无线通信设备、无线通信系统、无线通信方法和程序.pdf

本发明公开了无线通信设备、无线通信系统、无线通信方法和程序。该无线通信设备包括电路，所述电路被配置为接收探测请求，发送对于所述探测请求的探测响应，发送包括信息元素的请求，该信息元素指定用于确定所述无线通信设备的角色的信息，以及接收对于该请求的响应，所述响应包括关于所述无线通信设备的角色的确定结果。

1.  一种无线通信设备，包括：
电路，所述电路被配置为
接收探测请求，
发送对于所述探测请求的探测响应，
发送包括信息元素的请求，该信息元素指定用于确定所述无线通信设备的角色的信息，
接收对于该请求的响应，所述响应包括关于所述无线通信设备的角色的确定结果。

2.  如权利要求1所述的无线通信设备，其中，所述电路还被配置为设置所述无线通信设备的角色。

3.  如权利要求1所述的无线通信设备，其中，所述探测请求包括与P2P相关的信息元素。

4.  如权利要求1所述的无线通信设备，其中，所述探测响应包括与P2P相关的信息元素。

5.  如权利要求1所述的无线通信设备，其中，所述请求包括与WPS相关的信息元素。

6.  如权利要求1所述的无线通信设备，其中，所述响应包括与WPS相关的信息元素。

7.  如权利要求2所述的无线通信设备，其中，所述无线通信设备的角色由所述电路基于关于所述无线通信设备的角色的确定结果来设置。

8.  如权利要求1所述的无线通信设备，其中，确定所述无线通信设备的角色是基于所述无线通信设备的能力的信息元素执行的。

9.  如权利要求3或4所述的无线通信设备，其中，与P2P相关的信息元素包括提供在固定时间段内连接有效的通知的信息。

10.  一种由无线通信设备执行的通信方法，包括：
接收探测请求，
发送对于所述探测请求的探测响应，
发送包括信息元素的请求，该信息元素指定用于确定所述无线通信设备的角色的信息，
接收对于该请求的响应，所述响应包括关于所述无线通信设备的角色的确定结果。

11.  如权利要求10所述的通信方法，其中，所述方法还包括：设置所述无线通信设备的角色。

12.  如权利要求10所述的通信方法，其中，所述探测请求包括与P2P相关的信息元素。

13.  如权利要求10所述的通信方法，其中，所述探测响应包括与P2P相关的信息元素。

14.  如权利要求10所述的通信方法，其中，所述请求包括与WPS相关的信息元素。

15.  如权利要求10所述的通信方法，其中，所述响应包括与WPS相关的信息元素。

16.  如权利要求11所述的通信方法，其中，所述无线通信设备的角色基于关于所述无线通信设备的角色的确定结果来设置。

17.  如权利要求10所述的通信方法，其中，确定所述无线通信设备的角色是基于所述无线通信设备的能力的信息元素执行的。

18.  如权利要求12或13所述的通信方法，其中，与P2P相关的信息元素包括提供在固定时间段内连接有效的通知的信息。

无线通信设备、无线通信系统、无线通信方法和程序
本申请是申请日为2010年3月18日的、名称为“无线通信设备、无线通信系统、无线通信方法和程序”的发明专利申请No.201010144873.1的分案申请。
技术领域
本发明涉及无线通信设备、无线通信系统、无线通信方法和程序。
背景技术
近年来，因为可以增大设备的自由度，所以以IEEE802.11无线LAN标准为代表的无线网络已取代有线网络得到了广泛使用，因而采用无线网络的应用表现出多样性(例如，参见JP 2008-283590A、JP2008-523697A和JP 2007-74561A)。
发明内容
在IEEE802.11基础设施模式中，首先开始接入点(AP)的操作，然后以预先设定的频率从接入点周期性地发送通知信息(信标)。台站(STA)通过接收从接入点发送来的信标来找到作为通信对方的接入点。
另一方面，存在一种方法，其中关于彼此通信的设备，并不预先区分接入点和台站，并且在连接完成后通过协商来决定接入点和台站。在该系统中，由于对方设备的工作频率是未知的，因此设备通过切换频率来发送诸如信标之类的通知信息，并且可以在设备的频率在某一时刻彼此对应时首次接收到通知信息，这样可以完成相互间的连接。
然而，在这种情况下，设备是用作接入点还是台站取决于设备在 连接时扮演哪种角色。因此，哪一设备用作主设备而哪一设备用作从设备是随机决定的，而与用户的意图、应用或者在当前时刻与另一设备的连接状态无关。
考虑到前述内容，希望提供一种新型且新颖的无线通信设备、无线通信系统、无线通信方法和程序，它们在发送通知信息来搜索通信对方时能够可靠地决定哪一设备扮演主设备的角色。
根据本发明的一个实施例，提供了一种无线通信设备，包括：经由无线通信网络发送无线通信设备的通知信息的通知信息发送单元、从已接收到无线通信设备的通知信息的另一设备接收该另一设备对于无线通信设备的通知信息的响应信息的响应信息接收单元、接收该另一设备的通知信息的通知信息接收单元、发送无线通信设备对于该另一设备的通知信息的响应信息的响应信息发送单元、以及基于该另一设备的通知信息或者该另一设备的响应信息中包含的操作模式确定信息来确定使无线通信设备用作主设备和从设备之一的操作模式确定单元。
另外，通知信息可以是从用作主设备时的无线通信设备或该另一设备发送的周期性消息、或者在固定时间段内反复发送的消息。
另外，无线通信设备还可包括频率设定单元，该频率设定单元基于该另一设备的通知信息或该另一设备的响应信息来设定无线通信设备的工作频率。
另外，通知信息可以是从用作从设备时的无线通信设备或该另一设备发送的通信请求信息，并且响应信息可以是从用作主设备时的无线通信设备或该另一设备响应于该通信请求信息而发送的响应信息。
另外，无线通信设备还可包括频率切换单元，该频率切换单元切换在发送无线通信设备的通知信息时的频率和在等待该另一设备的通知信息时的频率。
另外，操作模式确定信息可以是以下信息中的至少任一种：该另一设备的性能、与该另一设备的电源有关的状态、该另一设备的优先级指标、链接到该另一设备的从设备的数目、链接到该另一设备的从 设备的性能、该另一设备是否存在主设备/从设备同时操作功能、以及链接到该另一设备的从设备的通信应用的状态。
另外，无线通信设备还可包括比较单元，该比较单元将从该另一设备接收的操作模式确定信息与无线通信设备的相应信息相比较。操作模式确定单元可以基于从由比较单元执行的比较获得的结果来确定使无线通信设备用作主设备和从设备之一。
另外，当无线通信设备经由无线通信网络连接到多个该另一设备时，操作模式确定单元可以使得无线通信设备以在主设备操作和从设备操作之间切换操作的方式进行操作。
另外，在无线通信设备用作经由无线通信网络新连接到该无线通信设备的第一另一设备的从设备的情况下，无线通信设备的通知信息可包括用于使得已作为从设备连接到该无线通信设备的第二另一设备用作第一另一设备的从设备的指令。
根据本发明的另一实施例，提供了一种无线通信系统，该系统包括第一无线通信设备和第二无线通信设备，第一无线通信设备具有：经由无线通信网络发送第一无线通信设备的通知信息的通知信息发送单元、从已接收到第一无线通信设备的通知信息的第二无线通信设备接收第二无线通信设备对于第一无线通信设备的通知信息的响应信息的响应信息接收单元、接收第二无线通信设备的通知信息的通知信息接收单元、发送第一无线通信设备对于第二无线通信设备的通知信息的响应信息的响应信息发送单元、以及基于第二无线通信设备的通知信息或者第二无线通信设备的响应信息中包含的操作模式确定信息来确定使第一无线通信设备用作主设备和从设备之一的操作模式确定单元，第二无线通信设备具有：经由无线通信网络发送第二无线通信设备的通知信息的通知信息发送单元、从第一无线通信设备接收第一无线通信设备对于第二无线通信设备的通知信息的响应信息的响应信息接收单元、接收第一无线通信设备的通知信息的通知信息接收单元、发送第二无线通信设备对于第一无线通信设备的通知信息的响应信息的响应信息发送单元、以及基于第一无线通信设备的通知信息或者第 一无线通信设备的响应信息中包含的操作模式确定信息来确定使第二无线通信设备用作主设备和从设备之一的操作模式确定单元。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种无线通信方法，包括以下步骤：经由无线通信网络发送无线通信设备的通知信息、从已接收到无线通信设备的通知信息的另一设备接收该另一设备对于无线通信设备的通知信息的响应信息、接收该另一设备的通知信息、发送无线通信设备对于该另一设备的通知信息的响应信息、以及基于该另一设备的通知信息或者该另一设备的响应信息中包含的操作模式确定信息来确定使无线通信设备用作主设备和从设备之一。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种用于使得计算机用作以下单元的程序：被配置为经由无线通信网络发送无线通信设备的通知信息的单元、被配置为从已接收到无线通信设备的通知信息的另一设备接收该另一设备对于无线通信设备的通知信息的响应信息的单元、被配置为接收该另一设备的通知信息的单元、被配置为发送无线通信设备对于该另一设备的通知信息的响应信息的单元、以及被配置为基于该另一设备的通知信息或者该另一设备的响应信息中包含的操作模式确定信息来确定使无线通信设备用作主设备和从设备之一的单元。
根据上述本发明的实施例，能够在发送通知信息搜索通信对方时可靠地决定哪一设备扮演主设备的角色。
附图说明
图1是示出具有一个主设备(AP)连接到多个从设备(STA-i和STA-j)的网络拓扑的基础设施模式的示意图；
图2A和2B是各自示出每个设备根据情形可以是主设备或从设备并且这些设备能够以P2P(对等)方式彼此连接的系统的示意图；
图3是示出在图2A和2B所示的P2P连接的系统中，为了减少能够以多个频率操作的无线系统中的连接时间，每个设备所执行的处理的流程图；
图4是示出当从无线设备i和无线设备j中每一个的时间轴的角 度看图3中所示的处理时的状态的示意图；
图5是示出在图3和图4所示的P2P连接的系统中、在使无线设备i和无线设备j彼此连接时无线设备i的操作的状态转变图；
图6是示出根据本发明第一实施例的无线通信设备100的操作的状态转变图；
图7是示出根据第一实施例的无线通信设备100的配置例的框图；
图8是示出根据第二实施例的系统配置例的示意图；
图9是示出图8中所示的两个网络被合并，使得无线设备i用作其他设备的主设备的例子的示意图；
图10是示出无线设备j用作无线设备i的从设备并且无线设备j还用作无线设备n的主设备的例子的示意图；
图11是示出在图10的情况下无线设备j以同一频率执行时分操作的情况的示意图；
图12是示出在图10的情况下无线设备j以不同频率执行时分操作的情况的示意图；以及
图13是示出根据本发明第二实施例的无线通信设备的操作的状态转变图。
具体实施方式
下文中将参考附图详细描述本发明的优选实施例。注意，在该说明书和附图中，具有基本相同的功能和结构的结构元件用相同的附图标记来表示，并且省略对这些结构元件的重复说明。
注意，按照以下顺序进行描述。
<1.第一实施例>
(1)技术基础
(2)根据第一实施例的无线通信设备的状态转变
(3)根据第一实施例的无线通信设备的配置
<2.第二实施例>
(1)根据第二实施例的系统配置示例
(2)根据第二实施例的无线通信设备的状态转变
(3)根据第二实施例的无线通信设备的配置
<1.第一实施例>
(1)技术基础
设备基于IEEE802.11无线LAN彼此连接已变得普遍。如图1所示，IEEE802.11包括具有这样一种网络拓扑的基础设施模式：其中一个主设备(AP)连接到多个从设备(STA-i和STA-j)。另外，IEEE802.11还包括自组织模式，该模式能够在无需任何主设备的情况下实现设备之间的直接连接。注意，在本说明书中，主设备和从设备可以分别被称为接入点(AP)和台站(STA)。
基础设施模式大量分布在家庭内部和外部，并且作为一种用于将移动设备连接到因特网的手段扮演着重要的角色。由于基础设施模式具有必需接入点(AP；主设备)的配置，因此难以使从设备彼此直接连接。在自组织模式中，尽管就自组织模式的规范而言可以使设备彼此连接，但是从兼容性、功耗和可用性的角度看其方便性相对较低，因而自组织模式在目前并未得到广泛使用。
另一方面，随着设备技术的发展，出现了一种如图2A和2B所示的无线设备，该设备具有主设备(AP)和从设备(STA)两者的功能。在图2A和2B所示的系统中，每个设备取决于情形可以是主设备或者从设备，并且这些设备能够以P2P(对等)方式彼此连接。因此，即使在没有特定无线设备对应于基础设施模式中的接入点的环境中，这些设备也可以彼此连接。在图2A中，无线设备i和无线设备j在无线设备i用作主设备且无线设备j用作从设备的状态中彼此连接。另外，在图2B中，无线设备i和无线设备j在无线设备i用作从设备且无线设备j用作主设备的状态中彼此连接。图2A和2B所示的系统被广泛地使用，并且提供了一种在基础设施模式操作中可保证兼容性的连接，其方式是设备之一用作主设备(AP)，而另一无线设备用作从设备(STA)。
为了实现如图2A和2B所示的配置中的无线连接(其中取决于情形每个设备决定是用作主设备(AP)还是从设备(STA))，有必要确定情形如何，即，通信对方存在于哪里(哪一频率)并且哪一设备扮演主设备的角色。另一方面，有必要最小化连接时间以提高用户的可用性。
图3是示出在图2A和2B所示的P2P连接的系统中，为了减少能够工作在多个频率下的无线系统中的连接时间，每个设备所执行的处理。这里，将描述在图2A和2B所示的无线设备i和无线设备j彼此连接的情况下、在无线设备i中执行的处理的例子。
首先，在步骤S10中，无线设备i以其自身台站的工作频率[fi(0)]发送作为周期性消息的信标(Beacon)。接下来，在步骤S12中，无线设备i在其自身台站的工作频率[fi(0)]上等待从另一台站(无线设备j)发送来的、对于从无线设备i发送的信标的响应消息。接下来，在步骤S14中，无线设备i切换频率，并且搜索在另一台站的频率上、从另一台站发送来的信标。在步骤S14之后，处理返回到步骤S10。
如上所述，无线设备i在步骤S10和S12中用作发送信标并等待响应的主设备，而在步骤S14中用作搜索信标的从设备。因而，无线设备i反复执行主设备的操作和从设备的操作。在无线设备j的情况下，以相同方式执行图3中所示的处理。
图4是示出从无线设备i和无线设备j中每一个的时间轴的角度看图3中所示的处理时的状态的示意图。如图4所示，无线设备i以频率fi(0)发送信标，然后等待频率fi(0)上的对于该信标的响应。之后，无线设备i以频率fi(n⁺⁺)搜索从另一设备(无线设备j)发送来的信标。该操作以间隔i进行，之后，无线设备i重复该操作。
以相同的方式，无线设备j以频率fj(0)发送信标，然后等待频率fj(0)上的对于该信标的响应。之后，无线设备j以频率fj(n⁺⁺)搜索从另一设备(无线设备i)发送来的信标。该操作以间隔j进行，之后，无线设备j重复该操作。注意，在图4中，示出了无线设备i发送信标的时刻和无线设备j发送信标的时刻彼此不同的情况。在图4中， 当从作为主设备的无线设备i发送来的信标和由作为从设备的无线设备j搜索的频率彼此对应时，无线设备i连接到无线设备j。在这种情况下，无线设备j向无线设备i发送对于信标的响应。另外，当从作为主设备的无线设备j发送来的信标和由作为从设备的无线设备i搜索的频率彼此对应时，无线设备j连接到无线设备i。在这种情况下，无线设备i向无线设备j发送对于信标的响应。
图5是示出在图3和图4所示的P2P连接的系统中、在无线设备i和无线设备j彼此连接时的无线设备i的操作的状态转变图。注意，无线设备j也以与无线设备i相同的方式进行操作。首先，在状态1中，由于无线设备i用作主设备，因此预先决定的无线工作频率fi(0)被设定(选择工作频率fi(0))。接下来，无线设备i转变到状态2，并且以频率fi(0)发送周期性消息(信标)(信标发送处理)。关于P2P连接的信息被添加到信标。关于P2P连接的信息的例子包括关于SSID(服务集标识符)的信息和关于工作频率的信息。在IEEE802.11的情况下，该信息的添加可以通过添加IEEE标准802.11-20077.2.3.1信标帧格式的元素来实现。在P2P连接信息中，包括了表示连接有效性的标志。
接下来，无线设备i转变到状态3，并且等待对于该信标从另一台站(这里是无线设备j)发送来的响应消息(等待请求)。在IEEE802.11中，状态3对应于等待探测请求(Probe Request)消息和关联请求(Association Request)消息的状态。关于P2P连接的信息被包括在探测请求和关联请求中。关于P2P连接的信息可以通过添加IEEE标准802.11-20077.2.3.4/8的元素来实现。
在无线设备i在状态3中从无线设备j接收到探测请求的情况下，无线设备i转变到状态4。在状态4中，无线设备i基于所接收的探测请求中包含的关于P2P连接的信息(P2P元素)来确定探测请求被发往的设备是否能够以P2P方式连接到无线设备i(P2P判决)。这里，例如在WPS按钮法等的自动连接中，关于P2P连接的信息包括关于在使按钮被按下的设备彼此连接时、仅允许特定时间段内的连接的机 制的信息。在这种情况下，该信息包括提供在固定时间段内连接有效的通知的信息。在状态4之后，无线设备i转变到状态5，并且基于在状态4中确定的结果来发送探测响应消息(发送响应)。
另外，在状态3中，在无线设备i从无线设备j接收到关联请求的情况下，无线设备i转变到状态6。在状态6中，无线设备i基于关联请求中包含的关于P2P连接的信息(信息元素)来确定关联请求被发往的设备是否为期望的连接对方(P2P判决)。以与探测请求的情况中相同的方式，例如在WPS按钮法等的自动连接中，关于P2P连接的信息包括关于在使按钮被按下的设备彼此连接时、仅允许特定时间段内的连接的机制的信息。
在状态6之后，无线设备i转变到状态7，并且发送关联响应(发送响应)。在无线设备i基于信息元素确定关联请求被发往的对方是期望的连接对方的情况下，无线设备i转变到状态8。在状态8中，无线设备i以信标发送频率fi(0)执行连接处理(连接f＝fi(0))。状态8是关联/认证/安全设定序列，并且无线设备i用作AP。另一方面，在状态7中，在无线设备i基于信息元素确定关联请求被发往的设备不是期望的连接对方的情况下，无线设备i拒绝连接(非P2P对等方)并返回到状态3。
在状态3中，在无线设备i在预定时间段Tdwell1内没有接收到探测请求和关联请求的情况下，无线设备i转变到状态9。
从状态9起，无线设备i的操作切换到作为从设备的操作。在状态9中，无线设备i将频率设定为fi(n)，并且在主动搜索主设备的情况下(在主动搜索时)，无线设备i发送探测请求(Prob Req)。在状态9之后，无线设备i转变到状态10，并且以频率fi(n)执行对来自主设备(这里是无线设备j)的探测响应的检测和信标的检测(被动搜索)。
在状态10中，在检测到信标或探测响应的情况下，无线设备i转变到状态11，并且发送关联请求(发送关联请求)。之后，无线设备i转变到状态12，并且等待作为对关联请求的响应的关联响应(等待 响应)。在存在响应的情况下，无线设备i转变到状态13。这里，假定无线设备j用作工作频率fj(0)的主设备，在状态13中以频率fi(n)＝fj(0)执行连接处理，该频率是无线设备j的频率(连接fi(n)＝fj(0))。状态13是认证/安全设定序列，并且无线设备i用作从设备。另一方面，在状态12中，在没有关联响应的响应的情况下，无线设备i转变到状态9。
在状态10中，在预定时间段Tdwell2内没有检测到信标和探测响应的情况下，无线设备i转变到状态1。从状态1起，无线设备i再次用作AP。
如上所述，根据图5中所示的操作，当无线设备i用作主设备时，且在发送了信标之后预定时间段内没有对探测请求或关联请求的响应的情况下，无线设备i转变到从设备的操作(从状态3到状态9)。另外，当无线设备i用作从设备时，且在预定时间段内没有接收到信标和探测响应的情况下，无线设备i转变到主设备的操作(从状态10到状态1)。因此，可以在无线设备i和j的每一个中实现交替重复图3和图4中所描述的主设备和从设备的功能的操作。
当无线设备i和无线设备j两者都执行该操作时，存在用作主设备的无线设备i连接到无线设备j的情况(状态8)和用作从设备的无线设备i连接到无线设备j的情况(状态13)，并且这两种情况就概率而言都可能发生。在以上配置中，在P2P连接中是扮演主设备的角色还是扮演从设备的角色是随机决定的。为了根据某一规定决定哪一无线设备扮演哪一角色，期望更灵活地决定角色并且根据每个无线设备的能力和网络工作状态改变各个设备的工作频率。
(2)根据第一实施例的无线通信设备的状态转变
图6是示出根据本发明第一实施例的无线通信设备100的操作的状态转变图。在该实施例中，在找到连接对方之后增加了用于决定主设备操作模式或者从设备操作模式的序列，而不用增加协议，从而实现了适当的连接系统。
在图6中，以与图5相同的方式执行具有与图5中相同的附图标 号的状态中的基本操作。在图6中，状态14和15被加到图5中所示的状态。首先，在状态1中，由于无线设备i用作主设备，因此无线工作频率fi(0)被设定(选择工作频率fi(0))。该工作频率可以基于用于发送周期性消息(信标)的频带的空闲状态(干扰量)来决定。另外，工作频率可以基于各自使用用来发送信标的频率的通信对方的数目来决定。接下来，无线设备i转变到状态2，并且以频率fi(0)发送信标(信标发送处理)。以与图5相同的方式，关于P2P连接的信息被添加到信标。关于P2P连接的信息的例子包括关于SSID(服务集标识符)的信息和关于工作频率的信息。在IEEE802.11的情况下，该信息的添加可以通过添加IEEE标准802.11-20077.2.3.1信标帧格式的元素来实现。在P2P连接信息中，包括了表示连接有效性的标志。另外，用于确定主设备操作模式或从设备操作模式的信息被添加到信标。该信息中的元素在下面详细描述，并且包括关于无线设备的性能、功率限制情况、主设备操作的优先级指标等等的信息。
接下来，无线设备i转变到状态3，并且等待对于该信标从另一台站(这里是无线设备j)发送来的响应消息(等待请求)。在IEEE802.11中，状态3对应于等待探测请求(Probe Request)消息和关联请求(Association Request)消息的状态。关于P2P连接的信息被包括在探测请求和关联请求中。关于P2P连接的信息可以通过添加IEEE标准802.11-20077.2.3.4/8的元素来实现。
在无线设备i在状态3中从无线设备j接收到探测请求的情况下，无线设备i转变到状态4。在状态4中，无线设备i基于所接收的探测请求中包含的关于P2P连接的信息(P2P元素)来确定探测请求被发往的设备是否能够以P2P方式连接到无线设备i(P2P判决)。这里，例如在WPS按钮法等的自动连接中，关于P2P连接的信息包括关于在使按钮被按下的设备彼此连接时、仅允许特定时间段内的连接的机制的信息。另外，在探测请求消息中，包括了用于决定主设备操作模式或从设备操作模式所必需的信息元素。
在无线设备i在状态4中确定对方是可在其间建立P2P连接的期 望连接对方的情况下，无线设备i还在状态4中确定无线设备i(而不是对方无线设备j)用作主设备是否是优选的。更具体而言，无线设备i提取探测请求消息中包含的用于决定主设备操作模式或从设备操作模式所必需的信息元素，将其与无线设备i的信息元素相比较，然后确定是无线设备i用作主设备还是对方用作主设备。关于哪一设备用作主设备的判断是基于无线设备的性能的信息元素(例如，发送性能(速率、格式)、安全性能和路由能力)而进行的。另外，关于哪一设备用作主设备的判断是基于诸如功率限制情况和主设备操作的优先级指标之类的信息元素而进行的。基于这些信息，确定具有较高性能、较低功率限制和较高优先级指标的设备用作主设备。另一方面，在确定对方不是期望的连接对方的情况下，无线设备i转变到状态3。
在根据性能决定主设备操作模式或从设备操作模式的情况下，确定具有较高性能的设备用作主设备，这是因为具有较高性能的设备更容易接受从设备。例如，在无线设备i和无线设备j的发送性能被比较并且结果无线设备i可以遵从比无线设备j更高的发送速率和更多的发送格式的情况下，确定无线设备i用作主设备，因为更多的设备可以与之相连。例如，在无线设备i遵从IEEE802.11b、g和a而无线设备j仅遵从IEEE802.11b的情况下，无线设备i用作主设备。另外，在无线设备i的安全性能优于无线设备j的安全性能的情况下，无线设备i用作主设备。
另外，具有路由能力的设备可以将所接收的信息发送到链接到该设备的设备或发送到网络。因此，在根据路由能力的存在与否决定主设备操作模式或从设备操作模式的情况下，确定具有路由能力的设备用作主设备，而不具有路由能力的设备用作从设备。
另外，在根据功率限制情况决定主设备操作模式或从设备操作模式、并且一个设备能够连接到AC电源而另一设备是电池驱动的情况下，能够连接到AC电源的设备用作主设备，因为能够连接到AC电源的设备可以更稳定地提供电能。另外，例如，在无线设备i和j都是电池驱动的情况下，确定具有较高剩余电池水平的设备用作主设备。
另外，优先级指标是根据设备种类来决定的指标，例如，在无线设备i被包括在电视接收机中而无线设备j被包括在用于记录视频的记录设备中的情况下，根据设备种类预先决定优先级指标。在电视接收机的优先级指标高于记录设备的优先级指标的情况下，当无线设备i和无线设备j彼此连接时，包括在电视接收机中的无线设备i用作主设备，而包括在记录设备中的无线设备j用作从设备。另外，在无线设备i是笔记本计算机而无线设备j是移动设备的情况下，哪一设备用作主设备是根据每个设备的优先级指标确定的。在这种情况下，笔记本计算机用作主设备，移动设备用作从设备。每个无线设备具有预先设定的优先级指标。
在状态4之后，无线设备i转变到状态5，并且基于状态4中确定的结果来发送探测响应消息(发送响应)。在基于关于无线设备i应当用作主设备还是从设备的确定结果来改变主设备和从设备的角色的情况下，改变请求(主设备切换)被包含在探测响应中。
在无线设备i根据P2P连接信息确定对方是期望的连接对方，且确定无线设备i应当用作主设备还是从设备的结果为确定无线设备i用作从设备的情况下，角色改变请求(主设备切换)被包含在从无线设备i发送的探测响应中。在这种情况下，无线设备i转变到状态14。在探测请求中，包括了关于对方设备(无线设备j)的工作频率的信息。基于该信息，在状态14中，无线设备i将无线设备i的频率设定为对方台站(无线设备j)执行周期性消息发送的工作频率(信标发送频率fj(0))(设定fi(n)＝fj(0))。另外，在这种情况下，由于无线设备i已从无线设备j接收到探测请求，因此很明显存在用作主设备的无线设备j，因而在接着的状态10中，预期无线设备i能够可靠地从无线设备j获得信标或探测响应。因此，在状态14中，无线设备i将状态10中的超时预定时间段(主设备搜索超时值Tdwell2)设定为长于默认值的时间段(设定新的Tdwell2)。以这种方式，无线设备i能够可靠地从无线设备j获得信标和探测响应。在状态14之后，无线设备i转变到状态9。
另外，在状态3中，在无线设备i从无线设备j接收到关联请求的情况下，无线设备i转变到状态6。在状态6中，无线设备i基于关联请求中包含的关于P2P连接的信息(信息元素)来确定关联请求被发往的设备是否为期望的连接对方(P2P判决)。以与探测请求的情况下相同的方式，例如在WPS按钮法等的自动连接中，关于P2P连接的信息包括关于在使按钮被按下的设备彼此连接时、仅允许特定时间段内的连接的机制的信息。另外，在关联请求消息中，包括了用于决定主设备操作模式或从设备操作模式所必需的信息元素。
另外，在状态6中，无线设备i确定无线设备i(而不是对方无线设备j)用作主设备是否是优选的。更具体而言，无线设备i提取关联请求消息中包括的用于决定主设备操作模式或从设备操作模式所必需的信息元素，将其与无线设备i的信息元素相比较，然后确定是无线设备i用作主设备还是对方用作主设备。关于哪一设备用作主设备的确定是基于无线设备的能力的信息元素(例如，发送能力(速率、格式)、安全能力和路由能力)执行的。另外，关于哪一设备用作主设备的确定是诸如功率限制情形和主设备操作的优先级指标之类的信息元素执行的。基于该信息，确定具有较高能力、较低功率限制和较高优先级指标的设备用作主设备。
在状态6之后，无线设备i转变到状态7，并且基于状态6中确定的结果来发送关联响应消息(发送响应)。在基于关于无线设备i应当用作主设备还是从设备的确定结果来改变主设备和从设备的角色的情况下，改变请求(主设备切换)被包含在关联响应中。
在无线设备i根据P2P连接信息确定对方是期望的连接对方、且确定无线设备i用作主设备的情况下，无线设备i转变到状态8，并且以信标发送频率fi(0)执行连接处理(连接f＝fi(0))。状态8是关联/认证/安全设定序列，并且无线设备i用作主设备(AP)。另一方面，在状态7中，在无线设备i基于状态6中获得的结果确定对方不是期望的连接对方的情况下，无线设备i拒绝连接(非P2P对等方)并返回到状态3。
另外，在无线设备i基于状态6中获得的结果确定对方是期望的连接对方、且确定无线设备i用作主设备的情况下，无线设备i在状态7中发送关联响应，该关联响应包含改变主设备和从设备的角色的请求(主设备切换)。在发送了关联响应之后，无线设备i转变到状态14。在关联请求中，包括了关于对方设备(无线设备j)的工作频率的信息。基于该信息，在状态14中，无线设备i将无线设备i的频率设定为对方台站(无线设备j)执行周期性消息发送的工作频率(信标发送频率fj(0))(设定fi(n)＝fj(0))。另外，无线设备i将状态10中的超时预定时间段(主设备搜索超时值Tdwell2)设定为长于默认值的时间段(设定新的Tdwell2)。在状态14之后，无线设备i转变到状态9。
在状态3中，在无线设备i在预定时间段Tdwell1内没有接收到探测请求和关联请求的情况下(在从设备搜索超时时)，无线设备i将Tdwell1复位为默认值并且转变到状态9。
从状态9起，无线设备i的操作切换到从设备的操作。在状态9中，在主动搜索主设备的情况下(在主动搜索时)，无线设备i以频率fi(n)发送探测请求(Prob Req)。在状态9之后，无线设备i转变到状态10，并且以频率fi(n)执行对来自主设备(这里是无线设备j)的探测响应的检测和信标的检测(被动搜索)。
在状态10中，在检测到信标或探测响应的情况下，当其中未包括表明对方设备(无线设备j)用作从设备的信息时(无主设备切换)，无线设备i转变到状态11。另一方面，在状态10中，在检测到信标或探测响应的情况下，当其中包括了表明对方设备(无线设备j)用作从设备的信息时(主设备切换)，无线设备i转变到状态15。
在状态11中，无线设备i发送关联请求(发送关联请求)。在关联请求中，包括了关于无线设备i应当用作主设备还是从设备的确定结果的信息，该确定是基于在状态10中接收的信标或探测响应而做出的。之后，无线设备i转变到状态12，并且等待作为对关联请求的响应的关联响应(等待响应)。在存在响应的情况下，无线设备i分析 其消息元素。当分析的结果发现在关联响应中包括表明对方设备(无线设备j)用作主设备的消息时，无线设备i转变到状态13。在状态13中，以频率fi(n)＝fj(0)执行连接处理，该频率是主设备(无线设备j)的频率(连接fi(n)＝fj(0))。状态13是认证/安全设定序列，并且无线设备i用作从设备。另一方面，在状态12中，在没有关联响应的响应的情况下，无线设备i转变到状态9。
另外，当状态12中关联响应的分析结果发现存在表明对方设备(无线设备j)用作从设备的响应时，无线设备i转变到状态15。在这种情况下，由于无线设备i已从无线设备j接收到包括表明无线设备j用作从设备的信息的关联响应，因此很明显存在用作从设备的无线设备j，因而，预期无线设备i在用作主设备时能够可靠地获得对于从无线设备i发送的信标的响应。因此，在状态15中，无线设备i将状态3中的超时预定时间段(从设备搜索超时值Tdwell1)设定为长于默认值的时间段(设定新的Tdwell1)，并且转变到状态1。以这种方式，无线设备i能够可靠地获得对信标的响应。
另外，在状态10中，在预定时间段Tdwell2内没有检测到信标和探测响应的情况下，无线设备i转变到状态1。从状态1起，无线设备i再次用作主设备。
如上所述，根据图6中所示的操作，当无线设备i用作主设备时，基于从对方设备发送来的探测请求和关联请求中包含的信息元素来确定是充当主设备还是从设备(状态4和状态6)。另外，当无线设备i用作从设备时，基于从对方设备发送来的信标、探测响应和关联响应中包含的信息元素来确定是充当主设备还是从设备(状态10和状态12)。因此，可以基于从对方设备发送来的信息中包含的关于无线设备的性能、功率限制情况、主设备操作的优先级指标等的信息，来决定哪一设备用作主设备、哪一设备用作从设备。
注意，图6示出了无线设备i的状态转变，而无线设备j的状态转变也与图6中所示的相同。在这种情况下，无线设备i在状态1中发送的信标对应于无线设备j在状态10中等待的信标。另外，无线设 备i在状态3中接收的探测请求对应于无线设备j在状态9中发送的探测请求，并且无线设备i在状态3中接收的关联请求对应于无线设备j在状态11中发送的关联请求。另外，无线设备i在状态5中发送的探测响应对应于无线设备j在状态10中接收的探测响应，并且无线设备i在状态7中发送的关联响应对应于无线设备j在状态12中接收的关联响应。
另外，无线设备i的状态8和无线设备j的状态13彼此对应，并且在无线设备i转变到状态8并开始用作主设备的情况下，无线设备j转变到状态13并开始用作从设备。在无线设备j转变到状态8并开始用作主设备的情况下，无线设备i转变到状态13并开始用作从设备。
(3)根据第一实施例的无线通信设备的配置
图7是根据第一实施例的无线通信设备100的配置示例的框图。无线通信设备100被配置为可通过IEEE802.11a、IEEE802.11b或IEEE802.11n无线LAN标准等的无线通信网络与另一无线通信设备通信。如图7所示，每个无线通信设备100包括数据处理单元102、发送处理单元104、无线接口单元106、控制单元108、存储器110和天线112。
在发送时，数据处理单元102响应于来自例如更高层的请求创建各种数据帧和各种数据包，然后将数据帧和数据包送到发送处理单元104。发送处理单元104在发送时执行向由数据处理单元102创建的数据包添加诸如各种数据头部或FCS(帧校验序列)之类的检错码的处理，并将处理后的数据送到无线接口单元106。无线接口单元106根据从发送处理单元104接收的数据创建载波频带中的调制信号，并且使天线112以无线信号的形式发送调制信号。
另外，在接收操作中，无线接口单元106对天线112接收的无线信号进行下变频，并将无线信号转换为比特串以对各种数据帧进行解码。更具体而言，无线接口单元106可以与天线112协作以充当发送单元和接收单元。发送处理单元104分析被添加到从无线接口单元106送来的数据帧的头部。当发送处理单元104基于检错码确认数据帧没 有错误时，发送处理单元104将数据帧送到数据处理单元102。数据处理单元102处理并分析从发送处理单元104送来的数据帧和数据包。
控制单元108是控制数据处理单元102、发送处理单元104和无线接口单元106各自的操作的模块。控制单元108决定发送/接收频率(工作频率)。另外，控制单元108执行诸如创建控制消息、提供发送控制消息的指令以及解释控制消息之类的处理。控制消息包括诸如信标、探测请求和关联请求之类的通知信息，以及诸如信标的接收响应、探测响应和关联响应之类的响应信息。另外，控制单元108控制诸如无线通信设备100的接收操作和发送操作之类的各种操作。
如图7所示，控制单元108包括作为主要功能组件的控制消息创建/发送指令单元108a、接收/解释处理单元108b、比较单元108c、操作模式确定单元108d和工作频率设定/切换单元108e。控制消息创建/发送指令单元108a创建控制消息并提供发送控制消息的指令。接收/解释处理单元108b执行对从通信对方发送来的控制消息的接收处理和解释处理。比较单元108c基于由接收/解释处理单元108b执行的控制消息的解释来将无线通信设备100的信息元素与从通信对方发送来的信息元素相比较。操作模式确定单元108d执行基于从由比较单元108c执行的比较操作获得的结果来确定无线通信设备100和通信对方中的哪一个扮演主设备或从设备的角色的操作。从操作模式确定单元108d获得的确定结果被包括在控制消息中，并被发送到通信对方设备。工作频率设定/切换单元108e执行状态2和状态14中工作频率的设定/切换处理。
存储器110用作控制单元108所执行的数据处理的工作区域，并且充当用于存储各种数据的存储介质。各种记录介质都可用作存储器110，例如诸如DRAM之类的易失性存储器、诸如EEPROM、硬盘和光盘之类的非易失性存储器。注意，图7中的每个模块可以由硬件(电路)构成。另外，每个模块还可以由计算处理单元(CPU)和用于使CPU运行的软件(程序)构成。在这种情况下，该程序可以存储在诸如设在无线通信设备100中的存储器110之类的记录介质中。
如上所述，在图6所示的状态转变中，诸如无线设备的性能、功率限制情况和主设备操作的优先级指标之类的信息元素被包括在信标、探测请求、探测响应、关联请求和关联响应中的每一种消息中。控制消息创建/发送指令单元108a创建包含这些信息的控制消息并执行发送处理。另外，接收/解释处理单元108b执行对包含这些信息的控制消息的接收处理和解释处理。
根据上述第一实施例，能够可靠地决定在两个无线设备彼此连接时哪一设备用作主设备而哪一设备用作从设备。因此，可以使具有更适合用作主设备的功能的设备用作主设备。因而，可以提高P2P连接的自由度，并且可以增大使设备彼此连接的机会。另外，在发生主设备和从设备之间的状态转变时，连接不受影响，并且可以缩短建立连接所需的时间。这使得能够形成更适当的网络拓扑。另外，由IEEE802.11等定义的现有无线LAN的机制可以原样使用，因而，可以实现采用现有基础设施的设备连接。另外，利用现有基础设施可以保持与现有设备的兼容性。
<2.第二实施例>
(1)根据第二实施例的系统配置例
接下来，将描述本发明的第二实施例。在第二实施例中，提供了一种用于在已连接到从设备并且使从设备与其链接的主设备和另一无线设备之间建立连接的机制。图8是示出根据第二实施例的系统配置例的示意图。图8是示出以下状态的示意图：两个从设备(无线设备k和无线设备l)各自连接到用作主设备的无线设备i，并且一个从设备(无线设备n)连接到用作主设备的无线设备j。无线设备i以工作频率fi(0)发送信标，并且无线设备k和无线设备l以频率fi(0)连接到无线设备i。另外，无线设备j以工作频率fj(0)发送信标，并且无线设备n以频率fj(0)连接到无线设备j。下文中，给出了使用作主设备的无线设备i和用作另一主设备的无线设备j彼此连接的例子。
在如图8所示使无线设备i和无线设备j彼此连接的情况下，可 以有如图9和图10所示的两种方法。图9示出了图8所示的两个网络被以某种方式合并的例子，该方式使得无线设备i用作其他设备的主设备，而原本用作主设备的无线设备j则用作无线设备i的从设备。另外，已用作无线设备j的从设备的无线设备n新用作无线设备i的从设备。因此，无线设备k、i、j和n以频率fi(0)连接到无线设备i，频率fi(0)是无线设备i的工作频率。无线设备j首先向无线设备n告知将用作主设备的无线设备i的新连接目的地信息(SSID、工作频率等)，然后建立与无线设备i的连接。因而，无线设备n可以连接到无线设备i并且用作无线设备i的从设备。
图10示出了无线设备j用作无线设备i的从设备并且无线设备j还用作无线设备n的主设备的例子。无线设备j在与无线设备i通信时以工作频率fi(0)进行操作，该频率是无线设备i的工作频率。另外，无线设备j在与无线设备n通信时以工作频率fj2(0)发送信标。无线设备n以频率fj2(0)连接到无线设备j，频率fj2(0)是无线设备j的工作频率。
在图10的情况下，无线设备j用作无线设备n的主设备，并且用作无线设备i的从设备。无线设备j通过以下操作实现其作为主设备和从设备的功能：(1)通过配备以多个无线设备来实现各无线设备的同时操作、(2)以同一频率进行时分(随机访问)操作、(3)以不同频率进行时分(时隙分割)操作，等等。
例如，在方法(1)的情况下，当无线设备j配有两个无线设备(一个工作频率为2.4[GHz]而另一个工作频率为2.5[GHz])时，无线设备j利用工作频率为2.4[GHz]的无线设备来执行与无线设备i的连接，并且利用工作频率为2.5[GHz]的无线设备来执行与无线设备n的连接。在这种情况下，无线设备j可以同时与无线设备i和n进行通信。
图11是示出无线设备j利用方法(2)来以同一频率执行时分操作的情况的示意图。在这种情况下，无线设备i以信标间隔i(beacon Interval i)发送信标，每个信标具有同一频率fi(0)。无线设备j以信标间隔j(beacon Interval j)发送信标，每个信标具有同一频率fi(0)， 并且在无线设备j发送信标时，无线设备j充当无线设备n的主设备。另外，在不执行信标发送的时段期间，无线设备j等待从无线设备i发送来的信标，并且还等待从无线设备n发送来的响应，并充当无线设备i的从设备。信标间隔i和j中的每一个都可被设定为任意时间。
图12是示出无线设备j利用方法(3)来以不同频率执行时分操作的情况的示意图。在这种情况下，以与图10中相同的方式，无线设备i以信标间隔i发送信标，每个信标具有同一频率fi(0)。另一方面，无线设备j以信标间隔j发送信标，每个信标具有同一频率fj2(0)，并且在信标间隔j的前面的预定时间段期间，无线设备j从无线设备n接收响应，并且用作无线设备n的主设备。另外，在信标间隔j的后面的预定时间段期间，无线设备j以频率fi(0)(该频率是无线设备i的工作频率)进行操作，并且用作无线设备i的从设备。在这种情况下，在时隙分割的情况下、以固定周期进行无线设备j执行的信标发送和频率切换。
(2)根据第二实施例的无线通信设备的状态转变
图13是示出根据本发明第二实施例的无线通信设备100的操作的状态转变图。在该实施例中，在找到连接对方后增加了用于决定操作模式(主设备或从设备)的序列(而没有增加协议)，从而实现了适当的连接系统，另外，是用作主设备还是从设备根据连接状态(例如链接到每个设备的从设备的数目)而定。
在图13中，以与图6中相同的方式执行具有与图6相同的标号的状态中的基本操作。在图13中，状态16被添加到图6中所示的状态。下文中，将重点描述与第一实施例的不同点。
如在第一实施例中描述的，用于决定主设备操作模式或从设备操作模式所必需的信息被包括在信标、探测请求、探测响应、关联请求和关联响应中的每一种控制消息中。在第二实施例中，以下各条信息被添加到用于确定主设备操作模式或从设备操作模式的信息：(i)与之链接的从设备的数目；(ii)主设备/从设备同时操作功能的存在与否；等等。另外，在第二实施例中，以下各条信息也被添加到用于确 定主设备操作模式或从设备操作模式的信息：(iii)与之链接的从设备的性能；(iv)与之链接的从设备的通信应用的状态；等等。这里，主设备/从设备同时操作功能指可以与图11和图12中所述的无线设备j相同的方式执行主设备和从设备两种操作的功能。
另外，在第二实施例中，在状态4执行的确定中，基于探测请求中包括的确定信息(i)至(iv)、与无线通信设备相对应的信息等来决定网络配置。例如，决定无线设备j用作无线设备i的从设备，因为链接到无线设备i的从设备的数目大于连接到无线设备j的从设备的数目。然后，无线设备j基于以下条件改变网络配置：(a)连接到无线设备j的从设备n具有连接到无线设备i的能力；(b)从设备j和从设备n的通信应用不是延迟关键的；以及(c)从设备j和从设备n的通信应用并不占据宽频带。这些条件由控制单元108根据无线设备j和n的通信应用的性能和状态来确定。在满足以上三个条件的情况下，无线设备j转变到状态16，将网络配置改变到图9中所示的状态。注意，关于条件(c)的确定可以基于预定阈值来执行。
在图9所示的网络配置的情况下，无线设备j用作无线设备i的从设备。因此，无线设备j从状态16转变到状态14。
在图9所示的网络配置的情况下，无线设备j和无线设备n之间的通信经由用作主设备的无线设备i进行。此时，当不满足三个条件(a)至(c)中的任一个时，不能实现无线设备j和无线设备n之间的期望通信。因此，在不满足三个条件(a)至(c)中的任一个的情况下，无线设备j在状态16中将网络配置改变到图10中所示的状态。在这种情况下，如上所述，无线设备j用作无线设备i的从设备，并且用作无线设备n的主设备。因此，可以在不引起延迟或占据宽频带的情况下执行无线设备i和j之间的通信以及无线设备j和n之间的通信。
另外，在状态6中，以与状态4中相同的方式基于关联请求中包含的信息来执行确定。例如，决定无线设备j用作无线设备i的从设备，因为链接到无线设备i的从设备的数目大于链接到无线设备j的 从设备的数目。然后，在满足以上三个条件的情况下，无线设备j从状态7转变到状态16，将网络配置改变到图9中所示的状态。
另外，在不满足三个条件(a)至(c)中任一个的情况下，无线设备j从状态7转变到状态16，将网络配置改变到图10中所示的状态。在这种情况下，如上所述，无线设备j用作无线设备i的从设备，并且用作无线设备n的主设备。
另外，在状态16中，无线设备i向与之链接的每个从设备发送网络配置改变通知，以将网络配置改变到图9或图10中所示的状态。例如，在实现图9中所示的连接的情况下，无线设备j向无线设备n告知将用作无线设备n的主设备的无线设备i的信息(无线设备i的ESSID、工作频率等)，并且提示无线设备n重新连接到无线设备i。注意，在不需要改变连接目的地的情况下，不需要发送网络配置改变通知。
(3)根据第二实施例的无线通信设备的配置
根据第二实施例的无线通信设备的配置与图7中描述的根据第一实施例的无线通信设备的配置相同。如上所述，在第二实施例中，信息(i)至(iv)被添加到第一实施例的信息，作为用于确定主设备操作模式或从设备操作模式的信息。控制消息创建/发送指令单元108a创建控制消息，该控制消息不仅包括根据第一实施例的用于确定操作模式的信息、还包括多条确定信息(i)至(iv)，并且执行发送处理。
另外，在将网络配置改变到图9中所示的状态的情况下，控制消息创建/发送指令单元108a创建包括连接指令(包含关于将成为连接目的地的无线设备的信息(无线设备i的ESSID、工作频率等))的控制消息，并且执行发送处理。
接收/解释处理单元108b接收包括各条确定信息(i)至(iv)的控制消息，并且执行消息的解释。比较单元108c基于由接收/解释处理单元108b执行的控制消息的解释来将无线通信设备的信息元素与从通信对方发送来的信息元素相比较。操作模式确定单元108d执行基于从由比较单元108c执行的比较获得的结果来确定无线通信设备和 通信对方中的哪一个扮演主设备或从设备的角色的操作。另外，在将网络配置改变到图10中所示的状态的情况下，操作模式确定单元108d改变操作模式，使得操作模式根据连接对方在主设备操作和从设备操作之间进行切换。在将网络配置改变到图10中所示的状态的情况下，工作频率设定/切换单元108e在通过图12中描述的时隙分割方式切换频率时执行工作频率的设定/切换处理。
如上所述，根据第二实施例，可以根据网络状况(例如，将要连接的设备已具有与之链接的从设备的情形)使得具有更适合用作主设备的功能的设备用作主设备。以这种方式，能够以最有效的状态合并多个网络。
本领域技术人员应当理解，取决于设计需求和其他因素可以发生各种修改、组合、子组合和变更，只要这些修改、组合、子组合和变更在权利要求或其等同物的范围内。
本申请包含与2009年4月22日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2009-104445中公开的内容有关的主题，上述申请的全部内容通过引用而结合于此。