図1Aは、開示される1つまたは複数の実施形態を実施することが可能な例示的通信システム100の図である。通信システム100は、音声、データ、映像、メッセージング、放送等のコンテンツを複数のワイヤレスユーザに提供する多重アクセスシステムである。通信システム100では、複数のワイヤレスユーザが、ワイヤレス帯域幅を含むシステムリソースの共有を通じてそのようなコンテンツにアクセスすることができる。例えば、通信システム100は、符号分割多重接続(CDMA)、時分割多重接続(TDMA)、周波数分割多重接続(FDMA)、直交FDMA(OFDMA)、単一キャリアFDMA(SC−FDMA)等の1つまたは複数のチャネルアクセス方式を用いることができる。
図1Aに示すように、通信システム100は、ワイヤレス送受信ユニット(WTRU)102a、102b、102c、102d、無線アクセスネットワーク(RAN)104、コアネットワーク106、公衆交換電話網(PSTN)108、インターネット110および他のネットワーク112を含むことができるが、ここに開示される実施形態は、任意数のWTRU、基地局、ネットワーク、および/またはネットワーク要素を企図することが理解されよう。各WTRU102a、102b、102c、102dは、ワイヤレス環境で動作および/または通信するように構成された任意種類の装置であってよい。例えば、WTRU102a、102b、102c、102dは、ワイヤレス信号を送信および/または受信するように構成されることができ、ユーザ機器(UE)、モバイル局、固定またはモバイル型の加入者ユニット、ページャ、携帯電話、PDA(携帯情報端末)、スマートフォン、ラップトップ、ネットブック、パーソナルコンピュータ、ワイヤレスセンサ、消費者家電製品等を含むことができる。
通信システム100は、基地局114aおよび基地局114bも含むことができる。各基地局114a、114bは、WTRU102a、102b、102c、102dの少なくとも1つとワイヤレスにインタフェースをとって、コアネットワーク106、インターネット110および/またはネットワーク112等の1つまたは複数の通信ネットワークへのアクセスを容易にするように構成された任意種類の装置でよい。例えば、基地局114a、114bは、BTS(base transceiver station)、ノードB、eNodeB、ホームノードB、ホームeNodeB、サイトコントローラ、アクセスポイント(AP)、ワイヤレスルータ等である。図では各基地局114a、114bは単一の要素として示すが、基地局114a、114bは、任意数の相互接続された基地局および/またはネットワーク要素を含んでよいことが理解されよう。
基地局114aはRAN104の一部とすることができ、RAN104は、他の基地局および/または、基地局コントローラ(BSC)、無線ネットワークコントローラ(RNC)、中継ノード等のネットワーク要素(図示せず)も含むことができる。基地局114aおよび/または基地局114bは、セルと呼ぶこともある特定の地理的領域(図示せず)内でワイヤレス信号を送信および/または受信するように構成することができる。セルはさらにセルセクタに分割することができる。例えば、基地局114aに関連付けられたセルを3つのセクタに分割することができる。従って、一実施形態では、基地局114aは、3つのトランシーバ、つまりセルの各セクタにつき1つのトランシーバを含むことができる。別の実施形態では、基地局114aは、MIMO技術を用いることができ、したがってセルの各セクタに複数のトランシーバを利用することができる。
基地局114a、114bは、エアインタフェース116を通じてWTRU102a、102b、102c、102dの1つまたは複数と通信することができ、エアインタフェース116は、任意の適切なワイヤレス通信リンク(例えば、RF(無線周波数)、マイクロ波、IR(赤外線)、UV(紫外線)、可視光等)とすることができる。エアインタフェース116は、任意の適切な無線アクセス技術(RAT)を使用して確立することができる。
より具体的には、上記のように、通信システム100は多重アクセスシステムとすることができ、CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC−FDMA等の1つまたは複数のチャネルアクセス方式を用いることができる。例えば、RAN104の基地局114aおよびWTRU102a、102b、102cは、UTRA(UMTS(Universal Mobile Telecommunication System) Terrestrial Radio Access)等の無線技術を実装することができ、その場合は広帯域CDMA(WCDMA(登録商標))を使用してエアインタフェース116を確立することができる。WCDMAは、HSPA(High-Speed Packet Access)やHSPA+(Evolved HSPA)等の通信プロトコルを含むことができる。HSPAは、HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access)および/またはHSUPA(High-Speed Uplink Packet Access)を含むことができる。
別の実施形態では、基地局114aおよびWTRU102a、102b、102cは、E−UTRA(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access)等の無線技術を実装することができ、その場合は、LTE(Long Term Evolution)および/またはLTE−A(LTE-Advanced)を使用してエアインタフェース116を確立することができる。
他の実施形態では、基地局114aおよびWTRU102a、102b、102cは、IEEE802.16(すなわちWiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access))、CDMA2000、CDMA2000 1X、CDMA2000 EV−DO、IS−2000(Interim Standard 2000)、IS−95(Interim Standard 95)、IS−856(Interim Standard 856)、GSM(登録商標)(Global System for Mobile Communications)、EDGE(Enhanced Data rates for GSM Evolution)、GERAN(GSM EDGE)等の無線技術を実装することができる。
図1Aの基地局114bは、例えば、ワイヤレスルータ、ホームノードB、ホームeNodeBまたはアクセスポイントであり、職場、住宅、乗り物、学校構内等の局所的な領域内でのワイヤレス接続を容易にするために任意の適切なRATを利用することができる。一実施形態では、基地局114bおよびWTRU102c、102dは、IEEE802.11等の無線技術を実行して無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)を確立することができる。別の実施形態では、基地局114bおよびWTRU102c、102dは、IEEE802.15等の無線技術を実行して無線パーソナルエリアネットワーク(WPAN)を確立することができる。さらに別の実施形態では、基地局114bおよびWTRU102c、102dは、セルラ方式のRAT(例えば、WCDMA、CDMA2000、GSM、LTE、LTE−A等)を利用してピコセルまたはフェムトセルを確立することができる。図1Aに示すように、基地局114bは、インターネット110への直接の接続を有することができる。したがって、基地局114bは、コアネットワーク106を介してインターネット110にアクセスする必要がない場合がある。
RAN104はコアネットワーク106と通信状態にあることができ、コアネットワーク106は、音声、データ、アプリケーションおよび/またはVoIP(voice over Internet protocol)サービスをWTRU102a、102b、102c、102dの1つまたは複数に提供するように構成された任意種類のネットワークであってよい。例えば、コアネットワーク106は、呼制御、課金サービス、モバイル位置情報サービス、料金前払い通話、インターネット接続、映像配布等を提供する、かつ/または、ユーザ認証等の高レベルのセキュリティ機能を行うことができる。図1Aには図示しないが、RAN104および/またはコアネットワーク106は、RAN104と同じRATまたは異なるRATを用いる他のRANと直接または間接的な通信状態にあることができることが理解されよう。例えば、E−UTRA無線技術を利用しうるRAN104に接続されるのに加えて、コアネットワーク106は、GSM無線技術を用いる別のRAN(図示せず)とも通信状態にあることができる。
コアネットワーク106は、WTRU102a、102b、102c、102dがPSTN108、インターネット110および/または他のネットワーク112にアクセスするためのゲートウェイとしても機能することができる。PSTN108は、従来型電話サービス(POTS)を提供する回路交換電話網を含むことができる。インターネット110は、TCP/IPインターネットプロトコル群のTCP、UDPおよびIP等の一般的な通信プロトコルを使用する、相互に接続されたコンピュータネットワークおよび装置からなる世界規模のシステムを含むことができる。ネットワーク112は、他のサービス提供者により所有および/または運営される有線または無線の通信ネットワークを含むことができる。例えば、ネットワーク112は、RAN104と同じRATまたは異なるRATを用いることが可能な1つまたは複数のRANに接続された別のコアネットワークを含むことができる。
通信システム100のWTRU102a、102b、102c、102dの一部または全てはマルチモード機能を含むことができ、すなわち、WTRU102a、102b、102c、102dは、異なるワイヤレスリンクを通じて異なるワイヤレスネットワークと通信するための複数のトランシーバを含むことができる。例えば、図1Aに示すWTRU102cは、セルラ方式の無線技術を用いる基地局114a、およびIEEE802無線技術を用いる基地局114bと通信するように構成することができる。
図1Bは、例示的なWTRU102のシステム図である。図1Bに示すように、WTRU102は、プロセッサ118、トランシーバ120、送信/受信要素122、スピーカ/マイクロフォン124、キーパッド126、ディスプレイ/タッチパッド128、固定型メモリ130、着脱可能メモリ132、電源134、GPSチップセット136およびその他の周辺機器138を含むことができる。WTRU102は、実施形態との整合性を保ちながら前述の要素の任意のサブコンビネーションを含むことが可能であることが理解されよう。
プロセッサ118は、汎用プロセッサ、特殊用途プロセッサ、従来のプロセッサ、DSP(デジタル信号プロセッサ)、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと関連する1つまたは複数のマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、ASIC(特定用途集積回路)、FPGA(特定用途集積回路)回路、任意の他の種類のIC(集積回路)、状態機械等である。プロセッサ118は、信号の符号化、データ処理、電力制御、入力/出力処理、および/または、WTRU102が無線環境で動作することを可能にする他の機能を行うことができる。プロセッサ118はトランシーバ120と結合することができ、トランシーバ120は送信/受信要素122と結合することができる。図1Bではプロセッサ118とトランシーバ120は別個の構成要素としているが、プロセッサ118とトランシーバ120は共に電子パッケージまたはチップに一体化してもよいことが理解されよう。
送信/受信要素122は、エアインタフェース116を通じて基地局(例えば基地局114a)との間で信号を送受信するように構成することができる。例えば、一実施形態では、送信/受信要素122は、RF信号を送信および/または受信するように構成されたアンテナとすることができる。別の実施形態では、送信/受信要素122は、例えばIR、UVまたは可視光信号を送信および/または受信するように構成されたエミッタ/検出器とすることができる。さらに別の実施形態では、送信/受信要素122は、RF信号と光信号の両方を送信および受信するように構成することができる。送信/受信要素122は、各種ワイヤレス信号の任意の組み合わせを送信および/または受信するように構成できることが理解されよう。
また、図1Bでは送信/受信要素122を単一の要素としているが、WTRU102は、任意数の送信/受信要素122を含んでよい。より具体的には、WTRU102はMIMO技術を用いることができる。したがって、一実施形態では、WTRU102は、エアインタフェース116を通じてワイヤレス信号を送信および受信するために2つ以上の送信/受信要素122(例えば複数のアンテナ)を含むことができる。
トランシーバ120は、送信/受信要素122によって送信される信号を変調し、送信/受信要素122に受信された信号を復調するように構成することができる。上記のように、WTRU102はマルチモード能力を備えることができる。従って、トランシーバ120は、WTRU102が例えばUTRAやIEEE802.11等の複数のRATを介して通信できるようにするために複数のトランシーバを含むことができる。
WTRU102のプロセッサ118は、スピーカ/マイクロフォン124、キーパッド126および/またはディスプレイ/タッチパッド128(例えば、LCD(液晶ディスプレイ)表示装置やOLED(有機発光ダイオード)表示装置)に結合し、それらからユーザの入力データを受け取ることができる。プロセッサ118は、スピーカ/マイクロフォン124、キーパッド126および/またはディスプレイ/タッチパッド128にユーザデータを出力することもできる。また、プロセッサ118は、固定型メモリ130および/または着脱可能メモリ132等の任意種の適切なメモリの情報にアクセスし、データを格納することができる。固定型メモリ130は、RAM(ランダムアクセスメモリ)、ROM(読み出し専用メモリ)、ハードディスク、または他の種類のメモリ記憶装置を含むことができる。着脱可能メモリ132は、加入者識別モジュール(SIM)カード、メモリスティック、セキュアデジタル(SD)メモリカード等を含むことができる。他の実施形態では、プロセッサ118は、サーバや家庭内コンピュータ(図示せず)等、WTRU102内に物理的に位置しないメモリにある情報にアクセスし、データを格納することができる。
プロセッサ118は、電源134から電力を受け取ることができ、その電力をWTRU102の他の構成要素に配布および/または制御するように構成することができる。電源134は、WTRU102に電力を供給する任意の適切な装置であってよい。例えば、電源134は、1つまたは複数の乾電池(例えば、ニッケルカドミウム(NiCd)、ニッケル亜鉛(NiZn)、ニッケル水素電池(NiMH)、リチウムイオン(Li−ion)等)、太陽電池、燃料電池等を含むことができる。
プロセッサ118はGPSチップセット136にも結合することができ、チップセット136は、WTRU102の現在位置に関する位置情報(例えば、経度および緯度)を提供するように構成することができる。GPSチップセット136からの情報に加えて、またそれに代えて、WTRU102は、基地局(例えば、基地局114a、114b)からエアインタフェース116を通じて位置情報を受信し、かつ/または2つ以上の近隣の基地局から信号が受信されるタイミングに基づいて自身の位置を判定することができる。WTRU102は、実施形態との整合性を保ちながら、任意の適切な位置判定方法を通じて位置情報を取得できることが理解されよう。
プロセッサ118はさらに他の周辺機器138に結合することができ、周辺機器138は、追加的な機能、機能性、および/または有線または無線接続を提供する、1つまたは複数のソフトウェアモジュールおよび/またはハードウェアモジュールを含むことができる。例えば、周辺機器138は、加速度計、電子コンパス、衛星トランシーバ、デジタルカメラ(写真または映像用)、USB(ユニバーサルシリアルバス)ポート、振動装置、テレビトランシーバ、ハンドフリーヘッドセット、Bluetoothモジュール、FM(周波数変調)無線装置、デジタル音楽プレーヤ、メディアプレーヤ、ビデオゲームプレーヤモジュール、インターネットブラウザ等を含むことができる。
コグニティブネットワークおよびインフラストラクチャネットワーク内のビーコン送信および近隣ノード発見のための実施形態が開示される。下記の実施形態は、コグニティブネットワーク(例えばホワイトスペース)の同期を最適化するために使用することができるが、スキャン装置がチャネルのリストを通じてスキャンできる任意の事例にも適用することができる。本明細書に開示される実施形態は任意の組み合わせで実施してよいことに気づかれよう。
図2は、家庭内またはフェムトセル通信ネットワーク200の例示的アーキテクチャである。家庭内/フェムトセルネットワーク200は、中央ゲートウェイ210(例えば、ホームeNodeB)および複数のワイヤレス装置を含むことができる。住宅内に移動するモバイル装置220は、マクロセルラネットワーク230から中央ゲートウェイ210に切り換えることができる。家庭内/フェムトセルネットワーク200は、種々のRAT(例えば、802.11、Zigbee等)に対応する装置を備える複数のネットワーク240a〜240cを含むことができる。ネットワーク240a〜240cは、新規または既存のインタフェースを通じて中央ゲートウェイ210に接続することができる。中央ゲートウェイ210は、異なる種類のネットワーク240a〜240cをより適切に支援し、スペクトルの使用を最適化することを助け、干渉を最小に抑えるためのチャネル管理機能を有することができる。中央ゲートウェイ210は、種々のRATの共存の干渉管理の向上、種々のコグニティブネットワークのより効率的なスペクトル使用、各ネットワークのより迅速なネットワーク形成、種々のRAT対応装置のより迅速なネットワーク発見、特定の通信シナリオ(例えば、ピアツーピア(P2P)通信、マルチメディア配布等)におけるより高速な直接リンクのセットアップ等の役割を果たすことができる。
一実施形態によれば、ビーコンを送信する装置(以下「ビーコン装置」と呼ぶ。例えばアクセスポイント(AP)や局)は、ビーコンを異なる複数のセグメントに分割し、ビーコンセグメントを複数のチャネルで同時にアグリゲートビーコンとして送信する。以下では、用語「装置」は、WTRUおよび基地局(APやノードB等)を含む。図3に、4つのチャネルを通じた4つのビーコンセグメントの同時の送信を示す。ビーコンセグメントは、時分割方式で、同じ物理チャネルを使用して制御メッセージおよびデータメッセージと共に送信することができる。図3には4チャネルでの送受信に対応可能な装置の事例を一例として示しており、ビーコンは任意数のセグメントに分割することができ、ビーコンセグメントは任意数のチャネルで同時に送信できることに気づかれよう。
802.11ネットワークでは、ワイヤレス装置は送信を開始する前にチャネルを感知し、ビーコン装置はアグリゲートビーコンの送信を開始する前にコンテンションに勝つ(win a contention)こともできる。一実施形態によれば、ビーコン装置は、複数のチャネルの1つ(主要チャネル等)をコンテンションのために感知し、主要チャネルのコンテンションに勝つと、その複数のチャネルを通じてアグリゲートビーコンを送信することができる。すなわち、主要チャネルを送信に使用できる場合は、その他のチャネルもビーコン装置がアグリゲートビーコンを送信するために使用できる場合がある。
ビーコンが分割されると、ビーコン情報(情報要素(IE)で搬送されることができる)は、ビーコンの異なるセグメントに分割される可能性がある。一部のIEは、全てまたは所定数のビーコンセグメントに含めることができる。例えば、全てまたは所定数のビーコンセグメントに含めることが可能なIEには、これらに限定されないが、タイムスタンプ、ビーコン周期、能力、サービスセットID(SSID)、対応伝送レート、および/またはチャネル情報が含まれる。そのようなIEの1つまたは複数をビーコンセグメントに含めることにより、ビーコン用のチャネルをスキャンする装置(以下では「スキャン装置」と呼ぶ)は、迅速に同期することができ、ビーコンセグメントの少なくとも1つを受信すると直ちにアソシエーションプロセスを開始することができる。
図4は、種々のビーコンセグメント中のIEの例である。この例では、タイムスタンプ、ビーコン周期、能力、SSID、対応伝送レートおよびチャネル情報は、全てまたは所定数のビーコンセグメントで繰り返され、他の情報は4つのビーコンセグメントに分割される。
新しいチャネル情報IEは、1つまたは複数のセグメントのビーコンセグメントに含めることができる。ビーコンセグメントに含まれるチャネル情報IEは、スキャン装置が、他のセグメントが送信されるチャネルを発見するのを助けることができる。チャネル情報IEは、ビーコンセグメントが送信される他のチャネルの周波数および主要チャネルのインジケーションを含むことができる。
スペクトル使用状況モードIEは、TVWS、または一次ユーザと二次ユーザの両方に使用される他のスペクトルで動作する装置(例えばAP)のビーコンまたはビーコンセグメントに含めることができる。一次ユーザとはTVWSデータベースに登録されたユーザであり、二次ユーザはTVWSデータベースに登録されていないユーザである。二次ユーザは、利用可能チャネルを感知した後または利用可能チャネルについての情報を受信した後にチャネルを使用することができるが、そのチャネルを使用している一次ユーザが検出されるとそのチャネルを空ける場合がある。スペクトル使用状況モードフィールドは、APとそれに関連する装置がMode I/Mode II装置として動作しているか、感知専用装置として動作しているか、またはMode I/Mode IIと感知専用の混合装置として動作しているかどうかを示すことができる。Mode I装置またはMode II装置として動作する装置は、チャネルを感知して動作チャネルの一次ユーザの存在を検出することなく送信することができる。感知専用装置として動作する装置は種々の規制を受ける場合があり、それは、より低い送信電力で動作することを要求される場合があり、また一次ユーザの存在を検出するために送信前にチャネルを感知する必要がある場合があるからである。あるいは、スペクトル使用状況モードIEに含まれる情報は、ビーコンまたはビーコンセグメントの能力フィールドまたは他のフィールドに含めることができる。
APまたは装置がMode I/Mode IIと感知専用の混合動作モードに対応する場合は、一部のチャネルの動作はMode I/Mode IIモードに基づき、その他のチャネルの動作は感知専用モードに基づくことができる。APまたは装置は、TVWSデータベースへのアクセスか、または該当領域内のチャネルの感知のいずれかによって求められる領域内の利用可能チャネルの情報をブロードキャストすることができる。APまたは装置は、どのチャネルがTVWSデータベースから得られ(Mode IIモードの場合)、どのチャネルが感知により得られた(感知専用モードの場合)かのチャネル割り当てをブロードキャストすることができる。この情報は、チャネル情報IE、他のIEに含めるか、またはビーコン情報の新しいIEとすることができる。感知専用モードで得られるチャネルの場合(例えば、チャネルの感知により利用可能と判定されたチャネル)、またはAPが周辺の装置に感知専用モードチャネルであると通知したチャネルの場合、APとそれに関連する装置は共により低い送信電力で動作することを要求され、一次ユーザの存在を検出するために送信前にチャネルを感知する必要がある場合がある。TVWSデータベースから取得されたと通知されるチャネルについては、APと装置は、一次ユーザの存在を検出するためにチャネルを感知することなく、そのチャネルで動作することができる。
図5に、4つのチャネルで送信されるビーコンセグメントを示す。ビーコンセグメントを含むビーコンフレーム500は、MACヘッダ502、フレーム本体504、およびフレームの誤り検査(FCS:frame check sequence)506を含む。フレーム本体504は、全てまたは所定数のビーコンセグメントに含まれる共通IE、およびビーコンセグメントに分散された他のIEを含む。
スキャン装置は自身の受信機(例えば4つの受信機)を使用して、それらのビーコンセグメントを求めてスキャンすることができる。スキャン装置は、ビーコンセグメントの少なくとも1つを発見するまで、複数の(図の4つ等)異なる周波数を同時にスキャンし、その後次の4つの周波数へと移ることができる。少なくとも1つのビーコンセグメントが受信されると、スキャン装置はビーコンセグメントに含まれるチャネル情報IEを使用して他のビーコンセグメントを見つけて全ビーコンを受信し、アソシエーションの手順を開始することができる。
あるいは、図6に示すように全てまたは所定数のビーコンのIEをビーコンセグメントに分散してもよい。その場合、チャネル情報IEは、全てまたは所定数のビーコンセグメントに含めることができる。
あるいは、セグメントに分割する代わりに、完全なビーコンを全てまたは所定数のチャネルで繰り返してもよい。これは、1つのチャネルで受信が可能な装置にとって有用である可能性がある。
別の実施形態によれば、ビーコン装置は、通常ビーコン(例えば、802.11WLANビーコン)に加えて発見用ビーコンを送信することができる。発見用ビーコンは、上記実施形態のビーコンセグメントの任意の1つとすることができ、上述した実施形態は、下記で詳述する発見用ビーコンに関連する実施形態と組み合わせることができる。発見用ビーコンは、スキャン装置が通常ビーコンまたは他のビーコンセグメントが送信される動作チャネルを発見するのを支援する情報を含むことができる。発見用ビーコンは、ネットワーク内で動作するために必要な管理情報を含む通常ビーコンに替わるものではない。装置は、ネットワークと同期した状態を保つために周期的に通常ビーコンをリッスンする。
発見用ビーコンフレームは、周期的な通常ビーコンフレームの一部であっても、または異なる管理フレームもしくは新たな特殊な管理フレームの一部であってもよい。後者の場合、発見用ビーコンフレームは、通常ビーコンに含まれる内容のサブセットを含むことができる。スキャン装置は、発見用ビーコンを受信すると、動作チャネルについての情報を抽出し、それに従って自身をネットワークと同期することを試みる。
発見用ビーコンが動作チャネルと異なるチャネルで送信される場合、ビーコン装置は、動作チャネルに使用するものと同じラジオを使用して時分割方式で発見用ビーコンを送信することができる。あるいは、ビーコン装置は、複数の送信機を使用して発見用ビーコンと通常ビーコンを同時に送信してもよい(すなわち、個別の送信機を使用して発見用ビーコンが送信される)。あるいは、ビーコン装置は、複数のラジオを使用して発見用ビーコンと通常ビーコンを同時に送信してもよい(すなわち、発見用ビーコン送信専用のチャネルで個別の送信機/受信機を使用する)。
発見用ビーコンは、以下の情報:動作チャネル(例えば、TVホワイトスペース)をポイントする情報フィールド、動作チャネルの帯域幅、動作チャネルの最大許容送信電力、発見用ビーコンと周期的な通常ビーコンとの時間遅延等の1つまたは複数を含むことができる。2つ以上の動作チャネルがある場合は、それら動作チャネルについての情報を発見用ビーコンに含めることができる。あるいは、発見用ビーコンは、空き/利用可能チャネルのリスト(TV帯域データベースから、または感知で得られる)を含むことができる。このリストはスキャン局に提供され、局はそのチャネルを使用してアドホックネットワークまたは無線アクセスネットワーク(RAN)等をセットアップすることができる。
発見用ビーコンは、追加的な発見用ビーコンをポイントするポインタを含むことができる。例えば、チャネルkの発見用ビーコンは、チャネルセットKについての情報を含むことができ、加えて、チャネルlで送信される発見用ビーコンでチャネルセットLについての情報が入手できる旨を示すことができる。発見用ビーコンが空き/利用可能チャネルについての情報を含んでいる場合は、その情報が1つの発見用ビーコンに収まらない場合がありうる(例えば空き/利用可能チャネルが多すぎる場合)。その場合、発見用ビーコンは、1つのチャネルセット(K)についての情報と、別のチャネルセット(L)についての情報を搬送することができる別の発見用ビーコン(l)へのポインタを搬送することができる。あるいは、発見用ビーコンは、ネットワーク内に存在する他の発見用ビーコンをポイントするフィールドまたは情報要素を含むこともできる。それらは、同一の発見用ビーコンのセグメントとしても、または、発見時間を短縮するために複数のチャネルで送信される同一の発見用ビーコンの複数のインスタンスとしてもよい。2つ以上のネットワークが存在し、発見用ビーコンによってポイントされている場合、発見用ビーコンは、ネットワークの識別子(ネットワークID、ネットワークSSIDのマスクバージョン等)、および/またはネットワーク種別のインジケーションを含むことができる。例えば、一部のネットワークは、リアルタイムのトラフィックに合わせて構築され、その用途のために規定されたパラメータを有する場合がある。あるいは、ネットワーク種別のインジケーションは、802.11ネットワークの能力を提供することができる(例えば、特定の802.11改定がサポートされるか否か)。
指向性の通信(例えば60GHz)の場合、発見用ビーコンは、ビーコン装置の方向を示すことができる(例えばセクタ番号)。また、ビーコン装置が周期ビーコンを複数のセクタでブロードキャストする場合、発見用ビーコンは、ビーコン周期のインジケーションを提供することができる。これによりスキャン装置はそのセクタをいつ監視すればよいかが分かる。2つ以上のネットワークがある場合、発見用ビーコンは、ネットワーク負荷のインジケーションを提供することができる。
以下に発見用ビーコンを送信するための実施形態について説明する。一実施形態によると、発見用ビーコンは、所定のチャネル帯域幅を使用してビーコン装置によって送信されることができる。チャネル帯域幅は、スキャン装置中にハードコードすることができ、あるいはスキャン装置はその情報をネットワークから受け取ることができる。スキャン装置はチャネル帯域幅を認識しているので、スキャン装置は全ての可能な帯域幅(例えば、5MHz、10MHz、20MHzおよび40MHz)をスキャンする必要はなく、所定数の帯域幅をスキャンすればよい。
発見用ビーコンは、通常ビーコンと同じチャネルで送信することができる。あるいは、発見用ビーコンは周波数ホッピング方式で送信してもよく、いくらかの時間あるチャネルにあり、その後いくらかの時間別の空きチャネルに移動し、その後また別の空きチャネルに移動していくことができる。
スキャン装置は、発見用ビーコンを発見すると、発見用ビーコンから動作チャネルについての情報を抽出し、動作チャネルに切り換えて通常ビーコンを受信する。スキャン装置は、動作チャネルで周期的な通常ビーコンを待つか、あるいは、動作チャネルでビーコンのアクティブスキャンを開始することができる。アソシエーション後、スキャン装置は引き続き同じチャネル帯域幅を使用して他の発見用ビーコンをスキャンすることができる。スキャン装置が1つの帯域幅で完全なスキャンを行ってもビーコンを発見できない場合、スキャン装置は次の帯域幅に切り換えることができる。このようにして送信されるビーコンは、単にビーコンが存在するチャネル番号を示すことにより、別のビーコンからポイントされることができる。
別の実施形態によれば、発見用ビーコンは周期的な通常ビーコンより短いビーコン間隔で送信することができる。例えば、802.11ネットワークでは、通常ビーコンは通常100msごとに送信される。発見用ビーコンは、例えば、50msまたは25msごとに送信される。発見用ビーコンフレームは、周期的な通常ビーコンフレームより含む情報が少ないため、周期的な通常ビーコンフレームよりも短くすることができる。スキャン装置は、発見用ビーコン間隔とほぼ同じ時間にわたり、発見用ビーコンを求めてチャネルをスキャンする。全体的なスキャン時間を短縮できるように、スキャン装置は、1つのチャネルをより短い間隔にわたってスキャンし、次のチャネルに移る。
スキャン装置は発見用ビーコン間隔を知らない場合があり、最も短いスキャン間隔で開始し、ビーコンが見つからなければスキャン間隔を増すことができる。例えば、発見用ビーコンが50msの間隔で送信されるとする。スキャン装置は最初スキャン間隔を25msに設定し、1回目のスキャンで発見用ビーコンを見つけられなければ、スキャン時間を50msに増し、再度スキャンする。この例では、スキャン装置は、2回目のスキャンで発見用ビーコンを見つけられる可能性がある。発見用ビーコンの間隔が分かると、スキャン装置はその後のスキャンに同じスキャン時間を使用することができる。このように送信されるビーコンは、単にビーコンが存在するチャネル番号を示すことにより、別のビーコンによってポイントされることができる。
別の実施形態によれば、発見用ビーコンは、周波数ホッピング方式で送信されることができる。スキャン装置をある周波数から別の周波数にジャンプさせる代わりに、ビーコン装置は、利用可能なスペクトルで擬似ランダム方式でビーコンを順次ブロードキャストすることができる。スキャン装置は、1つまたは数個の周波数をスキャンしてビーコンを探すことができる。
図7はこの実施形態による例示的なビーコン送信の図である。ビーコン装置は、ある周波数で発見用ビーコンを送信し、ランダムに選択できる別のチャネルへと移動していく(例えば、fl、f5、f9、f3、f11、...)。スキャン装置は、空きチャネルに位置し(camp on)、ホッピングする発見用ビーコン列シンボルがそのチャネルで送信されるのを待つことができる。スキャン装置は、エネルギースキャンを行ってエネルギーレベルが一定の閾値未満の空きチャネルを検出し、そのチャネルに留まって発見用ビーコンを待つ。
所与の時間が過ぎてそのチャネルでビーコンシンボルを受信しない場合、スキャン装置は次の利用可能チャネルに移ることができる。各ビーコンパルスが約2msの長さで、約100個のチャネルがあるとする。異なる周波数間を切り替わるための時間を考慮すると、ビーコン装置が全てのチャネルでビーコンを送信するには約200〜300msを要し、スキャン装置は4〜5秒以内にネットワークを発見できる可能性がある。この場合、ビーコンのポインティングを使用して待ち時間を短縮することができる。具体的には、各ビーコンは、チャネルのサブセット(またはホッピングチャネルのサブセットにある利用可能チャネルのサブセット)をホッピングし、ホッピングチャネルのサブセットを示すことによってポイントされることができる。
別の実施形態によれば、ビーコン装置は、ビーコン装置とスキャン装置の両方に知られた優先順位をつけたリストから選択されるチャネルで発見用ビーコンを送信することができる。例えば、チャネルは規制クラスに基づいて選択することができる。規制クラスで動作する装置には、規制クラス情報がハードコードされている。表1に、米国における規制クラスとそれに対応するチャネル開始周波数、チャネル間隔、およびチャネルセットを示す。例えば、ビーコン装置は規制クラスを縦方向に調べ、最初の空きチャネルを発見用チャネルとして選択することができる。スキャン装置は同じ順序でスキャンを行う(例えば規制クラスの最初のチャネルから開始し、発見用ビーコンを見つけるまで上から下に1つずつスキャンする)。
例えば、表1を参照すると、ビーコン装置は、規制クラス1、チャネル開始周波数0.050GHzのチャネル29から開始することができる。チャネル29が空いていない場合、ビーコン装置は下に移動して次のチャネルに行く。このチャネルは規制クラス1でチャネル開始周波数0.051GHzのチャネル88であり、このチャネルが空いていない場合は、ビーコン装置は規制クラス1、チャネル開始周波数0.052GHzのチャネル89での送信を試み、最終的に空きチャネルを見つけるまで同様である。そして発見した空きチャネルで発見用ビーコンが送信される。
装置の動作チャネルは、発見用ビーコンのチャネルと異なる場合がある。スキャン装置は同じ順序でチャネルを調べる。スキャン装置は最初のチャネルから開始し、発見用ビーコンを見つけるまで下に移動していく。規制クラス1では、スキャン装置は40MHzの帯域幅を使用してスキャンし、規制クラス2では20MHzの帯域幅を使用してスキャンする。この実施形態では、スキャン装置は全スペクトルをスキャンするのではなく、数個のみのチャネルをスキャンするだけで発見用ビーコンを発見できる可能性がある。表1に示すように、ビーコン装置は、チャネルセットの最初の列(すなわち29、88、89、90、91、90、...)で空きチャネルを見つけられる可能性がある。発見用ビーコンは最初の利用可能チャネルで送信される。スキャン装置は、発見用ビーコンを見つけるために20回のスキャンを行うことができる。最初の列で利用可能なチャネルがない場合は、発見用ビーコンは、チャネルセットの2番目の列(すなわち93、94、95、96、97、96、...)の最初の空きチャネルで送信されることができる。チャネルはどのような順序で選択してもよいことに気づかれよう(例えば、リストは下から上、または他の形で検討することができる)。
別の実施形態によれば、発見用ビーコンは、通常ビーコンに使用されるものとは異なる無線アクセス技術に基づく可能性のあるサイドチャネル(例えば、有線、セルラ、または他の接続)で送信することができる。この発見用ビーコンは、通常ビーコンを見つけることが可能な動作チャネルについての情報、または空き/利用可能チャネル(例えば、TVWSチャネル)のリスト等を搬送することができる。あるいは、サイドチャネルの発見用ビーコンは、異なるRATのどのチャネル(例えば利用できる可能性が高い)が他の発見用ビーコンを搬送するかを示すことができる。このようなサイドチャネルの発見用ビーコンは、通常ビーコンまたはスペクトルの残りについてのより新しい情報を提供することができる。
あるいは、発見用ビーコンは、動作チャネルですでにネットワークに関連付けられている局によって送信されてもよい。そのような装置に、例えばアイドル時間に、ネットワークが発見用ビーコンを送信するのを支援するように指示することができる。ネットワークは、ビーコンが異なるチャネルで送信されるように、それらの局からの発見用ビーコン送信を調整することができる。
アグリゲートビーコンは自己編成ネットワーク(SON)で使用することができる。SONのアドホックネットワークでは、複数のノードがクラスタを形成することができ、新しいノードは、加入する既存のクラスタをスキャンで探すか、またはクラスタが見つからない場合は自身のクラスタを確立することができる。SONのアドホックネットワークでは、複数のノードが必要に応じて送信機または受信機として機能することができる。ノードは、検出した利用可能チャネルを通じて自身の周辺にある数個の他のノードと直接通信することができ、利用可能チャネルは、免許帯域幅によっても免許不要帯域幅によっても制限されない。任意のノードの周辺にあるノードは近隣ノードと呼ばれる。中央コントローラがない場合は、全てのノードが通信の開始前に近隣ノードを発見することができる。
クラスタは、マルチキャリア(MC)ノードとシングルキャリア(SC)ノードの混在を含むことができる。MCノードは、複数のチャネル(M個のチャネル)を通じてアグリゲートビーコンを送信し、ビーコンを感知する能力を有する。ビーコン送信に使用されるチャネルの数は、任意のノードが一度にスキャンできるチャネルの数とは異なる場合がある。
図8は一実施形態によるSONにおける近隣ノード発見の例示的プロセスの流れ図である。ノードがどのクラスタにも所属していない場合、またはビーコンを送信するチャネルを見つけられなかった場合(例えば中央ゲートウェイはビーコンを送信するための利用可能な空きチャネルを見つける必要がある)、ノードは、初期スキャン期間(ISP:initial scanning period)に初回のスキャンを行う(802)。ノードは複数のチャネルを同時にスキャンすることができる。ノードは、最低の利用可能周波数(自身で検出するか、または関連するスペクトルマネジャから通知されることができる)から、または他の順序で、スキャンするチャネルを選択することができる。例えば、ノードは、初回にチャネルf1、f2、f3、f4をスキャンし、f2が空いていることを検出し、ビーコンが検出されない場合は、チャネルf5、f6、f7、およびf8をスキャンし、f6が空いていることを検出する等することができる。あるいは、ノードは、ランダムに、または何らかの他の規則に従ってスキャンチャネルを選ぶことができる。
ISPが完了すると、ビーコンが検出されたかどうかを判定する(804)。ビーコンが検出された場合、ノードはそのクラスタに加わることができる(806)。ノードがビーコンを検出しなかった場合、ノードは、複数のチャネルで同時にアグリゲートビーコンの送信を開始することができる(すなわちノードは新しいクラスタを確立することができる)。このノードをビーコンノードと呼ぶ。ビーコンノードは、ISPの間に全てのチャネルをスキャンできない場合がある。ISPで検出される空きチャネルの数はNである。これらN個の空きチャネル全てをビーコンノードに記憶しておくか、存在する場合は関連するスペクトルマネジャに送り返すことができる。
N>Mの場合(808)、アグリゲートビーコンは、ISP中に検出されたM個の空きチャネルで送信することができる(810)。図9に、ISPおよびM個のチャネルでのアグリゲートビーコンの送信を示す。N個のチャネルからM個のチャネルを選択する際には、N個のチャネルのうち最初のM個のチャネル(例えば、最低周波数を持つ)を選択することができる。あるいは、M個のチャネルは、ランダムに、または存在する場合は関連するスペクトルマネジャによって提案されることができる。
N<Mの場合(808)、アグリゲートビーコンはN個のチャネルで送信することができ、N個のチャネルでアグリゲートビーコンを送信した後に、ビーコンノードは、クラスタに加わるノードがあるかどうかをリッスンし、リッスン後に残りのチャネルのスキャンを再開することができる(812)。図10に、ISPと、アグリゲートビーコンの送信、リッスン、およびスキャンの再開の複数回の反復を示す。p番目のスキャン期間(p>1)の継続時間は、ISPと同じであっても、ISPより短くてもよい。ビーコンノードは、ビーコン送信チャネルの合計数がMに達するまで残りのチャネルの検索を続け、アグリゲートビーコンの送信を続けることができる。
ヘッドノードがすでに選ばれている場合(例えば家庭内通信ネットワーク)は、以下のステップは行わなくてよい。
ISP後のスキャン中に別のビーコン(すなわち二次ビーコン(secondary beacon))が残りのチャネルで検出された場合(814)(ビーコンノードの周囲に別のクラスタが存在することを示唆する)、ビーコンノードは、その二次ビーコンを受け付けるか否かの決定を行うことができる。例えば、この決定は、二次ビーコンの受信電力と、ビーコンノードに所属するノードの数等に基づくことができる。ビーコンノードにK個より多いノードが属しているかどうか(816)、および二次ビーコンの受信電力が所定レベルより高いかどうかを判定する(818)。
ビーコンノードに属するノードがK個より多くなく(K>0は所定パラメータ)、かつ二次ビーコンの受信電力が所定のレベルより高い場合、ビーコンノードは、ビーコンの送信を停止し、二次ビーコンを自身の一次ビーコン(primary beacon)として受け付け、その既存クラスタに加わる(820)。この場合、ビーコンノードは、ビーコンノードに属するK個のノードにクラスタの変更を通知することができる(すなわち新しいビーコンをK個のノードに転送する)。
ビーコンノードに属するノードがK個より多くなく、二次ビーコンの受信電力が所定レベル以下の場合、ビーコンノードは、二次ビーコンを無視し、ビーコン送信チャネルの合計数がMに達するまで残りのチャネルのスキャンを続け、空きチャネルを通じたアグリゲートビーコンの送信を続ける(822)。
ビーコンノードに属するノードがK個より多い場合、ビーコンノードは、二次ビーコンは一切受け付けず、自身のクラスタを維持する(824)。
以下にゴシップ方式のアグリゲートビーコンの送信の実施形態を開示する。ビーコンノードおよびそのビーコンノードに属する複数のクラスタノードを備えるクラスタでは、ビーコンノードは周期的にビーコンを送信する。ビーコンノードは、空きチャネルを検出し、M個のチャネルで同時にアグリゲートビーコンを送信することができる。空きチャネルの数はMより大きい可能性がある。M個のチャネルは、上述した実施形態に従って空きチャネルの中から選択することができる。ビーコンノードからのビーコン送信に使用されるビーコンチャネルは、その都度変更してよい。図11に、空きチャネルの検出と、各回異なるチャネルを介した4つのチャネルを通じたアグリゲートビーコンの送信を示す。図11で、ビーコンノードはt1にチャネル1、3、6および8でビーコンを送信し、t2にチャネル2、4、7および9でビーコンを送信する。
チャネルの変化パターンは、特定の基準に従うことができる(例えばビーコンチャネルを繰り返し変更する、発見されたノードの密度に基づく、または発見されたノードの共通利用可能チャネルに基づく等)。例えば、一般ノードがスキャン能力を有する場合、クラスタノードは、利用可能チャネルのセットをビーコンノードに報告することができ、ビーコンノードは、そのビーコンノードに属する一般ノードの共通利用可能チャネルでビーコンを送信することができる。
クラスタノードkがビーコンを受信すると、利用可能チャネルでそのビーコンを最高でMk個のチャネルに転送(すなわちゴシップ)することができる。Mkは、クラスタノードkによって検出される利用可能チャネルの数より小さくてよく、{0,M}の間の均等に分布した乱数とすることができる。ビーコンを受信する全てのクラスタノードがビーコンをゴシップする必要がある訳ではない。クラスタノードによって転送されるビーコンは、ゴシップビーコンと呼ばれる。このゴシップは、特定の基準に基づくことができる(例えば受信ビーコンの電力が所定の閾値未満である等)。
図12にゴシップ方式のビーコン送信の例を示す。図12では、ビーコンノードはチャネル1、3、6、8でビーコンを送信し、クラスタノード1はチャネル2および4でビーコンをゴシップし、クラスタノード2はチャネル7および9でビーコンをゴシップする。元のビーコンとゴシップビーコンの受信の衝突を減らすために、ゴシップビーコンの送信電力は、ビーコンノードによって送信される元のビーコンの電力より低く設定することができる。ゴシップビーコンと元のビーコンは、ビーコンの内容で区別することができる。
衝突を避けるために、クラスタノードは、元のビーコンを転送する前にランダムな期間(例えば0〜Tの間に均一に分散させる。Tは所定のシステムパラメータ)を置くことができる。新しいノードがビーコンを検出すると、ハンドシェークプロセスが行われる。新しいノードにより衝突が検出されると、ノードは、残りのチャネルでビーコンの検索を続けることができる。
異なるビーコン内容には、異なるレベルのエラー保護を与えることができる。例えば、ビーコン送信に使用されるチャネルのリストをビーコンに含め、そのチャネルリストを2つ以上のビーコンで搬送する場合、最初のビーコンは、チャネルリストが完全なものではなく、後続のビーコンがチャネルリストのその他の部分を含んでいることを示すポインタを含むことができる。ビーコン中の他のIEも異なるビーコン間に分割されて、最初のビーコンが、次のビーコンで送られるIEがさらにあることを示すIEを含んでもよい。ブロードキャストされることになっているIEは、複数のビーコン間隔で送信される複数のビーコンで送信することができる。ビーコン内容の重要度の違いのために、等しくないエラー保護またはハイブリッド変調を使用して、異なるレベルの保護をビーコン内容に与えることができる。ビーコン内容の重要度に基づいて、より高い保護レベル(例えば符号化レート/変調の次数を下げる)を使用して重要性が高い内容を符号化および変調することができ、一方、より低い保護レベル(例えば符号化レート/変調次数を上げる)を使用して重要性が低い内容を符号化および変調することができる。
例えば、ビーコン送信に使用されるチャネルのリストは重要度が高いとみなし、したがってより高いレベルの保護を与えることができる。ビーコンチャネルの1つが所与の場所で干渉が著しく、そのビーコンの受信品質が低い場合は、不均一なエラー保護またはハイブリッド変調を用いると、受信側ノードはビーコン送信に使用されるチャネルのリストを正しく復号することができる。ノイズのあるビーコンからビーコン送信に使用されるチャネルのリストを正しく復号した後、ノードは、信号品質がより高い可能性のあるその他のビーコンチャネルにジャンプして、ビーコンの残りの内容を復号できる可能性がある。
装置は、初期の周波数オフセットが大きい低品質の発振器回路を用いる場合があり、それが同期およびクラスタ形成のタイミングを妨げる場合がある。一実施形態によれば、初期の周波数オフセットは、同じ地理領域に配設された既存ネットワークを活用することによって減らすことができ、専用の同期チャネルが、ネットワークの受信可能範囲内のQoS(サービス品質)をシステム設計により保証する。
一実施形態によれば、複数のRAT能力を有する各ノードは、RATの優先順位リストに基づいて同期チャネルの検索を開始することができる。例えば、ノードは、UMTSの周波数分割二重(FDD)標準で規定されたラスタ周波数で検索を行って同期チャネルを見つけることができる。同期されると、ノードは自身のネットワークのビーコンの検索を開始することができる。既存ネットワークの基地局は、測定された信号符号電力が最高のもの、セルID、RATの種類、他のパラメータ等の所定のポリシーに基づいて選定することができる。例えば、ノードは、特定のセルラ帯域(例えば、GSM、UMTS、またはLTEの帯域等)に受信信号強度表示(RSSI)の測定を行って、RSSIが最も高い基地局を選択することができる。同期はスロットレベルであってもよく、ノードは、識別された個々の空き周波数で確立されたタイミングを利用して同期し、クラスタを形成し、かつ/または通信リンクを設定することができる。
いくつかの通信シナリオ(例えば家庭内通信ネットワーク)におけるビーコン送信の例をいくつか提供する。図13は、ノード間に干渉がある家庭内通信ネットワーク1300の例である。ネットワーク1300は、ホーム(evolved)NodeB(H(e)NB)1310、TVおよびセットトップボックス(STB)を含む複数のワイヤレス装置1320、ネットワーク支援およびスペクトルマネジャ(NASM:network assistance and spectrum manager)1330等を含む。一部の装置はクラスタを形成することができる(例えば、低速クラスタ1340および高速クラスタ1350)。
Asインタフェースは、H(e)NB1310とワイヤレス装置1320間の同期チャネルを提供する。Acインタフェースは、H(e)NB1310とワイヤレス装置1320間の保護された制御チャネルである。Adインタフェースは、H(e)NB1310とワイヤレス装置1320間のデータチャネルを提供する。Bインタフェースは、2つのワイヤレス装置1320の間の直接リンクデータチャネルを提供する。Cインタフェースは、H(e)NB1310とNASM1330間の通信のために提供される。Uuインタフェースは、H(e)NB1310とワイヤレス装置1320間のLTEまたはWCDMA標準インタフェースである。Iuhインタフェースは、H(e)NB1310とH(e)NBゲートウェイ間のLTEまたはWCDMA標準インタフェースである。A’インタフェースは、高速のアドホックインタフェース1350(例えば、802.11n)の総称である。Lインタフェースは低速のアドホックインタフェース1340(例えばZigbee)の総称である。Aインタフェースは、Uuインタフェース(中央ゲートウェイと3GPP対応装置との間の3GPPインタフェース)を所有しない可能性のある登録装置と通信するための、中央ゲートウェイ(例えばHeNB)への同期チャネル(As)、制御プレーンチャネル(Ac)、およびデータプレーンチャネル(Ad)を提供する。
中央ゲートウェイと同期し、中央ゲートウェイから指示を受けるために、登録装置は、同期信号と制御情報を中央ゲートウェイから周期的に受け取ることができる。この情報は保護することができる。アグリゲートビーコン送信方式を同期チャネルまたは制御チャネルで使用して、必要な情報が複数のビーコンチャネル(または帯域)で送信できるように同期信号または制御情報を送出することができる。
ビーコンチャネルは、利用可能な空きチャネルの情報が入手可能であれば、NASM1330から直接通知されることができる。中央ゲートウェイ(すなわちH(e)NB1310)が電源投入された直後で、ネットワーク内の全てのワイヤレス装置が初期化段階にある場合は、関連するNASM1330は、正確なスペクトルの可用性情報が不足している場合がある。
ビーコンチャネルの判定は次のように行うことができる。ISPを与えられると、中央ゲートウェイ1310はそのISP中にまず、候補チャネル(検索チャネルの数を絞るためにNASM1330から通知することができる)をスキャンする。空きチャネルの数NがM(所定のビーコンチャネルの数)以下である場合、中央ゲートウェイ1310は、それらの空きチャネルでビーコンを送信し、引き続きビーコンを発しながらスキャンし続けるか、または存在する場合はNASM1330から更新された利用可能チャネル情報を得ることができる。空きチャネルの数NがMより多い場合、中央ゲートウェイ1310は、独自に決定するか、あるいは検出した空きチャネル情報をNASM1330にフィードバックして、NASM1330にアグリゲートビーコン送信のための空きチャネルの選択を指導させてもよい。
同期信号/制御信号の送信範囲を広げるために、ゴシップ方式のアグリゲートビーコン送信を適用することができる。中央ゲートウェイ1310から同期/制御情報を受信する登録装置は、中央ゲートウェイ1310に、そのような情報が入手可能であれば、自身の場所の周辺にある利用可能な空きチャネルの情報の支援を要求することができる。そして装置はその空きチャネルでアグリゲートビーコンの送出を開始して、同期メッセージまたは制御メッセージを中継することができる。
装置1320が中央ゲートウェイ1310への登録を開始する時(例えば2地点間のマルチメディア配布サービスの登録)、装置1320は、多数の利用可能チャネルの中から中央ゲートウェイ1310によって送信された同期信号を見つけ出す必要がある。装置1320が複数帯域を同時に検索する能力を有すると仮定すると、中央ゲートウェイを発見するために用いられる時間はアグリゲートビーコンで大幅に短縮することができ、ビーコンのカバレッジは、ゴシップ方式のアグリゲートビーコン送信で拡大することができる。
中央ゲートウェイ1310は、複数のチャネル、例えば帯域1のf2、帯域2のf6、帯域3のf10、帯域4のf14でビーコンを送出することができる(1つの帯域が4つの周波数からなると仮定する)。ビーコンは、制御情報または同期情報または何らかの他の情報を含むことができる。複数帯域を検索する能力を有し、中央ゲートウェイ1310への登録を望むワイヤレス装置1320は、中央ゲートウェイ1310から送信されるビーコンの検索を開始する。装置は検索する1つの帯域をランダムに選択することができる(例えば帯域2)。装置1320は、帯域2のf6で送信されるビーコンを検出することができる。アグリゲートビーコンを使用しない場合(例えばビーコンが単一のチャネルで送信され、装置が一度に帯域の1つの1周波数チャネルをスキャンすることが可能な場合)、装置1320がビーコンを検出するまでより長い時間がかかる可能性がある。
装置1320が所定の期間(所定のシステムパラメータとすることができる)以内にビーコンを検出した場合、装置1320は、中央ゲートウェイに登録し、関連する制御情報または同期情報を取得することができる。装置1320は、そのような情報が入手可能である場合、中央ゲートウェイ1310に自身の周辺の利用可能な空きチャネルの情報の支援を要求することができる。そして、装置1320は、その空きチャネルでアグリゲートビーコン(すなわちゴシップビーコン)の送出を開始することができる。元のアグリゲートビーコンの送信範囲の外にある装置は、その装置から転送されるゴシップビーコンを検出することができる。
装置1320が、所定の期間(所定のシステムパラメータとすることができる)内に中央ゲートウェイ1310から送信されるビーコンを検出できない場合、装置1320は、クラスタビーコンの検索を開始し、既存クラスタがあるかどうかを判定することができる。装置1320がクラスタビーコンを見つけられない場合は、自身がクラスタヘッドとなり、自身のクラスタを形成し、検出した空きチャネルでクラスタビーコンを送出することができる(アグリゲートビーコンもクラスタビーコンの送信で送信することができる)。装置1320がそのクラスタ内のクラスタヘッドまたは中継ノードから送信されたクラスタビーコンを検出すると、装置1320はそのクラスタに加わることができる。クラスタからのクラスタビーコンは、中央ゲートウェイ1310から送信されるビーコンと異なる場合がある。前者はクラスタの発見に使用され、後者は中央ゲートウェイへの登録に使用される。
装置1320が新しく形成されたクラスタのクラスタヘッドになった場合は、装置1320は、残りのチャネルのスキャンを続け、中央ゲートウェイビーコンを見つけることができる。あるいは、装置は、空きチャネルでプローブメッセージをブロードキャストして中央ゲートウェイビーコンを要求し、ゲートウェイに登録することができる。このプローブ要求を受信した周辺のノード(中央ゲートウェイに登録した一般装置または中央ゲートウェイ)は、ビーコンをその装置に中継/送信して、中央ゲートウェイへの登録を支援することができる。
装置1320が既存クラスタ(クラスタ1340または1350等)の新しいメンバになった場合は、クラスタヘッドに要求メッセージを送信して、クラスタヘッドが中央ゲートウェイに登録していれば中央ゲートウェイの情報を要求し、または、空きチャネルでブロードキャストメッセージを送信して中央ゲートウェイビーコンを要求し、ゲートウェイに登録することができる。この要求を受信した周辺のノード(中央ゲートウェイに登録した一般装置または中央ゲートウェイ)は、中央ゲートウェイビーコンをその装置に中継/送信して、登録を支援することができる。
アグリゲートビーコンは、マシン間(M2M)通信におけるネットワーク発見で使用することができる。M2M通信で中央ゲートウェイに登録された装置がなく、Zigbeeネットワークが形成されるとする。Zigbeeネットワーク形成後、Zigbeeネットワークを通過するZigbee対応モバイル装置は、Zigbeeビーコンを検出し、ZigbeeネットワークのZigbeeコーディネータまたは任意のZigbeeルータにアソシエートすることができる。アグリゲートビーコンを利用して、Zigbee対応モバイル装置は、Zigbeeビーコンと異なる変更ビーコンを複数の利用可能チャネルで配布することができる。利用可能チャネルは、中央ゲートウェイから通知されるか、Zigbee対応モバイル装置がスキャン能力を有する場合は自身でスキャンすることができる。変更ビーコンの内容は、親(すなわちZigbeeコーディネータまたは他のZigbeeルータ)から送信されるビーコンチャネルを含むことができ、それにより、Zigbeeネットワークに関連付けることなく、Zigbee装置が検索するチャネルの数を絞ることができる。
Zigbee対応装置は、親(すなわちZigbeeコーディネータまたはZigbeeルータ)からZigbeeビーコンが送信されるチャネルを判定することができる。Zigbee対応装置は、アグリゲートビーコンを送信するための利用可能空きチャネルに関して、中央ゲートウェイの支援を要求することができる。中央ゲートウェイ(またはNASM)は、Zigbee対応装置に空きチャネルを通知することができる。Zigbee対応装置は、利用可能空きチャネルでアグリゲートビーコンを発することができる。アグリゲートビーコンは、関連するZigbee制御情報(例えば親のZigbeeビーコンが送信されるチャネル等)を含むことができる。Zigbeeネットワークに関連付けられていないZigbee対応装置は、アグリゲートビーコンを検出し、Zigbeeビーコンチャネルで関連するメッセージを得ることができる。
あるいは、図13に示すようにクラスタヘッドまたはホーム(e)NodeBは、同期情報および制御チャネルについての情報を含む低電力の同期チャネルを生成してもよい。クラスタヘッドは、所定の周波数の集合Sf={f1,f2,...,fn}の少なくとも1つで、クラスタの残りに同期チャネルをブロードキャストする。同期チャネルの帯域幅は大きくすることができる。周波数の集合Sfは、同期チャネルのより高速な検出を可能にする利用可能スペクトルのサブセットを表すことができる。クラスタのノードは、最初に、特定のチャネルで同期チャネルを検出するまでSfをスキャンする。ノードは、その同期チャネルからの情報を使用して制御チャネルに同調することができる。ノードが、同期チャネルのビーコンの品質が特定の閾値未満であることを検出すると(例えばサービス品質(QoS)の尺度や信号対雑音比(SNR)の尺度を使用することによって)、ノードは、Sfに属する周波数でビーコンの中継を試みることができる。中継ノードは、自身のホップ番号をビーコンに追加することができる。
中継ノードによって選択される周波数は、中継ノードがビーコンを受信した周波数であっても異なってもよい。中継の深さ(例えばビーコンが中継される回数)はホップ番号を通じて制御されうる。例えば、ホップ数が所定の最大ホップ回数(K)未満である場合にビーコンを中継することができる。同期チャネルは制御チャネルとは切り離してよい。
実施形態
1.ワイヤレス通信ネットワーク内で使用するための方法。
2.ビーコン情報を複数のビーコンセグメントに分割することを備える実施形態1の方法。
3.複数のビーコンセグメントを複数のチャネルを介して同時に送信することを備える実施形態2の方法。
4.ビーコン情報は、タイミング情報、ネットワーク識別子、対応データレート、規制クラス、ビーコン間隔または能力情報の少なくとも1つを含む実施形態2〜3の何れか1つの方法。
5.各ビーコンセグメントは異なるチャネルを介して送信される実施形態2〜4の何れか1つの方法。
6.ビーコン情報のサブセットが2つ以上のビーコンセグメントで繰り返される実施形態2〜5の何れか1つの方法。
7.ビーコン情報は、追加的なビーコンセグメントが送信されるチャネルの周波数を示すチャネル情報を含む実施形態2〜6の何れか1つの方法。
8.ワイヤレス送受信ユニット(WTRU)内で使用するための方法。
9.チャネルをスキャンしてビーコン情報を検出することを含む実施形態8の方法。
10.ビーコン情報の第1のビーコンセグメントを、1つのチャネルを介して受信することを備える実施形態9の方法。
11.第1のビーコンセグメントに含まれるチャネル情報に基づいて、少なくとも1つの他のチャネルを介してビーコン情報の残りのビーコンセグメントを受信することを備える実施形態10の方法。
12.受信したビーコン情報に基づいてアソシエーション手順を開始することを備える実施形態11の方法。
13.複数のチャネルが同時にスキャンされる実施形態9〜12の何れか1つの方法。
14.ビーコン情報を複数のビーコンセグメントに分割するように構成されたプロセッサを備えた基地局。
15.複数のビーコンセグメントを複数のチャネルを介して同時に送信するように構成されたトランシーバを備える実施形態14の基地局。
16.ビーコン情報は、タイミング情報、ネットワーク識別子、対応データレート、規制クラス、ビーコン間隔または能力情報の少なくとも1つを含む実施形態14〜15の何れか1つの方法。
17.トランシーバは、各ビーコンセグメントを異なるチャネルを介して送信するように構成される実施形態15〜16の何れか1つの方法。
18.プロセッサは、ビーコン情報のサブセットを2つ以上のビーコンセグメントに含めるように構成される実施形態14〜17の何れか1つの方法。
19.ビーコン情報は、追加的なビーコンセグメントが送信されるチャネルの周波数を示すチャネル情報を含む実施形態14〜18の何れか1つの方法。
20.ビーコン信号を使用したネットワークアソシエーションのためのワイヤレス送受信ユニット(WTRU)。
21.チャネルをスキャンしてビーコン情報を検出するように構成されたトランシーバを備える実施形態20のWTRU。
22.トランシーバは、ビーコン情報の第1のビーコンセグメントを、1つのチャネルを介して受信するように構成される実施形態21のWTRU。
23.トランシーバは、第1のビーコンセグメントに含まれるチャネル情報に基づいて、少なくとも1つの他のチャネルを介してビーコン情報の残りのビーコンセグメントを受信するように構成される実施形態22のWTRU。
24.ビーコン情報に基づいてアソシエーション手順を開始するように構成されたプロセッサを備える実施形態21〜23の何れか1つのWTRU。
25.トランシーバは複数のチャネルを同時にスキャンするように構成される実施形態21〜24の何れか1つのWTRU。
上記では特定の組み合わせで特徴および要素を記載したが、当業者は、各特徴または要素は、単独で、または他の特徴および要素と任意の組み合わせで使用できることを理解されよう。また、本明細書に記載の方法は、コンピュータまたはプロセッサによる実行のためにコンピュータ可読媒体に内蔵された、コンピュータプログラム、ソフトウェアまたはファームウェアとして実施することができる。コンピュータ可読媒体の例には、電子信号(有線または無線接続を通じて送信される)およびコンピュータ可読記憶媒体が含まれる。コンピュータ可読記憶媒体の例には、これらに限定されないが、ROM、RAM、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリ装置、内蔵ハードディスク、取り外し可能ディスク、光磁気媒体等の磁気媒体、およびCD−ROMディスクやDVD(デジタル多用途ディスク)等の光学媒体が含まれる。ソフトウェアと関連したプロセッサを使用して、WTRU、UE、端末、基地局、RNC、または任意のホストコンピュータで使用するための無線周波トランシーバを実施することができる。