JP6596083B2 - スポーツタイミング用途に適した迅速な無線周波数通信 - Google Patents

スポーツタイミング用途に適した迅速な無線周波数通信 Download PDF

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Description

本発明は、無線周波数（ＲＦ）通信プロトコルに関し、具体的には、しかし、限定的ではなく、ＲＦ基地局及び複数のＲＦトランシーバ装置を備える無線ネットワークにおける通信を管理するための方法、コンピュータプログラム、及び装置に関する。
現在、例えば、レーシングトラックで使用される通信システム等のスポーツ用途に適した通信システムは、道路内で、あるいは道路に沿って、基地局が誘導ループを介してスポーツ車両上の個々のトランスポンダーと交信するループ・トランスポンダーシステムを用いている。これらのループは、一般に、約２メートルのデータ通信範囲を有している。しかし、このような狭い範囲は、特に、車両が高速でループを横切る場合には、問題を生ずることが多く、それは、このような狭い範囲では、車両と基地局との間のデータ通信のための時間窓が短くなる（約２０〜４０ｍｓとなる）からである。この問題は、特に車両から基地局へのダウンリンクを行う場合に、正確なタイミング情報の他に、例えば、車両及び車両のドライバーのセンサーデータをも、基地局に送信して処理できるようにするため、高速度のデータ通信を行う必要がますます大きくなっている、という事実によって、さらに悪化している。
そこで、ＷｉＦｉ等の無線ローカルエリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）型の通信リンクを用いて、送信器の周囲に、グローバルに利用可能な２.４ＧＨｚの工業、科学、及び医療用の（ＩＳＭ）周波数帯域で、約１００〜２００メートルのＲＦ通信エリアを設けることにより、車両と基地局との間のデータ送信のための時間窓を遥かに大きくすることが可能である。しかしながら、現在のＷｉＦｉプロトコル・スタックは、５層のＴＣＰプロトコルを基にしており、車両が通信エリアに入る際、ＲＦリンクを迅速に確立することができない。また、既存のＷｉＦｉ規格の登録、認証、チャンネル割当て及び衝突の手続きでのオーバーヘッドは、これらのプロトコルを、タイミングが重要なスポーツ用途に対して不適切にしている。
レースタイミング用途に適したＷＬＡＮ型通信エリアの使用に関するさらなる問題は、レーシングトラック用の無線通信システムでは、例えば、ＷｉＦｉ２.４ＧＨｚネットワークが既に定位置に存在している場合があるフィニッシュ・エリア等の特定のエリアにおけるアドホック（すなわち、「プラグ・アンド・プレイ」）設置に適したものでなければならない、という事実に関するものである。この状況では、既存のＷｉＦｉネットワークは、レースタイミングシステムの車両と基地局との間のデータ送信に干渉してはならない。
よって、従来技術においては、上記の問題のうちの少なくともいくつかについて改善されている、ＩＳＭ周波数帯域における「プラグ・アンド・プレイ」の迅速な無線通信システム及びプロトコルに対する必要性が存在している。
本発明の態様は、これは、当業者なら理解してもらえると思われることであるが、システム、方法又はコンピュータプログラム製品として具体化することができる。よって、本発明の態様は、ハードウェア専一の形態、ソフトウェア専一の形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）、又は、ここで全て一般的に「回路」、「モジュール」又は「システム」と呼べる、ソフトウェアとハードウェア態様とを組み合わせた形態の形を取ることができる。この開示で説明する機能は、コンピュータのマイクロプロセッサによって実行されるアルゴリズムとして実現することができる。さらに、本発明の態様は、一つ又はそれ以上のコンピュータで読取可能な媒体（複数も可）内に収録されたコンピュータプログラム製品であって、それに収録された、例えば、格納された、コンピュータで読取可能なプログラムコードを有するコンピュータプログラム製品の形を取ることができる。
また、一つ又はそれ以上のコンピュータで読取可能な媒体（複数も可）のいかなる組合せも利用することができる。コンピュータで読取可能な媒体は、コンピュータで読取可能な信号媒体又はコンピュータで読取可能な記憶媒体とすることができる。コンピュータで読取可能な記憶媒体は、例えば、電子、磁気、光学、電磁、赤外線、又は半導体システム、装置、又はデバイス、又は、これらの任意の適当な組合せとすることができるが、それらにに限定されない。コンピュータで読取可能な記憶媒体のより具体的な例（包括的ではないリスト）には、下記のものが含まれるであろう。すなわち、一つ又はそれ以上の線を有する電気的な接続体、ポータブルコンピュータのディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、消去できるプログラマブル・リードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、オプチカルファイバー、ポータブルなコンパクトディスク・リードオンリーメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光学記憶装置、磁気記憶装置、又はこれらの任意の適当な組合せが含まれるであろう。この文書の文脈では、コンピュータで読取可能な記憶媒体は、命令実行システム、装置、又はデバイスによって使用される、あるいは、それと接続されるプログラムを含む、又は格納する任意の有形の媒体とすることができる。
コンピュータで読取可能な信号媒体は、伝播データ信号であって、その中に、例えば、ベースバンド内に又は搬送波の一部として収録された、コンピュータで読取可能なプログラムコードを有する伝播データ信号を含むことができる。このような伝播信号は、電磁、 光学、 又は それらの任意の適当な組合せを含む、しかしそれらに限定されない様々な形態のうちの任意の形態を取ることができる。コンピュータで読取可能な信号媒体は、コンピュータで読取可能な記憶媒体ではなくて、命令実行システム、装置、又はデバイスによって使用される、あるいは、それと接続されるプログラムを通信し、伝播し、あるいは、移送することができる任意のコンピュータで読取可能な媒体とすることができる。
コンピュータで読取可能な媒体に収録されたプログラムコードは、無線、ワイヤーライン、オプチカルファイバー、ケーブル、ＲＦ、等、又は、これらの任意の適当な組合せを含むがしかしそれらに限定されない任意の適当な媒体を用いて、送信することができる。本発明の態様のための、動作を実行するコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ（登録商標）、スモールトーク、Ｃ＋＋等のオブジェクト指向プログラミング言語、及び、「Ｃ」プログラミング言語又は同様のプログラミング言語等の従来の手続き型のプログラミング言語を含む一つ又はそれ以上のプログラミング言語の任意の組合せで書くことができる。プログラムコードは、もっぱらユーザーのコンピュータ上で、スタンドアロン・ソフトウェアパッケージとして部分的にユーザーコンピュータ上で、部分的にユーザーのコンピュータ上及び部分的に遠隔コンピュータ上で、又は、もっぱら遠隔コンピュータ又はサーバー上で、実行することができる。後者のシナリオでは、遠隔コンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又はワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意のタイプのネットワークを介して、ユーザーのコンピュータに接続することができ、あるいは、この接続は、外部コンピュータに（例えば、インターネット・サービスプロバイダを用いるインターネットを介して）行うことができる。
以下、本発明の態様を、本発明の実施形態に係る方法、装置（システム）、及びコンピュータプログラム製品のフローチャート図及び（又は）ブロック図を参照して説明する。フローチャート図及び（又は）ブロック図の各ブロック、及び、フローチャート図及び（又は）ブロック図におけるブロック（複数）の組合せは、コンピュータプログラム命令によって実現可能であることが理解されよう。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサ、具体的には、マイクロプロセッサ又は中央処理装置（ＣＰＵ）に与えて、マシンを作り出し、コンピュータのプロセッサ、他のプログラマブルデータ処理装置、又は他の装置を介して実行される命令により、フローチャート及び（又は）ブロック図のブロック又はブロック（複数）内で指定された機能／動作を実現するための手段が生成されるようにすることができる。
これらのコンピュータプログラム命令も、コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理装置、又は特定のやり方で機能する他の装置に指示することができるコンピュータ可読媒体内に格納して、コンピュータ可読媒体に格納されている命令により、フローチャート及び（又は）ブロック図のブロック又はブロック（複数）内で指定された機能／動作を実現する命令を含む製品が作り出されるようにすることができる。
コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理装置、又は他の装置にロードして、コンピュータ、他のプログラマブル装置又は他の装置上で一連の動作ステップを行わせ、コンピュータで実現される処理を作り出して、コンピュータ又は他のプログラマブル装置上で実行される命令により、フローチャート及び（又は）ブロック図のブロック又はブロック（複数）内で指定される機能／動作を実現する処理が行われるようにすることができる。
図のフローチャート及びブロック図は、本発明の各種の実施形態に係るシステム、方法及びコンピュータプログラム製品の可能な実装におけるアーキテクチャ、機能性、及び動作を説明するものである。この点で、フローチャート又はブロック図の各ブロックは、指定された論理機能（複数も可）を実現するための一つ又はそれ以上の実行可能な命令を含むモジュール、セグメント、又は、コードの一部分を代表することができる。なお、別の実装では、ブロック（複数）内に示された機能は、図に示された順序を越えて行われる場合があることにも注目すべきである。例えば、連続して示された２つのブロック（複数）は、実際、実質的に同時に実行することができ、あるいは、含まれている機能性により、ブロック（複数）を逆の順序で実行することができる場合もある。ブロック図及び（又は）フローチャート図の各ブロック、及び、ブロック図及び（又は）フローチャート図内のブロック（複数）の組合せは、指定された機能又は動作を行う専用のハードウェアベースのシステム、又は、専用のハードウェアとコンピュータ命令との組合せによって実現できることにも注目されよう。
本発明の少なくともいくつかの形態の目的は、従来技術における既知の欠点の少なくとも一つを軽減もしくは排除することである。その目的のため、本発明では、ＲＦ基地局及び複数のＲＦノードを備えるＲＦ通信システムを提供し、また、ＲＦノードのそれぞれ及び基地局が従うべき方法を提供する。ここで述べるシステム及び方法は、ＩＳＭ周波数帯域におけるポイント・トゥ・マルチポイント無線通信システムであって、同じＩＳＭ周波数帯域内で動作する一つ又はそれ以上のＷＬＡＮネットワークを既に備えるエリアにおいても、信頼性の高いＲＦデータリンクを提供し得るシステムを可能にするものである。ここで述べるシステム及び方法は、特に、レーストラック上のタイミング用途に好適であり、かつ、タイミング用途の必要条件を満足している。
本発明の一態様によれば、複数のノードのうちの一つのＲＦノードが、無線ネットワークにおけるＭ個の非重複周波数チャンネル（ＣＨ１〜ＣＨＭ）に亘り、周波数ホッピングを用いて、好ましくは周波数ホッピングスペクトラム拡散（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｈｏｐｐｉｎｇ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ,ＦＨＳＳ）変調構成を用いて、基地局と通信する、コンピュータで実現される方法が提供される。この方法は、ＲＦノードによって実行されることが意図されている以上、この方法は、ここでは、「ＲＦノード方法」と呼ぶことになる。Ｍは、２に等しいか、あるいは、２より大きい整数であり、これは、指定された最少のチャンネル数、例えば、ＦＨＳＳ構成の使用のためＥＴＳＩ法規によって規定されている最少のチャンネル数より大きい整数として設定することができる。該通信は、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）を含むタイムスロット・スケジュールであって、タイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）の各タイムスロット・アセンブリ（Ａｉ）は、基地局が、Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルで、好ましくはブロードキャスティングによって、データを送信するための少なくとも一つのタイムスロット（ＴＸｂｓｉ）、及びＲを、１に等しいかあるいは１より大きい整数として、複数のノードが、基地局にデータを送信するためＲ個のタイムスロット（ＴＸｒｎ１，ｉ〜ＴＸｒｎＲ，ｉ）を含むタイムスロット・スケジュールに従って行われる。該方法は、Ｍ個のチャンネルのうちの一つが、基地局から最初の通信パケットを受信するのをモニタリングするステップと、基地局から受信された最初の通信パケット内に含まれるデータに基づいて、基地局が後続の通信パケットのうちの一つ又はそれ以上を送信するのに従うことになるＭ個のチャンネルのうちの少なくともいくつかのチャンネルのシーケンスを決定し、かつ、決定されたチャンネルのシーケンスの各チャンネルで基地局が送信する時刻を決定するステップと、を含んでいる。該方法は、さらに、最初の通信パケット及び後続の通信パケットのうちの一つ又はそれ以上のうちの少なくとも一つから、ノードに対する割当て情報を決定するステップを含んでいる。該割当て情報は、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）のうちの少なくとも一つのタイムスロット・アセンブリに関して、好ましくはタイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）の各タイムスロット・アセンブリに関して、ノードから基地局へのデータの送信のためのＭ個のチャンネルのうちの一つのチャンネルを示し、かつ、ノードから基地局へのデータの送信のためにはＲ個のタイムスロットのうちのどの一つ又はそれ以上を用いるべきかを示す。Ｍ個のタイムスロット・アセンブリのうちの異なるタイムスロット・アセンブリにてデータの送信のためノードに割当てられるチャンネルは、Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルである。該チャンネルは、或る一つのチャンネルがＲ個のタイムスロットのうちの同じタイムスロットにてデータの送信のため複数のノードのうちの別のノードにも割当てられる場合、該別のノードに割当てられるチャンネルと同じタイムスロットにてデータの送信のためノードに割当てられるチャンネルとが、Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルとなるように、データの送信のためノードに割当てられる。複数のノードのうちの少なくとも二つが、Ｒ個のタイムスロットのうちの少なくとも一つに関して、同じタイムスロットにてデータの送信のためチャンネルを割当てられる。該方法は、さらに、決定された割当て情報に従ってノードから基地局へデータを送信するステップを含んでいる。
本発明の別の態様によれば、ＲＦ通信システムのタイムスケジューラが、上記の基地局と複数のノードとの間のＲＦ通信を管理するコンピュータで実現される方法を提供する。この方法は、ここで説明するＲＦ通信システム内のどこにでも含めることができるが、好ましくは基地局内に含めるべきタイムスロット・スケジューラによって行われることを意図としているので、この方法は、ここでは「ＲＦ基地局方法」と呼ぶ。該方法は、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）を含むタイムスロット・スケジュールを設けるステップであって、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）の各タイムスロット・アセンブリ（Ａｉ）は、基地局が、Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルで、好ましくはブロードキャスティングによって、データを送信するための少なくとも一つのタイムスロット（ＴＸｂｓｉ）、及びＲを１に等しいかあるいは、１より大きい整数として、複数の登録済みノードが、基地局にデータを送信するための、Ｒ個のタイムスロット（ＴＸｒｎ１，ｉ〜ＴＸｒｎＲ，ｉ）を含むステップを含んでいる。該方法は、さらに、各登録済みノードに、Ｒ個のタイムスロットのうちの少なくとも一つの持続時間に亘る各登録済みノードから基地局へのデータの送信のためにＭ個のチャンネルのうちの一つのチャンネルを割当てるステップを含んでいる。各登録済みノードに関して、異なるタイムスロット・アセンブリにてデータの送信のためノードに割当てられるチャンネルは、Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルである。複数の登録済みノードは、Ｒ個のタイムスロットのうちの同じタイムスロットにて基地局にデータを送信するようチャンネルを割当てられる２個又はそれ以上の登録済みノードが、Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルでデータを送信するようチャンネルを割当てられるようにチャンネルを割当てられる。複数のノードのうちの少なくとも二つが、Ｒ個のタイムスロットのうちの少なくとも一つに関して、同じタイムスロットにてデータの送信のためチャンネルを割当てられる。
各タイムスロット・アセンブリにおける少なくとも一つのタイムスロットが、基地局によりＭ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルでデータを送信するよう指定されている、という文脈において、「異なるチャンネル」という表現における「異なる」の語は、この指定されたタイムスロットにて、基地局がそれによりデータを送信するよう構成されているチャンネルが、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリのうちの異なるタイムスロット・アセンブリ同士の間で異なっていることを示すために用いられている。言い換えれば、異なるタイムスロット・アセンブリにて、データの送信のため基地局に割当てられるチャンネルは、Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルである。
Ｍ個のチャンネルは、好ましくは非重複のチャンネルであり、ここで使用される「非重複の」の語は、一つのチャンネルに使用される周波数及び帯域幅が、別のチャンネルの周波数及び帯域幅と実質的な重複を有していないことを記述するのに用いられている。例えば、２４０１ＭＨｚの中心周波数及び２ＭＨｚの帯域幅を有するチャンネルは、２４０２ＭＨｚの中心周波数及び２ＭＨｚの帯域幅を有するチャンネルと１ＭＨｚの重複を有している。言い換えれば、「非重複のチャンネル」の語は、一つのチャンネルの中心周波数と帯域幅が、別のチャンネルの中心周波数と帯域幅に収まらないことを意味する。
本発明の形態は、含まれている各エンティティ（すなわち、基地局及び複数のノード）がデータを送信するための時刻及びチャンネルの割当てを制御するタイムスロット・スケジュールを用いることが、データ通信を最適化するという認識に基づいている。基地局によるデータ送信及びノードによるデータ送信に対して、専用の別個のタイムスロットを指定することによって、基地局によるデータの送信とノードによるそれとの間の衝突及び干渉が、最少限化されるか、あるいは、排除すらされる。加えて、ノードのそれぞれにて、単一の受信器／送信器を、半二重モードで動作させて用いることが可能となる。したがって、各ノードは、基地局によるデータ送信のために割当てられた各タイムスロット・アセンブリ内のタイムスロット（複数も可）の持続時間の少なくとも一部（しかし好ましくは全体）に亘って、基地局のデータ送信を聴き（すなわち、受信し）、次いで、ノードによるデータ送信のために割当てられた各タイムスロット・アセンブリ内のＲ個のタイムスロット（複数も可）の持続時間の少なくとも一部（しかし好ましくは全体）に亘り、基地局にデータを送信するようそれ自体を再構成するよう構成することができる。
さらに、このようなタイムスロット・スケジュールは、含まれている送信エンティティのそれぞれ（すなわち、ＲＦ基地局及びＲＦノードのそれぞれ）による通信のためのＦＨＳＳ変調構成の実現を可能にし、それにより、例えば、ＷｉＦｉで使用される直接拡散方式（ＤＳＳＳ）等の他の形態のデータ通信に比べてより高い電力でデータを送信することが可能となる。例えば、ＥＴＳＩ規格で提案されているヨーロッパにおける現在の法規によれば、ＦＨＳＳの使用では、１００ｍＷａｔｔでデータを送信することが可能であるが、ＷｉＦｉでは、１０ｍＷａｔｔでの送信しか可能とならない（米国における現在の法規ではＦＨＳＳデータを１Ｗａｔｔの高電力ですら送信することが可能である）。より高い電力でのデータ送信は、スポーツの場合、特に、車両が基地局を非常な高速度で通過するレーシング用途の場合、特に有利であるが、これは、車両と基地局との間の通信が可能な距離が、送信電力の増大により増大し、それにより、通信のための時間がより長く取れるからである。
加えて、ＷｉＦｉより数倍高い電力を用いてデータを送信することができるため、送信されるデータは、本発明の方法及びシステムが展開されている特定の場所において、ＷｉＦｉ信号が存在する場合でも、受信し得ることが保証される。ＷｉＦｉネットワークによる有り得る干渉のさらなる最少限化は、選択されたチャンネルが、ＷｉＦｉチャンネルの中心周波数からできるだけ遠くなるように周波数チャンネルＣＨ１〜ＣＨＭを選択することによって成し遂げることができる。
さらにまた、信号の小部分が壊れた可能性がある場合でも、ＷｉＦｉで使用されているのとは異なる変調構成（すなわち、ＤＳＳＳに対するＦＨＳＳ）の使用によって、ＷｉＦｉ上でデータの修復を行うことが可能である。したがって、ここで述べる方法によるＲＦ通信によって、既存のＷｉＦｉシステムが存在する場所においても、いかなるユーザー構成の必要もなしに、公的に利用可能な２.４ＧＨｚのＩＳＭ帯域を用いて、アドホック・プラグ・アンド・プレイの実現が可能となる。
ＦＨＳＳは、全ての他の標準化された技術と同様、多くの利点を有しているとは言え、ＦＨＳＳには、データ通信についてのいくつかの満たすべき必要条件が存在する。
ＦＨＳＳを２.４ＧＨｚの帯域で用いるための必要条件の一つは、この変調技術の名前から明らかなように、明確に定義された実質的に非重複の最少数のチャンネル同士の間でホッピング（すなわち、スイッチング）によってデータ送信を行わねばならないことである。現在、ＥＴＳＩ法規では、少なくとも１５個のこのようなチャンネルの使用が規定されている。この必要条件は、上述のタイムスロット・スケジュールで満たされている。なぜなら、各エンティティが、それぞれのＭ個のチャンネルのシーケンスに亘り、ホッピングによってデータを送信することをスケジュールで保証されているからである（すなわち、Ｍは、現在のＥＴＳＩ法規により、１５に等しいか、あるいは、それ以上でなければならない）。例えば、基地局がＭ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルでデータを送信するための少なくとも一つのタイムスロットを各タイムスロット・アセンブリ（Ａｉ）について設けることにより、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）に亘り、基地局が、Ｍ個の異なるチャンネルのシーケンスに従ってデータの送信を行うことが保証される。同様に、複数のノードのうちの二つ又はそれ以上を登録して複数の登録済みノードを形成すること、そして、各登録済みノードに関して、タイムスロット・アセンブリ（Ａｉ）のうちの少なくともいくつか、しかし好ましくはタイムスロット・アセンブリ（Ａｉ）のうちのそれぞれの中で、各タイムスロット・アセンブリ（Ａｉ）におけるＲ個のタイムスロットのうちの少なくとも一つの持続時間に亘るノードから基地局へのデータの送信のため、Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルを割当てることにより、各登録済みノードも、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）に亘るデータの送信のため、Ｍ個の異なるチャンネルのシーケンスのそれぞれに従うことが保証される。
ＦＨＳＳを使用する場合のもう一つの必要条件は、「ドウェルタイム」と呼ばれる最大の許容時間より長い間、同じチャンネルで送信しないことに関わる。現在、ＥＴＳＩ法規は、最大ドウェルタイムを０.４秒と規定している。この必要条件は、上述のタイムスロット・スケジュールにおいて、いかなるエンティティも、許された最大のドウェルタイムより長くは単一のチャンネルで送信しないような持続時間のタイムスロットを選択することによって、満足することができる。
ＥＴＳＩ法規には、送信の持続時間についての制限は有るが、データの受信の持続時間についての制限は無い。したがって、上述の方法は、異なる周波数において順次に送信することができる単一の送信器及び複数の（すなわち、Ｍ個の）受信器を有する基地局を用い、各受信器は異なる周波数チャンネルに同調させることによって実現できる。このような基地局は、２個又はそれ以上の登録済みノードが、同じタイムスロットで、それらのそれぞれのデータを基地局に送信するよう割当てられている場合でも、各ノードは、Ｍ個のチャンネルのうちの専用の各チャンネルで送信する以上、データを受信することができるであろう。
ＲＦノード方法の一形態では、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）の各タイムスロット・アセンブリ（Ａｉ）は、Ｕを１に等しいかあるいは１より大きい整数として、さらに、未登録のノードのうちの一つ又はそれ以上が基地局にデータを送信するためのＵ個のタイムスロット（ＴＸｕｎ１，ｉ〜ＴＸｕｎＵ，ｉ）を含むことができる。該一つ又はそれ以上の未登録のノードは、複数のノードのうちの割当て情報を有していないノード（すなわち、登録済みノードではないノード）を含んでいる。このような形態では、ＲＦノード方法は、さらに、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリにおけるＵ個のタイムスロットのうちの少なくとも一つの処理が、いつ行われるかを、最初の通信パケット及び一つ又はそれ以上の後続の通信パケットのうちの少なくとも一つから決定するステップと、Ｕ個のタイムスロットのうちの決定された少なくとも一つのうちの一つのタイムスロット内で、基地局に登録メッセージを送信するステップであって、該登録メッセージが該ノードに対する割当て情報を要求するステップと、を含んでいる。さらなる一形態では、このような登録メッセージは、ノードの識別子、例えば、ノードの一意的な通し番号を含むデータパケットを含むことができる。さらなる別の形態では、登録メッセージを送信するための一つのタイムスロットは、Ｕ個のタイムスロットのうちの決定された少なくとも一つから、擬似乱数生成器を用いて、可能的にはノードの識別子をシードとして用いて、選択することができる。
ＲＦノード方法の一形態では、ノードは、基地局が従っている現在のチャンネルのシーケンスの指示に基づいて、基地局が従うことになるＭ個のチャンネルのうちの少なくともいくつかのチャンネルのシーケンスを決定するよう構成することができる。ノードによって決定されるシーケンスは、ノードが、周波数（すなわち、チャンネル）及び当該割当て情報（すなわち、ノードに対する割当て情報）を受信するのに十分な時間長の点で、基地局に従うことができるようなシーケンスである。
さらなる一形態では、基地局が従っている現在のチャンネルのシーケンスの指示は、基地局が従っている現在のチャンネルのシーケンスを生成するため擬似ランダムシーケンス生成器によって使用されたシードを含むことができる。このような形態では、ノードは、シード値を用いると共に基地局がシーケンスを生成するため使用したのと同じ擬似ランダムアルゴリズムを用いることによって、基地局が従っているチャンネルのシーケンスを再生成することができる。
ＲＦノード方法の一形態では、該方法は、最初の通信パケット及び一つ又はそれ以上の後続の通信パケットのうちの少なくとも一つからノードに向けられたデータの一つ又はそれ以上のパケットを得るステップをさらに含むことができる。このやり方で、ノードは、基地局からデータを受信することができる。好ましくは、該方法は、ノードに向けられたデータの一つ又はそれ以上のパケットに対するパケットシーケンス識別子を得るステップをさらに含んでいる。このやり方で、基地局がデータの複数のパケットをノードに送信する場合、ノードは、受信したパケットを正しい順序に置くことができる。一形態では、一つ又はそれ以上のパケット内のデータは、ＣＡＮパケットデータを含むことができる。この形態は、例えば、車両において一般に使用されるＣＡＮバスで、プロトコル変換のオーバーヘッド無しにパケットを直接ブロードキャスティングすることができるという利点を有している。
ＲＦノード方法の一実施形態では、該方法は、最初の通信パケット及び一つ又はそれ以上の後続の通信パケットのうちの少なくとも一つから、ノードによって以前に基地局に送信されたデータを受信した基地局の一つ又はそれ以上の肯定応答を得るステップをさらに含むことができる。この形態には、パケットが受信されたかどうか、あるいは、それを基地局に再送信する必要があるのかどうかが分かるという利点がある。
ＲＦ基地局方法の一形態では、複数の登録済みノードのうちの少なくともいくつかに対する割当て情報は、少なくとも一つのタイムスロットの間に、基地局によって送信されるデータの一部として送信することができ、該割当て情報は、Ｒ個のタイムスロットのうちの少なくとも一つの持続時間に亘るノードから基地局へのデータの送信のため登録済みノードに割当てられるＲ個のタイムスロットのうちの少なくとも一つ及びチャンネルを示す情報を含んでいる。さらなる一形態では、複数の登録済みノードのうちの少なくともいくつかに対する割当て情報の送信が、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）の間に実質的に均等に分割される。
ＲＦ基地局方法の一形態では、好ましくは各タイムスロット・アセンブリにおいて、タイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）のうちの少なくともいくつかの間に基地局によって送信されるデータは、次のものの一つ又はそれ以上を含むことができる。基地局が従っている現在のチャンネルのシーケンスの識別子であって、基地局シーケンスが従っている現在のシーケンスが、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）にて基地局がデータを送信するためのＭ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルのシーケンスであり、かつ、好ましくは現在のシーケンスの識別子が、現在のシーケンスを生成するため、擬似ランダムシーケンス生成器によって使用されたシードを含んでいる識別子と、複数のタイムスロット・アセンブリのうちの現在のタイムスロット・アセンブリを識別するチャンネルシーケンス指標と、登録を拒否された複数のノードのうちの一つ又はそれ以上のノードの識別子と、複数の登録済みノードのうちの一つ又はそれ以上に向けられる一つ又はそれ以上のデータのパケットであって、好ましくは一つ又はそれ以上のパケットにおけるデータは、ＣＡＮパケットデータを含んでいること、及び、好ましくは基地局によって送信されるデータは、複数の登録済みノードのうちの一つ又はそれ以上に向けられる一つ又はそれ以上のデータのパケットに対するパケットシーケンス識別子を含んでいることの少なくとも一つの条件が満たされたパケットと、複数の登録済みノードのうちの一つ又はそれ以上によって送信されたデータを受信した基地局の一つ又はそれ以上の肯定応答。
ＲＦ基地局方法の一形態では、Ｕを１に等しいかあるいは１より大きい整数として、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）の各タイムスロット・アセンブリ（Ａｉ）は、さらに、未登録のノードのうちの一つ又はそれ以上が基地局にデータを送信するためのＵ個のタイムスロット（ＴＸｕｎ１，ｉ〜ＴＸｕｎＵ，ｉ）を含むことができ、該一つ又はそれ以上の未登録のノードは、複数のノードのうちの割当て情報を有していないノードを含んでいる。さらなる一形態では、該方法は、一つ又はそれ以上の未登録のノードのうちの未登録のノードが登録済みの状態になりたいことを示す該未登録のノードからの登録メッセージを受信するステップをさらに含むことができる。
本発明の別の態様によれば、無線ノードが設けられている。該ノードは、該ノードによって行われる、ここで説明する方法ステップのうちのいずれかを（例えば、該ノード内のハードウェアに適当な命令を与えることによって）実行する、あるいは、実行可能にするよう構成されたマイクロコントローラを備えている。該無線ノードは、好ましくは半二重モードで動作するよう構成されたＲＦ受信器及び送信器モジュールをさらに備えている。該ＲＦ受信器は、基地局から最初の通信パケット及び後続の通信パケットを受信するよう構成されている。該ＲＦ送信器は、ＦＨＳＳ構成を用いてＭ個のチャンネルを切り換えることによりノードから基地局へデータを送信するよう構成されている。
本発明の別の態様によれば、タイムスロット・スケジューラが設けられている。該タイムスロット・スケジューラは、ＲＦ基地局によって行われる、ここで説明する方法ステップのうちのいずれかを実行するよう構成されたマイクロコントローラを備えている。
本発明の別の態様によれば、基地局が設けられている。このような基地局は、ここで説明するタイムスロット・スケジューラを備えることに加え、基地局がデータを送信するための少なくとも一つのタイムスロットの間に、好ましくはブロードキャスティングによってデータを送信するよう構成された送信器であって、該送信器が、Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルで、順次に送信することによって、データを送信するよう構成されている該送信器と、複数の登録済みノードがデータを送信するためのＲ個のタイムスロットのうちの少なくとも一つの間に、複数のノードからデータを受信するよう構成されたＭ個の受信器であって、該Ｍ個の受信器のそれぞれが、Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルでデータを受信するよう構成されている該受信器と、を備えている。
ＲＦ基地局においては複数の受信器と一つの送信器を用いる一方、複数のノードにおいては、一つの受信器／送信器を用いることによって、ノードから基地局への通信のための帯域幅をより大きく取ることができる。これは、ノードから基地局へ送信されるデータの方がその逆の場合よりも（有意に）より多い用途、例えば、車両レーシング用途では、特に有利である。
本発明の他の態様によれば、ソフトウェアコード部分を含むコンピュータプログラム及びソフトウェアコード部分を格納するコンピュータ可読記憶媒体が開示されている。好ましくは、コンピュータ可読記憶媒体は、非一時的である。ソフトウェアコード部分は、コンピュータで実行された場合（すなわち、コンピュータのプロセッサで実行された場合）、ノード、タイムスロット・スケジューラ、及び（又は）基地局によって行われる、ここで説明する方法ステップを実行するよう構成されている。
本発明の他の態様によれば、コンピュータで実現されるデータ構造、例えば、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に格納されるデータ構造が、開示されている。該データ構造は、基地局が従っているチャンネルのシーケンスの異なる周波数チャンネルで、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリのうちの一つのタイムスロット・アセンブリの間に、基地局がデータを送信するよう構成されており、該チャンネルのシーケンスは、Ｍを２に等しいかあるいは２より大きい整数として、無線ネットワークにおけるＭ個の異なる周波数チャンネルを含んでおり、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリの各タイムスロット・アセンブリは、基地局が、Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルで、好ましくはブロードキャスティングによって、データを送信するための少なくとも一つのタイムスロットを含み、そして、Ｒを１に等しいかあるいは１より大きい整数として、複数のノードのうちの一つ又はそれ以上が、基地局にデータを送信するための、Ｒ個のタイムスロットを含んでおり、該データ構造は、複数の登録済みノードのうちの少なくともいくつかに対する割当て情報を含み、該割当て情報は、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリのうちの少なくとも一つのタイムスロット・アセンブリに関して、好ましくはタイムスロット・アセンブリの各タイムスロット・アセンブリに関して、ノードから基地局へデータを送信するためのＭ個のチャンネルのうちの一つのチャンネルを示し、かつ、複数の登録済みノードのうちの少なくともいくつかのうちのそれぞれに関して、ノードから基地局へのデータの送信のためにはＲ個のタイムスロットのうちのどの一つ又はそれ以上を用いるべきかを示し、タイムスロット・アセンブリのうちの異なるタイムスロット・アセンブリにて、データを送信するためにノードに割当てられるチャンネルは、Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルであり、該チャンネルは、チャンネルがＲ個のタイムスロットのうちの同じタイムスロットにおけるデータの送信のための複数のノードのうちの別のノードにも割当てられる場合、同じタイムスロットにて他のノードに割当てられるチャンネルとデータの送信のためのノードに割当てられるチャンネルが、Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルとなるように、データの送信のためのノードに割当てられ、かつ、複数のノードのうちの少なくとも二つが、Ｒ個のタイムスロットのうちの少なくとも一つに関して、同じタイムスロットにてデータの送信のためチャンネルを割当てられる。
一形態では、該データ構造は、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリのうちの1個のタイムスロット・アセンブリの間に、基地局が従うチャンネルのシーケンスのうちの異なる周波数チャンネルで、基地局がデータを送信するよう構成されており、該チャンネルのシーケンスは、Ｍを２に等しいかあるいは２より大きい整数として、無線ネットワークにおけるＭ個の異なる周波数チャンネルを含んでおり、該データ構造は、基地局が従うチャンネルのシーケンスの識別子であって、好ましくは該シーケンスの識別子は、該シーケンスを生成するため、擬似ランダムシーケンス生成器によって使用されるシードと、複数のタイムスロット・アセンブリのうちの一つのタイムスロット・アセンブリを識別するチャンネルシーケンス指標と、登録を拒否された複数のノードのうちの一つ又はそれ以上のノードの識別子と、複数の登録済みノードのうちの一つ又はそれ以上に向けられる一つ又はそれ以上のデータのパケットであって、好ましくは一つ又はそれ以上のパケットにおけるデータは、ＣＡＮパケットデータを含んでおり、かつ（あるいは）、好ましくはデータ構造は、複数の登録済みノードのうちの一つ又はそれ以上に向けられる一つ又はそれ以上のデータのパケットに対するパケットシーケンス識別子をさらに含んでいるパケットと、複数の登録済みノードのうちの一つ又はそれ以上によって送信されたデータを受信した基地局の一つ又はそれ以上の肯定応答と、を含んでいる。
以下、本発明は、添付の図面を参照して、さらに説明し、それにより、本発明に係る実施形態を概略的に示すことになろう。本発明は、これらの特定の実施形態には、いかなる点からも制限されないことが理解されよう。
本発明の一実施形態に係るＲＦ通信システムの概略図である。 本発明の一実施形態に係る例示的なデータ処理システムを示す。 本発明の一実施形態に係るタイムスロット・スケジュールの概略図である。 本発明の一実施形態に係る、送信タイムスロット及びチャンネルの登録済みノードへの割当ての概略図である。 本発明の一実施形態に係る例示的な基地局パケットの概略図である。 本発明の一実施形態に係る、複数のノードのうちの一つによって実行可能な方法ステップのフロー図である。
図１は、本発明の一実施形態に係るＲＦ通信システム１００の概略図である。システム１００は、デコーダ１０４及びサーバー１０６に接続されたＲＦ基地局１０２、及び少なくとも一つの、しかし一般に複数の、ＲＦノード１０８（図１では、図面を分かり易くするため、ＲＦノード１０８を１個だけ示す）を備えている。システム１００は、ここで説明するように、基地局１０２と複数のノード１０８との間のＲＦ通信を管理し、例えば、ＦＨＳＳの方式を用いて、Ｍ個の実質的に非重複の周波数チャンネルに亘り、周波数ホッピングを実行することができ、これらチャンネルは、例えば、公的に利用可能な２.４ＧＨｚのＩＳＭ帯域内のものである。
システム１００におけるノード１０８の各ノードは、一意的なノード識別子によって識別できる。ノード１０８の各ノードは、例えば、 レーシング車両上で使用されるトランスポンダーを備えるか、もしくは、該トランスポンダーに組み込むことができる。
ノード１０８の各ノードは、 マイクロコントローラ１１０を備えている。マイクロコントローラ１１０は、ここで述べる、ノード１０８によって実行される方法のステップを実行するよう構成されたデータ処理システムである。このようなデータ処理システムの一例を図２に示し、かつ、図２を参照して説明する。
ノード１０８のマイクロコントローラ１１０は、ＲＦトランシーバ１１２として図１に示す通信モジュールに接続されているか、あるいは、該通信モジュールを備えている。好適な実施形態では、トランシーバ１１２は、半二重通信モードで動作する一つのＲＦ受信器／送信器である。以下の説明は、この好適な実施形態についての説明であるが、ここで提供する教示は、もちろん、他の実施形態、例えば、トランシーバ１１２が互いに他から分離された受信器及び送信器を備えることができる実施形態にも適用可能である。
トランシーバ１１２は、Ｍ個の実質的に非重複の周波数チャンネルＣＨ１〜ＣＨＭ（ＣＨはＣｈａｎｎｅｌ＜チャンネル＞のＣＨ）のそれぞれにおいて、ＦＨＳＳを用いて、データを受信及び送信するよう構成されており、ここにＭは、２に等しいか、あるいは、２より大きい整数である。例えば、２.４ＧＨｚの帯域に関する欧州におけるＥＴＳＩ法規によれば、ＦＨＳＳを用いてデータを送信するためには、少なくとも１５個の明確に規定された非重複のチャンネルを用いなければならず、また、各チャンネルにおけるデータ送信のための時間は、０.４秒（いわゆる「ドウェルタイム」）を超えてはならない。したがって、これらの法規によれば、Ｍは、１５に等しいか、あるいは、１５より大きくなければならない。現在、ＦＨＳＳの法規は、単一のチャンネル上でデータが受信される時間の長さについては、いかなる制限も設けていない。マイクロコントローラ１１０は、本発明の実施形態を実現するための必要に応じ、指定されたチャンネルにおいて、指定された期間、データを受信及び（又は）送信するようトランシーバ１１２をチューニングすることによって、トランシーバ１１２を制御するよう構成されている。マイクロコントローラ１１０はまた、トランシーバ１１２がデータを送信するのに用いる電力を制御するよう構成されている。例えば、２.４ＧＨｚの帯域についての、欧州におけるＥＴＳＩ法規によれば、トランシーバ１１２は、１００ミリワット（ｍＷ）の電力でデータを送信することができる。
好適な実施形態では、Ｍは、１６に等しい。このような実施形態は、好適である。なぜなら、ＥＴＳＩは、ＦＨＳＳのためには、最低１５個のチャンネルを要求しており、１６がこれに最も近い２の累乗数であり、８個ずつ２バンクの受信器において、それぞれアンテナコンバイナー及び増幅器を用いて、１バンク当たり１個のアンテナとしたハードウェアの実現が可能であるからである。
好適な実施形態では、Ｍ個のチャンネルが、公的に利用可能な２.４ＧＨｚのＩＳＭ帯域内のチャンネルとなっている。
好適な実施形態では、Ｍ個のチャンネルは、特定の場所に既に配置されている場合がある周波数チャンネルとの重複が最小限になるよう選択される。チャンネルのこのような選択は、その場所に既に配置されている他のＲＦシステムがシステム１００の配置の結果として受けそして与えるかもしれない場合がある、あるいは、その逆による干渉を最小限に抑えることを可能にするものである。例えば、２.４ＧＨｚの周波数帯域で動作させるためには、Ｍ個のチャンネルは、システム１００のＭ個のチャンネルでのデータ通信と、特定の場所に既に配置されている可能性があるＷｉＦｉシステムのＷｉＦｉチャンネルとの間の干渉が最小限となるように選択することができる。例えば、ＷｉＦｉシステムが、２.４ＧＨｚのＩＳＭ帯域内にて利用可能な８５ＭＨｚに亘って、２２ＭＨｚのチャンネル１３個を用い、１３個のＷｉＦｉチャンネルが、２４１２ＭＨｚ、２４１７ＭＨｚ、２４２２ＭＨｚ、２４２７ＭＨｚ、２４３２ＭＨｚ、２４３７ＭＨｚ、２４４２ＭＨｚ、２４４７ＭＨｚ、２４５２ＭＨｚ、２４５７ＭＨｚ、２４６２ＭＨｚ、２４６７ＭＨｚ、２４７２ＭＨｚ、及び２４８４ＭＨｚに中心周波数を有している場合は、本発明の一実施形態に係る１６個のチャンネル（すなわち、Ｍ＝１６の好適な実施形態用のチャンネル）は、例えば、２４０５ＭＨｚ、２４１０ＭＨｚ、２４１５ＭＨｚ、２４２０ＭＨｚ、２４２５ＭＨｚ、２４３０ＭＨｚ、２４３５ＭＨｚ、２４４０ＭＨｚ、２４４５ＭＨｚ、２４５０ＭＨｚ、２４５５ＭＨｚ、２４６０ＭＨｚ、２４６５ＭＨｚ、２４７０ＭＨｚ、２４７５ＭＨｚ及び２４８０ＭＨｚに中心周波数を有し全て１ＭＨｚのチャンネル帯域幅を用いるチャンネルとして選択できる。
特定の設定で配置される場合、ノード１０８は、トランシーバ１１２のアンテナ１１４が、ＲＦ基地局１０２のアンテナに対して十分なＬＯＳ（ｌｉｎｅ ｏｆ ｓｉｇｈｔ）接続を有するように設置しなければならない。例えば、車両レーシングに適用する場合に、ノード１０８は、ノード１０８のアンテナ１１４とＲＦ基地局１０２のアンテナとの間に十分なＬＯＳ接続が存在するよう、車両上のどこかに設置することになろう。
ノード１０８の各ノードは、さらに、ノード１０８とさらなるエンティティ１１８との間で、例えば、バス１２０を介して、データを通信するためのインタフェース１１６を備えている。さらなるエンティティ１１８は、基地局１０２に送信されるべきデータをノード１０８に提供するエンティティ及び基地局１０２からノード１０８を介してデータを受信するエンティティである。例えば、車両レーシングに適用する場合に、さらなるエンティティ１１８は、全地球測位システム（ＧＰＳ）、慣性計測装置、油圧モニター、車両のドライバーのために、例えば、ラップタイムを表示するオンボード・ディスプレイ、ドライバーの心拍数及び他の生命に関わる特性を測定するセンサー等のうちの一つ又はそれ以上を備えることができる。オプションとしては、さらなるエンティティ１１８をノード１０８の一部とすることができる。
一実施形態では、インタフェース１１６は、コントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）インタフェースを備えることができ、したがって、バス１２０は、ＣＡＮバスを備えることができる。ＣＡＮ規格ＩＳＯ-１１８９８：２００３は、ＣＡＮインタフェースを介してＣＡＮバスに接続されている装置を互いに他にリンクする有線通信ネットワーク（ＣＡＮネットワーク）を規定し、ＣＡＮメッセージ又はＣＡＮパケットに基づいて、装置が、互いに他と対話し、かつ（あるいは）、データを交換することができるようにしている。ＣＡＮネットワークは、中央ＣＡＮコントローラを備えることができ、また、ネットワークには何時でも、たとえネットワークが動作している間でも（この動作は「ホットプラッギング」と呼ばれる場合がある）、装置を追加することができる。ＣＡＮバスは、ノイズ及び過酷な環境に対して強固となるように、また、高い信号速度が許容されるように、差動データバスとして構成することができる。これは、自動車環境では、特に有利である。
したがって、このような実施形態では、ＣＡＮインタフェース１１６は、例えば、レース車両のＣＡＮバス１２０に接続され、その結果、ノードが、車両のＣＡＮネットワークの一部となり、かつ、ＣＡＮインタフェース１１６が、ＣＡＮパケットを、例えば、車両内のＣＡＮ可能化装置（ＣＡＮ−ｅｎａｂｌｅ ｄｅｖｉｃｅｓ）に送信し、及び（又は）、該ＣＡＮ可能化装置から受信することができるようになっており、ＣＡＮインタフェース１１６には、ＧＰＳ等の車両上のセンサー、慣性計測装置、又は（油の）圧力モニター、ラップタイム等のタイミング情報を表示するオンボード・ディスプレイ、及びデータロギング・システムが含まれている。
ノード１０８は、例えば、メモリ又は電源ユニット等の、図１に示されていない他の構成要素をさらに備えることができる。電源ユニットは、電源、例えば、一つ又はそれ以上の電池、及び、電力制御装置を備えることができる。一実施形態では、電源ユニットは、一つ又はそれ以上の別途の電源、例えば、太陽電池等をさらに備えることができる。電力制御装置は、ノード内の構成要素の電力モードを別様に制御することができる。例えば、プロセッサ／マイクロコントローラが、ノードが休眠状態となることを必要とした場合は、プロセッサ／マイクロコントローラは、その構成要素をオフにするか、あるいは、これらの構成要素を低電力モードに設定することができる。同様に、ノードのメモリ及び（又は）ノード内のマイクロプロセッサのメモリは、データ書込みサイクル中、アクティブとすることができる。
ＲＦ基地局１０２は、複数のＲＦ受信器１２４に接続されたマイクロコントローラ１２２、単一の無線送信器１２６、及びデータ通信用のインタフェース１２８を備えている。
一実施形態では、複数の受信器１２４は、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）又はディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）内に実現することができる。
一実施形態では、受信器１２４は、一つのアンテナを共用することもできる。信号は、先ず、増幅し、次いで、複数回分割することができる。各分割では、例えば、３ｄＢの信号損失となる場合がある。したがって、８個の受信器で１個のアンテナを共用する場合、受信器における受信信号の強度は同一にするために９ｄＢの増幅器が必要である。
ならない。
マイクロコントローラ１２２は、ここで述べる基地局１０２によって行われる方法のステップを実行するよう構成されたデータ処理システムである。このようなデータ処理システムの一例を、図２に示し、かつ、図２を参照して説明する。
ＲＦ基地局１０２は、単一のＲＦ送信器１２６のみを備えていればよいが、ＲＦ受信器１２４の数は、上記のＭ個のチャンネルに対応して、少なくともＭである。したがって、基地局１０２の受信器１２４は、受信器１２４−１〜１２４−Ｍとして図１に示してある。ＲＦ受信器１２４のそれぞれは、ノード１０８がデータを送信するのに使用するよう構成されているＭ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルでデータを受信するよう構成されている。したがって、ＲＦ受信器１２４の各ＲＦ受信器は、一つの周波数チャンネルでのみデータを受信する。以下、さらに詳しく説明するように、送信器は一つしかないが、受信器はＭ個有る基地局１０２の構成は、データの衝突及び干渉を避けるようにして、基地局１０２による複数のノード１０８からの（への）データ受信／送信をスケジューリングすることを可能にするものである。それぞれ異なる周波数チャンネルにチューニングされているＭ個の指定された受信器を有する基地局１０２は、異なるノード１０８から該基地局１０２が同時にデータを受信することを可能にするものであるが、ただしそれには、基地局に同時にデータを送信する異なるノード１０８が、Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルでデータを送信することが条件となる。基地局１０２には送信器が一つしかないが、これは、基地局１０２がいつデータを送信しようとしているのかをノード１０８が決定し、かつ、そのとき、ノード１０８のトランシーバ１１２がデータを受信する（したがって、データを送信しない）よう構成されていることを確認することができる、タイムスロット・スケジュールの形成が可能であることを保証するものである。
基地局１０２は、特定の設定で配置される場合、ＲＦ受信器１２４のＭ個のアンテナ１３０−１〜１３０−Ｍ、並びに、送信器１２６のアンテナ１３２が、少なくとも、ＲＦノード１０８がＲＦ基地局１０２とのＲＦ通信の範囲内であるときに、ＲＦノード１０８のアンテナに対して、ＬＯＳ接続の状態であるように設置されていることが好ましい。インタフェース１２８は、例えばバス１３４を介したＲＦ基地局１０２とデコーダ１０４との間のデータ通信用であり、デコーダ１０４は、対応するインタフェース１３６を備えている。一実施形態では、インタフェース１２８及び１３６は、ＣＡＮパケットを通信するためのＣＡＮインタフェースであり、また、バス１３４は、ＣＡＮバスである。ＲＦ基地局１０２のＣＡＮインタフェース１２８をデコーダ１０４のＣＡＮインタフェース１３６に接続すると、ＲＦ基地局１０２とデコーダ１０４との間にポイント・ツー・ポイントＣＡＮバス接続が形成される。
インタフェース１３６に加えて、デコーダ１０４は、デコーダ１０４の機能性を制御するためのマイクロコントローラ１３８も備えている。マイクロコントローラ１３８は、例えば、図２に示し、かつ、図２を参照して説明するデータ処理システムである。マイクロコントローラ１３８は、デコーダ１０４をサーバー１０６に接続するためのインタフェース１４０に接続されている。一実施形態では、インタフェース１４０は、イーサネット（登録商標）・インタフェースを備えている。
一実施形態では、デコーダ１０４は、ＲＦ基地局１０２内に含めることができる。このような実施形態では、マイクロコントローラ１２２の機能性にマイクロコントローラ１３８の機能性が追加されており、マイクロコントローラ１２２は、ここで説明するＲＦ基地局１０２によって実行される方法ステップを実現するよう構成されている。
サーバー１０６は、好ましくは、イーサネット（登録商標）・インタフェースを介して、デコーダ１０４に接続されている、図２に示すようなデータ処理システムであり、該データ処理システムは、ＲＦ通信システム１００を利用して、例えばレーストラック上の車両等のノード１０８に（から）データを送信する（受信する）一つ又はそれ以上のアプリケーションを動作させるよう構成されている。このようなアプリケーションとしては、例えば、ラップタイムを車両に送信するアプリケーションやレーストラック上の車両（ただしそれらがＲＦ基地局１０２の範囲内にある場合）の現在のＧＰＳ位置を受信するアプリケーションなどがある。
一実施形態では、サーバー１０６の機能性は、ＲＦ基地局１０２内又はデコーダ１０４内に含めることができる。
図２は、本発明の一実施形態に係る例示的なデータ処理システム２００を示す。このようなデータ処理システムは、ＲＦ通信システム１００内で、図１を参照して説明したマイクロコントローラ１１０、マイクロコントローラ１２２、マイクロコントローラ１３８、及び（又は）、サーバー１０６の各サーバーとして使用することができる。
データ処理システム２００は、システムバス２０６を介して、メモリ素子２０４に結合されている少なくとも一つのプロセッサ２０２を備えることができる。よって、データ処理システムは、メモリ素子２０４内にプログラムコードを格納することができる。さらに、プロセッサ２０２は、システムバス２０６を介して、メモリ素子２０４から取得されるプログラムコードを実行することができる。一態様では、データ処理システム２００は、プログラムコードを格納し、かつ（あるいは）、実行するのに適当なコンピュータとして実現することができる。しかしながら、システム２００は、この明細書で説明されている機能を実行することができるプロセッサ及びメモリを備える任意のシステムの形で実現できることを理解されたい。
メモリ素子２０４は、例えば、ローカルメモリ２０８及び一つ又はそれ以上のバルク記憶装置２１０等の一つ又はそれ以上の物理的なメモリ装置を備えることができる。ローカルメモリは、プログラムコードの実際の実行の際に一般的に用いられるランダムアクセスメモリや他の非持続性メモリ装置（複数も可）を指すことができる。バルク記憶装置は、ハードドライブ又は他の持続性データ記憶装置として実現することができる。処理システム２００は、少なくともいくつかのプログラムコードの一時的な格納を行って、実行中にバルク記憶装置２１０からプログラムコードを検索しなければならない回数を減らす一つ又はそれ以上のキャッシュメモリ（図示せず）を備えることもできる。
データ処理システムには、入力装置２１２及び出力装置２１４として示されている入／出力（Ｉ／Ｏ）装置を任意に結合することができる。入力装置の例には、例えば、キーボード、マウス等の位置指示装置、等を含めることができるが、それらに限定されない。出力装置の例には、例えば、モニター又はディスプレイ、スピーカー等を含めることができるが、それらに限定されない。入力装置及び（又は）出力装置は、直接、あるいは、介在しているＩ／Ｏコントローラ（図２では図示せず）を通して、データ処理システムに結合することができる。また、データ処理システムには、ネットワーク・アダプター２１６を結合して、データ処理システムを、介在しているプライベート又はパブリックネットワークを介して、他のシステム、コンピュータシステム、遠隔ネットワーク装置、及び（又は）遠隔記憶装置に結合することもできる。ネットワーク・アダプターは、前記システム、装置及び（又は）ネットワークによって、前記データ処理システムに送信されるデータを受信するためのデータ受信器、及び、前記システム、装置及び（又は）ネットワークにデータを送信するためのデータ送信器を備えることができる。モデム、ケーブルモデム、及びイーサネット（登録商標）カードは、データ処理システム２００に対して用いることができる異なるタイプのネットワーク・アダプターの例である。
メモリ素子２０４は、アプリケーションを格納することができる。格納されたアプリケーションは、実行可能なプログラムコードの形で実現される場合、データ処理システム２００によって、例えば、プロセッサ２０２によって実行することができる。アプリケーションの実行に応じて、データ処理システムは、ここで説明する一つ又はそれ以上の動作を行うよう構成することができる。データ処理システム２００は、さらに、アプリケーションの実行を容易にすることができるオペレーティングシステム（図示せず）を実行することができることを理解されたい。
一態様では、例えば、データ処理システム２００は、クライアントデータ処理システムを代表することができる。その場合、格納されたアプリケーションは、それが実行されると、ここで「クライアント」を参照して説明する各種の機能を行うデータ処理システム２００を構成するクライアントアプリケーションを代表することができる。クライアントの例には、パーソナルコンピュータ、ポータブルコンピュータ、モバイルホン等を含めることができるが、それらに限定されない。
別の態様では、データ処理システム２００は、サーバーを代表することができる。例えば、データ処理システム２００は、ＨＴＴＰサーバーを代表することができ、この場合、メモリ素子２０４に格納されたアプリケーションは、実行されると、ＨＴＴＰサーバー動作を行うデータ処理システム２００を構成する。別の態様では、データ処理システム２００は、安全性の高いサーバー、ソフトウェア・プロビジョニング・サーバー、又はキー生成サーバーを代表することができる。
ＲＦシステム１００内のＲＦ通信は、含まれる送信エンティティ（すなわち、基地局１０２及び複数のノード１０８）のそれぞれが、システム１００内の他のエンティティのうちのいずれかにデータを送信することができる時刻を指定するタイムスロット・スケジュールを生成し、かつ、維持するタイムスロット・スケジューラによって管理することができる。タイムスロット・スケジューラはまた、システム１００内での通信用の複数のノード１０８のうちの一つ又はそれ以上のノードを登録することに対して責任を有している。ノードの登録とは、指定された時点でノードから基地局へデータを送信するため、Ｍ個のチャンネルのうちのいくつかをノードに割当てることを意味し、そのやり方は、システム１００内でのデータのＲＦ送信のためのＦＨＳＳ変調構成の使用に関する法規が、遵守され、かつ、同時に同じチャンネルで送信するシステム１００内の異なる送信エンティティによるデータの衝突及び干渉が、除去されるか、あるいは、最小限に抑えられるようなやり方で行われるものである。複数のノード１０８のうちの特定のノードが、基地局にデータを送信できる時間期間、及び、これらの期間のそれぞれにおいてノード１０８が送信に使用できる周波数チャンネルについての情報は、ここで、ノードに対する「割当て情報」と呼ぶ。システム１００内で単一のエンティティを有する、タイムスロット・スケジューラは、登録済みノードのそれぞれに対して割当て情報を指定し、かつ、未登録のノード（すなわち、複数のノード１０８のうち、送信時刻／チャンネルが割当てられることによって行われる登録がまだ為されていないノード）に対して取ることが許される動作を規定することによって、異なるノード１０８と基地局１０２との間のデータの送信をコーディネート可能にするものである。
一実施形態では、このようなタイムスロット・スケジューラは、基地局１０２内に、具体的には、基地局１０２のマイクロコントローラ１２２内に、ソフトウェア、ハードウェア、又は、これらの組合せで実現して、含めることができる。しかしながら、他の実施形態では、このようなタイムスロット・スケジューラは、基地局１０２とは独立したエンティティ内に実現することができるが、ただしそれは、このようなエンティティが、基地局１０２と通信可能に接続されて、基地局が、タイムスロット・スケジューラによって与えられるタイムスロット・スケジュールに従って、システム１００内の通信を管理できるようになっている場合に限る。例えば、タイムスロット・スケジューラの機能性を実現するこのような独立したエンティティは、例えば、異なるノードの登録を許可すべきかどうか、及び、タイムスロット・スケジュールをいかにして確立するかを決定する（例えば、タイムスロット・アセンブリ内のタイムスロットの持続時間及び特性等を設定する）ことができるオペレータの処理システム（図１に示さず）とすることができる。この場合、タイムスロット・スケジューラの機能性を実現するオペレータの処理システムは、データ処理システム２００として実現することができる。
基地局１０２とノード１０８との間の能率的なメッセージの伝達には、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）プロトコル等のスロッテド通信プロトコル（ｓｌｏｔｔｅｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏｌ）が使用できる。この目的のため、タイムスロット・スケジューラは、プロセッサ（例えば、マイクロコントローラ１２２内のプロセッサ２０２）によって実行することができ、該スケジューラは、予め決定されたタイムスロット・スケジュールを生成又は受信するよう構成されている。一実施形態では、タイムスロットは、（ＴＤＭＡ）タイムフレーム内に組織化でき、スケジューラがネットワーク内のノード１０８と同期して処理する。タイムスロットは、予め決定された一定の持続時間を有することができ、例えば、以下に説明する図３では、持続時間1ミリ秒（ｍｓ）のタイムスロットが示されている。スケジューラは、タイムスロットをノードに割当てて、ノードが、送信（センド）状態、受信（リスン）状態及び休眠（アイドル）状態を含む予め決定された状態となるよう構成することができる。ノードに対するタイムスロットの割当ては、以下でより詳しく説明する。
したがって、おそらくはノードに対する割当て情報と共にタイムスロット・スケジュールによって、複数のノード１０８のうちの特定のノードが送信状態となるように規定されている場合は、ノードのプロセッサ（例えば、マイクロコントローラ１１０のプロセッサ２０２）は、ノードの通信モジュール（すなわち、トランシーバ１１２）に指示して、ノードの無線送信器を起動させ、かつ、特定の送信周波数チャンネルで送信するように該無線送信器を構成して、ノードが、例えば、センサーデータ及び（又は）ステータス情報を含むメッセージをそのチャンネルで送信できるようにすることができる。同様に、タイムスロット・スケジュールによって、ノードがデータ受信状態となるように規定されている場合は、ノードのプロセッサは、通信モジュールに指示して、ノードの無線受信器を起動させ、かつ、特定の周波数チャンネルで受信するよう該無線受信器を構成して、ノードが、その周波数チャンネルでメッセージを受信するようにすることができる。送信され、かつ、受信されたメッセージは、ノードのメモリ内、例えば、マイクロコントローラ１１０のメモリ素子２０４内のメッセージキュー上に格納することができる。
一実施形態では、ノードの通信モジュールは、一つ又はそれ以上の別個の周波数帯域で動作するよう構成することができる。その場合には、プロトコルは、通信のためノードに割当てられる周波数がノードに対する割当て情報によって指定される、異なる周波数分割マルチアクセス（ＦＤＭＡ）をサポートすることもできる。例えば、単一の大きいネットワークを一つ又はそれ以上のより小さなサブネットワークに分割することができ、その場合、一つ又はそれ以上のサブネットワーク内のノードは、異なる通信用周波数帯域を用いることができる。このやり方では、異なるサブネットワークに割当てられたノードは、他のサブネットワークの動作に干渉することなく、送信及び受信を行うことができる。
図３は、本発明の一実施形態に係るタイムスロット・スケジュール３００の概略図である。タイムスロット・スケジュール３００は、基地局１０２及びノード１０８によるデータの送信をコーディネートするためにタイムスロット・スケジューラによって生成び規定されるスケジュールの一例である。
図３における横破線３０２は時間を示す。時間ライン３０２は、１本の横線の列から次の列の横破線に続き、連続した列３０４、３０６、３０８、３１０、及び３１２として示されている。送信は、連続することができ、好ましくは、列３１２で示した時間を過ぎて（図３において、列３１２の下の３個のドットで示したように）連続するが、これは、図３においては、図面の簡潔さのため示していない。図３における各列は、１個のタイムスロット・アセンブリを示している。
タイムスロット・スケジューラは、少なくとも一組のＭ個のタイムスロット・アセンブリ、Ａ１〜ＡＭ（ＡはＡｓｓｅｍｂｌｙ＜アセンブリ＞のＡである）を含むタイムスロット・スケジュールを規定し、Ｍは、ＦＨＳＳを用いてデータを送信するのにノード１０８及び基地局１０２が用いるべきチャンネルの数である。以下、数Ｍは、上述と同じやり方で指定される。Ｍ個のタイムスロット・アセンブリは、図３においては、Ｍ＝１６の特定の場合に対する列３０４〜３０８で示してあり、列３０４は、第１のタイムスロット・アセンブリ、Ａ１、を示し、列３０６は、第２のタイムスロット・アセンブリ、Ａ２、を示し、列３０８は、第Ｍのタイムスロット・アセンブリ、ＡＭを示している。列３１０及び３１２は、それぞれ、次の組のＭ個のタイムスロット・アセンブリにおける第１及び第２のタイムスロット・アセンブリ、Ａ１及びＡ２、を示している。
指標「ｉ」がＭ個のタイムスロット・アセンブリ内のタイムスロット・アセンブリの連番を指している各タイムスロット・アセンブリＡｉには、基地局１０２がデータを送信するための少なくとも一つのタイムスロット、ＴＸｂｓｉ（ＴＸｂｓはＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ(ＴＸ) ｂｙ ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ＜基地局による送信（ＴＸ）＞のＴＸｂｓである）が含まれており、これらは、図３では、タイムスロット・アセンブリＡ１の場合は、タイムスロットＴＸｂｓ１、タイムスロット・アセンブリＡ２の場合は、タイムスロットＴＸｂｓ２、そして、タイムスロット・アセンブリＡ１６の場合は、タイムスロットＴＸｂｓ１６として示してあり、また、Ａｉには、登録済みノードがデータを送信するためのＲ個のタイムスロット、ＴＸｒｎｋ，ｉ（ＴＸｒｎはＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ(ＴＸ) ｂｙ ｒｅｇｉｓｔｅｒｅｄ ｎｏｄｅ＜登録されたノードによる送信（ＴＸ）＞のＴＸｒｎである）が含まれている。指標「ｋ」は、Ｒ個のタイムスロット内のタイムスロットの連番を指し、ここにＲは、１に等しいか、あるいは、１より大きい整数である。指標「ｉ」及び「ｋ」のこのような使用は、本説明文全体を通して一貫しており、すなわち、これは、他の変数にも適用される。
図３の例では、各タイムスロット・アセンブリを、登録済みノードがデータを送信するためのタイムスロット６個を有する（すなわち、Ｒ＝６）として示してあるが、しかし、もちろん、他の実施形態では、他の数のこのようなタイムスロットを含むことができる。図３では、タイムスロットＴＸｒｎｋ，ｉを、タイムスロット・アセンブリＡ１の場合は、タイムスロットＴＸｒｎ１，１、ＴＸｒｎ２，１、ＴＸｒｎ３，１、ＴＸｒｎ４，１、ＴＸｒｎ５，１、及びＴＸｒｎ６，１として示してあり、タイムスロット・アセンブリＡ２の場合は、タイムスロットＴＸｒｎ１，２、ＴＸｒｎ２，２、ＴＸｒｎ３，２、ＴＸｒｎ４，２、ＴＸｒｎ５，２、及びＴＸｒｎ６，２として示してあり、また、タイムスロット・アセンブリＡ１６の場合は、タイムスロットＴＸｒｎ１，１６、ＴＸｒｎ２，１６、ＴＸｒｎ３，１６、ＴＸｒｎ４,１６、ＴＸｒｎ５,１６、及びＴＸｒｎ６,１６として示してある。したがって、規定されたチャンネル数が１６であり、かつ、タイムスロットのそれぞれが１ｍｓであることと相俟って、図３に示す実施形態では、登録済みノードがデータを送信するための区間１０ｍｓ当たり９６個のスロット（９６の値は、タイムスロット数６×利用可能なチャンネル数１６で得られる）が割り当てられている。
好適な実施形態では、基地局１０２は、タイムスロットＴＸｂｓｉの間に、ブロードキャスティングによってデータを送信する。このやり方で、ノード１０８の各ノードは、それが登録されていようといまいと、基地局１０２の送信を受信することができるが、ただしそれには、該ノードが、基地局１０２がそのとき送信する周波数チャンネルでデータを受信するよう同調されており、また、該ノードが、基地局１０２の送信を受信する範囲内に存在している場合に限る。
タイムスロット・スケジューラは、基地局１０２がタイムスロットTXbsi内でデータを送信する場合に従うべきチャンネル・シーケンスを指定するよう構成されており、このチャンネル・シーケンスは、ここで、「基地局シーケンス」又は「ＢＳＳ」と称する。基地局シーケンスは、基地局１０２が、ＦＨＳＳの使用に関する法規を遵守するため、データの送信に当たり従わねばならないＭ個のチャンネルのシーケンスである。上述のように、現在の法規に従ってＦＨＳＳに許されているより高い電力でデータを送信する能力を利用するためには、送信は、Ｍ個のチャンネルのシーケンスに亘ってホッピングすること（すなわち、Ｍ個のチャンネルのそれぞれで順次に送信すること）によって行わねばならず、ここで、各チャンネルの送信の持続時間は、ドウェルタイムより長くない。
一実施形態では、タイムスロット・スケジューラは、基地局シーケンスを、チャンネルＣＨ１〜ＣＨＭの連続したシーケンスとしてのみ規定することが可能である。しかしながら、他の実施形態では、他の任意のやり方で、チャンネルＣＨ１〜ＣＨＭのシーケンスを設定することができる。例えば、タイムスロット・スケジューラは、擬似ランダムアルゴリズムを用いて、基地局シーケンスを規定することができる。一実施形態では、ＧＰＳ受信器からの時刻の値を擬似ランダムアルゴリズムのシードとして用いることができる。
基地局は、生成された基地局シーケンスのチャンネルに従って（すなわち、該チャンネルで送信して）、タイムスロットＴＸｂｓｉ内でデータを送信する。ここで前述したように、法規では、エンティティが、単一のチャンネルにおいて、シーケンスの次のチャンネルに切り換える前に、どのくらい長く送信することが許されるかが規定されている。基地局がデータを送信するための２個又はそれ以上の連続したタイムスロットが、許されたドウェルタイムより少ない時間しか取らないよう、タイムスロット・アセンブリのタイムスロットが選択される場合は、基地局は、これらの連続した２個又はそれ以上のタイムスロットの持続時間に亘って、単一のチャンネルでデータを送信することができる。しかしながら、これがたとえそうであっても、単に、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリの各タイムスロット・アセンブリの間に、送信チャンネルを切り替えて、基地局シーケンスの新しいチャンネルで送信するよう基地局を構成することにより、単一のチャンネルでの送信が許されたドウェルタイム以下に抑えられるような方式を取る方が、スケジューリング及び制御が、より容易となる場合がある。そこで、基地局は、基地局シーケンスの第１のチャンネルにおいて、タイム・アセンブリＡ１内で（指定されたタイムスロット、この場合ＴＸｂｓ１の間に）送信し、次いで、基地局シーケンスの第２のチャンネルにおいて、タイム・アセンブリＡ２内で（指定されたタイムスロット、この場合ＴＸｂｓ２の間に）送信する、等々の動作を行うことになろう。すなわち、基地局が、タイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭに亘り、利用可能なＭ個のチャンネルの各チャンネルで１回送信する方式を実行するのは容易である。各タイムスロットＴＸｂｓｉの持続時間は、図３の例に示すように、許されたドウェルタイム、例えば、１ｍｓよりはるかに短くすることができるが、しかしながら、基地局が全送信チャンネルに亘って速くホッピングするようにすれば、さらに利益が得られ、例えば、新しいＲＦノードの基地局に対するより速い同期化、及び、当該送信チャンネルで動作する有り得る他の装置に対する（からの）より少ない干渉の点でさらに利益が得られる。
基地局が、特定の基地局シーケンスのチャンネルの全てを使用した後、或る実施形態では、基地局は、同じ基地局シーケンスを再び開始することによって、データを送信し続けることができる。しかしながら、他の実施形態では、タイムスロット・スケジューラは、使用された最後のシーケンスとは異なる基地局シーケンスを規定することができる。これは、例えば、以前のシーケンスを生成するのに使用されたシードの値を変更し、かつ、変更されたシードの値を用いて、新しい擬似ランダム基地局シーケンスを生成することによって行うことができる。このような実施形態は、よりランダムなアクセス・パターンを与えて、一つ又はそれ以上のチャンネルに対する定期的な干渉の影響を減らすことができるので、特に有利である場合がある。
各タイムスロット・アセンブリ内のＲ個のタイムスロットＴＸｒｎｋ，ｉは、登録済みノードが、データを基地局１０２に送信するのに用いられる。ノードは、タイムスロット・スケジューラによって、該ノードが、タイムスロット・アセンブリＭ個のうちの少なくともいくつかにおいて、データを基地局１０２に送信するための送信タイムスロット及び送信チャンネルを割当てられるとき、登録済みノードと見なされる。好適な実施形態では、登録済みノードに対する割当て情報によって、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリの各タイムスロット・アセンブリに対する送信タイムスロット及びチャンネルを指定する。１個のノードには、各タイムスロット・アセンブリ内のデータを送信するためのＲ個のタイムスロットのうち、一つ又はそれ以上を割当てることができるが、ただしそれには、ノードが或る一つのチャンネルで（例えば、各タイムスロット・アセンブリのタイムスロット６個の持続時間に亘って）送信するとき、該タイムスロットは、該チャンネルでの合計の送信時間が、許されたドウェルタイムを超えないような持続時間のものであることが条件である。
好適な実施形態では、各登録済みノードにおいて、異なるタイムスロット・アセンブリ内でデータの送信のためノードに割当てられるチャンネルは、Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルである。これは、各ノードが、Ｍ個の利用可能なチャンネルの各チャンネルを、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭの持続時間に亘って１回、使用することを保証する。これは、上述の、基地局についての好適な実施形態の場合と同様であり、各タイムスロット・アセンブリ内では、ノード及び基地局は、共に、それらのデータを送信するのに異なるチャンネルを使用する。基地局について行った説明の場合と同じく、この実施形態は、好適であるが、必須のものではなく、他の実施形態も想定でき、登録済みノードのうちのいくつか、又は、全てが、連続したタイムスロット・アセンブリのうちの２個又はそれ以上において、それらの割当てられたタイムスロットの間に、同じチャンネルでデータを送信するようチャンネルを割当てられていても、本出願の範囲内である。なお、個々の登録済みノードが、任意の時点において、特定のチャンネルでデータを送信するよう構成され、かつ、個々のチャンネルにおける該ノードによる送信が、ＦＨＳＳの使用に対して指定できる許されたドウェルタイムを超えないやり方で、送信チャンネル及びタイムスロットが、登録済みノードに割当てられる限り、タイムスロット及びチャンネルを登録済みノードに割当てるいかなるやり方でも、本発明の範囲内である。
タイムスロット・スケジューラは、登録済みノード１０８のそれぞれが、タイムスロット ＴＸｒｎｋ,ｉ内でデータを送信するのに従うべきチャンネル・シーケンスを指定するよう構成されており、このチャンネル・シーケンスは、ここで、「ノード・シーケンス」もしくは、「ＮＳ」と呼ぶ。ノード・シーケンスは、登録済みノードが、データの送信に当たり、ＦＨＳＳの使用に関する法規を遵守するため従わねばならないＭ個のチャンネルのシーケンスである。ノード・シーケンスは、登録済みノードの各ノードについて完全に異なっていてよい。ここで使用される２つのシーケンスは、シーケンス・メンバーの順序が異なる場合、「異なる」と見なされる。例えば、Ｍ個のチャンネルＣＨ１〜ＣＨＭのシーケンスＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、．．、ＣＨＭ−１、ＣＨＭは、同じＭ個のチャンネルのシーケンスＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４、．．、ＣＨＭ、ＣＨ１とは異なる。登録済みノードの一つ又はそれ以上についてのノード・シーケンスは、特定の時間に基地局が従う基地局シーケンスと異なることはできるが、しかし、異なることは要求されない。
基地局シーケンスの場合と同様、一実施形態では、タイムスロット・スケジューラは、特定のノードに対するノード・シーケンスを、単に、チャンネルＣＨ１〜ＣＨＭの連続したシーケンスとして規定することができる。しかしながら、他の実施形態では、チャンネルＣＨ１〜ＣＨＭのシーケンスを設定するのに、任意の他のやり方が使用できる。例えば、タイムスロット・スケジューラは、擬似ランダムシーケンス生成器を用いて、ノード・シーケンスを規定することができる。このような実施形態では、ノードＩＤをシードとして用いてノード・シーケンスを生成することにより、各ノードは、異なるノード・シーケンスを有することが保証される。
図４は、本発明の一実施形態に係る、送信タイムスロット及びチャンネルの登録済みノードへの割当てを示す概略図である。この、登録済みノードへの割当ての具体的な例によれば、３Ｄマトリクスが生成される。３ＤマトリクスのＸ、Ｙ、及びＺは、それぞれ、図４の挿入図４０２に示したＸ、Ｙ、及びＺ座標のＲ、Ｍ、Ｍであり、Ｘ軸は、図面の平面内の横軸、Ｙ軸は、図面の平面内の縦軸、Ｚ軸は、図面の平面に対して直角であり、また、図示のように、Ｚ軸は、破線で示してある。ここで、本説明文以降において、変数Ｒ及びＭを一貫して用いており、したがって、上記のＲ個のタイムスロット及びＭ個のチャンネルに関する考察の全ては、以下でも同様に当てはまる。
この具体的な例は、基地局が、タイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭのそれぞれにおけるＭ個のチャンネルＣＨ１〜ＣＨＭのうちの異なるチャンネルにおいて、特定の基地局シーケンスを用いてデータを送信し、一方、登録済みノードのそれぞれは、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭのそれぞれにおけるＭ個のチャンネルＣＨ１〜ＣＨＭのうちの異なるチャンネルにおいて、特定のノード・シーケンスを用いてデータを送信する実施形態の場合の例である。したがって、或る一つのタイムスロット・アセンブリから次のそれまで、基地局及び登録済みノードのそれぞれは、共に、それらのそれぞれのシーケンスにおいて、送信チャンネルを次のチャンネルに切換え、したがって、送信するエンティティのそれぞれ（すなわち、基地局及び登録済みノードのそれぞれ）が、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭの持続時間に亘り、Ｍ個のチャンネルＣＨ１〜ＣＨＭの各チャンネルを正確に１回使用することが保証される。
３ＤのＲ×Ｍ×Ｍマトリックスのうち、Ｘ方向は、登録済みノードがデータを基地局に送信するタイムスロット・スケジュールにおいて、タイムスロット・スケジューラによって指定されるＲ個のタイムスロットの順次的なタイムスロットを指すのに用いられ、Ｙ方向は、ノード・シーケンスのＭ個のチャンネルを指すのに用いられ、また、Ｚ方向は、基地局シーケンスのＭ個のチャンネルを指すのに用いられる。
この例の説明を簡単にするため、マトリックスを３Ｄで示す代わりに、３ＤマトリクスのＺ方向のＭ個の平面のうち２平面を、２Ｄテーブル４０４及び２Ｄテーブル４０６で示す。
テーブル４０４は、Ｚ＝１に対して取られた３Ｄマトリクスの２Ｄ平面を示す。この例では、基地局及びノードのそれぞれは、それらの送信チャンネルを或る一つのタイムスロット・アセンブリから次のそれに切り換えるので、「チャンネル・シーケンス指標」（ＣＳＩ）の用語を用いて、アセンブリＡ１〜ＡＭのうちの特定のタイムスロット・アセンブリＡｉを識別することができる。したがって、Ｚ＝１は、ＣＳＩ＝１を意味し、これは、２Ｄテーブル４０４が、タイムスロット・アセンブリＡ１用の送信スケジュールを指すことを意味する。
テーブル４０６は、Ｚ＝２（すなわち、ＣＳＩ＝２）に対して取られた３Ｄマトリクスの２Ｄ平面を示し、これは、２Ｄテーブル４０６が、タイムスロット・アセンブリＡ２用の送信スケジュールを指すことを意味する。Ｚ方向に伸びる後続の平面として、テーブル４０４及び４０６と同様のＣＳＩ＝３、４、５、．．．に対するテーブルが含まれているが、これは、簡単のため、図４には示していない。
この具体的な例では、Ｍ個のチャンネルＣＨ１〜ＣＨＭのうちの異なるチャンネルのシーケンスＮＳ１が規定されているが、これは、同じＭ個のタイムスロット・アセンブリに亘り基地局によって使用される基地局シーケンスと同じである場合もあり、あるいは、それと付けられる場合もある。テーブル４０４に示すように、テーブルの列１〜Ｍは、シーケンスＮＳ１のチャンネルの各チャンネルにおける送信を指す（すなわち、テーブル４０４の左側で分かるように、テーブル４０４の第１の列は、ＮＳ１の最初（１ｓｔ）のチャンネルにおける送信を指し、第２の列は、ＮＳ１の２番目（２ｎｄ）のチャンネルにおける送信を指す、等々）、一方、欄１〜Ｒは、単一のタイムスロット・アセンブリ内のＲ個のタイムスロットの各タイムスロットにおける送信を指す。
ＴＲｓｌｏｔｃ，ｋ（ＴＲｓｌｏｔはＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｌｏｔ＜送信スロット＞のＴＲｓｌｏｔである）として示される、テーブル４０４における列と欄の交差点は、いわゆる「送信スロット」と呼ばれ、ここで、指標「ｃ」は、テーブルにおける列番号を指し、したがって、送信チャンネルを示し、一方、指標「ｋ」は、Ｒ個のタイムスロット内のタイムスロットの連番（変数ＴＸｒｎk,iの場合と同じ）を指し、したがって、送信時刻を示す。テーブル４０４の各送信スロットＴＲｓｌｏｔｃ，ｋにおいては、登録済みノードの識別子を格納することができ、したがって、登録済みノードが、どのチャンネルで、また、どの時刻に、基地局にデータを送信することができるのかについての、第１のタイムスロット・アセンブリＡ１に対するスケジュールが得られる。例えば、送信スロットＴＲｓｌｏｔ１,１は、登録済みノードＡの識別子を格納し、送信スロットＴＲｓｌｏｔ２,１は、登録済みノードＢの識別子を格納し、送信スロットＴＲｓｌｏｔ３，１は、登録済みノードＣの識別子を格納し、送信スロットＴＲｓｌｏｔ１,２は、登録済みノードＤの識別子を格納し、また、送信スロットＴＲｓｌｏｔ２,２は、登録済みノードＥの識別子を格納することを考える。ノードＡ〜Ｅのそれぞれは、複数のノード１０８のうちの異なるノードであり、かつ、それらは、３Ｄマトリクスにおいて、送信時間及びチャンネルが割当てられているため、「登録され」ている。ノードＡ、Ｂ、及びＣは、それぞれ、送信スロットＴＲｓｌｏｔ１，１、ＴＲｓｌｏｔ２，１、及びＴＲｓｌｏｔ３，１を割当てられており、これは、タイムスロット・アセンブリＡ１内で、ノードＡ、Ｂ、及びＣが、それぞれ、Ｒ個のタイムスロットのうち第１のタイムスロットの持続時間に亘り、チャンネルシーケンスＮＳ１の最初の（１ｓｔ）、２番目の（２ｎｄ）、及び３番目の（３ｒｄ）チャンネルで、基地局にデータを送信することが許されることを意味する。ノードＤ及びＥは、それぞれ、送信スロットＴＲｓｌｏｔ１，２及びＴＲｓｌｏｔ２，２を割当てられているが、これは、タイムスロット・アセンブリＡ１内で、ノードＤは、Ｒ個のタイムスロットのうち、第２のタイムスロットの持続時間に亘り、チャンネルシーケンスＮＳ１の最初の（１ｓｔ）チャンネルで、基地局にデータを送信することが許され、一方、ノードＥは、Ｒ個のタイムスロットのうち、同じ第２のタイムスロットの持続時間に亘り、チャンネルシーケンスＮＳ１の２番目の（２ｎｄ）チャンネルで、基地局にデータを送信することが許されることを意味する。ノードＡ〜Ｅの割当ては、２つ又はそれ以上のノードが、同じタイムスロットにおいてそれらのデータを送信しても、それらの送信は、干渉しないことを保証するものである。なぜなら、これらのノードのそれぞれは、異なるチャンネルで送信し、例えば、ノードＡ、Ｂ、及びＣは、それぞれ、Ｒ個のタイムスロットのうちタイムスロット1で、基地局にデータを送信することができるが、それらは、シーケンスＮＳ１の異なるチャンネルを用いて送信するようチャンネルを割当てられているからである。同様に、ノードＡ〜Ｅの割当ては、２つ又はそれ以上のノードが、同じチャンネルでそれらのデータを送信しても、それらの送信は、干渉しないことを保証するものである。なぜなら、これらのノードのそれぞれは、異なるタイムスロットで送信し、例えば、ノードＡ及びＤは、それぞれ、シーケンスＮＳ１の第１の（１ｓｔ）チャンネルを用いて、基地局にデータを送信することができるが、それらは、Ｒ個の利用可能なタイムスロットのうち、異なるタイムスロットにおいて送信するようチャンネルを割当てられているからである。
上述のやり方で、Ｍ×Ｒ個のノードに、単一のタイムスロット・アセンブリ内の送信スロットを割当てることが、原則として、可能である。Ｍ＝１６及びＲ＝６の場合は、これは、９６個の異なる登録済みノードが、単一のタイムスロット・アセンブリ内で、それらのデータを基地局に送信することができることを意味する。利用可能なＭ×Ｒ個のうちのどの個々の送信スロットも登録済みノードに割当てれば、利用可能なタイムスロットＲ及び利用可能なチャンネルＭを最大限に利用することはもちろんできようが、各送信スロットを一つのノードに割当てる必要はない。さらに、割当てテーブル４０４は、同じノードのＩＤを２つ以上の送信スロットに含むことができるが、ただしそれは、一つの欄で、同じＩＤに２回以上出会わないことが条件である（言い換えれば、テーブル４０４において、同じＩＤに異なる欄で出会う限り、そのＩＤに２回又はそれ以上の回数出会ってもよい）。したがって、同じＩＤは、テーブルの単一の列内では複数回出会ってもよいが、それは、単一の欄内では、許されない。したがって、単一のノードは、単一のタイムスロット・アセンブリの間に、より長い期間（Ｒ個のタイムスロットのうちの単一のタイムスロットの持続時間より長い期間）データを送信することが許されることになる。例えば、ノードＦが、送信スロットＴＲｓｌｏｔＭ，１、ＴＲｓｌｏｔＭ，２及びＴＲｓｌｏｔＭ，３に割当てられることによって登録されている場合は（この場合、Ｒは、３に等しいか、あるいは、３より大きい）、ノードＦは、単一のタイムスロット・アセンブリ内で利用可能なＲ個のタイムスロットのうちの第１、第２、及び第３の（１ｓｔ，２ｎｄ，３ｒｄ）タイムスロットの持続時間に亘り、シーケンスＮＳ１のＭ番目のチャンネルで、データを送信することができることを意味する。
ここで、テーブル４０６に移動すると、図４の例示的な割当て図では、テーブル４０６は、上記と同じ送信スロットＴＲｓｌｏｔｃ，ｋを含んでいる。事実、この例では、これらの送信スロットに格納されているノードＩＤは、テーブル４０４におけるのと同じ送信スロット内の同じＩＤであることが想定されている。テーブル４０６で異なっているのは、テーブル４０６の列が指すチャンネルのシーケンスである。簡単な実施形態では、テーブル４０６における列に対するチャンネルのシーケンスは、テーブル４０４における列に対するチャンネルのシーケンスに比べて、一つだけ移動させることができる。このことは、テーブル４０６の左側に図解されており、その図解から分かるように、この図では、テーブルの第１の列は、ＮＳ１の２番目の（２ｎｄ）チャンネルでの送信を指し、第２の列は、ＮＳ１の３番目の（３ｒｄ）チャンネルでの送信を指す、等々であって、最後から一つ前の列は、ＮＳ１のＭ番目の（Ｍｔｈ）チャンネルでの送信を指し、最後の列は、ＮＳ１の最初のチャンネルでの送信を指している。このような割当ての結果として、ノードＡは、今や、次のタイムスロット・アセンブリ、すなわち、アセンブリＡ２の第１のタイムスロットにおいて、以前のタイムスロット・アセンブリＡ１におけるのとは異なるチャンネルで、基地局にデータを送信するようチャンネルを割当られる。タイムスロット・アセンブリＡ２では、ノードＡは、第１のタイムスロットにおいて、シーケンスＮＳ１の２番目の（２ｎｄ）チャンネルでデータを送信することができる。
上で提供された教示は、Ｚ方向におけるＲ×Ｍ×Ｍ個のマトリックスの残りの（Ｍ−２）個のテーブル（すなわち、図４に示したテーブル４０４及び４０６以外のテーブル）に対して拡張でき、そこでは、これらのテーブルのそれぞれに対して、アセンブリＡ３〜ＡＭのうち特定のタイムスロット・アセンブリの割当てが行われる。
後続の（Ｍ−２）個のテーブル４０６の列が指すチャンネルのシーケンスが、１だけ移動し続ける限り、ノードＡは、タイムスロット・アセンブリＡ３の第１のタイムスロットの間に、シーケンスＮＳ１の第３の（３ｒｄ）チャンネルで送信するようチャンネルを割当られ、タイムスロット・アセンブリＡ４の第１のタイムスロットの間に、シーケンスＮＳ１の第４の（４ｔｈ）チャンネルで送信するようチャンネルを割当られる、等々の動作が行われるであろう。このやり方で、ノードＡは、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭに亘り、利用可能なＲ個のタイムスロットのうち、第１のタイムスロットにおける送信のためのシーケンスＮＳ１に従う。このやり方で、ノードＡは、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭに亘り、Ｍ個のチャンネルの各チャンネルで、正確に１回、送信を行う。
同様に、ノードＢは、タイムスロット・アセンブリＡ３の第１のタイムスロットの間にシーケンスＮＳ１の第４の（４ｔｈ）チャンネルで送信するようチャンネルを割当られ、タイムスロット・アセンブリＡ４の第１のタイムスロットの間にシーケンスＮＳ１の第５の（５ｔｈ）チャンネルで送信するようチャンネルを割当られる、等々の動作が行われるであろう。このやり方で、ノードＢも、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭに亘り、Ｍ個のチャンネルの各チャンネルで、正確に１回、送信することが保証されるが、ノードＢは、ノードＡとは異なるチャンネルのシーケンスに従うことになる。すなわち、ノードＢは、そのチャンネルのシーケンス、すなわち、シーケンスＮＳ１の２番目のチャンネル、シーケンスＮＳ１の３番目の（３ｒｄ）チャンネル、．．．シーケンスＮＳ１のＭ番目の（Ｍｔｈ）チャンネル、シーケンスＮＳ１の最初のチャンネル１に従うことになる。したがって、同じ欄の送信スロットに割当てられた登録済みノードのそれぞれ（すなわち、Ｒ個のタイムスロットのうち、同じタイムスロット内で送信するようチャンネルを割当られたノード）は、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭに亘り、送信用のＭ個のチャンネルの異なるシーケンスに従う（これらの異なるシーケンスは、シーケンスＮＳ１に関係付けることができるが、この例における関係は、シーケンスが、互いに他に対して遷移し、かつ、シーケンスＮＳ１に対して遷移する、というものである）。一方、同じ列の送信スロットに割当てられた登録済みノードのそれぞれ（すなわち、各タイムスロット・アセンブリ内の同じチャンネルで送信するようチャンネルを割当られたノード）は、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭに亘り、送信用のＭ個のチャンネルの同じシーケンスに従う。
図４に関して行った、登録済みノードに対する送信タイムスロット及びチャンネルの割当ての上述の説明は、全て本発明の範囲内である多くの異なる可能的な割り当てのうちのほんの一つの有り得る例の説明であるが、これらの割当てが満たすべき必要条件として、登録済みノードが、各タイムスロット・アセンブリ内でのこのような送信のために指定されたＲ個のタイムスロット内でのみ、基地局にデータを送信すること、登録済みノードのそれぞれが、データの送信用のチャンネルＣＨ１〜ＣＨＭのうち、Ｍ個の異なるチャンネルのシーケンスに従うこと（可能的には、ドウェルタイムの制限が適用される場合、各チャンネルにおける送信をある一定の期間に限定すること）、２個又はそれ以上の登録済みノードが、同じ期間内でデータを送信するようチャンネルを割当てられる場合、これらのノードが、それらのそれぞれの（すなわち、異なる）チャンネルで送信するようチャンネルを割当てられること、がある。
図３に戻ると、オプションとして、各タイムスロット・アセンブリＡｉは、未登録のノードがデータを送信するためのＵ個のタイムスロット、ＴＸｕｎｊ，ｉ（ＴＸｕｎはＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ（ＴＸ） ｂｙ ｕｎｒｅｇｉｓｔｅｒｅｄ ｎｏｄｅ＜未登録のノードによる送信（ＴＸ）＞のＴＸｕｎである）も含んでおり、ここで使用されている指標「ｊ」は、（可能的には他の変数の場合も、）Ｕ個のタイムスロット内のタイムスロットの連番を指し、Ｕは、１に等しいか、あるいは、１より大きい整数である。このような実施形態は、未登録のノードが、登録を要求する、すなわち、タイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭのＲ個のタイムスロットのうちの一つの中で該ノードがデータの送信を行うための時刻／チャンネルの割当てを要求することを可能にする点で、特に有利であろう。この実施形態は、タイムスロット・スケジューラによるノードの登録が、例えば、特定の設定で展開する場合に、システム１００を再構成する等、他のやり方で実現することもできるため、オプショナルであり、使用される可能性の有るノード１０８の全てに、定刻前に、データの送信のための時刻／チャンネルが割当てられ、それは、可能的には、そのようなノードが、後で基地局１０２との通信を必要とするかどうかとは、無関係に行われる。なお、当業者であれば、タイムスロット・スケジューラでノードを登録するのに、他のやり方を想定することができよう。
図３の例は、未登録のノードがデータを送信するためのタイムスロットが、各タイムスロット・アセンブリに３個有る（すなわち、Ｕ＝３）場合を示しているが、もちろん、他の実施形態において、このようなタイムスロットを他の個数含むことができる。図３では、タイムスロットＴＸｕｎｊ，ｉは、タイムスロット・アセンブリＡ１については、タイムスロットＴＸｕｎ１，１、ＴＸｕｎ２，１、及びＴＸｕｎ３，１として、タイムスロット・アセンブリＡ２については、タイムスロットＴＸｕｎ１，２、ＴＸｕｎ２，２、及びＴＸｕｎ３，２として、また、タイムスロット・アセンブリＡ１６については、タイムスロットＴＸｕｎ１，１６、ＴＸｕｎ２，１６、及びＴＸｕｎ３，１６として示してある。したがって、規定されたチャンネルが１６個、かつ、タイムスロットのそれぞれが１ｍｓであることと相俟って、図３に示す実施形態では、１０ｍｓの区間当たり、未登録のノードがデータを送信するためのスロットが４８個、割り当てられる（４８の数字は、タイムスロット３個×利用可能なチャンネル１６個で得られる）。
一実施形態では、登録の要求は、下記のように行うことができる。未登録のノードが、登録済みの状態になるためには、該ノードは、擬似ランダムアルゴリズム（例えば、ノードの一意的なノードＩＤでシードした）を用いて、未登録のスペースから一つのスロット（すなわち、タイムスロットＴＸｕｎｊ，ｉのうちの一つ）を選択し、基地局１０２に「アナウンス」パケットを送信して、登録を要求することができる。基地局１０２は、このパケットをタイムスロット・スケジューラに転送し、次いで、タイムスロット・スケジューラは、登録されたスペース内の一つ又はそれ以上のタイムスロットをこのノードに割当てる（かつ、例えば、基地局が次のタイムスロット・アセンブリにおけるデータを送信する次の時刻等の情報を、それを要求しているノードに対して、基地局１０２に提供させる）ことによって、このノードの登録を許すか、あるいは、基地局１０２に、このノードに対する登録が拒否されたとの情報を送信させることによって、登録を拒否する決定を下すことができる。
上述のようなタイムスロット・スケジュール、並びに、登録済みノードに対する割当て情報は、基地局１０２からノード１０８に配布されることになる。これは、基地局１０２が、基地局送信のために指定されたタイムスロット・アセンブリのタイムスロット内で（すなわち、タイムスロットＴＸｂｓｉ内で）この情報を送信することによって、行うことができる。簡単のため、基地局がデータを送信するタイムスロットは、タイムスロット・アセンブリ当たり、１個しかない、と仮定しよう。さらに、基地局１０２が、基地局のチャンネルのシーケンスのうち、新しい送信チャンネルを用いて、Ｍ＝１６及びＲ＝６を有するＭ個のタイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭのそれぞれの間に送信を行う上述の具体的な例に対して、以下の説明（図５〜６参照）を行う。
一実施形態では、基地局１０２は、データを、好ましくは、ブロードキャスティングによって、予め規定されたデータ構造の形態のパケットとして、送信するよう構成することができる。基地局１０２から受信したデータを解読できるようにするため、ノード１０８は、基地局パケットに使用されたデータ構造について十分な情報を有するよう構成することができる。
図５は、本発明の一実施形態に係る例示的な基地局パケット５０２、５０４、及び５０６の概略図を示す。パケット５０２は、基地局が、特定の基地局シーケンス、ＢＳＳ１に従う場合、基地局１０２が、１６個のタイムスロット・アセンブリＡ１〜Ａ１６のうちの第１のタイムスロット・アセンブリＡ１の間に送信するパケットＰ１，ＢＳＳ１である。パケット５０４は、基地局が、特定の基地局シーケンス、ＢＳＳ１に従う場合、基地局１０２が、１６個のタイムスロット・アセンブリＡ１〜Ａ１６のうちの第２のタイムスロット・アセンブリＡ２の間に送信するパケットＰ２，ＢＳＳ１である。パケット５０６は、基地局が、特定の基地局シーケンス、ＢＳＳ１に従う場合、基地局１０２が、１６個のタイムスロット・アセンブリＡ１〜Ａ１６のうちの最後のタイムスロット・アセンブリＡ１６の間に送信するパケットＰ１６，ＢＳＳ１である。これらのパケットの説明から、当業者は、タイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭのこの組（すなわち、基地局がシーケンスＢＳＳ１に従う組）におけるタイムスロット・アセンブリのためのパケットの残りばかりでなく、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリの他の組（例えば、基地局がシーケンスＢＳＳ２、すなわち、図３において、基地局パケットが、タイムスロット・アセンブリ３１０及び３１２内のパケットＰ１，ＢＳＳ２及びＰ２，ＢＳＳ２として示されているシーケンスに従う組）のためのパケットの残りがどのように構成され、かつ、それらが、いかなるデータを含むことになるか、容易に認識することができるであろう。また、パケット５０２、５０４、及び５０６が、一般に、他のデータ／フィールド（例えば、ヘッダー等、図５では図示されていないもの）も含むことにも注目すべきである。図５のパケットの説明は、主として、基地局１０２によって送信されるパケットに含まれるペイロードの説明に係るものである。
図から分かるように、基地局パケットは、パケット５０２、５０４、及び５０６のそれぞれの中にフィールド５０８として示す少なくとも一つのフィールドを含んでおり、基地局１０２がデータの送信のため従っている現在の基地局シーケンス（この場合は、シーケンスＢＳＳ１）の識別子が提供される。このような識別子には、例えば、シーケンスＢＳＳ１を生成するため、擬似ランダムアルゴリズムによって用いられるチャンネル・シーケンスのシード値（例えば、０から６５５３５までの値）を含めることができる。基地局パケットにこの識別子を含めることは、基地局が従っているチャンネルのシーケンスを、パケットを受け取るノードが再構成できるようにするものであり、その結果、該ノードは、次いで、決定された基地局シーケンスに従って基地局が送信しているチャンネルでデータを受け取るように該ノードの受信器を構成することにより、基地局から後続のパケットを受け取ることができる。
また、図から分かるように、基地局パケットは、パケット５０２、５０４、及び５０６のそれぞれの中に、フィールド５１０として示すフィールドを、オプショナルに含むことができ、現在のチャンネルシーケンス指標（すなわち、基地局が、基地局シーケンスＢＳＳ１内のどのチャンネルを用いて、現在のパケットを送信しつつあるのかを示すＣＳＩであって、これは、この例ではＭ＝１６であるため、１〜１６の指標とすることができる。）の識別子が提供される。このフィールドは、どのチャンネルでパケットを受信したのかを識別するだけで、ノードが、それら自身でこの情報を得ることもできるため、オプショナルである。
基地局パケットは、図５の例ではパケット５０２、５０４、及び５０６のそれぞれの中の６個のフィールド５１２として示したように、登録済みノードのうちの少なくともいくつかについての割当て情報を含む一つ又はそれ以上のフィールドをさらに含むことができる。基地局１０２からノード１０８への割当て情報の提供については、異なるやり方も想定できるが、それらは全て、本発明の範囲内である。例えば、一実施形態では、登録済みノードの全てについての現在の割当て情報の全てを、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭに亘り、等しく分割して、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリの一組の持続時間内に送信することができる。割当て情報の全てをＭ個のタイムスロット・アセンブリの間で分割すれば、各基地局パケットには、登録済みノードの一部についてのみの情報しか含まれないため、基地局パケットの長さを最小限に抑えることができる。このような場合には、登録済みノードの全てについての割当て情報を送信するためには、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭの全一組が使用される（図３の例では、割当て情報の全てを送信するためには、１６０ｍｓ掛かる）。さらなる実施形態では、次の組のＭ個のタイムスロット・アセンブリにおいて、再度、このやり方で割当て情報を送信することができる。このような実施形態では、割当て情報は、登録済みノードのうちの少なくともいくつかが、既にそれらの割当て情報を所有している可能性が有るにもかかわらず、送信される。このような実施形態は、例えば、割当て情報が変わる場合に、有利なこともある。なぜなら、登録済みノードが、定期的に（すなわち、それらの割当て情報を有する新しい基地局パケットが受信されたとき）、それらが所有する割当て情報が、依然として有効であること、また、必要なら、その情報を更新すべきことを確認できるからである。他の実施形態では、割当て情報は、必要に応じて、すなわち、新しいノードが登録された場合のみ、送信することができる。このような実施形態は、データの送信量がより少ない（すなわち、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリの全ての組における割当て情報の全てが送信されるのではない）ため、ネットワークのトラフィックロードが減る結果、有利なこともある。
図５に示した６個のフィールド５１２は、送信タイムスロット及びチャンネルの割当てが、図４の例で説明したように行われる場合、ノードに対する割当て情報を送信する上で、特に有利な実施形態を示すものである。上述のように、図４の例では、送信スロットＴＲｓｌｏｔｃ，ｋは、個々のノードＩＤを含んでおり、送信は、少なくとも一組のタイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭ内の、或る一つのタイムスロット・アセンブリから次のそれまで、特定の登録済みノードに割当てられた送信スロットが、同じままである、というやり方で組織化されている。したがって、このようなスケジュールは、９６個のノードを、９６個（Ｍ＝１６及びＲ＝６のため９６個）の利用可能な送信スロットのうちの一つに割当てることによって、登録済みノードとして識別することができる。したがって、各種の登録済みノードに対する割当て情報は、基地局パケット内で、一列々々送信することができ（ここで、「列」は、図４で示した列を指す）、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリの組の各基地局パケットは、送信スロットテーブルＴＲｓｌｏｔｃ，ｋの異なる列に含まれる複数のノードＩＤのＲＮＩＤｃ，ｋを含んでいる（ＲＮＩＤはＲｅｇｉｓｔｅｒｅｄ Ｎｏｄｅ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｎａｍｅ＜登録済みノードの識別子＞）（特定の指標を有するＲＮＩＤは、同じ指標を有する送信スロットＴＲｓｌｏｔに格納されているノードの識別子を指す）。したがって、パケット５０２に示すように、第１のパケットＰ１，ＢＳＳ１は、６個のフィールド５１２に亘り均等に配布されたノードＩＤのＲＮＩＤ１，１〜ＲＮＩＤ１，６を含んでおり、ノードＩＤのＲＮＩＤ１，１〜ＲＮＩＤ１，６は、図４に示すように、送信スロットＴＲｓｌｏｔ１，１〜ＴＲｓｌｏｔ１，６（すなわち、図４に示すテーブルの第１の列＜Ｒは、図５の例では、６に等しい＞）に格納されている。また、パケット５０４に示すように、第２のパケットＰ２，ＢＳＳ１は、６個のフィールド５１２に亘り均等に配布されたノードＩＤのＲＮＩＤ２，１〜ＲＮＩＤ２，６を含んでおり、ノードＩＤのＲＮＩＤ２，１〜ＲＮＩＤ２，６は、図４に示すように、送信スロットＴＲｓｌｏｔ２，１〜ＴＲｓｌｏｔ２，６（すなわち、図４に示すテーブルの第２の列＜Ｒは、図５の例では、６に等しい＞）に格納されている。また、パケット５０６に示すように、最後のパケットＰ１６，ＢＳＳ１は、６個のフィールド５１２に亘り均等に配布されたノードＩＤのＲＮＩＤ１６，１〜ＲＮＩＤ１６，６を含んでおり、ノードＩＤのＲＮＩＤ１６，１〜ＲＮＩＤ１６，６は、図４に示すように、送信スロットＴＲｓｌｏｔ１６，１〜ＴＲｓｌｏｔ１６，６（すなわち、図４に示すテーブルの第１６の列＜Ｍは、図５の例では、１６に等しい＞）に格納されている。
このやり方で、１６個の周波数チャンネル、及び図３に図解したタイムスロット・スケジュール（すなわち、基地局パケット用のタイムスロット１個、登録済みノードからの送信のためのタイムスロット６個、及び未登録のノードからの送信のためのタイムスロット３個を有し、各タイムスロットは、長さ１ｍｓである）に対して、登録済みノードの全てに対する現在の割当て情報の全てを送信するには、１６×１０ｍｓ＝１６０ｍｓ掛かる。
基地局パケットは、さらに、パケット５０２、５０４、及び５０６のそれぞれの中に、図５の例では２つのフィールド５１４として示した一つ又はそれ以上のフィールドを含んでおり、これらには、登録を拒否されたノード（すなわち、基地局にデータを送信するためのタイムスロット・スケジュールにおける送信スロットが拒否されたノード）の識別子が含まれている。図５における各基地局パケットのフィールド５１４は、ＵＮＩＤ１及びＵＮＩＤ２（ＵＮＩＤはＵｎｒｅｇｉｓｔｅｒｅｄ Ｎｏｄｅ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｎａｍｅ＜未登録のノードの識別子＞）として示す、登録を拒否された、未登録のノードのＩＤをそれぞれ１個含んで示されている。しかしながら、他の実施形態では、これらのフィールドは、登録を拒否されたノードの識別子を２個以上含むことができる。
基地局パケットは、パケット５０２、５０４、及び５０６のそれぞれの中に、図５の例では４個のフィールド５１６として示した一つ又はそれ以上のフィールドをさらに含むことができ、それぞれ、特定の登録済みノードのうち、一つ又はそれ以上のものに向けられたデータを含んでいる。図５における各基地局パケットのフィールド５１６のそれぞれは、個々の登録済みノードに対するデータを含んで示されており、それぞれ、ｄａｔａ１、ｄａｔａ２、ｄａｔａ３、及びｄａｔａ４として示されている。しかしながら、他の実施形態では、これらフィールドのそれぞれは、単一の登録済みノード２個以上に向けられたデータを含むことができる。ここで、「或る一つのノードに向けられたデータ」という文脈の中で使用されている「向けられた」の語は、具体的には、基地局１０２からその特定のノードに対して通信されると思われるデータを記述するのに用いられている。このような向け先は、例えば、ノードの一意的な識別子を、そのノードに対して通信したい実際のデータと関連付けて与えることによって、フィールド５１６内で識別することができる。別法として、このような向け先は、そのノードに割当てられた送信スロットの識別子を与えることによって識別でき、この識別子は、例えば、ノードの一意的な通し番号より短いことがある。例えば、パケットＰ１、ＢＳＳ１の第１のフィールド５１６におけるデータがノードＢに向けられていることを識別するため、そのフィールドに、ノードＢを識別する「ＴＲｓｌｏｔ２，１」を含めることができる。登録済みノードは、それらの割当て情報を所有しているので、それらは、それらに割当てられた送信スロットを区別でき、したがって、それらに向けられたデータが、このやり方で識別されるとき、該データを検出することができることになる。フィールド５１６に与えられている個々の登録済みノードに向けられたデータは、例えば、車両のオンボード・ディスプレイに表示されるラップタイム情報に関わるＣＡＮパケットデータを含むことができる。一実施形態では、（可能的には、異なるタイムスロット・アセンブリの間の）フィールド５１６のそれぞれに与えられているデータは、例えば、単一の登録済みノードに向けられたデータが、一連の基地局パケットの間で分割されて送信される場合、そのデータのパケットシーケンス番号を含んでいる。このやり方で、指定された登録済みノードは、一連のパケットで受信されたデータを正しい順序に配列し、かつ（あるいは）、基地局が送信した一連のパケットの全てのパケットからそれがデータを受信したかどうかを確認することができる。
さらにまた、基地局パケットは、さらに、パケット５０２、５０４、及び５０６のそれぞれの中に、図５の例では８個のフィールド５１８として示した一つ又はそれ以上のフィールドを含むことができ、それぞれ、特定のノードから基地局１０２によって受信されたデータの肯定応答を含んでいる。図５における各基地局パケットのフィールド５１８のそれぞれは、ＡＣＫ１〜ＡＣＫ８（ＡＣＫはＡｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔのＡＣＫである）としてそれぞれ示した、単一の登録済みノードへのデータを含んで示されている。しかしながら、他の実施形態では、これらのフィールドのそれぞれは、単一のノード２個以上から受信されたデータに対する肯定応答を含むことができる。肯定応答が係るノードの識別は、フィールド５１６に関連して説明したやり方のうちの一つで行うことができる。
登録済みノード１０８から基地局１０２に送信されるデータが、一連のパケットで送信される一実施形態では、フィールド５１８における肯定応答は、好ましくは、パケットのシーケンス識別子を含み、それにより、特定のパケットの受信の肯定応答が与えられる。
一実施形態では、フィールド５１８における肯定応答は、ＣＡＮパケットデータの肯定応答を含んでいる。
登録済みノードはまた、それらのデータを、特定のフォーマット（図示せず）で基地局に送信するよう構成することができる。一実施形態では、登録済みノードが基地局に送信し得るパケットは、下記の情報のうち、一つ又はそれ以上を含む一つ又はそれ以上のフィールドを含むことができる。すなわち、ノードの識別子（例えば、ノードに割当てられた送信スロットに関連して設定されるノード通し番号）、パケットシーケンス番号（データが受信されない場合にデータを再送信するための番号）付きのＣＡＮパケットデータ、シーケンス番号が無いＣＡＮパケットデータ（例えば、現在のＧＰＳ位置等の、喪失しても再送信する必要がないデータ）、及びＣＡＮパケットシーケンス番号ＡＣＫ（或るＣＡＮパケットが受信されたことをＲＦ基地局に示すもの）。
同様に、未登録のノードも、それらのデータを特定のフォーマット（図示せず）で基地局に送信するよう構成することができる。一実施形態では、未登録のノードが基地局に送信することができるパケットは、少なくとも、例えばノードの通し番号の形態におけるノードの識別子を含むフィールドを含むことができる。基地局１０２は、未登録のノードがそれらのデータを送信するよう割当てられた時間内におけるこのようなパケットの受信を、該ノードが送信スロットを得ること（すなわち、登録された状態となること）を望んでいるしるしと解釈するよう構成することができる。
図６は、本発明の一実施形態に係る複数のノード１０８のうちの一つが行うことができる方法ステップのフロー図である。これら方法ステップは、図1及び図2に示した要素に関連して説明してあるが、当業者は、これら方法ステップが任意の順序で行われるよう構成されたいかなるシステムも、本発明の範囲内であることを認識するであろう。
この方法は、ステップ６０２から始めることができ、ここでは、割当てられた割当て情報を認識していないノードが、利用可能なＭ個のチャンネルのうちの一つのモニタリングを開始する。ノードは、その割当て情報を認識していない場合があり、例えば、ノードが、未登録のノードであって、そのノードにはいかなる割当て情報も存在していないか、あるいは、そのノードは、タイムスロット・スケジューラによってそれに送信スロットが割当てられている、という意味では、既に登録されているが、そのノードは、その割当て情報を（まだ）所有していない場合である。ノードは、そのノードのＲＦ受信器が活動状態であり、かつ、モニタリングすべきチャンネルに同調されていることを保証するため、モニタリングを行う。チャンネルのモニタリングは、ノードが基地局１０２からパケットを受信することを目的として行われる。したがって、ノードは、このような最初の基地局パケットが受信されるまでチャンネルをモニタリングするよう構成されている。基地局が、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭ内の異なるチャンネルで送信することによって、Ｍ個のチャンネルのシーケンスに亘りパケットをホッピングによって送信するとき、ノードは、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭが費やす期間内に基地局からその最初のパケットを受信することができねばならない。図３に示した例では、これは、１６０ｍｓとなる（Ｍ＝１６であるため、タイムスロット・アセンブリ当り１０ｍｓ×タイムスロット・アセンブリ１６個）。
一実施形態では、最初の基地局パケットに対する一つのチャンネルにおけるモニタリングに制限を加えることができる。例えば、ノードは、指定された期間、特定のチャンネルをモニタリングするよう構成することができ、かつ、この期間内に基地局からのパケットがまだ受信されない場合は、ノードは、別のチャンネルに切り換わり、かつ、そこでモニタリングを継続するよう構成される。このような実施形態は、何らかの理由により、特定の時刻において、ノードが、特定のチャンネルで基地局パケットを受信することができない場合、ノードは、別のチャンネルに切り換わることによって、依然として、基地局パケットを受信することができることを保証し得るものである。
ここで注目すべきことは、図６の方法ステップの文脈においては、ステップ６０２における「最初の」の語は、ノードによって受信される基地局パケットのうちの一つを記述するのに用いられ、該ノードは、基地局が後続のパケットの一つ又はそれ以上を送信するのに従うことになるチャンネルのシーケンス及びタイミングを決定するために使用される。この文脈では、「最初の」の語は、パケットの順序、例えば、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭ内で、基地局によって送信されるパケットのシーケンスにいかなる関係も有していない（すなわち、このパケットは、必ずしも基地局によって第１のタイムスロット・アセンブリＡ１内で送信されるパケットではない）。ノードは、一般に、基地局から最初のパケットを受信するやいなや、図６の他のステップを続けることになるが、ステップ６０２では「最初の」語は、必須の語ではない。事実、ノードは、何らかの理由によって、基地局から受信される最初のパケットを用いないで（例えば、パケットが壊れているため）、別のパケットの受信を待って、図６の後続のステップに移る、と決定する場合があるであろう。したがって、ステップ６０２における「最初の」の語は、モニタリングするノードにとっては、これは、ノードがそれを用いて図６の以下に続く方法ステップを行うことになる、基地局から受信される最初のパケットであることを示すものに過ぎない。このような、ノードによって受信される最初の基地局パケットは、事実、もしノードが、たまたま、基地局がそのとき従っているＭ個のチャンネルのうちの最後の一つをモニタリングしているときには、基地局によって送信されたＭ個のタイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭ内の最後のパケットとなる場合がありうる。
ノードは、少なくとも、基地局が送信すべきそのパケットを構築するのに用いたデータ構造（例えば、図５に示したような）を示す情報を所有している。したがって、ノードは、ひとたび最初の基地局パケットを受信すると、ノードは、パケット内に含まれているデータを用いて、それ自体を基地局の送信に同期化し、かつ、異なるチャンネルで送信される基地局からの後続のパケットの受信を開始する。すなわち、ステップ６０４では、ノードは、受信した最初の基地局パケットの内容から、基地局が現在従っている基地局シーケンス、並びに、基地局が後続のパケットを送信する際のタイムスロット及びチャンネルを決定することができる。
ノードは、例えば、図５に示したように、基地局がパケットの送信のために従っている現在のチャンネルのシーケンスの識別子が基地局パケットに含まれているので、最初の決定を行うことができる。例えば、受信した最初のパケットに、現在のＢＳＳを生成するのに用いられたシードの値が含まれている場合は、ノード内の擬似ランダムアルゴリズムは、そのシードを用いて、現在のＢＳＳを再生成することができる。ノードは、次いで、受信したパケットのＣＳＩを決定することもできる。これは、例えば、この値の送信のため具体的に指定された基地局パケットのフィールドのうちの一つ（例えば、上で説明したフィールド５１０）からこの値を得ることによって行うことができ、あるいは、ノードは、該ノードがどのチャンネルでパケットを受信したか認識しているため、ノードは、決定されたＢＳＳ内のそのチャンネルのＣＳＩを決定することができる。
ノードが、ひとたび現在のＢＳＳ及びノードによって受信された最初のパケットの送信のためのＣＳＩを決定すると、ノードは、最初のパケットのＣＳＩが１だけ増加されたとき、決定されたＢＳＳ内の次のチャンネルがどのチャンネルであるかを決定するだけで、基地局が、どのチャンネルで次の基地局パケットを送信することになるのかを決定することができる。このやり方で、ノードは、基地局が現在のＢＳＳ内でパケットの送信に用いることになる送信チャンネルのうちの残りを決定することができる。
ノードは、また、使用されているタイムスロット・スケジュールの構造に係わる情報を所有しているか、あるいは、それにアクセスできる（すなわち、ノードは、図３に示すようなタイムスロットの特性及び持続時間についての情報を有している）。例えば、ノードは、このような情報により、予めそれをプログラムしておくことができる。ノードは、最初の基地局パケットを受信した時刻を決定することができ、かつ、ノードは、基地局がそのパケットを送信する頻度についての情報を有しているため、ノードは、基地局が後続のパケットを送信することになる時刻を決定することができる。例えば、図３に示したような１０ｍｓのタイムスロット・アセンブリに対して、ノードは、次の基地局パケットが、最初のパケットが受信されてから９ｍｓ後に基地局によって送信されることになる、と決定することができる。
ステップ６０６では、ノードは、ステップ６０４での時刻決定と同様に、未登録のノードが、データ、例えば、登録要求を基地局に送信するよう規定されている（タイムスロット・スケジュールによって規定されている）時刻を決定することができる。ノードが、未登録のノードの場合は、ノードは、次いで、登録要求を基地局に送信するための決定された規定の時刻に従って、登録要求を基地局に送信することができる。一実施形態では、登録要求は、ノードの一意的な識別子となる通し番号を含むデータパケットを含むことができる。一実施形態では、未登録のノードは、擬似ランダムアルゴリズムを用いて決定された利用可能なＭ個のチャンネルのうちの一つのチャンネルを送信用に用いて、基地局にその登録要求を送信するよう構成することができる。登録要求を送信するためのチャンネルをランダムに選択することは、異なる未登録のノードがそれらの登録要求又は他のデータを基地局に送信する際の有り得る干渉を最小限度に抑えることができることになる。
ステップ６０６はオプショナルであるが、これは、実施形態によっては、登録は他のやり方で要求することができるためである。例えば、登録は、例えば、システムの展開の際に、あらゆる可能なノードについて要求することができる。このような実施態様では、ノードは、積極的に登録を要求する必要はなく、むしろ、基地局パケットを受信して、その割当て情報を決定するだけでよい。
ノードは、基地局１０２がさらにブロードキャスティングを行うことになる時刻及びチャンネルを決定したのち、ステップ６０８において、決定された時刻において決定されたチャンネルに同調して、基地局によって送信される後続のパケットを受信するよう、その受信器を構成することができる。ノードは、今や、適時に、かつ、適切なチャンネルで、基地局に「従い」、後続のパケットを受信することができる。
ステップ６１０では、ノードは、受信したパケットの一つ又はそれ以上（すなわち、ステップ６０２で受信した最初のパケット及びステップ６０８で受信した後続のパケット）からそのノードに対する割当て情報を決定することができる。登録済みノード全てに対する割当て情報の全てが、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭに亘り送信され、タイムスロット・アセンブリ全体に亘って均等に分割され、次いで、再度、後続のＭ個のタイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭの組において送信される実施形態では、ノードは、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリ内で送信される基地局パケットを受信後、その割当て情報を決定することができねばならない。これらＭ個のタイムスロット・アセンブリは、必ずしも、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリのただ一組のタイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭではない。例えば、ノードによって受信された最初の基地局パケットが、基地局によってタイムスロット・アセンブリＡＭ−１で送信されたものであり、かつ、そのノードに対する割当て情報が、基地局によってタイムスロット・アセンブリＡＭ−２で送信された基地局パケット内で送信されたものであった場合には、ノードは、それを取り逃したのであり、したがって、基地局パケットを次の組で受信しなければならないことになる。すなわち、ノードは、タイムスロット・アセンブリＡ１〜ＡＭ−３内で送信される基地局パケットを受信することになり、最終的には、タイムスロット・アセンブリＡＭ−２で送信された基地局パケットを受信後、その割当て情報を得ることができることになる。このやり方で、ノードは、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリ、すなわち、最初の組のＡＭ−１及びＡＭ、及び、後続の組のＡ１〜ＡＭ−２内で送信されるＭ個の基地局パケットからその割当て情報を決定することができる。
ノードは、ひとたび、その割当て情報を得ると、その情報に従って、すなわち、割当て情報によって規定された時刻において及びチャンネルで、基地局に対して、データの送信を開始することができる。
一実施形態では、ノード１０８と基地局１０２との間で通信されるデータのうちの少なくともいくつかは、例えば、ＡＥＳ１２８の秘密鍵暗号を用いて暗号化されている。
一実施形態では、基地局及びノードによって送信されるパケットは、ＣＡＮバスパケットとして送信する際のそれらのサイズ及び送信フォーマットの点で、最適化することができる。このような実施形態では、基地局パケットは、次のように構成することができる。すなわち、チャンネルシーケンスのシード値（シード）（２バイト）、チャンネルシーケンス指標（ＣＳＩ）（１バイト）、送信スロット割当て情報４個（４×３バイト）、送信スロット拒否指示２個（２×３バイト）、[ＣＡＮパケット＋送信スロット＋メッセージＩＤ] ４個（４×１４バイト）、[送信スロット＋メッセージＩＤ ＡＣＫ] ８個（８×２バイト）。このような構造では、合計のバイト数が９３になる。このようなパケットをＡＥＳ１２８の秘密鍵暗号で暗号化するため、パケットは、９６バイトにパディングされる。その結果、１Ｍｂｉｔの送信速度では、合計７６８マイクロ秒（すなわち、９６×８）の送信時間となる。同様に、割当てられた送信スロット内でノードが送信するノードパケットは、次のように構成することができる。すなわち、ノードの通し番号（３バイト）、送信スロット番号（１バイト）、パケットシーケンス番号（１バイト）、メッセージＩＤ無しのＣＡＮパケット２個（２×１０バイト）、メッセージＩＤ付きのＣＡＮパケット（１１バイト）、メッセージＩＤＡＣＫ（３バイト）。このようなパケットをＡＥＳ１２８の秘密鍵暗号で暗号化するため、パケットは、４８バイトにパディングされる。その結果、１Ｍｂｉｔの送信速度では、合計３８４マイクロ秒（すなわち、４８×８）の送信時間となる。
上記の説明に対しては、想定することができる他の実施形態であって、かつ、本発明の範囲内である他の実施形態に関連付けて、いくつかの一般的な注釈が加えられる。
まず第一に、上述の説明で、タイムスロット・アセンブリＡｉの全ては、同じ構造（すなわち、同じ目的のために指定された同種のタイムスロット）を有するとして説明してあるが、他の実施形態では、タイムスロット・アセンブリＡｉは、ある特定の様式において互いに他から異なることができる。例えば、異なるタイムスロット・アセンブリ内のタイムスロットは、同じ長さのものである必要はなく、タイムスロット・アセンブリのうちのあるもの、かつ、全部でなく一部のもののみが、基地局及び（又は）登録済みノードがデータを送信するためのタイムスロットを含むことができ、かつ（あるいは）、基地局及び（又は）登録済みノードは、不規則なやり方（例えば、新しいタイムスロット・アセンブリごとにではなくて、一つのタイムスロット・アセンブリの後で、新しい送信チャンネルに切り換えて、後続の２個のアセンブリの間に送信し、次いで、新しいチャンネルに切り換えて、後続の１個のアセンブリの間に送信し、次いで、後続の２個のアセンブリの間に、そのチャンネルで送信するよう再び切り換える、等々のやり方）で別の送信チャンネルにホッピングするよう構成することができる。異なるタイムスロット・アセンブリが、どのように構成されているかについて、ノードが、情報を有しているか、あるいは、受信した基地局パケットのうちの一つに基づいて推論可能である限り、それらは、本発明に従って、正しい時刻において、かつ、正しいチャンネルで、それら自身を基地局に同期させ、かつ、基地局にデータを通信することができる。
第二に、基地局パケットの場合と同様に、パケットは、同じデータ構造を有するとして説明したが、これが当てはまらない実施形態も想定できる。この場合も、他の基地局パケットがどのように構成されているかについて、ノード１０８が、情報を有しているか、あるいは、受信した基地局パケットのうちの一つに基づいて推論可能である限り、ノードは、本発明に従って、異なる基地局パケットからデータを正しく抽出し、かつ、異なる基地局と通信することができる。
第三に、これは、ここで説明したパケットのすべてについて当てはまることであるが、パケット内に記述されているフィールドの全てがデータを含まなくてはならない、ということはない。フィールドによっては、空でも（すなわち、データを全く含まなくても）よく、あるいは、例えば、最後のパケット以後何も変わっていないという指示を含んでいてもよい。
ここで用いられる用語は、特定の実施形態のみを説明するという目的のためのものであり、本発明を限定することを意図したものではない。ここで用いられる、単数形の 「ａ」、 「ａｎ」、 及び「ｔｈｅ」を冠した名詞又は名詞句は、文脈によって別様に指示される場合を除き、複数形の名詞又は名詞句も同様に含むことを意図したものである。用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」及び（又は）「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」は、本明細書で用いられる場合、記述された特徴、完全体、ステップ、動作、要素、及び（又は）構成要素の存在を明記するが、一つ又はそれ以上の他の特徴、完全体、ステップ、動作、要素、及び（又は）構成要素及び（又は）それらのグループの存在又は追加を排除しないことが、さらに理解されよう。
以下の請求項における全ての手段又はステッププラスファンクション要素の対応する構成、材料、動作、および等価事項は、特に特許請求された他の特許請求された要素との組合せで機能を実行するいかなる構成、材料、又は動作をも含むことが意図されている。本発明の記述は、説明及び記述の目的で為されたものであり、言い尽くしたり、あるいは、開示された形態の本発明に限定したりする意図はない。当業者には、本発明の範囲及び精神を逸脱することなく多くの修正形態及び変形形態が可能であることは明らかであろう。既述した実施形態は、本発明の原理及び実用例をできるだけ解りやすく説明し、他の当業者が、本発明を理解して、想到される特定の用途に適した各種の修正を有する各種の実施形態に至れるようにするために選び、かつ、記述したものである。
本願の開示で説明したモジュール及び機能は、一つ又はそれ以上のハードウェア装置、例えば、一つ又はそれ以上のソフトウェアプログラムとして、一つ又はそれ以上の（専用）マイクロプロセッサ、すなわち、コンピュータ又はマイクロプロセッサと関連したメモリ内で実行された場合、所望の機能性を作り出すためコードを実行するよう構成されているソフトウェアコード部分として、あるいは、ハードウェア装置とソフトウェアプログラムとの組合せとして実現することができる。
本発明の様々な実施形態は、プログラム製品のプログラム（複数も可）が、（ここで説明した方法を含む）実施形態の機能を規定するコンピュータシステムに使われるプログラム製品として実現することができる。一実施形態では、プログラム（複数も可）は、コンピュータで読取可能な各種の一時的でない記憶媒体に含めることができ、ここで使用した「コンピュータで読取可能な一時的でない記憶媒体」の表現には、コンピュータで読取可能なあらゆる記憶媒体が含まれ、唯一の例外は、一時的な伝播する信号である。別の実施形態では、プログラム（複数も可）は、コンピュータで読取可能な各種の一時的な記憶媒体に含めることができる。コンピュータで読取可能な例示的な記憶媒体には、以下のものが含まれる（しかしそれらに限定されない）。すなわち、（ｉ）情報が永久的に格納される書込み不可能な記憶媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭドライブにより読取可能なＣＤ-ＲＯＭディスク等のコンピュータ内のリードオンリーメモリ装置、ＲＯＭチップ又は何らかのタイプのソリッドステート不揮発性半導体メモリ）、及び（ｉｉ）改変できる情報が格納される書込み可能な記憶媒体（例えば、フラッシュメモリ、ディスケットドライブ内のフロッピディスク又はハードディスクドライブ、又は、何らかのタイプのソリッドステート・ランダムアクセス半導体メモリ）。コンピュータプログラムは、ここで説明した一つ又はそれ以上のプロセッサ２１０で実行することができる。
上述の説明は、本発明の実施形態に向けられたものであるが、本発明の他の実施形態及びさらなる実施形態が、本発明の基本的な範囲を逸脱することなく考案可能である。例えば、本発明の態様は、ハードウェア又はソフトウェアで、あるいは、ハードウェアとソフトウェアとの組合せで実現することができる。したがって、本発明の範囲は、以下に続く請求項によって決定される。

Claims (16)

  1. Ｍを２に等しいかあるいは２より大きい整数として、複数のノードのうちの一つのノードが、無線ネットワークにおけるＭ個の周波数チャンネル（ＣＨ１〜ＣＨＭ）に亘り周波数ホッピングを用いて、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）を含むタイムスロット・スケジュールに従って、基地局と通信する方法であって、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）の各タイムスロット・アセンブリ（Ａｉ）は、基地局が、Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルで、データを送信するための少なくとも一つのタイムスロット（ＴＸｂｓｉ）、及びＲを１に等しいかあるいは１より大きい整数として、複数のノードのうちの一つ又はそれ以上が基地局にデータを送信するための、Ｒ個のタイムスロット（ＴＸｒｎ１，ｉ〜ＴＸｒｎＲ，ｉ）を含み、
    該方法は、
    Ｍ個のチャンネルのうちの一つをモニタリングして最初の通信パケットを基地局から受信するステップと、
    基地局から受信された最初の通信パケット内に含まれるデータに基づいて、基地局が後続の通信パケットのうちの一つ又はそれ以上を送信するのに従うことになるＭ個のチャンネルのうちの少なくともいくつかのチャンネルのシーケンスを決定し、かつ、決定されたチャンネルのシーケンスの各チャンネルで基地局が送信する時刻を決定するステップと、
    最初の通信パケット及び後続の通信パケットのうちの一つ又はそれ以上のうちの少なくとも一つから、ノードに対する割当て情報を決定するステップであって、
    該割当て情報は、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）のうちの少なくとも一つのタイムスロット・アセンブリに関して、ノードから基地局へのデータの送信のためのＭ個のチャンネルのうちの一つのチャンネルを示し、かつ、ノードから基地局へのデータの送信のためにはＲ個のタイムスロットのうちのどの一つ又はそれ以上を用いるべきかを示し、タイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）のうちの異なるタイムスロット・アセンブリにてデータの送信のためノードに割当てられるチャンネルは、Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルであり、該チャンネルは、或る一つのチャンネルがＲ個のタイムスロットのうちの同じタイムスロットにてデータの送信のため複数のノードのうちの別のノードにも割当てられる場合、該別のノードに割当てられるチャンネルと同じタイムスロットにてデータの送信のためノードに割当てられるチャンネルとがＭ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルとなるように、データの送信のためノードに割当てられ、かつ、複数のノードのうちの少なくとも二つが、Ｒ個のタイムスロットのうちの少なくとも一つに関して、同じタイムスロットにてデータの送信のためチャンネルを割当てられるステップと、
    決定された割当て情報に従ってノードから基地局へデータを送信するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
  2. Ｕを１に等しいかあるいは１より大きい整数として、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）の各タイムスロット・アセンブリ（Ａｉ）は、さらに、未登録のノードのうちの一つ又はそれ以上が基地局にデータを送信するためのＵ個のタイムスロット（ＴＸｕｎ１，ｉ〜ＴＸｕｎＵ，ｉ）を含み、該一つ又はそれ以上の未登録のノードは、複数のノードのうちの割当て情報を有していないノードを含み、かつ、さらに、
    Ｍ個のタイムスロット・アセンブリにおけるＵ個のタイムスロットのうちの少なくとも一つの処理が、いつ行われるかを、最初の通信パケット及び一つ又はそれ以上の後続の通信パケットのうちの少なくとも一つから決定するステップと、
    Ｕ個のタイムスロットのうちの決定された少なくとも一つのうちの一つのタイムスロット内で、基地局に登録メッセージを送信するステップであって、該登録メッセージが該ノードに対する割当て情報を要求するステップと、
    を含むこととする請求項１に記載の方法。
  3. 登録メッセージを送信するための前記一つのタイムスロットは、Ｕ個のタイムスロットのうちの決定された少なくとも一つから、擬似乱数生成器を用いて選択されることとする請求項２に記載の方法。
  4. 前記ノードは、最初の通信パケットが基地局から受信されたチャンネルに基づいて、かつ、基地局が従っている現在のチャンネルのシーケンスの指示に基づいて、基地局が従うことになるＭ個のチャンネルのうちの少なくともいくつかのチャンネルのシーケンスを決定するよう構成されていることとする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の方法。
  5. 基地局が従っている現在のチャンネルのシーケンスの指示は、基地局が従っている現在のチャンネルのシーケンスを生成するため擬似ランダムシーケンス生成器によって使用されたシードを含むこととする請求項４に記載の方法。
  6. 最初の通信パケット及び一つ又はそれ以上の後続の通信パケットのうちの少なくとも一つから、前記ノードに向けられたデータの一つ又はそれ以上のパケットを得るステップをさらに含むこととする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の方法。
  7. 一つ又はそれ以上のパケット内のデータは、ＣＡＮパケットデータを含むこととする請求項６に記載の方法。
  8. 最初の通信パケット及び一つ又はそれ以上の後続の通信パケットのうちの少なくとも一つから、前記ノードによって以前に基地局に送信されたデータを受信した基地局の一つ又はそれ以上の肯定応答を得るステップをさらに含むこととする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の方法。
  9. Ｍを２に等しいかあるいは２より大きい整数として、無線ネットワークにおけるＭ個の周波数チャンネル（ＣＨ１〜ＣＨＭ）に亘り、周波数ホッピングを用いて、基地局と複数のノードとの間の無線周波数通信を管理する方法であって、
    該方法は、
    Ｍ個のタイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）を含むタイムスロット・スケジュールを設けるステップであって、タイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）の各タイムスロット・アセンブリ（Ａｉ）は、
    - Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルで、基地局が、データを送信するための少なくとも一つのタイムスロット（ＴＸｂｓi）、及び
    - 複数の登録済みノードが、Ｒを１に等しいかあるいは１より大きい整数として、基地局にデータを送信するためのＲ個のタイムスロット（ＴＸｒｎ１，ｉ〜ＴＸｒｎＲ，ｉ）、を含むステップと、
    各登録済みノードに、タイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）におけるＲ個のタイムスロットのうちの少なくとも一つの持続時間に亘るノードから基地局へのデータの送信のためにＭ個のチャンネルのうちの一つのチャンネルを割当てるステップと、
    を含み、
    各登録済みノードに関して、異なるタイムスロット・アセンブリにおいてデータの送信のためノードに割当てられるチャンネルは、Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルであり、
    複数の登録済みノードは、Ｒ個のタイムスロットのうちの同じタイムスロットにて基地局にデータを送信するようチャンネルを割当てられる２個又はそれ以上の登録済みノードが、Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルでデータを送信するようチャンネルを割当てられるようにチャンネルを割当てられ、かつ、
    複数の登録済みノードのうちの少なくとも二つが、Ｒ個のタイムスロットのうちの少なくとも一つに関して、同じタイムスロットにてデータの送信のためチャンネルを割当てられる、
    ことを特徴とする方法。
  10. 複数の登録済みノードのうちの少なくともいくつかに対する割当て情報は、少なくとも一つのタイムスロットの間に、基地局によって送信されるデータの一部として送信され、該割当て情報は、Ｒ個のタイムスロットのうちの少なくとも一つの持続時間に亘り基地局へノードからデータを送信するため登録済みノードに割当てられるＲ個のタイムスロットのうちの少なくとも一つ及びチャンネルを示す情報を含むこととする請求項９に記載の方法。
  11. タイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）のうちの少なくともいくつかの間に基地局によって送信されるデータは、
    基地局が従っている現在のチャンネルのシーケンスの識別子であって、基地局シーケンスが従っている現在のシーケンスが、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）にて基地局がデータを送信するためのＭ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルのシーケンスであり、かつ、
    複数のタイムスロット・アセンブリのうちの現在のタイムスロット・アセンブリを識別するチャンネルシーケンス指標、
    登録を拒否された複数のノードのうちの一つ又はそれ以上のノードの識別子、
    複数の登録済みノードのうちの一つ又はそれ以上に向けられる一つ又はそれ以上のデータのパケット、及び
    複数の登録済みノードのうちの一つ又はそれ以上によって送信されたデータを受信した基地局の一つ又はそれ以上の肯定応答、
    のうちの一つ又はそれ以上を含んでいることとする請求項９又は請求項１０に記載の方法。
  12. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の方法ステップのうちのいずれかを実行するよう構成されたマイクロコントローラを備えることを特徴とする無線ノード。
  13. 請求項９ないし請求項１１のいずれか１項に記載の方法ステップのうちのいずれかを実行するよう構成されたマイクロコントローラを備えることを特徴とするタイムスロット・スケジューラ。
  14. 請求項１３に記載のタイムスロット・スケジューラを備える基地局であって、さらに、
    基地局がデータを送信するための少なくとも一つのタイムスロットの間にデータを送信するよう構成された送信器であって、該送信器は、Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルで、順次に送信することによって、データを送信するよう構成されている該送信器と、
    複数の登録済みノードがデータを送信するためのＲ個のタイムスロットのうちの少なくとも一つの間に、複数のノードからデータを受信するよう構成されたＭ個の受信器であって、該Ｍ個の受信器のそれぞれが、Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルでデータを受信するよう構成されている該受信器と、
    を備えることを特徴とする基地局。
  15. コンピュータで実行された場合、請求項１ないし請求項８のいずれか１項又は請求項９ないし請求項１１のいずれか１項に記載の方法ステップを実行するよう構成されているソフトウェアコード部分を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
  16. データ構造を格納するための非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、前記データ構造は、基地局が従っているチャンネルのシーケンスの異なる周波数チャンネルで、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）のうちの一つのタイムスロット・アセンブリの間に、基地局がデータを送信するよう構成されており、Ｍを２に等しいかあるいは２より大きい整数として、該チャンネルのシーケンスは、無線ネットワークにおけるＭ個の異なる周波数チャンネル（ＣＨ１〜ＣＨＭ）を含んでおり、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）の各タイムスロット・アセンブリ（Ａｉ）は、基地局が、Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルで、データを送信するための少なくとも一つのタイムスロット（ＴＸｂｓｉ）、及びＲを１に等しいかあるいは１より大きい整数として、複数のノードのうちの一つ又はそれ以上が、基地局にデータを送信するための、Ｒ個のタイムスロット（ＴＸｒｎ１，ｉ〜ＴＸｒｎＲ，ｉ）を含んでおり、
    該データ構造は、複数の登録済みノードのうちの少なくともいくつかに対する割当て情報を含み、該割当て情報は、Ｍ個のタイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）のうちの少なくとも一つのタイムスロット・アセンブリに関して、ノードから基地局へデータを送信するためのＭ個のチャンネルのうちの一つのチャンネルを示し、かつ、複数の登録済みノードのうちの少なくともいくつかのうちのそれぞれに関して、ノードから基地局へのデータの送信のためにはＲ個のタイムスロットのうちのどの一つ又はそれ以上を用いるべきかを示し、タイムスロット・アセンブリ（Ａ１〜ＡＭ）のうちの異なるタイムスロット・アセンブリにて、データを送信するためにノードに割当てられるチャンネルは、Ｍ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルであり、該チャンネルは、チャンネルがＲ個のタイムスロットのうちの同じタイムスロットにおけるデータの送信のための複数のノードのうちの別のノードにも割当てられる場合、同じタイムスロットにて他のノードに割当てられるチャンネルとデータの送信のためのノードに割当てられるチャンネルがＭ個のチャンネルのうちの異なるチャンネルとなるように、データの送信のためのノードに割当てられ、かつ、複数のノードのうちの少なくとも二つが、Ｒ個のタイムスロットのうちの少なくとも一つに関して、同じタイムスロットにてデータの送信のためチャンネルを割当てられることを特徴とする記憶媒体。
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