(57)【要約】  １つの例示的な態様では、パケットを無線で送信する方法が提供される。この方法は、各パケットごとに、パケットの送信を要求することと、パケットを送信する前に、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間待機することと、それぞれのデータ部分を含むパケットを送信することとを含み、パケット内のそれぞれのデータ部分の位置は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の送信間の時間間隔が、一定の時間間隔になるように選択される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケットを無線で送信する方法であって、前記方法は、各パケットごとに、
前記パケットの送信を要求することと、
前記パケットを送信する前に、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間待機することと、
それぞれのデータ部分を含む前記パケットを送信することとを含み、前記パケット内の前記それぞれのデータ部分の位置は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の送信間の時間間隔が一定の時間間隔になるように、選択される、方法。
【請求項２】
前記データ部分を受信することを含み、前記パケットの送信を要求することは、前記データ部分の少なくとも一部を受信することに応答して、前記パケットの送信を要求することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記データ部分を受信することを含み、前記パケットの送信を要求することは、前記データ部分の少なくとも一部を受信する前に、前記パケットの送信を要求することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記データ部分は、イーサネットフレームで受信される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記パケットのペイロードは、前記それぞれのデータ部分を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記それぞれのデータ部分以外の前記ペイロードの一部分は、パディングデータを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ペイロードは、前記データ部分に先行するパディングデータの一部分を含む、請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記データ部分に先行するパディングデータの前記一部分のそれぞれのサイズは、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間に基づく、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ペイロードは、前記データ部分に続くパディングデータの一部分を含む、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記パケットの前記ペイロードは、イーサネットフレームのペイロードを含む、請求項５から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記パケットの前記ペイロードのサイズは、前記それぞれのデータ部分のサイズよりも大きい、請求項５から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記パケット内の前記それぞれのデータ部分の前記位置は、前記それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間によってシフトされた前記ペイロード内の所定の位置を含む、請求項５から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記パケットを送信する前記要求に応答して、前記それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間のインジケーションを受信することを含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記データ部分は、産業用イーサネットデータを含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記パケットの送信を要求することは、一定の時間間隔で、各パケットの送信を要求することを含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記それぞれのデータ部分の受信を予想して、前記パケットの送信を要求することを含む、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記パケットは、Ｗｉ−Ｆｉパケットを含む、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
リッスンビフォートーク（ＬＢＴ）プロセスに従って、前記パケットを送信する前に、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間待機することを含む、請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
パケットを無線で受信する方法であって、前記方法は、
それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間によってシフトされた一定の時間間隔で前記パケットを受信することを含み、
前記パケットの各々におけるそれぞれのデータ部分は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の受信間の時間間隔が一定の時間間隔になるように、前記パケット内に配置される、方法。
【請求項２０】
各パケットのそれぞれのペイロードは、前記それぞれのデータ部分を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記それぞれのデータ部分以外の前記それぞれのペイロードの一部分は、パディングデータを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ペイロードは、前記データ部分に先行するパディングデータの一部分を含む、請求項２０または２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ペイロードは、前記データ部分に続くパディングデータの一部分を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
イーサネットフレームにおいて、パディングデータなしで、各パケットの前記データ部分を送信することを含む、請求項２０から２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
各パケットの前記それぞれのペイロードは、それぞれのイーサネットフレームのペイロードを含む、請求項２０から２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
各パケットの前記それぞれのペイロードのサイズは、前記パケットの前記それぞれのデータ部分のサイズよりも大きい、請求項２０から２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
各パケット内の前記それぞれのデータ部分の前記位置は、前記それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間によってシフトされた前記それぞれのペイロード内の所定の位置を含む、請求項２０から２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記データ部分は、産業用イーサネットデータを含む、請求項１９から２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記パケットは、Ｗｉ−Ｆｉパケットを含む、請求項１９から２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
命令を含むコンピュータプログラムであって、前記命令は、少なくとも１つのプロセッサで実行されると、前記少なくとも１つのプロセッサに、請求項１から２９のいずれか一項に記載の方法を実行させる、コンピュータプログラム。
【請求項３１】
請求項３０に記載のコンピュータプログラムを含むサブキャリアであって、電子信号、光信号、無線信号、またはコンピュータ可読ストレージ媒体のうちの１つを含む、サブキャリア。
【請求項３２】
請求項３０に記載のコンピュータプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体を含む、コンピュータプログラム製品。
【請求項３３】
パケットを無線で送信するための装置であって、前記装置は、プロセッサおよびメモリを含み、前記メモリは、前記装置が、各パケットごとに、
前記パケットの送信を要求し、
前記パケットを送信する前に、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間待機し、
それぞれのデータ部分を含む前記パケットを送信するよう
動作可能であるように、前記プロセッサによって実行可能な命令を含み、
前記パケット内の前記それぞれのデータ部分の位置は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の送信間の時間間隔が一定の時間間隔になるように選択される、装置。
【請求項３４】
前記装置は、プロセッサおよびメモリを備え、前記メモリは、前記装置が、請求項２から１８のいずれか一項に記載の方法を実行するよう動作可能なように、前記プロセッサによって実行可能な命令を含む、請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
パケットを無線で受信するための装置であって、前記装置は、プロセッサおよびメモリを備え、前記メモリは、前記装置が、
それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間によってシフトされた一定の時間間隔で、前記パケットを受信するよう動作可能であるように、前記プロセッサによって実行可能な命令を含み、
前記パケットの各々におけるそれぞれのデータ部分は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の受信間の時間間隔が一定の時間間隔になるように、前記パケット内に配置される、装置。
【請求項３６】
前記装置は、プロセッサおよびメモリを備え、前記メモリは、前記装置が、請求項２０から２９のいずれか一項に記載の方法を実行するよう動作可能なように、前記プロセッサによって実行可能な命令を含む、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
パケットを無線で送信するための装置であって、前記装置は、
前記パケットの送信を要求し、
前記パケットを送信する前に、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間待機し、
それぞれのデータ部分を含む前記パケットを送信するように設定され、
前記パケット内の前記それぞれのデータ部分の位置は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の送信間の時間間隔が一定の時間間隔になるように選択される、装置。
【請求項３８】
パケットを無線で受信するための装置であって、前記装置は、
それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間によってシフトされた一定の時間間隔で、前記パケットを受信するように設定され、
前記パケットの各々におけるそれぞれのデータ部分は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の受信間の時間間隔が、一定の時間間隔になるように、前記パケット内に配置される、装置。
【請求項３９】
パケットを無線で送信するための装置であって、前記装置は、
各パケットの送信を要求するように設定された要求モジュールと、
各パケットを送信する前に、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間待機し、それぞれのデータ部分を含む各パケットを送信するように設定された送信モジュールと
を備え、前記パケットにおける前記それぞれのデータ部分の位置は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の送信間の時間間隔が一定の時間間隔になるように選択される、装置。
【請求項４０】
パケットを無線で受信するための装置であって、前記装置は、
それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間によってシフトされた一定の時間間隔で、前記パケットを受信するように設定された受信モジュールを備え、
前記パケットの各々におけるそれぞれのデータ部分は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の受信間の時間間隔が一定の時間間隔になるように、前記パケット内に配置される、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の例は、パケット、たとえば、Ｗｉ−Ｆｉパケットを無線で送受信することに関する。
【背景技術】
【０００２】
工場や他の施設における機械は、コンピュータ制御され、分散方式で動作し得る。信頼性、堅牢性、およびタイミングに関する厳しい要求により、これらの異なる機器間の通信は、場合によっては、イーサネットタイプのトラフィックを伝送し得る有線ケーブルを介して行われる。現在、ＥｔｈｅｒＣＡＴ、ＰＲＯＦＩＮＥＴ、およびＩＥＥＥ８０２．１タイムセンシティブネットワーキング（ＴＳＮ）など、今日の製造環境には多数の産業用イーサネットベースのプロトコルがある。産業用システムは、ＰＲＯＦＩＢＵＳなどの非イーサネットベースのプロトコルを使用する場合もある。
【発明の概要】
【０００３】
本開示の１つの態様は、パケットを無線で送信する方法を提供する。この方法は、各パケットごとに、パケットの送信を要求することと、パケットを送信する前に、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間待機することとを含む。この方法はまた、それぞれのデータ部分を含むパケットを送信することを含み、パケット内のそれぞれのデータ部分の位置は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の送信間の時間間隔が、一定の時間間隔になるように選択される。
【０００４】
本開示の別の態様は、パケットを無線で受信する方法を提供する。この方法は、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間によってシフトされた一定の時間間隔でパケットを受信することを含む。パケットの各々におけるそれぞれのデータ部分は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の受信間の時間間隔が、一定の時間間隔になるように、パケット内に配置される。
【０００５】
本開示のさらなる一態様は、パケットを無線で送信するための装置を提供する。この装置は、プロセッサおよびメモリを含む。メモリは、この装置が、各パケットごとに、パケットの送信を要求し、パケットを送信する前に、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間待機し、それぞれのデータ部分を含むパケットを送信するよう動作可能であるように、プロセッサによって実行可能な命令を含み、パケット内のそれぞれのデータ部分の位置は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の送信間の時間間隔が、一定の時間間隔になるように選択される。
【０００６】
本開示のさらに別の一態様は、パケットを無線で受信するための装置を提供する。この装置は、プロセッサおよびメモリを含む。メモリは、この装置が、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間によってシフトされた一定の時間間隔で、パケットを受信するよう動作可能であるように、プロセッサによって実行可能な命令を含む。パケットの各々におけるそれぞれのデータ部分は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の受信間の時間間隔が、一定の時間間隔になるように、パケット内に配置される。
【０００７】
本開示の追加の一態様は、パケットを無線で送信するための装置を提供する。この装置は、パケットの送信を要求し、パケットを送信する前に、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間待機し、それぞれのデータ部分を含むパケットを送信するように設定され、パケット内のそれぞれのデータ部分の位置は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の送信間の時間間隔が、一定の時間間隔になるように選択される。
【０００８】
本開示のさらなる一態様は、パケットを無線で受信するための装置を提供する。この装置は、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間によってシフトされた一定の時間間隔で、パケットを受信するように設定される。パケットの各々におけるそれぞれのデータ部分は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の受信間の時間間隔が、一定の時間間隔になるように、パケット内に配置される。
【０００９】
本開示の別の態様は、パケットを無線で送信するための装置を提供する。この装置は、各パケットの送信を要求するように設定された要求モジュールと、各パケットを送信する前に、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間待機し、それぞれのデータ部分を含む各パケットを送信するように設定された送信モジュールとを含み、パケット内のそれぞれのデータ部分の位置は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の送信間の時間間隔が、一定の時間間隔になるように選択される。
【００１０】
本開示の別の態様は、パケットを無線で受信するための装置を提供する。この装置は、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間によってシフトされた一定の時間間隔で、パケットを受信するように設定された受信モジュールを含む。パケットの各々におけるそれぞれのデータ部分は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の受信間の時間間隔が、一定の時間間隔になるように、パケット内に配置される。
【００１１】
本開示の例をよりよく理解し、例がどのように実施され得るかをより明確に示すために、ここで、例としてのみ、以下の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】パケットを無線で送信する方法１００のフローチャートである。
【図２】パケットの構造の一例を示す図である。
【図３】無線でパケットを送信するタイミング図の一例である。
【図４】パケットを無線で受信する方法の一例のフローチャートである。
【図５】パケットを無線で送信するための装置の一例の概略図である。
【図６】パケットを無線で受信するための装置の一例の概略図である。
【図７】パケットを無線で送信するための装置の一例の概略図である。
【図８】パケットを無線で受信するための装置の一例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下は、限定ではなく説明を目的とした特定の実施形態または例などの特定の詳細を説明する。これらの特定の詳細とは別に、他の例が適用され得ることが、当業者に理解されるであろう。場合によっては、よく知られた方法、ノード、インターフェース、回路、およびデバイスの詳細な説明は、不必要な詳細で説明を曖昧にしないように、省略される。当業者は、記載された機能が、ハードウェア回路構成（たとえば、特殊な機能を実行するために相互接続されたアナログおよび／またはディスクリートな論理ゲート、ＡＳＩＣ、ＰＬＡなど）を使用して、および／または、１つもしくは複数のデジタルマイクロプロセッサまたは汎用コンピュータと連携したソフトウェアプログラムおよびデータを使用して、１つまたは複数のノードにおいて実施され得ることを認識するであろう。エアインターフェースを使用して通信するノードは、適切な無線通信回路構成も有する。さらに、適切な場合、技術は、加えて、プロセッサに、本明細書で説明される技術を実行させる適切なコンピュータ命令のセットを含むソリッドステートメモリ、磁気ディスク、または光ディスクなどの任意の形態のコンピュータ可読メモリ内に全体が具現化されると見なすことができる。
【００１４】
産業用または工場自動化システムの例には、２つ以上のノード間の通信を含み得る。最も単純な場合では、２つのノードが、マスタノードと、たとえば、スレーブロボットアームのようなスレーブノードとして動作する。マスタおよびスレーブは、制御ループ内で動作し得る。たとえば、マスタノードが、スレーブに、移動するように指示し、スレーブノードが、移動して、新しい位置を、マスタノードに報告し得る。このサイクルは反復する場合があり、たとえば産業用イーサネットデータなどのデータ部分の交換を伴い得る。
【００１５】
いくつかの例において、マスタノードおよびスレーブノードは、周期的かつ予測可能な方式で、情報を交換し得る。制御ループのタイミング要件は、非常に厳しい場合があり、クリティカル通信と呼ばれる場合がある。たとえば、マスタノードが、スレーブロボットアームの位置を示す情報を、特定の時間までに受信しない場合、安全上の理由で、ロボットアームが停止され得るが、これは、望ましくない、コストのかかる生産ダウン時間をもたらす可能性がある。
【００１６】
製造プロセスがスケールアップすると、付加的な機械が追加され、コントローラおよび機械などのノード間に、新しいケーブルの形態で、より多くの通信リンクが導入され得る。しかしながら、有線通信リンクは、ケーブルの追加または移動を必要とする場合があり、複雑さおよびコストが増加する。
【００１７】
これらのケーブルを交換する無線ソリューションは、上記の問題のうちの１つまたは複数を解決し得る。たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格（以下、「Ｗｉ−Ｆｉ」と呼ぶ）によって説明されるような無線ＬＡＮが使用され得る。しかしながら、この無線規格で使用されている基本的なメカニズムにより、（たとえば、短いタイムスケールで表示される場合）データ交換時間が予測できない場合がある。分散型の製造プロセスでは、厳しいタイミング要件でデータを交換する必要がある場合があるため、データ交換時間が予測できないＷｉ−Ｆｉは、そのようなプロセスには適さない場合がある。
【００１８】
Ｗｉ−Ｆｉは、分散調整機能（ＤＣＦ）およびハイブリッド調整機能（ＨＣＦ）を指定する。これらは、送信が必要なときに、デバイスが共通の共有無線媒体を求めてどのように競合するかを決定する。これらの機能のうちの１つの構成要素は、クリアチャネルアセスメント（ＣＣＡ）であり、これは、各Ｗｉ−Ｆｉ送信機によって実施され、送信を試みる前に、共有媒体が空いていることを確認するメカニズムである。ＣＣＡアルゴリズム、あるいは衝突回避を伴うキャリアセンスマルチアクセス（ＣＳＭＡ／ＣＡ）または別のランダムアクセス手順により、送信を希望するデバイスにランダム性の要素が導入され、２つの送信機が、相互に永続的な干渉を引き起こす共有媒体上における同時送信を続けないようにすることができる。
【００１９】
本開示の実施形態は、たとえばＷｉ−Ｆｉなどの無線通信を使用して、データ交換時間の変動を低減または排除するような方式でデータを交換することを提案する。
【００２０】
図１は、パケットを無線で送信する方法１００のフローチャートである。方法１００は、ステップ１０２において、各パケットごとに、パケットの送信を要求することを含む。この要求は、たとえば、無線パケットを送信する要求を、通信モジュール（たとえば、ソフトウェアおよび／またはハードウェアモジュール）に送信することを含み得る。方法１００のステップ１０４は、パケットを送信する前に、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間待機することを含む。パケットを送信する前のそれぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間は、たとえば通信モジュールによって必要とされ得る。待機は、いくつかの例では、リッスンビフォートーク（ＬＢＴ）手順、または、たとえばＣＣＡもしくはＣＳＭＡ／ＣＡのような競合ベースプロトコル（ＣＢＰ）などのランダムアクセス手順の一部である場合がある。ランダムまたは疑似ランダムな待機期間は、送信されるすべてのパケットに対して必要とされ得るか、または、たとえば、（たとえば、キャリアセンス多元接続（ＣＳＭＡ））要求時に別の送信機が送信している、送信媒体の競合が検出された場合に必要とされ得る。
【００２１】
方法１００のステップ１０６は、それぞれのデータ部分を含むパケットを送信することを含み、パケット内のそれぞれのデータ部分の位置は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の送信間の時間間隔が、一定の時間間隔になるように選択される。その結果、パケットを受信する受信機は、一定の時間間隔で、パケット内のデータ部分を受信する。いくつかの例では、各パケットはペイロードを含み、ペイロード内のデータ部分の位置は、隣接するパケット内のデータ部分が送信され、したがって、受信機によって、一定の時間間隔で受信されることを保証するために、それぞれの疑似ランダムな期間に基づいて各パケットで変化する。
【００２２】
図２は、Ｗｉ−Ｆｉパケットなどのパケット２００の構造の一例を示す。パケット２００は、プリアンブルおよびヘッダ部分２０２と、ペイロード２０４とを含む。データ部分２０６は、ペイロード２０４の一部である。ペイロード２０４のサイズ（たとえば、ペイロード内のデータの量）は、データ部分２０６のサイズ以上であり得る。ペイロード２０４は、データ部分２０６に先行するデータ２０８、および／または、データ部分２０６に続くデータ２１０を含み得る。いくつかの例では、データ２０８および／またはデータ２１０は、パディングデータを含む。
【００２３】
いくつかの例では、送信されるパケットのデータ部分２０６に先行するデータ２０８のサイズまたは量は、パケットの送信前に、パケットを送信する要求に続く、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間に基づいて変化し得る。たとえば、より大きなランダムまたは疑似ランダムな期間の場合、データ２０８のサイズは、前のパケットにおける、前のデータ部分の送信と、パケット２００におけるデータ部分２０６の送信との間の間隔が、パケット間で実質的に一定であるように、より小さくなり得る。したがって、たとえば、遅延の量と、データ部分２０６に先行するデータ２０８のサイズとの間に、逆の関係（たとえば、反比例の関係）があり得る。いくつかの例では、データ部分２０６に続くデータ２１０のサイズまたは量は、ランダムまたは疑似ランダムな期間に基づき得る。あるいは、データ２１０のサイズまたは量は、一定またはゼロであり得、その場合、パケット２００のサイズはまた、パケット２００の送信前のランダムまたは疑似ランダムな期間に基づき得る。
【００２４】
図３は、パケットを無線で送信するタイミング図の一例である。実質的に一定の時間間隔Ｔで、データ部分３０２、３０４、３０６、および３０８は、受信機に送信されるために利用可能とされる。たとえば、隣接するデータ部分の開始が利用可能になる時間は、実質的に一定の時間間隔Ｔによって分離され得る。データ部分は、たとえば、コントローラから機械に送信される制御データ、および／または、機械からコントローラに送信されるフィードバックまたはセンサデータを含み得る。データ部分３０２、３０４、３０６、および３０８は各々、たとえばイーサネットフレームにおいて、時間間隔Ｔで受信され得るか、または、各々がイーサネットフレームを含み得る。データ部分３０２、３０４、３０６、３０８は、たとえば、有線イーサネット接続を介して受信され得る。
【００２５】
図３に示す例では、パケットを送信する要求は、データ部分の開始時（たとえば、データ部分の開始の受信時）に行われる。第１のデータ部分３０２を考慮して、パケットを送信する要求後、送信前の時間遅延ｔ１が、ランダムにまたは疑似ランダムに選択され得る。時間遅延ｔ１の後、データ部分３１２を含むパケット３１０が無線で送信される。データ部分３１２は、データ部分３０２を含み得る、含み得る、カプセル化し得る、または、さもなければ、表し得る。したがって、パケット３１０におけるデータ部分３１２は、データ部分３０２に対応する。パケット３１０内（たとえば、パケット３１０のペイロード内）のデータ部分３１２の位置は、期間（時間遅延）ｔ１に基づいて選択され得る。いくつかの例では、送信する要求が行われる前の期間は、ランダムまたは疑似ランダムな期間の一部として含まれ得る。
【００２６】
同様に、パケット３１４は、データ部分３０４の開始が利用可能にされた（たとえば、受信された）後のデータ部分３０４に対応するデータ部分３１６を含む時間遅延ｔ２で送信され、パケット３１８は、データ部分３０６に対応するデータ部分３２０を含む時間遅延ｔ３で送信され、パケット３２２は、データ部分３０８に対応するデータ部分３２４を含む時間遅延ｔ４で送信される。隣接するパケット３１０、３１４、３１８、３２２内の隣接するデータ部分３１２、３１６、３２０および３２４の間（たとえば、隣接するデータ部分の開始の間）の時間遅延は、それぞれのパケット内の各データ部分の配置のために、実質的に一定の期間Ｔである。したがって、受信機は、実質的に一定の時間間隔Ｔで、各データ部分３１２、３１６、３２０、および３２４を受信することができ、これは、データ部分３０２、３０４、３０６、および３０８の実質的に一定の時間間隔Ｔに対応し得る。
【００２７】
いくつかの例では、パケットを送信する要求は、データ部分のうちの少なくとも一部（たとえば、データ部分３０２、３０４、３０６、３０８のうちの１つ）を受信することに応答して行われる。しかしながら、他の例では、データ部分は、一定の間隔、たとえば、各データ部分３０２、３０４、３０６、３０８の受信の開始の間、実質的に一定の時間間隔Ｔで受信される。したがって、パケットを送信する要求は、いくつかの例では、データ部分３０２、３０４、３０６、３０８の受信を予想または予期して、データ部分３０２、３０４、３０６、３０８のうちの任意の部分が受信される前に行われ得る。したがって、方法１００は、データ部分３０２、３０４、３０６、３０８のうちの少なくとも一部を受信する前に、パケットの送信を要求することを含み得る。
【００２８】
いくつかの例では、パケット内のそれぞれのデータ部分の位置は、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間によってシフトされたペイロード内の所定の位置を含む。たとえば、パケットを送信する要求が、実質的に規則的な、または実質的に一定の時間間隔で行われ、パケットの送信前のランダムまたは疑似ランダムな時間遅延ｔが指定される場合、パケット内の（たとえば、ペイロード内の）データ部分の位置は、たとえば、そのパケットに指定された遅延を補償するために、−ｔに相当する量だけ、所定の位置からシフトされ得る。言い換えれば、たとえば、ランダムまたは疑似ランダムな遅延が、ゼロ以外である場合、データ部分の位置は、（たとえば、ランダムまたは疑似ランダムな遅延後の、パケットの送信の開始時間に対して）同じ量だけ、時間的に早くシフトされ得る。
【００２９】
図４は、たとえばＷｉ−Ｆｉパケットなどのパケットを無線で受信する方法４００の一例のフローチャートである。方法４００は、ステップ４０２において、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間によってシフトされた一定の時間間隔でパケットを受信することを含み、パケットの各々におけるそれぞれのデータ部分は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の受信間の時間間隔が、一定の時間間隔になるように、パケット内に配置される。すなわち、たとえば、各パケットは、一定の時間間隔から、そのパケットに特定のランダムまたは疑似ランダムな量だけ、時間的にシフトされ、パケット内の（たとえば、パケットのペイロード内の）データ部分の位置もまた、そのパケットのランダムまたは疑似ランダムな量を補償するためにシフトされ得る。言い換えれば、たとえば、ランダムまたは疑似ランダムな期間がゼロ以外である場合、受信されたデータ部分の位置は、（たとえば、ランダムまたは疑似ランダムな期間後の、パケットの送信または受信の開始時間に対して）同じ量だけ、時間的に早くシフトされた可能性がある。
【００３０】
各パケットは、図２に示されるパケット２００の構造を有し得る。受信されたパケットの例は、図３に示すパケット３１０、３１４、３１８、および３２２を含み得る。したがって、たとえば、受信されたパケットは、データ部分の位置が、各データ部分を、実質的に一定の時間間隔で受信することを確実にするために、ペイロードにデータ（たとえば、図３に示されるようなデータ部分２０６に先行するデータ２０８）を含み得る。データ２０８は、いくつかの例では、パディングデータであり得る。いくつかの例では、ペイロード２０４はまた、データ部分２０６に続く、パディングデータなどのさらなるデータ２１０を含み得る。データ２０８および／またはデータ２１０のサイズは、たとえば、パケット２０４が送信される前に、パケット２０４を送信する要求後の、ランダムまたは疑似ランダムな時間遅延に依存し得る。
【００３１】
いくつかの例では、データ部分は、受信された各パケットから抽出され、たとえば、マスタノードまたはスレーブノードに転送される。したがって、データ部分は、実質的に規則的に、または実質的に一定の時間間隔で転送され得る（したがって、たとえば、マスタノードまたはスレーブノードによって受信され得る）。いくつかの例では、データ部分が、抽出され、各パケットの受信直後、または所定の期間後に転送される。いくつかの例では、データ部分は、イーサネットフレームにおいて、パディングデータなしで（たとえば、マスタノードまたはスレーブノードに）送信される。
【００３２】
次に、実施形態の特定の例について説明する。データが物理的なイーサネットケーブルを通過する際のレイテンシが、無視できると想定される場合、有線イーサネット接続を介して送信されたデータは、直ちに受信機に到着する。したがって、データストリーム（たとえば、データ部分のストリーム）のタイミングまたは周期は、送信ノードと受信ノードとの両方において同一であり得る。たとえば、周期（たとえば、隣接するデータ部分の送信の開始間の時間間隔）は、Ｔである。無線通信を達成するために、有線イーサネットケーブルは、いくつかの例では、送信側ノード（たとえば、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ））と、受信側ノード（たとえば、ロボットアーム）との両方を各々、たとえば、それぞれの有線イーサネット接続を介して、それぞれのＷｉ−Ｆｉデバイスに接続することによって置き換えることができる。送信側ノードのＷｉ−Ｆｉデバイスにおいて受信されたデータ部分のタイミングは、維持される。いくつかの例では、有線インターフェースで受信された各パケット（たとえば、データ部分、またはデータ部分を含む）のビットがバッファされ、パケット全体が有線インターフェースで受信されると、たとえば、Ｗｉ−Ｆｉパケットとして、無線で送信できる。
【００３３】
送信側Ｗｉ−Ｆｉデバイスが、受信したデータ部分を、受信直後に送信する場合、無線送信は、たとえば、パケット長期間のような、一定の期間だけ右にシフトされるが、依然として周期Ｔを有しているので、最終的に受信ノードに到達した場合も、周期Ｔを有する。しかしながら、実際には、無線送信は、たとえば、ＣＣＡまたはＣＳＭＡ／ＣＡなどのランダムアクセスプロセスの影響を受け得る。これにより、送信された各パケットごとなど、各無線送信ごとに、異なる（たとえば、ランダムまたは疑似ランダムな）遅延が発生する可能性がある。
【００３４】
したがって、エアで送信される連続するパケット間の時間（たとえば、連続するパケットの送信開始間の時間）は、一定の時間間隔Ｔではなくなる可能性がある。代わりに、これらの無線送信間の時間は、ランダムアクセスプロセスの影響を受ける。各パケットを送信する要求後に、各パケットを送信する前の時間遅延は、ランダムアクセスプロセスのために、パケットごとに異なる可能性があるため、これにより、ネットワークを介して伝播して、最終的には受信ノードで観測される、トラフィックストリームのタイミングに、変動またはジッタをもたらし得る。産業用自動化シナリオでは、このジッタは、デバイスの動作に悪影響を与える可能性がある。したがって、本開示の実施形態は、重要なデータ、たとえば、各データ部分は、実質的に一定の時間間隔で送信されることを保証するメカニズムを提供する。
【００３５】
本開示の実施形態は、典型的な産業用イーサネットトラフィックの２つの特性、すなわち、データ部分またはパケットが比較的小さいサイズのものであることと、トラフィックパターンが、たとえば周期的のように、比較的一定であることとを利用することによって、このジッタを克服し得る。すなわち、たとえば、データ部分は、実質的に周期的な方式で送信するために提供され得る。たとえば、産業用イーサネットのデータ部分は小さいため、大きい方の１５００バイトのパケット内に、カプセル化する、または組み込むことができる。変調符号化方式（ＭＣＳ）で、Ｗｉ−Ｆｉ８０２．１１ｎシステムを介した１５００バイトのパケットの送信時間０は、一部の例では、約２０００μｓかかる場合がある。産業用イーサネットのデータ部分が、１５００バイトよりも小さい場合は、１５００バイトのパケットまたはフレームを生成して、パディングバイトで埋めることができ、小さいデータ部分を、１５００バイトのパケットまたはフレーム内に挿入できる。より大きなパケットまたはフレーム内のどこかにデータ部分を配置することにより、データ部分自体が送信され、したがって受信機で見られる時間は、約２０００μｓのウィンドウ内で変化され得る。
【００３６】
例示的な実施形態は、産業用イーサネットトラフィックストリームの予測可能性を利用し得る。送信ノードのＷｉ−Ｆｉデバイスは、受信された有線パケットを予想して、無線送信のためのランダムアクセスプロセスを開始し得る。次に、無線送信機は、場合によっては、送信するデータ部分を受信する前であっても、早期にエアで送信する権利を付与され得る。この状況では、無線ノードは、（たとえば、送信ノードから有線イーサネットインターフェースを介して）データ部分が受信されるまで、送信されたパケット（たとえば、ペイロード）で、パディングデータの送信を開始できる。この時点で、パケットの送信は続行できるが、データ部分は、送信されるパケットの一部として送信される。
【００３７】
いくつかの例では、パケット長は、送信の開始時に示されるため、送信機（たとえば、送信ノードに接続されたＷｉ−Ｆｉデバイス）は、送信の開始時に（たとえば、パケットヘッダにおいて）、最大１５００バイトの過大な送信を指定する場合があり、したがって、パケットの終端（たとえば、データ部分に続くペイロードの一部分）を、パディングデータで埋める必要がある場合がある。
【００３８】
無線リンクの他の終端では、いくつかの例では、無線受信機は、各１５００バイトのパケットを受信するが、パディングデータを検出して破棄することができる。したがって、受信機、たとえば受信ノードに接続されたＷｉ−Ｆｉデバイスは、データ部分のみを受信ノードに転送し得る。受信ノードの有線インターフェースで送信されるデータ部分のタイミングは、周期Ｔを有する。したがって、たとえば、送信されたパケットのタイミングは、ランダムアクセスプロセスによって導入されたジッタの影響を未だに受ける。しかしながら、送信パケットのデータ部分は、元のイーサネット受信ストリームにおいてとまさに同様に、周期Ｔを有する。
【００３９】
本開示のいくつかの例示的な実施形態は、たとえば、アクセスポイント（ＡＰ）またはステーション（ＳＴＡ）などの既存のＷｉ−Ｆｉ８０２．１１エンティティまたはデバイスの一部として、ソフトウェアモジュールとして実施され得る。デバイスは、たとえば、送信元アドレスおよび／または宛先アドレスに基づいて、産業用イーサネットトラフィックストリームを識別でき、また、このトラフィックの周期と、場合によっては、このトラフィックにおける各データ部分のサイズとを知ることもできるように設定され得る。デバイスは、無線リンクの他の終端にある対応するＷｉ−Ｆｉエンティティの識別情報または宛先アドレスを知っている場合もある。
【００４０】
有線インターフェースでデータ部分（たとえば、パケットまたはフレーム）を受信するときはいつでも、デバイスは、いくつかの例では、（たとえば、パケットを無線で送信するように要求することによって）ランダムアクセス手順を開始し、パディングデータを含む１５００バイトのパケットを生成もし得る。ランダムアクセスプロセスによるランダムまたは疑似ランダムな時間遅延の後、デバイスは、たとえば、ランダムまたは疑似ランダムの時間遅延を補償し、パケットを無線で送信するために、データ部分を、１５００バイトパケット内の、適切なポイントに配置し得る。受信Ｗｉ−Ｆｉデバイスは、無線パケットを受信すると、パケット内のパディングデータを探索し得る。受信パケットにおけるパディングデータは、削除または破棄され得、データ部分を受信すると、有線インターフェースを介して、たとえば受信ノードへ送信し得る。
【００４１】
いくつかの例示的な実施形態では、送信機は、ランダムアクセスプロセスを周期的に開始するだけでなく、パディングデータを含む１５００バイトのパケットを生成し、それは次に送信のためにキューに入れられる。チャネルアクセスが許可されると、パケットは無線で送信される。データ部分は、たとえば予想または予測されるように、有線イーサネットインターフェースを介して（たとえば、パケットまたはフレームで）到着する必要があり、データ部分が、大きい方の１５００バイトパケット内の適切な位置に配置されるように、送信されるパケットにマージされる。送信機についてのイベントの例示的な一シーケンスは、以下の通りである。
【００４２】
ｉ．イーサネットパケットまたはフレームの到着前に、ランダムアクセス要求（たとえば、ＣＣＡ要求）が行われ（たとえば、パケットを送信する要求が行われ）、パディングデータを含む１５００バイトのパケットが生成され、キューに配置される。
【００４３】
ｉｉ．（たとえば、要求後のランダムまたは疑似ランダムな期間の後）ランダムアクセスプロセスが、チャネルがクリアであることを示すと、パディングデータを含むパケットが送信を開始する。
【００４４】
ｉｉｉ．パケットが送信されつつある中で、データ部分は、有線イーサネットインターフェースを介して到着すると予期され、第２のキューに配置される。
【００４５】
ｉｖ．たとえばランダムまたは疑似ランダムな期間などのタイミングに基づいて、送信されるデータは、第１のキュー（パディングデータ）から、第２のキュー（データ部分）に切り替わる。
【００４６】
ｉｖ．すべてのデータ部分が送信されると、（たとえば、パケットの長さのように）送信の開始時に示されるような、十分な数の結合バイトが送信されるまで、送信は第１のキューに再び切り替わる。
【００４７】
いくつかの例では、無線パケットの受信機は、着信する無線パケットをフィルタリングすることができ、事前設定された情報、たとえば、ＭＡＣ送信元アドレスおよび／または宛先アドレスに基づいて、しかるべくフレームを処理し、見つけたパディングオクテットを削除することができる。受信機によって実施されるイベントのシーケンスの一例は、以下の通りである。
【００４８】
ｉ．着信する無線パケットは、パディングデータを求めてスキャンされる。
【００４９】
ｉｉ．パディングデータのないパケットは、（たとえば、イーサネットフレームとして）有線イーサネットインターフェースから直接送信される。
【００５０】
ｉｉｉ．パディングデータを含むパケットはキューに入れられ、データバイトが検出されるまでパディングバイトは破棄される。
【００５１】
ｉｖ．その後、データ部分は、やはり破棄されるさらなるパディングバイトが検出されるまで、有線インターフェースから送信される。
【００５２】
図５は、パケットを無線で送信するための装置５００の一例の概略図である。装置５００は、プロセッサ５０２およびメモリ５０４を含む。メモリ５０４は、装置５００が、各パケットごとに、パケットの送信を要求し、パケットを送信する前にそれぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間待機し、それぞれのデータ部分を含むパケットを送信するよう動作可能であるように、プロセッサ５０２によって実行可能な命令を含み、パケット内のそれぞれのデータ部分の位置は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の送信間の時間間隔が、一定の時間間隔になるように選択される。いくつかの例では、装置５００は、図１に示される方法１００を実施し得る。
【００５３】
図６は、パケットを無線で受信するための装置６００の一例の概略図である。装置６００は、プロセッサ６０２およびメモリ６０４を含む。メモリ６０４は、装置６００が、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間によってシフトされた一定の時間間隔でパケットを受信するよう動作可能なようにプロセッサ６０２によって実行可能な命令を含み、パケットの各々におけるそれぞれのデータ部分は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の受信間の時間間隔が、一定の時間間隔になるように、パケット内に配置される。いくつかの例では、装置６００は、図４に示される方法４００を実施し得る。
【００５４】
図７は、パケットを無線で送信するための装置７００の一例の概略図である。装置７００は、各パケットの送信を要求するように設定された要求モジュール７０２と、各パケットを送信する前に、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間待機し、それぞれのデータ部分を含む各パケットを送信するように設定された送信モジュール７０４とを含み、パケット内のそれぞれのデータ部分の位置は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の送信間の時間間隔が、一定の時間間隔になるように選択される。いくつかの例では、装置７００は、図１に示される方法１００を実施し得る。
【００５５】
図８は、パケットを無線で受信するための装置８００の一例の概略図である。装置８００は、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間によってシフトされた一定の時間間隔でパケットを受信するように設定された受信モジュール８０２を含み、パケットの各々におけるそれぞれのデータ部分は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の受信間の時間間隔が、一定の時間間隔になるように、パケット内に配置される。いくつかの例では、装置８００は、図４に示される方法４００を実施し得る。
【００５６】
ハードウェアの実施は、限定されないが、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェアと、縮小命令セットプロセッサと、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）および／またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含むがこれらに限定されないハードウェア（たとえば、デジタルまたはアナログ）回路構成と、（適切な場合）そのような機能を実行できるステートマシンとを含み得るか、または包含し得る。
【００５７】
上記の例は、本発明を限定するのではなく例示するものであり、当業者は、添付の陳述の範囲から逸脱することなく、多くの代替の例を設計することができることに留意されたい。「含む」という文言は、特許請求の範囲に列挙されたもの以外の要素またはステップの存在を排除するものではなく、「ａ」または「ａｎ」は、複数を排除するものではなく、単一のプロセッサまたは他のユニットは、以下の陳述において記載された複数のユニットの機能を果たし得る。「第１の」、「第２の」などの用語が使用される場合、それらは単に特定の特徴の便利な識別のためのラベルとして理解されるべきである。特に、それらは、特に明記しない限り、複数のそのような特徴の第１または第２の特徴（すなわち、時間または空間で発生するそのような第１または第２の特徴）を説明するものとして解釈されるべきではない。本明細書に開示される方法におけるステップは、特に明記しない限り、任意の順序で実行され得る。陳述における任意の参照符号は、その範囲を限定するように解釈されてはならない。
【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】令和3年6月4日(2021.6.4)
【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】
パケットを無線で送信する方法であって、前記方法は、各パケットごとに、
前記パケットの送信を要求することと、
前記パケットを送信する前に、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間待機することと、
それぞれのデータ部分を含む前記パケットを送信することとを含み、前記パケット内の前記それぞれのデータ部分の位置は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の送信間の時間間隔が一定の時間間隔になるように、選択される、方法。
【請求項２】
前記データ部分を受信することを含み、前記パケットの送信を要求することは、前記データ部分の少なくとも一部を受信することに応答して、前記パケットの送信を要求することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記データ部分を受信することを含み、前記パケットの送信を要求することは、前記データ部分の少なくとも一部を受信する前に、前記パケットの送信を要求することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記データ部分は、イーサネットフレームで受信される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記パケットのペイロードは、前記それぞれのデータ部分を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記それぞれのデータ部分以外の前記ペイロードの一部分は、パディングデータを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ペイロードは、前記データ部分に先行するパディングデータの一部分を含む、請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記データ部分に先行するパディングデータの前記一部分のそれぞれのサイズは、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間に基づく、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ペイロードは、前記データ部分に続くパディングデータの一部分を含む、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記パケットの前記ペイロードは、イーサネットフレームのペイロードを含む、請求項５から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記パケットの前記ペイロードのサイズは、前記それぞれのデータ部分のサイズよりも大きい、請求項５から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記パケット内の前記それぞれのデータ部分の前記位置は、前記それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間によってシフトされた前記ペイロード内の所定の位置を含む、請求項５から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記パケットを送信する前記要求に応答して、前記それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間のインジケーションを受信することを含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記データ部分は、産業用イーサネットデータを含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記パケットの送信を要求することは、一定の時間間隔で、各パケットの送信を要求することを含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記それぞれのデータ部分の受信を予想して、前記パケットの送信を要求することを含む、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記パケットは、Ｗｉ−Ｆｉパケットを含む、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
リッスンビフォートーク（ＬＢＴ）プロセスに従って、前記パケットを送信する前に、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間待機することを含む、請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
パケットを無線で受信する方法であって、前記方法は、
それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間によってシフトされた一定の時間間隔で前記パケットを受信することを含み、
前記パケットの各々におけるそれぞれのデータ部分は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の受信間の時間間隔が一定の時間間隔になるように、前記パケット内に配置される、方法。
【請求項２０】
命令を含むコンピュータプログラムであって、前記命令は、少なくとも１つのプロセッサで実行されると、前記少なくとも１つのプロセッサに、請求項１から１９のいずれか一項に記載の方法を実行させる、コンピュータプログラム。
【請求項２１】
パケットを無線で送信するための装置であって、前記装置は、
前記パケットの送信を要求し、
前記パケットを送信する前に、それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間待機し、
それぞれのデータ部分を含む前記パケットを送信するように設定され、
前記パケット内の前記それぞれのデータ部分の位置は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の送信間の時間間隔が一定の時間間隔になるように選択される、装置。
【請求項２２】
パケットを無線で受信するための装置であって、前記装置は、
それぞれのランダムまたは疑似ランダムな期間によってシフトされた一定の時間間隔で、前記パケットを受信するように設定され、
前記パケットの各々におけるそれぞれのデータ部分は、隣接するパケットにおけるそれぞれのデータ部分の受信間の時間間隔が、一定の時間間隔になるように、前記パケット内に配置される、装置。
【国際調査報告】
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