JP2008500791A

JP2008500791A - 干渉する隣接ネットワークのためのコーディネートモード間の切り換え方法

Info

Publication number: JP2008500791A
Application number: JP2007527184A
Authority: JP
Inventors: アヤガリ，ディーパク; チャン，ワイ−チャング
Original assignee: Sharp Laboratories of America Inc
Current assignee: Sharp Laboratories of America Inc
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2004-11-05
Publication date: 2008-01-10
Also published as: EP1894118A1; WO2005119478A1; CN1882932B; EP1894118A4; CN1882932A

Abstract

本発明の実施例は、ネットワークのコーディネートモードを設定し、管理し、切り換えるための方法およびシステムを含む。

Description

（関連出願とのクロスレファレンス）
本願は「干渉する隣接ネットワークのためのコーディネートモード間の切り換えをするための方法」を発明の名称とし、ディーパクアヤガリ（ＤｅｅｐａｋＡｙｙａｇａｒｉ）およびワイ−チャングチャン（Ｗａｉ−ＣｈｕｎｇＣｈａｎ）氏を発明者とし、２００４年５月２１日に出願された米国仮特許出願第60/573,353号の利益を請求するものである。

（発明の背景）
多数のロジカルネットワークが１つの通信媒体またはチャンネルを共用する状況では、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（すなわち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、ネットワークは互いに破壊的に干渉し合い、よってネットワーク内で局に利用できる容量利用率およびバンド幅（ＢＷ）が低減することになり得る。

上記シナリオは居住地区の近所の隣接する家またはアパートが個々の住居内で１つの共通する媒体を使用する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。ネットワークは無線および電力ラインネットワークにおけるケースのように、１つのチャンネルを共用していることが多い。このシナリオは多数のネットワークが互いに通信媒体を共用することに関し、コーディネートできるようにする方法を必要とする。

このコーディネートの問題は現在多くの方法によって解決されている。一部のケースでは、媒体を共用する多数のネットワーク内のすべての局により、競合アクセスプロトコル、例えばＣＳＭＡおよびその派生的プロトコルが使用されている。しかしながら、競合アクセスプロトコルは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に対しては、ＱｏＳを提供するのに非効率的であることが証明されている。

利用できるＢＷ全体をどのように配分するかを決定する上で、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ようなその他のケースもある。このような中央で判断を行う方式は隣接ネットワークの数が増加するにつれ、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。

各ネットワークがその直接的に隣接するネットワークだけと利用できるＢＷについてコーディネートし、共用する場合、分散式アプローチが使用されるケースもある。この場合、ネットワークデバイスの間を仲裁する中央オーソリティは存在しない。ネットワークがネットワークの多数のホッピングをコーディネートしなければならない場合、チェイニング（ｃｈａｉｎｉｎｇ）効果は生じない。このような分散型方法により、隣接ネットワークはチャンネルの無競合アクセスを行うことができるので、競合アクセスプロトコルよりも容量を改善できる。

すべてのネットワークシナリオのもとで、コーディネートの問題を効率的に単独で解決できる方法は存在しない。更に各方法は許容することのできない限定がある。例えばネットワーク内のコントローラ間で明確なメッセージ交換を行うコーディネート方法では、セキュリティの問題が生じる。

（発明の概要）
本発明の実施例はネットワークの条件が変化したときにネットワークのコーディネートモードを切り換えるためのシステムおよび方法を含む。

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、特徴および利点がより容易に理解できよう。

（好ましい実施例の詳細な説明）
異なるネットワークコーディネートモードは他の条件よりも良好な種々のネットワーク条件を取り扱う。例えばネットワークの数が少ないとき、チャンネルの無競合アクセスによる分散型アプローチは、他の別の方法よりも良好に作動し得る。隣接するネットワークは互いにコーディネートし、ＱｏＳ保証を提供しながら、互いに衝突することなく利用可能なＢＷを共用できる。ネットワークのコーディネートは自由になされるものではない。ネットワークのコーディネートを達成するには、ネットワーク間での明確なメッセージ交換が一般に必要である。これとは異なり、別のネットワークコーディネート情報を伝えるのに一斉送信（例えばビーコン）を修正してもよい。

ネットワークの数が多いとき、無競合アクセスによるネットワークのコーディネートを達成するのに必要なオーバーヘッドは、一般にチャンネルの容量のかなりの部分までを使用する。実際のユーザートラヒックの伝送のためにほとんど容量が残っていないケースもある。このようなことが生じると、コーディネートの問題を解決するのに競合アクセスプロトコルのほうがより適することになる。ネットワークノードの数が多く、ネットワークの輻湊に適合する機構が存在するときに、競合アクセスプロトコルは一般に良好に働く。

本発明の実施例は、異なる解決案からネットワークの状態が利益を得るとき、ネットワークの１グループに異なるネットワークコーディネート解決案を適用できる場合のアプローチを含む。一部の実施例では異なるネットワーク条件のもとで競合アクセスプロトコルおよび分散型の無競合コーディネート方法を使用できる。特定の実施例では、ネットワークは隣接ネットワークの数、信号対ノイズレベル、干渉レベル、各ネットワーク内のアクティブデバイスの数などのパラメータまたはその他パラメータに応じて、異なるモードに移行し得る。異なるネットワークコーディネート解決方法を切り換えるための機構またはトリガーが利用される。

本発明の一部の実施例では、各ネットワークは制御オーソリティを有し、このオーソリティをクォリティオブサービスコントローラ（ＱｏＳコントローラすなわちＱｏＳＣ）と称すことができる。これら実施例では、各ネットワークにおいてＱｏＳＣの１つのインスタンスが一般に存在する。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。一部の実施例ではネットワークが時間フレームのうちの異なるセグメント内でオペレートすることによってバンド幅を共用する場合、タイムドメインマルチアクセス方式が使用される。

一部の実施例では、各ネットワークのＱｏＳＣはビーコンを一斉送信することができる。ネットワークがそのビーコンを一斉送信する時間をビーコンサイクルと称し、隣接するネットワークにネットワークの現在の作動モードを伝えるための情報がビーコン内に存在する。１つのビーコンは他の情報、例えばネットワーク割り当てデータを含むこともできる。

本発明の実施例は異なるネットワークコーディネートを使用し、方法を制御し、ネットワークの条件が支配するときの方法を切り換える。一実施例では、各モードは次の３つの作動モードのうちの１つとなり得る。
１．コーディネートされていないモード（すなわちスタンドアローンモード）
２．コーディネートされたモード
３．制御されたＣＳＭＡモード

コーディネートされていないモードおよびコーディネートされたモードはネットワークコーディネート解決案であり、この解決案はチャンネルへの無競合アクセスを各ネットワークに提供する。他方、制御されたＣＳＭＡモードはチャンネルへの競合アクセスを各ネットワークに提供するネットワークコーディネート解決案である。これら３つの作動モードの各々では種々のアルゴリズムを使用できる。例えばコーディネートされたモードでは、集中アルゴリズム、メッセージ交換を行う分散アルゴリズム、またはメッセージ交換を行わない分散アルゴリズムを使用できる。

次の作動モードを使用できる実施例もある。

コーディネートされていないモード
このモードはネットワークが同じチャンネルを使って他の隣接ネットワークを検出できないときに使用できる。ネットワークのＱｏＳＣは他のネットワークのＱｏＳＣをコンサルトすることなく、ＢＷ割り当てを自由に行う。このことは、他の干渉するネットワークと同じように、ネットワークが外部ファクターと無関係に作動するスタンドアローンモードと同じである。

例えばＴＤＭＡフレームは無競合期間と競合期間とから構成できる。無競合期間中にはＱｏＳＣ保証を必要とするユーザーデータを送信することができ、他方、競合アクセスプロトコル、例えばＣＳＭＡを使用して競合期間中に他の低い優先順位のトラヒックを送信することができる。

コーディネートされたモード
ネットワークが他の隣接ネットワークを検出するときにこのモードを使用する。このモードでは各ＱｏＳＣは無競合状態で直接的に隣接するネットワークとＢＷを共用する。例えば１つのネットワークがチャンネルを使用中のときに、すべての干渉するネットワークが送信しないように、ＱｏＳＣ間でメッセージを交換できる。ビーコン内で別の情報を伝えることにより、ＱｏＳＣ間の明確なメッセージ交換をすることなく、隣接ネットワーク間でコーディネートを達成することもできる。

一部の実施例では１つのＴＤＭＡフレームを１つのビーコン領域（この場合、各ネットワークからのビーコンを送信する）と、いくつかの保留された領域と、１つ以上の競合期間とに分割できる。各保留された領域はＱｏＳ保証を必要とするデータのためにネットワークによって使用すべきである。干渉する隣接ネットワークは同じインターバルで送信を行わない。しかしながら、２つの干渉しないネットワークのうちの保留された領域は、互いにオーバーラップし、より高い全体の容量を提供することが認められる。競合期間はＱｏＳＣ保証を必要としないデータまたは低い優先順位のデータを送信するためにすべてのネットワークによって共用される。

隣接ネットワークがコーディネートされたモードで作動しているとき、ビーコンサイクルにつき１回ビーコンを一斉送信するように、これらのネットワークのビーコンサイクルの値をコーディネートし、各ＱｏＳＣを設定できる。

制御されたＣＳＭＡモード
１つのネットワークが過度に多い干渉ネットワークを検出したとき、またはコーディネートされていないモードまたはコーディネートされたモードで作動中のネットワークが大きいノイズまたは大きい干渉レベルを受けたときに、このモードを使用できる。このモードでは、無競合状態ではなく、競合アクセスプロトコル、例えばＣＳＭＡを使ってＢＷを共用できる。

ビーコンを一斉送信する際に使用されるオーバーヘッドを低減するために、制御されたＣＳＭＡモードでのビーコンの発生は分散される。ＱｏＳＣはビーコンサイクルのうちの短いランダム時間中に１つのビーコンを一斉送信するようにスケジュールを定めることができる。更にＱｏＳＣは同じビーコンサイクル内の早期に隣接ネットワークからビーコンを受信する場合、そのビーコン送信の試みをキャンセルしてもよい。同時に、２つ以上のビーコンを送信する結果、衝突が生じ得ることについて留意すべきである。従って、ビーコンサイクルごとにゼロビーコンまたは多くて１回のビーコンがあり得る。

ＴＤＭＡフレームをランダム期間の短い領域（この領域において多くて１つのネットワークからのビーコンを成功裏に送信できる）と、制御された競合期間と、（正常な）競合期間とに分割できる。ＱｏＳ保証を必要とするデータ送信のために、制御された競合期間を使用し、この競合期間をすべてのネットワークによって共用する。制御された競合期間中の全体のトラヒック負荷を受け入れできるように保証するために、各ネットワークによってアドミション制御を実行できる。低い優先順位のデータまたはＱｏＳ保証を必要としないデータを送信するために、すべてのネットワークにより（正常な）競合期間を共用する。

上記３つのモード例のうちの２つ以上を含む特定の実施例において、異なる作動モードを切り換えるのに切り換え方法を使用できる。本発明の実施例では次の切り換え方法を使用できる。

コーディネートされたモードからコーディネートされていないモードへの切り換え
ＱｏＳＣは他のビーコンを検出するので、コーディネートされたモードとなっている。ＱｏＳＣが数ビーコンサイクルの間連続して他のビーコンを検出しないとき、ＱｏＳＣはすべてのネットワークの電源がオフにされていると見なすことができる。この場合、ＱｏＳＣはコーディネートされていないモードに切り換わることができる。

コーディネートされていないモードからコーディネートされたモードへの切り換え
ＱｏＳＣは他のビーコンを検出しないので、コーディネートされていないモードとなることができる。ＱｏＳＣが（例えば別のＱｏＳＣが新しいネットワークを設定したばかりであるので）他のビーコンを検出すると、このＱｏＳＣはコーディネートされたモードに切り換わることができる。次に、このＱｏＳＣはＢＷの割り当てを設定し、これら割り当てを他のネットワークとの割り当てとコンパーチブルなものにすることができる。

コーディネートされたモードまたはコーディネートされていないモードから制御されたＣＳＭＡモードへの切り換え
制御されたＣＳＭＡモードへの切り換えのためのトリガーは、隣接ネットワークの数が所定値を越えたときに行われる。例えばネットワークの数が大きいとき、ビーコン領域の時間はビーコンサイクルのかなりの部分を占めることがある。同様に、保留された領域に対し、ＢＷの割り当てを指定するのに必要なオーバーヘッドのために、ＴＤＭＡフレームを過度に多い保留された領域に分割することが非効率な場合がある。この結果、ネットワークは制御されたＣＳＭＡモードに切り換わり、ネットワークのコーディネートをより効率的にすることができる。

別のトリガーはＱｏＳＣノイズレベルが過大であり、多くのビーコンサイクルの間で性能が低下したことをＱｏＳＣが見つけたときに行われる。ＱｏＳＣは性能を決定するためにチャンネルをモニタできる。例えば保留された領域中、ＱｏＳＣはデータ送信のフレーム制御が正しくデコードできるかどうかを見るためにチェックできる。（データ送信のフレーム制御はネットワーク内のどのデバイスもこれをデコードできるようにコード化し、変調できる。）

保留された領域内に過度に多くの送信エラーが生じた場合、ＱｏＳＣはまずこの保留された領域を別のロケーションに移すことができる。問題が続けば、ＱｏＳＣは制御されたＣＳＭＡモードに移ることができる。

ネットワークの数が少ないことを条件にすれば、制御されたＣＳＭＡモードへの切り換えはほとんど稀にしか行われない。各ＱｏＳＣにより、隣接ビーコンを正しくデコードできる限り、ＱｏＳＣは保留された領域の衝突を解消するように、ＢＷ割り当てを正しく設定できなければならない。

制御されたＣＳＭＡモードからコーディネートされていないモードまたはコーディネートされたモードへの切り換え
ＱｏＳＣが制御されたＣＳＭＡモードであると、ＱｏＳＣは多数のビーコンサイクルを通して平均チャンネルの利用（例えば送信に成功した回数）を探すためにチャンネルをモニタできる。チャンネルの利用率が高ければ、このことは自己の局から、および他のネットワーク内の局からのトラヒックが多数であることを意味する。ＱｏＳＣは制御されたＣＳＭＡモードに留まることになる。

ＱｏＳＣは所定の数のビーコンサイクルごとに１回、ネットワーク内のすべての送信を停止するようにスケジュールを定めることもできる。このサイレントサイクル中にＱｏＳＣは隣接ビーコンを検出できる。このサイレントサイクル中にビーコンは検出されず、チャンネルの利用率がスレッショルド値よりも低ければ、ＱｏＳＣは制御されたＣＳＭＡモードからコーディネートされていないモードへ切り換わることができる。サイレントサイクル中に隣接ビーコンが検出され、チャンネル利用率がスレッショルド値よりも低ければ、ＱｏＳＣはコーディネートされたモードに切り換わる。

実施例の要素
干渉ネットワークのリスト
各ネットワーク中央コントローラ（ＣＣｏ）は、干渉ネットワークリスト（ＩＮＬ）を維持できる。ＣＣｏ（すなわち基地局の組，ＢＳＳ）のＩＮＬはＣＣｏによって制御されたＢＳＳと干渉するＢＳＳのリストを含む。多数のＢＳＳがコーディネートされたモードで作動中のときは、各ＢＳＳはそのＩＮＬ内の他のＢＳＳとバンド幅を共用しなければならない。

隣接ネットワークの作動モード
ＢＳＳは次の３つの作動モードのうちの１つで作動できる。
・コーディネートされていないモード（すなわちスタンドアローンモード）
・コーディネートされたモード
・ＣＳＭＡモード

ビーコンＭＰＤＵのフレーム制御内のネットワークモード（ＮＭ）フィールドはＢＳＳの作動モードを示す。

コーディネートされていないモード
新しいＣＣｏがどのビーコンも信頼できる状態では検出できない場合、このＣＣｏはコーディネートされていないモードでＢＳＳを設定する。新しいＣＣｏの近くに現存するネットワークがないこと、または現存するネットワークが存在するが、新しいＣＣｏがどのビーコンも信頼できる状態で検出できないといういずれかの理由でこのことが生じ得る。コーディネートされていないモードで作動するＣＣｏは自らのタイミングを発生し、その周期的ビーコンを他のネットワークと無関係に送信する。

コーディネートされていないモードでは、ＱｏＳを必要とするアプリケーションに対し、専用の競合の無い領域を割り当てることにより、ＱｏＳを保証できる。

コーディネートされたモード
新しいＣＣｏは少なくとも１つの現存するＢＳＳから信頼できる状態でビーコンを検出できれば、このＣＣｏはコーディネートされたモードでＢＳＳを設定できる。新しいＣＣｏは現存するＢＳＳのタイミングを取得し、現存するＢＳＳを加え、１つのグループを形成する。（ＢＳＳの）１つのグループを同じシステムタイミングを有する１つ以上のＢＳＳの集団として定める。すなわち同一グループ内の各ＢＳＳの時間分割マルチアクセス（ＴＤＭＡ）フレーム境界は互いに一致する。

コーディネートされたモードでは、競合の無い領域（または保留された領域）を使用することにより、各ＢＳＳ内でＱｏＳを保証できるように、隣接するＢＳＳのＣＣｏは互いにバンド幅を共用できる。

コーディネートされたモードではグループ内の各ビーコンの領域ＭＭＥＮＴＲＹは、互いにコンパーチブルとなる。例えば１つのＢＳＳが競合のない領域を指定し、干渉するＢＳＳが同一インターバル内でステイアウト領域を指定した場合、２つのスケジュールをコンパーチブルと称す。一方、１つのＢＳＳが競合のない領域を指定し、干渉するＢＳＳがＣＳＭＡ領域を指定しない場合、２つのスケジュールをインコンパーチブルと称す。

ＣＳＭＡモード
現存するＢＳＳが過度に多く、新しいネットワークに適合するのに新しいビーコンスロットを形成できない場合、新しいＣＣｏは競合モード、例えばキャリアセンスマルチアクセス（ＣＳＭＡ）モードでＢＳＳを設定する。コーディネートされたモードまたはコーディネートされていないモードで作動中のＢＳＳが大きいノイズおよび大きい干渉レベルを受けると、ＣＳＭＡモードに切り換わることもできる。ＢＳＳが元々コーディネートされたモードとなっている場合、このＢＳＳはグループへの参加を停止し、グループから離れる。

ＢＳＳがＣＳＭＡモードとなっている場合、ＣＣｏはビーコン期間ごとに１回、ＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルを使ってランダムロケーションにあるビーコンを送信する。ＢＳＳが自己の局またはその他の現存するＢＳＳと信頼できる状態で通信できなくなったときに、ＣＳＭＡモードが使用される。ＣＳＭＡモードではビーコンはランダムに送信されるので、高い確率でビーコンが他のＢＳＳからの送信と衝突しないことが予想される。

ＣＳＭＡモードでは、ビーコンの領域ＭＭＥＮＴＲＹは１つのビーコンによりビーコン領域を指定し、ビーコン期間の残りの部分をＣＳＭＡ領域として指定する。

ＴＤＭＡフレーム構造例の概観
１つのＴＤＭＡフレームは次の５つの領域を含むことができ、その構造はビーコンの領域ＭＭＥＮＴＲＹ内で指定される。
・ビーコン領域：このビーコン領域は１つから最大のビーコンスロット（MaxBeaconSlot）から成る。各ビーコンスロットの時間長さは１つのビーコンＰＰＤＵの期間と、必要とされるフレーム間スペースの期間の合計と等しい。各ＣＣｏはビーコン期間ごとにビーコンスロットのうちの１つで１つのビーコンを送信する。ＢＳＳのビーコン領域の構造を指定するのに、ビーコンフレーム制御内のNumSlots、SlotID、SlotUsageフィールドおよびビーコンＭＰＤＵペイロードが使用される。
・ＣＳＭＡ領域（または競合期間）：ＢＳＳ内の局はこの領域内のＣＳＭＡ／ＣＡを使ってチャンネルに関し、他の局と競合することが認められる。２つ以上の干渉するＢＳＳがオーバーラップしたＣＳＭＡ領域を有する場合、これら２つ以上の干渉するＢＳＳ間の通信は可能である。各ＢＳＳは干渉するＢＳＳの各々とオーバーラップするＣＳＭＡ領域の最小期間を維持することを保証しなければならない。
・競合の無い領域（または保留された領域）：競合の無い領域は無競合リンクのためにＢＳＳによって保留された時間インターバルのことである。ＢＳＳはビーコン期間内に任意の数の競合の無い領域を有することができる。競合の無い領域内にすべての無競合リンクの詳細を提供するために、スケジュールＭＭＥＮＴＲＹを使用する。ＢＳＳが所定の時間インターバル内に競合の無い領域を指定すると、干渉するＢＳＳのすべては同じインターバル内に（次に定義すべき）ステイアウト領域を指定する。干渉しない２つのＢＳＳに同じインターバル内の競合の無い領域を指定させることが可能であることに留意すべきである。この結果、より高い総容量でチャンネルを再使用できる。
・ステイアウト領域：ＢＳＳはＩＮＬ内の１つ以上の隣接ＢＳＳが同じインターバル内に（次に定義すべき）保留された領域すなわち保護された領域を指定した場合、ＢＳＳは１つのステイアウト領域を指定する。ＢＳＳ内の局はステイアウト領域内で送信することは認められない。
・保護された領域：ＣＣｏが（異なるタイミングで）別のグループの存在を検出すると、ＣＣｏは他のグループのビーコン領域が位置する同じインターバル内に保護された領域を指定する。ＢＳＳ内の局は保護された領域内で送信することは認められない。

コンパーチブルなスケジュールの決定
新しいＣＣｏがコーディネートされていないモードで新しいＢＳＳを設定した場合、最初にビーコン期間の残りの間に１つのビーコンスロットおよびＣＳＭＡ領域を有するビーコン領域を指定する。

他方、新しいＣＳＭＡがコーディネートされたモードのＢＳＳの現在のグループに加わる場合、ビーコンのスケジュールはそのＩＮＬ内の現存するＢＳＳのスケジュールとコンパーチブルでなければならない。この章にはコンパーチブルなスケジュールを決定するための規則を示す。まず最初に、新しいＣＳＭＡはＩＮＬ割り当てと称されるＩＮＬ内のＢＳＳのすべてのスケジュールの組み合わせ効果を見つける。

ＩＮＬ割り当てが計算されると、領域ＭＭＥＮＴＲＹの領域タイプを設定するために、新しいＣＣｏが使用する規則は次のとおりである。まず最初に、新しいＣＣｏは任意の無競合期間を指定しない。
・ＩＮＬ割り当てがビーコン領域である場合、新しいＣＣｏは保護された領域を指定するが、ＩＮＬ割り当ての最初のエントリーである場合を除く。この場合、新しいＣＣｏはビーコン領域も指定する。
・上記の代わりにＩＮＬ割り当てが保護された領域または保留された領域である場合、新しいＣＣｏはステイアウト領域を指定する。
・そうでない場合、新しいＣＣｏは他のすべてのインターバル内でＣＳＭＡ領域を指定する。

コーディネートされたモードでＢＳＳが一旦設定されると、領域のＭＭＥＮＴＲＹの次の領域タイプを設定するために現存するＣＣｏが使用する規則は次のとおりである。
・ＩＮＬ割り当てがビーコン領域である場合、現存するＣＣｏは保護された領域を指定するが、ＩＮＬ割り当ての最初のエントリーである場合を除く。この場合、現存するＣＣｏはビーコン領域も指定する。
・ＩＮＬ割り当てが保護された領域または保留された領域である場合、現存するＣＣｏはステイアウト領域を指定する。
・ＩＮＬ割り当てがＣＳＭＡ領域である場合、現存するＣＣｏはＣＳＭＡ領域を指定する。現存するＣＣｏは将来にこの時間インターバルを使用することを提案できる。
・ＩＮＬ割り当てがステイアウト領域である場合、現存するＣＣｏはＣＳＭＡ領域または保留された領域を指定できる。現存するＣＣｏは将来にこの時間インターバルを使用することを提案できる。

ＩＮＬ割り当ての計算
ＣＣｏはそのＩＮＬ内のすべてのＢＳＳのビーコンをデコードし、ＩＮＬ割り当てと称される割り当ての組み合わせ効果を計算する。例えばＩＮＬ内の１つの隣接するＢＳＳが競合の無い領域（すなわち保留された領域）を指定し、別の隣接ＢＳＳがＣＳＭＡまたはステイアウト領域を指定した場合、保留された領域はＣＳＭＡおよびステイアウト領域の双方より重要であるので、その結果生じるＩＮＬ割り当ては保留された領域となる。

図１にはＩＮＬ割り当てを計算するためにＣＣｏが使用するアルゴリズムの一例が示されている。アルゴリズムではBEACON、PROTECTED、RESERVED、CSMAおよびSTAYOUTに対し、数値が割り当てられており、これら数値はBEACON＞PROTECTED＞RESERVED＞CSMA＞STAYOUTとなり、フローチャートをより簡単にするような値となっていると見なすことに留意されたい。領域ＭＭＥＮＴＲＹ内で定められた領域タイプ（ＲＴ）フィールドとは無関係である。

すべての隣接ビーコンの領域ＭＭＥＮＴＲＹの領域タイプ（ＲＴ）および領域終了時間（ＲＥＴ）フィールドからアルゴリズムの入力、すなわちTYPE[n][i]およびENDTIME[n][i]が得られる。ここで、ｎはどの隣接ネットワークであるかを示し、ｉは隣接ネットワークのためのどのスケジュールであるかを示す。システムのタイミングの差を考慮するよう、必要であれば各ネットワークのためのエントリーTYPE[n][]およびENDTIME[n][]をシフトする。

ＩＮＬ割り当てを決定する際の規則は表２に要約されている。関係するＣＣｏは、そのＩＮＬ内に２つの干渉するＢＳＳ、すなわちネットワークＡおよびＢを有する。表の第１コラムおよび第２コラムにはネットワークＡおよびネットワークＢの領域ＭＭＥＮＴＲＹが示されている。この結果生じるＩＮＬ割り当ては第３コラムに示されている。

実施例の条件
各ＢＳＳはＴＤＭフレーム内でパラメータMinCSMARegionが示すＣＳＭＡ領域の最小時間長さを指定する。このＣＳＭＡ領域により、新しいＳＴＡはＣＣｏに関連することができ、現存するＳＴＡは管理メッセージをＣＣｏと交換（すなわち新しいリンクを設定）することができ、新しいＣＣｏは管理メッセージを交換し、新しい隣接ネットワークを設定することができる。

コーディネートされたモードで多数のＢＳＳが作動しているとき、各ＢＳＳがＩＮＬ内の隣接ＢＳＳの各々と、MinOverlapCSMARegionによって表示された最小オーバーラップ（または共通）ＣＳＭＡ領域を有する。このオーバーラップしたＣＳＭＡ領域により、ＣＣｏと隣接コーディネータ（ＮＣｏ）との間でメッセージを交換し、バンド幅を共用することが可能となる。

パワーアップ手順
ＣＣｏが可能なＳＴＡがパワーアップされると、このＳＴＡは現存するＢＳＳに加わるか、または新しいＢＳＳを形成するために次のステップを実行する。
・新しいＳＴＡはMinScanTimeとMaxScanTimeとの間に均一に分散した期間にわたって、すべてのビーコンをスキャンし、デコードする。
・ビーコンを信頼できる状態で検出し、デコードできない場合、
○新しいＳＴＡはＣＣｏとなり、コーディネートされないモードで、独立した新しいＢＳＳを形成する。
○パワーアップ手順は完了する。
・ビーコンを信頼できる状態で検出し、デコードできる場合、
○新しいＳＴＡは現存するＢＳＳとの関連づけを試みる。
○新しいＳＴＡが現存するＢＳＳのうちの１つとの関連づけに成功した場合、パワーアップ手順は完了する。
○新しいＳＴＡが現存するネットワークのうちのいずれかとの関連づけに失敗した場合、
■現存するＢＳＳの各々のビーコン領域内のMaxBeaconSlotビーコンスロットよりも少ないか、または新しいＣＣｏが使用するための空のビーコンスロットを見つけることができた場合、新しいＳＴＡはＣＣｏとなり、コーディネータされたモードで新しいＢＳＳを形成する。このパワーアップ手順は完了する。
■そうでない場合、新しいＳＴＡはＣＣｏとなり、ＣＳＭＡモードで新しいＢＳＳを形成する。パワーアップ手順は完了する。

コーディネートされたモードで新しいＢＳＳを設定するための手順
新しいＣＣｏが現存するＢＳＳのうちのいずれかとの関連づけに失敗し、現存するＢＳＳの各々のビーコン領域内のMaxBeaconSlotビーコンスロットよりも少数であるか、または新しいＣＣｏが使用するための空のビーコンスロットを見つけることができたと仮定する。

新しいＣＣｏはそのＩＮＬ内のＮＣｏとNN＿INL＿REQおよびNN＿INL＿RSPメッセージをオプションで交換し、そのＮＣｏのＩＮＬを探すことができる。このステップは新しいＣＣｏのＮＣｏが互いに検出できるかどうかを判断できるのに有効である。

新しいＣＣｏはそのＩＮＬ内のＮＣｏの各々にNN＿NEW＿NET＿REQメッセージを送り、コーディネートされたモードで新しいＢＳＳを設定する。このメッセージは暗号化されず、各ＮＣｏのビーコンの領域ＭＭＥＮＴＲＹによって指定されたＣＳＭＡ領域内で送られる。NN＿NEW＿NET＿REQメッセージは新しいＣＣｏが新しいビーコンを送信するために使用することを計画しているビーコンスロット数を含む。指定されたビーコンスロットが存在しない場合、NN＿NEW＿NET＿REQメッセージは暗黙にビーコン領域内のMaxBeaconSlotビーコンスロットの最大値を受けてビーコン領域のサイズを正しく増加することをＮＣｏにリクエストすることも行う。新しいＣＣｏはNN＿NEW＿NET＿REQメッセージ内で使用することを提案する新しいＴＤＭＡフレーム構造も指定する。

ＮＣｏはNN＿NEW＿NET＿RSPメッセージで新しいＣＣｏに応答する。新しいＢＳＳを設定するためのリクエストがＮＣｏによって受け入れられると、成功した結果コードはメッセージ内でリターンされる。ＮＣｏはスケジュールおよびビーコン領域の変化を示すために領域ＭＭＥＮＴＲＹおよびそのビーコンのNumSlotおよびSlotUsageフィールドも変える。そうでない場合、その代わりに成功しなかった結果コードがリターンされる。

新しいＣＣｏがＩＮＬ内のすべてのＮＣｏからの応答を受信すると、このＣＣｏはＩＮＬ内のＮＣｏにNN＿NEW＿NET＿CFMメッセージを送る。すべてのＮＣｏがNN＿NEW＿NET＿RSPメッセージ内の成功した結果コードで応答した場合、NN＿NEW＿NET＿CFMメッセージのステータスフィールドは「Ｇｏ」へ設定され、新しいＣＣｏが新しいＢＳＳを設定しようとしていることを確認する。

１つ以上のＮＣｏがNN＿NEW＿NET＿RSPメッセージ内の成功しなかった結果コードで応答した場合、NN＿NEW＿NET＿CFMメッセージのステータスフィールドを「Ｃａｎｃｅｌ」に設定し、リクエストがキャンセルされた旨をＮＣｏに通知する。この場合、ＣＣｏはNN＿NEW＿NET＿RSPメッセージ内の成功した結果コードで応答したＮＣｏだけにNN＿NEW＿NET＿CFMメッセージを送る。

図２に一例が示されている。新しいＣＣｏは２つの現存するＣＣｏ（ＮＣｏ１およびＮＣｏ２）からビーコンをデコードできる。ケース１ではＮＣｏ＃１およびＮＣｏ＃２の双方が新しいＣＣｏのリクエストをアクセプトし、新しいＢＳＳを設定する。ケース２では、ＮＣｏ＃２はリクエストを拒否する。

ＢＳＳの２つのグループ
新しいＣＣｏは互いに近くで２つ以上のグループを検出することが可能である。図３に一例が示されている。

相互のビーコンを検出できない２つの現存するＢＳＳ（ＮＣｏ＃１およびＮＣｏ＃２）が存在する。従って、ＴＤＭフレーム境界間の固定された時間オフセットが存在し得る。新しいネットワークをスタートさせたい新しいＣＣｏをパワーアップする。この新しいＣＣｏはＮＣｏ＃１およびＮＣｏ＃２の双方からビーコンを検出し、デコードできる。２つの現存するＢＳＳのタイミングは異なっているので、新しいＣＣｏはこれら２つのタイミングのうちの一方だけを取得する。

例として、新しいＣＣｏはＮＣｏ＃１として同じタイミングを選択する。新しいＣＣｏがNN＿NEW＿NET＿REQメッセージをＮＣｏ＃２に送ると、オフセットフィールドは新しいＣＣｏの提案されたタイミングがＮＣｏ＃２のタイミングと異なっていることを表示するように、オフセットフィールドは非ゼロ値にセットされる。

１グループ内のＢＳＳが別のグループ内のＢＳＳとは異なったシステムタイミングを有していても、１つのＢＳＳのスケジュールは干渉する各ＢＳＳと依然としてコンパーチブルでなければならない。一例では、新しいＣＣｏはＮＣｏ＃２がビーコン領域を指定した同じインターバルでプロテクトされた領域を指定する。

ダミービーコンメッセージの使用
新しいビーコンを送信する新しいＣＣｏが異なるタイミングを有する他の現存するＢＳＳが存在することを知っていたり、知らなかったりし得る。新しいＣＣｏが現存するＢＳＳのビーコン領域に一致する保護された領域を指定する場合、このことは新しいＣＣｏがそのグループの存在を知っていることを意味する。この場合、現存するＣＣｏによる処置は不要である。

他方、現存するＢＳＳのビーコン領域が位置する同じインターバル内に新しいＣＣｏが保護された領域を指定しない場合、このことは新しいＣＣｏはその現存するＣＣｏの存在を知っていないことを意味する。現存するＣＣｏはダミービーコンメッセージを新しいＣＣｏへ送る。このメッセージの目的は、新しいＣＣｏに現存するグループが存在すること、および２つのビーコン領域の間にオフセットがあることを通知することにある。

新しいＣＣｏがダミービーコンメッセージを受信すると、その領域ＭＭＥＮＴＲＹ内の保護された領域を指定し、現存するグループのビーコン領域を保護する。この結果、現存するＣＣｏと新しいＣＣｏの双方は互いのビーコンを検出できるようになる。

ＣＳＭＡモードで新しいＢＳＳを設定するための手順
パワーアップ手順中、新しいＣＣｏが現存するＢＳＳのうちのいずれかとの関連づけに失敗し、この新しいＣＣｏはコーディネートされたモードで新しいＢＳＳを設定できないと仮定する。

新しいＣＣｏは、そのＩＮＬ内のＮＣｏの各々にNN＿NEW＿NET＿REQメッセージを送り、コーディネートされたモードで新しいＢＳＳを設定することをリクエストする。このメッセージは新しいＢＢＳに対する有効でないビーコンスロットに対してリクエストする。すなわちリクエストされたビーコンスロット数は、MaxBeaconSlotよりも大きくなる。このメッセージは新しいＣＣｏがＣＳＭＡモードで新しいＢＳＳを設定しようとしていることをＮＣｏに通知する。

次に、ＮＣｏは成功しなかった結果コードを有するNN＿NEW＿NET＿RSPメッセージで応答する。

次に、この新しいＣＣｏはビーコン期間ごとに１回、ＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルを使ってランダムロケーション内のビーコンの送信をスタートする。ビーコン内の領域ＭＭＥＮＴＲＹは、１つのビーコンスロットを有するビーコン領域を指定し、ビーコン期間の残りはＣＳＭＡ領域として指定される。

コーディネートされたモードでバンド幅を共用するための手順
この章では、コーディネートされたモードで作動中の隣接するＢＳＳ間でバンド幅を共用するための手順について説明する。

ＩＮＬ内でＮＣｏと新しいバンド幅を共用することを求める（ソース）ＣＣｏは、まず保留したい新しい時間インターバルを決定する。

ＣＣｏはＩＮＬ内のＮＣｏの各々にNN＿ADD＿ALLOC＿REQを送る。このメッセージはソースＣＣｏが求めている追加時間インターバルを含む。

バンド幅のリクエストが認められた場合、ＮＣｏは成功した結果コードを有するNN＿ADD＿ALLOC＿RSPメッセージで応答する。ＮＣｏはそのビーコンの領域ＭＭＥＮＴＲＹを変更し、スケジュール内の変化を表すことも行う。そうでない場合、成功しない結果コードを有するNN＿ADD＿ALLOC＿RSPメッセージがリターンされる。

ＣＣｏがＩＮＬ内のすべてのＮＣｏからの応答を受信すると、ＣＣｏはＩＮＬ内のＮＣｏにNN＿ADD＿ALLOC＿CFMメッセージを送る。すべてのＮＣｏがNN＿ADD＿ALLOC＿RSPメッセージ内の成功した結果コードで応答すると、NN＿ADD＿ALLOC＿CFMメッセージのステータスフィールドが「Ｇｏ」にセットされ、ＣＣｏが時間インターバルを保留しようとしていることを確認する。

１つ以上のＮＣｏがNN＿ADD＿ALLOC＿RSPメッセージ内の成功していない結果コードで応答した場合、NN＿ADD＿ALLOC＿CFMメッセージのステータスフィールドが「Ｃａｎｃｅｌ」にセットされ、リクエストがキャンセルされたことをＮＣｏに通知する。この場合、ＣＣｏはNN＿ADD＿ALLOC＿RSPメッセージ内の成功した結果コードで応答したＮＣｏにしかNN＿ADD＿ALLOC＿CFMメッセージを送らない。ＮＣｏが「Ｃａｎｃｅｌ」ステータスフィールドを有するNN＿ADD＿ALLOC＿CFMメッセージを受信すると、ＮＣｏはそのビーコンの領域ＭＭＥＮＴＲＹを元の値に変更する。

図４に一例が示されている。ＣＣｏは他の２つのＣＣｏ（ＮＣｏ＃１およびＮＣｏ＃２）と共にコーディネートされたモードで作動する。ケース１ではＮＣｏ＃１およびＮＣｏ＃２が追加バンド幅に対するＣＣｏのリクエストを受け入れる。ケース２では、ＮＣｏ＃２はリクエストを拒否する。

バンド幅をレリースするための手順
図５には保留された領域またはその一部をレリースするための手順が示されている。保留された時間インターバルをレリースしているＣＣｏは、そのＩＮＬ内の各ＮＣｏに対し、NN＿REL＿ALLOC＿REQメッセージを送る。このメッセージはＣＣｏによってレリースされている時間インターバルを指定する。各ＮＣｏはNN＿REL＿ALLOC＿RSPメッセージで応答する。

ＢＳＳをシャットダウンするための手順
図６にはＢＳＳをシャットダウンするための手順が示されている。ＢＳＳをシャットダウン中のＣＣｏは、そのＩＮＬ内の各ＮＣｏにNN＿REL＿NET＿INDメッセージを送る。このメッセージは使用中のビーコンスロットおよびＣＣｏによって保留された競合の無い領域のロケーションを指定する。

スケジュールポリシー
ＣＣｏがＩＮＬ内のＮＣｏに対し、新しい割り当てを提案すると、次のスケジュールポリシーが実行される。
１．ＣＣｏは１つ以上のＮＣｏによって保留された同じインターバル内のステイアウト領域を指定する。
２．各ＣＣｏは各ビーコン期間中のMinCSMARegion以上の期間のＣＳＭＡ領域を維持する。
３．各ＣＣｏは各ＮＣｏと共に各ビーコン期間内のMinOverlapCSMARegion以上の長さのオーバーラップ競合期間を維持する。
４．オプションの規則はＢＳＳの競合の無い領域の期間を所定の値に制限することである。例えばＢＳＳが２つの干渉する隣接ＢＳＳを有する場合、競合の無い領域の全体の時間はビーコン期間の３３％に制限し得る。

規則＃１、＃２、＃３を使用する場合、スケジュールポリシーはファーストカムファーストサービスポリシーとなる。

規則＃３はある種のアドミッション制御である。

異なる隣接ネットワーク作動モード間の切り換え
新しくパワーアップされたＣＣｏはコーディネートされていないモード、コーディネートされたモードまたはＣＳＭＡモードのいずれかでＢＳＳを設定する。現在のＣＣｏは所定のイベントが生じた場合に別のモードに切り換わる。図７は、３つの隣接ネットワークの作動モード間の遷移図を示す。次の章では、これら遷移（切り換え）について説明する。

コーディネートされたモードからコーディネートされていないモードへ
ＣＣｏは他のビーコンを検出できるので、コーディネートされたモードとなる。ＣＣｏが行内のMaxLostBeaconビーコン期間の間に他のビーコンを検出できないとき、他のすべてのＢＳＳはパワーオフされていると見なす。次にＣＣｏはコーディネートされていないモードに切り換わる。

コーディネートされていないモードからコーディネートされたモードへ
ＣＣｏは他のビーコンを検出しないので、コーディネートされたモードとなる。ＣＣｏが（例えば別のＣＣｏが新しいＢＳＳを設定した直後であるので）他のビーコンを検出したとき、コーディネートされたモードに切り換わる。次にＣＣｏはビーコンの領域ＭＭＥＮＴＲＹを設定し、これを他のＢＳＳをコンパーチブルにする。

ＣＣｏが別のＣＣｏからのダミービーコンメッセージを受信したときに、コーディネートされていないモードからコーディネートされたモードへの切り換えの別の可能なトリガーが生じる。このことは、ＣＣｏがコーディネートされていないモードで新しいＢＳＳを設定したときに生じ得る。ＣＣｏは干渉により現存するＢＳＳを検出できなかったので、現存するＢＳＳのビーコン領域を保護するのに、保護された領域を指定しなかった。現存するＢＳＳがＣＣｏから新しいビーコンを受信すると、現存するＢＳＳは自己の存在をアナウンスするためにダミービーコンメッセージを送る。（新しい）ＣＣｏはコーディネートされたモードに切り換わり、現在のＢＳＳのビーコン領域を保護するための、保護された領域を指定する。

コーディネートされたモードまたはコーディネートされていないモードからＣＳＭＡモードへ
ＣＣｏが多くのビーコン期間中にノイズレベルが過度に高く、性能が低下していることを発見すると、ＣＣｏはＣＳＭＡモードに切り換わる。ＣＣｏは性能を判断するためにチャンネルをモニタする。例えば競合の無い領域または保護された領域の間で、ＣＣｏはSOF MPDUのフレー無制御または隣接ビーコンを正しくデコードできるかどうかを見るようにチェックできる。過度に多数の送信エラーがある場合、ＣＣｏはまず競合の無い領域を別のロケーションへ移すことができる。問題が続けば、ＣＣｏはＣＳＭＡモードに切り換わることができる。

ＢＳＳの数が少ないことを条件に、異なるタイミングで隣接ビーコンを保護するために、保護された領域を使用するので、ＣＳＭＡモードへの切り換えは稀にしか生じないことが予想される。各ＣＣｏにより、隣接ビーコンを正しくデコードできる限り、ＣＣｏはそれらのビーコンの内容を設定し、競合の無い領域の衝突を解消できなければならない。

ＣＳＭＡモードからコーディネートされたモードまたはコーディネートされていないモードへ
ＣＣｏがＣＳＭＡモードにあると、多数のビーコン期間にわたり、平均されたチャンネル利用率（例えば成功した送信の回数）を探すようにチャンネルをモニタする。チャンネルの利用率が高ければ、このことは自己の局および他のＢＳＳ内の局からのトラヒックが多数であることを意味する。ＣＣｏはＣＳＭＡモードに留まる。

ＣＣｏがＣＳＭＡモードとなっているときには、Ｎ＝ＴＢＤビーコン期間ごとに１回、ＢＳＳ内のすべての送信をストップするようなスケジュールも定める。このサイレントサイクル中、ＣＣｏは隣接ビーコンを検出する。

サイレントサイクル中ビーコンが検出されず、チャンネル利用率がスレッショルド（ＴＢＤ）よりも低ければ、ＣＣｏはＣＳＭＡモードからコーディネートされていないモードに切り換わる。

サイレントサイクル中に隣接ビーコンが検出され、チャンネル利用率がスレッショルドよりも低ければ、ＣＣｏはＮＣｏにNN＿NEW＿NET＿REQメッセージを送ることにより、コーディネートされたモードに切り換わる。

これまで明細書で使用した用語および表現は、本明細書では発明を説明するために用いたものであり、発明を限定するものではなく、かかる用語および表現の使用に当たり、本明細書に示し、説明した特徴の均等物またはその一部を排除する意図はなく、本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と認識する。

ＩＮＬの割り当てを探すための方法の一例を示すフローチャートである。ＩＮＬの割り当てを探すための方法の一例を示すフローチャートである。新しい隣接ネットワークのセットアップのための方法の一例を示すフローチャートである。隣接するＢＳＳの２つのグループの間で判断するための方法の一例を示すフローチャートである。バンド幅をリクエストするための方法の一例を示すフローチャートである。バンド幅をレリースするための方法の一例を示すフローチャートである。ネットワークをシャットダウンするための方法の一例を示すフローチャートである。コーディネートモードを切り換えるための一例を示すフローチャートである。

Claims

ａ）第１コーディネートモードを使ってデバイス間の通信をコーディネートすること、
ｂ）ネットワークの条件が生じたときに、前記第１コーディネートモードから第２コーディネートモードに切り換えること、からなるネットワークリソースを管理するための方法。
前記第１コーディネートモードが、コーディネートモード、コーディネートされていないモードおよびＣＳＭＡモードから成る組から選択されたモードである、請求項１に記載の方法。
前記第２コーディネートモードが、コーディネートモード、コーディネートされていないモードおよびＣＳＭＡモードから成る組から選択されたモードである、請求項１に記載の方法。
前記第１コーディネートモードおよび前記第２コーディネートモードが、コーディネートモード、コーディネートされていないモードおよびＣＳＭＡモードから成る組から選択されたモードである、請求項１に記載の方法。
前記ネットワーク条件は、ビーコンが最初に検出された後に、検出可能なビーコンが存在しないことである、請求項１に記載の方法。
前記ネットワーク条件は、検出可能なビーコンが存在しなくなった後に、検出可能なビーコンが存在することである、請求項１に記載の方法。
前記ネットワーク条件が、ダミービーコンメッセージを受信したことである、請求項１に記載の方法。
前記ネットワーク条件が、ノイズレベルである、請求項１に記載の方法。
前記ネットワーク条件が、性能の変化である、請求項１に記載の方法。
前記ネットワーク条件が、性能の低下である、請求項１に記載の方法。
前記ネットワーク条件が、ビーコンメッセージをデコードできないことである、請求項１に記載の方法。
前記ネットワーク条件が、チャンネル利用レベルである、請求項１に記載の方法。
前記ネットワーク条件が、平均チャンネル利用レベルである、請求項１に記載の方法。
前記ネットワーク条件が、検出可能な隣接ビーコンが存在すること、および低レベルのチャンネル利用である、請求項１に記載の方法。