JP5020322B2 - 節電しながらの無線デバイス間の同期 - Google Patents

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Description

本発明は、ワイヤレス・ネットワークに関し、より詳細には、互いに近接する無線デバイスのアドホックネットワークに関する。
通常のワイヤレス・ネットワークでは、１つ又は複数の無線デバイスが共通のワイヤレス・アクセス・ポイントに関連付けられており、当該共通のワイヤレス・アクセス・ポイントは有線ネットワークに接続され得る。無線デバイス間の通信はアクセス・ポイントを介する。そのような動作はインフラストラクチャ動作モードとして知られている。
ワイヤレスのローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）のためのＩＥＥＥ ８０２．１１規格は、ワイヤレス・アクセス・ポイント又は有線ネットワークを使用せずに無線デバイスが互いに直接通信する、アドホック動作モードを提供する。しかし、無線デバイスのアドホックネットワークを動作させるために、無線デバイスは、近接した他のワイヤレス・ネットワーク・デバイスを発見するための機構を必要とする。そのような機構は低電力消費であるべきであり、無線干渉の生成は制限されるべきであり、高スループットを有するべきである。
本発明は、電波領域内の他の無線デバイスを検出し、検出された無線デバイスとの同期を確立するための、アドホックネットワーク中の無線デバイスのための方法を提供する。無線デバイスは、節電モードで動作し、発見能力（discoverability）を実施するために周期的に又は要求に応じて起きるか又はオン状態になる。受信されたプローブ要求（probe request）パケット又はビーコンパケットは、受信側の無線デバイスが送信側の無線デバイスを発見することを可能にする情報を含んでいる。無線デバイスは、発見可能モード、又は能動的な発見モードで動作してもよい。
第１の実施例では、発見可能モードにおける無線デバイスは通知パケット（広告パケット、advertisement packet）を送信しない。代わりに、無線デバイスは、発見能力（discoverability）を達成するために能動的な発見モードにおいて無線デバイスによって送信されたブロードキャスト（broadcast）プローブ要求パケットに依存する。
第２の実施例では、発見可能モードにおいて、１つの無線デバイスは、近隣の他の無線デバイスとの同期を達成するために通知パケットを送信する。能動的な発見モードは、発見ウィンドウ中にブロードキャストプローブ要求パケットを送信するために、要求に応じて始動される。ブートストラップ動作は、発見ウィンドウ中にビーコンパケットをリスンする（listen for）ことにより、無線デバイスが発見可能モードを始動することを可能にする。ビーコンパケットが受信される場合、無線デバイスはビーコンパケットに含まれていた情報に従って同期される。ビーコンパケットが受信されない場合、無線デバイスはビーコンパケットを送信する。
本発明の第１の態様によれば、アドホックネットワークで無線デバイスを動作するための方法が提供される。本方法は、近隣の無線デバイスによる発見を可能にし、かつ近隣の無線デバイスを受動的に発見するために、発見可能モードで無線デバイスを動作させるステップと、能動的な発見モード又は発見可能モードにある近隣の無線デバイスを能動的に発見するために能動的な発見モードで無線デバイスを動作させるステップと、を含む。
本発明の第２の態様によれば、無線デバイスが提供される。当該無線デバイスは、計算装置、無線装置、及び計算装置と無線装置に論理的に接続された無線モジュールを含む。無線モジュールは、近隣の無線デバイスによる発見を可能にし、かつ近隣の無線デバイスを受動的に発見するために発見可能モードで無線デバイスを動作させ、能動的な発見モード又は発見可能モードにある近隣の無線デバイスを能動的に発見するために能動的な発見モードで無線デバイスを動作させるための命令によりプログラムされたプロセッサを含む。
本発明の第３の態様によれば、アドホックネットワークにおいて無線デバイスを動作させるための方法を実行するための命令でプログラムされたコンピュータ可読媒体が提供される。当該方法は、近隣の無線デバイスによる発見を可能にし、かつ近隣の無線デバイスを受動的に発見するために発見可能モードで無線デバイスを動作させるステップと、能動的な発見モード又は発見可能モードにある近隣の無線デバイスを能動的に発見するために能動的な発見モードで無線デバイスを動作させるステップとを含む。
本発明の実施例は、無線デバイスがブートして、低電力消費を備えたアドホック・ワイヤレス・ネットワークと同期するための機構を提供する。本発明のさらなる実施例は、低電力消費を備えた近隣の無線デバイスを発見するための機構を提供する。
これらの機構は無線デバイス内のソフトウェアを含んでいる。これらの機構も無線デバイスのハードウェア及び／又はファームウェア中で実装することができる。これにより、これらの機構を有する無線デバイスは、通信を行い、アドホック・ワイヤレス・ネットワークを形成することが可能となる。アドホックネットワーク中の無線デバイス間の通信は、これらの機構をサポートしない他の無線デバイスには影響しない。
ワイヤレス・アドホック・ネットワーク１０の一例が図１に示される。無線デバイス１２、１４及び１６は、無線リンクによって互いに通信する。無線デバイスは下記に述べられる機構を使用して通信する。無線デバイスがそれぞれアドホックネットワーク中の少なくとも１つの他の無線デバイスの電波領域内にあると仮定する。アドホックネットワーク中のすべての無線デバイスが電波領域内にある必要はないことが理解される。例えば、無線デバイス１４及び１６は、無線デバイス１２と直接通信することができてもよいが、互いに直接的に通信することができなくてもよい。ほんの一例として、無線デバイス１２、１４及び１６は、下記に述べられるような互換性のあるプロトコルを利用する、ラップトップ・コンピュータ、携帯電話、移動データデバイス、ポータブル・メディア・プレイヤー・デバイス、ホーム・ステレオ、ワイヤレス・スピーカ又はそのようなデバイスの組合せであってもよい。
アドホックネットワーク内の通信にかかわるコンポーネントを含む無線デバイス２００の簡略化したブロック図を図２に示す。無線デバイス２００は、図１に示される無線デバイス１２、１４及び１６に対応してもよい。上位レイヤのデバイスＣＰＵ２１０は、ディスプレイ、キーパッド又はキーボード、ポインティングデバイス、ディスクユニット又はフラッシュ・メモリのような記憶部、及び無線デバイスの他の周辺のコンポーネント等の、無線デバイス中に存在する周辺のコンポーネントとインタフェースする。デバイスＣＰＵ２１０は、デバイスのオペレーティング・システム２１２及びワイヤレスドライバ２１４を含んでいる。ワイヤレスドライバ２１４は、無線モジュールソフトウェア２２２を含む第２レイヤの無線モジュールＣＰＵ２２０と通信する。無線モジュールソフトウェア２２２は、アンテナを介してＲＦ信号を送受信する無線装置と通信する下位レイヤのワイヤレスＲＦインタフェース２３０とインタフェースする。
無線デバイス２００は、ハンドヘルドでモバイルであってもよく、固定であてもよい、様々な異なるデバイスを表してもよい。無線デバイスの例は、、ラップトップ・コンピュータ、デスクトップコンピュータ、移動データデバイス、携帯電話、ステレオシステム、及びワイヤレススピーカを含むが、これらに制限されない。
他の無線デバイスを発見しそれと同期する際の各無線デバイスの動作が以下に述べられる。動作はＩＥＥＥ ８０２．１１標準に関連して記述される。しかしながら、本発明は８０２．１１標準に制限されず、ウルトラワイドバンド（Ultra Wide Band）及びＷｉＮｅｔのような他の無線プロトコルに関して利用することができる。以下に述べられた動作が実施例に過ぎず、本発明の範囲に関して制限するものではないことが理解されよう。
発見モード
無線デバイスがそのワイヤレス動作をオンにすると、無線デバイスは、発見可能モード又は能動的な発見モードという２つの発見モードのうちの１つに設定することができる。
発見可能モード
無線デバイスは、近隣の無線デバイスが近傍にいることをユーザが期待し、他の無線デバイスによって発見されることのほか、近隣の無線デバイスを受動的に発見することも望む場合、発見可能モードになるよう設定される。このモードにおいて、無線デバイスは、能動的に発見を行っている近隣のデバイスを検出することができ、さらにその存在を知らせることができる。
能動的な発見モード
無線デバイスは、ユーザの要求に応じて、能動的な発見モードになるように設定される。このモードにおいて、無線デバイスは、能動的又は発見可能モードにある近隣の無線デバイスを能動的に検出し、それらのデバイスに自身の存在を知らせる。
パラメータ
発見間隔： 無線デバイスが節電モードから周期的に再開して発見可能モードにおいて近隣の無線デバイスを発見する期間。この期間は発見ウィンドウを含んでいる。
例えば：２０００ｍｓ。
発見ウィンドウ： 無線デバイスが電力オンの状態にとどまって受動的な発見を行う期間。
例えば：１００ｍｓ。
能動プローブ間隔： 無線デバイスが複数のタイムスロットへプローブ期間を分割するタイムスロット。プローブ間隔は発見ウィンドウより小さくするべきである。
例えば：８０ｍｓ。
能動プローブ期間： 無線デバイスが要求に応じて能動的な発見動作を行う期間。この期間は複数のプローブ期間を含んでいる。プローブ期間は、発見間隔より、そして好ましくは発見間隔の倍数より大きくすべきである。
例えば：２１００ｍｓ。
デバイスはすべて上記のパラメータについてあらかじめ設定された同じ値を有してもよい。
方法１
無線デバイスは発見能力（discoverability）を維持するために周期的に起き、ＩＥＥＥ ８０２．１１ネットワーク中のビーコンパケットのような通知パケットを無線媒体へ送信しない。無線デバイスは、発見能力を達成するためにプローブ要求及び応答パケットのみを利用する。
発見可能モード
方法１の発見可能モード動作のフローチャートを図３に示す。
１）無線デバイスは要求に応じて発見可能モードに切り替わる。当該デバイスは以下を行う：
ステップ３００において、発見可能モードになるよう設定。
この要求は次のパラメータを有していてもよいし、又はあらかじめ構成されたデフォルト値を使用してもよい：
発見間隔、及び
発見ウィンドウ。
無線デバイスが他のデバイスによって発見されることを望む場合、無線デバイスは発見可能モードにとどまる。デバイスが発見可能モードにある場合、当該デバイスは、任意の周期的なビーコンパケットを送信することを停止することができる。
これらのパラメータの値はデフォルト値として予め定義することができ、又はデバイスを発見可能モードに設定するアプリケーションによって設定することができる。
１）無線デバイスは、発見間隔の大部分において、節電モードにとどまる。無線デバイスはそのワイヤレス無線装置をオフにすることによりそれを行う。ステップ３０２において、各発見間隔の初めに、無線デバイスは、発見ウィンドウと等しい期間の間節電モードから起きる。このウィンドウ中に、デバイスは、すべてのデバイスによって発見の目的のために共通に使用される発見チャンネルにとどまる。
２）ステップ３０４において、無線デバイスは、プローブ要求パケットをリスンする（listen for）。当該デバイスがプローブ要求パケットを受信する場合、任意的に、無線モジュールはデバイスがプローブパケットに応答することを望むことを確認する。
無線デバイスがプローブ要求パケットを確認したい場合、もし当該方法が発見プロセスに関与するデバイスによって相互に承諾され理解されるならば、無線デバイスは異なる方法でそうすることができる。例えば：
プローブ要求パケットはＩＥＥＥ８０２．１１プローブ要求パケットであってもよい。さらに、パケットは、特定の種類のデバイス及び設定を発見する意図を指定する特別な情報を含むことができる。パケットは次の情報を有してもよい：
パケットタイプ：プローブ要求パケット
受信機のアドレス：ブロードキャスト・アドレス（ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ）
ＳＳＩＤ：（ブロードキャストＳＳＩＤ：長さ０のＩＥ）
ＢＳＳＩＤ：ブロードキャスト・アドレス（ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ）
ＢＳＳタイプ：アドホック
他の情報（例えばタイムスタンプ）
特別な情報：
動作タイプ−発見要求
他の任意のデバイス／構成特定情報
３）ステップ３０６において、プローブ要求パケットが確認される場合、無線デバイスは、ステップ３０７において、現在の発見ウィンドウ中のより早い段階でプローブ応答パケットを送ったかどうかを決定するためにチェックする。送っていない場合、ステップ３１０において、プローブ要求が受け取られ、プローブ応答パケットが送られる。そうでなければ、無線デバイスは、ステップ３０９において、ワイヤレスチャンネルの使用及び干渉を低減するために、プローブ応答パケットを送信しないことを選択することができる。無線デバイスは、パケットフォーマット及び内容が、発見プロセスに関与するデバイスによって相互に承諾され理解される場合、ステップ３１０において、プローブ応答パケットを送信することによりプローブ要求パケットに答える。例えば：
プローブ応答パケットはＩＥＥＥ８０２．１１プローブ応答パケットであってもよい。任意的に、パケットは、特定の種類のデバイス及び設定の発見に応答する意図を指定する特別な情報を含むことができる。パケットは次の情報を有してもよい：
パケットタイプ：プローブ応答パケット
受信機のアドレス：（プローブ要求の送信元への）ユニキャスト・アドレス、又は（送信元が、近傍のすべてのデバイスによって発見されることを望む場合）ブロードキャスト・アドレス
ＳＳＩＤ：現在のＳＳＩＤ（利用可能な場合）
ＢＳＳＩＤ：現在のＢＳＳＩＤ（利用可能な場合）
ＢＳＳタイプ：アドホック
他の情報（例えばタイムスタンプ）
特別な情報：
動作タイプ−発見応答
他の任意のデバイス／設定特定情報
そうでなければ、ステップ３０８において、デバイスは、プローブ要求パケットを受信しないことを決定し、プローブ応答パケットを送信しない。しかし、プローブ要求パケットは近隣の無線デバイスを発見するために使用することができる。
４）ステップ３１２において、発見ウィンドウが現在の発見間隔について終了する場合、デバイスはステップ３１４において節電モードに移行し、パケットを送受信しない。
５）発見可能モードにおいて、無線デバイスは１）から４）まで（ステップ３０２〜３１４）動作を繰り返す。
能動的な発見モード
方法１の能動的な発見モード動作のフローチャートを図４に示す。
無線デバイスが他のデバイスを能動的に発見したい場合、無線デバイスは以下を行う：
１）スキャン要求呼（scan request call）を発行する（ステップ４００において、能動的な発見モードを設定する）：
（能動的に他のデバイスを発見するために）スキャン
スキャン要求呼は次のパラメータを有してもよいし、又はあらかじめ設定されたデフォルト値を使用してもよい：
スキャンタイプ：能動的なスキャン
特別なＩＥ（情報要素）情報：（オプション）
２）スキャン要求呼を受信すると、無線モジュールは以下を行う：
ステップ４０２において、デバイスが、発見間隔以上の期間（例えば２１００ｍｓ）である能動プローブ期間の節電モードにある場合、デバイスは起きる。
無線デバイスは、発見ウィンドウより長くない期間（例えば８０ｍｓ）である各能動プローブ間隔の間、下記を行う。ステップ４０３において、無線デバイスが現在のプローブ間隔中に他の無線デバイスからプローブ要求パケットを受信しない場合、ステップ４０４において、無線デバイスは、発見チャンネルでプローブ要求パケットを送信する。そうでなければ、ステップ４０５において、無線デバイスは、チャンネル使用及び干渉を低減するため、現在のプローブ間隔の間、プローブ要求パケットを送信しないことを選択することができる。
プローブ要求パケットは、発見プロセスに関与するデバイスによって相互に承諾され理解されるパケットフォーマット及び内容を有する。例えば：
プローブ要求パケットは８０２．１１のプローブ要求パケットであってもよい。任意的に、パケットは、特定の種類のデバイス及び設定についての発見を要求する意図を指定するための特別な情報を含むことができる。パケットは次の情報を有することができる：
パケットタイプ：プローブ要求パケット
受信機のアドレス：ブロードキャスト・アドレス（ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ）
ＳＳＩＤ：（ブロードキャストＳＳＩＤ：長さ０のＩＥ）
ＢＳＳＩＤ：ブロードキャスト・アドレス（ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ）
ＢＳＳタイプ：アドホック
他の情報（例えばタイムスタンプ）
特別なＩＥ：
動作タイプ−発見要求
他の任意のローカル情報
３）各プローブ要求パケットを送信した後、ステップ４０６において、無線デバイスは起きたままでいて、他のデバイスからのプローブ応答パケットをリスンする（listen for）。無線デバイスは、期間の間にプローブ応答パケットをリスンするために各チャンネル上にとどまることによりそうすることができる。
プローブ応答パケットは、発見プロセスに関与するデバイスによって相互に承諾され理解されるパケットフォーマット及び内容を有する。例えば：
プローブ応答パケットは、ＩＥＥＥ８０２．１１プローブ応答パケットであってもよい。任意的に、パケットは、特定の種類のデバイス及び設定についての発見に応答する意図を指定するための特別な情報を含むことができる。パケットは次の情報を有してもよい：
パケットタイプ：プローブ応答パケット
受信機のアドレス：（プローブ要求の送信元への）ユニキャスト・アドレス、又はブロードキャスト・アドレス（送信元が、近傍のすべてのデバイスによって発見されたい場合）
ＳＳＩＤ：現在のＳＳＩＤ（利用可能な場合）
ＢＳＳＩＤ：現在のＢＳＳＩＤ（利用可能な場合）
ＢＳＳタイプ：アドホック
他の情報（例えばタイムスタンプ）
特別なＩＥ：
動作タイプ−発見応答
他の任意のローカル情報
４）ステップ４０８において、能動プローブ期間が終了すると、ステップ４１０において、無線デバイスはその初期状態に戻る。
同期の第１の方法に従う能動的な発見の例を説明するタイミング図を図５に示す。波形５００は、発見可能モードにおける、図１に示される無線デバイス１４のようなデバイスＢを表わす。波形５０２は、能動的な発見モードにおける、図１中の無線デバイス１６のようなデバイスＣを表わす。波形５０４は能動的な発見モードにおけるデバイスＤを表わす。デバイスＢは、各発見期間５１４又は間隔について繰り返される発見ウィンドウ５１２の間、オンになる。発見ウィンドウ同士の間では、デバイスＢは節電モード５１６にある。図５の例では、発見ウィンドウ５１２は１００ミリセカンドであり、発見期間５１４は２０００ミリセカンドである。
デバイスＣは、最初に発見可能モードにあり、ユーザ要求に応じて時刻５２０に能動的な発見を開始する。例えば、デバイスＣは、発見可能モードで利用される発見期間５１４より大きい能動プローブ期間５２２の間、オンになる。図５の例では、能動プローブ期間は２１００ミリセカンドである。能動プローブ期間の間、デバイスＣは、能動プローブ間隔５２６によって分離された複数のプローブ要求５２４を送信する。能動プローブ間隔５２６は発見ウィンドウ５１２より短く、デバイスＣに近接する他の無線デバイスの発見ウィンドウの間にプローブ要求の少なくとも１つが受信されることを保証するように選択される。デバイスＢは、発見ウィンドウ５３０の間デバイスＣからプローブ要求を受信し、時刻５３２にプローブ応答を送信する。デバイスＢからのプローブ応答及び近接した他のデバイスからのプローブ応答は、デバイスＣによって蓄積され保存される。時刻５３４に能動プローブ期間は終了し、デバイスＣは発見可能モードに戻る。発見可能モードにおいて、デバイスＣは各発見期間の発見ウィンドウの間オンになり、各発見期間の残りの期間の間節電モードとなる。
デバイスＤは、ユーザ要求に応じて、能動プローブ期間５４２の間、時刻５４０において能動的な発見を開始する。図５に示されるように、デバイスＣの能動プローブ期間５２２及びデバイスＤの能動プローブ期間５４２は、時間的に部分的に重なっている。図５にさらに示されるように、デバイスＤは、デバイスＣの能動プローブ期間５２２と重なるプローブ間隔においてデバイスＣがプローブ要求を送信することをデバイスＤが検出する場合、プローブ要求を送信することを中止する。他のデバイスからのプローブ要求がそれらのプローブ間隔において検出されないので、デバイスＤは、能動プローブ期間５２２と重ならない能動プローブ期間５４２の一部の間、プローブ要求を送信する。他のデバイスからのプローブ要求がそれらのプローブ間隔において検出されないので、デバイスＣは、能動プローブ期間５２２の間、プローブ要求を送信する。図５の発見方法では、デバイスＢ、Ｃ及びＤの発見ウィンドウは同期されない。
方法２
無線デバイスは発見能力を維持するために周期的に起きる。この方法は、近接した一群の無線デバイス中の１つの無線デバイスが、同期を達成するためにウェークアップウィンドウ（wake up window）の間、通知パケットを送信することを可能にする。
ブートストラップ・モード
方法２のブートストラップ・モード動作のフローチャートを図６に示す。
ステップ６００において、無線デバイスが最初に起動してブートストラップ・モードに切り替わると、ステップ６０２において、無線デバイスはそのワイヤレス無線装置をオンにして、以下に述べられるブートストラップ動作に続く。
１）ステップ６０４において、発見チャンネルにとどまり、起きたままでいる。
２）ステップ６０６において、ビーコンパケットをリスンする。
ビーコンパケットは、以下のような特別な情報を備えた８０２．１１のビーコンパケットであってもよい：
受信機アドレス：ブロードキャスト・アドレス（ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ）
ＳＳＩＤ：（ＳＳＩＤ ＩＥを含んでいない。）
ＢＳＳＩＤ：ビーコンパケットを送信するポータブル・メディア・プレイヤー・デバイスのユニキャスト・アドレス
ＢＳＳタイプ：アドホック
特別な情報：
動作タイプ−ビーコン
他の任意のローカル情報
３）ステップ６０８において、ビーコンパケットが受信される場合、その後、デバイスは以下を行う：
ａ）ステップ６１０において、その内部タイムスタンプを同期させるためにビーコンパケットを使用する。
ｂ）ステップ６１０において、ビーコンパケットの送信元と同じになるように発見ウィンドウを調節する。
ｃ）ステップ６１２、６１６において、現在の発見ウィンドウが終了するまで待ち、次にステップ６１４において、ブートストラップ動作を終了する
４）そうでなければ、ステップ６０８において、デバイスは、ある量の時間（設定可能なパラメータであって、デフォルトで以下に定義された３つの発見間隔（６０００ｍｓ）である）内においてビーコンパケットを受信しない。この場合、デバイスは以下を行う：
ａ）ステップ６２０においてビーコンパケットを送信する。
ｂ）ステップ６１２、６１６において、現在の発見ウィンドウが終了するまで待ち、次にステップ６１４において、ブートストラップ動作を終了する。
ブートストラップ動作を説明するタイミング図。図７に示す同期の第２の方法によれば、波形７００は、受動的な発見モードであってビーコンパケットを送信する、図１に示される無線デバイス１２のようなデバイスＡを表わす。波形７１０は、ブートストラップ・モードにおける、図１の無線デバイス１４のようなデバイスＢを表わす。デバイスＡは、各発見期間７１４で繰り返される発見ウィンドウ７１２の間、オンになる。発見ウィンドウ同士の間で、デバイスＡは節電モード７１６にある。各発見ウィンドウの間、デバイスＡはビーコンパケットを送信し、プローブ応答をリスンする。図７の例では、発見ウィンドウ７１２は１００ミリセカンドであり、発見期間７１４は２０００ミリセカンドである。
デバイスＢは時刻７２０にそのワイヤレス動作をオンにし、時刻７２４に始まるリスニング期間（listening period）７２２の間、ビーコンパケットをリスンする。リスニング期間７２２は発見期間７１４と少なくとも同じくらい大きく、好ましくは、発見期間の約３倍である。時刻７３０において、デバイスＢはビーコンパケットを受信し、デバイスＡと同期するためにその内部タイムスタンプ及び発見ウィンドウを調節する。その後、デバイスＢは、時刻７３２において発見可能モードへ切り替わる。続いて、デバイスＢは、デバイスＡの発見ウィンドウと同期される発見ウィンドウ７３４の間、プローブ要求をリスンする。
発見可能モード
方法２の発見可能モード動作のフローチャートを図８に示す。
１）無線デバイスは要求に応じて発見可能モードに切り替わる。デバイスは以下を行う：
ステップ８００において、発見可能モードとなるよう設定。
この要求は次のパラメータを有してもよいし、又はあらかじめ設定されたデフォルト値を使用してもよい：発見間隔及び発見ウィンドウ。
２）ステップ８０２において、各発見間隔の初めに、無線デバイスは、節電モードから起きて、発見ウィンドウと等しい期間の間そのワイヤレスアダプタをオンにする。このウィンドウの間、デバイスは、発見の目的のためにすべてのデバイスによって共通に使用される発見チャンネルにとどまる。
３）ステップ８０４において、無線モジュールは、（特定の無線デバイスにより微調整される）ランダムなバックオフ時間（back-off time）を待ち、ビーコンパケットをリスンする。
ステップ８０６において、ビーコンパケットが受信される場合、その後、無線モジュールは、ステップ８０８において、その内部タイムスタンプを調節するためにこのパケットを使用する。
そうでなければ、ステップ８０６において、ビーコンパケットはバックオフ時間において受信されない。この場合、ステップ８１０において、無線モジュールはビーコンパケットを送信する。
４）ステップ８２０において、発見ウィンドウの間、無線モジュールは、さらにプローブ要求パケットをリスンする。
無線デバイスは、以下の情報の一致により、受信されるパケットがプローブ要求パケットであることを確認してもよい：
ＳＳＩＤ：（ＳＳＩＤ ＩＥを含んでいない。）
ＢＳＳＩＤ：ブロードキャスト・アドレス（ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ）
ＢＳＳタイプ：アドホック
特別な情報：
動作タイプ−発見
他の任意のローカル情報
ステップ８２２において、パケットがプローブ要求パケットでない場合、ステップ８２４において、プローブ応答パケットは送信されない。
そうでなければ、パケットはプローブ要求パケットである。
ステップ８３０において、無線モジュールが現在の発見ウィンドウ中にプローブ応答パケット又はビーコンパケットを送信していない場合、その後、プローブ応答パケットが送信される。
プローブ応答パケットは、以下のような特別な情報を備えた８０２．１１のプローブ応答パケットであってもよい：
受信機アドレス：ブロードキャスト・アドレス（ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ）
ＳＳＩＤ：（ＳＳＩＤ ＩＥを含んでいない。）
ＢＳＳＩＤ：プローブ応答パケットを送信する無線デバイスのユニキャスト・アドレス
ＢＳＳタイプ：アドホック
特別な情報：
動作タイプ−プローブ応答
他の任意のローカル情報
そうでなければ、無線モジュールは、既にビーコンパケットを送ったか、又はプローブ応答パケットにより応答している。無線モジュールはさらなるブロードキャストプローブ応答パケットを送信しない。
さらに、ステップ８３２において、無線モジュールは、固有の無線デバイスからの受信されたプローブ応答パケットをすべて蓄積し、その近隣の無線デバイス情報リストにそれらを保存する。無線モジュールは無線サービスにこのリストを返すことができ、無線サービスは、クエリの際にアプリケーションに報告する。
５）ステップ８３４において、発見ウィンドウが終了する場合、ステップ８３６において、無線デバイスは、次の発見間隔が開始するまで節電モードに戻る。
６）ステップ２）から５）が繰り返される。
能動的な発見モード
方法２の能動的な発見モード動作のフローチャートが図９に示される。
１）ステップ９００において、無線デバイスは要求に応じて能動的な発見モードに切り替わる。呼出元は下記を行う：
能動的な発見要求を発行する。
（能動的に他のデバイスを発見するために）スキャンする
２）次の発見ウィンドウが開始するまで、無線モジュールは待つ。その後、ステップ９０２において、無線デバイスは、節電モードから起きて、発見ウィンドウと等しい期間の間にそのワイヤレスアダプタをオンにする。
３）ステップ９０４において、発見ウィンドウにおいて、無線モジュールは、以下を含む発見可能モードに述べられた動作を実行し続ける：
ａ．ビーコンパケットをリスンして送信し、
ｂ．プローブ要求パケットをリスンして、近隣のデバイス情報を蓄積し、
ｃ．必要な場合、プローブ応答パケットにより応答する。
４）さらに、ステップ９０６において、無線モジュールはプローブ要求パケットを送信する。
プローブ要求パケットは、以下のような特別な情報を備えた８０２．１１のブロードキャストプローブ要求パケットであってもよい：
受信機アドレス：ブロードキャスト・アドレス（ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ）
ＳＳＩＤ：（ＳＳＩＤ ＩＥを含んでいない。）
ＢＳＳＩＤ：ブロードキャスト・アドレス（ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ−ＦＦ）
ＢＳＳタイプ：アドホック
特別な情報：
動作タイプ−プローブ要求
他の任意のローカル情報
ステップ９０８において、無線モジュールは、固有の無線デバイスからの受信されたビーコン、プローブ要求及びプローブ応答パケットをすべて蓄積し、その近隣の無線デバイス情報リストにそれらを保存する。無線モジュールは無線サービスにこのリストを返すことができ、無線サービスは、次にはクエリの際にアプリケーションに報告する。
５）ステップ９１０において、現在の発見ウィンドウが終了する場合、ステップ９１２において、デバイスは初期状態（発見可能モード）に戻る。
受動的な発見及び能動的な発見を行なう無線デバイスを示すタイミング図を図１０に示す。波形１０１０は、発見可能モードであってビーコンパケットを送信する、図１に示されるデバイス１２のようなデバイスＡを表わす。波形１０１２は、発見可能モードであってビーコンパケットを送信しない、図１に示される無線デバイス１４のようなデバイスＢを表わす。波形１０１４は、能動的な発見モードである、図１に示される無線デバイス１６のようなデバイスＣを表わす。デバイスＡは、各発見ウィンドウ１０２０の間、ビーコンパケットを送信し、発見ウィンドウの間、プローブ応答をリスンする。デバイスＢは各発見ウィンドウ１０２０の間、プローブ要求をリスンする。
デバイスＣは、時刻１０３０において能動的な発見モードへ切り替わり、時刻１０３２においてブロードキャストプローブ要求を送信する。デバイスＢは、デバイスＣにより送信されたプローブ要求に応答して時刻１０３４にプローブ応答を送信する。デバイスＡはデバイスＣによって受信されるビーコンパケットを送信しているので、デバイスＡはデバイスＣからのブロードキャストプローブ要求に応答しない。時刻１０４０において発見ウィンドウの最後に、能動的な発見は終了し、デバイスＣは受動的な発見モードに戻る。図１０に示されるように、デバイスＡ、Ｂ及びＣの各々は、同期された発見ウィンドウ１０２０の間、プローブ要求をリスンし、発見期間１０４４の残りの間、節電モード１０４２にある。図１０の例では、発見ウィンドウ１０２０は１００ミリセカンドであり、発見期間１０４４は２０００ミリセカンドである。
発見結果のキャッシュ及び利用
無線デバイスは、他の無線デバイスから送信された受信されたビーコン、プローブ要求及びプローブ応答パケットを蓄積し、その近隣のデバイス情報リストにデバイス情報を保存する。必要な場合、無線デバイスは、発見結果としてこのリストを上位レイヤのサービス又はアプリケーションに返すことができる。
無線デバイスは、発見された無線デバイスとの同期を確立するために、近隣のデバイス情報リストからの情報を使用することができる。
無線デバイスは、その近隣のデバイス情報リストから古くなった無線デバイス情報エントリを吐き出す（expire）ための、エージング機能を有してもよい。
特別な情報要素
ビーコン、プローブ要求及びプローブ応答パケットに含まれる特別な情報は、情報要素（ＩＥ）のフォーマットで表わすことができる。ＩＥは可変長の情報を伝えるために使用されるタイプ−長さ−値（type-length-value）オブジェクトである。発見及び同期を管理するための情報を含むために、無線デバイスは、特別な情報要素に任意的に依存することができる。
例えば、特別なＩＥは、自身を識別するために、固有のＩＥ ＩＤ、又は固有のＯＵＩ及びＯＵＩタイプの組み合わせを備えた顧客ＩＥ ＩＤ（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１標準によって定義された値２２１）の一方を使用することができる。
Figure 0005020322
 特別な情報要素は、発見及び同期を管理するために次の動作タイプを含むことができる：
動作タイプ
−発見要求
−発見応答
−ビーコン
上述の説明及び添付の図面は、タイミングパラメータ等の各種パラメータについての値の例を提供する。そのような値がほんの一例として与えられており、本発明の範囲に関してどのようにも制限を与えないことが理解されよう。
本発明の少なくとも１つの実施例のいくつかの態様について説明してきたが当業者であれば、様々な変更、修正及び改良に容易に想到することを理解されたい。そのような変更、修正及び改良は、本開示の一部であるように意図され、本発明の趣旨及び範囲内にあるように意図される。従って、前述の説明及び図面はほんの一例としてのものである。
アドホック・ワイヤレス・ネットワークの簡易ブロック図である。 アドホック・ワイヤレス・ネットワークを形成するのに適した無線デバイスの簡易ブロック図である。 同期の第１の方法によるアドホックネットワーク中の発見可能モード動作を説明するフローチャートである。 同期の第１の方法によるアドホックネットワーク中の能動的な発見を説明するフローチャートである。 同期の第１の方法による発見の例を説明するタイミング図である。 同期の第２の方法によるアドホックネットワーク中のブートストラップ動作を説明するフローチャートである。 図３のブートストラップ動作の例を説明するタイミング図である。 同期の第２の方法によるアドホックネットワーク中の発見可能モード動作を説明するフローチャートである。 同期の第２の方法によるアドホックネットワーク中の発見可能モード動作を説明するフローチャートである。 同期の第２の方法によるアドホックネットワーク中の能動的な発見を説明するフローチャートである。 同期の第２の方法による受動的な発見動作及び能動的な発見動作の例を説明するタイミング図である。

Claims (17)

  1. アドホックネットワークにおいて無線デバイスを動作させるための方法であって、
    近隣の無線デバイスによる発見を可能にし、かつ近隣の無線デバイスを受動的に発見するように、前記無線デバイスを発見可能モードで動作させるステップを含む、無線アクセス・ポイント又は有線ネットワークを使用することなく無線デバイスが互いに直接的に通信するアドホック動作モードで前記無線デバイスを動作させるステップであって、前記発見可能モードで動作させるステップは、前記発見可能モードの間に、前記無線デバイスの無線装置が電源を入れられる周期的な発見間隔の発見ウィンドウと前記無線デバイスの前記無線装置が電源を切られる前記周期的な発見間隔の節電モードとの間で交互に動作するステップを含み、近隣の無線デバイスによる発見を可能にし且つ近隣の無線デバイスの受動的な発見を可能にしている間、電力は前記発見可能モードにおいて節約される、ステップと、
    能動的な発見モード又は前記発見可能モードにある近隣の無線デバイスを能動的に発見するように、前記無線デバイスを能動的な発見モードで動作させるステップとを含む方法。
  2. 前記無線デバイスを前記発見可能モードで動作させる前記ステップは、
    前記発見ウィンドウの間、プローブ要求パケットをリスンするステップと、
    受信されたプローブ要求パケットが確認され、現在の発見ウィンドウにおいてプローブ応答パケットが送信されていない場合、識別情報を含むプローブ応答パケットを送信するステップと、
    そうでなければ、プローブ応答パケットを送信しないステップとを含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記無線デバイスを前記能動的な発見モードで動作させる前記ステップは、
    前記能動的な発見モードの起動に応答して、能動的な発見期間の間、前記無線デバイスの無線装置をオンにするステップと、
    他の無線デバイスが現在のプローブ間隔中のより前の段階においてプローブ要求パケットを送信していない場合、前記能動的な発見期間の各能動プローブ間隔の間、プローブ要求パケットを送信するステップと、
    前記能動的な発見期間の間に受信された受信プローブ応答パケットをリスンするステップと、
    前記受信プローブ応答パケットの各々に含まれる情報を保存するステップと、
    前記能動的な発見期間が終了すると、前記発見可能モードに戻るステップとを含む、請求項１に記載の方法。
  4. ワイヤレス動作の起動に応答して、前記無線デバイスの無線装置をオンにするステップと、
    一定時間の間ビーコンパケットをリスンするステップと、
    ビーコンパケットが前記一定時間内に受信される場合、前記ビーコンパケットにおいて受信されたパラメータに従って、前記発見ウィンドウのタイミングを調節するステップと、
    ビーコンパケットが前記一定時間内に受信されない場合、ビーコンパケットを送信するステップとをさらに含む請求項１に記載の方法。
  5. 前記無線デバイスを前記発見可能モードで動作させる前記ステップは、
    ランダムなバックオフ時間の間、ビーコンパケットをリスンするステップと、
    ビーコンパケットが前記ランダムなバックオフ時間内に受信される場合、前記受信されたビーコンパケット中のパラメータに従って前記発見ウィンドウのタイミングを調節するステップと、
    ビーコンパケットが前記ランダムなバックオフ時間内に受信されない場合、ビーコンパケットを送信するステップと、
    前記発見ウィンドウの間、プローブ要求パケットをリスンするステップと、
    受信されたプローブ要求パケットに関連する情報を保存するステップと、
    前記無線デバイスが前記現在の発見ウィンドウにおいてプローブ応答パケット又はビーコンパケットを送信していない場合に、プローブ応答パケットを送信するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
  6. 前記無線デバイスを前記能動的な発見モードで動作させる前記ステップは、
    前記能動的な発見モードの起動に応答して、前記周期的な発見間隔の前記発見ウィンドウの間、前記無線デバイスの前記無線装置をオンにするステップと、
    前記発見ウィンドウの間、ブロードキャスト要求パケットを送信するステップと、
    前記ブロードキャスト要求パケットに応答して、他の無線デバイスによって送信された応答パケットに含まれる情報を保存するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
  7. 計算装置と、
    無線装置と、
    前記計算装置及び前記無線装置に論理的に接続された無線モジュールとを含む無線デバイスであって、前記無線モジュールは、
    近隣の無線デバイスによる発見を可能にし、かつ近隣の無線デバイスを受動的に発見するように、前記無線デバイスを発見可能モードで動作させることを含む、無線アクセス・ポイント又は有線ネットワークを使用することなく無線デバイスが互いに直接的に通信するアドホック動作モードで前記無線デバイスを動作させ、
    能動的な発見モード又は前記発見可能モードにある近隣の無線デバイスを能動的に発見するように、前記無線デバイスを能動的な発見モードで動作させる
    ための命令でプログラムされたプロセッサを含み、前記発見可能モードで動作させることは、前記発見可能モードの間に、前記無線デバイスの無線装置が電源を入れられる周期的な発見間隔の発見ウィンドウと前記無線デバイスの前記無線装置が電源を切られる前記周期的な発見間隔の節電モードとの間で交互に動作させることを含み、近隣の無線デバイスによる発見を可能にし且つ近隣の無線デバイスの受動的な発見を可能にしている間、電力は前記発見可能モードにおいて節約され、前記無線デバイスを前記発見可能モードで動作させることは、
    前記発見可能モードの間にプローブ要求パケットをリスンすること、
    受信されたプローブ要求パケットが確認され、現在の発見ウィンドウにおいてプローブ応答パケットが送信されていない場合、識別情報を含むプローブ応答パケットを送信すること、及び
    そうでなければ、プローブ応答パケットを送信しないことを含む、無線デバイス。
  8. 前記無線デバイスを前記能動的な発見モードで動作させるための前記命令は、
    前記能動的な発見モードの起動に応答して、能動的な発見期間の間、前記無線装置をオンにし、
    他の無線デバイスが現在のプローブ間隔中のより前の段階でプローブ要求パケットを送信していない場合に、前記能動的な発見期間の各能動プローブ間隔の間、プローブ要求パケットを送信し、
    前記能動的な発見期間の間に受信された受信プローブ応答パケットをリスンし、
    前記受信プローブ応答パケットの各々に含まれる情報を保存し、
    前記能動的な発見期間が終了すると、前記発見可能モードに戻る
    ための命令を含む、請求項７に記載の無線デバイス。
  9. 前記命令は、
    ワイヤレス動作の起動に応答して前記無線装置をオンにし、
    一定時間の間ビーコンパケットをリスンし、
    ビーコンパケットが前記一定時間内に受信される場合、前記ビーコンパケットで受信したパラメータに従って前記発見ウィンドウのタイミングを調節し、
    ビーコンパケットが前記一定時間内に受信されない場合、ビーコンパケットを送信するための命令をさらに含む、請求項７に記載の無線デバイス。
  10. 前記無線デバイスを前記発見可能モードで動作させるための前記命令は、
    ランダムなバックオフ時間の間、ビーコンパケットをリスンし、
    ビーコンパケットが前記ランダムなバックオフ時間内に受信される場合、前記受信されたビーコンパケット中のパラメータに従って前記発見ウィンドウのタイミングを調節し、
    ビーコンパケットが前記ランダムなバックオフ時間内に受信されない場合、ビーコンパケットを送信し、
    前記発見ウィンドウの間、プローブ要求パケットをリスンし、
    受信されたプローブ要求パケットに関連する情報を保存し、
    前記無線デバイスが前記現在の発見ウィンドウにおいてプローブ応答パケット又はビーコンパケットを送信していない場合に、プローブ応答パケットを送信する
    ための命令を含む、請求項７に記載の無線デバイス。
  11. 前記無線デバイスを前記能動的な発見モードで動作させるための前記命令は、
    前記能動的な発見モードの起動に応答して、前記周期的な発見間隔の前記発見ウィンドウの間、前記無線装置をオンにし、
    前記発見ウィンドウの間、ブロードキャスト要求パケットを送信し、
    前記ブロードキャスト要求パケットに応答して、他の無線デバイスによって送信された応答パケットに含まれていた情報を保存する
    ための命令を含む、請求項７に記載の無線デバイス。
  12. アドホックネットワークにおいて無線デバイスを動作させる方法を実行するための命令でプログラムされたコンピュータ可読記憶媒体であって、前記方法は、
    近隣の無線デバイスによる発見を可能にし、かつ近隣の無線デバイスを受動的に発見するように、前記無線デバイスを発見可能モードで動作させるステップを含む、無線アクセス・ポイント又は有線ネットワークを使用することなく無線デバイスが互いに直接的に通信するアドホック動作モードで前記無線デバイスを動作させるステップであって、前記発見可能モードで動作させるステップは、前記発見可能モードの間に、前記無線デバイスの無線装置が電源を入れられる周期的な発見間隔の発見ウィンドウと前記無線デバイスの前記無線装置が電源を切られる前記周期的な発見間隔の節電モードとの間で交互に動作するステップを含み、近隣の無線デバイスによる発見を可能にし且つ近隣の無線デバイスの受動的な発見を可能にしている間、電力は前記発見可能モードにおいて節約される、ステップと、
    能動的な発見モード又は前記発見可能モードにある近隣の無線デバイスを能動的に発見するように、前記無線デバイスを能動的な発見モードで動作させるステップとを含む、コンピュータ可読記憶媒体。
  13. 前記無線デバイスを前記発見可能モードで動作させる前記ステップは、
    前記発見ウィンドウの間、プローブ要求パケットをリスンするステップと、
    受信されたプローブ要求パケットが確認され、プローブ応答パケットが現在の発見ウィンドウ内で送信されていない場合、識別情報を含んでいるプローブ応答パケットを送信するステップと、
    そうでなければ、プローブ応答パケットを送信しないステップとを含む、請求項１２に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
  14. 前記無線デバイスを前記能動的な発見モードで動作させる前記ステップは、
    前記能動的な発見モードの起動に応答して、能動的な発見期間の間、前記無線デバイスの前記無線装置をオンにするステップと、
    他の無線デバイスが現在のプローブ間隔中のより前の段階においてプローブ要求パケットを送信していない場合に、前記能動的な発見期間の各能動プローブ間隔の間、プローブ要求パケットを送信するステップと、
    前記能動的な発見期間の間に受信された受信プローブ応答パケットをリスンするステップと、
    前記受信プローブ応答パケットの各々に含まれる情報を保存するステップと、
    前記能動的な発見期間が終了すると、前記発見可能モードに戻るステップとを含む請求項１２に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
  15. 前記方法はさらに、
    ワイヤレス動作の起動に応じて、前記無線デバイスの無線装置をオンにするステップと、
    一定時間の間ビーコンパケットをリスンするステップと、
    ビーコンパケットが前記一定時間内に受信される場合、前記ビーコンパケットにおいて受信したパラメータに従って発見ウィンドウのタイミングを調節するステップと、
    ビーコンパケットが前記一定時間に受信されない場合、ビーコンパケットを送信するステップとを含む、請求項１２に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
  16. 前記無線デバイスを前記発見可能モードで動作させる前記ステップは、
    ランダムなバックオフ時間の間、ビーコンパケットをリスンするステップと、
    ビーコンパケットが前記ランダムなバックオフ時間内に受信される場合、受信されたビーコンパケット中のパラメータに従って前記発見ウィンドウのタイミングを調節するステップと、
    ビーコンパケットが前記ランダムなバックオフ時間内に受信されない場合、ビーコンパケットを送信するステップと、
    前記発見ウィンドウの間、プローブ要求パケットをリスンするステップと、
    受信されたプローブ要求パケットに関連する情報を保存するステップと、
    前記無線デバイスが前記現在の発見ウィンドウにおいてプローブ応答パケット又はビーコンパケットを送信していない場合に、プローブ応答パケットを送信するステップとを含む、請求項１２に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
  17. 前記無線デバイスを前記能動的な発見モードで動作させる前記ステップは、
    前記能動的な発見モードの起動に応答して、前記周期的な発見間隔の前記発見ウィンドウの間、前記無線デバイスの前記無線装置をオンにするステップと、
    前記発見ウィンドウの間、ブロードキャスト要求パケットを送信するステップと、
    前記ブロードキャスト要求パケットに応答して、他の無線デバイスによって送信された応答パケットに含まれる情報を保存するステップとを含む、請求項１２に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
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