JP4398886B2 - 通信端末装置、通信システム、通信方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、複数の通信端末装置の間で通信を行う技術に関する。

近年、情報端末の小型化および軽量化が実現されたことにより、情報端末を持ち運ぶことが一般的になってきた。それに伴い、いわゆるオンデマンド型の通信として無線アドホックネットワークを構築する研究が盛んに行われている。
アドホックネットワークでは、基地局やアクセスポイントが不要となるため、このようなインフラストラクチャが存在しない場所でも簡易にネットワークを構築することができる。
このアドホックネットワークを利用すると、たとえば複数のユーザが携帯型ゲーム機を持ち寄って相互に無線通信することで、一緒にゲームを楽しむことも可能となる。

アドホックネットワークは、IEEE802.11やブルートゥース(Bluetooth)などの技術を用いて、端末同士が通信することで構築される。外部電源から電力供給を常時受けられる場合には問題ないが、携帯型の端末の場合は、限られたバッテリ電力により駆動されるものであるため、バッテリの消費をできるだけ抑えることが好ましい。そのため、IEEE802.11のような通信規格においても、省電力モードにおける電力制御処理が標準化されている。

図１（Ａ）〜（Ｄ）は、IEEE802.11で標準仕様化されている省電力モードにおけるステーション動作を示すタイミングチャートである。

図１（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、まず、ステーション（無線通信端末装置）ＳＴＡ〜ＳＴＤのいずれかが、ビーコン(Beacon)信号ＢＣＮを送信する。ビーコン信号ＢＣＮは報知信号であり、全てのステーションに対して通信される。
トラフィック発生通知メッセージ(Announcement Traffic Indication Message: ATIM)ウィンドウと呼ばれる時間ウィンドウが、ビーコン信号ＢＣＮの送信に続いて開始される。このウィンドウは、ノードがアクティブな状態を保たなければならない時間である。
IEEE802.11標準の省電力モードでは、各ステーションが、ATIMウィンドウ中に、ATIM信号を送信して、他のステーションがスリープ(Sleep)することを防ぐことができる。

図１（Ａ）〜（Ｄ）の例では、ステーションＳＴＢが、ステーションＳＴＣに対してユニキャストでATIM信号を送信しており、ステーションＳＴＣがステーションＳＴＢに受信確認のためのACK(ACKnowledge)信号を返信している。
ステーションＳＴＡおよびステーションＳＴＤは、ATIM信号を送信または受信していないため、ATIMウィンドウの終了後、スリープ状態にはいることができる。
一方、ステーションＳＴＢおよびステーションＳＴＣはスリープ状態に入ることはできず、ATIMウィンドウの終了後、ステーションＳＴＢはステーションＳＴＣにデータを送信し、ステーションＳＴＣは、データ受信後、ステーションＳＴＢにACK信号を返信する。このビーコン間隔ＢＣＮＩが終了する前に、ステーションＳＴＡおよびステーションＳＴＤは、ビーコン信号ＢＣＮを送信または受信するために起動される。次のATIMウィンドウでは、どのステーションもATIM信号を送受信しなかったため、ATIMウィンドウの終了後、全ステーションＳＴＡ〜ＳＴＤがスリープ状態にはいっている。

なお、図１（Ａ）〜（Ｄ）に示したタイミングチャートでは、IEEE802.11標準の省電力モードを説明するために、ごく単純なケースを例にあげたが、複数の携帯型ゲーム機によりネットワークが構築されている場合には、それぞれのゲーム機のステータス情報を相互に渡し合う必要があるため、より多くの信号が通信されることになる。リアルタイム性の要求が高いゲームアプリケーションにおいては、ステータス情報が頻繁に更新される必要があり、マルチキャスト(Multicast)通信でデータを送信することが好ましい。

ところで、上述したように、アドホックネットワークを利用すると、たとえば複数のユーザが携帯型ゲーム機を持ち寄って相互に無線通信することで、一緒にゲームを楽しむことが可能となる。

このように、複数のゲーム機を持ち寄って相互に無線通信することで、ゲームを楽しむことができるが、リアルタイム性を重視した関連する技術においては、通信中におけるネットワークへの途中参加、途中離脱、消失したステーション（通信端末）の検出、およびコーディネータ(Coordinator)機能の交代する機能を有しておらず、通信中におけるネットワークへの途中参加、途中離脱、消失したステーション（通信端末）の検出、およびコーディネータ(Coordinator)機能の交代する機能を合わせ持つ通信端末の実現が望まれている。

本発明の目的は、通信中におけるネットワークへの途中参加、途中離脱、消失したステーション（通信端末）の検出、または／およびコーディネータ(Coordinator)機能の交代する機能を実現できる端末装置、通信システム、通信方法、およびプログラムを提供することにある。

本発明の第１の観点は、１つ以上の他の通信端末装置とグループを構成してグループ内で通信を行う通信端末装置であって、他の通信端末装置に少なくとも報知信号、および／または通信パラメータを送信する送信部と、他の通信端末装置から少なくとも報知信号、および／または通信パラメータを受信する受信部と、ネットワークに関する通信パラメータに応じた通信制御が可能で、上記受信部で受信した通信パラメータに従った通信形態に切り替え可能な制御部とを有する。

本発明の第２の観点は、１つ以上の他の通信端末装置とグループを構成してグループ内で通信を行う通信システムであって、各通信端末装置は、他の通信端末装置に少なくとも報知信号、および／または通信パラメータを送信する送信部と、他の通信端末装置から少なくとも報知信号、および／または通信パラメータを受信する受信部と、ネットワークに関する通信パラメータに応じた通信制御が可能で、上記受信部で受信した通信パラメータに従った通信形態に切り替え可能な制御部とを有する。

好適には、上記制御部は、少なくとも通信パラメータに基づいて、上記グループ内の通信に対する途中参加、途中離脱、上記報知信号を送信するコーディネータとしての機能の交代を判断可能である。

好適には、各通信端末装置は、ネットワークにおけるグループ内のコーディネータとして機能可能で、コーディネータの消失を報知信号と他の通信端末装置からのフレームの不受信によって検出し、所定のターゲットの報知信号送信時刻における送信タイミングがネットワーク内で最短であった場合に、自身が新たなコーディネータとなり報知信号の送信を行うことができる機能を有する。

好適には、各通信端末装置は、すでに所定モードに遷移した通信状態にあるコーディネータとして機能し、コーディネータ機能の交代要求を行う通信端末装置に対して交代要求フレームを送信し、コーディネータとして機能していない通信端末装置にコーディネータ機能を移管することのできる機能を有する。

好適には、各通信端末装置は、通信端末からのコーディネータ機能の交代要求フレームに応答し、コーディネータ機能の移管を受け入れて報知信号を送信し、コーディネータ機能を担うことができる機能を有する。

好適には、上記制御部は他の通信端末装置から受信した信号に基づいて当該他の通信端末装置の送信タイミングを検出し、上記送信部が検出したタイミングを用いて送信するように制御する。

好適には、上記制御部は、任意のチャネルで通信されているすべてのネットワークから検出した送信タイミング一覧の最大値よりも、所定のスロット分だけ大きいタイミングで送信可能なように制御する。

好適には、上記送信部は、所定のサイクリックな報知信号ナンバーを持った報知信号フレームを一定周期で送信可能で、上記制御部は、任意の報知信号ナンバーの時点でネットワーク内の情報を更新でき、かつ、通信端末装置の送信するフレームを受信するために受信時間を通常よりも長くするように制御する。

好適には、上記制御部は、報知信号の情報が変更になった場合にその報知信号の間隔以降、その報知信号の情報を反映した送受信を行うことのできるように制御する。

好適には、報知信号の送信を送信順序値と同期させることのできる機能を有する。

本発明の第３の観点は、１つ以上の他の通信端末装置とグループを構成してグループ内で通信を行う通信方法であって、他の通信端末装置に少なくとも報知信号、および／または通信パラメータを送信するステップと、他の通信端末装置から少なくとも報知信号、および／または通信パラメータを受信するステップと、受信した通信パラメータに従った通信形態に切り替えるステップと、を有し、ネットワークに関する通信パラメータに応じた通信を行う。

本発明の第４の観点は、１つ以上の他の通信端末装置とグループを構成してグループ内で通信を無線通信する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、他の通信端末装置に少なくとも報知信号、および／または通信パラメータを送信するステップと、他の通信端末装置から少なくとも報知信号、および／または通信パラメータを受信するステップと、受信した通信パラメータに従った通信形態に切り替えるステップと、を有し、ネットワークに関する通信パラメータに応じた通信を行う。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、通信中におけるネットワークへの途中参加、途中離脱、消失したステーション（通信端末）の検出、または／およびコーディネータ(Coordinator)機能の交代する機能を実現できる利点がある。

以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。

図２は、本実施形態における通信システムの構成例を示す図である。

図２の通信システム１は、複数の通信端末装置（以下、簡便のため「通信端末」あるいは「ステーション」と呼ぶ）により構成されており、ここでは、通信端末として４台のゲーム機２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを例示している。なお、ゲーム機２の台数は４台に限定するものではなく、４台以外の台数であってもよい。

ゲーム機２（ａ〜ｄ）は無線通信機能を有し、複数のゲーム機２ａ〜２ｄが集まることによって、無線ネットワークを構築する。
たとえばIEEE802.11ｂなどの無線ＬＡＮの規格を使用することで、無線アドホックネットワークが構築されてもよい。IEEE802.11ｂのＭＡＣレイヤの技術には、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance:衝突回避機能付きキャリア感知多元接続）がアクセス制御方式として採用されており、各端末は、通信路が一定時間以上継続して空いていることを確認してからデータを送信する機能をもつ。この待ち時間は最小限の時間に各端末ごとのランダムな長さの待ち時間を加えたもので、直前の通信があってから一定時間後に複数の端末が一斉に送信して、信号同士の衝突が発生することを防止している。
ユニキャスト通信において、実際にデータが正しく送信されたかは受信側からの受信確認情報であるACK(Acknowledge)信号が到着するかどうかで判定し、ACK信号がなければ通信障害があったとみなしてデータの再送信を行う。

通信システム１は、アドホックネットワークを構築することで、基地局やアクセスポイントなどのインフラストラクチャを別途必要とすることなく、複数のゲーム機２（ａ〜ｄ）の間の通信を実現することができる。
それぞれのゲーム機２が他のゲーム機におけるステータス情報を受信することで、同じゲームアプリケーションを複数プレイヤが同時に楽しむことが可能となる。

ゲームアプリケーションは、リアルタイム性の観点より分別すると、大きく２つのグループ、すなわちリアルタイム性の要求が高いゲームと低いゲームとに分けることができる。リアルタイム性の要求が高いゲームとは、たとえば格闘ゲームやレーシングゲームなど、ゲームの進行が速く、ユーザの操作入力が即座にゲーム画面などの出力に反映される必要のあるゲームである。一方、リアルタイム性の要求が低いゲームとは、将棋や麻雀などの対戦ゲームや、ＲＰＧ（ロールプレイングゲーム）など、ゲームの進行が比較的緩やかなゲームである。

ゲーム画面の更新は、所定のフレームレートないしはリフレッシュレートで行われる。現状、１フィールドの書き換え速度は約16.7m秒(1/60秒)である。
したがって、リアルタイムの要求が高い、すなわち低遅延が要求されるゲームアプリケーションでは、１フィールド(16.7m秒)に少なくとも１回は、自分のステータス情報を他のゲーム機に知らせ、また他のゲーム機のステータス情報を知ることが好ましい。ステータス情報は、レーシングゲームであれば、コース上の位置や車の向き、速度などの絶対的な情報である。
なお、ここで絶対的な情報とするのは、無線環境における通信の信頼性が高くないためであり、十分な信頼性が確保できるのであれば、過去と現在との差分情報を知ることができればよい。

通信システム１において、各ゲーム機２は、アプリケーションをそれぞれ独立して非同期に実行している。なお、低遅延が要求されないゲームアプリケーションにおいては、１フィールドごとのデータアップデートができない場合であっても再送処理を行えばよいため、アプリケーションの処理に大きな影響を与えるおそれは少ない。

以下に、ゲーム機同士の直接的な通信により、通信システム１を実現する３タイプの通信方式を示す。ここでは通信規格として、IEEE802.11プロトコルを用いる。IEEE802.11プロトコルは、Bluetoothなどのプロトコルと比較すると、インターネットへの接続が容易という利点をもつ。ゲーム機２が通信プロトコルにIEEE802.11を採用することで、無線ネットワークの構築だけでなく、インターネット経由で他の端末と接続することも可能となり、通信システム１の拡張性が向上することになる。

＜タイプ１＞
タイプ１では、それぞれのステーションが、単一の相手を指定したユニキャスト通信を行う。
図３（Ａ）は、４台のステーションＳＴＡ〜ＳＴＤが相互にユニキャスト通信を行っている状態を示す。なお、ステーションＳＴＡ〜ＳＴＤは、通信システム１におけるゲーム機２に対応する。802.11プロトコルにおいて、各ステーションＳＴは、他の３つのステーションに対してステータス情報を送信する。したがって、ユニキャスト通信では、ステータス情報の通信が計１２回行われ、受信応答として返信するACK信号を考慮すると、計２４回の通信が行われることになる。低遅延が要求されるアプリケーションでは、この２４回の通信が１フィールド内に行われる必要がある。ＣＳＭＡ／ＣＡのもとでは、パケットが衝突しない制御が行われていることが前提となるが、パケットの衝突を回避しながら16.7m秒の間に２４回の通信を行わせるのは実際に容易でない。ステーションの台数が増えると、１フィールドあたりに必要な通信回数はさらに増加することになる。以上の理由から、図３（Ａ）に示すタイプ１の通信方式は、低遅延が要求されないゲームアプリケーションに有効な方法といえる。

＜タイプ２＞
タイプ２では、１台のステーションがアクセスポイントとして機能し、ステーション間ではユニキャスト通信を行う。
図３（Ｂ）は、ステーションＳＴＡがアクセスポイントとなり、他の３台のステーションＳＴＢ、ＳＴＣ、ＳＴＤが、ステーションＳＴＡと相互にユニキャスト通信を行っている状態を示す。ステーションＳＴＡは、他の３つのステーションＳＴＢ、ＳＴＣ、ＳＴＤからステータス情報を受信する。ステーションＳＴＡは、自身のステータス情報と、ステーションＳＴＣ、ＳＴＤのステータス情報とを１パケットにまとめて、ステーションＳＴＢに送信する。同様に、ステーションＳＴＡは、ステーションＳＴＣに、ステーションＳＴＣ以外の３つのステーションＳＴＡ、ＳＴＢ、ＳＴＤのステータス情報を送信し、また、ステーションＳＴＤには、ステーションＳＴＤ以外の３つのステーションＳＴＡ、ＳＴＢ、ＳＴＣのステータス情報を送信する。
したがって、このユニキャスト通信では、ステータス情報の通信が計６回行われ、受信応答として返信するACK信号を考慮すると、計１２回の通信が行われることになる。
図３（Ａ）に示したタイプ１の通信方式と比較すると、アクセスポイントとなるステーションＳＴＡのホストＣＰＵの負荷が大きくなることは否めないが、通信回数を削減することができるため、タイプ１よりも高速性が要求されるデータ通信に優れているといえる。

＜タイプ３＞
タイプ３では、それぞれのステーションが、マルチキャスト通信を行う。IEEE802.11のアドホックネットワークにおいては、他のネットワークと区別するために、ネットワークごとに基本サービスセットＩＤ（Basic Service Set ID:BSSID）がランダムな値として設定される。したがって、それぞれのステーションはBSSIDをデータフレームに含めることで、同一の基本サービスエリア内でグループを構成するステーションに対して、自身のデータフレームをマルチキャストで送信することができる。なお、IEEE802.11以外の通信プロトコルを用いる場合は、それぞれのステーションが、他の３つのステーションのアドレスを指定して、マルチキャスト通信を行ってもよい。

図４は、各ステーションが、同じデータをマルチキャスト通信している状態を示す。すなわち、ステーションＳＴＡは、BSSIDをデータフレームに含めて、自身のステータス情報を１パケットで送信する。ステーションＳＴＢ、ＳＴＣ、ＳＴＤについても同様である。したがって、このマルチキャスト通信では、ステータス情報の通信が計４回行われる。なお、本実施形態のマルチキャスト通信では、ACK信号の返信を行うように構成することも、行わないように構成することも可能である。
タイプ３は、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示したタイプ１およびタイプ２の通信方式と比較すると、通信回数を大幅に削減することができるため、高速性が要求されるデータ通信に最適であり、且つ、各ステーションにおける処理負荷も大きくならない。
したがって、図４に示すタイプ３の通信方式は、低遅延が要求されるゲームアプリケーションに最も有効な方法といえる。

そして、前述したように、本実施形態におけるマルチキャスト通信では、ACK信号の返信を行うように構成することも可能である。
ただし、単純にACK機能をマルチキャスト通信に適用する方法では、各ステーション（通信端末）がマルチキャストパケット(Multicast Packet)に対してそれぞれACK信号を送信する必要があることから、多数のステーションが存在するBSS(Basic Service Set)ではACK信号の送信数が増大し消費電力が増加してしまうおそれがある。
そこで、本実施形態においては、好適な実施形態として、マルチキャストパケット自体にACKの機能を持たせている。これにより、帯域を占有することなく、相手先に受信したことを知らせることができるので、送信回数が低減され消費電力の削減を実現している。

マルチキャスト通信方式において、ACK機能を持たせる方法としては、たとえば図５に示すように、マルチキャストのデータの一部に（先頭）にACKビットを付加して、そのACKビットを各ステーションＳＴ１〜ＳＴｎに割り当てる。
図５の例において、ACKビット領域ACKＢＦＬＤは、ヘッダ(Header)領域ＨＤＦＬＤとデータ領域ＤＴＦＬＤとの間に設けられている。
送信するステーションＳＴｎは、受信した相手先のビットを “1”にして送信することで相手に受信したことを知らせることができる。

以上のように、本実施形態の通信システム１における通信方式には、３つのタイプのものが適用可能であるが、いずれのタイプであっても、ゲーム機２（ステーション）の省電力化を図ることが好ましい。携帯電話端末などと同様に、無線アドホックネットワーク端末においても時間軸での間欠動作を実現することは、電力の節約に大いに寄与する。
なお、以下では、無線インターフェースのトランシーバ部（主としてアナログ回路で構成される）のバイアス回路への電流の遮断や、モデム部／ＭＡＣ部のクロック停止などにより、きわめて低消費電力で無線インターフェースの一部のみが動作している、または動作可能な状態をスリープ状態と呼び、無線インターフェースの全ての機能が動作している、または動作可能な状態を起動状態と呼ぶ。

本実施形態の通信システムにおいて、スリープ状態の期間を長くすることで省電力を図ることが可能である。
なお、省電力化の実現性で考えると、低遅延が要求されないアプリケーションほどスリープ状態を長く設定することができるため、電力の節約は一般に容易となる。
以下では、高速性が要求されるレイテンシ的にシビアなゲームアプリケーションを想定し、そのような環境下でも省電力を実現することのできる通信方法について説明する。

図６（Ａ）〜（Ｄ）は、省電力モードにおけるステーション動作を示すタイミングチャートである。
このタイミングチャートにおいて、ビーコン信号ＢＣＮは報知信号であり、全てのステーションに対して通信される。ビーコンフレームには、タイムスタンプ、ビーコン間隔ＢＣＮＩ、ケーパビリティ情報、サービスセットＩＤ、サポートレートなどの必須フィールドと、ＦＨパラメータセット、ＤＳパラメータセット、ＣＦパラメータセット、ＩＢＳＳパラメータセット、ＴＩＭなどのオプションフィールドとが含まれる。オプション情報は、使用する必要がある場合のみ存在する。
ステーションは、前のビーコン間隔のちょうど最後の時刻にあたるターゲットビーコン送信時刻（Target Beacon Transmission Time: TBTT）からバックオフと呼ばれるランダムな待機時間だけ待機した後、ビーコン信号ＢＣＮを送信する。
ステーションＳＴが自身の送信時刻よりも前にビーコン信号ＢＣＮを受け取ると、保留中のビーコン信号ＢＣＮの送信はキャンセルされる。
したがって、通信システム１においては、１つのステーションＳＴのみがビーコン信号ＢＣＮを送信することになる。ビーコンフレームは、すべてのステーションにより処理される必要があるため、TBTTの前には、すべてのステーションＳＴＡ〜ＳＴＤが立ち上がって、起動状態にされている。

図６に示す例では、ステーションＳＴＡがビーコン発信を担当する例である。これにより、複数のステーションが同時にビーコン信号を発信して、ビーコン信号同士が衝突する事態を回避することができる。図６に示す通信では、データ通信の高速性を重視して、タイプ３のマルチキャスト通信を採用している。これにより、複数のステーションに対して１つのパケットで、ステータス情報を送信することが可能となる。

また、本実施形態の通信システム１においては、複数のステーション（通信端末）ＳＴがグループを構成してできるネットワークにおいて、グループを構成する他のステーション（通信端末）からの信号を受信することで、それぞれの通信端末が自律的に省電力を図ることができるように構成される。ここでは、前述した省電力モードと区別するために、自主制御型省電力モードと呼ぶ。

また、本実施形態においては、通信端末間の信号の衝突を回避するために、ネットワーク内に存在するコーディネータ(Coordinator)から送信される報知信号（ビーコン信号）に基づいて、それぞれの通信端末が自身の送信タイミングを決定する。この機能を、衝突回避モードと呼ぶ。この衝突回避モードでは、送信ごとにそれぞれの通信端末の送信順序を変更することができる。
アドホックネットワークにおいては、コーディネータはグループメンバである１つの通信端末であり、インフラストラクチャネットワークにおいては、コーディネータはアクセスポイントである。

なお、IEEE802.11ｂのＭＡＣレイヤの技術には、ＣＳＭＡ／ＣＡがアクセス制御方式として採用されており、キャリアセンスすることで信号の衝突を回避することが前提となっている。しかしながら、複数の通信端末から同時に信号が送信される可能性は残っており、この場合には信号の衝突が発生することになる。そのため、衝突回避モードをIEEE802.11においても利用することは有効であり、また他の通信プロトコルにおいても有効に利用することができる。自主制御型省電力モードおよび衝突回避モードの実現は、ほとんどソフトウェア的な処理で行うことができるため、実装が容易という利点がある。

まず、複数の通信端末が参加するネットワークにおいて、たとえばステーションのプリセットや、通常のIEEE802.11アドホックモードやインフラストラクチャモードによるアプリケーション間のロビーＩＢＳＳ上のネゴシエーションにより、以下の通信用のパラメータが決定される。ステーションがゲーム機２である場合、ゲーム機２に挿入するディスクに組み込まれたゲームプログラムに通信パラメータがプリセットされていてもよい。また、ロビーＩＢＳＳ上でネゴシエーションを行う場合は、コーディネータが、他のグループメンバに対してユニキャスト通信で通信パラメータを個別に通知する。このユニキャスト通信は、標準のアドホックモードにおいて実行できる。

本実施形態においては、各通信端末においてネットワークの切り替えを実現することにより、途中参加・途中離脱・消失検出・コーディネータ(Coordinator)機能の交代を実現する。
ネットワークの切り替えを実現するために、各ステーションＳＴにおいて、複数の通信パラメータを保持する。

ここでいう通信パラメータとは、以下の通信パラメータ、
ａ）周波数チャンネル、
ｂ）SSID（Service Set Identity）、
ｃ）TBTT（Target Beacon Transmission Time）、
ｄ）物理層の変調／符号化方式、
ｅ）各ステーションのＭＡＣアドレスとステーション番号（装置番号）、
ｆ）ＩＦＳ（Inter Frame Space）生成モード（802.11標準方式またはＩＦＳベクタによるＱｏＳ方式）、
ｇ）ＩＦＳベクタ値（ＩＦＳベクタによるＱｏＳ方式においてのみ有効）、
ｈ）セキュリティモード／共通鍵、
に加えて、さらに、次の通信パラメータを含む。
ｉ）マルチキャストアドレス、
ｊ）ゲームコーディネータGCのMACアドレスまたは、ゲームコーディネータGCを識別するための識別子
などであり、これらの通信パラメータはビーコン情報に含まれて、ゲームコーディネータGCからネットワーク内の他の端末に対して送信される。

以上の通信パラメータにおいて、たとえば、ｆ）ＩＦＳ生成モードとしてＩＦＳベクタによるＱｏＳ方式が設定される。ｇ）ＩＦＳベクタ値は、各ステーションの送信時間（送信タイミング）を求めるために用いられる時間量であり、単位はマイクロ秒である。ＩＦＳベクタ値は、送信の基準時間を定めるＩＦＳ０と、ＩＦＳ０からのオフセット時間を定めるＩＦＳオフセットを含む。なお、ＩＦＳベクタ値によるＱｏＳ方式は、信号衝突を回避するための衝突回避モードにおいて利用するものであり、自主制御型省電力モードの実現とは直接的な関係はない。なお、自主制御型省電力モードおよび衝突回避モードを同時に実行することで、より効率的な通信を実現できる。

ところで、上述したように、アドホックネットワークを利用すると、たとえば複数のユーザが携帯型ゲーム機を持ち寄って相互に無線通信することで、一緒にゲームを楽しむことが可能となる。

このように、複数のゲーム機を持ち寄って相互に無線通信することで、ゲームを楽しむことができるが、本実施形態の通信システム１に適用されるゲーム機（無線通信端末装置、ステーション）においては、通信中におけるネットワークへの途中参加、途中離脱、消失したステーション（通信端末）の検出、およびコーディネータ(Coordinator)機能の交代する機能を有している。

なお、以下の説明においては、以下のようなプロトコルが成立しているネットワークであることを前提とする。

＜プロトコル＞
複数のステーション（無線通信端末装置）によるアドホック通信を行う際に、ある一台の端末にコーディネータ(Coordinator)機能を持たせ、ビーコン送信を行わせる。この端末をゲームコーディネータ（Game Coordinator(以下GC)）と呼ぶ場合もある。
ネットワーク内の他の通信端末(Non-Game Coordinator 以下nGC)は、GCのビーコンフレームを受信できなければ自らのデータフレームは送信できない。つまり、ビーコンを受信できることが送信機会を与えられることと同義である。
送信の際、ゲームコーディネータGC、他の通信端末nGCがフレームを送信するタイミングは、初期値・スロット値・端末数・ビーコンナンバから割り出されるテーブル値で決められており（これを送信順序値と呼ぶ）、送信機会ごとにタイミングが変化することで送信機会の均一化が図られている。
ネットワーク内の全端末は、ビーコン間隔（インターバル）ごとに必ず１つ以上のデータを送信しており、自分以外のすべての通信相手からエラー無くフレームを受信できた場合には、次のビーコン送信まで省電力(スリープ)状態に入る。
ここでいうネットワークの範囲とは、無線信号が到達できる境界の内部のことを指す。
以上を前提に、具体的な説明を行う。

以下に、本実施形態のおけるマルチキャスト通信の具体例について説明する。

図７は、本実施形態に通信システムに適用される各ステーション（通信端末）の無線通信部の構成例を示すブロック図である。
なお、図７の無線通信部は、ユニキャスト通信およびマルチキャストに対応できるように構成されている。

図７の無線通信部１００は、インターフェース１０１、マルチキャスト用送信バッファ１０２、ユニキャスト用送信バッファ１０３、無線送信部１０４、アンテナ１０５、マルチキャストACK生成部１０６、ビーコン生成部１０７、中央制御部１０８、タイミング制御部１０９、マルチキャストACK解析部１１０、ビーコン解析部１１１、データ解析部１１２、受信バッファ１１３、無線受信部１１４、および通信パラメータ保持部１１５を有している。

インターフェース１０１は、この無線通信装置１００と接続される図示しないアプリケーション部等と、送信バッファ１０２，１０３および受信バッファ１１３との間で各種情報の交換を行う。

送信バッファ１０２は、接続されるアプリケーション部等から送られてきたマルチキャスト用データを無線送信する場合に、一時的に格納しておく。

送信バッファ１０３は、接続されるアプリケーション部等から送られてきたユニキャスト用のデータを無線送信する場合に、一時的に格納しておく。

無線送信部１０４は、送信バッファ１０３に格納されたデータおよび／またはマルチキャストACK生成部１０６で生成されたACK信号、ビーコン生成部１０７で生成されたビーコン信号ＢＣＮ、送信バッファ１０２に一時的に格納されたユニキャスト用データを無線送信するために、所定の変調処理を行って、タイミング制御部１０９により指定されたタイミングでアンテナ１０５を通して伝送媒体（空気中）に放出する。

アンテナ１０５は、他のステーション（無線通信端末装置）宛に無線送信部１０４による信号を無線送信し、他のステーション（無線通信端末装置）から送られる信号を収集し無線受信部１１４に供給する。

マルチキャストACK生成部１０６は、中央制御部１０８の制御の下、マルチキャスト通信において他のステーションからデータを受信した場合にマルチキャストACKを生成し、送信バッファ１０２に格納されたデータと共にマルチキャストパケット(DATA+ACK)として、あるいは(NULL+ACK)として無線送信部１０４に供給する。
マルチキャストACK生成部１０６は、図５に示すACKビットの設定処理等を行う。

ビーコン生成部１０７は、受信スロットの配置状況などをビーコン信号ＢＣＮとして生成する。

中央制御部１０８は、装置全体の一連のデータ通信のシーケンス管理と、利用可能な受信スロットのスキャンを行う。
中央制御部１０８は、ACK返送タイマーを有し、送信バッファ１０２に送信するデータがあればそのデータに対するACK情報の返送が必要か否かを判断し、返送が必要な場合にのみ、ACK返送タイマーを起動して相手先からのACK返送に備えるように、マルチキャストACK生成部１０６、ビーコン生成部１０７、および送信バッファ１０３を制御する。

中央制御部１０８は、後述する通信パラメータ保持部１１５に保持されている通信パラメータに基づいてステーションにおけるネットワークの切り替えを実現する。
通信パラメータ保持部１１５は、第１のテーブルおよび第２のテーブルを有し、中央制御部１１８は、たとえば第１のテーブルを使用した通信を行っている場合に、第２のテーブルを使用した通信に切り替える。

また、中央制御部１０８は、ネットワーク上の任意のステーション（通信端末）の送信タイミングを検出し、同じ送信タイミングを使用してフレームを送信可能に送信バッファ１０３、ビーコン生成部１０７、タイミング制御部１０９等を制御する。
中央制御部１０８は、任意のチャネルで通信されているすべてのネットワークから検出した送信タイミング一覧の最大値よりも、任意のスロット分大きいタイミングで送信可能なようにタイミング制御部１０９等を制御する。
中央制御部１０８は、あるサイクリックなビーコンナンバーを持ったビーコンフレームを一定周期で送信する通信端末のうち、任意のビーコンナンバーの時点でネットワーク内の情報を更新でき、かつ、通信端末の送信するフレームを受信するために受信時間を通常よりも長くするように、タイミング制御部１０９、ひいては無線受信部１１４等を制御する。
また、中央制御部１０８は、ビーコン情報が変更になった場合にそのビーコン間隔以降、通信パラメータ保持部１１５に有するテーブルを用いてそのビーコン情報を反映した送受信を行うことのできるように各部を制御する。

タイミング部１０９は、中央制御部１０８の指示によりスキャン動作や所定のスロットの受信動作と送信動作をするためのタイミングを無線送信部１０４、無線受信部１１４に指定する。

マルチキャストACK解析部１１０は、無線受信部１１４を通して他のステーションから送信されたマルチキャストACK情報を受信した否か等を解析し、解析結果を中央制御部１０８に出力する。

ビーコン解析部１１１は、無線受信部１１４で受信した他のステーション（たとえばコーディネータとしてのステーション）からのビーコン信号ＢＣＮからタイミングや受信スロット位置を解析し、解析結果を中央制御部１０８に出力する。

データ解析部１１２は、無線受信部１１４で受信した他のステーションからのデータを解析し、解析結果を中央制御部１０８に出力する。

受信バッファ１１３は、この無線通信装置１００が設定した受信スロットのタイミングに受信したデータを格納する。

無線受信部１１４は、タイミング制御部１０９により指定された所定のタイミングに他の無線通信装置から送られてきたACK情報、ビーコン、やデータなどの信号を受信し、マルチキャストACK解析部１１０、ビーコン解析部１１１、データ解析部１１２、および受信バッファ１１３に供給する。

通信パラメータ保持部１１５は、前述した通信パラメータ（ａ〜ｊ）を保持し、中央制御部１０８によって、アクセスされる。通信パラメータ保持部１１５は複数のテーブル、例えば、第１のテーブルおよび第２のテーブルを有し、各ステーションは、中央制御部１１８の制御の下、いずれか一方のテーブルの通信パラメータを用いて通信を行う。そして、ネットワーク内の状況に変化が生じた場合に、第１のテーブル及び第２のテーブルのいずれか一方の通信パラメータを使用して通信は行われつつ、他方のテーブルがネットワークの状況変化を反映させた新しい通信パラメータに書き換えられる。
たとえば第１または第２の一方のテーブルを使用した通信を行っている間にステーションの途中参加や途中離脱などがあってネットワーク内の状況が変化する場合、一方のテーブルを使用した通信を継続しつつ各ステーションの他方のテーブルにネットワークの状態変化を反映した新しい通信パラメータを準備しておき、あるタイミングで一斉に前記他方のテーブルの使用へと切替えることによって、ネットワークの再構築と通信の切替えとをシームレスに行うことができる。

上述した構成を有する無線通信部１００は、ネットワークにおけるコーディネータ(Coordinator)の消失をビーコンと他端末からのフレームの不受信によって検出し、あるTBTTにおける送信タイミングがネットワーク内で最短であった場合に、自身が新たなコーディネータとなりビーコン送信を行うことのできる能力を有する。
また、すでに所定モードに遷移した通信状態にあるコーディネータで、コーディネータ機能の交代要求を行う通信端末に対して交代要求フレームを送信し、コーディネータ機能を持たない通信端末にコーディネータ機能を移管することのできる機能を有する。
また、無線通信部１００は、通信端末からのコーディネータ機能の交代要求フレームに応答し、コーディネータ機能の移管を受け入れてビーコンを送信し、コーディネータ機能を担うことができる機能を有する。
さらに、無線通信部１００は、ビーコン送信を送信順序値と同期させることのできる機能を有する。
以上の機能を実現するために、無線通信部１００は、変復調処理を行う無線送受信部１０４，１１４、これを制御する中央制御部１０８、タイミング制御部１０９、通信パラメータ保持部１１５等を有している。

まず、上記通信パラメータを通信パラメータ保持部１１５の第１のテーブルとして使って通信を行っているゲームコーディネータGC、およびネットワーク内の他の通信端末（ステーション）nGCが、新たに第２のテーブルを使った通信に切り替える際のネットワーク切り替え手順を以下に示す。

＜途中参加・途中離脱・コーディネータ(Coordinator)機能の交代の場合＞
１）：途中参加・途中離脱・コーディネータ(Coordinator)機能の交代を実行したい通信端末nGCは、ゲームコーディネータGCに対してユニキャストフレームを使ってリクエストフレームを送信する。
２）：ゲームコーディネータGCは、リクエスト結果に基づいて、自身の通信パラメータ保持部１１５の第２のテーブルに通信パラメータを設定する。
３）：ゲームコーディネータGCは、通信パラメータ保持部１１５の第１のテーブルの通信パラメータを使った通信を続けながら、第２のテーブルの通信パラメータをユニキャスト通信により通信端末nGC（途中参加を希望する通信端末join nGCを含む）に送信する。
４）：他の通信端末nGC（join nGC含む）は、受信した通信パラメータを自身の通信パラメータ保持部１１５の第２のテーブルに保持する。
５）：他の通信端末nGC（join nGC含む）は、第１のテーブルの通信パラメータを使った通信を続けながら、ゲームコーディネータGCによるビーコン情報の更新を待つ。
６）：ゲームコーディネータGCは、あらかじめ設定したビーコンナンバーのタイミングで、第２のテーブルの通信パラメータに基づいてビーコン情報を更新する。
７）：他の通信端末nGC（join nGC含む）は、ビーコン情報の更新を検知し、自身の第２のテーブルの通信パラメータに従った通信を開始する。
８）：ネットワーク全体が、第２のテーブルの通信パラメータに従った通信に移行する。

次に他の通信端末nGCの消失検出手順を説明する。

＜nGCの消失検出の場合＞
１）：他の通信端末nGCがゲームコーディネータGCに対して通知をすることなく、ネットワークから消失する。
２）：ゲームコーディネータGCは、この消失する他の通信端末nGCの消失をマルチキャストフレームの不受信によって検出する。
３）：ゲームコーディネータGCは、検出回数がある閾値を超えると当該他の通信端末nGCに対してNullフレーム等のユニキャストフレームを送信する。
４）：ゲームコーディネータGCは、当該他の通信端末nGCからのACK応答が一定回数以上無いことを認識すると、通信パラメータ保持部１１５の自身の第２のテーブルに消失した通信端末nGCを除いた新たな通信パラメータを設定する。
５）：ゲームコーディネータGCは、第１のテーブルの通信パラメータを使った通信を続けながら、第２のテーブルの通信パラメータをユニキャスト通信により他の通信端末nGCに送信する。
６）：他の通信端末nGCは、受信した通信パラメータを自身の通信パラメータ保持部１１５の第２のテーブルに保持する。
７）：通信端末nGCは、第１のテーブルの通信パラメータを使った通信を続けながら、ゲームコーディネータGCによるビーコン情報の更新を待つ。
８）：ゲームコーディネータGCは、あらかじめ設定したビーコンナンバーのタイミングで、第２のテーブルの通信パラメータに基づいてビーコン情報を更新する。
９）：他の通信端末nGCは、ビーコン情報の更新を検知し、自身の第２のテーブルの通信パラメータに従った通信を開始する。
１０）：ネットワーク全体が、第２のテーブルの通信パラメータに従った通信に移行する。

次に、ゲームコーディネータGCの消失検出手順について説明する。

＜GCの消失検出の場合＞
１）：ゲームコーディネータGCが他の通信端末nGCに対して通知をすることなく、ネットワークから消失する。
２）：ネットワーク内の全ての通信端末nGCは、ビーコン信号の不受信と他の通信端末nGCからのマルチキャストフレームの不受信によってゲームコーディネータGCの消失を検出する。
３）：ネットワーク内の全ての通信端末nGCは、検出回数がある閾値を超えると自身の第２のテーブルに消失したゲームコーディネータGCを除いた新たな通信パラメータを設定する。このとき、第２のテーブルのステーション番号（装置番号）に関しては、第１のテーブルのものを引き継ぐ。
４）：ネットワーク内の全ての通信端末nGCは、第１のテーブルの通信パラメータを保持し、他の通信端末nGCによるビーコン送信を待ちながら、あらかじめ設定されたビーコンナンバーのタイミングで自身の第２のテーブルの通信パラメータに基づいたビーコン情報の送信準備を行う。
５）：通信端末nGCは、あらかじめ設定したビーコンナンバーの時点で、自身の送信順序値が最も小さかった場合に、第２のテーブルに基づいたビーコン情報を送信する。
６）：他の通信端末nGCは、受信したビーコン情報の送信元MACアドレスが、第１のテーブルに存在する「各ステーションのＭＡＣアドレス」のいずれかに該当する場合、受信したビーコン情報から通信パラメータのうちマルチキャストアドレス、ゲームコーディネータGCのMACアドレスまたは、ゲームコーディネータGCを識別するための識別子を抽出し、自身の通信パラメータ保持部１１５の第２のテーブルを更新し、第２のテーブルを使った通信を行う。
７）：ゲームコーディネータGCは、第２のテーブルの通信パラメータを使った通信を続けながら、第３のテーブル（もしくは第１のテーブル）に新たなステーション番号（装置番号）を設定する。それ以外の通信パラメータは、第２のテーブルのものを引き継ぐ。
８）ゲームコーディネータGCは、第２のテーブルの通信パラメータを使った通信を続けながら、第３（もしくは第１）のテーブルの通信パラメータをユニキャスト通信により通信端末nGCに送信する。
９）：通信端末nGCは、受信した通信パラメータを自身のパラメータ保持部の第３（もしくは第１）のテーブルに保持する。
１０）：通信端末nGCは、第２のテーブルの通信パラメータを使った通信を続けながら、ゲームコーディネータGCによるビーコン情報の更新を待つ。
１１）：ゲームコーディネータGCは、あらかじめ設定したビーコンナンバーのタイミングで、第３（もしくは第１）のテーブルの通信パラメータに基づいてビーコン情報を更新する。
１２）：通信端末nGCは、ビーコン情報の更新を検知し、自身の第３（もしくは第１）のテーブルの通信パラメータに従った通信を開始する。
１３）ネットワーク全体が、第３（もしくは第１）のテーブルの通信パラメータに従った通信に移行する。

上述したように、本実施形態の通信システム１は、全体として以下の３つの機能を有している。
既存の端末がデータ通信中にある場合のネットワークへの途中参加、
既存の端末がデータ通信中にある場合のネットワークからの途中離脱／消失、
既存の端末がデータ通信中にある場合のコーディネータ(Coordinator)機能の交代、
に関する機能である。

以下、途中参加、途中離脱／消失、およびコーディネータ(Coordinator)機能の交代に関する機能について具体的に説明する。

（途中参加）
まず、図８（Ａ）〜（Ｅ）および図９（Ａ）〜（Ｄ）に関連付けて、途中参加機能について説明する。なお、図９においては、前述した第１のテーブルの通信パラメータに基づく通信と第２のテーブルの通信パラメータに基づく通信を区分けして示している。

１）：図８（Ａ）や（Ｃ）に示すゲームコーディネータGC (図８（Ａ），（Ｃ）における１や３を指す)は、アドホックネットワークにおいてネットワーク内の他の通信端末nGC(図８（Ｂ），（Ｄ）における２や４を指す)の持つ機能をあらかじめ把握しておき、途中参加機能に対応しているかどうかを判断しておく。
２）：ゲームコーディネータGCは、所定モードに遷移後、中央制御部１０８の制御の下、そのネットワーク内で途中参加、途中離脱／消失、Coordinator機能の交代が可能かどうかを示す情報を、ビーコン生成部１０７、タイミング制御部１０９等を駆動し、無線送信部１０４を通してビーコンフレームで通知する。
３）：途中参加を希望する通信端末(図８（Ｅ）における５を指す。以下join nGC)は、アドホック状態においてネットワークの情報をスキャン(Scan)し、アクティブスキャン(Active Scan)であればプローブレスポンス(Probe Response)、パッシブスキャン(Passive Scan)であればビーコンフレームによってネットワークの情報を得ておく。
４）：途中参加を希望する通信端末join nGCは、内部的に途中参加モードに入る（図９（Ｄ）における９の動作を参照）。
５）：途中参加を希望する通信端末join nGCは、同一チャネルで送信されているすべてのネットワークから取得した送信順序値の最大値よりもある１スロット分大きいタイミング(図８（Ｅ）におけるタイミングE)で、途中参加をリクエストするフレームをゲームコーディネータGCに対して送信する。
６）：ゲームコーディネータGCは、途中参加を希望する通信端末join nGCの途中参加要求フレームを受信するため、あるビーコンナンバー（たとえば０）の場合のみ通常よりも長く受信時間を保ち(省電力状態に入るまでの時間を遅らせる事と同義)、受信した途中参加リクエストフレームに対してACKフレームを返して応答する。
７）：ゲームコーディネータGCは、ネットワークに1台、通信端末nGCが増えること、今後使用する通信方式の選択等をフレームに挿入し、他の通信端末nGCに通知する。
８）：ゲームコーディネータGCは、上記手順(7)の結果を受けて、最終的に途中参加が可能かどうかを途中参加を希望する通信端末join nGCに通知する。
９）：ゲームコーディネータGCは、手順(8)の結果通知後、あるビーコンナンバーのタイミング(たとえば０)でビーコン情報を更新する(ネットワーク内の総端末数など)。
１０）：既存の通信端末nGCは、更新(Update)されたビーコン情報を受信し、総端末数・送信順序値などの内部情報を更新する。
１１）：途中参加を希望する通信端末join nGCは、手順(9)のビーコン更新と同時に通常の通信端末nGCとなり、他端末との通信を開始する。

途中参加を希望する通信端末join nGCの送信タイミングには他の方法があり、もうひとつの場合があり、図１０（Ａ）〜（Ｅ）および図１１（Ａ）〜（Ｄ）に関連付けてこの方法を説明する。なお、図１１においては、前述した第１のテーブルの通信パラメータに基づく通信と第２のテーブルの通信パラメータに基づく通信を区分けして示している。

１）：ゲームコーディネータGC (図１０（Ａ），（Ｃ）における１や３を指す)は、アドホックネットワークにおいてネットワーク内の通信端末nGC(図１０（Ｂ），（Ｄ）における２や４を指す)の持つ機能をあらかじめ把握しておき、途中参加機能に対応しているかどうかを判断しておく。
２）：ゲームコーディネータGCは、所定モードに遷移後、中央制御部１０８の制御の下、そのネットワーク内で途中参加、途中離脱／消失、Coordinator機能の交代が可能かどうかを示す情報を、ビーコン生成部１０７、タイミング制御部１０９等を駆動し、無線送信部１０４を通してビーコンフレームで通知する。
３）：途中参加を希望する通信端末join nGC (図１０（Ｅ）における５を指す)は、アドホック状態においてネットワークの情報をスキャン(Scan)し、アクティブスキャン(Active Scan)であればプルーブレスポンス(Probe Response)、パッシブスキャン(Passive Scan)であればビーコンフレームによってネットワークの情報を得ておく。
４）：途中参加を希望する通信端末join nGCは、内部的に途中参加モードに入る（図１１（Ｄ）参照）。
５）：途中参加を希望する通信端末join nGCは、参加（join）を希望するネットワーク内の任意の通信端末のマルチキャストフレーム送信後に、その通信端末が使うIFSタイミング(図１０におけるタイミングA)を用いて、途中参加をリクエストするユニキャストフレームをゲームコーディネータGCに対して送信する。ただし、その任意の通信端末は、当該TBTTにおける送信順序値が最も大きいものを除く。
６）：ゲームコーディネータGCは、途中参加を希望する通信端末join nGCの途中参加要求フレームを受信し、ACKフレームを返して応答する。
７）：ゲームコーディネータGCは、ネットワークに1台、通信端末nGCが増えること、今後使用する通信方式の選択等をフレームに挿入し、他の通信端末nGCに通知する。
８）：ゲームコーディネータGCは、手順(7)の結果を受けて、最終的に途中参加が可能かどうかを途中参加を希望する通信端末join nGCに通知する。
９）：ゲームコーディネータGCは、手順(8)の結果通知後、あるビーコンナンバーのタイミング(たとえば０)でビーコン情報を更新する(ネットワーク内の総端末数など)。
１０）：既存の通信端末nGCは、更新されたビーコン情報を受信し、総端末数・送信順序値などの内部情報を更新する。
１１）：途中参加を希望する通信端末join nGCは、手順(9)のビーコン更新と同時に通常の通信端末nGCとなり、他端末との通信を開始する。

（途中離脱／消失）
次に、途中離脱／消失について説明する。
まず、図１２（Ａ）〜（Ｃ）に関連付けて通常離脱のシーケンスについて説明する。

＜通常離脱＞
１）：ネットワークから離脱しようとしている通信端末(以下、Exit nGC)は、途中離脱を通知するフレームをゲームコーディネータGCに対して送信する（図１２（Ｃ）における端末3）
２）：ゲームコーディネータGCは、それに対するACKを返信する。
３）：ゲームコーディネータGCは、ネットワーク内の総端末数がN-1になるのであるビーコンナンバーのタイミング(たとえば０)でビーコン情報を更新する。
４）：ネットワークから離脱しようとしている通信端末Exit nGCは、手順(3)のビーコン情報が更新された時点で自身の送信を停止し、所定モードネットワークから離脱する。
５）：既存の通信端末nGCは、更新されたビーコン情報を受信し、総端末数・送信順序値などの内部情報を更新し、通信を継続する。

＜GCのネットワークからの消失＞
GCが電波の届かない場所に移動する、電源が切れる等の理由でネットワークから見えなくなってしまう状態(消失)での処理を、図１３（Ａ）〜（Ｃ）に関連付けて説明する。なお、図１３においては、前述した第１のテーブル（または第３のテーブル）の通信パラメータに基づく通信と第２のテーブルの通信パラメータに基づく通信を区分けして示している。

１）：通信端末nGCは、所定モードに遷移後、ゲームコーディネータGCの送信するビーコンを受信し内部データベースに保持しておく。
２）：ゲームコーディネータGCが電源OFF等でネットワークから消失し、ビーコン送信が停止する。
３）：通信端末nGCは、それぞれでビーコン消失を検出し、かつネットワーク内の他の通信端末からのデータをまったく受信できない場合、GC消失を検出したものとする。
４）：「GC消失の検出」の処理は、ターゲットビーコン送信時刻（Target ビーコン Transmission Time:TBTT）ごとに行われ、連続した検出回数がある閾値を超えて発生した場合、次のあるビーコンナンバーのタイミング（たとえば０）で最も送信順序値が短い通信端末nGCが、代わりにコーディネータとなりビーコン送信を開始する。これにより、ある通信端末nGCが新たにゲームコーディネータGC(New GC)になったものとみなす。
５）：GCは、ネットワーク内の他の通信端末nGCから何もデータを受信できない回数をTBTTごとに検出し、連続した検出回数がある閾値を超えて発生した場合、ビーコン送信を止めてネットワークから退出する。
６）：送信するビーコンフレームは、ソースアドレス(Source Address)として新たなゲームコーディネータNew GCのMACアドレスを持ち、通信端末の台数は “GC消失前の台数 -1 ”となる。
７）：通信端末nGCは、あらかじめネットワーク内の通信端末nGCのアドレステーブルを持っており、その中の誰かが送信したビーコンであればこれまで通り受信する。
８）：通信は一定期間((消失検出閾値+15)×ビーコン間隔[ms])中断されるが、新たなゲームコーディネータNew GCのビーコン送信により再開される。

＜nGCのネットワークからの消失＞
次に、通信端末nGCが電波の届かない場所に移動する、電源が切れる等の理由でネットワークから見えなくなってしまう状態(消失)での処理を、図１４（Ａ）〜（Ｃ）に関連付けて説明する。なお、図１４においては、前述した第１のテーブルの通信パラメータに基づく通信と第２のテーブルの通信パラメータに基づく通信を区分けして示している。

１）：ネットワークではN台の通信端末が通信状態にあるものとする。
２）：ゲームコーディネータGCに対する通達無くある通信端末nGCからの通信が中断し、ゲームコーディネータGCにおいてマルチキャストフレーム(Multicast Frame)の消失が検出される。
３）：ゲームコーディネータGCにおいて、他の通信端末nGCからのマルチキャストフレームの総受信数がN-1からN-2に変化することを検出し、一定期間この状態が続いた場合（しきい値を超えた場合）には、当該通信端末nGCがネットワークから消失したと思われる通信端末nGCに対して一定回数Nullフレームなどのノーマルデータ(Normal Data)を使って送信を行う。
４）：ここで当該通信端末nGCからACKが返ってこなければ、ゲームコーディネータGCは「nGCのネットワークからの消失」を検知し、任意のビーコンナンバーのタイミング(たとえば０)でビーコン情報を更新する。
５）：既存の通信端末nGCは、更新されたビーコン情報を受信し、総端末数・送信順序値などの内部情報を更新し、通信を継続する。

（コーディネータ機能の交代）
次に、図１５（Ａ）〜（Ｄ）に関連付けてコーディネータ機能の交代手順について説明する。

１）：ゲームコーディネータGCは、アドホックネットワークにおいてネットワーク内の通信端末nGCの持つ機能をあらかじめ把握しておき、コーディネータ機能の交代が可能かどうかを判断しておく。
２）：ゲームコーディネータGCは、所定モードに遷移後、そのネットワーク内で途中参加、途中離脱／消失、コーディネータ機能の交代が可能かどうかを示す情報をビーコンフレームで通知する。
３）：通信端末nGCは、所定モードに遷移後、ゲームコーディネータGCの送信するビーコンを受信しその情報を内部データベースに保持しておく。
４）：ゲームコーディネータGCはコーディネータ機能の交代を通知するフレームを特定の通信端末nGCに対して送信する。
５）：交代の通知を受信した通信端末nGCは、交代可能かどうかの結果をゲームコーディネータGCに対して応答する。
６）交代可能な通信端末nGC(以下、New GC)は、ネットワーク内の他の通信端末nGCに対して、以下の情報を伝達する。
Ａ）：新たなゲームコーディネータNew GCのMAC アドレス、
Ｂ）：新ネットワークのマルチキャストアドレス(Multicast Address)。
７）：新たなゲームコーディネータNew GCは、ネットワーク内のすべての通信端末nGCとの通信を終える。
８）：新たなゲームコーディネータNew GCは、旧コーディネータOld GCに対して交代のタイミングを通知する。
９）交代のタイミング(ネゴシエーションによって決まった任意のTBTT)が来る。
１０）旧ゲームコーディネータOld GCのビーコンはストップし、と同時に新たなゲームコーディネータNew GCは、ビーコンの送信を開始する。
１１）：旧ゲームコーディネータOld GCは通常の通信端末nGCとなり、ビーコンの送信されない期間が発生することなく、新たなゲームコーディネータNew GCによるシームレスな通信が成立する。

（ビーコン送信順序と送信順序値との同期）
本実施形態におけるプロトコルでは、ビーコンの送信者はゲームコーディネータGCと決めることも可能であるが、それを送信順序値と同期させて送信させることも可能であり、そのメカニズムを図１６（Ａ）〜（Ｄ）に示す。

１）：あるTBTTにおいて送信順序値が最も小さい送信端末がビーコンフレームを送信する。
２）：ビーコンナンバーは端末ごとにインクリメントするのではなく、ネットワーク内での通し番号とする。
３）：これにより、GC機能は送信順序値と共に交代（ラウンドロビン）するものとする。

以上説明したように、本実施形態によれば、各通信端末の有する無線通信部１００は、ネットワークにおけるコーディネータ(Coordinator)の消失をビーコンと他端末からのフレームの不受信によって検出し、あるTBTTにおける送信タイミングがネットワーク内で最短であった場合に、自身が新たなコーディネータとなりビーコン送信を行うことができ、また、すでに所定モードに遷移した通信状態にあるコーディネータで、コーディネータ機能の交代要求を行う通信端末に対して交代要求フレームを送信し、コーディネータ機能を持たない通信端末にコーディネータ機能を移管することのでき、通信端末からのコーディネータ機能の交代要求フレームに応答し、コーディネータ機能の移管を受け入れてビーコンを送信し、コーディネータ機能を担うことができ、ビーコン送信を送信順序値と同期させることのできる機能を有することから、以下の効果を得ることができる。

（途中参加）
既存のネットワークの通信を途切れされることなく、所定モード中に新規通信端末のネットワーク参加が可能となる。
たとえば、複数ユーザーが格闘ゲーム中に、ゲームを一旦終了することなく新規ユーザーのエントリーが可能になる。

（途中離脱／消失）
既存のネットワークの通信を途切れされることなくネットワークからの退出が可能で、また、コーディネータによるビーコン情報の更新により、残された端末の消費電力も最適化される。
たとえば、複数ユーザーが格闘ゲーム中に、あるユーザーがゲームから途中離脱できる。
また、通信端末がネットワークから消失した場合であっても、コーディネータが定期的に通信チェックをすることでネットワークの情報を再構築でき、残された端末のパワーセーブも最適化される。
コーディネータがネットワークから消失した場合であっても、代わりのコーディネータを存在させることが可能になり、若干の通信ロスのみで、既存の通信を復活させることが可能となる。
たとえば、ゲームの親にバッテリー切れ等が発生した場合でも、ゲームを終了させることなく既存のユーザーのみでゲームを続けられる。

（Coordinator機能の交代）
コーディネータはビーコンの送信を伴うため他の通信端末に比べて消費電力が大きいが、それをネットワーク内で分散させることで消費電力の均一化が図られる。
また、コーディネータの電池残量が少なくなり消失の危険性がある場合にも、この機能を使うことによって通信を途切れさせること無くコーディネータの交代が可能になる。
たとえば、ユーザーがゲーム中に、そのゲームの親や主催者をシームレスに変更することができる。

（ビーコン送信順序と送信順序値との同期）
既存のアドホックネットワークではランダムバックオフ時間を使ったビーコン送信が行われ、プロトコルではゲームコーディネータGCによるビーコン送信を行うこともできるが、送信順序値と同期させることにより送信順序が明確になり、マルチキャスト送信の有無と連動させると、フレームが欠如した場合の電波状態・位置関係等がより明確になり、パワーコントロール・レートコントロール等の制御がより向上する。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。これらの実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解される。
上記した実施形態においては、主として、低遅延が要求されて、タイプ３のマルチキャスト通信を行う場合について説明したが、本発明は、低遅延が要求される場合の省電力制御に利用されるだけでなく、たとえばタイプ１やタイプ２による通信方式を採用した場合であっても、効果的に利用することが可能である。

なお、以上の処理はコンピュータで処理可能なプログラムとして、フロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、半導体メモリ等に記録され、端末装置で読み出されて実行される。

IEEE802.11標準の省電力モードにおけるステーション動作を示すタイミングチャートである。 本実施形態における通信システムの構成例を示す図である。 各ステーションが相互にユニキャスト通信を行い、およびアクセスポイントと相互にユニキャスト通信を行っている状態を示す図である。 各ステーションがマルチキャスト通信を行っている状態を示す図である。 本実施形態に係るACKビットを一例を説明するための図である。 省電力モードにおけるステーション動作を示すタイミングチャートである。 本実施形態に通信システムに適用される各ステーション（通信端末）の無線通信部の構成例を示すブロック図である。 本実施形態の途中参加機能について説明するための図である。 本実施形態の途中参加機能について説明するための図である。 本実施形態の途中参加機能の他の例をについて説明するための図である。 通常離脱のシーケンスについて説明するための図である。 通常離脱のシーケンスについて説明するための図である。 ゲームコーディネータがネットワークから見えなくなってしまう状態(消失)での処理を説明するための図である。 通信端末がネットワークから見えなくなってしまう状態(消失)での処理を説明するための図である。 コーディネータ機能の交代手順について説明するための図である。 ビーコンの送信順序と送信順序値と同期させて送信させて送信するメカニズムを説明するための図である。

符号の説明

１・・・通信システム、２（ａ〜ｄ）・・・ゲーム機、１００・・・無線通信部、１０１・・・インターフェース１０１、１０２・・・マルチキャスト用送信バッファ、１０３・・・ユニキャスト用送信バッファ、１０４・・・無線送信部、１０５・・・アンテナ、１０６・・・マルチキャストACK生成部、１０７・・・ビーコン生成部、１０８・・・中央制御部、１０９・・・タイミング制御部、１１０・・・マルチキャストACK解析部、１１１・・・ビーコン解析部、１１２・・・データ解析部、１１３・・・受信バッファ、１１４・・・無線受信部、１１５・・・通信パラメータ保持部。

Claims (20)

1. １つ以上の他の通信端末装置とグループを構成してグループ内で通信を行う通信端末装置であって、
   他の通信端末装置に、所定のサイクリックな報知信号ナンバーを持った報知信号、および／または通信パラメータを含むユニキャストパケットを送信可能な送信部と、
   他の通信端末装置から報知信号、および／または通信パラメータを含むユニキャストパケットを受信可能な受信部と、
   ネットワークに関する通信パラメータに応じた通信制御を実行する制御部と、
   データの送受信に使用している通信パラメータを保持する保持部を備え、
   前記受信部が、使用中の通信パラメータとは異なる新たな通信パラメータを含むユニキャストパケットを受信すると、前記制御部は、その新たな通信パラメータを前記保持部に記録し、
   前記受信部が、ネットワーク内の新たな情報を含んだ報知信号を受信すると、前記制御部は、前記保持部において新たに記録した通信パラメータを使用して、データの送受信を行うように制御する機能を有し、
   当該通信端末装置は、グループを構成する他の通信端末装置のすべてからデータを受信した後に省電力状態に入るものであって、前記制御部は、所定の報知信号ナンバーの時点で、他の通信端末装置からのデータを受信するための受信時間を他の報知信号ナンバーの時点よりも長くして、省電力状態に入るまでの時間を遅らせる機能を有すること
   を特徴とする通信端末装置。
2. 前記送信部は報知信号を一定周期で送信可能で、
   前記制御部は、所定の報知信号ナンバーの時点で、前記送信部が、ネットワーク内の新たな情報を含んだ報知信号を送信するように制御する
   請求項１に記載の通信端末装置。
3. 前記保持部は、使用中の通信パラメータを保持する第１テーブルと、第１テーブルに保持された通信パラメータとは異なる通信パラメータを保持する第２テーブルとを有し、
   前記制御部は、第１テーブルの通信パラメータを使用した通信を、第２テーブルの通信パラメータを使用した通信に、他の通信端末装置と一斉に切り替える
   請求項１または２に記載の通信端末装置。
4. 前記制御部は、ある間隔で受信する報知信号の情報が変更になった場合に、その報知信号の間隔以降、その報知信号の情報に応じた通信パラメータを使った送受信を行うことのできるように制御する
   請求項１から３のいずれかに記載の通信端末装置。
5. 前記制御部は、少なくとも通信パラメータに基づいて、前記グループ内の通信に対する途中参加、途中離脱、前記報知信号を送信するコーディネータとしての機能の交代を判断可能である
   請求項１から４のいずれかに記載の通信端末装置。
6. ネットワークにおけるグループ内のコーディネータとして機能可能で、ネットワークにおけるコーディネータの消失を報知信号と他の通信端末装置からのフレームの不受信によって検出し、所定のターゲットの報知信号送信時刻における送信タイミングがネットワーク内で最も早い場合に、自身が新たなコーディネータとなり報知信号の送信を行うことができる機能を有する
   請求項５記載の通信端末装置。
7. すでに所定モードに遷移した通信状態にあるコーディネータとして機能し、コーディネータ機能の交代要求を行う通信端末装置に対して交代要求フレームを送信し、コーディネータとして機能していない通信端末装置にコーディネータ機能を移管することのできる機能を有する
   請求項５記載の通信端末装置。
8. 通信端末からのコーディネータ機能の交代要求フレームに応答し、コーディネータ機能の移管を受け入れて報知信号を送信し、コーディネータ機能を担うことができる機能を有する
   請求項５記載の通信端末装置。
9. 前記制御部は他の通信端末装置から受信した信号に基づいて当該他の通信端末装置の送信タイミングを検出し、前記送信部が検出したタイミングを用いて送信するように制御する
   請求項１記載の通信端末装置。
10. 前記制御部は、任意のチャネルで通信されているすべてのネットワークから検出した送信タイミング一覧の最大値よりも、所定のスロット分だけ大きいタイミングで送信可能なように制御する
    請求項９記載の通信端末装置。
11. 報知信号の送信を送信順序値と同期させることのできる機能を有する
    請求項１から１０のいずれかに記載の通信端末装置。
12. 複数の通信端末装置がグループを構成してグループ内で通信を行う通信システムであって、
    各通信端末装置は、
    他の通信端末装置に、所定のサイクリックな報知信号ナンバーを持った報知信号、および／または通信パラメータを含むユニキャストパケットを送信可能な送信部と、
    他の通信端末装置から報知信号、および／または通信パラメータを含むユニキャストパケットを受信可能な受信部と、
    ネットワークに関する通信パラメータに応じた通信制御を実行する制御部と、
    データの送受信に使用している通信パラメータを保持する保持部を備え、
    前記受信部が、使用中の通信パラメータとは異なる新たな通信パラメータを含むユニキャストパケットを受信すると、前記制御部は、その新たな通信パラメータを前記保持部に記録し、
    前記受信部が、ネットワーク内の新たな情報を含んだ報知信号を受信すると、前記制御部は、前記保持部において新たに記録した通信パラメータを使用して、データの送受信を行うように制御する機能を有し、
    当該通信端末装置は、グループを構成する他の通信端末装置のすべてからデータを受信した後に省電力状態に入るものであって、前記制御部は、所定の報知信号ナンバーの時点で、他の通信端末装置からのデータを受信するための受信時間を他の報知信号ナンバーの時点よりも長くして、省電力状態に入るまでの時間を遅らせる機能を有すること
    を特徴とする通信システム。
13. 前記送信部は報知信号を一定周期で送信可能で、
    前記制御部は、所定の報知信号ナンバーの時点で、前記送信部が、ネットワーク内の新たな情報を含んだ報知信号を送信するように制御する
    請求項１に記載の通信システム。
14. 前記保持部は、使用中の通信パラメータを保持する第１テーブルと、第１テーブルに保持された通信パラメータとは異なる通信パラメータを保持する第２テーブルとを有し、
    前記制御部は、第１テーブルの通信パラメータを使用した通信を、第２テーブルの通信パラメータを使用した通信に、他の通信端末装置と一斉に切り替える
    請求項１３に記載の通信システム。
15. 前記制御部は、ある間隔で受信する報知信号の情報が変更になった場合に、その報知信号の間隔以降、その報知信号の情報に応じた通信パラメータを使った送受信を行うことのできるように制御する
    請求項１２から１４のいずれかに記載の通信システム。
16. 報知信号の情報が変更になった場合に、各通信端末装置は、使用していた通信パラメータを、その報知信号の情報に応じた通信パラメータに一斉に切り替えることを特徴とする請求項１５に記載の通信システム。
17. 前記制御部は他の通信端末装置から受信した信号に基づいて当該他の通信端末装置の送信タイミングを検出し、前記送信部が検出したタイミングを用いて送信するように制御する
    請求項１２記載の通信システム。
18. 前記制御部は、任意のチャネルで通信されているすべてのネットワークから検出した送信タイミング一覧の最大値よりも、所定のスロット分だけ大きいタイミングで送信可能なように制御する
    請求項１７記載の通信システム。
19. １つ以上の他の通信端末装置とグループを構成してグループ内で通信を行う通信端末装置の通信方法であって、
    他の通信端末装置に、所定のサイクリックな報知信号ナンバーを持った報知信号、および／または通信パラメータを含むユニキャストパケットを送信するステップと、
    他の通信端末装置から報知信号、および／または通信パラメータを含むユニキャストパケットを受信するステップと、
    前記受信ステップにおいて、使用中の通信パラメータとは異なる新たな通信パラメータを含むユニキャストパケットを受信すると、その新たな通信パラメータを、保持部に記録するステップと、
    前記受信ステップにおいて、ネットワーク内の新たな情報を含んだ報知信号を受信すると、前記保持部において新たに記録した通信パラメータを使用して、データの送受信を行うように制御するステップと、
    グループを構成する他の通信端末装置のすべてからデータを受信した後に省電力状態に入るステップと、
    所定の報知信号ナンバーの時点で、他の通信端末装置からのデータを受信するための受信時間を他の報知信号ナンバーの時点よりも長くして、省電力状態に入るまでの時間を遅らせるステップと、
    を有することを特徴とする通信方法。
20. 通信端末装置に組み込まれ、１つ以上の他の通信端末装置とグループを構成してグループ内で通信を無線通信する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、コンピュータに、
    他の通信端末装置に、所定のサイクリックな報知信号ナンバーを持った報知信号、および／または通信パラメータを含むユニキャストパケットを送信する機能と、
    他の通信端末装置から報知信号、および／または通信パラメータを含むユニキャストパケットを受信する機能と、
    前記受信機能により、使用中の通信パラメータとは異なる新たな通信パラメータを含むユニキャストパケットを受信すると、その新たな通信パラメータを、保持部に記録する機能と、
    前記受信機能により、ネットワーク内の新たな情報を含んだ報知信号を受信すると、前記保持部において新たに記録した通信パラメータを使用して、データの送受信を行うように制御する機能と、
    グループを構成する他の通信端末装置のすべてからデータを受信した後に省電力状態に入る機能と、
    所定の報知信号ナンバーの時点で、他の通信端末装置からのデータを受信するための受信時間を他の報知信号ナンバーの時点よりも長くして、省電力状態に入るまでの時間を遅らせる機能と、
    を実行させるプログラム。

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