JP2024517301A - 干渉によって引起こされるパケット廃棄を回避するためのｉｅｅｅ８０２．１５．４システム用のアクティブキャリアセンスベースのｃｓｍａ／ｃａのためのシステムおよび方法 - Google Patents

干渉によって引起こされるパケット廃棄を回避するためのｉｅｅｅ８０２．１５．４システム用のアクティブキャリアセンスベースのｃｓｍａ／ｃａのためのシステムおよび方法 Download PDF

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Abstract

ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスで構成されるＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワークとＩＥＥＥ８０２．１１デバイスで構成されるＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークとの間で周波数スペクトルを共有する、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワークとＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークとの共存のためのアクティブキャリアセンスベースのキャリアセンス多重アクセス／衝突回避（active carrier sense based carrier-sense multiple access with collision avoidance：ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡ）制御プログラムと標準ＣＳＭＡ／ＣＡ制御プログラムとに基づいたＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスのための、コンピュータによって実行される方法を提供する。コンピュータによって実行される方法は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス上で提供されて、ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスのプロセッサに、重大度推定メトリックに基づいてＩＥＥＥ８０２．１１干渉の重大度を推定するステップと、推定された重大度に基づいてＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡ制御プログラムを選択するステップとを含むステップを実行させる。ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡ制御プログラムは、推定された重大度に基づいてバックオフの最大数（ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓ）を動的に更新することと、バックオフの数（ＮＢ）が更新されたｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓを超えるかどうかを判定することと、チャネルステータスを継続的に検出するために連続ＣＣＡ動作を実行することと、検出されたチャネルステータスがアイドル状態である場合にフレームを送信すること、または、検出されたチャネルステータスがビジー状態である場合に再送信の数（number of retransmissions：ＮＲ）を増分することとを実行するように構成される。

Description

本発明は、概して、異種の無線通信ネットワークの共存に関し、特に、ＩＥＥＥ８０２．１５．４システムとＩＥＥＥ８０２．１１システムとの共存に関する。
モノのインターネット（Internet of Things：ｌｏＴ）アプリケーションが急速に成長してきた。広範囲にわたる無線通信技術が、スマートメータおよびスマートシティ等の多様なｌｏＴアプリケーションに対処するために開発されてきた。他方で、スペクトル配分は制約されている。異種の無線技術が出現し出すと、これらの無線技術はスペクトルリソースを得るために競合し合うようになる。従って、異なる通信技術を用いるネットワーク間の干渉は、対処すべき重要な問題となる。
ＩＥＥＥ８０２．１１およびＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ローカルエリアアプリケーションおよびパーソナルエリアアプリケーション用に開発された、一般に参照される２つの無線規格ファミリーである。ＩＥＥＥ８０２．１１ベースの製品は至る所に存在する。典型的な例としてＷｉ－Ｆｉ（登録商標）デバイスが挙げられる。ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格も、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）およびスマートメータ等の市販品に広く実装されてきた。ＩＥＥＥ８０２．１１は、５ＧＨｚ帯域、６ＧＨｚ帯域、ミリ波帯域等のより高い周波帯域でも動作可能であるが、ＩＥＥＥ８０２．１１およびＩＥＥＥ８０２．１５．４はいずれもＳｕｂ－１ＧＨｚ（Ｓ１Ｇ）帯域および２．４ＧＨｚ帯域で動作するように設計されており、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈはＳｕｂ－１ＧＨｚ帯域で動作し、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎは２．４ＧＨｚ帯域で動作可能であり、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇはＳｕｂ－１ＧＨｚ帯域および２．４ＧＨｚ帯域の両方で動作可能である。ＩＥＥＥ８０２．１１およびＩＥＥＥ８０２．１５．４がともに無認可の周波数帯域を用いるという事実により、これらの２つの無線技術が共存する可能性がある。コロケートされたＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークおよびＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワークが共有される周波数帯域または重複する周波数帯域で動作する場合、あるネットワークが別のネットワークへの干渉ネットワークになる。この場合、ＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークとＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワークとが互いに通信できないことが問題となる。従って、これらは干渉を軽減するために連係させることができない。各ネットワークは、キャリアセンス多重アクセス／衝突回避（carrier sense multiple access with collision avoidance：ＣＳＭＡ／ＣＡ）メカニズムを用いてデータを送信することによって最良の試みを行なう。このアプローチは、同種の無線ネットワークではうまく機能するが、異なるネットワークが異なる機能を有する異種の無線ネットワークではうまく機能せず、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１バックオフはＩＥＥＥ８０２．１５．４バックオフよりもはるかに高速である。従って、異なるネットワークは異なる無線媒体アクセス能力を有する。結果として、より攻撃的な媒体アクセスメカニズムを備えたネットワークは、さほど攻撃的でない媒体アクセスメカニズムを備えたネットワークよりも多くの送信を行なうだろう。ＩＥＥＥ８０２．１１チャネルアクセスメカニズムは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４チャネルアクセスメカニズムよりもはるかに攻撃的である。従って、ＩＥＥＥ８０２．１５．４システムがＩＥＥＥ８０２．１１システムとより適切に共存するためには新しいチャネルアクセスメカニズムが提供されなければならない。
ＩＥＥＥ８０２．１５．４システムの観点から、ＩＥＥＥ８０２．１１システムの他に、ＬｏＲａシステムおよびＳｉｇＦｏｘシステム等の他の干渉システムがある。
キャリアセンス多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）メカニズムは、チャネルアクセス競合のためにＩＥＥＥ８０２．１１規格およびＩＥＥＥ８０２．１５．４規格の両方によって採用されている。しかしながら、ＩＥＥＥ８０２．１１はデータレートがより高速であるより強力なデバイスのために開発されたものであり、ＩＥＥＥ８０２．１５．４はデータレートがより低速である電力制約されたデバイスのために開発されたものであるので、ＩＥＥＥ８０２．１１規格のＣＳＭＡ／ＣＡはＩＥＥＥ８０２．１５．４規格のＣＳＭＡ／ＣＡよりもはるかに攻撃的である。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈおよびＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇについて検討する。これらの２つの規格は屋外でのｌｏＴ用途のために開発されているが、それらの共存性能ははるかに不均衡である。図１は、Ｓｕｂ－１ＧＨｚ帯域で動作するコロケートされたＩＥＥＥ８０２．１１ａｈネットワークおよびＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇネットワークのデータパケット配信レートを示す。明らかに、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇネットワークは、ネットワークトラフィックが重いときに悪影響を被るが、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈネットワークは、あらゆる作業負荷シナリオの場合にパケット配信レートのほぼ１００％を常に達成する。従って、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈネットワークとはうまく共存しない。結果として、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇネットワークは犠牲となり、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈネットワークがチャネルアクセス競合に勝利する。
ＩｏＴアプリケーションが急速に増加するにつれて、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ベースのシステムは、ＩＥＥＥ８０２．１１システム等の他の無線システムからの干渉を経験することとなるだろう。従って、特に、より攻撃的な干渉源に対してより良好な共存を達成するために、ＩＥＥＥ８０２．１５．４のための異種共存メカニズムを設けなければならない。
従って、より攻撃的な干渉ネットワークとのより良好な共存を達成するために、ＩＥＥＥ８０２．１５．４のための新しいチャネルアクセス方法を提供することが望ましい。
いくつかの実施形態は、同種のＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス間での無線チャネルアクセス競合のために干渉を考慮に入れることなくＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムが設計されているという認識に基づいている。ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスは、典型的には、エネルギ節約が不可欠である低データレートの低電力デバイスである。従って、ＩＥＥＥ８０２．５．４ＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムは攻撃的にならないよう設計されている。ＩｏＴアプリケーションが出現してくると、ＩＥＥＥ８０２．１５．４システムは干渉を受けるようになるだろう。しかしながら、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムは、ＩＥＥＥ８０２．１１システム等のより攻撃的な干渉源に対してうまく機能しない。
そのため、いくつかの実施形態の１つの目的は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムを強化して異種共存機能を提供することで、より攻撃的な干渉源に対してより良好な共存を達成することである。
従って、本発明のいくつかの実施形態は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格のためのアクティブキャリアセンス（active carrier sense：ＡＣＳ）ベースのＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムを提供する。アクティブチャネルセンスは、チャネルがビジー状態であることが検出されたときに、連続クリアチャネルアセスメント（clear channel assessment：ＣＣＡ）動作を用いて実行され、連続ＣＣＡ動作とは、チャネルがアイドル状態になるまで、または最大数の連続ＣＣＡが実行されるまで、ＣＣＡを繰返し実行することである。
いくつかの実施形態は、エネルギ節約がバッテリ駆動型デバイスにとって重要であるという認識に基づく。しかしながら、電力線に接続されたスマートメータ等のデバイスの場合、エネルギは制約されない。従って、電力線に接続されたデバイスは、先回りしてチャネルを検知して、それらのチャネルアクセス機会を増加させ、他のシステムからの干渉によって引起こされる結果を軽減することができる。
従って、いくつかの実施形態の１つの目的は、アクティブキャリアセンスがビジーなチャネルを継続的に監視することである。チャネルがアイドル状態になると、送信を試みているＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスは、最適なチャネルアクセス確率に基づいて直ちに送信を行ない得る。最適なチャネルアクセス確率はＩＥＥＥ８０２．１５．４送信間の衝突を回避する確率である。
いくつかの実施形態は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムにおいて指定されている最大数のバックオフ（ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓ）が同種のＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワークのために設計されており、干渉ネットワークを考慮しておらず、干渉ネットワークの送信により、バックオフの数（number of backoffs：ＮＢ）が事前定義された閾値ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓに直ちに到達し得るという認識に基づいている。結果として、ＩＥＥＥ８０２．１５．４パケットを廃棄することができる。
そのために、ＡＣＳベースのＣＳＭＡ／ＣＡ（ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡ）は、干渉が重大である場合にバックオフの数がｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓを超えるとパケットが廃棄されるのを回避するように、閾値ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓの値を動的に適応させる。ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓの適応は、干渉ネットワークからの干渉の重大度に基づいてｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓの値を動的に増加させるためのものである。干渉が重大にならなければ、ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓの値は所定の値に動的に戻される。
従って、ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓの値には、干渉係数が１以上になるように干渉メトリックに基づいて決定される干渉係数を乗じる。
本発明のいくつかの実施形態に従うと、ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスで構成されるＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワークとＩＥＥＥ８０２．１１デバイスで構成されるＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークとの間で周波数スペクトルを共有する、当該ＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワークと当該ＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークとの共存のためのアクティブキャリアセンスベースのキャリアセンス多重アクセス／衝突回避（active carrier sense based carrier-sense multiple access with collision avoidance：ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡ）制御プログラムと標準ＣＳＭＡ／ＣＡ制御プログラムとに基づいたＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスのための、コンピュータによって実行される方法が提供される。この場合、当該コンピュータによって実行される方法はＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス上で提供される。当該コンピュータによって実行される方法は、当該ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスのプロセッサに、重大度推定メトリックに基づいてＩＥＥＥ８０２．１１干渉の重大度を推定するステップと、当該推定された重大度に基づいて当該ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡ制御プログラムを選択するステップとを含むステップを実行させる。当該ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡ制御プログラムは、当該推定された重大度に基づいてバックオフの最大数（ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓ）を動的に更新することと、バックオフの数（ＮＢ）が当該更新されたｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓを超えるかどうかを判定することと、チャネルステータスを継続的に検出するために連続ＣＣＡ動作を実行することとを実行するように構成され、当該ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスのプロセッサは、当該検出されたチャネルステータスがアイドル状態である場合にフレームを送信するステップ、または、当該検出されたチャネルステータスがビジー状態である場合に再送信の数（number of retransmissions：ＮＲ）を増分するステップを実行する。
さらに、本発明のいくつかの実施形態は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスで構成されるＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワークとＩＥＥＥ８０２．１１デバイスで構成されるＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークとの間で周波数スペクトルを共有する、当該ＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワークと当該ＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークとの共存のためのＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスが提供され得るという認識に基づいている。当該ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスは、近傍のＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスのパケットを受信するように構成された受信機と、アクティブキャリアセンスベースのキャリアセンス多重アクセス／衝突回避（ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡ）制御プログラムおよび標準ＣＳＭＡ／ＣＡ制御プログラムを含む、コンピュータによって実行される方法を格納するように構成されたメモリと、当該コンピュータによって実行される方法を実行するように構成されたプロセッサとを含む。この場合、当該コンピュータによって実行される方法は、当該プロセッサに、重大度推定メトリックに基づいてＩＥＥＥ８０２．１１干渉の重大度を推定するステップと、当該推定された重大度に基づいてＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡ制御プログラムを選択するステップとを含むステップを実行させる。当該ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡ制御プログラムは、当該推定された重大度に基づいてバックオフの最大数（ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓ）を動的に更新するステップと、バックオフの数（ＮＢ）が当該更新されたｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓを超えるかどうかを判定するステップと、チャネルステータスを継続的に検出するために連続ＣＣＡ動作を実行するステップとを実行するように構成され、当該ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスはさらに、当該検出されたチャネルステータスがアイドル状態を示す場合にパケットを送信するように構成された送信機を含む。
添付の図面を参照して、本開示の実施形態を詳細に説明する。示される図面は必ずしも縮尺通りではなく、概して、本開示の実施形態の原理を説明することに重点が置かれている。
ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈ規格で定義された標準的な共存メカニズムを用いる、共存するＩＥＥＥ８０２．１１ａｈネットワークおよびＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇネットワークのサンプルデータパケット受信レートを示す図である。 本発明のいくつかの実施形態に従った、コロケートされたＩＥＥＥ８０２．１１ａｈネットワークおよびＩＥＥＥ８２．１５．４ｇネットワークからなる異種システムを示す概略図である。 本発明の実施形態に従った、図２Ａのネットワークの形成に関与するＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇデバイスの構造を示す概略図である。 本発明の実施形態に従った、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ベースのネットワークのためのネットワークプロトコルスタックと、データ送信要求およびデータ送信ステータス確認のための上位層とＩＥＥＥ８０２．１５．４プロトコルとの間のインターフェイスとを示す図である。 本発明の実施形態に従った、データ送信フロー図と上位層への送信ステータス報告とを示す図である。 本発明の実施形態に従った、従来のＩＥＥＥ８０２．１５．４－２０１１キャリアセンス多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）方法を示す図である。 本発明の実施形態に従った、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムがチャネルをアクティブに検知しないためにＩＥＥＥ８０２．１１送信によって引起こされるＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムの失敗を示す図である。 本発明の実施形態に従った、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムが許容されるバックオフの数に対してより小さい閾値を用いるためにＩＥＥＥ８０２．１１送信によって引起こされるＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムの失敗を示す図である。 本発明の実施形態に従った、ＩＥＥＥ８０２．１５．４のためのアクティブキャリアセンス（ＡＣＳ）ベースのキャリアセンス多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に従った、ＡＣＳベースのＣＳＭＡ／ＣＡ方法における連続ＣＣＡ手順を示す機能ブロック図である。
以下、本発明の様々な実施形態について図を参照しながら説明する。図が縮尺通りに描かれておらず、同様の構造または機能を有する要素が図全体を通じて同様の参照番号によって表わされていることに留意されたい。図が、本発明の特定の実施形態の説明を容易にすることのみを意図していることにも留意されたい。これらは、本発明の網羅的な説明として、または本発明の範囲に対する限定として意図されるものではない。加えて、本発明の特定の実施形態に関連して記載される局面は、必ずしもその実施形態に限定されるものではなく、本発明の他のいずれの実施形態においても実施することができる。
ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格ファミリーおよびＩＥＥＥ８０２．１１規格ファミリーは、ローカルエリアネットワークおよびパーソナルエリアネットワークのために広く使用されている２つの無線技術である。
ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇは、無線スマートユーティリティネットワーク（wireless smart utility network：Ｗｉ－ＳＵＮ）用に設計されたＩＥＥＥ８０２．１５．４規格ファミリーでの規格であり、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格ファミリーでの規格であり、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）ＨａＬｏｗと呼ばれる。
しかしながら、これら２つの規格ファミリーについての使用事例にはかなりの重複がある。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈおよびＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇはともに、スマートユーティリティおよびスマートシティ等の屋外でのｌｏＴ用途のためのＳｕｂ－１ＧＨｚ（Ｓ１Ｇ）周波数帯域で動作するように開発されているが、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇは２．４ＧＨｚ周波数帯域でも動作可能である。従って、ＩＥＥＥ８０２．１１システムはＩＥＥＥ８０２．１５．４システムに対する主要な干渉源になる可能性がある。
図２Ａは、共存するＩＥＥＥ８０２．１１ａｈネットワーク２００およびＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇネットワーク２０５からなる異種システムの概略図を示す。ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈネットワーク２００は、アクセスポイント（Access Point：ＡＰ）２０１および関連する局（station：ＳＴＡ）２０２を含み、ＡＰ２０１およびＳＴＡ２０２は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈ無線リンク２０３を介して通信する。ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇネットワーク２０５は、パーソナルエリアネットワークコーディネータ（Personal Area Network Coordinator：ＰＡＮＣ）２０６および関連するノード２０７を含む。ＰＡＮＣおよびノードは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇ無線リンク２０８を介して通信する。２つのネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇネットワーク２０５の一部がＩＥＥＥ８０２．１１ａｈネットワーク２００の通信範囲内にあるように、十分近くにコロケートされる。従って、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈネットワーク２００は、それらの動作チャネルが周波数スペクトルを共有する場合、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇネットワーク２０５に干渉し得る。
ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈネットワーク２００およびＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇネットワーク２００のトポロジは、星型、メッシュまたはツリーであり得る。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈネットワーク２００は星型トポロジであり、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇネットワーク２０５はツリートポロジである。場合によっては、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇネットワーク２０５は、ツリートポロジーとして構成されたＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇベースのスマートメータネットワークであり得る。なお、ツリー型構成の接続は通信の状態に応じて変更可能であることに留意されたい。加えて、すべてのノードがＰＡＮＣ２０６に直接接続する必要はない。言換えれば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ノードは、例えば、
Figure 2024517301000002
のように、マルチホップ方式でＰＡＮＣ２０６に接続することができる。
ＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワークに関与するＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスの場合、図３はネットワークプロトコルスタックを示し、アプリケーション層３０１、トランスポート層３０２、およびネットワーク層３０３はＭＡＣ層３０４およびＰＨＹ層３０５からなるＩＥＥＥ８０２．１５．４プロトコルに対する上位層である。このプロトコルスタックでは、従来のリンク層機能をＭＡＣ層３０４に組込むことができる。上位層は、データ要求（Data request）インターフェイス３１１を用いてデータ送信のためにＩＥＥＥ８０２．１５．４プロトコルを要求し、ＩＥＥＥ８０２．１５．４プロトコルは、データ確認（Data Confirm）インターフェイス３１２を用いてデータ送信要求に関して上位層に応答する。
データ要求３１１は、他の装置へのデータの転送を要求する。データ要求３１１内のデータは、上位層アプリケーションデータ、管理データ等であり得る。データに加えて、データ要求３１１はまた、データ送信を指示するための宛先アドレス、宛先ネットワークＩＤ、ＡｃｋＴＸ、およびデータレート等の他のパラメータを含む。ＡｃｋＴＸは、肯定応答（acknowledgement：ＡＣＫ）が要求されるか否かを示すブールパラメータである。Ｙｅｓである場合、ＭＡＣ層３０４は、フレームの肯定応答要求（acknowledgment request：ＡＲ）フィールドを１に設定する。Ｙｅｓでない場合、ＡＲフィールドは０に設定される。フレームを受信すると、受信側は、ＡＲ＝１の場合にはＡＣＫで送信機に応答する。
データ確認３１２は、送信要求が成功したことを示すＳＵＣＣＥＳＳのステータス、またはＣＨＡＮＮＥＬ＿ＡＣＣＥＳＳ＿ＦＡＩＬＵＲＥおよびＮＯ＿ＡＣＫ等の適切なエラーコードのステータスを返す。
図２Ｂは、図２Ａのネットワークの形成に関与するＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇデバイスの構造の例を示し、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇデバイス２１０は、プロセッサ２１４と、メモリ２１２と、電源２１６と、送信機、受信機、およびエネルギ検出器を含むトランシーバ２１８と、ＲＦアンテナ２２０とを含み得る。さらに、制御プログラムは、メモリ２１２、プロセッサ２１４およびトランシーバ２１８に関連付けてストレージ２１１に含まれる。制御プログラム２１１は、ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡモード制御（プログラム）２２４と、Ｍｏｄｅ－１ＣＳＭＡ／ＣＡプログラム２２６と、Ｍｏｄｅ－２ＣＳＭＡ／ＣＡプログラム２２８と、ＣＳＭＡ／ＣＡモード制御（プログラム）２２４を実行するのにトランシーバ２１８によって用いられるタイマ２２２とを含む。ハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡモード制御プログラム２２４は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈ干渉の重大度に応じて、従来のＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡ手順または即時チャネルアクセス対応ＣＳＭＡ／ＣＡ手順のいずれかを呼出すことができる。
図３はまた、異なる層ごとにデータユニット名が異なっていることを示しており、メッセージ３０６、データグラム３０７、パケット３０８、フレーム３０９およびＰＨＹプロトコルデータユニット（PHY protocol data unit：ＰＰＤＵ）３１０は、それぞれ、アプリケーション層３０１、トランスポート層３０２、ネットワーク層３０３、ＭＡＣ層３０４およびＰＨＹ層３０５に対応している。
上位層データは、送信のためにＩＥＥＥ８０２．１５．４プロトコルに転送される。ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＭＡＣは、上位層からデータ要求３１１を受信すると、データをフレームにカプセル化し、フレーム送信の試みを開始する。マルチキャストフレームおよびブロードキャストフレームは、受信側からの肯定応答（ＡＣＫ）を必要としないことに留意されたい。ユニキャストフレームの中には、上位層に応じて、ＡＣＫを必要としないものもあり得る。
図４は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４データフレーム送信手順４００を示す。ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＭＡＣは、ステップ４０１において再送信の数（ＮＲ）を０に設定し、次いで、ステップ４０２においてＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムを呼出す。従来のＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムを図５に示す。
ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムが成功ステータス４０３を返す場合、チャネルはアイドル状態であることが検出され、従って、フレーム送信が開始される（４０４）。フレーム４０５のためにＡＣＫが必要とされない（ＡｃｋＴＸ＝０）場合、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＭＡＣは送信成功（４０７）と結論付けて、送信成功ステータスを付してデータ確認インターフェイス３１２を用いて上位層に応答する。ＡＣＫが必要とされ（ＡｃｋＴＸ＝１）（４０５）、ＡＣＫがＡＣＫ待機期間内に受信される（４０６）場合、ＩＥＥＥ８０２．１５．４も送信成功（４０７）と結論付けて、送信成功ステータスを付してデータ確認インターフェイス３１２を用いて上位層に応答する。ＡＣＫが必要とされる場合に、ＡＣＫがＡＣＫ待機期間内に受信されない（４０６）場合、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＭＡＣは、ＮＲを１だけ増分し（４０９）、ＮＲが閾値ｍａｃＭａｘＦｒａｍｅＲｅｔｒｉｅｓよりも大きいかどうかをチェックする（４１０）。Ｙｅｓである場合、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＭＡＣは、フレーム送信失敗と結論付けて、フレームを廃棄する（４１１）。次いで、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＭＡＣは、ＮＯ＿ＡＣＫステータスを付してデータ確認インターフェイス３１２を用いて上位層に応答する。ＮＲが閾値ｍａｃＭａｘＦｒａｍｅＲｅｔｒｉｅｓ以下である場合（４１０）、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＭＡＣは別の送信を試行する。
ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムが失敗ステータスを返す（４０３）場合、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＭＡＣは、フレームがユニキャストフレーム４０８であるかどうかをチェックする。Ｎｏである場合、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＭＡＣは、送信失敗と結論付けてフレームを廃棄する（４１１）。次いで、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＭＡＣは、ＣＨＡＮＮＥＫ＿ＡＣＣＥＳＳ＿ＦＡＩＬＵＲＥステータスを付してデータ確認インターフェイス３１２を用いて上位層に応答する。フレームがユニキャストフレームである（４０８）場合、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＭＡＣは、ＮＲを１だけ増分し（４０９）、ＮＲが閾値ｍａｃＭａｘＦｒａｍｅＲｅｔｒｉｅｓよりも大きいかどうかをチェックする（４１０）。Ｙｅｓである場合、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＭＡＣは送信失敗と結論付けて、フレームを廃棄する（４１１）。次いで、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＭＡＣは、ＣＨＡＮＮＥＫ＿ＡＣＣＥＳＳ＿ＦＡＩＬＵＲＥステータスを付してデータ確認インターフェイス３１２を用いて上位層に応答する。ＮＲが閾値ｍａｃＭａｘＦｒａｍｅＲｅｔｒｉｅｓ以下である場合、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＭＡＣは別の送信を試行する。
図５は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４－２０１１における従来のＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズム５００を示す。ステップ５０５におけるスロットなしＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワーク、すなわちビーコン非対応ネットワークの場合、従来のＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、ステップ５１０において、バックオフの数（ＮＢ）を０に初期化し、バックオフ指数（backoff exponent：ＢＥ）をｍａｃＭｉｎＢＥに初期化する。次いで、ステップ５４０において、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、バックオフウィンドウまたは遅延ウィンドウと呼ばれる間隔［０，２ＢＥ－１］内に均一に描かれた乱数を含むバックオフ期間の乱数を遅延させ、ここで、ＢＥはｍａｃＭｉｎＢＥから始まり、ｍａｃＭａｘＢＥになるまで増加する。ランダムバックオフ／遅延が完了すると、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムはステップ５５０でＣＣＡ動作を実行する。ステップ５５５においてチャネルがアイドル状態であることが検出された場合、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは成功し（５８５）、フレーム送信が開始される。ステップ５５５においてチャネルがビジー状態であることが検出される場合、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、ステップ５９０において、ＮＢおよびＢＥをＮＢ＝ＮＢ＋１およびＢＥ＝ｍｉｎ｛ＢＥ＋１，ｍａｃＭａｘＢＥ｝として更新する。ステップ５６５において、ＮＢが閾値ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓを超える場合、ステップ５７０において、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは失敗ステータスで終了する。そうでない場合、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは続けられる（ランダムバックオフ／遅延５４０に進む）。
スロット型ＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワーク、すなわちビーコン対応ネットワークの場合、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、５１２においてＮＢを０に初期化し、競合ウィンドウ（contention window：ＣＷ）を国の規制に応じて１または２に等しいＣＷ０に初期化する。この場合、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、ステップ５１５においてバッテリ寿命の延長が真であるか否かに応じて、ステップ５２５においてＢＥをｍａｃＭｉｎＢＥに、またはステップ５２０においてＢＥをｍｉｎ｛２，ｍａｃＭｉｎＢＥ｝に初期化する。次いで、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、ステップ５３０においてバックオフ期間境界の位置を特定し、ステップ５４０においてバックオフ期間の乱数だけ遅延させる。ステップ５４０においてランダム遅延が完了すると、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、ステップ５４５においてバックオフ期間境界に対してＣＣＡ動作を実行する。ステップ５５５においてチャネルがアイドル状態であることが検出される場合、ＣＷは１だけ低減される（５７５）。ステップ５８０においてＣＷが０に等しい場合、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは成功し（５８５）、フレーム送信が開始される。そうではなく、ステップ５８０においてＣＷが０よりも大きい場合、ステップ５４５において、バックオフ期間境界に対して別のＣＣＡ動作が実行される。ステップ５５５においてチャネルがビジー状態であることが検出された場合、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、ＮＢ＝ＮＢ＋１、ＣＷ＝ＣＷ０およびＢＥ＝ｍｉｎ｛ＢＥ＋１，ｍａｃＭａｘＢＥ｝となるようにＮＢ、ＣＷおよびＢＥを更新する（５６０）。ステップ５６５において、ＮＢが閾値ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓを超える場合、ステップ５７０において、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは失敗ステータスで終了する。そうではなく、ステップ５６５において、ＮＢが閾値ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓを超えない場合、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは続けられる（別のランダム遅延のためにステップ５４０に進む）。
ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓがより大きければ、ＣＳＭＡ／ＣＡ失敗確率を低減できることが分かる。また、スロット型ネットワークおよび非スロット型ネットワークの両方の場合、従来のＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、チャネルがどれくらい長くアイドル状態であったとしても、ランダム遅延を最初に実行することも分かっている。この「バックオフ＋ＣＣＡ」ベースのＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムを用いる場合、ＩＥＥＥ８０２．１５．４には、「ＣＣＡ＋バックオフ」ベースのＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムを用いるより攻撃的なＩＥＥＥ８０２．１１とチャネルアクセスについて競合するという不利点がある。バックオフの前にＣＣＡを実行することにより、より早くチャネルにアクセスする確率（すなわち送信する確率）が高められる。他方で、ＣＣＡの前にバックオフを実行することにより、特にＩＥＥＥ８０２．１５．４バックオフ等のより長いバックオフの場合、チャネルアクセス確率が低下する。従って、従来のＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムは、異種同士の共存、特にＩＥＥＥ８０２．１１システム等のより攻撃的なシステムとの共存、には適していない。
実際には、従来のＩＥＥＥ８０２．１１規格およびＩＥＥＥ８０２．１５．４規格は、異種ネットワークの共存を考慮せずに同種ネットワーク用に設計されている。近年、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈは、他のＳ１Ｇ帯域システムとの共存を向上させるために、Ｓｕｂ－１ＧＨｚ（Ｓ１Ｇ）局（ＳＴＡ）がＭＨｚ当たり－７５ｄＢｍのしきい値でエネルギ検出（energy detection：ＥＤ）ベースのクリアチャネルアセスメント（ＣＣＡ）を用いるように、異種共存メカニズムを提供する。Ｓ１Ｇ局がそのチャネル上でそのしきい値を上回るエネルギを検出する場合、動作チャネルの変更および送信の延期等のメカニズムを用いて干渉が軽減されてもよい。
ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈで提供される異種共存メカニズムが、非攻撃的なＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇネットワークと共存しながらうまく機能するかどうかが問題となる。図１は、Ｓ１Ｇ周波数帯域で動作するコロケートされたＩＥＥＥ８０２．１１ａｈネットワークおよびＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇネットワークのデータパケット配信レートを示す。明らかに、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇネットワークは、ネットワークトラフィックが重いときに悪影響を被るが、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈネットワークは常にパケット配信レートのほぼ１００％を達成する。従って、ＩＥＥＥ８０２．１１システムおよびＬｏＲａ、ＳｉｇＦｏｘおよびＲＦＩＤ等の他のシステムからの干渉がある状態でより優れた性能を達成するために、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格のための異種共存方法が提供されなければならない。
ＣＳＭＡ／ＣＡは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格およびＩＥＥＥ８０２．１５．４規格の両方のための主要なチャネルアクセスメカニズムである。しかしながら、ＩＥＥＥ８０２．１１ＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムは、以下で説明するように、チャネルアクセスの競合がある場合、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡよりもはるかに攻撃的である。
ＩＥＥＥ８０２．１１ＣＳＭＡ／ＣＡとＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡとの相違点
ＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格およびＩＥＥＥ８０２．１５．４規格の共存挙動に直接影響を及ぼす。本発明のいくつかの実施形態は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈおよびＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇを例として用いて、ＩＥＥＥ８０２．１１システムおよびＩＥＥＥ８０２．１５．４システムの共存挙動に影響を及ぼす主要なＣＳＭＡ／ＣＡの相違点について探求する。
１）ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈＥＤ閾値は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇＥＤ閾値よりも高い
ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈＥＤ閾値は、１ＭＨｚチャネルの場合－７５ｄＢｍであり、２ＭＨｚチャネルの場合－７２ｄＢｍであり、４ＭＨｚチャネルの場合－６９ｄＢｍであり、８ＭＨｚチャネルの場合－６６ｄＢｍである。一方、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇＥＤ閾値は、一般にＩＥＥＥ８０２．１１ａｈＥＤ閾値よりも低い。ＯＦＤＭ ＰＨＹの場合、ＥＤ閾値は［－１００ｄＢｍ，－７８ｄＢｍ］である。Ｏ－ＱＰＳＫ ＰＨＹの場合、ＥＤ閾値は［－１００ｄＢｍ，－８０ｄＢｍ］である。ＦＳＫ ＰＨＹの場合、ＥＤ閾値は、ＦＥＣがある場合［－１００ｄＢｍ，－７８ｄＢｍ］であり、ＦＥＣがない場合［－９４ｄＢｍ，－７２ｄＢｍ］である。ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇ受信機感度（receiver sensitivity：ＲＳ）は、対応するＥＤ閾値よりも１０ｄＢ低い。
ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈのＥＤしきい値が高ければ高いほど、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇパケット送信との干渉を引起こす可能性がある。ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇパケット送信の検出されたエネルギレベルがＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇＲＳを下回るかまたはＩＥＥＥ８０２．１１ａｈＥＤ閾値を上回る場合、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈＥＤ－ＣＣＡはＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇパケット送信を正しく処理する。しかしながら、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇパケット送信の検出されたエネルギレベルがＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇＲＳを上回り、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈＥＤ閾値を下回る場合、エネルギレベルは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇデバイスがパケットを正常に復号するには十分に高い。しかし、パケット送信はＩＥＥＥ８０２．１１ａｈデバイスによって無視される。
２）ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈバックオフはＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇバックオフよりも高速である
ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈバックオフは、時間パラメータがより小さいので、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇバックオフよりもはるかに高速である。ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈタイムスロットは５２μｓであり、ＣＣＡ時間は４０μｓ未満であり、ＣＣＡから送信（ＴＸ）へのターンアラウンド時間は５μｓ未満である。ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇの場合、対応する時間パラメータはシンボルレートに依存する。５０ｋ（キロ）シンボル／秒のシンボルレートでは、バックオフ期間は４００μｓであり、ＣＣＡ時間は１６０μｓであり、ＣＣＡからＴＸへのターンアラウンド時間は２４０μｓである。これらのバックオフパラメータは、シンボルレートが小さければ小さいほどさらにより大きくなる。特に、９２０ＭＨｚ帯域および９５０ＭＨｚ帯域で動作するＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇＰＨＹの場合、バックオフ期間は少なくとも１０００μｓであり、ＣＣＡからＴＸへのターンアラウンド時間は１０００μｓである。時間パラメータが大きければ大きいほど、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇデバイスがゆっくりと動作することとなる。時間パラメータが小さければ小さいほど、無線チャネルアクセスにおいてＩＥＥＥ８０２．１１ａｈデバイスの利点が得られる。
結果として、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈデバイスが２つのタイムスロットをバックオフするのに１０４μｓしかかからない。しかしながら、９２０ＭＨｚ帯域で動作するＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇデバイスが２つのバックオフ期間をバックオフするには２０００μｓを要する。各バックオフタイムスロット／バックオフ期間中、送信プロセスが中断されることに留意されたい。これは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈの攻撃性がＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇを上回っていることを明確に示す。
共存挙動に影響を及ぼすＩＥＥＥ８０２．１１とＩＥＥＥ８０２．１５．４との他の相違点
ＩＥＥＥ８０２．１１規格とＩＥＥＥ８０２．１５．４規格との間には多くの相違点がある。以下は、共存挙動に影響を及ぼす２つの相違点である。
１）ＩＥＥＥ８０２．１１バックオフの中断およびＩＥＥＥ８０２．１５．４バックオフの非中断
ＩＥＥＥ８０２．１１ＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムは、「ＣＣＡ＋バックオフ」動作を実行する。言換えれば、ＩＥＥＥ８０２．１１ＣＳＭＡ／ＣＡは最初にＣＣＡを実行する。チャネルがＤＩＦＳ期間よりも長くアイドル状態である場合、送信が直ちに開始される。そうでない場合、ランダムバックオフが開始される。ＩＥＥＥ８０２．１１パケットは、再送信の総数がＲｅｔｒｙＣｏｕｎｔ閾値を超えると廃棄される。ＩＥＥＥ８０２．１１ＣＳＭＡ／ＣＡは、バックオフタイムスロットごとにＣＣＡを実行しなければならない。バックオフ手順は、チャネルがアイドル状態であると判定された場合にのみ進めることができる。チャネルがタイムスロット内でビジー状態であると判定された場合、バックオフ手順は中断され、バックオフカウンタは減分されない。
他方で、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムは「バックオフ＋ＣＣＡ」動作を実行する。言換えると、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡが最初にバックオフを実行し、バックオフが完了した後にＣＣＡは実行される。しかしながら、ＩＥＥＥ８０２．１５．４バックオフは、一旦開始されると中断されない。
従って、ＩＥＥＥ８０２．１５．４のための異種共存メカニズムは、ＩＥＥＥ８０２．１１バックオフ中断、すなわち、チャネルをアクティブに検知することを活用すべきである。チャネルがアイドル状態になると、送信を開始することができる。
１）ＩＥＥＥ８０２．１１チャネルはＩＥＥＥ８０２．１５．４チャネルよりも広い
ＩＥＥＥ８０２．１１チャネルはＩＥＥＥ８０２．１５．４チャネルよりも広く、このため、ＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークが複数のＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワークに干渉する可能性がある。
ＩＥＥＥ８０２．１１トラフィックによって引起こされるＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡの失敗によるパケット廃棄
ＩＥＥＥ８０２．１５．４では、ａ）ＣＳＭＡ／ＣＡの失敗またはｂ）送信の失敗によってデータフレーム送信失敗が発生する。ＣＳＭＡ／ＣＡの失敗は、図５に示すように、ＮＢが閾値ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓを超えているためにＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムが失敗ステータスで終了する場合に発生する。送信失敗は、フレーム送信の失敗または肯定応答送信の失敗または後の肯定応答受信が原因で発生する。ＣＳＭＡ／ＣＡの失敗または送信の失敗のたびに再送信の数（ＮＲ）が１だけ増分される。ＩＥＥＥ８０２．１５．４フレームは、ＣＳＭＡ／ＣＡの失敗によりＮＲが閾値ｍａｃＭａｘＦｒａｍｅＲｅｔｒｉｅｓを超える場合、ＣＨＡＮＮＥＬ＿ＡＣＣＥＳＳ＿ＦＡＩＬＵＲＥステータスで廃棄される。ＩＥＥＥ８０２．１５．４パケットは、送信失敗によりＮＲが閾値ｍａｃＭａｘＦｒａｍｅＲｅｔｒｉｅｓを超える場合、ＮＯ＿ＡＣＫステータスで廃棄される。ＩＥＥＥ８０２．１１デバイスはＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスよりも攻撃的であるため、ＩＥＥＥ８０２．１１送信は、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスのＣＳＭＡ／ＣＡの失敗によるパケット廃棄を容易に引起こす可能性がある。
図６Ａは、ＩＥＥＥ８０２．１１送信によって引起こされる従来のＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズム失敗の例を示す。ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス６０１のＩＥＥＥ８０２．１５．４プロトコルは、ステップ６０２において、データ要求インターフェイスを介して上位層からデータ送信要求を受信する。結果として、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＭＡＣは、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムを呼出すことによってフレーム送信の試みを開始し、これにより、バックオフの数（ＮＢ）を０に設定し、「バックオフ＋ＣＣＡ」プロセスを開始する。一方で、ＩＥＥＥ８０２．１１デバイス６０３は、各ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＣＡ期間ごとに、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＣＡ期間のうちの何らかの部分と重複するＩＥＥＥ８０２．１１送信が存在するように、パケットを頻繁に送信する。従って、各ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＣＡ動作はビジーチャネルステータスを返す。ＮＢがｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓを超える、すなわち、１＋ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓに達すると、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは失敗ステータス６０４で終了する。ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムが失敗するたびに、再送信の数（ＮＲ）が１だけ増分される。ＮＲが所定の閾値ｍａｃＭａｘＦｒａｍｅＲｅｔｒｉｅｓを超えると、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＭＡＣは送信失敗と結論付けてフレームを廃棄する。次いで、ＩＥＥＥ８２．１５．４ＭＡＣは、ＣＨＡＮＮＥＬ＿ＡＣＣＥＳＳ＿ＦＡＩＬＵＲＥステータスを付してデータ確認インターフェイス３１２を介して上位層に報告する。
図６Ａでは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス６０１がフレームを送信する機会がある。ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス６０１は、アイドル状態のチャネルステータスを返すであろう連続ＣＣＡ６０５を実行した場合、送信６０６を開始するだろう。その場合、ＩＥＥＥ８０２．１１送信６０７は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４送信６０６が原因で延期される可能性がある。標準ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムを用いる代わりに、ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス６０１は最後のバックオフ６０８を実行している。６０８においてバックオフが完了すると、６０７では既にＩＥＥＥ８０２．１１の送信が開始されている。従って、ＣＣＡ６０９はビジー状態のチャネルステータスを返す。結果として、ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス６０１は送信機会６０６を逃す。
ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス６０１がチャネルをアクティブに検知した場合、送信機会６０６を逃すことはないだろう。
図６Ｂは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス６０１が送信機会６１０を逃した別の例を示しており、この例では、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡの失敗もＩＥＥＥ８０２．１１送信によって引起こされる。この場合、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムはまた、ＮＢがｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓを超えると、失敗ステータス６０４で終了する。しかしながら、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムが終了した直後にＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス６０１にとって送信の機会６１０がある。ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス６０１は、もう１つの「バックオフ＋ＣＣＡ」プロセス６１１を実行した場合、送信６１０を開始するだろう。その場合、ＩＥＥＥ８０２．１１送信６１２は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４送信６１０が原因で延期される可能性がある。代わりに、標準ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは失敗ステータスで終了する。
図６Ｂでは、ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓが１だけ増分された場合、ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス６０１は送信機会６１０を逃さないだろう。
図６Ａおよび図６Ｂは、ＩＥＥＥ８０２．１１システム等の他のシステムからの干渉が重大である場合、パケット廃棄を回避するために、標準ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムを強化しなければならないことを明確に示す。
ＩＥＥＥ８０２．１５．４のためのアクティブキャリアセンスベースのＣＳＭＡ／ＣＡ
本発明のいくつかの実施形態は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４のためのアクティブキャリアセンス（ＡＣＳ）ベースのＣＳＭＡ／ＣＡ（ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡ）を提供して、攻撃的なＩＥＥＥ８０２．１１送信によって引起こされるＣＳＭＡ／ＣＡの失敗によるパケット廃棄に対処する。
図７は、ＩＥＥＥ８０２．１１とのより良好な共存を達成するためのＩＥＥＥ８０２．１５．４のためのＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡ７００のフローチャートを示す。ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡは、ＩＥＥＥ８０２．１１干渉または他の干渉が重大である場合にＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスがチャネルアクセス失敗によるパケット廃棄を回避することを可能にする。
ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡは、ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓ適応、連続ＣＣＡおよび最適なチャネルアクセス判断、という３つの重要な機能を含む。
ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡは、ＩＥＥＥ８０２．１１干渉が重大であるかどうかを最初にチェックし（７０１）、Ｎｏである場合、標準ＩＥＥＥ８０２．１５．４ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズム５００が適用され、Ｙｅｓである場合、ＮＢ、ＣＷ、およびＢＥをそれぞれＮＢ＝０、ＣＷ＝１、およびＢＥ＝ｍａｃＭｉｎＢＥとして初期化する（７０２）。次いで、７０３において、ＣＳＭＡ／ＣＡがスロット型であるか否か、すなわち、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワークがビーコン対応であるか否かをチェックする。Ｎｏである場合、標準バックオフ７０５＋ＣＣＡ７０６動作を実行する。Ｙｅｓである場合、バックオフ期間境界の位置を特定し（７０４）、次いで標準バックオフ７０５＋ＣＣＡ７０６動作を実行する（７０５）。ＣＣＡ７０６の完了後、ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、チャネルがアイドル状態であるかどうかをチェックする（７０７）。チャネルがアイドル状態である場合、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムが成功し、フレーム送信が開始される（７０８）。チャネルがビジー状態である場合、ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、ＮＢおよびＢＥをそれぞれＮＢ＝ＮＢ＋１およびＢＥ＝ｍｉｎ｛ＢＥ＋１，ｍａｃＭａｘＢＥ｝として更新し（７０９）、次いで、本発明のＡＣＳルーチン７１０に進む。
ＡＣＳルーチン７１０において、ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡは、ステップ７１１において、ＩＥＥＥ８０２．１１干渉の重大度に基づいて、ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓを動的に適応させる。より具体的には、これにより、ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓを
Figure 2024517301000003
に増加させ、ここで、ＩＥＥＥ８０２．１１干渉係数ＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＦａｃｔｏｒ１１≧１は、特定のＩＥＥＥ８０２．１１干渉重大度メトリックに基づいて計算することができる。例えば、チャネル占有時間比を考慮して、ＣＨＯＲ１１をＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスによって測定されるＩＥＥＥ８０２．１１システムのチャネル占有時間比とすると、ＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＦａｃｔｏｒ１１は、
Figure 2024517301000004
として規定することができる。
図６Ｂに示すように、ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓが大きければ大きいほど、ＣＳＭＡ／ＣＡの失敗に起因するパケット廃棄確率を回避することができることに留意されたい。
次いで、ＡＣＳルーチンは、ＮＢが更新されたｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓを超えるかどうかをチェックする（７１２）。Ｙｅｓである場合、ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは失敗ステータス７１４で終了する。Ｎｏである場合、ＡＣＳルーチンは、ＣＳＭＡ／ＣＡがスロット型であるか否か、すなわち、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワークがビーコン対応であるか否かをチェックする（７０３）。Ｎｏである場合、図８に示すように連続ＣＣＡサブルーチン８００を呼出す。Ｙｅｓである場合、図８に示すように、バックオフ期間境界の位置を特定し（７０４）、次いで連続ＣＣＡサブルーチン８００を呼出す。連続ＣＣＡサブルーチン８００がアイドル状態のチャネルステータスを返す（７０７）場合、複数の近傍のＩＥＥＥ８０２．１．５．４デバイスがアクティブキャリアセンスを実行する可能性があるので、ＡＣＳルーチンは、最適なチャネルアクセス確率を計算して（７１３）、別のラウンドの連続ＣＣＡ動作を送信するかまたは継続するかを決定する。チャネルがアイドル状態になると、複数の近傍のＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスが送信を開始する場合、これらの送信は衝突する可能性がある。
Figure 2024517301000005
ＡＣＳルーチンは、最適確率ｐ０を用いて、送信が直ちに開始されるか否かの決定を行なう（７１５）。ＡＣＳルーチンは、間隔［０，１］から均一に乱数値を引出す。引出されたランダム値≦ｐ０である場合、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは成功し（７０８）、フレーム送信が直ちに開始される。そうでない場合、ＡＣＳルーチンは、ランダムな（２ＢＥ－１）ユニットバックオフ期間だけ遅延し（７０５）、ＮＢおよびＢＥをＮＢ＝ＮＢ＋１およびＢＥ＝ｍｉｎ｛ＢＥ＋１，ｍａｃＭａｘＢＥ｝として更新し、次いで、連続ＣＣＡ動作の別のラウンドに進む。
直ちに送信する場合、最適なチャネルアクセス確率ｐ０は、複数のＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇデバイスによる送信間の衝突を回避するためのものである。最適なチャネルアクセス確率ｐ０が１／Ｎ４であっても、場合によっては、個別のＩＥＥＥ８０２．１５．４のノードまたはＰＡＮＣが測定した通信輻輳の度合いに基づいて確率ｐ０が変更される場合がある。
図８は、連続ＣＣＡサブルーチン８００を示し、ｍａｃＭａｘＣｏｎＣＣＡ≧１は、連続ＣＣＡの最大数として定義され、ＮＣＣＡは、現在のＡＣＳルーチンに対して実行される連続ＣＣＡの数を示す。ＣＣＡ動作は、標準的な定義されたｐｈｙＣＣＡＤｕｒａｔｉｏｎ／ａＣＣＡＴｉｍｅ期間内に実行される。連続ＣＣＡサブルーチン８００では、チャネルがアイドル状態になるまで、またはｍａｃＭａｘＣｏｎＣＣＡのＣＣＡが実行されるまで、ＣＣＡ動作が繰返し実行される。ｍａｃＭａｘＣｏｎＣＣＡのＣＣＡが実行された後、チャネルがまだビジー状態である場合、連続ＣＣＡサブルーチンはビジー状態のチャネルステータスを返す。そうでない場合、連続ＣＣＡサブルーチンはアイドル状態のチャネルステータスを返す。結果として、連続ＣＣＡサブルーチンはアイドル状態のチャネルまたはビジー状態のチャネルを返す。
そのために、連続ＣＣＡサブルーチン８００は、ＮＣＣＡ＝０を開始し（８０１）、次いで、ＮＣＣＡが閾値ｍａｃＭａｘＣｏｎＣＣＡを超えるかどうかをチェックする（８０２）。Ｙｅｓである場合、ビジー状態のチャネルステータスを返す。Ｎｏである場合、８０２でＣＣＡ動作を実行する。チャネルがアイドル状態であることが検出される場合（８０４）、アイドル状態のチャネルステータスを返す。チャネルがビジー状態であることが検出される場合、連続ＣＣＡサブルーチンは、ＮＣＣＡをＮＣＣＡ＝ＮＣＣＡ＋１として更新し、次いで、ステップ８０２に進むことによって別のラウンドのＣＣＡ動作を試みる。
連続ＣＣＡサブルーチンがチャネルを連続的に監視し、これによりアイドル状態のチャネル状態を逃さないので、ＡＣＳベースのＣＳＭＡ／ＣＡ（ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡ）メカニズムは図６Ａに示すように送信機会を逃すことを回避できることが分かる。
ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓが大きければ大きいほどＣＳＭＡ／ＣＡ失敗確率を低下させることができ、これにより送信機会を高めることができるので、図６Ｂに示すように、ＡＣＳベースのＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムが送信機会を逃すことを回避できることも分かるだろう。
本発明の上述の実施形態は多数の方法のうちいずれかで実現可能である。例えば、これらの実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組合わせを用いて実現され得る。ソフトウェアで実現する場合、ソフトウェアコードは、単一のコンピュータに設けられるかまたは複数のコンピュータ間で分散されるかに関わらず、任意の適切なプロセッサまたはプロセッサ集合の上で実行することができる。このようなプロセッサは、集積回路構成要素内に１つ以上のプロセッサを備える集積回路として実現され得る。しかしながら、プロセッサは、任意の適切なフォーマットの回路を用いて実現されてもよい。
また、本発明の実施形態は、一例が上述において提供された方法として具現化されてもよい。当該方法の一環として実行される動作は任意の適切な方法で順序付けられてもよい。したがって、いくつかの動作が図示とは異なる順序で実行される実施形態が構築されてもよく、当該実施形態は、例示的な実施形態では順次的な動作として示されていたとしても、いくつかの動作を同時に実行することを含んでもよい。
請求項の要素を修飾するための、請求の範囲における「第１」、「第２」等の順序を表わす用語の使用は、それ自体が、別の請求項の要素に対する１つの請求項の要素の任意の優先順位、優位度もしくは順序を暗示するものではなく、または、方法の動作が実行される時間的順序を暗示するものではなく、請求項の要素を区別するために、ある名称を有する１つの請求項の要素を（順序を表わす用語を用いる場合を除いて）同じ名称を有する別の要素から区別するために単にラベルとして使用されるに過ぎない。
本発明を好ましい実施形態の例として説明してきたが、本発明の精神および範囲内で、他のさまざまな適合および修正がなされ得ることが理解されるはずである。
したがって、添付の特許請求の範囲の目的は、本発明の真の精神および範囲内にあるすべてのそのような変形および修正を網羅することである。

Claims (22)

  1. ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスで構成されるＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワークとＩＥＥＥ８０２．１１デバイスで構成されるＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークとの間で周波数スペクトルを共有する、前記ＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワークと前記ＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークとの共存のためのアクティブキャリアセンスベースのキャリアセンス多重アクセス／衝突回避（active carrier sense based carrier-sense multiple access with collision avoidance：ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡ）制御プログラムと標準ＣＳＭＡ／ＣＡ制御プログラムとに基づいたＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスのための、コンピュータによって実行される方法であって、前記コンピュータによって実行される方法はＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス上で提供され、前記コンピュータによって実行される方法は、前記ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスのプロセッサに以下のステップを実行させ、前記以下のステップは、
    重大度推定メトリックに基づいてＩＥＥＥ８０２．１１干渉の重大度を推定するステップと、
    前記推定された重大度に基づいて前記ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡ制御プログラムを選択するステップとを含み、前記ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡ制御プログラムは、
    前記推定された重大度に基づいてバックオフの最大数（ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓ）を動的に更新することと、
    バックオフの数（number of backoffs：ＮＢ）が前記更新されたｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓを超えるかどうかを判定することと、
    チャネルステータスを継続的に検出するために連続ＣＣＡ動作を実行することとを実行するように構成され、前記以下のステップはさらに、
    前記検出されたチャネルステータスがアイドル状態である場合にフレームを送信するステップ、または、前記検出されたチャネルステータスがビジー状態である場合に再送信の数（number of retransmissions：ＮＲ）を増分するステップを含む、コンピュータによって実行される方法。
  2. 前記ＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークはＩＥＥＥ８０２．１１ａｈベースのＷｉ－Ｆｉ（登録商標）ＨａＬｏｗネットワークであり、前記ＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワークはＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇベースのＷｉ－ＳＵＮネットワークであり、共存周波数帯域は、Ｓｕｂ－１ＧＨｚ周波数帯域または２．４ＧＨｚ周波数帯域である、請求項１に記載の方法。
  3. ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスは、ＩＥＥＥ８０２．１１干渉が重大でない場合、標準ＣＳＭＡ／ＣＡチャネルアクセスメカニズムを適用し、ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスは、ＩＥＥＥ８０２．１１干渉が重大である場合、本発明のアクティブキャリアセンスベースのＣＳＭＡ／ＣＡ（ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡ）チャネルアクセスメカニズムを適用する、請求項１に記載の方法。
  4. 前記ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡチャネルアクセスメカニズムは、ＩＥＥＥ８０２．１１干渉によって引起こされるフレーム廃棄を減らすために、ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓ適応および連続（反復）ＣＣＡ動作を実行する、請求項３に記載の方法。
  5. 前記ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓ適応は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスがＡＣＳ－ＣＳＭＡを適用し、チャネルがビジー状態である場合に実行され、前記ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓは、ＩＥＥＥ８０２．１１干渉の重大度が増すのに応じて前記ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓを増加させるように、かつ、ＩＥＥＥ８０２．１１干渉の重大度が低くなるのに応じて前記ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓを低下させるように、前記ＩＥＥＥ８０２．１１干渉に関する干渉係数（ＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＦａｃｔｏｒ１１）を用いて更新される、請求項４に記載の方法。
  6. 前記ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓは、
    Figure 2024517301000006
    に従って更新される、請求項５に記載の方法。
  7. ＩＥＥＥ８０２．１１干渉係数ＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＦａｃｔｏｒ１１は、チャネル占有時間比に基づいて、
    Figure 2024517301000007
    として計算され、
    ＣＨＯＲ１１は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスによって測定されるＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークのチャネル占有時間比である、請求項６に記載の方法。
  8. 連続ＣＣＡは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスがＡＣＳ－ＣＳＭＡを適用し、バックオフの数（ＮＢ）が更新された閾値ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓを超えない場合に実行され、ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスは、チャネルがアイドル状態になるまで、またはチャネルをビジーにしたままの状態で最大数の連続ＣＣＡ（ｍａｃＭａｘＣｏｎＣＣＡ）が実行されるまで、チャネルを継続的に検知する、請求項４に記載の方法。
  9. 前記ＣＣＡ動作は、標準定義されたｐｈｙＣＣＡＤｕｒａｔｉｏｎ／ａＣＣＡＴｉｍｅ期間内に実行される、請求項８に記載の方法。
  10. 前記ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡ制御プログラムは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスによって計算される最適なチャネルアクセス確率に基づいて、送信が直ちに始まるか否かを判定する、請求項１に記載の方法。
  11. 前記ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムは、任意の干渉デバイスと共存するためにＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスによって適用され、ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスは、ＩＥＥＥ８０２．１１デバイス、ＬｏＲａデバイスおよびＳｉｇＦｏｘデバイスを含む複数の干渉デバイスと同時に共存する、請求項１に記載の方法。
  12. ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスで構成されるＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワークとＩＥＥＥ８０２．１１デバイスで構成されるＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークとの間で周波数スペクトルを共有する、前記ＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワークと前記ＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークとの共存のためのＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスであって、
    近傍のＩＥＥＥ８０２．１１デバイスのパケットを受信するように構成された受信機と、
    アクティブキャリアセンスベースのキャリアセンス多重アクセス／衝突回避（ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡ）制御プログラムおよび標準ＣＳＭＡ／ＣＡ制御プログラムを含む、コンピュータによって実行される方法を格納するように構成されたメモリと、
    前記コンピュータによって実行される方法を実行するように構成されたプロセッサとを含み、前記コンピュータによって実行される方法は、前記プロセッサに以下のステップを実行させ、前記以下のステップは、
    重大度推定メトリックに基づいてＩＥＥＥ８０２．１１干渉の重大度を推定するステップと、
    前記推定された重大度に基づいて前記ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡ制御プログラムを選択するステップとを含み、前記ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡ制御プログラムは、
    前記推定された重大度に基づいてバックオフの最大数（ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓ）を動的に更新するステップと、
    バックオフの数（ＮＢ）が前記更新されたｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓを超えるかどうかを判定するステップと、
    チャネルステータスを継続的に検出するために連続ＣＣＡ動作を実行するステップとを実行するように構成され、前記ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスはさらに、
    前記検出されたチャネルステータスがアイドル状態を示す場合にパケットを送信するように構成された送信機を含む、ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス。
  13. 前記ＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークはＩＥＥＥ８０２．１１ａｈベースのＷｉ－Ｆｉ（登録商標）ＨａＬｏｗネットワークであり、前記ＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワークはＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇベースのＷｉ－ＳＵＮネットワークであり、共存周波数帯域はＳｕｂ－１ＧＨｚ周波数帯域または２．４ＧＨｚ周波数帯域である、請求項１２に記載のＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス。
  14. 前記ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスは、ＩＥＥＥ８０２．１１干渉が重大でない場合、前記標準ＣＳＭＡ／ＣＡチャネルアクセスメカニズムを適用し、ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスは、ＩＥＥＥ８０２．１１干渉が重大である場合、本発明のアクティブキャリアセンスベースのＣＳＭＡ／ＣＡ（ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡ）チャネルアクセスメカニズムを適用する、請求項１２に記載のＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス。
  15. 前記ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡチャネルアクセスメカニズムは、ＩＥＥＥ８０２．１１干渉によって引起こされるフレーム廃棄を減らすために、ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓ適応および連続（反復）ＣＣＡ動作を実行する、請求項１４に記載のＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス。
  16. 前記ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓ適応は、前記ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスがＡＣＳ－ＣＳＭＡを適用し、チャネルがビジー状態である場合に実行され、前記ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓは、ＩＥＥＥ８０２．１１干渉の重大度が増すのに応じて前記ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓを増加させるように、かつ、ＩＥＥＥ８０２．１１干渉の重大度が低くなるのに応じて前記ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓを低下させるように、前記ＩＥＥＥ８０２．１１干渉に関する干渉係数（ＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＦａｃｔｏｒ１１）を用いて更新される、請求項１５に記載のＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス。
  17. 前記ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓは、
    Figure 2024517301000008
    に従って更新される、請求項１６に記載のＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス。
  18. ＩＥＥＥ８０２．１１干渉係数ＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＦａｃｔｏｒ１１は、チャネル占有時間比に基づいて、
    Figure 2024517301000009
    として計算され、
    ＣＨＯＲ１１は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスによって測定されるＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークのチャネル占有時間比である、請求項１７に記載のＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス。
  19. 連続ＣＣＡは、前記ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスがＡＣＳ－ＣＳＭＡを適用し、バックオフの数（ＮＢ）が更新された閾値ｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓを超えない場合に実行され、前記ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスは、チャネルがアイドル状態になるまで、またはチャネルをビジーにしたままの状態で最大数の連続ＣＣＡ（ｍａｃＭａｘＣｏｎＣＣＡ）が実行されるまで、チャネルを継続的に検知する、請求項１５に記載のＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス。
  20. 前記ＣＣＡ動作は、標準定義されたｐｈｙＣＣＡＤｕｒａｔｉｏｎ／ａＣＣＡＴｉｍｅ期間内に実行される、請求項１９に記載のＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス。
  21. 前記ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡ制御プログラムは、ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスによって計算される最適なチャネルアクセス確率に基づいて、送信が直ちに始まるか否かを判定する、請求項１２に記載のＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス。
  22. 前記ＡＣＳ－ＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムは、任意の干渉デバイスと共存するために適用され、前記ＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイスは、ＩＥＥＥ８０２．１１デバイス、ＬｏＲａデバイスおよびＳｉｇＦｏｘデバイスを含む複数の干渉デバイスと同時に共存する、請求項１２に記載のＩＥＥＥ８０２．１５．４デバイス。
JP2023568737A 2021-08-24 2022-07-29 干渉によって引起こされるパケット廃棄を回避するためのｉｅｅｅ８０２．１５．４システム用のアクティブキャリアセンスベースのｃｓｍａ／ｃａのためのシステムおよび方法 Pending JP2024517301A (ja)

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