JP4667710B2 - データを転送するための、方法及び信号システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一次局と複数の二次局との間でデータを転送するための方法及び信号システムに関する。
【０００２】
本発明は、専らではないが特には、低コストのマスター／スレーブ無線ネットワークへの用途を有する。
【０００３】
【従来の技術】
マスター／スレーブネットワークにおいては、一つの装置(マスター局又は一次局)が複数の装置(スレーブ局又は二次局)のネットワークを完全に制御する。一般的には、マスター装置は十分な電源(例えばメイン)を包含するが、スレーブ装置の電源はバッテリー式である。このネットワークパラダイムは、マスター装置とのみ通信可能な、極めて単純でありそのため低コストなスレーブ装置の使用を可能にする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
スレーブ装置の電源はバッテリー式であるため、電力消費に関しては効率的でなくてはならない。マスター装置からスレーブ装置へメッセージを転送する、標準的なポール／リプライ方法(ダウンリンク転送)には、多くの不利な点がある。
【０００５】
ポール／リプライシステムは、スレーブ装置がポールを一定の間隔で受け取ることができるということを基にしている。このためスレーブ装置は、マスターからポールが届いていないか定期的に確認しなければならない。これを達成するため、マスターは意図されたメッセージと共に、スレーブの注意を惹くため何らかの形のウェイクアップ信号を送信しなければならない。このウェイクアップ信号は、スレーブがウェイクアップするときにそれを感知してメッセージ自体のために受信機をオンにし続けていられるよう、少なくともスレーブがスリープしている間中送信していなくてはならない。もしもメッセージの転送が必要でないとき(ほとんどのとき)には、スレーブはエネルギーを無駄に消費することになる。
【０００６】
ポール／リプライシステムのもう一つの不利な点は、デューティーサイクルが大きいため、周波数の選択に影響が現れるかもしれないということである。
【０００７】
本発明の一つの目的は、マスター／スレーブネットワークにおけるスレーブ装置のバッテリーの経済性を高めることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の側面によれば、一次局と、それぞれが識別子を持つ複数の二次局との間でデータを転送する方法が提供され、前記方法は、これら二次局を複数のカテゴリに配属し、それぞれのカテゴリ中の二次局の識別子を一次局で記憶し、一次局が、転送するべきデータを持っている対象のカテゴリの表示を含むビーコン信号を送信し、受け取ったビーコン信号中に自分が配属されたカテゴリの表示があるとの判断をした二次局が、その判断に応じて前記二次局の識別子を含む応答を送信し、表示された前記識別子を持つ二次局へ転送するべきデータを持っているとの判断をした一次局が、その判断に応じて前記二次局へデータを転送する、ことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第二の側面によれば、少なくとも一つの一次局とそれぞれが識別子を持つ複数の二次局とを有する信号システムが提供され、前記信号システムは、一次局が、複数のカテゴリの内どれに二次局の識別子が配属されたかを記憶する手段と、転送するべきデータを持っている対象のカテゴリの表示を含むビーコン信号を送信する送信器とを有し、二次局のそれぞれが、受け取ったビーコン信号中の自分のカテゴリの表示を認識する手段と、二次局の識別子を含む応答を送信する手段とを持ち、前記一次局が、認識された識別子を持つ二次局に転送するべきデータがあると判断し、二次局に前記データが送信されるようにする手段を持つことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第三の側面によれば、信号システムにおいて使用される二次局が提供され、前記信号システムにおいては一次局が転送するべきデータを持っている対象の二次局のカテゴリの表示を含むビーコン信号を送信し、前記二次局は、トランシーバと、自分が割り当てられたカテゴリ及び自分自身の識別子を記憶する手段と、トランシーバ用のウェイクアップシークエンスを記憶する手段と、ビーコン信号が自分のカテゴリの表示を含むかチェックし、含んでいたら前記トランシーバに自分の識別子を含む応答メッセージを一次局に送信させる、ビーコン信号の受け取りに対して応答する手段と、前記二次局に、データを受け取るため活性化状態であり続けるかスリープモードを採用するかさせる、一次局からの返信に対して応答する手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の第四の側面によれば、それぞれが識別子を持つ複数の二次局を有するデータ信号システムに用いられる一次局が提供され、前記一次局は、二次局を複数のカテゴリに配属する手段と、それぞれのカテゴリに前記二次局の前記識別子を記憶させる手段と、転送するべきデータを持っている対象のカテゴリの表示を含むビーコン信号を送信する送信器と、ビーコン信号に表示されたカテゴリに配属された二次局から識別子を含む応答を受信する手段と、応答を送信してきた二次局の識別子に対して送信するべきデータがあるかチェックし、送信するべきデータがあれば送信器にデータを送信させる手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
ビーコン信号が自分のカテゴリの表示を含まないと判断した二次局は、ビーコン信号を聞くため定期的にウェイクアップする、スリープモードを採用することができる。
【００１３】
本発明記載の本方法及びシステムを実施するにおいて、前記カテゴリは、例えばそれぞれのカテゴリが一つ以上の二次局を持つ動作カテゴリや、特定の二次局が相対的に高い頻度でウェイクアップし、他の二次局がより低い頻度でウェイクアップするウェイクアップシークエンスを有することができる。
【００１４】
所望の場合には、一次局は、特定の二次局に対するデータを持たないということを検知したときに、それに応じて否定応答を送信することができ、前記二次局がパワーダウンすることを可能にする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図中では、同一の参照番号は対応する同一の機能を表すように用いられている。
【００１６】
図１に示された無線ネットワークは、コントローラ(C)14によって制御されるトランシーバ12を含むマスター(又は一次)局10を有する。マスター局10は、メイン16又は発電機などの他の適当な電力供給源から電力を供給される。
【００１７】
前記無線ネットワークは、分かりやすくするため二つのカテゴリZ1及びZ2に分類された複数のスレーブ(又は二次)局SL1乃至SL5を更に有し、それぞれのカテゴリは共通の動作特性を持つ。スレーブ局SL1乃至SL5のそれぞれは、マイクロコントローラ22によって制御されるトランシーバ20を有する。スレーブ局SL1乃至SL5はそれぞれのバッテリー24から電力を供給される。スレーブ局はそれぞれ無線アイデンティティコード(RIC)又は短い型のRICなどの識別子を持つ。
【００１８】
図示された実施例では、トランシーバ12及び20は同一の周波数で動作する。スレーブ局SL1乃至SL5による送信は、多元アクセスプロトコル、例えば、送信を行う前にトランシーバがその周波数チャンネルが接続されていないことをチェックする、キャリアセンス多元接続(CSMA)に従って行われる。しかしこれによって、第一のトランシーバがその周波数チャンネルが接続されていないことをチェックした後に送信を準備する短い期間に、第二のトランシーバがその周波数チャンネルをチェックすることから生じるクラッシュが、回避されることはない。ランダムエクスポネンシャルバックオフスキームなどの競争解決スキームを使用することにより、一次局と二次局とが同じ瞬間に再試行することを回避しようとすることができる。
【００１９】
図示された無線ネットワークの動作においては、スレーブ局SL1乃至SL5は、電力消費の非常に小さいスリープモードを採用するが、マスター局10から一定の間隔で送信されるビーコン信号を感知するために定期的にウェイクアップする。スレーブ局はウェイクアップシークエンスを持っており、そのシークエンスはそのカテゴリ中の他のスレーブ局とは異なっていてもよく、例えば一つ以上のスレーブ局は30ms毎にウェイクアップし、他の一つ以上のスレーブ局は2s毎にウェイクアップするということが可能である。マスター局10がデータメッセージを持っているかをスレーブ局が判断するには、ネットワークが、多くのカテゴリ(Zmax)をスレーブ局が配属され得るカテゴリに規定する。ネットワークは動的であるため、スレーブ局は、ネットワークに加わったりネットワークから離脱したりするだけでなく、一つのカテゴリから他のカテゴリへ再配属されることもできるため、全てのカテゴリにスレーブ局が配属されているわけではない。規則的に送信されるビーコン信号にはこれらのスレーブ局を同期化する働きがあり、ある特定のカテゴリ中に配置された1つ以上のスレーブ局に対してペンディング状態のメッセージを持っているのは現在どのカテゴリかの表示を含む。
【００２０】
図2はビーコン信号BS中の一部分の例を示し、この部分には、どのカテゴリに対してマスター局10がデータメッセージを持っているかをそれぞれ表示するために多くの(Zmax)ビットが保管されている。図2を参照すると、ビット位置Z1乃至Zmaxはそれぞれのカテゴリに対応し、もしマスター局10がある特定のカテゴリ中のスレーブ局に対して一つ以上のデータメッセージを持っていたら対応するビット値は「1」であり、そうでないときは「0」である。よって図中ではマスター局はカテゴリZ1及びZ4中のスレーブ局に対してのみメッセージがあることになる。カテゴリZ2、Z3及びZ5からZmax中のスレーブ局は、自分の所属するカテゴリに対するデータメッセージがないと判断し、スリープモードに戻る。しかし、カテゴリZ1及びZ4中のスレーブ局は、ウェイクアップして、受け取ったビーコン信号中の自分の所属するカテゴリに対応したビット位置の値が1であると判断する。これらのスレーブ局のそれぞれはマスター局に、自分の無線アイデンティティコードを含む、データを要求する信号を、CSMA信号として送信し、受信機を稼動させる。マスター局はデータの要求を受信し、その特定の無線アイデンティティコードに対するデータメッセージがあるかをチェックし、メッセージがあるときは、そのスレーブ局にデータパケットを送信する。そのスレーブ局はメッセージを受信したことを承認し、処理が完結する。もしマスター局が特定のスレーブ局に対するデータメッセージを持っていない場合には、そのスレーブ局に否定応答を送信し、否定応答を受信したスレーブ局はスリープモードに戻ることができる。
【００２１】
もしマスター局がそのカテゴリに対するペンディング状態のメッセージをそれ以上持っていなければ、そのカテゴリに対応するペンディング状態のビットを「1」から「0」へリセットする。
【００２２】
図3は本方法記載の基本的な方法を要約したフローチャートである。ブロック30はマスター局10によるビーコン信号の送信を示す。ブロック32はスレーブ局のウェイクアップを示す。ブロック34はスレーブ局による自分のカテゴリに対応するビット値のチェックを示す。ブロック36はビット値が「1」であるかどうかのチェックを示す。もしそのビット値が1でなければ(N)、ブロック38に示されるように、スレーブ局はスリープモードに戻る。もしそのビット値が1であれば(Y)、ブロック40に示されるように、スレーブ局はそのスレーブ局のアイデンティティを含む要求メッセージを送信する。ブロック42は、データパケットに付属したアイデンティティとスレーブ局のアイデンティティが同一かの、マスター局によるチェックを示す。ブロック44は、その特定のスレーブ局に対するデータパケットをマスター局が持つかのチェックを示す。もしなければ(N)、ブロック46に示されるようにマスター局は否定応答メッセージを送信し、ブロック48に示されるようにスレーブ局はスリープモードに戻る。もしそのスレーブ局に対するデータパケットがあれば(Y)、ブロック50のように、マスター局はそのデータパケットを送信する。ブロック52は、スレーブ局による承認の送信である。ブロック54ではスレーブ局がスリープモードに戻っている。ブロック56は前のメッセージの届け先のカテゴリに対してそれ以上メッセージが残っているかの、マスター局によるチェックを示す。もしなければ(N)、ブロック58に示されるように、ビットは「0」に変更される。もし更にメッセージが残っていれば(Y)、フローチャートは、マスター局がスレーブ局からの次の要求及び識別に対して待機するブロック40に戻る。
【００２３】
ブロック58からは、フローチャートは、スレーブ局にフォワードすべき他のデータパケットがあるかのマスター局によるチェックを示すブロック60に進む。もしなければ(N)、フローチャートはブロック30に戻る。もしあれば(Y)、ブロック62に示すように、マスター局は次の要求メッセージに対して待機する。
【００２４】
もしウェイクアップ間隔が長いスレーブ局と短いスレーブ局とが同一のカテゴリに配属されていると、スレーブ局がデータの転送を要求するが、その局に対してはペンディング状態のデータがなく、結果的にマスター局10は否定応答を送信するという事態が起こることになる。例えば、2s毎にウェイクアップするスレーブ局と30ms毎にウェイクアップする他のスレーブ局とが同じカテゴリに配属されているかもしれない。もしマスター局が前者の装置にメッセージを送りたいとき、後者の装置はデータを繰り返し要求するかもしれない。その結果、スレーブ装置がそのカテゴリ配属を動的に変更できるような、適当な解決策が必要となる。
【００２５】
スレーブ局は、マスター／スレーブ無線ネットワークに加わる際に、ネットワーク上で動作できるようになる個別のアドレスを与えられ、カテゴリZ(＝1)における任務を与えられる。もしそのスレーブ局が動作中にこのカテゴリ中のデータを要求して、ある閾値よりも多い回数(例えば所定の時間内に5回)否定応答を受けたら、そのスレーブ局は他のカテゴリ、例えば次のカテゴリ((Z mod Zmax)+1)に切り換えることを選択する。
【００２６】
このためにはそのスレーブ局は最初に、カテゴリ変更の通知を切り換えを意図している先のカテゴリの表示と共にマスター局に送信しなければならない。もしスレーブ局がこのメッセージに対する承認を受けることに成功したら、その新しいカテゴリに切り換えることができる。もし承認が得られなければ、現在のカテゴリに残るか、マスター局にカテゴリ切り換えの意図を再度伝えようとするかしなければならない。このマスターとの通信が、マスターがスレーブ装置との同期を継続するのに必要不可欠である。
【００２７】
この動作が図4に示されている。この例ではSL1及びSL2の2つのスレーブ局並びに1つのマスター局10が示されている。スレーブ局SL1は長期間スリープするが、スレーブ局SL2はより頻繁にウェイクアップする。両方のスレーブ局はデフォルトのカテゴリZ1であるとする。マスター局10はメッセージをスレーブ1に送信しようとしている。
図4では便宜上3つのステージ(1)、(2)及び(3)を示す。
【００２８】
ステージ1 マスター局10はカテゴリZ1中のスレーブ局SL1にメッセージがあるということを、そのマスター局のネットワークビーコン(BEACON (category 1) packet)の、カテゴリペンディングフラグフィールドの第一のビットを1にセットすることにより知らせる。スレーブ局SL2がウェイクアップし、ビーコン信号を確認して、カテゴリZ1にはメッセージペンディング状態があるということを検知する。その後SL2はマスター局へデータ要求(DATA_REQ (slave 2) packet)を送信する。マスター局はスレーブ局SL2に対するペンディング状態のメッセージを持っていないので、データ要求に対して否定応答(DATA_REQ_NAK (slave 2) packet)で応答する。スレーブ局SL2はこれを認知して、メッセージ要求失敗のカウント数を増加させる。
【００２９】
ステージ2 マスター局は次のビーコン信号BS(BEACON (category 1))を送信し、スレーブ局SL1がペンディング状態のメッセージを未だ要求していないため、マスターは依然そのマスターのネットワークビーコン信号の、カテゴリペンディングフラグフィールドの第一のビットをセットしてある。スレーブ局SL2は再びウェイクアップし、ビーコン信号を確認して、カテゴリZ1にはメッセージペンディング状態があるということを検知する。その後SL2はマスター局へ他のデータ要求(DATA_REQUEST (slave 2))を送信し、他の否定応答(DATA_REQ_NAK (slave 2))を受信する。今回で、SL2のメッセージ要求の失敗のカウント数が閾値に達したため、スレーブ局SL2はカテゴリZ2に切り換えることを決定する。その結果SL2はカテゴリ変更通知(CATEGORY_CHANGE (slave 2, z) packet)を、切り換えを意図している先のカテゴリ番号と共にマスター局へ送信する。マスター局はその後カテゴリ変更通知を承認(ACK (slave 2) packet)し、スレーブ局SL2用の装置表をアップデートする。
【００３０】
ステージ3 マスター装置は次のビーコン信号を送信し、スレーブ局SL1がペンディング状態のメッセージをまだ要求していないため、マスターは依然そのマスターのネットワークビーコン信号の、カテゴリペンディングフラグフィールドの第一のビットを1にセットしてある。今回はスレーブ局SL1はウェイクアップし、ビーコン信号を確認して、カテゴリZ1にはメッセージペンディング状態があるということを検知する。その後SL1はマスター局へデータ要求し(DATA_REQ (slave 1) packet)、マスター局はデータ(DATA (slave 1) packet)をスレーブ局SL1へ送信する。スレーブ局SL1がメッセージを受信したことの承認(ACK (slave 1))をマスター局へ送信すると、マスター局は、メッセージペンディングフラグフィールドの第一のビットを「0」にリセットする。(スレーブ局SL2も、このネットワークビーコンを確認したかもしれないがカテゴリZ2内のメッセージペンディングを検知しなかったかもしれないことに注意。) 結果として、次のビーコン信号は、セットされた、カテゴリペンディング状態にするフラグを含まない。
【００３１】
この動作を実行することにより、いずれ類似したウェイクアップシークエンスを持つスレーブ装置が共通のカテゴリに分類されることになる。これは、電力消費及びネットワーク上のスレーブ装置のデューティーサイクルを低減することに貢献する。
【００３２】
本発明記載の本方法及び信号システムは、第一周波数チャンネルにおいてダウンリンク送信を行うマスター局と、第二周波数チャンネルにおいてアップリンク送信を行うスレーブ局との二種類の周波数に対応し得る。
【００３３】
本説明や請求項において、要素の前に付した「一つの(a又はan)」という単語は、その要素が複数あることを排除するものではない。更に、「有する(comprising)」という単語は、記載された以外の要素又は段の存在を排除するものではない。
【００３４】
本開示を読むことにより、当事者には他の変形例が明らかであろう。そのような変形例は、マスター／スレーブシステム及びその構成要素の、既知の、設計、製造及び使用に関する他の特徴と関連していることができ、それらの特徴は、ここで説明された機能に代わって又は追加して使用することが可能である。
【００３５】
【産業上の利用可能性】
データ通信のための、方法及び信号システム。
【図面の簡単な説明】
【図１】マスター／スレーブ無線ネットワークのブロック図。
【図２】ビーコン信号の一部を表すブロック図。
【図３】マスター／スレーブ無線ネットワークの基本動作を図解するフローチャート。
【図４】割り当てられたカテゴリの動的な調整を図解する図。
【発明の属する技術分野】
本発明は、一次局と複数の二次局との間でデータを転送するための方法及び信号システムに関する。
【０００２】
本発明は、専らではないが特には、低コストのマスター／スレーブ無線ネットワークへの用途を有する。
【０００３】
【従来の技術】
マスター／スレーブネットワークにおいては、一つの装置(マスター局又は一次局)が複数の装置(スレーブ局又は二次局)のネットワークを完全に制御する。一般的には、マスター装置は十分な電源(例えばメイン)を包含するが、スレーブ装置の電源はバッテリー式である。このネットワークパラダイムは、マスター装置とのみ通信可能な、極めて単純でありそのため低コストなスレーブ装置の使用を可能にする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
スレーブ装置の電源はバッテリー式であるため、電力消費に関しては効率的でなくてはならない。マスター装置からスレーブ装置へメッセージを転送する、標準的なポール／リプライ方法(ダウンリンク転送)には、多くの不利な点がある。
【０００５】
ポール／リプライシステムは、スレーブ装置がポールを一定の間隔で受け取ることができるということを基にしている。このためスレーブ装置は、マスターからポールが届いていないか定期的に確認しなければならない。これを達成するため、マスターは意図されたメッセージと共に、スレーブの注意を惹くため何らかの形のウェイクアップ信号を送信しなければならない。このウェイクアップ信号は、スレーブがウェイクアップするときにそれを感知してメッセージ自体のために受信機をオンにし続けていられるよう、少なくともスレーブがスリープしている間中送信していなくてはならない。もしもメッセージの転送が必要でないとき(ほとんどのとき)には、スレーブはエネルギーを無駄に消費することになる。
【０００６】
ポール／リプライシステムのもう一つの不利な点は、デューティーサイクルが大きいため、周波数の選択に影響が現れるかもしれないということである。
【０００７】
本発明の一つの目的は、マスター／スレーブネットワークにおけるスレーブ装置のバッテリーの経済性を高めることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の側面によれば、一次局と、それぞれが識別子を持つ複数の二次局との間でデータを転送する方法が提供され、前記方法は、これら二次局を複数のカテゴリに配属し、それぞれのカテゴリ中の二次局の識別子を一次局で記憶し、一次局が、転送するべきデータを持っている対象のカテゴリの表示を含むビーコン信号を送信し、受け取ったビーコン信号中に自分が配属されたカテゴリの表示があるとの判断をした二次局が、その判断に応じて前記二次局の識別子を含む応答を送信し、表示された前記識別子を持つ二次局へ転送するべきデータを持っているとの判断をした一次局が、その判断に応じて前記二次局へデータを転送する、ことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第二の側面によれば、少なくとも一つの一次局とそれぞれが識別子を持つ複数の二次局とを有する信号システムが提供され、前記信号システムは、一次局が、複数のカテゴリの内どれに二次局の識別子が配属されたかを記憶する手段と、転送するべきデータを持っている対象のカテゴリの表示を含むビーコン信号を送信する送信器とを有し、二次局のそれぞれが、受け取ったビーコン信号中の自分のカテゴリの表示を認識する手段と、二次局の識別子を含む応答を送信する手段とを持ち、前記一次局が、認識された識別子を持つ二次局に転送するべきデータがあると判断し、二次局に前記データが送信されるようにする手段を持つことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第三の側面によれば、信号システムにおいて使用される二次局が提供され、前記信号システムにおいては一次局が転送するべきデータを持っている対象の二次局のカテゴリの表示を含むビーコン信号を送信し、前記二次局は、トランシーバと、自分が割り当てられたカテゴリ及び自分自身の識別子を記憶する手段と、トランシーバ用のウェイクアップシークエンスを記憶する手段と、ビーコン信号が自分のカテゴリの表示を含むかチェックし、含んでいたら前記トランシーバに自分の識別子を含む応答メッセージを一次局に送信させる、ビーコン信号の受け取りに対して応答する手段と、前記二次局に、データを受け取るため活性化状態であり続けるかスリープモードを採用するかさせる、一次局からの返信に対して応答する手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の第四の側面によれば、それぞれが識別子を持つ複数の二次局を有するデータ信号システムに用いられる一次局が提供され、前記一次局は、二次局を複数のカテゴリに配属する手段と、それぞれのカテゴリに前記二次局の前記識別子を記憶させる手段と、転送するべきデータを持っている対象のカテゴリの表示を含むビーコン信号を送信する送信器と、ビーコン信号に表示されたカテゴリに配属された二次局から識別子を含む応答を受信する手段と、応答を送信してきた二次局の識別子に対して送信するべきデータがあるかチェックし、送信するべきデータがあれば送信器にデータを送信させる手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
ビーコン信号が自分のカテゴリの表示を含まないと判断した二次局は、ビーコン信号を聞くため定期的にウェイクアップする、スリープモードを採用することができる。
【００１３】
本発明記載の本方法及びシステムを実施するにおいて、前記カテゴリは、例えばそれぞれのカテゴリが一つ以上の二次局を持つ動作カテゴリや、特定の二次局が相対的に高い頻度でウェイクアップし、他の二次局がより低い頻度でウェイクアップするウェイクアップシークエンスを有することができる。
【００１４】
所望の場合には、一次局は、特定の二次局に対するデータを持たないということを検知したときに、それに応じて否定応答を送信することができ、前記二次局がパワーダウンすることを可能にする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図中では、同一の参照番号は対応する同一の機能を表すように用いられている。
【００１６】
図１に示された無線ネットワークは、コントローラ(C)14によって制御されるトランシーバ12を含むマスター(又は一次)局10を有する。マスター局10は、メイン16又は発電機などの他の適当な電力供給源から電力を供給される。
【００１７】
前記無線ネットワークは、分かりやすくするため二つのカテゴリZ1及びZ2に分類された複数のスレーブ(又は二次)局SL1乃至SL5を更に有し、それぞれのカテゴリは共通の動作特性を持つ。スレーブ局SL1乃至SL5のそれぞれは、マイクロコントローラ22によって制御されるトランシーバ20を有する。スレーブ局SL1乃至SL5はそれぞれのバッテリー24から電力を供給される。スレーブ局はそれぞれ無線アイデンティティコード(RIC)又は短い型のRICなどの識別子を持つ。
【００１８】
図示された実施例では、トランシーバ12及び20は同一の周波数で動作する。スレーブ局SL1乃至SL5による送信は、多元アクセスプロトコル、例えば、送信を行う前にトランシーバがその周波数チャンネルが接続されていないことをチェックする、キャリアセンス多元接続(CSMA)に従って行われる。しかしこれによって、第一のトランシーバがその周波数チャンネルが接続されていないことをチェックした後に送信を準備する短い期間に、第二のトランシーバがその周波数チャンネルをチェックすることから生じるクラッシュが、回避されることはない。ランダムエクスポネンシャルバックオフスキームなどの競争解決スキームを使用することにより、一次局と二次局とが同じ瞬間に再試行することを回避しようとすることができる。
【００１９】
図示された無線ネットワークの動作においては、スレーブ局SL1乃至SL5は、電力消費の非常に小さいスリープモードを採用するが、マスター局10から一定の間隔で送信されるビーコン信号を感知するために定期的にウェイクアップする。スレーブ局はウェイクアップシークエンスを持っており、そのシークエンスはそのカテゴリ中の他のスレーブ局とは異なっていてもよく、例えば一つ以上のスレーブ局は30ms毎にウェイクアップし、他の一つ以上のスレーブ局は2s毎にウェイクアップするということが可能である。マスター局10がデータメッセージを持っているかをスレーブ局が判断するには、ネットワークが、多くのカテゴリ(Zmax)をスレーブ局が配属され得るカテゴリに規定する。ネットワークは動的であるため、スレーブ局は、ネットワークに加わったりネットワークから離脱したりするだけでなく、一つのカテゴリから他のカテゴリへ再配属されることもできるため、全てのカテゴリにスレーブ局が配属されているわけではない。規則的に送信されるビーコン信号にはこれらのスレーブ局を同期化する働きがあり、ある特定のカテゴリ中に配置された1つ以上のスレーブ局に対してペンディング状態のメッセージを持っているのは現在どのカテゴリかの表示を含む。
【００２０】
図2はビーコン信号BS中の一部分の例を示し、この部分には、どのカテゴリに対してマスター局10がデータメッセージを持っているかをそれぞれ表示するために多くの(Zmax)ビットが保管されている。図2を参照すると、ビット位置Z1乃至Zmaxはそれぞれのカテゴリに対応し、もしマスター局10がある特定のカテゴリ中のスレーブ局に対して一つ以上のデータメッセージを持っていたら対応するビット値は「1」であり、そうでないときは「0」である。よって図中ではマスター局はカテゴリZ1及びZ4中のスレーブ局に対してのみメッセージがあることになる。カテゴリZ2、Z3及びZ5からZmax中のスレーブ局は、自分の所属するカテゴリに対するデータメッセージがないと判断し、スリープモードに戻る。しかし、カテゴリZ1及びZ4中のスレーブ局は、ウェイクアップして、受け取ったビーコン信号中の自分の所属するカテゴリに対応したビット位置の値が1であると判断する。これらのスレーブ局のそれぞれはマスター局に、自分の無線アイデンティティコードを含む、データを要求する信号を、CSMA信号として送信し、受信機を稼動させる。マスター局はデータの要求を受信し、その特定の無線アイデンティティコードに対するデータメッセージがあるかをチェックし、メッセージがあるときは、そのスレーブ局にデータパケットを送信する。そのスレーブ局はメッセージを受信したことを承認し、処理が完結する。もしマスター局が特定のスレーブ局に対するデータメッセージを持っていない場合には、そのスレーブ局に否定応答を送信し、否定応答を受信したスレーブ局はスリープモードに戻ることができる。
【００２１】
もしマスター局がそのカテゴリに対するペンディング状態のメッセージをそれ以上持っていなければ、そのカテゴリに対応するペンディング状態のビットを「1」から「0」へリセットする。
【００２２】
図3は本方法記載の基本的な方法を要約したフローチャートである。ブロック30はマスター局10によるビーコン信号の送信を示す。ブロック32はスレーブ局のウェイクアップを示す。ブロック34はスレーブ局による自分のカテゴリに対応するビット値のチェックを示す。ブロック36はビット値が「1」であるかどうかのチェックを示す。もしそのビット値が1でなければ(N)、ブロック38に示されるように、スレーブ局はスリープモードに戻る。もしそのビット値が1であれば(Y)、ブロック40に示されるように、スレーブ局はそのスレーブ局のアイデンティティを含む要求メッセージを送信する。ブロック42は、データパケットに付属したアイデンティティとスレーブ局のアイデンティティが同一かの、マスター局によるチェックを示す。ブロック44は、その特定のスレーブ局に対するデータパケットをマスター局が持つかのチェックを示す。もしなければ(N)、ブロック46に示されるようにマスター局は否定応答メッセージを送信し、ブロック48に示されるようにスレーブ局はスリープモードに戻る。もしそのスレーブ局に対するデータパケットがあれば(Y)、ブロック50のように、マスター局はそのデータパケットを送信する。ブロック52は、スレーブ局による承認の送信である。ブロック54ではスレーブ局がスリープモードに戻っている。ブロック56は前のメッセージの届け先のカテゴリに対してそれ以上メッセージが残っているかの、マスター局によるチェックを示す。もしなければ(N)、ブロック58に示されるように、ビットは「0」に変更される。もし更にメッセージが残っていれば(Y)、フローチャートは、マスター局がスレーブ局からの次の要求及び識別に対して待機するブロック40に戻る。
【００２３】
ブロック58からは、フローチャートは、スレーブ局にフォワードすべき他のデータパケットがあるかのマスター局によるチェックを示すブロック60に進む。もしなければ(N)、フローチャートはブロック30に戻る。もしあれば(Y)、ブロック62に示すように、マスター局は次の要求メッセージに対して待機する。
【００２４】
もしウェイクアップ間隔が長いスレーブ局と短いスレーブ局とが同一のカテゴリに配属されていると、スレーブ局がデータの転送を要求するが、その局に対してはペンディング状態のデータがなく、結果的にマスター局10は否定応答を送信するという事態が起こることになる。例えば、2s毎にウェイクアップするスレーブ局と30ms毎にウェイクアップする他のスレーブ局とが同じカテゴリに配属されているかもしれない。もしマスター局が前者の装置にメッセージを送りたいとき、後者の装置はデータを繰り返し要求するかもしれない。その結果、スレーブ装置がそのカテゴリ配属を動的に変更できるような、適当な解決策が必要となる。
【００２５】
スレーブ局は、マスター／スレーブ無線ネットワークに加わる際に、ネットワーク上で動作できるようになる個別のアドレスを与えられ、カテゴリZ(＝1)における任務を与えられる。もしそのスレーブ局が動作中にこのカテゴリ中のデータを要求して、ある閾値よりも多い回数(例えば所定の時間内に5回)否定応答を受けたら、そのスレーブ局は他のカテゴリ、例えば次のカテゴリ((Z mod Zmax)+1)に切り換えることを選択する。
【００２６】
このためにはそのスレーブ局は最初に、カテゴリ変更の通知を切り換えを意図している先のカテゴリの表示と共にマスター局に送信しなければならない。もしスレーブ局がこのメッセージに対する承認を受けることに成功したら、その新しいカテゴリに切り換えることができる。もし承認が得られなければ、現在のカテゴリに残るか、マスター局にカテゴリ切り換えの意図を再度伝えようとするかしなければならない。このマスターとの通信が、マスターがスレーブ装置との同期を継続するのに必要不可欠である。
【００２７】
この動作が図4に示されている。この例ではSL1及びSL2の2つのスレーブ局並びに1つのマスター局10が示されている。スレーブ局SL1は長期間スリープするが、スレーブ局SL2はより頻繁にウェイクアップする。両方のスレーブ局はデフォルトのカテゴリZ1であるとする。マスター局10はメッセージをスレーブ1に送信しようとしている。
図4では便宜上3つのステージ(1)、(2)及び(3)を示す。
【００２８】
ステージ1 マスター局10はカテゴリZ1中のスレーブ局SL1にメッセージがあるということを、そのマスター局のネットワークビーコン(BEACON (category 1) packet)の、カテゴリペンディングフラグフィールドの第一のビットを1にセットすることにより知らせる。スレーブ局SL2がウェイクアップし、ビーコン信号を確認して、カテゴリZ1にはメッセージペンディング状態があるということを検知する。その後SL2はマスター局へデータ要求(DATA_REQ (slave 2) packet)を送信する。マスター局はスレーブ局SL2に対するペンディング状態のメッセージを持っていないので、データ要求に対して否定応答(DATA_REQ_NAK (slave 2) packet)で応答する。スレーブ局SL2はこれを認知して、メッセージ要求失敗のカウント数を増加させる。
【００２９】
ステージ2 マスター局は次のビーコン信号BS(BEACON (category 1))を送信し、スレーブ局SL1がペンディング状態のメッセージを未だ要求していないため、マスターは依然そのマスターのネットワークビーコン信号の、カテゴリペンディングフラグフィールドの第一のビットをセットしてある。スレーブ局SL2は再びウェイクアップし、ビーコン信号を確認して、カテゴリZ1にはメッセージペンディング状態があるということを検知する。その後SL2はマスター局へ他のデータ要求(DATA_REQUEST (slave 2))を送信し、他の否定応答(DATA_REQ_NAK (slave 2))を受信する。今回で、SL2のメッセージ要求の失敗のカウント数が閾値に達したため、スレーブ局SL2はカテゴリZ2に切り換えることを決定する。その結果SL2はカテゴリ変更通知(CATEGORY_CHANGE (slave 2, z) packet)を、切り換えを意図している先のカテゴリ番号と共にマスター局へ送信する。マスター局はその後カテゴリ変更通知を承認(ACK (slave 2) packet)し、スレーブ局SL2用の装置表をアップデートする。
【００３０】
ステージ3 マスター装置は次のビーコン信号を送信し、スレーブ局SL1がペンディング状態のメッセージをまだ要求していないため、マスターは依然そのマスターのネットワークビーコン信号の、カテゴリペンディングフラグフィールドの第一のビットを1にセットしてある。今回はスレーブ局SL1はウェイクアップし、ビーコン信号を確認して、カテゴリZ1にはメッセージペンディング状態があるということを検知する。その後SL1はマスター局へデータ要求し(DATA_REQ (slave 1) packet)、マスター局はデータ(DATA (slave 1) packet)をスレーブ局SL1へ送信する。スレーブ局SL1がメッセージを受信したことの承認(ACK (slave 1))をマスター局へ送信すると、マスター局は、メッセージペンディングフラグフィールドの第一のビットを「0」にリセットする。(スレーブ局SL2も、このネットワークビーコンを確認したかもしれないがカテゴリZ2内のメッセージペンディングを検知しなかったかもしれないことに注意。) 結果として、次のビーコン信号は、セットされた、カテゴリペンディング状態にするフラグを含まない。
【００３１】
この動作を実行することにより、いずれ類似したウェイクアップシークエンスを持つスレーブ装置が共通のカテゴリに分類されることになる。これは、電力消費及びネットワーク上のスレーブ装置のデューティーサイクルを低減することに貢献する。
【００３２】
本発明記載の本方法及び信号システムは、第一周波数チャンネルにおいてダウンリンク送信を行うマスター局と、第二周波数チャンネルにおいてアップリンク送信を行うスレーブ局との二種類の周波数に対応し得る。
【００３３】
本説明や請求項において、要素の前に付した「一つの(a又はan)」という単語は、その要素が複数あることを排除するものではない。更に、「有する(comprising)」という単語は、記載された以外の要素又は段の存在を排除するものではない。
【００３４】
本開示を読むことにより、当事者には他の変形例が明らかであろう。そのような変形例は、マスター／スレーブシステム及びその構成要素の、既知の、設計、製造及び使用に関する他の特徴と関連していることができ、それらの特徴は、ここで説明された機能に代わって又は追加して使用することが可能である。
【００３５】
【産業上の利用可能性】
データ通信のための、方法及び信号システム。
【図面の簡単な説明】
【図１】マスター／スレーブ無線ネットワークのブロック図。
【図２】ビーコン信号の一部を表すブロック図。
【図３】マスター／スレーブ無線ネットワークの基本動作を図解するフローチャート。
【図４】割り当てられたカテゴリの動的な調整を図解する図。
Claims (16)
- 一次局と、それぞれが識別子を持つ複数の二次局との間でデータを転送する方法であって、前記方法が、これら二次局を複数のカテゴリに配属し、それぞれのカテゴリ中の前記二次局の前記識別子を前記一次局で記憶し、前記一次局がカテゴリに対して転送されるべきデータを持つことを示す、カテゴリの表示を含むビーコン信号を前記一次局が送信し、受け取ったビーコン信号中に自分が配属されたカテゴリの表示があるとの判断をした二次局が、その判断に応じて前記二次局の識別子を含む応答を送信し、表示された前記識別子を持つ前記二次局へ転送するべきデータを持っているとの判断をした前記一次局が、その判断に応じて前記二次局へデータを転送する、ことを特徴とする方法。
- 前記ビーコン信号が断続的に送信されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記一次局が、表示されたカテゴリ中の二次局に対するデータ信号を持っていない場合、否定応答をすることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
- 二次局がビーコン信号の存在を断続的に監視することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の方法。
- 二次局が前記一次局へカテゴリ変更の要求の信号を送ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
- カテゴリ変更の要求の信号が変更先のカテゴリの表示を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
- 前記カテゴリのそれぞれが共通の動作特性を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも一つの一次局とそれぞれが識別子を持つ複数の二次局とを有する信号システムであって、前記一次局が、複数のカテゴリの内どれに前記二次局の前記識別子が配属されたかを記憶する手段と、前記一次局がカテゴリに対して転送されるべきデータを持つことを示す、カテゴリの表示を含むビーコン信号を送信する送信器とを有し、前記二次局のそれぞれが、受け取ったビーコン信号中の自分のカテゴリの表示を認識する手段と、前記二次局の前記識別子を含む応答を送信する手段とを持ち、前記一次局が、認識された識別子を持つ前記二次局に転送するべきデータがあると判断し、前記二次局に前記データが送信されるようにする手段を持つ、ことを特徴とする信号システム。
- 前記一次局が、前記送信器に断続的にビーコン信号を送信させる手段を持つことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
- 前記一次局と前記二次局とが同一の周波数チャンネルで動作することを特徴とする請求項８又は９に記載のシステム。
- 前記一次局が、表示されたカテゴリ中の二次局に対するデータ信号を持たない場合、否定応答を送信する手段を持つことを特徴とする請求項８、９又は１０に記載のシステム。
- 二次局がビーコン信号の存在を断続的に監視する手段を持つことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一項に記載のシステム。
- 二次局が前記一次局へカテゴリ変更の要求を送る手段を持つことを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか一項に記載のシステム。
- カテゴリ変更の要求を送る前記手段が変更先のカテゴリを表示する手段を含むことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
- 信号システムにおいて使用される二次局であって、前記信号システムにおいて、一次局が二次局のカテゴリに対するデータを持つことを示す、二次局のカテゴリの表示を含むビーコン信号を前記一次局が送信し、前記二次局が、トランシーバと、自分が割り当てられたカテゴリ及び自分自身の識別子を記憶する手段と、前記トランシーバ用のウェイクアップシークエンスを記憶する手段と、ビーコン信号の受け取りに応じて、前記ビーコン信号が自分のカテゴリの表示を含むかチェックし、含んでいたら前記トランシーバに自分の識別子を含む応答メッセージを前記一次局へ送信させる、手段と、前記一次局からの返信に応じて、前記二次局に、データを受け取るため活性化状態であり続けるかスリープモードを採用するかさせる、手段とを有することを特徴とする二次局。
- それぞれが識別子を持つ複数の二次局を有するデータ信号システムに用いられる一次局であって、前記一次局が、前記二次局を複数のカテゴリに配属する手段と、それぞれのカテゴリ内の前記二次局の前記識別子を記憶させる手段と、前記一次局がカテゴリに対して転送されるべきデータを持つことを示す、カテゴリの表示を含むビーコン信号を送信する送信器と、前記ビーコン信号に表示された前記カテゴリに配属された二次局から識別子を含む応答を受信する手段と、応答を送信してきた前記二次局に対して送信するべきデータがあるかチェックし、送信するべきデータがあれば前記送信器に前記データを送信させる手段とを有することを特徴とする一次局。
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