(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの一次局と少なくとも１つの二次局とを有するシステムにおいて、
前記少なくとも１つの一次局は、
第１のプロトコルに従って前記少なくとも１つの二次局と通信する第１の通信手段と、
他のプロトコルに従って少なくとも１つの他の局と通信する第２の通信手段と、
前記少なくとも１つの二次局にブロードキャストすべきメッセージであって、前記他の局同士が前記他のプロトコルに従って互いに通信を行なう所定期間中、前記少なくとも１つの二次局を黙らせておくわざと誤った情報を有する前記メッセージを生成する制御手段と、を有し、
前記第１の通信手段が、前記メッセージを前記少なくとも１つの二次局にブロードキャストする、システム。
【請求項２】
前記メッセージは、データパケットであり、
前記メッセージは、前記誤った情報として、前記データパケットの実際の長さとは異なる長さを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記メッセージは、無競合期間の開始を示しているビーコンであり、
前記メッセージは、前記誤った情報として、前記無競合期間の実際の長さとは異なる長さを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記メッセージは、前記一次局が二次局へのデータ通信をスケジューリングしていることを示すＲＴＳメッセージであり、
前記メッセージは、前記誤った情報として、前記システムにおいて有効ではない二次局のアドレスを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記少なくとも１つの他の局に通信すべきデータの到着に応じて、前記メッセージを生成する、請求項１乃至４の何れか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記他のプロトコルは、無線アドホックネットワークのプロトコルである、請求項１乃至５の何れか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１のプロトコルは、無線ＬＡＮのプロトコルである、請求項１乃至６の何れか一項に記載のシステム。
【請求項８】
少なくとも１つの一次局と少なくとも１つの二次局とを有するネットワークにおいて通信するための方法であって、
前記少なくとも１つの一次局は、第１のプロトコルに従って前記少なくとも１つの二次局と通信可能であり、且つ、他のプロトコルに従って少なくとも１つの他の局と通信可能であり、
前記少なくとも１つの一次局は、
前記少なくとも１つの二次局にブロードキャストすべきメッセージであって、前記他の局同士が前記他のプロトコルに従って互いに通信を行なう所定期間中、前記少なくとも１つの二次局を黙らせておくわざと誤った情報を有する前記メッセージを生成し、
前記メッセージを前記少なくとも１つの二次局にブロードキャストする、
方法。
【請求項９】
少なくとも１つの一次局と少なくとも１つの二次局とを有するネットワークにおける前記少なくとも１つの一次局であって、
第１のプロトコルに従って前記少なくとも１つの二次局と通信する第１の通信手段と、
他のプロトコルに従って少なくとも１つの他の局と通信する第２の通信手段と、
前記少なくとも１つの二次局にブロードキャストすべきメッセージであって、前記他の局同士が前記他のプロトコルに従って互いに通信を行なう所定期間中、前記少なくとも１つの二次局を黙らせておくわざと誤った情報を有する前記メッセージを生成する制御手段と、を有し、
前記第１の通信手段が、前記メッセージを前記少なくとも１つの二次局にブロードキャストする、一次局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークおいて通信するための方法に関してであり、前記ネットワークは他のネットワークと共存している。本発明は、一次局及びそのような一次局を有するシステムにも関する。
【０００２】
本発明は、例えば同じ帯域幅を少なくとも部分的に若しくは少なくとも互いに干渉す帯域幅を共有する２つの無線ネットワークとして、２つのネットワークの共存に関する。実施例において、第１のネットワークは、Wifi又はＷＬＡＮネットワークであり、第２のネットワークはZigbee又はIEEE802.15.4ネットワークである。
【背景技術】
【０００３】
通信ネットワークにおいて、同じ媒体を共有する有線通信又は周波数帯域のような同じリソースを共有する無線通信のような隣接する通信によって干渉が生じることがある。例として、Zigbee装置は、１ｍＷ（０ｄＢｍ）の送信電力を用いて２．４ＧＨｚの周波数帯域で動作する低コスト／低電力の無線装置である。この周波数帯域は、Bluetooth、Wifi又はIEEE802.11の無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）のような他の技術により使用されている。何らかの他の干渉は、電子レンジのようなこの帯域における他の装置により生じることがある。ＷＬＡＮ装置は、ＷＬＡＮ装置の送信電力、通例１００ｍＷ又は２０ｄＢｍがZigbee装置の送信電力よりもかなり高いため、Zigbee装置の動作にとって最も深刻な問題を呈すると理解される。その上、ＷＬＡＮ装置は、いたるところで使用され、Zigbee装置の帯域幅よりも広い帯域幅で動作する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
結果として、ZigbeeネットワークはＷＬＡＮネットワークと共存してうまく動作しないことが観察されている。この共存の性能は、ＷＬＡＮのインタフェースとZigbee装置との間の距離に依存している。幾つかのZigbeeの応用（ビルのライティング、医療又は患者のモニタリング）は、少なくとも１つのＷＬＡＮネットワークをおそらくは含んでいそうな環境内において信頼できる通信を必要とするので、干渉の量を減少させ、このZigbeeネットワークを動作可能にする解決法が提案される必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、これら欠点を軽減させることである。
【０００６】
本発明の他の目的は、幾つかのネットワークが共存している場合でさえも、信頼できる通信を確保すること可能にする方法を提供することである。
【０００７】
本発明のさらに他の目的は、共存するネットワークにとってトランスペアレント(transparent)である干渉を減少させるロバスト方法を可能にする装置を提供することである。
【０００８】
この目的のために、本発明に従う通信システムが提案され、このシステムは、少なくとも１つの一次局及び少なくとも１つの二次局を有し、ここで一次局は、第１のプロトコルに従って前記二次局と通信するための通信手段を有し、前記通信手段は他のプロトコルに従って複数の他の局と通信するように決められ、並びに前記一次局は前記二次局に放送すべきメッセージを生成するための制御手段を有し、前記メッセージは、所定期間中、前記少なくとも１つの二次局を黙らせておくわざと誤った情報を有する。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、少なくとも１つの一次局及び少なくとも１つの二次局を有するネットワークにおいて通信するための方法を提案し、ここで一次局は、第１のプロトコルに従って前記二次局と通信し、前記一次局は他のプロトコルに従って複数の他の局と通信し、並びに前記方法は前記二次局に放送すべきメッセージを生成するステップを有し、前記メッセージは、所定期間中、前記少なくとも１つの二次局を黙らせておくわざと誤った情報を有する。
【００１０】
本発明のさらに他の態様によれば、少なくとも１つの二次局を有するネットワーク内において通信するための一次局が提案され、ここで一次局は、第１のプロトコルに従って前記二次局と通信するための通信手段を有し、前記通信手段は、他のプロトコルに従って複数の他の局と通信するように決められ、並びに前記一次局は前記二次局に放送すべきメッセージを生成するための制御手段を有し、前記メッセージは、所定期間中、前記少なくとも１つの二次局を黙らせておくわざと誤った情報を有する。
【００１１】
結果として、第２のプロトコルを用いて前記装置によりデータが送信される必要があるとき、干渉が減少する又はさらに無しにしてもよい。これは、共存するプロトコルの技術的仕様の何れも変更しないことを可能にして、このシステムは如何なる装置に対してもトランスペアレントである。
【００１２】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に説明される実施例から明らかであり、これら実施例を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】干渉しているネットワークにおける本発明の第１の実施例によるネットワークのブロック図。
【図２】前記第１の実施例に従って送られるメッセージを示す時間のフローチャート。
【図３】本発明の第２の実施例に従って送られるメッセージを示す時間のフローチャート。
【図４】本発明の第３の実施例に従って送られるメッセージを示す時間のフローチャート。
【図５】本発明の態様による方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、付随する図面を例として参照して詳細に説明される。
【００１５】
本発明は、第２のネットワークと共に延在し、同じリソースを少なくとも共有しているノードを有するネットワークに関する。
【００１６】
図１に説明される第１の実施例において、複数の無線ノード１０１を有する第１のネットワークは、複数の無線ノード１０２を有する第２のネットワークと同じリソースを共有している。この実施例において、第１のネットワークはＷＬＡＮのようなWifiネットワークであり、第２のネットワークはZigbeeのようなアドホック(ad hoc)ネットワークである。この場合、前記共有するリソースは、周波数帯域である。他の実施例において、前記共有するリソースは、時間スロット又は拡張コードとすることができる。
【００１７】
本開示の冒頭に述べたように、Zigbeeのノード１０２が他のノードと通信したいと望むとき、周囲のＷＬＡＮのノード１０１により発生する干渉が前記接続を困難に、そして時には不可能にさせる。
【００１８】
本発明の第１の実施例によれば、ゲートウェイ又は一次局１０３は、Zigbeeのノード及びＷＬＡＮのノードの両方と通信することが可能である、すなわち少なくとも両方のプロトコルを理解することができる。例えば、この一次局１０３は、他のＷＬＡＮのノード１０１との接続を持ち及びZigbeeのノード１０２と通信するコンピュータである。他の実施例は、患者を監視する応用のためであり、ZigBeeが患者の身体上にある医療監視センサをベッドのそばにあるモニターに接続する。このベッドのそばにあるモニターは、監視データを病院のＷＬＡＮネットワークを超えて遠隔にある中央サーバに中継するのにＷＬＡＮを用いてもよい。ライティング制御の応用において、拡張性(scalability)の問題を克服するために、マルチホップ(multi hop)のZigBeeネットワークがマルチホップのＷＬＡＮのインフラに接続され、ここの制御及び検出データは中央制御機に中継される。両方の事例に対し、ZigBee及びＷＬＡＮのインタフェースを共に持つセンサネットワークゲートウェイ装置が存在する。
【００１９】
本発明の第１の実施例によれば、一次局１０３はセンサゲートウェイである。本発明の実施例において、前記一次局は、各プロトコルで通信するための２つの異なる送信器を有する。送信器１０３１は、ＷＬＡＮのノード１０１と通信するのに使用され、第２の送信器１０３２は、Zigbeeのノード１０２と通信するのに使用される。
【００２０】
本発明の第１の実施例によれば、一次局１０３の有効範囲Ｒ内においてZigbeeのノード１０２が他のZigbeeのノードにデータを送ることを望むとき、この一次局１０３は、隣接するＷＬＡＮのノード１０１を黙らせるために誤りをわざと含むメッセージを送信する。
【００２１】
これは、Zigbeeのノードが互いに通信が可能である所定期間中に全てのＷＬＡＮの干渉を減少させる又は無くすことを可能にする。
【００２２】
図２に説明される第１の実施例によれば、一次局１０３は、現在このネットワークに存在していないアドレスにＲＴＳ(Ready to Send)メッセージを伝える。周辺のＷＬＡＮ局１０１は、このアドレスが有効なアドレスに一切対応していなくとも、他のＷＬＡＮ局へのデータ送信がスケジュールされたと信じていることを意味する。
【００２３】
結果として、周辺領域ＲにあるＷＬＡＮ局１０１は、ＣＴＳメッセージに応答しないだろう。しかしながら、このＲＴＳメッセージを受信するＷＬＡＮの局は、ＲＴＳメッセージのＮＡＶ領域に所定期間が終了するまでか、若しくは任意に、IEEE802.11規格の新規更新におけるＲＴＳタイムアウト値までのどちらか一方まで、黙っている。
【００２４】
この第１の実施例は、冗長又は余計なＷＬＡＮメッセージを本来の形式又は修正した形式で送るために、センサゲートウェイのＷＬＡＮインタフェースを利用するという考えに基づき、これらメッセージは、ＷＬＡＮの干渉する局が前記メッセージの所定期間中に送信するのを抑えることが可能である。IEEE802.11規格に従って、隠れているノードを削除するためのＲＴＳ及びＣＴＳメッセージが使用される。ＲＴＳ又はＣＴＳメッセージ内には、マイクロ秒の時間値であるＮＡＶ(Network Allocation Vector)と呼ばれる値がある。局は、ＲＴＳ又はＣＴＳメッセージがこのＲＴＳ又はＣＴＳメッセージにより示される値に従って、そのＮＡＶ値を更新すべきであると傍受(overhear)する。局は次いで、そのＮＡＶ値が零に達する前の如何なる送信も控える。IEEE802.11g規格において、下位互換とする（すなわちIEEE802.11及びIEEE802.11b装置に互換する）ために、IEEE802.11g装置は、遺産的なIEEE802.11及びIEEE802.11b装置では理解できないIEEE802.11g形式でＤＡＴＡパケットを送信する前に、周囲のIEEE802.11及びIEEE802.11b装置を黙らせるために、自分自身のアドレスと一緒にＣＴＳメッセージを送る。しかしながら、IEEE802.11g装置により送られるＣＴＳメッセージは、遺産的な装置で理解することができる遺産的な形式である。ＣＴＳメッセージに含まれるＮＡＶ値は、遺産的な装置の起こり得る通信を防ぐのに使用される。
【００２５】
図２から分かるように、余計なＲＴＳ又はＣＴＳメッセージ２００は、第１の実施例による如何なる送信からＷＬＡＮの干渉ノード１０１を黙らせるのに使用される方法がさらに示されている。傍受するＷＬＡＮの干渉局は、ＲＴＳメッセージに示されることに従ってそのＮＡＶ値を更新しなければならず、示されるＮＡＶ時間中、媒体にアクセスしようとはしない。ZigBeeのノード１０２は、送られたＲＴＳメッセージを傍受できない。結果として、ZigBee装置は、ＲＴＳメッセージによりクリアになった遊休媒体(idle medium)にアクセスを試み、それに応じてそれらのパケットを送信する。前記ＮＡＶ値が十分に大きくなった場合、複数のZigBee送信はたった１つのＲＴＳメッセージによって収容されることができる。確かに、最大の有効ＮＡＶ値は、３２．７６７ｍｓである。比較として、最大の許容ペイロードを持つZigbeeパケットは、空気中で４．２５６ｍｓを占める。故に、ＲＴＳメッセージにより作られる遊休時間は、複数のZigBeeパケットが干渉に対する如何なる心配もせずに交換されることを潜在的に可能にすることができる。
【００２６】
図３に説明される第２の実施例において、一次局１０３は、偽のデータパケット３００を送信する。実際に、例えば有効長よりも長いデータ長を示すヘッダを持つデータを送ることが提案される。故に、このヘッダを傍受する周囲のＷＬＡＮの局１０１は、このデータパケットのヘッダに示される長さの間、通信しない。
【００２７】
図３に示されるこの事例において、前記センサゲートウェイが送信するＤＡＴＡメッセージは、このＤＡＴＡメッセージの偽の長さを含んでいる。この送信したＤＡＴＡメッセージは期間が短く、それ故に、ZigBee送信用のスペースを取っている。
【００２８】
図４に説明される第３の実施例において、一次局により送られるメッセージは、無競争通信時間(contention free period)の開始を示すビーコン４００であり、誤った情報は、この無競争通信時間の長さを含んでいる。IEEE802.11仕様において、前記ビーコンの命令を傍受する全てのＷＬＡＮの局は、無競争通信を可能にするために、所定期間中、黙らせなければならない。この第４の実施例において、センサゲートウェイは実際にＣＦＰ送信を開始せず、単にZigBeeが通信する媒体を黙らせる。
【００２９】
図５に説明されるように、本発明の実施例による方法は、メッセージを送信するために、ZigBeeのノード１０２から何らかの必要性を検出することにより始まる（Ｓ５０１及びＳ５０２）。次いで、一次局は、ステップ５０３において、ダウンリンクのトラフィックが存在するときのみ、ＲＴＳ又はＣＴＳのような、わざと誤りを含むメッセージを送る。ここで、ＲＴＳ又はＣＴＳメッセージは、センサゲートウェイが前記媒体を黙らせるために送った、上述した様々な実施例に論じられた全プロトコルメッセージを含むように広く用いられる。例えば、一次局がパケットを受信する、又はそのZigBeeインタフェース１０３２からダウンリンク通信される必要があるパケットを自分自身で生成するとき、一次局はそのＷＬＡＮインタフェースから最初に通信すべきＲＴＳ／ＣＴＳメッセージを生成する（Ｓ５０４）。このＲＴＳ／ＣＴＳメッセージが上手く通信されるとき、前記ダウンリンクパケットは、ステップＳ５０５で通信すべきZigBeeインタフェース１０３２に送られる。このようにして、このダウンリンクのZigBeeパケットは、先行するＲＴＳ／ＣＴＳメッセージが全ての周囲の干渉する局を送信から不能にするので、干渉を受けない。
【００３０】
この方法の他の変形例は、一次局が過去のアップリンク通信の履歴から学び、アップリング通信のパターン、例えばアップリンク通信の平均周波数及び期間を予測することができる。これを行うことにより、一次局はZigBee通信のためにどのくらいの時間をとっておく必要があるか及びどの事例であるかを学ぶことができる。代わりに、前記一次局は、アップリンク通信の通信パターンを用いて明確に指示されることができる。指示される又は予測される通信パターンに基づいて、一次局１０３は、ＷＬＡＮの干渉する局が予想されるアップリンクのZigBee通信に対し黙っているように、ＲＴＳ／ＣＴＳメッセージの通信を決めようとすることができる。
【００３１】
本発明のさらに他の変形例は、一次局へのアップリンクのメッセージを求めるダウンリンクメッセージが送られた後、ＲＴＳ／ＣＴＳメッセージが送られることである。ある例は、一次局１０３から全ての関連するZigBeeのノード１０１に送られるダウンリンクの放送メッセージである。このダウンリンクのメッセージは、あるステータス情報を送り戻すよう各ノードに求める。例えばダウンリンクの放送メッセージの後、アップリングメッセージが一定の期間中に受信されると、センサゲートウェイにより予想される。このセンサゲートウェイは、アップリンクのZigBeeトラフィックの無干渉通信を容易にするために、前記予想期間中に無線媒体をクリアにするためのＲＴＳ／ＣＴＳメッセージを送信することができる。
【００３２】
本発明及び本発明の様々な実施例は、通信プロトコルが共存している及び干渉しているネットワーク通信システムにおいて実施されてもよい。
【００３３】
本明細書及び特許請求の範囲において、その要素が複数あることを述べていないことが、その要素が複数あることを排除するものではない。さらに、有するという用語が挙げられた要素又はステップ以外の他の要素又はステップの存在を排除するものではない。
【００３４】
請求項において括弧内に参照符号を含むことが理解を助けることを意図し、制限することを意図したものではない。
【００３５】
本開示を読むことにより、他の変形例が当業者に明らかとなるだろう。このような変形例は、無線通信の分野及び送信電力制御の分野において既に知られ、ここに既に述べた特徴の代わりに又は加えて使用される他の特徴を含んでもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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