JP2015518684A - ネットワークノードのためのハイブリッドアクセスプロトコル - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、参照によって本明細書に組み込まれる、2012年4月13日に出願された、表題「ネットワークノードのためのハイブリッドアクセスプロトコル」をつけられた、ヨーロッパ特許出願番号12164151.8号の優先権を主張する。
上述のとおり、既存の計量は、変動するネットワーク負荷を経験する無線メッシュネットワーク内で送信に対処する効果的な方法を提供しない。例えば、時分割多元接続(TDMA)プロトコルは、各ノードが、各ノードのための専用のタイムスロットを受信することによって、他のノードが通信チャネル上で通信することを許可されていない間、通信する機会を通常有することを保証する。TDMAプロトコルは、各ノードが高いネットワーク負荷の期間に通信する機会を有することを確実にする。しかしながら、低いおよび中間のネットワーク負荷のもとでは、TDMAプロトコルは、あるノードがそれらの専用のタイムスロットの間に通信する必要を有さない可能性があるので、および、それゆえタイムスロットは無駄であるので、非効率である。CSMA/CAプロトコルは、一方、一般的に、低いおよび中間のネットワーク負荷のもとではより効率的であるが、各ノードが高いネットワーク負荷の期間にデータを送信する機会を有するであろうことを確実にしない。ゆえに、既存のプロトコルは、変動するネットワーク負荷を経験するメッシュネットワークにおいてデータを送信するのに適切ではない。
図1は、データがハイブリッドアクセスプロトコル(HAP)に従って送信されうる、マルチチャネル、無線メッシュネットワークの例示的アーキテクチャ100の略図である。アーキテクチャ100は、互いに直接通信パスまたは「リンク」を介して通信で連結される、複数のノード102A、102B、102C、・・・102N(まとめてノード102と呼ばれる)を含む。この例において、Nは、ワイドエリアネットワーク(WAN)、メトロポリタンエリアネットワーク(MAN)、ローカルエリアネットワーク(LAN)、ネイバーフッドエリアネットワーク(NAN)、パーソナルエリアネットワーク(PAN)などの、自律ルーティングエリア(ARA)におけるノードの数を表す。ARAは、巨大なアドバンストメータリングインフラストラクチャ(AMI)ネットワークの一部を形成することができる。
図2は、図1の例示的ノード102Bの追加詳細を示す略図である。この例において、無線機108は、RFフロントエンド202とベースバンドプロセッサ204とに連結される、アンテナ200を含む。RFフロントエンド202は、送信および/または受信機能を提供することができる。RFフロントエンド202は、アンテナによって提供されるおよびノード102の1つまたは複数から取得される信号を整調および/または減衰させるなどの機能を提供する、高周波数アナログおよび/またはハードウェアコンポーネントを含むことができる。RFフロントエンド202は、信号をベースバンドプロセッサ204へ提供することができる。
図3A−3Cは、アップストリームHAPを実装するために使用されうる優先権情報の3つの異なる例を示す。3つの例の全てにおいて、優先権情報は、1つまたは複数のタイムスロットを定義し、および、ルートノードのどのワンホップネイバーが、各タイムスロット中にルートノードの他のワンホップネイバーと比較して通信優先権を有するかを特定する。
図4Aおよび4Bは、それぞれ、HAPに従って通信に対処するために使用可能である優先権情報300Aのスロット2および3の間の例示的データ送信シナリオを示す。図4Aおよび4Bにおいて、パケット、フレーム、または他のプロトコルデータユニット(PDU)を表すことができる「データ」は、固体の白いブロックによって表され、フレーム間隔時間(IFS)は、点描によって表され、コンテンションウィンドウは、網掛けによって表される。
図5および6は、ハイブリッドアクセスプロトコルを実装するために使用されうる例示的方法を示す。図5は、一般的に、ルートノードによって実行されるオペレーションを示すフローチャートである。一方、図6は、一般的に、ルートノードのワンホップネイバーによって実行されるオペレーションを示すフローチャートである。図5および6に関して説明される方法は、別々に実装されることが可能であり、または、ネットワークの異なるノードによって協力して実装されることが可能である。
本願は、特定の構造的特徴および/または方法論的動作を有する実施形態を説明したけれども、請求項は説明された特定の特徴または動作に必ずしも限定されないことが理解されるべきである。むしろ、特定の特徴および動作は、単に、本願の請求項の範囲内にあるいくつかの実施形態を示すに過ぎない。
Claims (20)
- コンピュータ実行可能な命令とともに構成される、ネットワークのルートノードのワンホップネイバーノードの制御下で、
優先権情報を前記ルートノードから受信するステップであって、
前記優先権情報は、
通信タイムスロットの一覧と、
前記ルートノードの前記ワンホップネイバーが前記ルートノードの他のワンホップネイバーと比較して通信優先権を有する、前記通信タイムスロットの1つまたは複数の表示と
を含む、受信するステップと、
前記ルートノードの前記ワンホップネイバーが前記ルートノードへ送信するための情報を有することを決定するステップと、
前記情報を前記ルートノードへ送信する前に、所定の期間待つステップであって、前記所定の期間は、前記ルートノードから受信された前記優先権情報に少なくとも部分的に基づく、待つステップと、
前記所定の期間の間、前記ネットワークの制御チャネル上で他のノードによる送信をリッスンするステップと、
前記所定の期間の間に他のノードによる送信を知らされることなく、前記所定の期間の満了に応答して、前記情報を送信するステップと
を含むことを特徴とする方法。 - 前記ルートノードの前記ワンホップネイバーのコンテンションウィンドウおよび/またはフレーム間隔時間を、前記ルートノードから受信された前記優先権情報に少なくとも部分的に基づいて、設定するステップをさらに含み、
前記所定の期間待つステップは、前記フレーム間隔時間および/または前記コンテンションウィンドウを待つステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記ルートノードの前記ワンホップネイバーが通信優先権を有する前記通信タイムスロットの間、前記ルートノードの前記他のワンホップネイバーのものよりも短い、前記ルートノードの前記ワンホップネイバーのコンテンションウィンドウおよび/またはフレーム間隔時間を設定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ルートノードの前記ワンホップネイバーが、前記ルートノードへ送信するための追加の情報を有さないことを決定するステップと、
前記ルートノードの前記他のワンホップネイバーのうちの1つが、前記ルートノードの前記ワンホップネイバーが通信優先権を有する前記タイムスロットの間、前記ルートノードと通信することを可能にするステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載の方法。 - 通信タイムスロットの前記一覧上の前記通信タイムスロットは、同一の継続期間であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 通信タイムスロットの前記一覧上の前記通信タイムスロットは、第1の継続期間を有する少なくとも1つの通信タイムスロット、および、前記第1の継続期間とは異なる第2の継続期間を有する少なくとも1つのタイムスロットを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ルートノードの各ワンホップネイバーは、前記それぞれのワンホップネイバーが前記ルートノードの他のワンホップネイバーと比較して優先権を有するタイムスロットを同数有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ルートノードの前記ワンホップネイバーは、前記ルートノードの他のワンホップネイバーと比較して優先権を有する、前記ルートノードの前記他のワンホップネイバーよりも多数のタイムスロットを有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 通信ネットワークのネットワークコンピューティング装置であって、
1つまたは複数のプロセッサと、
前記1つまたは複数のプロセッサと通信で連結されたメモリと、
前記メモリに格納され、および、前記ネットワークコンピューティング装置と前記通信ネットワークの1つまたは複数の他のノードとの間で通信の送信を制御するために、前記1つまたは複数のプロセッサによって実行可能である、媒体アクセス制御(MAC)モジュールと
を備え、
前記MACモジュールは、
どのように通信が、前記ネットワークコンピューティング装置から前記通信ネットワークの上流ノードへ送信されるべきかを定義する、アップストリームプロトコルを備え、
前記アップストリームプロトコルは、
通信タイムロットの一覧と、
前記ネットワークコンピューティング装置が前記上流ノードの他のワンホップネイバーと比較して通信優先権を有する、前記通信タイムスロットの1つまたは複数の表示と
を含む、
ことを特徴とするネットワークコンピューティング装置。 - 前記メモリに格納された、コンテンションウィンドウ設定および/またはフレーム間隔時間設定をさらに備え、
前記MACモジュールは、前記ネットワークコンピューティング装置が通信優先権を有する前記通信タイムスロットの間、前記上流ノードの前記他のワンホップネイバーのものよりも短くなるように、前記ネットワークコンピューティング装置の前記コンテンションウィンドウ設定および/またはフレーム間隔時間設定を調整するようにさらに構成されたことを特徴とする請求項9に記載のネットワークコンピューティング装置。 - 前記MACモジュールは、
前記ネットワークコンピューティング装置が、前記上流ノードへ送信するための追加の情報を有さないことを決定し、
前記上流ノードの前記他のワンホップネイバーのうちの1つが、前記ネットワークコンピューティング装置が通信優先権を有する前記タイムスロットの間、前記上流ノードと通信することを可能にする
ようにさらに構成されたことを特徴とする請求項10に記載のネットワークコンピューティング装置。 - 前記ネットワークコンピューティング装置の前記上流ノードは、前記通信ネットワークのルートノードを備え、前記アップストリームプロトコルは、どのように通信が、前記ネットワークコンピューティング装置から前記通信ネットワークの前記ルートノードへ送信されるべきかを定義することを特徴とする請求項9に記載のネットワークコンピューティング装置。
- 前記MACモジュールは、前記アップストリームプロトコルとは異なる、および、どのように通信が、前記ネットワークコンピューティング装置から前記通信ネットワークの下流ノードへ送信されるべきかを定義する、ダウンストリームプロトコルをさらに備えることを特徴とする請求項9に記載のネットワークコンピューティング装置。
- 複数の異なるチャネル上で通信を送信および受信することができるマルチチャネル無線機と、
前記マルチチャネル通信ネットワークの所定の周波数ホッピングパターンに従って、前記複数の異なるチャネル間で切り替えるように構成された、周波数ホッピングモジュールと
をさらに備えたことを特徴とする請求項9に記載のネットワークコンピューティング装置。 - 前記メモリに格納され、および、リソース消費データを収集するために、前記1つまたは複数のプロセッサによって実行可能である、計測モジュールをさらに備え、前記リソース消費データは、電気消費データ、水道消費データ、および/または天然ガス消費データを備えることを特徴とする請求項9に記載のネットワークコンピューティング装置。
- 通信ネットワークのルートノードの1つまたは複数のプロセッサによって実行されると、前記ルートノードが動作を実行するように構成する命令を格納する、1つまたは複数のコンピュータ可読媒体であって、前記動作は、
優先権情報を前記ルートノードから前記ルートノードの1つまたは複数のワンホップネイバーへ送信することを含み、
前記優先権情報は、
通信タイムスロットの一覧と、
前記ルートノードの各ワンホップネイバーが前記ルートノードの他のワンホップネイバーと比較して通信優先権を有する、前記通信タイムスロットの1つまたは複数の表示と
を含むことを特徴とする1つまたは複数のコンピュータ可読媒体。 - 前記動作は、
前記ルートノードの第1のワンホップネイバーが通信優先権を有し、および、前記ルートノードへ送信するための情報を有する、タイムスロットの間、送信を前記第1のノードから受信することと、
前記第1のノードが通信優先権を有するが、前記ルートノードへ送信するための情報を有さない、タイムスロットの間、送信を前記ルートノードの第2のワンホップネイバーから受信することと
を含むことを特徴とする請求項16に記載の1つまたは複数のコンピュータ可読媒体。 - 前記優先権情報は、各通信タイムスロットの間前記ルートノードの前記他のワンホップネイバーのものよりも短い、前記それぞれの通信タイムスロットの間通信優先権を有する前記ルートノードの前記ワンホップネイバーのコンテンションウィンドウおよび/またはフレーム間隔時間を設定する命令をさらに備えることを特徴とする請求項16に記載の1つまたは複数のコンピュータ可読媒体。
- 通信タイムスロットの前記一覧上の前記通信タイムスロットは、同一の継続期間であることを特徴とする請求項16に記載の1つまたは複数のコンピュータ可読媒体。
- 通信タイムスロットの前記一覧の前記通信タイムスロットは、第1の継続期間を有する少なくとも1つの通信タイムスロット、および、前記第1の継続期間とは異なる第2の継続期間を有する少なくとも1つのタイムスロットを含むことを特徴とする請求項16に記載の1つまたは複数のコンピュータ可読媒体。
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