JP2006519543A - Ａｔｉｍフレームの終端および動的に決定されるａｔｉｍ期間を使用するｉｅｅｅ８０２．１１ｉｂｓｓにおける電力管理 - Google Patents

Abstract

独立ベーシック・サービス・セット（ＩＢＳＳ）の無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）において電力を管理する装置および方法が提供される。この装置および方法では、アドホック・トラフィック指示メッセージ（ＡＴＩＭ）およびそれに関連する制御論理の代わりに、ＩＢＳＳ内のトラフィックを蓄積する可変長Ｄａｔａ Ａｌｅｒｔフレーム送信期間またはＤａｔａ Ａｌｅｒｔウィンドウ、ならびに後続のデータ・フレーム送信期間、特別なＥｎｄ ｏｆ Ａｌｅｒｔフレーム、このＥｎｄ ｏｆ Ａｌｅｒｔフレーム用の特別なＬＩＦＳ、および新しい制御論理を含むプロトコルを使用する。このＥｎｄ ｏｆ Ａｌｅｒｔフレームは、Ｄａｔａ Ａｌｅｒｔフレームとのメディアの競合において、優先権がより低い。すなわち、Ｄａｔａ Ａｌｅｒｔフレームは、より高い優先権に等しいものを有し、それによって、Ｄａｔａ Ａｌｅｒｔウィンドウ中に送出されるＤａｔａ Ａｌｅｒｔの数が最大になる。この電力管理手法により、Ｄａｔａ Ａｌｅｒｔフレームおよびデータ・フレームを送出するのに使用する時間の割当てが最適になり、そのため、ＩＢＳＳのすべての無線ステーションによる電力消費が最小限に抑えられる。

Description

本発明は、無線ステーション（ＳＴＡ）、無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）を含むネットワークにおける電力管理に関する。より詳細には、本発明は、米国電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）８０２．１１ 独立ベーシック・サービス・セット（ＩＢＳＳ）における電力管理に関する。より詳細には、本発明は、Ｅｎｄ＿ｏｆ＿ＡＴＩＭフレームを導入し、ＡＴＩＭウィンドウの代わりに、動的に決定されたＡＴＩＭ期間を使用することによって、ＩＥＥＥ８０２．１１ ＩＢＳＳの電力管理方式の効率を改善することに関する。

無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）は、ますます一般的になりつつあり、ＷＬＡＮ市場における支配的な技術である。このように普及が拡大しているのは、携帯型無線装置およびこれらの装置にサービスを行う通信ネットワークの要求が爆発的に拡大しているためである。

ＷＬＡＮは、インフラストラクチャＢＳＳおよびＩＢＳＳ（独立ＢＳＳ）の２つのタイプのネットワークをサポートする。ベーシック・サービス・セット（ＢＳＳ）は、ＷＬＡＮの基本構成単位である。各ＢＳＳは、少なくとも２つのステーション（ＳＴＡ）からなる。

インフラストラクチャＢＳＳでは、ＳＴＡは、発信元ＳＴＡからトラフィックを受け取り、それを送信先ＳＴＡに中継する中央ＡＰ（アクセス・ポイント）を介して通信する。アドホック・ネットワークとしても知られている独立ＢＳＳまたはＩＢＳＳでは、各ＳＴＡ１００は、ＡＰの助けなしで他のＳＴＡと直接通信する（１１０）（図１参照）。すなわち、アドホック・ネットワーク内の各ＳＴＡ１００は、互いの無線の範囲内にある場合には、別のＳＴＡと通信することができる。ＩＢＳＳ内のＳＴＡ間の通信はすべてピア・ツウ・ピアである。

ＷＬＡＮにおける節電は一般に、適当と認められるときはいつでも、ＳＴＡを低電力消費モード（スリープ・モード）にすることによって実現される。図２に、この目的のための電力管理回路２３０を有する無線ＳＴＡ１００の制御構成２８０を示すが、これは単なる例であり、限定的なものではない。スリープ・モードでは電力が節約されるが、スリープ・モードのＳＴＡは、ネットワークの残りの部分から完全に分離される。すなわち、これらのＳＴＡは、パケットを送信することもできないし、受信することもできない。このことから、あるＳＴＡに送信すべきパケットがあり、送信先ＳＴＡがスリープ・モードの状態にあるとき、「送信先ＳＴＡがこれらのパケットを受信し得るように起動させるにはどうするか」という問題が生じる。

この問題を解決するために、ＩＢＳＳ ＷＬＡＮでは、Ｄａｔａ＿ＡｌｅｒｔメッセージおよびＤａｔａ＿Ｗｉｎｄｏｗを使用して、ＩＢＳＳについての電力管理を実施する。図３は、アドホック送信／トラフィック指示メッセージ３５０またはＡＴＩＭがこのようなＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔメッセージである場合のＩＥＥＥ８０２．１１ ＩＢＳＳ ＷＬＡＮの動作を示す。ターゲット・ビーコン送信時間（ＴＢＴＴ）３３０として知られている所定の間隔で、ＩＢＳＳ内のすべてのＳＴＡが起動し、ＩＢＳＳ ＷＬＡＮ内でビーコン生成が分配されるので、これらのＳＴＡはそれらのビーコン３１０を送出しようと競合する。ＩＢＳＳ内の各ＳＴＡは、ＴＢＴＴ３３０においてビーコン３１０を送信する準備を整え、ランダム遅延を利用してメディアにアクセスしようと、ＩＢＳＳ内の他のすべてのＳＴＡと競合する。この競合に勝ったＳＴＡは、事実上、他のすべての待ち状態のビーコン送信を取り消す。したがって、ビーコンが失敗する場合を除き、１つのビーコン間隔３００当たり１つのビーコンが送信される。

ビーコン３１０が送信された直後に発生する所定の長さのウィンドウは、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔ／ＡＴＩＭウィンドウ３４０として確保され、そのウィンドウ内では、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔ／ＡＴＩＭフレーム３５０およびこれらの受信通知３６０しか送信することができない。Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔ／ＡＴＩＭフレーム３５０はトラフィック通知であり、発信元ＳＴＡがこれを使用して、送信先ＳＴＡに送信すべきデータ・フレームがあることをその送信先ＳＴＡに知らせる。Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔ／ＡＴＩＭウィンドウ３４０が期限切れになる前に送信することができないＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔ／ＡＴＩＭフレーム３５０は、次のＴＢＴＴ３３０に続く次のＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔ／ＡＴＩＭウィンドウ３４０中に送信される。

Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔ／ＡＴＩＭフレーム３５０の送出または受信が成功しなかった場合、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔ／ＡＴＩＭウィンドウ３４０が終了した後で、このＳＴＡは、現在のビーコン間隔３００中にこのＳＴＡへのトラフィックはないと仮定し、そのため、次のＴＢＴＴ３３０まで、スリープ・モード（低電力モード）に移行することができる。そうでない場合には、ＳＴＡは、データ・フレーム３６５の送信およびこれらの受信通知３７０の受信を開始することもできるし、あるいは、前に通知されたデータ・フレーム３８５を受信し、受信通知３９０を送信するために、ビーコン間隔３００全体を通じて受信モードに留まることもできる。Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔ／ＡＴＩＭウィンドウ３４０の間に通知されたデータしか、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔ／ＡＴＩＭウィンドウ３４０が終了した後の残りのビーコン間隔３００中に送信し得ないことに留意されたい。現在の電力管理手法では、ＩＢＳＳの存続期間全体を通じて、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔ／ＡＴＩＭウィンドウ３４０のサイズを固定サイズにすることが必要とされる。

図４に示すように、図２の制御プロセッサ２４０など、ＳＴＡの制御部２４０は、ＩＢＳＳ ＷＬＡＮにおいてメディアにアクセスするためのバックオフ手順の実施形態の例である。フレームを送信したいＳＴＡはまず、分散コーディネーション機能（ＤＣＦ）によるフレーム間隔（ＤＩＦＳ）期間４００に対するメディアを感知する。このメディアがこのＤＩＦＳ期間中アイドル状態のままである場合、ＳＴＡは、［０，ＣＷ］の範囲のバックオフ間隔を選択する。ただし、ＣＷは、競合・ウィンドウのサイズ４１０を示す。メディアがアイドル状態のままである各タイム・スロットごとに、ＳＴＡは、バックオフ間隔を１つずつ減少させる（４２０）。このＳＴＡは、バックオフ間隔がゼロに到達したときに送信を開始する。

この先行技術の手法では、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウの長さの選択が問題になる。ウィンドウが小さすぎる場合、このＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ中に、すべてのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームを送信することができない。その結果、現在のビーコン間隔内で送信することができたはずのデータ・フレームの一部は、次のビーコン間隔まで待たなければならず、帯域の一部が無駄になることがある。一方、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウの長さが長くなると、それに対応して現在のビーコン間隔内でのデータ送信に残された時間が短くなる。Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウが大きすぎる（すべてのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔ通知を送信するのに十分なウィンドウよりも大きい）場合、帯域も無駄になることがある。というのは、現在のビーコン間隔の残りの帯域すべてを使用して、バッファされたデータ・フレームを送信することが不可能なことがあるからである。

上記の考察に基づき、最適なＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズは、ＩＢＳＳ内のＳＴＡの数およびトラフィックの負荷によって決まる。すなわち、ＳＴＡの数が多いほど（ネットワークの負荷が大きいほど）、最大数のＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームに対応するために、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウを大きくしなければならない。逆も同様である。このことは、Ｄａｔａ Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを固定すると、あらゆる状況で良好に動作することができない、すなわち、最適状態に及ばないことを示している。現在、ＩＥＥＥ８０２．１１ ＩＢＳＳ ＷＬＡＮは、このタイプの次善性に対処する仕組みを備えていない。

したがって、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームを送出し得る期間を十分に長くして、残りのビーコン間隔中に最大数の待ち状態のデータ・フレームを送出し得る最適な方法が求められている。ネットワークの状態の観察結果に適応して、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを変更するいくつかの提案がなされている。こうするとおそらく性能が改善し得るが、依然として最適な状態に及ばない。というのは、このような適応は、例えば直前のビーコン間隔中のネットワークの状態などの履歴データに基づくものであり、実際に発生している、すなわち、現在のビーコン間隔におけるネットワーク状態に応答するものではないからである。

ＩＢＳＳ ＷＬＡＮのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを最適に適応させる方法は知られておらず、このような適応法またはその均等物が求められている。次に図５を参照すると、本発明では、先行技術の固定サイズのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０の代わりに、動的に決定されたＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔ期間５４０を用いることを対象としている。ＴＢＴＴのすぐ後に続くＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔ期間５４０の間に、ＩＢＳＳ ＷＬＡＮのＳＴＡにより、それらのすべてのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームが送出される確率が高い。このように、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを決定する必要がない。概念上は依然として、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔ期間と呼ぶＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウが存在し、これは、ＴＢＴＴから開始され、最初に送信されたＥｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔで終了する。したがって、違いは、少なくとも概念上は、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウがなくなることではなく、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウの終了にある。本発明では、ＴＢＴＴ後、固定された時間のところにある終了を置き換える。ここで、この終了は、最初に送信されたＥｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔによって決まる。Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔ期間５４０は、１つ（または複数）の送信待ちメッセージ、すなわち、ＩＢＳＳのＳＴＡによってメモリ２２０内にバッファされたメッセージに対応するすべてのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームが、ＳＴＡにより送信されることになる確率が高くなるのに十分に長く、先行技術の固定ウィンドウ・サイズでは帯域がしばしば無駄になることと異なり、無駄になる帯域が最小限に抑えられる。本発明の装置および方法によって、帯域が最大限利用されることにより、電力が節約される。

したがって、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔ期間５４０の長さを可変にして、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０およびこれらの受信通知３６０を送信する装置および方法は、バッファされたメッセージについてのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０を送信する問題に対する最適またはほぼ最適な解決策である。これにより、消費電力が最小限に抑えられるのと同時に帯域が節約され、先行技術のＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔ通知（例えば、ＡＴＩＭ３５０）の利点が保持され、固定Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４がなくなり、各ＳＴＡによって送信されるＥｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔフレームを、そのＳＴＡがそのすべてのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０を送出した後で提供することによって、すべてのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０が送出される確率が高くなるのに十分な時間が得られる。

好ましい実施形態では、Ｅｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔフレームのメディアへのアクセスの優先権を低くするために、Ｅｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔフレームに対して、ＤＩＦＳよりも長いフレーム間隔、すなわち、長いフレーム間隔またはＬＩＦＳが選択され、それによって、Ｅｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔフレームを送信し得る前に、すべてのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０が送出される確率が高くなる。フレーム間隔をより長くすること以外、この手法は、Ｅｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔフレームについて、バックオフ手順の他のいかなる変更も必要としない。このようなＬＩＦＳは、データ・フレームの前に、バッファされたデータ・フレームに対応するすべてのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０が送信される確率が高くなるように選択し得るので、この手法は、最適またはほぼ最適である。

本発明の上記その他の特徴および利点は、添付の図面で例示する好ましい実施形態の以下のより詳細な説明から明らかになるであろう。

以下の説明では、本発明を完全に理解するために、特定の構造、技術など、具体的な細部を述べるが、これらは例であり、限定的なものではない。しかし、当業者には、本明細書で述べる具体的な細部と異なる他の実施形態で本発明を実施し得ることが明らかであろう。

図１は、本発明の実施形態を適用する代表的なネットワークを示す。図１に示すように、複数のＳＴＡ１００は、すべてのトラフィックがピア・ツウ・ピアになるように、複数の無線チャネル１１０を介して無線リンクにより互いに通信する。本発明の主要な基本方針は、各無線ＳＴＡ１００による電力の使用を最適化する仕組みを提供することであり、それによって、各ビーコン間隔３００内で、最大数のデータ・フレーム３６５がＳＴＡ１００間で送信され、同時に、ＳＴＡ１００は、送信および／または受信すべきフレームを有する場合にのみ起動状態のままになり、そうでない場合には、スリープ・モードまたは低電力モードに移行して電力を節約する。ビーコン間隔３００内の残り時間５５０が短い場合、ＳＴＡ１００は、スリープ・モードに入らないことがあることに留意されたい。というのは、次のＴＢＴＴ３３０のところで起動するのに消費される電力は、このような短い時間スリープ・モードに移行することによって節約される電力よりも大きいことがあるからである。さらに、図１に示すＩＢＳＳネットワークは、この説明では小規模であることに留意されたい。実際には、ほとんどのネットワークは、はるかに多数の携帯ステーションを含む。

図１および図２を参照すると、図１のＷＬＡＮ内のＩＢＳＳの各ＳＴＡ１００は、図２のブロック図に示す構造を有するシステムを含み得る。各ＳＴＡ１００は、受信機２００、復調器２１０、メモリ２２０、電力管理回路２３０、制御プロセッサ２４０、タイマ２５０、変調器２６０、および送信機２７０を含み得る。図２のシステム２８０は、説明のための単なる例である。この説明では、特定の携帯ＳＴＡを説明するのに一般に用いる用語を引用することがあるが、この説明および概念は、図２に示すものと異なる構造を有するシステムを含めて、他の処理システムに等しく適用される。

動作においては、受信機２００および送信機２７０は（図示しない）アンテナに結合されて、受信信号および所望の送信データが、それぞれ復調器２１０および変調器２６０を介して変換される。電力管理回路２３０は、プロセッサ２４０の制御下で動作して、所与のビーコン間隔３００の残りの時間が、所定の閾値よりも大きいかどうかを判定することによって、ＳＴＡが、この所与のビーコン間隔３００の残りの部分全体を通じて起動状態のままであるべきか、あるいはスリープ（低電力モード）に移行すべきかを決定する。ビーコン間隔３００の残り時間の計算値は、メモリ２３０に記憶された次のＴＢＴＴの時間から現在の時間を減算することによって求められる。タイマ２５０を使用して、所定のＴＢＴＴ３３０においてスリープ状態のＳＴＡを起動し、制御プロセッサ２４０をスケジュールしてビーコンを送出する。というのは、このＴＢＴＴにおいて、すべてのＳＴＡがそれらのビーコンを送出しようと競合するからである。

ＩＥＥＥ８０２．１１規格は、国際規格ＩＳＯ／ＩＥＣ８８０２−１１１、「情報技術−電気通信および情報の交換用のエリア・ネットワーク」、１９９９年版で定義される。この文献全体をここに参照により組み込む。この規格によれば、ＩＥＥＥ８０２．１１ ＩＢＳＳ ＡＴＩＭウィンドウ３４０の目的は、ＩＢＳＳのどのＳＴＡ１００にも、ある時点（固定長のＡＴＩＭウィンドウ）以後、ＡＴＩＭ通知はなく、そのため、ＡＴＩＭ通知を受信しなかったＳＴＡは、ＡＴＩＭウィンドウ３４０が終了した直後に、スリープ（低電力消費モード）に戻ることができることを知らせることである。

次に図３を参照すると、一般に、ＩＥＥＥ８０２．１１ ＩＢＳＳ ＷＬＡＮのＡＴＩＭは、既知の固定長のＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０であり、そのため、このＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔ／ＡＴＩＭウィンドウ３４０の間、各ＳＴＡ１００は、それがＩＢＳＳの別のＳＴＡ１００用のデータを有することを、この別のＳＴＡにＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔ／ＡＴＩＭフレーム３５０を送出することによって注意を喚起することができる。

好ましい実施形態では、本発明は、ＡＴＩＭウィンドウ３４０の代わりに、可変Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔ期間５４０を使用し、ＡＴＩＭプロトコルの代わりに新しいＥｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔフレームを使用する新しいＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔプロトコルを使用して、ＡＴＩＭウィンドウ３４０と同じ目標を同じＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０を使用して達成する。ＩＢＳＳ ＷＬＡＮアーキテクチャに適用される新しいＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔプロトコルでは、インプリメンタは、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔ期間５４０中に、対応するデータ・フレーム３６５が送信される前に、Ｅｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔフレームが使用するフレーム間隔を変更することによって、すべてのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０が送信される確率を（１００％にまで）変更し得る。

好ましい実施形態では、本発明は、固定ＡＴＩＭウィンドウ３４０なしで、ＡＴＩＭウィンドウ３４０の目標を達成することができる。さらに、本発明により、データ・フレーム４６５が送信される前に、すべてのＩＢＳＳ幅のＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０が送信される確率を選択することによって、ＩＥＥＥ８０２．１１ ＩＢＳＳ ＷＬＡＮに改良を加えることができる。この確率は、すべてのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０が送出されることを保証するように選択し得る。

したがって、本発明は、利用可能なすべての帯域を使用して、待ち状態のデータ・フレーム３５０、すなわち、メモリ２２０にバッファされ、対応するデータ・フレーム３６５が送出される前のデータフレーム３６５を送信するという問題に対する最適またはほぼ最適な解決策である。

好ましい実施形態では、Ｅｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔフレームに対して、ＤＩＦＳよりも長いフレーム間隔、すなわち、長いフレーム間隔またはＬＩＦＳが選択される。ＬＩＦＳが十分に長い場合、あるＳＴＡによってＥｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔフレームが送出される前に、ＩＢＳＳのすべてのＳＴＡ１００によってすべてのＤａｔａ Ａｌｅｒｔフレーム３５０が送出されることが保証される。比較的短い（ただし、依然としてＤＩＦＳよりも長い）ＬＩＦＳが選択される場合、Ｅｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔフレームが送出される前に、すべてのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０が送出される保証はない。こうしても依然として、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０には、Ｅｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔフレームよりも高い優先権（ただし、絶対優先権ではない）が与えられる。比較的短いＬＩＦＳを使用することは、事実上、Ｅｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔフレームが送出される前に、すべてのＤａｔａ Ａｌｅｒｔフレーム１００が送出される確率を選択することである。ＬＩＦＳ中、メディアはアイドル状態にある（そのため、時間が無駄になる）ので、より短いＬＩＦＳが好ましい。一方、ＬＩＦＳが長いほど、Ｅｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔが送出される前に送出し得るＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔの数が多くなる。

この実施形態では、Ｅｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔは、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームを有するメディアとの競合において、ＤＩＦＳよりも長いフレーム間隔ＬＩＦＳを使用する特別なフレームである。このＥｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔフレームは、ＤＩＦＳの代わりにＬＩＦＳを使用することを除き、図４に示すのと同じＤＣＦメディア・アクセス手順を使用する。

図６の流れ図に、本発明のＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔ期間の動作を示す。この動作は、ＩＢＳＳ ＷＬＡＮの各ＳＴＡのシステム・アーキテクチャ２８０に適用されるこの動作の実施形態によって実行することができる。

図６に示す好ましい実施形態は、以下のステップを含む。

ターゲット・ビーコン時間においてＳＴＡが起動する（図６のステップ６００〜６１０）
ステップ６００で、ビーコン間隔３００の開始時に、すべてのスリープ状態のＳＴＡ１００が起動する。ＩＢＳＳ内の各ＳＴＡ１００は、ＴＢＴＴ３３０においてビーコンを送信する準備を整え、ランダム遅延を利用してメディアにアクセスするために、ＩＢＳＳ内の他のすべてのＳＴＡ１００と競合する。この競合に勝ったＳＴＡ１００は、事実上、他のすべての待ち状態のビーコン送信を取り消す。したがって、ビーコンが失敗する場合を除き、ステップ６１０で、ビーコン間隔３００ごとにＴＢＴＴ３３０の後で１つのビーコンが送受信される。

発信元ＳＴＡは、対応する送信先ＳＴＡに、待ち状態のパケットについてできるだけ多くのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔメッセージを送出する（図６のステップ６２０〜６５０）
好ましい実施形態では、各発信元ＳＴＡは、送信先ＳＴＡへの送信待ちパケット（データ・フレーム３６５）（例えば、メモリ２２０にバッファされたパケットまたはデータのフレーム）のリストを保持し、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０を適切な送信先ＳＴＡ１００に送出しようと試みる。ステップ６２０で、発信元ＳＴＡ１００は、それがデータ・フレーム３６５またはＥｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔフレームを受信または送出したかを判定し、それらが行われなかった場合には、ステップ６３０で、送信先ＳＴＡに送出すべきＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔがあるかどうかを判定する。

このＳＴＡがバッファされたパケットを有する場合、ステップ６４０で、このＳＴＡは、これらバッファされたパケットの１つについてのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔを適切な送信先ＳＴＡに送出し、ステップ６２０を繰り返す。

このＳＴＡのメモリ２２０内にバッファされたパケットがない場合、このＳＴＡは、ステップ６５０でＬＩＦＳを使用してＥｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔフレームをブロードキャストしようとし、次いで、ステップ６２０を繰り返す。

このＳＴＡが、Ｅｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔフレームの送出／受信に成功するか、あるいは、このＳＴＡを含めてＩＢＳＳ ＷＬＡＮの少なくとも１つのＳＴＡが、その待ち状態のＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔをすべて送出し終えたことを示すデータ・フレームを受信するまで、ステップ６２０〜６５０のこのプロセスを繰り返す。

本発明では、ＩＢＳＳのすべてのＳＴＡ１００は、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔ期間５４０中、すなわち、ＩＢＳＳ ＷＬＡＮの少なくとも１つのＳＴＡが、そのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０をすべて送出するまで、起動状態のままである。そのため、発信元ＳＴＡが送信先ＳＴＡへのメッセージを有する場合、ＬＩＦＳのサイズに応じて、大部分の送信先ＳＴＡは、その趣旨のＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０を受信する。

ステップ６２０で、ＳＴＡが、Ｅｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔフレームの送出に成功した後で、ＩＢＳＳ内の他のＳＴＡ１００は依然として、送出すべき未処理のＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０を有することがある。好ましい実施形態では、Ｅｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔバックオフ手順におけるＬＩＦＳのサイズにより、このＩＢＳＳのすべてまたはほとんどすべてのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔが送出されたかどうかが判定される。

ＳＴＡは、それがＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームを受信または送出したかを判定する（図６のステップ６６０）
好ましい実施形態では、ステップ６６０で、ＳＴＡ１００は、それが１つまたは複数のデータ・フレーム３６５を受信または送出するために起動状態のままでいるべきかどうかを検査する。ステップ６４０でこのＳＴＡがＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０を送出した場合、このＳＴＡは、対応するデータ・フレーム３６５を送出するために起動状態のままでいなければならない。このＳＴＡが（図６には示さない）発信元ＳＴＡからＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０を受信した場合、このＳＴＡはやはり、対応するデータ・フレーム３６５を受信するまで起動状態のままでいなければならない。

このＳＴＡが、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０を送出も受信もしなかった場合、ビーコン期間３００中にこのＳＴＡにデータ・フレーム３６５を送出することもできないし、このＳＴＡ１００は、送信先ＳＴＡにデータ・フレーム３６５を送出することもできない。というのは、これらの送信先ＳＴＡは、直近のＴＢＴＴ３３０以降、通知を受けていないからである。そのため、ステップ６９０で、このＳＴＡは、スリープ（低電力モード）に移行し得る。

ＳＴＡは、直近のＴＢＴＴ以降にＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームによって通知されたデータ・フレームを送出／受信する（図６のステップ６７０、６８０、および６９５）
好ましい実施形態では、ステップ６７０で、ＳＴＡはまず、それが送信先ＳＴＡに送出すべきデータ・フレームを有するかどうかを検査し、そうである場合には、ステップ６８０で、直近のＴＢＴＴ３３０以降、このＳＴＡによって送信先ＳＴＡに送出されたＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０に対応するデータ・フレーム３６５を送出する。次いで、ステップ６９０で、このＳＴＡ１００は、直近のＴＢＴＴ３３０以降、このＳＴＡが受信した各Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０に対応するすべてのデータ・フレーム３６５を受信する。その後、このＳＴＡにはもう、送出すべきデータ・フレーム３６５がなく、これ以上データ・フレーム３６５を受信することも予想されないので、ステップ６９０で、このＳＴＡはスリープに移行する。

上記から明らかなように、固定Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０をなくすことによって、本発明は、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０を送出するために割り当てられる時間の長さが、各ビーコン間隔中に各ＳＴＡによって動的に調整され、それによって、ビーコン間隔３００中に送出されるデータ・フレーム３６５の数を最大にしながら、使用電力を最小限に抑えるにはどうするかという問題のほぼ最適または最適な解決策が実現されるという利点を有することになる。

好ましい実施形態では、好ましくはＳＴＡの既存の制御部２３０を追加の回路／制御論理によって改変して、本発明の装置および方法を実装する。これは、例えば、図６のステップを実施するためのＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）を追加することによって行われる。

ＩＥＥＥ８０２．１１ ＩＢＳＳ ＷＬＡＮの好ましい実施形態では、本発明の装置および方法は、ＡＴＩＭウィンドウを、この固定ウィンドウが事実上、ＩＢＳＳのＳＴＡによって最大数のＡＴＩＭが送出されるように動的に調整される時間によって置き換えられるように置換する。これは、特別なＥｎｄ＿ｏｆ＿ＡＴＩＭフレームとの競合においてＡＴＩＭに優先権を与え、このＥｎｄ＿ｏｆ＿ＡＴＩＭフレームについて先に述べたＬＩＦＳを使用することによって行われる。

ＩＢＳＳのすべてのＳＴＡが最大数のＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームを送出し、その後、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームを有するメディアの競合について、特別なフレーム間隔と組み合わせた特別なＥｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔフレームを送出することによって、ＩＢＳＳ ＷＬＡＮにおける電力を管理するのに現時点で最良の形態と考えられるものに関連して本発明を説明してきたが、本発明をここで開示した実施形態に限定するのではなく、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲に含まれる様々な改変形態および均等構成を包含することが意図されていることを理解されたい。

本発明の実施形態を適用する無線通信システムのアーキテクチャを示す簡略ブロック図である。 本発明の実施形態による特定のＩＢＳＳ内の各ＳＴＡの簡略ブロック図である。 ＩＥＥＥ８０２．１１ ＩＢＳＳにおける電力管理動作を示す図である。 ＩＥＥＥ８０２．１１ ＩＢＳＳにおける基本的なメディア・アクセス方法を示す図である。 本発明の実施形態による、ＩＢＳＳ ＷＬＡＮにおいて可変Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔ期間を使用するＳＴＡによる電力管理動作を示す図である。 本発明のＬＩＦＳを使用する実施形態によるＳＴＡによる電力管理プロセスの流れ図である。

Claims (16)

1. 複数の無線ＳＴＡ（ステーション）を有するネットワークにおいて電力を管理する方法であって、
   ＳＴＡによってバッファされた、前記複数のＳＴＡの送信先ＳＴＡに送出すべきデータ・フレームに対応するＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームを送出するステップと、
   前記ＳＴＡが送出すべきＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームを持たないとき、特別なＥｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔフレームを送信するステップと、
   前記特別なＥｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔフレームの送信に成功した場合、あるいは、前記複数のＳＴＡの別のＳＴＡによって送信されたＥｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔまたはデータ・フレームが検出された場合、
   （ａ）送出すべきデータ・フレームを送出するステップと、
   （ｂ）受信すべきデータ・フレームを受信するステップと、
   （ｃ）送出または受信すべきデータ・フレームがない場合、低電力モードに入るステップと、を実施するステップとを含む、方法。
2. 前記ネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１１ ＩＢＳＳ（独立ベーシック・サービス・セット）のＷＬＡＮである、請求項１に記載の方法。
3. アドホック・トラフィック指示メッセージ（ＡＴＩＭ）ウィンドウおよび後続のデータ・フレーム送信ウィンドウからなるビーコン間隔を有するＩＥＥＥ８０２．１１ 独立ベーシック・サービス・セット（ＩＢＳＳ）の無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）において電力を節約する方法であって、前記ビーコン間隔の代わりに、請求項１に記載の方法を用いるステップを含む、方法。
4. 前記送信ステップはさらに、バックオフ手順において特別な長いフレーム間隔またはＬＩＦＳを使用して、ＤＣＦ（分散コーディネーション機能）によるＤＩＦＳ（フレーム間隔）を利用する他のフレームとのメディアの競合を解決するステップを含み、ＬＩＦＳ＞ＤＩＦＳである、請求項１に記載の方法。
5. 前記ＳＴＡが前記低電力モードになった後で、所定の、かつ周期的なＴＢＴＴ（ターゲット・ビーコン送信時間）において前記低電力モードから起動するステップと、
   前記所定の周期ＴＢＴＴにおいて、ビーコンを送信しようと、前記複数のＳＴＡの他のＳＴＡと競合するステップとをさらに含み、
   前記複数のＳＴＡの１つのＳＴＡだけが前記ビーコンを送出し、前記方法はさらに、
   前記ビーコンが送出された後で、請求項１に記載のステップを実施するステップを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記ネットワークは、独立ベーシック・サービス・セット（ＩＥＥＥ８０２．１１ ＩＢＳＳ）のＷＬＡＮ（無線ローカル・エリア・ネットワーク）である、請求項５に記載の方法。
7. ＡＴＩＭ（アドホック・トラフィック指示メッセージ）ウィンドウおよび後続のデータ・フレーム送信ウィンドウからなるビーコン間隔を有する独立ベーシック・サービス・セット（ＩＥＥＥ８０２．１１ ＩＢＳＳ）の無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）において電力を節約する方法であって、前記ビーコン間隔の代わりに、請求項６に記載の方法を用いるステップを含む、方法。
8. 前記ＳＴＡが前記低電力モードになった後で、所定の、かつ周期的なターゲット・ビーコン送信時間（ＴＢＴＴ）において前記低電力モードから起動するステップと、
   前記所定の周期ＴＢＴＴにおいて、ビーコンを送信するために、前記複数のＳＴＡの他のＳＴＡと競合するステップとをさらに含み、前記複数のＳＴＡの１つのＳＴＡだけが前記ビーコンを送出し、前記方法はさらに、
   前記ビーコンが送出された後で、請求項１に記載のステップを実施するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記ネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１１ 独立ベーシック・サービス・セット（ＩＢＳＳ）の無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）である、請求項８に記載の方法。
10. アドホック・トラフィック指示メッセージ（ＡＴＩＭ）ウィンドウおよび後続のデータ・フレーム送信ウィンドウからなるビーコン間隔を有するＩＥＥＥ８０２．１１ 独立ベーシック・サービス・セット（ＩＢＳＳ）の無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）において電力を節約する方法であって、前記ビーコン間隔の代わりに、請求項９に記載の方法を用いるステップを含む、方法。
11. 複数の無線ステーション（ＳＴＡ）を有するネットワークにおいて電力を管理する装置であって、
    制御部を備え、前記制御部は、
    （ａ）前記複数のＳＴＡの中のあるＳＴＡによって少なくとも１つのパケットがバッファされるすべての送信先ＳＴＡにＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔを送出し、次いで、特別なＥｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔフレームを送出し、
    （ｂ）前記特別なＥｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔフレームの送信に成功した場合、あるいは、前記複数のＳＴＡの中の他のＳＴＡによって送信されたＥｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔまたはデータ・フレームが検出された場合、
    ｉ．すべてのデータ・フレームを送出し受信するステップ、および
    ｉｉ．前記ＳＴＡによって送出または受信すべきデータ・フレームがない場合、前記ＳＴＡを節電モードにするステップを実施するように構成された制御論理を有する、装置。
12. 前記ＷＬＡＮは、アドホック・トラフィック指示メッセージ（ＡＴＩＭ）ウィンドウおよび後続のデータ・フレーム送信ウィンドウからなるビーコン間隔を有するＩＥＥＥ８０２．１１ 独立ベーシック・サービス・セット（ＩＢＳＳ）の無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）であり、前記制御論理は、前記ビーコン間隔を置き換える、請求項１１に記載の装置。
13. 長いフレーム間隔（ＬＩＦＳ）を使用して、前記特別なＥｎｄ＿ｏｆ＿Ａｌｅｒｔフレームと、ＤＩＦＳ（ＤＣＦによるフレーム間隔）を使用する別のＳＴＡによって送出されたフレームとの間でメディアの競合を解決するバックオフ手順をさらに含み、ＬＩＦＳ＞ＤＩＦＳである、請求項１１に記載の装置。
14. 前記制御部はさらに、前記ＳＴＡが前記低電力モードになった後で、前記制御部が、所定のターゲット・ビーコン送信時間において周期的に起動するように構成され、
    前記複数のＳＴＡは、ビーコンを送出するために競合する、請求項１１に記載の装置。
15. 前記制御部はさらに、前記ＳＴＡが前記低電力モードになった後で、前記制御部が、所定のターゲット・ビーコン送信時間において周期的に起動するように構成され、
    前記複数のＳＴＡは、ビーコンを送出するために競合する、請求項１２に記載の装置。
16. 前記制御部はさらに、前記ＳＴＡが前記低電力モードになった後で、前記制御部が、所定のターゲット・ビーコン送信時間において周期的に起動するように構成され、
    前記複数のＳＴＡは、ビーコンを送出するために競合する、請求項１３に記載の装置。

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