JP4094431B2

JP4094431B2 - 非同期ネットワークにおける装置間の通信を容易にする仲介装置を使用するための方法及び装置

Info

Publication number: JP4094431B2
Application number: JP2002572142A
Authority: JP
Inventors: シー、キサイ; ヒュアン、ジャン; エドガーエイチ．キャラウェイ、ジュニア
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2022-03-07
Also published as: JP2004524752A; EP1384217A1; KR20030080090A; EP1384217A4; US20020126627A1; WO2002073567A1; CN1535453A; CN1278522C; US6816493B2

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、「スペクトラム拡散通信用システム」（事件整理番号ＣＭ００３３５１Ｊ）、「論理的スパニングツリーバックボーンを使用した自己組織化するネットワーク用プロトコル」（事件整理番号ＣＭ０３４０３Ｊ）、及び「符号分割多重アクセス通信用システム」（事件整理番号ＣＭ０３３３３Ｊ）と題する、すべて本発明と同日に出願された出願に関連する。

本発明は通信ネットワークに関し、特に、非同期通信ネットワークにおけるマルチアクセスプロトコルの使用に関する。

情報の非同期伝送は、通信ネットワークにおいて、通信ネットワーク内の一つ以上の通信装置の間で情報を通信するときによく使用される技術である。非同期伝送は、低電力装置がネットワークを構成している場合によく使用される。これらの低電力装置は、通信デューティサイクルの低いフレーム構造を使用して、他のネットワーク装置とアクティブに通信していない間に消費する電力量を最小限に低減することができるが、低通信デューティサイクルフレーム構造を使用することによって、往々にして装置の可用性（ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ）が低下する。無線通信ネットワークにおいては、低電力無線通信装置を使用しつつ、可用性の高い通信を維持することが基本的な難題となっている。

モトローラ製のｎｅｕＲＦｏｎ（ＴＭ）デバイスは低電力、低コスト、小サイズであり、かつ簡易な無線装置の一例である。ｎｅｕＲＦｏｎ（ＴＭ）デバイスネットワークは、設定が不用であって、自己組織化する非同期ネットワークであり、複数のｎｅｕＲＦｏｎ（ＴＭ）デバイスを含む。このネットワークにとって、消費電力とコストとは、解決すべき２つの大きな問題である。

消費電力を低減するためには、上述のネットワークにおけるすべての装置の平均通信デューティサイクルを最小限度に抑える必要がある。平均通信デューティサイクルとは、無線装置がメッセージを送信及び受信可能な時間を指す。上述の非同期ネットワークにとっては、平均通信デューティサイクルがあまりに低く設定されると、送信機と目的の受信機との間の通信頻度の低下が問題となる。例えば、装置Ａが装置Ｂとコンタクトを取ろうとするが、装置Ｂはその低い平均通信デューティサイクル故にメッセージを受信することができない。これにより、装置Ａはコンタクトを確立できない。

上述の問題を有する代表的な平均通信デューティの低いサイクルフレーム構造を図１に示す。このフレーム構造では、平均通信デューティの低い装置はウォームアップに１ミリ秒を使用し、そのグループ内で他の装置との間でメッセージを送受信するのに１ミリ秒を使用して、１秒サイクルの残りの９９８ミリ秒は休止している。この場合、約０．１％の通信デューティサイクルとなり、非常に電力効率が良い。

この方法の問題を図２に示す。図２は小規模のネットワークを示しており、このネットワークは、低電力、低通信デューティサイクル通信装置を数台有し、各装置は小さい点で示される。再度図２を参照すると、装置Ａが装置Ｂと通信しようとしている。図１に示した平均通信デューティの低いサイクルフレーム構造を使用すると仮定すると、装置Ａと装置Ｂとの両者は時間の０．１％しか通信することができない。さらに、装置Ａ及び装置Ｂ
がそれぞれ相手のタイムスケジュールにアクセスできないという妥当な仮定をすると、装置Ａが装置Ｂとの通信を確立する確率は約０．１％となり、ほとんどの用途にとっては余りにも低い値となる。

コストを下げるために、無線装置の周波数ジェネレータとして低コストの水晶及び／又はマイクロ電気機械式システム（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏ−ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ：ＭＥＭＳ）が利用される。これらの部品は本質的に周波数安定性が悪く、このことがさらに同期を困難にしていることが問題となる。高い精度の周波数同期が不要となれば、そのような装置のコストを低減することができる。このようなプロトコルが可能となれば、低電力かつ平均通信デューティの低いこれらの装置を用いる非同期ネットワークを低コスト及び低消費電力で構築することができる。

上述の問題は、低電力、低通信デューティサイクル通信装置が互いに通信できると同時に、高精度の周波数同期を必要としない新規のプロトコルを提供する発明によって解決することができる。

本発明の特徴と考えられる新規の特徴は請求項に示される。しかしながら、本発明それ自体のみならず、その好適な使用モード、さらにはその目的及び利点は、添付の図面を照らし合わせて例示の実施形態に関する下記の詳細な記載を参照することにより最も良く理解される。

本発明は多くの異なる形での実施形態が可能であり、ここでは特殊な実施形態を図を参照しながら詳細に記載するが、本開示は本発明の原理の一例として考慮されるべきであり、ここに開示され、記載される特殊な実施形態に限定されるべきではないことを理解されたい。以下に示す記載においては、同様の参照番号は、複数の図面で同一であるか類似するかまたは対応する要素を表すために使用される。

本発明に係る、非同期ネットワークにおける通信装置用のマルチアクセスプロトコル及び構造を記載する。このマルチアクセスプロトコルは、非同期通信ネットワークに複数の低電力通信装置が含まれる状況に適用される。これらの低電力通信装置はｎｅｕＲＦｏｎ（ＴＭ）デバイスであってもよく、低電力、低通信デューティサイクルであって、かつ低コスト情報伝送が可能な他の類似の任意の装置であってもよい。次に図３に、低電力通信装置の内部動作を表すシステムレベルブロック図３００が示される。着信メッセージ３１０は通信装置のメッセージ受信機３３０によって受信され、装置プロセッサ３４０によって処理のため調整される。装置プロセッサ３４０は制御装置３５０、タイミング３６０、及びストレージ３７０と対話することにより、通信装置がネットワークにおいて他の通信装置から着信メッセージ３１０を受信し、処理できるようにする。タイミングブロック３６０によって、ネットワークにおける通信装置と他の通信装置との間の同期が可能となるだけでなく、装置内部の部品の機能のための基準タイミングが供給されるようになる。デバイス送信機３８０は装置プロセッサ３４０からメッセージを受信して、送信用のメッセージを作成し、送出メッセージ３２０をネットワークの他の通信装置に送信する。ここでこの技術分野の当業者であれば、図３のシステムレベルブロック図３００に示す機能ブロックは、メッセージを送信し、メッセージを受信して、メッセージを処理する低電力通信装置の技術思想及び技術範囲を逸脱しない範囲で修正または組み合わせることができることがわかるであろう。

消費電力を最小限に低減し、なおかつ信頼性の高い通信を実現するために、仲介装置（ｍｅｄｉａｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅ：ＭＤ）が導入される。このＭＤは、ネットワーク内の通信装置間の仲介者として動作して、メッセージに関連する情報を記録し、再生するこ
とができる。これは２つの通信装置がコンタクトを確立できない場合に最も有用となる。大規模なネットワークでは、２つ以上のＭＤを用いることもでき、この場合、各ＭＤは低電力、低通信デューティサイクル通信装置からなるグループのために仲介を行なう。ＭＤは、そのグループ内の低電力通信装置に比べて比較的高い通信デューティサイクルを有するため、非同期ネットワークにおける２つ以上の低電力通信装置の間のメッセージを保存し、転送することができる。ここでＭＤ機能は事実上、グループ内の低電力通信装置の性能（ｆｅａｔｕｒｅ）を定めている。この場合、各低電力通信装置は、非同期ネットワーク内でＭＤとして動作してもよく、ネットワークの低電力通信装置がランダムに選択されて一時的にグループのＭＤとして動作する。これにより、ネットワーク全体が低電力、低コスト非同期ネットワークとなり、各低電力無線装置は、ＭＤとして機能している場合を除き低通信デューティサイクル装置となる。低電力無線装置は、時折ＭＤになるだけであるため、各低電力無線装置の平均通信デューティサイクルは低いまま維持される。ネットワークにおけるすべての通信装置に万遍なくＭＤ機能をもたせることにより、通信装置が潜在的なエネルギー（ｅｎｅｒｇｙｍｉｎｉｎｇ）を利用することができるようになり、ネットワークにおける通信装置の平均通信デューティサイクルを高くすることができる。

ＭＤとして機能する装置を除いた通信装置の各々は、通常の非同期ネットワーク動作を行なっている間は、低通信デューティサイクルフレーム構造を有する。ＭＤの通信デューティサイクルは、ネットワークの設計パラメータに適合させることができる。このとき、ＭＤのパラメータを変えることによって、ＭＤの通信範囲内での各通信装置の可用性を大きく変えることが可能となる。

本発明は非同期ネットワークに接続される低電力無線装置用の低消費電力プロトコルの方法及び構造を開示する。図４に、本発明の第１実施形態による多数４４０の低電力通信装置４１０と、１つの専用ＭＤ４３０を含んだネットワーク４００を模式化した図が示される。ネットワーク４００の低電力通信装置４１０の各々は通信デューティサイクルが低いため、高信頼度通信用の専用ＭＤ４３０を必要とする。専用ＭＤ４３０は、ＭＤではない低電力通信装置４１０よりも通信デューティサイクルが高く、グループ４４０内の低電力無線装置４１０のいずれか宛てに送信されたメッセージを保存することができる。

次に図５に、専用ＭＤ４３０装置の内部動作を表すシステムレベルブロック図５００が示される。専用ＭＤ装置４３０は、送信元通信装置のＩＤ、送信先通信装置のＩＤ、メッセージ、所望の通信時刻、メッセージ再生リクエスト、制御ワード、及び装置状態メッセージを含む数種類のメッセージを送信及び受信することができる。着信メッセージ５１０は、専用ＭＤ装置４３０のＭＤメッセージ受信機５３０により受信され、装置プロセッサ５４０によって処理のため調整される。ＭＤ装置プロセッサ５４０は制御装置５５０、タイミング５６０、及びストレージ５７５と対話することにより、ＭＤ４３０がネットワークにおいて他の通信装置から着信メッセージ５１０を受信、保存、再生及び処理できるようにする。ストレージブロック５７５は、特定の用途の決まっていないメモリに加えて、メッセージ再生メモリ５８０及びメッセージ記録メモリ５７０も有するため、ＭＤプロセッサ５４０はネットワーク内で通信装置からのリクエストを仲介して、メッセージの記録、メッセージの再生、及び通信装置コンタクト情報の保存ができるようになる。タイミングブロック５６０によって、ネットワークにおけるＭＤ４３０と他の通信装置との間の同期が可能となるだけでなく、装置内部の部品の機能のための基準タイミングが供給されるようになる。デバイス送信機５９０は装置プロセッサ５４０からメッセージを受信して、送信用のメッセージを作成し、送出メッセージ５２０をネットワークの他の通信装置に送信する。この技術分野の当業者であれば、図５のシステムレベルブロック図５００に示す機能ブロックは、メッセージを送信し、メッセージを受信して、メッセージを処理する低電力通信装置の技術思想及び技術範囲を逸脱しない範囲で修正または組み合わせ得ること
がわかるであろう。

次に図６を参照すると、ネットワークの低電力、低通信デューティサイクル装置の代表的な低通信デューティサイクルフレーム構造６００特性が示される。低通信デューティサイクルフレーム構造６００の１つのフレーム６７０は、ウォームアップブロック６１０、通信ブロック６２０、及びスリープブロック６５０を含む。ウォームアップブロック６１０は時系列的にみると最初に発生するが、フレーム期間全体からみるとその割合は非常に小さい。ウォームアップブロック６１０の次に通信ブロック６２０が続く。通信ブロック６２０も、フレーム期間全体からみるとその割合は非常に小さい。通信ブロック６２０が終了すると、スリープブロック６５０が始まる。スリープブロック６５０の割合は、フレーム期間全体からみると比較的大きいため、装置が備える低通信デューティサイクルという特性を維持することができる。具体的な数値の例を挙げると、ウォームアップブロック６１０が１ミリ秒、通信ブロック６２０が１ミリ秒、スリープブロック６５０が９９８ミリ秒であるが、これらの数値は本発明から逸脱しない範囲において大幅に変更してもよい。フレーム６７０が終了すると、３つのブロックサイクル６１０，６２０，６５０が次のフレームで繰り返される。このブロック順は低通信デューティサイクルフレーム構造４００のすべてのフレームで維持される。好適な実施形態においては、通信ブロック６２０はさらに送信期間と受信期間とに分割され得るが、この技術分野の当業者であれば、ネットワークにある通信装置は、通信ブロック６２０内に複数の送信期間と受信期間を有し得ることは明らかであろう。第１の好適な実施形態の通常動作の下では、まず受信期間が発生し、その後、これと同じ長さの送信期間が続く。通信装置間の同期のような一部の状況の下では、送信期間が受信期間の前に生じてもよい。

次に図７を参照すると、代表的な通信デューティサイクルの高いフレーム構造７００が示される。この高通信デューティサイクルフレーム７００は、第１実施形態による専用ＭＤ通信デューティサイクルフレームを表している。低通信デューティサイクルフレーム構造７００のシングルフレーム７２５は、ウォームアップブロック７１０と通信ブロック７２０とを含む。ウォームアップブロック７１０は時系列的にみると最初に発生するが、フレーム期間全体からみるとその割合は非常に小さい。ウォームアップブロック７１０の次に通信ブロック７２０が続く。通信ブロック７２０の割合は、フレーム期間全体からみると比較的に大きい。フレーム７２５が終了すると、スリープブロック７５０が始まり、この流れがその後数フレームに渡って続く。具体的な数値の例を挙げると、ウォームアップブロック７１０が１ミリ秒、通信ブロック７２０が２秒、スリープサイクル７５０が１００秒である。スリープサイクル７５０が終了すると、ウォームアップブロック７１０と通信ブロック７２０とが次のフレームで繰り返される。このブロック順は高通信デューティサイクルフレーム構造７００のすべてのフレームで維持される。好適な第１実施形態においては、通信ブロック７２０はさらに送信期間と受信期間とに分割され得るが、この技術分野の当業者であれば、ネットワークにある通信装置は、通信ブロック７２０内で複数の送信期間と受信期間を有することができることは明らかであろう。第１の好適な実施形態の通常動作の下では、その後、これと同じ長さの送信期間が続く。ここで、通信ブロック７２０の送信期間の長さは高通信デューティサイクル装置にとって十分に長く、低デューティサイクル装置の２つの送信サイクルを完全に受信することができなければならないことにも留意されたい。これにより、専用ＭＤは通信範囲内におけるすべての通信装置からの送信を受信できるようになる。

次に図８を参照すると、第１実施形態にしたがって、通信装置Ａと通信装置Ｂとの間の通信に専用ＭＤを適用したときのフロー図８００が示される。ブロック８２０では、装置Ａは装置Ｂと通信しようとする。装置Ｂとの通信が可能な場合、判断ブロック８３０でＮｏと判断され、ブロック８６０に示すように、装置Ａは装置Ｂと通信を確立する。次に終了ブロック８７０に示すように、装置Ａと装置Ｂは通常の動作に戻る。判断ブロック８３
０での答えがＹｅｓの場合、装置Ｂは使用することができず、装置Ａはブロック８４０に示すように、専用ＭＤにコンタクト情報を送信する。ブロック８５０において、装置Ｂが通信可能になると、専用ＭＤは装置Ｂのためにコンタクト情報を再生する。装置Ｂはこのコンタクト情報を使用して装置Ａとの通信を同期させる。すると装置Ａはブロック８６０に示すように、装置Ｂと通信できるようになる。装置Ａが装置Ｂと通信した後、双方の装置はブロック８７０に示すように通常の動作に戻る。装置Ａは、装置Ｂがスリープモードまたは送信モードにあるか、通信範囲外にあるか、他の同様な理由によるときには装置Ｂと通信できないことに留意されたい。

次に図９を参照すると、第１実施形態に従った図８に記載した例に対応するさらに詳細なタイミング図が示される。図８と同様に、装置Ａ９１０は装置Ｂ９２０と通信しようとするが、通信に成功しなかったため、専用ＭＤ９３０が使用されて、装置Ｂ９２０が通信可能となるまで装置Ａ９１０と装置Ｂ９２０との間が仲介される。装置Ａ９１０は低デューティサイクル装置であり、受信スロット９６５と送信スロット９７０とを含む通信期間を有する。装置Ｂ９２０も低デューティサイクル装置であり、受信スロット９８５と送信スロット９９０とを含む通信期間を有する。専用ＭＤ９３０は装置Ａ９１０または装置Ｂ９２０のいずれの通信期間よりも相当長い通信期間を含む。専用ＭＤ９３０の通信期間は、同様に受信期間９７５と送信期間９８０とを含む。図１０も参照すると、図９のタイミング図に対応するフローチャートが示される。図１０のブロック１０２０におけるフローだけでなく図９のタイミング図も、装置Ａ９１０は装置Ｂ９２０との直接の通信に成功しなかったことを仮定している。したがって、装置Ａ９１０は専用ＭＤ９３０を使用して装置Ｂ９２０に対する通信リクエストを保存する必要がある。ブロック１０３０に示すように、装置Ａ９１０は、装置Ａ９１０の通信期間の送信スロット９７０期間中に、専用ＭＤ９３０に通信リクエスト９３５を送信する。通信リクエスト９３５は、専用ＭＤの通信期間の受信スロット９７５期間中に専用ＭＤ９３０によって受信される。受信期間９７５中に、装置Ｂ９２０もその通信期間に入る。装置Ｂ９２０はスリープから復帰すると、送信スロット９９０を使用してクエリー９４０を専用ＭＤ９３０に送信してメッセージを確認する。ここで、装置Ａ９１０及び装置Ｂ９２０はともに、１つの受信スロット９７５期間中に専用ＭＤ９３０と通信することができることに注目されたい。専用ＭＤ９３０の受信スロット９７５と送信スロット９８０との期間を十分に長くなるように選定して、専用ＭＤ９３０が通信リクエストメッセージとクエリーメッセージとの両方を受信できるようにする。ＭＤ９３０が、装置Ｂ９２０からのクエリー９４０を受信するより先に装置Ａ９１０から通信リクエスト９３５を受信したため、ブロック１０４０に示すように、専用ＭＤ９３０の通信期間の送信スロット９８０期間中に、専用ＭＤ９３０はまず、装置Ａ９１０の次の通信期間における受信スロット９６５期間中に、装置Ａ９１０に肯定応答９４５を送信する。次に専用ＭＤ９３０は、ブロック１０５０に示すように、専用ＭＤ９３０の通信期間の同じ送信スロット９８０期間中に、装置Ｂ９２０に再生メッセージ９５０を送信する。第１の好適な実施形態においては、ネットワークにおける各通信装置の通信期間は固定期間として発生するため、装置Ｂ９２０が同期情報を送信しなくても、専用ＭＤ９３０は装置Ｂ９２０と同期することができる。しかしながら、第２実施形態の別法では、ネットワークにある各通信装置が、専用ＭＤ９３０に明示的に同期情報を送信することが要求されるため、クエリーメッセージは同期情報を含むことがある。装置Ｂ９２０は十分な情報を有することとなり、専用ＭＤ９３０を使用することなく装置Ａ９１０との通信が可能となる。装置Ｂは、装置Ａと同期するために、装置Ａの通信リクエストに提供されたタイミング情報を使用し、装置Ｂ９２０の送信スロット９９０が受信スロット９８５よりも先に発生するように通信スロットを入れ替える。ブロック１０６０に示すように、次に装置Ｂ９２０は、装置Ａの通信期間の受信スロット９６５期間中に、装置Ａ９１０に肯定応答９５５を送信する。ブロック１０７０に示すように、この段階で装置Ａは、装置Ａ９１０の送信スロット９７０期間中及び装置Ｂ９２０の受信スロット９８５期間中に、装置Ｂ９２０にメッセージ９６０を送信することができる。ブロック１０８０に示すように、装
置Ａ９１０と装置Ｂ９２０との間の通信がひとたび完了すると、装置Ａ９１０と装置Ｂ９２０とは通常の動作に戻る。

図９及び図１０を参照した上記の議論では、装置Ｂ９２０からのクエリーが装置Ａ９１０からの通信リクエストよりも後に発生する場合の通信動作シーケンスとタイミングフローとを示した。装置Ｂ９２０のクエリーが装置Ａ９１０の通信リクエストより先に発生することもあり得る。このような例は、図１１のタイミング図と、図１２のフローチャートに示される。ブロック１２３０に示すように、図１２に示す動作シーケンスは、最初に装置Ａ９１０が専用ＭＤ９３０が使用できない期間中に通信リクエスト１１５０を専用ＭＤ９３０に送信しようとする点を除いては、図９と同じである。専用ＭＤ９３０が使用できないため、装置Ａ９１０は、専用ＭＤ９３０が有するアクティブな受信期間９７５が含まれる通信期間まで待たなければならない。ブロック１２４０に示すように、この遅延によって、装置Ａ９１０の通信リクエスト９３５が発生する前に、装置Ｂ９２０は、専用ＭＤ９３０の受信スロット９７５にクエリー９４０を送信する。専用ＭＤ９３０の送信スロット９７５と受信スロット９８０が、ともに装置Ａ９１０または装置Ｂ９２０の２つの送信期間と同じ長さであるため、専用ＭＤは、専用ＭＤ９３０の送信スロット期間中に、装置Ｂ９２０へのメッセージを再生し、装置Ａ９１０に肯定応答９４５を送信することができる。これによって、装置Ａ９１０と装置Ｂ９２０との間のハンドシェイクが行なわれ、処理がブロック１０６０〜１０８０に示すように進む。したがって、専用ＭＤ９３０の１つの受信スロット９７５内で通信リクエスト９３５とクエリー９４０とのいずれが先に発生しても、及び専用ＭＤ９３０の１つの送信スロット９８０内で再生９５０と肯定応答９４５とのいずれが先に発生しても、装置Ａ９１０と装置Ｂ９２０との間の通信の確立に影響しない。

専用ＭＤ９３０を使用する代わりに、ＭＤ機能を多数４４０の低電力通信装置の各々に結合させることができる。次に図１３を参照すると、本発明の第２実施形態による多数の低電力通信装置を含むネットワーク１３００が示される。複数の低電力通信装置に含まれる各低電力通信装置はＭＤとして機能する。図１３において、低電力通信装置１３３０がＭＤとして機能している。ここで、低電力通信装置１３３０は専用ＭＤ９３０ではないことに注目されたい。ＭＤとして機能する低電力通信装置は、複数の低電力通信装置の中からランダムに選択される。

次のＭＤを選択するために幾つかの方法が用いられる。ＭＤは、ＭＤとして機能する低電力通信装置がもはやＭＤとして動作できなくなるときにランダムに選択される。各ＭＤがランダムに生成される初期位相オフセットｔ０を使用する場合、ネットワーク内のすべての低電力通信装置にＭＤ機能を均等に持たせる必要がある。このような選択プロセスにより、同時にＭＤとして動作しようとしている２つの低電力通信装置の間の競合を防止することができるが、このプロセスはネットワーク内での低電力通信装置間の調整を必要とする。第２の方法、すなわち、第２の好適な実施形態に用いられる方法では、各低電力無線装置に、その装置がＭＤとして動作しようとしているタイミングをランダムに決定させる。２つの低電力通信装置がＭＤとして動作する場合、競合回避策を用いて確実に１つのＭＤだけが低電力通信装置の通信範囲内に存在するようにする。

次に図１４を参照すると、本発明の第２実施形態によるＭＤ機能を有する低電力通信装置の内部動作を表すシステムレベルブロック図１４００が示される。低電力通信装置１４００は、送信元通信装置のＩＤ、送信先通信装置のＩＤ、メッセージ、所望の通信の時刻、メッセージ再生リクエスト、制御ワード、及び装置状態メッセージを含む数種類のメッセージを送受信する特殊な機能をサポートすることができる。通常動作モードに加えてこの特殊な機能は、ネットワークにおける多数の低電力通信装置を象徴するものとなる。着信メッセージ１４１０は通信装置１４００のメッセージ受信機１４１５により受信され、
メッセージプロセッサ１４２５によって処理のため調整される。メッセージプロセッサ１４２５はさらにＭＤ処理機能１４３０を含み、この機能がＭＤ制御装置１４４０のＭＤ機能、ＭＤタイミング１４５０、及びＭＤメモリ１４６０と対話して、通信装置１４００がＭＤとして動作している間は通信装置１４００がネットワークの他の通信装置から着信メッセージ１４０５を受信、保存、再生及び処理できるようにする。通信装置１４００は図５に示した機能も含むが、破線の枠で示す追加のＭＤ機能も有する。ストレージブロック１４５５のＭＤメモリ１４６０はメッセージ再生１４７０メモリ及びメッセージ記録１４６５メモリも有するため、ＭＤプロセッサ１４３０はネットワーク内で通信装置からのリクエストを仲介して、メッセージの記録、メッセージの再生、及び通信装置コンタクト情報の保存ができるようになる。ＭＤタイミングブロック１４５０によって、通信装置１４００がＭＤとして動作しているときに、ネットワークにおいて通信装置１４００と他の通信装置との間の同期が可能となる。デバイス送信機１４２０は装置プロセッサ１４２５からメッセージを受信して、送信用のメッセージを作成し、送出メッセージ１４１０をネットワークの他の通信装置に送信する。この技術分野の当業者であれば、図１４のシステムレベルブロック図１４００に示す機能ブロックは、メッセージを送信し、メッセージを受信して、メッセージを処理する低電力通信装置の技術思想及び技術範囲を逸脱しない範囲で修正または組み合わせ得ることがわかるであろう。特に、装置１４００がネットワークのＭＤとして動作することができる限り、図１４に示すＭＤ機能を、通信装置１４００の非ＭＤ動作とさらに組み合わせるか、または非ＭＤ動作から分離することができることに注目されたい。

次に図１５を参照すると、ＭＤとして機能する低電力通信装置１４００の代表的な低通信デューティサイクルフレーム構造１５００が示される。低通信デューティサイクルフレーム構造１５００は数サイクルの動作を含み、各サイクルは複数回繰り返される多数のフレームを含む。低通信デューティサイクルフレーム構造１５００の多数のフレームのうちの最初のフレームは、ランダム遅延ｔ０ブロック１５３５、ウォームアップブロック１５０５、及び通信ブロック１５１０を含む。ランダム遅延は期間ｔ０１５３５を有し、ここでｔ０は０と１つの送信期間または１つの受信期間との間の値である。この遅延はネットワークの通信装置のスタート時間をランダム化して、複数の装置が同時にＭＤとして機能する確率を低下させる。ウォームアップブロック１５０５は時系列的にみると次に発生するが、フレーム期間全体からみるとその割合は非常に小さい。ウォームアップブロック１５０５の次に通信ブロック１５１０が続く。通信ブロック１５１０とウォームアップブロック１５０５とが、ランダム遅延ｔ０１５３５の直ぐ後に続く。しかしながら、通信ブロック１５１０とウォームアップブロック１５０５とを次の動作サイクルのスタートの間にランダムな時間だけ遅らせることも可能である。言い換えれば、一連のサイクル内の通信ブロック１５１０のタイミングが周期的になる場合のみに限定されない。通信ブロック１５１０はフレーム期間全体からみると大きな割合を占め、さらに受信スロット１５２５と送信スロット１５３０とを有する。第２の好適な実施形態においては、１つの受信スロット１５２５が１つの送信スロット１５３０より前に発生するが、この順序は逆にすることもできる。また、この技術分野の当業者であれば、通信ブロック１５１０は種々の順序で配列された幾つかの送信スロットと受信スロットとを含むことができることが理解できるであろう。また、送信スロット１５３０は受信スロット１５２５の直前または直後に生じるが、送信機及び受信機に含まれるハードウェアは、送信モードと受信モードとの間で切り替わるために若干の時間を必要とする。切り替えに要する期間は、通信装置におけるハードウェアのスイッチング速度によって決まるか、或いはユーザが設定する通信装置プロセッサのパラメータにより決定される。

通信ブロック１５１０が終わった後、通信ブロック１５１０のおよそ２分の１の期間を有する第２フレームが始まる。第２フレームは１つのスリープブロック１５１５を含む。スリープブロック１５１５が占める割合はフレーム期間全体に対して非常に大きい。第２
フレームの終わりで、低電力通信装置１４００は、多数のフレームのうちの第３フレームからスタートする低通信デューティサイクル動作を再開する。低通信デューティサイクルフレーム構造１５００は図６に示される。低通信デューティサイクル動作は低通信デューティサイクルフレーム構造１５００の多数のフレームのうちの数フレームに渡って生じる。低通信デューティサイクルフレーム構造１５００の第１サイクル期間は、遅延ブロック１５３５の開始時に通信装置１４００により生成されるランダム番号である。

第１サイクルの終わりに、低電力通信装置１４００がＭＤとして機能することを止めるまで、上記に記載した全フレーミングシーケンスが繰り返される。第２の好適な実施形態においては、ＭＤとして機能することを止める判断は低電力通信装置１４００単独によってなされるが、数台の低電力通信装置間でＭＤ役を調整することも可能である。ここで、低電力通信装置１４００はランダムな、または見かけ上ランダムな番号を生成し、保存することができることに注目されたい。これらの番号はＭＤプロセッサ１４３０により生成され、ＭＤメモリ１４６０に保存される。

次に図１６を参照すると、装置Ａ１６１０が、ＭＤとして動作している装置Ｃ１６２０を使用して、通信リクエストを装置Ｂ１６３０に送信しようとしている場合の詳細なタイミング図が示される。図９の場合のように、まず装置Ａ１６１０は、装置Ｂ１６３０からのクエリーリクエストが発生する前に装置Ｂ１６３０と通信しようと試みる。図１６に示す第２実施形態の通信シーケンスは、図９に示した第１実施形態の通信シーケンスと同じである。図９と図１６とは、装置Ｃ１６３０がＭＤとして動作する低電力通信装置である点が異なる。装置Ａ１６１０は、受信スロット１６６５及び送信スロット１６７０を含む通信期間を有する低デューティサイクル装置である。装置Ｂ１６２０も、受信スロット１６８５及び送信スロット１６９０を含む通信期間を有する低デューティサイクル装置である。装置Ｃ１６３０は、装置Ａ１６１０または装置Ｂ１６２０のいずれの通信期間よりも相当長い通信期間を含む。装置Ｃ１６３０の通信期間は同じく、受信スロット１６７５及び送信スロット１６８０を含む。図１７も参照すると、図１６のタイミング図に対応するフローチャートが示される。図１６のタイミング図のほか図１７のブロック１７３０中のフローは、装置Ａ１６１０が装置Ｂ１６２０と直接通信することができなかったことを仮定している。したがって、装置Ａ１６１０は、装置Ｃ１６３０を使用し、装置Ｂ１６２０と通信するためのリクエストを保存しなければならない。ブロック１７３０に示すように、装置Ａ１６１０は、装置Ａ１６１０の通信期間の送信スロット１６７０期間中に、装置Ｃ１６３０に通信リクエスト１６３５を送信する。通信リクエスト１６３５は、装置Ｃ１６３０の通信期間の受信スロット１６７５期間中に、装置Ｃ１６３０によって受信される。また、受信期間１６７５中には、装置Ｂ１６２０がその通信期間に入る。装置Ｂ１６２０は、スリープから復帰すると、送信スロット１６９０を使用して装置Ｃ１６３０にクエリー１６４０を送信し、メッセージを確認する。ここで、装置Ａ１６１０及び装置Ｂ１６２０はともに、１つの受信スロット１６７５期間中に装置Ｃ１６３０と通信することができることに注目されたい。装置Ｃ１６３０の受信スロット１６７５及び送信スロット１６８０の期間は十分に長くし、装置Ｃ１６３０が通信リクエストとクエリーメッセージの双方を受信できるようにする必要がある。ＭＤ１６３０は、装置Ｂ１６２０からのクエリー１６４０を受信するより先に、装置Ａ１６１０から通信リクエスト１６３５を受信したため、ブロック１７５０に示すように、装置Ｃ１６３０は、同装置の通信期間の送信スロット１６８０期間中に、まず装置Ａ１６１０に肯定応答１６４５を装置Ａ１６１０の次の通信期間の受信スロット１６６５期間中に送信する。次に、ブロック１７６０に示すように、装置Ｃ１６３０は、装置Ｃ１６３０の通信期間の同じ送信スロット１６８０期間中に、装置Ｂに再生メッセージ１６５０を送信する。

この段階で、装置Ｂ１６２０は十分な情報を有することとなって、装置Ｃ１６３０を使用せずに装置Ａ１６１０と通信することが可能となる。装置Ｂは、装置Ａ１６１０と同期
するために、装置Ａ１６１０からの通信リクエストに提供されたタイミング情報を使用し、装置Ｂ１６２０の送信スロット１６９０が受信スロット１６８５よりも先に発生するように通信スロットをを入れ替える。ブロック１７８０に示すように、次に装置Ｂ１６２０は、装置Ａの通信期間の受信スロット１６６５期間中に、装置Ａに肯定応答１６５５を送信する。ブロック１７９０に示すように、この段階で装置Ａは、装置Ａ１６１０の送信スロット１６７０及び装置Ｂ１６２０の受信スロット１６８５期間中に、装置Ｂ１６２０にメッセージ１６６０を送信することができる。装置Ａ１６１０と装置Ｂ１６２０との間の通信がひとたび完了すると、装置Ａ１６１０はランダムに生成される期間ｔａ１６６１の間スリープし、装置Ｂ１６２０はランダムに生成される期間ｔｂ１６６２の間スリープする。次に、ブロック１７９５に示すように、装置Ａ１６１０と装置Ｂ１６２０とは通常動作に戻る。

図１６及び図１７を参照した上記の議論では、第２実施形態に従って、装置Ｂ１６２０からのクエリーが装置Ａ１６１０からのクエリーよりも後に発生する場合の通信動作シーケンスとタイミングフローとを示した。装置Ｂ１６２０のクエリーが装置Ａ１６１０の通信リクエストよりも先に発生することもあり得る。このような例は、図１８のタイミング図と、図１９のフローチャートに示される。図１８に示す動作シーケンスは、装置Ｃ１６３０が、図１１に示した専用ＭＤ９３０ではなく１つのＭＤとして機能する低電力通信装置である点を除いては、図１１と同じである。装置Ａ１６１０の第１通信リクエスト１８５０は、ブロック１９３０に示すように装置Ｃ１６３０が使用できないため受信されず、ブロック１９４０に示すように、装置Ａ１６１０は、装置Ｃ１６３０が有するアクティブな受信期間１６７５を含んだ通信期間まで待たなければならない。この遅延のため、ブロック１９５０に示すように、装置Ｂ１６２０は、装置Ａ１６１０の通信リクエスト１６３５が発生する前に、装置Ｃ１６３０の受信スロット１６７５にクエリー１６４０を送信する。ここで、装置Ｃ１６３０の送信スロット１６７５と受信スロット１６８０とが、ともに装置Ａ１６１０または装置Ｂ１６２０の２つの送信期間と同じ長さであるため、装置Ｃは、装置Ｃ１６３０の送信スロット期間中に、装置Ｂ１６２０へのメッセージ１６５０を再生し、装置Ａ１６１０に肯定応答１６４５を送信することができる。これによって、装置Ａ１６１０と装置Ｂ１６２０とのハンドシェイクが行なわれ、処理がブロック１９８５〜１９９０に示すように進む。したがって、装置Ｃ１６３０の１つの受信スロット１６７５内で通信リクエスト１６３５とクエリー１６４０とのいずれが先に発生しても、及び装置Ｃ１６３０の１つの送信スロット１６８０内で再生１６５０と肯定応答１６４５のとのいずれが先に発生しても、装置Ａ１６１０と装置Ｂ１６２０との間の通信の確立に影響しない。装置Ａ１６１０と装置Ｂ１６２０との間の通信がひとたび完了すると、装置Ａ１６１０はランダムに生成される期間ｔａ１６６１の間スリープし、装置Ｂ１６２０はランダムに生成される期間ｔｂ１６６２の間スリープする。

本発明の第２実施形態においては、ネットワーク内の２つの通信装置が、同時にＭＤとして機能することをそれぞれ決定することも考えられる。この事象が生じると、２つの装置の送信期間が重なり、その結果競合が生じ得る。この状況が図２０に示される。装置Ａ２０１０がまずＭＤとして機能し始める。すぐ後に、第２の装置ＢがＭＤとして機能し始める。装置Ａ２０１０の送信スロット２０４０が装置Ｂ２０２０の送信スロット２０６０と重なると、２つの送信機が干渉して、通信能力が低下する。ここで競合の問題は、ネットワーク内における複数の通信装置の送信機が周波数帯域を重複して使用しており、かつ通信ビットレート／帯域幅が大きい場合にのみ問題となる。送信機データが拡散波形を使用して変調される場合、通信装置は同じ周波数帯域を使用することになり、競合はさほど問題ではなくなる。好適な第２実施形態によれば、通信装置の各々は同じ送信周波数を使用するシングルチャネル装置であるため、競合の問題は必ず解決される。

次に図２１のタイミング図及び図２２のフローチャートを参照して、本発明の第２実施
形態に従って競合を回避する方法を記載する。装置Ａ２１０５は、装置Ｂ２１１５よりも前にＭＤとしてランダムに選択される。装置Ａ２１０５のＭＤモードが始まると、装置Ａは、非常に短い送信スロット２１２２期間中にアナウンスメントメッセージ２１２０を送信し（ブロック２２１０）、続いて、通信期間２１６０の受信スロット２１２５に切り替える（ブロック２２２０）。次に装置Ｂ２１１５がランダムにＭＤとして選択され、装置Ｂ２１１５は、非常に短い送信スロット２１４０期間中にアナウンスメントメッセージ２１２０を送出してから（ブロック２２３０）通信期間２１６０の受信スロット２１４５に切り替える。装置Ａは、受信スロット２１２５期間中に装置Ｂ２１１５のアナウンスメントメッセージ２１２０を受信し（ブロック２２４０）、装置Ａの次の送信期間２１３５中にアラームメッセージ２１３０を生成する（ブロック２２５０）。装置Ｂ２１１５は、受信期間２１４５中にこのアラームメッセージ２１３０を受信して、直ちにＭＤとして動作することを止める（ブロック２２６０）。次に装置Ｂ２１１５は、その後競合が発生しないようにランダムな時間ｔ２だけスリープして、通常の低電力通信装置として動作し始める（ブロック２２７０）。装置Ｂ２１１５は、ｔ２秒の間スリープする代わりに、装置Ａ２１０５のＭＤ通信期間が終わるまで待機してもよい。このとき、装置Ａ２１０５は通信期間２１６０中ではないため、装置Ｂ２１１５がＭＤとして機能する。

第２の好適な実施形態によれば、ランダムな初期オフセットｔ０１５３５は、０と１スリープ期間１５４５との間の値であり、遅延ｔａ１６６１とｔｂ１６６２の長さは、０と１スリープ期間１５１５との間の値であり、サイクル時間ｔ１１５６０は不等式０．５Ｔ＜ｔ１＜１．５Ｔを満たす（ここでＴはＭＤとして動作する通信装置の通信期間の平均周波数を表す）。

本発明の第２実施形態は、仲介装置（ＭＤ）を使用して内部装置間通信の信頼性を向上させる低電力通信装置ネットワークプロトコル及び構造を提供する。この方法では、ネットワークにおける通信装置の数が少ない場合の信頼性が問題となる。例えば、ネットワークに５台の通信装置しかなく、各通信装置のＭＤ通信サイクルが１０００秒（ｔ１）であるとすると、平均遅延がおよそ２００秒となる。この遅延を短縮する１つの方法は、すべてのノードに特定の時間ウィンドウ内で通信するようにさせることである。

図２３を参照すると、本発明の第３の実施形態によるＮ台の通信装置２３１０がネットワーク内に存在する場合のマルチアクセス方法が示されている。Ｎ台の通信装置のうちの各通信装置は、期間がＴ_Ｗ秒のウィンドウ２３２０内で情報を送受信するように制限が課されている。期間Ｔ_Ｗは、ネットワーク内の通信装置の数から決まるネットワークの規模に基づいて選択される。

例えば、１０００秒のｔ１期間内で動作する５台の通信装置が設置されたネットワークの場合、平均遅延は２００秒である。通信サイクルｔ１を３００秒にまで短くすると、平均遅延は３分の１にまで短くなる。ウィンドウ２３２０の期間Ｔ_Ｗが通信装置の通信期間よりも短いと、通信期間の長さを短くしてウィンドウ２３２０内に収まるようにしなければならない。通信期間の長さを短くすると、通信装置が、ＭＤとして動作している通信装置を認識することなく通信範囲から外れてしまう可能性が増大する。また、ネットワークに入ってくる新規の通信装置の通信期間がウィンドウ２３２０内に収まらない場合、これら新規の通信装置は認識されない。

本発明の第３の実施形態による、この問題に対する１つの解決方法が図２４に示される。図２４のタイミング図２４００は、通信期間を短縮してウィンドウ２４２０内で通信ができるようにした通信装置を示している。新規の通信装置をチェックするか、または既存の通信装置の損失を認識するために、通信装置がＭＤとして動作しているときに長い通信期間２４１０が時々使用される。この長い通信期間２４１０の後には、図６に示す低電力
通信デューティサイクル２４３０構造と、追加の短いＭＤ通信期間２４２０が続く。通信装置は、長い通信期間２４１０を除き基本的には第２実施形態の図１５に示すものと同じ低電力通信デューティサイクルフレーム構造を有する。

第３の実施形態の一例として、２秒の長い通信期間２４１０、２００ミリ秒の短い通信期間２４２０、２ミリ秒の通常の低通信デューティサイクルモードの通信期間が用いられる。長い通信期間２４１０の繰り返し周期は１５００秒であり、短い通信期間の繰り返し周期は３００秒であり、そして通常の通信期間の繰り返し周期は１秒である。この場合、デューティサイクルは約０．４％となる。

ここで記載される通信装置はＮｅｕＲＦｏｎ（登録商標）デバイスであっても、これと同様の動作特性を示す任意の適切な通信装置であってもよい。
本発明を好適な実施形態を参照しながら特殊な形態として示し、記載してきたが、この技術分野の当業者であれば、本発明の技術思想及び技術範囲を逸脱しない範囲において構成上細部に渡る種々の変更を成し得ることは明らかである。例えば、この技術分野の当業者であれば、本発明の技術思想及び技術範囲を逸脱しない範囲において、低電力通信装置は、物理的に接続された装置であっても無線式装置であってもよいことを理解することができよう。第１、第２、そして第３の好適な実施形態においては、シングルチャネル通信装置が第１、第２、そして第３の好適な実施形態の各々に含まれる。また好適な実施形態の各々においては、複数の通信装置のうちの１つの通信装置の送信スロット及び受信スロットは重ならない。３つのすべての実施形態において、デューティサイクルとは、通信装置が送信スロットまたは受信スロットのいずれかの状態にある時間の一部分であると定義される。また３つのすべての実施形態において、通信装置は、低通信デューティサイクルであって、低電力の無線式装置であるとしたが、再び繰り返すと、このような特性を有する装置である必要はない。

本発明を特殊な実施形態と関連する形で記載してきたが、これまでの記載を鑑みるに、この技術分野の当業者であれば、多くの選択肢、変形、置き換え、及び変更が可能であることは明らかである。したがって、本発明はそのような選択肢、変形及び変更もすべて添付の請求項の範囲内のものとして包含するものである。

先行技術による低通信デューティサイクルフレーム構造。先行技術による低電力通信装置ネットワーク。本発明による低電力装置の内部機能を示すブロック図。本発明の第１実施形態による複数の低電力装置及び１つの専用仲介装置（ＭＤ）を含むネットワーク。本発明の第１実施形態による専用ＭＤの内部機能。本発明による低電力装置の低通信デューティサイクルフレーム構造。本発明の第１実施形態による専用ＭＤの高通信デューティサイクルフレーム構造。本発明の第１実施形態による専用ＭＤ動作のフローチャート。本発明の第１実施形態による、クエリーが通信リクエストよりも遅れて生じるときの２つの低電力装置と１つの専用ＭＤとの間の通信のタイミング図。本発明の第１実施形態による、クエリーが通信リクエストよりも遅れて生じるときの２つの低電力装置と１つの専用ＭＤとの間の通信のフローチャート。本発明の第１実施形態による、クエリーが通信リクエストよりも早く生じるときの２つの低電力装置と１つの専用ＭＤとの間の通信のタイミング図。本発明の第１実施形態による、クエリーが通信リクエストよりも早く生じるときの２つの低電力装置と１つの専用ＭＤとの間の通信のフローチャート。本発明の第２実施形態による複数の低電力装置及び追加された１つのＭＤとして機能する低電力装置を含むネットワーク。本発明の第２実施形態によるＭＤとして動作する低電力装置の内部機能。本発明の第２実施形態によるＭＤとして機能する低電力装置の低通信デューティサイクルフレーム構造。本発明の第２実施形態による、クエリーが通信リクエストよりも遅れて生じるときの２つの低電力装置とＭＤとして動作する第３低電力装置との間の通信のタイミング図。本発明の第２実施形態による、クエリーが通信リクエストよりも遅れて生じるときの２つの低電力装置とＭＤとして動作する第３低電力装置との間の通信のフローチャート。本発明の第２実施形態による、クエリーが通信リクエストよりも早く生じるときの２つの低電力装置とＭＤとして動作する第３低電力装置との間の通信のタイミング図。本発明の第２実施形態による、クエリーが通信リクエストよりも早く生じるときの２つの低電力装置とＭＤとして動作する第３低電力装置との間の通信のフローチャート。本発明の第２実施形態による、競合回避方法を使用しないときのＭＤとして動作する２つの低電力装置間の競合を示すタイミング図。本発明の第２実施形態による、ＭＤとして動作する２つの低電力装置間の競合を回避する競合回避方法を示すタイミング図。本発明の第２実施形態による競合回避方法フローチャート。本発明の第３の実施形態による、各装置がＭＤとして動作可能な低電力装置を含む小規模ネットワークにおけるマルチアクセス方法のタイミング図。本発明の第３の実施形態による、各装置がＭＤとして動作可能な低電力装置を含む小規模ネットワークにおけるマルチアクセス方法の低通信デューティサイクルフレーム構造。

Claims

非同期ネットワークにおける前記複数の通信装置間の通信を仲介すべく動作する複数の通信装置のうちの第１通信装置であって、
処理要素と、
前記処理要素に接続され該処理要素によって制御される受信機と、該受信機は前記複数の通信装置のうちの第２通信装置が送信するメッセージが前記複数の通信装置のうちの第３通信装置によって受信されないときに、前記第１通信装置の仲介通信期間中に前記第２通信装置からの通信リクエストを受信することと、前記通信リクエストは前記第２通信装置から送信され、前記第２通信装置及び第３通信装置間の通信を容易にするために有用となるコンタクト情報を含むことと、
前記処理要素に接続された送信機と、該送信機は前記受信機が前記第３通信装置からクエリーを受信することに呼応して前記第３通信装置に前記コンタクト情報を送信することとを有する第１通信装置。
前記仲介通信期間は１つの受信スロット及び１つの送信スロットをさらに有する請求項１記載の装置。
前記第１通信装置の前記仲介通信期間は前記第２通信装置の第１スリープ期間及び前記第３通信装置の第２スリープ期間よりも長い請求項１記載の装置。
前記通信リクエストの前記コンタクト情報を保存すべく動作するストレージ要素をさらに有する請求項１記載の装置。
前記受信機が受信する前記コンタクト情報は、前記第２通信装置の第１識別子、前記第３通信装置の第２識別子、及び前記第２通信装置のタイミングスロット情報を含む請求項１記載の装置。
前記通信リクエストは前記メッセージをさらに含む請求項１記載の装置。
前記第１通信装置の前記仲介通信期間は、前記第２通信装置から前記通信リクエストを受信し、かつ前記コンタクト情報を前記第３通信装置に送信するために十分な長さを有する請求項１記載の装置。
前記通信リクエストは前記第２通信装置から前記第３通信装置への前記メッセージをさらに含む請求項１記載の装置。
前記第１通信装置は無線装置であり、前記受信機及び前記送信機は無線式である請求項１記載の装置。
前記第１通信装置は、前記複数の通信装置のうちの前記第２通信装置及び第３通信装置の通信範囲内にある請求項９記載の装置。
前記第１通信装置は、仲介モードにおいては前記仲介通信期間中に前記第２通信装置及び第３通信装置間の通信を仲介するように動作し、通常動作モードにおいては前記第２通信装置及び第３通信装置間の通信を仲介するようには動作しない請求項１記載の装置。
前記第１通信装置の起動時に、前記処理要素は前記第１通信装置の初期タイミングオフセットをランダムに設定する請求項１１記載の装置。
前記初期タイミングオフセットは前記第１通信装置のクロック位相に対して設定される請求項１２記載の装置。
前記第１通信装置の前記処理要素は複数の通信サイクルのうちの１つの通信サイクルの期間をランダムに設定し、前記１つの通信サイクルの期間は、前記仲介モード中の前記仲介通信期間と、前記通常動作モード中の複数の通常通信期間及び複数のスリープ期間とを含む請求項１１記載の装置。
前記複数の通常通信期間は前記複数のスリープ期間によって分離される請求項１４記載の装置。
前記複数の通信サイクルの各々の期間は前記処理要素によってランダムに設定される請求項１４記載の装置。
前記仲介モードにおいて、前記処理要素は前記仲介通信期間の開始時に前記第１通信装置の前記送信機にアナウンスメントメッセージを送信させる請求項１１記載の装置。
前記第１通信装置の前記受信機が前記仲介通信期間中に前記アナウンスメントメッセージを受信すると、前記送信機はアラームメッセージを送信することにより応答する請求項１１記載の装置。
非同期ネットワークの複数の通信装置のうちの第１通信装置及び第２通信装置の間の通信を仲介する方法であって、
複数の通信装置のうちの前記第１通信装置が送信する第１メッセージが前記複数の通信装置のうちの第２通信装置により受信されなかったことを表すとともに、前記第１通信装置及び第２通信装置間の通信を容易にするために有用となるコンタクト情報を含む通信リクエストを受信する工程と、
前記通信リクエストの受信に応答して、肯定応答メッセージを送信する工程と、
前記第２通信装置に向けられるメッセージが受信されなかったかどうかについて問い合わせるクエリーを受信する工程と、
前記クエリーの受信に応答して、前記コンタクト情報を含む再生メッセージを送信する工程とを含む方法。
第１通信装置が非同期ネットワークの複数の通信装置のうちの第２通信装置及び第３通信装置の間の通信を仲介する方法であって、
前記第１通信装置の複数の通信サイクルのうちの１つであって、前記第１通信装置の仲介モード中の仲介通信期間と、前記第１通信装置の通常動作モード中の複数の通常通信期間及び複数のスリープ期間とを含む通信サイクルの期間をランダムに設定する工程と、
前記第１通信装置は前記仲介通信期間のうちの受信期間中に、第２通信装置が送信するメッセージが前記第３通信装置により受信されなかったことを表すとともに、前記第２通信装置及び第３通信装置間の通信を容易にするために有用となるコンタクト情報を含む通信リクエストを受信する工程と、
前記通信リクエストの受信に応答して、前記第１通信装置が肯定応答メッセージを送信する工程と、
前記第１通信装置が前記第３通信装置に向けられるメッセージが受信されなかったかどうかについて問い合わせるクエリーを受信する工程と、
前記クエリーの受信に応答して、前記第１通信装置が前記コンタクト情報を含む再生メッセージを送信する工程とを含む方法。
前記１つの通信サイクルの前記期間は前記第１通信装置の処理要素によってランダムに設
定される請求項２０記載の方法。
前記複数の通常通信期間は前記複数のスリープ期間によって分離される請求項２０記載の方法。
前記複数の通信サイクルの各々の期間は前記処理要素によってランダムに設定される請求項２０記載の方法。
前記第１通信装置の起動時に、前記第１通信装置の初期タイミングオフセットをランダムに設定する工程をさらに含む請求項２０記載の方法。
前記初期タイミングオフセットは前記第１通信装置のクロック位相に対して設定される請求項２４記載の方法。
前記第１通信装置が前記仲介通信期間の開始時にアナウンスメントメッセージを送信する工程をさらに含む請求項２０記載の方法。
前記第１通信装置が前記仲介通信期間中にアナウンスメントメッセージを受信した場合に、これに応答して前記第１通信装置がアラームメッセージを送信する工程をさらに含む請求項２０記載の方法。
複数の通信ネットワーク装置と、前記複数の通信ネットワーク装置間の通信を仲介すべく動作する１つの仲介装置（ＭＤ）とを有する非同期ネットワークでの動作に適した通信装置であって、
処理要素と、
前記処理要素によって制御される送信機と、
前記処理要素によって制御される受信機とを備え、
前記通信装置が送信する第１メッセージが前記複数の通信ネットワーク装置のうちの１つの通信ネットワーク装置によって受信されないとき、前記送信機は前記通信装置の第１通信期間中に、前記通信装置と前記通信ネットワーク装置との間の通信を容易にするために有用となるコンタクト情報を含む通信リクエストを送信し、前記送信機が送信した前記通信リクエストが前記ＭＤにより受信された場合、前記受信機が前記第１通信期間に続く前記通信装置の第２通信期間中に肯定応答メッセージを受信し、
前記通信装置がスリープ期間から復帰したとき、前記送信機が第３通信期間中に、前記通信装置が前記通信装置に送信された第２メッセージを受信できなかったかどうかを問い合わせるクエリーを送信し、前記第３通信期間に続く前記通信装置の第４通信期間中に、前記受信機が前記通信装置が前記第２メッセージを受信し易くするコンタクト情報を含む再生メッセージを受信する装置。
前記受信機が前記肯定応答メッセージを受信することにより、後続の通信期間中に前記送信機に前記通信リクエストを再送信させない請求項２８記載の装置。
前記受信機が受信する前記再生メッセージは前記ＭＤによって送信される請求項２８記載の装置。
通信装置が非同期ネットワークの複数の通信ネットワーク装置及び仲介装置（ＭＤ）と対話する方法であって、
前記通信装置が送信する第１メッセージが前記複数の通信ネットワーク装置のうちの１つの通信ネットワーク装置によって受信されない場合に、
前記通信装置の第１通信期間中に、前記通信装置と前記通信ネットワーク装置との間の通信を容易にするために有用となるコンタクト情報を含む通信リクエストを送信する工程と、
前記通信リクエストが前記ＭＤによって受信された場合に、前記肯定応答メッセージを受信することにより後続の通信期間中に前記通信装置に前記通信リクエストを再送信させないように、前記第１通信期間に続く前記通信装置の第２通信期間中に肯定応答メッセージを受信する工程と、
前記通信装置がスリープ期間から復帰した場合に、
前記通信装置に向けられた第２メッセージを前記通信装置が受信できなかったどうかについて問い合わせるクエリーを第３通信期間中に送信する工程と、
前記第３通信期間に続く前記通信装置の第４通信期間中に、前記通信装置による前記第２メッセージの受信を容易にするコンタクト情報を含む再生メッセージを受信する工程とを含む方法。
複数の通信ネットワーク装置と、前記複数の通信ネットワーク装置間の通信を仲介すべく動作する１つの仲介装置（ＭＤ）とを有する非同期ネットワークでの動作に適した通信装置であって、
処理要素と、
前記処理要素によって制御される送信機と、
前記処理要素によって制御される受信機とを備え、
前記通信装置が送信するメッセージが前記複数の通信ネットワーク装置のうちの１つの通信ネットワーク装置によって受信されない場合に、前記送信機は前記通信装置の第１通信期間中に、前記通信装置と前記通信ネットワーク装置との間の通信を容易にするために有用となるコンタクト情報を含む通信リクエストを送信し、前記送信機が送信した前記通信リクエストが前記ＭＤによって受信された場合に、前記受信機が前記第１通信期間に続く前記通信装置の第２通信期間中に肯定応答メッセージを受信する装置。
前記受信機が前記第１肯定応答メッセージを受信することにより、後続の通信期間中に前記送信機に前記通信リクエストを再送信させない請求項３２記載の装置。
通信装置が非同期ネットワークの複数の通信ネットワーク装置及び１つの仲介装置（ＭＤ）と対話する方法であって、
前記通信装置が送信するメッセージが前記複数の通信ネットワーク装置のうちの一つであって、前記メッセージの宛先である通信ネットワーク装置によって受信されない場合に、
前記通信装置の第１通信期間中に、前記通信装置と前記通信ネットワーク装置との間の通信を容易にするために有用となるコンタクト情報を含む通信リクエストを送信する工程と、
前記通信リクエストが前記ＭＤによって受信された場合に、前記第１通信期間に続く前記通信装置の第２通信期間中に肯定応答メッセージを受信して、前記第１肯定応答メッセージを受信することにより後続の通信期間中に前記送信機に前記通信リクエストを再送信させないようにする工程とを含む方法。
複数の通信ネットワーク装置と、前記複数の通信ネットワーク装置間の通信を仲介すべく動作する１つの仲介装置（ＭＤ）とを有する非同期ネットワークでの動作に適した通信装置であって、
処理要素と、
前記処理要素によって制御される送信機と、
前記処理要素によって制御される受信機とを備え、
前記通信装置がスリープ期間から復帰した場合に、前記送信機が第１通信期間中に、前記通信装置が複数の通信ネットワーク装置のうちの特定の装置から前記通信装置に送信されたメッセージを受信できなかったかどうかを問い合わせるクエリーを送信し、前記第１通信期間に続く前記通信装置の第２通信期間中に、前記受信機が前記特定の装置から送信された前記メッセージの受信を容易にするために、前記通信装置が前記特定の装置と同期できるようにするコンタクト情報を含む再生メッセージを受信する装置。
前記受信機が受信する再生メッセージは前記ＭＤによって送信される請求項３５記載の装置。
通信装置が非同期ネットワークの複数の通信ネットワーク装置及び１つの仲介装置（ＭＤ）と対話する方法であって、
スリープ期間から復帰する工程と、
第１通信期間中に、前記通信装置が前記複数の通信装置のうちの特定の装置から前記通信装置に送信されたメッセージを受信できなかったかどうかを問い合わせるクエリーを送信する工程と、
前記第１通信期間に続く前記通信装置の第２通信期間中に、前記特定の装置からの前記メッセージの受信を容易にするために、前記通信装置と前記特定の装置との同期のためのコンタクト情報を含む再生メッセージを受信する工程とを含む方法。
複数の通信装置のうちの第１通信装置及び第２通信装置と、
前記複数の通信装置間の通信を仲介すべく動作する１つの仲介装置（ＭＤ）とを備え、
前記第１通信装置が送信するメッセージが前記第２通信装置によって受信されない場合に、前記第１通信装置が前記ＭＤに通信リクエストを送信し、前記通信リクエストに応答して前記ＭＤが肯定応答メッセージを前記第１通信装置に送信し、前記第２通信装置がスリープ期間から復帰したときにクエリーを前記ＭＤに送信し、前記ＭＤが前記クエリーに応答して前記第２通信装置に前記第１通信装置及び第２通信装置の間の通信を容易にするコンタクト情報を含む再生メッセージを送信し、前記第１通信装置と第２通信装置との通信が同期される通信期間中に、前記第１通信装置が前記メッセージを前記第２通信装置に送信する、非同期通信ネットワーク。
非同期ネットワークの複数の通信装置と１つの仲介装置（ＭＤ）との間の通信を仲介する方法であって、
前記複数の通信装置のうちの第１通信装置が送信するメッセージが前記複数の通信装置のうちの第２通信装置によって受信されない場合に、通信リクエストを前記ＭＤに送信する工程と、
前記通信リクエストに応答して、前記ＭＤが肯定応答メッセージを前記第１通信装置に送信する工程と、
スリープ期間から復帰したときに、前記第２通信装置がクエリーを前記ＭＤに送信する工程と、
前記クエリーに応答して、前記ＭＤが前記第１通信装置及び第２通信装置の間の通信を容易にするコンタクト情報を含む再生メッセージを前記第２通信装置に送信する工程と、
通信期間中に前記コンタクト情報を使用して前記第１通信装置及び第２通信装置の間の通信を同期させる工程と、
前記通信期間中に、前記第１通信装置が前記メッセージを前記第２通信装置に送信する工程とを含む方法。
複数の通信装置のうちの第１通信装置及び第２通信装置と、
前記複数の通信装置間の通信を仲介すべく動作する１つの仲介装置（ＭＤ）とを備え、
前記第１通信装置の第１通信期間中に、前記第１通信装置が送信するメッセージが前記第２通信装置によって受信されない場合に、前記第１通信装置の第２通信期間中に、前記第１通信装置が通信リクエストを前記ＭＤに送信し、前記第１通信装置の第３通信期間中に、前記ＭＤが肯定応答メッセージを前記第１通信装置に送信し、スリープ期間から復帰したときに、前記第２通信装置が前記第２通信装置の第１通信期間中にクエリーを送信し、前記第２通信装置の第２通信期間中に、前記ＭＤが前記第１通信装置及び第２通信装置の間の通信を容易にするコンタクト情報を含む再生メッセージを前記第２通信装置に送信し、前記第２通信装置の第３通信期間に同期された前記第１通信装置の第４通信期間中に、前記第１通信装置が前記コンタクト情報を使用して前記メッセージを前記第２通信装置に送信する、非同期通信ネットワーク。
前記第１通信装置が前記肯定応答メッセージを受信することにより、前記第１通信装置の後続の通信期間中に前記第１通信装置に前記通信リクエストを再送信させない請求項４０記載のネットワーク。
前記第２通信装置の前記第１期間は前記第１通信装置の前記第２通信期間の前に発生する請求項４０記載のネットワーク。
前記第２通信装置の前記第１期間は前記第１通信装置の前記第２通信期間の後に発生する請求項４０記載のネットワーク。
前記ＭＤは前記複数の通信ネットワーク装置の各通信装置のスリープ期間よりも長い通信期間を有する請求項４０記載のネットワーク。
非同期通信ネットワークの複数の通信装置と１つの仲介装置（ＭＤ）との間の通信を仲介する方法であって、
前記複数の通信装置のうちの第１通信装置が送信するメッセージが、前記第１通信装置の第１通信期間中に前記複数の通信装置のうちの第２通信装置によって受信されない場合に、前記第１通信装置の第２通信期間中に、前記第１通信装置が通信リクエストを前記ＭＤに送信する工程と、
前記通信リクエストに応答して、前記ＭＤが前記第１通信装置の第３通信期間中に肯定応答メッセージを前記第１通信装置に送信する工程と、
スリープ期間から復帰したときに、前記第２通信装置が前記第２通信装置の第１通信期間中にクエリーを前記ＭＤに送信する工程と、
前記クエリーに応答して、前記ＭＤが前記第２通信装置の第２通信期間中に前記第１通信装置及び第２通信装置の間の通信を容易にするコンタクト情報を含む再生メッセージを前記第２通信装置に送信する工程と、
前記第１通信装置の第４通信期間と前記第２通信装置の第３通信期間の間に、前記コンタクト情報を使用して前記第１通信装置及び第２通信装置の間の通信を同期させる工程と、
前記第１通信装置の前記第４通信期間と前記第２通信装置の前記第３通信期間の間に、前記第１通信装置が前記第２通信装置に前記メッセージを送信する工程とを含む方法。
複数の通信装置を備え、前記複数の通信装置の各々は複数の通信サイクルを有し、仲介モードにおいては仲介通信期間中に前記複数の通信装置間の通信を仲介すべく動作し、通常動作モードにおいては前記複数の通信装置間の通信を仲介する動作を行なわず、前記複数の通信サイクルの各通信サイクルは前記仲介モード中の仲介通信期間と、前記通常動作モード中の複数の通常通信期間及び複数のスリープ期間を含み、
前記仲介モードに入ると、前記複数の通信装置のうちの第１通信装置が前記第１通信装置の前記複数の通信サイクルのうちの第１通信サイクルの期間をランダムに設定し、前記仲介モードにおける前記第１通信サイクルの前記仲介通信期間の開始時にアナウンスメントメッセージを送信する工程と、
前記複数の通信装置のうちの第２通信装置が送信するメッセージが前記複数の通信装置のうちの第３通信装置によって受信されない場合に、前記第２通信装置が通信リクエストを前記第１通信装置に送信し、前記第１通信装置が前記通信リクエストに応答して肯定応
答メッセージを前記第２通信装置に送信し、前記第３通信装置がスリープ期間から復帰すると、クエリーを前記第１通信装置に送信し、前記クエリーに応答して、前記第１通信装置が前記第２通信装置及び第３通信装置の間の通信を容易にするコンタクト情報を含む再生メッセージを前記第３通信装置に送信し、前記第２通信装置及び前記第３通信装置の通信が同期される同期通信期間中に、前記第２通信装置が前記メッセージを前記第３通信装置に送信する、非同期通信ネットワーク。
前記同期通信期間の後、前記第２通信装置の後続の通信サイクルの期間がランダムに設定され、前記第３通信装置の後続の通信サイクルの期間がランダムに設定される請求項４６記載のネットワーク。
前記複数の通信装置のうちの第４通信装置が前記第４通信装置の第２通信サイクル中に前記アナウンスメントメッセージを受信することに応答して、前記第４通信装置は該第４通信装置の前記仲介通信期間の送信期間中にアラームメッセージを送信して前記第１通信装置の前記仲介通信期間中の前記第１通信装置による送信を前記第４通信装置が送信を完了する後まで遅延させる請求項４６記載のネットワーク。
前記第１通信装置の起動時に、前記第１通信装置の初期タイミングオフセットがランダムに設定される請求項４６記載のネットワーク。
前記初期タイミングオフセットは前記第１通信装置のクロック位相に対して設定される請求項４９記載のネットワーク。
前記複数の通常通信期間は前記複数のスリープ期間によって分離される請求項４６記載のネットワーク。
前記複数の通信サイクルの各々の期間は前記第１通信装置の処理要素によってランダムに設定される請求項４６記載のネットワーク。
前記複数の通信装置に含まれる通信装置の各々の前記通信サイクルの前記仲介通信期間はそれぞれＴ_Ｗ秒内である請求項４６記載のネットワーク。
前記期間Ｔ_Ｗは前記非同期ネットワークにおける前記複数の通信装置に含まれる通信装置の数によって決定される請求項５３記載のネットワーク。
前記複数の通信装置のうちの一つ以上の装置の各仲介通信期間は、一つ以上の該当する通信サイクル中に周期的に配列された変化する期間である複数の仲介通信サブ期間を含む請求項４６記載のネットワーク。
非同期通信ネットワークの複数の通信装置間の通信を仲介する方法であって、
仲介モードに入ると、前記複数の通信装置のうちの第１通信装置が、該第１通信装置の複数の通信サイクルのうちの第１通信サイクルの期間をランダムに設定し、前記第１通信装置の前記仲介モードの仲介通信期間の開始時にアナウンスメントメッセージを送信する工程と、
前記複数の通信装置のうちの第２通信装置が送信するメッセージが前記複数の通信装置のうちの第３通信装置によって受信されない場合に、前記第２通信装置が前記第１通信装置の前記仲介通信期間中に通信リクエストを前記第１通信装置に送信する工程と、
前記通信リクエストの受信に応答して、前記第１通信装置が前記第１通信装置の前記仲介通信期間中に肯定応答メッセージを前記第２通信装置に送信する工程と、
前記第３通信装置がスリープ期間から復帰すると、クエリーを前記第１通信装置に送信
する工程と、
前記クエリーに応答して、前記第１通信装置が前記第３通信装置に前記第２通信装置及び第３通信装置の間の通信を容易にするコンタクト情報を含む再生メッセージを送信する工程と、
前記第２通信装置及び前記第３通信装置の通信が同期される同期通信期間中に、前記第２通信装置が前記メッセージを前記第３通信装置に送信する工程とを含む方法。
前記複数の通信装置のうちの第４通信装置が該第４通信装置の第２通信サイクル中に前記アナウンスメントメッセージを受信することに応答して、前記第４通信装置が該第４通信装置の前記仲介通信期間の送信期間中にアラームメッセージを送信して前記第１通信装置の前記仲介通信期間中の前記第１通信装置による送信を、前記第４通信装置が送信を完了する後まで遅延させる請求項５６記載の方法。