JP2010537538A - ビーコン衝突可能性の低減 - Google Patents

Abstract

本発明は、ビーコンスロットに分割されるビーコン期間を含む制御チャネルをサポートする通信ネットワークにおいて、ビーコン衝突可能性を低減する方法であって、各ビーコン期間のあとに競合期間が続く、方法に関する。方法において、通信ネットワークにおいて動作する通信装置１０１は、最初に、通信ネットワークにおいて動作する他の通信装置とネットワークトポロジ情報を交換するために第１のタイプのビーコンの送信のために利用可能なビーコンスロットを選ぶ（５０３）。そののち、通信装置は、通信装置の識別子及び第１のタイプのビーコンの送信のために選ばれたビーコンスロットを含む第２のタイプのビーコンを送信する（５１５）。第２のタイプのビーコンは、競合期間に送信される。

Description

本発明は、通信システムにおいてビーコン衝突可能性を低減する方法に関する。本発明は更に、対応するコンピュータプログラム製品及び通信装置に関する。

車両アドホックネットワーク（ＶＡＮＥＴ）のように高い移動性をもつ局用に設計されるアドホックワイヤレス通信ネットワークは、各局がその近隣トポロジの信頼性のある最新の情報を有することを要求する。ＶＡＮＥＴにおいて、近隣情報は、例えば協働的な運転及び警告アプリケーション、並びにパケットルーティング及びチャネルアクセス調整にとって有利である。近隣トポロジ情報を得るために、通信レンジ内の局は、情報を互いに周期的に交換しなければならない。情報を交換するやり方は、そのネイバー局に送信側の情報をブロードキャストするビーコンメッセージを使用することである。局は、ネイバー局からビーコンを受け取ることによって、その近傍の現在のネットワークトポロジを得ることができる。ビーコンを交換する効率的なやり方は、明確に規定される同期されたビーコン期間を使用することである。

通信レンジ内にある少なくとも２つの局が、ビーコン信号の送信のために同じビーコンスロットを選択する場合、ビーコン衝突が起こる。ビーコン衝突の可能性は、通信レンジ内の局の数及び利用可能なビーコンスロットの総数に依存する。しかしながら、同じ通信レンジ内の局の数が多く、利用可能なビーコンスロットの数が制限される状況において、ビーコン衝突の可能性は、相対的に高い。更に、ビーコン衝突を解決するために必要な時間が、より長くなりうる。

長いビーコン衝突解消時間を有する問題は、高い局移動性をもつワイヤレス通信ネットワークにおいて一層深刻である。これは、より頻繁なトポロジ変化及びビーコン衝突をもたらす高い移動性に起因する。相対的に安定したネットワーク構造を有するために、ビーコン衝突は、迅速に解決されなければならない。

分散ワイヤレスネットワークは、中心的な調整器なしで組織されることができる。ＷｉＭｅｄｉａ／マルチバンドＯＦＤＭＡアライアンス（ＭＢＯＡ）システムのようなこれらの種類のネットワークにおいて、局は、チャネルアクセスを調整し近隣情報を得るために、それらのビーコンを送信する。ビーコンは、同期された間隔に周期的に送信され、複数のビーコンスロットからなる明確に設計されたビーコン期間が、各々の間隔におけるビーコン送信のために使用される。

米国特許出願公開第２００５／０２２６２０３号明細書は、他のノードが二次ビーコンを送信しようとする順序を特定する一次ビーコンが、送信される方法を開示する。二次ビーコンは、一次ビーコンにおいて指定された時間に送信される。好適には、二次ビーコンは、一次ビーコンと同じ又は少なくとも実質的に同じワイヤレスアクセス情報を含む。

こうして、通信システムにおけるビーコン衝突可能性を低減する改善された方法のニーズがある。

本発明の第１の見地により、請求項１に記載の通信システムにおけるビーコン衝突可能性を低減する方法が提供される。

こうして、本発明は、ビーコン衝突を低減する効率的な方法を提供し、分散ビーコン送信スキームの信頼性を高める。更に、本発明は、ビーコン衝突を解決する際の時間の節約を可能にする。本発明の教示は、近隣トポロジが絶えず変化する高移動性環境において、特に有益である。

本発明の第２の見地により、装置のコンピュータ手段上にロードされランされるとき、本発明の第１の見地による方法を実現するための命令を含むコンピュータプログラム製品が提供される。

本発明の第３の見地により、本発明の第１の見地による方法を実現するように構成される請求項１０に記載の通信装置が提供される。

本発明の他の見地は、添付の従属請求項に列挙される。

本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面を参照して、非限定的な例示の実施例の以下の記述から明らかになる。

本発明の教示が適用されることができる高移動性ワイヤレス通信ネットワークの簡略化された例を示す図。 時間ラインに沿ったＶＡＮＥＴのラジオチャネル構造を示す図。 ビーコン衝突状況及び問題が解決された解決策の例を示す図。 ビーコン衝突状況及び問題が解決される試みがなされたあとでも問題がどのように変わらないままであるかを示す図。 本発明による方法の実施例を記述するフローチャート。 ビーコン衝突状況及び衝突警告ビーコンを利用することによって問題がどのように解決されるかの例を示す図。

以下の記述において、本発明のいくつかの非限定的な例示の実施例が、ＶＡＮＥＴのコンテクストにおいてより詳しく記述される。しかしながら、本発明は、この環境に制限されず、本発明の教示は、ビーコン信号を利用する他の通信システムにおいても同様に適用できることが理解されるべきである。

図１は、この例においてＩＥＥＥ１６０９標準に従って動作するアドホックワイヤレス通信ネットワークの構造の例を示している。図において、第１の装置１０１、第２の装置１０２、第３の装置１０３等の１４の通信装置又は局が示されている。この例における装置は、ラジオインタフェースを通じて互いと通信するように構成される車載ユニット（ＯＢＵ）である。

すべてのネイバー装置に対して連絡を保ち、情報を更新するために、あらゆる装置は、その通信レンジ内で通常のビーコンを周期的にブロードキャストするべきである。通常のビーコンフレームは、通常、例えばネットワークトポロジ情報、例えば乗物速度、加速／減速及び方向、装置サービスプロファイル情報、装置能力情報等の移動性ステータス情報、のような複数の種類の情報を保持する。

同期されたシステムにおいて、すべての局は、図２に示されるような複数のビーコンスロットを含むビーコン期間を有するグローバルに同期されたシステム構造に従う。図２に示されるチャネル構造は、ＩＥＥＥ１６０９標準に従って動作するＶＡＮＥＴにおいて使用されるものである。図２において、２つのチャネル間隔、すなわち制御チャネル（ＣＣＨ）間隔及びサービスチャネル（ＳＣＨ）間隔が示されている。これらの間隔は、グローバルに同期される。ＣＣＨ間隔では、あらゆる局は、ビーコン信号を送信する目的で、例えば重大な危険警告メッセージを交換する目的で、制御チャネル上にとどまらなければならず、ＳＣＨ間隔では、局は、安全でないアプリケーションを実施するために他のサービスチャネルに任意に切り替わることができるが、次のＣＣＨ間隔の開始時間の前に、あらゆる局は、再び制御チャネルに戻るように切り替わらなければならない。図２に示されるように、ビーコン期間とＳＣＨ間隔の間には、競合期間があり、本発明におけるその目的が後に説明される。

更に、各々の局は、予約ＡＬＯＨＡ（Ｒ−ＡＬＯＨＡ）規則に従って、ユニークなビーコンスロットを見つけなければならない。これは、各々の局が、ランダムにビーコンスロットを選択し、衝突がその通信レンジ内のこのスロット上で検出されるまで、すなわち、そのレンジ又はそのネイバー局のレンジ内のある局が、同じビーコンスロットを選ぶまで、このスロットを保持することを意味する。一旦衝突が検出されると、衝突に関係する局は、衝突を解決するために、利用可能なビーコンスロットを再びランダムに選択しなければならない。図３に示されるように、ｎ番目のビーコン期間に、第１の局１０１及び第５の局１０５が、偶然両方とも、それらのビーコン送信のためにスロット４を選択し、衝突が、第３の局１０３によってリポートされる。第１の局１０１及び第５の局１０５は、次のビーコン期間における衝突を解決するために、再び新しいスロットをランダムに選択しなければならない。

図４に示されるように、第１の局１０１及び第５の局１０５からのビーコンが、ｎ番目のビーコン期間のスロット４において衝突する。衝突を解決するために、第１の局１０１及び第５の局１０５は、再び次のビーコン期間について利用可能なスロットをランダムに選ばなければならない。しかしながら、利用可能なスロットの制限された数により、第１の局１０１及び第５の局１０５は、再び同じビーコンスロットを選択し、再び新しいビーコン衝突を解決しなければならなくなる可能性がある。

本発明の実施例は、図５のフローチャート及び図６を参照して、詳しく記述される。図５のフローチャートに示される方法は、図１に示されるすべてのワイヤレス装置において適用されることができるが、この例において、第１の通信装置１０１の動作のみが、より詳しく説明される。

ステップ５０１において、第１の装置１０１は、通常のビーコンを送信するために利用可能なビーコンスロットを見つけるためにビーコン期間を走査する。図６に示されるように、ビーコン期間ｎにおいて、第１及び第５の装置の両方が、スロット４に送信したので、衝突があった。有利には、ビーコン期間全体が、利用可能なビーコンスロットを見つけるために走査される。これは特に、第１の装置１０１が、最初に立ち上がり又はビーコン衝突に巻き込まれた場合である。走査が行われると、第１の装置１０１は、利用可能なビーコンスロットの１つを、ステップ５０３において選択をする。この例において、第１の利用可能なビーコンスロットが選択される。

次にステップ５０５において、第１の装置１０１は、ネットワーク内の他の装置によって送信される第２のタイプの起こりうるビーコン信号をリスンする。第２のタイプのこれらのビーコン信号は、予報ビーコン信号と呼ばれることができる。これらの予報ビーコン信号は、ネットワークの他の装置に対し、特定のビーコンスロットに通常のビーコン信号を送信しようとしている意図を知らせるために、競合期間に送信される。このような予報ビーコン信号が受け取られない場合、第１の装置１０１は、ステップ５０７において、次のビーコン期間ｎ＋１の選ばれたビーコンスロットにビーコン信号を送信する。

しかしながら、ステップ５０５において、予報ビーコン信号が受け取られる場合、ステップ５０９において、予報ビーコンが可能性のある衝突を示すかどうか判定される。図６に示されるように、この例において、予報ビーコンは、第５の装置１０５から受け取られ、この予報ビーコンは、第５の装置１０５が、通常のビーコン信号送信のためにスロット４を使用しようとしていることを示す。更に、第１の装置１０１が、同じスロットを選択しており、ゆえに、可能性のあるビーコン衝突が、ステップ５０９において検出される。他方、ビーコン衝突の可能性が検出されない場合、プロシージャはステップ５０７に続く。

可能性のあるビーコン衝突が、ステップ５０９において検出される場合、次に、第１の装置１０１は、ビーコン信号送信のために別のビーコンスロットを選択する。この例において、スロット３が選択される。そののち、ステップ５１３において、第１の装置１０１は、なんらかの他の予報ビーコンが受け取られるかどうか判定する。新しい予報ビーコンが受け取られる場合、プロシージャは、ステップ５０９に続くが、他方、他の予報ビーコンが検出されない場合、第１の装置１０１は、予報ビーコンを競合期間に送信して、次の競合期間にビーコン信号送信のためにスロット３を使用しようとしていることを他の装置に知らせる。予報ビーコンは、次のビーコン期間に送られるその通常のビーコンのために意図されたビーコンスロット識別子（例えばスロット番号）を保持する。予報ビーコンは、ビーコン期間に送信されず、競合アクセス期間に送信される。こうして、この実施例によれば、各々の装置は、それがその第１の通常のビーコンを送信する前に又はそれがその通常のビーコンのためのビーコンスロットを変更する前に、そのつど、競合期間に予報ビーコンを送信しなければならない。予報ビーコンは、競合期間の開始ポイントからランダムな遅延時間の後に、衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）スキームを伴うキャリア検知マルチプルアクセスを使用して送信される。

一旦第１の装置１０１が、予報ビーコンを送信すると、プロシージャは、ステップ５０７に続き、次のビーコン期間の選ばれたビーコンスロットに送信を行う。図６から分かるように、第１の装置１０１はビーコンスロット３を使用し、第５の装置１０５はビーコンスロット４を使用するので、ビーコン衝突はない。

更に、上述の例において、第１の装置１０１及び第５の装置１０５が、互いを聞くことができず、すなわち、それらが、１つの通信レンジ内にないこともありうる。しかしながら、この場合、例えば第１及び第５の装置から予報ビーコンを受け取る第３の装置１０３のような別の装置がありえる。上述の例において、第３の装置１０３は、両方の装置がスロット４に送信しようとしていることに気付く。更に、第３の装置１０３は、この例ではスロット４である意図されたスロットが、そのレンジ内の他の通信装置によって占有されうることを検出することができる。

ここで、第３の装置１０３は、可能性のあるビーコン衝突の検出の直後に、第３のタイプのビーコン信号、すなわちいわゆる衝突警告ビーコンを送信することを試みる。衝突警告ビーコンの送信は、同様にＣＳＭＡ／ＣＡスキームに従うべきである。衝突警告ビーコンは、可能性のある衝突が起こるであろうスロット番号、この例ではスロット４、及び可能性のある衝突に関係する装置識別子（この例では第１及び第５の装置）の情報を含む。装置１０５からの予報ビーコンが、第１の装置１０１からの予報ビーコンの前に受け取られたので、衝突警告ビーコンによって保持される装置識別子のリストにおいて、装置１０５は、第１の装置１０１より上位にあるべきである。こうして、新しいタイプのビーコン、すなわち衝突警告ビーコンは、次のビーコン期間に同じビーコンスロットを使用しようとしている２つの予報ビーコンを受け取ることによって、又は別のネイバー装置によってすでに占有されているビーコンスロットを使用しようとしている予報ビーコンに気付くことによって、可能性のある衝突が検出されたことを、ネイバー装置に警告するために使用される。衝突警告ビーコンは、衝突が予測されるビーコンスロット及び可能性のある衝突に関係する装置識別子のシーケンスの情報を保持する。装置識別子のシーケンス順序は、装置がビーコンスロットを使用することができるプライオリティを示すように並べられることができる。

衝突警告ビーコンを受け取ると、第１の装置１０１は、その所望のビーコンスロットとして新しく選ばれたビーコンスロット、すなわちこの例ではスロット３、に関するその予報ビーコンを再び送ることを試みる。従って、隠れている局の問題はあるが、可能性のある衝突は、次のビーコン期間の前に解決される。この状況は、図６に示される。こうして、警告ビーコンフィーチャに従って、図５のフローチャートは変更されることができ、それにより、ステップ５１５の後、第１の装置は、警告ビーコンをリスンし、警告ビーコンが可能性のある衝突を示す場合であって、現在装置によって送信される予報ビーコンがより低いプライオリティを有する場合、第１の装置は、別のビーコンスロットを選択する。更に、ステップ５０９及び５１３において、現在装置は、予報ビーコンをリスンすることに加えて、同様に、警告ビーコンをリスンすることもできる。

本発明の教示は、局がネイバー局との間で情報を交換するために分散ビーコン送信スキームを使用するすべてのワイヤレスアドホックネットワーク及びワイヤレスメッシュネットワークに適用されることができる。本発明は、分散ビーコン送信スキームに基づくシステム構造を有する車両通信システムに適用されるとき、特に有利である。

本発明は、同様に、通信装置のコンピュータ手段上にロードされランされるとき、本発明の実施例の方法ステップの任意のものを実現することが可能であるコンピュータプログラム製品に関する。

本発明は、同様に、本発明の実施例による方法ステップの任意のものを実施するように構成される集積回路に関する。

本発明は、図面及び前述の記述に詳しく示され記述されているが、このような図面及び記述は、説明的又は例示的であり、制限的でないものと考えられるべきである。本発明は、開示される実施例に制限されない。

開示された実施例に対する他の変更は、図面、開示及び添付の請求項の研究から、請求項に記載の本発明を実施する際に当業者によって理解され実現されることができる。請求項において、「有する、含む」なる語は、他の構成要素又はステップを除外せず、不定冠詞は、複数性を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に列挙されるいくつかのアイテムの機能を実現することができる。それぞれ異なるフィーチャが、互いに異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらのフィーチャの組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。

コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される適切な媒体に記憶され／配布されることができるが、他の形式で、例えばインターネット又は他のワイヤード又はワイヤレス通信システムを介して、配布されてもよい。請求項における任意の参照符号は、本発明の範囲を制限するものとして解釈されるべきでない。

Claims (15)

1. ビーコンスロットに分割されるビーコン期間を含む制御チャネルをサポートする通信ネットワークにおいて、ビーコン衝突の可能性を低減する方法であって、各ビーコン期間のあとに競合期間が続いている、方法であって、
   前記通信ネットワークにおいて動作する通信装置によって実施される各ステップを含み、前記方法が、
   前記通信ネットワークにおいて動作する他の通信装置と情報を交換するために、第１のタイプのビーコンの送信のために利用可能なビーコンスロットを選ぶステップと、
   前記通信装置の識別子及び前記第１のタイプのビーコンの送信のために選ばれた前記ビーコンスロットを含む第２のタイプのビーコンを、前記競合期間に送信するステップと、
   を含む方法。
2. 前記競合期間に、別の通信装置から、前記第１のタイプのビーコンの送信のために同じビーコンスロットを使用しようとする前記別の通信装置の意図を示す第２のタイプのビーコンを受け取ることに応じて、前記選ばれたビーコンスロットを、別の利用可能なビーコンスロットに変更するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 次のビーコン期間の前記ビーコンスロットに前記第１のタイプのビーコンを送信するステップを更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記第２のタイプのビーコンは、衝突回避スキームを伴う衝突検知マルチプルアクセスに従って送信される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記第２のタイプのビーコンは、予め決められた遅延期間の後、送信される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記第１のタイプのビーコンの送信のために同じビーコンスロットを使用しようとする通信装置の識別子を含む第３のタイプのビーコンを受け取るステップを更に含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記第３タイプのビーコンは更に、他の通信装置がどの通信装置から最初に第２のタイプのビーコンを受け取ったかの標示を含み、
   前記通信装置は、新しいビーコンスロットが前記第１のタイプのビーコンの送信のために選択される必要があるかどうかを判定するために、この情報を使用する、請求項６に記載の方法。
8. 前記第１のタイプのビーコンの可能性のある衝突を検出する場合、第３のタイプのビーコンを送信する通信装置を更に有し、
   前記第３タイプのビーコンは、前記第１のタイプのビーコンの送信のために同じビーコンスロットを使用しようとする通信装置の識別子を含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記通信装置のコンピュータ手段にロードされランされるとき、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法の各ステップを実現するための命令を含むコンピュータプログラム。
10. ビーコンスロットに分割されるビーコン期間を含む制御チャネルをサポートする通信ネットワークにおける通信装置であって、各ビーコン期間のあとに競合期間が続いている、通信装置であって、
    前記通信ネットワークにおいて動作する他の通信装置と情報を交換するために、第１のタイプのビーコンの送信のために利用可能なビーコンスロットを選ぶ選択ユニットと、
    前記通信装置の識別子及び前記第１のタイプのビーコンの送信のために選ばれた前記ビーコンスロットを含む第２のタイプのビーコンを、前記競合期間に送信する送信ユニットと、
    を有する通信装置。
11. 前記競合期間に、別の通信装置から、前記第１のタイプのビーコンの送信のために同じビーコンスロットを使用しようとする前記別の通信装置の意図を示す第２のタイプのビーコンを受け取る受信ユニットを更に有し、
    前記選択ユニットは更に、前記第２のタイプのビーコンを受け取ることに応じて、前記選ばれたビーコンスロットを別の利用可能なビーコンスロットに変更する、請求項１０に記載の通信装置。
12. 前記受信ユニットは更に、前記第１のタイプのビーコンの送信のために同じビーコンスロットを使用しようとする通信装置の識別子を含む第３のタイプのビーコンを受け取る、請求項１１に記載の通信装置。
13. 前記第３タイプのビーコンは更に、他の通信装置が最初にどの通信装置から第２のタイプのビーコンを受け取ったかの標示を更に含み、
    前記通信装置の前記選択ユニットは、前記第１のタイプのビーコンの送信のために新しいビーコンスロットが選択される必要があるかどうかを決めるために、この情報を使用する、請求項１２に記載の通信装置。
14. 前記通信装置の前記送信ユニットは更に、前記第１のタイプのビーコンの可能性のある衝突を検出する場合、第３タイプのビーコンを送信し、
    前記第３のタイプのビーコンは、前記第１のタイプのビーコンの送信のために同じビーコンスロットを使用しようとする通信装置の識別子を含む、請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の通信装置。
15. 次のビーコン期間の前記ビーコンスロットに前記第１のタイプのビーコンを送信する送信器を更に有する、請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の通信装置。

Images