JP4745387B2 - メッシュ・ネットワークにおけるマルチキャストのルーティング・プロトコル - Google Patents

Description

本発明は、マルチキャスト群におけるメンバ間の通信の経路を探索し、設定するマルチキャスト・ルーティング機構に関する。特に、本発明は、マルチキャスト群のメディア・アクセス制御アドレスに基づいて、マルチキャスト・ルートを判定し、マルチキャスト群における何れかのメンバから無線メッシュ・ネットワークにおける他のメンバ全てにデータを転送する方法に関する。

無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１１無線リンクによって相互接続された複数のノード（メッシュ・ポイントとも飛ばれる）を有する。各ノードは、その一意のＩＥＥＥ８０２．１１メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）アドレスを有する。メッシュ・ネットワークにおけるノードの部分集合は、互いに通信し合うためにマルチキャスト群に参加することができる。マルチキャスト群は、マルチキャスト群のメンバ間の通信のためにそれ自身の群のＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスを有する。マルチキャストは、ソースから複数の宛先ノード（マルチキャスト群）にデータを配信するためのネットワーク資源の効率的な利用を提供する。例えば、メッシュ・ネットワークにおけるいくつかのノードは、ビデオ会議のためのマルチキャスト群に参加し得る。マルチキャスト群におけるメンバ・ノードは、他のメンバ・ノード全てにデータを送出する場合、そのマルチキャスト群の共通のＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスを宛先アドレスとして用いる。マルチキャスト群のメンバシップ情報（すなわち、どのノードがマルチキャスト群のメンバか）が、無線メッシュ・ネットワークにおけるマルチキャスト群のメンバ間で経路／ルートを設定し、データを配信するために必要である。

ＩＰ層マルチキャスト・ルーティング・プロトコルは、有線ネットワーク及び無線ネットワークにおけるマルチキャスト群のルートを探索し、設定するために用いられている。しかし、ＩＰ層マルチキャスト・ルーティング・プロトコルは、ＩＰアドレスに基づいている。装置（無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）アクセス・ポイントなど）の一部は、ＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスに基づいてデータ・パケットを転送し、リンク層（レイヤ２）においてのみ動作する。更に、レイヤ２におけるデータ転送は一般に、ＩＰ層（レイヤ３）におけるデータ転送よりも速い。データ・パケットが、ＩＰレイヤに進まなくてよいからである。したがって、レイヤ２におけるマルチキャスト・メッシュ・ルーティング機構が、無線メッシュ・ネットワークにおけるマルチキャスト群のＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスに基づいて、マルチキャスト群のメンバ間でデータを転送するために必要である。

プロトコル独立マルチキャスト希薄モード（ＰＩＭ−ＳＭ）及びプロトコル独立マルチキャスト緻密モード（ＰＩＭ−ＤＭ）は、２つの標準的なＩＰマルチキャスト・ルーティング・プロトコルである。ＰＩＭ−ＤＭは、フラッディングし、次いでプルーニングする手法を採用している。これによって、オーバヘッドが大きくなる。ＰＩＭ−ＳＭは、ジョイン（ＪＯＩＮ）／プル―ン手法を採用している。これは、ネットワーク資源利用の点でより効率的である。しかし、ＰＩＭ−ＳＭは、有線インターネット用に設計されており、全ノードにおける静的なマルチキャスト群アドレス対根（ｒｏｏｔ）アドレスのマッピングの構成、又はこのマッピングをアナウンスするための、ネットワークにおけるブートストラップ・サーバの構成などの手作業の構成を必要とする。手作業の構成は、動的メッシュ・ネットワークにはあまり良く適していない。ネットワークはアドホックに形成することができ、ネットワーク・ノード／トポロジは頻繁に変わるからである。ノードがメッシュ・ネットワークに参加し、メッシュ・ネットワークを離れるにつれ、そのトポロジが変わる。

マルチキャスト群ＩＥＥＥ８００．２１メディア・アクセス制御アドレスに基づいて、通信するためにマルチキャスト群メンバ間の経路を探索し、設定するための、無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワーク用マルチキャスト・メッシュ・ルーティング・プロトコルが必要である。本発明によって解決される課題は、マルチキャスト群ＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスに基づいて、マルチキャスト・ルートを効率的に設定し、マルチキャスト群における何れかのメンバ・ノードから他のメンバ全てにデータを転送する方法である。

無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１１リンクを介して相互接続される複数ノードを有する。メッシュ・ネットワークにおけるノードの部分集合は、マルチキャスト群のＩＥＥＥ ＭＡＣアドレスを用いてマルチキャスト群のメンバ間で通信するためにマルチキャスト群に参加することができる。本発明は、マルチキャスト群のＩＥＥＥ８０２．１１メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）アドレスに基づいて、ルートを探索し、設定し、マルチキャスト群における何れかのメンバから他のマルチキャスト群メンバ全てにデータを転送する機構を提供する。

本発明のマルチキャスト・メッシュ・ルーティング・プロトコルは、マルチキャスト群のＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスに基づいて、マルチキャスト群メンバ間の経路／ルートを探索し、設定する。本発明は、マルチキャスト群のＩＥＥＥ８０２．１１メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）アドレスに基づいて、マルチキャスト群における他のメンバ全てに、マルチキャスト群におけるメンバ・ノードがデータを効率的に送出することが可能であるようにマルチキャスト・ルーティング機能をレイヤ２（データ・リンク層）において行う。本発明は、構成なしでマルチキャスト群リーダを自動的に選択する。本発明は、下にあるユニキャスト・ルーティング・プロトコルについて配慮していないが、ネットワーク・トポロジ情報を得るために、利用可能なユニキャスト・ルーティング・プロトコルに依存する。下にあるユニキャスト・ルーティング・プロトコルは、無線メッシュ・ネットワークにおける宛先ノード全てに対するルート／経路情報を管理する。マルチキャスト群リーダが分かっている限り、又は、マルチキャスト群リーダが定められ次第、マルチキャスト・ツリーを形成し、ルーティング遅延を削減することが可能である。効率的なマルチキャスト・トラフィック転送のために、本発明のプロトコルは、マルチキャスト群毎のマルチキャスト群リーダを根とする共有ツリーを作成し、任意的には、ソース特有最短経路ツリーを構築する。データを次いで、マルチキャスト群のＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスに基づいて、何れかの群メンバから他のメンバ全てに送信／転送することが可能である。

無線メッシュ・ネットワークにおけるマルチキャスト群に参加するためにルートをノードが選択する方法を説明する。この方法は、メディア・アクセス制御アドレスを用いてノードとマルチキャスト群との間のルートを設定する工程を含む。メディア・アクセス制御アドレスを用いて無線メッシュ・ネットワークにおけるマルチキャスト群のマルチキャスト群リーダを判定する方法も説明する。

本発明は、以下の詳細な説明によって、添付図面とともに検討されると最も深く理解される。添付図面は、以下に簡潔に説明する。

ノードは動的に、メッシュ・ネットワークに参加するか、又はメッシュ・ネットワークを去る／出る／離れることが可能である。ノードは動的に、マルチキャスト群に参加するか、又はマルチキャスト群を去る／出る／離れることが可能である。マルチキャスト群を去ることは、離れるノードがメッシュ・ネットワークを去ったことを必ずしも意味するものでない。しかし、メッシュ・ネットワークを去ることは実際は、離れるノードがマルチキャスト群も去ったことを示唆している。各マルチキャスト群は、マルチキャスト群リーダを有する。マルチキャスト群リーダは、構成又は集中制御を必要とすることなく分散的に自動判定される。マルチキャスト群に参加する、メッシュ・ネットワークにおける第１のノードはマルチキャスト群リーダになる。メッシュ・ネットワークにおける複数のノードがマルチキャスト群に同時に参加した場合、最低のＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスを有するノードが、マルチキャスト群リーダになる。現在のマルチキャスト群リーダに障害が生じると、新たなマルチキャスト群リーダが作成される。よって、障害の中心点は存在しない。マルチキャスト群リーダは、メッシュ・ネットワークにわたって群ハロー・メッセージ（ＧＨＬＯ）メッセージを周期的にフラッディングする。群ハロー（ＧＨＬＯ）メッセージは、マルチキャスト群情報（マルチキャスト群のＩＥＥＥ８０２．１１ ＭＡＣアドレス、そのリーダのＩＥＥＥ８０２．１１ ＭＡＣアドレス、マルチキャスト群リーダの任意的なレイヤ３情報（例えば、ＩＰアドレス）及びシーケンス番号を含む）を有する。シーケンス番号は、マルチキャスト群リーダによって送出される新たな群ハロー・メッセージ毎に１だけ増やされる。ノードは、複数のマルチキャスト群のリーダの場合、前述のマルチキャスト群の情報を一ＧＨＬＯメッセージに合成することが可能である。無線メッシュ・ネットワークにおける各ノードは、ＧＨＬＯから受信される、メッシュ・ネットワークにおけるアクティブなマルチキャスト群の情報を記憶するためのマルチキャスト情報ベース（ＭＩＢ）も保持する。これは、マルチキャスト群に参加したいノードがほとんど直ちにそうすることが可能であることを意味している。ノードがマルチキャスト群に参加する前でも、ノードは、マルチキャスト根ノード（マルチキャスト群リーダ）にユニキャストでデータを送出することが可能であり、マルチキャスト根ノードは、マルチキャスト群共有ツリーにわたってデータを再配布することが可能である。

本発明は、マルチキャスト群のＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスに基づいて、マルチキャスト群におけるソース・ノードからマルチキャスト群における複数の宛先ノードにパケットを送信し、転送することが可能であるようにルーティング機能をレイヤ２（データ・リンク層）において行う。本発明のマルチキャスト・メッシュ・ルーティング機構は、クライアントサーバ・アプリケーションの構成／トポロジ、ピアツーピア・アプリケーションの構成／トポロジ、及びハイブリッド・アプリケーションの構成／トポロジに用いることができる。

メッシュ・ネットワークにおけるノードがマルチキャスト群に参加する方法を示すフロー図である図１を参照すれば、マルチキャスト群宛のデータ／トラフィックをノードが送出又は受信したい場合（すなわち、マルチキャスト群に参加するために）、ノードは、１０５で、群のＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスに応じて、群情報についてそのマルチキャスト情報ベースを検査する。１１０で、参加するノードのマルチキャスト情報ベースにおいてマルチキャスト群Ｇに関する情報が存在しているかを確かめることによってマルチキャスト群Ｇが存在しているかを判定する。この群についての情報が存在しない場合、１１５で、参加するノードは、ネットワークにわたって群探索（ＧＤＩＳ）メッセージをブロードキャストする。ＧＤＩＳメッセージは、発信者のＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレス、制御メッセージのシーケンス番号、発信者の任意的なレイヤ３情報（例えば、ＩＰアドレス）、宛先のＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレス（すなわち、参加する対象のマルチキャスト群アドレス）、及び廃棄までの時間のパラメータを含む。ノードがＧＤＩＳメッセージを受信すると、受信ノードはそのマルチキャスト情報ベースを検査する。マルチキャスト群リーダ（マルチキャスト群共有ツリーの根）、又はマルチキャスト群メンバは、群探索回答（ＧＤＲＥ）メッセージによってＧＤＩＳメッセージに応答することができる。ＧＤＲＥメッセージは、マルチキャスト群情報（マルチキャスト群リーダのＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレス、マルチキャスト群リーダの任意的なレイヤ３情報、マルチキャスト群のシーケンス番号を含む）を有する。ＧＤＲＥメッセージは、ＧＤＩＳの発信者（すなわち、参加するメンバ・ノード）にユニキャストで、下にあるユニキャスト・ルーティング・プロトコルによって戻される。ユニキャスト・ルーティング・プロトコルは、メッシュ・ネットワークにおける宛先全てへのルートを管理するものとする。前述のユニキャスト・ルーティング・プロトコルの例には、ＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスを用いた標準的な最適化リンク状態ルーティング・プロトコル（ＯＬＳＲ）がある。ＧＤＩＳメッセージを受信したノードは、要求されたマルチキャスト群情報を有していない場合、その他の近傍全てにＧＤＩＳメッセージを伝播する。発信者は、１２０で、１つ又は複数の回答を受信するために探索時間中、待つ。回答がない場合、発信者は、１１５でＧＤＳメッセージを再送信／再ブロードキャストし、メッセージ・シーケンス番号を１だけ増やす。発信者は、回答を受信するか、又は１２５で再試行限度を超えるまでこのようにして続ける。最大数の再試行後に回答が受信されない場合、発信者は、１３５で、この新たなマルチキャスト群のマルチキャスト群リーダに、なお、この群を形成したい／この群に参加したい場合、なることができる。新たなマルチキャスト群リーダは、マルチキャスト群リーダになると、このマルチキャスト群の群ハローを送出する。

参加するメンバ・ノードは、１つ又は複数のＧＤＲＥからそのマルチキャスト情報ベースからのマルチキャスト群リーダのＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスを得た場合、１３０で、肯定応答フラグがセットされたＪＯＩＮメッセージを、マルチキャスト群のマルチキャスト群リーダに向けてユニキャストで送出する。ＪＯＩＮメッセージは、マルチキャスト群のアドレス、マルチキャスト群リーダのアドレス、このマルチキャスト群に参加するノードのアドレス、及びフラグを含む。ＪＯＩＮメッセージは、通過する各中間ノードにおけるルートを設定して、マルチキャスト群リーダに向けてホップバイホップで転送される。マルチキャスト群リーダは、肯定応答フラグがセットされたＪＯＩＮメッセージを受信した後に、参加するメンバ・ノードに参加肯定応答（ＪＡＣＫ）メッセージを戻すことによって応答する。参加するメンバは、指定された期間内にＪＡＣＫメッセージを受信しない場合、肯定応答フラグがセットされたＪＯＩＮメッセージを再送信する。１３７で、参加肯定応答メッセージが受信されたかを判定する。マルチキャスト群リーダからＪＡＣＫメッセージを受信するか、又は１３９で再試行限度に達するまでこれを行い続ける。この所定の最大数の試行後に回答が受信されない場合、参加するメンバは群探索段階に戻る。上記ルートは、１４０で、このマルチキャスト群宛のデータ・フレームをマルチキャスト群における他のソース全てから新たなメンバ・ノードに転送するために用いられ、新たなメンバ・ノードによって発信され、マルチキャスト群に宛てたデータ・フレームをマルチキャスト群における他のメンバ・ノード全てに転送するためにも用いられる。複数のノードがマルチキャスト群に参加すると、ＪＯＩＮメッセージはマルチキャスト群リーダ上に集中し、マルチキャスト群Ｇのツリーが作成される。このツリーは、マルチキャスト群リーダを根とし、マルチキャスト群Ｇにおけるノードによって共有され、共有ツリー又は（＊，Ｇ）ツリーと呼ばれる。Ｇ宛の、マルチキャスト群ＧにおけるソースＳによって生成されたデータ・フレームは、ソースからマルチキャスト・ツリーに沿って転送され、そのマルチキャスト群の受信先全てに最終的に達する。

マルチキャスト・ツリーについて設定されたルートは、限定的な継続期間を有する。（＊，Ｇ）ＪＯＩＮメッセージは、ノードがマルチキャスト群に留まっている限り、ルートをリフレッシュするためにメンバ・ノードによって周期的に再送出される。肯定応答フラグは、ＪＯＩＮメッセージにおいてリフレッシュのためにセットされない。マルチキャスト・ツリーのノードは、個々の下流ノード（マルチキャスト群リーダから遠い所にあるノード）の参加メンバシップを追跡する。ルート継続期間パラメータは、下流メンバ・ノードからＪＯＩＮメッセージが受信される都度、更新される。ＪＯＩＮメッセージは、群に参加したい、又は留まりたい複数の下流ノードを含み得る。マルチキャスト・ツリーのノードが、その下流ノードからＪＯＩＮメッセージを特定の継続時間の間、受信しない場合、下流ノードへのツリー分岐／ルートは失効し、マルチキャスト・データは、対応する無線インタフェースを介して下流に転送されなくなる。

別の実施例では、アクティブ・マルチキャスト・ツリーの上流ノードは、マルチキャスト・ツリーのアクティブ・ルートを維持するためにクエリ・メッセージを周期的に送出する。下流ノードがマルチキャスト群に留まっている場合、マルチキャスト・ツリーの下流近傍／ノードはレポート・メッセージによって応答する。Ｋ個のクエリ・メッセージに対するレポートがない場合、上流ノ―ドは、このマルチキャスト群の下流ノードがないと仮定する。Ｋは、所定の再試行限度である。

群共有ツリーを介するルートは、ソースから受信先／宛先までの最短経路に対して、一部の受信先／宛先にとって迂回路を伴い得る。帯域幅をより効率的に用いるために、マルチキャスト群メンバは、１５０で、任意的に、ソース・ノードＳのソース・アドレスを有するマルチキャスト・データ・フレームを受信した後に（Ｓ，Ｇ）ジョインを出すことによって共有ツリーからソース特有最短経路ツリー（Ｓ，Ｇ）に転送するための処理を開始することができる。（Ｓ，Ｇ）ジョインは、ソース・ノードＳに向けてホップバイホップで転送され、経由して進む各中間ノードにおけるルートを設定する。このルートを用いて、ソース・ノードＳによって生成されたデータ・フレームを群Ｇに向けて（すなわち、ソース及び宛先アドレス対（Ｓ，Ｇ）によって）転送する。ソース・ノードＳによって生成された群Ｓ向けのデータ・フレームは（Ｓ，Ｇ）ツリーに沿って受信先に向けて転送される。

受信先、又はそのアップストリーム・ノードの１つは、２つのデータ複製（ソース特有ツリーからの１つ、及びマルチキャスト群共有ツリーからの１つ）を受信する。第１のデータ・フレームがソース特有ツリーから受信されると、マルチキャスト群共有ツリーから到着する、ソース・ノードＳからのマルチキャスト群Ｇ向けのデータ・フレームは廃棄される。更に、２つのデータ複製を受信したノードは、マルチキャスト群リーダに向けて（Ｓ，Ｇ）プルーン・メッセージを送出する。プルーン・メッセージは、マルチキャスト群共有ツリー上の経路に沿ってマルチキャスト群リーダに向けてホップバイホップで転送される。（Ｓ，Ｇ）プルーンは、データ・フレームをソース・ノードＳからマルチキャスト群Ｇに向けた前述の方向における転送を停止するよう中間ノードに命令する。上記プルーンは、マルチキャスト群リーダ、又はソース・ノードＳから他の受信器に向けたデータをなお必要とするノードに達するまで転送される。この処理後、受信器はその場合、受信器とソースとの間のソース特有ツリーに沿ってソースＳからデータを受信するに過ぎない。

図２Ａ乃至図２Ｄは、ノードＲを根とするマルチキャスト群に、新たなノード「Ｎ」が参加する方法を示す。濃く網かけしたノードは、マルチキャスト群のメンバである。白色ノードは、マルチキャスト群のメンバでないノードである。次に図２Ａを参照すれば、ノード「Ｎ」は、マルチキャスト群Ｇに参加したい新たなノードである。ノードＮのマルチキャスト情報ベースにおけるマルチキャスト群Ｇについての情報はない。ノード「Ｎ」は次いで、マルチキャスト群Ｇ情報を位置特定しようとして、メッシュ・ネットワークをＧＤＩＳメッセージによってフラッディングする。ＧＤＩＳメッセージは、マルチキャスト・ツリーのメンバであるノードにＧＤＩＳメッセージが達するまでマルチキャスト群のメンバでないノードを介して送信される。図２Ｂは、マルチキャスト群に参加したい新たなノードに戻されるＧＤＲＥメッセージを表す。ＧＤＲＥメッセージは、別々のマルチキャスト群メンバによってユニキャストで新たなノードに返信される。図２Ｃは、ＪＯＩＮメッセージを送信する新たなノードを示す。ＪＯＩＮメッセージは、マルチキャスト群リーダＲに向けてホップバイホップで送信され、群リーダＲはＪＡＣＫメッセージを戻す。図２Ｄは、マルチキャスト群に追加された新たなメンバ・ノードＮ、及び、作成された、新たなメンバＮへのツリー分岐を示す。マルチキャスト群のメンバでなかったノードＦも転送ノードとして追加されており、よって、マルチキャスト・ツリーのメンバになっている。

ノードは、マルチキャスト群リーダのＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレス、及びマルチキャスト群リーダへのユニキャスト・ルートを知っている場合、マルチキャスト群に参加する前でも、マルチキャスト群宛のデータ・フレームをマルチキャスト群リーダにユニキャストで送出することができる。マルチキャスト群リーダは、このマルチキャスト群における受信先／宛先にマルチキャスト群共有ツリーを介してデータ・フレームを再配布する。ＩＥＥＥ８０２．１１データ・フレームのヘッダには４つのアドレス・フィールドが存在している。アドレス１乃至４は、受信先アドレス（ＲＡ）、送信元アドレス（ＴＡ）、宛先アドレス（ＤＡ）及びソース・アドレス（ＳＡ）に対応する。ＲＡは、データ・フレームの対象直接受信先を表す。ＴＡは、データ・フレーム送信元のＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスである。ＤＡは、データ・フレームの最終宛先を表す。ＳＡは、データ・フレームを発信したソースのＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスである。ソース・ノードＳは、マルチキャスト群Ｇ宛のデータ・フレームをマルチキャスト群リーダにユニキャストで送出したい場合、マルチキャスト群リーダのＭＡＣアドレスについてそのマルチキャスト情報ベースを検査し、マルチキャスト群リーダへの次のホップについてユニキャスト・ルーティング・テーブルを検査する。ソース・ノードＳは、データ・フレームにおけるＴＡをそれ自身のＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスとしてセットし（このデータ・フレームの送信元であるため）、ＲＡは次のホップのＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣドレスにセットされ（対象直接受信先であるため）、ＤＡはマルチキャスト群のＩＥＥＥ８０．２．１１ＭＡＣアドレスＧにセットされ（このデータ・フレームの最終宛先であるため）、ＳＡはそれ自身のＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスＳにセットされる（このデータ・フレームを発信したため）。このフレームは、トンネル・フレームと呼ばれる。このフレームは、マルチキャスト群Ｇの、ユニキャストＲＡアドレス、及びＤＡを有する。このトンネル・フレームは、ＲＡ及びＤＡがマルチキャスト群のアドレスＧである通常のマルチキャスト・データ・フレームとは異なる。ソース・ノードはトンネル・フレームを次のホップにマルチキャスト群リーダに向けて送出する。次のホップ・ノードは、トンネル・フレームをＲＡ（それ自身のアドレス）及びＤＡ（マルチキャスト群アドレス）とともに受信する。次のホップは次いで、マルチキャスト群リーダのＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスについてそのマルチキャスト情報ベースを検査し、マルチキャスト群リーダへのルートについてユニキャスト・ルーティング・テーブルを検査し、ＴＡアドレスをそれ自身のアドレスに変更し（発信元であるため）、その直ぐ上流のノードのＲＡアドレスをマルチキャスト群リーダに向けて変更する。ＳＡアドレス及びＤＡアドレスは、同じ状態に維持される。データ・フレームは次いで、上流ノ―ドに、マルチキャスト群リーダに向けて送出される。上流ノードはデータ・フレームを同様に処理する。データ・フレームは、マルチキャスト・リーダに向けてホップバイホップで進む。最終的に、データ・フレームはマルチキャスト群リーダに達する。マルチキャスト群リーダは、トンネル・フレームを受信すると、データ・フレームのＲＡアドレスをマルチキャスト群のＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスＧに変更し、データ・フレームをマルチキャスト群の共有ツリー上で配付する。データ・フレームは次いで、マルチキャスト群共有ツリー上で転送され、このマルチキャスト群の受信先／宛先全てに達する。

葉ノード（すなわち、マルチキャスト群のメンバ）は、マルチキャスト群から出たい／離れたい場合、マルチキャスト群のマルチキャスト・ツリーに沿ってその上流ノードにＰＲＵＮＥメッセージをユニキャストする。アップストリーム・ノードは、ＰＲＵＮＥメッセージを受信すると、それにＰＲＵＮＥメッセージを送信したノードのルーティング情報を削除する。マルチキャスト・ツリー上のノードは、個々の下流ノードの参加メンバシップを追跡し、下流のアクティブ近傍／ノード・リストを維持する。ＰＲＵＮＥメッセージを送出するノードが最後の下流ノードの場合、このツリー分岐はプルーニングされ、対応する無線インタフェースを介して下流に送出される更なるデータ・トラフィックはない。信頼度の向上のために、ノードは、分岐をプルーニングする前に、プルーン・エコー・メッセージを送出する。プルーンが無効になり、マルチキャスト群に留まっている別の下流の近傍のほうが有効になるか否かを確かめるために特定の期間の間、待つ。マルチキャスト群に留まっている下流近傍は、プルーン・エコーをその上流近傍から受信した場合、プルーン・エコーを無効にするためのＪＯＩＮメッセージを直ちに送出する。プルーン・メッセージは、直接近傍にのみ送出され、更に伝播されない。残りの別の下流ノードがツリーを用いる場合、ツリー分岐をプルーニングすることが可能でない。下流ノードの削除によって、ノードは、葉ノードになり、このマルチキャスト群宛のデータを受信したくないか、又はそのマルチキャスト群にデータを送出したくない場合、マルチキャスト・ツリーに沿って上流にＰＲＵＮＥメッセージを送出することによってそれ自体をマルチキャスト・ツリーからプルーニングする。

図３Ａ乃至図３Ｂは、マルチキャスト群においてそのメンバシップをノード「Ａ」が解放する方法を示す。濃く網掛けしたノードは、マルチキャスト群のメンバである。白色ノードは、マルチキャスト群のメンバでないノードである。図３Ａは、マルチキャスト葉ノードがマルチキャスト群を去る／出る／離れる方法を示す。ノード「Ａ」は、マルチキャスト群におけるそのメンバシップを解放するためにＰＲＵＮＥメッセージを送出する。図３Ｂは、プルーニング後のマルチキャスト・ツリーを示す。ノード「Ａ」がマルチキャスト群からそのメンバシップを解放した場合、ノード「Ｂ」は、葉ノードとして残されており、マルチキャスト群におけるそのメンバシップを続けたくなく、それ自体をマルチキャスト・ツリーからプルーニングしている。

マルチキャスト群リーダに障害が生じるか、利用不能になる場合、障害が生じたマルチキャスト群リーダの近傍マルチキャスト群メンバが、新たなマルチキャスト群リーダになる。障害が生じたマルチキャスト群リーダが、そのマルチキャスト群においていくつかの近傍メンバを有することが考えられる。最低のＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスを有する近傍メンバが、新たなマルチキャスト群リーダになる。新たなマルチキャスト群リーダは、以下の選択処理によって判定される。潜在的なマルチキャスト群リーダ（すなわち、障害が生じたマルチキャスト群リーダの近傍マルチキャスト群メンバ）は全て、それ自身のＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスを候補マルチキャスト群リーダ・アドレスとしてグループ・ハロー・メッセージを送出する。潜在的なマルチキャスト群リーダは、より低いＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスを備えたＧＨＬＯメッセージを確認した場合、そのマルチキャスト群リーダーシップ・ビッドを放棄する。その場合、最低ＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスを有する、障害が生じたマルチキャスト群リーダの近傍メンバが、新たなマルチキャスト群リーダになる。新たなマルチキャスト群リーダは、ＧＨＬＯメッセージを周期的に送出し、他のメンバは、新たなマルチキャスト群リーダを根とする共有マルチキャスト・ツリーに参加する。

別の実施例では、群ハロー・メッセージが、バックアップ・マルチキャスト群リーダのＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスを収容する。バックアップ・マルチキャスト群リーダは、最低ＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスを有する現行マルチキャスト群リーダの近傍メンバである。この情報は、ノードのマルチキャスト情報データベースに記憶される。マルチキャスト群リーダに障害が生じるか、又はマルチキャスト群リーダが利用不能になる場合、バックアップ・マルチキャスト群リーダが、新たなマルチキャスト群リーダになる。マルチキャスト群リーダ及びバックアップ・マルチキャスト群リーダに同時に障害が生じるか、又はマルチキャスト群リーダ及びバックアップ・マルチキャスト群リーダが利用不能になる場合、新たなマルチキャスト群リーダは、障害が生じたマルチキャスト群リーダ及びバックアップ・マルチキャスト群リーダの残りの近傍メンバのうちの上記選択処理によって判定される。

複数のマルチキャスト群リーダがメッシュ・ネットワークにおけるマルチキャスト群に対して一時的に存在していることが考えられる。前述のように、旧いマルチキャスト群リーダに障害が生じるか、若しくは、複数のノードが、新たなマルチキャスト群に同時に参加したいか、又は、分割されたマルチキャスト・ツリーが再接続される場合にこのことが生じる。それ自身のレコードとは異なるマルチキャスト群リーダ情報を含む同じマルチキャスト群のＧＨＬＯメッセージをノードが受信した場合に、このシナリオを検出することが可能である。このことは、上記選択ルールに応じて補正される。すなわち、マルチキャスト群リーダは、最低ＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスを有するものであるべきである。マルチキャスト群リーダが、それがリーダであるマルチキャスト群のＧＨＬＯメッセージを受信し、そのメッセージに含まれるマルチキャスト群リーダ情報が、別のノードがマルチキャスト群リーダである旨を示す場合、これは、分割された２つのマルチキャスト・ツリーに対して２つのマルチキャスト群リーダが存在していることを示唆している。マルチキャスト・ツリーの修復が必要である。より高いＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスを有するマルチキャスト群リーダは、そのマルチキャスト群リーダーシップを放棄し、別のマルチキャスト群リーダにＪＯＩＮメッセージを送出する。

リンクが分断されている場合、分断の下流のノード（マルチキャスト群リーダから遠い所にあるノード）はこれを修復しようとする。実際には、これは、分断リンクをバイパスし、マルチキャスト・ツリーへ戻る別の経路を生成しようとするものである。ユニキャスト・メッシュ・ルーティング・プロトコルは、ユニキャスト・メッシュ・ルーティング・テーブルを修復することが可能であり、修復することになるものとする。ユニキャスト・メッシュ・ルーティング・テーブルが修復された後、分断リンクを修復する役割を果たす下流ノードは、ＪＯＩＮをマルチキャスト群リーダに向けて送出する。マルチキャスト・ツリーに再参加することによってマルチキャスト・ツリーを修復することが可能でない場合、分断リンクをバイパスする役割を果たす下流ノードが、新たなマルチキャスト・ツリーの新たなマルチキャスト群リーダになる。

図４Ａ乃至図４Ｃは、分断されたマルチキャスト・ツリー・リンクの修復を示す。図４Ａは、分断リンクを有するマルチキャスト・ツリーを示す。この場合、ノード「Ａ」と根「Ｒ」との間のリンクは分断している。図４Ｂは、マルチキャスト群への参加を要求する旨のＪＯＩＮメッセージを送出することによって分断リンクをバイパスしようとする下流ノード（ノード「Ａ」）を表す。図４Ｃは、分断リンクをバイパスさせた、修復されたマルチキャスト・ツリーを表す。前述の通り、分断リンクは、実際には修復されておらず、むしろ、マルチキャスト・ツリーの根への利用可能な新たなユニキャスト・メッシュ・ルートを用いることによってバイパスされる。

本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、特定用途向プロセッサ、又はこれらの組み合わせの種々の形態で（例えば、モバイル端末内、アクセス・ポイント内や、携帯電話ネットワーク内で）実現することができる。好ましくは、本発明は、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせとして実現される。更に、ソフトウェアは好ましくは、プログラム記憶装置上に有形に実施されたアプリケーション・プログラムとして実現される。アプリケーション・プログラムは、何れかの適切なアーキテクチャを備えるマシンにアップロードすることができ、前述のマシンによって実行することができる。好ましくは、マシンは、ハードウェア（１つ又は複数の中央処理装置（ＣＰＵ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）や入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェースなど）を有するコンピュータ・プラットフォーム上に実現される。コンピュータ・プラットフォームは、オペレーティング・システム及びマイクロ命令コードも含む。本明細書及び特許請求の範囲記載の種々の処理及び機能は、オペレーティング・システムによって実行される、マイクロ命令コードの一部若しくはアプリケーション・プログラムの一部（又はそれらの組み合わせ）であり得る。更に、種々の他の周辺装置（更なるデータ記憶装置や印刷装置など）をコンピュータ・プラットフォームに接続することができる。

更に、添付図面に表した構成システム部分及び構成工程の一部は好ましくはソフトウェアで実現されるので、システム構成部分間（又は処理工程間）の実際の接続は、本発明がプログラムされるやり方によって変わり得る。本明細書及び特許請求の範囲に記載の教示を前提とすれば、当業者は、本発明の前述及び同様の実現形態又は構成を考え出すことができるであろう。

マルチキャスト群に参加するうえでメッシュ・ネットワークにおけるノードがたどるフロー図である。 マルチキャスト群Ｇに参加することが可能であるようなマルチキャスト群Ｇ情報を探索するためにメッシュ・ネットワーク群探索（ＧＤＩＳ）メッセージをフラッディングする新たなノードを示す図である。 別々のマルチキャスト群メンバによって群探索要求（ＧＤＩＳ）メッセージの発信者に戻される群探索回答（ＧＤＲＥ）メッセージを表す図である。 ＪＯＩＮメッセージを送信し、群リーダから参加肯定応答メッセージを受信する、群探索要求（ＧＤＩＳ）メッセージの発信者を示す図である。 マルチキャスト群に追加された新たなノードを示す図である。 マルチキャスト葉ノードがマルチキャスト群を出る／離れる方法を示す図である。 プルーニング後のマルチキャスト・ツリーを示す図である。 切断リンクを有するマルチキャスト・ツリーを示す図である。 切断リンクをバイパスしようとする下流ノードを表す図である。 切断リンクをバイパスする、修復されたマルチキャスト・ツリーを表す図である。

Claims (22)

1. 無線メッシュ・ネットワークにおけるマルチキャスト群に参加するためにルートをノードが選択する方法であって、メディア・アクセス制御アドレスを用いて前記ノードと前記マルチキャスト群との間の前記ルートを設定する工程と、
   前記マルチキャスト群のメディア・アクセス制御アドレスに基づいて、マルチキャスト群情報についてマルチキャスト情報ベースを前記参加ノードによって検査する工程と、
   前記マルチキャスト群に関する情報が前記マルチキャスト情報ベースにない場合に群探索メッセージを前記参加ノードによってブロードキャストする工程と、
   前記群探索メッセージに対する少なくとも１つの群探索回答メッセージを前記参加ノードによって受信する工程と、
   前記マルチキャスト群の根ノードに向けて参加メッセージを前記参加ノードによって送信する工程と、
   前記マルチキャスト群の他のノード全てに宛てたデータを前記参加ノードによって送信する工程と
   を含む方法。
2. 請求項１記載の方法であって、前記マルチキャスト情報ベースにおいて、前記マルチキャスト群の現在用いられているルートを前記無線メッシュ・ネットワークの各ノードによって保持する工程を更に備える方法。
3. 請求項１記載の方法であって、前記マルチキャスト群が動的であり、どのノードもいつでも動的に、前記マルチキャスト群に参加するか、又は前記マルチキャスト群を離れることができる方法。
4. 請求項３記載の方法であって、前記マルチキャスト群から離れる前記ノードは前記無線メッシュ・ネットワークにおけるそのメンバシップを維持する方法。
5. 請求項１記載の方法であって、所定の再試行限度を超えるまで前記ブロードキャストする工程が繰り返される方法。
6. 請求項５記載の方法であって、前記参加ノードが、新たなマルチキャスト群の根ノードになる方法。
7. 請求項６記載の方法であって、前記根ノードは、前記新たなマルチキャスト群のマルチキャスト群リーダとしてそれ自体を公示するための群ハロー・メッセージをブロードキャストする方法。
8. 請求項１記載の方法であって、前記参加ノードは、前記マルチキャスト群のメンバであるソース・ノードに前記参加メッセージを、前記ソース・ノードを根とするソース・ツリーからデータを受信するために送信する方法。
9. 請求項１記載の方法であって、前記ブロードキャストする工程は、前記マルチキャスト群のメンバでないノードを介して前記群探索メッセージを送信する工程を含む方法。
10. 請求項３記載の方法であって、離れるノードは、前記マルチキャスト群のマルチキャスト・ツリーに沿ってその上流ノードに向けてプルーン・メッセージをユニキャストする方法。
11. 請求項１０記載の方法であって、上流ノードは、前記離れるノードのルーティング情報を削除する方法。
12. 請求項１０記載の方法であって、前記離れるノードが最後の下流ノードであり、プルーニングされたツリー分岐に対応する無線リンクを介して通信される更なるデータがない場合、前記離れるノードへのツリー分岐がプルーニングされる方法。
13. 請求項１２記載の方法であって、上流ノードは、前記ツリー分岐をプルーニングする前にプルーン・エコー・メッセージを送信する方法。
14. 請求項１３記載の方法であって、前記上流ノードは、前記上流ノードよりも下流のノードからプルーン無効化メッセージを受信するために、所定の期間の間、待つ方法。
15. 請求項１４記載の方法であって、前記プルーン無効化が前記参加メッセージである方法。
16. 請求項１３記載の方法であって、前記上流ノードは、前記離れるノード、及び前記離れるノードへの前記ツリー分岐のプルーニングの結果として葉ノードになり、前記葉ノードが、前記マルチキャスト群との通信を続けたくない場合、その上流ノードにプルーン・メッセージを送出することによってそれ自体を前記マルチキャスト群からプルーニングする方法。
17. 請求項１０記載の方法であって、分断されたマルチキャスト・ツリー・リンクをバイパスする工程を更に備える方法。
18. 無線メッシュ・ネットワークにおけるマルチキャスト群に参加するためにルートをノードが選択するシステムであって、メディア・アクセス制御アドレスを用いて前記ノードと前記マルチキャスト群との間の前記ルートを設定する手段と、
    前記マルチキャスト群のメディア・アクセス制御アドレスに基づいて、マルチキャスト群情報についてマルチキャスト情報ベースを前記参加ノードによって検査する手段と、
    前記マルチキャスト群に関する情報が前記マルチキャスト情報ベースにない場合に群探索メッセージを前記参加ノードによってブロードキャストする手段と、
    前記群探索メッセージに対する少なくとも１つの群探索回答メッセージを前記参加ノードによって受信する手段と、
    前記マルチキャスト群の根ノードに向けて参加メッセージを前記参加ノードによって送信する手段と、
    前記マルチキャスト群の他のノード全てに宛てたデータを前記参加ノードによって送信する手段と
    を備えるシステム。
19. 請求項１８記載のシステムであって、メディア・アクセス制御アドレスを用いて前記無線メッシュ・ネットワークの前記マルチキャスト群のマルチキャスト群リーダを判定する手段を更に備えるシステム。
20. 請求項１９記載のシステムであって、現行のマルチキャスト群リーダが利用不能になるか、又は前記現行のマルチキャスト群リーダに障害が生じた場合に、複数の近傍マルチキャスト群メンバのうちの１つが、新たなマルチキャスト群リーダになる手段を更に備えるシステム。
21. 請求項２０記載のシステムであって、バックアップ・マルチキャスト群リーダが制御を担うシステム。
22. 請求項２１記載のシステムであって、前記バックアップ・マルチキャスト群リーダが利用不能になるか、又は前記バックアップ・マルチキャスト群リーダに障害が生じた場合、前記新たなマルチキャスト群リーダが、メディア・アクセス制御アドレスを用いて選択されるシステム。

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