JP2008533848A - メッシュネットワークにおいてメッシュポイント（ｍｅｓｈｐｏｉｎｔｓ）のバッテリ電力を節約する方法およびシステム - Google Patents

Abstract

メッシュネットワークにおいてバッテリ駆動式のメッシュポイント（ＭＰ）の電力を節約する方法およびシステムが開示される。一実施形態においては、メッシュネットワーク内に中央集約型コントローラが提供される。ＭＰのそれぞれは、中央集約型コントローラに対して、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報を信号送信し、それぞれのＭＰに関連するバッテリ電力レベルの指示を提供する。中央集約型コントローラは、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関する信号送信された情報、およびバッテリ電力レベルの指示に基づいてメッシュネットワークの構成を最適化する。代替実施形態においては、ＭＰのそれぞれは、それぞれのＭＰを通って流れるトラフィック、およびそれぞれのＭＰに関連するバッテリ電力のレベルを個々に監視する。ＭＰのそれぞれは、それぞれのＭＰに関連する省電力機能をアクティブ化するかどうかを決定し、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報をメッシュネットワーク内の近接するＭＰに信号送信する。

Description

本発明は、複数のバッテリ駆動式のメッシュポイント（ＭＰ）を含む無線メッシュネットワークに関する。より詳細には、本発明は、省電力機能を提供することによって（ＭＰ）のバッテリ電力を節約する方法およびシステムに関する。

セルラ無線通信システムの構成要素においてバッテリ電力を節約するために多くの方式が開発されてきた。例えば、バッテリ電力を節約する典型的な方法は、一斉呼び出しチャネルの低サイクルのバックグラウンドでの監視を行う休止モードを使用する。しかし、ＩＥＥＥ８０２．１１に基づく無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＭ）装置は、効果的にバッテリ電力を節約していない。これは、特に受信モードの動作に関して、ＷＬＡＮに対して選択された無線多元接続方式の基本的な設計原理に原因がある。

概して、瞬時的な電力消費は、受信モードにおけるよりも送信モードにおいての方が高い。しかし、分散協調機能（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）（ＤＣＦ）または拡張型分散チャネルアクセス（ｅｎｈａｎｃｅｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ ａｃｃｅｓｓ）（ＥＤＣＡ）に基づくＷＬＡＮ装置は、受信パケットの送信先に関係なく全ての受信パケットをリスニングする必要があるため、受信モードがＷＬＡＮ装置における長期的な電力消費に対する全体的な決定要因である。受信モード動作中、ＷＬＡＮ装置は、チャネル上で信号の存在を監視する。信号が検出された場合、ＷＬＡＮ装置は、受信データパケットのプリアンブルおよびヘッダを復号化しようとする。パケットの送信先アドレスが当該装置のアドレスと一致する場合、当該装置はパケットを復号化する。一致しない場合、パケットは破棄される。

場合によっては、ＷＬＡＮは、バッテリ駆動式のＭＰおよびメッシュアクセスポイント（ＭＡＰ）を軍事的および／または非常の事態などのために展開する必要がある。そのような状況においては、バッテリ駆動式の装置に対して長いバッテリ寿命および電力効率の良い動作を保証する方法およびシステムを提供することが望ましい。

本発明は、メッシュネットワークにおいてバッテリ駆動式のＭＰの電力を節約する方法およびシステムである。一実施形態においては、メッシュネットワーク内に中央集約型コントローラが提供される。ＭＰのそれぞれは、中央集約型コントローラに対して、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報を信号送信し、それぞれのＭＰに関連するバッテリ電力レベルの指示を提供する。中央集約型コントローラは、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関する信号送信された情報、およびバッテリ電力レベルの指示に基づいてメッシュネットワークの構成を最適化する。代替実施形態においては、ＭＰのそれぞれは、それぞれのＭＰを通って流れるトラフィック、およびそれぞれのＭＰに関連するバッテリ電力のレベルを個々に監視する。ＭＰのそれぞれは、それぞれのＭＰに関連する省電力機能をアクティブ化するかどうかを決定し、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報をメッシュネットワーク内の近接するＭＰに信号送信する。

本発明のより詳細な理解は、例として与えられる、添付の図面と併せて理解されるべき以下の説明から得られるであろう。

以後、用語「無線送受信ユニット（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｔｒａｎｓｍｉｔ／ｒｅｃｅｉｖｅ ｕｎｉｔ）」（ＷＴＲＵ）は、ユーザ端末（ｕｓｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）（ＵＥ）、移動局、固定もしくは移動加入者ユニット（ｆｉｘｅｄ ｏｒ ｍｏｂｉｌｅ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｕｎｉｔ）、ページャ、または無線環境内で動作可能な任意の他の種類の装置を含むがこれらに限定されない。

本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｘ、ＩＥＥＥ８０２．１５、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）、ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２などを含むがこれらに限定されない任意の種類の無線メッシュネットワークに適用可能である。

本発明の特徴は、集積回路（ＩＣ）に組み込まれることができるか、または多数の相互接続された構成要素を含む回路で構成されることができる。

図１は、本発明による無線メッシュネットワーク１００を示す。メッシュネットワーク１００は、複数のＭＰ１０２と、複数のメッシュアクセスポイント（ＡＰ）１０４と、メッシュポータル（ｍｅｓｈ ｐｏｒｔａｌ）１０６と、複数のＷＴＲＵ１０８とを含む。ＭＰ１０２は、メッシュネットワーク１００において基本的な転送および中継ノードとして動作する。ＭＰ１０２は、受信リンク上のトラフィックを受信し、送信リンク上にそのトラフィックを転送する。メッシュＡＰ１０４も、ある地理的地域でＷＬＡＮサービスを提供するためにＷＴＲＵ１０８に無線アクセスを提供するインターフェースを備えたＭＰである。ＷＴＲＵ１０８は、メッシュＡＰ１０４およびメッシュポータル１０６を介してメッシュネットワーク内の別のＷＴＲＵ、または基幹ネットワーク１１０（インターネットなど）と通信する。

概して、ＷＴＲＵ１０８は、メッシュネットワーク１００の存在を意識しない。メッシュＡＰ１０４は、ＷＴＲＵ１０８によって生成されたトラフィックを、間欠的なＭＰ１０２を介して当該トラフィックを中継することによって別のメッシュＡＰ１０４またはメッシュポータル１０６に転送する。メッシュポータル１０６は、メッシュネットワーク１００に基幹ネットワーク１１０への相互通信能力を提供する。したがって、メッシュポータル１０６は、基幹ネットワーク１１０への特別なインターフェースを備えたＭＰとして動作する。

ＭＰ１０２、メッシュＡＰ１０４、およびメッシュポータル１０６は、バッテリ駆動式の装置である。本発明は、これらのバッテリ駆動式の装置のバッテリ電力を節約する方法およびシステムを提供する。以後、用語「メッシュポイント」（ＭＰ）および参照番号１０２は、ＭＰ１０２と、ＭＡＰ１０４と、メッシュポータル１０６とを総称するために使用される。

図２は、本発明の一実施形態による、メッシュネットワークにおいてＭＰのバッテリ電力を節約するプロセス２００の流れ図である。この実施形態によれば、メッシュネットワーク１００内に中央集約型コントローラ１２０が提供される。中央集約型コントローラ１２０は、メッシュネットワーク内のどこにあってもよい。例えば、中央集約型コントローラ１２０は、図１に示されるようにメッシュポータル１０６内にあってよい。中央集約型コントローラ１２０は、全てのＭＰ１０２に対する省電力に関わる全ての設定（例えば、ルーティング経路、周波数など）を制御し、割り当てる。ＭＰ１０２は、中央集約型コントローラ１２０の完全で排他的な制御の下にある。

ステップ２０２において、メッシュネットワーク１００の複数のＭＰ１０２のうちの少なくとも１つが、省電力機能に関する情報を中央集約型コントローラ１２０に信号送信する。省電力機能に関する情報は、電源、省電力性能、省電力の要求、ＭＰ１０２によって実装される省電力の特徴、および意図される省電力動作のうちの少なくとも１つを含む。ステップ２０４において、ＭＰ１０２は、周期的に、または中央集約型コントローラ１２０によってポーリングされたときにバッテリ電力レベルの指示を中央集約型コントローラ１２０に提供する。省電力機能に関する情報、およびバッテリ電力レベルの指示は、中央集約型コントローラ１２０がバッテリ電力の節約に関するＭＰ１０２の要求を認識するように、レイヤ２（Ｌ２）またはレイヤ３（Ｌ３）の信号送信メッセージを用いて送信されることが好ましい。

情報は、接続、認証、またはプローブ要求メッセージなどのメディアアクセス制御（ＭＡＣ）レイヤメッセージのケイパビリティフィールド（ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｆｉｅｌｄ）に含まれることが好ましい。代替として、情報は、要求に応じてまたは周期的に交換される任意のデータ、制御メッセージ、または管理メッセージに含まれることができるＬ２またはＬ３の信号送信メッセージの情報要素（ＩＥ）に含まれることができる。

図２および４を参照すると、中央集約型コントローラ１２０は、監視ユニット１２２および省電力コントローラ１２４を含む。中央集約型コントローラ１２０の監視ユニット１２２は、無線環境、メッシュネットワーク１００内のトラフィックの流れ、およびＭＰ１０２の残っているバッテリ電力のレベルのうちの少なくとも１つを監視する（ステップ２０６）。中央集約型コントローラの省電力コントローラ１２４は、無線環境、トラフィックの流れ、およびＭＰ１０２の残っているバッテリ電力のレベルのうちの少なくとも１つに関して、特定のＭＰ１０２に関連する所定の閾値が達せられたかどうかを判定する（ステップ２０８）。所定の閾値が達せられた場合、中央集約型コントローラ１２０の省電力コントローラ１２４は、特定のＭＰ１０２に省電力モードに入るように命令し、その一方で残りのＭＰ１０２に対する省電力パラメータを設定する（ステップ２１０）。省電力モードのＭＰ１０２は休止状態に移行し、中央集約型コントローラ１２０がＭＰ１０２の省電力モードを非アクティブ化するための呼び出しを発行したかどうかをチェックするために、特定の設定された起動時間に周期的に起動してビーコンをリスニングする。

中央集約型コントローラ１２０の省電力コントローラ１２４は、ＭＰ１０２の省電力状態に影響を与えるパラメータを割り当て、省電力モード中のＭＰ１０２の動作は当該パラメータによって制御される。

省電力パラメータは、ＭＰがそのチャネル上で動作する周波数チャネルを制御するように構成されることができる。ＭＰ１０２は、複数の無線通信を用いて動作することができる。そのような場合、ＭＰ１０２は、複数の周波数チャネル上で送信と受信を同時に行うことができる。例えば、ＭＰ１０２は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ無線通信および迂回中継用の追加的なＩＥＥＥ８０２．１１ａ無線通信を用いたデュアル無線通信を使用することができるか、またはＭＰ１０２は、基本サービスセット（ＢＳＳ）用の１つのＩＥＥＥ８０２．１１ｇ無線通信、および迂回中継用の２つの追加的なＩＥＥＥ８０２．１１ａ無線通信を使用することができる。

省電力機能は、省電力モード中に少なくとも１つの周波数チャネルを選択的にオンまたはオフすることよって実現される。ＭＰ１０２は各周波数チャネル用に別個のモデムを持つことができるか、またはモデムの一部は複数の周波数チャネルに対して共有されることができる。どちらの場合も、モデムの全体または一部をオフにすることによってバッテリ電力が節約されることができる。非省電力モードにおいてＭＰ１０２は全てのチャネル上で送信および受信することができる一方、省電力モードではＭＰ１０２は周波数チャネルの一部（すなわち、ＭＰ１０２の無線周波数（ＲＦ）ハードウェアが実際に可能にするよりも少ない周波数チャネル）上でのみ送信および受信する。中央集約型コントローラ１２０は、オフにされるべき特定の周波数チャネルを指定することができる。

代替として、省電力機能は、ＭＰ１０２間の時間調整によって実現されることができる。中央集約型コントローラ１２０の省電力コントローラ１２４は、特定のリンク上でメッシュネットワークを介してデータを受信すべきおよびデータを送信すべきスケジューリングされたサービス期間の間隔を設定する（中央集約型コントローラ１２０は、ＭＰ１０２に対してアクティブな期間および休止状態の期間を設定する）。スケジューリングされた休止状態の期間中、全てのＭＰ１０２は出力が落ち、データトラフィックは送信されない。中央集約型コントローラ１２０は、メッシュネットワーク１００上の容量と、トラフィックの遅延の間のトレードオフを考慮することによって、アクティブな期間に対する休止状態の期間の割合を柔軟な方法で調整することができる。

好ましい実施形態において、ＭＰ１０２のそれぞれは、個別のサービス期間を割り当てられる。したがって、中央集約型コントローラ１２０は、メッシュネットワーク１００内の全ての省電力ＭＰ１０２の間でサービス期間を調整しながら個々のＭＰ１０２にサービス期間を割り当てる。例えば、これらの個々のサービス期間の「調整」は、３つのＭＰ１０２のうちの第１のＭＰが０〜１００ｍｓの間のみ送信することができ、１００ｍｓから１０００ｍｓまでスリープし、３つのＭＰ１０２のうちの第２のＭＰが０から１００ｍｓまでは受信することのみができ、１００ｍｓから２００ｍｓまでは送信することのみができ、２００から１０００ｍｓまではスリープすることのみができ、最後に、３つのＭＰ１０２のうちの第３のＭＰが１００ｍｓから２００ｍｓまで受信し、０から１００ｍｓまでおよび２００ｍｓから１０００ｍｓまでスリープするデイジーチェーンの形態の３つのＭＰ１０２によって実現されることができる。このプロセスが毎秒（つまり１０００ｍｓ）繰り返される。

中央集約型コントローラ１２０は、ＭＰの省電力の要求に応じて、メッシュネットワークを介したルーティング経路および相互通信能力を決定するためのアルゴリズムを設定することができる。中央集約型コントローラ１２０は、ルーティング経路に含まれる省電力モードのＭＰの数が最小化されるような方法で、メッシュネットワーク１００を介したルーティング経路およびデータパケット転送パターンを割り当てる。ルーティング経路に含まれないＭＰは休止状態に入ることができ、その休止状態の間、ＭＰは設定されたルーティング経路の変更をチェックするためにのみ起動する。中央集約型コントローラ１２０は、ＭＰ１０２からのバッテリ電力レベルの指示を考慮してルーティング経路を決定することができる。

中央集約型コントローラ１２０は、ＭＰ１０２に、省電力モード中はデータパケットを集約し、それらを同じ送信機会に送信するように命令することができる。この方式は、受信および送信データストリームの有効受信期間および有効送信期間を削減し、したがってバッテリ電力を節約する。特定の割り当てられた送信機会を最大限に利用するために、ＭＰ１０２は、当該ＭＰ１０２がデータパケットを受信する毎に必ずそれらを転送する代わりに、受信データパケットを一時的にバッファに格納し、それらを同時にまとめて送信する。この方式は、メディアアクセスに関する競合の回数を最小化し、ＲＦ受信および送信時間を短く保つ。中央集約型コントローラ１２０は、遅延および必要とされるメモリを考慮してパラメータを設定する。この方式は、実時間トラフィックおよび非実時間トラフィックの両方に適用されることができる。

代替実施形態において、本発明は分散モードで実施されることができる。図３は、本発明による、中央集約型コントローラ１２０を使用せずにＭＰ１０２のバッテリ電力を節約するプロセス３００の流れ図である。ＭＰ１０２は、無線環境の観測、感知されたトラフィックの流れ、予測される要求、バッテリ電力レベルなどに基づいて自律的に全ての省電力パラメータ（これらに限定されないが、使用すべき周波数チャネル、サービス期間の間隔、ルーティング経路、およびデータパケットの集約など）に対する決定を行う。ＭＰ１０２は完全に自律的であり、省電力モードへの移行はそれぞれの個別のＭＰ１０２の決定の下にある。

図３および５を参照すると、ＭＰ１０２は、監視ユニット５０２および省電力コントローラ５０４を含む。各ＭＰ１０２の監視ユニット５０２は、無線環境、当該ＭＰ１０２を通って流れるトラフィック（つまり、トラフィックの量および／または性質（例えば、実時間対非実時間））、および当該ＭＰ１０２の残っているバッテリ電力のレベルのうちの少なくとも１つを監視し、トラフィックの経過を追跡し、短期的なトラフィックの流れを予測する（ステップ３０２）。

ＭＰ１０２の省電力コントローラ５０４は、省電力モード中のＭＰ１０２の動作を制御する。ＭＰ１０２の省電力コントローラ５０４は、無線環境、トラフィック、および残っているバッテリ電力のレベルのうちの少なくとも１つに関して、特定のＭＰ１０２に関連する所定の閾値が達せられたかどうかを判定する（ステップ３０４）。

所定の閾値が達せられた場合（例えば、トラフィックがあるレベルを下回った、またはバッテリ電力レベルがあるレベルに達した場合）、特定のＭＰ１０２の省電力コントローラ５０４は、近接するＭＰに省電力モードの開始を通知した後で省電力モードを開始する（ステップ３０６）。

省電力モード中、ＭＰ１０２は、第１の実施形態に関して上述したように省電力のための１つまたは複数の方式を実行する。ＭＰ１０２は、バッテリ電力を節約するために少なくとも１つの周波数チャネルを選択的にオンおよびオフすることができる。ＭＰ１０２は、休止状態に入るタイミングおよび起動するタイミングを指定する、それらのＭＰ１０２によって合意されたサービス期間の間隔に従って休止状態に入ることができる。ＭＰ１０２は、ルーティング経路に含まれる省電力モードのＭＰの数が最小化されるような方法でルーティング経路を決定することができる。所与の送信機会を最大限に利用するために、ＭＰ１０２は、受信データパケットを一時的にバッファに格納することができ、集約されたデータパケットを同時に送信することができる。

ＭＰ１０２は、動作上の変更（機能している周波数チャネル、スケジューリングされたサービス期間の間隔、ルーティング経路、およびトラフィックデータの集約など）のために近接するＭＰと折衝することができるか、または単に動作上の変更を通知することができる。

本発明がＬ２および／またはＬ３の信号送信に関して説明されているが、本発明は任意のＩＳＯレイヤの信号送信を用いて実施されることができることに留意されたい。例えば、ＣＡＰＷＡＰ ＲＦＣなどのプロトコルはＵＤＰ／ＩＰ上で（すなわちＬ５において）信号送信されるであろう。さらに、資産管理ソフトウェアまたはファームウェアを使用したＳＮＭＰ上の、つまりアプリケーションレイヤにおける信号送信が実行されることができる。

実施形態
１．複数のバッテリ駆動式のメッシュポイント（ＭＰ）と、中央集約型コントローラとを含むメッシュネットワークにおける、ＭＰのバッテリ電力を節約する方法であって、
（ａ）ＭＰが、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報を中央集約型コントローラに、またはピアＭＰに信号送信するステップと、
（ｂ）ＭＰが、それぞれのＭＰに関連するバッテリ電力レベルの指示を中央集約型コントローラに、またはピアＭＰに提供するステップと、
（ｃ）中央集約型コントローラまたはＭＰが、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関する信号送信(signaling)された情報、およびバッテリ電力レベルの指示に基づいて、メッシュネットワークの構成を最適化するステップと
を備えたことを特徴とする方法。
２．（ｄ）中央集約型コントローラが、ＭＰのうちの少なくとも１つにおいて省電力機能をアクティブ化するステップ
をさらに備えたことを特徴とする実施形態１に記載の方法。
３．（ｄ）中央集約型コントローラが、所定の期間中省電力モードで動作するようにＭＰを調整するステップ
をさらに備えたことを特徴とする実施形態１に記載の方法。
４．中央集約型コントローラは、使用されていないＭＰに省電力機能をアクティブ化するように命令することを特徴とする実施形態１に記載の方法。
５．中央集約型コントローラは、基幹ネットワークに接続されたメッシュポータル内にあることを特徴とする実施形態１に記載の方法。
６．基幹ネットワークはインターネットであることを特徴とする実施形態５に記載の方法。
７．中央集約型コントローラは、アクティブ化させた省電力機能を有さないＭＰの数を最小化するようにメッシュネットワークを構成することを特徴とする実施形態１に記載の方法。
８．ＭＰが、中央集約型コントローラまたはピアＭＰがＭＰをルーティング経路に割り当てたいのかどうか判定するためにメッシュビーコンをリスニングすることができるように、アクティブ化された省電力機能は周期的に非アクティブ化されることを特徴とする実施形態２に記載の方法。
９．（ｄ）ＭＰのうちの少なくとも１つが、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報をメッシュネットワーク内の別のＭＰに信号送信するステップ
をさらに備えたことを特徴とする実施形態１に記載の方法。
１０．別のＭＰに信号送信された情報は、意図される省電力動作を示すことを特徴とする実施形態９に記載の方法。
１１．別のＭＰに信号送信された情報は、ＭＰの休止(doze)／起動(awake)サイクルのタイミング情報を含むことを特徴とする実施形態９に記載の方法。
１２．ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報は、電源、省電力性能、省電力の要求、ＭＰによって実装される省電力の特徴、および意図される省電力動作のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする実施形態１に記載の方法。
１３．ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報は、レイヤ２（Ｌ２）またはレイヤ３（Ｌ３）の信号送信を介して送信されることを特徴とする実施形態１に記載の方法。
１４．ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報は、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）ヘッダ内のケイパビリティフィールド(capability field)に含まれることを特徴とする実施形態１に記載の方法。
１５．ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報は、中央集約型コントローラからの要求に応答して送信されることを特徴とする実施形態１に記載の方法。
１６．ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報は、ＭＰから中央集約型コントローラに対して周期的に送信されることを特徴とする実施形態１に記載の方法。
１７．ＭＰのうちの少なくとも１つは、２つの周波数チャネル上で動作するように構成されているが、バッテリ電力の節電のために少なくとも１つの周波数チャネルをオフにすることによってバッテリ電力を節約することを特徴とする実施形態１に記載の方法。
１８．ＭＰのうちの少なくとも１つは、サービス期間の間隔に従って、バッテリ電力を節約するために休止状態に入ることを特徴とする実施形態１に記載の方法。
１９．サービス期間の間隔は、ＭＰと中央集約型コントローラの間で折衝(negotiate)されることを特徴とする実施形態１８に記載の方法。
２０．複数のバッテリ駆動式のメッシュポイント（ＭＰ）を含むメッシュネットワークにおける、ＭＰのバッテリ電力を節約する方法であって、
（ａ）ＭＰのそれぞれが、それぞれのＭＰを通って流れるトラフィック、およびそれぞれのＭＰに関連するバッテリ電力のレベルを個々に監視するステップと、
（ｂ）ＭＰのそれぞれが、それぞれのＭＰに関連する省電力機能をアクティブ化するかどうかを決定するステップと、
（ｃ）ＭＰが、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報をメッシュネットワーク内の近接するＭＰに信号送信するステップと
を備えたことを特徴とする方法。
２１．ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報は、レイヤ２（Ｌ２）またはレイヤ３（Ｌ３）の信号送信によって送信されることを特徴とする実施形態２０に記載の方法。
２２．ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報は、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）ヘッダ内のケイパビリティフィールドに含まれることを特徴とする実施形態２０に記載の方法。
２３．（ａ）複数のバッテリ駆動式のメッシュポイント（ＭＰ）と、
（ｂ）ＭＰのバッテリ電力を節約するための中央集約型コントローラであって、ＭＰは中央集約型コントローラに対して、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報を信号送信し、それぞれのＭＰに関連するバッテリ電力レベルの指示を提供し、中央集約型コントローラは、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関する信号送信された情報、およびバッテリ電力レベルの指示に基づいてメッシュネットワークの構成を最適化する中央集約型コントローラと
を備えたことを特徴とする電力効率の良いメッシュネットワーク。
２４．中央集約型コントローラは、ＭＰのうちの少なくとも１つにおいて省電力機能をアクティブ化することを特徴とする実施形態２３に記載のメッシュネットワーク。
２５．中央集約型コントローラは、所定の期間中省電力モードで動作するようにＭＰを調整することを特徴とする実施形態２３に記載のメッシュネットワーク。
２６．中央集約型コントローラは、使用されていないＭＰに省電力機能をアクティブ化するように命令することを特徴とする実施形態２３に記載のメッシュネットワーク。
２７．中央集約型コントローラがそこへ組み込まれたメッシュポータルであって、無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）にメッシュポータルを介した基幹ネットワークへのアクセスを提供するメッシュポータル
をさらに備えたことを特徴とする実施形態２３に記載のメッシュネットワーク。
２８．基幹ネットワークはインターネットであることを特徴とする実施形態２７に記載のメッシュネットワーク。
２９．中央集約型コントローラは、アクティブ化させた省電力機能を有さないＭＰの数を最小化するようにメッシュネットワークを構成することを特徴とする実施形態２３に記載のメッシュネットワーク。
３０．ＭＰが、中央集約型コントローラがＭＰをルーティング経路に割り当てたいのかどうか判定するためにメッシュビーコンをリスニングすることができるように、アクティブ化された省電力機能は周期的に非アクティブ化されることを特徴とする実施形態２４に記載のメッシュネットワーク。
３１．ＭＰのうちの少なくとも１つは、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報をメッシュネットワーク内の別のＭＰに信号送信することを特徴とする実施形態２３に記載のメッシュネットワーク。
３２．別のＭＰに信号送信された情報は、意図される省電力動作を示すことを特徴とする実施形態３１に記載のメッシュネットワーク。
３３．別のＭＰに信号送信された情報は、ＭＰの休止／起動サイクルのタイミング情報を含むことを特徴とする実施形態３１に記載のメッシュネットワーク。
３４．ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報は、電源、省電力性能、省電力の要求、ＭＰによって実装される省電力の特徴、および意図される省電力動作のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする実施形態２３に記載のメッシュネットワーク。
３５．ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報は、レイヤ２（Ｌ２）またはレイヤ３（Ｌ３）の信号送信によって送信されることを特徴とする実施形態２３に記載のメッシュネットワーク。
３６．ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報は、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）ヘッダ内のケイパビリティフィールドに含まれることを特徴とする実施形態２３に記載のメッシュネットワーク。
３７．ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報は、中央集約型コントローラからの要求に応答して送信されることを特徴とする実施形態２３に記載のメッシュネットワーク。
３８．ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報は、ＭＰから中央集約型コントローラに対して周期的に送信されることを特徴とする実施形態２３に記載のメッシュネットワーク。
３９．ＭＰのうちの少なくとも１つは、２つの周波数チャネル上で動作するように構成されているが、バッテリ電力の節電のために少なくとも１つの周波数チャネルをオフにすることによってバッテリ電力を節約することを特徴とする実施形態２３に記載のメッシュネットワーク。
４０．ＭＰのうちの少なくとも１つは、サービス期間の間隔に従って、バッテリ電力を節約するために休止状態に入ることを特徴とする実施形態２３に記載のメッシュネットワーク。
４１．サービス期間の間隔は、ＭＰと中央集約型コントローラの間で折衝されることを特徴とする実施形態４０に記載のメッシュネットワーク。
４２．電力効率の良いメッシュネットワークにおける、トラフィックをルーティングする複数のバッテリ駆動式のメッシュポイント（ＭＰ）であって、各ＭＰは、
（ａ）それぞれのＭＰを通って流れるトラフィック、およびそれぞれのＭＰに関連するバッテリ電力のレベルを監視するように構成された監視ユニットと、
（ｂ）省電力コントローラであって、それぞれのＭＰは、省電力コントローラによって制御される省電力機能をアクティブ化するかどうかを決定し、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報をメッシュネットワーク内の近接するＭＰに信号送信する省電力コントローラと
を備えたことを特徴とするＭＰ。
４３．ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報は、レイヤ２（Ｌ２）またはレイヤ３（Ｌ３）の信号送信によって送信されることを特徴とする実施形態４２に記載のＭＰ。
４４．ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報は、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）ヘッダ内のケイパビリティフィールドに含まれることを特徴とする実施形態４２に記載のＭＰ。
４５．電力効率の良いメッシュネットワークにおける、トラフィックをルーティングする複数のバッテリ駆動式のメッシュポイント（ＭＰ）であって、集積回路（ＩＣ）を含む各ＭＰは、
（ａ）それぞれのＭＰを通って流れるトラフィック、およびそれぞれのＭＰに関連するバッテリ電力のレベルを監視するように構成された監視ユニットと、
（ｂ）省電力コントローラであって、それぞれのＭＰは、省電力コントローラによって制御される省電力機能をアクティブ化するかどうかを決定し、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報をメッシュネットワーク内の近接するＭＰに信号送信する省電力コントローラと
を備えたことを特徴とするＭＰ。
４６．ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報は、レイヤ２（Ｌ２）またはレイヤ３（Ｌ３）の信号送信によって送信されることを特徴とする実施形態４５に記載のＩＣ。
４７．ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報は、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）ヘッダ内のケイパビリティフィールドに含まれることを特徴とする実施形態４５に記載のＩＣ。
４８．複数のバッテリ駆動式のメッシュポイント（ＭＰ）を含むメッシュネットワークにおける、バッテリ電力を節約するように構成されたＭＰであって、
ＭＰの電力要求および残っているバッテリ電力を監視するように構成された監視ユニットと、
電力要求が所定の閾値を超える場合に省電力モードを開始するように構成された省電力コントローラと
を備えたことを特徴とするＭＰ。
４９．所定の閾値は残っているバッテリ電力に基づくことを特徴とする実施形態４８に記載のＭＰ。
５０．電力要求は、無線環境、およびＭＰを通って流れるトラフィックのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする実施形態４８に記載のＭＰ。
５１．監視ユニットは、トラフィックの経過を格納し、短期的なトラフィックの流れを予測するようにさらに構成されていることを特徴とする実施形態４８に記載のＭＰ。
５２．電力要求は、予測された短期的なトラフィックの流れを含むことを特徴とする実施形態５１に記載のＭＰ。
５３．省電力モードを開始することは、近接するＭＰに省電力モードの開始を通知することを含むことを特徴とする実施形態４８に記載のＭＰ。
５４．ＭＰは、データが空のフレームを送信することによって近接するＭＰに省電力モードの開始を通知することを特徴とする実施形態５３に記載のＭＰ。
５５．省電力コントローラは、ビーコンをリスニングするために所定の時間にＭＰをアクティブ化するようにさらに構成されていることを特徴とする実施形態４８に記載のＭＰ。
５６.ＭＰはサービス期間の終了時に非アクティブになることを特徴とする実施形態５５に記載のＭＰ。
５７.省電力コントローラは、ＭＰが送信すべきトラフィックを有するときにＭＰをアクティブ化するようにさらに構成されていることを特徴とする実施形態４８に記載のＭＰ。

本発明の特徴および要素が好ましい実施形態において特定の組み合わせで説明されているが、それぞれの特徴または要素は好ましい実施形態の他の特徴および要素なしに単独で、または本発明の他の特徴および要素と様々に組み合わせて、もしくは組み合わせずに用いられることができる。

本発明による無線メッシュネットワークを示す図である。 図１のメッシュネットワークにおいて中央集約型コントローラを用いてＭＰのバッテリ電力を節約するプロセスの流れ図である。 中央集約型コントローラを使用せずに、図１のメッシュネットワークにおいてＭＰのバッテリ電力を節約する代替プロセスの流れ図である。 図１の無線メッシュネットワークにおいて使用される例示的な中央集約型コントローラの構成図である。 図１の無線メッシュネットワークにおいて使用される例示的なＭＰの構成図である。

Claims (57)

1. 複数のバッテリ駆動式のメッシュポイント（ＭＰ）と、中央集約型コントローラとを含むメッシュネットワークにおける、前記ＭＰのバッテリ電力を節約する方法であって、
   （ａ）前記ＭＰが、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報を前記中央集約型コントローラに、またはピアＭＰに信号送信するステップと、
   （ｂ）前記ＭＰが、それぞれの前記ＭＰに関連するバッテリ電力レベルの指示を前記中央集約型コントローラに、またはピアＭＰに提供するステップと、
   （ｃ）前記中央集約型コントローラまたはＭＰが、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関する前記信号送信(signaling)された情報、および前記バッテリ電力レベルの指示に基づいて、前記メッシュネットワークの構成を最適化するステップと
   を備えたことを特徴とする方法。
2. （ｄ）前記中央集約型コントローラが、前記ＭＰのうちの少なくとも１つにおいて省電力機能をアクティブ化するステップ
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. （ｄ）前記中央集約型コントローラが、所定の期間中省電力モードで動作するように前記ＭＰを調整するステップ
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記中央集約型コントローラは、使用されていないＭＰに省電力機能をアクティブ化するように命令することを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記中央集約型コントローラは、基幹ネットワークに接続されたメッシュポータル内にあることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記基幹ネットワークはインターネットであることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記中央集約型コントローラは、アクティブ化させた省電力機能を有さないＭＰの数を最小化するように前記メッシュネットワークを構成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記ＭＰが、前記中央集約型コントローラまたはピアＭＰが前記ＭＰをルーティング経路に割り当てたいのかどうか判定するためにメッシュビーコンをリスニングすることができるように、前記アクティブ化された省電力機能は周期的に非アクティブ化されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
9. （ｄ）前記ＭＰのうちの少なくとも１つが、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報を前記メッシュネットワーク内の別のＭＰに信号送信するステップ
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記別のＭＰに信号送信された前記情報は、意図される省電力動作を示すことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記別のＭＰに信号送信された前記情報は、ＭＰの休止(doze)／起動(awake)サイクルのタイミング情報を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
12. ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する前記情報は、電源、省電力性能、省電力の要求、前記ＭＰによって実装される省電力の特徴、および意図される省電力動作のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する前記情報は、レイヤ２（Ｌ２）またはレイヤ３（Ｌ３）の信号送信を介して送信されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する前記情報は、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）ヘッダ内のケイパビリティフィールド(capability field)に含まれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
15. ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する前記情報は、前記中央集約型コントローラからの要求に応答して送信されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
16. ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する前記情報は、前記ＭＰから前記中央集約型コントローラに対して周期的に送信されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
17. 前記ＭＰのうちの少なくとも１つは、２つの周波数チャネル上で動作するように構成されているが、バッテリ電力の節電のために少なくとも１つの周波数チャネルをオフにすることによってバッテリ電力を節約することを特徴とする請求項１に記載の方法。
18. 前記ＭＰのうちの少なくとも１つは、サービス期間の間隔に従って、バッテリ電力を節約するために休止状態に入ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
19. 前記サービス期間の間隔は、前記ＭＰと前記中央集約型コントローラの間で折衝(negotiate)されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. 複数のバッテリ駆動式のメッシュポイント（ＭＰ）を含むメッシュネットワークにおける、前記ＭＰのバッテリ電力を節約する方法であって、
    （ａ）前記ＭＰのそれぞれが、それぞれの前記ＭＰを通って流れるトラフィック、およびそれぞれの前記ＭＰに関連するバッテリ電力のレベルを個々に監視するステップと、
    （ｂ）前記ＭＰのそれぞれが、それぞれの前記ＭＰに関連する省電力機能をアクティブ化するかどうかを決定するステップと、
    （ｃ）前記ＭＰが、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報を前記メッシュネットワーク内の近接するＭＰに信号送信するステップと
    を備えたことを特徴とする方法。
21. ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する前記情報は、レイヤ２（Ｌ２）またはレイヤ３（Ｌ３）の信号送信によって送信されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
22. ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する前記情報は、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）ヘッダ内のケイパビリティフィールドに含まれることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
23. （ａ）複数のバッテリ駆動式のメッシュポイント（ＭＰ）と、
    （ｂ）前記ＭＰのバッテリ電力を節約するための中央集約型コントローラであって、前記ＭＰは前記中央集約型コントローラに対して、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報を信号送信し、それぞれの前記ＭＰに関連するバッテリ電力レベルの指示を提供し、前記中央集約型コントローラは、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関する前記信号送信された情報、および前記バッテリ電力レベルの指示に基づいて前記メッシュネットワークの構成を最適化する中央集約型コントローラと
    を備えたことを特徴とする電力効率の良いメッシュネットワーク。
24. 前記中央集約型コントローラは、前記ＭＰのうちの少なくとも１つにおいて省電力機能をアクティブ化することを特徴とする請求項２３に記載のメッシュネットワーク。
25. 前記中央集約型コントローラは、所定の期間中省電力モードで動作するように前記ＭＰを調整することを特徴とする請求項２３に記載のメッシュネットワーク。
26. 前記中央集約型コントローラは、使用されていないＭＰに省電力機能をアクティブ化するように命令することを特徴とする請求項２３に記載のメッシュネットワーク。
27. 前記中央集約型コントローラがそこへ組み込まれたメッシュポータルであって、無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）に前記メッシュポータルを介した基幹ネットワークへのアクセスを提供するメッシュポータル
    をさらに備えたことを特徴とする請求項２３に記載のメッシュネットワーク。
28. 前記基幹ネットワークはインターネットであることを特徴とする請求項２７に記載のメッシュネットワーク。
29. 前記中央集約型コントローラは、アクティブ化させた省電力機能を有さないＭＰの数を最小化するように前記メッシュネットワークを構成することを特徴とする請求項２３に記載のメッシュネットワーク。
30. 前記ＭＰが、前記中央集約型コントローラが前記ＭＰをルーティング経路に割り当てたいのかどうか判定するためにメッシュビーコンをリスニングすることができるように、前記アクティブ化された省電力機能は周期的に非アクティブ化されることを特徴とする請求項２４に記載のメッシュネットワーク。
31. 前記ＭＰのうちの少なくとも１つは、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報を前記メッシュネットワーク内の別のＭＰに信号送信することを特徴とする請求項２３に記載のメッシュネットワーク。
32. 前記別のＭＰに信号送信された前記情報は、意図される省電力動作を示すことを特徴とする請求項３１に記載のメッシュネットワーク。
33. 前記別のＭＰに信号送信された前記情報は、ＭＰの休止／起動サイクルのタイミング情報を含むことを特徴とする請求項３１に記載のメッシュネットワーク。
34. ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する前記情報は、電源、省電力性能、省電力の要求、前記ＭＰによって実装される省電力の特徴、および意図される省電力動作のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２３に記載のメッシュネットワーク。
35. ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する前記情報は、レイヤ２（Ｌ２）またはレイヤ３（Ｌ３）の信号送信によって送信されることを特徴とする請求項２３に記載のメッシュネットワーク。
36. ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する前記情報は、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）ヘッダ内のケイパビリティフィールドに含まれることを特徴とする請求項２３に記載のメッシュネットワーク。
37. ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する前記情報は、前記中央集約型コントローラからの要求に応答して送信されることを特徴とする請求項２３に記載のメッシュネットワーク。
38. ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する前記情報は、前記ＭＰから前記中央集約型コントローラに対して周期的に送信されることを特徴とする請求項２３に記載のメッシュネットワーク。
39. 前記ＭＰのうちの少なくとも１つは、２つの周波数チャネル上で動作するように構成されているが、バッテリ電力の節電のために少なくとも１つの周波数チャネルをオフにすることによってバッテリ電力を節約することを特徴とする請求項２３に記載のメッシュネットワーク。
40. 前記ＭＰのうちの少なくとも１つは、サービス期間の間隔に従って、バッテリ電力を節約するために休止状態に入ることを特徴とする請求項２３に記載のメッシュネットワーク。
41. 前記サービス期間の間隔は、前記ＭＰと前記中央集約型コントローラの間で折衝されることを特徴とする請求項４０に記載のメッシュネットワーク。
42. 電力効率の良いメッシュネットワークにおける、トラフィックをルーティングする複数のバッテリ駆動式のメッシュポイント（ＭＰ）であって、各ＭＰは、
    （ａ）それぞれの前記ＭＰを通って流れるトラフィック、およびそれぞれの前記ＭＰに関連するバッテリ電力のレベルを監視するように構成された監視ユニットと、
    （ｂ）省電力コントローラであって、それぞれの前記ＭＰは、前記省電力コントローラによって制御される省電力機能をアクティブ化するかどうかを決定し、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報を前記メッシュネットワーク内の近接するＭＰに信号送信する省電力コントローラと
    を備えたことを特徴とするＭＰ。
43. ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する前記情報は、レイヤ２（Ｌ２）またはレイヤ３（Ｌ３）の信号送信によって送信されることを特徴とする請求項４２に記載のＭＰ。
44. ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する前記情報は、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）ヘッダ内のケイパビリティフィールドに含まれることを特徴とする請求項４２に記載のＭＰ。
45. 電力効率の良いメッシュネットワークにおける、トラフィックをルーティングする複数のバッテリ駆動式のメッシュポイント（ＭＰ）であって、集積回路（ＩＣ）を含む各ＭＰは、
    （ａ）それぞれの前記ＭＰを通って流れるトラフィック、およびそれぞれの前記ＭＰに関連するバッテリ電力のレベルを監視するように構成された監視ユニットと、
    （ｂ）省電力コントローラであって、それぞれの前記ＭＰは、前記省電力コントローラによって制御される省電力機能をアクティブ化するかどうかを決定し、ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する情報を前記メッシュネットワーク内の近接するＭＰに信号送信する省電力コントローラと
    を備えたことを特徴とするＭＰ。
46. ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する前記情報は、レイヤ２（Ｌ２）またはレイヤ３（Ｌ３）の信号送信によって送信されることを特徴とする請求項４５に記載のＩＣ。
47. ＭＰのバッテリ電力を節約することに関連する前記情報は、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）ヘッダ内のケイパビリティフィールドに含まれることを特徴とする請求項４５に記載のＩＣ。
48. 複数のバッテリ駆動式のメッシュポイント（ＭＰ）を含むメッシュネットワークにおける、バッテリ電力を節約するように構成されたＭＰであって、
    前記ＭＰの電力要求および残っているバッテリ電力を監視するように構成された監視ユニットと、
    前記電力要求が所定の閾値を超える場合に省電力モードを開始するように構成された省電力コントローラと
    を備えたことを特徴とするＭＰ。
49. 前記所定の閾値は前記残っているバッテリ電力に基づくことを特徴とする請求項４８に記載のＭＰ。
50. 前記電力要求は、無線環境、および前記ＭＰを通って流れるトラフィックのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４８に記載のＭＰ。
51. 前記監視ユニットは、トラフィックの経過を格納し、短期的なトラフィックの流れを予測するようにさらに構成されていることを特徴とする請求項４８に記載のＭＰ。
52. 前記電力要求は、前記予測された短期的なトラフィックの流れを含むことを特徴とする請求項５１に記載のＭＰ。
53. 省電力モードを開始することは、近接するＭＰに前記省電力モードの開始を通知することを含むことを特徴とする請求項４８に記載のＭＰ。
54. 前記ＭＰは、データが空のフレームを送信することによって前記近接するＭＰに前記省電力モードの開始を通知することを特徴とする請求項５３に記載のＭＰ。
55. 前記省電力コントローラは、ビーコンをリスニングするために所定の時間に前記ＭＰをアクティブ化するようにさらに構成されていることを特徴とする請求項４８に記載のＭＰ。
56. 前記ＭＰはサービス期間の終了時に非アクティブになることを特徴とする請求項５５に記載のＭＰ。
57. 前記省電力コントローラは、前記ＭＰが送信すべきトラフィックを有するときに前記ＭＰをアクティブ化するようにさらに構成されていることを特徴とする請求項４８に記載のＭＰ。

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