(57)【要約】  いくつかの送受信機装置を含む無線通信ネットワークのための通信システム及びプロトコル。このプロトコルにより、すべての装置によって共用されるネットワーク変数が、すべての装置によって正しく受信され、更新される。またこのプロトコルにより、所与のデータトランザクションにおいて、あるタイムスロットから別のタイムスロットへの遷移を正確に検出することもできる。
2007502058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ送信用の第１のタイムスロット、
前記第１のタイムスロットの後の、第１の応答状態を送信する第２のタイムスロット、及び
前記第２のタイムスロットの後の、第２の応答状態を送信する第３のタイムスロット
を含むフレームを有する、装置ネットワークで使用する通信プロトコル。
【請求項２】
第１の応答状態が肯定応答であり、第２の応答状態が否定応答である、請求項１記載の通信プロトコル。
【請求項３】
第１のタイムスロットが可変長であり、第２及び第３のタイムスロットが固定長である、請求項２記載の通信プロトコル。
【請求項４】
肯定応答が、受信エラーのある状態でもそれを回復できるように充分な冗長部を有する特定の符号化値の送信を含み、否定応答が、受信エラーのある状態でもそれを回復できるように充分な冗長部を有する特定の符号化値の送信を含む、請求項２記載の通信プロトコル。
【請求項５】
送受信機／送信機及び少なくとも２つの送受信機／受信機を含む無線通信システムであって、
前記送受信機／送信機が、第１のタイムスロットで送受信機／受信機にデータを送信し、前記送受信機／受信機のそれぞれが、前記データを受信すると、前記第１のタイムスロットの後の第２のタイムスロットで第１の応答状態を、又は前記第２のタイムスロットの後の第３のタイムスロットで第２の応答状態を返す無線通信システム。
【請求項６】
第１の応答状態が肯定応答であり、第２の応答状態が否定応答である、請求項１記載の無線通信システム。
【請求項７】
第１のタイムスロットが可変長であり、第２及び第３のタイムスロットが固定長である、請求項６記載の無線通信システム。
【請求項８】
各送受信機が、送信していない間のどのタイムスロット内でも送信媒体を監視する、請求項７記載の無線通信システム。
【請求項９】
各送受信機／受信機が、否定応答タイムスロットで適切に符号化された送信を検出すると、第１のタイムスロットで以前に受信したデータを破棄する、請求項８記載の無線通信システム。
【請求項１０】
送受信機／送信機が、否定応答タイムスロットで適切に符号化された送信を検出すると、送受信機／受信機のそれぞれにデータを再送信する、請求項９記載の無線通信システム。
【請求項１１】
少なくとも１つの送受信機／送信機及び少なくとも１つの他の送受信機／受信機を含む無線通信システムで使用するための送受信機／受信機であって、
使用時に、前記送受信機／送信機から第１のタイムスロットでデータパケットを受信すると、前記第１のタイムスロットの後の第２のタイムスロットで第１の応答状態を、又は前記第２のタイムスロットの後の第３のタイムスロットで第２の応答状態を送信する送受信機／受信機。
【請求項１２】
さらに、通信システムの少なくとも１つの他の送受信機／受信機から第２のタイムスロットで第１の応答状態を、又は前記通信システムの前記少なくとも１つの他の送受信機／受信機から第３のタイムスロットで第２の応答状態を受信する、請求項１１記載の送受信機／受信機。
【請求項１３】
第１の応答状態が肯定応答であり、第２の応答状態が否定応答である、請求項１２記載の送受信機／受信機。
【請求項１４】
送信していない間のタイムスロット内でも通信媒体を監視する、請求項１３記載の送受信機／受信機。
【請求項１５】
少なくとも１つの他の送受信機／受信機から否定応答を受信すると、第１のタイムスロットで受信したデータパケットを破棄する、請求項１１記載の送受信機／受信機。
【請求項１６】
破棄したデータを、再送信されたデータで置換する、請求項１５記載の送受信機／受信機。
【請求項１７】
少なくとも１つの他の送受信機／受信機を含む通信システムで使用する受信機／送信機であって、
使用時に、前記送受信機／受信機が、第１のタイムスロットでデータパケットを前記少なくとも１つの送受信機／受信機に送信し、１つ若しくは複数の前記送受信機／受信機から前記第１のタイムスロットの後の第２のタイムスロットで第１の応答状態を、又は少なくとも１つの前記送受信機／受信機から前記第２のタイムスロットの後の第３のタイムスロットで第２の応答状態を受信する送受信機／送信機。
【請求項１８】
第１の応答状態が肯定応答であり、第２の応答状態が否定応答である、請求項１７記載の送受信機／送信機。
【請求項１９】
送信していない間のタイムスロット内で、通信媒体を監視する、請求項１８記載の送受信機／送信機。
【請求項２０】
否定応答を受信すると、データを少なくとも１つの送受信機／受信機に再送信する、請求項１９記載の送受信機／送信機。
【請求項２１】
送受信機／送信機及び少なくとも２つの送受信機／受信機を含む無線ネットワークにおいて、前記少なくとも２つの送受信機／受信機によって共用されるべきデータの配布方法であって、
前記送受信機／送信機から前記少なくとも２つの送受信機／受信機に前記データを送信すること、
前記少なくとも２つの送受信機／受信機のうちの少なくとも１つにおいて前記データの受信が失敗すると、前記データの受信が失敗したことを示す否定応答データを送信すること、
前記送受信機／送信機から前記データを再送信すること、及び
前記複数の送受信機／受信機が受信した前記データを前記再送信されたデータで置換すること
を含む配布方法。
【請求項２２】
否定応答データが、送受信機／送信機によっても受信される、請求項２０記載の配布方法。
【請求項２３】
否定応答を受信すると、他の送受信機／受信機が、再送信されたデータを受信する前に、送受信機／送信機から受信したデータを破棄する、請求項２１記載の配布方法。
【請求項２４】
データを送信するステップが第１のタイムスロットで行われ、否定応答を送信するステップが第２のタイムスロットで行われ、再送信するステップが第３のタイムスロットで行われる、請求項２１記載の配布方法。
【請求項２５】
データの受信が成功すると、送受信機／受信機が肯定応答を送信する、請求項２３記載の配布方法。
【請求項２６】
肯定応答を送信するステップが、第１のタイムスロットと第２のタイムスロットの間の追加のタイムスロットで行われる、請求項２５記載の配布方法。
【請求項２７】
データタイムフレーム内のマーカの提供方法であって、
データシーケンス中の特定の点でデータビットを符号化して状態を示すこと、
違反の組合せである、状態組合せを生成すること、及び
その違反の組合せをマーカとして認識すること
を含む提供方法。
【請求項２８】
使用される符号化がマンチェスタ符号化である、請求項２７記載の提供方法。
【請求項２９】
送信における直流平衡が保持される、請求項２７記載の提供方法。
【請求項３０】
違反の組合せが、「オフ」、「オフ」又は「オン」、「オン」の状態対で始まる、請求項２８記載の提供方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線周波によって互いに通信する装置のネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
装置のネットワークは、装置間でデータを伝送するように、無線周波（ＲＦ）手段によって互いに通信することができる１群の装置を構成することによって作成することができる。装置の各々が各装置の最大通信レンジの範囲内にあるとすれば、各装置はネットワーク内で互いに有効に通信することができる。
【０００３】
多くのそのようなネットワークでは、装置はすべて送受信機であってよく、即ち、それぞれが送信も受信も行うことができる。データ項目を送信するためには、１つの装置が主に送信機として働き、一方、他の装置は主に受信機として働く。
【０００４】
本発明は、通信が一時に２つの装置間でしか行われない「ポイントツーポイント」システムとは異なり、「ポイントツーマルチポイント」システムで使用されるべきである。ポイントツーマルチポイント通信システムでは、通信は、ネットワーク内の１つの装置と他の２つ以上の装置との間で同時に通信が行われる。
【０００５】
信頼性の高い「ポイントツーマルチポイント」通信システムでは、共用ネットワーク変数を作成することができる。これは、ネットワーク内のすべての装置によって知られる変数である。例えば、１つの装置が、共用ネットワーク変数の値を変更したい場合、その装置が要求を送信する必要があり、且つすべての装置が更新された変数を同時に受け取り処理することが保証される必要がある。更新を同時に行うことができない場合、又はネットワーク内の必ずしも他のすべての装置が更新を受け取らない場合、ネットワークは共用ネットワーク変数をもたない。
【０００６】
共用ネットワーク変数により、中央制御装置をもたないネットワークを作成することができる。ネットワークの動作及び制御に不可欠なすべてのデータは、ネットワーク内の各装置が同時に知る。このデータは、ネットワークの任意の装置がいつでも更新することができ、他のすべての装置がそれに応じて自分のデータを更新することが保証される。これにより、ネットワーク内の装置の制御を、中央制御装置を有するネットワークと比べて簡略化し、融通性を増し、コストを下げることができる。
【０００７】
各装置間の１つの通信アクションを、本明細書ではトランザクションと呼ぶ。トランザクションは、データを送信するある装置（送受信機／送信機）と、そのデータの１つ又は複数の送受信機／受信機との間で実行される。トランザクションはまた、送受信機／受信機から送受信機／送信機に送信されるデータ、並びにネットワーク内の送受信機／受信機装置の相互間で送信されるデータも含む。この文脈では、所与のトランザクションのためにネットワーク全体で共用されるべきデータを送信する装置を、「送受信機／送信機」と呼び、一方、トランザクション中でそのデータを受け取る装置を、送受信機／受信機として返す。同じトランザクション中で、所与の送受信機／受信機は応答信号の送信も行うことができることが理解されよう。次のトランザクションでは、送受信機／受信機は、送受信機／送信機になることができる。
【０００８】
２つ以上の送受信機／受信機に同時に送信（ブロードキャスト又はマルチキャストとも呼ばれる）したとき、すべての送受信機／受信機がデータを正常に受け取ったかどうかを知ることは重要である。１つの送受信機／受信機がデータを正常に受け取っていない（例えば、ビットエラーにより、１つの送受信機／受信機でデータ破壊が生じたため）だけでも、他のすべての送受信機／受信機に、必ずしも他のすべての送受信機／受信機がデータを正常に受け取ってはいないと通知する必要がある。
【０００９】
そのようなネットワークは任意で、優位ビット及び劣位ビットを用いる送信システムを使用することもできる。即ち、衝突があり、２つの装置が同時に優位ビットと劣位ビットを送信した場合、各装置は、通信媒体を監視したとき、優位ビットの送信を認識する。劣位ビットを送信した装置は、衝突があったことを知り、適切などんな動作も行うことができる。例えば、これは、再送信をすべて中止することでもよい。
【００１０】
従来のポイントツーポイント通信プロトコルでは、一般的な手順は、各装置が、データを受け取ってしばらく後に、応答を送信するようにするものである。これには、送信装置が、ネットワーク内の受信装置の数、及びそのそれぞれとどのように連絡するかを正確に知る必要があるという欠点がある。同じ１個のデータを複数の受信装置に高い信頼性で転送するには、同じデータを何度も送信し、それに対応して各送信が応答されるのを待つ必要がある。同じデータを多くの受信機に繰り返し送信すると、通信媒体の利用可能帯域幅を無駄にする。この手法も、送信機が、正確にどの受信装置が所与の送信を受け入れるかについてのデータを入手して記憶する必要がある。この手法では、共用ネットワーク変数を作成することができるが、不必要に複雑で、且つ通信媒体の利用可能帯域幅を充分利用できないという犠牲を伴う。
【００１１】
その代わりに、ポイントツーマルチポイント送信を使用して、応答が返されずに、データを多数の受信機に同時に転送することもできる。こうすると、データ転送の信頼性が低くなり、送信機は、受信装置のすべてがデータを正常に受け取ったかどうかを判定することができない。データの転送の信頼性が低いことは、共用ネットワーク変数を作成できないことを意味する。
【００１２】
そのようなシステムでは、データ送信における、データのタイプが変わる（例えば、制御データ送信タイムスロットから応答タイムスロットに変わる）時間又は点を正確に決定できる必要もある。既知の多くの通信プロトコルは、非同期で、文字ベースである。最も良い例は、広く使用されているシリアルＲＳ／ＥＩＡ−２３２ポートである。
【００１３】
このようなプロトコルを使用して、困難ではあるが、可変時間部分及び固定時間部分を送信することができる。しかし、非同期インターフェースコンポーネント（Universal Asynchronous Receiver Transmitter、即ちＵＡＲＴと呼ばれる）が、よく特徴付けられたタイミング特性及び遅延特性を有しており、またそうした特性が一定していることは重要である。例えば、（理由は何であれ）文字間隔時間にばらつきがあると、互いに異なる装置が、同じクリティカルな点に対して異なる時間を定めることになるので、破局的となる。固定タイムスロットの開始に対する共通の時間基準がなくなることになる。
【００１４】
文字ベースのプロトコルでは、指定された文字サイズに収まる任意の情報項目を運搬することが可能であるべきである。このことは、送信時に重要点、特に可変部分の終了を通知する何らかの手段を有する必要があることと矛盾する。この矛盾が生じるのは、文字ベースのプロトコルでは、重要点を通知するために、いくつかの文字が特別な意味をもつ必要があるからである。これは、特殊文字をデータ用に使用できないことを意味する。可変時間部分と固定時間部分の間の固定時間関係が維持されるときは、非同期で文字ベースのプロトコルの不利な点が組み合わされるので、それを使用するのが非常に困難となる。
【００１５】
１つの代替方法は、このプロトコルを、グループ化することによって文字に編成された、ビットのストリームとみなす（言い換えると、文字構造をビットストリームの上にオーバレイする）ことである。各文字を、重要か否かを調べるために検査することができる。重要文字と同じに見えるデータ項目が送信されるときは、追加ビットを挿入して、それを変更することができる。受信装置は、追加ビットのパターンを認識し、それを除去し、元の文字を復元する。復号化パス中の適切な点で特殊文字の認識を行うことにより、データと特殊文字を分離することができる。これは、ビットスタッフィングと呼ばれ、ＨＤＬＣのようなプロトコルで広く使用されている。しかし、ビットスタッフィングは、複雑で、処理の負荷が高くなり得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の一目的は、ＲＦポイントツーマルチポイント通信システムにおける装置間の通信を改善するための、システム及びプロトコルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の態様によれば、データを送信するための第１のタイムスロットと、前記第１のタイムスロットの後の、第１の応答状態を送信するための第２のタイムスロットと、前記第２のタイムスロットの後の、第２の応答状態を送信するための第３のタイムスロットとを含むフレームを有する、装置ネットワークで使用するための通信プロトコルが提供される。
【００１８】
好ましくは、第１の応答状態は肯定応答であり、第２の応答状態は否定応答である。
【００１９】
好ましくは、第１のタイムスロットは可変長であり、第２及び第３のタイムスロットは固定長である。好ましくは、肯定応答は、受信エラーのある状態でもそれを回復できるようにするための充分な冗長部を有する特定の符号化値の送信を含む。同様に、否定応答は、受信エラーのある状態でもそれを回復できるようにするための充分な冗長部を有する特定の符号化値の送信を含む。
【００２０】
本発明の第２の態様によれば、送受信機／送信機及び少なくとも２つの送受信機／受信機を含む無線通信システムであって、前記送受信機／送信機が、第１のタイムスロットでデータを前記送受信機／受信機に送信し、送受信機／受信機のそれぞれが、データを受信した後、前記第１のタイムスロットの後の第２のタイムスロットで第１の応答状態を返す、又は前記第２のタイムスロットの後の第３のタイムスロットで第２の応答状態を返す、無線通信システムが提供される。
【００２１】
好ましくは、第１の応答状態は肯定応答であり、第２の応答状態は否定応答である。
【００２２】
好ましくは、第１のタイムスロットは可変長であり、第２及び第３のタイムスロットが固定長である。
【００２３】
好ましくは、各送受信機／受信機は、否定応答タイムスロットで適切に符号化された送信を検出した後、第１のタイムスロットで前に受信したデータを破棄し、送受信機／送信機がデータを送受信機／受信機のそれぞれに再送信する。
【００２４】
本発明の第３の態様によれば、少なくとも１つの送受信機／送信機及び少なくとも１つの他の送受信機／受信機を含む無線通信システムで使用するための送受信機／受信機であって、使用時に、送受信機／送信機から第１のタイムスロットでデータパケットを受信した後、前記第１のタイムスロットの後の第２のタイムスロットで第１の応答状態を送信する、又は前記第２のタイムスロットの後の第３のタイムスロットで第２の応答状態を送信する、送受信機／受信機が提供される。
【００２５】
好ましくは、送受信機／受信機は、通信システムの少なくとも１つの他の送受信機／受信機から第２のタイムスロットで第１の応答状態を受信し、又は通信システムの少なくとも１つの他の送受信機／受信機から第３のタイムスロットで第２の応答状態を受信する。
【００２６】
好ましくは、第１の応答状態は肯定応答であり、第２の応答状態は否定応答である。
【００２７】
少なくとも１つの他の送受信機／受信機から否定応答を受信した後、送受信機／受信機は、第１のタイムスロットで受信されたデータパケットを破棄する。
【００２８】
本発明の第４の態様によれば、少なくとも１つの他の送受信機／受信機を含む無線通信システムで使用するための送受信機／送信機であって、使用時に、第１のタイムスロットでデータパケットを前記少なくとも１つの送受信機／受信機に送信し、１つの前記送受信機／受信機から前記第１のタイムスロットの後の第２のタイムスロットで第１の応答状態を受信する、又は少なくとも１つの前記送受信機／受信機から前記第２のタイムスロットの後の第３のタイムスロットで第２の応答状態を受信する、送受信機／送信機が提供される。
【００２９】
本発明の第５の態様によれば、送受信機／送信機及び少なくとも２つの送受信機／受信機を含む無線ネットワークにおいて、前記少なくとも２つの送受信機／受信機によって共用されるべきデータを配布する方法であって、
前記送受信機／送信機から前記少なくとも２つの送受信機／受信機に前記データを送信すること、
前記少なくとも２つの送受信機／受信機のうちの少なくとも１つにおいて前記データの受信が失敗した後、前記データの受信の失敗を示す否定応答データを送信すること、
前記送受信機／送信機から前記データを再送信すること、及び
前記複数の送受信機／受信機によって受信された前記データを前記再送信されたデータで置換すること
を含む、方法が提供される。
【００３０】
本発明の第６の態様によれば、データタイムフレーム内のマーカを提供する方法であって、
状態を提供するために、データシーケンス中の特定の点でデータビットを符号化すること、
違反の組合せである状態組合せを生成すること、及び
その違反の組合せをマーカとして認識すること
を含む、方法が提供される。
【００３１】
好ましくは、否定応答を受信した後、送受信機／送信機は、データを少なくとも１つの送受信機／受信機に再送信する。
【００３２】
本発明のシステム及びプロトコルには、家庭用、産業用、及び事務用機器の制御における応用例を含めた多くの用途がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
ネットワークの１つの例示的なアーキテクチャを図１に示す。この図では、ネットワーク１０が、ノード１、２、及び３から構成されている。ノード１、２、及び３は、送受信装置であり、所与の通信トランザクションで、送信機及び／又は受信機として働くことができる。ネットワーク１０は、他のネットワーク２０と、ゲートウェイ１１を介して通信することができる。
【００３４】
本発明のプロトコル設計は、ＩＳＯの７階層モデルに基づいており、一部の用語は、ＩＳＯで使用されるものと共通である。本発明で使用するプロトコルは、コネクションレス型であり、いったん１つのデータ転送が行われると、その前後で関連したデータ転送はもう行われない。
【００３５】
好ましい実施形態のプロトコルモデルは、ＩＳＯの７階層モデルに基づいており、それを図２に示す。２つのノードにわたって分散されているアプリケーションの場合、各プロトコル層は、他方のノードの等価な層への仮想接続を有する。図示されているように、各層は、上の層によって提供されるデータを得、それをデータ単位として扱い、自分のプロトコル制御情報（ＰＣＩ）フィールドを追加する。各層において、プロトコルデータユニット（ＰＤＵ）は、データ、或いはすぐ上の層によって提供されるパッケージである。ＰＤＵの名前には、そのＰＤＵが該当する層の接頭辞が付けられている（例えば、ＳＰＤＵはセッションＰＤＵである）。
【００３６】
ＩＳＯシステムでは、物理層は、機械的及び電気的ネットワークインターフェースに関連している。本発明のシステムでは、物理層は、通信媒体を介してビットを送受信するのに使用されるハードウェア及びファームウェア要素を指す。
【００３７】
ＩＳＯシステムでは、リンク層は、データリンク制御（例えば、フレーミング、データ透過伝送機構、エラー制御）のために使用される。本発明では、リンク層を使用して、バイトを、ビット、ビットスタッフィング（必要な場合）、フレーミング、衝突検出、優先順位付け、エラー検出、肯定／否定応答生成、検査、及び再送信に分解する。
【００３８】
ＩＳＯシステムでは、ネットワーク層は、ネットワークルーティング、アドレッシング、呼セットアップ、及びクリアのために使用されるが、本発明では、ネットワーク層は、ネットワークルーティング、アドレッシング、トランザクションセットアップ、及びクリアのために使用される。
【００３９】
ＩＳＯシステムでは、トランスポート層は、エンドツーエンドメッセージ転送、接続管理、エラー制御、フラグメンテーション、及びフロー制御のために使用される。トランスポート層は、本発明の環境では使用されない。
【００４０】
ＩＳＯシステムでは、セッション層は、アプリケーションエンティティ用の対話及び同期制御のために使用されるが、本発明の環境では使用されない。
【００４１】
ＩＳＯシステムでは、プレゼンテーション層は、転送構文ネゴシエーション、及びデータ表現変換のために使用されるが、本発明の環境では、プレゼンテーション層は、アプリケーションデータの最適な暗号化のために使用される。
【００４２】
ＩＳＯシステムでは、アプリケーション層は、ファイル転送、アクセス管理、文書及びメッセージ交換、ジョブ転送及び操作のために使用されるが、本発明の環境では、アプリケーション層は、アプリケーションデータの送受信をサポートする。
【００４３】
最後に、ユーザアプリケーション層は、ＩＳＯ及び本発明の環境の両方で、指定された機能又は動作を実現するのに必要なあらゆるもののために使用される。
【００４４】
本発明の特徴は主にリンク層に存在する。
【００４５】
本発明のプロトコルでは、優位ビット及び劣位ビットをオプションで使用することができる。２つの装置が優位ビット及び劣位ビットを同時に送信した場合、（自分の送信を監視している）受信機及び送信機は、優位ビットだけを検出する。
【００４６】
媒体アクセス権は、送信機が最初に媒体を監視することによって取得され、既存の送信が検出されない場合、その送信機は、プリアンブルストリームを送信することによって、媒体アクセス権を要求しようとする。このプリアンブルは、少なくとも１つの検出可能ビットで開始する。媒体アクセスの要求は、トランザクションの開始を定義する。トランザクションは、すべてのデータ転送、応答、及びデータの中継からなる。ネットワーク内のすべてのノードは、媒体を継続的に監視する必要があり、トランザクション発生を検出した場合、媒体アクセスを要求する試みを、現トランザクションが完了するまで延期する。
【００４７】
トランザクションは、非同期である。即ち、トランザクションは、いつでも行うことができ、１つのトランザクションの開始から次のトランザクションまでの時間差は、ビット継続時間の整数である必要はない。
【００４８】
本出願では、トランザクションは、異なるデータタイプを含む複数のサブタイムスロットに分解された連続した時間として具体的に定義される。トランザクションは、１セットの時間に対するプリアンブルで始まり、送受信機／送信機から２つ以上の送受信機／受信機に送信される特定のデータがそれに続く。データが送信されるタイムスロットは可変長であり、フレーム検査シーケンスとして使用される部分を含む。データ送信後、中継タイムスロットタグ（その詳細は、本発明に関係ないので説明しない）と、それに続く、送受信機／受信機によって肯定応答が送信され得るタイムスロットと、それに続く、送受信機／受信機によって否定応答が送信されるタイムスロットが続く。このフレームの構造を、図３に示す。
【００４９】
上述のように、トランザクションは非同期(asynchronous)であり、いつでも開始することができる。しかし、開始した後は、トランザクションは時間ベースの構造を有する。データ部の開始及び終了を示すために、トランザクション中の特別なマーカが使用される。これについては、後でより詳細に論じる。肯定及び否定応答が送信されるタイムスロットは、時間が固定されている。これらのタイムスロットに符号化されるデータを注意深く符号化し冗長化することにより、１つ又は複数の送受信機／受信機による肯定応答並びに１つ又は複数の送受信機／受信機による否定応答を運搬することができる。トランザクションに関与するすべての装置は、両方の応答タイムスロットを調べる。
【００５０】
送受信機／送信機（例えば、図１のノード１）によって送信されたデータが、送受信機／受信機（ノード２及び３）によって正常に受信されると、ノード２及び３は、受信成功の応答を返す。
【００５１】
トランザクションからのデータが、送受信機／受信機によってエラーで受信された場合、送受信機／受信機は否定応答を送信する。
【００５２】
肯定応答を行いたい送受信機／受信機は、肯定応答タイムスロット内で特別なコードを送信し、否定応答タイムスロット内では受信（優位ビット送信が使用されない場合）、又は劣位ビットを送信（優位／劣位ビットが使用される場合）する。
【００５３】
同様に、否定応答を行いたい送受信機／受信機は、肯定応答タイムスロット内で劣位ビットを送信（優位／劣位ビットが使用される場合）又は受信（優位ビット送信が使用されない場合）し、否定応答タイムスロット内で特別なコードを送信する。
【００５４】
装置が、自分の送信していないタイムスロットを監視することにより、２つのタイムスロットの終了までには、各装置は肯定応答、否定応答、又はその両方のどれかを検出しており、したがって、ネットワークの全応答状態を解明することができる。
【００５５】
例えば、肯定応答を送信する送受信機／受信機が、否定応答を送信する何らかの他の送受信機／受信機を検出することが可能になる。これは、優位ビットが使用される場合、肯定応答を行う送受信機／受信機が否定応答タイムスロット内で劣位ビットを送信しようと試みるけれども、他の送受信機／受信機が否定応答タイムスロット内で同時に適切なコードを送信しているので、優位ビットを検出するからである。優位ビットが使用されない場合、肯定応答を行う送受信機／受信機は、否定応答タイムスロット内で受信し、他の送受信機／受信機が否定応答タイムスロット内で適切なコードを送信しているので、そのビットを検出する。この逆の場合が、否定応答を送信する送受信機／受信機に当てはまる。
【００５６】
トランザクションの終了時に、どの装置も、いくつの肯定又は否定応答があったのかはわからないが、それらが知る必要があるのは、何らかの肯定及び何らかの否定があったことだけである。
【００５７】
仮にトランザクション中に否定応答があった場合、すべての送受信機／受信機がこれを知り、受信したデータを破棄することができる。同様に、送受信機／送信機がこれを知り、トランザクションの再実行を試みることができる。
【００５８】
肯定応答の生成は、次のようになる。データを受信した後、ノードは、以下のときにのみ、肯定応答を生成する。
−  データタイムスロットが、その埋込みフレーム検査シーケンスと照合され、有効であるとわかっているとき。
−  データタイムスロット内にあるアドレッシング情報が、装置によって使用されるアドレッシング情報にマッチするとき。
【００５９】
各装置送受信機は一般に、以下のような、少なくとも２つの異なるタイプのアドレスを含む。
−  装置アドレス。これにより、装置に、個別に一意にアドレスすることができる。
−  マルチキャストアドレス。これにより、ネットワーク内の装置に、共用ネットワーク変数を更新する目的で、同時にアドレスすることができる。
【００６０】
さらに、装置は、オプションで以下を含むこともできる。
−  ネットワークアドレス。これにより、物理装置を、割り当てられている論理ネットワークによってグループ化することができる。
【００６１】
他の変数も可能であるが、これら３つのアドレスタイプが他のより複雑なアドレス方式に対する基盤として使用される。
【００６２】
肯定応答を使用することは、ネットワークの機能に確実性が加わるので、有用である。例えば、送受信機／送信機がどの装置からも肯定応答を受信せず、且つどの装置からも否定応答を受信しない場合、装置が送信を受信したかどうかの確実性がない。
【００６３】
ただし、肯定応答は、本発明の最も広い態様に不可欠ではないことが理解されよう。さらに、肯定応答は、否定応答の後に現れてもよい。
【００６４】
否定応答の生成に関与する処理は、次のとおりである。受信装置（送受信機／受信機）は、埋込みフレーム検査シーケンスを使用して受信データを検査することにより、データタイムスロットが破壊されていると判定された場合にのみ否定応答を生成する。
【００６５】
装置がデータタイムスロット破壊を決定した場合、データタイムスロット内のフィールドをそれ以上調べても意味がない。
【００６６】
送受信機／送信機によって送信されたデータは、肯定応答を生成するための条件が満たされ、且つ他の送受信機／受信機が否定応答を生成していない場合にのみ、送受信機／受信機によって受け入れられる。これにより、すべての送受信機／受信機は、所与のメッセージを１度だけ受信する。ポイントツーマルチポイントメッセージの場合、これにより、メッセージが、有効に見え、肯定応答された場合でも、送受信機／受信機によって破棄されることがある。
【００６７】
実際上、ネットワーク内のすべての装置を同様に構築することは有益である。これは、各装置（一般に「送受信機」と呼ばれる）が、送受信機／送信機又は送受信機／受信機のいずれとして働く場合も同様に構築され、その所望の機能の実行を別個に可能にできることを意味する。これにより、１つのタイプの装置だけを設計し製造すればよいので、製造の複雑さ及びコストが大幅に抑制される。
【００６８】
送受信機装置１００の好ましい実装形態では、無線受信機、無線送信機、及びマイクロプロセッサを使用する。これらの最初の２つの項目は、図４に示すように、任意で送受信機／受信機１２０として組み合わせることもでき、この図では、マイクロプロセッサ１１０及び送信機／受信機１２０を含む装置１００を示している。送信機／受信機１２０は、アンテナ１３０を介して送受信する。
【００６９】
マイクロプロセッサの使用は必須ではないことが理解されよう。例えば、このプロトコルを、専用の集積回路、プログラマブルロジック装置、又はプログラマブルゲートアレイで実装することもできる。マイクロプロセッサを使用すると、ソフトウェア実装の容易な改変が可能になり、且つ総部品数が減るので、便利である。ただし、ソフトウェア実装は、低〜中データ速度にのみ適している。
【００７０】
送信機／受信機１２０の機能は、情報を受信又は送信することである。送信機／受信機の選択は、以下を含めた一連の要因によって決まる（ただし、それだけには限定されない）。
ａ．製品を販売する市場の規制環境。
各国は、利用可能周波数、送信電力レベル、及び帯域幅を含めた諸要因を規定する規制を有する。ある国々での使用に適した送信機／受信機が、他の国々では違法になることがある。
一連の国々で幅広いセールスアピールを有する製品では、それぞれの国に適した、いくつかの異なる送信機／受信機を選択する必要があり得る。
ｂ．利用可能な電力量を決定する他の考慮事項と併せた電力消費。
例えば、高電力消費の送信機／受信機は、バッテリ動作には適さないことがある。
ｃ．送信機／受信機が受信モードと送信モードを切り換える時間。
本発明の通信プロトコルでは、１組の固定のタイムスライスを含むので、受信と送信を切り換える時間が重要である。実行される全トランザクションに応じて、タイムスライスを受信又は送信する必要があることがある。受信と送信を切り換える時間は、オーバヘッド（不動時間）となる。切換え時間が長いと、帯域幅が無駄になる。
ｄ．インターフェースタイプ。
多くの種類の送信機／受信機が利用可能である。デジタルデータ入出力を備えたタイプは、マイクロプロセッサとの最も簡単なインターフェースを提供する。
ｅ．データ速度。
送信機／受信機は、全製品要件に適したデータ速度をサポートする必要がある。このデータ速度は、極端に低いものから極端に高いものまでどんな大きさにもなり得る。
ｆ．物理的なサイズ、及び利用可能な空間の大きさ。
ｇ．コスト。
ｈ．設計の作業量。
【００７１】
少なくとも、送信機／受信機は、以下を必要とする。
ａ．送信データ入力。これは、マイクロプロセッサによって、通信状態を無線媒体に格納するために使用される。
ｂ．受信データ出力。これは、送信機／受信機によって、無線媒体の状態をマイクロプロセッサに指示するために使用される。
ｃ．制御入力。これは、マイクロプロセッサによって、送信機／受信機の受信又は送信動作モードを選択するために使用される。
【００７２】
制御入力は、非常に簡単なものから非常に複雑なものにまでわたり得る。最も簡単な極端な場合、受信と送信の切換えに使用する。送信機／受信機の中には、低電力「スリープ」モードをサポートするものもある。また、送信機／受信機動作の挙動のために、複雑なセットアップ及び構成を可能にするものもある。
【００７３】
上記のプロトコルでは、制御入力のタイプは重要ではない。
【００７４】
適切な送信機／受信機の中には、ＲＦＭ  ＡＳＨシリーズＴＲ１０００〜ＴＲ３１００、Ｃｈｉｐｃｏｎ  ＣＣ１０００、及びＮｏｒｄｉｃ  ＮＲＦ４０１、ＮＲＦ４０３が含まれる。
【００７５】
マイクロプロセッサ１１０は、通信プロトコルを実装するために使用され、送信機／受信機を、通信状態を無線媒体に配置し、無線媒体から通信状態を受け取る手段として使用する。
【００７６】
マイクロプロセッサのタイプ及び選択は、正確なタイミングで動作を行うことができれば、それほど重要ではない。その精度は、この通信プロトコルでビットエラーが生成されないだけの精度で充分である。
【００７７】
このプロトコルは、ビット指向方式で実装するのが最も良い。これにより、タイムスライスが始まる時点を容易に認識できるからである。
【００７８】
マイクロプロセッサは、以下の機能の少なくともいくつかの実施を担当する。
ａ．例えばマンチェスタ符号化といった、送受信に使用するデータの符号化及び復号化方式。
ｂ．例えばプリアンブルに同期化させることによる、受信機での送信されたクロックの回復。
ｃ．衝突の検出。
ｄ．各タイムスライスの生成、及びタイムスライス中の、関連した応答情報を交換するための適切な送信又は受信。
ｅ．送信がエラーを伴って受信されたか否かを判定するために、受信装置によって使用することのできるエラー検出方式の実装。
ｆ．送信中のいくつかの受信エラーを訂正するために、受信装置によって使用することのできるエラー訂正方式の実装。
【００７９】
先に述べたように、通信プロトコルで使用される機能を説明するための一般的方法が、ＩＳＯの７階層モデルである。このモデルに基づいたソフトウェア構造は必須ではないが、これを使用すると、全体的な設計が簡単になる。このモデルを使用して、最下位の数層で実行される機能を図５に示す。
【００８０】
マイクロプロセッサのハードウェアは、電気的なインターフェースを提供し（物理層）、一方、マイクロプロセッサのソフトウェアは、それより上のすべての層の機能を実行する。
【００８１】
特に、リンク層のソフトウェアＭＡＣ−Ｂ部は、少なくとも以下のいくつかを含めた、データ送受信の時間が重要なすべての機能を担当する。
ａ．新しい送信の開始（プリアンブルの生成を含む）。
ｂ．データビットの送信。
ｃ．フレームマーカの送信。
ｄ．受信の開始。
ｅ．送信されたデータストリームへの同期化及びクロックの回復。
ｆ．データビットの受信及び復号化。
ｇ．フレームマーカの受信及び復号化。
ｈ．衝突の通知。
ｉ．各タイムスロットの開始。
ｊ．タイムスロット内のデータビットの送信又は受信。
【００８２】
リンク層のソフトウェアＭＡＣ−Ｆ部は、それほど時間が重要ではない。ソフトウェアＭＡＣ−Ｆ部は、少なくとも以下のいくつかを含めた、より上位レベルのメッセージ指向処理を担当する。
ａ．受信したデータビットからのパケットの構築。
ｂ．パケットエラーの検査。
ｃ．いつ応答すべきか、及び（ＭＡＣ−Ｂのタイムスライスサービスを使用して）生成すべき応答タイプの決定。
ｄ．パケット構造に基づいた、中継送信動作のスケジューリング。
ｅ．新しいパケットの送信の開始。
ｆ．パケットエラー検査シーケンスの生成。
ｇ．一時に１ビットの、パケットの送信。
ｈ．応答及び衝突の検査、並びにパケットを再送信すべきかどうか、及びいつ再送信を行うべきかの決定。
【００８３】
多くの異なるマイクロプロセッサが利用可能である。特別なハードウェア機能が利用可能なものもあり、そのハードウェア機能により、時間間隔の生成やパルスの生成など、時間が重要な機能でのプロセッサ負荷の一部が除去される。これらのハードウェア機能は必須ではないが、それを使用すると、ソフトウェアの設計及びコーディングが非常に簡単になる。
【００８４】
本発明での使用に適したマイクロプロセッサの中には、テキサスインスツルメンツＭＳＰ４３０ファミリ、アトメルＡｔｍｅｇａファミリ、及び日立Ｈ８／３６４４ファミリが含まれる。
【００８５】
先に述べたように、本発明の他の態様によれば、トランザクション中で特別なマーカを使用して、トランザクションフレーム内の可変長データ部の開始及び終了を示す。
【００８６】
本発明のプロトコルでは、可変部分の終了を時間的に定めることは重要である。これにより、（応答送信のための）固定タイムスロットがいつ始まるかを定義する基準点が形成されるからである。本発明のこの態様によれば、「状態」を提供するようにデータを符号化するという概念を使用する。
【００８７】
通信媒体は、直流オフセットの累積を回避するために、何らかの形式の平衡伝送を必要とするのが望ましい。この平衡では、中〜長時間にわたって考慮したときに、媒体上の「オン」及び「オフ」の状態の数が等しくなる必要がある。
【００８８】
データビットを媒体上の状態に変換するのに使用できる符号化方式がいくつかある。これらは、媒体上で消費する帯域幅、及び受信機における送信されたデータの回復の容易さの点で異なる。
【００８９】
最も一般的なものの１つが、マンチェスタ符号化である。この符号化では、媒体上で各データビットごとに２つの状態を使用し、受信機でデータを回復する処理が簡単である。この符号化は、１ビットを状態の対（「オフ」、「オン」）として符号化し、０ビットを状態の対（「オン」、「オフ」）として符号化する。
【００９０】
マンチェスタ符号は常に、各データビットの間で状態遷移（「オフ」から「オン」、又は「オン」から「オフ」）があり、それにより、受信機でのデータ回復及び送信機クロックへの同期化の処理が非常に簡単になる。
【００９１】
マンチェスタ符号では、状態の対（「オフ」、「オフ」及び「オン」、「オン」）は許容されない。
【００９２】
違反の状態対を使用して重要点に関する情報を運搬するように、マンチェスタ符号を活用することができる。
【００９３】
この違反の状態シーケンスを厳格に選ぶことは、それを一貫して使用する限り、それほど重要ではない。好ましくは、マンチェスタ符号化の直流平衡が保持されるべきである。
【００９４】
送信の可変部分の終了を表すための、ある適切な符号化は、単純な違反シーケンス（「オン」、「オン」、「オフ」、「オフ」）を使用するものである。これにより、直流平衡が保持され、マンチェスタ復号器によって容易に認識することができる。
【００９５】
追加の情報を運ぶ必要がある場合、このシーケンスを「導入」として使用することができる。したがって、例えば、他の可能なシーケンスは次のようなものであってよい。
（「オン」、「オン」、「オフ」、「オフ」、「オン」、「オフ」）＝第１の重要点
（「オン」、「オン」、「オフ」、「オフ」、「オフ」、「オン」）＝第２の重要点
【００９６】
方法及び利点を併せて考慮すると、好ましいプロトコル実装は、ビット指向で、同期式であり、違反符号化を活用して、可変部分における重要点を示す。
【００９７】
これは、可変部分の終了を見つける際の時間ベースの精度が高くなる利点を有し、実装が比較的容易であり、ＵＡＲＴの特性への依拠を不要にし、エスケープシーケンス又はビットスタッフィングを必要としない。さらに、可変部分の終了を見つける際の時間ベースの精度が高いと、それに続く固定のタイムスライスの開始を判定する際の精度も高まる。開始マーカ（１２）及び終了マーカ（１３）の使用の一例を、図３に示す。
【００９８】
固定のタイムスロットは、単に送信された状態又はビットをカウントすることによって、容易に送信される。受信されたタイムスライスは、マンチェスタ復号器（違反状態をサポートする必要はない）、及び受信されたタイムスロットの継続時間中に何も送信されない場合ではタイマーを必要とする。
【００９９】
以上、好ましい実施形態に即して説明してきたが、多くの変形形態及び改変形態を本発明の範囲に含めることができることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の好ましい実施形態による１つのネットワークアーキテクチャを示す図である。
【図２】本発明の環境で使用されるネットワークプロトコルモデルを示す図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態によるフレーム構造を示す図である。
【図４】本発明で使用される送受信機装置の好ましい構造を示す図である。
【図５】図４の送受信機装置のいくつかの機能が実行される、ＩＳＯの７階層モデルの諸部分を示す図である。
【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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【国際調査報告】
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