ISO/IEC 17821:2015 情報技術—チャネルホップTDMAリンクを介した低電力ワイヤレスメッシュネットワークの仕様 | ページ 2

※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。

序文

ISO (国際標準化機構) と IEC (国際電気標準会議) は、世界標準化のための専門システムを形成しています。 ISO または IEC のメンバーである国家機関は、技術活動の特定の分野を扱うために、それぞれの組織によって設立された技術委員会を通じて、国際規格の開発に参加しています。 ISO と IEC の技術委員会は、相互に関心のある分野で協力しています。 ISO および IEC と連携して、政府および非政府の他の国際機関もこの作業に参加しています。情報技術の分野では、ISO と IEC が合同技術委員会 ISO/IEC JTC 1 を設立しました。

この文書の開発に使用された手順と、今後の維持のために意図された手順は、ISO/IEC 指令で説明されています。 1. 特に、さまざまなタイプの文書に必要なさまざまな承認基準に注意する必要があります。この文書は、ISO/IEC 指令の編集規則に従って作成されました。 2 ( www.iso.org/directives を参照)

このドキュメントの要素の一部が特許権の対象となる可能性があることに注意してください。 ISO および IEC は、そのような特許権の一部またはすべてを特定する責任を負わないものとします。ドキュメントの開発中に特定された特許権の詳細は、序文および/または受信した特許宣言の ISO リストに記載されます ( www.iso.org/patents を参照)

このドキュメントで使用されている商号は、ユーザーの便宜のために提供された情報であり、保証を構成するものではありません。

適合性評価に関連する ISO 固有の用語および表現の意味に関する説明、および技術的貿易障壁 (TBT) における WTO 原則への ISO の準拠に関する情報については、次の URL を参照して ください 。

この文書を担当する委員会は、ISO/IEC JTC 1, 情報技術、SC 6, 電気通信およびシステム間の情報交換です

序章

このワーキング ドラフトは、チャネル ホップ TDMA リンク (LPWMN) 上の低電力ワイヤレス メッシュ ネットワークのプロトコルを定義します。 LPWMN の目的は、ワイヤレス メッシュ ネットワーク仕様を定義することです。これは、従来の WPAN ネットワーク仕様と比較して比較的軽量であり、指定された決定論的および同期マルチチャネル拡張 (DSME) MAC が続くチャネル ホップ TDMA リンクの有用性を最大化できます。 IEEE 802.15.4e-2012 修正で。

近年、WSNの低エネルギー近距離通信を、機器の健康や医療の遠隔監視や警報、機器のセンシングや作動制御などのミッションクリティカルなサービスやリアルタイムサービスのネットワークに適用したいという市場の要求があります。機器プロセスの自動化、および低エネルギーの短距離ネットワークを介した音声サービス。ミッション クリティカルなサービスにより信頼性の高いリンクと決定論的な遅延を提供するために、IEEE 802.15.4-2006 MAC 仕様の拡張が 2008 年 3 月に開始され、修正案が 2012 年 2 月に承認されました。IEEE 802.15.4e- 2012年改正により、MACのオプション機能として3種類のTDMAと2種類のチャネルダイバーシチ機能が追加されました。

これらの新しい MAC 機能により、ネットワーク層で管理される 2 つの属性が導入されます。これには、タイム スロットと無線チャネルが含まれます。低コスト、低電力、短距離通信ネットワークで信頼性の高いリアルタイム サービスに新しい拡張 MAC を採用するには、タイム スロットや無線チャネルなどのネットワーク リソースを管理するようにネットワーク プロトコルを設計する必要があります。 LPWMN は、IEEE 802.15.4e-2012 修正の DSME 上のネットワーク仕様です。 LPWMN は、低電力のリソースに制約のある通信ノードで決定論的なエンドツーエンドの遅延を保証する、損失に敏感な大規模なワイヤレス ネットワークを必要とする産業用アプリケーションに適用できます。

国際標準化機構 (ISO) および国際電気標準会議 (IEC) は、この文書への準拠には、条項 5 で与えられた LPWMN の機能手順とメッセージ構造に関する特許の使用が含まれる可能性があると主張されているという事実に注意を向けています。 6, 7, および 8, および付属書 B に記載されている認証および鍵確立プロトコルに関する特許。

ISO および IEC は、この特許権の証拠、有効性、および範囲に関していかなる立場も取りません。

この特許権の所有者は、ISO および IEC に対し、世界中の申請者と無料または合理的かつ非差別的な条件の下でライセンスを交渉する意思があることを保証しています。この点、本特許権者の陳述書は ISO および IEC に登録されています。情報は以下から取得できます。

  • 特許権者:電子通信総合研究所(ETRI)住所: 138 Gajeongno, Yuseong-gu, Daejeon, 305-700, Korea;
  • 特許権者:中国 IWNCOMM Co., LTD住所: 西安ソフトウェア パーク、QinFengGe, A201, No. 68 Keji 2nd, Xi'an Hi-Tech Industrial Development Zone, Xi'an Shaanxi, PRChina. 71007

このドキュメントの一部の要素が、上記以外の特許権の対象となる可能性があることに注意してください。 ISO および IEC は、そのような特許権の一部またはすべてを特定する責任を負わないものとします。

ISO ( www.iso.org/patents ) と IEC ( http://patents.iec.ch ) は、それぞれの規格に関連する特許のオンライン データベースを維持しています。特許に関する最新情報については、データベースを参照することをお勧めします。

1 スコープ

この国際規格は、IEEE Std. 802.15.4e-2012 の DSME MAC のチャネルホップ TDMA リンクをサポートできる IEEE Std. 802.15.4-2011 PHY で動作するデバイスのネットワーク仕様を定義し、 - 信頼性が高く、確定的なレイテンシーとスケーラブルなワイヤレス メッシュ接続を可能にするコスト通信ネットワーク。

この国際規格は、次のことを規定しています。

  • DSME MAC リンク制御。
  • 不均衡なクラスターツリーベースのネットワーク形成。
  • 指向性複数グレードのメッシュ接続。
  • リンクパス ルーティングとデータ転送。
  • リンクとリンクパスのメンテナンス。

2 参考文献

以下のドキュメントの全体または一部は、このドキュメントで規範的に参照されており、その適用に不可欠です。日付のある参考文献については、引用された版のみが適用されます。日付のない参照については、参照文書の最新版 (修正を含む) が適用されます。

IEEE規格 802.15.4-2011, ローカルおよびメトロポリタン エリア ネットワークの IEEE 規格 — Part 15.4: 低レート ワイヤレス パーソナル エリア ネットワーク (LR-WPAN)

IEEE Std 802.15.4e-2012, ローカルおよびメトロポリタン エリア ネットワークの IEEE 規格 — Part 15.4: 低レート ワイヤレス パーソナル エリア ネットワーク (LR-WPAN)、修正 1: MAC 副層

3 用語と定義

このドキュメントでは、次の用語と定義が適用されます。

3.1

コーディネーター

LR WPAN 内の他のデバイスに同期サービスを提供する、低レートのワイヤレス パーソナル エリア ネットワーク (LR WPAN) 内のデバイス

3.2

デバイス

IEEE 802.15.4e-2012 DSME 媒体アクセス制御および無線媒体への物理インターフェイスの実装を含むエンティティ

注記 1:機器は機能が制限された機器でも全機能の機器でもよい。

3.3

フレーム

時間内に一緒に送信されるメディア アクセス制御サブレイヤ エンティティからの集約ビットのフォーマット

3.4

フル機能デバイス

FFD

コーディネーターとして動作可能なデバイス

3.5

パーソナル エリア ネットワーク (PAN) コーディネーター

PAN の主要な管理者であるコーディネーター

注記 1 IEEE 802.15.4 ネットワークには PAN コーディネータが 1 つだけあります。

3.6

機能低下装置

RFD

コーディネーターとして動作できないデバイス

参考文献

[1]ISO/IEC 9798-3, 情報技術 — セキ​​ュリティ技術 — エンティティ認証 — 3:デジタル署名技術を利用した仕組み
[2]標準 IEEE, 802.15.4e-2012, ローカルおよびメトロポリタン エリア ネットワークの IEEE 規格 — Part 15.4: 低レート ワイヤレス パーソナル エリア ネットワーク (LR-WPAN)、修正 1: MAC 副層
[3]ZigBee アライアンス、 ZigBee 仕様、ZigBee ドキュメント 053474r20, 9 月2012年

Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) and IEC (the International Electrotechnical Commission) form the specialized system for worldwide standardization. National bodies that are members of ISO or IEC participate in the development of International Standards through technical committees established by the respective organization to deal with particular fields of technical activity. ISO and IEC technical committees collaborate in fields of mutual interest. Other international organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO and IEC, also take part in the work. In the field of information technology, ISO and IEC have established a joint technical committee, ISO/IEC JTC 1.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described in the ISO/IEC Directives, 1. In particular the different approval criteria needed for the different types of document should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the ISO/IEC Directives, 2 (see www.iso.org/directives ).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent rights. ISO and IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents ).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not constitute an endorsement.

For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the WTO principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information

The committee responsible for this document is ISO/IEC JTC 1, Information technology, SC 6, Telecommunications and information exchange between systems.

Introduction

This working draft defines the protocol for the low-power wireless mesh network over channel-hopped TDMA links (LPWMN). The objective of LPWMN is to define a wireless mesh network specification, which is relatively lightweight compared to the legacy WPAN network specifications and can maximize usefulness of the channel-hopped TDMA link which is followed by the deterministic and synchronous multichannel extension (DSME) MAC specified in IEEE 802.15.4e-2012 amendment.

In recent years, there is market demand for applying the low-energy short range communication of the WSN to the networks for mission-critical services or real-time services including remote monitoring and alarming of health devices or medicine equipment, sensing and actuation control of process automation, and voice service over the low-energy short range networks. To provide more reliable link and deterministic delay for the mission-critical services, enhancements of the IEEE 802.15.4-2006 MAC specification was started in March 2008 and the draft of the amendment is approved in February 2012. In the IEEE 802.15.4e-2012 amendment, three types of TDMA and two types of channel diversity function are added as optional MAC features.

These new MAC features introduce two attributes to be managed in the network layer, which includes time slots and radio channels. To employ the new enhanced MAC for the reliable and real-time services in the low-cost, low-power, short-range communication network, the network protocol needs to be designed for managing the network resources including time slots and radio channels. The LPWMN is a network specification over the DSME of IEEE 802.15.4e-2012 amendment. The LPWMN is applicable to industrial applications that require a loss sensitive large wireless network guaranteeing deterministic end-to-end delay with low-power resource-constrained communication nodes.

The International Organization for Standardization (ISO) and International Electrotechnical Commission (IEC) draw attention to the fact that it is claimed that compliance with this document may involve the use of a patent concerning the functional procedure and message structure of LPWMN given in Clauses 5, 6, 7, and 8, and a patent concerning the authentication and key establishment protocols given in Annex B.

ISO and IEC take no position concerning the evidence, validity, and scope of this patent right.

The holder of this patent right has assured the ISO and IEC the willingness to negotiate licences either free of charge or under reasonable and non-discriminatory terms and conditions with applicants throughout the world. In this respect, the statement of the holder of this patent right is registered with ISO and IEC. Information may be obtained from the following:

  • Patent holder: Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI)Address: 138 Gajeongno, Yuseong-gu, Daejeon, 305-700, Korea;
  • Patent holder: China IWNCOMM Co., LTDAddress: A201, QinFengGe, Xi’an Software Park, No. 68 Keji 2rd, Xi’an Hi-Tech Industrial Development Zone, Xi’an Shaanxi, P.R.China. 710075.

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent rights other than those identified above. ISO and IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

ISO ( www.iso.org/patents ) and IEC ( http://patents.iec.ch ) maintain online databases of patents relevant to their standards. Users are encouraged to consult the databases for the most up-to-date information concerning patents.

1 Scope

This International Standard defines the network specification for devices, which are operated on IEEE Std. 802.15.4-2011 PHY, capable to support the channel-hopped TDMA links of the DSME MAC of IEEE Std. 802.15.4e-2012, to provide low-cost communication network that allows reliable, deterministic-latency, and scalable wireless mesh connectivity.

This International Standard provides the following:

  • DSME MAC link control;
  • unbalanced cluster-tree based network formation;
  • directional multiple grades mesh connection;
  • link-path routing and data forwarding;
  • link and link-path maintenance.

2 Normative references

The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

IEEE Std 802.15.4-2011, IEEE Standard for Local and metropolitan area networks—Part 15.4: Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs)

IEEE Std 802.15.4e-2012, IEEE Standard for Local and metropolitan area networks—Part 15.4: Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs), Amendment 1: MAC sublayer

3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.

3.1

coordinator

device in a low-rate wireless personal area network (LR WPAN) that provides synchronization services to other devices in the LR WPAN

3.2

device

any entity containing an implementation of the IEEE 802.15.4e-2012 DSME medium access control and physical interface to the wireless medium

Note 1 to entry: A device may be a reduced-function device or a full-function device.

3.3

frame

format of aggregated bits from a medium access control sublayer entity that are transmitted together in time

3.4

full-function device

FFD

device capable of operating as a coordinator

3.5

personal area network (PAN) coordinator

coordinator that is the principal controller of a PAN

Note 1 to entry: An IEEE 802.15.4 network has exactly one PAN coordinator.

3.6

reduced-function device

RFD

device that is not capable of operating as a coordinator

Bibliography

[1]ISO/IEC 9798-3, Information technology — Security techniques — Entity authentication — 3: Mechanisms using digital signature techniques
[2]Std IEEE, 802.15.4e-2012, IEEE Standard for Local and metropolitan area networks—Part 15.4: Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs), Amendment 1: MAC sublayer
[3]ZigBee Alliance, ZigBee Specification, ZigBee Document 053474r20, Sep. 2012