(57)【要約】無線ネットワーク（３００）で情報を送信するための方法。ネットワークで利用可能なチャネル時間は、最初に、複数の連続スーパーフレームに分割される。数々のデバイス（３２０）は、各スーパーフレームの間に送信する必要がある場合もあるが、他のスーパーフレームは、スーパーフレームの一部の間に送信するのみでよい。これらのデバイス（３２０）には、２のべき乗のサブレートで、スーパーフレームにおいてサブレート・タイムスロットが割り当てられる。すなわち、これらデバイスには、各２番目のスーパーフレーム、各４番目のスーパーフレーム、各８番目のスーパーフレーム等にのみサブレート・タイムスロットを割り当てることができる。これにより、複数の連続スーパーフレームを通して、サブレート・タイムスロットをより均一に分散することができ、可能性のある重なり量を最低限度に低減することができる。
2005528014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ネットワークで情報を送信するための方法であって、
無線ネットワークで利用可能なチャネル時間を複数の連続スーパーフレームに分割すること、
各Ｋ1個の連続スーパーフレームのうちの１つの間のみ、第１のデバイスから第１の信号を送信すること、
各Ｋ2個の連続スーパーフレームのうちのの１つの間のみ、第２のデバイスから第２の信号を送信することを備え、
Ｋ1及びＫ2は、それぞれ２のべき乗からなる一組から選択される方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線パーソナル・エリア・ネットワーク及び無線ローカル・エリア・ネットワークに関し、特に、コストを増大させることなく、ネットワークでデータを低い頻度で送信することができる方法に関する。
（関連特許文書との相互参照）
本出願は、「ピコネット内でサブレート・スロットを形成するための方法」（Ａ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＳＵＢＲＡＴＥ  ＳＬＯＴＳ  ＩＮ  Ａ  ＰＩＣＯＮＥＴ）という名称の２００２年３月１１日付けの、Ｗｉｌｌｉａｍ  Ｍ．Ｓｈｖｏｄｉａｎ他の米国仮特許出願第６０／３６３，３０４号の優先権に依存する。上記出願の内容の全文は引用によって本明細書の記載に援用する。
【背景技術】
【０００２】
国際標準化機構（ＩＳＯ）の開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）規格は、エンド・ユーザと、数々のシステムと通信可能な物理装置との間で７層からなる階層を規定している。各層は、異なるタスクを担当し、ＯＳＩ規格は、層間、及び規格に適合するデバイス間の相互作用を規定している。
【０００３】
図１は、７層からなるＯＳＩ規格の階層を示す。図１に示すように、ＯＳＩ規格１００は、物理層１１０と、データ・リンク層１２０と、ネットワーク層１３０と、トランスポート層１４０と、セッション層１５０と、プレゼンテーション層１６０と、アプリケーション層１７０とを含む。
【０００４】
物理（ＰＨＹ）層１１０は、電気的レベル、機械的レベル、機能的レベル及び処理的レベルにおけるネットワークを通してビット・ストリームを搬送する。物理層は、キャリヤ上でデータを送受信するためのハードウェア手段を提供する。データ・リンク層１２０は、物理媒体上のビットの表示及び媒体上のメッセージのフォーマットを記述し、適切な同期のもとでデータのブロック（フレームなど）を送信する。ネットワーク層１３０は、適切な宛先へのデータの経路指定及び転送を処理し、接続を維持し、終了する。トランスポート層１４０は、終端間制御及びエラー・チェックを管理して、確実にデータ転送を行う。セッション層１５０は、各端末でアプリケーション間の会話、交換及びダイアログを設定し、調整し、終了する。プレゼンテーション層１６０は、外部からの又は外部へのデータをある表示フォーマットから他の表示フォーマットに変換する。アプリケーション層１７０では、通信者同士の識別が行われ、サービスの品質が識別され、ユーザの認証及びプライバシーが考慮され、データ構文上のすべての制約が識別される。
【０００５】
ＩＥＥＥ８０２委員会は、ＯＳＩ規格１００の物理層１１０及びデータ・リンク層１２０にほぼ対応するローカル・ネットワーク用の３層からなるアーキテクチャを開発した。図２は、ＩＥＥＥ８０２規格２００を示す。
【０００６】
図２に示すように、ＩＥＥＥ８０２規格２００は、物理（ＰＨＹ）層２１０と、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層２２０と、論理リンク制御（ＬＬＣ）層２２５とを含む。ＰＨＹ層２１０は、本質的にはＯＳＩ規格１００内のＰＨＹ層１１０として動作する。ＭＡＣ層２２０及びＬＬＣ層２２５は、ＯＳＩ規格１００のデータ・リンク層１２０の機能を共有する。ＬＬＣ層２２５は、ＰＨＹ層２１０にて通信可能なフレームにデータを設定する。ＭＡＣ層２２０は、データ・リンク上の通信を管理し、データ・フレームを送信し、肯定応答（ＡＣＫ）フレームを受信する。ＭＡＣ層２２０及びＬＬＣ層２２５は両方で、エラー・チェック及び受信及び肯定応答されないフレームの再送信を担当する。
【０００７】
図３は、ＩＥＥＥ８０２規格２００を使用することができる無線ネットワーク３００のブロック図である。好ましい実施形態では、ネットワーク３００は、無線パーソナル・エリア・ネットワーク（ＷＰＡＮ）又はピコネットである。しかし、本発明は、例えば、無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）又は任意の他の適当な無線ネットワーク等の数人のユーザ間で帯域幅を共有する必要がある他の設定にも適用されることを理解されたい。
【０００８】
ピコネットという用語を使用する場合、この用語は、１つのデバイスが調整装置（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ）としての働きをし（すなわち、サーバとして機能する）、他のデバイス（ステーションと呼ぶこともある）が調整装置の時間割当て指示に従う（すなわち、他のデバイスは、クライアントとして機能する）ようなアド・ホック方式で接続された複数のデバイスのネットワークを意味する。一方、調整装置は、指定のデバイスであってもよいし、又は単に調整装置として機能するように選択されたデバイスのうちの１つであってもよい。調整装置と非調整装置デバイスとの間の主な違いは、調整装置は、ネットワーク内のすべてのデバイスと通信することができなければならないが、一方、種々の非調整装置デバイスは、他の非調整装置デバイスのすべてとは通信できなくてもよいという点である。
【０００９】
図３に示すように、ネットワーク３００は、１つの調整装置３１０及び複数の非調整装置デバイス３２０を含む。調整装置３１０は、ネットワーク３００の動作を制御する働きをする。すでに説明したように、調整装置３１０及び非調整装置デバイス３２０のシステムは、ピコネットと呼ぶことができ、その場合には、調整装置３１０は、ピコネットの調整装置（ＰＮＣ）と呼ぶことができる。各非調整装置デバイス３２０は、一次無線リンク３３０を通して調整装置３１０に接続する必要があるが、又ピア・ツウ・ピア・リンクとも呼ばれる二次無線リンク３４０を通して１つ以上の他の非調整装置デバイス３２０と接続することもできる。
【００１０】
さらに、図３は、デバイス間の二方向のリンクを示すが、これらのリンクは一方向リンクであってもよい。この場合、各二方向リンク３３０、３４０を２つの一方向リンクとして図示することができる。第１のリンクはある方向に向けられ、第２のリンクはその反対方向に向けられる。
【００１１】
一実施形態では、システムを調整するための追加の機能、及びネットワーク３００内で各デバイス３２０と通信できなければならないという要件を除けば、調整装置３１０は、任意の非調整装置デバイス３２０と同じタイプのものであってもよい。他の実施形態では、デバイス３２０の１つとして機能しない別に指定された制御ユニットを調整装置３１０として使用することができる。
【００１２】
以下の説明においては、調整装置３１０は、非調整装置デバイス３２０のようなデバイスであると見なされる。しかし、他の実施形態では、専用の調整装置３１０を使用することができる。さらに、個々の非調整装置デバイス３２０は、調整装置３１０の機能要素を含むことができるが、それら要素を使用することなく、非調整装置デバイスとして機能することができる。この場合、全てのデバイスが潜在的な調整装置３１０であり、１つのみが実際に任意のネットワークでその機能をもつ。
【００１３】
ネットワーク３００の各デバイスは、例えば、デジタル・スチール・カメラ、デジタル・ビデオ・カメラ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、デジタル音楽プレーヤー、又は他の個人用無線デバイス等の異なる無線デバイスであってもよい。
【００１４】
種々の非調整装置デバイス３２０は、調整装置３１０が、各非調整装置デバイス３２０と良好に通信できる範囲に基づいて設定される有効物理エリア３５０内に位置する。調整装置３１０と通信できる（及び非調整装置デバイスと通信することができる）任意の非調整装置デバイス３２０は、ネットワーク３００の有効エリア３５０内に位置する。しかし、すでに説明したように、ネットワーク３００内の各非調整装置デバイス３２０は、他の各非調整装置デバイス３２０と通信できなくてもよい。
【００１５】
図４は、図３のネットワーク３００におけるデバイス３１０、３２０のブロック図である。図４に示すように、各デバイス（すなわち、各調整装置３１０又は非調整装置デバイス３２０）は、物理（ＰＨＹ）層４１０と、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層４２０と、一組の上位層４３０と、管理エンティティ４４０とを含む。
【００１６】
ＰＨＹ層４１０は、一次又は二次無線リンク３３０又は３４０を介してネットワーク３００の残りと通信する。ＰＨＹ層４１０は、送信可能なデータ・フォーマットでデータを生成及び受信し、それをＭＡＣ層４２０を介して使用可能なフォーマットへ／から変換する。ＭＡＣ層４２０は、ＰＨＹ層４１０が必要とするデータ・フォーマットと、上位層４３０が必要とするデータ・フォーマットとの間でのインタフェースとしての働きをする。上位層４３０は、デバイス３１０、３２０の機能を含む。これら上位層４３０は、論理リンク制御（ＬＬＣ）等を含むことができる。上位層により、ＭＡＣ層４２０は、ＴＣＰ／ＩＰ、ＴＣＰ、ＵＤＰ、ＲＴＰ、ＩＰ、ＵＳＢ、１３９４、ＵＤＰ／ＩＰ、ＡＴＭ、ＤＶ２、ＭＰＥＧ等のような種々のプロトコルに対してインタフェースとして機能することができる。
【００１７】
通常、ＷＰＡＮ内の調整装置３１０及び非調整装置デバイス３２０は同じ帯域幅を共有する。それ故、調整装置３１０は、帯域幅の共有を調整する。無線パーソナル・エリア・ネットワーク（ＷＰＡＮ）環境で帯域幅を共有するためのプロトコルを確立するために、これまで種々の規格が開発されてきた。例えば、ＩＥＥＥ規格８２０２．１５．３は、帯域幅が時分割多元接続（ＴＤＭＡ）方式により共有される環境において、ＰＨＹ層４１０及びＭＡＣ層４２０に対する仕様を規定している。この規格を使用して、ＭＡＣ層４２０はフレーム及びスーパーフレームを定義し、そのフレーム及びスーパーフレームを介して調整装置３１０及び／又は非調整装置デバイス３２０により、デバイス３１０、３２０による帯域幅の共有が管理される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の好ましい実施形態について以下に説明する。本明細書においては、ＷＰＡＮ（又は、ピコネット）を参照しながら実施形態について説明するが、本発明は、例えば、無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）又は任意の他の適当な無線ネットワークのような数人のユーザ間で帯域幅が共有される他の環境にも適用することができることを理解されたい。
【００１９】
本発明は、ネットワーク３００を通してデータ経路を形成するスーパーフレームにおける巡回ビーコンの使用によりネットワーク３００で動作するか、又はネットワーク３００を結合させようとするデバイス３１０、３２０を調整するための方法を提供する。
デバイスＩＤ及びＭＡＣアドレス
ネットワーク３００内でデバイス３１０、３２０と共に動作する１つの重要な側面は、各デバイス３１０、３２０を固有に識別することである。この固有の識別を行うための方法はいくつかある。
【００２０】
自分が位置する任意のネットワークから独立して、各デバイス３１０、３２０は、自分を識別するために使用することができる固有のＭＡＣアドレスを有する。このＭＡＣアドレスは、通常、２つのデバイス３１０、３２０が同じＭＡＣアドレスを有することがないように、メーカーがデバイスに割り当てる。ＭＡＣアドレスを管理するために、本発明の好ましい実施形態で使用される一組の規格については、ＩＥＥＥ規格８０２−１９９０、「ローカル及び首都エリア・ネットワーク用ＩＥＥＥ規格：概観とアーキテクチャ」（ＩＥＥＥ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ｆｏｒ  Ｌｏｃａｌ  ａｎｄ  Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ：Ｏｖｅｒｖｉｅｗ  ａｎｄ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）を参照されたい。
【００２１】
動作を容易にするために、ネットワーク３００は、さらにその固有のＭＡＣアドレスの他に、ネットワーク３００内で各デバイス３１０、３２０が使用するデバイスＩＤを割り当てることができる。好ましい実施形態では、ＭＡＣ４２０は、デバイス３１０、３２０を識別するためにアドホック・デバイスＩＤを使用する。これらのデバイスＩＤは、例えば、フレームの宛先のアドホック・デバイスＩＤに基づいて、ネットワーク３００内でフレームの経路指定を行うように使用することができる。デバイスＩＤは、通常、各デバイス３１０、３２０のＭＡＣアドレスよりも遥かに短い。好ましい実施形態では、デバイスＩＤの長さは８ビットであり、ＭＡＣアドレスの長さは４８ビットである。
【００２２】
各デバイス３１０、３２０は、デバイスＩＤとＭＡＣアドレスとの間の対応をマッピングするマッピング表を維持する必要がある。この表は、調整装置３１０により非調整装置デバイス３２０に供給されるデバイスＩＤ及びＭＡＣアドレス情報に基づいて記入される。こうして、各デバイス３１０、３２０は、デバイスＩＤ又はＭＡＣアドレスにより、ネットワーク３００内で自分自身及び他のデバイスを参照することができる。
【００２３】
本発明の１つの目的は、スーパーフレーム構造でサブレート・タイム・スロットをより均一に分散して、重なりの可能性を最低限度に低減することにある。
本発明の別の目的は、異なるスーパーフレームにおいてサブレート・タイム・スロットを任意の２つのデバイスに常に割り当てることができる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記及び他の目的は、無線ネットワークで情報を送信するための方法により達成される。この方法は、無線ネットワーク内の利用可能なチャネル時間を複数の連続スーパーフレームに分割すること、各Ｋ1個の連続スーパーフレームのうちの１つの間のみ、第１のデバイスから第１の信号を送信すること、各Ｋ2個の連続スーパーフレームのうちの１つの間のみ、第２のデバイスから第２の信号を送信することを含む。この方法の場合、Ｋ1及びＫ2は、それぞれ２のべき乗からなる一組から選択される。好適には、第１及び第２のデバイスは、同じスーパーフレームの間に信号を送信しない。
【００２５】
各スーパーフレームは、好適には、限定された数のサブレート・タイムスロットを有し、第１及び第２の信号は、これらのサブレート・タイムスロットの間に送信する。
本発明は、無線ネットワークで情報を送信するための方法も提供する。この方法は、無線ネットワーク内の利用可能なチャネル時間を複数の連続スーパーフレームに分割すること、それぞれ各Ｋ1からＫN個の連続スーパーフレームのうちの１つの間のみ、それぞれ１番目からＮ番目のデバイスから１番目の信号からＮ番目の信号を送信することを含む。この方法の場合、Ｋ1からＫNは、それぞれ、２のべき乗からなる一組から選択される整数である。
【００２６】
１／Ｋ1＋１／Ｋ2＋・・・＋１／ＫN＜１である場合には、好適には、１番目からＮ番目のデバイスのうちの２つが、同じスーパーフレームの間に信号を送信しない。
１／Ｋ1＋１／Ｋ2＋・・・＋１／ＫN＜Ｊである場合には、好適には、１番目からＮ番目のデバイスのうちのＪ個以上が、同じスーパーフレームの間に信号を送信しない。この場合、Ｊは１より大きい整数である。
【００２７】
各スーパーフレームは、好適には、限定された数のサブレート・タイムスロットを有し、１番目からＮ番目の信号は、好適には、サブレート・タイムスロットの間に送信する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について以下に説明する。図面を通して、同じ参照番号は、同じか、又は対応する部品を示す。
［スーパーフレーム］
任意のネットワーク３００内で使用することができる帯域幅は、調整装置３１０により適切な時期に一連の反復スーパーフレームに分割される。これらのスーパーフレームにより、種々のタスク間で利用可能な送信時間を分割する方法が定義される。次に、データの個々のフレームは、スーパーフレームにおいて記述されているタイミングに従ってこれらのスーパーフレームにより転送される。
【００２９】
図５は、本発明の好ましい実施形態によるスーパーフレームのブロック図である。図５に示すように、各スーパーフレーム５００は、ビーコン周期５１０、競合アクセス周期（ＣＡＰ）５２０、及び無競合周期（ＣＦＰ）５３０を含むことができる。
【００３０】
ビーコン周期５１０は、ネットワーク３００内の非調整装置デバイス３２０にビーコン・フレームを送信するように調整装置３１０に設定される。このようなビーコン・フレームは、スーパーフレームにおけるデバイスの動作を準備するための情報を含む。各非調整装置デバイス３２０は、ネットワーク３００に接続する前にビーコン５１０を認識する方法を理解しており、現在のネットワーク３００を識別し、又ネットワーク３００内の通信を調整するためにビーコン５１０を使用する。
【００３１】
ＣＡＰ５２０は、ネットワークを通してコマンド又は非同期データを送信するために使用される。多くの実施形態においてＣＡＰ５２０を使用しなくてもよく、その場合、システムはＣＦＰ５３０の間にコマンドのみを送信する。
【００３２】
ＣＦＰ５３０は、複数のタイムスロット５４０を含む。これらのタイムスロット５４０は、１つの送信デバイス３１０、３２０と１つ以上の受信デバイス３１０、３２０との間で情報を転送するために調整装置３１０により割り当てられる。通常、各タイムスロット５４０は、特定の送信機−受信機ペアに割り当てられるが、場合によっては、１台の送信機が、同時に複数の受信機に送信する場合もある。例示的なタイプのタイムスロットは、管理タイムスロット（ＭＴＳ）及び保証タイムスロット（ＧＴＳ）である。
【００３３】
ＭＴＳは、調整装置３１０と非調整装置デバイス３２０のうちの１つとの間で管理情報を転送するために使用されるタイムスロットである。それ故、ＭＴＳは、調整装置３１０を送信ペアの一方のメンバーにする必要がある。調整装置３１０が受信デバイスである場合には、ＭＴＳをさらに、アップリンクＭＴＳ（ＵＭＴＳ）として定義することができ、調整装置３１０が送信デバイスである場合には、ダウンリンクＭＴＳ（ＤＭＴＳ）として定義することができる。
【００３４】
ＧＴＳは、ネットワーク３００においてデバイス３１０、３２０間で同期管理データを転送するために使用されるタイムスロットである。ＧＴＳは、２つの非調整装置デバイス３２０間で送信されるデータ、又は調整装置３１０と非調整装置デバイス３２０との間で送信される非管理データを含むことができる。
【００３５】
本明細書で使用する場合には、ストリームは、ソース・デバイスと１つ以上の宛先デバイスとの間での通信である。ソース・デバイス及び宛先デバイスは、ネットワーク３００内の任意のデバイス３１０、３２０であってもよい。複数の宛先に対するストリームの場合には、宛先デバイスはネットワーク３００内のデバイス３１０、３２０のすべて又はいくつかであってもよい。
【００３６】
一実施形態では、アップリンクＭＴＳをＣＦＰ５３０の前に位置させ、ダウンリンクＭＴＳをＣＦＰ５３０の終わりに位置させて、調整装置３１０に同じスーパーフレーム５００のダウンリンクＭＴＳ及びアップリンクＭＴＳに応答する機会を与えてもよい。しかし、調整装置３１０は、同じスーパーフレーム５００における要求に応答する必要はない。代わりに、調整装置３１０は、後のスーパーフレーム５００において非調整装置デバイス３２０に割り当てられた別のダウンリンクＭＴＳに応答してもよい。
【００３７】
スーパーフレーム５００は、所定時間で反復される固定時間構成である。スーパーフレーム５００の特定の持続時間は、ビーコン５１０に記述される。実際には、ビーコン５１０は、通常、ビーコン５１０の反復頻度に関する情報を含み、その情報はスーパーフレーム５００の持続時間に有効的に対応する。ビーコン５１０は、各タイムスロット５４０の送信機及び受信機の識別、及び調整装置３１０の識別等のネットワーク３００に関する情報も含む。
【００３８】
ネットワーク３００に対するシステム・クロックは、好適には、ビーコン５１０の生成及び受信を通して同期する。各非調整装置デバイス３２０は、有効なビーコン５１０の受信に成功した場合、同期時期を記憶し、次に、この同期時期をそれ自身のタイミングを調整するために使用する。
【００３９】
図５には示していないが、好適には、ＣＦＰ５３０内のタイムスロット５４０の間にはガード・タイムが設けられる。ガード・タイムは、ＴＤＭＡシステムにおいて、クロック精度の必然的な誤差及び空間的位置をベースとする伝搬時間の差により２つの送信が時間的に重なるのを防止するために使用される。
【００４０】
ＷＰＡＮにおいては、伝搬時間は、通常、クロックの精度と比較した場合、微々たるものである。それ故、必要なガード・タイムの長さは、好適には、主としてクロック精度及び前の同期イベントからの持続時間をベースとして決定する。このような同期イベントは、通常、非調整装置デバイス３２０が調整装置３１０からのビーコン・フレームの受信に成功した場合に発生する。
【００４１】
説明を簡単にするために、全スーパーフレームに対して１つのガード・タイム値を使用することにする。ガード・タイムは、好適には、各ビーコン・フレーム、ＧＴＳ及びＭＴＳの末端に設けられる。
【００４２】
スーパーフレーム５００の精密な設計は、実施に応じて変化する。図６は、特定のスーパーフレーム設計の一例を示す。図６に示すように、送信スキーム６００は、利用可能な送信時間を複数のスーパーフレーム６１０に分割することを含む。個々のスーパーフレーム６１０は、１つのビーコン・フレーム６２０と、１つのアップリンクＭＴＳ６３０と、複数のＧＴＳ６４０と、１つのダウンリンクＭＴＳ６５０とを含む。この例示的なスーパーフレームは、競合アクセス周期を含まない。
【００４３】
ビーコン・フレーム６２０は、関連ＩＤ（ＩＥＥＥ８０２．１５．３規格案においてデバイスＩＤと呼ばれる）により現在のスーパーフレーム６１０に割り当てられる非調整装置デバイス３２０を示す。ビーコン・フレームは、又、受信−送信表により個々のＧＴＳ６４０に対する送信機／受信機割当てを示す。
【００４４】
図６の例示的なスーパーフレーム構造の場合には、アップリンクＭＴＳ６３０は、調整装置３１０に信号をアップロードするために、現在のスーパーフレーム６１０に割り当てられた非調整装置デバイス３２０用に設定される。他のすべての非調整装置デバイス３２０は、このタイムスロットの間においては現在のチャネル上で静止状態を維持する。複数のチャネルを使用する他の実施形態では、そのチャネル上の他のすべてのステーションは、アップリンクＭＴＳ６３０の間、静止状態を維持する必要があるが、これらは他のチャネル上では送信を行うことができる。
【００４５】
複数のＧＴＳ６４０は、デバイス間で通信を行うことができるように、各デバイス３１０、３２０用に設定されるタイムスロットである。これらＧＴＳの設定は、ビーコン６２０における受信−送信表に記載されている情報に従って行われる。各ＧＴＳ６４０は、好適には、１つ以上のデータ・フレームを送信するに十分な大きさである。送受信機セットに複数のＧＴＳ６４０が割り当てられる場合には、好適には、これらのＧＴＳは連続的に設けられる。
【００４６】
ダウンリンクＭＴＳ６５０は、現在のスーパーフレーム６１０に割り当てられている非調整装置デバイス３２０に信号をダウンロードするために、調整装置３１０用に設定される。すべての他の非調整装置デバイス３２０は、このタイムスロットの間においてすべての送信を無視することができる。
【００４７】
アップリンクＭＴＳ６３０及びダウンリンクＭＴＳ６５０の長さは、予想される最長の管理フレーム、即時肯定応答（ＡＣＫ）フレーム、及び受信機−送信機ターンアラウンド時間を処理することができるように選択する必要がある。ＧＴＳ６４０の長さ及び数は、例えば、短いＭＰＥＧフレーム、最大許容長さの大型フレーム、及び使用されるＡＣＫポリシーのような、送信されるフレームの特定の要件を満たすように選択する必要がある。
【００４８】
一実施形態では、複数のＧＴＳ６４０の前に設けられた１つのアップリンクＭＴＳ６３０、及び複数のＧＴＳ６４０の後に設けられた１つのダウンリンクＭＴＳ６５０を使用しているが、ＭＴＳ６３０、６５０及びＧＴＳ６４０の数、配置及び場所は他の実施形態において変更可能である。
【００４９】
しかし、このようなＴＤＭＡプロトコルは、通常、非同期データをサポートしない。あるシステムは、非同期データを送信するために静的ストリーム接続を使用する必要があり、これにより、大きな信号オーバヘッドが必要になるか、又はキャリヤ検出多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）のような競合アクセス・プロトコルを使用する非同期周期（例えば、ＣＡＰ５２０）を提供する必要がある。その結果、性能が低下し、消費電力が増大する。電力消費が増大するのは、各デバイス３１０、３２０が、ＣＡＰ５２０の間、電力の供給を受けている必要があるからである（すなわち、デバイス３１０、３２０のうちのどれも、節電スリープ・モードに入らないからである）。性能が低下するのは、任意の時間に任意のデータ・フレームが送信される確実性が低いからである。
［チャネル時間の割当て］
データの送信を所望する各デバイス３１０、３２０には、その情報を送信するために１つ以上のタイムスロット５４０が割り当てられる。このタイムスロット割当ては、チャネル時間割当て（ＣＴＡ）と呼ぶことができる。何故なら、この割当ては、デバイス３１０、３２０に供給される時間の長さを表しているからである。
【００５０】
場合によっては、デバイス３１０、３２０は、各スーパーフレーム５００、６１０のタイムスロット５４０に割り当てるために必要なＣＴＡを有する。それは、デバイス３１０、３２０が送信したデータの遅延が許容されないことによるものであるか、又は、単にネットワーク３００を通過する光のトラヒックによるものである。
［サブレート・タイムスロット］
場合によっては、デバイス３１０、３２０は、各スーパーフレーム５００よりも低い頻度でタイムスロット５４０を割り当てる必要があるＣＴＡを含む。このようなタイムスロットは、サブレート・タイムスロットと呼ぶことができる。この場合、サブレートは、どのデバイスに１つのタイムスロットが割り当てられるかという頻度である。好適には、この頻度は各２番目のスーパーフレーム毎、各５番目のスーパーフレーム毎、各２７番目のスーパーフレーム毎等のような固定頻度である。他の実施形態では、例えば、周期タイムスロット−３つをスキップするスーパーフレーム−周期的タイムスロット−２つをスキップするスーパーフレームのパターン反復のような、より複雑な周期的パターンを使用することができる。理論的には、サブレート・タイムスロットの任意の周期的パターンを使用することができる。
【００５１】
しかし、サブレートを完全に自由に選択することができる場合には、ネットワーク３００の調整装置３１０は、複雑なサブレート割当てを計算する必要があり、その結果、利用可能なチャネル時間を十分に使用できなくなる。このことは、ネットワーク３００の柔軟性のためには好適ではあるが、その柔軟性を得るにはコストがかかる。例えば、サブレート・タイムスロットの数が増大すると、調整装置３１０がこれらすべてのタイムスロットを適合させ、他のチャネル時間要求を満たすために、任意のスーパーフレームで利用可能な空間を予測することがますます困難になる。
【００５２】
さらに、サブレート・スロットを使用する場合であって、サブレートの不正な組合わせを選択した場合には、任意のスーパーフレーム５００、６１０の活性化スロットの数が、ゼロからサブレート・スロットを使用しているデバイスの全数の間で大きく変動する恐れがある。例えば、すべてのサブレートが異なる素数である場合には、そのサブレート周期の積に等しいスーパーフレームの各数に１回、同じスーパーフレーム５００、６２０で任意の２つのサブレート・タイムスロットのみが発生する（例えば、あるデバイスが３のサブレート周期を有し、他のデバイスが５のサブレート周期を有している場合には、これら両方のデバイスに、同じスーパーフレーム５００、６１０で１つのタイムスロットを割り当てられるのは、スーパーフレーム５００、６１０の１５個毎のみとなる）。さらに、このような実施形態では、すべてのレートの積に等しい周期で、１つのスーパーフレームにおいてすべてのサブレート・タイムスロットが現れるまで、増大する間隔で、より多くの重なりが起こる。
【００５３】
重なりが問題になる場合があるが、それは重なりが発生した場合、定期的なタイムスロットを必要とするデバイスを押し退けることとなり得る。サブレート・タイムスロットに専用に使用するスーパーフレームの時間が長くなればなるほど、他のタイムスロットのために使用できる時間が短くなる。又、ある種のデバイス（特にストリーミング媒体デバイス）は、非常に定期的なタイムスロットを必要とする。この問題は特に面倒なものである。何故なら、重なりを含む多くのスーパーフレームが存在すると、サブレート・タイムスロットが割り当てられないスーパーフレームも出現するからである。より好適には、スーパーフレーム５００間でサブレート・スロットをより均一に分散する。
【００５４】
図７は、固有のプライム・サブレートを使用する４つのデバイスに対するサブレート・タイムスロットの割当てを示すブロック図である。図７に示すように、４つのデバイスは、一連のスーパーフレーム５００において割り当てられたサブレート・スロットを有する。第１のデバイスは２のサブレート（すなわち、各２番目のタイムスロット）を有し、第２のデバイスは５のサブレート（すなわち、各５番目のタイムスロット）を有し、第３のデバイスは７のサブレート（すなわち、各７番目のタイムスロット）を有し、第４のデバイスは１３のサブレート（すなわち、各１３番目のタイムスロット）を有する。図７は、各スーパーフレーム５００においてサブレート・スロットが割り当てられたデバイスの数を示す。最初に、デバイスが分散される。各デバイスは、前のデバイスが割り当てられた後に、順次、第１の空のスーパーフレームに割り当てられる。
【００５５】
図７は、一連のスーパーフレーム５００における３２個のスーパーフレーム５００を示す。これら３２個のスーパーフレームにおいて、３１個のサブレート・タイムスロットが割り当てられる。すなわち、スーパーフレーム毎に１つだけ少なくなる。これらのスーパーフレーム５００においてどのデバイスにサブレート・スロットが割り当てられたのかを示すために、スーパーフレーム内にデバイス番号を表示してある。
【００５６】
理想的分配の場合には、３１個のスーパーフレーム５００が１つのサブレート・タイムスロットを有し、１つのスーパーフレームはサブレート・タイムスロットを持たない。しかし、図７に示すように、９つのスーパーフレーム５００は、これらスーパーフレームに割り当てられる任意のサブレート・タイムスロットを持たない。６つのスーパーフレーム５００は、２つのサブレート・タイムスロットを有し、１つのスーパーフレーム５００は３つのサブレート・タイムスロットを有する。
【００５７】
サブレート・スロット用に各スーパーフレームにおいて特定の長さの時間を設定する実施形態では、重なりが固有の問題になることもある。大量の重なりが起こる恐れがある場合には、最悪の状況をカバーするように、割り当て済みのサブレート時間を割り当てる必要がある。そうすると、サブレート・スロットに割り当てられたスーパーフレームの量が大きすぎる場合が生じて、利用可能なチャネル時間が無駄になり、システムの速度が低下する。
【００５８】
さらに、スーパーフレーム５００、６１０に対するＣＴＡ（すなわち、タイムスロット５４０の割当て及び設置）が変わる度に、調整装置は、ビーコン５１０にその新しいＣＴＡ情報を含ませる必要がある。ＣＴＡが頻繁に変わる場合には、調整装置３１０は、そのために時間及びリソースを使用して、新しいＣＴＡ情報を反復して生成する必要がある。
［２のべき乗のサブレート］
サブレート・タイムスロット・システムのこのような複雑さを低減する１つの方法は、利用可能なサブレートをサブセットの可能性のある値に制限する方法である。このようにすることで、調整装置３１０の複雑さを簡単にする効果がある。何故なら、可能性のあるビーコン・チャネル時間割当て（ＣＴＡ）が妥当な数に制限されるからである。
【００５９】
好適には、サブレートを選択する場合に、複数のスーパーフレームにおいて割り当てられたタイムスロットに効率的に分散される、可能性のあるサブレートのサブセットを選択する。例えば、好ましい実施形態では、タイムスロットは２のべき乗（すなわち、２，４，８，．．．）に制限される。すなわち、デバイスは、各２番目のスーパーフレーム、各４番目のスーパーフレーム、各８番目のスーパーフレーム等に１つのタイムスロットを割り当てることができる。しかし、各３番目のスーパーフレーム又は各６番目のスーパーフレームにはタイムスロットは割り当てられない。
【００６０】
可能性のあるサブレートの数を制限することにより、システムは、ＣＴＡの再計算を常に要求するのではなく、調整装置３２０により、有限の数のＣＴＡをあらかじめ計算させることができる。このようにすることで、スーパーフレームを制御するために必要なオーバヘッドの量が低減される。
【００６１】
さらに、割り当てられたチャネル時間が完全なものでなくても、チャネル時間は、必要チャネル時間の２の因数の範囲内に常に存在する。その理由は、割り当てられたチャネル時間が、必要なチャネル時間からのものより長い場合には、調整装置３１０は、２のべき乗によりサブレート・スロットに割り当てられるチャネル時間を常に短縮することができるからである。
【００６２】
サブレート用に２のべき乗のみを使用する別の理由は、最大のＮRスーパーフレームの後に、ビーコンＣＴＡ情報が反復するからである。この場合、ＮRは、最高のサブレートの長さである。すなわち、ＣＴＡサイクルは、最小頻度のサブレート・スロットを送信した後に、それ自身を反復する（例えば、ネットワークが４、４、８及び１６のサブレートを使用する４つのデバイスを有している場合には、１６のスーパーフレーム毎にＣＴＡサイクル自身が反復する）。これにより、ＣＴＡ情報を生成する際に、調整装置３１０が行う労力の量が少なくなる。
【００６３】
レートが２のべき乗に制限されていない場合には、ビーコン・サイクルは、すべてのサブレートの最小公分母の積に等しいスーパーフレームの数だけ反復する。サブレートがすべて素数である場合には、ＣＴＡに対する反復サイクルは、すべてのサブレートの積になる。
【００６４】
さらに、２のべき乗を使用することにより、任意のスーパーフレーム５００、６１０に過剰なサブレート・スロットを設けるのを避けるために、サブレート・スロットをより容易に分散することができる。このようにすることで、サブレート・スロットの平均数よりも多いサブレート・スロットを有するスーパーフレーム５００の数、及びサブレート・スロットの平均数よりも小さい（ゼロまでの）サブレート・スロットを有するスーパーフレーム５００の数が制限される。
【００６５】
より詳細に説明すると、サブレートの逆数の合計が１より大きくならない限り、スーパーフレーム５００が２つ以上のサブレート・タイムスロットを受け取らないように、サブレート・スロットを分散することができる。逆数の合計が１より大きくなると、スーパーフレーム毎のサブレート・タイムスロットの最小数も同様に増大するが、非常に均一に分散することができる。
【００６６】
図８は、本発明の好ましい実施形態による２のべき乗のサブレートを使用する４つのデバイスに対するサブレート・タイムスロットの割当てを示すブロック図である。図８に示すように、４つのデバイスは、一連のスーパーフレーム５００において割り当てられたサブレート・スロットを有する。第１のデバイスは２のサブレート（すなわち、各２番目のタイムスロット）を有し、第２のデバイスは４のサブレート（すなわち、各４番目のタイムスロット）を有し、第３のデバイスは８のサブレート（すなわち、各８番目のタイムスロット）を有し、第４のデバイスは１６のサブレート（すなわち、各１６番目のタイムスロット）を有する。図８は、各スーパーフレーム５００においてサブレート・スロットが割り当てられたデバイスの数を示す。この実施形態では、デバイスが最初に分散され、各デバイスは、前のデバイスが割り当てられた後で、順次第１の空のスーパーフレームに割り当てられる。
【００６７】
図８は、一連のスーパーフレーム５００における３２個のスーパーフレーム５００を示す。これら３２個のスーパーフレームにおいて、３０個のサブレート・タイムスロットが割り当てられる。すなわち、スーパーフレーム毎に１つだけ少なくなる。これらのスーパーフレーム５００でどのデバイスにサブレート・スロットが割り当てられたのかを示すために、スーパーフレーム内にデバイス番号を表示する。
【００６８】
図８に示すように、複数のスーパーフレーム５００は、それぞれ、４つのデバイスのうちの１つに割り当てられた１つのサブレート・タイムスロットを含む（そのスーパーフレームにおける残りのタイムスロットを、スーパーフレーム毎にタイムスロットを受信するデバイスに割り当てることができる）。そのサブレートの逆数の合計が１より小さいため（すなわち、１／２＋１／４＋１／８＝７／８＜１であるために）、それらを重ならないように分散することができる。
【００６９】
さらに、この実施形態では、任意の２つのサブレート・スロットが、同じスーパーフレームにおいて発生しないようにすることができる。最も頻度の高い場合に、これら２つのサブレート・スロットの最初のものを１つおきにスーパーフレームに配置することができる（すなわち、２のサブレートにすることができる）。このようにすることで、（第２のサブレートも２である場合に対して）交互の１つおきのスーパーフレームがオープン状態に維持される。このことは、これら交互のスロットの場合、各４番目のスロット、各８番目のスロット等も（第２のサブレートが４、８等の場合に対して）同様にフリーとなっていることを意味する。
【００７０】
別の実施形態は、許容可能なサブレートの異なるサブセットを選択することができる。２のべき乗以外のものを使用した場合には、上記利点のすべてを達成することはできないが、如何なる方法でも許容可能なサブレートを制限すれば、ＣＴＡ動作の複雑さをある程度軽減することができ、これは１つの利点であるといえる。
［同期節電割当て］
この方法も、同期節電（ＳＰＳ）システムに対するスーパーフレームを調整するために使用することができる。ＳＰＳシステムにおいては、デバイス３２０は、周期的スーパーフレームの電力がダウンしても影響を受けない。
【００７１】
ＳＰＳシステムに参加している各デバイス３２０には、タイムスロットが割り当てられるのみで、各デバイス３２０は、利用可能なスーパーフレームのサブセットの間に管理情報を受信するのみである。それが割り当てられないスーパーフレームの間、デバイスは、送受信するタイムスロットを全然有しておらず、管理情報を全然受信しないので、何か対応するか、又は送信する必要はない。その結果、電力消費を制限するために、電力低減モードに移行することができる。
【００７２】
ＳＰＳを使用するデバイス３２０は、その活性スーパーフレームの１つのタイムスロットの間に連絡できるのみであるので、好適には、ＳＰＳを使用しているネットワーク３００は、任意のスーパーフレーム５００の間、活性化状態にあるＳＰＳデバイス３２０の数を制限する。１つのスーパーフレーム５００において非常に多くのＳＰＳデバイスが活性化状態にあると、過度の量のチャネル時間が必要になる場合がある。そのため、各スーパーフレーム（例えば、ストリーミング媒体など）内でタイムスロットをより必要としているデバイスが問題を起こす場合がある。
【００７３】
この実施形態の場合の活性スーパーフレームの割当ては、上記例の場合のサブレート・スロットの割当てに類似している。ＳＰＳシステムに参加する各デバイス３２０には、活性化状態にある周期的スーパーフレーム５００が割り当てられる（例えば、４の活性化間隔は、デバイスが各４番目のスーパーフレーム毎に活性化状態にあったことを意味する）。他のスーパーフレーム５００の間に、デバイスは節電スリープ・モードに移行する。
【００７４】
活性化間隔（すなわち、あるスーパーフレームの間のデバイス３２０の活性化状態の頻度）に対して任意の数を使用することができる場合には、ネットワーク３００は、図７において説明した問題のうちのいくつかを起こす。ある間隔の間、非常に多くのデバイスは同時に活性化状態になり、一方、他のデバイスにおいては、すべてのＳＰＳデバイスはスリープ状態になる。
【００７５】
しかし、各デバイス３２０に対する活性化間隔が２のべき乗に制限されている場合には、活性化状態のスーパーフレームの分布は、例えば、図８に示すようにより均一になる。
サブレート・タイムスロットの場合のように、活性化間隔の逆数の合計が１より大きくない場合には、どのスーパーフレーム５００も、同時に２つ以上のＳＰＳデバイスを有することがないように、活性スーパーフレームを分散することができる。逆数の合計が１より大きくなると、各スーパーフレームの活性化状態にあるデバイスの最小数も増大するが、これもまた、均一に分散することができる。
【００７６】
さらに、この実施形態では、任意の２つのデバイスが、同じスーパーフレーム５００において活性化状態になることができないようにすることができる。最も頻度の高い場合、これら２つのデバイスのうちの第１のデバイスは、１つおきのスーパーフレーム（すなわち、２の第１の活性化間隔）で活性化状態となることができる。このようにすることで、（第２の活性化間隔も２である場合に対して）交互の１つおきのスーパーフレームがオープン状態に維持される。このことは、これら交互のスーパーフレームにおいて、各４番目のスーパーフレーム、各８番目のスーパーフレーム等も（第２の活性化間隔が４、８等の場合に対して）同様にオープンとなっていることを意味する。
【００７７】
本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１５ＷＰＡＮ（商標）タスク・グループ３（ＴＧ３）が現在開発中の高速ＷＰＡＮ用のＩＥＥＥ８０３．１５．３規格と共に使用することができる。８０２．１５．３作業委員会のアーカイブを含む現在の８０２．１５．３規格の草案の詳細については、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｅｅｅ８０２．ｏｒｇ／１５／ｐｕｂ／ＴＧ３．ｈｔｍｌを参照されたい。本明細書内の如何なる記述もＩＥＥＥ８０２ＬＡＮ／ＭＡＮ規格委員会ウェブ・ページに記載してある８０２．１５．３規格の草案に矛盾すると考えるべきではない。
【００７８】
上記説明から、本発明の多くの種々の改良及び変更を行うことができる。それ故、添付の特許請求の範囲内で、ここに詳細に説明されたやり方とは異なるやり方で本発明を実行することができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】７つの層からなるＯＳＩ規格の階層を示す図面。
【図２】ＩＥＥＥ８０２規格を示す図面。
【図３】本発明の好ましい実施形態による無線ネットワークのブロック図。
【図４】図３のネットワークの１つのデバイスのブロック図。
【図５】本発明の好ましい実施形態によるスーパーフレームのブロック図。
【図６】本発明の好ましい実施形態による特定のスーパーフレーム設計のブロック図。
【図７】固有のプライム・サブレートを使用する４つのデバイスに対するサブレート・タイムスロットの割当てを示すブロック図。
【図８】本発明の好ましい実施形態による２のべき乗サブレートを使用する４つのデバイスに対するサブレート・タイムスロットの割当てを示すブロック図。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成17年2月23日(2005.2.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ネットワークで情報を送信するための方法であって、
無線ネットワークで利用可能なチャネル時間を複数の連続スーパーフレームに分割すること、
各Ｋ1個の連続スーパーフレームのうちの１つの間のみ、第１のデバイスから第１の信
号を送信すること、
各Ｋ2個の連続スーパーフレームのうちの１つの間のみ、第２のデバイスから第２の
信号を送信することを備え、
Ｋ1及びＫ2は、それぞれ２のべき乗からなる一組から選択される方法。
【請求項２】
無線ネットワークでスーパーフレームを割り当てるためのネットワーク調整装置のための方法であって、
無線ネットワークで利用可能なチャネル時間を複数の連続スーパーフレームに分割すること、
第１の指示を第１のデバイスに供給して、各Ｋ1個の連続スーパーフレームのうちの１つの間のみ、第１のデバイスを送信可能にすること、
第２の指示を第２のデバイスに供給して、各Ｋ2個の連続スーパーフレームのうちの１つの間のみ、第２のデバイスを送信可能にすることを備え、
Ｋ1及びＫ2は、それぞれ２のべき乗からなる一組から選択される方法。
【国際調査報告】
2005528014.tif 000011