JP4752607B2 - 無線通信システム、無線通信装置、無線通信方法およびコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤレスＵＳＢによる無線通信システム、無線通信装置、無線通信方法およびコンピュータプログラムに関する。

一般に、通信装置が、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）規格にて定義されたシリアルバス伝送路を介してデータの伝送を行う方法が一般に知られている。近日、該シリアルバス伝送路を介して伝送されるデータを、無線で送受信する方法としてワイヤレスＵＳＢ規格が定義されている。

ワイヤレスＵＳＢ規格においては、ホスト通信装置とデバイス通信装置とが所定の管理情報を含むビーコンの送受信をする際に用いる無線アドレスと、ホスト通信装置が生成し、デバイス通信装置とのデータの送受信を行う際に用いるＵＳＢアドレスが定義されている（非特許文献１参照）。

「Universal Serial Bus」 （http://www.usb.org/developers/wusb/）

しかし、無線アドレスとＵＳＢアドレスに異なるアドレスが用いられると、ホスト装置がデバイス装置を識別するために、煩雑なアドレス変換処理や、無線アドレスとＵＳＢアドレスとが対応付けられたテーブルが必要となるという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ホスト通信装置とデバイス通信装置との通信状態に応じて、ホスト通信装置が無線アドレスとＵＳＢアドレスのアドレス変換処理をすることなくデバイス通信装置を識別することが可能な、新規かつ改良された無線通信システム、無線通信装置、無線通信方法およびコンピュータプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ワイヤレスＵＳＢのホスト通信装置およびホスト通信装置に接続されるワイヤレスＵＳＢのデバイス通信装置を含む無線通信システムが提供される。ホスト通信装置は、デバイス通信装置とデータの授受を行う際に用いる第一のアドレスを生成する第一アドレス生成部と、第一のアドレスをデバイス通信装置に割り当てる第一アドレス割当部とを含み、デバイス通信装置は、ホスト通信装置に割り当てられた第一のアドレスを記憶するアドレス記憶部と、ホスト通信装置と管理情報の授受を行う際に用いる第二のアドレスを生成する第二アドレス生成部と、ホスト通信装置との通信状態を検出する状態検出部と、状態検出部が検出する通信状態の遷移に応じて、第二のアドレスを第一のアドレスと同一のアドレスに設定するアドレス設定部とを含むことを特徴とする。

かかる構成によれば、デバイス通信装置は、ホスト通信装置との通信状態の遷移、例えば第一の通信状態から第二の通信状態への遷移に応じて、管理情報の送受信用の第二のアドレスを、データ送受信用の第一のアドレスと同一のアドレスに変更することができる。したがって第二の通信状態においては、ホスト通信装置が第一のアドレスと第二のアドレスのアドレス変換処理をすることなくデバイス通信装置を識別することが可能となる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ワイヤレスＵＳＢのホスト通信装置に接続されるワイヤレスＵＳＢのデバイス通信装置において、ホスト通信装置により割り当てられ、ホスト通信装置とデータの授受を行う際に用いられる第一のアドレスを記憶するアドレス記憶部と、ホスト通信装置と管理情報の授受を行う際に用いる第二のアドレスを生成する第二アドレス生成部と、ホスト通信装置との通信状態を検出する状態検出部と、状態検出部が検出する通信状態の遷移に応じて、第二のアドレスを第一のアドレスと同一のアドレスに設定するアドレス設定部と、を含むことを特徴とする、デバイス通信装置が提供される。

かかる構成によれば、デバイス通信装置は、ホスト通信装置との通信状態の遷移、例えば第一の通信状態から第二の通信状態への遷移に応じて、管理情報の送受信用の第二のアドレスを、データ送受信用の第一のアドレスと同一のアドレスに設定することができる。したがって、第二の通信状態においては、第一の通信状態でホスト通信装置が保持する必要のある第一のアドレスと第二のアドレスとの変換テーブルを用いることなく、また煩雑なアドレス変換処理を経ることなくデバイス通信装置を識別することが可能となる。

アドレス設定部は、ホスト通信装置による第一のアドレスの割り当てに基づく通信状態の遷移に応じて、第二のアドレスを第一のアドレスと同一のアドレスに設定するとしてもよい。かかる構成により、第一のアドレスが割り当てられると、第二のアドレスを第一のアドレスと同一のアドレスに設定するため、ホスト通信装置によるデバイス通信装置の管理を簡素化することができる。

アドレス設定部は、ホスト通信装置により割り当てられていた第一のアドレスが変更された場合、第二のアドレスを変更後の第一のアドレスと同一のアドレスに設定することを特徴とする、請求項２に記載のデバイス通信装置。かかる構成により、第一のアドレスが、変更されても、該変更に連動して、第二のアドレスを再設定することにより、第一のアドレスと第二のアドレスの同一性を維持することができる。

周囲に存在する他のデバイス通信装置が利用する第二のアドレスを受信する受信部と、自己の第二のアドレスと受信部が受信した第二のアドレスとの競合を検出する競合検出部と、競合検出部による競合が検出された場合に、ホスト通信装置に競合の検出を通知をする競合通知部とを含むとしてもよい。かかる構成によれば、第二のアドレスの競合を第一のアドレスの競合と同視することができるため、第二のアドレスの競合を、第一のアドレスと第二のアドレスの再設定のトリガとすることが可能となる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ワイヤレスＵＳＢのデバイス通信装置によるワイヤレスＵＳＢのホスト通信装置との無線通信方法において、ホスト通信装置と管理情報の授受を行う際に用いる第二のアドレスを生成するステップと、ホスト通信装置とデータの授受を行う際に用いられる第一のアドレスを割り当てられるステップと、ホスト通信装置との通信状態を検出するステップと、通信状態の遷移に応じて、第二のアドレスを第一のアドレスと同一のアドレスに設定するステップとを含むことを特徴とする、無線通信方法が提供される。

かかる構成によれば、デバイス通信装置は、ホスト通信装置との通信状態の遷移、例えば第一の通信状態から第二の通信状態への遷移に応じて、管理情報の送受信用の第二のアドレスを、データ送受信用の第一のアドレスと同一のアドレスに変更することができる。したがって第二の通信状態においては、ホスト通信装置が第一のアドレスと第二のアドレスのアドレス変換処理をすることなくデバイス通信装置を識別することが可能となる。

ホスト通信装置による第一のアドレスの割り当てに基づく通信状態の遷移に応じて、第二のアドレスを第一のアドレスと同一のアドレスに設定するとしてもよい。かかる構成により、第一のアドレスが割り当てられると、第二のアドレスを第一のアドレスと同一のアドレスに設定するため、ホスト通信装置によるデバイス通信装置の管理を簡素化することができる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータをして、ワイヤレスＵＳＢのホスト通信装置により割り当てられ、ホスト通信装置とデータの授受を行う際に用いられる第一のアドレスを記憶するアドレス記憶部と、ホスト通信装置と管理情報の授受を行う際に用いる第二のアドレスを生成する第二アドレス生成部と、ホスト通信装置との通信状態を検出する状態検出部と、通信状態の遷移に応じて、第二のアドレスを第一のアドレスと同一のアドレスに設定するアドレス設定部とを含むことを特徴とする、デバイス通信装置として機能せしめることを特徴とする、コンピュータプログラムが提供される。

かかる構成によれば、デバイス通信装置は、ホスト通信装置との通信状態の遷移、例えば第一の通信状態から第二の通信状態への遷移に応じて、管理情報の送受信用の第二のアドレスを、データ送受信用の第一のアドレスと同一のアドレスに設定することができる。したがって、第二の通信状態においては、第一の通信状態でホスト通信装置が保持する必要のある第一のアドレスと第二のアドレスとの変換テーブルを用いることなく、また煩雑なアドレス変換処理を経ることなくデバイス通信装置を識別することが可能となる。

通信状態は、ホスト通信装置による第一のアドレスの割り当てがあったときに遷移するとしてもよい。かかる構成により、ホスト通信装置による第一のアドレスの割り当てがあった場合に通信状態が遷移したものと扱われ、第一のアドレスが割り当てられると、第二のアドレスを第一のアドレスと同一のアドレスに設定するため、ホスト通信装置によるデバイス通信装置の管理を簡素化することができる。

以上説明したように本発明によれば、ホスト通信装置とデバイス通信装置との通信状態に応じて、ホスト装置が無線アドレスとＵＳＢアドレスのアドレス変換処理をすることなくデバイス装置を識別することができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず、本実施形態によるワイヤレスＵＳＢの通信システムの構成例を説明する。

（１）ワイヤレスＵＳＢネットワークの通信システム
図１は、ワイヤレスＵＳＢネットワークの通信システム１００の構成例を示した説明図である。通信システム１００は、ホスト通信装置１１０と、デバイス通信装置１２１〜１２４とを含む。

ホスト通信装置１１０は、ワイヤレスＵＳＢ規格におけるホスト機能を備える無線通信装置である。デバイス通信装置１２１〜１２４は、ホスト通信装置に接続される無線通信装置である。図示したように、ホスト通信装置１１０による電波到達範囲内に存在するデバイス通信装置１２１〜１２４が端末としてホスト通信装置１１０と接続され、通信システム１００が形成されている。ホスト通信装置１１０およびデバイス通信装置１２１〜１２４と具体的装置の接続例を以下説明する。

（２）無線通信装置の接続例
図２は、ホスト通信装置１１０およびデバイス通信装置１２１〜１２４と具体的装置との接続例を示した説明図である。

上流のＵＳＢホストとなるホストコンピュータ１３０から、ＵＳＢ２．０等のケーブルを介してホスト通信装置１１０が接続され、さらに、下流のＵＳＢとなるデバイス通信装置１２１に、ＵＳＢ２．０等のケーブルを介してモニターＴＶ１３１が接続され、デバイス通信装置１２２に、ＵＳＢ２．０等のケーブルを介してデジタルカメラ１３２が接続され、デバイス通信装置１２３に、ＵＳＢ２．０等のケーブルを用いてビデオレコーダ１３３とビデオカムコーダ１３４が接続され、デバイス通信装置１２４に、ＵＳＢ２．０等のケーブルを介してプリンタ１３５が接続されている。

このように、ワイヤレスＵＳＢによる通信システムは、ホスト通信装置を中心としたネットワーク構造を形成する。なお、ホスト通信装置はデバイス通信装置とデータの授受を行う際に用いられるＵＳＢアドレス（第一のアドレス）を生成し、該ＵＳＢアドレスを各デバイス装置に割り当てる。

なお、なお図２において、ホスト通信装置１１０とホストコンピュータ１３０間、あるいは、デバイス通信装置１２１〜１２４と機器１３１〜１３５間の接続は、ＵＳＢ２．０等のケーブルに限らず任意に設計変更可能である。

また、ホスト通信装置１１０をホストコンピュータ１３０に内蔵するとしてもよい。同様に、各デバイス通信装置１２１〜１２４も、それぞれ接続されている機器１３１〜１３５に内蔵するとしてもよい。

次に、ワイヤレスＵＳＢによる通信方法について説明する。

（３）スーパーフレームの構成例
図３は、ワイヤレスＵＳＢによるスーパーフレームの構成例を示した説明図である。スーパーフレームは、スーパーフレームの周期として所定の時間が定義され、さらにＭＡＳ−０からＭＡＳ−２５５までの２５６個のメディアアクセススロット（ＭＡＳ）に細分化されている。ホスト通信装置１１０およびデバイス通信装置１２１〜１２４は、いずれかの上記ＭＡＳ期間を利用して、それぞれ通信を行うことができる。上記ＭＡＳの周期は、例えば２５６μｓとすることができる。

また、スーパーフレームには、ビーコン期間とデータ伝送領域とが図示したように配置されている。

ビーコン期間には、所定の間隔でビーコンスロットが設定されていて、通信装置ごとに固有のビーコンスロットを利用して周囲の通信装置との間で管理情報としての各種パラメータが交換される構成になっている。このビーコン期間の長さは、その時の周囲に存在する通信装置数に依存して、必要な長さが決定される。本実施形態では、ＭＡＳ−０からＭＡＳ−２までを用いて、ビーコンスロットＢＳ０〜ビーコンスロットＢＳ８までの計９個が用意されている。

（４）ビーコンスロットの利用設定例
図４は、ビーコンスロットの利用設定例を示した説明図である。より詳細には、１つのネットワークに含まれる通信装置１２１〜１２５のそれぞれが、周囲の通信装置との間で利用されていないビーコンスロットを通知しあうことで、自己の利用するビーコンスロットを選定した結果を示している。なお、図１および図２ではデバイス通信装置（通信装置）が４台の場合を図示したが、図４においては５台の場合を図示している。

図示の例では、通信装置１２１はビーコンスロットＢＳ２で自己のビーコンを送信し、通信装置１２２はビーコンスロットＢＳ３で自己のビーコンを送信し、通信装置１２３はビーコンスロットＢＳ４で自己のビーコンを送信し、通信装置１２４はビーコンスロットＢＳ５で自己のビーコンを送信し、通信装置１２５はビーコンスロットＢＳ６で自己のビーコンを送信する構成例が示されている。

さらに、ビーコンスロットＢＳ０、ビーコンスロットＢＳ１、ビーコンスロットＢＳ７、およびビーコンスロットＢＳ８は、このネットワークに新規に参入してくる通信装置の利用のために確保される構成となっている。

（５）ビーコンフレームの構成例
図５は、上述したビーコンスロットに送信されるビーコンフレーム３０の構成例を示した説明図である。該ビーコンフレーム３０は、スーパーフレームの管理領域であるビーコン期間に各通信装置から送信され、このビーコンフレーム３０を受信することによって、周囲の通信装置との間で管理情報としての各種パラメータが交換される。

ビーコンフレーム３０は、図５に示したように、ＭＡＣヘッダ情報３００と、ヘッダーチェックシーケンス（ＨＣＳ）３１０と、ビーコンペイロード情報３２０と、フレームチェックシーケンス（ＦＣＳ）３３０とを含む。

さらに、ＭＡＣヘッダ情報３００は、フレーム制御情報３０１と、受信先アドレスである届け先アドレス３０２と、送信元アドレスである送り元アドレス３０３と、シーケンス番号などのシーケンス制御情報３０４と、アクセス制御に必要なパラメータが記載されたアクセス制御情報３０５とを含む。ここで、ホスト通信装置との接続時において、送り元アドレス３０３には自己が生成する無線アドレスが用いられる。

また、ビーコンペイロード情報３２０は、通信装置固有のパラメータである固有情報３２１と、ビーコンスロット利用を示したビーコン利用情報３２２と、通信装置のケーパビリティを示す能力情報３２３と、ハイバネーションモードで動作する場合に付加される休眠モード情報３２４と、ＤＲＰ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）予約をしているＭＡＳ位置を示すＤＲＰ予約情報３２５と、ＤＲＰ予約に利用可能なＭＡＳ位置を示したＤＲＰ利用情報３２６と、ＰＣＡ（Ｐｒｉｏｒｉｔｉｚｅｄ Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ａｃｃｅｓｓ）通信に利用する可能性のあるＭＡＳ位置を示したＰＣＡ利用情報３２７と、受信先通信装置に送信するデータが存在することを示す送信情報３２８と、を含む。

なお、これらの各種パラメータを、必要に応じて追加、削除してビーコンフレーム３０を構成するとしてもよい。

（６）ＭＡＳの設定例
図６は、上記ビーコンフレーム３０に含まれるＤＲＰ予約やＤＲＰ利用情報によるＭＡＳの設定例をビットマップ形式で示した説明図である。

ＤＲＰは、１６ＭＡＳごとに１つのゾーンを示すゾーンビットマップ（０〜１５）と、ゾーン毎にＭＡＳのビットを示すＭＡＳビットマップ（０〜１５）とのビットを組み合わさることによって指定（ＤＲＰ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）される。

例えば、ゾーンビットマップが全てのＭＡＳを指定する「１」であり、ＭＡＳビットマップの１５のみが「１」に設定された場合、各ビットマップの論理和をとり、図６の太枠領域ｘ、すなわちＭＡＳ１５、３１、４７、６３、７９、９５、１１１、１２７、１４３、１５９、１７５、１９１、２０７、２２３、２３９および２５５の利用が指定されたことを意味する。

（７）アクセス制御
図７は、上記のようにして設定されたＭＡＳにおけるアクセス制御の流れを示した説明図である。

各ＭＡＳにおけるアクセス制御は、まず、ワイヤレスＵＳＢのホスト通信装置からＭＭＣフレーム４０が送信される。該ＭＭＣフレーム４０には、ホスト通信装置を識別するための情報、ホスト通信装置からデバイス通信装置への下りデータの開始時間、デバイス通信装置からホスト通信装置への上りデータの開始時間および次のＭＭＣフレーム送信時間などのパラメータが記載されている。

したがって、ＭＭＣフレーム４０を受信すると、以降の下りデータ４１、上りデータ４２、上りＡＣＫ４３、次回のＭＭＣフレーム４４の送受信のタイミングを設定することができる。

このように設定されたタイミングにしたがって、下りデータ４１、上りデータ４２、上りＡＣＫ４３および当該周期の繰り返しのデータ４４〜４７の送受信が行われる。

（８）ＭＭＣフレームの構成
図８は、ＭＭＣフレーム４０の構成を示した説明図である。ＭＭＣフレーム４０は、ＭＡＣヘッダ情報４１０、ＨＣＳ（ヘッダーチェックシーケンス）４２０、ＭＭＣペイロード情報４３０およびＦＣＳ（フレームチェックシーケンス）４４０を含む。

ＭＡＣヘッダ情報４１０は、ビーコンフレーム３０のＭＡＣヘッダ情報３００と実質的に同一であるので説明を省略する。ＨＣＳ４２０はヘッダーのエラーを検出するために付加される情報である。

ＭＭＣペイロード情報４３０は、ＷＵＳＢコード４３１、ＭＭＣコード４３２、次回ＭＭＣ情報４３３、予約用情報４３４、ＷＵＳＢ時刻情報４３５、ＷＵＳＢホスト情報エレメント４３６およびＷＵＳＢチャネル時間割当エレメント４３７を含む。

ＷＵＳＢコード４３１は、当該ＭＭＣフレーム４０がワイヤレスＵＳＢのフレームであることを示すコードである。ＭＭＣコード４３２は、当該フレーム４０がＭＭＣフレームであることを示すコードである。次回ＭＭＣ情報４３３は、次に送信されるＭＭＣフレームまでの時間を示す情報である。

予約用情報４３４は、将来の拡張のために用意された情報を追加するための空間である。ＷＵＳＢ時刻情報４３５は、ワイヤレスＵＳＢの同期時間を示す情報である。ＷＵＳＢホスト情報エレメント４３６は、ワイヤレスＵＳＢのホスト通信装置を識別するためのホスト識別子である。ＷＵＳＢチャネル時間割当エレメント４３７は、ＭＡＳ内の時分割多重アクセス制御時間が記載された情報である。なお、上記の各情報は、必要や目的応じて追加、削除することとしてもよい。

（９）デバイス通信装置の構成
次に、本実施形態によるデバイス通信装置１２０の構成について説明する。

図９は、本実施形態によるデバイス通信装置１２０の構成を示した説明図である。デバイス通信装置１２０は、アンテナ１４２、高周波無線処理部１４６、物理層ベースバンド部１５０、データバッファ１５４、ビーコン解析部１５８、ビーコン情報管理部１６０、ビーコン生成部１６２、利用ＤＲＰＭＡＳ設定部１６６、ＭＭＣコマンド解析部１６８、アドレス設定部１７０、データ送受信設定部１７２、エニュミレーション処理部１７４、ＷＵＳＢ動作状態管理部１７６、アプリケーションインターフェース１７８、ユーザインターフェース１８０およびＣＰＵ１９０を含む。

アンテナ１４２は、ホスト通信装置や外部装置と高周波無線信号により所定の情報の送受信をすることができ、送信部および受信部として機能する。上記所定の情報には、ビーコン信号や、ＤＲＰＭＡＳ内で送受信されるデータなどが該当する。

高周波無線処理部１４６は、アンテナ１４２が受信した高周波無線信号を増幅し、受信信号に変換する。また、アンテナ１４２から送信する所定の情報を高周波無線信号としての送信信号に変換する機能を有する。

物理層ベースバンド部１５０は、受信信号を復調処理して受信データに変換したり、送信データを変調処理して送信信号に変換したりする。変調、復調方式としては、ここではマルチバンドＯＦＤＭ方式のウルトラワイドバンド信号が用いられるが、この他にも直接拡散方式や、周波数ホッピング方式などがあげられる。データバッファ１５４は受信データや送信データを格納する。

ビーコン解析部１５８は、周囲に存在する通信装置のビーコンフレームを解析する。また、図５を用いて説明したビーコンフレームの届け先アドレスや送り元アドレスを解析し、他の通信装置の送り元アドレスと自己の無線アドレスとの競合を検出する競合検出部としての機能も有する。競合が検出された場合、アンテナ１４２が競合通知部として機能し、ホスト通信装置に無線アドレスの競合を通知する。

ビーコン情報管理部１６０は、ビーコンフレームに含まれる各種情報を、利用しやすい情報に処理し、格納および管理する。ビーコン生成部１６２は、自己が送信するビーコンフレームを生成する機能を有する。

利用ＤＲＰＭＡＳ設定部１６６は、ビーコンフレームに含まれるＤＲＰ予約情報に基づいて、データの送受信に利用するＭＡＳ（タイムスロット）を設定する。例えば、他の通信装置が図６で示した太枠領域ｘの使用を予約していた場合には、他のＭＡＳの利用を設定することができる。

ＭＭＣコマンド解析部１６８は、ＭＡＳでホスト通信装置により送信されたＭＭＣフレームを解析する。具体的には、ＷＵＳＢコード、ＭＭＣコード、次回ＭＭＣ情報などを解析して、以降の下りデータ、上りデータ、上りＡＣＫ、次回のＭＭＣフレームの送受信のタイミングを把握することができる。

アドレス設定部１７０は、ホスト通信装置と未接続の場合、まず無線アドレスに後述する自己が生成したアドレス（第二のアドレス）を設定する。そして、ホスト通信装置から、データの授受を行う際に用いられるＵＳＢアドレス（第一のアドレス）が正式に割り当てられると、無線アドレスを、ＵＳＢアドレスと同一のアドレスに設定する。すなわち、ＵＳＢアドレスのアドレス割り当てによりホスト通信装置との通信状態が遷移すると、無線アドレスを、ＵＳＢアドレスと同一のアドレスに設定する。

かかる構成により、ＵＳＢアドレスが割り当てられると、無線アドレスをＵＳＢアドレスと同一のアドレスに設定するため、ホスト通信装置によるデバイス通信装置の管理を簡素化することができる。

また、アドレス設定部１７０は、ＵＳＢアドレスが割り当てられた後にＵＳＢアドレスが変更された場合、無線アドレスを、ＵＳＢアドレスの変更に連動して、ＵＳＢアドレスと同一のアドレスに変更することができる。かかる構成により、無線アドレスとＵＳＢアドレスとの同一性を維持することができる。

また、ビーコン解析部１５８により他の通信装置との無線アドレスの競合が検出された場合、無線アドレスを再設定することができる。なお、無線アドレスの競合は、ＵＳＢアドレスの競合に直結しかねないので、無線アドレスの競合が検出された場合は、競合通知部としてのアンテナ１４２からホスト通信装置に、無線アドレスの競合を通知し、ＵＳＢアドレスの再設定を要求するとしてもよい。

さらに、一のホスト通信装置は、デバイス通信装置ごとに固有のＵＳＢアドレスを割り当てるため、他の通信装置から自己のＵＳＢアドレスと同一のアドレスのビーコンを受信した場合、周囲に他のホスト通信装置およびデバイス通信装置が存在していると判断することができる。また、デバイス通信装置はホスト通信装置が割り当てたアドレス空間を使用するため、同一のホスト通信装置に接続されているデバイス通信装置のビーコンを識別することができる。

データ送受信設定部１７２は、ＭＭＣフレームにより指定されたタイミングでデータの送受信を行う。エニュミレーション処理部１７４は、ワイヤレスＵＳＢのエニュミレーション処理を代行する。

ＷＵＳＢ動作状態管理部１７６は、ワイヤレスＵＳＢの動作状態を管理し、また、ホスト通信装置との通信状態を検出する状態検出部、あるいはホスト通信装置からのＵＳＢアドレスの割り当ての有無を判断する判定部としても機能する。該ホスト通信装置との通信状態の詳細については、図１０を用いて後述する。

アプリケーションインターフェース１７８は、デバイス通信装置に有線または無線で接続される機器との間でデータの授受を行うことができる。ユーザインターフェース１８０は、ホスト通信状態との通信状態を表示したり、動作の設定を行ったりする機能を有する。

ＣＰＵ１９０は、コンピュータ稼動形式の実効命令形式で動作プログラムなどが記述され、デバイス通信装置による一連の動作を制御する。より詳細には、ホストＩＤ格納部１９１、ＭＡＳ管理部１９２、暗号情報管理部１９３、バッファ管理部１９４、アドレス生成部１９５およびアドレス記憶部１９６を含む。

ホストＩＤ格納部１９１は、デバイスが事前に接続することができるホストから受け取ったホストＩＤを格納しておき、これにビーコンフレームやＭＭＣフレームの送受信により獲得したホスト通信装置のＩＤを比較することで周囲に該当するホストが存在することを把握する。ＭＡＳ管理部１９２は、ＭＡＳの予約や予約状態の記憶などのＭＡＳに関する全般の管理を行う。

暗号情報管理部１９３は、ホスト通信装置とデータの送受信をする際の、データの暗号化処理プログラムが格納され、該暗号化処理プログラムによりデータの暗号化を行う。バッファ管理部１９４は、データバッファ１５４の管理全般を行う。

第二アドレス生成部としてのアドレス生成部１９５は、必要に応じて無線アドレスの生成を行う。必要に応じてとは、例えば、ホストから第一のアドレスが割当てられていない場合などに、ホスト通信装置と接続しようとする場合や、他のデバイス通信装置の無線アドレスとの競合が生じた場合があげられる。ＵＳＢ規格によれば、ホスト通信装置と接続しようとする際に用いる無線アドレスについての記載が無いが、本実施形態のようにデバイス通信装置が自ら無線アドレスを生成することで、他の通信装置の利用するアドレスと衝突することなく、ホスト通信装置と接続することが可能となる。

また、他のデバイス通信装置の無線アドレスとの競合が生じた場合に無線アドレスおよびＵＳＢアドレスを再設定することにより、不要な情報を受信するという問題を防止することができる。

アドレス記憶部１９６は、自己が生成した無線アドレスと、ホスト通信装置から割り当てられたＵＳＢアドレスとを記憶する。該無線アドレスは、ホスト通信装置との通信状態の遷移に応じてＵＳＢアドレスと同一のアドレスに変更される。

（１０）通信状態の遷移
次に、ワイヤレスＵＳＢにおけるデバイス通信装置とホスト通信装置との通信状態の遷移について説明する。

図１０は、デバイス通信装置とホスト通信装置との通信状態の遷移の様子を示した説明図である。

ホスト通信装置と通信ができない状態を未接続状態２１０として示している。デバイス通信装置がホスト通信装置を認識すると、非認証デバイスアドレス（０ＦＦＨ）を設定してホスト通信装置に接続要求を行う。そして、ホスト通信装置より確認応答（Ｃｏｎｎｅｃｔ ＡＣＫ）を受信すると、接続が確保された状態である接続状態２２０のうち、認証されていないが接続の認められた非認証状態２３０となる。なお、該確認応答には、ホストと非認証状態であっても一時的に通信を行うためのアドレスが割り当てられる構成となっている。

そして、デバイス通信装置とホスト通信装置は所定の認証処理を経た後、デバイス通信装置はＵＳＢアドレスのない状態としてＵＳＢアドレスを０に設定され、認証済みの認証状態２４０のうちの、アドレスの割り当てのない初期状態２５０となる。

その後、デバイス通信装置にホスト通信装置から認証されたＵＳＢアドレス情報が送信されると、アドレスが割り当てられたアドレス状態２６０となる。本実施形態によれば、初期状態２５０からアドレス状態２６０に遷移する際に、無線アドレスをＵＳＢアドレスに設定することができる。そして、所定のパラメータ交換の後、デバイス通信装置とホスト通信装置とが通信のできる通信状態２７０となる。

また、認証状態２４０（初期状態２５０、アドレス状態２６０および通信状態２７０を含む）で、所定の時間通信が行われないと、再接続の確認を行う再接続状態２８０となる。ここで所定の処理を経ると、再び非認証状態２３０となる。

また、接続状態（非認証状態２３０および再接続状態２８０）で、デバイス通信装置がホスト通信装置の電波到達範囲を脱してしまった場合や、所定の時間にわたり認証処理されなかった場合に、再び未接続状態２１０となる。

次に、本実施形態によるデバイス通信装置１２０における動作の流れを説明する。

（１１）デバイス通信装置おける動作
図１１は、本実施形態によるデバイス通信装置１２０における動作の流れを示した説明図である。デバイス通信装置は、まず電源投入後、無線アドレスが存在するか判断し（Ｓ５０１）、存在しないと判断した場合は、自己の周囲で利用している使用中アドレス情報を獲得する（Ｓ５０２）。ここで未使用のアドレスのうち、その１つを自己の利用する無線アドレスとして登録する（Ｓ５０３）。

Ｓ５０１で無線アドレスが存在すると判断した場合、およびＳ５０３で無線アドレスを登録した後、無線アドレスが存在する状態で、ワイヤレスのＵＳＢデバイス通信装置の現在の状態を獲得する（Ｓ５０４）。続いて、該状態が未接続状態２１０であるか否かを判断する（Ｓ５０５）。

未接続状態２１０であると判断した場合は、ＷＵＳＢの非認証アドレス（０ＦＦＨ）を設定し（Ｓ５０６）、ホスト通信装置にワイヤレスＵＳＢコネクト要求を送信し（Ｓ５０７）、そのコネクト要求の受領確認（Ｃｏｎｎｅｃｔ ＡＣＫ）を受領すると（Ｓ５０８）、通信状態が非認証状態に遷移し（Ｓ５０９）、ホスト通信装置から指定された一時的な仮アドレスを登録する（Ｓ５１０）。

そして、周囲の無線通信装置のビーコンから、他の無線通信装置が利用する無線アドレスを確認して、アドレスの競合の有無を判断する（Ｓ５１６）。競合が有ると判断した場合には、無線アドレスを削除し（Ｓ５１７）、Ｓ５０１に戻る構成になっている。競合が無いと判断した場合には、無線アドレスを維持したままＳ５０１に戻る構成になっている。

Ｓ５０５において状態が未接続状態２１０でないと判断された場合、状態が非認証状態２３０であるか否かを判断する（Ｓ５１１）。状態が非認証状態であると判断した場合、所定の認証処理（４ Ｗａｙ Ｈａｎｄｓｈａｋｅ）を行ない（Ｓ５１２）、その認証処理が完了したら（Ｓ５１３）、デバイス通信装置はアドレスを０に設定され（Ｓ５１４）、初期状態２５０に遷移する（Ｓ５１５）。続いて上述のＳ５１６に移行する。

Ｓ５１１において、状態が非認証状態２３０でないと判断した場合、状態が初期状態２５０であるか否かを判断する（Ｓ５１８）。状態が初期状態２５０であると判断した場合、ホスト通信装置からＵＳＢアドレスが割り当てられることで（Ｓ５１９）、デバイス通信装置は、以降ワイヤレスＵＳＢの通信を行なうためにそのアドレスを登録し（Ｓ５２０）する。続いて、無線アドレスも、そのＵＳＢアドレスに変更し（Ｓ５２１）、アドレスが割り当てられた状態であるアドレス状態２６０に遷移する（Ｓ５２２）。続いて、後述のＳ５２３に移行する。

Ｓ５１８において、状態が初期状態２５０でないと判断した場合、状態がアドレス状態２６０であるか否かを判断する（Ｓ５２３）。アドレス状態２６０であると判断した場合、デバイス通信装置はホスト通信装置との間でコンフィギュアー処理を行ない（Ｓ５２４）、このコンフィギュアー処理が完了すると（Ｓ５２５）、通信ができる状態である通信状態２７０に遷移する（Ｓ５２６）。続いて、後述のＳ５２７に移行する。

Ｓ５２３において、状態がアドレス状態２６０でないと判断した場合、状態が通信状態２７０であるか否かを判断する（Ｓ５２７）。その後、データの受信があるたびに（Ｓ５２８）、ホストとの接続が確保されていることを把握するためのＴｒｕｓｔ Ｔｉｍｅｒを起動する（Ｓ５２９）。

しかし、所定のＴｒｕｓｔ Ｔｉｍｅｏｕｔ時間にわたりホスト通信装置と通信がないと（Ｓ５３０）、再接続の確認を行なう状態である再接続状態２８０に遷移し（Ｓ５３１）、あわせて無線アドレスも削除する（Ｓ５３２）。

Ｓ５３０においてＴｒｕｓｔ Ｔｉｍｅｏｕｔが発生していない場合であって、ホスト通信装置から、ＵＳＢアドレスの変更通知を受領したとき（Ｓ５３３）、そのＵＳＢアドレスに変更をすると共に、無線アドレスも新たなＵＳＢアドレスに変更する（Ｓ５３４）。

そして、さらに周囲の無線通信装置のビーコンから、他の無線通信装置が利用する無線アドレスを確認して、アドレスの競合が発生した場合は（Ｓ５３５）、その旨をホスト通信装置に通知するアドレス競合通知を設定し（Ｓ５３６）、ホスト通信装置にその通知を送信する（Ｓ５３７）とともに、Ｓ５３２で無線アドレスを削除して、Ｓ５０１に戻る構成になっている。

ここで、ＵＳＢアドレスを再設定したにも拘らず、それに追従して再設定した無線アドレスが競合してしまう場合について図１２を用いて説明する。

図１２は、無線アドレスの競合の様子を示した説明図である。ホスト通信装置であるホストＡ６１０の通信できる範囲を点線で電波到達範囲６１２を、またホストＡと通信するデバイス通信装置であるデバイスＡ６１４を示している。同様に、ホストＢ６２０およびホストＣ６３０、電波到達範囲６２２および電波到達範囲６３２、デバイスＢ６２４およびデバイスＣ６３４を示している。

図１２において、デバイスＢ６２４は、ホストＡ６１０の電波到達範囲６１２内に含まれ、ホストＡはデバイスＢ６２４の発信するビーコンを受信することができる。したがって、デバイスＢ６２４の無線アドレスに基づいて、デバイスＡ６１４とデバイスＢ６２４の無線アドレスおよびＵＳＢアドレスの競合を検出することができる。このような場合、ホストＡ６１０はデバイスＡ６１４に新たなＵＳＢアドレスを割り当てる。

しかし、デバイスＣ６３４は、ホストＡ６１０の電波到達範囲６１２の範囲外であるため、ホストＡ６１０はデバイスＣ６３４の発信するビーコンを受信することができない。すなわち、デバイスＣ６３４はホスト６１０から見て隠れ端末であり、デバイスＡ６１４とデバイスＣ６３４の無線アドレスおよびＵＳＢアドレスの競合を直接検出することができない。

かかる問題を解決するために、本実施形態よれば、デバイスＡ６１４とデバイスＣ６３４とがビーコンを交換する。そして、自己の無線アドレスと同一のアドレスをデバイスＣ６３４が利用していた場合、ＵＳＢアドレスも同一のアドレスが割り当てられていると判断し、ホストＡ６１０に対してＵＳＢアドレスの再割当を要求することができる。

すなわち、本実施形態によれば、従来の無線通信方法では検出できなかった隠れ端末とのＵＳＢアドレスの競合を検出することが可能であり、ホスト通信装置へのＵＳＢアドレスの再割当の要求をすることができる。

デバイス通信装置の動作の説明に戻り、Ｓ５２７において状態が通信状態２７０でないと判断した場合、状態が再接続状態２８０であるか否かを判断する（Ｓ５３８）。再接続状態２８０であると判断した場合、ＷＵＳＢの非認証アドレス（０ＦＦＨ）、もしくは過去にホストから割当てられたアドレスを設定し（Ｓ５３９）、ホスト通信装置にワイヤレスＵＳＢの再コネクト要求を送信し（Ｓ５４０）、その再コネクト要求の受領確認（Ｒｅｃｏｎｎｅｃｔ ＡＣＫ）を受領したら（Ｓ５４１）、状態を非認証状態２３０に遷移させ（Ｓ５４２）、ホストから指定された一時的な仮アドレスを登録する（Ｓ５４３）。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

ワイヤレスＵＳＢの通信システムの構成例を示した説明図である。 ホスト通信装置およびデバイス通信装置と具体的装置との接続例を示した説明図である。 ワイヤレスＵＳＢによるスーパーフレームの構成例を示した説明図である。 ビーコンスロットの利用設定例を示した説明図である。 上述したビーコンスロットに送信されるビーコンフレームの構成例を示した説明図である。 ＭＡＳの設定例をビットマップ形式で示した説明図である。 ＭＡＳにおけるアクセス制御の流れを示した説明図である。 ＭＭＣフレームの構成を示した説明図である。 本実施形態によるデバイス通信装置の構成を示した説明図である。 デバイス通信装置とホスト通信装置との通信状態の遷移の様子を示した説明図である。 本実施形態によるデバイス通信装置における動作の流れを示した説明図である。 無線アドレスの競合の様子を示した説明図である。

符号の説明

１００ ワイヤレスＵＳＢネットワーク
１１０ ホスト通信装置
１２０〜１２５ デバイス通信装置
１４２ アンテナ
１５８ ビーコン解析部
１７０ アドレス設定部
１７６ ＷＵＳＢ動作状態管理部
１９５ アドレス生成部
１９６ アドレス記憶部

Claims (9)

1. ワイヤレスＵＳＢのホスト通信装置と前記ホスト通信装置に接続されるワイヤレスＵＳＢのデバイス通信装置とを含む無線通信システムにおいて：
   前記ホスト通信装置は、
   前記デバイス通信装置とデータの授受を行う際に用いる第一のアドレスを生成する第一アドレス生成部と；
   前記第一のアドレスを前記デバイス通信装置に割り当てる第一アドレス割当部と；
   を含み、
   前記デバイス通信装置は、
   前記ホスト通信装置に割り当てられた前記第一のアドレスを記憶するアドレス記憶部と；
   前記ホスト通信装置と管理情報の授受を行う際に用いる第二のアドレスを生成する第二アドレス生成部と；
   前記ホスト通信装置との通信状態を検出する状態検出部と；
   前記状態検出部が検出する通信状態の遷移に応じて、前記第二のアドレスを前記第一のアドレスと同一のアドレスに設定するアドレス設定部と；
   を含むことを特徴とする、無線通信システム。
2. ワイヤレスＵＳＢのホスト通信装置に接続されるワイヤレスＵＳＢのデバイス通信装置として機能する無線通信装置において：
   前記ホスト通信装置により割り当てられ、前記ホスト通信装置とデータの授受を行う際に用いられる第一のアドレスを記憶するアドレス記憶部と；
   前記ホスト通信装置と管理情報の授受を行う際に用いる第二のアドレスを生成する第二アドレス生成部と；
   前記ホスト通信装置との通信状態を検出する状態検出部と；
   前記状態検出部が検出する通信状態の遷移に応じて、前記第二のアドレスを前記第一のアドレスと同一のアドレスに設定するアドレス設定部と；
   を含むことを特徴とする、無線通信装置。
3. 前記アドレス設定部は、前記ホスト通信装置による前記第一のアドレスの割り当てに基づく前記通信状態の遷移に応じて、前記第二のアドレスを前記第一のアドレスと同一のアドレスに設定することを特徴とする、請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記アドレス設定部は、前記ホスト通信装置により割り当てられていた前記第一のアドレスが変更された場合、前記第二のアドレスを前記変更後の第一のアドレスと同一のアドレスに設定することを特徴とする、請求項２に記載の無線通信装置。
5. 周囲に存在する他のデバイス通信装置が利用する第二のアドレスを受信する受信部と；
   自己の第二のアドレスと前記受信部が受信した第二のアドレスとの競合を検出する競合検出部と；
   前記競合検出部による競合が検出された場合に、前記ホスト通信装置に競合の検出を通知をする競合通知部と；
   を含むことを特徴とする、請求項２に記載の無線通信装置。
6. ワイヤレスＵＳＢのデバイス通信装置によるワイヤレスＵＳＢのホスト通信装置との無線通信方法において：
   前記ホスト通信装置と管理情報の授受を行う際に用いる第二のアドレスを生成するステップと；
   前記ホスト通信装置とデータの授受を行う際に用いられる第一のアドレスを割り当てられるステップと；
   前記ホスト通信装置との通信状態を検出するステップと；
   前記通信状態の遷移に応じて、前記第二のアドレスを前記第一のアドレスと同一のアドレスに設定するステップと；
   を含むことを特徴とする、無線通信方法。
7. 前記ホスト通信装置による前記第一のアドレスの割り当てに基づく前記通信状態の遷移に応じて、前記第二のアドレスを前記第一のアドレスと同一のアドレスに設定することを特徴とする、請求項６に記載の無線通信方法。
8. コンピュータをして、
   ワイヤレスＵＳＢのホスト通信装置により割り当てられ、前記ホスト通信装置とデータの授受を行う際に用いられる第一のアドレスを記憶するアドレス記憶部と；
   前記ホスト通信装置と管理情報の授受を行う際に用いる第二のアドレスを生成する第二アドレス生成部と；
   前記ホスト通信装置との通信状態を検出する状態検出部と；
   前記通信状態の遷移に応じて、前記第二のアドレスを前記第一のアドレスと同一のアドレスに設定するアドレス設定部と；
   を含むことを特徴とする、無線通信装置として機能せしめることを特徴とする、コンピュータプログラム。
9. 前記通信状態は、前記ホスト通信装置による前記第一のアドレスの割り当てがあったときに遷移することを特徴とする、請求項８に記載のコンピュータプログラム。
   
   
   
   
   
   

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