JP2008533849A - ネットワークを自律的に作動させ、ネットワークトポロジを管理するように構成されたメッシュネットワーク - Google Patents

Abstract

無線通信システムにおいて、複数のメッシュポイント（ＭＰ）間で通信を作動させおよび管理するための方法は、第１のＭＰが、第２のＭＰと通信を確立するために、第２のＭＰに信号をブロードキャストすることを含む。第２のＭＰは、応答信号を第１のＭＰに送信する。第１のＭＰは第２のＭＰを認証し、マスターＭＰを決定し、第１のＭＰは、第２のＭＰと通信を確立する。

Description

本発明は、無線通信システムに関する。より詳細には、本発明は、ネットワークを自律的に（autonomously）作動させ（commission）、そのネットワークのトポロジを管理するように構成されたメッシュネットワーク（網形回線網）に関する。

無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ、無線ＬＡＮ）メッシュは、おおむね、ＩＥＥＥ８０２．１１をベースとする無線分散システム（ＷＤＳ）であり、このＷＤＳは、一般にＩＥＥＥ８０２．１１リンクを介して相互接続された、ＷＬＡＮメッシュサービスを介して通信する２つ以上のメッシュポイントのセットを含む分散システム（ＤＳ）の一員である。ＷＬＡＮメッシュは、代りにメッシュポータル(mesh portal)としても知られるエントリポイント、自動トポロジ学習、動的経路選択をサポートすることができる。

１つのタイプのＷＬＡＮはアドホック（ad hoc）ネットワークであり、一般に、無線媒体（ＷＭ）を介して互いの相互通信範囲内にあるステーション（ＳＴＡ）だけを含む。一般に、アドホックネットワークは、自然発生的に生み出される。アドホックネットワークを区別する主な特徴は、その限られた時間的、空間的範囲である。これらの制限は、専門技術の技能を用いることなく、アドホックネットワークを、ネットワーク設備のユーザにとって十分容易かつ好都合なものとなるように生み出し、解消することを可能にする。

また、アドホックネットワークは、しばしば、独立基本サービスセット（ＩＢＳＳ）を含む。というのは、ＩＢＳＳは、互いに直接通信することができる１組のＳＴＡを含むからである。この場合も、一般に、このタイプのＩＥＥＥ８０２．１１ＬＡＮが、予め計画することなしに、またＬＡＮが必要とされる間だけ形成される。しかし、アドホックネットワークの著しい欠点は、ネットワークに属するＳＴＡが、互いに通信することはできるが、同じネットワーク内の他のＳＴＡに対してパケットを転送する、または再経路指定することができないことである。したがって、異なるＳＴＡにパケットを送信するためには、その送信側ＳＴＡが宛先ＳＴＡに接続されていない場合、新しい直接的な接続を確立しなければならない。図１は、そのような従来技術の無線通信システム１０を示す。従来技術の無線通信システム１０は、複数のＳＴＡ１、２、３を含む。ＳＴＡ１は、ＳＴＡ２およびＳＴＡ３と無線通信する。ＳＴＡ２およびＳＴＡ３は、ＳＴＡ１と通信することができるが、×印の付いた破線によって示されているように、ＳＴＡ１を介して互いにパケットを転送することができない。

両メンバとメッシュポイントから形成されるメッシュネットワークは、ネットワークのメンバ間またはメッシュポイント間に経路指定および転送機能を含めることにより、アドホックネットワークの問題を改善しようと試みる。これは、他のメンバを使用することによって、ネットワークのメンバ間で通信を効果的に可能にする。しかし、この機能は、ネットワーク性能を危険にさらすことなしに、他の機能およびセキュリティ要件を満たさなければならない。

現在、メッシュ機能を実装する限られた解決策がある。これらの解決策は、制限の中でも、容量および範囲の強化、プライバシおよびセキュリティ、自動安定化およびマルチパス・マルチホップ経路指定、自己設定、ならびに公平な帯域幅の分配を含めて、多数の難しい問題に直面している。

これらの既存のメッシュネットワークは、これらの問題のいくつかを軽減するために、集中設備上で動作するネットワーク管理システムに依拠し、ネットワーク動作を監視および管理する。したがって、現在のメッシュネットワークの展開には、無線アクセスポイントの発見および可視化、メッシュポータルおよび障害の管理を含めて、ネットワークトポロジの構成のために綿密な管理手順が必要とされる。これらのネットワークが動的な性質のものであることにより、そのような努力を継続することは困難かつ非現実的なものになる。というのは、ネットワーク管理をベースとする解決策は時間がかかり、オペレータからの複雑な手動介入を必要とするからである。

動的経路指定または動的周波数選択など、リアルタイムの、厳しい用途では、古くなった可能性があるトポロジ情報に依拠することができない。軍隊の戦場でのシナリオなどのように、高移動性の用途では、メッシュメンバが相当にめまぐるしくネットワークを出入りするため、高速で反応するトポロジ管理を必要とする。ネットワークが成長するにつれて、新しい要件がネットワークに課せられ、変化する環境の特性に基づいてメッシュポイントのさらに迅速な展開を要求する。この一例としては、特定のルート上で増大するトラフィック需要を支えるために、あるメッシュポイントを移転する必要があり得る場合とすることができる。

したがって、従来技術の制限によって制約されない方法およびシステムが存在するならば有益であろう。

無線通信システムにおいて、複数のメッシュポイント（ＭＰ）間で通信を作動させおよび管理するための方法は、第１のＭＰが、第２のＭＰと通信を確立するために、第２のＭＰに信号をブロードキャストすることを含む。第２のＭＰは、応答信号を第１のＭＰに送信する。第１のＭＰは第２のＭＰを認証し、マスターＭＰを決定し、第１のＭＰは、第２のＭＰと通信を確立する。

前述の概要、ならびに以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明は、添付の図面と併せ読めば、よりよく理解されるであろう。

以下、「ＳＴＡ」という用語は、それだけには限らないが、ユーザ機器、無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）、固定または移動可能な加入者ユニット、ページャ、または無線環境内で動作することが可能な任意の他のタイプのデバイスを含む。以下、「ＡＰ」（または相互交換可能に「メッシュポイント」または「ＭＰ」）という用語は、参照されたとき、それだけには限らないが、ノードＢ、サイトコントローラ、基地局、または無線環境内の任意の他のタイプのインターフェース用デバイスを含む。

本発明の特徴は、集積回路（ＩＣ）に組み込むことも、多数の相互接続する構成部品を備える回路内で構成することもできる。

図２は、本発明に従って構成された無線通信システム１００を示す。無線通信システム１００は、互いに無線通信することが可能な複数のＭＰ１１０を含む。また、無線通信システム１００を介し、ＭＰ１１０を介して互いに通信するように、任意の数のＳＴＡ（図示せず）をＭＰ１１０に接続することができる。

図３は、本発明による、無線通信システムにおいてネットワークを自律的に作動させ、ネットワークトポロジを管理するように構成された（ＭＰ１１０’およびＭＰ１１０’’と指定された）２つのＭＰのブロック図を示す。例として、ＭＰ１１０’およびＭＰ１１０’’は、実質的に同様のユニットである。

典型的なＭＰに含まれる名目（nominal）構成要素に加えて、ＭＰ１１０’は、ネットワークを自律的に作動させ、ネットワークトポロジを管理するように構成されたプロセッサ１１５と、プロセッサ１１５と通信する受信器１１６と、プロセッサ１１５と通信する送信器１１７と、プロセッサ１１５と通信するメモリ１１９と、無線データのＭＰ１１０’への送信を、またＭＰ１１０’からの受信を容易にするように受信器１１６および送信器１１７双方と通信するアンテナ１１８とを含む。

典型的なＭＰに含まれる名目構成要素に加えて、ＭＰ１１０’’は、ネットワークを自律的に作動させ、ネットワークトポロジを管理するように構成されたプロセッサ１２５と、プロセッサ１２５と通信する受信器１２６と、プロセッサ１２５と通信する送信器と、プロセッサ１２５と通信するメモリ１２９と、無線データのＭＰ１１０’’への送信を、またＭＰ１１０’’からの受信を容易にするように受信器１２６および送信器１２７双方と通信するアンテナ１２８とを含む。

図４は、本発明による、メッシュネットワークの形成および管理中のＭＰ１１０’とＭＰ１１０’’の間での信号線図を示す。本発明の好ましい実施形態では、ＭＰ１１０’のプロセッサ１１５は、送信器１１７およびアンテナ１１８を介して、ＭＰ１１０’’に信号要求（４１０）をブロードキャストし、ＭＰ１１０’とＭＰ１１０’’の間で無線リンクを確立しようと試みる。ＭＰ１１０’’の受信器１２６は、アンテナ１２８を介してＭＰ１１０’から信号を受信し、それをプロセッサ１２５に転送する。プロセッサ１２５は、ＭＰ１１０’’に関する資格（credential）情報を含むメモリ１２９からデータを抽出する。

次いで、ＭＰ１１０’’のプロセッサ１２５は、資格データを含む応答（４２０）を、送信器１２７およびアンテナ１２８を介してＭＰ１１０’に送信する。ＭＰ１１０’の受信器１１６は、アンテナ１１８を介してその応答を受信し、それをプロセッサ１１５に転送する。プロセッサ１１５は、ＭＰ１１０’用の資格情報をメモリ１１９から抽出し、それをＭＰ１１０’’からの応答内で受け取られた資格情報と比較する。次いで、プロセッサ１１５は、ＭＰ１１０’またはＭＰ１１０’’がマスターになるべきかどうか判定し、送信器１１７およびアンテナ１１８を介して、ＭＰ１１０’’に認証信号（４３０）を返信する。認証信号は、どのＭＰ１１０（１１０’または１１０’’）がそのネットワーク内でマスターになるかに関する情報を含む。ＭＰ１１０’およびＭＰ１１０’’は今、メッシュネットワークを構成する。具体的には、２つのＭＰ（１１０’および１１０’’）は今、発展する（developing）メッシュネットワーク内で領域を形成することができ、領域は、１つのＭＰ１１０が、その領域内の残りのＭＰ１１０のマスターとして指定されている複数のＭＰ１１０から構成される。したがって、メッシュネットワークは、複数の領域を含むことができる。

どのＭＰ１１０がその領域のマスターになるべきか判定する代替のやり方では、ＭＰ１１０’のプロセッサ１１５は、無線リンクを確立するために信号要求（４１０）をブロードキャストする前に、ＭＰ１１０’についての資格情報を抽出することができる。したがって、ＭＰ１１０’’のプロセッサ１２５がＭＰ１１０’から信号要求を受け取ったとき、プロセッサ１２５は、ＭＰ１１０’から受け取られた資格を、ＭＰ１１０’’のメモリ１２９内に格納された資格情報と比較することができる。次いで、ＭＰ１１０’’は、認証情報と、どのＭＰ１１０（ＭＰ１１０’またはＭＰ１１０’’）がその領域のマスターになるかに関する情報とを含めて、その応答内で情報をＭＰ１１０’に返信することができる。どのＭＰがその領域のマスターになるかという判定は、ＭＰ１１０’のプロセッサ１１５によって実行され、ＭＰ１１０’’に知らせることができ、あるいはその判定は、ＭＰ１１０’’のプロセッサ１２５によって行われ、ＭＰ１１０’に知らせることができる。

図４を再び参照すると、例として、ＭＰ１１０’は、上位の資格を所有するという理由でマスターとして指定される。（構造がＭＰ１１０’およびＭＰ１１０’’と実質的に同様である）追加のＭＰ１１０’’’が、ＭＰ１１０’とＭＰ１１０’’の間で作り出されたメッシュネットワークと連携するために、要求（４４０）をＭＰ１１０’にブロードキャストする。マスターＭＰ１１０’は、その要求を受信し、ＭＰ１１０’に関する資格情報と共に、応答（４５０）をＭＰ１１０’’’に送信する。ＭＰ１１０’’’は、ＭＰ１１０’から応答を受信し、ＭＰ１１０’がメッシュネットワークのマスターのままであるべきか否か、あるいはマスター権がＭＰ１１０’’’内にあるべきかどうか判定するために、ＭＰ１１０’の資格をＭＰ１１０’’’の資格と比較する。ＭＰ１１０’’’は、認証信号（４６０）を送信し、その認証信号は、どのＭＰ１１０（１１０’または１１０’’’）がそのネットワーク内でマスターになるかに関する情報を含む。ＭＰ１１０’、ＭＰ１１０’’、ＭＰ１１０’’’は今、メッシュネットワークを構成する。

図５Ａは、本発明による、メッシュネットワークを作動させる方法５００を示す。ステップ５１０では、第１のＭＰ１１０’が、第２のＭＰ１１０’’と接続するために、第２のＭＰ１１０’’に信号をブロードキャストする。第２のＭＰ１１０’’は、第１のＭＰ１１０’から信号を受信し、第２のＭＰ１１０’’の認証および資格データを含めて、第１のＭＰ１１０’に応答を送信する（ステップ５２０）。第１のＭＰ１１０’は、認証および資格データと共に、送信された信号を受信し、マスター権を決定する方法を実行する（ステップ５３０）。

図５Ｂは、本発明によるマスター権を決定する方法５０５を示す。ステップ５１５では、第１のＭＰ１１０’は、第２のＭＰ１１０’’を認証する。第１のＭＰ１１０’は、特定のオペレータまたは共通の製造者のデバイスとして第２のＭＰ１１０’’の真正性（信憑性）を規定する鍵とセキュリティの関連など、認証パラメータの基本設定を判定することによって、第２のＭＰ１１０’’を認証することができる。

第１のＭＰ１１０’が第２のＭＰ１１０’’を認証した後で、第１のＭＰ１１０’は、どのＭＰ（１１０’または１１０’’）がメッシュネットワーク１００のマスターとして指定されることになるかを判定するために、第２のＭＰ１１０’’の資格を比較する（ステップ５２５）。下記の表１は、典型的な資格レベルと、「レベル指定」「機能」「メッシュ要素」などの資格レベルに関する関連情報とを示す。

表１を参照すると、資格レベルと、関連の指定および機能の例が示されている。たとえば、１の資格レベルを有するＭＰ１１０は、「基本」として指定され、パケット転送と認証が可能であるだけであると認定できる。２の資格レベルを有するＭＰ１１０は、「中間」として指定され、パケット転送、経路指定機能、クライアント認証が可能なものと認定することができる。レベル３のＭＰ１１０は、「高度」として指定され、パケット転送、経路指定機能、クライアント／サーバ認証、ポータル機能が可能なものと認定することができ、メッシュポイントポータル要素となることが許される。

したがって、ステップ５３５では、第１のＭＰ１１０’の資格レベルが第２のＭＰ１１０’’の資格レベルよりも上位である場合には、第１のＭＰ１１０’がメッシュネットワークの第１の領域のマスターとして指定される（ステップ５４５）。第２のＭＰ１１０’’は、第１の領域の第１のメンバとして指定され、第１のＭＰ１１０’と第２のＭＰ１１０’’がメッシュネットワークの第１の領域を形成する（ステップ５４０）。

第１のＭＰ１１０’の資格レベルが第２のＭＰ１１０’’よりも上位でなく（ステップ５３５）、第２のＭＰ１１０’’の資格レベルが第１のＭＰ１１０’よりも上位である場合には（ステップ５５５）、第２のＭＰ１１０’’がメッシュネットワークの第１の領域のマスターとして指定される（ステップ５６５）。第１のＭＰ１１０’は、第１の領域の第１のメンバとして指定され、第１のＭＰ１１０’と第２のＭＰ１１０’’がメッシュネットワークの第１の領域を形成する（ステップ５４０）。

第１のＭＰ１１０’の資格レベルが第２のＭＰ１１０’’よりも上位でなく（ステップ５３５）、第２のＭＰ１１０’’の資格レベルが第１のＭＰ１１０’よりも上位でない場合には（ステップ５５５）、どのＭＰ１１０が第１の領域のマスターになるか判定するために、第１のＭＰ１１０’のプロセッサ１１５上でランダムプロセスが実行される（ステップ５７５）。これにより、領域のマスター権が安全に決定されることが保証される。

図５Ａに戻ると、追加のＭＰ１１０が、メッシュネットワーク領域に参加するためにその領域のマスターに信号をブロードキャストする（ステップ５５０）。メッシュネットワーク領域のマスターＭＰ１１０がその信号を受信し、メッシュネットワーク領域と追加のＭＰとの間の認証およびマスター権プロセスの決定が実行される（ステップ５６０）。したがって、その領域の既存のマスターＭＰよりも上位の資格レベルを有してその領域に接続する追加のＭＰ１１０はどれも、その領域の新しいマスターＭＰとして指定されることになる。このプロセスは、その領域に接続する試みを送信するどの追加のＭＰ１１０についても繰り返される。

あるいは、２つ以上のＭＰ１１０が等しい資格を所有しているとき、これらのＭＰは、それ自体の領域に責任を負うマスターＭＰを有する諸領域のマスタークラスタを形成することができる。このようにして、ＭＰがメッシュネットワークに動的に接続しつつある、またメッシュネットワークから切断しつつあるとき、成長するネットワークの負担を分担することができる。

図６は、第１の領域Ｒ１のマスターＭＰ１１０’と第２の領域Ｒ２のマスターＭＰ２１０’との間で形成されたマスタークラスタ６１０を含めて、無線通信システム６００を示す。第１の領域Ｒ１は、その領域Ｒ１内のＭＰ１１０のすべてを制御するマスターＭＰ１１０’を含む。同様に、マスターＭＰ２１０’は、その領域Ｒ２内のＭＰ２１０すべてを制御する。したがって、各マスターＭＰ１１０’および２１０’は、メッシュネットワーク６００内で最高のセキュリティおよび完全性機能を所有し、その領域のマスターＭＰが認証中ＭＰと同じクラスタのメンバである限り、マスターＭＰがマスターでなくてもよい諸領域からＭＰの認証を可能にすることができる。

たとえば、再び図６を参照すると、領域Ｒ２および領域Ｒ１のマスターＭＰ（２１０’および１１０’）がそれぞれ、同じクラスタ６１０のメンバであるため、領域Ｒ２のどのメンバＭＰ２１０も、領域Ｒ１の任意のメンバＭＰ１１０と通信することが可能である。

クラスタメンバは、セキュリティ、経路指定、トポロジ情報など、無線通信システム６００についての情報を共有することができる。さらに、クラスタメンバは領域メンバよりも上位であるため、クラスタメンバは、無線通信システム６００に利用可能性および負荷分散の増大をもたらすことが可能である。クラスタメンバはまた、情報の中でも、隣接マップ、経路指定マップ、隣接者（neighbor）測定に関する情報を共有することができる。表２は、クラスタメンバＭＰ１１０’および２１０’が提供することができる追加の機能を示す。

表２に示されている機能は、他のプロセスとのトポロジ発見の影響および相互作用、必要とされる隣接情報を提供し、ＭＰのネットワーク追加／削除によるネットワーク影響を見積ることができる。隣接者発見から導出された情報など、新しいＭＰから潜在的な宛先ＭＰに向かうメッシュ経路の特性に基づくネットワーク構成により、クラスタメンバＭＰは、メッシュ経路を最適に確立することが可能になる。このデータにより、クラスタメンバＭＰが、様々なパラメータに応じて、クラスタ内の１つの領域のメンバＭＰをクラスタ内の別の領域に割り当て直すことが可能になる。具体的には、クラスタメンバＭＰは、メッシュネットワーク内の負荷のバランスをとるために、またはメッシュネットワーク内に存在する資源をより効率的に管理するために、または領域ＭＰの間での経路指定要求に応答して、既存のトポロジを変更したいと望む可能性がある。

たとえば、メッシュネットワーク６００の領域Ｒ１内の増大するトラフィックに応答して、クラスタメンバＭＰ１１０’は、経路指定を最適化するために、特定のＭＰ１１０を領域Ｒ２のクラスタメンバ２１０’に割り当て直すことができる。この再割当ては、ＭＰ１１０それ自体によって、またはクラスタメンバＭＰ１１０’によってトリガさせることができる。例として、図では、２つの領域（Ｒ１およびＲ２）がクラスタ６１０内の領域を構成する。しかし、追加の領域を制御する追加のクラスタメンバを含めて、任意の数の領域がクラスタを構成することができる。次いで、クラスタメンバＭＰ１１０’およびＭＰ２１０’は、それらのそれぞれの領域メンバＭＰを新しいトポロジで更新することができる。

本発明は、望むなら、任意のタイプの無線通信システム内で実施することができる。例として、本発明は、任意のタイプの８０２タイプシステム、または任意の他のタイプの無線通信システム内で実施することができる。また、本発明は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）など集積回路、複数の集積回路、論理プログラム可能なゲートアレイ（ＬＰＧＡ）、複数のＬＰＧＡ、離散構成部品、または集積回路、ＬＰＧＡ、離散構成部品の組合せで実施することができる。

本発明の特徴および要素が、好ましい実施形態において特定の組合せで述べられているが、各特徴または要素は、好ましい実施形態の他の特徴および要素なしで単独で、または本発明の他の特徴および要素との、またはそれらなしでの様々な組合せで使用することができる。

（実施形態）
１．複数のメッシュポイント（ＭＰ）間で通信を作動させおよび管理するための方法。
２．第１のＭＰは、第２のＭＰと通信を確立するために、第２のＭＰに信号をブロードキャストする、実施形態１の方法。
３．第２のＭＰは第１のＭＰに応答信号を送信する、前記実施形態のいずれかに記載の方法。
４．第１のＭＰは、第２のＭＰを認証し、マスターＭＰを決定する、前記実施形態のいずれかに記載の方法。
５．第１のＭＰは第２のＭＰと通信を確立する、前記実施形態のいずれかに記載の方法。
６．第２のＭＰによって送信される応答信号は、第２のＭＰに関する認証資格を含む、前記実施形態のいずれかに記載の方法。
７．認証資格は、複数の資格レベルを含む、前記実施形態のいずれかに記載の方法。
８．資格レベルは、レベル１、レベル２、レベル３の資格レベルを含む、前記実施形態のいずれかに記載の方法。
９．レベル１の資格レベルは、パケット転送および認証機能を含む、実施形態８の方法。
１０．レベル２の資格は、パケット転送、経路指定機能、クライアント認証機能を含む、実施形態８〜９の方法。
１１．レベル３の資格は、パケット転送、経路指定機能、クライアント／サーバ認証、ポータル機能を含む、実施形態８〜１０の方法。
１２．第２のＭＰに関する認証資格が第１のＭＰに関する認証資格に比較される、前記実施形態のいずれかに記載の方法。
１３．第１のＭＰに関する認証資格は第２のＭＰに関する認証資格よりも上位であり、第１のＭＰがマスターＭＰとして指定される、前記実施形態のいずれかに記載の方法。
１４．第２のＭＰに関する認証資格は第１のＭＰに関する認証資格よりも上位であり、第２のＭＰがマスターＭＰとして指定される、実施形態１〜１２の方法。
１５．第２のＭＰに関する認証資格は第１のＭＰに関する認証資格と等しいものであり、マスターＭＰを決定するためにランダムプロセスが実行される、実施形態１〜１２の方法。
１６．第１のＭＰおよび第２のＭＰは、メッシュネットワークの第１の領域を形成する、前記実施形態のいずれかに記載の方法。
１７．追加のＭＰは、第１の領域に接続するために、第１の領域のマスターＭＰに信号をブロードキャストする、実施形態１６の方法。
１８．追加のＭＰは、ある領域のマスターＭＰよりも上位の認証資格を含み、追加のＭＰが第１の領域の新しいマスターとして指定される、実施形態１７の方法。
１９．追加のＭＰは、マスターＭＰと等しい認証資格を含み、第１の領域のマスターＭＰを決定するためにランダムプロセスが実行される、実施形態１７の方法。
２０．追加のＭＰは、マスターＭＰと等しい認証資格を含み、追加のＭＰが第２の領域のマスターとして指定される、実施形態１７の方法。
２１．第１の領域および第２の領域はクラスタを形成する、前記実施形態のいずれかに記載の方法。
２２．第１の領域のマスターＭＰおよび第２の領域のマスターＭＰが、クラスタメンバとして指定される、実施形態２１の方法。
２３．第１の領域内のＭＰが第１の領域内のマスターＭＰに送信し、第１の領域のマスターＭＰが第２の領域のマスターＭＰに送信し、第２の領域のマスターＭＰが第２の領域内のＭＰに送信することによって、第１の領域内のＭＰが第２の領域内のＭＰと通信する、前記実施形態のいずれかに記載の方法。
２４．クラスタを備える無線通信システム。
２５．クラスタは複数の領域を含む、実施形態２４の無線通信システム。
２６．複数のクラスタメンバをさらに備える、実施形態２４〜２５の無線通信システム。
２７．クラスタメンバは、ある領域のマスターであり、他のクラスタメンバと互いに無線通信する、実施形態２６の無線通信システム。
２８．各領域メンバの領域に関連付けられたクラスタメンバと無線通信する複数の領域メンバをさらに備える、実施形態２４〜２７の無線通信システム。
２９．クラスタメンバはメッシュポイント（ＭＰ）である、実施形態２６〜２８の無線通信システム。
３０．クラスタメンバは、隣接者ＭＰを発見するように構成される、実施形態２６〜２９の無線通信システム。
３１．クラスタメンバは、隣接者ＭＰと通信を確立するために、信号をブロードキャストすることによって隣接者ＭＰを発見する、実施形態２６〜３０の無線通信システム。
３２．クラスタメンバは、隣接者ＭＰから、隣接者ＭＰに関連付けられた認証資格を含めて、応答信号を受信する、実施形態２６〜３１の無線通信システム。
３３．第１の領域のメンバは、第１および第２の領域のクラスタメンバに送信することによって第２の領域のメンバと通信する、実施形態２４〜３２の無線通信システム。
３４．メッシュポイント（ＭＰ）。
３５．受信器をさらに備える、実施形態３４のＭＰ。
３６．送信器をさらに備える、実施形態３４〜３５のＭＰ。
３７．受信器および送信器と通信するプロセッサをさらに備える、実施形態３４〜３６のＭＰ。
３８．プロセッサは、追加のＭＰを発見するために、送信器を介して信号をブロードキャストするように構成される、実施形態３４〜３７のＭＰ。
３９．プロセッサは、受信器を介して追加のＭＰから応答信号を受信する、実施形態３４〜３８のＭＰ。
４０．プロセッサは、ＭＰマスターを決定するために、追加のＭＰに関する認証および資格データをそのＭＰに関する認証および資格データと比較する、実施形態３４〜３９のＭＰ。
４１．プロセッサと通信するメモリをさらに備える、実施形態３４〜４０のＭＰ。
４２．メモリは、そのＭＰに関する資格データを含む、実施形態３４〜４１のＭＰ。
４３．送信器および受信器と通信するアンテナをさらに備える、実施形態３４〜４２のＭＰ。
４４．基地局。
４５．受信器をさらに備える、実施形態４４の基地局。
４６．送信器をさらに備える、実施形態４４〜４５の基地局。
４７．受信器および送信器と通信するプロセッサをさらに備える、実施形態４４〜４６の基地局。
４８．プロセッサは、追加の基地局を発見するために、送信器を介して信号をブロードキャストするように構成される、実施形態４４〜４７の基地局。
４９．プロセッサは、受信器を介して追加の基地局から応答信号を受信する、実施形態４４〜４８の基地局。
５０．プロセッサは、基地局マスターを決定するために、追加の基地局に関する認証および資格データをその基地局に関する認証および資格データと比較する、実施形態４４〜４９の基地局。
５１．プロセッサと通信するメモリをさらに備える、実施形態４４〜５０の基地局。
５２．メモリは、そのＭＰに関する資格データを含む、実施形態４４〜５１の基地局。
５３．送信器および受信器と通信するアンテナをさらに備える、実施形態４４〜５２の基地局。
５４．集積回路（ＩＣ）を備えるメッシュポイント（ＭＰ）。
５５．受信器をさらに備える、実施形態５４のＩＣ。
５６．送信器をさらに備える、実施形態５４〜５５のＩＣ。
５７．受信器および送信器と通信するプロセッサをさらに備える、実施形態５４〜５６のＩＣ。
５８．プロセッサは、追加のＭＰを発見するために、送信器を介して信号をブロードキャストするように構成される、実施形態５４〜５７のＩＣ。
５９．プロセッサは、受信器を介して追加のＭＰから応答信号を受信する、実施形態５４〜５８のＩＣ。
６０．プロセッサは、ＭＰマスターを決定するために、追加のＭＰに関する認証および資格データをそのＭＰに関する認証および資格データと比較する、実施形態５４〜５９のＩＣ。
６１．プロセッサと通信するメモリをさらに備える、実施形態５４〜６０のＩＣ。
６２．メモリは、そのＭＰに関する資格データを含む、実施形態５４〜６１のＩＣ。
６３．送信器および受信器と通信するアンテナをさらに備える、実施形態５４〜６２のＩＣ。

従来技術の無線通信システムの図である。 本発明に従って構成された無線通信システムの図である。 本発明による、図１の無線通信システムにおいてネットワークを自律的に作動させ、ネットワークトポロジを管理するように構成された１対のメッシュポイント（ＭＰ）のブロック図である。 本発明に従ってネットワークを自律的に作動させ、ネットワークトポロジを管理するＭＰの信号図である。 本発明による、メッシュネットワークを作動させる方法の流れ図である。 本発明による、メッシュネットワークのある領域のマスター権（mastery）を決定する方法の流れ図である。 本発明による、クラスタおよび領域を含む無線通信システムの図である。

Claims (37)

1. 無線通信システムにおいて、複数のメッシュポイント（ＭＰ）間で通信を作動させおよび管理するための方法であって、
   第１のＭＰが、第２のＭＰと通信を確立するために、前記第２のＭＰに信号をブロードキャストすること、
   前記第２のＭＰが、応答信号を前記第１のＭＰに送信すること、
   前記第１のＭＰが、第２のＭＰを認証し、マスターＭＰを決定すること、および、
   前記第１のＭＰが、前記第２のＭＰと通信を確立することを含むことを特徴とする方法。
2. 前記第２のＭＰによって送信される応答信号は、前記第２のＭＰに関する認証資格を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記認証資格は、複数の資格レベルを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記資格レベルは、レベル１、レベル２、レベル３の資格レベルを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記レベル１の資格レベルは、パケット転送および認証機能を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記レベル２の資格は、パケット転送、経路指定、クライアント認証機能を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記レベル３の資格は、パケット転送、経路指定機能、クライアント／サーバ認証、ポータル機能を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記第２のＭＰに関する前記認証資格が前記第１のＭＰに関する認証資格に比較されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
9. 前記第１のＭＰに関する前記資格は前記第２のＭＰに関する前記資格よりも上位であり、前記第１のＭＰが前記マスターＭＰとして指定されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記第２のＭＰに関する前記資格は前記第１のＭＰに関する前記資格よりも上位であり、前記第２のＭＰが前記マスターＭＰとして指定されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
11. 前記第２のＭＰに関する前記資格は前記第１のＭＰに関する資格と等しいものであり、前記マスターＭＰを決定するためにランダムプロセスが実行されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
12. 前記第１のＭＰおよび前記第２のＭＰは、メッシュネットワーク（網形回線網）の第１の領域を形成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 追加のＭＰが、前記第１の領域に接続するために、前記第１の領域の前記マスターＭＰに信号をブロードキャストすることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記追加のＭＰは、前記領域の前記マスターＭＰよりも上位の認証資格を含み、前記追加のＭＰが前記第１の領域の新しいマスターＭＰとして指定されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記追加のＭＰは、前記マスターＭＰと等しい認証資格を含み、前記第１の領域の前記マスターＭＰを決定するためにランダムプロセスが実行されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
16. 前記追加のＭＰは、前記マスターＭＰと等しい認証資格を含み、前記追加のＭＰが第２の領域のマスターＭＰとして指定されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
17. 前記第１の領域および前記第２の領域はクラスタを形成し、前記第１の領域の前記マスターＭＰおよび前記第２の領域のマスターＭＰが、クラスタメンバとして指定されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 前記第1の領域のＭＰが前記第１の領域の前記マスターＭＰと通信し、前記第１の領域の前記マスターＭＰが前記第２の領域の前記マスターＭＰと通信し、前記第２の領域の前記マスターＭＰが前記２の領域のＭＰと通信することによって、前記第１の領域の前記ＭＰは前記第２の領域の前記ＭＰと通信することを特徴とすることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 複数の領域を含むクラスタと、
    各クラスタメンバが、ある領域のマスターであり、他のクラスタメンバと互いに無線通信する複数のクラスタメンバと、
    それら領域に関連付けられた前記クラスタメンバと無線通信する複数の領域メンバとを備えることを特徴とする無線通信システム。
20. 前記クラスタメンバはメッシュポイント（ＭＰ）であることを特徴とする請求項１９に記載の無線通信システム。
21. 前記クラスタメンバは、隣接者ＭＰを発見するように構成されることを特徴とする請求項２０に記載の無線通信システム。
22. 前記クラスタメンバは、隣接者ＭＰと通信を確立するために、信号をブロードキャストすることによって隣接者ＭＰを発見することを特徴とする請求項２１に記載の無線通信システム。
23. 前記クラスタメンバは、隣接者ＭＰから、前記隣接者ＭＰに関連付けられた認証資格を含めて、応答信号を受信することを特徴とする請求項２２に記載の無線通信システム。
24. 第１の領域のメンバは、前記第１の領域と第２の領域の前記クラスタメンバに送信することによって前記第２の領域のメンバと通信することを特徴とする請求項１９に記載の無線通信システム。
25. 第１の領域のクラスタメンバが、第１の領域のメンバを第２の領域のクラスタメンバに移転するように構成されることを特徴とする請求項１９に記載の無線通信システム。
26. 無線通信システムにおいて、
    受信器と、
    送信器と、
    前記受信器および前記送信器双方と通信するプロセッサと
    を備えるメッシュポイント（ＭＰ）であって、
    前記プロセッサが、追加のＭＰを発見するために、前記送信器を介して信号をブロードキャストし、前記受信器を介して前記追加のＭＰからの応答信号を受信し、ＭＰマスターを決定するために、前記追加のＭＰに関する認証および資格データと当該ＭＰに関する認証および資格データとを比較するように構成されることを特徴とするメッシュポイント。
27. 前記プロセッサと通信するメモリをさらに備えることを特徴とする請求項２６に記載のメッシュポイント。
28. 前記メモリは、当該ＭＰに関する前記資格データを含むことを特徴とする請求項２７に記載のメッシュポイント。
29. 前記送信器および前記受信器と通信するアンテナをさらに備えることを特徴とする請求項２６に記載のメッシュポイント。
30. 無線通信システムにおいて、
    受信器と、
    送信器と、
    前記受信器および前記送信器双方と通信するプロセッサと
    を備える基地局であって、
    前記プロセッサが、追加の基地局を発見するために、前記送信器を介して信号をブロードキャストし、前記受信器を介して前記追加の基地局からの応答信号を受信し、マスターを決定するために、前記追加の基地局に関する認証および資格データと当該基地局に関する認証および資格データとを比較するように構成されることを特徴とする基地局。
31. 前記プロセッサと通信するメモリをさらに備えることを特徴とする請求項３０に記載の基地局。
32. 前記メモリは、当該基地局に関する前記資格データを含むことを特徴とする請求項３１に記載の基地局。
33. 前記送信器および前記受信器と通信するアンテナをさらに備えることを特徴とする請求項３０に記載の基地局。
34. 複数のメッシュポイント（ＭＰ）を含む無線通信システムにおいて、
    受信器と、
    送信器と、
    前記受信器および前記送信器双方と通信するプロセッサと
    を備える集積回路（ＩＣ）を含むＭＰであって、
    前記プロセッサが、追加のＭＰを発見するために、前記送信器を介して信号をブロードキャストし、前記受信器を介して前記追加のＭＰからの応答信号を受信し、ＭＰマスターを決定するために、前記追加のＭＰに関する認証および資格データと当該ＭＰに関する認証および資格データとを比較するように構成されることを特徴とするＭＰ。
35. 前記プロセッサと通信するメモリをさらに備えることを特徴とする請求項３４に記載のＩＣ。
36. 前記メモリは、当該ＭＰに関する前記資格データを含むことを特徴とする請求項３５に記載のＩＣ。
37. 前記送信器および前記受信器と通信するアンテナをさらに備えることを特徴とする請求項３４に記載のＩＣ。

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