JP2008544704A

JP2008544704A - アドホックモードでのワイヤレスネットワークのビーコン生成における節電のための方法及び装置

Info

Publication number: JP2008544704A
Application number: JP2008518418A
Authority: JP
Inventors: シャーガオ，; 富士雄渡辺; ムーリョンジェオン，
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2005-06-21
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2008-12-04
Also published as: WO2007002364A2; EP1894366A4; US20060285528A1; WO2007002364A3; EP1894366A2

Abstract

アドホックワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）においてビーコンステーションの節電状態をサポートする方法を開示する。本方法のうちの幾つかは、ワイヤレスネットワークにおけるステーションの間で電力管理情報を交換できるようにし、ビーコンステーションのハンドオーバーを可能にする。幾つかの方法では、常時オンステーションに対して、ビーコンステーション又はビーコンステーションのハンドオーバー先となるためのより高い優先度が与えられる。本方法によれば、ビーコンハンドオーバーの頻度を最少としつつ、良好な節電を達成することができる。
【選択図】図９

Description

関連出願への相互参照

本願は、２００５年６月２１日に出願された米国特許仮出願第６０/６９２，７６８号の優先権を主張するものであり、当該米国特許仮出願を参照することによって本明細書に援用するものである。

発明の背景

＜１．発明の分野＞
本発明は、ワイヤレスコンピュータネットワークに関するものであり、特に、本発明は、アドホックワイヤレスコンピュータネットワークにおける節電動作に関するものである。

＜２．関連技術の説明＞
ワイヤレスネットワークは、モバイルユーザが連続して又は時々場所を変えても、そのモバイルユーザがネットワークアクセスを維持できるようにする。必然的に、モバイルデバイスは、バッテリ電力により動作しており、バッテリ電力は、乏しい資源である。近年では、モバイルデバイス用のバッテリ寿命の改善は、コンピュータ電力及び通信容量の改善に対応できていない。従って、電力効率は、ワイヤレスコンピュータネットワークの重要な設計パラメータとなっている。

基盤ネットワークにおける電力管理に比較して、アドホックワイヤレスネットワーク（例えば、８０２．１１ｂの下でインデペンデントベーシックサービスセット、即ち「ＩＢＳＳ」を使用するアドホックワイヤレスネットワーク）のリンクレイヤーにおける電力管理は、十分理解されておらず、効率的なものではない。例えば、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）においては、アクセスポイント（「ＡＰ」）は、それに関連した全てのステーション（「ＳＴＡ」）の節電状態のグローバルな知識を有している。このようなネットワークでは、モバイルノードとの全ての通信は、ＡＰを通して行われ、ＡＰは、節電（「ＰＳ」）モードのＳＴＡを指定するデータパケットをバッファリングすることができる。予め特定された時間間隔中に、ＡＰは、これらのＳＴＡにバッファリングしたパケットを取り出すように通知する。しかしながら、これとは異なり、アドホックワイヤレスネットワークでは、全てのノードの節電状態のグローバルな知識を有するＡＰと同様のエンティティは、ＩＢＳＳには存在しない。その代わりに、各ＳＴＡは、パケットをローカルに記憶しており、そのピアと個々に通信してパケット配信をスケジューリングする。

ＩＢＳＳの分散特性のために、８０２．１１の下ではＩＢＳＳにおいて多くの節電上の問題点が存在する。

８０２．１１の下で動作するＷＬＡＮにおいては、分散制御機能（「ＤＣＦ」）は、衝突回避キャリア波感知多重アクセス（ＣＳＭＡ/ＣＡ）プロトコルを使用し、分散方式にて、そのワイヤレスネットワーク内で動作しているステーションがフレームを送受信することが許可される時を決定する。ＣＳＭＡ/ＣＡの下では、送信の前に、ＳＴＡは、媒体を感知して、それが「ビジー」であるか（即ち、別のステーションが送信しているか）を判定する。その媒体がビジーでないならば、ＳＴＡは送信を行なうことができる。ＣＳＭＡ/ＣＡは、隣接するフレームシーケンスの間において「インターフレームスペース」（ＩＦＳ）と称される最小の指定時間間隔を必要とする。送信機は、送信する前に少なくともＩＦＳの間その媒体がアイドルとなるのを待つ。ＩＦＳの値は、送信されるフレームの優先度に従って変化する。ＩＦＳ値の例としては、ショートＩＦＳ（ＳＩＦＳ）、ポイントＩＦＳ（ＰＩＦＳ）、及び分散ＩＦＳ（ＤＩＦＳ）がある。

ＳＩＦＳは、最も短いインターフレームスペースであり、ＳＴＡのグループが実行すべきフレーム交換シーケンスの持続期間中に媒体を取得しているときに使用される。ＳＩＦＳは、フレーム交換シーケンスが確実に完了してから、他のＳＴＡがその媒体にアクセスできるようにする。従って、その他のＳＴＡは、その媒体へ送信しようと試みる前に、ＳＩＦＳよりも長い時期間において、その媒体がアイドルとなるのを待機する必要がある。確認応答（ＡＣＫ）フレームは、例えば、ＳＩＦＳを使用する。

ＰＩＦＳは、無競合期間の開始時に媒体への優先アクセスを得るために、集中制御機能（ＰＣＦ）の下で動作するＳＴＡによって使用される。ＰＩＦＳは、ＳＩＦＳよりは長いが、ＤＩＦＳより短い。

ＤＩＦＳは、データフレーム及び管理フレーム（例えば、プローブ要求及びプローブ応答）を送信するために、ＤＣＦの下で動作するステーションによって使用される。

ＤＣＦの下では、媒体がビジーであると検出された場合に、ＳＴＡは、現在の送信が完了するまで、送信を延期する。その延期の後に、又は、送信が成功した直後に再び送信を試みる前に、ステーションは、ランダムな「バックオフ」インターバルを選択する。このインターバルの間は、ステーションは送信を行なわない。バックオフ期間カウンタが、このインターバルを監視する。

コントロールパケットの幾つかのフォーマットの例を図１（「プローブ要求フレーム」）、図３（「プローブ応答フレーム」）、及び図４（「確認応答（ＡＣＫ）フレーム」）に示す。コントロールパケットは、一般的に図５に示すようなフォーマット（即ち、「管理フレーム」）をもつ。図５に示すように、このフォーマットは、媒体アクセスコントロール（ＭＡＣ）ヘッダー、フレーム本体、及びフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ）を含んでいる。ＦＣＳは、送信されるフレームの完全性についての判定を可能とする。８０２．１１ＷＬＡＮにおいては、ＳＴＡは、パケットのＭＡＣヘッダーにおける宛先アドレス（ＤＡ）フィールドを使用して、パケットに関する受信の決定を行なう。例えば、ＤＡフィールドは、グループアドレス（例えば、ブロードキャストアドレス）を含み、そのフレームがビーコンフレームでない場合には、ベーシックサービスセット識別子（ＢＳＳＩＤ）が認証されなければならない（即ち、そのフレームのＢＳＳＩＤフィールドが、受信先と同じＢＳＳＩＤである）。（ＢＳＳＩＤフィールドは、プローブ要求フレームにおけるブロードキャストＢＳＳＩＤである）。別の例として、アクセスポイントを含むＳＴＡは、データフレーム又はＤＡフィールドにおいてグループアドレスを特定していない管理フレームを受信した際に、ＳＩＦＳの遅延の範囲で、ＡＣＫフレームで応答することができる。ＡＣＫフレームは、ＤＡフィールドにおいてグループアドレスを特定しているパケットについては送信されない。

媒体の状態は、物理及び仮想キャリア感知機能によって決定される。物理レイヤーは、ワイヤレス媒体におけるエネルギー検出に基づいて物理キャリア感知機構を提供する。ＭＡＣレイヤーは、ネットワーク割当てベクトル（ＮＡＶ）と称される仮想キャリア感知機構を提供する。ＮＡＶは、データの実際の交換前にフレームにて通知される持続期間情報に基づいて媒体における将来のトラフィックを予想する。ごく僅かの例外はあるが、このような持続期間情報は、ＭＡＣヘッダーにおいて検出される。

プローブ要求フレームは、既存のネットワークのエリアを走査するＳＴＡによって送られる。プローブ要求フレームは、そのエリアにおけるＡＰがプローブ応答フレームで応答するように求める。図１に示すように、プローブ要求フレームは、サービスセット識別子（ＳＳＩＤ）フィールド、及びＳＴＡによってサポートされるデータレートを含む。プローブ要求フレームを受信するＡＰは、ＳＴＡがそのネットワークに加わるように求めるか否かを決定する。図２に示すように、フレームコントロールフィールドのタイプビット（Ｂ２、Ｂ３）及びサブタイプビット（Ｂ４−Ｂ７）は、フレームタイプ（例えば、「管理」）及びサブタイプ（例えば、「プローブ要求」）の双方を特定する。表１は、タイプビット及びサブタイプビットの種々のとり得る値を示している。

プローブ要求フレームに応答するために、ＡＰは、走査しているＳＴＡへプローブ応答フレーム（図３）を送って、ネットワークの可用性及び特性を知らせる。他のフレームとしては、例えば、受信データフレームに対して確認応答を行なうＡＣＫフレーム、又は、ビーコンフレーム（ネットワークの存在を通知する）がある。

ビーコンフレームを送出することは、多くのネットワークメンテナンスタスクの重要な部分である。ビーコンフレームは、通常、一定間隔で送信され、モバイルＳＴＡが、参加し得るネットワークを見出し、特定し、且つパラメータをマッチングすることを可能とする。ビーコンフレームにおいては、フレーム本体は、次のフィールド、即ち、（ａ）タイムスタンプ、（ｂ）ビーコンインターバル、（ｃ）ケイパビリティ、（ｄ）ＳＳＩＤ、（ｅ）ＩＢＳＳパラメータセット、及び（ｆ）ＴＩＭ（Traffic Indication Map）を含む。ＩＢＳＳパラメータ内の情報フィールドは、ＡＴＩＭウィンドウパラメータを含む。

基盤ネットワークでは、ＡＰは、ビーコンフレームを送信することを担っている。ＡＰのサービスエリアは、ビーコンフレームの到達範囲によって画成される。ＢＳＳのタイミングは、ビーコンフレームにて特定されるビーコンインターバルによって決定される。ビーコンフレームの連続する送信の間のタイムインターバルは、「ターゲットビーコン移行タイム」、即ちＴＢＴＴと称される。

ＩＢＳＳネットワークでは、ビーコンフレームは、分散方式にて生成される。ビーコンインターバルは、ビーコンフレーム及びプローブ応答フレームの双方に含められる。ＳＴＡは、各ＳＴＡがアドホックネットワークに加わるときにビーコンインターバルを採用する。ＩＢＳＳネットワークでは、全てのメンバがビーコン生成に参加する。各ＳＴＡは、ビーコンインターバルタイミングのためのタイミング同期ファンクション（ＴＳＦ）タイマーを維持する。ＩＢＳＳネットワークはアクセスポイントを有さないので、ＳＴＡが低電力モードにある受信機用にバッファしたフレームを有している場合には、当該ＳＴＡは、ＡＴＭウィンドウ中にアナウンスメントトラフィック指示メッセージ（ＡＴＩＭ）フレームを送って、当該ＳＴＡが受信先用にバッファしたデータを有していることをその受信先に通知する。ＡＴＩＭフレームは、空のフレーム本体をもっている。

図７は、ＩＢＳＳにおけるビーコンフレーム生成のプロセスを示している。各ＴＢＴＴにて、各ステーションは、（ａ）そのチャネルにて現在送信しているパケットが完了するのを待機し、（ｂ）目下の非ビーコン又は非ＡＴＩＭ送信のためにバックオフタイマーを一時停止し、（ｃ）零と２＊ＣＷ_ｍｉｎ＊ＴＵとの間の範囲にて均一に分散されたランダム遅延を計算する。ここで、ＣＷ_ｍｉｎは、最小衝突ウィンドウのサイズであり、ＴＵは、タイミングユニットである。次いで、ＳＴＡは、このランダム遅延を使用してタイマーをセットし、このタイマーが切れるのを待機する。ランダム遅延タイマーが切れる前に、ビーコンフレームが到達する場合には、その待機がキャンセルされ、バックオフタイマーが再始動される。しかしながら、ＳＴＡがビーコンフレームを受信せずに、ランダム遅延タイマーが切れる場合には、ＳＴＡは、ビーコンフレームを送出する。ＡＴＩＭメッセージは、送信元ステーションから宛先ステーションへのビーコンフレームに続いて、通常データパケットと同じ分散制御機能（ＤＣＦ）アルゴリズムを使用して送信される。ＡＴＩＭウィンドウの長さは固定されており、ビーコンインターバル中のパケット送信の存在に依らず、理論的ＴＢＴＴタイムから常に始まる。

ビーコンフレームにおけるタイムスタンプフィールドは、当該フレームの送信元でのＴＳＦタイマーにおける値を表している。ＩＢＳＳネットワークに参加しているステーションは、そのＴＳＦタイマーを０に初期化し、整合するＳＳＩＤを有するＩＢＳＳの別のメンバからビーコンフレーム又はプローブ応答フレームを受信する後まで、ビーコンフレーム又はプローブ応答フレームを送信せず、ＩＢＳＳネットワーク内の適切な同期を保証する。

ＩＢＳＳネットワークでは、ＳＴＡは、当該ＳＴＡの電力が十分であるような「アウェイク（Awake）」状態にあるか、又は、当該ＳＴＡが電力を殆ど消費できず、送信又は受信することができないような「ドーズ（Ｄｏｚｅ）」状態にある。ＳＴＡのための「電力管理」なる用語は、ＳＴＡがアウェイク状態とドーズ状態との間で移行する方式を指している。

基盤ネットワークでは、電力管理モードをドーズ又はＰＳ状態に変更するＳＴＡは、送信されるフレームのフレームコントロールフィールド内の電力管理ビットを使用してＡＰに知らせる。その後、ＡＰは、ＭＡＣサービスデータユニット（ＭＳＤＵ）をＳＴＡへ任意に送信しない。ＭＳＤＵは、バッファされ、指定された時間に送信される。ＳＴＡのためにＭＳＤＵをバッファしたＡＰに関連するＳＴＡは、そのＡＰによって生成された全てのビーコンフレームに含まれるＴＩＭにて特定される。そのＴＩＭを解釈することにより、ＳＴＡは、当該ＳＴＡ用にＭＳＤＵがバッファされていることを知る。ＰＳモードにおいて動作するＳＴＡは、その聴取インターバル及び受信ＤＴＩＭ（delivery traffic indication message）パラメータに従って、周期的にビーコンフレームを聴取する。ＭＳＤＵがＡＰにおいて現在バッファされていることを知ると、そのＳＴＡは、ショートＰＳポールフレームをそのＡＰへ送信し、当該ＡＰが、対応するバッファしたＭＳＤＵを用いて直ちに応答するか、又は、そのＰＳポールに対して確認応答を行ない、その後に対応するＭＳＤＵを用い応答する。そのＢＳＳにおけるＳＴＡがＰＳモードにあるならば、ＡＰは、全てのブロードキャスト及びマルチキャストＭＳＤＵをバッファし、それらを、ＤＴＩＭ送信を含む次のビーコンフレームに続いて直ぐに、ＳＴＡへ伝送する。

図８は、ＩＢＳＳにおける電力管理の基本的な動作を示している。図８に示すように、各ＴＢＴＴの後に、ＡＴＩＭウィンドウが設けられている。このＡＴＩＭウィンドウ中に、ＰＳモードにて動作するＳＴＡは、アウェイク状態となり、ビーコンフレーム又はＡＴＩＭフレームを聴取する。ＭＳＤＵをＰＳモードにて受信先ＳＴＡへ送信するために、送信ＳＴＡは、先ず、ＡＴＩＭウィンドウ中にＡＴＩＭフレームを送信する。異なるＳＴＡからのＡＴＩＭの送信は、共通ＤＣＰバックオフ手順を使用してランダム化される。宛てられたＡＴＩＭに対しては確認応答がなされる。ＡＣＫフレームが宛てられたＡＴＩＭに応答して受信されない場合には、送信ＳＴＡは、バックオフ手順を実行して再送信を試みる。マルチキャストＡＴＩＭに対しては確認応答がなされない。ＡＴＩＭインターバルの後、確認応答されたＭＳＤＵ及び通知されたブロードキャスト/マルチキャストＭＳＤＵが、通常のＤＣＦアクセス手順を使用して、ＰＳモードにあるＳＴＡへ送信される。ＳＴＡは、ＭＳＤＵが通知されるビーコンインターバル中にバッファしたＭＳＤＵを送信することができない場合には、バッファしたＭＳＤＵを保持し、次のＡＴＩＭウィンドウ中にＡＴＩＭにて再び当該ＭＳＤＵを通知する。全てのバッファしたＭＳＤＵが送信された後、アウェイク状態にあるＳＴＡへ通知されていないＭＳＤＵが送信される。

ＰＳモードにおいて動作するＳＴＡは、各ＴＢＴＴの前にアウェイク状態に入る。ＳＴＡは、ＡＴＩＭウィンドウ中に、当該ＳＴＡに宛てられたＡＴＩＭ管理フレーム又はマルチキャストＡＴＩＭ管理フレームを受信した場合には、次のＡＴＩＭウィンドウの終わりまで、アウェイク状態に留まる。ビーコンフレーム又はＡＴＩＭ管理フレームを送信したＳＴＡは、そのＡＴＩＭに対する確認応答が受信されるか否かにかかわらず、次のＡＴＩＭウィンドウの終わりまでアウェイク状態に留まる。ＳＴＡは、ＡＴＩＭを送信しておらず、ＡＴＩＭウィンドウ中に、当該ＳＴＡに宛てられたＡＴＩＭ管理フレームもマルチキャストＡＴＩＭ管理フレームも受信していない場合には、現在のＡＴＩＭウィンドウの終了の後にドーズ状態に戻ることができる。

ビーコン生成及び電力管理は、関連したアクティビティである。ビーコンフレームは、ＰＳモードにて動作しているＳＴＡのアウェイク期間中に送信され、全てのＳＴＡがそのビーコンフレームを処理することができる。その上、ビーコンフレームの送信元は、少なくとも一つのＳＴＡがアウェイク状態となりネットワークを走査している新たなＳＴＡからのプローブ要求フレームに対して応答するようにするため、次のアクティブ期間の終わりまでは、ＰＳ状態に入らない。

従って、現在の標準は、ＩＢＳＳネットワークにおいてビーコンフレームを送信するＳＴＡが次のＡＴＩＭウィンドウの終わりまではアウェイク状態に留まることを要求して、ネットワークを走査しているＳＴＡによって送られるあらゆるプローブ要求にも応答があることを確実にしている。ＳＴＡは、そのＳＴＡが送信又は受信するパケットを有しているか否かにかかわらず、アウェイク状態に維持される。従って、相当の電力がそのＳＴＡによって浪費されてしまう。従って、ビーコン生成ＳＴＡがドーズモードに入ることができ、且つ、プローブ要求メッセージがアウェイク状態にある他のＳＴＡによって応答されるようにする新しいスキームが必要とされている。

概要

本発明は、アドホックコンピュータネットワーク（例えば、ＩＢＳＳ）におけるビーコン生成のための新規な節電技法を提供する。本発明による技法は、ＡＴＩＭ/ＡＣＫフレームを送出する全てのＳＴＡがビーコンインターバルを通してアウェイク状態に維持されるような環境に適用できるだけでなく、そのようなＳＴＡが自由にドーズモードに入ることのできるような環境にも適用できる。一実施形態によれば、本発明は、ビーコンＳＴＡがアウェイク状態にある別のＳＴＡへ、その役割をハンドオーバーすることができるようにするアルゴリズムを提供する。比較的大きなビーコンインターバルの場合には、相当なエネルギー節約を達成することができる。

一実施形態によれば、バッテリ作動ＳＴＡの節電を更に向上するために、本発明は、バッテリ作動ＳＴＡを、信頼性のある電力供給源を有する「常時オン」ＳＴＡとは区別している。常時オンＳＴＡは、優先度ベースＤＣＦの下で、ビーコンＳＴＡになることが多いばかりでなく、常時オンＳＴＡは、ビーコンステーションハンドオーバーが生じるときにも新しいビーコンＳＴＡになることが多い。

以下の詳細な説明では、種々の実施形態により、種々のセットアップの下で使用されるアルゴリズムに関する詳細を提供する。これら実施形態は、ビーコンハンドオーバー、アウェイクリスト更新、電力管理フィールドのセッティング、並びに、電力管理通知メッセージの送信及び処理を例示している。本発明の幾つかの実施形態によれば、常時オンＳＴＡに対して、ビーコン生成をサポートするためのより多くの役割が与えられる。

本発明は、以下の詳細な説明及び添付図面を参照すると、より良く理解されよう。

好ましい実施形態の詳細な説明

本発明は、ビーコン生成ＳＴＡのための節電を最適化する。

本発明の一実施形態では、ＡＴＩＭウィンドウ内でＡＴＩＭメッセージを送出し又は受信するＳＴＡが、現在の８０２．１１標準の下で実施されているように、次のＡＴＩＭウィンドウの終わりまでは、アウェイク状態に保たれる。また、この実施形態では、全てのＳＴＡは、節電モードで動作する（即ち、常時オンステーションはない）。図９は、本発明のこの実施形態によるビーコンフレーム生成手順を示している。この手順では、ビーコンインターバル中にアウェイク状態に留まるＳＴＡは、そのコントロールパケットの各々のＭＡＣヘッダーにおける電力管理フィールドを「１」にセットする。さもなくて、ＳＴＡがその電力管理状態をアウェイク状態からドーズ状態へと変える場合には、電力管理フィールドは０にセットされる。

図９に示すように、電力を節約するためにドーズ状態となることを示すため、ＭＡＣフィールドにおける電力管理フィールドを「０」にセットしてビーコンフレームを送出した（ステップ９０１）後に、ビーコンＳＴＡは、このビーコンインターバルのＡＴＩＭウィンドウにおいて無差別モードにて動作する。そのＡＴＩＭウィンドウの残りの間、この無差別モードによって、ビーコンＳＴＡはＡＴＩＭのＭＡＣヘッダーにおける電力管理フィールド又は現在のビーコンインターバル中にアウェイク状態に留まるＳＴＡからのＡＣＫメッセージを調べることが可能となる。ＡＴＩＭ又はＡＣＫメッセージから、ビーコンＳＴＡは、アウェイクモードにあるＳＴＡを含むアウェイクリストを編集する（ステップ９０３、９０４）。そのＡＴＩＭウィンドウの終わりに、通常のデータトラフィックがワイヤレスネットワークにて実施される（ステップ９０５）。通常データ送信の後、ＳＴＡは、ドーズモードに入りたい場合（ステップ９０６）に、アウェイクリストが空であるかを調べる（即ち、ＡＴＩＭ交換がないこと、ステップ９０８）。ビーコンＳＴＡは、次のビーコンインターバルにおいてアウェイク状態を維持する（ステップ１０１１）。アウェイクリストが空でない場合には、ＳＴＡが電力管理状態を変えようとしていることを通知するために、通知メッセージがその隣接メンバへ送られる（ステップ９０９）。

図１０は、ＳＴＡが通知メッセージを送出し得る二つの方法を示している。図１０に示すように、ビーコンＳＴＡは、そのアウェイクリストにおける最初のＳＴＡへユニキャストの空データフレーム（例えば、タイプ１０、サブタイプ０１００のような）を送出することができる。このアウェイクリストは、ＡＴＩＭウィンドウ中に図９のステップ９０３及び９０４での無差別モードを使用した収集されたものである。ユニキャストの空ヌルデータフレームを受信したＳＴＡは、そのメッセージに対して確認応答するためにＡＣＫフレームを送ることによって応答し、次のビーコンＳＴＡとなる。（この次のビーコンＳＴＡは、この時からプローブ要求メッセージに応答する）。現在のビーコンＳＴＡが正しくＡＣＫフレームを受信する場合には（ステップ１００５）、その現在のビーコンＳＴＡは、ドーズモードに入る（ステップ１００６）。さもなければ、現在のビーコンＳＴＡは、タイムアウト後に、空のデータフレームを再送し、この再送は、それが所定の最大回数に達しない限り行われる（ステップ１００７、１００８）。所定の再送限界に達した場合には、現在のビーコンＳＴＡは、アウェイクリストの次のＳＴＡへ通知メッセージを送り（ステップ１００９）、次のビーコンＳＴＡが見出されるまで、ステップ１００３−１００９を繰り返す。

或いは、図１０に示すように、現在のビーコンＳＴＡは、全てのその隣接メンバへ、マルチキャストの空のデータフレームを送ることができる（ステップ１０１０）。このデータフレームに対しては、確認応答がなされない。現在のビーコンＳＴＡは、マルチキャストの空のデータフレームを送出した直後に、ドーズモードに入ることができる（ステップ１００６）。これらのマルチキャストの空のデータフレームを受信する全てのアウェイク状態のステーションは、後のプローブ要求フレームに最初に応答することにより、次のビーコンステーションとなることができる。これらＳＴＡのうち最初にプローブ要求フレームに応答したものが次のビーコンＳＴＡとなった後、他のＳＴＡは、そのプローブ要求フレームに応答する試みを中止する。

本発明の別の実施形態によれば、ＡＴＩＭウィンドウ内でＡＴＩＭメッセージを送信又は受信するＳＴＡは、８０２．１１ネットワークにおいて実施されるように、次のＡＴＩＭウィンドウの終わりまでは、アウェイク状態に留まる。しかしながら、この実施形態では、それらＳＴＡのうちの一以上のものが「常時オン」状態にて動作する（即ち、ドーズ状態に入らない）。「常時オン」状態で動作するＳＴＡは、典型的には、信頼性のある電力供給源を有しており、より一般的には、より性能指向型のものである。図１１は、常時オンＳＴＡがビーコン生成に参加するプロセスを示している。この実施形態では、常時オンＳＴＡの各々は、それが別のものによるビーコンフレームを検出しない限り、そのビーコンインターバルの開始時にビーコンフレームを送出することができる。各常時オンＳＴＡは、それらのコントロールデータパケットにおける電力管理フィールドを１にセットする（ステップ１１０１）。ビーコンインターバルにおいて最初のビーコンフレームを送るＳＴＡは、ビーコンＳＴＡとなり、そのビーコンインターバルの間、ビーコンＳＴＡとして留まる（ステップ１１０３）。

ビーコンインターバルにおいて最初のビーコンフレームが送られた後、そのビーコンＳＴＡは、無差別モードにて動作して、交換されるべきコントロールパケットを聴取する。常時オンステーションがＡＴＩＭフレーム又はＡＣＫフレームを別のＳＴＡへ送る必要がある場合（ステップ１１０４、１１０６）に、その常時オンＳＴＡは、そのＡＴＩＭ又はＡＣＫフレームの電力管理フィールドを「１」にセットする（ステップ１１０５、１１０７）。ビーコンＳＴＡがコントロールパケットの電力管理フィールドにおいて値「１」を検出した場合に、そのビーコンＳＴＡは、そのアウェイクリストにその送信元ＳＴＡを含ませる。常時オンステーションがそれ自身のＡＴＩＭ/ＡＣＫ交換を有さない場合には（ステップ１１０８）、その常時オンステーションは、電力管理フィールドを「１」にセットしてＡＴＩＭメッセージをビーコンＳＴＡへ送出し、そのビーコンＳＴＡのアウェイクリストに含まれるようにすることができる（ステップ１１０９）。そのＡＴＩＭウィンドウが終了した後、常時オンＳＴＡは、ビーコンＳＴＡへ空のデータフレームを送り、通知送信を完了する（ステップ１１１０）。

ステップ１１０９にてビーコンＳＴＡへＡＴＩＭフレームを送る前に、常時オンＳＴＡは無差別モードにて動作しており、電力管理フィールドが「１」にセットされたＡＴＩＭ又はＡＣＫフレームを受信する場合には、その常時オンＳＴＡは、ステップ１１０９にてビーコンＳＴＡにＡＴＩＭフレームの送信を行う必要はない。何故ならば、すでに別の常時オンＳＴＡが後のプローブ要求フレームに応答するようになっているからである。

ビーコンＳＴＡは、ＰＳモードにおける他のＳＴＡと同じようにその常時オンＳＴＡを取り扱う。幾つかの常時オンステーションは、アウェイクリストが空でないときに、サイレント状態を維持することがあるので、ビーコンＳＴＡのアウェイクリストは、必ずしも全ての利用可能なＳＴＡを含まない。ビーコンＳＴＡは、その電力管理モードを変える場合には、図１０に示すようにアウェイクリストにおけるＳＴＡへ通知メッセージを送って、次のビーコンＳＴＡを探す。

本発明の第３の実施形態によれば、ＡＴＩＭウィンドウ内でＡＴＩＭメッセージを送出し又は受信するＳＴＡは、通知されるフレームの全ての送信及び／又は受信を完了した後に、それらの電力管理状態を「アウェイク」から「ドーズ」へと変えることができる。この実施形態では、全てのステーションがＰＳモードにて動作できる。どのＳＴＡもその電力管理状態を変えることができるので、ビーコンＳＴＡは、そのアウェイクリストを連続的に更新する。各ビーコンインターバルの開始時に、各ＳＴＡは、通常のＤＣＦ手順を使用して、最初にビーコンフレームを送り出すよう試みることができる。ビーコンフレームを送出した最初のＳＴＡが、そのビーコンインターバルのビーコンＳＴＡとなる。図１２は、この実施形態におけるＳＴＡの動作を示している。ビーコンＳＴＡは、それがアウェイク状態に留まろうとする場合には、ビーコンフレームにおける電力管理フィールドを「１」にセットすることができる（ステップ１２０２）。そうでないときは、電力管理フィールドは、「０」にセットされる。

ビーコンフレームを送出した後、ビーコンＳＴＡが電力を節約するためにドーズ状態に入る場合には、ビーコンフレームにおける電力管理フィールドを「０」にセットした後に、そのビーコンＳＴＡは、ＡＴＩＭウィンドウの残りの間、無差別モードで動作して、ＡＴＩＭ又はＡＣＫフレームを送出するＳＴＡのリストを編集する（ステップ１２０３−１２０５）。リスト上のＳＴＡのうちのいずれもが、現在のビーコンＳＴＡがドーズモードに入っている場合に、プローブ要求メッセージに応答するタスクを委託され得る。ビーコンＳＴＡのアウェイクリストが空である（即ち、ＡＴＩＭ交換がない）場合には、そのビーコンＳＴＡは、ビーコンインターバルの残りの間、アウェイク状態に留まる（ステップ１２１０）。各ＳＴＡは、そのＡＴＩＭウィンドウにおいて無差別モードで動作して、アウェイク状態にあることを通知している隣接メンバの記録を編集することができる。

ＡＴＩＭ又はＡＣＫフレームを送るときに、ＳＴＡは、コントロールフレームにおける電力管理フィールドを必要に応じて「１」又は「０」にセットすることにより、ドーズモードに入るか否かを指示する。各ＳＴＡは、それ自身のアルゴリズムを実行することにより、ドーズ状態に入るときを決定することができる。このような一つのアルゴリズムは、「Method and Apparatus for Power Saving in Packet Transmission of802.11 in ad hoc Mode」と題しており、米国仮特許出願第６０/６９２，７９８号に基づいている同時係属中の米国特許出願（「同時係属出願」）に開示されている。この同時係属出願明細書を、その全体を参照することによって本明細書に援用する。ビーコンインターバル内で、通常のデータ送信インターバル中に、ＳＴＡは、それが現在のフレーム交換後アウェイク状態に留まる場合には、データフレームのその電力管理フィールドを「１」にセットする。或いは、ＳＴＡは、それが現在のフレーム交換後にドーズ状態に入るならば、データフレームの電力管理フィールドを「０」にセットする。無差別モードにて動作しておらず、らデータフレームを受信しないＳＴＡに通知するために、ドーズモードに入るＳＴＡは、電力管理フィールドを「０」に設定してマルチキャストの空のデータフレームを送出する。このデータフレームに対しては確認応答がなされない。この空のデータフレームを受信する各ＳＴＡは、アウェイクリストからその送信ＳＴＡを除去する。

ドーズモードに入る前に、ビーコンＳＴＡは、先ず、そのアウェイクリストを調べる。アウェイクリストが空であるならば、ビーコンＳＴＡは、アウェイクモードに留まる。さもなければ、ビーコンＳＴＡは、ドーズモードに入る前に、通知メッセージを送出する。図９に関して説明したプロセスにおけるように、通知メッセージは、ユニキャストメッセージであっても、マルチキャストメッセージであってもよい。

ビーコンステーションは、電力管理フィールドを「０」にセットしてマルチキャストの空のデータフレームを送り出すことができる。この空のフレームを受信するＳＴＡは、そのマルチキャストデータフレームのソースアドレスから、そのビーコンＳＴＡがドーズモードに入ろうとしていることを認識する。応答の際に、各受信先は、次のプローブ要求フレームに最初に応答するよう用意する。このスキームは簡単であるが、マルチキャストヌルデータフレームに対して確認応答がなされないので、次のプローブ要求フレームに応答するＳＴＡが存在しないことがある。

或いは、ビーコンＳＴＡは、ユニキャストの空のデータフレームを送って、アウェイクリストにおけるＳＴＡのうちの一つへその電力管理の変更を通知し、その受信先からの応答ＡＣＫフレームを待機することができる。最初に常時オンＳＴＡへ通知メッセージを送ることについての優先度を与えて、将来のビーコンステーションハンドオーバーを減少させることができる。所定の期間後にＡＣＫフレームが受信されない場合には、ビーコンＳＴＡは、空のデータフレームを、再び同じＳＴＡに再送信するか、又は、そのリストにおける全てのＳＴＡがコンタクトに失敗するまで、そのアウェイクリストにおける別のＳＴＡへ再送信する。この場合に、ビーコンＳＴＡは、ビーコンインターバルの残りの間、アウェイク状態に留まる。さもなければ、ＡＣＫフレームを返送するＳＴＡが次のビーコンＳＴＡとなり、現在のＳＴＡはドーズ状態に入ることができる。

本発明の第４の実施形態によれば、ＡＴＩＭウィンドウ内でＡＴＩＭフレームを送出し又は受信するＳＴＡは、全てのフレームの送信及び受信を完了した後、それらの電力管理状態をアウェイクからドーズへと変えることができる。この第４の実施形態では、幾つかのＳＴＡは、常時オン状態にて動作することができる。このような常時オンＳＴＡは、信頼できる電力供給源を有するか、アウェイク状態に留まる他の理由を有することができ、前述したような態様で常時オンＳＴＡとして動作することができる。この第４の実施形態は、ビーコンＳＴＡのハンドオーバーの回数を減少させることを目的としている。図１３は、ビーコンＳＴＡハンドオーバーの回数を減少させる方法を例示している。

図１３に示すように、常時オンＳＴＡがビーコンステーションとなる可能性は、ビーコンＳＴＡを決定するための優先度ベースＤＣＦスキームを使用することにより高められる（ステップ１３０２）。常時オンＳＴＡがビーコンＳＴＡになる場合には、ビーコンインターバルの残りの間は、ビーコンＳＴＡのハンドオーバーは発生しない。優先度ベースＤＣＦによれば、常時オンＳＴＡに優先度が与えられ、常時オンＳＴＡがビーコンフレームを送出する最初のものとなる可能性が高くなり、従って、ビーコンＳＴＡとなる可能性が高くなる（ステップ１３０３）。既存の優先度ベースＤＣＦの変形例は当業者には既知で幾つかの優先度ベースＤＣＦの変形例は、異なる衝突ウィンドウサイズ又は異なるバックオフパラメータ値を含む。

或いは、この第４の実施形態の下では、常時オンＳＴＡは、ステップ１３０２で決定されたビーコンＳＴＡがドーズ状態に入ると決定したときには、現在のビーコンインターバルにおいてビーコンフレームを送出するための付加的な機会をもつことができる。常時オンＳＴＡがビーコンフレームを受信するとき、当該常時オンＳＴＡは、ビーコンフレームの電力管理フィールドを調べる。電力管理フィールドが「１」にセットされているならば、そのフィールドは、現在のビーコンＳＴＡがアウェイク状態に留まろうとしていることを示す。その受信ＳＴＡによる更なる動作はなされない。しかしながら、その電力管理フィールドが「０」にセットされていることが検出された場合には、常時オンＳＴＡは、電力管理フィールドを「１」にセットしてビーコンフレームを送り、それが次のビーコンＳＴＡとなったことを指示することができる。

前述の詳細な説明は、本発明の特定の実施形態を例示するために提供したものであり、本発明を限定することは意図していない。本発明の範囲内において、種々な変更及び変形が可能なものである。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載されている。

プローブ要求フレームのフォーマットを示す図である。フレームのフレームコントロールフィールド内のデータフィールドを示す図である。プローブ応答フレームのフォーマットを示す図である。確認応答（ＡＣＫ）フレームのフォーマットを示す図である。管理フレームの一般的なフォーマットを示す図である。ビーコンフレームのＩＢＳＳパラメータセットにおけるフィールドを示す図である。ＩＢＳＳにおけるビーコンフレーム生成のプロセスを示す図である。ＩＢＳＳにおける電力管理の基本的動作を示す図である。本発明の一実施形態によるビーコンフレーム生成手順を示す図である。本発明の一実施形態に係り、ＳＴＡが通知メッセージを送出する二つの方法を示す図である。本発明の一実施形態に従って常時オンＳＴＡがビーコン生成に参加するプロセスを示す図である。本発明の第３の実施形態によるＳＴＡの動作を示す図である。本発明の第４の実施形態に従ってビーコンＳＴＡハンドオーバーの数を減少させる方法を例示する図である。

Claims

アドホックワイヤレスネットワークにおいてビーコンステーションが節電状態に入ることを可能とする方法であって、
ビーコンインターバル中に、前記ビーコンステーションから、該ビーコンステーションが節電状態に入ることを指示するコントロールメッセージを送るステップと、
前記ビーコンインターバルの終了前に前記節電状態に入るステップと、
を含む方法。