JP2010534022A - 媒体予約アナウンスメント - Google Patents

Abstract

ワイヤレスメッシュにおいて、メッシュポイントは、ビーコンフレームにおいて、ワイヤレス媒体の予約をアナウンスする。各メッシュポイントは、将来のビーコンフレームの送信のための媒体のスケジュールされた予約と、局とのデータ通信のための媒体のスケジュールされた予約と、を決定する。局は更に、これらの予約を、単一のエレメントすなわち媒体占有エレメントにアグリゲートし、近傍のメッシュポイントへの将来の送信のために、このエレメントをビーコンフレームに組み込む。

Description

本発明は、ワイヤレスネットワークにおけるワイヤレス媒体の予約をアナウンスする方法に関する。特に、本発明は、具体的にはＩＥＥＥ８０２．１１ｓ標準に基づくＷＬＡＮの特定のメッシュタイプの、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）に関する。

ＩＥＥＥ８０２．１１ｓ標準化委員グループは、メッシュに関する８０２．１１標準の拡張について作業している。今日のＩＥＥＥ８０２．１１ｓ標準仕様のバージョンＤ１．０５は、参照によってここに盛り込まれるものであり、ＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣ／ＰＨＹ層を使用して、自己設定するマルチホップトポロジを通じて個々にアドレスされる及びグループでアドレスされるデリバリの両方を支援するＩＥＥＥ８０２．１１ ＷＬＡＮを規定する。８０２．１１ｓ標準によるメッシュネットワーク、すなわちいわゆるメッシュは、多数の個々のワイヤレストランシーバ間のワイヤレス協働通信インフラストラクチャとして働く。メッシュは、集中化され又は分散化されることができる。メッシュ内の局又はメッシュノード（ＭＰ）は、それらの隣接するノードとのみ通信し、こうして、近傍のノードから、遠すぎて届かないピアまで、メッセージデータを送信する中継器として働く。８０２．１１ｓ標準に特化した用語が、本発明を説明するために、以降の段落において使用される。

明らかに、メッシュポイントＭＰは、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠の媒体アクセス制御及び８０２．１１ｓ標準に規定されるメッシュサービスを支援するワイヤレス媒体に対する物理層インタフェースを含むＩＥＥＥ８０２．１１エンティティである。メッシュを通じた通信のタイミングは、効果的な通信を可能にし、媒体上での競合を防ぐために、極めて重要である。ＩＥＥＥ８０２．１１標準及びＩＥＥＥ８０２．１１ｓのＤ１．０５仕様は、媒体を通じた通信を支配するタイミングルールと、特に１つのＭＰからその隣接ＭＰにタイミングの知識をどのように広めるかについてのメカニズムと、を提案する。ＭＰは、隣接ＭＰとのみ通信することができるので、情報は、最も多くの競合が回避されうるように、少なくとも第２のレベルのＭＰに広められる必要がある。メッシュにおいて、ＭＰは、多くの場合、例えば予約された時間期間内でのビーコン送信及び／又はデータ通信のような、周期的な送信に従事する。一般に、このような送信は、時間ドメインにおいて周期的にアナウンスされる。これらの周期的なアナウンスメントは、ロバストネスを強化し、媒体に関するＭＰの競争を低減する。

一般に、ワイヤレス通信システムにおいて、同時に送信されるフレームは、互いに衝突し、壊すことがあるので、送信は、干渉を受けやすい。これらのシステムは、通常、衝突の数を低減するために、複数の予防的方策が組み込まれる。ＩＥＥＥ８０２．１１標準からの例は、衝突回避を含むキャリア検知多重アクセス（ＣＳＭＡ／ＣＡ）及びＲＴＳ／ＣＴＳ（the Request to Send/Clear To Send）仮想キャリアセンスプロトコルを含む。

媒体アクセス問題は、ノードの密度が高く、隠れたノードが存在するシステムにおいて悪化する。このような問題が生じる可能性がある主な例は、メッシュネットワークである。衝突を低減する解決策は、他の近傍ＭＰに、ＭＰのスケジュールされた送信をアドバタイズすることでありえ、それにより、情報がより遠くにアドバタイズされることができる。

ＩＥＥＥ８０２．１１ｓは、タイミング情報を、メッシュ内の第２レベルのピアＭＰに広めるために、少なくとも２つのメカニズムを規定する。

第１のメカニズムは、ビーコンフレームの送信に関し、ＩＥＥＥ８０２．１１ｓのＤ１．０５仕様のセクション７．２．３．１ビーコンフレームフォーマット及びセクション７．３．２．６５ビーコンタイミングエレメントに規定される。セクション７．２．３．１は、各々のＭＰが媒体を通じてその隣接ＭＰに周期的に送信するビーコンフレームのフォーマットを規定する。ビーコンフレームは、隣接ＭＰに、特定のＭＰに関する現在ビーコンフレーム及び将来ビーコンフレームのタイミングを知らせるビーコンタイミングエレメントを含む。セクション７．３．２．６５は、ビーコンタイミングエレメントの可能なフォーマットを与え、更なる詳細は、以下に述べる。ビーコンタイミングエレメントは、そのタイミング同期ファンクション（ＴＳＦ）又はクロックとメッシュＴＳＦとの間のオフセットをアドバタイズするために、ＭＰによって使用される。ビーコンタイミングエレメントは更に、そのＭＰに隣接するＭＰのビーコンタイミング情報をアドバタイズするために使用されることができる。その隣接ＭＰのビーコンタイミング情報を、すべてのその隣接ＭＰにアドバタイズすることによって、タイミング情報は、第２レベルのピアＭＰまで広められることができる。その結果、所与のＭＰは、第２レベルのＭＰによるビーコン送信をいつ期待するべきかを知る。所与のＭＰは、第２レベルＭＰとの少なくとも１つの共通の隣接ＭＰをもっており、それゆえ示される時間に、共通する隣接ＭＰとの送信を開始しない。

第２のメカニズムは、ＭＰからの又はＭＰへの通信のためのＭＰによる媒体の予約をアドバタイズするやり方である。セクション７．３．２．６９は、１つの可能な解決策を提案し、これに関していわゆるＭＤＡＯＰアドバタイズメントエレメントを規定する。ＭＤＡＯＰアドバタイズメントエレメントは、その隣接ＭＰへのそのメッシュ決定アクセス状態をアドバタイズするために、ＭＰによって使用される。ＭＤＡＯＰアドバタイズメントエレメントは、ＭＰが情報データを受信し又は送信するためにいつスケジュールされているかを、隣接ＭＰに知らせる。更に、ＭＤＡＯＰアドバタイズメントエレメントは、スケジュールされた通信を媒体を通じてリポートされたそのＭＰの隣接ＭＰについて同様の情報を含む。再び、タイミング情報は、個々の隣接ＭＰによってリポートされるその隣接ＭＰに関するタイミング情報を中継する各ＭＰによって、少なくとも第２レベルのピアに広められる。セクション７．３．２．６９は、可能なフォーマットを提案する。

上述のメカニズムは、媒体を通じた通信ロバストネスを強化し、ＭＰ間の競合を防ぐが、それにもかかわらず、通信帯域幅の大きな量が、情報を広めるために占有される。こうして、メッシュ密度が増大するとともに、ビーコンフレームのサイズがより大きくなる傾向があり、結局、通信時間の多くの部分をとることになりうる。

本発明の目的は、ビーコンフレームのサイズを低減することである。本発明の１又は複数の実施例の別の目的は、ビーコンフレームのオーバヘッドを低減することである。

本発明の１又は複数の実施例の別の目的は、個々のＭＰによる媒体予約についての各ＭＰの認識を増大させるための代替の方法を提案することである。

本発明は、こうして、特にワイヤレスネットワークにおけるワイヤレス媒体の予約をアナウンスする方法に関する。この方法において、ワイヤレスネットワーク内の局は、まず、ネットワーク内の前記局によるビーコンフレームの送信のための媒体の予約に関するビーコンタイミング情報を決定する。局は更に、前記局とのデータ通信のための媒体の予約に関する予約タイミング情報を決定する。局は、ビーコンタイミング情報及び予約タイミング情報を媒体占有エレメントにアグリゲートし（集め、まとめ）、ビーコンフレームにおいて媒体占有エレメントを送信する。

本発明の方法は、こうして、２つのタイミングアナウンスメントを、単一のタイミングアナウンスメントにアグリゲートすることを提案する。

例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｓのＤ１．０５のコンテクストにおいて、２つのタイミングアナウンスメントである、ビーコンタイミングエレメント及びＭＤＡＯＰ予約エレメント、又は少なくともそれに含まれる情報は、２つの別個のエレメントに代わって、ビーコンフレームにおいて送信される１つの媒体占有エレメントを生成するために、組み合わされることができる。実際に、２つの別個のエレメントは、同様のフォーマットを有し、同じ目的を果たすものであり、すなわち、媒体がビジーであることを他のＭＰに知らせる目的を果たす。２つのエレメントは、両方とも、媒体がメッシュポイントへの又はメッシュポイントからの通信のために予約される期間を表現するが、今日、ビーコンフレームにおいて別個のエレメントとして送信されている。媒体が、ビーコン送信又はデータ転送の２つの異なるタイプの通信について予約されることができるとしても、両方とも、媒体が衝突又は競合を防ぐために予約されることを隣接ＭＰに知らせようとする。媒体が、ビーコン送信又はデータ転送のために予約されるのかは、ＭＰにとって二次的な関心でありうる。

こうして、本願の発明者は、２つのタイミング情報が組み合わされ、単一の媒体占有エレメントにアグリゲートされる場合、ビーコンフレームがより小さくされることができることを見出した。媒体占有エレメントは、予約がビーコン転送又はデータ転送に関するかを問わず、一般にＭＰに関する媒体の予約を表現する。本発明の一実施例において、媒体占有エレメントは更に、媒体がビーコン送信又はデータ転送のために予約されるかのインジケータを含む。

一実施例において、ビーコンフレームは更に、同じように生成される近傍ＭＰに関する媒体占有エレメントを含む。こうして、隣接ＭＰに関する媒体占有エレメントは、ＭＰのビーコンフレームにおいて中継される。

本発明の１又は複数の実施例の利点は、全体のタイミング情報のより効果的な符号化を可能にすることである。実際に、媒体占有エレメントのフォーマットは、個々の予約情報のフォーマットと同一である必要はなく、２つのタイミングエレメントをアグリゲートすることは、オーバヘッドを低減することを助ける。例えば、８０２．１１ｓのＤ１．０５は、隣接ＭＰのＭＡＣアドレスが、ビーコンフレームにおいて２回符号化されることを課し、一方は、ＭＰのビーコンフレーム転送の情報に関連し、他方は、隣接ＭＰとのデータ転送のための予約に関する情報に関連する。本発明によれば、ＭＡＣアドレスは、ビーコンフレームにおいて、すなわち隣接する局の媒体占有エレメントにおいて、１回記述されるだけでよい。別の例において、同じＭＰに関する２つの連続する予約が、従来技術と比較してより効率的に符号化されることができる。例えば、ＭＰが、予約されたスロットにおいて、ビーコンを送るとともに、その直後にＶｏＩＰメッセージを送ることがスケジュールされる場合、ＭＰは、２つのエントリを使用するのではなく１つのエントリを使用して、組み合わされた形で効率的にこれらをアドバタイズすることができる。

１又は複数の実施例の別の利点は、１つのルーチンのみが、媒体占有エレメントを解析（パース）し、解釈するために必要とされることである。更に、アグリゲートされた媒体占有エレメントは、従来技術のフォーマットより、ロバストである。ビーコンフレームは、よりコンパクトであり、結果的に、一般に知られている「ビーコンの肥大化」が回避されることができ、こうして、アナウンスメントをドロップアウトするリスクが低減される。

本発明は、更にワイヤレスネットワーク内の局に関する。局は、１／局によるビーコンフレームの送信のための媒体の予約に関するビーコンタイミング情報と、２／局とのデータ通信のための媒体の予約に関する予約タイミング情報と、を決定する処理ユニットを有する。両方のタイミングが知られると、処理ユニットは、ビーコンタイミング情報及び予約タイミング情報を、媒体占有エレメントにアグリゲートする。そののち、局の送信機が、媒体占有エレメントをビーコンフレームに組み込み、ビーコンフレームを送信する。

本発明は、更に、複数の上述の局を有するネットワークに関する。本発明は更に、上述の方法を実施するためのコンピュータ実行可能な命令を記憶したコンピュータ記憶媒体に関する。

前述のものは、当業者が以下の詳細な説明をよりよく理解することができるように、本発明の特徴及び技術的利点をかなり広く概説したものである。当業者であれば、本発明の同じ目的を実施するための他の構造を変形し又は設計するための基礎として、開示される概念及び特定の実施例を容易に使用することができることが分かるであろう。

本発明及びその利点のより完全な理解のために、添付の図面に関連して以下の説明を参照する。図面において、同じ数字は同じ対象を指す。

本発明によるメッシュを示す図。 ２つの連続するビーコンフレームの間の時間間隔のタイミング図。 本発明の媒体占有エレメントのフォーマットを示す図。 或るメッシュポイントについて予約のフォーマットを示す図。 個別の媒体予約のフォーマットを示す図。

図１は、本発明のネットワーク１００を示している。本発明は、ワイヤレスメッシュのコンテクストにおいて記述され、ネットワーク１００は、８０２．１１ｓのＤ１．０５仕様に基づくメッシュである。

メッシュ１００は、メッシュポイント（ＭＰ）１１０−１７０を含む。本実施例において、メッシュ１００は分散化されており、すなわち、中央コントローラがなく、ＭＰ１１０−１７０は、マルチホップ技術を使用して通信する。この技術において、ＭＰ１１０−１７０は、リンクを確立した近傍ＭＰとのみ通信することができる。２つの局は、それらがリンク確立プロシージャを成功裏に実施すると、リンクを確立する。図１は、ＭＰ１１０−１７０の間のリンクセットアップを示している。例えば、ＭＰ１２０は、ＭＰ１３０、１４０及び１１０とのみ直接通信することができ、ＭＰ１２０は更に、ＭＰ１１０又はＭＰ１４０を介して間接的にＭＰ１５０と通信することができる。

リンクが２つのＭＰの間で確立されると、ＭＰ１１０−１７０は、専用の通信ウィンドウの間、互いに通信することができる。送信機及び受信機が通信することができるこれらのウィンドウ又は時間期間は、８０２．１１ｓ標準に規定されるようにメッシュ決定アクセス機会（ＭＤＡＯＰ）と呼ばれる。セクション７．３．２．６６を参照されたい。

図２は、２つのビーコン送信の間の時間期間について、媒体上の通信タイミングを示している。前述したように、ＭＰ１１０−１７０は、周期的なビーコンフレーム５１０を、ＤＴＩＭ（メッシュデリバリトラフィック識別メッセージ）間隔５２０ごとに送信する。ＤＴＩＭ間隔５２０の値は、ビーコンフレーム５１０のビーコンタイミングエレメントにおいて伝えられる。加えて、各個々のＭＰ１１０−１７０は更に、ＭＰとのデータ通信のための媒体の予約を表す予約されたＭＤＡＯＰについて知らせる。個々のＭＰ１１０−１７０は、データ通信の間、受信機又は送信機として働くことができる。ＭＤＡＯＰは、間隔５２０の中で周期的に生じる個々のＭＤＡＯＰの組において与えられる。

図２は、個々のＭＰと別のＭＰとの間のＭＤＡＯＰ５３０の組の例を示している。ＭＤＡＯＰの組は、８０２．１１ｓのＤ１．０５に規定されるハンドシェイクプロトコルを使用して、２つのＭＰの間で事前に取り決められた。ＭＤＡＯＰ５３０の組全体は、図２に示されるような組ＩＤ、ＭＤＡＯＰ持続時間５５０、ＭＤＡＯＰ周期性及びＭＤＡＯＰオフセット５４０を含むＭＤＡＯＰセットアップ要求エレメント（８０２．１１ｓの７．３．２．６６）において要求されうる。

ここで図３を参照して、エレメント２００は、本発明の媒体占有エレメントを示している。上述したように、エレメント２００は、ビーコンフレームにおいて送られ、ビーコンを送信する特定のメッシュポイントに関して媒体のアグリゲートされた予約を表す。加えて、エレメント２００は、他のＭＰによる媒体の予約についても知らせることができる。

エレメント２００は以下のように構築される。エレメント２００は、最初に、エレメントＩＤ２１０、その長さ２２０及び媒体の予約を表す予約エレメント２３０を含む。１つのエレメント２３０は、ＭＰと関連付けられ、他のエレメント２３０は、近傍ＭＰのうちの１つと関連付けられることができる。エレメントＩＤ及び長さエレメントは、８ビットバイトの長さである。１つの予約エレメント２３０は、ビーコン送信及びＭＰに割り当てられたＭＤＡＯＰの組のための、アグリゲートされた予約を表す。エレメント２３０のフォーマットに関する更なる詳細は、図４及び図５を参照して与えられる。

例示的な実施例において、予約エレメント２３０は更に、隣接ＭＰに関する媒体の予約を含むこともできる。エレメント２００は、特定のＭＰ１１０−１７０に関する１つの予約エレメント２３０に加えて、隣接ＭＰが特定のＭＰ１１０−１７０に対しスケジュールされた予約をリポートしたのと同じ数の予約２３０を含む。予約エレメント２３０の概略の構造が、図４に示されている。隣接ＭＰに関する予約２３０は、隣接ＭＰから受け取られたビーコンフレームから取得されたものである。こうして、各ＭＰに、それ自身のアグリゲートされた媒体の予約を隣接ＭＰに対しリポートさせることによって、情報は、第２レベルのＭＰに伝えられることができる。例えば、ＭＰ１６０は、ＭＰ１５０に、それ自身のタイミング制約をリポートし、ＭＰ１５０は、ＭＰ１１０及び１４０に対し、媒体占有エレメントにおいて情報を中継する。各ＭＰによるその隣接ＭＰの予約の中継は、受け取られたリポートの単なるコピーであってもよい。ＭＰ１１０及び１４０は、媒体がＭＰ１５０との通信のためにいつ予約されているかを知ることになり、予約された期間の間に媒体にアクセスすることを阻止されることができる。

エレメント２３０は、媒体がＭＰに関して予約されている該ＭＰのＭＡＣアドレス２３２を含む。エレメント２３０は更に、所与のＭＰに関する個々の予約の数Ｎ及び各予約に関するＮのタイミング情報２４０を含む。各個々の予約は、上記に説明されたように、ビーコン予約又はＭＰに関する周期的なＭＤＡＯＰ２３０の組に対応する。こうして、タイミング情報エレメント２４０は、図５に示されるように、持続時間５５０、周期性５６０及びオフセット５４０を含む。

従って、本発明の利点は、ビーコンフレームのオーバヘッドを低減することである。今日、ビーコン送信及びデータ転送に関するアナウンスメントは、２つの別個のエレメントにおいて送られており、フォーマットは、各局のＭＡＣアドレスが２回繰り返されることを課す。その一方は、ビーコン送信に関する情報に関連し、他方は、ＭＤＡＯＰアドバタイズメントエレメントに関連する。本発明によれば、各個々のＭＰのＭＡＣアドレスは、１回送信されればよく、それにより、ビーコンロードを大幅に低減する。帯域幅に関する節約は、密度の高いメッシュにおいて一層高くなる。

代替実施例において、タイミング情報２４０は更に、予約がビーコン送信又はデータ転送のために行われるかのインジケータを含むことができる。このインジケータは、１ビットインジケータでありうる。

更に、本発明の媒体占有エレメントは、例えば新しいＭＰがメッシュ１００に加わる状況において、ＭＰによる要求に応じて送信されてもよいことに留意すべきである。

Claims (13)

1. ワイヤレスネットワークにおけるワイヤレス媒体の予約をアナウンスする方法であって、
   前記ネットワーク内の或る局によるビーコンフレームの送信のための前記媒体の予約に関するビーコンタイミング情報と、前記局とのデータ通信のための前記媒体の予約に関する予約タイミング情報と、を決定するステップと、
   前記ビーコンタイミング情報及び前記予約タイミング情報を、媒体占有エレメントにアグリゲートするステップと、
   ビーコンフレームにおいて前記媒体占有エレメントを送信するステップと、
   を含む方法。
2. 前記ワイヤレスネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１１ｓ標準によるワイヤレスメッシュであり、前記局は、メッシュポイントである、請求項１に記載の方法。
3. 前記媒体占有エレメントは、前記局のＭＡＣアドレスを含む、請求項１に記載の方法。
4. 近傍の局によるビーコン送信及び前記近傍の局とのデータ通信に関するアグリゲートされた媒体予約に関する媒体占有エレメントを、前記近傍の局から受け取るステップと、
   前記近傍の局の前記媒体占有エレメントから抽出された前記近傍の局の前記予約に関する情報を、前記ビーコンフレームにおいて更に送信するステップと、
   を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記近傍の局の前記予約に関する前記情報は、前記近傍の局から受け取られた前記媒体占有エレメントである、請求項４に記載の方法。
6. 前記送信するステップは、すべての近傍の局の個々の媒体占有エレメントを、前記ビーコンフレームにおいて送信することを含む、請求項４に記載の方法。
7. 前記媒体占有エレメントは、周期的な連続する時間期間の組について、前記媒体の個々の予約の数を表わす予約カウンタを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記媒体占有エレメントは、前記媒体の個々の予約がビーコンフレームの送信又は前記局との通信に関するかを示すインジケータを含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記媒体占有エレメントが、各個々の予約について、持続時間、周期性及びオフセットのうちの１つを含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記ビーコンフレームは、前記ネットワーク内の近傍の局にブロードキャストされる、請求項１に記載の方法。
11. ワイヤレスネットワーク内の局であって、
    前記局によるビーコンフレームの送信のための媒体の予約に関するビーコンタイミング情報と、前記局とのデータ通信のための前記媒体の予約に関する予約タイミング情報と、を決定し、前記ビーコンタイミング情報及び前記予約タイミング情報を媒体占有エレメントにアグリゲートする処理ユニットと、
    前記ビーコンフレームにおいて、前記媒体占有エレメントをブロードキャストする送信機と、
    を有する局。
12. 複数の局を有するワイヤレスネットワークであって、各局が、
    前記局によるビーコンフレームの送信のための媒体の予約に関するビーコンタイミング情報と、前記局とのデータ通信のための前記媒体の予約に関する予約タイミング情報と、を決定し、前記ビーコンタイミング情報及び前記予約タイミング情報を媒体占有エレメントにアグリゲートする処理ユニットと、
    前記ビーコンフレームにおいて、前記媒体占有エレメントを送信する送信機と、
    を有するワイヤレスネットワーク。
13. 請求項１に記載の方法を実施するためのコンピュータ実行可能な命令を記憶したコンピュータ記憶媒体。

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