(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2019-509677(P2019-509677A)

(43)【公表日】2019年4月4日

(54)【発明の名称】周波数ホッピングシステムのための広帯域ビーコンチャネル

(51)【国際特許分類】

   H04W 76/10 20180101AFI20190308BHJP

   H04W 72/04 20090101ALI20190308BHJP

   H04W 4/00 20180101ALI20190308BHJP

   H04W 48/10 20090101ALI20190308BHJP

   H04W 84/20 20090101ALI20190308BHJP

【ＦＩ】

   H04W76/10

   H04W72/04 132

   H04W4/00 110

   H04W48/10

   H04W84/20

   H04W72/04 136

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-544085(P2018-544085)

(86)(22)【出願日】2017年2月20日

(85)【翻訳文提出日】2018年10月19日

(86)【国際出願番号】US2017018591

(87)【国際公開番号】WO2017143320

(87)【国際公開日】20170824

(31)【優先権主張番号】15/048,843

(32)【優先日】2016年2月19日

(33)【優先権主張国】US

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ブルートゥース

(71)【出願人】

【識別番号】390020248

【氏名又は名称】日本テキサス・インスツルメンツ合同会社

(71)【出願人】

【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)【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】ティモシー マーク シュミーデル

(72)【発明者】

【氏名】アリトン ジャファ

(72)【発明者】

【氏名】アルヴィンド カンダル ラグー

【テーマコード（参考）】

5K067

【Ｆターム（参考）】

5K067CC02

5K067DD34

5K067EE02

5K067EE10

5K067EE25

5K067JJ13

(57)【要約】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の周波数ホッピングチャネル上でネットワークを動作させる方法であって、
前記周波数ホッピングチャネルとは異なるビーコンチャネル上でビーコンを送信する工程、
前記ビーコンに応答して、前記ネットワークにジョインするためノードからリクエストを受け取る工程、
前記受け取る工程に応答して、前記ノードを前記ネットワークに加える工程、及び
前記加える工程の後、前記複数の周波数ホッピングチャネル上で前記ノードと通信する工程、
を含む、方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法であって、前記ビーコンチャネルが、前記周波数ホッピングチャネルの各々からの異なる帯域幅を有する、方法。

【請求項3】

請求項１に記載の方法であって、前記ビーコンが、前記周波数ホッピングチャネルの前記ネットワークとは別の（separate）ネットワークで送信される、方法。

【請求項4】

請求項１に記載の方法であって、前記ビーコンが、ネットワークオペレーションを制御するための制御情報を含む、方法。

【請求項5】

請求項１に記載の方法であって、前記ビーコンが、周波数ホッピングプロトコル（ＦＨＰ）情報を含む、方法。

【請求項6】

請求項１に記載の方法であって、前記ビーコンが、周波数の周期的シーケンスを含む、方法。

【請求項7】

請求項１に記載の方法であって、前記ビーコンチャネルが、複数の専用ビーコンチャネルを含む、方法。

【請求項8】

複数の周波数ホッピングチャネル上でネットワークを動作させる方法であって、
前記周波数ホッピングチャネルとは異なるビーコンチャネルでビーコンを受信する工程、
前記ビーコンに応答して、前記ネットワークにジョインするためペアレントノードにリクエストを送信する工程、
前記送信する工程に応答して、ジョインするためのグラントを受信する工程、及び
前記ジョインするためのグラントを受け取る前記工程の後、前記複数の周波数ホッピングチャネル上で前記ペアレントノードと通信する工程、
を含む、方法。

【請求項9】

請求項８に記載の方法であって、前記ビーコンが、前記周波数ホッピングチャネルの前記ネットワークとは別のネットワーク上で受信される、方法。

【請求項10】

請求項８に記載の方法であって、前記ビーコンの送信電力が、前記周波数ホッピングチャネル上の送信電力より大きい、方法。

【請求項11】

請求項８に記載の方法であって、前記ビーコンが、ネットワークオペレーションを制御するための制御情報を含む、方法。

【請求項12】

請求項８に記載の方法であって、前記ビーコンが、周波数ホッピングプロトコル（ＦＨＰ）情報を含む、方法。

【請求項13】

請求項８に記載の方法であって、前記ビーコンチャネルが、複数の専用ビーコンチャネルを含む、方法。

【請求項14】

請求項８に記載の方法であって、少なくとも前記ビーコンチャネルの期間、前記ビーコンチャネルをモニタリングすることを含む、方法。

【請求項15】

メッシュネットワークを動作させる方法であって、
ビーコンチャネルを選択すること、
前記ビーコンチャネルとは異なる複数の周波数ホッピングチャネルを選択すること、
前記ビーコンチャネル上でネットワークビーコンを送信すること、及び
前記複数の周波数ホッピングチャネルで前記メッシュネットワークにおけるデータ信号を複数のノードと通信すること、
を含む、方法。

【請求項16】

請求項１５に記載の方法であって、複数の専用ビーコンチャネルから前記ビーコンチャネルを選択することを含む、方法。

【請求項17】

請求項１５に記載の方法であって、前記ビーコンチャネルが、前記周波数ホッピングチャネルの各々からの異なる帯域幅を有する、方法。

【請求項18】

請求項１５に記載の方法であって、前記ネットワークビーコンの送信電力が、前記周波数ホッピングチャネル上の送信電力より大きい、方法。

【請求項19】

請求項１５に記載の方法であって、前記ネットワークビーコンが、ネットワークオペレーションを制御するための制御情報を含む、方法。

【請求項20】

請求項１５に記載の方法であって、前記ネットワークビーコンが、周波数ホッピングプロトコル（ＦＨＰ）情報を含む、方法。

【発明の詳細な説明】

本願は、ワイヤレスメッシュ通信システムに関し、更に特定して言えば、周波数ホッピングシステムのための広帯域ビーコンチャネルを備えるネットワークに関連する。

ワイヤレスメッシュネットワークタイプのワイヤレス通信システムにおいて、少なくとも一つのワイヤレストランシーバが、それ自体のデータを受信及び処理し、また、そのネットワーク内の他のワイヤレストランシーバのための中継器として機能する。これは、ワイヤレスルーティングプロトコルにより達成され得、ワイヤレスルーティングプロトコルにおいて、ソースノードから宛先ノードへデータフレームを送信するため、データフレームは、トランシーバからトランシーバへのホッピングによりネットワーク内で伝搬される。ワイヤレスノードは、ワイヤレスルーター、携帯電話、又はインターネットにアクセスすることが可能なコンピュータなどの、ワイヤレスアクセスポイントであり得る。他の応用例において、ワイヤレスノードは、外部セキュリティモニター、室内モニター、火災又は煙検出器、気象観測所、又は家庭又はビジネスの環境のための任意の数の他のネットワーク応用例であり得る。 図１は、２０１３ Ｗｉ−ＳＵＮ アライアンス フィールド エリア ネットワーク ワーキンググループのバージョン０ｖ７９に開示されるような従来のワイヤレスネットワークを示し、これは全体として参照により本願に組み込まれている。このネットワークは、インターネットアクセス回路１５０を含む。このネットワークはパーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）回路Ａ〜Ｃも含む。ＰＡＮの各々は、それぞれのマスターノードＭＡ１００、ＭＢ１２０、及びＭＣ１３０を介して回路１５０と通信する。 ＰＡＮ Ａは、ＰＡＮ Ｂ及びＣに類似し得る例示のネットワークである。ＰＡＮ Ａは、マスターノードＭＡ１００を介して回路１５０と通信する。ＭＡ１００は、リレーノード（ＲＮ）１０２及びリーフノード（ＬＮ）１１４と直接通信する。そのため、ＭＡ１００は、ＲＮ１０２及びＬＮ１１４のペアレントノードである。ＲＮ１０２は、ＲＮ１０４のペアレントであり、ＲＮ１０４を介してＬＮ１０６と間接的に通信する。ＲＮ１０２また、ＲＮ１０８と直接的に、及びＲＮ１０８を介してＲＮ１１０と間接的に通信する。ＲＮ１０８はＬＮ１１２とも直接通信する。ＲＮ１０８は、ＲＮ１１０及びＬＮ１１２両方のペアレントである。干渉を低減するため及び周波数ダイバーシティを提供するため、大抵、周波数ホッピングプロトコル（ＦＨＰ）がネットワーク内で用いられる。 ＦＣＣ規則（１５．２４７）が、帯域９０２〜９２８ＭＨｚ、２４００〜２４８３．５ＭＨｚ、及び５７２５〜５８５０ＭＨｚにおける狭帯域周波数ホッピングシステムのために一層高い送信電力を可能にするので、米国における多くの狭帯域通信システムのために周波数ホッピングが用いられている。９０２〜９２８ＭＨｚ帯域の場合、２５０ｋＨｚ未満の２０ｄＢ帯域幅で少なくとも５０のホッピングチャネルが用いられ、１ワットの送信電力を用いることができる。２５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの２０ｄＢ帯域幅では、少なくとも２５のホッピングチャネルが必要とされる。周波数ホッピングがこれらの狭帯域システムに対して用いらない場合、これらの狭帯域システムは、送信電力が−１．２５ｄＢｍ又は０．７５ｍＷに制限される、規則１５．２４９下に入ることになる。これは、周波数ホッピングシステムより１０００倍以上低い送信電力である。デジタル変調手法を用いる一層広帯域幅のシステムでは、６ｄＢ帯域幅が少なくとも５００ｋＨｚである場合、１ワットの送信電力を用いることができる。 ＩＥＥＥ ８０２．１５．４ｇは、３つの物理層、周波数偏移変調（ＦＳＫ）、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）、又はダイレクトシーケンススペクトル拡散（ＤＳＳＳ）の一つを用いる、スマートユーティリティネットワーク（ＳＵＮ）のための周波数ホッピングシステムを定義する。ＤＳＳＳは、オフセット４位相偏移変調（ＯＱＰＳＫ）とも称され得る。９０２〜９２８ＭＨｚ帯域は、２００ｋＨｚチャネル間隔の１２９チャネル、又は４００ｋＨｚチャネル間隔の６４チャネル（図２）を有する。これらの定義はいずれも、１５．２４７により必要とされるホッピングチャネルの数を満たし、そのため、１ワットの送信電力を用いることができる。ＳＵＮ周波数ホッピングシステムに関する一つの課題は、新しいノードのためのジョイン（join）手順に長時間かかり得ることである。 ネットワークが、中央ハブを有するスター構成を用いるとき、中央ハブは、他のノードがネットワークにジョインし得るように、他のノードがホッピングシーケンスを学ぶために用い得るビーコンを送信し得る。しかし、メッシュネットワークは中央ハブを有さない。メッシュネットワークにおいて、各ノードは、メッセージが、データをユーティリティに送信するためにバックボーンに接続され得るデータコンセントレータ又はネットワークマスターに達するまで、近隣のノードに送信し得る。逆方向では、メッセージは、リーフノードに達するようにノードからノードへホップし得る。新しいノードがメッシュネットワークにジョインするには、その新しいノードは、一つのチャネル上に一時的に留まり、近隣のノードがビーコンメッセージを送信するまで待機する必要があり得、或いは、その新しいノードは、ビーコンを見つけるために多くのチャネルを順次スキャンする能力がある必要があり得る。 この問題が図３を参照して図示されている。パワーアップされるとき、スレーブノードは、周波数のシーケンスのどこにマスターがあるかを見つけるために取得（acquisition）を実施する必要がある。また、新しい取得は、ノイズ、或いは一時的に無線範囲から外に移動されることなどに起因して、同期化が失われた場合に実施される必要がある。後者の場合、スレーブは、どの周波数でマスターが送信しているかの知識（idea）を有し、この情報は、一層速い取得を達成するために利用される。取得を実施するとき、スレーブは、ビーコンを確実にピックアップするために調査されている各周波数で一つの全期間（full period）を常にリッスンする必要がある。それは、最も有望と思われる周波数で開始し、その後、擬似ランダムシーケンスにおいて最も近隣の周波数まで移動する。これは、典型的に、スレーブがパワーアップされるときランダム選択である。時間０（第１のロー（row））において、第１のマスター周波数推定（guess）が０（第２のロー）である場合、最も近い周波数は、０、１、−１、２、−２、３、−３などである。しかし、マスターもまた周波数にわたってステップする（step）ので、このシーケンスは、シーケンス０、１、２、３、４、５、６などだけ、シフトされる必要がある。従って、調査される実際の周波数は、０、２、１、５、２、８、３（第３のロー）である。全ての周波数が調査されて結果が出ない場合、取得シーケンスをもう一度やりなおす必要がある。この失敗が、スレーブが無線範囲の外にあることに起因すると仮定すると、本願は、電力消費を低減するために各取得間に遅延を有することを選び得る。 従来のネットワークでは、スレーブがパワーアップされ、かつ、マスターがどこでホッピングしているかを知らないとき、スレーブは、ランダム周波数を選び、リッスンする。それがマスターからビーコンを見つけるまでに、長い時間が必要とされ得る。例えば、５０のホッピング周波数が存在する場合、スレーブは、フェージング又は干渉がない場合にビーコンを見つけるために５０個のビーコンサイクルにわたってリッスンする必要があり得る。フェージング又は干渉に起因してビーコンが見つからない（missed）場合、ビーコンを見つけるためにより一層長い時間が必要となり得る。典型的なビーコンパケットフォーマットが、データパケット及び肯定応答／否定応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）パケットと共に図４において図示されている。各パケットは、プリアンブル、パケット長さ、及び、巡回冗長検査（ＣＲＣ）フィールドを含む。ビーコン及びＡＣＫ／ＮＡＣＫパケットはまた、ソース識別（ＩＤ）フィールドを含む。ビーコンパケットは制御情報も含み、制御情報は、ネットワーク周波数ホッピングプロトコル（ＦＨＰ）、及びスレーブに対するその他のネットワーク情報を特定する。

【国際調査報告】