JP2005318628A - 無線網の予約スロットにおける状態決定方法及びシステム - Google Patents

無線網の予約スロットにおける状態決定方法及びシステム Download PDF

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Abstract

【課題】 無線網の予約スロットにおける状態決定方法及びシステムを提供する。
【解決手段】 複数のノードよりなる無線網において前記ノードが自ノードの状態を決定する方法であって、使用可能な電力および/または待機中のパケットを考慮して、複数のレベルを有する電力感度レベルのうちの1つを、前記ノードの電力感度レベルとして決定する段階と、少なくとも一つの相手ノードから受信した電力感度レベルと、前記決定した電力感度レベルとを考慮して、休止状態を保持するか、または有効状態を保持するかを決定する段階とを含むことを特徴とする状態決定方法。
【選択図】 図4

Description

この発明は複数のノードよりなる無線網に係り、より詳細には、前記無線網を構成しているノードが予約したタイムスロットにおける電力消費を極力抑えるための方法及びシステムに関する。
通常、無線網は、複数のノードよりなる。この無線網を構成しているノードは、他のノードとの間でデータの送受信を行う。このノードは、データを送受信するための一定の規則を有している。すなわち、少なくとも2つのノードが同じ時点でデータを転送する場合、これらのデータは互いに衝突を起こす。その結果、データを受信しようとするノードは、エラーが生じたデータを受信することになる。このために、前記無線網を構成しているノードは、互いに重ならないようにデータを転送する必要がある。
以下、図1に基づき、前記無線網の構造について説明する。図1は、ノードAないしノードEよりなる無線網を示している。これらのノードAないしノードEは、ビーコン区間において一定の領域内に位置しているノードにビーコンを転送する。図1を参照すれば、ノードAはノードBないしノードEにビーコンを転送し、ノードBはノードAとノードCにビーコンを転送する。このノードCはノードAとノードBにビーコンを転送し、ノードDはノードAとノードEにビーコンを転送する。このノードEは前記ノードAとノードDにビーコンを転送する。このノードCは予約したタイムスロットにおいて前記ノードBにデータを転送し、ノードEもまた予約したタイムスロットにおいて前記ノードDにデータを転送する。
図2は、前記無線網を構成しているノードにおいて使われるスーパーフレームの構造を示している。図2に示すように、前記スーパーフレームは、ビーコン及びデータのための256個のタイムスロットよりなる。無線網を構成しているこれらのノードは、互いに同期を取るための同期情報を必要とする。このため、前記ノードは、前記ビーコンの一部の領域に同期情報を乗せて前記隣り合うノードに転送する。さらに、前記データを転送しようとするノードは、256個のタイムスロットのうち予約したタイムスロットを用いてデータを転送する。
例えば、前記ノードCはタイムスロット2においてデータを転送し、ノードBはタイムスロット2においてデータを受信する。また、前記ノードEはタイムスロット3においてデータを転送し、ノードDはタイムスロット3においてデータを受信する。一般に、送信ノードは、隣り合うノードにより予約されていないタイムスロットを探索し、前記探索されたタイムスロットの予約が可能であるかどうかを受信ノードに問い合わせする。前記受信ノードは、前記送信ノードからの問い合わせがあったタイムスロットが予約可能であれば、前記タイムスロットの予約を受諾するという旨を送る。前記受信ノードは、問い合わせのあったタイムスロットが予約可能な状態ではなければ、前記タイムスロットの予約をキャンセルするという旨を送る。前記送信ノードと受信ノードがタイムスロットの予約に成功したならば、前記送信ノードと受信ノードは予約されたタイムスロットにおいてデータを送受信する。
図3は、データを転送するノードCとデータを受信するノードBの有効(アクティブ)期間と休止(非アクティブ)期間を示している。図3はまた、ビーコン転送区間と複数のタイムスロットよりなるスーパーフレームを示す。このノードCは、ノードBにデータを転送するためにタイムスロット0、タイムスロット1を予約したとする。
前記ノードCは、ノードBにデータを転送するために予約した前記タイムスロット0、タイムスロット1において有効状態を保持する。前記ノードBもまた、ノードCからデータを受信するために予約した前記タイムスロット0、タイムスロット1において有効状態を保持する。しかしながら、前記ノードCは、タイムスロット0、タイムスロット1において必要なデータを転送し切れない場合がある。つまり、ノードCとノードBとの間の無線チャンネルの状況が悪化したり、その他の不具合により前記ノードCは必要なデータを転送し切れない場合がある。このため、ノードCは、他のノードが予約したタイムスロットの使用可否をチェックするためにタイムスロット2ないしタイムスロット3において有効状態を保持する場合がある。前記タイムスロット2ないしタイムスロット3を予約したノードが前記タイムスロット2ないしタイムスロット3を使用していないならば、前記ノードCは前記タイムスロット2ないしタイムスロット3においてデータを転送する。しかしながら、前記ノードBは、自ノードに予約されたタイムスロット0とタイムスロット1だけで有効状態を保持し、前記タイムスロット2ないしタイムスロット3では休止状態に戻る。このようにして前記ノードBは電力の無駄使いを防ぐことができる。
しかしながら、ノードCの電力が設定値以下であれば、前記ノードCが前記ノードBの状態とは無関係にタイムスロット2ないしタイムスロット3において有効状態を保持することは電力の無駄使いに繋がるために好ましくない。また、前記受信ノードが休止状態である場合、前記送信ノードがデータを転送するために有効状態を保持するならば、前記送信ノードは電力を無駄使いする結果を招く。さらに、前記タイムスロット2ないしタイムスロット3の使用を希望する他のノードがある場合、無線リソースの無駄使いを招く結果となる。
上記問題点を解決するために、本発明の目的は、受信ノードがエラーを起こすことなくマルチキャストデータを受信できるタイムスロットを、送信ノードが予約できる方法を提案するところにある。
本発明の他の目的は、送信ノードが自ノードが予約したタイムスロット以外のタイムスロットを用いてデータを転送することにより、データの転送効率を高められる方法を提案することである。
本発明に係る複数のノードよりなる無線網において、前記ノードが自ノードの状態を決定する状態決定方法は、使用可能な電力および/または待機中のパケットを考慮して、複数のレベルを有する電力感度レベルのうちの1つを、前記ノードの電力感度レベルとして決定する段階と、少なくとも一つの相手ノードから受信した電力感度レベルと、前記決定した電力感度レベルとを考慮して、休止状態を保持するか、または有効状態を保持するかを決定する段階とを備えて構成される。
前記自ノードの状態と前記相手ノードの状態とを一致させることが好ましい。
前記電力感度レベルは2ビットよりなり、ビーコンに乗せて前記相手ノードに送ることが好ましい。
前記ノードは、前記受信した電力感度レベルと前記決定した電力感度レベルとのうち、低い方の電力感度を有する電力感度レベルを考慮して、前記自ノードの状態を決定することが好ましい。
前記ノードがデータを送受信するため使用するタイムスロットの状態には、前記自ノードまたは前記相手ノードが予約したタイムスロットと、前記自ノードまたは相手ノードを除くノードが予約したソフト予約スロットと、前記自ノードまたは相手ノードを除くノードが予約したハード予約スロットと、未予約タイムスロットとがあることが好ましい。
前記ノードは、前記自ノードが予約したタイムスロットでは、前記決定した電力感度レベルを考慮せずに、有効状態を保持することが好ましい。
前記ノードは、前記タイムスロットの状態を考慮して有効状態を保持するか、休止状態を保持するかを決定することが好ましい。
前記電力感度レベルは、電力感度レベル1ないし電力感度レベル4よりなり、前記低い方の電力感度が前記電力感度レベル1である場合、ブロードキャストデータまたは非同期データが発生すれば、前記未予約タイムスロットで有効状態を保持することが好ましい。
前記電力感度レベルは、電力感度レベル1ないし電力感度レベル4よりなり、前記低い方の電力感度が前記電力感度レベル2である場合、前記未予約タイムスロットで有効状態を保持することが好ましい。
前記電力感度レベルは、電力感度レベル1ないし電力感度レベル4よりなり、前記低い方の電力感度が前記電力感度レベル3である場合、前記自ノードまたは相手ノードを除くノードが予約したハード予約スロットを除くタイムスロットで有効状態を保持することが好ましい。
前記電力感度レベルは、電力感度レベル1ないし電力感度レベル4よりなり、前記低い方の電力感度が前記電力感度レベル4である場合、全てのタイムスロットで有効状態を保持することが好ましい。
本発明に係る複数のノードよりなる無線網において、前記ノードが自ノードの状態を決定するシステムは、使用可能な電力および/または待機中のパケットを考慮して、複数のレベルを有する電力感度レベルのうちの1つを、前記ノードの電力感度レベルとして決定し、少なくとも一つの相手ノードから受信した電力感度レベルと前記決定した電力感度レベルとを考慮して、休止状態を保持するか、または有効状態を保持するかを決定するノードと、前記自ノードの状態と同じ状態を有する前記相手ノードとを備えて構成される。
上述したように、本発明は、送信ノードの状態と受信ノードの状態を一致させることにより、電力の無駄使いを防止することができる。つまり、送信ノードが有効状態である場合、受信ノードもまた有効状態を保持する。また、自ノードと相手の電力感度レベルを考慮して状態を決めることにより、電力の使用が効率的になる。
以下、添付した図面に基づき、本発明の技術的な思想について詳細に説明する。
本発明は、電力感度レベル(power sensitivity level)を提案する。この電力感度レベルは、ノードに残存する電力、待機中のパケットなどを考慮して決定する。前記ノードは、電力感度レベルを用いて有効状態を保持するか、休止状態を保持するかを決める。特に、本発明は、電力感度レベルの数を4に設定する。しかしながら、これに限定するものではなく、前記レベルの数はユーザの設定による。すなわち、レベルの数をできるだけ多く設定することによって、電力感度をより精密なものにすることができる。これらの各ノードは、自ノードの電力感度レベルを測定する。前記電力感度レベルの数を4に設定することにより、前記電力感度レベルは2ビットで表わされる。前記電力感度レベルの数が4を超える場合、前記電力感度レベルを表わすビット数も増える。下記表1は、前記電力感度レベルを示す。
Figure 2005318628
以下、ノードが隣り合うノードを考慮せずに有効状態を保持するか、それとも休止状態を保持するかを決める例について説明する。
前記電力感度レベル1を有するノードは、自ノードが予約したタイムスロットにおいて有効状態を保持する。つまり、自ノードが予約したタイムスロットにおいてデータを送受信する場合にのみ有効状態を保持する。また、前記ノードは、ブロードキャストデータまたは非同期データを送受信する必要がある場合、EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)スロットまたは未予約タイムスロットにおいて、有効状態を保持する。各ノードは、EDCAスロットと未予約スロットにおいて同じ動作を行う。前記EDCAスロットは、競合に基づくチャンネルアクセススロットである。すなわち、前記EDCAスロットは予約を要求したノードへ転送するデータの種類に応じてプライオリティを決めるスロットである。例えば、ブロードキャストデータまたは非同期データに対して高いプライオリティを与え、ユニキャストデータに対しては低いプライオリティを与える。
前記電力感度レベル2を有するノードは、自ノードが予約したタイムスロットにおいて有効状態を保持する。また、前記電力感度レベル2を有するノードは、EDCAスロットにおいて有効状態を保持する。
前記電力感度レベル3を有するノードは、自ノードが予約したタイムスロットにおいて有効状態を保持する。また、前記電力感度レベル3を有するノードは、EDCAスロットと他のノードのソフト予約スロットにおいて有効状態を保持する。予約スロットは、ソフト予約スロットとハード予約スロットに大別される。前記ソフト予約スロットとは、ノードが予約したスロットが未使用状態であれば、メッセージを送ることなく他のノードが使用できるスロットを意味する。前記ハード予約スロットとは、ノードが予約したスロットが未使用状態であれば、メッセージを送ることにより他のノードが使用できるスロットを意味する。
前記電力感度レベル4を有するノードは、自ノードが予約したタイムスロットにおいて有効状態を保持する。前記電力感度レベル4を有するノードは、EDCAスロットと、他のノードのソフト予約スロットおよびハード予約スロットにおいて有効状態を保持する。
前記ノードは、自ノードの電力感度レベルに関する情報を含むビーコンをビーコン転送区間において隣り合うノードに転送する。このため、無線網を構成している各ノードは、自ノードの電力感度レベルだけではなく、隣り合うノードの電力感度レベルをチェックすることができる。以下、前記相手ノードの電力感度レベルを考慮して有効状態を保持するか、休止状態を保持するかを決める過程について説明する。前記ノードがデータを転送するノードである場合、前記相手ノードはデータを受信するノードであり、前記ノードがデータを受信するノードである場合、前記相手ノードはデータを転送するノードである。前記ノードは、電力感度レベルとは無関係に自ノードが予約したタイムスロットにおいて有効状態を保持する。
前記電力感度レベル1を有するノードは、ブロードキャストデータや非同期データの送受信が必要な場合、EDCAスロットにおいて有効状態を保持する。前記電力感度レベル1を有するノードは、上述した場合以外は休止状態を保持する。
電力感度レベル2を有するノードは、相手ノードの電力感度レベルに応じて有効状態または休止状態を保持する。つまり、前記ノードは、EDCAスロットにおいて、電力感度レベル1を有する相手ノードがあるとともにブロードキャストデータや非同期データが生じない場合は、休止状態を保持し、それ以外の場合は、有効状態を保持する。また、前記電力感度レベル2を有するノードは、相手ノードの電力感度レベルとは無関係に他のノードのソフト予約スロットとハード予約スロットにおいて休止状態を保持する。
電力感度レベル3を有するノードは、EDCAスロットにおいて相手ノードの電力感度レベルに応じて有効状態または休止状態を保持する。つまり、前記ノードは、EDCAスロットにおいて、電力感度レベル1を有する相手ノードがあるとともにブロードキャストデータや非同期データが生じない場合は、休止状態を保持し、それ以外の場合は、有効状態を保持する。さらに、前記電力感度レベル3を有するノードは、他のノードのソフト予約スロットにおいて、電力感度レベル1または電力感度レベル2を有する相手ノードがある場合は、休止状態を保持し、それ以外の場合は、有効状態を保持する。前記電力感度レベル3を有するノードは、相手ノードの電力感度レベルとは無関係に他のノードのハード予約スロットにおいて休止状態を保持する。
電力感度レベル4を有するノードは、EDCAスロットにおいて相手ノードの電力感度レベルに応じて有効状態または休止状態を保持する。つまり、前記ノードは、EDCAスロットにおいて、電力感度レベル1を有する相手ノードがあるとともにブロードキャストデータや非同期データが生じない場合は、休止状態を保持し、それ以外の場合は、有効状態を保持する。また、前記電力感度レベル4を有するノードは、他のノードのソフト予約スロットにおいて、電力感度レベル1または電力感度レベル2を有する相手ノードがある場合は、休止状態を保持し、それ以外の場合は、有効状態を保持する。前記電力感度レベル4を有するノードは、他のノードのハード予約スロットにおいて、電力感度レベル1、電力感度レベル2、または電力感度レベル3を有する相手ノードがある場合は、休止状態を保持し、それ以外の場合は、有効状態を保持する。
以下、図4と図5に基づき、無線網を構成しているノードにおいて、省電力のために休止状態と有効状態とを切り換える例について説明する。
図4は、ノードAないしノードEよりなる無線網を示している。前記ノードAは電力感度レベル1を有し、ノードB、ノードCは電力感度レベル2を有する。そして、ノードD、ノードEは電力感度レベル3を有する。前記ノードAはノードBにデータを転送するためにタイムスロット0を予約し、ノードBはノードCにデータを転送するためにタイムスロット2を予約し、そして、ノードEはノードDにデータを転送するためにタイムスロット3を予約したとする。また、ノードCはデータを転送するためのタイムスロットは予約しなかったが、ノードEに転送する非同期データが生じたとする。下記表2は、タイムスロット0ないしタイムスロット3において休止状態であるか、有効状態であるかを各ノード別に示している。
Figure 2005318628
以下、前記表2について説明する。前記ノードAとノードBは予約したタイムスロット0において有効状態を保持する。しかしながら、前記ノードAが電力感度レベル1を有するため、他のノードのハード予約スロット(タイムスロット2)とソフト予約スロット(タイムスロット3)において、前記ノードAとノードBは休止状態を保持する。また、前記ノードAとノードBはEDCAスロットであるタイムスロット1においてブロードキャストデータまたは非同期データが生じなかったため、休止状態を保持する。
前記ノードBとノードCは、予約したタイムスロット2において有効状態を保持する。前記ノードBとノードCは電力感度レベル2を有するため、タイムスロット1において有効状態を保持する。前記ノードBとノードCは他のノードのソフト予約スロット(タイムスロット0、タイムスロット3)において休止状態を保持する。
前記ノードDとノードEは、予約したタイムスロット3において有効状態を保持する。前記ノードDとノードEは電力感度レベル3を有するため、タイムスロット0とタイムスロット1において有効状態を保持する。前記ノードDとノードEは他のノードのハード予約スロット(タイムスロット2)において休止状態を保持する。
前記ノードCは電力感度レベル2を有し、ノードEは電力感度レベル3を有するため、電力感度レベルが低いノードCを用いて前記ノードCとノードEの状態を決める。このため、前記ノードCとノードEはタイムスロット1において有効状態を保持し、タイムスロット0、タイムスロット2、タイムスロット3においては休止状態を保持する。
あるノードが特定のタイムスロットにおいて休止状態と有効状態を両方とも保持できる場合、前記ノードは有効状態を保持することが好ましい。
図5は、ノードAないしノードHよりなる無線網を示している。前記ノードAは電力感度レベル1を有し、ノードB、ノードCは電力感度レベル2を有する。ノードD、ノードE、ノードGは電力感度レベル3を有し、ノードF、ノードHは電力感度レベル4を有する。前記ノードAはノードBにデータを転送するためにタイムスロット0を予約し、ノードEはノードFにデータを転送するためにタイムスロット1を予約し、そして、ノードGはノードHにデータを転送するためにタイムスロット2を予約したとする。また、ノードCはデータを転送するためのタイムスロットは予約しなかったが、ノードDに転送する非同期データが生じたとする。下記表3は、タイムスロット0ないしタイムスロット3において休止状態であるか、有効状態であるかを各ノード別に示している。
Figure 2005318628
以下、前記表3について説明する。前記ノードAとノードBは予約したタイムスロット0において有効状態を保持する。しかしながら、前記ノードAが電力感度レベル1を有するため、他のノードのハード予約スロット(タイムスロット1)とソフト予約スロット(タイムスロット2)において前記ノードAとノードBは休止状態を保持する。また、前記ノードAとノードBはEDCAスロットであるタイムスロット3においてブロードキャストデータまたは非同期データが生じなかったために休止状態を保持する。
前記ノードEとノードFは予約したタイムスロット1において有効状態を保持する。前記ノードEは電力感度レベル3を有するため、前記ノードEとノードFは他のノードのソフト予約スロット(タイムスロット0、タイムスロット2)とEDCAスロット(タイムスロット3)において有効状態を保持する。
前記ノードGとノードHは予約したタイムスロット2において有効状態を保持する。前記ノードGは電力感度レベル3を有するため、前記ノードGとノードHは他のノードのソフト予約スロット(タイムスロット0)とEDCAスロット(タイムスロット3)において有効状態を保持し、他のノードのハード予約スロット(タイムスロット1)において休止状態を保持する。
前記ノードCは電力感度レベル2を有し、ノードDは電力感度レベル3を有するため、電力感度レベルが低いノードCを用いて前記ノードCとノードDの状態を決める。このため、前記ノードCとノードDはタイムスロット3において有効状態を保持し、タイムスロット0、タイムスロット1、タイムスロット2においては休止状態を保持する。
前記ノードAないしノードHは自ノードが予約したタイムスロットにおいてはデータを転送し、他のノードが予約したタイムスロットであるとしても、予約したノードが未使用状態である場合にはそれを使用することができる。つまり、ノードAとノードBがタイムスロット0を使用していないならば、ノードE、ノードFが前記タイムスロット0を使用したり、ノードG、ノードHが前記タイムスロット0を使用したりすることができる。
以上、本発明の原理を例示するための好適な実施例を図示および説明したが、本発明はこのように図示および説明された構成および作用にそのまま限定されるものではない。すなわち、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲における思想および範ちゅうを逸脱しない範囲内で本発明を各種に変更および修正できるということは理解できるであろう。よって、すべての適切な変更および修正と均等物も本発明の範囲に属すると見なされるべきである。
複数のノードよりなる無線網を示す図である。 無線網を構成しているノードにおいて使われるスーパーフレームの構造を示す図である。 従来の無線網を構成しているノードにおける電力の無駄使い例を示す図である。 本発明による無線網を構成しているノードにおける省電力方案を説明するための図である。 本発明による無線網を構成しているノードにおける省電力方案を説明するための他の図である。

Claims (12)

  1. 複数のノードよりなる無線網において、前記ノードが自ノードの状態を決定する方法であって、
    使用可能な電力および/または待機中のパケットを考慮して、複数のレベルを有する電力感度レベルのうちの1つを、前記ノードの電力感度レベルとして決定する段階と、
    少なくとも一つの相手ノードから受信した電力感度レベルと、前記決定した電力感度レベルとを考慮して、休止状態を保持するか、または有効状態を保持するかを決定する段階と、
    を含むことを特徴とする状態決定方法。
  2. 前記自ノードの状態と前記相手ノードの状態とを一致させることを特徴とする請求項1に記載の前記状態決定方法。
  3. 前記電力感度レベルは2ビットよりなり、ビーコンに乗せて前記相手ノードに送ることを特徴とする請求項1に記載の前記状態決定方法。
  4. 前記ノードは、前記受信した電力感度レベルと前記決定した電力感度レベルとのうち、低い方の電力感度を有する電力感度レベルを考慮して、前記自ノードの状態を決定することを特徴とする請求項1に記載の前記状態決定方法。
  5. 前記ノードがデータを送受信するため使用するタイムスロットの状態には、
    前記自ノードまたは前記相手ノードが予約したタイムスロットと、
    前記自ノードまたは相手ノードを除くノードが予約したソフト予約スロットと、
    前記自ノードまたは相手ノードを除くノードが予約したハード予約スロットと、
    未予約タイムスロットと、
    があることを特徴とする請求項4に記載の前記状態決定方法。
  6. 前記ノードは、前記自ノードが予約したタイムスロットでは、前記決定した電力感度レベルを考慮せずに、有効状態を保持することを特徴とする請求項5に記載の前記状態決定方法。
  7. 前記ノードは、前記タイムスロットの状態を考慮して有効状態を保持するか、休止状態を保持するかを決定することを特徴とする請求項5に記載の前記状態決定方法。
  8. 前記電力感度レベルは、電力感度レベル1ないし電力感度レベル4よりなり、
    前記低い方の電力感度が前記電力感度レベル1である場合、ブロードキャストデータまたは非同期データが発生すれば、前記未予約タイムスロットで有効状態を保持することを特徴とする請求項5に記載の前記状態決定方法。
  9. 前記電力感度レベルは、電力感度レベル1ないし電力感度レベル4よりなり、
    前記低い方の電力感度が前記電力感度レベル2である場合、前記未予約タイムスロットで有効状態を保持することを特徴とする請求項5に記載の前記状態決定方法。
  10. 前記電力感度レベルは、電力感度レベル1ないし電力感度レベル4よりなり、
    前記低い方の電力感度が前記電力感度レベル3である場合、前記自ノードまたは相手ノードを除くノードが予約したハード予約スロットを除くタイムスロットで有効状態を保持することを特徴とする請求項5に記載の前記状態決定方法。
  11. 前記電力感度レベルは、電力感度レベル1ないし電力感度レベル4よりなり、前記低い方の電力感度が前記電力感度レベル4である場合、全てのタイムスロットで有効状態を保持することを特徴とする請求項5に記載の前記状態決定方法。
  12. 複数のノードよりなる無線網において、前記ノードが自ノードの状態を決定するシステムにおいて、
    使用可能な電力および/または待機中のパケットを考慮して、複数のレベルを有する電力感度レベルのうちの1つを、前記ノードの電力感度レベルとして決定し、少なくとも一つの相手ノードから受信した電力感度レベルと前記決定した電力感度レベルとを考慮して、休止状態を保持するか、または有効状態を保持するかを決定するノードと、
    前記ノードの状態と同じ状態を有する前記相手ノードと、
    を含むことを特徴とする前記システム。
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