JP2010528518A - 無線ネットワークに関するチャネル変更決定の仕組み及び方法 - Google Patents

Abstract

複数の無線装置120を含む通信ネットワーク100において、無線装置120は、通信する１つ以上の通信チャネルを変更するかを決定する。当該方法は、通信ネットワーク100に関する複数の構成パラメータを受け取るステップと、無線装置120のうちの１つ又は複数による通信に関する１つ以上の通信チャネル利用可能性に関連される情報を受信するステップと、前記構成パラメータと無線装置120のうちの１つ又は複数による通信に関する１つ以上の通信チャネル利用可能性に関連される前記受け取られた情報とを用いて、通信チャネル変更決定アルゴリズムを実行することによって、無線装置120が通信する１つ以上の通信チャネルを変更させるかを決定するステップと、を有する。

Description

本発明は、無線装置及び無線ネットワークに関し、より具体的には、無線装置に関する通信チャネルの状況についてのデータを収集し、無線ネットワークへ前記データを報告する方法に関する。

無線ネットワークは、様々な装置に関して向上された能力を提供するように益々一般的に用いられている。無線ネットワークの１つのカテゴリは、無線パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）である。無線ＰＡＮにおける通信に関する１つの適切なフォーマットはZigBeeアライアンスによって規定される、低コスト、定電力無線通信リンクに関するZigBee規格によって記述される。ZigBee無線ＰＡＮは、例えば、照明、セキュリティシステム、火災報知器、及びHVAC（heating-ventilation-and-air-conditioning）システムなどを制御するホームオートメーションネットワークなどにおける使用に特に適切である。

図１は、複数の無線装置１２０を含む無線ネットワーク１００の１つの例示的な実施例を示す。無線ネットワーク１００は、ZigBee無線ＰＡＮであり得る。無線ネットワーク１００において、無線装置１２０は、３つの異なるカテゴリである、ＰＡＮコーディネータ１２０ａ、ルータ１２０ｂ及び末端装置１２０ｃへ分類される。ZigBee無線ＰＡＮの文脈において、これらの無線装置１２０のそれぞれは、「ノード」ともしばしば参照される。

各ZigBee無線ネットワークは、ＰＡＮコーディネータ１２０ａを含む。ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、無線ネットワーク１００の形成を開始する責任を有するZigBee装置である。ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、無線ネットワーク１００についての情報（例えば、セキュリティキー）を記憶することが可能である。ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、ＰＡＮコーディネータ１２０ａ自身のためにＰＡＮ・ＩＤを選択し、通常、0のZigBeeアドレスを有する。

無線ネットワーク１００は、複数のルータ１２０ｂを含み得る。ルータ１２０ｂは、１つの無線装置１２０から別の無線装置１２０へデータを渡す能力を有し、データ通信に関する供給源及び目的地としても作用し得る。

対照的に、末端装置１２０ｃは、ルータ１２０ｂ又はＰＡＮコーディネータ１２０ａのいずれかであり得る「親ノード」と通信するのに十分な機能性のみを含む。末端装置１２０ｃは、２つの他の無線装置１２０間においてメッセージを直接渡すことは可能でない。したがって、末端装置１２０ｃは、最小の量のメモリを必要とし、したがって、一般的に、ＰＡＮコーディネータ１２０ａ又はルータ１２０ｂよりも低いコストで作製され得る。

ZigBee無線PANにおいて、ノード１２０間における通信は、ある数の「物理チャネル」のうちの１つにおいて起こる。ZigBee無線ＰＡＮ及び無線装置は、IEEE規格802.15.4に記述される機能性を用いる。IEEE802.15.4は、対応する上部周波数領域及び下部周波数領域：868/915MHz及び2.4GHzにおいて動作する２つの物理（ＰＨＹ）層を有する。下部周波数ＰＨＹ層は、868MHz欧州帯域及び米国及びオーストラリアなどの国で使用される915MHz帯域の両方を含める。高い方の周波数ＰＨＹ層は、実質的に世界中で使用されている。

2.4GHz通信帯域は、16個の個別のIEEE802.15.4チャネルを含み、したがって、複数のZigBee無線ＰＡＮが同時に動作し得、それぞれが自身のチャネルで動作し、これにより、互いに干渉しない。１つより多いZigBee無線ＰＡＮは単一のチャネルを使用することは可能であり、特に、これらが長距離（10〜100m以上以上離れている）によって離されている場合、又は両者がかなり低い使用率（低いデューティサイクル）を有する場合に、可能である。

他の装置（例えば、いわゆる「WiFi」装置）も、2.4GHz帯域で動作し、WiFiトラフィックは、ZigBeeトラフィックと干渉し得る。WiFiメッセージは、ZigBeeメッセージよりもかなり高い電力レベルで伝送され得、そして１つのWiFiチャネルは、いくつかのZigBeeチャネルと帯域幅において同じ幅である。２つのこのようなシステムが共存するために、どのチャネルがクリアであるかを算定し、干渉ネットワーク（例えば、ZigBee無線ＰＡＮ）をこれらのクリアなチャネルにおいて動作させることが可能であることは有用である。

本文書に参照として組み込まれる国際特許出願IB2007/050704号(代理人整理番号005281)は、通常ＰＡＮコーディネータ１２０ａであるいくつかのノード１２０が無線ネットワーク１００を動作させるのにより良好なチャネルを選択することが可能であり得るように、干渉問題が検出された場合に報告する仕組みを記載している。当該文書は、ＰＡＮコーディネータ１２０ａが、無線ネットワーク１００における特定の他のノード１２０から干渉報告を受け取ると、更なるノード１２０に、ローカルのチャネル状況の評価を実行させ、その評価を報告して戻させるように要求し得、グローバルに「良好な」チャネルを選択する可能性を向上させることも開示している。

追加的に、2007年1月25日付け出願の米国特許出願第60/886419号(代理人整理番号7717)は、ネットワーク化された装置１２０が、ローカルに、チャネルがどのくらい良好か不良かを評価させることによる仕組みに対して、及び如何様にしてこれらを中央ノード１２０（例えば、ＰＡＮコーディネータ１２０ａ）へ報告して戻されるかに対する改善方法を開示している。

この場合、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、多くの有用な情報へのアクセス、及び無線ネットワーク１００の性能に影響を与えるために何をすることが出来るかについての選択肢を有する。

ＰＡＮコーディネータ１２０ａがこの場合に有する問題は、情報を用いて何をすべきかについての決定を何に基づくべきかをいかに決定するべきかである。理論的に、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、無線ネットワーク１００に関して「最良」なものを決定するべきである。しかし、この問題は、無線ネットワーク１００への干渉の性質によって複雑化される。特定の干渉物は、完全に、チャネルにおける伝送を遮断するが、多くの他の干渉物は、チャネルの利用可能な帯域幅を低減させ得るのみである。また、所与の干渉物は、ネットワーク化されたノード１２０間の異なる対間のメッセージに異なる態様で影響を与え、例えば、遠い高デューティサイクル干渉物は、遠いノード１２０からのほとんど全てのメッセージの受信を完全に遮断し得るが、知覚のノード１２０には全くほとんど影響を与えない。

多くの場合、いかなる干渉も完全に無い環境において全てのノード１２０を実行させることは可能ではないので、ＰＡＮコーディネータ１２０ａが達成するよう試みるべき「最適な」状況は何であるのか、及びトレードオフの決定をいかなる規準に基づくべきであるのか、に関する問題が生じる。

したがって、無線ネットワークが通信する１つ以上のチャネルを変更するべきか否かに関しての決定をするために、チャネル状況推定を用いる方法を提供することが所望であり得る。更に、無線ネットワークにおける１つ以上の無線装置に関するチャネル干渉の推定に基づき、無線ネットワークが通信する１つ以上のチャネルを変更するべきか否かに関しての決定をする装置を提供することが所望であり得る。

本発明の一つの態様において、複数の無線装置を含む通信ネットワークにおいて、前記無線装置が通信する１つ以上の通信チャネルを変更するかを決定する方法が提供される。当該方法は、各動作モードが当該動作モードに固有に対応する異なる通信チャネル変更決定アルゴリズムを当該動作モードと関連付けさせているような複数の利用可能な動作モードから、前記通信ネットワークに関して選択される動作モードの表示(indication)を受け取るステップと、前記無線装置のうちの１つ又は複数による通信に関する１つ以上の通信チャネル利用可能性に関連される情報を受信するステップと、前記無線装置のうちの１つ又は複数による通信に関する１つ以上の通信チャネル利用可能性に関連される前記受け取られた情報を用いて、前記選択される動作モードに対応する前記通信チャネル変更決定アルゴリズムを実行することによって、前記無線装置が通信する１つ以上の通信チャネルを変更させるかを決定するステップと、を有する。

本発明の別の態様において、複数の無線装置を含む通信ネットワークにおいて、前記無線装置が通信する１つ以上の通信チャネルを変更するか否かを決定する方法であって、当該方法が、前記通信ネットワークに関する複数の構成パラメータを受け取るステップと、前記無線装置のうちの１つ又は複数による通信に関する１つ以上の通信チャネル利用可能性に関連される情報を受信するステップと、前記構成パラメータと前記無線装置のうちの１つ以上による通信に関する１つ以上の通信チャネル利用可能性に関連される前記受け取られた情報とを用いて、通信チャネル変更決定アルゴリズムを実行することによって、前記無線装置が通信する１つ以上の通信チャネルを変更させるかを決定するステップと、を有する方法。

本発明の更なる態様において、複数の無線装置を含む通信ネットワークにおいて、前記無線装置が通信する１つ以上の通信チャネルを変更するか否かを決定する装置が提供される。当該装置は、複数の利用可能な動作モードから、前記通信ネットワークに関して選択される動作モードの表示を受け取る手段であって、各動作モードは、当該動作モードに固有に対応する異なる通信チャネル変更決定アルゴリズムを当該動作モードと関連付けさせている、手段と、前記無線装置のうちの１つ又は複数による通信に関する１つ以上の通信チャネル利用可能性に関連される情報を受信する手段と、前記無線装置のうちの１つ又は複数による通信に関する１つ以上の通信チャネル利用可能性に関連される前記受け取られた情報を用いて、前記選択される動作モードに対応する前記通信チャネル変更決定アルゴリズムを実行することによって、前記無線装置が通信する１つ以上の通信チャネルを変更させるかを決定する手段と、を有する。

本発明のより更なる態様において、複数の無線装置を含む通信ネットワークにおいて、前記無線装置が通信する１つ以上の通信チャネルを変更するか否かを決定する装置が提供される。当該装置は、前記通信ネットワークに関する複数の構成パラメータを受け取る手段と、前記無線装置のうちの１つ又は複数による通信に関する１つ以上の通信チャネル利用可能性に関連される情報を受信する手段と、前記構成パラメータと前記無線装置のうちの１つ以上による通信に関する１つ以上の通信チャネル利用可能性に関連される前記受け取られた情報とを用いて、通信チャネル変更決定アルゴリズムを実行することによって、前記無線装置が通信する１つ以上の通信チャネルを変更させるかを決定する手段と、を有する。

図１は、複数の無線装置を含む無線ネットワークの一つの実施例を示す。 図２は、無線ネットワークに関する無線装置一つの実施例の機能的図を示す。 図３は、無線ネットワークに関するチャネル変更決定を下す装置の一つの実施例の機能的図を示す。 図４は、無線ネットワークにおいて使用される１つ以上の通信チャネルを変更させるかを決定する方法の一つの実施例のフロー図を示す。

本発明は、本発明の好ましい実施例が示される、添付の図面を参照にして以下に更に完全に説明される。しかし、本発明は、異なる態様であり得、且つ、本文書に開示される実施例に制限されて解釈されるべきではない。これらの実施例は、むしろ、本発明の教示する例として提供される。

図２は、図１の無線ネットワーク１００における無線装置１２０として用いられ得る無線装置２００の一つの実施例の機能的図を示す。当業者によって理解され得るように、図２において示される様々な「部分」のうちの１つ又は複数のものは、ソフトウェア制御のマイクロプロセッサ、配線理論回路又はこれらの組合せを用いて物理的に実施化され得る。また、説明目的に関してこれら部分が図２において機能的にセグメント化される一方で、これらは、いかなる物理的実施化においても様々なように組み合わせられ得る。

無線装置２００は、伝送器２１０、受信器２２０、エネルギ検出器２３０、処理器２４０、及びメモリ２５０を含む。処理器２４０は、伝送器２１０、受信器２２０及び／又はエネルギ検出器２３０へデータを供給する、これらからデータを受信する、及び／又はこれらの動作を制御するために、メモリ２５０と組み合わせて１つ以上のソフトウェアアルゴリズムを実行するように構成される。基本的に、処理器２４０は、処理器２４０が伝送器２１０、受信器２２０及び／又はエネルギ検出器２３０の動作を制御するのを可能にする実行可能ソフトウェアコードを記憶する処理器２４０自身のメモリ（例えば、不揮発性メモリ）を含む。代替的に、実行可能コードは、メモリ２５０において所望なメモリ位置に記憶され得る。また、処理器２４０は例示目的に関して個別な要素として図２において示されるものの、実際の物理的実施態様において、１つ以上の処理器又は制御器が、伝送器２１０、受信器２２０及び／又はエネルギ検出器２３０内において埋め込まれ得、以下のように処理器２４０によって実行されるように記述される、無線装置２００の動作を実行させるために互いに協働し得る。

無線装置２００は、800/900MHz帯域及び2.4GHz帯域におけるZigBee規格によって特定される通信チャネルなどの、１つ以上の通信チャネルを選択して通信するように適合される。この文脈において、通信チャネルは、複数のスペクトルの規定された部分を有する。この場合、受信器２２０は、無線ネットワーク（例えば、ZigBee無線ＰＡＮ）のプロトコルに従い１つ以上の選択された通信チャネルにおける他の無線装置からペイロードデータを含み得る、メッセージを受信し得る。同様に、伝送器２１０は、無線ネットワーク（例えば、ZigBee無線ＰＡＮ）のプロトコルに従い他の無線装置へのペイロードデータを含み得る、メッセージを伝送するように適合され得る。特定の実施例において、無線装置２００は、第１の無線装置から受信器２２０を介してメッセージ又はデータを受信し、このメッセージ又はデータを伝送器２１０を介して第２無線装置へ再伝送することによって、１つの無線装置から別の無線装置へメッセージ又はデータをリレーし得るルータとして動作し得る。

基本的に、無線装置２００は、動作するように適合される通信チャネルの利用可能性に関するデータを集めるように適合される。このようなデータ集主は、無線装置２００が動作している無線ネットワークにおける中央ノード（例えば、ＰＡＮコーディネータ１２０ａなど）によって発生されたメッセージなどの、別の無線装置から受信される１つ以上のメッセージに応答して開始され得る。メッセージは、無線装置２００がローカル通信チャネル状況の評価を実行することを要求し得る。更に、メッセージは、評価されるべき１つ以上の選択された通信チャネルを示し得る。データ収集は、無線装置２００が動作するように適合される通信チャネルの全てに関して、又は、選択されたチャネルのサブセットにおいてのみ、若しくは、単一の通信チャネルのみにおいて、実行され得る。

無線装置２００において、無線装置２００に関する通信チャネル状況に関するデータは、検査されるように選択されていた通信チャネルへ受信器２２０を同調させ、そして、測定される期間において通信チャネルにおいて存在するエネルギを検出するためにエネルギ測定を実行することによって、収集され得る。

無線ネットワーク１００における無線装置１２０／２００による通信に関する１つ以上の通信チャネルの利用可能性に関する収集された情報は、適切と思われるいずれかの形態を用いて、無線装置２００が動作している無線ネットワークにおいて１００におけるチャネル変更決定装置へ通信される。有益には、この情報は、無線ネットワーク１００が動作する及び無線装置１２０／２００が通信する１つ以上の通信チャネルを変更させるか否かを決定するために、チャネル変更決定装置によって用いられる。

図３は、無線ネットワークにおけるチャネル変更決定を下すチャネル変更決定装置３００の一つの実施例の機能的図を示す。一つの実施例において、装置３００は、無線ネットワーク１００における中央ノード（たとえば、ＰＡＮコーディネータ１２０ａ）であり得る。代替的に、装置３００は、無線ネットワーク１００を含む、有線又は無線通信リンクによってＰＡＮコーディネータ１２０ａへの接続される固定端末であり得る。すなわち、装置３００は、ネットワークマネージャとして機能し且つ無線ネットワークに関してチャネル変更決定を下す無線ネットワーク１００における任意のノード１２０であり得る。

当業者によって理解され得るように、図３に示される様々な「部分」の１つ又は複数は、ソフトウェア制御のマイクロプロセッサ、配線理論回路又はこれらの組合せを用いて物理的に実施化され得る。また、説明目的に関してこれら部分が図３において機能的にセグメント化される一方で、これらは、いかなる物理的実施化においても様々なように組み合わせられ得る。

無線装置３００は、伝送器３１０、受信器３２０、ユーザインターフェイス３３０、処理器３４０、及びメモリ３５０を含む。

処理器３４０は、伝送器３１０、受信器３２０及び／又はユーザインターフェイス３３０へデータを供給する、これらからデータを受信する、及び／又はこれらの動作を制御するために、メモリ３５０と組み合わせて１つ以上のソフトウェアアルゴリズムを実行するように構成される。有益には、処理器３４０は、処理器３４０が伝送器３１０、受信器３２０及び／又はユーザインターフェイス３３０の動作を制御するのを可能にする実行可能ソフトウェアコードを記憶する処理器３４０自身のメモリ（例えば、不揮発性メモリ）を含む。代替的には、実行可能なコードは、メモリ３５０において所望なメモリ位置に記憶され得る。また、処理器３４０は例示目的に関して個別な要素として図３において示されるものの、実際の物理的実施態様において、１つ以上の処理器又は制御器が、伝送器３１０、受信器３２０及び／又はユーザインターフェイス３３０内において埋め込まれ得、以下のように処理器３４０によって実行されるように記述される、無線装置３００の動作を実行させるために互いに協働し得る。

ユーザインターフェイス３３０は、更に、表示装置、キーボード、及びマウス又はトラックボールなどのポインティング装置を含み得る。ユーザインターフェイス３３０は、処理器３４０による実行に関してメモリ３５０に記憶される実行可能なコードをも含み得る。一つの実施例において、ユーザインターフェイスは、グラフィカルユーザインターフェイスを含み得、WINDOWS（登録商標）及びMAC OS（登録商標）などの標準基本ソフトを用いて動作し得る。ユーザインターフェイス３３０は、「ウェブブラウザ」インターフェイスを含み得る。

一つの実施例において、装置３００は、無線ネットワーク１００において中央ノード（例えば、ＰＡＮコーディネータ１２０ａ）であり得る。別の実施例において、装置３００は、無線ネットワーク１００において又は専用有線接続を介して、ＰＡＮコーディネータ１２０ａと通信する専用ユーザインターフェイスを含み得る。代替的に、装置３００は、ネットワークマネージャとして機能する無線ネットワーク１００における任意のノード１２０であり得る。

更に別の実施例において、装置３００は、無線ネットワーク１００において又は専用有線接続（この場合、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは専用有線接続に関する送受信器を含む）を介して、例えば、ＰＡＮコーディネータ１２０ａ及びＰＡＮコーディネータ１２０ａと通信する物理的に分離したユーザインターフェイスなどの、２つ以上の個別の物理的ユニットとして構成され得る。この場合、各物理的ユニットは、対応する伝送器３１０、受信器３２０、処理器３４０及びメモリ３５０を含み得る。専用端末は、ユーザインターフェイス３３０を介し受け取られるユーザ入力情報を、無線ネットワーク１００において又は専用有線接続を介して、ＰＡＮコーディネータ１２０ａへ通信し得る。

装置３００は、無線ネットワーク１００に関する１つ以上の通信チャネルを変更するかについて決定するように構成される。有益には、装置３００は、どのチャネルが「最適」であるか、及び変更に掛かる費用に基づきチャネル変更決定を下す。「最適」というのは、推定がある程度誤りでもあり得るレベルを含み得ることを特記される。有益には、アルゴリズムは、最適であるもの、すなわち、異なるチャネル状況及び異なる通信性能パラメータへ割り当てられる相対的特性を含む連続的又は離散的状態、を示す仕組みを含む。

ここで使用されるように、「通信性能パラメータ」とは、無線ネットワーク１００の相対的性能特性を測定又は示すパラメータであり、無線ネットワーク１００の動作特性を示す動作パラメータと対比される。例えば、通信性能パラメータは、ビットスループット、メッセージスループット、ビットエラーレート、メッセージエラーレート、平均メッセージレイテンシ、１メッセージ関する最大メッセージレイテンシ、無線装置１２０に関する通信範囲、無線ネットワーク１００において通信し得る無線装置１２０の数、１つの無線装置１２０から別の無線装置１２０へのメッセージをリレーするのに必要とされる「ホップ」の数、などを含むがこれらに制限されない。対照的に、動作パラメータは、動作周波数、伝送電力レベル、変調フォーマット、データ伝送レート、エラー補正コード、信号帯域幅、フレームフォーマット及びシステムタイミングなどを含む。

一つの実施例において、無線ネットワーク１００は、無線ネットワーク１００に関する１つ以上の異なる通信性能パラメータを最適化するように構成され得る複数の利用可能な動作モードで動作するように適合される。有益には、ユーザインターフェイス３３０は、無線ネットワーク１００が複数の利用可能な動作モードのうちの選択された１つで動作するようにするユーザデータを、ユーザが入力するのを可能にする。動作モードは、ユーザインターフェイス３３０を介してユーザ入力により直接選択され得る。代替的に、動作モードは、装置３００へ事前プログラミングされる規準に応答して、又は、ユーザインターフェイス３３０を介してユーザデータとして装置３００へ入力される規準に応答して、自動的に選択され得る。このような規準は、１日のうちの時間を含み得、これにより、異なる動作モードが、その日の異なる時間において選択される。例えば、１つの動作モードは、無線ネットワーク１００が照明システムに関する場合に適用され得、別の動作モードは、無線ネットワーク１００がビデオ配信システムなどである場合に適用され得る。

説明の簡易性のために、以下の説明において、装置３００はＰＡＮコーディネータ１２０ａであることを仮定される。装置３００が異なって実施化される場合における記述における変形態様が、上述されるように、容易に理解され得る。

一つの特定の実施例において、無線ネットワーク１００は、「妥協モード」又は「最大使用モード」で動作し得る。

「妥協モード」において、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、可能な限り多くの無線装置１２０が他の無線装置１２０と通信する少なくとも特定の最小能力を有することを保証しようとして、チャネル変更決定を下す。この場合、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、選択されるチャネルに重大な他のトラフィックが存在する場合であっても、各ノード１２０に関してしきい量（例えば、いずれかのインターフェイスがない場合の「通常の」スループットレベルの２０％）より大きい特定のスループットを提供するために、１つ以上の通信チャネルを選択使用とする。このモードは、不良状況報告及び照明などのシステムに関して、相対的に全体的に少ないトラフィックが存在するが、全てのノード１２０が特定の時間にメッセージを伝達することが可能である必要がある場合に有用である。

「最大使用モード」において、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、広帯域要件又は低レイテンシ要件などを有する応用例の有益な点に関して全体トラフィックスループットを最大化させようとしてチャネル変更決定を下す。この場合、特定のノード１２０が、無線ネットワーク１００における他のノード１２０と通信することが可能であり得ないが、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは可能な限り多くの装置に関して完全に実行可能なサービスを提供しようと目指すことを受け入れられ得る。このモードは、システム試運転において、又は高トラフィックセンサ応用例（たとえば、監視ビデオ）に関して、有用であり得る。

有益には、利用可能な動作モードのそれぞれは、当該動作モードに固有に対応する異なった通信チャネル変更決定アルゴリズムを、当該動作モードと関連付けさせている。チャネル変更決定アルゴリズムは、実行可能なコードを含み得、装置３００のメモリ３５０内における所望なメモリ位置に記憶され得る。各通信チャネル変更決定アルゴリズムは、上述されるように、無線装置１２０／２００による通信に関する１つ以上の通信チャネルの利用可能性に関連される受け取られた情報を用いて、無線装置１２０が通信する１つ以上の通信チャネルを変更するかを決定する。

したがって、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、無線ネットワーク１００に関して選択された動作モードに固有に対応する異なった通信チャネル変更決定アルゴリズムを実行する。有益には、各通信チャネル変更決定アルゴリズムは、当該動作モードに関連する１つ以上の通信性能パラメータを「最適化」しようとして、チャネル変更決定を下す。

一つの実施例において、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、無線ネットワーク１００が動作する１つ以上の現在のチャネルを変更するか否かを決定するアルゴリズムを実行するステップにおいて、無線装置１２０／２００による通信に関する１つ以上の通信チャネルの利用可能性に関連される受信された情報とともに、様々な構成パラメータを用いるように適合される。このような構成パラメータは、とりわけ以下の事項を含み得る。

・チャネルを変更することが可能でない、チャネルを変更するのが遅い、特定の手法で報告を与えそうである、又は特定のバイアス若しくはエネルギ検出情報相関性を有する、レガシー装置がネットワークにおいて存在する否かに関する情報。
・（利用可能な帯域幅、レイテンシ及び信頼性などの）しきい値レベルの表示(indication)であって、そのしきい値レベルより下では特定のアプリケーション又はアプリケーションタイプが実行可能でなく動作しないと考えられるべきであるようなしきい値レベルの表示。
・（利用可能な帯域幅、レイテンシ及び信頼性などの）しきい値レベルの表示であって、そのしきい値レベルより上ではアプリケーションが正常に動作することが可能であると知られており、且つ、そのしきい値レベルを超えると更なる最適化は重要な意味を持たないと見なされるようなしきい値レベルの表示。
・どのアプリケーションが無線ネットワーク１００において最も重要であるかの表示。
・現在のチャネルよりも、新しいチャネルが実際には優れたものではなり得ない、又はより大幅に悪化し得るという、許容されるべきリスクのレベル。
・ノード１２０が環境に基づいて故障し得ることの予測される可能性。ノード１２０が特定の理由に関して故障の高い可能性を有することが知られている場合であって、ＰＡＮコーディネータ１２０ａがノードから聞いていない場合、問題が干渉によるものであることを示す可能性は低い（例えば、ノード１２０の群全体が同一ブレーカにあるという知識は、有用であり得、１つのノード１２０が調子が悪くなったがそのブレーカ上の他のノードはそうでない場合、おそらく電源故障ではなく、したがって、干渉問題である可能性が高い；又は、装置に関するバッテリが最近は「良好」であった場合、おそらく電源故障ではないという知識；又は、ノード１２０が何年も良好に作動していたという統計は、ノード故障である可能性が幾分低いことを提示し得る）。
・ノード１２０が接続性を失う可能性はノード故障からよりも新しい無線ネットワーク１２０からの干渉が原因である可能性がより高くなるような、新しい無線ネットワークが近傍に導入されているかについての情報、及び／又は、ノード１２０が接続性を失うことが別の無線ネットワーク１２０からの干渉よりも電源故障が原因である可能性が高いことを示し得る、ローカル故障維持及び／又は既知の／疑われる電力不足に関する情報、
・トラフィックの特定ノード１２０、ノード１２０の群、又はノード１２０のクラスの種類などについての情報は実行される必要があると予想され、例えば、火災アラームノード１２０は、低レイテンシ且つ高信頼性のトラフィックを可能にするチャネルを有するべきであるが、チャネルが大量のデータを支持することを可能であることは必要としない。
・無線ネットワーク１００の特定のノード１２０又は領域が特定の要件を有することの情報、例えば、そのノードが、第３ノード１２０が接触され得る唯一のノード１２０である、又は、当該ノード１２０又は領域に関して適切な条件を有するチャネルを選択することに対して余分な優先度が与えられるべきであるような特に重要なノード１２０であることなどである。このような情報は、ＰＡＮコーディネータ１２０ａがより良好なチャネル変更決定を下すことを可能にし得る。

有益には、これらの構成パラメータのいくつかは、上述のように、無線ネットワーク１００に関して選択される動作モードに従い自動的に選択され得る。

代替的に、これら（及び他の）構成パラメータの特定のもの又は全てが、ユーザによってユーザインターフェイス３３０を介して直接選択され得、チャネル変更決定アルゴリズムを実行するためにＰＡＮコーディネータ１２０ａへ提供され得る。以下の表１は、ユーザが無線ネットワーク１００に関する構成パラメータを選択するための、又は、構成パラメータ設定（さもなければ選択される動作モードと自動的に関連付けられる構成パラメータ設定）を手動で上書きするための、ユーザインターフェイス３３０を介してユーザへ提示される構成セットアップページの例を示す。

表１に挙げられる多くの構成パラメータは、設定可能な値の範囲、すなわち実際には値の全テーブルから有益であり得る。この場合、表２は、以下において、表１において記される「製造者エネルギ検出（ＥＤ）走査dBm変分データベース」における項目の可能な詳細な実施態様を示し、この場合、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、エネルギ検出走査に関する正規化情報を提供され得る。

表２は、より一般的な場合の簡単な例を例示し、この場合、異なる製造者からの無線装置１２０に関する情報（又は異なる製造者からの異なるスタックの異なるバージョン）が、異なる特性を有することが知られており、この場合、具体的には、エネルギ検出走査によって報告される値が無線ネットワーク規格又は標準規格文書によって規定されていないが、製造者依存であり、この場合、単一の製造者からの全ての製品にわたって一貫していると仮定されることなどである。

一方で、以下の表３は、無線ネットワーク１００において存在する特定のアプリケーションタイプに対するレイテンシ要件の可能なマッピングを示す。アプリケーションタイプは、無線ネットワーク１００にわたってＰＡＮコーディネータ１２０ａによって発見され得、発見ＩＤと一致され、そして、プロファイルＩＤ又は「装置タイプ」などへマップし得る。

図４は、一つのチャネル変更決定アルゴリズムの一つの例示的実施例を示し、このアルゴリズムは、（ユーザインターフェイスを介して提供され得る）様々な構成パラメータを用い、且つ、このアルゴリズムは、チャネル変更決定装置３００によって実行され得る。説明の簡素化のために、以下の説明において、装置３００がＰＡＮコーディネータ１２０ａを含むことを仮定される。

第１ステップ４０２において、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、無線ネットワーク１００における無線装置１２０／２００へエネルギ検出走査命令を送信し、これらのエネルギ検出走査からの結果を受け取る。

ステップ４０４において、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、エネルギ検出走査命令に応答して、いずれかの無線装置１２０／２００に関する干渉の可能性を25%へ設定する。

ステップ４０６において、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、「製造者実行変分データベースを使用する」構成パラメータが選択されるかを決定する。そうである場合に、失敗間における製造者平均時間（ＭＴＢＦ）が、無線装置１２０／２００がエネルギ検出走査命令に応答することを失敗することに関して100,000時間より多い場合、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、無線装置１２０／２００に関して干渉の可能性を75%に設定する。

ステップ４０８において、「ローカル電源問題が報告された」構成パラメータが選択される場合、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、無線装置１２０／２００がエネルギ検出走査命令に応答することを失敗することに関して、干渉の可能性を50%だけ低減させる。

ステップ４１０において、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、構成パラメータが、エネルギ検出走査命令に応答しなかった無線装置１２０／２００に関して「製造者エネルギ検出走査dBm変分データベース」へ選択されていたかを確認する。

そうである場合、ステップ４１２において、マッピングテーブルエントリが各無線装置に関してデータベースに存在するかが確認される。そうである場合、ステップ４１４において、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、当該無線装置１２０に関する報告されたエネルギ検出（ＥＤ）走査値を、データベースに従いdBm値へマッピングする。無線装置１２０に関して何のマッピングテーブルエントリも存在しない場合、ステップ４１６において、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、報告されたEDスキャン値をデフォルトのマッピングに従いdBm値へマッピングする。

構成パラメータ「製造者エネルギ検出走査dBm変分データベース」が選択されていない場合、ステップ４１６において、各無線装置１２０／２００に関して、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、報告されたEDスキャン値を、デフォルトのマッピングに従いdBm値へマッピングする。

ステップ４１８において、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、無線ネットワーク１００が動作し得る各通信チャネルに関する全体干渉合計を、(1)30dBm以上の干渉を報告するノード１２０に関して100%、(2)30dBm未満の干渉を報告するノード１２０に関して0%、及び(3)エネルギ検出走査命令に応答しなかったノード１２０に関して上記のステップで決定される値、を加算することによって計算する。

ステップ４２０において、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、構成パラメータ「ネットワークがレガシー装置を有する」が選択されているかを確認する。そうである場合、ステップ４２２において、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、現在の通信チャネルを変更しないことをより強く優先するように、現在のチャネルの全干渉合計を30%だけ低減する。そうでない場合、ステップ４２４において、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、現在の通信チャネルを変更しないことをやや優先するように、現在のチャネルの全干渉合計を10%だけ低減する。

その後、ステップ４２６において、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、最も低い全干渉合計を有する通信チャネルを決定する。

最後に、ステップ４２８において、最も低い干渉合計を有する通信チャネルが現在の通信チャネルとは異なる場合、ＰＡＮコーディネータ１２０ａは、無線装置１２０／２００が通信している通信チャネルを現在の通信チャネルから最も低い全干渉合計を有する選択された通信チャネルへ変更することを決定する。

チャネル変更決定を下す類似のアルゴリズムの変更態様は、無線ネットワーク１００に関して利用可能な異なる動作モードに依存して提供され得る。

好ましい実施例が本文書において開示されている一方で、本発明の概念及び範囲内にある多くの変更態様が可能である。このような変更態様は、詳細な説明、図面及び以下の請求項の検討の後に、当業者にとって明らかになり得る。説明の明瞭性及び具体性のために、ZigBee無線ＰＡＮ及びIEEE規格802.1504-2003の文脈で例が上記において説明された。しかし、上述の特徴がZigBee無線ＰＡＮの文脈における特定の有益な点及び効率性を有する一方で、この原理は、拡張的であり、且つ、例えば、WiFiネットワーク及びBluetoothスカッターネットなどを含む様々な低層仕様及び標準規格を用いて、様々な通信システム及び通信装置へ適宜適用可能であり得ることを理解されるべきである。このような応用例は、この文書の詳細な説明及び図面を見る当業者によって十分に理解され得る。したがって、本発明は、添付の請求項の範囲内を除いて制限されるべきでない。

Claims (27)

1. 複数の無線装置を含む通信ネットワークにおいて、前記無線装置が通信する１つ以上の通信チャネルを変更するかを決定する方法であって、当該方法が、
   各動作モードが、当該動作モードに固有に対応する異なる通信チャネル変更決定アルゴリズムを当該動作モードと関連付けさせているような、複数の利用可能な動作モードから前記通信ネットワークに関して選択される動作モードの表示を受け取るステップと、
   前記無線装置のうちの１つ又は複数による通信に関する１つ以上の通信チャネル利用可能性に関連される情報を受信するステップと、
   前記無線装置のうちの１つ又は複数による通信に関する１つ以上の通信チャネル利用可能性に関連される前記受け取られた情報を用いて、前記選択される動作モードに対応する前記通信チャネル変更決定アルゴリズムを実行することによって、前記無線装置が通信する１つ以上の通信チャネルを変更させるかを決定するステップと、
   を有する方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記選択される動作モードの前記表示が、前記通信ネットワークに関連付けられるユーザインターフェイスを介してユーザから受信される、方法。
3. 請求項１に記載の方法であって、前記選択される動作モードの前記表示が、前記動作モードを自動的に選択する現在の時間である、方法。
4. 請求項１に記載の方法であって、前記選択される動作モードの前記表示が、前記動作モードを自動的に選択するアラーム信号である、方法。
5. 請求項１に記載の方法であって、前記通信チャネル変更決定アルゴリズムが、前記無線装置のうちの１つ又は複数による通信に関する１つ以上の通信チャネル利用可能性に関連される前記受け取られた情報から決定される通信品質パラメータを、しきい値と比較し、そして、前記無線装置が通信する１つ以上の通信チャネルを変更させるかを、前記比較の結果に少なくとも一部は基づいて、決定する、方法。
6. 請求項１に記載の方法であって、前記無線装置が通信する１つ以上の通信チャネルを変更させると決定される場合に、通信チャネル変更決定アルゴリズムを自動的に実行するステップを更に有する、方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、前記無線装置が通信する１つ以上の通信チャネルを変更させると決定される場合に、通信チャネル変更決定アルゴリズムを手動で実行するためにユーザへ表示を提供するステップを更に有する、方法。
8. 請求項１に記載の方法であって、前記利用可能な動作モードが、
   前記通信チャネルにおいて通信能力を有する前記通信ネットワークにおける前記無線装置の数を最大にする新しい通信チャネルを選択する第１動作モードと、
   前記通信ネットワークの全体データスループット能力を最大化させる新しい通信チャネルを選択する第２動作モードと、
   を有する、方法。
9. 請求項１に記載の方法であって、前記無線装置のうちの１つ以上による通信に関する１つ以上の通信チャネルに関連される前記情報が、新しいチャネルが前記通信ネットワークに関する通信性能パラメータをしきいの量又はパーセンテージよりも多く向上させると示す場合のみに、前記通信チャネル変更決定アルゴリズムのうちの少なくとも１つが、通信チャネルが変更されるべきであると決定する、方法。
10. 請求項９に記載の方法であって、前記性能パラメータが、最小しきい値よりも大きい前記通信チャネルにおける通信能力を有する前記通信ネットワークにおける前記無線装置の数である、方法。
11. 請求項９に記載の方法であって、前記性能パラメータが、前記通信ネットワークに関する全体データスループットである、方法。
12. 請求項９に記載の方法であって、前記性能パラメータが、
    （ａ）前記通信ネットワークにおける前記無線装置の各１つからそれぞれの無線装置へデータを通信するのに必要とされるホップの全体数と、
    （ｂ）前記通信ネットワークにおける前記無線装置のうちのいずれか１つからいずれかの他の無線装置へデータを通信するのに必要とされるホップの最大数と、
    （ｃ）前記通信ネットワークにおける前記無線装置のうちのいずれか１つからネットワーク管理装置へデータを通信するのに必要とされるホップの最大数と、
    のうちの１つである、方法。
13. 請求項１に記載の方法であって、前記通信チャネル変更決定アルゴリズムのうちの少なくとも１つは、前記通信ネットワークが、前記通信ネットワークにおける他の無線装置と比較されて制限された能力で動作するいずれかのレガシー無線装置を含むかに基づいて、前記無線装置が通信する１つ以上の通信チャネルを変更するかを決定する、方法。
14. 請求項１に記載の方法であって、前記通信チャネル変更決定アルゴリズムのうちの少なくとも１つは、現在の通信チャネルが、前記通信ネットワークの無線装置に関するデータレイテンシ要件を満たすかに基づいて、１つ以上の通信チャネルを変更するかを決定する、方法。
15. 請求項１４に記載の方法であって、前記データレイテンシ要件が、前記通信ネットワークによって支持される複数のアプリケーションタイプから選択される前記通信ネットワークにおいて存在する１つ以上のアプリケーションタイプに基づき決定される、方法。
16. 請求項１５に記載の方法であって、前記１つ以上のアプリケーションタイプが、前記通信ネットワークと関連付けられるユーザインターフェイスを介してユーザによって選択される、方法。
17. 複数の無線装置を含む通信ネットワークにおいて、前記無線装置が通信する１つ以上の通信チャネルを変更するかを決定する方法であって、当該方法が、
    前記通信ネットワークに関する複数の構成パラメータを受け取るステップと、
    前記無線装置のうちの１つ又は複数による通信に関する１つ以上の通信チャネル利用可能性に関連される情報を受信するステップと、
    前記構成パラメータと前記無線装置のうちの１つ以上による通信に関する１つ以上の通信チャネル利用可能性に関連される前記受け取られた情報とを用いて、通信チャネル変更決定アルゴリズムを実行することによって、前記無線装置が通信する１つ以上の通信チャネルを変更させるかを決定するステップと、
    を有する方法。
18. 請求項１７に記載の方法であって、前記構成パラメータが、前記通信ネットワークに関連付けられるユーザインターフェイスを介してユーザから受信される、方法。
19. 請求項１７に記載の方法であって、前記構成パラメータが、
    （ｉ）前記通信ネットワークが、前記通信ネットワークにおける他の無線装置と比較されて制限された能力で動作するいずれかのレガシー無線装置を含むかの表示と、
    （ｉｉ）前記通信ネットワークによって満たされるべき最小性能パラメータと、
    （ｉｉｉ）前記通信ネットワークに関する最適性能パラメータと、
    （ｉｖ）前記通信ネットワークにおける無線装置に関する１つ以上のアプリケーションタイプと、
    のうちの少なくとも１つを含む、方法。
20. 請求項１９に記載の方法であって、前記最小性能パラメータと前記最適性能パラメータとのうちの１つが、前記通信チャネルにおいて通信能力を有する前記通信ネットワークにおける前記無線装置の数又はパーセンテージである、方法。
21. 請求項１９に記載の方法であって、前記最小性能パラメータと前記最適性能パラメータとのうちの１つが、前記通信ネットワークにおける全体データスループットである、方法。
22. 請求項１９に記載の方法であって、前記最小性能パラメータと前記最適性能パラメータとのうちの１つが、
    （ａ）前記通信ネットワークにおける前記無線装置の各１つからそれぞれの無線装置へデータを通信するのに必要とされるホップの全体数と、
    （ｂ）前記通信ネットワークにおける前記無線装置のうちのいずれか１つからいずれかの他の無線装置へデータを通信するのに必要とされるホップの最大数と、
    （ｃ）前記通信ネットワークにおける前記無線装置のうちのいずれか１つからネットワーク管理装置へデータを通信するのに必要とされるホップの最大数と、
    のうちの１つである、方法。
23. 請求項１９に記載の方法であって、前記最小性能パラメータと前記最適性能パラメータとのうちの１つが、前記通信ネットワークを介して通信されるデータに関するデータレイテンシである、方法。
24. 請求項１９に記載の方法であって、前記構成パラメータは、前記通信ネットワークが通信チャネルを自動的に変更することを許可されているかを示すパラメータを含む、方法。
25. 請求項２４に記載の方法であって、前記構成パラメータは、前記通信ネットワークが他の構成パラメータを自動的に変更することに応答する条件を示すパラメータを含む、方法。
26. 複数の無線装置を含む通信ネットワークにおいて、前記無線装置が通信する１つ以上の通信チャネルを変更するかを決定する装置であって、当該１つ以上の通信チャネルを変更するか否かを決定する装置が、
    複数の利用可能な動作モードから前記通信ネットワークに関して選択される動作モードの表示を受け取る手段であって、各動作モードは、当該動作モードに固有に対応する異なる通信チャネル変更決定アルゴリズムを当該動作モードと関連付けさせている、手段と、
    前記無線装置のうちの１つ又は複数による通信に関する１つ以上の通信チャネル利用可能性に関連される情報を受信する手段と、
    前記無線装置のうちの１つ又は複数による通信に関する１つ以上の通信チャネル利用可能性に関連される前記受け取られた情報を用いて、前記選択される動作モードに対応する前記通信チャネル変更決定アルゴリズムを実行することによって、前記無線装置が通信する１つ以上の通信チャネルを変更させるかを決定する手段と、
    を有する装置。
27. 複数の無線装置を含む通信ネットワークにおいて、前記無線装置が通信する１つ以上の通信チャネルを変更するかを決定する装置であって、当該１つ以上の通信チャネルを変更するか否かを決定する装置が、
    前記通信ネットワークに関する複数の構成パラメータを受け取る手段と、
    前記無線装置のうちの１つ又は複数による通信に関する１つ以上の通信チャネル利用可能性に関連される情報を受信する手段と、
    前記構成パラメータと前記無線装置のうちの１つ以上による通信に関する１つ以上の通信チャネル利用可能性に関連される前記受け取られた情報とを用いて、通信チャネル変更決定アルゴリズムを実行することによって、前記無線装置が通信する１つ以上の通信チャネルを変更させるかを決定する手段と、
    を有する装置。

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