JP2009246987A - ネットワーク・チャネル・アクセス・プロトコル−干渉および負荷適応 - Google Patents
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Abstract
【課題】ネットワーク・チャネル・アクセス・プロトコルを提供する。更に、負荷に適応し、干渉を回避し、ノード・グループによる共有チャネル・セットへのアクセスを制御する分散ローカル決定チャネル・アクセス・プロトコルを提供する。
【解決手段】共有チャネル空間は、所定の時間間隔で反復される多数の通信スロットへ分割される。あらゆる2つのノード間で通信するためスロットを使用する許可は、チャネル・アクセス・プロトコルによって動的に調整される。チャネル・アクセス・プロトコルは、ローカルで、(i)近隣ノードへの負荷を推定し、(ii)負荷に適応し干渉を回避するため、スロットの使用を割り振るか割り振りを解除し、(iii)それ自身に関する干渉エリア内でスロットの使用を強制および公示する。
【選択図】図5B
【解決手段】共有チャネル空間は、所定の時間間隔で反復される多数の通信スロットへ分割される。あらゆる2つのノード間で通信するためスロットを使用する許可は、チャネル・アクセス・プロトコルによって動的に調整される。チャネル・アクセス・プロトコルは、ローカルで、(i)近隣ノードへの負荷を推定し、(ii)負荷に適応し干渉を回避するため、スロットの使用を割り振るか割り振りを解除し、(iii)それ自身に関する干渉エリア内でスロットの使用を強制および公示する。
【選択図】図5B
Description
本願は、2001年4月18日に出願された米国暫定特許出願通し番号第60/284,678号の利益を主張する。この米国暫定特許出願は、参照してここに組み込まれる。
本発明は、一般的にはネットワークに関し、更に具体的には、ネットワーク・プロトコルに関する。
情報へアクセスしたい消費者の欲望は、インターネットの発展と共に増加し続けている。そのような増加に対応して、定常的に新しい情報がインターネットへ付加されている。特にマルチメディアコンテンツに関して、この情報の多くは、帯域幅の著しいコストを伴って提供される。
電話のダイアルアップ・サービスは、より広い帯域幅システム、たとえば衛星、ディジタル加入者線(DSL)、およびケーブル・モデムで置換されつつある。残念ながら、これらのシステムは、現在、大多数の人々によって利用可能であるとは言えない。更に、これらのシステムに関連した購入および工事コストは、魅力を少なくしている。
したがって、無線接続が浮上している。無線システムは、対応する有線システムよりも少ないコストで、より迅速に配置されることができる。携帯電話技術を使用するシステムは、移動無線インターネット接続を提供する方向へ進んでいる。残念ながら、そのようなシステムは帯域幅の制限を受ける。
携帯電話技術の代替は、高速のデータ専用サービスを提供するセルラ・アーキテクチャである。1つの例は、スプリント(Sprint)によって提供されつつあるマルチチャネル・マルチポイント分散サービス(MMDS)である。高速サービスを提供する無線システムの利点は、ローカル有線分散ネットワークの工事に関連するオーバヘッドを伴わない迅速な配置を含む。残念ながら、MMDSは、遠隔伝送および複雑なユーザ宅工事に依存する。
必要なものは、DSLおよびケーブル・モデム技術に匹敵する帯域幅を有し、工事が複雑でなく、コストが少ない固定的無線解決法である。メッシュ・アーキテクチャおよびプロトコルは、これらの必要を満たす。Shepardへの米国特許第5,6802,3802号では、固定的無線ネットワークが開示されている。Shepardにおいて、無線ネットワークは、送信および受信にスペクトラム拡散技術を使用する非集中パケット無線概念に基づいている。各々の局は、通信のために送信および受信機会の固定的疑似ランダム・スケジュールを計算し、他の局による同じタイプのブロードキャストを聴取する。各々の局のスケジュールは、そのランダムまたは疑似ランダム生成のために理論的に唯一無二であり、したがって、そのようなランダムまたは疑似ランダム生成スケジュールを比較することによって、スケジュール内のオープンスポットが、通信機会のために発見されてよい。局が通信する直接の隣接局のみが、そのようなスケジュールを認識する。したがって、Shepardは、チャネル空間の使用の調整を提供せず、トラフィックまたは負荷の著しい変化を調整するには、限られた能力を有する。
したがって、他のノードからの干渉を軽減し、負荷の有意の変化を調整するように、チャネル空間の使用を増加的に調整することが望ましいであろう。更に、そのようなチャネル空間の使用をローカルで調整し、チャネル空間の動的な割り振りを提供することが望ましいであろう。
本発明は、干渉を回避して負荷の変化を調整するため、チャネル空間のローカル調整および動的割り振りを提供する。本発明の1つの態様は、メッシュ・ネットワーク・アーキテクチャのチャネル空間割り振りプロトコルである。データ・パケットの負荷の伝送をサポートするため、十分な数の通信スロットが割り振られなければならず、これは、分散アクセス制御のためにローカルの各々のノードで行われる。更に、そのような通信スロットの割り振りは、帯域幅を動的に割り振るため周期的にチェックされる。
本発明の1つの態様は、ノードから構成されるネットワークの中で、干渉を回避して1つのノードから他のノードへ通信するため、チャネル・アクセスをローカルで決定する方法である。更に具体的には、情報の集合がノードへ提供される。干渉は、収集された情報を使用してチェックされ、干渉を回避するためチャネルの一部分が識別される。
本発明の別の態様は、通信スロットの割り振りを決定する方法である。更に具体的には、配列が提供される。第1のノードにおいて、予定された伝送のために少なくとも1つの衝突が存在するかどうかが決定される。配列は、第1のノードで識別された少なくとも1つの衝突に応答して修正される。第2のノードにおいて、予定された伝送のために少なくとも1つの衝突が存在するかどうかが決定される。配列は、第2のノードで識別された少なくとも1つの衝突に応答して修正される。第1のノードと、第1のノードの干渉エリア内の第1の他のノードとの間の、第1の潜在的干渉が、予定された伝送のために識別される。配列は、識別された潜在的干渉に応答して修正される。第2のノードと、第2のノードの干渉エリア内の第2の他のノードとの間の、第2の潜在的干渉が、予定された伝送のために識別される。配列は、識別された第2の潜在的干渉に応答して修正される。少なくとも1つの通信スロットを割り振るための選択を軽減する第3の潜在的干渉が、予定された伝送のために識別される。配列は、識別された第3の潜在的干渉に応答して修正される。予定された伝送のために少なくとも1つの通信スロットを割り振るため、修正された配列を使用して、少なくとも1つの通信スロットが選択される。
本発明の別の態様は、送信ノードと受信ノードとの間の自己衝突を決定する方法である。更に具体的には、配列が提供され、通信スロットが獲得される。送信ノードおよび受信ノードはチェックされ、いずれかまたは双方が通信スロットの間に送信または受信するように既に割り振られているかどうかが決定される。送信ノードおよび受信ノードのいずれかまたは双方が、通信スロットの間に送信または受信するように既に割り振られているならば、各々の既に割り振られている優先順位が、送信ノードから受信ノードへの伝送の優先順位に対してチェックされる。
本発明の別の態様は、送信ノードから受信ノードへの予定された伝送のために、イントラネットワーク衝突を決定する方法である。更に具体的には、配列が提供される。送信ノードまたは受信ノードでない第1のノードが獲得され、通信スロットが獲得される。第1のノードが通信スロットの間に受信するように既に割り振られているかどうかが決定される。第1のノードが通信スロットの間に受信するように既に割り振られているならば、第1のノードの既に割り振られている優先順位が、予定された伝送の優先順位に対してチェックされる。予定された伝送の優先順位が、第1のノードの既に割り振られている優先順位よりも大きくなければ、予定された伝送のパワーレベルが、第1のノードの通信スロットの間に受信と干渉する十分な強度であるかどうかが決定される。
本発明の別の態様は、送信ノードから受信ノードへの予定された伝送のために、イントラネットワーク衝突を決定する方法である。更に具体的には、配列が提供され、送信ノードまたは受信ノードではない第1のノードが獲得される。通信スロットが獲得される。第1のノードが、通信スロットの間に送信するように既に割り振られているかどうかが決定される。第1のノードが通信スロットの間に送信するように既に割り振られているならば、既に割り振られている伝送および予定された伝送の優先順位が比較される。予定された伝送の優先順位が、既に割り振られている伝送の優先順位よりも大きくなければ、既に割り振られている第1のノードによる伝送のパワーレベルが、予定された伝送の受信ノードによる受信と干渉する可能性があるかどうかが決定される。
本発明の前記および追加の態様は、以下で詳細に記載される説明から明らかになるであろう。
本発明の教示は、以下の詳細な説明を、添付の図面と一緒に考察することによって容易に理解され得る。
理解を容易にするため、可能な場合には、同じ参照符号を使用して図面に共通の同一要素を示している。
メッシュ・アーキテクチャ
図1は、本発明の1つの態様に従ったネットワーク100の例示的部分を示すネットワーク図である。ネットワーク100は、ネットワーク・アクセス・コンセントレータ(SNAP)103、ネットワーク・アクセスポイント(NAP)101、およびネットワーク・アクセス・ノード102を含む。ネットワーク100のトラフィックは、ネットワーク・アクセス・ノード102から隣接ネットワーク・アクセス・ノード102へ回送されてよい。そのような隣接ネットワーク・アクセス・ノード102は、以下同様に、NAP101または最終送信先ネットワーク・アクセス・ノード102へ達するまで、そのようなトラフィックを、その隣接ネットワーク・アクセス・ノード102の1つへ回送してよい。注意すべきは、ノード102は相互に通信していてもよいが、私設無線ネットワークを形成するためノード101と通信してはならないことである。
図1は、本発明の1つの態様に従ったネットワーク100の例示的部分を示すネットワーク図である。ネットワーク100は、ネットワーク・アクセス・コンセントレータ(SNAP)103、ネットワーク・アクセスポイント(NAP)101、およびネットワーク・アクセス・ノード102を含む。ネットワーク100のトラフィックは、ネットワーク・アクセス・ノード102から隣接ネットワーク・アクセス・ノード102へ回送されてよい。そのような隣接ネットワーク・アクセス・ノード102は、以下同様に、NAP101または最終送信先ネットワーク・アクセス・ノード102へ達するまで、そのようなトラフィックを、その隣接ネットワーク・アクセス・ノード102の1つへ回送してよい。注意すべきは、ノード102は相互に通信していてもよいが、私設無線ネットワークを形成するためノード101と通信してはならないことである。
SNAP103は様々なバックホール105へ結合されてよく、このバックホール105はネットワーク106へ結合されてよい。ネットワーク106は運用センター(OC)104へ結合されてよい。バックホール105はネットワーク106の一部分を形成してよい。ネットワーク106は、インターネット、私設ネットワークなどの一部分を含んでよい。私設ネットワークとは、インターネットへ接続されないネットワークを意味する。
NAP101は、バックホール通信リンク107を介してSNAP103またはネットワーク106と通信してよい。理解すべきは、バックホールは有線または無線であってよいことである。特に、NAP101へ結合されたバックホールは、無線バックホールを有してよい。1つの実施形態では、非ライセンス全米情報基盤(UNII)帯域におけるSNAP103とNAP101との間のように、ポイントツーポイント通信が使用される。しかし、有線接続が利用可能であるロケーションでは、有線接続が使用されてよい。
ネットワーク・アクセス・ノード102は、少なくとも1つのNAP101またはノード102と無線で通信する。理解すべきは、ノード102またはNAP101が、ブロードキャスト、ポイントツーポイント通信、およびマルチキャストのいずれか、または或る組み合わせのために構成されてよいことである。ブロードキャストとは、1つまたは複数の受信者から構成される潜在的視聴者の中の特定のターゲット受信者を選出することなく行われる送信を意味する。ポイントツーポイント通信とは、1つまたは複数の受信者から構成される潜在的視聴者の中の特定のターゲット受信者を選出して行われる送信を意味する。マルチキャストとは、受信者から構成される潜在的視聴者の中の複数の特定ターゲット受信者を選出して行われる送信を意味する。明瞭を目的として、以下で説明するノード102間の通信、NAP101間の通信、またはNAP101とノード102との間の通信は、ポイントツーポイント通信として行われる。
1つの実施形態において、これはUNII帯域内の無線通信を使用して行われる。しかし、他の既知の帯域が使用されてよい。ノード102は、少なくとも部分的に、無線インターリンク108を部分的に使用する広域ネットワーク(WAN)を形成する。更に具体的には、IEEE802.11a物理およびリンク層標準が、秒当たり9〜54メガビット(Mビット/秒)の範囲で通信するために使用されてよい。
本明細書中で説明する通信スロットとは、関連した周波数を有するタイムスロットである。しかし、限定されることなくコード、チャネルなどを含む他のタイプの通信空間が使用されてよいことを、当業者は理解するであろう。図1を参照すると、NAP101およびノード102は、フレームの始まりを基準とした短いタイムスロットの間に情報を送信および受信することによって、相互および各々の間で通信する。各々のフレームは、ほぼ同じ時間長である。限定ではなく例として、各々のフレームはほぼ1秒の長さであってよく、ほぼ各々の秒で開始および終了する。注意すべきは、1つのフレームの中に1つまたは複数のタイムスロットが存在してよいことである。限定ではなく例として、もしタイムスロットが約1ミリ秒の長さを有すれば、1つのフレームの中で約1000のタイムスロットが利用可能である。更に、フレームは、周知のように、サブフレームへ分割されてよい。たとえば、1秒のフレームは5つの200ミリ秒サブフレームへ分割されてよく、サブフレームの各々は200msのスロットを含む。
各々のノード102およびNAP101は、ネットワーク100内の各々の他のノードおよびNAPと同じように、同一の時間基準で動作するが、そのような時間基準は真太陽時または恣意的同期時間である。基準時間は、図3のGPS310を使用する衛星によって獲得されてよい。代替的に、フレーム基準信号が、特殊目的タイムスロットを使用してフレームの始めにノード間で送信されてよい。限定ではなく例として、そのような特殊目的タイムスロットは、約1マイクロ秒のパルスを送信するため約200マイクロ秒の持続時間であってよい。
ノード102は、屋上、たとえば、図2で示される家屋200の上、窓、屋根裏、ポール、電話ポールなどの上に置かれてよい。図2において、家屋200は、多様な装置、たとえばコンピュータ、プリンタ、セットトップ・ボックス、PDA、および類似の装置、即ち、限定なしにインターネットへの接続を含むネットワーク接続能力を有するユーザ宅装置(CPE)の任意のものを格納してよい。例示の目的で、コンピュータ202はノード102へ配線されるように示され、ノートブック・コンピュータ201およびPDA204は、無線接続、たとえば無線ローカル・エリア・ネットワーク(WLAN)を使用して示される。例として、ノード102は、WLAN部分のために2.4GHz PCMCIA LAN「カード」を含み、有線接続部分のために100baseTまたは10baseT イーサネット「カード」を含んでよい。「カード」とは、集積回路チップを意味するか、1つまたは複数の集積回路チップを含むプリント回路基板を意味する。そのような有線および無線インタフェースは、図3で例示されるように、インタフェース309の一部分を形成する。
図3を参照すると、本発明の態様に従ったNAP101およびノード102の例示的部分のブロック図が示される。NAP101は、バックホール通信装置308へ動作的に結合されたノード102を含む。NAP101およびノード102は、以後、集合的にノード300と称する。
マルチセクタアンテナ301は、セクタ301−0から301−7までを含む。本明細書中では8セクタのアンテナ301が例示的に示されるが、アンテナ301は8よりも少ないか多いセクタ、即ち、1〜q個のセクタを含んでよく、ここでqは整数である。セクタアンテナが説明されるが、全方向性アンテナ、個別ポイント指向性アンテナの集合、セクタアンテナおよび全方向性アンテナの組み合わせ、ビーム形成アンテナ、またはスマートアンテナなどを非限定的に含む他のアンテナ構成が使用されてよい。
アンテナ301は、セクタ301−0から301−7のセクタへ選択的にアクセスするため、マルチポール・スイッチ302へ結合される。セクタ301−0から301−7はバンクとして配列されてよく、マルチポール・スイッチ302がそのようなバンクを選択するように使用されてよい。スイッチ302は、トランシーバ(以後「ラジオ」と称する)304へ結合される。1つの実施形態において、ラジオ304は、5.8GHz UNII帯域ラジオを使用して実現されてよい。しかし、他の周波数を有する他のラジオも使用されてよい。
ラジオ304はラジオ・コントローラ305へ結合される。1つの実施形態において、ラジオ・コントローラ305はフィールドプログラマブルゲートアレーを使用して実現されてよい。ラジオ・コントローラ305は、シングルボードコンピュータ(SBC)306へ結合される。SBC306は、プロセッサおよびデータ構造312を記憶できるメモリ307を含む。SBC306は、トラフィックを回送するように構成され、この文脈ではルータと考えられてよい。
SBC306は、インタフェース309へ結合される。インタフェース309は、前述したようなWLANカード、イーサネット・カードなどを含んでよい。バックホール通信装置308は、インタフェース309を介してSBC306へ結合されるか、場合によりSBC306へ直接結合されてよい。バックホール通信装置308は、使用されるバックホールのタイプに依存し、本明細書の他の場所にで言及されるように、そのようなバックホールは有線または無線であってよい。場合により、全地球測位システム(GPS)カード310およびアンテナ311が使用されてよい。GPSアンテナ311はGPSカード310へ結合される。GPSカード310は、ラジオ・コントローラ305およびSBC306へ結合される。
各々のノード300は、少なくとも1つの隣接ノード300を有してよい。隣接ノードとは、ノード300が直接の通信関係に置かれてよい他のノード300を意味する。例として、A、B、およびCがノードであって、AがCと通信するためBを介して通信しなければならない場合、AおよびBは隣接ノードであり、BおよびCは隣接ノードであり、AおよびCは隣接ノードではない。
各々のノード300は、その近隣のノードに関して情報のデータベースを維持する。そのようなデータベースは、データ構造312の形式でメモり307の中に記憶されてよい。このデータベースは、干渉エリア内のノード300の間で共有されてよい。干渉エリアとは、前記ノードとの間の通信が別のノードによって干渉されるかも知れないノードの周囲の領域を意味する。言い換えれば、干渉エリアとは、そのようなノードの無線伝送が聴取されるか、別の伝送との干渉を生じるかも知れないノード300の周囲のエリアである。このエリアは、便宜的に、そのようなノード300の周囲の半径rによって近似される。半径rは、RF伝搬モデルを使用して推定されてよく、限定としてではなく地勢、植生、家屋などを含む他の要因の中でも周波数帯域および送信パワーに依存する。
共有情報は、インターリンク108を介して隣接ノード300へ情報を送信しているノード300によって生じることができ、隣接ノード300は、そのような情報を、それらの隣接ノード300へ再送信してよく、以下同様である。そのようなデータベースは、他のタイプの情報の中でも、ノード・ロケーション、アンテナ方向、スロットの使用、制御パラメータ、経路選定に関する情報を含んでよい。データ・レコードの例は、図A4〜図4Dで例示されている。
図A4〜図4Dの情報は、例として提供され、したがって他のフィールド、フィールドの情報タイプ、および値が使用されてよい。データ・レコードの各々の例は、「フィールド」、「キー」、「タイプ」、「単位」、および「バイト」欄を含む。「フィールド」は、フィールドの情報タイプを示す。「キー」はデータベース内のキー・フィールドを示す。「タイプ」は、フィールド情報を説明する情報タイプ、たとえばノードID、整数、時間、および浮動小数点値を示す。「単位」は、そのようなフィールド情報の「単位」を示す。「バイト」は、そのようなフィールド情報に割り振られた記憶空間を示す。
「ノード」フィールドは、それぞれのデータ・レコードが関係するノードを識別する。「時点」フィールドは、データ・レコードが作成または修正された時間を示す。「主体」フィールドは、そのようなデータ・レコードを作成または修正したノードを示す。各々のレコードの中の「シーケンス」フィールドは、増分されたレコード番号を示し、修復プロトコルのためのフィールド、特にネットワーク100へのノード上にデータベースを確立するためのフィールドである。
図4Aのデータ・レコード401は、ロケータ・レコードであって、本明細書中に前述した他のフィールドの中でも「緯度」および「経度」フィールドを含む。「緯度」フィールドは、データ・レコード401が関係するノードの緯度の位置を示し、「経度」フィールドは、そのようなノードの経度の位置を示す。この情報は、そのような情報の他の源の中でもGPSから獲得されてよい。「ロケ正確度」のフィールドは、ロケーション推定の計量の正確度である。言い換えれば、ノードは、指定された緯度および経度の多くの計量値の中にある。「アンテナ数」のフィールドは、多くのアンテナセクタである。「方位」のフィールドは、アンテナセクタ、たとえばセクタ0が指している方向である。この値は真北に対する度数である。等間隔のアンテナセクタから構成された固定アレーを使用する場合、他のセクタの方位は、フィールド「アンテナ数」および「方位」を使用して計算されてよい。「方位正確度」のフィールドは、方位推定の正確度の度数である。データ・レコード401からの情報を使用して、アンテナの方位角およびビーム幅がノード300によって引き出される。
図4Bのデータ・レコード402は、スロット使用データ・レコードである。データ・レコード402は、通信スロットを割り振るか、割り振りを解くために更新される。図3に示されるいずれのノード300、特に送信ノードは、データ・レコード402を更新してよい。スロット割り振りレコードへの更新は、レコードのペアを送信txおよび受信rxしているとき行われてよい。データ・レコード402は、本明細書で前述した他のフィールドの中でも「機能」、「タイムスロット」、「周波数」、「アンテナ」、「他のノード」、および「満了時間」フィールドを含む。
「機能」フィールドは、通信スロットの機能、たとえば、現在割り振られていないこと(「無し」)、送信、または受信を示す。
「タイムスロット」フィールドは、送信または受信機能を実行するため、m個のタイムスロットの0からm−1の選択されたタイムスロットtを示す。
「周波数」フィールドは、送信または受信機能を実行するため、n個の周波数の中の0からn−1の選択された周波数fを示す。
「アンテナ」フィールドは、送信または受信機能を実行するために選択されたセクタを示す。
「他のノード」フィールドは、メッセージのターゲット受信ノードを識別する。しかし、他のノード・フィールドは、マルチキャストまたはブロードキャスト・インディケータであることができる。
「満了時間」は、機能についてスロットの割り振り満了時間を示す。満了時間が経過した後、ノードは、データ・レコード402の機能を「無し」として処理する。しかし、経過する前に、満了時間は、追加の通信スロットの使用のためにリセットされてよい。
「優先順位」フィールドは、スロット割り振りの優先順位値を示す。全てのスロットが割り振られるのであれば、優先順位は、優先値に基づいて別の加入者よりも1つの加入者へ与えられてよい。この優先値は、0から或る整数pであってよい。
図4Cのデータ・レコード403は、制御パラメータ・データ・レコードである。前述したノード、優先順位、主体、時点、およびシーケンスのフィールドに加えて、データ・レコード403は「最大帯域幅」フィールドを含み、このフィールドは、そのようなデータ・レコード内で識別されたノードへ割り振られた最大帯域幅制限を示す。
図4Dのデータ・レコード404は、経路選定コスト・データ・レコードである。前述した主体、時点、およびシーケンスのフィールドに加えて、データ・レコード404は、「発信元ノード」、「送信先ノード」、「コスト」、および「動的」のフィールドを含む。「発信元ノード」フィールドは、経路上の発信元ノードまたは開始点を示す。「送信先ノード」フィールドは、そのような経路のターゲット送信先、即ち、そのような経路の最終送信先を示す。「動的」フィールドは、動的経路選定が使用されるべきか、静的経路選定が使用されるべきかを示す。「ホップ」フィールドは、発信元ノードから送信先ノードへトラフィックを回送するため、1つまたは複数の既知の経路から選択された経路を示す。
「コスト」フィールドは、そのようなメッセージを、発信元ノードから送信先ノードへ送るために決定されたコストを示す。そのようなコストは、静的または動的に決定されてよい。
理解すべきは、図4A〜図4Dで例示されたデータ・レコードが、全ての可能なデータ・レコードを含むことを意味しないことである。他のデータ・レコードが、その中でも現在および代替の経路、制御およびステータス情報、ノードの各々のペアの間の距離および方位角を含んでよい。更に、例示された1つまたは複数のフィールドが、本発明の1つまたは複数の態様を実現する場合に省略されてよいことを理解すべきである。更に、理解すべきは、ノード300は、それぞれネットワーク100のためにデータベースの一部分を維持し、したがってノード間の共有または分散データベースが提供されることである。更に、理解すべきは、ネットワーク100が中央の制御なしに機能してよいことである。理解すべきは、本発明の1つの態様に従ったメッシュ・アーキテクチャが、本明細書中で開示されることである。このアーキテクチャは、データのパケットベース伝送を使用する。図1の各々のノード300は、トラフィックを通信するルータを提供する。したがって、そのようなメッシュ・アーキテクチャを実現するプロトコルが必要である。たとえば、ノード300が、特定の次のホップへトラフィックを回送することを決定するとき、データ・パケットは、そのような次のホップへの伝送のために、そのノードで累積され始める。そのようなデータ・パケットの負荷の伝送をサポートするため、十分な数の通信スロットを割り振る必要があり、これは、以下で詳細に説明するように、分散アクセス制御を行うローカルの各々のノード300で行われる。更に、ネットワーク100は動的であるから、スロットの割り振りは、以下で詳細に説明するように、負荷の現在の推定を比較することによって周期的にチェックおよび調整される。
伝送の負荷
図5Aを参照すると、本発明の1つの態様に従った伝送負荷フローのブロック図が示される。基本的には、3つのタイプの着信伝送、即ち、矢印508で示されるように、ノード300が情報の意図された受信者である伝送、矢印503で示されるように、情報を転送するためにノード300が使用される伝送、および矢印504で示されるように、CPE500のためにノード300が情報を受け取る伝送が、ノード300で受け取られる。
図5Aを参照すると、本発明の1つの態様に従った伝送負荷フローのブロック図が示される。基本的には、3つのタイプの着信伝送、即ち、矢印508で示されるように、ノード300が情報の意図された受信者である伝送、矢印503で示されるように、情報を転送するためにノード300が使用される伝送、および矢印504で示されるように、CPE500のためにノード300が情報を受け取る伝送が、ノード300で受け取られる。
矢印504に関連した情報は、図示されるようにCPE500へ送られてよい。更に、矢印505で示されるように、CPE500は伝送情報をノード300へ提供してよい。矢印506で示されるように、ノード300はオーバヘッド情報を送信しなければならないか、矢印508で示されるようにオーバヘッド情報を受け取らなければならないかも知れない。そのようなオーバヘッド情報は、データベース情報などの共有を含むネットワーク100の維持情報を含んでよい。注意すべきは、以下で詳細に説明するように、図5Bのプログラム510は、矢印503で示されるようなノード300によって中継される着信トラフィック、および矢印505および506で示されるようなノード300によって送られるCPE500からの発信トラフィックまたはオーバヘッド・トラフィックを測定することである。測定ロケーションの例が提供されるが、トラフィック負荷を測定する他のアプローチが使用されてよい。
図5Bを参照すると、本発明の1つの態様に従った例示的伝送負荷プログラム510の流れ図が示される。図5Bへの参照を継続し、図3および図5Aを再び参照して、プログラム510の動作が説明される。プログラム510は、各々の隣接ノード300へ通信するために必要なノード300の通信スロットを推定する。プログラム510は、各々のノード300の、たとえばメモリ307の中に存在してよい。
プログラム510は、プログラム部分520および521を含む。プログラム部分520は、近い将来、即ち、将来の約1〜30秒の間に、どのような伝送出力負荷(OL)が存在するかを推定するためのものである。プログラム部分521は、プログラム部分520から得られたそのような推定OLに基づいて、スロットの割り振りを決定するためのものである。
プログラム510は、ステップ511でイニシャライズされる。このイニシャライズは、現在の推定期間を開始する。後続の推定は、現在の推定の開始時間の後で、所定の時間間隔で続いてよい。そのような時間間隔は、そのような現在の推定の開始の後で、約0.1〜10秒の範囲であってよい。注意すべきは、図3のノード300が、ネットワーク100へ既に参加しているものと想定されていることである。ネットワーク参加プロトコルは、以下の本明細書中で詳細に開示される。
ステップ526で、隣接ノードのグループの中から、1つの隣接ノードが選択される。
ステップ512で、着信トラフィックまたは入力負荷(IL)が、ステップ526で選択された隣接ノードのために決定される。この決定は、選択されたロケーションで負荷を測定することによって行われてよい。たとえば、図5Aに関して前述したように、ILは、ステップ511で識別された隣接ノードへ転送されるノード300への着信トラフィック、ステップ511で識別された隣接ノードへ送られるCPE500からの発信トラフィック、ステップ511で識別された隣接ノードへ送られるノード300からのオーバヘッド・トラフィックを一緒に加算することによって提供されてよい。しかし、ILを提供するため、負荷の他の組み合わせおよびタイプが使用されてよい。
ステップ513で、ステップ512で決定されたILがOLと比較される。ILがOL以下であれば、ステップ514で、OLの新しい値が次式に従って設定される。
OL=[t*(IL)+(1−t)(OL)] (1)
ここで、tは、0.0〜1.0の範囲の調整可能な時間定数である。限定ではなく例として、tは約0.3へ等しく設定されてよい。それより高いtの値は、より応答的な推定を生じ、それより低い値は、より滑らかな推定を提供する。しかし、ILがOLよりも大きければ、ステップ515で、OLの新しい値が、ステップ512からのファクタkとILとを乗算したものに等しく設定される。即ち、
OL=k*IL (2)
ここで、kは、一般的に1よりも少し大きい。したがって、OLの推定は、ILの大きな上昇に高度に応答するが、ILが降下するとき指数的に減衰する。
ここで、tは、0.0〜1.0の範囲の調整可能な時間定数である。限定ではなく例として、tは約0.3へ等しく設定されてよい。それより高いtの値は、より応答的な推定を生じ、それより低い値は、より滑らかな推定を提供する。しかし、ILがOLよりも大きければ、ステップ515で、OLの新しい値が、ステップ512からのファクタkとILとを乗算したものに等しく設定される。即ち、
OL=k*IL (2)
ここで、kは、一般的に1よりも少し大きい。したがって、OLの推定は、ILの大きな上昇に高度に応答するが、ILが降下するとき指数的に減衰する。
ステップ516では、ステップ514または515で得られたOLを使用して、多くの通信スロットが推定される。この推定は、
必要なスロット=OL/[(スロット長)(データレート)] (3)
注意すべきは、等しいスロット長の実施形態が説明されることである。しかし、可変スロット長が使用されてよいことを理解すべきである。たとえば、スロット長は、ほぼ数百マイクロ秒から数ミリ秒の範囲であってよい。本明細書中で説明する実施形態では、1ミリ秒のスロット長が使用される。
必要なスロット=OL/[(スロット長)(データレート)] (3)
注意すべきは、等しいスロット長の実施形態が説明されることである。しかし、可変スロット長が使用されてよいことを理解すべきである。たとえば、スロット長は、ほぼ数百マイクロ秒から数ミリ秒の範囲であってよい。本明細書中で説明する実施形態では、1ミリ秒のスロット長が使用される。
ステップ517では、ステップ516で計算された通信スロットの数が、そのような隣接ノードと通信するため現在割り振られている多くの通信スロットと比較される。推定されたスロット数が、現在割り振られているスロット数よりも小さければ、ステップ518で、割り振られたスロットの数が減らされる。割り振りを解除されたスロットの数は、優先順位に基づいて行われてよい。たとえば、最低優先順位からスタートして、1つまたは複数のスロットが割り振りを解除されてよい。更に、割り振りの解除に選択されたスロットが、短い期間内、たとえば約0〜20秒で満了になるためであれば、そのようなスロットは、そのような満了時間に全ての関連ノードによって自動的に割り振りを解除されるので、そのようなスロットの明示的な割り振り解除は必要でないかも知れない。
しかし、ステップ516におけるスロットの推定数が、そのような隣接ノードと通信するため現在割り振られている多くのスロットよりも大きければ、ステップ519でスロットの割り振りが増加されてよい。、ステップ519で、割り振られる自由スロットの十分な数が存在しなければ、現在割り振られているスロットの使用が、優先順位に基づいて無効にされてよい。優先順位を使用してスロットの割り振りを無効にすることについては、以下で詳細に説明する。
現在のスロットの割り振りが、ステップ516におけるスロットの推定数と等しければ、ステップ517からステップ522への進行で示されるように、割り振りの変更は行われない。
ステップ522では、そのような隣接ノードに割り振られたスロットの満了時間がチェックされる。たとえば、約0〜20秒内のように、まもなく満了するようにスケジュールされた各々のスロットについて、スロット満了時間が延長される。
ステップ524では、次の隣接ノード300のチェックが行われる。別の隣接ノード300が存在すれば、プログラム510はステップ512で継続する。
ステップ524で、処理される他の隣接ノード300がなければ、ステップ525で、前記の所定の時間が経過するまで、プログラム510は休止する。言い換えれば、プログラム510は次の推定期間が始まるのを待ち、それが始まると、プログラム510はIL値を新しく測定することによってステップ512で後続の繰り返しを開始する。
スロットの利用可能性
ステップ519に関して前述したように、推定された出力負荷を処理するため追加のスロットが割り振られる。図6Aは、本発明の1つの態様に従った例示的スロット割り振りプログラム600の流れ図である。図5Bのステップ519は、プログラム600を含むか呼び出してよい。プログラム600は、メッセージ送信先または受信ノードR、またはメッセージ発生または送信ノードTのために使用されてよい。明瞭にするため、プログラム600は送信ノードTにおけるスロット割り振りの決定について説明されるが、プログラム600は受信ノードRにおけるスロットの割り振りを決定するために使用されてよいことは、本発明の当業者に明らかであろう。プログラム600は、図3のメモリ307の中に存在してよい。
ステップ519に関して前述したように、推定された出力負荷を処理するため追加のスロットが割り振られる。図6Aは、本発明の1つの態様に従った例示的スロット割り振りプログラム600の流れ図である。図5Bのステップ519は、プログラム600を含むか呼び出してよい。プログラム600は、メッセージ送信先または受信ノードR、またはメッセージ発生または送信ノードTのために使用されてよい。明瞭にするため、プログラム600は送信ノードTにおけるスロット割り振りの決定について説明されるが、プログラム600は受信ノードRにおけるスロットの割り振りを決定するために使用されてよいことは、本発明の当業者に明らかであろう。プログラム600は、図3のメモリ307の中に存在してよい。
ステップ601では、無効にされる優先順位が最低優先順位へ設定される。したがって、スロット割り振りにおける最初の試みは、今後明らかになるように、既存の割り振りを無効にしない。ステップ602では、それぞれ時間および周波数のm×n配列が作成され、ゼロで埋められる。再び、前述したように、通信空間は、時間および周波数以外のパラメータによって定義されてよい。更に、配列とは、テーブル、リストなどを含むことを意味する。
ステップ603では、Tで既に行われた1つまたは複数のスロット割り振りが、それぞれ1つまたは複数の「自己衝突」として識別される。ステップ604では、Rで既に行われた1つまたは複数のスロット割り振りが、Tによってそれぞれ1つまたは複数の「自己衝突」として識別される。TからRへの伝送と衝突するかも知れないTまたはRにおける割り振りは、「自己衝突」と呼ばれる。マルチキャストの場合、各々のRは自己衝突をチェックされる。図1のネットワーク100の内部的衝突または干渉は、「自己衝突」ではなく「イントラネットワーク」衝突または干渉と呼ばれ、「自己衝突」または「イントラネットワーク」干渉ではない全ての他の衝突または干渉は、「外部」衝突または干渉と呼ばれる。自己衝突、イントラネットワーク干渉、および外部干渉は、以下で詳細に動作的に定義される。
ステップ603および604では、それぞれ、「自己衝突」に関連したタイムスロットが、ステップ602の配列内のそれぞれのロケーションを、たとえばゼロから1へ、1から2へと、以下同様に増分することによって、利用不可能としてマークされる。更に、以下で詳細に説明するように、優先順位を無効にすることによって、優先順位のチェックが利用可能性について行われてよい。
ステップ605では、TおよびR以外の各々のノード300(図3で示される)がチェックされ、Rへ送信しているT、またはその逆と干渉し得る送信スロット割り振りを有するかどうかが決定される。再び、マルチキャストの場合、複数の受信ノードR、またはその逆が存在するであろう。これらの衝突は、「イントラネットワーク」衝突として識別される。これらのノード300(図3で示される)は、干渉エリア内のノードに限られる。そのようなイントラネットワーク干渉に関連するスロットは、ステップ602の配列の中のそれぞれのロケーションを増分することによって利用不可能としてマークされる。更に、以下で詳細に説明するように、優先順位を無効にすることによって、優先順位のチェックが利用可能性について行われてよい。
ステップ606では、TおよびR以外の各々のノード300(図3で示される)がチェックされ、Rへの送信によって衝突し得る受信スロット割り振りを有するかどうかが決定される。再び、マルチキャストの場合、複数の受信ノードRが存在するであろう。これらのノード300(図3で示される)は、干渉エリア内のノードに限定される。ステップ606では、そのようなイントラネットワーク干渉に関連したタイムスロットが、ステップ602の配列内のそれぞれのロケーションを増分することによって、利用不可能としてマークされる。更に、以下で詳細に説明するように、優先順位を無効にすることによって、優先順位のチェックが利用可能性について行われてよい。
ステップ607では、「外部」衝突の危険を有するタイムスロットが識別される。そのような「外部」干渉は、他の帯域内ユーザによるものかも知れない。そのような外部干渉の検出は、以下で詳細に説明する。外部衝突に関連するそのようなタイムスロットが識別され、したがってステップ602の配列内のそれぞれのロケーションが増分される。
1つまたは複数の自己衝突、イントラネットワーク干渉、および「外部」干渉が存在すれば、ステップ602の配列は、そのような衝突および干渉に関連した非ゼロのエントリーを含む。通信スロットの幾つかについて衝突が存在しなければ、ステップ602の配列は、それらのスロットについてゼロのエントリーを有し、これはスロットが利用可能であることを示す。
結果の配列620の例が、周波数699対時間698について、図6Bに例示される。ステップ602〜607は、プログラム600の干渉および衝突識別部分615を構成する。注意すべきは、ステップ603〜607の順序は、拘束的ではなく変更されてよいことである。
ステップ608では、通信スロットが選択され、利用可能として残っているスロットから割り振られる。ゼロのままに残っているステップ602の配列内の要素は、TとRとの間の使用、またはマルチキャスト実施形態の場合、Tと複数のRとの間の使用に利用可能である。そのような選択は、疑似ランダム様式で行われてよい。割り振りを必要とする通信スロットの数は、前述したように、図5Bのプログラム510によって決定される。ステップ609では、図5Bのプログラム510内で割り振られるように要求されたスロットの数が、ステップ608で割り振られたスロットの数だけ減らされる。
ステップ610では、ステップ608で割り振られた通信スロットの数が十分であったかどうかが決定される。通信スロットの十分な数が割り振られたのであれば、プログラム600はステップ611で終了する。しかし、通信スロットの十分な数が割り振られなかったのであれば、ステップ610はステップ612へ進む。言い換えれば、1つまたは複数の既存のスロット割り振りを無効にすることなく、図5のプログラム510内で推定された出力負荷をサポートするには不十分な数のタイムスロットが、現在存在する。
ステップ610で十分なスロットが割り振られなかったのであれば、ステップ612で無効にされる優先順位が増分される。ステップ613ではチェックが行われ、この進行中の割り振り作業を実行するため、無効にされる優先順位が次のスロット割り振り試行の優先順位以上かどうかの決定がなされる。無効にされる優先順位が次のスロット割り振り試行の優先順位よりも小さければ、プログラム600はステップ602で新しく始まる。
しかし、無効にされる優先順位が次のスロット割り振り試行の優先順位以上であれば、ステップ611でプログラム600は終了する。したがって、プログラム600は、部分的割り振りを行ったか、割り振りを全く行わないで終了するかも知れないことを理解すべきである。言い換えれば、ネットワーク100は輻輳するかも知れず、その場合、推定された出力負荷を送るための十分な通信スロットが利用可能でないかも知れない。
スロットの利用可能性および自己衝突
図7には、本発明の1つの態様に従った例示的自己衝突プログラム700の流れ図が示される。図7の参照を継続し、また図6Aを再び参照すると、ステップ603は、ステップ701〜705によって置換されてよい。
図7には、本発明の1つの態様に従った例示的自己衝突プログラム700の流れ図が示される。図7の参照を継続し、また図6Aを再び参照すると、ステップ603は、ステップ701〜705によって置換されてよい。
ステップ701では、初期タイムスロットが獲得される。
ステップ702では、Tがチェックされ、該当するものとして、ステップ701から獲得されたタイムスロットの間に、Tが送信または受信するように既に割り振られているかどうかが決定される。Tが、そのようなタイムスロットの間に送信または受信するように既に割り振られていなければ、ステップ705で、次のタイムスロットのチェックが行われる。したがって、ステップ602からの配列は、このタイムスロット内の全ての周波数について不変のままである。
しかし、Tが、そのようなタイムスロットの間に送信または受信するように既に割り振られているのであれば、これは自己衝突を示す。ステップ703では、優先順位のチェックが行われる。無効にされる優先順位が既存の使用優先順位よりも大きければ、ステップ705で次のタイムスロットのチェックが行われる。したがって、ステップ602からの配列は増分されず、これは、このタイムスロット内の全ての周波数の利用可能性を示す。
しかし、無効にされる優先順位が既存の使用優先順位の優先順位以下であれば、このタイムスロット、およびこのタイムスロット内の全ての周波数が、ステップ602の配列内のそれらのロケーションを増分することによって、ステップ704で利用不可能としてマークされる。ステップ705では、自己衝突についてチェックされるべきタイムスロットが少なくとも1つ存在するかどうかの決定が行われる。もし存在すれば、ステップ701で、別のタイムスロットが獲得される。しかし、もし自己衝突についてチェックされるべき他のタイムスロットが存在しなければ、プログラム700は終了する。
図6Aおよび図7の参照を続けると、ステップ701〜705で、TはRで置換されてよく、ステップ604は、Tの代わりにRの自己衝突をチェックするステップ701〜705によって置換されてよい。更に、マルチキャスト実施形態では、ステップ701〜705が各々のRについて実行されてよい。
スロットの利用可能性およびイントラネットワーク干渉
図8では、本発明の1つの態様に従った例示的送信ノード・イントラネットワーク干渉プログラム800の流れ図が示される。図6Aのステップ605は、ステップ801〜809によって置換されてよい。
図8では、本発明の1つの態様に従った例示的送信ノード・イントラネットワーク干渉プログラム800の流れ図が示される。図6Aのステップ605は、ステップ801〜809によって置換されてよい。
図8の参照を続け、図6Aを再び参照すると、ステップ801で、TまたはR以外のノードが選択される。そのようなノードは、「他のノード」と呼ばれ、それがTまたはR以外のノード、またはマルチキャスト実施形態のTまたは複数のR以外のノードであることを示す。そのような「他のノード」は、TまたはR、またはマルチキャスト実施形態のTまたは複数のRの干渉エリア内にある。ステップ802では、タイムスロットが選択される。ステップ803では、ステップ801で選択されたそのような他のノードが、ステップ802で選択されたそのようなタイムスロットの間に受信しているかどうかの決定が行われる。そのような他のノードが受信していなければ、ステップ808で別のタイムスロットのチェックが行われる。言い換えれば、ステップ602の配列は、そのような他のノードおよびそのようなタイムスロットに関して変更されないであろう。
ステップ803で、そのような他のノードが、ステップ802で選択されたそのようなタイムスロットの間に受信するように既に割り振られているならば、ステップ804で、無効にされる優先順位が、そのような他のノードの使用優先順位よりも大きいかどうかの決定が行われる。もし無効にされる優先順位が大きければ、ステップ808で別のタイムスロットのチェックが行われる。言い換えれば、ステップ602の配列は、そのような他のノードおよびそのようなタイムスロットに関して変更されないであろう。
しかし、ステップ804で、そのような他のノードの使用優先順位が無効にされる優先順位以上であれば、ステップ806で、Tの伝送からのパワー、更に具体的には、Tの伝送から生じるそのような他のノードの推定および受信されたパワーが、そのような他のノードの受信と干渉する可能性があるかどうかの決定が行われる。受信されたパワーは、RF伝搬モデル、たとえばロングレイ−ライス(Longley−Rice)または統一極超短波(統一UHF)を使用して送信および受信アンテナパターンの知識によって推定されてよく、干渉可能性は、(i)Tからの伝送および(ii)意図された送信機からのそのような他のノードへの伝送によって生じるそのような他のノードの予想された受信されるパワーの比較によって決定されてよい。通常は、意図されたパワーを干渉パワーによって除算した比が、信号対干渉比(SIR)閾値未満であるとき、干渉の可能性があり。ここで、SIR閾値は変調に依存する。通常の値は約20デシベルである。干渉の可能性がなければ、別のタイムスロットがステップ802で選択される。干渉の可能性があれば、ステップ807で、そのようなタイムスロットおよびそのような他のノードの選択された周波数が、ステップ602の配列内のそのロケーションを増分することによって利用不可能としてマークされる。注意すべきは、周波数を利用不可能としてマークすることに関して、自己衝突とイントラネットワーク衝突との間に相違が存在することである。
ステップ808では、そのような他のノードについてチェックすべきタイムスロットが、まだ存在するかどうかの決定が行われる。チェックすべき他のタイムスロットが少なくとも1つ存在すれば、別のタイムスロットがステップ802で選択される。
そのような他のノードについてチェックすべき他のタイムスロットが存在しなければ、ステップ809で、少なくとも1つの他のノードが処理されるべきかどうかの決定が行われる。少なくとも1つの他のノードが処理されるべきであれば、そのような他のノードがステップ801で選択される。他のノードが処理されるべきでなければ、プログラム800は終了する。
図9には、本発明の1つの態様に従った例示的受信ノードイントラネットワーク干渉プログラム900の流れ図が示される。図6Aのステップ606は、ステップ901〜909によって置換されてよい。
図9の参照を継続し、図6Aを再び参照すると、ステップ901では、TまたはR、またはマルチキャスト実施形態のTまたは複数のR以外のノードが選択される。そのような他のノードは、TまたはR、またはマルチキャスト実施形態のTまたは複数のRの干渉エリア内にある。明瞭を目的として、以後、Rはポイントツーポイント通信におけるRを意味し、複数のRはポイントツーマルチポイント通信における複数のRを意味するように使用される。ステップ902では、タイムスロットが選択される。ステップ903では、ステップ901で選択されたそのような他のノードが、ステップ902で選択されたそのようなタイムスロットの間に送信するように既に割り振られているかどうかの決定が行われる。そのような他のノードが送信していなければ、別のタイムスロットがステップ902で選択される。言い換えれば、ステップ602の配列は、そのような他のノードおよびそのようなタイムスロットに関して変更されないであろう。
ステップ903で、そのような他のノードが、ステップ902で選択されたそのようなタイムスロットの間に送信するように既に割り振られていれば、ステップ904で、無効にされる優先順位が、予定された使用優先順位よりも大きいかどうかの決定が行われる。無効にされる優先順位が、予定された使用優先順位よりも大きければ、別のタイムスロットのチェックがステップ908で行われる。言い換えれば、ステップ602の配列は、そのような他のノードおよびそのようなタイムスロットに関して変更されないであろう。
しかし、ステップ904で、そのような他のノードの予定された使用優先順位が、無効にされる優先順位以上であれば、ステップ906で、そのような他のノードの伝送からのパワー、また更に具体的には、そのような他のノードの伝送からの推定された受信されるパワーが、Rの受信と干渉する可能性があるかどうかの決定が行われる。干渉の可能性がなければ、ステップ908で、別のタイムスロットのチェックが行われる。前述したような干渉の可能性があれば、ステップ907で、そのようなタイムスロットおよびそのような他のノードの選択された周波数が、ステップ602の配列内のそのロケーションを増分することによって利用不可能とマークされる。
ステップ908では、そのような他のノードについてチェックすべき別のタイムスロットが存在するかどうかの決定が行われる。チェックすべき他のタイムスロットが少なくとも1つ存在すれば、別のタイムスロットがステップ902で選択される。そのような他のノードについてチェックすべき他のタイムスロットが存在しなければ、ステップ909で、少なくとも1つの他のノードが処理されるべきかどうかの決定が行われる。少なくとも1つの他のノードが処理されるべきであれば、そのような他のノードがステップ901で選択される。他のノードが処理されるべきでなければ、プログラム900は終了する。
外部干渉
図6Aを再び参照すると、ステップ607で、外部干渉による衝突の決定が行われる。ノード300(図3で示される)は、以下で詳細に説明するように、動作の過程で検出されたそのような外部干渉を含むデータベースを構築する。発見された外部干渉を含むこのデータベースがチェックされ、或るタイムスロットの間に、或る周波数で、またTからRへのスケジュールされた伝送と干渉する十分なパワーで、伝送が行われる可能性があれば、そのようなタイムスロットおよび周波数は、配列内で利用不可能とマークされる。
図6Aを再び参照すると、ステップ607で、外部干渉による衝突の決定が行われる。ノード300(図3で示される)は、以下で詳細に説明するように、動作の過程で検出されたそのような外部干渉を含むデータベースを構築する。発見された外部干渉を含むこのデータベースがチェックされ、或るタイムスロットの間に、或る周波数で、またTからRへのスケジュールされた伝送と干渉する十分なパワーで、伝送が行われる可能性があれば、そのようなタイムスロットおよび周波数は、配列内で利用不可能とマークされる。
スロットの割り振りと強制
自己衝突、イントラネットワーク干渉、および外部干渉の識別に関して図6Aに示されるプログラム600が完了した後、割り振られた通信スロットが強制されなければならない。図10を参照すると、本発明の1つの態様に従った例示的スロット割り振りおよび強制プログラム1000の流れ図が示される。
自己衝突、イントラネットワーク干渉、および外部干渉の識別に関して図6Aに示されるプログラム600が完了した後、割り振られた通信スロットが強制されなければならない。図10を参照すると、本発明の1つの態様に従った例示的スロット割り振りおよび強制プログラム1000の流れ図が示される。
図10の参照を継続し、図5Bおよび図6Aを再び参照すると、ステップ1001で、プログラム600によって処理された配列にアクセスすることによって、スロットの割り振りが決定される。修正されたステップ602の配列内に示されるような利用可能スロットが、プログラム510のステップ519で識別された通信スロットの数量を満たすか部分的に満たすのに十分な数だけ、疑似ランダム的に選択される。したがって、ステップ519において、そのような割り振りのためにプログラム1000がプログラム510によって呼び出されてよい。タイムスロットの割り振りに関して、理解すべきは、タイムスロットが1つまたは複数の周波数を関連づけられてよいことである。したがって、タイムスロットに関連した1つまたは複数の周波数が利用不可能である間に、そのようなタイムスロットに関連した1つまたは複数の他の周波数が利用可能であるかも知れないが、例外として、スロットが或る特定の時間および周波数で選択されるならば、別の周波数が利用可能であるとしても、他のスロットはその同じ時間に選択されてはならない。
ステップ1002では、ステップ1001で割り振られたスロットがアクセスされる。ステップ1003では、そのような割り振られたスロットが優先順位を無効にすることよって利用可能にされたかどうかが決定される。優先順位を無効にすることよって利用可能にされた各々のそのようなスロットについて、ステップ1004で、強制するノードは、別のスロット割り振りを取り消して、それ自身のスロット割り振りを強制してよい。そのような使用を取り消しているそのようなノードの全ての隣接ノードは、隣接ノードが1つであろうと複数であろうと、ノード間の通信を使用してステップ1005でこの取り消しを通知される。
このスロット割り振りの取り消しを導く優先順位の無効がステップ1004で起こらなかったならば、そのようなノードは、ステップ1006で、そのような取り消しなしにその割り振りを強制する。
ステップ1006では、そのような将来の使用について、スロットの使用が、そのような通信スロットのために強制される。ステップ1007では、そのようなスロット割り振りを行っているそのようなノードの全ての隣接ノードが、1つであろうと複数であろうと、ノード間の通信によって、そのような通信スロットの使用の強制を通知される。強制とは、ノード間で共有されるデータベース内で、実際の割り振りが行われることを意味する。
ステップ1008では、強制されたスロット割り振りの使用、即ち、送信または受信が決定される。強制されたスロット割り振りが、強制するノードにデータを受信させることであれば、その割り振りは、現在または1つまたは複数の後続フレームで実行するためステップ1009でスケジュールされる。強制されたスロット割り振りが、強制するノードにデータを送信させることであれば、プログラム1000はステップ1010で別のスロットを探索する。ステップ1010では、別のスロットについてチェックが行われる。割り振られるべき別のスロットが存在すれば、次のスロットがステップ1002で割り振られる。割り振られるべき他のスロットが存在しなければ、ステップ1011で、プログラム1000は終了する。
図11を参照すると、本発明の1つの態様に従った例示的受信通知プログラム1100の流れ図が示される。理解すべきは、プログラム1100が、TまたはRノード、またはスロット割り振りの強制ノードの隣接ノードで実行されてよいことである。
ステップ1101では、図10のステップ1007で送られた情報に関連したスロット割り振り伝送が、強制するノードの隣接ノードで受信される。ステップ1102では、そのようなスロット割り振り伝送が、そのような隣接ノードで既に受信および記憶された他の情報によって無効にされたかどうかの決定が行われる。無効理由としては、ネットワーク100(図1に示される)の中の障害に起因する伝送遅延、異なったノード300(図3に示される)による同一スロットの同時強制などが挙げられる。そのようなスロット割り振り伝送が無効にされたならば、プログラム1100はステップ1114で終了する。
そのようなスロット割り振り情報が無効にされなかったならば、ステップ1102Aでスロット割り振り情報が記憶される。次に、ステップ1103で、そのようなスロット割り振りがこのノード、即ち、プログラム1110を実行しているノードに関連するかどうかの決定が行われる。
そのようなスロット割り振りが、このノードに関連しなければ、プログラム1110は、ステップ1108へ進む。ステップ1108では、ノードは、そのようなスロット割り振りに関連する伝送が、そのようなノードの干渉エリアの中にあるかどうかを決定する。ステップ1108で、そのようなスロット割り振りに関連するそのような伝送が、そのような干渉エリアの中にあれば、ステップ1109で、プログラム1100を実行しているそのようなノードは、ステップ1101で、受信されたこのスロットの割り振りを、隣接ノードが1つであるか複数であるかを問わず全てのその隣接ノードへ公示する。ステップ1108で、そのようなスロット割り振りに関連したそのような伝送が、プログラム1100を実行しているそのようなノードの干渉エリアの中になければ、プログラム1100はステップ1114で終了する。
しかし、ステップ1103で、このスロット割り振りが、プログラム1100を実行しているそのようなノードに関連するならば、ステップ1104で、そのようなスロット割り振りがどのようなモードを示すかの決定が行われる。ノーモード(no mode)または無しの条件が示されるならば、たとえば、別のノードがスロット割り振りを取り消したか拒絶したならば、このスロット割り振りの使用はステップ1113で取り消され、その後で、前述したようなステップ1108のチェックが行われる。ステップ1104で、そのようなノードが、そのようなスロット割り振りの間に送信または受信を決定されるならば、ステップ1110で衝突および干渉のチェックが行われる。ステップ1110は、プログラム615(図6Aで示される)を実行して、このスロット割り振りが受け入れ可能かどうかを決定する。そのようなスロット割り振りが受け入れ可能であれば、ステップ1105で、そのようなノードのためにモードが送信か受信かのチェックが行われる。モードが受信であれば、メッセージはステップ1106で受信通知される。次に、いずれのモードの場合でも、ステップ1107で、そのようなスロット割り振りが使用のためにスケジュールされ、前述したようなステップ1108のチェックが続く。
しかし、ステップ1110または1105で、ステップ1101で受信されたスロット割り振りが受け入れ可能でないことが決定されると、ステップ1111で、そのようなスロット割り振りの使用が取り消され、ステップ1112で、そのような取り消しが、プログラム1100を実行しているノードについて、隣接ノードが1つであるか複数であるかを問わず全ての隣接ノードへ公示される。その後で、プログラム1100はステップ1114で終了する。
フレームの実行
図12は、本発明の1つの態様に従ったフレーム実行プログラム1200の流れ図である。メッセージの送信および受信に加えて、フレーム実行プログラム1200は、外部干渉をリアルタイムで動作的に決定するように構成される。プログラム1200は、ノード300(図3で示される)のメモリ307に常駐してよく、フレーム内の各々のタイムスロットを進むか、全てのスロットが処理されたのであれば、次のフレーム内の各々のスロットを通過して進み、以下同様に実行を継続する。
図12は、本発明の1つの態様に従ったフレーム実行プログラム1200の流れ図である。メッセージの送信および受信に加えて、フレーム実行プログラム1200は、外部干渉をリアルタイムで動作的に決定するように構成される。プログラム1200は、ノード300(図3で示される)のメモリ307に常駐してよく、フレーム内の各々のタイムスロットを進むか、全てのスロットが処理されたのであれば、次のフレーム内の各々のスロットを通過して進み、以下同様に実行を継続する。
ステップ1202で、プログラム1200はフレーム同期インディケータを待つ。フレーム同期信号を受信した後、ステップ1203では、プログラム1200を実行しているノードで最初の通信スロットが選択されて使用される。
ステップ1204で、どのようなモード、即ち、送信、受信、または無しが、ステップ1203でそのように選択されたスロットに関連するかが決定される。そのようなスロットが送信に割り振られるのであれば、ステップ1205で、情報が送信され、ステップ1206で、そのようなフレーム内の別のスロットについてチェックが行われる。アクセスすべき他のスロットが存在しなければ、次のフレーム同期信号がステップ1202で待たれる。ステップ1206で別のスロットが存在すれば、ステップ1203で、別のスロットが選択および使用される。
ステップ1204で、そのようなスロットが送信または受信のために割り振られなければ、ステップ1206で別のスロットについてチェックが行われる。ステップ1204で、スロットが受信に割り振られることが決定されると、ステップ1207で、プログラム1200を実行しているそのようなノードの送信機または受信機が、受信モードにされるかオンにされる。
ステップ1208では、着信信号が、そのようなノードの送信機または受信機によって十分な強度で検出されたかどうかが決定される。受信信号強度インディケータ(RSSI)が、十分な強度の信号を検出するために使用されてよい。信号がステップ1208で検出されるならば、ステップ1209で、そのように検出された信号に関連したメッセージが正しいかどうかの決定が行われる。言い換えれば、この受信情報が破壊されたかどうかの決定が行われる。
情報が破壊されたかどうかを決定するため、畳み込みコーディング、ブロックコーディングなどを含み、これらに限定されない周知の順方向誤り訂正アルゴリズムが使用されてよい。干渉は、情報が破壊される理由の1つであるが、多くの他の周知の可能な理由が存在する。そのような情報が破壊されていなければ、着信データはステップ1221で処理される。そのようなスロットは使用のままに残され、そのようなノードは命令を実行して、ステップ1206で、このフレーム内の次のスロットについてチェックを行う。
そのような情報が破壊されていれば、誤り情報がステップ1211で記憶される。ステップ1210で、そのように選択されたスロットの反復使用の故障率があまりに高いかどうかを決定するチェックが行われる。受け入れ可能な故障率は、応用に依存してパケットの約1パーセント(1%)から5パーセント(5%)の範囲であってよい。故障率があまりに高くなければ、そのようなスロットは使用のままに残される。次に、ステップ1206で、別のスロットについてチェックが行われる。記録された誤りは、図3のノード300のメモリ307内のデータベースの中に記憶されてよい。後のフレームの間に、この記録された誤りは、そのようなタイムスロットの累積された誤り率があまりに高くなったことの表示を提供するかも知れない。
しかし、そのような故障率があまりに高ければ、ステップ1212で、このスロットの使用が取り消される。ステップ1213で、この取り消しは、プログラム1200を実行しているそのようなノードの隣接ノードへ公示される。
ステップ1214で、検出された干渉は、たとえば時間、周波数、パワー、および可能性としての送信機ロケーションを特徴とする。したがって、ステップ1214からの情報は、たとえば図3のメモリ307の中に記憶され、後のスロット割り振り試行のために後でアクセスされてよい。
信号が検出されないか、信号の強度が不十分で、データがステップ1208で獲得されなければ、ステップ1220で、そのような誤り情報が記憶される。ステップ1215では、そのようなノードについて、前述したような故障率が、前述したように高すぎるかどうかを決定するチェックが行われる。限定ではなく例として、送信ノードの送信機が稼動していないか、適正に稼動していないか、そのようなノードの受信機が適正に働いていないか、または前述したようなスロット割り振り強制メッセージが適正に交換されなかったならば、信号は検出されないかも知れない。故障率があまりに高くなければ、そのような通信スロットは使用のままに残される。ステップ1206で、フレーム内の別の通信スロットのチェックが行われる。
しかし、故障率があまりに高ければ、ステップ1216で、同じ送信機からの複数の受信スロットが不具合であるかどうかを決定するチェックが行われる。これは、送信ノードがそのような特定のスロット割り振りを認識しないか、故障しているか、または、たとえば送信ノードと受信ノードとの間の妨害物によってブロックされていることを示す。全ての受信スロットが不具合でなければ、ステップ1217で、そのようなノードへの隣接ノードは、そのような通信スロットについて計画されたスロットの使用を再通知される。したがって、そのような通信スロットは、使用のままに残され、別の通信スロットのためのチェックがステップ1206で行われる。
しかし、ステップ1216で、ほぼ全ての通信スロットが不具合であれば、ステップ1218で、関連する送信ノードからの、この受信ノードへの全ての通信スロットの割り当てが、取り消される。
ステップ1219で、そのような受信ノードに隣接するノードは、そのような送信ノードに関連した全ての通信スロットの割り当てのそのような取り消しを通知され、ステップ1206で、次のスロットについてのチェックが行われる。
ネットワークへの参加
図13を参照すると、本発明の1つの態様に従った例示的ネットワーク参加プロトコル1300の流れ図が示される。プログラムまたはプロトコル1300は、孤立化したノード101または102がネットワーク100へ参加するか、2つのネットワークが一緒になるために使用される。孤立化したノードとは、ノード101または102がネットワーク100へまだ参加していないか、ノード101または102がネットワーク100とのコンタクトを失っていることを意味する。たとえば、新しいノードは、その存在を通信し、図3のネットワーク100上のノードによってコンタクトされるのを待つか、その逆である。このコンタクトを使用して、そのような新しいノードは、現在の動作パラメータを受け取ってよい。更に進んだ概念は、別のノードへの少なくとも1つのリンクを達成し、そのリンクを使用して共有データベースからデータを獲得することである。このデータは、部分的に、隣接ノードの中のノードについて通信情報を提供する。一旦、そのようなデータが獲得されると、ネットワーク接続が向上するかも知れない。
図13を参照すると、本発明の1つの態様に従った例示的ネットワーク参加プロトコル1300の流れ図が示される。プログラムまたはプロトコル1300は、孤立化したノード101または102がネットワーク100へ参加するか、2つのネットワークが一緒になるために使用される。孤立化したノードとは、ノード101または102がネットワーク100へまだ参加していないか、ノード101または102がネットワーク100とのコンタクトを失っていることを意味する。たとえば、新しいノードは、その存在を通信し、図3のネットワーク100上のノードによってコンタクトされるのを待つか、その逆である。このコンタクトを使用して、そのような新しいノードは、現在の動作パラメータを受け取ってよい。更に進んだ概念は、別のノードへの少なくとも1つのリンクを達成し、そのリンクを使用して共有データベースからデータを獲得することである。このデータは、部分的に、隣接ノードの中のノードについて通信情報を提供する。一旦、そのようなデータが獲得されると、ネットワーク接続が向上するかも知れない。
ネットワーク参加プロトコルによって使用されるように指定された1つまたは複数の通信スロットは、「ハロー」スロットとして知られる。他の通信スロットとは異なり、「ハロー」通信スロットの使用は、使用の前に割り振りおよび強制されず、むしろ競争に基づいている。追加スロットの割り振りは、そのようなネットワーク参加プロトコルの動作を速くする。しかし、フレーム当たり1つの「ハロー」スロットで十分である。
ステップ1301で、プログラム1300は、次の「ハロー」スロット、更に具体的には、2つの次の「ハロー」スロットの間の中間点を待つ。そのような次の「ハロー」スロットが利用可能になったとき、ステップ1302で、前の「ハロー」スロットで送信または受信が起こったかどうかが決定される。
前の「ハロー」スロットで送信が起こったのであれば、そのような前の「ハロー」スロット伝送に使用されたアンテナおよび周波数が、ステップ1325で獲得される。ステップ1326では、ステップ1325で獲得された周波数およびアンテナを使用して、次のネットワーク参加または「ハロー」通信スロットの中に受信がスケジュールされる。次に、ステップ1301で、プログラム1300は別の「ハロー」スロットを待つ。
ステップ1302で、前の「ハロー」動作が受信機能であったことが決定されると、ステップ1303で、メッセージがそのような前のフレームで受け取られたかどうかが決定される。メッセージがそのような前のフレームで受け取られたのでなければ、ステップ1310で、周波数がランダムに選択される。ステップ1311で、ウエイトを使用してアンテナがランダムに選択される。ウエイトとは、先行する経験からの知識を使用することを意味する。たとえば、各々のアンテナまたはセクタのウエイトWsは、次の等式で設定される。
Ws=(1+セクタ内の既知のノードの数)/(ΣiWsi) (4)
Ws=(1+セクタ内の既知のノードの数)/(ΣiWsi) (4)
ステップ1312では、送信確率が、そのようなノードのネットワーク・ステータスの関数として計算される。そのような送信関数は、孤立化したノードのために伝送の高い確率(約0.9)を提供し、他のノードへの少数のリンクを有するノードのために中程度の確率(約0.5)を提供し、他のノードへの多数のリンクを有するノード、特にバックホール接続を有するノードのために、低い確率(約0.1)を提供しなければならない。
ステップ1316で、数が0.0〜1.0の範囲からランダムに選択される。ステップ1317では、ステップ1316で選択された数が、ステップ1312で設定された確率よりも大きいかどうかが決定される。ステップ1317からのそのような数が、ステップ1312からのそのような確率よりも大きければ、ステップ1326で、前述したように受信動作がスケジュールされる。ステップ1317からのそのような数が、そのような確率以下であれば、ステップ1318で、「ハロー」リクエストと呼ばれるメッセージが形成されてキューに入れられる。そのような「ハロー」リクエストの形式はヘッダを含み、このヘッダはメッセージ・タイプ、ノードID、および時間を含む。そのような「ハロー」メッセージは、更に、共有データベースからの多数のレコード、たとえばノード・ロケーション・レコードおよびノード・ステータス・レコードを含んでよい。この追加情報は、プログラム1300を実行しているそのようなノードのローカル・データベースを更新または占拠するために使用される。
ステップ1319では、ステップ1311の選択されたアンテナセクタ内のノード、およびそのセクタ内のあらゆるノードとの最後のリンク以降の時間の関数として、送信パワーが選択される。目的は、別のノードへ達するために必要な最小送信パワーを使用することである。しかし、或る時間だけ探索が実行されて成功しなかったならば、送信パワーが増加され、「ハロー」リクエストの伝送範囲が拡張される。
ステップ1320では、ステップ1310からの周波数、ステップ1311からのアンテナ、およびステップ1319からのパワーを使用して、次の「ハロー」スロットのために送信動作がスケジュールされる。次に、ステップ1301で、プログラム1300は他の別の「ハロー」スロットを待つ。
ステップ1303で、メッセージが前の「ハロー」スロットで受け取られていれば、ステップ1304で、そのようなメッセージを送っているノードが、データベース、即ち、前述したような他のノードの共有データベースの中へ入れられる。ステップ1305は、そのようなメッセージの中に含まれる他のレコードが、前述したデータベースの中へ入れられてよい。
ステップ1306では、ステップ1303からのメッセージが「ハロー」レスポンスであるか、「ハロー」リクエストであるかが決定される。ステップ1306で、そのようなメッセージ・タイプがリクエスト、即ち、レスポンスではないことが決定されると、ステップ1321で、そのようなリクエストを送っているそのようなノードへの既存の経路が存在するかどうかが決定される。既知または既存の経路が存在すれば、プログラム1300は、前述したようなステップ1310へ進む。既存の経路が存在しなければ、ステップ1322で、応答しているノードからデータを受け取るため、プログラム1300を実行しているこのノードのために通信スロットが作られる。このスロットを作ることは、前述したような衝突および干渉をチェックすることを含む。ステップ1323では、「ハロー」レスポンスが形成されてキューに入れられる。ステップ1323における「ハロー」レスポンスの形成は、ノード・ロケーション、ノード・ステータス、現在のフレーム計画、およびスロット割り当てレコードを含む。
ステップ1324では、そのようなリクエストを送っているそのようなノードへ到達するため、前述したような送信パワーが選択される。次に、プログラム1300はステップ1320で、前述したように進む。
ステップ1306で、そのようなメッセージが「ハロー」レスポンスであることが決定されると、ステップ1307で、そのようなメッセージが、プログラム1300を実行しているこのノード101または102のために少なくとも1つの通信スロットの割り当てを含むかどうかが決定される。「ハロー」レスポンスは、「ハロー」リクエストへの返事として提供され、したがって「ハロー」レスポンスは、それがどこにあって、それとどのように通信するかを記述する。通信スロットの割り当てが存在しなければ、プログラム1300は、前述したステップ1310へ進む。
少なくとも1つの通信スロットの割り当てが存在すれば、プログラム1300は、ステップ1308へ進み、ありとあらゆる既存の受信スロットを、この送信ノードから取り消す。他のノードは、2つのノードの間のいずれの経路の知識を有しない場合にのみ応答するので、このアクションが取られる。ステップ1309では、そのような応答ノードからデータを受け取るため、プログラム1300を実行しているこのノードのために受信スロットが作られる。このスロットを作ることは、前述したような衝突および干渉をチェックすることを含む。次に、プログラム1300は、前述したようなステップ1310へ進む。
ステップ1320および1326に関してスケジュールされたメッセージの実際の送信は、前述したようなフレーム実行プログラムの中で行われる。注意すべきは、レスポンスは、そのような応答ノードと通信するための情報を提供するものとして説明されたが、そのようなレスポンスは、双方向での通信情報、即ち、要求ノードとの間の通信情報を含んでよいことである。
前述したようなネットワーク参加プロトコルは、構成情報を提供することなく新しいノードが既存のネットワークへ参加できるようにするが、そのような情報の提供は、そのようなネットワーク参加プロトコルを著しく速めることができる。追加の構成情報は、1つまたは複数の既存のノードおよびそれらのロケーションのリストを新しいノードへ提供すること、または新しいノードの可能性としてのロケーションを既存のノードへ提供することを含む多くの方法で提供されてよい。そのような情報は、手作業によってノードへ提供されるか、通信リンクを介してダウンロードされるか、メディア・インタフェースを介して負荷されるか、エネルギー源について関心のある無線チャネルを受動的にモニタすることによって収集されることができる。
したがって、理解すべきは、ノードが、部分的に帯域幅の利用可能性を決定してネットワーク・トラフィックを伝送するための帯域幅を動的に割り振りながら、ネットワーク・トラフィックのためにチャネルを割り振る方法を選択することである。ノードは、ポイントツーポイント、ブロードキャスト、またはマルチキャスト通信によって相互に通信してよいが、或るノードは、メッセージの発信ノードでもなければ最終的な送信先ノードでもない。本発明の1つの態様に従ったそのようなメッシュ・プロトコルは、衝突および干渉を迂回する動的割り振り分散チャネル管理によって、通信範囲の拡張およびサービスの継続を容易にする。
ネットワーク内の各々のノード構成は、そのようなネットワーク内の隣接ノードによって、少なくとも部分的に決定される。したがって、理解すべきは、本発明の1つの態様に従ったメッシュ・プロトコルが、必要なインフラの量を減らすことによって、配置に関連したコストを減らすことである。更に、インフラとして隣接ノードを使用することは、通信範囲の拡張要件を縮小し、顧客の工事の複雑性を単純化する。隣接ノードは、他の無線アーキテクチャで、そのようなインフラとして機能しない。更に、各々のノードは、チャネル割り振りの意思決定を行ってよく、そのようなネットワークのスケーリングを容易にする。
更に、本発明の1つの態様に従ったネットワークは、大きな帯域幅をユーザに提供する。例として、各々のノードが、メッシュ内の全ての100ノードのために秒当たり約36メガビット(Mbps)で通信することができ、また、各々のタイムスロットが、8つの送信機/受信機ペアによって再使用されることができれば、そのようなネットワークは、288(36Mbps*8)Mbpsをトランスポートすることができる。したがって、たとえば、各々のパケットがそのようなネットワーク内の2つの中間ノードを介して転送されるならば、各々のパケットは3度、即ち、3ホップでトランスポートされ、したがって非重複情報の96Mbpsが、そのようなメッシュ内で瞬時にトランスポートされてよい。そのようなノードの半分が顧客によって使用されており、中間ノードとしてではなく顧客のトラフィックを能動的に送信または受信していれば、各々の顧客は、単一の周波数チャネルを使用して、平均で1.92(96Mbps/50)Mbpsの帯域幅を達成することができる。注意すべきは、これが非同期通信であっても同期通信であってもよいことである。
本発明の1つの態様は、ポイントツーポイント・リンクのみ、ポイントツーマルチポイント・リンクのみ、ブロードキャスト・リンクのみ、またはこれらの任意の組み合わせを含んでよいメッシュ・アーキテクチャ、更に具体的には、同期メッシュ・アーキテクチャである。現在、米国では、UNII帯域ブロードキャストまたはポイントツーマルチポイント・リンク上の送信パワーは、連邦通信委員会(FCC)によって4ワット実効等方放射電力(4 W EIRP)へ制限され、ポイントツーポイント・リンクは、200ワットEIRP(200 W EIRP)へ制限されている。したがって、ポイントツーポイント・リンクからのみ形成されたネットワークは、決定的範囲およびリンク囲い込み利点から利益を得てよい。
本発明の態様は、たとえば、図3のメモリ307をプログラムすることによって、ノード300で使用されるプログラム製品として実現されてよいプログラムを含む。代替的に、そのようなプログラムは、コンピュータへ提供されてよい。プログラム製品のプログラムは、実施形態の機能を定義し、(i)「非書き込み可能」ストレージメディア(たとえば、CD−ROMドライブによって読み取り可能なCD−ROMディスクのようなコンピュータ内の読み出し専用メモリ装置)に永久的に記憶された情報、(ii)「書き込み可能」ストレージメディア(たとえば、ディスケットドライブまたはハードディスクドライブ内のフロッピーディスク)に記憶された変更可能情報、(iii)集積回路メモリに記憶された情報、または(iv)無線通信を含む通信メディア、たとえばコンピュータまたは電話ネットワークを介して、コンピュータへ伝達される情報を含むがこれらの情報を含むことに限定されない多様な信号/保有メディアに含ませることができる。後者の実施形態は、特に、インターネットおよび他のネットワークからダウンロードされた情報を含む。そのような信号保有メディアは、本発明の機能を命令するコンピュータ読み取り可能命令を搬送するとき、本発明の実施形態を表す。
本発明の教示を組み込んだ様々な実施形態が、本明細書中で詳細に図示および説明されたが、当業者は、依然としてこれらの教示を組み込んだ多くの他の様々な実施形態を容易に案出できる。
全ての商標は、それぞれの所有者の所有物である。
100…ネットワーク、101…ネットワーク・アクセスポイント(NAP)、102…ネットワーク・アクセス・ノード、103…ネットワーク・アクセス・コンセントレータ(SNAP)、301…マルチセクタアンテナ、302…マルチポール・スイッチ、304…ラジオ、305…ラジオ・コントローラ、306…シングルボードコンピュータ(SBC)、307…メモリ、308…バックホール通信装置、309…インタフェース、310…全地球測位システム(GPS)カード、311…アンテナ。
Claims (6)
- 干渉を回避して、ノードから構成されるネットワーク内の1つのノードから別のノードへ通信するように、チャネル・アクセスを決定する方法であって、
情報の集合をノードへ提供し、
情報の集合を使用して潜在的干渉をチェックし、
干渉を回避するためチャネルの一部分を識別し、
前記チャンネルの前記一部分を割り当てる、
ことを含む方法。 - 更に、チャネルの一部分の制御を強制することを含む、請求項1に記載の方法。
- 強制が、チャネルの一部分の割り振りの強制を、1つまたは複数の隣接ノードへ公示することを含む、請求項2に記載の方法。
- 更に、チャネルの一部分の割り振りの強制を使用して、1つまたは複数の隣接ノードに置かれた情報の集合を更新することを含む、請求項3に記載の方法。
- 更に、1つまたは複数の隣接ノードによってチャネルの一部分の割り振りの強制を1つまたは複数の隣接ノードの隣接ノードへ再公示することを含む、請求項3に記載の方法。
- 更に、チャネルの一部分の割り振りの強制が、1つまたは複数の隣接ノードによって1つまたは複数の隣接ノードの隣接ノードへ再公示されたことを使用して、1つまたは複数の隣接ノードの隣接ノードに置かれた情報の集合を更新することを含む、請求項5に記載の方法。
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