(57)【要約】【解決手段】アプリケーション層管理ネットワークの管理方法を開示する。本方法は、アクセスノードのメディアアクセス制御層からアクセスノードのアプリケーション層において受信信号強度指示を受信し、受信信号強度指示又は平均受信信号強度指示が、選択された受信信号強度指示範囲内にあるかを決定することを含む。また本方法は、その決定に基づいてメディアアクセス制御層に電力レベル調整信号を送信することも含む。電力レベル調整信号は、複数のネットワークノードの少なくとも１つの送信電力レベルを調整する。【選択図】図１
2009536002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アプリケーション層管理ネットワーク（１０）を管理する方法であって、
アクセスノード（１００）のメディアアクセス制御層（２８０）から前記アクセスノードのアプリケーション層（２５０）において受信信号強度指示ＲＳＳＩを受信するステップと、
前記受信信号強度指示及び平均受信信号強度指示の１つが、選択された受信信号強度指示範囲内であるかを決定するステップと、
前記決定に基づいて、前記メディアアクセス制御層（２８０）に電力レベル調整信号を送信するステップであって、前記電力レベル調整信号が、複数のネットワークノード（１０２）の少なくとも１つの送信電力レベルを調整するために適用されるものと、を含む方法。
【請求項２】
更に、
前記電力レベル調整信号に基づいて、前記ネットワーク（１０）内の前記ノード（１０２）の送信電力を調整するステップを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
更に、
前記アクセスノードにリンクされた前記複数のネットワークノードの少なくとも１つから信号を受信するステップと、
前記アクセスノード（１００）の前記メディアアクセス制御層（２８０）から前記受信された信号の前記受信信号強度指示を前記アクセスノードの前記アプリケーション層（２５０）に送信するステップと、
前記アクセスノードにリンクされた前記複数のネットワークノード（１０２）間の衝突競合を回避するために、前記メディアアクセス制御層におけるスロット割り当てを動的に再構成するステップと、を含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記スロット割り当てを動的に再構成するステップが、
前記アクセスノード（１００）において、前記複数のネットワークノード（１０２）とやりとりするノード信号を時分割多重化するステップと、
前記アクセスノードの前記メディアアクセス制御層（２８０）からの信号送信及び信号受信を制御するステップと、を含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
更に、
前記アプリケーション層において、前記メディアアクセス制御層から受信された信号の複製を受信するステップと、
前記アクセスノード（１００）の前記アプリケーション層（２５０）において、前記受信された信号のデータを暗号化するステップと、を含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
アプリケーション層管理ネットワーク（１０）であって、該ネットワークが、
複数のネットワークノード（１０２）と、
アプリケーション層（２５０）を有するアクセスノード（１００）であって、前記アクセスノードが、前記複数のネットワークノードと通信可能に接続されており、
前記アプリケーション層が、前記複数のネットワークノードの送信電力レベルを制御するために適用される送信電力制御プロトコル（２５６）を含んでいて、前記アプリケーション層が更に、動的キー導出を用いたセキュア対称暗号を提供するために適用される暗号化プロトコル（２５８）を含むものと、
前記アクセスノードの前記アプリケーション層と通信しているメディアアクセス制御層（２８０）であって、該メディアアクセス制御層が、前記リンクされたネットワークノード間の信号衝突を防止するために時分割多重アクセススキーム用のプロトコル（２８７）を含むものと、を備え、
前記アプリケーション層管理ネットワークが、前記暗号化信号を通信するリンクされたネットワークノードに対してエネルギ認識優先度及び動的帯域幅割り当てを提供することと、を特徴とするネットワーク。
【請求項７】
前記暗号化信号が、暗号化データパケットに含まれていて、前記アプリケーション層（２５０）が、電力認識モジュール（２５５）を含んでいて、前記メディアアクセス制御層（２８０）が、コールバック機構（２８５）を含んでいて、送信及び受信されるデータパケットが、前記コールバック機構によってフィルタリングされることを特徴とする請求項６のネットワーク（１０）。
【請求項８】
アクセスノード（１００）のメディアアクセス制御層（２８０）から前記アクセスノードのアプリケーション層（２５０）において受信信号強度指示ＲＳＳＩを受信することと、
前記受信信号強度指示及び平均受信信号強度指示の１つが、選択された受信信号強度指示範囲内にあるかを決定することと、
前記決定に基づいて、前記メディアアクセス制御層に電力レベル調整信号を送信し、前記電力レベル調整信号が、複数のネットワークノード（１０２）の少なくとも１つの送信電力レベルを調整するために適用されることと、をプログラム可能プロセッサに実行させるために適用される、記憶媒体に実装されるプログラム命令を含むプログラム製品。
【請求項９】
更に、
前記電力レベル調整信号に基づいて、ネットワーク内の前記ノードの前記送信電力を調整すること、を前記プログラム可能プロセッサに実行させるために適用される命令を含む請求項８記載のプログラム製品。
【請求項１０】
更に、
前記アクセスノード（１０）にリンクされた前記複数のネットワークノード（１０２）の少なくとも１つから信号を受信することと、
前記アクセスノード（１００）の前記アプリケーション層（２５０）に前記アクセスノードのメディアアクセス制御層（２８０）から受信された信号の受信信号強度指示ＲＳＳＩを送信することと、
前記アクセスノードにリンクされた前記複数のノード間の衝突競合を回避するために、前記メディアアクセス制御層においてスロット割り当てを動的に再構成することと、をプログラム可能プロセッサに実行させるために適用される命令を含む請求項９記載のプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
米国電気電子技術学会（ＩＥＥＥ）８０２標準規格を実装する無線ネットワークは、時間クリティカルな信頼性のある決定論的な性能を要求するアプリケーションでは使用され得ない。この制限は、ＩＥＥＥ８０２標準規格において指定される衝突（コリジョン）ベースの搬送波感知多重アクセスメディアアクセス制御（ＣＳＭＡ−ＭＡＣ）プロトコルによるものである。ＩＥＥＥ８０２．１１標準規格に従って実装される無線装置は、メディアアクセス制御層に対する競合ベースのキャリア感知多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）プロトコルを使用する。ＣＳＭＡシステムは、ターミナル衝突による負荷が増加するにつれて、非効率で不安定になる。
【０００２】
ＩＥＥＥ８０２．１１標準規格に従って実装される無線装置の多くは、柔軟性のない競合の無いポイント協調ファンクション（ＰＣＦ）以外は競合モードである。この場合、ネットワークにおけるアクセスポイントは、データを送信するためにネットワーク内の各ノードをポーリングするＰＣＦを使用する。ポーリングは、プリセットされた順序で実行される。しかし、ＰＣＦネットワークは定期的に、各ノードがランダムバックオフを使用してチャンネルを競合する競合期間に入る。アクセスポイントは、スリープノードをポーリングできないので、送信するデータを有するノードは、常にそれらの無線通信動作をし続けるか又は競合期間に入るＰＣＦを待つ必要がある。大容量の実時間データ配信に関しては、ほとんどのデータストリームは、競合期間中、競合の無い周期を十分に利用しないまま送信される。
【０００３】
無線ネットワークの柔軟性は、その物理層及びメディアアクセス制御層の性能によって制限される。無人センサネットワークにおけるアクセスノードは、時分割多重アクセスメディアアクセス制御（ＴＤＭＡ−ＭＡＣ）プロトコルを利用する。そのようなシステムにおいては、メディアアクセス制御層だけが、上位層の代替手段支援を利用せずに変更される。標準の商用オフザシェルフ（ＣＯＴＳ）のアクティブ／スリープモードは、信頼性のある双方向通信を要求する無線ＬＡＮにおけるノードに対し、長期間の無人運転を可能にしない。
【０００４】
軍事及び民間の多くのアプリケーションにおいては、無人センサの無線ネットワークは、セキュリティ及び災害管理に使用される。そのような無線ネットワークは、関心領域における事象を監視するために複数のセンサから集められたデータを処理する。そのようなシステムのセンサは、通常使い捨てであって、それらの電源を使い果たすまで持続することを期待されている。いくつかの場合、センサはバッテリーで駆動される。センサが常にアクティブであって、高電力レベルで送信している場合、バッテリー寿命が減少する。したがってエネルギは、特定のミッションの期間、センサ寿命を延長するように管理される必要がある。
【０００５】
センサは一般に、データ処理及び通信能力を備える。センサ回路は、センサを取りまく環境からパラメタを測定し、それらを電気信号に変換する。そのような信号の処理は、センサの近くのオブジェクト及び／又は発生する事象に関するいくつかの特性を明らかにする。センサは、感知したデータをアクセスノードに伝える。信号処理及び通信動作が、センサの主要なエネルギ消費である。
【０００６】
特に無線ネットワークが、リモートに配備された無人センサから成るとき、無線ネットワーク内のノードにおけるエネルギ消費を低減する必要がある。以前の技術は、無線通信のハードウェア関連のエネルギ効率状況を改良することに焦点をあてていた。低電力エレクトロニクス、電力停止モード及びエネルギ効率の調節が、この分野における成果の例である。
【０００７】
エネルギ認識ルーティングが、無線モバイル装置の進歩で動機づけられ、この数年間にいくつかの注目を浴び始めた。無線モバイルネットワーク用ルーティングテーブルを維持するオーバーヘッドが、非常に高いために、ルートの安定性が、主要な関心事となる。バッテリー電力容量、送信電力及びルートの安定性が、電力効率ルーティングプロトコルを設計する際に考慮されるべき課題であることが知られている。アルゴリズムは、ノードに対するバッテリーの消耗時間が増加するようなルートを選択するように提案されていた。報告結果として、バッテリー寿命を延長するために、ノードのエネルギ蓄積に比例してエネルギ消費が、ノード間で平衡を保つようにトラフィックがルーティングされる必要があることを示していた。エネルギ認識無線通信に関する研究は、（無線送受信）物理層を改良することに焦点をあてている。送信電力制御に関する研究は、モバイルアドホック無線ネットワークを支援する複雑な通信環境モデルを使用する。
【０００８】
アプリケーションの中には、無線ＬＡＮにおけるノードが、セキュリティのために暗号化を必要とする情報を送信するものもある。しかし、無線ネットワークにおけるセキュリティは、バックエンドサーバ支援を含み得ない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ネットワーク寿命を維持する一方で、必要に応じて暗号化を含んでいて所望するレベルのサービスの質（ＱｏＳ）を保証するエネルギ認識ネットワーク管理方法に関して長年に渡る切実な要求が残っている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一特徴は、アプリケーション層管理ネットワークを管理する方法を提供する。本方法は、アクセスノードのアプリケーション層において、アクセスノードのメディアアクセス制御層から受信信号強度指示を受信することを含んでいて、受信信号強度指示又は平均受信信号強度指示が、選択された受信信号強度指示範囲内にあるかを決定する。また本方法は、その決定に基づいてメディアアクセス制御層に電力レベル調整信号を送信することを含む。電力レベル調整信号は、複数のネットワークノードの少なくとも１つの送信電力レベルを調整する。
【００１１】
本発明の第２の特徴は、複数のネットワークノード、アプリケーション層を有するアクセスノードである複数のネットワークノードと通信可能に接続されるアクセスノード及びメディアアクセス制御層を含むアプリケーション層管理ネットワークを提供する。アプリケーション層は、複数のネットワークノードの送信電力レベルを制御するために適用される送信力制御プロトコル及び動的キー導出を用いたセキュア対称暗号を提供するために適用される暗号化プロトコルを含む。メディアアクセス制御層は、アクセスノードのアプリケーション層と通信する。メディアアクセス制御層は、リンクされたネットワークノード間における信号衝突を防ぐ時分割多重アクセススキームに関するプロトコルを含む。アプリケーション層管理ネットワークは、暗号化信号を通信するリンクされたネットワークノードにエネルギ認識優先度及び動的帯域幅割り当てを提供する。
【００１２】
本発明の第３の特徴は、記憶媒体上に実装されるプログラム命令を含むプログラム製品を提供する。プログラム命令は、プログラム可能プロセッサに対し、アクセスノードのメディアアクセス制御層からの受信信号強度指示をアクセスノードのアプリケーション層において受信し、受信信号強度指示又は平均受信信号強度指示が、選択された受信信号強度指示範囲内にあるかを決定し、その決定に基づいて電力レベル調整信号をメディアアクセス制御層に送信させる。電力レベル調整信号は、複数のネットワークノードの少なくとも１つの送信電力レベルを調整する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
一般的な例に従って、記載された様々な特徴を、比例するように描かず、本発明に関連する特徴を強調するように描く。参照文字は、図面及びテキストにおいて同様の要素を示す。
【００１４】
以下の詳細説明においては、本明細書の一部を形成する添付の図面を参照し本発明において実践され得る特定の例示される実施形態を図示することによって示す。当業者が本発明を実施できるようにこれらの実施形態を十分詳細に説明するので、別の実施形態を利用可能で本発明の範囲から逸脱せずに論理的、機械的及び電気的な変更ができることを理解できるだろう。したがって以下の詳細説明を制限する意味に取るべきではない。
【００１５】
図１は、アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）の実施形態のブロック図である。またアプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）を本明細書では「電力認識ネットワーク（１０）」と呼ぶ。アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）は、また本明細書において「ネットワークノード（１０２〜１０８）」と呼ばれる複数のネットワークノード（１０２〜１０８）と無線通信するアクセスノード（１００）を含む。アクセスノード（１００）は、１つ以上のプロセッサ（１１４）、受信機（１１０）及び送信機（１１２）を含む。この実施形態の一実装においては、受信機（１１０）及び送信機（１１２）は、トランシーバなどの一装置である。プロセッサ（１１４）の少なくとも１つは、電力認識プロセッサ（１１４）である。
【００１６】
ネットワークノード（１０２〜１０８）は、それぞれセンサ（１２６）、１つ以上のプロセッサ（１２４）、受信機（１２０）及び送信機（１２２）を含む。プロセッサ（１２４）の少なくとも１つは、電力認識プロセッサ（１２４）である。この実施形態の一実装においては、受信機（１２０）及び送信機（１２２）は、「トランシーバ」と呼ばれる一装置である。この実施形態の別の実装においては、ネットワークノード（１０２〜１０８）は、センサ（１２６）を含まない。
【００１７】
制限ではなく一例として用語「無線通信」は、これらの通信標準規格のＩＥＥＥ８０１．１１、ＩＥＥＥ８０１．１５、ＩＥＥＥ８０１．１６、ブルートゥース、ジグビー及び変形／拡張を含む無線通信標準規格実施される様々な装置及びコンポーネントを介する無線接続を含む。ネットワークノード（１００〜１０８）は、データパケット内のデータを送信する。またリンクされたノードを本明細書では、情報交換の際に使用する無線接続である「通信可能に接続されたノード」と呼ぶ。
【００１８】
この実施形態の一実装においては、ネットワークノード（１０２〜１０８）は、ネットワークノード（１０２〜１０８）のローカル環境から環境パラメタを検出する無線センサである。この実施形態の別の実装においては、アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）は、センサノードを有さない無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）である。
【００１９】
図２は、通信プロトコルスタック（１３０）及び（１４０）の一実施形態のブロック図である。ソフトウェア（２２０）は、アクセスノード（１００）におけるプロセッサ（１１４）によって実行されるときに、プロセッサ（１１４）にソフトウェア（２２０）によって実行される本明細書に記載の処理を実行させる適切なプログラム命令を含む。そのようなプログラム命令は、（図２にその１つだけが示される）１つ以上の記憶媒体（２１５）の品目にストアされるか又は別の方法で実装される。ソフトウェア（１２１）は、ネットワークノード（１０２〜１０８）におけるプロセッサ（１２４）によって実行されるときに、プロセッサ（１２４）にソフトウェア（１２１）によって実行される本明細書に記載の処理を実行させる適切なプログラム命令を含む。そのようなプログラム命令は、（図２にその１つだけが示される）１つ以上の記憶媒体（１１５）の品目にストアされるか又は別の方法で実装される。
【００２０】
アクセスノード用通信プロトコルスタックを一般に（１４０）として示す。また通信プロトコルスタック（１４０）を本明細書では「アクセスノードプロトコルスタック（１４０）」と呼ぶ。ネットワークノード（１０２〜１０８）用通信プロトコルスタックを一般に（１３０）として示す。また通信プロトコルスタック（１３０）を本明細書では「ネットワークノードプロトコルスタック（１３０）」と呼ぶ。ネットワークノードプロトコルスタック（１３０）及びアクセスノードプロトコルスタック（１４０）双方は、システムレベル（３５０）を含む。本発明を強調するために、本明細書においては、システムレベル（３５０）のいくつかのレベルを例示しない。ネットワークノードとアクセスノードとの間の無線通信リンクは一般に、ネットワークノードプロトコルスタック（１３０）とアクセスノードプロトコルスタック（１４０）とを接続する両端矢印（２５）によって示される。またリンクされたノードを本明細書では、「通信可能に接続されるノード」と呼び、無線通信リンク（２５）が情報の交換の際に使用される。
【００２１】
ネットワークノードプロトコルスタック（１３０）のシステムレベル（３５０）は、アプリケーション層（１５０）、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）層（１６０）、インターネットプロトコル（ＩＰ）層（１７０）及びメディアアクセス制御（ＭＡＣ）層（１８０）を含む。送信電力制御（ＴＰＣ）プロトコル層（１５６）は、それが配置されるネットワークノード（１０２〜１０８）の送信電力レベルを制御する。またアプリケーション層（１５０）を本明細書では「ユーザレベル（１５０）」と呼ぶ。アプリケーション層（１５０）は、アクセスノード（１００）から受信された送信電力制御パケットを処理するための電力認識モジュール（１５５）を含む。ネットワークノード（１０２〜１０８）内の電力認識モジュール（１５５）は、送信電力制御（ＴＰＣ）プロトコル（１５６）を含む。
【００２２】
メディアアクセス制御層（１８０）は、ネットワークノード（１０２〜１０８）のアプリケーション層（１５０）と通信する。メディアアクセス制御層（１８０）は、各ネットワークノード（１０２〜２０８）内の様々なシステムレベル（３５０）にプロトコル独立インタフェースを提供するコールバック機構（１８５）を含む。コールバック機構（１８５）は、ネットワークノード（１００）、（１０２）、（１０４）、（１０６）又は（１０８）においてフィルタリングされたデータパケットを受信したときに要求されるシステムレベル（３５０）をリンクするために実施されるフック及びフィルタを含む。この実施形態の一実装においては、コールバック機構（１８５）は、バークレーパケットフィルタである。
【００２３】
アクセスノードプロトコルスタック（１４０）のシステムレベル（３５０）は、アプリケーション層（２５０）、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）層（２６０）、インターネットプロトコル（ＩＰ）層（２７０）及びメディアアクセス制御（ＭＡＣ）層（２８０）を含む。送信電力制御（ＴＰＣ）プロトコル層（２５６）は、アクセスノード（１００）の送信電力レベルを制御する。またアプリケーション層（２５０）を本明細書では「ユーザレベル（２５０）」と呼ぶ。またアプリケーション層（２５０）は、本明細書において「アプリケーション層電力認識プロトコル（２５５）」と呼ばれる電力認識モジュール（２５５）を含む。アクセスノード（１００）内の電力認識モジュール（２５５）は、送信電力制御パケットをいつネットワークノード（１０２〜１０８）に送信するかを決定する送信電力制御（ＴＰＣ）プロトコル（２５６）を含む。メディアアクセス制御層（２８０）は、アクセスノード（１００）のアプリケーション層（２５０）と通信する。メディアアクセス制御層（２８０）は、コールバック機構（２８５）を含む。コールバック機構（１８５）に関連して前述したものと同一の方法で、コールバック機構（２８５）は、アクセスノード（１００）内の様々なシステムレベル（３５０）にプロトコル独立インタフェースを提供する。
【００２４】
この実施形態の一実装においては、アクセスノードプロトコルスタック（１４０）は、ネットワークノードプロトコルスタック（１３０）と同一である。同様にこの実施形態のいくつかの実装においては、１つ以上のアプリケーション層（２５０）、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）層（２６０）、インターネットプロトコル（ＩＰ）層（２７０）、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）層（２８０）、電力認識モジュール（２５５）及びコールバック機構（２８５）は、１つ以上のアプリケーション層（１５０）、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）層（１６０）、インターネットプロトコル（ＩＰ）層（１７０）、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）層（１８０）、電力認識モジュール（１５５）及びコールバック機構（１８５）それぞれと同一である。
【００２５】
図３は、通信プロトコルスタック（１３１）及び（１４１）の別の実施形態のブロック図である。この実施形態においては、（図１）のアプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）は、メディアアクセス制御層においてＴＤＭＡプロトコルを実施する。ＴＤＭＡプロトコルは、アクセスノード（１００）によって集中制御される。ネットワークノードプロトコルスタック（１３１）及びアクセスノードプロトコルスタック（２３１）は、（図１）のそれぞれのネットワークノード（１０２〜１０６）及びアクセスノード（１００）に時分割多重アクセス機能を提供する。また（１４１）として一般的に示されるアクセスノード用通信プロトコルスタックを本明細書では「アクセスノードプロトコルスタック（１４１）」と呼ぶ。また（１３１）として一般に示されるネットワークノード（１０２〜１０８）用通信プロトコルスタックを本明細書では「ネットワークノードプロトコルスタック（１３１）」と呼ぶ。
【００２６】
ネットワークノードプロトコルスタック（１３１）及びアクセスノードプロトコルスタック（１４１）は、メディアアクセス制御層（１８０）及び（２８５）が、（図１）のアプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）におけるデータ伝送衝突を防止する時分割多重アクセススキームに関する時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）プロトコル（１８７）及び（２８７）それぞれを含む点において、（図２）のネットワークノードプロトコルスタック（１３０）及びアクセスノードプロトコルスタック（１４０）と異なる。
【００２７】
この実施形態の一実装においては、アクセスノードプロトコルスタック（１４１）は、ネットワークノードプロトコルスタック（１３１）と同一である。同様にこの実施形態のいくつかの実装においては、１つ以上のアプリケーション層（２５０）、伝送制御プロトコル層（２６０）、インターネットプロトコル層（２７０）、メディアアクセス制御層（２８０）、ＴＤＭＡプロトコル（２８７）、電力認識モジュール（２５５）及びコールバック機構（２８５）は、１つ以上のアプリケーション層（１５０）、伝送制御プロトコル層（１６０）、インターネットプロトコル層（１７０）、メディアアクセス制御層（１８０）、ＴＤＭＡプロトコル（１８７）、電力認識モジュール（１５５）及びコールバック機構（１８５）それぞれと同一である。
【００２８】
図４は、通信プロトコルスタック（１３２）及び（１４２）の別の実施形態のブロック図である。この実施形態においては、ネットワークノードプロトコルスタック（１３２）及びアクセスノードプロトコルスタック（１４２）は、（図１）の各ネットワークノード（１０２〜１０６）及びアクセスノード（１００）に暗号化機能を提供する。また（１４２）として一般的に示されるアクセスノード用通信プロトコルスタックを本明細書では「アクセスノードプロトコルスタック（１４２）」と呼ぶ。また（１３２）として一般的に示されるネットワークノード（１０２〜１０８）用通信プロトコルスタックを本明細書では「「ネットワークノードプロトコルスタック（１３２）」と呼ぶ。
【００２９】
ネットワークノードプロトコルスタック（１３２）は、アプリケーション層（１５０）が、暗号化プロトコル（１５８）を含む点において、（図２）のネットワークノードプロトコルスタック（１３０）と異なる。この実施形態の一実装においては、暗号化プロトコル（１５８）は、リンクされたネットワークノード（１０２〜１０８）用動的キー導出を用いたセキュア対称暗号を提供する。アクセスノードプロトコルスタック（１４２）は、アプリケーション層（２５０）が、アクセスノード（１００）に動的キー導出を用いたセキュア対称暗号を提供する暗号化プロトコル（２５８）を含む点において、（図２）のアクセスノードプロトコルスタック（１４０）と異なる。
【００３０】
この実施形態の一実装においては、アクセスノードプロトコルスタック（１４２）は、ネットワークノードプロトコルスタック（１３２）と同一である。同様にこの実施形態のいくつかの実装においては、１つ以上のアプリケーション層（２５０）、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）層（２６０）、インターネットプロトコル（ＩＰ）層（２７０）、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）層（２８０）、暗号化プロトコル（２５８）、電力認識モジュール（２５５）及びコールバック機構（２８５）は、１つ以上のアプリケーション層（１５０）、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）層（１６０）、インターネットプロトコル（ＩＰ）層（１７０）、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）層（１８０）、暗号化プロトコル（１５８）、電力認識モジュール（１５５）及びコールバック機構（１８５）それぞれと同一である。
【００３１】
図５は、通信プロトコルスタック（１３３）及び（１４３）の別の実施形態のブロック図である。この実施形態においては、ネットワークノードプロトコルスタック（１３３）及びアクセスノードプロトコルスタック（１４３）は、（図１）の各ネットワークノード（１０２〜１０６）及びアクセスノード（１００）に時分割多重アクセス機能及び暗号化機能を提供する。また（１４３）として一般的に示されるアクセスノード用通信プロトコルスタックを本明細書では「アクセスノードプロトコルスタック（１４３）」と呼ぶ。また（１３３）として一般的に示されるネットワークノード（１０２〜１０８）用通信プロトコルスタックを本明細書では「ネットワークノードプロトコルスタック（１３３）」と呼ぶ。
【００３２】
ネットワークノードプロトコルスタック（１３３）は、アプリケーション層（１５０）が、リンクされたネットワークノード（１０２〜１０８）に動的キー導出を用いたセキュア対称暗号を提供する暗号化プロトコル（１５８）を含み、メディアアクセス制御層（１８０）が、（図１）のアプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）におけるデータ伝送衝突を防止するための時分割多重アクセススキームに関する時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）プロトコル（１８７）を含む点において、（図２）のネットワークノードプロトコルスタック（１３０）と異なる。
【００３３】
アプリケーション層管理ネットワーク（１０）のこの実装においては、ネットワークノード（１０２〜１０８）は、アクセスノード（１００）に通信可能に接続されたそれぞれのネットワークノード（１０２〜１０８）から送信電力レベルを制御するために作動可能な送信電力制御（ＴＰＣ）プロトコル（１５６）を含むアプリケーション層（１５０）を有する。またアプリケーション層（１５０）は、動的キー導出を用いたセキュア対称暗号を提供する暗号化プロトコル（１５８）も含む。メディアアクセス制御層（１８０）は、ネットワークノード（１０２〜１０８）のアプリケーション層（１５０）と通信する。ＴＤＭＡプロトコル（１８７）は、アクセスノード（１００）にリンクされるネットワークノード（１００〜１０８）間の信号衝突を防止する。
【００３４】
アクセスノードプロトコルスタック（１４３）は、アプリケーション層（２５０）が、アクセスノード（１００）に動的キー導出を用いたセキュア対称暗号を提供する暗号化プロトコル（２５８）を含んでいて、メディアアクセス制御層（２８０）が、アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）（図１）におけるデータ送信衝突を防止する時分割多重アクセススキームに関する時分割多重接続（ＴＤＭＡ）プロトコル（２８７）を含む点において、（図２）のアクセスノードプロトコルスタック（１４０）と異なる。
【００３５】
このアプリケーション層管理ネットワーク（１０）の実装においては、アクセスノード（１００）は、アクセスノード（１００）と通信可能に接続されたネットワークノード（１０２〜１０８）の送信電力レベルを制御するために作動可能な送信電力制御（ＴＰＣ）プロトコル（２５６）を含むアプリケーション層（２５０）を有する。またアプリケーション層（２５０）は、動的キー導出を用いたセキュア対称暗号を提供する暗号化プロトコル（２５８）も含む。メディアアクセス制御層（２８０）は、アクセスノード（１００）のアプリケーション層（２５０）と通信する。ＴＤＭＡプロトコル（２８７）は、通信可能に接続されたネットワークノード（１００〜１０８）間の信号衝突を防止する。
【００３６】
この実施形態の一実装においては、アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）は、リンクされた暗号化信号を通信するネットワークノード（１０２〜１０８）にエネルギ認識優先度及び動的帯域幅割り当てを提供する。この実施形態の別の実装においては、アクセスノード（１００）にリンクされたネットワークノード（１０２〜１０８）は、環境パラメタ検出可能な無線センサである。この実施形態の一実装においては、暗号化信号は、暗号化データパケットに含まれていて、アプリケーション層（２５０）は、電力認識モジュール（２５５）を含んでいて、メディアアクセス制御層（２８０）は、コールバック機構（２８５）を含んでいて、送受信されるデータパケットは、コールバック機構（２８５）によってフィルタリングされる。
【００３７】
図６は、（図１）のアプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）を管理する方法（６００）の一実施形態の流れ図である。プログラム命令を含むプログラム製品は、アクセスノード（１００）及びネットワークノード（１０２〜２０８）内のソフトウェア（２２０）に実装される。プログラム命令は、それぞれのアクセスノード（１００）及びネットワークノード（１０２〜１０８）内のプロセッサ（１１４）及び（１２４）にそれぞれのノードアクセスプロトコルスタック（１４０）及びネットワークノードプロトコルスタック（１３０）内のプロトコルによって実行される記載の機能を実行させるために作動可能である。そのようなプログラム命令は、１つ以上の記憶媒体（１１５）の品目にストアされるか又は別の方法で実装される。図６に示される方法（６００）の特定の実施例が、本明細書において図２に関連して前述したアクセスノードプロトコルスタック（１４０）及びネットワークノードプロトコルスタック（１３０）において実施されるものとして説明されている。
【００３８】
ブロック（６０２）は、ネットワークノード（１０２〜１０８）が１つ以上のセンサ（１２６）を含む場合に限って実施される。ブロック（６０２）において、センサ（１２６）は、１つ以上のネットワークノード（１０２〜１０８）における環境パラメタを検出する。ネットワークノード（１０２〜１０８）が１つ以上のセンサ（１２６）を含まないこの実施形態の実装においては、ネットワークノード（１０２〜１０８）が、信号を生成する。そのようなアプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）の一実装においては、ネットワークノード（１０２〜１０８）は、携帯電話である。
【００３９】
ブロック（６０４）において、アクセスノード（１００）は、アクセスノード（１００）にリンクされた複数のネットワークノード（１０２〜１０８）の少なくとも１つから信号を受信する。信号は、（図２）の無線通信リンク（２５）を介し、通信可能に接続される１つ以上のネットワークノード（１０２〜１０８）からアクセスノード（１００）に無線通信される。
【００４０】
ブロック（６０６）において、プロセッサ（１１４）は、アクセスノード（１００）において１つ以上のシステムレベル（３５０）間で送信されるデータパケットをフィルタリングするために、コールバック機構（２８５）内のソフトウェア（２２０）を実行する。電力認識プロセッサ（１１４）は、ネットワークノード（１０２〜１０８）に電力制御更新を送信し、ネットワークノード（１０２〜１０８）から電力制御更新を受信するソフトウェア（２２０）を実行する。電力認識プロセッサ（１１４）は、アクセスノード（１００）から発信又はそれによって受信される一定のデータパケット内のユーザレベル（２５０）における関心を登録するために、コールバック機構（２８５）におけるフィルタを使用する。設定されたフィルタに従って、プロセッサ（１１４）は、フィルタリングされたパケットの送信又は受信時に、アプリケーション層（２５０）内の電力認識モジュール（２５５）に対しコールバックを生成するアルゴリズムを実行する。コールバック情報は、送信されたパケットの複製を含む。
【００４１】
ブロック（６０８）において、アクセスノード（１００）内の電力認識プロセッサ（１１４）は、メディアアクセス制御層（２８０）において、アクセスノード（１００）のアプリケーション層（２５０）に受信された信号の受信信号強度指示（ＲＳＳＩ）を送信するソフトウェア（２２０）を実行する。ブロック（６１０）において、アクセスノード（１００）のアプリケーション層（２５０）内の電力認識モジュール（２５５）は、アクセスノード（１００）のメディアアクセス制御層（２８０）からＲＳＳＩを受信する。図２に関連して前述したアクセスノード（１００）のプロトコルスタック（１４０）のアーキテクチャは、メディアアクセス制御層（２８０）におけるコールバック機構（２８５）及び電力認識モジュール（２５５）の送信電力制御（ＴＰＣ）プロトコル（２５６）におけるアルゴリズムから成る。
【００４２】
ブロック（６１２）において、プロセッサ（１１４）は、ＲＳＳＩ又は平均ＲＳＳＩのいずれかが、選択された受信信号強度指示範囲内にあるかを決定するソフトウェア（２２０）を実行する。電力認識プロセッサ（１１４）は、この決定を実行するために電力認識モジュール（２５５）内の送信電力制御プロトコル（２５６）などのソフトウェア（２２０）を実行する。選択された受信信号強度指示範囲が、記憶媒体（２１５）中の（図示されない）メモリにストアされる。
【００４３】
ブロック（６１４）において、電力レベル調整信号は、送信電力制御プロトコル（２５６）によって電力制御パケットに埋め込まれる。電力レベル調整信号は、アプリケーション層（２５０）送信電力制御（ＴＰＣ）プロトコル（２５６）を実装するユーザデータグラムプロトコル／インターネットプロトコル（ＵＤＰ／ＩＰ）又は伝送制御プロトコル／インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）パケットに埋め込まれる。ブロック（６１２）において、ＲＳＳＩ又は平均ＲＳＳＩが、選択されたＲＳＳＩ範囲内にないことが決定された場合、プロセッサ（１１４）は、電力レベル調整信号を生成し、送信電力制御プロトコル（２５６）によって電力制御パケットに電力レベル調整信号を埋め込むソフトウェア（２２０）を実行する。環境条件及び必要な稼働条件に従って、送信電力制御アルゴリズムは、ＲＳＳＩ値のそれぞれの範囲に対する送信電力用に個々の値のセットを計算する。送信電力制御アルゴリズムは、ＲＳＳＩの読みを、必要とされる送信電力に写像するためのルックアップテーブルを構築する。アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）は、ルックアップテーブルの使用によって計算リソースの対話的でない要求と同時に、電力調節計算用の更に高い性能も実現する。
【００４４】
実装の一実施形態においては、電力認識モジュール（２５５）は、記憶媒体（２１５）に含まれる管理情報ベース（ＭＩＢ）から最小及び最大送信電力レベル、受信機感度、プリセット電力レベルなどの物理層無線パラメタを取得する。電力認識モジュール（２５５）は、（最大送信電力レベルから最小送信電力レベルを引いた）送信電力範囲を個々の値のセットに分割する。その後、電力認識モジュール（２５５）は、ＲＳＳＩ値の範囲を個々の電力レベルのセットに写像する。ブロック（６１２）において、ＲＳＳＩ又は平均ＲＳＳＩが、選択されたＲＳＳＩ範囲内にあることを決定された場合、プロセッサ（１１４）は、電力レベル調整信号を生成するソフトウェア（２２０）を実行しない。ＲＳＳＩ又は平均ＲＳＳＩが、選択されたＲＳＳＩ範囲外の場合、電力レベル調整信号が、今後の送信の送信電力レベルを増減するために生成される。
【００４５】
ブロック（６１６）において、プロセッサ（１１４）は、ブロック（６１２）におけるＲＳＳＩ又は平均ＲＳＳＩが、選択されたＲＳＳＩ範囲内にない決定に基づいて、メディアアクセス制御層（２８０）にユーザデータグラムプロトコル／インターネットプロトコル（ＵＤＰ／ＩＰ）又は伝送制御プロトコル／インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）パケットに埋め込まれた電力レベル調整信号を送信するために、アプリケーション層（２５０）の電力認識モジュール（２５５）内のソフトウェア（２２０）を実行する。
【００４６】
ブロック（６１２）、（６１４）及び（６１６）の実施中、送信電力制御プロトコル（２５６）は、アクセスノード（１００）とのやりとりのデータトラフィックレベルを決定し、その後、メディアアクセス制御層（２８０）にＵＤＰ／ＩＰ又はＴＣＰ／ＩＰパケットに埋め込まれた電力レベル調整信号を伝える。
【００４７】
ブロック（６１８）において、アクセスノード（１００）内のプロセッサ（１１４）は、アクセスノード（１００）にリンクされた多数のネットワークノード（１０２〜１０８）間の衝突競合を回避するために、メディアアクセス制御層（２８０）でのスロット割り当てを動的に再構成するソフトウェア（２２０）をメディアアクセス制御層（２８０）において実行する。メディアアクセス制御（２８０）は、送信電力レベル調整を要求するネットワークノード（１０２）、（１０４）、（１０６）及び／又は（１０８）のメディアアクセス制御層（１８０）にＵＤＰ／ＩＰ又はＴＣＰ／ＩＰパケットに埋め込まれた電力レベル調整信号を送信する。この実施形態の一実装においては、電力レベル調整信号及び新規のスロット割り当てが、ＵＤＰ／ＩＰパケットに埋め込まれる。この実施形態の別の実装においては、ＵＤＰ／ＩＰパケットに埋め込まれた電力レベル調整信号は存在せず、新規のスロット割り当てが、ＵＤＰ／ＩＰパケットに埋め込まれる。
【００４８】
ブロック（６２０）において、電力レベル調整信号を受信するネットワークノード（１０２）、（１０４）、（１０６）及び／又は（１０８）は、電力レベル調整信号に基づいてアプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）におけるネットワークノード（１０２）、（１０４）、（１０６）及び／又は（１０８）の送信電力を調整する。電力レベル調整信号は、ネットワークノード（１０２〜１０８）から送信される信号の送信電力レベルを調整するために作動可能である。電力認識プロセッサ（１２４）は、電力レベル調整信号を受信し、その後のすべての信号の送信電力レベルを調整するために、メディアアクセス制御層（１８０）内のソフトウェア（１２１）を実行する。
【００４９】
アクセスノード（１００）が、ネットワークノード（１０２）、（１０４）、（１０６）及び／又は（１０８）が過大な電力を送信していることを決定した場合、ネットワークノード（１０２）、（１０４）、（１０６）及び／又は（１０８）からの送信電力が減少される。同様にアクセスノード（１００）が、ネットワークノード（１０２）、（１０４）、（１０６）及び／又は（１０８）が過少な電力を送信していることを決定した場合、ネットワークノード（１０２）、（１０４）、（１０６）及び／又は（１０８）からの送信電力が増加される。ブロック（６０４）において、アクセスノード（１００）に受信されたＲＳＳＩが、選択された受信信号強度指示範囲内にあった場合、ネットワークノード（１０２）、（１０４）、（１０６）及び／又（１０８）の送信電力は、調整されない。
【００５０】
コールバック機構（１８５）及び（２８５）によって、無線通信リンク（２５）の各終点において、電力認識モジュール（１５５）及び（２５５）それぞれが、送信電力制御パケットをいつ送信するかを決定できる。この様に、コールバック機構（２８５）は、どのネットワークノード（１０２〜１０８）からどのようなＲＳＳＩで、どのパケットが受信されたかを監視するために、ＴＰＣプロトコル（２５６）とインタフェースする。
【００５１】
アクセスノード（１００）における電力認識モジュール（２５５）は、更なるネットワークノードが、アクセスノード（１００）と通信開始した時を認識するために作動可能である。具体的には、更なるネットワークノードが、アクセスノード（１００）と通信を開始するとき、コールバック機構（２８５）は、アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）において、未知の目標と新しい接続が生じたことを認識する。その後、コールバック機構（２８５）は、アプリケーション層（２５０）内の電力認識モジュール（２５５）に同期情報を送信する。アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）と同一のネットワークからこの同期情報を受信したとき、電力認識モジュール（２５５）は、未知の目標に送信するために、新しいネットワークノードのデフォルト及び／又は現在の送信電力レベルとしてのパラメタの他にまた新しいネットワークノードにおいて有効な個々の電力レベルも含む電力レベル管理信号を生成する。この様に更なるネットワークノードから最初のデータパケットが、アクセスノード（１００）の受信機（１１０）に到着したとき、電力認識モジュール（２５５）が知る。
【００５２】
この実施形態の一実装においては、すべてのネットワークノード（１０２〜１０８）は同一のデフォルト送信電力にて送信を開始する。ネットワークノードからの最初のデータパケットの受信後、アクセスノード（１００）の電力認識モジュール（２５５）は、最適な送信電力を計算し、その送信電力をリセットするために新しいネットワークノードにおけるメディアアクセス制御層（１８０）に電力レベル調整信号を送信する。
【００５３】
アクセスノード（１００）の応答は、主にデータ駆動型であって、コールバックの受動的監視のため、カーネルへのデータ到着より１ステップ遅れたままである。より多くのデータパケットが、アクセスノード（１００）に到着するにつれて、ＲＳＳＩは絶えず監視され、十分大きな変化が生じた場合、アクセスノード（１００）の電力認識モジュール（２５５）は、ネットワークノード（１００）、（１０２）、（１０４）、（１０６）及び／又は（１０８）に新しい最適な送信電力を含む制御パケットの更新を送信することによって、反応する。デフォルトの送信電力が先天的に知られている場合はアクセスノード（１００）からデータネットワークノード（１０２〜１０８）に単に送信電力の更新を送信することが必要であって、その逆はない。この様に無線通信リンク（２５）双方の終点が、現在の送信電力レベルに関して緩やかに同期する。
【００５４】
アクセスノード（１００）からの１つ以上の電力レベル調整信号が、無線通信リンク（２５）を介する信頼性のないデータグラム配信のために失われてアクセスノード（１００）及びネットワークノード（１００〜１０８）双方が同期を失ったとしても、アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）は、自己訂正される。この場合の一実装においては、非同期のネットワークノード（１００〜１０８）は、短い時間、アクセスノード（１００）の電力レベル調整信号が、非同期のネットワークノード（１００〜１０８）において受信されるまで、高過ぎる電力で送信する。あるいはまた非同期のネットワークノード（１００〜１０８）は、低過ぎる電力で送信し、アクセスノード（１００）は、非同期のネットワークノード（１００〜１０８）からデータを受信しない。その後、非同期のネットワークノード（１００〜１０８）は、アクセスノード（１００）から送信される電力レベル調整信号を促すタイムアウトに入る。いずれの場合も、アクセスノード（１００）と非同期のネットワークノード（１００〜１０８）との間の通信が復旧される。
【００５５】
この様にアプリケーションレベル送信電力制御（ＴＰＣ）プロトコルは、アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）などの蓄積エネルギ電力ネットワークの寿命を延ばすために、受信される信号強度に基づいて送信電力を最小化する。プロトコルは、ビット誤り率（ＢＥＲ）を維持するために、選択されたＢＥＲを増加するように、送信電力を高める。
【００５６】
ＴＰＣプロトコル（２５６）は、線型方程式を使用し、ＳＮ比（ＳＮＲ）に近似するためにＲＳＳＩを平均する。ＲＳＳＩは、最適な送信電力を計算するために、マルチパスフェーディング、シャドウイング及び経路損失を考慮に入れる。ＴＰＣプロトコル（２５６）は、アクセスポイントの送信電力が、蓄積エネルギ電力ノードと同様な方法で調整される必要がないため、受信駆動であって非対称である。この実施形態の一実装においては、アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）は、双方向電力制御を含んでいて、ネットワークノード（１０２〜１０８）は、アクセスノード（１００）から送信される電力レベルを制御する。
【００５７】
方法（６００）は、増分的に展開可能である。アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）は、１つの以上のネットワークノードが、送信電力制御プロトコルを実施するように構成されない場合であっても機能できる。送信電力制御プロトコルを実施するように構成されないネットワークノードを本明細書では「非ＴＰＣネットワークノード」と呼ぶ。非ＴＰＣネットワークノードが、アクセスノード（１００）から信号を受信したとき、電力レベル調整信号は、受信ピア処理の欠落のために非ＴＰＣネットワークノードによって脱落する。データは、未調整電力レベルで非ＴＰＣネットワークノードに送信される。結果として、調整された電力レベルのデータは、適応した送信電力能力を有するネットワークノード（１０２〜１０８）間で交換され、一方、未調整の電力レベルのデータが、固定送信電力レベルを有するノード間を適応した送信電力を用いずに交換される。
【００５８】
送信電力調整は、アプリケーションデータのフロー外で発生するため、方法（６００）は、アプリケーションに対して本質的に透過的である。アプリケーションは、書き直される必要はなく、パケットは、アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）内での使用のために変更される必要はない。同様にプロトコルスタックは、存在するパッチにおけるコンパイルを除いて変更される必要はない。
【００５９】
方法（６００）において実施されるアーキテクチャは、８０２．１１ｂ／ｇを含む様々な無線標準規格と互換性がある。送信電力を更新するためのアプリケーションレベル制御パケットすべてが、帯域内で通信される。この実施形態の一実装においては、方法（６００）のユーザレベルのアプローチは、８０２．１１ｂ／ｇを含んでいて、調整可能送信電力で任意の無線システムにオーバレイされる。
【００６０】
方法（６００）は、新しい適用アルゴリズムの実験及び／又は更新／展開を可能にする。この実施形態の一実装においては、アプリケーションは、Ｊａｖａアプリケーションとしてアクセスノード（１００）からネットワークノード（１０２〜１０８）にロードされる。
【００６１】
ＴＰＣプロトコル（２５６）は、アプリケーションに対して本質的に透過であって、様々な基本的無線ネットワークと互換性がある増分的に展開可能なアプリケーション層のエンティティである。ＴＰＣプロトコル（２５６）は、送信電力更新の通信オーバーヘッドを低減するために、ＲＳＳＩが選択された受信信号強度指示範囲外になったときに限って、最適な送信電力を再計算する。
【００６２】
図７は、アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）内のスロット割り当てを動的に再構成するための方法（７００）の一実施形態の流れ図である。この実施形態の一実装においては、電力認識ネットワーク（１０）は、図３に関連して前述したプロトコルスタック（１３１）及び（１４１）を用いて実装される。この実施形態の別の実装においては、電力認識ネットワーク（１０）は、図５に関連して前述したプロトコルスタック（１３３）及び（１４３）で実装される。方法（７００）は、図６に関連して前述した方法（６００）におけるブロック（６１８）として実装される。ブロック（７０２）において、アクセスノード（１００）は、複数のネットワークノード（１０２〜１０８）とのやりとりで送信されるノード信号を時分割多重化する。ブロック（７０４）において、アクセスノード（１００）のメディアアクセス制御層（２８０）は、信号の送信及び受信を制御する。
【００６３】
アクセスノード（１００）は、各ネットワークノード（１０２〜１０８）の制約されたエネルギ資源を節約するために、データをいつ起動させ、送信及び／又は受信するかを各ネットワークノード（１０２〜１０８）に知らせて、各ネットワークノード（１０２〜１０８）に対するタイムスロットを割り当てる責任が有る。
【００６４】
この実施形態の一実装においては、アクセスノード（１００）は、各ネットワークノード（１０２〜１０８）に対するエネルギ蓄積の経過を保持するために、各ネットワークノード（１０２〜１０８）のためのエネルギモデルを維持する。アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）によって実装されるエネルギ認識プロトコルは、アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）の決定論的な時間クルティカルな信頼性のある性能を保証するために、優先度、先取り及び動的帯域幅割り当てを適用する。
【００６５】
エネルギ認識プロトコルは、スロット割り当てが、ノードのエネルギ蓄積、優先権、通信環境及びアプリケーションワークロードと一致するために適用され得る柔軟性がある。アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）によって実装されるエネルギ認識通信プロトコルは、蓄積エネルギ電力ネットワークの寿命を延長するために非衝突のＴＤＭＡベースのＭＡＣプロトコル及びエネルギ認識ルーティングプロトコルに基づく。ＴＤＭＡ  ＭＡＣプロトコルは、予測可能であって競合が無いので、データ配信サービスの品質（ＱｏＳ）を高める。ＴＤＭＡ  ＭＡＣプロトコルは、ネットワークノード数増加に伴い拡張可能である。
【００６６】
図８は、アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）において受信された信号のデータを暗号化するための方法（８００）の一実施形態の流れ図である。この実施形態の一実装においては、電力認識ネットワーク（１０）は、図４に関連して前述したプロトコルスタック（１３２）及び（１４２）を用いて実施される。この実施形態の別の実装においては、電力認識ネットワーク（１０）は、図５に関連して前述したプロトコルスタック（１３３）及び（１４３）を用いて実施される。
【００６７】
ブロック（８０２）において、アクセスノード（１００）のアプリケーション層（２５０）は、メディアアクセス制御層（２８０）から信号の複製を受信する。ブロック（８０４）において、プロセッサ（１１４）は、ネットワークノード（１０２〜１０８）から受信された信号を認証する暗号化プロトコル（２５８）内のソフトウェア（２２０）を実行する。この実施形態の一実装においては、暗号化プロトコル（１５８）は、リンクされたネットワークノード（１０２〜１０８）に動的キー導出を用いたセキュア対称暗号を提供し、ブロック（８０６）、ブロック（８０８）及びブロック（８１０）が実施される。
【００６８】
ブロック（８０６）において、プロセッサ（１１４）は、セッションキーをデバイスアドレス及びアクセスポイントアドレスと連結することによって、セッションキー導出情報を生成する暗号化プロトコル（２５８）内のソフトウェア（２２０）を実行する。ブロック（８０８）において、プロセッサ（１１４）は、プリロード済共有秘密キー値を使用し、信号用セッションキーを生成する暗号化プロトコル（２５８）内のソフトウェア（２２０）を実行する。この実施形態の一実装においては、プリロード済共有秘密キー値は、記憶媒体（２１５）中の（図示されない）メモリにストアされる。セッションキーメッセージ確認コード照合アルゴリズムは、取得された利用者データからメッセージキーの認証コードを再構築し、受信されたメッセージ認証コードに対しそれを検証する。この実施形態の一実装においては、パラメタ交換は、暗号化及びメッセージ認証暗号化双方向である。この実施形態の別の実装においては、パラメタ交換は、メッセージ認証暗号化であるが、暗号化ではない。
【００６９】
ブロック（８１０）において、プロセッサ（１１４）は、メッセージカウンタ、受信されたノード信号用呼び出し時間及びセッションキー用法パラメタを生成する暗号化プロトコル（２５８）内のソフトウェア（２２０）を実行する。ブロック（８１２）において、プロセッサ（１１４）は、生成されたセッションキー及び適切なメッセージカウンタを使用し、ノード信号を暗号化する暗号化プロトコル（２５８）内のソフトウェア（２２０）を実行する。ブロック（８１４）において、プロセッサ（１１４）は、メディアアクセス制御層（２８０）に暗号化信号を送信する暗号化プロトコル（２５８）内のソフトウェア（２２０）を実行する。
【００７０】
この方法によって、アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）は、ハッキング、スプーフィング、マスカレード及び不正開示を防ぐ認証、暗号化及び復号化を提供する。この実施形態の一実装においては、アクセスノード（１００）は、セキュリティハッシュアルゴリズム１（ＳＨＡ−１）などのハッシュ機能、プリロード済共有秘密キー値、セッションキー導出情報（デバイスアドレス及びアクセスポイントアドレスと連結された共有キー導出パラメタ）、（ゼロに合わせられる）メッセージカウンタ、呼び出し時間、セッションキー使用パラメタに基づいて、セッションキーを動的に生成する。この実装においては、アクセスノード（１００）は、セッションキーを使用するメッセージ認証コードデータ（メッセージカウンタと連結された利用者データ）を介する暗号化プロトコル（２５８）内のハッシュ化メッセージ認証コード（ＨＭＡＣ）アルゴリズムを使用して、受信された信号を検証する。アクセスノード（１００）はその後、再生攻撃から守るためにセッションを一旦終了すると、キーを無効化し、再初期化する。
【００７１】
この実施形態の特定の実装においては、アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４無線装置を使用し、実施される。この実施形態の実装においては、アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）内のネットワークノード（１０２〜１０８）は、１秒のデューティサイクルの大部分スリープ状態であって、タイムスロットの４．８ミリ秒間だけ目覚める。この場合、アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）は、２００倍のエネルギ節約を提供する。この実施形態の更なる別の実装においては、アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）は、ブルートゥース標準規格に従って実装される。この実施形態の更なる別の実装においては、アプリケーション層管理無線ネットワーク（１０）は、８０２.１１標準規格に従って実装される。この実施形態の更なる別の実装においては、暗号化は、ハッシュ機能アルゴリズムと同様であるソフトウェア（２２０）及び（１２０）におけるアルゴリズムを使用し実施される。
【００７２】
本明細書に記載の方法及び技法は、デジタル電子回路において又はプログラム可能プロセッサを用いて（例えば専用プロセッサ又は計算機などの汎用プロセッサ）ファームウェア、ソフトウェア又はそれらの組み合わせによって、実施される。これらの技法を実施する装置は、適切な入出力装置、プログラム可能プロセッサ及びプログラム可能プロセッサによって実行するためのプログラム命令を具体的に実施する記憶媒体を含み得る。これらの技法を実施する処理は、入力データにおいて作動し、適切な出力を生成することによって所望の機能を実行するためのプログラム命令を実行するプログラム可能プロセッサによって実行され得る。本技法は、データ記憶システム、少なくとも１つの入力装置及び少なくとも１つの出力装置からデータ及び命令を受信し、それに対してデータ及び命令を送信するために接続された少なくとも１つのプログラム可能プロセッサを含むプログラム可能システムにおいて実行可能な１つ以上のプログラム内に有利に実装され得る。プロセッサは一般に、読み出し専用メモリ及び／又はランダムアクセスメモリから命令及びデータを受信する。
【００７３】
計算機プログラム命令及びデータを具体的に実施するための適当な記憶装置は、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ及びフラッシュメモリ装置などの半導体記憶装置の例を介し、すべての形式の不揮発性メモリ及び内部ハードディスク及び取り外し可能ディスクなどの磁気ディスク、ＭＯディスク及びＤＶＤディスクを含む。前述のいくつかは、特別に設計された特定用途集積回路は（ＡＳＩＣ（複数））によって補完又はその中に組み込まれ得る。
【００７４】
本明細書において特定の実施形態を例示し記載したが、同一の目的を達成するために適用されるいくつかの処理が特定の実施形態に対して代用され得ることが、当業者によって十分に理解されよう。本出願は、本発明の任意の適応物又は変形を対象とすることを意図する。したがって、請求項及びその同等なものによってのみ本発明を制限することを明確に意図する。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】アプリケーション層管理無線ネットワークの実施形態のブロック図である。
【図２】通信プロトコルスタックの一実施形態のブロック図である。
【図３】通信プロトコルスタックの別の実施形態のブロック図である。
【図４】通信プロトコルスタックの別の実施形態のブロック図である。
【図５】通信プロトコルスタックの別の実施形態のブロック図である。
【図６】アプリケーション層管理無線ネットワークを管理する方法の一実施形態の流れ図である。
【図７】アプリケーション層管理無線ネットワークにおいてスロット割り当てを動的に再構成する方法の一実施形態の流れ図である。
【図８】アプリケーション層管理無線ネットワークにおいて受信された信号のデータを暗号化する方法の一実施形態の流れ図である。
【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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【国際調査報告】
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2009536002.tif 000012
2009536002.tif 000013