(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
終端装置における緊急イベントを管理する方法であって、
緊急イベントが発生したか否かを判定するステップと、
前記緊急イベントが発生した場合に、緊急イベントの発生を知らせるアラームメッセージを伝送するために、前記終端装置がサポート可能なチャンネル又はコーディネータによって通知されたチャンネルの中で優先順位に従っていずれか一つのチャンネルを選択するステップと、
前記選択されたチャンネルを用いて前記アラームメッセージを前記コーディネータに伝送するステップと、
所定時間で前記アラームメッセージに対する応答メッセージが受信されたか否かを判定するステップと、
前記応答メッセージが受信された場合に、前記緊急イベントによる動作を遂行するステップと、
を有し、前記コーディネータによって通知されたチャンネルは、前記コーディネータで周期的に無干渉チャンネルを検索してランダムに選択された無干渉チャンネルであることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記緊急イベントが発生したか否かを判定する以前に前記コーディネータからポールメッセージを受信した場合、割り当て区間でデータを前記コーディネータに伝送するポールベースの方式で動作するステップをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記緊急イベントによる動作を遂行するステップは、
緊急データを前記コーディネータに伝送するステップを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記所定時間で前記応答メッセージが受信されない場合に、前記アラームメッセージを再伝送するステップをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記アラームメッセージの再伝送回数が所定の最大再試行回数を超えるか否かを判定するステップと、
前記最大再試行回数を超えた場合に他のチャンネルを選択するステップと、
をさらに有することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ポールメッセージは、
前記コーディネータとの同期化のために使用されるフィールド及び許容されたデータフレームの数を示すフィールドのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項７】
コーディネータにおける緊急イベントを管理する方法であって、
周期的に無干渉チャンネルを検索するステップと、
該当無干渉チャンネルをランダムに選択してアラームメッセージを受信するためのチャンネルとするステップと、
前記コーディネータにデバイスがデータを伝送するようにポールメッセージを前記デバイスに伝送するステップと、
前記ポールメッセージに関するデータを受信しない場合に前記ポールメッセージを再伝送するステップと、
前記ポールメッセージの再伝送回数が所定の最大再試行回数を超えるか否かを判定するステップと、
前記最大再試行の回数を超えた場合に、緊急イベントの発生を知らせるアラームメッセージの受信のための待機状態に転換するステップと、
前記無干渉チャンネルを介して前記アラームメッセージが受信された場合に、前記アラームメッセージを伝送したデバイスに確認メッセージを伝送するステップと、
前記緊急イベントによる動作を遂行するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項８】
前記最大再試行の回数を超えた場合、現在のメディアアクセス制御(ＭＡＣ)状態を格納するステップをさらに有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
所定時間で前記アラームメッセージが受信されない場合には、前記格納されているＭＡ
Ｃ状態を再開するステップをさらに有することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ポールメッセージは、
前記データを伝送するデバイスとの同期化のために使用されるフィールド及び前記データを伝送するデバイスに対して許容されたデータフレームの数を示すフィールドのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
コーディネータにおける緊急イベントを管理する方法であって、
スリープ状態で所定のしきい値以上のエネルギーが検出されたか否かを判定するステップと、
前記所定しきい値以上のエネルギーが検出された場合に、チャンネルスキャニングを通じて無干渉チャンネルを選択するステップと、
前記無干渉チャンネルを介して緊急イベントの発生を知らせるアラームメッセージが受信されると、前記アラームメッセージを伝送した装置に確認メッセージを伝送するステップと、
前記装置からの緊急イベントを処理するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１２】
緊急イベントを管理するコーディネータであって、
所定しきい値以上のエネルギーが検出されたか否かを判定し、前記所定しきい値以上のエネルギーが検出される場合にスリープ状態にある処理部をトリガーするエネルギー検出器と、
前記エネルギー検出器によってトリガーされると、オン状態に転換した後に、チャンネルスキャニングを通じて無干渉チャンネルを選択し、前記無干渉チャンネルを介して緊急イベントの発生を知らせるアラームメッセージが受信された場合に、前記アラームメッセージを伝送したデバイスに確認メッセージを伝送するように制御し、緊急イベントを処理する処理部と、
を含むことを特徴とするコーディネータ。
【請求項１３】
前記アラームメッセージを伝送したデバイスに前記確認メッセージを伝送する送信器をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載のコーディネータ。
【請求項１４】
緊急イベントを管理するコーディネータであって、
前記コーディネータにデバイスがデータを伝送するようにポールメッセージを前記デバイスに伝送する送信器と、
前記ポールメッセージに対するデータを受信しない場合には前記ポールメッセージを再伝送し、前記ポールメッセージの再伝送回数が所定の最大再試行回数を超えるか否かを判定し、前記最大再試行回数を超えた場合に緊急イベントの発生を知らせるアラームメッセージの受信のための待機状態に転換する制御部と、
前記アラームメッセージを受信する受信器と、を含み、
前記制御部は、周期的に無干渉チャンネルを検索し、当該無干渉チャンネルをランダムに選択して前記選択された無干渉チャンネルを介して前記アラームメッセージが受信されると、前記アラームメッセージを伝送したデバイスに前記送信器を通じて確認メッセージを伝送した後、前記緊急イベントによる動作を遂行することを特徴とするコーディネータ。
【請求項１５】
前記最大再試行回数を超えた場合、現在のメディアアクセス制御(ＭＡＣ)状態を格納する格納部をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載のコーディネータ。
【請求項１６】
前記制御部は、
所定時間で前記アラームメッセージが受信されない場合には、前記格納したＭＡＣ状態を再開することを特徴とする請求項１５に記載のコーディネータ。
【請求項１７】
前記ポールメッセージは、
前記データを伝送するデバイスとの同期化のために使用されるフィールド及び前記データを伝送するデバイスに対して許容されたデータフレームの数を示すフィールドのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１４に記載のコーディネータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的にボディエリアネットワーク(ＢＡＮ)における通信システムに関するものであって、特にこのＢＡＮにおける通信システム用エラー復旧メカニズム、低電力消耗、緊急メッセージの処理、及び統合様態のような単一メディアアクセス制御(Media  Access  Control：ＭＡＣ)プロトコルのためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線接続ネットワークにおいて、ネットワークの通信装置は、一般的に同一の伝送媒体(通常に、周辺環境)を共有する無線伝送を用いて(相互間に、そして/又は他の通信装置と)通信する。通常、このような無線伝送は、それに割り当てられ、指定された周波数帯域(サブチャンネルとも呼ばれ、これは時間において“チャンク(chunk)”を形成するように分割できる）を占めるように構成されるが、これにもかかわらず、このような伝送は無線周波数スペクトルを共有する。
【０００３】
上記した用語‘無線接続ネットワーク’は、無線センサネットワーク(ＷＳＮ)を包括するものであって、このようなネットワークでノードは、一種のセンサとなり、少なくとも送信器として動作するように(そして、たびたび受信器としても動作するように)構成される。無線センサネットワークの一つの特殊な形態は、ボディエリアネットワーク又はＢＡＮと呼ばれるものであり、ここでセンサは、医療用パラメータ又は人体活動を監視する目的で生命体の表面にあるいは内部の一つ以上の個所に位置される。２つのタイプのＢＡＮは、病院及び他の保健関連応用で使用するためのＭＢＡＮ又は医療用ＢＡＮ、及び無線ＢＡＮ又はＷＢＡＮであり、このような一般的な任務は、例えば保安応用に拡張する。
【０００４】
複数のクラスのトラフィックを生成する装置を有するボディエリアネットワーク(ＢＡＮ)のための電力効率性及び信頼性の良いメディアアクセス制御(ＭＡＣ)メカニズムが必要であり、ここで、ＭＡＣは多重無線通信システムとインターフェースする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、相互に異なる分離されたトラフィック状況セットを処理するための一体型メディアアクセス制御を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、上記メディアアクセス制御メカニズムのポール(poll)ベース動作中に電力消耗を最適化することにある。
【０００７】
また、本発明の目的は、電力及びコストが効率的な方式で所望する応用信頼度を達成するようにポールベースのエラー復旧メカニズムを提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、ボディエリアネットワークにおける医療用インプラント(implant)装置のためのインバンドウェイクアップ(in-band wakeup)方法を提供することにある。
【０００９】
さらに、本発明の目的は、ボディエリアネットワークから優先順位ベースのインプラント装置のために医学的な緊急事態と医療状況を処理する方法を提供することにある。
【００１０】
本発明のもう一つの目的は、ポールベースの最低水準の電力チャンネルに接続すると同時に医療用インプラント通信で複数のＢＡＮを動作する方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、多重無線を構成する通信システム用の低電力単一メディアアクセス制御プロトコルシステム及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記のような目的を達成するために、本発明の一態様によれば、終端装置における緊急イベントを管理する方法であって、緊急イベントが発生したか否かを判定するステップと、緊急イベントが発生した場合に、緊急イベントの発生を知らせるアラームメッセージを伝送するためのチャンネルを選択するステップと、選択されたチャンネルを用いてアラームメッセージをコーディネータに伝送するステップと、所定時間でアラームメッセージに対する応答メッセージが受信されたか否かを判定するステップと、応答メッセージが受信された場合に、緊急イベントによる動作を遂行するステップとを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、コーディネータにおける緊急イベントを管理する方法であって、コーディネータにデバイスがデータを伝送するようにポールメッセージをデバイスに伝送するステップと、ポールメッセージに関するデータを受信しない場合にポールメッセージを再伝送するステップと、ポールメッセージの再伝送回数が所定の最大再試行回数を超えるか否かを判定するステップと、最大再試行の回数を超えた場合に、緊急イベントの発生を知らせるアラームメッセージの受信のための待機状態に転換するステップと、アラームメッセージが受信された場合に、アラームメッセージを伝送したデバイスに確認メッセージを伝送するステップと、緊急イベントによる動作を遂行するステップとを有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の他の態様によれば、コーディネータにおける緊急イベントを管理する方法であって、スリープ状態で所定のしきい値以上のエネルギーが検出されたか否かを判定するステップと、所定しきい値以上のエネルギーが検出された場合に、チャンネルスキャニングを通じてチャンネルを選択するステップと、緊急イベントの発生を知らせるアラームメッセージが受信されると、アラームメッセージを伝送した装置に確認メッセージを伝送するステップと、緊急イベントを処理するステップとを有することを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明の他の態様によれば、緊急イベントを管理するコーディネータであって、所定しきい値以上のエネルギーが検出されたか否かを判定し、所定しきい値以上のエネルギーが検出される場合にスリープ状態にある処理部をトリガーするエネルギー検出器と、エネルギー検出器によってトリガーされると、オン状態に転換した後に、緊急イベントの発生を知らせるアラームメッセージが受信された場合に、アラームメッセージを伝送したデバイスに確認メッセージを伝送するように制御し、緊急イベントを処理する処理部とを含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明の他の態様によれば、緊急イベントを管理するコーディネータであって、コーディネータにデバイスがデータを伝送するようにポールメッセージをデバイスに伝送する送信器と、ポールメッセージに対するデータを受信しない場合にはポールメッセージを再伝送し、ポールメッセージの再伝送回数が所定の最大再試行回数を超えるか否かを判定し、最大再試行回数を超えた場合に緊急イベントの発生を知らせるアラームメッセージの受信のための待機状態に転換する制御部と、アラームメッセージを受信する受信器とを含み、制御部は、アラームメッセージが受信されると、アラームメッセージを伝送したデバイスに送信器を通じて確認メッセージを伝送した後、緊急イベントによる動作を遂行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、ポールベースの最低水準の電力チャンネルに接続すると同時に医療用インプラント通信における複数のＢＡＮを動作する方法を提供する。
【００１８】
また、本発明は、ディスジョイント周波数帯域で動作できるディスジョイントな物理階層として動作する統合チャンネルアクセスメカニズムを提供する。
【００１９】
さらに、本発明は、電力制限装置用として特定の電力要求事項を減少する効果的なポーリングベースのＭＡＣを提供する。
【００２０】
本発明は、ノード又はネットワークノードがスリープのような電力節約モードである場合に緊急動作を処理する方法を提供する。
【００２１】
また、本発明は、より優れた電力放出管理のためのスリープ状態のデバイスをウェイクアップする方法を提供する。
【００２２】
さらに、本発明は、効果的なエラー復旧メカニズムによる伝送におけるエラーを減少するメカニズムを提供する。
【００２３】
なお、本発明は、デバイスがボディネットワーク及びネットワークの生成に対するサービスレベル協約に基づいて許容される場合を提供する。
【００２４】
さらに、本発明は、多重ネットワークの同時動作用メカニズムを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態によるＢＡＮスタートポロジを概略的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によるＷＢＡＮ装置の概要図である。
【図３】本発明の一実施形態による一般的なスーパーフレームフォーマットを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による固定長さのスーパーフレームフォーマットを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による可変長のスーパーフレームフォーマットを示す図である。
【図６】本発明の一実施形態によるＥｏＰメッセージの例示的フォーマットを示す図である。
【図７】本発明の一実施形態によるポールメッセージの例示的フォーマットを示す図である。
【図８】本発明の一実施形態によるポール期間を有するスケジューリングされたポーリング方式を概略的に示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による遅延されたポーリング方式を概略的に示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるＢＡＮスタートポロジで相互に異なるＷＢＡＮ装置に関連した相異なるポーリング方式を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態によるコーディネータによってＷＢＡＮ装置のスリープ及びウェイクアップスケジュールの同期化を概略的に示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態により、ポールとデータ衝突(collision)の例示的データ再伝送フローを示す図である。
【図１３】高データレートアプリケーション用エラー復旧メカニズムの動作フローを示す図である。
【図１４】本発明の一実施形態により、単一データ伝送のためのポールベースのエラー復旧プロセスを概略的に示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態により、ブロックデータ伝送のためのポールベースのエラー復旧プロセスを概略的に示す図である。
【図１６】本発明の一実施形態により、緊急状況でＢＡＮスタートポロジを概略的に示す図である。
【図１７】本発明の一実施形態により、コーディネータが動作可能である場合に送信器と受信器を示すシステム概要図である。
【図１８】本発明の一実施形態により、コーディネータが動作しないときに送信器と受信器を示すシステム概要図である。
【図１９】本発明の一実施形態により、コーディネータがアクティブ状態にある場合に緊急状況処理のためのデバイス側動作を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の一実施形態により、コーディネータがスリープ状態にある場合に緊急状況検出のためのコーディネータ側動作を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の他の実施形態により、コーディネータがスリープ状態にある場合に緊急状況検出のためのコーディネータ側動作を示すフローチャートである。
【図２２】本発明の一実施形態により、コーディネータがアクティブ状態にある場合、最大回数の再試行に失敗したときのコーディネータ側動作を示すフローチャートである。
【図２３】本発明の一実施形態によりコーディネータのスリープモードで緊急状況処理フローを示す図である。
【図２４】本発明の一実施形態により、コーディネータの動作モード及びスリープモードでの緊急状況処理フローを示す図である。
【図２５】本発明の一実施形態により、コーディネータの動作モード及びビジーモード(busy  mode)で緊急状況処理フローを示す図である。
【図２６】本発明の一実施形態により、インプラント医療用通信プロセスを示すブロック構成図である。
【図２７】本発明の一実施形態により、インプラント医療用通信のためのＢＡＮスタートポロジを概略的に示す図である。
【図２８】本発明の一実施形態によるＷＢＡＮ装置の状態遷移を示す図である。
【図２９】本発明の一実施形態により、相互に異なるチャンネルでインプラント装置のデューティサイクル方式を示す図である。
【図３０】本発明の一実施形態による例示的な単一ウェイクアッププロセスを示す図である。
【図３１】本発明の一実施形態により、データ通信セッションでインプラント装置がウェイクアップしないように干渉回避を提示するデータ通信セッションを概略的に示す図である。
【図３２】本発明の一実施形態により、複数のデバイスのウェイクアッププロセスでロック段階とウェイクアップ段階を示す図である。
【図３３】本発明の一実施形態による複数のウェイクアッププロセスの例を示す図である。
【図３４】本発明の一実施形態により、ウェイクアップメッセージフレームフォーマットペイロードを概略的に示す図である。
【図３５】本発明の一実施形態により、ロックメッセージフレームペイロードを概略的に示す図である。
【図３６】単一ＭＡＣ階層及び２個の物理階層を含むネットワークの望ましい例を示す図である。
【図３７】ポーリングサイクルを有する単一ＭＡＣフレームの望ましい例を示す図である。
【図３８】本発明の一実施形態により、差分ポールレートのチャンネルアクセスを示す図である。
【図３９】ボディ(on-body)通信用ポーリングフレーム構成の望ましい例を示す図である。
【図４０】本発明の一実施形態による単一ポールレートのチャンネルアクセスを示す図である。
【図４１】本発明の一実施形態により、複数のインスタンスにおけるＭＡＣプロトコルを示す図である。
【図４２】本発明の一実施形態により、単一インスタンスにおけるＭＡＣプロトコルを示す図である。
【図４３】本発明の一実施形態により、インプラント及びボディ(on-body)デュアルＰＨＹのための単一ＭＡＣアーキテクチャを示す図である。
【図４４】本発明の一実施形態により、複数のインプラントネットワークの共存を示すフローチャートである。
【図４５】本発明の一実施形態により、電力節減オプションの例を概略的に示す図である。
【図４６】本発明の一実施形態により、最低レベルの電力節減の例示的方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
方法段階及びシステム成分は、図面での従来のシンボルによって表現され、特定詳細のみが本発明の理解において適切なものとして観察されなければならない。また、当該技術分野における通常の知識を持つ者には自明なことについては詳細な説明は開示しないことができる。本発明において、第１、第２、及びその他の関連用語は、エンティティ間の実際関係又は順序を必ずしも暗示するものではなく、一つのエンティティと他のエンティティとを区分するために使用され得る。
【００２８】
本発明は、低速データ固定ビットレート応用、高速データ固定ビットレート応用と可変データ速度の高いビットレート応用などの多様なタイプのトラフィックが存在するチャンネルアクセスメカニズム方式の処理方法を提供する。このようなチャンネルアクセスメカニズムは、同時に医療用と非医療用のようなボディエリアネットワーク応用のための無線チャンネル共有を可能なようにする。これら各々の可変的な応用に対する要件はかなり異なり、それによって単一チャンネルアクセスメカニズムを設計することは容易ではない一方、本発明は、このようなチャンネルアクセス構造に対する統合アクセス法を提供する。
【００２９】
上記した場合とは別個に、ある医学アプリケーションは高信頼を要求し、そのため、チャンネルアクセスメカニズムは、データ受信損失などによるエラーを伝達しなければならない無線データのエラー復旧を助ける。
【００３０】
また、このような装置カテゴリに対する確認された他の要求は、医学アプリケーションに関する緊急医学シナリオをサポートするためのものである。電力消耗及び応答タイミングを減少するためのより速い応答を可能にする効果的で、一層迅速にウェイクアップ構造を統合する場合もある。
【００３１】
本発明は、無線パーソナルエリアネットワークに対するチャンネルアクセスメカニズム用低電力設計を考慮する。但し、上記メディアアクセス制御によると、次の設計が提供される。
【００３２】
第１に、ディスジョイントなトラフィックシナリオの異なるセットを処理する統合メディアアクセス制御メカニズムが提供される。第２に、バッテリー使用を効果的な方法で低減させるメディアアクセス制御メカニズムの低電力ベースの動作が提供される。第３に、緊急信号のデバイスからスーパーバイザー又はコーディネータ装置への速い伝送用として確認された緊急データ伝送メカニズムが提供される。第４に、上記デバイスがスリープ状態で電力節約モードとして動作する場合にこれらデバイスのより速い再動作が提供される。第５に、多重ピコネットが動作し、有用な物理チャンネルを共同に共有する場合の共存メカニズムが提供される。
【００３３】
本発明の実施形態では、帯域幅のようなリソースは、緊急サービス用として提供されず、緊急データ伝送用受信器無線周波数は上記デバイスに知られておらず、リソースは緊急メッセージ伝送用として提供されないことを前提とする。また、本発明の実施形態では、ウェイクアップメカニズムを提案し、固定したポーリング時間を達成するためのメカニズムを提案する。
【００３４】
本発明は、ボディエリアネットワーク(ＢＡＮ)アプリケーション用の緻密で電力が効果的なメディアアクセス制御に対する特定の要求事項に集中することによって特別に設計される。
【００３５】
このような本発明を説明するに先立ち、本発明で使用されるＢＡＮについて簡略に説明する。
【００３６】
ＢＡＮは、標準化された比較的新たな概念である。ブルートゥースＳＩＧ、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）  Ａｌｌｉａｎｃｅ内のＢＡＮ標準を生成するために進行中であるが、この標準は、よく設定されて非常に多くの数のデバイスで統合されている。ブルートゥースＳＩＧ及びＺｉｇｂｅｅ  Ａｌｌｉａｎｃｅのような従来の標準は、身体に着用可能なＢＡＮノードを用いる単一モデルに関連した様相を要求した。現在、ＩＥＥＥ８０２．１５は、ＢＡＮ標準化を可能にする新たなメカニズムを要求している。この新たな標準化は、人体に特効のあるチャンネル条件に作用する物理階層(ＰＨＹ)及びメディアアクセス制御階層を開発することに重点を置いている。
【００３７】
したがって、ＭＡＣ用として開示されたアイデアは、特定の物理階層設計とは関係なく別途に電力消耗、より速い緊急動作、電力効果的なウェイクアップメカニズム、及びエラー復旧メカニズムのような態様を特に考慮して設計される。このアイデアの唯一性は、物理階層がディスジョイントされる場合にチャンネルアクセスメカニズムを統合する方法を解決することに基づく。
【００３８】
ＭＡＣ階層での電力消耗を減少させることは、形態因子及び上記デバイスに有用なバッテリーバックアップを考慮した設計基準である。ＢＡＮアプリケーションは、医学、非医学、及び娯楽アプリケーションに至る範囲を有するが、この設計は、上記アプリケーションをアドレッシングする一般的な方法を統合する方法で考慮する。緊急データが処理される必要があるとき、ＢＡＮアプリケーションの重大な生命側面が考慮される場合があるので、本発明ではこのような緊急データの処理が提供される。
【００３９】
無線チャンネルは、エラーが発生しやすく信頼できない。医学シナリオを含むことを考慮したＢＡＮにおいては、エラーを処理したり減少させたりする改善した方法が特に重要である。本発明の実施形態は、エラーを処理または減少するように独特に設計された方法を開示する。
【００４０】
ポーリングベースのＭＡＣは、ＩＥＥＥ８０２.１１ＰＣＦモード及びＩＥＥＥ８０２.１６のような異なる標準に提供されている。しかしながら、後続するＩＥＥＥ８０２.１５.６標準の主な要求事項は、電力を保存し、遅延及び信頼性の要求をなすものである。電力-制限ネックワーク用設計パラダイムが異なる。主要設計目的は、電力消耗を減少する同時に異なるトラフィックのサービス品質(ＱｏＳ)の要求事項を満たすことにある。電力最適化ポーリングメカニズムがＩＥＥＥ８０２.１５ＴＧ６のような電力制限ネットワークに関する本発明に提案される。本発明により提案される方法は、次のような方式から従来技術とは異なる。
【００４１】
第１に、多重送受信器がチャンネルアクセスメカニズムを時間共有し、チャンネルアクセスメカニズムがポーリングメカニズムの単一ＭＡＣアーキテクチャであるということが異なる。
【００４２】
第２に、ＩＥＥＥ８０２.１１及びＩＥＥＥ８０２.１６標準装置とは異なり、ＩＥＥＥ８０２.１５  ＴＧ６-ＢＡＮ装置は、特定の一つのアプリケーションに特定のトラフィックを発生する。ＩＥＥＥ８０２.１５  ＴＧ６でのアプリケーション特定装置は、データ伝送動作を完了した後に直ちにスリープし、次のデータ伝送時間前にアクティブされる。このような特性は、ＩＥＥＥ８０２.１５  ＴＧ６の装置が電力を保存する同時にＱｏＳ要求事項を満たすということが異なる。
【００４３】
第３に、従来の自動再送要求(ＡＲＱ)又はエラー復旧メカニズムにおいて、上記デバイスは、紛失したデータを再伝送するために、従来のようにリソース確保及び通知過程を一定の遅延時間で展開することなく、データを紛失した直後にすぐポーリングメッセージを通じて再伝送できる。
【００４４】
新たな受信器-駆動ＡＲＱメカニズムは、次の制限を有するネットワーク用に発展する必要がある。このような制限としては、衝突は、電力消耗及び非対称チャンネル感知によって望ましくないとの制限があり、デバイスは、ＭＩＣＳのような特定帯域の使用に対する連邦通信委員会(Federal Communications Commission：ＦＣＣ)規則及び規定によってデータ伝送を開始できないとの制限がある。
【００４５】
第４に、本発明は、受信器はスリープモードにあり、送信器に公知されていないチャンネルでデューティ循環し、受信器はアクティブモードにあり、送信器が受信器の動作チャンネルに関する情報を有していない場合に緊急データの特定ＱｏＳ要求事項を処理するということが異なる。
【００４６】
第５に、従来の解決策ではインプラント通信システムにおける多重ウェイクアップの問題が解決できなかった。従来の単一インプラント装置のウェイクアップメカニズムは、複数回反復して多重インプラント装置をウェイクアップする。しかしながら、これはインプラント装置に対する過度なウェイクアップ待ち時間(latency)及び高信号オーバーヘッドをもたらす可能性がある。最悪のウェイクアップ待ち時間を減少する方式として、多重インプラント装置及び外部コーディネータで構成されたシステム用多重インプラント装置をウェイクアップするための方法が提案される。また、インバンドウェイクアップ解決策は、単一電波及び低コストであるという長所を有する。
【００４７】
第６に、共存メカニズムは、多重ピコネットの同時動作のために提案されるという点が従来技術と異なる。ここで、共存メカニズムは、ピコネットが２次ユーザー用であり、ＬＢＴ(対話以前の聴取)又は適応型周波数可変(ＡＦＡ)機能＋ＬＢＴがチャンネルを所有するように要求され、最終デバイスが通信を始めることができず、伝送電力が制限され、チャンネル感知が非同期的である場合を前提とする。
【００４８】
第７に、電力効果ポーリングメカニズムは異なるクラスのトラフィックの多様なセットのＱｏＳ要求事項を満たすように提案される。この場合、デバイスの一つのクラスは、次のような制限を有する。ＬＢＴ又はＡＦＴ＋ＬＢＴはチャンネルを所有するように要求され、最終デバイスは通信を始めることができず、伝送電力は制限され、チャンネル感知は非対称的な制限を有する。ここで、異なるクラスのデバイスは、低くかつ一定の到着率を有し、一方で高くかつ一定の到着率を有し、あるいは高くかつ可変到着率の特性を有する。
【００４９】
本発明は、相互に異なる分離されたトラフィック状況セットを処理する一体型メディアアクセス制御を提供する。さらに、本発明は、メディアアクセス制御メカニズムのポールベースの動作中に電力消耗を最適化する方法及びシステムを提供する。加えて、本発明は、電力が効率的で、コストが効率的な方式で所望する応用信頼度を達成するようにポールベースのエラー復旧メカニズムを提供する。
【００５０】
本発明は、ボディエリアネットワークにおける医療用インプラント装置に対するインバンドウェイクアップ方法を提供する。また、本発明は、ボディエリアネットワークにおいて優先順位に基づいてインプラント装置のために医学的な緊急事態と医療状況を処理する方法を提供する。さらに、本発明は、ポールベースの最低水準の電力チャンネルに接続すると同時に医療用インプラント通信において複数のＢＡＮを動作する方法を提供する。
【００５１】
第１の方法
本発明は、低速データ固定ビットレート応用、高速データ固定ビットレート応用、及び可変データ速度の高いビットレート応用のような多様なタイプのトラフィックが存在するチャンネルアクセスメカニズム方式を処理する方法を提供する。このようなチャンネルアクセスメカニズムは、同時に医療用と非医療用などのボディエリアネットワーク応用のための無線チャンネル共有を可能にする。このようなそれぞれの可変的な応用に対する要件は、相当に異なり、それによって単一チャンネルアクセスメカニズムを設計することが容易ではない。
【００５２】
応用要件を満たすために、ＩＥＥＥ８０２.１５  ＴＧＳ-ＢＡＮは、スタートポロジあるいは拡張したスタートポロジで動作できる。本発明は、スタートポロジに基づき、提案された解決策は、将来に拡張されるスタートポロジに拡張するカテゴリを有する。
【００５３】
図１に示すように、本発明のスタートポロジにおいて通信セッションは、終端装置(end  device)とＢＡＮコーディネータとの間で設定される。ＢＡＮは、本発明の実施形態をサポートする使用例として考えられる。ＢＡＮの焦点は、２つの方式、すなわちインプラント通信及ボディ通信に広く分類される。インプラント通信は、医学応用サービスをサポートし、ボディ通信は医学及び非医学応用サービスをサポートする。
【００５４】
人体表面通信(以下、“ボディ通信”と称する)の場合、コーディネータとデバイス両方は、このような通信を開始または終了し、その上、コーディネータは一つのデバイスから他のデバイスへデータをルーティングすることができる。ＢＡＮトラフィックは、主にアップストリームトラフィックによりサポートされる。ここで、終端装置(人体に付着されるセンサ）は、データを生成してコーディネータに送信する。しかしながら、コーディネータは、要求時及び必要時に任意の応用特定データを終端装置に送信することができる。
【００５５】
本発明では、図１のように比較的単純で信頼性のある規格のためにトポロジをスター(Star)型又は拡張スター(Extended  Star)型で構成すると仮定する。通信セッションは、ＢＡＮコーディネータと終端装置との間に構成される。
【００５６】
図１に基づいて本発明は、医療又はエンターテインメントサービスのためのＢＡＮの個人単位の通信サービスのための運用方案を提示する。また、電力消費最適化のためのポールベースのリソース接続方法を提案し、電力とコストの効率的なポールベースのエラー訂正方法を提案する。また、このようなリソース接続方法を考慮して、人体内のインプラント医療装備のための同一帯域ウェイクアップ方法と応急信号を処理する方法と複数のＢＡＮピコネットを同時に運用する方法に対して提案する。
【００５７】
図２は、ＷＢＡＮ装置に対するアーキテクチャを示す。ＩＥＥＥ８０２.１５  ＴＧ６装置は、ＰＨＹ１  ２０又はＰＨＹ２  ２２を含み、あるいはＰＨＹ１  ２０とＰＨＹ２  ２２両方ともを含むことがあり、信号の送信と受信のための送受信器を含む。ＰＨＹ１送受信器はインプラント通信に適合した周波数帯域で動作し、ＰＨＹ２送受信器はボディ通信に適合した周波数帯域で動作する。ＩＥＥＥ８０２.１５  ＴＧ６装置は、すべての種類のデータ伝送のために選択された周波数帯域のチャンネルに接続するようにＭＡＣ階層２４とＬＬＣ階層２６を含む。
【００５８】
ＢＡＮは、単数又は複数のＰＨＹをサポートできる。可能なＰＨＹは、ＭＩＣＳ、ＩＳＭ、ＵＷＢなどがあり、複数のＰＨＹを使用する場合には通常に帯域が異なるが、応用の要求に応じて同一の帯域で必要な場合もある。
【００５９】
インプラント通信帯域及びボディ通信帯域を通したデータ伝送をサポートし、インプラント通信及びボディ通信の機能的要求事項を満たす必要のある単一ＭＡＣを設計することが好ましい。図２に、２個の異なる物理送受信器の構造を有するデバイスにおける単一ＭＡＣアーキテクチャを示す。
【００６０】
このネットワークは、＜表１＞に示すような異なるセットのＱｏＳ要求事項を有する５つの方式のトラフィックを発生する。
【００６１】
【表１】
0005420062.tif 000002
【００６２】
ＭＡＣの機能的な説明は、次のようである。ボディエリアネットワークに対して提案されたＭＡＣは、同時にこれらすべての利点を使用するための衝突ベース及び非衝突チャンネルアクセスメカニズムの混合である。タイムラインは、複数のスーパーフレームに分割され、ここで、各スーパーフレームは、衝突ベース及び非衝突アクセスメカニズムのための部分で構成される。本発明は、特にポールベース及び非衝突チャンネルアクセスに関連する。衝突ベースの接続の細部内容は、ＭＡＣプロトコルの完結性のために提供される。
【００６３】
図３乃至図５には、スーパーフレーム構造を示す。スーパーフレームでコーディネータにより設定される時間間隔は、ネットワーク装置に対する多様なチャンネルアクセス方法を容易に遂行するように複数の部分に分けられる。スーパーフレーム持続期間(ＳＤ）は、ネットワークに接続されたすべてのデバイスに対する通信要件を満たすようにコーディネータによって決定される。スーパーフレームは、すべての部分を含む一般的なスーパーフレームの構造を示す図３のように、４個の主要部分に分けられる。
【００６４】
以下、図３乃至図５を参照して、ポールベースのリソースアクセス及びエラー訂正方法について説明する。
【００６５】
本発明では、コンテンションベース(contention  based)のリソースアクセス方法とコンテンションフリー(contention  free)リソースアクセス方法が一つのスーパーフレームに一緒にある場合を仮定し、２つのアクセス方法の順序及びコンテンションフリー区間でのポールベースの方法を主要に提案する。
【００６６】
図３を参照すると、ポール期間(Poll  Period：ＰＰ）は、ポーリングメカニズム及びそのデバイスのために使用されるポーリング方式によって各デバイスにポーリングすることで、ネットワークに対するポールベースのチャンネルアクセスを提供するようにコーディネータにより使用される。この期間は、主にコーディネータから及びコーディネータへのデータフレームの伝送のために使用される。スーパーフレームでＰＰのサイズは、デバイスの個数及び各デバイスに割り当てられた時間間隔(割り当て間隔)に依存する。そのサイズは、利用されるポーリングメカニズムに基づいてこのようなサブフレームにわたって変化し、あるいは変化しない。すなわち、ＰＰは、ポールベースのリソースアクセスのための区間であり、その長さは、接続されたデバイスの数字や要求データ伝送レートに応じてコーディネータにより決定され得る。
【００６７】
拡張したポール期間(Extended Poll Period：ＥＰＰ)は、パケット中断、パケット到達率での可変性及び注文式トラフィックによってデバイス/コーディネータにより要求される付加的なデータ伝送及び再伝送を処理するのに使用される。すなわち、このようなＥＰＰは、ＰＰ区間で伝送エラーが発生するときに再伝送をサポートするか、あるいは定期的でないデータが発生する場合、追加伝送のために使用される。
【００６８】
ＥＰＰでの割り当て間隔は、予めスケジューリングされず、フレームの付加的なデータ伝送及び/又は再伝送のためにデバイスに対するサブフレームのポール期間にリアルタイムでスケジューリングされる。スーパーフレームでＥＰＰの実際長さは、サブフレームにわたって固定されていない。これは、デバイスとチャンネル条件の動的要求に基づく。スーパーフレームごとにＥＰＰのサイズは、０からＳＤ-ＰＰ-ｍｉｎＣＡＰ-ＩＰまで変わることができる。
【００６９】
コンテンションアクセス期間(Contention  Access  Period：ＣＡＰ）は、コーディネータへ及びコーディネータからのデータ/制御/管理フレームの伝送のために使用される。この部分で含まれるチャンネルアクセスメカニズムは、コンテンションベースであり、ここで、デバイスは、優先的にデータ伝送以前にチャンネルを獲得するために競争する。必要でないと、ＣＡＰは省略可能である。ＣＡＰの長さは、スーパーフレームにわたって動的である。現在、(可能な場合に)ＣＡＰの持続期間は、ｍｉｎＣＡＰ乃至ＳＤ-ポール期間-ＥＰＰ-ＩＰに変化することができる。
【００７０】
このようなＣＡＰは、一般的なコンテンション区間と同一の方式で、データ伝送以外に制御/管理フレームの伝送に使用される。本発明においては、ＣＡＰ区間の長さは、ＥＯＰ(End  of  Poll)メッセージによってコーディネータから終端装置に通知され、ＥＰＰ区間の変動に従って減少できるが、最小限にｍｉｎＣＡＰより減少することはできない。したがって、ＣＡＰ区間の長さは、ｍｉｎＣＡＰから［ＳＤ-ＰＰ-ＥＰＰ-ＩＰ］までスーパーフレームごとに変わることができる。
【００７１】
非アクティブ期間(Inactive  Period）は、スーパーフレームが有することができる選択的な非活性部分である。非アクティブ期間で、コーディネータは、低電力モードに進入したり、共存する他のネットワークとのチャンネル帯域幅の共有のために非アクティブ期間を使用したりすることができる。
【００７２】
ＰＰ、ＥＰＰ、ＣＡＰの各区間は、アクティブ期間に属し、コーディネータがリソースアクセスのための動作を遂行する区間である。これに比べて、非アクティブ期間は、コーディネータが低電力のために受信状態のみにあるか、あるいはスリープ状態に転換する区間であり、ピコネット間の共存のための干渉回避用途として使用することもある。
【００７３】
ポール終了(ＥｏＰ)メッセージは、特殊なフレームマーカーとして図６に示すようである。ポール終了(ＥｏＰ）は、ＥＰＰとＣＡＰ及びＩＰの持続期間を広告するようにＰＰの完了以後にコーディネータによって送信される。
【００７４】
このようなＥｏＰメッセージは、ＰＰが完了する時点に伝送され、基本的にＣＡＰ、ＩＰ区間の長さに関して通知し、必要な場合にはＥＰＰ区間の長さに関しても通知する。ＣＡＰ、ＥＰＰ、ＩＰ区間の位置などは、‘frame  specification’に表示することができる。
【００７５】
以下、図４及び図５を参照して、固定長さ、可変長スーパーフレーム、及びスーパーフレームのない構造(No  Superframe  Structure)概念を説明する。
【００７６】
コーディネータは、終端装置の接続の際に、該当終端装置の要求データ伝送レートとトラフィック種類などを受信してスーパーフレームを運用する場合に、終端装置の情報を考慮してＰＰとＥＰＰ運用方法を変更できる。図４及び図５は、各々電力制約デバイスとＱｏＳ要求デバイスを相互に異なる運用方法で対応する方法を示す。
【００７７】
図４及び図５に示すように、スーパーフレームは、各々固定したスーパーフレーム持続期間と可変スーパーフレーム持続期間で構造化される。スーパーフレームのサイズは、固定又は可変することができる。固定スーパーフレームは、確定的または周期的なパケット生成を有する電力制約型装置で有用である。図４の固定スーパーフレームは、デバイスに確定的なスリープスケジュールとウェイクアップスケジュールを提供する。
【００７８】
図４でＰＰ区間を使用する終端装置はポール割り当て区間に周期的にウェイクアップ/スリープを遂行して接続を行う。ＥＯＰメッセージの伝送時点からＣＡＰ区間の終了までスーパーフレームごとに一定であっても、ＰＰ区間でエラーが発生し、あるいは追加伝送が必要な終端に対してＥＯＰメッセージ以後にＥＰＰ区間で処理するので、ＥＰＰ区間とＣＡＰ区間は変動性により変更される。このような運用方法では、特定の終端装置のための割り当て区間は周期性を有するため、終端装置がポールに合わせて正確にウェイクアップすると、電力減少の効果が得られる。
【００７９】
一方、図５の可変スーパーフレームは、非確定的であり、突然に複数のパケットが一度に到達するトラフィックを応用するデバイスからのデータ伝送をサポートするのに有用である。一般的に、非医療用応用は、厳格なＱｏＳ(遅延及びジッタリング)要件を有する。可変スーパーフレームの場合にＥＰＰは要求されず、これは、可変性と再伝送がスーパーフレームサイズの変化により処理されるためである。図５では、ＰＰ区間でエラーが発生した終端装置に対してＥＯＰメッセージ以後まで待機せずに直ちに処理するので、ＰＰ区間の変動によってＥＯＰメッセージの伝送時点が変更され、それによって全体スーパーフレーム区間の長さＳＤも変わることができる。したがって、このような運用方法ではエラーに対する再伝送が終端装置別に直ちに遂行されるので、伝送遅延やジッタ(jitter)を防止して信頼性を保証することができる。
【００８０】
また、ＣＡＰと非アクティブ期間なしにスーパーフレームで可変ＰＰのみが存在することが可能である。図５のような運用において、ＥＯＰを伝送しなければＣＡＰ区間も使用されず、但しＰＰ区間のみによって運用されるスーパーフレームのない構造も可能である。コーディネータと終端装置との間の送受信は、全的にポールにより行われ、制御/管理に関連した部分は、時々コーディネータがＥＯＰを伝送して通知するＣＡＰ区間を通じてなされる。
【００８１】
この特殊な場合において、コーディネータにより定義されたようなスーパーフレームの構造はない。図５は、スーパーフレーム構造のない可変ＰＰを示す。コーディネータは、ＥＯＰを周期的に送信しないように決定でき、一定のネットワーク動作を容易にするために時々等価放送メッセージを送信できる。
【００８２】
ポールベースのチャンネルアクセスメカニズムの場合に、デバイスに対するチャンネルアクセスを許容するために、コーディネータは、特定デバイスに向けるポールメッセージを送信する。本発明の一実施形態によるポールメッセージの例示的なフォーマットは、図７に示すようである。図７を参照すると、‘オンタイム(on  time)’７０は、１ビットのフィールドであり、固定スーパーフレームで終端装置との時間同期化(device clock synchronization)のために有用に使用するフィールドである。‘ウィンドウサイズ(window  size)’７２は、終端装置に許容されるデータ容量をデータフレームの数で示すフィールドである。
【００８３】
単一ポールメッセージを受信した場合に、デバイスは、データパケットを送信せず、あるいは一つのデータパケットを送信し、もしくは複数のデータパケットを送信することができる。ポールメッセージを受信した以後に、デバイスが送信できるパケットの個数は、コーディネータによってポールメッセージを通じて伝達される。送信するデータがない場合に、デバイスは、ポールメッセージに応答してＮＵＬＬ_ＤＡＴＡをコーディネータに再送信する。デバイスの応用要件に従って３つのタイプのポーリングメカニズムが使用される。これらタイプは、スケジュールされたポーリング(Scheduled poll access)、遅延されたポーリング(Delayed poll access)、及びスケジュールされないポーリング(Unscheduled poll access)である。
【００８４】
まず、スケジュールされたポールアクセス方式のポーリングメカニズムは、次のようである。このメカニズムは、特に確定的なサービス品質を要求する高度の電力制約型装置で有用である。ボディエリアネットワーク(ＢＡＮ)における大部分の医療応用は、このようなカテゴリに属する。このメカニズムは、電力の低減と同時に、負荷が高い場合に高いスループットを達成するためにデバイスが確定的でスケジュールされた方式で容易にスリープ状態にする。
【００８５】
デバイスとコーディネータは、後述するスケジュールされたポールアクセスを利用する。
【００８６】
スケジュールされたポールアクセスでは、図８に示すように、ポール割り当て間隔(Polled  allocation  interval)でのみ送受信が可能であり、アップリンク、ダウンリンク、及び双方向の伝送が可能である。終端装置は、周期ごとに反復されるポール割り当て間隔の開始に合わせて目覚めて同期化手順を経る。
【００８７】
各デバイスには、コーディネータによって時間間隔の‘割り当て間隔’が割り当てられる。このようなデバイスとコーディネータは、割り当て期間のみで相互に通信できる。割り当て間隔は、追加的にスロットに細部分割され、整数個数のスロットのみを有することができる。ポール割り当て間隔は、アップリンク、ダウンリンク、又は双方向リンクとして使用される。デバイスは、ビーコン期間ごとで又は複数のビーコン期間ごとでの同一の割り当てスロットに該当する一つ以上のスケジュールされたポール割り当て間隔を有することができる。デバイスは、コーディネータへフレームを送信し、あるいはコーディネータからフレームを受信するように割り当て間隔の開始部でウェイクアップする。スケジュールされたポールアクセス装置は、同期化のためにビーコンフレームの聴取が要求されない。同期情報は、ポールフレームを通じてデバイスに提供される。
【００８８】
図８を参照すると、コーディネータは、ポーリングされたデバイスによる伝送のために許容されたフレーム個数を示す、デバイスの割り当て間隔の開始部でこのデバイスに設定された‘オンタイム’７０のビットを有するポールメッセージ８０を送信する。ポールメッセージを正確に受信するために、デバイスは、この割り当て間隔以前にウェイクアップしなければならない。ポールメッセージを成功的に受信した場合に、デバイスは、最大特定個数までのデータフレーム８２，８４，８６をコーディネータに送信できる。図８において、許容されたフレーム個数が３であり、データフレームの個数が３であるポールメッセージの受信後に、デバイスが３個のデータフレームを送信する場合を例示している。このような割り当て間隔を超えてデバイスからのフレーム伝送又はデバイスへのフレーム伝送が開始されない。コーディネータとデバイスとの間のフレーム処理が割り当て間隔内で完了した場合に、コーディネータは、デバイスが直ちにスリープモードに進行するように、図７でのウィンドウサイズ７２の値が０を有するポールメッセージを送信するように選択することができる。
【００８９】
コーディネータは、ポーリングされたデバイスから任意のフレームを受信しなくなった以後にオフセット値を持っているポールメッセージを再伝送し、このようなオフセット値は、デバイスの割り当て間隔の開始部からの遅延を表示する。ポールメッセージを受信した場合に、デバイスは、データフレームの承認のために任意のＡＣＫポリシー(無-ＡＣＫ、即時-ＡＣＫ、後続-ＡＣＫ、又はブロック-ＡＣＫ）を選択できる。デバイスの同一の割り当て間隔または後続割り当て間隔で新たなポール又はポール＋ＡＣＫメッセージを受信した以後にデバイスからの追加的なデータ伝送が可能である。現在デバイスとの割り当て間隔完了以後にコーディネータは、後続してスケジュールされるデバイスとのフレーム処理を開始する。
【００９０】
このようなスケジュールされたポール接続割り当て間隔では、送信するより多くのデータを有する場合、デバイスは、データ/制御/管理フレームの‘追加のビット(more  bit)’を通じてコーディネータに表示することができる。コーディネータは、直ちに、あるいは以後のスーパーフレームで追加的なフレーム伝送のための割り当てを許容するようにポールメッセージを送信できる。ここで、ポールメッセージはタイムオフセット値を含み、タイムオフセットは追加的なフレーム伝送のための割り当て間隔の許容時間を示す。
【００９１】
上記したようにポールメッセージを受信した終端装置は、ウィンドウサイズの値に基づいて可能な送信フレームの数を確認し、まずアップリンク伝送を始める。一つのポールメッセージに対する伝送が完了したとき、まだ割り当て区間が終了せず、かつ終端装置がデータフレームに‘追加のデータ’ビットがセットされていると判断した場合に、コーディネータは、データフレームに対する確認(ＡＣＫ)メッセージとポールメッセージをともに送信しつつ、追加的な可能送信フレームの数をウィンドウサイズフィールドに知らせる。
【００９２】
終端装置がこれ以上アップリンク伝送するデータがない場合には、最後のアップリングデータフレームに‘追加のデータ’ビットをセットせずに送信する。これを受信したコーディネータは、ダウンリンクトラフィックがある場合、確認メッセージを送り、続いてダウンリンクデータフレームを終端装置に送信する。終端装置は、ウィンドウサイズが０でない場合には、確認メッセージを送信した後に待機し、０である場合には確認メッセージを送信した後にスリープ状態に転換する。
【００９３】
スケジュールされたポール割り当ての開始である場合、一つ以上の新たなスケジュールされたポール割り当てを獲得するために、デバイスは、到達率、接続待ち時間、及び応用の信頼度因子を特定することによって、コーディネータに接続要求フレームを送信する。
【００９４】
一つのデバイスからの接続要請に対して、スケジュールされたポール割り当てを許容するために、コーディネータは、デバイスに接続割り当てフレームで応答する。このフレームは、デバイス別割り当て間隔が相互に重ならないように、間隔開始と間隔終了フィールドに相互に異なる値を有する。
【００９５】
複数のデバイスからの接続要請に対して、コーディネータは、グループ割り当てフレームを通じて複数のデバイスに対するスケジュールされたポール割り当てを許容でき、このようなフレームでデバイス別割り当て間隔が相互に重ならないように、間隔開始フィールドと間隔終了フィールドに相互に異なる値を有する。
【００９６】
スケジュールされたポールの割り当てを使用する場合を説明すると、次のようである。接続割り当てフレームを成功的に送信した場合に、コーディネータは、デバイスが一つ以上のフレーム処理を開始するように、このようなデバイスにポールの送信を開始し、あるいはデバイスに許容された対応ポール割り当て間隔でコーディネータがデバイスとのフレーム処理を開始することができる。このデバイスは、ポールメッセージを受信するまでフレーム処理を開始しない。
【００９７】
受信器、デバイス、又はコーディネータは、送信器によって送信されるフレームを受信し、割り当て間隔で適切なフレームを戻す準備ができている。デバイス又はコーディネータは、現在フレームの完了後に後続フレームｐＴＩＦＳを送信する。２個のフレーム間のｐＴＩＦＳ時間は、デバイスによってフレームと一部の付加的なターンアラウンドタイム(turnaround  time)を処理するのに要求される時間である。このようなデバイスとコーディネータは、適切なターンアラウンドタイムを考慮する場合にフレーム処理が(必要な場合、承認フレームを含む)スケジュールされた割り当て間隔内で維持されることを保証する。
【００９８】
スケジュールされたポール割り当ての修正である場合、デバイスは、新たな要件を特定する異なる接続要求フレームを送信することによって既存のスケジュールされたポール割り当てを修正できる。コーディネータがデバイスに送信した最後の接続割り当てフレームに関して、デバイスからのその応答接続割り当てフレームで設定された変更表示フィールドを考慮することを除き、コーディネータは、この要求を新たな要求と同じ形式で取扱う。特に、コーディネータが修正を拒否して既存の割り当てを維持する場合には、０に設定された変更表示フィールドで接続割り当てフレームに応答し、他のフィールドは、デバイスに送信された最後の接続割り当てフレームに含まれた個別値に維持される。
【００９９】
コーディネータは、自らデバイスのスケジュールされたポール割り当てを修正できる。これは、このような割り当てに対する新たな割り当てを特定する要求されていない接続割り当てフレーム(Unsolicited  Connection  Assignment  Frame)をデバイスに送信し、同一のデバイスに送信した最後の接続割り当てフレームに関してこのフレームで変更表示フィールドを設定することによってなされる。
【０１００】
コーディネータは、このようなデバイスの割り当てに対する新たな割り当てを特定する要求されないグループ接続割り当てフレームを送信し、同一セットのデバイスに送信された最後のグループ接続割り当てフレームに関してこのフレームで変更表示フィールドを設定することによって、自ら複数のデバイスのスケジュールされたポール割り当てを修正できる。
【０１０１】
スケジュールされたポール割り当ての中断である場合、デバイス又はコーディネータは、割り当ての最後の有限個数の割り当て間隔で任意のフレームを受信するのに失敗した以後に中断された既存のスケジュールされたポール割り当てを処理する。後続して、コーディネータは、このような中断されたスケジュールされたポール割り当てを再生できる。
【０１０２】
デバイスとコーディネータは、(スケジュールされたポール割り当て開始)セクションで特定した新たなスケジュールされたポール割り当て過程を始めるにつれて、以前セクションで紛失したスケジュールされたポール割り当てを復旧し、あるいは代替して割り当てることができる。
【０１０３】
このようなデバイスのコーディネータとのスケジュールされたすべてのポール割り当てが中断された以後に、デバイス又はコーディネータは中断したこれらの接続を処理する。
【０１０４】
スケジュールされたポール割り当ての終了である場合、デバイスは、このような割り当てを識別する割り当てＩＤフィールド及び０に設定された最小間隔長さと０に設定された最小割り当て長さフィールドとともに割り当て要求フィールドを含む修正された接続要求フレームを送信することによって、スケジュールされたポール割り当てをいつでも終了できる。
【０１０５】
コーディネータは、このような割り当てを識別する割り当てＩＤフィールドと０に設定された間隔開始と０に設定された間隔終了フィールドとともに割り当て指定フィールドを含む修正された接続指定フレームをデバイスに送信することによって、デバイスの任意のスケジュールされたポール割り当てを任意の時間に可能な場所で終了でき、あるいは終了してはならない。
【０１０６】
フィールド値を０に設定して特定メッセージの性格を定義する方法は、一つの特定の方式に制限されない。
【０１０７】
デバイス又はコーディネータは、これらの接続を終了するための、すなわちデバイスのアドレスＩＤ、起床計画、及びコーディネータとのスケジュールされたポール割り当てを解除するための接続解除フレームを送信できる。
【０１０８】
一方、遅延されたポールアクセス方式のポーリングメカニズムは、次のようである。このメカニズムは、非常に厳格なサービス品質を要求する高度の電力制約型デバイスでないデバイスにおいて特に有用である。姿勢検出と遊びなどのＢＡＮでの一部非医療応用は、このカテゴリに属する。しかしながら、高度の電力制約型でなく、遅延と信頼性の観点で高いサービス品質を要求する医療装置は、このメカニズムを使用できる。このメカニズムは、デバイスがより少なく確定的で、スケジュールされた方式でスリープさせ、これによってスケジュールされた接続より多い電力を消耗させるが、フレーム損失による再伝送をデバイス別に迅速に処理できるため、スケジュールされた接続より良好な遅延性能を達成できる。
【０１０９】
デバイスとコーディネータは後述するように、遅延されたポール接続を利用する。
【０１１０】
図９は、遅延されたポール接続を示す。この接続方法は、電力要求条件が高い終端装置よりはＱｏＳ要求条件が高い終端装置に適する。すなわち、遅延や信頼性の側面で利得を獲得するためのものである。スケジュールされたポール接続の場合、伝送エラーが発生すると、今回のスーパーフレームでは機会がなく、次のスーパーフレームまで待機しなければならない。しかしながら、遅延されたポール接続の場合、データフレーム伝送に失敗してコーディネータが次のポールメッセージを送信する場合に、最初に設定された割り当て区間に関係なく継続して終端装置にポールを送って伝送可能であることを知らせる。すなわち、ポールメッセージ内のウィンドウサイズを１以上に伝送する。
【０１１１】
図９において、ｉ番目の終端装置は、再伝送が直ちになされてｊ番目の終端装置の元来割り当て区間を用いて再伝送に成功し、続けて待っているｊ番目の終端装置にポールメッセージを送って伝送過程を継続する様子を示す。
【０１１２】
このとき、ｊ番目の終端装置は、先のｉ番目の終端装置の遅延が発生する場合、ウェイクアップ状態でポールメッセージが受信されなくても受信状態で待機すべきであるが、自身の割り当て区間の開始から最大Ｄ期間だけは待機させる。コーディネータもこの期間を知っているので、Ｄ期間が過ぎると、ポールを追加に送信せずにすぐ次の終端装置のためのポールを送信する。Ｄ期間は、接続要求及び指定フレーム(connection  request/assignment  frame）過程で定められる。
【０１１３】
遅延されたポール接続間隔は、スーパーフレームでスケジュールされたポール接続間隔以後に現れなければならない。デバイスは、ビーコン期間ごとで、あるいは複数のビーコン期間ごとでの同一の割り当てスロットに該当する一つ以上の遅延されたポール割り当て間隔を有することができる。デバイスは、データフレームを送信するために割り当て間隔の開始部で起床する。遅延されたポール接続装置は、スケジュールされたデバイスと同様に同期化のためにビーコンフレームを聴取するように要求されない。
【０１１４】
スケジュールされたポール接続とは違い、デバイスからのまたはデバイスへのフレーム伝送は、デバイスの割り当て間隔を超えて開始できる。アップリンクデータ伝送の場合、コーディネータは、デバイスの割り当て間隔開始部以後にＤ持続期間内でデバイスにポールメッセージを送信でき、ポーリングされたデバイスによる送信のために許容されたフレーム個数を表示する。デバイスは、ハブからのポールメッセージを受信するために割り当て間隔の開始部で起床する。ポールフレームを成功的に受信した場合に、デバイスは、ハブに最大特定の個数までのデータフレームを送信できる。
【０１１５】
コーディネータは、デバイスの割り当て間隔の開始部以後にＤ持続期間を超えてデバイスにポーリングしない。割り当て間隔の開始部からＤ間隔以内にポールメッセージが受信されないと、デバイスは、スリープモードに進行する。コーディネータは、連続して遅延された接続装置をスケジュールし、スーパーフレームの遅延されたポール接続間隔は一つのビーコン期間から他のビーコン期間に変わることができる。
【０１１６】
スーパーフレームにおいて、遅延された接続間隔以後にＥｏＰメッセージと衝突接続期間が続き、スーパーフレームでのＥｏＰメッセージの外形は、このスーパーフレームで発生した実際の遅延接続間隔に基づく。遅延された接続間隔直後のスーパーフレームでのＣＡＰの長さは、このスーパーフレームで発生した実際遅延されたポール接続間隔の持続期間に基づき、ＣＡＰの長さは、常にｍｉｎＣＡＰと一致するか、あるいはこれより大きくなるという制約を有する。
【０１１７】
遅延されたポール割り当ての開始である場合、一つ以上の新たな遅延されたポール割り当てを獲得するために、デバイスは、このようにポーリングされた割り当てを遂行するように許容された場合にコーディネータに接続要求フレームを送信する。これは、到達率と接続待ち時間及び信頼性因子の要件を特定することでなされる。遅延されたポーリング割り当てを許容するために、コーディネータは、デバイスに接続指定フレームで応答する。
【０１１８】
複数のデバイスからの接続要求において、コーディネータは、グループ割り当てフレームを通じて複数のデバイスに遅延されたポール割り当てを許容でき、このフレームでデバイス別割り当て間隔が相互に重複しないように、各デバイスの間隔開始と間隔終了のフィールドに割り当てられた相互に異なる値を有する。
【０１１９】
遅延されたポール割り当てを用いる場合に、接続指定フレームを成功的に送信したときに、図９に示すように、コーディネータは、このようなデバイスが一つ以上のフレーム処理を開始するようにデバイスにポールメッセージを送信し始めたり、あるいはデバイスに許容された対応するポーリング割り当て間隔(Polled  allocation  interval)でコーディネータがデバイスとのフレーム処理を開始したりできる。デバイスは、ポールメッセージを受信するまでフレーム処理を開始しない。
【０１２０】
受信器、デバイス、又はハブは、送信器によって送信されたフレームを受信し、割り当て間隔の間に適切なフレームを戻す準備をする。
【０１２１】
遅延されたポール割り当てを修正する場合、デバイスは、新たな要件を特定する他の接続要求フレームを送信することによって既存の遅延されたポール割り当てを修正できる。このデバイスに送信された最後の接続指定フレームに関して、その対応する接続指定フレームで変更表示フィールドを設定することを除き、コーディネータは、このような要請を新たな要請として処理する。特に、コーディネータが修正を拒否して既存の割り当てを維持する場合に、０に設定された変更表示フィールドで接続割り当てフレームに応答し、他のフィールドはデバイスに送信された最後の接続指定フレームに含まれた個別値に維持される。
【０１２２】
コーディネータは、このような割り当てに対する新たな指定を特定する要求されていない接続指定フレームをデバイスに送信し、同一のデバイスに送信された最後の接続指定フレームに関してこのフレームで変更表示フィールドを設定することによって、自らデバイスの遅延されたポール割り当てを修正できる。
【０１２３】
コーディネータは、デバイスのこのような割り当てに対する新たな指定を特定する要求されていないグループ接続指定フレームを送信し、同一のデバイスセットに送信された最後のグループ接続指定フレームに関して、このフレームで変更表示フィールドを設定することによって、自ら複数のデバイスの遅延されたポール割り当てを修正できる。
【０１２４】
遅延されたポール割り当てを中断する場合、デバイスまたはコーディネータは、割り当ての最後のｍＤｅｌａｙｅｄＰｏｌｌＡｌｌｏｃａｔｉｏｎＡｂｏｒｔｅｄ割り当て間隔で、任意のフレームの受信を失敗した以後に中断された既存の遅延されたポール割り当てを処理する。次に、コーディネータは、中断されたこの遅延されたポール割り当てを再生することができる。
【０１２５】
デバイスとコーディネータは、(遅延されたポール割り当ての開始)セクションで特定した新たな遅延されたポール割り当て過程を始めることによって以前セクションで紛失された割り当てを復帰又は代替して割り当てることができる。コーディネータとのデバイスのすべての遅延されたポール割り当てが中断された以後に、デバイス又はコーディネータは、中断されたこれらの接続を処理する。
【０１２６】
遅延されたポール割り当てを終了する場合、デバイスは、いつでも遅延されたポール割り当てを終了することが可能である。これは、割り当てを識別する割り当てＩＤフィールド、０に設定された最小間隔長さ及び最小割り当て長さフィールド、及び割り当て要求フィールドを含む修正された接続要求フレームを送信することによってなされる。
【０１２７】
コーディネータは、このような割り当てを識別する割り当てＩＤフィールド、０に設定された間隔開始と間隔終了フィールド、及び割り当て指定フィールドを含む修正された接続指定フレームをデバイスに送信し、それによってデバイスの任意の遅延されたポール割り当てを任意の時間に可能な場所で終了し、あるいは終了してはいけない。
【０１２８】
デバイスやコーディネータは、これらの接続を終了するために、すなわちデバイスのアドレスＩＤ、起床計画、及びハブとの遅延されたポール割り当てを無効にするために接続解除フレームを送信できる。
【０１２９】
スケジュールされないポールアクセスである場合、デバイスとコーディネータは、後述されるようにスケジュールされないポールアクセスを利用する。
【０１３０】
スケジュールされないポールアクセスのために、コーディネータは、予め割り当て区間を指定しない。コーディネータは、ウィンドウサイズ値を用いて割り当てを所望するデータフレームの数を指定して伝送を要求したり、ウィンドウサイズ値のうち最大値を用いて終端装置バッファに持っているすべてのフレームの伝送を要求したりすることができる。スケジュールされないポールアクセスでは、終端装置が、常にアクティブ状態であると仮定する。
【０１３１】
コーディネータは、スケジュールされないポール接続装置に任意の事前割り当て間隔を割り当てない。コーディネータはデバイスにポールメッセージを送信し、このポールメッセージはウィンドウサイズ７２の値を有する。デバイスは、ウィンドウサイズ７２によってそのウィンドウサイズ値までの単一又は複数のデータフレームを送信する。ウィンドウサイズ値のうち特定値、例えばＯｘＦＦによってデバイスはバッファに格納されているフレームを送信し、あるいはバッファが全く空けるまで送信する。
【０１３２】
デバイスは、このようなデバイスに向けるポールメッセージを受信するようにアクティブ状態で留まるべきである。コーディネータは、スケジュールされないポールアクセスへのポーリングのためにデバイス順序を定める。コーディネータは、現在デバイスとの処理を完了した以後に順序リストでの次のデバイスとのフレーム処理を開始する。デバイスは、到達率と接続待ち時間及び信頼度因子を特定することによって、スケジュールされないポールアクセスのためにコーディネータに接続要求フレームを送信する。接続を許可するために、コーディネータは、デバイスに接続指定フレームで応答する。
【０１３３】
接続指定フレームを成功的に送信したときに、コーディネータは、デバイスが一つ以上のフレーム処理を開始するようにデバイスにポールの送信を開始し、あるいはデバイスとのフレーム処理を開始することができる。デバイスは、ポールメッセージを受信するまでフレーム処理を開始しない。受信器、デバイス又はハブは、送信器によって送信されたフレームを受信し、スケジュールされないポール接続の間に適切なフレームを戻すことを準備する。デバイス又はコーディネータは、現在フレームの終了以後に後続フレームｐＴＩＦＳを送信する。コーディネータは、最後の有限個数のポールサイクルで任意のフレームの受信に失敗した後に中断された接続を処理する。デバイスまたはコーディネータは、このような接続を終了させる接続解除フレームを送信できる。
【０１３４】
以下、ポーリング方式に対して説明し、ここでは多様なポーリング方式又はＭＡＣスケジューリングを詳細に説明する。コーディネータは、ポールサイクルで定義されるように循環式ですべてのデバイスとのデータ処理活動を一つずつ完了する。コーディネータがデバイスに第１のポールメッセージを送信して後続装置に転換する区間でコーディネータとデバイスとの間のセッションが定義される。セッションで、コーディネータは、単一又は複数のポールメッセージを送信するに従ってデバイスからデータを収集し、後続装置に移動できる。相異なる条件に基づいて、コーディネータは、後続装置に移動できる。相異なる条件は、デバイスに送信するこれ以上のデータがない場合、割り当てられた間隔が満了した場合、デバイスが既にポーリング方式によって特定するような最大許容されたデータフレームを送信した場合、最大ポール再試行が消耗された場合、又は異なるデバイスで緊急状況が発生した場合を含む。
【０１３５】
スーパーフレーム構造の場合に、デバイスは、ｉ番目(ｉ＞０)のスーパーフレームごとでポーリングされるように選択でき、コーディネータは、スーパーフレームごとでデバイスにポーリングする必要がなくなる。
【０１３６】
コーディネータは、単一ポールメッセージ又は複数のポールメッセージを送信することによってデバイスから要求されるデータパケットを収集できる。ポールメッセージの受信時にデバイスが送信できるパケットの個数は、ポールメッセージ自体を通じて通信される。セッションでデバイスが送信できるパケットの量は、デバイスで使用されるポーリング方式により定義される。下記の事項は、サポートされるポーリング方式である。図１０は、相異なる方式によるポールベースのデータ伝送を示し、コーディネータが終端装置にポールスケジューリングを遂行することにおいて、各々単一ポーリング(Single  polling)、制限されたポーリング(Limited  polling)、消耗されたポーリング(Exhausted  polling)の動作を示す。
【０１３７】
図１０に示す単一データポーリングの場合、ポーリング周期ごとに終端装置に一つのポールを伝送し、これに対して終端装置は、一つのデータフレームを伝送する。データフレーム内には、ｐｋｔＳｅｑＮｕｍｂｅｒのようにフレームパケットの順序を認識させる値が入っている。この値で再伝送されたパケットであるか、あるいは新たに伝送されたパケットであるかを区分できる。このポーリング方式で、コーディネータは、デバイスとのセッションで単一データを収集しなければならない。デバイスからデータを収集するために、コーディネータは、デバイスにポールメッセージを送信する。デバイスは、このようなメッセージを受信したときに単一データフレームのみを送信できる。図７のポールメッセージにおけるｐｋｔＳｅｑＮｕｍｂｅｒ７４は、シーケンス番号を有するフレームを含む以前のすべてのデータフレームがコーディネータから成功的に受信されたことを表示する。送信されたデータフレームは、以前に送信されたパケットの再送信となり、あるいは新たなパケット送信はポールメッセージで特定したｐｋｔＳｅｑＮｕｍｂｅｒ７４に基づく。ポールベースのチャンネルアクセスと関連したエラー復旧メカニズムは、以後のセクションで詳細化される。このポーリング方式は、特に確定的なパケット生成のあるデバイスで適合し、低い待ち時間要件を有する。単一データのみが収集されることを必要とするため、このポーリング方式は、固定したスーパーフレーム構造を有する、スケジュールされ遅延されたポーリング接続方法で主に適合する。
【０１３８】
図１０の制限されたデータポーリングである場合、ポールを受信してデータフレームを送るときには、コーディネータによって定められた可能なデータフレーム数まで送ることができる。このようなポーリング方式で、コーディネータは、デバイスとのセッションで複数であり、かつ制限されたデータを収集しなければならない。デバイスからデータを収集するために、コーディネータは、デバイスにポールメッセージを送信する。デバイスは、このメッセージを受信したときにコーディネータによって許可されたデータフレームの数より小さな場合に、バッファに格納されているパケットの個数までのデータフレームを送信できる。図７のポールメッセージのｐｋｔＳｅｑＮｕｍｂｅｒ７４は、このシーケンス番号を有するフレームを含む以前のすべてのデータフレームがコーディネータから成功的に受信されたことを表す。送信されたデータフレームは、以前に送信されたパケットの再伝送となり、あるいは新たなパケット送信はメッセージに特定したｐｋｔＳｅｑＮｕｍｂｅｒ７４に依存する。複数のデータの確定的な個数が収集されなければならないため、このポーリング方式は、固定したスーパーフレーム構造を有するスケジュールされ遅延されたポーリング接続方法で主に適合する。
【０１３９】
図１０の消耗されたデータポーリングである場合、終端装置バッファに入っているフレームをすべて送信することができる。この単一ポーリングと制限されたポーリングは、固定スーパーフレームでスケジュールされたポール接続又は遅延されたポール接続で決定的トラフィックのためにサービスする場合に適合に運用される。消費されたポーリングは、可変スーパーフレームやスーパーフレームのない構造で可変トラフィックのためにサービスするときに適合に運用される。また、固定スーパーフレームで決定的トラフィックと可変トラフィックが共存するときにも適合に運用される。このようなポーリング方式で、コーディネータは、デバイスとのセッションで無制限のデータを収集できる。デバイスからデータを収集するために、コーディネータは、デバイスにポールメッセージを送信する。デバイスは、ポールメッセージのウィンドウサイズのフィールドで特定したように複数のデータフレームを送信できる。図７のポールメッセージのｐｋｔＳｅｑＮｕｍｂｅｒ７４は、このシーケンス番号を有するフレームを含む以前のすべてのデータフレームがコーディネータから成功的に受信されたことを表す。送信されたデータフレームは、以前に送信されたパケットの再送信又は新たなパケット送信はメッセージで特定したｐｋｔＳｅｑＮｕｍｂｅｒ７４に基づく。このポーリング方式は、確定的でなく、バーストパケットの到達があるトラフィックで特に適合する。セッションでデバイスが送信できるパケットの個数は確定的でないため、このポーリング方式は、可変でありかつスーパーフレーム構造のないスケジュールされない接続方法で主に適合する。このポーリング方式は、確定的であり、非確定的なトラフィック特性を有するデバイスが共に存在するときに固定したスーパーフレーム構造で適用可能である。
【０１４０】
一方、ランダム接続メカニズムは、コーディネータによって定義されたスーパーフレーム構造の衝突接続期間(ＣＡＰ)で実行される。これは、主にデバイスとコーディネータとの間のネットワーク管理-関連プロトコルメッセージの交換で使用され、ＱｏＳ応用では使用されない。搬送波感知がチャンネルモデル全部とＰＨＹにわたって信頼性がないため、搬送波感知以外の任意の衝突決定変形物が採択され得る。
【０１４１】
また、チャンネル時間分割の場合、チャンネル時間ユニットは、シンボル持続期間により特徴される。シンボル持続期間の絶対値は、ＰＨＹに基づく。上述したすべての接続メカニズムは、スロットシステムと非スロットシステム両方を用いて実現することができる。スロットシステムにおいて、時間は、同一個数のスロット(複数のシンボル持続期間)に分割され、すべてのフレーム伝送は、スロット境界の開始部から始まらなければならない。その反面、非スロットシステムにおいて、チャンネル時間は表示されず、フレーム伝送は任意のチャンネル時間で許容される。
【０１４２】
以下、図１１を参照してデバイスクロック同期化の場合について説明する。コーディネータとの進行されるデータ処理がない場合に、電力制約型装置、特に医療用装置は、電力低減のために大部分の時間をスリープモードにある傾向がある。この装置は、コーディネータによって送信されたポールメッセージを受信するようにコーディネータとこれらのスリープと起床スケジュールを同期化しなければならない。ポールベースの接続でポーリングされる場合に、デバイスは、データの送信のみが可能であるため、データ伝送のための同期化は要求されない。加えて、電力低減を必要としないデバイスは、全く同期化要件を有しない。同期化要件は、固定したスーパーフレームのみに適用可能である。可変スーパーフレームの場合、後続ポールタイムは固定されず、デバイスは常に目覚めていなければならない。デバイスのポーリングレートは、コーディネータによって設定されたポーリングサイクルの倍数であり得る。
【０１４３】
固定スーパーフレームでの終端装置は、コーディネータにより定められたポーリング周期に従ってポールメッセージを聞いてデータ送受信を行なう。終端装置は、一度ウェイクアップしたときに一つの割り当て区間内で連続して複数のポールメッセージに対して順次に受信することができるが、その中で最も前に送られるポールメッセージにオンタイムビットがセットされている。この場合のみに、受信されたポールメッセージに含まれた時間値(timestamp）のような同期化情報を同期化補正に使用し、それ以外にオンタイムビットがセットされていないポールメッセージを受信した場合には反映しない。ダウンリンクトラフィックの場合には、オンタイムビットがセットされている実際のデータに先立ってコーディネータがＮＵＬＬ_ＰＯＬＬメッセージを送信できる。例えば、セットされているとは、オンタイムビットの値が１であり、セットされていないということは、その値が０であることを意味する。
【０１４４】
図７のポールメッセージの“オンタイム”７０のビットは、デバイスに割り当て間隔の開始を通知するのに使用される。加えて、ポールメッセージは、定刻に送信されない場合に時間値を含むことができる。デバイスは、後続ポール時間を計算して後続ポールメッセージを正確に受信するようにコーディネータと同期化できる。オンタイムビットが設定されない場合には、デバイスは、同期化のために受信されたポールメッセージを使用しない。デバイスは、後続ポールメッセージを受信するために、後続してスケジュールされたポール時間以前に起床しなければならない。デバイスが起床すべきスケジュールされたポール時間以前の持続期間、すなわち保護時間は同期化のために‘オンタイム’ビットが設定された最後のポールメッセージの受信以後にコーディネータに関してデバイスで発生可能な最大クロックスキュー(clock skew)に基づく。２個のオンタイムポールメッセージ１１０，１１２間の持続期間は、同期化持続期間(Synchronization  duration)と呼ばれる。ダウンリンクトラフィックの場合に、コーディネータは、装置同期化のために‘オンタイム’ビットに設定された実際データ以前にＮＵＬＬ_ＰＯＬＬメッセージを送信できる。図１１は、固定したスーパーフレーム構造を有するポールベースの接続で装置同期化を説明する。
【０１４５】
以下、図１２を参照してエラー復旧の場合について説明する。
【０１４６】
信頼性のあるパケット伝送を提供するために、標準は、２種類のエラー復旧メカニズムを提供し、ポールベースのエラー復旧とＡＲＱ(Automatic  Repeat  Request)がある。ポールベースのチャンネルアクセスでアップストリームトラフィックにだけ適用可能なポールベースのエラー復旧(コーディネータによって駆動される)及びアップストリームとダウンストリームトラフィックすべてに適用可能な自動再送要求(送信器によって駆動される)である。ＡＲＱは、一般的なエラー訂正方法であり、アップ/ダウンリンクトラフィックに対して適用可能である。但し、ＡＲＱベースのエラー復旧は、パケット確認の付加的な送信によって電力及び帯域幅で効率的でないため、高度の電力制約型装置のためにポールベースのエラー復旧が提供される。本発明で提案するポールベースのエラー復旧方法は、終端からコーディネータに送られるアップリンクトラフィックのみに対して適用する。
【０１４７】
さらに、図１２のように、データパケット又は確認(ＡＣＫ）が紛失された場合にＡＲＱメカニズムは、データパケットの再伝送を要求する。ポールベースの接続は、再送信されたパケットとポールメッセージが衝突を引き起こさない場合には、コーディネータから受信された応答がないと、パケットの再伝送を許容しない。この状況は、図１２に示されており、ポール接続に適合したエラー復旧過程が必要であることを示すフロー図である。デバイス２は、アップリンクデータフレームに対するＡＣＫが受信されないとき、割り当て区間内で再伝送を試みるようになると、次のデバイス３のためのポールメッセージと衝突が発生する可能性がある。
【０１４８】
図１２は、低データレートアプリケーション用エラー復旧メカニズムの動作を説明するフローを示す。
【０１４９】
低データレートアプリケーションの大部分は、伝送する一つのパケットを含み、一方、高データレートアプリケーションは、ポーリング時に伝送する多重パケットを含むことができる。従来のエラー復旧メカニズムにおいて、確認(ＡＣＫ)メッセージが規定された時間内に受信されないと、デバイスは、データを再伝送する。しかしながら、ポールメッセージとデータメッセージとの間で衝突が発生できるように、デバイスがポールメッセージを受信した後のみに伝送できるポーリングベースのチャンネルアクセスメカニズムでは可能でないことがある。
【０１５０】
図１２及び図１３に示すように、すべてのデータパケットの受信が成功すると、コーディネータは確認メッセージを伝送する。
【０１５１】
すべてのデータパケット又はポールメッセージを紛失すると、コーディネータは、データとポールメッセージとの間の衝突が回避されることに対してポールメッセージを再伝送する。
【０１５２】
確認メッセージが紛失されると、コーディネータは、次のデバイスがポールメッセージを受信した以後又はタイムアウト後にスリープモードに進入する。
【０１５３】
図１３は、高データレートアプリケーション用エラー復旧メカニズムの動作について説明するフロー図である。図１３に示すように、一部のデータが紛失されると、そのデバイスにポールメッセージを再伝送して紛失された一部のデータを受信することができる。
【０１５４】
確認メッセージ及び次のポールメッセージは結合できず、より小さい数及び/又はより小さいサイズのパケットが伝送される場合に、個別確認メッセージが電力消耗を節約するのに助けになる。
【０１５５】
以下、図１４及び図１５を参照してポールベースのエラー復旧方式について説明する。
【０１５６】
ポールベースのエラー復旧メカニズムは、ポールベースのチャンネルアクセスメカニズムの一体化した部分でなく、デバイスからのパケット受信に応答してコーディネータによって送信される個別的な確認を要求しない。このようなエラー復旧は、コーディネータによって駆動され、アップストリームトラフィックのみに適用可能である。下記のセクションでは単一データ伝送とブロックデータ伝送それぞれの場合でポールベースのエラー復旧を詳細に説明する。下記では単一データ伝送での他の種類のパケット損失を処理するためにエラー復旧について、詳細に説明する。図１４と図１５では、単一データ伝送とブロックデータ伝送のためのポールベースのエラー復旧を証明する。
【０１５７】
本発明では、ポール接続を使用するアップリンクトラフィックに対しては、下記のようにエラー復旧過程を定義した。このような方法は、追加的なＡＣＫメッセージの送受信がないため、ＡＲＱ方法より一層電力効率的な効果が得られる。ポールベースのエラー復旧過程は、単一ポールエラー復旧とブロックポールエラー復旧、ビットマップポールエラー復旧がある。単一ポールエラー復旧は、図１４に示すようである。まず、図１４を参照して、単一_ＰＯＬＬメッセージの送信、受信、及び再伝送を説明すれば、次のようである。
【０１５８】
コーディネータは、図７の‘ｐｋｔＳｅｑＮｕｍｂｅｒ’７４の番号と共にデバイスにＳＩＮＧＬＥ_ＰＯＬＬメッセージ１３０を送信し、‘ｐｋｔＳｅｑＮｕｍｂｅｒ’７４の番号は‘ｐｋｔＳｅｑＮｕｍｂｅｒ’７４に隣接したシーケンス番号を有するパケットをデバイスに送信するように要求する役割を果たす。ＳＩＮＧＬＥ_ＰＯＬＬメッセージ１３０を受信したときに、デバイスは、ＳＩＮＧＬＥ_ＰＯＬＬメッセージ１３０で特定する‘ｐｋｔＳｅｑＮｕｍｂｅｒ’７４に隣接したシーケンス番号で単一データ１３２を送信する。デバイスは、‘ｐｋｔＳｅｑＮｕｍｂｅｒ’の次の数に該当するデータフレームを伝送する。このとき、再伝送のためにバッファに持っている‘ｐｋｔＳｅｑＮｕｍｂｅｒ’までのデータは捨てる。
【０１５９】
デバイスは、ＳＩＮＧＬＥ_ＰＯＬＬメッセージ１３０で特定したシーケンス番号までバッファから送信されたすべてのパケットを中断させることができる。ポーリング装置からコーディネータが任意の伝送を検出せず、あるいは受信データにエラーが発生した場合に、コーディネータは、下記の例外的な場合にＳＩＮＧＬＥ_ＰＯＬＬメッセージ１３４を再伝送する。このような例外的な場合には、データ処理がスケジュールされた接続において残りの割り当て間隔内で完了することができるが、同一の‘ｐｋｔＳｅｑＮｕｍｂｅｒ’７４を有するＳＩＮＧＬＥ_ＰＯＬＬメッセージ１３４が後続ポールサイクルで送信される場合、ＳＩＮＧＬＥ_ＰＯＬＬメッセージ１３４の再伝送がこのようなｍａｘＰｏｌｌｒｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ値に到達しない場合及びポール期間がスーパーフレーム内部で延長されなくてｍｉｎＣＡＰのみが残る場合がある。
【０１６０】
すなわち、ポールメッセージを再伝送する場合は、スケジュールされたポール接続の場合に決定されている割り当て区間内で再伝送が可能な場合、予想される再伝送区間を除いて残っているポール可能区間がｍｉｎＣＡＰ区間をこれ以上縮めない場合に可能である。そうでない場合、次のポール周期で現在のｐｋｔＳｅｑＮｕｍを伝送して再伝送を試みる。再伝送は、ｍａｘＰｏｌｌｒｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎのような最大再伝送値に制限される。
【０１６１】
以下、図１５を参照してＢＬＯＣＫ_ＰＯＬＬ送信、受信、及び再伝送を説明すると、次のようである。ブロックポールエラー復旧方法は、図１５のようにポールメッセージにウィンドウサイズ値で複数の可能なデータフレーム数を知らせることを除けば、単一ポールエラー復旧方法と同様である。
【０１６２】
コーディネータは、‘ｐｋｔＳｅｑＮｕｍ’７４の番号と‘ウィンドウサイズ’７２と共にデバイスにＢＬＯＣＫ_ＰＯＬＬメッセージ１４０を送信し、‘ウィンドウサイズ’７２は、‘ｐｋｔＳｅｑＮｕｍ’７４に隣接したシーケンス番号から始まってウィンドウサイズによって特定した複数のデータパケットを送信するようにデバイスに要求する役割をする。
【０１６３】
ＢＬＯＣＫ_ＰＯＬＬメッセージ１４０を受信したときに、デバイスは、特定した‘ｐｋｔＳｅｑＮｕｍ’７４に隣接したシーケンス番号で、このメッセージのウィンドウサイズ７４のフィールドで特定されていることと同じ数のデータ１４２，１４４を送信する。
【０１６４】
デバイスは、ＢＬＯＣＫ_ＰＯＬＬメッセージ１４０でバッファから特定したシーケンス番号まで送信されたすべてのパケットを中断させることができる。
【０１６５】
コーディネータがＢＬＯＣＫ_ＰＯＬＬメッセージ１４５の伝送後にポーリング装置から如何なるコーディネータ伝送も検出しない場合、コーディネータは、下記の場合にだけ同一であり、あるいは減少したウィンドウサイズでＢＬＯＣＫ_ＰＯＬＬメッセージ１４６を再伝送する。
【０１６６】
このような場合には、複数のパケットに対するデータ処理は、スケジュールされた接続の場合に残りの割り当て間隔内で完了することができる。一方、同一の‘ｐｋｔＳｅｑＮｕｍ’番号を有するＢＬＯＣＫ_ＰＯＬＬメッセージ１４７は、後続ポールサイクルでデバイスに送信される場合、ＰＯＬＬメッセージの再伝送がｍａｘＰｏｌｌｒｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ値に到達しない場合及びポール期間がスーパーフレーム内部で延長されずにｍｉｎＣＡＰだけが残る場合が該当する。
【０１６７】
次に、図１５を参照してＢＩＴＭＡＰ_ＰＯＬＬ送信及び再伝送について説明する。このブロックポールエラー復旧方法は、ブロックポールを送ったときに複数のデータフレームに対して部分的なエラーが発生すると、ビットマップ形式で部分エラーに関する情報をポールメッセージに載せて送る方法である。コーディネータがＢＬＯＣＫ_ＰＯＬＬメッセージに応答してデバイスからパケットの部分個数を受信し、デバイスから受信された最後のパケットが‘追加のビット(more  bit)’リセットと共に受信されない場合にだけ、このようなコーディネータは、デバイスにＢＩＴＭＡＰ_ＰＯＬＬメッセージ１４８を送信する。ＢＩＴＭＡＰ_ＰＯＬＬメッセージは、再伝送されるパケットの‘ｐｋｔＳｅｑＮｕｍ’７４、‘ウィンドウサイズ’７２、及びビットマップを特定する。
【０１６８】
ポーリング装置からコーディネータが任意の伝送を検出しない場合、コーディネータは、下記の場合にだけ同一であり、あるいは減少したウィンドウサイズでＢＩＴＭＡＰ_ＰＯＬＬメッセージを再伝送する。
【０１６９】
このような場合には、複数のパケットに対するデータ処理は、スケジュールされた接続の場合に残りの割り当て間隔内で完了することができるが、その反面、同一の‘ｐｋｔＳｅｑＮｕｍ’番号を有するＢＩＴＭＡＰ_ＰＯＬＬメッセージが後続ポールサイクルでデバイスに送信される場合、ＰＯＬＬメッセージの再伝送がｍａｘＰｏｌｌｒｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ値に到達しない場合及びポール期間がスーパーフレーム内部で延長されずにｍｉｎＣＡＰのみが残る場合が該当する。
【０１７０】
また、エラー復旧方式としては、自動再送要求(ＡＲＱ)ベースのエラー復旧方式もある。
【０１７１】
ＡＲＱベースのエラー復旧は、アップストリームとダウンストリームトラフィックのみに適用可能である。中止及び待機ＡＲＱメカニズムは、直ちに確認のある単一データ伝送で使用され、選択的な反復ＡＲＱは、成功的な伝送のビットマップを特定する遅延された確認があるブロックデータ伝送で使用される。
【０１７２】
第２の方法
メディアアクセス制御(ＭＡＣ)階層は、いかなる衝突なしに共有通信媒体を用いて相互に通信可能なデバイス間にチャンネルアクセスメカニズムを提供することを担当する。相異なるタイプのデータトラフィック(オーディオ、ビデオ、及びファイル伝送など）は、その下部のチャンネルアクセスメカニズムからの相互に異なるタイプのＱｏＳを要求する。無線通信は、遠隔医療システムで新たな時代を開き、多様な医療用センサによってキャプチャされた患者の医療情報は、無線媒体を通じて送信可能である。これは、多くのバルクワイヤー問題を緩和させ、患者の移動量を増加させ、患者に対する遠隔監視を容易にした。信頼性のある医療通信を提供するための任務は無線媒体の場合により難しくなるが、これは、無線通信システムが有線媒体でよりエラーに一層敏感なためである。
【０１７３】
緊急処理業務は、遠隔医療システムで最も重要な要件のうちの一つである。以前の研究業務の中で大部分は、緊急データトラフィックを伝統的なＱｏＳ応用と類似したものとして考慮する。しかしながら、緊急メッセージは、音声ストリーミングとマルチメディアトラフィックなどの周期的で、伝統的なＱｏＳ応用に比べて非常にエラーの高い特性を持っている。まず、緊急状況は、極めてまれな状況であり、数ヶ月/数年に一度発生できる。そうして、緊急トラフィックのために事前予約されたリソースは、ネットワークリソースの消耗をもたらすことができる。第２に、緊急状況がまれに発生するが、このような種類のデータは、遅延を受け入れることが難しい。このデータは、可能な限り速く伝送されなければならない。したがって、緊急データは、ネットワークリソースの動的利用可能性により遅延され、あるいは拒否されてはいけない。第３に、緊急状況が発生する場合にはネットワーク(コーディネータ）は動作しない可能性がある。
【０１７４】
本発明で提案されたメカニズムは、終端装置(医療用センサノード)と、このようなデバイスからのセンサデータの収集を担当する単一コーディネータとからなるスタートポロジを考慮する。図１６は、スタートポロジと医療用センサノードでの緊急状況の発生に対する例示図である。コーディネータが動作するか否か(スケジュールされた周期的な医療データの収集によって忙しい状況)に関係なくノードは、いつでも(例えば、心臓拍動数の不均一、高い血糖レベル)緊急状況を検出できる。緊急データは、適切な時期に、そして信頼性よくコーディネータに伝達されなければならない。
【０１７５】
下記の問題点は、本発明で提案する方法によって解決される。
【０１７６】
緊急イベントは、一週ぶりに、一ヶ月以内に又は１年以内に発生できる。この場合に、デバイス(センサノード)とコーディネータ(データ収集器)との間でいかなる同期化も仮定することができない。
【０１７７】
緊急イベントがデバイスで発生する場合にコーディネータが動作しないことがある。さらに、共存する他のネットワークが動作可能であり、これらのデータ/制御メッセージは緊急トラフィックと干渉できる。
【０１７８】
複数のネットワークが相互共存しなければならないため、チャンネルは、緊急トラフィックのために固定することができない。固定したチャンネルは、緊急イベントが発生する間に干渉を有することがある。
【０１７９】
緊急イベントは、非常にまれに起き、数ヶ月/数年に一度発生できる。したがって、事前予約されたリソースは、リソースの相当な消耗をもたらし、これは、緊急イベントが発生しないときに定期的な医療トラフィックの性能を低下させる。
【０１８０】
緊急トラフィックは、制限されたリソースにより或いは大部分のリソースが使用される場合に拒否されてはいけない。
【０１８１】
緊急データは、緊急応用要件の待ち時間内で通信されるべきである。
【０１８２】
以下、図１６のようなＢＡＮシステムにおいて、終端装置、特にインプラント型終端装置の場合に応急メッセージを処理する方法について説明する。応急メッセージは、非常にまれに発生するトラフィック類型であり、そのため、応急メッセージのためのリソースを予め割り当てることは大きな浪費を引き起こす。しかしながら、予めリソースを割り当てない状態で、応急メッセージを伝送しようとすれば、遅延が発生せざるを得ない。
【０１８３】
下記の問題点は、本発明で提案された方法により解決される。
【０１８４】
本発明では、緊急トラフィックのために任意のリソース(タイムスロットまたは周波数チャンネル）を予約しない。緊急アラームは、コーディネータが動作せず、あるいは他の共存ネットワークが動作する場合にも受信及び検出され得る。残りのノードによって大部分の帯域幅が既に使用されている場合にも、高速の信頼性ある緊急データの伝送が必要である。複数のネットワークが共存する場合にも、緊急状況における信頼性のある検出が要求される。
【０１８５】
本発明における応急状況処理をする方法によれば、予めリソースを確保することでなく、他の一般データを伝送する終端装置のためのリソースを使用するので、リソースが浪費されず、コーディネータが一般の終端装置を処理している中にも応急状況処理が遅延なしに可能である。もちろん、コーディネータが但し受信状態にあるときには当然に処理が可能である。コーディネータが、スリープ状態切り替えが必要な場合に、応急サービスが必要であれば、ウェイクアップ装置が別途に付着されなければならない。
【０１８６】
緊急イベントは、図１６のネットワークにおける任意の終端装置で発生できる。例えば、心臓拍動調節装置は、心拍動数での不規則性を外部コーディネータに送ることを所望することがある。ＭＡＣプロトコルは、緊急サービスの要求事項を充足させるための緊急メッセージ処理メカニズムをサポートすべきである。緊急処理メカニズムは、緊急データの速く、信頼性のある配達を許容し、コーディネータだけでなく最終装置での電力消耗を低減させる接続機構をまず持たなければならない。
【０１８７】
従来の解決策では緊急メッセージの伝送を処理するための方法を提案したが、この場合に、受信器は、一部の可能な緊急メッセージを受信するためにすべての時間でアクティブされ、送信器及び受信器が同一のチャンネルで動作すると仮定する。
【０１８８】
この仮定は、電力が制限された低デューティサイクル装置を有するネットワーク用には有効でないことがある。この場合、デバイスは、データセッションの完了後に電力を保存するようにスリープする。また、一部の周波数帯域(例えば、ＭＩＣＳ）で、ネットワーク制御器は、ネックワーク動作用チャンネルを選択するようにＬＢＴを遂行する。この制御器は、各ネットワーク動作用のことなるチャンネルを選択することができる。したがって、本発明の実施形態では、上記したシナリオで緊急データ伝送を扱う。
【０１８９】
緊急イベントが発生する場合、このような場合には、２つの可能性のある場合がある。このような可能性がある場合には、ピコネットが動作中である場合、すなわちコーディネータがアクティブ状態である場合、及びピコネットが非動作中である場合、すなわちコーディネータがスリープ状態である場合がある。これを、図１７及び図１８を参照して説明する。
【０１９０】
図１７と図１８は、コーディネータが各々動作したり動作しない場合に医療用センサ、すなわち終端装置１６０からコーディネータ１６２への緊急メッセージの送信と受信に対する概略図を示す。緊急アラームメッセージ１６４を受信したとき、コーディネータ１６２が動作する場合に確認(ＡＣＫ)メッセージ１６６を終端装置１６０に送信する。このようにリソースの割り当てがなかった終端装置１６０が緊急アラームメッセージをコーディネータ１６２に送った後に、確認メッセージを受信すると応急状況処理過程に進行する。
【０１９１】
一方、図１８のようにコーディネータ１６２が動作しないときにはエネルギー検出器１７０のみが維持される(細部事項は、下記に説明される)。コーディネータ１６２がスリープ状態にある場合には、エネルギー検出器１７０は、ウェイクアップ装置として使用される。
【０１９２】
エネルギー検出器１７０はデューティサイクル状態であり、処理部１７２はオフ状態である。緊急アラームメッセージ１６４によってエネルギーを検出した場合、このようなエネルギー検出器１７０は、受信器１７２の処理部１７４をトリガーリングした後、コーディネータ１６２は、確認メッセージ１６６を終端装置１６０に送信する。処理部１７４は、緊急アラームメッセージを受信した以後にオンされる。コーディネータ１６２が動作しないときに(完全な受信器回路でない)エネルギー検出器１７０のみがオンに維持される状況は、コーディネータ１６２の端部での電力消耗を大きく低減させる。
【０１９３】
以下、センサ側である終端装置での動作について、図１９を参照して説明する。
【０１９４】
緊急状況が発生した場合に、終端装置１６０は、コーディネータ１６２状態(動作又は非動作)に関係なく目覚めており、あるいはスリープ状態にある。本発明で提案された発明は、後者の場合を包括する。(デバイスが目覚めている)前者の場合に関する緊急処理は、下部のチャンネルアクセスメカニズムによって処理でき、本発明の範疇内にはない。図１９は、緊急状況が発生した場合に終端装置によって遂行される動作シーケンスを示すフローチャートである。ここで、終端装置は、コーディネータからポールメッセージを受信した後に割り当て区間にデータを伝送するポール方式で動作するが、緊急イベント検出の際には能動的に緊急データを伝達しなければならないので、次のように動作することが好ましい。
【０１９５】
下記の内容は、その手順である。
まず、終端装置１６０は、ステップ１８０で緊急イベントを検出すると、ステップ１８１で緊急アラームメッセージを伝送するためのチャンネルを設定する。具体的に、終端装置１６０は、最高優先順位の周波数チャンネルを選択する。チャンネルを選択する方法としては、装置がサポート可能なチャンネル又はコーディネータによって知られているチャンネルの中で任意に又は最適の一つを選択するなどの方法があり、本発明は、これに限定されない。但し、チャンネルの優先順位化は、下記で説明される。
【０１９６】
その後に、終端装置１６０は、ステップ１８２で、選択されたチャンネルでコーディネータ１６２に緊急イベントの発生を知らせるメッセージを送信する。
【０１９７】
終端装置１６０は、ステップ１８３でアラームメッセージを送信した以後に予め定められた時間でコーディネータ１６２からの確認(ＡＣＫ)メッセージを待機する。
【０１９８】
終端装置１６０は、ステップ１８４で確認メッセージが受信された場合に、ステップ１８７で緊急イベントによる動作を遂行する。すなわち、応急状況動作を遂行し、例えば、確認メッセージを通じてコーディネータ１６２により伝送された命令に従って行動する。それにより、コーディネータ１６２からの後続メッセージを待機し、あるいは直ちに緊急イベントに関連した緊急データを単数又は複数個送信する。
【０１９９】
ステップ１８４で所定の時間内に確認メッセージが受信されないと、ステップ１８５に進行して最大再試行回数(Max  retries)が遂行されたか否かを判定する。最大再試行回数に到達しない場合には、ステップ１８２に戻り、コーディネータ１６２から選択されたチャンネルで確認メッセージが受信されるまでアラームメッセージの伝送を反復する。
【０２００】
以前のチャンネルで、コーディネータ１６２から確認メッセージが受信されない場合に、アラームメッセージを送信するために最大再試行回数に到達すれば、ステップ１８６で他のチャンネルを選択する。それにより、終端装置１６０は、チャンネルセットから優先順位の順に新たなチャンネルを選択し、コーディネータ１６２から確認メッセージが受信されるまでアラームメッセージの伝送を反復する。すなわち、コーディネータが使用するチャンネルを検索する。
【０２０１】
すべてのチャンネルが消耗された場合に、終端装置１６０は、コーディネータ１６２からの確認メッセージが受信されるまで、有限回数の時間で前述したすべての動作を遂行する。
【０２０２】
終端装置１６０は、コーディネータ１６２からの応答がないと、障害を宣言して動作を中断する。
【０２０３】
上記したように確認メッセージが受信されないと、再びアラームメッセージを送り、このアラームメッセージに対する確認メッセージを更に待機するなどの上記ステップを反復する。この手順で、最大再試行の回数を越えると、このチャンネルを除いて残りの可能なチャンネルと同様に一つのチャンネルを選択し、上記した動作を反復する。
【０２０４】
以下、図２０乃至図２２を参照してコーディネータ側の動作について説明する。
【０２０５】
緊急状況が発生した場合に、コーディネータ１６２は、動作中であり(データ伝送で他のノードによって忙しい状況)動作しないことがある。コーディネータ１６２が動作する場合に、強制化した衝突によって最大再試行が満了した場合に緊急状況が検出される。これについて、下記に細部的に説明する。コーディネータ１６２が動作しない場合に、そのエネルギー検出器１７０は、完全な受信器回路の代りにオン状態に維持される。追加的な電力最適化のために、エネルギー検出器１７０のデューティサイクルが許容されて緊急メッセージが要求される信頼度で検出されることを保証する。上述したように、コーディネータ１６２は、固定チャンネルでデューティサイクルされないが、これは、複数のネットワークが利用可能なチャンネル内で共存しなければならず、またネットワークが同一の周波数帯域での異なる技術と共存しなければならないためである。緊急イベントが発生する場合に、一部チャンネルは、他の技術からの干渉を経験することが可能である。この場合に、緊急データは、これらチャンネルを介して信頼性良く送信されない。したがって、緊急イベントに対する個別チャンネルは固定しない。常にコーディネータ１６２は、最高の優先順位を有するチャンネルでデューティサイクルを試みる(チャンネルの優先順位化は下記で論議される)。このような技法は、緊急イベントを検出するための有効時間を相当に減少させる。
【０２０６】
図２０は、デューティサイクルの間にしきい値を超えるエネルギーの検出時にコーディネータ１６２により遂行される動作シーケンスを示すフローチャートである。図２０は、本発明の一実施形態によるコーディネータ１６２がスリープ状態である場合の緊急動作を遂行する場合を例示する。
【０２０７】
まず、コーディネータ１６２は、ステップ１９０で、信号すなわちエネルギーが検出されるか否かを判定し、あるいは、内部タイマ時間が満了したか否かを判定する。
【０２０８】
ステップ１９１及びステップ１９４のように１次的な干渉又は２次的な干渉によってエネルギーが検出されると、ステップ１９２乃至ステップ１９６のようにチャンネルスキャニングを遂行し、他の高い優先順位の無干渉チャンネルを選択する。コーディネータ１６２は、エネルギー検出器１７０で一定以上のエネルギーが検出されると、１次的な干渉又は２次的な干渉を避けるためにチャンネルスキャニングを通じて最も干渉が少ないチャンネルを検索する。
【０２０９】
このような途中で、ステップ１９７で、緊急アラームメッセージが受信されると、ステップ１９８で、終端装置１６０に確認メッセージを送信し、ステップ１９９で緊急イベントを処理する。
【０２１０】
内部タイマが満了すると、現在チャンネル以外の高い優先順位の無干渉チャンネルを探し、このチャンネルに対するデューティサイクルを始める。これと異なり、利用可能な場合には現在チャンネルで続ける。
【０２１１】
図２１は、本発明の他の実施形態によるコーディネータ１６２がスリープ状態である場合の緊急動作を遂行する場合を示す。
【０２１２】
図２１を参照すると、コーディネータ１６２は、ステップ１９１ａで信号を検出すれば、ステップ１９２ａで緊急アラームメッセージの受信であるか否かを判定する。緊急アラームメッセージでない場合には、ステップ１９３ａで、内部タイマが満了したか否かを判定する。内部タイマが満了しないと、動作を反復し、それともステップ１９４ａで検出されたエネルギーがしきい値以上であるか否かを判定する。
【０２１３】
このとき、しきい値以上であると、ステップ１９５ａ及びステップ１９６ａに進行してＬＢＴ遂行後に他のチャンネルを選択するなどチャンネルスキャニングを遂行する。ステップ１９２ａで、緊急アラームメッセージが受信された場合、ステップ１９７ａ及びステップ１９８ａでの動作は、図２０のステップ１９７及びステップ１９８での動作と同一である。以下、コーディネータが動作しない場合の緊急状況処理手順については、図２３を参照して説明する。
【０２１４】
デバイスは、アラームメッセージをコーディネータに伝送して緊急イベントの発生を示す。デバイスは、チャンネル内のアラームメッセージを伝送した後にコーディネータからの確認メッセージを待機する。以前チャンネルでコーディネータから確認メッセージが受信されない場合、デバイスは、セットからの新たなチャンネルを選択してアラームメッセージを伝送する。確認メッセージがコーディネータから受信されるまで、デバイスは、アラームメッセージの伝送を反復する。
【０２１５】
図２３を参照して、コーディネータが動作しない場合にセンサノードでの緊急状況の高速の信頼性ある処理のためにインプラント装置(以下、センサノード)とコーディネータによって共に遂行される完全な動作セットについて説明する。図２３は、コーディネータが動作しない場合、そしてインプラント装置２１２で緊急イベントが発生したときに一部無干渉チャンネルで(干渉により必ず最高優先順位チャンネルとなる必要はない)デューティサイクルとなるときの例示的な状況に対する動作シーケンスを示す。センサノード２１２は、このようなセンサノード２１２とコーディネータとの間で事前交渉された最高優先順位チャンネルで緊急アラームメッセージを送信し始める。毎度緊急アラームメッセージを送信した以後に、センサノード２１２は、確認(ＡＣＫ)メッセージを待機する。有限期間内で確認メッセージが受信されないと、緊急アラームメッセージを再送信する。
【０２１６】
応急状況が発生したセンサノード２１２は、両端間の予め定められたチャンネルリストに基づいて良いチャンネルから順次に選択して連続する緊急アラームメッセージを送信する。連続的な緊急アラームメッセージ間の間隔は、コーディネータからのＡＣＫを受信できる程度の間隔を置く。コーディネータは、デューティサイクルリングをしているため、所定時点で目覚めてアラームメッセージを受信すると、応急状況管理ステップに進行するようになる。この過程では、センサノード２１２が、まずデータを送信し、そうでなければコーディネータの命令を待機する動作が可能である。
【０２１７】
センサノード２１２が正確にコーディネータによってデューティサイクリングするチャンネルに到達したときに緊急アラームメッセージ２１４を送信した場合、コーディネータ２１０は、ウェイクアップして緊急アラームメッセージを受信して確認メッセージ２１６で応答する。チャンネル当たりこのようなセンサノード２１２により送信された緊急アラームメッセージの最大個数は、コーディネータのデューティサイクルパーセンテージ、信頼度、及び緊急状況に対する遅延要件に依存する。確認メッセージがセンサノード２１２により受信されると、センサノード２１２は、コーディネータ２１０からの後続命令を待機し、確認メッセージによって指示されたように直ちに緊急データを送信し、あるいはセンサノード２１２とコーディネータ２１０両方に通知されている緊急状況プロファイルに基づく。緊急アラームメッセージの検出以後の緊急処理に対する追加的なシーケンスは、応用依存的であり、本発明の範囲から逸脱する。
【０２１８】
上記したように、コーディネータは、スリープ状態であり、このスリープ状態で無干渉チャンネルでデューティサイクリングする。コーディネータは、デバイスからの少なくとも一つのアラームメッセージを受信する方式でデューティサイクリングする。アラームメッセージを検出した場合、コーディネータは、スリープ状態からアクティブ状態(緊急状態）にスイッチングし、確認メッセージを送信して緊急データを処理する。
【０２１９】
以下、図２４及び図２５を参照して、強制化した衝突を用いてコーディネータが動作するときの緊急状況処理過程について説明する。
【０２２０】
次に、センサノードで緊急状況が発生するときにコーディネータが一部無干渉チャンネルで、あるいはより少ない干渉チャンネルで動作するときの緊急状況で高速の信頼性ある処理のためにセンサノードとコーディネータによって共に遂行される完全な動作セットを説明する。図２４及び図２５は、コーディネータが動作する場合に各々アイドルモードやビジーモード(busy  mode)にある場合に例示的な状況に対する動作シーケンスを示す。例示的な図面は、コーディネータが動作する場合にポーリングベースのメカニズムを用いて無線通信チャンネルの接続を制御する緊急状況処理を示す。しかしながら、強制化した衝突での同一の方法は、任意のチャンネルアクセスメカニズムに対して適用可能である。
【０２２１】
センサノードによって遂行される動作シーケンスは、コーディネータが動作しない場合の以前状態と同一である。これは、コーディネータが動作しているか、あるいは動作しないかをセンサノードが優先的に発見すべきことでないためである。センサノードは、このようなセンサノードとコーディネータとの間で事前交渉された最高優先順位でチャンネルに緊急アラームメッセージを送信し始める。この場合に、２つの状況が発生できる。
【０２２２】
図２４に示すように、コーディネータ２１０がアイドル部分２２０にある場合に、緊急アラームメッセージ２２２がコーディネータ２１０によって正確に受信することができる。これと異なり、図２５に示すように、コーディネータ２１０がアイドル部分２３０にある場合、このような緊急アラームメッセージが受信されると、その緊急アラームメッセージは、インプラント装置２１３などの動作ネットワークの異なるデータ/管理パケットと衝突する。コーディネータ２１０がアイドル部分２３２にあり、緊急アラームメッセージ２３４を受信した場合に、これは、以前に説明したようにセンサノード２１２に確認メッセージ２３６を送る。一方、コーディネータ２１０がビジー部分２３７にある場合には緊急アラームメッセージは、他の管理又はデータパケットと衝突するようになる。したがって、コーディネータ２１０は、センサノード２１２により送信された緊急アラームメッセージ２３９を成功的に受信しない。
【０２２３】
上記したように、コーディネータがアクティブ状態である場合、デバイスからの多重アラームメッセージは、コーディネータデータでの強制衝突を生成し、コーディネータがチャンネルを聞いてデバイスからのアラームメッセージを受信するようにする。強制衝突後にアラームメッセージを受信した場合、受信器は、デバイスから発生した緊急メッセージを処理する。
【０２２４】
この場合に、コーディネータにおける動作を説明するために、図２２を参照する。本発明では、センサノードでの可能な緊急イベントを検出するための最大再試行の満了と強制化した衝突の組み合わせを使用する。
【０２２５】
まず、コーディネータ２１０は、図２４のようなアイドル部分２２０にある場合にはステップ２００で緊急アラームメッセージを正確に受信できる。これと異なり、図２３のようにセンサノード２１２からの緊急アラームメッセージの連続した送信２３９は、複数のポール又はデータパケット(強制化した衝突）と衝突する場合、コーディネータ２１０の側ではステップ２０１で最大再試行満了状況をトリガーリングする。このようにコーディネータ２１０は、衝突感知をすると、センサノード２１２から緊急アラームメッセージが伝達される中であると判断して緊急アラームメッセージを待機する。
【０２２６】
それによって、ステップ２０１で、最大再試行の満了時にコーディネータ２１０は、自身の正常動作を中止し、ステップ２０２でセンサノードからの可能な緊急アラームメッセージを待機する。言い換えれば、コーディネータ２１０は、最大再試行の回数を定めておき、連続したデータ伝送エラーによって最大再試行回数までデータが伝送されないと、緊急アラームメッセージを待機する。
【０２２７】
コーディネータ２１０は、ステップ２０３で、特定時間の期間内で緊急アラームメッセージを受信する場合、ステップ２０４で現在までのＭＡＣ状態を保存した後にステップ２０５に進行し、センサノード２１２に確認メッセージを戻す。その後に、コーディネータ２１０は、ステップ２０６で緊急イベントを処理した後に、ステップ２０７でＭＡＣ状態を再開する。そうでないと、必要な動作(例えば、その理由を発見し、新たなチャンネルを選択する）を遂行してＭＡＣプロトコルによって特定した最大再試行の満了を処理する。コーディネータが動作しないと、他の共存ネットワークが動作する場合に、強制化した衝突の事柄が作用する。この場合、緊急アラームメッセージは、他のネットワークの管理又はデータパケットと衝突し、これらとの強制化した衝突によって自分の動作が強制的に中断される。それによって、緊急アラームメッセージは、意図したネットワークのコーディネータによって正確に受信することができる。
【０２２８】
一方、コーディネータでのチャンネルの優先順位化を説明すると、次のようである。
【０２２９】
図２０で前述したように、センサノードは、所定のチャンネル順序で緊急アラームメッセージを送信する。非動作状態にある場合に、コーディネータは、常に最高優先順位の無干渉チャンネル上でデューティサイクルを試みる。チャンネルでデューティサイクリングする間に、コーディネータは、内部タイマの助けで周期的に高い優先順位の無干渉チャンネルを検索する。大部分の時間でコーディネータは、最高優先順位のチャンネルを聴取するようになり、それによって緊急状況が発生したときに緊急アラームメッセージは低い待ち時間で検出される。チャンネル優先順位順序は、固定されていない。コーディネータは、ランダムに任意のチャンネル優先順位順序を選択し、これをセンサノードと通信できる。相互に異なるネットワークでの優先順位順序のランダム化は、共存ネットワークにおける同時的な緊急アラームメッセージ間の衝突を防止する。
【０２３０】
第３の方法
上記方法は、血糖センサと人体の外部プログラマ/データ収集器(コーディネータ)などのインプラント可能な医療用装置の間に医療用無線通信を着想することに関連する。本発明で提案された方法は、外部プログラマによるインプラント装置の起床を可能にする。コーディネータは、インプラント装置との通信セッションを始めるためにインプラント装置を起床すべきである。提案されたインバンド起床メカニズムは、電力効率的でかつ信頼性のあり、高速でＦＣＣにより定義されたＭＩＣＳ医療用インプラント通信の規約に従う。心臓ベースメーカーなどのインプラント可能な医療用装置は、一般的に無線周波数遠隔検針リンクを通じて外部プログラマ又はデータ収集器と呼ばれる装置とデータを通信する性能を有する。このような外部プログラマ又はデータ収集器の用途は、インプラントされた医療用装置の動作パラメータをプログラムし、インプラント可能な装置から医療用センサデータを収集するものである。
【０２３１】
インプラント可能装置は、特に電力観点でリソース制約的である。これらは、エネルギー源としてエネルギー収穫技法又は制限された電力供給源を有する超薄膜バッテリーを使用することができる。さらに、一旦デバイスがインプラントされると、バッテリーは、その寿命の間には変わらない。インプラント可能装置の寿命は、数時間から数年に達する。インプラント可能装置は、エネルギー制限によって常にオン状態に維持することができない。このような制約は、デバイスと外部プログラマとの間で要求される通信がないときにインプラント装置が大部分の時間でスリープモードとなるように指示する。
【０２３２】
この場合に、外部プログラマ/データ収集器がインプラント装置の一部パラメータの設定を所望するか、インプラント装置からの一部センサデータの収集を所望する場合に、外部プログラマなどは、まずデバイスをウェイクアップし、以後に通信セッションを設定する。単一の外部プログラマ/データ収集器は、スタートポロジの複数のインプラント装置と通信するように存在する。ここで、ウェイクアップは、インプラント装置がコーディネータにより選択された同一のチャンネルで聴取することに従って通信セッションを始めることを明確にすることを意味する。ＭＩＣＳ規約によると、コーディネータは、通信セッションを開始するようにチャンネルを獲得する以前にＬＢＴ(対話以前の聴取)を遂行しなければならない。コーディネータは、連続した通信セッション間の十分に長い距離に対して以前の通信に使用されるチャンネルに関係なくすべての利用可能なチャンネルの中で任意のチャンネルを得ることができる。特定チャンネルを獲得する確率は、同等であると仮定される。
【０２３３】
ウェイクアップメカニズムとしてインプラント可能装置と外部プログラマのアンテナとの間の誘導結合(非ＲＦ方法）の利用は、その短距離適用範囲(例えば、数インチ）によって非常に制約的である。本発明は、インプラントされた装置の電力要件を減少させ、ウェイクアップ待ち時間を減少してウェイクアップ段階の信頼度を増加させる方式でインバンド(起床とデータ通信に対して同一のＲＦ)ウェイクアップメカニズムを提案することで、このような問題を解消しようとする。
【０２３４】
下記の問題は、本発明による方法により解決される。
【０２３５】
多くの電力を消耗するアイドル聴取及び盗聴を避けるために、インプラント装置は、デバイスの寿命を増加させるようにできるだけ長くスリープするように要求される。スリープするインプラントされた装置との通信セッションを始めるために、電力効率的で、あまり複雑でなく、高速のウェイクアップメカニズムが要求される。アウトオブバンドウェイクアップ解決策は、付加的な送受信器回路を要求することによって、複雑度とシステムコストを増加させ、リソース制約的なインプラント装置に適合しない。したがって、インバンド起床メカニズムが要求される。
【０２３６】
非ＲＦウェイクアップメカニズムは、(数インチ)範囲で制限される。
【０２３７】
複数のインプラント装置の場合に、一つずつのウェイクアップは、容認できない待ち時間と高電力消耗をもたらし、それによって複数のウェイクアップメカニズム(同時に複数の装置を起床させる)が要求される。
【０２３８】
ウェイクアップのための個別チャンネルは、ＦＣＣガイドラインに従って任意のエンティティによる動作に対して固定されていない。
【０２３９】
デューティサイクルの間に、インプラント装置は、通信セッションの他の装置のデータ伝送からの干渉を受信できる。これは、付加的にデバイスの所望しない電力消耗を招くことができる。
【０２４０】
したがって、本発明は、ＭＩＣＳ帯域でウェイクアップを実現する方法について開示する。ＭＩＣＳ帯域を使用する移植型医療機器のための通信は、ＭＩＣＳ規制事項と実現的な制約を持っている。ＭＩＣＳ規制によると、コーディネータは、通信セッションを始めるためにチャンネルを確保する前に常にＬＢＴ(Listen  Before  Talk)をすべきである。また、同じ帯域で同一のＲＦを使用することがセンサのような環境では追加的な技術的コスト負担がなくて容易である。
【０２４１】
図２６は、インプラント装置とのデータ通信任務を遂行するためにコーディネータによって遂行される一般的な動作シーケンスを示す。インプラント装置との通信セッションを始めるために、コーディネータは、対話以前の聴取(ＬＢＴ)２４０を遂行し、他のインプラントネットワーク又は優先的なユーザー(割り当てスペクトルの免許を有するユーザー)がチャンネルで既に存在しないことを確証することによって、優先的に無干渉チャンネルを選択しなければならない。
【０２４２】
利用可能な無干渉チャンネルがない場合に、これは、適合した共存メカニズムを用いて他のネットワークと共存するように試みる(２４２)。初期の２ステップ(チャンネルと共存の選択）は、本発明の範囲外である。成功的なチャンネル選択(２４４)以後に、コーディネータは、通信セッションの開始を所望するデバイスをウェイクアップ(２４６)しなければならない。その後に、セッション通信(２４８）を遂行した後、セッションを終了する(２５０)。本発明で提案されたメカニズムは、スタートポロジネットワークを考慮するが、このネットワークには、終端ノード(インプラントされたデバイス)とデバイスからのセンサデータの収集及び/又はデバイスに対するパラメータの設定を担当する単一コーディネータがある。
【０２４３】
図２７は、相互に異なる状態を有する医療用インプラントセンサノードとスタートポロジの例示図である。
図２７に示すように、インプラント装置は、３個の状態、すなわちアクティブ(active)、スリープ(sleep)、又は冬眠(deep  sleep)状態のうちいずれか一つとなり得る。
【０２４４】
アクティブ状態の場合、デバイスは、既に目覚めており、コーディネータとのデータ通信に関連している。データ通信セッション内の巨視的なレベルでのスリープ及びウェイクアップは、チャンネルアクセスメカニズムを担当し、これは本発明の範囲外である。本発明において、アクティブ状態と呼ばれる場合には、デバイスが既に目覚めており、コーディネータによってデバイスをウェイクアップすることを必要としないことを意味する。
【０２４５】
スリープ状態の場合、デバイスは、ウェイクアップ信号を受信するために低電力モードでデューティサイクリングする(大部分の受信器回路は、ウェイクアップ検出器を除いてスイッチオフされている)。
【０２４６】
冬眠状態の場合、インプラント装置の送受信器は、全くオフ状態となり、デバイスの内部タイマのみが自体ウェイクアップを容易にするように実行される。
【０２４７】
図２８は、３個のすべての状態間の転移を示す。
冬眠モードの場合に大部分の時間で、コーディネータは、通信セッションの周期的なスケジューリング又はインプラント装置との通信セッションのための後続予想時間を決定することが可能である。例えば、毎日特定した時間で血糖レベルのサンプリングが可能である。この場合、コーディネータは、インプラント装置が冬眠状態(完全な送受信器回路がスイッチオフされた状態）に進入し、後続の予想された/スケジュールされた通信セッション以前にデューティサイクルを始めるように指示できる。冬眠モードは、インプラントセンサ装置で常に選好されるものである。しかしながら、外部プログラマ/データ収集器(コーディネータ）の頻繁な介入を要求するタイプの応用も選択的でなければならない。
【０２４８】
ウェイクアップメカニズムの場合、既に論議されたように、ウェイクアップのためのチャンネルは固定されていない。スリープ状態ではウェイクアップ信号を正確に受信するために、インプラント装置のエネルギー検出器は、図２９に示すように、周期的な方式ですべての利用可能な周波数チャンネルを一つずつデューティサイクリングする。エネルギー検出器を有するインプラント装置は、特定周期によってチャンネルｆ１からｆｎまで受信状態ＯＮと受信状態ＯＦＦを交互にデューティサイクルリングをするようになる。
【０２４９】
デューティサイクルの間のＲｘ_ＯＮとＲｘ_ＯＦＦ時間の実際比率は、待ち時間、システムの信頼性、及び電力消耗の要件に基づく。Ｒｘ_ＯＦＦに対するＲｘ_ＯＮの比率の増加は、ウェイクアップ待ち時間を減少させ、信頼度と電力消耗を増加させる。
【０２５０】
図３０を参照すると、コーディネータは、特定チャンネルで連続的なウェイクアップ信号を送信し、チャンネルを変えつつデューティサイクルリングした終端装置がこれを受信すると、データセッションが始まる。コーディネータは、ウェイクアップ信号を送るとき、接続されている終端装置に対して知っているアドレス値を受信として送り、接続されていない終端装置に対してはデバイスアドレスを受信として送る。デバイスアドレスは、普通ＩＥＥＥアドレスが代表的である。
【０２５１】
単一装置ウェイクアップメカニズムの場合、コーディネータは、後述するようにインプラント装置をウェイクアップするためにこのメカニズムを利用する。
【０２５２】
ユニキャストウェイクアップメカニズムは、そのアドレスがコーディネータに知られているインプラント装置をウェイクアップするために使用される。これは、コーディネータによって装置に割り当てられる装置ＭＡＣアドレス又は比較的小さな論理アドレスとなり得る。
【０２５３】
ウェイクアップ過程が始まる場合に、コーディネータは、インプラント装置にウェイクアップメッセージを送信する。これは、即時確認、着信先アドレスとしてのインプラントノードのアドレス、セッション開始時間、及び概略のセッション期間を要求することであり、以後にインプラント装置からの確認を待機する。ウェイクアップメッセージの１ビットサイズの‘タイプ’フィールドは、単一及び複数のウェイクアップ(ロック)メッセージの間で区別するのに使用され得る。
【０２５４】
‘タイプ’ビットがリセットされると、メッセージは、単一ウェイクアップメッセージとして考慮される。概念的にヘッダーで利用可能な任意のビットが‘タイプ’ビットとして使用可能であることによって、追加的なビット要件を節減できる。例えば、ヘッダーで存在するより多いデータビットがＤＡＴＡフレームのみに適用されるため、これは、ウェイクアップとマルチキャストウェイクアップ(ロック)メッセージ間に区分するためのウェイクアップメッセージのための‘タイプ’フィールドとして利用され得る。
【０２５５】
公知のＩＥＥＥアドレスを有し、接続されていないデバイスをウェイクアップするために、コーディネータは、即時-ＡＣＫに設定されたＡＣＫポリシー、ウェイクアップフレームペイロードでの受信器アドレスとしてＩＥＥＥアドレス、セッション期間、及びこのようなフレームペイロードでセッションを始める時間を有するノードにウェイクアップフレームを送信し、以後ノードからのＡＣＫフレームを待機する。
【０２５６】
接続された装置をウェイクアップするために、コーディネータは、即時ＡＣＫに設定されたＡＣＫポリシーを有し、受信器ＩＤとして接続されたＩＤとセッション期間及びこのフレームペイロードでセッションを始める時間を有するノードにウェイクアップフレームを送信し、以後ノードからのＡＣＫフレームを待機する。ウェイクアップメッセージペイロードの内容は、図３４に示す。図３４に示すように、ウェイクアップメッセージは、受信先アドレス、発信先アドレス、セッション開始時間オフセット、及びセッション長を含む。
【０２５７】
有限期間(ウェイクアップメッセージを処理し、ＡＣＫで応答するためにインプラント装置によって要求される時間)で確認を検出するのに失敗した場合、これは、他のウェイクアップフレームをデバイスに送信する。コーディネータは、ノードからＡＣＫフレームを受信するまでウェイクアップフレームを送信するが、最大回数の連続するウェイクアップフレームが送信される。最大値は、非セッション状態でのインプラント装置のデューティサイクルに依存する。複数のウェイクアップフレームの送信は、デューティサイクルの間にデバイスが少なくても一つのウェイクアップフレームを受信することを保証する。非セッション状態でのインプラント装置のデューティサイクルは、ウェイクアップ待ち時間、信頼性、及びインプラント装置の電力消耗要件に基づく。
【０２５８】
非セッション状態にある場合のインプラント装置は、利用可能なすべてのチャンネルに対して一つずつ周期的な方式でデューティサイクリングする。ウェイクアップメッセージを成功的に受信したときに、インプラント装置は、コーディネータに確認を送信する。ＡＣＫメッセージの伝送以後に、インプラント装置は、スリープ状態に戻り、ウェイクアップメッセージでのセッション開始時間により定義された時間にウェイクアップを遂行できる。これは、長い間にポールメッセージを待たないようにすることで、インプラント装置の電力を相当に低減させる。ウェイクアップ過程を終了した以後に、コーディネータは、インプラント装置に対するポール割り当てを許容するポールメッセージを送信して自身のデータフレーム処理を開始できる。
【０２５９】
非セッション状態でのデューティサイクルの間に、チャンネルでウェイクアップフレームが受信された以後、非意図されたインプラント装置は、ウェイクアップフレームで特定したセッション期間でデューティサイクルのためにこのチャンネルを排除する。デバイスは、セッションが満了した以後に、このチャンネルでデューティサイクルを再開する。非意図された装置がデューティサイクルからこのチャンネルを排除することをコーディネータが所望しない場合に、コーディネータは、セッション期間値を‘０’に設定できる。これは、特にコーディネータが単一装置ウェイクアップメカニズムを用いて複数の装置を一つずつウェイクアップしようとするのに有用である。このような過程の待ち時間が複数の装置ウェイクアップより高いが、その差は、デバイスの個数が最も少ない場合には重要でない。加えて、非セッション状態でのデューティサイクルの間にチャンネルで干渉を受信した以後、非意図されたインプラント装置は、固定された時間でデューティサイクルでチャンネルを除外する。デバイスは、時間が満了した以後にこのチャンネルでデューティサイクルを再開する。
【０２６０】
図３１に、その一例を示す。チャンネル‘２’でデューティサイクルの間に、デバイスは、自身に対して意図しないウェイクアップ信号を受信し、チャンネル‘２’でのデューティサイクルを中止する。このような方式で、コーディネータがインプラント装置との通信セッションを開始する場合にアクティブセッション部分でないすべての他のデバイスは、通信セッションが設定されたこのチャンネルに関するデューティサイクルを中止し、定期的なデータ通信による盗聴を回避する。同様にも、デバイスが非セッション状態(セッション部分でない)にある間に、自身のピコネットのデータ通信によって干渉を受信する場合に、デバイスは、固定した期間でこのチャンネルに関するデューティサイクルを中止する。
【０２６１】
図３１では、自身に指定されないウェイクアップ信号を受信したとき、一定時間で該当帯域に対するデューティサイクルリングを遂行しないことで、実際に指定されたデバイスとコーディネータとの間のデータセッションの動作を助ける場合を示す。
【０２６２】
たびたびコーディネータがインプラント装置をウェイクアップしようとする場合、他のインプラントノードとのデータ通信セッションが既にアクティブである場合が可能である。上述したように、干渉による盗聴を避けるためにデバイスは、アクティブセッションが動作中であるチャンネルでデューティサイクルを中止する。この場合に、コーディネータは、装置をウェイクアップするために同一のチャンネルを介してウェイクアップ信号を送信しない。さらに、ウェイクアップのためのアクティブセッションが動作する同一のチャンネルをコーディネータが使用する場合に、これは、アクティブセッション部分であるデバイスに対するウェイクアップ信号の盗聴を誘発する。このような問題を避けるために、コーディネータは、新たな無干渉の(ＦＣＣ規定による)適したチャンネルを選択し、新たに選択されたチャンネルでウェイクアップを遂行する。このような方式で、既にアクティブセッション部分にあるデバイスは、コーディネータによって送信されたウェイクアップ信号を受信せず、これによって盗聴を回避する。図３０は、３個のデバイスにおける単一装置ウェイクアップメカニズムの例を示し、ここで、コーディネータは、各デバイスを個別的に一つずつウェイクアップさせる。
【０２６３】
マルチキャスト装置ウェイクアップメカニズムの場合、コーディネータは、後述するように、複数のインプラント装置をウェイクアップするためにこのメカニズムを使用する。
【０２６４】
以下、図３２を参照して、複数のインプラント型終端装置に対するウェイクアップ方法を提案する。図２９のように、チャンネルを変えてデューティサイクルリングをした終端装置は、コーディネータがロック段階(Lockup  Phase)で特定チャンネルに送信しているロック信号を受信する。これを受信したデバイスは、図３５に示すようなウェイクアップフレーム形式でロック信号に含まれているセッション開始時間オフセット値を見てこれを自身のウェイクアップ開始時間として解析し、現在チャンネルでＯＦＦ状態で待機してから、該当時間に受信モードをＯＮ状態にしてウェイクアップ信号の受信を待機する。ウェイクアップステップでのウェイクアップ信号は、単一ウェイクアップでのメッセージと同一である。
【０２６５】
コーディネータは、ＭＩＣＳ規定によるＭＩＣＳチャンネルを選択し、接続されたデバイスをウェイクアップするために選択されたチャンネルを介してウェイクアップメッセージを送信する。接続されたデバイスは、コーディネータによって既に固有の、マルチキャストアドレスが割り当てられた装置である。マルチキャストウェイクアップは、２つの段階、ロック段階及びウェイクアップ又は確認(Confirm)段階を有する。
【０２６６】
ロック段階が開始されると、コーディネータは、無-ＡＣＫに設定されたＡＣＫポリシー及び１に設定されたタイプビット、セッション期間及びフレームペイロードでこのセッションを開始する時間を有する複数の接続されたノードにロックフレーム(マルチキャストウェイクアップフレーム）を送信する。ロックフレームの受信先アドレスは、個別装置のアドレスリスト又は割り当てられた場合にノードグループに対するマルチキャストＩＤを含むことができる。複数のウェイクアップフレームペイロードの内容は、図３５に示す。単一ウェイクアップフレームペイロードは、図３４に示すようである。
【０２６７】
コーディネータは、任意の接続された装置からの確認(ＡＣＫ）を期待することなく有限個数のロックフレームを連続して送信する。ロックフレームの個数は、すべての接続された装置が少なくても一つのウェイクアップフレームを受信することを保証する。
【０２６８】
単一グループに属する装置をウェイクアップするために、コーディネータは、受信先アドレスとしてマルチキャストＩＤあるいは放送ＩＤを有するロックフレームを送信する。
【０２６９】
ロックフレームを成功的に受信したときに、意図されかつ接続されたデバイスは、自らロックフレームを受信したチャンネルに固定させ、同一チャンネルの確認段階におけるウェイクアップフレームを待機する。意図されかつ接続されたデバイスは、セッションフィールド情報を始める時間を確認ステップを始める時間として解析し、ロック以後にその時間でのみアクティブされる。
【０２７０】
‘確認’又は‘ウェイクアップ’段階で、コーディネータは、ウェイクアップフレームを個別の接続されたデバイスに一つずつ所望する任意の順序で送信する。確認段階で送信されたこのようなウェイクアップフレームは、単一装置ウェイクアップで使用されるものと同一であることに注意すべきである。コーディネータは、ウェイクアップフレームを接続されたデバイスに送信し、即時-ＡＣＫに設定されたＡＣＫポリシーと１に設定されたタイプビット及び接続されたノードのアドレスを有する。ウェイクアップフレームを成功的に受信した場合に、デバイスは、ＡＣＫフレームをコーディネータに送信する。デバイスからＡＣＫを受信したとき又はデバイスからのＡＣＫ受信時間の満了時に、コーディネータは、次の順序のデバイスにウェイクアップフレームを送信する。１ラウンドのロック及びウェイクアップステップを完了した以後、コーディネータは、確認段階で確認しないデバイスにロックフレームを送信する。図３１は、ロックとウェイクアップ(又は確認)段階の概念を示す。
【０２７１】
非セッション状態でのデューティサイクルの間にチャンネルでウェイクアップフレームを受信した以後、非意図された接続された装置は、ウェイクアップフレームで特定したセッション期間でデューティサイクルのためにこのチャンネルを排除する。デバイスは、セッションが満了した以後にこのチャンネルでデューティサイクルを再開する。
【０２７２】
図３３は、コーディネータが３個の装置を同時にウェイクアップさせる複数の装置ウェイクアップの例を示す。
【０２７３】
第４の方法
上記方法は、ポールベースの最低水準の電力チャンネルアクセス及び医療用インプラント通信における複数のＢＡＮの同時的な動作と関連する。医療用インプラント通信サービス(ＭＩＣＳ）は、インプラントされた医療装置に関連した診断機能又は治療機能のサポートにおいて、データを送信するための最低レベルの電力及び非  承認の移動無線サービスである。ＭＩＣＳは、電磁気無線スペクトルの他のユーザーに干渉を引き起こすことなく、個人及び医療陣が心臓ペースメーカーと心臓除細動器などの最低レベル電力の医療用インプラント装置を使用する。医療用インプラント通信において、基地局(外部プログラマ又はデータ収集器）は、(２〜３メートルの制限された範囲内で)人体表面や人体外部に位置し、一つ以上の医療用としてインプラントされたデバイスは、単一ホップのスターネットワークを形成する。
【０２７４】
ＩＥＥＥは、既に標準化に関して作業している。ボディエリアネットワーク(ＢＡＮ、ＩＥＥＥ８０２.１５.６）は、人体及び人体の周囲で実行されるすべての無線医療用及び非医療用の応用を標準化するためのものである。ＭＩＣＳ帯域(４０２〜４０５ＭＨｚ）は、同一帯域の優先的なユーザー(計測衛星ユーザー)に対する干渉を避けるために帯域使用のための一定の規定と共に医療用インプラント通信のためにＦＣＣにより割り当てられた。このような規約と規定は、インプラント医療用通信のためのチャンネルアクセスメカニズムの設計を伝統的なＭＡＣ設計と異にする。
【０２７５】
図３６は、単一ＭＡＣ階層及び２個の物理階層を含むネットワークの望ましい例を示す。
任意の通信ネットワークは、異なる方式のトラフィック、例えば、一定のビットレートトラフィック、可変ビットレートトラフィック、ベストエフォートトラフィック、及び各方式のトラフィック下の多重データレートを含むことができる。トラフィック方式とデータレートの組み合わせは、唯一のクラスのトラフィックに達する可能性がある。各クラスのトラフィックは、他のＱｏＳ要求事項を有することができる。多様なセットのＱｏＳ要求事項を充足させるＭＡＣプロトコルを設計することが好ましい。従来の解決策は、異なるクラスのトラフィックの多様なセットのＱｏＳ要求事項が得られるＭＡＣに存在できる。しかしながら、すべてのトラフィックは、同一の物理階層を有する装置又はシステムから発生すると仮定する。
【０２７６】
一方、図３６に示すように、本発明は、異なる物理階層を有する装置(移植装置又は人体装置)から発生した多重クラスのトラフィックに関するものである。ここで、異なる物理階層は(例えば、人体に対しては周波数がＵＷＢ(３.１乃至１０.６ＧＨｚ)である場合、移植に関しては周波数帯域が医学周波数(４０１ＭＨｚ〜４０６ＭＨｚ)である)異なる周波数帯域で動作する送受信器を意味する。本発明は、図３６に示すようなシナリオを有するネットワークで、多様なセットのＱｏＳ要求事項を満たすことができるＭＡＣプロトコルを提案する。
【０２７７】
図３７は、ポーリングサイクルを有する単一ＭＡＣフレームの望ましい例を示す。
単一ＭＡＣ及び２個のＰＨＹを有する装置において、ＭＡＣは、ＰＨＹ１とＰＨＹ２との間で時間を共有する。この設計は、別々のＰＨＹ１及びＰＨＹ２が同時に通話中でなく、送信器構造(ＰＨＹ１又はＰＨＹ２）の一つが一時にＭＡＣにより使用されることを保証する。ＰＨＹ１及びＰＨＹ２の通話中周期は、電力効果ポーリングメカニズムによって処理される
【０２７８】
下記の事項は、本発明によって解消/解決される問題である。
【０２７９】
メディアアクセス制御(ＭＡＣ)プロトコルは、医療用インプラント通信に対するＭＩＣＳの使用を可能にするように要求される。無線通信のための従来のＭＡＣプロトコルは、ＭＩＣＳ帯域の使用のための異なるＱｏＳ要件とＦＣＣ規定によってインプラント医療用通信では適合しなかった。
【０２８０】
インプラント装置の寿命は、数時間から２〜３年程度であり、これらは、特に電力の観点から見れば大変リソース制約的である。通常の無線ネットワークとは違い、消耗されたバッテリーを充電/交替することが難しく、それによって、インプラント装置寿命の最大化は主な目的となり、他の性能の寸法(例えば、帯域幅利用)を２番目の要件となる。本発明は、スタートポロジインプラントネットワークに対する無衝突ベースの単純で最低水準の電力のメディアアクセス制御プロトコルを提案することで、アイドル聴取、盗聴、パケット衝突、及びパケット制御オーバーヘッドによるエネルギー消耗を最小化しようとする。
【０２８１】
医療用インプラント通信は、無線センサネットワークと比較されるが、ここで一つ以上のセンサ(インプラント装置）は、データを感知して基地局ノード(外部プログラマ又はデータ収集器）に送信する。通信パターンの特性は、主に(複数から一つへの)伝送収束であるが、ネットワークのすべてのセンサノード又はセンサノードセットからの収集されたデータが基地局に送信される過程である。無線センサネットワークに対する大部分のＭＡＣプロトコルは、複数のホップネットワークトポロジのために設計され、医療用通信における主要関心事である単一のホップスターネットワークのために最適化されなかった。提案されたＭＡＣプロトコルの設計は、インプラント医療用通信のトポロジ要件によってカスタマイズ(customize)されるので、単純でかつ電力効率的である。
【０２８２】
医療用通信の信頼性は、一般的な無線センサネットワークより高い。したがって、信頼性の要件は、医療用通信のために設計された任意のＭＡＣプロトコルによって満たされなければならない重要事項である。現在のＦＥＣ及びＡＲＱメカニズムの使用は、装置の複雑度及び電力要件を増加させる。提案されたポールベースの無衝突チャンネルアクセスメカニズムは、医療用インプラント衝突で高い信頼性要件をサポートするために内蔵された信頼性メカニズムを提供する。
【０２８３】
医療緊急状況は、他の無線ネットワークに対してインプラント通信における区別的な要素の一つである。緊急状況処理は重要であり、これは、高い信頼性で非常に迅速に処理されなければならない。提案されたＭＡＣは、医療緊急状況を処理するための高速の信頼性良いチャンネルアクセスメカニズムを提供する。
【０２８４】
時々インプラント医療応用は、人体表面の応用と共存可能である。言い換えれば、デュアルインターフェースを有する単一外部プログラマがボディ装置だけでなくインプラントと通信するために存在できる。この場合に、インプラントとボディ通信を同時にサポートするために明瞭な、単一のＭＡＣが要求される。一般的に、インプラント医療通信は、ボディ通信より厳格なＱｏＳを要求する。ＭＡＣは、ボディ通信よりはインプラント通信で優先順位を提供しなければならない。
【０２８５】
ＦＣＣは、インプラント医療通信に対するＭＩＣＳチャンネル使用に関して若干の制限を有する。提案されたＭＡＣは、インプラント通信のためにＦＣＣによって与えられた規定に対して抗議を提起している。
【０２８６】
ボディエリアネットワークに対するＩＥＥＥ標準(ＩＥＥＥ８０２.１５.６)によると、少なくとも１０個の共存するインプラントネットワークは、ＭＡＣプロトコルによって効率的にサポートされなければならない。１０個以下のチャンネルが利用可能なときには、たびたび２個以上のネットワークが同一チャンネルで共存し、帯域幅を共有することが要求され得る。インプラント通信のために提案された共存メカニズムは、複数の共存するインプラントネットワーク間にチャンネルを共有する方法を提供する。
【０２８７】
インプラントデータ通信要件は、非常に簡単である。コーディネータは、医療用インプラント装置からの医療感知データを周期的にあるいは要求時に収集しなければならない。コーディネータとインプラント装置との間の通信セッションが活性化されると、一般的なセッションの長さは数ｍｓ〜数秒となる。複数の装置からのデータが同時に収集されなければならない場合に、コーディネータは、一つのデータ通信セッションの一部として複数のインプラント装置を選択できる。スタートポロジに対するサポートは、複数のインプラント装置とのデータ通信セッションを容易にするために要求される。図２７は、インプラント通信のための例示的なスタートポロジを示す。インプラント装置は、緊急イベントの例外を除き、コーディネータによってウェイクアップされるまでにはアクティブデータセッションの一部でない場合にスリープモードである。図２６は、センサデータを得るようにインプラント装置との通信セッションを設定するためにコーディネータによって遂行される提案された動作シーケンスを示す。
【０２８８】
通信セッションを始める第１の段階は、利用可能なすべてのチャンネルに関して対話以前の聴取(ＬＢＴ)を遂行してデータ動作のために無干渉チャンネルを選択する。利用可能な無干渉チャンネルがない場合には、他のインプラントネットワーク(ピコネット)と共存し、これらと帯域幅の共有を試みる。チャンネルを共有するための共存メカニズムは、以後に論議される。成功的なチャンネル選択以後に、コーディネータは、インプラント装置をウェイクアップしなければならない。セッションが設定されると、核心チャンネルアクセスメカニズムは、相互に異なるインプラント装置からのデータ収集を遂行して処理する。データ動作を完了した後、コーディネータはセッションを終了し、デバイスはスリープモードに戻る。
【０２８９】
上述したように、衝突ベースのチャンネルアクセスメカニズムは、インプラント通信に適合しないが、これらは電力効率的でなく、ＭＩＣＳ帯域に接続するためのＦＣＣ規約に従わないためである。さらに、インプラント装置と外部制御器との間の同期化を維持するようにビーコンの周期的な伝送に基づいた無衝突チャンネルアクセスメカニズムも、ＦＣＣ規約に従わない。
【０２９０】
ＭＩＣＳ帯域の使用のための一部ＦＣＣ規約は、下記のようである。
【０２９１】
医療用インプラント装置は、医療インプラント制御器からの伝送に応答する場合を除いて医療インプラントの状況、すなわち患者の健康が危険な場合に外部装置により生成された非無線周波数駆動信号を送信しない。
【０２９２】
ＭＩＣＳ動作のために許可されたチャンネルは、但し共有方式で利用可能であり、任意のエンティティの排他的な使用のために割り当てられない。
【０２９３】
通信セッションを開始する以前の５秒以内に、医療用インプラント制御器は、ＭＩＣＳシステム装置が最小チャンネル当たり１０ｍｓの間占めようとするチャンネルを監視しなければならない(ＬＢＴ又はＬＢＴ＋ＡＦＡ)。
【０２９４】
インプラントのためのチャンネルアクセスメカニズムは、次のようである。
【０２９５】
インプラント通信のために提案されたチャンネルアクセスメカニズムは、電力効率的かつ軽量であり、そしてインプラント通信のためのＭＩＣＳ規約に対して抗議を提起する。外部制御器は、自身の電力及びＱｏＳ要件とトラフィック特性に基づいて各インプラント装置に対する静的ポールスケジュールを定義する。固定したポーリングスケジュールは、追加的な電力消耗を低減するために。連続的なポール持続期間でインプラント装置のスリープを容易にする。コーディネータは、スケジュールされた時間で装置にポールメッセージを送信する。ポールメッセージを受信した以後に、インプラント装置は、データをコーディネータに送信する。コーディネータは、ＡＣＫメッセージを装置に再送信することによって、データ受信を確認する。これら動作シーケンスは、単一データ処理を完了させる。単一処理の成功的な完了以後に、インプラント装置は、スリープ状態に戻り、後続ポールメッセージを受信するようにスケジュールされたポール時間以前にウェイクアップする。スケジュールされたポール時間以前に装置がウェイクアップすべき持続期間は、ポール期間とデバイスのクロック移動に基づく。
【０２９６】
複数の装置がアクティブデータ通信セッションの一部である場合に、デバイスは、ラウンドロビン方式でポーリングされる。ラウンドロビンを遂行するためのフレームサイクルは、固定されており、２個の部分から構成される。その構成は、図４０に示すように、ポール期間とアイドル期間である。アイドル期間は、エラーと他のインプラントネットワークとの共存を処理するのに使用される。デバイスは、下記の２個の方式のうちの一つを用いてポーリングされ得る。
第１の方式として単一ポールレート方式がある。
【０２９７】
この場合に、すべての装置は、このようなすべての装置間の最大パケット到達率に応じてコーディネータによって決定されることと同一のレートでポーリングされる。本方法で、各装置は、フレームサイクルごとにポーリングされる。本方法は、特に大部分の装置が均一なパケット到達率を有するときに有用である。そうでないと、低いデューティサイクル装置(小さいパケット到達率）は、送信するデータがないときにも過度なポーリングを経験するようになる。これは、追加的なポールメッセージの受信によって低いデューティサイクル装置のより多い電力消耗をもたらす。
【０２９８】
第２の方式としては差分ポールレート方式がある。
【０２９９】
この場合に、デバイスは、これらのパケット到達率に従ってポーリングされる。特定装置に対するポールレートは、常に２の累数であり、フレームサイクルの倍数となる。例えば、フレームサイクル長さがＦｃであると、ポールレートはＦｃ，２Ｆｃ，４Ｆｃ，８Ｆｃ，…であり得る。高いポーリングレートイを有するデバイスは、常に低いポールレートより先にポーリングされる。このメカニズムは、容易な実現を可能にし、フレームサイクルで２つの装置間の間隔発生を回避させてアイドル期間を最大化する。記憶すべき事項としては、アイドル期間は、同一チャンネルで他のインプラントネットワークの共存を容易にするのに使用される。パケット到達率に従ってデバイスに対する最近接ポーリングレートが選択される。
【０３００】
図３７は、差分ポールレートを有するチャンネルアクセスメカニズムを示す。ポールレートＦｃを有するデバイスはフレームサイクルごとにポーリングされ、ポールレート２Ｆｃを有するデバイスは２個のサイクルごとにポーリングされる(以下省略)。本方法は、追加的なポールメッセージの盗聴によって低いデューティサイクル装置の電力を低減させるように差分パケット到達率を有するデバイスがアクティブデータセッションで存在する場合に有用である。このような図３８は、インプラント通信用ポーリングフレーム構造の望ましい例として、ＰＨＹ１に対するポーリングサイクルを示す。すべてのポーリングサイクルは、ビジー周期及びアイドル周期を含む。デバイスは、ポーリングサイクル中にポーリングされる。デバイスは、このデバイスのデータ到着率に基づいた異なるポーリングレートを有する。例えば、デバイス１は、デバイス２及びデバイス３の２倍の速度を有するようにポーリングされる。より高いポーリングレートを有するデバイスは、ポーリングサイクルでのアイドル時間生成を回避するために、より低いポーリングレートを有するデバイスより先にポーリングされる。これは、上記デバイスでの低電力消耗を助けるデバイスのスリープ又はウェイクアップ計画のさらに優れた管理を助ける。
【０３０１】
図３９は、ボディ通信用ポーリングフレーム構造の望ましい例であり、ＰＨＹ２に対するポーリングサイクルを示す。ポーリングサイクルは、ポーリング周期、コンテンション周期、及びアイドル周期を含む。デバイスは、ポーリングサイクル中にポーリングされる。一定のビット率(ＣＢＲ）を発生するデバイスは、ポーリング周期に固定したポーリング時間を有し、可変ビット率(ＶＢＲ)トラフィックを発生するデバイスは、ポーリング周期に可変ポーリング時間を有する。固定したポーリング時間は、デバイスでの低電力消費を助ける。このデバイスは、到着率に基づいた伝送持続時間で割り当てられる。ポーリングの際にデバイスは、割り当てられた持続時間の間にデータを伝送できる。このような割り当ては、低電力消耗を助けてアプリケーションのＱｏＳを満たす。
【０３０２】
アプリケーションの一部は、高信頼性の要求事項を有する。このようなアプリケーションは、エラー復旧メカニズムを提供するために要求される１０-２ＭＡＣプロトコルだけ高いパケットエラー率を耐えて好ましい信頼性を得ることができる。
【０３０３】
電力管理の側面でスーパーフレームにわたったスリープ及びウェイクアップを説明すると、次のようである。
【０３０４】
スケジュールされ、遅延されたポーリングチャンネルアクセス方式は、デバイスがこれらの連続したポールの間で容易にスリープする。デバイスがスリープ可能な時間長さは、そのポールレートに基づく。デバイスは、複数のスーパーフレーム以後にポーリングされる場合にスーパーフレームごとでウェイクアップしてはいけない。デバイスがポール期間で目覚めると、これは、他の電力低減オプションでできるだけ速くスリープ状態に戻ることができる。
【０３０５】
以下、受信ポールメッセージでの“スリープ”ビットに基づいてデバイスのスリープ状態をスケジュールするフローチャートである図４６を参照して説明する。
【０３０６】
まず、デバイスは、ステップ４５０でウェイクアップした後に、ステップ４５１で、ポールメッセージが受信されると、ステップ４５２に進行してデータを伝送する。このとき、電力低減オプションは、デバイスが電力を低減するのに柔軟性を提供する。異なるレベルの電力低減オプションは、コーディネータとのデータ処理を完了した以後にできるだけ速くデバイスがスリープ状態に戻るようにする。図４５に示すように、４つの異なるレベルがあり、各レベルは、ポールメッセージを通じてコーディネータによって要求されるデータ伝送以後にデバイスがどのくらい速くスリープ状態に戻ることができるかを定義する。
【０３０７】
図４５の第１のレベルである場合、ステップ４５３で、受信ポールメッセージで“スリープ”ビットが設定された場合、デバイスは、ステップ４５４で、コーディネータによるデータパケットの要求された個数を送信した直後にスリープ状態に戻る。
【０３０８】
図４５の第２のレベルである場合、ステップ４５３で、“スリープ”ビットが受信ポールメッセージで設定されない場合、デバイスは、コーディネータによるデータパケットの要求された個数を送信した後にスリープ状態に戻るためにコーディネータからのＮＵＬＬ_ＰＯＬＬメッセージを待機できる。ステップ４５５で、ＮＵＬＬ_ＰＯＬＬメッセージが受信されると、スリープ状態に戻ることができる。
【０３０９】
図４５の第３のレベルである場合、デバイスは、スケジュールされた接続である場合にＮＵＬＬ_ＰＯＬＬメッセージが受信されないと、割り当て間隔が完了するまで待機する。ステップ４５６で、デバイスは、スケジューリングポーリングを遂行して割り当て間隔が完了するか否かを判定する。それによって、スケジュールされた接続間隔の完了以後にスリープ状態に戻ることができる。
【０３１０】
図４５の第４のレベルである場合、ステップ４５６で、割り当て間隔が完了しない場合には、次のデバイスのポールメッセージを待機する。遅延されたポール接続の場合、デバイスは、ステップ４５７で、後続装置に対するポールメッセージの受信時にステップ４５４のスリープ状態に戻る。
【０３１１】
単一ＭＡＣにおいて、時々インプラント医療用の応用は、ボディ医療応用と共存できる。言い換えれば、単一外部プログラマは、デュアルＰＨＹインターフェースを通じてボディ装置だけでなくインプラントと通信できる。この場合、明瞭な単一ＭＡＣは、インプラントとボディ通信を同時にサポートするように要求される。現在のＭＡＣの大部分が多数のＰＨＹをサポートするが、同時にサポートすることではない。同時に実行されるインプラントと人体表面両方ともの医療用通信のこの固有な要件は、２個のＰＨＹにわたって実行される単一の明瞭なＭＡＣ要件を含む。あいにく、人体内部と人体表面のチャンネルモデル間の差によってインプラントと人体表面の応用両方のための単一ＰＨＹを設計することは、いつでも可能ではない。
【０３１２】
これを達成するための一つの方法は、単一処理ユニットでの個別ＰＨＹにわたって独立的に実行される２個のＭＡＣインスタンスを有することである。このような概念は、図４１に示されている。この種類の実現は、同時に実行されるＭＡＣ複数のインスタンスをサポートするようにハイエンドプロセッサを要求し、それによってシステムの複雑度とコストを増加させる。さらに、大部分の場合にＭＡＣとＰＨＹは、単一ハードウェアチップにある。この場合に、ハードウェアで２個のＭＡＣ状態を実現することは非常に難しい。ソフトウェア解決策は遅く、２個のＭＡＣ状態間にスイッチングするのに付加的な作業マネージャを要求し、それによって環境スイッチングの付加的なオーバーヘッドを招く。
【０３１３】
複数のＰＨＹの同時動作を処理するために提案された単一のＭＡＣ設計は、２個のＰＨＹの間で時間共有を利用する。図４２に示すように、時間共有方式ですべてのＰＨＹを担当する但し一つのＭＡＣインスタンスがある。このような接続は、単純であり、ＭＡＣプロトコルを実行するのに任意のハイエンドプロセッサを要求しない。本方法は、単一ノード(外部制御器)がインプラントとボディ装置に対するリソース割り当てを管理するスタートポロジネットワークにだけ適用される。
【０３１４】
提案された単一ＭＡＣ設計において、インプラント装置には、ボディ装置より高い優先順位が提供される。ボディ装置は、図４３に示すようにインプラントフレームサイクルのアイドル期間を利用する。このような接続が帯域幅に効率的でないが、単純で電力効率的な方式でインプラントと人体表面の同時的な動作を許容する。
【０３１５】
図４３は、単一ＭＡＣフレーム構造の望ましい例を示す。
【０３１６】
ポーリング基盤チャンネルアクセスメカニズムは、Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３用に提案され、コンテンションベースのチャンネルアクセスメカニズムはＴ４用に提案される。単一ＭＡＣアーキテクチャは、Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４用に提案される。
【０３１７】
一実施形態によると、本発明は、Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４用の単一ＭＡＣアーキテクチャに関連する。また、一実施形態によれば、本発明は、Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、及びＴ３用の電力効果ポーリングメカニズムに関連する。また、一実施形態によれば、本発明は、Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３用のパケットエラー復旧メカニズムに関連する。また、一実施形態によれば、本発明は、Ｔ０及びＴ１トラフィックを有するネットワークにおける緊急メッセージを処理することに関連する。また、一実施形態によれば、本発明は、Ｔ０及びＴ１トラフィックを有するネットワークでの単一及び多重装置ウェイクアップに関連する。また、一実施形態によれば、本発明は、Ｔ０方式のトラフィックを発生する多重ピコネットの共存に関連する。また、一実施形態によれば、本発明は、提案されたポーリングベースのチャンネルアクセスメカニズムによるＴ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４クラスの多様なセットのＱｏＳの遂行に関連する。
【０３１８】
コーディネータの単一ＭＡＣ動作において、インプラントとボディ装置が同時に存在する場合、コーディネータは、すべての(インプラントとボディ)装置に対する単一のスタートポロジネットワークを確立する。ポールサイクルは、次の事項に基づいてデバイスとのデータ処理動作を完了するように定義される。インプラントとボディ装置すべてに対するＱｏＳ要件、インプラントとボディに対する装置個数及び各インターフェースに対するＰＨＹデータレートである。
【０３１９】
インプラント装置は、人体表面応用に対する優先順位を提供するように優先的にポーリングされる。ボディ装置に対するポール期間は、インプラント応用の動的要件に基づく。パケット損失によるインプラント装置の再伝送は、ボディ装置のポーリングに移動する以前に優先して処理される。インプラントポール期間の完了以後に、コーディネータは、インプラント装置に対する環境情報を低減し、ボディ装置環境を更にローディングしてボディ装置のポーリングを続けるようにし、可逆動作が可能である。
【０３２０】
ピコネット共存の場合、ボディエリアネットワーク(ＢＡＮ)に対するＩＥＥＥ技術要件によると、少なくとも１０個のインプラントピコネットは、制限された６ｘ６ｘ６メートルの立体空間内で共存できる。たびたびＭＩＣＳ帯域(４０２〜４０５ＭＨｚ）の１０個のすべてのチャンネルは、優先的なユーザーの存在又は他の雑音源により利用可能でないことがある。この場合に、２個以上のインプラントネットワーク(ピコネット）は、時間共有方式で単一チャンネルで共存することが必要となる。
【０３２１】
提案された発明は、同一チャンネルで複数のピコネットの共存をサポートするメカニズムを提供する。提案されたメカニズムの効率性は、トポロジ変化及びピコネット負荷に基づく。下記の事項は、ピコネットを始めて他のネットワークとの共存を試みるために外部制御器によって遂行される動作である。提案されたプロトコルのフローチャートは、図４４に示されている。
【０３２２】
まず、ステップ４３０で、外部制御器は、チャンネルを選択する。
【０３２３】
ステップ４３１で、外部制御器は、ＦＣＣ規約により特定した時間で対話以前の聴取(ＬＢＴ)を遂行する。以後、ステップ４３２で、外部制御器は、チャンネルがフリーであるか否かを判定する。チャンネルがフリーしない場合には、外部制御器は、ステップ４３６で、すべてのチャンネルが消耗されたか否かを判定する。その結果、すべてのチャンネルが消耗されない場合、すなわちチャンネルがビジー状態であれば、外部制御器は、ステップ４３０に戻り、他のチャンネルを選択して動作を反復する。一方、チャンネルがフリー状態である場合、外部制御器は、ステップ４３３で、質問メッセージを送信して他のピコネットの存在を確認する。
【０３２４】
外部制御器は、ステップ４３４で、質問メッセージに対する応答が受信されない場合、ステップ４３９で選択されたチャンネルに関するピコネットを始める。応答が受信されると、外部制御器は、ステップ４３５で、ピコネット統計を収集して新たなチャンネルを選択する。
【０３２５】
外部制御器は、ステップ４３６で、チャンネルがすべて消耗され、利用可能なフリーチャンネルがない場合に、既存の他のピコネットとの共存を試みる。これに従って、外部制御器は、ステップ４３７で、他のピコネットと時間共有が可能であるか否かを判定する。他のピコネットと時間共有が可能でない場合には、外部制御器は、ステップ４４０で最も低いパワーレベルを有するチャンネルを選択する。一方、他のピコネットと時間共有が可能である場合、外部制御器は、ステップ４３８でチャンネル共有のためにピコネットとメッセージを交換する。
【０３２６】
図４５は、異なるレベルの電力低減オプションによるスリープ及びウェイクアップスケジュールを示す。図４６は、受信ポールメッセージでの“スリープ”ビットに基づいてデバイスのスリープ状態をスケジュールするフローチャートを示す。
【０３２７】
本発明の実施形態は、ここに説明された技術を実現するための埋め込み型システムの使用に関するものである。一実施形態によれば、上記技術は、上記した処理器によってメモリに含まれた情報を用いることによって遂行される。このような情報は、格納装置のような他のコンピュータ読み取り可能な媒体から主要メモリに読み取られ得る。情報は、上記処理器で上記した方法を遂行するようにする。
【０３２８】
ここに説明された用語“コンピュータが読み取り可能な媒体”は、機械が特定方式で動作するようにデータを提供するのに参加する任意の媒体を意味する。コンピュータシステムを用いて実行される一実施形態において、多様なコンピュータが読み取り可能な媒体は、例えば情報を実行するための処理器に提供する場合に含まれる。このコンピュータが読み取り可能な媒体は、格納媒体である。格納媒体は、非揮発性媒体及び揮発性媒体を含む。非揮発性媒体は、例えばサーバ格納ユニットのような光学又は磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、動的メモリを含む。このようなすべての媒体は、媒体により搬送される情報が機械で読み取る物理メカニズムによって検出されるように実体的でなければならない。
【０３２９】
コンピュータが読み取り可能な媒体の共通形態は、例えば、フロッピー(登録商標)ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、又は他の磁気媒体、ＣＤ-ＲＯＭ、他の光学媒体、パンチカード、紙テープ、孔パターンを有する他の物理媒体、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及びＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ、他のメモリチップ、又はカートリッジを含む。
【０３３０】
他の実施形態によれば、同軸ケーブル、銅線、バスを備えるワイヤーを有する光ファイバを含む伝送媒体であり得る。また、伝送媒体は、無線電波及びインフラ赤色データ通信中に発生することと、同一の音響又は光電波の形態を有することができる。コンピュータが読み取り可能な媒体の例は、コンピュータが、例えばオンラインソフトウェア、ダウンロードリンク、設置リンク、及びオンラインリンクを読み取ることができるキャリア電波又は他の媒体を含み、これに限定されるものではない。
【０３３１】
以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態に関して説明したが、特許請求の範囲を外れない限り、様々な変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。したがって、本発明の範囲は、前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。
【符号の説明】
【０３３２】
２０  ８０２．２  ＬＬＣ
２２  ＭＡＣ
２４  ＰＨＹ１
２６  ＰＨＹ２
【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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【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】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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