无线通信系统、通信终端、管理终端、通信方法及集成电路的制作方法

专利名称：无线通信系统、通信终端、管理终端、通信方法及集成电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及采用了收纳有传感器网络以及有源RF标签等多个终端的无线网络的 无线通信系统、构成该无线通信系统的通信终端以及管理终端、该无线通信系统所执行的 通信方法、以及集成了通信终端或者管理终端的功能的集成电路。
背景技术：
近年来，采用了无线个人局域网(WPAN、Wireless Personal AreaNetwork)或者传 感器网络这样的小型且电力消耗低的无线通信终端的网络系统受到了瞩目。此外，作为与 之类似的系统，有将本身发送无线信号的有源RF标签作为无线通信终端来使用的网络系 统。这些网络系统由于能够对多个无线通信终端进行一元管理，所以有望应用于各种 领域。例如，可有望应用于下述这样的用途先将无线通信终端粘贴在各个物品上，并利用 无线对搬运到管理终端的通信区域中的物品进行识别、追踪、管理等。或者可有望应用于下 述用途先让学生携带无线通信终端，利用无线在设置于学校校门等的管理终端管理学生 的上下学(图15)。图15是现有技术的无线通信系统1500的结构例的说明图，其中，多个通信终端 1520通过管理终端(AP) 1510的通信区域而被认证。认证前的通信终端1520 (以下记载为 STA)如果进入AP通信区域，管理终端1510即去检测终端STA。所检测出的终端STA向管 理终端1510发送自身的识别信息以及认证要求。管理终端1510如果判断为能认证，则向 该终端STA发送认证应答并完成认证。完成了认证的终端STA成为认证完毕的终端ASTA。例如，将WPAN规格的IEEE802. 15. 4中的认证序列的一个例子示于图16。图16 中，通信终端1520向管理终端1510发送认证要求。管理终端1510如果能够正常接收认证 要求，则向通信终端1520发送ACK (Acknowledge确认接收)，并进入认证处理。如果通信终 端1520接收到ACK，则在认证处理所花的规定时间段内待命。待命规定时间后，通信终端 1520向管理终端1510发送数据要求。管理终端1510判断为能够认证时，向通信终端1520 发送认证应答。通信终端1520向管理终端1510发送认证应答的ACK。在管理终端1510正 常接收到该ACK的时点，认证完成。由于这些网络中所使用的无线通信终端一般传输速度低(从几kbps到数百 kbps)，并且无线信号的覆盖距离短(几米到数十米)，所以管理终端1510的通信区域变得 狭窄。S卩，管理终端1510向一个个移动的通信终端1520所分配的时间受到限制。这样，当 多个通信终端1520进入到通信区域内时，会发生认证要求产生冲突、以及认证处理的时间 不够等问题。例如，图17A示出了进入到管理终端1510的通信区域的通信终端1520少而没有 产生问题的情况。另一方面，图17B示出了进入到管理终端1510的通信区域的通信终端 1520多而产生了问题的情况。如图17B所示，在通信终端1520多的情况下，存在着到完成 认证为止的时间变长或者认证失败的问题。
作为针对上述认证要求产生冲突以及认证处理时间不够等问题的对策，专利文献 1中记载了采用多个管理终端来分散认证处理的方法。但是，即使象上述专利文献1那样增加了管理终端的数量，为了认证进入到各管 理终端所管辖的通信区域中的通信终端，仍然需要管理终端与通信终端进行一对一的认 证。因此，即使利用专利文献1的方法也仍然没有解决多个通信终端进入到一个通信区域 内时的根本问题。现有技术文献专利文献专利文献1日本特开2007-166000号公报

发明内容
因此，本发明的目的是提供一种无线通信系统、通信终端、管理终端、通信方法、以 及集成电路，即使多个通信终端在短时间内通过管理终端的通信区域时，本发明也能够进 行更多的通信终端的认证。
本发明旨在提供一种包括多个通信终端和管理多个通信终端的管理终端的无线 通信系统。而且，为了达到上述目的，在本发明的无线通信系统中，多个通信终端的至少一 个包括发送第一信标的第一发送部；接收应答的第一接收部，其中该应答包含从接收了 第一信标的其他通信终端所发送的识别信息；保存其他通信终端的识别信息的保存部，并 且该保存部将其他通信终端作为隶属于自己成为代表的群组的通信终端进行登记；从管理 终端接收第二信标的第二接收部；根据第二信标的接收、将终端本身以及保存于保存部的 隶属终端的识别信息与认证要求一起总括发送给管理终端的第二发送部，管理终端包括 发送第二信标的发送部；根据第二信标从成为群组的代表的通信终端总括接收识别信息的 接收部；用识别信息与形成群组的所有通信终端的每一个进行认证手续的控制部。管理终端的发送部可以发送第二信标，该第二信标包含有指定用于应答的频率信 道的信息。此外，管理终端的控制部能够使用与用于应答的频率信道不同的频率信道进行 认证手续。其中，为了使从群组向管理终端发送的应答作为一个包被认识，隶属于群组的 通信终端也可以在成为群组的代表的通信终端所发送的应答之后连续地发送除前导 (preamble)之夕卜的包。进而，可以包括辅助管理终端，该辅助管理终端向形成群组之前的多个通信终端 发送第三信标，并接收从接收了该第三信标的其他通信终端所发送的认证要求，相对于该 认证要求来指定成为群组代表的通信终端或者隶属于群组的通信终端的任一方。上述无线通信系统的通信终端以及管理终端所进行的各处理可作为赋予一系列 的处理规程的通信方法来理解。该方法以用于使一系列的处理规程在计算机中执行的程 序的方式来提供。该程序也可以以记录于计算机可读取的记录介质的方式导入到计算机 中。此外，构成上述发送接收装置的一部分或者全部的功能块也可以作为集成电路LSI来 实现。发明效果根据本发明，能够大幅度削减在多个通信终端和管理终端之间所进行的通信量。因此，能够降低从多个通信终端向管理终端通信的冲突比例、并且减轻管理终端所进行的 认证处理的负荷。此外，通过采用辅助管理终端，由于能够极力抑制不能形成群组的通信终 端的数量，所以能够进一步减轻在管理终端所进行的认证处理的负荷。


图1是本发明的第一实施方式的无线通信系统100的结构例的说明图；图2是表示通信终端120的详细结构例的图；图3是表示无线信道的一个例子的图；
图4是表示管理终端110和通信终端120所发送和接收的通信包的一个例子的 图；图5是表示终端STA所进行的控制流程的一个例子的图；图6是表示所属终端SSTA所进行的控制流程的一个例子的图；图7是表示代表终端MSTA所进行的控制流程的一个例子的图；图8是表示管理终端AP所进行的控制流程的一个例子的图；图9是表示认证终端ASTA所进行的控制流程的一个例子的图；图IOA是表示群组形成处理的一个例子的序列图；图IOB是表示群组形成处理的另一个例子的序列图；图1IA是表示群组认证处理的一个例子的序列图；图IlB是表示群组认证处理的另一个例子的序列图；图12A是无线通信系统整体的处理序列图；图12B是无线通信系统整体的另外的处理序列图；图12C是无线通信系统整体的另外的处理序列图；图13是本发明的第二实施方式的无线通信系统1300的结构例的说明图；图14是采用了辅助管理终端AAP的群组形成处理的处理序列图；图15是以往的无线通信系统的构成例的说明图；图16是IEEE802. 15. 4的认证序列图；图17A是以往的无线通信系统中的问题的说明图；图17B是以往的无线通信系统中的问题的说明图；附图标记说明100、1500无线通信系统110,1510 管理终端120,1520 通信终端220 天线230发送接收部250调制部260解调部270控制部280存储器301-306信道频带宽度
401 前导402实体层(PHY)头部403介质存取控制(MAC)头部404有效载荷1310辅助管理终端101-104、1302 区间
具体实施例方式(第一实施方式)图1是本发明的第一实施方式的无线通信系统100的结构例的说明图。该第一 实施方式的无线通信系统100包括管理终端(AP) 110和多个通信终端120。作为无线通信 系统100的具体的应用例子，可以考虑有背景技术中所述的商品管理系统以及上下学系统 等。图1中，三个通信终端120随着时间的经过向箭头方向移动并产生状态迁移的情况由 主要的区间101-105表示。本发明的特征在于，多个通信终端120的每一个在从认证前的通信终端(终端 STA)到变成认证完成的通信终端(认证终端ASTA)为止，形成与网络连接的群组，并且在该 群组内变化成起主终端作用的通信终端(以下记载为代表终端MSTA)以及起从终端作用的 通信终端(以下记载为隶属终端SSTA)的任一方。(1)(概要)在对该代表终端MSTA以及隶属终端SSTA与管理终端110之间进行的认证处理进 行详细说明之前，参照着图1对第一实施方式的无线通信系统100的认证处理的概念进行 简单的说明。图1所示的三个通信终端120是由管理终端110认证之前的终端STA的状态，并 且不属于任何群组(区间101)。终端STA为了与其他的终端STA之间形成新的群组，在自 己独自的时点上发送规定的信标(第一信标)，并试图检测其他的终端STA(区间102)。该 自己独自的时点可任意设定。检测的结果，由三个终端STA形成一个群组。然后，在该构筑的群组中，一个通信 终端120成为代表终端MSTA，其余的通信终端120成为隶属终端SSTA (区间103)。代表终 端MSTA管理隶属于群组的所有的隶属终端SSTA的识别信息(ID以及地址等)。如果代表终端MSTA进入到管理终端110的通信区域中、并且从管理终端110接收 了规定的信标(第二信标)，则代表终端MSTA代表群组向管理终端110要求对自己以及隶 属于群组的所有的隶属终端SSTA进行认证(区间104)。然后，如果代表终端MSTA从管理终端110接收到认证应答，就变成认证终端ASTA，而且隶属于群组的所有隶属终端SSTA也变成认证终端ASTA(区间105)。图2是表示通信终端120的详细结构例的图。图2中，通信终端120包括天线 220、发送接收部230、调制部250、解调部260、控制部270、以及存储器280。调制部250包 括编码部251和数字调制部252。解调部260包括数字解调部261和解码部262。发送接 收部230包括数字模拟转换部231、低通滤波器232及240、混频器233及238、带通滤波 器234及237、功率放大器235、低噪声放大器236、本地振荡器239、可变增益放大器241、以及模拟数字转换部242。
存储器280保存着表示通信终端120是否是终端STA、代表终端MSTA、隶属终端 SSTA以及认证终端ASTA的任一终端状态的信息。而且，存储器280存储着从其他通信终 端120接收的识别信息。控制部270根据存储器280中所保存的自身的终端状态，进行必 要的发送数据的生成和接收数据的处理。控制部270所生成的发送数据由调制部250转换 为发送信号，由发送接收部230转换为高频的无线信号之后，由天线220发送。从天线220 接收的高频无线信号由发送接收部230转换为接收信号，并且由解调部260转换为接收数 据后，输入给控制部270。调制部250和解调部260可以利用数字信号处理电路来实现，也 可以由DSP等处理器来实现。另外，管理终端110也可以以相同的结构来实现。图3是表示无线信道的一个例子的图。该图3表达了横轴为频率的频谱模板，频 带301-306分别表示信道CH1-CH6的信道频带宽度。通信终端120和管理终端110从这些 多个无线信道中选择用于通信的无线信道，与对象终端进行通信。当然，即使在用于通信的 无线信道为一个系统的情况下，如果采用时间分割通信等，也可以应用本发明。图4是表示管理终端110和通信终端120所发送和接收的通信包的一个例子 的图。图4所示的通信包包括前导(Preamble)401、物理层头部(PHY，physical layer header) 402、介质访问控制头部(MAC, media accesscontrol header) 403、有效载荷 (Pilot) 404。前导401是解调部260进行通信包的时间同步或者频率同步用的信号。PHY头 部402收纳了数据的开始位置、数据的解调方式、以及数据长度等解调所需要的参数。MAC 头部403收纳着地址以及控制指令等访问所需要的参数。有效载荷404收纳着发送数据以 及控制数据。另外，表示数据种类以及通信终端120的装置状态的信息由MAC头部403记 述。(2)详细说明2-1.各终端状态的控制流程图接着，参照图5-图12C，对在管理终端110和通信终端120之间所进行的认证处理 进行详细说明。图5-图9是分别说明终端STA、隶属终端SSTA、代表终端MSTA、管理终端 AP、以及认证终端ASTA所进行的处理的流程图。图IOA-图12C是表示管理终端110和通 信终端120所进行的处理序列的图。图5是表示终端STA所进行的控制流程图的一个例子的图。首先，通信终端120如果因电源接通等而开始工作，则将终端状态设定为STA(步 骤S501)。此时，进行作为终端STA工作的期间、休眠的期间、以及无线信道等的初始设定。 完成了初始设定的终端STA成为等待接收信标的状态(步骤S502)，并判断是否已经接收 到从管理终端110发送的AP信标(第二信标)以及从代表终端MSTA所发送的MSTA信标 (第一信标)(步骤S503、S504)。另外，与第一信标相关的信息的发送和接收由发送接收部 230的第一接收部(未图示)进行，与第二信标相关的信息的发送和接收由发送接收部230 的第二接收部(未图示)进行。接收到了 AP信标时，终端STA直接对管理终端110进行认证要求(步骤S507)。 然后，如果终端STA在规定的超时时间因内认证成功，则将终端状态变化为认证终端ASTA， 如果认证失败，则返回到步骤S502，重复进行处理(步骤S508、S509)。此外，在已经接收了 MSTA信标时，终端STA向发来MSTA信标的代表终端MSTA要求认证(步骤S510)。然后，如果终端STA在规定的超时时间以内认证成功，则将终端状态变化为隶属于该代表终端MSTA 的群组的隶属终端SSTA，如果认证失败，返回到步骤S502，重复进行处理。另一方面，到规定的超时时间以前，从管理终端110以及从代表终端MSTA均没有 接收到信标时，终端STA判断自己能否作为代表终端MSTA进行工作(步骤S505、S506)。该 判断由本身的电池状态、发送接收部以及调制解调部的性能、或者随机变数等来确定即可。 在判断为能够作为代表终端MSTA工作时，终端STA进行MSTA信标的发送处理，并等待来自 其他终端STA的应答(步骤S513、S514)。然后，如果终端STA从其他终端STA接收到认证要求的应答，则根据该认证要求， 对发送信息源的终端STA进行隶属终端SSTA的认证处理(步骤S515、S517)。然后，如果 终端STA在规定的超时时间以前认证成功，则将终端状态变化成管理新的群组的代表终端 MSTA，如果认证失败，则返回到步骤S502并重复进行处理(步骤S518、S519)。另外，如果 到规定的超时时间以前未能够从其他终端STA收到认证要求的应答，则终端STA返回到步 骤S502并重复进行处理(步骤S516)。根据上述终端STA的处理，处于能够发送和接收MSTA信标的范围内的多个终端 STA可以形成一个群组。该一个群组包括唯一的代表终端MSTA和一个以上的隶属终端 SSTA。接着对该隶属终端SSTA和代表终端MSTA的控制进行说明。图6是隶属终端SSTA所进行的控制流程的一个例子的图。如果终端状态变成SSTA，则进行作为隶属终端SSTA工作的期间、休眠的期间、以 及无线信道等的初始设定(步骤S601)。完成了初始设定的隶属终端SSTA成为等待接收信 标的状态(步骤S602)，判断是否已经从管理终端110接收到认证应答、以及是否已经从代 表终端MSTA接收到MSTA信标(步骤S603-S605)。接收到了 AP信标时，隶属终端SSTA待命，直到代表终端MSTA向管理终端110进 行的群组认证要求的结果来到(步骤S608)。然后，如果隶属终端SSTA直到规定的超时时 间为止能够从管理终端110接收到认证应答，在进行了应答确认之后，将终端状态变化成 认证终端ASTA，如果认证失败，返回到步骤S602，并重复进行处理(步骤S609-S611)。此 夕卜，从管理终端110接收到了认证应答时，隶属终端SSTA在进行了应答确认之后将终端状 态变为认证终端ASTA (步骤S611)。此外，隶属终端SSTA在已经接收到了 MSTA信标时，作为隶属终端SSTA进行必要 的通信处理(步骤S612)，到规定的超时时间为止没有收到MSTA信标时，判断信标同步是否 消失(失去)(步骤S606、S607)。其中，在判断为信标同步已经失去时，则判断为已经脱离 群组，隶属终端SSTA将终端状态变为终端STA。图7是表示代表终端MSTA所进行的控制流程的一个例子的图。如果终端状态变为MSTA，则进行作为代表终端MSTA工作的期间、休眠的期间、以 及无线信道等的初始设定(步骤S701)。接着，代表终端MSTA进行MSTA信标的发送处理， 并进行来自于隶属终端SSTA的应答等待接收处理(步骤S702、S703)。从管理终端110接到了 AP信标时，代表终端MSTA对管理终端110进行群组认证 要求(步骤S704、S708)。而且，代表终端MSTA如果到规定的超时时间为止能够收到认证应 答，在进行应答确认之后，将终端状态变为认证终端ASTA，如果认证失败，返回到步骤S702重复进行处理(步骤S709、S710、S714)。另一方面，在到规定的超时时间为止从隶属终端 SSTA接收到了认证要求或者通信要求时，代表终端MSTA进行隶属终端SSTA的认证处理或 者通信处理(步骤S705 S707、S711、S712)。另外，在到规定的超时时间为止，既没有收 到AP信标、也没有从隶属终端SSTA收到认证要求以及通信要求时，则改变所使用的无线信 道，并重复自步骤S702开始的处理(步骤713)。图8是表示管理终端110所进行的控制流程的一个例子的图。
管理终端110进行AP信标的发送处理，并进行来自于各通信终端120的应答等待 接收处理(步骤S801、S802)。在从代表终端MSTA接收到了群组认证要求时，管理终端110向代表终端MSTA进 行群组认证应答(步骤S803、S807)。然后，如果在到规定的超时时间为止，代表终端MSTA 以及隶属终端SSTA的认证成功，则管理终端110返回到步骤S802重复进行处理(步骤 S808-S811)。另一方面，在到规定的超时时间为止，已经从终端STA接收到了认证要求或者 从认证终端ASTA已经接收到了通信要求时，管理终端110进行终端STA的认证处理或者与 认证终端ASTA进行通信处理(步骤S804-S806、S812、S813)。图9是表示认证终端ASTA所进行的控制流程的一个例子的图。终端状态如果变成ASTA，则进行作为认证终端ASTA工作的期间、休眠的期间、以 及无线信道等的初始设定(步骤S901)。接着，认证终端ASTA进行来自于管理终端110的 应答等待接收处理(步骤S902)。从管理终端110接收到了 AP信标时，认证终端ASTA进行作为认证终端ASTA所需 要的通信处理(步骤S903、S906)，在到规定的超时时间为止没有收到AP信标时，判断信标 同步是否失去(步骤S903-S905)。其中，在判断为信标同步已经失去时，认证终端ASTA将 终端状态变成终端STA。2-2群组形成处理的序列图IOA是表示群组形成处理的一个例子的序列图。该图IOA中，说明了三个终端 STA1-STA3形成一个群组的情况。另外，终端之间的信号发送和接收由图4所示的包形式进 行。首先，终端STAl为了确认其他终端是否已经发送信标，等待一段时间来接收信 息。由于经过了一段时间还没有接收到信息，所以终端STAl发出用于使自己成为代表终端 MSTA的信标(STAl)。终端STAl在发送信标(STAl)之后，为了接收来自于其他终端的应答， 等待一段时间来接收信息。另外，如果没有应答，则重复发送信标(STAl)。设定为在该时点上，终端STA2成为信息接收等待状态。终端STA2接收终端STAl 所发出的信标(STAl)，并向终端STAl发出认证要求(STA2)。终端STAl如果从终端STA2 接收到认证要求(STA2)，则向终端STA2发送接收确认(ACK)，并且将本身的终端状态改变 为代表终端MSTAl而进行认证处理。如果终端STA2从代表终端MSTAl接收到ACK，则判断 为已经进行了认证要求，并进入规定时间的等待状态直到有认证应答被发送来。接着，设定为在该时点上，终端STA3成为信息等待接收状态。终端STA3接收终 端STAl向终端STA2所发送的ACK。这样，终端STA3判断在附近存在有其他的终端，并调整 信息等待接收时刻，以能够接收到信标。代表终端MSTAl从认证要求(STA2)开始的规定时间内向终端STA2发送认证应答(STA2)。终端STA2在经过规定时间后，解除等待状态，进入信息接收等待状态。然后，终端 STA2从代表终端MSTAl接收认证应答(STA2)，并向代表终端MSTAl发送ACK。如果代表终 端MSTAl接收到ACK，则终端STA2的认证结束。在该时点上，终端STA2将本身的终端状态 改变为隶属终端SSTA2。代表终端MSTAl对终端STA3也重复上述相同的处理。另外，如图IOB所示，也可以从终端STA2主动地向代表终端MSTAl要求认证应答 (STA2)。此时，终端STA2在经过规定的时间后解除了等待状态之后，向代表终端MSTAl发 送数据要求(STA2)。在该数据要求中包括数据要求指令以及要求源的地址。终端STA2在 发送数据要求(STA2)后，进入一定时间的等待接收状态。已经接收到了数据要求(STA2)的代表终端MSTAl如果有发送给要求源的地址 的数据，则发送该数据。其中，由于有向终端STA2发送的认证应答(STA2)，所以代表终端 MSTAl向终端STA2发送信息。如果接收了认证应答(STA2)，则终端STA2向代表终端MSTAl 发送ACK。2-3.群组认证处理的序列图IlA是表示群组认证处理的一个例子的序列图。该图IlA中，对由代表终端 MSTA1、隶属终端SSTA2、以及隶属终端SSTA3所形成的群组与管理终端110之间进行认证的 情况进行说明。另外，终端之间的信号发送和接收，由图4所示的包形式进行。首先，管理终端110定期地发送信标(AP，CCH)，之后，成为等待规定时间的信息等 待接收状态。代表终端MSTAl如果接收到信标(AP，CCH)，则发送群组认证要求(STA1-3、 CH)。隶属终端SSTA2和SSTA3与代表终端MSTAl同步，能够接收代表终端MSTAl所发送的 包。典型地，信标(AP，CCH)以及认证要求等由与无线信道不同的控制信道CCH进行通信。 如果这样，由于信标与使用了无线信道的信号不干涉，所以提高了认证处理的效率。另外， 该控制信道CCH，在各终端既可以是已知的，也可以由各终端利用信道搜索等来检测出信标 (AP，CCH)来确定控制信标CCH。隶属终端SSTA2和SSTA3如果检测出代表终端MSTAl已经发送了群组认证要求 (STA1-3、CH)，则等待从管理终端110发送来ACK。如果接收到了向代表终端MSTAl发送的 ACK，则代表终端MSTAl、隶属终端SSTA2以及隶属终端SSTA3判断为进行群组认证处理，这 样，进入群组认证应答的规定时间的等待状态，并等待从管理终端110发送来群组认证应 答(STA1-3)。接收到了群组认证应答(STA1-3)的代表终端MSTA1、隶属终端SSTA2以及隶属终 端SSTA3分别向管理终端110发送ACK。作为发送该ACK的顺序，例如可以考虑群组认证应 答中所包含的地址顺序。或者，也可以调整发送时刻，以看成连结有各终端所发送的ACK的 一个ACK包。此时，如果只使最初的ACK中包含前导部分，则能够进一步缩短ACK包的发送 时间。管理终端110在从发送了群组认证应答(STA1-3)的各终端接收到了 ACK的时点 上，完成群组认证。管理终端110对存在于通信区域内的其他群组也重复同样的序列并进 行群组认证。另外，也可以如图IlB所示，由代表终端MSTAl主动向管理终端110要求群组认证 应答(STA1-3)。此时，代表终端MSTAl在解除了直到认证应答被准备好为止的规定时间的 等待状态之后，向管理终端110发送数据要求(MSTAl)。接收到了数据要求(MSTAl)的管理终端110如果有向要求源的地址发送的数据，就发送该数据。其中，由于存在向代表终端 MSTAl发送的群组认证应答数据，所以将其作为群组认证应答(STA1-3)向代表终端MSTAl 发送。2-4.无线通信系统整体的处理序列图12A是基于上述内容的无线通信系统整体的处理序列图。该 图12A中说明的是， 六个终端STA1-STA6形成两个群组，并使用一个无线信道向管理终端110要求认证。图12 的处理序列分为群组形成处理1211及1212、认证要求处理1213、以及认证应答处理1214。终端STAl为了检测出其他的终端STA2和STA3，发送信标(STAl)。接收到了信 标的终端STA2向终端STAl发送为隶属于群组而包含了识别信息(地址等)的认证要求 (ST2)。终端STAl如果接收到认证要求(STA2)，则开始形成群组。然后，终端STAl向终端 STA2发送认证应答(STA2)。如果终端STA2接收认证应答(STA2)成功，则群组内的认证完 成。在该时点上，终端STAl将装置状态改变为代表终端MSTA1，终端STA2将装置状态改变 为隶属终端SSTA2。关于隶属终端SSTA3也一样。通过该处理，代表终端MSTA保存了隶属 于群组的所有隶属终端SSTA的识别信息。之后，代表终端MSTAl定期地发送信标(MSTAl)， 隶属终端SSTA2以及SSTA3基于该信标(MSTAl)进行通信。另一方面，关于终端STA4-STA6，也同样地形成群组，并确定代表终端MSTA5、隶属 终端SSTA4以及SSTA6。之后，代表终端MSTA5定期地发送信标(MSTA5)，隶属终端SSTA4 以及SSTA6基于该信标(MSTA5)进行通信。形成群组后，代表终端MSTAl及MSTA5如果接收到信标(AP)，则对管理终端110进 行本身的群组的认证要求。图12A中，首先，代表终端MSTAl进行认证要求。代表终端MSTAl向管理终端110 发送群组认证要求(STA1-3)。在该群组认证要求(STA1-3)中包括群组认证要求指令、代表 终端MSTAl的地址、隶属终端SSTA2和SSTA3的地址。代表终端MSTAl在发送了群组认证 要求(STA1-3)之后，进入直到从管理终端110发回认证应答(STA1-3)为止的规定时间的 等待状态。接着，代表终端MSTA5进行认证要求。代表终端MSTA5向管理终端110发送群组认 证要求(STA4-6)。在该群组认证要求(STA4-6)中包括群组认证要求指令、代表终端MSTA5 的地址、隶属终端SSTA4和SSTA6的地址。代表终端MSTA5在发送了群组认证要求(STA4-6) 之后，进入直到从管理终端110发回认证应答(STA4-7)为止的规定时间的等待状态。管理终端110在接收到了群组认证要求的时点上，能够检测出哪个终端以及有几 台进入到了本身的通信区域中。基于此，能够对以后的认证顺序制定计划。如果管理终端110从代表终端MSTAl的群组接收到群组认证要求(STA1-3)，则发 送群组认证应答(STA1-3)。在群组认证应答(STA1-3)中包括群组认证应答指令、代表终 端MSTAl的地址、隶属终端SSTA2和SSTA3的地址。如果各终端成功地接收了群组认证应 答(STA1-3)，则完成了管理终端110所进行的认证。因此，代表终端MSTA1、隶属终端SSTA2 及SSTA3成为认证终端ASTA1-ASTA3。接着，如果管理终端110从代表终端MSTA5的群组接收到群组认证要求(STA4-6)， 则发送群组认证应答(STA4-6)。在群组认证应答(STA4-6)中包括群组认证应答指令、代 表终端MSTA5的地址、隶属终端SSTA4和SSTA6的地址。如果各终端成功地接收了群组认证应答(STA4-6)，则完成了管理终端110所进行的认证。因此，代表终端MSTA5、隶属终端 SSTA4 及 SSTA6 成为认证终端 ASTA4-ASTA6。如果完成了管理终端110所进行的认证，认证终端ASTA1-ASTA6按照信标(AP)在 管理终端110的网络内进行通信。图12B是无线通信系统整体的其他处理序列图。该图12B说明的是，在图12A的认证要求处理1213中，两个群组使用三个无线信道向管理终端110要求认证的情况。如果使 用多个无线信道，则能够增加可容纳的终端数量。另外，设定为在群组形成处理1221中， 利用无线信道CH2开始通信，在群组形成处理1222中，利用无线信道CH3开始通信。此外， 设定为管理终端110可以同时使用多个无线信道。在群组形成后，代表终端MSTAl和MSTA5为了接收来自于管理终端110的信标 (AP，CCH)，开始利用控制信道CCH接收信息。已经接收到了信标(AP，CCH)的代表终端MSTAl 向管理终端110发送还包含了群组所使用的无线信道号码CH2的群组认证要求(STA1-3、 CH2)。此外，已经接收了信标(AP，CCH)的代表终端MSTA5也向管理终端110发送还包含了 群组所使用的无线信道号码CH3的群组认证要求(STA4-6、CH3)。如果管理终端110从代表终端MSTAl的群组接收到群组认证要求(STA1_3、CH2)， 则利用无线信道CH2来发送还包含了群组所使用的无线信道号码CH2的群组认证应答 (STA1-3、CH2)。此外，如果管理终端110从代表终端MSTA5的群组接收到群组认证要求 (STA4-6、CH3)，则利用无线信道CH3发送还包含了群组所使用的无线信道号码CH3的群组 认证应答(STA4-6、CH3)。其中，管理终端110也可以同时发送无线信道CH2的群组认证应 答(STA1-3、CH2)和无线信道CH3的群组认证应答(STA4-6、CH3)。这样的话，能够进一步 降低认证应答所花费的时间。另外，也可以在发送群组认证应答之前，发送通知所分配的无 线信道的ACK(未图示)。如果各终端成功地接收了群组认证应答，则管理终端110所进行的认证结束。因 此，代表终端MSTAl、隶属终端SSTA2-SSTA4、代表终端MSTA5、隶属终端SSYA6成为认证终端 ASTA1-ASTA3。图12C是无线通信系统整体的另一个处理序列图。虽然在图12B的认证要求处理 1223中，管理终端110利用控制信道CCH来发送信标，但是在该图12C中说明的是，预先为 每个群组分配好无线信道来发送信标的情况。信标中可以包括要求认证的信道的分配指令和该无线信道号码。例如，信标(AP、 CH2、CH3)中包含了要求认证的信道的分配指令和无线信道CH2及CH3。已经接收了信标(AP、CH2、CH3)的代表终端MSTAl使用分配给群组的无线信道 CH2来向管理终端110发送群组认证要求(STA1-3、CH2)。此外，已经接收了信标(AP、CH2、 CH3)的代表终端MSTA5使用分配给群组的无线信道CH3来向管理终端110发送群组认证要 求(STA4-6、CH2)。其中，来自于代表终端MSTAl的群组认证要求(STA1-3、CH2)和来自于 代表终端MSTA5的群组认证要求(STA4-6、CH2)由于无线信道不同，所以能够同时发送，故 能够进一步降低认证要求所花费的时间。如上所述，根据本发明的第一实施方式的无线通信系统100，预先以每多个通信终 端120为单位形成群组，在各群组中先确定好能够与管理终端110通信的代表。这样，能够 大幅度降低在多个通信终端120和管理终端110之间所进行的通信量。因此，降低了从多个通信终端向管理终端110通信的冲突比例，能够减轻在管理终端110所进行的认证处理 的负荷。〈第二实施方式〉。图13是本发明的第二实施方式的无线通信系统1300的构成例的说明图。该第二 实施方式的无线通信系统1300虽然还包括辅助管理终端(AAP) 1310，但是与上述无线通信 系统100不同。以下，以与该辅助管理终端1310有关的处理为中心对第二实施方式进行说 明。另外，关于与无线通信系统100进行相同处理的无线通信系统1300的结构，赋予相同 的附图标记并省略其说明。图13中，用主要区间101、1302、103_105示出了三个通信终端120随着时间的经 过向箭头方向移动并产生状态迁移的情况。如图13所示，区间1302中的处理是第二实施 方式的特征。辅助管理终端1310是对管理终端110所进行的处理进行辅助的结构，在终端STA 形成群组时，进行将终端STA分配为代表终端MSTA或者隶属终端SSTA的某一方的处理。该 辅助管理终端1310定期地发送信标。仍然没有属于任一群组的终端STA(区间101)尝试检测管理终端110或者辅助管 理终端1310 (区间1302)。其中，在接收到了信标时，终端STA向辅助管理终端1310要求认 证。接受了认证要求的辅助管理终端1310将要求认证的终端STA认证为代表终端MSTA或 者隶属终端SSTA的任一方。此时，可以向每个终端STA分配所使用的无线信道。由辅助管 理终端1310认证为代表的代表终端MSTA检测附近所存在的隶属终端SSTA并且进行认证， 与上述第一实施方式同样，形成群组(区间103)。之后的区间104和105中所进行的处理 如上所述那样地进行。图14是采用了辅助管理终端1310的群组形成处理的处理序列图。辅助管理终端 1310用控制信道CCH来定期地发送信标(ΑΑΡ)。接收到了信标(AAP)的终端STAl由于不 属于网络，所以向辅助管理终端1310发送认证要求(STAl)。辅助管理终端1310如果接收到认证要求(STAl)，则开始终端认证。其中，设定为 辅助管理终端1310选择将终端STAl认证为代表终端，并分配无线信道CH2。此时，辅助管 理终端1310发送认证应答(MSTA1、CH2)。认证应答(MSTA1、CH2)中包括认证应答指令、 表示作为代表终端认证的信息、接收信息的终端STAl的地址、以及所使用的无线信道号码 CH2。如果终端STAl成功地接收了认证应答(MSTA1、CH2)，则完成认证。在这个时点上，终 端STAl将本身的状态改变为代表终端MSTA1，将无线信道改变为CH2。同样地，终端STA5 被认证为代表终端MSTA5，并被分配无线信道CH3。之后，代表终端MSTAl在终端STA2和STA3之间进行认证，形成一个群组。此外， 代表终端MSTA5在终端STA4和STA6之间进行认证，形成一个群组。如上所述，根据本发明的第二实施方式的无线通信系统1300，预先以每多个通信 终端120为单位形成群组，在各群组中，先确定好能够与管理终端110通信的代表。这样， 能够大幅度削减通信终端120向管理终端110所进行的认证要求的数量。此外，辅助管理 终端1310由于事先指定代表终端MSTA并分配无线信道，所以能够在形成群组时降低包的 冲突并缩短时间。另外，上述实施方式所涉及的各结构，也可以由作为集成电路的LSI来实现。这些结构既可以形成一个芯片，也可以形成包含一部分或者全部的一个芯片。其中，虽然称为 LSI，但是根据集成度的不同，有时也称为IC、系统LSI、超级LSI、甚大LSI。另外，电路集成 的手段并不限于LSI，也可以利用专门电路或者通用的处理器进行电路集成化。此外，也可 以采用在LSI制造之后可编程的FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵 列)、或者LSI内部的电路单元的连接及其设定是可再构建的可重构处理器。或者，这些功 能块的运算也可以采用例如DSP或者CPU等来进行。而且，这些处理步骤也可以通过下述 方式进行处理作为程序记录到记录介质上来执行。而且，如果因半导体技术的进步或者派生出来的其他技术而出现了取代LSI的集 成电路化的技术，当然也可以采用该技术将功能块集成化。生物技术的应用等也是有可能 的。[工业实用性]
本发明可应用于采用了无线网络的无线通信系统等，其中该无线网络容纳了传感 器网络以及有源RF标签等多个终端，特别是即使在多个通信终端在短时间内通过管理终 端的通信区域时、希望认证更多的通信终端等时有效。
权利要求
一种无线通信系统，包括多个通信终端和管理该多个通信终端的管理终端，其特征在于，上述多个通信终端的至少一个包括发送第一信标的第一发送部；接收应答的第一接收部，其中该应答包含从接收了上述第一信标的其他通信终端发送来的识别信息；保存上述其他通信终端的识别信息的保存部，并且该保存部将上述其他通信终端作为隶属于自己成为代表的群组的通信终端进行登记；从上述管理终端接收第二信标的第二接收部；以及相应于上述第二信标的接收、将本终端以及保存于上述保存部的隶属终端的识别信息与认证要求一起总括发送给上述管理终端的第二发送部，上述管理终端包括发送上述第二信标的发送部；从上述成为群组的代表的通信终端总括接收上述识别信息的接收部；以及用上述识别信息与形成上述群组的所有通信终端的每一个进行认证手续的控制部。
2.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，上述管理终端的发送部发送上述 第二信标，该第二信标包含有指定用于应答的频率信道的信息。
3.如权利要求2所述的无线通信系统，其特征在于，上述管理终端的控制部使用与用 于上述应答的频率信道不同的频率信道进行上述认证手续。
4.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，为了使从上述群组向上述管理终 端发送的应答作为一个包被识别，在成为上述群组的代表的通信终端所发送的应答之后， 隶属于上述群组的通信终端连续地发送除前导之外的包。
5.如权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，还包括辅助管理终端，该辅助管理 终端向形成上述群组之前的多个通信终端发送第三信标，并接收从接收了该第三信标的其 他通信终端发送来的认证要求，对于该认证要求来指定成为群组代表的通信终端或者隶属 于群组的通信终端的任一方。
6.一种通信终端，是包括多个通信终端和管理该多个通信终端的管理终端的无线通信 系统中的通信终端，其特征在于，包括发送第一信标的第一发送部；接收应答的第一接收部，其中该应答包含从接收了上述第一信标的其他通信终端发送 来的识别信息；保存上述其他通信终端的识别信息的保存部，并且该保存部将上述其他通信终端作为 隶属于自己所管理的群组的终端进行登记；从上述管理终端接收第二信标的第二接收部；以及相应于上述第二信标的接收、将本终端以及保存于上述保存部的隶属终端的识别信息 总括发送给上述管理终端的第二发送部。
7.—种管理终端，是包括多个通信终端和管理该多个通信终端的管理终端的无线通信 系统中的管理终端，其特征在于，包括发送信标的发送部；相应于上述信标，从由上述多个通信终端的几个所形成的群组的代表终端总括接收形 成该群组的所有通信终端的识别信息的接收部；以及用上述识别信息与形成上述群组的所有通信终端的每一个进行认证手续的控制部。
8.一种通信方法，是在包括多个通信终端和管理该多个通信终端的管理终端的无线通 信系统中所进行的通信方法，包括下述步骤在上述多个通信终端之间发送和接收第一信标的步骤；将发送了上述第一信标的通信终端分配为群组的代表终端、将接收了上述第一信标的 通信终端分配为群组的隶属终端的步骤；上述代表终端从上述隶属终端接收识别信息并保存该识别信息的步骤；以及相应于从上述管理终端所发送的第二信标的接收，上述代表终端将上述代表终端以及 上述隶属终端的识别信息总括发送给上述管理终端的步骤；上述管理终端利用从上述代表终端总括接收的上述识别信息与形成上
9.一种集成电路，其应用于包括多个通信终端和管理该多个通信终端的管理终端的无 线通信系统中的通信终端，其特征在于，集成有发挥下述各部分的功能的电路发送第一信标的第一发送部；接收应答的第一接收部，其中该应答包含从接收了上述第一信标的其他通信终端发送 来的识别信息；保存上述其他通信终端的识别信息的保存部，并且该保存部将上述其他通信终端作为 隶属于自己成为代表的群组的通信终端进行登记；从上述管理终端接收第二信标的第二接收部；以及相应于上述第二信标的接收、将本终端以及保存于上述保存部的隶属终端的识别信息 与认证要求一起总括发送给上述管理终端的第二发送部。
10.一种集成电路，其应用于包括多个通信终端和管理该多个通信终端的管理终端的 无线通信系统中的管理终端，其特征在于，集成有发挥下述各部分的功能的电路发送信标的发送部；相应于上述信标、从由上述多个通信终端的几个所形成的群组的代表终端总括接收形 成该群组的所有通信终端的识别信息的接收部；以及用上述识别信息与形成上述群组的所有通信终端的每一个进行认证手续的控制部。
全文摘要
在多个终端(STA)之间进行信标的发送和接收。将发送了信标的终端(STA)分配为管理群组的代表终端(MSTA)、将接收了信标的终端(STA)分配为群组的隶属终端(SSTA)。代表终端(MSTA)从隶属终端(SSTA)获取识别信息并保存该信息。而且，如果从管理终端(AP)接收了(AP)信标，则代表终端(MSTA)向管理终端(AP)总括发送终端本身以及隶属终端(SSTA)的识别信息。管理终端(AP)利用总括所发送的识别信息与形成群组的所有通信终端的每一个进行认证手续。
文档编号H04W88/04GK101836471SQ20098010023
公开日2010年9月15日 申请日期2009年6月25日 优先权日2008年6月30日
发明者土居裕, 太田良隆, 白方亨宗 申请人:松下电器产业株式会社