JP6538849B2 - 時間スロットチャネルホッピング(tsch)macのためのスケジューリングアルゴリズムおよび方法 - Google Patents
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Description
・ スケジューリング期間中のタイムスロットの総数。
・ それぞれのリンクのノードの一方または両方によって送信されるトラフィックの量。
・ それぞれのリンクのノードの一方または両方によって受信されるトラフィックの量。
・ 前のホップの対応するリンク(すなわち、注目するリンクからのパケットがネットワークデバイスまでの途中で進み得る、より小さいホップ距離IDを有する隣接リンク)に割り振られる冗長セルの数。
ここで、
ここで、Ttotalは、スケジューリング期間中のセルの総数であり、Rtx()およびRrx()はそれぞれ、送信ネットワークノードまたは受信ネットワークノードとしてのノードNvを伴うリンクlのための、スケジューリング期間中の送信パケットおよび受信パケットであり、
ここで、B(i−1)は、ネットワークデバイスのための前のスケジューリング期間から持ち越されたパケットの数であり、Erは、スケジューリング期間中にネットワークノードによって受信されることが予想されるパケットの数である。この定義は、スケジューリング期間の開始のための最初の定義であり得る。プロセッサは、パケットがネットワークデバイスによって受信されるたびに、受信キューを更新するように構成され得る。パケットは、B(i)>0であるときに予想され得る。
ここで、B(i−1)は、ネットワークノードのための前のスケジューリング期間から持ち越されたパケットの数であり、Erは、スケジューリング期間中にネットワークノードによって受信されることが予想されるパケットの数である。プロセッサは、パケットがネットワークノードによって受信されるたびに、受信キューを更新するように構成され得、B(i)>0であるときにパケットが受信されることが予想され得る。
・ エンドツーエンド接続ルーティング経路の各セットのためのルートに沿って通信リソースを予約することによってマルチホップスケジューリングを可能にすること。
・ IEEE802.15.4e規格との互換性。
・ 低複雑度。
・ トラフィック、衝突および干渉アウェアシステム。
・ トラフィックの中継による集約トラフィックの考慮。
・ 競合または干渉がないという条件で、セルが複数のリンクにより共有され得ることによるスペクトル効率の改善。
・ アクティブな通信リンクのみに冗長セルを割り当て、したがって、通信失敗イベントが発生する場合に通信リソースを予約することによる、通信の信頼性の改善とシステムスループットの最適化。
・ ネットワーク動作中のノードの平均ランタイムキューサイズを低減。
・ 冗長セル割振り方法を使用することによってエンドツーエンドパケット遅延を低減。
・ 冗長セルであっても少ないエネルギー消費。
したがって、
Claims (16)
- ワイヤレスローカルエリアネットワークのためのネットワークデバイスであって、ここにおいて、前記ネットワークデバイスが、セルをリンクに割り振るスケジュールに従って少なくとも1つの周波数チャネルを介して複数のワイヤレスネットワークノードとワイヤレス通信するように動作可能である、
ここにおいて、セルが、周波数チャネル上のタイムスロットであり、リンクが、2つのネットワークノード間またはネットワークノードと前記ネットワークデバイスとの間の通信を表す、
前記ネットワークデバイスが、
スケジューリング期間中に前記ネットワークノードの各々が送信する予定になっているパケットの数を備えるトラフィック情報を受信するように動作可能な無線と、
スケジュールを定義するように構成されたプロセッサと、
ここにおいて、前記スケジュールが、より前に割り振られるセル中でのリンクによるパケットの通信が失敗するときにパケットを通信するための冗長セルとして前記リンクに割り振られる少なくとも1つのセルを備える、
を備え、
リンクに割り振られる冗長セルの数が、前記リンクによってスケジューリング期間中に通信されるパケットの前記数に依存する、ネットワークデバイス。 - 前記プロセッサが、ネットワークノードに前記無線を介して前記スケジュールを送るようにさらに構成された、請求項1に記載のネットワークデバイス。
- リンクに割り振られる冗長セルの数が、重み付け値に依存し、前記重み付け値が、前記スケジューリング期間中のタイムスロットの総数と、前記リンクのノードについてと前記ネットワークデバイスについてとのトラフィック情報とのうちの少なくとも1つに依存する、請求項1に記載のネットワークデバイス。
- 送信ネットワークノードiと受信ネットワークノードjとの間のリンク
ここで、
ここで、Ttotalが、スケジューリング期間中のタイムスロットの総数であり、Rtx()およびRrx()がそれぞれ、前記送信ネットワークノードまたは前記受信ネットワークノードとしてのノードNvを伴うリンクlのための、スケジューリング期間中の送信パケットおよび受信パケットであり、Tc(lNv)が、送信側としてのNvとのリンクにすでに割り当てられている冗長セルの数である、
ここにおいて、それぞれのノードのためのルーティング経路が、前記それぞれのノードから前記ネットワークデバイスにデータを転送するためのリンクまたは一連のリンクを備える、請求項1に記載のネットワークデバイス。 - 前記無線が、ネットワークトポロジーを受信するようにさらに動作可能であり、前記スケジュールが、通信が失敗しない場合にスケジューリング期間中に前記ネットワークノードが送信する予定である前記パケットのすべてを通信するための1次スケジュールをさらに備える、ここにおいて、前記1次スケジュールを定義することが、
ネットワークノードシーケンスを定義することと、
各ネットワークノードのためのルーティング経路を決定することと、
ここにおいて、それぞれのノードのためのルーティング経路が、前記それぞれのノードから前記ネットワークデバイスにデータを転送するためのリンクまたは一連のリンクを備える、
それぞれのルーティング経路の各リンクによって通信されるべきパケットの数を決定することと、
各パケットのためのセルをそれぞれのルーティング経路の各リンクに割り振ることと、 ここにおいて、前記リンクがセルを割り振られる順序が、前記ネットワークノードシーケンスと、対応するルーティング経路とによって決定される、
を備える、請求項1に記載のネットワークデバイス。 - 前記スケジュールを定義することが、
それぞれのリンクに割り振るためのセルを選択することをさらに備え、
ここにおいて、それぞれのリンクのためのセルを選択することが、第1のタイムスロットについて、前記それぞれのリンクに関連する、2つのノード、または、前記ノードと前記ネットワークデバイスとが、そのタイムスロット中にセルをすでに割り振られているのかどうかを検査することと、
前記2つのノードのうちの1つ、または、前記ノードと前記ネットワークデバイスとのうちの1つが、前記第1のタイムスロット中にセルをすでに割り振られていたとき、さらなるタイムスロットについて、前記それぞれのリンクに関連する、前記2つのノード、または、前記ノードと前記ネットワークデバイスとが、そのタイムスロット中にセルをすでに割り振られているのかどうかを検査すること、あるいは
前記2つのノードのいずれも、または、前記ノードと前記ネットワークデバイスとのいずれも、前記第1のタイムスロット中にセルを割り振られていなかったとき、前記第1のタイムスロット中の第1の周波数チャネルについて、前記第1の周波数チャネル上で前記それぞれのリンクに干渉することが可能な任意のノードまたは前記ネットワークデバイスがセルをすでに割り振られているのかどうかを検査することと、
干渉するノードまたはネットワークデバイスが前記第1のタイムスロット中にセルを割り振られていたとき、さらなる周波数チャネルについて、前記第1の周波数チャネル上で前記それぞれのリンクに干渉することが可能な任意のノードまたは前記ネットワークデバイスが前記第1のタイムスロット中にセルを割り振られているのかどうかを検査すること、あるいは
干渉するノードまたはネットワークデバイスが前記第1のタイムスロット中にセルを割り振られていないとき、前記それぞれのリンクに前記第1の周波数チャネル上で第1のセルを割り振ることと
を備える、請求項1に記載のネットワークデバイス。 - 冗長セルが複数のリンクに割り当てられ、リンクが冗長セルを割り振られる順序が、それぞれのリンクの送信ノードのためのルーティング経路中のリンクの最小数によって決定される、
ここにおいて、ノードのためのルーティング経路が、前記ノードから前記ネットワークデバイスにデータを転送するためのリンクまたは一連のリンクを備え、
より短いルーティング経路をもつリンクが、より長いルーティング経路をもつリンクの前に、冗長セルを割り当てられる、請求項1に記載のネットワークデバイス。 - TSCH MACおよびIEEE802.15.4eネットワークとともに使用するように構成された、請求項1に記載のネットワークデバイス。
- ワイヤレスローカルエリアネットワークのためのネットワークデバイスであって、ここにおいて、前記ネットワークデバイスが、セルをリンクに割り振るスケジュールに従って少なくとも1つの周波数チャネルを介して複数のワイヤレスネットワークノードとワイヤレス通信するように動作可能である、
ここにおいて、セルが、周波数チャネル上のタイムスロットであり、リンクが、2つのネットワークノード間またはネットワークノードと前記ネットワークデバイスとの間の通信を表す、
前記ネットワークデバイスが、
ネットワークトポロジーと、前記ネットワークノードの各々がスケジューリング期間中に送信する予定であるパケットの数を備えるトラフィック情報とを受信するように動作可能な無線と、
スケジュールを定義するように構成されたプロセッサと、ここにおいて、前記スケジュールを定義することが、
ネットワークノードシーケンスを定義することと、
各ネットワークノードのためのルーティング経路を決定することと、
ここにおいて、それぞれのノードのためのルーティング経路が、前記それぞれのノードから前記ネットワークデバイスにデータを転送するためのリンクまたは一連のリンクを備える、
各ルーティング経路の各リンクのためのパケットの関連する数を決定することと、 各パケットのためのセルを各ルーティング経路の各リンクに割り振ることと、
ここにおいて、前記リンクがタイムスロットを割り振られる順序が、前記ネットワークノードシーケンスと、対応するルーティング経路とによって決定される、
を備える、
を備える、ネットワークデバイス。 - 前記スケジュールを定義することが、
それぞれのリンクに割り振るためのセルを選択することをさらに備え、
ここにおいて、それぞれのリンクのためのセルを選択することが、第1のタイムスロットについて、前記それぞれのリンクに関連する、2つのノード、または、前記ノードと前記ネットワークデバイスとが、セルをすでに割り振られているのかどうかを検査することと、
前記2つのノードのうちの1つ、または、前記ノードと前記ネットワークデバイスとのうちの1つが、前記第1のタイムスロット中にセルをすでに割り振られていたとき、さらなるタイムスロットについて、前記それぞれのリンクに関連する、前記2つのノード、または、前記ノードと前記ネットワークデバイスとが、周波数チャネル上にスケジュールされているのかどうかを検査すること、あるいは
前記2つのノードのいずれも、または、前記ノードと前記ネットワークデバイスとのいずれも、前記第1のタイムスロット中にセルを割り振られていなかったとき、前記第1のタイムスロット中の第1の周波数チャネルについて、前記第1の周波数チャネル上で前記それぞれのリンクに干渉することが可能な任意のノードまたは前記ネットワークデバイスがセルをすでに割り振られているのかどうかを検査することと、
干渉するノードまたはネットワークデバイスが前記第1のタイムスロット中にセルを割り振られていたとき、さらなる周波数チャネルについて、前記第1の周波数チャネル上で前記それぞれのリンクに干渉することが可能な任意のノードまたは前記ネットワークデバイスがスケジュールされているのかどうかを検査すること、あるいは
干渉するノードまたはネットワークデバイスが前記第1のタイムスロット中にセルを割り振られていないとき、前記それぞれのリンクに前記第1の周波数チャネル上で第1のセルを割り振ることと
を備える、請求項9に記載のネットワークデバイス。 - 請求項1に記載のネットワークデバイスとともに、ワイヤレスローカルエリアネットワーク上で動作可能なネットワークノードであって、ここにおいて、前記ネットワークノードが、請求項1に記載のネットワークデバイスから受信されるスケジュールに従って少なくとも1つの周波数チャネルを介して複数のワイヤレスネットワークノードとワイヤレス通信するように動作可能である、
前記ネットワークノードが、
隣接ネットワークノードまたは前記ネットワークデバイスにパケットを送信および受信するための無線と、
スケジュールされるセルについて、
前記ネットワークノードがパケットを受信すると予想しているのかどうか、または 送信キューを検査することによって前記ネットワークノードがパケットを送信すると予想しているのかどうか、
ここにおいて、スケジュールされるセルが、前記ノードに関連するリンクに前記スケジュール中で割り振られるセルである、
のうちの少なくとも1つを検査するように構成されたプロセッサと、ここにおいて、 前記プロセッサが、パケットが送信または受信されることが予想されるタイムスロットの間にのみ前記無線を電源投入するように構成された、
を備えるネットワークノード。 - 前記ネットワークノードがパケットを受信すると予想しているのかどうかを検査することが、受信キューを検査することを備え、前記受信キューB(i)が、スケジューリング期間の開始時に、
ここで、B(i−1)は、前記ネットワークノードのための前のスケジューリング期間から持ち越されたパケットの数であり、Erは、スケジューリング期間中に前記ネットワークノードによって受信されることが予想されるパケットの数である、
ここにおいて、前記プロセッサが、パケットが前記ネットワークノードによって受信されるたびに、前記受信キューを更新するように構成された、
B(i)>0であるときにパケットが受信されることが予想される、請求項11に記載のネットワークノード。 - すべての前記ネットワークノードのパケットが送信され、前記ネットワークノードに送信することができる他のすべてのネットワークノードからキュー送信の終了が受信されたとき、前記プロセッサが、隣接ノードまたは前記ネットワークデバイスにキュー送信の終了を送信するようにさらに構成され、
前記ネットワークノードがパケットを受信すると予想しているのかどうかを検査することが、前記ネットワークノードに送信することができる前記隣接ノードのすべてからキュー送信の終了が受信されたのかどうかを検査することを備える、
ここにおいて、前記ネットワークノードに送信することができる隣接ノードからキュー送信の終了が受信されなかったとき、パケットが受信されることが予想される、請求項11に記載のネットワークノード。 - ネットワークデバイスとネットワークノードとを備えるワイヤレスローカルエリアネットワークであって、ここにおいて、
前記ネットワークデバイスが、
スケジュールを定義することと、前記スケジュールが、
より前に割り振られるセル中でのリンクによるパケットの通信が失敗するときに前記パケットを通信するための冗長セルとして前記リンクに割り振られる少なくとも1つのセルを備え、
ここにおいて、セルが、周波数チャネル上のタイムスロットであり、リンクが、2つのネットワークノード間またはネットワークノードと前記ネットワークデバイスとの間の通信を表す、
前記ネットワークノードに前記スケジュールを送信することと
を行うように構成され、
前記ネットワークノードが、
前記ネットワークデバイスから前記スケジュールを受信することと、
前記スケジュールを実施することと
を行うように構成され、
リンクに割り振られる冗長セルの数が、前記リンクによってスケジューリング期間中に通信されるパケットの数に依存する、ワイヤレスローカルエリアネットワーク。 - ネットワークデバイスと複数のワイヤレスネットワークノードとを備えるワイヤレスローカルエリアネットワークのためにリンクにセルを割り振るスケジュールを定義するための方法であって、
ここにおいて、セルが、周波数チャネル上のタイムスロットであり、リンクが、2つのネットワークノード間またはネットワークノードと前記ネットワークデバイスとの間の通信を表す、
前記方法が、
通信が失敗しない場合にスケジューリング期間中に前記ネットワークノードが送信する予定であるパケットのすべてを通信するための1次スケジュールを定義することと、 前記1次スケジュール中でのリンクによるパケットの通信が失敗するときにパケットを通信するための冗長セルとして少なくとも1つのセルを前記リンクに割り振ることと を備え、
リンクに割り振られる冗長セルの数が、前記リンクによってスケジューリング期間中に通信されるパケットの数に依存する、方法。 - プロセッサ上で実行されたとき、請求項15に記載の方法を実行することを前記プロセッサに行わせるコンピュータ実行可能命令を搬送するコンピュータ可読記憶媒体。
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