WO2004071020A1

WO2004071020A1 - 通信方法及び通信装置、並びにコンピュータプログラム

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Publication number: WO2004071020A1
Application number: PCT/JP2004/001027
Authority: WO
Inventors: Kazuyuki Sakoda
Original assignee: Sony Corporation
Priority date: 2003-02-03
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2004-08-19
Also published as: KR101127174B1; JP2010154542A; US20150016391A1; US20140079034A1; US10028271B2; CN101668345B; US8761072B2; CN101668345A; US20110026508A1; US7844223B2; EP2897424A1; JPWO2004071020A1; JP4962576B2; US20180317226A1; US8670713B2; EP1592176A4; EP1592176A1; US9655115B2; US11323999B2; CN100555964C

Abstract

無線LANシステムなどの通信システムでの伝送時の、送信側での滞留や受信側での遅延などの問題を解決するために、他の局から送信される信号の検出により、他局とパケットの通信タイミングが衝突しないアクセス制御を行う場合に、ネットワーク内の各通信局は、ネットワークに関する情報を記述したビーコンを送信して、そのビーコン信号の送信に前後する時間帯に受信動作を行う状態を設定するようにした。かかる処理を行うことで、ネットワーク内の各通信局で送受信データが存在しない場合には、最小限の送受信動作にてシステムを構成可能であり、かつ、変動する送受信データ量に従って、送受信動作状態を変遷させることにより、必要最低限の送受信動作にて、極力小さなレイテンシでのデータ転送を可能とすることができる。

Description

明細書

通信方法及び通信装置、並びにコンピュータプログラム技術分野

本発明は、例えばデータ通信などを行う無線 L A N ( Local Area Network：構内情報通信網）システムに適用して好適な通信方法及ぴ通信装置に関する。特に、マスタ局、スレーブ局の制御、被制御の関係なしに自立分散型のネットワークを構築制御局なしで運用する場合に適用して好適な、通信方法及び通信装置に関する。

さらに詳しくは、本発明は、各通信局がネットワーク情報などを記載したビーコンを所定のフレーム周期毎に報知し合うことにより自律分散型の無線ネットワークを形成する無線通信方法及ぴ無線通信装置、並びにコンピュータプログラムに係り、特に、各通信局が互いに送信するビーコンの衝突を回避しながら自律分散型の無線ネットワークを形成する無線通信方法及び無線通信装置、並びにコンピュータプログラムに関する。背景技術

従来、無線 L A Nシステムのメディアアクセス制御としては、 IEEE ( The Institute of Electrical and Electronics Engineers ) 802.11 方式で規定されたアクセス制御などが広く知られている。 IEEE802. il 方式の詳 '細につレヽては、 International Standard ISO/IE C 8802- ll : 1999(E) ANSI/IEEE Std 802.11， 1999 E dition, Part ll rWireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications などに記載されている。 IIEE 802. il 方式におけるネットワーキングは、 B SS(B asic Service Set)の概念に基づいてレヽる。 BSS はアクセスポィント： AP(Access Point) のようなマスタ制御局が存在するィンフラモードで定義される BSS と、複数の端末局： MT(Mobile Terminal)のみにより構成されるァドホックモードで定義される IBSSdndependent BSS) の二種類力 Sある。

インフラモード時の IEEE802. il の動作について図 2 7を用いて説明する。インフラモードの BSS においては、無線通信システム内にコーディネーションを行うアクセスポィントが存在し、アクセスポィントと、そのアクセスポィントの周辺に存在する端末局 MT との間で通信が行われる。アクセスポイントは適当な時間間隔でビーコンと呼ばれる制御.信号を送信し、このビーコンを受信可能である端末局 MTはアクセスポイントが近隣に存在することを認識し、さらに該アクセスポイントとの間でコネクション確立を行う。図 2 7では、図 2 7 ( a ) に示した通信局 STA1 がアクセスポイントで、図 2 7 ( b ) に示した通信局 STA0 が端末局 MTである場合を記載している。通信局 STA1 は、図 2 7に記したように、一定の時間間隔でビーコン（Beacon)を送信する。

次回のビーコンの送信時刻は、ターゲットビーコン送信時刻 (TBTT: Target Beacon Transmit Time) というパラメータにてビ一コン內で報知されており、時刻が TBTTになると、アクセスポイントはビーコン送信手順を動作させている。また、周辺の端末局 MTは、ビーコンを受信し、内部の TBTTフィールドをデコードすることにより次回のビーコン送信時刻を認識することが可能なため、アクセスポイントと通信する必要がないと思われる時間帯においては、次回あるいは複数回先の TBTTまで受信部の電源を落としスリーブ状態に入ることもある（いわゆる間欠受信動作）, ビーコンには、特定の通信局宛ての情報を保持している場合には、当該通信局にその旨を伝達するフィールドが定義されており、ビ一コンを受信した端末局 MTは、現在アクセスポイントが自局宛ての情報を保持しているか否かを知ることができる。図 2 7では、通信局 STA0が通信局 STA1 のビーコンを 2回に 1 回受信する場合の例を示している。図 2 7 ( c )は、通信局 STA0 の受信部の状態を示してあり、ハイレベルが受信動作中で、ローレベルが受信停止中を示してある。通信局 STA1がビーコン B 1-0 を送信するタイミングでは、通信局 STA0 は受信部を動作させている。しかし、ビーコン B 1-0 では、自局宛ての情報が保持されている旨が記載されていなかったため、通信局 STA0 はビーコンの受信を終了すると、受信部の動作をストップさせる。通信局 STA0は、次回の B 1-1のビーコン送信時には受信部を動作させず、その次のビーコンである B 1-2 が送信される時刻を狙い打って受信部を動作させている。図 2 7では、このビーコン B 1-2 において、通信局 STA0宛ての情報が保持されていることが報知されている場合を例にとっている。

ビーコン B 1-2 を受信することにより、自局宛ての情報が保持されていることを認識した通信局 STA0 は、この情報を認識し受信部を動作させ続けることを通信局 STA1 に伝達すべく、所定の送信手順にしたがって、 PS-Poll パケットを送信する。これを受信した通信局 STA1 は、通信局 STA0が受信機の動作を開始したことを認識すると、所定の送信手順にしたがって、情報パケットを通信局 STA0宛てに送信する。これを誤りなく受信できた場合には、通信局 STA0 は、受信確認応答信号として ACK を送信する。ここで、通信局 STA0が受信した情報パケットには、これ以上の情報が現在通信局 STA1 で保持されていない旨の情報が記載されており、この旨を認識した通信局 STA0 は、再度受信部をストップさせ、間欠受信動作へと変遷する。

また、アクセスポイントがブロードキャスト情報を送信する際には、アクセスポイントは、今後いつブロードキャストメッセ一ジを送信するかを決定するカウントダウンを行い、このカウント値をビーコンにて報知している。例えば、図 2 7のビーコン B 1-2 の直後にブロードキャスト情報の送信を行う場合には、ビーコン B 1-0にはカウント値 2、ビーコン B 1-1 にはカウント値 1、ビーコン B 1-3 にはカウント値 0が記載されており、端末局 MT は、当該カウント値を参照し、カウント値がゼロになった時点で受信機を動作させることにより、毎回ビーコンを受信することなく、ブロードキャスト情報を受信することが可能である。

次に、アドホックモード時の IEEE802. ilの動作について図 2

8 を用いて説明する。アドホックモードの IBSS においては、端末局（通信局） MT は複数の通信局 MT 同士でネゴシエーションを行った後に自律的に IBSS を定義する。 IBSS が定義されると、通信局郡は、ネゴシエーションの末に、一定間隔毎に TBTTを定める。各通信局 MT は自局内のクロックを参照することにより TBTT になったことを認識すると、ランダム時間の遅延の後、まだ誰もビーコンを送信していないと認識した場合にはビーコンを送信する。図 2 8では、通信局 STA0 と通信局 STA1 の 2台の MT 力 S IBBS を構成する場合の例を示してある。図 2 8 ( a ) は、通信局 STA1が送受信するバケツトを示してあり、図 2 8 ( b ) は、通信局 STA0 が送受信するパケットを示してあり、図 2 8 ( c ) は、通信局 STA0 の受信部の動作状態（ハイレベル受信動作中、ローレベル受信停止中）を示している。この場合、ビーコンは IBSS に属する通信局 STA0 か通信局 STA1 いずれかの通信局 MTが、 TBTTが訪れる毎にビーコンを送信することになる。

IBSS においても、通信局 MT は必要に応じて送受信部の電源を落とすスリープ状態に入ることがある。 IEEE802. il においては、 IBSSでスリープモードが適用されている場合には、 TBTTからしばらくの時間帯が ATIM(Announcement Traffic Indication Message) ウィンドウ（Window)として定義されている。 ATIM ゥインドウの時間帯は、 IBSS に属する全ての通信局 MT は受信部を動作させており、この時間帯であれば、基本的にはスリープモードで動作している通信局 MT も受信が可能である。

各通信局 MTは、自局が誰か宛ての情報を有している場合には、この ATIMウィンドウの時間帯においてビーコンが送信された後に、上記の誰か宛てに ATIMパケットを送信することにより、自局が上記の誰か宛ての情報を保持していることを受信側に通達する。 ATIMバケツトを受信した通信局 MT または、ビーコンを送信した通信局 MTは、次の TBTTまで受信部を動作させておく。

図 2 8において、まず最初の TBTTになると、 STA0、 STA1の各通信局 MTはランダム時間にわたりメディア状態を監視しながらバックオフのタイマーを動作させる。図 2 8 の例では、通信局 STA0 のタイマーが最も早期にカウントを終了し、通信局 STA0 がビーコンを送信した場合を示している。通信局 STA0がビーコンを送信したため、これを受信した通信局 STA1 はビーコンを送信しない。また、通信局 STA0 は、ビーコンを送信したため、次回のビーコンが送信されるまで受信部を動作させておく。

次の TBTTでは、ランダムパックオフの手順により通信局 STA1 がビーコンを送信している。このとき、通信局 STA0 は、 ATIM ウィンドウで定義される時間帯においては受信部を動作させるものの、この間に誰からも情報を受信しなかったため、 ATIM ゥィンドウの期間が過ぎると同時に受信部をストップさせ、次回の TBTTまでスリープ状態へと変遷する。次回の TBTTでも、ランダムパックオフの手順により再度通信局 STA1 がビーコンを送信している。このとき、通信局 STA0 は、 ATIM ウィンドウで定義される時間帯において受信機を動作させている間に通信局 STA1 より ATIM メッセージを受信したため、 ATIM ウィンドウの期間が過ぎても受信部を動作させ、通信局 STA1 から送信されてくる情報を受信する。通信局 STA1 は、 ATIM メッセージに対して受信確認応答である ACK を受信したことから、通信局 STA0 が受信の認識をしている旨を確認した上で、 ATIM ウィンドウが終了した時点を皮切りにランダムバックオフの手順を起動しデータパケットの送信を試みる。この後、通信局 STA1、 STA0 とも、次回のビーコン送信までは受信部を動作させておく。

以上説明したような手順により、既存の無線通信システム（無線 LAN など）においては、受信すべき情報が存在しない通信局は、次の TBTTまで送受信部の電源を落とし、消費電力を削減することが可能になっている。

特開平 8 - 9 8 2 5 5号公報には、このようなビーコンを使用した無線通信処理の従来の一例についての開示がある。

このような通信制御を行う場合に、以下のような問題が存在する。

' 送信側に生じるデータの滞留

図 2 9 に従来のシステムにおいて、バケツト伝送遅延が生じている様子を示す。

なお、図 2 9 ( a ) は、通信局 STA1 の上位レイヤから送られてくるパケットであり、図 2 9 ( b ) は、通信局 STA1 の MAC 層で送受信されるバケツト（ビーコンを含む）であり、図 2 9 ( c ) は、通信局 STA1 の MAC 層で送受信されるパケットであり、図 2 9 ( d ) は、通信局 STA1 で受信して上位レイヤに送られるパケットである。また、図 2 9 ( e ) は、通信局 STA1 の受信部での受信動作状態を示したものである。通信局は、一旦、受信部をストップさせると、次回のビーコン送信時刻まで受信部を動作させない。したがって、例えば図 2 9 に示したように、通信局 STA1 から通信局 STA0 にデータを転送する際に、通信局 STA1 の上位レイヤから定期的に情報が落とされてくるような場合、一旦、受信部をストップさせた通信局 STA0 が次回受信部を動作させるのは、通信局 STA1 がビーコンを送信する時刻であり、この間に通信局 STA1 の上位レイヤから渡されたデータ D 1 からデータ D5 は、通信局 STA1 内部にて滞留していることになる。この送信部内部でのデータの滞留は、送受信部間でのアプリケーションレべルでのラウンドトリップタイム（RTT) の増大（レイテンシの增大）を招き、スライディングウィンドウを用いた ARQ が行われている場合には、スループットが頭打ちになる問題が生じる。また、オーバーフローを避けるためには、送信局である通信局 STA1 内部にデータ滞留に耐えうるだけの大きなバッファを必要としてしまい、ハードウェア的制限が大きくなるという問題も内包している。

• 受信側に生じるアイドル受信区間の増大

次に受信側に生じるアイドル受信区間について、図 3 0 を用いて説明する。図 3 0 の（ a ) 〜（ e ) は図 2 9 ( a ) 〜（ e ) と同じであり、図 3 0 ( f ) は、アイドル区間を示す。

また、上記の問題を解決しょうとした場合、従来では情報を受信した後も受信部を動作させておく方法が取られるが、この場合、例えば図 3 0に示したように、受信部は常に動作していることになる。たしかに送信局 STA1 におけるデータの滞留は解消されるものの、受信側である通信局 STA0 においては、受信部を動作させてはいるものの実際にデータ受信を行わないアイドル区間（図 3 0 ( f ) に矢印で示す区間）が多く存在し、無駄に受信部を動作させてしまって消費電力の観点から問題が残る。

· ブロードキャスト情報のレイテンシ

また、ィンフラモードにおいて送受信されるブロードキャスト情報については、通信局 MTが何回かに一度しかビーコン情報を受信しなくても伝達することは可能ではあるものの、アクセスポイント AP が上位レイヤから渡されたデータをブロードキャストしたいなどという場合には、上位レイヤからデータを渡されてからカウントダウンが終了するまでブロードキャスト情報の送信を待たせる必要があり、実際にブロードキャスト情報が送信されるまでの遅延量が大きくなるという問題が生じている。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、無線 L A N システムなどの通信システムでの伝送時の、送信側での滞留ゃ受信側での遅延などの問題を解決することを目的とする。発明の開示

本発明は、複数の通信局で構成されるネットワーク内での通信であって、他の局から送信される信号の検出により、他局とパケットの通信タイミングが衝突しないアクセス制御を行う場合に、ネットワーク内の各通信局は、ネットワークに関する情報を記述したビーコンを送信して、そのビーコン信号の送信に前後する時間帯に受信動作を行う状態を設定するようにしたものである。本発明によると、ネットワーク内の各通信局で、例えば、送受信データが存在しない場合には、最小限の送受信動作にてシステムを構成可能であり、かつ、変動する送受信データ量に従って、送受信動作状態を変遷させることにより、必要最低限の送受信動作にて、極力小さなレイテンシでのデータ転送を可能とすることができる。従って、優れた通信方法及ぴ通信装置、並びにコンビユータプログラムを提供することができる。図面の簡単な説明

図 1 は、本発明の一実施の形態による通信装置の配置例を示す説明図である。

図 2は、本発明の一実施の形態による通信装置の構成例を示すプロック図である。

図 3 は、本発明の一実施の形態による通信装置の詳細な構成例を示すプロック図である。

図 4は、本発明の一実施の形態によるビーコン送信間隔の一例を示す説明図である。

図 5は、本発明の一実施の形態によるビーコン送信タイミングの一例を示す説明図である。

図 6 は、本発明の一実施の形態によるビーコン記載情報の一部を示す説明図である。

図 7は、本発明の一実施の形態による N O B I及ぴ N B A I 処理手順の一例を示す説明図である。

図 8は、本発明の一実施の形態による送信不許可区間の定義の一例を示す説明図である。

図 9は、本発明の一実施の形態による送信優先区間の例を示す説明図である。

図 1 0 は、本発明の一実施の形態によるスーパーフレームの構成例を示す説明図である。

図 1 1 は、本発明の一実施の形態による通信局での通信状態の一例を示すタイミング図である。

図 1 2は、本発明の一実施の形態による近隣局リストの一例を示す説明図である。

図 1 3 は、本発明の一実施の形態による動作レベルの遷移の例を示す説明図である。

図 1 4は、本発明の一実施の形態による動作レベル 0の送受信手順の一例を示すタイミング図である。

図 1 5 は、本発明の一実施の形態による動作レベル 1 の送受信手順の一例を示すタイミング図である。

図 1 6 は、本発明の一実施の形態による動作レベル 2への変遷手順の一例を示すタイミング図である。

図 1 7は、本発明の一実施の形態による動作レべノレ 2 の送受信手順の一例を示すタイミング図である。

図 1 8 は、本発明の一実施の形態による動作レべノレ 1 への変遷手順の一例を示すタイミング図である。

図 1 9は、本発明の一実施の形態による動作レべノレ 3 への変遷手順の一例を示すタイミング図である。

図 2 0は、本発明の一実施の形態による動作レベル 2 への変遷手順の一例を示すタイミング図である。

図 2 1 は、本発明の一実施の形態によるプロ一ドキャスト信号伝送状態の例を示す説明図である。

図 2 2は、本発明の一実施の形態によるプロ一ドキャスト信号送受信手順の一例を示す説明図である。

図 2 3 は、本発明の一実施の形態におけるブロードキャスト信号送受信時の近隣局リストの変遷を示す説明図である。

図 2 4は、本発明の一実施の形態におけるビーコン信号の記載情報の一部を示す説明図である。

図 2 5は、本発明の一実施の形態におけるァクティブレベルァップロードのトランザクションを示す説明図であ。

図 2 6 は、本発明の一実施の形態におけるァタティブレベルダゥンロードのトランザクションを示す説明図である。

図 2 7は、従来の無線通信システムのインフラモードでの送受信状態の例を示すタイミング図である。

図 2 8は、従来の無線通信システムのアドホックモードでの送受信状態の例を示すタイミング図である。

図 2 9 は、従来の無線通信システムにおけるパケット伝送遅延の例を示すタイミング図である。

図 3 0は、従来の無線通信システムにおける受信アイドル時間の例を示すタイミング図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の一実施の形態を、図 1〜図 2 5 を参照して説明する。

本実施の形態において想定している通信の伝播路は無線でありかつ単一の伝送媒体（周波数チャネルによりリンクが分離されていない場合）を用いて、複数の機器間でネットワークを構築する場合としてある。但し、複数の周波数チャネルが伝送媒体として存在する場合であっても、同様のことがいえる。また、本実施の形態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。

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、いわゆるァドホック · 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は、本例のシステムに適用される通信局を構成する無線送受信機の構成例を示したブロック図である。この例では、アンテナ 1がアンテナ共用器 2を介して受信処理部 3 と送信処理部 4に接続してあり、受信処理部 3及ぴ送信処理部 4は、ベースパンド部 5 に接続してある。受信処理部 3 での受信処理方式や、送信処理部 4での受信処理方式については、例えば無線 L A Nに適用可能な、比較的近距離の通信に適した各種通信方式が適用できる。具体的には、 U W B ( Ultra Wideband)方式、 O F D M ( Orthogonal Frequency Division Multiplex ：直交周波数分割多重）方式、 C D M A ( Code Division Multiple Access：符号分割多元接続）方式などが適用できる。

ベースバンド部 5 は、インターフェース部 6 と M A C (メディァアクセスコントロール）部 7 と D L C (データリンクコント口ール）部 8などを備えて、それぞれの処理部で、この通信システムに実装されるアクセス制御方式における各層での処理が実行される。

図 3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さらに詳細に示している。図示の無線通信装置は、制御局を配置しない自律分散型の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、衝突を回避しながらネットワークを形成することができる。

図示の通り、無線通信装置 1 0 0は、インターフェース 1 0 1 と、データ . ノッファ 1 0 2 と、中央制御部 1 0 3 と、ビーコン生成部 1 0 4 と、無線送信部 1 0 6 と、タイミング制御部 1 0 7 と、アンテナ 1 0 9 と、無線受信部 1 1 0 と、ビーコン解析部 1 1 2 と、情報記憶部 1 1 3 とで構成される。

インターフェース 1 0 1 は、この無線通信装置 1 0 0 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 1 0 2は、インターフェース 1 0 1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 1 0 1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 1 0 3は、無線通信装置 1 0 0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を一元的に行なう。中央制御部 1 0 3では、例えば、ビーコン衝突時における衝突回避処理などの動作制御が行なわれる。

ビーコン生成部 1 0 4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。無線通信装置 1 0 0 が無線ネットワークを運用するためには、自己のビーコン送信位置や周辺局からのビーコン受信位置などを規定する。これらの情報は、情報記憶部 1 1 3 に格納されるとともに、ビーコン信号の中に記載して周'囲の無線通信装置に報知する。ビーコン信号の構成については後述する。無線通信装置 1 0 0は、伝送フレーム周期の先頭でビーコンを送信するので、無線通信装置 1 0 0が利用する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ことになる。

無線送信部 1 0 6 は、データ . バッファ 1 0 2に一時格納されているデータやビーコン信号を無線送信するために、所定の変調処理を行なう。また、無線受信部 1 1 0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 1 0 6及び無線受信部 1 1 0 における無線送受信方式は、例えば無線 L ANに適用可能な、比較的近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、 UW B (U l t r a W i d e B a n d ) 方式、 O F DM (O r t h o g o n a 1 F r e q u e n c y D i v i s i o n M u 1 t i 1 e x i n g ：直交周波数分割多重）方式、 C DMA ( C o d e D i v i s i o n M u l t i p l e A c c e s s : 符号分割多元接続）方式などを採用することができる。

アンテナ 1 0 9は、他の無線通信装置宛に信号を所定の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。

タイミング制御部 1 0 7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、伝送フレーム周期の先頭における自己のビーコン送信タイミングゃ、他の通信装置からのビーコン受信タイミング、他の通信装置とのデータ送受信タイミング、並びにスキャン動作周期などを制御する。

ビーコン解析部 1 1 2は、隣接局から受信でき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、隣接局のビーコンの受信タイミングゃ近隣ビーコン受信タイミングなどの情報は近隣装置情報として情報記憶部 1 1 3 に格納される。

情報記憶部 1 1 3 は、中央制御部 1 0 3 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（衝突回避処理手順などを記述したプログラム）や、受信ビーコンの解析結果から得られる近隣装置情報などを蓄えておく。

本実施形態に係る自律分散型ネットワークでは、各通信局は、本実施形態に係る自律分散型ネットワークでは、各通信局は、所定のチャネル上で所定の時間間隔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。ビーコン送信周期のことを、ここではスーパーフレーム（ S u p e r F r a m e ) と定義し、例えば 8 0 ミリ秒とする。

新規に参入する通信局は、スキャン動作により周辺局からのビーコン信号を聞きながら、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知ることができる。そして、ビーコンの受信タィ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。

次に、本例の通信装置を複数台用意して構成される無線ネットワークで実行される通信処理動作について説明する。

本実施の形態において想定している無線通信システムは、各通信局が、用意された伝送路を使用して、一定時間毎にビーコン信号を送信し、自局のプレゼンスを報知しているような場合を例としてある。ただし、本実施の形態で期待される効果は、伝送路を時分割でシェアする無線通信システム全般にも有効である。

図 4に、本実施の形態の無線通信システムにおけるビーコン送信間隔の一例を示す。図 4の例では、通信局 STA0、 STA1、 STA2、 STA3 と 4 つの通信局が存在している場合を例にとっている。ネットワークに参画する各通信局は、通信局の存在を周辺に知らせたりする目的で、スーパーフレーム間隔で周期的にビーコンを送信する。ここでは、周期を 8 0 [msec]と仮定し、 8 0 [msec]ごとにビーコンを送信する場合を用いて以下説明を行うが、 8 0 [msec]に限定しているわけではない。ビーコンで送信される情報が 1 0 0 Byteだとすると、送信に要する時間は 1 8 [usee]となる。 8 0 [msec]に 1 回の送信なので、 1 通信局分のビーコンのメディア占有率は 1/4444 と十分小さい。ステーションに送信信号が到着していない場合でもビーコンは送信するため無駄に見えるが、送信時間率で 1/4444 と十分小さいため、大きな問題とはならない。

各通信局は、周辺の通信局から送信されるビーコンを受信して確認しながら、ゆるやかに同期する。ネットワーク内に新規に通信局が表れた場合、新規通信局は周辺の通信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。このようにまた、互いの通信局のビーコン送信時刻は、図示されているとおりオフセットされており、互いのビーコン信号が重ならないように周囲のビーコンを受信しながら、自局のビーコン送信タイミングを制御している。

図 5 には、スーパーフレーム内で配置可能なビーコン送信タイミングの構成例を示している。但し、同図に示す例では、 8 0 ミリ秒からなるスーパーフレーム内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。

図 5 に示す例では、 0から Fまでの合計 1 6個の位置 0〜 Fがビーコン送信を行なうことができる時刻すなわちビーコン送信タイミングを配置可能な「スロット」として構成されている。図 2 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。 B m i nを 5 ミリ秒と規定した場合には、 1 スーパーフレームにっき最大 1 6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、 1 6台以上の通信局はネットワークに参入できない。なお、図 4並びに図 5では明示されていないが、各々のビーコンは、各ビーコン送信時刻である T B T T ( T a r g e t B e a c o n T r a n s m i s s i o n T i m e ) カら故意に若干の時間オフセットを持った時刻で送信されている。これを「 T B T Tオフセット」と呼ぶ。このように T B T Tオフセットが設定される TBTT Offset Indicator Sequence(TOIS)フィールドを定義しておく。 TOIS には、今回のビーコンが TBTTに比してどのくらい故意にずらして送信が行われたかを示すビーコン送信オフセット値が記されている。本実施形態では、 T B T Tオフセット値は擬似乱数にて決定される。この擬似乱数は、一意に定められる擬似ランダム系列 TOIS ( T B T T O f f s e t I n d i c a t i o n S e q u e n c e ) により決定され、 TOISはスーパーフレーム周期毎に更新される。

T B T Tオフセットを設けることにより、 2台の通信局がスーパー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、あるスーパーフレーム周期にはビーコンが衝突しても、別のスーパー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）ことができるので、自局のビーコンが衝突したことを認識できる。通信局は、スーパーフレーム周期毎に設定する TOI をビーコン情報に含めて周辺局に報知する。

また、本実施形態では、各通信局は、データの送受信を行なつていない場合には、自局が送信するビーコンの前後は受信動作を行なうことが義務付けられる。また、データ送受信を行なわない場合であっても、数秒（本明細書ではこの時間間隔を" T_SCAN"と定義する。）に一度は 1 スーパーフレームにわたり連続して受信機を動作させてスキャン動作を行ない、周辺ビーコンのプレゼンスに変化がないか、あるいは各周辺局の T B T Tがずれていないかを確認することも義務付けられる。そして、 T B T Tにずれを確認した場合には、自局の認識する T B T T群を基準に一 B m i n / 2 ミリ秒以内を T B T Tと規定しているものを「進んでいる」、 + B m i n / 2 ミリ秒以内を T B T Tと規定しているものを「遅れている」ものと定義し、最も遅れている T B T Tに合わせて時刻を修正する。

• NBOI フィールド

また、ビーコンで送信される情報の一つとして、 Neighborin g Beacon Offset Information (NBOI)フィールドの記述例を図 6 に示す。 NBOI には、自局が受信可能なビーコンの位置（受信時刻）を自局のビーコンの位置（送信時刻）からの相対位置（相対時間）でビットマップにて記載する。図 6 に示す例においては、最小間隔 Bmin=5[msec]で、ビーコン送信位置が 16種類しか存在できない場合を例にとっており、故に NBOIフィールド長が 1 6 ビットとなっているが、 16 ビットに限られるわけではない

図 6の例では、図 5 における通信局〔番号 0〕が、「通信局〔番号 1〕ならびに通信局〔番号 9〕からのビーコンが受信可能である」旨を伝える NBOIフィールドの例が示されている。受信可能なビーコンの相対位置に対応するビットに関し、ビーコンが受信されている場合にはマーク、受信されていない場合にはスペースを割り当てる。図 6の例では、 0 ビット目、 1 ビット目、ならびに 9 ビット目がマークされている。 0 ビット目のマークは、自身のビーコンが送信されていることを示し、 1 ビット目のマークは、該ビーコンの TBTTから B m i n * 1遅れたタイミングでビーコンが受信されていることを示す。同様に、 9 ビット目のマークは、該ビーコンの TBTTから B m i n * 9遅れたタイミングでビーコンが受信されていることを示す。なお、詳細は後述するが、例えば、補助ビーコンを送信する場合などのこの他の目的で、ビーコンが受信されていないタイミングに対応するビットに関してマークを行ってもかまわない。

• NBAI フィールド

また、ここでは、 NBOI フィールドと類似して、同じくビーコンで送信される情報の一つとして、 Neighboring Beacon Activity Information (NBAI)フィールドを定義する。 NBAI フィールドには、自局が実際に受信を行っているビーコンの位置（受信時刻）を自局のビーコンの位置からの相対位置でビットマップにて記載する。即ち、 N B A I フィールドは、自局が受信可能なァクティプの状態にあることを示す。さらに、前記 N B O I と N B A I の二つの情報により、スーパーフレーム内のそのビーコン位置で自局がビーコンを受信する情報を提供する。即ち、ビーコンに含まれる N B O I 並びに N B A I フィールドにより、各通信局に関し、下記の 2 ビット情報を報知することになる。

N B A I N B O Δεσχριπτιον

I

0 0 当該時刻においてピーコンの存在が認識されていない

0 1 当該時刻においてピーコンの存在は認識している

1 0 当該時刻においてアクティブな状態になつている

1 1 当該時刻においてビーコンの受信を行なつている

• ΝΒΟΙ/ΝΒΑΙの ORをとる処理

図 7には、新規に参入した通信局 Aがスキャン動作により周辺局から受信したビーコンから得た各ビーコンの N B O I に基づいて自局の T B T Tを設定するまでの様子を示している。

通信局は、スキャン動作によりスーパーフレーム内に 3つの局 0〜 2からのビーコンが受信できたとする。

周辺局のビーコン受信時刻を自局の正規ビーコンに対する相対位置として扱い、 N B O I フィールドはこれをビットマップ形式で記述している（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 N B O I ブイ一ノレドを各ビーコンの受信時刻に応じてシフトし、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 N B O I ビットの O Rをとることで、 N B O I を統合して参照する。具体的にその手順を説明する、ビーコン 1 は、ビーコン 0の送信タイミングを基準として 3スロット遅れて受信されている。この情報を通信局はメモリなどに保持する。そして、ビーコン 1 に含まれる N B O I フィールドの後ろ 3スロットを先頭にシフトさせ、この情報をメモリ等に保持する（図 7 第二段）。ビーコン 2についても同様の処理を行う（図 7第三段）。

周辺局の N B O I 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 7中 " O R o f N B O I s "で示されてレヽる「 1 1 0 1， 0 0 0 1， 0 1 0 0， 1 0 0 0」である。 1 はスーパーフレーム内で既に T B T Tが設定されているタイミングの相対位置を、 0は T B T T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）が最長ランレンダスとなる場所が新規にビーンを配置する侯補となる。図 7に示す例では、最長ランレングスが 3であり、候補が 2箇所存在していることになる。そして、通信局 Aは、このうち 1 5 ビット目を自局の正規ビーコンの T B T Tに定めている。

通信局 Aは、 1 5 ビット目の時刻を自局の正規ビーコンの T B T T (すなわち自局のスーパーフレームの先頭）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 N B O I 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たものである、図 7 中の " N B O I f o r T X ( 1 B e a c o n T X )" で示す通りとなる。

なお、通信局 Αが優先送信権利を得るなどの目的で補助ビーコンを送信する際には、さらにこの後、周辺局の N B O I フィールドを統合した " O R o f N B O I s " で示されてレヽる系列のスペース（ゼロ）の最長ランレングスを探し、探し当てたスペースの箇所に補助ビーコンの送信時刻を設定する。図 7に示す例では、 2つの補助ビーコンを送信する場合を想定しており， "O R o f N B O I s " の 6 ビット目と 1 1 ビット目のスペースの時刻に補助ビーコンの送信タイミングを設定している。この場合、通信局 Aが送信する N B O I フィールドは、自局の正規ビーコン並びに周辺局から受信するビーコンの相対位置に加え、さらに自局が補助ビーコンの送信を行なっている箇所（正規ビーコンに対する相対位置）にもマークされ、 " N B O I f o r T X ( 3 B e a c o n T X)" で示されている通りとなる。

各通信局が上述したような処理手順で自局のビーコン送信タイミング Τ Β Τ Τを設定してビーコンの送信を行なう場合、各通信局が静止して電波の到来範囲が変動しないという条件下では、ビ一コンの衝突を回避する 'ことができる。また、送信データの優先度に応じて、補助ビーコン（又は複数のビーコンに類する信号）をスーパーフレーム内で送信することにより、優先的にリソースを割り当て、 Q o S通信を提供することが可能である。また、周辺から受信したビーコン数（ N B O I フィールド）を参照することにより、各通信局がシステムの飽和度を自律的に把握することができるので、分散制御システムでありながら、通信局毎に系の飽和度を加味しつつ優先トラヒックの収容を行なうことが可能となる。さらに、各通信局が受信ビーコンの N B O I フィールドを参照することで、ビーコン送信時刻は衝突しないように配置されるので、複数の通信局が優先トラヒックを収容した場合であっても、衝突が多発するといつた事態を避けることができる。

このように、通信局が、新規にネットワークに参入する際には、各通信局から受信したビーコンから得た NBOIの和をとつた結果スペースのランレングスが最長となる区間の中心をビーコン送信タイミングとして定める。

上述の説明は、 N B O I フィールドを O Rで参照する例を示したが、 N B A I フィールドも同様の手順により和（O R) を参照することにより、マークされているタイミングのビーコン送信時刻においては、送信を行わないよう制御を行う。即ち、通信局が、なんらかの情報を送信する際には、周辺通信局から送信されるビーコンを随時受信しておき、各通信局から受信したビーコンから得た NBAIフィールドの和（O R ) をとつた結果、マークされているタイミングのビーコン送信時刻においては、送信を行わないよう制御を行う。

図 8に、この際の処理を示す。ここでは、 NBAI フィールドが 8 ビットである場合が示されており、上述した手順で各受信ビーコンの N B A I フィールドの和（O R ) をとつた結果、 0 ビット目と 4 ビット目と 6 ビット目がマークされている場合を例にとつている。 0 ビット目は自局のビーコンのことでありとくに付加処理は行わない。 4 ビット目がマークされているので、 4 ビット目のビーコン送信時刻である時刻 T4 においては、自局の送信許可フラグを下げ送信を行わないようにする。また、 6 ビット目に関しても同様であり、対応する時刻 T6 では、自局の送信許可フラグを下げ送信を行わないようにする。これにより、ある通信局がある通信局のビーコンを受信したい場合には、送信局はこの受信を妨げることがなくなり、信頼性の高い送受信を行うことが可能となる。

• 送信優先区間 TPP

各通信局は、ビーコンを一定間隔で送信しているが、本例では、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権を与える。ビーコン送信局に優先送信権が与えられる様子を図 9 に示す。図 9 では、この送信優先区間として 480[usec] が与えられる場合の例を示している。この優先区間を Transmission PrioritizedPeriod(TPP) と定義する。 T P Pは、ビーコン送信直後に開始し、 TBTTから T— TGP経過した時刻に終了する。各通信局はスーパーフレームごとにビーコンを送信するため、基本的には各通信局に対して、同時間率の TPPが配布される形となる。一の通信局の TPPが満了すると、他の通信局がビーコンを送信するまでの間が Fairly Access Period (FAP) となる。 Fairly Access Period(FAP) では、通常の C S MA/ C A方式（若しくは、後述する P S MA/C A方式）による公平なメディア獲得競合が行なわれる。

図 1 0 はスーパーフレーム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、そのビーコンを送信した通信局の TPP が割り当てられ、 TPP の長さ分だけ時間が経過すると FAP になり、次の通信局からのビーコンの送信で FAP が終わる。なお、ここ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かまわない。また、 TPP は、 TBTT力、ら 4 8 0 [μ sec] といった形で定義される場合もある。また、図 9 に示す通り、 T P Pの領域は、 T B T Tを基準にした期間 T_TPP を持って満了するため、 T B T Tオフセットによりビーコンの送信時刻が遅れた場合には、 T P Pの領域は削減されることになる。

典型的な通信局の送受信手順例について図 1 1 を用いて説明する。図 1 1 では、通信局 STA0 と通信局 STA1に関しての説明が、通信局 STA0 から通信局 STA1 に対して送信を行う場合を例にとつて、なされている。各通信局は、毎回、他局のビーコン信号を受信しているとは限らない。上位レイヤからの指示などにより、受信頻度を落としている場合もある。図 1 1 ( a ) が通信局 STA0 と通信局 STA1 の間で送受信されるバケツ卜のシーケンス図を示し、図 1 1 ( b ) が通信局 STA0 の送信部の状態、図 1 1 ( c ) が通信局 STA0 の受信部の状態を示している。であり、送受信部の状態は、ハイレベルがアクティブ状態（受信又は送信を試みている状態）であり、ローレベルがスリープ状態を示している„ まず、通信局 STAO はメディアがクリアなことを確認した後にビーコンを送信する。このビーコン中の TIM と（あるいは） PAGE において、通信局 STA1 が呼び出されているものとする。該ビーコンを受信した通信局 STA1 は、ページング情報に対するレスポンスを行う（ 0 )。このレスポンスは通信局 STA0 の TPP 中に相当するため、優先権を得ているため SIFS 間隔で送信される。以降、 TPP 内での通信局 STA1 と通信局 STA0の間の送受信は優先権を得ているため SIFS 間隔で送信される。レスポンスを受信した通信局 STA0 は、 '通信局 STA1 が受信可能状態にあることを確認すると、通信局 STA1宛てのパケットを送信する（ 1 )。さらに図 1 8では、通信局 STA1宛てのバケツトが存在するのでもう一つバケツトを送信している（ 2 )。 2つ分のバケツトを受信した通信局 STA1 は、これらが正常に受信されたことを確認した上で、 ACK を送信する（ 3 )。その後、通信局 STAOは最後のバケツトを送信する（ 4 )。ところが、先の ACK を受信した間に通信局 STA0 の TPP が終了し、（ 4 ) の送信時は FAP に突入している。 FAP においては、送信優先権がないため（ 4 ) のパケットに関しては LIFS+ パックオフの間隔で送信を行う。通信局 STA1は（ 4 ) のパケットに対応する ACK を送信する（ 5 )。

最後の送信が行われてからしばらくの間をリッスンウィンドウ ( Listen Window ) と定義し、各通信局は受信機を動作させることを義務付ける。図 1 1 にもこの様子が示されている。リツスンピリオド内で受信パケットが存在しない場合、通信局はスリープ状態へと状態を変更し、送受信機をストップさせ消費電力の削減を試みる。各端末のパワーセーブ動作についての詳細を次に説明する。，

• 動作レべノレ（Activity Level)の定義

データの送受信が行われない場合には、自動的にパワーセーブが行われ、データの送受信を行う場合には、相応の処理手順が動作する。送受信データの有無により、 MAC レイヤの間欠動作率は変動する。

図 1 3 は、本実施の形態で設定される各通信端末の動作レベル (Activity Level)の定義ならびに遷移を示す図である。ここでは、動作率などに基づき、動作レベル 0から動作レベル 3 までの 4段階が定義される。各動作レベルの詳細の送受信手順に関しては後述するが、ここでは、簡単に各動作レベルの説明を行う。

動作レベル 0は、他局との間で情報や信号を送受信していない状態に相当する。ビーコンの送信とビーコン送信タイミング近辺で受信機を動作させているだけの状態である。この状態にて、上位レイヤから送信すべきデータが発生した場合あるいは他局から呼び出された場合には、動作レベル 1へと変遷する。

動作レベル 1では、特定局（あるいは近隣の全ての通信局）との間で最低限の帯域で送受信を行う状態に相当する。ビーコンの送受信に関しては互いに送受信処理を行い、これに起因してデータなどが送受信される状態である。送受信すべきデータ量が動作レベル 1でハンドルするには多量になったと判断される場合には、動作レベル 2へと変遷する。

動作レベル 2 では、スーパーフレーム毎に送信されるビーコンの送信時刻の合間に離散的に送信トリガを生成し、送信トリガがかかった時点においてもデータの送受信を行う状態である。送受信すべきデータ量が動作レベル 2でハンドルするには多量になつてきたと判断される場合には、動作レベル 3へと変遷する。

動作レベル 3では、全時間帯において、データの送受信を行う状態に相当する。送信局ならび受信局は、連続的に送受信動作を行い、送信側で送信すべきデータが発生すると直ちに送信手順を起動する。各動作レベルにおいて、送信すべきデータ量が少量になってきたと判断される時間が十分長くなったと判断される場合（例えばタイマーで管理）には、一つ下の動作レベルへと変遷する。

• 近隣局リスト（ Neighbor List)

図 1 2は、本実施の形態における近隣局リストの一部を示す図である。

各通信局は、隣接局情報を局単位で保持しており、この情報を近隣局リストという形で管理している。近隣局リストには、局単位で、ビーコンの送信タイミングや,自局との間の伝播路の状態などが格納されている。

本実施の形態においては、この近隣局リストにおいて、把握している各隣接局の動作レベルを送信ならぴ受信に分けて管理する, 図 1 2では、図 4における通信局 STA0 (図 1 2 の左側）と通信局 STA1 (図 1 2 の右側）における近隣局リストの例が示されている。通信局 STA0 の近隣局リストにおいては、通信局 STA0 がビーコンを受信可能な通信局 STA1、 STA2、 STA3 の 3局分がレコードとして登録されており、各局に対する送信時に参照する動作レベルと受信時に参照する動作レベルが記載されている。ここで示した例においては、通信局 STA0、 STA1 とも全局に対して送信ならび受信とも動作レベル 0 (図中では ACT-0 にて表記）である場合が記載されている。

• 動作レベル 0時の動作

図 1 4は、動作レベル 0の場合の送受信手順を示す図である。図では、通信局 STA0 と通信局 STA1 に関しての説明を行っている。図 1 4 ( a ) は、通信局 STA0 での受信動作状態であり、図

1 4 ( b ) は、通信局 STA0 での送信状態であり、図 1 4 ( c ) は、通信局 STA1 での送信状態であり、図 1 4 ( d ) は、通信局

STA1 での受信動作状態である。受信動作状態については、ハイレベルが受信動作中を示し、ローレベルが受信動作停止中を示す

(図 1 5以降の図における受信動作状態も同じ）。以降、同様の図を用いて説明を行っていく。

動作レベル 0では、各通信局は、自局のビーコン送信時刻に先立ちメディアがクリアであるか否かを判断するために受信部を動作させ、クリアであればビーコン送信時刻にビーコンを送信し、その後、上述したリツスンウィンドウ（Listen Window) と呼ばれる時間帯にわたり受信部を動作させ、自局宛てのデータが受信されなければ、次回のビーコン送信まで送受信部をストップさせている。即ち、動作レベル 0は、必要最低限の送受信処理を行う状態であり、最大限の低消費電力動作をするモードである。動作レベル 0においては、下記の動作を行うことになる。

• スーパーフレーム周期（T— SF)ごとのビーコンの送信動作 . ビーコン送信後 Listen Window間の受信動作

· T— SCAN ごとにスーパーフレーム周期（T_SF)にわたつて行われるスキャン動作 .

動作レベル 0においては、データ送受信に要する Latencyは最大片道でスーパーフレーム周期 T— SF[msec]となる。この動作モードでは、他局のビーコンを受信しないため、ハードウェア部分における低消費電力動作を実現する。

通信局 STA0 における近隣局リストの通信局 STA1 に関する受信動作レベルが図 1 4の最上段（図 1 4 ( a ) の上側）に示されており、これが図 1 2 における通信局 STA0 の近隣局リストの (A)(2)項目に対応する。通信局 STA0 における近隣局リストの通信局 STA1 に関する送信動作レベルが、受信動作レベルの直ぐ下に示されており、これが図 1 2における通信局 STA0 の近隣局リストの（A)(1)項目に対応する。

また、通信局 STA1 における近隣局リストの通信局 STA0 に関する受信動作レベルが、図 1 4 ( d ) の受信状態の直ぐ下に示されており、これが図 1 2 における通信局 STA1 の近隣局リストの (A)(2)項目に対応する。通信局 STA1 における近隣局リストの通信局 STA0 に関する送信動作レベルが、図 1 4 の最下段に示されており、これが図 1 2における通信局 STA1 の近隣局リストの (A)( 1)項目に対応する。以降の説明でも同様の対応関係になっていることを前提として話を進める。即ち、図 1 2の近隣局リストの中身は、図 1 4で示した各端末の動作レベルを表記していることになる。

上記の動作レベル 0の送受信処理の過程で、送信あるいは受信すべきデータが存在する場合には、動作レベル 1へと変遷する。 . 動作レベル 1 時の動作

図 1 5は、動作レベル 1 の場合の送受信手順を示す図である。動作レベル 1では、動作レベル 0 の動作に加え、周辺局のビーコンを受信する状態であり、周辺局数に応じて消費電力が変動する。動作レベル 1においては、下記の動作を行う。

• スーパーフレーム周期（T— SF) ごとのビーコン送信動作 • ビーコン送信後 Listen Window間の受信処理動作

• 自局が認識している周辺局のビーコンの受信処理動作

· T— SCANごとにスーパーフレーム周期（T—SF) にわたつて行われるスキャン動作

図 1 5 ( a ) は、通信局 STA0 での受信動作状態であり、図 1 5 ( b ) は、通信局 STA0 でのパケットの送受信状態であり、図 1 5 ( c ) は、通信局 STA1 でのパケットの送受信状態であり、図 1 5 ( d ) は、通信局 STA1 での受信動作状態である。また、図 1 5 ( a ) の上側に、通信局 STA0 での受信（R x ) 動作レベル及び送信（ T X ) 動作レベルを、図 1 5 ( d ) の下側に、通信局 STA1 での受信（R x ) 動作レベル及び送信（T x ) 動作レベルを示してある。図 1 5では、通信局 STA0 からの送信要求に応じて動作レベル 0から動作レベル 1 に変遷し、その後、動作レベル 0に戻る場合を例にとっている。

通信局 STA0、 STAl ともはじめは送信ならぴ受信の動作レベルは 0であるが、通信局 STA0 において通信局 STA1 に送信すべきデータ DOが発生すると、この時点で、通信局 STA0の通信局 STA1 に関する受信動作レベルがレベル 1へと変遷し、通信局 STA1 のビーコン（B 1-3)送信時刻で通信局 STA1 のビーコンを受信する。このビーコン受信をトリガに通信局 STA1 に対して送信要求がある旨のページング情報を送信すると、通信局 STA1は、「 STA1が自局宛てに送信する情報を有している」旨を認識し、通信局 STA0 に関する動作レベルを送信/受信ともどもレベル 1へと変更する _c さらに、通信局 STA1は、上記ページング情報を了解した旨の ACK を通信局 STA0 に返送し、これを受信した通信局 STA0 は、通信局 STA1に関する送信動作レベルをレベル 1へと変更する。

その後、通信局 STA0 のビーコン送信時刻になると、通信局 STA0 は、近隣局リストにおいて通信局 STA1 に関する送信動作レベルがレベル 1 になっていることを確認した上で、ビーコン (B0-4)にて通信局 STA1を呼び出す。通信局 STA1は、通信局 STA0 に関する受信動作レベルがレベル 1 になっているため、このビーコンを受信しており、この呼出しに応答する ACK を返送する。この呼出しと応答が RTS/CTS 手順の RTS と CTS に相当する役割を担い、その後に通信局 STA0から通信局 STA1 に送信すべくデータ DO が送信される。その後、通信局 STA1 は ACK を返送する。通信

局 STA0、 STAl ともその後、リツスンウィンドウ（LW)にわたり受信部を動作させるが、受信データがないため、その後受信部をストップさせる。動作レベル 1では、上記の手順により、基本的には、データ送信側のビーコン送信を皮切りにデータの送受信が行われる。なお、送信データが小さい場合には、通信局 STA0 は、通信局 STA1 が送信するビーコン（B 1-3)の直後に当該データを送信することもでさる。

また、ここでは、 STA0 と STA1 の 2局が存在する例を説明しているが、さらに多くの局が周辺に存在する場合、いずれかの局に対する送信動作レベルが 1 となった局（すなわちデータをいずれかの局に送信する局）は、送信ならび受信動作レベルが 0に設定されている局のビーコン受信を行う場合もある。

図 1 5 の例では、さらにその後、動作レベル 0へと変遷する過程が示されている。先のデータ DO が送受信された後、通信局 STA1 は自局のビーコン送信タイミングでビーコン（B 1-5)を送信する。通信局 STA0 はこのビーコンを受信しているが何も起こらない。さらに、その後、通信局 STA0 は自局のビーコン送信タイミングでビーコン（B0-6)を送信する。通信局 STA1 はこのビーコンを受信しているが、何も送信されてこない。そこで、通信局 STA1 は、通信局 STA0 に関する動作レベルを 0 に変更させることを決定する。その後、通信局 STA1 は自局のビーコン送信タイミングで送信するビーコン（B 1-7)あるいはその直後に送信するデータ（図示せず）において、「STA1 は STA0に関する送受信動作レベルをレベル 0へと変更する」旨を通達し、通達どおりに動作レベルをレベル 0へと変更する。これを受信した通信局 STA0は、通信局 STA1 に関する送信動作レベルをレベル 0へと変更する。さらに、その後、通信局 STA0 は自局のビーコン送信タイミングで送信するビーコン（B0-8)において、「STA0は STA1 に関する受信動作レベルをレベル 0へと変更する」旨を報知し、動作レベルをレベル 0へと変更する。上述した例においては、通信局 STA1 は、ビーコン（B0-6)に付帯してデータが送信されてこなかったことを理由に動作レベルをレベル 0へと変更したが、複数ビーコンを連続して受信したもののデータが送信されてこなかったことを理由に変更する場合もある。

また、トラヒックの送受がない時間を監視するタイマーを保持しておき、このタイマーが満了することをトリガに動作レベルを下げてもよい。このとき、 Tx. Active Levelを下げるタイマーと Rx. Active Level を下げるタイマーを別に設定する必要があり、 Tx. Active Level を下げるタイマーに設定する時間を Rx. Active Level を下げるタイマーよりも短く設定しておくことによりマージンをもたせ、「送信したものの受信機が受信していない」という無駄なトラヒックの発生を抑えることができる。

また、上述した例においては、動作レベルを下げる旨を通達する手順をふんだが、これを省略する場合もある。この場合、受信側の STA1は N ビーコン周期にわたり STA0からデータを受信しなかった場合に自動的に変更し、送信側の STA0 は N _ 1 ビーコン周期にわたり STA1からデータの ACK (確認応答）を受信しなかつた場合に自動的に変更するといつた処理が行われる。送信側の設定ビーコン周期を短くしておくことで無駄な処理を省くことがで'きる。

このほか、「データの送受信が許容値を超えて離散的にしか行われていないこと」を理由に動作レベルをレベル 0へと変更する場合もある。

また、上記の例においては、受信側である通信局 STA1 が「動作レベルをレベル 1 からレベル 0へと変更する」旨を決定したが、送信側である通信局 STA0が決定し、受信側がこれに追従する場合もある。この場合の手順は、上記で説明した手順と類似するため、ここでは特に説明は行わない。

動作レベル 1 においては、データ送受信に要する Latencyは最大片道でスーパーフレーム周期 T_SF[msec]である。動作レベル 1 は、シグナリングがたまにやりとりされているがトラヒックは通っていないような状態を想定している。

動作レベル 1 の送受信処理の過程で、送信あるいは受信すべきデータが定常的に存在することを認識した場合には、動作レベル 2へと変遷する。送信あるいは受信すべきデータが定常的に存在するかどうかの判断は、例えば、送信バッファにたまつたパケット数が所定の閾値を超えたかどうかを監視することにより行なう , . 動作レベル 1 から動作レベル 2への変遷

動作レベル 2 では、動作レベル 1 の動作に加え、定期的に送受信機を動作させる状態であり、データを送受信しながらも間欠送受信による低消費電力動作をするモードである。

動作レベル 2においては、下記の動作を行う。

. スーパーフレーム周期 T_SF ごとのビーコン送信動作

• ビーコン送信後 Listen Window間の受信処理動作

• 自局が認識している周辺局のビーコンの受信処理動作

• 指定した（または指定された）時刻における受信処理動作（必要に応じて送信処理動作も行なう）

• T— SCAN ごとのスーパーフレーム周期 T— SFにわたつて行われるスキャン動作

図 1 6 は、動作レベル 1 から動作レベル 2への変遷を示す図である。図 1 6 ( a ) は、通信局 STA0での受信動作状態であり、図 1 6 ( b ) は、通信局 STA0 でのバケツトの送受信状態であり、図 1 6 ( c ) は、通信局 STA1 でのバケツトの送受信状態であり、図 1 6 ( d ) は、通信局 STA1 での受信動作状態である。また、図 1 6 ( a ) の上側に、通信局 STA0 での受信（R x ) 動作レべル及び送信（ T X ) 動作レベルを、図 1 6 ( d ) の下側に、通信局 STA1 での受信（R x ) 動作レベル及ぴ送信（T x ) 動作レべルを示してある。図 1 6では、通信局 STA0 からの送信要求に応じて変遷する場合を例にとっている。

図 1 6 の初期状態では、通信局 STA0、 STA1 とも互いに関する送受信レベルはレベル 1 となっている状態でデータの送受信が行われており、通信局 STA0 のビーコン（B0-10) の送信を皮切りに、通信局 STA0 に到達している通信局 STA1への送信データ DO が送信される。その後、再度通信局 STA0 のビーコン送信タイミングが訪れる前に、通信局 STA0では、通信局 STA1 への送信データ D 1 ならび D2 が到達する。このとき、通信局 STA0 は通信局 STA1 宛ての送信データが許容値を超えて滞留したと判断し、送信動作レベルをレベル 2へと変更することを決定する。

通信局 STA0 は、通信局 STA0 のビーコン送信タイミングでビーコン（B0- 12) を送信すると、ビーコンで通信局 STA1 を呼び出しつつ動作レベルを 2へと変更したい旨を通達する。これを受信した通信局 STA1 は、通達どおり通信局 STA0 に関する受信動作レベルをレベル 2へと変更し、確認応答の ACK を返送する。これを受信した通信局 STA0 は、通信局 STA1 の受信動作レベルが 2に変更されたことを確認し、送信動作レベルを 2へと変更する。さらに、ビーコン（B0-12) を皮切りに、先に滞留していた送信データ D 1 ならび D2を送信し応答を得ると、通信局 STA0ならび通信局 STA1 ともリッスンウィンドウ（LW)だけ受信部を動作させるが、データが受信されてこないため受信部をストップさせる。その後、通信局 STA0 は送信動作レベル 2になっていることから、通信局 STA0 の送信動作レベル 2が規定する時刻に送受信機を動作させ、所定の手続きをとつた後に、この間に滞留したデータ D 3 の送信を試みる。一方、通信局 STA1 は、通信局 STA0 の動作レベル 2に同期している状態であり、同様に通信局 STA0 の送信動作レベル 2が規定する時刻に受信機を動作させ、送信されてきたデータ D3を受信し、 ACK を返送する。

また、上記の例においては、送信側である通信局 STA0 が、「STA1 宛ての送信データが許容値を超えて滞留したと判断したこと」に起因して動作レベルをレベル 2に変遷させることを決定したが、このほか、「送信すべくデータを自局のビーコン送信直後に開始したとして、ある時間内に送信しきれないと判断したこと」に起因する場合や、「動作レベル 1 の範疇で行った受信局の呼出しに対する応答が受けられなかったこと」に起因する場合などがある。

. 動作レベル 2時の動作

図 1 7は、動作レベル 2の場合の送受信手順を示す図である。図 1 7 ( a ) は、通信局 STA0 での受信動作状態であり、図 1 7 ( b ) は、通信局 STA0 での送信トリガ信号の生成状態を示し、図 1 7 ( c ) は、通信局 STA0 でのバケツトの送受信状態であり、図 1 7 ( d ) は、通信局 STA1 でのバケツトの送受信状態であり、図 1 7 ( e ) は、通信局 STA1 での受信動作状態である。また、図 8 ( a ) の上側に、通信局 STA0 での受信（R X ) 動作レベル及び送信（T x ) 動作レベルを、図 1 7 ( e ) の下側に、通信局 STA1 での受信（R x ) 動作レベル及び送信（T x ) 動作レベルを示してある。図 1 7では、通信局 STA0から通信局 STA1 にデータが送信される場合の例を示しており、ビーコン間に発生する送信トリガが 2回発生する場合を例にとっている。

動作レベル 2では、送信側のビーコン送信タイミングからの相対時刻で規定される時刻に送信トリガが発生し、データの送信は、ビーコンの送信に加えこの送信トリガの発生を皮切りに行われる ₍ 送信トリガがいつ発生するかについては後述することとして、まずは、動作レベル 2の際に行われるデータ送受信の手順を説明する。

図 1 7の初期状態では、すでに送受両側の動作レベルがレベル 2 となっている場合を想定している。送信局である通信局 STA0 は、ビーコン（B0- 14) の送信をトリガに、これまでに滞留した送信データである D4ならび D5 を送信する。 D5 を送信し終えた時点では、これ以上の送信データの滞留がないため、一旦送信を打ち切り、通信局 STA0、 STA1 ともリッスンウィンドゥ（LW)の期間受信部を動作させた後に受信部をストップさせる。なお、図示されてはいないが、このリツスンウィンドウ（LW)の期間に新たな送信データが与えられた場合は、直ちにデータを送信する。

その後、新たに送信データ D6が通信局 STA0に与えられるが、ー且送受信を打ち切つているため、通信局 STA0 はこのデータを保持しておく。この間、通信局 STA0 ならび通信局 STA1 とも自局内に具備するタイマーにより、先の通信局 STA0 のビーコン (B0-14) 送信時刻からの経過時間を監視しており、予め定められた時間 T- AL2 ( 1 ) [usee] が経過すると送信トリガを発生させる。通信局 STA0 は、この送信トリガの発生を皮切りに通信局 STA1宛てに滞留したデータの送信を試みる。一方、通信局 STA1 も同様に先のビーコン（B0-14) 送信時刻から T- AL2 ( l) [usec] が経過すると受信機を動作させ、通信局 STA0からの送信に備える。

これにより、通信局 STA0に滞留したデータ D6 と D7が該送信トリガを皮切りに送受信される。通信局 STA0ならぴ通信局 STA1 は、データ D7 を送受信し終えると、これ以上の送信データの滞留がないため、一且送信を打ち切り、通信局 STA0、 STA1 ともリッスンウィンドウ（LW)の期間受信部を動作させた後に受信部をストップさせる。その後、新規データ D8 が通信局 STA0 に与えられるが、ー且送受信を打ち切つているため、通信局 STA0 はこのデータを保持しておく。この間も、通信局 STA0 ならび STA1 とも自局内に具備するタイマーにより、先の通信局 STA0 のビーコン（B0- 14) 送信時刻からの経過時間を監視しており、先に発生した送信トリガから予め定められた時間 T- AL2 ( 2) [usee] が経過すると新たな送信トリガを発生させる。通信局 STA0 と通信局 STA1 は、この送信トリガの発生を皮切りに再度、上記の手順にしたがいデータの送受信を行う。

以降、同様の処理を、次回の通信局 STA0 の送信ビーコン (B0-16) が発生するまで繰り返す。

· 動作レベル 2における T- AL2( i) の設定例

動作レベル 2を定義する目的は、ビーコン間隔である T SF を補完し、より短いレイテンシを提供しつつ、とはいえ若干のレイテンシは許容してもらいながら間欠動作も併用し、消費電力を削減することにある。かつ、この送信トリガ発生時刻は、他局の送信バケツトとの衝突を避け、 MAC レベルでのパフォーマンスを向上させる目的から、通信局毎に互いに重ならないことが望ましい

特にネットワークに収容されている通信局数が少ない場合に、上記の事項を極力満足させることを念頭におき、動作レベル 2 においては、送信局は、自局のビーコン送信時刻あるいは TBTTのようなビーコン送信時刻を決定する基準時刻を基準に、 T AL2 i 毎に送信動作を開始できるように送信トリガを発生する。 T AL2 i (i= l,2，....）は、下記の式で与える。

T_AL2_i =

(N AL2 STEP + AL2 TBL[i]) * T Bmin

+ N AL2 TRX STT OFFSET

+ N AL2 TRX STT OFFSET STEP * i

ただし、 AL2 TBL[i] = [0， -1， 0， 0， 0， 1]

である。

例えば、 T— SF=40msec Τ Bmin=625[usec] Ν AL2 STEP=9 Ν AL2 TRX STT OFFSET = 180 [ c] N AL2 TRX STT OFFSET STEP = 10.0[usec]において、上記の動作を行うと、各送信トリガ時刻 T AL 2[i]は、

T AL2[0] = TBTT

T AL2[1] = TBTT + 5.625[msec]+ 190[ sec]

T AL2[2] = TBTT+ 10.625[msec] + 200[usec]

T AL2[3] = TBTT+ 16.250[msec] + 210[usec]

T AL2[4] = TBTT+21.875[msec] + 220[usec]

T AL2[5] = TBTT+27.500[msec] + 230[usec]

T AL2[6] = TBTT+33.750[msec] + 240[usec]

と設定され、およそ 6.25[msec]おきに送信可能時刻が出現する。例えば、 MAX WIN SIZE = 64kByteの TCP 経由で、 FTP などのパルク転送を行う場合、往復のレイテンシはワースト値で 12.5[msec]となり、 TCP のフロー制御に起因するスループットの限界は 40.96[Mbps] となる。送受信に要するプロセシング遅延を 1.0[msec] と見込んでも 35.31 [Mbps] までは提供可能となる。

また、上記の T AL2[*]の設定にすると、 T AL2[*]のマク口的な衝突は、 TBTT カ 0 から 63 まで T Bminおきに存在する場合、 TBTT=0の通信局と衝突するものについてピックアップすると、 TBTT=8, 56 X 1 回

TBTT=20， 28， 36, 44 X 1 回

TBTT= 10， 18, 26, 38, 46, 54 X 2回

TBTT= 17, 19, 27， 29, 35, 37， 45， 47 X 2回

TBTT=9, 55 X 4回

となる。通信局数が 4までであれば、 T AL2[*]の衝突は発生せず、通信局数が 8までだと、 2局と 1回づっ衝突し、それ以上だと順次衝突の可能性が增えていく感じとなる。受信局は、指示された T AL2[i]において受信ならび送信が可能な状態になっているが、何も送信されてこない場合には、 T LW の間受信機を動作させた後に再びアイドル状態へと変遷する。また、受信ノードは、指示された T AL2[i]において受信当該ノード宛てへの情報が送信されてこないことを認識した場合には、 T AL2[i]のうちいずれかの時刻のみで受信作業を行う旨の通告を送信元通信局に対して行った後に、アクティブ状態の時間率を下げてもかまわない。

また、上述した例においては、動作レベル 2 として 6つの送信トリガ時刻を定義したが、本発明はこれに限定されるものではなレヽ o

さらに、動作レベル 2 を複数段階定義し、動作レベル 2 — 1では 3つの送信トリガ時刻を生成し、動作レベル 2— 2では 6つの送信トリガ時刻を生成するような処理も本発明から想像できる範囲内である。

• 動作レベル 2から動作レベル 1への変遷

図 1 8は、動作レベル 2から動作レベル 1への変遷を示す図である。図 1 8 ( a ) は、通信局 STA0 での受信動作状態であり、図 1 8 ( b ) は、通信局 STA0 での送信トリガ信号の生成状態を示し、図 1 8 ( c ) は、通信局 STA0 でのバケツトの送受信状態であり、図 1 8 ( d ) は、通信局 STA1 でのパケットの送受信状態であり、図 1 8 ( e ) は、通信局 STA1 での受信動作状態である。また、図 1 8 ( a ) の上側に、通信局 STA0 での受信（ R x ) 動作レベル及び送信（ T X ) 動作レベルを、図 1 8 ( e ) の下側に、通信局 STA1 での受信（R x ) 動作レベル及ぴ送信（T x ) 動作レベルを示してある。図 1 8では、通信局 STA1 からの要求に応じて変遷する場合を例にとっている。

図 1 8 の初期状態では、通信局 STA0、 STA1 とも互いに関する送受信レベルはレベル 2 となっている状態でデータの送受信が行われており、通信局 STA0 のビーコンあるいは送信トリガの発生を送信を皮切りに、通信局 STA0 から STA1 へデータの送受信が行われている。

図では、まず、通信局 STA0 がビーコン（B0-16) を送信し、これを皮切りに通信局 STA0 に滞留している送信データ D10 ならび D 11 が送受される。その後、リツスンウィンドウ（LW)にわたり受信部を動作させ、ー且送受信を打ち切る。その後、先のビーコン (B0-16) の送信時刻から T- AL2 ( l)[usec] が経過し、送信トリガが発生する。この近辺で、通信局 STA0、 STA1 とも受信部を動作させるが、通信局 STA0 において滞留している送信データが存在しないため何も送受信は行われず、送信トリガ発生からリツスンウィンドウ（LW)経過すると再度受信部をストップさせる。さらにこの送信トリガ発生から T- AL2 (2)[usec] が経過し、再度送信トリガが発生し、通信局 STA0 と STA1 は同様の動作を行うが、データは送受信されない。

さらにその後、通信局 STA0はビーコン（B0-18) を送信するが、やはりデータは送受信されない。この時点で、通信局 STA1 は、 1 ビーコン送信周期にわたり送信データが存在しなかったことを理由に、通信局 STA0 に関する受信動作レベルをレベル 1 に変更することを決定する。その後、通信局 STA1 は、自局のビーコン送信タイミングで送信するビーコン（B 1-19) あるいはその直後に送信するデータ（図示せず）において、「STA1 は STA0 に関する送受信動作レベルをレベル 1へと変更する」旨を通達し、通達どおりに動作レベルをレベル 1へと変更する。これを受信した通信局 STA0 は、通信局 STA1 に関する送信動作レベルをレベル 1 へと変更する。

上記の例においては、通信局 STA1は、「 1 ビーコン送信周期にわたりデータが存在しなかったこと」を理由に動作レベルをレベル 1へと変更したが、「複数周期にわたりデータが存在しなかったこと」を理由に変更する場合もある。

また、上述した例においては、動作レベルを下げる旨を通達する手順をふんだが、これを省略する場合もある。この場合、受信側の STA1 は N ビーコン周期にわたり STA0からデータを受信しなかった場合に自動的に変更し、送信側の STA0 は N— 1 ビーコン周期にわたり STA1からデータの ACK (確認応答）を受信しなかつた場合に自動的に変更するといつた処理が行われる。送信側の設定ビーコン周期を短くしておくことで無駄な処理を省くことができる。

また、上記の例においては、受信側である通信局 STA1が「動作レベルをレベル 2からレベル 1へと変更する」旨を決定したが、送信側である通信局 STA0 が決定し、受信側がこれに追従する場合もある。この場合の手順は、上記で説明した手順と類似するため、ここでは特に説明は行わない。

. 動作レベル 2から動作レベル 3 への変遷

動作レベル 3では、動作レベル 1 の動作に加え、アイドルの時間帯においても定常的に受信動作を行う状態であり、連続的に他の通信局が送信するキャリア（若しくはプリアンブル）の検出動作を行う。消費電力の低減効果は小さいが、提供可能な限りの広い帯域と短い Latencyを提供するモードである。

動作レベル 3 においては、下記の動作を行う。

• スーパーフレーム周期 T_SFごとのビーコン送信動作

• ビーコン送信後 Listen Window間の受信処理動作

• 連続的な受信処理動作図 1 9 は、動作レベル 2から動作レベル 3への変遷を示す図である。図 1 9 ( a ) は、通信局 STAOでの受信動作状態であり、図 1 9 ( b ) は、通信局 STA0 .での送信トリガ信号の生成状態を示し、図 1 9 ( c ) は、通信局 STA0 でのバケツトの送受信状態であり、図 1 9 ( d ) は、通信局 STA1 でのパケットの送受信状態であり、図 1 9 ( e ) は、通信局 STA1 での受信動作状態である。また、図 1 9 ( a ) の上側に、通信局 STA0 での受信（ R X ) 動作レベル及び送信（ T X ) 動作レベルを、図 1 9 ( e ) の下側に、通信局 STA1 での受信（R x ) 動作レベル及ぴ送信（T x ) 動作レベルを示してある。図 1 9では、通信局 STA0 からの送信要求に応じて変遷する場合を例にとっている。

図 1 9 の初期状態では、通信局 STA0、 STA1 とも互いに関する送受信レベルはレベル 2 となっている状態でデータの送受信が行われており、送信トリガの発生を皮切りに、通信局 STA0 に滞留している通信局 STA1への送信データ D8、 D9、 D10 が送信される。その後、リツスンウィンドウ（LW)にわたり受信部を動作させるが、新規送信データが発生しないため、一且送受信を打ち切る。しかし、次回の送信機会である通信局 STA0 のビーコン（B0-20) 送信の時刻に先立ち、通信局 STA0 では、通信局 STA1への送信データ D 11 ならび D 12 が到達する。このとき、通信局 STA0は通信局 STA1宛ての送信データが許容値を超えて滞留したと判断し、送信動作レベルをレベル 3へと変更することを決定する。通信局 STA0 は、通信局 STA0 のビーコン送信タイミングでビ一コン（B0-20) を送信すると、ビーコンで通信局 STA1 を呼び出しつつ動作レベルをレベル 3へと変更したい旨を通達する。これを受信した通信局 STA1 は、通達どおり受信動作レベルをレベル 3へと変更し、確認応答の ACK を返送する。これを受信した通信局 STA0 は、通信局 STA1 の受信動作レベルが 3 に変更されたことを確認し、通信局 STA1 に関する送信動作レベルをレベル 3 へと変更する。さらに、ビーコン（B0-20) 送信を皮切りに、滞留していた送信データ D 11 以降を順次送信し、通信局 STA1はこれを順次受信する。

動作レベル 3においては、送信側に新規の送信データが到着すると直ちに送信手順を起動し、できるだけ早期に送信データの配送につとめる。一方、受信側は、常に受信部を動作させ、いつ送信されてくるともわからない自局宛てのデータ受信に備える。

上記の例においては、送信側である通信局 STA0が、「 STA1宛ての送信データが許容値を超えて滞留したと判断したこと」に起因して動作レベルをレベル 2に変遷させることを決定したが、このほか、「滞留している送信データを送信トリガから送信し始めたとして、ある時間内に送信しきれないと判断したこと」に起因する場合や、「動作レベル 2の範疇で行った受信局の呼出しに対する応答が受けられなかったこと」に起因する場合などがある。

• 動作レベル 3から動作レベル 2 への変遷

図 2 0は、動作レベル 3から動作レベル 2への変遷を示す図である。図 2 0 ( a ) は、通信局 STA0 での受信動作状態であり、図 2 0 ( b ) は、通信局 STA0 での送信トリガ信号の生成状態を示し、図 2 0 ( c ) は、通信局 STA0 でのパケットの送受信状態であり、図 2 0 ( d ) は、通信局 STA1 でのバケツトの送受信状態であり、図 2 0 ( e ) は、通信局 STA1 での受信動作状態である。また、図 2 0 ( a ) の上側に、通信局 STA0 での受信（R x ) 動作レベル及ぴ送信（ T X ) 動作レベルを、図 2 0 ( e ) の下側に、通信局 STA1 での受信（R x ) 動作レベル及び送信（T x ) 動作レベルを示してある。図では、通信局 STA1 からの要求に応じて変遷する場合を例にとっている。

図 2 0 の初期状態では、通信局 STA0、 STA1 とも互いに関する送受信レベルはレベル 3 となっている状態でデータの送受信が行われており、通信局 STA0 に送信データが発生すると直ちにデータの送受が行われている。しかし、図 2 0においては、このデータの送受が頻繁には行われず、データ D18 を送受信してからしばらく経過した後にデータ D 19 が送受信され、さらにしばらくデータが送信されないという状態に陥っている。すると、通信局 STA1 は、データの送受信が許容値を超えて離散的にしか行われていないことを理由に、通信局 STA0 に関する受信動作レベルをレベル 2に変更することを決定する。その後、通信局 STA1 は、自局のビーコン送信タイミングで送信するビーコン（B 1-21) あるいはその直後に送信するデータ（図示せず）において、「STA1 は STA0 に関する受信動作レベルをレベル 2へと変更する」旨を通達し、通達どおりに動作レベルをレベル 2へと変更する。これを受信した通信局 STA0 は、通信局 STA1 に関する送信動作レベルをレベル 2へと変更する。

動作レベル 2 へ以降した後は、先に説明した手順で送信トリガを生成し、送信トリガを皮切りにデータの送受信を行う。

上記の例においては、通信局 STA1は、「データの送受信が許容値を超えて離散的にしか行われていないこと」を理由に動作レべルをレベル 2 へと変更したが、より具体的には、「受信動作レベル 2でも十分受信できる量のデータしか送受信が行われなかったこと」を理由に変更する場合もある。

また、上述した例においては、動作レベルを下げる旨を通達する手順をふんだが、これを省略する場合もある。この場合、受信側の STA1 における許容値を送信側の STA0 における許容値よりも高く設定しておくことで無駄な処理を省くことができる。

また、上記の例においては、受信側である通信局 STA1 が「動作レベルをレベル 3からレベル 2へと変更する」旨を決定したが、送信側である通信局 STA0が決定し、受信側がこれに追従する場合もある。この場合の手順は、上記で説明した手順と類似するため、とりたてて説明は行わない。

• ネットワークブロードキャスト

上記で説明したように、各通信局は、データの送受信を行わない状態においては、送受信レベルはレベル 0になっており、省電力化が行われることになる。

一方、ネットワーク全体に伝達するブロードキャスト情報を送信する際には、例えば図 2 1 A， B， Cに示すような形で順に伝達され、各通信局は隣接する通信局に対して、受信したブロードキャスト情報を伝達していき、ネットワーク内の全ての通信局に伝送する形態がとられる。

送受信レベル 0 においてブロードキャスト情報を送受信する際には、各通信局の送信ビーコンの直後を狙って複数回にわたりメッセージの送信を行う必要があり、無駄が多い。ブロードキヤスト情報が連続して発生するような場合においては、トラヒックが増えてしまい帯域の無駄遣いにもつながる。

' ブロードキャスト送受信手順

そこで、ブロードキャスト情報が発生した場合には、自局の動作状態を ACT-lall として、全ての隣接通信局に関する受信動作レベルをレベル 1 に設定した後に、隣接通信局に対して「動作状態を ACT- l all に変更する旨のリクエスト」を送信しながら、各通信局に関する送信動作レベルを変更していき、近隣局リストに登録されている送信動作レベルが 1 になるまで、自局の送信ビーコン内部あるいはビーコン送信の直後に送信するパケットにおいて、ブロードキャスト情報を報知する。また、送信ビーコンや上記のリクエスト情報には、自局の動作状態を記載する。

具体的な例を図 2 2に時系列で示す。図 2 2は、ブロードキヤスト情報の送受信手順一例を示す図であり、例えば図 2 1 に示したような通信局の配置において、通信局 STA0 が通信局 STA1 と通信局 STA2 に対してブロードキャスト情報を伝達する場合を例にとつている。図 2 2 ( a ) は、通信局 STA0 でのバケツトの送受信状態であり、図 2 2 ( b ) は、通信局 STA1 でのパケットの送受信状態であり、図 2 2 ( c ) は、通信局 STA2 でのバケツトの送受信状態である。また、図 2 2 ( a ) の上側には、各通信局 STAO , STA1 , STA2 の動作レベルを示してある。

この図 2 2の時系列各時刻の例における各通信局の動作状態と近隣局リストの状態を、図 2 3 に示す。

図 2 2 の初期状態である時刻 TO においては、各通信局とも動作レベル 0であり、自局のビーコンの送信とその直後のリッスンウィンドウ（LW)にわたる受信処理しか行っていない。このとき、図 2 3に示したとおり、各局の近隣局リストの項目は全て動作レベル O(ACT-O)になっている。

その後、時刻 T1 において、通信局 STA0 に送信すべきブロードキャスト情報が到着する。これをきつかけに、通信局 STA0 は自局の動作状態を ACT-lall に設定し、近隣局リストに存在する全ての通信局に関する受信動作レベルをレベル 1 に設定する。この時点で、通信局 STA0 は各通信局のビーコンを受信するモードへと移行したことになる。

その後、通信局 STA0 は、通信局 STA1 のビーコン送信時刻 T2 において通信局 STA1 が送信するビーコンを受信すると、通信局 STA1 に宛てて「動作状態を ACT-l allに変更してほしい」旨を示すページ情報を送信する。通信局 STA1 は、これを了解し、報知情報として（すなわち宛先ァドレスをプロ一ドキャストァドレスとして）「自局'は動作状態を ACT-l allに変更した」旨を示すインディケイション（Indication)情報を時刻 T3 にて送信する。この時点で、通信局 STA1は、動作状態を ACT-lallに設定し、近隣局リストに存在する全ての通信局に関する受信動作レベルをレベル 1 に設定し、かつページ情報の送信元である通信局 STA0 に対する送信動作レベルをレベル 1 に設定する。また、通信局 STA1 が送信した上記ィンディケィション情報を受信した通信局 STA0では通信局 STA1に関する送信動作レベルをレベル 1 にセットする。

その後、時刻 T4 において、通信局 STA0 のビーコン送信時刻となる。ビーコンには、通信局 STA0の動作状態が ACT- lallになつている旨が記載されている。このとき、通信局 STA0 においては、すでに通信局 STA1 に関する送信動作レベルがレベル 1 に設定されているため、通信局 STA1 が受信を行っているものと認識し、ブロードキャスト情報を送信する。通信局 STA1 では、これを受信する。しかし、通信局 STA0 は、自局の近隣局リストにおいては、登録されている通信局 STA2 に関する送信動作レベルがレベル 0であるため、通信局 STA2 に対しては.ブロードキャスト情報が配送されていないことを認識する。なお、通信局 STA0は、自局の近隣局リストに登録されている全ての通信局に関する送信動作レベルがレベル 1以上になるまでブロードキャスト情報を送信しない場合もある。

さらにその後、通信局 STA1 ならび STA0 は、時刻 T5 で通信局 STA2 が送信するビーコンを受信すると、通信局 STA2 に宛てて「動作状態を ACT-lall に変更してほしい」旨を示すページ情報を送信する。図では、たまたま通信局 STA0が送信した場合の例が示されている。通信局 STA2 はこれを了解し、上記と同様の手順で、「自局は動作状態を ACT-lallに変更した」旨を示すインディケイシヨン情報を報知情報として時刻 T6 にて送信する。この時点で、通信局 STA2は、動作状態を ACT-lallに設定し、近隣局リストに存在する全ての通信局に関する受信動作レベルをレべル 1 に設定し、かつページ情報の送信元である通信局 STA0 に対する送信動作レベルをレベル 1 に設定する。また、通信局 STA1 が送信した上記インディケイション情報を受信した通信局 STA0 と STA1 では、通信局 STA2 に関する送信動作レベルをレベル 1 にセットする。

その後、時刻 T7 において、通信局 STA1 のビーコン送信となる。ビーコンには、通信局 STA1 の動作状態が ACT-lallになっている旨が記載されている。このとき、通信局 STA1 においては、先ほど通信局 STA0 からブロードキャスト情報を受信している場合には、ブロードキャスト情報を送信する。この時点で、ブロードキャスト情報は通信局 STA1及び STA2 に対して送信されたことになる。一方、通信局 STA2 は、通信局 STA1 のビーコンを受信することにより、通信局 STA1の動作状態が ACT-l allになっている旨を認識し、通信局 STA-1 に関する送信動作レベルをレべル 1へと変更する。

その後、時刻 T8において、通信局 STA0がビーコンを送信し、この時点で通信局 STA0 では全隣接局に関する送信動作レベルが 1 になっているためブロードキャスト情報を送信する。

上記のような手順で、各通信局は、互いに隣接する通信局の動作状態を ACT-lall へと変更させていくことができる。変更された動作状態は、一定時間にわたり受信データなどが存在しないことを理由に ACT-0 へと戻す場合もある。

• ビーコン記載情報

上記の説明で、動作状態をビーコンに記載するという説明を行つたが、ビーコン記載情報に関してもう少し詳細に説明を行う。図 2 4は、本システムにおけるビーコン記載情報の一部の例を示す図である。ビーコンには、少なくとも送信局のアドレス (STA-ID)、受信可能なビーコンの受信時刻を示すフィールド (NBOI)、受信動作レベル 1以上で実際に受信を行っているビーコンの受信時刻を示すフィールド（NBAI)、そして、該通信局の動作状態を示すフィールド（Activity Status) が存在する。

STA-ID は、送信局を特定するアドレスが記載されている。通信局の動作状態を示すフィールド（Activity Status) は、上記で説明した動作状態を示すフィールドであり、下記の動作状態のうちのいずれかが示される。

ACT-Oall：受信動作レベルがレベル 0 となっている隣接局が一つ以上存在する。 .

ACT-lall：全ての隣接局の受信動作レベルがレベル 1以上となつている。

ACT-3all：一つ以上の隣接局に関する動作レベルが 3 になっている。

• 動作レベル変更要求メッセージ

ここまでは、通信局が自局の動作レベルの変遷の決定を、ビーコン信号によって通信相手局に伝える実施の形態について説明したが、次に、ビーコン信号以外のメッセージの送信をトリガにして、動作レベルを変更する手順について説明する。

図 2 5 に動作レベルを上げる方向に変遷させる場合の手順を示す。

動作レベルは、トラヒックの存在しない状態においては 0であるが、ある通信局の MAC レイヤに他の通信局宛てのトラヒックが届けられると、リンクの Activityを上げる処理が起動される。その後、さらに多くのトラヒックが送信側の MAC レイヤに届けられるに従い、 Active Levelが上げられていく。

図 2 5では、ノード #1 をトラヒックの送信元ノード、ノード #2 を宛先ノードとした場合を例にとった。図示したように、動作レベルの増加は送信元により指示が出されることをトリガとして起動する。送信側は、宛先ノードに動作レベルを上げて欲しい場合には、該ノードからの Rx. Active Level ifi 1以上になっていることを確認の後、 "AL*— RQ"なるリクエストメッセージを送信し、宛先ノードに動作レベルを上げて欲しい旨を伝える。受信側では、これを受信すると、送信元ノードに関する Rx. Active Levelを指示されたレベルに設定し、さらに Tx. Active Level力 S 1以上になつていることを確認の後、" AL*一 CF"なる応答メッセージを返送し- 送信元ノードに Active Levelを上げた旨を通達する。送信側では、これを受信すると、宛先 Nodeに関する送信 Active Levelを指示されたレベルに設定する。

図示したように、全ての Active Levelへの上方向の変遷に関して、同様の手順が適用可能である。

なお、 Active Level— O ActiveLevel—1への変遷のトリガは、送信データの発生である。

その後の、 Active Level—1 Active Level—2， Active Level _2 -> Active Level—3への変遷のトリガは、例えば、送信ノッファにたまったパケット数の監視し、所定の閾値を超えたことにより起動させてもよい。

次に動作レベルを下げる方向に変遷させる場合の手順を図 2 6 を用いて説明する。

動作レベルは、上げられたもののトラヒックの送受信が途切れてしまった場合に下げる処理が必要になる。トラヒックの送受がない時間を監視するタイマーを保持しておき、このタイマーが満了することをトリガに Active Level を下げる。このとき、 Tx. Active Levelを下げるタイマーと Rx. Active Levelを下げるタイマーを別に設定する必要があり、 Tx. Active Levelを下げるタイマーに設定する時間を Rx. Active Levelを下げるタイマーよりも短く設定しておくことによりマージンをもたせ、「送信したものの受信機が受信していない」という無駄なトラヒックの発生を抑えるできる。

また、 Active Levelを下げる場合の処理としては，上げる場合と同様にメッセージの交換による手順をふむことも考えられる。この場合であっても、突如通信が途絶えたリンクに対応するために，タイマーにより Active Levelを下げる機構は必要となる。なお、上述した実施の形態では、送信や受信を行う専用の通信装置とした構成した例について説明したが、例えば各種データ処理を行うパーソナルコンピュータ装置に、本例の送信部や受信部に相当する通信処理を行うボードやカードなどを装着させた上でベースパンド部での処理を、コンピュータ装置側の演算処理手段で実行するソフトウエアを実装させるようにしても良い。

Claims

請求の範囲

1 . 制御局と被制御局の関係を有しない複数の通信局からなるネットワークにおいて無線通信動作を行うための通信方法であって通信局は、ネットワークに関する情報を記述したビーコンを送信するステップと、

前記ビーコン信号の送信に前後する時間帯に受信動作を行う状態を設定するステップと、

を具備することを特徴とする通信方法。

2 . 請求の範囲第 1項記載の通信方法において、

前記ビーコン信号は、ネットワーク内の作動状態にある通信局が、定期的に送信する信号である

通信方法。

3 . 請求の範囲第 2項記載の通信方法において、

各通信局は、複数の送信動作レベル又は複数の受信動作レベルを、送信データの有無若しくは通信相手からの動作レベル切換要求に応じて切り換える

ことを特徴とする通信方法。

4 . 請求の範囲第 2項記載の通信方法において、

さらに、所定の周期ごとに、ビーコン信号送信間隔にわたって受信動作を行なう状態を設定するステップ

とを具備することを特徴とする通信方法。

5 . 請求の範囲第 1項記載の通信方法において、

前記通信局は、送信すべき情報が発生する可能性のある相手局がビーコン信号を送信する時間帯及びその周辺時間帯で受信動作を行う状態を設定するステップ

とを具備することを特徴とする通信方法。

6 . 請求の範囲第 1項記載の通信方法において、

前記通信局は、送信すべき情報が発生した場合に、情報を送信すべき通信局との間で情報の伝送を目的とするメッセージの交換を行うステップと、

前記通信相手局がビーコン信号を送信する時間帯及びその周辺時間帯での受信動作を行なう状態を設定するステップ

とを具備することを特徴とする通信方法。

7 . 請求の範囲第 2項記載の通信方法において、

ビーコン信号送信間隔の間に、 1つ以上の送信トリガ時刻を生成するステップと

前記送信トリガ時刻を基準に送信又は受信の手順を開始する通信方法。

8 . 請求の範囲第 1項記載の通信方法において、

前記通信局は、送信情報が発生した場合に、情報を送信すべき通信局との間で情報の伝送を目的とするメッセージの交換を行うステップと、

前記通信相手局がビーコン信号を送信する時間帯及びその周辺時間帯での受信動作を行なう状態を設定するステップと、

送信局において保持されている送信すべき情報量が増大してきたかどうか判断するステップと、

送信局において保持されている送信すべき情報量が増大してきた場合にビーコン信号送信間隔の間に、 1つ以上の送信トリガ時刻を生成するステップとを備えて、

送信局において送信すべき情報が存在する場合には、前記送信トリガ時刻を基準に送受信手順を開始する

通信方法。

9 . 請求の範囲第 8項記載の通信方法において、

前記通信局は、送信すべき情報量がさらに増大してきたと判断された場合に、連続的な受信動作又は送信動作を行う

通信方法。

1 0 . 請求の範囲第 1項記載の通信方法において、前記ビーコン信号に記述されたネットワークに関する情報は、前記ネットワーク内で通信が可能な通信局の通信状態情報であり通信局は前記通信状態情報を保持する

ことを特徴とする通信方法。

1 1 . 請求の範囲第 1 0項記載の通信方法において、

保持された前記通信状態情報を、送信データの有無若しくは受信した通信状態変更要求情報により変更する

ことを特徴とする通信方法。

1 2 . 請求の範囲第 1項記載の通信方法において、

' ブロードキャスト情報を送信する通信局は、自局から直接送受信が可能であると認識している各通信局に対し、通信相手局がビーコン信号を送信する時間帯及びその周辺時間帯で受信動作を行う状態であることを報知するステップと、

上記ブロードキャスト情報を送信するステップと

を具備することを特徴とする通信方法。

1 3 . 請求の範囲第 1 2項記載の通信方法において、

前記ブロードキャスト情報は、ビーコン信号又はビーコン信号に続いたバケツトにて送信される

通信方法。

1 4 . 請求の範囲第 1 2項記載の通信方法において、

前記ネットワーク内で通信が可能な通信局の通信状態情報をリストとして保持し、保持されたステータスを、送信された変更通知により変更する

通信方法。

1 5 . 請求の範囲第 i 2項記載の通信方法において、

自局の受信状態、又は受信状態に関するステータスを、ビーコン信号にて報知する通信方法。

1 6 . 自律分散型の無線通信環境下で構築されるネットワークで動作する通信装置であって、

無線データを送受信する通信手段と、

ネットワークに関する情報を記述したビーコン信号を生成して前記通信手段で送信させるビーコン生成手段と、

前記ビーコン生成手段で生成されたビーコン信号の送信に前後する時間帯に受信動作を行う状態を設定する制御手段と

を具備することを特徴とする通信装置。

1 7 . 請求の範囲第 1 6項記載の通信装置において、

前記ビーコン生成手段で生成されて送信されるビーコン信号は作動状態にある場合に、定期的に送信する信号である

通信装置。

1 8 . 請求の範囲第 1 7項記載の通信装置において、

前記制御手段は、複数の送信動作レベル又は複数の受信動作レベルを、送信データの有無若しくは通信相手からの動作レベル切換要求に応じて切り換える

ことを特徴とする通信装置。

1 9 . 請求の範囲第 1 7項記載の通信装置において、

さらに前記制御手段は、所定の周期ごとに、ビーコン信号送信間隔にわたって、前記通信手段で受信動作を行なう状態を設定する

ことを特徴とする通信装置。

2 0 . 請求の範囲第 1 6項記載の通信装置において、

前記制御手段は、送信すべき情報が発生する可能性のある相手がビーコン信号を送信する時間帯及びその周辺時間帯で、前記通信手段で受信動作を行う状態を設定する

ことを特徴とする通信装置。

2 1 . 請求の範囲第 1 6項記載の通信装置において、前記制御手段は、送信すべき情報が発生した場合に、情報を送信すべき相手との間で情報の伝送を目的とするメッセージの交換の制御を行い、前記相手がビーコン信号を送信する時間帯及びその周辺時間帯で、前記通信手段で受信動作を行なう状態を設定する

とを特徴とする通信装置。

2 2 . 請求の範囲第 1 7項記載の通信装置において、

前記制御手段は、ビーコン信号送信間隔の間に、 1つ以上の送信トリガ時刻を生成し、前記送信トリガ時刻を基準に前記通信手段での送信又は受信の手順を開始する

通信装置。

2 3 . 請求の範囲第 1 6項記載の通信装置において、

前記制御手段は、送信情報が発生した場合に、情報を送信すベき相手との間で情報の伝送を目的とするメッセージの交換の制御を行い、前記相手がビーコン信号を送信する時間帯及びその周辺時間帯で、前記通信手段で受信動作を行ない、保持されている送信すべき情報量が増大してきたかどうか判断して、送信すべき情報量が増大してきた場合にビーコン信号送信間隔の間に、 1っ以上の送信トリガ時刻を生成して、その送信トリガ時刻を基準に前記通信手段での送受信を開始させる

通信装置。

2 4 . 請求の範囲第 2 3項記載の通信装置において、

前記制御手段は、送信すべき情報量がさらに増大してきたと判断された場合に、前記通信手段で連続的な受信動作又は送信動作を実行させる

通信装置。

2 5 . 請求の範囲第 1 6項記載の通信装置において、前記ビーコン信号に記述されたネットワークに関する情報は、前記ネットワーク内で通信が可能な通信装置の通信状態情報であり、

前記制御手段は、前記通信手段が受信した前記ビーコン信号に記載された前記通信状態情報を保持する

ことを特徴とする通信装置。

2 6 . 請求の範囲第 1 6項記載の通信装置において、

前記制御手段は、保持された前記通信状態情報を、送信データの有無若しくは受信した通信状態変更要求情報により変更することを特徴とする通信装置。

2 7 . 請求の範囲第 1 6項記載の通信装置において、

制御手段は、前記通信手段からブロードキャスト情報を送信する場合に、当該通信装置と直接送受信が可能であると認識している各通信装置に対し、相手がビーコン信号を送信する時間帯及びその周辺時間帯で受信動作を行う状態であることを報知する

ことを特徴とする通信装置。

2 8 . 請求の範囲第 2 7項記載の通信装置において、

前記ブロードキャスト情報は、ビーコン信号又はビーコン信号に続いたパケットにて送信させる

通信装置。

2 9 . 請求の範囲第 2 7項記載の通信装置において、

前記制御手段は、ネットワーク内で通信が可能な通信装置の通信状態情報をリストとして保持し、保持されたステータスを、前記通信手段で受信した変更通知により変更する

通信装置。

3 0 . 請求の範囲第 2 7項記載の通信装置において、

前記制御手段は、自局の受信状態、又は受信状態に関するステ一タスを、前記ビーコン生成手段で生成されるビーコン信号に付加して、前記通信手段から送信させる

通信装置。

3 1 . 複数の通信局で構成されるネットワーク内で、他の局から送信される信号の検出により、他局とパケットの通信タイミングが衝突しないアクセス制御を行う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、

ネットワークに関する情報を記述したビーコンを送信するステップと

前記ビーコン信号の送信に前後する時間帯に受信動作を行う状態を設定するステップとを具備する

コンピュータプログラム。