特許 6060153 通信ネットワークにおける事象ベースキープアライブ時間

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6060153

(24)【登録日】2016年12月16日

(45)【発行日】2017年1月11日

(54)【発明の名称】通信ネットワークにおける事象ベースキープアライブ時間

(51)【国際特許分類】

   H04L 12/44 20060101AFI20161226BHJP

   H04B 3/54 20060101ALI20161226BHJP

【ＦＩ】

   H04L12/44 M

   H04B3/54

【請求項の数】18

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-512180(P2014-512180)

(86)(22)【出願日】2012年5月29日

(65)【公表番号】特表2014-516225(P2014-516225A)

(43)【公表日】2014年7月7日

(86)【国際出願番号】US2012039799

(87)【国際公開番号】WO2012162691

(87)【国際公開日】20121129

【審査請求日】2015年5月26日

(31)【優先権主張番号】61/605,400

(32)【優先日】2012年3月1日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/473,323

(32)【優先日】2012年5月16日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/490,187

(32)【優先日】2011年5月26日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390020248

【氏名又は名称】日本テキサス・インスツルメンツ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】507107291

【氏名又は名称】テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド

(74)【上記1名の代理人】

【識別番号】100098497

【弁理士】

【氏名又は名称】片寄 恭三

(72)【発明者】

【氏名】クマラン ヴィジャヤサンカール

(72)【発明者】

【氏名】ラマヌジャ ヴェダンハム

(72)【発明者】

【氏名】シャオリン ルー

【審査官】 岡 裕之

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００７／１４００３４（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０３２２１２４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００２５２５８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 Recommendation ITU-T G.9904，ITU，２０１２年１０月，pp.69,73-74,100

【文献】 Xiaolin Lu et al.，White Paper: Implementing PRIME for Robust and Reliable Power Line Communication(PLC)，Texas Instruments，２０１３年 ７月

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｌ １２／４４

Ｈ０４Ｂ ３／５４

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

ＣｉＮｉｉ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベースノードと複数のサービスノードとを含む複数のノードを有するネットワークにおいて通信する方法であって、前記サービスノードが少なくとも１つのスイッチノードと少なくとも１つの端子ノードとを含み、前記方法が、
第１のサービスノードからのデータ／ＡＬＶ＿Ｓ／ＡＣＫフレームを受け取る時に前記ベースノードで前記第１のサービスノードに対してＡＬＶ＿Ｓタイマーを再開することと、
ＡＬＶ＿ＢフレームにおいてアライブＡＬＶ．ＴＩＭＥフィールドを伝送することにより第１のＫＡタイマーに対してキープアライブＫＡタイムアウト（ＫＡ＿ＴＯ）値を設定することであって、前記ＫＡ＿ＴＯ値が前記ベースノードにより設定され、前記ＫＡ＿ＴＯ値により定められる各タイムインタバルの間に前記ベースノードが少なくとも幾らかのフレームを前記第１のサービスノードに送信することを確実にするため、前記第１のサービスノードに対して最後に送信されたデータフレーム又は前記ＡＬＶ＿Ｂフレームを追跡するために前記ベースノードがＡＬＶ＿Ｂタイマーを使用する、前記設定することと、
を含む、方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法であって、
前記ネットワークが直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）シグナリングを用いる、方法。

【請求項3】

請求項１に記載の方法であって、
前記通信が電力線通信を含む、方法。

【請求項4】

請求項１に記載の方法であって、
前記通信がワイヤレス通信を含む、方法。

【請求項5】

ベースノード（ＢＮ）と複数のサービスノード（ＳＮ）とを含む複数のノードを有するネットワークにおいて通信する方法であって、前記複数のＳＮが少なくとも１つのスイッチノード（ＳＷ）と少なくとも１つの端子ノード（ＴＮ）とを含み、前記方法が、
前記複数のＳＮからの第１のＳＮが、前記ＢＮからの（ｉ）データ／ＡＬＶ＿Ｂ／ＡＣＫフレーム、又は前記ＢＮ又は前記ＳＷからの（ｉｉ）ビーコンを受け取り、前記（ｉ）又は（ｉｉ）を受け取るときに前記第１のＳＮで第１のキープアライブ（ＫＡ）タイマーを再開することと、
ＡＬＶ＿ＢフレームにおいてアライブＡＬＶ．ＴＩＭＥフィールドを伝送することにより前記第１のＫＡタイマーに対してＫＡタイムアウト（ＫＡ＿ＴＯ）値を設定することであって、前記ＫＡ＿ＴＯ値が前記ＢＮにより設定され、前記ＫＡ＿ＴＯ値により定められる各タイムインタバルの間に前記ＢＮが少なくとも幾つかのフレームを前記第１のＳＮに送信することを確実にするため、前記第１のＳＮに対して最後に送信されたデータフレーム又は前記ＡＬＶ＿Ｂフレームを追跡するために前記ＢＮがＡＬＶ＿Ｂタイマーを用いる、前記設定することと、
を含む、方法。

【請求項6】

請求項５に記載の方法であって、
前記ネットワークが直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）シグナリングを用いる、方法。

【請求項7】

請求項５に記載の方法であって、
前記通信が電力線通信を含む、方法。

【請求項8】

請求項５に記載の方法であって、
前記通信がワイヤレス通信を含む、方法。

【請求項9】

ベースノード（ＢＮ）と複数のサービスノード（ＳＮ）とを含む複数のノードを有するネットワークにおいて通信する方法であって、前記複数のＳＮが少なくとも１つのスイッチノード（ＳＷ）と少なくとも１つの端子ノード（ＴＮ）とを含み、前記方法が、
前記複数のＳＮからの第１のＳＮが、前記ＢＮからの（ｉ）データ／ＡＬＶ＿Ｂ／ＡＣＫフレーム、又は前記ＢＮ又は前記ＳＷからの（ｉｉ）ビーコンを受け取り、前記（ｉ）又は（ｉｉ）を受け取るときに前記第１のＳＮで第１のキープアライブ（ＫＡ）タイマーを再開することと、
前記第１のＳＮからのデータ／ＡＬＶ＿Ｓ／ＡＣＫフレームを受け取るときに前記第１のＳＮに対して前記ＳＮでアライブＡＬＶ＿Ｓタイマーを再開することと、
ＡＬＶ＿ＢフレームにおいてＡＬＶ．ＴＩＭＥフィールドを伝送することにより前記第１のＫＡタイマーに対してＫＡタイムアウト（ＫＡ＿ＴＯ）値を設定することであって、前記ＫＡ＿ＴＯ値が前記ＢＮにより設定され、前記ＫＡ＿ＴＯ値により定められる各タイムインタバルの間に前記ＢＮが前記第１のＳＮに対して少なくとも幾らかのフレームを送信することを確実にするため、前記第１のＳＮに対して最後に送信されたデータフレーム又は前記ＡＬＶ＿Ｂフレームを追跡するために前記ＢＮがＡＬＶ＿Ｂタイマーを用いる、前記設定することと、
を含む、方法。

【請求項10】

請求項１、５又は９に記載の方法であって、
前記ＫＡ＿ＴＯ値が前記ベースノードによりＫＡメッセージ管理アルゴリズムを用いて設定される、方法。

【請求項11】

ベースノードと、少なくとも１つのスイッチノード及び少なくとも１つの端子ノードを有する複数のサービスノードとを含む複数のノードを有するネットワークにおける第１のノードにおいて、ＫＡロス低減アルゴリズムを実装するためにストアされた命令を有する非一時的（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）メモリに通信可能に結合されるキープアライブ（ＫＡ）タイマーを実装するプロセッサを含む、モデムであって、
実行されるとき、前記プロセッサに、
前記モデムが前記複数のサービスノードからの第１のサービスノードにあるとき、前記第１のサービスノードが、（ｉ）前記ベースノードからのデータ／ＡＬＶ＿Ｂ／ＡＣＫフレーム、又は（ｉｉ）前記ベースノード又は前記スイッチノードからのビーコンを受け取る時に前記第１のサービスノードにおける第１のキープアライブ（ＫＡ）タイマーを再開させ、
前記モデムが前記ベースノードにあるとき、前記第１のサービスノードからのデータ／ＡＬＶ＿Ｓ／ＡＣＫフレームを受け取る時に前記第１のサービスノードに対して前記ベースノードにおけるＡＬＶ＿Ｓタイマーを再開させ、
ＡＬＶ＿ＢフレームにおいてＡＬＶ．ＴＩＭＥフィールドを伝送することにより前記第１のＫＡタイマーに対してＫＡタイムアウト（ＫＡ＿ＴＯ）値を設定させ、
前記ＫＡロス低減アルゴリズムを用いて前記ベースノードにより前記ＫＡ＿ＴＯ値が設定され、前記ＫＡ＿ＴＯ値により定められる各タイムインタバルの間に前記第１のサービスノードに対して前記ベースノードが少なくとも幾らかのフレームを送信することを確実にするため、前記第１のサービスノードに対して最後に送信されたデータフレーム又は前記ＡＬＶ＿Ｂフレームを追跡するために前記ベースノードがＡＬＶ＿Ｂタイマーを使用する、モデム。

【請求項12】

請求項１１に記載のモデムであって、
前記モデムが、半導体表面を有する基板を含む集積回路上に形成され、前記プロセッサがデジタルシグナルプロセッサを含む、モデム。

【請求項13】

請求項１１に記載のモデムであって、
前記モデムが電力線モデムを含む、モデム。

【請求項14】

請求項１１に記載のモデムであって、
前記モデムがワイヤレスモデムを含む、モデム。

【請求項15】

モデムを含む通信デバイスであって、
前記モデムが、
ベースノードと、少なくとも１つのスイッチノード及び少なくとも１つの端子ノードを有する複数のサービスノードとを含む複数のノードを有するネットワークにおける第１のノードにおいて、ＫＡロス低減アルゴリズムを実装するためストアされた命令を有する非一時的メモリに通信可能に結合されるキープアライブ（ＫＡ）タイマーを実装するプロセッサと、
前記モデムに通信可能に結合されるトランシーバと、
を含み、
実行されるとき、前記プロセッサに、
前記モデムが前記複数のサービスノードからの第１のサービスノードにあるとき、（ｉ）前記ベースノードからのデータ／ＡＬＶ＿Ｂ／ＡＣＫフレーム、又は（ｉｉ）前記ベースノード又は前記スイッチノードからのビーコンを受け取る時に前記第１のサービスノードが前記第１のサービスノードにおける第１のキープアライブ（ＫＡ）タイマーを再開させ、
前記モデムが前記ベースノードにあるとき、前記第１のサービスノードからのデータ／ＡＬＶ＿Ｓ／ＡＣＫフレームを受け取る時に前記第１のサービスノードに対して前記ベースノードにおけるＡＬＶ＿Ｓタイマーを再開させ、
ＡＬＶ＿ＢフレームにおいてＡＬＶ．ＴＩＭＥフィールドを伝送することにより前記第１のＫＡタイマーに対してＫＡタイムアウト（ＫＡ＿ＴＯ）値を設定させ、
前記ＫＡロス低減アルゴリズムを用いて前記ベースノードにより前記ＫＡ＿ＴＯ値が設定され、前記ＫＡ＿ＴＯ値により定められる各タイムインタバルの間に前記第１のサービスノードに対して前記ベースノードが少なくとも幾らかのフレームを送信することを確実にするため、前記第１のサービスノードに対して最後に送信されたデータフレーム又は前記ＡＬＶ＿Ｂフレームを追跡するために前記ベースノードがＡＬＶ＿Ｂタイマーを使用する、通信デバイス。

【請求項16】

請求項１５に記載の通信デバイスであって、
前記モデムと前記非一時的メモリとが半導体表面を有する基板を含む集積回路上に形成され、前記プロセッサがデジタルシグナルプロセッサを含む、通信デバイス。

【請求項17】

請求項１５に記載の通信デバイスであって、
前記モデムが電力線モデムを含み、前記トランシーバが電力線トランシーバを含む、通信デバイス。

【請求項18】

請求項１５に記載の通信デバイスであって、
前記モデムがワイヤレスモデムを含み、前記トランシーバがワイヤレストランシーバを含む、通信デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示される実施例は、概して通信の分野に関し、更に特定して言えば、通信ネットワークにおいてノード利用可能性の方法に関連する。

【背景技術】

【0002】

スマートグリッド技術とは、生成地点から消費者までの電気の伝送及び分配のための進行中の改善を指す。スマートグリッドネットワークにおける一つの主要構成要素は、いわゆる「スマートメータリング」ネットワークである。典型的なスマートメータリングネットワークにおいて、居住地又は他の建物に位置する電気（又は他のユーティリティ）メーターは、リアルタイムメーター読み取り値を電力線を介して電力コンセントレータに伝送することができ、電気提供者に対して有益なリアルタイム電気制御及び請求情報を提供することができる。

【0003】

電力線において電力効率が重要であること及びひどいノイズに起因して、電力線を介するメータリング情報の直接伝送は範囲が限定されている。従って、典型的なスマートメータリングネットワークがツリー状のトポロジーを有し、１）ツリーにおけるルートノードとして機能するデータコンセントレータ（ベースノードＢＮと呼ぶこともある）、２）それらのメーター読み取り値をＢＮに送信する、ツリーにおけるターミナルノード（ＴＮ）におけるメータリングデバイス、及び３）ツリーにおけるブランチノードとして機能するスイッチングノード（ＳＷ）を含む。ＳＷは、直接通信範囲を超える通信ペア（例えば、ＴＮ及びＢＮ）のためにデータトラフィックを更なるホップに中継する。ネットワークにおけるＳＷ及びＴＮは、本明細書では集合的にサービスノード（ＳＮ）と称する。

【0004】

ＰＲＩＭＥ（Powerline Related Intelligent Metering
Evolution（電力線通信によるインテリジェント・メーターの進化））は、スマートメータリングネットワークの欧州標準である。ＰＲＩＭＥ標準は、４２〜９０ＫＨｚ帯域において直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を用いる電気的電力グリッドのための電力線通信ナローバンドデータ伝送システムの下側層を定義する。ＰＲＩＭＥネットワークが、上述のようなツリー状のトポロジーを用いる。ＰＲＩＭＥネットワークにおいて、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）機能は、ＢＮ及びＳＷにビーコンを周期的に送信させる。ビーコンは更に、ネットワークにおける全てのＳＮが、それらのクロックを同期化し、時間ドメインを離散時間フレームに仮想的にチョップすることを助ける。

【0005】

ＢＮ及びＳＮがアライブであるか否かを検出するためにキープアライブ（ＫＡ）手順が用いられる。ＫＡフレームは、ネットワーク構成／トポロジーの変化（不良リンク、チャネル条件、負荷変動、ＳＮがサブネットワークを残すなど）に、又はそれが回復不能なＳＮにおける致命的エラーに起因してＳＮが到達不能となるときをＢＮに検出させる。

【0006】

従来のＫＡ手順は、ＢＮがＫＡ要求フレーム（ＡＬＶ＿Ｂとも称される）をネットワーク内のＳＮの各々に送ること及びＳＮからのＫＡ応答フレーム（ＡＬＶ＿Ｓとも称される）を探すことを必要とする。しかし、幾つかのＳＮを付加することによりネットワークサイズが増大するとき、ＫＡトラフィックは、図１に示す通信ネットワーク１００において示すようにネットワーク安定性の問題を引き起こす。図１は、ＢＮ１１０が、ＳＷ１として示されるＳＷを介して、ＴＮ１、ＴＮ２、及びＴＮ３として示される３つのターミナルノード（ＴＮ）と通信することを示す。特に、例えばファームウェアアップグレードに起因して、ネットワークトラフィックが既に高であるとき、図示する高トラフィックが起こり得る。

【0007】

高トラフィック条件の間、付加されたデータトラフィックに起因してネットワーク輻輳が増大するため、ＫＡメッセージのエンドツーエンド搬送を保証することが難しい可能性がある。例えば、ＰＲＩＭＥ準拠ネットワークにおける場合などのネットワークにおいて、ＫＡメッセージのロスは、ネットワークからの意図されないノード登録解除につながり得る。

【発明の概要】

【0008】

開示される実施例は、ＫＡタイマーに時間を付加するよう機能するネットワークにおいてＫＡタイマーの事象ベース再開によってネットワークトラフィックを低減する新しいアルゴリズムにより実装される通信ネットワークにおけるキープアライブ（ＫＡ）ロス低減の方法を含む。ＫＡタイマーの時間を延長することが、伝送されるＫＡフレームの数の著しい低減となることが分かっている。

【0009】

１つの実施例が、ベースノード（ＢＮ）と複数のサービスノード（ＳＮ）とを含む複数のノードを有するネットワークにおいて通信する方法を含む。本明細書において用いられるように、ＳＮは、スイッチノード（ＳＷ）又はターミナルノード（ＴＮ）のいずれかであり得る。ネットワークは、少なくとも一つのＳＷ及び少なくとも１つのＴＮを含む。第１のＳＮが、（ｉ）ＢＮからのデータ／ＡＬＶ＿Ｂ／ＡＣＫフレームを受け取るか、又は（ｉｉ）ＢＮ又はＳＷからのビーコンを受け取る。第１のＳＮにおける第１のキープアライブ（ＫＡ）タイマーが（ｉ）又は（ｉｉ）時に再開される。第１のＳＮからのデータ／ＡＬＶ＿Ｓ／ＡＣＫフレームを受け取る時にＢＮにおける第１のＳＮに対するＡＬＶ＿Ｓタイマーも再開され得る。

【0010】

更に、開示されるＫＡロス低減アルゴリズムを実装するためのストアされた命令を有する非一時的（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）メモリに通信可能に結合されるプロセッサを含むモデムも開示される。開示されるモデム及びトランシーバを含む通信デバイスも開示される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、高トラフィック状態の間ＫＡメッセージを通信するＳＷ１として示されるＳＷを介して、ＴＮ１、ＴＮ２、及びＴＮ３として示されるＴＮと通信するＢＮを有する通信ネットワークを示す。

【0012】

【図2】図２は、ＫＡロスを定量化するためシミュレーションを実行するために用いられるネットワークセットアップを示す。

【0013】

【図3】図３は、例示の実施例に従って、開示されるＫＡメッセージロス低減アルゴリズムを実装する開示されるプロセッサを有する通信デバイスの概略のブロック図を示す。

【0014】

【図4】図４は、例示の実施例に従って、例示のＫＡメッセージロス低減アルゴリズムを用いて通信する方法のためのフローチャートである。

【0015】

【図5A】図５Ａは、例のセクションで説明されるシミュレーションに用いられる６０ノード３レベルトポロジーを示す。

【図5B】図５Ｂは、異なるＫＡタイムアウト値にわたるメーター読み取り値サイクル遅延に対しシミュレーションされたデータを示す。

【図5C】図５Ｃは、幾つかの例示のＫＡタイムアウト値にわたる数千のうちの総成功メーター読み取り値に対しシミュレーションされたデータを示す。

【図5D】図５Ｄは、例示のＫＡタイムアウト値にわたる数百のうちのＢＮにより送信される総ＡＬＶフレームに対しシミュレーションされたデータを示す。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図２は、開示される実施例とは異なり、既知のＰＲＩＭＥＫＡプロセスを用いてＫＡメッセージロスを定量化する本明細書に開示するシミュレーションを実行するために用いられるネットワークセットアップ２００を示し、これは、ネットワークにおいてＫＡタイマーを再開するためネットワークにおけるノードの利用可能性に関する情報を得るためにネットワークトラフィックを考慮しない。開示される実施例に適用される、本明細書において用いられるようにＫＡタイマーを再開することとは、タイムアウト状態を遅延させることになる事象の発生時にネットワークのノードにおけるＫＡタイマーに時間を付加することを指し、これにより、ネットワークからの意図されないノード登録解除の発生率が低減される。

【0017】

ＢＮ２０８、ＳＷ２１１、ＳＷ２１２、ＳＷ２１３、及びＴＭ２１８を含む５つのノードが、それぞれのノード間に１００ｍ（メートル）の距離を有する４レベルネットワークを提供するため図２に示すようにラインに沿って配置された。ファームウェアアップグレードシナリオ（ラボ測定値に基づく）をシミュレーションする、０．０５ｓの平均到達間時間と７３バイトフレームを有するポワソン分布データトラフィックが、このシミュレーションのために考慮された。下記は用いられたシミュレーションパラメータである。
− ＭＣＳ＿ＳＣＨＥＭＥ＝０（ＢＰＳＫ＿ＦＥＣ）
− ＭａｃＭａｘＲｅＴｘＴｉｍｅｒ＝１５．０秒
− ＭａｃＭａｘＣｔｒｌＲｅＴｘ＝３
− ｍａｃＳＣＰＭａｘＴｘＡｔｔｅｍｐｔｓ＝７
− ｍａｃＦｒａｍｅＬｅｎｇｔｈ＝２７６（シンボル）
− ｍａｃＢｅａｃｏｎＬｅｎｇｔｈ＝５（シンボル）
− ｍａｃＳＣＰＬｅｎｇｔｈ＝２５１（シンボル）
− ｓｙｍｂｏｌＴｉｍｅ＝０．００２２４（秒）
− ｐｒｅａｍｂｌｅＴｉｍｅ＝０．００２０４８（秒）
− ｃｓｍａＳｅｎｓｅＤｅｌａｙ＝０．００４０９６（秒）
− ＡＬＶＴＩＭＥＲ＿ＩＮＴＥＲＶＡＬ＝１６．０（秒）
− ＮＵＭ＿ＷＡＩＴ＿ＢＥＡＣＯＮ＿ＦＯＲ＿ＲＥＧ＝３
− ＴＩＭＥ＿ＷＡＩＴ＿ＦＯＲ＿ＳＥＮＤ＿ＰＮＰＤＵ＝５．０（秒）
− ＴＩＭＥ＿ＲＥＴＲＹ＿ＲＥＧＡＦＴＥＲ＿ＦＡＩＬ＝１０．０（秒）

【0018】

ノード伝送範囲は、衝突レート（＝ＡＬＶ／ＤＡＴＡロスレート）で上限を得るため互いから隠されるべき（２００ｍで）２ホップ距離ノード及び更なる距離ノードを生じさせる、１５０ｍに設定された。衝突レートは、伝送範囲が、ＡＬＶ／ＤＡＴＡロスレートに対し下限として報告される２５０ｍに設定されたシナリオと対比された。下限及び上限シミュレーション結果を下記表１に示す。

【表1】

【0019】

表１から、ネットワーク輻輳から生じる衝突に起因して、考慮される４レベルネットワークに対しＫＡメッセージロスレートが３５〜４０％まで増大することが分かる。これは、ネットワークトポロジーが変更されないにもかかわらず不要な（所望としない）ノード登録解除につながる。ネットワークにおけるノードが登録解除し、その後再登録する度に、再登録が付加的なネットワーク登録トラフィック及び接続の再確立を引き起こす。このような不要な登録解除は、ノードの利用可能性に関する情報を得るためにネットワークトラフィックを用いることができる、開示されるＫＡメッセージング方法を用いることによって避けることができる。

【0020】

開示される方法において、ＢＮは、２つの個別のＫＡタイマー、ＡＬＶ＿Ｂタイマー及びＡＬＶ＿Ｓタイマー、を維持する。ＡＬＶ＿Ｂタイマーは、最後のＡＬＶ＿Ｂ／Ｄａｔａ／ＡＣＫフレームがネットワークにおけるＳＮの各々に送られたときを監視し、ＡＬＶ＿Ｓタイマーは、ネットワークにおけるＳＮからの入ってくるＤａｔａ／ＡＣＫ／ＡＬＶ＿Ｓフレームを監視する。ネットワークにおけるＳＮはまた、各々ＫＡタイマーを有する。ＢＮは、それ自体に及び幾つかの実装の特定のアルゴリズムを用いてネットワークにおけるノードにＫＡタイムアウト値（ＫＡ＿ＴＯ値）を決定する。ＫＡ＿ＴＯ値は、ＡＬＶ＿ＢフレームにおけるＡＬＶ．ＴＩＭＥフィールドを用いてＢＮによりＳＮに通信され得る。

【0021】

ＢＮは、１つの特定の実装において３など、（特定の実装により定められるように）所与の数のＡＬＶ＿Ｂ／Ｄａｔａフレームを、各ＫＡ＿ＴＯインタバルにネットワーク内のＳＮに送信する。ＢＮにおけるプロセッサが、充分なＡＬＶ＿Ｂ又はデータフレームを特定のＳＮに送信していないことを認識している場合、ＢＮは、ＡＬＶ＿ＢフレームのそのＳＮへの送信をトリガする。ＢＮは、それがそのＳＮからデータ／ＡＣＫ／ＡＬＶ＿Ｓフレームを受け取る度、所与のＳＮに対しそのＡＬＶ＿Ｓタイマーを再開する。ＢＮがＡＬＶタイムアウトインタバルにＳＮからＡＬＶ＿Ｓ／データ／ＡＣＫフレームを受け取らない場合、ＡＬＶ＿Ｓタイマーは満了し、ＢＮは、そのＳＮが切断されるべきみなすことができ、そのため、ネットワークからそのＳＮを登録解除することができる。

【0022】

ＳＷは、ＳＷがデータ／ＡＣＫ／ＡＬＶ＿Ｓフレームを受け取る度、そのスイッチノード表におけるネットワークツリーにおいてそれを下回るＳＷに対しそれらのＫＡタイマーを再開する。ＳＮは、ＳＮがデータフレーム／ＡＣＫ／ＡＬＶ＿ＢＢＮからのを受け取る度、ＢＮに対しそれらのＫＡタイマーを再開することができる。また、ＳＮは、現在の標準において特定されるようにＢＮからの入ってくるＡＬＶ＿ＢにＡＬＶ＿Ｓで応答することができる。ＳＮは更に、ＳＷ又はＢＮからビーコンを受け取った時それらのＫＡタイマーを再開することもできる。

【0023】

一実施例において、明確にするため本明細書において「第１のＳＮノード」と称するネットワークにおけるＳＮに対するＫＡタイマーは、第１のＳＮが、（ｉ）ＢＮからのデータ／ＡＬＶ＿Ｂ／ＡＣＫフレーム又は（ｉｉ）ＢＮ又はＳＷからのビーコンを受け取るときＫＡタイムアウト（ＫＡ＿ＴＯ）値に再開される。第１のＳＮに対するＢＮにおけるＡＬＶ＿ＳＫＡタイマーも、第１のＳＮからのデータ／ＡＬＶ＿Ｓ／ＡＣＫフレームを受け取る時に再開され得る。第１のＳＮは、それらの現在のＫＡ＿ＴＯ値を演算する際に用いるためのＬＩＦＥ＿ＥＸＴＮ＿ＴＩＭＥ（拡張された時間として）における（ＡＬＶ＿Ｂフレームからの）ＡＬＶ．ＴＩＭＥフィールド又はＲＥＧ．ＴＩＭＥフィールド（ＲＥＧはノードがネットワークに加わるとき実行される）のいずれかからのその最後に受信したＫＡ＿ＴＯ値を維持することができる。ＡＬＶ．ＴＩＭＥ及びＲＥＧ．ＴＩＭＥとは、それぞれのパケットにおける時間フィールドを指す。

【0024】

ＳＮにおけるＫＡタイマーの現在のＫＡ＿ＴＯ値は、ＢＮからのＡＬＶ＿Ｂフレームの受信時にＫＡ＿ＴＯ（ＡＬＶ．ＴＩＭＥ）によっても拡張され得（即ち、データが受信される瞬間に再開される）、ＢＮからのデータ／ＡＣＫフレームの受信時にＬＩＦＥ＿ＥＸＴＮ＿ＴＩＭＥにより拡張され得る。このＬＩＦＥ＿ＥＸＴＮ＿ＴＩＭＥは、定数値に設定されてもよく、又はＢＮからの登録（ＲＥＧ）プロセスの間受信したＲＥＧ．ＴＩＭＥフィールドにより設定されてもよい。それぞれのＢＮ、ＳＷ、及びＴＮのアクティビティは次のようになり得る。

【0025】

１．ＢＮ：それがＳＮからデータ／ＡＣＫ／ＡＬＶ−Ｓフレームを受け取る度に所与のＳＮに対してそのＡＬＶ＿Ｓタイマーを再開する。また、上述のように、ＢＮはまた、それぞれのＳＮにＡＬＶ＿Ｂ／データフレームを最後に送ったのがいつかを判定するためＳＮに対しＡＬＶ−Ｂタイマーを維持する。任意のＳＮに対しＡＬＶ−Ｂタイマーが満了する場合、ＢＮはＡＬＶ＿ＢメッセージをＳＮに送る。

【0026】

２．ＳＷ：それがこれらのＳＷからデータフレームを得る度にネットワークツリーにおけるそれを下回るＳＷノードに対しそのＫＡタイマーを再開する。例えばＰＲＩＭＥにおいて、ＳＷに対するＫＡタイマーは、ツリーにおけるＳＷを下回るＳＷに対する。

【0027】

３．ＳＮ（ＴＮ又はＳＷ）：それがＢＮからのデータフレーム又はそのＳＷからのビーコンを得る度にＢＮに対しそのＫＡタイマーを再開する。ＳＮは、そのＢＮに対しタイマーを維持し得る（サービスノードは１ＢＮのみに接続される）。しかし、上述のようにＳＷ（これらもＳＮである）は、それらを下回る全てのＳＷに対しタイマーを維持し得る。ＳＷ又はＢＮから受信したビーコンが、ネットワーク安定性の良好な表示を提供することもでき、そのため、ＳＮにおいてＫＡタイマーを再開するために用いることができる。

【0028】

図３は、例示の実施例に従った開示されるＫＡロス低減アルゴリズムを実装する関連する非一時的メモリ３０５を有するプロセッサ（例えば、デジタルシグナルプロセッサ、（ＤＳＰ））３０４ａを含むモデム３０４を含む通信デバイス３００の概略のブロック図を示す。モデム３０４は、タイマー４０７として示される少なくとも一つのＫＡタイマーを含む。ＳＮとして用いられる通信デバイス３００の場合、ＳＮは、本明細書において第１のＫＡタイマーと称するタイマーを有する。

【0029】

通信デバイス３００がＢＮとして用いられるとき、ＢＮは、タイマー４０７がＡＬＶ＿Ｂタイマー及びＡＬＶ＿Ｓタイマーを含むように２つのＫＡタイマーを維持する。上述で開示されるように、ＫＡロス低減アルゴリズムは、ａ）（ｉ）ＢＮからのデータ／ＡＬＶ＿Ｂ／ＡＣＫフレームの受信、又は（ｉｉ）ネットワークにおけるＢＮ又はＳＷからのビーコンの受信の少なくとも１つを用い、（ｉ）又は（ｉｉ）の時第１のＳＮにおいて第１のＫＡタイマーを再開し、ｂ）第１のＳＮからデータ／ＡＬＶ＿Ｓ／ＡＣＫフレームを受け取る時に第１のＳＮに対してＢＮにおけるＡＬＶ＿Ｓタイマーを再開する。

【0030】

モデム３０４は、シリコン表面などの半導体表面３２６を有する基板３２５を含む集積回路（ＩＣ）３２０上に形成されて示されている。別の実施例において、モデム３０４は、２ＤＳＰチップなどの２プロセッサチップを用いて実装される。通信デバイス３００は、ネットワークにおいてＳＮとの通信を助けるため、電力線通信のための電力線又はワイヤレス通信のための無線など、通信デバイス３００の通信媒体３４０への結合を可能にするトランシーバ（ＴＸ／ＲＸ）３０６として示されるアナログフロントエンド（ＡＦＥ）を更に含む。ワイヤレスアプリケーションでは、トランシーバ３０６は、アンテナ（図示せず）に結合されるワイヤレストランシーバを含む。一実施例においてトランシーバ３０６は、ＩＣ３２０から離れたＩＣを含む。上述のＤＳＰのほかに、プロセッサ３０４ａは、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、携帯電話、スマートフォン、又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含み得る。

【0031】

図４は、例示の実施例に従った、例示のＫＡメッセージロス低減アルゴリズムを用いる通信の方法４００のためのフローチャートである。ネットワークは、ＢＮを含む複数のノードと、少なくとも１つのＳＷ及び少なくとも１つのＴＮを有する複数のＳＮとを有する。ステップ４０１が、第１のＳＮが、（ｉ）ＢＮからのデータ／ＡＬＶ＿Ｂ／ＡＣＫフレーム又は（ｉｉ）ＢＮ又はＳＷからのビーコンを受け取ることを含む。ステップ４０２が、（ｉ）又は（ｉｉ）時に第１のＳＮにおいて第１のＫＡタイマーを再開することを含む。ステップ４０３が、第１のＳＮからデータ／ＡＬＶ＿Ｓ／ＡＣＫフレームを受け取る時に第１のＳＮに対しＢＮにおいてＡＬＶ＿Ｓタイマーを再開することを含む。ステップ４０４が、再開されたタイマー（第１のＫＡタイマー又はＡＬＶ＿Ｓタイマー）に対し、更新されたＫＡタイムアウト（ＫＡ＿ＴＯ）値を設定することを含む。上述のように、更新されたＫＡ＿ＴＯ値は、受信したＡＬＶ．ＴＩＭＥフィールドにおける時間情報に基づき得るか、又は第１のＳＮにおいてストアされ得る。
例

【0032】

開示される実施例を下記の特定の例で更に示すが、これらは、いかなる方式においても本開示の範囲又は内容を限定すると解釈すべきではない。

【0033】

既知のＫＡアルゴリズムを用いた同じ電力線通信ネットワークに対して、電力線通信ネットワークに適用される開示されるＫＡメッセージロス低減アルゴリズムからの結果を比較するためシミュレーション結果が得られた。このシミュレーションに用いられたトポロジーは、ネットワークセットアップ２００に関して上述したトポロジーとは異なっていた。この例で説明されるトポロジーは、対象の電力線通信ネットワークアプリケーション及びパラメータを更によく表すと考えられる。

【0034】

電力線通信は典型的にメーター読み取りアプリケーションにおいて用いられる。メーター読み取り値アプリケーションにおいて、ＢＮは、ネットワークにおける各ＳＮにデータ要求を送信し、それぞれのＳＮが要求されたデータで応答する。このアプリケーションをエミュレートするため、下記アプリケーションが用いられた。
１．ＢＮは、９０バイトデータを各ＳＮに送信し、データリトライタイムアウトに対する応答を待つ。
２．ＳＮは、要求フレームの受信時に９０バイトデータフレームで応答する。
３．ＢＮがタイムアウトする場合、ＢＮは、５回までメーター読み取りをリトライし得る。
４．メーター読み取りアプリケーションは、シミュレーションの開始後３０００ｓに開始される。
５．全シミュレーション時間が１５０００ｓに設定される。

【0035】

公正な比較を実行するため、開示されるＫＡメッセージロス低減アルゴリズムを用いてＢＮにより送信されるＡＬＶ＿Ｂフレームの数は、データトラフィックがないときの既知のＫＡアルゴリズムのものと同じに保たれた。データトラフィックの間、開示されるＫＡメッセージロス低減アルゴリズムは、ＫＡトラフィックを低減し、そのため、ネットワーク性能を著しく改善するため、データトラフィック及びビーコンを含むネットワーク事象の発生を用いる。

【0036】

図５Ａは、シミュレーションに用いられた６０ノード３レベルトポロジーを示す。３レベルの各々は２０ノードを有していた。軸は、メートルにおける距離である。１つのレベルにおける全てのノードは、近接するレベルにおける全てのノードからの送信を感知すると仮定されていた。レベルは、１００メートル分離されて示されている。

【0037】

【表2】

【表3】

【表4】

【0038】

この例で提供されるデータから、開示されるＫＡアルゴリズムの利用により、メーター読み取り遅延は５５％まで低減され、メーター読み取りの数は１２０％まで増大されることが分かる。この改善は、低減されたＫＡフレームによりネットワークトラフィックが低減されるため達成される。ＢＮによりＳＮに送信される総ＫＡフレームは、開示されるＫＡアルゴリズムの利用により６８％まで低減された。

【0039】

本発明に関連する技術に習熟した者であれば、本発明の特許請求の範囲内で、説明した例示の実施例に変形が成され得ること、及び他の実施例を実装し得ることが分かるであろう。

【図1】

【図2】

【図5A】

【図3】

【図4】

【図5B】

【図5C】

【図5D】