(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線パーソナルエリアネットワークにおける近隣の装置間の無線リンクの無線リンク品質の連続モニタリングの方法において、
ビーコンを送信する第１装置と前記ビーコンを受信する第２装置との間の無線リンクのリンク品質を測定するステップであって、前記測定が前記第２装置により実行される、前記測定するステップと、
リンク品質モニタリングコマンドを放送するステップと、
前記リンク品質モニタリングコマンドに応答して、前記第２装置の近隣装置の少なくとも１つから、前記近隣装置の少なくとも１つと前記近隣装置の少なくとも１つの近隣装置との間の少なくとも１つの無線リンクに対するリンク品質測定結果を受信するステップと、
前記第２装置により送信されるビーコン内のリンク品質情報要素（ＬＱＩＥ）において前記測定されたリンク品質及び前記受信されたリンク品質測定結果を送信することにより前記無線リンクのリンク品質測定結果を宣伝するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記リンク品質が、雑音対信号比、データ転送レート及び受信信号強度インジケータの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２装置により保持される表にリンク品質測定結果を保存するステップであって、前記表が、少なくとも受信装置及び送信装置のアドレスを指定する装置アドレスフィールドと、前記装置アドレスフィールドにおいて指定されたそれぞれの受信装置と送信装置との間の無線リンクのリンク品質測定結果を含むリンク品質フィールドとを含む、前記保存するステップ、
を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ＬＱＩＥが、少なくとも要素識別フィールド、長さフィールド、制御フィールド、複数のリンクフィールドを含むデータ構造であり、各リンクフィールドが、受信装置と送信装置との間の無線リンクのリンク品質測定結果を保持する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ＬＱＩＥを受信する装置のＬＮＬＱ表を更新するステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
無線パーソナルエリアネットワークにおける近隣の装置間の無線リンクの無線リンク品質のモニタリングのプロセスをプロセッサに実行させるコンピュータ実行可能コードを記憶したコンピュータ可読媒体において、前記プロセスが、
ビーコンを送信する第１装置と前記ビーコンを受信する第２装置との間の無線リンクのリンク品質を測定するステップであって、前記測定が前記第２装置により実行される、前記測定するステップと、
リンク品質モニタリングコマンドを放送するステップと、
前記リンク品質モニタリングコマンドに応答して、前記第２装置の近隣装置の少なくとも１つから、前記近隣装置の少なくとも１つと前記近隣装置の少なくとも１つの近隣装置との間の少なくとも１つの無線リンクに対するリンク品質測定結果を受信するステップと、
前記第２装置により保持される局所近隣リンク品質表にリンク品質測定結果を保存するステップと、
前記第２装置により送信されるビーコン内のリンク品質情報要素（ＬＱＩＥ）において前記測定されたリンク品質及び前記受信されたリンク品質測定結果を送信することにより前記無線リンクのリンク品質測定結果を宣伝するステップと、
を有する、コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００８年７月２８日に出願された米国仮出願番号61/084062の利益を請求する。
【０００２】
本発明は、一般に、無線ネットワークにおける無線リンクのモニタリングに関する。
【背景技術】
【０００３】
無線ネットワークは、無線媒体上で互いと通信する装置の一群を含む。７つの装置１１０−１ないし１１０−７を含む無線ネットワーク１００の典型的な図が、図１に示される。各装置１１０−Ｘ（Ｘは１以上の整数である）は、無線リンク１２０−ＸＹ上で近隣の装置１１０−Ｙ（Ｙは１以上の整数である）に信号を送信及び受信する。遠隔通信の分野において、多くの異なるタイプの無線ネットワークが規定されている。一例は、比較的小さな領域内の装置を相互接続する無線ネットワークの一種である無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）である。前記無線ネットワークは、信号の送信及び受信に関する規則を管理する通信規格により動作する。超広帯域（ＵＷＢ）ＷｉＭｅｄｉａは、ＷＰＡＮにおいて使用される通信規格の一例である。装置１１０−Ｘの幾つかは、周期的にビーコンを送信するビーコン装置である。
【０００４】
無線リンク１２０−ＸＹの品質は、環境条件によって動的に変化し、移動する物体が前記リンクの周りにある場合に大幅に劣化される可能性がある。例えば、２つの装置１１０−Ｘと１１０−Ｙとの間のラインオブサイト内で歩いている又は立っている人は、無線リンク１２０−ＸＹの品質を低減させる。無線リンク１２０−ＸＹの品質は、例えば、推定される信号対雑音比（ＳＮＲ）として規定される。
【０００５】
リンクの品質に関する情報は、無線ネットワーク性能を向上させるのに非常に有用である。このような情報は、より良好な装置選択、リンク適応及びルート選択／再選択に使用されることができる。前記リンクの品質は静的測定ではないので、連続的に又は品質情報が要求される場合にはいつでも前記リンクをモニタリングする必要性が存在する。
【０００６】
ＷｉＭｅｄｉａ規格の現在のバージョン（例えば、バージョン１．０及び１．２）は、前記リンク品質をモニタリングするのにリンクフィードバック情報要素（ＩＥ）を要求する。このＩＥは、送信器（例えば、装置１１０−Ｙ）にデータレート及び送信パワーレベルを推薦するように受信器（例えば、装置１１０−Ｘ）により送信される。前記送信器は、前記リンクフィードバックＩＥに基づいて送信リンク（例えば、リンク１２０−ＸＹ）の状況を決定することができない。加えて、送信器は、前記受信器により送信されるリンクフィードバックＩＥに含まれるべきであるリンク品質情報を指定することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、無線ネットワークにおいて近隣の装置との間の無線リンクの品質をモニタリングする効率的な解決法を提供することは有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の特定の実施例は、無線リンク品質の連続的なモニタリングの方法を含む。前記方法は、ビーコンを送信するビーコン装置と前記ビーコンを受信するビーコン装置との間の無線リンクのリンク品質を測定するステップであって、前記受信装置により実行される前記測定するステップと、前記受信装置と近隣の装置との間の無線リンクのリンク品質測定を宣伝するステップであって、前記リンク品質測定が、前記測定結果をビーコンで送信することにより近隣のリンク品質表に記録されることができる、前記宣伝するステップとを有する。
【０００９】
本発明の特定の実施例は、無線リンク品質のオンデマンドモニタリングの方法をも含む。前記方法は、少なくともリンク品質情報要素（ＬＱＩＥ）を含むリンク品質モニタリングコマンドを開始装置により放送するステップと、所定量の時間だけ待機するステップと、少なくとも１つの装置がＬＱＩＥで前記リンク品質モニタリングコマンドに応答したかどうかを決定するように確認を実行するステップとを有し、更に、特定の実施例において、前記開始装置の近隣のリンク品質表に各受信されたＬＱＩＥにおいて指定されたリンク品質測定結果を保存するステップを含む。
【００１０】
本発明と見なされる対象は、特に本明細書の結末における請求項において指摘され、はっきりと請求されている。本発明の前述の及び他のフィーチャ及び利点は、添付の図面と併せて考慮される以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】無線ネットワークの概略図である。
【図２Ａ】本発明の一実施例によって構成されたリンク品質情報要素（ＬＱＩＥ）の構造を示す概略図である。
【図２Ｂ】ＬＱＩＥのリンクフィールドの構造を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施例による無線リンク品質を連続的にモニタリングする方法を描写するフローチャートである。
【図４】本発明の一実施例による局所近隣リンク品質（ＬＮＬＱ）表の概略図である。
【図５】本発明の一実施例によるオンデマンド無線リンク品質モニタリングのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明により開示される実施例が、ここの革新的な教示の多くの有利な仕様の例でしかないことに注意することは重要である。一般に、本出願の明細書において作成されたステートメントは、必ずしも様々な請求された本発明のいずれも限定しない。更に、一部のステートメントは、一部の発明フィーチャに適用されることができるが、他のフィーチャに適用されなくてもよい。一般に、他に示されない限り、単数形の要素は、一般性を失うことなく複数であってもよく、逆も同様である。図面において、同様の番号は、複数の図を通して同様の部分を示す。
【００１３】
本発明は、無線ネットワーク内の各装置が、近隣の装置との無線リンクの品質をモニタリングすることを可能にする技術及びデータ構造を提供する。特に、リンク品質情報要素（以下"ＬＱＩＥ"）及びリンク品質モニタリングコマンドフレームが規定される。各装置は、この要素をビーコンフレームにおいてピギーバックすることにより、又は別のフレームにおいて前記ＬＱＩＥを送信することにより前記ＬＱＩＥを周期的に又は非周期的に放送する。各装置は、前記近隣の装置により送信された全てのリンク品質情報を記録し、局所近隣リンク品質表（以下"ＬＮＬＱ"表）を構成する。本発明の特定の実施例によると、前記リンク品質表内の情報は、リンク適応、装置選択、及びルート選択／再選択等を容易化するのに使用されることができる。
【００１４】
図２Ａは、本発明の一実施例によるＬＱＩＥ２００の構造を示す典型的かつ非限定的な図を示す。ＬＱＩＥ２００は、以下のフィールド、すなわち、要素ＩＤ２１０、長さ２２０、制御２３０、装置情報ビットマップ２４０、ある数Ｎのリンクフィールド（まとめてリンクフィールド２５０として示される）を含む。長さフィールド２２０は、フィールド２３０、２４０及び２５０の合計サイズ（すなわちバイト数）を含む。
【００１５】
制御フィールド２３０は、使用されるべきモニタリング方法のタイプ（すなわち、オンデマンド又は連続）、前記リンクの測定のタイプ（例えば、品質、データレート、パワーレベル等）及び近隣の装置のアドレスが指定される場所（すなわち、リンクフィールド２５０内又は装置情報ビットマップフィールド２４０内）を示す１バイトの情報である。制御フィールド２３０は、モニタリング応答又はモニタリング要求のいずれかであることができるオンデマンドモニタリング方法のタイプをも示す。制御フィールドの典型的かつ非限定的なフォーマットは、表１において与えられる。
【表１】
0005554331.tif 000002
【００１６】
一部の実施例において、制御フィールド２３０及び／又は装置情報ビットマップフィールド２４０はオプションである。制御フィールド２３０がＬＱＩＥ２００に含まれない場合、４つの異なる要素ＩＤ２１０が、表１にリストされた４つのタイプの動作を表すのに必要とされる。装置情報ビットマップフィールド２４０が、Ｋ（Ｋは整数）のビット要素を含む。ビット要素'ｉ'は、装置'ｉ'に対応する。ビット要素ｉの値が'１'である場合、装置'ｉ'に対応するリンクフィールドが存在し、そうでなければ、装置'ｉ'に対するリンクフィールドは存在しない。リンクフィールド２５０は、装置情報ビットマップフィールド２４０内にリストされた要素の順序で含まれる。
【００１７】
リンクフィールド２５０は、装置が接続する無線リンクの測定の品質を含む。一例として、装置１１０−１に対して、４つのリンクフィールドが、ＬＱＩＥ２００において使用され、無線リンク１２０−１２、１２０−１３、１２０−１４及び１２０−１５の品質測定結果を含む。前記測定結果は、リンク品質情報、データレート及び送信パワーレベルの１以上を含みうる。
【００１８】
リンクフィールド２５０のフォーマットを示す典型的かつ非限定的な図が図２Ｂに示される。リンクフィールド２５０は、測定結果サブフィールド２５１及び装置アドレスサブフィールド２５２を含む。測定結果サブフィールド２５１は、リンク品質指示（ＬＱＩ）及び符号付き整数値を保持する。オプションとして、サブフィールド２５１は、測定データレート値及び送信パワーレベル変化値をも含む。前記ＬＱＩは、リンク品質推定値（ＬＱＥ）を示し、負又は正の整数のいずれかであることができる。前記符号付き整数は、例えば、１ｄＢ若しくは０．１ｄＢ又は他の値であることができる所定のシステムパラメータである。装置アドレスサブフィールド２５２は、それぞれの無線リンクの近隣装置のアドレスを含む。サブフィールド２５２は、オプションであり、前記装置のアドレスが装置情報ビットマップフィールド２４０において示されていない場合にのみリンクフィールド２５０に含まれる。
【００１９】
本発明の一実施例によると、前記ＬＱＩは、前記ＬＱＩ値が−６ｄｂないし２４ｄｂである場合に再使用されることができる。前記ＬＱＩ値を再使用する非限定的な例が表２に与えられる。
【表２】
0005554331.tif 000003
【００２０】
リンク品質モニタリングコマンドフレームは、本発明の典型的な実施例によると、典型的にはヘッダ、ペイロードデータ、及びフレーム確認シーケンスを含む媒体アクセス制御（ＭＡＣ）フレームである。フレームタイプ（通常はヘッダにおいて示される）は、これがコマンドフレームであることを示す。フレームサブタイプは、前記ＭＡＣフレームがリンク品質モニタリングコマンドフレームであることを示す。前記ＭＡＣフレームのペイロードデータは、ＬＱＩＥ２００を含む。上述のように、前記オンデマンドモニタリング方法のタイプは、制御フィールド２３０に示される。制御フィールド２３０がＬＱＩＥ２００の一部ではない場合、前記ＭＡＣフレーム又はＬＱＩＥ２００内の予約済みビットは、２つのタイプのモニタリング方法の間で指定するのに使用されることができる。
【００２１】
図３は、本発明の一実施例によって実施される無線リンク品質を連続的にモニタリングする方法を説明する典型的かつ非限定的なフローチャート３００を示す。この連続モニタリングプロセスは、典型的には、ビーコン装置により実行される。前記方法は、装置１１０−Ｘと装置１１０−Ｙとの間の無線リンク１２０−ＸＹがモニタリングされ、両方の装置がビーコン装置である特定の例を参照して説明される。しかしながら、前記方法は、無線ネットワーク内の如何なる数の近隣装置の無線リンクの連続的なモニタリングを実行するのにも使用されることができる。
【００２２】
Ｓ３１０において、装置１１０−Ｙは、装置１１０−Ｘにより送信されるビーコンを受信する。この後に、Ｓ３２０において、装置１１０−Ｙは、前記２つの装置の間の無線リンク１２０−ＸＹの品質を測定する。前記測定は、信号対雑音比、データレート及び受信された信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）を含みうるが、これらに限定されない。Ｓ３３０において、測定結果は、図４に概略的に示されるＬＮＬＱ表４００に保存される。ＬＮＬＱ表４００は、受信装置及び送信装置のアドレスを示す装置アドレスフィールド４１０及びリンク品質測定フィールド４２０を含む。前記送信装置（例えば、装置１１０−Ｘ）のアドレスは、"Ｆｒｏｍ"サブフィールド４１２に記録され、前記受信装置（例えば、装置１１０−Ｙ）のアドレスは、"Ｔｏ"サブフィールド４１４に保存される。ＬＮＬＱ表４００は、装置１１０−Ｙが装置１１０−Ｙの近隣装置に対して持つ全ての無線リンクに対するエントリを含むことに注意すべきである。
【００２３】
Ｓ３４０において、装置１１０−Ｙは、ビーコンにおいてＬＱＩＥ２００を送信することにより前記ＬＮＬＱ表に記録された無線リンクの品質を宣伝する。ＬＱＩＥ２００は、"Ｆｒｏｍ"サブフィールド４１２にリストされた全ての装置のアドレスを含むように構成され、ＬＱＩＥ２００のリンクフィールド２５０は、それぞれの無線リンクの品質測定結果を含む。
【００２４】
装置（例えば、装置１１０−Ｚ、Ｚは１以上の整数）がＬＱＩＥ２００を含むビーコンを受信する場合、装置１１０−Ｚは、これに応じてこれ自体のＬＮＬＱ表を修正する。特に、前記"Ｔｏ"サブフィールドが、前記ビーコン送信装置（例えば、装置１１０−Ｙ）のアドレスで更新され、前記"Ｆｒｏｍ"サブフィールドは、ＬＱＩＥ２００にリストされた装置のアドレスを含むように変更される。本発明の一実施例において、リンク品質測定フィールド４２０は、前記受信されたＬＱＩＥ内の最新の情報又は例えば指数平均アルゴリズムを使用して計算される平均値のいずれかを含みうる。
【００２５】
本発明の一実施例によると、装置の全ての受信リンクが変化しない場合、装置は、所定の時間期間に対して前記装置のビーコンにおいてＬＱＩＥを送信しなくてもよい。しかしながら、前記装置は、時間期間"Ｔqupdate"中に少なくとも一回前記リンク品質情報を宣伝することを要求されうる。変数Ｔqupdateの値は、事前設定され、固定値に設定されるか又はランダム分布を使用して計算されることができる。装置の受信リンクの品質が変化する場合、前記装置は、時間"Ｔqchange"間隔の間に全ての近隣装置に前記変化したリンク品質情報を宣伝する。変数Ｔqchangeの値は、事前設定され、固定値に設定されるか又はランダム分布を使用して計算されることができる。変数Ｔqchange及びＴqupdateが、周期的又は非周期的なモニタリングの動作を可能にすると理解されるべきである。
【００２６】
図５は、本発明の一実施例によって実施される無線リンク品質のオンデマンドモニタリングの方法を説明する典型的かつ非限定的なフローチャート５００を示す。前記方法は、ビーコン装置又は非ビーコン装置により実行されることができる。装置は、近隣における無線リンクの品質をモニタリングする必要がある場合にオンデマンドプロセスを開始する。各装置は、リンク品質モニタリングコマンドフレーム、データフレーム及び制御フレーム等を含むが、これらに限定されないフレームを受信するとリンクの品質を測定することができる。
【００２７】
前記方法は、Ｓ５１０において開始し、ここで装置１１０−Ｘは、ＬＱＩＥを含むリンク品質モニタリングコマンドを放送する。前記ＬＱＩＥは、装置１１０−Ｘがモニタリングすることを要求される全ての近隣装置を指定する。前記モニタリングコマンドを受信する装置１１０−Ｙは、アドレスが前記受信されたＬＱＩＥにおいて指定されているかどうか、及び装置１１０−Ｙが、有効な品質測定を持つリンクのみが含まれる装置１１０−Ｙとその近隣装置との間の無線リンクの品質情報を含むＬＱＩＥで応答するかどうかを確認する。無効な値又は利用不可能な測定に対して、それぞれのリンクフィールドは、デフォルト値（例えば、１１１１  １１１１）に設定されることができる。
【００２８】
装置１１０−Ｙが前記ＬＱＩＥを送信するタイミングが、前記無線ネットワークにおいて使用されている通信プロトコルのタイプにより決定されることに注意すべきである。特に、コンテンションベースのＭＡＣプロトコルにおいて、装置１２０−Ｙは、成功したコンテンションの後にチャネルアクセスを得る場合にＬＱＩＥフレームを送信する。ＬＱＩＥフレームの送信前に、装置１２０−Ｙは、前記チャネルアクセスに対して競合する場合にアドレスが前記受信されたコマンドフレームにリストされる順序で優先度を割り当てられる。予約ベースのＭＡＣプロトコルにおいて、装置１１０−Ｙは、アドレスが前記受信されたコマンドフレームにリストされる順序又は前記ＭＡＣプロトコルが送信するフレームをスケジュールする順序のいずれかで前記ＬＱＩＥフレームで応答する。前記モニタリング要求コマンドにリストされない装置もＬＱＩＥを宣伝することができることに更に注意すべきである。このような場合、前記装置は、前記コマンドにリストされた装置に対して低い優先度で前記ＬＱＩＥフレームを送信する。
【００２９】
Ｓ５２０において、前記方法は、事前設定された時間期間"Ｔoqupdate"を待機する。変数Ｔoqupdateの値は、固定値又はランダム分布を使用して計算される値に設定されることができる。次いで、Ｓ５３０において、開始する装置１１０−Ｘにより、前記モニタリングコマンドにリストされた少なくとも１つの装置がＬＱＩＥフレームで応答したかどうかを決定するように確認がなされ、もしそうであれば、Ｓ５３５において、装置１１０−ＸのＬＮＬＱ表は、前記受信されたＬＱＩＥフレームに品質情報を含むように更新され、そうでなければ、実行はＳ５４０に続く。
【００３０】
Ｓ５４０において、前記開始する装置がＬＮＱＬ表に記憶された十分なデータを持つかどうかが確認され、そうであれば、実行は終了し、そうでなければ、実行は、Ｓ５１０に続き、ここで前記方法は、近隣のリンクの完全かつ安定した品質情報を持つように再び繰り返される。前記オンデマンドモニタリング方法が、所定回数だけ繰り返されてもよく、この後に終了してもよいことに注意すべきである。
【００３１】
装置は、受信リンクの一部の品質が変化した場合に、前記リンク品質モニタリング方法を開始することもできる。このために、前記装置は、時間期間"Ｔqchange"中に近隣の装置に前記変化したリンク品質情報を宣伝する。変数Ｔqchangeの値は、事前設定され、固定値又はランダム分布を使用して計算される値に設定されることができる。一実施例において、Ｔqchange変数は、無限大に設定されることができ、結果として、前記ＬＮＬＱ表は、装置がモニタリングコマンドを送信するまで更新されない。ここに記載された連続的及びオンデマンドモニタリングの教示は、ＵＷＢベース無線パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）、ＷｉＭｅｄｉａベース無線ネットワーク、又は時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）又はスーパーフレームベース無線ネットワークを含むが、これらに限定されない通信システムにおいて実施されることができる。
【００３２】
前述の詳細な説明は、本発明が取ることができる多くの形式の幾つかを記載している。前述の詳細な説明が、本発明が取ることができる選択された形式の実例として理解され、本発明の規定に対する限定として理解されないことが意図される。本発明の範囲を規定することを意図されるのは、全ての同等物を含む請求項のみである。
【００３３】
最も好ましくは、本発明の原理は、ハードウェア、ファームウェア及びソフトウェアの如何なる組み合わせとしても実施される。更に、前記ソフトウェアは、好ましくは、プログラム記憶ユニット又はコンピュータ可読媒体上で具体的に実施されるアプリケーションプログラムとして実施される。前記アプリケーションプログラムは、適切なアーキテクチャを有する機械にアップロードされ、前記機械により実行されることができる。好ましくは、前記機械は、１以上の中央処理ユニット（"ＣＰＵ"）、メモリ及び入出力インタフェースのようなハードウェアを持つコンピュータプラットフォーム上で実施される。前記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及びマイクロ命令コードをも含むことができる。ここに記載された様々なプロセス及び機能は、このようなコンピュータ又はプロセッサが明示的に示されているか否かにかかわらず、ＣＰＵにより実行されることができる前記マイクロ命令の一部若しくは前記アプリケーションの一部のいずれか、又はこれらの組み合わせであることができる。加えて、追加のデータ記憶ユニット及び印刷ユニットのような様々な他の周辺ユニットが、前記コンピュータプラットフォームに接続されることができる。
【図１】
0005554331.tif 000004
【図２ａ】
0005554331.tif 000005
【図２ｂ】
0005554331.tif 000006
【図３】
0005554331.tif 000007
【図４】
0005554331.tif 000008
【図５】
0005554331.tif 000009