JP2007028561A - Method and system for providing active routing antenna - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method capable of more effiently allowing and handling heterogeneous user traffics from a plurality of devices in a wireless network having a dynamically changing topology. <P>SOLUTION: An array antenna is disclosed. In one embodiment, the array antenna facilitates the transmission of data between a plurality of stationary wireless units. The array antenna has a plurality of antenna panels arranged in an hexagonal shape; singular or a plurality of array control members for controlling these antenna panels; and one antenna routing member for controlling the singular or the plurality of array control members. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

関連出願の相互参照
本出願は、その開示を、全ての目的のために全体をここに参考文献として合体させる、2002年8月14日出願の「ダイナミックなサービスの品質の提供を使用するモバイルブロードバンドネットワークのためのシステム」と題する米国仮特許出願第60/403,786号からの35U.S.C.§119に基づく優先権を主張するものである。
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application is hereby incorporated by reference herein in its entirety for all purposes, “Mobile Broadband Using Dynamic Quality of Service Offering” filed on August 14, 2002. 35 U.S. from US Provisional Patent Application No. 60 / 403,786 entitled "System for Networks". S. C. Claims priority under §119.

発明の背景
本発明は、一般にネットワーク通信、詳しくは、ダイナミックに変化するトポロジーを有するネットワークに於けるデータ転送を最適化するために、サービス品質基準に基づくダイナミックルーティングを備える固定及びモバイルワイヤレストランシーバに関連して使用されるアクティブルーティングアンテナを提供するための方法とシステムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates generally to fixed and mobile wireless transceivers with dynamic routing based on quality of service criteria to optimize network communications, and in particular, data transfer in networks with dynamically changing topologies. The present invention relates to a method and system for providing an active routing antenna to be used.

ワイヤレスネットワークの人気が益々高まっている。IEEE802.11a,802.11b,802.11g,Bluetooth,Ultra Wideband(UWB)等の規格によって、ユーザは、無線周波数スペクトルの部分を介してワイヤレス接続することができる。ワイヤレスネットワークシステムのコストが低下し、その人気が高まるにつれて、これらのシステムはより一般的になりつつある。いくつかのシステムは、種々の装置間における比較的に規制されない情報の転送のためのチャンネルを提供する。それらの装置は、正規の登録、許可、行政による認可、又はその他のアクセス規制無しで、異なるユーザによって所有又は操作可能である。モバイルワイヤレストランシーバが使用される場合、ワイヤレスネットワークにアクセスする装置の数とタイプは常時変化しうる。   The popularity of wireless networks is increasing. Standards such as IEEE 802.11a, 802.11b, 802.11g, Bluetooth, and Ultra Wideband (UWB) allow users to connect wirelessly through portions of the radio frequency spectrum. As the cost of wireless network systems decreases and their popularity increases, these systems are becoming more common. Some systems provide channels for the transfer of relatively unregulated information between various devices. These devices can be owned or operated by different users without legitimate registration, authorization, administrative approval, or other access restrictions. When mobile wireless transceivers are used, the number and type of devices accessing the wireless network can change constantly.

今日利用可能なタイプのワイヤレスシステムには、いくつかの用途において欠点がある。前記IEEE802.11a,802.11b,802.11g規格のシステムは、二つの作動モード、即ち、インフラストラクチャモードとアドホック(Ad−Hoc)モードとを有する。前記インフラストラクチャモードは、専用の無線コントローラを使用し、主として、標準イーサネットネットワーク接続への直接ワイヤレスリンクを提供するように構成されている。前記アドホックアプローチは、ピアツーピアネットワーキングを可能にし、同じワイヤレスチャンネル上の複数のPCからなる非常に小さなネットワーク間のファイル共有を可能にする。このネットワークのノードは、ワイヤレスメディアに対するそれら自身のアクセスをコントロールする。アドホックモードは、主として、イーサネットバックボーンが利用できない場合や緊急ネットワークが必要な場合に、少数のコンピュータを一時的に相互接続するのに使用される。企業イーサネットネットワークやインターネット接続へのアクセスを得る手段は無い。従って、いずれの構成も、「マルチホップ」伝送用に構成されていない。マルチホップ構成においては、データは、目的地受信装置に到達する前に中間ワイヤレスレシーバを通して伝送される。   The types of wireless systems available today have drawbacks in some applications. The IEEE 802.11a, 802.11b, and 802.11g standard systems have two modes of operation: an infrastructure mode and an ad-hoc mode. The infrastructure mode is configured to use a dedicated radio controller and primarily provide a direct wireless link to a standard Ethernet network connection. The ad hoc approach allows peer-to-peer networking and allows file sharing between very small networks of multiple PCs on the same wireless channel. The nodes of this network control their own access to the wireless media. Ad hoc mode is primarily used to temporarily interconnect a small number of computers when an Ethernet backbone is not available or an emergency network is required. There is no way to gain access to corporate Ethernet networks or Internet connections. Thus, neither configuration is configured for “multi-hop” transmission. In a multi-hop configuration, data is transmitted through an intermediate wireless receiver before reaching the destination receiver.

一般に、ワイヤレスネットワークにおける通信チャンネルの品質は、例えば、ある装置上で実行するソフトウエアプロセスが、所与の時間間隔で特定の伝送速度を保証されるようにはなっていない。これにより、例えば、メディア、ビデオ、音声のストリーミングを提供することが非常に困難となる。   In general, the quality of a communication channel in a wireless network is such that, for example, a software process running on a device is not guaranteed a specific transmission rate at a given time interval. This makes it very difficult to provide media, video and audio streaming, for example.

ワイヤレス通信に対するその他のアプローチも、包括的なシステム構成を提供するものではない。例えば、UWBは、無線物理層を規定するに過ぎない。これは、いかにビットが無線インターフェース物理接続上で伝送されるかを定義するに過ぎない。UWBワイヤレスネットワーク内での、複数の装置、チャンネル、リンク等の協調を可能にするフレキシブルなプロトコルのための定義はない。Bluetoothは、確かに、複数の装置間のポイントツーポイント通信のためのいくつかのフィーチャーを備えているが、複数のモバイルワイヤレストランシーバからなるものなどの、変化するトポロジーを有するネットワークにおいては利用することが困難なマスタースレーブ関係に基づいて行っている。更に、Bluetoothネットワーク内の全てのノードは、協調の目的のための少なくともマスタと協調することが出来なければならない。これによってネットワークの作動範囲が制限されることは明らかである。   Other approaches to wireless communication also do not provide a comprehensive system configuration. For example, UWB only defines the radio physical layer. This only defines how bits are transmitted over the air interface physical connection. There is no definition for a flexible protocol that allows coordination of multiple devices, channels, links, etc. within a UWB wireless network. Bluetooth certainly has some features for point-to-point communication between multiple devices, but should be used in networks with changing topologies such as those consisting of multiple mobile wireless transceivers. Is based on difficult master-slave relationships. Furthermore, every node in the Bluetooth network must be able to cooperate with at least the master for the purpose of cooperation. Obviously, this limits the operating range of the network.

フレキシブルなワイヤレス通信システムのためのその他の考慮事項としては、スケーラビリティ、レンジ、カバレッジ、ユーザインターフェースプレゼンテーションとオプション、ネットワーク管理、無線干渉の最小化、適用される規制の遵守、市場付加価値(market desirability)を作り出すユーザフィーチャーの創出、セキュリティ及びアクセスコントロール、物理構成、装置のフィーチャーと作動等が挙げられる。   Other considerations for flexible wireless communication systems include scalability, range, coverage, user interface presentations and options, network management, minimizing radio interference, compliance with applicable regulations, and market added value. Such as creation of user features, security and access control, physical configuration, device features and operation, etc.

更に、ワイヤレス通信は、通常、無線周波数(RF)を使用して実施される。通常、無線ネットワークは、多数のベース送信ステーション(BTS)から成り、これらステーションのそれぞれが有線ネットワークに接続されている。各BTSは、ネットワークのユーザに対してRFカバレージ(セルとも呼ばれる)の範囲を提供する。BTSによって使用される無線周波数は、認可又はISM帯域かもしれない。装置は、BTSに関連する無線周波数を使用する有線ネットワークと通信する。隣接するBTSは、無線リソースの使用を改善するために互いに異なる周波数を使用するかもしれない。   In addition, wireless communications are typically performed using radio frequency (RF). A wireless network typically consists of a number of base transmitting stations (BTS), each of which is connected to a wired network. Each BTS provides a range of RF coverage (also called a cell) to network users. The radio frequency used by the BTS may be a licensed or ISM band. The device communicates with a wired network that uses the radio frequency associated with the BTS. Neighboring BTSs may use different frequencies to improve the use of radio resources.

上述の無線ネットワークには多数の欠点がある。これらの欠点としては、例えば、リンクの非効率性、セキュリティの問題、ローミングの問題、そしてネットワーク展開の問題がある。   The wireless network described above has a number of drawbacks. These drawbacks include, for example, link inefficiencies, security issues, roaming issues, and network deployment issues.

リンクの非効率性については、現在の無線技術の大半は、無線メディアに対する共有アクセスを提供するためにメディアアクセスコントロール(MAC)層に依存している。しかしながら、現在のMAC層は、単一のポイントツーポイントリンク、即ち、1つのBTS無線リンクと通信状態にある1つの移動ユーザ/端末装置、とやり取りするように構成されている。これにより、MAC層の設計において多数の問題が生じる。例えば、MAC層は、複数のBTS又はピアノードからの送信を調節するようには構成されておらず、1つの端末装置のみからの送信を調節するように構成されている。また、MAC層は、なんらサービス品質機能を提供しない。というのは、通信リンクの性質によってそうすることが要求されないからである。更に、いくつかのネットワークにおいては、MAC層は、送信の前に無線メディアを感知しなければならず、このことは、最善のリンクが利用されないかもしれないということを意味している。   For link inefficiencies, most current wireless technologies rely on the Media Access Control (MAC) layer to provide shared access to wireless media. However, the current MAC layer is configured to interact with a single point-to-point link, ie one mobile user / terminal device in communication with one BTS radio link. This creates a number of problems in the design of the MAC layer. For example, the MAC layer is not configured to adjust transmissions from multiple BTSs or peer nodes, but is configured to adjust transmissions from only one terminal device. Also, the MAC layer does not provide any quality of service function. This is because the nature of the communication link does not require you to do so. In addition, in some networks, the MAC layer must sense the wireless media before transmission, which means that the best link may not be utilized.

ネットワークセキュリティに関しては、無線ネットワークは、本来的に、共用メディアである。従って、適当な受信装置を有する者であれば誰でもネットワークを傍受することができる。例えば、無線リンクをなんらかの共有キー又はその他のアルゴリズムに基づいて暗号化することによって、傍受を防止する多くの試みが行われてきた。公共セルラーシステムにおいては、キーが生成され中央データベースに保存されるが、これによってアクセスに関してセキュリティ問題が発生する可能性がある。これまで使用されてきたその他の技術は、IPSec又はセキュアシェルを使用するエンドツーエンド暗号化がある。しかしながら、これらの技術は、無線接続上で実行するためのソフトウエアを必要とし、更に、ユーザとネットワークとの間で無線通信が行われる前に必ずユーザによって実行されなければならない。   With respect to network security, wireless networks are inherently shared media. Therefore, anyone who has an appropriate receiving device can intercept the network. For example, many attempts have been made to prevent eavesdropping by encrypting the wireless link based on some shared key or other algorithm. In public cellular systems, keys are generated and stored in a central database, which can create security issues with respect to access. Other techniques that have been used are end-to-end encryption using IPSec or secure shell. However, these techniques require software to run on the wireless connection and must always be executed by the user before wireless communication takes place between the user and the network.

ローミングに関しては、ハンドオーバー技術を使用してユーザがネットワークの境界内でのローミングすることができるようにすることが可能である。しかし、ユーザが1つのBTSから別のBTSに移動すると、ネットワークへの連結ポイント(point of attachment)が変化するという問題が残る。IPネットワークにおいて、このことは、ユーザが最初に登録したサブネットが変化し、これによって接続が失われる可能性がある、ということを意味するかもしれない。この問題に対する既存の解決方法は、主としてモバイルIP及びその変形の利用に依存するものである。これらの解決方法は、ユーザが更に移動するにつれて、ネットワークのノードが単にノードを通過しているに過ぎず、IPトラフィックを終了させようとしていないトラフィックに繋がれ、それによってネットワークリソースの利用が非常に非効率的になる点において満足できるものではない。そのような解決方法のいくつかは、ネットワークの軌跡(network trails)を取り払うことを試みるものではあるが、それらは、リアルタイムトラフィックに関して分断の問題を引き起こすものでもある。   For roaming, handover techniques can be used to allow users to roam within network boundaries. However, when the user moves from one BTS to another BTS, the problem remains that the point of attachment to the network changes. In an IP network, this may mean that the subnet that the user initially registered changes, which can result in lost connectivity. Existing solutions to this problem rely primarily on the use of Mobile IP and its variants. These solutions lead to traffic as the user moves further and the network nodes are simply passing through the nodes and are not trying to terminate the IP traffic, thereby greatly reducing the use of network resources. It is not satisfactory in terms of inefficiency. Some of these solutions attempt to get rid of network trails, but they also cause fragmentation problems with real-time traffic.

ネットワーク展開に関しては、無線ネットワークカバレージを提供するために、一般に、ネットワークのオペレータが、カバレージを提供するために領域にBTSをインストールし、その後、これらのBTSを主ネットワークにリンクさせることが必要である。これは高価で時間のかかるプロセスである。更に、BTSの配置は、一般に、現場の物理的制約によって支配され、最善でないかもしれない。   For network deployment, to provide wireless network coverage, it is generally necessary for the network operator to install BTSs in the region to provide coverage and then link these BTSs to the main network. . This is an expensive and time consuming process. In addition, BTS placement is generally governed by on-site physical constraints and may not be the best.

固定BTS−移動端末ネットワークアーキテクチャに対する1つの代替手段が、「アドホック」無線ネットワークである。このタイプのネットワークにおいて、ネットワークの多く又は全部のノードは、移動するものである可能性がある。その結果、通信することを希望する二つのワイヤレスノード間の相対位置を知ることは困難である。従って、ネットワークに対して、実質的に目的地に対するルートについて可能な全ての経路で、ルート要求を殺到させることなく、その目的地又は受信ノードに対する「最善の経路」を決定することも困難である。二つのワイヤレスノード間にリンクを確立するための上述した方法は、非常に非効率であり、そのプロセスのおいて多量のバンド幅が無駄になる。更に、上述した方法は、サポートすることが可能なノードの数を制約するものでもある。事実、前記ネットワークは、ノード位置情報が無いために、自己制限的になる。   One alternative to the fixed BTS-mobile terminal network architecture is an “ad hoc” wireless network. In this type of network, many or all of the nodes in the network may be mobile. As a result, it is difficult to know the relative position between two wireless nodes that wish to communicate. Therefore, it is also difficult to determine the “best route” for the destination or receiving node without flooding the route request with virtually all possible routes for the route to the destination. . The above-described method for establishing a link between two wireless nodes is very inefficient and a lot of bandwidth is wasted in the process. Furthermore, the method described above also limits the number of nodes that can be supported. In fact, the network is self-limiting because there is no node location information.

アドホックネットワークの性能を改善するために、例えば、全地球測位システム(GPS)を使用することによって種々のワイヤレスノードに対して位置情報を提供することができる。しかし、GPSの使用は、一般に、製品コストと各ノードに対する電力排出(パワードレン)とにおいて極めて高価である。更に、GPSにはいくつかのカバレージに関する制約があり、これらの制約によってそれをいくつかの物理的位置、例えば、建物の内部、において使用することが出来ない。   To improve ad hoc network performance, location information can be provided to various wireless nodes, for example, by using a Global Positioning System (GPS). However, the use of GPS is generally very expensive in terms of product cost and power drain for each node. Furthermore, GPS has some coverage restrictions that prevent it from being used in some physical locations, for example, inside buildings.

従って、動的に変化するトポロジーを有する無線ネットワークであって、複数の装置からの異質なユーザトラフィックをより効率的に許容し取り扱うことが可能なものを提供することが望まれている。   Accordingly, it is desirable to provide a wireless network having a dynamically changing topology that can more efficiently tolerate and handle foreign user traffic from multiple devices.

発明の簡単な要約
本発明の方法及びシステムは、複数のワイヤレストランシーバが、ダイナミックなトポロジーを有するネットワークにおいて管理されかつ最適な状態でフレキシブルに通信することを可能にする。一好適実施例において、二つのタイプのトランシーバが使用される。その1つは、モバイル無線ユニット(MRU又は「モバイルユニット」)であり、1つは半固定又は固定無線ユニット(FUR又は「固定ユニット」)である。前記モバイルユニットは、無線周波数(RF)送受信能力を備えるハンドヘルド又はポータブルコンピュータ装置として構成することができる。前記固定ユニットは、通常、より強力な無線トランシーバを備え、したがって、より長距離のRF伝送能力を有する、パソコン、サーバ等のより大型の処理システムである。
BRIEF SUMMARY OF THE INVENTION The method and system of the present invention allows multiple wireless transceivers to be managed and optimally flexibly communicated in a network having a dynamic topology. In one preferred embodiment, two types of transceivers are used. One is a mobile radio unit (MRU or “mobile unit”) and one is a semi-fixed or fixed radio unit (FUR or “fixed unit”). The mobile unit can be configured as a handheld or portable computing device with radio frequency (RF) transmission and reception capabilities. The fixed unit is typically a larger processing system, such as a personal computer, server, etc., that includes a more powerful wireless transceiver and thus has a longer range RF transmission capability.

前記モバイルユニットは、音楽(又はその他の音声)再生録音、アドレスブック、カレンダー、データ格納及び伝送等の消費者指向フィーチャーを提供するように構成される。その他のフィーチャーとして、デジタル電話、ローカルの(local)、ダウンロードした、又は、ストリーミングされるビデオの再生等を含めることができる。モバイルユニットからのコンテンツは、モバイルユニットに記憶された情報を固定ユニット又は他のモバイルユニット或いはその逆において記憶されたデータベースと同期させる必要無しに利用可能である。前記モバイルユニットのハードウエア、ソフトウエア及び物理的構成の様々な側面について以下更に記載する。   The mobile unit is configured to provide consumer oriented features such as music (or other voice) playback recording, address book, calendar, data storage and transmission. Other features may include playing a digital phone, local, downloaded or streamed video, etc. Content from the mobile unit is available without having to synchronize the information stored in the mobile unit with the database stored in the fixed unit or other mobile units or vice versa. Various aspects of the hardware, software and physical configuration of the mobile unit are further described below.

本発明の一好適実施例において、固定ユニットは、1つの特定の固定ユニットに対して登録された単数又は複数のモバイルユニットを備えて家庭内に設置されるものとして構成される。固定ユニットとモバイルユニットは、共に、短距離又は長距離無線チャンネルを介して互いに通信することができる。これらのユニットは、単数又は複数の「ホップ」を介してデータ伝送又は通信し、ここで、「ホップ」は、それらが固定ユニット又はモバイルユニットのいずれであっても、二つのユニット間の通信を可能にし、第1のユニットは、この第1ユニットのレンジ(範囲)外である第2ユニットと通信するが、そのデータが最終的には、中間ユニットを介して第2ユニットへとリレー可能となるように、中間ユニットを介したデータの伝送によって通信が達成される。また、ここで、「ホッピング(hopping)」とは、中間リレーポイントを、追加、削除、変更又は改変するために単数又は複数の中間ユニットをダイナミックに変化させることをいう。   In one preferred embodiment of the present invention, the fixed unit is configured to be installed at home with one or more mobile units registered for one particular fixed unit. Both fixed and mobile units can communicate with each other via short-range or long-range radio channels. These units transmit or communicate data via one or more “hops”, where “hops” communicate between two units, whether they are fixed units or mobile units. The first unit communicates with a second unit that is outside the range of this first unit, but the data can eventually be relayed to the second unit via an intermediate unit. As such, communication is achieved by transmission of data through the intermediate unit. Here, “hopping” refers to dynamically changing one or more intermediate units in order to add, delete, change, or modify intermediate relay points.

前記ネットワークのユニットの大半はモバイル式であるので、本発明において詳述されるユニークな処理は、連続的に変化するワイヤレスネットワーク環境又はトポロジーにおいてルーティングを行うことが可能である。このことは、データが、ダイナミックに変化するユニット間での「ホッピング」によって固定又は移動ユニット間において伝送されるということを意味する。重要なことは、前記固定ユニットは、本発明の「ホッピング(hopping)」方法において中間ユニットとして作用できることである。送信側ユニットと受信側ユニットとの間の最善の経路は、複数の伝送間において、又は、1つの伝送内においてさえ変化しうる。なぜなら、ネットワークの根底にあるトポロジーが変化することによって、モバイルユニットが移動するか、それらの利用可能性がその他の理由によって変化するからである。   Since most of the units of the network are mobile, the unique processing detailed in the present invention can be routed in a continuously changing wireless network environment or topology. This means that data is transmitted between fixed or mobile units by “hopping” between dynamically changing units. Importantly, the fixed unit can act as an intermediate unit in the “hopping” method of the present invention. The best path between the sending unit and the receiving unit may change between multiple transmissions or even within one transmission. This is because mobile units move or their availability changes for other reasons as the topology underlying the network changes.

本発明のワイヤレスシステムの1つの特徴は、ユニットの位置及びユニット間チャンネル状態を追跡するルーティング方法である。このルーティング方法は、その非限定的具体例として、データ転送速度、リライアビリティ、ユニットホップの数、負荷、混雑、必要なサービスの品質(QoS)等が挙げられる。ルーティング評価において、例えば、ユーザ、装置またはプロセスに対して提供されるべき望ましいQoS等の追加の要因も使用することができる。例えば、あるユーザが装置の音声フィーチャーを利用している時、前記ルーティング方法は、音声品質が確実に維持されるようにドロップアウトの無い最小限度のデータ転送速度又は遅延時間を確保するように試みる。このフィーチャーは、ファイルのダウンロード等よりも高レベルのサービスを有する。なぜならばファイルのダウンロードが休止してもそれはそのユーザに対して決定的な影響は与えないからである。本発明の1つの利点は、ネットワークのユーザによって要求されているフィーチャーに基づいて、必要なサービスのレベルを判断することが可能であることにある。従って、ユーザは、ネットワークの状態に関して気にする必要がないが、他方、他のネットワークにおいては、ユーザは、無線状態が改善されるまでは、会話又はその他のアクションを行うことを停止しなければならないかもしれない。   One feature of the wireless system of the present invention is a routing method that tracks unit location and inter-unit channel conditions. Non-limiting specific examples of this routing method include data transfer rate, reliability, number of unit hops, load, congestion, required quality of service (QoS), and the like. Additional factors such as the desired QoS to be provided to the user, device or process may also be used in the routing evaluation. For example, when a user is utilizing the voice feature of a device, the routing method attempts to ensure a minimum data rate or delay time without dropout to ensure that voice quality is maintained. . This feature has a higher level of service than file downloads and the like. This is because even if the download of a file is suspended, it does not have a decisive influence on the user. One advantage of the present invention is that it is possible to determine the level of service required based on the features required by the users of the network. Thus, the user does not need to be concerned about the state of the network, while in other networks, the user must stop talking or other actions until the radio conditions improve. It may not be.

前記ルーティング方法のその他の側面には、トランシーバの位置の登録又は検出がある。固定ユニットが家庭内に設置される場合、ユーザは、その位置を、例えば、緯度及び経度座標値を導出することが可能となるように、マニュアル的に記述することができる。内蔵されたGPSトランシーバによっても同じタスクを行うことが可能であろう。別のアプローチは、複数の既知のトランシーバの位置を利用することによって、トランシーバの位置を、三角測量する方法である。ルーティングの目的のために有用なユニットの種々の特徴に関するデータは、種々のユニット、中央位置、又はそれらの両方においてテーブル(又はその他の格納形態)に維持される。それらのテーブルは、必要に応じてネットワークを全体を通して伝搬される。ネットワークにユニットが持ち込まれる時、又は、ユニットがネットワークから持ち出される時、又はネットワーク内で移動する時、前記ルーティング方法(単数又は複数)は、望ましいレベルのサービスを維持するように試みる。   Another aspect of the routing method is the registration or detection of transceiver locations. When the fixed unit is installed in the home, the user can manually describe its position, for example, so that latitude and longitude coordinate values can be derived. A built-in GPS transceiver could perform the same task. Another approach is to triangulate the transceiver location by utilizing multiple known transceiver locations. Data regarding the various characteristics of the units useful for routing purposes is maintained in tables (or other storage forms) in the various units, the central location, or both. These tables are propagated throughout the network as needed. When a unit is brought into the network, or when a unit is taken out of the network, or moves within the network, the routing method (s) attempt to maintain a desired level of service.

本発明において使用されるRF(無線)トランスミッタの1つの特徴は、指向性伝送のためにアンテナアレイを使用することにある。これによって、そのように構成されたアンテナは、無線ビームを、特定のレシーバに「向ける」ことができ、従って、少ない電力で長い距離が達成される。それらのアンテナの受信能力も、既知の位置にある特定のユニットに対するそのレシーバの感度を増大させることが可能なように、指向性を有する。更に、この方法によれば、潜在的に競合する信号からの干渉を減らすことができる。これによって、ネットワーク効率が高まり、従って、ネットワーク密度及び性能を高めることができる。   One feature of the RF (wireless) transmitter used in the present invention is the use of an antenna array for directional transmission. This allows an antenna so configured to “direct” the radio beam to a particular receiver, thus achieving a long distance with less power. The receiving capabilities of those antennas are also directional so that their sensitivity to a particular unit at a known location can be increased. Furthermore, this method can reduce interference from potentially competing signals. This increases network efficiency and thus increases network density and performance.

ユニットは、その非限定的具体例としてインターネット、企業又はキャンパスイントラネット、ホームネットワーク等が挙げられる他のワイヤレス(無線)又は有線ネットワークに接続することができる。1つの家庭内又は他の指定された受体に対してメディアのストリーミング等のサービスを提供することができる。セキュリティとアクセスコントロールが提供される。前記システムの1つの側面は、ユニットが、典型的なメディアライセンス又は著作権に適合するべくその情報を保存することなく情報をリレーすることを可能にする。前記システムは、メディア、オブジェクト、又はその他のデータの使用を管理するためのフレキシブルな認可付与、制御及びその他のフィーチャーを提供する。   The unit can be connected to other wireless (wireless) or wired networks, such as, but not limited to, the Internet, corporate or campus intranets, home networks, and the like. Services such as streaming media can be provided to one home or other designated recipients. Security and access control are provided. One aspect of the system allows a unit to relay information without storing that information to comply with typical media licenses or copyrights. The system provides flexible authorization, control, and other features for managing the use of media, objects, or other data.

一般に、全てのデータは、単数又は複数のノードを転送中のデータを解釈する能力無しで、セキュアにリレーすることができる。前記システムは、エンドツーエンド暗号化によって、通信ルートに沿ってルーティングされるトラフィックを保護することを可能にする。或いは、その通信ルートのいくつかの部分又はリンクを暗号化によって保護し、その他の部分は保護しないとか、その通信ルートの異なる部分を、異なる暗号コード又技術を使用して保護することも可能である。これは、多くの理由によって有利である。例えば、或る国の特定の規制又はその他の問題に適合するためには、単数又は複数の中間ノードにおいてセキュアリンクを終了させてから、別の暗号コードを使用して、又はクリアテキストで、そのトラフィックを転送することが求められるかもしれない。また別のケースでは、既に暗号化されているチャンネルを、別の暗号化コードで再度暗号化することが求められるかもしれない。   In general, all data can be securely relayed without the ability to interpret the data being transferred through one or more nodes. The system allows end-to-end encryption to protect traffic routed along the communication route. Alternatively, some parts or links of the communication route may be protected by encryption and other parts may not be protected, or different parts of the communication route may be protected using different cryptographic codes or techniques. is there. This is advantageous for a number of reasons. For example, to comply with a country's specific regulations or other issues, terminate the secure link at one or more intermediate nodes and then use another cryptographic code or in clear text It may be required to forward traffic. In other cases, it may be required to re-encrypt an already encrypted channel with a different encryption code.

本発明の他の態様は、前記ユニットのユーザインターフェース、前記ネットワークのスケーラビリティ等を含む。   Other aspects of the invention include the unit's user interface, the network's scalability, and the like.

一実施例において、前記FRUは、他のFRUとのデータの伝送を容易にするアレイアンテナを備える。このアレイアンテナは、六角形状に配置された多数のアンテナパネル、これらアンテナパネルを制御する単数又は複数のアレイ制御部材、そして前記単数又は複数のアレイ制御部材を制御する1つのアンテナルーティング部材を備える。   In one embodiment, the FRU includes an array antenna that facilitates transmission of data with other FRUs. The array antenna includes a plurality of antenna panels arranged in a hexagonal shape, one or a plurality of array control members that control the antenna panels, and one antenna routing member that controls the one or more array control members.

更に、本発明の方法に拠れば、受信側FRUは、複数のパネルを有するアンテナアレイを使用して、送信側FRU又はノードの方向を決定することができる。各パネルは、信号を受信するように構成されている。前記方法の一態様に拠れば、前記パネルのそれぞれに対してゲインテーブルが構成され、このゲインテーブルは、複数の角度に対応する複数のゲイン値を有する。前記パネルのそれぞれに対して、このパネルと第1隣接パネルとの間の受信信号出力差を表すデータを有する第1テーブル、そして、前記パネルと第2隣接パネルとの間の受信信号出力差を表すデータを有する第2テーブルとが設けられる。   Further, according to the method of the present invention, the receiving FRU can determine the direction of the transmitting FRU or node using an antenna array having a plurality of panels. Each panel is configured to receive a signal. According to one aspect of the method, a gain table is configured for each of the panels, the gain table having a plurality of gain values corresponding to a plurality of angles. For each of the panels, a first table having data representing a received signal output difference between the panel and the first adjacent panel, and a received signal output difference between the panel and the second adjacent panel. And a second table having data to represent.

次に、最大の受信出力の信号を受信しているパネルが同定される。もしも二つ以上のパネルが同じ最大受信出力の信号を受信する場合には、これら二つ以上のパネルに関連付けられた前記第1及び第2テーブルを使用して最小信号出力差を有するパネルが選択される。その同定されたパネルに対して、その第1及び第2隣接パネルに関連付けられた前記ゲインテーブルを検索して、第1送信角度と、もしもあるとすれば、第2送信角度とを同定する。もしも、前記第1送信角度又は第2送信角度、或いはこれらの両方が利用可能であるならば、これら第1及び第2送信角度を使用して、送信側ノードに対する送信角度を決定する。もしも第1及び第2送信角度が存在しないならば、その場合には、送信角度を、同定されたパネルに面する角度に基づいて設定する。   Next, the panel receiving the signal of the maximum reception output is identified. If two or more panels receive a signal with the same maximum received power, the panel having the smallest signal output difference is selected using the first and second tables associated with the two or more panels. Is done. For the identified panel, the gain table associated with the first and second adjacent panels is searched to identify a first transmission angle and, if any, a second transmission angle. If the first transmission angle or the second transmission angle or both are available, the first and second transmission angles are used to determine the transmission angle for the transmitting node. If the first and second transmission angles do not exist, then the transmission angle is set based on the angle facing the identified panel.

図面と請求項を含めて、明細書の残り部分を参照することで、本発明のその他の特徴及び利点が理解されるであろう。本発明のその他の特徴及び利点、更に、本発明の種々の実施例の構造と作動を、以下、類似の参照番号によって同じ又は機能的に類似の部材が示されている貼付の図面を参照して詳細に説明する。   Reference to the remaining portions of the specification, including the drawings and claims, will realize other features and advantages of the present invention. Other features and advantages of the present invention, as well as the structure and operation of various embodiments of the present invention, will now be described with reference to the accompanying drawings, in which like reference numerals indicate like or functionally similar members. Will be described in detail.

発明の詳細な説明
単数又は複数の実施例として構成される本発明を、以下説明する。図1は、本発明の一実施例を図示する簡略化ブロック図である。この実施例において、ネットワーク10は、複数の無線ユニット(それぞれMRU)12と、複数の半固定又は固定無線ユニット14(それぞれFRU)とを含む。ここで提供される開示及び教示に基づき、当業者は、本発明において、信号を送受信することが可能なその他のタイプの装置、例えば、トランシーバを、MRU又はFRUとして使用することが可能であることを理解するであろう。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention, configured as one or more embodiments, is described below. FIG. 1 is a simplified block diagram illustrating one embodiment of the present invention. In this embodiment, network 10 includes a plurality of radio units (respectively MRUs) 12 and a plurality of semi-fixed or fixed radio units 14 (respectively FRUs). Based on the disclosure and teachings provided herein, one of ordinary skill in the art will be able to use other types of devices capable of transmitting and receiving signals, such as transceivers, as MRUs or FRUs in the present invention. Will understand.

一実施例において、前記MRU12は、ワイヤレス通信を取り扱うことが可能なユーザポータブル装置である。このMRU12は、その1つは長距離リレー通信用に使用され他方は近距離ローカル通信用に使用される、二つのタイプの高バンド幅無線を有する。MRU12は、近傍のMRU及びFRU14と通信することができる。また、前記MRU12は、非限定的に、ワイヤレスキーボード、ワイヤレスマウス、ワイヤレス音声装置等を含む、ローカルアクセサリ装置と通信することもできる。   In one embodiment, the MRU 12 is a user portable device capable of handling wireless communications. The MRU 12 has two types of high bandwidth radios, one used for long range relay communication and the other used for short range local communication. The MRU 12 can communicate with neighboring MRUs and FRUs 14. The MRU 12 may also communicate with local accessory devices, including but not limited to wireless keyboards, wireless mice, wireless audio devices, and the like.

前記MRU12は、更に、非限定的に、スマートカード16、加入者識別モジュールカード(subscriber identity module(SIM)card)、その他の認証装置等のセキュアトークン、と通信可能な通信コンポーネントを有する。以下詳述するように、前記スマートカード16は、ユーザ及びそのユーザに関する特異的なセキュリティ情報を保存するのに使用される。前記ユーザ及びセキュリティ情報は、エンドツーエンド暗号化を提供するために使用可能である。即ち、前記ユーザデータは、MRU12上で暗号化され、受信ノードによってのみ解読可能である。或いは、前記ユーザデータの暗号化を、任意の中間ノードで行うことも可能である。更に、複数のスマートカード16を使用すれば、1つのMRU12を、多数の異なるユーザが共用することが可能になる。   The MRU 12 further includes a communication component capable of communicating with a secure token such as, but not limited to, a smart card 16, a subscriber identity module card (SIM) card, and other authentication devices. As will be described in detail below, the smart card 16 is used to store a user and specific security information about the user. The user and security information can be used to provide end-to-end encryption. That is, the user data is encrypted on the MRU 12 and can only be decrypted by the receiving node. Alternatively, the user data can be encrypted at any intermediate node. Furthermore, if a plurality of smart cards 16 are used, one MRU 12 can be shared by many different users.

前記FRU14は、通信のために高バンド幅長距離無線を利用する装置である。また、該FRU14は、MRU12とのローカル通信のために短距離無線も使用する。FRU14は、他のFRU及びMRU12と通信することができる。また、FRU14は、非限定的に、ハードディスク及びDVD/CD−ROM装置等のデータ保存装置、非限定的に、インターネット18、公衆交換電話網(PSTN)、総合サービスデジタル網(ISDN)等の固定ネットワーク、そして、非限定的に、公衆地上モバイル網(public land mobile network(PLMN))、ワイヤレスローカルエリアネットワーク、セルラーネットワーク(例えば、CDMA,GSM及びTDMA)等のワイヤレスネットワークを含む多数のエンティティと通信することができる。一例において、前記FRU14は、メディア及び固定ネットワークサービスへのアクセスをコントロールするメディアサーバーと通信する。更に、一実施例において、前記FRU14は、バックボーンネットワークとして、オープンアクセス可能無線ネットワーク(オープンドメイン)と、MRU12とそのFRUと登録されたそれらのユーザのためのクローズド無線アクセス(クローズドドメイン)とを提供する。後に詳述するように、前記オープンドメインにおいて入手可能な情報又はサービスによって、とりわけ、他のFRUとの通信が可能となる。前記クローズドドメインでは、情報又はサービスは、前記FRUと登録されたMRU又はユーザによってのみアクセス可能である。FRUの前記オープンドメイン及びクローズドドメインのそれぞれから入手可能な情報とサービスは、各特定のFRU毎に異なるものとすることができる。FRUから入手可能な情報及びサービスには、例えば、非限定的に、ゲーム、及びその他のユーティリティープログラム等のアプリケーション、音楽等の音声データ、写真や画像などのビデオデータ、及び映画などの音声/ビデオデータがある。例えば、メディアコンテンツプロバイダー等によって利用される前記クローズドドメインの更なる細分化を設けることも可能である。これは、FRUの単数又は複数のユーザによって既に購入又はレンタルされている著作権又はその他の資料を含むことができる。換言すると、前記クローズドドメインを、そのFRUに登録されているユーザ間で更に細分化するこができ、これは、異なるユーザが、クローズドドメインのコンテンツに対する異なるアクセス権を有することができる、ということを意味する。   The FRU 14 is a device that uses high-bandwidth long-distance radio for communication. The FRU 14 also uses short-range radio for local communication with the MRU 12. The FRU 14 can communicate with other FRUs and MRUs 12. The FRU 14 is not limited to a data storage device such as a hard disk or a DVD / CD-ROM device, but is not limited to the Internet 18, a public switched telephone network (PSTN), a general service digital network (ISDN), or the like. Communicate with a number of entities including networks and wireless networks such as, but not limited to, public land mobile network (PLMN), wireless local area networks, cellular networks (eg, CDMA, GSM and TDMA) can do. In one example, the FRU 14 communicates with a media server that controls access to media and fixed network services. Further, in one embodiment, the FRU 14 provides an open-accessible radio network (open domain) as a backbone network and closed radio access (closed domain) for the MRU 12 and their users registered with the FRU. To do. As will be described in detail later, the information or services available in the open domain, among other things, allow communication with other FRUs. In the closed domain, information or services can only be accessed by MRUs or users registered with the FRU. Information and services available from each of the open and closed domains of a FRU may be different for each specific FRU. Information and services available from FRU include, but are not limited to, applications such as games and other utility programs, audio data such as music, video data such as pictures and images, and audio / video such as movies. There is data. For example, it is possible to provide further subdivision of the closed domain used by media content providers and the like. This may include copyright or other material that has already been purchased or rented by one or more users of the FRU. In other words, the closed domain can be further subdivided among the users registered in that FRU, which means that different users can have different access rights to the content of the closed domain. means.

前記ネットワーク10は、以下に例示するように作動する。前記ネットワーク10は、多数の異なるタイプの接続を有する。半固定長距離高バンド幅(HBLR)接続は、複数のFRUリレーポイントを相互接続するのに使用される。MRU及びFRUには、これらの装置同士を相互接続するのに使用される短距離高バンド幅接続も存在する。前記MRUは、更に、ローカルMRUアクセサリ装置との無線通信を可能にするための非常に短距離の中バンド幅接続も有する。   The network 10 operates as illustrated below. The network 10 has a number of different types of connections. Semi-fixed long distance high bandwidth (HBLR) connections are used to interconnect multiple FRU relay points. There are also short-range, high-bandwidth connections in MRU and FRU that are used to interconnect these devices. The MRU also has a very short range medium bandwidth connection to allow wireless communication with the local MRU accessory device.

新しいFRUがネットワークに導入されると、その新しいFRUは、初期化モードに入る。このモード時において、前記新FRUは、そのHBLR接続を使用して、そのネットワーク内のローカル又はカバレージ領域に存在する他のFRUを受話、又は検出する。他のFRUが検出されると、前記新FRUは、これらの他のFRUとの接続を確立するように試みる。他のFRUは、例えば、それらの無線リンク、又は、各装置によって周期的に放送されているかもしれないパイロット情報をモニタすることによって検出される。送信される前記パイロット情報としては、非限定的に、FRUのID、ステータス、出力情報、チャンネル情報等がある。これらの他のFRUから、前記新FRUは、ネットワーク内における位置としてのその相対位置を決定する。この情報に基づき、前記新FRUは、それ自身に、ネットワークにおけるユニークなアドレスを割り当てる。これらの動作を行う時、前記新FRUは、ローカルFRUのテーブル、それらのそれぞれのアドレス、これらのローカルFRUが使用しているかもしれない無線周波数、そして、それらローカルFRU間の無線リンクの品質を確立する。前記新FRUの位置は、例えば、三角測量法、GPSレシーバ、又はデータ入力から装置への直接情報(これは他の手段によって検証可能である)等を含む多くの方法で決定することができる。尚、前記新FRUが、それ自身のために、既に使用されているアドレスを生成する可能性があることを明記しなければならない。もしも二重アドレスが生成された場合には、近傍のFRUは、そのFRUに対して、そのFRUがネットワーク上でそのアドレスを使用するやいなや、その自己割当アドレスを変更する必要があることを通知する。前記二重アドレスを同定するために、前記FRU MACアドレスを利用することができる。これによって、ネットワークアドレス指定は、二重のアドレス無く均一性を維持することが可能となる。   When a new FRU is introduced into the network, the new FRU enters initialization mode. In this mode, the new FRU uses its HBLR connection to listen to or detect other FRUs that exist in the local or coverage area within the network. When other FRUs are detected, the new FRU attempts to establish a connection with these other FRUs. Other FRUs are detected, for example, by monitoring their radio links or pilot information that may be periodically broadcast by each device. The pilot information to be transmitted includes, but is not limited to, FRU ID, status, output information, and channel information. From these other FRUs, the new FRU determines its relative position as a position in the network. Based on this information, the new FRU assigns itself a unique address in the network. When performing these operations, the new FRU determines the table of local FRUs, their respective addresses, the radio frequencies that these local FRUs may be using, and the quality of the radio link between these local FRUs. Establish. The location of the new FRU can be determined in a number of ways including, for example, triangulation, GPS receiver, or data input directly to the device (which can be verified by other means). It should be noted that the new FRU may generate an address that is already in use for itself. If a double address is generated, the neighboring FRU informs the FRU that the self-assigned address needs to be changed as soon as the FRU uses the address on the network. . The FRU MAC address can be used to identify the dual address. This allows network addressing to maintain uniformity without double addresses.

前述したアプローチを使用することによって、前記新FRUは、ネットワークにおけるその位置と、そのネットワーク内においていかにトラフィックをルーティングするかについての情報を確立することができる。新FRUがネットワーク中におけるその位置を確定すると、次にこの新FRUはその存在を他のFRUに対して公表する。次に、前記新FRUの無線コンタクト範囲内にある他のFRUは、この新FRUをそれらのルーティングテーブルに追加し、新FRUに関連する無線リンク品質を明記する。その存在を他のFRUに対して公表することにより、新FRUは、これら他のFRUに対してそのトラフィックのルーティングのためのもう一つのオプションルートを提供する。例えば、ある特定のFRUに対する前記新FRUに関連する無線リンクの品質の優位性のために、この特定のFRUは、新FRUを使用してより良いQoSを提供することができる。   By using the approach described above, the new FRU can establish information about its location in the network and how to route traffic within the network. Once the new FRU has determined its position in the network, the new FRU then publishes its presence to other FRUs. Next, other FRUs within the new FRU's radio contact range add this new FRU to their routing table and specify the radio link quality associated with the new FRU. By publishing its presence to other FRUs, the new FRU provides another optional route for routing its traffic to these other FRUs. For example, because of the quality advantage of the radio link associated with the new FRU over a particular FRU, this particular FRU can use the new FRU to provide better QoS.

新しいFRUがネットワークに導入されると、このFRUは、インテリジェントリレーポイントとして機能する。特定の目的地へデータをルーティングすることを望んでいる送信側FRUは、データを転送する受信側FRUに向く。データを受信側FRUに送信するこの決定は、非限定的に、リンク品質、無線リンク品質、目的先へのホップの数、トラフィック負荷状況、データ伝送を要求するアプリケーション、転送されるべきデータのタイプ、要求されているQoS等の、多数の要因に基づいて行われる。受信側FRUが同定されると、送信側FRUは、送信するべきパケットを伝送し、受信側FRUは、もしもそのパケットが成功裏に受信された場合には、そのパケットの受取を肯定応答(acknowledge)する。或いは、受信側FRUは、受信側FRUが不良のパケットを受信したこと、又は、そのパケットのためのルートを持たないことを示すべく、パケット受取の否定応答することも可能である。その送信されたパケットが紛失したことを意味する、送信側FRUが何の受取確認も受信しない場合には、送信側FRUは、その場合、オプションとして、そのパケットを再送信するべく、別のFRUとしての別ルートを探すことができる。各パケットは、要求されるQoSと関連付けられている。このQoSは、リアルタイムトラフィック用の高レベルから、ベストエフォートトラフィック用の低レベルの範囲とすることができる。一実施例において、少なくとも4つのレベルのQoSが設けられる。但し、ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、ネットワークおよび/又は設計の必要性に応じて、その以上又はそれ以下のQoSレベルを設けることが可能であると理解するであろう。   When a new FRU is introduced into the network, this FRU functions as an intelligent relay point. A sending FRU wishing to route data to a particular destination is directed to a receiving FRU that forwards the data. This decision to send data to the receiving FRU includes, but is not limited to, link quality, radio link quality, number of hops to destination, traffic load status, application requesting data transmission, type of data to be transferred , Based on a number of factors, such as the required QoS. Once the receiving FRU is identified, the transmitting FRU transmits the packet to be transmitted and the receiving FRU acknowledges receipt of the packet if the packet is successfully received. ) Alternatively, the receiving FRU may deny receipt of a packet to indicate that the receiving FRU has received a bad packet or does not have a route for the packet. If the sending FRU does not receive any acknowledgment, which means that the transmitted packet is lost, then the sending FRU then optionally sends another FRU to retransmit the packet. Can find another route. Each packet is associated with the required QoS. This QoS can range from a high level for real-time traffic to a low level for best effort traffic. In one embodiment, at least four levels of QoS are provided. However, based on the disclosure and teachings provided herein, one of ordinary skill in the art will appreciate that more or less QoS levels can be provided depending on the needs of the network and / or design. .

また、トラフィックを有する1つのFRUは、当該FRUとコンタクト状態にある他のFRUから到着するパケットのためのリレーポイントとしても機能することができる。受け取られたパケットの各ソース(出処)に基づき、FRUは、それが発生し、送信することを望むパケットのためのより効率的なルートを決定することができる。より具体的には、別のFRU又はノードを目的地とするパケットを受け取ると、FRUのメディアアクセスコントロール(MA)層は、そのパケットに関連するQoSを調べ、そのパケットを転送するためにどのキュー(待ち行列)を使用するかを決定する。異なるキューが、パケット転送のためにFRUに利用可能なネットワーク中の異なるルートに対応している。一般には、より高いQoSのパケットが優先順位を有するが、ネットワークの混雑又はパケット欠乏を避けるために、低いQoSのパケットも、そのキューの長さに応じてネットワークで処理される。待ち行列アルゴリズム(queuing algorithm)は周知である。ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、本発明との関連において使用される適当な待ち行列アルゴリズムをいかに選択するかを理解するであろう。ここに記載されるネットワークの場合、通常は考慮されない、無線リンク品質等の追加のパラメータも、前記QoSアルゴリズムに組み入れることが可能である。   One FRU with traffic can also serve as a relay point for packets arriving from other FRUs in contact with the FRU. Based on each source of the received packet, the FRU can determine a more efficient route for the packet it generates and wants to transmit. More specifically, upon receiving a packet destined for another FRU or node, the media access control (MA) layer of the FRU examines the QoS associated with the packet and determines which queue to forward the packet to. Decide whether to use (queue). Different queues correspond to different routes in the network that are available to the FRU for packet forwarding. In general, higher QoS packets have priority, but to avoid network congestion or packet starvation, lower QoS packets are also processed by the network depending on the queue length. Queuing algorithms are well known. Based on the disclosure and teachings provided herein, one of ordinary skill in the art will understand how to select an appropriate queuing algorithm to be used in the context of the present invention. For the network described here, additional parameters, such as radio link quality, which are not normally considered can also be incorporated into the QoS algorithm.

本発明は、多くの長所、利点を有する。例えば、本発明の利点の一つは、FRUをネットワーク内のどこに設置してもよく、FRUは、後でそのネットワーク内でそれら自身のルートを確立することが出来ることにある。事実、従来のワイヤレス又は有線ネットワークにおいて見られるもののような集中制御は不要である。本発明は、非集中型で、ルーティング情報を提供するために第3のノード又中央制御の仲介無しでピアツーピアルーティングを実行することが可能なネットワークを提供する。更に、より多数のFRUが設置されるに従って、これらFRU間の平均距離は減少し、この距離の減少に伴って、FRU間の無線リンク品質が改善される。そして、無線リンク品質の改善は、FRU間のより高いバンド幅のリンクをもたらし、それによって、ネットワークの全体的性能を改善する。   The present invention has many advantages and advantages. For example, one advantage of the present invention is that FRUs can be placed anywhere in the network and the FRUs can later establish their own routes within the network. In fact, centralized control like that found in conventional wireless or wired networks is not necessary. The present invention provides a network that is decentralized and capable of performing peer-to-peer routing without the intervention of a third node or central control to provide routing information. Furthermore, as more FRUs are installed, the average distance between these FRUs decreases, and with this distance reduction, the radio link quality between FRUs improves. And the improvement in radio link quality results in higher bandwidth links between FRUs, thereby improving the overall performance of the network.

各FRUに使用されるルーティングアルゴリズムは、ネットワークの複数の側面又は特徴を考慮に入れる。各FRUは、そのMAC及び無線物理層から、そのような側面又は特徴に関する情報を受け取る。そのような特徴の1つは、FRUに提供される無線リンクの品質である。別の特徴は、ネットワークの混雑レベルである。更に、使用される出力及び伝送のバンド幅を変更することによって、FRUが、最も近傍のFRUではない別のFRUとリンクするように決定することも可能である。これは、ソースと目的地との間のルート上のホップの数を低減するために使用可能であろう。このことは、送られるトラフィックに関連する遅延を減少させるときに重要である可能性がある。ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、本発明のルーティングアルゴリズムとの関連で利用可能なその他のネットワーク特徴を理解するであろう。   The routing algorithm used for each FRU takes into account multiple aspects or features of the network. Each FRU receives information about such aspects or features from its MAC and radio physical layer. One such feature is the quality of the radio link provided to the FRU. Another feature is the congestion level of the network. Furthermore, it is possible to determine that a FRU links with another FRU that is not the nearest FRU by changing the power and transmission bandwidth used. This could be used to reduce the number of hops on the route between the source and destination. This can be important when reducing the delay associated with the traffic being sent. Based on the disclosure and teachings provided herein, one of ordinary skill in the art will appreciate other network features available in the context of the routing algorithm of the present invention.

更に、前記ルーティングアルゴリズムは、パケットにおいて指定されている条件も使用する。そのような条件としては、例えば、QoSがある。次に、ネットワーク特徴及びパケット指定条件を基準として使用して、ルーティングアルゴリズムは、パケットをリレーするのに使用されるルートを決定する。例えば、パケットが高いQoSを指定している場合、これによって、FRUは二つのネットワークノード間の最短ルートを同定することを求められるかもしれない。その結果、前記ルーティングアルゴリズムは、それが余計なノードを通してホップしないようにルートを最適化する。これは、ネットワーク中の、目的地への最適ルートを使用していないと判断する全てのノードによって行うことが可能であろう。目的地への最適ルートは、多数の要因に基づいて決定することができる。例えば、最適ルートは、最小の中間ユニット数、又は、所定の閾値に等しいか又はそれ以下の中間ユニット数、に基づくものとすることができる。更に、最適ルートにおける中間ユニットは、様々な要因に基づいて選択することが可能である。例えば、ある中間ユニットは、その無線リンク品質に基づいて最適ルートに含まれ、別の中間ユニットは、データ転送率等の別の基準に基づいて最適ルートに含まれるように構成することも可能である。更に、中間ユニットを選択するために使用される前記要因又は基準は、時間経過に伴って変化するものとすることも可能である。ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、目的地への最適ルート、及び、その最適ルートに使用される中間ユニットを決定するために利用可能なその他の要因を理解するであろう。更に、前記ネットワーク無線式であるので、FRUは、例えば、停電等の様々な理由によって無くなったり利用不能となって、それによってルーティングテーブル中の単数又は複数のエンティティが陳腐化する可能性がある。あるFRUが利用不能となった時、前記ルーティングアルゴリズムは、その利用不能なFRUを迂回してトラフィックを再ルーティングするように試みる。可能であれば、FRUは、例えば、放送メッセージを送信することによって、そのオフラインステータスをネットワークに対して警報する。これによってネットワークのメンテナンスが大幅に単純化される。   Furthermore, the routing algorithm also uses the conditions specified in the packet. An example of such a condition is QoS. Next, using the network characteristics and packet specification conditions as criteria, the routing algorithm determines the route used to relay the packet. For example, if the packet specifies a high QoS, this may require the FRU to identify the shortest route between two network nodes. As a result, the routing algorithm optimizes the route so that it does not hop through extra nodes. This could be done by all nodes in the network that decide not to use the optimal route to the destination. The optimal route to the destination can be determined based on a number of factors. For example, the optimal route may be based on the minimum number of intermediate units or the number of intermediate units equal to or less than a predetermined threshold. Furthermore, the intermediate unit in the optimal route can be selected based on various factors. For example, one intermediate unit may be included in the optimal route based on its radio link quality, and another intermediate unit may be included in the optimal route based on other criteria such as data transfer rate. is there. Furthermore, the factors or criteria used to select the intermediate unit may change over time. Based on the disclosure and teachings provided herein, one of ordinary skill in the art will understand the optimal route to a destination and other factors available to determine the intermediate unit used for that optimal route. . Furthermore, because of the network radio type, FRUs may be lost or unavailable due to various reasons, such as a power outage, which may cause one or more entities in the routing table to become obsolete. When a FRU becomes unavailable, the routing algorithm attempts to reroute traffic around the unavailable FRU. If possible, the FRU alerts the network of its offline status, for example, by sending a broadcast message. This greatly simplifies network maintenance.

また更に、各FRUは、そのカバレージ領域内において利用可能なMRU(単数又は複数)からのルーティング及び装置情報も収集する。後に詳述するように、前記MRU(単数又は複数)は、トラフィックの転送のためにも使用可能である。従って、そのような情報は、FRUのルーティングアルゴリズムによって、最適ルートを生成するために利用可能である。   Still further, each FRU also collects routing and device information from the MRU (s) available in its coverage area. As will be described in detail later, the MRU (s) can also be used for traffic forwarding. Therefore, such information can be used by the FRU routing algorithm to generate an optimal route.

ここに提供される開示及び教示に基づき、そのように指示された時、各FRUに関連付けられた前記ルーティングアルゴリズムは、ユーザアプリケーションとトラフィック必要条件との両方に基づいて最適ルートを連続的に選択するものであることが理解可能であろう。多くの場合最悪ケースのRF設計原理を利用する従来のワイヤレス技術と異なり、上述した本発明は、その時点における条件に応答してそれ自身のパフォーマンスを最適化することができる。例えば、FRUは、最初、伝送の成功率を最大化するために、ベストなリンク品質のルートを選択したかもしれない。しかし、他のリンクのほうがより良好な品質を有しているように思える場合、FRUは、例えパケット伝送の途中であっても、そのような他のリンクにスイッチするオプションを有する。   Based on the disclosure and teachings provided herein, when so directed, the routing algorithm associated with each FRU continuously selects the optimal route based on both user application and traffic requirements. It can be understood that Unlike conventional wireless technology, which often utilizes worst case RF design principles, the present invention described above can optimize its own performance in response to current conditions. For example, the FRU may initially have selected the best link quality route to maximize the success rate of transmission. However, if the other links seem to have better quality, the FRU has the option to switch to such other links even during packet transmission.

本発明のもう一つの利点は、ネットワークの混雑を考慮に入れることが可能であることにある。最近のワイヤレスシステムにおいては、ネットワークの能力は、最悪ケースの状況用に構成されている。このことは、通常、いくつかのノードが、平均的な条件下で通常必要とされるよりも遥かに大きく、従って、より高価である、ということを意味している。しかし、上述したネットワークにおいては、ネットワークは、その後生じる可能性のある混雑の問題を考慮に入れ、更に上流側にトラフィックを再ルーティングすることによってその混雑ポイントを避けることができる。従って、ネットワーク中のノードは、平均的な負荷を受けるようにのみ構成されればよく、これによって、配備されるネットワークのコストが大幅に低減される。   Another advantage of the present invention is that it is possible to take into account network congestion. In modern wireless systems, network capabilities are configured for worst case situations. This usually means that some nodes are much larger and therefore more expensive than normally required under average conditions. However, in the networks described above, the network can avoid the congestion point by taking into account congestion problems that may subsequently occur and rerouting traffic further upstream. Thus, the nodes in the network need only be configured to receive an average load, which greatly reduces the cost of the deployed network.

他のFRUと通信する能力に加えて、各FRUは、オプションとして、ウェブや音声サービス等の種々の他のタイプのサービスに対する接続性を提供するために単数又は複数の固定ネットワークにアクセスする能力を備える。その一実施例において、FRUは、インターネットやPSTN等の他の固定ネットワークとの通信を可能にする固定接続のセットを有する。単数又は複数の固定ネットワークに対するアクセスを有することにより、FRUは、ユーザが、そのようなネットワークによって提供される追加のサービスを享受することを可能にする。   In addition to the ability to communicate with other FRUs, each FRU optionally has the ability to access one or more fixed networks to provide connectivity for various other types of services such as web and voice services. Prepare. In one embodiment, the FRU has a set of fixed connections that allow communication with other fixed networks such as the Internet and PSTN. By having access to one or more fixed networks, the FRU allows the user to enjoy additional services provided by such networks.

本発明の一実施例において、MRUは、更に、ネットワークにおける通信を容易にするためにも使用可能である。各MRUは、類似の短距離無線又は高ビットレート無線接続(HBSR)を有する。HBSR接続を使用することによって、MRUは、FRUおよび/又はそのローカルエリア内の他のMRUと通信することが可能となる。他のMRUと通信することによって、たとえ、あるMRUがFRUのレンジ内にない場合でも、ネットワーク内において小さな複数のネットワークを設定することが可能になる。MRUは、近傍のFRU又はMRUにトラフィックをルーティングするために、FRUとの関連において上述したものと同じルーティングアルゴリズムを使用する。従って、ネットワークは、混雑したエリアを通してトラフィックをルーティングするために、複数のMRUのクラスタ(グループ)を利用することが可能である。MRUは、最初、それが先ずFRUに送る必要があるかもしれないデータをルーティングするように気をつける(look)。しかし、もしもMRUがネットワークのエッジに位置している場合には、そのMRUは、FRUに到達するために単数又は複数のMRUを介してトラフィックを向けるために前記ルーティングアルゴリズムを使用することができる。また、混雑は、MRUがそれらMRUによって発生するトラフィックのために密集(cluster)する場合に発生する可能性が高い。そのようなMRUクラスタを、混雑を低減するために使用することができる。トラフィックが近隣のFRU(単数又は複数)を通過する代わりに、トラフィックを、MRUクラスタ内の単数又は複数のMRUを通してルーティングすることによって、近隣のFRU(単数又は複数)に過剰な負荷を与えることを回避することができる。上述したアプローチを使用することによって、ネットワーク能力がダイナミックに作り出され、従来のワイヤレスネットワークにおいて必要とされるように、静的に設定される必要が無くなる。   In one embodiment of the present invention, the MRU can also be used to facilitate communication in the network. Each MRU has a similar short range radio or high bit rate radio connection (HBSR). Using an HBSR connection allows the MRU to communicate with the FRU and / or other MRUs in its local area. By communicating with other MRUs, it is possible to set up a small number of networks within a network, even if one MRU is not within the range of a FRU. The MRU uses the same routing algorithm as described above in connection with the FRU to route traffic to nearby FRUs or MRUs. Thus, the network can utilize multiple MRU clusters (groups) to route traffic through congested areas. The MRU first looks to route data that it may need to send to the FRU first. However, if the MRU is located at the edge of the network, it can use the routing algorithm to direct traffic through the MRU or MRUs to reach the FRU. Also, congestion is likely to occur when MRUs are clustered due to traffic generated by those MRUs. Such MRU clusters can be used to reduce congestion. Instead of passing traffic through neighboring FRU (s), overloading neighboring FRU (s) by routing traffic through one or more MRUs in the MRU cluster It can be avoided. By using the approach described above, network capabilities are created dynamically, eliminating the need to be statically set as required in traditional wireless networks.

更に、MRUの接続性は固定されない。MRUは、利用可能な任意の他の接続性を利用することができる。MRUは、ネットワーク状況に応じて、ダイナミックに、トラフィックを伝達するための最も適当なFRU(単数又は複数)および/又はMRU(単数又は複数)を同定することもできる。例えば、たとえMRUがある領域内において一時的に固定状態に留まっても、そのMRUによって以前に利用されたFRU又はMRUがトラフィックをルーティングするために利用不能となるかもしれない。このようなことが発生した時、前記MRUは、そのトラフィックをルーティングするために最も適当又は効果的な別のFRU又はMRUをダイナミックに選択するためのその関連のルーティングアルゴリズムを利用する。別の例では、MRUは、物理的に1つの領域から別の領域にローミング(roaming)する。その結果、以前に選択されたMRU又はFRUは、そのローミングするMRUにとってトラフィックをルーティングするためにもはや最も適切又は有効なものではないかもしれない。従って、ローミングするMRUは、同様に、そのトラフィックをルーティングするための別のFRU又はMRUをダイナミックに選択するためにその関連するルーティングアルゴリズムを利用することができる。   Furthermore, the connectivity of the MRU is not fixed. The MRU can utilize any other connectivity available. The MRU may also dynamically identify the most appropriate FRU (s) and / or MRU (s) to carry traffic dynamically depending on network conditions. For example, even if an MRU remains temporarily fixed within a region, a FRU or MRU previously used by that MRU may become unavailable to route traffic. When this happens, the MRU utilizes its associated routing algorithm to dynamically select another FRU or MRU that is most appropriate or effective for routing the traffic. In another example, the MRU roams physically from one region to another. As a result, the previously selected MRU or FRU may no longer be the most appropriate or effective for routing traffic for that roaming MRU. Thus, a roaming MRU can similarly utilize its associated routing algorithm to dynamically select another FRU or MRU to route its traffic.

MRUは、FRU(単数又は複数)及び他のMRU(単数又は複数)とトラフィックを通信し交換することができるので、MRUによって利用される前記ルーティングアルゴリズムは、そのトラフィックをルーティングするために最も適当なFRU(単数又は複数)および/又はMRU(単数又は複数)を同定するために、FRU(単数又は複数)及び他のMRU(単数又は複数)から受け取る情報と、他の情報を利用する。例えば、MRUは、先ず、そのトラフィックをルーティングするために利用可能な全てのFRU(単数又は複数)および/又はMRU(単数又は複数)を検出し、その後、これらの検出されたFRU(単数又は複数)および/又はMRU(単数又は複数)のうちのどの単数又は複数のFRU(単数又は複数)および/又はMRU(単数又は複数)がそのトラフィックをルーティングするために最も適当であるかを決定することができる。最も適当なFRU(単数又は複数)および/又はMRU(単数又は複数)を決定する際に、MRUは、例えば、検出されたFRU(単数又は複数)および/又はMRU(単数又は複数)の無線リンク品質や、各検出されたFRU(単数又は複数)および/又はMRU(単数又は複数)によって既に収集されているルーティング情報等の、多数の要因を評価することができる。例えば、その無線範囲にある別のMRUと通信しようと試みているMRUは、バンド幅やアクティブサービスのために要求されている可能性のある他のQoSを改善するために中間MRU又はFRUを使用することを選択することができる。ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、本発明によって最も適切なFRU(単数又は複数)および/又はMRU(単数又は複数)を決定する時に使用可能な要因をいかに選択するかを理解するであろう。   Since the MRU can communicate and exchange traffic with the FRU (s) and other MRU (s), the routing algorithm utilized by the MRU is most appropriate for routing that traffic. Information received from the FRU (s) and other MRU (s) and other information is used to identify the FRU (s) and / or MRU (s). For example, the MRU first detects all FRU (s) and / or MRU (s) available to route its traffic and then detects these detected FRU (s). ) And / or MRU (s) and / or FRU (s) and / or MRU (s) are most suitable for routing the traffic Can do. In determining the most appropriate FRU (s) and / or MRU (s), the MRU may, for example, detect the detected FRU (s) and / or MRU (s) radio link. A number of factors can be evaluated, such as quality and routing information already collected by each detected FRU (s) and / or MRU (s). For example, an MRU attempting to communicate with another MRU in its radio range uses an intermediate MRU or FRU to improve bandwidth or other QoS that may be required for active services You can choose to do that. Based on the disclosure and teachings provided herein, one of ordinary skill in the art will determine how to select available factors when determining the most appropriate FRU (s) and / or MRU (s) according to the present invention. You will understand.

MRUは、更に、その短距離中バンド幅無線を使用して他のローカル装置と通信することもできる。これらのローカル装置としては、例えば、そのMRUに情報を提供する、又は、そのMRUから情報を受け取るように構成されたヘッドセットやLCDスクリーンが含まれる。例えば、FRUは、MRUに対して音声データの形態で音楽を送信することができる。そして、これに対してMRUは、この音声データを、ユーザがその音楽を聴くことができるようにヘッドセットに転送する。同様に、FRUは、ビデオデータ形態のビデオ画像をMRUに伝送することができる。そして、次に、MRUは、このビデオデータを、ユーザが見ることを可能にするべくLCDスクリーンに転送する。或いは、ビデオデータを更に、その表示のために適切に装備された近傍のテレビ又は他のディスプレー装置に転送することも可能である。   The MRU can also communicate with other local devices using its short range medium bandwidth radio. These local devices include, for example, a headset or LCD screen configured to provide information to or receive information from the MRU. For example, the FRU can transmit music to the MRU in the form of audio data. In response to this, the MRU transfers this audio data to the headset so that the user can listen to the music. Similarly, the FRU can transmit a video image in the form of video data to the MRU. The MRU then transfers this video data to the LCD screen to allow the user to view it. Alternatively, the video data can be further transferred to a nearby television or other display device suitably equipped for its display.

上述したように、本発明のネットワークのトポロジーは、ダイナミックである。ネットワークのトポロジーがダイナミックであるので、このネットワークのカバレージは、その任意の時点において作動中であるFRU(単数又は複数)およびMRU(単数又は複数)の数に応じて、拡張又は縮小可能である。更に、ネットワークに追加されるFRU(単数又は複数)およびMRU(単数又は複数)の数が増えれば増えるほど、ネットワークは、大きな地理的領域をカバーするべく認知可能に拡張することができる。   As described above, the topology of the network of the present invention is dynamic. Because the network topology is dynamic, the coverage of this network can be expanded or reduced depending on the number of FRU (s) and MRU (s) that are active at any given time. Furthermore, as the number of FRU (s) and MRU (s) added to the network increases, the network can be cognitively expanded to cover a large geographic area.

また、上述したように、MRU12は、非限定的具体例として、スマートカード16、SIMカード及びその他のタイプの認証装置を含む、セキュアトークンを受け入れることが可能である。前記スマートカード16に格納された情報は、非限定的具体例として、ユーザに関連する、シリアル番号、生体測定データ、キーを含む、ユーザ及びユーザに関連するセキュリティ情報を含む。そのような情報は、セキュリティを改善するために、ネットワーク上でエンドツーエンド暗号化を提供するために使用することができる。ユーザがインターネット、ユーザデータ又は、FRUに関連するなんらかのエンティティ、にアクセスすることを試みる時、FRUに関連するコントロールロジックは、その出されたコマンドの目的地を認識し、スマートカード16から抽出されるセキュリティ情報(例えば、そのユーザに関連するキー)を使用して、そのユーザ(またはMRU)を認証し、そのデータストリームを暗号化する。データが目的地のFRUに到達すると、そのデータは、もしもそのデータのソースが正規のMRUからのものである場合にのみ暗号解読可能である。更に、一実施例において、前記認証は、ロケーション依存式、即ち、そのユーザ(又はMRU)が特定の地理的又は物理的ロケーションにいる場合、或いは、そのユーザ(又はMRU)が特定のFRUと通信する場合にのみ、認可されるように構成される。上述のアプローチを使用することにより、データの暗号化およびそのデータを送信するユーザの認証が可能である。暗号化及び認証技術は周知である。ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、本発明との関連において使用される適切な暗号化および/又は認証技術をいかに選択し実行するかを理解するであろう。前記暗号化はエンドツーエンドであるので、このアプローチによって、ユーザは、その中間ノードによって通信を傍受することが出来ないことを確信してリレーノードを使用することが可能である。   Also, as described above, the MRU 12 can accept secure tokens including, as a non-limiting example, a smart card 16, a SIM card, and other types of authentication devices. The information stored in the smart card 16 includes, as a non-limiting example, security information related to the user and the user, including a serial number, biometric data, and a key related to the user. Such information can be used to provide end-to-end encryption over the network to improve security. When a user attempts to access the Internet, user data, or some entity associated with the FRU, the control logic associated with the FRU recognizes the destination of the issued command and is extracted from the smart card 16. Security information (eg, a key associated with the user) is used to authenticate the user (or MRU) and encrypt the data stream. When the data reaches the destination FRU, it can only be decrypted if the source of the data is from a legitimate MRU. Further, in one embodiment, the authentication is location dependent, i.e. if the user (or MRU) is at a specific geographical or physical location, or if the user (or MRU) communicates with a specific FRU. Is configured to be authorized only if By using the above approach, data encryption and authentication of the user sending the data is possible. Encryption and authentication techniques are well known. Based on the disclosure and teachings provided herein, one of ordinary skill in the art will understand how to select and implement an appropriate encryption and / or authentication technique used in the context of the present invention. Since the encryption is end-to-end, this approach allows the user to use the relay node with confidence that the communication cannot be intercepted by the intermediate node.

エンドツーエンド暗号化に加えて、又は、それに代えて、最適ルートの一部分又は一部のリンクを暗号化によって保護し、他方、他の部分は暗号化によって保護せず、最適ルートの異なる部分を異なる暗号化コード又は技術を使用して保護することが可能である。これは、多くの理由で有利である。例えば、ある国の特定の規制又はその他の問題に適合するために、単数又は複数の中間ノードのセキュアリンクを終了してから、別の暗号化コードを使用して、又は、クリアテキストでトラフィックを転送することが必要であったり、更に別のケースでは、既に暗号化されているチャンネルを、別の暗号化コードで暗号化することも求められるかもしれない。   In addition to or instead of end-to-end encryption, some or some links of the optimal route are protected by encryption while other portions are not protected by encryption and different parts of the optimal route are protected. It is possible to protect using different encryption codes or techniques. This is advantageous for a number of reasons. For example, to comply with a country's specific regulations or other issues, terminate the secure link of one or more intermediate nodes and then use another encryption code or clear traffic It may be required to transfer, or in other cases it may be required to encrypt an already encrypted channel with another encryption code.

ユーザの観点から、前記ネットワーク10は、後述するように効率的かつ単純に、データを送受信するために使用することができる。ユーザ(或いはひとつのMRU)は、ユーザFRUに対して登録される。そのユーザに関連するユーザ及びセキュリティ情報はスマートカードに記憶される。この情報は、そのユーザによって使用されているあるローカルMRUが、そのユーザFRUとの通信を確立することを試みる時、そのユーザを同定し認証するために使用される。一旦ユーザが認証されると、そのユーザFRUのクローズドドメインから利用可能な情報又はサービスが、そのローカルMRUを利用するユーザによってアクセス可能となる。前記クローズドドメインから利用可能な情報又はサービスとしては、例えば、ユーザによってそのユーザFRUに対してアクセス可能な記憶装置に記憶されている歌曲又は映画がある。   From the user's point of view, the network 10 can be used to send and receive data efficiently and simply as described below. A user (or one MRU) is registered for a user FRU. User and security information associated with the user is stored on the smart card. This information is used to identify and authenticate the user when a local MRU used by the user attempts to establish communication with the user FRU. Once a user is authenticated, information or services available from the closed domain of that user FRU can be accessed by the user using that local MRU. Information or services available from the closed domain include, for example, songs or movies stored in a storage device accessible to the user FRU by the user.

ある状況において、ユーザによって利用されているローカルMRUは、ユーザFRUと直接通信する。換言すると、そのローカルMRUとユーザFRUとの間に中間のFRU(単数又は複数)および/又はMRU(単数又は複数)は存在しない。   In some situations, the local MRU being utilized by the user communicates directly with the user FRU. In other words, there are no intermediate FRU (s) and / or MRU (s) between the local MRU and the user FRU.

第2のそして恐らくはもっと一般的な状況では、ユーザは、ユーザのFRUのクローズドドメインから情報および/又はサービスを取り出すために遠隔MRUを使用することを望む。前記遠隔MRUは、ユーザFRUの範囲の外部に位置し、従って、直接通信は不可能である。その結果、上述したように、その遠隔MRUがユーザFRUと通信することを可能にするために、前記遠隔MRUによって、中間ユニット(単数又は複数)を含む適当なルートが同定される。前記中間ユニット(単数又は複数)は、単数又は複数のFRUおよび/又はMRUを含む。同様に、スマートカードに格納されている情報が、前記遠隔MRUによって取り出され、そのユーザをユーザFRUに対して認証するために使用される。また、スマートカードからの情報は、遠隔MRUとユーザFRUとの間に確立されたルート上でのセキュア送信も可能にする。一旦ルートが同定されると、ユーザFRUのクローズドドメインから利用可能な情報及びサービスを、前記遠隔MRUを介してユーザに提供することが可能になる。上述したように、遠隔MRUとユーザFRUとの間の通信に使用されるルートは、既存のネットワーク条件及び送信されるパケットに指定されている条件などの多くの要因に応じて、ダイナミックに変化する可能性がある。換言すると、遠隔MRUとユーザFRUとの間においてトラフィックを運ぶのに使用される中間ユニット(単数又は複数)は、時間によってダイナミックに変化する可能性がある。   In a second and possibly more general situation, the user wishes to use the remote MRU to retrieve information and / or services from the user's FRU closed domain. The remote MRU is located outside the range of the user FRU and therefore cannot communicate directly. As a result, as described above, the remote MRU identifies the appropriate route that includes the intermediate unit (s) to allow the remote MRU to communicate with the user FRU. The intermediate unit (s) includes one or more FRUs and / or MRUs. Similarly, information stored on the smart card is retrieved by the remote MRU and used to authenticate the user to the user FRU. The information from the smart card also allows for secure transmission over a route established between the remote MRU and the user FRU. Once the route is identified, information and services available from the user FRU's closed domain can be provided to the user via the remote MRU. As mentioned above, the route used for communication between the remote MRU and the user FRU changes dynamically depending on many factors such as existing network conditions and conditions specified in the transmitted packet. there is a possibility. In other words, the intermediate unit (s) used to carry traffic between the remote MRU and the user FRU may change dynamically over time.

一実施例において、本発明は、5GHz NNII/UNIIバンドで作動するように構成される。但し、ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、本発明は任意の周波数で使用することが可能であることを理解するであろう。   In one embodiment, the present invention is configured to operate in the 5 GHz NNII / UNII band. However, based on the disclosure and teachings provided herein, one of ordinary skill in the art will appreciate that the present invention can be used at any frequency.

一実施例において、前記FRUは、上述したネットワークでのトラフィックのルーティングを容易にするように構成されたアレイアンテナを含む。一実施例において、前記アレイアンテナは、六角形状に配置された6つのアンテナパネル又は部材を有する。各アンテナパネルは、複数のパッチアンテナを含み、これらバッチアンテナの組み合わせと数とによってアンテナパネルのゲインとバンド幅が決まる。各アンテナパネルは、約17 dBiの指向性ゲインを提供することができ、半出力ビーム幅は、約60度である。エッチングされた(etched)アンテナパターンを変えることによって、種々のビーム幅とアンテナゲインを構成することが可能である。同様に、上述したアルゴリズムに固執しつつ、パネルの数を変更することが可能である。更に、一実施例において、前記アンテナパネルは、受信側FRUの位置に対する所望のレベルのゲインを提供するべく、1〜6の組み合わせで使用することができる。換言すると、各アンテナパネルを独立的に使用することが可能であることに加えて、信号の送信のために二つ以上又は全部のアンテナパネルを同時にアクティブ又は使用することが可能である。ビームの制御は、各アンテナパネルに向けられる信号の振幅と位相のウェイト(weight)を調節することによって、又は、単純に各パネル間のRF信号を切り替えることによって行うことが可能である。更に、別の実施例において、前記アレイアンテナは、無線ビームを二つ以上の方向に向けることができる無給電アンテナアレイによって形成することができる。ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、制御が低コストハードウエアによって提供されることが可能であることを理解するであろう。   In one embodiment, the FRU includes an array antenna configured to facilitate routing of traffic in the network described above. In one embodiment, the array antenna has six antenna panels or members arranged in a hexagonal shape. Each antenna panel includes a plurality of patch antennas, and the gain and bandwidth of the antenna panel are determined by the combination and number of these batch antennas. Each antenna panel can provide a directional gain of about 17 dBi, and the half-power beam width is about 60 degrees. Various beam widths and antenna gains can be configured by changing the etched antenna pattern. Similarly, it is possible to change the number of panels while sticking to the algorithm described above. Furthermore, in one embodiment, the antenna panel can be used in a combination of 1-6 to provide a desired level of gain for the location of the receiving FRU. In other words, in addition to being able to use each antenna panel independently, it is possible to simultaneously activate or use two or more or all antenna panels for signal transmission. The beam can be controlled by adjusting the amplitude and phase weight of the signal directed to each antenna panel, or simply by switching the RF signal between each panel. Furthermore, in another embodiment, the array antenna can be formed by a parasitic antenna array that can direct radio beams in more than one direction. Based on the disclosure and teachings provided herein, one of ordinary skill in the art will appreciate that control can be provided by low cost hardware.

上記アプローチを使用することによって、ネットワークは、FRUが近傍にある時に、低ゲインのアンテナを使用することができ、異なる周波数で同時に、又は迅速に連続して、二つ以上の方向で二種類以上の信号を放送することが可能な指向性アンテナが提供される。   By using the above approach, the network can use low gain antennas when the FRU is in the vicinity, and at the same time or quickly in succession at different frequencies, two or more types in two or more directions. A directional antenna capable of broadcasting the signal is provided.

図2は、本発明によってアンテナパネル又は部材22を制御するのに使用されるアレイ制御部材20の実施例を示す概略化ブロック図である。図2を参照すると、一実施例において、使用されるRF信号はTDD(時分割複信)又はCSMA(搬送波感知多重アクセス)のいずれかである。或いは、図2に図示されているように、前記アレイ制御部材20とともに、他の方式を使用することも可能である。前記アンテナ部材22は、スイッチ24を介して、受信側低ノイズ増幅器(LNA)26と送信側出力増幅器(PA)28とに接続する。前記LNA26とPA28とは、別々の低コスト装置であっても、或いは、集積回路に統合することも可能である。前記アレイ制御部材20は、更に、I/Qベースバンド信号のめに、I/Qダウンコンバータ30とI/Qアップコンバータ32とを有する。前記アレイ制御部材20に関連付けられたRFデータパスが図3に図示されている。図2及び図3に図示されているように、信号が前記アンテナ部材22によって受け取られると、この信号は、前記スイッチ24を介してLNA26へとリレーされる。そして、LNA26は、該信号を前記I/Qダウンコンバータ30へと出力する。次に、前記I/Qダウンコンバータ30からの出力は、復調装置36へ転送され、対応するパケットを生成する。パケットが送信されると、そのパケットは変調装置38に転送される。次に、変調装置38からの出力は、I/Qアップコンバータ32に提供される。そして、I/Qアップコンバータ32からの出力は、PA28に転送される。次に、PA28からの出力が送信のために前記スイッチ24を介して前記アンテナ部材22に提供される。一実施例において、変調方式として直交波周波数分割多重(OFDM)が使用される。ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、利用可能なその他の方式を理解するであろう。   FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating an embodiment of an array control member 20 used to control an antenna panel or member 22 according to the present invention. Referring to FIG. 2, in one embodiment, the RF signal used is either TDD (time division duplex) or CSMA (carrier sense multiple access). Alternatively, as shown in FIG. 2, other methods can be used with the array control member 20. The antenna member 22 is connected to a reception side low noise amplifier (LNA) 26 and a transmission side output amplifier (PA) 28 via a switch 24. The LNA 26 and PA 28 can be separate low-cost devices or can be integrated into an integrated circuit. The array control member 20 further includes an I / Q down converter 30 and an I / Q up converter 32 for I / Q baseband signals. The RF data path associated with the array control member 20 is illustrated in FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, when a signal is received by the antenna member 22, the signal is relayed to the LNA 26 via the switch 24. Then, the LNA 26 outputs the signal to the I / Q down converter 30. Next, the output from the I / Q down converter 30 is transferred to the demodulator 36 to generate a corresponding packet. When the packet is transmitted, the packet is transferred to the modulation device 38. The output from modulator 38 is then provided to I / Q upconverter 32. The output from the I / Q upconverter 32 is transferred to the PA 28. Next, the output from the PA 28 is provided to the antenna member 22 via the switch 24 for transmission. In one embodiment, orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is used as the modulation scheme. Based on the disclosure and teaching provided herein, one of ordinary skill in the art will appreciate other schemes available.

図2に図示されているように、信号「参照」及び「オフセット」が、デバイダPLL(位相ロックループ)34を制御するために使用され、これが次に前記I/Qダウン及びアップコンバータ30,32を制御する。これらの「参照」及び「オフセット」信号は、前記アンテナ部材22が、所望の指向性ビームを提供するべく前記アレイアンテナの一部となることができるように前記アレイ制御部材20を制御する。一実施例において、これらの信号は、前記アレイ制御部材20と同じ集積回路内に内蔵されているデジタル−アナログコンバータから発生する。或いは、前記デジタル−アナログコンバータは、前記アレイ制御部材20を含む集積回路に対して外部のものであってもよい。   As shown in FIG. 2, the signals “reference” and “offset” are used to control a divider PLL (phase locked loop) 34, which in turn is the I / Q down and upconverters 30, 32. To control. These “reference” and “offset” signals control the array control member 20 so that the antenna member 22 can be part of the array antenna to provide the desired directional beam. In one embodiment, these signals are generated from a digital-to-analog converter that is built into the same integrated circuit as the array control member 20. Alternatively, the digital-analog converter may be external to the integrated circuit including the array control member 20.

一実施例において、前記アンテナ部材22は、該アンテナ部材22が前記パケット自身を送信又は受信できるように構成されている。前記復調装置36と前記変調装置38とは、前記アレイ制御部材20を含む集積回路に組み込むことが可能である。或いは、それらは前記集積回路に対して外部のものとすることも可能である。   In one embodiment, the antenna member 22 is configured such that the antenna member 22 can transmit or receive the packet itself. The demodulator 36 and the modulator 38 can be incorporated in an integrated circuit including the array control member 20. Alternatively, they can be external to the integrated circuit.

前記アレイ制御部材20は、リンク品質と受信出力/信号強度とに関連するデータを生成することができる。更に、このアレイ制御部材20は、FRUの送信出力を制御することもできる。TDD又はCSMAが使用される一実施例において、アレイ制御部材20は、FRUが、他のFRUが近傍に位置しているか否かを決定することを可能にする。すべての送信の方向を、アンテナ部材22からの受信出力又は信号品質を調べることによって推定することも可能である。伝送方向に関連するデータは、パケットがアレイ制御部材20によってFRUの他のコンポーネントに転送される時に、その受信されたデータパケットの端部に付加することができる。   The array control member 20 can generate data related to link quality and received power / signal strength. Furthermore, the array control member 20 can also control the FRU transmission output. In one embodiment where TDD or CSMA is used, the array control member 20 allows the FRU to determine whether other FRUs are located in the vicinity. It is also possible to estimate the direction of all transmissions by examining the received power or signal quality from the antenna member 22. Data related to the transmission direction can be added to the end of the received data packet when the packet is transferred by the array control member 20 to other components of the FRU.

上述したように、FRUの作動側面の1つは、FRUによって形成されるネットワークを通してトラフィックをルーティング又はリレーする能力にある。一実施例において、MRUに使用される中央処理ユニットに対するインパクトを低減し、リレー機能をより効率的にするために、少なくともそのリレー機能は、単数又は複数のASIC(アプリケーション特定集積回路)内にて行われる。   As mentioned above, one of the operational aspects of the FRU is its ability to route or relay traffic through the network formed by the FRU. In one embodiment, in order to reduce the impact on the central processing unit used in the MRU and make the relay function more efficient, at least the relay function is within one or more ASICs (application specific integrated circuits). Done.

図4は、本発明におけるアンテナルーティング部材の一実施例を図示する概略化ブロック図である。一実施例において、前記アンテナルーティング部材40は、ASIC内に実装される。このアンテナルーティング部材40は、トラフィックリレー機能を取り扱うのに使用される。図4に図示されているように、前記アンテナルーティング部材40は、アレイ制御部材20と相互作用してパケットルーティング機能を行う。アンテナルーティング部材40は、アレイ制御部材20からの入力を受け付ける。このアレイ制御部材20によって提供される入力は、例えば、生パケットデータ、方向データ及び受信出力情報を含む。アレイ制御部材20によって提供されるこの入力は、又は、アンテナルーティング部材40が、例えば、受信信号の信号品質及び信号強度の決定を含む種々のその他の機能を行うことを可能にする。   FIG. 4 is a schematic block diagram illustrating one embodiment of an antenna routing member in the present invention. In one embodiment, the antenna routing member 40 is implemented in an ASIC. This antenna routing member 40 is used to handle the traffic relay function. As shown in FIG. 4, the antenna routing member 40 interacts with the array control member 20 to perform a packet routing function. The antenna routing member 40 receives an input from the array control member 20. The inputs provided by the array control member 20 include, for example, raw packet data, direction data, and received output information. This input provided by the array control member 20 or allows the antenna routing member 40 to perform various other functions including, for example, determining the signal quality and signal strength of the received signal.

一実施例において、FRUを介してネットワークを回って送られる各パケットは、ヘッダとペイロードデータを含む。好ましくは、前記ペイロードデータは暗号化される。この暗号化は、その出処エンティティ、即ち、別のMRU又はFRU、によって行われる。ペイロードデータを暗号化するのに使用されるキーは、受信及び送信経路によって異なるものとすることができる。図4に図示されているように、前記アンテナルーティング部材40は、受信及び送信パケットに対して暗号化及び暗号解読を行うように構成されている。   In one embodiment, each packet sent across the network via the FRU includes a header and payload data. Preferably, the payload data is encrypted. This encryption is performed by its originating entity, ie another MRU or FRU. The key used to encrypt the payload data can vary depending on the reception and transmission paths. As shown in FIG. 4, the antenna routing member 40 is configured to encrypt and decrypt received and transmitted packets.

前記ヘッダは、クリアテキストで目的地及びソースアドレスを含んでいる。但し、プロキシが使用されているかもしれないので、これらのアドレスは、実際のMRU又はFRUアドレスでなくてもよい。前記ヘッダは、更に、そのパケットに対して期待されるQoSに関する情報も含んでいる。流れ制御又はその他の方法を使用してその他のQoS構成も可能である。更に、前記ヘッダは、例えば、TTL(Time To Live)情報又はシーケンス番号を含む、パケットの効率的なルーティングを補助するために使用可能な他の情報も含むことができる。ヘッダ内に提供される情報を使用して、アンテナルーティング部材40は、パケットの有効性をチェックし、汚染された(corrupted)パケットを破棄し、それによってリソースの無駄を低減することができる。   The header contains the destination and source address in clear text. However, these addresses may not be actual MRU or FRU addresses because proxies may be used. The header further includes information regarding the expected QoS for the packet. Other QoS configurations are possible using flow control or other methods. In addition, the header may also contain other information that can be used to assist in efficient routing of the packet, including, for example, TTL (Time To Live) information or sequence numbers. Using the information provided in the header, the antenna routing member 40 can check the validity of the packet and discard the corrupted packet, thereby reducing resource waste.

前記アンテナルーティング部材40は、FRUに対して対象のルーティングテーブルを格納するのに使用されるメモリを含む。各ルーティングテーブルは、アドレス場所へのルーティングに関する情報と、そこから送信が受け取られた方向に関する情報とを含む。到来パケットが受け取られ、確認されると、パケットは、前記ルーティングテーブルに格納された情報に対してチェックされる。一実施例において、このチェックは、ヘッダ情報によってインデックス化されているコンテンツアドレス可能メモリ(CAM)を使用して行われる。尚、このチェックを行うための他のオプションも利用可能であることが理解されるべきである。前記CAMは、目的地、QoS及びTTL等に関する情報を含む。CAMを使用することによって、前記アンテナルーティング部材40は、パケットをルーティングする次のポートを決定することができる。もしも、そのパケットがそれ以上ルーティングする必要が無いと判断された場合、即ち、そのパケットを受け取ったFRUが最終目的地である場合は、パケットは、次の処理ために、暗号解読モジュールと、FRUの下層に転送される。もしもそのパケットが別のエンティティに転送されるものであると判断された場合は、そのパケットに、転送のためのQoSと待ち行列情報とを有する対応のアレイ制御部材20に関する設定を提供する追加の情報が付加される。一実施例において、FRUは、パケット送信のための分化されたレベルのQoSを提供する複数の待ち行列を保持している。   The antenna routing member 40 includes a memory used to store a target routing table for the FRU. Each routing table includes information regarding routing to the address location and information regarding the direction from which the transmission was received. When an incoming packet is received and confirmed, the packet is checked against information stored in the routing table. In one embodiment, this check is performed using content addressable memory (CAM) indexed by header information. It should be understood that other options for performing this check are also available. The CAM includes information on destination, QoS, TTL, and the like. By using CAM, the antenna routing member 40 can determine the next port to route the packet. If it is determined that the packet does not need to be routed further, ie, the FRU that received the packet is the final destination, the packet is sent to the decryption module and the FRU for further processing. Is transferred to the lower layer. If it is determined that the packet is to be forwarded to another entity, the packet is provided with additional settings that provide settings for the corresponding array control member 20 that has QoS and queuing information for forwarding. Information is added. In one embodiment, the FRU maintains a plurality of queues that provide differentiated levels of QoS for packet transmission.

もしもデータパケット(制御パケットでなく)がFRUから受け取られた場合は、先ず、ペイロードデータが暗号化される。次に、そのパケットのための適切なルートが決定され、パケットは送信のためにルーティング待ち行列に送られる。   If a data packet (not a control packet) is received from the FRU, the payload data is first encrypted. Next, an appropriate route for the packet is determined and the packet is sent to the routing queue for transmission.

パケットが送信のために送られると、このパケットの端部に貼付された追加ビットが剥ぎ取られ、対応のアレイ制御部材20においてアンテナ部材に制御データを設定するために使用される。これによって、送信されるデータに方向性が提供されるとともに、例えば、FRUからの出力レベル等の他の情報が示される。   When a packet is sent for transmission, the additional bits affixed to the end of the packet are stripped and used in the corresponding array control member 20 to set control data on the antenna member. This provides directionality to the transmitted data and indicates other information such as the output level from the FRU, for example.

前記アンテナルーティング部材40の制御は、FRU内の制御インターフェースによって提供される。この制御インターフェースは、パケットデータをコード化及びデコードするための暗号化情報を提供する。また、この制御インターフェースは、FRUが、送信されるデータパケットのみならず、データストリームに制御情報を挿入することを可能にする。制御情報には、例えば、FRUのID、名前、位置、ルート放送、利用可能性、混雑レベル、キャッシュリソース、ネットワーク管理及び構成データ、同期化データが含まれる。好ましくは、制御パケットは短く、最も高い優先度を有する。   Control of the antenna routing member 40 is provided by a control interface in the FRU. This control interface provides encryption information for encoding and decoding packet data. This control interface also allows the FRU to insert control information into the data stream as well as the transmitted data packets. The control information includes, for example, FRU ID, name, location, route broadcast, availability, congestion level, cache resource, network management and configuration data, and synchronization data. Preferably, the control packet is short and has the highest priority.

更に、もしもFRUがなんらかの理由により出力低下した場合は、アンテナルーティング部材40は、この出力ロスを自律的に検出し、近傍のFRU及びMRUは、このFRUのノードとしての損失を即座に検出することができるように、ネットワークに対して「接続解除」メッセージを送る。ネットワークへの再接続は、FRUの制御下で行われる。   Furthermore, if the output of the FRU decreases for any reason, the antenna routing member 40 autonomously detects this output loss, and the neighboring FRU and MRU immediately detect the loss as a node of this FRU. Send a "disconnect" message to the network so that The reconnection to the network is performed under the control of FRU.

一実施例において、前記アレイアンテナは、FRUにおいて使用されるシリコン又はGaAs集積回路として実施される。ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、本発明においてアレイアンテナを実施するためのその他の手段および/又は方法を理解するであろう。   In one embodiment, the array antenna is implemented as a silicon or GaAs integrated circuit used in a FRU. Based on the disclosure and teachings provided herein, one of ordinary skill in the art will appreciate other means and / or methods for implementing array antennas in the present invention.

前記アンテナ部材22、アレイ制御部材20及びアンテナルーティング部材40は、FRU内において様々な配置で設けることができる。図5A及び5Bは、二つの構成例を図示している。例えば、図5Aに図示されている実施例では、1つのアレイ制御部材20が1つのアンテナ部材22に接続されている。そして、複数のアレイ制御部材20は、一つのアンテナルーティング部材40に接続される。図5Bに図示する別実施例では、1つのアレイ制御部材20は、スイッチ(スイッチではない)を介して複数のアンテナ部材22に接続されている。前記スイッチは、1つのアンテナ部材22を同時にアレイ制御部材20に接続することを可能にする。そして、アレイ制御部材20は、アンテナルーティング部材40に接続されている。   The antenna member 22, the array control member 20, and the antenna routing member 40 can be provided in various arrangements within the FRU. 5A and 5B illustrate two example configurations. For example, in the embodiment shown in FIG. 5A, one array control member 20 is connected to one antenna member 22. The plurality of array control members 20 are connected to one antenna routing member 40. In another embodiment shown in FIG. 5B, one array control member 20 is connected to a plurality of antenna members 22 via switches (not switches). The switch allows one antenna member 22 to be connected to the array control member 20 at the same time. The array control member 20 is connected to the antenna routing member 40.

一実施例において、前記ネットワークは、更に、ワイヤレスノードが、その自身に対するソース又は送信ノードの方向を決定することを可能にする。図6は、本発明におけるネットワーク内のワイヤレスノードの実施例を図示する概略化ブロック図である。図6に図示されているように、前記ワイヤレスノード50は、アンテナスイッチ66によって制御される6つのスイッチ付きパネルアンテナ54−64からなるアンテナアレイ52を有する。この実施例では、6つのアンテナ54−64が使用されているが、これよりも少数又は多数のアンテナを使用することも可能である。前記パネルアンテナ54−64は、ワイヤレストランシーバ68にリンクされている。そして、このワイヤレストランシーバ68は、コントローラ70にリンクされている。コントローラ70は、トランシーバ68に搭載されたマイクロプロセッサ又はASICとすることができる。該コントローラ70は、トランシーバ68及びアンテナスイッチ66を介してアンテナアレイ52内においてアンテナ54−64のスイッチングを行う。   In one embodiment, the network further allows the wireless node to determine the direction of the source or transmitting node relative to itself. FIG. 6 is a schematic block diagram illustrating an embodiment of a wireless node in a network according to the present invention. As shown in FIG. 6, the wireless node 50 has an antenna array 52 consisting of six switched panel antennas 54-64 controlled by an antenna switch 66. In this embodiment, six antennas 54-64 are used, but fewer or more antennas can be used. The panel antennas 54-64 are linked to a wireless transceiver 68. The wireless transceiver 68 is linked to the controller 70. The controller 70 can be a microprocessor or ASIC mounted on the transceiver 68. The controller 70 switches the antennas 54-64 in the antenna array 52 via the transceiver 68 and the antenna switch 66.

送信側ノードの方向を測定するためにワイヤレスノード50が使用可能となる前に、前記アンテナアレイ52は、先ず較正される。具体的には、アンテナアレイ52内の各アンテナ54−64を較正して、較正データを提供する。この較正プロセスは、様々な角度のアジマス(azimuth)におけるアンテナゲインの測定を含む。これによって、角度とアンテナゲインとに関するビームパターンが得られる。図7は、この較正プロセス中に行われる測定を示すテーブルの例である。図7に図示されているように、測定値は5度毎に採られる。或いは、これらの測定値を1度毎、又はその他の適当な角度インクレメントで採ることも可能である。オプションとして、使用時での必要に応じて、追加の測定値を差し込むことも可能である。次に、これらの測定値を、以下に説明するように、その後の使用のために、ワイヤレスノードのメモリ内のテーブルに格納する。ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、いかに適切な測定値を得てそれらをいかに格納するかを理解するであろう。これらのテーブルから、各アンテナパネル及びその隣接パネルに対して「デルタテーブル」が作成され、このテーブルは、一致する角度のそれぞれについて左側又は右側の隣接するパターンから主アンテナパネルゲインデータを差し引くことによって生成される。例えば、主アンテナパネルの0度ゲインは、左側の隣接パネル60度のゲインに対応し、同様に300度のゲインは、右側隣接パネルの0度ゲインに対応するものとなる。前記アンテナアレイ52は対称であるので、二つのデルタテーブル、即ち、左右の隣接パネル、のみを格納するだけでよい。次に、これらのテーブルを下記の方法に使用する。   Before the wireless node 50 can be used to measure the direction of the transmitting node, the antenna array 52 is first calibrated. Specifically, each antenna 54-64 in the antenna array 52 is calibrated to provide calibration data. This calibration process involves measuring antenna gain at various angles of azimuth. Thereby, a beam pattern related to the angle and the antenna gain is obtained. FIG. 7 is an example of a table showing the measurements made during this calibration process. As shown in FIG. 7, measurements are taken every 5 degrees. Alternatively, these measurements can be taken every degree or in any other suitable angular increment. Optionally, additional measurements can be inserted as needed during use. These measurements are then stored in a table in the memory of the wireless node for subsequent use, as described below. Based on the disclosure and teachings provided herein, one of ordinary skill in the art will understand how to obtain appropriate measurements and store them. From these tables, a “delta table” is created for each antenna panel and its adjacent panels, which is obtained by subtracting the main antenna panel gain data from the left or right adjacent pattern for each of the matching angles. Generated. For example, the 0 degree gain of the main antenna panel corresponds to the gain of 60 degrees on the left adjacent panel, and similarly the 300 degree gain corresponds to the 0 degree gain of the right adjacent panel. Since the antenna array 52 is symmetrical, only two delta tables, i.e., left and right adjacent panels, need to be stored. These tables are then used in the following manner.

図8は、ネットワーク内の多数のワイヤレスノードとそれらの投影アンテナビームパターンとを示す概略化ブロック図である。ワイヤレスノード72は、ソース又は送信側ノードであり、ワイヤレスノード74は目的地又は受信側ノードである。ワイヤレスノード76は、もう一つの可能な参照ポイントを提供するために使用される別のノードである。この例において、前記送信側ノード72は、その信号を既知の周波数で受信側ノード74に送信する。この最も単純な形態において、送信される信号は、その信号が反射であるのか、それとも、よりよい方向解像度を提供する点においてワイヤレスノード72の性能を更に改善するための複数経路受信が存在するか否かを決定するのに使用可能な既知の反復パターンを含む。オプションとして、前記送信側ノード72は、更に、信号の送信に使用されるRF出力の緯度及び経度に関する情報も送信する。加えて、前記ノード72は、受信される信号の品質を決定するために、受信ビットエラーレートも測定することができる。   FIG. 8 is a schematic block diagram illustrating a number of wireless nodes in the network and their projected antenna beam patterns. Wireless node 72 is the source or transmitting node, and wireless node 74 is the destination or receiving node. The wireless node 76 is another node used to provide another possible reference point. In this example, the transmitting node 72 transmits the signal to the receiving node 74 at a known frequency. In this simplest form, the transmitted signal is a reflection, or is there multipath reception to further improve the performance of wireless node 72 in providing better directional resolution? Contains known repeating patterns that can be used to determine whether or not. Optionally, the transmitting node 72 also transmits information about the latitude and longitude of the RF output used for signal transmission. In addition, the node 72 can also measure the received bit error rate to determine the quality of the received signal.

送信側ノード72の方向を決定するために、受信側ノード74は、アンテナアレイ52に、アンテナスイッチ66を使用して全てのアンテナパネル54−64を通して一巡するように指令する。次に、各アンテナパネル54−64からのデータが得られる。図9は、アンテナパネル54−64のそれぞれの受信信号強度に関するデータを含むテーブルの例である。後に詳述するように、得られたデータは、受信側ノード74に対する送信側ノード72の方向を決定するために前記較正測定値との関連で使用される。   To determine the direction of the transmitting node 72, the receiving node 74 commands the antenna array 52 to make a round through all the antenna panels 54-64 using the antenna switch 66. Next, data from each antenna panel 54-64 is obtained. FIG. 9 is an example of a table including data regarding the received signal strength of each of the antenna panels 54-64. As will be described in detail later, the obtained data is used in connection with the calibration measurements to determine the orientation of the transmitting node 72 relative to the receiving node 74.

しかし、種々のアンテナパネル54−64からの得られたデータが、送信側ノード72の方向を決定するのに使用される前に、受信側ノード74は、先ず、得られたデータが実際にその目的のために使用可能であるか否を確認する。例えば、もしも、あるアンテナパネルからの読取値が送信側ノード72への直接の経路でないと判断されたならば、そのアンテナパネルからの読取値をその後の考慮対象から除外することが可能である。別の例では、送信側ノード72に最も直接的に向いているアンテナパネルを遮ることができ、その場合は、隣接するアンテナが一見すると高い結果を示すかもしれず、このことが、送信側ノードを方向決定のために使用することが出来ないことを示すかもしれない。受信側ノード74によって得られた、誤った又は誤解を招く読取値を削除するためのその他の構成を使用することも可能であろう。結果として、ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、本発明においていかにして得られたデータを確認するかを理解するであろう。   However, before the acquired data from the various antenna panels 54-64 is used to determine the direction of the transmitting node 72, the receiving node 74 first determines that the acquired data is actually Check if it can be used for the purpose. For example, if it is determined that a reading from an antenna panel is not a direct path to the transmitting node 72, the reading from the antenna panel can be excluded from further consideration. In another example, the antenna panel that is most directly facing the transmitting node 72 can be blocked, in which case the adjacent antennas may show a high result at first glance, which May indicate that it cannot be used for direction determination. Other arrangements for removing false or misleading readings obtained by the receiving node 74 could also be used. As a result, based on the disclosure and teaching provided herein, one of ordinary skill in the art will understand how to confirm the data obtained in the present invention.

得られたデータが確認された後、ワイヤレスノード74は、送信側ノード72の方向を決定するために以下の分析を行う。先ず、得られたデータから、ワイヤレスノード74は、アンテナアレイ52内のアンテナパネル54−64のどれが最大受信出力で信号を受信するかを判断する。これらアンテナパネル54−64のそれぞれについて方向情報が入手可能であるので、一旦、最大受信出力で信号を受信しているパネルが決定されると、送信側ノード72の方向は決定可能となる。   After the obtained data is confirmed, the wireless node 74 performs the following analysis to determine the direction of the transmitting node 72. First, from the obtained data, the wireless node 74 determines which of the antenna panels 54-64 in the antenna array 52 receives the signal with the maximum reception power. Since direction information is available for each of these antenna panels 54-64, once the panel receiving the signal with the maximum received output is determined, the direction of the transmitting node 72 can be determined.

FRU又は受信側ノード74において送信側ノード72の方向を決定するために、受信側のアンテナアレイ52によって使用される方法が、下記の表1に図示される擬似コードによって例示されている。表1の擬似コードを記載するのに番号付き行を使用する。   The method used by the receiving antenna array 52 to determine the direction of the transmitting node 72 at the FRU or receiving node 74 is illustrated by the pseudo code illustrated in Table 1 below. Use numbered lines to describe the pseudocode in Table 1.

Figure 2007028561
Figure 2007028561

前記方法は擬似コードとして図示されている。しかし、当業者は、この方法は、任意の現代のプログラミング言語又はデジタルハードウエア又はそれら両方で実施することが可能であると理解するはずである。表1において、行1−3は、生読取値のフィルタリングに使用される。その目的は、最も近い少なくとも三つのパネル読取値を選択することにある。なぜなら、それらは最も正確な方向オプションを提供するからである。この方法は、最大受信信号強度を有するアンテナパネルと、その左右の隣接パネルとの間の出力差を算出する。もしも、同じ最大信号強度を報告する二つのアンテナパネルが存在する場合は、次の工程のために最小デルタを選択する。いくつかの実施例において、最大出力読取値は、デジタル又はアナログコンバータの読取データにおける本来的な量子化エラーによる上限及び下限を有することが明記されるべきである。行4−6は、選択されたアンテナパネルでの次の工程のためのデータを設定する。行7−12は、行1−3において生成された算出出力差上のマッチングを探し出すべく、予め格納されているアジマスデルタ出力ゲインデータを検索するために使用される。一実施例において、この検索は、60度に限定される。というのは、これによって検索がスピードアップされるだけでなく、より重要なこととして、それは、前記二つのアンテナパネル(右側隣接と「最大ゲインアンテナ」)の最大オーバラップを表すものであるからである。しかし、前記検索角度は実際の使用においては変化させることが可能であることが明記される。検索される角度は、アンテナアレイ中のアンテナパネルの数に応じて変化しうる。また、結果が無であることを意味するマッチング無しが見出される場合もあるかもしれないということも明記される。   The method is illustrated as pseudo code. However, those skilled in the art should understand that the method can be implemented in any modern programming language and / or digital hardware. In Table 1, rows 1-3 are used for raw reading filtering. Its purpose is to select the nearest three panel readings. Because they provide the most accurate orientation options. This method calculates an output difference between the antenna panel having the maximum received signal strength and the left and right adjacent panels. If there are two antenna panels reporting the same maximum signal strength, the minimum delta is selected for the next step. In some embodiments, it should be specified that the maximum output reading has upper and lower limits due to inherent quantization errors in the read data of the digital or analog converter. Rows 4-6 set data for the next step on the selected antenna panel. Lines 7-12 are used to retrieve pre-stored azimuth delta output gain data to find a match on the calculated output difference generated in lines 1-3. In one embodiment, this search is limited to 60 degrees. This not only speeds up the search, but more importantly, it represents the maximum overlap of the two antenna panels (the right neighbor and the “maximum gain antenna”). is there. However, it is specified that the search angle can be changed in actual use. The searched angle can vary depending on the number of antenna panels in the antenna array. It is also specified that no matching may be found, meaning no result.

行13−18は、単純に、左側隣接パネルに対して上記プロセスを反復するものである。このプロセスによって、送信側ノード72の位置について最も可能性の高いものとして入射角が生成される。行19−20は、前の行によって生成された角度結果を使用して、最終結果を算出する。行19は、二つの生成された結果間の「最小角度」を算出する。次に、行20は、これを2で割って、それを最大受信信号強度のアンテナパネルの角度に加算又はそれから減算して送信側ノード72への最終入射角度を得る。この例において、上述した検索によって見出された「最小角度」を使用することにより、これらの検索のいずれにおいても解が見つからないケースが無くなる。もしも、いずれの検索でも解が見つからない場合には、角度は、最大受信信号強度のアンテナパネルの角度にデフォルトされる。一旦角度が選択されると、つぎに、デルタは、二つの角度の平均となる。次に、このデルタを使用して主アンテナパネルからのオフセットを得る。   Lines 13-18 simply repeat the above process for the left adjacent panel. This process generates the angle of incidence as the most likely for the location of the transmitting node 72. Lines 19-20 calculate the final result using the angle result generated by the previous line. Line 19 calculates the “minimum angle” between the two generated results. Row 20 then divides this by 2 and adds or subtracts it to the angle of the antenna panel with the maximum received signal strength to obtain the final angle of incidence on the transmitting node 72. In this example, the use of the “minimum angle” found by the above-described search eliminates the case where no solution is found in any of these searches. If no solution is found by any search, the angle defaults to the angle of the antenna panel with the maximum received signal strength. Once the angle is selected, the delta is then the average of the two angles. This delta is then used to obtain an offset from the main antenna panel.

上述した分析が完了すると、受信側ノード74は、それ自身に対する送信側ノード72からの方位に関する情報を得ることが可能となる。その後、この情報は、受信側ノード74の相対位置を決定するために三角測量分析において別のノード、例えば、ノード76からの情報と共に使用することができる。もしも、送信側ノード72からの緯度経度情報が受信側ノード74に判っている場合は、受信側ノード74は、ネットワーク内におけるその位置を決定するために使用可能な十分に正確な位置を算出することが可能である。ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、本発明において三角測量分析及び経度又は緯度情報をいかに利用してネットワークでの最適経路を決定するかを理解するであろう。   When the above-described analysis is completed, the receiving node 74 can obtain information regarding the direction from the transmitting node 72 with respect to itself. This information can then be used in conjunction with information from another node, eg, node 76, in triangulation analysis to determine the relative position of the receiving node 74. If the latitude and longitude information from the sending node 72 is known to the receiving node 74, the receiving node 74 calculates a sufficiently accurate location that can be used to determine its location in the network. It is possible. Based on the disclosure and teachings provided herein, one of ordinary skill in the art will understand how to use triangulation analysis and longitude or latitude information in the present invention to determine the optimal route in the network.

オプションとして、別実施例において、前記受信側ノード74は、送信側ノード72に対する方向決定の精度を更に改善するために多数の追加の分析又は機能を行う。そのような追加の分析又は機能としては、例えば、反射を無くするために行われる分析が含まれる。各アンテナに到達するデータの遅延をモニタすることによって、受信側ノード74は、どの信号がアンテナに到着する前に反射されたかを判断するこができる。反射によるデータを除去し、より正確な出力読取値を提供するべく得られたデータを補正することによって、受信側ノード74は、送信側ノード72に対する方向決定の精度を高めることが可能である。   Optionally, in another embodiment, the receiving node 74 performs a number of additional analyzes or functions to further improve the accuracy of direction determination for the transmitting node 72. Such additional analysis or function includes, for example, analysis performed to eliminate reflections. By monitoring the delay of data arriving at each antenna, the receiving node 74 can determine which signal was reflected before it arrived at the antenna. By removing the data due to reflection and correcting the data obtained to provide a more accurate output reading, the receiving node 74 can increase the accuracy of direction determination for the transmitting node 72.

受信側ノード74によって行うことが可能な別の追加分析又は機能は、出力決定を含む。もしも送信側ノード72が信号を送信するのに使用しているRF出力を示すならば、受信側ノード74は、送信側ノード72への距離を大まかに予測するためにRFモデルを利用することができる。この距離は、距離に関するより正確な解像度を提供するべく種々のアンテナ54−64に渡って平均化することができる。更に、もしも、多数の他のノードもモニタされるならば、受信側ノード74をより正確に位置付けることが可能となる。これは、特に二つのノード間に直接の経路が存在しない場合に当てはまる。   Another additional analysis or function that can be performed by the receiving node 74 includes power determination. If the transmitting node 72 indicates the RF power it is using to transmit a signal, the receiving node 74 may use the RF model to roughly predict the distance to the transmitting node 72. it can. This distance can be averaged over the various antennas 54-64 to provide a more accurate resolution with respect to distance. Furthermore, if a large number of other nodes are also monitored, the receiving node 74 can be more accurately located. This is especially true when there is no direct path between the two nodes.

受信側ノード74によって行うことが可能な更に別の追加分析又は機能は、GPS情報の分析を含む。送信側ノード72は、正確な経度緯度情報を提供するGSP受信機を備えることができる。この情報は、送信側ノード72によって受信側ノード74に他の信号と共に送信することができる。もしもネットワーク内に十分なGPS機能を備えた送信側ノードが存在しているのであれば、GSP情報を種々のノードに転送して、すべてのGPS非装備ノードがそれらのそれぞれの経度緯度情報を決定することが可能とすることができる。   Yet another additional analysis or function that can be performed by the receiving node 74 includes analysis of GPS information. The sending node 72 can comprise a GSP receiver that provides accurate longitude and latitude information. This information can be transmitted along with other signals to the receiving node 74 by the transmitting node 72. If there are transmitter nodes with sufficient GPS function in the network, transfer GSP information to various nodes and all non-GPS nodes determine their respective longitude / latitude information Can be possible.

尚、ワイヤレスノードによる方向決定に関する以上の記載内容は、固定及び移動ノードの両方に当てはまることが明記されるべきである。例えば、上述したMRUとFRUは、共に、本発明において方向決定が可能である。   It should be noted that the above description regarding direction determination by the wireless node applies to both fixed and mobile nodes. For example, both the MRU and FRU described above can determine the direction in the present invention.

尚、本発明は、ソフトウエア、ハードウエア、又はこれら両方の組み合わせを使用するコントロールロジックとして、モジュラー、分散又は統合式に実施することが可能であることが理解されるであろう。ここに提供される開示及び教示に基づき、当業者は、本発明を実施するためのその他の態様および/又は方法を理解するであろう。   It will be appreciated that the present invention can be implemented in a modular, distributed or integrated manner as control logic using software, hardware, or a combination of both. Based on the disclosure and teaching provided herein, one of ordinary skill in the art will appreciate other aspects and / or methods for practicing the present invention.

以上、本発明を特定の実施例を参照して説明したが、これらの実施例は例示的なものに過ぎず、本発明を限定するものではない。例えば、前記システムは、主として、無線周波数送信に関して記載したが、モバイルトランシーバを許容するいかなるタイプの通信リンクも使用可能である。例えば、電磁波スペクトルの赤外線又はその他の部分、音声又はその他の通信リンクも使用可能である。固定及びモバイルユニットは、種々多様な処理能力、又は、非常に最小限の能力を備えるもの、又は全く処理能力を備えないものとして構成することが可能である。例えば、装置は、単に別の装置へデータを送るためのリピータとして機能することができる。   Although the present invention has been described with reference to specific embodiments, these embodiments are merely illustrative and do not limit the present invention. For example, although the system has been described primarily with respect to radio frequency transmission, any type of communication link that allows mobile transceivers can be used. For example, infrared or other portions of the electromagnetic spectrum, voice or other communication links can be used. Fixed and mobile units can be configured with a wide variety of processing capabilities, or with very minimal capability, or no processing capability. For example, a device can simply act as a repeater to send data to another device.

尚、ここに記載した具体例及び実施例は、例示目的のものに過ぎず、当業者には、それらに鑑みる種々の改造又は改変が示唆されるであろう、そして、それらも本出願の精神及び範囲並びに貼付の請求項の範囲に含まれるものと理解される。ここに挙げた全ての刊行物、特許及び特許出願のそれらの全体をすべての目的のためにここに参考文献として合体させる。   It should be noted that the specific examples and examples described herein are for illustrative purposes only, and various modifications or alterations in view of them will be suggested to those skilled in the art, and these are also within the spirit of the present application. And within the scope of the appended claims. All of the publications, patents and patent applications cited herein are hereby incorporated by reference for all purposes.

本発明の一実施例を図示する簡略化ブロック図A simplified block diagram illustrating one embodiment of the present invention. 本発明によってアンテナ部材を制御するのに使用されるアレイ制御部材の実施例を示す概略化ブロック図Schematic block diagram illustrating an embodiment of an array control member used to control an antenna member according to the present invention. 図2に図示されているアレイ制御部材に関連付けられたデータ経路を図示する概略化ブロック図Schematic block diagram illustrating the data path associated with the array control member illustrated in FIG. 本発明によるアンテナルーティング部材の一実施例を図示する概略化ブロック図Schematic block diagram illustrating one embodiment of an antenna routing member according to the present invention. 本発明による前記アレイ制御部材とアンテナルーティング部材との種々の構成を図示する概略化ブロック図Schematic block diagram illustrating various configurations of the array control member and antenna routing member according to the present invention. 本発明による前記アレイ制御部材とアンテナルーティング部材との種々の構成を図示する概略化ブロック図Schematic block diagram illustrating various configurations of the array control member and antenna routing member according to the present invention. 本発明によるネットワーク内でのワイヤレスノードの実施例を図示する概略化ブロック図Schematic block diagram illustrating an embodiment of a wireless node in a network according to the present invention. 本発明による較正工程中にとられた測定値を示すテーブルTable showing measured values taken during the calibration process according to the invention ネットワーク内の多数のワイヤレスノードを示す概略化ブロック図Schematic block diagram showing a number of wireless nodes in a network 本発明によるワイヤレスノード内の様々なアンテナから得られるデータを示すテーブルTable showing data obtained from various antennas in a wireless node according to the invention

Claims (45)

アレイアンテナであって、以下を有する、
それぞれが信号を送信及び受信するように構成されている複数のアンテナパネル、
各アレイ制御部材が、少なくとも1つのアンテナパネル、又は、スイッチを介して前記複数のアンテナパネルのいずれか1つに接続するように構成され、更に、前記送信された信号及び前記受信された信号を処理するように構成されている単数又は複数のアレイ制御部材、そして
前記単数又は複数のアレイ制御部材と通信するように構成されたアンテナルーティング部材、ここで、前記アンテナルーティング部材は、更に、前記受信された信号に基づき生成されるパケットをルーティングし、送信されるべきパケットを転送するように構成されている。
An array antenna comprising:
A plurality of antenna panels, each configured to transmit and receive signals,
Each array control member is configured to be connected to at least one antenna panel or any one of the plurality of antenna panels via a switch, and further transmits the transmitted signal and the received signal. One or more array control members configured to process, and an antenna routing member configured to communicate with the one or more array control members, wherein the antenna routing member further includes the receiving The packet generated based on the transmitted signal is routed and the packet to be transmitted is transferred.
請求項1のアレイアンテナであって、前記複数のアンテナパネルは、六角形状に配置されている。   2. The array antenna according to claim 1, wherein the plurality of antenna panels are arranged in a hexagonal shape. 請求項1のアレイアンテナを内蔵する固定無線ユニット。   A fixed wireless unit incorporating the array antenna according to claim 1. 請求項1のアレイアンテナであって、前記複数のアンテナパネルのうちの二つ以上は、各信号を送信するために同時に使用可能である。   2. The array antenna of claim 1, wherein two or more of the plurality of antenna panels can be used simultaneously to transmit each signal. 請求項1のアレイアンテナであって、前記アレイ制御部材の少なくとも1つは以下を有する、
アンテナパネルに接続されたスイッチ、
前記スイッチに接続されて前記アンテナパネルから前記受信された信号を受信し、出力を生成する低ノイズ増幅器、
前記低ノイズ増幅器からの前記出力を受けて第1出力と第2出力とを生成するように構成されたI/Qダウンコンバータ、
前記I/Qダウンコンバータから前記第1及び第2出力を受けて、受信パケットを生成するように構成された復調装置、
送信するべきパケットを受けて、この送信されるべきパケットに基づいて第1出力及び第2出力を生成するように構成された変調装置、
前記変調装置から前記第1及び第2出力を受けて出力を生成するように構成されたI/Qアップコンバータ、そして
前記I/Qコンバータから前記出力を受けて出力を生成するように構成された出力増幅器、該出力増幅器は、更に、前記スイッチに接続されてその出力を送信のために前記アンテナパネルに転送するように構成されている、
ここで、前記スイッチは、ロジックによって制御されて、信号が受信されるものであるか、もしくは送信されるものであるのかに応じて、前記アンテナパネルを前記低ノイズ増幅器又は前記出力増幅器のいずれかに接続する。
The array antenna of claim 1, wherein at least one of the array control members comprises:
A switch connected to the antenna panel,
A low noise amplifier connected to the switch for receiving the received signal from the antenna panel and generating an output;
An I / Q downconverter configured to receive the output from the low noise amplifier and generate a first output and a second output;
A demodulator configured to receive the first and second outputs from the I / Q downconverter and generate a received packet;
A modulator configured to receive a packet to be transmitted and generate a first output and a second output based on the packet to be transmitted;
An I / Q upconverter configured to receive the first and second outputs from the modulator to generate an output, and configured to receive the output from the I / Q converter and generate an output An output amplifier, the output amplifier is further connected to the switch and configured to transfer its output to the antenna panel for transmission;
Here, the switch is controlled by logic, and the antenna panel is either the low noise amplifier or the output amplifier depending on whether a signal is received or transmitted. Connect to.
請求項5のアレイアンテナであって、前記アンテナルーティング部材は、更に、前記送信されるべきパケットを生成し、これをその送信のために前記単数又は複数のアレイ制御部材に転送するように構成され、
ここで、前記アンテナルーティング部材は、更に、ルーティング情報を有するルーティングテーブルを有し、そして
前記アンテナルーティング部材は、更に、前記受信パケットを前記少なくとも1つのアレイ制御部材から受取り、前記ルーティングテーブル内のルーティング情報に基づいて、前記受信パケットを転送するように構成されている。
6. The array antenna of claim 5, wherein the antenna routing member is further configured to generate the packet to be transmitted and forward it to the one or more array control members for transmission. ,
Here, the antenna routing member further includes a routing table having routing information, and the antenna routing member further receives the received packet from the at least one array control member, and performs routing in the routing table. Based on the information, it is configured to forward the received packet.
請求項5のアレイアンテナであって、前記受信パケットは、ヘッダ情報とペイロード情報とを有し、そして
前記ヘッダ情報は、前記受信パケットのサービス品質に関する情報を含む。
6. The array antenna according to claim 5, wherein the received packet includes header information and payload information, and the header information includes information related to quality of service of the received packet.
請求項1に記載の前記単数又は複数のアレイ制御部材と前記アンテナルーティング部材とを備える集積回路。   An integrated circuit comprising the one or more array control members according to claim 1 and the antenna routing member. 請求項1のアレイアンテナであって、前記アンテナルーティング部材は、更に、前記受信された信号に基づいて生成された前記パケットの有効性を、これらパケットが更にルーティングされる前に、チェックするように構成されている。   The array antenna of claim 1, wherein the antenna routing member further checks the validity of the packets generated based on the received signal before the packets are further routed. It is configured. 請求項1のアレイアンテナであって、前記単数又は複数のアレイ制御部材には、それぞれの送信優先権が割り当てられる、そして
前記アンテナルーティング部材は、更に、各パケットに関連するサービス品質基準に基づいて、送信されるべきパケットを、前記単数又は複数のアレイ制御部材に転送するように構成されている。
2. The array antenna of claim 1, wherein the one or more array control members are assigned respective transmission priorities, and the antenna routing member is further based on a quality of service criterion associated with each packet. The packet to be transmitted is configured to be transferred to the one or more array control members.
請求項1のアレイアンテナであって、前記アンテナルーティング部材は、更に、前記アレイアンテナが出力低下している場合には、「接続解除」メッセージを発行するように構成されている。   2. The array antenna of claim 1, wherein the antenna routing member is further configured to issue a “disconnect” message when the output of the array antenna is reduced. 請求項1のアレイアンテナであって、前記アンテナルーティング部材は、更に、前記受信された信号の信号品質を判定するように構成されている。   The array antenna of claim 1, wherein the antenna routing member is further configured to determine a signal quality of the received signal. 請求項1のアレイアンテナであって、前記アンテナルーティング部材は、更に、前記受信された信号の信号強度を判定するように構成されている。   The array antenna of claim 1, wherein the antenna routing member is further configured to determine a signal strength of the received signal. 請求項1のアレイアンテナであって、前記アンテナルーティング部材は、更に、前記送信された信号及び前記受信された信号とともに使用される暗号化及び暗号解読能力を提供するように構成されている。   The array antenna of claim 1, wherein the antenna routing member is further configured to provide encryption and decryption capabilities for use with the transmitted signal and the received signal. 請求項1のアレイアンテナであって、前記アレイアンテナは、その無線ビームを二つ以上の方向に向けることが可能な無給電アンテナアレイから形成されている。   2. The array antenna according to claim 1, wherein the array antenna is formed of a parasitic antenna array capable of directing the radio beam in two or more directions. アレイアンテナを有する固定無線ユニットであって、前記アレイアンテナは以下を有する、
それぞれが信号を送信及び受信するように構成されている複数のアンテナパネル、
各アレイ制御部材が、単数又は複数のアンテナパネルに接続され、更に、前記送信された信号及び前記受信された信号を処理するように構成されている単数又は複数のアレイ制御部材、そして
前記単数又は複数のアレイ制御部材と通信するように構成されたアンテナルーティング部材、ここで、前記アンテナルーティング部材は、更に、前記受信された信号に基づき生成されるパケットをルーティングし、送信されるべきパケットを転送するように構成されている。
A fixed wireless unit having an array antenna, the array antenna having:
A plurality of antenna panels, each configured to transmit and receive signals,
Each array control member is connected to one or more antenna panels and is further configured to process the transmitted signal and the received signal; and An antenna routing member configured to communicate with a plurality of array control members, wherein the antenna routing member further routes packets generated based on the received signal and forwards packets to be transmitted Is configured to do.
請求項16のアレイアンテナであって、前記複数のアンテナパネルは、六角形状に配置されている。   17. The array antenna according to claim 16, wherein the plurality of antenna panels are arranged in a hexagonal shape. 請求項16のアレイアンテナであって、前記単数又は複数のアレイ制御部材は、更に、スイッチを介して前記複数のアンテナパネルの1つに接続するように構成されている。   17. The array antenna according to claim 16, wherein the one or more array control members are further connected to one of the plurality of antenna panels via a switch. 請求項16のアレイアンテナであって、前記複数のアンテナパネルのうちの二つ以上は、各信号を送信するために作動状態になることが可能である。   17. The array antenna of claim 16, wherein two or more of the plurality of antenna panels can be activated to transmit each signal. 請求項16のアレイアンテナであって、前記アレイ制御部材の少なくとも1つは以下を有する、
アンテナパネルに接続されたスイッチ、
前記スイッチに接続されて前記アンテナパネルから前記受信された信号を受信し、出力を生成する低ノイズ増幅器、
前記低ノイズ増幅器からの前記出力を受けて第1出力と第2出力とを生成するように構成されたI/Qダウンコンバータ、
前記I/Qダウンコンバータから前記第1及び第2出力を受けて、受信パケットを生成するように構成された復調装置、
送信するべきパケットを受けて、この送信されるべきパケットに基づいて第1出力及び第2出力を生成するように構成された変調装置、
前記変調装置から前記第1及び第2出力を受けて出力を生成するように構成されたI/Qアップコンバータ、そして
前記I/Qコンバータから前記出力を受けて出力を生成するように構成された出力増幅器、該出力増幅器は、更に、前記スイッチに接続されてその出力を送信のために前記アンテナパネルに転送するように構成されている、
ここで、前記スイッチは、ロジックによって制御されて、信号が受信されるものであるか、もしくは送信されるものであるのかに応じて、前記アンテナパネルを前記低ノイズ増幅器又は前記出力増幅器のいずれかに接続する。
The array antenna of claim 16, wherein at least one of the array control members comprises:
A switch connected to the antenna panel,
A low noise amplifier connected to the switch for receiving the received signal from the antenna panel and generating an output;
An I / Q downconverter configured to receive the output from the low noise amplifier and generate a first output and a second output;
A demodulator configured to receive the first and second outputs from the I / Q downconverter and generate a received packet;
A modulator configured to receive a packet to be transmitted and generate a first output and a second output based on the packet to be transmitted;
An I / Q upconverter configured to receive the first and second outputs from the modulator and generate an output, and configured to receive the output from the I / Q converter and generate an output An output amplifier, the output amplifier is further connected to the switch and configured to transfer its output to the antenna panel for transmission;
Here, the switch is controlled by logic, and the antenna panel is either the low noise amplifier or the output amplifier depending on whether a signal is received or transmitted. Connect to.
請求項20のアレイアンテナであって、前記アンテナルーティング部材は、更に、前記送信されるべきパケットを生成し、これをその送信のために前記単数又は複数のアレイ制御部材に転送するように構成され、
ここで、前記アンテナルーティング部材は、更に、ルーティング情報を有するルーティングテーブルを含み、そして
前記アンテナルーティング部材は、更に、前記受信パケットを前記少なくとも1つのアレイ制御部材から受取り、前記ルーティングテーブル内のルーティング情報に基づいて、前記受信パケットを転送するように構成されている。
21. The array antenna of claim 20, wherein the antenna routing member is further configured to generate the packet to be transmitted and forward it to the one or more array control members for transmission. ,
Here, the antenna routing member further includes a routing table having routing information, and the antenna routing member further receives the received packet from the at least one array control member, and routing information in the routing table. Is configured to forward the received packet.
請求項20のアレイアンテナであって、前記受信パケットは、ヘッダ情報とペイロード情報とを有し、そして
前記ヘッダ情報は、前記受信パケットのサービス品質に関する情報を含む。
21. The array antenna according to claim 20, wherein the received packet includes header information and payload information, and the header information includes information related to quality of service of the received packet.
請求項16に記載の前記単数又は複数のアレイ制御部材と前記アンテナルーティング部材とを備える集積回路。   An integrated circuit comprising the one or more array control members according to claim 16 and the antenna routing member. 請求項16のアレイアンテナであって、前記アンテナルーティング部材は、更に、前記受信された信号に基づいて生成された前記パケットの有効性を、これらパケットが更にルーティングされる前に、チェックするように構成されている。   17. The array antenna of claim 16, wherein the antenna routing member further checks the validity of the packets generated based on the received signal before these packets are further routed. It is configured. 請求項16のアレイアンテナであって、前記単数又は複数のアレイ制御部材には、それぞれの送信優先権が割り当てられる、そして
前記アンテナルーティング部材は、更に、各パケットに関連するサービス品質基準に基づいて、送信されるべきパケットを、前記単数又は複数のアレイ制御部材に転送するように構成されている。
17. The array antenna of claim 16, wherein the one or more array control members are assigned respective transmission priorities, and the antenna routing member is further based on a quality of service criterion associated with each packet. The packet to be transmitted is configured to be transferred to the one or more array control members.
請求項16のアレイアンテナであって、前記アンテナルーティング部材は、更に、前記アレイアンテナが出力低下している場合には、「接続解除」メッセージを発行するように構成されている。   17. The array antenna of claim 16, wherein the antenna routing member is further configured to issue a “disconnect” message when the output of the array antenna is reduced. 請求項16のアレイアンテナであって、前記アンテナルーティング部材は、更に、前記受信された信号の信号品質を判定するように構成されている。   17. The array antenna of claim 16, wherein the antenna routing member is further configured to determine a signal quality of the received signal. 請求項16のアレイアンテナであって、前記アンテナルーティング部材は、更に、前記受信された信号の信号強度を判定するように構成されている。   17. The array antenna of claim 16, wherein the antenna routing member is further configured to determine a signal strength of the received signal. 請求項16のアレイアンテナであって、前記アンテナルーティング部材は、更に、前記送信された信号及び前記受信された信号とともに使用される暗号化及び暗号解読能力を提供するように構成されている。   17. The array antenna of claim 16, wherein the antenna routing member is further configured to provide encryption and decryption capabilities for use with the transmitted signal and the received signal. 請求項16のアレイアンテナであって、前記アレイアンテナは、その無線ビームを二つ以上の方向に向けることが可能な無給電アンテナアレイから形成されている。   17. The array antenna according to claim 16, wherein the array antenna is formed from a parasitic antenna array capable of directing the radio beam in two or more directions. アレイアンテナであって、以下を有する、
それぞれが信号を送信及び受信するように構成されている複数のアンテナパネル、
スイッチを介して前記複数のアンテナパネルの単数又は複数に接続するように構成され、更に、前記送信された信号及び前記受信された信号を処理するように構成されたアレイ制御部材、そして
前記アレイ制御部材と通信するように構成されたアンテナルーティング部材、ここで、前記アンテナルーティング部材は、更に、前記受信された信号に基づき生成されるパケットをルーティングし、送信されるべきパケットを転送するように構成されている。
An array antenna comprising:
A plurality of antenna panels, each configured to transmit and receive signals,
An array control member configured to connect to one or more of the plurality of antenna panels via a switch, and further configured to process the transmitted signal and the received signal, and the array control An antenna routing member configured to communicate with a member, wherein the antenna routing member is further configured to route a packet generated based on the received signal and forward a packet to be transmitted Has been.
請求項31のアレイアンテナであって、前記複数のアンテナパネルは、六角形状に配置されている。   32. The array antenna according to claim 31, wherein the plurality of antenna panels are arranged in a hexagonal shape. 請求項31のアレイアンテナを内蔵する固定無線ユニット。   A fixed wireless unit incorporating the array antenna of claim 31. 請求項31のアレイアンテナであって、前記複数のアンテナパネルのうちの二つ以上は、各信号を送信するために作動状態になることが可能である。   32. The array antenna of claim 31, wherein two or more of the plurality of antenna panels can be activated to transmit each signal. 請求項31のアレイアンテナであって、前記アレイ制御部材は以下を有する、
前記複数のアンテナパネルの1つに接続されたスイッチ、
前記スイッチに接続されて前記複数のアンテナパネルの1つから前記受信された信号を受信し、出力を生成する低ノイズ増幅器、
前記低ノイズ増幅器からの前記出力を受けて第1出力と第2出力とを生成するように構成されたI/Qダウンコンバータ、
前記I/Qダウンコンバータから前記第1及び第2出力を受けて、受信パケットを生成するように構成された復調装置、
送信するべきパケットを受けて、この送信されるべきパケットに基づいて第1出力及び第2出力を生成するように構成された変調装置、
前記変調装置から前記第1及び第2出力を受けて出力を生成するように構成されたI/Qアップコンバータ、そして
前記I/Qコンバータから前記出力を受けて出力を生成するように構成された出力増幅器、該出力増幅器は、更に、前記スイッチに接続されてその出力を送信のために前記複数のアンテナパネルの1つに転送するように構成されている、
ここで、前記スイッチは、ロジックによって制御されて、信号が受信されるものであるか、もしくは送信されるものであるのかに応じて、前記複数のアンテナパネルの1つを前記低ノイズ増幅器又は前記出力増幅器のいずれかに接続する。
32. The array antenna of claim 31, wherein the array control member comprises:
A switch connected to one of the plurality of antenna panels;
A low noise amplifier connected to the switch for receiving the received signal from one of the plurality of antenna panels and generating an output;
An I / Q downconverter configured to receive the output from the low noise amplifier and generate a first output and a second output;
A demodulator configured to receive the first and second outputs from the I / Q downconverter and generate a received packet;
A modulator configured to receive a packet to be transmitted and generate a first output and a second output based on the packet to be transmitted;
An I / Q upconverter configured to receive the first and second outputs from the modulator and generate an output, and configured to receive the output from the I / Q converter and generate an output An output amplifier, the output amplifier further connected to the switch and configured to transfer its output to one of the plurality of antenna panels for transmission;
Here, the switch is controlled by logic, and depending on whether a signal is received or transmitted, one of the plurality of antenna panels is connected to the low noise amplifier or the Connect to one of the output amplifiers.
請求項35のアレイアンテナであって、前記アンテナルーティング部材は、更に、前記送信されるべきパケットを生成し、これをその送信のために前記アレイ制御部材に転送するように構成され、
ここで、前記アンテナルーティング部材は、更に、ルーティング情報を有するルーティングテーブルを含み、そして
前記アンテナルーティング部材は、更に、前記受信パケットを前記アレイ制御部材から受取り、前記ルーティングテーブル内のルーティング情報に基づいて、前記受信パケットを転送するように構成されている。
36. The array antenna of claim 35, wherein the antenna routing member is further configured to generate the packet to be transmitted and forward it to the array control member for its transmission;
Here, the antenna routing member further includes a routing table having routing information, and the antenna routing member further receives the received packet from the array control member, and based on the routing information in the routing table. , Configured to forward the received packet.
請求項35のアレイアンテナであって、前記受信パケットは、ヘッダ情報とペイロード情報とを有し、そして
前記ヘッダ情報は、前記受信パケットのサービス品質に関する情報を含む。
36. The array antenna according to claim 35, wherein the received packet includes header information and payload information, and the header information includes information related to quality of service of the received packet.
請求項31に記載の前記アレイ制御部材と前記アンテナルーティング部材とを備える集積回路。   32. An integrated circuit comprising the array control member according to claim 31 and the antenna routing member. 請求項31のアレイアンテナであって、前記アンテナルーティング部材は、更に、前記受信された信号に基づいて生成された前記パケットの有効性を、これらパケットが更にルーティングされる前に、チェックするように構成されている。   32. The array antenna of claim 31, wherein the antenna routing member further checks the validity of the packets generated based on the received signal before these packets are further routed. It is configured. 請求項31のアレイアンテナであって、前記複数のアンテナパネルには、それぞれの送信優先権が割り当てられる、
前記アンテナルーティング部材は、更に、送信されるべき前記パケットを前記アレイ制御部材に転送するように構成され、そして
前記アレイ制御部材は、更に、各パケットに関連するサービス品質基準に基づいて、送信されるべきパケットを、前記複数のアンテナパネルに転送するように構成されている。
32. The array antenna of claim 31, wherein each of the plurality of antenna panels is assigned a transmission priority.
The antenna routing member is further configured to forward the packet to be transmitted to the array control member, and the array control member is further transmitted based on a quality of service criterion associated with each packet. The packet to be transmitted is configured to be transferred to the plurality of antenna panels.
請求項31のアレイアンテナであって、前記アンテナルーティング部材は、更に、前記アレイアンテナが出力低下している場合には、「接続解除」メッセージを発行するように構成されている。   32. The array antenna of claim 31, wherein the antenna routing member is further configured to issue a “disconnect” message when the output of the array antenna is reduced. 請求項31のアレイアンテナであって、前記アンテナルーティング部材は、更に、前記受信された信号の信号品質を判定するように構成されている。   32. The array antenna of claim 31, wherein the antenna routing member is further configured to determine a signal quality of the received signal. 請求項31のアレイアンテナであって、前記アンテナルーティング部材は、更に、前記受信された信号の信号強度を判定するように構成されている。   32. The array antenna of claim 31, wherein the antenna routing member is further configured to determine a signal strength of the received signal. 請求項31のアレイアンテナであって、前記アンテナルーティング部材は、更に、前記送信された信号及び前記受信された信号とともに使用される暗号化及び暗号解読能力を提供するように構成されている。   32. The array antenna of claim 31, wherein the antenna routing member is further configured to provide encryption and decryption capabilities for use with the transmitted signal and the received signal. 請求項31のアレイアンテナであって、前記アレイアンテナは、その無線ビームを二つ以上の方向に向けることが可能な無給電アンテナアレイから形成されている。   32. The array antenna according to claim 31, wherein the array antenna is formed of a parasitic antenna array capable of directing the radio beam in two or more directions.
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