JP4921461B2 - ＭＢＯＡ（ＭｕｌｔｉｂａｎｄＯＦＤＭＡｌｌｉａｎｃｅ）超広帯域（ＵＷＢ）システムにおけるＢＰマージャの自動キャンセル - Google Patents

Description

本発明は、ＭＢＯＡ（Multiband OFDM Alliance）超広帯域（ＵＷＢ）システムにおけるＢＰマージャの自動キャンセルに関する。

（関連出願の相互参照）

この出願は、本発明は、２００５年５月３１日付け出願の仮出願シリアル番号第６０／６８５，９３１号の恩典を請求するものであり、その教示内容は、参照によりここに組み込まれるものである。

無線通信帯域幅は、無線媒体を有線及び光ファイバの手段に対する成長可能な代替えにするチャネル変調技術の発達に伴い益々増大している。それ故、データ及び音声通信における無線接続機能の使用が増大し続けている。こうした装置には、幾つか例を挙げると、移動電話機や、無線ネットワーク（例えば無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮＳ））における携帯型コンピュータ、無線ネットワークにおけるオーディオ／ビジュアルストリーミング、ビデオ／オーディオ電話通信及び固定型コンピュータ、並びに携帯型ハンドセットがある。

各無線ネットワークは、媒体アクセス制御（ＭＡＣ；Medium Access Control）サブレイヤ及び物理（ＰＨＹ；Physical）レイヤなどの多数のレイヤ及びサブレイヤを含む。このＭＡＣレイヤは、開放型システム間相互接続（ＯＳＩ；Open System Interconnection）スタックにおけるデータリンクレイヤ（Data Link layer）の２つのサブレイヤのうちの下にある方である。このＭＡＣレイヤは、同じ無線媒体への同時アクセスを必要とする沢山のユーザの間の協調をなすものである。

当該ＭＡＣレイヤプロトコルは、ネットワーク内のユーザにより共用される放送媒体へのアクセスを管理する沢山の規則を含む。知られているように、幾つかの異なる多重アクセス技術（しばしばＭＡＣプロトコルと呼ばれている）は、当該ＭＡＣレイヤを管理するプロトコル内で動作するように規定されたものである。これは、限定はしないが、キャリア検知多重アクセス（ＣＳＭＡ；Carrier Sensing Multiple Access）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ；Frequency Division Multiple Access）及び時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ；Time Division Multiple Access）を含む。

音声及びデータトラフィックの制御における大幅な改善を見越した規格及びプロトコルにより、異なるネットワークに属する装置が同期及び通信を行う必要性が増してきている。現在のＵＷ ＢＭＡＣプロトコルは、外部の装置（すなわち、異なるネットワークに属する装置）を検出する装置が、ビーコン期間（ＢＰ；beacon period）スイッチ情報要素（ＩＥ；information element）をそのビーコンに含み、その隣のものが、当該外部のネットワークの存在を知り、協調した態様でそれらビーコンを再配置するようにその装置に従うことができるようにすることを必要とする。この態様において、第１のネットワークにおける装置は、第２のネットワークの装置とそれらのビーコン期間開始時間（ＢＰＳＴ；Beacon Period Start Time）を同期化するので、各々が、共通のＭＡＣ情報を含むビーコンを聴き取り受信する。図１は、２つの外部ネットワーク１及び２をそれぞれ示している。ネットワーク１における装置Ａは、ネットワーク２における装置Ｄの存在を検出すると、そのネットワーク１のビーコン期間をネットワーク２のビーコン期間とマージすることを要求しうる。装置Ａは、そのビーコンにおいてＢＰスイッチＩＥを含むことになり、それを、マージの意志を伝えるために装置Ｂ及びＣに送る。例えば、装置Ｂ及びＣは、装置ＡからのＢＰスイッチＩＥに応じてネットワーク２における装置と同期をとるためにそれらのＢＰＳＴを変更することになる。したがって、ネットワーク１における装置Ａ，Ｂ及びＣは、それらのビーコン期間をネットワーク２のものとマージしており、両方のネットワークにおける装置は、マージされたビーコン期間においてビーコンを送ることになる。

ＷｉＭｅｄｉａウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）ＭＡＣ１．０（ＥＣＭＡ規格３６８として発行）は、異なるビーコン期間開始時間（ＢＰＳＴ）を有する装置が共にマージすること（すなわち、同じＢＰＳＴを用いること）を、互いの範囲に入るときに必要とし、クロック同期を維持するようにしている。合意のマージ処理を確実にするために、外部装置のスーパーフレームの後半におけるＢＰＳＴを持つ装置は、それらの新しいＢＰＳＴとして当該外部装置のＢＰＳＴを用い、図２に示されるようにそれらのビーコンを再配置するのがよい。ビーコン期間のこの二次元表示は、マージの前に、スーパーフレーム図２０において装置Ａ，Ｂ及びＣの各々は、装置Ｇ，Ｄ，Ｇ，Ｅ，Ｉ及びＦのＢＰＳＴにより規定されるようなスーパーフレームの中央において生じるＢＰＳＴを有する。しかしながら、マージ後は、スーパーフレーム図２１において示されるように、装置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ及びＩは、同じＢＰＳＴを用い、それらのビーコンを再配置して各々がそのビーコン期間を同時に開始するようにしている。

しかしながら、ビーコン期間の再配置の遷移の間は、装置は、規格により要求されているように再配置処理を停止することを決定することもある。これは、タイムアウト動作、信号強度の悪化、又は２つのネットワークの同期を望ましくないものとする他の何らかのタイプの妨害によるものである可能性がある。ＢＰＳＴの再配置を差し控えるような決定も、ネットワークにおいて他の参加する装置により受信されなければならない。例えば、図１を再び参照すると、装置Ａは、そのＢＰＳＴをネットワーク２のものとマージするようそれを望ましいものと認識したが、装置Ｄがもはや応答しないことを検出する。装置Ａが既にネットワーク１における他の装置にＢＰスイッチＩＥを送信したならば、最小の実現経費で協調した態様でビーコン再配置を停止するよう参加している装置に明確に通知することによりそれらのＢＰＳＴを変えないように装置Ｂ及びＣにともかくも警報する必要がある。

ＵＷＢ１．０スペックによる現行の調整されたＢＰマージアルゴリズムを用いてビーコン再配置を停止するために、装置は、最も大きいＢＰＳＴオフセット値によりＢＰスイッチＩＥにより示される外部ＢＰにそのビーコンを再配置しなければならない。現在の規格に基づく出来る限り大きなＢＰＳＴオフセット値は、図２に示されるようなスーパーフレーム時間の半分であり、３２７６８マイクロ秒である。

進行中のビーコン再配置処理を停止することを決める装置のために、厳密に１スーパーフレームの時間相当の６５５３６マイクロ秒に設定されたＢＰＳＴオフセット値のＢＰスイッチＩＥを含むことができる。このような値はＢＰスイッチＩＥにおいて確認される可能なＢＰＳＴオフセット値よりも大きいので、ＢＰＳＴオフセット＝６５５３６を持つＢＰスイッチＩＥを受信する他の全ての装置は、それらのビーコンを、このＢＰスイッチＩＥにより示される外部ネットワークＢＰに再配置することになる。幸運にも、この外部ネットワークＢＰは、厳密に、ＢＰＳＴが厳密に１スーパーフレーム離れたものなので、当該装置（すなわち図１ではＢ及びＣ）が用いている同じＢＰである。したがって、これら装置が依然として「自分のビーコンの再配置」をなしているものの、そのような再配置は、ビーコン再配置処理を停止することに等価なものである。この処理は、進行中のビーコン再配置を停止するために行うべき付加的な処理の必要性を見越すものではない。

図３は、ＢＰマージャをキャンセルする方法を示している。ステップ３００において、外部ネットワークを検出しそのネットワークにおける他の装置に初めにＢＰスイッチＩＥを転送した装置は、依然としてマージが望まれているかどうかを判定する。望まれたままである場合、装置は、ＵＷＢ１．０スペックに規定されているようにステップ３０６におけるマージャを開始する。しかし、装置がステップ３００においてもはやＢＰをマージすることが望まれていないと判定した場合には、装置はステップ３０１に進む。この決定は、例えば、タイムアウト動作、信号強度の悪化、又は装置が外部ネットワークから或る特定の品質の信号を受信しないことになる他の何らかのタイプの妨害に基づくものとすることができる。これが生じると、ステップ３０１においては、装置は、スーパーフレームの長さに等しいＢＰＳＴオフセットを含むＢＰスイッチＩＥを発生する。

図４に示されるように、ビーコンフレーム４００内にＢＰスイッチＩＰが存在する。このビーコンフレームは、例えば、ＭＡＣヘッダ４０１、ビーコンパラメータ４０２、情報要素４０３〜４０４及びフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ）４０５を含むことができる。ＭＡＣヘッダ４０１は、媒体アクセス制御に関する情報を含む。ビーコンパラメータ４０２は、ビーコンに関する情報（すなわち、周期、周波数、持続期間）を含む。情報要素４０３，４０４は、当該ビーコン期間の間に搬送された制御又は管理情報を含む。ＦＣＳ４０５は、フレームがデータ破損状態になっているかどうかをチェックする。これは、エラー検出コードにより構成され、ビーコンフレームが正しく受信されていない時期を検出する。

フォーマットＩＥ４０３，４０４の一例は、図５において示されるようなＢＰスイッチＩＥフォーマット５００である。ＢＰスイッチＩＥフレームフォーマット５００は、情報要素のタイプを識別する要素ＩＤフィールド５０１を含む。長さフィールド５０２は、ＢＰスイッチＩＥの長さ及びどれ程の情報がそれに含まれるかを記述する。ＢＰムーブカウントダウンフィールド５０３は、装置がそのＢＰを移動させるタイミングに関しての情報を含む。ビーコンスロットオフセットフィールド５０４は、新しいビーコン期間における何個のスロットによって装置がその現在のビーコンスロットをオフセットするべきかに関する情報を含む。ＢＰＳＴオフセットフィールド５０５は、装置がそのＢＰＳＴをオフセットすべきであるところの時間期間についての情報を含む。

進行中のビーコン再配置処理を停止するため、図３のステップ３０１におけるＢＰスイッチＩＥを発生する装置は、ＢＰスイッチＩＥ５００においてＢＰＳＴオフセットフィールド５０５を６５５３６に、ビーコンスロットオフセットフィールド５０４を０に設定することになる。この組み合わせは、厳密に、ビーコンスロットにおける変更を伴うことなく１スーパーフレームに等しい時間である。この装置は、ステップ３０２においてそのビーコンにおけるＢＰスイッチＩＥを送信する。ステップ３０３において、当該ネットワークにおける第２の装置は、ビーコンを受信する。ステップ３０４において、受信した前のビーコンにおけるＢＰスイッチＩＥの値をステップ３０３において受信したばかりのビーコン（例えば、現在のスーパーフレームの間に受信したビーコン）におけるＢＰスイッチＩＥと比較する。ステップ３０３において受信したＢＰスイッチＩＥが、受信した前のビーコンにおけるＢＰスイッチＩＥよりも小さい場合、当該第２の装置は、ステップ３００に戻ることになる。

ビーコン再配置処理は、敢えて当該第１の装置により停止させられた場合、ＢＰオフセットを、前のビーコンのＢＰスイッチＩＥにおいて判明される可能なＢＰＳＴオフセット値よりも大きい値である６５５３６に設定することになる。第２の装置は、ＢＰＳＴオフセット＝６５５３６を持つＢＰスイッチＩＥを受信する場合、そのビーコンをステップ３０５においてこのＢＰスイッチＩＥにより示されるＢＰに再配置することになる。幸いにも、ＢＰは、ＢＰＳＴが厳密に１スーパーフレーム隔てたものであるので、ビーコン再配置が開始する前に装置が用いていた同じＢＰである。したがって、第２の装置は、ステップ３０５においてそのビーコンを依然として再配置するものの、このような再配置は、ビーコン再配置処理を停止することに等しい。これは、進行中のビーコン再配置を停止するために必要な付加的処理の最小限の量である。また、この方法は、スーパーフレームの長さに関係なく適用される。例えば、スーパーフレーム長は、１秒未満又は２００ミリ秒未満とすることができる。

図３に示される方法を実行するための無線ネットワークは、図６に表される。無線ネットワーク１は、進行中のビーコン期間マージを停止する決定を行う装置Ａを含む。装置Ａは、カウンタ６００を含む。装置Ａは、外部ネットワークにおける装置の存在及びビーコン期間マージの呼び出しを検出すると、外部ネットワークが依然として通信のために利用可能であることを再びチェックすることができる。カウンタ６００は、装置Ａが外部ネットワークのヒアリングを再度行うのに長くかかるので、ビーコン期間マージが望まれないことを判定する。装置Ａは、プロセッサ６０１も含む。プロセッサ６０１は、進行中のビーコン期間マージをカウンタ６００に基づいて停止させるべきことを判定する。これを遂行するために、プロセッサ６０１は、スーパーフレーム長に等しいＢＳＰＴオフセットを持つビーコンスイッチＩＥを含むビーコンを発生する。装置Ａはまた、プロセッサ６０１により発生されたビーコンを送信するための送信器６０２を含む。

装置Ａは、進行中のビーコン期間マージを停止することの望ましさを認識するためネットワーク１内の装置としなくともよい。ネットワーク１における異なる装置が進行中のビーコン期間マージの停止を始動させる場合、装置Ａは、現在のスーパーフレームにおいて送信されるビーコンを記憶するためのメモリ６０３を含む。このビーコンは、停止動作を可能にするよう、到来するビーコンと比較されることになる（例えば図３のステップ３０４）。装置Ａはまた、ビーコンを受信する受信器６０４と、現在のスーパーフレームにおいて受信されたビーコンにおけるＢＰスイッチＩＥを読み取り、当該比較により入力のＢＰスイッチＩＥの値が記憶されたＢＰスイッチＩＥの値よりも大きいと判定される場合に、入力のＢＰスイッチＩＥに当該記憶されたＢＰスイッチＩＥを置き換えるプロセッサ６０５とを含む。プロセッサ６０１及び６０５は、同じプロセッサ又は異なるプロセッサとすることができる。

なお、本開示内容に鑑みれば、ここに記述した種々の方法及び装置は、効率的な媒体アクセスを達成するものとして知られ分散型無線ネットワークにおいて共有されるハードウェア及びソフトウェアにより実現可能である。さらに、様々な方法及びパラメータは、専ら例示により、限定する意味のない形で含まれるものである。本開示内容によれば、当業者は、添付の請求項の範囲内において、自分の技術やそうした技術を成し遂げるのに必要な機器を決めるのに様々な具体的装置及び方法を実現することができる。

装置が通信している２つの無線ネットワークを示す図。 ＢＰマージャ前のスーパーフレーム及びＢＰマージャ後のスーパーフレームを示す図。 ＢＰマージャをキャンセルする方法のフローチャート図。 ビーコンフレームを示す図。 ＢＰスイッチＩＥフォーマットを示す図。 複数の装置を伴う無線ネットワークを示す図。

Claims (6)

1. ビーコン期間マージをキャンセルする方法であって、
   少なくとも１つの第１の装置が、１スーパーフレームの長さに等しいＢＰＳＴオフセットを有する第１のＢＰスイッチＩＥを含むビーコンを送信し、
   少なくとも１つの第２の装置が前記ビーコンを受信し、
   当該受信したビーコンにおける前記第１のＢＰスイッチＩＥのＢＰＳＴオフセットの値を、当該受信したビーコンの前のビーコンにおける第２のＢＰスイッチＩＥのＢＰＳＴオフセットの値と比較し、
   当該比較により、前記第１のＢＰスイッチＩＥのＢＰＳＴオフセットの値が前記第２のＢＰスイッチＩＥのＢＰＳＴオフセットの値よりも大きいことが判定された場合に、前記第２のＢＰスイッチＩＥを前記第１のＢＰスイッチＩＥに置換し、
   前記第２の装置が、前記第１のＢＰスイッチＩＥを含むビーコンを、前記第１のＢＰスイッチＩＥにより示されるビーコン期間に再配置する、
   方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記１スーパーフレームの長さは、１秒未満である、方法。
3. 請求項１に記載の方法であって、前記１スーパーフレームの長さは、２００ミリ秒未満である、方法。
4. ビーコン期間マージのキャンセルを通信するための無線ネットワークであって、
   １スーパーフレームの長さに等しいＢＰＳＴオフセットを有するＢＰスイッチＩＥを含むビーコンを送信する第１のトランシーバと、
   前記ビーコンを受信するものであって、当該受信したビーコンにおける当該受信したＢＰスイッチＩＥのＢＰＳＴオフセットの値を、当該受信したビーコンの前のビーコンからの記憶されたＢＰスイッチＩＥのＢＰＳＴオフセットの値と比較し、当該比較により当該受信したＢＰスイッチＩＥのＢＰＳＴオフセットの値が当該記憶されたＢＰスイッチＩＥのＢＰＳＴオフセットの値よりも大きいことが判定される場合に、当該記憶されたＢＰスイッチＩＥを当該受信したＢＰスイッチＩＥと置き換える第２のトランシーバと、
   を有するネットワーク。
5. 請求項４に記載の無線ネットワークであって、前記ビーコンを伝搬するための複数の第３のトランシーバをさらに有するネットワーク。
6. ビーコン期間マージをキャンセルする装置であって、
   １スーパーフレーム長に等しいＢＰＳＴオフセットを有するＢＰスイッチＩＥを含むビーコンを発生するプロセッサと、
   前記ビーコンを送信する送信器と、
   前記ビーコンを受信する受信器と、
   当該受信したビーコンの前のビーコンを記憶するメモリと、
   当該メモリに記憶されたビーコンにおけるＢＰスイッチＩＥを読み取り、当該受信したビーコンにおけるＢＰスイッチＩＥのＢＰＳＴオフセットの値が当該メモリに記憶されたビーコンにおけるＢＰスイッチＩＥのＢＰＳＴオフセットの値よりも大きいと判定される場合に、前記メモリに記憶されたビーコンにおけるＢＰスイッチＩＥを当該受信したビーコンにおけるＢＰスイッチＩＥと置換するプロセッサと、
   を有する装置。

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