JP2006333360A - 無線通信システム、無線端末装置及びそれらのネットワーク生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 制御局の交替が発生し、新規制御局のカバーエリアから離脱した子局が存在するような場合に、ネットワーク間のパケット衝突が発生しない最適なトポロジーを持ったネットワークを迅速に構成する。
【解決手段】 複数の無線端末装置のうちの１つが制御局としてネットワークを生成し、他の無線端末装置が子局としてそのネットワークに参加する無線通信システムにおいて、制御局が新規制御局に交替した場合に、新規制御局が生成した新規ネットワークの子局が新規ネットワークに従属する従属ネットワークを生成し、従属ネットワークに参加する子局が存在する場合に、従属ネットワークを生成した子局が制御局として動作する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複数の無線端末装置のうちの１つが制御局としてネットワークを生成し、他の無線端末装置が子局として前記ネットワークに参加する技術に関する。

近年、近距離に配置された機器間において、無線伝送路を利用してデータ通信を行う無線通信システムは、通信ケーブルに拘束されない可搬性の優れたネットワークシステムとして利用されており、無線通信区間の伝送速度の向上、携帯端末の普及、モバイル通信に適したアプリケーションの出現などにより、飛躍的な普及を見せている。

特に、比較的近距離において、コンピュータ機器類を無線接続する方式として、例えば2.4GHzや5GHz帯などの電波を用いた無線ＬＡＮ（Local Area Network）システムが一般的に普及している。

また、コンピュータ周辺機器のみならず、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどのコンシューマー機器、プリンタ及び携帯電話などの機器間を接続するような無線通信に対する要求も高まっている。現在、これらは一般的にＵＳＢやIEEE1394など有線ケーブルによって接続される形態が採用されているが、利用者が簡便にこれらの機器を接続できる方法として無線接続も提案されている。

このような極近距離における機器間の無線通信方式として、例えばBluetoothが知られている。このようなシステムは、無線ＬＡＮとは異なり、高々10メートル程度と考えられる一人の人間の周辺環境内での無線接続を志向しており、無線ＬＡＮとは区別され、WPAN（Wireless Personal Area Network）と呼ばれている。

現在、このWPANに関してはIEEE802.15規格群として標準規格の策定が進められており、ネットワークトポロジー構成やメディアアクセスプロトコルに関する仕様がIEEE802.15.3規格に定められている。

無線ＬＡＮと比較した時のWPANの特徴は、各々の端末局は予め構築されたインフラストラクチャ上で動作するわけではなく、機器やアプリケーションの実行状況に応じて動的にネットワークが構成される点である。

例えば、無線ＬＡＮのインフラストラクチャモードでは、各端末局はアクセスポイントと呼ばれる制御局によって制御されたアクセスプロトコルによって動作し、一般的にこのアクセスポイントは予め決められた無線局がその役割を実行するものである。

これに対して、WPANにおける無線ネットワークであるピコネットでは、PNC（Piconet coordinator）と呼ばれる制御局が各端末のメディアアクセスを制御し、必ずしも決まった無線局がPNCとなるわけではない。つまり、WPAN無線局はPNC機能を持つ局とPNC機能を持たない局に分類され、PNC機能を持つ局のうち何れか１つが実際にPNCとしてピコネットを生成し、これを制御するものである。

図５は、WPANにおけるピコネットの生成手順を表すシーケンス図である。図５において、PNC機能を持つWPAN機器として、DEV1及びDEV2の２つの端末が存在するものとする。尚、各端末DEV1及びDEV2は、PNC機能を備えたWPAN機器として動作するものであれば良く、コンピュータ機器類やデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、プリンタ、携帯電話などの端末装置である。

まず、電源が投入されると（５０１）、DEV1は自分の周辺環境に既にWPANピコネットが存在するか否かを判定するために、利用可能な周波数チャネルを順番にスキャンしていく（５０２）。この時点でピコネットがまだ存在していない場合には、PNC機能を持つDEV1は自らがPNCとなる必要があると判断する。このようにしてDEV1は利用可能な周波数チャネルの中から最適なチャネルを選択し（５０３）、そのチャネルにおいて、自ら周期的にビーコンフレーム５１０の送出を開始する。このビーコンフレーム５１０を送出し始めた時点で、DEV1は制御局としてのPNCになり、新たなピコネットが生成されたことになる（５０４）。

また、既にWPANでピコネットが存在していれば、そのピコネットの制御局であるPNCが周期的にビーコンフレームを送出しているので、DEV1はそのビーコンフレームを検知し、そのPNCが制御するピコネットに参加しようとする。ここで注意すべき点はDEV1はPNC機能を持っているが必ずしもPNCとして動作する必要はなく、既に他の局がPNCとして動作していれば、その配下に参加すれば良いということである。

次に、DEV2で電源が投入されると（５０５）、DEV2はDEV1と同様に、自局の周辺にピコネットが存在するか否かを検知するために、一定時間、周波数チャネルのスキャンを行う（５０６）。この時、既にDEV1が制御局としてピコネットを生成しているため、このDEV1からのビーコンフレーム５１０を受信し、DEV2はDEV1が制御するピコネットを検出する（５０７）。ここで、DEV2がこのピコネットに参加する場合は、DEV2はピコネットの制御局であるDEV1に対して参加要求コマンド５１１を送信し、その要求に対してDEV1からDEV2へ参加許可コマンド５１２が返送されることによって実施される（５０８）。

この時、DEV2から送信される参加要求コマンド５１１には、DEV2の持つ各種機能を示すデータが保持されており、制御局であるDEV1は新たに参加したDEV2の持つ各種機能をこの時点で検知することができる。また、DEV1からDEV2に返送される参加許可コマンド５１２には、DEV2に対してDEV1が新たに割り当てたデバイスIDが保持されている。

以上のような動作により、WPANではピコネットを構成する機器のうちの１台が自律的に制御局となりネットワークが構築され、データ伝送５１２が可能となる。

またWPANでは、メディアアクセス方式としてTDMA（Time Division Multiple Access）方式が採用されている。このTDMA方式では、データ通信路を確保したい端末は予め制御局に対して通信帯域の割り当てを要求する。

図６は、WPANにおけるTDMAアクセス方式の原理を説明するための図である。図６に示すように、時間軸はPNCが周期的に送出するビーコン６０１で開始されるスーパーフレーム６０３として定義され、それぞれのスーパーフレーム６０３内は各端末が無線通信に使用できる期間となるタイムスロット６０２に分割されている。端末局の利用できる通信帯域はこのように時間軸上におけるタイムスロットとして確保され、その期間中は送信端末として指定された端末以外の機器が無線フレームを送信することが禁じられている。

このようなタイムスロットはそれぞれ、その開始時刻とタイムスロット長が制御局からのビーコンフレーム中で指定され、更に、そのタイムスロットにおいて送信元となる端末（Source）と送信先となる端末（Destination）が指定される。

更に、WPANでは、あるピコネットに参加している子局が階層的に従属ピコネットを生成する機能を備えている。この場合、従属ピコネットを生成した子局は、従属ピコネット内では制御局として振舞うが、親ピコネット内では親ピコネット内の制御局によって制御される子局として振る舞い、このような子局は従属PNCと呼ばれている。従属ピコネットとして動作する機能により、WPANでは複数のピコネットが互いに無線フレームの衝突を起こすことなく共存して運用されることが可能となる。

しかし、地理的に近傍に複数の独立したピコネットが存在する場合には、これらのピコネットは時間的に互いに非同期に動作するため、これら独立した複数のピコネットの通信カバーエリアが重複している領域に存在する機器は、それぞれのピコネットから無線信号が非同期に到来することになり、無線フレームの衝突が発生するおそれがある。

また、TDMA方式によるアクセスプロトコルにおいては、このような無線フレームの衝突はデータ転送スループットの大きな低下を招く。

このようなスループットの低下を回避するために、WPANにおける従属ピコネットでは、従属PNCを介して親ピコネットと従属ピコネットとの動作を同期させる。このため、上述したように、独立した複数のピコネットが並立している場合のようにフレーム衝突が発生することがない。

図７は、親ピコネットと従属ピコネットとの関係を示す図である。また、図８は親ピコネット及び従属ピコネットの動作タイミングを示す図である。

図７において、PNC1は親ピコネット７０１の制御局であり、複数の端末を収容している。このうちDEV2は親ピコネット内では子局となるが、従属ピコネット７０２では制御局として動作するため、PNC2としての役割も持つ。

図８において、親ピコネットのスーパーフレーム８０２はPNC1から周期的に送出されるビーコンフレーム８０１によって管理されている。このスーパーフレーム８０２中に従属ピコネットが使用できるタイムスロットが割り当てられている場合、このタイムスロットの開始時点で従属PNCであるPNC2がビーコンフレーム８０３を送出する。一方、従属ピコネット内の子局はこのビーコンフレーム８０３に同期して動作するため、親ピコネットと従属ピコネットが衝突することなく、同期して通信路を共有することができる。ここで、親ピコネットにおけるスーパーフレーム８０２中での従属ピコネットのタイムスロットは親ピコネットのビーコンフレーム８０１で指定され、従属ピコネットにおけるスーパーフレーム中のそれぞれのタイムスロットは従属ピコネットのビーコンフレーム８０３で指定される。

更に、WPANでは、既に制御局として動作している端末がその制御局としての役割を他の子局と交替する機能を備え、これはPNCハンドオーバー機能と呼ばれている。ここで、PNCハンドオーバーが発生する条件として、WPANでは主に２つの条件がある。第１の条件は、新たにピコネットに参加した子局がPNCとして動作する機能を持ち、かつ、現在のPNCよりも高機能である場合で、ここで挙げられる機能としては、セキュリティ対応、バッテリー駆動か交流電源駆動か、或いは収容できる最大端末数などの基準としてその優先度がIEEE802.15.3で定められている。

PNCハンドオーバーが発生する第２の条件は、現在のPNCがピコネットから離脱することを希望する場合である。例えば、これはPNCのバッテリーが乏しくなったり、通信すべきデータを既にPNCが保持しないためにPNCが無線通信を停止したい状態などが考えられる。このような場合、一般的には、制御局の交替が完了した後に、元の制御局が機能を停止する。

図９は、WPANにおけるPNCハンドオーバー処理の動作を示すシーケンス図である。尚、図９に示す例では、制御局となっているDEV1と子局であるDEV2、DEV3が存在しているものとする。

まず、制御局の交替を希望するDEV1が新しい制御局となる適切な端末としてDEV2を選択すると（９０１）、DEV1はDEV2に対して制御局交替要求コマンド９１０を送信する。次に、ピコネットの動作を途切れさせること無く制御局の交替を行うために、当該ピコネットに関連する端末情報通知９１１、帯域割り当て情報通知９１２、電源管理情報通知９１３などのピコネット管理に必要な情報をDEV2へ伝送する。

これらのピコネット管理情報を全て受領したDEV2が制御局となることを受け入れる準備を完了すると（９０２）、DEV1に対して制御局交替受諾コマンド９１４を送信する。これにより、DEV1が制御局交替受諾コマンド９１４を受信すると、周期的に送出しているビーコンフレーム９１５中に「制御局の交替が発生すること」、「新しい制御局がDEV2であること」、「制御局の交替が発生するタイミング」を情報として配置させ、ピコネット内の全ての端末に通知する。

従って、DEV3がこのビーコンフレーム９１５を受信すると、制御局の交替が発生することを検知することができる（９０３）。その後、制御局交替時点（９０４）まで、DEV1は制御局としてビーコンフレーム９１５の周期的な送出を継続し、制御局交替が発生した後は新たに制御局となったDEV2がビーコンフレーム９１６の送出を引き継ぐ。

以上説明したピコネットの生成処理、従属ピコネット機能、制御局の交替処理などは、WPANシステム機器がアプリケーションにとって最適な無線ネットワークトポロジーを自律的に構築し、利用形態の変化に対応して動的に再構築するために必要な機能である。このように、機器間の自律的なネットワークトポロジー構成機能を備えたWPAN通信システムにおいては、そのトポロジーを最適に構成することが効率的なデータ通信を行う上で重要となるが、従来の技術では、これらWPANの機能を利用して効率的に最適なトポロジーを構築する具体的なアルゴリズムは提供されていなかった。

図１０は、制御局の交替が発生した場合のWPANシステムにおけるトポロジー変更を示す図である。図１０において、制御局である第１の端末１００１から第２の端末１００２へ制御局の交替が発生した場合について考察する。

PNCハンドオーバー処理に従って第１の端末１００１から第２の端末１００２へ制御局の交替が発生すると、ピコネットの通信エリアは図１０における古いピコネット１０１０から新しいピコネット１０２０へ、そのカバーエリアが変化する。この結果、第４の端末１００４は新しいピコネットのカバーエリア１０２０から離脱することになる。ここで、このピコネットから離脱した第４の端末１００４は、周辺にピコネットが存在するか否かを検知するために、図５を用いて既に説明したピコネット生成シーケンスに従って利用できる周波数チャネルのスキャンを行う。

しかしながら、第４の端末１００４は、新しい制御局である第２の端末１００２が送出するビーコンフレームが受信できないため、一定期間スキャンした後、周辺に自分が参加できるピコネットが存在しないと判断し、自ら制御局となり、新たなピコネット１０２０とは別の独立したピコネット１０３０を生成することになる。

このような場合、ピコネット１０２０とピコネット１０３０とは独立して非同期に動作するため、両方のピコネットのカバーエリアが重複した位置に第３の端末１００３が存在すると、第３の端末１００３に対してこれら２つのピコネットから送信されるフレームが衝突するおそれがある。

従って、図１０に示すような制御局の交替が発生した場合などに対して、最適なネットワークトポロジーを再構築する技術がWPANにおいては必要となる。

このように、無線通信システムにおいて端末局が新たに制御局となり通信ネットワークを再構成する技術として、例えば特許文献１が挙げられる。この特許文献１には、マスタ局の異常時にサブマスタ局がマスタ局の代理としてネットワークの制御を行う構成が示されている。また、特許文献２には、マスタ基地局からのビーコン信号を受信できなくなった他の局が新規マスタ局としての動作を行うことが示されている。
特開平6-104979号公報 特開平8-139723号公報

しかしながら、上記従来例のWPAN通信システムでは、制御局の交替が発生した場合に、新規制御局のカバーエリアから離脱してしまう子局は自律的に新たな第２の独立ピコネットを生成してしまうため、第１及び第２の独立ピコネットそれぞれから非同期に送信されるデータパケットが衝突し、WPANネットワークにおけるデータ伝送のスループットが低下するという問題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、制御局の交替が発生し、新規制御局のカバーエリアから離脱した子局が存在するような場合に、ネットワーク間のパケット衝突が発生しない最適なトポロジーを持ったネットワークを迅速に構成することを目的とする。

本発明は、複数の無線端末装置のうちの１つが制御局としてネットワークを生成し、他の無線端末装置が子局として前記ネットワークに参加する無線通信システムであって、前記制御局の交替を判別する判別手段と、前記判別手段による判別に応じて、新規制御局が生成した新規ネットワークの子局が該新規ネットワークに従属する従属ネットワークを生成する生成手段とを有し、前記従属ネットワークに参加する子局が存在する場合に、前記従属ネットワークを生成した子局が前記従属ネットワークの制御局として動作することを特徴とする。

また、本発明は、複数の無線端末装置のうちの１つが制御局としてネットワークを生成し、他の無線端末装置が子局として前記ネットワークに参加する無線通信システムにおける無線端末装置であって、前記制御局の交替を判別する判別手段と、前記判別手段による判別に応じて、新規制御局が生成した新規ネットワークの子局が該新規ネットワークに従属する従属ネットワークを生成する生成手段とを有し、前記従属ネットワークに参加する子局が存在する場合に、前記従属ネットワークの制御局として動作することを特徴とする。

更に、本発明は、複数の無線端末装置のうちの１つが制御局としてネットワークを生成し、他の無線端末装置が子局として前記ネットワークに参加する無線通信システムのネットワーク生成方法であって、前記制御局が新規制御局に交替した場合に、該新規制御局が生成した新規ネットワークの子局が該新規ネットワークに従属する従属ネットワークを生成し、前記従属ネットワークに参加する子局が存在する場合に、前記従属ネットワークを生成した子局が前記従属ネットワークの制御局として動作することを特徴とする。

また、本発明は、複数の無線端末装置のうちの１つが制御局としてネットワークを生成し、他の無線端末装置が子局として前記ネットワークに参加する無線通信システムにおける無線端末装置のネットワーク生成方法であって、前記制御局が新規制御局に交替した場合に、該新規制御局が生成した新規ネットワークに従属する従属ネットワークを生成し、前記従属ネットワークに参加する子局が存在する場合に、前記従属ネットワークの制御局として動作することを特徴とする。

本発明によれば、制御局の交替が発生し、新規制御局のカバーエリアから離脱した子局が存在するような場合に、ネットワーク間のパケット衝突が発生しない適切なトポロジーを持つネットワークを迅速に構成することにより、データ転送が途切れてしまう事態を防止し、ネットワーク内でのデータ転送スループットを良好に保つことができる。

以下、図面を参照しながら発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。尚、本実施形態における無線端末装置は、PNC機能を備えたWPAN機器として動作するものであれば良く、コンピュータ機器類やデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、プリンタ、携帯電話などの端末装置である。

図１は、実施例１におけるピコネットの構成の一例を示す図である。図１に示すように、当初のピコネットは端末１０１〜１０４によって構成されている。ここで、第１の端末１０１が現在制御局として動作し、第２の端末１０２が第１の端末１０１からPNCハンドオーバーによって制御局の役割を譲り受けるものとする。

この状態で、第１の端末１０１から第２の端末１０２へPNCハンドオーバーが発生すると、ピコネットのカバーエリアは第１の端末１０１を制御局とする古いピコネット１１０から第２の端末１０２を新たな制御局とする新規ピコネット１２０へとそのカバーエリアが変化する。

図２は、実施例１における端末１０１〜１０４の動作を示すシーケンス図である。まず、第３の端末１０３と第４の端末１０４との間には、既にデータストリームが確立されており、これら２つの端末１０３、１０４の間ではデータ伝送２１０が行われているものとする。

上述した通常のPNCハンドオーバー手順に従って現在制御局である第１の端末１０１が制御局の役割の移譲先となる第２の端末１０２に対して制御局交替要求コマンド２１１を送信する。この交替要求を第２の端末１０２が受諾する場合、第２の端末１０２は第１の端末１０１に対して制御局交替受諾コマンド２１２を送信することによって返答する。

制御局の移譲を受諾された第１の端末１０１は、自らが送信しているビーコンフレーム２１３の中に制御局の交替が発生すること、新しい制御局が第２の端末１０２であること、及び制御局の交替が発生する時点のタイミング情報をデータとして配置し、ピコネット内の全ての端末１０２〜１０４に通知する。その後、通知されたタイミング時点で第１の端末１０１と第２の端末１０２との間で制御局の交替が実行される（２０１）。

このようにして、制御局の機能が第１の端末１０１から第２の端末１０２に移譲された後、第１の端末１０１が電源を切断してピコネット１１０から離脱する（２０２）。一方、第２の端末１０２は新しい制御局となってビーコンフレーム２１４の送出を開始する。これ以降、新規ピコネット１２０の動作を制御するビーコンフレーム２１４は全て新たに制御局となった第２の端末１０２が送出することとなる。

この時点で、図１に示すように、第３の端末１０３は新規ピコネット１２０のカバーエリア内に留まるが、第４の端末１０４は新規ピコネット１２０のカバーエリアから離脱してしまう。つまり、第３の端末１０３は、第２の端末１０２が送出するビーコンフレーム２１４を受信できる（２０３）が、第４の端末１０４は、ビーコンフレーム２１４の受信が不可能となる（２０４）。

実施例１は、この時点で、第３の端末１０３が新しい制御局である第２の端末１０２に対して従属ピコネット生成を要求することを特徴とする。具体的には、第３の端末１０３が新しい制御局である第２の端末１０２に従属ピコネット生成要求コマンド２１５を送信し、第２の端末１０２がこれを認めた場合、第２の端末１０２は第３の端末１０３に対して従属ピコネット生成許可コマンド２１６を送信することにより返答し、更に、従属ピコネットが利用できるタイムスロットの割り当て（帯域割り当て）を行う。

従属ピコネットの生成（２０５）を許可された第３の端末１０３は、この後、従属ピコネットを制御するためのビーコンフレーム２１７を定期的に送出する。制御局の交替以前には、第３の端末１０３と第４の端末１０４は互いにデータ通信を行っていたので、この時、図１に示すように、従属ピコネット１３０のカバーエリアは第４の端末１０４を収容することができる。

一方、制御局交替の結果、ピコネット１２０のカバーエリアから離脱してしまった第４の端末１０４は、自分が参加できるピコネットの存在を探索するために一定時間だけ利用可能な周波数チャネルのスキャンを行う（２０６）。従来のピコネットでは、第３の端末１０３が従属ピコネットを生成することがないため、一定時間スキャン後に、第４の端末１０４が自分から新規独立ピコネットを生成してしまい、これが第２の端末１０２による既存のピコネット１２０との間でフレームの衝突を発生させる原因となっていた。

しかしながら、実施例１では、上述したように、第４の端末１０４を収容することのできる領域に第３の端末１０３が従属ピコネット１３０を生成するので、ピコネットを探索している第４の端末１０４は第３の端末１０３からのビーコンフレーム２１７を受信することができる（２０７）。その結果として、第４の端末１０４は第３の端末１０３が生成する従属ピコネット１３０に参加し（２０８）、第３の端末１０３との間に確立していたストリームによるデータ伝送２１８を継続することが可能となる。

尚、実施例１において、制御局交替が発生した際に、第３の端末１０３及び第４の端末１０４が共に新しいピコネット１２０のカバーエリア内に留まる場合には、制御局交替後も正常に両者の間でデータ伝送が継続できるため、従属ピコネット１３０を生成した第３の端末１０３はその従属ピコネット１３０を一定期間経過後に、終了させるなどの処理を行えば良い。

この場合、従属ピコネット１３０を終了させるか否かを判断する基準としては、例えば第４の端末１０４が元のピコネット１１０から離脱しなかったこと、第３の端末１０３が生成した従属ピコネット１３０に新たに参加してくる端末がいないこと、などが挙げられ、これらの情報を利用して判断することができる。

このように、実施例１によれば、制御局の交替が発生し、新規ピコネットが生成された際に、新規ピコネットの端末が新規ピコネットに従属する従属ピコネットを生成することにより、データ伝送中の相手端末が新規ピコネットのカバーエリア外になった場合にも、相手端末が従属ピコネットに参加でき、データ伝送を継続することができる。

次に、図面を参照しながら本発明に係る実施例２について詳細に説明する。尚、実施例２におけるピコネットのネットワーク構成は、実施例１で用いた図１に示す構成と同様である。

実施例２における第３の端末１０３及び第４の端末１０４は、事前に第１の端末１０１と第２の端末１０２との間のデータ伝送を傍受し、新しい制御局となる第２の端末１０２からの送信信号を、自局が受信することができるか否かを判定するステップを有することを特徴としている。

図６に示すように、WPANで使用されるTDMAアクセスプロトコルでは、各タイムスロットを用いてデータ伝送を行う送信端末（Source）及び受信端末（Destination）は予め指定されている。また、これらのタイムスロット利用情報は、制御局から送出されるビーコンフレーム内にタイムスロット情報として保持されており、各端末はこの情報に基づき自局が送信しても良いタイムスロットがどこであるか、或いは自局が傍受しなければならないタイムスロットがどこであるかを判断し、TDMAプロトコルが実行されている。

通常の動作では、それぞれのタイムスロットにおいて送信元とも送信先とも指定されていない端末局はそのタイムスロット期間は省電力モードに入ることにより、不必要な無線モジュールの動作を抑制し、バッテリー寿命の増大などを図ることもできる。

しかしながら、これらのタイムスロットの通信を傍受することにより、他の端末からの送信信号を自局が受信できるか否かを判断するための基準として利用することも可能であり、このような履歴を用いることにより、実施例２は更に大きな効果を有する。

図３は、実施例２における端末１０１〜１０４の動作を示すシーケンス図である。図３に示すように、第３の端末１０３と第４の端末１０４はデータ伝送３１０を行っており、更に第１の端末１０１と第２の端末１０２もデータ伝送３１１を行っているものとする。この時、送信元端末が第２の端末１０２、送信先端末が第１の端末１０１として指定されているタイムスロットを第３の端末１０３及び第４の端末１０４が傍受する場合、送信元となっている第２の端末１０２からの送信フレームを、第３の端末１０３は受信することが可能であるが、第４の端末１０４は受信できないものとする。また、第３の端末１０３及び第４の端末１０４は、第２の端末１０２からの送信フレームを傍受した結果を履歴として記憶しておく（３０３）。

その後、実施例１と同様に、通常のPNCハンドオーバー手順（制御局交替要求コマンド３１２と制御局交替受諾コマンド３１３）に従って第１の端末１０１と第２の端末１０２との間で制御局の交替が発生した場合、現在の制御局である第１の端末１０１からのビーコンフレーム３１４を受信した第３の端末１０３及び第４の端末１０４は、ビーコンフレーム３１４が保持する情報から新しい制御局が第２の端末１０２になるということを検知する。そして、第３の端末１０３は、自局が第２の端末１０２のカバーエリアに含まれることを、記憶した第２の端末１０２からの送信フレームを傍受した結果から判断することが可能であり、また第４の端末１０４は、自局が第２の端末１０２のカバーエリアから離脱してしまうことを、記憶した第２の端末１０２からの送信フレームを傍受した結果から判断することが可能である（３０４）。

また、実施例１と同様に、第１の端末１０１と第２の端末１０２との間で制御局の交替が実行され（３０１）、第１の端末１０１がピコネット１１０から離脱すると（３０２）、第３の端末１０３は従属ピコネット生成要求コマンド３１５と従属ピコネット生成許可コマンド３１６により速やかに従属ピコネットを生成する（３０５）。また、第４の端末１０４も速やかに制御局交替後のスキャン処理（３０６）を開始し、第３の端末１０３が送信するビーコンフレーム３１７を受信すると、従属ピコネットに参加でき（３０７）、第３の端末１０３との間に確立していたストリームによるデータ伝送３１８を継続することが可能となる。

このように、実施例２によれば、他の端末からの送信フレームを履歴として記憶しておき、制御局の交替が発生した際に、その履歴に基づいて従属ピコネットを生成することにより、データ伝送中の相手端末が従属ピコネットに参加でき、データ伝送を継続することができる。

次に、図面を参照しながら本発明に係る実施例３について詳細に説明する。尚、実施例３におけるピコネットのネットワーク構成は、実施例１で用いた図１に示す構成と同様である。

図４は、実施例３における端末１０１〜１０４の動作を示すシーケンス図である。まず、第３の端末１０３と第４の端末１０４との間には、既にデータストリームが確立されており、これら２つの端末間でデータ伝送４２０が行われているものとする。

また、第１の端末１０１と第２の端末１０２との間にもデータ伝送４２１が実行されており、実施例２と同様に、データ伝送４２１におけるタイムスロットを第３の端末１０３及び第４の端末１０４が傍受することにより、第３の端末１０３では第２の端末１０２のカバーエリア内にいること、また第４の端末１０４では第２の端末１０２のカバーエリア外にいることを認識する（４０３）。

その後、実施例１と同様に、通常のPNCハンドオーバー手順（制御局交替要求コマンド４２２と制御局交替受諾コマンド４２３）に従って第１の端末１０１と第２の端末１０２との間で制御局の交替が発生した場合、制御局の移譲を受諾された第１の端末１０１は、自らが送信しているビーコンフレーム４２４の中に制御局の交替が発生すること、新しい制御局が第２の端末１０２であること、制御局の交替が発生する時点のタイミング情報をデータとして配置し、ピコネット内の全ての端末に通知する。

この時、ビーコンフレーム４２４の内容から、第４の端末１０４が新しい制御局となる第２の端末１０２のカバーエリアから離脱することを検知すると（４０４）、現在のデータ通信相手である第３の端末１０３に対して自分が新規ピコネットから離脱してしまうことを通知するために離脱通知コマンド４２５を送信する。

一方、第３の端末１０３は、ビーコンフレーム４２４を受信した結果、自分が新規ピコネットのカバーエリアに留まることを検知し（４０４）、ストリーム通信のためのデータ通信相手である第４の端末１０４から離脱通知コマンド４２５を受信すると、通信相手の離脱を検知する（４０５）。

ここで、制御局の交替が発生し（４０１）、第１の端末１０１がピコネット１１０から離脱し（４０２）、新しい制御局である第２の端末１０２からのビーコンフレーム４２６を第３の端末１０３が受信する。この時点で、第３の端末１０３は、第２の端末１０２に対して従属ピコネット生成要求４２７を送信し、従属ピコネット生成許可コマンド４２８を受信すると、自局のビーコンフレーム４２９の送出を開始し、従属ピコネットを生成する。

一方、第４の端末１０４がスキャン処理（４０８）中に、このビーコンフレーム４２９を受信すると、第３の端末１０３が生成した従属ピコネットに参加する（４１０）。これにより、第３の端末１０３と第４の端末１０４との間のデータ伝送４３０が復旧するため、これら２つの端末機器間で伝送されるストリームは途切れることなく継続して通信することができる。

このように、実施例３によれば、制御局の交替が発生した際に、データ伝送中の相手端末が新規ピコネットから離脱した場合、相手端末からの離脱通知により属性ピコネットを生成することで、相手端末が従属ピコネットに参加でき、データ伝送を継続することができる。

尚、上述した実施例では、１つの端末が新規制御局のカバーエリア外になった場合を例に説明したが、複数の端末がカバーエリア外になった場合にも本発明を適用できることは言うまでもない。その場合、複数の従属ピコネットが生成され、それぞれのデータ伝送を継続することができる。

本発明は複数の機器（例えば、ホストコンピュータ，インターフェース機器，リーダ，プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、１つの機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置など）に適用しても良い。

また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（ＣＰＵ若しくはＭＰＵ）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。

この場合、記録媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記録媒体は本発明を構成することになる。

このプログラムコードを供給するための記録媒体としては、例えばフロッピー（登録商標）ディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどを用いることができる。

また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

更に、記録媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

実施例１におけるピコネットの構成の一例を示す図である。 実施例１における端末１０１〜１０４の動作を示すシーケンス図である。 実施例２における端末１０１〜１０４の動作を示すシーケンス図である。 実施例３における端末１０１〜１０４の動作を示すシーケンス図である。 WPANにおけるピコネットの生成手順を表すシーケンス図である。 WPANにおけるTDMAアクセス方式の原理を説明するための図である。 親ピコネットと従属ピコネットとの関係を示す図である。 親ピコネット及び従属ピコネットの動作タイミングを示す図である。 WPANにおけるPNCハンドオーバー処理の動作を示すシーケンス図である。 制御局の交替が発生した場合のWPANシステムにおけるトポロジー変更を示す図である。

符号の説明

１０１ 第１の端末（DEV1）
１０２ 第２の端末（DEV2）
１０３ 第３の端末（DEV3）
１０４ 第４の端末（DEV4）
１１０ ピコネット
１２０ 新規ピコネット
１３０ 従属ピコネット

Claims (9)

1. 複数の無線端末装置のうちの１つが制御局としてネットワークを生成し、他の無線端末装置が子局として前記ネットワークに参加する無線通信システムであって、
   前記制御局の交替を判別する判別手段と、
   前記判別手段による判別に応じて、新規制御局が生成した新規ネットワークの子局が該新規ネットワークに従属する従属ネットワークを生成する生成手段とを有し、
   前記従属ネットワークに参加する子局が存在する場合に、前記従属ネットワークを生成した子局が前記従属ネットワークの制御局として動作することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記従属ネットワークを生成した子局は、所定の時間が経過する間に、前記従属ネットワークに参加する子局が存在しない場合、前記従属ネットワークを終了させることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 複数の無線端末装置のうちの１つが制御局としてネットワークを生成し、他の無線端末装置が子局として前記ネットワークに参加する無線通信システムにおける無線端末装置であって、
   前記制御局の交替を判別する判別手段と、
   前記判別手段による判別に応じて、新規制御局が生成した新規ネットワークに従属する従属ネットワークを生成する生成手段とを有し、
   前記従属ネットワークに参加する子局が存在する場合に、前記従属ネットワークの制御局として動作することを特徴とする無線端末装置。
4. 所定の時間が経過する間に、前記従属ネットワークに参加する子局が存在しない場合、前記従属ネットワークを終了させることを特徴とする請求項３記載の無線端末装置。
5. 複数の無線端末装置のうちの１つが制御局としてネットワークを生成し、他の無線端末装置が子局として前記ネットワークに参加する無線通信システムのネットワーク生成方法であって、
   前記制御局が新規制御局に交替した場合に、該新規制御局が生成した新規ネットワークの子局が該新規ネットワークに従属する従属ネットワークを生成し、
   前記従属ネットワークに参加する子局が存在する場合に、前記従属ネットワークを生成した子局が前記従属ネットワークの制御局として動作することを特徴とする無線通信システムのネットワーク生成方法。
6. 複数の無線端末装置のうちの１つが制御局としてネットワークを生成し、他の無線端末装置が子局として前記ネットワークに参加する無線通信システムにおける無線端末装置のネットワーク生成方法であって、
   前記制御局が新規制御局に交替した場合に、該新規制御局が生成した新規ネットワークに従属する従属ネットワークを生成し、
   前記従属ネットワークに参加する子局が存在する場合に、前記従属ネットワークの制御局として動作することを特徴とする無線端末装置のネットワーク生成方法。
7. 請求項５記載の無線通信システムのネットワーク生成方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
8. 請求項６記載の無線端末装置のネットワーク生成方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
9. 請求項７又は８記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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