JP2010213324A - アドホックネットワークにおいて通信をルーティングすること - Google Patents

Abstract

【課題】アドホックネットワーク内の通信を調整し、スループットを最大限にするために、効率的でロバストなトポロジーを得るルーティング方法を提供する。
【解決手段】システム及び技術が無線通信に関して示される。本システム及び技術は、ネットワークバックボーン上のクラスタ内で動作するようにサーバ端末が構成された無線通信を含んでいる。このサーバ端末は、ネットワークバックボーンに接続された第１の端末との通話中に、通信を送受信するように構成されたユーザインターフェースと、第２の端末から第３の端末に送信される各通信パケットについて、ネットワークバックボーン上のルートの確立することによって、第２の端末と第３の端末との間のクラスタ間通話をサポートするように構成されたプロセッサとを含んでいる。
【選択図】図５

Description

本開示は、一般に、無線通信に関し、特に、アドホックネットワークにおいて通信をルーティングする様々なシステム及び技術に関する。

従来の無線通信では、アクセスネットワークは、任意の数のモバイルデバイスのための通信をサポートするために用いられる。これらのアクセスネットワークは、一般に、地理的な地域の至る所に分散された多数の固定サイト基地局によって実現される。この地理的な地域は、一般に、セルとして知られたより小さな領域へ細分化される。各基地局は、それぞれのセル内の全てのモバイルデバイスにサービスするように構成されうる。その結果、アクセスネットワークは、異なるセル領域を横切ってトラフィック要求が変化することを解明するようには容易に再構成されないかもしれない。

従来のアクセスネットワークとは対照的に、アドホックネットワークは動的である。しばしば端末と称される多くの無線通信デバイスが、ネットワークを形成するために共に参加することを決めた場合、アドホックネットワークが形成されうる。アドホックネットワーク内の端末は、ホスト及びルータの両方として動作するので、このネットワークは、より効率的な方法で、既存のトラヒック要求を満たすように容易に再構成されうる。さらに、アドホックネットワークは、従来のアクセスネットワークによって要求されるインフラストラクチャーを必要としない。これは、アドホックネットワークを、将来のための魅力のある選択にする。

完全にピアツーピア接続から構成されるアドホックネットワークは、一般に、非常に非効率的な通信となる。従って、アドホックネットワーク内の通信を調整し、スループットを最大限にするために、効率的でロバストなトポロジーが必要とされる。

本発明の１つの局面では、サーバ端末はネットワークバックボーン上のクラスタ内で動作するように構成される。このサーバ端末は、ネットワークバックボーンに接続された第１の端末との通話中に、通信を送受信するように構成されたユーザインターフェースと、第２の端末から第３の端末に送信される各通信パケットについて、ネットワークバックボーン上のルートを確立することによって、第２の端末と第３の端末との間のクラスタ間通話をサポートするように構成されたプロセッサと を含んでいる。

本発明の別の局面では、通信方法は、ネットワークバックボーン上のクラスタ内で動作するように構成されたサーバ端末によって行なわれる。このサーバ端末は、ネットワークバックボーンに接続された第１の端末との通話中に、通信を送受信し、第２の端末から第３の端末に送信される各通信パケットについて、ネットワークバックボーン上のルートを確立することによって、第２の端末と第３の端末との間のクラスタ間通話をサポートする。

また本発明の別の局面では、サーバ端末が、ネットワークバックボーン上のクラスタ内で動作するように構成される。このサーバ端末は、ネットワークバックボーンに接続された第１の端末との通話にユーザが参加するための手段と、クラスタ間通話中に、 第２の端末から第３の端末に送信される各通信パケットについて、ネットワークバックボーン上のルートの確立する手段と を含んでいる。

本発明の更に別の局面では、通信方法は、ネットワークバックボーン上のクラスタ内の複数の端末をサービスするように構成されたプライマリサーバ端末を含んでいる。プライマリサーバ端末は、複数のクラスタ間通話のうちの１つに従事している端末の各々によって送信される通信パケットの各々について、ネットワークバックボーン上のルートを確立することによって、クラスタ内の多くの端末のためのクラスタ間通話をサポートするために使用される。この方法は更に、サーバ端末故障を検知することと、クラスタ内の端末のうちの１つをバックアップサーバ端末として指定することと、バックアップサーバ端末において、プライマリサーバ端末にアドレスされ、ネットワークバックボーンから受信されたメッセージを処理することとを含む。

図１は、ピコネットの例を図示する概念図である。 図２は、ピコネットクラスタを形成する２つのピコネットの例を図示する概念図である。 図３は、孤立端末とのピアツービア接続を有するピコネットの例を図示する概念図である。 図４は、ピアツービア接続を有する２つのピコネットの例を図示する概念図である。 図５は、通信ネットワークにおいて動作する多数のクラスタの例を図示する概念ブロック図である。 図６は、図５の通信ネットワーク用のネットワークバックボーントポロジマップの例を図示するグラフ表示である。 図７は、通信ネットワークにおいてＡＬＲサーバとして動作することができる端末の概念ブロック図である。

本発明の局面は、添付図面において、限定としてではなく、一例として例示される。

本発明の様々な実施例が一例として示され、以下の詳細記述から、当該技術分野における熟練者には、本発明のその他の実施例も容易に明らかになるであろうことが理解される。理解されるように、本発明は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、その他の実施例及び別の実施例も可能であり、幾つかの詳細が、その他様々な観点における変形例として可能である。従って、図面及び詳述記述は、本質における例として見なされ、限定として見なされない。

添付図面に関して後述する詳細記述は、本発明の様々な実施例の記載として意図され、本発明が実現されうるただ一つの実施例を表わすようには意図されない。本開示において記載された各実施例は、本発明の一例又は例示として単に提供されたものであって、他の実施例に対して好適である、又は有利であると必ずしも解釈されるべきでない。これら詳細詳述は、本発明についての完全な理解を提供することを目的とした具体的な詳細を含んでいる。しかしながら、当該技術分野における熟練者には、本発明は、これら具体的な詳細が無くても実施されうることが明らかであろう。いくつかの実例では、よく知られた構成およびデバイスが、本発明の概念を不明瞭にしないように、ブロック図形式で示される。頭文字および他の記述的な用語が、単に便宜さと明瞭さとのために使用されてよいが、本発明の範囲を制限するようには意図されない。

以下の詳細説明では、本発明の種々の局面は、超高帯域（ＵＷＢ：Ultra Wide Band）無線通信システムに関して説明されうる。ＵＷＢ技術は、非常に低い電力で、非常に広帯域にわたる高速通信をサポートする。これらの発明的な局面が、アプリケーションとともに使用するために良好に適している一方、当該技術分野における熟練者は、これらの発明的局面が、様々な他の通信環境における使用と同様に適用可能であることを容易に認識するだろう。従って、ＵＷＢ通信システムに対するいかなる参照も、そのような発明的局面が、広範囲の用途を持つという理解の下、発明的局面を例示することのみを意図している。

図１は、無線通信システムにおけるピコネットのためのネットワークトポロジーの例を図示している。「ピコネット」は、アドホック仕様の無線技術を使用して接続された通信デバイスまたは通信端末の集合である。少なくとも１つの実施例では、各ピコネットは、１つのマスター端末と、マスター端末にスレーブする任意数のメンバー端末とを有している。図１では、ピコネット１０２は、いくつかのメンバー端末１０６間の通信をサポートするマスター端末１０４とともに示される。マスター端末１０４は、ピコネット内のメンバー端末１０６の各々と通信可能でありうる。また、メンバー端末１０６は、互いに直接的にも通信しうる。マスター端末１０４は、ピコネット１０２内の端末間の全ての接続を確立し、保持することに責任を持つのみならず、これら接続を介した通信のスケジューリングにも責任を持つ。ピコネット内の端末間の通信は、「ピコネット内通信」と称される。

ピコネットは、様々な方法で形成されうる。一例として、端末にまず電源を入れると、端末は、ピコネットマスター端末からのパイロット信号を探索する。端末が、マスター端末からのパイロット信号を検知し、パイロット信号が十分な強度で受信されたと判定できる場合、端末は、パイロット信号を捕捉し、マスター端末に同期することにより、ピコネットへの参加を試みるかもしれない。パイロット信号の捕捉は、当技術において周知である。

２つの（あるいはそれ以上の）マスター端末から十分な強度のパイロット信号を検知することができるメンバー端末は、両方のピコネットへの参加を試みるかもしれない。この端末は、２つのピコネット間の「クラスタ内ブリッジ端末」となり、これら２つのピコネットは、同じクラスタのメンバーになる。「クラスタ」は、１つ以上のピコネットのグループを称する。そこでは、クラスタ内の各ピコネットは、クラスタ内の少なくとも一つの別の端末と共通のクラスタ内ブリッジ端末を持つ。

図２は、２つのピコネット１０２，２０４によって形成されたクラスタ２０２を図示するネットワークトポロジーの例である。クラスタ２０２の第１のピコネット１０２は、いくつかのメンバー端末１０６をサポートするマスター端末１０４を備えた図１に関して記述された同じピコネットである。クラスタ２０２の第２のピコネット２０４は、いくつかのメンバー端末２０８をサポートするマスター端末２０６を含んでいる。メンバー端末１０６ａは、第１と第２の両方のピコネット１０２，２０４のメンバーであるので、クラスタ内ブリッジ端末である。２つのピコネット間に１つより多いクラスタ内ブリッジが存在する場合、それらのうちの１つが、プライマリクラスタ内ブリッジに選ばれ、他のものはセカンダリブリッジとなる。２つのピコネット間の通信は「クラスタ内通信」と称されよう。

後でより詳しく説明される方法で、第１のピコネット１０２内のメンバー端末１０６ｂと、第２のピコネット２０４内のメンバー端末２０８ａとの間で接続が確立されうる。２つのマスター端末１０４，２０６は、近辺の他の端末への干渉を最小にするために、２つの端末１０６ｂ，２０８ａの間の通信をスケジュールすることを協力しうる。１つ以上のピコネットを横切る通信をルーティングする処理は、「クラスタ内スケジューリングおよび転送」と称されよう。クラスタ内の端末は、クラスタ内スケジューリングおよび転送の幾つかの形式を用いて、クラスタ内の任意の他の端末と通信することができる。

いくつかの実例では、端末は、電源が入れられた際に、マスター端末からの十分な強度のパイロット信号を見つけることができないかもしれない。これは、多くの理由に起因しうる。一例として、この端末は、マスター端末から遠すぎるのかもしれない。あるいは、伝播環境が貧弱なのかもしれない。いずれの場合も、端末は、既存のピコネットに参加することができず、自身のパイロット信号を送信することにより、孤立端末として動作し始めるかもしれない。

図３に示すように、マスター端末１０４は、例えばメンバー端末１０６ｃのように、任意数のメンバー端末１０６を、「ピコネットエッジ端末」として指定することができる。ピコネットエッジ端末の指定は、様々なメンバー端末１０６からのフィードバックに基づきうる。このフィードバックは、ピコネット１０２の端部に位置したメンバー端末の粗い表示を提供するために使用されてもよい。ピコネットエッジ１０６端末ｃは、孤立端末からのパイロット信号を探索するためのタスクが割り当てられうる。例えば孤立端末３０２のように、最小要求データレートをサポートすることができない孤立端末からのパイロット信号をピコネットエッジ端末１０６ｃが検出した場合、ピコネットエッジ１０６端末ｃは、この孤立端末３０２とのピアツービア接続を確立しうる。ピコネットエッジ端末１０６ａは、ピコネット１０２内の任意のメンバー端末１０６と、孤立端末３０２との間の通信をサポートする「ピコネット間ブリッジ端末」となる。マスター端末１０４は、ピコネット間ブリッジ端末と孤立端末との間の接続を確立し、保持することに責任を持つのと同様に、これら接続を介した通信をスケジューリングすることにも責任を持つ。

孤立端末３０２は、新たなピコネットのためのマスター端末になりうる。孤立端末３０２からブロードキャストされたパイロット信号を十分な強度で受信することができるその他の端末は、そのパイロット信号を捕捉し、孤立端末のピコネットへの参加を試みうる。図４は、この種のネットワークトポロジーの例を図示する。第１のピコネット１０２は、いくつかのメンバー端末１０６をサポートするそのマスター端末１０４とともに、図１に関して記述された同じピコネットである。図３に関して記述された孤立端末３０２は、第２のピコネット４０２のためのマスター端末となった。第２のピコネット４０２内のマスター端末３０２は、多くのメンバー端末４０６をサポートするために使用されうる。

様々なメンバー端末４０６からのフィードバックを用いることによって、第２のピコネット４０２内のマスター端末３０２は、例えばメンバー端末４０６ａのように、１つ以上のメンバー端末４０６をピコネットエッジ端末として指定しうる。上記に詳しく説明したように、第１のピコネット１０２内のマスター端末１０４は更に、例えばメンバー端末１０６ｄのような１つ以上のメンバー端末１０６をピコネットエッジ端末として指定しうる。各ピコネットエッジ端末は、同じクラスタ内に存在しないピコネットのマスター端末からのパイロット信号を探索しうる。一例として、第１のピコネット１０２のピコネットエッジ端末１０６ｄが、第２のピコネット４０２のマスター端末３０２からブロードキャストされたパイロット信号を検知する場合、そのマスター端末３０２との接続を確立しうる。マスター端末３０２は、その接続を保持するかもしれない。あるいは、その接続を保持するために、第２のピコネット４０２におけるピコネットエッジ端末４０６ａを指定する。ピコネットエッジ端末１０６ｄ，４０６ａは、「ゲートウェイ」と称されうる。第１のピコネット１０２内の端末と、第２のピコネット４０２内の端末との間の通信は、ゲートウェイ１０６ｄ，４０６ａを通じてサポートされうる。同じクラスタ内に存在しない２つのピコネット間の通信は、「クラスタ間通信」と称されよう。

図５は、無線通信システム内に多数のクラスタを含むネットワークトポロジーの例を図示する。各クラスタは、１つ以上のピコネットから構成される。第１のクラスタ５０２は、３つのピコネット５０４，５０６，５０８によって形成される。第１のクラスタ５０２内のピコネット５０４，５０６，５０８はそれぞれ、マスター端末５１０，５１２，５１４を持っている。マスター端末５１０，５１２，５１４は、ピコネット内通信をサポートするために使用されうる。マスター端末５１０，５１２，５１４はまた、クラスタ内スケジューリング及び転送機能を提供するために協力しうる。クラスタ内スケジューリング及び転送は、ピコネット５０４とピコネット５０６との間の通信をルートする第１のクラスタ内ブリッジ端末５１６と、ピコネット５０８とピコネット５０６との間の通信をルートする第２のクラスタ内ブリッジ端末５１８と、ピコネット５０８とピコネット５０４との間の通信をルートする第３のクラスタ内ブリッジ端末５２０とでサポートされうる。

図５内に示される無線通信システムは、更に３個の追加のクラスタすなわち第２のクラスタ５２２、第３のクラスタ５２４、および第４のクラスタ５２５を含んでいる。これらのクラスタ５２２，５２４，５２５の各々は、簡略のために、１つのピコネットで示される。これらクラスタの各々は、全ての端末接続の確立と、各ピコネット内の全ての通信のスケジューリングとに責任を持つマスター端末５２６，５２８，５２９をそれぞれ含んでいる。

各クラスタはまた、１つ以上のゲートウェイを含みうる。ゲートウェイは、隣接したクラスタをリンクするために使用されうる。２つのクラスタのうちの一方のクラスタのゲートウェイが、他方のクラスタのゲートウェイにリンクされている場合、これら２つのクラスタは「隣接」している。図５では、第１のクラスタ５０２は、３つのゲートウェイで示される。第１のゲートウェイ５３０は、第２のクラスタ５２２内の第１のゲートウェイ５３２にリンクされ、第２のゲートウェイ５３４は、第３のクラスタ５２４内の第１のゲートウェイ５３６にリンクされ、第３のゲートウェイ５３８は、ピアツービアサブネットワーク５４１にリンクされる。第２のクラスタ５２２は、第４のクラスタ５２５内の第１のゲートウェイ５４５にリンクされた第２のゲートウェイ５４３を備えて示される。第３のクラスタ５２４は、第４のクラスタ５２５内の第２のゲートウェイ５３７にリンクされた第２のゲートウェイ５３５を備えて示される。これらのゲートウェイリンクの各々は、それぞれのクラスタ及び／又はピアツービアサブネットワーク間の通信をサポートするために使用されうる。

各クラスタ内では、端末のうちの１つは、アドレス、位置及びルート（ＡＬＲ：Address, Location and Route）サーバとして使用されうる。図５では、クラスタ内ブリッジ端末５１６が、第１のクラスタ５０２のためのＡＬＲサーバとして指定され、端末５３８が、第２のクラスタ５２２のためのＡＬＲサーバとして指定され、第１のゲートウェイ５３６が、第３のクラスタ５２４のためのＡＬＲサーバとして指定され、端末５４７が、第４のクラスタ５２５のためのＡＬＲサーバとして指定される。ピアツービアサブネットワーク５４１は、第１のクラスタ５０２内のＡＬＲサーバ５１６を使用しうる。あるいは、ピアツービアサブネットワーク５４１が、それ自身のＡＬＲサーバを指定しうる。

ＡＬＲサーバは、様々なサービスを提供するために１つ以上のコンフィギュレーションテーブルを使用してもよい。一例として、ＡＬＲサーバは、クラスタ内に登録された全ての端末を含んでいるクラスタメンバシップテーブルを保持してもよい。何れの端末も、ユニークなメディアアクセス制御識別子（ＭＡＣ ＩＤ：Medium Access Control Identifier）のような端末識別子と共に登録要求を送ることにより、ＡＬＲサーバに登録することができる。この登録要求は、端末に最初に電源が入れられたとき、またはその後の任意の時間において送られうる。この登録要求に応じて、ＡＬＲサーバは、端末へネットワークアドレスを割り当て、転送する。ネットワークアドレスは、端末のＭＡＣ ＩＤに追加されたＡＬＲサーバ識別子（ＡＬＲ ＩＤ）を含みうる。この登録処理は、クラスタ内スケジューリング及び転送を用いて実施されうる。

先に詳しく説明した通り、マスター端末は、ピコネット内の通信を確立し、保持し、スケジューリングすることに責任を持つ。更に、マスター端末は、ピコネット内の１つ以上のクラスタ内ブリッジ端末を通じて、クラスタ内のピコネットを超える通信をサポートすることにも責任を持つ。従って、ＡＬＲサーバは、クラスタ内の通信をルーティングする適切なマスター端末と、クラスタ内ブリッジ端末を介して通信する。クラスタメンバシップテーブルは、登録された各端末をマスター端末へマップするために使用されうる。更に、登録された端末へのブリッジ端末も含まれうる。第１のクラスタ５０２内の３つの端末５４９，５５１，５５３のクラスタメンバシップテーブルの一例を以下に示す。

クラスタメンバシップテーブルは、更に、ピアツービアサブネットワークにおいて登録された端末をも含みうる。これら登録された端末は、ゲートウェイ、およびゲートウェイのマスター端末へマップされうる。３つのピアツービアサブネットワーク端末５５５，５５７，５５９を備えた第１のクラスタ５０２用のクラスタメンバシップテーブルの一例を以下に示す。

異なるクラスタ内の端末間の通信は、ネットワークバックボーンによってなされうる。ネットワークバックボーンは、ＡＬＲサーバに接続している全ての論理リンクを示すネットワークバックボーントポロジマップによって表わされるかもしれない。２つのクラスタがゲートウェイを介して直接的に接続される場合、この論理リンクは、各クラスタ内に１つずつ存在する２つのＡＬＲサーバの間に存在する。図６は、図５内に示されるネットワークバックボーンのトポロジーマップの例である。ネットワークバックボーントポロジーマップは、４つのリンクを含んでいる。すなわち、第１及び第２のクラスタ内のＡＬＲサーバ５１６及びＡＬＲサーバ５３８の間の第１のリンク６０２と、第２及び第４のクラスタ内のＡＬＲサーバ５３８及びＡＬＲサーバ５４７の間の第２のリンク６０４と、第４及び第３のクラスタ内のＡＬＲサーバ５４７及びＡＬＲサーバ５３６の間の第３のリンク６０６と、第４及び第１のクラスタ内のＡＬＲサーバ５３６及びＡＬＲサーバ５１６の間の第４のリンク６０８とである。

これらＡＬＲサーバによってネットワークバックボーン上で伝搬されるメッセージは、更に、ネットワークバックボーントポロジー情報を含みうる。ＡＬＲサーバは、ネットワークバックボーントポロジーマップを作成し、保持するためにこの情報を用いる。このネットワークバックボーントポロジーマップは、例えばローカルバックボーン接続テーブルのような１つ以上のコンフィギュレーションテーブルを作成するために使用されうる。この「ローカルバックボーン」は、全ての隣接クラスタのためのリンクを含んでいる。第２のクラスタ５２２内のＡＬＲサーバ５３８のローカルバックボーン接続テーブルの一例を表３に示す。

ローカルバックボーン接続テーブルは、各隣接クラスタをゲートウェイにマップする。このゲートウェイは、ゲートウェイのためのマスター端末、及びクラスタに対するリンクを提供する。マスター端末を含んでいることにより、ＡＬＲサーバは、マスター端末と通信し、クラスタ内スケジューリング及び転送技術を用いて、クラスタ内の端末からゲートウェイへのリンクの確立を要求することが可能となる。

ＡＬＲサーバは、更に、ネットワークバックボーンルーティングテーブルを作成し保持するためにネットワークバックボーントポロジーマップを使用してもよい。ネットワークバックボーンルーティングテーブルは、ローカルバックボーン接続テーブルから、別のクラスタ内の宛先端末への主要なルート上で次のホップとなる隣接クラスタのうちの１つを選択するために使用されてもよい。２つの隣接クラスタ間の主要なルートは、現在のネットワークバックボーントポロジマップに基づいて修正された最短パスルーティングスキームを使用して選択されうる。別のクラスタ内の宛先端末への途中のネットワークバックボーン上において複数のホップを使用するコストに基づいて、ＡＬＲサーバによって、リンク重みが計算されうる。このコストは、各ホップで通信するのに必要なエネルギーと同様に、ホップカウントの関数としても計算されうる。更なる隣接クラスタが、宛先端末への２次ルートとしてリストされるかもしれない。したがって、任意の隣接した２つのクラスタ間で、ユニークな１次ルート、および恐らくは多くの異なる２次ルートがあるかもしれない。

第２のクラスタ５２２のための、ＡＬＲ端末５３８におけるネットワークバックボーンルーティングテーブルの一例は、表４に示す通りである。

表４に示すように、ＡＬＲサーバ５３８は、第３のクラスタ５２４内の宛先端末への１次ルート上の次のホップとして、ローカルバックボーン接続テーブルから、第１のクラスタ５０２内のＡＬＲサーバ５１６を選択しうる。ＡＬＲサーバ５３８は、宛先端末への２次ルート上の次のホップとして、第４のクラスタ５２５内のＡＬＲサーバ５４７を選択しうる。

図５に示すように、ＡＬＲサーバは、ネットワークバックボーン上でメッセージを伝搬するために如何なるプロトコルを使用してもよい。このメッセージは、位置要求及び応答を含みうる。位置要求は、ＭＡＣ ＩＤと、ユーザ名と、ネットワーク内に位置すべき端末を識別するその他のタイプの情報とに基づくかもしれない。一例として、第２のクラスタ５２２における発信元端末が、第３のクラスタ５２４内の宛先端末への通話を発した時、宛先端末のネットワークアドレスのためにＡＬＲサーバ５３８を指示する。この端末が、クラスタメンバシップテーブル内に見つからない場合、ＡＬＲサーバ５３８は、ネットワークバックボーン上のＡＬＲサーバへ、位置要求をブロードキャストしうる。第３のクラスタ５２４内のＡＬＲサーバ５３６が、この位置要求を受信すると、クラスタメンバシップテーブルから、第２のクラスタ５２２内のＡＬＲサーバ５３８へ、宛先端末に対するネットワークアドレスを提供することにより応答しうる。

ＡＬＲサーバは、接続のない接続指向の通信をサポートするように構成されうる。「接続のない」通信は、ローカルバックボーン接続テーブルおよびネットワークバックボーンルーティングテーブルの現在の設定に依存するネットワークバックボーン上の異なるパスを介してルーティングされうる通信パケットを称する。これらのタイプの接続では、通信は、宛先端末への１次ルート上の各クラスタへルーティングされる。

一方、「接続指向の」通信は、通話をサポートするための専用パスを使用しうる。これは、一例として、長寿命の接続をサポートするのに有利かもしれない。これらのタイプの接続では、ＡＬＲサーバは、リソース利用、ルート安定性、及び情報フローの考慮に基づいて、１次ルート、及び多くの２次ルートから最良のルートを選択しうる。

これまで記述した様々な実施例では、１つ以上のピコネット及び／又はクラスタを横断するメッセージは、クラスタ内ブリッジ端末及び／又はゲートウェイを通り抜ける。これらメッセージは、ネットワークバックボーントポロジー情報と同様に、位置要求及び応答を含みうる。これらメッセージを転送している間、クラスタ内ブリッジ端末およびゲートウェイは、ネットワークアドレスキャッシュを保持するのに加えて、ローカルバックボーン接続テーブル、ローカルバックボーンルーティングテーブル、及びネットワークバックボーントポロジマップの自身のコピーを保持し、更新する。ネットワークアドレスキャッシュは、位置要求及び応答によってネットワークバックボーン上のオーバヘッドを低減することに役立つ。発信元端末は、引き続くクエリを回避し、これによってＡＬＲサーバ上の負荷を低減するために、逆に、宛先端末のネットワークアドレスをもキャッシュしうる。

各クラスタは、バックアップＡＬＲサーバとして、１つ以上の端末を指定しうる。ＡＬＲサーバ故障の場合には、バックアップＡＬＲサーバのうちの１つが、該クラスタのためのプライマリＡＬＲサーバに昇進する。この手順は、ネットワーク内の他のクラスタに影響を与えることなく、完全にクラスタ内で実行されうる。そして、新たなＡＬＲサーバが、ネットワークバックボーン上で、トポロジー更新版のブロードキャストを開始する。ネットワークバックボーンは、前のＡＬＲサーバの故障と、新たなＡＬＲサーバのアイデンティティ及び位置とをアナウンスする。ある期間の間、故障したＡＬＲサーバ及び新たなＡＬＲサーバのうちの何れか一方の識別子が、クラスタのネットワーク識別子として認識されうる。すなわち、ＡＬＲサーバフェイルオーバ情報がネットワークを介して送られるまで、両方のＡＬＲサーバ識別子は有効なままである。一方のＡＬＲサーバ識別子との通信は、クラスタにルーティングされる。最終的に、故障したＡＬＲサーバ識別子は、期限切れになるであろう。このアプローチは、任意のクラスタ内のＡＬＲサーバの故障が、進行中の通信にインパクトを与えないことを保証する。さらに、ドラスティックなネットワーク規模の回復動作が不要である。

図７は、ＡＬＲサーバとして動作することが可能な端末の１つの可能な構成を例示する概念ブロック図である。当該技術における熟練者は理解するであろうが、端末の正確な構成は、具体的な用途および設計全体の制約に依存して変わるかもしれない。明瞭さと完全さのために、様々な発明概念が、スペクトル拡散機能を備えたＵＷＢ端末に関して説明されるが、本発明的な概念は、その他様々な通信装置での使用に対しても同様にふさわしい。従って、スペクトル拡散ＵＷＢ端末に対する如何なる引用も、そのような局面は、広範な用途を持っているという理解の下、本発明の様々な局面を例示することのみ意図されている。

端末は、アンテナ７０４に接続されたトランシーバ７０２を用いて実現される。トランシーバ７０２には、プロセッサ７０６が接続されている。プロセッサ７０６は、ソフトウェアベースのアーキテクチャ、あるいは別のタイプのアーキテクチャで実現されうる。ソフトウェアベースのアーキテクチャは、とりわけ、端末が、ＡＬＲサーバとして動作することを可能にする全体システム管理機能と、実行制御機能とを提供するソフトウェアプログラムを実行するプラットフォームとして機能するマイクロプロセッサ（図示せず）を用いて構築されうる。更に、プロセッサ７０６は、用途特有のアルゴリズムを実行し、マイクロプロセッサ上の処理要求を低減する組込式通信ソフトウェアレイヤを備えたデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）（図示せず）を含んでいる。

また端末は、プロセッサ７０６に接続された様々なユーザインターフェース７０８を含みうる。このユーザインターフェース７０８は、キーパッド、マウス、タッチスクリーン、ディスプレイ、リンガ、バイブレータ、オーディオスピーカ、マイクロホン、カメラ等の様々なデバイスを含みうる。これらデバイスは、端末上のユーザが、ネットワークバックボーンに接続された他の端末と通話することを可能にする。

プロセッサ７０６は、パイロット信号捕捉、時間同期、周波数追跡、スペクトラム拡散処理、変調及び復調機能、順方向誤り訂正、パケット及びデパケット通信、あるいはネットワークバックボーンに接続された他の端末との通話をサポートするその他任意の信号処理機能のような様々な信号処理機能を提供する。これらの信号処理機能は、ＤＳＰ内の組込式ソフトウェアレイヤとともに、あるいは他の任意の手段によって実現される。

プロセッサ７０６は、ＡＬＲサーバとして動作するように構成されうる。プロセッサ７０６のソフトウェアベースの実施では、ＡＬＲサーバ機能は、マイクロプロセッサ上で実行するソフトウェアプログラムでありうる。しかしながら、当該技術における熟練者であれば理解するであろうが、ＡＬＲサーバ機能は、この実施例に限定されず、上述した様々な機能を実行することが可能なハードウェア構成、ファームウェア構成、ソフトウェア構成、あるいはそれらの任意の組合せを含むその他の手段によって実現されうる。

プロセッサ７０６は、様々なＡＬＲサーバ機能を提供するために１つ以上のコンフィギュレーションテーブルを作成し保持しうる。一例として、ＡＬＲサーバは、クラスタ内の全ての登録済端末を含んでいるクラスタメンバシップテーブルを保持しうる。如何なる端末も、プロセッサ７０６に、端末にネットワークアドレスを割り当て、それをクラスタメンバシップテーブルに加えるように促す登録メッセージを交換することによって、この端末に登録することができる。

更に、プロセッサ７０６は、ネットワークバックボーン上でメッセージを送受信するように構成されうる。このメッセージは、ネットワークバックボーントポロジー情報を含んでいるかもしれない。プロセッサ７０６は、ネットワークバックボーントポロジマップを構築するために、ネットワークバックボーントポロジー情報を使用するかもしれない。ネットワークバックボーントポロジマップは、ローカルバックボーン接続テーブルおよびネットワークバックボーンルーティングテーブルを作成し保持するために使用されうる。クラスタ内端末によって、クラスタ外端末へ送信される各通信パケットについて、ネットワークバックボーン上のルートを確立するために、プロセッサ７０６によってこれらコンフィギュレーションテーブルが使用されうる。

プロセッサ７０６によってネットワークバックボーン上で送受信されたメッセージは、更に、位置要求及び応答を含んでいるかもしれない。位置要求は、クラスタ内の端末からの通話発信要求に応じ、プロセッサ７０６によってネットワークバックボーン上で送信されうる。プロセッサ７０６は、宛先端末のためのネットワークアドレスを見つけて取得する位置要求を送信するか、又は、キャッシュ７０８内に格納されたエントリーからネットワークアドレスを提供する。この位置要求がネットワークバックボーン上で送信される場合、位置応答で受信された宛先端末のネットワークアドレスは、キャッシュ７０８に格納されうる。

ここで開示された実施例に関連して記述された種々の説明的論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、アプリケーションに固有の集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）あるいはその他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートあるいはトランジスタロジック、ディスクリートハードウェア部品、又は上述された機能を実現するために設計された上記何れかの組み合わせを用いて実現又は実行されうる。汎用プロセッサとしてマイクロプロセッサを用いることが可能であるが、代わりに、従来技術によるプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、あるいは状態機器を用いることも可能である。プロセッサは、たとえばＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアに接続された１つ以上のマイクロプロセッサ、またはこのような任意の構成である計算デバイスの組み合わせとして実現することも可能である。

ここで開示された実施例に関連して記述された方法やアルゴリズムは、ハードウェアや、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールや、これらの組み合わせによって直接的に具現化される。 ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、あるいは当該技術分野で知られているその他の型式の記憶媒体に収納されうる。記憶媒体は、プロセッサがそこから情報を読み取り、またそこに情報を書き込むことができるようにプロセッサに結合される。または、記憶媒体はプロセッサに統合されうる。このプロセッサと記憶媒体は、ＡＳＩＣ内に存在することができる。ＡＳＩＣは、ユーザ端末内又はその他の場所に存在することもできる。あるいはこのプロセッサと記憶媒体は、ユーザ端末内又はその他の場所のディスクリート部品として存在しうる。

開示された実施例における上述の記載は、当該技術分野におけるいかなる人であっても、本発明の活用または利用を可能とするように提供される。 これらの実施例への様々な変形例もまた、当該技術分野における熟練者に対しては明らかであって、ここで定義された一般的な原理は、本発明の主旨または範囲を逸脱せずに他の実施例にも適用されうる。 このように、本発明は、ここで示された実施例に制限されるものではなく、ここで記載された原理と新規の特徴に一致した最も広い範囲に相当するものを意図している。

Claims (26)

1. ネットワークバックボーン上のクラスタにおいて動作するように構成されたサーバ端末であって、
   前記ネットワークバックボーンに接続された第１の端末との通話中に、通信を送受信するように構成されたユーザインターフェースと、
   第２の端末から第３の端末に送信される各通信パケットについて、前記ネットワークバックボーン上のルートの確立することによって、前記第２の端末と前記第３の端末との間のクラスタ間通話をサポートするように構成されたプロセッサと
   を備えたサーバ端末。
2. 請求項１に記載のサーバ端末において、前記プロセッサは更に、第１のタイプの通話について、前記クラスタ間通話の間、前記第２の端末から前記第３の端末に送信される通信パケットの各々に対して同じルートを確立し、第２のタイプの通話について、前記クラスタ間通話の間、前記第２の端末から前記第３の端末に送信される通信パケットのうちの少なくとも２つに対して異なるルートを確立するように構成されたサーバ端末。
3. 請求項１に記載のサーバ端末において、前記プロセッサは更に、ネットワークバックボーントポロジマップを構築し、前記ネットワークバックボーントポロジマップ内の情報に基づいて、前記確立されるルートを選択することによって、前記クラスタ間通話の間、前記第２の端末から第３の端末に送信される通信パケットの各々についてルートを確立するように構成されたサーバ端末。
4. 請求項３に記載されたサーバ端末において、前記プロセッサは更に、前記クラスタ間通話の間、前記第２の端末から前記第３の端末へ送信される通信パケットの各々について確立されるルートを、その送信用に選択され確立されたルートに加え、前記第２の端末と前記第３の端末との間の中間クラスタの数の関数によって選択するように構成されたサーバ端末。
5. 請求項４に記載のサーバ端末において、前記プロセッサは更に、前記クラスタ間通話の間、前記第２の端末から前記第３の端末へ送信される通信パケットの各々について確立されるルートを、送信エネルギーの関数によって選択するように構成されたサーバ端末。
6. 請求項１に記載のサーバ端末において、前記プロセッサは更に、前記第３の端末を、第１の隣接クラスタへの前記ネットワークバックボーン上の１次ルートと、第２の隣接クラスタへの前記ネットワークバックボーン上の２次ルートとにマップし、前記１次ルート又は２次ルートを選択することによって、前記クラスタ間通話の間、前記第２の端末から前記第３の端末へ送信される通信パケットの各々のためのルートを確立するように構成されたサーバ端末。
7. 請求項６に記載のサーバ端末において、前記プロセッサは更に、第１のタイプのクラスタ間通話の間、前記１次ルートを選択し、第２のタイプの通話の間、前記ネットワークバックボーンの負荷に基づいて、前記１次ルート又は前記２次ルートかの何れか一方を選択するように構成されたサーバ端末。
8. 請求項６に記載のサーバ端末において、前記プロセッサは更に、第１の隣接クラスタを、第１の送信ゲートウェイ、及び前記第１の送信ゲートウェイのマスター端末にマップし、第２のルートを、第２の送信ゲートウェイ、及び前記第２の送信ゲートウェイのマスター端末にマップすることによって、前記クラスタ間通話の間、前記第２の端末から前記第３の端末へ送信される通信パケットの各々のためのルートを確立するように構成されたサーバ端末。
9. 請求項８に記載のサーバ端末において、前記プロセッサは更に、前記１次ルート及び前記２次ルートのうちの選択された一方に対応する隣接クラスタにマップされたマスター端末と通信し、クラスタ内スケジューリングをサポートし、その通信パケットを、前記第２の端末から、対応する隣接クラスタにマップされた送信ゲートウェイへ転送することによって、前記クラスタ間通話の間、前記第２の端末から前記第３の端末へ送信される通信パケットの各々に対するルートを確立するように構成されたサーバ端末。
10. 請求項１に記載のサーバ端末において、前記プロセッサは更に、第３の端末に割り当てられたネットワークアドレスを用いて、前記クラスタ間通話の間、前記第２の端末から前記第３の端末へ送信され、位置要求に応じて前記ネットワークバックボーンから受信される前記通信パケットの各々のためのルートを確立する
    ように構成されたサーバ端末。
11. 請求項１に記載のサーバ端末において、更にキャッシュを備え、前記プロセッサは更に、第３の端末に割り当てられたネットワークアドレスを使用して、前記クラスタ間通信の間、前記第２の端末から前記第３の端末へ送信され、前記キャッシュ内に格納された前記通信パケットの各々のためのルートを確立するように構成されたサーバ端末。
12. ネットワークバックボーン上のクラスタにおいて動作するように構成されたサーバ端末における通信方法であって、
    前記ネットワークバックボーンに接続された第１の端末との通話の間、前記サーバ端末において通信を送受信することと、
    前記第２の端末から前記第３の端末に送信される通信パケットの各々について、前記ネットワークバックボーン上のルートを確立することにより、第２の端末と第３の端末との間のクラスタ間通話をサポートすることと
    を含む方法。
13. 請求項１２に記載の方法において、前記クラスタ間通話の間、前記第２の端末から前記第３の端末へ送信される通信パケットの各々について同じルートが確立される方法。
14. 請求項１２に記載の方法において、前記クラスタ間通話の間、前記第２の端末から前記第３の端末に送信される通信パケットのうちの少なくとも２つについて異なるルートが確立される方法。
15. 請求項１２に記載の方法において、ネットワークバックボーントポロジマップを構築し、前記ネットワークバックボーントポロジマップ内の情報に基づいて、前記確立されるルートを選択することによって、前記クラスタ間通話の間、前記第２の端末から前記第３の端末に送信される通信パケットの各々について前記ルートが確立される方法。
16. 請求項１５に記載の方法において、前記確立されるルートが、前記クラスタ間通話の間、前記第２の端末から前記第３の端末へ送信される通信パケットの各々について、その送信用に選択され確立されたルートに加え、前記第２の端末と前記第３の端末との間の中間クラスタの数の関数によって選択される方法。
17. 請求項１６に記載の方法において、前記確立されたルートが、前記クラスタ間通話の間、前記第２の端末から前記第３の端末に送信される通信パケットの各々について、その送信のエネルギーの関数によって選択される方法。
18. 請求項１２に記載の方法において、前記ルートは、前記第３の端末を、第１の隣接クラスタへの前記ネットワークバックボーン上の１次ルートと、第２の隣接クラスタへの前記ネットワークバックボーン上の２次ルートとにマップし、前記１次ルート又は２次ルートを選択することによって、前記クラスタ間通話の間、前記第２の端末から前記第３の端末へ送信される通信パケットの各々について確立される方法。
19. 請求項１８に記載の方法において、前記１次ルートは、クラスタ間通話の間、前記第２の端末から前記第３の端末に送信される通信パケットの各々について選択される方法。
20. 請求項１８に記載の方法において、前記クラスタ間通話の間、前記第２の端末から前記第３の端末に送信される通信パケットの各々のための前記１次ルート又は前記２次ルートの選択は、前記ネットワークバックボーンの負荷に基づく方法。
21. 請求項１８に記載の方法において、前記ルートは、前記第１の隣接クラスタを第１の送信ゲートウェイと、前記第１の送信ゲートウェイのマスター端末とにマップし、前記第２のルートを第２の送信ゲートウェイと、前記第２の送信ゲートウェイのマスター端末とにマップすることによって、前記クラスタ間通話の間、前記第２の端末から前記第３の端末へ送信される通信パケットの各々について確立される方法。
22. 請求項１８に記載の方法において、前記ルートは、前記１次ルート及び前記２次ルートのうちの選択された一方に対応する隣接クラスタにマップされたマスター端末と通信して、クラスタ内スケジューリングをサポートし、その通信パケットを、前記第２の端末から、対応する隣接クラスタにマップされた送信ゲートウェイへ転送することによって、前記クラスタ間通話の間、前記第２の端末から前記第３の端末へ送信される通信パケットの各々について確立される方法。
23. 請求項１２に記載の方法において、前記ルートは、第３の端末に割り当てられたネットワークアドレスを使用して、前記クラスタ間通話の間、前記第２の端末から前記第３の端末に送信される通信パケットの各々について確立され、前記方法は更に、位置要求に応じて、前記ネットワークバックボーンから前記ネットワークアドレスを受信することを含む
    方法。
24. 請求項１２に記載の方法において、前記ルートは、第３の端末に割り当てられたネットワークアドレスを使用して、前記クラスタ間通話の間、前記第２の端末から前記第３の端末に送信される通信パケットの各々について確立され、前記方法は更に、前記サーバ端末においてキャッシュ内に格納されたネットワークアドレスを検索することを含む方法。
25. ネットワークバックボーン上のクラスタにおいて動作するように構成されたサーバ端末であって、
    前記ネットワークバックボーンに接続された第１の端末との通話にユーザが参加するための手段と、
    クラスタ間通話中に、 第２の端末から第３の端末に送信される各通信パケットについて、前記ネットワークバックボーン上のルートを確立する手段と
    を備えたサーバ端末。
26. ネットワークバックボーン上のクラスタ内の複数の端末をサービスするように構成されたプライマリサーバ端末における通信方法であって、
    前記プライマリサーバ端末を用いて、クラスタ間通話のうちの１つに従事する端末の各々によって送信される通信パケットの各々について、前記ネットワークバックボーン上のルートを確立することによって、前記クラスタ内の多くの端末のための複数のクラスタ間通信をサポートすることと、
    サーバ端末故障を検知することと、
    前記クラスタ内の端末のうちの１つをバックアップサーバ端末として指定することと、
    前記バックアップサーバ端末において、前記プライマリサーバへアドレスされ、前記ネットワークバックボーンから受信されるメッセージを処理することと
    を含む方法。

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