JP5178740B2 - ビーコン送受信を統合する装置及び方法 - Google Patents

Description

２００７年１月１６日に出願された米国仮出願番号６０／８５５１６７に基づいて優先権主張がなされ、この主題は、本願明細書に引用したものとする。本願は、米国特許出願公開"Apparatus and Method for Enabling Discovery of Wireless Devices," by Richard Chen and Chun-Ting Chou (09299US)に関し、この主題は、本願明細書に引用したものとする。

ワイヤレス通信技術において、進歩が続けられている。例えばワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）及びワイヤレスパーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）のネットワークは、家庭及び企業においてより一般的になっている。このようなネットワークは、ワイヤレスで互いと通信する様々な独立ワイヤレス電子装置又は端末を含み得る。ＷＬＡＮ及びＷＰＡＮは、ＩＥＥＥ標準８０２．１１（Ｗｉ―Ｆｉ）、８０２．１５（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）、８０２．１６（ＷｉＭａｘ）及びＷｉＭｅｄｉａ Ａｌｌｉａｎｃｅ ＵｌｔｒａＷｉｄｅｂａｎｄ（ＵＷＢ）標準規格を含む、多くの異なる利用可能な標準規格に従って動作し得る。

図１は、例示的なＷＰＡＮ１２５を介して互いと通信するように構成される複数の端末を含む、従来のワイヤレスネットワーク１００を示すブロック図である。ワイヤレス端末は、互いと通信するように構成されるいかなる電子装置又はノードも含み得る。例えば図１は、電子装置が、パーソナルコンピュータ１２０、デジタルテレビ受像機１２１、デジタルカメラ１２２、及びパーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）１２３を含むホームネットワークを図示する。ネットワーク１００は、例えばワイヤレス装置１２０乃至１２３の全て又はいくつかをインターネット１４０に接続するための、他のネットワークに対するインタフェース、例えばモデム１３０も含み得る。もちろん製造工場、医療設備、セキュリティシステム等のネットワークを含めて、電子装置が互いと通信する多くの他のタイプのワイヤレスネットワークが存在する。

ワイヤレス装置は、伝送範囲を拡張するために固定又は操作可能であり得る指向性アンテナを使用して互いと通信し得る。例えば最近のワイヤレスネットワーク（例えばＷｉＭｅｄｉａワイヤレスＵＳＢ）は、非常に高い周波数帯域（例えば６０ＧＨｚ）において動作し、したがって、高い周波数帯域に関連する高い経路損失を補償するため、指向性アンテナを使用する。集中及び分散ワイヤレスネットワークにおいて、指向性アンテナを使用するワイヤレス装置は、通信するため、これらのそれぞれのアンテナを同時に位置合わせしなければならない。言い換えると、ワイヤレス装置は、最初にお互いを見つけなければならない。ワイヤレス装置が操作可能な指向性アンテナを備えるとき、これは、周囲の領域を同時にスキャンする（例えばこれらのアンテナビームを掃引する）ことによって達成され得る。ワイヤレス装置は、同時にこれらのアンテナビームを掃引していることを保証するためのこれらの間の事前の協調がない限り、互いを発見し得ない。ワイヤレス装置が固定された指向性アンテナを備えるとき、これらは、固定されたアンテナビームの範囲内に位置される装置のみを発見するであろう。

ビーコンは、装置の間で重要な制御情報を伝達するために広く使用される。ビーコンは、通常ビーコン送信装置の伝送範囲の全ての装置がビーコンを受信し得るように、信号送信される。例えばＩＥＥＥ８０２．１１アクセスポイントは、アクセスポイントの周りのＩＥＥＥ８０２．１１ワイヤレス装置が、アクセスポイントと関連付け、通信し得るように、定期的にビーコンを送信する。前述の通り、指向性アンテナが使用されるワイヤレスネットワークにおいて、ビーコンは、ある方向のみに送信され得る。その結果、ビーコン送信装置の近くにある限定された数の装置のみが、ビーコンを受信するであろう。ワイヤレス装置は、互いのアンテナの方向を知るために前もってプログラムされ得るが、これは、ビーコン送信、受信及び処理と同様にワイヤレス装置のアンテナ指向性を調整するプロトコルを必要とする。

言い換えると、ワイヤレス装置は、これらが同じネットワーク１００内にあり、互いに近接しているにも関わらず、互いを発見すること、及び互いと通信することが不可能であり得る。このような調整又は同期は、実施するのに困難且つ高コストである。しかしながら、アンテナ制御及び／又はビーコン伝送を調整するための共通の時間領域基準点を有していないワイヤレス装置は、ネットワークとして適切に通信しないであろう。

更に、互いに近接するワイヤレス装置は、これらのアンテナの相対的な位置及び指向性の性能に応じて、必ずしも通信され得ない。これは、特に固定された指向性アンテナを有するワイヤレス装置にとって真実である。したがって、ワイヤレスネットワーク（例えばネットワーク１２５）のワイヤレス装置が複数の独立ビーコン群を形成し、これらの各々が１又はそれより多くのワイヤレス装置を含む状況は、起こり得る。

このようなビーコン群は、非同期であり、直接互いと通信できない。例えば固定された指向性アンテナを有する２つのワイヤレス装置が、互いのアンテナ領域内に位置されない場合、２つのワイヤレス装置は、必然的に２つの別個のビーコン群を形成する。例えば操作可能な指向性アンテナを備える第３のワイヤレス装置は、両方のビーコン群と通信することが可能であり得る。しかしながら、第３のワイヤレス装置は、加わるビーコン群のうちの１つを選択するか、又は両方のビーコン群に加わることを決定しなければならず、後者の場合、おそらく異なるアンテナ領域に２つのビーコンに送信しなければならない。しかしながら、２つのビーコンを送信することは、非同期ビーコン群を永続させ、したがって、媒体時間を浪費し、潜在的に干渉を引き起こす。

したがって、特にワイヤレス装置が固定された指向性アンテナシステムを使用する場合、単一の同期されたビーコン群を用いて、ワイヤレス装置が互いを見つけ、互いと通信することを可能にする機構を提供するワイヤレス通信の方法、及びワイヤレス装置を提供することは、望ましいであろう。

代表的な実施例によると、各ビーコン群が、少なくとも一つのワイヤレス装置を含む、ワイヤレスネットワークの複数の非同期ビーコン群を統合する方法は、
第１指向性アンテナを有する、第１ビーコン群における少なくとも１つの第１ワイヤレス装置から、第１ビーコンを受信するステップと、
第２指向性アンテナを有する、第１ビーコン群と同期しない第２ビーコン群の少なくとも一つの第２ワイヤレス装置から、第２ビーコンを受信するステップと、
第１ワイヤレス装置に第１ビーコンを再配置するように指示する第１応答ビーコンを再配置し、第１ビーコン群の第１ワイヤレス装置に再配置された第１応答ビーコンを送信するステップと
を含み、第２ビーコン、再配置された第１応答ビーコン、及び再配置された第１ビーコンは、同期される。

他の代表的な実施例によると、装置は、ワイヤレスネットワークの複数の非同期ビーコン群を統合するように構成され、少なくとも一つのワイヤレス装置を含む各ビーコン群は、
第１ビーコン群の少なくとも一つの、第１指向性アンテナを有する第１ワイヤレス装置から第１ビーコンを受信し、第１ビーコン群と同期しない第２ビーコン群の少なくとも一つの、第２指向性アンテナを有する第２ワイヤレス装置から第２ビーコンを受信するように構成されるトランシーバと、
第１ビーコンに応答して、第１応答ビーコンを再配置することによって、第１応答ビーコンのタイミングを第２ビーコンのタイミングと同期させるプロセッサと
を有し、トランシーバは、再配置された第１応答ビーコンを第１ビーコン群の第１ワイヤレス装置に送信し、再配置された第１応答ビーコンは、第１ビーコンを再配置することによって第１ビーコンのタイミングを第２ビーコンのタイミングと同期させるように第１ワイヤレス装置に通知する。

図１は、従来のワイヤレス通信ネットワークのブロック図である。 図２は、様々な実施例によるワイヤレスネットワークにおいて通信する代表的なワイヤレス装置のブロック図である。 図３は、様々な実施例によるビーコン群の代表的なワイヤレス装置の機能的なブロック図である。 図４Ａは、一実施例による別々のビーコン群のワイヤレス装置によるビーコン送信のブロック図である。 図４Ｂは、一実施例による別々のビーコン群のワイヤレス装置によるビーコン送信のブロック図である。 図４Ｃは、一実施例による別々のビーコン群のワイヤレス装置によるビーコン送信のブロック図である。 図５は、様々な実施例によるワイヤレス装置ビーコン再配置プロセスのフローチャートである。 図６は、様々な実施例によるワイヤレス装置ビーコン再配置プロセスのフローチャートである。

以下の詳細な説明において、制限ではなく説明のため、特定の詳細を開示する例示的な実施例は、現在の教示に従って実施例の徹底した理解を提供するために説明される。しかしながら、ここに開示される具体的な詳細から逸脱する本教示による他の実施例が請求の範囲の範囲内にあることは、本開示の利益を受ける当業者には明らかであろう。更に、周知の装置及び方法の記載は、例示される実施例の記載をあいまいにしないように省略され得る。このような方法及び装置は、明らかに本教示の範囲内にある。

様々な実施例において、プロトコルは、ワイヤレスネットワーク、例えばＷＬＡＮ又はＷＰＡＮのワイヤレス装置の固定及び操作可能な指向性アンテナを通じて送受信されるビーコン群及びビーコンを形成及び制御する。プロトコルは、指向性アンテナを使用してＷＬＡＮ又はＷＰＡＮの調整された態様でビーコンを送信する能力をワイヤレス装置に提供する。したがってワイヤレス装置は、ワイヤレス装置及び／若しくは関連付けられたビーコン群の時間的同期、又はアンテナ指向性を事前に調整する必要なく、ネットワーク管理、データ伝送、及び他の通信を可能にするため、別々のビーコン群を形成する場合でさえ、同期された態様でビーコンを介して情報を交換することができる。

図２は、例えば様々な標準規格及びプロトコル、例えばＷｉＭｅｄｉａＵＷＢ標準規格によるＷＬＡＮ、ＷＰＡＮ等であり得る代表的なワイヤレスネットワーク２００のブロック図である。ワイヤレスネットワーク２００のそれぞれの代表的なワイヤレス装置２１０、２２０、２３０及び２４０は、指向性アンテナを通じてビーコンを送受信する。ワイヤレス装置２１０及び２２０は、ｖ形の、重なり合うカバーエリアによって示される固定されたビーム指向性アンテナを使用する。ワイヤレス装置２３０及び２４０は、操作可能な指向性アンテナ（例えばステアリング又は切り替えビームアンテナ）を使用し、したがって、ビーム掃引／切り替えによって広域をカバーすることが可能である。図２の例において、ワイヤレス装置２３０は、影付きの領域Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤによって示されるこのアンテナセクタの各々において、積極的にビーコンを送信するという点で、一次装置であることが示される。例えばワイヤレス装置２３０は、ネットワークアクセスポイントであり得る。

ワイヤレス装置２１０、２２０、２３０及び２４０の位置及び方向は、事前に互いに知られているわけではない。従って、ネットワーク２００に入る（例えば電源が入る）とき、例えばワイヤレス装置２４０は、他の装置（例えばワイヤレス装置２１０、２２０、２３０）の位置、又は他の装置との通信を確立するために自身のアンテナをどの方向に向けるかを知らない。それゆえワイヤレス装置２４０は、ビーコンをとらえるため、（セクタＡ乃至Ｄとして図示される）自身のアンテナセクタの全てをスキャンする。図２は、議論する目的で、ワイヤレス装置２３０と同様に４つのアンテナセクタを有するワイヤレス装置２４０を図示する。これらの装置は、様々な実施例の主旨及び範囲から逸脱することなく、いかなる数のアンテナセクタも備え得ることが理解される。

それぞれの固定されたビームアンテナを通じてビーコンを交換するワイヤレス装置２１０及び２２０は、第１ビーコン群を形成する。ワイヤレス装置２３０は、ワイヤレス装置２１０及び２２０の固定アンテナセクタの外側に位置され、したがって、ワイヤレス装置２１０及び２２０とビーコンの送受信をし得ない。言い換えると、ワイヤレス装置２１０及び２２０は、ワイヤレス装置２３０に対して隠され、逆もまた同様である。したがって、ワイヤレス装置２３０は、第１ビーコン群から独立し、非同期である第２ビーコン群を形成する。

操作可能な指向性アンテナを有するワイヤレス装置２４０は、ワイヤレス装置２２０の固定アンテナセクタ内にあり、ワイヤレス装置２３０の複数のアンテナセクタのうちの１つの中にある。より詳細には、ワイヤレス装置２４０のセクタＡは、ワイヤレス装置２２０の固定アンテナセクタと協調し、ワイヤレス装置２４０のセクタＢは、ワイヤレス装置２３０のセクタＤと協調する。従って、ワイヤレス装置２４０がネットワークに入る（例えば電源が入る）と、これは、ワイヤレス装置２２０及び２３０の両方とのビーコンの送受信が可能となる。（しかしながら、ワイヤレス装置２４０は、ワイヤレス装置２１０の固定アンテナセクタの外側に位置されるため、ワイヤレス装置２１０と直接ビーコンを交換することができない。）従って、ワイヤレス装置２４０は、両方のビーコン群と共通である。

図３は、代表的なワイヤレス装置２２０及び２３０と通信するように構成される代表的なワイヤレス装置２４０の機能ブロック図である。それによって、様々な実施例により、ワイヤレス装置２４０は、ビーコンを交換することが可能である。ワイヤレス装置２４０が示され、詳細に述べられるが、（ワイヤレス装置２２０のみと直接通信するワイヤレス装置２１０、並びに）ワイヤレス装置２２０及び２３０が構成され、ワイヤレス装置２４０と実質的に同じ態様で機能するものと理解される。図３は、ワイヤレス装置２１０及び２２０が第１ビーコン群を形成し、ワイヤレス装置２３０が別個の第２ビーコン群を形成することを示す。

当業者ならば周知のように、図３に示される様々な「部分」の１又はそれより多くは、ソフトウェアに制御されたマイクロプロセッサ、ハードウェアにより実現された論理回路、又はこれらの組み合わせを使用して、物理的に実施され得る。説明の目的のため、図３において一部が機能的に分離されるが、これらは、いかなる物理的な実施態様にも様々に組み合わされ得る。

ワイヤレス装置２４０は、トランシーバ２４４、プロセッサ２４６、メモリ２４８及びアンテナシステム２４２を含む。トランシーバ２４４は、受信機２４３及び送信機２４５を含み、適当な標準プロトコルに従ってワイヤレス通信ネットワーク２００を介して、他のワイヤレス装置、例えばワイヤレス装置２２０及び２３０と通信するワイヤレス装置２４０のための機能を提供する。

プロセッサ２４６は、ワイヤレス装置２４０の機能を提供するメモリ２４８と連動して、本願明細書において記載される実施例のビーコン群統合アルゴリズムを含む１又はそれより多くのソフトウェアアルゴリズムを実行するように構成される。統合アルゴリズムは、例えばアンテナシステム２４２のソフトウェア制御であり得、これは、ビーム操作又はビーム切り替えアンテナであり得、例えば媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層において実施される。プロセッサ２４６は、本願明細書において述べられるワイヤレス装置２４０の様々な機能をプロセッサが実行可能にする実行可能ソフトウェアコードを記憶する、これ自身のメモリ（例えば不揮発性メモリ）を含み得る。代替として、実行コードは、メモリ２４８における指定されたメモリ位置に記憶され得る。

図３において、アンテナシステム２４２は、複数の方向の他のワイヤレス装置と通信するために複数のアンテナビームから選択する能力を装置２４０に提供する指向性アンテナシステムを含む。例えば上記のように、アンテナシステム２４２は、ビーム操作又はビーム切り替えアンテナであり得る。したがって、アンテナシステム２４２は、各々が１つのアンテナビームに対応する複数のアンテナを含み得るか、又はアンテナシステム２４２は、異なる方向のビームを形成するために、複数の異なるアンテナ要素を結合し得るステアリングアンテナ又はアンテナアレイを含み得る。

アンテナシステム２４２は、アンテナシステム２４２が方向付けられ得る方向に対応する様々なセクタを動作させる。例えば図２を参照すると、ワイヤレス装置２４０のアンテナシステム２４２は、４つのアンテナセクタＡ乃至Ｄを有し得る。説明を単純化することを目的として、代表的なセクタＡ乃至Ｄは、ワイヤレス装置２４０を囲んでいる４つの四分円に均一に分散され、２次元で図示される。実際のセクタは、３次元に拡張した、異なる及び／又は重なるカバー範囲を有し得る。

前述のように、ワイヤレス装置は、異なるタイプのアンテナ、並びに異なる数及び分布のアンテナセクタを有する。例えば、図２は、４つのセクタＡ乃至Ｄを有する操作可能な指向性アンテナシステムも有するとしてワイヤレス装置２３０を図示する。しかしながら、ワイヤレス装置２１０及び２２０は、固定された指向性アンテナシステムを有し、従って、図示された以外のいかなる方向にもアンテナビームを操作しないか、又はそうでなければアンテナビームを向け直す。したがって、ワイヤレス装置２１０及び２２０のビーコン送信は、例えばビーコンの方向付けが、ビーコンタイミングに関して調整される必要はないので、ワイヤレス装置２３０と比較していくらか単純化される。

ワイヤレス装置２４０は、どちらのビーコン群（例えばワイヤレス装置２１０及び２２０を含む第１ビーコン群、又はワイヤレス装置２３０を含む第２ビーコン群）にも加わることが可能である。ワイヤレス装置２４０が第１ビーコン群に加わる場合、該装置は、上記のように、ワイヤレス装置２２０とビーコンを交換する（ワイヤレス装置２２０は、今度はワイヤレス装置２１０とビーコンを交換する）ことにより、ワイヤレス装置２１０及び２２０と同期することができる。しかしながら従来は、一旦、第１ビーコン群に加わると、ワイヤレス装置２４０は、第２ビーコン群のワイヤレス装置２３０とは通信することができない。同様に、ワイヤレス装置２４０が第２ビーコン群に加わる場合、これは、第１ビーコン群と通信することができない。したがって、ビーコン群のどちらかを選ぶことは、２つの別々の、非同期ビーコン群を含むために、ネットワークを効果的に分割するであろう。

上記のように、ワイヤレス装置２４０は、例えば第１ビーコン群（例えばワイヤレス装置２２０）に第１応答ビーコンを送り、第２ビーコン群（例えばワイヤレス装置２３０）に第２応答ビーコンを送ることにより、両方のビーコン群に入ることを決定し得る。しかしながら、２つのビーコン群は、依然として非同期であり、ワイヤレス装置２４０は、２つの別個のビーコン群と別々に協調しなければならない。

非同期ビーコン群の分割、及び／又は同時の動作を回避するため、ビーコン群は、様々な実施例に従って、例えば少なくとも固定されたアンテナワイヤレス装置の送信ビーコンを再配置することによって、統合され得る。再配置されたビーコンは、例えば図４Ａ乃至４Ｃにおいて図示され、統合プロセスは、図５及び６のフローチャートに記載される。

図４Ａ乃至４Ｃは、動作タイムライン４１０、４２０、４３０及び４４０のブロック図であり、これは、それぞれワイヤレス装置２１０、２２０、２３０及び２４０によって送受信される信号に対応する。様々な実施例によると、各タイムラインは、対応するスーパーフレームの連続的なビーコン送信タイムスロットを図示する。図４Ａ乃至４Ｃは、必ずしも連続的なスーパーフレームを示さないが、時系列でイベントを図示する。言い換えると、様々な実施例は、例えば使用される通信プロトコルに応じて、図示された動作が生じるスーパーフレームの間の中間のスーパーフレーム数を含み得る。同様に、ビーコン送信期間内のタイムスロットの数及びサイズは、本発明の主旨及び範囲から逸脱することなく変化し得る。

図５を参照すると、ステップＳ５１０において、ワイヤレス装置２４０は、例えばネットワーク内で電源が入る、ネットワーク領域内で物理的に移動する、休眠状態が解除される等により、ネットワークに加わる。ステップＳ５１２において、ワイヤレス装置２４０は、他のワイヤレス装置からビーコンを受け取るため、この様々なアンテナセクタ、セクタＡ乃至Ｄをスキャンし始める。上記のように、ワイヤレス装置２４０は、ワイヤレス装置２２０の固定指向性アンテナセクタ内にあり、ワイヤレス装置２３０のアンテナセクタＤ内にある。したがって、ワイヤレス装置２４０は、ステップＳ５１４においてワイヤレス装置２２０からの第１ビーコンを受信し、ステップＳ５１６においてワイヤレス装置２３０からの第２ビーコンを受信する。

図４Ａは、最初にビーコンを送受信するワイヤレス装置を示す。上記のように、ワイヤレス装置２４０は、ワイヤレス装置２２０及び２３０からビーコンを受信し、これは、タイムライン４２０及び４３０からタイムライン４４０までのそれぞれの破線の矢印によって示される。ワイヤレス装置２３０が操作可能な指向性アンテナを備えるので、ワイヤレス装置２４０は、（例示的なタイムスロット１乃至９における）タイムスロット４において、この送信ビーコン、例えば第２ビーコンを受信し、これは、ワイヤレス装置２３０がアンテナセクタＤで送信することに対応する。対照的に、ワイヤレス装置２２０からの第１ビーコンのタイミングは、これが固定アンテナシステムを有し、異なるアンテナセクタで送信していないので、重要なものではない。ビーコンタイミング及び／又はスーパーフレームビーコンスロットの番号付けが異なることが理解されるが、説明のため、ワイヤレス装置２２０からの送信ビーコンは、タイムライン４３０のスロット２に対応する時間に生じるとして示される。

タイムライン４３０の送信ビーコンスロットＡ乃至Ｄ（スロット１乃至４）に続く、点線によって示されるスロット（スロット５乃至９）は、多くの付加的なタイムスロット（図示略）、例えばデータスロットが各スーパーフレームにおいて生じ得ることが理解されるが、ワイヤレス装置２３０のスーパーフレームの次の連続したスロットを表わす。実施例の主旨及び範囲から逸脱することなく、タイムスロットは、サイズを変化させ得る。例えばスーパーフレーム当たりのスロットの数、及び／又は各タイムスロットの時間の長さは、特定の状況に固有の利点を提供するか、又は様々な設計要件を満たすように調整され得る。

ワイヤレス装置２４０にビーコンを送信することに加えて、ワイヤレス装置２２０は、ワイヤレス装置２１０にもビーコンを送信し、これは、同じタイムスロットのタイムライン４１０に対応する。同様に、ワイヤレス装置２１０は、ワイヤレス装置２２０にビーコンを送信し、これは、説明目的で、タイムライン４３０のスロット１に対応する時間に生じるように示される。ワイヤレス装置２１０と２２０の間でのビーコンの交換は、ワイヤレス装置２３０もワイヤレス装置２４０もワイヤレス装置２１０を見ることができないので、第１ビーコン群の内部である。

図５を再度参照すると、ステップＳ５１８において、ワイヤレス装置２４０は、２つの非同期ビーコン群からビーコンを受信することを決定する。例えば第１ビーコンで提供される情報に基づいて、第１ビーコン群のワイヤレス装置２２０が固定された指向性アンテナを有することが決定し得、第１応答ビーコンを送信するタイミングにおいて柔軟性がある。例えば第２ビーコンで提供される情報に基づいて、ワイヤレス装置２４０も、第２ビーコン群のワイヤレス装置２３０が操作可能な指向性アンテナを備えていると決定し得、これは、ワイヤレス装置２４０が第２応答ビーコンを送るとき、ワイヤレス装置２３０のアンテナが適当なアンテナセクタ（セクターＤ）の方向に方向付けられることを保証するため、応答ビーコンの特定のタイミングを必要とする。

第１ビーコン群と第２ビーコン群とを同期させるため、ワイヤレス装置２４０は、固定アンテナワイヤレス装置（例えばワイヤレス装置２２０）と送受信されるビーコンを再配置することを調整する。従って、ステップＳ５２０において、ワイヤレス装置２４０は、この第１応答ビーコンを他のタイムスロットに再配置し、ステップＳ５２２において第１ビーコン群のワイヤレス装置２２０に、再配置された第１応答ビーコンを送信する。図４Ｃ及び図６に関して後述するように、第１応答ビーコンは、次のスーパーフレームにこの第１ビーコンを再配置するようにワイヤレス装置２２０に伝える情報を含む。

しかしながら、操作可能なアンテナ装置（例えばワイヤレス装置２３０）からのビーコンは、再配置され得ない。従って、ステップＳ５２４において、ワイヤレス装置２４０は、ステップＳ５１６において受信される第２ビーコンによって割り当てられるタイムスロットで第２ビーコン群のワイヤレス装置２３０に、第２応答ビーコンを送信する。一実施例において、ワイヤレス装置２３０と２４０との間のビーコン及びタイムスロット割当の交換は、例えば前述の米国仮出願"Apparatus and Method for Enabling Discovery of Wireless Devices," by Richard Chen and Chun-Ting Chou,に従って達成され得、この主題は、本願明細書に引用したものとする。ワイヤレス装置２４０は、ステップＳ５２６において再配置されたタイムスロットでワイヤレス装置２２０から次の第１ビーコンを受信する。ワイヤレス装置２４０は、ステップＳ５２８において元のビーコンタイムスロットでワイヤレス装置２３０から次の第２ビーコンを受信するように継続する。

図４Ｂは、第１及び第２ビーコン群に応答ビーコンを送信するワイヤレス装置２４０を示す。タイムライン４４０の下で破線の矢印によって示されるように、ワイヤレス装置２４０が通常ワイヤレス装置２２０から第１ビーコンに応答するタイムスロットは、例えばタイムライン４３０のスロット３に対応する時間からタイムライン４３０のスロット９に対応する時間まで再配置される。第１応答ビーコンは、（スロット９に対応する）再配置されたタイムスロットでワイヤレス装置２２０に送信され、これは、タイムライン４２０まで延在する破線の矢印によって示される。代替の実施例では、第１応答ビーコンは、通常の応答タイムスロット（例えばスロット３に対応する）で送信され得、次の第１応答ビーコンが送信される再配置されたタイムスロットを識別し得る。第２応答ビーコンは、元々割当てられたタイムスロット（スロット８に対応する）でワイヤレス装置２３０に送信され、これは、タイムライン４３０まで延在する破線の矢印によって示される。

ワイヤレス装置４２０に送信される第１応答ビーコンは、２つのビーコン群を統合することに関する情報を含む。例えば最初の第１応答ビーコンは、ワイヤレス装置４２０に対して、自身の今後の第１ビーコンを再配置しなければならないことを知らせ得る。最初の第１応答ビーコンは、第１ビーコンが移動されなければならないタイムスロットを識別し得るか、又は代替として、第１応答ビーコンは、単に利用可能でないタイムスロットを識別し得る。例えば利用できないタイムスロットは、ワイヤレス装置２３０がワイヤレス装置２４０に第２ビーコンを送信するスロット４と、ワイヤレス装置２４０がワイヤレス装置２３０に第２応答ビーコンを送信するスロット８と、ワイヤレス装置２４０がワイヤレス装置２２０に次の第１応答ビーコンを送信するスロット９とを含む。しかしながら、一実施例において、ワイヤレス装置２４０は、これがワイヤレス装置２３０に次の第２応答ビーコンを送信すると同時に、スロット８でワイヤレス装置２２０に次の第１応答ビーコンを送信し得、したがって、他の装置からのビーコンの再配置のためスロット９を解放する。

ワイヤレス装置２２０に送信される第１応答ビーコンは、付加的情報、例えばワイヤレス装置２３０の識別情報、第２ビーコン群の識別情報、第２ビーコン群のワイヤレス装置の数等を含み得る。一旦ワイヤレス装置２２０が、次の第１ビーコンを送信するため、再配置されたタイムスロットを選択する、及び／又は割り当てられると、これは、通信する他のワイヤレス装置に対して、再配置されたタイムスロットを通知する。

図４Ｃは、ワイヤレス装置２４０から受信される第１応答ビーコンの結果として、ワイヤレス装置２１０及び２２０に対するビーコンの再配置を示す。より詳細には、ワイヤレス装置２４０から再配置された第１応答ビーコンを受信した後、ワイヤレス装置２２０は、第１ビーコン群の他のワイヤレス装置（例えばワイヤレス装置２１０）に第１ビーコン群において送信されるビーコンの統合する動作を通知する。ビーコンは、再配置に関する情報、例えばワイヤレス装置２２０がこの送信（及び受信）ビーコンを再配置しようと意図するタイムスロットの識別情報、並びに他のワイヤレス装置（例えばワイヤレス装置２１０）が自身の送信（及び受信）ビーコンを再配置させなければならないタイムスロットの識別情報を含む。代替として、ワイヤレス装置２２０からのビーコンは、利用可能でないタイムスロットを識別し得、その結果、第１ビーコン群の残りの各ワイヤレス装置は、自身の再配置されたビーコンタイムスロットを選択し、したがって他のワイヤレス装置にこの選択を通知する。追加のワイヤレス装置が第１ビーコンにある場合、統合する動作を既に通知されたワイヤレス装置（例えばワイヤレス装置２１０及び／又は２２０）は、これらが通信し得る他のワイヤレス装置に知らせ、その結果、最終的に第１ビーコン群の全てのワイヤレス装置がこれらのビーコンを適切に再配置した。

図示された例において、ワイヤレス装置２２０は、タイムライン４３０におけるスロット２に対応する時間からスロット７に対応する時間までのこの送信ビーコンを再配置し、ワイヤレス装置２１０は、タイムライン４３０におけるスロット１に対応する時間からスロット６に対応する時間までのこの送信ビーコンを再配置し、これは、それぞれ、タイムライン４２０及び４１０より上に破線の矢印によって示される。それからワイヤレス装置２１０、２２０及び２４０は、これらのそれぞれの再配置されたタイムスロットの次のビーコンを送受信する。最終的に、ワイヤレス装置の全ては、単一ビーコン群においてビーコン送信をし、再配置プロセスを終える。

上記のように、ビーコンの再配置は、様々なワイヤレス装置の次の連続的なスーパーフレームにおいて必ずしも生じるわけではない。例えばワイヤレス装置２４０からの最初の第１応答ビーコンからビーコン群が統合されているという通知を受けた後、ワイヤレス装置２２０は、このビーコンを再配置する、及び／又はこれらのそれぞれのビーコンが再配置されなければならないことを第１ビーコン群の他の装置に通知する前に、所定の数のスーパーフレーム（例えばＷｉＭｅｄｉａＵＷＢプロトコルに従って９つのスーパーフレーム）を待ち得る。

一実施例において、群の送信／受信ビーコンが互いを妨げない限り、ビーコン群は、同じタイムスロットを変更しなければならないワイヤレス装置なしで統合され得る。例えば図４Ａ乃至４Ｃは、元のビーコンのタイミングが重複しないので、ワイヤレス装置２１０、２２０及び２４０が、必ずしも自身のビーコンを異なるタイムスロットに再配置することを必要としない状況を実際に図示する。タイムライン４３０において示される期間を参照すると、ワイヤレス装置２１０（タイムライン４１０）は、スロット１でこのビーコンを送信し、ワイヤレス装置２２０（タイムライン４２０）は、スロット２でこのビーコンを送信し、ワイヤレス装置２３０（タイムライン４３０）は、スロット４でアンテナセクタＤにおいて自身のビーコンを送信し、ワイヤレス装置２４０（時間ライン４４０）は、スロット３でワイヤレス装置２２０にこの応答ビーコンを送信する。（異なる時間に異なるアンテナセクタを掃引するアンテナによって決定されるように、ワイヤレス装置２４０は、スロット８でワイヤレス装置２３０にこの応答ビーコンを依然として送るであろう。）

したがって、２つのビーコン群を統合することを可能にする再配置は、単に第２ビーコン群のタイムスロット番号と一致させるために第１ビーコン群のタイムスロットの番号を振り直すことに関連し得る。例えば図４Ａを参照すると、タイムライン４２０上の最も左のタイムスロットは、実際には例えばワイヤレス装置２２０から送信されるスーパーフレームのタイムスロット５であり得、これはワイヤレス装置２３０のスロット番号１と時間的に対応する。従って、ワイヤレス装置２２０は、この元のスロット番号６で自身のビーコンを（例えばワイヤレス装置２１０及び２４０に）送信し、これは、ワイヤレス装置２３０のスロット番号２に時間的に対応する。したがってビーコン群は、一つには、このスーパーフレームスロットの番号を振り直すワイヤレス装置２２０によって同期され得、その結果、ワイヤレス装置２３０のスロット番号付けに対応するため、このスロット６は、現在のスロット２である。同様に、ワイヤレス装置２１０は、このスーパーフレームスロットの番号を振り直し得、その結果、この元のスロット５は、現在スロット１である。このようにして、ワイヤレス装置２１０及び２２０は、統合を可能にするために、これらのビーコンスロットの番号付けのみで、ビーコンを送信する実際の時間を変更しなくてもよい。これは、ビーコンスロットの空間的な再利用を可能にし、更に媒体時間の浪費を低下させる。

図６は、一実施例による、固定された指向性アンテナを有するワイヤレス装置（例えばワイヤレス装置２２０）のビーコン群統合プロセスを図示する、図５に対して補完的なフローチャートである。ステップＳ６１２において、ワイヤレス装置２２０は、この指向性アンテナから固定された方向にビーコンを送信する。各ビーコンは、各スーパーフレームの所定のスロットに含まれる。これに応じて、ワイヤレス装置２２０は、第１ビーコン群を形成するワイヤレス装置２１０（図６には示されない）のような他の装置から応答ビーコンを受信する。

ステップＳ６１４において、ワイヤレス装置２２０は、ワイヤレス装置２２０が事前に知らなかった、第１ビーコン群及び第２ビーコン群に共通であるワイヤレス装置２４０から再配置された応答ビーコン（例えば再配置された第１応答ビーコン）を受信する。第２のビーコン群は、上記のように、操作可能な指向性アンテナ（例えばワイヤレス装置２３０）を備える装置を含む。第１応答ビーコンは、統合プロセスを示し、第２ビーコン群に適応するため、ビーコンの再配置に関する情報を含む。上記のように、情報は、ワイヤレス装置２２０がこの次の送信ビーコンを再配置しなければならない特定のタイムスロットを識別し得るか、又は情報は、すでに占有されたタイムスロットを識別し得、ワイヤレス装置２００が自身の再配置タイムスロットを決定することを可能にする。ワイヤレス装置２２０は、ステップＳ６１６においてこのビーコンを再配置する。

ステップＳ６１８において、ワイヤレス装置２２０は、第１ビーコン群のこの隣接した装置（例えばワイヤレス装置２１０）にビーコンを送信し、これがこのビーコンスロットを再配置していることを前記隣接した装置に知らせ、この再配置されたビーコンスロットを識別し、同様に前記隣接した装置がこれらのビーコンを再配置しなければならないことを前記隣接した装置に知らせる。例えばワイヤレス装置２２０からワイヤレス装置２１０への次のビーコンは、統合プロセスを示し得、新たに識別された第２ビーコン群に適応するため、ビーコンの再配置に関する情報を含み得る。上記のように、情報は、ワイヤレス装置２１０がこの次の送信ビーコンを再配置しなければならない特定のタイムスロットを識別し得るか、又は、情報は、既に占有されたタイムスロットを識別し得、ワイヤレス装置２１０がこの再配置タイムスロットを決定するのを可能にする。ワイヤレス装置２１０は、その後、このビーコンも再配置し、ビーコン再配置が終了すること、及び／又は新たなビーコン位置をワイヤレス装置２２０に通知する。

更なるワイヤレス装置が、ワイヤレス装置２１０が通信する第１ビーコン群にあり得るが、ワイヤレス装置２２０は、直接通信することができない。従って、ワイヤレス装置２１０は、この隣接した（ワイヤレス装置２２０と通信しない）装置に、ビーコンを送信し、更にこれがこのビーコンスロットを再配置し、この再配置されたビーコンスロットを識別すること、これらが同様にこれらのビーコンを再配置しなければならないこと、及び／又は第２ビーコン群と統合することを、この隣接した装置に通知する。このように、第１ビーコン群の全てのワイヤレス装置は、最終的に第２ビーコン群と同期する。

ステップＳ６２０において、ワイヤレス装置２２０は、例えばワイヤレス装置２４０に対して、この再配置されたビーコンスロットにおいて、第１ビーコン群及び第２ビーコン群の両方に共通である次の第１ビーコンを送信する。ワイヤレス装置２２０は、ステップＳ６２２及びＳ６２４のそれぞれにおいて、ワイヤレス装置２４０からの次の第１応答ビーコンを受信し、対応する再配置されたビーコンスロットでワイヤレス装置２１０から次の応答ビーコンを受信する。したがって、第１及び第２ビーコン群は、同期して、単一ビーコン群に統合することを可能にする。

例示的な実施例によると、別個の非同期ビーコン群のワイヤレス装置、例えば第１ビーコン群の代表的なワイヤレス装置２１０、２２０及び第２ビーコン群のワイヤレス装置２３０は、共通に隣接した装置、例えば代表的なワイヤレス装置２４０を介して例えば情報を交換するため、互いを発見し、同期された複合ビーコン群に統合することができる。従って、トポロジに関係なく、付近のワイヤレス装置は、うまく接続され、ネットワークは、分割されないであろう。両方の元のビーコン群と通信し得る共通に隣接した装置は、複数の非同期ビーコン群に複数のビーコンを送って、時間を浪費し、潜在的に干渉を生じさせる必要はない。ここで実施例は、説明の目的で提供され、この明細書の教示又は請求項の範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。

好ましい実施例がここで開示される一方、多くの変形例は、本発明の主旨及び範囲内にあり得る。このような変形例は、ここでの明細書、図面及び請求項を調べた後、当業者に明らかになるであろう。それゆえ、本発明は、請求項の主旨及び範囲内以外に制限されない。

Claims (20)

1. 各ビーコン群が少なくとも一つのワイヤレス装置を含む、ワイヤレスネットワークの複数の非同期ビーコン群を統合する方法であって、
   第１ビーコン群の少なくとも一つの、第１指向性アンテナを有する第１ワイヤレス装置から第１ビーコンを受信するステップと、
   前記第１ビーコン群と同期しない第２ビーコン群の少なくとも一つの、第２指向性アンテナを有する第２ワイヤレス装置から第２ビーコンを受信するステップと、
   第１応答ビーコンを再配置し、再配置された前記第１応答ビーコンを前記第１ビーコン群の前記第１ワイヤレス装置に送信して、前記第１ワイヤレス装置に前記第１ビーコンを再配置するように指示するステップと、
   を含み、
   前記第２ビーコン、再配置された前記第１応答ビーコン、及び再配置された前記第１ビーコンが同期する、方法。
2. 前記第１応答ビーコン及び前記第１ビーコンは、前記第２ワイヤレス装置の前記第２ビーコンが送信されていないそれぞれの時間に再配置される、請求項１に記載の方法。
3. 前記第２ビーコンによって示される時間に、前記第２ワイヤレス装置に前記第２応答ビーコンを送信するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１応答ビーコン及び前記第１ビーコンは、前記第２ワイヤレス装置の前記第２ビーコン及び前記第２応答ビーコンが送信されていないそれぞれの時間に再配置される、請求項３に記載の方法。
5. 前記再配置された第１応答ビーコンに応答して、前記第１ビーコン群の前記第１ワイヤレス装置は、前記第１ビーコン群の少なくとも一つの他の第１ワイヤレス装置に対して、この対応する第１ビーコンを再配置するように指示する、請求項１に記載の方法。
6. 前記第１ワイヤレス装置は、前記第１ビーコン群の少なくとも一つの他の第１ワイヤレス装置に対して、前記再配置された第１応答ビーコンを受信した後、所定の待ち時間の後、この対応する第１ビーコンを再配置するように指示する、請求項５に記載の方法。
7. 前記所定の待ち時間が、複数のスーパーフレームを含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記第１ビーコン群の前記第１ビーコンの元のタイムスロットが、前記第２ビーコン群の利用可能なタイムスロットに対応するかどうかを決定するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記第１ビーコンの前記元のタイムスロットが、前記第２ビーコン群の利用可能なタイムスロットに対応する場合、前記第１ワイヤレス装置が、前記第２ビーコン群の多くの利用可能なタイムスロットと合うように前記元のタイムスロットの番号を振り直すことにより、前記第１ビーコンを再配置する、請求項８に記載の方法。
10. 前記第１ビーコンの前記元のタイムスロットが前記第２ビーコン群の利用可能なタイムスロットに対応しない場合、前記第１ワイヤレス装置は、前記第２ビーコン群の利用可能なタイムスロットに対応する異なるタイムスロットに前記第１ビーコンを移動させることにより、前記第１ビーコンを再配置する、請求項８に記載の方法。
11. 前記第１指向性アンテナが、固定ビームアンテナを有し、前記第２指向性アンテナは、操作可能なアンテナを有する、請求項１の方法。
12. 前記操作可能なアンテナが、ステアリングビームアンテナ及び切り替えビームアンテナのうちの１つを有する、請求項１０に記載の方法。
13. 各ビーコン群が少なくとも一つのワイヤレス装置を含む、ワイヤレスネットワークの複数の非同期ビーコン群を統合する装置であって、
    第１ビーコン群の少なくとも一つの、第１の指向性アンテナを有する第１ワイヤレス装置から第１ビーコンを受信し、前記第１ビーコン群と同期しない第２ビーコン群の少なくとも一つの、第２指向性アンテナを有する第２ワイヤレス装置から第２ビーコンを受信するトランシーバと、
    前記第１ビーコンに応答して、第１応答ビーコンを再配置することにより、該第１応答ビーコンのタイミングを前記第２ビーコンのタイミングと同期させるプロセッサと、
    を有し、
    前記トランシーバが、前記第１ビーコン群の前記第１ワイヤレス装置に、前記再配置された第１応答ビーコンを送信し、前記再配置された第１応答ビーコンが、前記第１ビーコンを再配置することによって、前記第１ビーコンのタイミングを前記第２ビーコンのタイミングと同期させるように前記第１ワイヤレス装置に通知する装置。
14. 複数のアンテナセクタで前記ワイヤレスネットワークを介して通信する指向性アンテナシステムを更に有し、
    前記トランシーバが、前記指向性アンテナシステムを通じて、前記第１及び第２ビーコンを受信し、前記再配置された第１応答ビーコンを送信する、請求項１３に記載の装置。
15. 前記指向性アンテナシステムは、ステアリングビームアンテナ及び切り替えビームアンテナのうちの１つを含む、請求項１４に記載の装置。
16. 前記第１ワイヤレス装置の前記第１指向性アンテナが、固定ビームアンテナを含み、前記第２ワイヤレス装置の前記第２指向性アンテナは、操作可能アンテナを含む、請求項１５に記載の装置。
17. 再配置された前記第１応答ビーコンに応答して、前記第１ビーコン群の前記第１ワイヤレス装置は、前記第１ビーコン群の少なくとも一つの他の第１ワイヤレス装置に対して、この対応する第１ビーコンを再配置するように通知する、請求項１３に記載の装置。
18. 各ビーコン群が少なくとも一つのワイヤレス装置を含む、ワイヤレスネットワークの複数の非同期ビーコン群を統合する方法であって、
    第１ビーコン群、及び該第１ビーコン群と非同期である第２ビーコン群と通信することができる共通のワイヤレス装置に、第１ビーコン群の第１ワイヤレス装置の指向性アンテナを介して第１ビーコンを送信するステップと、
    前記第１ビーコンに応答して、前記共通のワイヤレス装置から、第２ビーコン群を識別するとともに、前記共通のワイヤレス装置に送信される前記第２ビーコン群の第２ワイヤレス装置の少なくとも第２ビーコンと同期するため、次の第１ビーコンを再配置するような指示を提供する再配置された第１応答ビーコンを受信するステップと、
    前記第１ビーコン群の少なくとも一つの他のワイヤレス装置に前記第２ビーコン群を通知するとともに、前記少なくとも一つの他のワイヤレス装置に対して、少なくとも再配置された次の第１ビーコン及び前記第２ビーコンと同期するため、少なくとも一つの他のワイヤレス装置から送信されるビーコンを再配置するように指示するステップとを有する方法。
19. 前記第１ビーコン群の前記少なくとも一つの他のワイヤレス装置に対して、前記少なくとも一つの他のワイヤレス装置から送信される前記ビーコンを再配置するように指示する前に、所定の期間を待つステップを更に含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記再配置された次の第１ビーコンを送信し、前記共通のワイヤレス装置から再配置された次の第１応答ビーコンを受信し、前記第１ビーコン群の前記少なくとも１つの他のワイヤレス装置から再配置されたビーコンを受信することが、前記第２ビーコンと干渉しない、請求項１９に記載の方法。

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