JP2012209933A - 低電力ＷｉＦｉ用のＰＳポーリングの向上 - Google Patents

Abstract

【課題】ブロードキャストフレームまたはマルチキャストフレームに対する、スリープモードから復帰した無線デバイスのポーリング性能を向上する。
【解決手段】ネットワークコントローラは、特定の無線通信デバイスがスリープモードにあって、送信したブロードキャストフレームまたはマルチキャストフレームを受信できない状態であると判断した場合、このフレームをバッファ内に維持して次の再送に備える。すなわち、ネットワークコントローラは、無線通信デバイスがポーリング要求する前にメッセージをバッファリングする必要性を知る。
【選択図】図１

Description

節電モードから復帰する無線デバイスは、通常、ネットワークコントローラをポーリングして、ネットワークコントローラがこの無線デバイスだけを宛先とするユニキャストフレームをバッファリングしているかを判断する。しかし、ブロードキャストフレームおよびマルチキャストフレームは、要求されるまではバッファリングされず、ＤＴＩＭビーコンの直後に送信される。現在の標準では、無線デバイスがマルチキャストグループの一部である場合、自分のグループのブロードキャスト／マルチキャストフレームを受け取るべく、ＤＴＩＭ間隔毎に復帰する必要がある。ＤＴＩＭビーコンは通常、２００から４００ｍｓｅｃ間隔で送信されるので、無線デバイスは２００から４００ｍｓｅｃ毎に節電モードから復帰して、受信すべきブロードキャストフレームまたはマルチキャストフレームがあるかを確認する必要がある。頻繁に通信する無線デバイスであれば、この処理は電池の節電を行い、全てのフレームを取得する、という両方を満たそうとする合理的なトレードオフとして考えられる。一方で、時々（例えば数時間のうち数十分だけ）復帰してセンサーデータを通信するだけの電池駆動型のセンサーデバイスにとって、一秒に複数回復帰すると、電池寿命が著しく低下したり、維持コストが高くなったり（例えばバッテリの頻繁な交換または充電）、製品の寿命が短くなったりする（例えば使い捨て型のセンサーでは、電池の交換または充電ができない）。

本発明の一部の実施形態は、本発明の実施形態を示すために利用される以下の記載と添付図面とを参照することでよりよく理解される。

本発明の一実施形態における、様々な通信デバイスが互いに無線通信する無線通信ネットワークを示す。 本発明の一実施形態における、ネットワークコントローラが行う、スリープモードに係るグループ宛ポーリング通信を実行する方法のフロー図である。 本発明の一実施形態における、サブスクライバステーションが行う、スリープモードに係るグループ宛ポーリング通信を実行する方法のフロー図である。 本発明の一実施形態における、サブスクライバステーションによるスリープモードに係るグループ宛ポーリング技術をネットワークコントローラがサポートしていることを示すフォーマットを示す。 本発明の一実施形態における、スリープモードに係るグループ宛ポーリング技術をサブスクライバステーションがサポートしていることを示すフォーマットを示す。

以下の記載では、数多くの詳細を述べる。しかし、本発明の実施形態は、これら特定の詳細がなくても実施可能である。また、公知の回路、構造、および技術の詳述は避けて、本記載の理解を曖昧にしないようにしている箇所もある。

「一実施形態」「１つの実施形態」「例示的な実施形態」「様々な実施形態」といった言い回しは、記載されている本発明の実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含みうるが、必ずしも全ての実施形態がこれら特定の特徴、構造、または特性を含む必要はない。さらに一部の実施形態が、他の実施形態で記載されている特徴の一部、または全てを含むこともできるし、または全く含まないこともできる。

以下の記載および請求項において、「連結」「接続」という用語がこれらの派生語とともに利用される場合がある。これらの用語は互いに同義語を意図していないので注意されたい。特定の実施形態では「接続」が、２以上の部材が互いに直接物理的または電気的接触状態にあることを示している。一方で「連結」という用語は、２以上の部材が互いに協働または相互作用するが、間に物理的または電気的なコンポーネントが介在していない場合もいる場合も両方を含んだ概念とする。

請求項で利用される「第１」「第２」「第３」といった共通の部材の順序を表す形容詞は、単に同様の部材の異なるインスタンスを表しているにすぎず、記載される部材間で、時間的、空間的、またはランク等において何らかのシーケンスが存在せねばならないと示唆する意図は有さない。

本発明の様々な実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、およびソフトウェアのうちの１つ、またはこれらの任意の組み合わせによる実装が可能である。さらに本発明は、１以上のプロセッサにより読み取られ実行されることで、ここで説明する処理が実行される、持続性コンピュータ可読媒体に含まれる命令として実装することができる。これらのコンピュータ可読媒体には、１以上のコンピュータが読み取ることができる形態で情報を格納する任意の有形のメカニズム（例えば読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク格納媒体、光格納媒体、フラッシュメモリデバイス等）が含まれてよい。

「無線」という用語は、非固体媒体により変調された電磁放射を利用してデータを通信する回路、デバイス、システム、方法、技術、通信チャネルを説明するために利用される場合がある。この用語は、関連するデバイスがワイヤを含まないということを示唆しているわけではない。無線デバイスは、少なくとも１つのアンテナ、少なくとも１つの無線機、少なくとも１つのメモリ、および少なくとも１つのプロセッサを含んでよく、ここで、無線機は、データを表す信号をアンテナを介して送受信して、プロセッサは、送信データおよび受信データを処理することができる。プロセッサはさらに、送信も受信もしない他のデータを処理してもよい。

本文書で利用される「ネットワークコントローラ」という用語は、ネットワークの他のデバイスによる無線通信を少なくとも部分的にスケジュールおよび制御するデバイスを含むことを意図している。ネットワークコントローラはさらに、基地局（ＢＳ）、アクセスポイント（ＡＰ）、中央ポイント（ＣＰ）、またはネットワークコントローラの機能を説明することのできる任意の他の用語で表すこともできる。

本文書で利用される「サブスクライバステーション（ＳＳ）」という用語は、無線通信がネットワークコントローラにより少なくとも部分的にスケジュールおよび制御されるようなデバイスのことを含むことを意図している。サブスクライバステーションはさらに、移動局（ＭＳ）、モバイルデバイス（ＭＤ）、ＳＴＡ、ユーザ機器（ＵＥ）、またはＳＳの機能を説明することのできる任意の他の用語で表すこともできる。ＳＳの一部には、移動中に通信を実質的に行うことのできるものもあるし、できないものもある。

本文書で利用される「スリープモード」または「スリープ状態」という用語は、無線通信デバイスが、動作機能を実質的に停止して節電しているために、無線通信の送受信ができない状態を示す。この停止を行うためには様々な方法があろうが、その詳細は本文書の対象外である。

本文書では、幾つかの種類のアドレス技術を利用しており、各々に関して、意図された宛先デバイスが通信においてどう表記されるかを示している。ユニキャストアドレスとは、単一の宛先デバイスが認識すべきアドレスであり、この宛先デバイスが、送信されるパケットの意図された受信者である。

マルチキャストアドレスとは、複数の宛先デバイスが認識すべきアドレスであり、これらの宛先デバイスが、送信されるパケットの意図された受信者となる。マルチキャストグループのメンバーであるＳＳに、彼らがグループの一員であり、マルチキャストアドレスを認識する必要があることを示し、各々がパケットを受信できるようにするには、１以上の事前通信を行う必要があると思われる。一部のパケットは複数のユニキャストアドレスを含む可能性があり、各宛先デバイスは、同じパケットを認識して受信することが想定されている。本文書においては、各デバイスが２つの異なるアドレス（自身のアドレスおよびマルチキャストアドレスのこと）を認識しないという点を除いては、効果が同じであることから、これらをマルチキャストパケットと考えることとする。

「ブロードキャスト」パケットとは、受信可能なデバイスはいずれもが受信すべきパケットのことである。ブロードキャストパケットは通常、宛先アドレスとして１だけを含み、これはつまり、全てのレシーバに対してブロードキャストであることを示していることである。しかし他の実施形態では、他の技術を利用してブロードキャストを示すこともできる。

グループ宛パケットとは、マルチキャストパケットまたはブロードキャストパケットであり、ユニキャストパケットではないパケットを示す。

図１は、本発明の一実施形態における、様々な通信デバイスが互いに無線通信する無線通信ネットワークを示す。ネットワークコントローラＮＣは、ネットワークにおける通信全般の制御を行うことができる。例示されている実施形態では、サブスクライバステーションＳＳ１からＳＳ６がネットワークコントローラＮＣと関連付けられており、ＳＳ１、ＳＳ５、ＳＳ６をマルチキャストグループＭＣＧとしてまとめて、これら全てが同じマルチキャストアドレスを認識して応答するものとしている。（図示の便宜上、マルチキャストグループ内の構成員は物理的に近接した位置に描かれているが、こうでなくてはならないということではなく、これが典型的な例ではなくてもよい。）一部の実施形態では、ＮＣは、全方向性の送受信ができてもよいし、他の実施形態では、ＮＣが指向性通信のほうを好んで行う場合もある。一部の実施形態では、ＳＳの一部または全てが、大きな時間間隔で検知した様々なパラメータについての報告を行う電池駆動型のセンサーデバイスであってよいが、これは限定として捉えられるべき事項ではない。

図２は、本発明の一実施形態における、ネットワークコントローラが行う、スリープモードに係るグループ宛ポーリング通信を実行する方法のフロー図である。このプロシージャにより、ネットワークコントローラは、自身がこの通信をサポートしている旨をアナウンスして、特定のＳＳがこれを利用する意図をもつことを知った上で、要求された処理をＳＳとの関連で行うことができるようになる。このプロセスは、ＮＣが、ここで説明するグループ宛ポーリング技術を自身がサポートしている旨の通知を送信する２１０から始まる。この通知は、任意の実現可能な形式であってよい（例えばビーコン、プローブ応答、またはアソシエーション・プロセスの一部）が、本発明の様々な実施形態の範囲を逸脱しなければ他の形式であってもよい。

２２０で、ＮＣは、特定のＳＳから、このＳＳもこのグループ宛ポーリングをサポートしている旨の通知を受け、この利用に同意する。この通知についても、任意の実現可能な形式であってよいし（例えばビーコン、プローブ応答、またはアソシエーション・プロセスの一部）、本発明の様々な実施形態の範囲を逸脱しなければ他の形式であってもよい。一般的には、これらの通知のいずれかが受信されない場合には、記載されるグループ宛ポーリング技術は、これら２つのデバイス間の通信には利用されない。

２１０、２２０における同意に続いて、ＮＣは２３０で、特定のＳＳを含むＳＳのグループを宛先とするグループ宛パケットを取得してよい。このグループ宛パケットは任意の実現可能な方法で取得されてよい（例えば、別のデバイスから受け取りグループへ転送してもよいし、ＮＣが様々な他の受信パケットから集めたものであってもよいし、ＮＣ主導の情報から構築されてもよい）。

特定のＳＳが動作中であり（awake）、グループ宛パケットを受信可能な状態にある場合、ＮＣは、グループ宛パケットを送信して、この特定のＳＳを含むグループ内の全てのＳＳがこれを受信できるかを確かめることもできる。しかし２４０で、ＮＣは、特定のＳＳがスリープモードにあって、送信したパケットを受信できない状態であると判断したとする。この判断は、任意の実現可能な方法で行うことができるが、方法の一例としては、特定のＳＳが、自身がスリープモードに入る旨をＮＣに通知する、というものがある。この特定のＳＳは、スリープモードの期間長についての情報を含めて含めなくてもよい。

特定のＳＳがスリープモード中である場合には、ＮＣは、２５０でグループ宛パケットを、グループ内で動作中でありパケット受信可能な他のＳＳのために送信してよい。ＮＣは次に２６０で、このパケットをバッファ内に維持して、後の再送信に備えさせる。

後に、２７０で、ＮＣは、特定のＳＳからの、ＮＣがバッファ内にこのＳＳについて待ち状態のパケットが持っているか否かを尋ねるポーリングを受信してよい。これは、このＳＳが今目覚めて、パケット受信できる準備ができたことを示す通知である。従来のシステムでは、ユニキャストパケットのみしかバッファリングできなかったが、本システムでは、グループ宛パケットもバッファリングすることができる。従って、このポーリングに応えて、２８０でＮＣは、バッファリングされているユニキャストパケットのみならず、バッファリングされているグループ宛パケットも送信することができる。

ある時点において、維持されているグループ宛パケットをバッファから削除することができる。一部の実施形態では、維持されているパケットをバッファから削除するまでの最大期間を定義する、予め構築された期間を通信することもできる。ＳＳが、この期間が過ぎても復帰せず、維持されているパケットを要求しなかった場合には、これらをバッファから削除して、ＳＳがこれらパケットを受信できない、ということにしてもよい。他の例としては、ＳＳが最大期間が経つまでに復帰してパケットを要求した場合には、ＮＣは、この期間が終了していなくても、パケットの再送信が終わった段階で、この維持されているパケットをバッファから削除する、ということも可能である。

図３は、本発明の一実施形態における、サブスクライバステーションが行う、スリープモードに係るグループ宛ポーリング通信を実行する方法のフロー図である。このプロセスは、図２のＮＣが行うプロセスを補足するものである。このプロセスは、ＮＣが送信する、ここで説明するグループ宛ポーリング技術をＮＣ自身がサポートしている旨の通知をＳＳが受信する３１０から始まる。この通知は、任意の実現可能な形式であってよいが（例えばビーコン、プローブ応答、またはアソシエーション・プロセスの一部）、本発明の様々な実施形態の範囲を逸脱しなければ他の形式であってもよい。

３２０で、ＳＳは、ＮＣに対して、自身もこのグループ宛ポーリングをサポートしており、後でスリープ状態に入る場合には、復帰したときにこのプロシージャに従う旨の通知を送信してよい。この通知もまた、任意の実現可能な形式であってよい。これら２つのデバイスがグループ宛ポーリング技術を利用可能にするためには、両方の通知が必要である、としてよい。

後に、ＳＳには通信するデータがなくなり、３４０でスリープモードに入ったとする。一部の実施形態では、これは先ず、３３０でＮＣに、自身がスリープモードに入る旨を通知することで、行われる。スリープモードに入ってから十分な期間が経つと、３５０でＳＳが復帰して動作モードに入る。ＳＳのスリープモード期間の長さの決定には、様々な技術を利用することができる。しかしその詳述は本文書の対象外であるので、記載しない。

復帰すると、ＳＳは、３６０でＮＣにポーリングを送信して、ＮＣが該ＳＳについて待ち状態で維持しているパケットがバッファにあるかどうか尋ね、３７０で、このポーリングに応えるかたちで、バッファリグされているグループ宛パケットを受信してよい。一部の実施形態では、１つのポーリングで、ユニキャストパケットおよびグループ宛パケットの両方について要求することもできるが、他の実施形態では、各種類のパケットについて別のポーリングの発行を必要とする場合もある。

図４は、本発明の一実施形態における、サブスクライバステーションによるスリープモードに係るグループ宛ポーリング技術をネットワークコントローラがサポートしていることを示すフォーマットを示す。示されている情報は、エレメントＩＤ、長さフィールド、および、伝送されるＩＥの内容を含むデータフィールドというフォーマットの情報エレメント（ＩＥ）の形式で送信されてよい。多くの場合、データフィールドは、可変長であってよく、長さフィールドによりＩＥの終点が分かるようになっていてよい。エレメントＩＤは、ＩＥの種類を定義していてよく、データフィールドの内容の解釈を定義していてよい。特に図４の上部に「ＱｏＳ機能エレメント」と称されている特定のＩＥでは、データフィールドがＱｏＳ情報フィールドとして示されており、この内容は、図４の下部で詳しく定義されている。性質上柔軟なので、ＩＥは、様々な種類のパケットへの挿入が可能である。

ＱｏＳ機能エレメントのＱｏＳ情報サブフィールドの前のバージョンでは、最終のビットが、将来の利用に備えてリザーブされていた。本実施形態では、このビットは、ＮＣがグループ宛ポーリング技術をサポートしていることを示すために利用されている。ＡＣ−ＧＲという呼称は、（アクセスカテゴリ−グループ宛フレーム）を示しているが、任意の適切な呼称を利用することができる。１であるビットは、ＮＣがこの技術をサポートしていることを示し、他の状態のビットはＮＣがこの技術をサポートしていないことを示す。残りのフィールドはこの機能の通信には関与しないものであり、他の形式をとることもでき、さらなる説明は行わない。

図５は、本発明の一実施形態における、スリープモードに係るグループ宛ポーリング技術をサブスクライバステーションがサポートしていることを示すフォーマットを示す。示されている情報は、大まかなフォーマットは既に図４で説明した情報エレメント（ＩＥ）の形式で送信することができる。図５に示すＩＥは、低電力機能エレメントと称されており、データフィールドも低電力機能情報フィールドと称されているが、他の呼称も可能である。低電力機能情報フィールドは、最大アイドル期間および拡張ＱｏＳ情報フィールドを含む、と示されている。最大アイドル期間フィールドは、ＮＣが自身のバッファに維持しているパケットを削除するまでの最大期間長のことであってよい。拡張ＱｏＳ情報フィールドは、ＡＣ−ＧＲインジケータを含んでよい。図４に示すように、このビットは、送信デバイスが、本文書で説明するグループ宛ポーリング技術をサポートしているか否かを示すために利用されてよい。

ＮＣが、図４に示すようにグループ宛ポーリング技術をサポートしていると示しており、ＳＳが、図５に示すようにグループ宛ポーリング技術をサポートしていると示している場合には、ＮＣは、ＳＳについてのグループ宛パケットを維持してよく、ＳＳは、スリープ状態から復帰した後で、維持されているパケットについてポーリングすることができる。ＮＣまたはＳＳのいずれもがサポートしている旨を示さない場合には、この技術は利用されなくてよい。この場合には、ＳＳは、ＤＴＩＭ間隔ごとに復帰して、グループ宛パケットがないかをリッスンすることになり、ＳＳによるポーリングによって、維持されているユニキャストパケットを取得することのみが可能となる。

前述の記載は、例示であって、限定は意図していない。当業者であれば変形例を容易に想到する。これら変形例は、本発明の様々な実施形態に含まれることが意図されており、以下の請求項の範囲によってのみ限定を受ける。

Claims (14)

1. 無線通信ネットワークにおける通信のための方法であって、
   ネットワークコントローラが、あるグループに属している複数のサブスクライバステーション（ＳＳ）を宛先とするグループ宛パケットを取得する段階と、
   前記あるグループ内の特定のＳＳが、目下スリープモードにありグループ宛パケットを受信することができないと判断する段階と、
   前記グループ宛パケットを送信する段階と、
   前記グループ宛パケットをバッファに維持する段階と、
   前記特定のＳＳからポーリングを受信する段階と、
   前記ポーリングを受信すると、前記グループ宛パケットを再送信する段階と
   を備える方法。
2. 前記判断する段階の前に、前記ネットワークコントローラが、前記グループ宛パケットの維持および再送信をサポートしている旨の通知を送信する段階をさらに備える請求項１に記載の方法。
3. 前記通知は、ＱｏＳ互換性情報エレメントフィールドに含まれている請求項２に記載の方法。
4. 前記判断する段階の前に、前記特定のＳＳがグループ宛パケットのポーリングをサポートしている旨の通知を前記特定のＳＳから受信する段階をさらに備える請求項１に記載の方法。
5. 前記通知は、低電力機能情報エレメントフィールドに含まれている請求項４に記載の方法。
6. 無線通信ネットワークで通信するネットワークコントローラデバイスであって、
   プロセッサと、
   メモリと、
   無線機器と
   を備え、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の方法を実行するよう適合されているネットワークコントローラデバイス。
7. １以上のプロセッサにより実行されると請求項１から５のいずれか一項に記載の方法を実行する命令を備えるコンピュータ可読持続性格納媒体。
8. 無線通信ネットワークのデバイスが通信する方法であって、
   スリープモードに入る段階と、
   前記スリープモードから復帰する段階と、
   ネットワークコントローラに対して、バッファリングされているパケットを要求するポーリングを送信する段階と、
   前記ポーリングに呼応して、前記バッファリングされているパケットを受信する段階と
   を備え、
   前記バッファリングされているパケットのうち少なくとも１つは、グループ宛パケットである方法。
9. 前記スリープモードに入る段階の前に、前記ネットワークコントローラがグループ宛パケットの維持および再送信をサポートしている旨の通知を前記ネットワークコントローラから受信する段階をさらに備える請求項８に記載の方法。
10. 前記通知は、ＱｏＳ互換性情報エレメントフィールドに含まれている請求項９に記載の方法。
11. 前記スリープモードに入る段階の前に、前記デバイスがグループ宛パケットのポーリングをサポートしている旨の通知を前記ネットワークコントローラに送信する段階をさらに備える請求項８に記載の方法。
12. 前記通知は、低電力機能情報エレメントフィールドに含まれている請求項１１に記載の方法。
13. プロセッサ、メモリ、および無線機器を備え、請求項８から１２のいずれか一項に記載の方法を実行するよう適合されている無線通信デバイス。
14. １以上のプロセッサにより実行されると請求項８から１２のいずれか一項に記載の方法を実行する命令を備えるコンピュータ可読持続性格納媒体。

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