JP4719275B2 - 通信インフラストラクチャの選択的分配方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信ネットワークの動作に係わり、特に、複数の通信エンティティ間のインフラストラクチャ機能の選択的分配に関わる。

ワイヤレス技術は、様々な用途に適用されている。それらは、広い地理的区域を覆う通信エンティティとのインタフェースを持つために益々使用されている。このような適用法は、数キロメートルにわたって街灯に配置されるワイヤレス監視カメラ、大きい展示会場に集まっているワイヤレス・ユーザ、および、ハイウェイの直線コースに沿って走行する車輌に配置されるワイヤレス端末を含む。更に、ワイヤレス技術のこのような適用法は、典型的には、互いから地理的には離れているが、論理的には一体化されているワイヤレス・エンティティを伴う。例えば、ワイヤレス監視カメラは全て論理セキュリティ・システムに関わり、展示会場にいるワイヤレス・ユーザは単一のまたは複数の企業に係わり、ハイウェイ上のワイヤレス端末は単一のまたは複数のワイヤレス・サービス・プロバイダに関わる。

［配置のコスト］
このような適用法を実現することに関して幾つかの課題がある。その中でも、アクセス点、ワイヤレス端末点、および、基地トランシーバ局のような通信インフラストラクチャ・ユニットを配置するコストが主な課題である。これら適用法においてワイヤレス通信エンティティが地理的に広がっているため、多数のインフラストラクチャ機器が必要となる。従って、このような通信システムを配置するコストは途方もなく高く、法外である。

更に、広い区域にわたって広がっているとして、幾つかのワイヤレス通信エンティティだけが、通信インフラストラクチャ・ユニットそれぞれによってサービスが提供される。これにより、通信インフラストラクチャの使用が制限される。

更に、大きい地理に対する通信機器は、相互接続に対して大規模なケーブル敷設を必要とする。これは、更に、イーサネット（登録商標）・ケーブル長に対する１００メートル制限のように、ケーブルの長さの制限によってもたらされる。この場合、拡張のためにスイッチまたはルータが使用される。装置は、分配されたワイヤレス適用法の実現に関するコストを必然的に増大させる。

大きい地理にわたって通信インフラストラクチャ・ユニットが費用効果的に配置されることについて要件が増えることが予想される。ワイヤード・ケーブルがこのような配置を防止する。

［動作の複雑性］
スイッチおよびルータのコストに関連して、このような装置にわたってインフラストラクチャ制御を拡張させる複雑性が存在する。スイッチおよびルータは、典型的には、ネットワーク・セグメントを定めるために使用される。別個の論理ネットワークの通信インフラストラクチャ・ユニットがネットワーク・セグメントをわたるとき、その制御は複雑である。これは、インターネット・プロトコル（ＩＰ）セグメントによる。

別の複雑性は、ネットワーク・アドレス・トランスレート（ＮＡＴ）装置の存在である。ＮＡＴは、外部ネットワーク・セグメントにおけるＩＰアドレスとローカル・ネットワーク・セグメントにおけるＩＰアドレスを多重化するために通信ネットワークに配置される。追加的には、ＮＡＴは通信交換を制限するためにファイヤーウォールを組み込んでもよい。

これらの点により、地理的に様々な通信ネットワークにわたって分配されたワイヤレス適用法を配置する複雑性は大きいことが明らかであろう。

［現在の一般的なアプローチ］
地理的に様々なワイヤレス適用法を配置する問題に取り組む現在のアプローチは、メッシュ・ネットワークの使用である。このようなネットワークでは、通信機器ユニットおよびモバイル・ワイヤレス端末は、メッシュ構造で相互接続されている。各ネットワーク・エンティティは、トラフィック・ソースまたは宛先、および、トラフィック中継点の両方として機能する。メッシュ・ネットワーク・エンティティは、送受信と中継の二重のタスクを実施するために多数のアンテナまたはラジオを有する。

［メッシュに関する問題］
メッシュ・ネットワークは、そのルーティング機構の有効性によって特徴付けられる。メッシュ・ネットワークの分配された性質により、各ネットワーク・エンティティは、そのピアと効率的なルートを決定し確立しなくてはならない。

メッシュ・ネットワークで利用可能なトラフィックパスの多様性により、ルート決定は複雑であり時間がかかる。更に、異なるメッシュパスにわたる複数の利用可能なルートにより、トラフィックに対する最も適当なルートを決定するために、パスステータス・メッセージ交換オーバーヘッドおよび処理オーバーヘッドの形態にある著しいオーバーヘッドが存在する。ルート計算および管理のオーバーヘッドは、メッシュ・ネットワークの幅広い配置を阻止する。その結果、地理的に分配されたワイヤレス適用法は、メッシュ・ネットワークによってうまく支持されない。

更に、ワイヤレス・リンクの固有の不確かさがメッシュ・ネットワーク・ルーティング機構の効率性を複雑にする。

限定された通信機器の受信地域、相互接続の複雑性、メッシュ・ネットワーク・ルートの複雑性、および、コストといったこのような問題は、地理的に分配されたワイヤレス・ネットワークおよび適用法を支持することができる通信ネットワークの配置を大幅に制限する。

特許文献１は、構成のモバイル・ワイヤレス端末による機会送信を用いて通信ネットワークの地理範囲を拡大する方法を例示する。同方法によると、モバイル・ワイヤレス端末は、そのリンクのステータスをモニタリングし、リンク条件が最も好ましい近隣を選択する。しかしながら、このような方法は、動作の範囲がないため、予測不可能であり、エラーまたは送信ループを生じやすい。

特許文献２は、通信ネットワークのアクセス点を二つのプロトコルに従って動作させる方法を提案する。同方法により、アクセス点はその動作プロトコルをモバイル・ワイヤレス端末の適用法のニーズに従って変えることが可能となる。しかしながら、該方法は、アクセス点の直接的な範囲を超えてモバイル・ワイヤレス端末に通信ネットワーク・インフラストラクチャの地理範囲を拡大しない。

特許文献３は、異なる送信速度に基づいて送信キューをスケジューリングすることで通信ネットワークのトラフィック容量を増加させる方法を例示する。同方法は、単一の通信ネットワーク・エンティティの動作に限定されるため、広い地理範囲のネットワークには適していない。

特許文献４は、第１から第２の通信ネットワークに移動するモバイル・ワイヤレス端末に対するトラフィックをバッファリングするために中間セッション・ノードが使用されるシステムを提案する。中間セッション・ノードは、モバイル・ワイヤレス端末の移行中に通信セッションの継続性を補助する。同方法は、通信ネットワークからモバイル・ワイヤレス端末への単向性ストリームにだけ適用可能である。逆のストリームには適していない。

特許文献５は、セクター化されたアンテナの使用を通じてメッシュ・ネットワークを確立する方法を例示する。これらは、トラフィック送信または受信とトラフィック遅延とを区別するために使用される。アンテナの各セクターが近隣のルートの作成を補助するが、該方法は、高い動作複雑性およびコストの問題を克服しない。

前述の従来技術は、地理的に分配されたワイヤレス適用法のニーズに取り組むことに関する、既存の機構の不十分さを例示している。特に、これらのニーズは、論理的一体化を維持しながら広い地理領域にわたって通信および動作の簡単且つ費用効果的な確立を含む。
米国特許第６，０９７，７０３Ａ号明細書“Ｍｕｌｔｉ−ｈｏｐ ｐａｃｋｅｔ ｒａｄｉｏ ｎｅｔｗｏｒｋｓ，”２０００年８月 米国特許第６，６５９，９４７Ｂ１号明細書“Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｔｉｍｅ−ｃｒｉｔｉｃａｌ ａｎｄ ｎｏｎ−ｔｉｍｅ−ｃｒｉｔｉｃａｌ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ｗｉｔｈｉｎ ｍｅｄｉｃａｌ ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ”２００３年１２月 米国特許出願ＵＳ２００５／０１０００４５Ａ１明細書“Ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔｓ ｗｉｔｈ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ａｎｄ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋｓ （ＷＬＡＮｓ）”２００５年５月 米国特許出願ＵＳ２００５／００７８６３６Ａ１明細書“Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｈａｎｄｌｉｎｇ ＩＰ ｌａｙｅｒ ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ａ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋ”２００４年４月 米国特許出願ＵＳ２００２／０１７６３９０Ａ１明細書“Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｍｅｓｈ ｎｅｔｗｏｒｋ ｎｏｄｅ”２００２年１１月

上述の問題を鑑みて、本発明は、単一のまたは複数のワイヤレス通信エンティティ間で選択インフラストラクチャ機能を分配するシステムおよび方法を提供することを目的とする。

本発明は、単一のまたは複数のマルチホップ・チェーン組織において通信ネットワークの通信エンティティを組織化する方法を提供することを更なる目的とする。

本発明は、マルチホップ・チェーン組織の通信エンティティ間で通信動作のモードをスケジューリングし変更する方法を提供することを更なる目的とする。

本発明は、マルチホップ・チェーン組織の通信エンティティ間で通信動作のモードの変更を調整する方法を提供することを更なる目的とする。

本発明は、マルチホップ・チェーン組織の通信エンティティ間で交換される通信メッセージのホップ・カウンタを調節する方法を提供することを更なる目的とする。

本発明は、大きい地理的区域にわたって通信ネットワークの受信範囲を拡張することに関連する問題に取り組む。特に、本発明は、様々な区域にわたって通信ネットワークを確立および動作することにおけるコストおよび複雑性の問題に取り組む。本発明は、更に、広い通信ネットワークにわたって論理的通信全体を維持する問題に取り組む。

広義には、本発明は、通信ネットワークの分配された動作に対するシステムを提供し、選択インフラストラクチャ動作を決定する手段と、単一のまたは複数の通信エンティティ間で選択されたインフラストラクチャ動作を分配する手段とを備え、前述の分配された選択インフラストラクチャ動作が、前述の通信ネットワークのネットワーク制御器の代わりに単一のまたは複数の通信エンティティによって実施される。

選択インフラストラクチャ動作を分配する本発明の好ましい形態では、前述のインフラストラクチャ動作は、ビーコン信号処理、プローブ信号処理、データ・トラフィック処理、制御トラフィック処理、ラジオ・チャネル処理、通信ネットワーク調整、および、動作パラメータの値を有する。

別の面では、本発明は、通信ネットワークの分配された動作のためのシステムを提供し、通信動作のモードを変更する手段と通信動作モードにおける変更をスケジューリングする手段とを有し、通信エンティティが、ネットワーク制御器の代わりに動作する通信と、上記通信エンティティの代わりに動作する通信との間で通信動作のモードを変更する。

通信ネットワークの分配された動作に対する本発明の好ましい形態では、上記通信エンティティは、インフラストラクチャ機能モードにおける通信動作とクライアント機能モードにおける通信動作との間で変更される。

本発明の別の面は、通信ネットワークの通信エンティティを組織化するシステムを提供し、単一のまたは複数のマルチホップ・チェーン組織に通信エンティティを割り当てる手段を有し、通信が、上記マルチホップ・チェーン構成を構成する任意の二つの通信エンティティ間の単一の通信パス上で行われる。

本発明の別の面では、通信ネットワークのマルチホップ・チェーン構成間で通信を調整するシステムが提供され、通信エンティティに対して通信スケジュールを割り当てる手段と、第２の通信スケジュール中の後の通信交換のために第１の通信スケジュールからの通信トラフィックをバッファリングする手段とを有し、通信が、マルチホップ・チェーン構成の通信エンティティの対間で行われ、上記通信エンティティの対が上記通信スケジュールに従って変更される。

本発明の別の面では、通信ネットワークのマルチホップ・チェーン構成間で通信を調整するシステムが提供され、上記システムは通信動作のモードにおける変更をトリガする手段を有し、通信エンティティが上記モード変更トリガ手段に従って単一のまたは複数の動作タイマーを調節する。

本発明の別の面は、通信ネットワークのマルチホップ・チェーン構成において通信を行うシステムを提供し、上記マルチホップ・チェーン構成を構成する通信エンティティ間で交換される通信メッセージに対する単一のまたは複数のホップ・カウンタを調節する手段を有する。

以下において、説明目的のために、特定の番号、時間、構造、および、他のパラメータは、本発明の完全な理解を提供するよう述べる。しかしながら、本発明がこれら特定の詳細を有することなく実施されてもよいことが当業者には明らかであろう。

（実施例１−インフラストラクチャ機能の分配）
図１を参照するに、本発明による通信ネットワーク（ＣＮ）（１００）が例示される。ＣＮ（１００）は、ネットワーク制御器（ＮＣ）（１０５）と単一のまたは複数のワイヤレス通信エンティティ（ＷＣＥ）（１１０）、（１１５）、および、（１２０）とを有する。

ＮＣ（１０５）は、ネットワーク・リソースを調整し、ＷＣＥ（１１０）、（１１５）、および、（１２０）のようなＷＣＥを提供し構成し、それらの間の通信フローを調整することができる制御器エンティティの代表である。ＷＣＥは、通信トラフィックを送信および受信することができる、ワイヤレス・アクセス点およびモバイル端末のような通信装置の代表である。

インフラストラクチャ機能の選択的な分配に対する本発明では、ＣＮ（１００）のＷＣＥは、以降マルチップ・チェーンと呼ばれるマルチホップ構造に組織化されている。ＷＣＥの各マルチホップ・チェーンは、ＮＣ（１０５）に接続される。その結果、ＮＣ（１０５）は、中間ＷＣＥを介して複数のＷＣＥと通信することができる。例として、図１では、ＮＣ（１０５）とＷＣＥ（１２０）との間の通信は、中間ＷＣＥ（１１０）および（１０５）を介して交換される。本発明によると、ＣＮ（１００）は、マルチホップ・チェーン内のＮＣ（１０５）と任意のＷＣＥ（１１０）、（１１５）または（１２０）との間の単一の通信パスによって特徴付けられる。

マルチホップ・チェーンを有するＷＣＥは、ブルーツゥース、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＩＥＥＥ８０２．１６、ＧＰＲＳ、および、ＳＣＤＭＡのようなワイヤレス・インターフェースを用いて他のＷＣＥと通信可能に接続される。ＮＣ（１０５）は、ワイヤードまたはワイヤレス・リンクを用いて、ワイヤレス・アクセス点または基地トランシーバ局のような代替的な通信エンティティを介する直接的な手段または間接的な手段のいずれかによってマルチホップ・チェーンと通信可能に接続される。

本発明によると、ＮＣ（１０５）は、選択されたインフラストラクチャ機能および関連するパラメータをマルチホップ・チェーンのＷＣＥに分配する。インフラストラクチャ機能は、ワイヤレス・アクセス点、アクセス制御器、基地トランシーバ局、および、モバイル交換局のような通信ネットワークのインフラストラクチャ機器によって典型的には実行されるものを表す。通信ネットワークのインフラストラクチャ機能は、信号生成および分配を更に含むビーコン信号処理、集約および送出を更に含むデータ・トラフィック処理、測定および評価を更に含むラジオ・チャネル処理、および、ＷＣＥハンドリングを更に含むネットワーク調整を含む。インフラストラクチャ機能の関連するパラメータは、ＳＳＩＤ、ＢＳＳＩＤ、および、ＥＳＳＩＤを更に含むネットワーク識別、ラジオ・チャネル周波数、ビーコン・スケジュールおよびフォーマット、および、ネットワーク認定リストを有する。

本発明によると、クライアント機能は、ＷＣＥによって典型的には実行されるものを表す。ＷＣＥがモバイル端末である場合、クライアント機能は、ビーコンおよびプローブ信号処理、通信トラフィックの送信および受信を含む。ＷＣＥがワイヤレス・アクセス点、アクセス制御器、基地トランシーバ局、および、モバイル交換局のような通信ネットワークのインフラストラクチャ機器である場合、クライアント機能は、通信トラフィックの送信および受信、集約および分配を更に含むデータ・トラフィック処理、ラジオ・チャネル測定および報告、および、モバイル端末管理を更に含むネットワーク組織を有する。

マルチホップ・チェーンに参加する各ＷＣＥ（１１０）、（１１５）、または（１２０）に対して、ＮＣ（１０５）は選択されたインフラストラクチャ機能および関連するパラメータを供給する。ＷＣＥは、ＮＣ（１０５）およびマルチホップ・チェーンの他のＷＣＥに対して調整された方法でＮＣ（１０５）の代わりに受信したインフラストラクチャ機能を実行する。その結果、ＣＮ（１００）の通信受信範囲は、ＷＣＥ（１１０）、（１１５）、および、（１２０）にわたって拡大される。各ＷＣＥ（１１０）、（１１５）、および、（１２０）は、相応じてビーコン信号を生成し、モバイル端末からのプローブ信号を処理し、データ・トラフィックを集約し、モバイル端末と他のＷＣＥとの通信セッションを管理する。

本発明によると、ＮＣ（１０５）は、インフラストラクチャ機能モードおよびクライアント機能モードで動作を交互にするスケジューリング情報を各（１１０）、（１１５）、および、（１２０）に供給する。スケジューリング情報により、動作の二つのモードがＷＣＥ（１１０）、（１１５）、および、（１２０）間で一貫するようマルチホップ・チェーン内で調整することが可能となる。

ＮＣ（１０５）からＷＣＥ（１１０）、（１１５）、および、（１２０）への選択されたインフラストラクチャ機能の分配の結果、ＣＮ（１００）の地理的な受信範囲が広い地理にわたって効率的且つ費用効果的に拡大される。各拡大は、本発明に従って動作することができる追加的なＷＣＥだけを必要とする。高価で複雑なケーブリングおよびルーティング機器の必要性がなくなる。更に、ＮＣ（１０５）の全体性は、各中間ＷＣＥ（１１０）、（１１５）、および、（１２０）がＮＣ（１０５）の指示と一貫したインフラストラクチャ機能を実施するため、拡大されたＣＮ（１００）にわたって維持される。

（実施例２−ＷＣＥの相互接続）
図２は、複数のＷＣＥ（１１０）、（１１５）、（１２０）、（２１０）、および、（２１５）を有する通信ネットワークＣＮ（２００）を示す。各ＷＣＥは、単一のまたは複数の論理マルチホップ・チェーン（ＭＨ）（２５０）、（２６０）、および、（２７０）を構成する。ＷＣＥは、ワイヤレス手段によって通信可能に接続されている。接続は、ブルーツゥース、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＩＥＥＥ８０２．１６、ＧＰＲＳ、および、ＷＣＤＭＡのような全ての単一のまたは複数のワイヤレス技術に基づく。機能の選択的な分配の本発明は、ワイヤレス接続手段の全てのケースに適用可能である。

本発明によると、各ＭＨ（２５０）、（２６０）、および、（２７０）は、ＮＣ（１０５）によって管理される別個の論理エンティティを表す。例えば、ＭＨ（２６０）のＷＣＥ（１１０）および（２１０）は、ＮＣ（１０５）における中央化された制御エンティティを含むセキュリティ組織の監視アセットを表すワイヤレス・カメラである。別の例として、ＭＨ（２７０）のＷＣＥ（１１０）、（１１５）、および、（２１５）は、通信中のユーザのグループを表すモバイル端末でもよい。各ＭＨ（２５０）、（２６０）、および、（２７０）からの通信トラフィックは、上流および下流方向に相互に分離されている。マルチホップ・チェーン組織は、ＣＮ（２００）の受信範囲を拡張し、同時に、ＣＮ（２００）を有するＷＣＥ（１１０）、（１１５）、（１２０）、（２１０）、および、（２１５）間の単一のまたは複数の論理ユニティを維持する。

図２は、ＷＣＥが単一のまたは複数のマルチホップ・チェーンの構成要素であることを示す。例えば、ＷＣＥ（１１０）は、ＭＨ（２５０）、（２６０）、および、（２７０）の構成要素であり、ＷＣＥ（１１５）は、ＭＨ（２５０）および（２７０）の構成要素である。各構成要素は、別個の論理的関係として扱われる。各マルチホップ・チェーンに対する通信および処理動作は、複数のマルチホップ・チェーンを構成するＷＣＥ（１１０）および（１１５）によって区別して取り扱われる。各マルチホップ・チェーンに対するＷＣＥ動作は、デッドロック、干渉、および、他の衝突を回避するよう相応じて調整される。

各ＭＨ（２５０）、（２６０）、および、（２７０）は、ＮＣ（１０５）とそれぞれのＷＣＥ（１１０）、（１１５）、（１２０）、（２１０）、および、（２１５）との間の単一の通信パスを有する。ＮＣ（１０５）からの下流通信およびＮＣ（１０５）への上流通信は、反対方向に単一のパスで行われる。複数のルートまたはパスが存在する従来技術とは異なり、本発明は単一の大きさのパスを有する。その結果、本発明は、どの複雑なルーティングまたは切換機構も必要としない。従って、各マルチホップ・チェーン（２５０）、（２６０）、および、（２７０）に対して、ＮＣ（１０５）と全てのＷＣＥ（１１０）、（１１５）、（１２０）、（２１０）、および、（２１５）とを接続する単一の通信パスが存在する。

マルチホップ・チェーンにより、各ＷＣＥは、その直ぐ隣のＷＣＥと下流および上流方向それぞれで通信する。例えば、ＭＨ（２７０）内では、ＷＣＥ（１１５）は下流方向でＷＣＥ（２１５）と通信し、上流方向でＷＣＥ（１１０）と通信する。通信の方向は、デッドロック、干渉、および、他の衝突を回避するために隣接するＷＣＥ間で調整される。

マルチホップ・チェーン組織の結果、本発明は、ＮＣ（１０５）の制御効果を広い地理にわたって拡張し、ＭＨ（２５０）、（２６０）、および、（２７０）内のＷＣＥ（１１０）、（１１５）、（１２０）、（２１０）、および、（２１５）の論理的な全体性を維持する。単一の大きさのマルチホップ・チェーン構造の利点は、複雑且つ処理集中的ルーティングおよび／または切換が回避される点である。制御器とＷＣＥとの間の単一のパスにより、費用効果的な配置が可能となる。

（実施例３−切換動作のシーケンス）
本発明のマルチホップ・チェーン構造は、ネットワーク制御、および、それぞれインフラストラクチャ機能（ＩＦ）およびクライアント機能（ＣＦ）動作をＩＦモードおよびＣＦモードで調整するＷＣＥを有する。図３は、ＣＮ（２００）のマルチホップ・チェーンＭＨ（２５０）、（２６０）、および、（２７０）間の一連の調整された動作（３００）を示す。ＷＣＥ（１１０）、（１１５）、および、（１２０）は、ＭＨ（２５０）を構成する。ＷＣＥ（１１０）および（２１０）は、ＭＨ（２６０）を構成する。ＷＣＥ（１１０）、（１１５）、および、（２１５）はＭＨ（２７０）を構成する。

現在の実施例では、ＮＣ（１０５）は、マルチホップ・チェーンＭＨ（２５０）、（２６０）、および、（２７０）の各ＷＣＥに対して分配されたインフラストラクチャ機能および関連するパラメータを有する。ＷＣＥは、単一のまたは複数のマルチホップ・チェーン内での通信に対する調整スケジュールを承知している。

期間（３１０）では、通信がＭＨ（２５０）内で行われる。ステップ（３１４）において、ＮＣ（１０５）はＩＦモードで動作し、ＣＦモードで動作するＷＣＥ（１１０）と通信する。インフラストラクチャ機能の中でも、ＮＣ（１０５）は、ＷＣＥ（１１０）および他の下流ＷＣＥ向けの制御およびデータ・トラフィックを送信し、ＷＣＥ（１１０）および他の下流ＷＣＥから受信した統計およびエラー情報のような制御情報を処理し、ＷＣＥ（１１０）からデータ・トラフィックを受信する。クライアント機能の中でも、ＷＣＥ（１１０）は、ＮＣ（１０５）から制御およびデータ・トラフィックを受信し、ＮＣ（１０５）から受信した制御情報を処理し、ＷＣＥ（１１０）によって生成された制御およびデータ・トラフィックを送信し、ＷＣＥ（１２０）のような下流の隣接するＷＣＥとの全ての前の通信から受信した制御およびデータ・トラフィックを受信する。

同じ期間（３１０）中、ＷＣＥ（１１５）および（１２０）は、ステップ（３１８）においてそれぞれＩＦモードとＣＦモードで通信している。ＷＣＥ（１１５）は、ＩＦモードにおいてＷＣＥ（１２０）および他の下流ＷＣＥ向けの制御およびデータ・トラフィックを送信し、ＷＣＥ（１２０）および他の下流ＷＣＥから受信した制御情報を処理し、ＷＣＥ（１２０）および他の下流ＷＣＥから制御およびデータ・トラフィックを受信する。ＷＣＥ（１２０）は、ＣＦモードにおいてＷＣＥ（１２０）によって生成された制御およびデータ・トラフィックと全ての他の下流ＷＣＥから受信したものを送信し、ＷＣＥ（１１５）から受信した制御情報を処理する。

ステップ（３１４）および（３１８）は、期間（３１０）中に行われる。各通信対、ＮＣ（１０５）とＷＣＥ（１１０）、および、ＷＣＥ（１１５）とＷＣＥ（１２０）は非干渉的に動作する。ある場合では、マルチホップ・チェーン内で期間中に通信している複数のＮＣまたはＷＣＥ対は、別個のラジオ・チャネルを動作する。別の場合では、複数のＮＣまたはＷＣＥ対は、期間内で所定の時間オフセットで動作する。所定の時間オフセットは、複数のＮＣまたはＷＣＥ対内で関連してもよく、固定のタイミング信号と関連してもよい。更に別の場合では、複数のＮＣまたはＷＣＥ対は、通信対それぞれの間で非干渉通信のために構成された双方向性アンテナを用いて動作する。別の場合では、複数のＮＣまたはＷＣＥ対は、所定の送信および受信スケジュールで動作する。

次に、期間（３２０）では、ＭＨ（２５０）のＷＣＥは、それぞれの動作のモードを動作スケジュールまたはトリガに応答して変更する。動作スケジュールは、初期化中または制御情報の先の交換中に予め決定されてもよい。期間（３２０）中、ＷＣＥ（１１０）は、ＣＦモードからＩＦモード動作に変更し、ＷＣＥ（１１５）がＩＦモードからＣＦモード動作に変更する。従って、ＷＣＥ（１１０）およびＷＣＥ（１１５）は、期間（３２０）のステップ（３２４）において通信を行う。期間（３２０）におけるＷＣＥ（１１０）のＩＦモード動作は期間（３１０）におけるＷＣＥ（１１５）のＩＦモード動作に類似する。期間（３２０）におけるＷＣＥ（１１５）のＣＦモード動作は、期間（３１０）におけるＷＣＥ（１２０）のＣＦモード動作に類似する。従って、期間（３２０）のステップ（３２４）では、ＷＣＥ（１１０）とＷＣＥ（１１５）が通信を行う。

更に、期間（３２０）中、ＷＣＥ（１２０）は、ＣＦモードからＩＦモード動作に変更する。ＷＣＥ（１２０）は、ステップ（３２８）においてＩＦモードのＮＣ（１０５）の代わりに動作する。ＷＣＥ（１２０）は、ＩＦモードにおいて、ワイヤレス・チャネルにわたってビーコン・フレームをブロードキャストする。ビーコン・フレームは、マルチホップ・チェーンＭＨ（２５０）上でＮＣ（１０５）から受信した制御情報に基づいて構成される。動作のチャネル、送信電力、ビーコン送信の周波数、および、他のパラメータは、制御情報の前の交換においてＷＣＥ（１２０）に利用可能である。ＷＣＥ（１２０）は、他のＷＣＥから受信したプローブメッセージに対しても応答する。この場合、ＷＣＥ（１２０）は、他のＷＣＥに動作情報を供給する。ＷＣＥ（１２０）は、ＩＦモードにおいてＭＨ（２５０）マルチホップ・チェーンへのエントリーをリクエストする他のＷＣＥから受信した接続リクエスト・メッセージをバッファリングする。これらのリクエストは、単一のまたは複数の他のＷＣＥに対して集約され、ＷＣＥ（１２０）がＣＦモードで動作する別の期間中に上流ＷＣＥ（１１５）に送信される。ＷＣＥ（１２０）は、ラジオ・チャネル統計情報を収集し、ＣＦモード動作中の送信のためにバッファリングする。

期間（３３０）では、ＭＨ（２６０）のＷＣＥは、通信を行う。ＮＣ（１０５）とＷＣＥ（１１０）は、それぞれステップ（３３４）においてＩＦモードおよびＣＦモードで通信する。ステップ（３３８）において、ＷＣＥ（２１０）は、ＩＦモードで動作する。期間（３４０）では、ＭＨ（２６０）のＷＣＥは、動作モードを変更する。従って、ステップ（３４４）では、ＷＣＥ（１１０）およびＷＣＥ（２１０）は、それぞれＩＦモードおよびＣＦモードで通信する。

期間（３５０）では、ＭＨ（２７０）のＷＣＥは通信を行う。ＮＣ（１０５）およびＷＣＥ（１０５）は、それぞれステップ（３５４）においてＩＦモードおよびＣＦモードで通信する。ステップ（３５８）において、ＷＣＥ（１１５）およびＷＣＥ（２１５）は、それぞれＩＦモードおよびＣＦオードで通信する。次の期間（３６０）において、ＭＨ（２７０）のＷＣＥは、動作モードを変更する。従って、ステップ（３６４）では、ＷＣＥ（１１０）およびＷＣＥ（１１５）は、それぞれＩＦモードおよびＣＦモードで動作する。ＷＣＥ（２１５）は、ステップ（３６８）において期間（３６０）中に動作モードを変更する。ここでは、ＷＣＥ（２１５）は、ＩＦモードに変更し、ＮＣ（１０５）の代わりにインフラストラクチャ機能を実施する。

ＭＨ（２５０）、（２６０）、および、（２７０）に対する通信スケジュールは、後続する期間において繰り返される。

インフラストラクチャ機能の分配に対する本発明により、ＮＣ（１０５）の制御影響を維持しながらＣＮ（２００）が届く範囲を広い地理的区域にわたって拡張することが可能となる。図３は、本発明における通信がＷＣＥの対またはＮＣとＷＣＥの対で実施されることを強調している。通信対は、ＩＦモードおよびＣＦモード動作に対して調整される。

本実施例は、マルチホップ・チェーン構造上で広い地理にわたってネットワーク制御を拡張する、本発明の動作能力を強調する。インフラストラクチャ機能が他のＷＣＥによってネットワーク制御器の代わりに処理されるようそれらを分配する利点を示す。マルチホップ・チェーンＷＣＥの簡単な動作により、本発明は、現在の、および、新しい通信エンティティで容易に実現される。

（実施例４−メッセージ・フォーマット）
開示する本発明の動作は、インフラストラクチャの選択的分配（ＳＤＩ）プロトコルを用いて実現される。ＳＤＩプロトコル・メッセージは、インフラストラクチャ機能、制御およびデータ・トラフィック、統計および他の情報の分配についてネットワーク制御器とマルチホップ・チェーンＷＣＥ間で交換される。

ＮＣマルチホップ・チェーンＷＣＥとＮＣとの間でＳＤＩプロトコル・メッセージを交換するメッセージ・フォーマット（４００）は、図４に示される。ＳＤＩメッセージは、ＩＰ、ＴＣＰ、ＵＤＰ、ＩＥＴＦ ＣＡＰＷＡＰ、ＩＥええ８０２．１１、ＧＳＭ、および、ＷＣＤＭＡのような他のプロトコル上で伝達される。メッセージ・フォーマット（４００）は、単一のまたは複数のＳＤＩ属性によって後続される１６バイトのヘッダを示す。

１バイトのタイプ・フィールド（４０５）は、交換されるＳＤＩメッセージのタイプを示す。インターネット・アサインド・ナンバー・オーサリティ（ＩＡＮＡ）によって現在割り当てられていない値が割り当てられる。タイプ・フィールド（４０５）の値は、受信側ＮＣまたはＷＣＥ向けの制御またはデータ・メッセージ、上流または下流ＮＣまたはＷＣＥ向けの制御またはデータ・メッセージ、および、マルチホップ・チェーンパスに沿った全てのマルチホップ・チェーン・エンティティに適用可能な同期メッセージ等のＳＤＩメッセージのいずれか一つを表す。

次の１バイトのホップ・カウント・フィールド（４１０）は、メッセージ発起者からマルチホップ・チェーンをわたってこれまでＳＤＩメッセージが行ったホップの数を表す。該フィールドの値は、意図する最終的な受信者以外のＳＤＩメッセージの各受信者によって一つずつインクリメントされる。該フィールドは、パスのループまたは他の不都合な状態を追跡するために使用される。ある場合では、マルチホップ・チェーンにおけるＷＣＥの合計カウントと比してホップ・カウント・フィールド（４１０）の値からマルチホップ・チェーンにループがあるか否かが決定される。

２バイトの長さフィールド（４１５）は、ＳＤＩ属性およびペイロードを含むＳＤＩメッセージの全長を示す。

発生ノード・フィールド（４２０）は、ＳＤＩメッセージを開始するＮＣまたはＷＣＥのアイデンティティを表す。本発明の一面によると、マルチホップ・チェーンにおける各ＮＣまたはＷＣＥには数字のアイデンティティが割り当てられている。例えば、ＮＣには「０」のアイデンティティが割り当てられ、マルチホップ・チェーンにおける後の下流ＷＣＥそれぞれには「１」、「２」、「３」等の徐々に増える値のアイデンティティが割り当てられる。本発明の別の面によると、マルチホップ・チェーンにおける各ＮＣまたはＷＣＥには、それぞれの媒体アクセス制御（ＭＡＣ）アドレスに基づくアイデンティティが割り当てられる。

宛先ノード・フィールド（４２５）は、ＳＤＩメッセージの最終的な受信者であるＮＣまたはＷＣＥのアイデンティティを表す。このフィールドは、ＳＤＩメッセージを現在受信しているＮＣまたはＷＣＥを示すホップ・カウント・フィールド（４１０）とは区別される。本発明の一面によると、ホップ・カウント・フィールド（４１０）および宛先ノード・フィールド（４２５）の値が一致するマルチホップ・チェーン・エンティティは、ＳＤＩメッセージが最終的に処理されるエンティティを示す。特定な宛先ノード・フィールド（４２５）値がマルチホップ・チェーンを有する全てのＷＣＥを示すために使用される。この値は、マルチホップ・チェーンの全てのＷＣＥが要求するＳＤＩ制御メッセージを分配するために使用される。

ＭＨチェーンＩＤフィールド（４３０）は、ＳＤＩメッセージが交換されるマルチホップ・チェーンを識別する１バイトのフィールドである。本発明の一面によると、ＭＨチェーンＩＤ（４３０）には、マルチホップ・チェーンと通信するために使用されるネットワーク制御器インタフェースのＭＡＣアドレスに基づく値が割り当てられる。別の面によると、ＭＨチェーンＩＤ（４３０）には、台１の下流ＷＣＥとの最初の交換中にＮＣによって固有の値が割り当てられる。

リザーブ・フィールド（４３２）は、追加的な情報を交換し、ＳＤＩプロトコルへの将来的な更新のために使用される。

リザーブ・フィールド（４３２）後の後続するフィールドが、ＳＤＩプロトコルの様々な動作に関連する属性を含む。制御属性（４３５）は、モード変更トリガおよび認識、送信速度設定、エラー補正パラメータ等の制御情報を有する。属性は、チャネル選択、送信速度、および、タイミング・オフセットなどの動作上の詳細も有する。

同期属性（４４０）は、タイミング機構、クロック同期信号、および、タイミング・オフセット等のタイミング・スケジュールに関連する情報を有する。

統計属性（４４５）は、インタフェース・レベル、損失率、再送信の試み、送信容量、および、遅延等のモニタリングされたメトリックに対する値を有する。統計属性（４４５）からの情報は、ＳＤＩプロトコル動作を更新するために使用されてもよい。

ＩＦ属性（４５０）は、動作のインフラストラクチャ機能モードに関連する情報を有する。該属性は、ＮＣの代わりにＷＣＥが処理する選択されたインフラストラクチャ機能のリストおよび関連するパラメータを有する。

ＣＦ属性（４４５）は、動作のクライアント機能に関連する情報を有する。該属性は、ＣＦモード動作に必要なパラメータのリストを有する。

データ属性（４６０）は、ＳＤＩメッセージのデータ・ペイロードに関する情報を有する。該属性は、データ・ペイロードのフォーマットおよび該ペイロードに対する全てのセキュリティ特徴に関する情報を有する。

ペイロード・フィールド（４６５）は、ＳＤＩメッセージのペイロードを有する。これは、データまたは制御トラフィックを含む。

図２のＣＮ（２００）に関連する一つの例示では、ＮＣ（１０５）には、「０」の発生ノード（４２０）値が割り当てられ、ＭＨ（２５０）の各後続する下流ＷＣＥ（１１０）、（１１５）、および、（１２０）にはそれぞれ「１」、「２」、および、「３」の識別値が割り当てられる。ＮＣ（１０５）はＷＣＥ（１１５）にＳＤＩメッセージを送ると、ＳＤＩメッセージは「０」の発生ノード（４２０）値、「２」の宛先ノード（４２５）、および、「０」のホップ・カウント（４１０）値を含む。該メッセージは、最初に中間ＷＣＥ（１１０）に送られる。ＷＣＥ（１１０）では、ホップ・カウント（４１０）値は、「１」に更新され、宛先ノード（４２５）値と適合させられる。負の適合により、更新されたＳＤＩメッセージはＷＣＥ（１１５）に送られる。最後に、ＷＣＥ（１１５）において、ホップ・カウント値が「２」に更新され、宛先ノード（４２５）値と適合される。正の適合により、ＷＣＥ（１１５）は、ＳＤＩメッセージを属性と共に処理する。

本実施例は、インフラストラクチャ機能の選択的分配に対する本発明によるＳＤＩプロトコル動作に対するメッセージ・フォーマットを強調する。メッセージ・フォーマット構造は、マルチホップ・チェーンのＮＣとＷＣＥ間で交換し、制御およびデータ・トラフィックが適当に伝搬される。

ＳＤＩメッセージ交換は、発生ノードと宛先ノードとの間で確実にされる。マルチホップ・チェーンに沿った中間ＷＣＥは、最終的に責任を負わないＳＤＩメッセージを変更するためのアクセスを有さない。

（実施例５−マルチホップ・チェーンにわたるＳｅＣＴ同期）
本発明の動作は、マルチホップ・チェーンを有する複数のＮＣおよびＷＣＥ間で調整される。同実施例の一面では、調整は、全地球測位システム（ＧＰＳ）等の外部エンティティに基づく。この面では、各ＮＣおよびＷＣＥのタイミング動作は、共通の外部エンティティと同期される。例えば、ＩＦモードからＣＦモードへの動作モードの各変更は同時に実施される。所与のモードにおける動作の持続時間もマルチホップ・チェーンにわたって一貫している。

本実施例の別の面では、自己補正タイマ（ＳｅＣＴ）機構が使用される。図５における動作のシーケンス（５００）は、機構を示している。ここでは、ＮＣ（１０５）は調整用にマスター・クロックを維持する。マスター・クロック信号は、ＷＣＥ（１１０）、（１１５）、および、（１２０）間でマルチホップ・チェーンＭＨ（２５０）にわたって伝搬される。

ＮＣ（１０５）は、ＩＦモード（５０２）とＣＦモード（５０４）における動作に対するスケジュールをＭＨ（２５０）の各ＷＣＥに供給する。例えば、スケジュールは、５ｍｓにわたるＩＦモード動作、５ｍｓにわたるＣＦモード動作、および、二つの動作モード間で交互になることを含む。ＮＣ（１０５）は、動作のクロック同期モードに対するスケジュールをＭＨ（２５０）のＷＣＥに供給する。同モードは、ＮＣ（１０５）によって、および、ＭＨ（２５０）のＷＣＥ（１１０）、（１１５）、および、（１２０）によって維持される動作タイマーが終了すると動作可能である。クロック同期モード動作は、それぞれのＩＦモード（５０２）およびＣＦモード（５０４）動作を調整するようＷＣＥのタイマーを調整するために用いられる。クロック同期動作は、ＩＦモードとＣＦモード動作における各移行間でスケジューリングされる。例えば、クロック同期動作は、ＩＦモードとＣＦモード動作の各変更間で２ｍｓにわたってスケジューリングされる。動作タイマーは、動作の各モードに対して維持される。

シーケンス（５００）から、ＮＣ（１０５）とＷＣＥ（１１０）はタイマー期間（５０５）中にステップ（５０１）において通信を行う。ここでは、ＮＣ（１０５）はＩＦモード（５０２）で動作し、ＷＣＥはＣＦモード（５０４）で動作する。同じ期間（５０５）中、ＷＣＥ（１１５）およびＷＣＥ（１２０）は、ステップ（５０３）において通信している。ＷＣＥ（１１５）およびＷＣＥ（１２０）は、ＩＦモード（５０１）および（５０３）でそれぞれ動作する。各通信エンティティは、それぞれの動作スケジュールにおいて異なる点にあってもよい。例えば、ＮＣ（１０５）はその５ｍｓのＩＦモード（５０２）動作の完了に近づく一方で、ＷＣＥ（１１０）はその５ｍｓのＣＦモード（５０３）動作の完了と同じレベルに近づいていてもよい。

ＳｅＣＴ機構によると、ＮＣ（１０５）がＩＦモード（５０２）で動作しているステップ（５０６）における動作タイマーの終了の際、期間（５１０）中にクロック同期動作が開始される。同様に、ＩＦモードで動作しているＷＣＥ（１１５）に対する動作タイマーは期間（５１０）中に終了する。例示する場合では、動作タイマー終了ステップ（５０６）は、ＣＦモードで動作しているＷＣＥ（１２０）に対してより遅い期間（５２０）で生ずる。もう一つの例示する場合では、動作タイマー終了ステップ（５０６）は、ＣＦモードで動作しているＷＣＥ（１２０）に対してより早い期間（５０８）で生ずる。タイマー値における差は、ＮＣとＷＣＥ間での様々なクロック更新機構、および、ランダムなタイミング・オフセットを含む原因によるものである。それぞれの動作タイマーの終了の際、ＷＣＥ（１１０）およびＷＣＥ（１２０）は、それぞれ期間（５２０）および（５０８）中にクロック同期動作モードに入る。

期間（５１５）では、ＮＣ（１０５）およびＷＣＥ（１１５）は、それぞれＷＣＥ（１１０）およびＷＣＥ（１２０）にモード変更トリガ信号（５１２）を送る。トリガは、ＩＦモード（５０２）で動作しているそれぞれの通信しているエンティティによって維持される動作タイマーの終了をＷＣＥ（１１０）およびＷＣＥ（１２０）に通知する。モード変更トリガ（５１２）は、ＷＣＥ（１１０）およびＷＣＥ（１２０）の動作モードにおける変更が予想されることも示す。ＷＣＥ（１１０）およびＷＣＥ（１２０）は、モード変更トリガ（５１２）およびその到着時間を用いてそれぞれの動作タイマーを調節する。動作タイマーは、ＷＣＥ（１１０）およびＷＣＥ（１２０）それぞれに対して期間（５３０）および（５２５）中に調節される。

ＷＣＥ（１１０）の例示する場合では、動作タイマーは、ＮＣ（１０５）からのモード変更トリガ（５１２）の到着後に終了する。これは、ＷＣＥ（１１０）によって維持されるクロックがＮＣ（１０５）によって維持されるクロックを遅延することを示す。従って、期間（５３０）中のクロック調節ステップ（５０９）では、ＷＣＥ（１１０）は、そのクロックをＮＣ（１０５）によって維持されるクロックに応じて進める。本実施例の一面では、期間（５３０）中のクロック調節ステップ（５０９）は、モード変更トリガ（５１２）の到着とＷＣＥ（１１０）によって維持される動作タイマーの終了との間の時間差を測定することを含む。時間差は、ＷＣＥ（１１０）のクロックを勧めるために使用される。第１の例として、ＷＣＥ（１１０）のタイマーが１ｍｓだけ遅延されると、ＣＦモード動作に対するタイマーが終了する１ｍｓ前にモード変更トリガ（５１２）を受信する。従って、トリガ信号およびその到着時間に応答して、ＷＣＥ（１１０）はそのタイマーを１ｍｓだけ進めることで調節する。

ＷＣＥ（１２０）の例示する場合では、動作タイマーは、ＷＣＥ（１１５）からのモード変更トリガ（５１２）の到着前に終了する。これは、ＷＣＥ（１２０）によって維持されるクロックがＷＣＥ（１１５）によって維持されるクロックをリードすることを示す。従って、期間（５２５）中のクロック調節ステップ（５０９）では、ＷＣＥ（１２０）は、そのクロックをＷＣＥ（１１５）によって維持されるクロックに応じて戻す。本実施例の一面では、期間（５２５）中のクロック調節ステップ（５０９）は、ＷＣＥ（１２０）によって維持される動作タイマーの終了とモード変更トリガ（５１２）の到着との間の時間差を測定することを含む。時間差は、ＷＣＥ（１２０）のクロックを戻すために使用される。たとえば、ＷＣＥ（１２０）のタイマーが２ｍｓだけリードしている場合、ＣＦモード動作に対する自身のタイマーが終了した２ｍｓ後にモード変更トリガ（５１２）を受信する。従って、ＷＣＥ（１２０）は、トリガ信号およびその到着時間に応答して、そのタイマーを２ｍｓだけ戻すことで調節する。

一般的に、本実施例のこの面によると、ＣＦモードで通信しているＷＣＥは、ＩＦモードで動作しているＮＣまたはＷＣＥから受信したモード変更トリガ信号の到着に基づいてタイマーを調節する。タイマーを調節するＷＣＥは、そのＣＦモード動作タイマーが終了してからの経過した時間間隔、または、モード変更トリガ信号の受信と自身のタイマーの終了との間の経過した時間間隔のいずれか一方を測定する。測定された時間間隔は、そのタイマーを調節するために使用される。クロック同期動作後、マルチホップ・チェーンにおけるＷＣＥは一貫したタイミング調整で動作する。

モード変更トリガ（５１２）の到着時間に応じてタイマーを調節した後、ＷＣＥ（１１０）は、期間（５３５）においてモード変更認識信号（５１４）でＮＣ（１０５）に応答する。これは、ＷＣＥ（１１０）がその動作タイマーを調節し、動作をＩＦモード（５０２）に変更する準備ができたことをＮＣ（１０５）に示す。同様に、期間（５２５）中にステップ（５０９）においてタイマーを調節した後、ＷＣＥ（１２０）はモード変更認識（５１４）でＷＣＥ（１１５）に応答する。モード変更認識（５１４）を受信すると、ＮＣ（１０５）およびＷＣＥ（１１５）の両方が調節されたタイマーを通知される。

期間（５４０）中、ＷＣＥ（１１０）は、動作をＩＦモードに変更し、ＷＣＥ（１１５）は、動作をＣＦモードに変更する。ＷＣＥ（１１０）およびＷＣＥ（１１５）はステップ（５４１）において通信を行う。

期間（５４５）中、ＩＦモードで動作しているＷＣＥ（１１０）の動作タイマーがステップ（５０６）において終了する。それに応答して、ＷＣＥ（１１０）は、クロック同期動作を開始し、モード変更トリガ（５１２）をＣＦモードで動作しているＷＣＥ（１１５）に送る。従って、動作タイマーが終了すると、ＷＣＥ（１１５）は、モード変更トリガ（５１２）を受信し、調節期間（５５５）中にタイマーを調節する。ＷＣＥ（１１５）は、タイマーの終了（５０６）とモード変更トリガ（５１２）との間の全ての時間差を測定し、調節ステップ（５０９）に用いる。ＷＣＥ（１１５）は、期間（５６０）中にモード変更認識（５１４）で応答し、タイマーを調節しＩＦモード（５０４）に動作を変更する準備ができたことをＷＣＥ（１１０）に示す。

期間（５６５）中、ＷＣＥ（１１０）は、ＣＦモード（５０４）に動作を変更し、ステップ（５６１）においてＮＣ（１０５）との通信を行う。期間（５６５）中、ＷＣＥ（１１５）は、ＩＦモード（５０２）に動作を変更し、ＣＦモード（５０２）で動作しているＷＣＥ（１２０）と通信する。ＷＣＥ（１１５）およびＷＣＥ（１２０）は、ステップ（５６３）で通信を行う。

本実施例は、インフラストラクチャ機能を選択的に分配する本発明に対する調整方法を示す。調整方法であるＳｅＣＴにより、マルチホップ・チェーン・エンティティのタイマーがネットワーク制御器によって維持されるマスター・クロックを参照して調整されることが可能となる。ＳｅＣｔは、動作におけるタイマー補正特徴も有利的に提供する。その結果、マルチホップ・チェーン通信間で調整を実現するためにタイマーに対する調節が連続的に行われる。

（実施例６−動作シーケンス）
インフラストラクチャ機能の選択的な分配および動作モード間の変更に対する動作のシーケンス（６００）を、図６を補助として以下に説明する。シーケンス（６００）は、ＭＨ（２６０）のＮＣ（１０５）、ＷＣＥ（１１０）、および、ＷＣＥ（２１０）間で行われる。

ＮＣ（１０５）とＷＣＥ（１１０）とは、それぞれＩＦモードとＣＦモードで最初に通信している。ＳＤＩプロトコル交換がそれらの間で行われる。プロトコル交換は、ＩＰ、ＴＣＰ、ＵＤＰ、ＩＥＴＦ ＣＡＰＷＡＰ、ＩＥＥＥ８０２．１１、および、ＷＣＤＭＡのような他のプロトコル上で行われる。例として、ＮＣ（１０５）によって生成されるＷＣＥ（１１０）向けのＳＤＩメッセージは、「０」のホップ・カウント・フィールド（４１０）値、「０」の発生ノード（４２０）値、および、「１」の宛先ノード（４２５）値を有する。ＭＨチェーンのＩＤフィールド（４３２）値は、ＭＨ（２６０）の識別値に設定される。メッセージ・フォーマット（４００）の適当な属性が様々なＳＤＩメッセージのために使用される。

ＮＣ（１０５）は、最初にＳＤＩ制御メッセージ（６１５）をＷＣＥ（１１０）に送る。これらのメッセージは、本発明のＳＤＩの動作に関連する情報を有する。情報は、動作値、ラジオ・チャネル設定、および、送信速度パラメータを有する。ＷＣＥ（１１０）は、本発明に従って動作を構成するためにＳＤＩ制御メッセージ（６１５）のコンテンツを使用する。

ＮＣ（１０５）は、ＷＣＥ（１１０）動作のタイミング・スケジュールに関連する情報を有するＳＤＩ同期メッセージ（６２０）を送る。同期メッセージは、ＷＣＥ（２１０）のようなＭＨ（２６０）の下流ＷＣＥに対するタイミング・スケジュールも有する。ＷＣＥ（１１０）は、後の利用のために下流ＷＣＥに関連する全てのＳＤＩ情報をバッファリングする。

ＳＤＩ ＩＦメッセージ（６２５）における選択されたインフラストラクチャ機能および関連するパラメータの分配によって後続される。ＮＣ（１０５）は、ＷＣＥ（１１０）よって代わりに処理されるべきインフラストラクチャを供給する。ＷＣＥ（１１０）は、ＩＦモード動作中にこれらメッセージのコンテンツを用いてＮＣ（１０５）の制御をマルチホップ・チェーンにわたって拡張する。ＷＣＥ（１１０）は、ＷＣＥ（１２０）のような下流ＷＣＥに後で送出するためにＳＤＩ ＩＦメッセージ（６２５）をバッファリングする。

ＮＣ（１０５）は、ＳＤＩデータ・メッセージ（６３０）を送る。これらメッセージは、ＷＣＥ（１１０）向けのデータ・トラフィック、および、ＷＣＥ（２１０）のような下流ＷＣＥ向けのデータ・トラフィックを有する。例として、ＷＣＥ（１１０）向けのＳＤＩデータ・メッセージ（６３０）は、「１」の宛先ノード（４２５）値がマーキングされ、ＷＣＥ（２１０）向けのメッセージは「２」の宛先ノード（４２５）値がマーキングされる。ＷＣＥ（１１０）は、下流ＷＣＥ向けのＳＤＩメッセージをバッファリングし、ＩＦモード動作中に送出する。

マスター・クロックが終了すると、ＮＣ（１０５）は、クロック同期動作を行う。ここでは、ＮＣ（１０５）は、ＷＣＥ（１１０）にＳＤＩモード変更トリガ（６３５）を発行する。トリガおよびその到着時間は、タイマー更新ステップ（６３７）においてＷＣＥ（１１０）によって使用される。更新ステップは、マスター・クロックと調整されるべきＷＣＥ（１１０）の動作タイマーを調節する。タイマー更新ステップ（６３７）後、ＷＣＥ（１１０）はＳＤＩモード変更ＡＣＫ（６４０）で応答する。ＷＣＥ（１１０）は、ＣＦモード（６０５）からＩＦモード（６１０）動作に変更する。

ＩＦモード（６１０）動作では、ＷＣＥ（１１０）は、ＣＦモード（６０５）で動作しているＷＣＥ（２１０）と最初にＳＤＩメッセージを交換する。これは、ＳＤＩ制御（６１５）、ＳＤＩ同期（６２０）、ＳＤＩ ＩＦ（６２５）、および、ＳＤＩデータ（６３０）メッセージの交換を含む。

ＷＣＥ（１１０）は、ＮＣ（１０５）の代わりにインフラストラクチャ機能（６４５）を実施する。これは、ビーコン信号をブローキャストすること、プローブ信号に応答すること、ラジオ・チャネルおよび追跡チャネルをモニタリングすること、および、動作メトリックを含む。

ＣＦモード（６０５）で動作しているＷＣＥ（２１０）は、クライアント機能を実施する。クライアント制御機能（６５０）は、ビーコン信号に応答すること、プローブ信号をブロードキャストすること、および、関連付けまたは接続リクエストを送ることを含む。ＣＦモード機能は、ＩＦモードで動作しているＷＣＥ（１１０）にデータ・トラフィック（６６０）を送ることも含む。データ・トラフィックは、ＷＣＥ（２１０）によって生成されてもよく、または、ＭＨ（２６０）の全ての下流ＷＣＥから受信してもよい。

ＷＣＥ（１１０）は、ＮＣ（１０５）から前に受信した選択されたインフラストラクチャ機能および関連するパラメータに従ってＷＣＥ（２１０）からのメッセージに応答する。ＷＣＥ（１１０）がＮＣ（１０５）の代わりに選択されたインフラストラクチャ機能に基づいてＷＣＥ（２１０）からのメッセージを処理するため、幾らかのメッセージが処理できない場合がある。ＷＣＥ（１１０）がＷＣＥ（２１０）からのメッセージを処理できない場合、ＮＣ（１０５）に送出するためにバッファリングされる。ＷＣＥ（１１０）が処理できないメッセージは、関連付けリクエスト、接続リクエスト、および、認証リクエストを含む。

ＷＣＥ（１１０）は、ステップ（６５５）で処理できない下流ＷＣＥからのメッセージをバッファリングする。バッファリングされたメッセージは、ＷＣＥ（１１０）がＣＦモード（６０５）で動作するときにＮＣ（１０５）に送信するために後に集約される。

ＩＦモード動作スケジュールが終了した後、ＷＣＥ（１１０）は、ＷＣＥ（２１０）とタイマー調整動作を実施する。これは、ＳＤＩモード変更トリガ（６３５）およびモード変更ＡＣＫ（６４０）メッセージの交換を含む。タイマー調整動作後、ＷＣＥ（２１０）は、ＩＦモード（６１０）動作に変更する。ＩＦモードでは、ＷＣＥ（２１０）は、ＷＣＥ（１１０）から受信した制御情報に基づいてＮＣ（１０５）の代わりにインフラストラクチャ機能を実施する。ＷＣＥ（１１０）は、ＮＣ（１０５）との通信のためにＣＦモード（６０５）動作に変更する。

ＣＦモード（６０５）では、ＷＣＥ（１１０）は、ＮＣ（１０５）からＳＤＩ制御情報を受信する。これは、ＳＤＩ制御（６１５）、ＳＤＩ同期（６２０）、ＳＤＩ ＩＦ（６２５）、および、ＳＤＩデータ（６３０）メッセージの交換を含む。これらのステップは、動作のモードにおける各変更後に実施される。

ステップ（６５３）において、ＷＣＥ（１１０）は、ＮＣ（１０５）に対する送信を準備する。ステップ（６５３）は、下流ＷＣＥ（２１０）とのＩＦモードでの前の動作からバッファリングされた制御およびデータ・トラフィックをスケジューリングすることを含む。ステップ（６５３）は、前の通信からバッファリングされたトラフィックと共にＷＣＥ（１１０）の制御およびデータ・トラフィックをスケジューリングすることを含む。本実施例の一面では、ＷＣＥ（１１０）からのトラフィック、および、下流ＷＣＥからのトラフィックには一貫したスケジューリング特性が割り当てられる。別の面では、下流ＷＣＥから、且つ、それらの間のトラフィックには、ＷＣＥ（１１０）のトラフィクに対して様々な特性が割り当てられる。例えば、下流ＷＣＥからの制御トラフィックには、ＮＣ（１０５）へのより長いパスの距離を考慮してより大きい特性が割り当てられる。

送信の準備をするステップ（６５３）後、ＷＣＥ（１１０）は、クライアント機能を実施する。ステップ（６５０）では、ＷＣＥ（１１０）は、ＷＣＥ（１１０）からのトラフィック、および、ＷＣＥ（２１０）のような下流ＷＣＥとの前の通信からバッファリングされたトラフィックを有する制御トラフィックを送る。ステップ（６６０）では、ＷＣＥ（１１０）からのトラフィック、および、下流ＷＣＥからバッファリングされたトラフィックを有するデータ・トラフィックをＮＣ（１０５）に送る。ステップ（６５０）および（６６０）は、本発明の範囲内で任意の相対的な順序で実施される。

ＷＣＥ（１１０）は、ステップ（６３０）においてＮＣ（１０５）からデータ・トラフィックを受信する。ＳＤＩデータ・メッセージ（６３０）は、ＷＣＥ（１１０）、および、マルチホップ・チェーンの他の下流ＷＣＥに対するデータ・トラフィックを有する。ＮＣ（１０５）は、ＷＣＥ（１１０）、および、他の下流ＷＣＥの両方に対して制御トラフィックを送る。

ステップ（６５５）では、ＷＣＥ（１１０）は、ＮＣ（１０５）から受信した制御およびデータ・トラフィックを処理する。最終的にＷＣＥ（１１０）に向けられるトラフィックは、直接的に処理される。このようなトラフィックは、ＣＦモードでのＷＣＥ（１１０）動作に対する動作パラメータ、および、ＷＣＥ（１１０）の適用に対するデータ・メッセージを有する。ＷＣＥ（１１０）の下流にあるＷＣＥ向けのトラフィックは、ＩＦモード（６１０）における後の通信のためにステップ（６５５）においてバッファリングされる。

動作タイマーの終了後、ＷＣＥ（１１０）がＩＦモード動作に変更する前に、ＮＣ（１０５）およびＷＣＥ（１１０）は、クロック調整メッセージ、ＳＤＩモード変更（６３５）、および、ＳＤＩモード変更ＡＣＫ（６４０）を交換する。この時点で、ＷＣＥ（２１０）は、ＷＣＥ（１１０）と通信を行うよう動作モードをＩＦモードからＣＦモードに変更する。

シーケンス（６００）は、インフラストラクチャ機能の選択的な分配に関する本発明の調整された動作を例示する。ＳＤＩプロトコル動作は、ＩＦモードとＣＦモードで動作するマルチホップ・チェーン・エンティティ間で、二つ一組で実施される。エンティティは、確立されたスケジュールに基づいて動作を変更する。シーケンス（６００）は、本発明の動作の効率的な性質を強調する。これにより、実行の容易さ、その結果、幅広い配置を可能にする。本発明の動作により、ネットワーク制御器の影響はＷＣＥのマルチホップ・チェーン上で広い地理にわたって費用効果的に拡張される。

（実施例７−ＩＥＥＥ使用のケース）
ＩＥＥＥ８０２．１１ワイヤレス仕様に関連する実施例では、本発明の動作はＩＥＥＥ８０２．１１動作に関して説明される。図７の動作シーケンス（７００）は、参照として用いられる。ここで、ＡＰ（７０５）は、アクセス点を表し、ＷＳ（７１０）およびＷＳ（７１５）は、ＩＥＥＥ８０２．１１仕様に従って動作する無線局を表す。ＷＳ（７１０）およびＷＳ（７１５）は、ＩＥＥＥ８０２．１１仕様で動作する他のアクセス点も表す。本発明は、全てのこのような場合に適用可能である。

第１の瞬間では、ＡＰ（７０５）は、交換（７２０）においてＷＳ（７１０）とＩＥＥＥ８０２．１１ワイヤレス接続を確立する。ここでは、ＡＰ（７０５）およびＷＳ（７１０）は、ＩＥＥＥ８０２．１１基本サービス・セット（ＢＳＳ）モード動作する。ＢＳＳモードでは、ＷＳ（７１０）は、ＡＰ（７０５）と関連付けることでＢＳＳのメンバーとなる。

一般的に、本発明によるマルチホップ・チェーン・エンティティは、本発明のＣＦモードで動作するときＩＥＥＥ８０２．１１ＢＳＳモードで動作する。これによる、マルチホップ・チェーン・エンティティは、ＩＥＥＥ８０２．１１ビーコン・フレームに応答し、ＩＥＥＥ８０２．１１プローブ・フレームを生成し、関連付けリクエストおよび認証リクエスト・フレームのような他のＩＥＥＥ８０２．１１制御および管理フレームを生成することが可能となり、本実施例におけるエンティティは無線局とする。

交換（７２０）は、ＡＰ（７０５）が特定のビーコン間隔で特定のラジオ・チャネル上でＩＥＥＥ８０２．１１ビーコン・フレームをブロードキャストすることを含む。ＩＥＥＥ８０２．１１ビーコン・フレームは、サービス・セット識別子（ＳＳＩＤ）、サポートされたデータ速度、および、他のパラメータに関する情報を有する。交換（７２０）は、ＷＳ（７１０）が様々なラジオ・チャネル上でＩＥＥＥ８０２．１１プローブ・リクエスト・フレームをブロードキャストすることを含む。ＡＰ（７０５）は、ビーコン・フレームに類似する情報を有するＩＥＥＥ８０２．１１プローブ応答フレームでプローブ・リクエスト・フレームに応答する。交換（７２０）は、関連付けリクエスト／応答、および、認証リクエスト／応答フレームのような他のＩＥＥＥ制御および管理フレームの交換を含む。交換（７２０）後、ＷＳ（７１０）は、ＡＰ（７０５）とＩＥＥＥ８０２．１１接続を確立する。

次に、ＡＰ（７０５）は、ステップ（７２５）においてＷＳ（７０５）に送信する前にＩＥＥＥ８０２．１１データ・フレームにＳＤＩプロトコル・メッセージを含ませる。各ＩＥＥＥ８０２．１１データ・フレームは、単一のまたは複数のＳＤＩプロトコル・メッセージを含んでもよい。従って、ＳＤＩプロトコル・メッセージは、単一のまたは複数のＩＥＥＥ８０２．１１データ・フレーム上で交換される。本発明の一面では、ＳＤＩプロトコル・メッセージはフラグメント化されてもよい。

ステップ（７２５）は、ＳＤＩ制御（６１５）、ＳＤＩ同期（６２０）、ＳＤＩ ＩＦ（６２５）、および、ＳＤＩデータ（６３０）メッセージの交換を含む。ステップ（７２５）からの情報は、必要なインフラストラクチャ機能、関連付けパラメータ、および、本発明に従って動作するに必要な他の制御情報をＷＳ（７１０）に供給する。

ＳＤＩプロトコルに従って動作するに必要な情報を受信すると、ＷＳ（７１０）は、ＣＦモード（６０５）動作を開始する。更に、ＳＤＩプロトコル交換は、ＷＳ（７１０）がＣＦモード動作を開始した後に行われてもよい。

ＡＰ（７０５）の動作タイマーが終了した際、ステップ（７３０）においてＳＤＩ調整メッセージがＡＰ（７０５）とＷＳ（７１０）との間で交換される。ステップ（７３０）は、ＳＤＩモード変更トリガ（６３５）およびＳＤＩモードＡＣＫ（６４０）の交換、および、ＷＳ（７１０）に対してタイマー更新（６３７）ステップを含む。調整ステップ後、ＷＳ（７１０）は、ＩＦモード（６１０）動作に変更する。

ＷＳ（７１０）がＩＦモード（６１０）動作に変更すると、ＩＥＥＥ８０２．１１独立基本サービス・セット（ＢＳＳ）モードに変更する。ＩＢＳＳモードでは、ＷＳ（７１０）は、ＩＥＥＥ８０２．１１ビーコンおよびプローブ応答生成および送信のような選択インフラストラクチャ機能をＡＰ（７０５）の代わりに実施することができる。

一般的に、本発明によるマルチホップ・チェーン・エンティティは、本発明のＩＦモードで動作するときＩＥＥＥ８０２．１１ＩＢＳＳモードで動作する。これにより、マルチホップ・チェーン・エンティティは、ＩＥＥＥ８０２．１１ビーコンおよびプローブ応答を生成し送り、関連付け応答および認証応答フレームのような他のＩＥＥＥ８０２．１１制御および管理フレームを生成することが可能となり、本実施例における上記エンティティが無線局である。

以下に、図７のＷＳ（７１５）のような新しいＷＣＥでマルチホップ・チェーンを拡張する動作を詳細に説明する。

ＩＦモード（６１０）では、ＷＳ（７１０）は、ＡＰ（７０５）の代わりに動作する。その結果、ＷＳ（７１０）は、ＡＰ（７０５）から受信した制御情報に基づいて選択ＩＥＥＥ８０２．１１インフラストラクチャ動作を実施する。ＷＳ（７１０）は、特定されたラジオ・チャネルまたは特定された時間オフセットでＩＦモード（６１０）動作を実施する。

ＩＦモード動作の第１のステップでは、ＷＳ（７１０）は、ＡＰ（７０５）によってブロードキャストされるＩＥＥＥ８０２．１１ビーコン・フレームと一貫した情報を有するＩＥＥＥ８０２．１１ビーコン・フレーム（７２５）をブロードキャストする。ビーコン・フレームは、通信ネットワークの存在に関して他の無線局に情報を供給する。本発明では、マルチホップ・チェーンの無線局によって送られるビーコン・フレームにより、アクセス点の受信範囲は広い領域にわたって拡大される。

ある場合では、ＷＳ（７１０）は、ＷＳ（７１５）から受信したＩＥＥＥプローブ・リクエスト（７４０）に応答する。このような場合、ＷＳ（７１０）は、ＩＥＥＥプローブ応答（７４５）で応答する。ＩＥＥＥプローブ応答（７４５）は、ＩＥＥＥビーコン・フレーム（７３５）に含まれるものと同様の情報を有する。

従って、ＩＦモード（６１０）で動作することで、ＷＳ（７１０）は、ＡＰ（７０５）の拡張として機能する。ＷＳ（７１０）がインフラストラクチャ機能を実施するため、ＷＳ（７１５）は、ＡＰ（７０５）のようなＷＬＡＮインフラストラクチャと直接的に通信しているようにみられる。

ＩＥＥＥビーコン（７３５）またはＩＥＥＥプローブ応答（７４５）を受信すると、ＷＳ（７１５）は、関連付けリクエストおよび認証リクエストのようなＩＥＥＥ８０２．１１管理リクエスト・フレーム（７５０）を送る。ここで、ＷＳ（７１５）は、ＷＬＡＮとＩＥＥＥ８０２．１１ワイヤレス接続を確立することを試みる。

ＷＳ（７１０）は、処理することができないＩＥＥＥ８０２．１１管理リクエスト・フレーム（７５０）をバッファリングする。これらのフレームは、ＷＳ（７１０）がその上流ＡＰ（７０５）との通信においてＣＦモードで動作するときの後の使用のためにステップ（６５５）においてバッファリングされる。これらのフレームを処理するに必要な機能は、ＡＰ（７０５）によって分配された選択インフラストラクチャ機能の中にはない。

動作タイマーが終了した後、ＷＳ（７１０）は、ＣＦモード動作に変更する。このモードでは、ＡＰ（７０５）は、ＩＥＥＥ８０２．１１データ・フレーム（７２５）に含まれるＳＤＩメッセージを送る。ＷＳ（７１０）は、ステップ（６５３）におけるＡＰ（７０５）への送信のために準備する。このステップは、ＷＳ（７１０）の制御およびデータ・トラフィックのスケジューリングと共に下流ＷＳ（７１５）とのＩＦモードでの前の動作からバッファリングされた制御およびデータ・トラフィックのスケジューリングを含む。

ステップ（７２７）において、ＷＳ（７１０）は、ＡＰ（７０５）と自身のおよびバッファリングされたトラフィックの両方のデータおよび制御トラフィックを交換する。ＳＤＩ交換は、ＩＥＥＥ８０２．１１データ・フレームに含まれる。

動作タイマーが終了した際、タイマー調整交換（７３０）が実施される。

この後、ＷＳ（７１０）は、ＩＦモード（６１０）動作に変更する。このモードでは、ＷＳ（７１０）は、前の通信サイクルにおいてＷＳ（７１５）によって発生されたＩＥＥＥ８０２．１１管理リクエストに対する応答を送る。ＩＥＥＥ８０２．１１管理応答（７５５）は、関連付け応答、認証応答、および、認証情報を有するデータ・フレームを有してもよい。ＩＥＥＥ８０２．１１管理応答の交換が完了した後、ＩＥＥＥ８０２．１１ワイヤレス接続がＷＳ（７１０）とＷＳ（７１５）との間で確立される。

ＩＥＥＥ８０２．１１ワイヤレス接続の確立の際、ＷＳ（７１０）は、ＷＳ（７１５）とＳＤＩプロトコル交換を行う。プロトコル交換（７２５）は、ＳＤＩ制御（６１５）、ＳＤＴ同期（６２０）、ＳＤＩ ＩＦ（６２５）、および、ＳＤＩデータ（６３０）メッセージの交換を含む。交換により、必要なインフラストラクチャ機能、関連付けパラメータ、および、本発明に従って動作するに必要な他の制御情報をＷＳ（７１５）に供給する。

ＷＳ（７１５）は、交換（７２５）からＳＤＩ制御情報を受信した後にＣＦモード（６０５）での動作を開始する。このモードでは、ＷＳ（７１５）は本発明に従って制御およびデータ・トラフィックを交換する。全ての交換は、ＷＳ（７１５）とＷＳ（７１０）との間のＩＥＥＥ８０２．１１データ・フレームに含まれる。フレーム認識およびセキュリティのようなＩＥＥＥ８０２．１１動作は、本発明の動作に影響を及ぼすことなく行われる。

動作タイマーが終了すると、タイマー調整交換（７３０）がＷＳ（７１０）とＷＳ（７１５）との間で行われる。この交換は、ＡＰ（７０５）のマスター・クロックと一貫するようＷＳ（７１５）の動作スケジュールを調整するためのものである。

タイマー調整交換後、ＷＳ（７１０）は、ＡＰ（７０５）との通信のためにＣＦモード（６０５）での動作に変更し、ＷＳ（７１５）はＩＦモード（６１０）動作に変更する。ＷＳ（７１５）は、ＡＰ（７０５）の代わりに選択インフラストラクチャ機能を実施する。これらの機能により、ＷＳ（７１５）は、ＡＰ（７０５）の受信範囲を拡大し、属するマルチホップ・チェーンを拡張することができる。

本実施例は、ＳＤＩプロトコルと本発明がＩＥＥＥ８０．２１１動作とどのようにして一体化されるかを明確に示している。一体化は、ソフトウェア更新を用いて、または、アクセス点および無線局に対してファームウェアまたはハードウェア更新を用いてでもよい。本発明の利点は、広い地理的区域にわたってワイヤレス通信ネットワークを拡大する費用効果的な解決策を提供する点である。

（実施例８−ＣＡＰＷＡＰ）
ＩＥＴＦ ＣＡＰＷＡＰアーキテクチャに関連する実施例では、本発明は、複数のアクセス点を有するマルチホップ・チェーンで動作する。ＳＤＩプロトコル・メッセージは、ＩＥＴＦ ＣＡＰＷＡＰプロトコル・メッセージ内の包含を通じて交換される。本実施例は、図８のＣＮ（８００）、図９の動作のシーケンス（９００）、および、図１０のメッセージ・フォーマット（１０００）を参照して以下に説明する。

ＣＮ（８００）は、本発明に従って動作するＣＡＰＷＡＰアーキテクチャ・ベースのマルチホップ・チェーンを示す。ＡＣ（８０５）は、単一のまたは複数のアクセス点ＡＰ（８１０）、（８２０）、および、（８３０）を管理する中央化されたアクセス制御器を表す。ＣＮ（８００）のＡＣ（８０５）管理は、リソース制御およびアクセス制御を含む。各アクセス点ＡＰ（８１０）、（８２０）、および、（８３０）は、それぞれのもナイル端末ＭＴ（８１２）、（８１４）、（８２２）、（８３２）、および、（８３４）に通信サービスを提供する。

ＣＮ（８００）のマルチホップ・チェーン・エンティティは、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＩＥＥＥ８０２．１６、ＧＰＲＳ，ＷＸＤＭＡ、ＣＤＭＡ２０００、イーサネット（登録商標）、ＵＷＢ、および、ブルーツゥースを含むような単一のまたは複数の通信技術に基づいてワイヤレスまたはワイヤード・リンク（８４１）、（８４２）、および、（８４３）によって通信可能に結合される。通信結合リンク（８４１）、（８４２）、および、（８４３）は、ＭＴ（８１２）、（８１４）、（８２２）、（８３２）、および、（８３４）をそれぞれのＡＰ（８１０）、（８２０）、および、（８３０）を通信可能に接続する（８４４）、（８４５）、および、（８４６）のようなリンクに類似または区別されてもよい。通信リンク（８４１）、（８４２）、および、（８４３）のマルチホップ・チェーンは、本発明に従って動作情報を交換するために使用される。アクセス制御器および全ての他の外部ネットワークとモバイル端末に関連するデータおよび制御トラフィックを交換するためにも使用される。

メッセージ・フォーマット（１０００）は、ＡＣ（８０５）、ＡＰ（８１０）、（８２０）、および、（８３０）間で交換されるＣＡＰＷＡＰメッセージを示す。バージョン・フィールド（１００５）は、使用されるＣＡＰＷＡＰプロトコルのバージョンを示す。フラグ・フィールド（１０１０）は、メッセージ交換の特定の特徴を示すために使用される単一のまたは複数のフラグを有する。これらの特徴は、アクセス点の設計、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）設計、制御またはデータかといったＣＡＰＷＡＰメッセージの性質、再送信マーキング、および、暗号化モードを含む。次の長さフィールド（１０１５）は、ＣＡＰＷＡＰメッセージの長さを示す。

ホップ・カウント・フィールド（１０２０）は、ＣＡＰＷＡＰメッセージに関連するマルチホップ・チェーン・ホップの数を示す。下流方向では、ホップ・カウント（１０２０）は、ＣＡＰＷＡＰメッセージの宛先に到達するまでに必要なマルチホップ・チェーン・ホップの数を示す。上流方向では、ホップ・カウント（１０２０）は、ＣＡＰＷＡＰメッセージのソースから生成されるマルチホップ・チェーン・ホップの数を示す。

次のメッセージ・タイプ・フィールド（１０２５）は、ＣＡＰＷＡＰメッセージのタイプを示す。タイプは、ディスカバリ、ディスカバリ応答、コンフィギュレーション・リクエスト、コンフィギュレーション応答、同期、キー・コンフィギュレーション、キー・コンフィギュレーション応答、ケイパビリティ、ケイパビリティ応答、端末追加／削除、端末追加／削除応答、通知、通知応答、フィードバック、フィードバック応答を含む。各メッセージ・タイプは、コードによって区別されている。

ＭＨチェーンＩＤフィールド（１０３０）は、ＣＡＰＷＡＰメッセージが交換されるマルチホップ・チェーンを識別する。値は、ＡＣ（８０５）によって割り当てられる。

後続するリザーブ・フィールド（１０３５）は、ＣＡＰＷＡＰメッセージへの追加の為に使用される。

ペイロード・フィールド（１０４０）は、ＣＡＰＷＡＰメッセージのタイプに関連する全ての追加的なメッセージ要素を有する。ペイロード・フィールド・コンテンツは、ＣＡＰＷＡＰメッセージの各タイプに対して変わる。

メッセージ・シーケンス（９００）は、ＣＡＰＷＡＰアーキテクチャ・ベースのマルチホップ・チェーン通信ネットワークＣＮ（８００）を確立し動作するために本発明に従って実施される動作ステップを示す。第１のステップ（９０２）では、ＡＰ（８１０）は、ＣＡＰＷＡＰディスカバリ・メッセージ（９０２）を送る。これらのメッセージは、ブロードキャストされるか、予め確立されたアドレスに送られる。ホップ・カウント・フィールド（１０２０）は、ＣＡＰＷＡＰディスパバリ・メッセージ（９０２）は、メッセージのソース、この場合、ＡＰ（８１０）によって直接的に送られていることを示すために「０」の値が設定される。一般的に、上流方向では、ホップ・カウント・フィールド（１０２０）は、メッセージのソースからのＣＡＰＷＡＰメッセージによって横切られるマルチップ・チェーン・ホップの数を示す。上流方向ではＣＡＰＷＡＰメッセージの最終的な宛先ではない各マルチホップ・チェーン・エンティティが次のマルチホップ・チェーン・エンティティへの送信前に「１」だけホップ・カウント・フィールド（１０２０）値をインクリメントする。

ＣＡＰＷＡＰディスカバリ・メッセージ（９０２）は、ＡＣ（８０５）の管理下でＣＮ（８００）に参加するリクエストを含む。メッセージは、ＡＰ（８１０）の識別および他の初期化情報を有する。

ＣＡＰＷＡＰディスカバリ・メッセージ（９０２）を受信すると、ＡＣ（８０５）は、ＡＰ（８１０）のアイデンティティおよび信憑性を確認する。識別および認証ステップの結果によって、正または負のＣＡＰＷＡＰディスカバリ応答メッセージ（９０４）が送られる。メッセージは、識別および認証ステップの結果、並びに、ＡＣ（８０５）とＡＰ（８１０）との間のセキュリティ関連付けに関する情報を含む。ＣＡＰＷＡＰディスカバリ応答メッセージ（９０４）のホップ・カウント・フィールド（１０２０）値は「０」に設定される。「０」のホップ・カウント・フィールド（１０２０）値を有するＣＡＰＷＡＰメッセージを受信するマルチホップ・チェーンにおけるエンティティは、メッセージが最終的に向けられ、且つ、メッセージが処理されるエンティティである。一般的に、下流方向において、ＣＡＰＷＡＰメッセージを受信する各マルチホップ・チェーン・エンティティは、ホップ・カウント・フィールド（１０２０）値をチェックする。値が「０」である場合、エンティティは、ＣＡＰＷＡＰメッセージを処理し、さもなければ、エンティティが下流方向におけるメッセージを次のマルチホップ・チェーン・エンティティに送信する前に「１」だけ値をデクリメントする。

正のＣＡＰＷＡＰディスカバリ応答メッセージ（９０４）を受信した後、ＡＰ（８１０）は、ＡＣ（８０５）とＣＡＰＷＡＰセッションを確立し始める。セッション確立処理は、ＣＡＰＷＡＰコンフィギュレーション・リクエスト・メッセージでコンフィギュレーション情報をリクエストすることで開始される。このメッセージのホップ・カウント・フィールド（１０２０）値は、ソースから直接的なものであることを示すために「０」である。

ＡＣ（８０５）は、単一のまたは複数のＣＡＰＷＡＰコンフィギュレーション応答メッセージ（９０８）でＡＰ（８１０）にコンフィギュレーション情報を送る。コンフィギュレーション情報は、論理グループ割り当て、ラジオ設定、処理スケジュール、および、スケジュール・セット・アップを含む。メッセージは、更に、同期情報、ＡＣ（８０５）の代わりにＡＰ（８１０）によって実施されるべき選択されたインフラストラクチャ機能のリスト、および、ＩＦモードおよびＣＦモードでの動作のスケジュールのような、本発明に従って動作するに必要な情報を有する。

ＣＡＰＷＡＰコンフィギュレーション応答メッセージ（９０８）を受信すると、ＡＰ（８１０）は、コンフィギュレーションを実施し、動作を更新する。ＡＰ（８１０）は、ＡＣ（８０５）とＣＦモード（６０５）で動作を開始する。ＣＦモードで動作する間、ＡＰ（８１０）は、ＡＣ（８０５）とＷＡＰＷＡＰ交換（９１０）を実施する。交換（９１０）は、発明による、且つ、本発明による、制御およびデータ・トラフィックの交換を含む。

動作タイマーの終了後、ＡＣ（８０５）は、ＡＰ（８１０）と同期フェーズ（９２６）を開始する。同期フェーズは、ＡＣ（８０５）からＡＰ（８１０）にＣＡＰＷＡＰ同期メッセージ（９１２）を送ることを含む。ＡＰ（８１０）は、タイマーがＡＣ（８０５）のタイマーと揃えられるよう自身のタイマーを調節するために主なタイマー値と共にメッセージ（９１２）の到着時間を用いる。タイマー更新ステップ（６３７）は、タイマー調整を達成する。次に、ＡＰ（８１０）は、ＡＣ（８０５）に対するＣＡＰＷＡＰ同期応答メッセージ（９１４）で調整ステップの完了を認識する。

同期フェーズ後、ＡＰ（８１０）は、動作をＩＦモード（６１０）に変更する。

ＩＦモードでは、ＡＰ（８１０）は、ＡＣ（８０５）の代わりに選択インフラストラクチャ機能を実施する。これらの機能は、ＡＰ（８２０）のような他のアクセス点からＣＡＰＷＡＰディスカバリ・メッセージ（９１６）を受信し、ＣＦモード（６０５）での後の送信のためにステップ（６５５）においてバッファリングすることを含む。ＡＰ（８２０）は、ＣＡＰＷＡＰディスカバリ・メッセージ（９１６）のホップ・カウント・フィールド（１０２０）に対して最初に値「０」を割り当てる。ＡＰ（８１０）は、そのＣＦモード（６０５）において、ステップ（９１８）におけるＡＣ（８０５）への送信の前にホップ・カウント・フィールド値を「１」にインクリメントする。これは、ＣＡＰＷＡＰディスカバリ・メッセージ（９１６）が元々ＡＰ（８１０）からではなく、むしろ、ＡＰ（８１０）から一ホップはなれたマルチホップ・チェーン・エンティティからのものであることを示すためである。従って、ソースから横切られる各マルチホップ・チェーン・エンティティに関して、ホップ・カウント・フィールド値が「１」だけインクリメントされる。

ＡＣ（８０５）は、ＣＡＰＷＡＰディスカバリ応答メッセージ（９２）および単一のまたは複数のＣＡＰＷＡＰコンフィギュレーション応答メッセージ（９２２）を送ることで応答する。（９２０）および（９２２）のホップ・カウント・フィールド（１０２０）には、「１」の値が割り当てられる。ＡＣ（８０５）およびＡＰ（８１０）は、ＡＰ（８１０）がＩＦモード（６１０）動作に変更する前にＣＡＰＷＡＰ交換（９２４）およびＣＡＰＷＡＰ同期処理（９２６）を行う。

ＩＦモード（６１０）では、ＡＰ（８１０）は、メッセージ（９２０）および（９２２）のホップ・カウント・フィールド値をチェックする。値が「０」より大きいため、これらのメッセージは最終的な宛先をＡＰ（８１０）ではなく、むしろ、追加的な一つのホップにあるマルチホップ・エンティティとする。従って、ＡＰ（８１０）は、（９２０）のホップ・カウント値をデクリメントし、ステップ（９２８）においてＡＰ（８２０）に送る。次に、ＡＰ（８２０）は、ＡＰ（８１０）にＣＡＰＷＡＰコンフィギュレーション・リクエスト・メッセージ（９３２）を送ることでＣＡＰＷＡＰセッションの確立を開始する。ＡＰ（８１０）は、（９２２）のホップ・カウント・フィールド値を値「０」に最初にデクリメントして、ステップ（８２０）においてそれをＡＰ（８２０）に促進することで応答する。本発明に従ってコンフィギュレーションを実施する際、ＡＰ（８２０）は、ＣＦモード（６０５）で動作を開始する。これは、ＡＰ（８２０）がＩＦモード動作に変更し、ＡＰ（８１０）がＣＦモード動作に変更する前に、ＣＡＰＷＡＰ交換（９２４）、バッファリング動作（６５５）、および、同期処理（９２６）によって後続される。

ＡＰ（８３０）がマルチホップ・チェーンに入ると、ＡＰ（８２０）に対してホップ・カウント・フィールド値「０」を有するＣＡＰＷＡＰディスカバリ・メッセージ（９３４）を最初に発行する。ＡＰ（８２０）がＣＦモードに動作を変更すると、メッセージ（９３４）のホップ・カウント値を「１」にインクリメントし、それをＣＡＰＷＡＰディスカバリ・メッセージ（９３６）としてＡＰ（８１０）に送る。その後、ＡＰ（８１０）は、ＣＦモード（６０５）動作中にＡＣ（８０５）に対してメッセージ（９３８）として送信する前にメッセージ（９３４）のホップ・カウント値を「２」にインクリメントする。

下流方向では、ＡＣ（８０５）は、ＣＡＰＷＡＰディスカバリ応答メッセージ（９４０）およびＣＡＰＷＡＰコンフィギュレーション応答メッセージ（９４２）を送る。これらのメッセージには、マルチホップ・チェーンの下流方向においてＡＣ（８０５）から二ホップ離れていることを示すために「２」のホップ・カウント値が割り当てられている。メッセージ（９４０）および（９４２）を受信すると、ＡＰ（８１０）は、下流のアクセス点に向けられていると判断する。従って、その直接的な下流ＡＰ（８２０）への送信前に、メッセージ（９４４）および（９４６）においてホップ・カウント値が「１」にデクリメントされる。同様にして、ＡＰ（８２０）では、ＡＰ（８３０）にＣＡＰＷＡＰディスカバリ応答メッセージ（９４８）を送信する前にホップ・カウント値が再び「０」にデクリメントされる。ＡＰ（８３０）は、ＡＰ（８２０）にＣＡＰＷＡＰコンフィギュレーション・リクエスト・メッセージ（９５を送ることでＣＡＰＷＡＰセッション確立処理を開始する。ＡＰ（８２０）は、ＡＰ（８１０）から前に受信したＣＡＰＷＡＰコンフィギュレーション応答メッセージ（９５２）で応答する。メッセージ（９５２）のホップ・カウント値は、ＡＰ（８３０）への送信前に「０」にデクリメントされる。

ＡＰ（８３０）は、メッセージ（９５２）において供給される情報に基づいてコンフィギュレーションおよび更新動作を実施し、本発明のマルチホップ・チェーン・フレームワーク内のＣＡＰＷＡＰアーキテクチャに従ってＣＦモード（６０５）での動作を開始する。

本実施例は、ＩＥＴＦ ＣＡＰＷＡＰコンテキストで本発明がどのようにして動作するかを示す。中央化された制御器の機能がワイヤレスまたはワイヤード手段によって通信可能に接続されたアクセス点のマルチホップ・チェーン・コンフィギュレーションにわたって拡張される様ＣＡＰＷＡＰプロトコルがマルチホップ・チェーンにわたって拡大されることを示す。これにより、広い地理的区域を覆うワイヤレス通信ネットワークにおいて機能的且つ費用効果的にすることでＣＡＰＷＡＰプロトコルを向上させる。本発明は、ＣＡＰＷＡＰアーキテクチャ・ベースの通信ネットワークの能力を効率的に拡大するための機構を提供する。

（実施例９−ＭＨチェーン・ノード動作の装置）
図１２および図１１は、インフラストラクチャ機能を選択的に分配する本発明の実施例である、ネットワーク制御器（１２００）およびワイヤレス通信エンティティ（１１００）の装置をそれぞれ示す。

ネットワーク制御器ＮＣ（１２００）は、マルチホップ・チェーンＷＣＥおよび他のネットワークのようなネットワーク・エンティティとデータおよび制御通信を交換する、ネットワーク・システム・ブロック（ＮＥＴ）（１２３０）のようなシステム・ブロックを幾つか有する。通信フレームは、フレームのタイプに対応するパス上のシステム・ブロック間で交換される。その結果、「Ｄ」および「Ｃ」とマーキングされる二つのタイプのパスが存在し、それぞれデータおよび制御通信フレームの交換を示す、ＮＥＴ（１２３０）は、ＩＥＥＥ８０２．１１、イーサネット（登録商標）、ＩＥＥＥ８０２．１６、ＵＷＢ、ＧＰＲＳ、ブルーツゥース、ＷＣＤＭＡ、および、ＣＤＭＡ２０００のような単一のまたは複数の通信標準に基づいて動作する。データおよび制御フレームを有するＮＥＴ（１２３０）によって受信される全ての通信フレームは、制御ユニット（ＣＵ）（１２０５）、スケジューラ（ＳＣＨ）（１２１５）、および、ＩＦモード・プロセッサ（ＩＦ−ＰＲＯ）（１２２０）のような他のシステム・ブロックにデータまたは制御パスを介して適当に送出される。

ＣＵ（１２０５）が主な管理システム・ブロックである。単一のまたは複数のマルチホップ・チェーン・コンフィギュレーションを有する通信ネットワークの全体的な制御に必要な計算および処理を実施する。ＣＵ（１２０５）は、ＮＣ（１２００）の代わりに処理ためにマルチホップ・チェーンＷＣＥ間で分配されるよう選択インフラストラクチャ機能の組を決定する責任を担う。このシステム・ブロックは、ＩＦモードおよびＣＦモードで動作するためにマルチホップ・チェーンＷＣＥに対するスケジュールを計算する。各マルチホップ・チェーンＷＣＥに対するスケジュールは、スケジュール・リスト（ＳＣＬ）（１２４０）システム・ブロックによって維持される。ＣＵ（１２０５）は、マルチホップ・チェーンにわたって、且つ、マルチホップ・チェーンを有するＷＣＥ間で通信を調整するためにＳＣＬ（１２４０）を用いる。ＣＵ（１２０５）は、「Ｃ」パス上でＳＣＬ（１２４０）とインタフェースを持つ。

ＣＵ（１２０５）は、マルチホップ・チェーンＷＣＥ間で動作ステップを調整するためにタイマー（ＴＭ）（１２１０）ともインタフェースを持つ。ＴＭ（１２１０）は、ＮＣ（１２００）によって制御される通信ネットワークを有するマルチホップ・チェーンに対するマスター・クロックを維持する。他のＷＣＥにおけるタイマーは、ＴＭ（１２１０）を参照して調整される。

データおよび制御通信フレームは、スケジューラ（ＳＣＨ）（１２１５）を用いて送信および受信するためにスケジューリングされる。ＳＣＨ（１２１５）は、通信フレーム間で割り当てられた優先順位を維持する。スケジューラは、「Ｃ」および「Ｄ」パス上でＩＦモード・プロセッサ（ＩＦ−ＰＲＯ）（１２２０）システム・ブロックとインタフェースを持つ。

本発明によると、ＩＦ−ＰＲＯ（１２２０）が主なシステム・ブロックである。ＣＵ（１２０５）によって決定された選択インフラストラクチャ機能を、ＮＣ（１２００）の代わりに動作するために他のマルチホップ・チェーンＷＣＥに分配する。ＩＦ−ＰＲＯ（１２２０）は、ＳＣＨ（１２１５）によって調整されたスケジュールに従ってインフラストラクチャ機能を実施する。システム・ブロックは、ＣＦモードで動作するマルチホップ・チェーンＷＣＥと通信を行うことにも責任を担う。従って、ＩＦ−ＰＲＯ（１２２０）は、ＣＦモードで動作しているＷＣＥからのデータおよび制御通信フレームを交換する。交換は、直ぐ隣のマルチホップ・チェーンＷＣＥ向け、および、後続する下流マルチホップ・チェーンＷＣＥ向けの通信フレームを有する。ＮＣ（１２００）は、ＩＦモードで動作する間、マルチホップ・チェーンＷＣＥと通信する。概念上は、ＮＣ（１２００）は、常にＩＦモードで動作する。実施例の一面では、ＩＦ−ＰＲＯ（１２２０）は、ＣＵ（１２０５）を構成する部分でもよい。

記憶ユニットＳＴＵ（１２３５）は、データおよび制御情報を記憶するためにバッファまたはメモリ・モジュールを有する。ＳＴＵ（１２３５）は、「Ｄ」および「Ｃ」パス上でＣＵ（１２０５）およびＩＦ−ＰＲＯ（１２２０）とインタフェースを持つ。

図１１のワイヤレス通信エンティティ（ＷＣＥ）（１１００）は、ＳＣＬ（１２４０）以外でＮＣ（１２００）と同様のシステム・ブロックを有し、ＣＦモード・プロセッサ（ＣＦ−ＰＲＯ）（１１２５）が追加されている。

ＮＥＴ（１１３０）は、近隣のマルチホップ・チェーンＷＣＥまたはネットワーク制御器ＮＣ（１２００）と通信可能に接続される。システム・ブロックＮＥＴ（１１３０）は、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＩＥＥＥ８０２．１６，ブルーツゥース、ＵＷＢ、ＧＰＲＳ，ＷＣＤＭＡ、および、ＣＤＭＡ２０００のような単一のまたは複数の通信技術に従って動作してもよい。ＮＥＴ（１１３０）の動作は、ＭＣ（１２００）によって選択的に分配されたインフラストラクチャ機能および関連するパラメータを受信し、ＩＥＴＦ ＣＡＰＷＡＰのようなトランスポート・プロトコルに関連する制御情報を交換し、他の近隣のマルチホップ・チェーンＷＣＥとデータ・トラフィックを交換することを含む。

ＣＵ（１１０５）は、スケジューラＳＣＨ（１１１５）内でＣＦモードおよびＩＦモード動作のスケジュール確立するためにＮＣ（１２００）から受信した制御情報を用いる。ＣＵ（１１０５）は、「Ｃ」および「Ｄ」パスを介してＳＣＨ（１１１５）とインタフェースを持つ。

ＳＣＨ（１１１５）のスケジュールに基づき、ＷＣＥ（１１００）は、ＩＦモードまたはＣＦモードで動作する。ＳＣＨ（１１１５）は、「Ｃ」および「Ｄ」パス上でＩＦ−ＰＲＯ（１１２０）およびＣＦ−ＰＲＯ（１１２５）とインタフェースを持ち、確立されたスケジュールに基づいてシステム・ブロックのいずれか一つに処理制御を転送する。ＳＣＨ（１１１５）は、ＴＭ（１１１０）によって維持されるタイミング信号に基づいてシステム・ブロックＣＦ−ＰＲＯ（１１２５）とＩＦ−ＰＲＯ（１１２０）との間で処理制御を転送する。

ＴＭ（１１１０）は、ＳＤＩ同期メッセージの到着時間およびタイマーの一般的な値に基づいて調節される。従って、ＴＭ（１１１０）は、ＮＣ（１２００）によって維持されるマスター・クロックＴＭ（１２１０）を参照して全てのオフセットを反映するよう調節される。システム・ブロックＴＭ（１１１０）は、マルチホップ・チェーンにおける全てのＷＣＥの動作がＴＭ（１２１０）のものと調整されることを確実にする。ＴＭ（１１１０）は、「Ｃ」パス上でＣＵ（１１０５）とインタフェースを持ち、ＣＵ（１１０５）を介してＳＣＨ（１１１５）と間接的にインタフェースを持つ。

動作のＩＦモード中、ＷＣＥ（１１００）のＩＦ−ＰＲＯ（１１２０）は、ＮＣ（１２００）の代わりに選択インフラストラクチャ機能を実施する。このようにして、ＷＣＥ（１１００）は、ＮＣ（１２００）の地理的受信範囲を拡大する。ＩＦ−ＰＲＯ（１１２０）は、ＳＴＵ（１１３５）においてＣＦモードで動作している近隣のマルチホップ・チェーンＷＣＥから受信した制御およびデータ・トラフィックをバッファリングする。これらのトラフィックは、ＣＦモード・スケジュール中にＣＦ−ＰＲＯ（１１２５）によって使用される。ＩＦ−ＰＲＯ（１１２０）は、下流方向において他のマルチホップ・チェーンＷＣＥと通信を行う。ＩＦ−ＰＲＯ（１１２０）は、上流方向において近隣のマルチホップ・チェーンＷＣＥとの前のＣＦモード動作中にＳＴＵ（１１３５）にバッファリングされた制御およびデータ・トラフィックを送信する。

ＩＦモード・スケジュールが終了すると、制御が、ＣＦモードでの動作のためにＣＦ−ＰＲＯ（１１２５）に移される。ＣＦ−ＰＲＯ（１１２５）は、下流方向における前のＩＦモード動作からバッファリングされた制御およびデータ情報のためにＳＴＵ（１１３５）にアクセスする。このシステム・ブロックは、上流方向において他のマルチホップ・チェーンＷＣＥまたはＮＣ（１２００）と通信を行う。バッファリングされた情報は、ＮＣ（１２００）による最終的な処理のために上流方向に送信される。ＣＦ−ＰＲＯ（１１２５）は、上流ＷＣＥまたはＮＣ（１２００）から制御およびデータ・トラフィックを受信する。これらは、ＩＦモード動作中にＩＦ−ＰＲＯ（１１２０）によって後で使用されるようバッファリングされる。ＣＦモード動作中、Ｃｆ−ＰＲＯ（１１２５）は、ＴＭ（１１１０）におけるタイマーを更新する。

ＳＴＵ（１１３５）は、ＷＣＥ（１１００）以外のマルチホップ・チェーンＷＣＥに最終的に向けられるデータおよび制御トラフィックを集約するシステム・ブロックである。従って、システム・ブロックは、異なるトラフィックの集約部としての役割を担う。

ＳＣＨ（１１１５）は、「Ｃ」パスを介してＩＦ−ＰＲＯ（１１２０）およびＣＦ−ＰＲＯ（１１２５）から制御における変化をトリガする。ＳＣＨ（１１１５）は、送信のためにスケジューリングされる通信フレームの交換のために「Ｄ」パスを介してプロセッサとインタフェースを持つ。ＩＦ−ＰＲＯ（１１２０）およびＣＦ−ＰＲＯ（１１２５）の両方は、ＷＣＥ（１１００）から発生されるトラフィック、および、近隣のマルチホップ・チェーンＷＣＥまたはＮＣ（１２００）との前の通信からバッファリングされたトラフィックの交換に対して相対的な優先順位を割り当てる。

実施例の一面では、ＣＦ−ＰＲＯ（１１２５）およびＩＦ−ＰＲＯ（１１２０）は、ＣＵ（１１０５）の構成要素でもよい。

実施例の別の面では、ＮＥＴ（１１３０）は、単一のラジオ素子を有する。ＮＥＴ（１１３０）は、ＩＦモードおよびＣＦモード動作それぞれに対して別個のラジオ・チャネルで動作する。ＳＣＨ（１１１５）は、ラジオ・チャネルにおける変化をトリガする。例えば、ＷＣＥ（１１００）の制御がＩＦ−ＰＲＯ（１１２０）に移されると、ＮＥＴ（１１３０）は第１のラジオ・チャネルで動作し、制御がＣＦ−ＰＲＯ（１１２５）に移されると、ＮＥＴ（１１３０）は第２のラジオ・チャネルで動作する。

実施例の別の面では、ＮＥＴ（１１３０）は、時間オフセットに基づいてＩＦモードおよびＣＦモードから動作を変更する。

本実施例は、本発明に従って動作する新規のシステム・ブロックを強調する。ＳＣＬ（１２４０）は、分配される選択されたインフラストラクチャ機能のリストを示し、ＣＦ−ＰＲＯ（１１２５）およびＩＦ−ＰＲＯ（１１２０）は、選択されたインフラストラクチャ機能に対して動作するプロセッサを示す。

（実施例１０−フロー・チャート）
図１３のフロー・チャート（１３００）および図１４のフロー・チャート（１４００）は、インフラストラクチャ機能を選択的に分配する本発明に従って、ＩＦモードおよびＣＦモードでそれぞれ動作するネットワーク・エンティティによって実施されるステップを示す。

動作（１３００）のＩＦモードでは、第１のステップ（１３０５）において、ネットワーク制御器または他の上流マルチホップ・チェーンＷＣＥは、選択インフラストラクチャ機能のリストおよび関連するパラメータを下流マルチホップ・チェーンＷＣＥに送る。これは、ネットワーク制御器の代わりに（１３０５）の選択インフラストラクチャ機能を実施するよう下流ＷＣＥを準備するためである。該ステップは、インフラストラクチャ機能のメッセージ構造、メッセージ構成に対する命令、インフラストラクチャ機能のために使用されるパラメータ値、動作スケジュール情報、および、ラジオ・チャネル・メトリックを有する。本発明の一実施例では、ステップ（１３０５）は、選択インフラストラクチャ機能を実施するために下流ＷＣＥに処理スケジュールを送ることを含む。

次に、ステップ（１３１０）において更なる制御情報更新が送られる。ステップ（１３１０）は、選択インフラストラクチャ機能のリストおよび関連するパラメータに対する変更を含んでもよい。

動作（１４００）のＣＦモードにおいて、ステップ（１４０５）はステップ（１３０５）に応答して実施される。ステップ（１４０５）は、選択インフラストラクチャ機能に対応する情報を受信し、受信したマルチホップ・チェーンＷＣＥの動作を更新することを含む。制御更新は、ステップ（１３１０）に応答してＣＦモードのステップ（１４１０）において受信される。このステップは、ＷＣＥの動作を更新することを含む。次に、ＣＦモードにおいて、動作スケジュールがステップ（１４１５）において更新される。ステップ（１４１５）は、ＣＦモードおよびＩＦモードにおけるＷＣＥ動作に対するスケジュールを確立することを含む。

ＩＦモード動作（１３００）中、バッファリング・ステップ（１３１５）が実施される。このステップは、下流の近隣のマルチホップ・チェーンＷＣＥから受信したデータおよび制御トラフィックをバッファリングすることを含む。ステップ（１３１５）は、データと制御間の区別、タイミング制約、トラフィック・ソース、または、宛先および到着順序のような基準に基づいてトラフィックを集約することを含む。

ステップ（１３２０）において、トラフィックは、下流の近隣のマルチホップ・チェーンＷＣＥへの送信のためにスケジューリングされる。トラフィックは、前の通信から受信したバッファリングされたトラフィック、および、ＩＦモードで動作しているエンティティによって生成されたトラフィックを含む。実施例の一面では、スケジューリング・ステップ（１３２０）は、他のトラフィックよりもバッファリングされた制御トラフィックに対して高い優先順位を割り当てる。別の面では、優先順位は、トラフィックの到着時間またはトラフィックの生成時間に基づいて割り当てられる。次に、送信ステップ（１３２５）において、スケジューリングされたトラフィックは、下流の近隣のマルチホップ・チェーンＷＣＥに送信される。ステップ（１３２５）は、ＣＦモードでの動作とは別個のラジオ・チャネルでの動作を含む。送信ステップ（１３２５）は、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＩＥＥＥ８０２．１６、ＵＷＢ、ブルーツゥース、ＧＰＲＳ、ＷＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ２０００、ＷＤＭ、および、イーサネット（登録商標）のような単一のまたは複数の通信技術上で行われる。

ＣＦモード（１４００）での対応する動作では、上流の近隣のマルチホップ・チェーンＷＣＥまたはＮＣから受信したトラフィックは、ステップ（１４２０）においてバッファリングされる。バッファリングされたトラフィックは、更なる下流のマルチホップ・チェーンＷＣＥ向けのデータおよび制御情報を有する。ステップ（１４２０）は、上流のマルチホップ・チェーンＷＣＥから受信したデータおよび制御トラフィックを集約することを更に含む。次に、ステップ（１４２５）において、トラフィックは、ステップ（１４３０）における上流のマルチホップ・チェーンＷＣＥまたはＮＣへの送信のためにスケジューリングされる。ステップ（１４２５）のスケジューリング動作は、ＩＦモードにおけるステップ（１３２０）のものに類似している。

次に、ＩＦモード動作（１３００）では、ステップ（１３３０）において動作タイマーは、終了についてチェックされる。タイマーは、ＩＦモードおよびＣＦモード動作のスケジュールを調整する。ＩＦモード動作に対するタイマーが終了していない場合、制御がステップ（１３１０）を更新するに移される。従って、ＩＦモード動作が係属される。タイマーが終了すると、同期トリガが、動作における変化をシグナリングするために近隣の下流マルチホップ・チェーンＷＣＥに送られる。トリガ・ステップ（１３３５）は、トライガ・メッセージを送ってもよい。

ＣＦモード（１４００）に対する対応する動作では、同期トリガがステップ（１４３５）において受信される。次に、動作タイマーは、同期トリガの到着時間および、動作タイマーの全ての一般的なオフセットに基づいて調節される。タイマー調節ステップ（１４４０）は、ネットワーク制御器のマスター・クロックを参照してＷＣＥのタイミング動作を調整する。実施例の一面では、同期トリガを受信しているＷＣＥの動作タイマーは、動作タイマーの終了の前にまたは後に同期トリガが受信される程度に基づいて進められるか、戻される。

調節ステップ（１４４０）の後、ステップ（１４４５）において同期認識が送られる。ステップ（１４４５）は、タイマーが調節され、ＣＦモード・エンティティおよびＩＦモード・エンティティのタイマーが調整されていることを上流の近隣のマルチホップ・チェーンＷＣＥまたはＮＣを通知するよう機能する。ＩＦモード動作（１３００）では、ステップ（１３４０）において同期認識が受信される。

ＩＦモードで動作しているエンティティは、ステップ（１３４５）においてＣＦモードに動作を変更し、ＣＦモード・プロセッサに制御を移す。ＣＦモードで動作しているエンティティは、ステップ（１４５０）においてＩＦモードに動作を変更し、ＩＦモード・プロセッサに制御を移す。

本実施例は、マルチホップ・チェーン・コンフィギュレーションにわたってネットワーク制御器の制御を拡張することを補助する選択的機能分配および動作モードのシーケンスを強調する。更に、複数のワイヤレス通信エンティティ上で広い地理的区域にわたって制御が拡張される本発明の効率性が強調される。

本発明の前述の実施例は、インフラストラクチャ機能の選択的分配に対する本発明の適用法を例示する。実施例は、費用効果的な方法で広い地理的区域にわたってネットワーク制御を拡張することを補助する。

本発明が動作するネットワーク制御器およびモバイル・ワイヤレス端末を有する通信ネットワークを示す図 本発明が動作する通信ネットワークを示す図 本発明の調整動作のシーケンスを示す図 インフラストラクチャ機能を選択的に分配する本発明に従って交換されるメッセージに対するメッセージ・フォーマットを示す図 タイマー調整動作のシーケンスを示す図 本発明に従ってプロトコル交換のシーケンスを示す図 ＩＥＥＥ８０２．１１仕様に関連して本発明の動作のシーケンスを示す図 ＩＥＴＦ ＣＡＰＷＡＰフレームワークに関連する本発明に従って動作する通信ネットワークを示す図 ＩＥＴＦ ＣＡＰＷＡＰプロトコルに関連して本発明の動作のシーケンスを示す図 ＩＥＴＦ ＣＡＰＷＡＰプロトコルに関連して本発明の動作のシーケンスを示す図 ＩＥＴＦ ＣＡＰＷＡＰプロトコルに関連する本発明によるメッセージ構造を示す図 本発明による、ワイヤレス通信エンティティ（ＷＣＥ）の装置を示す図 本発明による、ネットワーク制御器（ＮＣ）の装置を示す図 本発明のＩＦモード動作の動作シーケンスのフロー・チャートを示す図 本発明のＣＦモード動作の動作シーケンスのフロー・チャートを示す図

Claims (6)

1. インフラストラクチャ機能を実行する１つのネットワーク制御器と、複数の通信エンティティとによりマルチホップ・チェーンを構成する無線通信システムであって、
   インフラストラクチャ機能モードおよびクライアント機能モードで交互に動作させるスケジューリング情報を前記各通信エンティティに分配する前記ネットワーク制御器と、
   前記分配されたスケジューリング情報に従ってインフラストラクチャ機能あるいはクライアント機能を交互に動作する前記通信エンティティと、
   を具備する無線通信システム。
2. リンクする前記２つの通信エンティティ間において、上流側の通信エンティティがインフラストラクチャ機能を動作する期間に下流側の通信エンティティがクライアント機能を動作する、
   請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記上流側の通信エンティティが、モードの変更を指示するモード変更トリガ信号を前記下流側の通信エンティティに送信し、前記下流側の通信エンティティが、前記モード変更トリガ信号に従って単一又は複数の動作タイマを調節する、
   請求項２記載の無線通信システム。
4. インフラストラクチャ機能を実行する１つのネットワーク制御器が、マルチホップ・チェーンを構成する複数の通信エンティティに、インフラストラクチャ機能モードおよびクライアント機能モードで交互に動作させるスケジューリング情報を分配するステップと、
   前記通信エンティティが、前記分配されたスケジューリング情報に従ってインフラストラクチャ機能あるいはクライアント機能を交互に動作するステップと、
   を具備するインフラストラクチャ機能分配方法。
5. リンクする前記２つの通信エンティティ間において、上流側の通信エンティティがインフラストラクチャ機能を動作する期間に下流側の通信エンティティがクライアント機能を動作する、
   請求項４記載のインフラストラクチャ機能分配方法。
6. 前記上流側の通信エンティティが、モードの変更を指示するモード変更トリガ信号を前記下流側の通信エンティティに送信し、前記下流側の通信エンティティが、前記モード変更トリガ信号に従って単一又は複数の動作タイマを調節する、
   請求項５記載のインフラストラクチャ機能分配方法。

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