JP2007189465A - 通信装置および通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】ピコネット通信装置、通信システムにおいてはＰＮＣハンドオーバー時に新しいビーコンが受信できず、デバイス間通信は中断して再開が円滑には行われない。
【解決手段】ＰＮＣハンドオーバー時に、元ＰＮＣがチャイルドＰＮＣとなりチャイルドピコネットもしくはネイバーピコネットを形成する（８０７）。その後ＰＮＣハンドオーバを行う（８０８）。圏外となるＤＥＶを含むチャイルドピコネットは既に作られているために、ハンドオーバ前にピコネットに属していた全ての端末が、ハンドオーバ後に直ちに通信を開始できる。
【選択図】図８

Description

本発明は、通信装置及び通信システムに関し、例えば、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ−Ｂａｎｄ：超広帯域）通信方式において特にＩＥＥＥ８０２.１５.３規格に基づきピコネットの制御、タイムスロットの割り当てを行う通信装置および通信システムに関する。

ＩＥＥＥ８０２．１５．３規格による通信システムでは、複数の通信装置（以下ＤＥＶという）によりピコネットが構成され、その中の１無線装置が親制御局（以下ＰＮＣ：ピコネットコントローラという）となる。ＰＮＣは、各端末にタイムスロットを割り当て、ビーコンによりそれを報知する。各端末（ＤＥＶ）間で通信を行っている場合、新たにアソシエーションしてきた新たな端末（ＤＥＶ）が、一定の条件を満たす場合において、親制御局をその新たな端末に移動（ＰＮＣハンドオーバー）する必要が生じる。そのＰＮＣハンドオーバーが生じる条件を図１０に示す。図１０は、より適したＰＮＣを決定する際に比較される情報（ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）と比較の順序（ｏｒｄｅｒ）とを示す表である。現在のＰＮＣは、それ自身の図１０に示す各項目と、新たにアソシエーションしたＤＥＶの各項目とを対比し、より好適な値を持つ方を、新たなＰＮＣとする。もちろん現在のＰＮＣが好適であればハンドオーバは行わない。たとえば、最初に比較されるのはｏｒｄｅｒが１のＰＮＣケイパビリティフィールドの「ＰＮＣ Ｄｅｓ−ｍｏｄｅ」ビットである。ＰＮＣケイパビリティフィールドはたとえばビーコンやアソシエーション要求に含まれる。ＰＮＣとなる端末は、ＰＮＣ Ｄｅｓ−ｍｏｄｅの値が「１」であるものが望ましい。そこで、この値が１の端末が新たなＰＮＣとなる。両者が同一の値であれば、ｏｒｄｅｒが２の項目がテストされる。このようにして新たなＰＮＣが決定される。ｏｒｄｅｒが４以下の項目は、両端末の能力が比較されて、より大きな値を持つ方が新たなＰＮＣが決定される。すべての項目が同一であればＰＮＣはどちらでも良い。たとえば同一であればハンドオーバはしない。
IEEE Computer Society「IEEE Std 802.15.3-2003」２００３年９月２９日発行、ＩＥＥＥ（ISBN:0-7381-3704-9）

ＰＮＣハンドオーバーの必要が生じた場合、あるＰＮＣの制御下で通信を行っていたＤＥＶの両方もしくは一方が新しいＰＮＣのビーコンを受信できなければ、ＰＮＣハンドオーバーによって通信の継続が不可能となる。そこで、どちらかのＤＥＶがＰＮＣとなり新たに別のチャンネルを用いてピコネットを形成しなければならない。

この動作においては各ＤＥＶがそれぞれにチャンネルサーチを行い、空きチャンネルの探索後、さらに混信の確認を行ってからビーコン信号を送信する。この手順は混信のおそれのない空きチャネルが見つかるまで繰り返される。このように新たなピコネットの確立する手順には一定の時間を要する。そのために、必ずしも通信を円滑に再開できる保証はない。また、互いに通信している２つのＤＥＶのうち、一方のＤＥＶのみがビーコンを受信できない場合も生じ得る。この場合、これら２つのデバイスの間では通信ができない。通信を再開するためには、ＰＮＣハンドオーバーに成功した他方の通信端末が、当該ピコネットをディスアソシエーションして離脱し、当該２つの通信端末を含む新たなピコネットを構築する必要がある。

図９にハンドオーバーのシーケンス図を示す。図９では、ＰＮＣ１の下でＤＥＶ３とＤＥＶ２が通信をしている（期間９０１）。この状態で、ＰＮＣ１からＤＥＶ７にＰＮＣハンドオーバをする。この場合、ＤＥＶ２およびＤＥＶ３は、最初にＰＮＣ１からのビーコン信号により通知されたＣＴＡ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｔｉｍｅ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ：タイムスロット）のタイミングで通信を行っている。しかしＰＮＣハンドオーバー処理後、ＰＮＣ１がＰＮＣ７（ＤＥＶ７）に交代後はビーコン信号の受信が不可能となる。そのため、あらかじめ設定された回数（ＭＡＸ ＬＯＳＴ ＢＥＡＣＯＮ）のデータ通信後（期間９０２）、ＤＥＶ２およびＤＥＶ３は通信を停止してしまう。その後、通信を再開するためには、ＤＥＶ２、ＤＥＶ３はそれぞれにチャンネルサーチを行い、空きチャンネルをサーチして空いているチャンネルで自らがＰＮＣとなりビーコンを送信してピコネットを立ち上げるよう動作する（期間９０３）。この場合、通信は図９のようにどちらか一方がＰＮＣになって再開される。図９ではＤＥＶ３がＰＮＣになった例を示す。しかし新たなピコネットの確立までには時間がかかる。また、それぞれのＤＥＶがチャンネルサーチを行うために、異なるチャンネルでビーコン信号を送信してしまう可能性もある。

以上述べたように、従来のＵＷＢ通信システムにおいては、ＰＮＣハンドオーバー時に新しいＰＮＣからのビーコンが受信できないＤＥＶを相手とする通信は中断される。そして、この通信を再開するためには、互いに通信する端末全てをいったん当該ピコネットから離脱させ、改めてピコネットを構築しなければならない。このため、通信再開のために時間を要し、通信は円滑に再開できないという問題があった。

本発明は、前記従来例での問題を解決することを目的とする。すなわち、本発明は、制御局となる端末が変更された場合においても変更前の端末間通信を維持でき、高信頼性の通信サービスを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は以下の構成を備える。すなわち、制御局と子局それぞれの機能を有する無線端末により構成される通信ネットワークにおいて、制御局および各子局は、割り当てられたチャネルを利用して従属ネットワークを構築可能な無線通信システムであって、制御局が元制御局から新制御局へと交替する際に、当該通信ネットワークに属しており、かつ新制御局の通信圏外となる子局を判定する判定手段と、前記判定手段により通信圏外になると判定された子局と前記元制御局とを含む従属ネットワークを構築するためのチャネルを確保し、該チャネルを利用して前記子局と前記元制御局とを含む従属ネットワークを構築する構築手段と、前記構築手段により従属ネットワークが構築された後、前記元制御局から新制御局へと制御局を交替するハンドオーバ手段とを備える。

本発明によれば、制御局のハンドオーバーが発生しても現在通信中の通信を継続することが可能となり信頼性の高い通信を提供できる。

＜定義＞
まず、本説明において利用する技術的な前提となるいくつか用語を説明する。
（１）ＵＷＢ：ＵＷＢとは超広帯域無線のことであり、ＩＥＥＥ８０２．１５．３で規格化されたプロトコルを指す。ＵＷＢネットワークシステムにおいて、端末をＤＥＶ、制御局をＰＮＣと呼ぶのは前述したとおりである。
（２）ピコネット：ピコネットとは、ＵＷＢ無線端末を互いに近付けた場合に、アドホック接続で形成される無線通信のネットワークを指す。ひとつのピコネットはひとつの制御局（ＰＮＣ）により管理される。ひとつのＵＷＢ無線端末は複数のピコネットに属することができる。
（３）チャイルドピコネット（子ピコネット）：チャイルドピコネットとは、他のピコネット（ペアレントピコネットという）のために保証されたタイムスロット（ＣＴＡのこと、ＧＴＳという場合もある。）を用いて通信する端末により構成される。チャイルドピコネットは、ペアレントピコネットに属する無線端末（代替コーディネータ）によって制御される。ペアレントピコネットとチャイルドピコネットの重複する領域は、ペアレントピコネットそのものの領域から、ほとんど重複がない領域まで変わり得る。チャイルドピコネットの制御局を子制御局あるいは子ＰＮＣあるいはチャイルドＰＮＣと呼ぶ。チャイルドピコネットおよびネイバーピコネットをまとめて、本実施形態では従属ネットワークと称する。
（４）ネイバーピコネット：ネイバーピコネットとは、他のピコネット（ペアレントピコネットという）のために保証されたタイムスロットを用いて通信する端末により構成される。ネイバーピコネットは、ペアレントピコネットに属さない無線端末（代替コーディネータ）によって制御される。ペアレントピコネットとネイバーピコネットの重複する領域は、ペアレントピコネットそのものの領域から、ほとんど重複がない領域まで変わり得る。ネイバーピコネットのＰＮＣは、ペアレントピコネットから割り当てられるＣＴＡを要求し、ネイバーピコネットからＣＴＡ要求を受け付けることができる。ネイバーピコネットの制御局も子制御局あるいは子ＰＮＣあるいはチャイルドＰＮＣと呼ぶ。
（５）ペアレントピコネット（親ピコネット）：ペアレントピコネットとは、そのピコネットのために保証されたタイムスロットを、同じシステムの他のピコネット（チャイルドピコネット）または他のシステムの他のピコネット（ネイバーピコネット）のプライベートＧＴＳとして割り当てるピコネットである。ペアレントピコネットのＰＮＣを親ＰＮＣまたは親制御局と呼ぶ。
（６）ＣＴＡ：ＣＴＡとは、あるＤＥＶに対するタイムスロットすなわちチャネルの割り当てのことで、割り当てられたタイムスリットをＧＴＳともいう。すなわち、ＰＮＣによるＣＴＡの結果、ＧＴＳがその要求元に対して割り当てられる。ただし本実施形態では、ＧＴＳとＣＴＡとを区別せず、タイムスロットのこともＣＴＡと呼ぶ。また本実施形態ではＣＴＡをタイムスロットと呼ぶ場合もある。チャイルドピコネットやネイバーピコネットはペアレントピコネットのＣＴＡの中から割り当てられたタイムスロットを用いて構成される。
（７）ビーコン：ビーコンとは、ＰＮＣから当該ＰＮＣにより管理されるピコネットに属する端末にブロードキャストされる、チャネル等を示す信号である。ビーコンには、当該ピコネットのＰＮＣのデバイスＩＤ、ピコネット同期パラメータ、ＴＰＣ、チャネル変更、ＣＴＡの各情報が含まれる。ＴＰＣは電波の出力を示す。チャネル変更はチャネル変更の有無を示す。ＣＴＡは当該ピコネットで使用されるチャネル（すなわちタイムスロット）を示す。チャイルドピコネットまたはネイバーピコネットであればさらに、ペアレントデバイスＩＤ（ペアレントＰＮＣのアドレス）が含まれる。ビーコンは一定周期でＰＮＣから送信される。
（８）スーパーフレーム：スーパーフレームとは、親ＰＮＣによるビーコンの送信から次のビーコンの送信までの、ビーコンの一周期である。スーパーフレームには、競合アクセス期間（ＣＡＰ）と無競合アクセス期間（ＣＦＰ）とが含まれる。ＣＦＰは、複数の管理ＣＴＡ（ＭＣＴＡ：コマンド）と複数のＣＴＡとに分割されている。
（９）ＰＮＣハンドオーバー：ＰＮＣハンドオーバーとは、あるピコネットのＰＮＣが、ピコネットを維持したまま変更されることである。本実施形態では、変更前のＰＮＣを元ＰＮＣあるいは元制御局といい、変更後のＰＮＣを新ＰＮＣあるいは新制御局という。

＜本実施形態の概略＞
本実施形態では以下の構成を備える。すなわち、ＰＮＣハンドオーバー時に旧ＰＮＣがチャイルドもしくはネイバーＰＮＣとなりチャイルドピコネットもしくはネイバーピコネットを形成する機能を設けた。

すなわち、ＰＮＣがハンドオーバー後チャイルドピコネットを形成する際に、本来、チャイルドピコネット形成後に行うアソシエーションの為の情報の交換およびＣＴＡリクエストをあらかじめＰＮＣハンドオーバ前に行うよう動作する。これはその後の通信再開までの時間と最小とする為である。なおＣＴＡリクエストとは、チャンネル割り当ての要求である。

図１では最初ＰＮＣ１０１が送信するビーコン１０５によりＤＥＶ２、ＤＥＶ３、ＤＥＶ４、ＤＥＶ５，（１０４、１０３、１０６、１０７、）が通信を行っている。このとき、ＤＥＶ７（１０８）が新たに加わりＰＮＣ１に対してアソシエーションリクエストを送出し、アソシエーションを行う。この場合ＤＥＶ７の機能が図１０の表に示す条件により上位である場合は、ＰＮＣ１はＰＮＣ７にＰＮＣハンドオーバーをして、制御権をＰＮＣ７に移す。このＰＮＣハンドオーバー後は、図２に示すように、ＰＮＣ７がビーコン１１５を送信して各ＤＥＶの制御を引き継ぐ。ＤＥＶ２とＤＥＶ３はＰＮＣ７のビーコン１１５を受信できない為に、通信の継続が不可能となる。この問題を解決する為に、元のＰＮＣ１（ＤＥＶ１）１１０がチャイルドピコネットのＣＴＡを確保し、ＤＥＶ２、ＤＥＶ３によるアソシエーションをＰＮＣ１が代行して行っておく。そしてその後ハンドオーバーを行う。ＣＰＮＣ１は、ＰＮＣ７からのビーコン１１５を基に、割り当てられたＣＴＡ（すなわちあらかじめ確保したチャネル）内でビーコン１１９を送信し、ＤＥＶ２およびＤＥＶ３の通信を継続させる。

そこで、ＰＮＣハンドオーバー時に、元ＰＮＣに対して、新ＰＮＣのビーコンの受信状態が、元ＰＮＣが通信状態にあるＤＥＶから通知される。もしくは新ＰＮＣの受信状態が通知される。これによりＰＮＣハンドオーバーによりビーコンの受信が不可能となり通信の継続ができなくなるＤＥＶを、元ＰＮＣは知ることができる。そして、ＰＮＣハンドオーバー前に、それらＤＥＶによりチャイルドピコネットを構成するものとして、そのためのチャネルを確保し、アソシエーション処理を行い、そのことをＤＥＶ２およびＤＥＶ３に通知しておく。

チャイルドＰＮＣは、親ＰＮＣの時にアソシエーションしていた情報をハンドオーバー時に新ＰＮＣに渡す。そのため、このときにチャイルドピコネットに関する情報（アソシエーションしている端末ＩＤやチャネルなど）の情報も、新ＰＮＣに渡される。この動作により、チャイルドピコネットに属することになるＤＥＶと子ＰＮＣとの間のアソシエションを省略することが可能となり、最小のタイムロスで通信を継続できる。以下、もう少し詳しく説明する。

＜通信システムの構成＞
図６に本実施形態の対象となるピコネットの概念図を示す。図６では親制御局ＰＮＣ／ＤＥＶ１が送信するビーコン信号６０６を、信号到達範囲内にあるＤＥＶ１（６０２）、ＤＥＶ２（６０３）、ＤＥＶ３（６０４）、ＤＥＶ４（６０５）が受信する。各ＤＥＶは、ビーコン６０６により示されたタイムスロット（ＣＴＡ）のタイミングでピア・ツー・ピアで通信する。すなわち各ＤＥＶどうしが直接通信を行いデータ６０７を転送する。

図３に本実施形態である通信ネットワークの状態遷移を示す。図３において、ネットワーク３０５は、状態３０１で示される初期状態にある。この初期状態においては、親制御局ＰＮＣ１の制御により無線通信端末ＤＥＶ４とＤＥＶ５およびＤＥＶ２とＤＥＶ３がそれぞれの間で１対１の通信を行っている。本実施形態においては、ＤＥＶ６はＰＮＣ１に対してアソシエーションを行って入るものの、通信は行っていない状態にある。

ここで、ＤＥＶ７が新たにＰＮＣ１の管理するピコネットに加わる。この状態３１１にあるネットワークがネットワーク３０６である。この場合のＤＥＶ７は新たに電源を投入したかもしくはＰＮＣ１の管理するピコネットのエリア内に移動してきたかのいずれかの場合である。このときＤＥＶ７はＰＮＣ１に対してアソシエーション要求を発行して、ＰＮＣ１にアソシエーションする。しかしこの場合、ＤＥＶ７がＰＮＣとしての機能を具備し、さらにＰＮＣ１よりも機能が上回っている等、図１０に示す条件（ＩＥＥＥ８０２．１５．３の規定）によって、ＰＮＣを交代する必要が生じる。その場合は、ＰＮＣハンドオーバを行い、ＰＮＣ１はＤＥＶ７に制御権を譲ることになる。このとき従来は、子局ＤＥＶ７が新たな制御局ＰＮＣ７となり、元の制御局ＰＮＣ１は子局ＤＥＶ１として動作を継続する。

しかし状態３０３にあるネットワーク３０７に示すように、ＰＮＣハンドオーバーにより今まで互いに通信を行っていたＤＥＶ２とＤＥＶ３は、いずれも新しいＰＮＣ７からのビーコン信号を受信できない。そのため、ＤＥＶ２とＤＥＶ３は通信の継続ができなくなり通信が途絶える（ネットワーク３０８に示す）。

これに対して本実施形態に係る通信システムでは、元制御局ＰＮＣ１が、ハンドオーバー時に新制御局ＰＮＣ７のチャイルドピコネットとしてタイムスロットを要求し、ＰＮＣ７のチャイルドピコネットとして動作する。こうすることで、引き続きＰＮＣ７に割り当てられたＣＴＡ内でビーコンを送信するよう動作する。その結果ＰＮＣ１のビーコンの到達範囲内にある無線端末は、ＰＮＣ７の管理する元のピコネットに属すことができなくとも、そのピコネットをペアレントピコネットとするチャイルドピコネットに属することになる。

図４および図５は、本実施形態の通信システムにおけるスーパーフレームを示した図である。初期状態においてはＰＮＣ１（４１１）からのビーコン信号を、ＤＥＶ２（４０７）、ＤＥＶ３（４０８）、ＤＥＶ４（４０９）、ＤＥＶ５（４１０）が受信する。各ＤＥＶは、ＰＮＣ１（４１１）が割り当てたタイムスロット４０２、４０３、４０４、４０５をそれぞれ使用して通信する。このときＰＮＣハンドオーバーが行われるとＰＮＣ１（４１１）に替わりＰＮＣ７（５１４）が制御を開始してビーコン５０６を送信する。ここで、ＤＥＶ２（４０７）、ＤＥＶ３（４０８）は、ＰＮＣ７（５１４）からのビーコン５０６を受信できない。そこで、ＰＮＣ１（４１１）がＰＮＣ７（５１４）のチャイルドＰＮＣとなり、ＣＴＡ１（５０２）のタイミングでビーコン５０８を送信する。ＤＥＶ２（４０７）およびＤＥＶ３（４０８）は、ビーコン５０８を受信して、ＰＮＣ１に対してアソシエーション要求を発行し、チャイルドピコネットが形成される。ＤＥＶ２（４０７）およびＤＥＶ３（４０８）は、チャイルドピコネットによって通信を継続する。すなわち、ＤＥＶ２（４０７）およびＤＥＶ３（４０８）は、ＣＴＡ１（５０２）の中のＣＴＡ５１１の中にあるＣＴＡ１の区間（チャネル）５１１１およびＣＴＡ２の区間５１１２で通信を継続する。一方、新制御局ＰＮＣ７（５１４）からのビーコン５０６を受信できるＤＥＶ４（４０９）、ＤＥＶ５（４１０）は、ＰＮＣ７（５１４）が割り当てたＣＴＡ５０４、５０５を利用して通信を継続している。

図７は本実施形態における無線通信装置の構成例を示したブロック図である。アンテナ７０１はアンテナスイッチ７０２により送信部７０３および受信部７０４に適時接続される。変調部７１０はフレーム構成部７１３およびビーコン構成部からの信号を変調して無線送信部に送る。復調部７１２は受信した信号をビーコン信号を取り出す為のビーコン復調部７１４、受信信号からフレームを取り出す為のフレーム再生部７１２に送るよう構成されている。ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）部７０５は本発明に係る制御を制御部７０７と共に行う。ＭＡＣ部７０５は、特にアクセス制御を実行する。記憶部７０８は、通信装置の動作情報やＰＮＣの制御情報など、ＭＡＣ部７０５および制御部７０７が必要とする情報を記憶する。制御部７０７は、プロセッサと、入出力バスやメモリバスと接続するためのインターフェースとを備える。プロセッサは、制御部７０７内に格納したプログラムあるいは記憶部７０８に格納したプログラムを実行して通信装置の動作を制御する。また、図７のフレーム再生部７１２、ビーコン復調部７１４、フレーム構成部７１２、ビーコン構成部７０９、ＭＡＣ７０５は、制御部７０７によりプログラムを実行することで、ソフトウエアモジュールとして実現されても良い。

図８に本実施形態における通信システムの動作例のシーケンス図を示す。図８において、図１に示すネットワーク１５１が構築された状態にある。すなわち、ＰＮＣ１による制御の下に、ＤＥＶ２−ＤＥＶ６が元ピコネット１０２を構成している。なお符号１０２はビーコンの到達範囲を示すが、ここではビーコンの到達にある端末がピコネットを構成するものとし、ビーコンの到達範囲と同じ符号で示す。この状態で、ＤＥＶ２とＤＥＶ３とが通信してデータを交換している（８０１）。ここにＤＥＶ７が新たに加わってアソシエーション要求メッセージをＰＮＣ１に対して発行する（８０２）。ＰＮＣ１はＤＥＶ７からのアソシエーション要求に対してアソシエーション処理を実行する（８０３）。そしてＰＮＣ１は、新たにアソシエーションしたＤＥＶ７の機能や性能あるいは設定等を参照し、ハンドオーバするか否か判定する。図８の例ではハンドオーバを行うものと決定している。そこでＰＮＣ１はＤＥＶ７に対してＰＮＣハンドオーバ要求メッセージを送信する。その要求メッセージを受信したＤＥＶ７に対してＰＮＣ１からＰＮＣハンドオーバを行う。まずＰＮＣ１は、ハンドオーバが行われることを示す情報であるＰＮＣハンドオーバ情報要素（ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｌｅｍｅｎｔ：ＩＥ）を含むビーコンをピコネット内の各ＤＥＶに送信する。ＰＮＣハンドオーバ情報要素は、ハンドオーバが行われることを通知するための情報である。図８の例ではこのビーコンが２回送信されている。この後、ＰＮＣ１は、元ピコネット内の端末のうち、ＤＥＶ７のビーコンを受信できないＤＥＶのＤＥＶを特定する。

この特定は、たとえば以下の手順で実現できる。各ＤＥＶは、自己の属するピコネットへの新たなアソシエーション要求を監視する。該当するアソシエーション要求メッセージを傍受したなら、その要求元の端末のＩＤやアドレス等、端末を特定できる情報（本例ではＩＤと呼ぶ）をアソシエーション要求テーブルに保存しておく。このテーブルはたとえば記憶部７０８に格納される。また、各ＤＥＶは、ＰＮＣハンドオーバ情報要素を含むビーコンを受信したなら、ＰＮＣハンドオーバ情報要素に記述されているハンドオーバー先のＤＥＶのＩＤが、アソシエーション要求テーブルに登録されているか判定する。登録されていれば、当該ＤＥＶは、ハンドオーバ後の新制御局からのビーコンを受信できる。一方、登録されていなければ、新制御局からのアソシエーション要求を傍受できなかったのであるから、新制御局からのビーコンも受信できないと判断できる。そして、新制御局からのビーコンを受信できないと判断したＤＥＶは、ＰＮＣ１に対して、新制御局からのビーコンを受信できない旨のメッセージを送信する。ＰＮＣ１は、たとえばＰＮＣハンドオーバ情報要素を含むビーコンの送信から一定時間、ピコネットに属するＤＥＶからの、新制御局からのビーコンを受信できない旨のメッセージを待つ。一定時間内にこのメッセージを送信してきたＤＥＶが、新制御局からのビーコンを受信できないＤＥＶであると、図８のステップ８０６でＰＮＣ１は判定する。そこで新制御局からのビーコンを受信できないＤＥＶのＩＤを、圏外ＤＥＶＩＤとして保存する。もちろんステップ８０６における判定の方法はこの方法に限られることはない。たとえば、新制御局（本実施形態ではＤＥＶ７）により、新制御局とピコネット内の各ＤＥＶとの通信を要求させ、通信ができないＤＥＶのＩＤをＤＥＶ７からＰＮＣ１に通知してもＰＮＣ１において同様の判定は可能である。

新制御局からのビーコンを受信できないＤＥＶを特定し、圏外ＤＥＶＩＤとして保存したＰＮＣ１は、その圏外ＤＥＶＩＤで示されるＤＥＶをアソシエーションさせるチャイルドピコネットで利用するチャネルを確保する。これは、空きチャネルでも良いし、圏外となるＤＥＶにより利用されているチャネルであっても良い。そして、本来圏外ＤＥＶからのアソシエーション要求メッセージを受信した際に実行されるアソシエーション処理を、ＰＮＣ１がアソシエーション要求を受けることなく単独で実行する。すなわち、ＰＮＣ１内部において、圏外のＤＥＶ（ＤＥＶ２およびＤＥＶ３）をメンバとするチャイルドピコネットを新たに構築する。そして、チャイルドピコネットＩＤを通知するためのメッセージを、そのメンバである端末ＤＥＶ２およびＤＥＶ３に送信する（８０７）。もちろん必要であれば他の情報も送信する。たとえばチャイルドピコネットが使用できるチャネルの位置など、チャネルを特定するの情報が必要であれば、その情報も送信される。このようにして、チャイルドピコネットのためのチャネルを、ハンドオーバに先立ってあらかじめ確保し、そのうえアソシエーションまで済ませておく。

その後、ＰＮＣがＤＥＶ１からＤＥＶ７に交替する（８０８）。すなわち、ＰＮＣが有する管理情報が新ＰＮＣに送信されて引き継がれる。引き継がれる情報には例えばアソシエーションしている端末のＩＤ等の情報や、そのピコネットを親ピコネットするチャイルドピコネットやネイバーピコネットのＩＤが含まれる。さらに、そのチャイルドピコネットまたはネイバーピコネットに割り当てられているチャネルやアソシエーションしている端末のＩＤ等を特定する情報も含まれる。そのため、ハンドオーバー前に構築されたチャイルドピコネットは、ハンドオーバー後も引き続き存在し続ける。

さて、新制御局であるＤＥＶ７（ＰＮＣ７と表す）は、ビーコンを送信する。本例では、このビーコンはＤＥＶ１には受信でき、ＤＥＶ２およびＤＥＶ３には受信できない。ＤＥＶ１はそのビーコンを受信できるので（８０９）、新ＰＮＣにより制御されるピコネットに引き続きアソシエーションし続ける。そしてそのあと、ＤＥＶ１は、あらかじめ確保しておいたＣＴＡ（プライベートＧＴＳ）を利用して、チャイルドピコネット内の通信を行う。すなわち、確保したＣＴＡでＤＥＶ２およびＤＥＶ３のチャイルドピコネットＩＤおよびＣＴＡ位置の情報を含むビーコンを送信する（８１１）。

一方、ＤＥＶ２およびＤＥＶ３は、新制御局であるＰＮＣ７からのビーコンを受信できない。このため、従来であれば図９のように新たなピコネットを構成して互いに通信するところである。しかし本実施形態では、ＰＮＣハンドオーバに先立って、ＰＮＣ１から、ＰＮＣハンドオーバ情報要素に加えて、チャイルドピコネットのピコネットＩＤを通知されている。そこでＤＥＶ２およびＤＥＶ３は、それまでと同一チャネルでビーコンをサーチし、ＰＮＣ１からのチャイルドＰＮＣビーコンを待つ。そして、ＰＮＣ１からのビーコンを探知すると、既に確保されているチャネルを利用して、チャイルドピコネット内の通信を行う。これによりチャイルドピコネット内でＤＥＶ２とＤＥＶ３は通信を継続できる。

また、ＤＥＶ２およびＤＥＶ３はＰＮＣ７からのビーコンを受信できないために、ＰＮＣ７に対してアソシエーション要求を発行することもない。したがって、ＤＥＶ２，ＤＥＶ３は、いずれもＰＮＣ７の管理するピコネットに直接属することはない。

以上のようにして、ＰＮＣハンドオーバがあった際に、新ＰＮＣからのビーコンを受信できない端末については、それら端末を含み、元ＰＮＣが子ＰＮＣとなるチャイルドピコネットを構成する。こうすることで、新ＰＮＣからのビーコンを受信できない端末も、ＰＮＣハンドオーバ以前に接続可能であった端末と、接続可能となる。

図１１は、図８のシーケンスにおける元ＰＮＣ１による手順のフローチャートである。図１２は、ＰＮＣハンドオーバ時に既にピコネットに属しているＤＥＶによる実行手順のフローチャートである。新たにピコネットに加わり、新ＰＮＣとなる端末における処理手順は、ＩＥＥＥ８０２．１５．３に従うのでここには特に示さない。

図１１の処理はＰＮＣの制御部７０７により実行される。図１１の処理は、ＰＮＣがメッセージを受信すると開始される。まずメッセージの種類を判定する（Ｓ１１００）。アソシエーション要求であれば、その要求元の端末とアソシエーションする（Ｓ１１０１）。すなわち、その要求元の端末をピコネットに追加する。そしてそのアソシエーション要求メッセージと共に受信した端末の属性（機能や性能、図１０に示す情報）を参照して（Ｓ１１０２）、ハンドオーバするか否か決定する（Ｓ１１０３）。ハンドオーバするのであれば、ハンドオーバ情報要素の付加されたビーコンを送信する（Ｓ１１０４）。送信後、元のピコネットに属する端末から、新ＰＮＣからのビーコンを受信できない旨のメッセージを待つ（Ｓ１１０５）。そのメッセージを受信したなら（Ｓ１１０６−ＹＥＳ）、メッセージの送信元の端末（圏外となる端末）のＩＤを圏外テーブルとしてメモリ等に保存する（Ｓ１１０７）。そして、圏外となる端末がチャイルドピコネットで通信するためのチャネルを確保する。すなわち、ＣＴＡの要求メッセージ（ＣＴＲ：チャネルタイムリクエスト）を受信した場合と同じ要領で、ＣＴＡを確保する。そして確保したＣＴＡを用いて、圏外となる端末とチャイルドピコネットを構築するために、その圏外となる端末をチャイルドピコネットにアソシエーションする。すなわち、アソシエーション要求メッセージをそれら端末から受信した場合と同じ処理を行う（Ｓ１１０８）。

この後、圏外となる端末（すなわちチャイルドピコネットのＤＥＶとしてアソシエーションされた端末）に対して、その端末が属するチャイルドピコネットＩＤを通知する（Ｓ１１０９）。もちろん必要であれば利用するチャネルを示す情報も合わせて送信する。このメッセージを受信したＤＥＶは、自身が属するチャイルドピコネットのＩＤを保存しておく。最後に、元ＰＮＣから新ＰＮＣにハンドオーバするための処理を行う。すなわちＰＮＣとして保持する管理情報を新ＰＮＣに引き渡す。ＰＮＣでなくなった元ＰＮＣの端末は、新ＰＮＣからのビーコンをサーチする（Ｓ１１１０）。

一方受信したメッセージが新ＰＮＣからのビーコンであれば、新ＰＮＣにより管理される親ピコネットのＤＥＶとして動作する（Ｓ１１１１）。そしてステップＳ１１０７で保存されている圏外テーブルを参照する（Ｓ１１１２）。圏外テーブルに端末ＩＤが登録されていれば、この手順を実行しているＤＥＶがチャイルドＰＮＣとなってチャイルドピコネットが構成されるている。そこでその場合には、既にステップＳ１１０８で確保したＣＴＡをひとつのフレームとして、前述した圏外の端末を対象としてチャイルドピコネットのビーコンを送信する（Ｓ１１１３）。このビーコンには各端末で利用するチャネルの割り当て等の情報を含む。チャイルドピコネットに属する端末は、ステップＳ１１０８でアソシエーションされている。そのためこれ以降は、既にアソシエーションされているものとしてチャイルドピコネット内の通信を続行する（Ｓ１１１４）。

一方、ステップＳ１１１２で圏外テーブルに端末ＩＤが保存されていないと判定されれば、圏外となるＤＥＶはないため、そのまま新しいＰＮＣの下で通信を続行する。なお、ステップＳ１１１３では、ステップＳ１１０７で保存した圏外テーブルに登録された端末ＩＤを消去する。

図１２（Ａ）はＤＥＶによるメッセージの受信（傍受を含む）処理であり、図１２（Ｂ）はビーコンが一定間隔（スーパフレームの間隔）で受信できない場合の処理手順である。これらの処理は、ＤＥＶの制御部７０７で実行される。図１２（Ａ）において、メッセージを受信あるいは傍受すると、その種類を判定する（Ｓ１２０１）。他のＤＥＶによるアソシエーション要求メッセージの傍受であれば、その要求元端末のＩＤをアソシエーション要求テーブルに登録する（Ｓ１２０５）。

一方、ステップＳ１２０１による判定の結果、ハンドオーバ情報要素の付加されたビーコンであれば、アソシエーション要求テーブルを、ビーコンで通知された新ＰＮＣのＩＤで検索する（Ｓ１２０２）。ヒットすれば、新ＰＮＣからの信号を当該ＤＥＶは受信できるから、次の処理に進む。一方、ヒットしなければ、新ＰＮＣからの信号を当該ＤＥＶは受信できないから、新ＰＮＣからのビーコンを受信できない旨のメッセージを、現在のＰＮＣに対して送信する（Ｓ１２０４）。

図１２（Ｂ）は、ＤＥＶが一定時間内にビーコンを受信できない場合（ビーコンタイムアウト）の処理の一部のフローである。ビーコンタイムアウトが生じると、図１１のステップＳ１１０８でＰＮＣから送信されるメッセージを受信済みか判定する（Ｓ１２１１）。この判定は、ステップＳ１１０８で送信されるメッセージに含まれるピコネットＩＤを保存しているか否かで判定できる。受信済みであれば、当該ＤＥＶは、既に元ＰＮＣが子ＰＮＣとなるチャイルドピコネットにアソシエーションされている。そこで、子ＰＮＣからのビーコンをサーチする（Ｓ１２１３）。ビーコンを受信したならチャイルドピコネットには既にアソシエーションしているから、通常のデータ通信を行う。ステップＳ１２１１で否と判定された場合には、現在のピコネットに対してディスアソシエーションし（Ｓ１２１２）、使用チャネルを決定してビーコンを送信する（Ｓ１２１３）。この後、ビーコンに応答してアソシエーション要求するＤＥＶがいればそのＤＥＶをメンバとする新たなピコネットが構成される。

以上の手順により、ＰＮＣハンドオーバにより、新制御局からの信号を受信できない端末があっても、その端末を新制御局により制御されるピコネットのチャイルドピコネットに組み入れることができる。それにより、ハンドオーバがあっても通信を継続できる。その際、ハンドオーバ実行前にチャイルドピコネットのチャネルを確保しておくために、チャイルドピコネットのチャネル割り当てのための時間を節約でき、円滑に通信を再開でき、通信の途絶える時間を短縮することができる。

なお、上記説明では、チャイルドピコネットを新ＰＮＣの圏外となる端末によって構成するものとしたが、チャイルドピコネットに代えてネイバーピコネットを利用しても良い。

また、実施形態では、ハンドオーバ実行前に圏外となる端末をメンバとするチャイルドピコネットを構築したが、ハンドオーバ実行後に構築しても良い。その場合には、ハンドオーバ実行後に、圏外となる端末から子ＰＮＣに対してＣＴＲを送信してチャネルを要求し、チャネル確保後にアソシエーション要求を送信してチャイルドピコネットを構築する。

また、本実施形態では、子ＰＮＣとなる元ＰＮＣが単独でチャイルドピコネットのためのプライベートＧＴＳ（ＣＴＡ）を確保し、アソシエーションを行っている。これに対して、元ＰＮＣは、圏外となるＤＥＶに対して圏外となることを通知し、通知を受けたＤＥＶがＣＴＲおよびアソシエーション要求を元ＰＮＣに対して送信することで、チャイルドピコネットを構築することもできる。この様にすれば、ＰＮＣとしての動作は従前でよく、ＤＥＶとしての動作に、圏外となる通知を受けた場合の動作を付加するだけで済む。このため、本実施形態と同じ効果を上げながらも、ソフトウエアの開発が簡単化できる。

なお本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、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、一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）に適用してもよい。また本発明の目的は、前述の実施形態の機能を実現するプログラムコードを記録した記録媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても達成される。この場合、記憶媒体から読み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自体およびプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、本発明には、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オペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、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。さらに、記憶媒体から読み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カ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場合についても、本発明は適用される。その場合、書き込まれたプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カ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または全部を行い、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。

本発明の概略図 本発明の概略図 本発明の一実施例の説明図 本発明によるＰＮＣハンドオーバー前のスーパーフレーム構成（割り当て）図 本発明によるＰＮＣハンドオーバー後のスーパーフレームの構成図 本発明の対象となるＩＥＥＥ８０２．１５．３の基本ネットワーク構成図 通信装置（ＤＥＶ）（ＰＮＣ）の一構成例の図 本発明による動作シーケンス図 従来例の動作シーケンス図 ＩＥＥＥ８０２．１５．３におけるＰＮＣハンドオーバの条件 ＰＮＣによるハンドオーバ前後の処理手順の一部を示すフロー図 ＤＥＶによる処理手順の一部を示すフロー図

符号の説明

１０１、１０９、４１１、５１４、６０１ ＰＮＣ
１０６、１０７、１０８、１０３、１０４、１１６、１１７、４０７、４０８、４０９、４１０、５１２、５１３，６０２、６０３、６０４、６０５ ＤＥＶ
１１０、５０７ チャイルドＰＮＣ
１１２、１１１、５１０、５０９ チャイルドＰＮＣに属するＤＥＶ
１１５、１０５、１１９、４０６、５０６、５０８、６０６ ビーコン信号
１２０ ＰＮＣハンドオーバー前の状態
１１８ ＰＮＣハンドオーバ後の状態
２０１ ＩＥＥＥ８０２．１５．３におけるＰＮｃハンドオーバーの条件
４０１、５０１ スーパーフレーム
４０２，４０３，４０４，５０５，５０２，５０３，５０４，５０５ 親ＰＮＣのＣＴＡ
５１１ チャイルドＰＮＣのＣＴＡ
６０７ データ
７０１ アンテナ
７０２ アンテナスイッチ
７０３ 無線送信部
７０４ 無線受信部
７０５ ＭＡＣ部
７０６ インターフェイス部
７０７ 制御部
７０８ 記憶部
７０９ ビーコン構成部
７１０ 変調部
７１１ 復調部
７１２ フレーム再生部
７１３ フレーム構成部
７１４ ビーコン復調部

Claims (7)

1. 制御局と子局それぞれの機能を有する端末により構成される通信ネットワークにおいて、制御局および各子局は、割り当てられたチャネルを利用して従属ネットワークを構築可能な通信システムであって、
   制御局が元制御局から新制御局へと交替する際に、当該通信ネットワークに属しており、かつ新制御局の通信圏外となる子局を判定する判定手段と、
   前記判定手段により通信圏外になると判定された子局と前記元制御局とを含む従属ネットワークを構築するためのチャネルを確保し、該チャネルを利用して前記子局と前記元制御局とを含む従属ネットワークを構築する構築手段と、
   前記構築手段により従属ネットワークが構築された後、前記元制御局から新制御局へと制御局を交替するハンドオーバ手段と
   を備えることを特徴とする通信システム。
2. 前記判定手段は、前記通信ネットワークに属する各子局に対して、前記新制御局となる子局の識別情報を送信し、その識別情報に対応する子局により送信された前記通信ネットワークへの参加要求メッセージを傍受していないことを示すメッセージを送信してきた子局を、新制御局の通信圏外となる子局であると判定することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記構築手段は、前記判定手段により通信圏外になると判定された子局からの要求を受けることなく、当該子局と前記元制御局とを含む従属ネットワークを構築するためのチャネルを確保し、該チャネルを利用して前記子局と前記元制御局とを含む従属ネットワークを構築することを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
4. 前記構築手段は、前記判定手段により通信圏外になると判定された子局からの要求に応じて、当該子局と前記元制御局とを含む従属ネットワークを構築するためのチャネルを確保し、該チャネルを利用して前記子局と前記元制御局とを含む従属ネットワークを構築することを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
5. 制御局と子局それぞれの機能を有する通信装置により構成される通信ネットワークにおいて、割り当てられたチャネルを利用して子局と従属ネットワークを構築可能な通信装置であって、
   制御局として機能しており、かつ、制御局機能を新制御局へと移す際に、当該通信ネットワークに属しており、かつ新制御局の通信圏外となる子局を判定する判定手段と、
   前記判定手段により通信圏外になると判定された子局を含む従属ネットワークを構築するためのチャネルを確保し、該チャネルを利用して前記子局を含む従属ネットワークを構築する構築手段と、
   前記構築手段により従属ネットワークが構築された後、前記新制御局へと制御機能を移すハンドオーバ手段と
   を備えることを特徴とする通信装置。
6. 制御局と子局それぞれの機能を有する通信装置により構成される通信ネットワークにおいて、割り当てられたチャネルを利用して子局と従属ネットワークを構築可能な通信装置の制御方法であって、
   制御局として機能しており、かつ、制御局機能を新制御局へと移す際に、当該通信ネットワークに属しており、かつ新制御局の通信圏外となる子局を、判定手段により判定する判定工程と、
   前記判定工程により通信圏外になると判定された子局を含む従属ネットワークを構築するためのチャネルを確保し、該チャネルを利用して前記子局を含む従属ネットワークを構築手段により構築する構築工程と、
   前記構築工程により従属ネットワークが構築された後、ハンドオーバ手段により前記新制御局へと制御機能を移すハンドオーバ工程と
   を備えることを特徴とする通信装置の制御方法。
7. 制御局と子局それぞれの機能を有する通信装置により構成される通信ネットワークにおいて、割り当てられたチャネルを利用して子局と従属ネットワークを構築可能な通信装置を制御するコンピュータにより実行可能なプログラムであって、
   制御局として機能しており、かつ、制御局機能を新制御局へと移す際に、当該通信ネットワークに属しており、かつ新制御局の通信圏外となる子局を判定する判定手段と、
   前記判定手段により通信圏外になると判定された子局を含む従属ネットワークを構築するためのチャネルを確保し、該チャネルを利用して前記子局を含む従属ネットワークを構築する構築手段と、
   前記構築手段により従属ネットワークが構築された後、前記新制御局へと制御機能を移すハンドオーバ手段と
   して前記コンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。

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