JP2007519320A - 多局ネットワーク用のプローブ方法 - Google Patents
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Abstract
Description
引用した種類のネットワークの更に別の用途は、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク(WLAN)であり、この場合、ワイヤレス・ネットワークを従来のネットワーク構造と組み合わせて、固定及び移動ネットワーク・ユーザにサービスを提供することができる。このようなネットワークは、必然性はないが、通常コンピュータ・ネットワークである。
a)少なくとも1つのデータ・チャネルとは別個の、少なくとも1つのプローブ・チャネルを規定するステップと、
b)各局において、第1の所定の判断基準に応じて、プローブ信号の他の局への送信のために、プローブ・チャネルを選択するステップと、
c)選択したプローブ・チャネル上において各局から第1プローブ信号を送信し、第1プローブ信号を探査局から受信した別の局が直接又は間接的に応答することによって、探査局にその宛先又は中間局としての可用性を示すステップと、
d)各局において、ステップ(c)によって識別した他の利用可能な局の詳細を備えた近隣表を維持するステップと、
e)近隣局ではない宛先局にデータを送る必要がある局から、第2プローブ信号を、近隣表内にある局に送信し、当該局から第2プローブ信号を受信するステップと、
f)必要に応じて、各局において、近隣局ではない各宛先局と通信するコストに関するデータを備えた傾斜表を維持するステップと、
を備えており、これによって、各局が、最小コストでも発信局から宛先局への以降の送信のために、所定数の中間局を選択可能とする。
好ましくは、第2プローブ信号は、局の近隣表がエントリを収容している間のみ、各局から送信する。
本方法は更に、近隣表における局毎に、発信局から宛先局まで近隣表内にあるかかる各局を経由してメッセージを送信するコストについて、宛先コスト値を計算するステップを含むこともできる。
好ましくは、各局は、それ自体の宛先コスト値の一時的記録も維持する。
好ましくは、宛先コスト値は、近隣表におけるそのような各局及びあらゆる中間局を経由して、発信局から宛先局にメッセージを送信する累積コストである。
好ましくは、本方法は更に、局がそれら自体の計算において、他の局の古い宛先コスト値を用いるのを防止するために、他の局がそれらの宛先コスト値を更新できる期間だけ、局毎に計算した宛先コスト値を一定に維持するステップを含む。
クライアント局に対して、ネットワークへのアクセス・ポイントとして機能するように配置された複数のゲートウェイと、
クライアント局が通信することができる複数のシード局であって、各々少なくとも1つのゲートウェイと通信状態にあり、クライアント局の有効接続範囲を広げる、複数のシード局と、
クライアント局を監視する少なくとも1つの加入者ネットワーク管理部と
を備えている。
各クライアント局は、
a)少なくとも1つのデータ・チャネルとは別個の、少なくとも1つのプローブ・チャネルを規定し、
b)各クライアント局において、プローブ信号の他のクライアント局への送信のために、プローブ・チャネルを選択し、
c)選択したプローブ・チャネル上において各クライアント局から第1プローブ信号を送信し、第1プローブ信号を探査クライアント局から受信した別の局が直接又は間接的に応答することによって、探査局にその宛先又は中間クライアント局としての可用性を示し、
d)各クライアント局において、ステップ(c)によって識別した他の利用可能な局の詳細を備えた近隣表を維持し、
e)近隣クライアント局ではない宛先クライアント局にデータを送る必要があるクライアント局から、第2プローブ信号を、近隣表内にあるクライアント局に送信し、当該クライアント局から第2プローブ信号を受信し、
f)必要に応じて、各クライアント局において、各近隣クライアント局と通信するコストに関するデータを備えた傾斜表を維持する
ように構成されており、これによって、各クライアント局が、最小コストでも発信クライアント局から宛先クライアント局への以降の送信のために、所定数の中間クライアント局を選択可能とする。
ネットワークの局間における便宜的データ送信方法を、ここでは、機会駆動マルチ・アクセス(ODMA)と呼ぶ。
図1において、第1及び第2ゲートウェイ10及び12は各々、通例ネットワーク・ユーザである多数の加入者ユニット(クライアント・デバイス)14のために、ネットワークへのアクセス・ポイントとして機能する。この実施形態におけるクライアント・デバイスは、通常、ワイヤレス・ネットワーク・カードであり、それぞれのゲートウェイ10及び12と、直接又は他のクライアント・デバイスを通じて、ODMA技法を用いて通信することができる。加えて、ワイヤレス・ルータである、多数のシード・ステーション16が計画的にゲートウェイ10及び12の付近に展開されている。シード・ステーションは、クライアント・デバイスの、特に異なる環境における接続性範囲を広げることによって、ネットワークのカバレッジ範囲及びスループットを効果的に拡大する。
ネットワークは、加入者から加入者に、そしてシードを通じて適時メッセージをゲートウェイに誘導し、次いで二点間リンクを通じてファイバに、そして別の領域に誘導する。
前述の例では、クライアント・デバイスはゲートウェイ10及び12と、直接、又はシード局16を通じて、あるいは1つ以上の中間クライアント・デバイスを通じて、前述の国際特許出願に記載されているように、通信することができる。加えて、クライアント・デバイスは、瞬時的なピア・ツー・ピア・ネットワークを他の同様のデバイスとともに形成することができる。
このデバイスは更に、DC−3GHz SPDTRFスイッチ48も含み、非常に低いDC電力消費で、低挿入損失特性及び正の電圧動作を行う。
SA2400送受信機の内部回路を、更に詳細な模式図として図3に示す。
前述のネットワークの動作について、これより、図5から図9の模式図を参照しながら説明する。
以上のことを念頭に入れて、本ネットワークは、各局の動作を調節し、任意の時点において、できるだけ高いデータ・レートで、しかしできるだけ低い送信電力で多数の近隣局に対してデータを送信又は受信できるようにし、これにより、他の局との干渉を低減することを図っている。
本発明においては、2種類の探査プロセス、「低速探査」及び「高速探査」の方法を用いる。低速探査プロセスが用いられるのは、各局が近隣を集めるためであり、高速探査プロセスは、発信局及び宛先局間に傾斜を構築するためである。
各局は、低速探査タイマを低速プローブ信号送信間で不規則に変化させて、他の局との衝突を回避する。いずれかの局が他の局の送信を受信し始めた場合、低速探査タイマに新たな間隔をロードし直す。
局がデータ・チャネルに変更した場合、データ・タイマをロードする。データ・タイマが許容する限り、データ・チャネル上に残る。データ・タイマが終了すると、局はプローブ・チャネルに戻り、再度探査を開始する。
低速探査プロセスは、3つの基本的機能から成る。
1.近隣収集
2.電力学習
3.近隣の傾斜(ramping)
近隣収集のプロセスは、局が増大させた電力レベルで探査を開始し、近隣局がそれら自体の探査において、最初の局の探査を検出していることを示すまで行う。これを近隣収集と呼ぶ。探査の電力は、所定数の近隣が、これらが探査を検出していることを示すまで、増加される。
本発明の低速探査プロセスについて、以下の例において更に詳しく説明する。
・最少探査電力(PPmin)
・最大探査電力(PPmax)
・探査電力刻み(PPstep)
・探査間隔(Pint)
・探査間隔標準偏差(Psdev)
・電力刻み幅毎の探査間隔(nPPs)
・近隣タイムアウト間隔(TNint)
・至近近隣タイムアウト間隔(TCNit)(TCNint<TNint)
・集めるべき至近近隣の数(nNbrs)
・探査に含む最大近隣数(nPNbrs)
・局ノイズ・フロア(Nfloor)
・損失傾斜時間(tinc)
・損失傾斜増分(Linc)(dB)
・損失傾斜過剰(Lex)(dB)
・探査
・探査承認
・近隣:探査又は探査承認を送信した局であり、自局において見ることができる局。
・至近近隣:自局のIDを収容したプローブを送信した近隣
規則的な間隔(Pint+/-Psdev)で、各局はプローブを送出する。初期送信電力はPPminである。各nPP間隔毎に、電力をPPstepだけ増加させ、少なくともnNbrs箇所の至近近隣を発見するまで(これらは、そのプローブ・メッセージにおいて自局のIDで返答している)、又は電力がPPmax(この段階で、プローブの送信をこの電力レベルで継続する)に達するまで増加させる。nNbrs個よりも多い至近近隣を見つけることができた場合、電力を傾斜低下し始める。
a.自局におけるノイズ・フロア(Nfloor)
b.このプローブ・メッセージの送信電力
c.自局の近隣の総数(現在では用いられていない)
d.自局の至近近隣の総数
e.最も近いnPNbrs(以下)個の近隣(又は、全ての近隣の可能性もある。任意)の局ID
(近隣の近さは、当該近隣の最後のプローブ・メッセージの受信電力に基づく)
(a)そのプローブをPPmax電力で送信していること、
(b)nNbrs個よりも少ない至近近隣を有するように要求すること、
(c)自局の至近近隣の1つではないこと、
(d)自局が通信できること
を聴取した場合、遠隔局を「孤立近隣」と見なす。この場合、直ちに(+/−Psdev)プローブ承認メッセージを、遠隔局によって聴取できるような適した電力で送出する。
プローブ承認は、以下の情報を収容する。
a.自局のノイズ・フロア
b.このプローブ承認メッセージのTx電力
c.「孤立近隣」の局ID
時間tincの後、近隣テーブル・エントリが更新されない(その近隣からのプローブによって)場合、エントリ内の報告された損失にLincを加算する。エントリがプローブによって更新されるまで、又は報告された損失を用いて近隣に達するために必要な送信電力が最大許容電力をLexdBだけ超過するまで、Tinc間隔でこれを繰り返す。後者の場合、損失を無縁に設定する。尚、ここの変更により既存の傾斜を凍結してもよい(以下を参照)。
上述した方法、及び、ベクトル・ルーティングの他の方法においては、送信局と宛先局との間のルート(経路)上の局の全てが既知であるわけではなく、これら方法によって生じる問題は、宛先局への経路中に発信局を含む可能性があり、事実上、電力傾斜においてループが生じることである。
損失が無限であり、この近隣に関与する傾斜テーブル内にエントリが存在しない場合、近隣テーブルのエントリを削除する方がよい。
個々の近隣に対するコストは、当該近隣に達するための送信電力に関して計算することができる。
例えば、−10dBm未満=コスト1
0dBm未満=コスト2
10dBm未満=コスト3
17dBm未満=コスト4
コストは、近隣に達するために必要な電力の指示である。干渉が多い程要求される電力も多くなり、電力(バッテリ)消費に関するコストも高くなる等となる。
低速探査は、近隣に達するために必要な電力の指示を生成する。
・局においてメッセージを発信するとき、又は
・近隣からの高速探査が傍受されたとき
である。
局は、それが維持している全ての傾斜が発信局又は宛先局によって取り消されるまで、あるいは傾斜が時間切れになるまで、高速探査モードのままでいる。
・ミリ秒単位の高速探査レート(FPRate)
・高速探査当たりの最大ホップ数(maxHops)
・ミリ秒単位の傾斜制限時間(Gtimeout)
・最大許容可能コスト(maxCost)
・ミリ秒単位の凍結エントリ制限時間(Ftime)
・局データ構造
近隣表
・近隣毎のエントリ
近隣表エントリ
・近隣局ID
・近隣までの現コスト(CN)
・現在維持されている傾斜毎のエントリ
近隣傾斜エントリ
・宛先局ID
・宛先までの近隣の現コスト(CND)
傾斜表
・現在維持されている傾斜毎のエントリ。宛先毎に1つのエントリ
傾斜表エントリ
・宛先局ID
・宛先までの現在の最良コスト(CD)
・現最良コスト近隣局ID
・凍結ステータス(オン又はオフ)
・凍結制限時間
・凍結コスト(CDF)
・凍結近隣ID(NF)
・傾斜制限時間
・同じ宛先を有する発信局毎にエントリを収容する、発信局リスト
発信局エントリ
・発信局ID
・ホップ回数
・維持ステータス(肯定又は否定)
高速探査データ・フォーマット
・送信局ID
・局におけるノイズ・フロア
・送信電力
・傾斜エントリ数−送信局が傾斜を維持しており、maxCostを超過していない近隣PDGを有する傾斜表における宛先エントリ毎に通例1つ。
高速探査傾斜エントリ
・宛先局ID
・送信局から宛先までの最良コスト(PDG)
・発信局のリスト
発信局エントリ
・発信局ID
・維持ステータス(肯定又は否定)
・ホップ回数
新たな近隣が低速探査プロセスによって追加された場合、傾斜表にある宛先毎のエントリを近隣表に追加する。全ての近隣が削除されている場合、傾斜表も削除し、局は高速探査モードから離脱する。
1.傾斜表がメッセージの宛先に対するエントリを収容しており、宛先までの最良コストがmaxCostを超過している。この場合、指定した近隣を経由してメッセージを送信することができる。
2.傾斜表がメッセージの宛先に対するエントリを収容していない。この場合、新たな傾斜表のエントリを作成し(「肯定」のステータスを維持する)、メッセージを整列させ、今後の送信に備えなければならない。
傾斜表のエントリが凍結されており、(全ての近隣Nについて)全ての値がCND>CDFである場合、CDの値を傾斜表から送出し、そうでない場合、先に計算した宛先CDまでの最良のコストを用いるが、CND<CDとなるような近隣の部分集合だけに対してである。
現在時刻を反映するために、傾斜制限時間を変更する。
発信元局エントリを、探査メッセージ表から、傾斜表における対応するエントリにコピーする。
ホップ回数を1だけ減らす。
エントリがまだない場合、新たに追加する。
近隣傾斜エントリを更新する。
指定された宛先に対する傾斜表エントリを以下のように更新する(高速探査傾斜エントリは、近隣Nからであり、宛先までのコストCNDは最良であると想定する)。
CN+CNDが宛先CDに対する現行の最良コスト以上であり、そのコストが近隣Nを経由しない場合、何も行わない。
CN+CNDが宛先CDに対する現行の最良コスト未満であり、そのコストが近隣Nを経由しない場合、現行の最良コストCDを減少値CN+CNDに更新する。
CN+CNDが宛先CDに対する現行の最良コスト未満であり、そのコストがNを経由する場合、現行の最良コストを減少値CN+CNDに更新する。
CN+CNDが宛先CDに対する現行の最良コストよりも大きく、コストがNを経由する場合、傾斜表エントリを凍結する。凍結ステータスを「オン」に設定し、凍結制限時間をFtimeに設定し、CDFを現在値のCDに設定する。CDを、新たな高い値CN+CNDに設定し、凍結したコストCDFに達したときに経由した近隣局ID(NF)を保持する。
A.N=NF、又は
B.N<>NF、及びCNDが凍結したコストCDF未満である場合、
CN+CNDが宛先CDに対する現行の最良コスト以上であり、そのコストが近隣Nを経由しない場合、何も行わない。
CN+CNDが宛先CDに対する現行の最良コスト未満であり、そのコストが近隣Nを経由しない場合、現行の最良コストCDを減少値CN+CNDに更新する。
CN+CNDが宛先CDに対する現行の最良コスト未満であり、そのコストがNを経由する場合、現行の最良コストを減少値CN+CNDに更新する。
CN+CNDが宛先CDに対する現行の最良コストよりも大きく、コストがNを経由する場合、傾斜表エントリを凍結する。凍結ステータスを「オン」に設定し、凍結制限時間をFtimeに設定し、CDFを新たな高い値CN+CNDに設定する。注:CDF又は、凍結したコストCDFに達したときに経由した近隣局ID(NF)を変更してはならない。
凍結制限時間が過ぎた場合、凍結ステータスを「オフ」に設定する。
この章は、凍結及び凍結解除プロセスの例を2種類示す。最初の例は、2番目に最良の近隣が不変のままであるという単純な状況である。第2の例は、凍結中に変化する2番目に最良の近隣を示す。
この例は、図9における局(M)に基づく。これは、凍結動作毎の制限時間動作を示す。
局Sから局Dに傾斜を作成する。局Mの傾斜表(GT)は下記の通りである。
最初のエントリが時間切れになったとき、2番目の再凍結エントリにおけるCDF及びNFを用いる。この実施態様では、これらのエントリ以降をコピーする。
この例は、図10における局(M)に基づく。
局Sから局Dまでの傾斜を作成する。安定した後、局MのGTは次のようになる。
(3)のCNDを3から5に変更すると仮定する。(3)から高速探査を受信する。(M)におけるGTを以下のように更新する。
(1)から来る高速探査は、(M)のGTを更新する。何故なら、CN+CND=6であり、これはCD=7よりも小さいからである。更新の後、(M)のGTは以下のようになる。Ftimeは現在40msであると仮定する。
(1)のCNが2から3に変化したと仮定する。これにより、GTエントリが再凍結されることになる。
この例は、凍結が発生したときの数カ所の局における総合的な動作を例示する。図11において、(1)及び(4)間のコストは10であるので、(D)までのトラフィックは(3)、(2)及び(1)を通過する。
(D)及び(1)間のコストが、例えば、1から20に増大したと仮定する。これにより、(1)が凍結されることになる。
以下の表は、全ての傾斜表を示す((D)までの宛先)。高速探査は10ms毎に行われると仮定する。以下の表は、ms単位で絶対時間を示す。
*1.局(1)は局(4)からFPを受信する。凍結局のためにアルゴリズムを実行する。FP(4)におけるCDは4であり、これは凍結コストCDF=1よりも高いので、局1のGTを変更しない。
Claims (13)
- 複数の局を備えており、各局が、データを送信及び受信することができる通信ネットワークであって、少なくとも1つの適時選択した中間局を介して発信局から宛先局にデータを送信することを可能としている通信ネットワークにおける動作方法であって、
a)少なくとも1つのデータ・チャネルとは別個の、少なくとも1つのプローブ・チャネルを規定するステップと、
b)各局において、第1の所定の判断基準に応じて、プローブ信号の他の局への送信のために、プローブ・チャネルを選択するステップと、
c)前記選択したプローブ・チャネル上において各局から第1プローブ信号を送信し、前記第1プローブ信号を探査局から受信した別の局が直接又は間接的に応答することによって、前記探査局にその宛先又は中間局としての可用性を示すステップと、
d)各局において、ステップ(c)によって識別した他の利用可能な局の詳細を備えた近隣表を維持するステップと、
e)近隣局ではない宛先局にデータを送る必要がある局から、第2プローブ信号を、前記近隣表内にある局に送信し、当該局から第2プローブ信号を受信するステップと、
f)必要に応じて、各局において、近隣局ではない各宛先局と通信するコストに関するデータを備えた傾斜表を維持するステップと、
を備えており、各局が、最小コストで発信局から宛先局への以降の送信のために、所定数の中間局を選択可能とすることを特徴とする方法。 - 請求項1記載の方法において、ステップ(c)によって識別された他の利用可能局の詳細は、経路損失、及び前記他の利用可能な局に到達するのに必要な電力を含むことを特徴とする方法。
- 請求項1又は請求項2記載の方法において、前記第2プローブ信号は、前記局の近隣表がエントリを収容している間のみ、各局から送信されることを特徴とする方法。
- 請求項1〜3いずれかに記載の方法において、前記方法は更に、前記近隣表における局毎に、発信局から宛先局まで前記近隣表内にあるかかる各局を経由してメッセージを送信するコストについて、宛先コスト値を計算するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項1〜4いずれかに記載の方法において、各局は、それ自体の宛先コスト値の一時的記録も維持することを特徴とする方法。
- 請求項4又は請求項5記載の方法において、前記宛先コスト値は、前記近隣表におけるかかる各局及び任意の中間局を経由して、前記発信局から前記宛先局にメッセージを送信する累積コストであることを特徴とする方法。
- 請求項4〜6いずれかに記載の方法において、前記方法は更に、局がそれら自体の計算において、他の局の古い宛先コスト値を用いるのを防止するために、他の局がそれらの宛先コスト値を更新できる期間だけ、局毎に計算した宛先コスト値を一定に維持するステップを含むことを特徴とする方法。
- 各々がデータを送信及び受信することができる複数のクライアント局を備えている通信ネットワークであって、少なくとも1つの適時選択した中間クライアント局を介して発信クライアント局から宛先クライアント局に複数のデータ・パケットから成るメッセージを前記ネットワークが送信することを可能とし、更に、前記ネットワークは、
クライアント局に対して、ネットワークへのアクセス・ポイントとして機能するように配置された複数のゲートウェイと、
クライアント局が通信することができる複数のシード局であって、各々少なくとも1つのゲートウェイと通信状態にあり、クライアント局の有効接続範囲を広げる、複数のシード局と、
クライアント局を監視する少なくとも1つの加入者ネットワーク管理部と、
を備えており、
各クライアント局は、
a)少なくとも1つのデータ・チャネルとは別個の、少なくとも1つのプローブ・チャネルを規定し、
b)各クライアント局において、プローブ信号の他のクライアント局への送信のために、プローブ・チャネルを選択し、
c)前記選択したプローブ・チャネル上において各クライアント局から第1プローブ信号を送信し、前記第1プローブ信号を探査クライアント局から受信した別の局が直接又は間接的に応答することによって、前記探査局にその宛先又は中間クライアント局としての可用性を示し、
d)各クライアント局において、ステップ(c)によって識別した他の利用可能な局の詳細を備えた近隣表を維持し、
e)近隣クライアント局ではない宛先クライアント局にデータを送る必要があるクライアント局から、第2プローブ信号を、前記近隣表内にあるクライアント局に送信し、当該クライアント局から第2プローブ信号を受信し、
f)必要に応じて、各クライアント局において、各近隣クライアント局と通信するコストに関するデータを備えた傾斜表を維持する
ように構成されており、
これによって、各クライアント局が、最小コストでも発信クライアント局から宛先クライアント局への以降の送信のために、所定数の中間クライアント局を選択可能とすることを特徴とする通信ネットワーク。 - 請求項8記載の通信ネットワークにおいて、各クライアント局は更に、ステップ(c)によって識別された他の利用可能局の詳細に、経路損失、及び前記他の利用可能な局に到達するのに必要な電力を含むように構成されていることを特徴とする通信ネットワーク。
- 請求項8又は請求項9記載の通信システムにおいて、各クライアント局は更に、前記局の近隣表がエントリを収容している間のみ、各局から第2プローブ信号を送信する送信機を含むことを特徴とする通信システム。
- 請求項8〜10いずれかに記載の通信システムにおいて、各クライアント局は、前記近隣表における局毎に、発信局から宛先局まで前記近隣表内にあるかかる各局を経由してメッセージを送信するコストについて、宛先コスト値を計算するコントローラを含むことを特徴とする通信システム。
- 請求項8〜11いずれかに記載の通信システムにおいて、各局は、それ自体の宛先コスト値の一時的記録を維持するメモリを含むことを特徴とする通信システム。
- 請求項11又は請求項12記載の通信システムにおいて、該システムは、局がそれら自体の計算において、他の局の古い宛先コスト値を用いるのを防止するために、他の局がそれらの宛先コスト値を更新できる期間だけ、局毎に計算した宛先コスト値を一定に維持するように構成されていることを特徴とする通信システム。
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