(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマスター装置および複数のスレーブ装置を含む身体領域ネットワークにおける無線媒体へのアクセスを制御する方法であって：
前記無線媒体へのアクセス時間を固定された反復される時間ラウンドに分割する段階であって、各時間ラウンドは複数のスーパーフレームを含み、各スーパーフレームは固定数の時間スロットを含む、段階と；
前記マスター装置間でグローバル・ビーコンを送信するために、時間ラウンド内にグローバル・ビーコン期間を割り当てる段階と；
各スーパーフレーム内に、一つまたは複数の時間スロットを含むサブフレームをリザーブする段階とを含み、マスター装置は少なくともリザーブされたサブフレームの間は、一つまたは複数のスレーブ装置と通信するために前記無線媒体にアクセスでき、
当該方法がさらに、
各サブフレーム内でスレーブ装置がマスター装置と通信できる時間スロットをリザーブする段階と、
サブフレーム内のリザーブされていない時間スロットを、前記サブフレームがリザーブされているマスター装置、前記マスター装置のスレーブ装置および通信するピアが前記無線媒体を求めて競争できるローカル優先的競争アクセス（LPCA）のために割り当てる段階とをさらに含む、
方法。
【請求項２】
スーパーフレーム内のリザーブされていない時間スロットを、グローバル優先的競争アクセス（GPCA）のために割り当てる段階をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ネットワークが、少なくとも、マスター装置およびスレーブ装置を含む二つの階層の装置をもつ身体領域ネットワーク（BAN）である、請求項１記載の方法。
【請求項４】
各マスター装置が該マスター装置と関連付けられたスレーブ装置の集合と通信する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
マスター装置に関連付けられたスレーブ装置の集合のためにサブフレーム内に割り当てられた時間スロットを宣言するために、前記マスター装置によってローカル・ビーコンが送信される、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記グローバル・ビーコン期間が前記時間ラウンドの中央にある、請求項１記載の方法。
【請求項７】
グローバル・ビーコンが：リザーブ要求を同期および交換すること、近隣装置およびネットワーク・トポロジーを発見すること、およびデータ送信をスケジューリングすることのうちの少なくとも一つのために利用される、請求項１記載の方法。
【請求項８】
時間ラウンドの数、時間ラウンド内のスーパーフレームの数およびスーパーフレーム内の時間スロットの数が事前に設定されている、請求項１記載の方法。
【請求項９】
コンピュータ実行可能コードが記憶されたコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータ実行可能コードは、実行されたときに、プロセッサに、複数のマスター装置および複数のスレーブ装置を含む身体領域ネットワークにおける無線媒体へのアクセスを制御するプロセスを実行させ、前記プロセスは：
前記無線媒体へのアクセス時間を固定された反復される時間ラウンドに分割する段階であって、各時間ラウンドは複数のスーパーフレームを含み、各スーパーフレームは固定数の時間スロットを含む、段階と；
前記マスター装置間でグローバル・ビーコンを送信するために、時間ラウンド内にグローバル・ビーコン期間を割り当てる段階と；
各スーパーフレーム内に、一つまたは複数の時間スロットを含むサブフレームをリザーブする段階とを含み、マスター装置は少なくともリザーブされたサブフレームの間は、一つまたは複数のスレーブ装置と通信するために前記無線媒体にアクセスでき、
前記プロセスがさらに、
各サブフレーム内でスレーブ装置がマスター装置と通信できる時間スロットをリザーブする段階と、
サブフレーム内のリザーブされていない時間スロットを、前記サブフレームがリザーブされているマスター装置、前記マスター装置のスレーブ装置および通信するピアが前記無線媒体を求めて競争できるローカル優先的競争アクセス（LPCA）のために割り当てる段階とをさらに含む、
コンピュータ可読媒体。
【請求項１０】
無線データ通信システムであって：
複数のマスター装置と；
複数のスレーブ装置とを有し、各マスター装置は、該マスター装置のためにリザーブされたサブフレームの間に、割り当てられたスレーブ装置の集合と通信し、各サブフレームは時間ラウンドに含まれるスーパーフレームの一部分であり、
各マスター装置は、無線媒体へのアクセスを制御するために、固定された反復される時間ラウンドのフレーム構造を形成するよう構成されており、各時間ラウンドは複数のスーパーフレームを含み、各スーパーフレームは固定数の時間スロットを含み、各スーパーフレーム内の時間スロットはサブフレームおよびグローバル優先的競争アクセス（GPCA）のためにリザーブされ、各サブフレーム内の時間スロットは、マスター装置と一つまたは複数のスレーブ装置との間の通信のためおよびローカル優先的競争アクセス（LPCA）のためにリザーブされる、
システム。
【請求項１１】
マスター装置が、グローバル・ビーコンを前記時間ラウンド内のリザーブされたグローバル・ビーコン期間の間に送信し、スレーブ装置のために割り当てられた時間スロットを宣言するためのローカル・ビーコンを前記サブフレーム内に送信する、請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
複数のマスター装置および複数のスレーブ装置を含む身体領域ネットワークにおける無線媒体へのアクセスを制御するために、固定された反復される時間ラウンドのフレーム構造を形成する装置であって、各時間ラウンドは複数のスーパーフレームを含み、各スーパーフレームは固定数の時間スロットを含み、各スーパーフレーム内の時間スロットはサブフレームおよびグローバル優先的競争アクセス（GPCA）のためにリザーブされ、各サブフレーム内の時間スロットは、マスター装置と一つまたは複数のスレーブ装置との間の通信のためおよびローカル優先的競争アクセス（LPCA）のためにリザーブされる、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、2008年8月11日に出願された米国仮出願第61/087,745号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は概括的には、無線ネットワークにおいて使用される媒体アクセス制御（MAC:  medium  access  control）プロトコルに関し、より詳細には、身体領域ネットワーク（BAN:  body  area  network）のような低電力無線センサー・ネットワークにおいて使用されるMACプロトコルに関する。
【背景技術】
【０００３】
身体領域ネットワーク（BAN）は、主として、生命徴候〔バイタルサイン〕（vital  signs）の恒久的な監視およびログ記録のために設計されている。図１に示される例示的なBANは、典型的には身につけることができる〔ウェアラブルである〕または人体中に埋め込まれることのできるセンサーである複数のノード（または装置）１２０を含む。ノード１２０は、生命に関する身体パラメータおよび動きをモニタリングし、無線媒体を通じて互いに通信する。ノード１２０は、身体からのデータを一つまたは複数の装置１３０に送信できる。装置１３０から、そのデータはリアルタイムで病院、診療所または他所に、ローカル・エリア・ネットワーク（LAN）、広域ネットワーク（WAN）、セルラー・ネットワークなどを通じて転送されることができる。
【０００４】
BANの設計のための要求は、ノード１２０のエネルギー効率、スケーラビリティ、統合（integration）、干渉緩和、共存（coexistence）、高いサービス品質（QoS:  quality  of  service）およびセキュリティを含む。効率的なエネルギー消費は、受信者ノード（すなわちデータを受信するノード）を傾聴状態とスリープ状態との間で最適にデューティー・サイクリング〔稼働切り換え〕することによって達成できる。スリープ状態では、ノードの送信機はオフにされ、それによりエネルギーが節約される。デューティー・サイクリング（duty  cycling）は、アイドルな傾聴（listening）時間、傍受（overhearing）時間、送信衝突および制御オーバーヘッドを最小限にするねらいで、MACプロトコルによって実行される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
関連技術では、無線ネットワークのためのいくつかのMACプロトコルが開示されている。たとえば、IEEE802規格委員会は、無線式のローカル・エリア・ネットワークおよびパーソナル・エリア・ネットワークのための一連の規格を開発した。無線ローカル・エリア・ネットワーク（WLAN:  wireless  local  area  network）用に設計されたIEEE802.11規格および無線パーソナル・エリア・ネットワーク（WPAN:  wireless  personal  area  network）用に設計されたIEEE802.15.4規格などである。これらのプロトコルはいずれも無線BAN用の好適な候補ではない。たとえば、IEEE802.15.4規格は、短距離伝送用のMACプロトコルを定義しているが、いくつかの欠点がある。
【０００６】
具体的には、IEEE802.15.4規格のビーコン・モードは、スターおよびツリー型のネットワーク・トポロジーをサポートする。中央集中型のアーキテクチャは単一障害点（single  point  of  failure）の問題があり、このためBANには好適ではない。IEEE802.15.4ベースのネットワークにおけるビーコン装置は、固定した、事前に決定された時間期間の間アクティブである。これは、過剰プロビジョニングおよびエネルギーの浪費か、不足プロビジョニングおよび制限されたQoSのいずれかにつながる。BANノードのデューティー・サイクル要求は時間とともに変わるので、IEEE802.15.4規格の固定されたデューティー・サイクリング手法はBANには好適ではない。
【０００７】
さらに、IEEE802.15.4規格は、静的で低データ・レートの無線センサー・ネットワーク（WSN:  wireless  sensor  network）用に設計されているので、移動性（mobility）および共存（coexistence）をサポートしない。同じ媒体上で動作する複数の共位置のIEEE802.15.4ベースのネットワークは媒体アクセスを調整しない。したがって、ビーコンおよびデータ・フレームの送信が衝突することがある。IEEE802.15.4規格は重なり合うスーパーフレームを検出することも、系統的な衝突を解決することもしない。少なくとも上記の欠点のため、IEEE802.15.4規格はBANにおける媒体アクセス制御を実行するには非効率的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある種の実施形態は、ネットワークにおける無線媒体へのアクセスを制御する方法を含む。本方法は、無線媒体へのアクセス時間を固定された反復される時間ラウンドに分割する段階であって、各時間ラウンドは複数のスーパーフレームを含み、各スーパーフレームは固定数の時間スロットを含む、段階と；時間ラウンド内にグローバル・ビーコン期間を割り当てる段階と；各スーパーフレーム内でサブフレームをリザーブする段階とを含み、少なくともリザーブされたサブフレームの間はマスター装置が無線媒体にアクセスできる。
【０００９】
本発明のある種の実施形態はまた、コンピュータ実行可能コードが記憶されたコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータ実行可能コードは、実行されたときに、プロセッサに、ネットワークにおける無線媒体へのアクセスを制御するプロセスを実行させる、コンピュータ可読媒体をも含む。前記プロセスは、無線媒体へのアクセス時間を固定された反復される時間ラウンドに分割する段階であって、各時間ラウンドは複数のスーパーフレームを含み、各スーパーフレームは固定数の時間スロットを含む、段階と；時間ラウンド内にグローバル・ビーコン期間を割り当てる段階と；各スーパーフレーム内でサブフレームをリザーブする段階とを含み、少なくともリザーブされたサブフレームの間はマスター装置が無線媒体にアクセスできる。
【００１０】
本発明のある種の実施形態はさらに、無線データ通信システムを含む。システムは複数のマスター装置と；複数のスレーブ装置とを有し、各マスター装置は、該マスター装置のためにリザーブされたサブフレームの間に、割り当てられたスレーブ装置の集合と通信し、各サブフレームは時間ラウンドに含まれるスーパーフレームの一部分である。
【００１１】
本発明のある種の実施形態はまた、無線ネットワークにおける媒体アクセスを制御するために、固定された反復される時間ラウンドのフレーム構造を形成する装置を含む。フレーム構造は複数のスーパーフレームを含み、各スーパーフレームは固定数の時間スロットを含み、各スーパーフレーム内の時間スロットはサブフレームおよびグローバル優先的競争アクセス（GPCA:  global  prioritized  contention  access）のためにリザーブされ、各サブフレーム内の時間スロットは、マスター装置と一つまたは複数のスレーブ装置との間の通信のためおよびローカル優先的競争アクセス（LPCA:  local  prioritized  contention  access）のためにリザーブされる。
【００１２】
発明と見なされる主題は、付属の請求項において具体的に特定され、明確に記載される。本発明の以上のおよびその他の特徴および利点は、付属の図面とともに参照される以下の詳細な記述から明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】身体領域無線ネットワークの概略図である。
【図２】本発明のある実施形態に基づいて構築される身体領域ネットワークのトポロジーを示す図である。
【図３】本発明のある実施形態に基づいて構築される時間ラウンドを例解する概略図である。
【図４】本発明のある実施形態に基づいて構築される、時間ラウンド、スーパーフレームおよびサブフレームのミクロな編成を例解する概略図である。
【図５】ＡおよびＢは、時間ラウンドの二次元表現を示す図である。
【図６】本発明のある実施形態に基づいて実装される、BANの無線媒体へのアクセスを制御する方法を記述するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明によって開示される実施形態が、本稿の革新的な教示の数多くの有利な使用の例でしかないことを注意しておくことは重要である。一般に、本願の明細書においてなされる陳述は、必ずしもさまざまな特許請求される発明のいずれかを限定するものではない。さらに、いくつかの陳述は、いくつかの発明的な特徴に当てはまるが他の発明的な特徴には当てはまらないこともある。一般に、特に示されるのでない限り、一般性を失うことなく、単数形の要素は複数であってもよく、複数形の要素は単数であってもよい。図面において、いくつかの図面を通じて、同様の参照符号は同様の部分を指す。
【００１５】
図２は、本発明のある実施形態に基づいて構築される身体領域ネットワーク（BAN）２００のトポロジーを示している。BAN  ２００は二階層の装置を含む：スレーブ装置２１０−１ないし２１０−Ｓと、マスター装置２２０−１ないし２２０−Ｍである。典型的には、スレーブ装置２１０−１ないし２１０−Ｓはインプラント可能、飲み込み可能または使い捨てであり、低いエネルギー予算および限られた資源（処理パワー、メモリ）をもつことを特徴とする。他方、マスター装置２２０−１ないし２２０−Ｍは身につけることが可能〔ウェアラブル〕であり、頻繁に再充電でき、したがって、スレーブ装置に比べ、より高いエネルギー予算およびより多くの資源をもつ。
【００１６】
マスター装置２２０−Ｘ（Xは1以上の整数）は一つまたは複数のスレーブ装置２１０−Ｙ（Yは1以上の整数）を管理する。この目的に向け、マスター装置２２０−１ないし２２０−Ｍは定期的なビーコンを送信する。同期、媒体リザーブ〔予約〕の要求、ブロードキャスト／マルチキャストの宣言〔アナウンス〕のためである。定期的なビーコンによって交換される情報に基づいて、マスター装置２２０−１ないし２２０−Ｍは、QoSサポートを可能にするために、競合〔コンフリクト〕のないリザーブ・スケジュールを導出する。さらに、マスター装置２２０−１ないし２２０−Ｍは、共存をサポートするために、近傍における別のBANの存在を検出する。スレーブ装置２１０−１ないし２１０−Ｓはそれぞれのマスター装置２００−Ｘのビーコンを追跡し、データを送受信する。
【００１７】
すなわち、一つまたは複数のスレーブ装置２１０−１ないし２１０−Ｓが一つまたは複数のマスター装置２２０−１ないし２２０−Ｍに関連付けられる。この型のアーキテクチャは、異なるアプリケーションを実行する複数のBANの共存のために理想的である。たとえば、患者は心電図（ECG:  electrocardiogram）、筋電図（EMG:  electromyogram）、脳電図（EEG:  electroencephalogram）、O2、CO2およびグルコース・レベル・センサーを身につけ、これらがスレーブ装置２１０−１ないし２１０−Ｓである。この場合、四つの異なる独立したマスター装置２２０−Ｘを利用することができる。ECG記録用の第一のマスター装置、EMG記録用の第二のマスター装置、EEG記録用の第三のマスター装置ならびにO2、CO2およびグルコース・レベルのモニタリング用の第四の装置である。ECGのリード線、EMGの電極、EEGの電極およびO2、CO2およびグルコース・レベル・センサーがスレーブ装置２１０−Ｙの例であり、それぞれのマスター装置にデータを報告する。
【００１８】
マスター装置およびスレーブ装置は、中央制御装置なしで共存し、同じ媒体を共有できる。すべてのマスター装置２２０−１ないし２２０−Ｍは媒体アクセスおよびリザーブを同期させる。二つの近隣のマスター装置２２０−Ｘおよび２２０−Ｙは互いと直接通信できる。マスター装置２２０−Ｘはそのスレーブ装置２１０−１ないし２１０−Ｓと直接通信でき、逆も成り立つ。同じマスター装置２１０−Ｚによって管理される二つの隣接するスレーブ装置２１０−Ｘおよび２１０−Ｙは互いと直接通信できる。すなわち、開示されるネットワーク・トポロジーは、二つのスレーブ装置の間のピアツーピア通信を可能にする。
【００１９】
エネルギー消費を均衡させるために、一群の装置が定期的に一つの装置をマスター装置となるよう選出することができ、他の装置はスレーブ装置として動作できることを注意しておくべきである。携帯電話、ベッドサイド・モニター、ECGアグリゲータなどといった装置がマスター装置として利用でき、一方、腕時計、ECG電極、血圧（BP:  blood  pressure）モニタおよびカメラ錠剤がスレーブ装置として機能できることは理解される。
【００２０】
上で論じたように、マスター装置およびスレーブ装置は同じ無線媒体を共有する。本発明の原理によれば、マスター装置２２０−１ないし２２０−Ｓは、分散式のビーコン・プロセス（distributed  beaconing  process）を使って、共有される媒体へのアクセスを調整し、それにより、単一障害点から保護される堅牢なネットワークを提供する。本発明のある種の実施形態によれば、マスター装置およびスレーブ装置による共有される媒体のアクセスを容易にするよう、いくつかのデータ構造が定義される。該データ構造は、時間ラウンド、スーパーフレームおよびサブフレームを含む。
【００２１】
図３に示されるように、時間ラウンド３００はあらかじめ定義された数のスーパーフレーム３１０−１ないし３１０−Ｐ（Pは1より大きな整数）を含む。媒体へのアクセスは、固定された反復される継続時間の時間ラウンドに分割される。反復される時間ラウンドは、諸装置がビーコン送信の頻度を減らし、したがってオーバーヘッドをコントロールすることを可能にする。
【００２２】
図４に描かれるように、スーパーフレーム３１０−Ｘ（Xは1以上の整数）は、設定可能な数のサブフレーム４１０−１ないし４１０−ＳＦを含む。サブフレーム４１０−Ｙ（Yは1以上の整数）の長さは可変であり、そのサブフレームを「所有する（own）」マスター装置によって決定される。各スーパーフレーム３１０−Ｘは長さおよび数が固定の設定可能な時間スロット（まとめて時間スロット４２０という）を有する。各時間スロットは同じサイズをもち、媒体リザーブの基本単位のはたらきをする。各サブフレーム４１０−Ｙは、マスター装置２２０−Ｚ（Zは1以上の整数）によって送信されるローカル・ビーコン４３０をもって始まる。マスター装置２２０−Ｚに関連付けられたスレーブ装置２１０−Ｙは、同期し、自分たちのためのペンディングになっているメッセージをマスター装置２２０−Ｚが有しているかどうかを知るためにローカル・ビーコン４３０を傾聴する。ローカル・ビーコン４３０はまた、時間スロット割り当て情報と、ローカルな（マスター装置とそのスレーブ装置との間の）ブロードキャスト／マルチキャスト送信のためのスケジュールされた時間とを宣言する。スレーブ装置２１０−１ないし２１０−Ｓはすべてのサブフレーム４１０を傾聴するのではなく、長い時間期間にわたってスリープすることができる。
【００２３】
ある実施形態によれば、ローカル・ビーコン４３０はまた、他のマスター装置２２０−Ｘの切迫（imminent）サブフレーム４１０の位置を担持する。これは、他のマスター装置２２０−Ｘから送られたローカル・ビーコン４３０を傍受するスレーブ装置２１０−Ｙが、そのマスター装置２２０−Ｚのサブフレームの厳密な位置を決定することを許容する。こうして、順番外で覚醒する（たとえばクロック・ドリフトまたは古くなったスケジュールのために）スレーブ装置２１０−Ｙはスリープ状態に戻ることができる。このアプローチは、アイドルな傾聴時間を著しく最小化する。
【００２４】
媒体リザーブについて、図５のＡおよびＢを参照して記述する。図５のＡおよびＢは、時間ラウンド３００の例示的な限定しない二次元表現を示している。X軸はスーパーフレーム当たりの諸時間スロット４２０を表し、Y軸は時間ラウンド３００ごとの諸スーパーフレーム３１０を表す。図５のＡおよびＢに与えられた例では、スーパーフレーム当たり16個の時間スロット、ラウンド当たり16個のスーパーフレームがある。
【００２５】
マスター装置２２０−１ないし２２０−Ｍは、自分たちが媒体にアクセスする排他的な権利を有する時間スロットをリザーブできる。ある種の実施形態では、時間スロット４２０はトラフィック負荷およびレイテンシ要求に従ってリザーブされる。図５のＡに示されるように、時間スロットのグループ５１０はリザーブされた時間スロットであり、時間スロットの第二のグループ５２０はリザーブされていない。典型的には、リザーブされた時間スロットは定期的または高優先度のトラフィックのために利用される。グローバル時間期間５３０の時間スロットは、グローバル・ビーコンを送信するために利用される。
【００２６】
各マスター装置２２０−Ｚは、自分の目的のために、またその一つまたは複数のスレーブ装置２１０−Ｙのために時間スロット４２０をリザーブする。スーパーフレーム３１０−Ｘの間にマスター装置２２０−Ｚによって要求された諸時間スロット４２０は、連続的に割り当てられ、それによりスーパーフレーム３１０−Ｘ内にサブフレーム４１０−Ｙを形成する。図５のＢに示されるように、スーパーフレーム３１０−２は、それぞれマスター装置「Ａ」および「Ｅ」に割り当てられた二つのサブフレーム４１０−１および４１０−２を含む。図５のＢに例証されるように、サブフレームの継続時間はスロット・リザーブによって変わる。
【００２７】
諸マスター装置２２０−Ｚの定期的な同期を容易にするためにグローバル・ビーコン期間５３０が必要とされる。本発明のある好ましい実施形態では、グローバル・ビーコン期間５３０は時間ラウンドの真ん中に位置される。マスター装置２２０−１ないし２２０−Ｍはグローバル・ビーコン期間５３０を傾聴し、同期しリザーブ要求を交換するために割り当てられた時間スロットにおいてグローバル・ビーコンを送る。グローバル・ビーコンは近隣者およびネットワーク・トポロジーを発見するため、ならびにブロードキャスト／マルチキャスト・データ送信をスケジュールするためにも使われる。
【００２８】
サブフレーム送信の新しいスケジュールが、グローバル・ビーコン期間５３０の間にマスター装置２２０−１ないし２２０−Ｍから受信されたリザーブ要求に基づいて導出され、次の時間ラウンドの先頭において有効になる。スレーブ装置２１０−１ないし２１０−Ｓはグローバル・ビーコン交換に参加しないので、スレーブ装置２１０−１ないし２１０−Ｓはスケジュールにおける差し迫った（impending）変更を知らない。したがって、マスター装置は、変更が有効になる前に、変更されたスケジュールを自分のスレーブに通信する。この目的に向け、グローバル・ビーコン期間５３０は時間ラウンドの真ん中に位置されている。それにより、マスター装置２２０−１ないし２２０−Ｍは、現在のラウンドにおいて、自分のスレーブ装置に新しいスケジュールについて通知できる。
【００２９】
グループ５２０内のリザーブされていないスロットには、グローバル優先的競争アクセス（GPCA）またはローカル優先的競争アクセス（LPCA）機構を使ってアクセスできる。具体的には、スーパーフレーム３１０内のリザーブされていない時間スロットにはGPCA機構を使ってアクセスでき、サブフレーム４１０内のスロットにはLPCA機構を使ってアクセスできる。
【００３０】
競争ベースの（contention-based）アクセスは、オンデマンドまたは非周期的なデータ・トラフィックに好適であり、リザーブされた時間スロットが干渉またはリザーブ競合のため使用不能である場合に予備〔フォールバック〕アクセス機構として使うことができる。増加したトラフィック需要に対応するために追加的な時間スロットを取得することは、著しい遅延を被ることがある。リザーブ・ベースのアクセスのために時間スロットが利用可能になるまで、追加的なトラフィックを送信するために競争ベースのアクセスを使用できる。すべての時間スロットがリザーブのために利用可能にされる場合には、ひとたびすべての時間スロットが割り当てられたら、他のマスター装置は媒体へのアクセスを拒否されうる。したがって、本発明の原理によれば、スーパーフレームは、サブフレーム内に割り当てられうるGPCA期間とLPCA期間を含んでいてもよい。これらの期間の間に、マスター装置およびスレーブ装置は媒体にアクセスするために競争することができる。具体的には、GPCA期間の間は、任意の装置が媒体を求めて競争できる。一方、LPCA期間の間は、当該サブフレームの所有者、そのスレーブおよび通信するピア（communicating  peers）だけが媒体を求めて競争できる。図４は、それぞれGPCA期間４４０およびLPCA期間４５０を含むスーパーフレーム３１０−Ｘおよびサブフレーム４１０−Ｙの例を示している。
【００３１】
図６は、本発明のある実施形態に基づいて実装されたBANの無線媒体へのアクセスを制御する方法を記述する、例示的な限定しないフローチャート６００を示している。
【００３２】
S610において、媒体へのアクセス時間が時間ラウンドに分割される。時間ラウンドは複数のスーパーフレームを含む。例示的な実施形態では、時間ラウンドの継続時間は数秒であり、スーパーフレームの継続時間は数十ミリ秒である。S620において、グローバル・ビーコン期間が、好ましくは時間ラウンドの中央に、割り当てられる。グローバル・ビーコン期間は、BAN内のマスター装置がグローバル・ビーコンを送信するために利用される。S630では、スーパーフレーム内のサブフレームがマスター装置のためにリザーブされる。上述したように、サブフレームは特定のマスター装置がそのスレーブ装置（単数または複数）と通信するためにリザーブされた時間スロットを含む。次いで、各マスター装置がその割り当てられたサブフレーム内の時間スロットをそのスレーブ装置（単数または複数）に割り当てることができる。S640では、スーパーフレーム内のリザーブされていない時間スロットが、競争ベースのアクセス機構を使って諸装置が互いと通信できるGPCAに割り当てられる。S650では、サブフレーム内のリザーブされていない時間スロットが、それぞれのマスター装置のスレーブ装置が互いとまたはそのマスター装置と競争ベースのアクセス機構を使って通信できるLPCAに割り当てられる。
【００３３】
本稿に記載された媒体アクセス制御方法が、ネットワークのレイテンシ要求およびトラフィック負荷に密接に一致〔マッチ〕する適応的なデューティー・サイクリングを提供することは理解されるはずである。すなわち、マスター装置は、そのサブフレームを送信するときおよびグローバル・ビーコン期間の間にのみアクティブに留まる。マスター装置は、媒体が所定の時間期間にわたってアイドルのままであり、その間にその近隣装置のいずれもデータを送信しようとしない場合には、サブフレームの終わりよりも早くスリープに戻ることができる。スレーブ装置は、そのマスター装置のローカル・ビーコンを受信するためおよびデータを送受信するためにのみアクティブである。本プロトコルは、スレーブ装置にとっての長いスリープ期間を許容する。
【００３４】
以上の詳細な記述は、本発明が取ることのできる数多くの形のうちの若干を述べている。以上の詳細な記述が、本発明の定義に対する限定としてではなく、本発明が取ることのできる選ばれた形の例解として理解されることが意図されている。本発明の範囲を定義することが意図されているのは、あらゆる等価物を含む請求項のみである。
【００３５】
最も好ましくは、本発明の原理はハードウェア、ファームウェアおよびソフトウェアの任意の組み合わせとして実装される。さらに、ソフトウェアは好ましくはプログラム記憶ユニットまたはコンピュータ可読媒体上に有形的に具現されたアプリケーション・プログラムとして実装される。アプリケーション・プログラムは、任意の好適なアーキテクチャをもつ機械にアップロードされ、これによって実行されてもよい。好ましくは、該機械は、一つまたは複数の中央処理ユニット（「CPU」）、メモリおよび入出力インターフェースのようなハードウェアを有するコンピュータ・プラットフォーム上で実装される。コンピュータ・プラットフォームはオペレーティング・システムおよびマイクロ命令コードを含んでいてもよい。本稿で記載されているさまざまなプロセスおよび機能は、マイクロ命令コードの一部であっても、アプリケーション・プログラムの一部であっても、それらの任意の組み合わせであってもよく、CPUによって実行されてもよい。これは、そのようなコンピュータまたはプロセッサが明示的に示されているか否かにはよらない。さらに、追加的なデータ記憶ユニットおよび印刷ユニットといったさまざまな他の周辺ユニットがコンピュータ・プラットフォームに接続されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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