JP2005537692A - 複数のポイントを統合する無線ネットワーク間の通信システム及び通信方法 - Google Patents

複数のポイントを統合する無線ネットワーク間の通信システム及び通信方法 Download PDF

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Abstract

少なくとも２つのネットワークを備える無線スカッタネットが提供され、少なくとも２つのネットワークの各々は、一つの制御装置と一つ以上のデバイスを含む。各ネットワークの制御装置は、制御装置が確実に通信することができる最も遠い距離を表わす利用可能な物理領域を有する。これらの制御装置は、ネットワーク間のオーバーラップの程度に依存する形で種々の方法でネットワーク情報を互いに授受する。２つのネットワークが可視オーバーラップを有する場合、これらの制御装置はネットワーク情報を直接渡すことになる。２つのネットワークが不可視オーバーラップを有する場合、一方の制御装置は他方の制御装置のネットワークのデバイスを使用してネットワーク情報を渡す。２つのネットワークが間接オーバーラップを有する場合、各ネットワークの一つのデバイスは共に子ネットワーク内に在り、そして、これらの制御装置はネットワーク情報をこの子ネットワークのこれらのデバイスを通して渡すことになる。ネットワーク情報は、複数のビーコンまたは個別のブロードキャストメッセージを通して渡される。

Description

本発明は無線パーソナルエリアネットワーク及び無線ローカルエリアネットワークに関する。特に本発明は、複数の重なる又は隣接する無線パーソナルエリアネットワークまたは無線ローカルエリアネットワークの間の通信を容易にするシステム、方法、デバイス、及びコンピュータプログラム製品に関する。
関連出願の相互参照
本文書は、「スカッタネットまたはマルチホップ・アドホック・ネットワーキング技術」と題する２００１年１１月２８日出願の特許権の保有者が共通で、本願と同時係属中の米国仮出願第６０／３３３，５２４号の優先日の利益を主張するものであり、この出願の内容は本明細書において参照されることにより本発明の開示に含まれる。
国際標準化機構（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ’ｓ：ＩＳＯ）が定める開放型システム間相互接続（Ｏｐｅｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ：ＯＳＩ）標準は、エンドユーザと物理デバイスとの間の７階層を提供し、これらの階層を通して種々のシステムが通信することができる。各層は種々のタスクを遂行する役割を担い、そしてＯＳＩ標準は階層間だけでなく、標準に準拠するデバイス間の相互作用を指定する。
図１は７層構造のＯＳＩ標準の階層を示している。図１からわかるように、ＯＳＩ標準１００は物理層１１０、データリンク層１２０、ネットワーク層１３０、トランスポート層１４０、セッション層１５０、プレゼンテーション層１６０、及びアプリケーション層１７０を含む。
物理（ＰＨＹ）層１１０は、ビットストリームを電気的、機械的、機能的及び手続的の各レベルでネットワークを通して伝送する。この層はデータをキャリアで送受信するハードウェア手段となる。データリンク層１２０は、物理媒体におけるビット演算及び媒体におけるメッセージフォーマットを記述し、データブロック（フレームのような）を適切に同期をとって送信する。ネットワーキング層１３０は、正しい送信先に対するデータのルーティング及び転送を処理し、接続を維持し、そして終了させる。トランスポート層１４０は、エンドツーエンド制御及びエラーチェック操作を管理して確実にデータ転送を完結させる。セッション層１５０は、各エンドにおいてアプリケーション間の会話、交換及び対話をセットアップし、調整し、そして終了させる。プレゼンテーション層１６０は、着信及び発信データを一つのプレゼンテーションフォーマットから別のプレゼンテーションフォーマットに変換する。アプリケーション層１７０は、通信相手を識別し、サービス品質を確認し、ユーザ認証及びプライバシーを検討し、そしてデータ構文の全ての制約を確認するための層である。
ＩＥＥＥ ８０２委員会は、ローカルネットワーク用にＯＳＩ標準１００の物理層１１０及びデータリンク層１２０にほぼ対応する３層アーキテクチャを開発した。図２は、ＩＥＥＥ ８０２標準２００を示している。
図２に示すように、ＩＥＥＥ ８０２標準２００は、物理（ＰＨＹ）層２１０、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）層２２０、及び論理リンク制御（ＬＬＣ）層２２５を含む。ＰＨＹ層２１０は、実質的にＯＳＩ標準１００のＰＨＹ層１１０のように動作する。ＭＡＣ層２２０及びＬＬＣ層２２５は、ＯＳＩ標準１００のデータリンク層１２０の機能を共有する。ＬＬＣ層２２５は、データを、ＰＨＹ層２１０で送受信することができるフレームに格納し、そしてＭＡＣ層２２０はデータリンクを通して通信を管理して、データフレームを送信し、そしてアクノリッジメント（ＡＣＫ）フレームを受信する。ＭＡＣ層２２０及びＬＬＣ層２２５は、共同してエラーチェックを行なうだけでなく、受信及びアクノリッジされないフレームを再送信する役割を果たす。
図３は、ＩＥＥＥ ８０２標準２００、特に現在提案されているＩＥＥＥ ８０２．１５標準を使用する無線ネットワーク３０５のブロック図である。好適な実施例においては、ネットワーク３０５は無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）、またはピコネットである。しかしながら、本発明は、帯域幅が幾つかのユーザの間で共有されることになる他の設定、例えば無線ローカルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）、または他の適切な無線ネットワークのような設定にも適用することができることを理解されたい。
ピコネットという用語を使用する場合、それはアドホックに接続されるデバイスのネットワークを指し、このネットワークは一つのデバイスを制御装置として機能させ（すなわち、このデバイスはマスターとして機能する）ながら、他の装置をこの制御装置からの命令に従わせる（すなわち、これらの装置はスレーブとして機能する）。制御装置は指定デバイス、または単に、制御装置として機能するように選定されるデバイスのうちの一つとすることができる。デバイス及び制御装置との間の一つの主要な相違は、制御装置がネットワークの全てのデバイスと通信する機能を有する必要があるが、種々のデバイスはネットワークの他のデバイスと通信する機能を有する必要が無いことである。
図３に示すように、ネットワーク３０５は、制御装置３１０及び複数のデバイス３２１〜３２５を含む。制御装置３１０は、ネットワーク３０５の動作を制御するように機能する。上述のように、制御装置３１０及びデバイス３２１〜３２５からなるシステムは、ピコネットと呼ぶことができ、この場合、制御装置３１０はピコネット制御装置（ＰＮＣ）と呼ぶことができる。デバイス３２１〜３２５の各々は、制御装置３１０にプライマリー無線リンク３３０を通して接続する必要があり、そして一つ以上の他のデバイス３２１〜３２５にもセカンダリー無線リンク３４０を通して接続することができる。ネットワーク３０５の各デバイス３２１〜３２５は、異なる無線デバイス、例えばデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、パーソナルデータアシスタント（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄａｔａ ａｓｓｉｓｔａｎｔ：ＰＤＡ）、デジタルミュージックプレイヤー、または他のパーソナル無線デバイスとすることができる。
幾つかの実施例においては、システムを制御する付加機能及び制御装置がネットワーク３０５のデバイス３２１〜３２５の全てと通信するという要件を除いて、制御装置３１０をデバイス３２１〜３２５のいずれかと同じ種類のデバイスとすることができる。他の実施例においては、制御装置３１０は独立した専用制御デバイスとすることができる。
種々のデバイス３２１〜３２５は、利用可能な物理領域３５０に閉じ込められ、この領域は制御装置３１０がデバイス３２１〜３２５の各々と確実に通信を行なえる度合いを基に設定される。制御装置３１０と通信する（またはその逆に制御装置が通信する）ことができるデバイス３２１〜３２５のいずれもがネットワーク３０５の利用可能な物理領域３５０に位置する。しかしながら、上述のように、ネットワーク３０５の全てのデバイス３２１〜３２５が他の全てのデバイス３２１〜３２５と通信する必要は無い。
図４Ａは、図３のネットワーク３０５から抜き出した制御装置３１０またはデバイス３２１〜３２５のブロック図である。図４Ａに示すように、制御装置３１０またはデバイス３２１〜３２５はそれぞれ、物理（ＰＨＹ）層４１０、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）層４２０、及び一連の上部層４３０、及び管理エンティティ４４０を含む。
ＰＨＹ層４１０は、ネットワーク３０５の残りとプライマリー無線リンク３３０またはセカンダリー無線リンク３４０を通して通信する。ＰＨＹ層４１０はデータを送信可能なデータフォーマットで生成及び受信し、そして、そのデータをＭＡＣ層４２０を通して利用可能なフォーマットに、またはＭＡＣ層４２０を通して利用可能なフォーマットから変換する。ＭＡＣ層４２０は、ＰＨＹ層４１０が必要とするデータフォーマットと上部層４３０が必要とするデータフォーマットとの間のインターフェイスとして機能する。上部層２０５はデバイス３２１〜３２５の機能を含む。これらの上部層４３０はＴＣＰ／ＩＰ，ＴＣＰ，ＵＤＰ，ＲＴＰ，ＩＰ，またはＬＬＣなどを含むことができる。
通常、ＷＰＡＮの制御装置３１０及びデバイス３２１〜３２５は同じ帯域幅を共有する。従って、制御装置３１０はその帯域幅の共有を調整する。種々の標準の検討が進められて、無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）設定の帯域幅を共有するプロトコルが確立された。例えば、ＩＥＥＥ標準８０２．１５．３の検討が進められていてＰＨＹ層４１０及びＭＡＣ層４２０の仕様がそのような設定に盛り込まれるが、この場合、この設定においては、帯域幅は時分割多重アクセス（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）を使用して共有される。この標準を使用して、ＭＡＣ層４２０はフレーム及びスーパーフレームを定義し、これらのフレームを通してデバイス３２１〜３２５による帯域幅の共有を制御装置３１０及び／又はデバイス３２１〜３２５により管理する。
図４Ｂは、従来の動作方法に従って非衝突通信期間（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｆｒｅｅ Ｐｅｒｉｏｄ）に複数のタイムスロットを有する一連のスーパーフレームの構造例を示している。図４Ａに示すように、このデータ送信方法においては、時間的に連続するスーパーフレーム４５０をネットワーク３００を通して送信する。各スーパーフレーム４５０は、ビーコン４６０、任意選択の競合アクセス期間（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｅｒｉｏｄ：ＣＡＰ）４７０、及び非衝突通信期間（ＣＦＰ）４８０を含む。非衝突通信期間４８０は一つ以上のタイムスロット４９０を含む。これらのスロットは、ネットワーク動作の観点から望ましい保証タイムスロット（Ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔｓ：ＧＴＳｓ）、管理タイムスロット（Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔｓ：ＭＴＳｓ）または他のタイプのタイムスロットとすることができる。
スーパーフレーム４５０は、それ自体、時間的に繰り返される固定時間の構成である。スーパーフレーム４５０の特定期間はビーコン４６０に記述される。実際、ビーコン４６０はどの位の頻度でビーコン４６０が繰り返されるかについての情報を含み、この頻度はスーパーフレーム４５０の期間に実質的に対応する。ビーコン４６０は、ネットワーク３００に関する情報及び制御装置３１０の識別情報も含む。
動作状態において、制御装置３１０は、ビーコン４６０を使用してタイムスロット４９０を定義し、そして割り当てる。全てのデバイス３２１〜３２５は、ビーコン期間４６０の間、制御装置３１０からの電波を受信する。各デバイス３２１〜３２５は、ゼロまたは一つ以上のタイムスロット４９０を受信し、ビーコン期間４６０の間に制御装置３１０から各スタート時間及び各期間が通知される。このビーコン情報には、ＴＬＶフォーマットとよく呼ばれるもの、すなわちタイプ、長さ、及び値を表すものを使用する。その結果、各デバイスは、送信すべき時間及び受信すべき時間を知ることができる。従って、ビーコン期間４６０を使用して、デバイス３２１〜３２５の送信動作及び受信動作が調整される。
制御装置３１０は、各スーパーフレーム４５０の始めにビーコン４６０を全てのデバイス３２１〜３２５に送信する。ビーコン４６０により各デバイス３２１〜３２５は、期間またはスーパーフレーム４５０だけでなく、そのＭＡＣアドレスに関する他の情報、例えば競合アクセス期間４７０があるとすれば、そのサイズ及び期間、及び非衝突通信期間４８０の期間を知ることができる。
各ビーコン４６０は、正確にはチャネルタイムアロケーション（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｔｉｍｅ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ：ＣＴＡ）ではない情報を含む。一つの情報によりビーコン期間４６０が定義され、そしてビーコン期間４６０のスタート時間及び期間が記述される。別の情報により競合アクセス期間４７０があるとすればそれを定義し、そして競合アクセス期間４７０のスタート時間及び期間を記述する。各ビーコンは複数のＣＴＡも含むことができる。タイムスロット４９０の各々に対応してＣＴＡが在ることになる。動的タイムスロット４９０を使用して、スロット割当てをスーパーフレーム毎に変更ＣＴＡに従って変えることができる。
ネットワークは、制御装置３１０と種々のデバイス３２１〜３２５との間で制御及び管理情報を競合アクセス期間４７０を通して、または管理タイムスロットの間に授受することができる。例えば、この情報はネットワーク３００に参加しようとする新規デバイスについての情報を含むことができる。
新規デバイス３２１〜３２５がネットワーク３００への参加を希望する場合、新規デバイスは競合アクセス期間４７０において、または接続管理タイムスロットの間に、制御装置３１０に対して参加許可をリクエストする。
次に個々のデバイスは、非衝突通信期間４８０にデータパケットを送信する。デバイス３２１〜３２５は、それらに割り当てられたタイムスロット４９０を使用してデータパケットを他のデバイス（制御装置３１０がネットワーク３００内の一つのデバイス３２１〜３２５でもある場合に制御装置３１０を含む）に送信する。各デバイス３２１〜３２５は、一つ以上のデータパケットを送信し、そして受信側デバイス３２１〜３２５からパケットが確実に届いたことを示すアクノリッジメント（ＡＣＫ）フレームが即時に送信されるようにリクエストする、または、遅延（一括してまとめた）アクノリッジメントが送信されるようにリクエストすることができる。即時にＡＣＫフレームを送信するようにとのリクエストがある場合、送信側デバイス３２１〜３２５は、タイムスロット４９０に十分な時間を割り当ててＡＣＫフレームが届くようにする必要がある。
どのデバイス３２１〜３２５が送信を行なおうとしており、そして送信データの衝突を回避するためにどのデバイスが受信を行なうのかを調整する必要がある。例えば、デバイス１の３２１とデバイス４の３２４がともに同時にデータを送信しようとしているとすると、このデータは衝突するので受信側デバイスは信号を捕獲、受信する動作が行なえない。
スーパーフレーム４５０に個々のタイムスロット４９０を割り当てるのは、所定のデバイス、例えばデバイス１の３２１が別のデバイス、例えばデバイス５の３２５に向けて送信を行なおうとしているときに、デバイス１は実際はその信号を全デバイスにブロードキャストする、すなわちたまたまそこに居合わせて受信を行なっている全デバイスが受信可能な場所でのオープンエア型のブロードキャストを行なうことになる。デバイス１の３２１が送信を行なっていた間にデバイス５の３２５が受信可能な唯一のデバイスであった状況が好ましい。これが基本的なＴＤＭＡ手法である。ブロードキャスト媒体が無線であるので、一つのデバイスが送信を行なっているときにシステムは一体他のどのデバイスがチャネルを使用できるのかについて制限する必要がある。
各特定のデバイス３２１〜３２５は、その送信開始時間及び送信期間をビーコン期間４６０の間に受信する情報から知ることができるので、各デバイス３２１〜３２５はその送信の順番が来るまで何もしない状態を維持することができる。
この本実施例に示すタイムスロット４９０は、異なるサイズとすることができる。タイムスロット４９０のスタート時間及び期間は、制御装置３１０により決定され、そしてビーコン４６０に記述されたデバイス３２１〜３２５に送信される。
現在のネットワーキング接続形態を使用して、各ネットワークのデバイスは同じネットワーク内の他のデバイスとのみ無線で通信を行なう。一つの無線ネットワークの第１デバイスが別の無線ネットワークの第２デバイスと通信するには、第１デバイスはイーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）、ＨｏｍｅＰＮＡまたはＨｏｍｅＰＬＵＧのような有線基幹回線を使用して接続を行なう必要がある。
この種のシステムにおいては、各無線ネットワークは一つのセルを形成し、そして個々のセルは有線基幹回線を通して接続される。ＩＥＥＥ ８０２．１１システム及びＨｏｍｅＲＦはこの種の有線インフラストラクチャ接続形態に依存する。
またこのようなネットワーキング手法においては、アドホック・ネットワーキングはほとんどサポートされていない。そしてアドホック・ネットワーキングがサポートされている場合には、それは通常、他のアドホック・ネットワークに接続できない単一ピコネットに限定される。
インフラストラクチャをベースとする手法の別の不具合は、その手法が、ネットワークを互いにリンクさせるために有線基幹回線に依存することである。どのような所与の状況においても、この有線基幹回線を利用できるという保証は無い。また、現在ホーム環境に使用される有線基幹回線のほとんどはマルチメディア用途に対応するために必要とされるサービス要件であるスピードまたは品質をサポートしていない。
従って、ネットワークが隣接ネットワークと固定有線基幹回線を使用する必要を生じることなく通信することができる手法を提供できれば、大きな利点となるであろう。
この節のタイトルに一致する形で、本発明から選択した特徴に関して以下に簡単に記載する。本発明をより完全に記載することが本文書全体の主題である。
本発明の特徴は、自己展開及び自律構成機能付きの「スマートな」マルチネットワークシステムを提供することにある。
本発明の別の特徴は、複数のオーバーラップする、または隣接する無線ネットワークの間の無線リンクを見つけ出し、そして更新する方法を提供することにある。
本発明の別の特徴は、異なる無線ネットワークに接続されるデバイスの間の通信を有線接続を必要とすることなく行なう方法を提供することにある。
これらの目的のうちの幾つかは、複数の無線ネットワークの間の無線リンクを見つけ出し、更新し、そして通信パスをマルチホップ・アドホック・ネットワークに確立することにより達成することができる。
これらの目的及び他の目的に従って、超高帯域無線スカッタネットが提供される。このスカッタネットは、第１ネットワーク及び第２ネットワークを備え、第１ネットワークは、第１ネットワークの動作を制御する第１制御装置であって、第１制御装置が確実に通信することができる最も遠い距離を表わす第１の利用可能な物理領域を有する第１制御装置と、第１の利用可能な物理領域に位置する一つ以上の第１デバイスとを含み、第２ネットワークは、第２ネットワークの動作を制御する第２制御装置であって、第２制御装置が確実に通信することができる最も遠い距離を表わす第２の利用可能な物理領域を有する第２制御装置と、第２の利用可能な物理領域に位置する一つ以上の第２デバイスとを含む。第１制御装置は第２の利用可能な物理領域内に在り、かつ第２制御装置は第１の利用可能な物理領域内に在る。このシステムにおいては、第１及び第２制御装置はネットワーク情報データを超高帯域信号を通して授受する。
ネットワーク情報データは、ルータ／制御装置識別子、ネットワーク情報データのａｇｅ指示子、ネットワーク情報データが制御装置間またはデバイス間で授受された回数のカウント、シーケンス番号、負荷フィードバック、接続ネットワークデバイスの数、近傍のメディアアクセス制御装置（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）のアドレスのリスト、サポートされるデータレートのリスト、利用可能なネットワークブリッジ接続のリスト、及び利用可能なネットワークサービスのリスト、のうちの少なくとも一つを含むことが好ましい。
ネットワーク情報データは、第１及び第２制御装置がそれぞれ送信する第１及び第２超高帯域ビーコンを通して授受することができる。別の構成として、ネットワーク情報データは、第１及び第２制御装置がそれぞれ送信する第１及び第２超高帯域ブロードキャストメッセージを通して授受することができる。
以下の構成の超高帯域無線スカッタネットも提供される。すなわち、このスカッタネットは、第１ネットワーク及び第２ネットワークを備え、第１ネットワークは、第１ネットワークの動作を制御する第１制御装置であって、第１制御装置が確実に通信することができる最も遠い距離を表わす第１の利用可能な物理領域を有する第１制御装置と、第１の利用可能な物理領域に位置する一つ以上の第１デバイスとを含み、第２ネットワークは、第２ネットワークの動作を制御する第２制御装置であって、第２制御装置が確実に通信することができる最も遠い距離を表わす第２の利用可能な物理領域を有する第２制御装置と、第２の利用可能な物理領域に位置する一つ以上の第２デバイスとを含む。一つ以上の第１制御装置のうちの少なくとも一つが第２の利用可能な物理領域内に在り、かつ中継デバイスとして動作する。このシステムにおいては、第１及び第２制御装置はネットワーク情報データを、中継デバイスを経由する超高帯域信号を通して授受する。
別の超高帯域無線スカッタネットが提供され、このスカッタネットは、第１ネットワーク及び第２ネットワークを備え、第１ネットワークは、第１ネットワークの動作を制御する第１制御装置であって、第１制御装置が確実に通信することができる最も遠い距離を表わす第１の利用可能な物理領域を有する第１制御装置と、第１の利用可能な物理領域に位置する一つ以上の第１デバイスとを含み、第２ネットワークは、第２ネットワークの動作を制御する第２制御装置であって、第２制御装置が確実に通信することができる最も遠い距離を表わす第２の利用可能な物理領域を有する第２制御装置と、第２の利用可能な物理領域に位置する一つ以上の第２デバイスとを含む。一つ以上の第１デバイスのうちの一つは制御装置と成り得るデバイスであり、この制御装置と成り得るデバイスは子ネットワーク制御装置として動作して子ネットワークの動作を制御し、子ネットワーク制御装置は、子ネットワーク制御装置が確実に通信することができる最も遠い距離を表わす子ネットワーク利用可能な物理領域を有する。一つ以上の第２デバイスのうちの少なくとも一つは子ネットワーク利用可能な物理領域内に在り、かつ子ネットワークの子デバイスとして動作する。このシステムにおいては、第１及び第２制御装置はネットワーク情報データを、子ネットワークの子制御装置及び子デバイスを通して授受する。
超高帯域スカッタネットの第１及び第２超高帯域ネットワーク間でネットワーク情報データを共有する方法が提供される。この方法においては、第１ネットワークの第１制御装置から第１ネットワーク情報データを含む第１ビーコンを送信し、第１ビーコンを第２ネットワークの第２制御装置で受信し、そして第１ネットワーク情報データを第１ビーコンから第２制御装置で抽出する。
またこの方法においては、第１ビーコンを第１制御装置から第２制御装置に第１制御装置及び第２制御装置両方の利用可能な物理領域の内に位置する中継デバイスを通して中継し、第１ビーコンを中継する操作は、第１ビーコンを送信するステップと第１ビーコンを受信するステップとの間に行なわれる。
中継デバイスは第１ネットワークの構成メンバー、または第２ネットワークの構成メンバーのいずれかであることが好ましい。
さらにこの方法においては、第２ネットワーク情報データを含む第２ビーコンを第２制御装置から送信し、第２ビーコンを第１制御装置で受信し、そして第２ネットワーク情報データを第２ビーコンから第１制御装置で抽出する。
さらにこの方法においては、第２ビーコンを第２制御装置から第１制御装置に、第１制御装置の利用可能な物理領域及び第２制御装置の利用可能な物理領域の内に位置する中継デバイスを通して中継し、第２ビーコンを中継する操作は、第２ビーコンを送信するステップと第２ビーコンを受信するステップとの間に行なわれる。
中継デバイスは第１ネットワークの構成メンバー、または第２ネットワークの構成メンバーのいずれかであることが好ましい。
さらにこの方法においては、第１ビーコンを第１制御装置から第２制御装置に、第１制御装置の利用可能な物理領域及び第２制御装置の利用可能な物理領域の内に位置する中継デバイスを通して中継し、第１ビーコンを中継する操作は、第１ビーコンを送信するステップと第１ビーコンを受信するステップとの間に行なわれ、そして第２ビーコンを第２制御装置から第１制御装置に中継デバイスを通して中継し、第２ビーコンを中継する操作は、第２ビーコンを送信するステップと第２ビーコンを受信するステップとの間に行なわれる。
第２ネットワーク情報データは好ましくは、バージョン識別子、ブロードキャストメッセージタイプ、ルータ／制御装置識別子、ネットワーク情報データのａｇｅ指示子、ネットワーク情報データが制御装置間またはデバイス間で授受された回数のカウント、シーケンス番号、負荷フィードバック、接続ネットワークデバイスの数、近傍のメディアアクセス制御装置（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）のアドレス、データレート、利用可能なネットワークブリッジ接続のリスト、及び利用可能なネットワークサービスのリスト、のうちの少なくとも一つを含むことが好ましい。
第１ネットワーク情報データは好ましくは、バージョン識別子、ブロードキャストメッセージタイプ、ルータ／制御装置識別子、第１ネットワーク情報データのａｇｅ指示子、第１ネットワーク情報データが制御装置間またはデバイス間で授受された回数のカウント、シーケンス番号、負荷フィードバック、接続ネットワークデバイスの数、近傍のメディアアクセス制御装置（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）のアドレス、データレート、利用可能なネットワークブリッジ接続のリスト、及び利用可能なネットワークサービスのリスト、のうちの少なくとも一つを含むことが好ましい。
本発明の実施形態はスカッタネット接続形態を提供するものであり、この接続形態によりスカッタネット環境における種々のデバイス間の無線通信が可能になる。動作状態において、スカッタネット環境のデバイスは無線で互いにトラフィックを授受する。これに比べて、従来のネットワーキング手法では２つの異なるネットワークのデバイスは有線接続（すなわちブリッジング）を通してしか通信を行なうことができない。
スカッタネットは、複数の無線ネットワークからなるシステムとして定義され、これらの無線ネットワークは一つ以上の無線リンクにより互いに接続される（ホップと呼ぶ）。ネットワーキングシステムは、各デバイスがスカッタネットを形成するネットワークのうちの一つとのリンクを有する限りにおいて、これらの異なるモバイルデバイスグループ間のリンクを見つけ出し、そして全てのユーザが他のどのようなユーザとも通信できるようにこれらのパスを確立させ、更新するように機能する。複数のモバイルデバイスからなるこの自律システムは他から絶縁された形で動作を行なう、または固定、すなわち有線ネットワークとの接続を行なうゲートウェイを有することができる。
図５は本発明の好適な実施形態によるスカッタネットのブロック図である。スカッタネット５００は３つの別個のオーバーラップするネットワーク、すなわちネットワークＡ ５０５ａ，ネットワークＢ ５０５ｂ，及びネットワークＣ ５０５ｃを含む。基本的な機能において、これらのネットワーク５０５ａ，５０５ｂ及び５０５ｃの構成要素は、図３に示す該当する構成要素と同じように動作する。ネットワーク５０５ａ，５０５ｂ及び５０５ｃは図３に関連して上に記載したように、ピコネットまたは他の無線ネットワークとすることができる。
図５に示すように、ネットワークＡ ５０５ａは制御装置５１０ａ及び複数のデバイス５２１ａ〜５２４ａを、ネットワークＢ ５０５ｂは制御装置５１０ｂ及び複数のデバイス５２１ｂ〜５２２ｂを、そしてネットワークＣ ５０５ｃは制御装置５１０ｃ及び複数のデバイス５２１ｃ〜５２３ｃを含む。各デバイス５２１ａ〜５２４ａ，５２１ｂ〜５２２ｂ，５２１ｃ〜５２３ｃはそのそれぞれの制御装置５１０ａ，５１０ｂ，５１０ｃにプライマリー無線リンク５３０を通して接続される。また図示はしないが、各デバイス５２１ａ〜５２４ａ，５２１ｂ〜５２２ｂ，５２１ｃ〜５２３ｃはそのネットワーク５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃ内の一つ以上の他のデバイス５２１ａ〜５２４ａ，５２１ｂ〜５２２ｂ，５２１ｃ〜５２３ｃに、図３に関連して上に記載したようにセカンダリー無線リンクを通して接続される。
所定のネットワークの種々のデバイス５２１ａ〜５２４ａ，５２１ｂ〜５２２ｂ，５２１ｃ〜５２３ｃは、利用可能な物理領域５５０ａ，５５０ｂ，５５０ｃに閉じ込められ、これらの物理領域は制御装置５１０ａ，５１０ｂ，５１０ｃが、デバイス５２１ａ〜５２４ａ，５２１ｂ〜５２２ｂ，５２１ｃ〜５２３ｃの各々と確実に通信できる度合いに基づいて設定される。所定の制御装置５１０ａ，５１０ｂ，５１０ｃと通信可能なデバイス５２１ａ〜５２４ａ，５２１ｂ〜５２２ｂ，５２１ｃ〜５２３ｃ（及びその逆の場合も同じ）の全ては、ネットワーク５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃの利用可能な領域５５０ａ，５５０ｂ，５５０ｃの内に在る。しかしながら上述したように、所定のネットワーク５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃのデバイス５２１ａ〜５２４ａ，５２１ｂ〜５２２ｂ，５２１ｃ〜５２３ｃの全てが、そのネットワークの他の全てのデバイス５２１ａ〜５２４ａ，５２１ｂ〜５２２ｂ，５２１ｃ〜５２３ｃと通信する必要はない。
３つのオーバーラップするネットワーク５０５ａ，５０５ｂ及び５０５ｃが図５に示されるが、別の実施形態はこれより少ない、または多いネットワークを含むことができる。また図５の実施形態は、ネットワーク５０５ａ，５０５ｂ及び５０５ｃの全てが利用可能な領域５５０ａ，５５０ｂ，５５０ｃの内でオーバーラップする状態を示しているが、何らかの通信がネットワーク５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃの構成要素間で可能であればこれらのネットワークはこの状態である必要はない。
またネットワークＡ ５０５ａが４つのデバイス５２１ａ〜５２４ａを、ネットワークＢ ５０５ｂが２つのデバイス５２１ｂ〜５２２ｂを、ネットワークＣ ５０５ｃが３つのデバイス５２１ｃ〜５２３ｃを有するように示されているが、別の実施形態では各ネットワークに含まれるデバイスの数を変えることができる。
図５を参照して上に記載したようなスカッタネット５００においては、３つの異なるネットワーク５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃの接続領域内に同時に位置するデバイス５２１ａ〜５２４ａ，５２１ｂ〜５２２ｂ，５２１ｃ〜５２３ｃは、ネットワーク５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃ間の無線リンク／無線ブリッジの役割を果たすことになる。これらの特定のブリッジングデバイスは、無線ゲートウェイまたは無線プロキシノードと呼ばれる。
図５において、デバイスＡ−４ ５２４ａ及びデバイスＣ−１ ５２１ｃは無線ゲートウェイとして機能することができる。デバイスＡ−４ ５２４ａはネットワークＡ ５０５ａ及びネットワークＣ ５０５ｃの利用可能な領域５５０ａ及び５５０ｃにそれぞれ位置する。同様に、デバイスＣ−１ ５２１ｃはネットワークＢ ５０５ｂ及びネットワークＣ ５０５ｃの利用可能な領域５５０ｂ及び５５０ｃにそれぞれ位置する。
デバイス５２１ａ〜５２４ａ，５２１ｂ〜５２２ｂ，５２１ｃ〜５２３ｃの全てが無線ゲートウェイとして機能することができることが望ましいので、全てのデバイス５２１ａ〜５２４ａ，５２１ｂ〜５２２ｂ，５２１ｃ〜５２３ｃが十分なバッファリング機能及び処理機能を有してワイヤレスブリッジングを処理することが好ましい。そして隣接するネットワーク５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃは、送信側ネットワーク５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃと同じチャネル周波数を使用することができないので、全てのデバイスは２つの異なるチャネル周波数間で切り替わる機能を備える必要がある。しかしながら別の実施形態では、ブリッジング機能は或る特定のデバイスに限定される。
上述のように、ネットワーク５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃの制御装置５１０ａ，５１０ｂ，５１０ｃは、システムを制御する追加機能及び制御装置がネットワーク５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃのデバイス５２１ａ〜５２４ａ，５２１ｂ〜５２２ｂ，５２１ｃ〜５２３ｃの全てと通信するという要件を除いて、デバイス５２１ａ〜５２４ａ，５２１ｂ〜５２２ｂ，５２１ｃ〜５２３ｃのいずれかと同じ種類のデバイスとすることができる。
次に、制御装置化が可能なデバイス例及び制御装置化が不可能なデバイス例の動作について考察する。
起動時において、制御装置化可能なデバイスは、予め構成した一つ以上のチャネルを使用してランダムな期間に渡って受信することになる。受信期間の最後では、デバイスは、現ネットワークに通常デバイスとして参加する、現ネットワークの制御装置になろうと競合する、現ネットワークの子ネットワークを形成する、または全ての現在の隣接ネットワークとは異なるチャネルにより新規ネットワークを構築する、のいずれかを行なうことになる。
制御装置化可能なデバイスが新規ネットワークを構築する場合、このデバイスは、隣接ネットワークとなり得るネットワークに重大な干渉を全く及ぼさないチャネル周波数を選択することが好ましい。信号干渉は、現在提案されているＩＥＥＥ ８０２．１５．３標準に示されるダイナミック送信電力制御アルゴリズムを使用することによりさらに減らすことができる。このアルゴリズムによりネットワークの利用可能な物理領域（すなわちセル領域）のサイズを調整して、ネットワーク間の接続を良好に維持しつつ空間の再利用を増やすことができる。
初期化時に、制御装置化不可能なデバイスは、予め構成した一つ以上のチャネルを使用してランダムな期間に渡って受信することになる。受信期間の最後では、デバイスは、現ネットワークに通常デバイスとして参加する、またはデバイスが現ネットワークに参加できないことを示すエラーステートに入る（例えば、現ネットワークがない、帯域幅が十分ではない、など）、のいずれかを行なうことになる。
動作状態において、スカッタネット５００の各制御装置５１０ａ，５１０ｂ，５１０ｃは、周期的にビーコンをその利用可能な物理領域５５０ａ，５５０ｂ，５５０ｃ内のデバイスに送出する。好適には、これらのビーコン、またはそのビーコンの内容に関する他の全てのブロードキャストメッセージは、さらに、その接続ネットワーク５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃに関するネットワーク情報を事あるごとに含むことになる。このネットワーク情報は、チャネル負荷、サービスクラス当りの利用可能な帯域幅、ネットワーク５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃに接続される全てのデバイス５２１ａ〜５２４ａ，５２１ｂ〜５２２ｂ，５２１ｃ〜５２３ｃのＭＡＣアドレステーブル、各デバイス５２１ａ〜５２４ａ，５２１ｂ〜５２２ｂ，５２１ｃ〜５２３ｃの該当するデータレート／リンク品質、各デバイス５２１ａ〜５２４ａ，５２１ｂ〜５２２ｂ，５２１ｃ〜５２３ｃが有する全ての最終的なブリッジ接続、そして各デバイス５２１ａ〜５２４ａ，５２１ｂ〜５２２ｂ，５２１ｃ〜５２３ｃが提供するサービスタイプ（例えば、プリンティング、スキャニング、レコーディング、ＤＶＤプレーヤー、ＴＶディスプレイ）、を含むことができる。このネットワーク情報は、関連データ転送仕様（例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１５．３仕様）に既に規定されている他の情報フィールドに加えられる。
ネットワーク５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃに参加する前に、アクティブな送信要求を持たない非接続のデバイスは、まず、制御装置５１０ａ，５１０ｂ，５１０ｃを選んで制御装置との接続を行なうことで、そのネットワーク５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃを選択する前に複数のチャネル（すなわちビーコン）をスキャンする。このスキャンの判断は、例えば利用可能帯域幅、リンク品質またはバッテリー寿命のような基準に基づいて行なわれる。勿論、他の基準を用いることも可能である。
デバイスがその選択した制御装置５１０ａ，５１０ｂ，５１０ｃとの接続を行なうとき、デバイスは、スキャニング段階で収集した隣接ネットワーク５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃに関する幾つかの情報を制御装置５１０ａ，５１０ｂ，５１０ｃに送信することが好ましい。この情報は、デバイスがネットワーク５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃに参加するために制御装置５１０ａ，５１０ｂ，５１０ｃが必要とする全ての情報に加えられる。
隣接ネットワークに関するこの情報は、所定のネットワーク５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃに固有の次の情報を含むことができる。すなわち、チャネル番号、チャネル負荷、送信電力、接続デバイス（すなわちノード）のテーブル、各デバイスから入手できるサービスのタイプ、さらにこれらに加えて、デバイスの受信範囲内の参加対象ネットワークと他の全てのネットワークとの間のオーバーラップ領域のタイプ、である。（図６Ａ〜６Ｃ及び関連する説明を参照のこと）。
図６Ａ〜６Ｃは、本発明の好適な実施形態による３つのタイプのネットワークオーバーラップを示している。図６Ａは直接オーバーラップ（ｄｉｒｅｃｔ ｏｖｅｒｌａｐ）、図６Ｂは不可視オーバーラップ（ｈｉｄｄｅｎ ｏｖｅｒｌａｐ）、６Ｃは間接オーバーラップ（ｉｎｄｉｒｅｃｔ ｏｖｅｒｌａｐ）をそれぞれ示している。
図６Ａは本発明の好適な実施形態による直接オーバーラップネットワークを示している。図６Ａに示すように２つのネットワーク、ネットワークＡ ５０５ａ及びネットワークＢ ５０５ｂが部分的にオーバーラップする。ネットワークＡ ５０５ａは、制御装置５１０ａ及び３つのデバイス５２１ａ〜５２３ａを含む。ネットワークＢ ５０５ｂは、制御装置５１０ｂ及び２つのデバイス５２１ｂ〜５２２ｂを含む。これらの２つのネットワーク５０５ａ，５０５ｂは例示として示しているに過ぎない。別の実施形態においては、もっと多くのネットワークがオーバーラップし、そして各ネットワークが種々の数のデバイスを含むことができる。
直接オーバーラップ状況においては、制御装置５１０ａ，５１０ｂは、ともに他のネットワークの利用可能な物理領域５５０ａ，５５０ｂ内に位置する。このようにして、各制御装置５１０ａ，５１０ｂは他のネットワーク５０５ａ，５０５ｂの存在及び設定を、他のネットワーク５０５ａ，５０５ｂの制御装置５１０ａ，５１０ｂが供給するビーコンを直接相互接続ネットワーク無線リンク５７０を通してモニターすることにより認識することができる。
この方法に代えて、制御装置５１０ａ，５１０ｂは、その保証タイムスロットのうちの一つを使用して一つのチャネルから別のチャネルに切り替わることにより、その固有のネットワークを妨害することなく他の制御装置と通信することができる。
しかしながら、この直接接続に加えて、他のネットワーク５０５ａ，５０５ｂの利用可能な物理領域５５０ａ，５５０ｂに一つのデバイスを含んでいた直接オーバーラップ状況にあるネットワーク５０５ａ，５０５ｂのいずれも（これは本例の両方のネットワークに当てはまる）がそのデバイスをプロキシノードとして使用して、２つの異なるチャネルに位置する２つの制御装置間に仲介通信手段を形成することもできる。
図６Ｂは、本発明の好適な実施形態による不可視オーバーラップネットワークを示している。図６Ｂに示すように、２つのネットワーク、ネットワークＡ ５０５ａ及びネットワークＢ ５０５ｂが部分的にオーバーラップする。ネットワークＡ ５０５ａは、制御装置５１０ａ及び３つのデバイス５２１ａ〜５２３ａを含む。ネットワークＢ ５０５ｂは、制御装置５１０ｂ及び２つのデバイス５２１ｂ〜５２２ｂを含む。これらの２つのネットワーク５０５ａ，５０５ｂは、例示として示しているに過ぎない。別の実施形態においては、もっと多くのネットワークがオーバーラップし、そして各ネットワークが種々の数のデバイスを含むことができる。
不可視オーバーラップ状況においては、制御装置５１０ａ，５１０ｂの両方が共に他のネットワーク５０５ａ，５０５ｂの利用可能な物理領域５５０ａ，５５０ｂ内に位置するということではない。このように、制御装置５１０ａ，５１０ｂがともに他のネットワーク５０５ａ，５０５ｂの存在及び設定を直接認識できるという状況ではない。何故なら、制御装置は、他のネットワーク５０５ａ，５０５ｂの制御装置５１０ａ，５１０ｂが供給するビーコンを受信できないからである。利用可能な物理領域５５０ａ，５５０ｂがともに同じサイズである場合、これは均等条件と言える。しかしながら、仮に利用可能な物理領域５５０ａ及び５５０ｂが異なるサイズであるとすると、一つの制御装置５１０ａ，５１０ｂは他の制御装置５１０ａ，５１０ｂからの送信を受信することができるが、逆はそのようにはならない、という状況が生じ得る。制御装置５１０ａ，５１０ｂの両方が互いの送信を受信できるわけではないので、この状態も不可視オーバーラップ状況であると言える。
しかしながら、不可視オーバーラップでは、少なくとも一つのネットワーク５０５ａ，５０５ｂが他のネットワーク５０５ａ，５０５ｂの利用可能な物理領域５５０ａ，５５０ｂ内に一つのデバイスを含むことができる。これにより、このオーバーラップデバイスはプロキシノードとして機能し、そしてこの２つの制御装置５１０ａ，５１０ｂの間で間接相互接続ネットワーク無線リンク５８０を通してビーコンを渡す、またはメッセージ情報をブロードキャストすることができる。
ここで図６Ｂは、ネットワークＡ ５０５ａ及びネットワークＢ ５０５ｂの両方に一つのオーバーラップデバイスが含まれる形態を開示しているが、不可視オーバーラップ接続では、そのようなデバイスは一つのみで足りることに注目されたい。
図６Ｃは本発明の好適な実施形態による間接オーバーラップネットワークを示している。図６Ｃに示すように、２つの隣接ネットワーク（ネットワークＡ ５０５ａ及びネットワークＢ ５０５ｂ）は、直接オーバーラップはしない。ネットワークＡ ５０５ａは、制御装置５１０ａ及び３つのデバイス５２１ａ〜５２３ａを含む。ネットワークＢ ５０５ｂは、制御装置５１０ｂ及び２つのデバイス５２１ｂ〜５２２ｂを含む。これらの２つのネットワーク５０５ａ，５０５ｂは、例示として示しているに過ぎない。別の実施形態においては、もっと多くのネットワークが互いに隣接して形成され、そして各ネットワークが種々の数のデバイスを含むことができる。
間接オーバーラップ状況においては、２つのネットワーク５０５ａ及び５０５ｂの利用可能な物理領域５５０ａ及び５５０ｂは、いずれもオーバーラップしない。このように、制御装置５１０ａ，５１０ｂは、いずれも、他のネットワーク５０５ａ，５０５ｂの存在及び設定を他の制御装置５１０ａ，５１０ｂから直接、または他のネットワーク５０５ａ，５０５ｂの一つのデバイスを直接通して認識することができない。これは、各制御装置５１０ａ，５１０ｂが他のネットワーク５０５ａ，５０５ｂの構成要素のいずれとも通信できないからである。
しかしながら、間接オーバーラップの状況が生じる場合、ネットワーク５０５ａ，５０５ｂのうちの一つに含まれる少なくとも一つの制御装置化可能なデバイスは、子ネットワーク（すなわち、現ネットワーク内の一つのネットワーク）を形成して他の現ネットワーク５０５ａ，５０５ｂに含まれる少なくとも一つのデバイスがその子ネットワークの利用可能な物理領域５６０ａ，５６０ｂ内に位置するように機能することができる。
図６Ｃに示すように、ネットワークＡ ５０５ａのデバイスＡ−２ ５２２ａは、制御装置化可能である（すなわち、このデバイスは制御装置と成り得る）。そして、デバイスＡ−２ ５２２ａが子ネットワークを形成すると、子ネットワークの利用可能な物理領域５６０ａは、デバイスＢ−２ ５２２ｂを包含するのに十分な大きさとなる。同じように、仮にネットワークＢ ５０５ｂのデバイスＢ−２ ５２２ｂが制御装置化可能である（すなわち、制御装置と成り得る）とすると、このデバイスは、子ネットワークを形成することができ、そのネットワークの利用可能な物理領域５６０ｂは、デバイスＡ−２ ５２２ａを包含するのに十分な大きさとなる。どのデバイス５２２ａ，５２２ｂが子ネットワークを形成したのかに関係なく、２つのデバイス５２２ａ及び５２２ｂは、互いに子無線リンク５９０を通して通信する。
図６Ｃは、デバイスＡ−２ ５２２ａ及びデバイスＢ−２ ５２２ｂの両方が制御装置化可能である状況を示しているが、これらのデバイスＡ−２ ５２２ａ及びデバイスＢ−２ ５２２ｂのうちの一つだけが制御装置化可能であれば十分である。いずれの場合でも、該当するデバイスが子ネットワークを形成し、そして通信ラインを開設することができる。
図６Ｃに開示する間接オーバーラップ状況においては、デバイスＡ−２ ５２２ａは、ネットワークＢ ５０５ｂの存在及び設定について、デバイスＢ−２ ５２２ｂが転送するそのビーコンメッセージをモニターすることにより認識する。次にデバイスＡ−２ ５２２ａは、この情報をネットワークＡ ５０５ａの制御装置５１０ａに転送する。同様にして、デバイスＢ−２ ５２２ｂは、ネットワークＡ ５０５ａの存在及び設定について、デバイスＡ−２ ５２２ａが転送するそのビーコンメッセージをモニターすることにより認識する。次にデバイスＢ−２ ５２２ｂは、この情報をネットワークＢ ５０５ｂの制御装置５１０ｂに転送する。
このようにして一対のプロキシノードは、各ネットワーク５０５ａ，５０５ｂに含まれ、子ネットワークを形成する一つのデバイスによって形成される。次にこの子ネットワークは、２つのネットワーク５０５ａ及び５０５ｂとの間の無線ブリッジ機能を処理する。
オーバーラップのタイプに関係なく、ネットワーク５０５ａ，５０５ｂの中で接続されている間、各デバイス５２１ａ〜５２３ａ，５２１ｂ〜５２２ｂは、その制御装置５１０ａ，５１０ｂからの周期的な指示により他のチャネルをスキャンする必要があり、これによりもっと良好な制御装置、例えばより広い利用可能な帯域幅、より良好なＱｏＳ、より良好なリンク品質、またはより小さな送信電力を有する制御装置が利用可能かどうかを判断する。デバイスはまた、その制御装置５１０ａ，５１０ｂからの周期的な指示により隣接ネットワークを探し出し、そして可能であればこれらの隣接ネットワークのプロキシの役割を果たす必要がある。
この状況はデバイスに電力節減モードに入るように指示することにより実現する。別の構成として、時間的に余裕があれば、ネットワークはスーパーフレーム４５０の利用可能な非活性期間（すなわち、他のデバイス専用のタイムスロット４９０）を活用することができる。この操作は、複数のダイナミックＧＴＳをタイムスロット４９０に使用すれば特に有効に作用する。何故なら、ネットワーク５０５ａ，５０５ｂの制御装置５１０ａ，５１０ｂは、その送信順序を再編成できるからである。デバイス５２１ａ〜５２３ａ，５２１ｂ〜５２２ｂがその受信範囲内でより良好な制御装置５１０ａ，５１０ｂを探し出す場合、デバイスは、その制御装置５１０ａ，５１０ｂに移動する必要がある。
２つのネットワーク５０５ａ，５０５ｂの範囲内のデバイス５２１ａ〜５２３ａ，５２１ｂ〜５２２ｂがプロキシノードになる決定を下す場合、デバイスは、２つの制御装置５１０ａ，５１０ｂのうちの一つにリクエストし、スーパーフレーム調整コマンドを送信することによりデバイスのスーパーフレームサイズ及びビーコン送信時間（ＴＢＴＴ）を動的に調整させる必要がある。
図７は本発明の好適な実施形態によるスーパーフレーム調整コマンドを示している。図７に示すように、スーパーフレーム調整コマンド７００はコマンドタイプフィールド７１０、長さフィールド７２０、スーパーフレーム期間フィールド７３０、及びビーコン送信時間（ＴＢＴＴ）フェーズフィールド７４０を含むことができる。
スーパーフレーム調整コマンド７００によりプロキシノードは、容易に一つのネットワーク５０５ａ，５０５ｂから別のネットワークに切り替わることができ、その間、２つの制御装置５１０ａ，５１０ｂが送信するビーコンメッセージを二者択一的に受信する機能を依然として保持することができる。
幾つかのデバイスが同じ隣接無線ネットワークのプロキシの役割を果たすことが可能であるとすると、最大の中継器メモリサイズを有するデバイスが選択されることになる。
また、プロキシノードが複数のネットワーク５０５ａ，５０５ｂに同期する状態を維持するために、スカッタネット５００内の各ネットワーク５０５ａ，５０５ｂは、同じ期間を有するスーパーフレーム４５０を使用しなければならないことになる（例えばデフォルト値に設定される）。
次に各制御装置５１０ａ，５１０ｂは、ブロードキャストメッセージを通常の周期（例えば毎秒または２秒毎に）で送信（ビーコン送信または他の送信）する役割を担うことになる。このブロードキャストメッセージは、メッセージに関連する全てのデバイスのリスト、その関連デバイスの各々が提供するサービスのタイプだけでなく、サポートされるデータレート、外部との利用可能な有線接続、及び必要に応じて他のフィールドのような幾つかの付加情報を含む必要がある。
更新時間（すなわちブロードキャスト周期）は、デバイスの移動性の程度及び特定用途におけるネットワークの接続形態の変化速度に依存して変化することができる。低いデューティサイクルで送信される更新によりオーバーヘッドを最小化することができる。
可視オーバーラップ状況（図６Ａ参照）においては、制御装置５１０ａ及び５１０ｂはこの情報を直接渡すことになる。不可視オーバーラップ状況（図６Ｂ参照）においては、関連する制御装置５１０ａ，５１０ｂがこの情報をプロキシノードに渡し（無線ブリッジ）、このノードがブロードキャストメッセージを他の制御装置５１０ａ，５１０ｂに中継することになる。間接オーバーラップ状況（図６Ｃ参照）においては、関連する制御装置５１０ａ，５１０ｂは、この情報をその固有のネットワーク５０５ａ，５０５ｂの第１プロキシノードに渡すことになる。次に第１プロキシノードは、ブロードキャストメッセージを第２プロキシノードに中継することになるが、この第２プロキシノードは、第１プロキシノードの子ネットワーク、及び他の制御装置５１０ａ，５１０ｂが制御する他のネットワークの両方に位置する。次に第２プロキシノードは、ブロードキャストメッセージを他の制御装置５１０ａ，５１０ｂに中継することになる。
オーバーラップのタイプに関係なく、一旦第２プロキシノードがブロードキャストメッセージを別のネットワークから（メッセージが通ることのできるルートを通して）受信すると、受信側制御装置５１０ａ，５１０ｂは、この情報をそれぞれそのデバイス５２１ａ〜５２３ａ，５２１ｂ〜５２２ｂに送信し、この操作によってこれらのデバイスのネットワーク近傍リストが更新されることになる。その結果、各ネットワーク５０５ａ，５０５ｂの各デバイスは、全ての所定の時点で全スカッタネット５００の全ネットワーク接続形態情報を有することになる。
図８は、本発明の好適な実施形態による近傍情報メッセージと呼ばれるブロードキャストメッセージのフォーマットを示している。このブロードキャストメッセージは、変形ビーコンメッセージまたは独立ブロードキャストメッセージとすることができる。図８に示すように、本発明の好適な実施形態によるブロードキャストメッセージは、ＭＡＣヘッダフィールド８０５、シーケンス番号フィールド８１０、ルータ／制御装置識別子（ＩＤ）フィールド８１５、ａｇｅフィールド８２０、ホップカウントフィールド８２５、負荷フィードバックフィールド８３０、接続デバイス数フィールド８３５、及びデバイスレコードフィールド８４０を含む。デバイスレコードフィールド８４０は、一つ以上のデバイスレコード８４５を含む。各デバイスレコード８４５は、近傍ＭＡＣアドレスフィールド８５０、ブリッジ接続フィールド８５５、サービスフィールド８６０、データレートフィールド８６５、及び必要に応じて幾つかの付加フィールド８７０を含む。（付加情報フィールド８７０は幾つかの実施形態では除かれる）。デバイスレコードフィールド８４０のデバイスレコード８４５の数は、ネットワークに含まれるデバイスの数に依存して変わる。
シーケンス番号フィールド８１０は、より新しい近傍情報メッセージをより古い近傍情報メッセージから区別するために使用可能なシーケンス番号を含む。
ルータ／制御装置ＩＤフィールド８１５は、その近傍テーブルをブロードキャストメッセージを通して送信している制御装置のＭＡＣアドレスを特定するルータ／制御装置ＩＤを含む。
ａｇｅフィールド８２０は、ブロードキャストメッセージが、それが廃棄されなければならなくなる前に有効である期間（例えば、１秒または２秒）を示す情報を含む。
ホップカウントフィールド８２５は、近傍情報メッセージがその送信元から幾つのホップを経由したかを示す情報を含む。このフィールドは、送信側制御装置／ルータが“０”に設定することが好ましい。各プロキシノードは、このフィールドを受信するとその値を１だけ増やすことになる。この好適な実施形態においては、近傍情報ブロードキャストメッセージは、ホップカウントフィールドが“２”よりも大きいホップ数を示す場合には転送されない。この制約はこのプロトコルが生じさせるオーバーヘッドを制限することになる。その結果、デバイスは０，１または２ホップだけ離れた近傍リストを表示するだけである。
負荷フィードバックフィールド８３０は、接続デバイスがデータ転送に現時点で使用しているチャネル帯域幅量を時間単位で示す。これにより新規デバイスは、接続を試みる前に現在のチャネル負荷を見積もることができる。
接続デバイス数フィールド８３５は、この特定の無線ネットワークの制御装置に直接接続されるデバイスの合計数を示す。
デバイスレコードフィールド８４０は、制御装置／ルータに直接接続される全てのデバイスだけでなく各デバイスに関連する幾つかの測定指標のリストを含む。近傍ＭＡＣアドレスフィールド８５０は、その記入に関連するデバイスの近傍ＭＡＣアドレスを含む。ブリッジ接続フィールド８５５は、その記入に関連するデバイスを通しての外部とのブリッジ接続の利用可能性についての情報を含む。サービスフィールド８６０は、その記入に関連するデバイス、例えばプリンタ、ＤＶＤ，ＴＶディスプレイなどが提供するサービスタイプについての情報を含む。データレートフィールド８６５は、その記入に関連するデバイスのリンクデータレートについての情報を含む。上述のように、他の情報８７０は、必要に応じてデバイスレコード８４５に含めることもできる。
外部（例えばインターネット）との接続（すなわちブリッジ）を有するデバイス５２１ａ〜５２３ａ，５２１ｂ〜５２２ｂ，５２１ｃ〜５２３ｃを公表することにより、システムは、デバイスがブリッジ接続の物理的位置から遠く離れている場合でも各デバイス５２１ａ〜５２３ａ，５２１ｂ〜５２２ｂ，５２１ｃ〜５２３ｃが外部接続を行なえるメカニズムを提供することができる。
各デバイス５２１ａ〜５２３ａ，５２１ｂ〜５２２ｂ，５２１ｃ〜５２３ｃは、ネットワーク近傍可視化ツールも有していることが好ましく、このツールによりグラフィックインターフェイスを有するエンドユーザはユーザのスクリーン上に、無線ゲートウェイ／プロキシノードを通して直接または間接的に接続が行なわれる対象となる全てのデバイス５２１ａ〜５２３ａ，５２１ｂ〜５２２ｂ，５２１ｃ〜５２３ｃだけでなく、これらのデバイス５２１ａ〜５２３ａ，５２１ｂ〜５２２ｂ，５２１ｃ〜５２３ｃの各々が提供するサービス（例えば、プリンティング、スキャナー、ＤＶＤプレイヤー、ＴＶディスプレイなど）も表示する。全ての操作はこの使い勝手の良いアプリケーション（例えばユニバーサルリモートコマンド）により実行することができる。
このインターフェイスにより、エンドユーザが利用可能デバイスをウィンドウズベースのコンピュータのファイルを管理するのとほとんど同じやり方で管理することができるようになることが好ましい。このインターフェイスは、ユーザにネットワークネットワーク５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃのリンクが現在どこに在るのかを通知することになり、そしてインターフェイスは５秒または１０秒毎に更新されることが好ましい。
新規リンクの報告またはデッドリンクの消去を決定する前に安定性をさらに保証するために、ネットワーク近傍可視化ツールの更新周期はリンク発見ブロードキャストメッセージに対する周期よりも相当長く（例えば、１秒または２秒に対して５秒または１０秒）する。
大きな展開が見込まれる複数ネットワーク構成のスカッタネットの複雑さを減らすためには、スカッタネットのデバイスマップの解像度は制限されることになる。ネットワーキング近傍可視化ツールは、デバイスから１ホップまたは２ホップだけ離れた近傍デバイス及びサービスのみを表示することが好ましい。しかしながら別の実施形態においては、この制約を変更してホップ数を増やして、または減らして、或いは無くしてしまうことができる。
明らかなことであるが、本発明の変形及び変更は上述の示唆を参照すれば可能である。例えば、記載された例は全て超高帯域ネットワークの例であるが、上に開示したシステム及び方法は等価な条件で他の無線ネットワークに適用可能である。従って、添付の請求項の技術範囲内で、本発明を本明細書に特定の形で記載した以外の方法で実施することが可能であることは理解されるべきものと考えられる。
コンピュータ通信アーキテクチャのＯＳＩ標準のブロック図である。 コンピュータ通信アーキテクチャのＩＥＥＥ ８０２標準のブロック図である。 無線ネットワークのブロック図である。 図３の無線ネットワークのデバイスまたは制御装置のブロック図である。 従来の方法による、非衝突通信期間中に複数のタイムスロットを有する一連のスーパーフレームの構造例を示す。 本発明の好適な実施形態によるスカッタネットのブロック図である。 本発明の好適な実施形態によるタイプのネットワークオーバーラップを示す。 本発明の好適な実施形態によるタイプのネットワークオーバーラップを示す。 本発明の好適な実施形態によるタイプのネットワークオーバーラップを示す。 本発明の好適な実施形態によるスーパーフレーム調整コマンドを示す。 本発明の好適な実施形態によるブロードキャストメッセージのフォーマットを示す。

Claims (4)

  1. 超高帯域無線スカッタネットであって、
    第１ネットワークと第２ネットワークとを備え、
    前記第１ネットワークは、
    前記第１ネットワークの動作を制御する第１制御装置であって、前記第１制御装置が確実に通信することができる最も遠い距離を表わす第１の利用可能な物理領域を有する第１制御装置と、
    前記第１の利用可能な物理領域に位置する一つ以上の第１デバイスとを含み、
    前記第２ネットワークは、
    前記第２ネットワークの動作を制御する第２制御装置であって、前記第２制御装置が確実に通信することができる最も遠い距離を表わす第２の利用可能な物理領域を有する第２制御装置と、
    前記第２の利用可能な物理領域に位置する一つ以上の第２デバイスとを含み、
    前記第１制御装置は前記第２の利用可能な物理領域内に在り、かつ前記第２制御装置は前記第１の利用可能な物理領域内に在り、
    前記第１及び第２制御装置は、ネットワーク情報データを超高帯域信号を通して授受する、超高帯域無線スカッタネット。
  2. 超高帯域無線スカッタネットの第１及び第２超高帯域ネットワーク間でネットワーク情報データを共有する方法であって、
    前記第１ネットワークの第１制御装置から第１ネットワーク情報データを含む第１ビーコンを送信し、
    前記第２ネットワークの第２制御装置で前記第１ビーコンを受信し、
    前記第１ネットワーク情報データを前記第１ビーコンから前記第２制御装置で抽出することを備える、方法。
  3. 超高帯域無線スカッタネットであって、
    第１ネットワークと第２ネットワークとを備え、
    前記第１ネットワークは、
    前記第１ネットワークの動作を制御する第１制御装置であって、前記第１制御装置が確実に通信することができる最も遠い距離を表わす第１の利用可能な物理領域を有する第１制御装置と、
    前記第１の利用可能な物理領域に位置する一つ以上の第１デバイスとを含み、
    前記第２ネットワークは、
    前記第２ネットワークの動作を制御する第２制御装置であって、前記第２制御装置が確実に通信することができる最も遠い距離を表わす第２の利用可能な物理領域を有する第２制御装置と、
    前記第２の利用可能な物理領域に位置する一つ以上の第２デバイスとを含み、
    前記一つ以上の第１制御装置のうちの少なくとも一つが前記第２の利用可能な物理領域内に在り、かつ中継デバイスとして動作し、
    前記第１及び第２制御装置は、ネットワーク情報データを、前記中継デバイスを経由する超高帯域信号を通して授受する、超高帯域無線スカッタネット。
  4. 超高帯域無線スカッタネットであって、
    第１ネットワークと第２ネットワークとを備え、
    前記第１ネットワークは、
    前記第１ネットワークの動作を制御する第１制御装置であって、前記第１制御装置が確実に通信することができる最も遠い距離を表わす第１の利用可能な物理領域を有する第１制御装置と、
    前記第１の利用可能な物理領域に位置する一つ以上の第１デバイスとを含み、
    前記第２ネットワークは、
    前記第２ネットワークの動作を制御する第２制御装置であって、前記第２制御装置が確実に通信することができる最も遠い距離を表わす第２の利用可能な物理領域を有する第２制御装置と、
    前記第２の利用可能な物理領域に位置する一つ以上の第２デバイスとを含み、
    前記一つ以上の第１デバイスのうちの一つは制御装置と成り得るデバイスであり、
    前記制御装置と成り得るデバイスは、子ネットワーク制御装置として動作して子ネットワークの動作を制御し、前記子ネットワーク制御装置は、前記子ネットワーク制御装置が確実に通信することができる最も遠い距離を表わす子ネットワーク利用可能な物理領域を有し、
    前記一つ以上の第２制御装置のうちの少なくとも一つが前記子ネットワーク利用可能な物理領域内に在り、かつ前記子ネットワークの子デバイスとして動作し、
    前記第１及び第２制御装置は、ネットワーク情報データを、前記子ネットワークの前記子制御装置及び前記子デバイスを通して授受する、超高帯域無線スカッタネット。
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