(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信ネットワークに対応する通信デバイスを動作させる方法であって、
前記通信ネットワークの外部のデバイスからの外部タイミング基準信号に同期するステップと、
マスタタイミング制御デバイスとして動作するステップであって、マスタタイミング制御デバイスとして動作するステップが、ネットワークタイミング基準信号を送信するステップを含み、個々の連続した送信ネットワークタイミング基準信号が、前記通信デバイスによって送信された以前のネットワークタイミング基準信号からの時間経過を示すタイムスタンプを伝達し、前記示される時間経過が、実際の時間経過より意図的に大きくしている、ステップと
を含む、方法。
【請求項２】
ネットワークタイミング基準信号を送信する前に、ネットワークタイミング基準信号を検出するためのモニタリングを行うステップと、
ネットワークタイミング基準信号が検出された場合に、前記通信ネットワークが前記外部タイミング基準信号と同期しているかどうかを判定するステップとをさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記ネットワークが前記外部タイミング基準信号と同期していないと判定されたときに、前記通信ネットワークのタイミングを前記外部タイミング基準信号と同期させるように前記ネットワークタイミングを調整するのに必要なネットワークタイミング基準スロット時間オフセットを決定するステップをさらに含む、請求項2に記載の方法。
【請求項４】
ビーコンスロットタイミングを前記外部タイミング基準信号と同期させるためのビーコンスロットタイミングの調整量を示すビーコンスロット開始時間調整信号を送信するステップをさらに含む、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
マスタタイミング制御デバイスとして動作するステップが、
前記外部タイミング基準信号とのネットワークタイミング同期が完了するまで、時間とともに変化する速度でネットワークタイミング基準信号を送信するステップを含む、請求項3に記載の方法。
【請求項６】
前記外部タイミング信号とのネットワークタイミング同期が完了する前に送信された個々の連続した送信ネットワークタイミング基準信号が、実際の時間経過より意図的に大きくしている時間経過を示すタイムスタンプを伝達する、請求項5に記載の方法。
【請求項７】
前記外部タイミング基準信号とのネットワークタイミング同期が完了する前に送信される連続した送信ネットワークタイミング基準信号が示す前記時間経過が、前記外部タイミング基準信号とのネットワークタイミング同期が完了した後に送信されるネットワークタイミング信号に対応する長さより大きい長さ分だけ、実際の時間経過より大きい、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
前記示される時間経過が、前記通信ネットワークにおいてデバイスクロックスピードの許容変化範囲内で動作する物理クロックが示すことができる時間経過より大きい、請求項1に記載の方法。
【請求項９】
前記外部タイミング基準信号ソースとの同期の喪失を検出するステップと、
前記外部タイミング基準信号ソースとの同期の喪失を検出したのに応答してマスタタイミング制御デバイスとして動作することを止めるステップとをさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項１０】
通信ネットワークに対応する通信デバイスであって、
前記通信ネットワークの外部のデバイスからの外部タイミング基準信号に同期するための手段と、
ネットワークタイミング基準信号を送信するための手段を含むマスタタイミング制御デバイスとして動作するための手段であって、個々の連続した送信ネットワークタイミング基準信号が、前記通信デバイスによって送信された以前のネットワークタイミング基準信号からの時間経過を示すタイムスタンプを伝達し、前記示される時間経過が、実際の時間経過より意図的に大きくしている、手段と
を含む、通信デバイス。
【請求項１１】
ネットワークタイミング基準信号を送信する前に、ネットワークタイミング基準信号を検出するためのモニタリングを行うための手段と、
ネットワークタイミング基準信号が検出された場合に、前記通信ネットワークが前記外部タイミング基準信号と同期しているかどうかを判定するための手段とをさらに含む、請求項10に記載の通信デバイス。
【請求項１２】
前記ネットワークが前記外部タイミング基準信号と同期していないと判定されたときに、前記通信ネットワークのタイミングを前記外部タイミング基準信号と同期させるように前記ネットワークタイミングを調整するのに必要なネットワークタイミング基準スロット時間オフセットを決定するための手段をさらに含む、請求項11に記載の通信デバイス。
【請求項１３】
ビーコンスロットタイミングを前記外部タイミング基準信号と同期させるためのビーコンスロットタイミングの調整量を示すビーコンスロット開始時間調整信号を送信するための手段をさらに含む、請求項12に記載の通信デバイス。
【請求項１４】
マスタタイミング制御デバイスとして動作するための前記手段が、前記外部タイミング基準信号とのネットワークタイミング同期が完了するまで、時間とともに変化する速度でネットワークタイミング基準信号を送信するための手段を含む、請求項12に記載の通信デバイス。
【請求項１５】
通信ネットワークに対応する通信デバイスで使用されるコンピュータプログラムであって、
少なくとも1つのコンピュータを、前記通信ネットワークの外部のデバイスからの外部タイミング基準信号に同期させるためのコードと、
前記少なくとも1つのプロセッサを、マスタタイミング制御デバイスとして動作させるためのコードであって、前記少なくとも1つのプロセッサをマスタタイミング制御デバイスとして動作させるための前記コードが、前記少なくとも1つのプロセッサにネットワークタイミング基準信号を送信させるためのコードを含み、個々の連続した送信ネットワークタイミング基準信号が、前記通信デバイスによって送信された以前のネットワークタイミング基準信号からの時間経過を示すタイムスタンプを伝達し、前記示される時間経過が、実際の時間経過より意図的に大きくしている、コードと
を含む、コンピュータプログラム。
【請求項１６】
通信ネットワークに対応する通信デバイスであって、
少なくとも1つのプロセッサであって、
前記通信ネットワークの外部のデバイスからの外部タイミング基準信号に同期し、
マスタタイミング制御デバイスとして動作するように構成され、マスタタイミング制御デバイスとして動作することが、ネットワークタイミング基準信号を送信することを含み、個々の連続した送信ネットワークタイミング基準信号が、前記通信デバイスによって送信された以前のネットワークタイミング基準信号からの時間経過を示すタイムスタンプを伝達し、前記示される時間経過が、実際の時間経過より意図的に大きくしている、
プロセッサと、
前記少なくとも1つのプロセッサに結合されたメモリと
を備える、通信デバイス。
【請求項１７】
前記少なくとも1つのプロセッサが、
ネットワークタイミング基準信号を送信する前に、ネットワークタイミング基準信号を検出するためのモニタリングを行い、
ネットワークタイミング基準信号が検出された場合に、前記通信ネットワークが前記外部タイミング基準信号と同期しているかどうかを判定するようにさらに構成される、請求項16に記載の通信デバイス。
【請求項１８】
前記少なくとも1つのプロセッサが、
前記ネットワークが前記外部タイミング基準信号と同期していないと判定されたときに、前記通信ネットワークのタイミングを前記外部タイミング基準信号と同期させるように前記ネットワークタイミングを調整するのに必要なネットワークタイミング基準スロット時間オフセットを決定するようにさらに構成される、請求項17に記載の通信デバイス。
【請求項１９】
前記少なくとも1つのプロセッサが、
ビーコンスロットタイミングを前記外部タイミング基準信号と同期させるためのビーコンスロットタイミングの調整量を示すビーコンスロット開始時間調整信号を送信するようにさらに構成される、請求項18に記載の通信デバイス。
【請求項２０】
前記少なくとも1つのプロセッサが、マスタタイミング制御デバイスとして動作するように構成されることの一環として、前記外部タイミング基準信号とのネットワークタイミング同期が完了するまで、時間とともに変化する速度でネットワークタイミング基準信号を送信するように構成される、請求項18に記載の通信デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
様々な実施形態は、ワイヤレス通信に関し、より詳細には、ワイヤレス通信ネットワークにおけるデバイス間の同期に関する。
【背景技術】
【０００２】
WiFiチップは、使用中に大量の電流を引き込む傾向がある。この大きな電流ドレインにより、しばしば、ある種のWiFiアプリケーションをセルラデバイスで動作させることが不可能になる。いくつかの省電力機能が提案されているが、それらは、セルラデバイスがパッシブモードであるときにも待機時間に有意な影響を及ぼすことなくそのデバイス上で特定のWiFiアプリケーションを動作させるのに十分な効率は有していないようである。このようなアプリケーションの例をいくつか挙げると、ピア発見、経路指定情報交換、およびトラフィックモニタリングなどがある。
【０００３】
GPS信号など、信頼性の高い外部タイミングソースとの同期をとることでWiFiデバイス間のタイミング同期を容易にすることができるが、位置的な理由で、かつ/またはそのような信号を受信できる受信器を備えていないという理由で、全てのWiFiデバイスが外部タイミング信号を受信できるわけではないこともある。したがって、WiFiシステムでは、外部の非WiFiタイミング信号ソースから信号を受信することができるデバイスが1つまたは複数ある場合でも、WiFiプロトコルで使用されるビーコン信号通信をデバイス間で引き続き使用して、デバイス同期を維持することが重要である。
【０００４】
WiFiにおける個々のデバイスは、内部タイミングクロックに依拠して進行中のタイミング同期を維持して、例えばビーコン信号の受信に基づいてタイミング調整が行われた時点など同期動作が発生した時点からの時間経過を決定する。
【０００５】
GPS信号など信頼性の高い外部タイミング信号に基づいて自身のタイミングを維持および更新することができることなどから高い程度のタイミング信頼性を有するデバイスがWiFiネットワークのマスタデバイスとして動作し、そのWiFiネットワーク中の全てのデバイスのタイミングを制御することが望ましい。しかし、タイミング同期に関するマスタ/クライアントの関係を確立するに際して大量の信号通信のオーバヘッドを生じることは、通信容量のできるだけ多くを例えばトラフィックデータの通信など他の機能のために使用できるようにするために、可能な限り避けるべきであることを理解されたい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記に鑑みて、WiFiネットワークなどの通信ネットワークにおけるデバイス間のタイミング同期に関する、新たな、かつ/または改良された方法が必要とされていることを理解されたい。信頼性の高いタイミング同期を備えたデバイスが、マスタタイミング制御デバイスとして、ただしそれがネットワーク中でマスタタイミング制御デバイスとして作用していることを明示的に信号通信するデバイスに関するオーバヘッドをほとんど、または全く生じずに、作用するのが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
例えばアドホックピアツーピアワイヤレス通信ネットワークなどのネットワークに参加しようとする通信デバイスは、例えばGPS信号などの外部タイミング基準信号を受信し、その外部基準信号に自身を同期させる。通信デバイスは、通信ネットワーク中の1つまたは複数のその他のデバイスからの、例えばビーコン信号などのタイミング基準信号を検出する。通信デバイスは、そのネットワークがすでに外部基準と同期しているか否かを判定する。そのネットワークがすでに外部基準と同期している場合には、通信デバイスは、そのネットワークに加入し、すぐにそのネットワークに参加する。しかし、そのネットワークが外部タイミング基準信号と同期していないと判定した場合には、通信デバイスは、マスタタイミング制御デバイスとして動作してもよく、またときには実際にマスタタイミング制御デバイスとして動作する。様々な実施形態において、マスタタイミング制御デバイスとして動作するときには、通信デバイスは、実際の時間経過より大きな時間経過を示すタイムスタンプを、例えばビーコン信号に含めるなどして伝達する。マスタタイミング制御デバイスとして動作するときには、通信デバイスは、外部基準と同期していないそのネットワークで使用されている速度より高い速度でネットワークタイミング基準信号を送信して、ネットワークタイミングの制御権を掌握し、マスタタイミング制御デバイスとなる。通信デバイスは、ネットワークタイミングを外部タイミング基準と同期させるようにネットワークタイミングを駆動する。いくつかの実施形態では、通信デバイスは、ネットワークタイミングを外部タイミング基準と同期させると、ネットワークタイミングを外部基準ソースとの同期状態にするために使用した速度より低い所定の速度でネットワークタイミング基準信号を送信する。
【０００８】
いくつかの実施形態による、通信ネットワークに対応する通信デバイスを動作させる例示的な方法は、前記通信ネットワークの外部のデバイスからの外部タイミング基準信号に同期するステップと、マスタタイミング制御デバイスとして動作するステップとを含む。このような実施形態のいくつかでは、マスタタイミング制御デバイスとして動作するステップは、ネットワークタイミング基準信号を送信するステップを含み、個々の連続した送信ネットワークタイミング基準信号は、前記通信デバイスによって送信された以前のネットワークタイミング基準信号からの時間経過を示すタイムスタンプを伝達し、前記示される時間経過は、実際の時間経過より意図的に大きくしている。
【０００９】
いくつかの実施形態による、通信ネットワークに対応する例示的な通信デバイスは、前記通信ネットワークの外部のデバイスからの外部タイミング基準信号に同期し、マスタタイミング制御デバイスとして動作するように構成された少なくとも1つのプロセッサを備え、マスタタイミング制御デバイスとして動作するステップは、ネットワークタイミング基準信号を送信するステップを含み、個々の連続した送信ネットワークタイミング基準信号は、前記通信デバイスによって送信された以前のネットワークタイミング基準信号からの時間経過を示すタイムスタンプを伝達し、前記示される時間経過は、実際の時間経過より意図的に大きくしている。この例示的な通信デバイスは、前記少なくとも1つのプロセッサに結合されたメモリをさらに備える。
【００１０】
以上の概要では、様々な実施形態について述べたが、必ずしも全ての実施形態が同じ特徴を備えるわけではなく、上述の特徴のうちの一部は必ずしも必要というわけではなく、いくつかの実施形態で望ましい可能性があるものであるということを理解されたい。様々な実施形態の多数の追加の特徴、実施形態および利点について、以下の詳細な説明で述べる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】例示的な実施形態による例示的なシステムを示す図である。
【図２】図2Aと図2Bの組合せを示す図である。
【図２Ａ】様々な例示的な実施形態による通信デバイスを動作させる例示的な方法の流れ図の第1の部分を示す図である。
【図２Ｂ】様々な例示的な実施形態による通信デバイスを動作させる例示的な方法の流れ図の第2の部分を示す図である。
【図３】例示的な実施形態による例示的な通信デバイスを示す図である。
【図４】図4Aと図4Bの組合せを示す図である。
【図４Ａ】図3に示す例示的なワイヤレス通信デバイスで使用することができ、またいくつかの実施形態では実際に使用されるモジュールアセンブリの第1の部分を示す図である。
【図４Ｂ】図3に示す例示的なワイヤレス通信デバイスで使用することができ、またいくつかの実施形態では実際に使用されるモジュールアセンブリの第2の部分を示す図である。
【図５】ワイヤレス通信デバイスがマスタタイミング制御デバイスとして動作し、アドホックネットワーク中のピアツーピアワイヤレス通信デバイスが、マスタタイミング制御デバイスを介して例えばGPS 1秒信号などの外部タイミング基準信号と同期することによって、所定の時間間隔でのピア発見信号の交換を容易にし、スリープ間隔および電力の節約を容易にする例を示す図である。
【図６】例示的な実施形態による、外部タイミング基準ソースと同期する例示的なワイヤレス通信デバイスを示す図である。
【図７】例示的な実施形態による、ネットワークタイミング信号を検出し、ネットワークが外部タイミング基準ソースと同期していないと判定する例示的なワイヤレス通信デバイスを示す図である。
【図８】例示的な実施形態による、マスタタイミング制御デバイスとして機能する例示的なワイヤレス通信デバイスを示す図であり、そのワイヤレス通信デバイスがネットワークタイミングを外部タイミング基準と同期させている図である。
【図９】例示的な実施形態による、ネットワークタイミングが外部タイミング基準と同期した後に引き続きマスタタイミング制御デバイスとして機能し続ける例示的なワイヤレス通信デバイスを示す図である。
【図１０】例示的な実施形態による、外部タイミング基準との同期の喪失を検出したのに応答して、例示的なワイヤレス通信デバイスがマスタタイミング制御デバイスとして動作することを止めることを示す図である。
【図１１】例示的な実施形態による、マスタタイミング制御デバイスを用いない例示的なビーコン周期のタイミングを示す図である。
【図１２】例示的な実施形態による、ネットワークタイミングをGPSタイミングと同期する方向に駆動する間の例示的なマスタタイミング制御デバイスのビーコン周期のタイミングを示す図である。
【図１３】例示的な実施形態による、GPSタイミングとのネットワークタイミングの同期を行った後の例示的なマスタタイミング制御デバイスのビーコン周期のタイミングを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図1は、様々な例示的な実施形態による例示的なシステム100を示す図である。例示的なシステム100は、例えばアドホックピアツーピアネットワーク102などの通信ネットワーク102と、複数のGPS衛星(GPS衛星1 116、…、GPS衛星N 118)と、地上設置GPSリピータ120と、CDMA2000基地局122と、eLoran送信局124と、LORAN-C送信局126と、WWVB送信局128とを含む。これらの各デバイス(衛星1 116、GPS衛星N 118、地上設置GPSリピータ120、CDMA2000基地局122、eLoran送信局124、LORAN-C送信局126、WWVB送信局128)は、それぞれタイミング基準信号(130、132、134、136、138、140、142)を送信する。例示的なシステム100には、例えばワイヤレス通信デバイスがシステム100内で移動して、互いに離れていることもある異なる位置に複数のローカルネットワークを形成するときなど、アドホックピアツーピアネットワークなどのネットワーク102などの複数の通信ネットワークが存在してもよく、またときには実際に存在する。
【００１３】
例示的な通信ネットワーク102は、通信ネットワーク外部のデバイスから送信される外部タイミング基準信号を基準とするタイミング同期を実行する機能を有する複数のワイヤレス通信デバイス(ワイヤレス通信デバイス1 104、ワイヤレス通信デバイス2 106、…、ワイヤレス通信デバイスN 108)を含む。いくつかの実施形態では、それぞれのデバイス(104、106、…、108)が、異なるタイプの外部タイミング同期ソースを基準としてタイミング同期を実行することができることもある。例えば、デバイス1 104が、信号(130、132、134、136、138、140、142)のうちのいずれか1つを用いてタイミング同期を実行することができ、デバイス2 106が、信号(130、132、134、136)のうちのいずれか1つを用いてタイミング同期を実行することができ、デバイスN 108が、信号(130、132、134、142)のうちのいずれか1つを用いてタイミング同期を実行することができる、ということもある。例えばワイヤレス通信デバイス1 104など、ネットワーク外部の外部ソースを基準としてタイミング同期を行う機能を備えたデバイスは、ネットワーク102でマスタタイミング制御デバイスとして作用してもよく、またときには実際にマスタタイミング制御デバイスとして作用する。システム100内の様々な位置で、上記の異なるタイプの外部タイミング信号のうちの1つもしくは複数または全てが利用可能であることもあるし、あるいはそれらが1つも利用可能でないこともある。いくつかの実施形態では、複数のタイプのソースが利用可能であり、これら複数の利用可能なソースを使用する機能があるときには、マスタタイミング制御を得るためにどのタイプのソースを使用すべきかに関して、外部タイミングソースに所定の優先順位がある。例えば、一実施形態では、高い方から順に、GPS信号、WWVB信号、CDMA2000信号、Loran-C信号、eLoran信号という優先順位となる。
【００１４】
通信ネットワーク102は、通信ネットワーク外部のデバイスから送信された外部タイミング基準信号を基準とするタイミング同期を実行する機能を備えない複数のワイヤレス通信デバイス(ワイヤレス通信デバイス1' 110、ワイヤレス通信デバイス2' 112、…、ワイヤレス通信デバイスN' 114)も含む。
【００１５】
図2Aおよび図2Bの組合せからなる図2は、例示的な実施形態による、例えばワイヤレス通信デバイスが参加している通信ネットワークなどの通信ネットワークに対応する通信デバイスを動作させる例示的な方法の流れ図200を示す図である。流れ図200の方法を実施する例示的な通信デバイスは、例えば、図1の外部ソース同期機能を備えるワイヤレス通信デバイス(104、106、…、108)のうちの1つである。動作は、ステップ202で開始され、このステップで、通信デバイスが給電され、初期化される。動作は、ステップ202からステップ204に進む。ステップ204で、通信デバイスは、通信ネットワーク外部のデバイスからの外部タイミング基準信号に同期する。例えば、いくつかの実施形態では、外部タイミング基準信号は、GPS衛星からのGPS信号である。いくつかの実施形態で使用される外部タイミング基準信号のその他の例示的な種類としては、例えば、WWVB信号、CDMA2000信号、Loran-C信号、eLoran信号などがある。動作は、ステップ204からステップ206に進む。
【００１６】
ステップ206で、通信デバイスは、ネットワークタイミング基準信号を検出するためのモニタリングを行う。ステップ206は、通信デバイスがネットワークタイミング基準信号を検出するステップ208を含んでいてもよく、またときには実際にステップ208を含む。動作は、ステップ206からステップ210に進む。ステップ210で、通信デバイスは、ネットワークタイミング基準信号が検出されたか否かを判定し、ステップ206のモニタリングでネットワークタイミング基準信号が検出されたかどうかに応じて動作を制御する。
【００１７】
ネットワークタイミング基準信号が検出されている場合には、動作は、ステップ210からステップ212に進む。検出されていない場合には、動作は、ステップ210から連結ノードA 220に進む。ステップ212に戻って、ステップ212で、通信デバイスは、通信ネットワークが前記外部タイミング基準信号に同期しているかどうかを判定する。動作は、ステップ212からステップ214に進む。
【００１８】
ステップ214で、ネットワークが前記外部タイミング基準信号にすでに同期している場合には、動作は、ステップ214から連結ノードA 220に進む。まだ同期していない場合には、動作は、ステップ214からステップ216に進む。ステップ216で、通信デバイスは、通信ネットワークを外部タイミング基準信号に同期させるように前記ネットワークタイミングを調整するのに必要なネットワークタイミング基準スロット時間オフセットを決定する。いくつかの実施形態では、動作は、ステップ216からステップ218に進む。他のいくつかの実施形態では、動作は、ステップ216から連結ノードA 220に進む。ステップ218に戻って、ステップ218で、通信デバイスは、ビーコンスロットタイミングを前記外部タイミング基準信号に同期させるためのビーコンスロットタイミングに対する調整量を示す、ビーコンスロット開始時間調整信号を送信する。動作は、ステップ218から連結ノードA 220に進む。動作は、連結ノードA 220からステップ220に進む。
【００１９】
ステップ222で、通信デバイスは、マスタタイミング制御デバイスとして動作する。ステップ222は、通信デバイスが、例えばビーコン信号などのネットワークタイミング基準信号を送信するステップ224を含む。ここで、個々の送信ネットワークタイミング基準信号は、通信デバイスによって送信された、以前のネットワークタイミング基準信号からの時間経過を示すタイムスタンプを伝達するものであり、示される時間経過は、実際の時間経過より意図的に大きくしている。いくつかの実施形態では、示される時間経過は、前記ネットワークにおいてデバイスクロックスピードの許容変化で動作する物理的クロックが示すことができる時間経過より大きい。例えば、WiFiでは、最大許容変化について仕様を定めており、その場合、マスタタイミング基準信号として動作している通信デバイスから送信される連続的なタイミング基準信号が示す人為的に操作した秒数(artificial second)で、仕様で定められた最大許容変化より速くすることが望ましい。例えば、人為的に操作した秒数は、GPSタイミングと同期する方向にネットワークタイミングを駆動する間に実際の時間経過より速いクロックを示す方向に50百万分率(ppm)だけずれるように設定される。この場合、人為的に操作した秒数は、ネットワークタイミングがGPSと同期した後では、実際の時間経過より速いクロックを示す方向に25百万分率(ppm)だけずれるように設定される。
【００２０】
ステップ224は、ステップ225およびステップ226の一方または両方を含んでもよく、また実際にいくつかの実施形態では、これらのステップの一方または両方を含む。ステップ225で、通信デバイスは、前記外部タイミング信号とのネットワークタイミング同期を実施する前には第1の速度で、また前記外部タイミング信号とのネットワークタイミング同期を実施した後には第2の速度で、ネットワークタイミング基準信号を送信する。ここで、前記第1の速度は前記第2の速度より大きい。1つの例では、第1の速度は1Hz+50ppm、第2の速度は1Hz+25ppmである。ステップ226で、通信デバイスは、前記外部タイミング基準信号とのネットワークタイミング同期が完了するまで、時間とともに変化する速度でネットワークタイミング基準信号を送信する。いくつかの実施形態では、ステップ226で、前記外部タイミング信号とのネットワークタイミング同期が完了する前に送信される個々の連続する送信ネットワークタイミング基準信号は、実際の時間経過より意図的に大きくした時間経過を示すタイムスタンプを伝達する。このような実施形態のいくつかでは、ネットワークタイミング同期が完了する前に連続的な送信ネットワークタイミング基準信号が示す時間経過は、前記外部タイミング基準信号とのネットワークタイミング同期が完了した後に送信されるネットワークタイミング基準信号に対応する長さより大きい長さ分だけ、実際の時間経過より大きい。例えば、このような実施形態の1つでは、通信デバイスは、最初はまず、タイミング期間を、25マイクロ秒を超えるオフセットで発生するものとして扱うところから、例えば初期オフセットを50マイクロ秒とし、その後外部タイミング基準信号とのタイミング同期が完了すると徐々に25マイクロ秒まで変化していくものとして扱うところから始める。いくつかの実施形態では、通信デバイスは、ネットワークタイミングと外部タイミングとの間のタイミング同期が完了する前は例えば50マイクロ秒などのオフセットを有する第1のタイミング期間を主に使用するが、例えばより正確にネットワークタイミングを外部基準信号と合わせるために、ネットワークタイミングを外部基準タイミングに寄せていくわずかな時間の間は、タイミング期間を変化させてもよく、またはときには実際に変化させる。動作は、ステップ222からステップ228に進む。
【００２１】
ステップ228で、通信デバイスは、前記外部タイミング基準信号との同期の喪失を検出するためのモニタリングを行う。ステップ228は、通信デバイスが前記外部タイミング基準信号との同期の喪失を検出するステップ230を含んでもよく、またときには実際にステップ230を含む。動作は、ステップ228からステップ232に進む。
【００２２】
ステップ232で、ステップ228のモニタリングで同期の喪失が検出されなかった場合には、動作は、ステップ228からステップ222に進む。検出された場合には、動作は、ステップ228からステップ234に進む。ステップ234で、通信デバイスは、前記外部タイミング基準信号との同期の喪失が検出されたのに応答して、マスタタイミング制御デバイスとして動作することを止める。ステップ234は、ステップ236を含む。ステップ236で、通信デバイスは、連続したタイムスタンプにおいて、マスタタイミング制御デバイスとして動作している間に示されたものより実際の時間経過に近い時間経過を示す。動作は、連結ノードB 238を経由してステップ234からステップ204に進む。
【００２３】
図3は、例示的な実施形態による通信ネットワークに対応する例示的な通信デバイス300を示す図である。例示的な通信デバイス300は、例えば、図1のシステム100の外部ソース同期機能を有するワイヤレス通信デバイス(104、106、…、108)のうちの1つである。例示的な通信デバイス300は、図2の流れ図200による方法を実施してもよく、またはときには実際に実行する。
【００２４】
通信デバイス300は、バス309を介して互いに結合されたプロセッサ302とメモリ304とを含み、このバス309を介して、様々な要素(302、304)は、データおよび情報を交換することができる。通信デバイス300は、図示のようにプロセッサ302に結合することができる入力モジュール306と出力モジュール308とをさらに含む。ただし、いくつかの実施形態では、入力モジュール306および出力モジュール308は、プロセッサ302の内部に位置する。入力モジュール306は、入力信号を受信することができる。入力モジュール306は、ワイヤレス受信機、および/または入力を受信するための有線式もしくは光学式の入力インタフェースを含むことができ、またいくつかの実施形態では実際に含む。出力モジュール308は、ワイヤレス送信機、および/または出力を送信するための有線式もしくは光学式の出力インタフェースを含むことができ、またはいくつかの実施形態では実際に含む。いくつかの実施形態では、メモリ304は、ルーチン311およびデータ/情報313を含む。
【００２５】
通信デバイス300は、複数の外部タイミング基準ソースモジュール(例えばGPSモジュールなどの外部タイミング基準ソース信号モジュール1 314、…、例えばWWVBモジュールなどの外部タイミングソース信号モジュールN 316)を含む。例えば各モジュール(314、…、316)などの各外部タイミング基準ソースモジュールは、例えばアドホックピアツーピア通信ネットワークの外部など、通信ネットワークの外部の特定のタイプの外部タイミング基準ソースを基準とするタイミング同期の受信、処理および/または実行に使用される。
【００２６】
いくつかの実施形態では、プロセッサ302は、前記通信ネットワークの外部のデバイスからの外部タイミング基準信号に同期し、マスタタイミング制御デバイスとして動作するように構成される。ここで、マスタタイミング制御デバイスとして動作するということは、ネットワークタイミング基準信号を送信することを含む。個々の連続した送信ネットワークタイミング基準信号は、通信デバイスによって送信された以前のネットワークタイミング基準信号からの時間経過を示すタイムスタンプを伝達するものであり、示される時間経過は、実際の時間経過より意図的に大きくしている。様々な実施形態では、示される時間経過は、前記通信ネットワークにおいてデバイスクロックスピードの許容変化範囲内で動作する物理的クロックが示すことができる時間経過より大きい。
【００２７】
様々な実施形態では、プロセッサ302は、ネットワークタイミング基準信号を送信する前にネットワークタイミング基準信号を検出するためのモニタリングを行い、ネットワークタイミング基準信号が検出された場合には、前記通信ネットワークが前記外部タイミング基準信号と同期しているかどうかを判定するようにさらに構成される。
【００２８】
いくつかの実施形態では、プロセッサ302は、前記ネットワークが前記外部タイミング基準信号と同期していないと判定された場合に、通信ネットワークタイミングを外部タイミング基準信号に同期させるように前記ネットワークタイミングを調整するのに必要なネットワークタイミング基準スロット時間オフセットを決定するようにさらに構成される。このような実施形態のいくつかでは、プロセッサ302は、ビーコンスロットタイミングを前記外部タイミング基準信号に同期させるためのビーコンスロットタイミングに対する調整量を示す、ビーコンスロット開始時間調整信号を送信するようにさらに構成される。
【００２９】
いくつかの実施形態では、プロセッサ302は、前記外部タイミング信号とのネットワークタイミング同期を実施する前には第1の速度で、また前記外部タイミング信号とのネットワークタイミング同期を実施した後には第2の速度で、ネットワークタイミング基準信号を送信するように構成される。ここで、第1の速度は第2の速度より大きい。いくつかの実施形態では、プロセッサ302は、マスタタイミング制御デバイスとして動作するように構成されることの一環として、前記外部タイミング基準信号とのネットワークタイミング同期が完了するまで、時間とともに変化する速度でネットワークタイミング基準信号を送信するように構成される。このような実施形態のいくつかでは、前記外部タイミング信号とのネットワークタイミング同期が完了する前に送信される個々の連続する送信ネットワークタイミング基準信号は、実際の時間経過より意図的に大きくした時間経過を示すタイムスタンプを伝達する。いくつかの実施形態では、前記外部タイミング信号とのネットワークタイミング同期が完了する前に連続的な送信ネットワークタイミング基準信号が示す時間経過は、前記外部タイミング基準信号とのネットワークタイミング同期が完了した後に送信されるネットワークタイミング基準信号に対応する長さより大きい長さ分だけ、実際の時間経過より大きい。
【００３０】
いくつかの実施形態では、プロセッサ302は、前記外部タイミング基準信号ソースとの同期の喪失を検出し、前記外部タイミング基準信号ソースとの同期の喪失を検出したのに応答して、マスタタイミング制御デバイスとして動作することを止めるようにさらに構成される。いくつかの実施形態では、プロセッサ302は、マスタタイミング制御デバイスとして動作することを止めるように構成されることの一環として、連続したタイムスタンプにおいて、マスタタイミング制御デバイスとして動作している間に示されたものより実際の時間経過に近い時間経過を示すように構成される。
【００３１】
図4は、図3に示す例示的なワイヤレス通信デバイス300で使用することができ、またいくつかの実施形態では実際に使用されるモジュールアセンブリ400を示す図である。アセンブリ400に含まれるモジュールは、図3のプロセッサ302内に、例えば個別の回路などとして、ハードウェアで実装することができる。あるいは、これらのモジュールは、ソフトウェアで実装して、図3に示す例示的なワイヤレス通信デバイス300のメモリ304に格納してもよい。このような実施形態のいくつかでは、モジュールアセンブリ400は、図3のデバイス300のメモリ304のルーチン311に含まれる。図3では例えばコンピュータなどの単一のプロセッサとして実施形態を示しているが、プロセッサ302は、例えば複数のコンピュータなど、1つまたは複数のプロセッサとして実装することもできることを理解されたい。ソフトウェアとして実装するときには、これらのモジュールは、プロセッサによって実行されたときに、モジュールに対応する機能を実施するように例えばコンピュータなどであるそのプロセッサ302を構成するコードを含む。いくつかの実施形態では、プロセッサ302は、モジュールアセンブリ400の各モジュールを実装するように構成される。モジュールアセンブリ400がメモリ304に格納される実施形態では、メモリ304は、例えばプロセッサ302など少なくとも1つのコンピュータにそのモジュールが対応する機能を実施させるための、例えば各モジュールの個別コードなどのコードを含む、例えば非一時的コンピュータ可読媒体などのコンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品である。
【００３２】
完全にハードウェアベースである、または完全にソフトウェアベースであるモジュールを使用することもできる。しかし、ソフトウェアモジュールとハードウェア(例えば回路として実装されるもの)モジュールの任意の組合せを使用して、これらの機能を実施することができることを理解されたい。図4に示すモジュールは、ワイヤレス通信デバイス300またはそれに含まれるプロセッサ302などの要素を、図2の流れ図200の方法に図示および/または記載する対応するステップの機能を実行するように制御および/または構成することを理解されたい。
【００３３】
部分A 401および部分B 403の組合せを含むモジュールアセンブリ400は、前記通信ネットワークの外部のデバイスからの外部タイミング基準信号に同期するためのモジュール404と、ネットワークタイミング基準信号を検出するためのモニタリングを行うためのモジュール406と、ネットワークタイミング基準信号が検出されたかどうかを判定するためのモジュール410と、ネットワークタイミング基準信号が検出されたか否かの判定に応じて動作を制御するためのモジュール411とを含む。モジュール406は、ネットワークタイミング基準信号を検出するためのモジュール408を含む。
【００３４】
モジュールアセンブリ400は、前記通信ネットワークが前記外部タイミング基準信号と同期しているかどうかを判定するためのモジュール412と、前記通信ネットワークが前記外部タイミング基準信号と同期しているか否かの判定に応じて動作を制御するためのモジュール414と、通信ネットワークを外部タイミング基準信号と同期させるように前記ネットワークタイミングを調整するのに必要なネットワークタイミング基準スロットオフセットを決定するためのモジュール416と、ビーコンスロットタイミングを前記外部タイミング基準信号に同期させるためのビーコンスロットタイミングに対する調整量を示す、ビーコンスロット時間調整信号を送信するためのモジュールとをさらに含む。
【００３５】
モジュールアセンブリ400は、マスタタイミング基準デバイスとして動作するためのモジュール422をさらに含む。モジュール422は、ネットワークタイミング基準信号を送信するためのモジュール424を含む。ここで、個々の連続した送信ネットワークタイミング基準信号は、通信デバイスによって送信された以前のネットワークタイミング基準信号からの時間経過を示すタイムスタンプを伝達する。ここで、示される時間経過は、実際の時間経過より意図的に大きくしている。モジュール424は、前記外部タイミング基準信号とのネットワークタイミング同期を実施する前には第1の速度で、また前記外部タイミング信号とのネットワークタイミング同期を実施した後には第2の速度で、ネットワークタイミング基準信号を送信するためのモジュールを含む。ここで、前記第1の速度は前記第2の速度より大きい。モジュール424は、前記外部タイミング基準信号とのネットワークタイミング同期が完了するまで、時間とともに変化する速度でネットワークタイミング基準信号を送信するためのモジュール426も含む。
【００３６】
モジュールアセンブリ400は、前記外部タイミング基準信号ソースとの同期の喪失を検出するためのモニタリングを行うためのモジュール428と、前記外部タイミング基準信号との同期の喪失が検出されたかどうかを判定するためのモジュール432と、前記外部信号との同期の喪失が検出されたかどうかの判定に応じて動作を制御するためのモジュール433と、前記外部タイミング基準信号との同期の喪失を検出したのに応答してマスタタイミング制御デバイスとして動作することを止めるためのモジュール434とをさらに含む。モジュール428は、前記外部タイミング基準信号430との同期の喪失を検出するためのモジュールを含む。モジュール434は、連続したタイムスタンプにおいて、マスタタイミング制御デバイスとして動作している間に示されたものより実際の時間経過に近い時間経過を示すためのモジュール436を含む。
【００３７】
モジュールアセンブリ400は、ネットワーク中の別のデバイスがすでにマスタタイミング制御デバイスとして動作しているかどうかを判定するためのモジュール438をさらに含む。いくつかの実施形態では、モジュール438は、あるデバイスがすでにマスタタイミング制御デバイスとして動作していることを、例えばそのデバイスの推定ビーコンクロック速度など、そのデバイスから検出されるタイミング基準信号の速度が所定の値に対応していることに基づいて判定する。
【００３８】
以下、いくつかの実施形態の様々な態様および/または特徴について、さらに述べる。いくつかの実施形態では、複数のデバイスが他のデバイスから受信するタイミング信号に基づいてそれぞれの内部タイミングを正方向に調整するWiFiなどのネットワークにおいて、デバイスは、それ自身がマスタタイミング制御デバイスとして作用していることを明示的に信号通信する必要がなく、マスタとして作用する。
【００３９】
1つの態様によれば、デバイスは、最初に、それがタイミングマスタとして作用すべきか否かを判定する。この判定は、いくつかの実施形態では、そのデバイスがGPS信号などの信頼性の高い外部タイミングソースにアクセスする術を否か、および/または別のデバイスが現在タイミングマスタとして作用しているか否かに基づいて行われる。別のデバイスがタイミングマスタとして作用しているか否かは、いくつかの実施形態では、タイミングマスタがタイミング基準信号を送信する速度から推測されてもよく、またときには実際にその速度から推測される。
【００４０】
あるデバイスが、自身がタイミングマスタとして作用しないと決定した場合には、そのデバイスは、受信するビーコン信号に基づいて同期を実行し、必要に応じてその受信したビーコン信号に基づいて自身のタイミングを更新する。
【００４１】
しかし、あるデバイスが、自身がタイミングマスタとして作用すると決定した場合には、そのデバイスは、意図的に、現実の時間より速いクロック速度、1つの態様によれば現実の時間を守った場合にシステム中のクロックが動作すると予想される最高速度より速いクロック速度を用いて、送信する。例えば、1つの実施形態の1つの例では、タイミングマスタとして動作する場合のクロック速度は、1秒ではなく1秒-25マイクロ秒を1秒として扱うように制御される。ここで、25マイクロ秒は、システム中のデバイスから予想される通常の毎秒当たりのクロック変化より大きい。その他の1秒の何分の1かの値に維持することもできるが、マスタとして動作している間は、デバイスのタイミングは、現実の時間より速い、ただし現実の時間と同期した速度で更新される。例えば、マスタとして動作しているデバイスは、X秒(Xは1秒の何分の1かの長さであり、1未満)ごとに1秒が経過したことを示すようにその現在時間の指示を更新することはできるが、その更新速度は、現実の時間に対して一貫して維持される。この同期は、GPS信号またはその他の何らかの信号など、信頼性の高い外部タイミングソースに対する同期に基づいて行うことができる。したがって、現実の時間より速い速度で変化する時間を示すようにマスタデバイスを動作させている間は、デバイス間の同期は、マスタデバイスが、自身が実際にマスタデバイスとして動作していると明示的に信号通信しなくても、マスタデバイスから送信される信号に基づいて維持することができる。
【００４２】
マスタデバイスは、単純に、マスタデバイスとして動作しているときに使用する早められた時間認識ではなく現実の時間に基づく速度でビーコン信号を送信するように切り替えることによって、その役割を放棄することができ、またいくつかの実施形態では実際にそのようにして役割を放棄する。
【００４３】
いくつかの実施形態では、システム中の別のデバイスは、所与の時点でマスタとして動作しているデバイスが使用する速度よりさらに速い人工的に高くしたクロック速度を選択して使用することにより、いつでもマスタとしての役割を担ってもよく、またときには実際にそのようにしてマスタの役割を担う。
【００４４】
タイミングマスタとして動作しているデバイスは意図的に速くしたクロック速度に基づくその現在時間を、それが送信するビーコン信号に含めて示す。この信号を受信するデバイスは、通常の動作を行う。すなわち、マスタからのビーコン信号を受信するデバイスは、受信したビーコン信号に示される時間がそれらの内部時間より進んでいると判定し、マスタとして動作しているデバイスのビーコン信号と同期するようにそれらの内部時間および/またはクロック速度を調整する。
【００４５】
マスタタイミングデバイスとして動作しているデバイス以外のデバイスは、それぞれのビーコン信号に含めてそれぞれの時間認識を送信するが、それぞれの時間認識がマスタとして動作しているデバイスが示す時間より遅れるとすると、通常通りに動作しているデバイスからのビーコン信号を受信するデバイスは、それらの信号に基づいてそれぞれの時間を変更することはなく、マスタタイミング制御デバイスとして動作しているデバイスと同期した状態のままとなる。
【００４６】
様々な実施形態において、マスタとして動作するデバイスは、帯域外信号を使用して大域的タイミングソースと同期し、このタイミング情報を使用してWiFiチャネル上で特定のアプリケーションを動作させる、WiFiデバイスである。使用することができる、またいくつかの実施形態で実際に使用する例示的なタイミングソースとしては、GPS、eLoran/LORAN-C、CDMA2000、およびWWVBなどが挙げられる。
【００４７】
本明細書に記載する手法により、1つまたはいくつかのデバイスが外部タイミング同期機能に対応して、1つの態様に従ってマスタデバイスとして動作するようにして、システム中のデバイスの大部分は、通常通りに動作することができる。いくつかの実施形態では、この手法は、ほとんどの旧来のWiFiチップでハードウェアの変更を必要とせず、これら旧来のデバイスがシステム中のあるデバイスが意図的にマスタタイミング制御デバイスとして作用していることを知ることも必要とせずに、マスタ制御デバイスとして動作するデバイスがそれらのチップを制御することを可能にする。
【００４８】
いくつかの実施形態では、機能強化されたWiFi機能付きデバイスは、外部ソースを使用して、大域的タイミング基準と同期する。いくつかの実施形態では、これらの機能強化されたデバイスは、このタイミング情報を取得するために修正されたハードウェアを備える。いくつかの実施形態では、外部タイミングソースと同期した後で、これらの機能強化されたデバイスは、
例えば「大域同期型WiFi」など、事前に合意された名称またはSSIDのうちの1つ
例えば100ミリ秒、1秒、10秒など、事前に合意されたビーコン周期のうちの1つ
例えばGPS秒との同期など、事前に合意されたタイミング基準のうちの1つ
を有する、機能強化されたネットワークであるアドホックネットワークを開始する。
【００４９】
ここで、旧来のデバイスは、大域的時間基準に同期しておらず、それより遅い速度で、事前に合意されたSSIDを有する機能強化されたネットワークが存在するかどうかモニタリングすることができる。機能強化されたネットワークが発見された後で、旧来のデバイスは、そのネットワークに加入し、ビーコン周期によるデューティサイクルのために電力効率化を実現し、さらにタイミング情報を他の旧来のデバイスに伝える。
【００５０】
この解決策を用いる各デバイスは、間接的に同じタイミングソースと同期することになるので、同じような時間(最小限に抑えるべき伝搬遅延まで)に起動することに留意されたい。これにより、(i)ピア発見/存在情報の交換、(ii)例えばマルチホップ通信などのためのトラフィック経路指定情報の交換、(iii)接続設定要求、および(iv)送信の意図を示す要求に関するトラフィックモニタリングなどのアプリケーションで、電力効率のよい動作が可能になる可能性がある。
【００５１】
これらの例の各々は、デバイスがスリープモードであっても行うことができるアプリケーションであり、そのため、これらの効率的な実施によってデバイスの待機時間が大幅に増加することに留意されたい。
【００５２】
図5の図500は、外部タイミング基準がGPS秒であり、ビーコン周期が1秒-25マイクロ秒であり、交換される情報がピア発見/存在情報である、1つの代表的な実施態様である。この場合には、デバイスは、短縮GPS秒ごとに起動し(GPS秒に同期している)、特定の時間の間、起動状態のままとなる。この起動状態時間は、一定であってもよいし、見られる干渉環境に依存してもよい。デバイスが関わるアクティブな接続がない場合には、デバイスは、次の短縮GPS秒までスリープ状態になる。
【００５３】
いくつかの実施形態では、旧来のデバイスは、機能強化されたデバイスの近傍(例えばマルチホップが行われる近距離)にある場合には、これに参加することができることに留意されたい。また、いくつかの実施形態では、旧来のデバイスは、遅い時間尺度の機能強化されたネットワークがないか待ち受け(listen)、機能強化されたネットワークを発見した後で、適当な電力効率のよい方法でそれを使用して、例えばタイミング同期がスリープ間隔および制限された活動時間を見込んでいなければ大量の電力を消費することになる様々なアプリケーションなど、様々なアプリケーションを実行するように、自身を構成するための、何らかのファームウェア/ソフトウェアの変更を含む。
【００５４】
図6から図10は、例示的な実施形態による、ワイヤレス通信デバイスが外部タイミング基準ソースと同期し、マスタタイミング制御デバイスとして動作する例を示す図である。図6の図600には、基準タイミング情報を伝達するGPS信号614を送信するGPS衛星602があり、GPS有効領域612がある。また、図6の図600には、例えばアドホックピアツーピアネットワークなどの、例示的な通信ネットワーク602も示している。このアドホックピアツーピアネットワークは、ワイヤレス通信デバイスB 606、ワイヤレス通信デバイスC' 608、およびワイヤレス通信デバイスD' 610を含むものとみなす。さらに、ワイヤレス通信デバイスA 604が、通信ネットワーク602の有効領域に入ってきたばかりで、このネットワークに参加したがっているものとみなす。ワイヤレス通信デバイスA 604およびワイヤレス通信デバイスB 606は、外部ソース同期機能を備える。例えば、デバイス604および606は、GPS信号を受信して処理し、GPSタイミング基準を基準として同期することができる。
【００５５】
GPS有効領域612内に位置するデバイスA 604は、GPS衛星1 602から送信されるGPS信号614を受信し、枠616に示すようにGPS衛星からの外部タイミング基準信号と同期する。
【００５６】
図7の図700では、ワイヤレス通信デバイスA 604は、枠708に示すように、ネットワークタイミング基準信号がないかモニタリングし、ネットワークタイミング基準信号を検出する。検出されるネットワークタイミング基準信号は、例えばビーコン信号など、ワイヤレス通信デバイス(606、608、610)からそれぞれ送信された信号(702、704、706)である。ワイヤレス通信デバイスA 604は、ブロック710に示すように、通信ネットワークが外部タイミング基準信号、すなわちGPS信号と同期していないと判定する。ワイヤレス通信デバイスA 604は、枠712に示すように、通信ネットワークを外部タイミング基準信号に同期させるようにネットワークタイミングを調整するのに必要な例えばビーコンスロットなどのネットワークタイミング基準スロットの時間オフセットを決定する。
【００５７】
図8の図800では、ワイヤレス通信デバイスA 604は、ネットワークタイミング基準信号を送信することを含めてマスタタイミング制御デバイスとして動作する。ここで、個々の連続した送信タイミング基準信号は、例えば実際の時間経過1秒の代わりに1秒-50マイクロ秒とするなど、時間経過が実際の時間経過より意図的に大きくしていることを示すタイムスタンプを伝達する。矢印804は、ネットワークタイミング基準信号の送信を表している。ここで、個々の連続した送信タイミング基準信号は、時間経過が実際の時間経過より意図的に大きくしていることを示すタイムスタンプを伝達する。信号804は、ワイヤレス通信デバイス(606、608、610)によって受信され、これらのデバイスは、それぞれ枠(806、808、810)に示すように、マスタタイミング制御デバイスのタイミングと同期する。ワイヤレス通信デバイスがネットワークタイミング基準信号804を送信する間に、ブロック812に示すように、ネットワークタイミングは、GPSタイミングと一致する方向にずれていく。
【００５８】
図9の図900では、ワイヤレス通信デバイスA 604は、引き続きマスタタイミング制御デバイスとして動作する。ある時点で、ワイヤレス通信デバイスA 604は、ブロック902に示すように、例えば決定したネットワークタイミング基準スロットオフセットに基づいて、ネットワークタイミングがGPSタイミングと一致していると判定する。次いで、ワイヤレス通信デバイスA 604は、ブロック904に示すように、ネットワークタイミングをずらすために使用するクロック速度からネットワークタイミングがGPSタイミングと一致している間に使用するクロック速度に、例えば1Hz+50ppmから1Hz+25ppmに、クロック速度を変更する。ワイヤレス通信デバイスA 604は、ブロック906に示すように、ネットワークタイミング基準信号を送信することを含めて引き続きマスタタイミング制御デバイスとして動作する。ここで、個々の連続した送信タイミング基準信号は、例えば実際の時間経過1秒の代わりに1秒-25マイクロ秒とするなど、時間経過が実際の時間経過より意図的に大きくしていることを示すタイムスタンプを伝達する。矢印908は、ネットワークタイミング基準信号の送信を表している。ここで、個々の連続した送信タイミング基準信号は、時間経過が実際の時間経過より意図的に大きくしていることを示すタイムスタンプを伝達する。信号908は、ワイヤレス通信デバイス(606、608、610)によって受信され、これらのデバイスは、それぞれ枠(910、912、914)に示すように、マスタタイミング制御デバイスのタイミングと同期して、その結果GPSタイミングとの同期を生じる。
【００５９】
GPSと同期した別のデバイスがネットワーク602中に移動してきた場合には、そのネットワーク602に進入するデバイスは、直ちに加入してネットワークに参加することができる。
【００６０】
図10の図1000では、ワイヤレス通信デバイスA 604は、破線の矢印1002で示すように、GPS有効領域612の外部に移動している。ワイヤレス通信デバイスA 604は、ブロック1004に示すように、外部タイミング基準ソース、すなわちGPSとの同期の喪失を検出する。ワイヤレス通信デバイスA 604は、ブロック1006に示すように、外部タイミング基準ソースとの同期の喪失の検出に応答して、マスタタイミング制御デバイスとして動作することを止める。マスタタイミング制御デバイスとして動作することを止めることの一環として、ワイヤレス通信デバイスA 604は、ブロック1008に示すように、連続的なタイムスタンプにおいて、マスタタイミング制御デバイスとして動作している間に示されたものより実際の時間経過に近い時間経過を示す。1つの例では、タイムスタンプに示される時間経過は、実際の時間経過が1秒である場合のデバイスAの内部クロックの許容差に基づいて、1秒-2マイクロ秒である。デバイスA 604は、マスタタイミング制御デバイスとして動作している間に示されるものより実際の時間経過に近い時間経過を示すネットワークタイミング信号1010を送信する。デバイスA 604またはデバイスB 606がGPS有効領域内に移動してくる場合には、GPS有効領域内のそのデバイスは、GPSと同期して、マスタタイミング制御デバイスとして機能することができる。
【００６１】
図11の図1100は、例示的な実施形態によるマスタタイミング制御デバイスを介さない例示的なビーコン周期のタイミングを示す図である。ビーコン信号は、1秒の周期1108で送信される。第1のビーコン信号1102は、タイムスタンプ0を伝達し、第2のビーコン信号1104は、タイムスタンプ106を伝達し、第3のビーコン信号1106は、タイムスタンプ2×106を伝達する。タイムスタンプは、マイクロ秒を表すものと考える。この例では、タイムスタンプに示される時間が、実際の時間経過と一致している。
【００６２】
図12の図1200は、例示的な実施形態による、ネットワークタイミングをGPSタイミングと同期する方向に駆動する間の、例示的なマスタタイミング制御デバイスのビーコン周期のタイミングを示す図である。ビーコン信号は、1秒-50マイクロ秒の周期1208で送信される。第1のビーコン信号1202は、タイムスタンプ0を伝達し、第2のビーコン信号1204は、タイムスタンプ106を伝達し、第3のビーコン信号1206は、タイムスタンプ2×106を伝達する。タイムスタンプは、マイクロ秒を表すものと考える。この例では、タイムスタンプに示される時間は、実際の時間経過と一致しない。この例では、第2のビーコン1204のタイムスタンプは、実際の時間より50マイクロ秒だけ大きく、第3のビーコン1206のタイムスタンプは、実際の時間より100マイクロ秒だけ大きい。
【００６３】
図13の図1300は、例示的な実施形態による、GPSタイミングとのネットワークタイミング同期を行った後の例示的なマスタタイミング制御デバイスのビーコン周期のタイミングを示す図である。ビーコン信号は、1秒-25マイクロ秒の周期1308で送信される。第1のビーコン信号1302は、タイムスタンプ0を伝達し、第2のビーコン信号1304は、タイムスタンプ106を伝達し、第3のビーコン信号1306は、タイムスタンプ2×106を伝達する。タイムスタンプは、マイクロ秒を表すものと考える。この例では、タイムスタンプに示される時間は、実際の時間経過と一致しない。この例では、第2のビーコン1304のタイムスタンプは、実際の時間より25マイクロ秒だけ大きく、第3のビーコン1306のタイムスタンプは、実際の時間より50マイクロ秒だけ大きい。
【００６４】
いくつかの実施形態では、タイムスタンプ=(実際の時間-T0)(106)(ビーコン速度)である。ここで、T0は、外部基準信号の開始時間であり、ビーコン速度は、Hzを単位として指定される。このような実施形態では、タイムスタンプは、タイムスタンプ=(実際の時間-T0)(106)/(ビーコン間隔)と表現することもできる。ビーコン間隔は、秒を単位として指定される。いくつかの実施形態では、外部基準信号は、GPS信号であり、T0は、例えば1980年1月6日協定世界時深夜00:00であるGPSエポックなどのGPS開始時間である。ワイヤレス通信デバイスがマスタタイミング制御デバイスとして動作している図12および図13の例では、ビーコン速度は、人工的に高められている。様々な既存のWiFiプロトコルでは、最速のクロックがマスタタイミング制御デバイスとなるので、すでに外部タイミング基準と同期しているデバイスのクロックを人工的に高めることによって、そのクロックの速度が高められたデバイスがマスタとなり、ネットワークタイミングを外部タイミング基準と同期させることができる。
【００６５】
様々な実施形態は、どのようなインフラストラクチャも用いずに、分散同期を実現することを対象としている。分散同期を実現することによる様々な利点としては、省電力、および発見メッセージ間の衝突の回避がある。いくつかの実施形態では、ネットワーク中のノードの一部は、GPSに接続される、または通信ネットワーク外部の別の外部タイミング基準ソースに接続される。いくつかのネットワークでは、例えば802.11に基づく同期プロトコルなどの同期プロトコルは、ネットワーク中のクロックが最速のクロックと同期するようになっている。
【００６６】
様々な実施形態で、GPS、または例えばCDMAなど別の外部タイミング基準ソースは、ネットワーク中の一部のデバイスに正確な時間および周波数の同期を提供し、それらのデバイスが外部タイミング基準との同期を得るために使用される。しかし、デバイスの機能および/またはデバイスの現在位置により、例えばピアツーピアアドホックネットワークなどのネットワーク中の全てのデバイスが、外部基準にアクセスできるわけではない。様々な実施形態で、例えばGPSなどの外部ソースと同期する機能を有する通信デバイスは、他のデバイスと共存することができ、例えばGPS時間などの外部ソースタイミングと同期するようにネットワークを収束させることができる。いくつかの実施形態では、ネットワーク中の旧来のデバイスが、それら旧来のデバイスにいかなる変更も加えることなく、同期することができる。
【００６７】
外部タイミング基準はGPSであると考える。さらに、GPS機能を備えたノードがない初期ネットワークを考える。このネットワークは、それ自体の時間および周波数に従う。さらに、GPSに接続したノードが、このネットワークに加入すると考える。このGPSに接続したノードは、GPSタイミング基準に基づいてネットワークを同期させたがっている。GPSに接続されたノードは、そのクロックが最速になるように、人工的にクロック速度を高める。例えば、802.11仕様では、クロックは1±25ppmであると定められている。GPSに接続されたノードは、ネットワーク中で最速のクロックとなるために、1+25ppmの速度を採用する。採用された1+25ppmのクロック速度は、1秒-25マイクロ秒という時間間隔として表現することもできる。いくつかの実施形態では、GPSに接続されたノードを有する任意のネットワークが、例えば1+25ppmなど同じ速度で動作する。いくつかの実施形態では、WiFi同期プロトコルは、ネットワーク中の最速のクロックに自然に収束する。この例では、この新たなネットワークが、GPS速度ではないが所望の目的を達成するのに十分に近い、1+25ppmという共通の大域速度に収束する。
【００６８】
いくつかの実施形態では、GPSに接続されたノードは、ネットワークをGPS時間に変換することができる。GPSに接続されたノードは、ネットワークをGPS時間に合わせてずらすように人工的に時間を先に進める。例えば、GPSに接続されたノードは、時間を補正しようとするときには、例えば1+50ppmなど、より速いクロックを使用する。時間が一致したら、GPSに接続されたノードは、自然速度1+25ppmに速度を落とす。1つの例では、ネットワークが最初にGPS秒から500ミリ秒ずれている場合には、GPSに接続されたノードは、毎秒ごとに25ミリ秒の補正を加え、この場合、GPS時間に変換するまでに20秒かかる。その後は、GPSに接続されたノードは、標準的なプロトコルに従う。
【００６９】
様々な実施形態で、例えば図1のシステム100中のワイヤレス通信デバイス(104、106、…、108)、および/あるいはおよび/または図3の通信デバイス300、および/あるいは図6から図10のワイヤレス通信デバイス604、および/あるいは図6から図10のワイヤレス通信デバイス606または図12および/もしくは図13によるビーコン信号通信を実施するワイヤレス通信デバイスなどの通信デバイスは、本願の図面のいずれかに関連して述べ、かつ/または本願の詳細な説明において述べた個々のステップおよび/または動作のそれぞれに対応するモジュールを含む。いくつかの実施形態では、これらのモジュールは、例えば回路の形態など、ハードウェアとして実装される。したがって、少なくともいくつかの実施形態では、これらのモジュールは、ハードウェアとして実装してもよく、またときには実際にハードウェアとして実装される。他の実施形態では、これらのモジュールは、通信デバイスのプロセッサによって実行されたときにそのデバイスに対応するステップまたは動作を実施させるプロセッサ実行可能命令を含むソフトウェアモジュールとして実装してもよく、またときには実際にソフトウェアモジュールとして実装される。さらに他の実施形態では、これらのモジュールのうちの一部または全てが、ハードウェアとソフトウェアの組合せとして実装される。
【００７０】
様々な実施形態の技術は、ソフトウェア、ハードウェアおよび/またはソフトウェアとハードウェアの組合せを用いて実施することができる。様々な実施形態は、例えばネットワークノード、ピアツーピア通信に対応しているモバイル端末などのモバイルノード、基地局などのアクセスポイント、および/または通信システムなどの装置を対象としている。また、様々な実施形態は、例えばネットワークノード、モバイルノード、基地局などのアクセスポイント、および/または例えばホストなどの通信システムを制御および/または運用する方法などの方法も対象としている。また、様々な実施形態は、方法の1つまたは複数のステップを実施するようにマシンを制御するためのマシン可読命令を含む、例えばROM、RAM、CD、ハードディスクなどの、例えばコンピュータ可読媒体などのマシン可読媒体も対象としている。このコンピュータ可読媒体は、例えば、非一時的コンピュータ可読媒体である。
【００７１】
開示したプロセスのステップの具体的な順序または階層は、例示的な手法の一例であることを理解されたい。設計優先度に基づいて、本開示の範囲を逸脱することなく、これらのプロセスのステップの具体的な順序または階層を再構成することができることを理解されたい。添付の方法クレームは、これらの様々なステップの要素をサンプル順序で示すものであり、示した具体的な順序または階層に限定されるものではない。
【００７２】
様々な実施形態で、本明細書に記載するノードは、例えば信号処理ステップ、信号生成ステップおよび/または送信ステップなど、1つまたは複数の方法に対応するステップを実行するための1つまたは複数のモジュールを用いて実装される。したがって、いくつかの実施形態では、様々な特徴は、モジュールを用いて実装される。これらのモジュールは、ソフトウェア、ハードウェア、またはソフトウェアとハードウェアの組合せを用いて実装することができる。上述の方法または方法ステップの多くは、例えばRAMやフロッピー(登録商標)ディスクなどのメモリデバイスなどのマシン可読媒体に含まれる、例えば追加ハードウェアを備える汎用コンピュータまたは追加ハードウェアを備えない汎用コンピュータなどのマシンを制御し、上述の方法の全体または一部を例えば1つまたは複数のノードで実施するためのソフトウェアなどのマシン実行可能命令を用いて実施することができる。したがって、特に、様々な実施形態は、例えばプロセッサおよびそれと連動するハードウェアなどのマシンに、上述の1つまたは複数の方法のステップのうちの1つまたは複数を実行させるためのマシン実行可能命令を含む、例えば非一時的なコンピュータ可読媒体などのマシン可読媒体を対象としている。いくつかの実施形態は、本発明の1つまたは複数の方法のステップのうちの1つ、複数または全てを実施するように構成されたプロセッサを含む、例えば通信ノードなどのデバイスを対象としている。
【００７３】
いくつかの実施形態では、例えばネットワークノード、アクセスノードおよび/またはワイヤレス端末などの通信ノードなどの1つまたは複数のデバイスの例えばCPUなどの1つまたは複数のプロセッサは、通信ノードによって実行されるものとして述べた方法のステップを実行するように構成される。プロセッサの構成は、例えばプロセッサの構成を制御するためのソフトウェアモジュールなどの1つまたは複数のモジュールを用いることによって、かつ/あるいは記載したステップを実行し、かつ/またはプロセッサの構成を制御するための例えばハードウェアモジュールなどのハードウェアをプロセッサに含めることによって、実施することができる。したがって、全てではないがいくつかの実施形態は、そのプロセッサを含むデバイスによって実行される様々な上述の方法の各ステップに対応するモジュールを含むプロセッサを備えた、例えば通信ノードなどのデバイスを対象としている。全てではないがいくつかの実施形態では、例えば通信ノードなどのデバイスは、そのプロセッサを含むデバイスによって実行される様々な上述の方法の各ステップに対応するモジュールを含む。これらのモジュールは、ソフトウェアおよび/またはハードウェアを用いて実装することができる。
【００７４】
いくつかの実施形態は、1つまたは複数のコンピュータに、例えば上述の1つまたは複数のステップなど、様々な機能、ステップ、アクションおよび/または動作を実施させるためのコードを含む、例えば非一時的なコンピュータ可読媒体などのコンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品を対象としている。実施形態によっては、コンピュータプログラム製品は、実行する各ステップごとに異なるコードを含んでもよく、またときには実際に含む。したがって、コンピュータプログラム製品は、例えば通信デバイスまたはノードを制御する方法等の方法の各個別のステップごとにコードを含んでもよく、またときには実際に含む。コードは、例えばRAM(ランダムアクセスメモリ)、ROM(読取り専用メモリ)またはその他のタイプの記憶デバイスなどの非一時的なコンピュータ可読媒体などのコンピュータ可読媒体に格納された、例えばコンピュータ実行可能命令などのマシン実行可能命令の形態をとることができる。コンピュータプログラム製品を対象とすることに加えて、いくつかの実施形態は、上述の1つまたは複数の方法の様々な機能、ステップ、アクションおよび/または動作のうちの1つまたは複数を実施するように構成されたプロセッサを対象としている。したがって、いくつかの実施形態は、本明細書に記載する方法のステップのうちの一部または全てを実施するように構成された例えばCPUなどのプロセッサを対象としている。プロセッサは、例えば本願に記載する通信デバイスまたはその他のデバイスなどで使用することができる。
【００７５】
様々な実施形態は、例えばデバイス間直接通信に対応しているピアツーピア信号通信プロトコルを用いる通信システムに適している。いくつかの実施形態では、例えばWiFi信号通信プロトコルまたは別の直交周波数分割多重(OFDM)に基づくプロトコルなど、OFDMに基づくワイヤレスピアツーピア信号通信プロトコルを使用する。
【００７６】
OFDMシステムの状況で説明したが、様々な実施形態の方法および装置の少なくとも一部は、多くの非OFDMシステムおよび/または非セルラシステムを含む、広範囲の通信システムに適用可能である。
【００７７】
上述の様々な実施形態の方法および装置に基づく多数の追加の変形形態は、上記の説明に鑑みて当業者には明らかであろう。これらの変形形態は、本発明の範囲内であるとみなされる。これらの方法および装置は、通信デバイス間のワイヤレス通信リンクを提供するために使用することができる、符号分割多重アクセス(CDMA)、OFDMおよび/またはその他の様々なタイプの通信技術とともに使用してもよく、また様々な実施形態において実際に使用される。いくつかの実施形態では、1つまたは複数の通信デバイスは、OFDMおよび/またはCDMAを用いてモバイルノードとの通信リンクを確立し、かつ/あるいは有線またはワイヤレスの通信リンクを介してインターネットまたはその他のネットワークへの接続性を提供することができるアクセスポイントとして実装される。様々な実施形態では、モバイルノードは、ノートブックコンピュータ、携帯情報端末(PDA)、またはこれらの方法を実施するための受信機/送信器回路と論理および/またはルーチンとを含むその他のポータブルデバイスとして実装される。
【符号の説明】
【００７８】
100  システム
102  例えばアドホックピアツーピアネットワークなどの通信ネットワーク
104  ワイヤレス通信デバイス1(外部ソース同期機能有)
106  ワイヤレス通信デバイス2(外部ソース同期機能有)
108  ワイヤレス通信デバイスN(外部ソース同期機能有)
110  ワイヤレス通信デバイス1'
112  ワイヤレス通信デバイス2'
114  ワイヤレス通信デバイスN'
116  GPS衛星1
118  GPS衛星N
120  地上設置GPSリピータ
122  CDMA2000基地局
124  eLoran送信局
126  LORAN-C送信局
128  WWVB送信局
130  タイミング基準信号
132  タイミング基準信号
134  タイミング基準信号
136  タイミング基準信号
138  タイミング基準信号
140  タイミング基準信号
142  タイミング基準信号
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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