JP7224542B2 - Ｉｅｅｅ８０２．１１とのよりよい共存を実現するための、ｉｅｅｅ８０２．１５．４のための衝突回避付きハイブリッドキャリアセンスマルチプルアクセスシステム - Google Patents

Ｉｅｅｅ８０２．１１とのよりよい共存を実現するための、ｉｅｅｅ８０２．１５．４のための衝突回避付きハイブリッドキャリアセンスマルチプルアクセスシステム Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１９年１１月７日に出願された米国特許出願番号第１６／６７６６７６号の優先権を主張し、米国特許出願番号第１６／６７６６７６号は、全文が引用によって本明細書に援用される。
本発明は、一般にハイブリッドキャリアセンスマルチプルアクセスシステムに関し、より特定的にはＩＥＥＥ８０２.１１とのよりよい共存を実現するための、ＩＥＥＥ８０２.１５.４のための衝突回避付きハイブリッドキャリアセンスマルチプルアクセスシステム（Hybrid Carrier Sense Multiple Access System with collision avoidance）に関する。
５Ｇおよびモノのインターネット（ＩｏＴ）アプリケーションが登場してきている。多様なアプリケーションの要求に応えるために広範囲にわたるワイヤレス通信規格が登場している。ＩＥＥＥ８０２.１１は、サブ－１ＧＨｚ、２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚ、６ＧＨｚおよび６０ＧＨｚ周波数帯域で機能し得る一組の規格群である。ＩＥＥＥ８０２.１５.４は、サブ－１ＧＨｚ、２．４ＧＨｚおよび６ＧＨｚ周波数帯域で機能し得る一組の規格群である。その結果、ＩＥＥＥ８０２.１１規格もＩＥＥＥ８０２.１５.４規格もサブ－１ＧＨｚ、２．４ＧＨｚおよび６ＧＨｚ周波数帯域で機能し得る。どの周波数帯域においても、特にサブ－１ＧＨｚ周波数帯域においては、スペクトル割り当ては限られており、このサブ－１ＧＨｚ周波数帯域では、ＩＥＥＥ８０２.１１およびＩＥＥＥ８０２.１５.４に加えて、ＬｏＲａおよびＳｉｇＦｏｘなどの他のワイヤレス技術がある。それは、同一場所に配置されたワイヤレスネットワークが周波数スペクトルを共用せざるを得ないことを意味する。言い換えれば、それらは共存しなければならない。その結果、共存問題に対処しなければならず、特に、既存のワイヤレス技術は、共存にうまく対処しない状態で開発されている。
共存は、２つのカテゴリに分類することができ、２つのカテゴリとは、同種共存、すなわち同一の通信プロトコルを使用するワイヤレスネットワークの共存、および、異種共存、すなわち異なる通信プロトコルを使用するワイヤレスネットワークの共存（たとえば、ＩＥＥＥ８０２.１１およびＩＥＥＥ８０２.１５.４の共存）である。同種共存に対処するために、衝突回避付きキャリアセンスマルチプルアクセス（ＣＳＭＡ／ＣＡ）メカニズムがＩＥＥＥ８０２.１１およびＩＥＥＥ８０２.１５.４によって利用される。しかし、異種共存は、うまく対処されない問題である。ワイヤレス技術の中には、異種共存を考慮に入れることなく開発されているものもあり、たとえばＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇは同種共存のみを考慮に入れている。ワイヤレス技術の中には、異種共存を考慮に入れて開発されているものもあるが、共存基準がそれらの独自のデバイスの利益になるように設定されており、たとえばＩＥＥＥ８０２.１１ａｈは、共存評価のためにより高いエネルギ検出閾値を規定しているため、低電力のＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークが深刻に干渉を受けることになり得る。
ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇは、ワイヤレス・スマート・ユーティリティ・ネットワーク（Ｗｉ－ＳＵＮ）向けに設計されたＩＥＥＥ８０２.１５.４規格群の中の規格である。その結果、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇは、Ｗｉ－ＳＵＮとしても知られている。ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇは、同種共存のみを考慮に入れており、異種共存メカニズムを規定していない。
ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈは、ＩＥＥＥ８０２.１１規格群の中の規格であり、Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗとも命名されている。ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈは、サブ－１ＧＨｚ（Ｓ１Ｇ）周波数帯域で機能するように設計されている。ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈは、異種共存メカニズムを規定している。それは、Ｓ１Ｇステーション（ＳＴＡ）が、他のＳ１Ｇシステムとの共存を向上させるために、－７５ｄＢｍ／ＭＨｚの閾値を有するエネルギ検出（ＥＤ）ベースのクリアチャネル評価（ＣＣＡ）を使用することを示している。Ｓ１Ｇ ＳＴＡがそのチャネル上で当該閾値を上回るエネルギを検出すると、干渉を緩和するために、動作中のチャネルを変更して送信を先送りするなどのメカニズムが使用され得る。
ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈに規定された異種共存メカニズムは十分であるだろうか。図１は、Ｓ１Ｇ周波数帯域で動作する同一場所に配置されたＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワークおよびＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークのデータパケット送達率を示す図である。場合によっては、パケットはフレームと称されることもある。明らかに、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークは、ネットワークトラフィックが重い場合に悪化しているが、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワークは、常に１００％に近いパケット送達率を実現している。したがって、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈに規定された異種共存メカニズムは、ネットワークトラフィックが重い場合にはうまく機能せず、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈおよびＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇのためのさらなる異種共存メカニズムが提供されなければならない。
簡単な解決策は、重複しない周波数チャネル上でＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワークおよびＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークを動作させるというものである。しかし、このような重複しない周波数チャネルは、特にＳ１Ｇ周波数帯域においてはスペクトル割り当てが限られていることにより利用できない可能性がある。その結果、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワークおよびＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークは、周波数帯域を共用せざるを得ない、すなわち共存せざるを得ない。
したがって、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワークの性能を劣化させることなくＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークの性能を向上させる目的で、周波数スペクトルを共用する場合に、同一場所に配置されたＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワークとのよりよい共存を実現するための、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークのための異種共存方法を提供することが望ましい。
発明の概要
本発明のいくつかの実施形態は、特にサブ－１ＧＨｚ（Ｓ１Ｇ）周波数帯域においてはスペクトル割り当ては限られているという認識に基づく。したがって、同一場所に配置されたＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワークおよびＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークは、周波数スペクトルを共用せざるを得ず、すなわち、同一場所に配置されたＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワークおよびＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークは、共存しなければならない。
本発明のいくつかの実施形態は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇが異種共存メカニズムを規定しておらず、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈが異種共存のためのエネルギ検出（ＥＤ）ベースのクリアチャネル評価（ＣＣＡ）メカニズムを規定しているが、より高いＥＤ閾値を指定することがＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスに有利であるという認識に基づく。その結果、たとえＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信の受信エネルギレベルが、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスが送信データを復号化するのに十分に高かったとしても、このより高いＥＤ閾値によりＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスがＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスの低電力送信を無視できるという事実により、周波数スペクトルを共用する場合に、同一場所に配置されたＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワークは、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークと深刻に干渉する可能性がある。無視することにより、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスの送信は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスの進行中の送信と衝突する可能性がある。
本発明のいくつかの実施形態は、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈのより高速のＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムによっても、周波数スペクトルを共用する場合に、同一場所に配置されたＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワークがＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークと深刻に干渉する可能性があるという認識に基づく。このより高速のＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムは、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスがランダムバックオフなしに即時チャネルアクセスを有すること、またはよりアグレッシブなチャネルアクセスのためにより短いランダムバックオフ期間を有することを可能にし、これは、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信プロセスを中断させて、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信の失敗を生じさせる可能性がある。したがって、ＩＥＥＥ８０２.１１規格群および他のワイヤレス技術とのよりよい共存を実現するために、ＩＥＥＥ８０２.１５.４規格群に対して共存方法を提供しなければならない。
本発明のいくつかの実施形態は、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ、すなわちＷｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗとのよりよい共存を実現するための、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ、すなわちＷｉ－ＳＵＮのための衝突回避付きハイブリッドキャリアセンスマルチプルアクセス（ＣＳＭＡ／ＣＡ）を提供する。ハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡは、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスが２つのＣＳＭＡ／ＣＡモード、すなわちモード－１ ＣＳＭＡ／ＣＡおよびモード－２ ＣＳＭＡ／ＣＡを切り換えることを可能にする。モード－１ ＣＳＭＡ／ＣＡにおいては、従来のＩＥＥＥ８０２.１５.４ ＣＳＭＡ／ＣＡ手順が実行される。モード－２ ＣＳＭＡ／ＣＡにおいては、即時チャネルアクセス対応ＣＳＭＡ／ＣＡ手順が実行される。ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ干渉が深刻でない場合にモード－１ ＣＳＭＡ／ＣＡが適用され、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ干渉が深刻である場合にモード－２ ＣＳＭＡ／ＣＡが適用される。言い換えれば、モード－２ ＣＳＭＡ／ＣＡは、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスが、よりアグレッシブなＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスに対抗するために即時チャネルアクセスを有する可能性を提供する。
本発明のいくつかの実施形態は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスがＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ干渉の深刻さを判断するための方法を提供する。より具体的には、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスがＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ干渉の深刻さを推定するために、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信によって引き起こされるチャネルアクセス失敗率、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈチャネル占有確率、およびＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信によって引き起こされる衝突確率が提供される。
本発明のいくつかの実施形態は、チャネルがアイドルになると、複数のＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスの即時チャネルアクセスもＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信間に衝突を生じさせ得るという認識に基づく。したがって、近隣の範囲内において、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスのうちの多くても１つが即時チャネルアクセスを実行し、残りのＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスが、即時チャネルアクセス送信との衝突を回避するために、バックオフパラメータを増加させた状態でランダムバックオフを実行するように、最適確率がＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスに提供される。
本発明のいくつかの実施形態は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスが即時チャネルアクセス（ＩＣＡ）を実行するための確率１／Ｎを有するようにＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスが即時チャネルアクセスの最適確率を計算する方法を提供し、Ｎは、近隣内のＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスの総数である。場合によっては、ＩＣＡの確率は、個々のノードまたはＰＡＮＣによって測定される通信混雑の程度αに基づいて決定または変更されてもよい。これは、周辺ノードの入力トラフィックが十分に低いので１／Ｎが小さいときにＩＣＡをより頻繁に実行できる場合に、大きな利点を提供することができる。
本発明のいくつかの実施形態は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスが、近隣のＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスのパケット送信をモニタリングすることによって近隣におけるＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスの数を求める方法を提供する。
本発明のいくつかの実施形態は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスが、即時チャネルアクセス機能を可能にすることによって、またはモード－１ ＣＳＭＡ／ＣＡにおいて使用されるデフォルトパラメータ値とは異なるバックオフパラメータ値を構成することによって、モード－２ ＣＳＭＡ／ＣＡを実行することを可能にする。
本発明のいくつかの実施形態は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４デバイスが、モード－１バックオフにおいて使用されるデフォルトパラメータ値とは異なるバックオフパラメータ値を構成することによって、モード－２バックオフを実行することを可能にする。
本発明のいくつかの実施形態によれば、ワイヤレス・スマート・ユーティリティ・ネットワーク（Ｗｉ－ＳＵＮ）デバイスであって、上記Ｗｉ－ＳＵＮデバイスは、ネットワーク間で周波数スペクトルを共用するＷｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗネットワークとの共存のためにＷｉ－ＳＵＮネットワークに参加し、上記Ｗｉ－ＳＵＮデバイスは、近隣のＷｉ－ＳＵＮデバイスのパケットを受信するための受信機と、コンピュータによって実行可能なプログラムを格納するように構成されたメモリとを含み、上記プログラムは、衝突回避付きハイブリッドキャリアセンスマルチプルアクセス（ＣＳＭＡ／ＣＡ）制御プログラムと、Ｗｉ－ＳＵＮ ＣＳＭＡ／ＣＡ制御プログラムとを含み、上記Ｗｉ－ＳＵＮデバイスはさらに、命令を含む上記ハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡ制御プログラムを実行するように構成されたプロセッサを含み、上記命令は、上記プロセッサにステップを実行させ、上記ステップは、深刻さメトリックのうちの１つまたは組み合わせに基づいてＷｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗ干渉の深刻さを推定するステップと、上記推定された深刻さに応答して、予め定められたＣＳＭＡ／ＣＡモードのうちのＣＳＭＡ／ＣＡモードを選択するステップと、上記選択されたＣＳＭＡ／ＣＡモードに従って即時チャネルアクセスまたはバックオフ手順を実行するための最適確率を計算するステップと、上記ハイブリッドキャリアセンスマルチプルアクセスに基づいてチャネルステータスを検出するステップとを含み、上記チャネルステータスがアイドルでない場合、パケット送信を再試行する許容可能性を判断するために、上記パケット送信を再試行するための最大制限回数が確認され、上記Ｗｉ－ＳＵＮデバイスはさらに、上記許容可能性の判断結果に従ってパケットを送信するための送信機を含む。
さらに、本発明のいくつかの実施形態は、コンピュータによって実行可能なプログラムを格納する非一時的なコンピュータ読取可能記録媒体であって、上記コンピュータによって実行可能なプログラムは、ネットワーク間で周波数スペクトルを共用するＷｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗネットワークおよびＷｉ－ＳＵＮネットワークの共存のために、衝突回避付きハイブリッドキャリアセンスマルチプルアクセス（ＣＳＭＡ／ＣＡ）制御プログラムと、Ｗｉ－ＳＵＮ ＣＳＭＡ／ＣＡ制御プログラムとを含み、上記実行可能なプログラムは、プロセッサにステップを実行させ、上記ステップは、深刻さ推定メトリックに基づいてＷｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗ干渉の深刻さを推定するステップと、上記推定された深刻さに応答して、予め定められたＣＳＭＡ／ＣＡモードのうちのＣＳＭＡ／ＣＡモードを選択するステップと、上記選択されたＣＳＭＡ／ＣＡモードに従って即時チャネルアクセスまたはバックオフ手順を実行するステップと、上記ハイブリッドキャリアセンスマルチプルアクセスに基づいてチャネルステータスを検出するステップとを含み、上記チャネルステータスがアイドルでない場合、パケット送信を再試行する許容可能性を判断するために、上記パケット送信を再試行するための最大制限回数が確認されるという認識に基づく。
なお、本開示は、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワークおよびＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークの共存のための方法／システムを一例として記載しているが、本発明に係る方法／システムは、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワークおよびＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークの規格に限定されるものではない。たとえば、本開示に記載されている方法／システムは、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｗを含むＩＥＥＥ８０２.１５.４規格群またはＣＳＭＡ／ＣＡおよびランダムバックオフ方法を使用する通信システムに適用可能である。
なお、さらに、この方法／システムは、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈおよびＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇによって使用されるサブ－１ＧＨｚ無線帯域に限定されるものではない。本発明に係る方法／システムは、他のタイプの通信システムに適用可能である。たとえば、この方法／システムは、工業、科学、医療の（ＩＳＭ）無線帯域を使用したシステムに適用可能であり、これらのシステムは、共通の／重複した周波数帯域を使用してさまざまな通信プロトコルに基づいて動作し、信号レベルを検出するかまたは搬送波を検知することによって他の通信システムを検出することができるさまざまな通信システムを含む。
ここに開示されている実施形態について、添付の図面を参照してさらに説明する。示されている図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、その代わりに、一般的には、ここに開示されている実施形態の原理を示すことに重点が置かれている。
ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ規格に規定された共存制御メカニズムを使用した、共存するＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワークおよびＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークのサンプルデータパケット受信率を示す図である。 本発明のいくつかの実施形態に係る、同一場所に配置されたＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワークおよび８０２.１５.４ｇネットワークで構成される異種システムの概略図である。 本発明のいくつかの実施形態に係る、図２Ａのネットワークを形成することに参加するＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスの構造の概略である。 ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈのより高いエネルギ検出閾値によりＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスがＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスと干渉するエネルギレベル範囲を示す図である。 ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈおよびＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇのバックオフパラメータ値の比較を示す図である。 本発明の実施形態に係る、従来のＩＥＥＥ８０２.１５.４－２０１１衝突回避付きキャリアセンスマルチプルアクセス（ＣＳＭＡ／ＣＡ）方法を示す図である。 本発明の実施形態に係る、ハイブリッドＩＥＥＥ８０２.１５.４衝突回避付きキャリアセンスマルチプルアクセス（ＣＳＭＡ／ＣＡ）方法を示す図である。 ＩＥＥＥ８０２.１１干渉が存在する状態で従来のＩＥＥＥ８０２.１５.４ ＣＳＭＡ／ＣＡ方法およびハイブリッドＩＥＥＥ８０２.１５.４ ＣＳＭＡ／ＣＡ方法を使用したデータパケット送達率の例を示す図である。 ＩＥＥＥ８０２.１１干渉が存在する状態で従来のＩＥＥＥ８０２.１５.４ ＣＳＭＡ／ＣＡ方法およびハイブリッドＩＥＥＥ８０２.１５.４ ＣＳＭＡ／ＣＡ方法を使用したデータパケット送達率の例を示す図である。 ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信プロセスが所与のＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信と干渉するかもしれないことになる８０２．１１ａｈデータパケット到着期間を示す図である。 ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信プロセスが所与のＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信と干渉するかもしれないことになる８０２．１１ａｈデータパケット到着期間を示す図である。 本発明のいくつかの実施形態に係る、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスがバックオフプロセス中にＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ干渉の深刻さを判断し直すことを可能にするようにＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ向けに設計されたハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムのブロック図である。 参考としてのＩＥＥＥ Ｓｔｄ８０２.１５.４－２０１５から複写されたＣＳＭＡ－ＣＡアルゴリズムのフローチャートを示す図である。
実施形態の説明
以下、図面を参照して本発明のさまざまな実施形態を説明する。なお、図面は一定の縮尺で描かれておらず、図面全体を通して、同様の構造または機能の要素は同様の参照番号によって表されている。なお、また、図面は、本発明の特定の実施形態の説明を容易にすることを意図しているに過ぎない。図面は、本発明の網羅的な説明として意図されているわけではなく、または本発明の範囲を限定するものとして意図されているわけでもない。また、本発明の特定の実施形態に関連して記載される局面は、必ずしもその実施形態に限定されるものではなく、本発明のその他の実施形態でも実施可能である。
ＩＥＥＥ８０２.１１規格群およびＩＥＥＥ８０２.１５.４規格群は、ローカルエリアネットワークのための広く使用されている２つのワイヤレス技術である。ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈおよびＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇは、サブ－１ＧＨｚ（Ｓ１Ｇ）周波数帯域で機能するように設計された２つの規格であるが、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇは、２．４ＧＨｚ周波数帯域でも機能し得る。ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈおよびＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇは、本発明の共存方法を具体化するための例示的な技術として使用される。提供されるこれらの技術は、ＩＥＥＥ８０２.１１規格群およびＩＥＥＥ８０２.１５.４規格群の共存に適用可能である。
ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈは、Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗとも呼ばれる。ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワークは、一般に、アクセスポイント（ＡＰ）およびステーション（ＳＴＡ）で構成される。ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ ＡＰは、８０００個を超えるＳＴＡに関連付けられ得る。ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇは、ワイヤレス・スマート・ユーティリティ・ネットワーク（Ｗｉ－ＳＵＮ）向けに設計されている。したがって、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇは、Ｗｉ－ＳＵＮとしても知られており、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇは、Ｗｉ－ＳＵＮデバイスと称されることもある。数百万ものＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスが既に導入されている。ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークは、一般に、パーソナルエリアネットワークコーディネータ（ＰＡＮＣ）、および、ノードと呼ばれる関連付けられたデバイスで構成される。ＰＡＮＣは、６００００個を超えるノードに関連付けられ得る。ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈもＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇも、スマートユーティリティ、スマートシティおよび他のＩｏＴアプリケーション向けに設計されている。その結果、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワークおよびＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークは、同一場所に配置されて、周波数帯域を共用する、すなわち共存する可能性が高い。したがって、Ｓ１Ｇ周波数帯域におけるＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワークおよびＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークの調和した共存を確実にすることが重要である。
ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇは、異種共存メカニズムを規定していない。ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈは、異種共存メカニズムを規定している。Ｓ１Ｇ ＳＴＡは、他のＳ１Ｇシステムとの共存を向上させるために、－７５ｄＢｍ／ＭＨｚの閾値を有するエネルギ検出（ＥＤ）ベースのクリアチャネル評価（ＣＣＡ）を使用する。Ｓ１Ｇ ＳＴＡがそのチャネル上で当該閾値を上回るエネルギを検出すると、干渉を緩和するために、動作中のチャネルを変更して送信を先送りにするなどのメカニズムが使用され得る。
異種共存メカニズムがＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークとうまく共存するのに十分なほどにＩＥＥＥ８０２.１１ａｈに規定されているか否かについては疑問がある。図１は、Ｓ１Ｇ周波数帯域で動作する、同一場所に配置されたＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワークおよびＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークのデータパケット送達率を示す図である。明らかに、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークは、ネットワークトラフィックが重い場合に悪化しているが、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワークは、常に１００％に近いパケット送達率を実現している。したがって、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ干渉が存在する状態でよりよい性能を実現するために、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇのための異種共存方法が提供されなければならない。
図２Ａは、共存するＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワーク２００およびＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワーク２０５で構成された異種システムの概略を示す図である。ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワーク２００は、ＡＰ２０１と、関連付けられたＳＴＡ２０２とを含み、ＡＰ２０１およびＳＴＡ２０２は、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈワイヤレスリンク２０３を介して通信する。ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワーク２０５は、ＰＡＮＣ２０６と、関連付けられたノード２０７とを含む。ＰＡＮＣおよびノードは、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇワイヤレスリンク２０８を介して通信する。２つのネットワークは、十分に接近して同一場所に配置されているので、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワーク２０５の一部は、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワーク２００の通信範囲内にある。したがって、一方のネットワークは、他方のネットワークと、それらの動作中のチャネルが周波数スペクトルを共用する場合に干渉する可能性がある。
Figure 0007224542000001
本発明の実施形態によれば、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈワイヤレスネットワークによる干渉がＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇワイヤレスネットワークの各ノードによって検出可能であり、即時チャネルアクセスの使用を決定することができるので、本発明は、複数のＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークを含む複数セル構成に適用可能である。
さらに、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワーク全体は、ネットワークトラフィックに関連する情報を収集して、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈワイヤレスネットワークによって引き起こされる干渉の程度を検出するように構成され得る。
本発明のいくつかの実施形態によれば、ワイヤレス・スマート・ユーティリティ・ネットワークデバイス（Ｗｉ－ＳＵＮデバイスまたはＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイス）であって、Ｗｉ－ＳＵＮデバイスは、ネットワーク間で周波数スペクトルを共用するＷｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗ（ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ）ネットワークとの共存のためにＷｉ－ＳＵＮネットワークに参加し、Ｗｉ－ＳＵＮデバイスは、近隣のＷｉ－ＳＵＮデバイスのパケットを受信するための受信機と、コンピュータによって実行可能なプログラムを格納するように構成されたメモリとを含み、このプログラムは、衝突回避付きハイブリッドキャリアセンスマルチプルアクセス（ＣＳＭＡ／ＣＡ）制御プログラムと、Ｗｉ－ＳＵＮバックオフ制御プログラムとを含み、Ｗｉ－ＳＵＮデバイスはさらに、命令を含むコンピュータによって実行可能なプログラムを実行するように構成されたプロセッサを含み、命令は、プロセッサにステップを実行させ、上記ステップは、深刻さ推定方法に基づいてＷｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗ干渉の深刻さを推定するステップと、推定された深刻さに応答して、予め定められたＣＳＭＡ／ＣＡモードのうちのＣＳＭＡ／ＣＡモードを切り換える（選択する）ステップと、選択されたＣＳＭＡ／ＣＡモードに従って即時チャネルアクセスまたはバックオフ手順を実行するステップとを含む。Ｗｉ－ＳＵＮデバイスはさらに、上記ステップの結果に従ってパケットを送信するための送信機を含む。
図２Ｂは、図２Ａのネットワークを形成することに参加するＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスの構造の一例を示す図であり、この例では、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイス２１０は、プロセッサ２１４と、メモリ２１２と、電源２１６と、送信機、受信機およびエネルギ検出器を含む送受信機２１８と、ＲＦアンテナ２２０とを含み得る。さらに、メモリ２１２、プロセッサ２１４および送受信機２１８と接続されたストレージ２１１には制御プログラムが含まれている。ストレージ２１１は、ＣＳＭＡ／ＣＡモード制御（プログラム）２２４と、モード－１ ＣＳＭＡ／ＣＡプログラム２２６およびモード－２ ＣＳＭＡ／ＣＡプログラム２２８と、ＣＳＭＡ／ＣＡモード制御（プログラム）２２４を実行するために送受信機２１８によって使用されるタイマ２２２とを含む。ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈの干渉の深刻さによって、ハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡモード制御プログラム２２４は、従来のＩＥＥＥ８０２.１５.４ ＣＳＭＡ／ＣＡ手順または即時チャネルアクセス対応ＣＳＭＡ／ＣＡ手順のいずれかを呼び出すことができる。
ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈのより高いエネルギ検出（ＥＤ）閾値によって引き起こされる干渉
ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈは、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇのＥＤ閾値よりも高いＥＤ閾値を規定しており、これは、一般に、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇの受信感度（ＲＳ）よりも１０ｄＢ大きい。ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ受信機が、受信感度を上回るＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ信号のエネルギレベルを検出すると、受信機は、送信された信号からデータを復号化することができる。
図３は、エネルギドメインにおけるＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇの受信感度３１０、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇのＥＤ閾値３２０およびＩＥＥＥ８０２.１１ａｈのＥＤ閾値３３０の分布を示す図である。これら３つのパラメータは、エネルギドメインを４つの領域３４０，３５０，３６０および３７０に分割する。領域３４０は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇの受信感度３１０未満のエネルギレベル範囲を表し、領域３５０は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇの受信感度３１０よりも大きいがＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇのＥＤ閾値３２０未満のエネルギレベル範囲を表し、領域３６０は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇのＥＤ閾値３２０よりも大きいがＩＥＥＥ８０２.１１ａｈのＥＤ閾値３３０未満のエネルギレベル範囲を表す。さらに、領域３７０は、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈのＥＤ閾値３３０よりも大きなエネルギレベル範囲を表す。
ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈのＥＤ閾値が高くなると、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信がＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信と衝突する可能性がある。ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇパケット送信の検出されたエネルギレベルが領域３８０内であれば、パケットは、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスによって読取可能であるが、検出されたエネルギレベルがＩＥＥＥ８０２.１１ａｈのＥＤ閾値３３０よりも低いので、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスは、検出されたパケット送信を無視する。言い換えれば、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスは、チャネルをアイドルとみなす。この場合、それが分散インターフレームスペース（ＤＩＦＳ）期間を超える期間にわたってチャネルをアイドルとして検知するか、またはそのバックオフカウンタがゼロに到達すると、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスは、進行中のＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇパケット送信と衝突する送信を開始させる。
ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈのより高速のＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムによって引き起こされる干渉
図４は、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈおよびＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇのＣＳＭＡ／ＣＡパラメータ値の比較を示す図である。ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈのパラメータは、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇの対応するパラメータよりもはるかに小さい。たとえば、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇバックオフ期間は、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈタイムスロットよりもはるかに長い。したがって、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈバックオフプロセスは、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇバックオフプロセスよりもはるかに高速であり、これにより、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスのチャネルアクセス機会がはるかに多くなる。たとえば、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、チャネルがアイドルであることを検知すると、受信モードから送信モードへの切り換え、すなわちＲＸからＴＸまでのターンアラウンドを実行し、これは１０００μｓかかる。このターンアラウンド期間中に、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスは、その送信を開始させることができる。その結果、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信と衝突する可能性がある。したがって、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈは、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信と干渉する。データ衝突も確認応答衝突も、より高速のＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ ＣＳＭＡ／ＣＡ方法によって引き起こされ得る。
ＩＥＥＥ８０２.１１とのよりよい共存を実現するための、ＩＥＥＥ８０２.１５.４のためのハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡ
ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスおよびＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスは、互いに通信できない。したがって、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、干渉緩和のためにＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスと連携できない。しかし、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスからの深刻な干渉を検出すると、より多くのチャネルアクセス機会を取得するようにそれらの挙動を変更することができる。ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、それらのチャネルアクセス機会を増やすためにＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスの弱点を調べることができる。たとえば、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスは、ビジーなチャネルが検出された後にランダムバックオフプロセスを実行しなければならない。たとえば、第１のバックオフでは、バックオフ時間は７８０μｓであり得て、第２のバックオフでは、バックオフ時間は１６１２μｓであり得る。ランダムバックオフプロセスを開始する前に、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスは、ＤＩＦＳ期間、すなわち即時チャネルアクセスのための最小アイドル時間の間、待機しなければならず、この期間は、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈでは２６４μｓである。この２６４μｓ待機時間とランダムバックオフ時間との合計は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスが即時チャネルアクセスを実行する場合にＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスより前に送信を開始する機会をＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスに提供し得る。しかし、同一の近隣内の複数のＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスによる即時チャネルアクセスも、衝突を引き起こす可能性がある。したがって、インテリジェントな即時チャネルアクセス方法をＩＥＥＥ８０２.１５.４規格群に提供する必要がある。
ＣＳＭＡ／ＣＡは、同種共存のためにＩＥＥＥ８０２.１１規格群およびＩＥＥＥ８０２.１５.４規格群によって使用されるメカニズムである。図５は、従来のＩＥＥＥ８０２.１５.４ ＣＳＭＡ／ＣＡ手順５００を示す図であり、この従来のＩＥＥＥ８０２.１５.４ ＣＳＭＡ／ＣＡ手順５００は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇにも当てはまる。非スロット化ネットワークでは、従来のＩＥＥＥ８０２.１５.４ ＣＳＭＡ／ＣＡは、バックオフの数（ＮＢ）を０にし、バックオフ指数（ＢＥ）をｍａｃＭｉｎＢＥにする（５１０）。次いで、ＣＳＭＡ／ＣＡは、ランダムな数のバックオフ期間、遅延し（５４０）、このランダムな数は、間隔［０，２ＢＥ－１］内で均一に導き出され、これは、遅延ウィンドウ（ＤＷ）と呼ばれ、ＢＥは、ｍａｃＭｉｎＢＥから開始してｍａｃＭａｘＢＥまで増加する。ランダム遅延が完了すると、ＣＣＡ動作が実行される（５５０）。チャネルがアイドルである場合（５５５）、バックオフは成功し（５８５）、ＩＥＥＥ８０２.１５.４デバイスは送信に進む。チャネルがアイドルでない場合、ＮＢおよびＢＥは更新される（５９０）。最大回数のバックオフが実行された場合（５６５）、バックオフは失敗する（５７０）。そうでなければ、バックオフ手順は継続する（遅延に進む（５４０））。スロット化ネットワークでは、ＣＳＭＡ／ＣＡは、ＮＢを０にし、コンテンションウィンドウ（ＣＷ）をＣＷ０にし（５１２）、ＣＷ０は、国の規制によって１または２に等しい。ＣＳＭＡ／ＣＡは、バッテリ寿命延長が真であるか否かによって、ＢＥをｍａｃＭｉｎＢＥにし（５２５）、またはｍｉｎ｛２，ｍａｃＭｉｎＢＥ｝にする（５２０）。次いで、ＣＳＭＡ／ＣＡは、バックオフ期間境界を設置して（５３０）、ランダムな数のバックオフ期間、遅延する（５４０）。ランダム遅延（５４０）が完了すると、ＣＳＭＡ／ＣＡは、バックオフ期間境界においてＣＣＡを実行する（５４５）。チャネルがアイドルステータスである場合（５５５）、ステップ５７５においてＣＷを１だけ減少させる。ステップ５８０においてＣＷが０に等しい場合、動作はバックオフ成功（５８５）に進む。そうでなければ、別のＣＣＡ動作が実行される（５４５）。チャネルがアイドルステータスでない場合、ステップ５６０においてＮＢ、ＣＷおよびＢＥは更新される。ステップ５６５において最大回数のバックオフが実行された場合、動作は、ステップ５７０におけるバックオフ失敗ステータスに進む。そうでなければ、バックオフ手順は継続する（ステップ５４０に進む）。
ｍａｃＭｉｎＢＥおよび／またはｍａｃＭａｘＢＥが大きくなると遅延ウィンドウ（ＤＷ）が増加することが分かる。
また、スロット化ネットワークでも非スロット化ネットワークでも、従来のＩＥＥＥ８０２.１５.４ ＣＳＭＡ／ＣＡは、どんなに長くチャネルがアイドルであったとしても、最初にランダム遅延を実行する。このＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムを使用すると、ＩＥＥＥ８０２.１５.４は、即時チャネルアクセスを許容するという、よりアグレッシブなＩＥＥＥ８０２.１１に対抗するには不利な点を有する。したがって、従来のＩＥＥＥ８０２.１５.４ ＣＳＭＡ／ＣＡは、異種共存、特によりアグレッシブなＩＥＥＥ８０２.１１ネットワークとの共存には適していない。
本発明のいくつかの実施形態は、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈを含むＩＥＥＥ８０２.１１規格群とのよりよい共存を実現するための、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇを含むＩＥＥＥ８０２.１５.４規格群のためのハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡを提供する。ハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡは、ＩＥＥＥ８０２.１１干渉が深刻である場合にＩＥＥＥ８０２.１５.４デバイスが即時チャネルアクセス機能を有することを可能にする。複数のＩＥＥＥ８０２.１５.４デバイスによる即時チャネルアクセスの衝突の可能性を考慮に入れて、ハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡは、近隣内のＩＥＥＥ８０２.１５.４デバイスのうちの多くても１つが即時チャネルアクセスを実行し、同一近隣内の残りのＩＥＥＥ８０２.１５.４デバイスが、即時チャネルアクセスの送信との衝突を回避するために、バックオフパラメータを増加させた状態でバックオフを実行することを可能にすることを目指している。ＩＥＥＥ８０２.１５.４のためのハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡと従来のＣＳＭＡ／ＣＡとの間の別の重要な違いは、コンテンションウィンドウ（ＣＷ）構成である。図５に示される従来のＣＳＭＡ／ＣＡでは、ＣＷは、ＣＷ０に設定され（５１２）、ＣＷ０は、１または２であり得る。ＣＷ０＝２であれば、ＩＥＥＥ８０２.１５.４デバイスは、２つの連続するＣＣＡ動作にわたってチャネルがアイドルである場合にのみ、パケットを送信することができる。図４に示されるように、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈのＣＣＡ時間は、せいぜい４０μｓである。しかし、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇのＣＣＡ時間は、１２８μｓであり、４０μｓよりもはるかに長い。したがって、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈに対抗するために、ハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡは、図６の６２５に示されるようにＣＣＡ動作を１つだけ必要とする。
たとえば、図２Ｂに見られるように、ワイヤレス・スマート・ユーティリティ・ネットワーク（Ｗｉ－ＳＵＮ）デバイス（ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイス）であって、Ｗｉ－ＳＵＮデバイスは、ネットワーク間で周波数スペクトルを共用するＷｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗネットワークとの共存のためにＷｉ－ＳＵＮネットワークに参加し、Ｗｉ－ＳＵＮデバイスは、パケット送信のエネルギレベルを検出するためのエネルギ検出器２１８と、近隣のＷｉ－ＳＵＮデバイスのパケットを受信するための受信機２１８と、衝突回避付きハイブリッドキャリアセンスマルチプルアクセス（ＣＳＭＡ／ＣＡ）制御プログラム２２４を含むコンピュータによって実行可能なプログラム２１１を格納するように構成されたメモリ２１２と、タイマ２２２およびＷｉ－ＳＵＮバックオフ制御プログラム（図示せず）と、命令を含むハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡ制御プログラム２２４を実行するように構成されたプロセッサ２１４とを含み得る。これらの命令は、プロセッサ２１４にステップ（手順）を実行させることができ、これらのステップは、深刻さ推定方法に基づいてＷｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗ干渉の深刻さを推定するステップと、推定された深刻さに応答して、予め定められたＣＳＭＡ／ＣＡモードのうちのＣＳＭＡ／ＣＡモードを切り換える（選択する）ステップと、選択されたＣＳＭＡ／ＣＡモードに従って即時チャネルアクセスまたはバックオフ手順を実行するステップとを含み、Ｗｉ－ＳＵＮデバイスはさらに、パケットを送信するための送信機２１８を含み得る。
図６は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４のためのハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡ（動作プログラム／手順）を示す図である。ランダムな数のバックオフ期間、遅延する（図５におけるステップ５４０）代わりに、ハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡプログラムは、まず、ステップ６０５において、ＩＥＥＥ８０２.１１干渉が深刻（深刻な状態）であるか否かを判断する。８０２.１１ａｈ干渉が深刻でない（深刻でない状態）場合、モード－１ ＣＳＭＡ／ＣＡ２２６、すなわち従来のＩＥＥＥ８０２.１５.４ ＣＳＭＡ／ＣＡが手順５００において実行される。ＩＥＥＥ８０２.１１干渉が深刻である場合、モード－２ ＣＳＭＡ／ＣＡ２２８が手順６００において実行される。モード－２ ＣＳＭＡ／ＣＡ２２８は、まず、ステップ６１０において、即時チャネルアクセスのための最適確率を計算する。ステップ６１５において、この最適確率に基づいて、モード－２ ＣＳＭＡ／ＣＡ２２８は、即時チャネルアクセスが実行されるか否かを判断する。即時チャネルアクセスが実行されない場合、ステップ６２０において、モード－２ ＣＳＭＡ／ＣＡ２２８は、１つまたは複数のベースバックオフパラメータｍａｃＭｉｎＢＥ、ｍａｃＭａｘＢＥ、ＢａｃｋｏｆｆＰｅｒｉｏｄおよびｍａｃＭｉｎＢＥを更新する。次いで、モード－２ ＣＳＭＡ／ＣＡ２２８は、更新されたバックオフパラメータを使用して、手順５００においてモード－１ ＣＳＭＡ／ＣＡ２２６を実行する。ｙｅｓである場合、モード－２ ＣＳＭＡ／ＣＡ２２８は、ＮＢを１にし、ＣＷを１にし、ＢＥをｍａｃＭｉｎＢＥにする（６２５）。非スロット化ネットワークでは、ステップ６４０において、モード－２ ＣＳＭＡ／ＣＡ２２８は、ＣＣＡ動作をすぐに実行する。スロット化ネットワークでは、モード－２ ＣＳＭＡ／ＣＡ２２８は、手順６３５においてバックオフ期間境界を設置し、次いで、手順６４０においてバックオフ期間の境界でＣＣＡを実行する。ＣＣＡがアイドルチャネルステータスを返す場合（６４５）、手順６５０において、即時チャネルアクセスが実行される。すなわち、８０２．１５．４は、送信を開始する。ステップ６４５においてＣＣＡがビジーチャネルステータスを返す場合、ステップ６５５において、モード－２ ＣＳＭＡ／ＣＡ２２８は、最大回数のバックオフが実行されたか否かを確認する。ｙｅｓである場合、ステップ６６０に示されるようにバックオフは失敗する。ｎｏである場合、ステップ６６５において、モード－２ ＣＳＭＡ／ＣＡ２２８は、ランダムな数のバックオフ期間、遅延する。ランダムバックオフが完了すると、モード－２ ＣＳＭＡ／ＣＡ２２８は、ＮＢおよびＢＥを更新し（６７０）、再びＣＣＡを実行する（６４０）。
モード－２ ＣＳＭＡ／ＣＡにおけるバックオフパラメータの更新（６２０）では、即時チャネルアクセスを実行しているデバイスの送信との衝突を回避するためにこれらのパラメータの値を増加させることが望ましい。
図７Ａは、従来のＩＥＥＥ８０２.１５.４ ＣＳＭＡ／ＣＡ方法を使用したＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワークおよびＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークのためのデータパケット送達率を示す図である。ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈは１００％に近いパケット送達率を実現しているが、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇは約８９％のパケット送達率しか得ていないことが分かる。図７（Ｂ）は、ハイブリッドＩＥＥＥ８０２.１５.４ ＣＳＭＡ／ＣＡ方法を使用したＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワークおよびＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークのためのデータパケット送達率を示す図である。ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈは依然として１００％に近いパケット送達率を実現しており、この場合、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇは約９３％のパケット送達率を得ていることが分かる。したがって、ハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡは、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈネットワーク性能を劣化させることなく、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇのパケット送達率を４％だけ向上させている。
モード－２ ＣＳＭＡ／ＣＡにおける即時チャネルアクセスのための最適確率の計算
Figure 0007224542000002
即時チャネルアクセス（ＩＣＡ）のための最適確率は１／Ｎｇであるが、場合によっては、ＩＣＡの確率は、個々のノードまたはＰＡＮＣによって測定される通信混雑の程度αに基づいて決定または変更されてもよい。これは、周辺ノードの入力トラフィックが十分に低いので１／Ｎｇが小さいときにＩＣＡをより頻繁に実行できる場合に、大きな利点を提供することができる。
モード－２ ＣＳＭＡ／ＣＡにおけるＩＥＥＥ８０２.１１干渉の深刻さを推定する方法
ハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡの鍵は、ＣＳＭＡ／ＣＡモードを切り換えるために使用されるＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ干渉深刻さを判断すること（６０５）である。ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスがＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ干渉深刻さを推定するために以下の４つの方法が提供される。これら４つの方法は、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ干渉深刻さを推定するために４つのメトリック、すなわち、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈエネルギ検出率、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈによって引き起こされるチャネルアクセス失敗率、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈによるチャネル占有確率、およびＩＥＥＥ８０２.１１ａｈによって引き起こされる衝突確率を規定する。
方法－１：ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈエネルギ検出（ＥＤ）率
エネルギ検出メカニズムを使用して、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇのＥＤ閾値以上の信号エネルギを検出することができる。ＥＤｔｏｔａｌは、期間Ｔ内にＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスがＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇのＥＤ閾値以上のエネルギレベルを検出した合計回数であるとする。さらに、キャリアセンシングメカニズムを使用して、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、検出された信号がＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ信号であるか否かを判断することができる。そうでなければ、検出された信号は、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ信号である。ＥＤａｈは、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ信号が検出された回数であるとする。そうすると、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈエネルギ検出率Ｒｅｄ ｈは、以下のように規定することができる。
Figure 0007224542000003
方法－２：ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈによって引き起こされるチャネルアクセス失敗率
Ｎｃａｆは、合計Ｎｔｘ回の送信試行についてＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスによて観察されるチャネルアクセス失敗の総数であるとする。Ｎｃａｆは、Ｎｃａｆ＝Ｎｈ ｃａｆ＋Ｎｇ ｃａｆに分解することができ、式中、Ｎｈ ｃａｆは、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈによって引き起こされるチャネルアクセス失敗の数であり、Ｎｇ ｃａｆは、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇによって引き起こされるチャネルアクセス失敗の数である。ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、キャリアセンスメカニズムを使用することによってＮｇ ｃａｆを計算することができる。パケットヘッダセンシングを保証するために、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、キャリアセンスを早期に開始し得て、たとえばバックオフカウンタがゼロに到達する前にチャネルセンスを開始し得る。したがって、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈによって引き起こされるチャネルアクセス失敗率Ｒｈ ｃａｆは、以下のように計算することができる。
Figure 0007224542000004
方法－３：ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈチャネル占有確率
ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、期間Ｔにわたってチャネルを連続的に検知することによってチャネルビジー時間Ｔｂを推定することができる。その送信時間および受信時間は、ビジータイムであると考えられる。そのターンアラウンド時間は、アイドル時間であると考えられる。また、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、キャリアセンスを介してＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信によって消費されるビジー時間Ｔｇ ｂを判断することができる。したがって、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈチャネル占有確率Ｐｈ ｔｘは、以下のように推定することができる。
Figure 0007224542000005
方法－４：ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈによって引き起こされる衝突確率
ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈまたはＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇによって引き起こされる衝突を区別できない。したがって、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信と衝突するＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信の確率は、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ干渉深刻さを推定するためのメトリックとして使用される。ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信とＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信とは、それらの送信期間が重複する場合にのみ衝突し得る。
ＩＥＥＥ８０２規格では、データ送信は、その送信プロセスが完了する場合にのみ成功する。したがって、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信プロセスに対するＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信プロセスの干渉の影響を考慮に入れる。Ｓ１Ｇ周波数帯域において、日本の規格ＡＲＩＢ ＳＴＤ Ｔ１０８は、最大１０％のデューティサイクルを可能にする。したがって、不飽和トラフィック負荷仮定が当てはまる。考えられる期間内にＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデータが到着する場合にのみ、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信プロセスは、所与のＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信と干渉し得る。この期間の長さは、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈによって引き起こされる衝突確率を推定するために使用される。
ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈチャネルアクセスは、１）即時アクセス（データが到着し、チャネルがアイドルであり、アイドルチャネルがＤＩＦＳ期間を越えて継続する場合に、バックオフなしにデータが送信される）と、２）遅延アクセス（データが到着し、チャネルがビジーである場合に、バックオフプロセスが呼び出されてデータ送信が先送りされる）とに分類することができる。ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスは、検出されたエネルギレベルがＩＥＥＥ８０２.１１ａｈのＥＤ閾値を下回る場合にＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信を無視し、検出されたエネルギレベルがＩＥＥＥ８０２.１１ａｈのＥＤ閾値を上回る場合にＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信を検出する。したがって、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ干渉シナリオは、以下の４つの場合に分類することができる。
・ケース－１：ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈは、即時チャネルアクセスを実行し、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信を無視する
・ケース－２：ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈは、遅延チャネルアクセスを実行し、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信を無視する
・ケース－３：ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈは、即時チャネルアクセスを実行し、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信を検出する
・ケース－４：ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈは、遅延チャネルアクセスを実行し、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信を検出する
Ｔｇｄ、Ｔｇａ、ＴｈｄおよびＴｈａが、それぞれ、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデータ送信時間、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ ＡＣＫ送信時間、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデータ送信時間およびＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ ＡＣＫ送信時間であるとする。
ケース－１について、図８（Ａ）は、所与のＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信８００と干渉し得る考えられるＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデータ到着期間の長さ８１０を示す。この期間の長さは、Ｔｉｇ ｉｍ＝Ｔ２－Ｔ１＝Ｔｈｄ＋ＳＩＦＳ＋Ｔｈａ＋Ｔｇｄによって表され、式中、Ｔ１は、所与のＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信８００と干渉するＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信プロセス８２０をもたらし得る最も早いデータ到着時刻であり、Ｔ２は、所与のＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信８００と干渉するＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信プロセス８３０を生成することができる最も遅いデータ到着時刻であり、ＳＩＦＳは、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈのショートインターフレームスペースを表す。ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスがＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信８００を無視するので、最も遅く干渉するＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信プロセス８３０が生じ得ることは明らかである。最も早く干渉するＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信プロセス８２０がＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスによって検出されることなく生じることは可能だろうか。答えは、イエスである。ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇのＲＸからＴＸまでのターンアラウンド時間は、１０００μｓである。ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈのＳＩＦＳは、１６０μｓである。ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデータ送信およびＡＣＫ送信には８４０μｓが残されている。１ＭＨｚチャネルでさえ、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈのＰＨＹレートは、３００ｋｂｐｓ～１６Ｍｂｐｓである。３ｍｂｐｓのＰＨＹレートを使用して、１００バイトパケットは、２６７μｓしかかからない。残りの５７３μｓは、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈのＡＣＫを送信するのに十分に長い。
ケース－２について、図８（Ｂ）は、所与のＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信８００と干渉し得る考えられるＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデータ到着期間の長さ８１０を示す。この場合、最も早く干渉するＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信プロセス８２０は、ゼロよりも大きなバックオフ期間長さでランダムバックオフを実行する。最も遅く干渉するＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信プロセス８３０は、ゼロランダムバックオフ期間長さを選択するように生じる。考えられるＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデータ到着期間の長さ８１０は、Ｔｉｇ ｄｆ＝Ｔ２－Ｔ１＝ｍａｘ｛Ｔｈｄ，Ｔｇｄ｝＋Ｔｈ ｂｏ＋Ｔｈｄ＋ＳＩＦＳ＋Ｔｈａ＋Ｔｇｄによって表され、式中、ｍａｘ｛Ｔｈｄ，Ｔｇｄ｝は、ビジーチャネルがＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信または別のＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信のいずれかによって引き起こされ得ることを示し、Ｔｈ ｂｏは、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信デバイスのランダムバックオフ期間の長さである。Ｔｈ ｂｏは、下界０および上界ＣＷ＊５２μｓを有する確率変数であり、ＣＷｍｉｎ≦ＣＷ≦ＣＷｍａｘである。
ケース－１とケース－２とを組み合わせて、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスがＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデータ送信を無視する場合、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデータ送信８００と干渉し得る考えられるＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデータ到着期間は、以下のように推定することができる。
Figure 0007224542000006
式中、Ｐｉは、チャネルアイドル確率であり、後述の方法を使用して推定することができる。
ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスが、平均到着率λを有するポアソンデータ到着分布を有し、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信デバイスが、Ｎｈ個の近隣のＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスを有するとする。期間Ｔにおいて、１つの近隣のＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスがデータ到着を持たない確率は、
ｅ－λＴであり、全ての近隣のＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスがデータ到着を持たない確率は、ｅ－ＮｈλＴである。したがって、少なくとも１つの近隣のＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスがデータ到着を有する確率は、１－ｅ－ＮｈλＴである。したがって、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信が所与のＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデータ送信と衝突する確率は、以下によって表される。
Figure 0007224542000007
ケース－３は、ケース－１と同様であるが、この場合、最も遅く干渉するＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信プロセス８３０は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信の終了時に開始することができない。なぜなら、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信８００中は、チャネルがビジーであると考えられるからである。したがって、最も遅く干渉するＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信プロセス８３０は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信の開始時にのみ開始することができる。その結果、考えられる干渉するＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデータ到着期間の長さ８１０は、Ｔｄｔ ｉｍ＝Ｔｈｄ＋ＳＩＦＳ＋Ｔｈａである。
同様に、ケース－４では、考えられる干渉するＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデータ到着期間の長さ８１０は、Ｔｄｔ ｄｆ＝ｍａｘ｛Ｔｈｄ，Ｔｇｄ｝＋Ｔｈ ｂｏ＋Ｔｈｄ＋ＳＩＦＳ＋Ｔｈａによって表される。
ケース－３とケース－４とを組み合わせて、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスがＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデータ送信を検出する場合、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデータ送信と干渉し得る考えられるＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデータ到着期間は、以下のように推定することができる。
Figure 0007224542000008
ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信が所与のＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデータ送信と衝突する確率は、以下によって表される。
Figure 0007224542000009
なお、Ｔｄｔ ｉｔｄ＜Ｔｉｇ ｉｔｄであるのでＰｄｔ ｃｄ＜Ｐｉｇ ｃｄであり、これは理にかなっている。なぜなら、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈは、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信を検出すると、干渉を回避するためのアクションをとるからである。
ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデータ送信と干渉することに加えて、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ ＡＣＫ送信とも干渉し得る。ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ ＡＣＫ送信待機時間ＡＩＦＳは、１０００μｓであり、２６４μｓというＩＥＥＥ８０２.１１ａｈのＤＩＦＳ時間よりもはるかに長い。したがって、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスは、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデータとＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ ＡＣＫとの間に送信プロセスを開始することができる。ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信プロセスは、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ ＡＣＫ送信と干渉し得る。
ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデータ送信が成功した場合にのみＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ ＡＣＫが送信されることを考慮して、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ ＡＣＫ送信の確率は、１－Ｐｇ ｃであり、式中、Ｐｇ ｃは、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信およびＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信によって引き起こされるＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ衝突確率である。ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、送信試行の回数および受信されるＡＣＫの数を使用してＰｇ ｃを計算することができる。
ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信がＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ ＡＣＫ送信と衝突する確率は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデータ送信の場合と同様に計算することができる。しかし、この場合、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデータ送信によってビジーチャネルが引き起こされる。ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスがＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ ＡＣＫ送信を無視する場合、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信がＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ ＡＣＫ送信と衝突する確率は、以下によって表される。
Figure 0007224542000010
式中、Ｔｉｇ ｉｔａ＝Ｔｈｄ＋ＳＩＦＳ＋Ｔｈａ＋Ｔｇａ＋（１－Ｐｉ）（Ｔｇｄ＋Ｔｈ ｂｏ）である。
ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスがＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ ＡＣＫ送信を検出する場合、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信がＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ ＡＣＫ送信と衝突する確率は、以下によって表される。
Figure 0007224542000011
式中、Ｔｄｔ ｉｔａ＝Ｔｈｄ＋ＳＩＦＳ＋Ｔｈａ＋（１－Ｐｉ）（Ｔｇｄ＋Ｔｈ ｂｏ）である。
Ｔｄｔ ｉｔａ＜Ｔｉｇ ｉｔａであるのでＰｄｔ ｃａ＜Ｐｉｇ ｃａであることも分かる。
最後に、全てのケースを組み合わせて、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ送信プロセスが所与のＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信プロセスと衝突する確率Ｐｈ ｃｇは、以下によって表される。
Figure 0007224542000012
Ｐｈ ｔｘ推定手順を使用して、以下のようにＰｉを推定することができる。
Figure 0007224542000013
また、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスが平均到着率βを有するポアソンデータ到着分布を有する場合、Ｐｉは、以下によっても表すことができる。
Figure 0007224542000014
式中、αｇおよびαｈは、それぞれ、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ再送信の平均回数およびＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ再送信の平均回数である。
均一なデータ到着などの他の８０２.１１ａｈトラフィックパターンでは、衝突確率Ｐｃｇ ｈを同様に推定することができる。
第２の実施形態
さらに、本発明の別の実施形態によれば、上記の衝突回避付きハイブリッドキャリアセンスマルチプルアクセス（ハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡ）方法は、現世代スマートメータから次世代スマートメータへの遷移期間の間に次世代スマートメータに適用可能であるが、現世代および次世代のスマートメータシステムは、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇに基づいて動作し、Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗ（ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ）、ＬｏＲａおよびＳｉｇＦｏｘなどの他のワイヤレスシステムと共存する。言い換えれば、ハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡ方法は、異種ワイヤレスネットワークシステム間の相互干渉を解決する解決策を提供する。
図９は、本発明のいくつかの実施形態に係る、（ハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムによって動かされる）ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ向けに設計されたハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡシステムに基づく動作を示すブロック図の一例を示す。
即時チャネルアクセス機能に加えて、第２の実施形態におけるハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、本発明のいくつかの実施形態に従ってＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスがバックオフプロセス中にＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ干渉の深刻さを判断し直すことを可能にする。
このブロック図は、ハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡメカニズムの動作を実行するＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスによって実行される動作のフローチャートを示している。ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスが上位層からの送信要求（または、トリガ）に応答してパケット（または、フレーム）を送信しようとしているとき、ステップＳ１において、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、ハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡの開始に進む。ステップＳ２において、パケットの送り出し／送信の初期化が実行される。この場合、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、ハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムの初期パラメータを設定する。場合によっては、パケットの各々は、連番に基づいて識別されてもよく、パケットは、この連番に従って処理（対処）される。
初期化後、動作はステップＳ３ａに進んで、同一または共用の周波数帯域において動作するＩＥＥＥ８０２.１１ａｈシステムからの干渉の深刻さを検出する。なお、さらに、本発明に係るハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡ方法は、ＳｉｇＦｏｘ（フレンチグローバルネットワーク演算子ｆ）、ＬｏＲａ（長距離：非セルラー式長距離省電力ワイヤレス技術）またはＬＰＷＡ（長距離ワイドエリアネットワーク）のような他の異種ワイヤレスシステムに適用可能である。ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスがＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスからの干渉を検出し、検出された干渉レベルが予め定められた干渉閾値よりも高い場合、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、動作をステップＳ３ｂに進める。一方、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスが近隣に存在しないとハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムが判断した場合、または、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイス以外のデバイスが近隣に存在しないとハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムが判断した場合、動作はステップＳ４ａに進んで、標準的なＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムを実行する。たとえば、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスからの干渉が検出されないか、または検出された干渉レベルが予め定められた閾値（レベル）よりも低い場合、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、ステップＳ４ａとして標準的な８０２．１５．４ｇ ＣＳＭＡ／ＣＡを選択し、ステップＳ４ａのアルゴリズム（または、動作）は、図１０に示されており、図１０は、ステップＳ４ａの参考のためにＩＥＥＥ Ｓｔｄ８０２.１５.４－２０１５における図６－５のＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムから複写された標準的なＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムのフローチャートを示す。
ステップＳ３ｂは、最適な即時チャネルアクセス確率を計算する。この場合、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、チャネルアクセスを最適化するために近隣における他のＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスの数を計算／カウントする。モード－２ ＣＳＭＡ／ＣＡにおける即時チャネルアクセスのための最適確率の計算のセクションに上記したように、即時チャネルアクセスによるＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信間の衝突を回避するために、１つのＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスのみが即時チャネルアクセスを実行し、残りのＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスがランダムバックオフを実行するように最適な方策が実行され、すなわちＥ［Ｘ］＝１であり、これは最適確率ｐｏ＝１／Ｎｇを提供する。
ハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスがＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスからの深刻な干渉を検出した場合に即時チャネルアクセスを実行することを可能にするが、即時チャネルアクセスは、近隣における全てのＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスが同時にチャネルにアクセスしようとすると衝突を引き起こす可能性がある。このような衝突を回避するために、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスからの深刻な干渉を検出すると（Ｓ３ａ＝ｙｅｓ）、ハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、最適な即時チャネルアクセス確率ｐｏを計算する。この最適確率に基づいて、ハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、ステップＳ３ｃにおいて即時チャネルアクセスが実行されるか否かを判断する。そうするために、ハイブリッドＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、間隔［０，１］からランダムな値を選択する。選択されたランダムな値がｐｏ未満である場合（Ｓ３ｃ＝ｙｅｓ）、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、即時チャネルアクセスを実行する。そうでなければ（Ｓ３ｃ＝ｎｏ）、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、即時チャネルアクセスを実行せず、したがって、ステップＳ４ａに進む。この確率に基づいて、近傍におけるＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスのうちの１つだけが即時チャネルアクセスを実行すべきである。残りのＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、ステップＳ４ａに進む。即時チャネルアクセスを実行することを決めたＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、即時チャネルアクセスに関するパラメータ（即時チャネルアクセスパラメータ）を構成する。
特に、ステップＳ３ｃは、Ｓ３ｂにおいて計算された最適確率に基づいて、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスが即時チャネルアクセスを開始すべきか否かを判断する。ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスが即時チャネルアクセスを実行しないと決めた場合（Ｓ３ｃ＝Ｎｏ）、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、ステップＳ４ａに進み、そうでなければ、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、ステップＳ３ｄに進む。上記の場合、Ｓ３ｂおよびＳ３ｃの機能は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ内部衝突回避を考慮に入れることによってＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇ送信確率を最大化する。ステップＳ３ｄにおいて、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、即時チャネルアクセスパラメータを設定して、即時チャネルアクセスプロセスを開始する。
ステップＳ３ｅは、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇチャネルアクセスモード、すなわちビーコン対応またはビーコン非対応を確認する。
Ｓ３ｅ／Ｓ３ｇ／Ｓ３ｈ／Ｓ３ｉのステップは、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ８０２.１５.４－２０１５における図６－５に示された標準的な動作を実行する。ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムがステップ「成功」に進む場合、ＩＥＥＥ８０２.１５.４デバイスは、送信を開始することを可能にされる。そうでなくてＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムが「失敗」で終了する場合、ＩＥＥＥ８０２.１５.４送信試行は、チャネルアクセス失敗で終了する。
ＩＥＥＥ８０２.１５.４－２０１５における図６－５に関する説明の一部には、動作が以下のように記載されている。
「図６－５は、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムのステップを示す。アルゴリズムが「成功」で終了する場合、ＭＡＣは、フレームの送信を開始することを可能にされる。そうでなければ、アルゴリズムは、チャネルアクセス失敗で終了する。
ＢＬＥフィールドが０に設定されたスロット化ＣＳＭＡ／ＣＡシステムでは、ＭＡＣサブレイヤは、ランダムバックオフ後に残りのＣＳＭＡ－ＣＡ動作を引き受けることができ、ＣＡＰの終了前にトランザクション全体を送信することができることを確実にする。バックオフ期間の数がＣＡＰにおけるバックオフ期間の残数よりも多い場合、ＭＡＣサブレイヤは、ＣＡＰの終了時にバックオフカウントダウンを一時停止して、次のスーパーフレームにおけるＣＡＰの開始時にそれを再開する。バックオフ期間の数がＣＡＰにおけるバックオフ期間の残数以下である場合、ＭＡＣサブレイヤは、そのバックオフ遅延を適用し、次いでそれが続行し得るか否かを評価する。残りのＣＳＭＡ－ＣＡアルゴリズムステップ、すなわち「ＩＥＥＥ Ｓｔｄ８０２.１５.４のアプリケーション」［Ｂ３］に記載されているような日本の９２０ＭＨｚ帯域などのリッスンビフォアトーク（ＬＢＴ）を必要とする調節ドメインのための少なくともＰＨＹ ＣＣＡ期間の２つのＣＣＡ分析または単一の連続的なＣＣＡ分析、フレーム送信およびいかなる確認応答もＣＡＰの終了前に完了することができる場合に、ＭＡＣサブレイヤは続行する。ＭＡＣサブレイヤは、続行できる場合には、現在のスーパーフレームにおいてＰＨＹがＣＣＡを実行することを要求する。ＭＡＣサブレイヤは、続行できない場合には、次のスーパーフレームにおけるＣＡＰの開始まで待機して、それが再び続行できるか否かを評価する前にさらなるランダムバックオフ遅延を適用する。
ＢＬＥフィールドが１に設定されたスロット化ＣＳＭＡ－ＣＡシステムでは、ＭＡＣサブレイヤは、ランダムバックオフ後に残りのＣＳＭＡ－ＣＡ動作を引き受けることができ、ＣＡＰの終了前にトランザクション全体を送信することができることを確実にする。バックオフカウントダウンは、ビーコンに続くＩＦＳ期間の終了後の第１のｍａｃＢａｔｔＬｉｆｅＥｘｔＰｅｒｉｏｄｓフルバックオフ期間中にのみ行われる。残りのＣＳＭＡ－ＣＡアルゴリズムステップ、すなわちリッスンＬＢＴを必要とする調節ドメインのための少なくともＰＨＹ ＣＣＡ期間の２つのＣＣＡ分析または単一の連続的なＣＣＡ分析、フレーム送信およびいかなる確認応答もＣＡＰの終了前に完了することができる場合に、ＭＡＣサブレイヤは続行し、フレーム送信は、ビーコンに続くＩＦＳ期間後の第１のｍａｃＢａｔｔＬｉｆｅＥｘｔＰｅｒｉｏｄｓフルバックオフ期間のうちの１つにおいて開始する。ＭＡＣサブレイヤは、続行できる場合には、現在のスーパーフレームにおいてＰＨＹがＣＣＡを実行することを要求する。ＭＡＣサブレイヤは、続行できない場合には、次のスーパーフレームにおけるＣＡＰの開始まで待機して、それが再び続行できるか否かを評価する前にさらなるランダムバックオフ遅延を適用する。」
本発明のいくつかの実施形態は、ステップＳ３ｈにおいてアルゴリズムにおける判断を追加する。ステップＳ３ｈにおいて「チャネルアイドル＝Ｎｏ」である場合、動作はステップＳ３ｋに進む。この場合、機能は、パケット送信を再試行するための最大許容回数（閾値）に関連する。さらに、ステップＳ３ｋは、バックオフの数（ＮＢ）が予め定められたｍａｃＭａｘＣＳＭＡＢａｃｋｏｆｆｓを超えるか否かを判断する。ステップＳ３ｋにおける結果が「Ｙｅｓ」である場合、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、ステップＳ３ｌの「失敗」に進むため、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇは、送信を諦める。言い換えれば、ステップＳ３ｋにおける結果が、再試行されたパケット送信の回数が最大許容回数よりも大きいことを示す場合、ステップＳ３ｌにおいて、８０２.１５.４ｇデバイスはパケット（または、フレーム）を廃棄する。ステップＳ３ｋにおける結果が「Ｎｏ」である場合、再試行されたパケット送信の回数は、最大許容回数以下であるため、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、ステップＳ３ｋ－ａに進んでランダムバックオフを実行する。
バックオフを終了した後、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、ＮＢを１だけインクリメントするステップＳ３ｊに進み、これは、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスがパケット送信を再試行することを可能にするように構成された動作である。したがって、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、最初の段階に進んで送信再試行を実行する。その結果、ステップＳ３ａにおいて、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ干渉深刻さが再評価され、これは、ワイヤレス干渉が動的な現象であるので必要である。
しかし、バックオフステップＳ３ｋ－ａは、ある８０２.１５.４ｇパケット送信ではスキップすることができるという点に注目されたい。たとえば、８０２.１５.４ｇデバイスのパケットが時間制約の厳しいものである場合、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、ステップＳ３ｋ－ａをスキップして遅延時間を減少させることができる。本発明のいくつかの実施形態によれば、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、ステップＳ３ｋ－ａをスキップすることによってステップＳ３ｊに進んでもよい。
ステップＳ３ｈにおいて「チャネルアイドル＝ｙｅｓ」である場合、ＣＳＭＡ－ＣＡアルゴリズムは、ステップＳ３ｉ「成功」に進み、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスは、パケット送信を開始する。
ステップＳ３ｈにおける「チャネルアイドル＝Ｎｏ」は、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスがパケットを送信しようと試みたがビジーチャネルによりパケットを送信できないことを示す。なぜなら、パケット送信は、ＩＥＥＥ８０２.１１ａｈデバイスまたは別のＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスによって実行されている最中であるからである。
再試行されたパケット送信の回数が最大許容回数以下である場合、ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、ステップＳ３ａに戻って、８０２.１５.４ｇデバイスがステップのシーケンスに戻ってパケット送信を再試行することを可能にする。
ＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムがステップＳ３ｌ「失敗」で終了する場合、パケットは廃棄される。送信すべきパケットが廃棄される場合、このパケットにおけるデータの一部は、送信先に送達することができない。このような場合、上層（ＩＰ層またはアプリケーションプログラム）は、パケット送信の再試行を実行するように構成される。
したがって、本発明のいくつかの実施形態に基づくＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇデバイスがよりアグレッシブなチャネルアクセスを行うことを可能にして、バックオフプロセス中にＩＥＥＥ８０２.１１ａｈ干渉の深刻さを再検出することによって、ＩＥＥＥ８０２.１５.４ｇネットワークのパケット送達率性能を向上させることができる。
本発明の上記の実施形態は、多数の態様のうちのいずれかで実現することができる。たとえば、実施形態は、ハードウェア、ソフトウェアまたはそれらの組み合わせを使用して実現されてもよい。ソフトウェアで実現される場合、ソフトウェアコードは、単一のコンピュータ内に提供されようと複数のコンピュータ間で分散されようと、任意の好適なプロセッサまたはプロセッサの集合体で実行することができる。このようなプロセッサは、集積回路として実現されてもよく、集積回路コンポーネントには１つまたは複数のプロセッサがある。しかし、プロセッサは、任意の好適なフォーマットの回路を使用して実現されてもよい。
また、本発明の実施形態は、方法として具体化されてもよく、この方法の一例が提供されている。方法の一部として実行される行為は、任意の好適な態様で順序付けられてもよい。したがって、例示的な実施形態ではシーケンシャルな行為として示されていても、示されている順序とは異なる順序で行為が実行される（いくつかの行為を同時に実行することを含み得る）実施形態が構築されてもよい。
特許請求の範囲において「第１の」、「第２の」などの順序を表す語を使用してクレーム要素を修飾することは、それ自体、１つのクレーム要素の別のクレーム要素に対する優先順位、優位もしくは順序、または方法の行為が実行される時間的順序を意味するものではなく、特定の名前を有する１つのクレーム要素を、同一の名前を有する（が、順序を表す語を使用するための）別の要素から区別して、これらのクレーム要素を区別するための標識として使用されているに過ぎない。
好ましい実施形態の例によって本発明を説明してきたが、本発明の精神および範囲内でさまざまな他の適合および変形がなされ得るということが理解されるべきである。
したがって、添付の特許請求の範囲の目的は、全てのこのような変更および変形を本発明の真の精神および範囲内に包含することである。

Claims (22)

  1. ワイヤレス・スマート・ユーティリティ・ネットワーク（Ｗｉ－ＳＵＮ）デバイスであって、前記Ｗｉ－ＳＵＮデバイスは、ネットワーク間で周波数スペクトルを共用するＷｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗネットワークとの共存のためにＷｉ－ＳＵＮに参加し、
    前記Ｗｉ－ＳＵＮデバイスは、
    近隣のＷｉ－ＳＵＮデバイスのパケットを受信するための受信機と、
    コンピュータによって実行可能なプログラムを格納するように構成されたメモリとを備え、前記プログラムは、衝突回避付きハイブリッドキャリアセンスマルチプルアクセス（ＣＳＭＡ／ＣＡ）制御プログラムと、Ｗｉ－ＳＵＮバックオフ制御プログラムとを含み、前記Ｗｉ－ＳＵＮデバイスはさらに、
    命令を含む前記衝突回避付きハイブリッドキャリアセンスマルチプルアクセス（ＣＳＭＡ／ＣＡ）制御プログラムを実行するように構成されたプロセッサを備え、前記命令は、前記プロセッサにステップを実行させ、前記ステップは、
    深刻さ推定メトリックのうちの１つまたは組み合わせに基づいてＷｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗ干渉の深刻さを推定するステップと、
    推定された前記Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗ干渉の深刻さに応答して、予め定められたＣＳＭＡ／ＣＡモードのうちのＣＳＭＡ／ＣＡモードを選択するステップと、
    選択された前記ＣＳＭＡ／ＣＡモードに従って即時チャネルアクセスまたはバックオフ手順を実行するための確率を計算するステップと、
    ハイブリッドキャリアセンスマルチプルアクセスに基づいてチャネルステータスを検出するステップとを備え、前記チャネルステータスがアイドルでない場合、パケット送信を再試行する許容可能性を判断するために、前記パケット送信を再試行するための最大許容回数が確認され、バックオフの数が前記最大許容回数未満である場合、前記バックオフの数は１だけインクリメントされ、前記Ｗｉ－ＳＵＮデバイスはさらに、
    前記許容可能性の判断結果に従ってパケットを送信するための送信機を備える、Ｗｉ－ＳＵＮデバイス。
  2. 前記Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗ干渉の深刻さは、前記深刻さ推定メトリック、すなわちＷｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗエネルギ検出率（Ｒｅｄ ｈ）、Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗによって引き起こされるチャネルアクセス失敗率（Ｒｃａｆ ｈ）、Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗによるチャネル占有確率（Ｐｔｘ ｈ）、およびＷｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗによって引き起こされる衝突確率（Ｐｃｇ ｈ）のうちの少なくとも１つに基づいて推定される、請求項１に記載のＷｉ－ＳＵＮデバイス。
  3. 前記予め定められたＣＳＭＡ／ＣＡモードは、モード－１およびモード－２であり、前記モード－１は、前記即時チャネルアクセスに対応しないＷｉ－ＳＵＮ ＣＳＭＡ／ＣＡ手順であり、前記モード－２は、前記即時チャネルアクセスに対応するＣＳＭＡ／ＣＡ手順である、請求項１に記載のＷｉ－ＳＵＮデバイス。
  4. 前記ＣＳＭＡ／ＣＡモードの切り換えは、推定された前記Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗ干渉の深刻さが深刻でない状態である場合に前記モード－１を選択し、前記ＣＳＭＡ／ＣＡモードの切り換えは、推定された前記Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗ干渉の深刻さが深刻な状態である場合に前記モード－２を選択する、請求項３に記載のＷｉ－ＳＵＮデバイス。
  5. 前記命令はさらに、前記モード－２が選択された場合に、前記Ｗｉ－ＳＵＮデバイスによってモニタリングされる前記近隣のＷｉ－ＳＵＮデバイスの数に基づいて、即時チャネルアクセス確率を計算するステップを含み、前記モニタリングは、前記近隣のＷｉ－ＳＵＮデバイスのパケット送信をモニタリングすることによって実行される、請求項４に記載のＷｉ－ＳＵＮデバイス。
  6. 前記送信機は、前記即時チャネルアクセスが許容され、かつ、チャネルがアイドル状態であることを前記即時チャネルアクセス確率が示した場合に、前記パケットを送信する、請求項５に記載のＷｉ－ＳＵＮデバイス。
  7. 前記モード－２のＣＳＭＡ／ＣＡのバックオフパラメータ値は、前記モード－１のＣＳＭＡ／ＣＡのデフォルトバックオフパラメータ値とは異なる、請求項３に記載のＷｉ－ＳＵＮデバイス。
  8. 前記近隣のＷｉ－ＳＵＮデバイスのうちの多くても１つが前記即時チャネルアクセスを実行することを許容されている場合に、前記バックオフパラメータ値を更新することによってバックオフを実行する、請求項７に記載のＷｉ－ＳＵＮデバイス。
  9. 進行中のＷｉ－ＳＵＮ送信プロセスは、ＣＣＡ動作、ＴＸターンアラウンドに対するＣＣＡ、ＴＸ開始およびデータＴＸ、ＡＣＫを待つ、ＡＣＫ ＲＸを含む、請求項６に記載のＷｉ－ＳＵＮデバイス。
  10. 前記Ｗｉ－ＳＵＮデバイスは、ＴＸターンアラウンドに対するＣＣＡの後に再び前記チャネルステータスを検知することはなく、Ｗｉ－ＳＵＮ受信側デバイスは、データパケット受信の終了からＡＣＫパケット送信の開始までチャネルを検知しない、請求項９に記載のＷｉ－ＳＵＮデバイス。
  11. 前記バックオフパラメータ値を更新することにより、遅延ウィンドウ（ＬＤＷ）を長く設定し、各々の再バックオフについて、前記ＬＤＷは、ＬＤＷ＝２＊ＣｕｒｒｅｎｔＬＤＷとして求められる、請求項８に記載のＷｉ－ＳＵＮデバイス。
  12. 前記Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗエネルギ検出率は、
    Figure 0007224542000015
    に従って計算され、
    式中、ＥＤａｈは、Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗ信号が検出された回数であり、ＥＤｔｏｔａｌは、期間Ｔ内に前記Ｗｉ－ＳＵＮデバイスがＷｉ－ＳＵＮのＥＤ閾値以上のエネルギレベルを検出した合計回数である、請求項２に記載のＷｉ－ＳＵＮデバイス。
  13. Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗによって引き起こされる前記チャネルアクセス失敗率は、
    Figure 0007224542000016
    に従って計算され、
    式中、Ｎｃａｆは、Ｎｔｘ回の送信試行について前記Ｗｉ－ＳＵＮデバイスによって観察されるチャネルアクセス失敗の総数であり、Ｎｈ ｃａｆは、Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗによって引き起こされるチャネルアクセス失敗の数であり、Ｎｇ ｃａｆは、Ｗｉ－ＳＵＮによって引き起こされるチャネルアクセス失敗の数である、請求項２に記載のＷｉ－ＳＵＮデバイス。
  14. Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗによる前記チャネル占有確率は、
    Figure 0007224542000017
    に従って計算され、
    式中、Ｔｂは、前記Ｗｉ－ＳＵＮデバイスが期間Ｔにわたってチャネルを連続的に検知することによって推定されるチャネルビジー時間であり、Ｔｇ ｂは、Ｗｉ－ＳＵＮ送信によって消費されるビジー時間である、請求項２に記載のＷｉ－ＳＵＮデバイス。
  15. Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗによって引き起こされる前記衝突確率は、
    Figure 0007224542000018
    に従って計算され、
    式中、Ｐｉｇ ｃｄは、Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗネットワークデバイスがＷｉ－ＳＵＮ送信を無視する場合において前記Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗネットワーク送信が前記Ｗｉ－ＳＵＮ送信と衝突する確率であり、Ｐｉｇ ｃａは、前記Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗネットワークデバイスがＷｉ－ＳＵＮ ＡＣＫ送信を無視する場合において前記Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗネットワーク送信が前記Ｗｉ－ＳＵＮ ＡＣＫ送信と衝突する確率であり、Ｐｄｔ ｃｄは、前記Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗネットワークデバイスが前記Ｗｉ－ＳＵＮ送信を検出する場合において前記Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗネットワーク送信が前記Ｗｉ－ＳＵＮ送信と衝突する確率である、請求項２に記載のＷｉ－ＳＵＮデバイス。
  16. 計算された前記即時チャネルアクセス確率がｐｏ＝１／Ｎｇ未満である場合、前記モード－２のＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、チャネルがアイドルであればバックオフなしに前記即時チャネルアクセスを実行し、チャネルがビジーであれば、ランダムバックオフが実行され、前記モード－２のＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、前記ランダムバックオフ後に前記バックオフの数を１だけインクリメントして、前記Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗ干渉の深刻さを再び評価し、
    式中、ｐｏは、計算された前記即時チャネルアクセス確率であり、Ｎｇは、前記近隣のＷｉ－ＳＵＮデバイスの数である、請求項５に記載のＷｉ－ＳＵＮデバイス。
  17. コンピュータによって実行可能なプログラムを格納する非一時的なコンピュータ読取可能記録媒体であって、前記コンピュータによって実行可能なプログラムは、ネットワーク間で周波数スペクトルを共用するＷｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗネットワークおよびワイヤレス・スマート・ユーティリティ・ネットワーク（Ｗｉ－ＳＵＮ）の共存のために、衝突回避付きハイブリッドキャリアセンスマルチプルアクセス（ＣＳＭＡ／ＣＡ）制御プログラムと、Ｗｉ－ＳＵＮ ＣＳＭＡ／ＣＡ制御プログラムとを含み、実行可能な前記プログラムは、プロセッサにステップを実行させ、前記ステップは、
    深刻さ推定メトリックに基づいてＷｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗ干渉の深刻さを推定するステップと、
    推定された前記Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗ干渉の深刻さに応答して、予め定められたＣＳＭＡ／ＣＡモードのうちのＣＳＭＡ／ＣＡモードを選択するステップと、
    選択された前記ＣＳＭＡ／ＣＡモードに従って即時チャネルアクセスまたはバックオフ手順を実行するステップと、
    ハイブリッドキャリアセンスマルチプルアクセスに基づいてチャネルステータスを検出するステップとを備え、前記チャネルステータスがアイドルでない場合、パケット送信を再試行する許容可能性を判断するために、前記パケット送信を再試行するための最大許容回数が確認され、バックオフの数が前記最大許容回数未満である場合、前記バックオフの数は１だけインクリメントされる、非一時的なコンピュータ読取可能記録媒体。
  18. 前記Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗ干渉の深刻さの推定方法は、前記深刻さ推定メトリック、すなわちＷｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗによって引き起こされるチャネルアクセス失敗率、Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗによるチャネル占有確率、およびＷｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗによって引き起こされる衝突確率のうちの少なくとも１つに基づいて前記Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗ干渉の深刻さを推定する、請求項１７に記載の非一時的なコンピュータ読取可能記録媒体。
  19. 前記予め定められたＣＳＭＡ／ＣＡモードは、モード－１およびモード－２であり、前記モード－１は、前記即時チャネルアクセスに対応しないＷｉ－ＳＵＮ ＣＳＭＡ／ＣＡ手順であり、前記モード－２は、前記即時チャネルアクセスに対応するＣＳＭＡ／ＣＡ手順である、請求項１７に記載の非一時的なコンピュータ読取可能記録媒体。
  20. 前記ＣＳＭＡ／ＣＡモードの切り換えは、推定された前記Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗ干渉の深刻さが深刻でない状態である場合に前記モード－１を選択し、前記ＣＳＭＡ／ＣＡモードの切り換えは、推定された前記Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗ干渉の深刻さが深刻な状態である場合に前記モード－２を選択する、請求項１９に記載の非一時的なコンピュータ読取可能記録媒体。
  21. 前記ステップはさらに、前記モード－２が選択された場合に、計算を行うＷｉ－ＳＵＮデバイスによってモニタリングされる近隣のＷｉ－ＳＵＮデバイスの数に基づいて、即時チャネルアクセス確率を計算するステップを含む、請求項２０に記載の非一時的なコンピュータ読取可能記録媒体。
  22. 計算された前記即時チャネルアクセス確率がｐｏ＝１／Ｎｇ未満である場合、前記モード－２のＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、チャネルがアイドルであればバックオフなしに前記即時チャネルアクセスを実行し、チャネルがビジーであれば、ランダムバックオフが実行され、前記モード－２のＣＳＭＡ／ＣＡアルゴリズムは、前記ランダムバックオフ後に前記バックオフの数を１だけインクリメントして、前記Ｗｉ－Ｆｉ ＨａＬｏｗ干渉の深刻さを再び評価し、
    式中、ｐｏは、計算された前記即時チャネルアクセス確率であり、Ｎｇは、前記近隣のＷｉ－ＳＵＮデバイスの数である、請求項２１に記載の非一時的なコンピュータ読取可能記録媒体。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11622384B2 (en) * 2019-11-07 2023-04-04 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Hybrid carrier sense multiple access system with collision avoidance for IEEE 802.15.4 to achieve better coexistence with IEEE 802.11
US20220124803A1 (en) * 2020-10-16 2022-04-21 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Hybrid Carrier Sense Multiple Access System with Collision Avoidance for IEEE 802.15.4 to Achieve Better Coexistence with IEEE 802.11
WO2022244439A1 (en) * 2021-05-17 2022-11-24 Mitsubishi Electric Corporation Hybrid carrier sense multiple access system with collision avoidance for ieee 802.15.4 to achieve better coexistence with ieee 802.11
EP4364455A1 (en) * 2021-08-24 2024-05-08 Mitsubishi Electric Corporation System and method for active carrier sense based csma/ca for ieee 802.15.4 system to avoid packet discard caused by interference
CN115811802A (zh) * 2021-09-15 2023-03-17 华为技术有限公司 通信方法以及通信装置
US11805551B2 (en) 2021-11-19 2023-10-31 Qualcomm Incorporated Contention-based channel access based on different channel access requirements
WO2024045152A1 (en) * 2022-09-02 2024-03-07 Qualcomm Incorporated User scenario-based solutions for performance optimization in electronic store label networks

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180367286A1 (en) 2017-06-19 2018-12-20 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. System for Coexistence of Wi-Fi HaLow Network and Low-Rate Wireless Personal Area Network (LR-WPAN)

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7596461B2 (en) * 2007-07-06 2009-09-29 Cisco Technology, Inc. Measurement of air quality in wireless networks
KR101490245B1 (ko) * 2008-02-25 2015-02-05 엘지전자 주식회사 광대역 무선접속 시스템의 서브채널 할당을 고려한 공존지원 방법
KR101467783B1 (ko) * 2008-02-25 2014-12-03 엘지전자 주식회사 무선 개인영역 통신망과의 공존 지원 방법
KR101481586B1 (ko) * 2008-09-04 2015-01-12 엘지전자 주식회사 다중 무선 통신 구간 할당 방법
JP5283066B2 (ja) * 2008-09-18 2013-09-04 独立行政法人情報通信研究機構 Ｃｔａｐにおいて時間割当を行う近距離無線通信方法
US10939299B2 (en) * 2008-12-23 2021-03-02 Koninklijke Philips N.V. Self-coexistence of devices in a flexible wireless system including two or more wireless networks that share a frequency band
US8995996B2 (en) * 2009-08-12 2015-03-31 Harry V. Bims Methods and apparatus for performance optimization of heterogeneous wireless system communities
CN102413088B (zh) * 2010-09-20 2015-07-29 日电（中国）有限公司 用于共存检测的方法和设备
KR101288252B1 (ko) * 2010-10-11 2013-07-26 삼성전기주식회사 무선 네트워크에서의 채널 억세스 방법
KR102026792B1 (ko) * 2013-07-12 2019-09-30 삼성전자 주식회사 D2d 탐색 수행 방법 및 그 방법을 사용하는 단말
JP6190547B2 (ja) * 2014-05-22 2017-08-30 フィリップス ライティング ホールディング ビー ヴィ Ｗｌａｎ／ｗｐａｎ共存ネットワークにおける干渉軽減
US9769848B2 (en) * 2014-09-03 2017-09-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus to achieve collision-free random access
US9621201B1 (en) * 2015-12-18 2017-04-11 QRC, Inc. Systems and methods for emulating an interference environment
US10375035B2 (en) * 2016-09-22 2019-08-06 Apple Inc. Coexistence management for multiple wireless devices by a wireless network device
EP3526675A4 (en) * 2016-10-12 2020-03-04 Kortek Industries Pty Ltd. CONFIGURABLE WIRELESS POWER CONTROL AND MANAGEMENT
US10705821B2 (en) * 2018-02-09 2020-07-07 Forescout Technologies, Inc. Enhanced device updating
US11622384B2 (en) * 2019-11-07 2023-04-04 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Hybrid carrier sense multiple access system with collision avoidance for IEEE 802.15.4 to achieve better coexistence with IEEE 802.11
US11166315B2 (en) 2019-11-07 2021-11-02 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Hybrid carrier sense multiple access system with collision avoidance for IEEE 802.15.4 to achieve better coexistence with IEEE 802.11

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180367286A1 (en) 2017-06-19 2018-12-20 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. System for Coexistence of Wi-Fi HaLow Network and Low-Rate Wireless Personal Area Network (LR-WPAN)
JP2020511835A (ja) 2017-06-19 2020-04-16 三菱電機株式会社 Ｗｉ−Ｆｉ ＨａＬｏｗネットワーク及び低レートワイヤレスパーソナルエリアネットワーク（ＬＲ−ＷＰＡＮ）の共存のためのネットワークシステム及びネットワークデバイス

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Jianlin Guo (Mitsubishi Electric Research Laboratories (MERL)) et al.，"Coexistence Architecture Recommended for 802.11ah and 802.15.4g in Sub-1 GHz Band"，IEEE 802.19-19/0056r3，[online]，2019年09月16日，Slides 1-12，[retrieved on 2022-09-12], <URL: https://mentor.ieee.org/802.19/dcn/19/19-19-0056-03-0003-coexistence-architecture-recommendation-for-802-11ah-and-802-15-4g.pptx>
Jianlin Guo (Mitsubishi Electric Research Laboratories (MERL)) et al.，"Distributed Coexistence Methods Recommended for 802.11ah and 802.15.4g in Sub-1 GHz Band"，IEEE 802.19-19/0059r3，[online]，2019年10月02日，Slides 1-18，[retrieved on 2022-09-12], <URL: https://mentor.ieee.org/802.19/dcn/19/19-19-0059-03-0003-distributed-coexistence-methods.pptx>
武藤 崇史、渡辺 正浩，"干渉環境下での適応キャリアセンス方式によるパケット到達効果の実証 Verification of the Adaptive Carrier Sense Procedures to Ensure the Packets Delivery under the Interferences"，電子情報通信学会技術研究報告，日本，一般社団法人電子情報通信学会，2019年02月25日，Ｖｏｌ．１１８ Ｎｏ．４６８，第７頁－第１２頁

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