(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クライアントノードである複数の第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）と、前記第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の信号到達範囲内にあり前記第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の調整者ノードである１つの第２のノード（ＧＷ）との間を、連続した時間フレーム（ＳＦ）においてＭＡＣ層上でデータが伝送され、ここで１つの時間フレーム（ＳＦ）は複数のタイムスロット（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）から構成されており、
各タイムスロット（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）は、前記タイムスロット（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）の始めの第１の間隔（Ｉ１）内の所定時間におけるデータ伝送の開始が排他的に許可されているスロット所有者ノードである１つの第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に割り当てられており、
前記複数の第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の内の１つまたは複数の第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、前記スロット所有者ノードが前記第１の間隔（Ｉ１）内の所定時間にデータ伝送を開始しなかった場合に、前記第１の間隔（Ｉ１）に続く第２の間隔（Ｉ２）におけるデータ伝送のために競合型アクセスを介して前記タイムスロット（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）を使用することが許可されている、
時分割多重アクセス方式（ＴＤＭＡ）に基づくローカルエリアネットワークにおけるデータ伝送方法であって、
前記第２のノード（ＧＷ）は、前記第１の間隔（Ｉ１）の終わりに前記スロット所有者ノードがデータ伝送を開始したか否かを判別し、
前記第２のノード（ＧＷ）は、前記スロット所有者ノードがデータ伝送を開始しなかったと判別したとき、前記ローカルネットワーク内に許可メッセージ（ＣＴＳ−１）をブロードキャストし、
各第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、前記第２のノード（ＧＷ）から前記許可メッセージ（ＣＴＳ−１）を受信した後にのみ、データ伝送のために競合型アクセスを介して前記タイムスロット（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）を使用することが許可される、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
データは無線パーソナルエリアネットワークまたは無線センサネットワーク内を伝送され、各第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）はセンサデータを、前記センサネットワーク内の基地局を表している前記第２のノード（ＧＷ）に伝送するセンサを表している、請求項１記載の方法。
【請求項３】
無線パーソナルエリアネットワーク内のデータは、標準ＩＥＥＥ８０２．１５．４乃至標準ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｅに従って伝送される、請求項２記載の方法。
【請求項４】
競合型アクセスはＣＳＭＡ／ＣＡ法に基づく、請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記許可メッセージ（ＣＴＳ−１）は、そのメッセージタイプの識別情報を少なくとも含んでいる、請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記許可メッセージ（ＣＴＳ−１）は、前記第２のノード（ＧＷ）の識別情報（ＮＩＤ）、および／または、前記第２のノード（ＧＷ）が属している前記ローカルエリアネットワークの識別情報（ＮＩＤ）をさらに含んでいる、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記許可メッセージ（ＣＴＳ−１）は、予約された時間長を含まない、請求項５または６記載の方法。
【請求項８】
データ伝送のために競合型アクセスを介した前記タイムスロット（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）を使用しようとする各第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、最初に前記第２の間隔（Ｉ２）において前記ローカルエリアネットワーク内に要求メッセージ（ＲＴＳ）を送信し、
前記第２の間隔（Ｉ２）において前記第２のノード（ＧＷ）が要求メッセージ（ＲＴＳ）を最初に受信したとき、前記第２のノード（ＧＷ）は前記要求メッセージ（ＲＴＳ）を発信した前記第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を識別する承認メッセージ（ＣＴＳ−２）を前記ローカルエリアネットワーク内にブロードキャストし、
前記承認メッセージ（ＣＴＳ−２）を受信したが、前記承認メッセージ（ＣＴＳ−２）において識別されない各第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、データ伝送を行わず、
前記承認メッセージ（ＣＴＳ−２）を受信し、前記承認メッセージ（ＣＴＳ−２）において識別される前記第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）はデータ伝送を開始する、
請求項１〜７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記要求メッセージ（ＲＴＳ）は、そのメッセージタイプの識別情報と、前記要求メッセージ（ＲＴＳ）を送信した前記第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の識別情報とを少なくとも含んでいる、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
要求メッセージ（ＲＴＳ）は競合型アクセスを介して送信される、請求項８または９記載の方法。
【請求項１１】
要求メッセージ（ＲＴＳ）はＣＳＭＡ／ＣＡ法を介して送信される、請求項８または９記載の方法。
【請求項１２】
前記承認メッセージ（ＣＴＳ−２）は、そのメッセージタイプの識別情報と、対応する要求メッセージ（ＲＴＳ）を発信した前記第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の識別情報とを少なくとも含んでいる、請求項８〜１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記要求メッセージ（ＲＴＳ）および承認メッセージ（ＣＴＳ−２）は、前記第２のノード（ＧＷ）の識別情報（ＮＩＤ）および前記第２のノード（ＧＷ）の少なくとも１つが属する前記ローカルエリアネットワークの識別情報（ＮＩＤ）をさらに含んでいる、請求項８〜１２のいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記要求メッセージ（ＲＴＳ）および前記承認メッセージ（ＣＴＳ−２）の少なくとも１つは、予約された時間長を含まない、請求項８〜１２のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記許可メッセージ（ＣＴＳ−１）、前記要求メッセージ（ＲＴＳ）および前記承認メッセージ（ＣＴＳ−２）の少なくとも１つは、共通のコマンドフレームフォーマットを有している、請求項１〜１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
前記許可メッセージ（ＣＴＳ−１）、前記要求メッセージ（ＲＴＳ）および前記承認メッセージ（ＣＴＳ−２）の少なくとも１つは、標準ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｅで定義されるコマンドフレームフォーマットを有している、請求項１〜１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
前記第２のノード（ＧＷ）は、前記スロット所有者ノードからのデータ受信後に肯定応答を送信し、前記肯定応答は次の時間フレーム（ＳＦ）の始めの同期スロット（ＢＳ）内で送信される、請求項１〜１６のいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
前記第２のノード（ＧＷ）は、競合型アクセスを介したデータの受信後に肯定応答（ＡＣＫ）を送信し、前記肯定応答（ＡＣＫ）は、競合型アクセスを介してデータが受信される前記タイムスロット（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）において送信される、請求項１〜１７のいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
タイムスロット（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）は第２の間隔（Ｉ２）に続く第３の間隔（Ｉ３）を含んでおり、データが前記第１および第２の間隔（Ｉ１、Ｉ２）において送信されないときに、前記第３の間隔（Ｉ３）は前記第２のノード（ＧＷ）によるネットワークアナウンスメントの送信に用いられる、請求項１〜１８のいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
クライアントノードである複数の第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）と、前記第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の信号到達範囲内にあり前記第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の調整者ノードである１つの第２のノード（ＧＷ）とから構成されるローカルエリアネットワークであって、当該ネットワークは、前記複数の第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）と前記第２のノード（ＧＷ）との間の、連続した時間フレーム（ＳＦ）におけるＭＡＣ層上でのデータ伝送のために構成されており、ここで、１つの時間フレーム（ＳＦ）は複数のタイムスロット（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）から構成されており、
各タイムスロット（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）は、前記タイムスロット（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）の始めの第１の間隔（Ｉ１）内の所定時間におけるデータ伝送の開始が排他的に許可されているスロット所有者ノードである１つの第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に割り当てられており、
前記複数の第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の内の１つまたは複数の第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、前記スロット所有者ノードが前記第１の間隔（Ｉ１）内の所定時間にデータ伝送を開始しなかった場合に、前記第１の間隔（Ｉ１）に続く第２の間隔（Ｉ２）におけるデータ伝送のために競合型アクセスを介して前記タイムスロット（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）を使用することが許可されている、
時分割多重アクセス方式（ＴＤＭＡ）に基づくデータ伝送のためのローカルエリアネットワークであって、
前記第２のノード（ＧＷ）は、前記第１の間隔（Ｉ１）の終わりに前記スロット所有者ノードがデータ伝送を開始したか否かを判別し、
前記第２のノード（ＧＷ）は、前記スロット所有者ノードがデータ伝送を開始しなかったと判別したとき、前記ローカルネットワーク内に許可メッセージ（ＣＴＳ−１）をブロードキャストし、
各第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、前記第２のノード（ＧＷ）から前記許可メッセージ（ＣＴＳ−１）を受信した後にのみ、データ伝送のために競合型アクセスを介して前記タイムスロット（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）を使用することが許可される、
ことを特徴とするローカルエリアネットワーク。
【請求項２１】
前記ネットワークは無線パーソナルエリアネットワークまたは無線センサネットワークであり、各第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）はセンサデータを、前記センサネットワーク内の基地局を表している前記第２のノード（ＧＷ）に伝送するセンサを表している、請求項２０記載のローカルエリアネットワーク。
【請求項２２】
無線パーソナルエリアネットワーク内のデータは、標準ＩＥＥＥ８０２．１５．４乃至標準８０２．１５．４ｅに従って伝送される、請求項２１記載のローカルエリアネットワーク。
【請求項２３】
クライアントノードである複数の第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）と、前記第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の信号到達範囲内にあり前記第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の調整者ノードである１つの第２のノード（ＧＷ）との間を、連続した時間フレーム（ＳＦ）においてＭＡＣ層上でデータが伝送され、ここで１つの時間フレーム（ＳＦ）は複数のタイムスロット（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）から構成されており、
各タイムスロット（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）は、前記タイムスロット（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）の始めの第１の間隔（Ｉ１）内の所定時間におけるデータ伝送の開始が排他的に許可されているスロット所有者ノードである１つの第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に割り当てられており、
前記複数の第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の内の１つまたは複数の第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、スロット所有者ノードが前記第１の間隔（Ｉ１）内の所定時間にデータ伝送を開始しなかった場合に、前記第１の間隔（Ｉ１）に続く第２の間隔（Ｉ２）におけるデータ伝送のために競合型アクセスを介して前記タイムスロット（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）を使用することが許可されている、
ローカルエリアネットワークにおける時分割多重アクセス方式（ＴＤＭＡ）に基づくデータ伝送方法における使用のためのノード（ＧＷ）であって、
前記ノード（ＧＷ）は、前記第１の間隔（Ｉ１）の終わりに前記スロット所有者ノードがデータ伝送を開始したか否かを判別し、
前記第２のノード（ＧＷ）は、前記スロット所有者ノードがデータ伝送を開始しなかったと判別したとき、前記ローカルネットワーク内に許可メッセージ（ＣＴＳ−１）をブロードキャストし、
各第１のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、前記ノード（ＧＷ）から前記許可メッセージ（ＣＴＳ−１）を受信した後にのみ、前記許可メッセージによってデータ伝送のために競合型アクセスを介して前記タイムスロット（ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ）を使用することが許可される、
ことを特徴とするノード（ＧＷ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローカルエリアネットワークにおけるデータ伝送方法および対応するネットワークに関する。以下では、「ローカルエリアネットワーク」の語はローカルエリアに限定される任意のネットワーク、たとえば、標準ＩＥＥＥ８０２．１５．４に従うＷＬＡＮネットワークまたはパーソナルエリアネットワークなどを指す。
【背景技術】
【０００２】
多くの用途で、ローカルエリアネットワークはネットワーク内のデータ伝送に関する特定の要件を満たす必要がある。たとえば、センサノードと当該センサノードからデータを収集する基地局とから構成されるファクトリーオートメーション用無線センサシステムにおいては、低いレイテンシーおよび低いパケットロスレートに関してサイクリックなデータトラフィック特性が維持されなければならない。これらの要件を満たすため、データ伝送のための特定の機構が、周知のＯＳＩ参照モデルのＬ２またはＭＡＣ層（メディアアクセス層）に設けられている。ローカルエリアネットワークにおいて、複数のノードはしばしばデータを同時に伝送しようとするが、これはデータ衝突を引き起こす可能性がある。したがって、このような衝突を回避するための機構が設けられている。
【０００３】
標準ＩＥＥＥ８０２．１５．４に従う低速無線パーソナルエリアネットワークに関する参考文献［２］（非特許文献１）には、いわゆるＣＳＭＡ／ＣＡ（キャリア検出多重アクセス衝突回避）法を用いた、競合型データ伝送が記載されている。この方法によれば、データ伝送のためのタイムスロットは特定のノードに割り当てられていないが、ネットワークの各ノードはデータ伝送のために無線媒体を使用することができる。衝突を回避するため、データパケットを送信しようとするノードはいわゆるクリアチャネル評価によって無線インタフェースが空いているか、すなわち、別のノードが当該無線インタフェース上で現在伝送を行っているかどうか判別する。当該ノードが他のデータ伝送を検出しない場合、当該ノードはデータ伝送を開始する。同時に送信しようとする他のノードとの衝突のリスクを低下させるため、送信ノードはクリアチャネル評価を開始する前にランダムな時間（遅延）を待機する。
【０００４】
参考文献［２］に記載のＣＳＭＡ／ＣＡ法においては、いわゆる隠れ端末（ノード）問題が発生する場合がある。この問題は、互いに信号到達範囲内にないネットワーク内の２つのノードがＣＳＭＡ／ＣＡ法に基づいて同一の受信者にデータを送信しようとする状況を指す。両方のノードはお互いの信号を受信することはできないので、無線インタフェースが空いていると判別し、データ送信を開始することとなる。これは受信者におけるデータ衝突を引き起こす。隠れ端末問題の影響を認識するため、参考文献［２］には、データを送信するノードが受信者からの肯定応答を要求する機構が記載されている。隠れ端末問題により引き起こされる衝突によってこの肯定応答が送信されないとき、当該ノードのデータ伝送が繰り返される。
【０００５】
ＷＬＡＮ標準ＩＥＥＥ８０２．１１に関する参考文献［３］（非特許文献２）には、隠れ端末問題を回避するための、いわゆる仮想キャリア検出機構を含む修正ＣＳＭＡ／ＣＡ法が記載されている。この機構によれば、データを伝送しようとするノードは、いわゆる送信要求（ＲＴＳ）パケットを受信者に送信することにより所定の時間間隔の間、無線インタフェースを予約し、当該パケットには予約される時間間隔の長さが含まれている。受信者は、ＲＴＳパケットに対して、予約された時間長も含む受信準備完了（ＣＴＳ）パケットを送信ノードに返して回答する。ＲＴＳパケットおよびＣＴＳパケットはネットワーク内にブロードキャストされ、これらのパケットを受信する他の全てのノードは、パケットにおいて特定された時間長の間、無線インタフェースが占められたものとみなす。特にＣＴＳパケットの送信により、ノードは、受信者の信号到達範囲内にあるがこれらのノードの信号到達範囲内にはない今後のデータ伝送について知ることができる。参考文献［３］には、さらに、送信ノードがＣＴＳパケットを自身にアドレスする、いわゆるＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆ機構が記載されている。このパケットを受信する全ての隣接ノードは、当該パケット内で特定される時間長の間データ伝送を行わない。
【０００６】
上述の隠れ端末問題は競合型の伝送方法において発生するだけでなく、ＴＤＭＡ（時分割多重アクセス方式）型の伝送方法においても発生しうる。ＴＤＭＡ型方法において、対応する時間フレームの各タイムスロットはこのタイムスロット内で排他的にデータ送信可能なスロット所有者ノードである特定ノードのために予約されている。いくつかのＴＤＭＡ型システムにおいて、１つのタイムスロットは、データ伝送が当該タイムスロット内の特定間隔の終了後に他のノードにより検出されない場合に、スロット所有者ノード以外のノードによっても使用される。このようなＴＤＭＡ型システムは、ファクトリーオートメーション環境において使用可能なセンサネットワークのために定義された標準ＩＥＥＥ８０２．１５．４の拡張である標準ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｅのための提案に関する参考文献［１］（非特許文献３）に記載されている。上述のＴＤＭＡシステムにおいては、スロット所有者ノードの信号到達範囲内にないノードが当該スロット所有者ノードと並行してデータ伝送を開始する場合がある。スロット所有者ノードが他のノードから妨害を受けることなくそのタイムスロット内でデータを伝送可能であることをＴＤＭＡシステムがある程度まで保証するので、この状態は回避される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】IEEE 802: Part 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low- Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs) IEEE Std 802.15.4 (TM)-2006 September 2006
【非特許文献２】IEEE 802: Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications IEEE Std 802.11 (TM)-2007 June 2007
【非特許文献３】Michael Bahr, Norbert Vicari, Ludwig Winkel: Shared Group Timeslots IEEE 802.15-Dokument 15-08/0827r0, November 2008
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
すなわち、本発明の課題は、競合型アクセスと組み合わされた、信頼性のあるＴＤＭＡ型伝送が達成される、ローカルエリアネットワークにおけるデータ伝送方法を提供することである。
【０００９】
上記課題は、請求項１記載の方法および請求項１８記載のローカルエリアネットワークにより解決される。本発明の好適な実施形態は、従属請求項に記載されている。
【００１０】
本発明の方法によれば、クライアントノードである複数の第１のノードと第１のノードの信号到達範囲内にあり当該第１のノードの調整者ノードである第２のノードとの間を、データが、連続した時間フレーム内においてＭＡＣ層上で伝送される。各時間フレームは複数のタイムスロットから構成されており、各タイムスロットは、当該タイムスロットの始めの第１の間隔内の所定時間におけるデータ伝送の開始が排他的に許可されるスロット所有者ノードである第１のノードに割り当てられている。この機能により、当該タイムスロットのスロット所有者ノードについてＴＤＭＡ型アクセスが可能となる。
【００１１】
また、本発明の方法によれば、データ伝送のための競合型アクセスが可能となる。「競合型アクセス」の語は広義に解釈されるべきであり、異なるノードがデータ伝送のために同じタイムスロットを使用しようとする場合があるデータ伝送をスケジューリングする機構を提供する全ての方法を指す。好適な実施形態において、上述のＣＳＭＡ／ＣＡ法が競合型アクセスとして用いられる。
【００１２】
競合型アクセスを実現するため、複数の第１のノードの内の１つまたは複数の第１のノード、たとえば全てのノードまたはその一部が、スロット所有者ノードが第１の間隔内にデータ伝送を開始しなかった場合に、第１の間隔に続く第２の間隔内におけるデータ伝送のために競合型アクセスを介してスロット所有者ノードのタイムスロットを使用することが許可される。
【００１３】
第２のノードが第１の間隔の終わりに、スロット所有者ノードがデータ伝送を開始しなかったと判別した場合、第２のノードはローカルエリアネットワーク内に許可メッセージをブロードキャストする。本発明によれば、各第１のノードは第２のノードから許可メッセージを受信した後にのみ、データ伝送のために競合型アクセスを用いることが許可される。
【００１４】
本発明は、全てのノードの信号到達範囲内にあり、ネットワーク内の調整者である第２のノードが、対応する許可メッセージを送信することにより競合型データ伝送の開始に用いることができるという着想に基づいている。すなわち、全ての第１のノードは、スロット所有者ノードがデータを伝送しないという事実について明確に知らされる。したがって、スロット所有者ノードの信号到達範囲内にない隠れノードがスロット所有者ノードと並行してデータ伝送を開始するという事態は発生し得ない。結果として、第２のノードにおいて発生するデータ衝突は回避され、これによりスロット所有者ノードのデータ伝送の信頼性が向上される。
【００１５】
本発明の好適な実施形態では、無線パーソナルエリアネットワーク、特に、センサネットワーク内の基地局を表す第２のノードにセンサデータを伝送するセンサを各第１のノードが表す無線センサネットワークにおいてデータ伝送が行われる。このようなネットワークの例が参考文献［４］に記載されている。以下では、センサはデータ送信機能を有する無線装置を指す。このような装置が基地局からデータを受信する機能も有する場合、当該装置はアクチュエータとも呼ばれる。好適な実施形態では、上述の標準ＩＥＥＥ８０２．１５．４に従って、特に、参考文献［４］に反映されている、ファクトリーオートメーション用のセンサおよびアクチュエータネットワークのための、提案される標準ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｅに従って、無線パーソナルエリアネットワークにおけるデータが伝送される。
【００１６】
本発明の方法において第２のノードにより送信される許可メッセージは、少なくともメッセージタイプの識別情報を含んでいる。これにより第１のノードは該メッセージを許可メッセージとして識別できる。別の実施形態では、許可メッセージは第２のノードの識別情報および／または第２のノードが属するローカルエリアネットワークの識別情報をさらに含んでいる。これにより、第１のノードのいくつかが異なる第２のノードを有する複数のローカルエリアネットワークに属している、複数の重複したローカルエリアネットワークのシステムにおいて、本方法を使用することができる。ネットワークまたは対応する第２のノードの識別情報を含むことにより、異なる複数のローカルエリアネットワークを区別することができる。
【００１７】
本発明の別の好適な実施形態では、許可メッセージは非常に短く維持される。ＷＬＡＮ標準の上述のＣＴＳメッセージの場合には、許可メッセージは予約された時間長を含む必要がないので、このことが可能である。
【００１８】
本発明の別の好適な実施形態では、第２の隠れ端末問題が解決される。この第２の隠れ端末問題は、競合型アクセスを介してデータを送信しようとする２つのノードが互いに信号到達範囲内にないときに、第２の時間間隔内の競合型アクセスの間に生じうる衝突を指す。このため、データ送信のために競合型アクセスを介してタイムスロットを使用しようとする各第１のノードは最初に第２の時間間隔においてローカルエリアネットワーク内に要求メッセージをブロードキャストする。第２のノードが要求メッセージを最初に受信したとき、要求メッセージを発信した第１のノードを識別する承認メッセージが第２のノードによりローカルエリアネットワーク内にブロードキャストされる。結果として、承認メッセージを受信するが承認メッセージにおいて識別情報されない各第１のノードはデータ伝送を行わず、一方で、承認メッセージを受信し承認メッセージにより識別される第１のノードはデータ伝送を開始する。すなわち、第１のノードにより送信される承認メッセージによって、データを送信しようとするノードが互いに信号到達範囲内にない場合であっても、確実にただ一つのノードだけが伝送を開始することとなる。
【００１９】
好適な実施形態では、上記で定義された要求メッセージには、少なくともメッセージタイプの識別情報と、要求メッセージを送信した第１のノードの識別情報とが含まれている。これにより、第２のノードは、承認メッセージに含まれるべき第１のノードの識別情報を判別することができる。
【００２０】
確実に複数の第１のノードにより送信される要求メッセージが衝突しないようするために、これらのメッセージは好適には競合型アクセス、特にＣＳＭＡ／ＣＡ法を介して送信される。
【００２１】
本発明の別の実施形態では、承認メッセージは、メッセージタイプの識別情報と、対応する要求メッセージを発信した第１のノードの識別情報とを少なくとも含んでいる。これにより、第１のノードは競合型アクセスを介したデータの伝送が許可されているか否か判別することができる。
【００２２】
本発明の別の実施形態では、要求メッセージおよび／または承認メッセージは第２のノードの識別情報および／または第２のノードが属するローカルエリアネットワークの識別情報をさらに含んでいる。この特徴により、本発明の方法は、重複する複数のローカルエリアネットワークのシステムにおいても使用可能である。
【００２３】
要求メッセージおよび／または承認メッセージはたとえば非常に短い。特に、これらのメッセージは、上述したＷＬＡＮ標準のＲＴＳパケットおよびＣＴＳパケットについての場合には、予約された時間長を含む必要はない。
【００２４】
本発明の別の実施形態では、許可メッセージおよび／または要求メッセージおよび／または承認メッセージは、共通のコマンドフレームフォーマット、特に、標準ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｅで定義されるコマンドフレームフォーマットを有する。このようなコマンドフレームフォーマットの例は参考文献［４］に記載されている。
【００２５】
本発明の別の実施形態では、第１のノードから第２のノードへのデータ伝送は、第２のノードにより認められる（aknowledged）。好適な実施形態では、第２のノードはスロット所有者ノードからのデータ受信後に肯定応答（aknowledgement）を送信する。この肯定応答は好適には次の時間フレームの始めの同期スロットまたはビーコンスロットにおいて送信される。さらに、第２のノードは上述の競合型アクセスを介したデータの受信後に肯定応答を送信してもよい。この肯定応答は、好適には、競合型アクセスを介してデータが受信されるタイムスロット内で送信される。
【００２６】
本発明の別の実施形態では、タイムスロットは、上述の第１および第２の時間間隔の他に、第２の時間間隔に続く第３の時間間隔を含んでおり、当該第３の時間間隔は第１および第２の時間間隔内にデータが伝送されない場合に第２のノードによるネットワークアナウンスメントの送信に用いられる。
【００２７】
上述の方法の他に、本発明は、クライアントノードである複数の第１のノードと、第１のノードの信号到達範囲にあり第１のノードの調整者ノードである第２のノードとを含むローカルエリアネットワークにも関し、当該ネットワークは本発明の方法にかかるデータ伝送方法を実行可能なように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明にかかる方法の実施形態が実現されたパーソナルエリアネットワークの例を示す。
【図２】本発明の実施形態にかかるデータ伝送に用いられる連続した時間フレームの構造を示す。
【図３】本発明の実施形態にしたがって伝送されるメッセージのための特定のフォーマットを示す。
【図４】本発明の実施形態にしたがって伝送されるメッセージのための特定のフォーマットを示す。
【図５】本発明の実施形態にしたがって伝送されるメッセージのための特定のフォーマットを示す。
【図６】本発明の実施形態にかかるデータ伝送のための異なる一シナリオを示す図である。
【図７】本発明の実施形態にかかるデータ伝送のための異なる一シナリオを示す図である。
【図８】本発明の実施形態にかかるデータ伝送のための異なる一シナリオを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の実施形態について、添付の図面を参照して以下詳細に説明する。
【００３０】
以下、本発明の一実施形態について、標準ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｅに対する提案に従うデータ伝送に基づいて説明する。一般に、標準ＩＥＥＥ８０２．１５．４はセンサデータの無線および低電力消費伝送についての、ＯＳＩ参照モデルに従うＭＡＣ層を定義する。標準ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｅに対する提案は、ファクトリーオートメーションにおけるセンサとアクチュエータとの間のデータ伝送に用いられる標準ＩＥＥＥ８０２．１５．４の詳細な補正である。センサは基地局またはゲートウェイへのデータ伝送のために設計された無線装置を指す。センサの機能を有し、さらに基地局から装置へのデータ伝送を扱うことのできる装置はアクチュエータと呼ばれる。すなわち、アクチュエータはゲートウェイからアクチュエータへのダウンリンク伝送機能をさらに有するセンサとみなすことができる。以下においても用いられる請求項１の記載において、センサまたはアクチュエータは第１のノードに対応し、ゲートウェイまたは基地局は第２のノードに対応する。
【００３１】
上述のように、標準ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｅはファクトリーオートメーションのために設計されており、ここで、センサおよびアクチュエータはたとえば自動産業におけるロボット、サスペンショントラックおよびポータブルツールに設けられ、フライス盤や旋盤機などの工作機械についてのデータを収集し、ロボットの旋回を制御する。他の応用分野としては、貨物や配送分野におけるコンベヤベルトの制御や特別なエンジニアリング機械の制御が挙げられる。異なるファクトリーオートメーション部門における特定の必要性に応じて、他の多くの例が挙げられる。ファクトリーオートメーションにおけるセンサ用途に共通しているのは、低いレイテンシーおよび高いサイクリックな決定性という条件である。結果として、そのパフォーマンスは２０個のセンサから１０ミリ秒以内でのセンサデータの読み取りを可能とするものでなければならない。標準ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｅは精細なＴＤＭＡ（時分割多重アクセス方式）を用いることによりファクトリーオートメーションの必要性を満たし、このＴＤＭＡ型システムにおいては、スーパーフレーム構造の決定性のアクセスのために保証されたタイムスロットが、対応する第１のノードに割り当てられている。
【００３２】
図１は、標準ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｅのスタートポロジの無線センサネットワークの一例を示す。このネットワークは、４つの第１のノードＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ（すなわち、対応するセンサまたはアクチュエータ）を有し、これらは無線ネットワークのゲートウェイである第２のノードＧＷと通信する。全てのデータ伝送が第１のノードから第２のノード、あるいはその逆で行われる図１に示されるスタートポロジに基づいて、本発明にかかるデータ伝送方法の一実施形態が記載されている。
【００３３】
本発明の方法において、対応する第１のノードＡ〜Ｄから調整者である第２のノードＧＷに連続した時間フレームにおいてデータが伝送される。これらの時間フレームを図２に示す。この図は、水平方向の時間軸ｔに沿って２つの連続した時間フレームが示されている。各時間フレームはいわゆるスーパーフレームＳＦを指し、かつ、はじめの同期タイムスロットＢＳ、および、同期タイムスロットＢＳに続くデータ伝送に用いられる伝送タイムスロットＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤを含んでいる。同期タイムスロットＢＳは第１のノードＡ〜Ｄと第２のノードＧＷとの間のデータ伝送を同期するために用いられるビーコンＢを含んでいる。さらに、ビーコンＢは、先行するスーパーフレームの伝送フレームにおけるデータ伝送に基づくＴＤＭＡが成功したかを示す肯定応答を含んでいる。
【００３４】
各タイムスロットＴＡ〜ＴＤは、複数のより小さい等長のタイムスロットユニットが連結された、いわゆる共有グループタイムスロットを形成している。共有グループタイムスロットは請求項１の意味におけるタイムスロットに対応している。図２の例において、各タイムスロットＴＡ〜ＴＤは、図１のネットワークにおける固定された第１のノード（以下ではスロット所有者ノードともいう）に割り当てられている。特に、タイムスロットＴＡは第１のノードＡに割り当てられており、タイムスロットＴＢは第１のノードＢに割り当てられており、タイムスロットＴＣは第１のノードＣに割り当てられており、タイムスロットＴＤは第１のノードＤに割り当てられている。この割り当てに基づいて、第１のノードに割り当てられたタイムスロットにおける、対応する第１のノードによるデータ伝送にＴＤＭＡ型方法が用いられる。
【００３５】
本明細書中に記載の方法は、ＴＤＭＡ型データ伝送を、ＣＳＭＡ／ＣＡ法を用いる競合型データ伝送と組み合わせる。対応するスロット所有者ノードによってタイムスロットが使用されていない場合に、データ伝送のためにＣＳＭＡ／ＣＡ法がタイムスロットにおいて用いられる。このため、各タイムスロットＴＡ〜ＴＤは、さらに副間隔に分割されている。これらの副間隔の構造が図２においてタイムスロットＴＢについて示されている。この構造は伝送フレームＴＦ内の他の全ての共有グループタイムスロットについて同じである。図２によれば、共有グループタイムスロットは開始時間ｔ０から終了時間ｔ３までである。これらの時間間隔は３つの固定された時間間隔Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３に分割されている。時間間隔Ｉ１は時間ｔ０からｔ１までであり、時間間隔Ｉ２は時間ｔ１からｔ２までであり、時間間隔Ｉ３は時間ｔ２からｔ３までである。以下に示す実施形態では、共有グループタイムスロットはある程度スロット所有者ノードのために保証されている。特に、スロット所有者ノードはそのタイムスロットの間隔Ｉ１においてデータ伝送を開始する排他的な権利を有している。スロット所有者ノードがこの時間間隔においてデータ伝送を開始しない場合にのみ、共有グループタイムスロットのそれに続く間隔Ｉ２においてデータ伝送のためにＣＳＭＡ／ＣＡ法が用いられる。ＣＳＭＡ／ＣＡ法によれば、各第１のノードＡ〜Ｄは時間間隔Ｉ２においてデータ送信を試みることができる。第１のノードＡ〜Ｄのいずれによっても時間間隔Ｉ２内にデータが伝送されない場合、ゲートウェイＧＷはそれに続く時間間隔Ｉ３を用いて、対応するアナウンスメントメッセージによりネットワークにアナウンスする。
【００３６】
上述の方法は、ここまでは参考文献［１］に記載された伝送方法に対応するものである。以下に記載する本発明は、参考文献［１］の方法を用いる場合に生じうるいわゆる隠れ端末問題を解決する、参考文献［１］に記載の方法の改善に関する。この隠れ端末問題について図１に基づいて説明する。図１のネットワークにおいて、スタートポロジによりゲートウェイＧＷは確実に各第１のノードＡ〜Ｄの信号到達範囲内にある。しかし、各第１のノードが確実にネットワーク内の他の全ての第１のノードの信号到達範囲内にあるとは限らない。図１に示す状態において、センサノードＡおよびＢは互いに信号到達範囲内にあり、センサノードＣおよびＤは互いに信号到達範囲内にある。しかし、センサノードＡおよびＢはセンサＣおよびＤの信号到達範囲内にはない。すなわち、第１のノードＣおよびＤは第１のノードＡおよびＢにとって隠れノードである。従って、第１のノードＡまたはＢがそれに割り当てられた対応するタイムスロットにおいてデータを伝送する場合、第１のノードＣおよびＤはそのデータ伝送を検出することはない。すなわち、第１のノードＣおよびＤの両方はクリアチャネル（チャネルの空き）を検出するので、対応するタイムスロットＴＡまたはＴＢにおける第１のノードＡまたはＢによる伝送に並行して、第１のノードＣおよびＤがＣＳＭＡ／ＣＡ法に基づいてタイムスロットＴＡまたはＴＢの間隔Ｉ２においてデータを伝送する場合がある。第１のノードＡおよびＢについて対応するタイムスロットＴＡおよびＴＢにおけるデータ伝送が可能なように一定程度保証されるので、結果として受け入れられないデータ衝突が発生する。
【００３７】
本発明の方法によれば、上述の隠れ端末問題は、第２のノードＧＷがいわゆるＣＴＳパケットをブロードキャストすることにより解決される。このパケットは図３にＣＴＳ−１として示されており、請求項の記載における許可メッセージの一実施形態である。特に、第２のノードＧＷが、対応するスロット所有者ノードが間隔Ｉ１の終了後にデータ伝送を開始しなかったことを検出した場合、第２のノードＧＷはＣＴＳパケットをネットワーク内の全ての第１のノードにブロードキャストする。ＣＴＳ−１パケットのフォーマットは図３に示されるものであり、参考文献［４］にて定義されたようなコマンドフレーム構造に基づいている。図３において、フォーマットの第１行はＣＴＳ−１パケットの対応するサブユニットの長さをオクテットすなわちバイトで示している。ＣＴＳパケットはＭＡＣヘッダＭＨＲ、ＭＡＣペイロードＭＰおよびＭＡＣペイロードＭＰおよびフッタＭＦＲから構成されている。ＭＡＣヘッダは１バイト長を有し、フレームタイプを特定する短縮フレームコントロールフィールドＳＦＣを含んでいる。この短縮フレームコントロールフィールドの構造は参考文献［４］に記載されている。図３〜５のフォーマットにおいて、短縮フレームコントロールフィールドＳＦＣは、フレームがコマンドフレームであることを示している。ＭＡＣヘッダＭＨＲの後には１バイト長の２つのフィールドから構成されるＭＡＣペイロードＭＰが続いている。第１のフィールドはコマンドフレームタイプＦＴが第１のタイプのＣＴＳパケットであることを特定している。第２のフィールドは、ＣＴＳメッセージが伝送されるネットワークを特定するネットワークＩＤ（ＮＩＤ）を含んでいる。ネットワーク識別情報の代わりに、第２のフィールドは対応するゲートウェイＧＷの識別情報、たとえば、ゲートウェイの送信アドレスを特定してもよい。ネットワークＩＤまたはゲートウェイ識別情報の使用は任意であり、異なるネットワーク内に送信されたメッセージを区別するために、図１に示されるタイプの複数の重複するネットワークが存在する場合にのみ関係する。ＣＴＳメッセージＣＴＳ−１は２バイト長の最後のフィールドを含んでいる。このフィールドはＭＡＣフッタであり、パケットのチェックサムに対応するフレームチェックシーケンスＦＣＳを含んでいる。ＭＡＣフッタの構造も同様に参考文献［４］に記載されている。
【００３８】
本明細書に記載の本発明の実施形態によれば、競合型データ伝送を許可するトリガは時間間隔Ｉ２の終了ではなく、上述のＣＴＳ−１パケットの受信である。ゲートウェイＧＷは全ての第１のノードの信号到達範囲内にあり、ＣＴＳパケットＣＴＳ−１が第２のノードによりブロードキャストされると、確実にスロット所有者ノードによりデータが伝送されないので、結果として上述の隠れ端末問題は解決される。ＷＬＡＮ標準で送信されるＣＴＳパケットと比べて、図３にかかるＣＴＳ−１パケットは時間間隔を示すものではない。これは、ＣＴＳ−１パケットが、所定時間の間のネットワークにおける無線インタフェースを予約する機能を有しないためである。むしろ、当該パケットは、ネットワーク内の全ての第１のノードに、これらのノードがＣＳＭＡ／ＣＡ法に基づいてデータを送信することが許可されたことを知らせるものである。ネットワーク内の全てのノードはネットワーク構成から間隔Ｉ２の長さを知る。すなわち、全てのノードは、間隔Ｉ２において競合型アクセスを介してどのフレームで伝送できるのかを知る。
【００３９】
上述のシナリオでは、時間間隔Ｉ２における競合型アクセスの間に別の第２の隠れ端末問題が発生しうる。これは、時間間隔Ｉ２においてデータパケットを送信しようとするノードが、無線インタフェースからの信号をリッスン（listen）し、当該インタフェースが空いているか、すなわち、データを送信可能であるか否かを確認するためである。すなわち、図１に示されるネットワークにおいて、第１のノードＡおよびＢがノードＣおよびＤの信号到達範囲内にないので、第１のノードＡまたはＢならびに第１のノードＣまたはＤが競合型アクセスを介してデータを送信しようとする場合に、データの衝突が発生する。競合型アクセスはノードにデータ伝送を保証するものではないので、各第１のノードがこのノードのために予約された特定のタイムスロットを所有する上述のＴＤＭＡ型スキームと比べて、この第２の隠れ端末問題は、上述の隠れ端末問題ほど深刻ではない。
【００４０】
しかし、以下に示す実施形態において、第２の隠れ端末問題もまた解決される。このため、全ての第１のノードが上述のＣＴＳ−１パケットを第２のノードＧＷから受信した後、時間間隔Ｉ２において競合型アクセスに基づいてデータを送信しようとする第１のノードは、最初にゲートウェイＧＷにＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ−ｔｏ−ｓｅｎｄ）パケットを伝送する。このＲＴＳパケットは請求項の記載における要求メッセージである。ＲＴＳパケットの伝送はＣＳＭＡ／ＣＡ法に基づいて行われ、すなわち、このパケットを送信しようとするこれらのノードはランダムな時間分、伝送を遅延させる。この機構により、確実にほとんど常にただ１つのＲＴＳパケットがゲートウェイＧＷに達する。
【００４１】
ＲＴＳパケットのフォーマットを図４に示す。ＣＴＳ−１パケットについてと同様に、このフォーマットは参考文献［４］に記載のコマンドフレームフォーマットに基づいている。図３に対応して、ＲＴＳパケットの第１行は各フィールドの長さを示し、長さはバイト長で示されている。図４のパケットは図３のパケットと同様の構造を有している。特に、パケットは、短縮フレームコントロールフィールドＳＦＣを含むＭＡＣヘッダＭＨＲ、ＭＡＣペイロードＭＰおよび２バイト長のフレームチェックシーケンスＦＣＳを含むＭＡＣフッタＭＦＲを含んでいる。ＲＴＳパケットのＭＡＣペイロードＭＰは、それぞれが１バイト長の３つのフィールドを含んでおり、ＣＴＳ−１パケットのＭＡＣペイロードＭＰは２バイトのみである。ＲＴＳパケットのＭＡＣペイロードＭＰは、フレームタイプＦＴがＲＴＳパケットであることを示す第１のフィールドを含んでいる。また、ＲＴＳパケットはこのパケットを送信した第１のノードの識別情報を含んでいる。これはＭＡＣペイロードＭＰの第２のフィールド中の短い発信者アドレスＳＯＡによって示されている。さらに、ネットワーク識別情報ＮＩＤはＲＴＳパケットのＭＡＣペイロード中に含まれている。このＮＩＤは該パケットを送信する第１のノードが属しているネットワークを特定する。ネットワーク識別情報の代わりに、ゲートウェイＧＷのネットワークアドレスがＭＡＣペイロードの最後のフィールドに含まれていてもよい。ＣＴＳ−１パケットと同様に、ネットワーク識別情報は任意であり、複数の重複したネットワークが存在している場合にのみ関係する。時間間隔はＲＴＳパケット中に示されている必要はない。
【００４２】
ゲートウェイＧＷが上記のＲＴＳパケットを受信した後、ゲートウェイＧＷは、図５に構造を示す第２のタイプのＣＴＳパケットＣＴＳ−２をすぐにブロードキャストする。このＣＴＳ−２パケットは、請求項中の記載における承認メッセージの一実施形態である。ＣＴＳ−２パケットのフォーマットは図４に示すＲＴＳパケットのフォーマットと類似している。上述のように、ＣＴＳ−２パケットのフォーマットは参考文献［４］に定義されているコマンドフレームフォーマットに基づいている。図３および４のパケットに応じて、図５のパケットフォーマット中の第１行は、パケットの対応するフィールドの長さを示す。ＣＴＳ−２パケットは、短縮フレームコントロールフィールドＳＦＣ、ＭＡＣペイロードＭＰ、および、フレームチェックシーケンスＦＣＳを含むＭＡＣフッタＭＦＲから構成されるＭＡＣヘッダＭＨＲを含んでいる。ＭＡＣペイロードＭＰは第１のフィールドに、コマンドフレームタイプＦＴがＣＴＳ−２パケットであることを示す情報を含んでいる。ＭＡＣペイロードＭＰの第２のフィールドにおいて、第２のノードによって受信された先のＲＴＳパケットを発信した第１のノードのアドレスが、短い宛先アドレスＳＤＡとして含まれている。さらに、ネットワークの識別情報ＮＩＤがＭＡＣペイロードＭＰの最後のフィールドに含まれている。このネットワーク識別情報の代わりに、ゲートウェイＧＷの識別情報がこのフィールドに含まれていてもよい。上述のように、ネットワーク識別情報のフィールドは任意であり、複数の重複するネットワークが存在する場合にのみ関係する。時間間隔はＣＴＳ−２パケットに含まれている必要はない。
【００４３】
ＣＴＳ−２パケットはネットワーク内の全ての第１のノードにより受信される。短い宛先アドレスＳＤＡとしてＣＴＳ−２パケット中に示されている別のアドレスを有する第１のノードは、時間間隔Ｉ２においてデータの伝送を行わない。これに対して、ＣＴＳ−２パケット内に短宛先アドレスＳＤＡを有する第１のノードは、時間間隔Ｉ２においてデータ伝送を開始する。ゲートウェイＧＷが全ての第１のノードの信号到達範囲内にあるということから、ＣＴＳ−２パケットは全ての第１のノードによって受信される。すなわち、確実にＣＴＳ−２パケットにおいて特定される第１のノードが該パケットを受信する。さらに、このノードはデータ伝送のために時間間隔Ｉ２を用いる唯一のノードとなる。結果的に、衝突は回避され、上述の第２の隠れ端末問題は解決される。
【００４４】
以下、本発明の方法について、図１に示されるネットワーク内のデータ伝送のための異なるシナリオに基づいて記載する。話を簡単にするため、第１のノードＤはネットワークにおいて接続が切られており、すなわち、このノードはデータ伝送に参加しないと仮定する。図６〜８はそれぞれ、第１のノードＡによって所有される共有グループタイムスロットＴＡを示す。図６〜８のそれぞれは、異なる伝送シナリオにおけるゲートウェイＧＷの動作および第１のノードＡ〜Ｃの動作を示している。図１について上述したように、第１のノードＡおよびＢは互いに信号到達範囲内にあり、センサノードＣはセンサノードＡおよびＢの信号到達範囲内にない。図６〜８には、ノードが無線インタフェースからの信号をリッスンしておりかつデータを伝送しない時間間隔を、参照番号ＬＩ（＝ｌｉｓｔｅｎ）で示す、点を付した棒にて示す。これに対し、ノードにより行われるメッセージの送信は参照番号ＦＴ（＝ｆｒａｍｅ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を有するハッチングした棒で示されている。図６〜８の棒の白部分におけるノードの状態はリッスンかスリープであり、以下の記載には関係しない。すなわち、これらの部分の状態は指定されていない。
【００４５】
図６は、第１のノードＡが自身が所有するタイムスロットＴＡ内でデータを伝送し、第１のノードＣがデータ伝送のためにタイムスロットを使用しようとするシナリオを示す。第１のノードＡのデータ伝送は時間間隔Ｉ１内で開始し、棒ＦＴにより示されている。タイムスロットＴＡ内で、ゲートウェイＧＷは無線インタフェースをずっとリッスンしているが、何のメッセージも送信しない。また、ノードＡのフレーム伝送を受信する（hear）ことができない第１のノードＣも同様に、何のフレーム伝送を検出することなく、無線インタフェースをずっとリッスンしている。第１のノードＣはＣＴＳパケットＣＴＳ−１を受信しないので、第１のノードＣは間隔Ｉ２においてデータ伝送を開始しない。したがって、第１のノードＡによるデータ伝送は妨害されることはない。
【００４６】
図７は、第１のノードＡが時間間隔Ｉ１内でデータ伝送を開始せず、第１のノードＣがデータ伝送のためにタイムスロットＴＡを使用しようとするシナリオを示す。ゲートウェイＧＷは第１のノードＡが時間間隔Ｉ１においてデータ伝送を開始しなかったことを検出する。ゲートウェイＧＷは上述のＣＴＳパケットＣＴＳ−１をブロードキャストする。このパケットは、ＣＴＳ−１パケットの受信後タイムスロットＩ２において競合型アクセスを開始することができる全てのノードＡ〜Ｃによって受信される。図７は、競合型アクセスがＣＳＭＡ／ＣＡ法により上述のＲＴＳパケットおよびＣＴＳ−２パケットを伝送することなく用いられる実施形態を示す。すなわち、この実施形態では、互いに信号到達範囲内になく、データを送信しようとする複数の第１のノードの間で衝突が発生しうる。図７のシナリオでは、第１のノードＣのみが時間間隔Ｉ２内でＣＳＭＡ／ＣＡ法に基づいてデータを送信しようとする。ノードＣがフレーム伝送ＦＴを開始するまでにＣＳＭＡ／ＣＡ法において生じるランダムな遅延は、図７において参照符号ＴＤによって示されている。第１のノードＡおよび第１のノードＢのいずれも競合型方法に基づいてデータを送信しようとしないので、この遅延の後、フレーム伝送ＦＴは衝突無く行われる。図７は、ゲートウェイＧＷへのフレーム伝送後に、対応する肯定応答ＡＣＫがゲートウェイＧＷによって伝送される、認められた（aknowledged）データ伝送を示している。
【００４７】
図８は、上述のメッセージＲＴＳおよびＣＴＳ−２が伝送される、本発明の方法を実施するシナリオを示す。図８中、第１のノードＡは時間間隔Ｉ１においてデータ伝送を開始せず、第１のノードＢおよびＣはデータ伝送のためにタイムスロットＴＡを使用しようとする。結果として、最初、ＣＴＳ−１パケットがゲートウェイＧＷによってブロードキャストされる。ＣＴＳ−１パケットを受信すると、全ての第１のノードＡ〜Ｃは競合型アクセスのためにタイムスロットＴＡを使用することができる。図８のシナリオにおいて、ノードＢおよびＣの両方とも、時間間隔Ｉ２内にデータを送信しようとする。このため、ＣＳＭＡ／ＣＡ法がノードＢおよびＣによるＲＴＳパケットの送信のために用いられる。図８のシナリオにおいて、ＲＴＳパケットを送信するためのランダムに選択される時間は、ノードＢが最初にＲＴＳパケットを送信するよう選択される。ゲートウェイＧＷはこのパケットを受信し、ゲートウェイＧＷは第１のノードＢのアドレスを含む対応するＣＴＳパケットＣＴＳ−２により回答する。第１のノードＢおよびＣの両方がＣＴＳ−２パケットを受信する。第１のノードＢは、ＣＴＳ−２パケットがそのアドレスを宛先アドレスＳＤＡとして含んでいることを認識し、その後にフレーム伝送ＦＴを開始する。フレーム伝送までにＣＳＭＡ／ＣＡ法により引き起こされる全体の遅延は、図８中で参照符号ＴＤにより示されている。これに対して、ノードＣは自身の持つアドレスがＣＴＳ−２パケットの宛先アドレスとは異なっていることを判別する。結果として、第１のノードＣはフレーム伝送ＦＴを開始しない。図７のシナリオと同様に、フレーム伝送ＦＴはゲートウェイＧＷによって対応する肯定応答ＡＣＫでもって認められる（aknowledged）。
【００４８】
上述の本発明の実施形態は、隠れ端末問題を解決するものである。この問題は、パーソナルエリアネットワークの、特に、標準ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｅに基づいて、ＴＤＭＡ型アクセスおよび同様に競合型アクセスに関して、互いに信号到達範囲にない第１のノードからのデータ伝送の衝突をもたらす。上述の実施形態では、隠れ端末問題はもはや生じないので、ネットワーク内のデータ伝送の信頼性が向上される。
【００４９】
参考文献
［１］Michael Bahr, Norbert Vicari, Ludwig Winkel: Shared Group Timeslots IEEE 802.15-Dokument 15-08/0827r0, November 2008
［２］IEEE 802: Part 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low- Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs) IEEE Std 802.15.4 (TM)-2006 September 2006
［３］IEEE 802: Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications IEEE Std 802.11 (TM)-2007 June 2007
［４］Michael Bahr, Norbert Vicari, Ludwig Winkel: Proposal for Factory Automation IEEE 802.15-Dokument 15-08/0572r0, August 2008
【符号の説明】
【００５０】
Ａ〜Ｄ：第１のノード、  ＧＷ：ゲートウェイ（第２のノード）、ＴＡ〜ＴＤ：タイムスロット
【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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【図７】
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【図８】
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