(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワーク装置と、コーディネータと、を含む装置の無線ネットワークであって、
前記コーディネータは、無線通信のための送信及び受信手段を有し、且つ、
前記ネットワーク装置は、無線通信のための送信手段及び受信手段と、第１のプロトコルに基づく比較的高いスループット方式と該第１のプロトコルとは異なる第２のプロトコルに基づく比較的低いスループット方式という２つの異なるチャネルアクセス方式に従って前記ネットワーク装置に選択的に通信させるべく動作可能な制御手段と、を有し、
前記比較的低いスループット方式から前記比較的高いスループット方式への切替えのために前記ネットワーク内においてトリガが提供され、前記トリガは、前記ネットワーク装置の送信必要性を考慮して判定される、ネットワーク。
【請求項２】
前記送信必要性は、前記ネットワーク装置のバッファ内において待機しているデータ、装置の非常事態の状況、装置の緊急事態の状況、及び電池レベルという要因のうちの１つまたは複数のものに基づいて定義される請求項１に記載のネットワーク。
【請求項３】
前記ネットワーク装置の送信手段及び／又はコーディネータの送信手段は、前記トリガの通知を、送信フレームのアクセス変更フィールド内において、好ましくは、前記フィールド内の既定値に設定された値を使用することにより、送信するべく動作可能である請求項１又は２に記載のネットワーク。
【請求項４】
前記トリガは、トリガ要因の組合せに基づいて生成された組合せ型のトリガであり、且つ、好ましくは、前記トリガ要因のうちの１つ又は複数は、送信フレームのアクセス変更フィールド内において送信される請求項１〜３のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項５】
前記トリガによって起動される切替え命令に基づいて前記比較的低いスループットチャネルアクセス方式から前記比較的高いスループットチャネルアクセス方式への切替えを行う請求項１〜４のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項６】
アクセス変更フィールド内の異なる値は、前記トリガの中断を生じ、且つ、前記比較的低いスループットチャネルアクセス方式への復帰の切替え命令を起動する請求項１〜５のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項７】
前記ネットワーク装置の送信手段及び／又はコーディネータの送信手段は、切替え命令の通知を、送信フレームのフィールド内において、好ましくは、前記フィールド内の既定値に設定された値を使用することにより、送信するべく動作可能である請求項１〜６のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項８】
前記切替え命令の前記通知は、アクノリッジメントフレーム内において提供される請求項７に記載のネットワーク。
【請求項９】
前記ネットワーク装置は、前記ネットワーク内の複数のネットワーク装置のうちの１つであり、前記ネットワークは、これらのネットワーク装置のうちの複数のものについてトリガを生成するべく動作可能であり、前記ネットワーク装置のそれぞれのものには、その装置タイプ及び／又は送信必要性に合致した優先順位が割り当てられ、且つ、前記ネットワーク装置の優先順位は、正常な送信の可能性に影響を及ぼす前記比較的高いスループット方式における送信パラメータを判定するべく使用される請求項１〜８のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項１０】
前記トリガ又は前記切替え、或いは、これらの両方は、コーディネータ内において生成される請求項１〜９のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項１１】
アップリンク送信及びダウンリンク送信は、いずれも、前記切替えの時点において、前記比較的低いスループット方式から前記比較的高いスループット方式に切り替わる請求項１〜１０のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項１２】
装置の無線ネットワーク内におけるネットワーク装置であって、前記装置の無線ネットワークは、前記ネットワーク装置と、コーディネータと、を含む、ネットワーク装置であって、
無線通信のための送信手段及び受信手段と、
第１のプロトコルに基づく比較的高いスループット方式と該第１のプロトコルとは異なる第２のプロトコルに基づく比較的低いスループット方式という２つの異なるチャネルアクセス方式に従って前記ネットワーク装置に選択的に通信させるべく動作可能な制御手段と、
を有し、
前記送信手段及び／又は受信手段は、それぞれ、前記比較的低いスループット方式から前記比較的高いスループット方式への切替えのためのトリガを送信及び／又は受信するべく動作可能である、ネットワーク装置。
【請求項１３】
無線センサネットワークにおいて、前記センサは、パラメータの値を検出するべく動作可能な検知手段を有する請求項１２に記載のネットワーク装置。
【請求項１４】
装置の無線ネットワーク内におけるコーディネータであって、前記装置の無線ネットワークは、ネットワーク装置と、前記コーディネータと、を含む、コーディネータであって、
無線通信のための送信及び受信手段と、
第１のプロトコルに基づく比較的高いスループット方式と該第１のプロトコルとは異なる第２のプロトコルに基づく比較的低いスループット方式という２つの異なるチャネルアクセス方式に従って前記コーディネータに選択的に通信させるべく動作可能な制御手段と、
を有し、
前記送信手段及び／又は受信手段は、それぞれ、前記比較的低いスループット方式から前記比較的高いスループット方式への切替えのためのトリガを送信及び／又は受信するべく動作可能である、コーディネータ。
【請求項１５】
ネットワーク装置と、コーディネータと、を含む装置の無線ネットワークであって、
前記コーディネータは、無線通信のための送信及び受信手段を有し、且つ、
前記ネットワーク装置は、無線通信のための送信手段及び受信手段と、比較的高いスループット方式と比較的低いスループット方式という２つの異なるチャネルアクセス方式に従って前記ネットワーク装置に選択的に通信させるべく動作可能な制御手段と、を有し、
前記比較的低いスループット方式から前記比較的高いスループット方式への切替えのために前記ネットワーク内においてトリガが提供され、前記トリガは、前記ネットワーク装置の送信必要性を考慮して判定され、
前記ネットワーク装置は、前記ネットワーク内の複数のネットワーク装置のうちの１つであり、前記ネットワークは、これらのネットワーク装置のうちの複数のものについてトリガを生成するべく動作可能であり、
これらのネットワーク装置のうちの既定数を上回るものについてトリガが所与の時間において生成される場合に、前記ネットワークは、少なくとも生成されたトリガを有するネットワーク装置を、好ましくは、保証時間スロットを使用することにより、更に好ましくは、それらのネットワーク装置を更なる他のアクセスチャネル方式に切り替えることにより、コンテンションを伴わない通信に切り替えるべく動作可能であるネットワーク。
【請求項１６】
前記第１のプロトコルはＣＳＭＡ−ＣＡであり、前記第２のプロトコルはＷｉｓｅＭＡＣである請求項１に記載のネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線パーソナルエリアネットワークに関し、更に詳しくは、但し、必ずしもこれに限定されないが、無線センサネットワークと、人間又は動物の身体上に又はその周辺に配設された無線通信センサを含むボディエリアネットワークと、に関する。
【背景技術】
【０００２】
所謂ボディエリアネットワーク、即ち、ＢＡＮ（Ｂｏｄｙ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）は、相対的に短い距離において情報を搬送するべく使用される無線パーソナルエリアネットワーク（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ：ＷＰＡＮ）の一例である。無線ローカルエリアネットワーク（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ：ＷＬＡＮ）とは異なり、ＷＰＡＮを介して実現される接続は、インフラストラクチャをほとんど又はまったく必要としない。この特徴により、様々な装置のために、小型で電力効率に優れた廉価な解決手段を実現できる。特に興味深い点は、センサを使用して患者の状態を監視する医療ＢＡＮ（Ｍｅｄｉｃａｌ  ＢＡＮ：ＭＢＡＮ）の可能性である。検知されたデータをデータシンク（これは、ネットワークコーディネータであってもよい）に供給するべくセンサを主に利用しているＢＡＮが、無線センサネットワーク（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ：ＷＳＮ）の一例である。これに代えて又はこれに加えて、ＭＢＡＮとして機能するＷＳＮ内には、アクチュエータなどの更に能動的な装置を包含することも可能である。
【０００３】
近距離無線ネットワークの他の興味深い使用法は、産業用の監視における使用法である。このような無線ネットワークは、センサ及びその他の装置を包含するように設計可能である。例えば、配備の一形態は、監視のためにタービンブレード又はその他の産業用装置上の様々な位置の温度などのパラメータを計測するべく構成されたセンサを包含することになろう。この場合にも、このような無線ネットワーク内には、更に能動的な装置を包含可能であり、且つ、インフラストラクチャは、ほとんど又はまったく必要とされない。
【０００４】
ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格は、低データレートのＷＰＡＮ用の物理レイヤ（ＰＨＹ）及びＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：媒体アクセス制御）サブレイヤの仕様を規定しているが、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワークのカバレージは、ＷＰＡＮを通常規定するパーソナル動作空間（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｐａｃｅ：ＰＯＳ）を超えて拡大可能であり、且つ、従って、もう少し大規模な産業用の配備にも好適である。本出願においては、このようなもう少し規模の大きなネットワークも、ＷＳＮ、ＷＰＡＮ、及びＢＡＮという用語に含まれている。ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、アドホックピコネット用の規格であるＩＥＥＥ８０２．１５．３との間に、いくつかの類似性を具備している。このような人間又は物体周辺のピコネットは、通常、すべての方向において少なくと１０ｍをカバーし、且つ、静止するか又は運動中であるかに拘わらず、人間又は物体を包み込む。これらは、更に高データレートのＷＰＡＮを含む。ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格（２００６）及びＩＥＥＥ８０２．１５．３規格（２００３）は、本引用により、そのすべてが本明細書に包含される。
【０００５】
ＩＥＥＥ８０２．１５．４において想定されているタイプのＷＰＡＮは、産業用の監視などのアプリケーションには好適であるが、ＭＢＡＮに必要とされるような種類のデータ信頼性を提供しない。
【０００６】
医療アプリケーションには、信頼性及びプロセスの自動化を向上させると共にヒューマンエラーを低減しつつ、人間の労働と関連した費用を低減するという要件が存在している。センサは、必要とされる情報を提供可能であり、且つ、医療装置内において既に広く利用されている。これには、病院での回復治療、自宅治療、集中治療ユニット、及び高度な外科的処置が含まれる。脈拍や体温などのための外部センサ、体液との接触状態となるセンサ、（切れ込みを通じて）カテーテル内において使用されるセンサ、外部アプリケーション用のセンサ、無線センサを有する使い捨て型のスキンパッチ、及び埋植可能なセンサを含む医療用途に利用される多くの異なるタイプのセンサが存在している。
【０００７】
病院又は病室の患者周辺のセンサのＷＰＡＮは、患者の移動性、監視の柔軟性、現在監視されていない治療エリアへの監視の拡大、臨床過誤の低減、及び監視費用の全体的な低減を含む多数の臨床的な利益を提供可能であろう。身体着用型のセンサは、一人の患者の身体上の様々なセンサタイプを包含可能である。これらは、患者の身体に迅速に適用され且つ除去される能力を必要としている。
【０００８】
このようなセンサは、個別には、最低で患者当たりに１〜２ｋｂｐｓというビットレートを具備可能であり、且つ、集合的には、１０ｋｂｐｓのビットレートを必要としよう。レンジは、わずかに１メートルで十分であろう。但し、医療ＷＳＮアプリケーションは、臨床環境においては、ミッションクリティカルなアプリケーションである。限られたデータ損失及び限られたレイテンシのための安定した無線リンク、患者及びセンサ密度のための能力、その他の無線との共存、数日にもわたる連続動作のための電池寿命、及び身体着用型装置のための小さなフォームファクタは、医療ＷＳＮ又はＭＢＡＮ用の要件の例である。これらの要件は、ＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｄ  Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ：前方誤り訂正）及びＡＲＱ（Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｒｅｐｅａｔ  ｒｅＱｕｅｓｔ：適応再送要求）、センサ情報レートのための低デューティサイクルＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：時分割多元接続）、及び相対的に効率的な小さなアンテナを含む時間及び周波数ドメインにおけるダイバーシティ及び誤り制御法などの技法を利用して満足させることができる。このため、特に医療アプリケーション用のボディエリアネットワークの特性を規定することを目的とした更なるＩＥＥＥ８０２．１５．６規格を規定するための作業が進行中である。
【０００９】
ＩＥＥＥ８０２．１５．３、ＩＥＥＥ８０２．１５．４、ＩＥＥＥ８０２．１５．６、及び電池電力供給型のネットワーク装置を含む無線ネットワークに関係したその他の規格における主要な要件の１つは、電池寿命の節約である。これは、患者の生命が医療アプリケーションの無線リンクの信頼性によって左右される非常事態の状況においては、或いは、発電所などのミッションクリティカルな産業環境を監視するには、特に重要である。但し、この要件は、通常の状態において、且つ、非常事態の状況においても、十分なネットワークスループットを提供するというニーズと均衡させなければならない。チャネルアクセス方式には、高データスループットのために設計されているものも存在するが、その他のものは、低スループット且つ低パワーの状況に適している。
【発明の概要】
【００１０】
ネットワーク装置が比較的低いスループット方式から比較的高いスループット方式に切り替え可能であることが有利であろう。一態様によれば、本発明の実施例は、ネットワーク装置と、コーディネータを含む装置の無線ネットワークを提供し、コーディネータは、ネットワーク内のその他の装置との無線通信のための送信及び受信手段を有し、且つ、ネットワーク装置は、ネットワーク内のその他の装置との無線通信のための送信手段及び受信装置と、比較的高いスループット方式と比較的低いスループット方式という２つの異なるチャネルアクセス方式に従ってネットワーク装置に選択的に通信を実行させるべく動作可能な制御手段を有し、比較的低いスループット方式から比較的高おスループット方式への切替えのためにネットワーク内においてトリガが提供され、トリガは、ネットワーク装置の送信必要性を考慮して定義される。
【００１１】
本発明の実施例のネットワークによれば、センサなどのネットワーク装置は、２つの異なるチャネルアクセス方式のうちの１つのものに従って通信可能であるのみならず、ネットワーク装置の送信必要性に基づくトリガの結果として、比較的低いスループット方式から比較的高いスループット方式へ切替えることができる。切替えは、ダウンリンク送信及び／又はアップリンク送信におけるものであってよい。後述するように低スループット方式に戻るための対応する切替えも提供可能である。
【００１２】
従って、本発明の実施例は装置の要件に基づいてチャネルアクセス方式を切り替えることができるようにするメカニズムを提供する。これは、いくつかの非常事態の状況において高スループットが不可欠であるが通常の電池消費量を可能な限り低く維持するというニーズが存在するボディエリアネットワークに特に有用である。
【００１３】
ＩＥＥＥ８０２．１５．６の主要な要件の１つは、医療アプリケーションに適した効率的なチャネルアクセス及び無線リソースの管理である。既知のチャネルアクセスメカニズムは、ＩＥＥＥ８０２．１５．３及びＩＥＥＥ８０２．１５．４などの商用規格によって既に広く活用されているが、医療装置及び非常事態の状況下におかれるその他の装置に対する特別な注意が払われていない。特に、既存の規格には医学的な非常事態及び産業的な非常事態の課題が反映されていない。
【００１４】
新しいトリガを使用した２つのチャネルアクセス方式間における切替えが、本発明の実施例によって提供され、これら２つのチャネルアクセス方式は、ＷｉｓｅＭＡＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：無線センサ媒体アクセス制御）とＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：搬送波感知多重アクセス）、好ましくは非同期ＣＳＭＡなどのコンテンションに基づいたものであってよく、従って、これによりこれらの特殊なケースにおけるネットワーク機能を改善可能である。
【００１５】
トリガは、ネットワーク装置の送信必要性の増大を考慮して判定される。これらの送信必要性は、送信のために装置バッファ内において待機しているデータ、装置の非常事態の状況、或いは、例えば、装置のスリープパターンの変更又は適切なスリープパターンの変更の形態を有する装置の緊急状態の通知を含む要因に基づいて定義可能である。他のトリガは電池レベルであってよいであろう。装置の電池レベルが非常に低くなった場合には、電池が完全に消耗する前に警告信号をコーディネータに送信して電池の交換／充電を要求する必要があるためその送信必要性が特定の状況において増大しうる。これらのうち、装置の非常事態の状況と、スリープパターンの変更又は適切なスリープパターンの変更の通知は、ネットワーク装置がセンサである場合に特に好適である。一方、装置バッファ内において待機しているデータをトリガが考慮するという方式は格段に一般的に適用可能である。当然のことながら、後述するようにこれらの要因のうちのいずれか又はすべてのものの組合せを考慮してそれぞれのトリガを判定可能である。
【００１６】
ネットワーク装置の送信必要性を考慮して提供されたトリガは、必要に応じて、ネットワーク内において送信される。トリガは、任意の適切な方式により、データフレーム内において送信可能である。好ましくは、無線ネットワークが送信フレームを使用している際には、使用される送信フレームがトリガを送信するためのフィールドを包含可能である。トリガを生成可能な場所についてはいくつかの可能性が存在する。例えば、トリガは、コーディネータによって生成され、センサ又はその他のネットワーク装置に送信可能である。この代わりに、トリガはネットワーク装置内において生成されコーディネータに送信可能である。当業者であれば、この送信は、ネットワーク構造に応じてその他のネットワークノードを介した間接的なものであってもよいことを理解するであろう。或いは、この代わりに、トリガは、中央監視ユニット又はその他のエンティティによって生成され、コーディネータに送信することも可能である。中央監視ユニットは、コーディネータとの有線又は無線通信状態にあってよく、その特定の配備の形態に応じて、センサネットワークの一部であってもよく、そうでなくてもよい。
【００１７】
中央監視ユニット（医療アプリケーションにおいては、しばしば、中央監視及び医学治療ユニットとも呼ばれる）は、（例えば、多数の患者のための）多数のステーションから非常事態データの連続的な又は不定期のストリームを受信する能力を有する監視装置を具備したステーションであってよい。中央監視ユニットは、その役割が受信されたデータを監視することである要員（看護師や医療専門家など）を包含可能である。これらの要員は、例えば、個別の患者又は産業用部品の状態の変化に応答して処置を講じることができる。
【００１８】
これらの場合のいずれにおいても、関連するネットワークエンティティにトリガを伝達することが必要となろう。更には、複数のタイプのトリガを同一ネットワーク内において提供する場合には、そのうちの１つのトリガは、ネットワーク装置内において生成可能であり、他のトリガは、コーディネータ内において生成可能である。好ましくは、ネットワーク装置の送信手段及び／又はコーディネータの送信手段は、送信フレーム内においてトリガの通知を送信するべく動作可能である。それによって、直接的であるか又は間接的であるかを問わず、送信経路のもう１つの端部にはトリガのための受信手段が提供されることになる。トリガの通知は、フレームコントロールフィールド又はフレームコマンドフィールドなどのフィールド内に設定された値の形態であってよいであろう。好適な一実施例においては、値はトリガを表すように組合わされて機能する１つ又は複数のビットであってよい。従って、有利には、このようなフィールド内の異なる値はトリガの無効化又は「取消し（ｌｉｆｔｉｎｇ）」として機能可能であると共に／又は、異なる値は、異なるトリガレベルに対応可能である。
【００１９】
トリガは、高スループットアクセス方式への切替え命令を起動可能である。但し、特定の状況においては、切替え命令は、後述するように、必ずしも、１つのトリガ要因から自動的に導出されることにはならないであろう。
【００２０】
複数の要因を組み合わせて組合せ型のトリガを形成することができる。例えば、組合せ型のトリガは、緊急／非常事態ビットと電池レベル又はモアビットと電池レベルの組合せに基づいたものであってよい。本明細書に記述されているトリガ要因又はその他の適切なトリガタイプの任意のその他の組合せも想定可能である。組合せにより、実在するアプリケーションに良好に適合可能な比較的複雑なトリガが得られる。複数の要因を同一又は反対の方向においてセンサへ、又はセンサから送信可能である（或いは、それらのうちの１つ又は複数ものを送信しないことも可能であろう）。このような組合せによって、組合せ型のトリガが形成され、且つ切替えが起動される。
【００２１】
トリガの中断は、低スループットのチャネルアクセスに戻る切替えを起動可能である。但し、いくつかの状況においては、組合せ型のトリガのうちの１つの要因の中断により、低スループット方式に戻る切替えに対して影響を与えることができる。具体的には、電池レベルが適切であると共に非常事態が存在している場合にのみ、比較的高いスループット方式への切替えが実行され、その一方で、比較的低いスループットチャネルアクセス方式に戻る切替えを低電池レベルによって起動することができるように、ネットワーク装置の低電池電荷を組合せ型のトリガのうちの１つの要因として含めてもよい。
【００２２】
トリガ（並びに、トリガ要因）の場合と同様に、ネットワーク装置の送信手段及びコーディネータの送信手段は、切替え命令の通知を送信するべく動作可能であってよい。切替え命令は、トリガの場合と同様に送信フレームのコントロール／コマンドフィールド内に収容可能である。但し、好適な実施例においては、通知はアクノリッジメントフレーム内において（トリガを受信した装置から）送信される。アクノリッジメントは、ＷｉｓｅＭＡＣの場合に周知のように、それぞれの単一フレームを受信した後に直ちに送出される即時アクノリッジメントフレームであってよい。この代わりに、これは、例えば、データ転送の完了の後にのみ送出され、且つ、正常に受信されたフレームの数をペイロードとして通知する遅延アクノリッジメントフレームやペイロードを具備しない遅延アクノリッジメントに類似した単純なアクノリッジメントなどの異なるタイプのアクノリッジメントであってもよい。好ましくは、アクノリッジメントは、即時アクノリッジメントフレームである。遅延アクノリッジメントによれば、他のネットワーク機能が可能となる。一実施例においては、少なくとも２つのタイプのアクノリッジメントが提供され、且つ、使用するタイプをネットワークシグナリングによって指示してもよい。
【００２３】
上述でネットワーク内のコーディネータとネットワーク装置について言及したが、ネットワーク装置は、複数のネットワーク装置のうちの１つであってよい。これらのうちの１つ又は複数のものは、無線センサ又はアクチュエータであってよい。ネットワークは、ネットワーク装置の少なくとも１つのものについて、並びに、好ましくは、電池電力供給型であるそれぞれのネットワーク装置について、切替えを実装するべく動作可能であってよい。いくつかの実施例においては、その他の装置のうちの１つ又は複数のものが、切替え命令を傍受して、これに応じて動作してもよい。例えば、トリガを１つのセンサから送信し、これにより、そのセンサについて比較的高いスループットチャネルアクセス方式への切替えを起動可能である。近隣のセンサは、この切替え命令を傍受して、この結果、これらのセンサも、比較的高いスループットチャネルアクセス方式を使用することができる。
【００２４】
複数のネットワーク装置がネットワーク内に存在しており、且つ、複数のネットワーク装置が比較的高いスループットチャネルアクセス方式に切り替えた状況においては、低優先順位のネットワーク装置のスループットの増大によって高優先順位のネットワーク装置のスループットが妨げられるという問題が発生しうる。優先順位は、装置のカテゴリ（例えば、重要な医療装置は高い優先順位を持っていてよく、医療装置は中程度の優先順位を持っていてよく、且つ、非医療装置は低い優先順位を持っていてよい）に従って設定可能であると共に／又は、優先順位は、それぞれのネットワーク装置の送信必要性に従って設定することも可能である。従って、例えば、トリガが様々なレベルを具備可能である場合には、高いレベルのトリガは低いレベルのトリガよりも高い優先順位を具備可能であり、且つ、低いレベルのトリガと高いレベルのトリガは、いずれも、トリガが無効化／中断されているネットワーク装置よりも高い優先順位を持っていてよい。当業者であれば、送信フレームの同一のコントロール／コマンドフィールドが、装置の種類及び／又は異なるトリガレベルを区別するために十分な値を提供可能であることを理解するであろう。
【００２５】
それぞれのネットワーク装置に割り当てられた優先順位を使用することにより（装置の種類又は送信必要性又はこれらの両方を考慮しているかどうかとは無関係に）、切替え命令の傍受の問題を軽減できる。具体的には、それぞれの装置の優先順位レベルを使用することにより、正常な送信の可能性に影響を与える送信パラメータを判定可能である。一例において、例えば、ＣＳＭＡの高優先順位の装置の場合には、比較的短いプリアンブル又は比較的短いバックオフ時間を使用している。
【００２６】
（実際にトリガされたため又は切替え命令を傍受したために）比較的高いスループットチャネルアクセス方式に切り替えられた装置の数が、ネットワーク動作の確実性の問題を生じることがある。従って、好ましくはネットワークは、例えば第３の異なるチャネルアクセス方式に切り替えることにより、或いは、比較的高いスループットチャネルアクセス方式の異なる機能を使用することにより、装置を保証時間スロット（Ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ  Ｔｉｍｅ  Ｓｌｏｔ：ＧＴＳ）に切り替えるように動作してよい。この場合に、好ましくは、比較的高いスループットチャネルアクセス方式に切り替えるべく具体的にトリガされたネットワーク装置のみがＧＴＳに切り替えられる。第３のチャネルアクセスは、ビーコンを伴うＴＤＭＡ／ＧＴＳなど、同期型のものであってよい。ＧＴＳに切り替えられたトリガされたネットワーク装置は、既定数の周期の後に又はトリガされたネットワーク装置の数が閾値を下回ったら、コンテンションに基づいたものに戻るべく切り替え可能である。
【００２７】
前述のように、トリガ及び切替えの生成及び送信のためのいくつかの異なるシナリオが存在し、それぞれのものは異なる状況に適しており、且つ、それぞれのものはネットワークの中央集中化の程度に影響を及ぼす。一実施例においては、トリガは、コーディネータ（又は、中央監視ユニット）内において生成され、且つ、コーディネータの送信手段によって送信され、且つ、切替えはネットワーク装置内において生成され、且つ、ネットワーク装置の送信手段によって送信される。
【００２８】
この代わりに、異なる実施例においては、トリガはネットワーク装置内において生成され、且つ、ネットワーク装置の送信手段によって送信され、且つ、切替えはコーディネータ（又は、中央監視ユニット）内において生成され、且つ、コーディネータの送信手段によって送信される。最後に、トリガ及び切替えはいずれもコーディネータ又は中央監視ユニット内において生成し、且つ、コーディネータの送信手段によって送信することも可能である。好ましくは、トリガ及び／又は切替えは、なんらかの切替え制御がコーディネータ内において維持されるようにコーディネータ内において生成される。
【００２９】
好ましくは、切替えの時点において、アップリンク送信とダウンリンク送信の両方が低スループット方式から高スループット方式に切り替わる。更には、多くのケースにおいて、コーディネータは異なるネットワーク装置について同時に２つの異なるモード（例えば、ＷｉｓｅＭＡＣとＣＳＭＡ）をサポートすることが不可能であり、従って、ネットワークの全体がダウンリンク及びアップリンクの両方について新しいモードに切り替わることになろう。
【００３０】
本発明の更なる態様によれば、ネットワーク装置と、コーディネータを含む装置の無線ネットワーク内におけるネットワーク装置が提供され、ネットワーク装置は、ネットワーク内のその他の装置との無線通信のための送信手段及び受信手段と、比較的高いスループット方式と比較的低いスループット方式という２つの異なるチャネルアクセス方式に従ってネットワーク装置に通信を選択的に実行させるべく動作可能な制御手段を有し、送信手段及び／又は受信手段は、それぞれ、比較的低いスループット方式から比較的高いスループット方式への切替えのためのトリガを送信及び／又は受信するべく動作可能である。
【００３１】
好適な実施例においては、ネットワーク装置のトリガは、以前と同様に、例えば、装置バッファ内において待機しているデータ、装置の非常事態の状況、又は装置のスリープパターンの変更の通知に基づいて、ネットワーク装置の送信必要性の増大を考慮して判定される。
【００３２】
第１の好適な実施例においては、ネットワーク装置の送信手段は、そのパケットに後続して更なるパケットが送信されるという旨の通知を送信するべく動作可能である。送信フレームのコントロールフィールド又はコマンドフィールド内において、予め定義された値を使用することによりこの通知をトリガとして使用可能である。
【００３３】
他の好適な実施例においては、ネットワーク装置は、パラメータの値を検出するべく動作可能な検知手段を有するセンサであり、且つ、その制御手段は、センサのスリープパターンを制御するべく更に動作可能である。センサの送信手段は、パラメータ値に関する値情報を送信するべく動作可能であってよく、且つ、コーディネータの送信手段は、値情報を考慮した適切なセンサのスリープパターンの通知を送信するべく動作可能であってよく、或いは、センサの制御手段は適切なスリープパターンを判定し、且つ、適切なスリープパターンの通知をコーディネータに送信するべく動作可能である。いずれのケースにおいても、適切なスリープパターンの通知はトリガとして機能可能である。即ち、適切なスリープパターンの通知はネットワーク装置の送信必要性を反映している。
【００３４】
更なる好適な実施例においては、ネットワーク装置はパラメータの値を検出するべく構成されたセンサであり、且つ、非常事態の状態を判定するべく値に応答する判定手段がネットワーク内に提供されている。
【００３５】
更なる態様によれば、本発明の実施例は、ネットワーク装置と、コーディネータを含む装置の無線ネットワーク内におけるコーディネータを提供し、コーディネータは、その他の装置との無線通信のための送信及び受信手段と、比較的高いスループット方式と比較的低いスループット方式という２つの異なるチャネルアクセス方式に従ってコーディネータに通信を選択的に実行させるべく動作可能な制御手段を有し、送信手段及び／又は受信手段は、それぞれ、比較的低いスループット方式から比較的高いスループット方式への切替えのためのトリガを送信及び／又は受信するべく動作可能である。
【００３６】
本発明を更に十分に理解するべく、且つ、本発明を実施可能な方法を更に明瞭に示すべく、以下、添付図面を参照するが、これは、例示を目的としたものに過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】ＩＥＥＥ８０２．１５．４のＷＰＡＮにおけるプロトコルレイヤを示す。
【図２】ＩＥＥＥ８０２．１５．４のＷＰＡＮの可能なＰＨＹ帯域を示す。
【図３】ＷＰＡＮのスター及びピアツーピアトポロジーを示す。
【図４Ａ】ビーコン対応型のＩＥＥＥ８０２．１５．４のＷＰＡＮ内のスーパーフレームの構造を示す。
【図４Ｂ】ＷｉｓｅＭＡＣのチャネルアクセス方式を示すブロック信号図を示す。
【図５】ＩＥＥＥ８０２．１５．４のＷＰＡＮにおけるネットワーク装置とコーディネータの間のデータ転送の可能なモードを示す。
【図６】ＩＥＥＥ８０２．１５．４のＷＰＡＮにおけるネットワーク装置とコーディネータの間のデータ転送の可能なモードを示す。
【図７】ＩＥＥＥ８０２．１５．４のＷＰＡＮにおけるネットワーク装置とコーディネータの間のデータ転送の可能なモードを示す。
【図８】ＩＥＥＥ８０２．１５．４のＷＰＡＮにおけるネットワーク装置とコーディネータの間のデータ転送の可能なモードを示す。
【図９】ＩＥＥＥ８０２．１５．４のＷＰＡＮ内のデータフレームに使用されるフレームフォーマットを示す。
【図１０】図９のフレームフォーマット内のフレームコントロールフィールドの構造を示す。
【図１１】図１０のフレームコントロールフィールド内のフレームタイプビットの可能な値の表である。
【図１２】本発明の実施例によるＷＳＮ内の無線センサ及びコーディネータを示す概略図である。
【図１３】ＷｉｓｅＭＡＣとＣＳＭＡの間の切替えを示すブロック信号図を示す。
【図１４Ａ】「モアビット」トリガを伴う部分的に分散化されたシナリオにおけるＷｉｓｅＭＡＣとＣＳＭＡの間の切替えを示すブロック信号図を示す。
【図１４Ｂ】図１４Ａのシグナリングに基づいた信号の流れ図である。
【図１５Ａ】「非常事態ビット」トリガを伴う部分的に分散化されたシナリオにおけるＷｉｓｅＭＡＣとＣＳＭＡの間の切替えを示すブロック信号図を示す。
【図１５Ｂ】図１５Ａのシグナリングに基づいた信号の流れ図である。
【図１６Ａ】「緊急ビット」トリガを伴う部分的に分散化されたシナリオにおけるＷｉｓｅＭＡＣとＣＳＭＡの間の切替えを示すブロック信号図を示す。
【図１６Ｂ】図１６Ａのシグナリングに基づいた信号の流れ図である。
【図１７】電池電荷レベルを表すべく送信フレームのコントロールフィールドにおいて使用可能な電池ビットの一例を示す表である。
【図１８】予め定義されたスリープパターンを電池電荷のレベルと関連付ける１つの方法を示す表である。
【図１９Ａ】「緊急ビット」と「電池ビット」の組合せ型のトリガを伴うブロック信号図を示す。
【図１９Ｂ】図１９Ａのシグナリングに基づいた信号の流れ図である。
【図２０】緊急レベルが低下すると共に電池レベルが依然として十分な状態にある際にＷｉｓｅＭＡＣに戻る切替えを示す信号の流れ図である。
【図２１Ａ】非常事態ビットトリガを伴う部分的に中央集中化されたシナリオにおけるＷｉｓｅＭＡＣとＣＳＭＡの間の切替えを示すブロック信号図である。
【図２１Ｂ】図２１Ａのシグナリングに基づいた信号の流れ図である。
【図２２Ａ】緊急ビットトリガを伴う部分的に中央集中化されたシナリオにおけるＷｉｓｅＭＡＣとＣＳＭＡの間の切替えを示すブロック信号図である。
【図２２Ｂ】図２２Ａのシグナリングに基づいた信号の流れ図である。
【図２３】ＷｉｓｅＭＡＣとＣＳＭＡの間の切替えを示す完全に中央集中化されたシナリオにおける信号の流れ図である。
【図２４Ａ】ＷｉｓｅＭＡＣとＣＳＭＡの間の切替えを示す他の完全に中央集中化されたシナリオにおけるブロック信号図である。
【図２４Ｂ】図２４Ａのシグナリングに基づいた信号の流れ図である。
【図２５Ａ】ＷｉｓｅＭＡＣとＣＳＭＡの間の切替えを示す他の完全に中央集中化されたシナリオにおけるブロック信号図である。
【図２５Ｂ】図２５Ａのシグナリングに基づいた信号の流れ図である。
【図２６】同一レベルの非常事態にあるいくつかの装置を示す信号の流れ図である。
【図２７】異なるレベルの非常事態にあるいくつかの装置を示す信号の流れ図である。
【図２８】本発明の実施例と共に使用されるフレームコントロールフィールドの新しい構造を示す。
【図２９】図２８のフレームコントロールフィールド内の可能なフレームタイプビットを示す。
【図３０】本発明の実施例に使用されるフレームコントロールフィールドの他の新しい構造を示す。
【図３１】可能な対応するフレームタイプビットを示す。
【図３２】現在のＩＥＥＥ８０２．１５．４規格におけるＭＡＣフレームの基本的なフォーマットを示す。
【図３３】ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格の現在のバージョンのコマンドフレーム識別子リストを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明の実施例について説明する前に、まず、無線ネットワークにおいて使用されるチャネルアクセスプロトコル（これは、マルチアクセスプロトコルとも呼ばれる）について背景を説明した後に、現在開発中のＩＥＥＥ８０２．１５．６規格及びＭＢＡＮを含むボディエリアネットワークに関連すると思われるＩＥＥＥ８０２．１５．４の部分について概説することとする。
【００３９】
マルチアクセスとは、無線ネットワーク内の複数のネットワーク装置が同一の無線チャネルを共有する可能性を意味している。マルチアクセスを可能にするべく、無線ネットワークは、一般に周波数分割（異なる周波数を使用することによって個別のネットワーク装置からの送信を別個に維持する方式）又は時分割（異なる時間において実行することによって送信を分離する方式）に基づいて編成される。周波数分割及び時分割の両方を同時に利用可能である。尚、この説明の残りの部分においては時分割方式を参照するが、当業者であれば、説明対象の技法に類似した技法は周波数分割の場合にも適用可能であることを理解するであろう。
【００４０】
時分割に基づいたネットワークは、通常、時間を「フレーム」と呼ばれる等しい時間間隔に分割する。ネットワークに提供される情報の量に従ってそれなりの通信の信頼性（これは、所与の送信が正常に受信される確率を意味している）を提供する様々なプロトコルが考案されている。
【００４１】
パケットに基づいたプロトコルであると共にタイミング基準に対するニーズを回避する１つの既知のプロトコルは、ＣＳＭＡ−ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ：搬送波感知多重アクセス／衝突回避方式）と呼ばれている。ＣＳＭＡ−ＣＡにおいては、装置は、ＣＡＰ内において送信を所望する場合にはランダムな期間にわたって待機する。ランダムなバックオフ時間に続いて、チャネルがアイドル状態にあると判明した場合には装置はそのデータを送信する。ランダムなバックオフ時間に続いて、チャネルがビジー状態にあると判明した場合には装置はチャネルに再度アクセスするべく試行する前に、他のランダムな期間にわたって待機する。
【００４２】
ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）と呼ばれる更なるプロセスは、ネットワーク装置の排他的な使用のための時間スロットを割り当てて衝突の可能性を回避するべく、ネットワークコントローラ又はコーディネータを必要としている。但し、この方式は、中央コーディネータを設けることを必要とするのみならず、すべてのネットワーク装置が、送信を開始する前にビーコンと自身に割り当てられた１つ又は複数のスロットの通知を受信することを必要としている。
【００４３】
同一のネットワーク内において、例えば、アップリンク（即ち、コーディネータ又は基地局などの中央地点へのデータ送信）及びダウンリンク（センサなどのネットワーク装置へのデータ送信）について、異なるプロトコルを使用可能である。
【００４４】
この観点において、ＷＳＮのダウンリンク用に提案された１つのプロトコルは、ＷｉｓｅＭＡＣと呼ばれている。ＷｉｓｅＭＡＣは、ダウンリンクとアップリンクの両方において使用可能である。これは、ビーコンなし方式であり、それぞれのネットワーク装置は同一の一定の期間を有する短い時間にわたって無線チャネルを受信する。ネットワーク装置が活動を検出した場合には、ネットワーク装置はデータフレームが受信される時点まで、又はチャネルが再度アイドル状態になる時点まで受信を継続する。その一方で、送信機は、フレームのデータ部分が到達した際に受信機がウェークアップ状態になることを保証するべく、すべてのデータフレームの前にウェークアッププリアンブルを追加する。
【００４５】
ＷｉｓｅＭＡＣプロトコルは、ＣＳＭＡに基づいており、間欠動作を伴うと共に、図４Ｂに示されているように同期化プリアンブルサンプリングを使用する。これは、基本的に、近隣モードのスケジュールを知るための特定の仕組みを有する非同期型のＣＳＭＡタイプの方式である。ＷｉｓｅＭＡＣは、制御とデータの両方のために１つのチャネルのみを使用するものと仮定される。それぞれのノードは、チャネルを定期的（Ｔｗ）にサンプリングしてチャネルの活動をチェックする。即ち、それぞれのネットワーク装置（ノード）は所定の期間にわたって定期的にウェークアップする。送信対象のデータを有する送信機は、到来データについて受信機に通知するべくデータの前にプリアンブルを送信する。プリアンブルは、受信機のサンプリング時間と同時となるように十分に長いものであることを要する。受信機は、その定期的なサンプリング時間／ウェークアップ時間においてウェークアップする。チャネルが活動状態にない場合には、受信機はスリープ状態に戻る。さもなければ受信機はデータを受信する時点までウェークアップ状態に留まる。データを受信した後に、受信機は自身のウェークアップ時間までの残りの時間を含むアクノリッジメントＡＣＫを送信する。従って、このＡＣＫを受信した後に、送信機は受信機の次のウェークアップ時間について認知する。次いで、送信機はスリープ状態に戻る。次のサイクルにおいては、受信機のウェークアップスケジュールを認知しているため、送信機は格段に短いプリアンブルを使用可能である。ＷｉｓｅＭＡＣのＭＲＰ（Ｍｅｄｉｕｍ  Ｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ  Ｐｒｅａｍｂｌｅ：媒体予約プリアンブル）は、ノード送信の衝突を回避するべく、それぞれのノードにより、短いプリアンブルを有するデータパケットについてランダムに生成される。
【００４６】
図４Ｂは、最初の長いウェークアッププリアンブル、データ送信、及びアクノリッジメントと、これに後続する次の受信機サイクルにおける短いプリアンブル、データ転送、及びアクノリッジメントを示している。ＷｉｓｅＭＡＣは、低電力アクセス方式であるが、ＩＥＥＥ８０２．１５．４において使用されるＣＳＭＡ−ＣＡとの関係においては、低スループットであるという欠点を具備している。
【００４７】
非常事態やストリーミングなどの特定の状況においてチャネルアクセスのスループット及び可用性を増大させるべく、ノードをＩＥＥＥ８０２．１５．４のＣＳＭＡモードに切り替え可能であろう。チャネルアクセスのスループット及び可用性を増大させるべく、最近、ＷｉｓｅＭＡＣ  ＨＡ（Ｈｉｇｈ  Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ）と呼ばれるＷｉｓｅＭＡＣの変形が提案されており、この場合にはいくつかのノードがＩＥＥＥ８０２．１５．４のＣＳＭＡモードに切り替え可能である。しかしながら、このような切替えのための可能な切替え基準及び必要なシグナリングに関する議論が行われておらず、且つ、従って、影響を受けたノードがＣＳＭＡモードに永久的に留まるのか又は一時的に留まるのかが不明である。ＷｉｓｅＭＡＣ  ＨＡにおいてはスタートポロジーが採用されており、中央ノード（コーディネータ／シンク）が検知データ（又は、その他のネットワーク装置からのデータ）の収集を担当している。シンクは、相対的に大きな電池電力を具備しており、且つ、従って、オン状態にあるか、限られた電池容量を有するセンサよりも多少積極的なウェークアップパターンに従うことができると想定される。
【００４８】
ＩＥＥＥ８０２．１５．４においては、後述するように、ビーコン対応型及びビーコンなしトポロジーの両方が提供されている。ビーコン対応型トポロジーは、ＣＳＭＡ−ＣＡを介したコンテンションに基づいたアクセスのためのスロットと、ネットワーク装置の排他的な使用のためにＴＤＭＡに基づいて割り当てられた保証時間スロット（ＧＴＳ）を収容する「スーパーフレーム」によって置換された「フレーム」の概念を有するプロトコルの組合せを使用している。これは、ＧＴＳの割当による信頼性の高いデータ送信を提供するが、タイミング及びスロット割当情報についてコーディネータを受信するべく、ネットワーク装置がパワーアップ状態（「ウェークアップ状態」）に留まらなければならないという欠点を有する。但し、装置は、その他の装置の送信スロットにおいてスリープ可能であるため、ＴＤＭＡは電力節約の利点を有する。
【００４９】
要すれば、時間基準及び（スーパー）フレーム構造を提供するビーコンに基づいた通信プロトコルによれば、衝突の数を低減可能であり、且つ、従って、信頼性の高い通信が可能となるが、これはネットワーク装置の電力消費量を犠牲したものである。一方、ビーコンなし方式によれば、非アクティブ期間において電力消費量を非常に低く維持可能であるが、ビーコンに基づいた方式よりも保証されるスループットが小さく、且つ、レンテンシー時間（チャネルアクセスを得る時点までの遅延）が大きい。
【００５０】
本発明は、ネットワーク装置の電力消費量を低減可能であるが、必要に応じて、高い信頼性を提供するＩＥＥＥ８０２．１５．６に好適なチャネルアクセス方式の切替えを提案する。その動作法について説明する前に、類似の構成がＩＥＥＥ８０２．１５．６に使用されると予想されることから、まず、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワークの一般的な構成に関する更なる情報を提供しておくこととする。
【００５１】
図１は、無線トランシーバ及びその低レベルコントロールを含むＰＨＹレイヤを介して物理媒体にアクセスする層状のＯＳＩ（Ｏｐｅｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ：開放型システム間相互接続）モデルの観点におけるＩＥＥＥ８０２．１５．４のＷＰＡＮの概略的なアーキテクチャを示しており、これには、参照符号１００が付与されている。図示のように、ＰＨＹ用の２つの代替周波数帯域１０１、１０２が存在しており、これらが図２に示されている。低周波数帯域１０１は、８６８．３ＭＨｚに中心を有する単一の２０ｋｂ／ｓのチャネル及び／又は９１５ＭＨｚに中心を有するそれぞれが４０ｋｂ／ｓの１０個のチャネルを提供する。高い帯域１０２は、それぞれが２５０ｋｂ／ｓであり、且つ、２．４４ＧＨｚの周波数に中心を有する１６個のチャネルを提供する。これらの帯域のうちのいずれが使用されるかは、当該地域の規制要件によって左右されることになる。
【００５２】
このＰＨＹに対するアクセスは、図１に参照符号１０５によって示されているＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）サブレイヤによって提供される。従って、この上位には、且つ、ＷＰＡＮ１００の外部には、その他のネットワークからのＷＰＡＮに対するアクセスを許容するＬＬＣ（Ｌｉｎｋ  Ｌａｙｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）が提供されており、これは、ＩＥＥＥ８０２．２規格によるものであってもよく、或いは、その他のタイプのものであってもよい。最終的に、ＬＬＣより上方の上位レイヤ１０９は、ネットワークの構成、操作、及びメッセージのルーティングを提供するためのネットワークレイヤと、意図されている全体的な機能を提供するアプリケーションレイヤを含む。
【００５３】
ＭＡＣサブレイヤの１つのタスクは、ネットワークトポロジーを制御することにある。スター及びピアツーピアが、通信ネットワーク内における２つの既知のトポロジーであり、且つ、いずれも、ＩＥＥＥ８０２．１５．４において提供されている。いずれの場合にも、トポロジーは、装置とコーディネータという２つの基本的な種類のネットワークノードを区別している。図３に示されているように、スタートポロジーにおいては、いくつかの装置１１が、中央コーディネータ１０と直接通信しており、ピアツーピア構成においては、装置１１Ａによるコーディネータとの通信は、リレーとして機能する中間の装置１１Ｂ及び１１Ｃにより、１つ又は複数のホップに沿って実行される。コーディネータは、上位レイヤへのアクセスポイントとして機能しており、ＷＳＮの場合には、コーディネータは、センサによって収集されたデータ用のシンクとして機能する。それぞれの装置の通信レンジを相当に限定することができる場合には（数メートル）、ピアツーピアトポロジーによれば、相対的に大きなエリアをカバー可能である。トポロジーは、動的であってよく、装置のネットワークへの追加又は除去に伴って変化する。
【００５４】
産業用のＷＳＮの場合に、例えば、可動部品を有する機械の単一の静止した物品上のセンサからの読取値を監視するには、スターネットワークが適当であろう。一方、ピアツーピアトポロジーは、コンベヤベルト上の物体を監視するべく使用可能であろう。
【００５５】
ＭＢＡＮの場合には、例えば、コーディネータがそれぞれの患者サイト（病院のベッドなど）に提供され、一人の患者上の装置と信号を交換する場合には、スターネットワークが適当であろう。ピアツーピアは、複数の患者に対してサービスするべく１つのコーディネータが提供される場合に、より適切なトポロジーであろう（コーディネータは、病室内の固定された地点に配置可能であろう）。従って、装置１１は、一般に、移動型となり、コーディネータは、移動型又は固定型であってよい。又、ピアツーピアネットワークは、ネットワークを迅速にセットアップ又は変更したり、或いは、ネットワークの自己組織化及び自己回復の実現が必要とされる高速に変化する環境に好適であろう。自己回復は、例えば、既存のコーディネータに障害が発生するか又は既存のコーディネータがネットワークを離脱した場合に、新しいコーディネータを確立するステップを包含可能である。
【００５６】
病院や工場などの同一の場所に、多数のスター及び／又はピアツーピアネットワークをセットアップ可能であり、そのそれぞれが、独自のコーディネータを有する。この場合には、相互干渉を回避すると共にデータの共有又は照合を許容するべく、個々のコーディネータが協働する必要がある。ＩＥＥＥ８０２．１５．４においては、このようなネットワークをクラスタと呼んでおり、且つ、クラスタ用の全体的なコーディネータを確立するステップと、クラスタを分割及びマージするステップが提供されている。
【００５７】
ＷＰＡＮ内のノードは、様々な能力のユニットによって構成可能である。一般に、コーディネータの役割は、なんらかの処理パワーを有する相対的に高機能な装置と、複数の供給源からの送信を同時に処理する能力を有するトランシーバを必要とすることになる。そして、この結果、電力の十分な供給を必要とすることになる（場合によっては、商用電源供給型であってよい）。一方、ネットワーク内のその他の装置は、相対的に限られた処理能力と、電池電力のみへのアクセスを具備可能であり、且つ、場合によっては、リレーホップとして機能することができないほどに単純なものであってもよい。非常にわずかな電力しか利用できない装置は、大部分の時間にわたってシャットダウン可能であり、且つ、例えば、センサデータを他のノードに送信する際にのみ、ときどき、「ウェークアップ」可能である。従って、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格は、「フル機能」装置と「部分的機能」装置を区別している。ＭＢＡＮの場合に、且つ、センサを身体又は装置内に埋植可能であり、大きな又は充電式の電池を具備することができないその他のＷＰＡＮの場合に、電力の利用可能性は特有の課題である。
【００５８】
ＩＥＥＥ８０２．１５．４において想定されている２つのタイプのＷＰＡＮが、ビーコン対応型及びビーコン非対応型である。
【００５９】
ビーコン対応型のネットワークにおいては、コーディネータが、ビーコンを定期的に送信し、且つ、装置が、そのビーコンを定期的に受信し、ネットワークに対して同期化すると共にチャネルにアクセスする。チャネルアクセスは、図４Ａに示されているスーパーフレーム構造に基づいており、これは、コーディネータによって規定される。それぞれのスーパーフレーム３０は、アクティブと非アクティブという２つの部分から構成されている。アクティブ部分は、コンテンションアクセス期間ＣＡＰ（ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ  ａｃｃｅｓｓ  ｐｅｒｉｏｄ）３６と、これに後続する、サービスの質要件を有するアプリケーション用の保証されたアクセスのための任意選択のコンテンションフリー期間ＣＦＰ（ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ  ｆｒｅｅ  ｐｅｒｉｏｄ）３７と、に分割される。
【００６０】
図４Ａの垂直分割によって示されているように、スーパーフレームは、それぞれがコーディネータ又は装置からのデータのフレームを搬送する能力を有する１６個の等しく離隔した時間スロットに分割されている。最初に、コーディネータによって送信されたビーコンフレーム（以下を参照されたい）のスロット３１が到来する。この後に、ＣＡＰ内において、いくつかのスロット３２が提供され、これにより、前述のように、既知のＣＳＭＡ−ＣＡアルゴリズムに従って、コンテンションに基づいた装置との間のデータ送信が可能となっている。
【００６１】
次に、ＣＦＰの保証時間スロットＧＴＳ３３が後続し、且つ、図示されているように、これらのそれぞれのものは、複数の基本時間スロットにわたって延長可能である。非アクティブ期間の満了後に、コーディネータが他のビーコンフレーム３１を送信することにより、次のスーパーフレームがマーキングされる。装置は、スーパーフレームの非アクティブ期間３４において、スリープ状態に移行可能である。従って、非アクティブ期間３４の長さを拡張することにより、装置の電池電力を可能な限り節約可能である。
【００６２】
ビーコン非対応型のネットワークにおいては、コーディネータは、（例えば、ネットワークディスカバリのために）要求されない限り、同期化のためにビーコンを送信する必要はない。チャネルアクセスは、スーパーフレーム構造によって制限されてはおらず、且つ、装置は、非同期であって、ＣＳＭＡ−ＣＡによってすべてのデータ転送が実行される。これらは、センサ−ＭＡＣなどの特定のプロトコルに従って、その装置固有のスリーピングパターン（又は、デューティサイクル）を踏襲可能である。
【００６３】
ＭＢＡＮアプリケーションの場合には、コーディネータは、監視対象の１つ又は複数の身体の外部に位置している。これは、ＰＤＡ、携帯電話機、ベッドサイドのモニタステーション、或いは、場合によっては、一時的にコーディネータとして機能する十分に高機能なセンサであってよい。産業用のＷＳＮにおいては、コーディネータは、ＰＤＡ、センサ、ラップトップ又はその他のコンピュータ、或いは、場合によっては、中央又はリジョナルプロセッサであってよい。前述のように、ビーコン対応型ネットワーク内のコーディネータは、ネットワーク装置に対する同期化及びチャネルアクセスの提供を担当している。又、スーパーフレームの開始及び終了は、コーディネータによって規定される。コーディネータは、その他のネットワークに対する潜在的な通信と、例えば、充電済みの電池の容易な交換による十分な電源に対するアクセスと、という２つの主要な機能を具備している。
【００６４】
図５〜図８は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワーク内における装置とコーディネータの間のデータ転送を示している。ＩＥＥＥ８０２．１５．４には、以下のような３つの基本的な転送タイプが規定されている。
【００６５】
（ｉ）装置（送信機）がそのデータを送信する先である受信機としてのコーディネータに対するデータ転送―スター及びピアツーピアトポロジーの両方において使用される。
【００６６】
（ｉｉ）装置がデータを受信する送信機としてのコーディネータからのデータ転送―スター及びピアツーピアトポロジーの両方において使用される。
【００６７】
（ｉｉｉ）２つのピア間におけるデータ転送―ピアツーピアネットワークにおいてのみ使用される。
【００６８】
図５及び図６は、それぞれ、ビーコン対応型及びビーコン非対応型の場合の両方における装置（ネットワーク装置１１）とコーディネータ（コーディネータ１０）からの転送を示す。相違点は、ビーコン対応型の場合には、装置１１は、ＣＦＰにおいてＣＳＭＡ−ＣＡを使用して、又はＣＡＰにおいてＧＴＳを使用して、データ（データフレーム４２）を送信する前に、コーディネータからビーコンフレーム４１を受信するべく待機しなければならず、ビーコン非対応型の場合には、通常、ビーコンフレームが存在せず、且つ、装置１１は、ＣＳＭＡ−ＣＡを使用してデータフレーム４２を自由に送信するという点にある。いずれの場合にも、コーディネータは、任意に、アクノリッジメントフレーム４３を送信することによりデータの正常な受信をアクノリッジする。これらの異なるタイプのフレームについては、更に詳細に後述する。
【００６９】
受信機がなんらかの理由から受信したデータフレームを処理することができない場合には、そのメッセージはアクノリッジされない。送信機が所定の期間の後にアクノリッジメントを受信しない場合には、送信機は、その送信が不成功であったと仮定し、且つ、フレーム送信を再試行する。何回かの再試行の後に、アクノリッジメントが依然として受信されない場合には、送信機は、そのトランザクションを終了させるか又は再度試行するべく選択可能である。アクノリッジメントが不要である際には、送信機は、送信が成功したものと仮定する。
【００７０】
図７及び図８は、コーディネータ１０から装置１１へのデータ転送を示している。コーディネータがビーコン対応型ＷＰＡＮ（図７）においてデータを装置に転送すべく所望する際には、コーディネータは、データメッセージが保留中であるという旨をビーコンフレーム４１内において通知する。装置は、定期的にビーコンフレームを受信し、且つ、メッセージが保留中である場合には、データ要求（ＭＡＣ命令）４４を送信し、ＣＳＭＡ−ＣＡによってデータを要求する。コーディネータ１０は、アクノリッジメントフレーム４３を送信することにより、データ要求の正常な受信をアクノリッジする。次いで、保留中のデータフレーム４２が、スロット型のＣＳＭＡ−ＣＡを使用して、或いは、可能な場合には、アクノリッジメントの直後に、送信される。装置１１は、アクノリッジメントフレーム４３を送信することにより、データの正常な受信をアクノリッジ可能である。この段階で、トランザクションが完了する。データトランザクションが正常に完了した際に、そのメッセージは、ビーコン内の保留メッセージのリストから除去される。
【００７１】
ビーコン非対応型の場合には、特定の装置１１用の準備が整ったデータを具備するコーディネータ１０は、コンテンションに基づいて送信されるその装置からのデータ要求４４を待たなければならない。この要求を受信した際に、コーディネータは、アクノリッジメントフレーム４３を送信する（これは、該当する場合には、準備されたデータが存在しないことを通知するべく使用することも可能である）。次いで、データフレーム４２が送信され、これに応答し、装置１１は、返信として他のアクノリッジメントフレーム４３を送信可能である。
【００７２】
わかりやすくするべく、以上の手順においては、装置とコーディネータの間のデータ転送のうちの前述のケース（ｉ）及び（ｉｉ）のみが考慮されているが、ピアツーピアネットワークにおいては、前述のように、データ転送は、一般に、１つ又は複数の中間ノードを伴うメカニズム（ｉｉｉ）を介して実行されることになり、その結果、関係する衝突及び遅延が増大する。
【００７３】
図５〜図８に示されているように、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワーク内における通信には、以下のように４つの異なるタイプのフレームが関係している。
−ビーコンを送信するべくコーディネータによって使用されるビーコンフレーム４１
―すべてのデータ転送用に使用されるデータフレーム４２
−正常なフレームの受信を確認するべく使用されるアクノリッジメントフレーム４３
−データ要求などのすべてのＭＡＣピアエンティティの制御転送を処理するべく使用されるＭＡＣコマンドフレーム４４
【００７４】
４つのフレームタイプのそれぞれのものの構造は、非常に類似しており、且つ、例として、データフレーム４２のものが図９に示されている。この図において、２つの水平のバーは、ＭＡＣサブレイヤと、ＰＨＹレイヤをそれぞれ表している。時間は左から右に進行し、且つ、フレームのそれぞれの連続したフィールドの時間長が、関係するフィールドの上方に示されている（単位：オクテット）。すべてのフレームは、特定順序のフィールドのシーケンスから構成されており、これらは、左から右に、ＰＨＹによって送信される順序において示されており、最も左側のビットが、時間的に最初に送信される。それぞれのフィールド内のビットには、０（最も左側であり、且つ、最下位である）からｋ−１（最も右側であり、且つ、最上位である）までが付番されており、この場合に、フィールドの長さは、ｋビットである。
【００７５】
データフレーム４２を介して送信されるデータは、上位レイヤに由来している。データペイロードは、ＭＡＣサブレイヤに伝達され、且つ、ＭＡＣサービスデータユニット（ＭＡＣ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  ｄａｔａ  ｕｎｉｔ：ＭＳＤＵ）と呼称される。ＭＡＣペイロードには、先頭にＭＡＣヘッダＭＨＲ（ＭＡＣ  Ｈｅａｄｅｒ）が付加され、且つ、末尾にＭＡＣフッタＭＦＲ（ＭＡＣ  Ｆｏｏｔｅｒ）が付加される。ＭＨＲは、フレームコントロールフィールド５０（以下を参照されたい）、データ連番（ＤＳＮ：ｄａｔａ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ｎｕｍｂｅｒ）、アドレス指定フィールド、及び任意選択の補助セキュリティヘッダを含む。ＭＦＲは、１６ビットのフレームチェックシーケンスＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ  ｃｈｅｃｋ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）から構成されている。ＭＨＲ、ＭＡＣペイロード、及びＭＦＲが、１つのＭＡＣデータフレーム、即ち、ＭＰＤＵ（ＭＡＣ  ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ｄａｔａ  ｕｎｉｔ）を形成する。ＭＰＤＵは、ＰＨＹサービスデータユニットＰＳＤＵ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ  Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｄａｔａ  Ｕｎｉｔ：物理層収束プロトコルサービスデータユニット）としてＰＨＹに伝達され、これが、ＰＨＹペイロードになる。ＰＨＹペイロードには、先頭に、プリアンブルシーケンス及びフレーム開始デリミタＳＦＤ（ｓｔａｒｔ  ｏｆ  ｆｒａｍｅ  ｄｅｌｉｍｉｔｅｒ）を含む同期化ヘッダＳＨＲ（ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓａｔｉｏｎ  ｈｅａｄｅｒ）と、オクテットを単位とするＰＨＹペイロードの長さを含むＰＨＹヘッダＰＨＲ（ＰＨＹ  ｈｅａｄｅｒ）が付加される。プリアンブルシーケンス及びデータＳＦＤにより、受信機は、シンボル同期化を実現可能である。ＳＨＲ、ＰＨＲ、及びＰＨＹペイロードが、１つのＰＨＹパケット、すなわちＰＨＹプロトコルデータユニットＰＰＤＵ（ＰＨＹ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ｄａｔａ  ｕｎｉｔ）を形成する。
【００７６】
ビーコンフレーム４１、アクノリッジメントフレーム４３、及びＭＡＣコマンドフレーム４４は、ＭＡＣペイロードがそれぞれのケースにおいて異なる機能を具備し、アクノリッジメントフレームがＭＡＣペイロードを具備していないことを除いて、類似の構造を具備している。又、ビーコンフレーム４１、アクノリッジメントフレーム４３、及びＭＡＣコマンドフレーム４４は、ＭＡＣサブレイヤに由来しており、上位レイヤの関与を伴っていない。
【００７７】
図１０には、それぞれのタイプのフレーム内において使用されるフレームコントロールフィールド５０が更に詳細に示されている。これは、図示のように、異なる目的のためのサブフィールドに割り当てられた１６ビットから構成されている。具体的には、フィールドの最初の３ビットは、ビーコンフレーム４１、データフレーム４２、アクノリッジメントフレーム４３、又はＭＡＣコマンドフレーム４４というフレームタイプ５１を表している。フレームタイプを表記する方法が図１１に示されている。フレームタイプビット５１に後続するのが、単一ビットのセキュリティ有効化サブフィールド５２であり、これは、セキュリティがＭＡＣサブレイヤによって有効化されているかどうかを表している。これに後続しているが、フレームペンディングサブフィールド５３であり、これは、送信機が受信機用の更なるデータを具備しているかどうかを通知する。次が、アクノリッジメントが受信機から要求されているかどうかを通知するアクノリッジメント要求サブフィールド５４である。この後に、更なるいくつかのサブフィールド５５〜５９が後続しており、これらは、アドレス指定のために使用されるか、又は現在のＩＥＥＥ８０２．１５．４の仕様においては予約されている。
【００７８】
前述のように、図１１は、フレームタイプサブフィールド５１の可能なビット値の表であり、ＩＥＥＥ８０２．１５．４の仕様においては、値１００及び１０１が使用されていないことを示している。
【００７９】
以上において本発明の背景の概説を終了し、次に、本発明の実施例を参照する。図１２は、センサノード６１を使用してパラメータを計測し、且つ、その計測値を無線回路６２を使用して他の装置に送信するセンサ６０の形態のネットワーク装置を示す概略図である。
【００８０】
センサは、無線回路６２によって制御されるその送信／受信手段を有するものとして示されている。センサ制御手段６３は、トリガに従ってチャネルアクセス方式を選択するべく機能する。コーディネータ６４との間には、双方向通信が存在しており、且つ、当業者は、これが直接的なものであってもよく、或いは、（その他の装置を介した）間接的なものであってもよいことを理解するであろう。前述のように、比較的低いスループットチャネルアクセス方式から比較的高いスループット方式に切り替えるためのセンサ用のトリガは、コーディネータにおいて、センサにおいて、或いは、例えば、中央監視ユニット内などネットワークの外部においても生成可能である。トリガがセンサ内において生成される場合には、トリガはコーディネータに送信されることになる。トリガがセンサ内において生成されない場合にはトリガがセンサに送信されることになる。トリガは、１つの方式から他のものに切り替えるための切替え命令を起動する。切替え命令は、センサとの間において送信可能であり、或いは、センサ内における内部的な切替えであってもよい。
【００８１】
好適な実施例を更に詳細に観察すれば、ＷｉｓｅＭＡＣ方式によって始まった状態において、シンク／コーディネータは、非常事態の状況にあるなどの必要な際に、適宜、ＣＳＭＡステージへの切替えをトリガ可能である。切替えの後に、コーディネータは、ＡＣＫメカニズムを通じて現在の動作モード（ＣＳＭＡ）に関する切替え命令をセンサに送信可能である。
【００８２】
図１３は、一例として、ＷｉｓｅＭＡＣモードとＣＳＭＡモードの間において切替えを実行するためのいくつかの好適なステップを示している。
【００８３】
Ｓ１０：センサが、ＷｉｓｅＭＡＣプロトコルに従ってデータをシンクに送信する。
【００８４】
Ｓ１１：第１ウェークアップ時間において、ＡＣＫは、シンクの次のウェークアップ時間に関する情報を含んでいる。
【００８５】
Ｓ１２：第２ウェークアップ時間において、且つ、データが到着した際に、センサは、シンクのウェークアップ時間（Ｄｗ）まで待機した後に、プリアンブル及びデータを送信し、且つ、シンクからのＡＣＫの受信を待つ。
【００８６】
Ｓ１３：センサは、現在はＣＳＭＡであるシンクの動作モードに関する切替え命令と共に、シンクからＡＣＫを受信する。
【００８７】
Ｓ１４：その結果、センサは、シンクがセンサの動作モードを変更したことを認知する。センサノード上におけるデータの次の到着の際に、センサは、シンクの次のウェークアップ時間を待たない。その代わりに、センサは、チャネルについて競合し、そのデータを送信するためのＤｃｓｍａに等しいコンテンションウィンドウを待つ。
【００８８】
以下の頁においては、チャネルアクセス方式の間の切替えが実行される様々な状況を示すいくつかのシナリオについて説明し、様々なレベルの中央集中化と様々なトリガを示す。これらの例は、いずれも、ＷｉｓｅＭＡＣとＣＳＭＡの間の切替えを参照しているが、これらのメカニズムは、その第１のものが第２のものよりも低いスループットを具備するその他のチャネルアクセスモードの間の切替えにも同様に好適である。又、これらの例は、比較的高いスループットモードから比較的低いスループットモードに戻る切替えについても参照している。
【００８９】
検討対象のシナリオのうちのいくつかのものは部分的に分散化されており、これは、モードの間において切り替えるためのトリガがセンサによって起動され、且つ、コーディネータに送信されることを意味している。但し、モードの間において切り替えるための決定はコーディネータによって下される。部分的に中央集中化されたシナリオにおいては、モードの間において切り替えるためのトリガは、コーディネータによって起動され、且つ、センサに送信される。但し、動作モードの間において切り替えるための決定は、センサによって下される。更に他の中央集中化されたシナリオにおいては、少なくとも１つのトリガ（又は、トリガ要因）と切替えが、いずれもコーディネータによって起動される。自律的なシナリオに従う場合には、トリガ及び切替えはいずれもセンサによって起動可能であろう。
【００９０】
ＷｉｓｅＭＡＣ動作モードとＣＳＭＡ動作モードの間の切替えのための一連のイベントは、以下のもののいずれであってよいであろう。
【００９１】
トリガ１は、部分的に分散化されたシナリオであり、トラフィックの増大の通知として、「モアデータ（ｍｏｒｅ  ｄａｔａ）」トリガを有する。この状況は、送信側ノードが複数のパケットをそのキュー内に具備する際に発生する。「モアビット」トリガは、高負荷又はストリーミングなどのトラフィックの増大（送信の必要性）に関する通知であり、且つ、従って、送信されるパケットの「モアビット」において、宛先又はコーディネータに通知可能である。次いで、宛先は、ＡＣＫにおいて、ＣＳＭＡモードへの切替えを送信機（並びに、傍受機）に通知する。この結果、送信機は、更なる送信のために、ＣＳＭＡに切り替え可能である。ＡＣＫにおいてトリガを受信した傍受機が存在する場合には、それらの傍受機は、送信機とチャネルについて競合しうる。
【００９２】
図１４Ａ及び図１４Ｂは、スループットの増大とレイテンシの低減のために、送信機がＣＳＭＡへの切替えをトリガした際の一連のイベントを示している。
【００９３】
ＷｉｓｅＭＡＣにおいて、パケット内に「モアビット」通知を有する送信機は、受信機からＡＣＫを受信した後に第２パケットを送信する。但し、ＣＳＭＡに切り替えた場合には、送信機と傍受機がＣＳＭＡプロトコルを使用することによりチャネルについて競合する。「モアビット」は、スループットを増大させるがいくつかのノードがチャネルにアクセスすることを完全に妨げる可能性があるため、フェアネスを低減可能であることに留意することが重要である。その理由は、それらのノードが、通常、ＣＳＭＡを使用しており、且つ、従って、コンテンションに敗北する可能性があるためである。他の送信ノードが依然としてＷｉｓｅＭＡＣを使用している場合には、例えば、それらが（「モアビット」指示子を使用して）更なるデータを送信しており、依然としてチャネルを保持していると、それらによるＡＣＫの受信も妨げられる可能性がある。
【００９４】
このシナリオにおいては、ＣＳＭＡにおける送信機（又は、コーディネータ）は、ＡＣＫを受信不能であり、従って、送信機はＷｉｓｅＭＡＣに戻るための切替えを実行する時期について通知されないという課題が存在している。即ち、ＡＣＫが送信される際に送信している（これは、非同期システムにおいて発生可能である）あらゆる装置（センサ、コーディネータ、又はその他の装置）はＡＣＫを受信不能である。１つの可能な解決策は、切替えをパケットに含めるか、又は変更をブロードキャストするというものである。
【００９５】
図１４Ａ及び図１４Ｂを更に詳細に観察すれば、ステップ２０においてセンサは、データと更なるデータが後続するという旨の指示子を、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４におけるフレームペンディングビットなどの１に設定されたビットを使用して送信する。ステップＳ２１においてコーディネータは、例えば、フレームのアクノリッジメントのコントロール又はコマンドフィールド内の１に設定されたビットとしてＣＳＭＡへの切替えの通知を含むアクノリッジメントをセンサに送信する。ステップＳ２２において傍受機Ｓ２は、コンテンションに勝利し、且つ、更なるデータが後続するという旨の通知と共にパケットを送信する。従って、傍受機Ｓ２もトリガをコーディネータに送信する。ステップＳ２３において、元の送信機Ｓ１がコンテンションに勝利し、且つ、送信対象のデータが存在しない旨を通知するパケットを送信する。これは、Ｓ１のトリガを無効にする。この後に、ステップＳ２４において、傍受機Ｓ２がコンテンションに勝利し、且つ、送信対象のデータが存在せず、且つ、従って、そのトリガも無効になるという旨の通知を有するパケットを送信する。この結果、ＣＳＭＡモードに対する要求はもはや存在せず、従って、コーディネータは、ステップ２５において復帰の切替え命令をセンサＳ１及び傍受機Ｓ２に送信する。次いで、これらのセンサは、図１４Ａに示されているように、ステップＳ２６において、新しいデータ転送の一部として送信される長いプリアンブルによって示されているようにＷｉｓｅＭＡＣパターンに戻る。
【００９６】
図１４Ａ及び図１４Ｂは、ＣＳＭＡへの切替えをトリガするセンサ内における負荷の増大を伴うが、切替え命令はコーディネータによって送信されるという部分的に分散化されたシナリオに関する。
【００９７】
同様に、部分的に分散化されたシナリオに関係しているトリガ２の場合には、非常事態ビットがトリガとしてセンサから送信され、且つ、コーディネータが切替え命令を送信する。図１５Ａ及び図１５Ｂは、このシナリオを示している。センサは、収集されたデータを分析し、且つ、例えば、閾値を使用することにより自身が非常事態の状況にあることを認識する。ステップＳ３０においてセンサは、非常事態ビットを１に設定して非常事態を通知することにより、メッセージをコーディネータに送信しコーディネータに状況について通知する。ステップＳ３１においてコーディネータは、非常事態の状況に対処するために動作モードをＣＳＭＡに切り替えるべくメッセージを送信する。この後に、ＣＳＭＡに切り替えた後のステップＳ３２において、センサは、非常事態から離脱し、且つ、非常事態ビットが０に設定される。この結果、Ｓ３３においてＷｉｓｅＭＡＣに戻るための切替え命令が送信され、この命令はその動作のモードをＷｉｓｅＭＡＣに戻すように切り替えるべくセンサに通知する。
【００９８】
トリガ３の場合にも、センサからトリガが送信されるが、比較的高いスループットチャネルアクセス方式への切替えはコーディネータにおいて決定されるという部分的に分散化されたシナリオを示している。トリガ３は、ＣＳＭＡへの切替えのためのトリガとして緊急ビットを使用している。当業者であれば、所与のネットワークにおいて、前述の非常事態ビットに加えて、又はこれに代えて、緊急ビットを使用可能であることを理解するであろう。
【００９９】
ステップＳ４０においてセンサは、収集されたデータを分析し、且つ、自身が非常事態の状況にあると認識し、これにより非常事態のレベルに従ってビットｕ１及びｕ２を適切に設定することによりコーディネータにメッセージを送信し、状況についてコーディネータに対して通知する。これらのビットは、以下の表１に記述されているスリープパターンに対応可能である。
【０１００】
次の表１には、ＷＳＮ内の装置の異なる緊急レベルに基づいた異なる適切な予め定義されたスリープパターンの一例が付与されている。例えば、ＭＢＡＮなどの医療目的に使用されるネットワーク内においては、（例えば、ＷＳＮに接続されている医師のＰＤＡや患者の腕時計又は携帯電話などの）非医療装置には、低デューティサイクルのスリープパターンを使用可能である。この結果、表１から判るように、このような非医療装置は、最も長いスリープ時間又はスリープ時間率を持つ。このスリープパターンの通知は、例えば、送信フレームのフレームコントロールフィールド内の緊急ビットなどによりＷＳＮ上において送信可能である。この例においては、非医療装置は緊急ビット００を持つように示されている。表１は、正常医療パターンのスリープを持つ正常状態にある医療装置を示しており、これは、わずかに高いデューティサイクルを有し、且つ、緊急ビット０１によって表記されている。このような医療装置においてわずかに異常な状態が発生した場合にデューティサイクルが再度わずかに増大し、且つ、緊急ビットが１０になる。最後に、非常事態の状況にある医療装置の場合にはデューティサイクルは劇的に増大するか連続的にウェークアップする。この非常事態の状況を表記するべく、緊急ビット１１が使用される。この例においては、医療センサ装置の場合には、正常な状況とわずかに異常な状況の間及びわずかに異常な状況と非常事態の状況の間の遷移を、それぞれの場合において、計測されたパラメータがそれぞれの閾値と超過することにより引き起こすことができる。当業者であれば理解するように、緊急性の増大は、パラメータが受け入れ可能な値の範囲を具備する場合に、そのパラメータが上昇又は降下するか、或いは、これらの両方が発生した場合に、発生可能であり、いくつかの閾値によって規定された受け入れ可能な範囲のいずれかの限度に接近するほど、受け入れ不能なものに近づく。
【０１０１】
【表１】
0005403074.tif 000002
【０１０２】
また、簡潔に上述したように、いくつかの実施例においては、時間に伴うパラメータ値の又は時間に伴うパラメータ値の変化率の変化、或いは、任意のその他の基準により、スリープパターンの変更をトリガ可能である。例えば、非常に迅速な脈拍数の変化は、生理学的な状態ではなく、病理学的な不整脈に起因する可能性があり、且つ、従って、変化率を考慮しつつ、スリープパターンの変更をトリガするのに好適であろう。
【０１０３】
表１のビット値は、すべての装置について固定されており、且つ、その解釈は、センサ、コーディネータ、又はコントローラにとって、又はＢＡＮの一部として又は別個に提供可能である任意の中央監視ユニットにとって、既知である。
【０１０４】
ステップＳ４１においてセンサは、非常事態の状況に対処するために動作モードをＣＳＭＡに切り替えるべくメッセージを送信する。この後において、ＣＳＭＡに切り替えた後にセンサが非常事態を離脱した際に、コーディネータは、ステップＳ４２においてトリガを無効化することを通知し、且つ、ステップＳ４３においてセンサは、その動作のモードをＷｉｓｅＭＡＣに戻すように切り替えるべく命令される。
【０１０５】
次のトリガは、送信機が状況の重大性を認識し、且つ、緊急ビットＵ１及びＵ２並びに電池ビットＢ１及びＢ２を使用することによってトリガを送信するという他の部分的に分散化されたシナリオである。コーディネータは、トリガに基づいて切替え命令を起動可能であり、従って、この命令は電池状態を考慮している。
【０１０６】
以前の例は、単一要因のトリガのみを考慮していたが、トリガ４は、（センサパラメータの関数として以前と同様に導出される）緊急性と電池レベルという２つの要因を有する組合せ型のトリガを具備している。
【０１０７】
当業者であれば、例えば、緊急ビットを電池レベルと組み合わせるか又はモアビットを電池レベルと組み合わせるなど、その他の要因組合せ型のトリガを生成可能であることを理解するであろう。
【０１０８】
図１７は、電池の電荷レベルを表すべく送信フレームのフレームコントロールフィールド、フレームヘッダ、又はＭＡＣコマンドペイロード内において使用可能な電池ビットの一例を示す表である。
【０１０９】
パーセンテージ電荷を、それぞれが２５％の範囲を有する４つの異なるレベルに分割している。或いは、この代わりに、更に少ない数の又は更に多くの数のレベルを選択することも可能であり、且つ、線形的に分割することも必須ではない。例えば、最上位の電荷レベルは、例えば５０〜１００％であってよく、且つ、その他の電荷レベルは更に小さな範囲をカバー可能である。緊急ビットの場合と同様に、２つのビットが使用されており、これにより電池電荷を４つの異なるレベルに分割可能である。
【０１１０】
このような場合には、電池レベルをトリガに包含することにより、比較的高いスループットのアクセス方法が電池電荷の完全な消耗に結び付かないことを保証することができる。これらの本発明の実施例においては、計測されたパラメータ値に照らして適切である比較的高いスループット方式は、電池レベルが適当である場合にのみ実行可能である。さもなければ現在の方式が維持される。同様に、電池レベルが低下した場合には更に低いスループットの方式を選択する必要があろう。
【０１１１】
このシナリオにおいては、非常事態データが依然として記録されるが理想的なものを下回るペースにおいて記録される。これは、例えば、装置が埋植型であり、且つ、（電池にアクセスするべく操作が必要であるため）電池を即座に交換不能である際に特に有利である。又、これは、非埋植型アプリケーションの電池を交換するべく夜間において看護師又は医療アシスタントが周辺に存在していない際のテレメトリ非常事態アプリケーションの場合にも有用である。例えば、自宅治療においては、相対的に高い精度及びサンプリングレートにおいて、夜間に数分間にわたってのみ発生可能なまれな医学的又は非常事態の状況の記録を継続することが有利である。同時に、センサは低電池レベルのメッセージをコーディネータに送信可能である。
【０１１２】
図１８は、スリープパターンを電池電荷のレベルに対して関連付ける１つの方法を示す表７０である。この場合に示されているスリープパターンは、単一装置カテゴリ用のものであり、従って、以前の図及び表１に示されている医療装置と非医療装置への分割には当てはまらない。最も低いレベルＬ１（０〜２５％）は、閾値比較の結果がどのようなものであっても低ウェークアップスリープパターンのみを許容し、第２レベルＬ２は、中程度のウェークアップパターンを更に許容し、第３レベルＬ３（５０〜７５％）は、更に高いウェークアップパターンを更に許容し、且つ、トップレベルＬ４（７５〜１００％）は、すべての可能なスリープパターンが許容されるように連続したウェークアップパターンを更に許容する。従って、電池電荷レベルは、必要に応じてパラメータ値に従って選択されたスリープパターンを無効にする。レベルＬ１〜Ｌ４の間の限度とパラメータ用に定義されている閾値の間には、実用性の理由から１対１の対応関係が存在しており、従って、それぞれの限度が２つのレベルの間を超えた場合に１つの予め定義されたスリープパターンの分だけ受け入れ可能なスリープパターンの境界を移動する。
【０１１３】
次の表２は、１つの装置カテゴリを考慮しており、且つ、緊急ビットをスリープパターン及びチャネルアクセスモードと関連付けている。右手の列は、スリープパターンとチャネルアクセスモードの間の可能なリンクを示しているが、その他の関連付けも可能である。
【０１１４】
【表２】
0005403074.tif 000003
【０１１５】
正常な状態においては、コーディネータは緊急ビット００（パラメータ値が最大でＴｈ１である）を送信する。わずかに異常である場合には（計測されたパラメータがＴｈ１から最大で閾値Ｔｈ２である）緊急ビット０１が送信される。計測されたパラメータが最大で閾値Ｔｈ３である異常な状態では装置は緊急ビット１０を送信する。計測されたパラメータ値がＴｈ３を上回った状態から、装置は非常事態となり緊急ビット１１を送信する。
【０１１６】
送信される緊急ビット及び電池レベルは、電池ビットが純粋に電池レベルを通知し、且つ、緊急ビットが純粋にパラメータレベルから導出されるように、別個に利用可能である。更に複雑な方式においては、緊急ビットは、パラメータの計測値のみを考慮した適切なスリープパターンを表すことが可能であり、且つ、電池ビットは、動作の際の実際のスリープパターンを示すことが可能であって、この実際のスリープパターンは電池レベルを考慮して許容される最高のスリープパターンである。
【０１１７】
図１９Ａ及び図１９Ｂは、緊急ビットと電池ビットの組合せ型のトリガを有する部分的に分散化されたシナリオにおけるトリガ４を表す信号図を示している。
【０１１８】
まず、センサは収集されたデータを分析し、且つ、自身が非常事態の状況にあることを認識し、センサは電池状態をもチェックする。次いで、ステップＳ５０においてセンサは、緊急ビットｕ１及びｕ２を非常事態のレベルに従って適切に設定し、且つ、電池ビットｂ１及びｂ２を電池状態（この場合には、問題がない）に従って設定することにより、メッセージをコーディネータに送信し、状況についてコーディネータに通知する。電池状態に問題がない場合には、コーディネータは、ステップＳ５１において非常事態の状況に対処するために動作モードをＣＳＭＡに切り替えるべくメッセージを送信する。一方、電池が低レベルであり、且つ、センサが非常事態の状況にある場合には、コーディネータは、センサにおける動作モードのＣＳＭＡへの変更を強制することなしに、非常事態の状況と低レベルの電池に対処するべく必要な処置を講じる。
【０１１９】
その後ＣＳＭＡに切り替えた後に、電池が低レベルになり、且つ、センサが依然として非常事態にある場合には、ステップＳ５２において組合せ型のトリガが無効化され、且つ、ステップＳ５３においてコーディネータは、センサの動作モードをＷｉｓｅＭＡＣに戻るように切り替えるべくセンサに通知する。コーディネータは非常事態の状況及び低レベルの電池に対処するべく必要な処置を講じる。
【０１２０】
代替シナリオにおいては、電池のレベルが低下し、その結果、この要因によって組合せ型トリガが無効化されるのではなく、緊急レベルが低下し、且つ、従って、この要因により組合せ型のトリガが無効化される。図１９Ｂとの相違点は、図２０のステップＳ５２に示されている。
【０１２１】
以上のシナリオにおいては、センサが、何らかの理由から送信必要性の増大を有することを自律的に理解し、且つ、その結果、トリガをコーディネータに送信している。その他の実施例においては、コーディネータは、センサから送信されたデータからセンサにおける送信必要性の増大の存在を認識し、且つ、その結果、トリガがコーディネータからセンサに送信される。部分的に中央集中化されたシナリオにおいては切替え命令がセンサからコーディネータに送信される。
【０１２２】
これらの部分的に中央集中化されたシナリオは、上述の側面においてのみ以前のシナリオと異なるため、異なる側面についてのみ詳細に説明する。
【０１２３】
図２１Ａ及び図２１Ｂは、コーディネータからの非常事態ビットによってＣＳＭＡモードへの切替えがトリガされ、且つ、切替えがセンサによって送信されるというトリガ５の部分的に中央集中化されたシナリオを示しており、これは、部分的に中央集中化されたシナリオである。
【０１２４】
コーディネータは、センサから送信された生命パラメータパケットを分析することにより非常事態を検出する。分析に基づいて、コーディネータは非常事態の状況を検出し、且つ、パケット内において、設定された非常事態ビットのトリガにより、この非常事態をセンサに通知する（Ｓ６０）。次いで、ステップＳ６１においてセンサは、ＡＣＫを送信し、これにより１に設定されたモードビットにより、ＣＳＭＡモードへの切替えを通知する。そして、この後にコーディネータがＣＳＭＡに切り替える。この後においては、送信機からの更なるパケットは、緊急事態がもはや存在していないことをコーディネータが検出する時点までＣＳＭＡに従って送信される。この検出結果は、ステップＳ６２において、センサに送信されるメッセージ内において１に設定された非常事態ビットにより（トリガの無効化）通知されることになる。
【０１２５】
次に送信機は、ステップＳ６３においてＡＣＫを送信し、ゼロに設定されたビットモードにより、自身がＷｉｓｅＭＡＣに切り替えて戻ったことをコーディネータに通知する。
【０１２６】
トリガ６は部分的に中央集中化されたシナリオであり、コーディネータが状況の重大性を認識し、且つ、ｕ１及びｕ２ビットを通じてセンサに通知するが、電池の状態は考慮されていない。トリガ６によれば緊急ビットが前述のように使用される。これは、部分的に中央集中化されたシナリオであるため、状況の重大性を認識すると共にｕ１及びｕ２ビットとしてトリガを送信するのはコーディネータである。図２２Ａ及び図２２Ｂは、このシナリオを示している。
【０１２７】
センサは、通常どおりにデータをコーディネータに送信する。コーディネータは、メッセージを分析し、且つ、そのメッセージを特定の閾値と比較するか、或いは、前述のその他の方法のうちのいずれかにより緊急レベルを導出する。センサパラメータのレベルに従って、コーディネータは、ステップＳ７０において緊急ビットｕ１及びｕ２を有するメッセージをセンサに返送し、緊急性のレベルに従ってビットｕ１及びｕ２を適切に設定することによりセンサが非常事態にあるかどうかをセンサに通知する。センサは、メッセージを送信し、非常事態の状況に対処するために動作モードをＣＳＭＡに切り替えるようにコーディネータに通知するＳ７１。次にコーディネータは、ＣＳＭＡに切り替えてその可用性を増大させる。センサが非常事態の状況を離脱し、且つ、ステップＳ７２において、これがコーディネータによって識別された際に、センサは、ステップ７３において自身がＷｉｓｅＭＡＣに切り替えて戻ることをコーディネータに通知する。
【０１２８】
以上の部分的に分散化されたシナリオ及び部分的に中央集中化されたシナリオでは、ある程度の自律性／処理能力がセンサに与えられている。完全に中央集中化された以下のシナリオにおいては、トリガと切替え命令の両方がコーディネータからセンサに送信される。その他の観点においては、これらのシナリオは以前のシナリオに対応しており、且つ、従って、これらの対応する部分に関する詳細な説明は簡潔性を考慮して省略する。
【０１２９】
トリガ７は、完全に中央集中化されたシナリオであり、コーディネータが状況の重大性を認識し、且つ、ｕ１及びｕ２ビットを通じてセンサに通知するが、電池の状態は考慮されていない。図２３は、完全に中央集中化されたシナリオにおける信号の流れ図であり、ＷｉｓｅＭＡＣとＣＳＭＡの間における切替えを示している。
【０１３０】
センサは、通常どおりにデータをコーディネータに送信する。コーディネータは、データを分析し、且つ、ステップＳ８０において送信されるビットｕ１及びｕ２を非常事態のレベルに従って適切に設定することにより、以前と同様に緊急ビットを生成する。センサはトリガをアクノリッジでき、、これがステップＳ８１に示されている。次いで、コーディネータはメッセージを送信し、非常事態の状況に対処するために動作モードをＣＳＭＡに切り替えるべくセンサに通知するＳ８２。コーディネータは、ＣＳＭＡに切り替えてその可用性を増大させる。センサが非常事態を離脱し、これがコーディネータによって識別され、且つ、ステップＳ８３において緊急ビットを使用してセンサに送信された際に、コーディネータは、Ｓ８４においてＷｉｓｅＭＡＣに戻るように切り替えるべくセンサに通知する。この図は、電池の考慮を伴わない完全に中央集中化されたシナリオにおける切替えを示している。
【０１３１】
トリガ８は、完全に中央集中化されたシナリオであり、コーディネータが状況の重大性を認識し、且つ、ｕ１及びｕ２ビットのトリガ要因を通じてセンサに通知し、もう１つのトリガ要因がｂ１及びｂ２を通じてセンサからコーディネータに送信され、コーディネータが切替えについて決定する。
【０１３２】
従って、この場合には、切替えを起動するべく電池の状態が考慮されている。従って、緊急ビットのトリガ要因はコーディネータから送信機に送信されるが、コーディネータが、送信機からコーディネータに送信される電池ビットを使用することにより、後続の電池レベルチェックを実行し、第２トリガ要因を生成した後にアクセスモードの切替えを起動する。当業者であれば、このシナリオにおいては、緊急ビットは、その段階において電池レベルがまだ考慮されていないため、センサの送信必要性に純粋に対応していることを理解するであろう。従って、電池ビットは、電池レベルの単純な指示子である。前掲した緊急ビットと電池状態ビットの表を参照されたい。
【０１３３】
図２４Ａ及び図２４Ｂは、このシナリオを示している。センサは、通常どおりに、データをコーディネータに送信する。コーディネータは、ステップＳ９０においてデータを分析し、且つ、非常事態のレベルに従って適切にビットｕ１及びｕ２を設定することにより緊急ビットを生成し、これにより、メッセージをセンサに送信してセンサが非常事態にあることをセンサに対して通知する。次いでセンサは、ステップＳ９１において電池レベルをチェックし、且つ、その結果をコーディネータに送信する。電池レベルに問題がない場合には、コーディネータはステップＳ９２において非常事態の状況に対処するために動作モードをＣＳＭＡに切り替えるべくメッセージを送信する。電池が低レベルである場合には、コーディネータはセンサにその動作モードを変更させることなしに、非常事態の状況及び低電池レベルに対処するべく必要な処置を講じる。
【０１３４】
ステップＳ９３において送信される電池ビットによって通知される電池のレベルが低く、且つ、センサが依然として非常事態にある場合には、コーディネータは、ステップＳ９４においてＷｉｓｅＭＡＣに戻るように切り替えるべく、センサにモード切替えメッセージを送信し、次にコーディネータは必要な対策を実行する。図２４Ａ及び図２４Ｂは、ＣＳＭＡへの切替えと、低電池レベルに起因したＷｉｓｅＭＡＣへの復帰の切替えを示す。
【０１３５】
一方、センサの電池が低レベルであり、且つ、センサが非常事態にない際には、コーディネータは、ＷｉｓｅＭＡＣに戻るための切替えメッセージをセンサに送信し、且つ、低電池レベルの状況に対処するべく適切な処置を講じることができる。図２５Ａ及び図２５Ｂは、非常事態が解消された際の切替えのケースを示している。ここで、図２５Ａ及び図２５Ｂにおいては、ステップＳ９３は、コーディネータからセンサへの緊急ビットの送信を示しており、ステップＳ９４において、切替え命令がコーディネータから送信されている。或いは、この代わりに、センサが緊急ビットをコーディネータに送信可能であり、次いで、コーディネータが、ステップＳ９４において切替えを命令することも可能である。この第２の選択肢は、中央集中化のレベルが低い。
【０１３６】
トリガ８は、センサが非常事態にあり、且つ、電池の状態に問題がなく復帰の切替えが非常事態通知の解消によって実行される中央集中化されたシナリオを示している。この最後のシナリオは、切替えと組合せ型のトリガの要因のうちの少なくとも１つのものがコーディネータによって処理されているため、中央集中型のシナリオに分類される。
【０１３７】
複数非常事態の管理
本節においては、複数の装置が同時に非常事態となり、且つ、本発明の実施例によるプロトコルがそれらに対処するという状況について説明する。１）センサ（又は、その他のネットワーク装置）が同一レベルの非常事態を具備するもの（図２６を参照されたい）と、２）センサが異なる非常事態レベルを具備するもの（図２７を参照されたい）と、という２つのシナリオが考えられ、且つ、これらについて説明する。中央集中方式により両方のシナリオをコーディネータによって制御する。
【０１３８】
シナリオ１においては、装置／センサは、同一の非常事態レベルを有する非常事態にある。非常事態の状況が存在しない際には、センサは大部分の時間にわたってスリープ状態に移行し、且つ、チャネルの活動をチェックするべく定期的にウェークアップする。非常事態にない際には、センサはチャネルアクセスのためにＷｉｓｅＭＡＣプロトコルに準拠しているものと仮定する。次いで、いくつかのセンサが、同一の緊急レベルを有する非常事態の状況に移行する。センサは、そのスリープパターンを変更しなければならず、且つ、非常事態の状況に対処するべく更に高度なウェークアップ状態にならなければならない。コーディネータは、以前の実施例に記述されているように、スループットと可用性を改善するためにその動作モードをＷｉｓｅＭＡＣからＣＳＭＡモードに変更するべく関連するセンサに対して通知する（ステップＳ１００）。この場合に、関連するセンサは、図２６のステップＳ１０１〜Ｓ１０３に示されているように、チャネルにアクセスするべくその間において競合しなければならない。又、これらのセンサは、非常事態の状況にはないその他のセンサともそのサンプリング期間中に、且つ、それらのセンサが送信対象のデータを具備する場合に競合することになろう。パケットのプリアンブルは、通常、競合者の間の衝突を回避するべくランダムに選択される。本発明の実施例においては、このプリアンブルを、その長さが非常事態のレベルに反比例するように選択可能であり、従って、非常事態にないセンサには非常事態にあるセンサよりも低い優先順位が付与される。非常事態の状況にあるセンサの数が特定の閾値を超過した場合には、コーディネータは、ＴＤＭＡ／ＧＴＳなどの更に同期レベルが高く且つ保証されているネットワーク動作モードに切り替わるべく決定可能である（ステップＳ１０４）。従って、コーディネータは、チャネルにアクセスするべく関連するセンサ（即ち、トリガされたセンサ）のためにＧＴＳ仕様を有するビーコンを送出する。関連するセンサは、ステップＳ１０５において、自身の割り当てられたスロット上においていくつかの周期にわたって又は非常事態の状況が解消される時点まで送信する。非常事態にあるセンサの数が閾値を下回った場合には、コーディネータはＣＳＭＡモードに戻るように切り替わるべくセンサに通知する。
【０１３９】
更には、非常事態が解消された場合には、コーディネータは、ステップＳ１０７において、非常事態にない場合の既定のネットワーク動作モードであるＷｉｓｅＭＡＣに戻るように切り替わるべく関連するセンサに通知する。
【０１４０】
シナリオ２においては、装置／センサは、異なる非常事態のレベルを有する非常事態にある。図２７は、いくつかの装置が非常事態にあり、且つ、異なる非常事態のレベルを具備するという非常事態の状況における切替えプロトコルを示している。
【０１４１】
以前と同様に、非常事態の状況が存在しない際には、センサは大部分の時間にわたってスリープ状態に移行しており、且つ、チャネルの活動をチェックするべく定期的にウェークアップする。非常事態にない際には、センサは、チャネルアクセスのためにＷｉｓｅＭＡＣプロトコルに準拠しているものと仮定する。次いで、いくつかのセンサが異なる非常事態のレベルを有する非常事態の状況に移行する。センサは、非常事態の状況に対処するべく、更に高度なウェークアップ状態に移行しなければならない。従って、ステップＳ１１０においてコーディネータは、スループット及び可用性を改善するべくその動作モードをＣＳＭＡに変更するように関連するセンサに通知する。この場合に、関連するセンサは、ステップＳ１１１〜Ｓ１１３に示されているように、チャネルにアクセスするべくその間において競合しなければならない。又、これらのセンサは、非常事態の状態にはないその他のセンサとも、そのサンプリング期間に、且つ、それらが送信対象のデータを持っている場合に競合することになろう。
【０１４２】
パケットのプリアンブルは、通常、競合者の間の衝突を回避するべくランダムに選択される。いくつかの本発明の実施例においては、このプリアンブルは、その長さが非常事態のレベルに反比例するように選択され、従って、非常事態にないセンサには、関連する（トリガされた）センサとの関係において低い優先順位が付与される。更には、より高いレベルの非常事態にあるセンサにはより低いレベルの非常事態にあるセンサよりも高い優先順位が付与されることになる。非常事態の状況にある関連するセンサの数が特定の閾値を超過した場合には、コーディネータは、ＴＤＭＡ／ＧＴＳなどの更に同期レベルが高く且つ保証されているネットワーク動作モードに切り替えるように、それらのセンサに通知する（Ｓ１１４）。
【０１４３】
シンクは、関連するセンサのためにＧＴＳ仕様を有するビーコンを送出する。関連するセンサは、その割り当てられたスロット上において、いくつかの周期にわたって又は非常事態の状況が解消される時点まで送信する（Ｓ１１５）。非常事態にあるセンサの数が予想の既知を下回った場合には、コーディネータは、ＣＳＭＡモードに戻るように切り替えるべく関連するセンサに通知する（Ｓ１１６）。非常事態が解消された場合には（例えば、すべてのトリガが解消された場合には）、ＷｉｓｅＭＡＣが非常事態にない際の既定のネットワーク動作モードであることから、コーディネータは、ＷｉｓｅＭＡＣに戻るように切り替えるべく関連するセンサに通知する（Ｓ１１７）。
【０１４４】
以下の説明は、非常事態ビット、緊急ビット、及び電池レベルビット（これらのそれぞれのものは、アクセス変更フィールドを提供可能である）を送信するための新しいシグナリングプロトコルをＩＥＥＥ８０２．１５．４に基づいて現在開発中のＩＥＥＥ８０２．１５．６などの通信規格に適応させる方法を示している。ＩＥＥＥ８０２．１５．４のフレームフォーマットは、既にフレームペンディングビットを導入している。
【０１４５】
図２８は、緊急メッセージに対してその他のものよりも高い優先順位が割り当てられるように、メッセージの緊急性を通知するためのＩＥＥＥ８０２．１５．４のフレームフォーマットに対する１つの可能な変更を示している。２つの緊急ビット８１、８２が示されており、且つ、センサは、例えばセンサの変化するスリープパターンをコーディネータに通知するべく、データフレーム、アクノリッジメントフレーム、及びＭＡＣコマンドフレームのいずれか又はすべてなどの送信フレーム内において、これらの緊急ビットを利用する。
【０１４６】
又、これらの緊急ビットは、例えば、表１に示されているように、非医療装置と医療装置を区別するべく、或いは産業用アプリケーションにおいて異なる装置タイプ間の優先順位を区別するべく使用することも可能である。図１０との比較から観察可能なように、フレームコントロールが、１オクテットだけ拡張されており、この１オクテット内において２つのビット（緊急Ｕ１及び緊急Ｕ２）を使用し異なるスリープパターンに対応した異なる緊急レベルを通知している。
【０１４７】
図２８は、電池レベルに関係した２つのビット８３、８４を更に含む。これらのビットは、電池レベル１であるＬ１とレベル２であるＬ２として示されている。いくつかのケースにおいては、緊急ビットは、動作の際の実際のスリープパターンを反映することはできないが、その代わりに、電池レベルを考慮したことに起因して許容されないために実行不能な場合にも、適切なスリープパターンを通知することは可能である。同様に、電池ビットは、緊急ビットと共に電池レベルを考慮して実行される実際のスリープパターンの通知として参照する必要があろう。
【０１４８】
又、図２８は、非常事態ビットと、アクノリッジメントタイプを表す２つのビットを包含するべくＩＥＥＥ８０２．１５．４のフレームコントロールフィールドに必要とされる対応する変更をも示している。下位互換性を考慮し、これらの非常事態及びアクノリッジメントタイプのためにＩＥＥＥ．８０２．１５．４の予備のビット（７〜９）を使用している。ＩＥＥＥ８０２．１５．４の変更済みのフレームタイプが図２９に示されている。下位互換性を考慮し、予備のビット１００〜１１１を使用して異なるタイプのアクノリッジメントフレームと、非常事態の状況について生成される新しいタイプのフレームである非常事態フレームを通知している。
【０１４９】
「グリーンフィールド」方式の規格から開始し、前述の改善は、以下の内容を使用することによりフレームコントロール内に包含可能であろう。
・アクノリッジメントタイプのための２つのビット
・緊急レベルのための２つのビット
・電池レベルのための２つのビット
・フレームタイプを通知するための３つのビット
【０１５０】
更には、コントロールフレーム内のフレームタイプは、データフレーム、ＭＡＣフレーム、及びビーコンフレームなどのその他のタイプのフレームに加えて、以下のもののうちのいずれかを通知するための値を包含可能であろう。
・非常事態フレーム
・アクノリッジメントフレーム
・即時アクノリッジメントフレーム
・遅延アクノリッジメントフレーム
【０１５１】
図３０は、ＩＥＥＥ８０２．１５．６などの新しい規格の一部としての改善を示している。この図は、ＭＡＣレイヤにおけるヘッダフレームの提案部分を示しており、これは、フレームペンディングビットをも包含可能であろう。図３１は、可能なフレームタイプビットの対応する表を示している。
【０１５２】
図３２は、ＭＡＣコマンドオクテットの場所を示す現在のＩＥＥＥ８０２．１５．４規格におけるＭＡＣフレームの基本的なフォーマットを示している。図３３は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４規格の現在のバージョンのコマンドフレーム識別子のリストを示している。
【０１５３】
コントロールフィールドシグナリングを伴う本発明の実施例は、ＭＡＣフレームヘッダのＭＡＣフレームコントロール内の少なくとも４つのビット（モアビットｕ１  ｕ２  ｂ１  ｂ２）の任意の組合せを使用し、ＢＡＮ装置の状態を規定可能である。これらの状態情報ビットは、いずれも独立して設定可能であり、且つ、一般的には、但し、限定を伴うことなしに、非常事態の状況においてＢＡＮ、ＢＡＮトラフィック、及びＢＡＮ装置管理において多数の方法によって組み合わせ可能である。これらは、図３２に示されているようにＭＡＣコマンドフレーム又はその他の任意のタイプの送信フレーム内において送信可能である。
【０１５４】
代替ソリューションにおいては、新しいＭＡＣコマンドフレームを追加可能であり、新しいコマンドフレーム識別子が図３３のリストに追加される。前述のビットを使用することにより、又はなんらかのその他の方法によりペイロード（存在する場合）を使用して装置の状態を区別可能であろう。
【０１５５】
ＭＡＣコマンドフレームを含む任意の送信フレームタイプに好適な更なる代替の且つ好ましい方式は、フレームコントロールの外に、但し、依然としてＭＡＣヘッダの内部に、前述のビット、或いは、好ましくは、以下に示されている装置状態の列挙リストを有する単一のオクテットを導入するというものである。この１オクテットは、合計で２５６個の可能な装置状態を提供することになり、例えば、限定を伴うことなしに、以下のようなものがある。
【０１５６】
状態ＩＤ−装置状態の説明
−−−−−−−−−−−−
０ｘ０１−正常（即ち、非常事態ではなく、電池も正常である）
０ｘ０２−非常事態ではなく、電池は中レベルである。
０ｘ０３−非常事態ではなく、電池が低レベルである。
０ｘ０４−非常事態ではなく、電池が正常である。
０ｘ０５−非常事態であり、電池が中レベルである。
０ｘ０６−非常事態であり、電池が低レベルである。
【０１５７】
受信装置が、このフィールドを判読及び解釈するべきかどうかを知るために、単一の「装置状態」（ｄｓ）ビットをＭＡＣフレームコントロール内に導入し、装置状態を判読及び解釈するか（ｄｓ＝１）、又は装置状態を無視するか（ｄｓ＝０）を通知可能である。
【０１５８】
本発明は、以下のような有利な側面を具備する。
【０１５９】
（１）ＢＡＮ規格、特に、非常事態及びビデオストリーミングへの対処に適したＷｉｓｅＭＡＣ  ＨＡに対する改善。実施例は、必要に応じて動作モードを切り替えるための新しいトリガをも導入する。
【０１６０】
（２）非常事態の状況と、トラフィックの増大又はストリーミングフローと、についてコーディネータに通知するための新しいトリガを包含するＢＡＮ規格に適したＷｉｓｅＭＡＣ  ＨＡプロトコルメッセージに対する変更。
【０１６１】
（３）非常事態ビットがセンサから送信され、且つ、切替えがコーディネータによって決定され、ＣＳＭＡへの切替えのために、トリガがセンサーからの非常事態ビットによって生成される部分的に分散化されたシナリオ。
【０１６２】
（４）センサからコーディネータに送信されるモアビットが負荷の増大又はストリーミンングフローを通知し、モアビットが動作モードのＣＳＭＡへの切替えをトリガし、且つ、コーディネータが切替えを決定する部分的に分散化されたシナリオ。
【０１６３】
（５）送信機が、緊急ビットを使用して状況の重大性を認識し、且つ、コーディネータに通知し、電池の状態は考慮されない部分的に分散化されたシナリオ。
【０１６４】
（６）送信機が、緊急ビット及び電池状態ビットを使用して状況の重大性を認識し、且つ、コーディネータに通知し、コーディネータが切替えを決定する部分的に分散化されたシナリオ。
【０１６５】
（７）本発明者らによって既存のプロトコルに導入されたトリガ及び切替えという少なくとも２つの新しいシグナリング要素。
【０１６６】
（８）既存の切替えプロトコルに対する詳細な優先順位付け概念の埋め込みと新しいシグナリング要素と関連付けられた新しいプロトコル。
【０１６７】
（９）ＷｉｓｅＭＡＣ及びＣＳＭＡに基づいたチャネルアクセスの共同動作のための中央集中型の切替え及びシグナリングのプラットフォーム。
【０１６８】
（１０）コーディネータからの非常事態ビットがＣＳＭＡモードへの切替えをトリガする部分的に中央集中化されたシナリオ。
【０１６９】
（１１）コーディネータが、状況の重大性を認識し、且つ、緊急ビットｕ１及びｕ２を通じてセンサに通知し、電池の状態は考慮されない部分的に中央集中化されたシナリオ。
【０１７０】
（１２）コーディネータが、状況の重大性を認識し、且つ、ｕ１及びｕ２ビットを通じてセンサに通知し、コーディネータが切替えを決定する完全に中央集中化されたシナリオ。
【０１７１】
（１３）コーディネータが、状況の重大性を認識し、且つ、ｕ１及びｕ２ビットを通じてセンサに通知し、センサからコーディネータへのｂ１及びｂ２を通じてトリガされ、コーディネータが切替えを決定し、電池の状態が考慮される完全に中央集中化されたシナリオ。
【０１７２】
（１４）復帰の切替えが、コーディネータからセンサに送信される非常事態ビット（非常事態の解消）を通じてトリガされ、且つ、コーディネータが切替えを決定する部分的に中央集中化されたシナリオ。
【０１７３】
（１５）復帰の切替えが、コーディネータからセンサに送信されるｕ１ｕ２（非常事態の解消）を通じてトリガされ、且つ、コーディネータが切替えを決定する部分的に中央集中化されたシナリオ。
【０１７４】
（１６）復帰の切替えが、センサによって送信されるｂ１及びｂ２を通じてトリガされ、且つ、コーディネータが切替えを決定する完全に中央集中化されたシナリオ。
【０１７５】
（１７）復帰の切替えが、コーディネータからセンサに送信されるｕ１ｕ２（非常事態の解消）を通じてトリガされ、且つ、コーディネータが切替えを判定する完全に中央集中化されたシナリオ。
【０１７６】
（１８）装置／センサが非常事態にあり、装置／センサが同一の非常事態レベルを具備する際の異なるモード間における切替えプロトコル。
【０１７７】
（１９）装置／センサが非常事態にあり、且つ、装置／センサが異なる非常事態レベルを具備する際の異なるモード間における切替えプロトコル。
（２０）非常事態にある装置の数が特定の閾値を超過した際の深刻な非常事態の状況における更に保証されたタイプのモードであるＴＤＭＡ／ＧＴＳへの切替え。
【０１７８】
（２１）非常事態にある装置の数が特定の閾値を下回った際のＣＳＭＡなどの更に緩和されたモードへの復帰の切替え。
【０１７９】
２つのチャネルアクセスモードの間における切替えのために本発明の実施例において提案されている切替え基準及び関連するプロトコルによれば、チャネルアクセスにおけるレイテンシの低減とエネルギーの節約の両方の観点において、無線ＢＡＮ装置の動作を最適化可能である。本発明の実施例によるＷｉｓｅＭＡＣとＣＳＭＡの間における切替えにより、同一の無線ＢＡＮ内において混在している医療装置及び非医療装置の動作を最適化可能である。
【０１８０】
本発明の実施例は、ＭＢＡＮの使用による非常事態管理の円滑な実行において重要な役割を果たすことができる。
【０１８１】
（ｉ）心臓に問題を有する世界中の数億人の患者を、彼らの身体上においてＭＢＡＮを形成する無線センサを利用することにより、病院において、又は自宅において、監視可能である。ＭＢＡＮは、このような患者に更なる移動性を提供可能である。但し、心機能の異常や心臓発作などの更に深刻なケースなどの状況にある患者のグループの場合には、信頼性の高い通信チャネルを確保して非常事態又はアラーム信号を見逃さないことを保証することが極めて重要である。
【０１８２】
（ｉｉ）世界中で数億人の人々が糖尿病を患っている。最近、グルコースの計測のための埋植可能な又は非侵襲的な方法が検討されている。ＭＢＡＮを使用し、２４時間にわたって患者のグルコースレベル情報を監視可能である。患者のグルコースレベルがチャートを逸脱し、且つ、患者のための非常ジオロケーション及びその他の必要な緊急的な医学的手順が必要とされる状態が存在する。
【０１８３】
（ｉｉｉ）ＭＢＡＮを使用することにより、データの喪失によって生命が脅かされる可能性がある集中治療の状態にある患者を監視しつつ、検知データを収集可能である。
【０１８４】
（ｉｖ）主には、低データレートのアプリケーションが想定されているが、ＭＢＡＮは、個々のパケットの喪失が致命的であると共に品質に影響を及ぼすストリーミングビデオ／オーディオデータの転送に適用することも可能であろう。非常事態の状況においては、誤ったデータは、疾病の診断に悪影響を付与可能である。
【０１８５】
（ｖ）医療診断の場合には、ＭＭＲ又はＸ線画像は、医師が患者を適切に診断するべく、非常に明瞭であることを要する。従って、この場合にも、信頼性の高いデータ転送が不可欠である。
【０１８６】
本発明は、新しいネットワーク、ネットワーク装置（又はセンサ）、コーディネータ、又はこれらのためのハードウェアモジュールの形態をとることが可能であり、且つ、１つ又は複数のセンサ及び／又はコーディネータのプロセッサによって実行されるソフトウェアを置換又は変更することより、実装可能である。
【０１８７】
従って、本発明の実施例は、ハードウェアにおいて、或いは、１つ又は複数のプロセッサ上において稼働するソフトウェアとして、或いは、これらの組合せとして、実装可能である。又、本発明は、本明細書に記述されている技法のいずれかのものの一部又はすべてを実行する１つ又は複数の装置又は機器プログラム（例えば、コンピュータプログラム及びコンピュータプログラムプロダクト）として実施可能である。このような本発明を実施するプログラムは、コンピュータ可読媒体上に保存可能であり、或いは、例えば、１つ又は複数の信号の形態を有することも可能であろう。このような信号は、インターネットウェブサイトからダウンロード可能なデータ信号であってよく、或いは、搬送波信号上において、又は任意のその他の形態において提供することも可能である。
【０１８８】
以上の説明においては、一例として、ＩＥＥＥ８０２．１５．４及びＩＥＥＥ８０２．１５．６を参照しているが、本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１５．６に従って動作するかどうかとは無関係に、任意のタイプのＭＢＡＮに対して、且つ、医療ボディエリアネットワークでない場合にも、非常事態の状況における通信の信頼性の改善に対する要件を具備するその他のタイプのＢＡＮ及びその他の近距離無線ネットワークに対して、適用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005403074.tif 000017
【図１４Ａ】
0005403074.tif 000018
【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
0005403074.tif 000020
【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
0005403074.tif 000026
【図１９Ｂ】
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【図２０】
0005403074.tif 000028
【図２１Ａ】
0005403074.tif 000029
【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
0005403074.tif 000032
【図２３】
0005403074.tif 000033
【図２４Ａ】
0005403074.tif 000034
【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
0005403074.tif 000037
【図２６】
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【図２７】
0005403074.tif 000039
【図２８】
0005403074.tif 000040
【図２９】
0005403074.tif 000041
【図３０】
0005403074.tif 000042
【図３１】
0005403074.tif 000043
【図３２】
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【図３３】
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