JP6190547B2 - Wlan/wpan共存ネットワークにおける干渉軽減 - Google Patents

Wlan/wpan共存ネットワークにおける干渉軽減 Download PDF

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Description

[0001] 本発明は一般に干渉軽減に関し、より具体的にはワイヤレス通信ネットワークにおける干渉軽減に関する。
[0002] ワイヤレス通信は、最も急速に成長している技術のうちの1つである。近年見られるこの技術の驚異的な成長は、とりわけ実装と配備の容易さによるものである。近年、2.4GHzのISM(工業、科学、医療の)周波数帯における様々なワイヤレス技術の進歩は、数多くの電子デバイスで用いられてきた。この状況が、Wi−Fi(登録商標)(登録商標)、Bluetooth(登録商標)、及びZigbee(登録商標)などの異種ワイヤレスデバイスの同一チャネル共存を招いている。同じ周波数を共有することにより、結果として、ISM周波数帯を使用するワイヤレス技術間でのシステム間干渉という困難な問題が生じている。
[0003] ワイヤレス技術間の無線干渉というこの問題は、しばしば干渉を検出及び回避することによって、すなわち現行の動作周波数を、現行よりも被る干渉が少ないことが予測される別の周波数に変更することによって処理される。米国出願第20130077552号は、各メンバデバイスが周波数干渉を検出した場合に、ローカルエリアワイヤレスネットワーク内での周波数干渉を回避するためのこうした方法及び装置を記載している。しかしながら、例えばワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)干渉(例えばWi−Fi(登録商標)干渉)が、Zigbee(登録商標)、RF4CE、及び6LoWPANなどのワイヤレスパーソナルエリアネットワーク(WPAN)上で生じた場合、WPANのうちのいくつか又はすべてのクラスタメンバは、自分のクラスタヘッドとの通信が困難になる場合がある。実際には、これによって破損クラスタを生じさせる可能性がある。
[0004] また、ISM周波数帯内の周波数リソースが乏しいため、現行周波数から別の周波数への変更が常に可能な訳ではない。加えて、ネットワークのいくつかのノードの動作を一度に切り替わることで、ネットワークにかなりの追加コストが生じる。特に、近接する異なるチャネルで動作しているいくつかの干渉体が存在する場合である。この場合、チャネル切り替えがかなり頻繁に発生するため、ネットワークの不安定な動作につながる。特に、Zigbee(登録商標)ネットワークなどでワイヤレスネットワークのすべてのノードに重要なメッセージを送信する必要がある場合、この状況は問題である。
[0005] そこで、検出される周波数干渉を回避することが困難又は不可能な場合、ワイヤレスネットワークのすべてのノードに重要なメッセージを送信できるようにするための新しい機構を提供することが有利であろう。
[0006] 本出願は、ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)から発生する干渉を受けるワイヤレスパーソナルエリアネットワーク(WPAN)で、干渉軽減を提供するワイヤレスネットワークノード、システム、及び方法を提供する。
[0007] 本出願のある実施形態は、第1のワイヤレスパーソナルエリアネットワーク(WPAN)チャネル上で動作し、干渉軽減を提供するように適合された、WPANノードを提供するためのワイヤレスネットワークノードを含み、干渉は、クリアチャネル評価(CCA)機能を用いてワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)が送信するようにさせる当該WLANから発生する。WLANは、第1のWPANチャネル帯域幅よりも帯域幅が大きいWLANチャネル上で動作する。ワイヤレスネットワークノードは、
−第1のWPANチャネル内で干渉信号を検出すると、干渉インジケータを生成するように適合された干渉検出器と、
−ジャミング信号を送信するように適合された少なくとも1つの送信器と、
−メモリ、干渉検出器、受信器、及び送信器に動作可能に結合された、プロセッサと、
を備える。
[0008] プロセッサは、通常モードと軽減モードとのうちの少なくとも一方で動作するように適合される。通常モードでは、プロセッサは干渉インジケータが所与の干渉閾値よりも大きいかどうかを判断するように構成される。プロセッサは、干渉インジケータが所与の閾値よりも大きい場合、軽減モードで動作する。軽減モードでは、プロセッサは、
−ジャミング信号を生成し、
−少なくとも干渉インジケータに基づき、少なくとも部分的にWLANチャネル帯域幅内に含まれる第1のWPANチャネルとは異なる1つの近隣の第2のWPANチャネルを決定し、
−WLANチャネル上での送信を一時的に適切でないものとWLAN上のCCA機能が決定するほど十分に高い所与の出力電力レベルで、所定の時間期間中、第2のWPANチャネル内に連続的にジャミング信号を送信するよう、送信器に命じる
ように構成される。
[0009] 本出願のある実施形態では、第1のワイヤレスパーソナルエリアネットワーク(WPAN)チャネル上で動作するWPANにおける干渉軽減を提供するための干渉軽減システムが含まれ、干渉は、クリアチャネル評価(CCA)機能を用いてワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)が送信するようにさせる当該WLANから発生する。WLANは、第1のWPANチャネル帯域幅よりも帯域幅が大きいWLANチャネル上で動作する。上記システムは、
−本出願に従った1つ以上のワイヤレスネットワークノード(WNN)を備え、1つのWNNはワイヤレスネットワークノードマネージャ(WNNM)である。システムにおいて、WNNは、干渉インジケータが所与の干渉閾値より大きい場合をWNNMに通知するように構成される。更にシステムにおいて、WNNMのプロセッサは、WNNによって通知されると、
−少なくとも干渉インジケータに基づき、少なくとも部分的にWLANチャネル帯域幅内に含まれる、第1のWPANチャネルとは異なる少なくとも1つの近隣の第2のWPANチャネルを決定し、
−WLAN上のCCA機能がWLANによるWLANチャネル上の送信を一時的に適切でないものと決定するほど十分に高い所与の出力電力レベルで、所定の時間期間中、第2のWPANチャネル内に連続的にジャミング信号を送信するよう、軽減モードである間に所与の軽減ストラテジに基づきWNNに命じること、
を、実行するように適合される。
[0010] 本出願のある実施形態では、第1のワイヤレスパーソナルエリアネットワーク(WPAN)チャネル上で動作するWPAN内での干渉軽減を提供するための方法が含まれ、干渉は、クリアチャネル評価(CCA)機能を用いてワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)が送信するようにさせる当該WLANから発生する。WLANは、第1のWPANチャネル帯域幅よりも帯域幅が大きいWLANチャネル上で動作する。方法は、
−例えば本発明の第1の態様に従って、1つ以上のワイヤレスネットワークノード(WNN)を提供すること、及び、
−WNNの中から、1つのワイヤレスネットワークノードマネージャ(WNNM)を決定すること、
を含む。方法は、
−干渉インジケータが所与の干渉閾値よりも大きい場合を、WNNMに通知するようにWNNを動作させること、及び
−WNNによって通知されると、
−干渉インジケータに基づき、少なくとも部分的にWLANチャネル帯域幅内に含まれる、第1のWPANチャネルとは異なる少なくとも1つの近隣の第2のWPANチャネルを決定し、
−WLAN上のCCA機能がWLANによるWLAN上の送信を一時的に適切でないものと決定するほど十分に高い所与の出力電力レベルで、所定の時間期間中、第2のWPANチャネル内に連続的にジャミング信号を送信するよう、軽減モードである間に所与の軽減ストラテジに基づきWNNに命じるように、WNNMのプロセッサを動作させること、
を含む。
[0011] 本出願のある実施形態は、1つ以上の処理ユニットに本出願の方法を実行させるための命令を記憶している非一時的コンピュータ可読媒体も含む。
[0012] 本出願のこれらの態様及び他の態様は、以下で説明する実施形態を参照しながら解明されれば明らかとなろう。
[0013] 提案されたソリューションの更なる詳細、態様、及び実施形態を、図面を参照しながら単なる例として説明する。図面では、同じ要素又は機能的に同様の要素を識別するために同じ参照番号が使用される。図面内の要素は簡単明快にするように示されており、必ずしも一定の縮尺ではない。
[0014]本出願に従ったワイヤレスネットワークノードを示す概略ブロック図である。 [0015]図1のワイヤレスネットワークノードを備える干渉軽減を提供するためのシステムを示す概略図である。 [0016]図2のシステムに従った共存するZigbee(登録商標)チャネル及びWi−Fi(登録商標)チャネルを示す概略図である。 [0017]本出願の実施形態に従った方法を示す概略フローチャートである。
[0018] 本出願の例示の実施形態は、ほとんどの部分が当業者にとって既知の機構、電子構成要素、及び回路からなるため、本出願の教示を不明瞭又は曖昧にしないように、本出願の基礎をなす概念を理解及び認識するために必要であるとみなされる範囲を超えて詳細には説明しない。
[0019] ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)から発生する検出された干渉を回避することが困難であるか又は不可能である場合、重要なメッセージをワイヤレスパーソナルエリアネットワーク(WPAN)のすべてのノードに送信できるようにするという、本出願が対処する前述の問題は、干渉を軽減することによって解決される。実際は、検出されるWLAN干渉を回避する代わりに、WLANによって使用されるチャネル帯域幅内に含まれる1つ以上の所与の周波数上でのジャミングによって、干渉の影響を低下させることができる、新しいタイプのワイヤレスネットワークノードが提案される。実際には、ほとんどのWLANは、WLANが送信するようにさせるためにクリアチャネル評価(CCA)機能を用いる。例えばCCA機能を用いる場合、WLANトランシーバは送信媒体(すなわちチャネル)上で送信する前に、その媒体を感知する必要がある。したがって、媒体がビジーである(すなわち、WLANトランシーバが少なくとも別の送信をヒアリングしている)場合、WLANトランシーバはそのパケットを送信できず、媒体上で再度送信を試行する前に、媒体がアイドルになるまで待機しなければならない。感知プロセスは、直接測定などの様々な様式で、又は例えばチャネル上で予備のショートコントロールメッセージ(例えばReady To Send/Clear To Sendメッセージなど)を交換することによって、実行可能である。したがって、提案したソリューションのアイデアの1つは、WLANによって使用されるチャネル上で送信することが一時的に適切でない(すなわち、ジャミングによる)ものと、WLAN上で使用されるCCA機能が決定するほど十分高い電力で、所定の時間期間中、WLANをジャミングすることである。このように、WLANが送信していない時間期間中、WPANのすべてのノードに重要なメッセージを送信することが可能である。例えばZigbee(登録商標) Light Linkネットワークにおける照明コマンドを、自信をもって送信することができる。
[0020] Wi−Fi(登録商標)ネットワークは搬送波感知多重アクセス/衝突回避(CSMA/CA)方式でCCA機能を使用することが知られている。したがって以下の説明では、WLANの例としてWi−Fi(登録商標)ネットワークが使用される。しかしながら、限定されないがIEEE 802.11a、IEEE 802.16、及びETSI HyperLANなどの他のWLANも、本出願によって企図される。WPANに関しては、Zigbee(登録商標)がその例とみなされる。それにもかかわらず、限定されないがIEEE 802.15.4、Zigbee(登録商標) Light Link(ZLL)、RF4CE、及び6LoWPANなどの他のWPANも、本出願によって企図される。実際に、Wi−Fi(登録商標)及びZigbee(登録商標)はどちらもISM(工業(industrial)用の、科学(scientific)用の、及び医療(medical)用の)周波数帯上で作動している。それにもかかわらず本出願では、他の周波数帯、特に、WLANがCCA機能を使用してWPANが使用するチャネルの帯域幅よりも帯域幅が大きいチャネル上で動作する場合、及びWLANがWPANに干渉する場合の他の周波数帯も企図される。
[0021] 図1を参照すると、本出願に従ったワイヤレスネットワークノード(WNN)110が図式的に示されている。図1に示されるように、WNN110は、
−限定されないが揮発性メモリデバイス又は不揮発性デバイスなどのメモリ112と、
−限定されないがスペクトル密度推定器などの干渉検出器113と、
−限定されないがZigbee(登録商標)ノードで通常使用されるものなどの受信器114及び少なくとも1つの送信器115と、
−限定されないが中央処理ユニット(CPU)、マイクロプロセッサ、ビデオプロセッサ、フロントエンドプロセッサ、コプロセッサ、シングルコアプロセッサ、マルチコアプロセッサなどのプロセッサ111と、
を備える。
[0022] 図1の例において、メモリ112は、WNN110に向けて送られるメッセージ又は命令コマンドなどのデータを記憶するように適合される。例えばZigbee(登録商標)ネットワークにおいて、メッセージはZigbee(登録商標)ルータ又は別のWNN110によって送られ、命令コマンドはZigbee(登録商標) Coordinatorによって送信される。Zigbee(登録商標) Light Link(ZLL)ネットワークに適用する例において、命令コマンドは、ZLLノードによって送信される調光コマンド及び/又はスイッチオン/オフコマンドである。干渉検出器113は、WNN110が現在作動しているチャネル内で干渉信号を検出すると干渉インジケータを生成するように適合される。干渉信号を検出するために、干渉検出器113は、整合フィルタリング方法、エネルギー検出方法、及び周期定常性検出方法などの、スペクトル感知方法を実装する。受信器114は、所与のチャネル周波数で送信されているメッセージ又は命令コマンドなどのデータを受信するように適合される。送信器115は、所与のチャネル周波数を介して所与の信号を送信するように適合される。図1において、プロセッサ111は、メモリ112、干渉検出器113、受信器114、及び送信器115に動作可能に結合される。更に、本出願に従って、プロセッサ111は通常モードと軽減モードとのうちの少なくとも一方で動作するように適合される。通常モードでは、プロセッサ111は従来のZigbee(登録商標)ノードとして動作する。したがって、プロセッサ111の動作が通常モードの間、従来のZigbee(登録商標)ノードによって実行される動作に最低限必要な動作が、WNN110によって実行可能である。例えば、限定されないがメッセージ及び/又は命令コマンドの受信及び送信などの動作が、プロセッサ111の通常モードの動作で実行される。ある例では、WNN110の始動時に、プロセッサ111は自動的に通常モードで動作を開始する。別の例では、WNN110のプロセッサ111は、所与のトリガ信号に応答して、通常モードの動作で動作する。例えばトリガ信号は、WNN110上に配置されたボタンによって生成され、これは、WNN110が既に始動している間に活性化されてもよい。通常モードでは、プロセッサ111は、干渉インジケータが所与の干渉閾値よりも大きいかどうかを判断するように構成される。この判断は、WNN110の始動時に自動的に、及び/又は、WNN110が既に始動している時に周期的に、実行される。干渉信号は、干渉検出器113によって検出されている。上記で既に説明したように、Zigbee(登録商標)ネットワーク上で知覚される干渉信号はWi−Fi(登録商標)ネットワークから発生している。前述の生成される干渉インジケータは、Zigbee(登録商標)ネットワーク100の少なくとも1つのWNN110によって知覚される干渉レベルのインジケータであることが理解されよう。干渉インジケータ及び所与の干渉閾値は、例えばdBmなどの、検出される干渉信号の電力比として表される。例えば干渉インジケータは、受信信号強度指示測定(RSSI)である。別の例では、干渉インジケータ及び所与の干渉閾値は、WLANによって使用されるチャネル内で信号が送信されるわずかな時間として表される(すなわち、デューティファクタ)。干渉インジケータが所与の干渉閾値よりも大きい場合、プロセッサは軽減モードに入る。軽減モードでは、プロセッサ111は、WLANチャネル上で発生する送信を妨害することが可能な軽減信号(すなわち、ジャミング信号)を生成するように構成される。軽減信号は、WNN110によって使用されるハードウェアによって生成可能な任意の種類の信号である。例えばZigbee(登録商標)では、軽減信号は規格によってサポートされている最長のデータパケットを含む。しかしながら、実際にはジャミング信号である、どのような軽減信号が使用されてもよく、パケットのコンテンツは重要でなく、いずれの性質でも可能である。例えば軽減信号によってピギーバックされるデータパケットは、1に設定されたすべてのデータビットを含む。その後、少なくとも干渉インジケータに基づき、プロセッサは、WNN110によって使用される現行チャネルとは異なる、軽減信号が送信されることになる、Zigbee(登録商標)チャネルを決定するようにも適合される。例えば干渉インジケータが決定されると、WNN110は、他のZigbee(登録商標)チャネルがWi−Fi(登録商標)干渉体によって干渉されているかどうかを判断するために、Zigbee(登録商標)ネットワーク又はZigbee(登録商標)ネットワークの一部をスキャンすることもできる。スキャンの終わりに、スキャンされたチャネルのうちの少なくとも1つが、決定されたZigbee(登録商標)チャネルとして選択される。ある実施形態において、Zigbee(登録商標)ネットワーク又はZigbee(登録商標)ネットワークの一部のスキャンは、別のWNN110又は特定の装置によって実行される。例えばZigbee(登録商標)ネットワークの現行の作動チャネルがチャネル12に設定される場合、決定されたZigbee(登録商標)チャネルは作動チャネル12とは異なる必要がある。例えば決定されたZigbee(登録商標)チャネルはチャネル13又は14であってよい。しかしながら決定されたZigbee(登録商標)チャネルは、Wi−Fi(登録商標)ネットワークによって使用されるチャネル帯域幅に少なくとも部分的に含まれるように選択される。こうした例が図3の構成300で与えられている。実際、図3の構成300では、Zigbee(登録商標)ネットワークの作動周波数は、横線で塗りつぶされた矩形として表されたチャネル12である。更に、図3の構成300では、Wi−Fi(登録商標)の作動チャネルは参照番号20が付けられた台形で表される。この構成では、決定されたZigbee(登録商標)チャネルは、チャネル10、11、13、14、及び15のうちの少なくとも1つである。これに対して、チャネル9及び16は決定されたZigbee(登録商標)チャネルとして選択されない。実際、図3の構成300に示されるように、Wi−Fi(登録商標)チャネル帯域幅は4つのZigbee(登録商標)チャネル(すなわち、チャネル11、12、13、及び14)を完全にカバーし、チャネル10及び15を部分的にカバーしている。更にプロセッサ111は、決定されたZigbee(登録商標)チャネル内に軽減信号を連続的に送信するよう、送信器115に命じるように適合される。しかしながらZigbee(登録商標)ネットワークの場合、連続送信を可能にするために、いくつかの調整を実行する必要がある。実際にZigbee(登録商標)ネットワークは、事前にCCA機能を使用することなく連続送信が実行されるように、ディセーブルされるか又は対応するパラメータの最小値まで低減される必要のある、CCA機能を備える。例えばZigbee(登録商標)ネットワークのいくつかの実装は、チャネルの周期的なエネルギー検出スキャンを必要とする。実際、Zigbee(登録商標)ネットワークがWi−Fi(登録商標)ネットワークによって干渉される場合、Zigbee(登録商標)ネットワークのCCA機能が、活性化されている間、Wi−Fi(登録商標)ネットワークによって生成される干渉によって送信しないものと決定することは明白である。実際には、Wi−Fi(登録商標)ネットワークで使用される送信電力は、Zigbee(登録商標)ネットワークで使用される送信電力に比べてかなり高い。実際、Wi−Fiノードの出力電力が通常15dBm又はそれ以上に近い一方で、Zigbee(登録商標)ノードの出力電力は通常0dBmに近い。したがって、提案されたWNN110のCCA機能を非活動化又は制限することによって、軽減信号を送信する前に送信することが適切であるかどうかは判断されないことになる。例えばCCA機能は、Wi−Fi(登録商標)ネットワークから発生する干渉とは異なるタイプの干渉の検出(例えば、近隣のZigbee(登録商標)ネットワークの検出)に制限することができる。これに対して、提案するソリューションでは、この動作はバイパスされる。もちろん、使用されるWPANに応じて、ワイヤレス通信の当業者が可能な範囲の特定の調整を実行する必要がある。こうした機構が、軽減信号を連続的に送信させることになる。Wi−Fi(登録商標)ネットワークのCCA機能によってジャミングが著しいと思わせるために、軽減信号を十分高い電力レベルで送信する必要がある。例えばプロセッサ111は、決定されたZigbee(登録商標)チャネル上に、使用されるハードウェアによって許容される最大電力(例えば、20dBm)で軽減信号を送信するよう、送信器115に命じる。世界のある地域では、こうした高電力は法的制約によって使用できない。その場合プロセッサ111は、地域の法律及び規則に従って最大の電力レベルで軽減信号を送信するよう、送信器に命じる。更に、所定の時間期間中、軽減信号を送信するだけでよい場合がある。実際に、Wi−Fi(登録商標)のCCA機能は、当該のチャネルがビジーである場合に、データの送信/受信までの待機期間であるバックオフ期間を決定する、バックオフアルゴリズムに関連付けられる。研究機関の実験では、本出願で説明するようにWi−Fi(登録商標)がジャミングされた場合、バックオフ期間は約4ミリ秒続くことがわかっている。これは、Wi−Fi(登録商標)ネットワークがジャミングされた後4ミリ秒間、Wi−Fi(登録商標)パケットは送信されないことを意味する。既に上記で述べたように、本出願の目的の1つは、このバックオフ期間を利用して重要なZigbee(登録商標)メッセージを送受信することである。Zigbee(登録商標)及びWi−Fi(登録商標)の例では、Zigbee(登録商標)の送信時間が約2ミリ秒であることから、4ミリ秒のバックオフ期間は十分に長いものである。
[0023] 要約すると、提案されたWNN110は、所定の時間期間中、十分に高い電力で送信される軽減信号によってWLAN干渉体をジャミングすることができる。ジャミングは、WLANチャネル帯域幅によってカバーされており、WNN110によって使用される現行チャネルとは異なる、少なくとも1つのチャネル上で発生している。これは、WNN110がその動作周波数を、現行周波数からWLAN干渉体をジャミングするために使用される決定されたZigbee(登録商標)チャネルへと変更できることを明らかに意味する。このように、ジャミングが異なるZigbee(登録商標)チャネル上で発生するため、WPANネットワークの現行の作動チャネルはWNN110のジャミングによってそれ以上干渉されない。結果として所与の時間期間中、WLAN干渉体はその送信を保留し、WPANのノードは、送信の必要があるすべての重要な情報を送信することができる。確かにするため、動作全体が必要な回数だけ反復される。最適なやり方では、プロセス全体が反復される回数に注意が向けられる。実際には、WLANでバックオフが許容される最大数に達した後、保留されているパケットは通常はドロップされる。したがって、パケットのドロップによってWLANの全体のスループットを低下させたくない場合は、例えばWi−Fi(登録商標)ネットワークで使用されるmacMaxCSMABackoffsなどのパラメータを考慮してみるのも興味深い。追加として、ジャミングが実行されている所定の時間期間の持続時間は、プロセス全体が反復されるごとにプロセッサ111によって延長又は短縮される。例えばバッテリ給電型のWNN110の場合、最大電力での反復的な送信はバッテリを非常に早く消耗させることになるため、最適なストラテジではない可能性がある。しかしながら、例えば最初に最大送信電力で開始した後、プロセス全体を開始するごとに所与の値だけ送信電力を低下させていくことは、電力消費を制御するためのより良いアイデアであり得る。
[0024] 本出願の実施形態において、プロセッサ111は、通常モードと軽減モードとで同時に動作するように構成されてもよい。基本的にこの実施形態において、WNN110のプロセッサは、両方のモードで同じ時間期間中作動するように適合される。したがってWNN110は、軽減モードに入っている間、通常モードも維持する。これは、WNN110が軽減モードで動作している場合に有利な構成であるが、それと同時に通常モードでもメッセージ及び/又は命令コマンドを受信することができる。この構成は、ソフトウェア及びハードウェアの開発を非常に容易にする。すなわち、軽減モードであることはZigbee(登録商標)ネットワークから切断されていることを意味しない。この場合WNN110は、上記で既に説明したように、Zigbee(登録商標)ネットワークの現行の作動周波数で送信されるデータを受信すること、及び決定されたZigbee(登録商標)チャネルで送信することができるはずである。本出願の別の実施形態において、プロセッサ111は、通常モードと軽減モードとで二者択一的に動作するように適合される。したがってWNN110は、軽減モードに入っている間、通常モードを離れる。これは、WNN110が一度に1つのモードのみで動作するため、消費電力を削減するためには有利な構成である。上記で既に説明したように、この実施形態において、WNN110のプロセッサ111は、干渉インジケータが所与の干渉閾値よりも高くなると、通常モードから軽減モードに切り替わる。しかしながらある例では、WNN110のプロセッサ111は、所定の時間期間が経過した後、軽減モードから通常モードに切り替わる。これは、WNN110が単に一時的に軽減モードを維持し、軽減モード動作が終了すると通常モードに戻ることを意味する。
[0025] 次に図2を参照すると、図1の例示のWNN110を備える干渉軽減を提供するためのシステムが図式的に示されている。図2では、ISM周波数帯上に共存しているZigbee(登録商標)ネットワーク100とWi−Fi(登録商標)ネットワーク200とが示されている。図2において、図示されているZigbee(登録商標)ネットワーク100は、2MHzチャネル上で動作する1つ以上のWNN110を備え、Wi−Fi(登録商標)ネットワーク200は、22MHzチャネル上で動作する3つのWi−Fi(登録商標)基地局(WBS)210、220、230を備える。すべてのWNN110と、Zigbee(登録商標)ネットワーク100の他のZigbee(登録商標)ノードとは、同じパーソナルエリアネットワーク識別(すなわち、PAN ID)を使用していることが理解されよう。
[0026] 図2の例において、すべてのWNN110はワイヤレス接続リンクによって共に相互接続される。実際、ワイヤレス通信の当業者によく知られているように、Zigbee(登録商標)ネットワーク100は、ネットワークのノード間でのこうした接続リンクを可能にするメッシュネットワーキング技術を使用する。図2に示されるように、いくつかのワイヤレス接続リンク110、110、110、110、及び110のみが表されている。図2において、接続リンク110はWBS210によって干渉され、接続リンク110と110とはWBS220によって干渉され、接続リンク110と110とはWBS230によって干渉される。図2のシステムにおいて、WNN110のうちの1つはワイヤレスネットワークノードマネージャWNNM120として識別される。実際のところZigbee(登録商標)ネットワークでは、WNNM120は、Zigbee(登録商標) Coordinator又はネットワークの任意の他のZigbee(登録商標)ノードであってよい。図2の軽減システムは、WNNM120を選択せずに実行するように適合されることに留意されたい。実際、図1に関して上記で既に説明したように、各WNN110は干渉下にある間、それ自体のWi−Fi(登録商標)ネットワーク上で軽減することができる。しかしながらWNNM120が図2のシステム内で選択される場合、更なる利点が企図される。第1に、すべての干渉インジケータが更なる分析のためにWNNM120へと送信される。そのため、図2のシステムにおいてWNN110は、干渉インジケータが所与の干渉閾値よりも大きい場合をWNNM120に通知するように構成される。また、少なくとも干渉インジケータに基づき、WNNM120のプロセッサ111は、Zigbee(登録商標)ネットワーク100によって使用される現行チャネルとは異なる少なくとも1つのZigbee(登録商標)チャネルを決定するように構成される。決定されたZigbee(登録商標)チャネルは、少なくとも部分的にWi−Fi(登録商標)チャネル帯域幅に含まれる。図3は、図2のシステムに従った異なるチャネル割り振り方式を示す。図3の例において、すべての表された割り振り方式300、301、302、303、304、305、及び306では、参照番号20によって識別されたWi−Fi(登録商標)ネットワーク200の作動チャネルと、参照番号9、10、11、12、13、14、15、及び16によって識別された8つのZigbee(登録商標)チャネルとが示されている。図3において、Zigbee(登録商標)ネットワーク100の作動周波数は、横線で塗りつぶされた参照番号12を有する矩形によって識別される。追加として、軽減モードでのジャミング動作用に割り振られたZigbee(登録商標)チャネルは、縦線で塗りつぶされた矩形によって識別される。例えば、割り振り方式300では本出願に従ったZigbee(登録商標)チャネルは割り振られていないが、割り振り方式301ではチャネル11のみが割り振られている。これは、割り振り方式300ではすべてのWNN110及びWNNM120がチャネル12上で動作していることを意味する。次に割り振り方式301では、少なくとも1つのWNN110がチャネル11で、上記で既に説明したように軽減モードで動作している。割り振り方式302では、少なくとも1つのWNN110がチャネル13で、上記で既に説明したように軽減モードで動作している。割り振り方式303、304、及び305では、軽減モードで動作しているWNN110に2つのチャネルが割り振られる。図からわかるように、割り振られたZigbee(登録商標)チャネルはZigbee(登録商標)ネットワーク100によって使用される現行チャネル12に隣接している。しかしながらこれは単なる例であり、割り振られたZigbee(登録商標)チャネルが現行のZigbee(登録商標)チャネルに隣接していない他の構成も同様に企図される。最後に割り振り方式306では、軽減モードで動作しているWNN110に5つのチャネルが割り振られる。図からわかるように、Wi−Fi(登録商標)干渉を軽減するために複数のチャネルが共同で使用される。すべてのWNN110がそれらの干渉インジケータをWNNM120に報告するため、WNNMのプロセッサ111は少なくともこれらの情報を使用して、Wi−Fi(登録商標)干渉軽減のために1つ以上のチャネルを割り振る必要があるかどうかを判断することができる。実際、所与の軽減ストラテジに基づき、軽減モードである間に、WNNM120のプロセッサ111は、上記で既に説明したように所定の時間期間中、割り振られたZigbee(登録商標)チャネル9、10、11、13、14、15、及び16で軽減信号を連続的に送信するよう、WPANのWNN110に命じるように適合される。
[0027] 図2に従ったシステムの一実施形態において、軽減ストラテジは、同じ割り振られたZigbee(登録商標)チャネル上で同時に送信するように命じられたWNN110を1つ以上有することにある。例えば図3の割り振り方式303では、ある複数のWNN110はZigbee(登録商標)チャネル11上のWi−Fi(登録商標)ネットワークを軽減するが、別の複数のWNN110はZigbee(登録商標)チャネル13上のWi−Fi(登録商標)ネットワーク200を軽減する。このストラテジは、Wi−Fi(登録商標)ネットワーク200のより良好な軽減のためにいくつかのWNN110の送信電力が共に組み合わされるという利点を有する。このストラテジは、いくつかのWNN110がWi−Fi(登録商標)干渉下にある場合に適切である。図2に従ったシステムの別の実施形態において、軽減ストラテジは、割り振られたZigbee(登録商標)チャネル上で送信するように命じられたWNNを1つだけ有することにある。このストラテジは、わずかなWNN110がWi−Fi(登録商標)干渉下にある場合に適切である。
[0028] 図2に従ったシステムの別の実施形態において、WNN110のプロセッサ111は通常モードと軽減モードとで二者択一的に動作し、第1のWNNのプロセッサ111が軽減モードに切り替わる前に、第1のWNNのプロセッサ111は、第1のWNN110に向けて送られるデータを受信するよう、第2のWNN110の少なくとも1つのプロセッサ111に命じるように構成される。実際に、本出願では、WNN110のプロセッサ111が通常モードと軽減モードとで二者択一的に動作する場合、代行機構も提案される。実際にこの場合、上記で既に説明したように、WNN110は一度に通常モードと軽減モードとのうちの1つのみで動作する。したがって、軽減モードで動作している間、WNN110はZigbee(登録商標)ネットワーク100の残りの部分とは通信しない。これは、他のWNN110、WNNM120、又はZigbee(登録商標) Coordinatorによって送信されるメッセージ/命令コマンドは、軽減モードにあるWNN110によって受信されないことを意味する。したがって、例えば軽減モードで動作しているWNN110に向けて送られたメッセージ/命令コマンドは、別のWNN110の受信器によって受信される、代行機構が提案される。その後、第1のWNN110が軽減モードにある所定の時間期間中、代行WNN110のプロセッサ111は、元々は軽減WNN110に向けて送られた受信したデータを、メモリ112に記憶するように適合される。最後に、第1のWNN110が再度通常モードに切り替えた場合、代行WNNは記憶したコマンドを第1のWNN110に送信するように適合される。この実施形態において、代行機構は、その受信機能を別のWNN110に代行させることが可能なWNN110によって、直接処理されることが明らかである。
[0029] 図2に従ったシステムの更に別の実施形態において、WNN110のプロセッサ111は通常モードと軽減モードとで二者択一的に動作し、第1のWNNのプロセッサ111が軽減モードに切り替わる前に、第1のWNN110のプロセッサ111は、第1のWNN110に向けて送られるデータを受信するよう、第2のWNN110の少なくとも1つのプロセッサ111に命じることを、WNNM120に要求するように構成される。その後、第1のWNN110が軽減モードにある所定の時間期間中、第2のWNN110のプロセッサ111は、元々は第1のWNN110に向けて送られた受信したデータを、メモリ112に記憶するように適合される。最後に、第1のWNN110が再度通常モードに切り替えた場合、代行WNNは記憶したコマンドを第1のWNN110に送信するように適合される。この実施形態において、代行機構は、軽減モードに切り替わる必要のあるWNN110に代わって、WNNM120によって処理されることが明らかである。
[0030] 実施形態において、WNNM120は所定の時間期間を延長又は短縮するように構成される。上記で既に説明したように、通常モードから軽減モードへ切り替わる動作、及びその逆に切り替わる動作の全体を、必要な回数だけ反復することができる。これは、ジャミングが実行される所定の時間期間の持続時間が、プロセス全体が反復されることに、プロセッサ111によって延長又は短縮されるためである。例えばバッテリ給電型のWNN110の場合、最大電力で反復的に送信することは素晴らしいストラテジではない可能性がある。しかしながら、例えば最初に最大送信電力で開始した後、プロセス全体を開始するごとに送信電力を低下させていくことは、電力消費を制御するためのより良いアイデアであり得る。
[0031] 次に図4を参照すると、図2のシステムに従った方法のフロー図が図式的に示されている。
[0032] S400で、上記で既に説明したように、1つ以上のWNN110が提供される。
[0033] S410で、上記で既に説明したように、WNN110の中から1つのWNNM120が決定される。
[0034] S420で、上記で既に説明したように、WNN110は干渉下にある間をWNNM120に通知するように動作される。
[0035] S430で、上記で既に説明したように、WNNM120はWPANによって使用される現行のチャネルに隣接するチャネル上に軽減信号を連続的に送信するよう、干渉下のWNN110に命じている。
[0036] その後S440で、WPANによって使用される現行チャネル上に依然として強い干渉が存在するかどうかが判断される。存在する場合、軽減機構は再度S420で開始される。存在しない場合、方法は停止する。
[0037] 当業者であれば、提案されたソリューションが、WLANネットワークによって使用されるCCA機能を利用することが理解されよう。したがって、所定の時間期間中、干渉しているWLANチャネルをジャミングすることによって、干渉しているWLANネットワークは、バックオフ時間期間中、WLAN干渉チャネル上での送信が強制的に保留される。本出願のソリューションはこのバックオフ期間を使用して、限定されないが現行の作動周波数を変更する要求などの重要な情報を、WPANネットワークが送信できるようにする。提案されたソリューションの他の1つの利点は、使用されるパケットのフォーマットが標準フォーマットであることである。実際に、他の軽減ソリューションとは対照的に、WPANパケットのフォーマットをWLAN干渉体によって検出可能であるような特定のやり方で変更する必要がない。実際、あるソリューションでは、Zigbee(登録商標)パケットのプリアンブルは変更される(例えば増加される)ため、Wi−Fi(登録商標)にはZigbee(登録商標)ネットワークが送信されようとしていることがわかる。提案されたソリューションの別の利点は、本出願のワイヤレスノードがWLANネットワークとのいずれの共同も必要がないという事実にある。実際、いくつかの従来技術ソリューションでは、WPANモジュールとWLANモジュールとの両方を同じ装置に含める必要がある。その種のソリューションは、実際の低コストの実装にとって容易でも柔軟でもない。これに対して、提案されたワイヤレスノードは単にWPANワイヤレスノードである。
[0038] もちろん、上記の利点は例示的であり、これらの利点又は他の利点は提案されたソリューションによって達成できる。更に当業者であれば、本明細書で説明する実施形態によって、必ずしも前述のすべての利点が達成されるものでないことが理解されよう。
[0039] 同じ機能を達成するためのデバイスのいずれの配置構成も、所望の機能が達成されるように効果的に「関連付けられる」。したがって、本明細書で特定の機能を達成するために組み合わされる任意の2つのデバイスは、アーキテクチャ又は仲介デバイスに関係なく所望の機能が達成されるように互いに「関連付けられる」と見られる。同様に、そのように関連付けられたいずれの2つのデバイスも、所望の機能を達成するために互いに「動作可能に接続」又は「動作可能に結合」されているものとみなすこともできる。
[0040] 更に当業者であれば、上記で説明した動作間の境界は単なる例示であることが諒解されよう。複数の動作は単一の動作に組み合わせられ、単一の動作は追加の動作に分散され、動作は時間的に少なくとも部分的に重複して実行される。更に、代替の実施形態は、特定の動作の複数の例を含み、動作の順序は様々な他の実施形態で変更される。
[0041] しかしながら、他の修正、変形、及び代替も可能である。したがって明細書及び図面は、制約的な意味ではなく例示的な意味であるものとみなされる。例えば受信器及び送信器は、図面に表されているように2つの別々のモジュールではなく、単一のユニットに組み合わせられる。もちろん、適切であれば、物理モジュールの他の組み合わせは共に組み合わせられる。
[0042] 特許請求の範囲において、括弧間に配置されたいずれの参照符号も特許請求の範囲を制限するとは解釈されないものとする。「備える」という用語は、特許請求の範囲に列挙された要素又は動作とは異なる他の要素又は動作の存在を排除しない。更に本明細書で使用される「a」又は「an」という用語は、1つ又は複数として定義される。更に特許請求の範囲での「少なくとも1つ」及び「1つ以上」などの導入句の使用は、たとえ同じ請求が導入句「1つ以上」又は「少なくとも1つ」と、「a」又は「an」などの不定冠詞とを含む場合であっても、不定冠詞「a」又は「an」による別の請求要素の導入が、こうした導入された請求要素を含むいずれの特定の請求をも、こうした要素を1つだけ含む発明に限定することを示唆するものと解釈されるべきではない。特に記載されていない限り、「第1」及び「第2」などの用語は、こうした用語が記述する要素を任意に区別するために使用される。したがってこれらの用語は、必ずしもこうした要素の一時的な優先順位付け又は他の優先順位付けを示すものとは意図されない。ある手段が相互に異なる請求内に記載されているという事実だけでは、これらの手段の組み合わせを有利に使用できないことを示していない。本出願の範囲は、以下の特許請求の範囲及びその等価物に定義されている。更に説明及び特許請求の範囲で使用される参照符号は、請求される本出願の範囲を制限しない。
[0043] 本発明の様々な実施形態の原理は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれらの任意の組み合わせとして実装可能である。更にソフトウェアは、好ましくは、デジタル回路、アナログ回路、磁気媒体、又はそれらの組み合わせの形が可能な、プログラムストレージユニット、持続性コンピュータ可読媒体、又は持続性機械可読ストレージ媒体上に、有形に具体化されたアプリケーションプログラムとして実装される。アプリケーションプログラムは、任意の好適なアーキテクチャを備える機械にアップロードされ、機械によって実行される。好ましくは、機械は、1つ以上の中央処理ユニット(「CPU」)、メモリ、及び入出力インターフェースなどのハードウェアを有する、コンピュータプラットフォーム上で実装される。コンピュータプラットフォームは、オペレーティングシステム及びマイクロ命令コードも含む。本明細書で説明する様々なプロセス及び機能は、マイクロ命令コードの一部、アプリケーションプログラムの一部、又はそれらの任意の組み合わせのいずれかであり、こうしたコンピュータ又はプロセッサが明示的に示されているか否かに関わらず、CPUによって実行される。加えて、様々な他の周辺ユニットが、追加のデータストレージユニット及び印刷ユニットなどのコンピュータプラットフォームに接続される。
[0044] 前述の詳細な説明は、本発明が取り得る多くの形のうちのいくつかを記載している。前述の詳細な説明は、本発明が取り得る選択された形の例示として、及び本発明の定義に限定されないものとして、理解されることが意図される。すべての等価物を含む特許請求の範囲のみが、本発明の範囲を定義するものと意図される。

Claims (15)

  1. 第1のワイヤレスパーソナルエリアネットワーク(WPAN)チャネル上で動作し、干渉軽減を提供する、WPANノードであって、前記干渉は、クリアチャネル評価(CCA)機能を用いてワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)が送信するようにさせる当該(WLAN)から発生し、前記WLANは、第1のWPANチャネル帯域幅よりも大きい帯域幅を有するWLANチャネル上で動作し、前記WPANノードは、
    −前記第1のWPANチャネル内で干渉信号を検出すると、干渉インジケータを生成する干渉検出器と、
    −ジャミング信号を送信する少なくとも1つの送信器と、
    −前記干渉検出器及び前記送信器に動作可能に結合されたプロセッサと、
    を備え、前記プロセッサは、
    −干渉インジケータが所与の干渉閾値よりも大きいかどうかを前記プロセッサが判断する、通常モードと、
    −前記干渉インジケータが前記所与の干渉閾値よりも大きい場合に動作可能な、軽減モードと、
    のうちの少なくとも一方で動作し、前記軽減モードで前記プロセッサは、
    −前記ジャミング信号を生成し、
    −少なくとも前記干渉インジケータに基づき、少なくとも部分的に前記WLANチャネル帯域幅内に含まれる、前記第1のWPANチャネルとは異なる1つの近隣の第2のWPANチャネルを決定し、
    −前記WLAN上の前記CCA機能が前記WLANによる前記WLANチャネル上での送信を一時的にさせないほど十分に高い所与の出力電力レベルで、所定の時間期間中、前記第2のWPANチャネル内に連続的に前記ジャミング信号を送信するよう、前記送信器に命じる、
    WPANノード。
  2. 前記プロセッサは、
    −前記通常モードと前記軽減モードとで同時に、又は、
    −前記通常モードと前記軽減モードとで二者択一的に、
    動作し、前記プロセッサは、前記所定の時間期間が経過した後、前記軽減モードから前記通常モードに切り替わる、
    請求項1に記載のWPANノード。
  3. 第1のワイヤレスパーソナルエリアネットワーク(WPAN)チャネル上で動作するWPAN内での干渉軽減を提供するための干渉軽減システムであって、前記干渉はクリアチャネル評価(CCA)機能を用いてワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)が送信するようにさせる当該WLANから発生し、前記WLANは、第1のWPANチャネル帯域幅よりも大きい帯域幅を有するWLANチャネル上で動作し、前記システムは、
    −請求項1又は2のいずれか一項に記載の1つ以上のワイヤレスネットワークノード(WNN)を備え、1つのWNNはワイヤレスネットワークノードマネージャ(WNNM)であり、
    −前記WNNは、干渉インジケータが所与の干渉閾値より大きい場合を前記WNNMに通知し、
    −前記WNNMのプロセッサは、前記WNNによって通知されると、
    −少なくとも前記干渉インジケータに基づき、少なくとも部分的に前記WLANチャネル帯域幅内に含まれる、前記第1のWPANチャネルとは異なる少なくとも1つの近隣の第2のWPANチャネルを決定し、
    −前記WLAN上の前記CCA機能が前記WLANによる前記WLANチャネル上の送信を一時的にさせないほど十分に高い所与の出力電力レベルで、所定の時間期間中、前記第2のWPANチャネル内に連続的に前記ジャミング信号を送信するよう、前記軽減モードである間に所与の軽減ストラテジに基づき前記WNNに命じる、
    干渉軽減システム。
  4. 前記軽減ストラテジは、
    −1つ以上のWNNが、同じ第2のWPANチャネル上に同時に送信するように命じられること、及び、
    −1つのWNNが、1つの第2のWPANチャネル上に送信するように命じられること、
    のうちの少なくとも1つである、請求項3に記載の干渉軽減システム。
  5. 前記第2のWPANチャネルは前記第1のWPANチャネルに近接している、請求項3又は4に記載の干渉軽減システム。
  6. 前記プロセッサが前記通常モードと前記軽減モードとで二者択一的に動作する場合、
    −第1のWNNのプロセッサが前記軽減モードに切り替わる前に、前記第1のWNNの前記プロセッサは、前記第1のWNNに向けて送られるデータを受信するよう、第2のWNNの少なくとも1つのプロセッサに命じ、
    −前記第1のWNNが前記軽減モードにある前記所定の時間期間中、前記第2のWNNの前記プロセッサは、元々は前記第1のWNNに向けて送られた受信したデータをメモリに記憶する、
    請求項3乃至5のいずれか一項に記載の干渉軽減システム。
  7. 前記プロセッサが前記通常モードと前記軽減モードとで二者択一的に動作する場合、
    −第1のWNNのプロセッサが前記軽減モードに切り替わる前に、前記第1のWNNの前記プロセッサは、前記第1のWNNに向けて送られるデータを受信するよう、第2のWNNの少なくとも1つのプロセッサに命じることを、前記WNNMに要求し、
    −前記第1のWNNが前記軽減モードにある前記所定の時間期間中、前記第2のWNNの前記プロセッサは、元々は前記第1のWNNに向けて送られた受信したデータを記憶する、
    請求項3乃至5のいずれか一項に記載の干渉軽減システム。
  8. 前記WNNMは前記所定の時間期間を延長又は短縮する、請求項3乃至7のいずれか一項に記載の干渉軽減システム。
  9. 第1のワイヤレスパーソナルエリアネットワーク(WPAN)チャネル上で動作するWPAN内での干渉軽減を提供する方法であって、前記干渉はクリアチャネル評価(CCA)機能を用いてワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)が送信するようにさせる当該WLANから発生し、前記WLANは、第1のWPANチャネル帯域幅よりも大きい帯域幅を有するWLANチャネル上で動作し、前記方法は、
    −1つ以上のワイヤレスネットワークノード(WNN)を提供すること、及び、
    −前記WNNの中から、1つのワイヤレスネットワークノードマネージャ(WNNM)を決定すること、
    を含み、前記方法は、
    −干渉インジケータが所与の干渉閾値よりも大きい場合を、前記WNNMに通知するように前記WNNを動作させること、及び
    −前記WNNMのプロセッサが、
    −前記干渉インジケータに基づき、少なくとも部分的に前記WLANチャネル帯域幅内に含まれる、前記第1のWPANチャネルとは異なる少なくとも1つの近隣の第2のWPANチャネルを決定し、
    −前記WLAN上の前記CCA機能が前記WLANによる前記WLANチャネル上の送信を一時的にさせないほど十分に高い所与の出力電力レベルで、所定の時間期間中、前記第2のWPANチャネル内に連続的にジャミング信号を送信するよう、前記軽減モードである間に所与の軽減ストラテジに基づき前記WNNに命じるように、動作させること、
    を含む、方法。
  10. 前記軽減ストラテジは、
    −1つ以上のWNNが、同じ第2のWPANチャネル上に同時に送信するように命じられること、及び、
    −1つのWNNが、1つの第2のWPANチャネル上に送信するように命じられること、
    のうちの少なくとも1つである、請求項9に記載の方法。
  11. 前記第2のWPANチャネルは前記第1のWPANチャネルに近接している、請求項10に記載の方法。
  12. 前記WNNのプロセッサが前記通常モードと前記軽減モードとで二者択一的に動作する場合、
    −第1のWNNのプロセッサが前記軽減モードに切り替わる前に、前記方法は、前記第1のWNNに向けて送られるデータを受信するよう、第2のWNNの少なくとも1つのプロセッサに命じるように、前記第1のWNNの前記プロセッサを動作させることを更に含み、
    −前記第1のWNNが前記軽減モードにある前記所定の時間期間中、前記方法は、元々は前記第1のWNNに向けて送られた受信したデータをメモリに記憶するように、前記第2のWNNの前記プロセッサを動作させることを更に含む、
    請求項9乃至11のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記WNNのプロセッサが前記通常モードと前記軽減モードとで二者択一的に動作する場合、
    −第1のWNNのプロセッサが前記軽減モードに切り替わる前に、前記方法は、前記第1のWNNに向けて送られるデータを受信するよう、第2のWNNの少なくとも1つのプロセッサに命じることを、前記WNNMに要求するように、前記第1のWNNの前記第1のプロセッサを動作させることを更に含み、
    −前記第1のWNNが前記軽減モードにある前記所定の時間期間中、前記方法は、元々は前記第1のWNNに向けて送られた受信したデータをメモリに記憶するように、前記第2のWNNの前記プロセッサを動作させることを更に含む、
    請求項9乃至11のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記方法は、前記所定の時間期間を延長又は短縮するように前記WNNMを動作させることを更に含む、請求項9乃至13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 1つ以上の処理ユニットに請求項9乃至14のいずれか一項に記載の方法を実行させるための命令を記憶している、非一時的コンピュータ可読媒体。
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