JP2016529762A - コンピュータネットワークにおけるオンデマンドの中から低送信電力チャネルへの切り替え - Google Patents
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Abstract
Description
本特許出願は、2013年8月6日に出願した、「On-Demand Medium to Low Transmission Power Channel Switching in Computer Networks」と題した米国特許出願第13/960,639号の優先権を主張するものである。上で特定された出願の内容の全体は、参照により本明細書に完全に組み込まれている。
本開示は、概して、コンピュータネットワークに関し、より詳細には、多インターフェースネットワークにおいて効率および効果を高めることに関する。
本開示の1つまたは複数の実施形態によれば、複数のノードを含むマルチインターフェース低電力および高損失ネットワーク(LLN)において、低送信電力および中送信電力トポロジーが、ネットワークのために定義され、チャネルホッピングスケジュールが、各トポロジーにおいて動作するデバイスのために定義される。送信側デバイスは、データパケットが低送信電力トポロジー上のリンクを介して送信され得ると判定する。例示的な実施形態において、送信側デバイスは、低送信電力チャネル上でのデータの送信に関する送信パラメータを決定し、中送信電力トポロジー上のリンクを介して受信側デバイスに送信パラメータを送信する。送信側デバイスは、データの送信のためのチャネルを決定し、決定されたチャネルまたはチャネルホッピングスケジュールを受信側デバイスに送信する。受信側デバイスは、指定された低電力チャネルまたはチャネルホッピングスケジュールに切り替わり、送信側デバイスは、指定された低電力チャネルまたはチャネルホッピングスケジュールを介して受信側デバイスにデータを送信する。
図全体を通じて同様の番号が同様の(しかし、必ずしも同一ではない)要素を表す図面を参照して、例示的な実施形態が説明される。
1)パケット伝達レート/率(PDR: Packet Delivery Rate/Ratio)がたとえば干渉の様々な源が原因で劇的に変化する可能性があり、たとえば、ビットエラー率(BER)に著しく影響するように、概して、リンクが高損失である。
2)概して、制御プレーンのトラフィックが制限され、低レートのデータトラフィックと比較して無視できなければならないように、概して、リンクが低帯域幅である。
3)いくつかの使用の場合は、1組のリンクおよびノードのメトリック(metric)を指定することを必要とし、それらのメトリックの一部は動的であり、したがって、帯域幅およびエネルギーを著しく消耗する、ルーティングの不安定さを防止するための特定の平滑化機能を必要とする。
4)たとえば、暗号化されていないリンク、エネルギー不足に陥っているノードなどを避けるルーティング経路を確立するために一部のアプリケーションによって制約ルーティング(constraint routing)が必要とされる可能性がある。
5)ネットワークの規模が、非常に大きくなる、たとえば、およそ数千から数百万個のノードになる可能性がある。
6)ノードが、少ないメモリ、削減された処理能力、少ない電力供給(たとえば、バッテリー)などによって制約される可能性がある。
1)それぞれの個々のメータからヘッドエンドサーバにメータの読み取り値を周期的に取り出すことをともなう自動化されたメータの読み取り。
2)たとえば、ヘッドエンドサーバからネットワーク内の1つのデバイス、複数のデバイス、またはすべてのデバイスに比較的大きなファームウェアイメージ(多くの場合、500KB以上)を伝達することをともなうファームウェアのアップグレード。
3)負荷曲線を取り出すこと。
4)実際にセンサーとして働くメータによって生成されるリアルタイムの警報(たとえば、停電イベント)。
5)各メータから管理システム(NMS) 130へのネットワーク管理情報の周期的取り出し。
6)ヘッドエンドデバイスから多数のメータにマルチキャストメッセージを送信することによって要求応答アプリケーションをサポートすること。
7)その他。
LLNは、連邦政府によって規制される媒体を用いて通信する。米国においては、連邦通信委員会(FCC)が、無線周波数帯域の使用を規制する。連邦政府の規制の1つの重要な目的は、デバイスが通信媒体を効率的に共有することができることを保証することである。残念なことに、そのような規制は、各国で大きく変わる可能性があり、異なるネットワーキングアーキテクチャ、プロトコル、およびアルゴリズムの必要性を生み出す。1つの例示的な実施形態において、そのような規制は、送信電力、送信継続時間、搬送波感知時間、送信と送信の間の休止の継続時間、および/またはデューティサイクルに基づいて通信を制限する。たとえば、FCCは、915MHz帯においてデューティサイクル(たとえば、20s中に<400ms)およびチャネルホッピング(たとえば、一様でランダムなチャネル選択)の制限を課す。
1)「中」送信電力(>20mWおよび<250mW)に関して
A) 920.5〜922.3MHz帯域において、>5msの搬送波感知、送信の継続時間<4s、休止の継続時間>50ms、任意の時間当たりの放出時間の制限なし。
B) 922.3〜923.5MHz帯域において、>128μsの搬送波感知、送信の継続時間<400ms、任意の時間当たりの放出時間<360s。
2)「低」送信電力(<20mW)
A) 920.5〜923.5MHz帯域において、>5msの搬送波感知、送信の継続時間<4s、休止の継続時間>50ms、任意の時間当たりの放出時間の制限なし。
B) 922.3〜928.1MHz帯域において、>128μsの搬送波感知、送信の継続時間<400ms、任意の時間当たりの放出時間<360s。
130 ネットワーク管理サーバ
140 データパケット
200 ノード/デバイス
200a 送信側デバイス/ノード
200b 受信者デバイス/ノード、受信側デバイス
210 ネットワークインターフェース
220 プロセッサ
240 メモリ
242 オペレーティングシステム
244 ルーティングプロセス/サービス
245 データ構造
248 QoS監視プロセス
250 システムバス
260 電源
300 制御メッセージのフォーマット
310 ヘッダ
312 フィールド
320 本体/ペイロード
321 フラグ/ビット
322 シーケンス番号
323 ランク値
324 インスタンスID
325 DODAG ID
326 送信先プレフィックス
327 通過情報フィールド
328 補助オプションフィールド
410 DAG
500 シンク
600 方法
610 方法
620 方法
770 方法
780 方法
Claims (20)
- 複数のデバイスを含む低電力および高損失ネットワーク(LLN)において、送信側デバイスによって、受信側デバイスに送信するためのデータが低電力チャネルを介して送信され得ると判定するステップと、
前記送信側デバイスによって、前記受信側デバイスが前記受信側デバイスに前記データを送信するのに十分な低電力チャネルホッピングスケジュールでリスンしているかどうかを判定するステップと、
前記受信側デバイスが前記受信側デバイスに前記データを送信するのに十分な低電力チャネルホッピングスケジュールでリスンしていないと判定することに応じて、前記送信側デバイスによって、前記受信側デバイスのチャネルホッピングスケジュールにより前記受信側デバイスに制御メッセージを送信するステップであって、前記制御メッセージが、低電力チャネルホッピングシーケンスでリスンするように前記受信側デバイスに命令する、ステップと、
前記送信側デバイスによって、前記低電力チャネルホッピングスケジュールにより前記受信側デバイスに前記データを送信するステップとを含む方法。 - 前記送信側デバイスによって、前記制御メッセージを送信するステップに応答して前記受信側デバイスから肯定応答メッセージを受信するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
- 前記データが前記低電力チャネルを介して送信され得ると判定するステップが、前記データのレイテンシーに対する影響されやすさを判定するステップを含む請求項1に記載の方法。
- 前記データが前記低電力チャネルを介して送信され得ると判定するステップが、前記送信側デバイスと前記受信側デバイスとの間のリンクの品質を判定するステップを含む請求項1に記載の方法。
- 前記データが前記低電力チャネルを介して送信され得ると判定するステップが、前記データのデータサイズがデータサイズの閾値未満であるかどうかを判定するステップを含む請求項1に記載の方法。
- 前記データが、前記肯定応答メッセージを受信するステップの前に前記低電力チャネルホッピングスケジュールにより前記受信側デバイスに送信される請求項2に記載の方法。
- 前記データが、前記肯定応答メッセージを受信するステップの後に前記低電力チャネルホッピングスケジュールにより前記受信側デバイスに送信される請求項2に記載の方法。
- 前記低電力チャネルホッピングスケジュールが、低電力チャネルを含む請求項1に記載の方法。
- 前記低電力チャネルホッピングスケジュールが、中電力チャネルに対して高い割合の低電力チャネルを含む請求項1に記載の方法。
- 低電力および高損失ネットワーク(LLN)と通信するための1つまたは複数のネットワークインターフェースと、
前記ネットワークインターフェースに結合され、1つまたは複数のプロセスを実行するように適合されたプロセッサと、
前記プロセッサによって実行可能なプロセスを記憶するように構成されたメモリであって、前記プロセスが、実行されるときに、
受信側デバイスに送信するためのデータが低電力チャネルを介して送信され得ると判定すること、
前記受信側デバイスが前記受信側デバイスに前記データを送信するのに十分な低電力チャネルホッピングスケジュールでリスンしているかどうかを判定すること、
前記受信側デバイスが前記受信側デバイスに前記データを送信するのに十分な低電力チャネルでリスンしていないと判定することに応じて、前記受信側デバイスのチャネルホッピングスケジュールにより前記受信側デバイスに制御メッセージを送信することであって、前記制御メッセージが、低電力チャネルホッピングシーケンスでリスンするように前記受信側デバイスに命令する、送信すること、
前記受信側デバイスから肯定応答メッセージを受信することであって、前記肯定応答メッセージが、前記受信側デバイスが今や前記低電力チャネルでリスンしていることを示す、受信すること、および
前記低電力チャネルホッピングスケジュールにより前記受信側デバイスに前記データを送信することを行うように動作可能である、メモリとを含む装置。 - 前記データが前記低電力チャネルを介して送信され得ると判定することが、前記データのレイテンシーに対する影響されやすさを判定することを含む請求項10に記載の装置。
- 前記データが前記低電力チャネルを介して送信され得ると判定することが、前記装置と前記受信側デバイスとの間のリンクの品質を判定することを含む請求項10に記載の装置。
- 前記データが前記低電力チャネルを介して送信され得ると判定することが、前記データのデータサイズがデータサイズの閾値未満であるかどうかを判定することを含む請求項10に記載の装置。
- 前記低電力チャネルホッピングスケジュールが、低電力チャネルからなる請求項10に記載の装置。
- 前記低電力チャネルホッピングスケジュールが、中電力チャネルに対してより高い割合の低電力チャネルを含む請求項10に記載の装置。
- 符号化されたソフトウェアを有する有形の非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記ソフトウェアが、プロセッサによって実行されるときに、
複数のノードを含む低電力および高損失ネットワーク(LLN)において、受信側デバイスのためのデータが低電力チャネルを介して送信され得ると判定することと、
前記受信側デバイスが前記受信側デバイスに前記データを送信するのに十分な低電力チャネルホッピングスケジュールでリスンしているかどうかを判定することと、
前記受信側デバイスが前記受信側デバイスに前記データを送信するのに十分な低電力チャネルでリスンしていないと判定することに応じて、前記受信側デバイスのチャネルホッピングスケジュールにより前記受信側デバイスに制御メッセージを送信することであって、前記制御メッセージが、低電力チャネルホッピングシーケンスでリスンするように前記受信側デバイスに命令する、送信することと、
前記受信側デバイスから肯定応答メッセージを受信することであって、前記肯定応答メッセージが、前記受信側デバイスが今や前記低電力チャネルでリスンしていることを示す、受信することと、
前記低電力チャネルホッピングスケジュールにより前記受信側デバイスに前記データを送信することとを行うように動作可能である、有形の非一時的コンピュータ可読媒体。 - 前記データが前記低電力チャネルを介して送信され得ると判定することが、前記データのレイテンシーに対する影響されやすさを判定することを含む請求項16に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記データが前記低電力チャネルを介して送信され得ると判定することが、前記受信側デバイスとのリンクの品質を判定することを含む請求項16に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記データが前記低電力チャネルを介して送信され得ると判定することが、前記データのデータサイズがデータサイズの閾値未満であるかどうかを判定することを含む請求項16に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記低電力チャネルホッピングスケジュールが、低電力チャネルからなるか、または中電力チャネルに対してより高い割合の低電力チャネルを含む請求項16に記載のコンピュータ可読媒体。
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