JP5602153B2 - メッシュネットワークにおける予約方法及びそのような予約を実行する伝送方法 - Google Patents

Description

本発明はメッシュネットワークにおける通信に関する。特に、本発明は、そのような通信のための伝送時間の予約に関する。本発明は、例えば、IEEE 802.11sメッシュ規格に準拠するメッシュネットワークに関する。

従来のメッシュネットワークは、マスタ局の働きをするアクセスポイントにクライアント局がリンクされて全てが聴取距離内にある代わりに、無線局がそれぞれのメッシュアクセスポイントにリンクされて、それらが次々にリンクされる点において、集中型ネットワークと異なる。したがって、メッシュネットワークは多くの無線局を含むことができ、それらの全てが互いの聴取距離内にあるわけではない。より正確には、メッシュネットワークは、時折、ノード間の進行中の伝送に干渉する隠れた端末を有する。

この問題を解決するために、IEEE 802.11s規格は、単純な無線アクセスメカニズムを補うために、予約方法を導入する。この予約方法は、予約された伝送によって占有される時間の量が、任意の局において、全ての利用可能なエアタイムの特定の割合を超過することができないように、予約制限を利用する。規格に記述される現在のプロトコルにおいて、２つのメッシュ局は、新たな予約によって、予約制限又は予約閾値が、関与する局のまわりの１ホップ近隣において超過しない場合にのみ、メッシュネットワークにおける予約を設定することを許可される。

しかしながら、そのような方法の既存の実施態様では、新たな予約を開始する局は、予約設定プロセスの間、その局自身及びその局の近隣局に対してのみこの条件を検証することができ、通信の対象とする受信局の近隣局に対しては検証することができない。結果的に、受信機は、予約を設定するためのリクエストを受信するとすぐに、その近隣の任意の局において予約制限が超過しないかどうかを確認する必要があり、そして新たな予約が許容されることができるかどうかを決定する必要がある。

そのうえ、現在のプロトコルでは、予約されたエアタイムの量に関する予約情報フィールドは、Delivery Traffic Indication Messageインターバルの1/16の割合として符号化され、これは、幾つかのアプリケーションにとって、粒度すなわち精度が不十分であるように思われる。

したがって、現在の予約メカニズムは、通信を開始する前の長い遅延をもたらし、予約設定のプロトコルの複雑化につながると思われる。さらにそれらは、時折、いくつかのアプリケーションの要求より低い性能を示す。

少なくともいくつかの上述の欠点を克服する予約方法を提案することが本発明の目的である。

より詳しくは、伝送を開始する局においてネットワークのそれぞれの予約要求の検証を可能にする予約方法を提供することが本発明の目的である。

さらに、信号伝達の粒度又は精度のより良好な制御を可能にする方法を提案することが本発明の目的である。

さらに、IEEE 802.11sメッシュ規格に準拠する方法、特に、メッシュ決定論的アクセス方法のような予約手順において実施されることができる方法を提供することが、本発明の目的である。

この目的のために、本発明は、少なくとも１つの近隣局を有するメッシュネットワークにおける第１メッシュ局と第２メッシュ局との間の伝送のための伝送時間を予約する方法を提案し、当該方法は、
第１メッシュ局が第２メッシュ局からの既存の予約に関する情報を要求するステップと、
第２メッシュ局がそれ自身の予約情報及び近隣局に関する予約情報を含む通知を送信するステップと、
第１メッシュ局が、それ自身の予約情報及び受信された通知に基づいて、新たな予約を決定するステップとを有する。

この方法は、任意のタイプの無線ネットワークにおいて利用されることができ、１つの近隣局しかない場合に限られない。

上述の特徴の結果として、本発明による方法において、メッシュ中の各々の無線局は、他の局に提供される予約通知中に、その近隣における予約に関する情報を含める。したがって、開始局は、受信局からの情報を要求するときに、意図された予約が、それ自身周辺の及び予約に関与する他のメッシュ局周辺の、１ホップ近隣の予約閾値を考慮に入れることを保証するために必要な全ての情報を得る。したがって、この予約設定は、既存のものより単純であり、エラーを起こしにくい。

１つの実施の形態によれば、第１メッシュ局及び第２メッシュ局それぞれのための予約情報は、予約割合及び/又は予約閾値を有し、予約割合は、第１メッシュ局及び第２メッシュ局それぞれにおける予約された時間の実際の割合を表し、予約閾値は、第１メッシュ局及び第２メッシュ局それぞれにおける予約される時間の最大の許容される予約割合を表す。同様の態様において、第１メッシュ局及び第２メッシュ局それぞれのための予約情報は、近隣予約割合及び/又は近隣予約閾値を有し、近隣予約割合は、第１メッシュ局及び第２メッシュ局それぞれの周辺の近隣における予約された時間の実際の割合を表し、近隣予約閾値は、第１メッシュ局及び第２メッシュ局それぞれの周辺の近隣における最大の許容される予約割合を表す。言い換えると、近隣予約割合及び近隣予約閾値は、第２メッシュ局の１ホップ隣にある局の予約割合及び予約閾値を表し、予約閾値と予約割合との間の差は最小である。

特定の実施の形態において、予約割合及び予約閾値を通知する代わりに、メッシュ局の予約通知は、これらの２つの量の間の差に対応する、残存予約容量を有する。さらに、この量は、一例として、１つの予約を介して予約されることができる時間の最大量に関する単位で表現される。

同様の態様で、近隣局に関する予約情報は、特定の実施の形態では、報告局の１ホップ隣にあるいずれかの局の最小残存予約容量に対応する近隣残存予約容量を有する。

そのような特徴は、予約情報を符号化する際に、２つではなく情報の１つのみが符号化されなければならないので、より良好な粒度又は精度を達成することを可能にする。ここで、残存予約容量に関連した全ての特徴及び予約割合と予約閾値との間の差を用いることは、本発明の他の特徴から独立に用いられることができることが述べられなければならない。

本発明は、少なくとも１つの近隣局を有するメッシュネットワーク中の第１メッシュ局と第２メッシュ局との間の伝送方法にも関し、当該方法は、
第１メッシュ局が先行する請求項のうちの１つに記載の方法を用いて新たな予約を決定するステップ、
第１メッシュ局が、新たな予約によって予約閾値が超過されるかどうかを確認するステップ、及び
閾値が超過されない場合に、第１局がこの予約を用いて伝送を開始するステップを有する。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に記載された実施の形態から明らかであり、それらを参照して説明される。

本発明は、メッシュネットワークにおけるMesh Deterministic Access Method (MDA)と呼ばれる予約プロトコルのフレーム内で実施されることができる予約方法に関する。MDA方法は、２つの主要な構成要素、予約設定フェーズ及び通知部分に基づく。

予約設定部分は、その間に、この予約によって、ネットワークにおいて決定された予約閾値が超過されないかどうかを確認するために、開始局が他の局からの情報を要求する部分である。

通知部分は、それらの予約情報を通知するメッシュ局に対応する。この情報は、例えばビーコン又は通知放送を介して定期的に送信される。加えて、この情報は、いくつかの特定の状況において、例えば、開始局が既存の予約に関する情報を要求するときに、予約設定フェーズの最初の部分の間に、ユニキャストを介して送信される。

したがって、本発明は、予約設定フェーズの間に用いられるために通知中に含まれる情報に主に関連するので、MDA方法の両方の構成要素において行われる。

現在、既存の方法において、通知は、下記の表１に見られるような予約情報を含む。

この情報要素において、MDAアクセス割合及びMDAアクセス割合制限フィールドは、メッシュ近傍における予約された送信のために使用される時間の量を制限するために必要な予約情報を含む。MDAアクセス割合フィールドは、予約割合を含み、メッシュ局周辺の近隣における予約時間の割合を表す。MDAアクセス割合制限フィールドは、予約閾値を含み、このメッシュ局において許容される予約伝送時間の最大の割合を表す。

しかしながら、先に説明されたように、そのような要素は、通知を送信する局の周辺に位置する近隣局の予約ステータスに関する情報を含まない。したがって、これを受信するときに、開始局は、新たな予約がネットワークの占有要求を守るかどうかを十分に決定するための十分な情報を得ない。

したがって、この問題を解決するために、本発明による方法では、受信メッシュ局が開始局からの要求を受信するときに、この受信局によって返信される通知要素は、受信局に関係する予約情報を含むだけでなく、その近隣局に関係する予約情報も含む。

したがって、本発明による方法において送信される通知要素は、下記の表２に示されるような要素である。

予約割合及び予約閾値フィールドは、以前の方法と同じ情報を含む。

近隣予約割合及び近隣予約閾値フィールドは、通知を送信する局の近隣局に関係する予約情報を含む。

実際、近隣予約割合及び近隣予約閾値は、予約閾値−（マイナス）予約割合が最小である、報告局の１ホップ近隣における局の予約割合及び予約閾値を表す。したがって、この近隣予約閾値は、メッシュ局にとって、その近隣の最も重要な情報である。この閾値が超過されない場合、予約閾値が、近隣の任意の局において考慮に入れられることを意味する。

近隣予約割合及び近隣予約閾値フィールドの内容は、近隣局の通知要素において受信される予約閾値及び予約割合フィールドの内容に基づいて、各々のメッシュ局で容易に計算されることができる。

メッシュネットワーク中の全てのメッシュ局が同じ予約閾値を持つ場合には、この閾値を報告する必要はない。そのような場合、メッシュ局は近隣予約割合のみを報告し、これは、表２に示される近隣予約閾値フィールドが存在しないことを意味する。更にこの場合には、近隣予約割合は、メッシュ中の近隣局のいずれかによって報告される最大の予約割合として計算される。

通知要素におけるこれらの変更に基づいて、本発明による方法において、予約設定部分は以下の通りであり、シーケンスの順序は例示的である。
開始局は、今後の伝送のための可能な予約時間を決定する。
開始局は、新たな予約によって、それ自身又はその近隣局に対して、予約閾値が超過されないことを確認する。
開始局は、受信メッシュ局から情報を要求し、表２に示されるような通知要素を受信する。
開始局は、受信された要素に基づいて、新たな予約によって、意図される受信局及びこの局の近隣局に対して、予約閾値が超過されないことを確認する。

したがって、この方法において、開始局は、意図された受信機について尋ねることを必要とせずに、全てのチェックを実行することができ、既存のものより簡単で迅速なプロトコルをもたらす。

開始局によって決定される新たな予約によって何れかの局において予約閾値が超過される場合、設定プロセスは開始局によってキャンセルされる。

特定の実施の形態では、予約割合及び予約閾値を送信する代わりに、メッシュ局は、通知要素中に、これら２つの量の間の差を含む。この差は、予備予約容量又は残存予約容量として知られる。

通知要素は、下記の表３に示されるような要素である。

そのような場合、予約設定フェーズは以下の通りである。
開始局が、今後の伝送のための可能な予約時間を決定する。
開始局が、それ自体又はその近隣局のいずれかの残存予約容量を新たな予約が超過しないことを確認する。
開始局が、受信メッシュ局からの情報を要求して、表３に示されるような通知要素を受信する。
開始局が、受信された要素に基づいて、新たな予約が、意図された受信機の残存予約容量も近隣残存予約容量も超過しないことを確認する。

残存予約容量を用いることで、予約のために残された残存時間が表現される粒度又は精度を改善することが可能になる。

既存のシステムにおいて、予約閾値及び予約割合の両方は、固定長の何らかのインターバルの1/16の割合として、４ビットを用いて表現される。このようにしてこの予約情報を符号化することは、符号化される情報ごとに1/16の不確実さが存在するので、2/16×このインターバル長さの残存予約容量を表現することにつながる。

したがって、残存予約容量を通知及び符号化することは、不確実さを減少させる。何故なら、4ビットが用いられる場合、不確実さはインターバル長さの1/16倍に減少し、そして8ビット（すなわち既存の方法と同じビット数）が用いられる場合、不確実さはインターバル長さの1/256倍にさらに減少するからである。

残存予約容量が表現される粒度又は精度をさらに良好に適応させるために、１つの予約によって予約されることができる時間の最大量を介してそれを表現することが可能である。この残存予約容量は、MESH-RESERVATION-LIMITと呼ばれるパラメータの割合として表現される。

そのような特徴によって、残存予約容量フィールド及び/又は近隣残存予約容量フィールドは、１オクテットの非負整数を含む。

すでに述べられたように、予約割合及び予約閾値ではなく残存予約容量の使用に関する全ての特徴は、本発明の他の特徴から独立に用いられることができる。

本明細書及び請求の範囲において、単数で表現された要素は、そのような要素が複数存在することを除外しない。さらに、「有する」「含む」などの用語は、挙げられた要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を除外しない。

請求の範囲の括弧に参照符号が含まれることは、理解を助けることを意図しており、制限することを意図しない。

本開示を読むことから、他の変形例は当業者にとって明らかである。そのような変形例は、メッシュネットワークの技術分野において既に知られた特徴であって、本明細書において既に述べられた特徴の代わりに又はそれらに加えて用いられることができる他の特徴を含むことができる。

Claims (10)

1. メッシュネットワーク中の第１メッシュ局と第２メッシュ局との間の伝送のための伝送時間の予約方法であって、前記第２メッシュ局は少なくとも１つの近隣局を有し、当該方法は、
   前記第１メッシュ局が、前記第２メッシュ局からの既存の予約に関する情報を要求するステップと、
   前記第２メッシュ局が、それ自身の予約情報及び前記近隣局に関する予約情報を含む通知を送信するステップと、
   前記第１メッシュ局が、受信された前記通知及びそれ自身の予約情報に基づいて、新たな予約を決定するステップと、
   を有し、
   前記第２メッシュ局の前記近隣局に関する前記予約情報が、近隣予約割合、近隣予約閾値のうちの少なくとも１つを有する、方法。
2. 前記予約情報が予約割合及び/又は予約閾値を有し、前記予約割合が、予約された時間の実際の割合を表し、前記予約閾値が、予約される時間の最大の許容される割合を表す、請求項１に記載の方法。
3. 前記近隣予約割合及び前記近隣予約閾値が、前記第２メッシュ局の１ホップ隣にある局の予約割合及び予約閾値を表し、前記予約閾値と前記予約割合との間の差が最小である、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１メッシュ局及び前記第２メッシュ局それぞれの前記予約情報が、予約閾値と予約割合との間の差に対応する残存予約容量を有する、請求項１に記載の方法。
5. 前記残存予約容量が、１つの予約として予約されることが可能な時間の最大量の割合として表現される、請求項４に記載の方法。
6. 前記近隣局に関する前記予約情報が、報告局の１ホップ隣にあるいずれかの局の最小残存予約容量に対応する、近隣残存予約容量を有する、請求項４又は請求項５に記載の方法。
7. 第２メッシュ局により送信される前記通知が、近隣予約割合フィールド、近隣予約閾値フィールド、残存予約容量フィールド、近隣残存予約容量フィールドを含むグループに含まれる１つ又は幾つかのフィールドを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記残存予約容量フィールド及び/又は前記近隣残存予約容量フィールドの長さが１オクテットである、請求項７に記載の方法。
9. 少なくとも１つの近隣局を有するメッシュネットワーク中の第１メッシュ局と第２メッシュ局との間の伝送方法であって、
   前記第１メッシュ局が、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法を用いて新たな予約を決定するステップと、
   前記第１メッシュ局が、前記新たな予約によって予約閾値が超過されるかを確認するステップと、
   前記閾値が超過されない場合に、前記第１局がこの予約を用いて伝送を開始するステップと、
   を有する方法。
10. メッシュネットワークにおいて少なくとも１つの近隣局を有する第２メッシュ局との間で伝送を行う第１メッシュ局であって、前記伝送のための伝送時間の予約をするために、
    前記第２メッシュ局からの既存の予約に関する情報を要求し、
    前記第２メッシュ局から当該第２メッシュ局自身の予約情報及び前記近隣局に関する予約情報を含む通知を受信し、
    受信された前記通知及び前記第１メッシュ局自身の予約情報に基づいて、新たな予約を決定し、
    前記第２メッシュ局の前記近隣局に関する前記予約情報が、近隣予約割合、近隣予約閾値のうちの少なくとも１つを有する、第１メッシュ局。