JP2007521765A - ネットワークコーディネートのための方法およびシステム - Google Patents

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Abstract

本発明の実施例は、分散ネットワークコーディネイトおよび管理のための方法およびシステムを含む。

Description

（発明の背景）
多数のロジカルネットワークが１つの共通する通信媒体またはチャンネルを共用する状況では、これらネットワークはチャンネルへのアクセスに関して競合する。一般にこれらのネットワークはバンド幅について競合する。ネットワーク間のコーディネートがない場合、これらネットワークは互いに破壊的に干渉し合い、容量の利用率を下げ、ネットワーク内のデバイスが利用できるバンド幅（ＢＷ）を狭くする。
１つのネットワーク内のデバイスが、別のネットワーク内のメッセージ交換にアクセスし、これを解読できないことが、安全上及び他の理由から不可欠なことが多い。このことは通常、メッセージを暗号化する安全鍵により達成される。これらの鍵は通常ネットワークにユニークなものであり、他のロジカルネットワークと共用されることはない。
上記シナリオは居住地区の隣接する家またはアパートが個々の住居内にローカルエリアネットワークを設置しているときに生じ得る。これらネットワークは、無線および電力ラインネットワークの場合のように、１つのチャンネルを共用していることが多い。このシナリオの許容可能な実現例は、個々のネットワークの安全性を損なうことなく、多数のネットワークが互いにコーディネートできるようにするシステムおよび方法を必要とする。
（発明の概要）
本発明の実施例は多数の干渉するネットワーク間でコーディネートするための方法およびシステムを含む。
添付図面を参照し、次の本発明の詳細な説明を検討すれば、本発明の上記およびそれ以外の目的、特徴および利点についてより容易に理解できよう。
（好ましい実施例の詳細な説明）
チャンネルまたは媒体を共用するネットワークをコーディネートする際の一部の問題は、１つのチャンネル又は媒体を共用する多数のネットワーク内のすべてのデバイスによって使用される競合アクセスプロトコルによって解決できる。これらプロトコルは個々のネットワークの安全性を弱める可能性がある送信メッセージの一部を解読しなければならないことが多い。クオリティオブサービス（ＱｏＳ：Quality of Service）とは、ネットワークデバイス間の優先順位を確立するためのシステムおよび方法に関する用語である。次第に普及しているＡＶおよびストリーミングアプリケーションへＱｏＳ保証を提供する際に、競合アクセスプロトコルは非効率的であることがこれまで証明されている。
利用できるバンド幅（ＢＷ）全体をどのように配分するかを決定するのに、中央コントローラが多数のネットワーク間の仲裁を行う方法もある。このような中央で決定を行う方式は隣接ネットワークの数が増えるにつれ、遅延時間を長くし、メッセージングオーバーヘッドをヘビーなものにし得る。
本発明の実施例は、多数の干渉するまたは隣接するネットワークが、これらネットワーク間での媒体またはチャンネルの共用をコーディネートできるようにするものである。各ネットワークは隣接するネットワーク内のデバイスとの一連のメッセージ交換を通して自らのためにＢＷの一部を分割できる。必要であれば、各ネットワークの作動を完全に安全かつ自律的なものに維持できる。ネットワーク間のコーディネートメッセージだけを、暗号化されないメッセージ交換としてもよい。更にこれら方法は性質上、完全に分散できる。各ネットワークは直近の隣接ネットワークのみとコーディネートするようにしてもよい。１つのネットワークが数ホップ先のネットワークとコーディネートしなければならないようなチェイニング効果を防止できる。ネットワーク間を仲裁するのに中央オーソリティを必要としない実施例もある。これら実施例は、干渉しないネットワークによる衝突の低減、干渉の緩和および通信媒体の再利用によって多数のネットワーク作動に使用される競合アクセスプロトコルを通した容量を確実に改善する。
本発明の一部の実施例は、各ネットワークがＱｏＳコントローラ（ＱｏＳＣ：QoS Controller）と称される制御オーソリティを有するようなネットワークモデルを使用する。これら実施例では、各ネットワークに１つのＱｏＳＣがある場合である。ＱｏＳＣはそのネットワーク内のデバイスのアクティビティを管理し、接続へのＢＷ割り当てなどの機能を実行する。これら実施例は１つの時間フレームのうちの異なるセグメント内で作動することにより、ネットワークがバンド幅を共用する時分割多元接続（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access）方式を利用できる。
これら実施例では各ネットワークのＱｏＳＣはネットワークの初期化の際に干渉ネットワークリスト（ＩＮＬ：Interfering Network List）を構築する。このＩＮＬは、干渉する隣接ネットワークを識別する。ＱｏＳＣは、次に一連のメッセージ交換を通して、そのＩＮＬ内の干渉するネットワークの各々と通信する。ＱｏＳＣはその隣接ネットワークに対し、ＱｏＳＣが認識したフレームコンフィギュレーションおよびＱｏＳＣが使用する時間フレーム内の領域を示すことができる。このメッセージ交換を行うには隣接ＱｏＳＣが追加ＢＷのためにＱｏＳＣからのリクエストに有利なように、バンド幅（時間フレームの一部）をレリースしたり、またはギブアップすることも必要となり得る。
本発明の一部の実施例では、ＱｏＳＣによりインスタンス化され、特定のＱｏＳＣにより制御されるネットワーク内のすべてのデバイスによって観察されるような１つの時間フレームは次のような４つの領域を含むことができる。
１．ビーコン領域：ビーコンは制御メッセージであり、これら制御メッセージはフレームコンフィギュレーションおよび多数のネットワークおよび所定のネットワーク内のデバイスに対する時間フレーム内のＢＷの割り当てを識別する。各ＱｏＳＣはそのネットワーク内のデバイスにビーコンを送信し、これらデバイスに従うべきフレームコンフィギュレーションを通知しなければならない。多くの実施例ではネットワーク内のデバイスにタイミングおよび正確なフレームコンフィギュレーション情報を提供するように、衝突を生じることなくビーコン送信を行わなければならない。干渉するネットワークのグループ内でデバイスが同時に送信するときに衝突が生じる。したがって、本発明の実施例はＩＮＬ内のネットワークが互いにコーディネートし、衝突を生じることなく個々のビーコンを送信する方法を利用できる。ＩＮＬ内のネットワーク内のすべてのデバイスはビーコン領域内で送信すべきでないことを知っている。
２．競合期間（ＣＰ：Contention Period）：この期間は多数のデバイスが媒体を共用するために競合アクセスプロトコルを使用するときの期間である。ＱｏＳＣは他のＱｏＳＣと通信するためにこの期間を使用できる。１つのネットワークは１つ以上の競合期間を有し得る。一般に１つのネットワークの競合期間は、そのネットワークのＩＮＬ内の別のネットワークの無競合期間とオーバーラップできない。ほとんどの実施例では、各ネットワークはこれら実施例に対して定められた最大サイズのメッセージを搬送するのに少なくとも十分長い少なくとも１つのＣＰを有していなければならない。これら実施例のＣＰ中に種々の競合アクセスプロトコルを使用できる。
３．無競合期間（ＣＦＰ：Contention Free Period）：この期間はＱｏＳＣから明確にオーソリティが与えられているデバイスだけが、送信が認められる期間である。ＱｏＳＣはＣＦＰ内の送信が無競合であることを保証しなければならない。更にＱｏＳＣはＩＮＬ内のネットワークのＣＦＰが一致またはオーバーラップしないことを保証しなければならない。
４．ステイアウト期間（ＳＯＰ：Stay-Out Period）：この期間は、ネットワーク内のすべてのデバイスがサイレントのままに留まることをＱｏＳＣによって命令されるときの時間フレーム内の期間である。デバイスはこのＳＯＰ中に競合アクセスプロトコルまたは無競合アクセスプロトコルのいずれも使用してはならない。
各ＱｏＳＣはその時間フレームのバージョンを構築し、これをビーコン内で一斉送信する。ネットワーク内のすべてのデバイスはそれらのＱｏＳＣからのビーコンをデコードし、その内部に示されたタイムスケジュールを観察しなければならない。その時間フレームのバージョンを構築する際に、ＱｏＳＣはＱｏＳＣが請求するために時間のどのセグメントを利用できるかを決定する所定の規則に従わなければならない。ＩＮＬと共に使用する際のこれら規則は、ネットワークが共通する通信チャンネルを共用している場合にも互いに干渉しないネットワーク間で容量を再使用することを保証する。
ビーコン内で一旦時間フレームが作成され、送信されると、ネットワーク内のすべてのデバイスは内部に示されたスケジュールを観察しなければならない。特定のネットワークに属する時間フレームの一部内のすべての作動は、そのネットワークにとって自律的であり、ＱｏＳＣは適切と思われる方法でＢＷの共用を管理できる。
本発明の実施例は干渉ネットワークリストに基づく多数の隣接ネットワーク間でコーディネートするための分散モデルを含むことができる。これら実施例は多数のネットワーク間を仲裁するための中央オーソリティを必要としない。
本発明の実施例は一連のメッセージ交換によって達成されるコーディネートを通して、ＩＮＬ内の他のネットワークとネットワークがＢＷを共用するための方法およびシステムも含むことができる。一部の実施例ではメッセージ交換は簡単であり、シグナリングオーバーヘッドのための最小限の容量しか必要としない。かかるコーディネートにより、各ネットワークはそのドメイン内のアプリケーション／デバイスに対しＱｏＳサポートを提供することが可能となる。一部の実施例ではコーディネートはシステム容量の利用率および効率を劇的に高める。
本発明の実施例はＩＮＬへのすべての判断を制限し、互いにコーディネートするのに数ホップ先のネットワークを必要としない分散コーディネート機構を含むことができる。
本発明の実施例は、干渉しないネットワークにより既に使用されている時間フレームの部分をネットワークが再使用できるようにするコーディネート機構も提供できる。このアプローチは限られたコーディネートまたは広範な信号化によって達成されるコーディネートにより競合プロトコルまたは他の方法を通してシステムの容量を大幅に増加できる。
本発明の実施例はアプリケーション、例えばボイスオーバーインターネットプロトコル（ＶｏＩＰ：Voice over Internet Protocol）、高品位テレビ（ＨＤＴＶ：High Definition Television）、ＳＤＴＶ送信、ストリーミングインターネットプロトコル（ＩＰ：Internet Protocol）アプリケーションのためのＱｏＳサポートを作動し、提供する自律的ネットワークにおける性能を劇的に高めることができる。
本発明の実施例はＩＥＥＥ８０２.１５.３、ＩＥＥＥ８０２.１１またはホームプラグ電力ライン通信規格に準拠したネットワークと組み合わせて使用できる。これら規格およびこれらを定める文書を本明細書では参照することにより援用する。
本発明の実施例は干渉ネットワークリスト（ＩＮＬ）内で識別されたＱｏＳＣ間でローカルに行うバンド幅共用または割り当てを含むことができる。
本発明の実施例はＩＮＬを使用する概念を通して空間的な再利用を可能にするシステムおよび方法を含むことができる。
本発明の実施例は所定の干渉条件が満たされた場合に同時に生じ得る異なるネットワークからのビーコンおよびデータ送信を含むことができる。
ＴＤＭＡフレーム構造
ネットワークシナリオの例を参照し、本発明の実施例について説明できる。図１にはこのシナリオの例が示されている。このシナリオでは、基地局の組（ＢＳＳ：Base Station Set）１０は、クオリティオブサービスコントローラ（ＱｏＳＣ）１２と、このＱｏＳＣ１２が制御する局（ＳＴＡ：Station）１４〜２０とを含むネットワークである。ＱｏＳＣ１２は、周辺の他のＱｏＳＣ２２〜３０とコーディネートし、ＴＤＭＡフレームを次の用途の１つ以上に割り当てることができる。
１．ビーコン送信用
２．無競合アクセス用
３．競合アクセス用
４．送信が認められないステイアウト領域用
図２を参照し、フレーム構造の一例について説明する。ＱｏＳＣは競合期間６４の間にバンド幅を保留できる。ＱｏＳＣ／ネットワークが一旦所定の時間インターバルをその無競合期間６６、７０、７４として宣言すると、その干渉隣接ＱｏＳＣ／ネットワークのいずれも同時に送信することが認められない。干渉隣接ＱｏＳＣ／ネットワークに関する限り、その時間インターバルは送信を行うことができないステイアウト領域６８、７２、７６である。多数のＢＳＳは、それらの局が干渉しないとき、無競合期間を共用できる。例えば図１および図２に示されるシステム例では、（＃１３２のネットワークの識別子（ＮＩＤ：Network Identification）を有する）ＱｏＳＣ「Ｂ」２２の無競合期間中、ＱｏＳＣ「Ｄ」２６（ＮＩＤ＝＃１３８ａ）も無競合期間７０のスケジュールを定める。このことは、ＱｏＳＣ「Ｂ」２２はＱｏＳＣ「Ｄ」２６により管理されている局と干渉する局を有しないので、達成できる。ＱｏＳＣがフレーム内のすべての時間を無競合期間６６、７０、７４としてスケジュールを立てているわけではないとき、残りの時間をすべてのネットワーク局または特定の局の組のための競合期間７８、８０として割り当てることができる。バンド幅割り当ての決定は、ファーストカムファーストサービス方針または局、ユーザ、ネットワークまたはその他の優先順位決定方法に基づき行うことができる。
各ＢＳＳのサブネットワーク２０〜３０に対し、ビーコン領域６２でない任意の時間に、無競合期間６６、７０、７４またはステイアウト領域６８、７２および７６は競合期間６４、７８、８０となり得る。そのＢＳＳネットワーク内の局はキャリアセンスマルチプルアクセス（ＣＳＭＡ：Carrier Sense Multiple Access）または多数のデバイスの競合を解決するその他のプロトコルを使って競合期間に送信することが認められる。
２つの隣接ネットワーク間の通信が、その２つのＢＳＳネットワークの競合期間がオーバーラップする時間中に、行われることがあり得る。すべての隣接ネットワークの競合期間がある最短時間長さに渡ってオーバーラップするときに、ＢＳＳ間のネットワーク通信が行われることがあり得る。このような最短時間長さはＣＳＭＡまたはその他の方法を使用して隣接ネットワークにメッセージを効率的に送信するのに十分長くなければならない。
本発明の一部の実施例は分散アプローチを使用できる。新しいＱｏＳＣがパワーアップされると、このＱｏＳＣは検出できるすべてのビーコンをデコードしようとする。数ビーコンサイクル後にビーコンが受信されない場合、新しいＱｏＳＣは干渉しない隣接ＱｏＳＣとの新しいネットワークを確立する。
ビーコンが受信された場合、新しいＱｏＳＣは新しいネットワークのためにネットワークＩＤ（ＮＩＤ）およびビーコン領域６２内のスロットを見つけるように、隣接ＱｏＳＣとコーディネートする。このプロセスには新しいＱｏＳＣの干渉隣接ＱｏＳＣが関与するだけでよい。
無競合期間のためのバンド幅を保留するために同様な分散アプローチを使用できる。ＱｏＳＣは、その局の保留リンクのための割り当てを探すために、その干渉隣接ＱｏＳＣと交渉できる。
本発明の一部の実施例は、１つ以上の干渉ネットワークリスト（ＩＮＬ）を含む。各ＱｏＳＣは干渉ネットワークリスト（ＩＮＬ）を維持できる。ＩＮＬのエントリはＱｏＳＣが受信できるネットワークのＮＩＤを含むことができる。ＱｏＳＣまたは一部の実施例におけるＱｏＳＣによって制御されるＳＴＡが、そのネットワークのためのビーコンを聴取できる場合、ＩＮＬ内で１つの隣接ネットワークを識別できる。一部のケースでは、ＱｏＳＣによって制御されるネットワーク内の一部の局が干渉ビーコンを聴取できないことがあり得る。
本発明の一部の実施例は、ネットワークステータスについて交渉するためにビーコンプロトコルデータユニット（ビーコンＰＤＵ：Beacon Protocol Data Unit）を使用できる。上記のようにビーコン領域６２はいくつかのスロットに分割できる。各ネットワークのビーコンはこれらスロットの１つのうちで送信されるようなスケジュールが立てられる。
各ビーコンＰＤＵ内にて、新しいＱｏＳＣは、そのネットワークをセットアップするために次のフィールドを使用できる。
１．ＢＳＳネットワークのＮＩＤ
２．ビーコンを送信するスロット番号
３．ビーコン領域内のスロットの総数
４．ネットワークの割り当てであって、次のものを含む。
ａ．無競合期間のロケーション（すなわちネットワークの保留リンク）
ｂ．ステイアウト領域のロケーション
ｃ．競合期間のロケーション
表１はビーコンＰＤＵの一例の一部を示す（表１に示されていない他の多くのフィールドを使用することもできる）。図４はビーコンスケジュールの一例を示す。
表１は隣接ネットワークの説明に関連するビーコンＰＤＵの部分を示す（この表には他の多くのフィールドは示されていない）。
Figure 2007521765
Figure 2007521765
新しいＢＳＳネットワークをセットアップするための手順
この章では、本発明の一部の実施例における新しいＢＳＳネットワークをセットアップする詳細な手順を説明する。このネットワークのシナリオの例では、一部の干渉隣接ＢＳＳネットワークが既に存在するものと仮定する。
図１を参照し、本発明の一部の実施例の態様について説明する。図１には各ＢＳＳのＱｏＳＣ１２、２２〜３０および一部のＮＩＤ１４〜２０しか示されていない。２つのＱｏＳＣの間の矢印３２は２つのＱｏＳＣが互いに聴取でき、それぞれのネットワークのうちの各々の少なくとも１つの局が他のネットワーク内の局と干渉していることを意味する。このシナリオでは、新しいＱｏＳＣ「Ｆ」３０は、ＢＳＳ／ＱｏＳＣ「Ｅ」２８およびＢＳＳ／ＱｏＳＣ「Ｂ」２２しか聴取できない。
表３は、システムの一例における各ビーコンのコンテントの一部を示す（図２も参照）。この実施例では現在ビーコン領域６２内に６つのスロットが存在していると仮定する。例えばＢＳＳ「Ｅ」２８のビーコンはそのＮＩＤが＃１３０であり、そのビーコンがスロット＃０で送信され、そのビーコン領域内に６個のスロットがあることを記述している。
Figure 2007521765
本発明の一部の実施例では、次のものが、現存する隣接ネットワーク内で新しいＢＳＳネットワークを確立できる前、または新しいバンド幅リクエストが許可される前に満足しなければならない条件のリストである。
１．新しいビーコンのためのビーコン領域には空のスロットがある。フリースロットを利用できない場合、関係するＱｏＳＣはビーコン領域の最大サイズに達していないことを確認しなければならない。
２．関連する各ＱｏＳＣはすべての時間において自己とすべての隣接ＱｏＳＣとの間で競合期間の最短時間長さが維持されていることを確認しなければならない。この最短競合期間は隣接ネットワークの間でメッセージを交換するのに必要である。
新しいＢＳＳネットワークのセットアップリクエストまたはバンド幅リクエストを受け入れることにより、上記条件のうちの１つ以上が破られた場合、現存する隣接ネットワークの他のメンバーによってこのリクエストを拒否しなければならない。
図３は、この実施例のための干渉隣接ＢＳＳネットワーク（隣接ネットワーク）と共に、新しいＢＳＳネットワークをセットアップする手順を示すメッセージシーケンスチャートの一例を示す。図３における各ステップは以下のサブセクションで説明する。
ステップ１：NN＿INL＿REQ
ステップ１およびステップ２の目的は、新しいネットワークのためのビーコン領域６２におけるＮＩＤおよびスロットを見つけることにある。新しいＱｏＳＣ３０は、まず隣接ネットワークが存在するかどうかを見つけるためにビーコンを聴取する。新しいＱｏＳＣは隣接ＱｏＳＣ（ＥおよびＢ）２８および２２の各々にNN＿INL＿REQメッセージを送る。このメッセージの目的はＢＳＳ ＥおよびＢ２８および２２のＩＮＬを得ることにある（このメッセージは送り手のＩＮＬも搬送できる）。表４には、NN＿INL＿REQメッセージの実施例が示されている。
Figure 2007521765
ステップ２：NN＿INL＿RSP
ＱｏＳＣ「Ｅ」２８がNN＿INL＿REQメッセージを受信すると、NN＿INL＿RSPメッセージで新しいＱｏＳＣ３０に応答する。表５にはこのメッセージの実施例が示されている。このメッセージはＢＳＳ「Ｅ」のＩＮＬを含むことができ、ＢＳＳ「Ｅ」がＢＳＳ「Ｂ」および「Ｃ」を聴取できることを示す。更にＢＳＳ「Ｅ」、「Ｂ」および「Ｃ」がそれぞれスロット＃０、＃１および＃２においてそれらのビーコンを送信すること、各ビーコン領域は６つのスロットを有することを示す。
Figure 2007521765
同様に、ＱｏＳＣ「Ｂ」２２は、ＢＳＳ「Ｂ」２２がＢＳＳ「Ｅ」、「Ｃ」および「Ａ」を聴取できること、ＢＳＳ「Ｂ」、「Ｅ」、「Ｃ」および「Ａ」がそれぞれスロット＃１、＃０、＃２および＃３でそれらのビーコンを送信できること、および各ビーコン領域が６つのスロットを有することを示すNN＿INL＿RSPメッセージを新しいＱｏＳＣ３０へ送る。
新しいＱｏＳＣ３０がすべてのNN＿INL＿RSPメッセージを受信すると、
・このＱｏＳＣはＢＳＳ「Ｅ」２８および「Ｂ」２２のＩＮＬのいずれにも現れていない新しいＮＩＤをランダムに選択し、
・ＢＳＳ「Ｅ」２８および「Ｂ」２２のＩＮＬ内のどのネットワークによっても使用されていないスロットを選択する。
新しいＱｏＳＣ３０がＮＩＤ＝１３８およびスロット＃４を選択すると仮定する。ＮＩＤ＝１３８は現存するＢＳＳによっても使用されることに留意されたい。この例は本発明の一実施例では多数の非干渉ＳＴＡが同時に１つのＮＩＤを使用できることを示している。
ステップ３：NN＿NEW＿NET＿REQ
前のステップから新しいＱｏＳＣ３０はスロット＃４およびＮＩＤ＝１３８を使用することを決定している。次に、新しいＱｏＳＣ３０は新しいネットワークをセットアップするリクエストをするためのNN＿NEW＿NET＿REQメッセージを隣接ＱｏＳＣの各々に送る。表６には、NN＿NEW＿NET＿REQメッセージの一例が示されている。このメッセージは新しいネットワークの提案スケジュールも指定できる。スケジュールは下記のとおりであると仮定する。
・ビーコン領域の後に２ｍｓの競合期間（Usage=2）
・次に、６ｍｓのステイアウト領域（Usage=0）
・次に、１０ｍｓの競合期間（Usage=2）
Figure 2007521765
ステップ４：NN＿NEW＿NET＿RSP
ＱｏＳＣ「Ｅ」２８がNN＿NEW＿NET＿REQメッセージを受信すると、提案ＮＩＤ、提案スロット数および提案スケジュールが受け入れできるかどうかを確かめる。次にNN＿NEW＿NET＿RSPメッセージで応答する。このメッセージは結果（受け入れまたは拒否）を含む。表７にNN＿NEW＿NET＿RSPメッセージの一例が示されている。
この例では、ＮＩＤ＝１３８はＱｏＳＣ「Ｅ」２８のＩＮＬ内には見当たらないので、この提案ＮＩＤ＝１３８は受け入れ可能である。ＱｏＳＣ「Ｅ」２８の隣接ネットワークのいずれも、スロット＃４を使用していないので、提案スロット＃４も受け入れ可能である。提案スケジュールはＱｏＳＣ「Ｅ」の自己の保留リンクのいずれとも重ならないので、受け入れ可能である。
Figure 2007521765
同様にＱｏＳＣ「Ｂ」２２もNN＿NEW＿NET＿RSPメッセージで応答する。
ステップ５：NN＿NEW＿NET＿CFM
新しいＱｏＳＣ３０がすべてのNN＿NEW＿NET＿RSPメッセージを受信すると、新しいネットワークをセットアップするためのリクエストが受け入れられるか否かを確かめる。次に、隣接するＱｏＳＣ（ＥおよびＢ）２８および２２の各々にNN＿NEW＿NET＿CFMメッセージを送る。リクエストが受け入れられる場合、新しいＱｏＳＣ３０は提案スロットでそのビーコンの送信をスタートできる。表８にはNN＿NEW＿NET＿CFMメッセージの一例が示されている。
Figure 2007521765
Figure 2007521765
表９は新しいＱｏＳＣがＢＳＳ＃１３８ｂとしてシステムに加わった後のシステム内の各ビーコンのコンテントの一部を示す。
図４には新しいＱｏＳＣがシステムに加わった後のネットワークステータスを示す修正されたＴＤＭＡフレームの一例が示されている。
バンド幅をリクエストするための手順
この章では、本発明の一部の実施例におけるネットワークのためのバンド幅をリクエストする詳細な手順について説明する。新しいＱｏＳＣ「Ｆ」３０がＮＩＤ＃１３８（ｂ）を有するＢＳＳとしてシステムに加わった後の図１に示されたネットワークシナリオについて検討する。図４には対応するＴＤＭＡフレームが示されている。ＱｏＳＣ「Ｆ」３０は保留リンクのために時間長さ３ｍｓの無競合期間をリクエストしたがっていると仮定する。図５はこの手順のメッセージシーケンスチャートの一例を示す。図５に示された各ステップは以下のサブセクションで説明する。（注：新しいＱｏＳＣ３０は、「Usage」フィールドを提案スケジュール内で１にセットすることにより、NN＿NEW＿NET＿REQを送るときに、無競合期間もリクエストできる。）
ステップ１：NN＿ADD＿BW＿REQ
図５に示されたこれら実施例では、ソースＱｏＳＣ「Ｆ」３０は、まず提案スケジュールを決定できる。このＱｏＳＣはそのすべての隣接ＱｏＳＣ２２、２８のビーコンをデコードし、隣接するＱｏＳＣの現在のスケジュールを探す。ＱｏＳＣ「Ｆ」３０はＢＳＳ「Ａ」１２の無競合期間７４とオーバーラップする（時間長さ３ｍｓの）インターバルを使用することを提案すると仮定する。この提案されたインターバルは（ビーコン領域の終了点に対して）８ｍｓのスタート時間および３ｍｓの時間長さによって指定できる。ＱｏＳＣ「Ｆ」３０はそのすべての隣接ＱｏＳＣに対し、NN＿ADD＿BW＿REQメッセージを送ることができる。このメッセージはソースＱｏＳＣが保留したい追加提案時間インターバルを含む。表１０にNN＿ADD＿BW＿REQメッセージの一例が示されている。
Figure 2007521765
ステップ２：NN＿ADD＿BW＿RSP
ＱｏＳＣ「Ｅ」２８がNN＿ADD＿BW＿REQを受信すると、提案スケジュールが受け入れ可能なものであるかどうかを確かめる。この場合、提案スケジュールはＱｏＳＣ「Ｅ」２８の現在のスケジュールと重ならないので、リクエストは受け入れられる。ＱｏＳＣ「Ｅ」２８はNN＿ADD＿BW＿RSPメッセージで応答し、新しいステイアウト領域を含むように、そのビーコン内のスケジュールを更新する。表１１にはNN＿ADD＿BW＿RSPメッセージの一例が示されている。同様に、ＱｏＳＣ「Ｂ」２２はNN＿ADD＿BW＿RSPメッセージで応答する。
Figure 2007521765
ステップ３：NN＿ADD＿BW＿CFM
ソースＱｏＳＣ「Ｆ」３０が、すべてのNN＿ADD＿BW＿RSPメッセージを受信すると、そのリクエストが受け入れられるかどうかを確かめる。次に、このＱｏＳＣは、その隣接ＱｏＳＣの各々にNN＿ADD＿BW＿CFMメッセージを送る。リクエストが受け入れられる場合、新しい保留リンクを反映するように、そのビーコン内のスケジュールも更新する。表１２にはNN＿ADD＿BW＿CFMメッセージの一例が示されている。
Figure 2007521765
図６はバンド幅リクエストが受け入れられた後の新しいＴＤＭＡフレームを示す。ＱｏＳＣ「Ｆ」３０はその新しい無競合期間に任意の数の保留リンクを割り当てできることに留意されたい。
バンド幅をレリースするための手順
図７には無競合期間によって使用されるバンド幅をレリースするためのメッセージシーケンスチャートの一例が示されている。ソースＱｏＳＣはそのすべての隣接ＱｏＳＣにNN＿REL＿BW＿INDメッセージを送る。応答メッセージが不要であることに留意されたい。ＱｏＳＣはバンド幅レリースリクエストの受信時に他のどの隣接ＱｏＳＣも同じ時間インターバルを保留していないことを条件に、ステイアウト領域を競合期間に変更できる。
ネットワークをシャットダウンするための手順
図８にはネットワークをシャットダウンするためのメッセージシーケンスチャートの一例が示されている。ＱｏＳＣはそのすべての隣接ＱｏＳＣにNN＿REL＿NET＿INDメッセージを送る。応答メッセージは不要である。
メッセージフォーマット
本発明の一部の実施例では、ＮＮＥＴ ＰＤＵと称される新しいＭＰＤＵタイプを使用できる。ＮＮＥＴ ＰＤＵは「Type」フィールドの値に応じて異なるメッセージを搬送できる。
NN＿INL＿REQおよびNN＿INL＿RSP
別のＱｏＳＣのＩＮＬを探すためにＱｏＳＣによりNN＿INL＿REQメッセージが使用される。ＱｏＳＣがNN＿INL＿REQメッセージを受信するとき、ＱｏＳＣはNN＿INL＿RSPメッセージで応答しなければならない。表１３にNN＿INL＿REQメッセージの一例が示されている。
Figure 2007521765
NN＿NEW＿NET＿REQ
新しいネットワークをセットアップすることをリクエストするよう、新しいＱｏＳＣによりNN＿NEW＿NET＿REQメッセージが使用される。このメッセージは提案ＮＩＤ、提案スロット数および提案スケジュールを含む。新しいＱｏＳＣの隣接ＱｏＳＣの各々にこのメッセージのコピーを送らなければならない。表１４には「Coding」フィールドが０であるときのNN＿NEW＿NET＿REQメッセージの一実施例が示されている。
Figure 2007521765
表１５には「Coding」フィールドが１のときのNN＿NEW＿NET＿REQメッセージの一例のフォーマットが示されている。指定されていない任意の時間インターバルの使用はステイアウト領域と見なすことができる（すなわちUsage＝0）。
Figure 2007521765
NN＿NEW＿NET＿RSP
ＱｏＳＣが、NN＿NEW＿NET＿REQメッセージを受信すると、NN＿NEW＿NET＿RSPメッセージで応答する。表１６には、NN＿NEW＿NET＿RSPメッセージの一例が示されている。このNN＿NEW＿NET＿RSPメッセージは、送り手のＮＩＤおよびリクエストが受け入れられたかどうかを示す結果フィールドを含む。ＱｏＳＣは、結果が受け入れ可能であるかどうか判断するとき、次のことをチェックできる。
・ＱｏＳＣのＩＮＬ内に提案ＮＩＤが現れていないことを確認すること。
・ＱｏＳＣの隣接ＱｏＳＣのどれもビーコン領域内の提案スロット内で送信中でないこと
・提案スケジュールが受け入れ可能であること。例えば、提案スケジュールによってＱｏＳＣの自己の保留リンクのどれも影響されず、すべての隣接ネットワーク間の共用されている競合期間の最短時間長さが維持されていること。
Figure 2007521765
NN＿NEW＿NET＿CFM
新しいＱｏＳＣによりそのすべての隣接ＱｏＳＣにNN＿NEW＿NET＿CFMメッセージを送り、新しいネットワークをセットアップするリクエストが成功したか、キャンセルされたかどうかを確認できる。このメッセージは、新しいＱｏＳＣがその隣接ＱｏＳＣからすべてのNN＿NEW＿NET＿RSPメッセージを受信した後で送ることができる。表１７には、NN＿NEW＿NET＿CFMメッセージの一例が示されている。
例えば、隣接ＱｏＳＣのうちの１つは、リクエストを拒否できたが、一方他のすべての隣接ＱｏＳＣは、リクエストを受け入れできた。この場合、新しいＱｏＳＣは、すべての隣接ＱｏＳＣにNN＿NEW＿NET＿CFMメッセージを送り、リクエストをキャンセルできる。
Figure 2007521765
NN＿ADD＿BW＿REQ
ソースＱｏＳＣによりそのすべての隣接ＱｏＳＣにNN＿ADD＿BW＿REQメッセージを送り、更なるバンド幅をリクエストできる。このメッセージは、ソースＱｏＳＣで使用される提案時間インターバルを含むことができる。各インターバルは、スタート時間と時間長さで指定される。このスタート時間は、ビーコン領域の終了点から測定されるとしても良い。メッセージ内で指定されない時間インターバルの使用は、無変更のままにできる。表１８には、NN＿ADD＿BW＿REQメッセージの例が示されている。
Figure 2007521765
NN＿ADD＿BW＿RSP
ＱｏＳＣがNN＿ADD＿BW＿REQメッセージを受信すると、NN＿ADD＿BW＿RSPメッセージで応答できる。このメッセージは、バンド幅リクエストが受け入れられたかどうかを示す。表１９にはNN＿ADD＿BW＿RSPメッセージの例が示されている。
Figure 2007521765
NN＿ADD＿BW＿CFM
ソースＱｏＳＣによりNN＿ADD＿BW＿CFMメッセージをそのすべての隣接ＱｏＳＣに送り、バンド幅のリクエストが成功しているか、またはキャンセルされるかどうかを確認する。ソースＱｏＳＣがその隣接ＱｏＳＣからのすべてのNN＿ADD＿BW＿RSPメッセージを受信した後でこのメッセージを送ることができる。表２０には、このNN＿ADD＿BW＿CFMメッセージの例が示されている。
Figure 2007521765
NN＿REL＿BW＿IND
NN＿REL＿BW＿INDメッセージは、無競合期間の一部またはすべてをレリースするために送られる。このメッセージは、レリース中の時間インターバルを含む。メッセージ内で指定されない時間インターバルの使用は、無変更のままにできる。一部の実施例では、応答メッセージは不要である。表２１には、NN＿REL＿BW＿INDメッセージの例が示されている。
Figure 2007521765
NN＿REL＿NET＿IND
ＱｏＳＣによりそのすべての無競合期間をレリースし、そのネットワークをシャットダウンするためにこのNN＿REL＿NET＿INDが送られる。応答メッセージは、不要である。表２２にはこのNN＿REL＿NET＿INDの例が示されている。
Figure 2007521765
発見およびプロキシネットワーキング
デバイスの発見をサポートするために、ディスカバービーコンまたはディスカバーメッセージを周期的に送ることができる。本発明の実施例は、ネットワークの無競合期間中にディスカバーメッセージ（ＤＩＳＣＯＶＥＲ ＰＤＵ）を送ることができる。
別の実施例では、例えば、ディスカバービーコンを送信すること、ディスカバービーコンのためのビーコン領域におけるスロットのスケジュールを定めるために隣接ＱｏＳＣ間でのコーディネイトが必要となることがある。このアプローチは、無競合期間中にＤＩＳＣＯＶＥＲ ＰＤＵを単に送ることと比較して効率が低くなり得る。
ビーコン領域の期間の変更
ネットワークのパラメータを変更するのに、例えばＮＩＤ、ビーコンを送信するスロット番号、ビーコン領域内のスロット数を変更するのにもメッセージが必要である。
これまで明細書で使用した用語および表現は、発明を説明するために用いたものであり、発明を限定するために用いたものではなく、かかる用語および表現の使用は、図示し、説明した特徴事項の均等物およびその一部を排除するものではなく、発明の範囲は特許請求の範囲のみによって定められるものである。
ネットワークシナリオの一例を示す図である。 図１に示されたネットワークの例のためのＴＤＭＡフレームの一例を示す図である。 隣接ネットワークのセットアップステップの一例を示すチャートである。 新しいＱｏＳＣが加わった後のＴＤＭＡフレームの一例を示す図である。 バンド幅をリクエストするための手順例を示すメッセージシーケンスチャートである。 ＱｏＳＣにバンド幅が付与された後のＴＤＭＡフレームの一例を示す図である。 無競合期間をレリースするための手順例を示すメッセージシーケンスチャートである。 ネットワークをシャットダウンするための手順例を示すメッセージシーケンスチャートである。

Claims (20)

  1. ａ）ネットワークのためのネットワーク制御オーソリティを確立すること、
    ｂ）干渉ネットワークをサーチすること、
    ｃ）前記干渉ネットワークが存在するときの、前記干渉ネットワークの識別子を含む、前記干渉ネットワークの干渉ネットワークリスト（ＩＮＬ）を受信すること、
    ｄ）前記ネットワークと干渉するネットワークの識別子を含む、前記ネットワークのためのＩＮＬを前記干渉ネットワークに送信すること、
    ｅ）前記干渉ネットワークのための干渉ネットワーク制御オーソリティと通信し、前記干渉ネットワークおよび前記ネットワークのうちの１つによって使用する専用の特定のバンド幅セグメントを割り当てることから成ることを特徴とする、多数の干渉ネットワークを分散コーディネートするための方法。
  2. 前記制御オーソリティは、クオリティオブサービスコントローラ（ＱｏＳＣ）であることを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 前記サーチは、前記干渉ネットワークからビーコンＰＤＵを聴取することを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
  4. ＩＮＬの形成が、少なくとも１つのビーコンＰＤＵからのデータをコンパイルすることを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
  5. 前記通信が、前記ネットワークまたは前記干渉ネットワークのうちの１つによって使用する専用の無競合期間（ＣＦＰ）を確立することを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
  6. ａ）干渉ネットワークコントローラ（ＩＮＣ）からビーコンを受信すること、
    ｂ）前記ＩＮＣから干渉ネットワークリスト（ＩＮＬ）をリクエストすること、
    ｃ）ネットワーク識別子および前記ＩＮＬ内で使用されないビーコンスロットを選択すること、
    ｄ）前記ＩＮＣとの通信をコーディネートすることから成ることを特徴とする、ネットワークを分散コーディネートするための方法。
  7. ａ）ネットワークのためのネットワーク制御オーソリティ（ＮＣＡ）を確立すること、
    ｂ）前記ＮＣＡによるビーコン検出プロセスを実行し、干渉ネットワークを検出すること、
    ｃ）干渉ネットワークが存在するときに、該干渉ネットワークの識別子を含む干渉ネットワークリスト（ＩＮＬ）を前記ＮＣＡを介してリクエストすること、
    ｄ）前記干渉ネットワークが存在するときに、前記干渉ネットワークリスト（ＩＮＬ）を前記ＮＣＡを介して受信すること、
    ｅ）前記干渉ネットワークとのネットワーク通信をコーディネートし、干渉に関係する送信の損失を低減することから成ることを特徴とする、多数の干渉ネットワークを分散コーディネートするための方法。
  8. 前記ＩＮＬが、ビーコンスロット情報およびネットワーク識別情報を含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
  9. 前記コーディネートは、無競合期間を確立することを含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
  10. ａ）第１干渉ネットワークのための第１ネットワーク制御オーソリティ（ＮＣＡ）を確立すること、
    ｂ）第２干渉ネットワークのための第２ネットワーク制御オーソリティ（ＮＣＡ）を確立すること、
    ｃ）前記第１ＮＣＡからビーコンメッセージを前記第２ＮＣＡで受信すること、
    ｄ）前記第２ＮＣＡを介し、前記第１ネットワークのための第１干渉ネットワークリスト（ＩＮＬ）をリクエストすること、
    ｅ）前記第１干渉ネットワークリスト（ＩＮＬ）を前記第２ＮＣＡで受信すること、
    ｆ）前記第１ネットワークおよび前記第２ネットワークのための送信スケジュールを確立し、干渉に関係する送信の損失を低減することから成ることを特徴とする、多数の干渉ネットワークを分散コーディネートするための方法。
  11. 前記送信スケジュールの確立は、前記第２ＮＣＡから前記第１ＮＣＡへ追加バンド幅リクエストを送ることを含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
  12. 前記送信スケジュールの確立は、前記第２ＮＣＡから前記第１ＮＣＡへ新しいネットワークリクエストを送ることを含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
  13. 前記送信スケジュールの確立が、前記第２ＮＣＡから前記第１ＮＣＡへ追加バンド幅リクエストを送り、前記第１ＮＣＡから前記第２ＮＣＡへ追加バンド幅応答を送り、前記第２ＮＣＡから前記第１ＮＣＡへ追加バンド幅確認を送ることを含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
  14. 前記送信スケジュールの確立は、前記第２ＮＣＡから前記第１ＮＣＡへ新しいネットワークリクエストを送り、前記第１ＮＣＡから前記第２ＮＣＡへ新しいネットワーク応答を送り、前記第２ＮＣＡから前記第１ＮＣＡへ新しいネットワーク確認を送ることを含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
  15. ａ）干渉ネットワークコントローラ（ＩＮＣ）からビーコンを受信すること、
    ｂ）前記ＩＮＣへ無競合期間のリクエストを送ること、
    ｃ）前記ＩＮＣからリクエスト受け入れメッセージを受信すること、
    ｄ）前記ＩＮＣによってコーディネートされたデバイスからの干渉を受けることなく、前記無競合期間中に分散ネットワークで通信することから成ることを特徴とする、分散ネットワークにおける専用バンド幅をリクエストするための方法。
  16. ａ）干渉ネットワークからビーコンを受信すること、
    ｂ）前記干渉ネットワークのためのユニークなネットワーク識別子について交渉すること、
    ｃ）無競合タイムスロットのリクエストを前記干渉ネットワークから受信すること、
    ｄ）無競合期間のスケジュールを維持すること、
    ｅ）無競合タイムスロットを前記干渉ネットワークに割り当てることから成ることを特徴とする、分散ネットワークにおける専用バンド幅を保留するための方法。
  17. ａ）ネットワークのための制御オーソリティを確立すること、
    ｂ）前記ネットワークの外部の干渉デバイスからビーコンを受信すること、
    ｃ）前記制御オーソリティによって管理された干渉ネットワークリスト（ＩＮＬ）へ前記干渉デバイスを追加すること、
    ｄ）前記干渉デバイスへビーコンスロットを割り当て、よって前記干渉デバイスが前記ネットワーク上で専用タイムスロットおよび非専用タイムスロットに関して争うことを可能にすることから成ることを特徴とする、ネットワークでの干渉に関連した送信の損失を制御するための方法。
  18. 前記干渉デバイスは制御オーソリティであることを特徴とする請求項１７記載の方法。
  19. 前記干渉デバイスは制御オーソリティであることを特徴とする請求項１７記載の方法。
  20. ａ）第１通信デバイスのための通信媒体へのアクセスを制御する第１制御オーソリティを確立し、第１基地局の組（ＢＳＳ）を形成すること、
    ｂ）第２通信デバイスのための前記通信媒体へのアクセスを制御する第２制御オーソリティを確立し、第２ＢＳＳを形成すること、
    ｃ）第３通信デバイスのための前記通信媒体へのアクセスを制御する第３制御オーソリティを確立し、第３ＢＳＳを形成することから成り、
    ｄ）前記第１ＢＳＳは前記第２ＢＳＳと干渉し、前記第３ＢＳＳは前記第２ＢＳＳと干渉するが、前記第１ＢＳＳは前記第３ＢＳＳと干渉しないようになっており、
    ｅ）更に前記通信媒体を使用するためのスケジュールを確立することから成り、前記スケジュールはインターバルを含み、該インターバル中に前記第１ＢＳＳおよび前記第３ＢＳＳが同時に前記通信媒体を使用できるが、前記インターバル中に前記第２ＢＳＳが前記通信媒体を使用することが排除されるようになっていることを特徴とする、非干渉デバイスによりバンド幅を同時に使用できるようにするネットワークコーディネートのための方法。
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