)에 있어서의 송신부 및 수신부 상태(하이레벨：액티브 상태, 로 레벨：슬립상태)가 도시되어 있다.

시각(Tl)에 있어서 통신국(STA1)이 패킷의 송신을 개시한다.이 시점에서 통신국(STAO)은 슬립상태에 있기 때문에, 통신국(STA1)이 패킷을 송신한 것을 인식할 수 없다. 그 후, 시각　(Tl)에 있어서 통신국(STAO)으로부터 송신해야 할 정보가 존재하는 것을 상위 레이어로부터 통지되는 것으로 한다(Tx 요청). 종래의 802.11 시스템의 무선 LAN에 있어서의 CSMA의 순서가 되면, 이 시점으로부터 랜덤 백 오프 순서를 개시하지만, 시각(T1)으로부터 수신을 개시한 것은, 고유 워드의 프리앰불을 수신할 수 없기 때문에, 미디어가 통신국(STA1)에 의해 이용되고 있는 취지를 알 까닭이 없으며, 통신국(STAO)이 송신을 개시하여 통신국(STA1)의 패킷에 대해 간섭을 주게 될 가능성이 있다. 그러므로, 통신국 (STAO)은, 시각(Tl)에서 액티브 상태가 되면, 이 시점으로부터, 최대 데이터 간격(MDI : Max.Uniqueword Interval)에 걸쳐 미디어가 클리어라는 취지를 확인한다. 시각(Tl)으로부터 MDI만큼 경과한 시점이 시각(T2)이지만, 통신국(STAO)은 시각(Tl)으로부터 시각 (T2)까지 수신기를 동작시켜, 이 사이에 패킷의 고유 워드(도 25의 프리앰불)를 검출하지 않았던 경우에 한해 송신을 개시한다.

존재하는 것을 상위 레이어로부터 통지하는 경우를 상정한다(T x요청). 시각(T4)의 직전까지 통신국(STAO)은 슬립상태에 있었으므로, 시각(T4)로부터 MDI 에 걸쳐 미디어가 클리어라는 취지의 확인 작업을 개시한다. 그러면, 이번은 시각(T5)에 있어서 통신국(STA1)으로부터 패킷이 송신되므로, 통신국(STAO)은 고유 워드를 검출하고, 이 패킷의 존재를 인식한다. 통신국(STAO)은, 이 패킷의 송신이 종료한 시각(T6)으로부터 랜덤 백 오프의 순서를 개시해, 타이머가 끊어진 시점(T7)까지 동안에 고유 워드를 검출하지 않으면 시각(T7)에서 패킷을 송신한다.

여기까지의 설명에서는, MDI와 동일한 최대 패킷길이 라는 전제로 설명했지만, 도 28에 도시한 바와같이, 1 패킷으로 송신할 수 없을 정도의 다량의 데이터를 송신하고 싶은 경우에, 1회의 억세스권의 획득으로, 장시간에 걸쳐 데이터 전송을 허용해도 좋다. 도 28에 도시한 바와같이, 1회의 억세스권의 획득으로 얻을 수 있었던 최대 데이터 송신길이의 범위내에서, 페이로드를 포함하는 데이터 패킷을 반복하여 송신하여, 다량의 데이터를 송신시킨다.

이와 같이 다수의 패킷을 연속해 송신하는 경우의 송신 순서를 도 29에 나타낸다. 도 29는, 도 27과 같은 순서도이며, 도29a에는 통신국(STA1)의 송신 순서가 도시되어 있고, 도 29b에는 통신국(STAO)의 송신 순서가 도시되어 있고, 도 29c, d에는 통신국 (STAO)에 있어서의 송신부 및 수신부 상태(하이레벨：액티브 상태, 로 레벨：슬립상태)가 도시되어 있다.

시각(TO)에 있어서, 통신국(STA1)은 패킷의 송신을 개시한다.그 후, 시각(Tl)에 있어서 통신국(STAO)에 있어서 통신국(STAO)에 있어서 송신해야 할 정보가 존재하는 것을 상위 레이어로부터 통지되었을 경우를 상정한다(Tx 요청). 시각(Tl)의 직전까지 통신국(STAO)은 슬립상태에 있었으므로, 시각(Tl)으로부터 MDI에 걸쳐 미디어가 클리어라는 취지의 확인 작업을 개시한다. 그러면, 시각(T2)에 있어서 통신국(STA1)으로부터 송신되고 있는 패킷의 고유 워드(프리앰불)를 검출하기 때문에, STA1로부터 송신되고 있는 패킷의 존재를 인식한다. 통신국(STAO)은, 이 패킷의 송신이 종료한 시각(T3)으로부터 랜덤 백 오프의 순서를 개시해, 타이머가 끊어진 시점(T4)까지 동안에 고유 워드를 검출하지 않으면 시각(T4)에서 패킷을 송신한다.

한편, 여기까지의 본 실시의 형태로 설명한 시간, 간격, 전송 속도등의 값에 대해서는, 일례를 나타낸 것이며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 그 외의 값을 설정하도록 해도 좋은 것은 물론이다.

또, 상술한 실시의 형태에서는, 통신국으로서 도 2에 도시한 송신이나 수신을 실시하는 전용의 통신장치로 구성한 예에 대해 설명했지만, 예를 들면 각종 데이터 처리를 실시하는 퍼스널 컴퓨터 장치에, 본 예의 송신부나 수신부에 상당하는 통신 처리를 실시하는 보드와 카드등을 장착시킨 다음, 전용선 접속 시스템부에서의 처리를, 컴퓨터 장치측에서 실행하는 소프트웨어를 실장시키도록 해도 좋다.

Claims

각 통신국이 소정의 시간 간격으로 네트워크에 관한 정보를 기술한 비콘(beacon)을 서로 송신하는 것에 의하여 구축되는 통신 환경 내에서 동작하는 무선 통신 장치에 있어서,

무선 데이터를 송수신하는 통신 수단과,

적어도 1개의 근린(近隣)의 통신국으로부터 송신되는 비콘 송신 시간에 관한 근린의 비콘 정보를 포함하는 비콘 신호를 생성하는 비콘 신호 생성 수단과,

상기 통신 수단에 의해 근린의 통신국으로부터 수신한 비콘 신호를 해석하는 비콘 신호 해석 수단과,

상기 통신 수단에 의한 비콘 송신 타이밍을 제어하는 것과 동시에, 적어도 1개의 근린의 통신국으로부터 수신한 비콘 신호에 포함되고, 다른 근린의 통신국의 비콘 송신 시간을 포함하는 비콘 정보에 의거하여, 자신의 비콘 송신 타이밍을 결정하는 타이밍 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
각 통신국이 소정의 시간 간격으로 네트워크에 관한 정보를 기술한 비콘(beacon)을 서로 송신하는 것에 의하여 구축되는 통신 환경 내에서 동작하는 무선 통신 방법에 있어서,

무선 데이터를 송수신하는 통신 단계와,

적어도 1개의 근린(近隣)의 통신국으로부터 송신되는 비콘 송신 시간에 관한 근린의 비콘 정보를 포함하는 비콘 신호를 생성하는 비콘 신호 생성 단계와,

상기 통신 단계에 의해 근린의 통신국으로부터 수신한 비콘 신호를 해석하는 비콘 신호 해석 단계와,

상기 통신 단계에 의한 비콘 송신 타이밍을 제어하는 것과 동시에, 적어도 1개의 근린의 통신국으로부터 수신한 비콘 신호에 포함되고, 다른 근린의 통신국의 비콘 송신 시간을 포함하는 비콘 정보에 의거하여, 자신의 비콘 송신 타이밍을 결정하는 타이밍 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
각 통신국이 소정의 시간 간격으로 네트워크에 관한 정보를 기술한 비콘(beacon)을 서로 송신하는 것에 의하여 구축되는 통신 환경 내에서 동작하는 무선 통신 시스템에 있어서,

무선 데이터를 송수신하는 통신부와,

적어도 1개의 근린(近隣)의 통신국으로부터 송신되는 비콘 송신 시간에 관한 근린의 비콘 정보를 포함하는 비콘 신호를 생성하는 비콘 신호 생성부와,

상기 통신부에 의해 근린의 통신국으로부터 수신한 비콘 신호를 해석하는 비콘 신호 해석부와,

상기 통신부에 의한 비콘 송신 타이밍을 제어하는 것과 동시에, 적어도 1개의 근린의 통신국으로부터 수신한 비콘 신호에 포함되고, 다른 근린의 통신국의 비콘 송신 시간을 포함하는 비콘 정보에 의거하여, 자신의 비콘 송신 타이밍을 결정하는 타이밍 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
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