JP5474823B2 - 超低電力無線ネットワークに対する多重分解能パケット通信のためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は一般に、無線ネットワークに対するパケット通信に関し、特に、超低電力無線ネットワークに対するパケット通信のためのシステム及び方法に関する。

省エネルギーは、例えばセンサ・ネットワーク及び体エリアネットワークといった超低電力動作を必要とする無線ネットワークにおける重要な設計基準である。これらのネットワークにおいて、プロトコルは一般に、極めてエネルギー効率が良いように設計される。これは通常、休止及び活動期間の間のノードの活動をデューティサイクル化することにより実現される。

しかしながら、デューティサイクル化だけでは、エネルギー効率の良さを実現するには十分ではない場合がある。

ノードが活動状態にあるとき、一般にオーバーヒアリング（overhearing:過剰監視）と呼ばれる、ノードによる意図しないパケットの受信は、かなりの量のエネルギー及び他のリソースを消費する可能性がある。他のノードに向けられたパケットをオーバーヒアリングすることで、このノードがエネルギーを浪費するので（なぜなら、各パケットは、バッファリング、デコード、復調等を必要とするからである）、意図しないパケット受信は電力消費に有害である可能性がある。

上記課題は、本発明の第１の側面によれば、超低電力無線ネットワークに対する多重分解能パケット（multi-resolution packet）を提供することにより解決される。上記超低電力無線ネットワークがそれぞれ、無線リンクを介して接続される送信ユニット及び１つ又は複数の通信ユニットを含んでおり、上記パケットが、あて先識別子データを含むプリアンブル期間と、あて先識別子を決定するため上記１つ又は複数の通信ユニットにより上記あて先識別子データを処理する、上記プリアンブル期間の実質的後に続くミッドアンブル期間と、上記あて先識別子の決定に基づき、上記１つ又は複数の通信ユニットにより受信が行われる、上記ミッドアンブル期間の実質的後に続くデータ期間とを有する。

上記課題は、本発明の第２の側面によれば、超低電力無線ネットワークに対する多重分解能パケットを提供することにより解決される。上記超低電力無線ネットワークが、無線リンクを介して通信する送信ユニット及び１つ又は複数の通信ユニットを含み、上記無線ネットワークが、ＭＡＣプロトコルの集中及び分散モードをサポートするものであり、上記パケットが、データ同期期間及びあて先識別子データ期間を含む第１のプリアンブル期間であって、上記データ同期期間が、上記１つ又は複数の通信ユニットを同期化させるための同期化データを含み、上記あて先識別子データ期間は、あて先識別子データを含む、第１のプリアンブル期間と、あて先識別子を決定するため、及び上記送信ユニットと上記１つ又は複数の通信ユニットとを同期化させるため、上記１つ又は複数通信ユニットにより上記あて先識別子データを実質的に同時に処理する、上記第１のプリアンブル期間の実質的後に続く第２のプリアンブル期間と、上記決定されたあて先識別子に基づき上記１つ又は複数の通信ユニットにより受信が行われる、上記第２のプリアンブル期間の実質的後に続くデータ期間とを有する。

上記課題は、本発明の第３の側面によれば、超低電力無線ネットワークに対する多重分解能パケットを送信する方法を提供することにより解決される。上記超低電力無線ネットワークがそれぞれ、無線リンクを介して通信する送信ユニット及び１つ又は複数の通信ユニットを含んでおり、上記方法が、上記送信ユニットによりプリアンブル期間の間にあて先識別子データを送信するステップと、上記プリアンブル期間の実質的後のミッドアンブル期間の間にデータを送信しないステップであって、上記ミッドアンブル期間において、あて先識別子を決定するため上記１つ又は複数の通信ユニットにより上記あて先識別子データが処理される、ステップと、上記ミッドアンブル期間の実質的後のペイロード期間の間にペイロードデータを送信するステップであって、上記ペイロード期間において、上記決定されたあて先識別子に基づき上記ペイロードデータが処理される、ステップとを有する。

上記課題は、本発明の第４の側面によれば、送信ユニットから超低電力無線ネットワークに対する多重分解能パケットを１つ又は複数の通信ユニットにより受信する方法を提供することにより解決される。上記多重分解能パケットが、プリアンブル期間と、上記プリアンブル期間の実質的後に続くミッドアンブル期間と、上記ミッドアンブル期間の後に続くペイロード期間とを含み、上記方法が、上記１つ又は複数の通信ユニットにより上記プリアンブル期間の間あて先識別子データを受信するステップと、上記プリアンブル期間の実質的後に続く上記ミッドアンブル期間の間データを受信しないステップであって、上記ミッドアンブル期間において、上記１つ又は複数の通信ユニットにより上記プリアンブル期間の間に受信される上記あて先識別子データを用いてあて先識別子が決定される、ステップと、上記ミッドアンブル期間の実質的後のペイロード期間の間ペイロードデータを受信するステップであって、上記ペイロード期間において、上記決定されたあて先識別子に基づき上記ペイロードデータが処理される、ステップとを有する。

上記課題は、本発明の第５の側面によれば、超低電力無線ネットワークに対する多重分解能パケットを提供することにより解決される。上記超低電力無線ネットワークがそれぞれ、無線リンクを介して接続される送信ユニット及び１つ又は複数の通信ユニットを含んでおり、上記パケットが、あて先識別子データを含むプリアンブル期間と、あて先識別子を決定するため上記１つ又は複数の通信ユニットにより上記あて先識別子データを処理する、上記プリアンブル期間の実質的後に続く複数のミッドアンブル期間と、上記関連付けられる各ミッドアンブル期間の実質的後に続く複数のデータ期間であって、上記複数のデータ期間それぞれにおいて、上記あて先識別子の決定に基づき、上記１つ又は複数の通信ユニットにより受信が行われる、複数のデータ期間とを有する。

本発明の文脈における超低電力無線ネットワークを示す図である。 本発明の文脈における例示的な動作環境の図である。 本発明の文脈における典型的な参照パケット・フレームワークを示す図である。 本発明の実施形態による多重分解能パケット（ＭＲＰ）フレームワークを示す図である。 本発明の実施形態による別のＭＲＰフレームワークを示す図である。 本発明の実施形態による、図４に示されるＭＲＰを送信する第１の例示的な方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による、図４〜６に示される送信されたＭＲＰを受信する第１の例示的な方法を示すフローチャートである。

例示的な実施形態が、限定を意図するものではない、対応する図面を参照して、例示を介して説明されることになる。ここで、類似する参照符号は、類似する要素を示す。

本実施形態の他の特徴は、添付の図面及び以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。

超低電力無線ネットワークの多重分解能パケット（ＭＲＰ）送信のためのシステム及び方法が、開示される。以下に、様々な実施形態の完全な理解を提供するため、説明用の多数の特定の詳細が記載される。しかしながら、様々な実施形態が、これらの特定の詳細なしに実践されることができることは、当業者には明らかであろう。

図１は、本発明の文脈における超低電力無線ネットワーク１００を示す。特に、図１は、送信ユニット１０４及び複数の通信ユニット１０６を持つ基地サイト１０２を示す。例えば、超低電力無線ネットワーク１００は、無線ローカル・エリアネットワーク（ＬＡＮ）／パーソナル・エリアネットワーク（ＰＡＮ）／ワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）、センサ・ネットワーク、体エリアネットワーク等とすることができる。いくつかの実施形態では、超低電力無線ネットワーク１００は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルの集中及び分散モードを支持する。通信ユニット１０６は、（例えば、無線による）送信ユニット１０４のパケットを受信及び処理できるデバイス（例えば、センサ・ネットワークのセンサ・ノード及び体エリアネットワークのリード線）を含むことができる。

送信ユニット１０４は、無線リンク１０８を介して基地サイト１０２のカバーエリアに含まれる、１つ又は複数の通信ユニット１０６と通信する。この例では、無線リンク１０８を介して、送信ユニット１０４は、ＭＲＰの送信に関して責任を負う（例えば、単一のパケットが、単一の送信の一部である１つ又は複数のセグメントにフラグメント化され、この送信は、時間により分離される）。１つ又は複数の通信ユニット１０６が、１つ又は複数の通信ユニット１０６に向けられるＭＲＰの受信及び処理に関して責任を負う。更に、ＭＲＰが、図４及び図５においてより詳細に説明される。ある実施形態において、無線リンク１０８は、１つ又は複数の通信ユニット１０６により共有されることができる。図１は、特に、ＭＲＰの送信のために使用される超低電力無線ネットワーク１００を示す。これは、システム資源の節約に役立ち、パケットのオーバーヒアリングを防止する。この詳細は、以下のパラグラフで説明されることになる。

「オーバーヒアリング」という語は、１つ又は複数の通信ユニット１０６の活動モードの間における意図しないパケットの受信及び処理を指す。更に、システム資源の節約は、多数の態様で実現されることができる。この態様は、例えば、モバイルデバイス上でセンサ・ネットワーク及び体エリアネットワークを用いるときバッテリーパワーを節約する、プロセッサ使用を節約する、及びパケットが１つ又は複数の遠隔位置に対して超低電力無線ネットワーク１００にわたり送信されるとき節約する、ことを含む。

例示のため、プリアンブル期間（例えば、図４のプリアンブル期間４０２）、ミッドアンブル期間（例えば、図４のミッドアンブル期間４０４）及びデータ期間（例えば、図４のデータ期間４０６）という３つのセグメントにフラグメント化されるＭＲＰを考える。プリアンブル期間４０２、ミッドアンブル期間４０４及びデータ期間４０６が単一の送信の一部である点に留意されたい。この送信は、時間により分離される。当業者であれば、超低電力無線ネットワーク１００に対するＭＲＰが、任意の数のセグメントにフラグメント化されることができ、上述した期間のフラグメント化に限定されない点を理解されるであろう。

処理において、基地サイト１０２の送信ユニット１０４は、無線リンク１０８を介して各々の期間に関連付けられるデータを順次送信するが、プリアンブル期間４０２とデータ期間４０６との間にアイドル・ギャップ（例えば、以下ミッドアンブル期間と呼ばれる）を挿入する。これは、あて先情報（例えば、プリアンブル期間４０２に関連付けられる）を処理し、ＭＲＰが通信ユニット１０６に向けられるかどうかを決定するのに十分な時間を、１つ又は複数の通信ユニット１０６に与えることを可能にする。ミッドアンブル期間４０４の後、送信ユニット１０４は、データ期間４０６に関連付けられるペイロードデータを送信することにより、ＭＲＰの送信を続ける。いくつかの実施形態において、１つ又は複数の通信ユニット１０６は、データ期間４０６に関連付けられるペイロードデータを受信及び処理し続けるか、又はミッドアンブル期間４０４の間の決定に基づき、休止モードに戻る。

プリアンブル期間４０２の処理（例えば、ミッドアンブル期間４０４の間）は、特定の通信ユニット１０６に向けられたものではないＭＲＰのバッファリング、デコード及び復調の行為を除去する。これは、その通信ユニット１０６に向けられたものではないＭＲＰセグメントの残りを受信する（即ち、バッファリング、デコード、復調する）ことなしに、１つ又は複数の通信ユニット１０６が、休止モード（例えば、少なくとも進行中のＭＲＰ送信の残りの期間の間）になることにより、システム資源を節約するのを助ける。言い換えると、この技術は、ＭＲＰのオーバーヒアリングを防止することにより、システム資源の節約を可能にする。

図２は、本発明の文脈における１つの例示的な動作環境を示す図である。図１を参照して説明される上記の技術が、ウエルネス／フィットネス分野２０２及び／又はヘルスケア分野２０４において使用されていることが分かる。上記の技術が、任意の短距離無線ネットワークまで拡張されることができることが想像されることができる。

図２は、例えば心電図（ＥＣＧ）２０８Ａ〜Ｂといった体エリア・センサ（デバイス）、ポータブル／パーソナル・デバイス（例えばゲートウェイ）２１２又は固定ハブ（例えば患者モニタ又は臨床ハブ２１６）と通信するフィットネス・センサ２１０及び／又はグルコースセンサ２１４を含む、ＢＡＮ２０６Ａ〜Ｂを示す。上記デバイスは、情報をローカルで処理する、及び／又は任意の外部ネットワーク接続を介してサービス処理センタに情報を転送する。この外部ネットワーク接続は、無線ローカル・エリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、携帯電話網、有線ネットワーク及び／又は無線メトロポリタン・エリア・ネットワーク（ＷＭＡＮ）２１８とすることができる。

処理において、ＢＡＮデバイスは、データを交換するため、無線チャネルを共有する。１つの例において、体センサ（即ちＥＣＧ ２０８Ａ及びフィットネス・センサ２１０）は、ユーザにより搬送されるパーソナル・ゲートウェイ・デバイス２１２に監視データを送信する。パーソナル・ゲートウェイ・デバイス２１２は、情報をローカルで処理し、情報を表示し、及び／又は、ＢＡＮ２０６Ａに図示されるようＷＬＡＮ又はＷＭＡＮリンク２２０を用いることにより、外部接続（例えば無線ローカル・エリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、無線メトロポリタン・エリア・ネットワーク（ＷＭＡＮ）又は携帯電話網）を介して、サービス処理センタへとデータを転送することができる。別の例において、体センサ（即ちＥＣＧ２０８Ｂ及びグルコースセンサ２１４）は、臨床ハブ２１６へと監視データを送信する。このハブは、情報をローカルで処理及び表示することもでき、又は図２のＢＡＮ２０６Ｂに図示されるようにＷＬＡＮ２１８Ｂ（例えば、アクセスポイント２２４を用いる）又はＬＡＮ２２２を介して別のネットワークにおけるサーバにそれを転送することもできる。

ＭＲＰ送信技術（例えば、図６に説明される）が、オーバーヒアリングを防止するためにＢＡＮ２０６Ａ〜Ｂにおいて実現されることができ、これにより、超低電力動作を必要とするＢＡＮ２０６Ａ〜Ｂにおいてエネルギー資源が節約される点に留意されたい。

図３は、本発明の文脈における参照パケット・フレームワーク３００を示す。特に、図３は、無線リンク１０８を介して、送信器（例えば、図１の送信ユニット１０４）から受信器（例えば、図１の通信ユニット１０６）への単一エンティティとして単一のパケットが送信されるパケット通信（例えば、通常のパケット通信）の典型的な方法を示す。無線ネットワークを介する典型的なパケット送信システムにおいて、送信ユニット１０４及び１つ又は複数の通信ユニット１０６の活動モードの間、送信ユニット１０４は、１つ又は複数の通信ユニット１０６に単一分解能パケットを送信する。更に、１つ又は複数の通信ユニット１０６は、パケット３００を受信し、及びパケット３００を処理する。例えば、パケット３００の処理は、パケット３００のペイロードデータのバッファリング、ペイロードデータのデコード、デコードされたペイロードデータの復調といったステップを含む。

更に、活動モードの間、パケット３００がその特定の通信ユニット１０６に向けられたものでないとしても、１つ又は複数の通信ユニット１０６は、このパケットを受信及び処理することができる。言い換えると、送信ユニット１０４からの意図しないパケットは、意図しないパケット３００全体を処理する前に（例えば、パケット３００のＰＨＹ及びＭＡＣヘッダに含まれる）パケット３００のアドレス及びあて先情報を確認することなしに、単一エンティティとして受信及び処理される。こうして、１つ又は複数の通信ユニット１０６による意図しないパケットの受信及び処理は、かなりの量のシステム資源を消費する可能性がある。例えば、１つ又は複数の通信ユニット１０６は、別の通信ユニット１０６に向けられるパケット３００のバッファリング、デコード及び復調によりかなりの量のエネルギーを浪費する場合がある。

従って、システム資源を節約するため、パケットに関連付けられるあて先識別子を決定するとき、パケット３００が処理されることが重要になる。言い換えると、決定されたあて先アドレスが、通信ユニット１０６に関連付けられる場合にだけ、パケット３００が処理されるべきであり、そうでなければ、通信ユニット１０６は、休止モードになることができる。更に、一般に、パケットのサイズが増加するにつれて、意図されたパケットだけを処理することがますます重要になる。本発明は、通信ユニット１０６に向けられる単一の送信の一部である１つ又は複数のセグメントへとフラグメント化されるＭＲＰの送信を実現し、これにより超低電力無線ネットワーク１００におけるシステム資源が節約される。更に、ＭＲＰ送信の詳細は、それぞれ図４及び図５に説明される。

図４は、本発明の実施形態によるＭＲＰフレームワーク４００を示す。特に、図４は、図１の超低電力無線ネットワーク１００に対するＭＲＰ送信技術を示す。ＭＲＰは、単一の送信の一部である１つ又は複数のセグメント（即ち複数の分解能レベル）へとフラグメント化される単一のパケットである。

図４において示される例示の実施形態において、超低電力無線ネットワーク１００に対するＭＲＰ４００は、３つのセグメント（例えば、２つの分解能レベル）、即ち、プリアンブル期間４０２、ミッドアンブル期間４０４及びデータ期間４０６へとフラグメント化される。プリアンブル期間４０２は、データ同期期間４０８及びあて先識別子データ期間４１０を含む。データ同期期間４０８は、１つ又は複数の通信ユニット１０６を同期化させるための同期化データを含み、あて先識別子データ期間４１０は、ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダの第１の部分及び総送信時間を含む。

更に、ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダの第１の部分（ＰＨＹ ＨＤＲ ０、ＭＡＣ ＨＤＲ ０）は、実質的にアドレス及びあて先情報を含むあて先識別子データを含む。いくつかの実施形態において、アドレス及びあて先情報は、データ期間４０６が受信及び処理されることになるかどうかを決定するために使用される。あて先識別子を決定するためあて先識別子データを１つ又は複数の通信ユニット１０６により処理するミッドアンブル期間４０４が、プリアンブル期間４０２の実質的後に続く。

あて先識別子の決定に基づき１つ又は複数の通信ユニット１０６により受信が行われるデータ期間４０６が、ミッドアンブル期間４０４の実質的後に続く。データ期間４０６は、非アドレス期間４１２及びペイロード期間４１４を含む。非アドレス期間４１２は、ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダの第２の部分（ＰＨＹ ＨＤＲ １、ＭＡＣ ＨＤＲ １）を含み、ペイロード期間４１４は、ペイロードデータを含む。

ある実施形態において、決定されたあて先識別子が、１つ又は複数の通信ユニット１０６に関連付けられる場合、ペイロード期間４１４に関連付けられるペイロードデータは、データ期間４０６の間に受信され、ペイロードデータが、処理される（即ち、バッファリングされ、デコードされ、及び復調される）。１つ又は複数の関連付けされたサブ・ペイロードが、（例えば、図４に示されるような）ペイロード期間４１４の間に処理されるよう、ＭＲＰのペイロードデータが、複数のサブ・ペイロードへとセグメント化されることができる点に留意されたい。別の実施形態では、決定されたあて先が１つ又は複数の通信ユニット１０６に関連付けられない場合、ＭＲＰの残りのセグメント（即ち、データ期間４０６）の受信が停止される。これにより、超低電力無線ネットワーク１００におけるシステム資源が節約される。

別の実施形態では、（例えば、ビーコン送信（例えば、ＥＣＭＡ ３６８ ＵＷＢ ＭＡＣ標準等）に基づく）ＭＡＣプロトコルの集中及び分散モードを支持する超低電力無線ネットワーク１００に対するＭＲＰが、第１のプリアンブル期間、第２のプリアンブル期間及びデータ期間を含む。これらの実施形態において、第１のプリアンブル期間は、データ同期期間４０８及びデータあて先識別子期間４１０を含む。同期期間４０８は、同期化データを含み、あて先識別子データ期間４１０は、あて先識別子データを含む。いくつかの実施形態において、あて先識別子データは、ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダの第１の部分及び総送信時間を含む。これらの実施形態において、ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダの第１の部分は、データ期間が受信及び処理されることになる必要があるかどうかを決定するのに必要なアドレス及びあて先情報を実質的に含む。

第２のプリアンブル期間は、あて先識別子を決定するためのあて先識別子データと、１つ又は複数の通信ユニット１０６により１つ又は複数通信ユニット１０６と送信ユニット１０４とを同期化させるための同期化データとを実質的に同時に処理するよう、第１のプリアンブル期間の実質的後に続く。更に、データ期間は、決定されたあて先識別子に基づき、１つ又は複数の通信ユニット１０６により受信が行われる第２のプリアンブル期間の実質的後に続く。

ＭＲＰのデータ期間は、ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダの第２の部分、及びペイロードデータを含むペイロード期間４１４を有する。いくつかの実施形態において、データ期間の間に受信されるペイロードデータは、１つ又は複数の通信ユニット１０６により処理される（即ち、バッファリングされ、デコードされ、及び復調される）。当業者であれば、ＭＡＣプロトコルの分散モードを支持する超低電力無線ネットワーク１００に対するＭＲＰ４００が、それらをエネルギー効率の良いものにしつつ、ＭＡＣプロトコルの分散特性を保持することを理解するであろう。

別の実施形態では、ビーコン・デバイス及び非ビーコン・デバイスを含む無線ネットワークが提供される。ここで、ビーコン・デバイスは、周期的なビーコン・パケットを送信し、資源制約のある非ビーコン・デバイスは、ビーコン・パケットを送信しない。これらの実施形態において、大きい多重分解能ビーコン・パケットの第１のプリアンブル期間を受信すると、非ビーコン・デバイスは、実質的に直ちに休止モードに戻ることができる。こうして、（例えば、他のノードほど超低電力デバイスでない）ビーコン可能デバイスだけが、全ビーコン・パケットを受信し、一方、より超低電力の非ビーコン・デバイスは、斯かるパケットを受信しないことになる。これにより、更なるエネルギー節約がもたらされる。

更に、図３及び図４を参照すると、パケットのサイズが大きい又は増加しているとき、システム資源を節約するためオーバーヒアリングを最小化することが望ましい点に留意されたい。上述されるように、ＭＲＰ４００が１つ又は複数の通信ユニット１０６に向けられる場合、これは、異なるセグメントへとフラグメント化される単一のパケット（即ち、ＭＲＰ４００）を送信し、ＭＲＰ４００のペイロードデータを処理することにより、実現されることができる。ＭＲＰが１つ又は複数の通信ユニット１０６に向けられない場合、１つ又は複数の通信ユニット１０６は、（例えば、意図しないＭＲＰをバッファリングし、デコードし、及び復調するのに必要とされる期間の間）休止モードになることができる。これにより、システム資源が節約され、オーバーヒアリングが最小化される。

図５は、本発明の実施形態によるＭＲＰフレームワーク５００を示す。特に、図５は、２つのミッドアンブル期間を持つＭＲＰフレームワーク５００を示す。即ち、プリアンブル期間４０２と第１のデータ期間１ ５０４との間の第１のミッドアンブル期間１ ５０２、及び第１のデータ期間１ ５０４と第２のデータ期間２ ５０８との間の第２のミッドアンブル期間２ ５０６とである。第２のミッドアンブル期間２ ５０６は、複数のセグメント（例えば、第１のデータ期間１ ５０４及び第２のデータ期間２ ５０８）へと単一のデータ期間をフラグメント化するために（例えば、送信ユニット１０４により）挿入される。図５から、上記の技術がＭＲＰにおける複数のミッドアンブル期間を用いて実現されることができることが想像されることができる。いくつかの実施形態において、ＭＲＰ５００は、１つ又は複数のデータ期間（例えば、第１のデータ期間１ ５０４及び第２のデータ期間２ ５０８）と、１つ又は複数のデータ期間の間の関連する１つ又は複数のミッドアンブル期間（例えば、第１のミッドアンブル期間１ ５０２及び第２のミッドアンブル期間２ ５０６）とを持つことができる。これにより、ＭＲＰ５００は、複数の分解能を持つことができる。これらの実施形態において、通信ユニット１０６が、複数のデータ期間（セグメント）の間、休止モードにあり、関連セグメントを受信すると起動することができる点がわかる。こうして、エネルギーの節約に役立つ。当業者であれば、エネルギーを節約するため、斯かる様々な実施形態においてＭＲＰフレームワークを実現することができることが想像されることができる。

この例では、１つ又は複数の通信ユニット１０６が、プリアンブル期間４０２の間に、あて先識別子データを受信し、第１のミッドアンブル期間１ ５０２の間に、（例えば、あて先識別子データを用いて）あて先識別子を決定する。更に、１つ又は複数の通信ユニット１０６は、第１の非アドレス期間１ ５１０及び第１のペイロード期間１ ５１２を含む第１のデータ期間１ ５０４に関連付けられる第１のペイロード・データセグメントを受信及び処理する。第１の非アドレス期間２ ５１４は、ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダの第２の部分を含み、第１のペイロード期間１ ５１２は、サブ・ペイロード・データを含む。いくつかの実施形態において、各通信ユニット１０６は、ＭＲＰ５００がその通信ユニット１０６に向けられるかどうかを決定するため、更に第２のデータ期間２ ５０８に関連付けられるサブ・ペイロード・データが処理される必要があるかどうかを決定するために、プリアンブル期間４０２に関連付けられるあて先識別子データと、第１のデータ期間１ ５０４に関連付けられる第１のペイロードデータとを処理する。言い換えると、１つ又は複数の通信ユニット１０６は、第２のミッドアンブル期間２ ５０６の間に、複数のサブ・ペイロードのうちどれが処理される必要があるかを決定する。例えば、第２のデータ期間２ ５０８は、第２の非アドレス期間２ ５１４及び第２のペイロード期間２ ５１６を含む。第２の非アドレス期間２ ５１４は、ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダの第３の部分を含み、第２のペイロード期間２ ５１６は、サブ・ペイロード・データを含む。

上記の１つ又は複数の実施形態によれば、無線リンクを介して接続される送信ユニット１０４と１つ又は複数の通信ユニット１０６とを含む超低電力無線ネットワークに対するＭＲＰ５００が、あて先識別子データを含むプリアンブル期間４０２、あて先識別子を決定するためあて先識別子データを１つ又は複数通信ユニット１０６により処理する、プリアンブル期間４０２の実質的後に続く複数のミッドアンブル期間（例えば、ミッドアンブル期間１ ５０２及び第２のミッドアンブル期間２ ５０６）、及び複数のデータ期間（例えば、データ期間１ ５０４及びデータ期間２ ５０８）を含むことができる。複数のデータ期間の各々は、関連ミッドアンブル期間の各々の実質的後に続き、このデータ期間において、あて先識別子の決定に基づき１つ又は複数の通信ユニット１０６により受信が行われる。

更に、プリアンブル期間４０２は、データ同期期間４０８及びあて先識別子データ期間４１０を含む。いくつかの実施形態において、データ同期期間４０８は、同期化データを含み、あて先識別子データ期間４１０は、ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダの第１の部分及び総送信時間を含む。これらの実施形態において、ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダの第１の部分は、データ期間が受信及び処理される必要があるかどうかを決定するのに必要なアドレス及びあて先情報を実質的に含む。データ期間は、ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダの第２の部分を含む非アドレス期間（例えば、非アドレス期間１ ５１０及び非アドレス期間２ ５１４）と、ペイロードデータを含むペイロード期間（例えば、ペイロード期間１ ５１４及びペイロード期間２ ５１６）とを含む。

ペイロードデータが、１つ又は複数の通信ユニットに向けられる複数のサブ・ペイロードを含み、非関連サブ・ペイロードを処理することなしに、各関連サブ・ペイロードが通信ユニット１０６により処理される必要があるとき、上記の送信技術は実現されることができる。更に、複数のデータ期間の間に複数のミッドアンブル期間を持つＭＲＰ５００を送信することは、かなり改良されたエネルギー効率を実現するのに役立つ。

図６は、本発明の実施形態による図４に示されるＭＲＰ４００を送信する第１の例示的な方法を示すフローチャートである。処理６０２において、あて先識別子データが、１つ又は複数の通信ユニット１０６へと送信ユニット１０４によりプリアンブル期間４０２の間に送信される。いくつかの実施形態において、プリアンブル期間４０２は、データ同期期間４０８及びあて先識別子データ期間４１０を含む。更に、データ同期期間４０８は、同期化データを含み、あて先識別子データ期間４１０は、あて先識別子データ（即ち、ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダの第１の部分及び総送信時間を含む）を含む。

処理６０４において、あて先識別子を決定するためミッドアンブル期間４０４の間にあて先識別子データが１つ又は複数の通信ユニット１０６により処理されるよう、プリアンブル期間４０２の実質的後に続くデータは送信されない。いくつかの実施形態において、あて先識別子データは、データ期間４０６が（例えば、あて先の通信ユニット１０６により）受信及び処理される必要があるかを決定するのに必要なアドレス及びあて先情報を実質的に含む。これらの実施形態において、データ期間４０６は、ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダの第２の部分を含む非アドレス期間４１２と、ペイロードデータを含むペイロード期間４１４とを含む。

処理６０６において、ミッドアンブル期間４０４の実質的後に続くペイロードデータは、送信され、ペイロードデータは、ミッドアンブル期間４０４の間に決定されたあて先識別子に基づきペイロード期間４１４の間に処理される。これらの実施形態において、ペイロードデータは、ペイロード期間４１４の間に受信され、決定されたあて先識別子データに基づき１つ又は複数の通信ユニット１０６により処理される。例えば、ペイロードデータの処理は、バッファリング、デコード及び復調を含む。

図７は、本発明の実施形態による図４及び図６に示された送信ＭＲＰ４００を受信する第１の例示的な方法を示すフローチャートである。処理７０２において、あて先識別子データは、送信ユニット１０４から１つ又は複数の通信ユニット１０６により、プリアンブル期間４０２の間に受信される。いくつかの実施形態において、プリアンブル期間４０２は、データ同期期間４０８及びあて先識別子データ期間４１０を含む。更に、データ同期期間４０８は、同期化データを含み、あて先識別子データ期間４１０は、あて先識別子データ（即ち、ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダの第１の部分及び総送信時間）を含む。

処理７０４において、プリアンブル期間４０２の実質的後に続くデータが、１つ又は複数の通信ユニット１０６により、ミッドアンブル期間の間に受信されることはない。処理７０６において、あて先識別子は、１つ又は複数の通信ユニット１０６によりプリアンブル期間４０２の間に受信されるあて先識別子データを用いて決定される。例えば、あて先識別子データは、アドレス及びあて先情報を含む。

処理７０８において、あて先識別子が１つ又は複数の通信ユニット１０６に関連付けられるかどうかがチェックされる。決定されたあて先識別子が、１つ又は複数の通信ユニット１０６に関連付けられる場合、処理７１２において、ペイロードデータは、ミッドアンブル期間４０４の実質的後に続くペイロード期間４１４の間に受信され、１つ又は複数の通信ユニット１０６に関連付けられるペイロードデータは、決定されたあて先識別子に基づき処理される。

いくつかの実施形態において、１つ又は複数の通信ユニット１０６は、ペイロード期間４１４の間にペイロードデータを受信し、ペイロードデータを処理する。これらの実施形態において、ペイロードデータの処理は、ペイロードデータをバッファリングし、ペイロードデータをデコードし、デコードされたペイロードデータを復調することを含む。例えば、ペイロードデータは、複数のサブ・ペイロードを含むことができる。これらの実施形態において、１つ又は複数の関連するサブ・ペイロードは、ペイロード期間４１４の間に処理される。

決定されたあて先識別子が、１つ又は複数の通信ユニット１０６に関連付けられない場合、処理７１０において、ＭＲＰに関連付けられるペイロードデータの受信が停止される。いくつかの実施形態において、１つ又は複数の通信ユニット１０６は、ペイロードデータの受信を止めると（即ち、決定されたあて先識別子が、１つ又は複数の通信ユニットに関連付けられないとき）、休止モードになる。言い換えると、処理７１６は、処理７１０の後に実行される。

処理７１４において、ペイロードデータを処理するため、送信された信号における別のＭＲＰ４００が、送信ユニット１０４から受信されるかどうかが決定される。別のＭＲＰが１つ又は複数の通信ユニット１０６により受信されることが決定される場合、処理７００は、処理７０２に行き、処理７０２〜７１４を繰り返す。そうでなければ、処理７００は、処理７１６を実行する。処理７１６において、ペイロードデータを処理するためのＭＲＰが他に全く受信されない場合、１つ又は複数の通信ユニット１０６は、休止モードになる。

送信ユニット１０４及び／又は１つ又は複数の通信ユニット１０６の活動モードの間、処理７０２〜７１４が実行される点に留意されたい。更に、処理７００は、（例えば、１つ又は複数の通信ユニット１０６により、あて先識別子データに基づき決定される）意図されたＭＲＰ４００の受信及び処理（例えば、バッファリング、デコード及び復調）を可能にし、ＭＲＰの受信が意図しないものである場合、１つ又は複数の通信ユニット１０６が休止モードになることを可能にする点に留意されたい。即ち、決定されたあて先識別子が１つ又は複数の通信ユニット１０６に関連付けられない場合、ペイロード期間４１４に関連付けられるペイロードデータは、受信されないことになる（即ち、バッファリング、デコード及び復調されることはない）。

いくつかの実施形態において、パケットのペイロードは、フラグメント化される及び上記のＭＲＰ方式に基づき送信される。これらの実施形態において、各ペイロードフラグメントは、ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダを持たない場合がある。また、これらの実施形態において、ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダは、第１のフラグメントの実質的後に続くフラグメントにおいてオプションとすることができる。いくつかの実施形態において、各現在のフラグメントを処理した後、受信器は、任意の後続のフラグメントを処理するかしないかについての決定を行う。

例えば、温度監視センサ・ネットワークにおいて、第１のフラグメントは、全ての体エリア・センサ／デバイスにおける最高温度をリストすることができ、後続のフラグメントは、個別のセンサの温度を含むことができる。これらの実施形態において、受信器は、最高温度が閾値以下にあるかを確認するため第１のフラグメントを処理する。最高温度が閾値以下にある場合、デバイスは後続のフラグメントを受信しないことを決定し、休止モードに戻ることができる。そうでない場合、デバイスは、どのデバイスが閾値より高い温度を報告するかを見つけるため後続のフラグメントの処理を続けることができる。

当業者であれば、１つ又は複数の通信ユニット１０６の活動モードの間、意図されたＭＲＰだけが処理される場合、パケットのオーバーヒアリング（例えば、意図しないＭＲＰ送信及び受信）が最小化され、システム資源が超低電力無線ネットワークにおいて節約される点を理解されるであろう。

上記の技術は、例えばセンサ・ネットワーク及び体エリアネットワークといった超低電力動作を必要とする無線ネットワークにおいて、この超低電力無線ネットワークにおけるＭＲＰの使用を介して、オーバーヒアリングを防止し、これによりエネルギー資源を節約する。上記のフレームワークは、ＭＡＣプロトコルの集中及び分散モードに対して使用されることができる。

本書において説明される様々な実施形態は、同じ実施形態でなくてもよく、本書に明示的に開示されない様々な他の実施形態にグループ化されることができる点を理解されたい。更に、本書に開示される様々な動作、処理及び方法が、データ処理システム（例えば、コンピュータシステム）と互換性を持つ機械読み取り可能な媒体及び／又は機械アクセス可能な媒体において実現されることができる点、及び任意の順で実行されることができる点（例えば、様々な動作を実現する手段を使用することを含む）を理解されたい。従って、明細書及び図面は、限定的な意味としてではなく説明するためのものとして理解されたい。

本発明の特有の実施形態の上述の説明は、図示及び説明目的のために提供された。上述の説明は、完全であることを意図するものでも、本発明を開示された正確な形式に限定することを意図するものでもなく、上述の教示の観点から明らかに多くの修正及び変形例が可能である。これらの実施形態は、本発明の原理及びその実際的な用途を好適に説明するため、これにより当業者が本発明を好適に利用することを可能にするため選択及び記載された。従って、特定の使用に適した様々な修正を伴う様々な実施形態が想定される。本発明の範囲は、本書に添付される特許請求の範囲及びそれらの均等の範囲により定められることが意図される。

添付の特許請求の範囲を解釈するにあたり、以下の点を理解されたい。
ａ）「有する」という語は、所与の請求項に記載される要素又は行為以外の他の要素又は行為の存在を除外するものではない。
ｂ）ある要素に先行する「ａ」又は「ａｎ」という語は、斯かる要素が複数存在することを除外するものではない。
ｃ）請求項における任意の参照符号は、それらの範囲を制限するものではない。
ｄ）複数の「手段」が、同じアイテム、又はハードウェア、又はソフトウェア実現による構造体若しくは機能により表されることができる。
ｅ）各開示された要素は、ハードウェア部分（例えば、分離した電子機器回路）、ソフトウェア部分（例えば、コンピュータ・プログラム）又はそれらの任意の組み合わせに含まれることができる。

Claims (21)

1. 超低電力無線ネットワークに対する多重分解能パケットを送信する送信手段を有する送信ユニットであって、前記超低電力無線ネットワークが、無線リンクを介して接続される前記送信ユニット及び１つ又は複数の通信ユニットを含んでおり、前記送信ユニットが、
   ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダにおけるあて先情報を含むあて先識別子データを含むプリアンブル期間と、
   前記あて先識別子データを受信した通信ユニットにおいて、前記あて先識別子データを処理して、前記あて先情報を決定する時間を確保するために使用される、前記プリアンブル期間の後に続くミッドアンブル期間と、
   ペイロードデータを含み、前記ミッドアンブル期間の後に続くデータ期間であって、前記あて先識別子データを受信した通信ユニットにおいて、前記決定されたあて先情報があて先が該通信ユニットではないことを示す場合、前記ペイロードデータの受信が停止されることになる、データ期間とを前記パケットに含める手段を有する、送信ユニット。
2. 前記プリアンブル期間が、データ同期期間及びあて先識別子データ期間を含むグループから選択される期間を有する、請求項１に記載の送信ユニット。
3. 前記データ同期期間が、同期化データを含み、前記あて先識別子データ期間は、前記あて先情報及び総送信時間を含む、請求項２に記載の送信ユニット。
4. 前記データ期間が、前記ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダのうち前記あて先情報以外の情報を含む非アドレス期間と、前記ペイロードデータを含むペイロード期間とを持つグループから選択される期間を有する、請求項１に記載の送信ユニット。
5. 前記１つ又は複数の通信ユニットが、前記データ期間の間に前記ペイロードデータを受信し、前記ペイロードデータを処理し、前記処理は、バッファリング、デコード、及び復調を含むグループから選択される行為を含む、請求項４に記載の送信ユニット。
6. 超低電力無線ネットワークに対する多重分解能パケットを送信する送信手段を有する送信ユニットであって、前記超低電力無線ネットワークが、無線リンクを介して通信する前記送信ユニット及び１つ又は複数の通信ユニットを含み、前記無線ネットワークが、ＭＡＣプロトコルの集中及び分散モードをサポートするものであり、前記送信ユニットが、
   データ同期期間及びあて先識別子データ期間を含む第１のプリアンブル期間であって、前記データ同期期間が、前記１つ又は複数の通信ユニットを同期化させるための同期化データを含み、前記あて先識別子データ期間は、ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダにおけるあて先情報を含むあて先識別子データを含む、第１のプリアンブル期間と、
   前記同期化データ及びあて先識別子データを受信した通信ユニットにおいて、前記送信ユニットとの同期化と前記あて先識別子データの処理及び前記あて先情報の決定とを行う時間を確保するために使用される、前記第１のプリアンブル期間の後に続く第２のプリアンブル期間と、
   ペイロードデータを含み、前記第２のプリアンブル期間の後に続くデータ期間であって、前記あて先識別子データを受信した通信ユニットにおいて、前記決定されたあて先情報があて先が該通信ユニットではないことを示す場合、前記ペイロードデータの受信が停止されることになる、データ期間とを前記パケットに含める手段を有する、送信ユニット。
7. 前記あて先識別子データが、前記あて先情報及び総送信時間を有する、請求項６に記載の送信ユニット。
8. 前記データ期間が、前記ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダのうち前記あて先情報以外の情報を含む非アドレス期間と、前記ペイロードデータを含むペイロード期間とを備えるグループから選択される期間を有する、請求項６に記載の送信ユニット。
9. 前記１つ又は複数の通信ユニットが、前記データ期間の間に前記ペイロードデータを受信し、前記ペイロードデータを処理し、前記処理は、バッファリング、デコード、及び復調を含むグループから選択される行為を含む、請求項８に記載の送信ユニット。
10. 超低電力無線ネットワークに対する多重分解能パケットを送信する方法において、前記超低電力無線ネットワークがそれぞれ、無線リンクを介して通信する送信ユニット及び１つ又は複数の通信ユニットを含んでおり、前記方法が、
    前記送信ユニットによりプリアンブル期間の間にＰＨＹ及びＭＡＣヘッダにおけるあて先情報を含むあて先識別子データを送信するステップと、
    前記プリアンブル期間の後のミッドアンブル期間の間にデータを送信しないステップであって、前記ミッドアンブル期間において、あて先情報を決定するため前記あて先識別子データを受信した通信ユニットにより前記あて先識別子データが処理される、ステップと、
    前記ミッドアンブル期間の後のペイロード期間の間にペイロードデータを送信するステップであって、前記あて先識別子データを受信した通信ユニットにおいて、前記決定されたあて先情報があて先が該通信ユニットではないことを示す場合、前記ペイロードデータの受信が停止されることになる、ステップとを有する、方法。
11. 前記プリアンブル期間が、データ同期期間及びあて先識別子データ期間を含むグループから選択される期間を有する、請求項１０に記載の方法。
12. 前記データ同期期間が、同期化データを含み、前記あて先識別子データ期間は、前記あて先情報及び総送信時間を含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記データ期間が、前記ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダのうち前記あて先情報以外の情報を含む非アドレス期間と、前記ペイロードデータを含むペイロード期間とを持つグループから選択される期間を有する、請求項１０に記載の方法。
14. 前記ペイロード期間の間前記ペイロードデータを受信し、前記１つ又は複数の通信ユニットにより前記決定されたあて先識別子データに基づき、前記ペイロードデータを処理するステップを更に有し、前記処理が、バッファリング、デコード、及び復調を持つグループから選択される行為を含む、請求項１３に記載の方法。
15. 送信ユニットからの超低電力無線ネットワークに対する多重分解能パケットを１つ又は複数の通信ユニットにより受信する方法において、前記多重分解能パケットが、プリアンブル期間と、前記プリアンブル期間の後に続くミッドアンブル期間と、前記ミッドアンブル期間の後に続くペイロード期間とを含み、前記方法が、
    前記１つ又は複数の通信ユニットにより前記プリアンブル期間の間にＰＨＹ及びＭＡＣヘッダにおけるあて先情報を含むあて先識別子データを受信するステップと、
    前記ミッドアンブル期間の間にデータを受信しないステップであって、前記ミッドアンブル期間において、前記１つ又は複数の通信ユニットにより前記プリアンブル期間の間に受信される前記あて先識別子データを用いてあて先情報が決定される、ステップと、
    前記ペイロード期間の間にペイロードデータを受信するステップであって、前記ペイロード期間において、前記あて先識別子データを受信した通信ユニットにおいて、前記決定されたあて先情報があて先が該通信ユニットではないことを示す場合、前記ペイロードデータの受信が停止されることになる、ステップとを有する、方法。
16. 前記受信したペイロードデータを処理するステップが、
    前記ペイロードデータをバッファリングするステップと、
    前記ペイロードデータをデコードするステップと、
    前記デコードされたペイロードデータを復調するステップとを有する、請求項１５に記載の方法。
17. 前記ペイロードデータが、複数のサブ・ペイロードを有し、前記決定されたあて先情報に基づき、前記ペイロード期間の間１つ又は複数の関連サブ・ペイロードを処理するステップを有する、請求項１５に記載の方法。
18. 超低電力無線ネットワークに対する多重分解能パケットを送信する送信手段を有する送信ユニットであって、前記超低電力無線ネットワークがそれぞれ、無線リンクを介して接続される前記送信ユニット及び１つ又は複数の通信ユニットを含んでおり、前記送信ユニットが、
    ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダにおけるあて先情報を含むあて先識別子データを含むプリアンブル期間と、
    前記あて先識別子データを受信した通信ユニットにおいて、前記あて先識別子データを処理して、前記あて先情報を決定する時間を確保するために使用される、前記プリアンブル期間の後に続く複数のミッドアンブル期間と、
    それぞれペイロードデータを含み、前記関連付けられる各ミッドアンブル期間の後に続く複数のデータ期間であって、前記複数のデータ期間それぞれにおいて、前記あて先識別子データを受信した通信ユニットにおいて、前記決定されたあて先情報があて先が該通信ユニットではないことを示す場合、前記ペイロードデータの受信が停止されることになる、複数のデータ期間とを前記パケットに含める手段を有する、送信ユニット。
19. 前記プリアンブル期間が、データ同期期間及びあて先識別子データ期間を含むグループから選択される期間を有する、請求項１８に記載の送信ユニット。
20. 前記データ同期期間が、同期化データを含み、前記あて先識別子データ期間は、前記あて先情報及び総送信時間を含む、請求項１９に記載の送信ユニット。
21. 前記データ期間が、前記ＰＨＹ及びＭＡＣヘッダのうち前記あて先情報以外の情報を含む非アドレス期間と、前記ペイロードデータを含むペイロード期間とを持つグループから選択される期間を有する、請求項１８に記載の送信ユニット。