JP5259014B2 - コーディネータ装置を用いてボディエリアネットワークを管理するための方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、一般的にインプラント医療用通信システムの分野に関するもので、より具体的には、コーディネータ装置を用いてインプラント装置とオンボディ装置を含むボディエリアネットワークを管理するための方法及びシステムに関する。

現在、ボディエリアネットワーク(Body Area Network：ＢＡＮ)は、デバイスの間で通信を行うために短距離無線媒体を利用する。コーディネータ装置と呼ばれる中央ノード(centralized node)は、ピコネット通信を制御する。コーディネータ装置に接続された１セットのＢＡＮデバイスは、ピコネットを形成する。このＢＡＮデバイスは、医療制御システム、患者モニタリング、健康及びフィットネス、ゲーム、及びマルチメディアアプリケーションに応じるように使われる。このＢＡＮデバイスの一部は、人体に植え込まれてインプラント装置(Implant Device：ＩＭＤ)と称し、生体(人体)上に提供される他のＢＡＮデバイスはオンボディ装置(On-Body Device：ＯＢＤ)と称する。

ＢＡＮデバイスは、一般的に小さく、一定の電力供給接続を具備しない。ＢＡＮデバイスは、頻繁に再充電が不可能なバッテリーから電力の供給を受け、一部のＩＭＤに対しては全く再充電が不可能である。

電力が制限されるＩＭＤは、非常事態を感知して目覚める非常(emergency)イベントの場合を除き、ほとんどの場合にディープスリープモード(deep sleep mode)にあり、通信の開始前にウェイクアップ過程を必要とする。しかしながら、このＩＭＤに対するデータ通信段階は、僅か数秒のセッションの間に起きるので、ＩＭＤデバイスの寿命と比較すると、ほとんど無視してもよい。したがって、ウェイクアップ及び接続過程は、インプラント通信過程の主な部分である。さらに、ＩＭＤとの通信は、インプラント医療用通信システム(medical implant communication systems)に限定される一方で、ＯＢＤとの通信は、それに限定されず、超広帯域又は狭帯域信号を用いて遂行でき、それによってコーディネータ装置の動作の複雑性を増加させる。

したがって、上述した従来技術の問題点に鑑みて、本発明の目的は、コーディネータ装置を用いてインプラント装置とオンボディ装置を含むボディエリアネットワークを管理するための方法及びシステムを提供することにある。

上記のような目的を達成するために、本発明の一実施形態は、コーディネータ装置を用いてインプラント装置とオンボディ装置を含むボディエリアネットワークを管理するための方法及びシステムを提供する。

コーディネータ装置を用いてボディエリアネットワークで複数のインプラント装置を管理する方法の一例は、コーディネータ装置においてインプラント医療用通信サービス(ＭＩＣＳ)送受信器によってＭＩＣＳチャンネルを獲得するステップを有する。また、この方法は、非ＭＩＣＳ(non-ＭＩＣＳ)チャンネル内でインプラント装置にウェイクアップ過程を指示する信号を送信するステップを有する。さらに、上記方法は、ＭＩＣＳ送受信器によってインプラント装置にピコネットとの結合を指示する命令信号を送信するステップを有する。命令信号は、装置識別子を含む。また、上記方法は、インプラント装置への命令信号の送信に基づいてコーディネータ装置のＭＩＣＳ送受信器によって承認(acknowledgement)信号を受信するステップをさらに有する。承認信号は、セキュリティ制御フィールドを含む。また、上記方法は、セキュリティ制御フィールドに基づいてインプラント装置を認証するステップ、認証に基づいて暗号化及び復号化のうちの一つを遂行するステップ、再生保護を実行するステップ、及びデータフレームに対するインテグリティ保護を可能にするステップを含むセキュリティ手順を開始するステップを有する。また、上記方法は、開始に基づいてコーディネータ装置とインプラント装置との間でデータを交換するステップ、及び命令メッセージを送信してインプラント装置を分離するステップをさらに有し、命令メッセージは、ユニキャストメッセージ、マルチキャストメッセージ、及びブロードキャストメッセージのうちいずれか一つを含む。

ボディエリアネットワークにおいてコーディネータ装置を用いて複数のオンボディ装置を管理する方法の一例は、コーディネータ装置で送受信器によって通信チャンネルを獲得するステップを有する。上記方法は、オンボディ装置からコーディネータ装置情報に対する要求を受信するステップを有する。また、上記方法は、オンボディ装置からピコネットとの結合に対する接続要求(association request)を受信するステップを有する。接続要求は、一つ又はそれ以上のパラメータを含む。さらに、上記方法は、コーディネータ装置のために定義された複数の許可制御パラメータに基づいて接続要求を決定するステップを有する。また、上記方法は、この決定に基づいてメッセージ信号との接続要求を承認するステップを有し、メッセージ信号は、ピコネットでオンボディ装置に対する装置識別子を含む受諾メッセージ信号、及び接続要求を拒否するための理由を含む拒絶メッセージ信号のうちいずれか一つを含む。また、上記方法は、オンボディ装置を認証するステップ、認証に基づいて暗号化及び復号化のうちの一つを遂行するステップ、及びデータフレームに対してインテグリティ保護を可能にするステップのうちいずれか一つを含むセキュリティ制御フィールドに基づいてセキュリティ手順を開始するステップを有する。また、上記方法は、開始に基づいてコーディネータ装置とオンボディ装置との間でデータを交換するステップを有する。上記方法は、命令メッセージを送信してオンボディ装置を分離するステップを有し、命令メッセージは、ユニキャストメッセージ、マルチキャストメッセージ、及びブロードキャストメッセージのうちいずれか一つを含む。

システムの一例は、ボディエリアネットワークを含むシステムである。ボディエリアネットワークは、複数のインプラント装置、複数のオンボディ装置、及び複数のインプラント装置と通信するコーディネータ装置を含む。コーディネータ装置は、コーディネータ装置と複数のインプラント装置との間で信号とデータを交換するための通信インターフェースを含む。コーディネータ装置は、コーディネータ装置でインプラント医療用通信サービス(ＭＩＣＳ)送受信器によってＭＩＣＳチャンネルを獲得するために通信インターフェースと電子通信するプロセッサを含む。プロセッサは、非ＭＩＣＳチャンネルでウェイクアップ過程(process)を指示する信号をインプラント装置に送信する。また、プロセッサは、ＭＩＣＳ送受信器によってピコネットとの結合を指示する命令信号をインプラント装置に送信する。命令信号は、装置識別子を含む。また、プロセッサは、命令信号をインプラント装置に送信することに基づいてコーディネータ装置のＭＩＣＳ送受信器によって承認信号を受信する。承認信号は、セキュリティ制御フィールドを含む。また、プロセッサは、セキュリティ制御フィールドに基づいて、インプラント装置を認証し、認証に基づいて暗号化及び復号化の中の一つを遂行し、再生保護を遂行し、データフレームに対するインテグリティ保護を可能にするセキュリティ手順を開始する。プロセッサは、開始に基づいてコーディネータ装置とインプラント装置との間でデータを交換する。また、プロセッサは、命令メッセージを送信してインプラント装置を分離する。この命令メッセージは、ユニキャストメッセージ、マルチキャストメッセージ、及びブロードキャストメッセージのうちいずれか一つを含む。複数のオンボディ装置と通信するコーディネータ装置は、コーディネータ装置と複数のオンボディ装置との間で信号とデータを交換するための通信インターフェースを含む。コーディネータ装置は、コーディネータ装置内の送受信器によって通信チャンネルを獲得するために通信インターフェースと電子通信をする前記プロセッサを含む。プロセッサは、オンボディ装置からコーディネータ装置情報に対する要求を受信する。また、プロセッサは、オンボディ装置からピコネットとの結合に対する接続要求を受信する。接続要求は、一つ又はそれ以上のパラメータを含む。また、プロセッサは、コーディネータ装置に対して定義された複数の許可制御パラメータに基づいて接続要求を決定する。また、プロセッサは、決定に基づいてメッセージ信号で接続要求を承認する。メッセージ信号は、ピコネットでオンボディ装置に対する装置識別子を含む受諾メッセージ信号、及び前記接続要求を拒絶するための理由を含む拒絶メッセージ信号を含む。また、プロセッサは、セキュリティ制御フィールドに基づいて、オンボディ装置を認証し、認証に基づいて暗号化及び復号化中の一つを遂行し、再生保護を実行し、データフレームに対するインテグリティ保護を可能にするセキュリティ手順を開始する。プロセッサは、また開始に基づいてコーディネータ装置とオンボディ装置との間でデータを交換する。また、プロセッサは、命令メッセージを送信してオンボディ装置を分離し、この命令メッセージは、ユニキャストメッセージ、マルチキャストメッセージ、及びブロードキャストメッセージのうちいずれか一つを含む。

本発明は、コーディネータ装置を用いてインプラント装置とオンボディ装置を含むボディエリアネットワークを管理するための方法及びシステムを提供できる。

多様な実施形態が実行できる環境のブロック構成図である。 一実施形態によるコーディネータ装置のブロック構成図である。 一実施形態によるコーディネータ装置を用いて、ボディエリアネットワークで複数のインプラント装置を管理する方法を示すフローチャートである。 一実施形態によるコーディネータ装置を用いて、ボディエリアネットワークで複数のインプラント装置を管理する方法を示すフローチャートである。 一実施形態によるボディエリアネットワークにおいて、コーディネータ装置によってチャンネルを獲得する方法を示すフローチャートである。 一実施形態によるウェイクアップ過程のフローを示す図である。 一実施形態によるコーディネータ装置でのウェイクアップ過程を示すフローチャートである。 一実施形態によるコーディネータ装置での他のウェイクアップ過程を示すフローチャートである。 他の実施形態によるウェイクアップ過程のフローを示す図である。 他の実施形態によるコーディネータ装置でのウェイクアップ過程を示すフローチャートである。 一実施形態によるコーディネータ装置を用いて、ボディエリアネットワークで複数のオンボディ装置を管理する方法を示すフローチャートである。 一実施形態によるコーディネータ装置を用いて、ボディエリアネットワークで複数のオンボディ装置を管理する方法を示すフローチャートである。 一実施形態によるオンボディ装置によってコーディネータ装置を発見する方法を示すフローチャートである。 一実施形態によるコーディネータ装置と一つのグループのオンボディ装置との間の認証及びセキュリティキー生成のための方法に対するフローを示す図である。 一実施形態によるコーディネータ装置によって複数のＩＭＤと通信する方法を示すフローチャートである。 一実施形態によるグループ接続を可能にするために必要なグループ情報要素(ＩＥ)を示す図である。 一実施形態によるグループ接続を可能にするために必要なグループ情報要素(ＩＥ)を示す図である。 一実施形態によるグループ接続を可能にするために必要なグループ情報要素(ＩＥ)を示す図である。 一実施形態によるグループ接続を可能にするために必要なグループ情報要素(ＩＥ)を示す図である。 一実施形態によるグループ接続を可能にするために必要なグループ情報要素(ＩＥ)を示す図である。 一実施形態によるグループ接続を可能にするために必要なグループ情報要素(ＩＥ)を示す図である。 一実施形態によるグループ接続を可能にするために必要なグループ情報要素(ＩＥ)を示す図である。

以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。

方法段階とシステム構成要素は、但し本発明の理解に関連した特定の詳細を示す図で従来のシンボルによって表示されることに注目すべきである。また、当該技術分野で通常の知識を持つ者に公知されている詳細は開示しない。本発明において、第１及び第２のような関連用語は、エンティティ間の実際的な関係又は順序を必ずしも暗示するとはいえなく、一つのエンティティを他のエンティティと区別するために使われる。

本明細書に記載される実施形態は、コーディネータ装置を用いてインプラント装置とオンボディ装置とを含むボディエリアネットワークを管理するための方法及びシステムを提供する。

図１は、多様な実施形態が実行できる環境１００のブロック構成図である。この環境は、ボディエリアネットワーク(ＢＡＮ)であり得る。

環境１００は、コーディネータ装置１０５と複数のインプラント装置(ＩＭＤ)、例えばインプラント装置１１０ａ及びインプラント装置１１０ｂを含む。環境１００は、また複数のオンボディ装置(ＯＢＤ)、例えばオンボディ装置１１５ａ及びオンボディ装置１１５ｂを含む。コーディネータ装置１０５は、ＩＭＤ及びＯＢＤと電子通信を遂行する。コーディネータ装置１０５は、例としてコンピュータ、ラップトップコンピュータ、モバイルデバイス、携帯用デバイス、個人用携帯情報端末(ＰＤＡ)、及び医療用アプリケーションに使用される電子装備を含み、これらに限定されるものではない。ＩＭＤは、生物体内に移植される電子デバイスである。ＯＢＤは、生物体上に又は生物体に近く位置するデバイスである。コーディネータ装置１０５は、生物体上に又は生物体に近接するように位置してチャンネルを制御し、一つ又はそれ以上のＩＭＤ及びＯＢＤにネットワークアクセスを提供するデバイスである。

ＩＭＤ及びＯＢＤは、コーディネータ装置とのデータ通信のために使われる。例えば、ボディエリアネットワーク(ＢＡＮ)は、コーディネータ装置１０５と通信する電子デバイスを含む。

コーディネータ装置１０５とＩＭＤ及びＯＢＤとの間には多重通信チャンネルが存在し、データの通信は、通信チャンネルのうちいずれか一つを利用して行われる。一実施形態において、ＩＭＤ１１０ａは、スリープ(sleep)状態にあり、コーディネータ装置１０５は、データ通信のためにＩＭＤ１１０ａにウェイクアップ信号を送信する。他の実施形態において、コーディネータ装置１０５は、データ通信のためにＯＢＤ１１５ａから要求を受信する。

コーディネータ装置１０５は、非常信号を識別するための一つ又はそれ以上の要素を含む。要素を含むコーディネータ装置１０５は、図２で詳細に説明される。

図２は、一実施形態によるコーディネータ装置１０５を示すブロック構成図である。コーディネータ装置１０５は、情報を通信するためのバス２０５と、情報を処理するためにバス２０５に結合されるプロセッサ２１０とを含む。また、コーディネータ装置１０５は、メモリ２１５、例えばプロセッサ２１０により要求される情報を格納するためにバス２０５に結合されるＲＡＭ(Random Access Memory)を含む。メモリ２１５は、プロセッサ２１０により要求される臨時情報を格納するために使用できる。コーディネータ装置１０５は、プロセッサ２１０により要求される静的情報を格納するためにバス２０５に結合されるＲＯＭ(Read Only Memory)２２０をさらに含む。格納部２２５、例えば磁気ディスク、ハードディスク、又は光ディスクは、情報を格納するためにバス２０５に提供及び結合することができる。

コーディネータ装置１０５は、バス２０５を介して情報をディスプレイするためのディスプレイ２３０、例えばＣＲＴ(Cathode Ray Tube)又はＬＣＤ(Liquid Crystal Display)に接続される。多様なキーを含む入力装置２３５は、情報をプロセッサ２１０に通信するためにバス２０５に接続される。プロセッサ２１０に情報を通信するために使用されるカーソル制御器２４０、例えばマウス、トラックボール、ジョイスティック、又はカーソル方向キーは、コーディネータ装置１０５に結合することができる。

一部の実施形態において、本発明の段階は、プロセッサ２１０を用いてコーディネータ装置１０５により遂行される。この情報は、機械読み取り可能な媒体(machine-readable medium)、例えば格納部２２５からメモリ２１５に読み取り可能である。他の実施形態において、ハードワイヤード回路(hard-wired circuitry)は、多様な実施形態を実行するためにソフトウェア命令を代替し、あるいは組み合わせて使われることができる。

機械読み取り可能な媒体は、機械が特定機能を遂行するように機械にデータを提供する媒体として定義される。この機械読み取り可能な媒体は、格納媒体であり得る。格納媒体は、不揮発性媒体と揮発性媒体を含むことができる。この格納部２２５は、不揮発性媒体であり得る。メモリ２１５は、揮発性媒体であり得る。このようなすべての媒体は、媒体に格納されている命令を機械内に読み取る物理的メカニズムにより感知されるように実在するものでなければならない。

機械読み取り可能な媒体の例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、ＣＤ-ＲＯＭ、光ディスク、パンチカード、ペーパーテープ、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、及びＦＬＡＳＨ-ＥＰＲＯＭを含み、これらに限定されない。

コーディネー装置１０５は、信号及びデータ通信を可能にするために、バス２０５に接続された通信インターフェース２４５を含む。通信インターフェース２４５は、例としてジグビーポート、又はＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronic Engineers)８０２.１５.６タスクグループによって規定された無線ポートを含み、これに限定されるものではない。通信インターフェース２４５は、ＩＭＤ及びＯＢＤと電子通信を遂行する。多重通信チャンネルが通信インターフェース２４５と接続することができる。

一部の実施形態において、プロセッサ２１０は、自身の一つ又はそれ以上の機能を遂行するための一つ又はそれ以上の処理装置を含むことができる。この処理装置は、特定機能を遂行するハードウェア回路である。

一つ又はそれ以上の機能は、コーディネータ装置１０５でインプラント医療用通信サービス(medical implant communication service：ＭＩＣＳ)送受信器によってＭＩＣＳチャンネルを獲得するステップを含む。この機能は、非ＭＩＣＳチャンネルでインプラント装置、例えばＩＭＤ１１０ａにウェイクアップ過程を指示する信号を送信するステップを有する。また、この方法は、ＭＩＣＳ送受信器によってインプラント装置にピコネットとの接続を指示する命令信号を送信するステップを有する。命令信号は、装置識別子を含む。また、この機能は、命令信号をインプラント装置に送ることに基づいてコーディネータ装置１０５のＭＩＣＳ送受信器によって承認信号を受信するステップをさらに有する。承認信号は、セキュリティ制御フィールドを含む。また、この機能は、セキュリティ制御フィールドに基づいてＩＭＤ１１０ａを認証するステップ、この認証に基づいて暗号化及び復号化のうちの一つを遂行するステップ、再生保護を実行するステップ、及びデータフレームに対するインテグリティ(integrity)保護を可能にするステップを含むセキュリティ手順を開始するステップを有する。また、この機能は、開始に基づいてコーディネータ装置１０５とＩＭＤ１１０ａとの間でデータを交換するステップ及び命令メッセージを送信してＩＭＤ１１０ａを分離(disassociating)するステップを有する。命令メッセージは、ユニキャストメッセージ、マルチキャストメッセージ、及びブロードキャストメッセージのうちいずれか一つを含む。

ＯＢＤとの通信のために、プロセッサ２１０の機能は、コーディネータ装置１０５で送受信器によって通信チャンネルを獲得するステップを有する。この機能は、オンボディ装置、例えばＯＢＤ１１５ａからコーディネータ装置情報のための要求を受信するステップを有する。また、この機能は、オンボディ装置からピコネットとの接続のための接続要求を受信するステップを有する。また、接続要求は、一つ又はそれ以上のパラメータを含む。また、この機能はコーディネータ装置１０５に対して定義された複数の許可制御パラメータに基づいて接続要求を決定するステップを有する。この機能は、決定に基づいてメッセージ信号で接続要求を承認するステップを有する。メッセージ信号は、ピコネットでＯＢＤ１１５ａに対する装置識別子を含む受諾メッセージ信号と接続要求を拒絶する理由を含む拒絶メッセージ信号のうちいずれか一つを含む。上記機能は、セキュリティ制御フィールドに基づいてＯＢＤ１１５ａを認証するステップ、認証に基づいて暗号化及び復号化のうちの一つを遂行するステップ、及びデータフレームに対するインテグリティ保護を可能にするステップのうちいずれか一つを含むセキュリティ手順を開始するステップを有する。また、この機能は、開始に基づいてコーディネータ装置１０５とＯＢＤ１１５ａとの間でデータを交換するステップを有する。また、この機能は、命令メッセージを送信してＯＢＤ１１５ａを分離するステップを有する。命令メッセージは、ユニキャストメッセージ、マルチキャストメッセージ、及びブロードキャストメッセージのうちいずれか一つを含む。

各ＩＭＤ、例えば、ＩＭＤ１１０ａ、及び各ＯＢＤ、例えば、ＯＢＤ１１５ａは、構造的にコーディネータ装置１０５に類似することができ、コーディネータ装置１１５のために示すような多様な要素を備えることに注意すべきである。図２のコーディネータ装置１０５の各要素の機能性は、プロセッサ２１０を除いてはＩＭＤ１１０ａ及びＯＢＤ１１５ａと同様であり得る。

図３乃至図４は、コーディネータ装置、例えばコーディネータ装置１０５を用いてボディエリアネットワーク内の複数のインプラント装置(ＩＭＤ)を管理するための方法を示すフローチャートである。

一実施形態において、ＩＭＤ、例えばＩＭＤ１１０ａは、ディープスリープモードである。ディープスリープモードは、ＩＭＤが電源は供給されるが非動作状態にあるとして定義され得る。ディープスリープモードでは、非ＭＩＣＳ受信器のエネルギー検出器がデューティサイクリングモードで活性化される。ＩＭＤは、非常状態で又はウェイクアップ過程がコーディネータ装置によって開始されるときに動作する。

上記方法は、ステップ３０５で開始する。

ステップ３１０で、ＭＩＣＳチャンネルは、コーディネータ装置でＭＩＣＳ送受信器によって獲得される。ＭＩＣＳチャンネルは、最初に所定の期間でＭＩＣＳチャンネルを感知する。ＭＩＣＳチャンネルが、如何なる干渉もないと決定されると、ＭＩＣＳチャンネルが通信のためにコーディネータ装置によって獲得される。

また、ＭＩＣＳチャンネルを獲得した後に、獲得されたＭＩＣＳチャンネル上の非活性期間が予め定義された期間と同一であり、あるいは超えると、コーディネータ装置は、パケット、例えばヌルパケット(null packet)を送信してＭＩＣＳチャンネルを維持できる。

ステップ３１５で、ウェイクアップ過程を指示する信号が非ＭＩＣＳチャンネルでＩＭＤに送信される。この信号は、ＩＭＤでウェイクアップ過程を開始するためにコーディネータ装置によって送信されることができる。この信号は、非ＭＩＣＳ送信器、例えば２.４ＧＨｚを用いてコーディネータ装置によって送信される。この信号は、ＭＩＣＳチャンネルと関連した情報を含む。

一実施形態において、非ＭＩＣＳ帯域は、同一に位置した同一の帯域幅のＮ個のチャンネルに分割される。ＩＭＤとコーディネータ装置両方は、干渉が大きいチャンネルを避ける。しかしながら、干渉レベルは、ＩＭＤとコーディネータ装置の両方に対して相互に異なることができる。例えば、コーディネータ装置に対して管理可能な干渉レベルがＩＭＤからより低く設定することができる。

非ＭＩＣＳ帯域のチャンネルで干渉が検出されないと、コーディネータ装置は、信号を搬送波感知多重アクセス及び衝突回避技術を用いてウェイクアップ過程の開始を指示するＩＭＤに上記信号を送信する。この信号は、管理可能な干渉レベル内で非ＭＩＣＳチャンネルで送信される。一部の実施形態において、上記信号が信頼性を増大させるために管理可能な干渉レベル内で各非ＭＩＣＳチャンネルでまた送られることができる。一部の実施形態では、承認がコーディネータ装置によって受信されるまでランダムな順序で管理可能な干渉レベル内で非ＭＩＣＳチャンネルで送信される。

ディープスリープモードで、より少ない干渉を有する非ＭＩＣＳチャンネルでＩＭＤデューティは、エネルギー検出器上でサイクリングされる。この信号を受信すると、ＩＭＤは、承認信号を送ることができる。

一部の実施形態において、承認信号は、ＩＭＤへの上記信号の送信に基づいてコーディネータ装置のＭＩＣＳ送受信器によって受信される。

一部の実施形態において、定義された期間内にインプラント装置から承認信号が受信されるまで、上記信号は、非ＭＩＣＳチャンネル上に再送信される。一部の実施形態で、信号が定義された期間内に、承認信号がＭＩＣＳチャンネルで受信されないと、この信号は、他の非ＭＩＣＳチャンネル上に再送信される。

ステップ３２０で、ピコネットとの結合を指示する命令信号がＭＩＣＳ送受信器によってインプラント装置に送信される。命令信号は、コーディネータ装置によって指定されたＩＭＤ用の装置識別子を含む。

一実施形態で、命令信号は、インプラント装置への信号送信に応答して送信される承認信号を受信した後に送信される。

ステップ３２５で、承認信号は、インプラント装置に送られた命令信号に基づいてコーディネータ装置のＭＩＣＳ送受信器によって受信される。承認信号は、ＩＭＤでセキュリティ要件を定義するセキュリティ制御フィールドを含む。

一部の実施形態において、ＩＭＤは、セキュリティ制御フィールドを有する承認信号が送信される前にこの信号と命令信号が受信されるまで待機する。

ステップ３３０で、セキュリティ手順は、セキュリティ制御フィールドに基づいて開始される。

セキュリティレベルは、一つのバイトビットマップを用いてセキュリティ制御フィールドに表示される。各ビットは、次のようにセキュリティ特性のサポートを指示するために使用される。
ビット０−認証
ビット１−インテグリティ保護
ビット２−暗号化及び復号化
ビット３−フレームカウンタを用いる再生保護
ビット４−一つのセッションですべてのフレームに対する同一のセキュリティ
ビット５−キーサイズ１９２ビット
ビット６−キーサイズ２５６ビット
ビット７−将来の使用のために予備(ＲＦＵ)

セキュリティが必要でない場合、セキュリティ制御フィールドのビットは、０に設定される。使用されるデフォルトキーサイズは、１２８ビットキーとして設定される。セキュリティの異なるレベルは、一つのバイトビットマップを用いて多様なデバイスに対して実行することができる。ＩＭＤにより指示されるセキュリティレベルが許容されないと、コーディネータ装置は、接続に失敗する可能性がある。セキュリティ制御フィールドは、セキュリティ制御、アプリケーションによって相互に異なるセキュリティ特性が各フレームに対して選択される接続手順の間に交換されるアプリケーションパラメータフィールド、及びＢＡＮ装置要件を用いてＭＡＣフレームにフレームレベルセキュリティを定義する。一部の実施形態において、フレームレベルセキュリティは、類似したフレームレベルセキュリティがセキュリティ保護を必要とするフレームに対して均一に使用される接続手順の間に識別される。

一部の機能(capabilities)は、セキュリティレベルの実行のためにコーディネータ装置とＩＭＤで遂行される。

コーディネータ装置は、次のような詳細を有するように事前構成することができる。
ＩＭＤがサポートするとコーディネータ装置が期待する最小セキュリティモード。

セキュリティテーブルは、次のフィールドを含むコーディネータ装置の不揮発性メモリに格納される。
各クライアントデバイス用共有キー(マスターキーＩＤ(ＭＫＩＤ)と呼ばれる識別子によって識別される複数のキー)。この場合にクライアントデバイスは、ＩＭＤであり得る。
デバイスＩＤ、ＭＡＣアドレス、デバイスのタイプ、クライアントにより提供されるサービス。このような情報は、接続手順によって予め格納され、あるいは収集できることである。この情報は、クライアントデバイスがコーディネータ装置から分離された後にクライアントデバイス内に保持される。

また、ＢＡＮ装置は、コーディネータ装置のようにセキュリティキーと該当ＭＫＩＤで事前構成することができる。デバイスＩＤ、ＭＡＣアドレス、デバイスのタイプ、クライアントデバイスによって提供されるサービスがクライアントデバイスで事前構成することができる。

ＩＭＤとコーディネータ装置は、キーが以後セッションで再交渉されるまで臨時キーとフレームカウンタを格納する機能を有する。

ステップ３３５で、ＩＭＤは、マスターキーがコーディネータ装置とＩＭＤとの間で共有されることを認める４方式のハンドシェイク(handshake)手順を用いて認証される。

ステップ３４０で、暗号化と復号化を可能にするペアワイズキー生成が認証に基づいて遂行される。例えば、ＡＥＳ-１２８カウンタモードがデータ暗号化のために使われることができる。

ステップ３４５で、再生保護が実行される。

フレームカウンタは再生保護のために使用される。２バイトフレームカウンタが使われることができる。以前セッションからのフレームカウンタの値はコーディネータ装置とＩＭＤに格納する必要がある。以後セッションは、以前セッションから格納されたフレームカウンタから続けてカウンティングし、あるいは新たなランダムフレームカウンタで再び開始することを選択できる。

ステップ３５０で、データフレームに対するインテグリティ保護が可能である。

ＡＥＳ-１２８暗号ブロック連鎖メッセージ認証コード(Cipher Block Chaining-Message Authentication Code：ＣＢＣ-ＭＡＣ)は、インテグリティチェック計算のために使用できる。インテグリティチェックは、データフレームに含まれることができる。

ＭＡＣプロトコルは、ＩＭＤとコーディネータ装置から送信されたデータフレームに使用されるプライバシーとインテグリティ保護を選択的に使用することができる。セキュリティヘッダーフィールドは、このような選択を指示するために使われる。コーディネータ装置から送られた標準フレーム、例えばポール(poll)又は他の制御フレームは、暗号化され、あるいはインテグリティ保護される必要がない。

ステップ３５５で、データは、ステップ３３０での開始に基づいてコーディネータ装置とＩＭＤとの間で交換される。データ交換は、ステップ３３０で定義されたセキュリティ手順に基づいて遂行できる。

コーディネータ装置が複数のＩＭＤと通信する場合に、データは、コーディネータ装置によってブロードキャスティングされ、あるいは各ＩＭＤに個別的に送信することができる。データを受信すると、各ＩＭＤは、コーディネータ装置に応答を送る。このようなデータの例としては、命令信号、データフレーム、ポールメッセージ、データ要求、制御信号、及び動作信号を含み、これらに限定されるものではない。例えば、ＩＭＤがコーディネータ装置からデータフレームを受信する場合、ＩＭＤは、データ承認信号をコーディネータ装置に送信する。一部の実施形態において、コーディネータ装置からデータを受信すると、応答がＩＭＤにより送信されない。

ステップ３６０で、インプラント装置は、命令メッセージを送信して分離される。命令メッセージは、ユニキャストメッセージ、マルチキャストメッセージ、及びブロードキャストメッセージのうちいずれか一つを含む。分離は、ＩＭＤに命令メッセージを送信して装置識別子を解除して遂行できる。

一実施形態において、コーディネータ装置は、エンドセッションメッセージをＩＭＤにブロードキャスティング又はマルチキャスティングして複数のＩＭＤを分離できる。

一部の実施形態では、ＩＭＤは、コーディネータ装置から分離できる。

上記方法は、ステップ３６５で終了する。

一部の実施形態において、コーディネータ装置は、非常イベントを有するＩＭＤから非常信号を受信するための他のＭＩＣＳ送受信器又はＭＩＣＳ受信器を含むことができる。他のＭＩＣＳ送受信器又はＭＩＣＳ受信器は、非常信号を聞くためにより少ない干渉を有するＭＩＣＳチャンネルでデューティサイクリングできる。受信された複数の信号が非ボディエリアネットワーク信号であると、非ＭＩＣＳチャンネルの受信器周波数は、受信器周波数に比べてより少ない干渉を有する他の周波数にシフトされる。非常信号は。受信された非常信号でペイロードヘッダーを用いて識別できる。

一実施形態において、他のＭＩＣＳ送受信器で非常信号を受信すると、コーディネータ装置はＩＭＤと進行中である通信を中断させ、ＭＩＣＳ送受信器は非常状況に対処するために他のインプラント装置と通信を始める。

他の実施形態において、他のＭＩＣＳ送受信器で非常信号を受信すると、コーディネータ装置は、正常な通信を中断することなく非常事態を処理する。

一実施形態において、コーディネータ装置は、第１のＩＭＤと通信する。このコーディネータ装置は、第２のＩＭＤに接続するように要求される。この場合、コーディネータ装置は、第１のＩＭＤに保持命令を受信すると、第１のＩＭＤは、スリープモードに進み、あるいはスイッチオフされる。第１のＩＭＤは、所定の時間以後に、又は所定の期間にわたって周期的に動作するように開始される。その後、コーディネータ装置は、図３及び図４に示された方法に基づいて第２のＩＭＤとの接続を開始する。第２のＩＭＤとの接続を達成すると、コーディネータ装置は、第１のＩＭＤに非保持(unhold)命令を送信する。一実施形態において、第１のＩＭＤは、所定時間の完了後に動作される。

第２の実施形態において、コーディネータ装置は、ＭＩＣＳチャンネルで第１のＩＭＤと通信する。コーディネータ装置は、第２のＩＭＤに接続するように要求される。コーディネータ装置は、非ＭＩＣＳチャンネルで第２のＩＭＤにウェイクアップ信号を送信する。ウェイクアップ信号を受信すると、第２のＩＭＤは、搬送波感知多重アクセス及び衝突回避技術を用いてＭＩＣＳチャンネルで承認信号を送信する。コーディネータ装置が承認信号を受信する場合に、コーディネータ装置は、図３及び図４で説明した方法に基づいて第２のＩＭＤとの接続を開始する。

図５は、一実施形態によるボディエリアネットワークにおけるコーディネータ装置によってチャンネルを獲得する方法を示すフローチャートである。

上記方法は、ステップ４０５で開始する。

ステップ４１０で、複数のチャンネルでエネルギー検出スキャンが遂行される。各チャンネルは、エネルギーを検出するために所定の期間で感知される。

ステップ４１５で、フリーチャンネルのリストが決定される。フリーチャンネルリストは、低い干渉でチャンネルを識別して決定することができる。

一実施形態において、フリーチャンネルが決定されないと、チャンネル獲得のための上記方法は終了する。

ステップ４２０で、少なくとも干渉を有するチャンネルがフリーチャンネルリストから選択される。

ステップ４２５で、チャンネル獲得メッセージは、チャンネルがＢＡＮの他のコーディネータ装置によって活用されるか否かを決定するためにブロードキャスティングされる。

ステップ４３０で、ブロードキャスティングされたメッセージに対して応答が受信されたか否かが決定される。応答が受信されない場合には、ステップ４３５が遂行される。

選択されたチャンネルが他のコーディネータ装置によって活用されていることを示す応答が受信されると、ステップ４１５が遂行される。

上記方法は、ステップ４３５で終了する。

図６は、一実施形態によるウェイクアップ過程のフローを示す。

このフロー図は、コーディネータ装置、例えばコーディネータ装置１０５及び現在ディープスリープモードであるＩＭＤ、例えばＩＭＤ１１０ａ間の通信のためのＭＩＣＳチャンネルでポーリング(polling)が使用されない場合のウェイクアップ過程を示す。

最初に、ＭＩＣＳ送受信器は、ＭＩＣＳチャンネル獲得を遂行するためにコーディネータ装置１０５によってスイッチオンされる。また、ＩＭＤ１１０ａで、非ＭＩＣＳ受信器は、ウェイクアップ信号を聞くためにスイッチオンされる。

ＭＩＣＳチャンネルを獲得すると、非ＭＩＣＳ送信器がコーディネータ装置１０５によりスイッチオンされ、ＭＩＣＳチャンネル情報を含むウェイクアップ信号はＩＭＤに送信される。ＩＭＤ１１０ａでの非ＭＩＣＳ受信器は、ウェイクアップ信号を受信し、ＩＭＤに指示する。ＩＭＤ１１０ａは、ウェイクアップ過程が完了したことを指示するコーディネータ装置１０５に承認信号を送信するためにＩＭＤのＭＩＣＳ送受信器をスイッチオンする。コーディネータ装置は、承認信号を受信すると、非ＭＩＣＳ送信器をスイッチオフする。

図７は、一実施形態によるコーディネータ装置、例えばコーディネータ装置１０５でのウェイクアップ過程を示すフローチャートである。

上記方法は、ステップ６０５で開始する。

ステップ６１０で、ウェイクアップ信号は、コーディネータ装置によってＩＭＤに送信される。コーディネータ装置は、承認信号を受信するために所定時間を待機する。

ステップ６１５で、承認信号が受信されたか否かを決定する。

承認信号が受信されない場合には、ステップ６２０が遂行され、そうでない場合には、ステップ６２５が遂行される。

ステップ６２０で、ウェイクアップ信号を送信する最大再試行が遂行されるか否かが決定される。

最大再試行が遂行される場合には、ステップ６２５が遂行され、そうでないと、ステップ６１０が遂行される。

一実施形態において、最大再試行が遂行されると、図７の方法は他のＭＩＣＳチャンネルを用いて遂行される。

上記方法は、ステップ６２５で終了する。

図８は、一実施形態によるコーディネータ装置、例えばコーディネータ装置１０５での他のウェイクアップ過程を示すフローチャートである。

上記方法は、ステップ７０５で開始する。

ステップ７１０で、ウェイクアップ信号は、所定の期間でコーディネータ装置によってＩＭＤに送信される。所定の期間中に、ウェイクアップ信号は、非ＭＩＣＳチャンネルでＩＭＤに連続してＮ回送信される。

ステップ７１５で、ウェイクアップ信号は、すべての非ＭＩＣＳチャンネルで送信されるか否かが決定される。

すべての非ＭＩＣＳチャンネルが活用されると、ステップ７２０が遂行され、そうでない場合には、ステップ７１０が他のＭＩＣＳチャンネルに対して遂行される。

上記方法は、ステップ７２０で終了する。

図９は、他の実施形態によるウェイクアップ過程のフローを示す。

フロー図は、コーディネータ装置１０５とディープスリープモードであるＩＭＤ１１０ａとの間の通信のためにポーリングが使用される場合のウェイクアップ過程を示す。

最初に、ＭＩＣＳ送受信器は、ＭＩＣＳチャンネルの獲得を遂行するためにコーディネータ装置１０５によってスイッチオンされる。また、ＩＭＤ１１０ａで、非ＭＩＣＳ受信器は、ウェイクアップ信号を聞くためにスイッチオンされる。

ＭＩＣＳチャンネルを獲得すると、非ＭＩＣＳ送信器は、コーディネータ装置１０５によりスイッチオンされ、ウェイクアップ信号はＩＭＤに送信される。ＩＭＤ１１０ａでの非ＭＩＣＳ受信器は、ウェイクアップ信号を受信し、ＩＭＤに指示する。ＩＭＤ１１０ａは、非ＭＩＣＳ受信器をスイッチオフし、ピコネットとの結合を指示する命令信号を待機する。命令信号を受信すると、ＩＭＤ１１０ａは、承認信号をコーディネータ装置１０５に送信ためにＩＭＤのＭＩＣＳ送受信器をスイッチオンする。コーディネータ装置１０５は、承認信号を受信すると、非ＭＩＣＳ送信器をスイッチオフし、ウェイクアップ過程は終了する。

図１０は、他の実施形態によるコーディネータ装置、例えばコーディネータ装置１０５でのウェイクアップ過程を示すフローチャートである。

上記方法は、ステップ９０５で始まる。

ステップ９１０で、ウェイクアップ信号は、コーディネータ装置によってＩＭＤに送信される。

ステップ９１５で、ピコネット結合を指示する命令信号は、ウェイクアップ信号を送信する所定の期間以後にＩＭＤに送られる。コーディネータ装置は、承認信号を受信するために他の期間の間に待機する。

ステップ９２０で、承認信号が受信されたか否かが決定される。

承認信号が受信されない場合、ステップ９２５が遂行され、そうでない場合には、ステップ９３０が遂行される。

ステップ９２５で、ウェイクアップ信号を送信する最大再試行が遂行されるか否かが決定される。

最大再試行が遂行されると、ステップ９３０が遂行され、そうでないと、ステップ９１０が遂行される。

上記方法は、ステップ９３０で終了する。

図１１乃至図１２は、コーディネータ装置、例えばコーディネータ装置１０５を用いてボディエリアネットワークで複数のオンボディ装置を管理する方法を示すフローチャートである。

オンボディ装置、例えばオンボディ装置(ＯＢＤ)１１５ａは、オンボディ装置を扱う機能を有するコーディネータ装置の発見を遂行する。

一実施形態において、コーディネータ装置は、ボディエリアネットワークで機能をブロードキャスティングできる。他の実施形態においては、オンボディ装置は、情報要求をコーディネータ装置に送ることができる。

上記方法は、ステップ１００５で開始する。

ステップ１０１０で、通信チャンネルの周波数は、コーディネータ装置の送受信器により獲得される。

周波数は、所定の期間で通信チャンネルの周波数を初期に感知することによって得られる。通信チャンネルでの周波数がいかなる干渉もないと決定される場合、コーディネータ装置は、通信チャンネルを獲得するためにチャンネル通知(announcement)を遂行する。チャンネル通知に対して応答が受信されない場合には、通信チャンネルが獲得される。

ステップ１０１５で、コーディネータ装置情報に対する要求は、ＯＢＤから受信される。この要求は、コーディネータ装置の機能とコーディネータ装置用識別子を含む。

コーディネータ装置は、その機能と識別子を送信できる。

一実施形態において、コーディネータ装置情報は、コーディネータ装置によってブロードキャスティングできる。

ステップ１０２０で、ピコネットとの結合のための接続要求がＯＢＤから受信される。接続要求は、一つ又はそれ以上のパラメータ、例えばオンボディ装置情報、平均データレート、パケットサイズ、内部パケット到着時間、ＭＡＣ層で送信したパケットのサイズ、遅延要件、及びセキュリティ制御フィールドを含む。

ステップ１０２５で、接続要求は、コーディネータ装置に対して定義された複数の許可制御パラメータに基づいて決定される。許可制御パラメータの例としては、保証されたタイムスロットの可用性(availability)を含み、これに限定されるものではない。

ステップ１０３０で、接続要求は、決定に基づいてメッセージ信号で承認される。このメッセージは、ピコネットでＯＢＤに対する装置識別子を含む受諾メッセージ信号、及び接続要求を拒絶する理由を含む拒絶メッセージ信号のうちいずれか一つであり得る。

ステップ１０３５で、セキュリティ手順は、セキュリティ制御フィールドに基づいて開始できる。

セキュリティ制御フィールド内のセキュリティレベルは、一つのバイトビットマップを用いて表示される。各ビットは、次のようにセキュリティ特性サポートを表すために使われる。
ビット０−認証
ビット１−インテグリティ保護
ビット２−暗号化及び復号化
ビット３−フレームカウンタを用いる再生保護
ビット４−一つのセッションですべてのフレームに対する同一のセキュリティ
ビット５−キーサイズ１９２ビット
ビット６−キーサイズ２５６ビット
ビット７−ＲＦＵ

セキュリティが必要でない場合、セキュリティ制御フィールド内のビットは０に設定される。デフォルトキーサイズは１２８ビットキーに設定できる。異なるレベルのセキュリティは、一つのバイトビットマップを用いて多様なデバイスに対して遂行できる。オンボディ装置によって指示されるセキュリティレベルが許容できないと、コーディネータ装置は、接続に失敗する。

一部の機能は、セキュリティレベルの実行のためのコーディネータ装置とオンボディ装置で遂行される。

コーディネータ装置は、次のような詳細を有するように予め構成される。
コーディネータ装置はオンボディ装置がサポートすると期待する最小セキュリティモード。

セキュリティテーブルは、次のフィールドを含むコーディネータ装置の不揮発性メモリに格納される。
各クライアントデバイス用の共有キー(マスターキーＩＤ(ＭＫＩＤ)と呼ばれる識別子により識別される複数のキー)。この場合にクライアントデバイスは、ＯＢＤであり得る。
デバイスＩＤ、ＭＡＣアドレス、デバイスのタイプ、クライアントにより提供されるサービス。このような情報は、接続手順によって予め格納され、あるいは収集できることである。この情報は、クライアントデバイスがコーディネータ装置から分離された後にクライアントデバイス内に保持される。

また、オンボディ装置は、コーディネータ装置のようにセキュリティキーと該当ＭＫＩＤで事前構成することができる。デバイスＩＤ、ＭＡＣアドレス、デバイスのタイプ、クライアントデバイスによって提供されるサービスがクライアントデバイスで事前構成することができる。

オンボディ装置とコーディネータ装置は、キーが以後セッションで再交渉されるまで臨時キーとフレームカウンタを格納する機能を有する。

フレームカウンタは、再生保護のために使われる。２バイトフレームカウンタが使用できる。以前セッションからのフレームカウンタの値は、コーディネータ装置とオンボディ装置に格納する必要がある。以後セッションは、以前セッションから格納されたフレームカウンタから続けてカウンティングし、あるいは新たなランダムフレームカウンタで再開始することを選択できる。

ステップ１０４０で、ＯＢＤは、マスターキーがコーディネータ装置とＯＢＤとの間で共有されることを認める４方式のハンドシェイク手順を用いて認証される。

ステップ１０４５で、暗号化と復号化を可能にするペアワイズキー生成は、認証に基づいて遂行される。ＡＥＳ-１２８カウンタモードは、データ暗号化のために使用することができる。

ステップ１０５０で、再生保護が実行される。

ステップ１０５５で、データフレームに対するインテグリティ保護が可能である。

ＡＥＳ-１２８暗号ブロック連鎖メッセージ認証コード(ＣＢＣ_ＭＡＣ)は、インテグリティチェック計算のために使われることができる。インテグリティチェックは、データフレームに含まれることができる。

ＭＡＣプロトコルは、ＯＢＤとコーディネータ装置から送信されたデータフレームに使用されるプライバシーとインテグリティ保護を選択的に使用することができる。セキュリティヘッダーフィールドは、このような選択を指示するために使われる。コーディネータ装置から送信される標準フレーム、例えばポール又は他の制御フレームは、暗号化にされ、あるいはインテグリティ保護される必要がない。

ステップ１０６０で、データは、開始に基づいてコーディネータ装置とオンボディ装置との間で交換される。

ステップ１０６５で、オンボディ装置に指定された装置識別子は、コーディネータ装置によって分離される。分離は、分離命令信号をＯＢＤに送信して装置識別子を解除して遂行できる。

上記方法は、ステップ１０７０で終了する。

図１３は、一実施形態によるオンボディ装置、例えばオンボディ装置１１５ａによってコーディネータ装置を発見する方法を示すフローチャートである。

上記方法は、ステップ１１０５で開始する。

ステップ１１１０で、コーディネータ装置からブロードキャストメッセージに対する受動スキャニングが遂行される。

ボディエリアネットワーク内のコーディネータ装置のリストは、通信チャンネルでコーディネータ装置からのブロードキャスティングされたメッセージに基づいて生成される。ブロードキャストメッセージは、コーディネータ装置の機能と識別子を含むことができる。

ステップ１１１５で、オンボディ装置の機能と識別子のマッチングが決定される。

機能と識別子のマッチングが成功的であると、ステップ１１３０が遂行され、そうでない場合には、ステップ１１２０が遂行される。

ステップ１１２０では、通信チャンネルのすべての周波数が受動スキャニングを遂行するために活用されるか否かが決定される。

すべての周波数が活用される場合、ステップ１１３５が遂行され、そうでない場合には、ステップ１１２５が遂行される。

ステップ１１２５で、通信チャンネルの周波数は、他の周波数にシフトされる。

ステップ１１３０で、ステップ１１１５又はステップ１１２５で決定された機能及び識別子マッチングに基づいて、接続手順がコーディネータ装置で始まる。

上記方法は、ステップ１１３５で終了する。

図１４は、一実施形態によるコーディネータ装置と複数のオンボディ装置との間での認証及びセキュリティキー生成方法のフローを示す。

コーディネータ装置は、複数のオンボディ装置を示す代表デバイスから接続要求を受信する。複数のデバイスは、アプリケーションに基づいてグループ化でき、代表デバイスによって表示される。コーディネータ装置は、以後認証のための４方式のハンドシェイク手順を開始する。マスターキーは、代表デバイスとコーディネータ装置両方ともを認証するために使用される共有キーである。

４方式のハンドシェイク手順が完了すると、コーディネータ装置は、代表ノードに該当するグループ識別子、複数のオンボディ装置に対する装置識別子、及びワンセットのセキュリティパラメータうちいずれか一つを含むメッセージをブロードキャスティングする。セキュリティパラメータのセットは、コーディネータ装置と複数のオンボディ装置との間で共有されるマスターキーＩＤ(ＭＫＩＤ)、クライアントノンス、コーディネータノンス、及び固有個別キーと共通キーがコーディネータ装置と複数のオンボディ装置との間での通信のために活用されるか否かを示すフラグビットを含む。コーディネータの認証中に交換されるノンス情報、代表ノード、デバイスグループのためにコーディネータによって割り当てられる装置識別子は、通信を確保するために使用される共通ペアワイズキー又は固有ペアワイズキーを生成するために各オンボディ装置によって使われる。装置識別子は、複数のオンボディ装置に対する個別装置識別子を含む。

ＭＫＩＤを用いて、コーディネータノンス、クライアントノンス、ここでグループキーとして知られている共通ペアワイズ臨時キー(ＰＴＫ)は、コーディネータ装置と複数のオンボディ装置の各オンボディ装置により生成する。データ通信は、共通グループキーを用いてコーディネータ装置とデバイスグループの任意のデバイスとの間で確保される。

また、コーディネータ装置は、コーディネータノンス及びクライアントノンスとともに各オンボディ装置の装置識別子を用いてデバイスグループの各オンボディ装置に対するペアワイズ固有キーを生成することができる。同様に、デバイスグループの各デバイスは、オンボディ装置ＩＤ、コーディネータノンス、及びクライアントノンスを用いてペアワイズ固有キーを生成させる。データ通信は、固有デバイスキーを用いてコーディネータ装置と任意のグループデバイスとの間で確保される。

図１５は、一実施形態によるコーディネータ装置、例えばコーディネータ装置１０５によって複数のＩＭＤと通信する方法を示すフローチャートである。

一部の場合に、一瞬間に複数のＩＭＤと通信することが要求される。したがって、ウェイクアップ過程は、各ＩＭＤに対して同時に開始される必要がある。

上記方法は、ステップ１３０５で開始する。

ステップ１３１０で、ウェイクアップ過程は、ＩＭＤに対して開始される。ウェイクアップ過程は、ＩＭＤでプログラム化され、あるいはアプリケーションプログラムによって遂行することができる。

ＩＭＤは、ステップ１３１５で、アイドルモード(idle mode)にある。

ステップ１３２０で、ＭＩＣＳチャンネルが獲得される。ＭＩＣＳチャンネルの成功的な獲得は、ステップ１３２５でチェックされる。

ＭＩＣＳチャンネルが成功的に獲得される場合には、ステップ１３３５が遂行され、そうでないと、最大再試行に対するチェックがステップ１３３０で遂行される。

ステップ１３３５で、接続過程は、ＩＭＤの各々に対して順々(sequence)に又はバッチ(batch)処理して開始される。ＭＩＣＳチャンネルは、パケット、例えばヌルパケットを送信してさらに獲得できる。

ステップ１３４０で、ＩＭＤの各々との成功的な接続がチェックされる。すべてのＩＭＤと接続が成功的でない場合、ステップ１３５５が遂行され、そうでない場合には、ステップ１３４５が遂行される。

ステップ１３４５で、コーディネータ装置とＩＭＤとの間でデータが交換され、ステップ１３５０が遂行される。

ステップ１３５０で、ＩＭＤは、コーディネータ装置によって分離され、装置識別子は解除される。この分離はＩＭＤに分離命令信号を送信して装置識別子を解除して遂行することができる。ステップ１３８０は、ステップ１３５０以後に遂行される。

一部の実施形態において、ＩＭＤは、コーディネータ装置から分離される。

ステップ１３５５で、各ＩＭＤとの接続要求条件がチェックされる。

一部ＩＭＤのみが接続される必要である場合に、ステップ１３６０が遂行され、そうでないと、ステップ１３６５が遂行される。

ステップ１３６０で、接続に失敗したＩＭＤに対する最大再試行がチェックされる。最大再試行が完了すると、ステップ１３７０が遂行され、そうでないと、ステップ１３３５が遂行される。

ステップ１３６５で、接続に失敗したＩＭＤに対する最大再試行がチェックされる。最大再試行が完了すると、ステップ１３７５が遂行され、そうでないと、ステップ１３３５が遂行される。

ステップ１３７０で、通信モードが接続されたＩＭＤで開始され、ステップ１３８０が遂行される。

ステップ１３７５で、コーディネータ装置が接続されたＩＭＤから接続解除され、ステップ１３８０が遂行される。

上記方法は、ステップ１３８０で終了する。

図１６乃至図２１は、一実施形態によるグループ接続を可能にするために要求されるグループ情報要素(Information Element：ＩＥ)を示す。

グループＩＥは、グループ接続要求、グループ接続応答、ＴＤＭＡ基盤のチャンネルアクセスメカニズムのためのブロードキャストメッセージでのグループ情報に対するグループＩＥを可能にする情報要素である。図１６に示すように、上記情報用ＩＥは、要素タイプフィールドを用いて識別される。長さフィールドは、グループＩＥの長さを提供する。

グループ接続ＩＥは、多くのノードカウントフィールドとグループ識別子を有する。一部の実施形態において、一つのフラグは、固有セキュリティキーとグループセキュリティキーのうちの一つであるセキュリティキー識別子を指示するために導入される。

グループ接続要求に対する応答と共にコーディネータ装置からのブロードキャストメッセージとともに送信されるグループ応答ＩＥは、要素タイプ、長さ、及び装置識別子を含むことができる。コーディネータ装置によってブロードキャスティングされたグループＩＥに対して、グループＩＥは、要素タイプ、長さ、グループ識別子、装置識別子、及びスロットプール(slot pool)情報を含む。グループＩＥに対する一部の実施形態において、装置識別子は、グループデバイスビットマップによって代替できる。グループＩＥに対する他の実施形態で、装置識別子は存在せず、デバイススロット割り当ては明示的スロット割り当てビットマップによって指示できる。

図１７で、スロット割り当ての範囲はデバイスに対して定義される。一実施形態において、スロット割り当ては、ＴＤＭＡに基づいて連続的であり得る。他の実施形態において、スロット割り当ては、ＴＤＭＡに基づいて非連続的であり得る。

図１８で、グループの識別子は、連続的なセットの装置識別子として定義される。

図１９で、コーディネータ装置により割り当てられたグループの識別子は非連続的である。

図２０で、デバイスがコーディネータ装置によってスロットが提供されるかを指示するデバイスビットマップが提供される。例えば、デバイスビットマップフィールドでのビット０が可能であると、デバイスグループの第１のデバイスは上記スロットが提供される。ビット１は、コーディネータ装置によってデバイスグループにスロットが提供されることを示すためにリセットされる。

デバイスグループのうち一つのデバイスは異なる数のスロットが割り当てられる場合、デバイスは、図２１に示すようにスロット割り当てビットマップを用いて定義されることがある。スロット割り当てビットマップは、コーディネータ装置にスロットが提供されるデバイスに対する情報を含む。例えば、１００は、４個のスロットが第１のデバイスに対して提供されることを示す。同様に、スロットは、コーディネータ装置によってスロットが割り当てられたデバイスに対して定義される。

一部の実施形態において、デバイスビットマップとスロット割り当てビットマップは、図２２に示すように、単一フィールド‘明示的スロット割り当てビットマップ’として表示可能である。図２２で、第１のデバイスは、１００により定義される４個のスロットを有する。第２のデバイスは、０００により定義される０スロットを有することができる。

以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態に関して説明したが、特許請求の範囲を外れない限り、様々な変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。したがって、本発明の範囲は、前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。

１００ 環境
１０５ コーディネータ装置
１１０ａ，１１０ｂ インプラント装置(ＩＭＤ)
１１５ａ，１１５ｂ オンボディ装置(ＯＢＤ)
２０５ バス
２１０ プロセッサ
２１５ メモリ
２２０ ＲＯＭ(Read Only Memory)
２２５ 格納部
２３０ ディスプレイ
２３５ 入力装置
２４０ カーソル制御器
２４５ 通信インターフェース

Claims (38)

1. ボディエリアネットワークにおけるコーディネータ装置を用いて複数のインプラント装置を管理する方法であって、
   ＭＩＣＳチャンネルを獲得するステップと、
   非ＭＩＣＳチャンネルを用いてウェイクアップを指示するウェイクアップ信号を送信するステップと、
   前記ウェイクアップ信号を受信したインプラント装置を前記ＭＩＣＳチャンネルで接続するステップと、
   前記インプラント装置とデータを交換するステップと、
   前記インプラント装置に分離命令メッセージを伝送して接続を解除するステップと、
   を有し、
   前記ウェイクアップ信号は、前記獲得されたＭＩＣＳチャンネルに対する情報を含むことを特徴とする方法。
2. 前記接続するステップは、
   前記ウェイクアップ信号を受信したインプラント装置から第１の承認信号を前記ＭＩＣＳチャンネルで受信するステップと、
   前記承認信号に基づいて、接続を指示する命令信号を前記ＭＩＣＳチャンネルで前記インプラント装置に送信するステップと、
   前記命令信号に基づいた第２の承認信号を前記ＭＩＣＳチャンネルで前記インプラント装置から受信するステップと、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第２の承認信号は、セキュリティ制御フィールドを含み、
   前記接続するステップは、
   前記セキュリティ制御フィールドに基づいてセキュリティ手順を開始して前記インプラント装置を認証するステップと、
   前記認証に基づいて暗号化及び復号化の中の一つを遂行するステップと、
   再生保護を実行するステップと、
   データフレームに対するインテグリティ保護を実行するステップと、
   をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記接続するステップは、
   接続を指示する命令信号を前記ＭＩＣＳチャンネルで前記インプラント装置に送信するステップと、
   前記命令信号に基づいて承認信号を前記ＭＩＣＳチャンネルで前記インプラント装置から受信するステップと、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記承認信号は、セキュリティ制御フィールドを含み、
   前記接続するステップは、
   前記セキュリティ制御フィールドに基づいてセキュリティ手順を開始して前記インプラント装置を認証するステップと、
   前記認証に基づいて暗号化及び復号化の中の一つを遂行するステップと、
   再生保護を実行するステップと、
   データフレームに対するインテグリティ保護を実行するステップと、
   をさらに有することを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記ＭＩＣＳチャンネルを獲得するステップは、非活性状態で前記コーディネータ装置と前記インプラント装置との間で前記ＭＩＣＳチャンネルを維持するステップを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記ウェイクアップ信号を送信するステップは、
   定義された周期内で前記承認信号が前記インプラント装置から受信されるまで前記非ＭＩＣＳチャンネルで前記信号を再送信するステップと、
   定義された期間で前記承認信号が前記ＭＩＣＳで受信されないと、他の非ＭＩＣＳチャンネルで前記ウェイクアップ信号を再送信するステップのうちいずれか一つを有することを特徴とする請求項２に記載の方法。
8. 他のインプラント装置から送信された非常信号に対して前記コーディネータ装置で他のＭＩＣＳチャンネルをスキャニングするステップと、
   前記他のインプラント装置から前記非常信号が受信される場合に、前記インプラント装置との前記データ交換を中止し、前記他のインプラント装置とデータを交換するステップと、
   をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記コーディネータ装置は、装置識別子、マスターキー、及び該当マスターキー識別子、デバイスのタイプ、サービス、及びメディアアクセス制御アドレスを含むセキュリティテーブルで事前構成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記セキュリティ制御フィールドは、接続手順の間に交換されるセキュリティ制御、アプリケーションパラメータフィールドを用いて前記ＭＡＣフレームでフレームレベルセキュリティを定義し、異なるセキュリティ特性は、アプリケーション及びＢＡＮ装置要求条件に従って各フレームに対して選択できることを特徴とする請求項３に記載の方法。
11. 前記セキュリティ制御フィールドは、接続手順の間に交換されるセキュリティ制御、アプリケーションパラメータフィールドを用いて前記ＭＡＣフレームでフレームレベルセキュリティを定義し、前記フレームレベルセキュリティは、接続手順の間に識別され、類似したフレームレベルセキュリティがセキュリティ保護を必要とする前記フレームに均一に使用されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
12. オンボディ装置と通信を遂行するための通信チャンネルを獲得するステップと、
    特定のオンボディ装置から前記コーディネータ装置情報に対する要求を受信するステップと、
    前記オンボディ装置からピコネットとの結合に対する接続要求を受信するステップと、
    前記コーディネータ装置のために定義される複数の許可制御パラメータに基づいて前記接続要求を確認するステップと、
    前記接続要求を前記確認に基づいて承認するステップと、
    前記接続要求に含まれるセキュリティ制御フィールドに基づいてセキュリティ手順を開始するステップと、
    前記特定のオンボディ装置とデータを交換するステップと、
    をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 前記セキュリティ手順を開始するステップは、
    前記特定のオンボディ装置を認証するステップ、前記認証に基づいて暗号化及び復号化の中の一つを遂行するステップ、再生保護を実行するステップ、及びデータフレームに対してインテグリティ保護を可能にするステップのうちいずれか一つを有することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記オンボディ装置と通信を遂行するための通信チャンネルを獲得するステップと、
    前記コーディネータ装置情報をブロードキャスティングするステップと、
    前記ブロードキャスティングに基づいて前記特定のオンボディ装置から前記接続要求を受信するステップと、をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
15. 前記通信チャンネルの獲得は、ブロードキャストモードと非ブロードキャストモードの中の一つに基づくことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
16. 前記通信チャンネルを獲得するステップは、
    前記通信チャンネルの占有を指示する通知をブロードキャスティングするステップと、
    前記通知に基づいて応答を決定するステップと、
    を有することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
17. 前記接続要求は、平均データレート、パケットサイズ、インターパケット到着時間、ＭＡＣ層で送信したパケットのサイズ、遅延要求条件、及びセキュリティ制御フィールドのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
18. 前記コーディネータ装置は、装置識別子、マスターキー識別子、デバイスのタイプ、サービス、及びメディアアクセス制御アドレスを含むセキュリティテーブルで事前構成されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
19. 前記複数のオンボディ装置を示す一つ又はそれ以上の代表ノードの中の各代表ノードから接続要求を受信するステップと、
    前記一つ又はそれ以上の代表ノードの中で代表ノードから受諾される前記接続要求を受信することに基づいて前記接続要求を管理するステップと、
    メッセージを前記複数のオンボディ装置にブロードキャスティングするステップと、を有し、
    前記メッセージは、前記代表ノードに対応するグループ識別子、前記複数のオンボディ装置に対する装置識別子、及び１セットのセキュリティパラメータのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
20. 前記管理するステップは、前記複数の代表ノードのうち他の代表ノードに拒絶メッセージを送信するステップを有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 前記一つ又はそれ以上の代表ノードは単一グループ識別子と関連されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
22. 前記一つ又はそれ以上の代表ノードは別途のグループ識別子と関連されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
23. 前記セキュリティパラメータのセットは、
    前記コーディネータ装置と前記複数のオンボディ装置との間で共有されるマスターキー識別子と、
    コーディネータノンスと、
    クライアントノンスと、
    固有個別キーと共通キーのうちいずれか一つを指示するフラグビットと、
    を含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
24. 前記マスターキー識別子、前記コーディネータノンス、前記クライアントノンス、及び各オンボディ装置の前記装置識別子を用いて前記コーディネータ装置と前記各オンボディ装置との間で固有ペアワイズキーを発生するステップと、
    前記マスターキー識別子、前記コーディネータノンス、及び前記クライアントノンスを用いて前記コーディネータ装置と複数のオンボディ装置との間で共通ペアワイズキーを生成するステップのうちいずれか一つをさらに有することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
25. 前記生成は、前記コーディネータ装置と前記各オンボディ装置によって別途に遂行されることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
26. ボディエリアネットワークを管理するコーディネータ装置であって、
    通信インターフェースと、
    前記通信インターフェースを通じて、ＭＩＣＳチャンネルを獲得し、非ＭＩＣＳチャンネルを用いてウェイクアップを指示するウェイクアップ信号を送信し、前記ウェイクアップ信号を受信したインプラント装置を前記ＭＩＣＳチャンネルで接続し、前記インプラント装置とデータを交換し、前記インプラント装置で分離命令メッセージを伝送して接続を解除するプロセッサと、
    前記交換されたデータを格納する格納装置と、
    を含み、
    前記ウェイクアップ信号は、前記獲得されたＭＩＣＳチャンネルに対する情報を含むことを特徴とする装置。
27. 前記プロセッサは、
    前記インプラント装置を接続するために、前記ウェイクアップ信号を受信したインプラント装置から第１の承認信号を前記ＭＩＣＳチャンネルで受信し、前記承認信号に基づいて接続を指示する命令信号を前記ＭＩＣＳチャンネルで前記インプラント装置に送信し、
    前記命令信号に基づいた第２の承認信号を前記ＭＩＣＳチャンネルで前記インプラント装置から受信することを特徴とする請求項２６に記載の装置。
28. 前記第２の承認信号は、セキュリティ制御フィールドを含み、
    前記プロセッサは、
    前記セキュリティ制御フィールドに基づいてセキュリティ手順を開始して前記インプラント装置を認証し、前記認証に基づいて暗号化及び復号化の中の一つを遂行し、
    再生保護を実行し、
    データフレームに対するインテグリティ保護を実行することを特徴とする請求項２７に記載の装置。
29. 前記プロセッサは、
    前記インプラント装置を接続するために、接続を指示する命令信号を前記ＭＩＣＳチャンネルで前記インプラント装置に送信し、
    前記命令信号に基づいた承認信号を前記ＭＩＣＳチャンネルで前記インプラント装置から受信することを特徴とする請求項２６に記載の装置。
30. 前記承認信号は、セキュリティ制御フィールドを含み、
    前記プロセッサは、
    前記セキュリティ制御フィールドに基づいてセキュリティ手順を開始して前記インプラント装置を認証し、
    前記認証に基づいて暗号化及び復号化の中の一つを遂行し、
    前記再生保護を実行し、
    データフレームに対するインテグリティ保護を実行することを特徴とする請求項２９に記載の装置。
31. 前記プロセッサは、前記ＭＩＣＳチャンネルの非活性状態で前記コーディネータ装置と前記インプラント装置との間で前記ＭＩＣＳチャンネルを維持することを特徴とする請求項２６に記載の装置。
32. 前記プロセッサは、定義された周期内で前記インプラント装置から前記承認信号が受信されるまで、前記非ＭＩＣＳチャンネル上に前記ウェイクアップ信号を再送信し、あるいは定義された周期で前記ＭＩＣＳチャンネルで承認信号が受信されないと、他の非ＭＩＣＳチャンネル上に前記ウェイクアップ信号を再送信することを特徴とする請求項２７に記載の装置。
33. 前記プロセッサは、
    前記通信インターフェースを通じて、オンボディ装置と通信を遂行するための通信チャンネルを獲得し、特定のオンボディ装置から前記コーディネータ装置情報に対する要求を受信し、前記オンボディ装置からピコネットとの接続に対する接続要求を受信し、前記コーディネータ装置のために定義される複数の許可制御パラメータに基づいて前記接続要求を確認し、
    前記確認に基づいて前記接続要求を承認し、前記接続要求に含まれたセキュリティ制御フィールドに基づいてセキュリティ手順を開始し、前記特定のオンボディ装置とデータを交換することを特徴とする請求項２６に記載の装置。
34. 前記プロセッサは、オンボディ装置と通信を遂行するための通信チャンネルを獲得し、前記コーディネータ装置情報をブロードキャスティングし、前記ブロードキャスティングに基づいて特定のオンボディ装置から接続要求を受信することを特徴とする請求項２６に記載の装置。
35. 前記プロセッサは、一つ又はそれ以上の代表ノードのうち各代表ノードから接続要求を受信し、前記一つ又はそれ以上の代表ノードは複数のオンボディ装置を表し、前記接続要求を受信することに基づいて前記接続要求を管理し、前記一つ又はそれ以上の代表ノードのうち代表ノードからの前記接続要求が受諾され、メッセージを前記複数のオンボディ装置にブロードキャスティングし、
    前記メッセージは、前記代表ノードに対応するグループ識別子、前記複数のオンボディ装置に対する装置識別子、及びワンセットのセキュリティパラメータのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２６に記載の装置。
36. インプラント装置がボディエリアネットワークをサポートする方法であって、
    非ＭＩＣＳチャンネルを介してコーディネータ装置からウェイクアップ信号を受信するステップと、
    前記ウェイクアップ信号の受信によってＭＩＣＳチャンネル機能を活性化するステップと、
    前記ウェイクアップ信号に含まれたＭＩＣＳチャンネルの情報を用いてコーディネータ装置と前記ＭＩＣＳチャンネルで前記コーディネータ装置に接続するステップと、
    前記コーディネータ装置とデータを交換するステップと、
    を有することを特徴とする方法。
37. 前記接続するステップは、
    前記ウェイクアップ信号に基づいて第１の承認信号を前記コーディネータ装置に伝送するステップと、
    前記承認信号に関連して、前記コーディネータ装置への接続を指示する命令信号を前記コーディネータ装置から受信するステップと、
    前記命令信号に基づいて第２の承認信号を前記コーディネータ装置に伝送するステップと、
    を有することを特徴とする請求項３６に記載の方法。
38. 前記接続するステップは、
    前記ウェイクアップ信号の受信後に、前記コーディネータ装置への接続を指示する命令信号を前記コーディネータ装置から受信するステップと、
    前記命令信号に基づいて承認信号を前記コーディネータ装置に伝送するステップと、
    を有することを特徴とする請求項３６に記載の方法。

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