(57)【要約】  本発明は、無線通信におけるメッシュネットワーク化の支援に関する媒体アクセスプロトコルを規定する。本発明は、セル内トラフィックに関する段階及びセル間トラフィックに関する段階を規定する。セル間トラフィックにおいて、ビーコン段階が、送信の予約のために用いられる。この段階において、メッシュトポロジーに関する情報も含まれ、並列送信が支援される。この媒体アクセスプロトコルはIEEE802.11メッシュネットワーク(802.11)の標準規格において提案されるように意図されているが、いかなる無線メッシュネットワークにおいても使用され得る。
2008541602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークにおける媒体アクセス制御の方法であって、
時間間隔を、第１段階とビーコン期間を含む第２段階とに分割するステップと、
前記ビーコン期間を１つ以上のスロットに分割するステップであって、前記ネットワークにおける複数の装置がこれらの装置に関連するビーコンを動的に拡大するために前記スロットを使用し得る、ステップと、
前記ビーコン期間における前記スロットのそれぞれに関するスロット長を動的に規定するステップと、
ビーコン期間の持続時間を規定するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記第１段階が、ＡＰトラフィックに関して使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ビーコン期間が、送信装置から送信される場合、前記ネットワークにおける近傍の装置と関連つけられるビーコンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ビーコン期間において接続フリー期間を発表するステップをさらに含み、前記接続フリー期間の発表が、前記ネットワークにおける所定の局に、前記接続フリー期間においてサイレントであるように命令する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ビーコン期間の持続時間が、ＴｘＯＰ持続時間の倍数である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ビーコン期間の持続時間は、前記ビーコン期間持続時間が前記倍数のＴｘＯＰであるように、最後に受信されるビーコン持続時間、現在のビーコン期間において受信される他のビーコンから報告される時間の量、及びある数のフリースロットを加えた前記最後に受信されるビーコン期間におけるビーコンから報告される時間の量、の最大値となるよう計算される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ビーコン持続時間が、mMaxBPLengthより大きくない、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
持続時間サイズにより前記ビーコン期間における前記スロットのそれぞれに関するスロット長を順序付けするステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
メッシュポイントに、第１及び第２ビーコンを、前記第１ビーコンにおける情報が前記第２ビーコンにおける情報と相違する場合に、１つのビーコン期間において送信させるステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
スライドさせることによって又はジャンプさせることによって、前記ビーコン期間における未使用のスロットを満たすステップ更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
IEEE802.11規格に準拠するビーコンフレーム構造を規定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
ビーコン期間占有情報要素を含めるステップを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ビーコン期間占有情報要素が、ビーコン期間長フィールド、ビーコン期間ビットマップ、及び所有者ベクトルを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
複数のマスターモジュールと複数のスレーブモジュールを含む無線ネットワークであって、前記マスターモジュール及び前記スレーブモジュールが、無線配信システムに関する媒体アクセスポイントプロトコルを用いて通信し、前記媒体アクセスポイントプロトコルが、ＢＳＳ内トラフィックに関する第１段階及びＤＳ内トラフィックに関する第２段階を含み、前記第２段階が、ビーコン期間を含み、前記ビーコン期間が、前記ビーコン期間における複数のスロットのそれぞれに関するスロット長を動的に規定する１つ以上のスロットに分割され、前記複数のスロットの持続時間が、ビーコン期間の持続時間の少なくとも一部である、無線ネットワーク。
【請求項１５】
マスターモジュールが、前記無線ネットワークにおけるアクセスポイントである、請求項１４に記載のネットワーク。
【請求項１６】
前記媒体アクセスポイントプロトコルが、ＴｘＯＰ予約を用いて並列送信を支援する、請求項１４に記載のネットワーク。
【請求項１７】
前記ＤＳ内トラフィックがメッシュトラフィックである、請求項１４に記載のネットワーク。
【請求項１８】
前記ビーコン期間が、ＴｘＯＰの倍数であるビーコン期間の持続時間を有する、請求項１７に記載のネットワーク。
【請求項１９】
前記複数のスロットが、サイズにより前記ビーコン期間において体系化される、請求項１７に記載のネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線メッシュネットワークに関する分散型媒体アクセスプロトコルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＢＯＡ（マルチバンドＯＦＤＭアライアンス）は、ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）周波数帯域において動作するＷＰＡＮ（無線パーソナルエリアネットワーク）に関する分散型システムである。ＭＢＯＡシステムは、将来のトラフィックに関するチャネルリソース予約を作成するＤＲＰ（分散型予約プロトコル）を用いて、単一のホップ通信状況において、例えば優先付けチャネルアクセス（ＰＣＡ）などの他のコンテンションに基づくプロトコルが提供するよりも遥かに高いチャネルアクセス効率性を提供する。
【０００３】
メッシュネットワークは、フルメッシュトポロジー又は部分的なメッシュトポロジーである２つの接続構成のうちの１つ使用するＰＡＮ（パーソナルエリアネットワーク）である。フルメッシュトポロジーにおいて、各ノードは、他のノードのそれぞれに直接接続されている。部分的メッシュトポロジーにおいて、いくつかのノードは、全ての他のノードに接続されているが、ノードのいくつかは、これらのノードが大抵のデータを交換する他のノードのみに接続される。メッシュネットワークは、伝送電力又は受信感度を増加させることなくネットワークカバー範囲の地理的な拡張を提供する能力を有する。メッシュネットワークは、ルート冗長性による向上された信頼性、及び容易なネットワーク設定をも提供し得、またデータの再送信の少ない可能性により装置バッテリ寿命を増加させ得る。
【０００４】
無線メッシュネットワークは、装置が、特に悪条件において、当該ネットワークを介してパケットを送信することに関して、互いに支援するマルチホップシステムである。メッシュネットワークは、ある位置において最小の準備を用いて確立され得る。このようなメッシュネットワークは、アドホックネットワークとも呼ばれる。メッシュネットワークは、数千の装置に容易に拡張され得る、信頼性があり、柔軟なシステムを提供する。
【０００５】
工業的な制御及びセンシングに関してＭＩＴで元々開発された無線メッシュネットワークトポロジーは、アドホック又はマルチホップネットワークと呼ばれる、ポイントツーポイント、又はピアツーピアシステムである。このようなネットワークにおけるノードは、メッセージを送信及び受信し得る。更に、メッシュネットワークにおけるノードは、隣接するノードのためにメッセージをリレーし得るルータとしても機能し得る。リレー処理を通じて、無線データのパケットは、目的地への経路を発見し、信頼出来る通信リンクを有する中間ノードを通過する。無線メッシュネットワークにおいて、多数のノードは、メッセージをその目的地へリレーするために協働する。メッシュトポロジーは、厳しい工業的な環境において動作する場合に特に重要であるネットワークの総合信頼性を向上させる。
【０００６】
図１を参照すると、リレー処理を通じて、無線データのパケットは、信頼出来る通信リンクを有する中間ノードを通過することによって、目的地への経路を発見する。無線メッシュネットワーク１０において、多数のノード１２，１４，１６は、メッセージを元のノード１８からその目的地２０へリレーするために協働する。メッシュトポロジー１０は、厳しい工業的な環境において動作する場合に特に重要であるネットワークの総合信頼性を向上させる。
【０００７】
インターネット及び他のピアーツーピアのルータに基づくネットワークと同様に、メッシュネットワーク１０は、ネットワークを介して多数の冗長な通信経路を提供する。ノード間のあるリンク（例えばノード１４及び１６間）が、いずれかの理由（強いＲＦ干渉の導入を含む）により故障する場合、ネットワークは、代替的な経路を介して（例えば、ノード１４からノード２２へ、そしてノード２０へ）メッセージを自動的にルーティングする。
【０００８】
メッシュネットワークにおいて、ノード間の距離を縮めることは、リンク品質を劇的に増加させる。ノード間の距離が２の係数で低減される場合、生じる信号は、受信器側において少なくとも４倍強力である。このことは、リンクを、このノードにおいて送信器電力を増加させる必要なく、より信頼性のあるものにする。メッシュネットワークにおいて、ネットワークにより多くのノードを単純に加えることによって、到達距離を拡大し、冗長性を加え、またネットワークの全体的な信頼性を向上させ得る。
【０００９】
ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）は、短距離に関して、非常に低い電力を用いて広い周波数帯域のスペクトルにおいて、大量のデジタルデータを送信する無線技術である。ウルトラワイドバンド無線通信は、非常に低い電力（0.5ミリワット未満）で、230フィートまでの距離において、大量のデータを搬送することが可能であり、またより高い電力で動作するより制限された帯域において、信号を反射する傾向があるドア及び他の障害物を通って信号を搬送する能力を有する。ウルトラワイドバンドは、ハンドヘルド無線装置を他の類似の装置及び／又は例えばデスクトップコンピュータに接続する規格である、Bluetooth（登録商標）などの、別の短距離無線技術に相当する。
【００１０】
ウルトラワイドバンドは、非常に広いスペクトルにわたる搬送波信号において（複数の周波数チャネルにおいて）、非常に正確に時間割り当てされるデジタルパルスを放送する。ワイドバンド送信器及び受信器は、１兆分の１秒内の高精度を有するパルスを送信及び受信するように調整されなければならない。ウルトラワイドバンドにおいて使用されるいかなる与えられる周波数帯域においても、ウルトラワイドバンド信号は、帯域における通常信号よりも少ない電力を必要とする。更に、ウルトラワイドバンドの予想される背景ノイズは、低いので、理論的には、何の干渉もあり得ない。
【００１１】
ウルトラワイドバンドは、様々な状況において使用されており、現在、ＵＷＢの２つの普及しているアプリケーションは、信号が表面近傍を貫通するが、かなり離れた表面を反射し、オブジェクトが壁又は他の遮蔽物の後ろにあることを検出されるのを可能にするようなレーダーと、制限された範囲において非常に高い速度で情報を搬送する非常に低電力で且つ比較的低コストの信号を可能にする、デジタルパルスを用いる音声及びデ−タ送信と、を含むアプリケーションを含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、無線通信におけるメッシュネットワークの支援に関する媒体アクセスプロトコルを規定する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、セル内に関する段階及びセル間トラフィックに関する段階を規定する。セル間トラフィックにおいて、ビーコン段階が、送信の予約のために用いられる。この段階において、メッシュトポロジーに関する情報も含まれ、並列送信がサポートされる。
【００１４】
この媒体アクセスプロトコルはIEEE802.11メッシュネットワーク(802.11)の標準規格において提案されるように意図されているが、いかなる無線メッシュネットワークにおいても使用され得る。
【００１５】
本発明の上述の要約は、本発明の各実施例又は各態様を表すようには意図されていない。
【００１６】
本発明の方法及び装置のより完全な理解は、添付の図面と併用して、以下の詳細な説明を参照することにより得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
IEEE802.11などの無線ＬＡＮに関する既存の媒体アクセスプロトコルは、マルチホップ通信を効率的に支援しない。したがって、自動トポロジー学習及び動的経路構成を可能にする無線リンクと相互接続されるアクセスポイント（ＡＰ）の一群として拡張サービスセット（ＥＳＳ）を構築するのを可能にする手順を発見及び規定することが必要とされる。ＥＳＳメッシュは、基本サービスセット（ＢＳＳ）及びＥＳＳとの局の関係に関して、有線ＥＳＳと機能的に同等である。
【００１８】
本発明の実施例は、一群の802.11アクセスポイント（ＡＰ）間における無線配信システム（ＷＤＳ）に関する媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルを提供する。様々な実施例に従い、且つアクセスポイントのいずれかに関連付けられる携帯型局は、１）所与の群におけるいずれかのアクセスポイント、２）一群におけるアクセスポイントに関連付けられるいずれかの携帯型局、及び３）メッシュゲートウェイを介したいずれかの接続外部ネットワーク、と通信することが可能であるべきである。
【００１９】
上記の点を可能にするアクセスポイント間における通信は、本発明の実施例において、特に位置に関して、携帯型局に透過であるべきである。
【００２０】
この例示的な無線配信サービスにおけるアクセスポイントは、二重の役割を演じ、一方では、アクセスポイントが、関連付けられる局に特別な機能を提供する基本802.11ＡＰとして作用する。他方では、アクセスポイントはそれ自体が、基本サービスセット（ＢＳＳ）に提供していたサービスを満たすために互いに通信する無線局である。
【００２１】
２つのＢＳＳ及び１つの配信システム（ＤＳ）を有する例示的な無線状況の通常の状況は、図２に示される。
【００２２】
ＢＳＳ１（２６）における局１（２０）、局２（２２）及び局３（２４）、並びにＢＳＳ（３２）における局４（２８）及び局５（３０）は、２つの、重複しないＢＳＳを構成する。ＢＳＳ１（２６）におけるアクセスポイント（ＡＰ）３４及びＢＳＳ２（３２）におけるアクセスポイント３６は、ＢＳＳ間通信を可能にする。無線配信システム（ＷＤＳ）におけるこの通信を支援するＭＡＣの仕組みは、以下に説明される。
【００２３】
本発明の実施例に従う可能な状況に関して、以下の仮定がなされる。
【００２４】
１）アクセスポイントのアドホック配置
アクセスポイントの空間的位置は、これらアクセスポイント及び他のアクセスポイントには未知であり、アクセスポイントは、所与の領域に任意に配置され得る。周囲環境の構造、隣接するＡＰ間の距離、及び干渉状況に関して何の事前知識もなく、更に、ＡＰ又はこれらＡＰ間の障害物についての地理的情報を得る可能性もない。
【００２５】
２）アクセスポイントトポロジーは半静止的ないし静止的である。
いずれかのＡＰ変更の速度は、関連付けられる局の動き及びトラフィックパターンに比べて無視できる。
【００２６】
３）アクセスポイントのネットワークは、完全に接続されていない。
作用されるべき大規模領域又はインドア−状況により、ＡＰ間の直接通信の可能性を記述する、ＡＰの通信グラフが、完全に接続されないことを仮定し得ない。しかし、ＡＰの各対は、可能ないくつかの他のＡＰの経路により接続され得るべきであり、このことは、通信グラフが接続されることを意味する。
【００２７】
この仮定の１つの示唆は、中央にされる座標のいかなる試みをも複雑化させる、ＤＳにおける簡単な放送の不可能性である。別の示唆は、マルチホップの仕組みの必要性であり、ＡＰに他のＡＰへリレーさせ、これにより、データが最終目的地へと継続され得る。
【００２８】
マルチホップ通信が必要とされる例示的な状況は、無線マルチホップ状況４０である、図３において確認され得る。ＤＳ（４２）並びにＡＰ（４６）及びＡＰ（４８）間のマルチホップ接続４４の透過な使用により、ＢＳＳ１（５０）における局は、インターネット５２へのゲートウェイとして作用する局８（４６）に接続することが可能である。マルチホップ対応のＤＳ（４２）を用いない場合、このことは不可能である。というのも、局４（４８）が、局８（４６）に無線的に到達し、通信することが可能でないからである。
【００２９】
例示的なアクセスポイントは、単一周波数無線のみを所持し得る。この要件は、ＡＰの構築のコストを簡素化及び低減するが、ＤＳ及び全てのＢＳＳが同一の無線媒体を共有する必要があるという複雑性を生じさせ、衝突の発生及び効率の低下を生じさせる。ＭＡＣプロトコルの簡単な例示的な改善は、二重周波数無線又は多重周波数無線を用いて達成され得る。
【００３０】
以下に説明される本発明の実施例において、局は、（１）ＢＳＳの関連付け及び作成のように管理サービスを提供し得る基本802.11アクセスポイントである、（２）アクセスポイント機能に関して必要とされる能力を得るためにピア間におけるマルチホップ通信を使用し得る無線配信システムにおける局である、及び（３）メッシュネットワーク局すなわちメッシュポイントであるように規定される上述の状況において配置される。
【００３１】
ＡＰトラフィック段階において用いられるＥＤＣＡとは対照的に、この新しい例示的なＭＡＣプロトコルは、メッシュネットワークにおける効率的なマルチホップ通信を可能にする。等しい長さの交渉される送信機会（ＴｘＯＰ）の使用は、予想可能な媒体アクセスになる。というのも、全ての近傍のメッシュポイントが、メッシュネットワークにおけるどのメッシュポイントがＴｘＯＰにおいてどの部分の役割を演じるのかを学ぶことが可能であるからである。メッシュポイントに提供されるこの強化された知識／情報は、プロトコルが、例示的なメッシュネットワークの能力増加に直接繋がる、より多くの空間的再利用を可能にするようにさせる。
【００３２】
空間的再利用の可能性に関する簡単な例は、図４において見られ得る。メッシュポイントＳＴＡ１(６０)、ＳＴＡ２(６２)、ＳＴＡ３(６４)及びＳＴＡ４(６８)のそれぞれは、自身のＢＳＳを有し、おそらくいくつかの関連付けられる携帯型局を有する。メッシュポイントＳＴＡ１(６０)のＢＳＳにおける携帯型局は、メッシュポイントＳＴＡ４(６８)（ＳＴＡ４(６８)は、例えば、インターネットへのゲートウェイ又はポータルである）へアドレスされるトラフィックを生成し、メッシュポイントＳＴＡ４（６８）はトラフィックへ返答する。
【００３３】
メッシュポイントＳＴＡ１（６０）及びＳＴＡ４（６８）が互いに受信範囲外にいるので、これらメッシュポイントは、互いに直接通信し得ない。これらのメッシュポイントは、(１ａ−ｃ)及び(２ａ−ｃ)として記されるメッシュポイントＳＴＡ２（６２）及びＳＴＡ３（６４）を介して２、３ホップ経路を使用する。
【００３４】
メッシュポイントＳＴＡ３（６４）は、送信においてメッシュポイントＳＴＡ３（６４）においてメッシュポイントＳＴＡ１（６０）によって作成される干渉が低いので、リンク(１ａ)及び（２ｃ）の同時使用が可能であることを推測することが可能であり、メッシュポイントＳＴＡ３（６４）は、使用されるＴｘＯＰの数がリンク(１ａ)に関して使用されるものと同一であるように、メッシュポイントＳＴＡ４（６８）と交渉し得る。後者の情報は、メッシュポイントＳＴＡ１（６０）及びメッシュポイントＳＴＡ２(６２)間における交渉手順を通じてメッシュポイントＳＴＡ３（６４）に対して直接入手可能である。
【００３５】
同様に、リンク（１ｃ）及び(２ａ)は、同時に使用され得、このことにより、図５に与えられる例示的なトラフィック／時間図になる。図５は、図４における状況に関する時間における送信の最適配置である。
【００３６】
本発明の実施例が空間的再利用を支援する一方で、どのＴｘＯＰが同時に送信され得るかを決定するためにメッシュポイントによって使用される仕組みは、本発明の範囲から外れている。
【００３７】
本発明の例示的な必須の特徴は、ＴｘＯＰ予約を用いて並列送信を支援するＭＡＣプロトコルの規定である。これは、時間間隔（スーパーフレーム）を、ＢＳＳ内トラフィック(ＡＰトラフィック)に関する第１段階及びＤＳ内（メッシュポイント）に関する第２段階に分割する。
【００３８】
ＡＰトラフィック段階において、ＤＣＦ、ＥＤＣＡ、及びＨＣＣＡなどの既存のＭＡＣ仕組みは、局及びアクセスポイント間における通信に関して使用される。メッシュトラフィック段階は、コンテンションフリー期間（ＣＦＰ）を用いてレガシーの802.11から保護される。メッシュトラフィック段階は、２スーパーフレーム毎に発生するビーコン期間、及びデータ送信に関する別の期間に分割される。本発明の実施例は、近傍の近傍スロット占有の包含及びＴｘＯＰ交渉における並列送信の支援などの、メッシュトポロジーに関する向上を導入する。ゴーストビーコン期間、バッファ領域、可変ビーコン長、短アドレスフォーマット、累積承認(cumulative  acknowledgement)などの他の仕組みも、例示的なＭＡＣプロトコルの性能を向上させるのに使用され得る。
【００３９】
ＭＡＣアーキテクチャ（MAC  Architecture）
メッシュポイントにおける例示的なＭＡＣ層の主な目標のうちの１つは、関連付けられる802.11局又はゲートウェイ(ポータル)から生じるデータをリレーする目的で、配信システム（ＤＳ）へのアクセスを提供することである。異なるメッシュポイント間の通信は、ＭＡＣ内部管理通信であるか、又は携帯型802.11局及びそのアクセスポイント間における以前の通信の効果である。
【００４０】
図６を参照すると、例示的なＭＡＣプロトコルは、単一及び多重無線メッシュネットワークに関する効率的な支援を提供する。単一無線メッシュネットワークにおいて、ＢＳＳ内トラフィック及びＤＳ内トラフィック間の分割は、経時的に行われ、メッシュポイント及びそれに関連付けられる携帯型局間のデータの交換に関する段階は、メッシュポイント間におけるピアトラフィックのために意図されている段階と交替される。第１段階におけるトラフィックは、ＡＰトラフィック７０と呼ばれ、第２段階におけるトラフィックは、メッシュトラフィック７２と呼ばれる。多重無線メッシュポイントを用いると、ＡＰトラフィックに関する１つ以上の周波数並びにメッシュトラフィックに関する１つ以上の周波数が用いられ得る。
【００４１】
無線リソースの効率的な使用を可能にするために、単一の無線／単一周波数メッシュネットワークに関する解決法は、多重無線解決法よりもより更に複雑である。本文書で提案される例示的な実施例は、単一及び多重周波数解決法を支援することが可能である。初めに、単一無線メッシュネットワークに関する解決法を説明する。
【００４２】
ＡＰトラフィック段階（ＡＴＰ）７０において、802.11  DCF,802.11e  EDCA又は802.11e  HCCAが、メッシュポイントによる及び局による無線媒体（ＷＭ）へのアクセスをするのに用いられる。したがって、ＡＴＰ（７０）は、非802.11局にも互換性がある。メッシュトラフィック段階（ＭＴＰ）７２は、いかなる非メッシュポイント(レガシー802.11局)をもサイレントにさせるためにＣＦＰ（７４）の発表を用いる。したがって、ＭＴＰは、ＤＳ間トラフィック（すなわち４４）の目的、特に優れたマルチホップ性能、を支援するために構築される。メッシュトラフィック段階７２は、「メッシュトラフィック段階」の章の部分において以下に説明される。
【００４３】
１つのＭＴＰ７２及び１つのＡＴＰ７０が一体となり、802.11規格から既知であるスーパーフレーム７６を規定する。スーパーフレーム７６は、mSuperframeSizeの固定長を有する。ＭＴＰ７２に関して使用されるこのスーパーフレーム７６の一部は、mMTPMinTime及びmMTPMaxTime間にあるべきである。ＡＴＰ７０の持続時間は、これ以上には制限されていない。
【００４４】
802.11局のサイレント化（Silencing  the  802.11-Stations）
標準802.11によると、各ＣＦＰ７４は、目標ビーコン送信時間（ＴＢＴＴ）８０でＡＰによりビーコン７８の送信で開始する。他の情報のなかでも、ビーコン７８は、ＡＰの基本サービスセットにおけるコンテンションフリー期間（ＣＦＰ）７４の持続時間、及びスーパーフレーム７６の持続時間を発表する。したがって、次のＣＦＰの開始時間も規定される。全ての802.11規格は、何の送信も、ＡＰ(802.11eハイブリッドコーディネータ(HC)又は802.11ポイントコーディネータ(PC))以外のいかなる他の局によっても開始され得ない期間としてＣＦＰを尊重する。以前のビーコンから学習しているので、全ての802.11局は、（局がＣＦポーリング可能(CFPollable)である場合）ポーリングされるか、又はＣＦＰが終了するまで、チャネルにアクセスすることを避ける。更に、全ての局が計算して、いつ次のＣＦＰの開始点が発生するかを知り、何のビーコンが次のスーパーフレーム／ＣＦＰの開始において受信されていない場合でも、サイレントになる。
【００４５】
図６及び図７の両方を参照すると、何の局もＨＣ又はＰＣによってポーリングされることなくＣＦＰ７４において無線媒体にアクセスしないので、レガシー802.11コンテンションから独立しているメッシュ調整関数（ＭＣＦ）は、ＣＦＰにおいて使用され得る。全てのＭＴＰは、ビーコン期間（ＢＰ）８２で開始する。ＢＰ８２において、全てのメッシュポイントは、ビーコンフレーム84a-84eを送信する。各局のビーコンフレームにおいて、メッシュポイントは、ＣＦＰの開始を、次のＣＦＰの開始時間を含む、関連付けられる局へ発表される。全ての局は後者のＣＦＰを尊重するので、何の特別な発表も必要とされない。したがって、例示的なプロトコルを更に強化するために、ＡＰは、任意選択的に、(プロトコルオーバーヘッドとして考慮され得る)１つおきのＢＰのみを使用し得る。したがって、１つのＢＰ８２のみが、２つのスーパーフレームにおいて必要とされる。欠けるＢＰは、「ゴーストビーコン期間」（ＧＢＰ）８６という用語により示され、局は、ビーコンを期待するが、ビーコンを受信しない。
【００４６】
ＧＢＰ８６とともにＭＴＰ７２に続くＡＰＴ７０において、各ＡＰが、入来のＭＴＰの開始を発表するためにビーコンを送信する必要があることを特記するのが重要である。図６は、例示的な代替ＡＰ−トラフィック及びメッシュ−トラフィックを示す。
【００４７】
ＣＦＰ７４をメッシュ特定プロトコルとして使用することは、特別な注意を必要とする。例えば、非802.11において、「短縮(foreshortened)」ＣＦＰと呼ばれる状況が発生し得、局は、送信が、残りのＣＰ（コンテンション期間）よりも終了するのに時間が長くかかる場合であっても、ＣＦＰの前に送信を開始し得る。したがって、802.11ＡＰは、ＣＦＰの開始をマークするＴＢＴＴにおいてビジーな媒体を感知し得、送信が終了するまでビーコンを送信するのを避ける。この動作は、遅延によりＣＦＰを短縮させ、したがって、「短縮された」状況の名前を提供する。
【００４８】
「短縮」ＭＴＰは、例示的なメッシュネットワークにおいて許容され得ない。というのも、距離が原因で「反抗的(disobedient)」携帯型局８８を聞かなかった局が存在し得るからである。これらの局は、スケジュールどおりにＭＴＰを開始し得る。したがって、開始点は、非同期な状態になる。ＭＴＰの開始においてアイドル媒体を保証するために、ＴＢＴＴは、本当の開始の前に少量であると発表される。このバッファ領域は、ＰＨＹモードにおいて送信される最大サイズのパケットの持続時間を正確に有し、これにより、「反抗的な」局は、ＭＴＰの前に送信を停止する。ＡＰは、他のＡＰとの衝突を避けるために、802.11eＥＤＣＡを用いて、バッファ領域におけるトラフィックを送信し得る。したがって、チャネル時間は消耗されず、ＡＰは、ＭＴＰの開始において送信を停止することを担当する。
【００４９】
メッシュトラフィック段階（Mesh  Traffic  Phase）
ＭＴＰ７２において、全てのメッシュポイントは、媒体を共有するためにメッシュ調整関数（ＭＣＦ）を使用する。２つの後続の等しい長さの段階は、１つはＢＰ８２で開始し、他方はＧＢＰ８６で開始し、残り時間の調整が行われるＢＰ８２によって互いに接続される。これらの長さの提案は、ビーコンにおけるＩＥにおいて各局によって述べられ、いずれの局も提案される値の最大値を使用し得る。前記提案は、ＭＴＰの現在の対には影響を及ぼさないが、関連付けられる局のサイレンスが、「古い」値を用いておこなわれるので、後続の対には影響を及ぼす。
【００５０】
ＭＣＦは、２つの段階をmTxOPLength92のいくつかの送信機会（修正802.11eを支援するＱｏＳから既知であるＴｘＯＰ）９０に分割し、１つ以上のＴｘＯＰ９０の所有を得るためのプロトコルを提供する。所有の交渉は、ＢＰ８２における情報要素84a-84eを含むことによって実行される。
【００５１】
数個のＢＰの後で、ＴｘＯＰ所有９０の交渉は終了され、ＴｘＯＰの新しい所有者及び意図されている受信器の間における同意を生じさせる。前記同意は、受信器が、ＴｘＯＰにおいて所有者からの送信を聞いていることを保証する。
【００５２】
所有者及び受信器の近傍における全ての他の局は、前記同意を尊重し、したがって、（１）所有者の送信を妨害し得る場合、送信器になることを避け、（２）送信器が所有者の送信を妨害し得る場合、受信器になることを避ける。
【００５３】
ＴｘＯＰの所有権は、したがって、このような時間において送信が成功する、可能な最良の機会を保証する。ＢＰＡＰを用いて実行される交渉処理は、「ＴｘＯＰ交渉」と題されるセクションにおいて以下に説明される。１つの局の視点からの１つのメッシュトラフィック段階における時間の流れは、図７において描画される。
【００５４】
トラフィック段階の開始において、各メッシュポイントは、各メッシュポイントが既に交渉されていた１つ以上の後続のＴｘＯＰの所有権を宣言するビーコンを送信する。ＢＰの後で、所有者は、適切なＴｘＯＰにおいて送信し得る。
【００５５】
メッシュポイントがＴｘＯＰの所有者である場合、以前に発表された受信器へデータを送信するために所与の時間を使用し得る。このデータは、以下のカテゴリのうちの１つに含まれる：
１）  送信器のＢＳＳから別のＢＳＳへのペイロード
異なるＢＳＳから別のＢＳＳへのリレーされたペイロード
以前のデータ受信の肯定的又は否定的な承認
受信器のみへアドレスされた情報要素
合計するために、ＭＴＰは、３つの構築ブロックに含まれる：ビーコンアクセスプロトコル（「ビーコン期間アクセスポイントプロトコル」セクション）、ＴｘＯＰ所有権交渉（「ＴｘＯＰ」セクション）、及び更に、所有されたＴｘＯＰにおけるデータ送信。
【００５６】
装置ＩＤ（Device  ID）
例えばキャンパスの環境においてなど、通常の状況におけるメッシュポイントの予想される数は、通常３２以下である。したがって、メッシュポイント間のトラフィックをアドレス処理するための（802.11において用いられるような）６オクテットフィールドは必要とされない。メッシュネットワークにおける全てのメッシュポイントが自身の固有の識別子を有することが保証される限り、短い識別子が使用され得る。ネットワークにおけるデータパケットの起点及び目的地は、なお、共通のアドレスを用いてアドレス処理される。しかし、いかなる中間メッシュポイントも、送信器及び受信器がＭＴＰにおいてアドレス処理をするので、mDevIdBitsビットの装置Id(DEVID)を使用する。
【００５７】
ランダムな装置ＩＤを選択する前に、新しいメッシュポイントは、現在のトラフィックを聞き、ビーコン期間アクセスプロトコルから全てのＩＤを収集し、これにより、近傍における局との及び近傍の近傍における局との衝突は避けられる。
【００５８】
ビーコン期間アクセスプロトコル（Beacon  Period  Access  Protocol）
１つおきのＭＴＰ７２は、ビーコン期間８２で開始する。これは、ＣＦＰ７４を開始することによって非メッシュポイント（非802.11局）をサイレントにさせるために使用される。更に、これは、ＧＢＰで開始する、残りのＭＴＰ及び次のＭＴＰにおけるトラフィックを体系化するために使用される。
【００５９】
図９を参照すると、メッシュポイント調整関数は、メッシュポイント間における無線媒体を共有する。これは、以下のように体系化される。ＢＰにおいて、ビーコン期間アクセスポイントプロトコル（ＢＰ  ＡＰ）が用いられる。ＢＰは、小さいスロット８４にセグメント化される。図９に示されるビーコン期間８２において、３４個のスロットが存在する。各スロットの状態は、近傍に頒布される。このことは、同一の時間スロットにおける異なるメッシュポイントから２つのビーコンの衝突の可能性を低くするための行われる。頒布は、３つのホップ距離において行われる。この理由は、図８を用いて説明される。図８は、局１（１００）がビーコン１０２を送信する一方で、ビーコン期間アクセスポイントプロトコルが、局４（１０６）によって干渉１０４を避ける必要があることを示す。
【００６０】
ここにおいて、無線媒体における状況は、メッシュポイントＳＴＡ１（１００）によって占有されるビーコンスロットにおいて示される。メッシュポイントの送信範囲における全ての局（802.11メッシュポイント及び非802.11局）は、メッシュポイントのビーコンフレームを正常に受信しなければならない。ビーコン衝突は、（局４（１０６）などの）メッシュポイントが同一時間間隔においてビーコンを送信し得る場合、受信局において発生し得る。ビーコン衝突を避けるために、全てのビーコンにおけるビーコン期間占有情報要素（ＢＰＯＩＥ）は、近傍のメッシュポイントに、ビーコンがいつ送信又は受信されるかを知らせる。ＢＰＯＩＥは、ビーコンスロット(例えば84a)毎に４つの可能なエントリを有する。４つの可能が意味するのは：
ビーコンスロットが送信メッシュポイントによって占有される。
メッシュポイントがブロックされるビーコンスロットについて知っている。当該メッシュポイントは、このビーコンスロットを占有する近傍を聞かなければならない。
メッシュポイントは、このビーコンスロットにおいて干渉を受け、したがって、このスロットにおいて受信を保証し得ない。
メッシュポイントの視点から、ビーコンスロットは、フリーである。
【００６１】
図８におけるシナリオにおいて、メッシュポイントＳＴＡ１（１００）は、ビーコン情報をビーコンスロットタイプ１に設定する。メッシュポイントＳＴＡ２（１０８）は、ビーコン情報をビーコンスロットタイプ２に設定し、以下同様に行う。メッシュポイントＳＴＡ２（１０８）は、この情報をビーコンにおいて広める。メッシュポイントＳＴＡ４（１０６）はメッシュポイントＳＴＡ３（１１０）からこのスロットについての干渉情報を受信するので、このスロットにおいて送信すべきでないことを知っている。というのも：
メッシュポイントＳＴＡ３（１１０）が、ビーコンをうまく受信することが可能であり得ないか、及び／又は、
ビーコンが別のビーコンと衝突し得る、
からである。
【００６２】
衝突回避のこの例示的な方法は、V-CCA（virtual  clear  channel  assessment）と呼ばれる。追加的に、局は、１つのＢＰにおけるビーコンスロットにおいて発生する送信の強度を感知することによって行われる従来型のP-CCA（physical  clear  channel  assessment）も使用し得、mBPNoiseThresholdのしきい値が超過される場合に用いられるスロットをマークする。
【００６３】
以後の段落において、ビーコン構造、ＢＰに参加及び離脱する処理、衝突の検出、及びＢＰの縮小、を含むＢＰＡＰの詳細な例示的な実施例が説明される。
【００６４】
ビーコン期間タイミング構造（Beacon  Period  Timing  Structure）
図６及び９を参照すると、ＢＰ８２において、時間は、mBPSlotLength長の間隔にスロット化される。ビーコンのいかなる送信も、間隔の開始において開始する必要がある。mBPSlotsPerTxOP個の後続の間隔は、ＴｘＯＰ１２０の同一のサイズを有する。ＢＰ８２の持続時間は、ＴｘＯＰ１２０の倍数でなければならない。図９は、３つの領域を含むビーコン期間の詳細な構造を示す。
【００６５】
１つのビーコンは、いくつかの後続のビーコンスロット８４を占有し得るので、同一サイズのビーコンは、専用領域において順序付けされる。領域番号「ｉ」１２２において、mBPSlotLength倍の長さ「ｉ」のビーコン１２４のみが許可される。領域「ｉ」１２２は、ＴｘＯＰの終了とともに終了し、更に、各領域の最後において「ｉ」×mFreeSlotsInZoneが存在する必要がある。このことは、新しいメッシュポイントが、これらのフリースロット１２６におけるビーコンを送信することによってＢＰ８２に参加することを可能にする。後続の領域１２８における第１ビーコン１２７の所有者は、先立つ領域におけるフリースロットの数がこの数より下になる場合、所有者のスロットを自由にすることに責任を負う。最後の領域１２２におけるフリースロット１２６の数は、最小値より下である場合、ビーコン期間は、所要な数だけ増加される。
【００６６】
メッシュポイントが存在しない領域においてビーコンを送信するような場合、メッシュポイントは、次のより小さい領域においてビーコンを送信し、そのＢＰＯＩＥにおける新しい領域の作成を指示する。
【００６７】
可能な例示的なビーコン期間は、図９に示される。選択される構成において、ＴｘＯＰ毎に３つのスロットが存在し、mFreeSlotsInZoneは２に等しい。
【００６８】
ビーコン期間８２の最大長は、mMaxBPLength  92  TxOPに制限されるが、かなり短縮され得る。ビーコン期間の最大長は、メッシュネットワークの個別の領域において相違し得る。
【００６９】
入来トラフィック段階においてデータを送信又は受信することになっているいずれかのメッシュポイントは、未占有のビーコンスロットの開始において少なくとも１つのビーコンを送信し、近傍のビーコンを聞く必要がある。
【００７０】
異なる情報が各ビーコンにおいて送信される限り、メッシュポイントが、ＢＰにおいて１つより多いビーコンを送信することは可能である。メッシュポイントは、適切な領域において、適切なサイズの単一のビーコンにおいて情報を送信するよう試み、必要であれば新しい領域を作成することを推奨される。各送信は、次のビーコンスロットが開始する前に少なくともmTimeBetweenBeaconsの保護時間で終了する必要がある。
【００７１】
代替的なビーコンタイミング構造（Alternative  Beacon  Timing  Structure）
図９の例示的なＢＰ構造は、異なる長さのビーコンに関する異なる領域の使用を取り入れないことによって簡素化され得るが、このことは、ＢＰ短縮を不可避に複雑化し得る。
【００７２】
別の例示的な実施例及びＢＰ８２に関する代替的な提案において、ＢＰにおけるビーコンの任意の配列が使用され得る。メッシュポイントがビーコンの送信を停止する場合、１つ以上の連続したスロットのギャップが作成される。作成されるギャップは、（ビーコンが直接ギャップの後に位置される場合）スライドすることによって、又はジャンプすることによってのいずれかにより、既存のビーコンを用いて満たされるべきである。効率的であるために、いくつかの連続する小さいジャンプよりも、大きなジャンプが好ましい。このことは、ビーコンスロットへの変化を意図する処理における最後に到達したものが最初に処理される（last-come-first-served）方針によって実行され得る。例えば、ビーコンがフリースロットの新しい所有を発表するＢＰにおける最後のビーコンを送信するメッシュポイントが、スロットを得る。
【００７３】
ビーコン内容（Beacon  Contents）
例示的なビーコン７８は、２つの重要な情報を担持する。一方で、ビーコンは、ビーコン段階アクセスポイントプロトコル及びトラフィック段階を調整するのに使用される情報要素を転送する。他方で、関連付けられる802.11局は、ビーコン構造を理解することが可能であるべきであり、これにより、ＣＦＰ74の開始を識別し得る。
【００７４】
２つの機能性の後者を提供するために、ビーコン構造は、図１０において短く繰り返される（本文書において組み込まれ援用される）IEEE  Wireless  LAN  Edition,7.2.3  Management  frames  ffにおいて規定される構造に準拠しなければならない。図１０は、例示的なＣＦパラメータセット１５２及びＢＰＯＩＥ１５０を含む標準802.11ビーコンを示す。
【００７５】
メッシュポイントにより送信される全てのビーコン７８がＣＦＰ７４を開始するので、ビーコン７８は、ＧＢＰ８６で開始する現在の及び次のＭＴＰ７２に関して関連付けられる局をサイレントにするＣＦパラメータセット１５２を含む必要がある。
【００７６】
ビーコン期間占有ＩＥ（ＢＰＯＩＥ）１５０は、メッシュネットワークにおけるビーコン期間アクセスポイントプロトコル及びＢＰスロット状態の頒布に責任を持つ。ＢＰＯＩＥにおけるエントリは、以下の段落で説明される。
【００７７】
ＢＰ長（BP  Length）
ＢＰ長フィールド１５４は、メッシュネットワークがＭＴＰ７２におけるデータを送信又は受信するのを開始する前にビーコンに関して聞くＴｘＯＰ１２０の数である、ＢＰ８２の現在の長さのメッシュポイントの視点を示すのに用いられる。近傍におけるＢＰ長を同期することが重要であるので、ＢＰ長は：
最後のＢＰにおける最後に聞かれたトラフィック；
このＢＰにおける受信されたビーコンから報告される最後の占有されたスロット；及び／又は、
最後のＢＰにおける受信されたビーコンから報告される最後の占有されたスロットに、最後のＢＰにおける領域の数を（各領域の拡張スロットによって）認識することにより計算され得るフリースロットの適切な数を加えたもの；
の最大値として計算される。ＢＰ長は、決してmMaxBPLength92より大きく増加してはならない。
【００７８】
ＢＰビットマップ（BP  Bitmap）
例示的な実施例のビーコン送信において、装置は、ＢＰ８２の占有についての装置からの視点を発表し、これは、2×mBeaconSlotsPerTxOP×BPLengthビットのサイズのＢＰビットマップ１５６を送信することによって行われる。ビットマップ１５６の終了は、オクテットの終了とともに含まれない場合、ＢＰビットマップ１５６は、いずれかのメッシュポイントによっても解釈されない０で満たされる。ＢＰビットマップ１５６内部の情報は、例えばちょうど受信されたビーコンのＢＰビットマップの情報を組み込むなど、可能な限り新鮮であるべきである。
【００７９】
ＢＰビットマップ内部における倍の各ビットは、正確に１ビーコンスロットに対応する。倍の内部のビットは、メッシュポイントの送信によって確認されるこのスロットの占有率を表す。４つの可能な組み合わせ及びそれらの意味は、表１に与えられる。
【表１】
2008541602.tif 000003
【００８０】
ＢＰビットマップは、ＢＰ８２において内部的に構築され、ビーコンが受信される場合に新しい情報を組み込む。各送信されるビーコンにおいて、最も新鮮なＢＰビットマップが送信される。
【００８１】
所有者ベクトル（Owner  Vector）
１０又は１１に設定されたエントリを有するＢＰビットマップを有するいずれかのビーコン送信において、所有者ベクトルは、ＢＰビットマップの後に送信されなければならない。所有者ベクトルは、ＢＰビットマップにおいて１０又は１１に設定された各エントリに関してmDEVIDBitsビット１５８から構成され、適切なメッシュポイントのＤＥＶＩＤを示す。ＤＥＶＩＤが（エントリが１１に設定される場合にのみ発生し得る）送信するメッシュポイントに対して未知である場合、ＤＥＶＩＤは０に設定される。
【００８２】
Ｑビーコン送信及び受信（Q  Beacon  Transmission  and  Reception）
メッシュポイントが電源投入された後で、メッシュポイント装置は、mScanBeacons後続のＢＰにおけるビーコンに関して走査する。メッシュポイント装置が走査の後で何の有効なビーコンも受信しない場合、いずれかのフレームを送信又は受信する前に、メッシュポイント装置は、ＢＰ８２における第１ビーコンスロットにおいてビーコン７８を送信することによって新しいＢＰ８２を生成する。
【００８３】
「電源投入直後」のメッシュポイント装置が走査において１つ以上の有効なビーコンを受信した場合、メッシュポイント装置は、新しいＢＰ８２を生成しない。代わりに、メッシュポイント装置は、ビーコンが受信される毎に更新される内部占有マップ（ＩＯＭ）を構築する。内部占有マップは、mMaxBPLengthビット９２から構成されるビットマップである。各ビットは、ＢＰ８２におけるビーコンスロット８４に対応する。ビットは、次の場合にのみ、１に設定される。すなわち、メッシュポイントが：
このスロットの所有者である場合であり、この場合このスロットにおいてビーコンを以前に送信していたことを必要とし、又は
このスロットにおいてビーコンを受信している場合、又は
ＢＰビットマップにおける対応するエントリにおいて01、10又は11を有するビーコンを受信している場合、である。
そうでなければ、ビットは０に設定される。
【００８４】
占有マップ（及び受信されたビーコンから計算され得る領域に関する情報）を用いると、例示的なメッシュポイントは、送信されるべきビーコンの長さに対応する領域において０とマークされた第１スロット１６０においてビーコンを送信する。適切な領域が存在しない場合、メッシュネットワークは、最後のフリービーコンスロットにおいてビーコンを送信することによって新しい領域を生成する。
【００８５】
装置が次のセクションにおいて説明されているビーコン衝突を検出する場合、自身のＩＯＭにおいて０とマークされた別のスロットをランダムに選択しなければならない。
【００８６】
ビーコン衝突検出及び解決（Beacon  Collision  Detection  and  Resolving）
ＤＥＶＩＤ「ｘ」を有するメッシュポイントにＢＰ「ｎ」におけるビーコンスロット「ｊ」においてビーコンを送信させる。局は、後続のＢＰにおける近傍のメッシュポイントによって受信される全てのビーコンにおいて、ＢＰビットマップにおけるエントリ「ｊ」が「１０」に設定され、所有者ベクトルにおける対応するエントリが「ｘ」である場合、すなわちエントリ「ｊ」が「００」に設定される場合及びそのような場合にのみ、ビーコンが送信されると考慮するべきである。
【００８７】
ビーコンが成功であると考慮され得ない場合、メッシュポイントはビーコン衝突に含まれ、自身のＩＯＭを用いて別のフリースロットをランダムに選択しなければならない。
【００８８】
ＢＰ離脱（BP  Leaving）
メッシュポイントが、ビーコン情報の量が減らされていたので、ビーコンスロットのうちの１つをフリーにすることを望む場合、メッシュポイントは、ＢＰ８２における最後のビーコンスロットをフリーにさせる。メッシュポイントは、更に、スロットにおいて最後のビーコンを送信することによってその出発を発表しなければならず、このスロットは、ＢＰビットマップ１５６において００とマークされる。
【００８９】
ＢＰ短縮（BP  Contraction）
メッシュポイントが、そのＩＯＭに従い、領域の最後のビーコン保持者であり、フリーとしてマークされた同一の領域においてスロットが存在する場合、メッシュポイントは、後に続く手順によりビーコンをフリースロットにシフトしなければならない。「ｊ」がフリービーコンスロットの数である場合、メッシュポイントは：
ＢＰビットマップにおいて「０１」に設定されるスロット「ｊ」を用いて元のスロットにおけるビーコンを送信する、
次のＢＰにおいてスロット「ｊ」におけるビーコンを送信する、及び／又は
（上記の）元のスロットを「離れるＢＰ」において記載される出発ビーコンを送信する。
【００９０】
図１１は、本発明の実施例に従うビーコンシフティングの例を示す。初めに、スロット「３」１６０は、ＤＥＶＩＤ「８」を有するメッシュポイントによってフリーであると感知され、更に、ＤＥＶＩＤ「８」を有するメッシュポイントは、それが、ＢＰ８２において最後のビーコンを送信するメッシュポイントであることを知っている。したがって、このメッシュポイントは、図１１ｂにおけるスロット１６２を予約することによってスロット「３」を占有しようと試みる。次のＢＰにおいて、メッシュポイントは、スロット「３」においてビーコン１６４を送信し得、スロット「１０」１６６において自身の出発を発表する。最後に、図１１ｂにおいて、シフトが成功裏に完了される。
【００９１】
拡張領域及び次の領域の開始すなわちトラフィック段階が、１つ以上のビーコンうちの１つのシフトの後にシフトされることは可能である。図１１は、ＢＰ短縮の４つのステップを示す。ビーコン領域の最後の装置は、ビーコン位置を、ビーコン領域のまさに第１番目の空スロットに移動しなければならない。このことは、４つのステップの手順である。初めに、ビーコンを未占有の空のスロットへ移動しようとしているメッシュポイントは、ビーコンを自身の元のスロットにおいて、（ＢＰビットマップにおいて「０１」に設定される）ビーコンにおいて発表された空スロットにビーコンを移動する予定であることの発表とともに、送信しなければならない。この場合、次のＢＰにおいて、新しいスロット１６４及び古いスロット１６６の両方スロットにおけるビーコンは、メッシュポイントによって送信される。そして最終的に、メッシュポイント装置は、最後のスロット１６６においてビーコンフレームの送信を停止する。したがって、ビーコン領域は、短縮されており、未使用のビーコンスロットは、データ送信用に再利用され得る。
【００９２】
ＴｘＯＰ所有権(TxOP  Ownerships)
例示的なビーコン期間アクセスポイントプロトコルを用いて、いずれかのメッシュポイントは、情報要素（ＩＥ）を近傍のメッシュポイント装置へ送信し得る。ＩＥは、現在及び次のＭＴＰ７２における入来ＴｘＯＰ１２０の所有権を交渉するのに用いられ得る。ＴｘＯＰの以前の交渉は、無線媒体の使用を予想可能にし、メッシュポイントにどの近傍が送信しているのか及びどれがいつの時点で受信しているのかについての正確な知識を与えるので、重要である。
【００９３】
この知識は、ランダムアクセスポイントプロトコルと比較していくつかの有利な点を有する。有利な点のうちの１つは、衝突の低い可能性である。交渉が終了される場合、ＴｘＯＰの所有者は、チャネルが、送信と干渉し得るいかなるメッシュポイントによっても使用されないことを確認し得る。
【００９４】
改善された知識の別の重要な態様は、他の環境下においては実行可能であり得ないメッシュポイントの対間の同時送信を計画することに関する容易な能力である。
【００９５】
ＴｘＯＰ交渉（TxOP  Negotiation）
ＴｘＯＰの占有は、（交渉が成功であればＴｘＯＰの所有者になる）送信器と受信器間で交渉される。処理を加速させるために、同一の期間においていくつかのＴｘＯＰと交渉することが可能である。更に、ＴｘＯＰは、mMaxNoOfReceivers個までの受信メッシュポイントを有し得る。このことにより、送信器がスロットの使用を最大化することが可能になる。ＴｘＯＰ所有権は、したがって、多重ＴｘＯＰ及び多重受信器であり得るが、１つの所有者のみを有し得る。
【００９６】
新しい占有の交渉は、参加者のビーコンにおいて特別なＴｘＯＰ所有権情報要素（ＯＩＥ）を含めることによって行われる。追加的に、利用可能性ＩＥは、全ての参加者に関してフリーであるＴｘＯＰを発見するスピードを向上させるために、交渉の前又は最中において含まれ得る。例示的なＴｘＯＰ所有権ＩＥの構造は、図１２に示される。異なるフィールドの意味は、交渉のステップに依存する。
【００９７】
ビーコンを聞く全てのアクティブなメッシュポイントは、内部トラフィック段階占有マップを構築するために、ＯＩＥ１７２を処理する必要がある。このマップにおいて、メッシュポイントは、スロットを、占有された又はフリーとしてマークし、占有される場合、追加的に：
スロットにおいて送信することを望むメッシュポイントである、当該スロットの所有者、及び
スロットにおいて所有者からデータを受信することを期待するこのスロットの受信器
を記憶する。
【００９８】
スロットは：
スロットが「占有されている」とマークされているＯＩＥが受信される場合；及び／又は
雑音が、mNoiseThresholdを超える先立つＭＴＰでこのスロットにおいて感知される場合；
占有されているとマークされる。
【００９９】
別の方法で実施例を見てみると、交渉は、送信器及び受信器との間における双方向ハンドシェイクとしておおむね見られ得る。ハンドシェイクの第１のステップにおいて、送信器は、送信器がデータを送信する予定である特定のＴｘＯＰを処理する。このことの後に、発表されたＴｘＯＰを固定することによって、又は提案を却下し交渉を再び開始することによって、のいずれかにより交渉を終了させる受信器の返答が続く。
【０１００】
ＯＩＥ１７２の状態ビット１７０において交渉の状態を示すことによって、全ての近傍のメッシュポイントは、交渉が終了して所有権を尊重する必要があるか、又は提案されているのみでありしたがって義務でないか、を知る。後者の場合、ＴｘＯＰは、自身によって、ＴｘＯＰの所有権を予約され得る。このことは、初めに到達したものが初めに作用される（first  come,  first  served）技法によって実行される。またこのことは、１つのＴｘＯＰが同一のＢＰにおいて２つのメッシュポイントによって予約されている場合、早い方のビーコンがＴｘＯＰを勝ち取ることを意味する。
【０１０１】
双方向ハンドシェイクが原因により、所有権交渉は、802.11  RTS/CTS手順と類似する機能も有するが、それは、チャネルの占有を通知するからである。しかし、１つのハンドシェイクにおけるいくつかのＴｘＯＰを占有する可能性により更に効率的である。
【０１０２】
詳細には、メッシュポイントは、ＭＴＰ７２においてスロット８４を所有することを望む場合、メッシュポイントは、おそらく計算において受信器の以前に聞いている利用可能性ＩＥを含む、（内部マップにおいてマークされた）フリースロットの適切なパターンを選択することによって交渉処理を開始する。メッシュポイントは、選択されるＴｘＯＰを示す次のビーコンにおいてＯＩＥ、意図される受信器のＤＥＶＩＤ、この予約における役割（「送信器」）、及び所有権（発表された）の状態１７０、を含む。ReservationID172は、この送信器によって現在使用されていないランダムに選択された値に設定されなければならず、このことは、「倍の」(ReservationID,transmitterのDEVID)が、固有に予約を規定することを示唆する。
【０１０３】
いずれかのメッシュポイントは、役割が「送信器」に設定されるＯＩＥにおいてＤＥＶＩＤの占有に関するＢＰの全てのビーコンを走査し得る。このようなＯＩＥが受信される場合、装置は、ReservationIDがすでに使用されているか、新しいReservationIDが新しい交渉を示すかを確認する。意図される受信器は、発表された所有権を承認し得るかを評価し、このことは、以下の状況の場合である：
媒体が、ローカルに記憶された情報に従い発表されたＴｘＯＰにおいてフリーである場合；又は
新しい予約が、意図されたスロットを占有する予約より高い優先度を有する場合；又は
並列送信が、高い可能性で可能である場合；
である。
【０１０４】
高い優先度予約は、既存の低い優先度予約の全てではないがいくつかのスロットを引き継ぐことを許可される。
【０１０５】
受信器は、以下のパラメータを用いて自身のビーコンにおいてＯＩＥを含めることによってＯＩＥを承認する。
示されるＴｘＯＰ及びReservationIDは、送信器のＯＩＥにおけるものと同一である。
Partner-IDは、送信器のＤＥＶＩＤである。
役割は、「受信器」に設定される。
所有権の状態は、「占有されている」に設定される。
【０１０６】
送信器のＯＩＥにおいていくつかの受信器によって示される複数の受信器送信の場合、受信器は、他の受信器が提案されたスロットを認めることが出来ない場合に交渉過程を短縮するためにＯＩＥにおいて利用可能性ＩＥを含めなければならない。利用可能性ＩＥは、状態「予約済み」とともに送信器によって送信されるＲＩＥが受信されるまで含まれなければならない。
【０１０７】
受信器が提案される予約を承認することが可能でない場合、返答するＯＩＥの所有権状態は、「発表済み」に設定される。更に、ＯＩＥは、ＯＩＥに含まれるビットマップにおける意図される送信に関して使用され得るスロットの全てを示す。このことは、送信器が成功する予約を発見するのを更に良く可能にする。
【０１０８】
送信器は、送信器が全ての意図される受信器からの返答を受信するまで、又はmTryReservationsビーコン期間において、のどちらか最初に発生する方で、「発表された」占有を送信し続けなければならない。別の実施例において、送信器は、予約をキャンセルしなければならない。
【０１０９】
送信器が全ての意図される受信器から承認ＯＩＥを収集した後で、交渉は成功裏に完了し、送信器はＴｘＯＰの所有者になる。ＯＩＥを聞いたネットワークの近傍における全ての他のメッシュポイントは、この所有権を尊重する必要がある。意図される受信器は、予約されたスロットにおいてデータ送信に関して聞く必要がある。
【０１１０】
開始するビーコンにおいてＲＩＥの意図される受信器が、提案されたスロットが占有され、何の他のスロットも予約されない場合、又は装置がいずれかの他の理由により予約を受け付けることを望んでいない場合、ＲＩＥの意図される受信器は、次のビーコンにおいて：
送信器のＤＥＶＩＤに設定されるＤＥＶＩＤ
初期ＯＩＥのReservationIDに設定されるReservationID
「受信器」に設定される役割
「発表済み」に設定される所有権の状態
０に設定される予約情報
を用いてＲＩＥを送信しなければならない。
【０１１１】
このようなＲＩＥは、予約の却下として解釈されるべきであり、開始するものは、この受信器との予約交渉を再び開始してはならない。
【０１１２】
所有権の維持(Maintaining  the  Ownerships)
成功した交渉の後で、参加しているメッシュポイントは、占有されるＴｘＯＰを含み「占有」に設定される状態を有するビーコンにおいてＯＩＥを含み続ける。これらのビーコンを受信する全ての他の装置は、この交渉された所有権を尊重する。
【０１１３】
受信器の所有者又はそのうちの１つが占有を変更したいと望む場合、受信器は、新しい情報及び古いReservationIDを含めるが「発表済み」に設定される状態を有するＯＩＥを送信することによって、交渉過程を再び開始し得る。受信器は、交渉の再開を初期化した場合、ビーコンにおいて利用可能性ＩＥを含めなければならない。送信器又は受信器が既存の予約をキャンセルすることを望む場合、同一のReservationID、パートナーのＤＥＶＩＤ、及び状態「占有」からなるキャンセルＯＩＥを送信するが、予約情報は０で満たされる。全ての近傍のメッシュポイントは、この特別なＯＩＥを受信した後で、この予約を自身の内部占有マップから削除し得る。
【０１１４】
承認（Acknowledgements）
ACKフレームは、送信器によって以前に送信されたＭＳＤＵ又はＭＳＤＵのセグメントの受信が成功したか失敗したかをそれぞれ報告するために、受信器によって使用される。ＴｘＯＰの所有権が原因により、受信器は、データフレームの受信の後にすぐに、ＡＣＫフレームを送信することを許可されない。多重受信ＴｘＯＰにおいてＡＣＫフレームを直ちに送信することは、いずれにしても不可能であり得る。更、早急な承認は、近傍のメッシュポイントに関して予想され得ない送受信器／受信器の役割の機会を示唆し得る。
【０１１５】
したがって、本名発明の実施例において、承認は、いかなるデータフレームも取り扱われるのと同一の態様で取り扱われ、受信器及び送信器間において交渉されるＴｘＯＰは、占有されおり、ＡＣＫフレームは、パケットトレインを用いて他のフレームとともに送信され得る。ＡＣＫフレームは、送信器を目標としたフレームを用いて送信されるのが好ましい。
【０１１６】
結果的として、受信器は、特に受信器による適切なＴｘＯＰ所有権が存在せず初めに作成される必要がある場合、第１フレームを認証することが可能になる前にいくつかのデータフレームを受信し得る。ＴｘＯＰが所有されると、ＴｘＯＰは、２つの異なる種類の承認フレームを送信するのに使用され得る。
【０１１７】
累積ＡＣＫ(cumulative  ACK)
累積ＡＣＫを送信すると、受信器は、累積ＡＣＫにおいて示されるシーケンス／フラグメント数未満まで受信器へ送信されていた全てのＭＳＤＵ（又はＭＳＤＵのフラグメント）を承認する。送信器は、送信待ち行列から全てのＭＳＤＵを、示されるものにいたるまで削除し得る。
【０１１８】
ビットマップＡＣＫ(bitmap  ACK)
ビットマップＡＣＫは、最後に受信されたパケットの成功又は失敗状態の明示的な一覧表である。シーケンス制御フィールドは、既に送信されていたが欠陥を伴い受信されていたパケットを除き、受信器において期待される次のパケットの次のシーケンス／フラグメント数を特定する。
【０１１９】
添付されるビットマップは、受信されたＭＳＤＵの状態を示し、（シーケンス制御フィールド−１によって示される）最後に成功したＭＳＤＵで開始し、書くシーケンス数に関して、ビットマップにおける２つのオクテットは、対応するＭＳＤＵの１６個までのフラグメントの状態を表す。ビットマップにおける最後の２つのオクテットは、正常に受信されていなかった（モジュローの意味での）最低シーケンス数を有するＭＳＤＵを表す。
【０１２０】
送信器は、送信待ち行列からのビットマップにおいて成功であると示される全てのＭＳＤＵフラグメント、及び、ビットマップにおける最後の２つのオクテットの対応する数よりも低いシーケンス数を有するＭＳＤＵを削除し得る。
【０１２１】
送信器へ向けられる１つのフレーム内の両方の種類のＡＣＫの組み合わせは、当然可能であるが、ビットマップＡＣＫは、累積ＡＣＫを予想しなければならず、第１の方の内容は、後者のものに対して優先権を有する。
【０１２２】
両方のＡＣＫフレームの種類において、バッファサイズフィールドは、この特定の送信器に関して予約される受信バッファにおける自由空間の量を示し、バイトで数えられる。このサイズ指示器は、送信器が受信器を酷使させるのを防ぐためのフロー制御仕組みとして使用される。送信器は、次のＡＣＫを待つ必要がある前に、所与の量のバイトのみを送信し得る。送信器又は受信器による最後のフレームの再送信は、この指示器を更新するために使用され得る。
【０１２３】
追加的に、混雑制御的なスキームが、送信器が次のＡＣＫを待つ前に送信し得る最適な数のパケットを推定するために、送信器によって使用され得る。
【０１２４】
本発明の実施例は、複数のマスターモジュール（メッシュＡＰ）と複数のスレーブモジュール（ＳＴＡ）を含む通信ネットワークにおいて媒体アクセス制御（ＭＡＣ）する方法であって、時間間隔（スーパーフレーム）を２つの段階に分割するステップを含み、第１段階は、既存の媒体アクセス仕組みを使用することを可能にするＢＳＳ内トラフィック（ＡＰトラフィック）に関し、第２段階は、ＤＳ内トラフィック（メッシュトラフィック）に関する。第２段階は、スーパーフレーム毎に発生するビーコン期間を含み、送信メッシュポイントから見られるビーコン期間の構造についての情報を含み、近傍の及び近傍の近傍のビーコン並びに現在のメッシュトラフィック段階におけるこのメッシュポイントへ／からの計画された送信／受信についての情報を含む。第２段階は、更に、効率性を向上させるために１つおきのスーパーフレームのみに発生するビーコン期間を含み、スーパーフレーム毎に生じるビーコン期間においてと同一の情報を含み、後続のメッシュトラフィック段階におけるこのメッシュポイントへ／からの計画された送信／受信についての情報を追加的に含む。第２段階は、交渉されたＴｘＯＰの送信に関するトラフィック段階をも含み、可能であれば同時送信をも含む。加えて、本発明の実施例は、レガシー局をサイレントにするために、ビーコン期間においてコンテンションフリー期間（ＣＦＰ）の発表を使用するステップを含む。
【０１２５】
更に、本発明の実施例は、ビーコン期間を、装置がビーコンを動的に拡大するために複数のスロットを使用し得るスロットに分割するステップと、ビーコン期間においてスロットのスロット長を動的に規定するステップと、ＢＰ持続時間をＴｘＯＰ持続時間の倍数として、且つ、最後のＢＰにおいて最後に聞かれたトラフィック、このＢＰにおける受信されたビーコンから報告される最後の占有されたスロット、最後のＢＰにおける受信されたビーコンから報告される最後の占有されたスロットに加えた最後のＢＰにおける領域の数を（各領域の拡張スロットによって）認識することにより計算され得るフリースロットの適切な数、の最大値として計算される規定するステップと、を含み得る。ＢＰ長は、決してmMaxBPLength92より大きく増加してはならない。加えて、本発明の実施例は、いくつかの後続の時間スロットを占有するために可変サイズのビーコンフレームの使用、及び同一サイズを有するグループにおけるビーコンを順序付けることを可能にする。更に、本発明の実施例は、メッシュポイントが異なる情報を有する１つより多いビーコンを送信することを可能にするステップ、未使用のビーコンスロットを（ビーコンがギャップの後に直接配置される場合）スライドすることによって、又は（最後に到達したものが最初に作用される方策を用いて）ジャンプすることによって満たすステップを含み得る。
【０１２６】
本発明は、最後のビーコン保持者がビーコンを後続の手順によりフリースロットへシフトするステップをも含む。「ｊ」がフリービーコンスロットの数である場合、ＢＰビットマップにおいて「０１」と設定されるスロット「ｊ」と用いて元のスロットにおけるビーコンを送信し、次のＢＰにおいてスロット「ｊ」におけるビーコンを送信し、元のスロットにおいて「ＢＰ離脱(BP  Leaving)」と記述される出発ビーコンを送信しなければならない。更に、本発明は、ビーコンフレーム構造をIEEE802.11規格に準拠するよう規定するステップを含み、ＢＰ長フィールドで構成されるビーコン期間占有情報要素、近傍の及び近傍の近傍のメッシュポイントにより占有されるビーコンスロットの情報を含むＢＰビットマップ、並びに所有者ベクトルを含む。
【０１２７】
本発明の実施例は、更に、内部トラフィック段階占有間マップを処理するためにビーコンを聞くとともに、「占有されている」とマークされているＯＩＥが受信される場合及び／又は何の雑音もmNoiseThresholdを超える以前のＭＴＰにおいてこのスロットにおいて感知されない場合、占有されているとＢＰにおいてスロットをマークする、アクティブなメッシュポイントを含む。更に、占有されている場合、スロットにおいて送信することを望むメッシュポイントである、スロットの所有者、及びスロットにおいて所有者からデータを受信することを予想するこのスロットの受信器を追加的に記憶する。
【０１２８】
追加的に、本発明の実施例は、メッシュトラフィック段階において、所有権ＩＤからなり、所有者のＤＥＶＩＤを用いて所有権を固有に識別する計画されたＴｘＯＰについての所有権情報、送信器であるか又は受信器であるかである計画されたＴｘＯＰにおける情報の送信器の役割、発表されているか又は占有されているかである所有権の状態、ＴｘＯＰにおける送信器の役割に応じて受信器又は送信器のいずれかであるパートナーの数、ビットマップによって示される所有されるＴｘＯＰの開始時間、を送信及び受信するステップも含み得る。
【０１２９】
更に、本発明の実施例は、所有権情報を受信するとともに交渉の下のＴｘＯＰの意図される受信器であるメッシュポイントを含み、このＴｘＯＰを以下の状況、すなわち：媒体が、ローカルに記憶された情報に従い発表されたＴｘＯＰにおいてフリーである場合、新しい予約が、意図されたスロットを占有する予約より高い優先度を有する場合、又は詳細な説明において説明されるように並列送信が高い可能性で可能である場合、において承認するステップを含み得る。加えて、本発明の実施例は、所有権情報を受信するとともに、交渉におけるＴｘＯＰの意図される受信器であるメッシュポイントであるが、この所有権を承認することが出来ず、したがって利用可能性ビットマップとしてＴｘＯＰビットマップを再利用する「発表された」所有権情報を用いて返答するメッシュポイントを含み得る。
【０１３０】
本発明の追加的な実施例は、ＴｘＯＰの意図された受信器又は送信器でないメッシュポイントであって、状態が「占有されている」に設定される場合ＴｘＯＰの発表された所有権を尊重するメッシュポイントをも含む。また本発明の実施例は、ビーコン期間における提案された値の最大値に基づきメッシュトラフィック段階の持続時間を規定する。更に、本発明は、スーパーフレームの実際の開始よりほんのわずか前にスーパーフレームの開始を発表するステップ、ビーコン期間において検出される全てのＩＤを収集した後でランダムに選択されたＤｅｖＩＤを用いてメッシュＡＰを識別するステップを含む。加えて、本発明の実施例は、異なる周波数でメッシュトラフィック及びＡＰトラフィックを送信するステップを含み、受信器は、累積ＡＣＫにおいて示されるシーケンス／フラグメント数を除いて、受信器へ送信された全てのＭＳＤＵ（又はＭＳＤＵのフラグメント）を承認する。送信器は、送信待ち行列から、意図されるＭＳＤＵまで全てのＭＳＤＵを削除し得る。本発明の実施例は、送信器へ戻される自身のデータ送信に積み重ねられたＡＣＫ情報を用いて、データパケットの受信の成功を知らせ得る受信器をも含み得る。
【０１３１】
上述の本発明の多数の代わりの実施が可能である。本発明の特定の実施例のみが、添付の図面及び以上の詳細な説明において開示されているが、本発明は、上述の実施例に制限されず、添付の請求の範囲に記載される本発明から逸脱することなく、追加的な、代替態様、変更態様及び修正態様がなされ得ることを理解され得る。したがって、本発明の範囲は全てのこのような構成を包含し、請求の範囲によってのみ制限されることを理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】図１は、メッシュネットワークである。
【図２】図２は、例示的な無線状況の図である。
【図３】図３は、例示的な無線マルチホップ状況の図である。
【図４】図４は、空間的再利用が可能である簡単な無線メッシュネットワークである。
【図５】図５は、図４の状況に関する例示的なトラフィック／時間図である。
【図６】図６は、ＡＰ−トラフィック及びメッシュトラフィックの例示的な代替例を例示する。
【図７】図７は、本発明に従うＢＰ及びＴｘＯＰ所有を含む、メッシュ−トラフィック段階の例示的な構造である。
【図８】図８は、局１がビーコンを送信する一方で、ビーコン期間アクセスプロトコルが局４による干渉を防ぐ必要があることを示す。
【図９】図９は、３つの領域を有するビーコンの例示的な詳細な構造を示す。
【図１０】図１０は、例示的なＣＦパラメータセット及びＢＰＯＩＥを有する標準的な802.11ビーコンを示す。
【図１１ａ】図１１ａは、本発明の実施例に従うビーコンシフティングの例を示す。
【図１１ｂ】図１１ｂは、本発明の実施例に従うビーコンシフティングの例を示す。
【図１１ｃ】図１１ｃは、本発明の実施例に従うビーコンシフティングの例を示す。
【図１１ｄ】図１１ｄは、本発明の実施例に従うビーコンシフティングの例を示す。
【図１２】図１２は、ＴｘＯＰ所有ＩＥの例示的な構造を示す。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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