JP2004274321A

JP2004274321A - Communication method and communication terminal device

Info

Publication number: JP2004274321A
Application number: JP2003061372A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Saito; 俊哉斉藤; Jun Osai; 潤小佐井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2023-03-07
Also published as: JP4023341B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a communication method in which a data amount is not increased even if the number of communication terminals is increased. <P>SOLUTION: Each terminal A, B, and C executes communications in between each of terminals by respectively using slots S1, S4, and S2. And at the same time, each terminal attaches an empty slot list, in which empty slots (S3, S5, or the like) not used by any terminals in a communication network are counted, to transmission data and it transmits them. Accordingly, each terminal has the same list in common in the communication network. When a terminal D newly tries to make a new entry into such a communication network, the terminal D receives the empty slot list from the terminal C, it appropriately selects a slot, for example, the S3, and it selects it as a using slot of its own station (the terminal D). As a result, the terminal D updates the empty slot list so that the using slot of its own station is deleted, and it transmits the updated empty slot list to the communication network. Accordingly, the communication network has a new empty slot list in common. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信端末間の通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
制御局が存在しない車車間通信や無線ＬＡＮのような無線通信では、通信端末間で通信パケットが衝突しないような制御を各通信端末で自律分散的に行う必要がある。
【０００３】
そのため、各通信端末がそれぞれ異なる送信タイミングを決めてパケットを送信する方法がとられる場合、従来は、自局が直接通信可能な他局を一次局とし、この一次局が直接通信可能な他局を二次局とし、これら一次局および二次局がそれぞれ使用するタイムスロット情報を入手し、この使用タイムスロット情報より空いているタイムスロットを検出して、検出したスロットを使用して通信を行うものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、この従来技術は、使用されているスロットのリストを通信端末間でやり取りするものであるので、通信端末の数が増加するに応じてリストサイズが大きくなるとともに、さらに各通信端末において受信されるデータ量（パケット数）が増えて、このリストから使用できるスロットを決定するための処理負荷も増大し、さらにはこれにより、伝送速度の低下が生ずるという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３３０１６１８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記点に鑑みて、通信端末の数が増加してもデータ量が増大することのない通信方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、各通信端末が、通信網内でそれぞれ時刻同期がとられている所定数のスロットを含むフレームの１期間毎に少なくとも１つの前記スロットを使用スロットとして選択して、該使用スロットの時間内にデータを前記通信網に送出する通信方法であって、前記通信端末は、前記通信網より、前記所定数のスロットのうち、前記通信網内で空いているスロットの番号が集計された空きスロットリストを送受信するとともに、該空きスロットリストに基づき空きスロットを選択して、前記使用スロットとすることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、通信端末が自局が通信に使用するスロットを決定するためのリストとして、通信網内で使用されていない、すなわち空いているスロットを集計した空きスロットリストを受信する。この空きスロットリストは、通信網内に存在する通信端末の数に応じて空きスロットの数が少なくなるため、リストサイズが小さくなり受信されるデータ量が増大しないので、このリストから使用するスロットを決定するための処理負荷も増大することがない。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記空きスロットリストは該リストが前記通信端末により更新された時点の時刻をリスト更新時刻として備え、前記各通信端末は、前記受信した空きスロットリストのリスト更新時刻が最新となる空きスロットリストを送受信することにより共有することを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、空きスロットリストは、通信網内で常に最新の状態に更新されるとともに、更新された空きスロットリストを通信網内の各通信端末が共有するので、この通信網に新たに参入しようとする通信端末が存在する場合、この新規参入の通信端末は、通信網内のいずれの通信端末からも最新の空きスロットリストを入手でき、これに基づき直ちに使用スロットの選択決定を行うことができる。
【００１１】
前記空きスロットリストは、請求項３に記載のように、前記通信端末が前記使用スロットを選択したときに前記空きスロットリストより該選択されたスロット番号を削除することにより更新することができる。
【００１２】
さらに、前記空きスロットリストは、請求項４に記載のように、前記通信端末が、前記通信網との通信を終了するときに、前記空きスロットリストに前記使用スロットの番号を追加することにより更新することができる。
【００１３】
あるいは、前記空きスロットリストは、請求項５に記載のように、前記通信端末が、前記通信網において新たな未使用スロットを検出したときに前記空きスロットリストに前記検出された未使用スロットのスロット番号を追加することにより更新することができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、前記通信端末は、前記通信網より受信した前記空きスロットリストに、前記通信端末自身が使用している使用スロットの番号が含まれていることを検出したときに、前記通信端末の使用スロットでパケット衝突が発生したと判定することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、通信網の他の端末から受信した空きスロットリストに、本来含まれていない自ら使用しているスロット番号の存在が認められるとき、その使用スロットにおいて他の端末との間でパケット衝突が発生したと推定できる。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、前記通信端末は、前記通信網より前記フレーム期間内に前記空きスロットリストを受信しない場合に、前記使用スロットを変更することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、１フレームの期間内に空きスロットリストが受信されない場合、通信網内に他の端末が全く存在しないか、あるいは他の端末と同一スロットにおいてパケット衝突が発生しているかの、いずれかであるので、自らのスロットを変更することにより、パケット衝突を回避する可能性を高くすることができる。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、前記通信端末は、前記受信した空きスロットリストに基づき空きスロットが複数あると判定したとき、前記空きスロットリストより複数の空きスロットを選択して前記使用スロットとすることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、空きスロットリストに空きスロットが複数ある場合は、１つの通信端末が使用スロットを複数選択することにより、送信時間を短くすることができる。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、前記空きスロットリストには、前記フレームの時間長が設けられており、前記通信端末は、前記空きスロットの数に応じて前記フレーム時間長を設定することを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、空きスロットの数に応じてフレーム時間長を変更することができる。したがって、たとえば空きスロット数が少ない場合はフレーム時間長を長く設定してスロット数を増加すれば、他の通信端末の新規参入の可能性低下を防止することができ、また、空きスロット数が多い場合はフレーム時間長を短く設定してスロット数を減少すれば、伝送時間を減少させることができる。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、前記データには、前記フレーム毎に設定されている所定数のスロットより前記空きスロットリストのスロットを除外したスロットのうち、前記通信端末が直接受信可能な他の通信端末が使用しているスロットを除外したスロットを集計した直接検知不可リストを更に備え、前記各通信端末は前記空きスロットリストと前記直接検知不可リストとを前記データに添付して送出するとともに、前記通信端末は、前記空きスロットリストと前記直接検知不可リストとのいずれかより前記空きスロットを選択し、前記使用スロットとすることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、通信網で空いているスロットを集計した空きスロットリストと自らが直接検知できないスロットを集計した直接検知不可リストとのいずれかより、自らの使用スロットを選択する。したがって、空きスロットリストより使用スロットを選択する場合はパケット衝突を回避することができ、直接検知不可リスト内のスロットを選択する場合は、通信網内で使用され、かつ直接検知できない、すなわち直接パケット衝突が発生しないスロットを再利用でき、スロット数を少なくすることができる。
【００２４】
なお、前記通信端末は、請求項１１に記載のように、他の通信端末より受信した前記直接検知不可リストに前記通信端末の使用スロットの番号があることを検出したときにパケット衝突が発生したことを検知することができる。
【００２５】
請求項１２に記載の発明は、通信網内でそれぞれ時刻同期がとられている所定数のスロットを含むフレームの１期間毎に少なくとも１つの前記スロットを使用スロットとして選択して、該使用スロットの時間内にデータを前記通信網に送出する通信端末装置であって、前記通信端末装置は、前記通信網より、前記所定数のスロットのうち、前記通信網内で空いているスロットの番号が集計された空きスロットリストを受信するステップと、前記通信端末装置の有する空きスロットリストを、前記受信された空きスロットリストが備える該リストが更新された時点の時刻であるリスト更新時刻が最新となる空きスロットリストのデータに更新して自局の空きスロットリストとするステップと、前記自局の空きスロットリストより空きスロットを選択するステップと、前記選択された空きスロットを前記使用スロットとするステップと、前記使用スロットの時間内に前記更新された自局の空きスロットリストおよびリスト更新時刻データを前記通信網へ送信するステップと、を実行することを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、通信端末装置が自局が通信に使用するスロットを決定するためのリストとして、通信網内で使用されていない、すなわち空いているスロットを集計した空きスロットリストを受信する。
【００２７】
この空きスロットリストは、通信網内に存在する通信端末装置の数に応じて空きスロットの数が少なくなるため、リストサイズが小さくなり受信されるデータ量が増大しないので、このリストから使用するスロットを決定するための処理負荷も増大することがない。
【００２８】
さらに、通信端末装置は、空きスロットリストを、そのリスト中にあるリスト更新時刻に基づき最新データに更新するとともに、自らのスロット選択による空きスロットリストを更新する。この更新された空きスロットリストが通信網へ送信されるので、通信網は、常に最新データの空きスロットリストを共有することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本第１実施形態の通信端末装置１０の構成を示す図である。
【００３０】
通信端末装置１０は、無線通信モジュール１１、通信アンテナ１２、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）１３、メモリ１４、ＧＰＳ受信機１５およびＧＰＳ用アンテナ１６を備えている。
【００３１】
無線通信モジュール１１は、通信アンテナ１２を介して他の通信端末装置とＴＤＭＡ方式の無線通信によりデータ等の信号の送受信を行う。ＧＰＳ受信機１５は、ＧＰＳ用アンテナ１６を介して図示しないＧＰＳ衛星よりＧＰＳ信号を受信し、ＣＰＵ１３へ送信する。ＣＰＵ１３は、送受信されるデータの信号処理を行うとともに、ＧＰＳ信号に基づき前記データの送受信のタイミングの同期をとる。メモリ１４はＣＰＵ１３が実行するコンピュータプログラムや、送受信処理に伴い作成されるデータを保持する。
【００３２】
本第１実施形態では、図２に示すように、このような通信端末装置１０（端末Ａ）が、制御局や基地局などを介さず、直接、他の通信端末装置１０（端末Ｂ、Ｃ）とデータの送受を行う。さらに、この他の通信端末装置（端末Ｂ、Ｃ）がその他の通信端末装置（端末Ｄ）とデータの送受を行う。したがって、端末Ａは、端末Ｂ、Ｃと直接通信を行い、端末Ｄと間接的に接続可能である。以下、直接、または、間接に通信可能な他の通信端末装置の集合を通信網と称する。また、通信端末装置を、単に「端末」と称し、さらには自らの端末を「自局」、他の端末を「他局」とも称する。
【００３３】
通信網を形成する各通信端末装置１０では、受信したＧＰＳ信号によりフレームの開始時刻、および１フレームが所定数に分割された各タイムスロット（以下、スロットという）のそれぞれの開始時刻の同期がとられている。通信網内では、各通信端末装置はそれぞれ送信タイミングを決めて、すなわち特定のスロット番号が割り当てられて、この決められたスロットの時間幅内で図３に示すパケットデータ形式にデータを分割されて送信する。１パケットは、宛て先のアドレス等が書かれたヘッダと送るべきデータとを備え、それらに、本発明の特徴的な構成である空きスロットリストが添付されている。
【００３４】
空きスロットリスト（以下では、単に「空きリスト」という）は、図４に示すように、送信時点で最新の状態に更新された時刻と、その時刻での空きスロット（通信網内のどの通信端末装置にも割り当てられていないと判定されたスロット）を集計したリストである。
【００３５】
次に、本第１実施形態の通信端末装置１０のＣＰＵ１３が実行する送受信の処理手順を図５ないし図８のフローチャートに基づき説明する。
【００３６】
図５は、通信端末装置１０が一連の送受信処理を行うときのメインフローチャートである。ステップ１００で、通信網に対して新規参入のための処理を行い、自局のスロットを確保して通信網に参入する。ステップ２００では、確保したスロットでデータを送信し、フレーム毎に通信網から、すなわち他の通信端末装置（他局）から送られるデータを受信する。ステップ３００では、通信網からの離脱処理を行って、通信網との通信を終了する。
【００３７】
図６は、新規参入処理のフローチャートである。ステップ１０２で１フレーム時間Ｔ内で他局からパケットを受信したかを判定する。パケットの受信があればステップ１０４へ、なければステップ１１２へ移行する。
【００３８】
ステップ１０４では、受信したパケットの空きリストの内容をチェックし、ステップ１０６で空きリスト中に使用されていない空きスロットがあるかを判定する。なければステップ１０２に戻りパケット受信を待つ。空きスロットがあればステップ１０８で、空きリスト中から任意のスロットを選択する。このスロットの選択は、例えば、乱数を用いてランダムに選択しても、或いはリスト中の最も小さい番号を選択するようにしてもいずれでもよい。
【００３９】
ステップ１１０で、選択したスロットを自局の使用スロットとするために、空きリストからそのスロット番号を除去するなどの空きリストの更新、および更新時刻の書き替えを行う。
【００４０】
一方、ステップ１０２で他局からのパケットの受信がない場合には、ステップ１１２で、任意のスロットを選択し、ステップ１１４でこの選択したスロットを自局の使用スロットとするために、そのスロット番号が除かれた空きリストを新規に作成する。同時に、この作成時刻を空きリスト中に書き込む。
【００４１】
以上により、新規参入処理を終了して送受信処理へ移行する。なお、ステップ１１０またはステップ１１４で作成、更新された空きリストは、後述する送受信処理におけるステップ２０４で通信網へパケット送信される。
【００４２】
図７は、送受信処理のフローチャートチャートである。ステップ２０２で、自局が送信すべきデータに空きリストを添付してパケットを作成する。ステップ２０４で、作成したパケットを上記選択されたスロットの時間内に通信網へ送信する。
【００４３】
一方、ステップ２０６では、１フレーム時間Ｔ内に他局からパケットを受信したかを判定する。パケットの受信がなければ、ステップ２０８で自局が使用するスロット番号を変更するか判定し、変更がなければステップ２１６へ移行し、変更があればステップ２１０で、その時点で自局が把握している空きリストの中から他のスロットを選択する。
【００４４】
ここでの使用スロットの変更は、１フレームの時間内にパケット受信がない、すなわち空きスロットリストが受信されない場合、通信網内に他の端末が全く存在しないか、あるいは他の端末と同一スロットにおいてパケット衝突が発生しているかの、いずれかであるので、自らのスロットを変更することにより、パケット衝突を回避する可能性を高くすることができる。
【００４５】
ステップ２０６で他局からパケットを受信した場合は、ステップ２１２で受信したパケットの空きリスト内容をチェックする。このとき、自局が持っている空きリストのリスト更新時刻と、受信した空きリストのリスト更新時刻とを比較し、最新時刻の空きリストをメモリに格納しておく。
【００４６】
次に、ステップ２１４で空きリスト中に自局が使用しているスロットの番号がないかどうか判定する。
【００４７】
ＹＥＳ、すなわち空きリスト中に自局の使用スロット番号がない場合には、パケットを送信してきた他局には自局の使用スロットが正しく認識されていると判定できる。一方、ＮＯ、すなわち空きリスト中に自局の使用スロット番号が含まれている場合には、他局は自局の使用スロットを正しく認識できない状況であり、ステップ２０４で送信したパケットが他局で受信できていないと判定できる。
【００４８】
したがって、ステップ２１４で判定結果がＹＥＳの場合には、ステップ２１６で送信すべきデータの有無を判定し、無ければ送受信処理を終了してメインフロー（図６）へ戻り、有れば送受信処理を継続するためにステップ２２２へ移行する。
【００４９】
一方、ステップ２１４で判定結果がＮＯの場合には、ステップ２１８で空きリストから他のスロットを選択し、ステップ２２０でパケット衝突などにより失われたデータを再び送信すべきかを判定する。古いデータは送信する必要がないと判定されたらステップ２１６へ移行し、再度送信すべきと判定されたらステップ２２２へ移行する。
【００５０】
ステップ２２２では、パケット送信に当たり、空きリストを更新する必要が有るかを判定する。すなわち、ステップ２１８で他のスロットを選択した場合には、ステップ２２４で、空きリストを、スロット番号の書き替えおよび更新時刻の書き替えにより更新した後、ステップ２０２に戻りリスト付きデータ（パケット）を作成し、ステップ２０４でパケット送信する。
【００５１】
次に、一連のデータ送信が終了し、通信網より離脱する場合の、離脱処理フローについて、図８を用いて説明する。ステップ３０２で、空きリストを更新する。この離脱時の空きリスト更新では、それまで使用していたスロット（離脱スロット）の番号を空きリストに追加するとともに、この更新時刻の書き替えを行う。
【００５２】
ステップ３０４では、離脱する旨のメッセージデータに上記更新した空きリストを添付することによりリスト付パケットを作成し、ステップ３０６で離脱スロットの時間内にパケット送信を行う。すなわち、離脱時には、離脱する端末から単に更新した空きリストだけでなく、離脱メッセージを通信網に送信する。
【００５３】
本来空きリストに含まれるスロットでの送受信はないが、離脱時には離脱しない他の端末は離脱スロットでそのスロット番号が含まれる空きリストを受信することになる。しかし、同時に離脱メッセージが添付されているので、端末の離脱を正確に認識することができる。
【００５４】
以上により、通信網への新規参入、データの送受信、通信網からの離脱という一連の処理が行われる。本第１実施形態の作動を、種々の状況を例にして図面を用いて説明する。なお、以下のタイムチャートでは、各スロット（スロット番号Ｓ１、Ｓ２、・・・）において送信されるデータのうち、リスト更新時刻を省略し空きリストのみを記載している。
【００５５】
また、各フレーム（フレーム番号Ｆ１、Ｆ２、・・・）は、スロット番号Ｓ１〜Ｓｎから構成されている。なお、１フレームの時間長Ｔと１フレームに含まれるスロット数ｎとの間には、１スロットの時間長をτとして、Ｔ＝ｎτの関係がある。
【００５６】
（１）端末の新規参入
図９は、通信網への新規参入時の例を示すフレームおよび空きリストに関するタイムチャートであり、スロットＳ１を使用している端末ＡおよびスロットＳ４を使用している端末Ｂで構成される通信網に、端末Ｃが新規参入する例を示している。なお、各タイムチャートにおいて、太枠で示された空きリストは、それぞれのスロットにおいて、最新時刻で更新された空きリストを示している。
【００５７】
フレームＦ０１で、端末Ｃは通信網から空きリスト（Ｓ２、Ｓ３、Ｓ５、・・・）を受信し、その空きリストの中から任意のスロット、たとえばＳ２を選択し、フレームＦ０２においてスロットＳ２を用いて（以下、（Ｆ０２；Ｓ２）と標記する）、更新した空きリストを添付してパケット送信する。この時点で端末Ａ、Ｂは端末Ｃからの空きリストを受信し、リスト更新時刻に基づき、最新時刻のリストに変更する。
【００５８】
したがって、（Ｆ０２；Ｓ４）で端末Ｂが通信網に送信するデータに添付されている空きリストは、端末Ｃが新規参入時に書き換えた空きリストに変更されている。端末Ａでも（Ｆ０３；Ｓ１）での送信時に、同様に空きリストが更新されている。このように、通信網に新規参入の端末が発生した場合でも、通信網内では最新時刻での空きリストが、各端末からの送信に伴い共有化されることになる。
【００５９】
（２）端末の離脱
図１０は、通信網からの離脱時の例を示すタイムチャートであり、図９の例の継続として、端末Ｃが通信網から離脱する場合を示している。端末Ｃは（Ｆ１２；Ｓ２）で、それまで使用していたスロットＳ２を空きリストに追加し、リスト更新時刻を書き換えて新たな空きリストとして、最後のデータとともにパケット送信する。この時点で端末Ａ、Ｂは端末Ｃからの空きリストを受信し、リスト更新時刻に基づき、最新時刻のリストに変更する。
【００６０】
したがって、（Ｆ１２；Ｓ４）で端末Ｂが通信網に送信するデータに添付されている空きリストは、端末Ｃが離脱時に書き換えた空きリストに変更されている。端末Ａでも（Ｆ１３；Ｓ１）での送信時に、同様に空きリストが更新されている。このように、通信網から離脱する端末が発生した場合でも、通信網内では最新時刻での空きリストが、各端末からの送信に伴い共有化されることになる。
【００６１】
（３）パケットの衝突
図１１は、同一のスロットに複数の端末からのパケットが重なることによりデータ内容が破壊されるパケット衝突が発生する場合の例を示すタイムチャートである。フレームＦ２１において、スロットＳ２で端末ＣおよびＤから同時にパケット送信される状況を示している。他の端末Ａ、ＢはスロットＳ２において信号を受信する、すなわち受信電界強度が高くなることは検知できるが、データが破壊されているため内容の判読はできない。このため、端末Ａ、Ｂでは空きリストの内容は変更されず、（Ｆ２１；Ｓ４）での端末Ｂの送信内容も、（Ｆ２２；Ｓ１）での端末Ａの送信内容も変わっていない。したがって、上記いずれの時点でも、端末ＣおよびＤが受信する空きリストには、自局が使用しているはずのスロットＳ２が削除されずに含まれているため、端末Ｃ、Ｄはともにパケット衝突が発生したことを認識できる。
【００６２】
そこで、端末Ｃ、Ｄは、フレームＦ２２において、空きリストの中から衝突が生じたスロットＳ２を除く他のスロット、すなわち、例えば端末ＣはＳ３、端末ＤはＳ５を選択する。フレームＦ２２でそれぞれ選択したスロットを用いて、端末Ｃは空きリストからＳ３を除いた更新空きリストを送信し、これが端末ＢよりＳ４で転送されて、さらにＳ５で端末Ｄが端末Ｂより受信した空きリストから自局が使用するＳ５を除いた更新空きリストを送信する。これにより、パケット衝突が発生しても、パケット衝突を発生させた端末においてパケット衝突を検出し、回避することができる。
【００６３】
そして、次のフレームＦ２３では、通信網を構成する全ての端末Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、最新時刻に更新された空きリストを共有している。
【００６４】
（４）隠れ端末とのパケット衝突回避
図１２は、通信網内の各端末間で、互いに電波の届く、すなわち空きリストを受信できる関係を矢印で示している。隠れ端末とは、通信網に属する、すなわちフレーム内の任意のスロットを使用して通信を行っている端末のうち、直接通信できない端末のことを言い、図１２（ａ）では、通信網に新規参入しようとする端末Ｄにとって、端末ＡおよびＢが隠れ端末となる。なお、図１２において、端末Ａ、Ｂ、ＣはそれぞれスロットＳ１、Ｓ４、Ｓ２を用いており、通信網内で共有化されている空きリストには空きスロット（Ｓ３、Ｓ５、・・・）が書き込まれている。
【００６５】
このような状況で、端末Ｄが端末Ｃと送受信を行うために通信網に新規参入する場合、空きリストがなく端末Ｃの使用スロット情報しか判らない場合には、端末ＤがＳ２以外のスロットＳ１またはＳ４を用いると、端末Ｃにおいて隠れ端末ＡまたはＢとの間でパケット衝突が発生するという問題が生ずる。
【００６６】
しかし、端末Ｄが端末Ｃより通信網における空きリストを受信すれば、この空きリストには隠れ端末Ａ、Ｂが使用しているスロット番号も含まれていないので、図１２（ｂ）に示すように、たとえばＳ３のようなパケット衝突が発生しないスロットを選択することができる。
【００６７】
（５）他端末からのパケットが受信できない場合
図１３は、通信網に属する複数の端末のすべてが、同時に同じスロットを使用して送信をする場合の作動状況を示すタイムチャートである。図１３の例では、フレームＦ３１で、全端末Ａ、Ｂ、Ｃが一斉にスロットＳ３で新規参入を図っている。そのときの空きリストは、いずれの端末も自局の使用スロットＳ３を除いたものをデータに添付して送信している。このスロットＳ３においてパケット衝突が発生して、各送信データは破壊され、しかも通信網には他に端末が存在しないので、各端末Ａ、Ｂ、Ｃは、通信網から空きリストを受信できない。
【００６８】
しかし、自局が送信した結果である他局からの空きリストを受信できないことから、それぞれの端末は使用したスロットＳ３を除く他のスロットの中から、ランダムにスロットを選択する。このランダムな選択により、結果的に高い確率でパケット衝突を回避することができる。図１３の例では、フレームＦ３２で、端末Ａはランダムな選択によりＳ１を選択し空きリスト（Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、・・・）を送信する。最初のスロット選択の後は、各端末は上述のように受信した空きリストからスロットを選択する。
【００６９】
したがって、端末Ｃは端末Ａからの空きリストからＳ２を選択し空きリスト（Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、・・・）を送信し、さらに端末Ｂは最新の端末Ｃからの空きリストよりＳ４を選択し空きリスト（Ｓ３、Ｓ５、・・・）を送信する。このように、フレームＦ３２で通信網内の全ての端末Ａ、Ｂ、Ｃの使用スロットが確定し、次のフレームＦ３３以降でこの状態が維持される。
【００７０】
なお、フレームＦ３２において、２つの端末、たとえば端末Ａ、Ｂが同時にＳ１を選択した場合は、残りの端末ＣがランダムにＳ１以外のスロットを選択することにより、端末Ｃはパケット衝突が発生せず、したがって空きリストを通信網に送信することができるので、パケット衝突が発生した端末Ａ、Ｂは次のフレームでそれぞれパケット衝突が生じないスロットを選択することができる。
【００７１】
以上のように、本第１実施形態では、端末が自局が通信に使用するスロットを決定するためのリストとして、通信網内で使用されていない、すなわち空いているスロットを集計した空きリストを受信する。この空きリストは、通信網内に存在する端末の数に応じて空きスロットの数が少なくなるため、リストサイズが小さくなり受信されるデータ量が増大しないので、このリストから使用するスロットを決定するための処理負荷も増大することがない。
【００７２】
また、空きリストは、通信網内で常に最新の状態に更新されるとともに、更新された空きスロットリストを通信網内の各端末が共有するので、この通信網に新たに参入しようとする端末が存在する場合、この新規参入の端末は、通信網内のいずれの端末からも最新の空きスロットリストを入手でき、これに基づき直ちに使用スロットの選択決定を行うことができる。
【００７３】
さらに、本第１実施形態は、通信網より受信した空きリストに、自局が使用している使用スロットの番号が含まれていることを検出したときには、この使用スロットでパケット衝突が発生したものと判定できるので、直ちに使用スロットを変更することによりこのパケット衝突を回避することができる。
【００７４】
また、１フレームの期間内に空きリストが受信されない場合は、通信網内に他の端末が全く存在しないか、あるいは他の端末と同一スロットにおいてパケット衝突が発生しているかの、いずれかであるので、自らの使用スロットを変更することにより、パケット衝突を回避する可能性を高くすることができる
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態と同様の空きリストを通信網内で共有化する点は同じである。しかし、第２実施形態では、さらに、通信網内で直接検知できない端末が使用しているスロット、換言すれば、使用されていることが直接検知できないスロットのリストを直接検知不可リストとして各端末毎に作成して利用する点が上記第１実施形態と異なる。
【００７５】
まず、直接検知不可リストについて説明する。図１４は、端末ＡがＳ１を使用し端末Ｂと通信可能、端末ＢがＳ４を使用し端末Ａ、Ｃ、Ｄと通信可能、端末ＣがＳ２を使用し端末Ｂ、Ｄと通信可能、端末ＤがＳ５を使用し端末Ｂ、Ｃ、Ｅと通信可能、および端末ＥがＳ３を使用し端末Ｄと通信可能という通信網の状態を、直接検知可能な関係を示す矢印とともに示している。また、図１４中では、空きリストは左枠内の文字で、直接検知不可リストは右枠内の斜体文字でそれぞれ表す。なお、以下の文中、空きリストは（）で、直接検知不可リストは〔〕で示す。
【００７６】
このとき、端末Ａは端末Ｃ、Ｄ、Ｅとは直接通信できず、それらの端末がどのスロットを使用しているかは直接検知することができない。ただ、端末Ｂから送信される空きリスト（Ｓ６、Ｓ７、・・・）により、端末Ａは自局が使用するＳ１と端末Ｂが使用するＳ４以外に、Ｓ２、Ｓ３およびＳ５が通信網のどこかで使用されている（空いていない）と推定することは可能である。
【００７７】
そこで、本第２実施形態では、端末Ａは、これら空きリスト（Ｓ６、Ｓ７、・・・）には集計されていないが直接検知できないスロットを集計した直接検知不可リストを作成する。すなわち、図１４の例では、端末Ａの直接検知不可リストは〔Ｓ２、Ｓ３、Ｓ５〕となる。同様に、端末Ｅの直接検知不可リストは、空きリスト（Ｓ６、Ｓ７、・・・）に集計されないスロットの内、自局が使用するＳ３と直接送受信可能な端末Ｄが使用するＳ５とを除くスロットを集計した〔Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４〕となる。
【００７８】
このように、通信網内にある各端末は、同一の空きリストを共通して持つが、直接検知不可リストはそれぞれで独自のリストを備えている。
【００７９】
本第２実施形態の、通信端末装置１０の構成は上記第１実施形態と同様、図１で示される。また、ＣＰＵ１３が実行するコンピュータプログラムも、メインフローに関しては第１実施形態と同様、図５で示される。したがって、これらについての説明は省略する。以下では、第１実施形態と異なる新規参入処理、送受信処理、および離脱処理の処理手順についてのみ、図１５ないし図１７を用いて説明する。
【００８０】
図１５は、第２実施形態の新規参入の処理手順を示すフローチャートである。ステップ１５０で１フレーム時間Ｔ内で他局からパケットを受信したかを判定する。パケットの受信があればステップ１５２へ、なければステップ１６４へ移行する。ステップ１６４では、受信された空きリストがないので全てのスロットの中から任意にスロットを選択し、ステップ１６６でその選択に応じてリスト更新時刻を書き込んだ空きリストを作成する。その後ステップ１６８へ移行する。
【００８１】
ステップ１５２では、受信したパケットの空きリストの内容をチェックする。なお、受信したリストは、直接送受信可能な他の端末から送られる空きリスト（原則的に通信網で共通のリスト）と該他の端末自身が作成した直接検知不可リストである。したがって、ｎ個の端末からリスト情報を受信した場合は、１つの空きリストとｎ個の直接検知不可リストとがステップ１５２でのチェック対象となる。
【００８２】
次にステップ１５４で空きリスト中に使用されていない空きスロットがあるかを判定する。空きスロットがあればステップ１５８へ移行し、なければステップ１５６へ移行する。
【００８３】
ステップ１５６では、受信リストのうち直接検知不可リスト（ｎ個の直接検知不可リストがある場合はｎ個すべて）内に、選択可能なリストがあるかを判定する。この判定は、直接検知不可リストが複数の場合は、全ての直接検知不可リストに含まれているスロットがあるかを判定する。この判定基準により、自局が直接送受信する他の端末のすべてが直接検知不可リストに上げているスロットを自局が使用しても、それによるパケット衝突が発生しないので、スロットの再利用、有効利用を図ることができる。
【００８４】
ステップ１５６での判定結果がＮＯであればステップ１５０へ戻ってパケット受信を待つ。ＹＥＳであればステップ１５８へ移行する。
【００８５】
ステップ１５８では、空きリストあるいは直接検知不可リストからスロットを選択する。なお、このステップ１５８においてどちらのリストから優先的にスロットを選択するかは、状況に応じて決めることができる。例えば、ステップ１５４の判定結果がＹＥＳの場合は空きリストの中から、またステップ１５６の判定結果がＹＥＳの場合は直接検知不可リストの中から自局が使用するスロットを選択することができる。この場合は、直接検知不可リストの中から優先的にスロットを選択し、直接検知不可リストに選択可能スロットがないときに空きリストからスロットを選択する。
【００８６】
次にステップ１６０で、空きリストの更新が必要かを判定する。ここでステップ１５８でのスロット選択が直接検知不可リストに基づく場合は、スロット選択により空きリストそのものの変更はないため、ステップ１６０の判定結果はＮＯとなりステップ１６８へ移行する。また、ステップ１６０での判定結果がＹＥＳの場合は空きスロットの更新が必要であり、ステップ１６２で空きスロットを更新した後、ステップ１６８へ移行する。
【００８７】
ステップ１６８では、他の端末、具体的には自局と直接送受信可能な他の端末のスロットの使用状況をチェックし、該他の端末が使用しているスロット番号を抽出する。そしてステップ１７０で、自局が把握している空きリストにリストアップされていないスロットの中から、ステップ１６８で抽出されたスロットおよび自局が選択した使用スロットを除いたスロット番号をリストアップして直接検知不可リストとして作成する。
【００８８】
以上により、新規参入処理を終了して送受信処理へ移行する。なお、ステップ１６２または１６６、およびステップ１７０で作成、更新された空きリストおよび直接検知不可リストは、後述する送受信処理におけるステップ２５２で通信網へパケット送信される。
【００８９】
つぎに、図１６のフローチャートに基づき、第２実施形態における送受信処理について説明する。ステップ２５０で、送るべきデータとしてリスト付きパケットを作成する。このパケットはリスト情報として、通信網で共有化される空きリストと自局が作成した直接検知不可リストとを組にしたものを備えている。
【００９０】
ステップ２５２で、作成されたパケットを選択されているスロットの時間内に通信網へ送信する。ステップ２５４では、１フレーム時間Ｔ内に他局からパケットを受信したかを判定する。パケットの受信がなければ、ステップ２６０へ移行し、パケットの受信があればステップ２５６で、受信したパケットのリスト情報をチェックする。このステップ２５６でのチェックは、直接送受信した他の端末固有のすべての直接検知不可リストを対象として行う。
【００９１】
そして、ステップ２５８で、全ての直接検知不可リスト中に自局が使用しているスロットが無いか否かを判定する。判定の結果、ＹＥＳすなわち全ての直接検知不可リストに自局の使用スロットがない場合は、パケット衝突のおそれがなくパケットを変更する必要がないため、ステップ２６０へ移行して送信すべきデータの有無を判定し、無ければ送受信処理を終了してメインフロー（図６）へ戻り、有れば送受信処理を継続するためにステップ２６６へ移行する。
【００９２】
ステップ２５８での判定の結果、ＮＯすなわち受信したいずれかの直接検知不可リストに自局の使用スロット番号が含まれている場合には、たとえば同一スロットを使用している他の端末が移動により接近して自局とパケット衝突が生ずるようになっている可能性がある。このような場合には、スロットを変更するためにステップ２６２へ移行する。
【００９３】
ステップ２６２では、上記ステップ１５８（図１５）と同様、受信した全ての直接検知不可リストに共通してリストアップされているスロットの中から優先的にスロットを選択し、さらには直接検知不可リストには選択可能スロットがない場合は空きリストにリストアップされているスロットの中から任意にスロットを選択する。次にステップ２６４でパケット衝突などにより失われたデータを再び送信すべきかを判定する。古いデータは送信する必要がないと判定されたらステップ２６０へ移行し、再度送信すべきと判定されたらステップ２６６へ移行する。
【００９４】
ステップ２６６では、パケット送信に当たり、空きリストを更新する必要が有るかを判定する。すなわち、ステップ２６２で空きリストから他のスロットを選択した場合には、更新の必要ありとしてステップ２６８へ移行し、そうでなければステップ２７０へ移行する。ステップ２６８では、空きリストを、スロット番号の書き替えおよび更新時刻の書き替えにより更新した後ステップ２７０へ移行する。
【００９５】
ステップ２７０では、上記ステップ１６８と同様、他の端末、具体的には自局と直接送受信可能な他の端末のスロットの使用状況をチェックし、該他の端末が使用しているスロット番号を抽出する。そしてステップ２７２で、自局が把握している空きリストにリストアップされていないスロットの中から、ステップ２７０で抽出されたスロットおよび自局が選択した使用スロットを除いたスロット番号をリストアップして直接検知不可リストとして作成する。そして、ステップ２５０、２５２に戻り、作成、更新された空きリストおよび直接検知不可リストを組にしたリスト情報をデータに添付してパケット送信することが繰り返される。
【００９６】
図１７は第２実施形態の離脱処理の手順を示すフローチャートである。ステップ３５０で、離脱時の空きリスト更新を行う。このステップでは第１実施形態におけるステップ３０２（図８）と同様、それまで使用していたスロット（離脱スロット）の番号を空きリストに追加するとともに、この更新時刻の書き替えを行う。
【００９７】
ステップ３５２では、送受信処理におけるステップ２７０と同様、自局と直接送受信可能な、すなわち直接検知可能な他の端末のスロットの使用状況をチェックし、該他の端末が使用しているスロット番号を抽出し、ステップ３５４で、ステップ３５０で更新した空きリストにリストアップされていないスロット（自局の離脱スロット番号を含む）の中から、ステップ３５２で抽出されたスロットを除いたスロット番号をリストアップして直接検知不可リストとして作成する。
【００９８】
ステップ３５６では、離脱する旨のメッセージデータに上記更新した空きリストおよび作成した直接検知不可リストを添付することによりリスト付パケットを作成し、ステップ３５８で離脱スロットの時間内にパケット送信を行う。
【００９９】
以上により、空きリストおよび直接検知不可リストを用いて通信網への新規参入、データの送受信、通信網からの離脱という一連の処理が行われる。本第２実施形態の作動を、種々の状況を例にして図面を用いて説明する。
【０１００】
図１８は、新規参入時の各端末の通信状態を示す図であり、前記図１４に示す状態の継続状態として示している。なお図１８中、太枠で示された各リストはこの時点で更新されたことを示している。
【０１０１】
図１４は、端末Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅにより構成される通信網に、端末Ｆが新規参入しようとする状況を示している。この時、端末Ｆと直接検知可能な端末はＣとＥであるとする。この端末Ｆは、図１５に示すフローチャートに基づき新規参入処理を行い、端末Ｃ、Ｅより空きリスト（Ｓ６、Ｓ７、・・・）と直接検知不可リスト〔Ｓ１、Ｓ３〕および〔Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４〕を受信する。端末Ｆは受信した全ての直接検知不可リストに共通に含まれるスロットＳ１を選択して、自局の使用リストとする。その結果、端末Ｆは、空きスロットの更新は不要として、直接検知不可リストを、空きリストに含まれないスロット｛Ｓ１〜Ｓ５｝のうち、直接検知可能な端末Ｃ、Ｅの使用するスロット（すなわち、直接検知可能なスロット）｛Ｓ２、Ｓ３｝と自局が使用するスロットＳ１とを除いたスロットを集計して〔Ｓ４、Ｓ５〕として作成する。
【０１０２】
また、直接検知可能な端末が増加した端末Ｃ、Ｅでも、それぞれの直接検知不可リストから上記直接検知可能となったスロットＳ１が除かれたものとして作成される。以上の手順で新規参入がなされた後は、各端末間の接続関係（直接検知可能な関係）が変化しなければ、各端末はそれぞれ、図１８に示した使用スロットを用いて通信を行う。
【０１０３】
次に、本第２実施形態におけるパケット衝突の検出および回避の手順について説明する。図１９ないし図２２は各端末の接続関係の変化の状況を時系列的に示している。
【０１０４】
図１９は、端末ＡないしＦから構成される通信網において、移動体（図示せず）に搭載された端末Ｆの位置が移動体の移動とともに変化して端末Ｃ、Ｆに接近し、それぞれ同じスロットＳ２を使用している端末ＣとＦとの間に新たに接続関係が生ずるという状況を示している。なお移動前の端末Ｆの空きリストは（Ｓ１、Ｓ２、・・・）、直接検知不可リストは空集合とする。
【０１０５】
端末ＣからのスロットＳ２による送信データがパケット衝突により、端末Ｂ、Ｄ（およびＦ）で判読できない状態となる（図２０）。それにより、端末Ｂ、Ｄは直接検知不可リストに、このスロットＳ２を付加して送信する。これを端末Ｃが受信することになるが、自ら使用しているスロットＳ２が直接検知可能な端末Ｂ、Ｃから送信される直接検知不可リスト中に現れることから、端末ＣはスロットＳ２でパケット衝突が発生していることを検出することができる。
【０１０６】
これにより、端末Ｃは使用スロットを変更するために、現在受信している全ての直接検知不可リストと空きリストとを参照して、直接検知不可リストから優先的にスロットを選択する。図２１の例では、受信した全ての直接検知不可リストには共通に含まれるスロットがないため、空きリストからＳ６を選択して使用スロットとしている。その結果、端末Ｃから送信される空きリストはＳ６を除いて更新された（Ｓ７、Ｓ８、・・・）となる。なお、図２１は端末ＣからのスロットＳ６による送信時の状態を示しているため、未だ端末Ｃと端末Ｂ、Ｅとは接続が確立していない（図中、破線矢印）。
【０１０７】
その後、図２２に示すように、端末ＣがスロットをＳ６に変更したことが通信網全体に確立した接続関係により通知されて、それぞれの端末の空きリストおよび直接検知不可リストが更新、作成される。例えば、端末Ｂは、直接検知可能な端末Ｃと同一の空きリストに更新し、また、直接検知可能な端末Ａ、Ｃ、ＤのスロットＳ１、Ｓ６、Ｓ５および自局の使用スロットＳ４を除いた直接検知不可リストを作成する。一方、端末Ａは、直接検知可能な端末Ｂと同一の空きリストに更新するとともに、その更新された空きリストと直接検知可能なスロットＳ４および自局の使用スロットとにより直接検知不可リスト〔Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６〕を作成する。他の端末の各リストも図２２に示すように同様に更新、作成されるが説明を省略する。
【０１０８】
以上、空きリストと直接検知不可リストとを併用する本第２実施形態では、受信した他の端末からの直接検知不可リストに自局の使用スロットが含まれていることからパケット衝突が発生していることが検出できる。
【０１０９】
さらに、パケット衝突が発生しても、直ちに空きリストまたは直接検知不可リストからパケット衝突が生じないスロットを選択することができ、パケット衝突を回避することができる。このとき、直接検知不可リストから使用スロットを選択できれば、スロットの再利用、有効利用が可能となる。
【０１１０】
なお、本発明の通信システムでは、パケット衝突の発生を許容し、パケット衝突が発生したら直ちに、それを検出しさらに回避するという考え方で構成されている。
【０１１１】
すなわち、第１実施形態では通信網より受信した空きリストに自局のスロットが含まれていることを検出してパケット衝突の発生を検知する。そして、空きリストより新たなスロットを選択してパケット衝突が回避される。
【０１１２】
また、第２実施形態では、上記第１実施形態と同様、空きリストに基づくパケット衝突検知が可能であることに加えて、さらに直接検知不可リストに自局のスロットが含まれていることを検出した場合にもパケット衝突の発生を検知することが可能である。そして、直接検知不可リストまたは空きリストからスロットを選択してパケット衝突が回避される。
【０１１３】
（他の実施形態）
（ａ）上記第１および第２実施形態では、各端末の使用スロットの数は１つとして説明したが、必ずしも１つである必要はなく、送信すべきデータ量に応じて使用するスロットの数を増減させることが可能である。図２３に空きリストの変化する様子を示すタイムチャートの一例を示す。図２３において、端末ＣがスロットＳ２およびＳ３を使用する場合、端末ＣはフレームＦａ１において既に受信した空きリスト（Ｓ２、Ｓ３、Ｓ５）に対してスロットＳ２で、同時にＳ２、Ｓ３の２つのスロットを選択した結果の空きリスト（Ｓ５、・・・）を送信している。その結果、続くスロットＳ４で端末Ｂが送信する空きリストおよび次のフレームＦａ２のスロットＳ１で端末Ａが送信する空きリストも、端末Ｃからの空きリストと同一の内容に更新されている。
【０１１４】
このようなスロットの選択は、第１実施形態ではステップ１０８、１１２（図６）やステップ２１０、２１８（図７）等において、第２実施形態ではステップ１５８、１６４（図１５）やステップ２６２（図１６）等において、それぞれ実行することができる。なお、複数スロットを選択した場合でも、空きリストの更新手順や直接検知不可リストの作成手順は上述と同様に行うことができる。
【０１１５】
このように、送信すべきデータ量に応じて使用するスロットの数を増減させることにより、使用スロット数を増加すれば多量のデータを伝送する時間の短縮を図ることができ、また、使用スロット数を減少すれば、通信網への他の通信端末の新規参入を容易にすることができる。
【０１１６】
（ｂ）上記第１および第２実施形態では、１フレーム時間Ｔは一定、すなわち１フレーム内に含まれるスロット数は一定とした例を示したが、通信網に属する端末の数や、それぞれの端末が使用するスロットの数に応じて、通信網全体が有するフレーム時間長およびスロット数を増減してもよい。
【０１１７】
図２４は、フレーム時間Ｔ１のフレームＦｂ１で端末Ａ、Ｂが属している通信網で、フレームＦｂ２のスロットＳ２で端末Ｃが新規参入する状況を示している。図中、空きリストにはフレーム時間長Ｔも記載されている。なお、フレーム時間長Ｔ１とスロット数ｎとの間には、スロットの時間間隔τとして、Ｔ１＝ｎτの関係がある。
【０１１８】
この端末Ｃが新規参入する際（フレームＦｂ２、スロットＳ２）に、端末Ｃは既に受信している空きリスト（Ｔ１、Ｓ２、Ｓ４、・・・）に基づき、１フレーム内の空きスロットの数が予め設定されている閾値Ｎより少なくなることを判定し、空きリストのフレーム時間長をＴ２（＞Ｔ１）に書き換えて更新する。なお、Ｔ２＝ｍτ、ｍ＞ｎである。これにより、フレームＦｂ２のスロットＳ３で端末Ｂは端末Ｃの更新リストと同一の空きリストを送信する。そして次のフレームＦｂ３では、フレーム時間長をＴ２に増加されて、空きリストによりこのフレーム時間長を共有する各端末が通信を行う。
【０１１９】
同様に、通信網からの端末の離脱に伴い、１フレーム内の空きスロット数が閾値Ｍより大きくなったら、フレーム時間長を減少することが可能である。図２５は、フレーム時間Ｔ３のフレームＦｂ４で端末Ａ、Ｂ、Ｃが属している通信網で、フレームＦｂ５のスロットＳ２で端末Ｃが離脱する状況を示している。なお、フレーム時間長Ｔ３とスロット数ｊとの間には、Ｔ３＝ｊτの関係がある。
【０１２０】
この端末Ｃが離脱する際（フレームＦｂ５、スロットＳ２）に、端末Ｃは、１フレーム内の空きスロットの数が予め設定されている閾値Ｍより多くなることを判定し、空きリストのフレーム時間長をＴ４（＜Ｔ３）に書き換えて更新する。なお、Ｔ４＝ｋτ、ｋ＜ｊである。これにより、フレームＦｂ５のスロットＳ３で端末Ｂは端末Ｃの更新リストと同一の空きリストを送信する。そして次のフレームＦｂ６では、フレーム時間長をＴ４に減少されて、空きリストによりこのフレーム時間長を共有する各端末が通信を行う。
【０１２１】
なお、フレーム時間長の変更は、各端末においてＧＰＳ信号により同期がとられている各フレームの開始時間およびスロット番号の変更により対応できる。
【０１２２】
このように、新規参入または離脱に伴い、空きリストにより把握される空きスロットの数が、予め設定されている閾値より減少または増加すると判定されたときに、新規参入するまたは離脱する端末が、１フレームの時間長を所定の長さ増加または減少するように空きリストにより指定する。これによって、空きスロットの数の増減に柔軟に対応することができ、空きスロット数が少ない場合に新規参入ができなかったり、逆に空きスロット数が多い場合に伝送時間が長くなることを防止することができる。
【０１２３】
（ｃ）上記第１および第２実施形態では、端末が離脱する場合、空きリストに離脱する旨の離脱メッセージを付けて送付する例を示したが、これに限らない。すなわち、端末が離脱するとき、空きリストも離脱メッセージもともに送付せず、突然スロットの使用を止めるようにしてもよい。この場合は、図１０を用いて説明すると、フレームＦ１１で最後のデータ送信とともに離脱した端末ＣがフレームＦ１２、スロットＳ２で何も送信しない。すると、他の端末Ｂは、それまで使用されていたスロットＳ２に何もデータが送信されていないことを検知して、それに基づき端末Ｂは空きリストにＳ２を追加して、更新リストを送信する。これにより、通信網全体で端末Ｃの離脱による更新された空きリストを共有化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の通信端末装置の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態の通信網を示す図である。
【図３】第１実施形態におけるパケットデータ形式を示す図である。
【図４】第１実施形態における空きリスト（空きスロットリスト）の内容例を示す図である。
【図５】第１実施形態の通信端末装置の実行するプログラムのメインフローチャートである。
【図６】第１実施形態の新規参入処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態の送受信処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】第１実施形態の離脱処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】第１実施形態における新規参入時の例を示すタイムチャートである。
【図１０】第１実施形態における離脱時の例を示すタイムチャートである。
【図１１】第１実施形態におけるパケット衝突発生時の例を示すタイムチャートである。
【図１２】第１実施形態における、（ａ）は隠れ端末の発生例を示す図であり、（ｂ）は隠れ端末問題の解決例を示す図である。
【図１３】第１実施形態におけるパケット衝突の発生ないし回避時の例を示すタイムチャートである。
【図１４】第２実施形態における新規参入前の通信網の状態例を示す図である。
【図１５】第２実施形態の新規参入処理の手順を示すフローチャートである。
【図１６】第２実施形態の送受信処理の手順を示すフローチャートである。
【図１７】第２実施形態の離脱処理の手順を示すフローチャートである。
【図１８】第２実施形態における新規参入時の通信網の状態例を示す図である。
【図１９】第２実施形態におけるパケット衝突の発生前の状態例を示す図である。
【図２０】第２実施形態におけるパケット衝突の発生および検知が行われている状態を示す図である。
【図２１】第２実施形態におけるスロット変更によるパケット衝突回避が行われている状態を示す図である。
【図２２】第２実施形態におけるパケット衝突回避が行われた後の状態を示す図である。
【図２３】他の実施形態における作動例を示すタイムチャートである。
【図２４】他の実施形態における作動例を示すタイムチャートである。
【図２５】他の実施形態における作動例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１０…通信端末装置、１１…無線通信モジュール、１２…通信アンテナ、
１３…ＣＰＵ、１４…メモリ、１５…ＧＰＳ受信機、
１６…ＧＰＳ用アンテナ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a communication method between communication terminals.
[0002]
[Prior art]
In inter-vehicle communication without a control station or in wireless communication such as wireless LAN, it is necessary for each communication terminal to autonomously and decentralize control so that communication packets do not collide between communication terminals.
[0003]
Therefore, when a method is adopted in which each communication terminal determines a different transmission timing and transmits a packet, conventionally, the other station with which the own station can directly communicate is set as the primary station, and the other station with which the primary station can directly communicate is used. Is used as a secondary station, time slot information used by each of the primary station and the secondary station is obtained, a time slot that is vacant is detected from the used time slot information, and communication is performed using the detected slot. (For example, see Patent Document 1).
[0004]
However, in this conventional technique, a list of used slots is exchanged between communication terminals, so that the list size increases as the number of communication terminals increases, and furthermore, the list size is received by each communication terminal. As a result, the amount of data (the number of packets) increases, the processing load for determining available slots from the list increases, and the transmission speed decreases.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3301618
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above, an object of the present invention is to provide a communication method in which the data amount does not increase even if the number of communication terminals increases.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1, wherein each communication terminal has at least one slot for each period of a frame including a predetermined number of slots each of which is time-synchronized in a communication network. And transmitting data to the communication network within the time of the used slot, wherein the communication terminal is selected from the communication network by the communication network out of the predetermined number of slots. And transmitting and receiving an empty slot list in which the numbers of the empty slots are counted, and selecting an empty slot based on the empty slot list as the used slot.
[0008]
According to the present invention, the communication terminal receives, as a list for determining a slot to be used by the local station for communication, a free slot list in which unused slots, that is, vacant slots are counted in the communication network. In the empty slot list, the number of empty slots is reduced according to the number of communication terminals existing in the communication network, so that the list size is reduced and the amount of received data is not increased. The processing load for the determination does not increase.
[0009]
The invention according to claim 2, wherein the empty slot list includes a time at which the list is updated by the communication terminal as a list update time, and each of the communication terminals updates the list update time of the received empty slot list. Are shared by transmitting and receiving the latest empty slot list.
[0010]
According to the present invention, the empty slot list is always updated to the latest state in the communication network, and each of the communication terminals in the communication network shares the updated empty slot list. If there is a communication terminal to join, this new entry communication terminal can obtain the latest available slot list from any communication terminal in the communication network, and immediately determines the slot to be used based on this. Can be.
[0011]
The empty slot list can be updated by deleting the selected slot number from the empty slot list when the communication terminal selects the used slot, as described in claim 3.
[0012]
Further, the empty slot list is updated by adding the number of the used slot to the empty slot list when the communication terminal ends communication with the communication network, as described in claim 4. can do.
[0013]
Alternatively, when the communication terminal detects a new unused slot in the communication network, the empty slot list includes the detected unused slot in the empty slot list, as described in claim 5. It can be updated by adding a number.
[0014]
The invention according to claim 6, wherein the communication terminal detects that the empty slot list received from the communication network includes a number of a used slot used by the communication terminal itself. And determining that a packet collision has occurred in a slot used by the communication terminal.
[0015]
According to the present invention, when the empty slot list received from another terminal of the communication network indicates that a slot number which is not included in the slot and is being used by itself is recognized, the slot used between the terminal and another terminal in the used slot is It can be estimated that packet collision has occurred.
[0016]
The invention according to claim 7 is characterized in that the communication terminal changes the used slot when the communication terminal does not receive the empty slot list from the communication network within the frame period.
[0017]
According to the present invention, when the empty slot list is not received within one frame period, whether there is no other terminal in the communication network or whether a packet collision has occurred in the same slot as the other terminal, Either way, by changing its own slot, the possibility of avoiding packet collision can be increased.
[0018]
In the invention according to claim 8, when the communication terminal determines that there are a plurality of empty slots based on the received empty slot list, the communication terminal selects a plurality of empty slots from the empty slot list and sets them as the used slots. It is characterized by the following.
[0019]
According to the present invention, when there are a plurality of vacant slots in the vacant slot list, the transmission time can be shortened by one communication terminal selecting a plurality of used slots.
[0020]
The invention according to claim 9 is characterized in that a time length of the frame is provided in the empty slot list, and the communication terminal sets the frame time length according to the number of the empty slots. And
[0021]
According to the present invention, the frame time length can be changed according to the number of empty slots. Therefore, for example, when the number of empty slots is small, if the number of slots is increased by setting the frame time length to be long, it is possible to prevent the possibility of another entry of a new communication terminal from lowering, and to increase the number of empty slots. In this case, if the number of slots is reduced by setting a short frame time length, the transmission time can be reduced.
[0022]
According to a tenth aspect of the present invention, the data includes, among slots obtained by excluding slots in the empty slot list from a predetermined number of slots set for each frame, other slots that can be directly received by the communication terminal. The communication terminal further comprises a direct detection non-performing list that totals slots excluding slots used by the communication terminals, and each of the communication terminals transmits the empty slot list and the direct detection non-performing list attached to the data, The communication terminal selects the empty slot from one of the empty slot list and the directly undetectable list, and sets the empty slot as the used slot.
[0023]
According to the present invention, a slot to be used by itself is selected from either an empty slot list in which slots vacant in the communication network are tabulated or a direct non-detection list in which slots which cannot be directly detected are tabulated. Therefore, when selecting a used slot from the empty slot list, packet collision can be avoided, and when selecting a slot in the directly undetectable list, it is used in the communication network and cannot be directly detected. Slots in which no collision occurs can be reused, and the number of slots can be reduced.
[0024]
Note that, when the communication terminal detects that the number of the used slot of the communication terminal is included in the directly undetectable list received from another communication terminal as described in claim 11, a packet collision has occurred. Can be detected.
[0025]
According to a twelfth aspect of the present invention, at least one of the slots is selected as a used slot for each period of a frame including a predetermined number of slots each of which is time-synchronized in a communication network, and A communication terminal device for transmitting data to the communication network within a time period, wherein the communication terminal device counts, from the communication network, a number of a slot vacant in the communication network among the predetermined number of slots. Receiving the received empty slot list, and converting the empty slot list of the communication terminal device into an empty list having a latest list update time, which is the time at which the list included in the received empty slot list is updated. Updating the slot list data to an empty slot list of the own station; and Selecting the selected empty slot as the used slot, and transmitting the updated empty slot list and list update time data of the own station within the time of the used slot to the communication network. And is executed.
[0026]
According to the present invention, the communication terminal apparatus receives, as a list for determining a slot to be used by the own station for communication, a free slot list in which unused slots, that is, vacant slots are totaled in the communication network.
[0027]
Since the number of empty slots decreases in accordance with the number of communication terminal devices existing in the communication network, the list size decreases and the amount of data received does not increase. Is not increased.
[0028]
Further, the communication terminal device updates the empty slot list to the latest data based on the list update time in the list, and updates the empty slot list by selecting its own slot. Since the updated free slot list is transmitted to the communication network, the communication network can always share the latest data free slot list.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a communication terminal device 10 according to the first embodiment.
[0030]
The communication terminal device 10 includes a wireless communication module 11, a communication antenna 12, a microcomputer (CPU) 13, a memory 14, a GPS receiver 15, and a GPS antenna 16.
[0031]
The wireless communication module 11 transmits and receives a signal such as data to and from another communication terminal device via a communication antenna 12 by wireless communication based on TDMA. The GPS receiver 15 receives a GPS signal from a GPS satellite (not shown) via a GPS antenna 16 and transmits the GPS signal to the CPU 13. The CPU 13 performs signal processing of data to be transmitted and received, and synchronizes the timing of transmission and reception of the data based on a GPS signal. The memory 14 holds a computer program executed by the CPU 13 and data created in transmission / reception processing.
[0032]
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, such a communication terminal device 10 (terminal A) is directly connected to another communication terminal device 10 (terminals B and C) without passing through a control station or a base station. ) And send and receive data. Further, the other communication terminal devices (terminals B and C) transmit and receive data to and from the other communication terminal device (terminal D). Therefore, the terminal A performs direct communication with the terminals B and C, and is indirectly connectable to the terminal D. Hereinafter, a set of other communication terminal devices that can communicate directly or indirectly is referred to as a communication network. Further, the communication terminal device is simply referred to as “terminal”, and further, its own terminal is also referred to as “own station”, and other terminals are also referred to as “other stations”.
[0033]
In each of the communication terminal devices 10 forming the communication network, the synchronization of the start time of the frame and the start time of each time slot (hereinafter, referred to as a slot) in which one frame is divided into a predetermined number by the received GPS signal is synchronized. Have been. In the communication network, each communication terminal device determines a transmission timing, that is, is assigned a specific slot number, and divides the data into the packet data format shown in FIG. 3 within the time width of the determined slot. Send. One packet includes a header in which a destination address or the like is written and data to be sent, and to each of them is attached an empty slot list which is a characteristic configuration of the present invention.
[0034]
As shown in FIG. 4, an empty slot list (hereinafter, simply referred to as an “empty list”) includes a time at which data was updated to the latest state at the time of transmission and an empty slot at that time (which communication terminal in the communication network This is a list in which the slots determined not to be allocated to the devices are totaled.
[0035]
Next, a transmission / reception process performed by the CPU 13 of the communication terminal device 10 according to the first embodiment will be described with reference to flowcharts of FIGS.
[0036]
FIG. 5 is a main flowchart when the communication terminal device 10 performs a series of transmission / reception processing. In step 100, a process for newly joining the communication network is performed, and a slot of the own station is secured to join the communication network. In step 200, data is transmitted in the reserved slot, and data transmitted from the communication network for each frame, that is, data transmitted from another communication terminal device (other station) is received. In step 300, a process of withdrawing from the communication network is performed, and the communication with the communication network ends.
[0037]
FIG. 6 is a flowchart of the new entry process. In step 102, it is determined whether a packet has been received from another station within one frame time T. If a packet has been received, the process proceeds to step 104; otherwise, the process proceeds to step 112.
[0038]
In step 104, the contents of the empty list of the received packet are checked, and in step 106, it is determined whether there is any unused empty slot in the empty list. If not, the process returns to step 102 and waits for packet reception. If there is an empty slot, at step 108, an arbitrary slot is selected from the empty list. The slot may be selected, for example, at random using a random number, or by selecting the smallest number in the list.
[0039]
In step 110, in order to make the selected slot a slot used by the own station, the empty list is updated, such as removing the slot number from the empty list, and the update time is rewritten.
[0040]
On the other hand, if no packet is received from another station in step 102, an arbitrary slot is selected in step 112, and the selected slot number is used in step 114 to make the selected slot a slot used by the own station. Create a new free list from which has been removed. At the same time, this creation time is written in the free list.
[0041]
As described above, the new entry process ends and the process proceeds to the transmission / reception process. The empty list created and updated in step 110 or 114 is transmitted as a packet to the communication network in step 204 in transmission / reception processing described later.
[0042]
FIG. 7 is a flowchart of the transmission / reception process. In step 202, a packet is created by attaching an empty list to data to be transmitted by the own station. In step 204, the created packet is transmitted to the communication network within the time of the selected slot.
[0043]
On the other hand, in step 206, it is determined whether a packet has been received from another station within one frame time T. If no packet is received, it is determined in step 208 whether the slot number used by the own station is to be changed. If there is no change, the process proceeds to step 216. If there is a change, in step 210, the own station determines at that time. Select another slot from the available free list.
[0044]
Here, the change of the used slot is that if no packet is received within the time of one frame, that is, if the empty slot list is not received, there is no other terminal in the communication network, or in the same slot as the other terminal. Since packet collision has occurred, it is possible to increase the possibility of avoiding packet collision by changing its own slot.
[0045]
If a packet is received from another station in step 206, the contents of the empty list of the received packet are checked in step 212. At this time, the list update time of the free list of the own station is compared with the received list update time of the free list, and the free list at the latest time is stored in the memory.
[0046]
Next, in step 214, it is determined whether or not there is a slot number used by the own station in the free list.
[0047]
If YES, that is, if the used slot number of the own station is not in the free list, it can be determined that the used station of the own station is correctly recognized by the other station that has transmitted the packet. On the other hand, if NO, that is, if the free list includes the used slot number of the own station, the other station cannot recognize the used slot of the own station correctly, and the packet transmitted in step 204 is It can be determined that it has not been received.
[0048]
Therefore, if the determination result in step 214 is YES, it is determined in step 216 whether or not there is data to be transmitted. If there is no data to be transmitted, the transmission / reception processing ends and the process returns to the main flow (FIG. 6). Move to step 222 to continue.
[0049]
On the other hand, if the decision result in the step 214 is NO, a step 218 selects another slot from the empty list, and a step 220 decides whether or not data lost due to packet collision or the like should be transmitted again. If it is determined that the old data need not be transmitted, the process proceeds to step 216. If it is determined that the old data should be transmitted again, the process proceeds to step 222.
[0050]
In step 222, it is determined whether or not the empty list needs to be updated when transmitting the packet. That is, if another slot is selected in step 218, the empty list is updated in step 224 by rewriting the slot number and the update time, and then the process returns to step 202 to store the list-added data (packet). It is created and transmitted in step 204.
[0051]
Next, with reference to FIG. 8, a description will be given of a withdrawal processing flow in a case where a series of data transmissions is completed and the mobile phone leaves the communication network. At step 302, the free list is updated. In the empty list update at the time of leaving, the number of the slot (leaving slot) used so far is added to the empty list, and the update time is rewritten.
[0052]
In step 304, a packet with a list is created by attaching the updated empty list to the message data of leaving, and in step 306, the packet is transmitted within the time of the leaving slot. That is, at the time of leaving, the leaving terminal transmits not only the updated empty list but also a leaving message to the communication network.
[0053]
Although there is no transmission / reception in the slots included in the free list, other terminals that do not leave at the time of leaving will receive the free list including the slot number in the leaving slot. However, since the leaving message is attached at the same time, the leaving of the terminal can be accurately recognized.
[0054]
As described above, a series of processes such as new entry into the communication network, transmission and reception of data, and withdrawal from the communication network are performed. The operation of the first embodiment will be described with reference to the drawings, taking various situations as examples. In the following time chart, of the data transmitted in each slot (slot numbers S1, S2,...), The list update time is omitted and only the empty list is described.
[0055]
Each frame (frame numbers F1, F2,...) Is composed of slot numbers S1 to Sn. Note that there is a relationship of T = nτ between the time length T of one frame and the number n of slots included in one frame, where τ is the time length of one slot.
[0056]
(1) New entry of terminals
FIG. 9 is a time chart related to a frame and an empty list showing an example of a new entry into a communication network, and is a communication network including a terminal A using the slot S1 and a terminal B using the slot S4. Shows an example in which the terminal C newly enters. In each time chart, the empty list indicated by a bold frame indicates the empty list updated at the latest time in each slot.
[0057]
In the frame F01, the terminal C receives the empty list (S2, S3, S5,...) From the communication network, selects an arbitrary slot, for example, S2 from the empty list, and uses the slot S2 in the frame F02. (Hereinafter referred to as (F02; S2)), and transmits the packet with the updated empty list attached. At this point, the terminals A and B receive the empty list from the terminal C and change the list to the latest time based on the list update time.
[0058]
Therefore, the free list attached to the data transmitted by the terminal B to the communication network in (F02; S4) is changed to the free list rewritten by the terminal C when newly joining. At the time of transmission at (F03; S1) in the terminal A, the empty list is similarly updated. As described above, even when a terminal newly joining the communication network occurs, the free list at the latest time is shared in the communication network with transmission from each terminal.
[0059]
(2) Terminal disconnection
FIG. 10 is a time chart showing an example at the time of leaving the communication network, and shows a case where the terminal C leaves the communication network as a continuation of the example of FIG. In (F12; S2), the terminal C adds the slot S2 used so far to the empty list, rewrites the list update time, and transmits a packet together with the last data as a new empty list. At this point, the terminals A and B receive the empty list from the terminal C and change the list to the latest time based on the list update time.
[0060]
Therefore, the free list attached to the data transmitted from the terminal B to the communication network in (F12; S4) is changed to the free list rewritten when the terminal C leaves. At the time of transmission at (F13; S1) in the terminal A, the empty list is similarly updated. As described above, even when a terminal leaves the communication network, the free list at the latest time is shared in the communication network with transmission from each terminal.
[0061]
(3) Packet collision
FIG. 11 is a time chart showing an example of a case where a packet collision in which data content is destroyed due to packets from a plurality of terminals overlapping the same slot. In frame F21, a situation is shown in which packets are simultaneously transmitted from terminals C and D in slot S2. The other terminals A and B receive the signal in the slot S2, that is, can detect that the received electric field strength is high, but cannot read the content because the data is destroyed. Therefore, the contents of the empty list are not changed in the terminals A and B, and neither the transmission contents of the terminal B in (F21; S4) nor the transmission contents of the terminal A in (F22; S1) are changed. Therefore, at any time, the empty list received by the terminals C and D includes the slot S2 which should be used by the own station without being deleted, so that both the terminals C and D have the packet collision. Can be recognized.
[0062]
Therefore, the terminals C and D select other slots in the frame F22 except for the slot S2 in which the collision occurred, that is, for example, the terminal C selects S3 and the terminal D selects S5. Using the slots selected in the frame F22, the terminal C transmits an updated empty list obtained by removing S3 from the empty list, and this is transmitted from the terminal B in S4. An updated free list excluding S5 used by the own station is transmitted from the list. As a result, even if a packet collision occurs, the terminal that has generated the packet collision can detect and avoid the packet collision.
[0063]
Then, in the next frame F23, all the terminals A, B, C, and D constituting the communication network share the empty list updated at the latest time.
[0064]
(4) Avoiding packet collision with hidden terminals
FIG. 12 shows, by arrows, the relationship between the terminals within the communication network where radio waves can reach each other, that is, the empty list can be received. The hidden terminal refers to a terminal belonging to the communication network, that is, a terminal that cannot communicate directly among terminals communicating using an arbitrary slot in a frame. In FIG. For the terminal D to be entered, the terminals A and B are hidden terminals. In FIG. 12, terminals A, B, and C use slots S1, S4, and S2, respectively, and empty slots (S3, S5,...) Are included in an empty list shared in a communication network. Has been written.
[0065]
In such a situation, when the terminal D newly joins the communication network to perform transmission and reception with the terminal C, and when there is no empty list and only the used slot information of the terminal C is known, the terminal D sets the slot S1 other than the S2. Alternatively, when S4 is used, there is a problem that a packet collision occurs between the terminal C and the hidden terminal A or B.
[0066]
However, if the terminal D receives the empty list in the communication network from the terminal C, the empty list does not include the slot numbers used by the hidden terminals A and B, so that as shown in FIG. Then, for example, a slot in which packet collision does not occur as in S3 can be selected.
[0067]
(5) When packets from other terminals cannot be received
FIG. 13 is a time chart showing an operation state when all of a plurality of terminals belonging to a communication network transmit simultaneously using the same slot. In the example of FIG. 13, in the frame F31, all the terminals A, B, and C try to newly enter in the slot S3 at the same time. In the empty list at that time, each terminal attaches data except for the used slot S3 of its own station to the data and transmits the data. Since a packet collision occurs in the slot S3, each transmission data is destroyed, and since no other terminal exists in the communication network, each of the terminals A, B, and C cannot receive the free list from the communication network.
[0068]
However, each terminal randomly selects a slot from the slots other than the used slot S3 since the free list from the other station, which is the result of transmission by the own station, cannot be received. This random selection can result in a high probability of avoiding packet collisions. In the example of FIG. 13, in the frame F32, the terminal A selects S1 by random selection and transmits an empty list (S2, S3, S4, S5,...). After the initial slot selection, each terminal selects a slot from the free list received as described above.
[0069]
Therefore, terminal C selects S2 from the empty list from terminal A and transmits an empty list (S3, S4, S5,...), And terminal B further selects S4 from the latest empty list from terminal C. The empty list (S3, S5,...) Is transmitted. In this way, the used slots of all the terminals A, B, and C in the communication network are determined in the frame F32, and this state is maintained in the next frame F33 and thereafter.
[0070]
When two terminals, for example, the terminals A and B simultaneously select S1 in the frame F32, the terminal C does not generate a packet collision by randomly selecting a slot other than S1. Therefore, since the empty list can be transmitted to the communication network, the terminals A and B in which a packet collision has occurred can select a slot in which no packet collision occurs in the next frame.
[0071]
As described above, in the first embodiment, as a list for the terminal to determine a slot to be used by the own station for communication, an empty list in which unused, that is, vacant slots in the communication network are totaled. Receive. In this empty list, the number of empty slots is reduced in accordance with the number of terminals existing in the communication network, so that the list size is reduced and the amount of received data is not increased. Therefore, the processing load does not increase.
[0072]
In addition, the free list is always updated to the latest state in the communication network, and each terminal in the communication network shares the updated free slot list. If there is, the newly joining terminal can obtain the latest empty slot list from any terminal in the communication network, and can immediately determine the slot to be used based on this.
[0073]
Further, in the first embodiment, when it is detected that the empty list received from the communication network includes the number of the used slot used by the own station, a packet collision occurs in the used slot. Thus, the packet collision can be avoided by immediately changing the used slot.
[0074]
If the empty list is not received within one frame period, either there is no other terminal in the communication network, or a packet collision has occurred in the same slot as the other terminal. Therefore, it is possible to increase the possibility of avoiding a packet collision by changing its own use slot.
(2nd Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment is the same in that the same free list as the first embodiment is shared in a communication network. However, in the second embodiment, a list of slots used by terminals that cannot be directly detected in the communication network, in other words, a list of slots that cannot be directly used is not directly detected. The first embodiment differs from the first embodiment in that it is created and used.
[0075]
First, the directly undetectable list will be described. FIG. 14 shows that terminal A can communicate with terminal B using S1, terminal B can communicate with terminals A, C, and D using S4, terminal C can communicate with terminals B and D using S2, The state of the communication network in which D can communicate with the terminals B, C, and E using S5 and the terminal E can communicate with the terminal D using S3 are shown, together with arrows indicating a directly detectable relationship. In FIG. 14, the empty list is represented by characters in the left frame, and the directly undetectable list is represented by italic characters in the right frame. In the following text, the empty list is indicated by () and the directly undetectable list is indicated by [].
[0076]
At this time, terminal A cannot communicate directly with terminals C, D, and E, and cannot directly detect which slot these terminals are using. However, according to the empty list (S6, S7,...) Transmitted from the terminal B, the terminal A determines where S2, S3, and S5 in the communication network besides S1 used by its own station and S4 used by the terminal B. It is possible to presume that it is used (not empty).
[0077]
Therefore, in the second embodiment, the terminal A creates a directly undetectable list in which slots that are not counted in these empty lists (S6, S7,...) But cannot be directly detected are counted. That is, in the example of FIG. 14, the list of the terminal A that cannot be directly detected is [S2, S3, S5]. Similarly, among the slots not counted in the empty list (S6, S7,...), The directly detectable list of the terminal E excludes S3 used by its own station and S5 used by the terminal D capable of directly transmitting and receiving. The slots are totaled [S1, S2, S4].
[0078]
As described above, each terminal in the communication network has the same empty list in common, but each of the directly undetectable lists has its own list.
[0079]
The configuration of the communication terminal device 10 of the second embodiment is shown in FIG. 1 as in the first embodiment. Also, the computer program executed by the CPU 13 is shown in FIG. 5 with respect to the main flow, as in the first embodiment. Therefore, description of these will be omitted. Hereinafter, only the processing procedure of the new entry processing, transmission / reception processing, and withdrawal processing different from the first embodiment will be described with reference to FIGS. 15 to 17.
[0080]
FIG. 15 is a flowchart illustrating a processing procedure for new entry according to the second embodiment. In step 150, it is determined whether a packet has been received from another station within one frame time T. If a packet has been received, the process proceeds to step 152; otherwise, the process proceeds to step 164. In step 164, since there is no received empty list, an arbitrary slot is selected from all slots, and in step 166, an empty list in which the list update time is written according to the selection is created. Thereafter, the flow shifts to step 168.
[0081]
In step 152, the contents of the empty list of the received packet are checked. The received list is an empty list (list in principle common to communication networks) sent from another terminal capable of directly transmitting and receiving, and a directly undetectable list created by the other terminal itself. Therefore, when list information is received from n terminals, one empty list and n directly undetectable lists are to be checked in step 152.
[0082]
Next, in step 154, it is determined whether or not there is an unused empty slot in the empty list. If there is an empty slot, the process proceeds to step 158; otherwise, the process proceeds to step 156.
[0083]
In step 156, it is determined whether or not there is a selectable list in the directly undetectable list (if there are n directly undetectable lists, all n). In this determination, when there are a plurality of directly undetectable lists, it is determined whether there is a slot included in all the directly undetectable lists. According to this determination criterion, even if the own station uses a slot that is directly listed on the undetectable list by all of the other terminals directly transmitting and receiving, the packet collision does not occur. It can be used.
[0084]
If the decision result in the step 156 is NO, the process returns to the step 150 to wait for the packet reception. If YES, the process moves to step 158.
[0085]
In step 158, a slot is selected from the empty list or the directly undetectable list. In this step 158, from which list the slot is preferentially selected can be determined according to the situation. For example, when the determination result of step 154 is YES, the slot used by the own station can be selected from the empty list, and when the determination result of step 156 is YES, the slot used by the own station can be selected from the directly undetectable list. In this case, a slot is preferentially selected from the directly undetectable list, and when there is no selectable slot in the directly undetectable list, a slot is selected from an empty list.
[0086]
Next, in step 160, it is determined whether the empty list needs to be updated. Here, if the slot selection in step 158 is based on the direct undetectable list, the empty list itself is not changed by the slot selection, so the determination result in step 160 is NO and the process proceeds to step 168. If the determination result in step 160 is YES, the empty slot needs to be updated. After updating the empty slot in step 162, the process proceeds to step 168.
[0087]
In step 168, the slot usage status of another terminal, specifically, another terminal that can directly transmit and receive with the own station is checked, and the slot number used by the other terminal is extracted. At step 170, the slot numbers excluding the slot extracted at step 168 and the used slot selected by the own station are listed from the slots not listed in the empty list recognized by the own station. Create as a direct undetectable list.
[0088]
As described above, the new entry process ends and the process proceeds to the transmission / reception process. The empty list and the directly undetectable list created and updated in step 162 or 166 and step 170 are packet-transmitted to the communication network in step 252 in transmission / reception processing described later.
[0089]
Next, transmission / reception processing according to the second embodiment will be described with reference to the flowchart in FIG. In step 250, a packet with a list is created as data to be sent. This packet includes, as list information, a combination of an empty list shared by a communication network and a directly undetectable list created by the own station.
[0090]
In step 252, the created packet is transmitted to the communication network within the time of the selected slot. In step 254, it is determined whether a packet has been received from another station within one frame time T. If no packet has been received, the process proceeds to step 260. If a packet has been received, at step 256, list information of the received packet is checked. The check in step 256 is performed for all directly transmitted / received non-direct detectable lists specific to other terminals.
[0091]
Then, in step 258, it is determined whether or not there is a slot used by the own station in all the direct detection disable lists. If the result of the determination is YES, that is, if there is no slot used by the own station in all the direct detection non-lists, there is no risk of packet collision and there is no need to change the packet. Is determined, and if not, the transmission / reception processing is terminated and the process returns to the main flow (FIG. 6).
[0092]
If the result of determination in step 258 is NO, that is, if any of the received direct detection disable lists includes the slot number of the own station, for example, another terminal using the same slot approaches As a result, there is a possibility that a packet collision with the own station may occur. In such a case, the process proceeds to step 262 to change the slot.
[0093]
In step 262, similarly to the step 158 (FIG. 15), a slot is preferentially selected from slots listed in common with all the received direct detection non-lists, and furthermore, the slot is added to the direct detection non-list. If there is no selectable slot, any slot is selected from the slots listed in the empty list. Next, in step 264, it is determined whether data lost due to a packet collision or the like should be transmitted again. If it is determined that the old data need not be transmitted, the process proceeds to step 260. If it is determined that the old data should be transmitted again, the process proceeds to step 266.
[0094]
In step 266, it is determined whether or not the empty list needs to be updated when transmitting the packet. That is, if another slot is selected from the empty list in step 262, the process proceeds to step 268 as an update is necessary, and otherwise proceeds to step 270. In step 268, the free list is updated by rewriting the slot number and the update time, and then the process proceeds to step 270.
[0095]
In step 270, similarly to step 168, the slot usage status of another terminal, specifically, another terminal that can directly transmit and receive to and from the own station is checked, and the slot number used by the other terminal is extracted. I do. Then, in step 272, the slot numbers excluding the slots extracted in step 270 and the used slots selected by the own station are listed from the slots not listed in the empty list recognized by the own station. Create as a direct undetectable list. Then, the process returns to steps 250 and 252, and the process of attaching the created and updated free list and the directly undetectable list to the data and transmitting the packet is repeated.
[0096]
FIG. 17 is a flowchart illustrating the procedure of the withdrawal process according to the second embodiment. At step 350, the empty list at the time of withdrawal is updated. In this step, as in step 302 (FIG. 8) in the first embodiment, the number of the slot (leaving slot) used so far is added to the empty list, and the update time is rewritten.
[0097]
In step 352, similarly to step 270 in the transmission / reception processing, the usage status of the slot of another terminal capable of directly transmitting and receiving with the own station, that is, directly detectable, is checked, and the slot number used by the other terminal is extracted. Then, in step 354, the slot numbers excluding the slot extracted in step 352 are listed from the slots (including the leaving slot number of the own station) not listed in the empty list updated in step 350. To directly create a non-detection list.
[0098]
In step 356, a packet with a list is created by attaching the updated empty list and the created directly undetectable list to the message data indicating that the packet has left, and in step 358, the packet is transmitted within the time of the leaving slot.
[0099]
As described above, a series of processes such as new entry into the communication network, transmission and reception of data, and withdrawal from the communication network are performed using the free list and the directly undetectable list. The operation of the second embodiment will be described with reference to the drawings, taking various situations as examples.
[0100]
FIG. 18 is a diagram showing a communication state of each terminal at the time of new entry, which is shown as a continuation of the state shown in FIG. In FIG. 18, each list indicated by a thick frame indicates that the list has been updated at this time.
[0101]
FIG. 14 shows a situation where a terminal F intends to newly enter a communication network constituted by terminals A, B, C, D and E. At this time, it is assumed that the terminals that can directly detect the terminal F are C and E. The terminal F performs a new entry process based on the flowchart shown in FIG. 15, and lists the empty lists (S6, S7,...) And the directly undetectable lists [S1, S3] and [S1, S2, [S4] is received. The terminal F selects the slot S1 that is commonly included in all the directly detected non-lists received, and sets the selected list as the use list of its own station. As a result, the terminal F determines that it is not necessary to update the empty slot, and sets the directly detectable list out of the slots {S1 to S5} that are not included in the empty list to the slots used by the directly detectable terminals C and E (ie, , Slots that can be directly detected) except for {S2, S3} and the slot S1 used by the own station are totaled and created as [S4, S5].
[0102]
In addition, even the terminals C and E in which the number of directly detectable terminals has increased are created as those in which the above-described directly detectable slot S1 is removed from the respective direct detection impossible lists. After the new entry is made in the above procedure, if the connection relationship between the terminals (the relationship that can be directly detected) does not change, each terminal performs communication using the used slot shown in FIG.
[0103]
Next, a procedure for detecting and avoiding a packet collision in the second embodiment will be described. FIGS. 19 to 22 show the situation of the change of the connection relation of each terminal in chronological order.
[0104]
FIG. 19 shows that in a communication network composed of terminals A to F, the position of terminal F mounted on a mobile unit (not shown) changes with the movement of the mobile unit, approaches terminals C and F, and is the same. This shows a situation in which a new connection relationship occurs between the terminals C and F using the slot S2. The empty list of the terminal F before the movement is (S1, S2,...), And the directly undetectable list is an empty set.
[0105]
The data transmitted from the terminal C in the slot S2 becomes unreadable by the terminals B and D (and F) due to the packet collision (FIG. 20). As a result, the terminals B and D add the slot S2 to the directly undetectable list and transmit the list. The terminal C receives this, but since the slot S2 used by itself appears in the directly undetectable list transmitted from the directly detectable terminals B and C, the terminal C receives a packet collision in the slot S2. Can be detected.
[0106]
Accordingly, the terminal C preferentially selects a slot from the directly undetectable list with reference to all currently received undetectable lists and empty lists in order to change the used slot. In the example of FIG. 21, there is no slot that is included in all of the directly detected non-lists that have been received in common, so S6 is selected from the empty list and used as a used slot. As a result, the empty list transmitted from the terminal C is updated (S7, S8,...) Except for S6. Since FIG. 21 shows a state at the time of transmission from the terminal C in the slot S6, the connection between the terminal C and the terminals B and E has not been established yet (indicated by a broken arrow in the figure).
[0107]
Thereafter, as shown in FIG. 22, the fact that the terminal C has changed the slot to S6 is notified by the connection relationship established throughout the communication network, and the empty list and the directly undetectable list of each terminal are updated and created. . For example, the terminal B updates to the same empty list as the directly detectable terminal C, and removes the slots S1, S6, and S5 of the directly detectable terminals A, C, and D and the slot S4 used by the own station. Create a list that cannot be detected directly. On the other hand, the terminal A updates to the same free list as the directly detectable terminal B, and also uses the updated free list, the directly detectable slot S4 and the slot used by its own station to disable the directly detectable list [S2, S3, S4, S5, S6]. Each list of the other terminals is similarly updated and created as shown in FIG. 22, but the description is omitted.
[0108]
As described above, in the second embodiment in which both the empty list and the directly undetectable list are used, the packet collision occurs because the used slot of the own station is included in the received directly undetectable list from another terminal. Can be detected.
[0109]
Further, even if a packet collision occurs, a slot in which no packet collision occurs can be immediately selected from the empty list or the directly undetectable list, and packet collision can be avoided. At this time, if the used slot can be selected from the directly undetectable list, the slot can be reused and effectively used.
[0110]
It should be noted that the communication system of the present invention is configured to allow the occurrence of packet collision, detect the packet collision as soon as it occurs, and further avoid it.
[0111]
That is, in the first embodiment, the occurrence of a packet collision is detected by detecting that the slot of the own station is included in the empty list received from the communication network. Then, a new slot is selected from the empty list to avoid packet collision.
[0112]
Further, in the second embodiment, similarly to the first embodiment, in addition to being able to detect a packet collision based on an empty list, it is further detected that a slot of the own station is included in a directly undetectable list. In this case, it is possible to detect the occurrence of the packet collision. Then, a slot is selected from the undetectable list or the empty list to avoid packet collision.
[0113]
(Other embodiments)
(A) In the first and second embodiments, the number of used slots of each terminal has been described as one. However, the number of used slots is not necessarily one, and the number of slots used according to the amount of data to be transmitted. Can be increased or decreased. FIG. 23 shows an example of a time chart showing how the empty list changes. In FIG. 23, when the terminal C uses the slots S2 and S3, the terminal C uses the slot S2 for the empty list (S2, S3, S5) already received in the frame Fa1, and simultaneously uses the two slots S2 and S3. An empty list (S5,...) Resulting from the selection is transmitted. As a result, the empty list transmitted by the terminal B in the subsequent slot S4 and the empty list transmitted by the terminal A in the slot S1 of the next frame Fa2 are also updated to the same contents as the empty list from the terminal C.
[0114]
Such slot selection is performed in steps 108 and 112 (FIG. 6) and steps 210 and 218 (FIG. 7) in the first embodiment, and in steps 158 and 164 (FIG. 15) and step 262 (FIG. 15) in the second embodiment. In FIG. 16) and the like, each can be executed. Even when a plurality of slots are selected, the procedure for updating the empty list and the procedure for creating the directly undetectable list can be performed in the same manner as described above.
[0115]
As described above, by increasing or decreasing the number of slots used according to the amount of data to be transmitted, if the number of used slots is increased, the time for transmitting a large amount of data can be shortened. Is reduced, it is possible to make it easier for another communication terminal to newly enter the communication network.
[0116]
(B) In the first and second embodiments, an example is shown in which the one-frame time T is constant, that is, the number of slots included in one frame is constant, but the number of terminals belonging to the communication network and the respective The frame time length and the number of slots of the entire communication network may be increased or decreased according to the number of slots used by the terminal.
[0117]
FIG. 24 shows a situation where a terminal C newly enters a slot S2 of a frame Fb2 in a communication network to which the terminals A and B belong in a frame Fb1 of a frame time T1. In the figure, the frame time length T is also described in the free list. Note that there is a relationship of T1 = nτ between the frame time length T1 and the number of slots n as the slot time interval τ.
[0118]
When this terminal C newly enters (frame Fb2, slot S2), the terminal C determines the number of empty slots in one frame based on the already received empty list (T1, S2, S4,...). It is determined that it becomes smaller than the preset threshold N, and the frame time length of the empty list is rewritten to T2 (> T1) and updated. Note that T2 = mτ and m> n. Thereby, the terminal B transmits the same empty list as the update list of the terminal C in the slot S3 of the frame Fb2. Then, in the next frame Fb3, the frame time length is increased to T2, and the terminals sharing this frame time length communicate with each other using the free list.
[0119]
Similarly, when the number of vacant slots in one frame becomes larger than the threshold value M as the terminal leaves the communication network, the frame time length can be reduced. FIG. 25 shows a situation where the terminal C leaves in the slot S2 of the frame Fb5 in the communication network to which the terminals A, B, and C belong in the frame Fb4 of the frame time T3. Note that there is a relationship of T3 = jτ between the frame time length T3 and the number of slots j.
[0120]
When the terminal C leaves (frame Fb5, slot S2), the terminal C determines that the number of empty slots in one frame is larger than a preset threshold M, and determines the frame time length of the empty list. Is updated to T4 (<T3). Note that T4 = kτ and k <j. As a result, the terminal B transmits the same free list as the update list of the terminal C in the slot S3 of the frame Fb5. Then, in the next frame Fb6, the frame time length is reduced to T4, and the terminals sharing this frame time length communicate with each other using the free list.
[0121]
The change of the frame time length can be dealt with by changing the start time and slot number of each frame synchronized by the GPS signal in each terminal.
[0122]
As described above, when it is determined that the number of empty slots grasped by the empty list decreases or increases from a preset threshold with the new entry or withdrawal, a terminal that newly enters or leaves is determined to be one terminal. The time length of the frame is specified by an empty list so as to increase or decrease by a predetermined length. This makes it possible to flexibly cope with an increase or decrease in the number of vacant slots, and prevents new entry when the number of vacant slots is small and prevents transmission time from becoming long when the number of vacant slots is large. be able to.
[0123]
(C) In the above-described first and second embodiments, when the terminal leaves, an example has been described in which the empty list is sent with a leaving message to the effect that the terminal is leaving, but the present invention is not limited to this. That is, when the terminal leaves, neither the free list nor the leaving message may be sent, and the use of the slot may be suddenly stopped. In this case, with reference to FIG. 10, the terminal C that has left with the last data transmission in the frame F11 does not transmit anything in the frame F12 and the slot S2. Then, the other terminal B detects that no data has been transmitted to the slot S2 used so far, and based on that, the terminal B adds S2 to the empty list and transmits the update list. . Thereby, the updated empty list due to the leaving of the terminal C can be shared by the entire communication network.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a communication terminal device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a communication network according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a packet data format in the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating a content example of an empty list (empty slot list) in the first embodiment.
FIG. 5 is a main flowchart of a program executed by the communication terminal device of the first embodiment.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a procedure of a new entry process according to the first embodiment.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a procedure of transmission / reception processing according to the first embodiment.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a procedure of a withdrawal process according to the first embodiment.
FIG. 9 is a time chart showing an example of a new entry in the first embodiment.
FIG. 10 is a time chart illustrating an example at the time of withdrawal according to the first embodiment.
FIG. 11 is a time chart illustrating an example when a packet collision occurs in the first embodiment.
12A is a diagram illustrating an example of occurrence of a hidden terminal, and FIG. 12B is a diagram illustrating a solution example of a hidden terminal problem in the first embodiment.
FIG. 13 is a time chart showing an example when a packet collision occurs or is avoided in the first embodiment.
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a state of a communication network before new entry in the second embodiment.
FIG. 15 is a flowchart illustrating a procedure of a new entry process according to the second embodiment.
FIG. 16 is a flowchart illustrating a procedure of transmission / reception processing according to the second embodiment.
FIG. 17 is a flowchart illustrating a procedure of a leaving process according to the second embodiment.
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a state of a communication network at the time of new entry in the second embodiment.
FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a state before a packet collision occurs in the second embodiment.
FIG. 20 is a diagram illustrating a state in which occurrence and detection of packet collision are performed in the second embodiment.
FIG. 21 is a diagram illustrating a state in which packet collision avoidance by changing slots is performed in the second embodiment.
FIG. 22 is a diagram illustrating a state after packet collision avoidance is performed in the second embodiment.
FIG. 23 is a time chart showing an operation example in another embodiment.
FIG. 24 is a time chart showing an operation example in another embodiment.
FIG. 25 is a time chart showing an operation example in another embodiment.
[Explanation of symbols]
10 communication terminal device, 11 wireless communication module, 12 communication antenna,
13 CPU, 14 memory, 15 GPS receiver,
16 ... GPS antenna.

Claims

Each communication terminal selects at least one of the slots as a used slot for each period of a frame including a predetermined number of slots that are time-synchronized in the communication network, and performs data transmission within the time of the used slot. Is transmitted to the communication network,
The communication terminal transmits and receives, from the communication network, an empty slot list in which the number of vacant slots in the communication network among the predetermined number of slots is counted, and determines an empty slot based on the empty slot list. A communication method, wherein the selected slot is selected as the used slot.

The empty slot list includes a time at which the list is updated by the communication terminal as a list update time,
The communication method according to claim 1, wherein each of the communication terminals shares the received empty slot list by transmitting and receiving an empty slot list with the latest list update time.

3. The communication method according to claim 1, wherein the communication terminal updates the empty slot list by deleting the selected slot number from the empty slot list when selecting the used slot. .

4. The communication terminal according to claim 1, wherein the communication terminal updates the empty slot list by adding a number of the used slot to the empty slot list when terminating communication with the communication network. The communication method according to any one of the above.

The communication terminal updates the empty slot list by adding a slot number of the detected unused slot to the empty slot list when detecting a new unused slot in the communication network. The communication method according to claim 1, wherein:

When the communication terminal detects that the empty slot list received from the communication network includes the number of the used slot used by the communication terminal itself, the communication terminal uses a packet in the used slot of the communication terminal. The communication method according to claim 1, wherein it is determined that a collision has occurred.

The communication method according to any one of claims 1 to 6, wherein the communication terminal changes the used slot when the communication terminal does not receive the empty slot list from the communication network within the frame period. .

The communication terminal according to claim 1, wherein when the communication terminal determines that there are a plurality of empty slots based on the received empty slot list, the communication terminal selects a plurality of empty slots from the empty slot list and sets the plurality of empty slots as the used slots. 8. The communication method according to any one of items 7 to 7.

9. The apparatus according to claim 1, wherein a time length of the frame is provided in the empty slot list, and the communication terminal sets the frame time length according to the number of the empty slots. The communication method according to any one of the above.

The data includes, among slots obtained by excluding slots in the empty slot list from a predetermined number of slots set for each frame, slots used by other communication terminals that can directly receive the communication terminal. The communication terminal further includes a direct detection non-performing list in which the excluded slots are aggregated, and each of the communication terminals transmits the empty slot list and the direct detection non-performing list attached to the data, and transmits the data.
The communication method according to claim 1, wherein the communication terminal selects the empty slot from one of the empty slot list and the directly undetectable list, and sets the empty slot as the used slot.

The communication terminal detects that a packet collision has occurred when it detects that the number of the used slot of the communication terminal is included in the directly undetectable list received from another communication terminal. The communication method according to claim 10.

At least one of the slots is selected as a used slot for each period of a frame including a predetermined number of slots each of which is time-synchronized in the communication network, and data is transmitted to the communication network within the time of the used slot. A communication terminal device for sending;
The communication terminal device,
From the communication network, out of the predetermined number of slots, receiving an empty slot list in which the number of vacant slots in the communication network is tabulated,
The empty slot list of the communication terminal device is updated to the data of the empty slot list in which the list update time, which is the time at which the received empty slot list is updated, is the latest time. Creating an empty slot list;
Selecting an empty slot from the empty slot list of the own station;
Setting the selected empty slot as the used slot;
Transmitting the updated free slot list and list update time data of the own station within the time of the used slot to the communication network;
A communication terminal device.