JP4630875B2

JP4630875B2 - 電力を節約するための方法及び無線装置

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Publication number: JP4630875B2
Application number: JP2006551997A
Authority: JP
Inventors: イェルク、ハベタ; ハビエル、デル、プラド、パボン
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-02-06
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2025-02-04
Also published as: CN1918860B; ATE486480T1; JP2007524304A; CN1918860A; US8045494B2; US20080232286A1; KR20070005589A; EP1714443A1; EP1714443B1; DE602005024365D1; WO2005076545A1

Description

本発明は、共有された媒体への共通のアクセスを伴うネットワークに関する。より詳細には本発明は、無線ネットワークに関し、特にいわゆる無線パーソナル・エリア（ＷＰＡＮ：ＷｉｒｅｌｅｓｓＰｅｒｓｏｎａｌＡｒｅａ）ネットワークに関する。最も詳細には本発明は、ビーコン装置用のハイバネーション・モードに関する。

ほとんどの無線ネットワークでは、１つの装置が定期的にビーコン・フレームを送信する。ビーコン・フレームを送出する装置は通常、ネットワークのアクセス・ポイントまたは基地局である。ビーコン・フレームの主な目的は、媒体上のタイミング構造体、すなわち時間をいわゆるスーパーフレームに分割することを提供し、ネットワークの装置がビーコンと同期することを可能とすることである。この手法は、ＩＥＥＥ８０２．１１などほとんどの無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ：ＷｉｒｅｌｅｓｓｌｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）で使用されているが、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどＷＰＡＮでも使用される。

単一ビーコンの手法に付随する欠点は、その手法が集中型のネットワーク・アーキテクチュアを示唆していることである。ビーコンを送信する装置は、自動的にネットワークの中央制御点となる。ＩＥＥＥ８０２．１１規格のアドホック・モードなどのいくつかの手法があり、これらの手法では、交互にそれぞれ異なる装置がビーコンを続いて生じるスーパーフレームで送信することを可能とすることによってビーコン生成が非集中化される。しかし、こうした手法を用いても、スーパーフレーム中にビーコンは依然として単一の装置によって生成され、それによってビーコン生成は集中化される。

このような理由で、本発明と共に出願された関連の発明では両発明の作者は、ネットワーク内のすべての装置がそれ自体のビーコン・フレームをスーパーフレームごとに送信する方法をおよびシステムを開示している。特別な操作モード、本発明において述べられているいわゆるハイバネーション・モードでだけ、装置は電力節約の理由により特定の時間の間ビーコン・フレームの送信を中断することが許容される。関連の発明は、基本のビーコン機構を網羅するものである。

この関連の発明によれば装置は、スーパーフレームで送信されたビーコンを使用して、無線パーソナル・エリア・ネットワーク、およびその中での通信を確立し維持する。図１を参照すると、分散型のプロトコルを使用する通信装置間の協調を維持するためにすべての装置は、定期的にビーコン１０３を送信することが必要とされる。エリア内でビーコン１０３を送信／受信するために装置は、厳密にビーコン送信および受信のためのビーコン期間（ＢＰ：ｂｅａｃｏｎｐｅｒｉｏｄ）１０１と呼ばれる期間を予約する。ＢＰのサイズは一定であっても、動的であっても良い。

このビーコン無線ネットワーク内の基本のタイミング構造体は、一定の長さのスーパーフレーム１００である。次に図２を参照すると、スーパーフレーム１００は一般に、特定の数の媒体アクセス・スロット（ＭＡＳ：ＭｅｄｉｕｍＡｃｃｅｓｓＳｌｏｔ）２０３で構成される。複数のスロット・タイプが多分、ＭＡＳ２０３が装置または近隣装置によってどのように使用されるかに応じて定義される。一方、このビーコン・システムは、マルチバンドＯＦＤＭアライアンス（ＭＢＯＡ：Ｍｕｌｔｉ−ＢａｎｄＯＦＤＭＡｌｌｉａｎｃｅ）によってその新しい媒体アクセス制御（ＭＡＣ：ＭｅｄｉｕｍＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ）仕様のために採用されてきた。ＭＢＯＡによって選択されるパラメータは、６５，５３６μｓｅｃの長さのスーパーフレーム１００、ならびに０から２５５の番号が付けられたスーパーフレーム当たり２５６個の媒体アクセス・スロット（ＭＡＳ：ＭｅｄｉｕｍＡｃｃｅｓｓＳｌｏｔ）である。

通信が確立され得る前に装置は、それ自体のビーコン群を作成し、または既存のビーコン群に参加しなければならない。それぞれのビーコン・フェーズ１０１（ビーコン期間すなわちＢＰとしても知られている）について、連続したＭＡＳ２０３がビーコン・スロット２０４として使用され、これらのスロットですべての装置がそのビーコン１０５を送信する。スーパーフレーム１００の開始時刻は、ビーコン期間１０１の開始によって決定され、ビーコン期間開始時刻（ＢＰＳＴ：ｂｅａｃｏｎｐｅｒｉｏｄｓｔａｒｔｔｉｍｅ）として定義され、ＭＡＳ２０３はこの開始時刻に対して番号が付与される。装置は、新しいビーコン群を開始する場合、他のビーコン群のタイムスロット予約と衝突しない任意のタイムスロットでスーパーフレーム境界を定義する。

スーパーフレームを使用して通信する装置などの無線装置は、制限された電力リソースを有し、電力保存のためこれらの装置向けに設計された電力管理プロトコルを必要とする。

本発明のシステムおよび方法は、エネルギー保存のための「アクティブ・モード」と「ハイバネーション・モード」とを含む電力管理（ＰＭ：ｐｏｗｅｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）プロトコルを備えた無線装置を提供する。

次に図４を参照すると、分散型プロトコルを使用する無線装置４０１_ｉがバッテリを電力保存できるように共有媒体４１０を介して通信することが重要であり、バッテリ寿命を延ばすための最良の方法のうちの１つは、装置４０１_ｉが可能なときはいつでも電力を完全に切るかまたは低減することを可能とすることである。本発明のシステムおよび方法は、装置４０１_ｉが電力消費を完全に切るかまたは低減することができる（スーパーフレームの継続時間に対して）短い期間と長い期間の両方を提供する。「標準の省電力状態」は、現在のスーパーフレーム１００で送信または受信するデータをもたない「アクティブ・モード」の装置が、次のスーパーフレーム１００の開始、すなわち装置のビーコン群の次のビーコン期間１０３の開始までその電力使用を完全に切るかまたは低減することを可能とする。

次に図３Ａ〜Ｂ、４および６を参照すると、本発明のシステムおよび方法ではトラフィック表示マップ情報要素（ＴＩＭＩＥ：Traffic Indication Map Information Element）３５０が、「アクティブ・モード」の装置によって、その装置がその送信キュー内に無線ネットワーク４００の他の装置に送信されるのを待機しているデータを有することを、受信側の装置に示すためにビーコン・フレーム６００内の情報要素６０４として送信される。

本発明によれば、送信または受信するデータをもたない無線ネットワーク４００の装置４０１_ｉは、続いて生じる一定の数のスーパーフレーム１００の間、「ハイバネーション・モード」と呼ばれる「深い省電力モード」に入ることもできる。装置４０１_ｉは、そのビーコン６００内に情報要素６０４のうちの１つとしてハイバネーション・モード情報要素３００を含めることによって、装置４０１_ｉが「ハイバネーション・モード」に入ろうとしていることを伝える。装置が「ハイバネーション・モード」に入ることを予定しているスーパーフレームの数は、前に合意されたスーパーフレームの数、またはハイバネーション・モード情報要素３００内のハイバネーション継続時間３０４として含まれている公表されたスーパーフレームの数であり得る。装置は、ハイバネーション開始の数個のスーパーフレーム前にハイバネーション・フェーズを公表し始めても良い。

好ましい実施形態では、いわゆる「アクティブ・モード」の各装置４０１_ｉがスーパーフレーム１００のＢＰ中に「目覚めた状態（Awake State）」にあり、ＢＰのそのスロット内でそのビーコンを送信し、それ自体の送信を完了し、次いで、その装置が他の装置の予定された送信の受信側として言及されていない場合にはスーパーフレームの残りの間、「標準の省電力／スリープ状態」に入ることができる。したがって、「アクティブ・モード」の装置４０１_ｉはそれ自体の送信／受信後、次のビーコン・フェーズの開始、すなわち「標準の省電力状態」に入るまで眠りに入ることができる。スーパーフレーム中に送信または受信されるべきフレームがない場合は、装置は直ちにスリープ状態に入ることができる。

装置４０１_ｉは、「ハイバネーション・モード」に入ることもできる。この省電力モードでは、装置４０１_ｉは、中間のビーコン・フェーズの間は目を覚まさずに２つ以上のスーパーフレームの間連続して眠り込むことができ、したがって装置４０１_ｉは「ハイバネーション・モード」の間ビーコンを送信しない。このため装置４０１_ｉは、装置４０１_ｉがビーコン・フェーズを聴かず、またそれ自体のビーコンを送信しない、続いて生じるスーパーフレームの数に等しいハイバネーション継続時間３０４を含めて、ハイバネーション・モード情報要素３５０を含めることによってそのビーコン内で合図する。装置４０１_ｉは、ハイバネーション・フェーズの開始前に複数の連続スーパーフレームの間そのビーコン内にハイバネーション・モード情報要素を含め、またハイバネーション情報要素内でハイバネーション・フェーズの開始を公表しても良い。「ハイバネーション・モード」に入る装置４０１_ｉのハイバネーション・モード情報要素３５０を含むビーコンを受信する装置は、この情報をそのメモリ５０８の装置ハイバネーション・テーブル５０９内に格納し、そのスリープ・フェーズ中にはスリープ状態の装置を対象とするデータ転送を試みない。さらに他の装置は、スリープ状態の装置からビーコンが受信されなくても、それ自体のビーコン内の「ビーコン位置占有フィールド」内に、スリープ状態の装置のビーコンを含める。それを行う理由は、新しいまたは移動中の装置がスリープ状態の装置のビーコン位置を占有すべきでないからである。

「ハイバネーション・モード」の装置は、そのハイバネーション・フェーズから出た後、第１のスーパーフレーム１００内のそのビーコン内では何らの計画された活動すなわち予約を公表せず、またこの第１スーパーフレーム１００では何ら送信を試みない。この制約は、「ハイバネーション・モード」の装置がそれ自体の活動のいずれかに着手する前に他の装置の既存の活動に関するその知識をまず更新することを保証するために必要である。あるいは休止状態の装置は、ハイバネーション・フェーズ終了の１つまたは数個のスーパーフレーム前に、既に他の装置のビーコンを再び聴き始めることができる。これは、装置がハイバネーション時のほとんどの間「深い省電力状態」にあるが、ハイバネーション・フェーズが終了する数フレーム前に「目覚めた状態」に戻ることもできることを意味する。（実装によっては）装置の「標準の省電力状態」と「深い省電力状態」の間に違いはないことに留意されたい。したがって、これらの２つの状態は、装置の「スリープ状態」と単純に見なされることもある。

以降の説明は、限定ではなく、例示のために提供されることを当業者には理解されたい。本発明の精神および添付の特許請求の範囲内にある多くの変形形態が存在することが当業者には理解されよう。本発明を分かり難くしないために、知られている機能および操作についての不必要な詳細は現在の説明から省かれても良い。

図４は、本発明の実施形態が適用されるべき代表的な無線パーソナル・エリア・ネットワーク４００を示している。ネットワークは、複数の無線パーソナル通信装置４０１を含む。従来の手法では、各装置４０１は、その無線範囲４０２内の任意のアドホック・ネットワークに参加することができ、したがって２つ以上のＢＰに参加することができる。

図４に示されたＷＰＡＮ４００内の各無線装置４０１は、図５に示されたアーキテクチュアを含むシステムを含んでも良い。図示するように各無線装置４０１は、無線媒体５１０を介して通信する受信機５０２および送信機５０６に結合されたアンテナ５０７を含んでも良い。装置４０１はそれぞれ、ビーコン・ビットマップ５０５に結合されたプロセッサ５０３と、ビーコン処理モジュール５０４と、メモリ５０８の装置ハイバネーション・テーブル５０９とをさらに備える。たとえば、装置内でプロセッサ５０３はハイバネーション情報要素３００を備える１つまたは複数の情報要素６０４を含むビーコン・フレーム６０１を受信機５０２から受信し、ビーコン処理モジュール５０４を使用してビーコン・フレーム６００を処理して、すなわちビーコン群の装置およびそのハイバネーション特性を決定し、それを装置ハイバネーション・テーブル５０９内に格納するように構成される。装置４０１内でプロセッサ５０３は、ビーコン処理モジュール５０４を使用して本発明のＰＭプロトコルを実施するようにさらに構成される。休止状態の装置のためのビーコン・スロットは使用中（busy）としてマーク付けされ、その情報が「アクティブ・モード」の装置によって送信されるビーコン内のビーコン期間占有ＩＥ内に含められるが、ＢＰＯＩＥに対応する装置は「ハイバネーション・モード」で休止状態にある。休止状態の装置は、休止するその意思を公表したそのビーコン内で、その装置が「ハイバネーション・モード」になるスーパーフレームの数を示す。

休止状態の装置のためのビーコン・スロットは、休止状態装置がビーコン１０５を送信するよう予定された後に、ビーコン１０５が装置のスロット３０３内のｍＭａｘＬｏｓｔＢｅａｃｏｎｓ連続スーパーフレーム１００中で受信されなかった場合、すなわち休止状態の装置がそのビーコンを送信することなしにハイバネーション継続時間＋ｍＭａｘＬｏｓｔＢｅａｃｏｎｓが経過した後に、ビーコン・ビットマップ５０５内でアイドル状態とマークされる。

本発明のシステムおよび装置は、バッテリ寿命を延ばすための最良の方法を使用することによって、すなわち装置４０１_ｉがスーパーフレーム継続時間に対して長い期間電力を完全に切るかまたは低減することを可能にすることによってバッテリ電源式のＤＥＶの長い動作時間を可能とする。

好ましい実施形態では本発明のシステムおよび方法は、装置が動作し得る２つの電力管理（ＰＭ）モード、すなわち「アクティブ・モード」および「ハイバネーティング・モード」、ならびに装置がなり得る３つの電力状態、すなわち「アクティブ」、「標準省電力」および「深い省電力」を提供する。「アクティブ・モード」で動作する装置は、スーパーフレームごとにビーコンを送受信する。「アクティブ・モード」で動作する装置は、スーパーフレームのデータ送信フェーズの間にフレームを送信または受信した後「標準省電力状態」に入り、すなわち次のスーパーフレームの開始までスリープすることができる。ハイバネーション・モードで動作している装置は、そのスリープ／ハイバネーション・フェーズの間、ビーコンを送受信しない。これは、休止状態の装置が中間のビーコン・フェーズの間に目覚めることなく２つ以上のスーパーフレームの間、深いスリープ状態であっても良いことを意味する。実装によっては標準省電力状態と深い省電力状態の間に違いがないことがあり、その場合、この状態は省電力またはスリープ状態と単純に見なされても良い。

装置は、装置が図３Ａに示されたそのビーコンのハイバネーション情報要素を使用して動作しているＰＭモードを示している。

ハイバネーション情報要素のハイバネーション開始フィールド３０３は、装置がハイバネーションを開始するまで残っているスーパーフレームの数を指定する。このフィールドが０である場合、装置は現在のスーパーフレームの終了時にハイバネーション・モードに移る。ハイバネーション開始フィールドの目的は、装置がハイバネーション状態に入るその意思を連続する複数のスーパーフレーム内で伝えても良いことである。ハイバネーション開始フィールドの値は、フィールドが値０に到達し、ハイバネーション・フェーズが後続のスーパーフレーム内で開始するまで、あらゆるスーパーフレーム内で１だけ減分される。

図３Ａのハイバネーション情報要素のハイバネーション継続時間フィールド３０４は、装置が休止しようとする、連続したスーパーフレームの数を指定する。

ビーコン内にハイバネーション情報要素が存在しない場合は、装置がアクティブ・モードで動作していることが示唆されている。ハイバネーション・モードに入る前に装置は、スーパーフレーム内の予約されたすべての容量、いわゆる分散型予約プロトコル（ＤＲＰ：ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＲｅｓｅｒｖａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ）ストリームを解放しなければならない。同じことが、計画されたハイバネーション・フェーズを公表している装置がストリームの受信側となる該ストリームに適用される。送信側は、その受信側の公表されたハイバネーションを検出する場合、関連するユニキャスト予約を解放する。休止状態の装置がマルチキャスト・ストリームの受信側である場合は、残りの受信側にサービスし続けるため、該ストリームが解放される必要はない。優先順位付けチャネル・アクセス（ＰＣＡ：ＰｒｉｏｒｉｔｉｚｅｄＣｈａｎｎｅｌＡｃｃｅｓｓ）と呼ばれる競合ベースのアクセスを対象とするデータもまた、ハイバネーション・フェーズ中には送信または受信され得ない。こうしたデータは、休止状態の装置が切り換えられてアクティブ・モードに戻るまで、送信者側でバッファリングされなければならない。休止状態の装置のためにバッファリングされた保留データを有する装置は、スーパーフレーム内のそのビーコン内に休止状態の装置のＤＥＶＩＤを含むトラフィック表示マップ情報要素（ＴＩＭＩＥ）を含め、その場合、意図された受信側は（再び）アクティブ・モードとなり、すなわちその受信機はビーコンを受信することができる。意図された受信機がそのＤＥＶＩＤを含むＴＩＭＩＥを検出する場合、その受信機は別のスリープ期間の間ハイバネーション・モードに戻るのではなく、すなわちアクティブ・モードのままであっても良い。

本発明によれば休止状態の装置は、ハイバネーション・フェーズ中にそのビーコン・スロット内でビーコンを送信しない場合でも、このビーコン・スロットを失わない。これは、休止状態の公表を受信したアクティブ装置が休止状態の装置のビーコン・スロットを依然として占有されていると見なすことを意味する。休止状態の装置の２ホップ近隣装置にビーコン・スロットが依然として占有されていることを伝え、新たに加わる装置が休止状態の装置のビーコン・スロットへのアクセスを得ることを回避するために、休止状態の装置の１ホップ近隣装置は個々のビーコン・スロットを、そのビーコン期間占有情報要素（ＢＰＯＩＥ：ＢｅａｃｏｎＰｅｒｉｏｄＯｃｃｕｐａｎｃｙＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｌｅｍｅｎｔ）内で占有済みとしてマーク付けしたまま保つ。

ＢＰＯＩＥは、スーパーフレームの対応するビーコン期間内のすべてのビーコン・スロットの知覚された占有について、そのすべての近隣装置に報告するためにビーコン内に含められる。すべての近隣装置に占有および非占有のビーコン・スロットについて知らせることによって、ビーコンを受信する近隣装置は、どのビーコン・スロットが使用可能であり、どの装置がネットワークの一部であるか推論することができる。ＢＰＯＩＥを含めることは、隠れた局のシナリオでのビーコン衝突を回避するためにも必要とされる。隠れた局のシナリオは、２つの装置は互いに聞くことができないが、第３の装置（すなわちその２つの他の装置間にある）は両方の装置を受信することができるというシナリオである。互いに聞くことができない２つの装置が無作為に同じビーコン・スロットを選択した場合、ビーコンは第３の局で衝突し、この第３の局において、送信された両方のビーコンは重ね合わさり、したがって受信不可能となる。この理由により、第３の装置がビーコン内の個々のスロットの占有について報告し、それによって隠れた２つの装置のうちの１つ（後にネットワークに加わった装置）が隠れた他の装置と同じビーコン・スロットを選択することを回避する。

装置がハイバネーション・フェーズの公表された終了の後にｍＭａｘＬｏｓｔＢｅａｃｏｎｓスーパーフレームの間、休止状態の装置からビーコンを受信しない場合、その装置はそのＢＰＯＩＥ内で、休止状態の装置のビーコン・スロットを非占有として再びマーク付けする。

休止状態の装置は、ハイバネーション・フェーズ終了の１つまたは複数のスーパーフレームの前にアクティブ状態に戻る。その理由は、休止状態の装置がそのビーコン・スロットが依然として空いているか、それとも別の装置がその間にスロットを占有したかどうかチェックしなければならないからである。スロットが占有されている場合、装置はあたかもネットワークに初めて加わるかのように別のスロットを選択しなければならない。さらに、休止状態の装置が、ハイバネーション・フェーズ終了後にデータを送信または受信することを計画している場合には、休止状態の装置はスーパーフレームのデータ・フェーズ内で他の装置のデータ・スロット予約に関する情報を再収集しなければならない。さらに別の理由は、休止状態の装置がビーコン期間との同期を失ったかもしれず、そのビーコンを再送する前に１つまたは複数のスーパーフレームを再び同期すべきだからである。

アクティブ・モードで動作している装置でも電力を節約し得る。休止状態の装置とは異なりアクティブ・モードの装置は、複数のスーパーフレーム１００に渡っては電力を節約することができず、スーパーフレーム１００中だけ節約するにすぎない。このためアクティブ・モードの装置は、ビーコンを送受信し、また任意のデータを送受信した後に、「標準省電力状態」と呼ばれるスリープ状態に入ることができる。

アクティブ・モードのあらゆる装置は、ビーコン・スロット占有情報、スーパーフレームのデータ・フェーズに関する予約情報などを伴うビーコンを送受信するためにビーコン期間を聴かなければならない。ビーコン期間はすなわち常にスーパーフレームの最初にあるので、アクティブ・モードの装置は定期的に目覚めていなければならない。ビーコン期間終了後にアクティブ・モードの装置は、スーパーフレーム中に送信または受信する保留中のデータがない場合には次のビーコン期間の開始まで標準省電力状態に入り得る。

本発明によれば、装置がスーパーフレーム中に送信する保留トラフィックを有する場合、その装置はデータの意図される受信側のＤＥＶＩＤを含むＴＩＭＩＥ３５０をそのビーコン内に含める。このようにして装置は、別の装置がスーパーフレーム中に受信されなければならない、その装置のため保留しているデータを有しているので目覚めた状態でいなければならないことを認識するようになる。

装置がスーパーフレーム中に送信するそれ自体のデータを有し、またはＤＥＶＩＤが含められたＴＩＭＩＥ３５０を受信した場合には、その装置はビーコン期間の終了後、すべての送信および受信が完了するまで目覚めた状態のままでなければならない。計画された送信または受信の最も早い開始時刻が知られている場合、装置は送信または受信の開始まで標準省電力／スリープ状態に入ることもある。

次に図７を参照すると、アクティブ・モードの装置の電力状態遷移について以下で述べられている。
・ＤＥＶＡは、現在のスーパーフレーム内で予約されたタイムスロット内に送信されるべき保留中のデータ・トラフィックを有するアクティブ・モード装置を示している。
・ＤＥＶＢは、現在のスーパーフレーム内でＤＥＶＡからの予約されたタイムスロット内の予定された送信を受信すると予期しているアクティブ・モード装置を示している。
・ＤＥＶＣは、現在のスーパーフレーム内でＰＣＡと共に送信されるべき保留中のデータ・トラフィックを有するアクティブ・モード装置を示している。
・ＤＥＶＤは、現在のスーパーフレーム内でＤＥＶＣからのＰＣＡを伴う計画された送信を受信すると予期しているアクティブ・モード装置を示している。
・ＤＥＶＥは、その送信キュー内に保留中のトラフィックをもたないアクティブ・モード装置を示しており、その装置は他の装置からの計画された送信を予期していない。

ＴＩＭＩＥは、ハイバネーション・モードから切り換えられてアクティブ・モードに戻ったばかりの装置に、データを受信するためにアクティブ・モードにとどまるべきであることを伝えるために使用されることもできる。それ自体の送信データをもたず、またハイバネーション・モードを離れたばかりの装置は恐らく、データが受信される必要がない場合にはハイバネーション・モードに戻る。これは代替のハイバネーションおよびアクティブ・モード・フェーズをもたらし、この代替モードではハイバネーション・フェーズは一般に最後の複数スーパーフレームであり、アクティブ・モード・フェーズは恐らく最後の１つまたは数個のスーパーフレームである。アクティブ・モード・フェーズ中、装置がＤＥＶＩＤを含むＴＩＭＩＥを受信する場合にはハイバネーションの周期性は、装置がより長い期間の間アクティブ・モードにとどまらなければならないので、受信されなければならないデータの量によっては中断されることがある。

データ・ペイロードがスーパーフレーム内でうまく送信され得ない、すなわち送信の目標装置がすべてのペイロードが送信され得る前にハイバネーション・モードに入る場合、アクティブ・モード装置は休止状態の装置の現在のハイバネーション継続時間の間、残りのトラフィックをバッファリングし続ける。しかし、アクティブ・モード装置は、特定のタイムアウト値を超えてバッファリングされている場合にはデータを削除することもある。

本発明の好ましい実施形態では、スーパーフレームごとに１つのビーコン期間しかない。しかし、スーパーフレームごとに複数のビーコン期間が存在する本発明の実施形態も存在し得る。この場合、進行中のデータ・ストリームを有するアクティブ・モードの装置は、それ自体のビーコン期間前だけでなく、その装置がそれ自体のビーコンを送信しない他のビーコン期間の開始前にも標準省電力状態から目覚めなければならない。これは、進行中のストリームをもつ装置が他の装置によるデータ・スロットの予約、およびそれ自体のストリームに影響を及ぼし得る予約の衝突をチェックしなければならないので必要である。ハイバネーション・モードの装置は、進行中のストリームをもたないので他のビーコン期間の間目覚める必要がないことがある。

本発明の好ましい諸実施形態について示され、述べられたが、本明細書で述べられた管理フレーム、装置アーキテクチュアおよび方法は例示的であり、本発明の真の範囲から逸脱せずに様々な変更および修正が行われても良く、また等価物がその要素の代わりに用いられても良いことが当業者には理解されよう。さらに、その中心の範囲から逸脱せずに多くの修正が特定の状況に対して本発明の教示に適応するように行われても良い。したがって、本発明は、本発明を実施するために企図された最良のモードとして開示された特定の諸実施形態に限定されるものではないが、本発明は添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれるすべての実施形態を含むものである。

スーパーフレーム・レイアウトを示す図である。複数のビーコン群が無線媒体上に集まっているスーパーフレーム構造体を示す図である。ハイバネーション情報要素の形式を示す図である。本発明に従って修正された装置の無線ネットワークを示す図である。本発明に従って修正された装置を示す図である。ビーコン・フレーム形式を示す図である。アクティブ・モードの装置の電力状態遷移を示す図である。

Claims

複数の装置を含む無線通信ネットワーク内で電力を節約するための方法であって、
少なくとも１つのビーコン期間を含む少なくとも１つのスーパーフレームのシーケンスに時間を分割するステップと、
異なる装置各自のビーコンを前記少なくとも１つのビーコン期間にグループ化するステップと、
スリープ期間を複数のスーパーフレームとして定義するステップと、
装置が公表側の装置として前記装置の前記ビーコンにおいて前記スリープ期間を公表するステップと、
前記公表側の装置が、公表された前記スリープ期間の間に、休止状態の装置としてハイバネーション・モードで休止するステップであって、前記装置が前記スリープ期間にはビーコンを送信しない、ステップと
を有する方法。
前記公表するステップにおいて、前記装置が前記ビーコンにスリープ期間開始時刻およびスリープ期間継続時間を含める、請求項１に記載の方法。
前記休止状態の装置が他の装置のビーコンを受信するために定期的に起動するステップと、
他の装置が各自のビーコンにより、前記休止状態の装置の保留中のトラフィックがないことを前記休止状態の装置が示した場合には、ハイバネーション・モードに戻るステップとをさらに有する、請求項１に記載の方法。
前記休止状態の装置以外の他の装置が前記休止状態の装置の公表された前記スリープ期間の間、前記休止状態の装置の前記ビーコンが存在することの情報を各自のビーコン内に保持するステップをさらに有する、請求項１に記載の方法。
前記他の装置が前記公表側の装置に送り届ける保留中のデータを有する場合には、別の装置が、ビーコン内の情報要素およびフィールドのうちの１つに前記公表側の装置のアドレスを含めるステップと、
前記公表側の装置が前記休止するステップを実施する前に、前記公表側の装置の保留中のデータを含む情報要素およびフィールドのうちの１つを含むビーコンが受信された場合には、前記公表側の装置が、アクティブ・モードにとどまるステップとをさらに有する、請求項１に記載の方法。
前記公表するステップにおいて、前記装置がスリープ期間開始時刻およびスリープ期間継続時間を示すハイバネーション情報を前記ビーコン内に含める、請求項１に記載の方法。
前記ハイバネーション情報を前記ビーコン内に含める際に、前記スリープ期間開始時刻を現在のスーパーフレームに対する将来のスーパーフレーム数として定義する、請求項６に記載の方法。
前記スーパーフレーム数として定義する際に、前記ビーコン内の前記ハイバネーション情報を、少なくとも前記スリープ期間の前記開始時刻および前記スリープ期間の前記継続時間を含むハイバネーション情報要素として送信する、請求項７に記載の方法。
前記スリープ期間の開始時刻と、
前記スリープ期間の継続時間と、
前記スリープ期間の周期性とを少なくとも含むハイバネーション情報要素を前記ビーコン内で送信するステップをさらに有し、前記周期性は、前記装置がハイバネーション・モードになるスーパーフレーム数と前記装置がアクティブ・モードになるスーパーフレーム数との和により表現され、前記アクティブ・モードは前記装置が前記ハイバネーション・モードでないモードとして定義される請求項１に記載の方法。
アクティブ・モードの装置が、少なくとも１つの意図される受信側装置に送信される保留中のデータを含む場合には、前記保留中のデータの前記少なくとも１つの意図される受信側装置の少なくとも前記装置アドレスを含むトラフィック表示マップ情報要素を該ビーコン内に含めることによって前記保留中のデータを公表するステップをさらに有する、請求項１に記載の方法。
アクティブ・モードの前記装置が、他の装置の前記ビーコン内で公表された前記装置の保留中のデータ送信がなかった場合には、スーパーフレームにおいてスリープ状態に入るステップと、
前記装置が各ビーコン期間の最初に前記スリープ状態から目覚めるステップとをさらに有する請求項１に記載の方法。
アクティブ・モードの前記装置が、保留中のすべてのデータを現在のスーパーフレーム内で送受信した場合に、前記スーパーフレーム中にスリープ状態に入るステップと、
前記装置が各ビーコン期間の最初に前記スリープ状態から目覚めるステップとをさらに有する請求項１に記載の方法。
アクティブ・モードの前記装置が、他の装置の前記ビーコン内で公表される送信のいずれにも関与しない場合にはスーパーフレーム中にスリープ状態に入るステップと、
前記装置が少なくとも１つのアクティブ・データ・ストリームを有する場合には、前記装置が自身のビーコン期間の最初、および前記装置が自身のビーコンを送信しないビーコン期間の最初にスリープ・モードから目覚めるステップとをさらに有する請求項１に記載の方法。
請求項１に記載の方法を実施し、ビーコン・フレーム内でハイバネーションを公表することで、電力を節約する複数の装置を含む通信ネットワーク。
ハイバネーションまたはスリープ・モードのうちの少なくとも１つに入ることによって電力を節約する無線装置であって、
無線媒体を介してメッセージを送受信するためのアンテナと、
前記無線媒体を介して送信されるメッセージを受信するために前記アンテナに結合された受信機と、
前記無線媒体を介してメッセージを送信するために前記アンテナに結合された送信機と、
当該無線装置のビーコン処理を実施するビーコン処理モジュールと、
少なくとも１つのビーコン期間を含む少なくとも１つのスーパーフレームのシーケンスに時間を分割し、前記送信機、前記受信機及び前記ビーコン処理モジュールに結合されたプロセッサと
を有し、前記送信機および前記受信機により、データを送受信し、当該無線装置が休止することを公表するビーコン・フレームを送信し、かつ他の装置が当該無線装置のための保留中のデータを有することを示すビーコン・フレームを受信し、
ａ．前記ビーコン処理モジュールが、受信した他の装置のビーコン・フレームのハイバネーション情報要素を処理することで、前記他の装置の特性のハイバネーション・テーブルを維持し、
ｂ．受信したビーコンが当該無線装置のための保留中のデータを公表する場合には、前記ビーコン処理モジュールにより当該無線装置をアクティブ・モードに保ち、
ｃ．前記ビーコン処理モジュールにより、当該無線装置が開始時刻からスリープ期間の間ハイバネーション・モードに入ることを公表し、
ｄ．前記ビーコン処理モジュールにより、当該無線装置が休止状態のときに他の装置のビーコンを受信するために当該無線装置を定期的に目覚めさせ、他の装置が各自のビーコンにより前記休止状態の当該無線装置のための保留中のトラフィックがないことを示した場合、当該無線装置をハイバネーション・モードに戻す、無線装置。
前記プロセッサが、さらに、
当該無線装置がアクティブ・モードである場合に、受信した他の装置の前記ビーコンにより、当該無線装置のための保留中のデータが存在しないことが公表された場合には、スーパーフレーム中に前記無線装置をスリープ状態にし、
各ビーコン期間の最初に当該無線装置を前記スリープ状態から目覚めさせるように構成される、請求項１５に記載の無線装置。
前記プロセッサが、さらに、
当該無線装置がアクティブ・モードである場合に、当該無線装置が現在のスーパーフレーム内で保留中のすべてのデータを送受信した場合、前記スーパーフレーム中に当該無線装置をスリープ状態にし、
各ビーコン期間の最初に当該無線装置を前記スリープ状態から目覚めさせるように構成される、請求項１５に記載の無線装置。
前記プロセッサが、さらに、
当該無線装置がアクティブ・モードである場合に、当該無線装置が、他の装置の前記ビーコンで公表される送信のうちのいずれにも関与していない場合には、スーパーフレーム中に当該無線装置をスリープ状態にし、
当該無線装置が少なくとも１つのアクティブ・データ・ストリームを有する場合には、
ｉ．当該無線装置自身のビーコン期間、および
ｉｉ．当該無線装置が自身のビーコンを送信しないビーコン期間
の最初に当該無線装置を前記スリープ状態から目覚めさせるように構成される、請求項１７に記載の無線装置。