JP2014003524A - Ｉｅｅｅ８０２．１５．４ネットワークを介するデバイス間の直接的データ送受信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】互いに電波の届く範囲内にある近隣のデバイス間でデータパケットを直接交換可能とすることで、通信に要する時間を短縮し、電力の消費を抑制するとともに、使用される周波数帯を少なく抑えることを可能とする。
【解決手段】デバイスが近隣デバイス検出リクエストを送信する工程と、近隣デバイス検出リクエストを受信した少なくとも１つの近隣デバイスがデバイスに近隣デバイス検出応答コマンドを直接発信する工程と、デバイスが近隣デバイス検出応答コマンドを受信する工程と、近隣デバイス検出応答コマンドを受信したデバイスが近隣デバイスに対してデータを直接送信する工程と、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、IEEE802.15.4ワイヤレスパーソナルエリアネットワークを介する周辺デバイス間の直接的データ送受信方法に関するものである。

ワイヤレスパーソナルエリアネットワークは、個人の作業環境にあるデバイスと、その周辺にあるデバイスとの相互接続を可能にする近距離ネットワークである。ワイヤレスパーソナルエリアネットワークにおいては、主に小型で安価であり、かつ低出力のデジタル無線通信を行うことのできる通信デバイスが用いられている。

こうしたデバイスには、ワイヤレスセンサーネットワーク、ホームオートメーション、家庭用電化製品等が含まれている。近年、こうしたネットワークの適用範囲として、Smart Utility Network（SUN）、Active Radio Frequency Identification（RFID）、Medial Body area Network (MBAN)、Low Energy Critical Infrastructure（LECIM）等も含まれるようになった。

これらのデバイスの中には、地理的に離れたエリアを結ぶことのできる広域通信性や、比較的簡易な構成のノードを用いつつ、高い接続性が必要になるものがある。こうしたデバイス間の通信においては、高度に冗長化されたネットワークが重要なものとなっていて、デバイス間の直接的なデータの送受信を含む、様々なネットワーク接続の研究開発が行われている。

IEEE std 802.15.4-2011[1]等のIEEE802.15.4の規格に準拠するネットワークは、スター型ネットワークおよびピアツーピアネットワークの２つのネットワークトポロジーに適用することができる。

図１は、IEEE802.15.4ネットワークが適用される２つのネットワークトポロジーを示す図である。

スター型ネットワークは、PANコーディネータおよび複数のデバイスにより構成される。全てのデバイスはPANコーディネータに接続され、PANコーディネータはこれら全てのデバイスの管理を行う。スター型ネットワークにおける通信は、デバイスとPANコーディネータ間でのみ行われる。

ピアツーピアネットワークは、PANコーディネータ、コーディネータおよび前記２つのコーディネータと接続される多数のデバイスにより構成される。

PANコーディネータは、ピアツーピアネットワークの同期行っている。IEEE std 802.15.4-2011等の規格によると、ピアツーピアネットワークに含まれる任意の２つのデバイス間で、直接情報の送受信を行うことができるようになっている。

典型的なピアツーピアネットワークの例として、PANコーディネータ、下位のコーディネータおよびデバイスにより構成されるクラスターツリー型ネットワークがある。図２は、IEEE802.15.4のクラスターツリー型ネットワークの例を示す図である。

ところで、IEEE802.15.4ネットワークにおいては、３種類のデータ送受信トランザクションが行われる。
ａ．デバイスから送信されたデータのコーディネータによる受信
ｂ．コーディネータから送信されたデータのデバイスによる受信
ｃ．２つのピアデバイス間でのデータ送受信

スター型ネットワークにおいては、コーディネータとデバイス間においてのみデータ送受信が行われるため、上記ａとｂの２つのトランザクションのみが行われる。ピアツーピアネットワークでは、上記ａ〜ｂの３つのトランザクションが全て行われる。

デバイスからコーディネータへのデータ送信は以下のようにして行われる。

＜ビーコン可能ＰＡＮの場合＞
デバイスは、当該デバイスに割り当てられているコーディネータから定期的に送信されるネットワークビーコンの問い合わせを行う。デバイスは、コーディネータからビーコンを受信すると、スーパーフレームに同期する。そして、デバイスは、コーディネータに対して適切な時にデータを送信する。このとき、コーディネータはデバイスからの要求がある場合には、デバイスにデータパケットを受信したことを通知する。

＜ビーコン不能ＰＡＮの場合＞
デバイスは単にコーディネータにデータを送信し、コーディネータはデバイスからの要求がある場合には、デバイスにデータを受信したことを通知する。

コーディネータからデバイスへのデータ送信は以下のようにして行われる。

＜ビーコン可能ＰＡＮの場合＞
コーディネータはデバイスに対し、ビーコンにより未処理のデータの存在の有無を通知する。デバイスは周期的にビーコンの問い合わせを行い、未処理のデータを検出すると、デバイスはコーディネータに対してデータをリクエストするコマンドを送信する。コーディネータはコマンドリクエストデータを受信すると、リクエストコマンドの受信をデバイスに通知するとともに、デバイスに対して速やかにデータを送信する。デバイスはコーディネータからの要求がある場合には、コーディネータに対してデータを受領したことを通知する。

＜ビーコン不能ＰＡＮの場合＞
コーディネータはペンディングデータがある場合、デバイスに送信するための当該データを保存する。そしてデバイスは、上位階層からの制御に基づき、コーディネータにデータリクエストコマンドを送信する。コーディネータはデバイスに送信すべきペンディングデータがある場合、デバイスに対して送信する通知コマンドにより未処理のデータが存在すると応答する。または、コーディネータはペンディングデータが存在しない場合には、デバイスに対するペンディングデータが存在しないことを、通知コマンドにより応答する。ペンディングデータが存在する場合、コーディネータはデバイスのデータリクエストに対する上記応答後に、当該データをデバイスに送信する。デバイスは、コーディネータからの要求がある場合には、コーディネータからデータを受信したことを通知する。

IEEE Std 802.15.4-2011：IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks-Part 15.4: LowRate Wireless Personal Area Networks （LR-WPANs）, New York, 5 September 2011

IEEE 802.15.4-2011の規格は、単に上記ａ、ｂの２つのデータ送受信に関する技術的詳細を提供するに過ぎない。ピアツーピアデータ送受信に関する詳細な技術的規格は無く、当該送受信の手順はIEEE802.15.4-2011に基づいて作成されている。すなわち、スター型およびピアツーピアのIEEE 802.15.4-2011ネットワークにおいては、データの送受信は上述したａとｂの２つの方法により行われている。

この方法では、２つのデバイス間の通信にコーディネータが必要であるため、２つのデバイスが互いに電波の届く範囲内にあるにも関わらず、マルチホップリレーが行われてしまう。このデータ送受信方法では、デバイス間で直接データ送受信をする方法と比較し、送受信に長い時間を要するとともに、消費電力の増大と、使用される周波数帯の増大を招くという問題があった。これらの問題は、送受信時間の増大に影響を受け易いデバイスや、使用可能な電力や周波数帯に制限のあるデバイスにおいて特に深刻なものとなる。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、近隣のIEEE 802.15.4デバイス間の直接的な通信を可能とする新しいデータ送受信方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上述した課題を解決するために、互いに電波の届く範囲内にある近隣のデバイス間でデータパケットを直接交換可能とすることで、通信に要する時間を短縮し、電力の消費を抑制するとともに、使用される周波数帯を少なく抑えることが可能となるIEEE802.15.4ネットワークを介するデバイス間の直接的データ送受信方法を発明した。

本発明に係るIEEE802.15.4ネットワークを介するデバイス間の直接的データ送受信方法は、第１デバイスが検出リクエストを送信する工程と、前記検出リクエストを受信した少なくとも１つの第２デバイスが前記第１デバイスに第１応答コマンドを直接発信する工程と、前記第１デバイスが前記応答コマンドを受信する工程と、前記第１応答コマンドを受信した前記第１デバイスが前記第２デバイスに対してデータを直接送信する工程と、を備えることを特徴とする。

上述した構成からなる本発明によれば、互いに電波の届く範囲内にある近隣のデバイス間でデータパケットを直接交換することが可能となる。そして、近隣のデバイス間の通信においてコーディネータによる仲介が不要となり、通信に要する時間を短縮し、電力の消費を抑制するとともに、使用される周波数帯を少なく抑えることが可能となる。

IEEE802.15.4ネットワークが適用される２つのネットワークトポロジーを示す図である。 IEEE802.15.4のクラスターツリー型ネットワークの例を示す図である。 IEEE 802.15.4ネットワークを介するデバイス間の直接的データ送受信の手順を示すフローチャートである。 IEEE 802.15.4ネットワークにおける近隣デバイス検出手順を示すフローチャートである。 近隣デバイス検出におけるメッセージシーケンスチャートである。 IEEE 802.15.4ネットワークにおける近隣デバイスに直接データをユニキャストする手順を示すフローチャートである。 IEEE 802.15.4ネットワークにおける近隣デバイスへのデータのユニキャスト手順を示すメッセージシーケンスチャートである。 近隣デバイスリスト中にあるデバイスへのマルチキャストによる直接データ送信手順を示すフローチャートである。 近隣デバイスへのデータのポーリング手順を示すフローチャートである。 IEEE 802.15.4ネットワークにおける近隣デバイスへのデータのポーリングに用いられるメッセージシーケンスチャートである。 近隣デバイス検出リクエストコマンドのフォーマットを示す図である。 近隣デバイス検出応答コマンドのフォーマットを示す図である。 プローブコマンドフレームのフォーマットを示す図である。 データポーリングコマンドのフォーマットを示す図である。 宛先アドレス領域のフォーマットを示す図である。

以下、本発明の実施の形態としてIEEE802.15.4ワイヤレスパーソナルエリアネットワークについて詳細に説明する。

本願発明者は、デバイス間の直接的なデータ送受信を行うために、（ａ）プローブモード直接データ送信、（ｂ）ポーリングモード直接データ送信、（ｃ）ブロードキャストモード直接データ送信、および（ｄ）マルチキャストモード直接データ送信の４つのオペレーションモードを発明した。

プローブモード直接データ送信では、デバイスは近隣デバイスに対するユニキャストなデータ送信が行われる。近隣デバイスに対するデータ送信に先立ち、近隣デバイスのプローブが行われ、プローブに対する応答があった場合にのみ、データの送信が行われる。

ポーリングモード直接データ送信では、デバイスは近隣デバイスに対してデータのポーリングを行う。ポーリングに対する応答がデータの存在を示すものである場合、ポーリングをしたデバイスは近隣デバイスからデータを受信する。

ブロードキャストモード直接データ送信では、デバイスはデータを周囲に送信し、近隣のデバイスはいずれも当該データを受信することができる。

マルチキャストモード直接データ送信では、デバイスから１ないし複数の特定の近隣デバイスに対してデータの送信が行われる。

また、本発明には、IEEE 802.15.4方式による近隣デバイスの検出方法も含まれ、当該方法によりワンホップでデータ送受信可能な近隣デバイスを検出することができる。

以下、IEEE 802.15.4ネットワークを介するデバイス間の直接的データ送受信および近隣デバイスの検出に関する本願発明について、手順を示すフローチャート、メッセージシーケンスチャートおよびコマンドフレームを用いて説明する。

図３は、IEEE 802.15.4ネットワークを介するデバイス間の直接的データ送受信の手順を示すフローチャートである。

本発明において「デバイス」とは、IEEE 802.15.4によるスター型ネットワークを構成するデバイスであるノード、クラスターツリー型ネットワークのリーフデバイス、クラスターツリー型ネットワークのＰＡＮコーディネータではないコーディネータ、またはピアツーピアメッシュネットワークのデバイスを示している。なお、デバイスは、全機能搭載型デバイス（ＦＦＤ）に限らず、低減機能型デバイス（ＲＦＤ）であってもよい。

図３に示すように、デバイスの電源が投入されると、デバイスとコーディネータ（ＰＡＮコーディネータも含む）との接続が確立される（ステップＳ１）。コーディネータとの接続に成功すると、デバイスは、近隣デバイスの検出動作を開始する（ステップＳ２）。この動作の目的は、電波の届く範囲にあるピアデバイスの検出である。近隣デバイスの検出動作の詳細については後述する。

近隣デバイスを検出すると、デバイスは以下に示す複数の動作を行う。
ａ．デバイスが近隣デバイスから近隣デバイス検出リクエストを受信する（ステップＳ３）。
ｂ．直上の階層にあるデバイスが、１ないし複数の近隣デバイスへのデータを保持する（ステップＳ４）。
ｃ．デバイスが近隣デバイスからのプローブコマンドを受信する（ステップＳ５）。プローブコマンドは、デバイスが近隣デバイスに送信するデータを保持しているか否かを検出するために用いられる。
ｄ．直上の階層にあるデバイスが、近隣デバイスへのデータのポーリングを行うよう要求する（ステップＳ６）。
ｅ．デバイスが近隣デバイスからのデータポーリングコマンドを受信する（ステップＳ７）。データポーリングコマンドは、近隣デバイスへのデータのポーリングを行うために用いられる。
ｆ．デバイスはスリープモードに移行する（ステップＳ８）。
ｇ．デバイスの電源がオフになる。

デバイスは近隣デバイスから近隣検出リクエストコマンドを受信した場合、近隣デバイスから要求があるときは、近隣デバイスに対して、近隣デバイス検出応答コマンドを送信する（ステップＳ９）。

直上の階層のデバイスが近隣デバイスに対するデータとしてユニキャストデータを保持している場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、近隣デバイスへのデータ送信には、本願発明のプローブモード直接データ送受信が用いられる。プローブモード直接データ送受信による近隣デバイスへのデータのユニキャスト手順（ステップＳ１１）については後述する。

一方、ユニキャストを行わない場合であって（ステップＳ１０：Ｎｏ）、デバイスが全ての近隣デバイスに対して送信されるデータを保持している場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、デバイスは当該データを、IEEE 802.15.4-2011[1]において用いられているＣＳＭＡ−ＣＡアルゴリズムにより規定される適切な時間にブロードキャストする（ステップＳ１３）。

デバイスが限られた数の近隣デバイスリストに送信するデータを保持している場合には（ステップＳ１２：Ｎｏ）、デバイスは近隣デバイスに直接データを送信するため、マルチキャストモード直接データ送受信を用いる（ステップＳ１４）。マルチキャストモード直接データ送受信によるデータのマルチキャスティングについては後述する。

また、デバイスは近隣デバイスからプローブコマンドを受信すると（ステップＳ５）、デバイスは近隣デバイスが自らに送信するためのデータを保持していると判定する。そしてデバイスは、近隣デバイスに対して自らがアウェイクの状態にあることを通知する（ステップＳ１５）。

そして、デバイスはmacMaxFrameTotalWaitTime以内に、当該通知を受信するレシーバを、近隣デバイスからの対応するデータフレームを受信可能な状態にし、近隣デバイスからデータを受信する（ステップＳ１６）。また、デバイスは、近隣デバイスからデータ受信後に応答するよう要求されている場合には、受信の応答を近隣デバイスに送信する（ステップＳ１７）。

直上の階層のデバイスが近隣デバイスにデータのポーリングを要求した場合（ステップＳ６）、後述する近隣デバイスデータのポーリング手順を実行する（ステップＳ１８）。

デバイスが近隣デバイスからデータのポーリングコマンドを受信すると（ステップＳ７）、自ら保持しているデータ中に当該近隣デバイスに送信するデータがあるか否かの確認を行う（ステップＳ１９）。

デバイスは自らの当該データ保持の有無を近隣デバイスに通知する。近隣デバイスに送信するデータを保持している場合は（ステップＳ１９：Ｙｅｓ）、近隣デバイスに当該データがある旨を示すデータポーリングコマンドを送信し（ステップＳ２０）、デバイスは近隣デバイスに対して直接データを送信する（ステップＳ２１）。一方、近隣デバイスに送信するデータを保持していない場合は（ステップＳ１９：Ｎｏ）、近隣デバイスに当該データのない旨を通知する（ステップＳ２４）。

デバイスがスリープモードに移行した場合（ステップＳ８）、デバイスは直上の階層のデバイスから指示を受けるまで「スリープ」ステータスを保ち、当該指示を受けると「アウェイク」ステータスになる（ステップＳ２２）。「アウェイク」ステータスになると、デバイスは近隣デバイスの検出の要否を判断し（ステップＳ２３）、必要な場合には（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、詳細なアプリケーションに基づき、再度近隣デバイスの検出を行う（ステップＳ２）。

図４は、IEEE 802.15.4ネットワークにおける近隣デバイス検出手順を示すフローチャートである（図３のステップＳ２参照）。上述したように、IEEE 802.15.4に準拠するデバイスは、コーディネータとの接続後、直上の階層からの指示を受けると、適切なタイミングで近隣デバイスの検出を行う。

ビーコン可能ＰＡＮにおいて、コーディネータ（ＰＡＮコーディネータを除く）は、受信したスーパーフレームのアクティブ時間において近隣デバイスの検出を行う。受信されるスーパーフレームは、コーディネータに対するコーディネータ（ＰＡＮコーディネータを含む）がビーコンを送信するスーパーフレームである。

近隣デバイスの検出手順に従い、デバイスは、近隣デバイス検出要求コマンドを周囲に送出するとともに（ステップＳ３１）、タイマーT_1による計時を開始する（ステップＳ３２）。タイマーT_1の計時継続時間は、macMaxFrameTotalWaitTimeであってもよい。

タイマーT_1による計時の終了前に、デバイスは近隣デバイス検出応答コマンドを近隣デバイスから受信するとともに（ステップＳ３４）、当該コマンドの送信元が近隣デバイスのリストに含まれているものであるか否かの確認を行い、当該送信元がリストに含まれている場合、デバイスは送信元をリストに追加する（ステップＳ３５）。送信元がリストに含まれていない場合には、デバイスは近隣デバイス検出応答コマンドを無視する。

一方、デバイスは近隣デバイスから近隣デバイス検出リクエストコマンドを受信することもある。このとき、デバイスは、近隣デバイス検出応答コマンドを送信することで近隣デバイスに応答する。近隣デバイス検出リクエストメッセージには、複数の条件を付加することができる。

このような限定条件の一つの例として、近隣デバイスが上位に共通するコーディネータを有することを要求するという条件がある。この場合、デバイスは、近隣デバイス検出リクエストコマンドを受信すると、近隣デバイス検出リクエストコマンドの送信元が、共通するコーディネータを上位に有しているか否かを確認する。そして、共通するコーディネータを上位に有している場合には、デバイスは送信元に対し、近隣デバイス検出応答コマンドを送信することで応答する。一方、共通するコーディネータを上位に有していない場合には、デバイスは近隣デバイス検出要求コマンドを無視する。

図５は、近隣デバイス検出におけるメッセージシーケンスチャートである。直上の階層にあるデバイス１０が近隣デバイスの検出を行う場合、デバイスは基本MLME-NBR.RequestをデバイスMLME（Mac Layer Management Entity）２０に送信する（ステップＳ４１）。

次に、デバイスMLME２０は、近隣デバイスMLME３０に対して、近隣デバイス検出リクエストコマンドを送信する（ステップＳ４２）。

近隣デバイスMLME３０は、近隣デバイス検出リクエストコマンドを受信すると、近隣デバイス検出応答コマンドを返送する（ステップＳ４３）。

次に、近隣デバイス検出応答コマンドを受信したデバイスMLME２０は、直上の階層にMLME-NBR.Confirmを送信する（ステップＳ４４）。

図６は、IEEE 802.15.4ネットワークにおける近隣デバイスに直接データをユニキャストする手順を示すフローチャートである。デバイスが近隣デバイスに送信するためのユニキャストデータを保持している場合（図２のステップＳ１０に相当）、当該デバイスは図６のフローチャートに示す手順を実行する（図２のステップＳ１１に相当）。

まず、デバイスは近隣デバイスが「アウェイク」状態にあるか否かを検出するため、近隣デバイスに対してプローブコマンドを送信する（ステップＳ５１）。

また、デバイスはプローブコマンドの送信後速やかにタイマーT_2による計時を開始する（ステップＳ５２）。タイマーT_2の計時継続時間は、macMaxFrameTotalWaitTimeであってもよい。

次に、デバイスは、タイマーT_2による計時終了までにデバイスが近隣デバイスからのプローブコマンドへの応答を受信したか否かについて確認する（ステップＳ５３）。計時終了までに受信しない場合（ステップＳ５３：Ｎｏ）、デバイスは、コーディネータのリレーが必要であるか否かについて判断する（ステップＳ５９）。ステップＳ５９の結果に応じて、デバイスが取りうる動作のオプションとして２つのものがある。

１つ目のオプションは、コーディネータのリレーが必要である場合（ステップＳ５９：Ｙｅｓ）、近隣デバイスへのデータ伝送にコーディネータを用いることであり、この場合、デバイスは旧来のデータ送受信方法を用いてコーディネータにデータを送信する（ステップＳ６０）。

他のオプションは、コーディネータのリレーが不要である場合（ステップＳ５９：Ｎｏ）、デバイスは一旦データを保存し、後に再び送信を試みるか、またはアプリケーション要件においてデータをペンディングとする（ステップＳ６１）。

一方、上記ステップＳ５３において近隣デバイスからのプローブコマンドへの応答を受信した場合（ステップＳ５３：Ｙｅｓ）、デバイスは近隣デバイスに対してデータを直接送信する（ステップＳ５４）。

次に、デバイスはプローブコマンドへの要求の有無について確認する（ステップＳ５５）。

プローブコマンドへの応答が要求されていない場合は（ステップＳ５５：Ｎｏ）、デバイスは一連の動作を終了する。

一方、プローブコマンドへの応答が要求されている場合は（ステップＳ５５：Ｙｅｓ）、デバイスはタイマーT_3による計時を開始する（ステップＳ５６）。

次に、デバイスは、タイマーT_3による計時終了までにデバイスが近隣デバイスからのデータ応答を受信したか否かの判断を行う（ステップＳ５７）。

データ応答を受信しない場合（ステップＳ５７：Ｎｏ）、デバイスは、近隣デバイスによりデータが正しく受信されなかったと判断する。この場合、デバイスが一旦データを保存し、後に再び送信を試みるか、またはアプリケーション要件においてデータをペンディングとする（ステップＳ５８）。タイマーT_3の計時継続時間は、macMaxFrameTotalWaitTimeであってもよい。
次に、デバイスによる近隣デバイスへのデータのユニキャスト手順（図２のステップＳ１１に相当）について説明する。

図７は、IEEE 802.15.4ネットワークにおける近隣デバイスへのデータのユニキャスト手順を示すメッセージシーケンスチャートである。

まず、直上階層のデータ生成元４０は、MCPC-DATA.Requestを生成元MLME５０に送信する（ステップＳ７１）。

そして、生成元MLME５０はプローブコマンドを受信先ＭＬＭＥ６０に送信する（ステップＳ７２）。

受信先ＭＬＭＥ６０は、プローブコマンドを受信すると、プローブコマンドへの応答を生成元ＭＬＭＥ５０に送信する（ステップＳ７３）。

生成元ＭＬＭＥ５０は、受信先ＭＬＭＥ６０からの応答を受信すると、受信先ＭＬＭＥ６０にデータを送信する（ステップＳ７４）。

データの受信応答が要求されている場合、受信先ＭＬＭＥは、データの受信応答を生成元ＭＬＭＥ５０に送信すると共に（ステップＳ７５）、MCPS-DATA.Indicationを直上階層の受信先７０に送信する（ステップＳ７６）。生成元MLME５０は、MCPS-DATA.Confirmを直上階層の生成下４０に送信する（ステップＳ７７）。

次に、近隣デバイスへのマルチキャストモード直接データ送受信手順（図３のステップＳ１４に相当）について説明する。図８は、近隣デバイスリスト中にあるデバイスへのマルチキャストによる直接データ送信手順を示すフローチャートである。

データをマルチキャストする必要がある場合、デバイスは適切な時に、１または複数の近隣デバイスにデータを送信する（ステップＳ８１）。

次に、デバイスはデータについての応答要求の有無を確認する（ステップＳ８２）。応答要求がない場合（ステップＳ８２：Ｎｏ）、デバイスは動作を終了する。

一方、応答要求がある場合（ステップＳ８２：Ｙｅｓ）、デバイスは、タイマーT_4による計時を、データ送信後速やかに開始する（ステップＳ８３）。タイマーT_4の計時継続時間は、macMaxFrameTotalWaitTimeであってもよい。

次に、デバイスは、指定されている近隣デバイスの１または全てからデータの受領応答をタイマーT_4の経過前に（マルチキャストデータ受領通知要求に基づいて）受信したか否かの判断を行う（ステップＳ８４）。

受領応答を受信した場合（ステップＳ８４：Ｙｅｓ）、デバイスは動作を終了する。

一方、受領応答を受信しなかった場合（ステップＳ８４：Ｎｏ）、デバイスは一旦データを保存し、後に再び送信を試みるか、またはアプリケーションの要件によってはデータをペンディングとする（ステップＳ８５）。

次に、ポーリングモード直接データ送受信による近隣デバイスへのデータポーリング手順（図３のステップＳ１８に相当）について説明する。図９は、近隣デバイスへのデータのポーリング手順を示すフローチャートである。

まず、デバイスは、近隣デバイスにデータのポーリングを行うよう直上の階層から指示を受けると、適切な時に１または複数の近隣デバイスに対してデータポーリングコマンドを送信するとともに（ステップＳ９１）、タイマーT_5による計時を開始する（ステップＳ９２）。タイマーT_5の計時継続時間は、macMaxFrameTotalWaitTimeであってもよい。

次に、デバイスは、データポーリングコマンドに対する応答をタイマーT_5の経過までに受信したか否かの確認を行う（ステップＳ９３）。

応答を受信しない場合（ステップＳ９３：Ｎｏ）、デバイスは手順を終了する。

一方、デバイスが応答を受信した場合（ステップＳ９３：Ｙｅｓ）、デバイスは、当該応答がペンディング中のデータの有無のうちどちらを示すものであるかの判断を行う（ステップＳ９４）。

応答がペンディング中のデータの無いことを示している場合（ステップＳ９４：Ｎｏ）、デバイスは手順を終了する。

一方、応答がペンディング中のデータがあることを示している場合（ステップＳ９４：Ｙｅｓ）、デバイスは、macMaxFrameTotalWaitTime以内であれば、データポーリングコマンドを受信した後、近隣デバイスからデータを受信することができる（ステップＳ９５）。

データ受信後、デバイスは、データ受信に対する応答の有無について判断する（ステップＳ９６）。

データに対する応答が要求されていない場合（ステップＳ９６：Ｎｏ）、デバイスは手順を終了する。また、当該応答が要求されている場合（ステップＳ９６：Ｙｅｓ）、デバイスは応答を送信し（ステップＳ９７）、手順を終了する。

図１０は、IEEE 802.15.4ネットワークにおける近隣デバイスへのデータのポーリングに用いられるメッセージシーケンスチャートである。

近隣デバイスに対してデータのポーリングを行う必要がある場合、直上の階層にあるデバイス１００は、MLME-POLL.RequestをデバイスMLME１１０に送信する（ステップＳ１００）。

次に、デバイスＭＬＭＥ１１０は、データポーリングコマンドを近隣デバイスＭＬＭＥ１２０に送信する（ステップＳ１０１）。

近隣デバイスＭＬＭＥ１２０は、データを保持している場合、デバイスＭＬＭＥ１１０に対してデータポーリングコマンドに対する応答を送信するとともに（ステップＳ１０２）、当該データを送信する（ステップＳ１０３）。

そして、デバイスＭＬＭＥ１１０は、データを受信すると共に、データに対する応答が要求されている場合には、当該応答を近隣デバイスＭＬＭＥ１２０に送信する（ステップＳ１０４）。

そしてデバイスMLME１１０は、直上階層デバイス１００にMLME-POLL.Confirmを送信するとともに（ステップＳ１０５）、MCPS-DATA.Indicationを送信する（ステップＳ１０６）。

次に、デバイス間の直接的データ送受信のためのＭＡＣコマンドフレームについて説明する。

まず、近隣デバイス検出リクエストコマンドについて説明する。近隣デバイス検出リクエストコマンドは、図３のステップＳ２および図４を用いて説明した、近隣デバイスの検出手順において用いられる。

図１１は、近隣デバイス検出リクエストコマンドのフォーマットを示す図である。このフォーマットは、IEEE 802.15.4-2011[1]のテーブル５に記載されているコマンドフレームに加えられた新たなＭＡＣコマンドフレームである。当該フォーマットは、ＭＨＲ領域とＭＡＣペイロードから構成され、IEEE 802.15.4-2011の基準に準拠する。
・ＭＨＲ領域：ソースアドレスを含むアドレス領域。
・ＭＡＣペイロード：近隣デバイス検出リクエストコマンドを識別するため、新しいＭＡＣコマンドフレームとして、新しいコマンドフレーム識別子を用いる必要がある。

次に、近隣デバイス検出応答コマンドについて説明する。近隣デバイス検出応答コマンドは、図３のステップＳ２および図４を用いて説明した、近隣デバイス検出手順において用いられている。

図１２は、近隣デバイス検出応答コマンドのフォーマットを示す図である。このフォーマットは、IEEE 802.15.4-2011[1]のテーブル５に記載されているコマンドフレームに加えられた新たなＭＡＣコマンドフレームである。当該フォーマットは、ＭＨＲ領域とＭＡＣペイロードから構成され、IEEE 802.15.4-2011の基準に準拠する。
・ＭＨＲ領域：ソースアドレスおよび宛先アドレスを含むアドレス領域。
・ＭＡＣペイロード：近隣デバイス検出リクエストコマンドを識別するため、新しいＭＡＣコマンドフレームとして、新しいコマンドフレーム識別子を用いる必要があり、この領域は近隣デバイスのケーパビリティ情報を含んでいる。

次に、プローブコマンドについて説明する。デバイスは近隣デバイスにユニキャストするデータを保持している場合、近隣デバイスに対してプローブコマンドを送信する（図２のステップＳ５および図６のステップＳ５１参照）。

図１３は、プローブコマンドフレームのフォーマットを示す図である。このフォーマットは、IEEE 802.15.4-2011[1]のテーブル５に記載されているコマンドフレームに加えられた新たなＭＡＣコマンドフレームである。当該フォーマットは、ＭＨＲ領域とＭＡＣペイロードから構成されている。
・ＭＨＲ領域：ソースアドレスおよび宛先アドレスを含むアドレス領域。
・ＭＡＣペイロード：近隣デバイス検出リクエストコマンドを識別するため、新しいＭＡＣコマンドフレームとして、新しいコマンドフレーム識別子を用いる必要がある。

次に、データポーリングコマンドについて説明する。デバイスが１または複数の近隣デバイスにデータのポーリングを行う場合（図３のステップＳ１８に相当）、上述したように、デバイスは近隣デバイスに対してデータポーリングコマンドを送信する（図９のステップＳ９１参照）。

図１４は、データポーリングコマンドのフォーマットを示す図である。このフォーマットは、IEEE 802.15.4-2011[1]のテーブル５に記載されているコマンドフレームに加えられた新たなＭＡＣコマンドフレームである。当該フォーマットは、ＭＨＲ領域とＭＡＣペイロードから構成され、IEEE 802.15.4-2011の基準に準拠する。
・ＭＨＲ領域：１つの近隣デバイスのみについてポーリングを行う場合、アドレス領域はソースアドレスおよび宛先アドレスを含む。複数の近隣デバイスに対してデータのポーリングを行う場合、アドレス領域はソースアドレスを含む。
・ＭＡＣペイロード：コマンドフレーム識別子とアドレス領域から構成される。
・コマンドフレーム識別子：データポーリングコマンドを識別するため、新しいＭＡＣコマンドフレームとして、新しいコマンドフレーム識別子を用いる必要がある。
・宛先アドレス領域：図１５は、宛先アドレス領域のフォーマットを示す図である。複数の近隣デバイスがポーリングされる場合、このフィールドに、データポーリングコマンドの宛先アドレスが表示される。この場合、ＭＨＲ領域のアドレス領域には宛先アドレスは含まれない。ＭＡＣペイロードの宛先アドレス領域は、IEEE802.15.4-2011に基づくビーコンフレームの「ペンディングアドレス領域」と同じ基準に準拠している。宛先アドレス領域は、図１５に示すように、宛先アドレス仕様と、宛先アドレスリストとにより構成されている。宛先アドレス仕様は、宛先となる隣接デバイスの数を示し、IEEE802.15.4-2011の5.2.2.1.6と同じ基準に準拠している。宛先アドレスリストは、宛先となるデバイスの宛先を示し、IEEE802.15.4-2011の5.1.2.2.7と同じ基準に準拠している。

本発明に係るデバイス間の直接的データ送受信によると、近隣デバイス間で直接データの送受信をすることが可能となる。そのため、IEEE802.15.4-2011の旧来のデータ送受信方法と比較し、データの送受信に際してコーディネータを仲介する必要がないためデータの送受信に要する時間を短縮することができるとともに、エネルギーの浪費を防止し、使用される周波数帯を少なくすることができる。

１０ 直上階層デバイス
２０ デバイスＭＬＭＥ
３０ 近隣デバイスＭＬＭＥ
４０ 直上階層の生成元
５０ 生成元ＭＬＭＥ
６０ 受信先ＭＬＭＥ
７０ 直上階層の受信先
１００ 直上階層のデバイス
１１０ デバイスＭＬＭＥ
１２０ 近隣デバイスＭＬＭＥ

Claims (6)

1. 第１デバイスが検出リクエストを送信する工程と、
   前記検出リクエストを受信した少なくとも１つの第２デバイスが前記第１デバイスに第１応答コマンドを直接発信する工程と、
   前記第１デバイスが前記応答コマンドを受信する工程と、
   前記第１応答コマンドを受信した前記第１デバイスが前記第２デバイスに対してデータを直接送信する工程と、
   を有することを特徴とするIEEE802.15.4ネットワークを介するデバイス間の直接的データ送受信方法。
2. 前記応答コマンドが１つの前記第２デバイスから送信された場合、前記第２デバイスに対してプローブコマンドを送信する工程を更に有し、
   前記第１デバイスは、前記プローブコマンドに対して第１所定時間内に前記第２デバイスからの第２応答コマンドを受信した場合に前記データを直接送信する、
   ことを特徴とする請求項１記載のIEEE802.15.4ネットワークを介するデバイス間の直接的データ送受信方法。
3. 前記第１応答コマンドが複数の前記第２デバイスから送信された場合、第２所定時間内に全ての前記第２デバイスから前記第１応答コマンドを受信したときにのみ前記データを直接送信する、
   ことを特徴とする請求項１記載のIEEE802.15.4ネットワークを介するデバイス間の直接的データ送受信方法。
4. 前記第１所定時間以内に前記第２デバイスからの第２応答コマンドを受信しなかった場合、前記データをペンディングとする請求項２記載のIEEE802.15.4ネットワークを介するデバイス間の直接的データ送受信方法。
5. 前記第２所定時間以内に全ての前記第２デバイスから前記第１応答コマンドを受信しなかった場合、前記データをペンディングとする請求項３記載のIEEE802.15.4ネットワークを介するデバイス間の直接的データ送受信方法。
6. 前記第２デバイスが前記第１デバイスにデータのポーリングを行う工程を更に有し、
   前記第１デバイスはペンディングとなっているデータを保持している場合、前記ポーリングを行った前記第２デバイスにペンディングとなっている前記データを直接送信する、
   ことを特徴とする請求項４または５記載のIEEE802.15.4ネットワークを介するデバイス間の直接的データ送受信方法。

Images