特許 7474777 メッシュネットワーク通信のためのモード選択

(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】

(24)【登録日】2024-04-17

(45)【発行日】2024-04-25

(54)【発明の名称】メッシュネットワーク通信のためのモード選択

(51)【国際特許分類】

   H04W 28/18 20090101AFI20240418BHJP

   H04W 84/18 20090101ALI20240418BHJP

【ＦＩ】

H04W28/18 110

H04W84/18

【請求項の数】 23

(21)【出願番号】P 2021549808

(86)(22)【出願日】2020-02-21

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-04-21

(86)【国際出願番号】 US2020019284

(87)【国際公開番号】W WO2020176355

(87)【国際公開日】2020-09-03

【審査請求日】2023-01-13

(31)【優先権主張番号】16/285,309

(32)【優先日】2019-02-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】513113895

【氏名又は名称】ランディス・ギア イノベーションズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＬＡＮＤＩＳ＋ＧＹＲ ＩＮＮＯＶＡＴＩＯＮＳ， ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100135703

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 英隆

(72)【発明者】

【氏名】ホルコム，マイケル ショーン

(72)【発明者】

【氏名】マシューズ，ジャスティン クリフォード

【審査官】米倉 明日香

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２５８９５０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１６－５２７７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／００６００６４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１２－５２３１８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／２４－ ７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００－９９／００

３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１－４

ＳＡ ＷＧ１－４

ＣＴ ＷＧ１、４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

メッシュネットワークにおける送信ノード及び受信ノードの間における通信のための通信モードを決定するための方法であって、上記方法は、
上記送信ノードによって、上記送信ノード及び上記受信ノードの通信状態を記述するモード選択データであって、上記受信ノードのＳＮＲ要件と、上記送信ノードのＳＮＲ要件と、上記受信ノードの最大伝送電力と、上記送信ノードの送信電力とを含むモード選択データにアクセスすることと、
上記送信ノードによって、上記受信ノードのＳＮＲ要件及び上記送信ノードの送信電力に少なくとも部分的に基づいて、データパケットを上記受信ノードに送信するために上記送信ノードによって使用可能であるモードの第１のモードリストを決定することと、
上記送信ノードによって、上記送信ノードのＳＮＲ要件及び上記受信ノードの最大伝送電力に少なくとも部分的に基づいて、肯定応答パケットを上記送信ノードに送信するために上記受信ノードによって使用可能であるモードの第２のモードリストを決定することと、
上記送信ノードによって、上記第１のモードリスト及び上記第２のモードリストの両方に含まれる通信モードを選択することと、
上記送信ノードによって、上記選択された通信モードを用いて上記データパケットを上記受信ノードに送信することとを含む、
方法。

【請求項2】

上記第１のモードリスト及び上記第２のモードリストの両方に含まれる通信モードを選択することは、上記第１のモードリスト及び上記第２のモードリストの両方に含まれる各モードの無線時間であって、上記送信ノードが当該モードを用いて上記受信ノードとの通信を完了するための時間長を含む無線時間を計算することを含み、通信を完了することは、上記データパケットを上記受信ノードに送信することと、上記受信ノードから上記肯定応答パケットを受信することとを含み、
上記第１のモードリスト及び上記第２のモードリストの両方に含まれる通信モードを選択することは、上記第１のモードリスト及び上記第２のモードリストの両方に含まれるモードから、最短の無線時間を有するモードを選択することで、上記通信モードを選択することを含む、
請求項１記載の方法。

【請求項3】

上記モードの無線時間を計算することは、
上記データパケットを上記受信ノードに送信して上記受信ノードから上記肯定応答パケットを受信するための時間長を計算することと、
上記送信ノードの基礎モードが上記モードとは異なると決定することと、
上記送信ノードの基礎モードが上記モードとは異なるという決定に応答して、上記モードの無線時間に、上記基礎モードから上記モードに切り換えるための第２の時間長を追加することとを含む、
請求項２記載の方法。

【請求項4】

上記第２の時間長は、上記送信ノードの基礎モードを用いてモード切り換えヘッダを上記受信ノードに送信するための時間と、上記基礎モードから上記モードに切り換えることで引き起こされた遅延とを含む、
請求項３記載の方法。

【請求項5】

上記送信ノードは複数の帯域をサポートし、
上記通信モードを選択することは、上記複数の帯域から、上記選択された通信モードの無線時間が最短になる帯域を選択することをさらに含み、
上記データパケットを上記受信ノードに送信することは、上記選択された通信モードを用いて、上記選択された帯域において、上記データパケットを上記受信ノードに送信することを含む、
請求項２記載の方法。

【請求項6】

上記モード選択データは、上記送信ノードの最大送信電力、上記受信ノードにおけるノイズフロア、上記送信ノードにおけるノイズフロア、又は上記送信ノード及び上記受信ノードの間における経路損失のうちの１つ又は複数をさらに含む、
請求項１記載の方法。

【請求項7】

上記第１のモードリストを決定することは、
上記送信ノードによってサポートされる複数のモードを決定することと、
上記データパケットを上記受信ノードに送信するための経路損失を決定することと、
上記複数のモードの各モードについて、
上記受信ノードのＳＮＲ要件及び上記送信ノードの送信電力に少なくとも部分的に基づいて、上記モードを用いて上記データパケットを上記受信ノードに送信するためのリンクバジェットを計算することと、
上記リンクバジェットが上記経路損失より高いと決定することと、
上記リンクバジェットが上記経路損失より高いという決定に応答して、上記モードを上記第１のモードリストに追加することとを含む、
請求項１記載の方法。

【請求項8】

上記モードを用いて上記データパケットを上記受信ノードに送信するための上記リンクバジェットを計算することは、上記モードの送信電力と、上記受信ノードにおけるＳＮＲ要件及びノイズフロアの和との間の差を計算することを含む、
請求項７記載の方法。

【請求項9】

上記モードを用いて上記データパケットを上記受信ノードに送信するための経路損失は、上記受信ノードから受信された以前のデータパケットの送信電力と、上記送信ノードにおいて測定された上記以前のデータパケットの受信信号強度値との間の差を計算することで決定される、
請求項７記載の方法。

【請求項10】

上記第２のモードリストを決定することは、
上記受信ノードによってサポートされる２つ以上のモードを決定することと、
上記受信ノードから上記送信ノードに上記肯定応答パケットを送信するための経路損失を決定することと、
上記２つ以上のモードの各モードについて、
上記送信ノードのＳＮＲ要件及び上記受信ノードの最大送信電力に少なくとも部分的に基づいて、上記モードを用いて上記肯定応答パケットを上記受信ノードから上記送信ノードに送信するためのリンクバジェットを計算することと、
上記リンクバジェットが上記経路損失より高いと決定することと、
上記リンクバジェットが上記経路損失より高いという決定に応答して、上記モードを上記第２のモードリストに追加することとを含む、
請求項１記載の方法。

【請求項11】

上記モードを用いて上記肯定応答パケットを送信するための上記リンクバジェットを計算することは、上記モードの送信電力と、上記送信ノードにおけるＳＮＲ要件及びノイズフロアの和との間の差を計算することを含む、
請求項１０記載の方法。

【請求項12】

上記選択された通信モードを用いて上記データパケットを送信することに失敗したと決定することと、
上記選択された通信モードを用いて上記データパケットを送信することに失敗したという決定に応答して、
上記送信ノード及び上記受信ノードの間における推定された経路損失を増大させることにより上記モード選択データを変更することと、
上記変更されたモード選択データに基づいて上記第１のモードリスト及び上記第２のモードリストを更新することと、
上記更新された第１のモードリスト及び上記更新された第２のモードリストの両方に含まれる新たな通信モードを決定することと、
上記新たな通信モードを用いて、上記データパケットを上記受信ノードに送信することとを含む、
請求項１記載の方法。

【請求項13】

コンピュータ可読命令を実行するように構成されたプロセッサと、上記コンピュータ可読命令を格納するように構成されたメモリとを備えるネットワークのノードであって、
上記コンピュータ可読命令は、上記プロセッサによって実行されたとき、上記プロセッサに以下のステップを含む動作を実行させ、
上記動作は、
上記ノード及び受信ノードの通信状態を記述するモード選択データであって、上記受信ノードのＳＮＲ要件と、上記ノードのＳＮＲ要件と、上記受信ノードの最大伝送電力と、上記ノードの送信電力とを含むモード選択データにアクセスするステップと、
上記受信ノードのＳＮＲ要件及び上記ノードの送信電力に少なくとも部分的に基づいて、データパケットを上記受信ノードに送信するために上記ノードによって使用可能であるモードの第１のモードリストを決定するステップと、
上記ノードのＳＮＲ要件及び上記受信ノードの最大伝送電力に少なくとも部分的に基づいて、肯定応答パケットを上記ノードに送信するために上記受信ノードによって使用可能であるモードの第２のモードリストを決定するステップと、
上記第１のモードリスト及び上記第２のモードリストの両方に含まれる通信モードを選択するステップと、
上記選択された通信モードを用いて上記データパケットを上記受信ノードに送信するステップとを含む、
ノード。

【請求項14】

上記モード選択データは、上記ノードの最大送信電力、上記受信ノードにおけるノイズフロア、上記ノードにおけるノイズフロア、又は上記ノード及び上記受信ノードの間における経路損失のうちの１つ又は複数をさらに含む、
請求項１３記載のノード。

【請求項15】

上記動作は、
上記ネットワークに新たな近傍が加入したと決定することと、
上記ネットワークに新たな近傍が加入したという決定に応答して、上記新たな近傍に、上記ノードの上記最大送信電力及び上記ＳＮＲ要件を送信することと、
上記新たな近傍から、上記新たな近傍の最大送信電力及びＳＮＲ要件を受信することと、
上記新たな近傍の上記最大送信電力及び上記ＳＮＲ要件を含むように上記モード選択データを更新することとを含む、
請求項１４記載のノード。

【請求項16】

上記データパケットはそれぞれ、対応するデータパケットを送信するために使用される送信電力と、上記ノードにおいて推定されたノイズフロアとを記述するフィールドを含む、
請求項１４記載のノード。

【請求項17】

上記動作は、上記受信ノードから肯定応答パケットを受信することを含み、
上記肯定応答パケットはそれぞれ、対応する肯定応答パケットを送信するために上記受信ノードによって使用される送信電力と、上記受信ノードにおいて測定されたノイズフロアとを記述するフィールドを含み、
上記動作は、
上記受信された肯定応答パケットに基づいて受信信号強度値を決定することと、
上記受信ノードによって使用される送信電力と上記受信信号強度値との間の差を計算することで、更新された経路損失を計算することと、
上記更新された経路損失と上記受信ノードにおけるノイズフロアとを含むように上記モード選択データを更新することとを含む、
請求項１４記載のノード。

【請求項18】

モードの第１のリスト及びモードの第２のリストの両方に載っている通信モードをそこにおいては選択することは、上記第１のモードリスト及び上記第２のモードリストの両方に含まれる各モードの無線時間であって、上記ノードが当該モードを用いて上記受信ノードとの通信を完了するための時間長を含む無線時間を計算することを含み、通信を完了することは、上記データパケットを上記受信ノードに送信することと、上記受信ノードから上記肯定応答パケットを受信することとを含み、
モードの第１のリスト及びモードの第２のリストの両方に載っている通信モードをそこにおいては選択することは、上記第１のモードリスト及び上記第２のモードリストの両方に含まれるモードから、最短の無線時間を有するモードを選択することで、上記通信モードを選択することを含む、
請求項１３記載のノード。

【請求項19】

上記モードの無線時間を計算することは、
上記データパケットを上記受信ノードに送信して上記受信ノードから上記肯定応答パケットを受信するための時間長を計算することと、
上記ノードの基礎モードが上記モードとは異なると決定することと、
上記ノードの基礎モードが上記モードとは異なるという決定に応答して、上記モードの無線時間に、上記基礎モードから上記モードに切り換えるための第２の時間長を追加することとを含む、
請求項１８記載のノード。

【請求項20】

ネットワークにおける送信ノードのための通信モードを決定するための方法であって、上記方法は、
上記送信ノードによって、受信ノードのＳＮＲ要件及び上記送信ノードの送信電力に少なくとも部分的に基づいて、データパケットを上記受信ノードに送信するために上記送信ノードによって使用可能であるモードの第１のモードリストを決定することと、
上記送信ノードによって、上記送信ノードのＳＮＲ要件及び上記受信ノードの最大伝送電力に少なくとも部分的に基づいて、肯定応答パケットを上記送信ノードに送信するために上記受信ノードによって使用可能であるモードの第２のモードリストを決定することと、
上記送信ノードによって、上記第１のモードリスト及び上記第２のモードリストの両方に含まれる通信モードを選択することと、
上記送信ノードによって、上記選択された通信モードを用いて上記データパケットを上記受信ノードに送信することとを含む、
方法。

【請求項21】

上記第１のモードリスト及び上記第２のモードリストの両方に含まれる通信モードを選択することは、上記第１のモードリスト及び上記第２のモードリストの両方に含まれる各モードの無線時間であって、上記送信ノードが当該モードを用いて上記受信ノードとの通信を完了するための時間長を含む無線時間を計算することを含み、通信を完了することは、上記データパケットを上記受信ノードに送信することと、上記受信ノードから上記肯定応答パケットを受信することとを含み、
上記第１のモードリスト及び上記第２のモードリストの両方に含まれる通信モードを選択することは、上記第１のモードリスト及び上記第２のモードリストの両方に含まれるモードから、最短の無線時間を有するモードを選択することで、上記通信モードを選択することを含む、
請求項２０記載の方法。

【請求項22】

上記第１のモードリストを決定することは、
上記送信ノードによってサポートされる複数のモードを決定することと、
上記データパケットを上記受信ノードに送信するための経路損失を決定することと、
上記複数のモードの各モードについて、
上記受信ノードのＳＮＲ要件及び上記送信ノードの送信電力に少なくとも部分的に基づいて、上記モードを用いて上記データパケットを上記受信ノードに送信するためのリンクバジェットを計算することと、
上記リンクバジェットが上記経路損失より高いと決定することと、
上記リンクバジェットが上記経路損失より高いという決定に応答して、上記モードを上記第１のモードリストに追加することとを含む、
請求項２０記載の方法。

【請求項23】

上記第２のモードリストを決定することは、
上記受信ノードによってサポートされる２つ以上のモードを決定することと、
上記受信ノードから上記送信ノードに上記肯定応答パケットを送信するための経路損失を決定することと、
上記２つ以上のモードの各モードについて、上記送信ノードのＳＮＲ要件及び上記受信ノードの最大送信電力に少なくとも部分的に基づいて、上記モードを用いて上記肯定応答パケットを上記受信ノードから上記送信ノードに送信するためのリンクバジェットを計算することと、
上記リンクバジェットが上記経路損失より高いと決定することと、
上記リンクバジェットが上記経路損失より高いという決定に応答して、上記モードを上記第２のモードリストに追加することとを含む、
請求項２０記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して、メッシュネットワークにおけるノード間の通信に関する。より詳しくは、本開示は、メッシュネットワークの受信ノードとの通信のために送信ノードによって通信モードを選択することに関する。

【背景技術】

【0002】

ネットワークにおいて、メーター、ゲートウェイ、又はルータのようなインフラストラクチャノード（又は単に「ノード」）は、常に互いに通信して、例えば、メッセージを交換したりデータを送信したりする。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

しかしながら、異なるノードは、異なるハードウェア及びソフトウェア構成を有し、従って、異なる通信モードをサポートする可能性がある。さらに、各ノードは、複数の通信モードをサポートする可能性がある。例えば、一部のノードは、直交周波数分割多重（orthogonal frequency-division multiplexing、「ＯＦＤＭ」）の所定の通信モードをサポートするように構成されてもよく、その一方、他のノードは、ＯＦＤＭ通信モードの他の集合をサポートするように構成される。一部のノードは、ＯＦＤＭに加えて、周波数偏移変調（frequency-shift keying：ＦＳＫ）に基づく通信モードをサポートするように構成されてもよい。そのため、データを送信する場合、送信ノードは、データを受信ノードに確実かつ効率的に送信できるように、サポートされた複数の通信モードの間で通信モードを選択する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

ネットワークにおける送信ノードのための通信モードを選択するための装置及び処理について、複数の態様及び複数の実施例が開示される。例えば、ネットワークにおける送信ノード及び受信ノードの間における通信のための通信モードを決定するための方法は、送信側ノードによって、送信側ノード及び受信側ノードの通信状態を記述するモード選択データにアクセスすることを含む。モード選択データは、受信側ノードのＳＮＲ要件と、送信側ノードのＳＮＲ要件と、受信側ノードの最大伝送電力と、送信側ノードの送信電力とを含む。送信ノードは、受信ノードのＳＮＲ要件及び送信ノードの送信電力に基づいて、データパケットを受信ノードに送信するために送信ノードによって使用可能であるモードの第１のモードリストを決定する。送信ノードはさらに、送信ノードのＳＮＲ要件及び受信ノードの最大伝送電力に基づいて、肯定応答パケットを送信ノードに送信するために受信ノードによって使用可能であるモードの第２のモードリストを決定する。送信ノードは、第１のモードリスト及び第２のモードリストの両方に含まれる通信モードを選択し、選択された通信モードを用いてデータパケットを受信ノードに送信する。

【0005】

もう１つの実施例では、ネットワークのノードは、コンピュータ可読命令を実行するように構成されたプロセッサと、コンピュータ可読命令を格納するように構成されたメモリとを含み、コンピュータ可読命令は、プロセッサによって実行された場合、プロセッサに以下の動作を実行させる。本動作は、送信ノード及び受信ノードの通信状態を記述するモード選択データにアクセスすることを含む。モード選択データは、受信側ノードのＳＮＲ要件と、送信側ノードのＳＮＲ要件と、受信側ノードの最大伝送電力と、送信側ノードの送信電力とを含む。本動作はさらに、受信ノードのＳＮＲ要件及び送信ノードの送信電力に基づいて、データパケットを受信ノードに送信するために送信ノードによって使用可能であるモードの第１のモードリストを決定することと、送信ノードのＳＮＲ要件及び受信ノードの最大伝送電力に基づいて、肯定応答パケットを送信ノードに送信するために受信ノードによって使用可能であるモードの第２のモードリストを決定することとを含む。本動作は、第１のモードリスト及び第２のモードリストの両方に含まれる通信モードを選択することと、選択された通信モードを用いてデータパケットを受信ノードに送信することとを含む。

【0006】

追加の実施例では、ネットワークにおける送信ノードのための通信モードを決定するための方法が提供される。本方法は、送信ノードによって、受信ノードのＳＮＲ要件及び送信ノードの送信電力に少なくとも部分的に基づいて、データパケットを受信ノードに送信するために送信ノードによって使用可能であるモードの第１のモードリストを決定することを含む。本方法はさらに、送信ノードによって、送信ノードのＳＮＲ要件及び受信ノードの最大伝送電力に少なくとも部分的に基づいて、肯定応答パケットを送信ノードに送信するために受信ノードによって使用可能であるモードの第２のモードリストを決定することを含む。送信ノードは、次いで、第１のモードリスト及び第２のモードリストの両方に含まれる通信モードを選択し、選択された通信モードを用いてデータパケットを受信ノードに送信する。

【0007】

これらの例示的な態様及び特徴は、本願で説明する主題を限定又は定義するためではなく、本願において説明する概念についての理解を支援する実施例を提供するために言及される。本願で説明する主題の他の態様、利点、及び特徴は、本願全体に目を通すことにより明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示のある実施例に係る、ネットワークにおける送信ノードのための通信モードを選択するための例示的な動作環境を示すブロック図である。

【図2】本開示のある実施例に係る、受信ノードとの通信のための通信モードを選択するように構成された送信ノードの態様を示す図である。

【図3】本開示のある実施例に係る、デュアルバンド送信ノードによってサポートされる異なるモードのための無線時間を計算する例を示す図である。

【図4】本開示のある実施例に係る、送信ノードのための通信モードを選択し、選択されたモードを用いてデータを送信する処理の例である。

【図5】本開示のある実施例に係る、モード選択データに基づいて、サポートされた複数の通信モードから１つの通信モードを選択する処理の例である。

【図6】本開示のある実施例に係る、モード選択データに基づいてデータを成功裡に送信するために使用可能である通信モードのホワイトリストを決定する処理の例である。

【図7】本願で提示される技術の態様を実装するのに適した計算システムの例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の詳細な説明が添付の図面を参照して読まれるとき、さらに理解される。

【0010】

メッシュネットワークにおいて送信ノードが受信ノードと通信するために通信モードを選択するためのシステム及び方法が提供される。例えば、送信ノードは、受信ノード及び送信ノードのＳＮＲ要件、送信ノード及び受信ノードの最大送信電力、受信ノード及び送信ノードにおけるノイズフロア、送信ノード及び受信ノードの間の推定された経路損失、及び他の情報のような、送信ノード及び受信ノードの通信状態を記述するモード選択データを収集してもよい。ネットワークに新たな近傍が加入する場合、また、データパケットが送信ノードによって送信又は受信される場合、モード選択データが更新されてもよい。

【0011】

モード選択データに基づいて、送信ノードは、送信ノードによってサポートされたモードリストから、モード選択データに基づいてデータパケットを受信ノードに成功裡に送信するために送信ノードによって使用可能であるモードの第１のモードホワイトリストを決定してもよい。例えば、サポートされたモードの各々について、送信ノードは、当該モードを用いてデータパケットを受信ノードに送信するためのリンクバジェットを計算してもよい。送信ノードはさらに、送信ノードから受信ノードへの経路損失を推定してもよい。リンクバジェットがモードの経路損失より高い場合、このモードは、データパケットの送信のためのモードのホワイトリストに追加される。

【0012】

送信ノードは、肯定応答パケットを送信ノードに成功裡に送信するために受信ノードによって使用可能であるモードの第２のモードホワイトリストを決定する。第１のモードホワイトリストを決定するための上述の実施例と同様に、送信ノードは、サポートされたモードを用いて受信ノードから送信ノードに肯定応答パケットを送信するためのリンクバジェット及び経路損失を計算する。リンクバジェットが、サポートされたモードを用いた場合の経路損失より高い場合、このモードは、肯定応答パケットの送信のためのモードの第２のモードホワイトリストに追加される。

【0013】

送信ノードはさらに、第１及び第２のモードホワイトリストの間で重複するモードを識別する。送信ノードは、次いで、データパケットを受信ノードに送信するために、重複したモードのうちの１つを選択してもよい。もう１つの実施例では、送信ノードはさらに、重複したモードの各々のための無線時間を計算する。モードの無線時間は、当該モードを用いて送信ノードが受信ノードとの通信を完了するための時間長であって、データパケットを受信ノードに送信して受信ノードから肯定応答パケットを受信することを含む時間長を含む。送信ノードがそのモードとは異なる基礎モードを有する場合、無線時間は、送信ノードを基礎モードから当該モードに切り換えるための時間長をさらに含む。計算された無線時間に基づいて、送信ノードはさらに、第１及び第２のホワイトリストの重複したモードから、受信ノードとの通信のための最短の無線時間を有する通信モードを選択してもよい。

【0014】

本開示で説明する技術は、ネットワークのノード間における通信の効率を向上させる。データパケット及び肯定応答パケットの両方の送信を考慮することで、送信ノードは、データパケットの送信のみを考慮するよりも、高い成功率の送信をもたらす通信モードを選択することができる。さらに、送信ノード及び受信ノードの間の通信に基づいてモード選択データを頻繁に更新することで、モード選択データは、送信ノード及び受信ノードの間の送信状態を正確に反映することができる。そのため、モード選択データに基づいて選択された通信モードは、送信ノード及び受信ノードの間の通信チャネルに適している。さらに、送信の無線時間に基づいて通信モードを選択することはさらに、通信の時間期間を低減し、それによって、ノード間でより多くの通信を行うことを可能にし、従って、ネットワークの通信効率を向上させる。

【0015】

図１は例示的なネットワーク１００を示し、ここでは、ノードがネットワークにおける他のノードと通信するために使用される通信モードを決定することができる。図１に示すネットワーク１００は、複数のノード１１２Ａ～１１２Ｈ（これらは、本願では、個別に又は集合的に、ノード１１２と呼ばれることがある）を含む。ノード１１２は、配備されたノードの各場所からデータを収集するための測定ノード、ノードにより利用可能なデータを処理するための処理ノード、ネットワーク１００においてあるノードから受信されたデータを他のノードに転送するためのルータノード、又は、これらの機能の組み合わせを実行するように構成されたノードを含んでもよい。ノード１１２はさらに、メッセージ又はデータをノード１１２間で交換することができるように、互いに通信するように構成される。

【0016】

一実施例では、ネットワーク１００は、ユーティリティネットワークのようなリソース分配ネットワークに関連付けられ、リソース分配ネットワークにおいて取得された測定データを配送してもよい。この実施例では、ノード１１２は、電気メーター、ガスメーター、水道メーター、蒸気メーターなどのようなメーターを含んでもよく、リソース分配ネットワークの様々な動作特性を測定するように、また、収集されたデータを、ネットワーク１００を介して、例えばルートノード１１４Ａ及び１１４Ｂ（これらは、本願では、個別に又は集合的に、ルートノード１１４と呼ばれることがある）に送信するように実装されてもよい。

【0017】

ネットワーク１００のルートノード１１４は、ノード１１２と通信して所定の動作、例えば、ノード１１２を管理すること、ノード１１２からデータを収集すること、また、ヘッドエンドシステム１０４にデータを転送することを行うように構成されてもよい。ルートノード１１４もまた、それ自体でデータを測定及び処理するノードとして機能するように構成されてもよい。ルートノード１１４は、ヘッドエンドシステム１０４と通信することができるパーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）コーディネータ、ゲートウェイ、又は他の任意の装置であってもよい。ルートノード１１４は、最終的に、生成及び収集されたデータを、１つ又は複数の追加のネットワーク（図１に図示せず）を介してヘッドエンドシステム１０４に送信する。ヘッドエンドシステム１０４は、ルートノード１１４からデータストリーム又はメッセージを受信する中央処理システムとして機能してもよい。ヘッドエンドシステム１０４は、収集されたデータを処理してもよく、又は、収集されたデータを様々なアプリケーションのために処理させてもよい。

【0018】

ネットワーク１００のノードが互いに通信するために、各ノードは、１つ又は複数の通信モードをサポートするように構成される。例えば、ノード１１２は、ＯＦＤＭを異なる変調及び符号化方式（modulation and coding scheme：ＭＣＳ）のレベルでサポートするように構成されてもよい。他のノードは、ＯＦＤＭ及びＦＳＫの両方を様々なデータレートでサポートするように構成されてもよい。ネットワーク１００の互いに異なる複数のノード、例えばノード１１２及びルートノード１１４を含むノードは、互いに異なって構成されてもよいので、通信モードをサポートするそれらの能力は互いに異なってもよい。一実施例では、ネットワークにおける各ノードは、通信の共通の基礎モードを有して構成される。この基礎モードは、配備の能力によって決定される。例えば、ノード配備は、いくつかのより古く、少ない能力を有するノードに加えて、より新しく、より多くの能力を有するノードを含んでもよい。この場合、ネットワークの基礎モードは、ＦＳＫ変調のような、より古いノードがサポートできるモードであってもよい。より新しく、ＯＦＤＭ機能を有するノードは、マルチキャストメッセージのためにＦＳＫ基礎モードを使用し、モード切り換え動作を開始してもよい。さらに、この配備では、ノードは、ネットワークに加入するために必要な最小能力を有し、拡張能力を有するという肯定応答をそのノードから受信するまでは基礎ノードをサポートすると仮定されてもよい。一実施例では、この情報は、ＩＥＥＥ８０２．１５．４標準に定義された情報要素を用いて共有されてもよい。

【0019】

すべてのノードが、ＯＦＤＭをサポートすることのような拡張能力を有する他のノード配備では、ノードの各々は、基礎モードとして同じＯＦＤＭオプションを用いるように構成されてもよい。ネットワークにおけるノードが同時デュアルバンド動作を可能とする他の実施例において、１つの帯域（例えば９００ＭＨｚ帯域）の基礎モードはＦＳＫであってもよく、一方、もう１つの帯域（例えば２．４ＧＨｚ帯域）の基礎モードはＯＦＤＭであってもよい。図３を参照して詳細に説明するように、デュアルバンドノードの場合、通信モードを決定することは、通信帯域を決定することも含む。

【0020】

一対のノードが互いに通信するために、データを送信するノード、本願では「送信ノード」とも呼ばれるノードは、データパケット１２２を他のノード、本願では「受信ノード」とも呼ばれるノードに成功裡に送信することができるように、通信モードを決定する必要がある。本開示のいくつかの態様によれば、選択された通信モードは、受信ノードによって肯定応答パケット１２４を送信ノードに成功裡に返信して、それがデータパケット１２２を受信したことを確認するために使用されてもよい。通信モードを選択する送信ノードに関する追加の詳細事項は、図２～図６を参照して以下に説明する。

【0021】

通信モードを選択するための本願で説明した機構は、ノード１１２又はルートノード１１４を含み、又は、ネットワークの他のノードと通信できるネットワーク１００の他の任意のノードを含む、ネットワーク１００における任意のノードによって利用されうることが認識されるべきである。さらに、図１は特定のネットワークトポロジー（例えばＤＯＤＡＧツリー）を示すが、他のネットワークトポロジーもまた可能である（例えば、リングトポロジー、メッシュトポロジー、スタートポロジーなど）。

【0022】

ここで図２を参照すると、図２は、受信ノード２１２との通信のために通信モードを選択するように構成された送信ノード２０２の態様を示す。送信ノード２０２は、ノード１１２又はルートノード１１４であってもよく、又は、ネットワークにおける他のノードと通信できるネットワーク１００の他の任意のノードであってもよい。受信ノード２１２は、送信ノード２０２の近傍、すなわち、送信ノード２０２が直接的に通信できるネットワーク１００中の任意のノードである。さらに、送信ノード２０２及び受信ノード２１２の間の通信は、データ送信、すなわち、送信ノード２０２から受信ノード２１２にデータパケット１２２を送信することと、肯定応答送信、すなわち、受信ノード２１２から送信ノード２０２に肯定応答パケット１２４を返信することとを含む。選択された通信モードは、データ送信及び肯定応答送信の両方に使用される。

【0023】

送信ノード２０２は、通信モードを選択するように構成されたモード選択モジュール２０４を含んでもよく、これにより、送信ノード２０２は、選択された通信モードを用いて、受信ノード２１２との通信を成功裡に完了することができる。送信ノード２０２はさらに、モード選択データ２０６へのアクセスを含んでもよく、又は、有してもよい。モード選択データ２０６は、送信ノード２０２及び受信ノード２１２の通信状態を記述し、データ送信及び肯定応答送信のための通信モードを決定するために利用可能である。
図２は、モード選択データ２０６に含まれるデータエントリの例を示す。

【0024】

図２に示す実施例において、モード選択データ２０６は、データ送信のためのモード選択データと、肯定応答送信のためのモード選択データとを含む。データ送信では、送信ノード２０２から受信ノード２１２にデータパケット１２２を成功裡に送信するために、送信ノード２０２及び受信ノード２１２の間における通信チャネルによって導入された歪みの後でも、送信信号が受信ノード２１２においてなお認識可能であるように、送信信号は十分な強さを有するべきである。歪みは、送信ノード２０２及び受信ノード２１２の間の通信経路を介して伝搬するときにおける送信信号の電力減衰を含んでもよく、本願ではこれを「経路損失」とも呼ぶ。歪みはさらに、受信ノード２１２において観察されるノイズのような、その送信の間に送信信号に導入されたノイズを含んでもよい。

【0025】

その結果、受信ノード２１２においてデータパケット１２２を成功裡に受信するために、モード選択モジュール２０４は、様々な歪みから残存しうる電力強度を用いてデータパケット１２２が送信されるように、通信モードを選択することができる。このことを達成するために、データ送信のためのモード選択データは、データパケット１２２の送信のために使用される送信電力と、送信中にデータパケット１２２が受ける歪みとを記述するデータを含んでもよい。図２に示す実施例において、データ送信のためのモード選択データは、各通信モードについて、送信ノード２０２の出力送信電力と、受信ノード２１２におけるＳＮＲ要件と、受信ノード２１２において観察されたノイズフロアと、送信ノード２０２及び受信ノード２１２も間における経路損失とを含む。選択されたモードの送信電力が最大出力電力を超過しないように、モード選択データはさらに、送信ノード２０２の最大出力電力を含んでもよい。

【0026】

モード選択データ２０６を用いて、モード選択モジュール２０４は、送信ノード２０２及び受信ノード２１２によってサポートされた通信モードの各々について、受信ノード２１２によってデータパケット１２２を成功裡に受信できるか否かを決定してもよい。一実施例では、この決定は、リンクバジェットを計算することと、リンクバジェットを、送信ノード２０２及び受信ノード２１２の間における経路損失と比較することとに基づいてもよい。より具体的には、データ通信に使用される通信モードｉのリンクバジェットは、Ｌ_ｉ ^ＤＡＴで表され、次式で定義される。

【0027】

【数1】

【0028】

ここで、

【数2】

は、通信モードｉに係る送信ノード２０２の出力送信電力であり、Ｓ_ｉ ^ＲＮは、受信ノード２１２における感度であり、次式で定義される。

【0029】

【数3】

【0030】

Ｆ_ｉ ^ＲＮは、通信モードｉが送信に使用されるとき、受信ノード２１２において観察されるノイズフロアであり、

【数4】

は、通信モードｉを用いる受信ノード２１２によってデータパケット１２２を復号するために必要とされる最小ＳＮＲである。

【0031】

次いで、モード選択モジュール２０４は、リンクバジェットＬ_ｉ ^ＤＡＴを、送信ノード２０２及び受信ノード２１２の間における経路損失と比較する。ここで、経路損失をＰＬで表す。リンクバジェットＬ_ｉ ^ＤＡＴが経路損失ＰＬより高い場合、モード選択モジュール２０４は、データパケット１２２を送信するために通信モードｉを利用可能であると決定し、通信モードｉをデータ送信のためのモードのホワイトリストに追加する。そうでない場合、通信モードｉはデータ送信のために利用することができない。

【0032】

上述したデータ送信の処理と同様に、モード選択モジュール２０４は、肯定応答送信のためのモード選択データにアクセスして、肯定応答送信のためのモードのホワイトリストを決定してもよい。肯定応答送信のためのモード選択データは、肯定応答パケット１２４の送信のために使用される送信電力と、送信中に肯定応答パケット１２４が受ける歪みとを記述するデータを含んでもよい。図２に示す実施例において、肯定応答送信のためのモード選択データは、各通信モードについて、受信ノード２１２の出力送信電力と、送信ノード２０２におけるＳＮＲ要件と、送信ノード２０２において観察されたノイズフロアと、送信ノード２０２及び受信ノード２１２も間における経路損失とを含む。選択されたモードの送信電力が受信ノード２１２の最大出力電力を超過しないように、肯定応答送信のためのモード選択データはさらに、受信ノード２１２の最大出力電力を含んでもよい。

【0033】

肯定応答送信のためのモード選択データに基づいて、モード選択モジュール２０４は、送信ノード２０２及び受信ノード２１２によってサポートされた通信モードの各々について、受信ノード２１２から送信ノード２０２に肯定応答パケット１２４を成功裡に送信できるか否かを決定してもよい。一実施例では、この決定は、リンクバジェットを計算することと、リンクバジェットを、受信ノード２１２及び送信ノード２０２の間における経路損失と比較することとに基づいてもよい。より具体的には、肯定応答送信に使用される通信モードｊのリンクバジェットは、Ｌ_ｊ ^ＡＣＫで表され、次式で定義される。

【0034】

【数5】

【0035】

ここで、

【数6】

は、通信モードｊに係る受信ノード２１２の出力送信電力であり、Ｓ_ｊ ^ＴＮは、送信ノード２０２における感度であり、次式で定義される。

【0036】

【数7】

【0037】

Ｆ_ｊ ^ＴＮは、通信モードｊが肯定応答送信に使用されるとき、送信ノード２０２において観察されるノイズフロアであり、

【数8】

は、通信モードｊを用いる送信ノード２０２によって肯定応答パケット１２４を復号するために必要とされる最小ＳＮＲである。

【0038】

次いで、モード選択モジュール２０４は、リンクバジェットＬ_ｊ ^ＡＣＫを経路損失ＰＬと比較する。リンクバジェットＬ_ｊ ^ＡＣＫが経路損失ＰＬより高い場合、モード選択モジュール２０４は、肯定応答パケット１２４を送信するために通信モードｊを利用可能であると決定し、通信モードｊを肯定応答送信のためのモードのホワイトリストに追加する。そうでない場合、通信モードｊは肯定応答送信のために利用することができない。

【0039】

モード選択モジュール２０４は、２つのホワイトリストの重複したモード、すなわち、データ送信のためのモードのホワイトリストと、肯定応答送信のためのモードのホワイトリストとの両方に含まれるモードを調べることで通信モードを決定してもよい。重複されたモードの各々は、送信ノード２０２によって受信ノード２１２との通信を完了するために、すなわち、データパケット１２２を受信ノード２１２に送信して受信ノード２１２から肯定応答パケット１２４を受信するために利用可能である。

【0040】

高い通信効率を達成するために、送信ノード２０２はさらに、重複したモードから、最短の無線時間を有する通信モードを選択してもよい。本願で使用されるように、モードの無線時間は、当該モードを用いて送信ノード２０２が受信ノード２１２との通信を完了するための時間長であって、データパケット１２２を受信ノード２１２に送信して受信ノード２１２から肯定応答パケット１２４を受信することを含む時間長を含む。送信ノード２０２がそのモードとは異なる基礎モードを有する場合、無線時間は、送信ノードを基礎モードから当該モードに切り換えるための時間長をさらに含む。一実施例では、送信ノード２０２の基礎モードは、送信ノード２０２が動作するデフォルトモードである。図３を参照して、ある通信モードの無線時間を計算する追加の実施例について説明する。

【0041】

上で説明したように、モード選択データ２０６に基づいて２つのモードホワイトリストが決定される。送信ノード２０２の最大送信電力、送信電力、ＳＮＲ要件、及びノイズフロアを含む、図２に示した送信ノード２０２のデータのような、モード選択データ２０６におけるデータの一部は、送信ノード２０２において利用可能であるか又はローカルに取得可能である。受信ノード２１２の最大送信電力、送信電力、ＳＮＲ要件、及びノイズフロアを含む受信ノードのデータのような、モード選択データ２０６の他のデータが、受信ノード２１２から取得される必要がある。送信ノード２０２において及び受信ノード２１２から取得されたデータに基づいて、送信ノード２０２及び受信ノード２１２の間における経路損失のようなデータが推定されてもよい。

【0042】

例えば、各モードに係る送信ノード２０２の最大送信電力及びＳＮＲ要件のようなデータは、送信ノード２０２の装置能力によって決定され、時間的に変化することはない。従って、これらの静的データは、モード選択データ２０６にロードされ、モード選択モジュール２０４によって利用可能にされてもよい。同様に、各モードに係る受信ノード２１２の最大送信電力及びＳＮＲ要件は、受信ノード２１２の装置能力によって決定され、これもまた静的なままである。受信ノード２１２のこれらの静的データは、データパケット１２２に係る通信前における所定時点において、受信ノード２１２によって送信ノード２０２に送信されてもよい。例えば、受信ノード２１２が、まずネットワーク１００に加入し、送信ノード２０２が受信ノード２１２の近傍にあることを検出した場合、受信ノード２１２は、受信ノードの静的なデータに２１２を、他の情報とともに、送信ノード２０２に送信してもよい。同様に、送信ノード２０２は、例えば、受信ノード２１２がネットワークに加入したことを検出したとき、最大送信電力及びＳＮＲ要件のその静的なデータを受信ノード２１２に送信してもよく、これにより、受信ノード２１２は、その通信モードの選択のためにこれらのデータを使用することができる。

【0043】

ノイズフロア及び経路損失のようなデータは、時間的に変化する。送信ノード２０２は、時々、これらの動的なデータを取得してもよく、さもなければ推定してもよい。例えば、送信ノード２０２は、送信ノード２０２において受信されたパケットの未使用スロットに基づいて受信信号強度値（received signal strength indicator：ＲＳＳＩ）を推定することで、そのノイズフロアを推定してもよい。送信ノード２０２は、受信ノード２１２との通信により、受信ノード２１２のノイズフロアを取得してもよい。いくつかの実施例において、送信ノード２０２及び受信ノード２１２は、それらの各ノイズフロアを推定し、送信ノード２０２及び受信ノード２１２の間で通信されるデータパケット１２２及び肯定応答パケット１２４に各ノイズフロアを挿入する。このように、送信ノード２０２及び受信ノード２１２は、他のノードの最新のノイズフロア情報を取得することができる。

【0044】

推定されたノイズフロアにおける不正確性の影響を低減するために、送信ノード２０２は、受信ノード２１２から受信されたノイズフロア値を用いる代わりに、受信ノード２１２に係る平滑化されたノイズフロアを生成してもよい。例えば、送信ノード２０２は、受信ノード２１２から受信されたノイズフロアの複数の値を重み付け機構に従って平均し、平滑化されたノイズフロアを生成してもよい。重み付け機構は、例えば、より新しいノイズフロア値がより古いノイズフロア値より大きな重みを有するように変化する重みを用いて、ノイズフロア値の加重平均を計算することを含んでもよい。受信ノード２１２の平滑化されたノイズフロアは、モード選択データ２０６に含まれてもよい。受信ノード２１２から新たなパケットが受信されたとき、送信ノード２０２は、新たなパケットにおいて受信されたノイズフロア値を用いて、平滑化されたノイズフロアを更新してもよい。送信ノード２０２におけるノイズフロアが推定され、同様に、異なる時点において推定されたノイズフロアに対して加重平均機構を適用することで、平滑化されたノイズフロアを生成してもよい。

【0045】

経路損失は、送信ノード２０２によって、受信ノード２１２から受信された以前のパケットに基づいて推定されてもよい。一実施例では、送信ノード２０２は、送信ノード２０２及び受信ノード２１２の間の経路損失ＰＬを次式のように推定してもよい。

【0046】

【数9】

【0047】

ここで、Ｐ’_ｏｕｔは、以前のパケットを送信ノード２０２に送信するために受信ノード２１２によって使用された電力である。いくつかの実施例において、Ｐ’_ｏｕｔは、送信されたパケットにおいて、例えば送信されたパケットの指定されたフィールドを用いて指定される。ＲＳＳＩ’は、送信ノード２０２において測定された、受信されたパケットの受信信号強度値（ＲＳＳＩ）である。ノイズフロアと同様に、経路損失もまた、例えば加重平均法を用いて、送信ノード２０２によって所定時間にわたって平滑化され、平滑化された経路損失を生成してもよい。新たな経路損失は、受信ノード２１２から新たなパケットが受信されるごとに推定され、平滑化された経路損失を更新するために利用されてもよい。

【0048】

図２に示す例示的なモード選択データ２０６において、ハッチングつきの部分におけるデータは、受信ノード２１２から取得されるデータを表し、ハッチングなしの部分におけるデータは、送信ノード２０２において取得又は生成される。モード選択データ２０６が、図２に示すもの以外のデータ要素を含んでもよく、図２に示すすべてのデータ要素を含まないかもしれないことが理解されるべきである。さらに、モード選択データ２０６におけるデータ要素は、図２に示す構造とは異なって配置されてもよい。例えば、図２は、送信ノード２０２の最大送信電力が各モードのモード選択データに現れることを示しているが、複数のモードが最大送信電力を共用してもよいので、このデータ要素は、特定の通信モードではモード選択データとは別々に格納されてもよい。同様に、複数のモードが同じ経路損失推定値を共用してもよいので、経路損失もまた、特定の通信モードではモード選択データとは別々に格納されてもよい。

【0049】

同様に、あるモードのモード選択データ２０６が、データ送信のためのモード選択データと、肯定応答送信のためのモード選択データとに分割されているが、モード選択データ２０６は他の方法で分割されてもよい。例えば、モード選択データ２０６は、ノードの最大送信電力及びＳＮＲ要件を含む静的なモード選択データと、ノイズフロア、経路損失、及び送信電力などを含む動的なモード選択データとに分割されてもよい。モード選択データ２０６を組織化する様々な他の方法を利用可能である。

【0050】

図２に示すモード選択データ２０６が、テーブル、メモリに格納されたオブジェクト、プログラム構造、又は当該技術において一般的に知られた他の任意のデータコンテナを表してもよいことがさらに理解されるべきである。このデータ構造に含まれた各データ要素は、テーブルの１つ又は複数のフィールド又は列、オブジェクトの１つ又は複数の属性、プログラム構造の１つ又は複数のメンバー変数、又は当該技術において一般的に知られたデータ構造の他の任意のデータ単位を表してもよい。実装は選択の問題であり、データ構造が実装されるノードの技術、性能、及び他の要件に依存しうる。

【0051】

ここで図３を参照して、デュアルバンド送信ノードによってサポートされる通信モードのための無線時間を計算する実施例について説明する。図３は、異なる帯域を用いた送信ノード２０２から受信ノード２１２までの通信のためのタイムラインを示す。図３に示す実施例において、送信ノード２０２は、２つの伝送帯域、すなわち、低周波帯域（例えば９００ＭＨｚ帯域）において動作する帯域０と、高頻度帯域（例えば２．４ＧＨｚ帯域）において動作する帯域１とをサポートする。

【0052】

一実施例では、送信ノード２０２の帯域０は、低データレート変調方式のみをサポートするノードと通信するために、ＦＳＫ ５０Ｋｂｐｓのような低データレート変調方式の基礎モードを有して構成される。帯域０は、ＯＦＤＭ ２．４Ｍｂｐｓのような高データレート変調方式の通信モードもサポートし、これにより、送信ノード２０２は、この高データレート方式をサポートするノードと通信することができる。送信ノード２０２が、高データレート変調方式の通信モードを用いて帯域０を介してデータを送信することになっている場合、送信ノード２０２は、高データレートモードに切り換える前に、基礎モードを用いてモード切り換えヘッダを受信ノード２１２に送信する必要がある。送信ノード２０２の帯域１は、低データレート変調方式をサポートせず、従って、常に、高データレート変調方式の通信モードを用いてデータを送信する。

【0053】

図３は、ＯＦＤＭの通信モードを用いた送信ノード２０２及び受信ノード２１２の間における通信の無線時間を示す。帯域０のために選択された通信モードは、ＯＦＤＭ ２．４Ｍｂｐｓであり、帯域１で使用される通信モードはＯＦＤＭ １．６Ｍｂｐｓである。図３に示すように、帯域０を用いる通信の無線時間は、基礎モードでモード切り換えヘッダを送信するための時間Ｔ＿ＭＳと、基礎モードから選択されたＯＦＤＭ ２．４Ｍｂｐｓのモードに切り換えることで引き起こされた遅延ＤＥＬＡＹ＿ＭＳと、選択されたモードを用いてデータパケット１２２を送信するための時間Ｔ＿ＤＡＴと、肯定応答パケット１２４を生成する受信ノード２１２によって引き起こされた遅延ＤＥＬＡＹ＿ＴＲと、肯定応答パケット１２４を送信ノード２０２に返信するための時間Ｔ＿ＡＣＫとを含む。

【0054】

一方、帯域１を用いる通信の無線時間は、選択されたモードＯＦＤＭ １．６Ｍｂｐｓ用いてデータパケット１２２を送信するための時間と、肯定応答パケット１２４を生成する受信ノード２１２によって引き起こされた遅延ＤＥＬＡＹ＿ＴＲと、肯定応答パケット１２４を送信ノード２０２に返信するための時間Ｔ＿ＡＣＫとのみを含む。基礎モードから選択されたモードに切り換えることで引き起こされた遅延と、低データレートモードを用いてモード切り換えヘッダを送信することにかかった時間とに起因して、帯域０の通信のための無線時間は、帯域１の選択されたモードのデータレート、すなわち１．６Ｍｂｐｓが、帯域０の選択されたモードのデータレート、すなわち２．４Ｍｂｐｓより低い場合であっても、帯域１のものより長くなる可能性がある。他のシナリオでは、帯域１の選択モードの低いデータレートに起因して、帯域１の通信の無線時間が帯域０の通信より長くなる可能性がある。通信の無線時間が短くなるほど、所与の時間期間内でより多くのデータパケットを受信ノード２１２に送信することができ、従って、ネットワーク効率がより高くなる。

【0055】

従って、送信ノード２０２は、２つのモードホワイトリストの重複したモードのうちで、送信ノード２０２のための通信モードとして、最短の無線時間をもたらす通信モードを選択してもよい。上述の開示からは、図３に示すデュアルバンド送信ノードのようなマルチバンド送信ノードの場合、上述した処理を用いて、通信モードとともに、通信に使用される帯域を選択できることがさらにわかる。言いかえると、マルチバンド送信ノードは、通信モード及び帯域の組み合わせを選択することで、通信のための通信モード及び帯域を選択することができ、これにより、モード選択データ２０６に基づいて、データパケット１２２を受信ノード２１２に成功裡に送信することができ、肯定応答パケット１２４を送信ノード２０２により成功裡に受信することができ、また、サポートされたモードの間で通信の無線時間を最小化する。

【0056】

図４は、本開示のある実施例に係る、送信ノード２０２のための通信モードを選択する処理４００の例である。ネットワーク１００の１つ又は複数のノード（例えば、ノード１１２又はルートノード１１４）は、適切なプログラムコードを実行することで、図４に示す動作を実施する。例示の目的で、処理４００について、図面に示す所定の実施例を参照して説明する。しかしながら、他の実施例も可能である。

【0057】

ブロック４０１において、処理４００は、送信ノード２０２において利用可能であるモード選択データ２０６を取得することを含む。例えば、送信ノード２０２は、送信ノード２０２の最大出力電力と、送信ノード２０２の各サポートされた通信モードに必要とされる最小ＳＮＲのようなＳＮＲ要件とを含む装置能力を保持する。さらに、送信ノード２０２は、各サポートされた通信モードについて送信ノード２０２におけるノイズフロアを測定し、送信ノード２０２の現在の出力送信電力の設定を記録する。

【0058】

ブロック４０２において、処理４００は、モード選択データ２０６を送信ノード２０２の近傍に通信することを含む。いくつかの実施例において、送信ノード２０２は、データパケットを近傍に送る場合のような、近傍との各ユニキャスト送信において、モード選択データ２０６の動的データを含んでもよい。動的データは、送信ノード２０２において測定されたノイズフロアと、送信ノード２０２の出力送信電力の設定とを含んでもよい。送信ノード２０２の最大出力電力及びＳＮＲ要件のような、モード選択データ２０６における静的データについて、例えば、ネットワークに新たな近傍が加入したことを送信ノード２０２が最初に検出又は発見した場合、送信ノード２０２は、これらのタイプのデータを各近傍にただ一度だけ送信することを必要とする。同様に、送信ノード２０２がこれらの近傍ノードに関連付けられたモード選択データ２０６を受信できるように、送信ノード２０２の近傍は、同様の方法で、それらの各モード選択データ２０６を送信ノード２０２に送信してもよい。

【0059】

ブロック４０４において、処理４００は、送信ノード２０２の近傍から受信されたデータに基づいてモード選択データ２０６を更新することを含む。例えば、送信ノード２０２は、近傍から受信されたパケットのＲＳＳＩを記録してもよく、また、近傍の最大出力電力及びＳＮＲ要件、近傍において測定されたノイズフロア、及び近傍の出力送信電力の設定のような、ブロック４０２に関して上で説明したパケットに含まれるモード選択データを復号してもよい。復号されたデータは、記録されてもよく、モード選択データ２０６におけるこの特定の近傍に関連付けられてもよい。

【0060】

さらに、送信ノード２０２は、受信パケットを利用して、送信ノード２０２及び近傍の間における経路損失を推定してもよい。例えば、送信ノード２０２は、上で説明した式（５）を用いて、受信パケットの出力送信電力と、送信ノード２０２において測定されたＲＳＳＩとの間の差として経路損失を決定してもよい。送信ノード２０２は、推定された経路損失を利用して、モード選択データ２０６に記録された平滑化された経路損失を更新してもよく、例えば、特定の重み付け方式を用いて、以前に推定された経路損失と現在の推定された経路損失との平均を計算することで経路損失を更新してもよい。

【0061】

ブロック４０６において、処理４００は、送信ノード２０２が、近傍、すなわち受信ノード２１２に送信されるデータを有するか否かを決定することを含む。送信ノード２０２が、その近傍に送信されるデータが存在しないと決定した場合、処理４００はブロック４０１に戻り、ここで、送信ノード２０２は、現在のノイズフロアを測定することなどによって、モード選択データ２０６の現在の値を取得する。送信ノード２０２が、送信ノード２０２に送信すべきデータが存在すると決定した場合、処理４００はブロック４０８に進み、ここで、送信ノード２０２は、モード選択データ２０６に基づいて、データを受信ノード２１２に通信するための通信モードを選択する。この選択は、通信のデータ送信及び通信の肯定応答送信の両方を考慮することで行われる。図５を参照して、通信モードを選択する処理の一例について以下で説明する。

【0062】

ブロック４１０において、処理４００は、選択された通信モードを用いて、データを受信ノード２１２に送信することを含む。ブロック４１２において、処理４００は、送信に成功したか否かを決定することを含む。一実施例では、送信ノード２０２は、受信ノード２１２から肯定応答パケット１２４が成功裡に受信されたか否かに基づいて、そのような決定を行う。そうであれば、処理４００はブロック４０４に進み、ここで、送信ノード２０２は、肯定応答パケット１２４を介して収集されたデータに基づいてモード選択データ２０６を更新する。例えば、肯定応答パケット１２４は、受信ノード２１２によって対応する肯定応答パケットを送信するために使用される送信電力を含んでもよい。送信ノード２０２は、受信された肯定応答パケットの受信信号強度値を決定し、次いで、送信電力及び受信信号強度値の間の差を計算することで、更新された経路損失を計算してもよい。さらに、肯定応答パケット１２４は、受信ノード２１２において測定されたノイズフロアを含んでもよい。これらのタイプの情報を受信した後に、送信ノード２０２は、それに応じて、モード選択データ２０６を更新してもよい。

【0063】

ブロック４１２において通信に失敗したと決定された場合、処理４００はブロック４１４に進み、ここで、送信ノード２０２はモード選択データ２０６を調整する。通信が失敗した理由は、データパケット１２２が受信ノード２１２によって成功裡に受信されなかったこと、及び、肯定応答パケット１２４が送信ノード２０２によって成功裡に受信されなかったことを含んでもよい。いずれの場合でも、送信ノード２０２は、肯定応答パケット１２４を受信しなかったと決定することで、通信に失敗したと決定する。通信の失敗は、ブロック４０８において通信モードを選択しながら行われた分析が不正確であったかもしれないことを示す。例えば、受信ノード２１２における経路損失推定値又はノイズフロア推定値が不正確であるかもしれず、その結果、不十分な送信電力を有する通信モードが選択され、データパケットの送信時に使用されることになる。この問題に対処するために、送信ノード２０２は、送信に失敗するごとに、経路損失推定値を所定量、例えば１ｄＢずつ増大させることで、モード選択データ２０６を調整してもよい。送信ノード２０２は、モード選択データ２０６を他の方法で調整してもよく、例えば、受信ノード２１２のノイズフロア推定値を増大させることにより、また、平滑化されたノイズフロア、平滑化された経路損失、又は上述のものの任意の組み合わせを生成する際に用いる重み付け方式を調整することにより調整してもよい。処理４００は次いでブロック４０８に進み、調整されたモード選択データ２０６に基づいて通信モードを再び選択する。

【0064】

ここで図５を参照し、モード選択データ２０６に基づいて、送信ノード２０２のサポートされた複数の通信モードから１つの通信モードを選択する処理５００の一例を提示する。図６に関連して図５を説明し、図６では、本開示のある実施例に係る、モード選択データに基づいてデータを成功裡に送信するために使用可能である通信モードのホワイトリストを決定する処理の例を提示する。

【0065】

ブロック５０２において、処理５００は、送信ノード２０２のモード選択データ２０６にアクセスすることを含む。モード選択データ２０６は、送信ノード２０２によってサポートされた通信モードの各々について、データ送信、すなわち、データパケット１２２を送信ノード２０２から受信ノード２１２に送信するためのモード選択データと、肯定応答送信、すなわち、肯定応答パケット１２４を受信ノード２１２から送信ノード２０２に返信するためのモード選択データとを含んでもよい。

【0066】

ブロック５０４において、処理５００は、データ送信のためのモード選択データに基づいて、データ送信のためのモードのホワイトリストを決定することを含む。モードのホワイトリストを決定することは、データパケット１２２の送信電力と、送信ノード２０２から受信ノード２１２までの経路損失、送信ノード２０２におけるノイズ、などのような、送信中に導入される歪みとを比較することに基づいて行われてもよい。

【0067】

図６は、モードのホワイトリストを決定する例示的な処理６００を示す。ブロック６０２において、処理６００は、通信の送信機、この場合は送信ノード２０２によってサポートされたモードのリストにアクセスすることを含む。ブロック６０４において、処理６００は、検査する現在のモードとして、リストにおける次のモードを調べる。現在のモードについて、ブロック６０６において、処理６００は、現在のモードを用いるデータ送信のリンクバジェットを計算することを含む。リンクバジェットは、送信ノード２０２が現在のモードを用いて受信ノード２１２とどの程度の距離まで確実に通信できるかを示す。送信ノード２０２は、データパケット１２２の送信電力、受信ノード２１２のＳＮＲ要件、及び受信ノード２１２におけるノイズフロアのような、モード選択データ２０６に含まれる情報を用いて、リンクバジェットを計算してもよい。例えば、送信ノード２０２は、上で説明した式（１）及び式（２）によりリンクバジェットを計算してもよい。

【0068】

ブロック６０６において、処理６００は、データ送信のリンクバジェットが、現在のモードを用いる送信ノード２０２及び受信ノード２１２の間における経路損失より高いか否かを決定することを含む。経路損失データは、送信ノード２０２のモード選択データ２０６から取得されてもよい。リンクバジェットが経路損失より高いと送信ノード２０２が決定した場合、ブロック６１０において、送信ノード２０２は、現在のモードをモードのホワイトリストに追加し、そうでなければ、処理６００は、ブロック６１２において、調べるべきより多くのモードが存在するか否かをさらに決定することを含む。そうであれば、処理６００はブロック６０４に進み、ここで、次のモードが上で説明したように調べられる。調べるべき他のモードが存在しない場合、ブロック６１４において、処理６００は、モードのホワイトリストを出力することを含む。

【0069】

再び図５を参照すると、ブロック５０６において、処理５００は、肯定応答送信のためのモード選択データに基づいて、肯定応答送信のためのモードのホワイトリストを決定することを含む。ブロック５０４と同様に、肯定応答送信のためのモードのホワイトリストを決定するために、図６に示す処理６００を利用してもよい。この場合、処理６００の送信機は受信ノード２１２であり、処理６００の受信機は送信ノード２０２であり、送信されるデータは肯定応答パケット１２４である。式（３）及び式（４）を利用して、肯定応答送信のためのリンクバジェットを決定し、経路損失と比較することで、あるモードが肯定応答送信のためのモードのホワイトリストに含まれるべきか否かを決定してもよい。

【0070】

ブロック５０８において、処理５００は、データ送信のためのモードのホワイトリストと、肯定応答送信のためのモードのホワイトリストとの間の重複を決定することを含む。この重複は、両方のモードホワイトリストに含まれる１つ又は複数のモードを含んでいてもよい。ブロック５１０において、処理５００は、重複したモードの各々に係る無線時間であって、送信ノード２０２がデータパケット１２２を受信ノード２１２に送信し、受信ノード２１２から肯定応答パケット１２４を受信するための時間長を含む無線時間を計算することを含む。送信ノード２０２が、重複したモードとは異なる基礎モードを有する場合、無線時間は、送信ノード２０２を基礎モードから当該重複したモードに切り換えるための時間長をさらに含む。これは、基礎モードを用いてモード切り換えヘッダを受信ノード２１２に送信することを含む。ブロック５１２において、処理５００は、重複したモードから、送信ノード２０２のための最短の無線時間を有する通信モードを選択することを含む。

【0071】

通信モード選択の例．
以下では、ゲートウェイノード１１４がエンドノード１１２と通信するために通信モードを選択する例を提示する。この実施例では、ゲートウェイは送信ノード２０２であり、エンドノードは受信ノード２１２である。ゲートウェイノード１１４及びノード１１２の両方は、８つの異なる通信モードをサポートし、それらの関連付けられたモード選択データを表１及び表２に示す。

【0072】

【表1】

【表2】

【0073】

データ送信のためのモードのホワイトリストは、上述した処理を用いて決定されてもよい。表３は、データ送信について８つのモードの各々のリンクバジェットを示し、また、関連付けられたモードがデータ送信のためのモードのホワイトリストに含まれるか否かを示す。

【0074】

【表3】

【0075】

同様に、肯定応答送信のためのモードのホワイトリストは、上述した処理を用いて決定されてもよい。表４は、肯定応答送信について８つのモードの各々のリンクバジェットを示し、また、関連付けられたモードが肯定応答送信のためのモードのホワイトリストに含まれるか否かを示す。

【0076】

【表4】

【0077】

表３及び４に示す２つのホワイトリストに基づいて、ゲートウェイは、重複したモードがモード１～４であると決定することができる。ゲートウェイはさらに、モード１－４の無線時間を計算することができ、通信モードとして、最短の無線時間をもたらす１つのモードを選択することができる。

【0078】

例示的なノード．
図７は、本願において説明した通信モード選択を実施するために使用可能である、ノード１１２又はルートノード１１４のような例示的なノード７００を示す。ノード７００は、バス７１０を介して通信可能にそれぞれ接続された、プロセッサ７０２、メモリ８０４、及び送受信装置７２０を含んでもよい。ノード７００の構成要素は、Ａ／Ｃ電源によって、又は、バッテリー（図示せず）のような小エネルギー源によって、電力供給を受けてもよい。送受信装置７２０は、他のノードと通信するためのアンテナ７０８を含んでもよい（又は通信可能に接続されてもよい）。いくつかの実施例において、送受信装置は、信号を無線で送信及び受信する無線周波数（radio-frequency：「ＲＦ」）送受信機である。

【0079】

プロセッサは、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（application-specific integrated circuit：「ＡＳＩＣ」）、状態機械、フィールドプログラマブルゲートアレイ（field programmable gate arrayｙ：「ＦＰＧＡ」）、又は他の適切な計算装置を含んでもよい。プロセッサは、任意個数の計算装置を含んでもよく、メモリ７０４のようなコンピュータ可読媒体に通信可能に接続されてもよい。プロセッサ７０２は、本願において説明したモード選択モジュール２０４及びモード選択データ２０６のような、コンピュータ実行可能なプログラム命令を実行するか、又は、動作を実行するためにメモリに格納された情報にアクセスすることができる。命令は、任意の適切なコンピュータプログラミング言語で書かれたコードからコンパイラ及び／又はインタプリタによって生成されたプロセッサ固有の命令を含んでもよい。モード選択モジュール２０４において提供されたような命令が実行されるとき、当該命令は、本願において説明した動作のうちの任意のものを実行するようにノード７００を構成してもよい。図７において、プロセッサ、メモリ、バス、及び送受信装置は、互いに通信する別個の構成要素として示すが、他の実装もまた可能である。本願で説明されたシステム及び構成要素は、任意の特定のハードウェアアーキテクチャ又は構成に限定されない。

【0080】

全体考察．
特許請求の範囲に記載された主題についての詳細な理解を提供するために、本明細書において多数の特定の詳細事項を述べている。しかしながら、当業者は、特許請求の範囲に記載された主題がこれらの特定の詳細事項なしで実施されてもよいことを理解するであろう。他の例では、特許請求の範囲に記載された主題を不明瞭にしないように、通常の技術を有する者によって知られるであろう方法、装置、又はシステムについては詳述していない。

【0081】

本願において説明した特徴は、任意の特定のハードウェアアーキテクチャ又は構成に限定されない。計算装置は、１つ又は複数の入力を条件とした結果を提供する構成要素からなる任意の適切な装置を含んでもよい。適切な計算装置は、格納されたソフトウェア（すなわち、コンピュータシステムのメモリ上に格納されたコンピュータ可読命令）にアクセスする多目的のマイクロプロセサに基づくコンピュータシステムを含み、このソフトウェアは、汎用の計算装置から本願の主題の１つ又は複数の態様を実装する特別な計算装置になるように計算システムをプログラミング又は構成する。計算装置のプログラミング又は構成に使用されるソフトウェアにおいて、本願に含まれる開示内容を実装するために、任意の適切なプログラミング、スクリプティング、他のタイプの言語、又は言語の組み合わせが使用されてもよい。

【0082】

本願において開示した方法の態様は、そのような計算装置の動作において実行されてもよい。上述の実施例において提示したブロックの順序は変更されてもよく、例えば、ブロックが並べかえられてもよく、組み合わされてもよく、及び／又はサブブロックに分割されてもよい。所定の複数のブロック又は複数の処理を並列に実行してもよい。

【0083】

本願における「～ように適応化される」又は「～ように構成される」の使用は、追加のタスク又はステップを実行するように適応化又は構成された装置を除外しない、オープンかつ包括的な用語を意図している。さらに、「～に基づく」の使用は、記載された１つ又は複数の条件又は値「に基づく」処理、ステップ、計算、又は他の動作が、実際に、記載したものを越える追加の条件又は値に基づいてもよいという点で、オープンかつ包括的であることを意図している。本願に含まれた見出し、リスト、及び番号は、説明の簡単化のみを目的とし、限定を意図していない。

【0084】

本願の主題をその特定の態様に関して詳述したが、当業者は、上述したことを理解することにより、そのような態様の変更、変形、及び等価物を容易に作成しうることが認識されるであろう。従って、本開示が限定ではなく例示の目的で提示され、当業者に容易に明らかになるように、本願の主題に係るそのような変更、変形、及び／又は追加を含むことを除外しないことは理解されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】