(57)【要約】  少なくとも１つのスロット化ビーコン期間（１０４）及び後に続くデータ転送期間（１０３）を有するスロット化スーパーフレーム（１０２）を持つ分散型ＭＡＣプロトコルにおいて、スーパーフレーム（１０２）内の異なる位置において複数のビーコン期間（１０４）を作成及び維持するシステム及び方法が提供される。ネットワーク（３００）に加入する場合、デバイス（３０１）は、存在するビーコン期間（１０４）に加入するか、又はビーコン期間（１０４）若しくは予約期間と重複しないスーパーフレーム（１０２）内の位置において新しいビーコン期間（１０４）を作るかのいずれかである。ビーコン期間（１０４）は、デバイス（３０１）がビーコンにおいて近隣のビーコン期間を通知するにより相互に互いを保護する。
2007531374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスのアドホックネットワーク内のデバイス用の分散ビーコン期間プロトコルに対する方法において、前記デバイスが、
媒体アクセス時間をビーコン期間開始時間に開始する少なくとも１つの隣接したスーパーフレームのシーケンスに分割するステップと、
前記スーパーフレームを、複数の隣接したビーコンスロットを持つスロット化ビーコン期間及び後に続くデータ転送期間に区分化するステップと、
存在するアドホックネットワークビーコン期間の少なくとも１つと関連付けるステップ、又は前記デバイスの前記ビーコン期間として新しいアドホックネットワークビーコン期間を作成するステップと、
を実行することを有する方法。
【請求項２】
前記デバイスの前記ビーコン期間が少なくとも１つの近隣のビーコン期間において保護されない場合に、前記少なくとも１つの近隣のビーコン期間において前記保護されないビーコン期間を保護するステップと、
一度前記デバイスの前記ビーコン期間が保護されると、標準的に動作するステップと、
を更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記保護するステップが、前記少なくとも１つの近隣のビーコン期間において前記デバイスの独自のビーコンに独自のビーコン期間に対する第１の予約を含めるステップを更に有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記予約が、タイプＢＰ及び優先順位＝ＢＰのＤＲＰ予約である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の関連付けるステップが、
前記デバイスの前記ビーコン期間の空のスロットを選択するステップと、
前記選択された空のスロットにおいて前記デバイスの独自のビーコンをビーコン送信するステップと、
を更に有する、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記デバイスの独自のビーコンに他のデバイスのビーコンに関する情報を含めるステップを更に有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記保護するステップが、前記他のデバイスのビーコン期間を通知するために前記デバイスの前記独自のビーコンに第２の予約を含めるステップを更に有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の予約が、タイプＢＰ及び優先順位＝ＢＰのＤＲＰ予約である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記関連付けるステップが、
前記少なくとも１つのスーパーフレーム中に少なくとも１つのビーコン期間を検出するために媒体を走査するステップと、
少なくとも１つのＢＰが検出されない場合に、所定の様式で計算されたビーコン期間開始時間において前記デバイスの前記ビーコン期間として新しいビーコン期間を開始するステップと、
少なくとも１つのビーコン期間が検出される場合に、
ｉ．前記デバイスの前記ビーコン期間として前記少なくとも１つの検出されたビーコン期間の少なくとも１つに加入するステップ、及び
ｉｉ．所定の様式で決定されたビーコン期間開始時間において前記デバイスの前記ビーコン期間として新しいビーコン期間を開始するステップ、
の一方を実行することを決定するステップと、
を有する、請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
前記関連付けるステップが、
前記デバイスの前記ビーコン期間の空のスロットを選択するステップと、
前記選択された空のスロットにおいて前記デバイスの独自のビーコンをビーコン送信するステップと、
を更に有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記デバイスの前記独自のビーコンに他のデバイスのビーコンに関する情報を含めるステップを更に有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記保護するステップが、前記ビーコン期間を通知するために前記近隣のビーコン期間において前記デバイスの前記独自のビーコンに第３の予約を含めるステップを更に有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記第３の予約が、タイプＢＰ及び優先順位＝ＢＰのＤＲＰ予約である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記標準的に動作するステップが、
媒体上でビーコンを受信するステップと、
タイプＢＰのＤＲＰ予約を有するビーコンが受信される場合に、
−新しいビーコン期間を走査するステップ、及び
−新しいビーコン期間が検出される場合に、前記新しいビーコン期間を保護するステップ、
を実行するステップと、
を有する、請求項３に記載の方法。
【請求項１５】
前記保護するステップが、
前記ビーコン期間を保護するために前記デバイスの前記独自のビーコンに第４の予約を含めるステップを更に有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第４の予約が、タイプＢＰ及び優先順位＝ＢＰのＤＲＰ予約である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記標準的に動作するステップは、２以上のビーコン期間が共存する場合に、デバイスが随意にビーコン期間を切り替えるステップを更に有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記デバイスによる前記ビーコン期間を切り替えるステップが、
新しいビーコン期間を通知するためにビーコンに特別な切り替え通知フィールドを含めるステップと、
前記特別な切り替え通知フィールドを含む前記ビーコンを用いて少なくとも所定の通知数の連続したスーパーフレームに対してビーコン送信するステップと、
を更に有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ビーコン送信するステップが、
（ａ）−前記新しいビーコン期間が依然として保護されていない場合に、前記新しいビーコン期間を保護するためにタイプＢＰのＤＲＰ予約を含めるステップ、及び
−前記新しいビーコン期間が既に保護されている場合に、前記ビーコンの送信を停止するステップ、
を実行するステップと、
（ｂ）前記新しいビーコン期間においてビーコンを送信するステップと、
からなるグループから選択された前記ステップの１つを更に有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記標準的に動作するステップが、
他のデバイスのビーコン期間切り替え通知を有するビーコンが受信される場合に、
新しいビーコン期間を走査するステップと、
新しいビーコン期間が検出される場合に、前記新しいビーコン期間を保護するステップと、
を実行するステップを更に有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記標準的に動作するステップが、前記ビーコン期間を終了するステップを更に有する、請求項２に記載の方法。
【請求項２２】
前記標準的に動作するステップが、所定の消去数の連続的なスーパーフレームに対して前記ビーコン期間の間にビーコンが受信されない場合に、前記デバイスのＤＲＰビーコン期間予約を消去するステップを更に有する、請求項２に記載の方法。
【請求項２３】
前記標準的に動作するステップは、少なくとも２つのビーコン期間が衝突する場合に、衝突するビーコン期間がもはや存在しなくなるまで、
（ａ）−各衝突するビーコン期間を、他方の衝突するビーコン期間の前記デバイスに対する十分な空のビーコンスロットについて捜索するサブステップ、及び
−少なくとも１つの衝突するビーコン期間を非衝突ビーコン期間開始時間に移動するサブステップ、
を実行するステップと、
（ｂ）−前記独自のビーコン期間に対する十分な空のビーコンスロットについて前記スーパーフレームを捜索するサブステップ、及び
−前記ビーコン期間を前記スーパーフレーム内の前記空のスロットに移動するサブステップ、
を実行するステップと、
からなるグループから選択された前記ステップの少なくとも１つを繰り返し実行するステップを更に有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項２４】
前記標準的に動作するステップが、存在するＤＲＰ予約がビーコン期間と衝突する場合に、前記衝突するＤＲＰ予約を非衝突時間に移動するステップを更に有する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記標準的に動作するステップが、存在するＤＲＰ予約がビーコン期間と衝突する場合に、前記ビーコン期間を非衝突時間に移動するステップを更に有する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記デバイスのネットワークの各デバイスの各ビーコン期間において並列にビーコン送信するサブステップと、
前記デバイスのネットワークの他のデバイスと同じビーコン期間においてビーコン送信するように独自のビーコン期間を切り替えるサブステップと、
からなるグループから選択された前記サブセットの１つを実行することにより、前記デバイスのアドホックネットワークの各デバイスが同じビーコン期間においてビーコン送信するステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
ビーコン期間を切り替える必要のないデバイスが、前記デバイスのネットワークの各デバイスの識別子に基づいて分散された様式で選択される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
ビーコン期間を切り替える必要のないデバイスが、前記デバイスのネットワークの各デバイスの前記ビーコン期間内の占有されたビーコンスロットの数に基づいて分散された様式で選択される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
ビーコン期間を切り替える必要のないデバイスが、前記デバイスのネットワークのデバイスのビーコン期間内の前記ビーコンにより予約される前記スーパーフレームの部分の大きさに基づいて分散された様式で選択される、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記デバイスのネットワークの各デバイスが、異なるビーコン期間においてビーコン送信することができる、請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
アドホックネットワークデバイスに対する分散ビーコン装置において、
他のアドホックネットワークデバイスからのビーコン及びデータ転送を受信する受信器と、
前記デバイスの独自のビーコン及びデータを送信する送信器と、
送信のために受信されたビーコン及び前記デバイスの独自のビーコンを処理する分散ビーコン期間処理コンポーネントと、
前記分散ビーコン処理コンポーネントに動作可能に結合されたコントローラであって、前記処理コンポーネントに、
ｉ．少なくとも１つのスロット化ビーコン期間を有し、所定のビーコンスロット長をそれぞれ持つ特定の数のビーコンスロットを含み、前記スロット化ビーコン期間の後にデータ転送期間が続くスーパーフレームのシーケンスに媒体を分割し、
ｉｉ．前記デバイスの前記ビーコン期間として、存在するアドホックネットワークビーコン期間及び新しいアドホックネットワークビーコン期間の少なくとも一方と関連付ける、
ように命令するように構成されたコントローラと、
を有する装置。
【請求項３２】
前記コントローラが、前記分散ビーコン処理コンポーネントに、
ｉｉｉ．近隣のビーコン期間において前記デバイスの前記ビーコン期間を保護し、
ｉｖ．一度前記デバイスの前記ビーコン期間が保護されると、標準的に動作する、
ように命令するように更に構成される、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記コントローラが、
前記デバイスの前記ビーコン期間の空のスロットを選択し、
前記選択された空のスロットにおいて前記デバイスの独自のビーコンをビーコン送信する、
ように更に構成される、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記分散ビーコン期間処理コンポーネントが、近隣のデバイスに前記ビーコン期間を通知するために前記デバイスの前記独自のビーコンにタイプＢＰ及び優先順位＝ＢＰのＤＲＰ予約を含めることにより前記デバイスの前記ビーコン期間を保護する、請求項３２に記載の装置。
【請求項３５】
前記分散ビーコン期間処理コンポーネントが、前記デバイスの前記独自のビーコンに他のデバイスのビーコンに関する情報を含めるように更に構成される、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記コントローラが、前記分散ビーコン期間を、
前記少なくとも１つのスーパーフレームの間に少なくとも１つのビーコン期間を検出するように媒体を走査し、
少なくとも１つのビーコン期間が検出されない場合に、所定の様式で計算されたビーコン期間開始時間において前記デバイスの前記ビーコン期間として新しいビーコン期間を開始し、
少なくとも１つのビーコン期間が検出される場合に、
ｉ．前記デバイスの前記ビーコン期間として前記少なくとも１つの検出されたビーコン期間の１つへの加入、及び
ｉｉ．所定の様式で決定されたビーコン期間開始時間における前記デバイスの前記ビーコン期間としての新しいビーコン期間の開始、
の一方を実行することを決定する、
ように制御するように更に構成される、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
標準的な動作に関して、前記コントローラは、
受信されたビーコンが、タイプＢＰのＤＲＰ予約及び他の装置に対するビーコン期間切り替え通知の少なくとも一方を含む場合に、
−新しいビーコン期間を捜索し、
−新しいビーコン期間が検出される場合に、前記新しいビーコン期間を保護し、
近隣のビーコンが受信される場合に、前記近隣のビーコン期間を保護し、
前記デバイスがビーコン期間を切り替える場合に、前記デバイスがビーコン期間を切り替えることを、所定の通知数の連続したスーパーフレームに対して、前記デバイスの前記独自のビーコンにおいて通知し、
２つ以上のビーコン期間が共存する場合に、随意にビーコン期間を切り替え、
前記ビーコン期間を終了し、
所定の消去数の連続したスーパーフレームに対して前記ビーコン期間中にビーコンが受信されない場合に、前記デバイスのＤＲＰビーコン期間予約を消去し、
少なくとも２つのビーコン期間が衝突する場合に、もはや衝突するビーコン期間が存在しなくなるまで、各衝突するビーコン期間を他方の衝突するビーコン期間の前記デバイスに対する十分な空のビーコンスロットについて捜索すること、及び少なくとも１つの衝突するビーコン期間を非衝突ビーコン期間開始時間に移動することからなるグループから選択される少なくとも１つの機能を繰り返し実行し、
存在するＤＲＰ予約がビーコン期間と衝突する場合に、前記衝突するＤＲＰ予約を前記データ転送期間の非衝突時間に移動する、
ように更に構成される、請求項３６に記載の装置。
【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（ＷＰＡＮ）における分散ビーコン（distributed Beaconing）に対するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチバンドＯＦＤＭアライアンス（ＭＢＯＡ）は、ここに完全に記載されているかのように参照によりここに組み込まれる２００４年４月の技術仕様書の草案０．５、高速無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）に対するＭＢＯＡ無線媒体アクセス制御（ＭＡＣ）仕様書（MBOA Wireless Medium Access Control (MAC) Specification For High Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs), Technical Specification, Draft 0.5, April 2004）参照のウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）に対するＭＡＣプロトコルを規定した。ＭＢＯＡ  ＭＡＣプロトコルは、無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）の全てのノード（デバイス）に機能を分散することによりネットワークインフラストラクチャに対する必要性を除去する。全てのデバイスは、スロット化（slotted）ビーコン期間（Beacon Period）（ＢＰ）１０４内の特定のスロットにおいてビーコンを送信する。
【０００３】
ＭＢＯＡ  ＵＷＢ  ＭＡＣプロトコルにおいて、時間は、図１に図示されるようにスーパーフレーム１００に分割される。各スーパーフレームの開始時に、ビーコン期間（ＢＰ）１０４が存在し、データ転送期間１０３が後に続く。前記ＢＰは、３つのビーコンスロット１０５をそれぞれ持つ複数の媒体アクセススロット１０７を有する。前記ＢＰは、長さ１０６において固定又は可変のいずれかであることができる。前記データ転送期間において、２つのアクセス機構が規定される。
【０００４】
第１のアクセス機構は、“分散型予約プロトコル（Distributed Reservation Protocol）”（ＤＲＰ）と称される。ＤＲＰを使用すると、デバイスは、データ転送期間１０３の特定のサブ期間に対して予約を行うことができる。前記予約は、予定される伝送の送り手と受け手との間でネゴシエートされる。このネゴシエーションは、専用の信号ハンドシェイクにより、又は暗示的に予約情報を送り手ビーコン及び受け手ビーコンに含めることによりのいずれかで実行される。一度前記予約が確立されると、前記予約情報は、前記予約が依然としてアクティブであるスーパーフレーム毎に前記送り手及び受け手のビーコンに含められなければならない。これは、存在する予約に関して前記送り手及び受け手の近隣のデバイスに通知するために必要である。前記送り手以外のデバイスは、予約された期間の開始時に媒体にアクセスすることを許可されない。不使用の予約期間の効率的な使用を行うために、２種類の予約、即ちソフト予約及びハード予約が規定される。ソフト予約期間において、他のデバイスは、前記媒体における特定のアイドル時間後に前記媒体にアクセスすることができる。ハード予約において、他のデバイスは、前記送り手及び受け手がＮＡＫ−ＲＴＳ／ＮＡＫ−ＣＴＳ信号ハンドシェイクにより伝送の終了を信号で通知した後のみに前記媒体にアクセスすることを許可される。
【０００５】
第２のアクセス方法は、バックオフ（back-off）プロトコルを持つ搬送波感知多重アクセス（Carrier Sense Multiple Access）（ＣＳＭＡ）に基づくＩＥＥＥ８０２．１１ｅの拡張型分散コーディネーション機能（Enhanced Distributed Coordination Function）（ＥＤＣＡ）である。このランダムアクセス方法は、前記データ転送期間の非予約部分又は不使用予約期間のみに許可される。予約は全てのデバイスにより順守されなければならない。
【０００６】
ＭＢＯＡ分散型ＭＡＣプロトコルにおいて、ビーコンは、ここに完全に記載されたかのように参照によりここに組み込まれる“アドホックネットワークに対するビーコンプロトコル”（“Beaconing Protocol for Ad-Hoc Networks”）と題された仮出願に開示されるように前記ビーコン期間のスロットの１つにおいて送信される。前記ビーコン期間のサイズは、前記ネットワークに加入することができるデバイスの数を決定する。１つのビーコン期間のみが許可される場合、何らかの拡張性（scalability）の制限が存在する。更に、１つのビーコン期間のみが許可される場合、異なるＢＰを使用する新しいデバイスが既存のデバイスの範囲に入ってくるときには、前記ＢＰは、再調整され（re-aligned）、１つの単一のＢＰに同期される必要があり、何らかの通信中断を生じ得る遷移状態を作る。
【０００７】
この問題の１つの可能な解決法は、全てのビーコンを単一のスロット化ビーコン期間に合体する必要なく、コンテンションベースのアクセス、ＥＤＣＡを使用して前記ビーコンを送信することである。しかしながら、ＥＤＣＡは、ビーコンの送信においてランダムな遅延を取り込む。これらの遅延は、電力管理スキームを使用するデバイスの利益を制限する。即ち、近隣から前記ビーコンを受信するために起動するデバイスは、いつビーコンが送信されるかを正確に知らず、したがって、未決定の時間期間に対して起動したままである必要がある。更に、ＥＤＣＡが使用される場合、ビーコンが（他のビーコン又は他の伝送と）衝突する（collide）可能性が存在し、したがって、ビーコンの受信は保証されない。加えて、前記ビーコンの送り手は、前記受け手からのフィードバックを得ず、したがって、前記ビーコンの送り手が、前記送り手のビーコンが衝突したことを検出する可能性はない。加えて、前記ビーコンは、前記媒体の予約を通知するのに使用される。前記ビーコンが衝突する場合、デバイスは、近隣の予約に気付かず、したがって、データ期間中の衝突のリスクも存在する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これらの不利点を回避するために、本発明は、ここに完全に記載されたかのように参照によりここに組み込まれる“アドホックネットワークに対するビーコンプロトコル”と題された仮出願に開示されるアクセス方法を使用してアクセスされる複数の分散されたビーコン期間を持つＭＡＣプロトコルを提供する。
【０００９】
本発明は、図１参照のスロット化ビーコン期間を持つスーパーフレーム構造を採用する。本発明によると、複数のＭＡＳスロット１０７を有するスロット化ビーコン期間（ＢＰ）１０１及びデータ転送期間１０３を含むＭＡＣスーパーフレーム構造が提供される。全てのアドホック（ad-hoc）ネットワークデバイスは、ビーコンの送信に関与する。データ転送期間１０３のコンテンション期間における媒体アクセスは、拡張型分散チャネルアクセス、即ちＥＤＣＡのような機構に基づく。
【００１０】
ビーコンの周期的送信は、ここに完全に記載されたかのように参照によりここに組み込まれる２００４年４月のＭＢＯＡ  ＭＡＣ仕様書草案０．５、“高速無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）に対するマルチバンドＯＦＤＭアライアンス無線媒体アクセス制御（ＭＡＣ）仕様書”（“MultiBand OFDM Alliance Wireless Medium Access Control (MAC) Specification for High Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs)”, MBOA MAC Specification Draft 0.5, April 2004）によって、アドホックネットワークにおいて通信デバイス間のコーディネーション（coordination）を維持するために採用される技術である。ビーコンは、等時性予約に関する情報を含む前記ネットワークに対する基本タイミングを提供する。通信することを望むデバイスは、同じビーコングループ、又は所定のデバイスの無線範囲内にあり、同じビーコン期間（ＢＰ）中にビーコン送信するデバイスのセットに属さなければならない。
【００１１】
ビーコン（及びこれにより予約）の衝突の数を減少するために、各デバイスは、続いて起こるスーパーフレームにおいて同じビーコンスロットにおいて当該各デバイスのビーコンを送信しつづける。前記ビーコンを受信することができる周囲のデバイスは、このビーコンスロットを占有されているものとしてマークする。各デバイスは、ビーコン期間の非占有ビーコンスロットの中から当該各デバイスのビーコンスロットを選択する。各デバイスは、ビーコンスロットの占有及び各デバイスの独自のビーコンスロットの番号を記憶する１つの追加のビットマップを維持しなければならない。ビーコンスロットのステータスは、ビーコンがｎの続いて起こるスーパーフレームに対してそれぞれのスロットにおいて受信されていないときにはいつでも占有から非占有に変更され、ここでｎは所定の整数である。
【００１２】
第１の実施例において、他のデバイスのビーコンに関する情報はビーコンにおいて報告されない。
【００１３】
第２の実施例において、衝突の可能性は減少される。
【００１４】
ここで図１を参照すると、ビーコンを送信／受信するために、デバイスは、ビーコン送信及び受信に対して厳密に予約されたビーコン期間１０４としてスーパーフレームの時間期間を指定する。更に、各ビーコン期間は、固定又は可変であることができる。このビーコン通信時間（airtime）を共有するデバイスのグループは、ビーコングループと称される。即ち、ビーコングループは、同じ媒体アクセススロット（ＭＡＳ）内のビーコン伝送を同期し、これらのＭＡＳをＢＰとして識別するデバイスのセットとして所定のデバイスに関して局所的に定義される。“アドホックネットワークに対するビーコンプロトコル”と題された仮出願に開示されるように、ＢＰは、（以後、スロット化ビーコン期間としても知られる）ＢＰ１０４として、１つ以上のデバイスのビーコンにより指定された所定数の隣接したＭＡＳにより規定される。
【００１５】
クラスタは、デバイスの無線範囲内のデバイスのセットであり、ビーコングループ内の全てのデバイスを含む。クラスタは、他のビーコングループに属する無線範囲内のデバイスをも含むことができる。
【００１６】
本発明の他のフィーチャ及び利点は、以下の図面及び本発明の詳細な説明から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下の記載が制限ではなく説明の目的で提供されることは、当業者により理解されるべきである。当業者は、本発明の精神及び添付の請求項の範囲内にある多くの変形実施例が存在することを理解する。既知の機能及び動作の不必要な詳細は、本発明を不明瞭にしないように現在の記載から省略されうる。
【００１８】
本発明は、“アドホックネットワークに対するビーコンプロトコル”と題された仮出願に開示されたアクセス方法に幾らかの修正を加えた分散ビーコン方法を提供することにより、上述のＥＤＣＡビーコン方式の不利点を克服する。
【００１９】
ＢＰ構造
チャネル時間は、スーパーフレームに分割され、各スーパーフレームはＢＰで開始する。前記ＢＰはビーコンを送信するのに使用される。図１は、本発明によるＭＡＣスーパーフレーム構造１０１を図示する。アドホックネットワークにおいて、全てのデバイスがビーコンの送信に関与する。各ＭＡＣスーパーフレーム構造１０２は、ＴＢＴＴ又はＢＰＳＴ（ビーコン期間開始時間）１０１に開始し、スロット化ＢＰ長１０６だけ続行し、データ転送期間１０３が後に続く少なくとも１つのスーパーフレーム１０２のシーケンスを有する。ＢＰ長１０６は、固定又は可変であることができる。
【００２０】
チャネルアクセス
第１の実施例において、他のデバイスのビーコンに関する情報は、ビーコンにおいて報告されない。これは、ビーコンのサイズ及びビーコンプロトコルの複雑さを大幅に減少する。しかしながら、このような解決法を用いると、ビーコン情報がデバイスの直接的な近隣にのみ送信され、近隣の近隣には送信されないので、ビーコン衝突が隠れステーションシナリオ（hidden station scenarios）において生じる可能性がある。このような状況を避ける代わりに、このような状況が生じる前に、本実施例において、前記衝突は、前記衝突が起こった後に解決される。（予測されたビーコンが欠けているので）衝突を検出するデバイスは、前記デバイスのＭＡＣ  ＩＤを衝突情報フィールドに含めることにより前記デバイスのビーコンにおいて前記衝突の検出を通知する。ＭＡＣ  ＩＤが他のデバイスのビーコンに含まれることを検出するデバイスは、続いて起こるスーパーフレームにおいてビーコン位置を変更する。前記ビーコン内の特別なビットは、続いて起こるスーパーフレームにおいて来るべきビーコン位置変更を通知するのに使用される。これは、近隣のデバイスが、意図的なビーコン位置変更による欠けているビーコンとビーコン衝突による欠けているビーコンとを区別することを可能にするために必要とされる。他のデバイスが衝突を検出しない場合に、ビーコンの不断の衝突を避けるために、各デバイスは、ｍのスーパーフレーム後に前記ビーコン位置を周期的に変更し、ここでｍは所定値である。
【００２１】
第２の実施例において、ビーコン衝突は完全には避けられないが、前記ビーコン衝突の可能性は、ｍ番目のスーパーフレーム毎に前記ビーコン位置を変更することにより単純に減少され、ここでｍは所定値である。
【００２２】
ビーコン期間（ＢＰ）初期化
他のデバイスとの通信に参加しようとするデバイスは、ビーコンを送信する。デバイスがオンにされる場合、前記デバイスは、存在するビーコン期間について媒体を走査する。前記デバイスは、存在するビーコン期間に加入することを決定することができる。この場合、ビーコンは、“アドホックネットワークに対するビーコンプロトコル”と題された仮出願に開示されたプロトコル又は上述の修正されたプロトコルを使用して前記存在するビーコン期間の空のスロットの１つにおいて送信される。
【００２３】
各デバイスは、ビーコンについて前記媒体を走査する。ビーコンが受信されない場合、前記デバイスは、前記デバイスの独自の目標ビーコン送信時間（ＴＢＴＴ）又はビーコン期間開始時間（ＢＰＳＴ）をセットし、第１のビーコンを送信する。しかしながら、ビーコンが受信される場合には、前記デバイスは、前記ビーコン期間内の空のスロットを探し、利用可能であれば１つを選択する。一度スロットが選択されると、衝突が検出されない限り、前記ビーコンは、前記デバイスにより同じスロットにおいて常に送信される。１より多いビーコンが受信される場合、前記デバイスは、最速クロックに同期する。
【００２４】
デバイスは、新しいビーコン期間を作ること、例えば、新しいＷＵＳＢクラスタを作ることを決定してもよい。好ましくは、新しいＢＰは、例えば存在するＢＰにおける空のスロットの欠如により厳密に必要でない限り、作成されない。前記新しいＢＰは、存在するＢＰ及び／又は存在するＤＲＰ予約と衝突してはならない。換言すると、新しいビーコン期間を作る主な理由の１つは、前記存在するビーコン期間が既に完全に占有されていることであるかもしれない。ＢＰは、最後の又は一部のビーコンスロットを除くと全てのビーコンスロットが占有される場合に完全に占有されていると見なされることができる。最後のビーコンスロットは、（前記アドホックネットワークに対する新しいデバイスの結合又は他のビーコン期間の通知のような）特定の目的のために予約されてもよい。
【００２５】
複数のＢＰの共存
デバイスが新しいＢＰを作ることを決定する場合、前記デバイスは、既に存在するＢＰにおいて前記新しいＢＰの作成を通知する。新しいデバイスは、前記存在するＢＰにおいてビーコンを送信し、優先順位（priority）＝ＢＰを持つハードＤＲＰ予約として前記新しいＢＰにより使用される時間をマークする。優先順位ＢＰを持つＤＲＰ予約を含むビーコンを受信するデバイスは、前記デバイスの独自のビーコンに前記予約の複写を含める。前記デバイスは、前記予約の複写が他のビーコンにおいて受信されるまで前記存在するＢＰにおいてビーコンを続ける。前記新しく作られたＢＰは、他の存在するＢＰと衝突しないように作られ、近隣のデバイスからの前記媒体の存在する予約を順守しなければならない。
【００２６】
可動性のため複数のＢＰが共存する必要があることも起こり得る。“外部の（alien）”ＢＰが検出される場合、デバイスは、前記“外部の”ＢＰの存在を通知し、優先順位＝ＢＰで前記デバイスの独自のビーコンにタイプＢＰのＤＲＰ予約を含めることにより保護する。
【００２７】
存在するＤＲＰ予約がＢＰと衝突する場合、前記ＢＰは最高の優先順位を持ち、したがって、代替的なＤＲＰ予約が再びネゴシエートされる必要がある。
【００２８】
２つ以上のＢＰが衝突する場合、衝突するビーコンを持つデバイスは、空のビーコンスロットを捜索する（search）。随意に、これらのデバイスは、“非衝突”時間に新しいＢＰを開始することができる。
【００２９】
一実施例において、ピアデバイス（peer devices）は同じＢＰにおいてビーコンを送る。送信器デバイスが、複数の（異なる）ＢＰにおいてビーコンを送るデバイスと通信する場合、前記送信器デバイスは、前記複数のＢＰにおいてビーコンを送る。通信デバイスが初めは異なるＢＰにおいてビーコンを送る場合、２つの解決法が可能であり、即ち、１つの通信デバイスが現在のＢＰにおいてビーコンを停止し、通信パートナのＢＰにおいてビーコンを開始するか、又は１つのデバイスが現在のＢＰにおいてビーコンを続行し、加えて、前記通信パートナのＢＰにおいてビーコンを開始するかのいずれかである。前者の解決法は、ビーコン期間の切り替えを有する。いずれのデバイスがビーコン期間を切り替えるか、及びいずれかのデバイスが現在のＢＰに留まるかは、例えば、前記デバイスの識別子（ＩＤ）、前記デバイスのＢＰ内の占有ビーコンスロットの数、又は前記ＢＰにより管理されるトラフィックに基づいてもよい。前記ＢＰに留まるデバイスは、例えば、最小のＩＤ、又は前記ＢＰ内の占有ビーコンスロットの最大数、又は前記ＢＰ内の最高の管理されたトラフィックを持つデバイスであってもよい。
【００３０】
代替的な実施例において、ピアデバイスは、異なるＢＰにおいてビーコンを送ることができる。これは、全てのデバイスが前記ネットワーク内の全てのＢＰを周期的にリッスンする（listen）ことを必要とする。
【００３１】
ＢＰの切り替え
２つ以上のＢＰが共存する場合、デバイスは、他のＢＰに随意に切り替えることができる。デバイスが他のＢＰに切り替える場合、切り替えデバイスは、ＢＰを切り替えることを通知するために“ｘ”のスーパーフレームの間、下のＢＰにおいてビーコンを続行し、ここで、“ｘ”は所定の整数である。これは、前記ビーコンに含まれる特別な切り替え通知フィールドにより行われる。前記デバイスは、新しいＢＰが依然として保護されていない場合に、前記新しいＢＰを保護するためにタイプＢＰのＤＲＰ予約をも含む。
【００３２】
ＢＰの終了
ＢＰが終了し、したがって、前記ＤＲＰ  ＢＰ予約は、“ｘ”の連続したスーパーフレーム中の当該ＢＰの間にビーコンが聞かれない場合に消去されることができ、ここでｘは所定の整数である。
【００３３】
デバイスが外部のＢＰの衝突を検出する場合、前記デバイスは、前記衝突するＢＰ内でビーコンを送信し、前記衝突を通知することができる。これは、前記ビーコンに含まれる特別な通知フィールドにより行われる。
【００３４】
本発明の装置及び方法は、無線デバイス３０１が本発明によって修正されたＭＡＣモジュールを有する無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）及びローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）３００に対して使用されることができる。図３は、本発明の実施例が適用されるべき代表的な無線ネットワークを図示する。本発明の原理によると、スロット化チャネルアクセスで分散ビーコン期間プロトコルを実行するように構成された、図４参照のＭＡＣモジュール４００が提供される。図３に図示されたネットワークが図示の目的のためだけに小さいことに注意すべきである。実際には、ＷＬＡＮは、大幅に多数の本発明を組み込む無線デバイスを含むことができる。
【００３５】
ここで図４を参照すると、アドホックネットワーク内の各デバイス３０１は、図３に図示されるように、図４のブロック図に図示されたアーキテクチャを持つＭＡＣモジュール４００を含むことができる。各デバイス３０１は、少なくとも送信器４０１と、本発明による分散ビーコン期間処理コンポーネント４０３と、受信器４０４とに結合されたコントローラ４０２を持つＭＡＣモジュール４００を含むことができる。送信器４０１及び受信器４０４は、アンテナ４０５に結合される。分散ビーコン期間処理コンポーネント４０３は、例えば、複数のＢＰが共存することができるような適合的なプログラミングを提供し、ここでＢＰは、本発明による“ネイティブ（native）”、及びＩＥＥＥ８０２．１１のような他のプロトコルによる“外部の”ＢＰであることができる。
【００３６】
ここで図５を参照すると、デバイスがオンにされる５０１場合、前記デバイスは、少なくとも１スーパーフレーム中に存在するＢＰを走査する５０２。ＢＰは、１以上のビーコンが受信される場合に検出される。ＢＰは、ビーコン期間開始時間（ＢＰＳＴ）により識別される。ＢＰが検出されない場合、前記デバイスは、ビーコンを送信し、ＢＰＳＴをセットすることにより新しいビーコン期間を作る５０３。前記デバイスは、前記ＢＰＳＴをランダムに選択することができる。
【００３７】
１以上のＢＰが検出される場合、前記デバイスは、空のスロットの１つにおいてビーコンを送信することにより存在するビーコン期間に加入する５０５ことができるか、又は新しいＢＰを開始する５０３ことができる。前記新しいＢＰＳＴは、存在するＢＰ及び／又はＤＲＰ予約と衝突しないように選択される。
【００３８】
１以上のＢＰが走査プロセス中に検出された場合、前記デバイスは、近隣のビーコンを復号し、前記ＢＰがＤＲＰを介して前記近隣のＢＰにおいて既に保護されていることを確認する。前記デバイスの独自のＢＰが前記近隣のＢＰにおいて保護されない場合、前記デバイスは、前記デバイスの独自のＢＰを通知及び保護するために、Ｎの所定数のスーパーフレーム中に、前記近隣のＢＰにおいてビーコンを送信する５０６。前記ビーコンは、タイプＢＰのＤＲＰ予約を示すＤＲＰ情報要素（ＩＥ）をも含む。
【００３９】
前記新しいＢＰが既に保護されている場合、前記デバイスは、通常動作を直接的に開始する５０７。
【００４０】
ここで図６を参照すると、デバイスは、存在する予約の状態を維持し、衝突を潜在的に解決するために新しいＢＰを検出するように周期的に走査する６０１。近隣のＢＰが検出される場合、前記デバイスは、前記デバイスの独自のビーコンにタイプＢＰのＤＰＲを含める６０２。切り替え通知又はタイプＢＰのＤＲＰ予約を含むビーコンを受信するデバイスは、近隣のＢＰを走査する６０３。この走査プロセス中に、近隣のＢＰが検出される場合、タイプＢＰのＤＲＰ予約は、前記デバイスの独自のビーコンに含められる６０２。
【００４１】
存在するＤＲＰ予約がＢＰと衝突する場合、前記ＢＰは最高の優先順位を持ち、したがって、他のＤＲＰ予約は、ネゴシエートされ、移動される６０４。２つ以上のＢＰが衝突する場合、衝突するビーコンを持つデバイスは、空の非衝突スロットを捜索するか、又は他のアイドル状態のスロットにおいて新しいＢＰを開始する６０７。
【００４２】
２つ以上のＢＰが存在する場合、デバイスは、随意に他のＢＰに切り替える。デバイスが現在のＢＰから離れる場合、前記デバイスは、前記ＢＰを離れることを通知するためにＮの所定数のスーパーフレーム中に現在のＢＰにおいてビーコンを続ける６０５。前記現在のＢＰにおいて送信される前記ビーコンは、切り替えＢＰ通知を含む６０６。前記新しいＢＰが現在のＢＰにおいて保護されない場合、前記デバイスは、タイプＢＰのＤＲＰをも含める。
【００４３】
本発明の好適な実施例が図示され、記載されているが、ここに記述された実施例は例証であり、本発明の真の範囲から外れることなく様々な変更及び修正が行なわれることができ、同等なものが前記実施例の要素を置き換えることができることは、当業者により理解される。加えて、本発明の中心的な範囲から外れることなく本発明の教示を特定の状況に適合して多くの変更が行われることができる。したがって、本発明は、本発明を実行することを意図される最良のモードとして開示された特定の実施例に制限されないが、本発明は、添付の請求項の範囲に入る全ての実施例を含むと意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明によるＭＡＣスーパーフレーム構造を図示する。
【図２Ａ】スロット化ビーコン期間を図示する。
【図２Ｂ】本発明によるＭＡＣスーパーフレームのＭＡＳ構造を図示する。
【図３】本発明の実施例が適用されるべき無線通信システムのアーキテクチャを図示する。
【図４】本発明の一実施例による図３の通信システムの無線デバイスの単純化されたブロック図を図示する。
【図５】分散ビーコン処理コンポーネントの同期機能に対する有限状態図を図示する。
【図６】存在する予約の状態を維持し、衝突を解決するために新しいＢＰを検出する分散ビーコン処理コンポーネントの周期的走査機能に対する有限状態図を図示する。
【図１】
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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５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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