JP2005523619A - アドホック通信ネットワークにおけるノード間で信頼できるリンクを選択するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

アドホック通信ネットワーク内のノード間の少なくとも１つの通信リンクの信頼性を判別するためのシステム及び方法を提供する。このシステム及び方法は、第２のノードから第１のノード１０００へのリンク上で第２のノードにより送信されたデータを第１のノードで受信し、第１のノードでデータ１０２０を受信したビット誤り率（ＢＥＲ）を判別し、少なくともＢＥＲ、並びにより具体的には、一定期間の間に第２のノードから第１のノードにより受信されたデータの複数のＢＥＲと前述のＢＥＲとの集計に基づいて判別された値が所望の条件１０３０、１０６０、１０７０、１０８０を満たす場合に第２のノードから第１のノードヘのリンクを信頼できるものとして識別するオペレーションを実行する。第２のノードにより送信されたデータは、第２のノードの隣接ノードである少なくとも１つのノードを示すルーティング報知データを含むか、又は任意の適当な通常予想されるメッセージとすることができる。

Description

本発明は、無線アドホック通信ネットワーク内のノード間で信頼できる通信リンクを選択するためのシステム及び方法に関する。より具体的には、本発明は、無線アドホック通信ネットワーク内の移動体ノード又は固定ノードとその隣接移動体ノード及び固定ノードとの間で実行される伝送のビット誤り率を使用して、それらの隣接するノードの中で信頼できる単方向又は双方向通信リンクが存在するかを判別するシステム及び方法に関する。

近年、従来のインフラの対象範囲を超える複数のモバイル・デバイス通信のニーズに応えるため「アドホック」ネットワークと呼ばれる一種のモバイル通信ネットワークが開発された。このタイプのネットワークでは、それぞれのユーザ端末（これ以降「モバイル・ノード」）は、ネットワーク内の他のモバイル・ノードに対する基地局又はルータとして動作することができ、そのため、基地局のような固定されたインフラを必要としない。したがって、送信元モバイル・ノードから送信先モバイル・ノードへ送信されるデータ・パケットは、通常、多数の中間モバイル・ノードを経由し、送信先ノードに到達する。

さらに、モバイル・ノードが従来のアドホック・ネットワークの場合と同様互いに通信できるようにすることに加えて、さらに、モバイル・ノードが固定ネットワークにアクセスし、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）及びインターネット上の端末などの他の種類のユーザ端末との通信することを可能にする高度なアドホックネットワークも開発中である。これらの高度なタイプのアドホック・ネットワークの詳細については、２００１年６月２９日に出願された「Ａｄ Ｈｏｃ Ｐｅｅｒ−ｔｏ−Ｐｅｅｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ＰＳＴＮ ａｎｄ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ」という表題の米国特許出願第０９／８９７，７９０号明細書、２００１年３月２２日に出願された「Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ ａｎ Ａｄ−Ｈｏｃ，Ｐｅｅｒ−ｔｏ−Ｐｅｅｒ Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｈａｖｉｎｇ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｎｇ Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｃｃｅｓｓ ｔｏ Ｓｈａｒｅｄ Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｄａｔａ Ｃｈａｎｎｅｌｓ ｗｉｔｈ Ｓｅｐａｒａｔｅ Ｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌ」という表題の米国特許出願第０９／８１５，１５７号明細書、及び２００１年３月２２日に出願された「Ｐｒｉｏｒｉｔｉｚｅｄ−Ｒｏｕｔｉｎｇ ｆｏｒ ａｎ Ａｄ−Ｈｏｃ，Ｐｅｅｒ−ｔｏ−Ｐｅｅｒ，Ｍｏｂｉｌｅ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍ」という表題の米国特許出願第０９／８１５，１６４号明細書に説明されており、それぞれの内容全体は、引用により本明細書に組み込まれている。

このようなアドホック・ネットワークでは、データの流れはノードからノードへであり、最適な経路選択に大きく左右される。送信消費電力及びパイプライン遅延などの要因は、最低限の要件を満たすネットワーク経由で伝送経路を選択する際に重要な役割を果たす。例えば、音声データの伝送などのあるサービス・クラスでは、パイプライン遅延は最小である必要がある。しかし、パイプライン遅延を最小限に抑えようとすると、多くの場合、送信電力レベルが増大し、モバイル・ノードのような制限のある電源に対して過剰な負担となるおそれがある。さらに、伝送自体も、ノード間の信頼できる通信リンクを確立し、使用する必要がある。

アドホック・ネットワーク内で信頼できるリンクを識別することが難題である理由は、通常動作中であっても、ノード間の通信がときには困難である環境では、多くの通信リンクが間欠的、単方向、又は常時変化している可能性があるという事実による。ノード間の通信リンクがよくないことを示す１つの指標として、許容可能制限値を超えるビット誤り率（ＢＥＲ）の検出がある。無線通信でビット誤り率を検出し使用することについては、Ｙｕｋｉｏ Ｓａｔｏによる米国特許第５，７７１，４６７号で説明されており、これは引用により本明細書に組み込まれている。Ｓａｔｏの特許で説明されているように、ＢＥＲは常時監視されており、しきい値と比較される。しきい値が超えるＢＥＲの検出により、ＢＥＲがしきい値以下になるまでデバイス間の通信が停止される。Ｓａｔｏの特許では、大きなＢＥＲで示されるように、回線品質がしきい値以下に低下した場合にデータ通信を妨げる移動局を開示している。しかし、Ｓａｔｏは、信頼できる一組の通信リンクを確立するために重要なノードなど、通信が最低のＢＥＲレベルを超えるノードの位置を扱っていない。したがって、エリア・ノードと通信しているときに存在するビット誤り率を判別し、ＢＥＲに基づいて信頼できるリンクが設定されているノードのリストを作成するシステムと方法が必要である。

本発明の目的は、アドホック通信ネットワーク内のノード間のビット誤り率を計算しノード間の信頼できるリンクを識別するためのシステム及び方法を提示することである。

本発明の他の目的は、ノードにより交換されるルーティング報知（ｒｏｕｔｉｎｇ ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔ）が受信される際のビット誤り率に基づいて無線アドホック通信ネットワーク内の２つのノード間の信頼できる双方向リンクを識別するためのシステム及び方法を提示することである。

これら及び他の目的は、アドホック通信ネットワーク内のノード間の少なくとも１つの通信リンクの信頼性を判別するためのシステム及び方法を実現することにより実質的に達成される。このシステム及び方法は、第２のノードから第１のノードヘのリンクを介して、第２のノードにより送信されたデータを第１のノードで受信し、第１のノードがデータを受信した際のビット誤り率（ＢＥＲ）を判別し、そのＢＥＲに基づいて判別された値が所望の条件を満たす場合に第２のノードから第１のノードへのリンクを信頼できるものとして識別する。例えば、この値は、一定期間に、第２のノードから第１のノードにより受信されたデータのＢＥＲの集計（ａｇｇｒｅｇａｔｅ）としてもよい。第２のノードにより送信されたデータは、第２のノードの隣接ノードである少なくとも１つのノードを示すルーティング報知データを含むか、又は適当な通常予想されるメッセージとすることができる。このデータはさらに、第１のノードから第２のノードヘのリンクの信頼性に関する指標となる情報を含む。この情報は、一定期間に第２のノードが第１のノードから受信した前のメッセージの状態の測定結果の集計に基づき判別されることもできる。例えば、この情報は、第２のノードが一定期間に第１のノードから受信したルーティング報知のＢＥＲの集計に基づくことができる。

本発明のこれらの目的、他の目的、利点、及び新規性のある特徴は、以下の詳細な説明を付属の図面とともに読むとわかりやすい。

図１は、本発明の一実施例を採用するアドホック・パケット交換無線通信ネットワーク１００の実施例を例示するブロック図である。特に、ネットワーク１００は、複数のモバイル無線ユーザ端末１０２−１から１０２−ｎ（一般にノード又はモバイル・ノード１０２と呼ぶ）及び固定ネットワーク１０４へのアクセスをノード１０２に提供する複数のアクセス・ポイント１０６−１、１０６−２、．．．、１０６−ｎ（一般に、ノード又はアクセス・ポイント１０６と呼ぶ）を備える固定ネットワーク１０４を含む。例えば、固定ネットワーク１０４は、コアのローカル・アクセス・ネットワーク（ＬＡＮ）、並びに複数のサーバ及びゲートウェイ・ルータを含み、それにより、ノード１０２が他のアドホック・ネットワーク、公衆回線電話網（ＰＳＴＮ）、及びインターネットなどの他のネットワークにアクセスできるようになっている。ネットワーク１００は、さらに、複数の固定ルータ１０７−１から１０７−ｎ（一般に、ノード又は固定ルータ１０７と呼ばれる）を備え、他のノード１０２、１０６、又は１０７の間でデータ・パケットのルーティングを行う。

当業者であれば理解できるであろうが、引用により本明細書に組み込まれているＭａｙｏｒによる米国特許第５，９４３，３２２号明細書並びに上で引用されている米国特許出願第０９／８９７，７９０号、第０９／８１５，１５７号、及び第０９／８１５，１６４号で説明されているように、ノード１０２、１０６、及び１０７は、互いに直接、或いはノード１０２間で送信されるデータ・パケットの１つ若しくは複数のルータとして動作している１つ若しくは複数の他のノード１０２、１０６、又は１０７を介して通信することができる。特に、図２に示されているように、各ノード１０２、１０６、及び１０７は、アンテナ１１０に結合されているトランシーバ１０８を備え、コントローラ１１２の制御の下で、ノード１０２、１０６、又は１０７との間で、パケット化されたデータ信号などの信号の送受信を行うことができる。例えば、パケット化されたデータ信号には、音声、データ、又はマルチメディアがある。

各ノード１０２、１０６、及び１０７は、さらに、とりわけネットワーク１００内の自身及び他のノード１０２、１０６、又は１０７に関連するルーティング情報を格納することができるランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）などのメモリ１１４を備える。ノード１０２、１０６、及び１０７は、例えば新しいノード１０２がネットワーク１００に入ったとき、又はネットワーク１００内の既存のノード１０２が移動したときに、定期的に、ブロードキャスティング・メカニズムを介して、ルーティング報知又はルーティング・テーブル情報と呼ばれるノード別のルーティング情報を互いに交換しあう。ノード１０２、１０６、又は１０７は、そのルーティング・テーブル更新をブロードキャストし、近隣のノード１０２、１０６、又は１０７は、ブロードキャスティング・ノード１０２、１０６、又は１０７のブロードキャスト範囲（例えば、無線周波数（ＲＦ）範囲）内であればブロードキャスト・ルーティング・テーブル更新を受信のみする。例えば、ノード１０２−１、１０２−２、及び１０２−７がノード１０２−６のＲＦブロードキャスト範囲内にあると仮定すると、ノード１０２−６がそのルーティング・テーブル情報をブロードキャストしたときに、その情報はノード１０２−１、１０２−２、及び１０２−７によって受信される。しかし、１０２−ｎを介したノード１０２−３、１０２−４、及び１０２−５がそのブロードキャスト範囲を外れている場合、それらのノードのいずれもノード１０２−６からのブロードキャスト・ルーティング・テーブル情報を受信しない。

図２にさらに示されているように、いくつかのノード、特にモバイル・ノード１０２は、ノートブック・コンピュータ端末、携帯電話、モバイル・データ・ユニット、又は他の適当なデバイスなどの任意の個数のデバイスで構成されうるホスト１１６を含むことができる。各ノード１０２、１０６、及び１０７は、さらに、インターネット・プロトコル（ＩＰ）及びアドレス解決プロトコル（ＡＲＰ）を実行する適切なハードウェア及びソフトウェアを備えるが、当業者であればその目的を容易に理解するできるであろう。伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）及びユーザ・データグラム・プロトコル（ＵＤＰ）を実行する適切なハードウェア及びソフトウェアも含めることができる。

上述のインフラを備えるアドホック・ネットワーク１００では、ネットワーク・インフラ内に特定の数の信頼できるリンクが存在していなければならない。信頼できるリンクは、指定されたビット誤り率（ＢＥＲ）しきい値を超えない双方向データ交換能力を備えるネットワーク１００内の２つのノード１０２、１０６、又は１０７の間の接続であるとして定義される。特に、通信がネットワーク１００内の発信ノード１０２、１０６、又は１０７から送信先ノード１０２、１０６、又は１０７に到達できるようにする複数の経路をネットワーク１００に最初に用意しておくために、ネットワーク１００内には最低限の数の信頼できるリンクが存在していなければならない。さらに、加入者ルーティング・リソースがない場合にサービスを提供するために多数の信頼できるリンクが必要であり、これは通常、送信先に対するルータとして機能する。さらに、信頼できるリンクが多数あれば、データ、音声、又はビデオを配信するために加入者が必要とする指定されたサービス品質を提供することができるようになる。

しかし、当業者であれば理解できるであろうが、ネットワーク１００内のリンクは、間欠的、単方向、又は常時変化している場合がある。上述のように、ネットワーク１００のインフラは、ルーティング・リソース、つまり永続的に取り付けられている、又はゆっくりと移動するノード１０２、１０６、及び１０７を含む。例えば、ＩＡＰ又は固定ルータ１０７は、ビル、塔、掲示板などの静止位置に取り付けられるが、一般に、特定のモバイル・ノード１０２は、観光船などのゆっくり移動する物体に取り付けられる。

図３は、ビット誤り率（ＢＥＲ）測定結果を使用して信頼できるインフラを識別し、それ以降、複数のノード、つまりノードＡ及びＢの間のそれぞれの選択されたリンクのステータスを保持するために本発明の一実施例より実行されるオペレーションの一例を例示する流れ図であり、上記ノードＡ及びＢは、上述のノード１０２、１０６、及び１０７のいずれでもよい。選択基準は、一方のノードから他方のノードに送信された定期的ルーティング報知から判別されるビット誤り率に基づく。当業者であれば理解できるであろうが、デジタル伝送でのビット誤り率は、所定の時間において、誤りのあるビットを、送信され、受信され、又は処理される全ビットで割った割合として定義される。

この説明の目的のために、図３に示されている流れ図をノードＡとＢとの間の１つのリンクに関して説明する。しかし、このプロセスは、ノードＡとノードＡのブロードキャスト範囲内にある他のノードとの間のすべてのリンクについて、ルーティング報知の通信がノードＡと上記他のノードとの間で実行されるときに、実行することができる。このプロセスは、さらに、それぞれの隣接ノードに関してネットワーク１００内のノードのそれぞれにより実行される。また、典型的な目的については、これらのオペレーションは関連するノードのコントローラ１１２により実行されるものとして説明されるが、それらのオペレーションは、ノードの適当なコンポーネントにより実行されるか、又はネットワーク１００内の他の適当なコンポーネントによりノードからリモートで実行されることもできる。

ステップ１０００で、ノードＡのコントローラ１１２は、ルーティング報知（ＲＡ）がノードＢから受信されたかどうかを検出する。また、実際のＲＡの代わりに、ノードＡのコントローラ１１２は、ノードＢからの通常予想される伝送（それは必ずしもルーティング報知でない）の受信を検出することができることにも注意されたい。当業者であれば理解できるであろうが、上述のように、ノードＢのルーティング報知は、ノードの近傍（この例では、ノードＢの近傍）に関する情報だけでなく、ノードＢの位置とノードＢに到達するための最良の経路とに関する情報を含むことができる。ノードＢが移動すると、ノードＢはルーティング報知をブロードキャスト範囲内にあるノードにブロードキャストし、この情報でそれらのノードのルーティング・テーブルを更新する。また、以下でさらに詳しく説明するが、ノードＢからのルーティング報知は、セット（例えば「１」）又はアンセットされている（「０」）「有効リンク確認ビット」（“ｇｏｏｄ ｌｉｎｋ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｂｉｔ”）を示し、ノードＡからノードＢへのリンクが信頼できるリンクであるかどうかを示す。

ステップ１０１０でルーティング報知（又はノードＢからの他の通常予想される伝送）がインフラのタイムアウト期間内にノードＢから受信されていない場合、ノードＡのコントローラ１１２はノードＡのメモリ１１４内のノードＡの近傍リストからノードＢを削除し、処理はステップ１０００に戻る。通常のタイムアウト期間は数秒、例えば、５〜１０秒、若しくは数分程度であるが、適当な時間とすることができる。タイムアウト期間の長さは、一般に、ネットワーク１００がルーティング・テーブルからノードをどれだけ積極的に削除しようとしているかによって異なる。これは、ルーティング報知の到着間隔率によって異なり、理想的には、ノードＡは、ビジー状態のＣＳＭＡ／ＣＡ無線のブロードキャスト・メッセージがパケット衝突のせいで頻繁に見逃される可能性があるという事実によってノードＢがもはや隣接ノードでなくなったとみなすノードＡのコントローラ１１２に対して、連続的にノードＢからの複数のＲＡ、例えば、連続的に少なくとも５つのＲＡを見逃す必要がある。許容される見逃しＲＡの個数（又は例えば通常予想される伝送）は、リンクが障害又は他の干渉のためたちまち低下することが予想されない場合にはより多くなり、たちまち低下することが予想される場合にはより少なくなる。

しかし、ステップ１０２０で、ルーティング報知がインフラのタイムアウト期間内にノードＢから受信された場合、ノードＡのコントローラ１１２はノードＢからノードＡへのリンク上のデータのビット誤り率（ＢＥＲ）を計算し、一定期間にわたりルーティング報知（又は通常予想される伝送）に対するＢＥＲの集計を表す集計値を計算する。その集計は、リンクの品質を十分に示すと思われる受信された適当な数のＲＡ（又は他のメッセージ）を含むことができ、またリンクが信頼できる又は信頼できないと識別すべき判断の積極性に基づいて設定することができる。例えば、ノードＡのコントローラ１１２は、ノードＢから第１のメッセージを受信した後、集計ＢＥＲを表す値の計算を開始できるが、１０又はそれ以上のメッセージを受け取ってリンク品質の妥当な指標を判別することができる。各有効メッセージ（ｇｏｏｄ ｍｅｓｓａｇｅ）を受信する毎に、コントローラ１１２は一定量を集計値に加え、各無効メッセージ（ｂａｄ ｍｅｓｓａｇｅ）（ビット誤りが多すぎる）について、一定量を集計値から差し引く。通常の適当なＢＥＲは、「高」品質のサービスを提供できる無線システムについては１０^−４程度である。有効メッセージ及び無効メッセージの量は、最終的には、時間の経過とともに平均値として相殺され、この平均値は、リンク品質が許容できるのか許容できないのかを示す。この履歴ベースの、又は平均値ベースのリンク品質は、メッセージがノードＢの範囲内のすべてのノードにブロードキャストされていようと、特にノードＡにユニキャストされていようと、ビット誤りに基づき、その近傍（ノードＢ）から受信したメッセージを使用して達成できる。ノードＢからのメッセージが通常はリンク品質の指標として十分でないことの理由の１つ（或いは２つ又は３つ）は、ビット誤りは、干渉、パケット衝突、又はリンクの全体的品質を示さない伝送におけるその他の誤りの原因などの外部条件のせいでときおり発生する可能性があるというものである。しかしながら、本発明のこの実施例の目的のために、集計値を決定するために使用される受信済みメッセージの個数は、単一のメッセージから数１０又はそれ以上のメッセージまでの適当な量とすることができる。さらに、ノードＡのコントローラ１１２がこの値を計算する際の所与の近傍（つまり、ノードＢ）に対するこの判別された値は、その近傍から受信されたメッセージにのみ基づくことにも注意されたい。しかし、このプロセスは、ノードＡの任意の数の近傍について同時に実行されている可能性がある。

ステップ１０２０で、ノードＡのコントローラ１１２は、さらに、ノードＢから受信されたＲＡ（又は他の通常予想される伝送）がセットされた有効リンク確認ビットなどのメッセージを含むかどうかを判別し、ノードＡからノードＢにメッセージを送信するための信頼できるリンクが存在することを示す。つまり、そのビットは、一定期間にノードＡからノードＢへのリンク上でノードＡからすでに送信されノードＢにより受信されたＲＡなどの適当な数のメッセージの集計ＢＥＲを表す集計値がしきい値以下の場合はノードＢのコントローラ１１２により「セット」され、（例えば、値「１」を持つ）集計ＢＥＲがしきい値を超える場合はアンセットされる（例えば、値「０」を持つ）。ノードＡからノードＢにより受信されるメッセージについて集計値を計算するためノードＢのコントローラ１１２により実行されるこれらのオペレーションは、上述のものと似ており、以下でさらに詳しく説明する。

次にこの処理はステップ１０３０に進み、そこで、ノードＡのコントローラ１１２は、ノードＢからノードＡへのリンク上で送信されたデータ（例えば、ＲＡ）及びデータの所望の前の量（例えば、ＲＡの前の個数）により表されるような集計ＢＥＲが所望のしきい値以下であるか判別する。通常の適当なＢＥＲしきい値は、「高」品質のサービスを提供できる無線システムについては１０^−４程度である。この例では、コントローラ１１２は、「有効」メッセージ（つまり、許容可能なＢＥＲで受け取ったメッセージ）の受信後に集計値に加え、そして無効メッセージの受信後に集計値から差し引くので、コントローラ１１２は集計値と所定の値とを比較する。集計値が所定の値か又はそれ以上であれば、これは、集計ＢＥＲが所望のしきい値ＢＥＲよりも小さいことを示している。しかし、集計値が所定の値よりも小さい場合、これは、集計ＢＥＲが所望のしきい値ＢＥＲよりも大きいことを示す。当然のことながら、コントローラ１１２は、受信されたメッセージのＢＥＲを調べると共にそれらのＢＥＲの集計が信頼できるリンクを示す適当なＢＥＲレベルを満たしているかどうかを判別するために適当な方法を用いるように構成することができる。

さらに、ステップ１０３０で、ノードＡのコントローラ１１２は、有効リンク確認ビットがノードＡによってノードＢから受信されたＲＡ（又はその他の通常予想されるメッセージ）で「セット」されているかどうかを判別する。有効確認ビットがセットされていることを確認すると、後述のように、最低でも、ステップ１０５０（後述）がノードＢにより実行されたことがわかる。受信されたＲＡで有効確認ビットがセットされると共に受信されたデータとすでに受信されているデータとの集計ＢＥＲが上述のしきい値よりも小さいと判定された場合、処理はステップ１０４０に進み、そこで、ノードＡのコントローラ１１２はノードＡとＢとの間に信頼できる双方向リンクが存在すると判定する。また、ステップ１０４０で、ノードＡのコントローラ１１２は、ノードＢをノードＡのメモリ１１４に格納されているノードＡの近傍リストに追加し、ノードＡとＢとの間の双方向リンクが信頼できるインフラ通信リンクであることが判明したことを示し、指定されたビット誤り率しきい値を超えない双方向でデータ交換機能を与える。

次に処理はステップ１０５０に進み、そこで、ノードＡのコントローラ１１２は、ノードＡにより送信されるルーティング報知内に有効リンク確認ビットをセットする。したがって、ルーティング報知を受信するノードＡのブロードキャスト範囲内にあるすべてのノードは、ノードＢも含めて、ノードＢとノードＡとの間に信頼できるリンクが存在することを認識する。そして処理は、ステップ１０００に戻る。

しかし、ステップ１０３０で、有効リンク確認ビットがノードＢにより受信されていないか、又は集計ＢＥＲがしきい値よりも大きいと判別された場合、処理はステップ１０６０に進み、そこで、ノードＡのコントローラ１１２がノードＢをノードＡの近傍ノード・リストから削除する。ステップ１０７０では、ノードＢからＲＡで与えられた有効リンク確認ビットがセットされていないため（したがって、ノードＡからノードＢへのリンクは許容できないことを示す）、ノードＢがステップ１０６０でノードＡの近傍ノード・リストから削除されたとしても、集計ＢＥＲがしきい値よりも小さい場合、ノードＡのコントローラ１１２は、ノードＢからノードＡへのリンクを信頼できる単方向リンクであると認識する。したがって、ノードＡのコントローラ１１２がノードＡにより送信される後のルーティング報知内に有効リンク確認ビットをセットするかどうかに関係なく、処理はステップ１０５０に進む。その後、処理はステップ１０００に戻り、繰り返される。

しかし、ステップ１０７０で、集計ＢＥＲがしきい値以下でないと判別された場合、ノードＡのコントローラ１１２は、ステップ１０８０で有効確認ビットをセットしないか、又はクリアし、そしてプロセスはステップ１０００に戻り、繰り返す。

上記のプロセスはすべてのノード上で独立して実行されることが明らかであろう。つまり、ノードＢはノードＡとノードＢの近隣ノードとに関して上記のプロセスを実行等をする。したがって、上述のように、ノードＢのコントローラは、ノードＢがすでにノードＡから受信したＲＡが所望のしきい値以下の集計ＢＥＲを有する場合には、ノードＡからノードＢへのリンクが信頼できるリンクであることを確認するＲＡメッセージ（つまり、上述のようにノードＡにより受信されたメッセージ）内の有効リンク確認ビットをセットする。

つまり、有効確認ビットは、ＲＡが受信側ノードにより受信されたことを知らせる信号を送信側ノードに送り返す場合のみ使用され、そのＲＡ（又は他のメッセージ）と適当な個数のすでに受信されているＲＡ（又は他のメッセージ）との集計ＢＥＲは特定のしきい値以下である。したがって、通常のシナリオは、まず、ノードＡがＲＡ（又は他の通常予想されるメッセージ）をノードＢに送信し、ノードＢは図３に示されているステップを実行し、集計ＢＥＲを測定するという設定である。集計ＢＥＲが或る敷居値よりも小さい場合、ノードＢは、ノードＡ（さらにブロードキャスト範囲内にある他のノード）に送り返された次のＲＡ内で有効リンク確認ビットをセットする。ノードＡは、ノードＢからノードＡへのＲＡにおける集計ＢＥＲを測定する（これは、上述のステップ１０００から始まるプロセスがノードＡにより実行される場合である）。ノードＡのコントローラ１１２が、有効リンク確認ビットがセットされていると共に、集計ＢＥＲが特定のしきい値以下であると判別した場合（上述のステップ１０３０を参照）、ノードＡは、ノードＡとノードＢとの間に信頼できる双方向リンクが存在すると判別する。ノードＡは、そこで、ノードＢに送信されるメッセージ内に有効リンク確認ビットをセットすることができる。

上記のことから明らかなように、適当な双方向リンクがノードＡとＢとの間に存在することを確認するこのプロセス全体において、ノードＡとＢとの間で最低でも３回の送信を必要とする。例えば、ＲＡは、ノードＡからノードＢへであり、ＲＡはノードＡからノードＢへの信頼できる単方向リンクが存在しすることを示すセットされた有効リンク確認ビットを含んで、ノードＢからノードＡに送信され、他のＲＡは信頼できる双方向リンクがノードＡとＢとの間に存在することを示してノードＡからノードＢに送信される。しかし、実際問題としては、適当な集計ＢＥＲを定めるためにノードＡとＢとの間で交換されるＲＡの数により、より多くのメッセージを交換する必要がある、例えば、数十個のメッセージ、場合によってはそれ以上のメッセージを交換する必要が生じる。

当業者であれば理解するであろうが、上述の実施例は、従来のリンク品質測定手法に比べていくつかの点で勝っている。例えば、信頼できるリンクは、リアルタイムのリンク品質の絶対指標であるＢＥＲ測定データを使用して選択される。それとは反対に、受信信号強度測定は、通常はリンク品質指標として使用されるが、製造プロセス及びコンポーネントの許容範囲の変動によりユニット毎に著しく異なる可能性がある。さらに、信頼できないリンクは、リンク品質情報の交換が難しい場合があるため、単に無視してよい。

さらに、示されている実施例では、信頼できるリンクの選択を重視しているため、リンク品質データは、ノード間で容易に交換することができ、信頼できる高速リンク選択を素早く行える。最後に、許容可能なリンク品質しきい値は、提供されるサービス・クラスについて異なるレベルでＢＥＲしきい値を構成できるという点でプログラム可能である。

これまで本発明のごくわずかの実施例について詳しく説明してきたが、当業者であれば、実施例においては本発明の新規性のある教示及び利点から実質的に逸脱することなく多くの修正が可能であることを容易に理解するであろう。したがって、そのようなすべての修正形態は、請求項で定義されているように本発明の範囲内に含まれるものとする。

複数のノードを含み、本発明の実施例を採用するアドホック無線通信ネットワークの一実施例のブロック図である。 図１に示されているような無線ノードの一実施例のブロック図である。 本発明の一実施例に従う信頼できる通信リンクを選択するための図１に示されているネットワーク内のノードによって実行されるオペレーションの一実施例の概念的な流れ図である。

Claims (21)

1. アドホック通信ネットワーク内のノード間の少なくとも１つの通信リンクの信頼性を判別するための方法であって、
   第２のノードから第１のノードへのリンクを介して、前記第２のノードによって送信されたデータを前記第１のノードで受信することと、
   前記第１のノードが前記データを受信した際のビット誤り率（ＢＥＲ）を判別することと、
   少なくとも前記ＢＥＲに基づいて判別された値が所望の条件を満たすときに、前記第２のノードから前記第１のノードヘの前記リンクを所望の基準を満たすものとして識別することを含む前記方法。
2. 前記値は、前記ＢＥＲと、前記第１のノードが前記データを受信する期間の前の一定期間に前記リンクを経由して前記第２のノードから前記第１のノードによって複数の他のデータが受信される際の複数のＢＥＲと、の集計に基づく請求項１に記載の方法。
3. 前記データは、前記第２のノードの隣接ノードである少なくとも１つのノードを示すルーティング報知データを含む請求項１に記載の方法。
4. 前記ＢＥＲの前記値は、前記値がしきい値よりも小さい場合に、前記所望の条件を満たす請求項１に記載の方法。
5. 前記第２のノードにより送信された前記データは、前記第２のノードが前記第１のノードから受信した少なくとも１つの前のメッセージの測定に基づいて前記第１のノードから前記第２のノードへのリンクの信頼性に関する指標を含み、
   前記方法は、さらに、前記所望の基準を満たす前記第１及び第２のノード間の双方向リンクの存在を識別すること含む請求項１に記載の方法。
6. 前記前のメッセージの前記測定は、前記第２のノードが前記少なくとも１つの前のメッセージを受信した際のＢＥＲが前記所望の条件を満たした判別である請求項５に記載の方法。
7. さらに、前記第１のノードを制御して、前記所望の基準を満たす前記双方向リンクが存在することを示す情報を含むメッセージを送信する請求項５に記載の方法。
8. アドホック通信ネットワーク内のノードを制御して前記ノード間の少なくとも１つの通信リンクの信頼性を判別する命令のコンピュータ可読媒体であって、
   第２のノードから第１のノードヘのリンク経由で前記第２のノードにより送信されたデータを受信するために前記第１のノードを制御する第１の命令セットと、
   前記第１のノードが前記データを受信した際のビット誤り率（ＢＥＲ）を判別するために前記第１のノードを制御する第２の命令セットと、
   少なくとも前記ＢＥＲに基づいて判別される値が所望の条件を満たすときに所望の基準を満たすものとして、前記第２のノードから前記第１のノードヘの前記リンクを識別するために前記第１のノードを制御する第３の命令セットと、
   を含む前記コンピュータ可読媒体。
9. 前記値は、前記ＢＥＲと、前記第１のノードが前記データを受信する期間の前の一定期間に前記リンクを経由して前記第２のノードから前記第１のノードによって複数の他のデータが受信される際の複数のＢＥＲと、の集計に基づく請求項８に記載の命令のコンピュータ可読媒体。
10. 前記データは、前記第２のノードの隣接ノードである少なくとも１つのノードを示すルーティング報知データを含む請求項８に記載の命令のコンピュータ可読媒体。
11. 前記ＢＥＲの前記値は、前記値がしきい値よりも小さい場合に、前記所望の条件を満たす請求項８に記載の命令のコンピュータ可読媒体。
12. 前記第２のノードにより送信された前記データは、前記第２のノードが前記第１のノードから受信した少なくとも１つの前のメッセージの測定に基づいて前記第１のノードから前記第２のノードへのリンクの信頼性に関する指標を含み、
    前記媒体は、さらに、前記所望の基準を満たす前記第１及び第２のノード間の双方向リンクが存在することを識別する前記第１のノードを制御する第４の命令セット含む請求項８に記載の命令のコンピュータ可読媒体。
13. 前記前のメッセージの前記測定は、前記第２のノードが前記少なくとも１つの前のメッセージを受信した際のＢＥＲが前記所望の条件を満たした判別である請求項１２に記載の命令のコンピュータ可読媒体。
14. さらに、前記所望の基準を満たす前記双方向リンクが存在することを示す情報を含むメッセージを送信するために前記第１のノードを制御する第５の命令セットを含む請求項１２に記載の命令のコンピュータ可読媒体。
15. アドホック通信ネットワーク内のそれ自身と少なくとも１つの他のノードとの間の少なくとも１つの通信リンクの信頼性を判別するアドホック通信ネットワーク内のノードであって、
    第２のノードによって、前記第２のノードから第１のノードへのリンクを介して、送信されたデータを受信する受信機と、
    前記第１のノードが前記データを受信した際のビット誤り率（ＢＥＲ）を判別すると共に、少なくとも前記ＢＥＲに基づいて判別された値が所望の条件を満たすときに所望の基準を満たすものとして、前記第２のノードから前記第１のノードへの前記リンクを識別するコントローラと、
    を備える前記ノード。
16. 前記値は、前記ＢＥＲと、前記第１のノードが前記データを受信する期間の前の一定期間に前記リンクを経由して前記第２のノードから前記第１のノードによって複数の他のデータが受信される際の複数のＢＥＲと、の集計に基づく請求項１５に記載のノード。
17. 前記データは、前記第２のノードの隣接ノードである少なくとも１つのノードを示すルーティング報知データを含む請求項１５に記載のノード。
18. 前記ＢＥＲの前記値は、前記値がしきい値よりも小さい場合に、前記所望の条件を満たす請求項１５に記載のノード。
19. 前記第２のノードにより送信された前記データは、前記第２のノードが前記第１のノードから受信した少なくとも１つの前のメッセージの測定に基づいて前記第１のノードから前記第２のノードへのリンクの信頼性に関する指標を含み、
    前記コントローラは、さらに、前記所望の基準を満たす前記第１及び第２のノード間の双方向リンクが存在することを識別する請求項１５に記載のノード。
20. 前記前のメッセージの前記測定は、前記第２のノードが前記少なくとも１つの前のメッセージを受信した際のＢＥＲが前記所望の条件を満たした判別である請求項１９に記載のノード。
21. 前記コントローラは、さらに、前記所望の基準を満たす前記双方向リンクが存在することを示す情報を含むメッセージを送信するために前記第１のノードを制御する請求項１９に記載のノード。

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