JP5865358B2 - 無線通信方式、システムおよびコンピュータプログラム製品 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１０年６月４日に出願された米国仮出願第６１／３５１，５４１号の継続出願であってそれに基づく優先権を主張するとともに、２０１１年３月９日に出願された米国仮出願第６１／４５１，０３９号の継続出願であってそれに基づく優先権を主張する。

本発明は無線通信ネットワークに関し、より詳しくは、無線ネットワーク上での信号のルーティングおよび送信のスケジューリングに関する。

セルラー通信方式のような、いくつかの無線通信方式においては、ネットワークの地理的なエリアは「セル」と呼ばれるサブエリアに分割される。各セルは、例えば、約１０平方マイル、大きいものでは５０平方マイルのエリアである。各セルは「セルラー基地局」と呼ばれる装置を有しており、いくつかのシステムは、受信／送信用のタワーおよび公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）に接続されたベースを有している。

エリアは、範囲をより効率的に使用するために、セルにしばしば分割される。通常は、無線通信事業者には限られた数の周波数チャネルが割り当てられる。セルの使用は、いくつかのアプリケーションでは、周波数の再使用を容易にする。例えば、異なるユーザー（例えば、無線ネットワーク上でデータを送受信するセルラー送受話器あるいは無線装置を操作する個人）は、異なるセルにおいては同一の周波数で異なる基地局と通信することができ、それによってスペクトラムを再使用しつつ干渉を回避しあるいは減少させる。携帯電話は多くの場合ディジタルであり、各セルはユーザーに割り当てるためのいくつかのチャンネルを有している。大都市には、何百ものセルがあり得る。

セルラーネットワークはしばしば移動電話交換局（ＭＴＳＣ）を含んでいる。それは、いくつかのシステムでは、ある地域のいくつか若しくはすべての基地局の動作のある側面を制御し、その制御には陸上移動通信網ＰＬＭＮへの接続のコントロールが含まれ得る。例えば、ユーザーの無線装置が入電を得たとき、ＭＳＣは、ユーザーの無線装置がどのセルにあるかの捜し出しを試みる。その後、ＭＳＣは基地局および他のシステムコンポーネントに、その呼び出しのためにその無線装置に資源を割り当てることを命じる。その後、どの資源を使用するべきであるかをユーザーの無線装置に通知するために、ＭＳＣはユーザーのコントロールチャネル上で無線装置と通信する。通常は、ユーザーの無線装置とそれぞれのセルラータワーが接続されれば、呼び出しは無線装置とタワーの間で続行する。同様の機構は無線装置とネットワークとの間のデータ通信（例えば、パケット交換データコミュニケーション）を容易にするために用いられる。

いくつかのセルラー通信方式では、無線装置は、直接セルラー基地局と通信する。すなわちいくつかのセルラー無線システムにおいては、無線装置は単一のホップを介してセルラー基地局と通信するが、それは無線装置とセルラー基地局の間で送信される信号が、一方から信号を受信して他方へそれらを通過させる媒介装置を介しては伝送されないことを意味する。

いくつかのシステムでは、ある時間において、比較的多数のユーザーが、そのセルのセルラー基地局と直接通信することを試みることがある。これらのユーザーのうちの数人は、本願明細書において「ぎりぎり無効な領域」と呼ばれる、無線サービスにむらがあるか若しくは比較的弱いエリアに位置することがある。無線装置とセルラー基地局の間の信号が弱いか通常は険しい地形、多くの葉、物理的な距離、コンクリートの壁、あるいは高層建築によってブロックされるからである。「ぎりぎり無効な領域」の他の一例においては、これらのユーザーのうちの何人かは、本願明細書において「セルラー端部」と呼ばれる近隣のセルからの干渉が比較的強いエリア位置することがある。

さらに、セルのいくつかのエリアの信号強度／品質はユーザーの処理能力要求を満たすほどは強くないことがある。これは、他のものがすべて一定に保たれるときに、無線装置とセルラー基地局の間で支援することができるデータレートは、装置と基地局の間の信号強度／品質に部分的に依存するからである。いくつかのセルラーシステムでは、セルのうち信号強度が低いエリアに無線装置があるときに、その無線装置は比較的高いパワーで送信するように構成されている。これは、特定の装置と特定の基地局との間でのより高いデータレートでの支援を助ける。しかしながら、より高いパワーでの送信は、装置の貴重なバッテリ電源を消費し、近隣のセルにおいてより多くの干渉を潜在的に生じさせる。近隣のセルにより多くの干渉を生じさせることは、セルラーシステムの有効能力を妨げることがある。

いくつかのセルラーシステムは、適応変調と暗号化を使用する。通信を容易にするために、これらのシステムは、無線装置とセルラー基地局の間の信号強度が、比較的低いときに、しばしば変調スキームとある量の誤り修正コーディングを用いる（それは、無線リンクのデータレートあるいは処理能力を減少させがちである）。したがって、そのようなシステムは、装置と基地局の間のデータレートを、基地局に対する装置の位置に部分的に依存して達成することになる。さらに、これらのシステムにおいては、同じ量のスペクトルがセル内の２つの無線装置に割り付けられた場合、基地局と第１装置の間の信号強度／品質が高く、かつ基地局と第２装置の間の信号強度／品質が低いと、第１装置は（平均的に）セルラー基地局に／からより多くの有用データを送信し／受信することができることになる。したがって、リクエスト装置にスペクトルを割り付ける間で割り付けられるスペクトルの量を決定するときには、セルラー基地局は多くの場合にリクエスト装置の位置によって左右される。これは、無線スペクトルの有効能力をさらに妨げる。

したがって、従来技術においては、有効な、カバーできる領域を拡張するとともに、セルラー基地局およびセルラーネットワークの有効能力を改善する必要性がある。
この必要性は、他のタイプの無線ネットワークの他の不適当な点とは無関係に存在する。（しかしながら、添付の明細書で説明するように、１つの必要性の解決策は他方の解決策を容易にし得る）例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に従って通信する無線ネットワークのような、ある種の非セルラーネットワークは、より低いレートでかつ望まれるものより少数の装置でデータを伝達し得る。

以下の詳細な説明を以下の図面と併せ考察すると、本発明をより理解できるであろう。

セルラーネットワークにおけるセルの一般的な概略図であり、セルの中の無線装置は、本発明の一実施形態に従ってマルチホッピングで基地局と通信する能力を有している。 本発明の実施形態に従う携帯電話コンポーネントの内部回路についての典型的な説明を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に従うセルラーネットワークのカバー範囲を拡張する方法のフローチャートである。 本発明の一実施形態に従うセルラーネットワークのカバー範囲を拡張する代替方法のフローチャートである。 マルチホップネットワークにおける無線装置の役割を選択する方法を表すフローチャートである。 ノード状況信号の形成プロセスの一例を示す図である。 無線使用の典型的なシナリオである。 無線使用の典型的なシナリオである。 無線使用の典型的なシナリオである。 無線使用の典型的なシナリオである。 マルチホップネットワークにおける無線装置の役割を選択するプロセスの一例である。 マルチホップネットワークにおける無線装置の役割を選択するプロセスの一例である。 マルチホップネットワークにおける無線装置の役割を選択するプロセスの一例である。 本発明の一実施形態に従うセルラーネットワークの容量を拡張する方法のフローチャートである。 図１０は中継ノードを選択するプロセスの一例である。 マルチホップネットワーク上でデータを安全に送信するプロセスの一例である。 マルチホップネットワーク上でデータを安全に送信するプロセスの一例である。 無線ネットワークの一例である。 図１３のネットワークでの送信のタイミングチャートの一例である。 無線媒体へのアクセスを媒介するスケジュールの一例である。 スケジュールを選択するプロセスの一例である。 マルチホップネットワークの一例である。 無線媒体へのアクセスを媒介するスケジュールのより多くの一例である。 無線媒体へのアクセスを媒介するスケジュールのより多くの一例である。 様々なネットワークトポロジーにおけるスケジュール選択の一例である。 様々なネットワークトポロジーにおけるスケジュール選択の一例である。 様々なネットワークトポロジーにおけるスケジュール選択の一例である。 様々なネットワークトポロジーにおけるスケジュール選択の一例である。 無線媒体へのアクセスを媒介するスケジュールのより多くの一例である。 無線媒体へのアクセスを媒介するスケジュールのより多くの一例である。 無線媒体へのアクセスを媒介するスケジュールのより多くの一例である。 隠れたノードでのトポロジーの典型的な一例である。 電気器具を制御するためのプロセスおよび装置の一例である。 電気器具を制御するためのプロセスおよび装置の一例である。 交通を制御するプロセスおよびシステムの一例である。 交通を制御するプロセスおよびシステムの一例である。 交通を制御するプロセスおよびシステムの一例である。 無線ネットワーク上の衝突を検知するタイミング図およびプロセスの一例である。 無線ネットワーク上の衝突を検知するタイミング図およびプロセスの一例である。

本発明は、方法、無線装置、およびカバー範囲を拡張しセルラーネットワークのキャパシティーを改善する方法を含んでいる。本発明はさらに、方法、無線装置、およびある非セルラー無線ネットワークの容量を向上させるためのコンピュータプログラム製品を含んでいる。

一実施形態では、無線装置（例えば携帯電話）は、マルチホッピングを使用したセル内の他の無線装置を介して非セルラーインターフェース上でセルラーネットワークのセル内のセルラー基地局と通信することができる。無線装置は、その信号強度が閾値以下であるときに、他の無線装置からホッピングオフすることにより、非セルラーインターフェース上で基地局との通信の許可を要求することがある。装置のホッピング決定に影響し得る他のファクターには、以下においてさらに説明するように、バッテリ寿命、帯域幅の使用、装置のタイプ、移動度のレベル、時刻、受信料、ユーザープロファイル、非セルラー信号強度、セルラー信号強度、非セルラーインターフェースによって観測された無線干渉レベル、およびセルラーインターフェースによって観測された無線干渉レベルが含まれるが、これらには限定されない。あるいは、無線装置は、無線装置における基地局との帯域幅が過剰であるときに、リクエストを送信した無線装置からホッピングオフすることにより非セルラーインターフェース上で基地局と通信することの要求を受け取ることがある。無線装置は非セルラープロトコルを使用して、セル内で互いに通信し、それによってセルラーネットワークの帯域幅の使用を最小限にする。セルラーネットワークのセル内の無線装置がマルチホッピングを介してそのようなやり方で基地局と通信することを可能にすることにより、カバーできる領域およびセルラーネットワークの容量が向上する。さらに、セルラーネットワークシステム資源の割り当ておよび使用において改良を観察することができる。

以下においては、セルラーネットワークにおける無線装置に関連して本発明を議論するが、本発明の原理は、ピアツーピアネットワークで互いに無線接続される家電および他の無線装置に適用することができる。また、本発明の原理をそのような実施に適用する実施形態は、本発明の範囲以内にある。

以下の説明では、本発明についての完全な理解をもたらすべく、多数の特定の詳細が述べられている。しかしながら、本発明はそのような特定の詳細なしで実行し得ることは、当業者には明白であろう。他の一例においては、不必要な詳細が本発明を不明瞭にしないように、周知の回路がブロック図の形で示されている。無線ネットワーク上の送信スケジューリングに関するある発明を除いて、タイミングの考察等を考える詳細は、本発明のうちのいくつかについての完全な理解を得るためには必要ないので省略された。

背景技術の項で述べたように、現在、いくつかの既存のセルラーシステムにおいては、セルラー装置は直接セルラー基地局と通信する。すなわち、いくつかの既存のセルラーシステムでは、セルラー装置は単一ホップを介してセルラー基地局と通信する。上で議論したように、何百若しくは何千もの人々がセル内の基地局と直接通信することを試みることがあり得る。これらの個人のうちの数人は、携帯電話サービスが弱いおよび／または利用可能でない、ここで「バッドスポット」と呼ぶエリアに位置することがある。携帯電話と基地局の間の信号は、通常、険しい地勢、過度の葉、物理的な距離あるいは高層建築によってブロックされるからである。さらに、セルのいくつかのエリアの信号強度はユーザーの処理能力要求を満たすほどは強くないことがある。したがって、信号強度が低いエリアでユーザーの処理能力需要を満たすと同様に窮地に位置することがある個人のために役立つために基地局のカバーできる範囲を拡張するための技術が必要である。

本発明の原理は、図１〜図４に関して特にここに議論するように、とりわけ、カバー範囲を拡張してセルラー基地局の容量を改善する。このことは、セルラー基地局がバッドスポットに位置し得る個人のために役立つことを可能とする。さらに、本発明の原理は、図１〜図４に関連してここに議論するように、とりわけ、信号強度が低いエリア内のユーザーの処理能力需要をより有効に満たすために、より効率的にセルラーネットワークのシステム資源を割り当てる。すべての実施形態がこれらの利点を提供することに向けられてはおらず、他の実施形態は他の利点を提供し得る。

図１は、セルラーネットワークにおけるセルの一般的な概略図であり、セル内の無線装置はマルチホッピングを介して基地局と通信する能力を持っている。図２は、携帯電話のあるコンポーネントの内部回路についての典型的な説明を示すブロック図である。図３は、無線装置の信号強度が弱いときのシナリオにおける、有効範囲を拡張しかつセルラーネットワークのキャパシティーを改善するためのフローチャートであり、それにより、いくつかの一例においては、基地局と通信するために他の無線装置からホップオフすることの試みの必要性を要求する。図４は、無線装置の基地局での帯域幅が過剰であるシナリオにおいて、カバー範囲を拡張するとともにセルラーネットワークのキャパシティーを改善するためのフローチャートであり、そのセルの他の無線装置が基地局と通信するためにそれ自身ホップオフできるようにする。

図１を参照すると、図１は、本発明の実施形態に従う無線携帯電話ネットワークにおけるセル１００についての一般的な概略図である。理解の容易さのために、セルラーネットワークにおける単一のセル１００だけが表現されていることが注目される。本発明の原理は、特定の携帯電話ネットワークにおけるいかなる数のセルにも限定されない。

無線携帯電話ネットワークにおけるセル１００は、約１０平方マイルのエリアとすることができる。携帯電話ネットワークにおけるセル１００は、それぞれセルラー基地局１０１を備えており、それは無線装置（１０３Ａ〜１０３Ｄ）（例えば携帯電話、ネットブック、携帯情報端末、ラップトップコンピュータ）と受信／送信するためのタワー１０２を有している。無線装置（１０３Ａ〜１０３Ｄ）は、集団的に若しくは個別に複数の無線装置１０３あるいは一つの無線装置１０３としてそれぞれ呼ばれ得る。無線装置１０３は、ここに用いるように、セルラーネットワークあるいは他のネットワークにあるいはそこから無線でデータを通信する能力を持っている任意の通信装置を指すことがある。図１はセル１００の４つの無線装置１０３を表現しているが、図１がセル１００内でサービスされ得る無線装置１０３の任意の数に制限されることはない。本発明の原理を実行するための携帯電話である無線装置の一例は、図２に関連して以下に議論する。

本発明の実施形態に従い、無線装置１０３は「マルチホップ」で基地局１０１と通信するように構成されている。ここで用いる「マルチホッピング」は、無線装置１０３が１つ以上の他の無線装置１０３を介して基地局１０１と通信することができるプロセスを指す。例えば、図１に図示されるように、無線装置１０３Ｂは無線装置１０３Ａを介して基地局１０１と通信することができる。他の一例においては、図１に示したように、無線装置１０３Ｃは無線装置１０３Ｂ、１０３Ａを介して基地局１０１と通信することができる。この一例において、コミュニケーションの範囲は拡張される。他の一例において、図１に図示されるように、無線装置１０３Ｄは無線装置１０３Ａを介して基地局１０１と通信することができることがある。従って、無線装置１０３Ｂ，１０３Ｄが無線装置１０３Ａを介して基地局１０１と通信できるようにすることにより、セルラーネットワークの帯域幅のより効率的な使用がある。マルチホッピングのより多くの詳細な説明が、さらに以下に議論される。一実施形態では、無線装置１０３は非セルラープロトコルを介して互いに通信することができ、以下により詳細に議論するように、それによってセルラーネットワークの帯域幅の使用を最小限にしまたは減少させる。

一実施形態では、マルチホッピングを介して基地局１０１と通信する無線装置１０３のユーザーは、サービスのために課金される。すなわち、中間の無線装置１０３のユーザーは、中間の無線装置１０３を介して基地局１０１と通信する無線装置１０３のユーザーを含めて、サービスのために課金されない。

図１を再び参照すると、セルラー基地局１０１は、移動電話交換局（ＭＴＳＣ）１０４を介して公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）１０５（あるいは他の有線、光ファイバーベースのネットワーク、例えばインターネット）に接続される。各電話会社は、移動電話交換局（ＭＴＳＣ）１０４を有しており、それは都市あるいは領域の基地局１０１のすべてを制御するとともにランドベースのＰＳＴＮ１０５への接続をすべて制御する。ＧＳＭ（登録商標）、ＵＭＴＳ、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ等の異なるセルラー規格は、１０４のために移動通信交換局（ＭＳＣ）、および０１５のために陸上移動通信網（ＰＬＭＮ）のような用語を用いることがある。

上で議論したように、セルラー基地局１０１は無線装置（１０３Ａ〜１０３Ｄ）で受信／送信するためのタワー１０２を有している。すなわち通信は、例えば１０００メートルを超える長さの距離にわたる通信である２ウェイ長距離無線周波数通信を介して、無線装置１０３とタワー１０２の間で達成される。携帯電話である無線装置１０３の主要部品の内部回路についての典型的なビューを示すブロック図は、図２に関連して以下に提供される。

図２を参照すると、図２は、本発明の実施形態に従う携帯電話である無線装置１０３（図１）の部品の内部回路についての典型的なビューを示すブロック図である。無線装置１０３は信号プロセッサ２０１とプロセッサ２０３に接続されたトランシーバー２０２Ａ、２０２Ｂを有している。（トランシーバー２０２Ａ、２０２Ｂは、以下においてさらに議論するように、セルラーおよび非セルラーインターフェース２１０、２１１を介してプロセッサ２０３にそれぞれ接続されている）さらに、無線装置１０３は、プロセッサ２０３に接続された記憶媒体２０４を有している。さらに、無線装置１０３は電波（無線信号）を送受信するためにアンテナ２０５を有している。アンテナ２０５に接続されたトランシーバー２０２Ａ、２０２Ｂは、無線通信の送受信に関連するプロセスを行なう。信号プロセッサ２０１は、トランシーバー２０２Ａ，２０２Ｂから受信した無線信号をスピーカー２０６によって出力される音声信号に変換するとともに、マイクロホン２０７から受信した音声信号をトランシーバー２０２Ａ、２０２Ｂとアンテナ２０５の組合せによって送信される無線信号に変換する。キーパッド２０８は、無線装置１０３の外部から見える個々のキーの後ろに内側電気センサを有している。キーが無線装置１０３のユーザーによって押し下げられたとき、これらのセンサは特定の応答を生じさせる。

プロセッサ２０３は、無線装置１０３の頭脳あるいは中央処理装置であるマイクロプロセッサであり、例えばいくつかの実施形態では、無線装置１０３のオペレーティングシステムはプロセッサ２０３によって実行される。この実施形態においては、プロセッサ２０３は、ユーザー入力への応答およびメニューアイテムやディスプレイ２０９上に出力される指示メッセージ等を生じさせるプログラムモジュールの実行を含む、無線装置１０３の内部／上に生じる全てのあるいは実質的に全てのプロセスを制御する。ディスプレイ２０９は、接触あるいはスクリーンと１つ以上のユーザーの指またはスタイラスの間の接近によるユーザー入力を受信するための、例えば静電容量に反応する液晶表示装置、Ｅ−インクあるいはＯＬＥＤ表示装置のようなタッチあるいはマルチタッチディスプレイとすることができる。

記憶媒体２０４は個々のユーティリィティ／モジュールとしてのコンピュータで実行可能プログラムを格納するとともに、ユーザー入力された（または動的に作成／格納された）データのデータベースを維持する。

この実施形態では、無線インターフェースは、２台の無線端末間の無線通信を容易にするプロトコルを実行する。端末は基地局または装置であるが、さらに基地局も装置と見なすことができる。したがって、我々は無線端末および無線装置というフレーズを区別なく用いる。少なくとも１つの無線インターフェースは各無線端末の内部に存在する。セルラーインターフェースはセルラーネットワークによって直接管理されている無線インターフェースである。したがって、１つ以上のセルラータワーが、セルラー装置の内部のセルラーインターフェースの行動を制御することができる。例えば、セルラー基地局は、どのセルラー基地局と通信すべきか、いつセルラー装置は通信しなければならか、あるいはどんな周波数、コード、タイミング、送信電力レベル、およびセルラー装置が通信すべきデータレートをセルラー装置に示す。そのセルラーインターフェースを用いると、セルラー装置は単一ホップで基地局で直接通信することができる。いくつかの実施では、無線装置はセルラーインターフェースだけを用いることによりマルチホップで通信することできる。非セルラーインターフェースはセルラーネットワークによって直接管理されない無線インターフェースであり、例えば、無線装置はセルラー基地局と無関係な他の無線装置への無線接続を形成することができる。非セルラーインターフェースの一例には、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎ、ｐあるいはｓ規格、ブルートゥース規格、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）規格を実行するインターフェースが含まれる。非セルラーインターフェースのある一例では、非セルラーインターフェースは１つ以上の周波数、タイムスロットにアクセスし、あるいはセルラー基地局によって調停された同一のものにアクセスすることのないコードを用いることができる。この定義には１つの例外がある。ある装置において、第１のインフラストラクチャネットワークが第１の無線インターフェースを制御し、第２のインフラストラクチャネットワークが第２の無線インターフェースを制御し、かつ第１無線インターフェースが第２のインフラストラクチャネットワークにおけるマルチホッピングを容易にしている場合、第１無線インターフェースは第２のインフラストラクチャネットワークの観点から非セルラーインターフェースと見なすことができる。例えばスマートフォンは、セルラーインターフェースを用いて３Ｇネットワークに、かつ非セルラーインターフェースを用いてＷｉＦｉネットワークに、同時に接続され得る。非セルラーインターフェースは、ＷｉＦｉ基地局に接続されている間に、他のいくつかの装置のための非セルラーインターフェースを介して同時にマルチホップセルラー通信を容易にする。非セルラーインターフェース上での他の装置との通信は、この一例においては、ＷｉＦｉ基地局あるいはセルラー基地局によってきっちりと制御されない。非セルラーインターフェースは、マルチホップを容易にしているセルラーネットワークから得られたフィードバックに基づいてその行動を修正し得るが、それはセルラーネットワーク単独で行うことを強いることができない。例えば、セルラーネットワークによって提供されるもの以外の非セルラーインターフェースへの入力は、非セルラーインターフェースの行動に影響し得る。例えば、セルラーネットワークからの入力は、非セルラーインターフェースによって下される決定における多数のうちの１つのパラメータであり得る。例えば、セルラーネットワークは、セルラーインターフェース上で非セルラーインターフェースを用いるべく無線装置を多かれ少なかれ傾斜させるために、後で説明する経路指定あるいは役割選択処理のうちのいくつかを無線装置が修正するように要求することがある。確かに、いくつかの実施形態では、非セルラーインターフェースは、その行動に対して十分にコントロールしており、かつ分散型のやり方でその通信決定を下すことができる。

さらに、無線装置１０３は、プロセッサ２０３に接続されたセルラーインターフェース２１０および非セルラーインターフェース２１１を有している。セルラーインターフェース２１０はトランシーバー２０２Ａにさらに接続されているが、非セルラーインターフェース２１１はトランシーバー２０２Ｂにさらに接続されている。いくつかの実施では、セルラーインターフェース２１０および非セルラーインターフェース２１１を同一のトランシーバーおよびアンテナに接続する。セルラーインターフェース２１０および非セルラーインターフェース２１１は、制御装置２１２および２１３を有している。セルラーインターフェース２１０は、セルラータワー１０２と通信するためのインターフェースを指す。非セルラーインターフェース２１１は、セルラータワー１０２あるいは非セルラーインターフェースと同一性を有している他の携帯型セルラー装置あるいはアクセスポイントのような他の装置と間接的に通信するための、ブルートゥース（ＴＭ）、ＷｉＦｉ（ＴＭ）、ＦｌａｓｈＬｉｎＱ（ＴＭ）のようなインターフェースを指すが、それらには限定されない。以下においてさらに議論するように、無線装置１０３は非セルラーインターフェースを用いて互いに通信し得る。非セルラーインターフェース２１１およびセルラーインターフェース２１０は、同じ無線スペクトルあるいは異なる無線スペクトルを用い得る。非セルラーインターフェース２１１が異なるスペクトルを用いる場合、無線装置１０３間のピアツーピア通信はセルラーネットワークの帯域幅を用いないしあるいは影響しない。一実施形態では、セルラーインターフェース２１０および非セルラーインターフェース２１１は、それぞれ個別の集積回路上に具体化することができる。他の実施形態では、セルラーインターフェース２１０および非セルラーインターフェース２１１の両方が、別の集積回路上に置かれた制御装置２１２／２１３と共に単一の集積回路上に具現化することができる。他の実施形態において、セルラーインターフェース２１０（制御装置２１２無し）および非セルラーインターフェース２１１（制御装置２１３無し）は、単一の制御装置（単一の制御装置に結合された制御装置２１２／２１３）と共に単一の集積回路上に具現化され得る。他の実施形態では、セルラーインターフェース２１０（制御装置２１２無し）および非セルラーインターフェース２１１（制御装置２１３無し）はプロセッサ２０３に接続され、プロセッサ２０３は単一の制御装置（単一の制御装置に結合された制御装置２１２／２１３）を有する。

さらに、無線装置１０３は、プロセッサ２０３、セルラーインターフェース２１０および非セルラーインターフェース２１１に接続されたメモリー２１４を有している。本発明の原理に従うアプリケーションは、図３および図４に関連して以下においてさらに議論するように、セルラーネットワークのカバー範囲を拡張するためのアプリケーションを有することができる。本発明のアプリケーションは、メモリー２１４内に存在することができる。制御装置２１２、２１３は、メモリー２１４内に存在するアプリケーションの命令を実行するように構成されたプロセッサとすることができる。他の実施形態では、アプリケーションの命令はセルラーインターフェース２１０／非セルラーインターフェース２１１の個別のメモリー（図示せず）内に存在することができる。

当業者に理解されるように、本発明の態様はシステム、方法あるいはコンピュータプログラム製品として具現化することができる。従って、本発明の態様は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）、あるいはソフトウェアとハードウェアの態様を組み合わせた実施形態の形式とすることができ、それらはすべて全般的に「回路」、「モジュール」あるいは「システム」と呼ぶことができる。さらに、本発明の態様は、その上に具現化されたコンピュータ可読プログラムコードを有する１つ以上の有形的のコンピュータ可読媒体に具現化されたコンピュータプログラム製品の形式とすることができる。

１つ以上のコンピュータ可読媒体の任意の組合せを使用することができる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体あるいはコンピュータ可読記憶媒体とすることができる。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば電子、磁気、光学、電磁気、赤外線、半導体システム、装置、装置、あるいはこれらの任意の適切な組合せとすることができるが、それらには限定されない。コンピュータ可読記憶媒体のより特殊な一例（非網羅的なリスト）には、１本以上のワイヤーを有した電気接続、ポータブルコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリー（ＲＯＭ）、消去可能プログラム可能ＲＯＭ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリー）、ポータブルのコンパクトディスクを使った読み出し専用メモリー（ＣＤ−ＲＯＭ）、光学的記憶装置、磁気記憶装置、あるいはこれらの任意の適切な組合せが含まれる。このドキュメントの文脈では、コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、装置あるいは装置による使用のためのあるいはそれに関連するプログラムを含みあるいは格納できる任意の有形な媒体とすることができる。

コンピュータ可読信号媒体は、そこに具現化されたコンピュータ可読プログラムコードを有した、例えば、ベースバンドにあるいは搬送波の一部としての、伝播されるデータ信号を含むことができる。そのような伝播される信号は、電磁気、光学、あるいはそれらの任意の適切な組合せを含む様々な形式のうちのいずれかとすることができるが、それらには限定されない。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体ではない任意のコンピュータ可読媒体とすることができるとともに、通信し、伝播し、または命令実行システム、装置あるいは装置による使用またはそれに関連させて移送することができる。

コンピュータ可読媒体上で具現されるプログラムコードは、無線、有線、光ファイバーケーブル、ＲＦ等、あるいはそれらの任意の適切な組合せを含む適切な媒体を用いて送信することができるが、それらには限定されない。

本発明の態様のための作動を実行するためのコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋等のオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語あるいは同様のプログラミング言語等の従来の手続き的なプログラミング言語を含む、１つ以上のプログラミング言語の任意の組合せで書くことができる。

本発明の態様は、本発明の実施形態に従う方法、装置（システム）およびコンピュータプログラム製品のブロック図および／またはフローチャート図に関連して以下に説明する。ブロック図および／またはフローチャート図の各ブロック、およびブロック図および／またはフローチャート図の中のブロックの組合せが、コンピュータプログラム命令によって実行できることは理解されるであろう。これらのコンピュータプログラム命令は制御装置あるいはプロセッサに提供され、制御装置あるいはプロセッサを介して実行されるその命令は、フローチャートおよび／またはブロック図のブロックにおいて指定された機能／行為を実行するための手段を形成する。

これらのコンピュータプログラム命令はまた、特定のやり方で機能するように装置を導くことができるコンピュータ可読媒体に格納することができ、そのコンピュータ可読媒体に格納された命令は、フローチャートおよび／またはブロック図のブロックにおいて指定された機能／行為を実行する命令を含む１個の製品を生じさせる。

上述したように、いくつかの現在既存の携帯電話においては、携帯電話は直接セルラー基地局と通信し、それによって限られたカバー範囲および非能率的な資源の使用に帰着している。本発明の原理は、無線装置（例えば携帯電話、ネットブック、携帯情報端末、ラップトップコンピュータ）がセルの他の無線装置からホッピングオフしてセルラー基地局と通信できるようにすることにより、セルラーネットワークの資源を効率的に用いつつカバー範囲を拡張する。さらに、無線装置は非セルラープロトコルを介して互いに通信することができ、それによってセルラーネットワークの帯域幅の使用を最小限にし若しくは減少させる。これらの原理は、無線装置１０３に関する２つのシナリオに関連して以下に議論される。図１を参照すると、１つのシナリオは、信号強度が弱い無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ｂ）を含んでおり、図３に関連して以下に議論するように、基地局１０１と通信するために、セル１００内の他の無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ａ）からのホッピングオフの試行を要求する。他のシナリオでは、無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ａ）は基地局１０１に対して過剰な帯域幅を有していて、図４に関連して以下に議論するように、セル１００内の他の無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ｂ）が基地局１０１と通信するためにそれ自体がホップオフできるようにする。

図３を参照すると、図３は、本発明の実施形態に従うセルラーネットワークのカバー範囲を拡張する方法３００のフローチャートである。特に、上述したように、図３は信号強度が弱い無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ｂ）を含むシナリオについてセルラーネットワークのカバー範囲を拡張することについて議論し、それによって基地局１０１と通信するためにセル１００内の他の無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ａ）をホップオフさせることの試行を必要とする。

図１〜図２と共に図３を参照すると、ステップ３０１において、無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ｂ、無線装置１０３Ｄ）は、セルラーインターフェース２１０上で基地局１０１からの信号強度を測定する。

ステップ３０２において、無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ｂ、無線装置１０３Ｄ）は、その信号強度が閾値を越えるかどうかを決定する。例えば、無線装置１０３は、基地局１０１と通信するためにその信号強度が十分な強さかどうかを決定する。無線装置１０３のユーザーの処理能力要求を満たすほど信号強度が強くないことがある。無線装置１０３のユーザーが「バッドスポット」にいることにより、信号を利用できないことがある。

信号強度が閾値を越える場合は、ステップ３０３において、無線装置１０３はセルラーインターフェース２１０を介して基地局１０１と直接通信することを試みる。

しかしながら、信号強度が閾値未満の（つまり、無線装置１０３のユーザーの処理能力要求を満たすほど信号強度が強くない）場合は、ステップ３０４において、無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ｂ、無線装置１０３Ｄ）は、他の無線装置１０３をホッピングオフさせることによって基地局１０１と間接的に通信するために、近くの他の無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ａ）にリクエストを送信する。ここで用いる「無線装置をホッピングオフさせる」ことは、無線装置１０３を介して基地局１０１と間接的に通信することを指す。

ステップ３０５において、無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ａ）は、基地局１０１と通信するためにそれ自体がホップオフすることのリクエストを受信する。

ステップ３０６において、リクエストを受信する無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ａ）は、リクエストを受け入れるべきかどうかを決定する。一実施形態において、無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ａ）は、バッテリの使用、帯域幅の使用（その接続のために現在用いられている帯域幅の量を指す）、時間帯別等の様々なファクターに基づいて、リクエストを受け入れるべきかどうか決定する。

リクエストを受信する無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ａ）がリクエストを受け入れないことを決定する場合は、ステップ３０７において、無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ａ）は、リクエストを拒否するために無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ｂ（無線装置１０３Ｄ））に対しレスポンスを送信する。

あるいは、リクエストを受信する無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ａ）がリクエストを受け入れることを決定する場合、ステップ３０８において、無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ａ）は、リクエストを受け入れるために無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ｂ（無線装置１０３Ｄ））に対してレスポンスを送信する。

ステップ３０９において、無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ｂ、無線装置１０３Ｄ）は、リクエストを受け入れた無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ａ）を介して非セルラーインターフェース２１１上で基地局１０１と通信することの許可を受信する。

ステップ３１０において、無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ｂ、無線装置１０３Ｄ）は、リクエストを受け入れた無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ａ）を介して非セルラーインターフェース２１１上で基地局１０１と通信する。

方法３００は、明瞭さのために図示されない他のおよび／または追加のステップを含み得る。さらに、方法３００は示されたものとは異なる順番で実行することができるとともに、図３の議論で示した順番は例示的なものである。さらに、方法３００の複数のステップは実質的に同時に実行しあるいは省略することができるが、それはここに説明する他の特徴あるいはステップを省略しあるいは同時に実行することを示唆するものではない。

上述したように、本発明の原理を用いる代替シナリオは、基地局１０１との帯域幅が過剰な無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ａ）を含んでおり、図４に関連して以下に議論するように、基地局１０１と通信するためにセル１００内の他の無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ｂ）それ自体がホップオフできるようにする。

図１〜図２と共に図４を参照すると、ステップ４０１において、無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ａ）は、近くの他の無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ｂ、１０３Ｄ）に非セルラーインターフェース２１１上でリクエストを送信し、基地局１０１と通信するために無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ａ）をホップオンさせることをそれらに依頼する。無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ａ）が基地局１０１との帯域幅が過剰であるからである。

ステップ４０２において、無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ｂ、１０３Ｄ）は、無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ａ）から、基地局１０１と通信するべく無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ａ）をホップオンさせるための誘引を受ける。

ステップ４０３において、無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ｂ、１０３Ｄ）は、基地局１０１と通信するために無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ａ）をホップオンさせる誘引を受け入れるどうか決定する。一実施形態では、無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ｂ、１０３Ｄ）は、無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ａ）が提示しなければならない利用可能な帯域幅のような様々なファクターに基づいて、誘引を受け入れるべきかどうか決定する。例えば、利用可能な帯域幅が処理要求を扱うのに十分でなければ、無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ｂ）は誘引を受け入れない。あるいは、処理の要求を扱うのに十分な帯域幅がある場合、無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ｂ）は誘引を受け入れる。

リクエストを受信する無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ｂ）が誘引を受け入れないことを決定する場合は、ステップ４０４において、無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ｂ）は誘引を無視する。

あるいはリクエストを受信する無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ｄ）が誘引の受け入れを決定する場合は、ステップ４０５において、無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ｄ）はリクエストを受け入れるレスポンスを無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ａ）に送信する。

ステップ４０６では、リクエストを受け入れた無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ｂ）は、リクエストを送信した無線装置１０３（例えば無線装置１０３Ａ）を介して非セルラーインターフェース２１１上で基地局１０１と通信し始める。

方法４００は、明瞭さのために、表現されない他のおよび／または追加のステップを含み得る。さらに、方法４００は、示されたものとは異なる順番で実行さすることができるとともに、図４の議論に示した順番は例示的なものである。さらに、方法４００の複数のステップは実質的に同時に実行しあるいは省略することができるが、それはここに説明する他の特徴あるいはステップを省略しあるいは同時に実行できることを示唆するものではない。

以下に説明する他の実施形態においては、セルラーネットワークと間接的に通信するために非セルラーインターフェースを用いることができる。したがって、いくつかの実施形態では、セルラーインターフェースのない無線装置は、本発明の原理を用いて、間接的にセルラーネットワークと通信することができる。しかしながら、いくつかのセルラーネットワークシステムでは、セルラーインターフェースだけがセルラーネットワークと直接通信することができる。ある実施形態においては必要でないが、いくつかの無線装置はセルラーインターフェースと非セルラーインターフェースを有している。上に言及したように、装置におけるセルラー非セルラーインターフェースは同じ無線スペクトル、あるいは異なる無線スペクトルで作動することができる。先に説明したように、適切に構成されると、無線装置は、そのセルラーインターフェースを介してセルラーネットワークと直接通信し、かつその非セルラーインターフェースを介してセルラーネットワークと間接的に通信することができる。したがって、そのような無線装置は、その状態、状況および環境に応じて、セルラーネットワークと直接的あるいは間接的に通信するべきかどうかを選択するように構成することができる。すなわち、無線装置は、他の装置をホップオフさせるべきか直接通信するべきかを決定するためのプロセスを実行することができる。決定に際して、装置は、近くの受信側および中継器の質、近くの受信側および中継器の量、バッテリ寿命、動力源、平均処理能力、帯域幅の使用、帯域幅ニーズ、帯域幅有効性、装置のタイプ、移動度のレベル、時刻、受信料、ユーザープロファイル、非セルラー信号の強度および質、セルラー信号の強度および質、非セルラーインターフェースによって観測される無線干渉のレベル、セルラーインターフェースによって観測される無線干渉のレベル、受信側へのホップの数、および周囲の無線環境等のファクターを考慮することができる。例えば、これらのファクターのそれぞれあるいは部分集合はそれぞれの閾値と比較されて、あるファクターが閾値を越える場合は間接的な通信が選択され、そうでなければ直通的な通信が選択される。

現在、装置はセルラーインターフェースを介してセルラー基地局と直接通信しているが、いくつかのシステムでは、現在、装置は非セルラーインターフェースを介してセルラー基地局と通信していない。その非セルラーインターフェースを介しての無線装置によるセルラーネットワークとの間接通信は、いくつかの実施形態において、第１の無線装置が、ベースステーションのためのデータをその無線装置の非セルラーインターフェースを介して第２の無線装置の非セルラーインターフェースに送信すること要求する。第２の無線装置のそのセルラーインターフェースを介した基地局への直接接続が十分（例えば、信号強度が約−８０ｄＢｍより強い、信号対雑音に干渉比率を加えて１５ｄＢ以上である、あるいはチャネル品質インジケータ（ＣＱＩ）が１５より大きい）場合、第２の無線装置は、その非セルラーインターフェースを介して第１無線装置から直接受信したデータを、そのセルラーインターフェースを介して基地局に転送する。他の場合には、第２の無線装置は、基地局のためにその非セルラーインターフェース上で第１無線装置から受信したデータを、第３の無線装置の非セルラーインターフェースに中継する。

第３の無線装置のそのセルラーインターフェースを介した基地局への直接的な接続が十分に良好な場合、第３の無線装置は、その非セルラーインターフェースを介して第２の無線装置から受信した（第１無線装置によって発信された）データを、そのセルラーインターフェースを介して基地局に直接的に転送する。他の場合には、第３の無線装置は、基地局のためにその非セルラーインターフェース上で第２の無線装置から受信した（第１無線装置によって発信された）データを、第４の無線装置の非セルラーインターフェースに中継する。このように、マルチホップルートは、関係する各無線装置の制約、状態および能力に応じて同数のホップに拡大することができる。

いくつかのシステムでは、複数のセルラー基地局は、セル端における干渉を互いに制御するべく協力する。しかしながら、そのような方法は、干渉を緩和するために基地局がそれらの資源をかき混ぜるようにしがちである本発明の原理は、いくつかの実施形態において、これらのセルラー基地局に干渉を制御するための追加の方法をもたらす。例えば、セルラー基地局が、そのセルの同じ端部の近くの他の無線装置のために、セルの端部にある無線装置へのサービスが閾値を上回る量の干渉を引き起こしていることを検知した場合、基地局のうちの１つは関係する無線装置のセルラーインターフェースと通信し、セルラーネットワークと間接的に通信するためにその非セルラーインターフェースを用いることをその無線装置に要求する。いくつかの実施形態では、セルラーネットワークは、セルラーネットワークへの他のルートを選ぶことを無線装置に要求する。したがって、基地局からの緩い支援により、無線装置はセル端部の近くにある他の無線装置のための干渉を緩和するとともに、セルラーネットワークの性能向上を支援する。

さらに、いくつかの実施形態において、無線装置はまた、セルラー基地局からの支援無しにあるいは限られた支援により、この決定を独立して行う。このことをなす１つの方法は、近くの基地局からの信号の強度を分析することである。トップの（最も強い）いくつかの（例えば最も強い２つ、３つ、あるいは４つの）基地局の信号強度が ほとんど同じ（例えば互いに５％、１０％あるいは３０％以内にある）場合、無線装置が、１つのセルラー基地局への送信が同様の信号強度の他のセルラー基地局に干渉するような、過度のセル端部干渉がありそうであると予言するとこれに応じて、無線装置は、例えばセルラー基地局の１つに近い他のセルラー装置からホップオフするために非セルラーインターフェースを用いる前述したプロセスの１つ以上を開始することにより、近くのセルラー基地局と間接的に通信するべくその非セルラーインターフェースを用いようとする。分配されたやり方でセル端部のユーザー干渉を予言し若しくは検知する他のプロセス（例えば、各無線装置によって行なわれるプロセス）は、近くの基地局の信号強度、近くの受信側および中継器の質、近くの受信側および中継器の量、バッテリ寿命、動力源、平均処理能力、帯域幅の使用、帯域幅ニーズ、帯域幅有効性、装置のタイプ、移動度のレベル、時刻、受信料、ユーザープロファイル、非セルラー信号強度および質、セルラー信号強度および質、非セルラーインターフェースによって観測された無線干渉レベル、セルラーインターフェースによって観測された無線干渉レベル、受信側へのホップの数、周囲の無線環境、セルラーネットワークへの様々な直接間接ルートによる処理の履歴、および近くの無線装置からのフィードバックのうちの１つを用いる。近くの無線装置からのフィードバックは分散したアルゴリズムおよびプロトコルに供給され、それらは、いくつかの実施形態において、セル上のあるいはある範囲内のすべての無線装置の状態についての集合的な知識なしに、経路指定を決定する。さらにいくつかのシステムにおいては、そのようなフィードバックは装置に対し表示のみを供給する。装置は、セル端部ユーザー干渉を緩和するために、フィードバックの情報とは無関係に追加のパラメータに基づき、独立してホッピングの決定を下す、しかしながら、あるシステムでは、分散したアプローチが過度に慎重で誤り検出に苦しむことがある。これにより、例えば上述したような、セルラー基地局は影響を及ぼすもののホッピング決定はしない、基地局での緩い調整は、無線装置が基地局と通信するためにそれらの非セルラーインターフェースを用いるときにさえ、ある実施において役に立つことがある。本発明の原理は、ある実施形態において、カバー範囲およびセルラーネットワークのキャパシティーをさらに向上させるためにそのような調整を提供する。例えば、セルラー基地局は、無線装置によって用いられる閾値を調節しあるいは係数を量ることによってセルラーネットワークへのマルチホップ非セルラー接続を形成するかどうかに関して無線装置によって下される決定に影響を及ぼす信号を、そのようなマルチホップネットワークにおける役割選択プロセスを行なうときに送信する。

いくつかのネットワークでは、様々な無線装置はセルラー基地局と通信し、所与のセルラー基地局に接続することを試みるそのような装置の数は今後増加すると予想される。現在および予期される将来の単一ホップセルラーネットワークは、よりよいカバー範囲およびキャパシティーに対する需要の増加を支援するには適切ではない。しかしながら、本明細書において説明される実施形態のうちのいくつかにおいては、装置は、よりよいカバー範囲およびキャパシティーに対するそれらの需要を満たすべく、セルラーシステムをより効率的に用いるために互いの能力をてこ入れする。セルラーシステム資源を効率的に利用する装置のための１つの方法は、有益であると見なされるときに、例えば本明細書において説明される１つ以上の役割選択処理に従ってマルチホッピングを用いることである。いくつかの実施形態では、役割選択は分配され、各装置はマルチホッピングに参加することについて自身で決定する。

ここで説明される技術の実施形態に従って、マルチホップセルラーネットワークにおける厳密な集中制御を用い得るが、そのようなコントロールは個々の装置の性能を減少させると予想される。この予期される性能の減少は、集中コントローラが、各装置の状態に関する詳細情報を伝達するための莫大な量のオーバーヘッドバーヘッドを招くことなしに、すべての無線装置に関するすべてのこと、および集中コントローラへのその無線環境について、常に知っているとは限らないからである。そのような情報をそれら自身伝達するオーバーヘッドは、セルラーシステムの無線スペクトルおよび資源を消費する。したがって、ホッピング決定における厳密な集中制御は、マルチホップセルラーシステムの性能に悪影響を及ぼすと予想される。しかしながら、それらのセルラーインターフェースを介してセルラー基地局に直接的に通信している装置のセルラーインターフェースのみに厳格な集中制御が及んでいるところでは、本発明のある実施形態はマルチホップセルラーシステムを容易にする。それらの状態、状況および周囲に応じ、無線装置自体が分散型のやり方で装置間のホッピング決定を下す。ホッピング決定を下すとき、無線装置はセルラー基地局からある支援を受けるが、これはすべての実施形態において必要ではない。

本発明の実施形態において用いられるハイブリッドなアプローチ（例えば、集中制御と分散制御の混合）は、いくつかのシステムにおいて、マルチホップセルラーネットワークをより拡張可能でより効率的なものにし、セルラーマルチホップハイブリッドセルラーおよび非セルラーネットワークの集合的な性能を向上させると予想されるが、それは分散した経路指示、装置管理、適応スケジューリングおよび他の分散技術を用いることによるものと信じられる。これらの技術の具体例は、ここで説明され、かつ単一ホップセルラー、マルチホップセルラー、ピアツーピア単一ホップ、ピアツーピアマルチホップ、無線アドホックネットワーク、無線メッシュネットワーク等の他の種類の無線ネットワークまで拡張することができる（ここで、セルラー基地局およびセルラータワーというフレーズは区別なく使用される）。

他の実施形態では、無線ネットワークにおいて経路を指定する方法が提供される。方法は、ルーターとして参加することを選択した第１の無線端末を含む。この方法は、中継器または受信側としてそれが行動するかどうか決定する第１無線端末をさらに含む。中継器は非セルラー信号（例えばフレーム）を受信し、セルラーネットワーク上で間接的に（例えば中継器の非セルラーインターフェースを介して）あるいは直接的にコア網へとそれらの信号を渡す。受信側は、その受信側のセルラーインターフェースあるいは有線接続を介してセルラーネットワークに信号を直接渡す一種の中継器である。加えて、いくつかの実施形態において、この方法は、前記第１無線端末が中継または受信側として行動しているかどうかに基づいて、第２無線端末が第１無線端末にデータを送信することを決定することを含む。第１無線端末は、中継器として行動する場合に、近くの受信側によって観測されるセルラー信号強度および質を記述する第１のメトリックを送信する。前記第１無線端末はまた、受信側として行動する場合に、第１無線端末によって観測されるセルラー信号強度および質を記述する第２のメトリックを送信する。

上記の実施形態は、近くの無線端末が受信側へのパケットの経路指定を中継器を介して分散した方法でできるようにする。これは、いくつかのシステムにおいて、各無線端末が、あるファクターに基づいて中継器または受信側として行動するべきかどうかを独立して決定するからである。例えば、第１無線端末は、近くの受信側および中継器の質、近くの受信側および中継器の量、バッテリ寿命、動力源、平均処理能力、帯域幅の使用、帯域幅ニーズ、帯域幅有効性、装置のタイプ、移動度のレベル、時刻、受信料、ユーザープロファイル、非セルラー信号の強度および質、セルラー信号の強度および質、非セルラーインターフェースによって観測される無線干渉のレベル、セルラーインターフェースによって観測される無線干渉のレベル、受信側へのホップの数、および周囲の無線環境のうちの少なくとも一つに基づいて、ルーターとして参加することを決定する。例えば、これらのファクターのそれぞれまたはその組み合わせは閾値と比較され、ファクターが閾値を越える場合には装置はルーターとして行動し、閾値に達しない場合には装置はルーターとして行動しない。

さらに、第１無線端末は、近くの受信側および中継器の質、近くの受信側および中継器の量、バッテリ寿命、動力源、平均処理能力、帯域幅の使用、帯域幅ニーズ、帯域幅有効性、装置のタイプ、移動度のレベル、時刻、受信料、ユーザープロファイル、非セルラー信号の強度および質、セルラー信号の強度および質、非セルラーインターフェースによって観測される無線干渉のレベル、セルラーインターフェースによって観測される無線干渉のレベル、受信側へのホップの数、および周囲の無線環境のうちの一つに基づいて、中継器または受信側としてそれが行動するかどうかを決定する。例えば、これらのファクターのそれぞれあるいはその組み合わせは閾値と比較され、ファクターが閾値を満たす場合には装置は受信側として行動し、閾値に達しない場合には装置は受信側として行動しない。

さらに、第２無線端末は、第１無線端末が中継器としてあるいは受信側として行動するかどうか、近くの受信側および中継器の質、近くの受信側および中継器の量、バッテリ寿命、動力源、平均処理能力、帯域幅の使用、帯域幅ニーズ、帯域幅有効性、装置のタイプ、移動度のレベル、時刻、受信料、ユーザープロファイル、非セルラー信号強度および質、セルラー信号強度および質、非セルラーインターフェースによって観測される無線干渉レベル、セルラーインターフェースによって観測される無線干渉レベル、受信側へのホップの数および周囲の無線環境のうちの少なくとも一つに基づいて、第１無線端末にデータを送信することを選択することができる。例えば、これらのファクターのそれぞれあるいはそれらの組み合わせは閾値と比較され、ファクターが閾値を満たす場合には装置が第１無線端末にデータを送信するように行動し、かつ閾値に満たない場合には装置は第１無線端末にデータを送信しない。

図５は、実施形態に従う、無線ネットワークにおいて経路を指定する方法のフローチャートである。ステップ５０６において、第１無線端末は、ステップ５０２で言及したファクターの少なくとも１つに基づいてルーターとして参加するかどうかを決定する。ステップ５０８において、第１無線端末は対応する決定を下す。第１無線装置がステップ５１２においてルーターとして行動することを決定した場合、第１無線端末は、ステップ５０２において言及したファクターの少なくとも１つに基づいて中継器または受信側として行動するかどうかをさらに決定する。ステップ５１４において、第２無線端末は、ステップ５０２において言及したファクターの少なくとも１つに基づいて、第１無線端末にデータを送信するかどうかを決定する。ステップ５１６において、第２無線端末は対応する決定を下す。第２無線端末は、第１無線端末にデータを送信することを決定した場合、ステップ５２０にそのようにする。

ある実施形態では、受信側は最終目的地あるいは隣接したネットワークへのゲートウェイである。例えば、第１の無線装置はその非セルラーインターフェースを介して第２の無線装置と通信するとともに、そのセルラーインターフェースを介してセルラータワーと通信することができる。第２の無線装置が第１無線装置を介してセルラーネットワークに通信することを選択した場合、第１無線装置は第２の無線装置のための受信側である。それがセルラーネットワークへのゲートウェイとして行動するからである。他の具体例は、ピアツーピアセッティングにおいて第４の無線装置行きのパケットを送信する第３の無線装置を含む。この具体例において、第４の無線装置は第３の無線装置のための受信側である。それが第３の無線装置によって発信されたパケットの最終目的地であるからである。受信側の定義が文脈に応じたものになることは注目されるべきである。それは、パケットを発信する無線装置に応じて定まる。

ある実施形態では、中継器は無線装置から受信側へのルートの中間ノードである。例えば、第１の無線装置は、第３の無線装置に行き先が定められたパケットを第２の無線装置を介して送信する。第１無線装置によって発信されたパケットを第３の無線装置に中継するとき、第２の無線装置は第１の無線装置のための中継器である。発信装置から受信側へのルートには１つ以上の中継器がある。中継器の定義が文脈に応じたものになることは注目されるべきである。装置が中継器であるかどうかは、パケットを発信した無線装置応じて定まる。

ある実施形態では、無線装置は、近くの受信側および中継器の質および量に応じて、受信側または中継器として行動することを決定する。例えば、セルラー信号強度および質が低いことをほとんどの無線装置が経験する位置において、セルラータワーから中位のセルラー信号強度および質を得る無線装置は、他の無線装置がより効率的なやり方でセルラーネットワークにアクセスすることを支援するために、受信側のように行動することを決定する。セルラー信号強度および質が中位であることをほとんどの無線装置が経験する位置において、セルラータワーから中位のセルラー信号強度および質を得る無線装置は、代わりに中継器のように行動することを決定する。

ある実施形態では、無線装置は、それが十分なバッテリ寿命の利用が可能でありあるいはそれが交流電源に接続されているときに、ルーターのみとして行動することを決定する。多数のアンテナおよび隣接したネットワークとの効率的な通信を支援する、セルラーネットワークのような、他の複雑な回路を有した無線装置は、より複雑でない近くの装置のために受信側であることを決定する。無線装置は、十分な帯域幅が利用可能である場合および／または他の装置のための合理的な処理を支援する場合、ルーター、中継器、および／または受信側として行動することを希望する。他の装置および環境は、無線装置がルーター、中継器および／または受信側として行動するかどうかの決定を支援する。

無線装置は、いくつかのシステムにおいては、上述したファクターに基づいて他のものの上に１つの中継器／受信側を選ぶ。これらのファクターのうちのいくつかは、帯域幅ニーズのようなユーザベースのファクターおよび平均処理能力のようなネットワークベースのファクターを考慮することにより、ユーザー経験を向上させる。そのようなファクターを用いることは、無線装置が隣接したネットワークへのよいルート（例えば、概ね２Ｍｂｐｓより大きな処理量のルート、待時間が約１０ミリ秒未満、パケット損失が概ね５％未満）を選ぶことを支援する。例えば、無線装置は、単一ホップに代えてマルチホップを介してセルラータワーと間接的に通信することを選択する。マルチホップルートの平均処理能力がより高いからである。マルチホップルートの処理能力が平均的であるときに、装置は、良好なユーザー経験の可能性を高めるために単一ホップ接続の使用に戻る。

ある実施形態の１つの適用が、マルチホップセルラーネットワークにおいて発生する。中継器（あるいは中間ノード）は、近くの受信側によって観測されるセルラー信号の強度と質を記述するメトリックを時々送信する。さらに、それは、無線受信側へのホップの数およびそれ自身の装置状態のような潜在的な接続の望ましさを記述する他のデータを送信する。さらに、受信側（ゲートウェイノード）は、受信側によって観測されたセルラー信号強度と質を記述するメトリックを時々送信する。さらに、それは、無線受信側へのホップの数およびそれ自身の装置状態のような他の有用なデータを送信する。そのような情報は、発信ノードが中継器を介して受信側へのルートを分散したやり方で見つけることを支援できる。メトリックは、周期的な標識(beaconing)（例えばＷｉＦｉアクセスポイント）あるいは分散した標識（例えばＷｉＦｉ直接装置）を介して送信することができる。

いくつかの実施形態において、ある条件下では、各無線装置は、一斉送信無線装置の属性の非セルラー信号範囲内にある他の無線装置に警告するために、ノード状況信号および一斉送信無線装置によって検知された無線ネットワークトポロジーを一斉送信する。例えば、図６のプロセス６００は、そのようなノード状況信号の具体例を形成して一斉送信するプロセスの一実施形態である。

以下に説明するように、ノード状況信号は、いくつかの実施形態において、例えば１００ミリ秒ごとあるいは他の装置からの照会に応じて周期的に一斉送信される。ノード状況信号は様々に異なるタイプの情報をコード化する。例えば、ノード状況信号には、スケジュール状態信号（非セルラースケジューリング技術に関連して説明する）、無線装置とセルラー基地局の間のホップの数、セルラー基地局を操作するセルラーネットワークオペレーター、例えばセルラー電話会社の識別子、およびセルラー基地局からのセルラー信号の、一斉送信無線装置における、あるいはそれを介して一斉送信無線装置がセルラー基地局に対しマルチホップ接続を形成するように構成されているゲートウェイノードにおける強さを示すデータが含まれる。ノード状況信号はセルラー信号品質、例えばＳＩＮＲ、ＳＮＲ、ＣＱＩを示すデータをコード化する。さらに、ノード状況信号は、無線装置のバッテリ寿命の残りをコード化する。いくつかの実施形態では、ノード状況信号は、ビーコンフレームによって伝達されるのでＩＥＥＥ８０２．１１ｎの規格に記載された情報を含み、あるいはノード状況信号は追加のデータと共にビーコンフレームとしてフォーマットされる。さらに、ノード状況信号は、それによってノード状況信号が送信される電力を示す値を含み、それは以下に説明するように伝送損失を計算するために用いられる。いくつかの実施形態においてノード状況信号は、無線装置の位置あるいは移動に関する情報を含む、またノード状況信号は、例えば、携帯電話で生じるように無線装置が移動するかどうか、無線装置が例えばラップトップあるいは他のコンピュータか、無線装置に電力が供給されているかあるいはその無線装置バッテリで駆動されているか、無線装置は通常的に人間によって運ばれるか、近接センサからの信号に基づいて無線装置が人間によって現在用いられているか、装置は携帯型セルラー装置のように通常的に人間によって用いられるタイプかどうかを表す装置タイプフィールドを含む。ノード状況信号はまた、セルラー基地局からノード状況信号を一斉送信する無線装置あるいは無線装置が接続するゲートウェイノードへの、アップリンクあるいはダウンリンク通信のために利用可能なセルラー帯域幅の量の表示を含む。さらにいくつかの実施形態において、ノード状況信号は無線装置のオペレーターのプライバシーあるいは匿名性を維持するように構成されるが、すべての実施形態がリストされた特徴をすべて含むわけではない。

プロセス６００は無線装置によって、例えば、非セルラーセルラーインターフェースのような無線装置の様々な他のコンポーネントとの相互作用を介した無線装置のＣＰＵによって実行される。さらに、いくつかの実施形態において、ハイブリッドマルチホップセルラー非セルラーネットワーク内の各無線装置はプロセス６００を実行し、以下に説明するように、それによって分散したホッピング決定を容易にする。

この実施形態において、プロセス６００は、ブロック６１２で示したように、プロセス６００を実行する無線装置を他の無線装置のために利用可能とするべくホップオフするかどうかを決定する無線装置から始まる。例えば無線装置は、無線装置を中間ノードとして利用可能とするかどうかを決定するために以下に説明するプロセスのうちの１つを実行するとともに、無線装置をゲートウェイノードとして利用可能とするかどうかを決定するために以下に説明するプロセスのうちの１つを実行する。この実施形態においては、プロセス６００を実行する無線装置が、他の装置のために利用可能となるべくホップオフすることを決定した場合、それに応じて、プロセス６００はステップ６１４に移る。そうでなければ、それに応じて、無線装置は判定ステップ６１２を繰り返す。

この実施形態において、次に、無線装置は、ブロック６１４によって示されるように、無線装置とセルラー基地局の間のホップの数を表すデータを獲得する。ホップの数を示すデータは、無線装置がゲートウェイノードとして行動することを決定した場合には、セルラー基地局への単一ホップに対応する値である。他の場合には、無線装置は他の無線装置あるいは複数の他の無線装置からノード状況信号を受信し、それらを中間ノードまたはゲートウェイノードとして利用可能にする。また、プロセス６００を行なう無線装置は、それらのノード状況信号に基づいて、例えば以下に説明するルート選択処理のうちの１つを用いて無線装置のうちの１つを選ぶとともに、選択した中間ノードによるノード状況信号一斉送信によって伝達されたホップカウントに１つを加える。

本実施形態においては、次に、無線装置はセルラー基地局に関連付けられたセルラーネットワークオペレーターの識別子を獲得する。セルラーネットワークオペレーターは、セルラー基地局を介したネットワークへのアクセスについて課金する、セルラー電話会社あるいは他の実体である。プロセス６００を行なう無線装置がゲートウェイノードとして行動している場合、セルラーネットワークオペレーターは、無線装置が接続するセルラー基地局のオペレーターである。他の場合には、セルラーネットワークオペレーターの識別子はプロセス６００を実行する無線装置によって選択されたゲートウェイノード（例えば上流の中間ノードによって選択されたゲートウェイノード）より受信したノード状況信号から取得される。

次に、この実施形態では、ブロック６１８に示したように、セルラー基地局からの信号のプロセス６００を実行する無線装置におけるセルラー信号強度を示すデータを無線装置が獲得する。再び、プロセス６００を実行する無線装置がゲートウェイノードとして利用可能となることを決定した場合は、それに応じて、セルラー信号強度はプロセス６００を実行する無線装置のセルラーインターフェースを介して観測されたセルラー信号強度である。他の場合には、セルラー信号強度は、プロセス６００を実行する無線装置によって選択されたゲートウェイノードによって観測されたセルラー信号強度である。以下に説明するように、セルラー信号強度は、無線信号の振幅として、あるいは様々な他のやり方で、例えば高低を示す２進値として特徴づけられる。

次に、本実施形態では、無線装置は、無線装置のスケジュールを示すデータを獲得する。このスケジュールは、プロセス６００を実行する無線装置によって選択されたインターフレーム間隔期間スロットのような、非セルラー媒体上で一斉送信するための、以下に説明するスケジュールのうちの１つである。スケジュールを示すデータは、以下においてさらに説明するようにそのスケジュールが決定論的か非決定論的かどうかといったスケジュールタイプ、あるいは所与のスケジュール内に利用可能な決定論的なスロットの数の表示を識別する。いくつかの実施形態では、スケジュールを示すデータは、非セルラー送信のためのスケジューリングプロセスに関連して以下に説明するスケジュール状態信号である。

プロセス６００は、さらにブロック６２２に示したように、プロセス６００を実行する無線装置の識別子を獲得する１つのステップを含んでいる。識別子は、例えばセルラーネットワークオペレーターによって無線装置に関連付けられた一般的に一意の識別子である。例えば、識別子は、ＭＡＣアドレス、およびＩＰアドレス、あるいは例えばプロセス６００を実行する無線装置の非セルラーインターフェースに関連付けられた識別子である。あるいは、若しくはそれに加えて、識別子は、例えば、集積回路上にヒューズを吹きつけることによって、あるいはフラッシュメモリーのような持続的なメモリーにおける設定レジスターによって非セルラーインターフェースのメーカあるいは他の実体によって集積回路あるいはモジュールにハードコードされまたはプログラムされる。

次に、プロセス６００のこの実施形態では、無線装置は、時間とともに変化する値を獲得する。以下に説明するように、時間とともに変化する値が無線装置の識別子と結合され、識別子を秘密にして無線装置のユーザーのプライバシーを保護しつつ、プロセス６００を実行する無線装置の信頼されたパーティーによる追跡を可能にしているが、すべての実施形態がこの利点を提供するとは限らない。時間とともに変化する値は、その値の比較的大きなプール、例えば１０００以上、１０，０００以上、あるいは１００，０００以上から選択されて、無線装置の識別子を決定するための力まかせの労力を妨害する。いくつかの実施形態では、時間とともに変化する値は、無線装置の時計あるいは線形のシフトレジスターで生成された値あるいは無線装置のセルラー若しくは非セルラーインターフェースを介して知覚された雑音から生成された値のような、偽似乱数の値からの時間である。時間とともに変化する値は、一つの秒から次へと無線装置のトラッキングを妨害するために、頻繁に、例えば少なくとも１秒毎あるいは１００マイクロセカンド毎に変化する値である。あるいは、時間とともに変化する値は、例えば毎分１回、毎時１回、１日１回より頻繁でない、それほど頻繁に変化しない値であって、例えば無線装置をホッピングオフする他の装置のために半永続性の識別子を提供するために、信頼されていないパーティーによる短期の追跡を容易にするが、ここに記載した他の特徴と同様に、すべての実施形態がこの特徴を含む訳ではない。

本実施形態において、無線装置は、ブロック６２６に示したように、合成暗号値を形成するために時間とともに変化する値および無線装置の識別子の両方を暗号化する。いくつかのシステムでは、時間とともに変わる値と無線識別子の両方をともに暗号化して単一の暗号値を形成することは、例えば暗号化された出力ストリングにおいて、無線装置の識別子が変化しなくても暗号化された値が時間とともに変化するので、識別子の隠蔽を支援すると予想される。しかしながら、本技術がこの利点を提供するシステムに限定されないことは注目されるべきである。ＷＥＰ、ＷＰＡあるいはＷＰＡ２暗号化といった様々な種類の暗号化を用いることができる。

いくつかの実施形態では、付加的な潜在的に検知可能な情報を暗号化された合成値に含めることができる。例えば、無線装置は、無線装置の全地球測位システム装置への問い合わせによって、あるいはセルラー基地局からの三角測量によって、無線装置の位置あるいは位置の予測を示すデータを獲得し、かつその位置情報は同様に暗号化される。あるいは、位置を示すデータが解読される。

無線装置はその後、本実施形態においては、ブロック６２８に示したように、以前のノード状況信号が一斉送信されてから経過した時間の量を計算するとともに、ブロック６３０に示したように、以前のノード状況信号が一斉送信されてからある期間が経過したかどうかを決定する。期間は時間の所定期間であることがある、例えば１００ミリ秒ごと、そしていくつかの実施形態で、低出力あるいは休眠モードの中の他の無線装置が、いつ起きるべきか知るように、時間のこの所定期間はノード状況信号でコード化されることがある、あるいは、より高いパワーの熱烈の状態に返る、プロセス６００を実行する無線装置からノード状況信号を受信すること。他の実施形態では、期間は一斉送信間に変わることがある。この一例において、期間が経過していない場合、プロセス６００は６２８を閉鎖するために返る。これを受けて、そうでなければ、プロセス６００の現在の実施形態は６３２を閉鎖し始める。

この実施形態では、ブロック６３２によって示されるように、無線装置は獲得された情報を含んでいるノード状況信号を一斉送信することがある。ノード状況信号は、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｎの明細書に従ってビーコンフレームとしてフレームとして例えば一斉送信されることがある。他の実施形態では、ノード状況信号は１つ以上の特定の受信無線装置に送信される。ノード状況信号は、いくつかの実施形態で、暗号化された合成値をを含む。無線装置の識別子、および時間とともに変化する値の識別子から形成された、しかしながらこれらの実施形態においては、無線装置の識別子の解読されたバージョンではなく。ある実施形態では、獲得したデータがすべて暗号化され、獲得したデータの異なる部分集合が暗号化される。

いくつかの実施形態において、他の無線装置はプロセス６００を実行する装置によって一斉送信されまたは送信されたノード状況信号を受信するとともに、ノード状況信号を送信した無線装置を追跡するために受信した情報は受信装置のメモリーに格納されあるいはデータベースに格納される。例えば、受信無線装置はゲートウェイノードあるいはＷｉＦｉアクセスポイントであり、かつ受信無線装置は暗号化された合成値および他のノード状態データをトラッキングサーバーに送信するように構成され、それは合成値を解読し、ノード状態信号からの情報を、例えばデータベースに関連付けられたエントリーあるいはオブジェクトとしてメモリーに格納する。格納された情報は、無線装置の解読された識別子および収入または自宅住所等の人口学的情報のような関連する利用者データをメモリーから選択することにより、様々な目的のために、例えばプロセス６００を実行する無線装置のユーザーにターゲット広告あるいは申し出を送信するためにメモリーから検索される。

先に説明したように、マルチホッピングはカバー範囲を拡張し、セルラーネットワークのキャパシティーを改善する。マルチホッピングを容易にするために、いくつかの実施形態では、無線装置は他の近くの無線装置から比較的に効率的かつ安全にホッピングすることができる。いくつかの実施形態は現在の単一ホップセルラーシステムと少なくとも同じくらい安全である。さらに、マルチホップ上でのデータ伝送のための待時間は受け入れ可能であり、受け入れ可能性の定義はアプリケーションに依存する。最後に、いくつかの実施形態では、マルチホップ上での電力消費オーバーヘッドは比較的低く、マルチホッピングによるカバー範囲およびキャパシティーにおける増加は電力消費オーバーヘッドを上回る。

先行技術のうちのいくらかはマルチホップセルラーのためのいくつかの集中アプローチを説明しているが、この先行技術はマルチホップセルラーのためのハイブリッドアプローチを示していない。ハイブリッドは、この場合、比較的効率的にセルラーマルチホップを容易にするための集中制御および分散させられた自由の混ぜ合わせを意味している。先行技術のある具体例が集中型マルチホップセルラースキームの複雑さを解決しようとしているが、それらは解決策を拡張可能とはしない。何十億ものセルラー装置が世界中でセルラーネットワークに接続している。オフィスビルおよび大学キャンパスにおいては、一つのセルの内側に何万ものセルラー装置がある。不幸にも、拡張可能でない解決策は、セルラーマルチホップを容易にするためには十分でない。テレコムおよび無線巨大企業による数十年間のセルラーマルチホップの研究にもかかわらず、市場はセルラーマルチホップを提供していない。この重大局面において、本発明の原理は、従来のセルラーネットワークの集中制御を無線装置の分散ホッピング決定と組み合わせることによって希望の曙光をもたらす。しかしながら、ここで強調されるべきことは、集中制御および分散ホッピング決定のハイブリッドミックスを用いるシステムに本技術が限定されないことである。さらに、本技術は、前述の利点を提供するシステムに限定されない。

この文書では、無線信号は、データ、音声等を含む、無線媒体上に送信されるいかなる通信をも意味する。このドキュメントでは、用語データ、データフレームおよび無線フレームは区別なく使用される。

無線インターフェースは、２台の無線端末間の無線通信を容易にするプロトコルを実行する。少なくとも１つの無線インターフェースが各無線端末の内部に存在する。従来のセルラー装置（例えば携帯電話）には、少なくともセルラーインターフェースがある。セルラーインターフェースは、セルラーネットワークによって直接制御される無線インターフェースである。したがって、１つ以上の基地局が、セルラー装置の内部のセルラーインターフェースの行為を制御する。そのセルラーインターフェースを用いると、セルラー装置は単一ホップで基地局と直接通信することができる。いくつかのシステムでは、セルラーインターフェースだけを用いることによりマルチホップ上で通信することができる。しかしながら、これらのシステムにおいては、定義によりセルラーインターフェースはセルラーネットワークによって直接制御されるので、セルラーネットワークは、各装置のためにマルチホップルートを計算しなければならない。このアプローチは、セルラーマルチホップを容易にする際に非常に拡張可能あるいは非常に効率的であるとは予想されない。それにもかかわらず、本発明の実施形態は、単一ホップおよびマルチホップ上で基地局と通信するセルラーインターフェースと共存することができる。

上記の具体例から明白なことは、いくつかの実施形態において、本発明の原理を用いるマルチホップセルラーシステムがそれらの作動と使用に基づいて無線装置を分類するということである。そのような分類はここで以下に示され、読者が使用原理をよりよく理解するのを助ける。しかしながら、心に留めておくべきことは、単一の装置が同時に１つを超えるタイプの装置として同時に分類され得ることである。例えば、単一の装置は、同時に１つを超えるタイプの装置の機能を提供し得る。いくつかの実施形態では、単一装置はまた異なる時に異なるタイプの装置として分類され得る。

発信ノードは、その非セルラーインターフェースを介して基地局と間接的にデータ（例えば音声またはマルチメディアデータ）を通信する無線装置である、データがアップリンクデータの場合にはデータが入力されあるいは発信ノードにおいて生成され、データがダウンリンクデータの場合にはセルラーネットワークから来る。発信ノードはセルラー基地局のためのデータを発信ノードの非セルラーインターフェースを介しての他の無線装置に送信する。いくつかの実施形態では、発信ノードは、自身のためのデータをその非セルラーインターフェースを介して受信する。

中間ノードは、他の無線装置が中間ノードを介してセルラー基地局と通信することを許可する無線装置である。中間ノードは、セルラー基地局のためのデータを、第１の無線装置から中間ノードの非セルラーインターフェースを介して受信し、かつそのデータを中間ノードの非セルラーインターフェースを介して第２の無線装置に中継する。中間ノードは、いくつかの実施形態では、第１無線装置のためのデータを中間ノードの非セルラーインターフェースを介して受信するとともに、中間ノードの非セルラーインターフェースを介して第１無線装置にそのデータを中継する。

ゲートウェイノードは特殊なタイプの中間ノードである。無線装置は他の無線装置がそれ自体を介してセルラー基地局へ通信するようにし、ゲートウェイノードはセルラー基地局への直接的な接続を提供する。つまり、ゲートウェイノードとセルラー基地局の間で交換されるデータは他の中間ノードを介しては調停されない。いくつかの場合、ゲートウェイノードはデータの一部を他のゲートウェイノードに、例えばパラレルに送信することによって中間ノードとして作動する。ゲートウェイノードは基地局のためのデータゲートウェイノードの非セルラーインターフェースを介して受信するとともに、ゲートウェイノードのセルラーインターフェースを介してそのデータを転送する。いくつかの実施形態では、ゲートウェイノードは発信ノードのためのデータをゲートウェイノードのセルラーインターフェースを介して受信するとともに、ゲートウェイノードの非セルラーインターフェースを介してそのデータを発信ノードあるいは中間ノードに転送する。

いくつかの実施形態では、発信ノードは、発信ノードのセルラーインターフェースを介して直接通信するのではなく、バッテリ寿命、帯域幅の使用、装置のタイプ、移動度のレベル、時刻、受信料、ユーザープロファイル、非セルラー信号強度、セルラー信号強度、非セルラーインターフェースによって観測された無線干渉のレベル、およびセルラーインターフェースによって観測された無線干渉のレベルに基づいて、発信ノードの非セルラーインターフェースを介して基地局と間接的に通信する。いくつかの実施形態では、中間ノードは、バッテリ寿命、帯域幅の使用、装置のタイプ、移動度、時刻、受信料、ユーザープロファイル、非セルラー信号強度、セルラー信号強度、非セルラーインターフェースによって観測される無線干渉のレベル、およびセルラーインターフェースによって観測される無線干渉レベルに基づいて、別の無線装置が、例えば上述したように中間ノードとして作動するように、それ自体を介して基地局と通信することを許可する。また、いくつかの実施形態では、ゲートウェイノードは、バッテリ寿命、帯域幅の使用、装置のタイプ、移動度のレベル、時刻、受信料、ユーザープロファイル、非セルラー信号強度、セルラー信号強度、非セルラーインターフェースによって観測される無線干渉のレベル、およびセルラーインターフェースによって観測される無線干渉のレベルに基づいて、他の無線装置がそれ自体を介して基地局と通信することを許可する。

許可と却下の基準は、言及したファクターおよび無線装置の現在の状況の部分集合によって定まる。さらに、いくつかの実施形態では、ユーザーあるいは無線装置の所有者によって支払われた受信料に依存して、様々なファクターの値を固定することができる。いくつかの実施形態では、この課金機構は、無線チャンネルを共有する経済的方法を促進し、より良好な無線およびシステムの性能を要求しあるいは好む者は、より多く支払ってよりよい性能を得ることができる。例えば、無線装置のバッテリ寿命がそのためにクリティカル若しくは比較的重要なパワーユーザは、他の無線装置が彼または彼女の無線装置にホップオンすることをまず認めない。しかしながら、パワーユーザは、彼または彼女の無線装置が他の無線装置上ホップオンしてマルチホッピングの利点を得ることを望む。そのようなパワーユーザは、そのような特権を必要としないユーザーに比べて、この特権を得るために受信するためにもっと支払う。このように、本発明の実施形態は、マルチホップセルラーセッティングの無線スペクトルおよびセルラーシステム資源を共有するための経済モデルを促進する。

いくつかの実施形態では、発信ノードは、基地局および他の基地局から受信した情報に基づいて基地局と間接的に通信することを選択し、セル端部の近傍にある無線装置の干渉を緩和し、かつセルラーネットワークの性能を向上させる。中間ノードは、基地局および他の基地局から受信した情報に基づいて、他の無線装置がそれ自身を介して基地局と通信することを許可するべきかどうかを決定し、セル端部の近傍にある無線装置の干渉を緩和し、かつセルラーネットワークの性能を向上させる。同様に、いくつかの実施形態では、ゲートウェイノードは、基地局および他の基地局から受信した情報に基づいて、他の無線装置がそれ自身を介して基地局と通信することを許可すべきかどうかを決定し、セル端部の近傍にある無線装置の干渉を緩和し、かつセルラーネットワークの性能を向上させる。

いくつかのシステムでは、セルラー基地局が互いに協働し、セル端部における干渉を制御するしかしながら、そのような方法は、干渉を緩和するためにそれらの資源をかき混ぜることをセルラー基地局に強いると予想される。本発明の原理は、いくつかの実施形態で、干渉を制御するための別のやり方をこれらのセルラー基地局に提供するが、本技術のうちのいくつかは干渉を緩和するための集中制御を用いるセルラー基地局と共に用いることができる。例えば、セルの端部にある無線装置にサービスすると、そのセルの同じ端部の近くにある他の無線装置に、例えばＳＩＮＲが３ｄＢ未満あるいはＣＱＩが１０未満であるといった莫大な量の干渉を引き起こしうることをセルラー基地局が検知すると、基地局のうちの１つが心配している無線装置のセルラーインターフェースと通信し、セルラーネットワークと間接的に通信するためにその非セルラーインターフェースを使用することをその無線装置にリクエストする。このアプローチはユニークである。セルラーネットワークがセルラーネットワークへの別のルートを選択することを無線装置に要求しているからである。これはこのアプローチがユニークだというただ一つの理由ではないが、本明細書において説明される他の実施形態は他の理由でユニークである。したがって、いくつかの実施形態では、基地局からの緩い支援により、無線装置は、セル端部の近くに位置する他の無線装置との干渉を緩和するとともに、セルラーネットワークの性能の向上を支援する機会を得る。

本発明の他の実施形態では、プロセスが無線ネットワークの性能を改善する。典型的なプロセスは、第２の無線装置および第３の無線基地局から支援を受ける第１の無線装置を含む。有益な場合、例えば、第２の無線装置が基地局から第２の無線装置へのダウンリンクチャネル上でアップフェードを見る場合、あるいは第１の無線装置が基地局から第１の無線装置へのダウンリンクチャネル上でダウンフェードを見る場合に、第３の無線基地局は、第２の無線装置を介して第１無線装置のためのトラフィックをルーティングする。さらに、有益な場合、第１の無線装置は、第２の無線装置を介して第３の無線基地局のためのトラフィックをルーティングする。第３の無線基地局、例えばセルラー基地局は、第１の無線装置と通信するときに第２の無線装置に支援を要請する。さらに、第３の無線基地局と通信する場合、第１の無線装置は第２の無線装置に支援を要請する。

上述した実施形態では、第２の無線装置は、近くの受信側および中継器の質、近くの受信側および中継器の量、バッテリ寿命、動力源、平均処理能力、帯域幅の使用、帯域幅ニーズ、帯域幅有効性、装置のタイプ、移動度のレベル、時刻、受信料、ユーザープロファイル、非セルラー信号強度および質、セルラー信号強度および質、非セルラーインターフェースによって観測された無線干渉のレベル、セルラーインターフェースによって観測された無線干渉のレベル、受信側へのホップの数、第２の装置の現在の状況、第１装置の現在の状況、第２の無線装置によって用いられる参加ポリシー、第１無線装置によって用いられる参加ポリシー、および周囲の無線環境のうちの少なくとも１つに基づいて、第１無線装置に支援を提供する、例えばゲートウェイノードのような中間ノードとして作用することを選択する。例えば、これらのファクターのそれぞれあるいは部分集合はそれぞれの閾値あるいはカテゴリーと比較され、ファクターが閾値を満たすかカテゴリーに当てはまる場合、装置は第１無線装置の支援を選択し、また閾値を満たさないあるいはカテゴリーに当てはまらない場合、装置は第１無線装置の支援を選択しない。

上記の実施形態では、第１無線装置は、第２の無線装置および第３の無線基地装置に支援を要請し、第１の無線装置を支援するためのユーザーに対するコストは、時間、日付、受信料、ユーザープロファイル、回路網状態、ネットワーク輻輳、周囲の無線環境、スポット価格、平均価格、夜の価格および毎月の価格うちの少なくとも１つに依存する。支援を要求し、承諾し、受信し、与えることにコストに値を加えることは、無線端末が互いに協力すべき経済的なインセンティブを生み出すものと期待される。そのような協力は無線端末および無線ネットワークに役立つが、すべての実施形態がこれらのインセンティブを取り入れるとは限らない。例えば、より高い受信料を払う加入者は、近くの無線端末に比較的頻繁で重い協力を要請するかもしれない。例えば、ピーク時に、支援を要求しかつ受けることには高い値段が付く。また、ピーク時に支援を承諾し与えることにはそれに関連する高い報酬がある。そのようなコストおよび報酬の情報は、ユーザー、無線装置、無線基地局および無線ネットワークのオペレーターにリアルタイムに利用可能となる。

図７Ａ〜図７Ｄは、セルラーネットワークにおける一つのセルの具体例を一般化した概略図である。ここでセル内の無線装置は、本発明の実施形態に従い、互いにかつ基地局とマルチホッピングを介して協力する能力を有している。図７Ａのシナリオ７０２において、無線装置７０４はセルラータワー７１２からアップフェードを見ており、無線装置７０６および７０８はセルラータワー７１２からダウンフェードを見ている。アップフェードは、所与の時間および／または周波数において、レシーバーが高い信号干渉ノイズ比（ＳＩＮＲ）あるいは高い信号対雑音比（ＳＮＲ）の送信器信号を受信したときに生じる。ダウンフェードは、所与の時間および／または周波数において、レシーバーが低い信号干渉ノイズ比（ＳＩＮＲ）あるいは低い信号対雑音比（ＳＮＲ）の送信器信号を受信したときに生じる。無線装置とセルラータワーの間の協力なしに、無線装置７０６がセルラーネットワークと通信するためのただ一つの方法は直接単一ホップである。シナリオ７０２に示したように、そのような制限は、ダウンフェードのために、装置が無線スペクトルの所定量を使用している間に低いデータ速度を強いる。図７Ｂのシナリオ７２０では、無線装置７２２はセルラータワー７３０からアップフェードを見ており、無線装置７２４および７２６はセルラータワー７３０からダウンフェードを見ている。セルラータワー７３０が無線装置７２２を介して無線装置７２４へのダウンリンクトラフィックをルーティングできる場合、それはシナリオ７０２と同じ量のスペクトルを用いつつ、より高いデータレートを支持することができる。装置７２２がセルラータワー７３０からのアップフェードを経験しているからである。図７Ｃのシナリオ７４０において、無線装置７４４はセルラータワー７５０からアップフェードを見ており、かつ無線装置７４２および７４６はセルラータワー７５０からダウンフェードを見ている。したがってシナリオ７４０では、セルラータワー７５０は、無線装置７４４にダウンリンクトラフィックを直接送信することができるともに、シナリオ７０２と同じ量のスペクトルを用いつつより高いデータレートを支持することができる。これは、装置７４４がセルラータワー７５０からのアップフェードを経験しているからである。図７Ｄのシナリオ７６０では、無線装置７６６はセルラータワー７７０からアップフェードを見ており、無線装置７６２および７６４はセルラータワー７７０からダウンフェードを見ている。セルラータワー７７０が無線装置７６６を介して無線装置７６４へのダウンリンクトラフィックをルーティングできる場合、それはシナリオ７０２と同じ量のスペクトルを用いつつ、より高いデータレートを支持することができる。装置７６６がセルラータワー７７０からのアップフェードを経験しているからである。無線端末と無線ネットワークが互いに支援を受ける能力から利益を得るこの例は一方向である。シナリオ７０２、７２０、７４０および７６８におけるデータレートは１Ｍｂｐｓ、かつ帯域幅は５ＭＨｚとすることができる。

セルラーネットワークの別の部分からのアルゴリズム的な支援は、単一ホップおよびマルチホップセルラーネットワークのための、いくつかのシステムにおいて有用であり得る。そのような支援は協同のルーティング、協同のスケジューリング、信頼性および処理能力拡張を促進し得る。アルゴリズム的な支援は、無線基地局システム（ＢＴＳ）、基地局制御装置（ＢＳＣ）、無線ネットワークコントローラー（ＲＮＣ）、移動通信交換局（ＭＳＣ）および他の無線端末から来る。そのようなアルゴリズム的な支援は、例えばいくつかの使用ケースおよび適用を可能にすることにより、ユーザー経験およびネットワークパフォーマンスを向上させる。例えば、図７Ａから図７Ｄに示した具体例は、セルラー基地局からのそのようなルーティングのアルゴリズム的支援から利益を得る。図７Ａ〜図７Ｄの異なる無線装置は、自動車のマルチパスの影響、シャドーイング効果および移動度のために、異なる時間および周波数において厳しいアップフェードおよびダウンフェードを見ることがあることは注目されたい。ＭＳＣからの課金支援は、受信および承諾の支援についての異なるコストおよび報酬を活用するために必要とされ得る。受信されあるいは承諾される支援の量は、受信料、ユーザープロファイル、利用者の好み、およびマルチホップ参加政策に基づく。アルゴリズム的な支援および無線端末間の協力は、無線装置、無線基地局、無線ネットワークおよびコア網によって引き起こされ／始められ／可能になる。

通常は、ユーザーはセルラーネットワークの現在の状態について多くを知ることなく、セルラーネットワークを用いる。例えば、セルラーネットワークのセルには厳しい輻輳があり得、またユーザーのセルラー装置がセルラーネットワークに絶えずアクセスし続ける場合に輻輳はより悪くなる。これは、皆のための性能を低下させる。無線端末が互いに協力する能力を持っている場合、コア網と無線装置はエンドユーザの必要を満たすためにセルラーネットワークに巧妙にアクセスすることができる。これはそのような協力へのただ一つの利益ではなく、かつすべての実施形態が協力のこの形式に参加するとは限らない。実施形態は、近くの無線端末およびセルラーオペレーターのコア網からのアルゴリズム的なサポートを用いてネットワーク状況とネットワーク輻輳を検知するアプリケーションソフトを含む。さらに、アプリケーションソフトは、セルラーネットワークにアクセスするユーザーのリクエストを集める。これらの２つの情報を用いることにより、アプリケーションソフトは、ネットワーク輻輳を緩和するにもかかわらずエンドユーザに使用不可能には見えない方法で、ネットワークからデータを送信しかつ受信することができる。例えば、音声のような遅れに敏感なデータを、大きな遅れ無しにセルラーネットワークで交換することができる。しかしながら、ネットワークにおける輻輳の平衡を保つとともにネットワークが安定状態で作動するのを支援するために、ファイルのダウンロードおよびビデオのバッファーのリクエストは遅らせることができる。さらに、セルラーネットワークにアクセスする際の遅れは、賢いユーザーインターフェース設計、例えばバッファリングおよび推移のアニメーションによってエンドユーザに見せないようにしておくことができる。さらに、無線端末とセルラーオペレーターのコアの間のそのような協力および調整は、全体的なネットワークパフォーマンスにとって良いと予想される。したがって、エンドユーザはユーザー経験およびパフォーマンスにおいて利益を見ると予想される。上記実施形態のアプリケーションソフトあるいはハードウェアは、ユーザーからの多数のリクエスト（例えば、ネットワークアクセスの要求）を一時に求めることができるとともに、マクロおよびミクロのネットワーク環境についての知識を用いて日和見主義的にネットワークを用いる。そのような機能は、ユーザーによって用いられているウェブブラウザにｈｔｔｐデータを、そのようなデータがネットワークの都合のよい時に利用可能になったときに提供することを含む。いくつかの実施形態においては、他の無線端末およびネットワークオペレーターのコア網からのアルゴリズム的な支援は、そのようなアプリケーションのヒューマンインターフェースのデザインを単純化するとともに、あたかも待時間が短いかのようにエンドユーザに見せる。さらに、上で説明したように、ネットワーク効率が増加し輻輳が減少する。これは、ピーク使用時および重い輻輳の間に、特に無線ネットワークのために役立てることができる。この技術は他の利点を提供すると予想されるが、すべての実施形態がこの利点を提供するとは限らない。ネットワークアクセスをかなりの量だけ遅らされることは、いくつかの実施形態において特に役立つ。例えば、ネットワーク輻輳が低く十分なネットワーク容量が利用可能なとき、大きなデータベースのバックアップは夜間まで遅らせることができる。

さらに、いくつかの実施形態では、無線装置は、基地局からの支援なしにあるいは限られた支援で、独立してこの決定をなすことができる、これをするそのような方法の１つは、近くの基地局からの信号強度を分析することである。信号強度がトップの（最も強い）いくつかの基地局の信号強度がほとんど同じである場合、装置は、過度のセル端部干渉がありそうであると予言するとともに、近くの基地局と間接的に通信するためにその非セルラーインターフェースを用いようとする。分散したやり方でセル端部ユーザー干渉を予言しかつ検知する他の方法は、近くの基地局の信号強度、近くの受信側および中継器の質、近くの受信側のおよび中継器の量、バッテリ寿命、動力源、平均処理能力、帯域幅の使用、帯域幅のニーズ、帯域幅の有効性、装置のタイプ、移動度のレベル、時刻、受信料、ユーザープロファイル、非セルラー信号強度および質、セルラー信号強度および質、非セルラーインターフェースによって観測された無線干渉のレベル、セルラーインターフェースによって観測された無線干渉のレベル、受信側へのホップの数、周囲の無線環境、セルラーネットワークへの様々な直接的間接的なルートによる処理量の履歴、および近くの無線装置からのフィードバックのうちの１つを用いることができる。近くの無線装置からのフィードバックが分散したアルゴリズムおよびプロトコルに供給されると、それは、いくつかの実施形態において、セル上のあるいはある範囲内のすべての無線装置の状態についての全体的な知識なしにルーティングを決定する。さらに、いくつかのシステムでは、そのようなフィードバックは単に装置に表示を供給するだけであり、装置は、セル端部ユーザー干渉を緩和するために、独立してホッピング決定を下すことができる。しかしながら、あるシステムでは、分散したアプローチはまた過度に慎重で誤り検出に苦しむことがある。したがって、無線装置が基地局と通信するためにそれらの非セルラーインターフェースを用いるときでさえ、基地局との緩い共同作用はある実施において役立つ。本発明の原理は、ある実施形態において、カバー範囲およびセルラーネットワークのキャパシティーをさらに向上させるためにそのような調整を提供する。

ある実施形態では、ハイブリッドのセルラー非セルラーマルチホップネットワークにおける各無線装置は、その無線装置がネットワークにおいて実行する役割を選択するあるプロセスを実行する。例えば、図８は、無線装置がマルチホップネットワークにおいて中継ノード（例えば中間ノードとしての）として作動するかどうかを決定するプロセス８００の実施例を示している。一方、ここで議論するこのプロセスおよび他のプロセスのステップは特定の順番で行われるが、もし他の方法で示されなければ、本明細書において説明される技術はその順番でこれらのステップを実行する実施形態には限定されない。

プロセス８００は、本実施形態では、ブロック８１２で示したように、ノード状態信号が他の無線装置によって一斉送信されているかを検知するステップから開始する。上述したように、ノード状態信号は、マルチホップネットワークの各無線装置によって一斉送信される信号である。

次に、図示するプロセス８００においては、ブロック８１４で示したように、ノード状態信号が他の無線装置によって一斉送信されているかどうかが、例えばプロセス８００を実行する無線装置によって決定される。ノード状態信号が一斉送信されていない場合、プロセス８００は、この実施形態では、それに応じてブロック８１２に戻る。ノード状態信号が一斉送信されている場合は、ブロック８１６で示したように、それに応じて、プロセス８００はノード状態信号を受信し始める。ノード状態信号の受信はプロセス８００を実行する無線装置の非セルラーインターフェースを介してノード状態信号を受信することを含む。いくつかの実施形態では、受信されたノード状態信号内にエンコードされ、そうでなければ受信されたノード状態信号によって運ばれた情報は、プロセス８００を実行する無線装置のメモリーに格納される。ノード状態信号の受信はまた、ノード状態信号の信号強度およびノード状態信号の信号対雑音比あるいは信号対干渉雑音比を含めたノード状態信号の属性を検知することを含む。

この実施形態では、ブロック８１８で示したように、プロセス８００はセルラー信号強度を表す値を獲得するステップに進む。セルラー信号強度を表す値の獲得は、セルラー基地局からの信号のゲートウェイノードにおけるセルラー信号強度を表す値を獲得することを含むが、そのゲートウェイノードは、例えばステップ８１６で受信したノード状態信号を一斉送信するゲートウェイノードであり、あるいはそれを介して無線装置（例えば中間ノード）がセルラー基地局に接続するように構成されるゲートウェイノードである。例えば、セルラー信号強度は例えば上流のゲートウェイノードによって受信したセルラー基地局からの信号の振幅である。いくつかの実施形態では、その振幅は、例えばいくつかのシステムにおいては直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を用いる周波数領域の振幅であり、あるいは例えば第３世代セルラーネットワークにおいては信号強度は時間領域の振幅である。セルラー信号強度を測定するゲートウェイノードは、例えばデータの全フレームから、あるいはヘッダー、プリアンブル若しくはフレームのパイロットをエンコードするセルラー信号に基づいて、信号強度をサンプリングする。いくつかの実施形態では、信号強度は受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）として表現され、あるいは信号強度は受信チャンネルパワーインジケータ（ＲＣＰＩ）として表現されるが、その両方がＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格に規定されている。ある実施形態では、セルラー信号強度は、セルラー信号の検知された振幅から、雑音の測定値あるいは推定量、例えば周囲騒音の推定量、あるいは問題になっているチャンネルの沈黙時間に測定された周囲騒音の測定値を、引き算することによって計算される。

次に、プロセス８００の本実施形態では、ブロック８２０で示したように、セルラー信号強度を表す値がセルラー信号強度の閾値より大きいかどうかが、例えば無線装置によって決定される。セルラー信号強度がセルラー信号強度の閾値より大きくない場合は、それに応じて、プロセス８００はこの実施形態ではブロック８１２に戻る。セルラー信号強度の閾値は、利得を処理する前では、例えば第３世代ＣＤＭＡセルラーネットワークでは−５０ｄＢｍあるいは−１１３ｄＢｍ、あるいはＬＴＥセルラーネットワークでは−１００ｄＢｍあるいは０ｄＢｍである。いくつかの実施形態では、セルラー信号強度の閾値は信号対雑音比、あるいはセルラー信号の信号対干渉雑音比の関数であり、比が大きいほどより高い閾値を用いる。ある実施形態では、時刻およびその時刻に関連付けせれたネットワーク使用プロフィールに応じて閾値を変更する。例えば、閾値は、大量のセルラーネットワークトラフィックの時間の間に高くする。セルラー信号強度を表す値がセルラー信号強度の閾値未満である場合は、それに応じて、プロセス８００はブロック８１２に戻る。そうでなければ、プロセス８００は参照番号８２２が付されたステップに進む。いくつかの実施形態では、図示した判定ブロック８２０に加えてあるいはそれに代えて、セルラー信号強度にセルラー信号強度係数を乗算し、その値は集合的な中継器望ましさスコアを形成するために以下に説明する他の値に加算される。

この実施形態では、ブロック８２２で示したように、プロセス８００は、セルラー信号の品質を表す値を獲得するステップを含んでいる。問題のセルラー信号品質は、この実施形態では、チャネル品質インジケータ（ＣＱＩ）あるいはＳＩＮＲあるいはＳＮＲであって、それ自身の役割を選択するためにプロセス８００を実行する無線装置によって検知される。セルラー信号品質は、例えば１つ以上のセルラー基地局からの信号の信号強度を検知するとともに、最も強い信号強度から次に最も強い信号強度を減算することによって数量化される。いくつかの実施形態はセルラー信号品質を、信号対干渉雑音比、チャネル品質インジケータ、あるいは１ビット当たりの雑音に対する１ビット当たりのエネルギーの比率として数量化する。いくつかの実施形態は、例えばプロセス８００を実行する無線装置とセルラー基地局の間のデータ信号のスループット割合を測定することによって、セルラー信号品質を間接的に数量化する。ある実施形態は、他の無線送受器からの干渉のような、セルラー基地局以外のソースからセルラー信号品質を測定する。例えば、ＬＴＥセルラーネットワーク用に構成された、いくつかのシステムは、他の送受器からの干渉を測定するために、セルラー基地局からの干渉を測定するための上述したものと同様の技術を用いる。いくつかの実施形態は、そこから信号が受信されるセルラータワーの数を数えることによって、セルラー信号品質の量を評価する。様々なセルラー基地局からの信号は、プロセス８００を実行する無線装置のセルラーインターフェースを介して検知される。

セルラー信号品質を表す値を取得した後、この実施形態では、プロセス８００がステップ８２４に進むと、セルラー信号品質を表す値がセルラー信号品質の閾値より大きいかどうか決定される。いくつかの実施形態では、セルラー信号品質の閾値は、プロセッシングゲインを含めて０ｄＢ〜３０ｄＢであり、あるいはプロセッシングゲインなしで測定すると−２０ｄＢ〜２０ｄＢである。セルラー信号強度の閾値と同様に、セルラー信号品質の閾値は他のパラメータに基づいて変化する。例えば、セルラー信号品質の閾値は、ネットワークトラフィックが典型的に重いときにセルラー信号品質の閾値が増加するように、時刻およびネットワーク使用プロフィールに基づいて増加する。他の実施例においては、セルラー信号品質の閾値は、セルラー信号品質を表す値に関する不確実性の量に基づいて変調され、より高い量の不確実性はより高いセルラー信号品質の閾値に対応する。セルラー信号品質を表す値がセルラー信号品質の閾値より大きくない場合、プロセス８００はブロック８１２に戻る。そうでなければ、プロセス８００はブロック８２６に続く。いくつかの実施形態では、判定ブロック８２４に加えてあるいはそれに代えて、セルラー信号品質を表す値にはセルラー信号品質係数が乗算され、上述した集合体としての中継器望ましさスコアに加算される。

次に、ブロック８２６で示したように、図示したプロセス８００は非セルラー信号強度を表す値を獲得するステップを含んでいる。非セルラー信号強度は、この実施形態では、プロセス８００を実行する無線装置で受信された他の無線装置からの非セルラー信号の強度さである。例えば、非セルラー信号の強度は、他の無線装置から受信したノード状態信号に基づいて数量化される。非セルラー信号は、ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルのうちのいずれかを含む、前述した非セルラー信号プロトコルのうちのいずれかに従って送信された信号である。いくつかの実施形態では、非セルラー信号強度はＲＳＳＩあるいはＲＣＰＩ値として数量化される。プロセス８００のいくつかの実施形態は、非セルラー雑音あるいは干渉の推定量あるいは測定値を、測定された非セルラー信号強度から減算して、調整された非セルラー信号強度値の形成するステップを含む。非セルラー信号強度は、例えば、他の無線装置からのノード状態信号あるいは他のビーコンあるいはデータフレームに基づいて測定された振幅として数量化される。（上述したように、ノード状態信号はそれによってノード状態信号が送信される電力を示す値を含み、いくつかの実施形態では、非セルラー信号強度を表す値をこの値で除算して伝送損失値を決定し、それは伝送損失閾値と比較されて、図示したようにプロセス８００がブロック８１２に戻るかあるいは継続するかを決定する）プロセス８００を実行する無線装置が多数の無線装置の非セルラー信号強度を測定する場合、無線装置は非セルラー信号強度を比較し、非セルラー信号強度を表す値として最も強い信号を選択する。

次に、プロセス８００の図示した実施形態では、ブロック８２８で示したように、プロセス８００を実行する無線装置は非セルラー信号強度を表す値が非セルラー信号強度の閾値より大きいかどうかを決定する。この決定８２８は、例えばＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルのうちの１つを使用するシステムにおいて、−３０ｄＢｍおよび−９６ｄＢｍの非セルラー信号強度の閾値と比較することを含む。あるいは、それに加えて、非セルラー信号強度を表す値に、経験的に決定されあるいはモデリングに基づいて決定される非セルラー信号強度係数を乗算されるとともに、この値は上述した集合体中継器望ましさスコアに加算される。非セルラー信号強度を表す値が非セルラー信号強度の閾値より大きくない場合は、それに応じて、プロセス８００はブロック８１２に戻る。他の場合は、それに応じて、プロセス８００はブロック８３０に進む。

プロセス８００の本実施形態のブロック８３０では、非セルラー信号品質を表す値が獲得される。例えばいくつかの実施形態では、非セルラー信号品質を表す値は、ＲＳＳＩ値、信号対雑音比、信号対干渉雑音比あるいはＲＣＰＩ値として数量化される。他の実施形態では、非セルラー干渉を表す値は、特定チャンネルとオーバーラップする特定チャンネル上で送信する無線装置のカウントである。非セルラー信号品質は、ノード状態信号あるいは他の信号、例えばビーコンフレーム、データフレームあるいはプロセス８００を実行する無線装置の非セルラーインターフェースを介して受信された他の送信から測定される。以下に説明する決定論的あるいは部分的に決定論的なインターフレーム間隔技術のうちのいくつかを使用するシステムにおいては、非セルラー干渉は、使用されあるいは利用可能なインターフレーム間隔期間スロットの数の測定を介して数量化される。

次に、本実施形態では、ブロック８３２で示したように、非セルラー信号品質を表す値が非セルラー信号品質の閾値より大きいかどうかが決定される。非セルラー信号品質の閾値は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルおよび６４ＱＡＭ符号化のうちの１つを使用する非セルラーシステムの場合には、比率あるいは指標（例えばＣＱＩまたはＳＩＮＲ）、例えばプロセスゲインを含めて０ｄＢ〜３０ｄＢのＳＩＮＲである。２５６ＱＡＭのようなより積極的な符号化のシステムでは、いくつかの実施形態で、非セルラー干渉の閾値は０〜４０ｄＢである。いくつかの実施形態では、非セルラー干渉の閾値は、測定された非セルラー干渉のための信頼度に基づいて変調され、より低い信頼度がより高い非セルラー干渉の閾値に対応する。非セルラー信号品質を表す値が非セルラー信号品質の閾値未満である場合、プロセス８００はブロック８１２に戻る。そうでなければ、プロセス８００はブロック８３４に進む。あるいは、またはそれに加えて、非セルラー信号品質を表す値には非セルラー信号品質係数が乗算され、適切な係数は経験的に決定されあるいはモデリングに基づいて決定され、かつこの値は上述した集合体中継器望ましさスコアに加算される。

いくつかの実施形態では、プロセス８００は、ブロック８３４で示したように、プロセス８００を実行する無線装置に関連するユーザーによって支払われたセルラーサービスのための価格を表す値を獲得するステップを含む。セルラーサービスの価格を表す値は、例えば、プロセス８００を実行する無線装置のユーザーがセルラーネットワークオペレーターに支払うと約束した量あるいはユーザーのセルラーネットワークオペレーターとの関係の他の属性を表す。価格を表す値は、無線装置に関連付けられたＳＩＭカードあるいは無線装置のメモリーに格納された無線装置の他の識別子に基づいて、セルラーネットワークから獲得される。いくつかの実施形態では、無線装置は、支払われた価格を表す値を識別するために、リアルタイムに(例えば、現在のステップの実行とほぼ同時に)セルラーネットワークに尋ねる。

次に、プロセス８００の図示した実施形態では、ブロック８３６で示したように、無線装置は、無線装置に関連付けられたユーザーによって支払われたセルラーサービスの価格を表す値が価格の閾値未満であるかどうかを決定する。他の実施形態では、無線装置は、価格が価格の閾値より大きいかどうかを決定する。価格の閾値は様々なファクターに基づいて変調される。例えば、価格の閾値は、プロセス８００を実行する無線装置の比較的低いバッテリレベル（例えばバッテリ残容量が２０％未満）に応じて減少する。あるいは、価格の閾値は、無線装置メモリーに格納された時刻および使用履歴に基づいて変調され、例えば午後の早い時点であってかつ装置の前の使用が無線装置は夜に大規模に使用されることを示している場合は、価格の閾値は引き上げられる。セルラーサービスのための支払われた価格を表す値が価格の閾値より大きい場合、それに応じて、プロセス８００はブロック８１２に戻る。そうでなければ、それに応じて、この実施形態ではプロセス８００はブロック８３８に進む。あるいは、またはそれに加えて、セルラーサービスのために支払われた価格を表す値には価格係数が乗算され、適切な係数は経験的に決定されあるいはモデリングに基づいて決定され、かつこの値は上述した集合体継電器望ましさスコアに加算される。

他の実施形態では、プロセス８００を実行する無線装置は、プロセス８００を実行する無線装置からホップオフするために他のユーザーが喜んで払う価格を示す値を他の無線装置から獲得する。この受信された支払いの申し出は、支払価格の閾値と比較され、支払いの申し出が支払価格の閾値を超える場合は、それに応じて、プロセス８００は図示したようにブロック８３８に進む。あるいは支払価格の閾値を超えない場合は、それに応じて、プロセス８００はブロック８１２に戻る。いくつかの実施形態では、プロセス８００を実行する無線装置のユーザーは、支払価格の閾値を設定するために用いられる価格の閾値あるいはパラメータを入力する。例えば、ユーザーは、時刻およびプロセス８００を実行する無線装置におけるバッテリ電源の残量に応じて、支払価格の閾値がある値を持つべきであることを示す。

この実施形態では、プロセス８００は、ブロック８３８で示したように、プロセス８００を実行する無線装置に蓄えられているエネルギー量を表す値を獲得するステップに進む。このエネルギー量を表す値は、いくつかの実施形態では、使い尽くされていないままであるバッテリ貯蔵能力の量を表す値、例えばバッテリ寿命の残りの割合であり、または蓄積エネルギーの現存量および現在の使用パターンで無線装置が作動し続けることができる時間の量を示す値であり、あるいはその値は蓄えられているエネルギーの絶対量あるいはそれに対応する値である。他の実施形態では、その値は、リザーバに残っている液体の量、例えば燃料電池で使用される水素あるいはメタンの量を表す値である。エネルギー量を表すこの値は、いくつかの実施形態では、無線装置のオペレーティングシステムに尋ねることによって取得される。

次に、本実施形態では、ブロック８４０で示したように、プロセス８００を実行する無線装置は、蓄えられているエネルギー量を表す値がエネルギーの閾値量を超えるかどうかを決定する。蓄えられたエネルギーの閾値量は、いくつかの実施形態において、様々なファクターに基づいて変調される。例えば、エネルギーの閾値量は、時刻およびプロセス８００を実行する無線装置メモリーに格納された以前の使用プロフィールに基づいて調整され、エネルギーの閾値量は、メモリーに格納されている以前の使用プロフィールの日の残りの部分の集積に基づいて調整される。例えば、以前の使用のプロフィールおよび時刻が、再び課金される前に無線装置が大規模に作動することを示す場合、エネルギーの閾値量は引き上げられ、その逆もまた同じである。プロフィールは、ある期間、例えば以前の週にわたるその日の時間毎の使用の平均を含み、かつこの期間において無線装置が課金された時を示す。この実施形態において、蓄えられたエネルギー量を表す値が最小エネルギー量未満である場合、それに応じて、プロセス８００はブロック８１２に戻る。そうでなければ、それに応じて、本実施形態においては、プロセス８００はブロック８４２に戻る。あるいは、またはそれに加えて、蓄えられたエネルギー量を表す値にはエネルギー貯蔵係数が乗算され、適切な係数は経験的に決定されあるいはモデリングに基づいて決定され、かつこの値は上述した集合体中継器望ましさスコアに加算される。

次に、プロセス８００の図示した実施形態では、ブロック８４２で示したように、プロセス８００を実行する無線装置のアンテナの数を表す値が獲得される。いくつかの実施形態では、この値は、無線装置がマルチプルインプットマルチプルアウトプット（ＭＩＭＯ）のために形成されているかどうか示す２進値である他の実施形態では、この値はインプットデュプレックス、アウトプットデュプレックスあるいは非セルラー信号の入出力のためのアンテナの数である。アンテナの数を表す値は、無線装置のＯＳを介してアクセス可能なレジスターあるいは他の構成セッティングに格納される。アンテナの数は、プロセス８００を実行する無線装置のセルラーインターフェース、非セルラーインターフェースあるいは両方に接続されたアンテナの数である。

次に、プロセス８００の図示した実施形態において、ブロック８４４で示したように、アンテナの数を表す値はアンテナの値の閾値と比較される。アンテナ値の閾値は、例えば１から８までのアンテナの数である。より多くのアンテナが他の装置とのよりよい接続を提供することが期待され、例えばより少数のアンテナのシステムより高い精度で評価するために追加のアンテナを用いることができるので、受信信号の無線方向および無線距離は、いくつかの実施形態では、干渉の測定に帰着する信頼度に影響する情報を提供するとともにネットワークのトポロジーを評価するために用いることができる。この実施形態において、アンテナの数を表す値がアンテナの数の閾値未満である場合は、それに応じて、プロセス８００はブロック８１２に戻る。そうでなければ、それに応じて、プロセス８００はブロック８４６に進む。あるいは、またはそれに加えて、アンテナの数を表す値にはアンテナ係数が乗算され、適切な係数は経験的に決定されまたはモデリングに基づいて決定され、かつこの値は上述した集合体継電器望ましさスコアに加算される。他の実施形態では、ステップ８４２および８４４は、例えば無線装置のブートプロセスの間はそれほど実行されず、かつプロセス８００はアンテナの数を表す値がアンテナの数の閾値を超え得る場合にのみ実行される。

次に、本明細書において説明されるプロセス８００の実施形態では、ブロック８４６で示したように、無線装置は、プロセス８００を実行する無線装置の移動度を表す値を獲得する。移動は、様々なメカニズムを介して検知される。例えば、移動は、無線装置の全地球測位システムを介して位置および位置の変更を検知するように構成された構成要素を介して検知される。他の実施例において、移動は、複数、例えば３つ以上のソースからのセルラーあるいは非セルラー信号を介した、無線装置の位置および無線装置の位置の変化の三角測量によって検知される。他の実施例において、無線装置の移動は、無線装置によって受信された無線信号のドップラーシフトの計算によって検知される。いくつかの実施形態では、移動は、無線装置に接続された加速度計を介して、例えば速度を推定する加速度計からの信号の積分によって検知される。いくつかの実施形態では、移動は、固定された基準ポイント、例えば１つ以上のセルラー基地局に対して測定される。加えて、あるいはそれに代えて、移動の量は潜在的に移動可能な基準点、例えばプロセス８００を実行する無線装置上にホップオンする、あるいはプロセス８００を実行する無線装置それ自体がホップオンする他の無線装置に対して数量化される。

この実施形態では、無線装置は、ブロック８４８で示したように、移動度を表す値が移動度の閾値未満であるかどうかを決定する。他の実施形態では、無線装置は、移動度を表す値が移動度の閾値より大きいかどうかを決定する、移動度の閾値は、１０マイル／時間未満あるいは３０マイル／時間未満といった、低い移動度若しくは高い移動度の値あるいは客観的価値である、いくつかの実施形態では、移動度の閾値は、遅い若しくは速いあるいは例えば１つあるいは２つの無線装置が装置の無線範囲に１分ごとに到来しあるいは去るといった客観的に数量化されるトポロジーにおける変化率として表現される。無線装置の移動度を表す値が移動度の閾値より大きい場合は、それに応じて、プロセス８００はブロック８１２に戻る。そうでなければ、この実施形態では、それに応答して、プロセス８００はブロック８５０に進む。あるいは、またはそれに加えて、無線装置の移動度を表す値には移動係数が乗算され、適切な係数は経験的に決定されあるいはモデリングに基づいて決定され、かつこの値は上述した集合体継電器望ましさスコアに加算される。

次に、プロセス８００の本明細書において説明される実施形態では、ブロック８５０で示したように、無線装置は時刻を表す値を獲得する。いくつかの実施形態では、時刻を表す値は２４時間の時計上での時刻であり得る。他の実施形態では、時刻を表す値は、無線装置のメモリーに格納された使用プロファイルパターンに対する時間を示す。例えば、メモリーにおいて格納された使用プロファイルパターンは、無線装置が課金された平均時間、および各期間、例えばその日の他の部分における各時間における平均使用示す。この実施例において、メモリーに格納された使用プロファイルパターンは、無線装置が午後９時と午前７の間で典型的に課金されること、および装置の７０％の典型的な毎日の使用が午後６時〜午後９時の間に生じることを示す。このプロフィールおよび現在の時刻が午後６時であるという表示に応じて、この時刻を表す値は、次の課金セッションに先立って生じると予想される電力消費あるいはネットワークトラフィックの予言される量を示す。

次に、この実施形態では、無線装置は、ブロック８５２で示したように、時刻を表す値が時間の閾値より大きいかどうかを決定する。他の実施形態では、無線装置は、時刻が時間の閾値未満であるかどうかを決定する。時間の閾値は、他のファクターに基づいて修正される。例えば、かなりの量の使用が予想されることを時刻を表す値が示す場合、時間の閾値は比較的高く、かつ無線装置に蓄えられているエネルギー量に基づいて調整される。時刻を表す値が時間の閾値未満である場合、この実施形態では、プロセス８００はブロック８１２に戻る。そうでなければ、それに応じてプロセス８００はステップ８５４に進む。あるいは、またはそれに加えて、時刻を表す値には時間係数が乗算され、適切な係数は経験的に決定されあるいはモデリングに基づいて決定され、かつこの値は上述した集合体継電器望ましさスコアに加算される。

ステップ８５４において、この実施形態では、無線装置は利用可能な帯域幅の量を表す値を獲得する。いくつかの実施形態では、利用可能な帯域幅の量を表すこの値は、データの送信および受信により経験的に決定される。いくつかの実施形態では２つの値が獲得され、その１つはアップリンクで利用可能な帯域幅、１つはダウンリンクで利用可能な帯域幅であり、それぞれの値は以下のステップにおいて別の閾値と比較される。利用可能な帯域幅の量は、本実施形態では利用可能なセルラー帯域幅の量であるが、他の実施形態では、それに加えてあるいはそれに代えて、利用可能な非セルラー帯域幅の量を表す値を獲得する。いくつかの実施形態では、利用可能な帯域幅の量はセルラー基地局によって決定され、かつこの値は無線装置に送信される。プロセス８００を実行する無線装置がゲートウェイノードを介してセルラー基地局に接続する実施形態では、利用可能な帯域幅の量を表す値は、セルラー基地局でゲートウェイノードに利用可能な帯域幅の量を表す値である。利用可能な帯域幅の量はまた、利用可能なスペクトルの量あるいは無線プロトコルの他の直交属性として定量化される。

次に、プロセス８００のこの実施形態においては、無線装置は、ブロック８５６に示したように、利用可能な帯域幅の量を示す値が帯域幅の量の閾値より大きいかどうかを決定する。帯域幅の量の閾値は絶対項で表現されて、例えば毎秒Ｍｂ乃至毎秒１００Ｍｂであり、あるいは帯域幅の量の閾値は潜在的に利用可能な帯域幅の最大値の割合として表現されて、例えば０％から１００％、あるいは２０％以上、４０％以上、６０％以上である。帯域幅の量の閾値は他のファクターに基づいて変調され得る。例えば、他の潜在的な発信ノード無線装置は必要とされる量の帯域幅を示す信号を一斉送信し、かつ帯域幅の量の閾値は必要とされる量の帯域幅に基づいて、例えば一致するように調節される。いくつかの実施形態では、プロセス８００を実行する無線装置は、ノード状態信号の一部として、例えば利用可能な帯域幅の量を一斉送信する。利用可能な帯域幅の量を示す値の信頼性には、閾値および量が要因の一つに含まれる。例えば、信頼性が低い場合、例えば利用可能な帯域幅の量のサンプリングが比較的少量、例えばデータの単一フレーム未満であることにより、帯域幅の量の閾値が引き上げられることがある。この実施形態では、利用可能な帯域幅の量を示す値が帯域幅の量の閾値未満である場合は、それに応じてプロセス８００はブロック８１２に戻る。他の場合には、それに応じて、プロセス８００はブロック８５８に進む。あるいは、またはそれに加えて、利用可能な帯域幅の量を示す値には帯域幅係数が乗じられるが、適切な係数は経験的に決定されあるいはモデリングに基づいて決定され、かつこの値は上記の言及された全体中継器望ましさスコアに加えられる。

次に、プロセス８００の本実施例では、ブロック８５８に示したように、無線装置は無線装置からセルラー基地局へのホップの数を示す値を獲得する。無線装置がゲートウェイノードである場合はホップの数は１であり、無線装置がゲートウェイノード上に直接的にあるいは間接的にホップオンする場合はあるいは恐らく２以上である。例えば、無線装置は最初に、それがゲートウェイノードとして行動するかどうかを判断し、以下に説明するように、それが１であるホップカウントを持っていることを示す。無線装置がゲートウェイノードとして行動しないことを決定した場合、無線装置は、他の無線装置から受信した信号内にコード化されたデータに目を通す。ホップの数を示す値は、部分的に、他の無線装置から受信したノード状態信号に基づいて決定され、プロセス８００を実行している無線装置はホップオフし得る。例えば、ゲートウェイノードに近い他の無線装置がノード状態信号を一斉送信する場合、その接近している無線装置はゲートウェイノードに対して一つのホップを有していることを示し、プロセス８００を実行している無線装置は受信した数字に１を加え、セルラー基地局に対するホップの値は３になる。

次に、プロセス８００のこの実施形態においては、無線装置は、ブロック８６０に示したように、ホップの数を示す値がホップの値の閾値未満であるかどうかを決定する。ホップの数を示す値が閾値より大きい場合、それに応じて、無線装置はプロセス８００のブロック８１２に戻る。他の場合には、それに応じて、無線装置はブロック８６２に進む。あるいは、若しくはそれに加えて、ホップの数を示す値にはホップカウント係数が乗じられるが、適切な係数は経験的に決定されまたはモデリングに基づいて決定され、かつこの値は上述した集合的な中継器望ましさスコアに加えられる。

次に、この実施形態ではブロック８６２に示したように、無線装置はセルラー基地局へのルートの質を示す値を獲得する。ルートの質を示す値は、重みが加えられたメトリックであり、平均処理能力、平均待時間、平均ジッター、利用可能な帯域幅、ホッピング装置の数、基地局へのホップの数、および基地局への迂回ルートを含む。重みが加えられるメトリックのための係数のサインは、平均待時間、平均ジッター、および基地局へのホップの数の増加に応じてルートの質を減少させる傾向がある。平均処理能力は、例えば、無線装置とセルラー基地局の間で、テストデータあるいは他のデータを一斉送信しかつ受信することによって経験的に測定することができる。いくつかの実施形態では、平均待時間は、例えばセルラー基地局に受信の確認をリクエストするｐｉｎｇを送る管理フレームを送信し、かつラウンドトリップ時間を測定することによって決定される。平均ジッターは、例えば、セルラー基地局にｐｉｎｇを送る複数の管理フレームを送信するとともに、ラウンドトリップ時間の変化、例えば最大値から最小値を減算しあるいは標準偏差を測定することによって決定される。ホッピング装置の数は、例えば、プロセス８００を現在実行している無線装置をホップオフのために選択した他の無線装置のカウントに基づいて決定される。基地局へのホップの数は、ステップ８４５で獲得された値である。基地局への迂回ルートは、どれだけの数のバックアップルートがセルラー基地局について利用可能であるかの尺度であり、かつそれらのバックアップルートの質の尺度である。それらのバックアップルートの質は、無線装置によって一斉送信されたノード状態信号に基づいて獲得され、プロセス８００を実行している無線装置がホップオフすることは、本明細書において説明されるステップ８６２と同じ方法で決定することができる。

次に、プロセス８００の本実施形態においては、ブロック８６４に示したように、無線装置はルートの質を示す値がルートの質の閾値より大きいかどうかを決定する、ルートの質を示す値がルートの質の閾値未満である場合、それに応じて、プロセス８００はブロック８１２に戻る。他の場合には、それに応じて、プロセス８００はブロック８６６に進む。あるいは、若しくはそれに加えて、ルートの質を示す値にはルートの質の係数が乗算され、適切な係数は経験的に決定されあるいはモデリングに基づいて決定され、かつこの値は上述した集合的な中継器望ましさスコアに加えられる。

いくつかの実施形態では、無線装置は、ブロック８６６に示しかつ上述したように、無線装置のための中継器望ましさスコアを獲得する。無線装置は、ブロック８６８に示したように、集合的な中継器望ましさスコアがこのスコアの閾値より大きいかどうかを決定する。集合的な中継器望ましさスコアがスコアの閾値未満である場合、プロセス８００はブロック８１２に戻る。他の場合には、それに応じて、プロセス８００はブロック８７０に進む。いくつかの実施形態では、集合的な中継器望ましさスコアは、中継ノードとして行動する無線装置の全面的な適応性を示す。例えば、プロセス８００を実行する無線装置は、前述した閾値のいくつかをかろうじて超過することによってステップ８６８に達する。その場合には、集合的な中継器望ましさスコアは比較的低く、その無線装置が中継器として行動することは、集合的な中継器望ましさスコアが高い他の無線装置ほど適していないことを示す。

プロセス８００の本実施形態では、ブロック８７０に示したように、無線装置は、中継ノードとしての無線装置の利用可能性を示す信号を一斉送信する。上述したノード状態信号のような信号が、ノード状態信号として一斉送信される。他の実施形態では、プロセス８００を実行する無線装置はプロセス８００を実行している無線装置がホップオフするリクエストを他の無線装置が一斉送信しあるいは送信しているかを検知する。その場合には、ある実施形態においては、プロセス８００を実行している無線装置は、非セルラーインターフェース上の発信ノードからデータを受信するとともに、非セルラーインターフェースを介して他の無線装置に、あるいはそのセルラーインターフェースを介してセルラー基地局へと受信したデータを送信する。

他の実施形態においては、プロセス１０の個々のステップあるいは部分集合のステップは、上述した順序とは異なる順序で実行され得る。さらにプロセス８００の各のステップは、中継ノードとしての無線装置の選択を改善すると予想されるが、そのような選択はプロセス８００のステップの部分集合によって実行することができる。それは、更なるステップあるいは他に記載したステップを省略できることを示唆しない。

他の実施形態では、ステップ８１８、８２２、８２６、８３０、８３４、８３８、８４２、８４６、８５０、８５４、８５８および８６２においてそれぞれ獲得された値は、１次、２次あるいは３次、あるいはより高次の、例えば無線装置のＣＰＵ上で実行されるニューラルネットモジュールに入力される。この実施形態のニューラルネットの各層のゲインは経験的にあるいはモデリングに基づいて決定され、かつこれらの値は、無線装置が中継ノードとして作動するべきかどうかを評価するために、無線装置のメモリーに格納される。他の実施形態では、上述した値に基づいて無線装置が中継ノードとして作動するかどうかを決定するために、サポートベクトルマシンあるいは他の機械学習モジュールを用いることができる。

上述したプロセス８００および関連する実施形態は、無線装置がゲートウェイノードとして行動するかどうかを決定するために、無線装置によって用いられる。いくつかの実施形態では、上述したプロセス８００は、この目的のために、判定ステップ８２０および８２４を逆転させることによって修正される。例えば、この実施形態においては、セルラー信号強度を示す値がセルラー信号強度の閾値より大きいという決定に応じて無線装置はブロック８１２に戻り、かつセルラー信号強度を示す値がセルラー信号強度の閾値未満であるという決定に応じて無線装置はブロック８２２に進む。同様に、セルラー信号品質を示す値がセルラー信号品質の閾値より大きいという決定に応じて無線装置はブロック８１２に戻り、かつセルラー干渉を示す値がセルラー干渉の閾値未満であるという決定に応じて無線装置はブロック８２６に進む。これらの２つの修正は、比較的強いセルラー信号強度および比較的小さなセルラー干渉で無線装置がゲートウェイノードとして作動することに結びつくと期待され、それによってセルラーネットワーク上への４つの他の無線装置に比較的低いセルラー干渉のパスを潜在的に提供するが、すべての熟考された実施形態がこの利点を提供するとは限らない。他の実施形態では、ステップのうちのいくつかは逆転されず、プロセス８００は、装置がゲートウェイノードとして作動するかどうか決定するために、あるステップに異なる（例えば、より高い）閾値を適用する。

ある実施形態では、無線装置は、無線装置が中間ノードあるいはゲートウェイノードを介してセルラー基地局と直接的にあるいは間接的に接続するかどうかを決定するプロセスを実行する。そのようなプロセス９００の一例が図９に示されている。プロセス９００は、例えばノード状態信号の受信に応じて、あるいは約１００ミリ秒といったある量の時間の経過に応じて、周期的に実行される。他の実施形態では、プロセス９００は、例えば電話番号をダイヤルしあるいはブラウザを開くことにより、ユーザーがデータを送信しあるいは受信する意図を示すことに応じて実行される。プロセス９００は、セルラーインターフェースおよび非セルラーインターフェースに関連する無線装置のＣＰＵによって実行される。

この実施形態では、プロセス９００は、ブロック９１２に示したように、無線装置が１つ以上のセルラー基地局のセルラー信号強度を検知することから始まる。セルラー信号強度は、セルラー信号強度が獲得される他のステップにおいて上述した技術で検知されかつ特徴付けられる。セルラー信号強度を獲得した後、無線装置は、ブロック９１４で示したように、任意のセルラー基地局の信号強度がセルラー信号強度の閾値より大きいかどうかを決定する。セルラー信号強度の閾値は振幅あるいはセルラー信号強度が丈夫な接続を形成するのに適するように選択される他の値であり、例えばセルラー信号強度の閾値は−８０ｄＢｍ以上の値である。プロセス９００を実行している無線装置によって知覚される全てのセルラー基地局の信号強度がセルラー信号強度の閾値より大きくない場合、プロセス９００はそれに応じてブロック９２４に進むが、それについては以下に説明する。他の場合には、それに応じて、本実施形態のプロセス９００を実行する無線装置は、ブロック９１６に進む。次に、この実施形態では、無線装置は、ブロック９１６に示したように、１つを超えるセルラー基地局の信号強度がセルラー信号強度の閾値より大きいかどうかを決定する。１つのセルラー基地局だけに閾値セルラー信号強度より大きいセルラー信号強度がある場合、プロセス９００を実行する無線装置はブロック９１８に進む。無線装置は、中間ノードまたはゲートウェイノードを用いることなく、最も強い信号強度のセルラー基地局とデータを直接的に送信しかつ受信する。他の場合には、それに応じて、無線装置はブロック９２０に進む。また本実施形態では、ブロック９２０に示したように、無線装置は、プロセス９００を実行する無線装置によって知覚されるセルラー基地局間のセルラー信号強度の差を表す値を計算する。差を表す値は、セルラー基地局の各組の平均の差、信号が最も強いセルラー基地局と信号が次に強いセルラー基地局との間の差、あるいはそこから信号が受信されるセルラー基地局の数である。次に、本実施形態においては、プロセス９００を実行する無線装置は、ブロック９２２に示したように、セルラー基地局のセルラー信号強度の間の差を表す値が信号強度の閾値より大きいかどうかを決定する。この実施形態においては、その値が信号強度の差の閾値より大きい場合、それに応じて、プロセス９００はブロック９１８に進む。セルラー基地局のうちの１つの信号強度が実質的により強いことは、他のセルラー基地局との干渉が少ないことを示す。他の場合には、この実施形態においては、それに応じて、プロセス９００を実行する無線装置はブロック９２４に進んで利用可能な中継ノードを表すデータを取得する。

利用可能な中継ノードを表すデータの取得は、他の無線装置からノード状態信号を受信し、かつノード状態信号内にエンコードされた、そうでなければノード状態信号によって運ばれたデータを、プロセス９００を実行する無線装置のメモリーに格納することを含む。本実施形態のプロセス９００を実行する無線装置は、ブロック９２６に示したように、例えばブロック９２４からの獲得データに基づいて、中継ノードが利用可能かどうかを決定する。中継ノードが利用可能でない場合は、それに応じて、プロセス９００を実行する無線装置はブロック９１２に戻り、あるいは他の実施形態において、マルチホップ接続だけを求めることが望ましい場合は、無線装置はブロック９２４に戻る。他の場合には、それに応じて、プロセス９００を実行する無線装置はブロック９２８に進んで利用可能な中継ノードを選択する。利用可能な中継ノードの選択は、プロセス９００を実行する無線装置のメモリーに格納されたノード状態信号から情報を検索し、かつ利用可能な中継ノードをランキングし、あるいは例えば以下に説明するルート選択プロセスで選択することを含む。いくつかの実施形態において、利用可能な中継ノードを選択することは、選択を示す信号を選択された中継ノードに送信し、かつセルラーネットワークへと同様の送信で接続を前方に伝播させることを中継ノードに命じることを含む。最後に、本実施形態では、プロセス９００を実行する無線装置は、プロセス９００を実行する無線装置の非セルラーインターフェースと選択された中継ノードの非セルラーインターフェースとの間でデータを送信しあるいは受信し、それはセルラーネットワークへあるいはセルラーネットワークからとデータを運ぶ。

いくつかの実施形態において、ある状況下では、発信ノードは、１つ以上の利用可能な中継ノードを提供するネットワークトポロジーを経験する。いくつかの実施形態では、発信ノードは利用可能な中継ノードを選択し、かつ単一の中継ノードを介してあるいは多数の中継ノードを介して平行にデータを送信する。１つ以上の中継ノードを介してルートを選択するプロセス１０００の一例が、図１に描かれている。典型的なプロセス１０００は、ハイブリッドセルラー非セルラーマルチホップネットワークの各発信ノードによって実行される。例えば、プロセス１０００は、以前に説明した無線装置が他の無線装置にホップオフするかどうかを決定するためのプロセスのステップ９２８の一部として実行される。プロセス１０００はまた、ゲートウェイノードあるいはゲートウェイノードに近い他の中間ノードを選択するために、中間ノードによって実行される。

この実施形態では、プロセス１０００は、ブロック１０１２で示したように、利用可能な中継ノードを表すデータを獲得する発信無線装置から始まる。利用可能な中継ノードを示すデータの獲得は、プロセス８００のブロック８２４に関して上述したステップを含む。例えば、利用可能な中継ノードを表すデータは、複数の利用可能な各中継ノードから発信無線装置の非セルラーインターフェースを介して受信されたノード状態信号から受信される。また、いくつかの実施形態では、各中継ノードはノード状態信号を形成する上述したプロセスを実行する。次に、本実施形態では、ブロック１０１４で示したように、利用可能な中継ノードを示すデータは発信無線装置メモリーに保存される。いくつかの実施形態では、データは構造化データとして、例えばオブジェクト、あるいは中継ノードに関するデータに各中継ノードの識別子を関連させるデータベースにおける１つ以上のエントリーとして保存される。

次に、プロセス１０００の本実施形態では、発信ノードは、獲得したデータに基づいて中継器ランクを計算する。例えば、発信ノードは、獲得されたデータをメモリーから検索し、獲得したデータの値に検量係数を掛けて結果を加算し、中継ノードとして利用可能な各無線装置のための集合的なスコアを形成する。検量係数は（正か負の）符号を有し、以下の結果を引き起こす傾向がある。所与の中継ノードをより下位にランクさせる大きな数のホップ、所与の中継ノードをより上位にランクさせるより強いセルラー信号強度、中継ノードをより下位にランクさせるより高い量のセルラー干渉、中継ノードをより上位にランクさせる発信無線装置のセルラー電話会社とゲートウェイノードのセルラー電話会社との間のマッチ、中継ノードをより下位にランクさせる中継ノードに格納された比較的低いエネルギー量、中継ノードをより上位にランクさせる発信装置から中継ノードへの比較的強い非セルラー接続、中継ノードをより下位にランクさせる比較的高い量の非セルラー干渉、および中継ノードをより下位にランクさせる中継ノードのユーザーがセルラーサービスのために支払ったより高い価格。重み係数は経験的に、あるいは様々なトポロジーのモデル化および使用のケースに基づいて決定される。いくつかの実施形態では、重み係数は、発信無線装置のメモリーに格納され、ステップ１０１６を実行する前にメモリーから呼び戻される。さらに、いくつかの実施形態では、セルラーネットワークのオペレーターは、無線装置の作動を調節するために重み係数を時々更新する。例えば、セルラーネットワークのオペレーターは、かなりの数の人々を集めると予想されるイベント、例えばコンサートあるいはスポーツイベントに先立っておよびそのイベントの間に、所与の地域のあるいは特定のセルラー基地局のまわりの重み係数をアップデートする。このアップデートは、例えば非セルラースペクトルをより注意深く用いるために、重み係数を調整する。例えば、非セルラー信号強度と非セルラー干渉に関連付けられる重み係数の大きさを増加させ、他の重み係数の大きさを減少させる。アップデートは、マルチホップで間接的にあるいはセルラー接続を介して直接的に送信される。いくつかの実施形態では、プロセス１０００を実行する無線装置は、最もランクの高い中継ノードにその選択を示す信号を送信する。

次に、プロセス１０００の本実施形態では、発信無線装置は、ブロック１０１８で示したように、データが送信または受信のために利用可能かどうかを決定する。この決定は、送信のためのデータを格納するための無線装置内のバッファーに基づいて、あるいは例えば最もランクの高い中継ノードといった中継ノードのうちの１つからの無線装置の非セルラーインターフェース上でのデータの受信に基づいてなされる。データが利用可能ではないことをブロック１８の決定が示す場合、プロセス１０００はブロック１０１２に戻る。他の場合には、本実施形態では、プロセス１０００を実行する無線装置はブロック１０２０に進み、かつ無線装置は、中継器ランクの最も高い中継ノードの非セルラーインターフェースを介して、セルラーネットワークにデータを送信しかつセルラーネットワークからデータを受信する。

いくつかの実施形態では、プロセス１０００を実行する無線装置は、例えば中継ノードが他の空間へ運ばれあるいは範囲から外れる場合に、ネットワークトポロジーの変化を調節する。無線装置は、適さなくなった無線装置のランクの変更、例えば劣化を検知し、それに応じて、他の中継ノードをより上位にランク付けすると、プロセス１０００を実行する無線装置は最初の中継ノードの非セルラーインターフェースへのデータ送信およびその非セルラーインターフェースからのデータ受信を止めるとともに、現在のランキングが高い中継ノードの非セルラーインターフェースにデータを送信し始め、あるいはこの非セルラーインターフェースからデータを受信し始める。

いくつかの実施形態では、例えば課金、暗号化、認証、保全およびセキュリティを目的として、あたかもデータが発信ノードから直接来たかの如くデータがセルラー基地局に現われるように、発信ノードは発信ノードの非セルラーインターフェースを介し、ゲートウェイノードを通して、セルラー基地局にデータを送信する。これらの実施形態では、中間ノードは、セルラー基地局のためのデータを中間ノードの非セルラーインターフェース上で受信するとともに、例えば課金、暗号化、認証、保全およびセキュリティを目的として、あたかも発信ノードから直接来たかの如くデータが基地局に現れるように中間ノードの非セルラーインターフェースを介してデータを中継する。ゲートウェイノードは、基地局のためのデータをゲートウェイノードの非セルラーインターフェース上で受信するとともに、例えば課金、暗号化、認証、保全およびセキュリティを目的として、あたかも発信ノードから直接来たかの如くデータが基地局に現われるように、ゲートウェイノードのセルラーインターフェースを介してデータを転送する。

同様に、いくつかの実施形態におけるダウンリンクデータについて、発信ノードは、例えば課金、暗号化、認証、保全およびセキュリティを目的として、あたかもセルラー基地局から直接来たかの如くにデータがそれ自体に現われるかのように、その非セルラーインターフェース上で自身のためのデータを受信する。中間ノードは、データが発信ノードに現われるように、発信ノードのためのデータを中間ノードの非セルラーインターフェース上で受信するとともに、例えば課金、暗号化、認証、保全およびセキュリティを目的として、あたかもセルラー基地局から直接来るかのように、中間ノードの非セルラーインターフェースを介してデータを中継する。ゲートウェイノードは、発信ノードのためのデータをそのセルラーインターフェース上で受信するとともに、例えば課金、暗号化、認証、保全およびセキュリティを目的として、あたかもセルラー基地局から直接来るかのようにデータが発信ノードに現われるように、その非セルラーインターフェースを介してデータを転送する。

データがマルチホップ上で送信されるときに、データフレームが、特定のセルラー基地局あるいは特定の無線装置から来て、発信装置あるいはセルラー基地局に現われるには、いくつかの方法がある。例えば、モバイルコミュニケイションズ（ＧＳＭ（登録商標））規格のための全体的なシステムのいくつかの実施は、加入者識別モジュール（ＳＩＭ）カードを用いる。ＳＩＭカードは、セルラーネットワークのデータベースに格納された秘密情報を含んでいる。信用されなかった無線装置上にホップオンすることによりマルチホップ上で通信するときに、ユーザーは音声とデータ通信を暗号化することを望む。いくつかの実施形態では、そのようなユーザーは単に自分の無線装置およびセルラー基地局を信頼する。

以下は、無線装置と基地局の間でマルチホップ上での間接通信を容易にする１つの安全な方法である。無線装置（あるいは発信ノード）は、発信ノードのＳＩＭカードでデータフレームを暗号化する。それ自身のセルラーインターフェースのプロトコルスタックにおいてＳＩＭ暗号化を行った後に暗号化されたデータフレームをステージに渡すのではなく、無線装置は、無線装置の非セルラーインターフェースを介してデータフレームを発送する。セルラー基地局へのマルチホップパスにおけるいかなる中間ノードも、中間ノードの非セルラーインターフェースを用いて暗号化されたデータフレームを中継する。ゲートウェイノードは、その非セルラーインターフェース上で暗号化されたデータフレームを受信し、ゲートウェイノードのセルラーインターフェースのプロトコルスタックにおいてＳＩＭ暗号化が行われた後の段階でデータフレームを注入する。セルラー基地局がゲートウェイノードのセルラーインターフェースを介してゲートウェイノードから暗号化されたデータフレームを受信するとき、セルラー基地局はフレームを解読するために発信ノードの秘密の詳細を用いる。現在の単一ホップ移動体通信のように安全であると予想される実施だけではなく、この技術はセルラー基地局の移動通信交換局が発信ノードに請求するようにすることが期待される。その非セルラーインターフェースを介してマルチホップ上で間接的に通信するときに、これは基地局にそれ自体として現われる発信ノードにとっては一方向である。いくつかの実施形態では、この技術は他のセルラー非セルラー規格を組込むために拡張される。

他の安全な方法を提供して無線装置と基地局の間のマルチホップ上での間接通信を容易にするために、本実施形態の反転させた適用が考えられる。基地局は、セルラーネットワークのデータベースに格納された発信ノードのＳＩＭカード詳細でデータフレームを暗号化するとともに、セルラー基地局のセルラーインターフェースを介してゲートウェイノードのセルラーインターフェースへとそのデータフレームを送る。それ自身のセルラーインターフェースのプロトコルスタックにおける解読のために暗号化されたデータフレームを渡すのではなく、ゲートウェイノードは、ゲートウェイノードの非セルラーインターフェースを介して発信ノードに向けて暗号化されたデータフレームを送信する。発信ノードへのマルチホップパスにおけるいかなる中間ノードも、中間ノードの非セルラーインターフェースを用いて、暗号化されたデータフレームを中継する。発信ノードは、発信ノードの非セルラーインターフェース上でデータフレームを受信するとともに、発信ノードのセルラーインターフェースのプロトコルスタックにおいてＳＩＭ解読が行われる前の段階でデータフレームを注入する。その後、発信ノードは、フレームを解読するためにそのＳＩＭカードの信用証明書を用いる。いくつかの実施形態は現在の単一ホップ移動体通信と同じくらい安全であると予想されるとともに、これらの実施形態は発信ノードが請求されるようにすると予想され、さらに発信ノードに対しセルラー基地局が真正であることを証明する。したがって、いくつかの実施形態では、マルチホップ上で間接的に通信するとき、セルラー基地局は発信ノードにそれ自体として現われる。この実施形態は他のセルラー非セルラー規格を組込むために拡張される。

図１１および図１２に示したように、いくつかの実施形態は、ゲートウェイ無線装置が発信無線装置としてセルラーネットワークに現われるようにする１つのプロセスを実行する。

図１１は、マルチホップハイブリッドセルラー非セルラーネットワーク上で運ばれるダウンリンクデータが、例えばセキュリティ、課金などを目的として、あたかもそのダウンリンクデータがセルラー基地局から来たかのように発信ノードに現われるようにする前のプロセス１１１０の一実施形態を示している。

この実施形態では、プロセス１１１０は、ブロック１１１２で示したように、発信装置に関連付けられたセキュリティキーでダウンリンクデータを暗号化して、暗号化されたダウンリンクデータを形成することから始まる。いくつかの実施形態では、この暗号化は、セルラー基地局あるいはセルラーネットワークの他のコンポーネントによって実行される。セキュリティキーは、例えばセルラーネットワークオペレーターのデータベースに格納された発信装置の装置識別名に関連付けられる。データは、課金の容易化およびセキュリティのために、Ａ５、Ａ８、Ａ９、Ｆ５、Ｆ８、Ｆ９、１２８−ＥＥＡ１、１２８−ＥＥＡ２、ＵＥＡ１あるいはＵＥＡ２暗号化アルゴリズムのような様々な技術で暗号化される。

次に、図示した実施形態において、ブロック１１１４で示したように、暗号化されたダウンリンクデータはセルラー基地局から中継セルラー装置、例えばゲートウェイノードのセルラーインターフェースに送信される。中継セルラー装置は、この実施形態においては、発信無線装置とは異なる無線装置である。いくつかの実施形態では、暗号化されたデータは、送信に先立って、中継セルラー装置に関連付けられたセキュリティキーに基づいてセルラー基地局で再び暗号化される。

本実施形態では、ブロック１１１６で示したように、暗号化されたダウンリンクデータは中継セルラー装置のセルラーインターフェースで受信される。中継セルラー装置に関連付けられたセキュリティキーで実行される第２の暗号化によって送信データが２度暗号化されるいくつかの実施形態においては、送信データは中継セルラー装置によって一旦解読され、発信装置に関連付けられたセキュリティキーに基づいて第１暗号化に続く符号化にデータを戻す。

次に、本実施形態では、ブロック１８で示したように、中継セルラー装置は、中継セルラー装置の非セルラーインターフェースから発信セルラー装置の非セルラーインターフェースに、暗号化されたダウンリンクデータを送信する。いくつかの実施形態では、中継セルラー装置は中間ノードを介して発信セルラー装置に暗号化されたデータを送信する。中継セルラー装置は、暗号化されていないデータを、その非セルラーインターフェースを介して発信装置のために送信するプロセスにあることがあり、かつ中継セルラー装置は、いくつかの実施形態において、これらのデータの流れに別の扱いをする。例えば、中継セルラー装置は、送信のためのデータフレームをその非セルラーインターフェース上で受信するとともに、データがセルラーネットワークによって既に暗号化されているかどうかを決定する。データが既に暗号化されている場合、それに応じて、中継セルラー装置はそれ以上暗号化することなくデータを送信する。データがまだ暗号化されない場合、中継セルラー装置は、例えば、その非セルラーインターフェース上の送信に先立って、ＷＥＰ、ＷＰＡあるいはＷＰＡ２暗号化を用いてデータを暗号化する。したがって、いくつかの実施形態では、中継セルラー装置は、既に暗号化されている非セルラーデータを再び暗号化しないことによって電力を節約するが、すべての実施形態がこの技術を用いあるいはこの利点を提供するとは限らない。

次に、プロセス１１１０の本明細書において説明される実施形態は、セキュリティキーで暗号化されたダウンリンクデータを発信セルラー装置で解読するステップに移る。解読は、発信セルラー装置のＳＩＭカード上に格納された値に基づいてセキュリティキーを形成することを含む。

最後に、この実施形態では、ブロック１１２２で示したように、プロセス１１１０は、発信装置のユーザーに少なくともダウンリンクデータの一部を提示する１つのステップを含む。データの表示は、発信セルラー装置のスピーカーを介して演奏される音あるいは発信セルラー装置のスクリーン上で表示されるイメージにデータを変換することを含む。

図１２は、マルチホップハイブリッドセルラー非セルラーネットワーク上で運ばれるとともに、例えばセキュリティ、課金等を目的としてあたかもアップリンクデータが発信ノードから来たかの如くにセルラー基地局に現われるアップリンクデータを作る、プロセス１２００の一実施形態を示している。

プロセス１２００の図示した実施形態は、発信セルラー装置において、発信セルラー装置に関連付けられたセルラーセキュリティ識別子に基づいて、セキュリティキーを獲得するステップから始まる。ここで、セキュリティキーは、ブロック１２１２で示したように、セルラー基地局に関連付けられたセルラーネットワークから受信される。いくつかの実施形態では、セキュリティキーは、発信セルラー装置のＳＩＭカードに保存されたデータに基づいて形成される。

次に、本実施形態では、ブロック１２１４で示したように、セルラー基地局への送信のためのアップリンクデータは、暗号化されたデータを形成するために、セキュリティキーを用いて発信セルラー装置で暗号化される。暗号化は、上にリストしたものを含む様々な形式をとる。次に、本実施形態では、ブロック１２１６で示したように、暗号化されたデータは、発信セルラー装置の非セルラーインターフェースを介して中継セルラー装置の非セルラーインターフェースに送信される。例えば、データはＷｉＦｉインターフェースあるいは上述した他の非セルラーインターフェース経由で送信される。次に、本実施形態では、ブロック１２１８で示したように、暗号化されたデータは中継セルラー装置のセルラーインターフェースを介してセルラー基地局に送信される。いくつかの実施形態では、送信された暗号化されたデータは、中継セルラー装置に関連付けられたセキュリティキーを用いて、中継セルラー装置によって再び暗号化される。いくつかの実施形態では、セルラー基地局は、中継セルラー装置によって送信された暗号化データを受信し、発信セルラー装置に関連付けられたセキュリティキーに基づいたデータを解読する。中継セルラー装置再び暗号化する実施形態では、セルラー基地局は、中継セルラー装置に関連付けられたセキュリティキーに基づいた第１の解読、および発信セルラー装置に関連付けられたセキュリティキーに基づいた第２の暗号化の、２つの解読ステップを実行する。セルラーネットワークオペレーターは、課金データおよび使用データ、例えばユーザーはが所定期間、例えば一か月におけるデータ上限を超過したかどうかを決定するために用いるカウンターを増加させることによって、部分的に、解読されたデータに応答する。

ダウンリンクデータについて先に説明したプロセスでのように、いくつかの実施形態では、中間ノードは、その非セルラーインターフェースから送信するデータが、セルラーネットワークのために既に暗号化されたかどうかを決定するデータが暗号化されている場合、これに応じて、中間ノードはデータを暗号化しないことにより電力を節約するが、すべての実施形態がこの技術を使用するとは限らない。

発信ノード、中間ノードおよびゲートウェイノードは、いくつかのセルラー基地局への追加の直接的間接的なルートを所定の時間維持する。追加の直接的なルートは、無線装置のセルラーインターフェースを介した基地局へのルートである。追加の間接的なルートは、無線装置の非セルラーインターフェースを介した基地局へのルートである。発信ノード、中間ノードおよびゲートウェイノードは、基地局への一次ルートが不十分若しくは壊れていると考えられるときに基地局と通信するために、追加の直接的および／または間接的なルートを使用する。追加の直接てき間接的なルートは、バックアップルートとして役立つ。直接的なバックアップルートは先行技術のうちのいくつかにおいて可能であるが、これらのバックアップルートは間接的なバックアップルートおよび間接的直接的なバックアップルートの組合せを提供すると考えられず、それは本明細書において説明されるハイブリッドマルチホップセルラーキテクチャのいくつかの実施形態によって提供される。さらに、いくつかの実施形態は、呼び出しの中断および他の音声およびビデオストリーミングアプリケーションの遅れ／ジッターを防ぎあるいは減少させるべく、ルートを急いであるいは比較的速く、例えば１０ミリ秒以内に切り替えることができるように、発信ノード、中間ノードおよびゲートウェイノードにおいて間接的直接的なバックアップルートを貯えかつ予め計算する。したがって、本発明のいくつかの実施形態は、既存のセルラーネットワークにおけるいくつかの問題を緩和すると予想される。しかしながら、すべての実施形態がこれらの問題を扱うとは限らず、かつある実施形態は他の利点を提供する。

いくつかのシステムでは、バックアップルートはまたルートの冗長性を提供し。それは企業および防衛の用途に役立つ。バックアップルートは無線信号の冗長性をもたらし、ある実施形態では、他の単一ホップあるいはマルチホップセルラーキテクチャがセルラーサービスを提供することができないエリアでのセルラーサービスを潜在的に容易にする。例えば、あらゆる装置において単一音声通話を容易にするにはセルラーカバー範囲が十分でない地方を通って移動する列車上では、少数の装置に割り付けることができる帯域幅をマルチホッピングを用いて組み合わせることにより、実施形態は以前にはそうすることができなかったところで単一音声通話を容易にするが、すべての実施形態がそのように導かれるとは限らない。さらに、無線信号の追加的な冗長性は、さらにこの実施携帯における単一音声通話をさらに丈夫にする。本発明の原理は、呼び出しの中断を減少させてシームレスな接続性を改善することでユーザー経験を改善することにより、バックアップルートが消費者を助けるところにおいて、バックアップルートを容易にしかつ使用する。１つ以上の主要なルートが故障したとき、１つ以上のバックアップルートがプライムルートになることができる。

種々様々な無線装置がセルラー基地局と通信しており、かつそのような装置の数は非常に速く増大している。現在および将来の単一ホップセルラーネットワークは、よりよいカバー範囲およびキャパシティーのために増加する需要を支援することができない。しかしながら、装置の数が非常に速く増大しているので、よりよいカバー範囲およびキャパシティーのためのそれらの需要を満たすために、装置の過多はセルラーシステムをより効率的に用いることができる。セルラーシステムの資源を比較的効率的に利用する装置のための方法の１つは、有益であると見なされた時にマルチホッピングの実施形態を用いることである。そのような実施形態では、各装置は、装置間でのホッピングのためにマルチホッピングに参加して適切に機能することに関し、独力で決定することができる。

先行技術の実施例で述べような、マルチホップセルラーネットワークにおけるタイトな集中制御は、個々の装置の性能を低下させる。これは、集中コントローラが、莫大な量のオーバーヘッドを招くことなく、すべての無線装置について常にすべてのことを知ることはできないからである。オーバーヘッドは、それ自体がセルラーシステムの無線スペクトルおよび資源を消費する。したがって、ホッピング決定におけるタイトな集中制御は、マルチホップセルラーシステムの性能に悪影響を及ぼす。これに反して、本発明のある実施形態は、それらのセルラーインターフェースを介してセルラー基地局と通信している装置のセルラーインターフェースのみにタイトな集中制御が及ぶマルチホップセルラーシステムを容易にする。それらのニーズ、状況および環境に応じて、無線装置はそれ自体が分散型のやり方で装置間ホッピング決定を下す。ホッピング決定を下すとき、無線装置は基地局からある支援を受けることがあるが、これは必ずしも必要ではない。

マルチホップセルラーシステムを容易にするためにあるいは他の目的のために、上述したものを上回る追加の技術が用いられる。無線スペクトルは部分的に不足している。世界中の政府が無線スペクトルを所有しあるいは割り付けるからである。典型的に、政府は、セルラー式ネットワークによる使用のための無線スペクトルをゆっくりと競売にかける。マルチホップ無線技術は、装置がセルラー基地局によって用いられる無線スペクトルの最大限の利用を支援する。この技術のある実施形態を用いる、基地局からの信号が良好な装置は、多くの場合にそれらのセルラーインターフェースを用いて基地局に話しかける装置である。基地局からの信号が良好な装置は、より複雑な変調スキームを用いることができ、必要とする誤り修正の冗長性はより少ない。このように、基地局によって使用される無線スペクトルは、有用なデータを送信するためにより積極的に用いることができる。

無線スペクトルは共用の資源であり、したがって、このメカニズムは共有の無線チャンネルへのアクセスの調停をしばしば必要とする。無線装置および基地局は一般的に、衝突を最小限にしかつシステム性能を最大限にするために、メディアにアクセスするスケジュールを確立する必要がある。いくつかの従来システムでは、無線装置のセルラーインターフェースは、セルラー基地局によってタイトに制御されている。このタイトな制御は、周波数分割多元接続、時分割多重アクセス、符号分割多元接続、直角周波数分割多元接続等の技術を用いて基地局が共有の無線スペクトルへのアクセスを調停できるようにする。（本明細書において説明される実施形態がこれらの技術と共に用い得ることを示唆するものではない）。いくつかの実施形態では、それらの非セルラーインターフェースを介して基地局に間接的に話しかけるマルチホッピングの使用に利益を見出す無線装置は、メディアアクセス制御を必要とする。従来の多重アクセス技術は、ピアツーピアあるいは装置間マルチホッピングのためのチャンネルアクセスの調停に用いることができる。しかしながら、いくつかの従来の多重アクセス技術は、集中型の機関（例えばセルラー基地局）からのタイトな制御を必要とし、あるいは装置間でメディアアクセススケジュールを確立するために追加のデータ交換を必要とする。

上で議論したように、全ての装置間ホッピング決定をタイトに制御するマルチホップセルラーシステムは、拡張可能であるとは予想されず、かつそのために決定がなされている装置に関する関連情報をすべて考慮に入れることができるとは予想されない。対照的に、ハイブリッドセルラー非セルラーマルチホップネットワークの上述した実施形態では、セルラー基地局は装置のセルラーインターフェースをタイトに制御し、かつセルラー基地局は他の無線装置の非セルラーインターフェース上では単に緩い制御をする、あるいは制御しない。緩い制御の実施例として、いくつかの実施形態では、基地局は、装置の非セルラーインターフェースを任意に支援することができるが、本明細書において説明される他の特徴あるいはステップがオプションではないことを示唆するものではない。それにもかかわらず、ハイブリッドマルチホップセルラー非セルラーシステムの本明細書において説明されるいくつかの実施形態において、このシステムはいくつかの従来の多重アクセス技術を使用する。これらの従来の多重アクセス技術の使用は、装置が互いに緩くメディアアクセスを調整することを支援するためにいくらかのオーバーヘッドを生じさせる。しかしながら、過度のオーバーヘッドを招くことなしに、メディアアクセスの調整を支援することができる技術もここに示される。

無線ネットワークは、スペクトルのけちな使用から利益を得る。スペクトルの節約は、マルチホップ非セルラー無線ネットワークにおいて特に有用である。これらのネットワークは、他のすべてのものを等しいとしたときに、非セルラー無線ネットワークに対する所与の位置の近くで利用可能なデータのマルチホップ交換に参加していないスペクトルを、より消費することが期待される。そのようなスペクトルは従来の使用シナリオおよびマルチホップ使用の両方によって消費されるからである。スペクトルの注意深い使用は、非セルラーネットワーク、例えばマルチホップ非セルラー信号を運ばないネットワークにおける従来の使用においてもより重要になりつつある。利用可能なスペクトルを用いる装置の数は、近年増加する傾向があり、特に携帯電話が非セルラーインターフェースをしばしば含むようになってきているからである。この傾向は継続すると予想され、それによって非セルラー無線通信のためにスペクトルを将来的にもっと不足させる。

本明細書において説明される実施形態は、とりわけ、非セルラー無線ネットワークにおいて様々な無線装置が信号を送信する時間をスケジューリングすることによって、すなわち、１）いくつかの実施形態では、ネットワーク内の多数の装置が同一またはオーバーラップするスペクトルを、ほぼ同時に並列で送信することによって、および２）いくつかの実施形態では、送信の間に他の装置がスペクトルの所与の部分上で送信するのを待っている比較的小さな時間が保存されることによって、非セルラーネットワークのために利用可能なスペクトルを比較的効率的に用い得ると考えられる。さらに、いくつかの実施形態は、ネットワークの各参加者が送信する正確な時間を指示するマスタ装置なしに、分散したやり方で送信をスケジューリングし、それによって任意の単一装置の故障あるいは欠落に対して比較的丈夫なネットワークを潜在的に提供する。しかしながら、本明細書において説明される技術は、これらの利点の一つを提供しあるいはこれらの利点を全く提供しないいくつかの実施形態のような、これらの利点をそれぞれ提供する実施形態には限定されない。確かに、マルチホップ非セルラーシステムは、下記技術を使用することなく実行できるが、これらの技術はマルチホップ非セルラーネットワークおよび非セルラーネットワークの両方の性能を改善すると考えられる。

図１３は、無線装置１３１２、１３１４および１３１６の間でデータを運ぶ非セルラー無線ネットワーク１３１０の具体例を表しているこの実施形態では、無線装置１３１２、１３１４および１３１６がそれぞれ有しているスケジューラ１３１８は、比較的小さな一時的なオーバーヘッドで、かつスケジューラ１３１８の集中化された調整なしで衝突を緩和すると考えられる。この目的のために、スケジューラ１３１８は、以下に示された２つの技術を二者択一であるいは組合せで用いる。最初に、以下でさらに説明するように、スケジューラ１３１８は、いくつかの実施形態で互いに共同作用する、例えばスケジューリングを目的として互いの送信をモニターしあるいは信号を交換して、１）送信のためのタイムスロットの数；２）どの装置がどのタイムスロットを用いるか；あるいは３）タイムスロットの数およびどの装置がどのタイムスロットを用いるかの両方、を決定する。さらに、いくつかの実施形態において、そのような調整は、ネットワーク１３１０における各装置１３１２、１３１４および１３１６のスケジュールを割り当てる単一のマスタ装置なしに生じる。２番目に、以下に説明するいくつかの実施形態では、スケジューラ１３１８は、送信のためのスケジュールに関するある装置からそれらの装置、例えば装置１３１２、１３１４および１３１６の部分集合への送信のために異なるスケジュールを用いる。送信と受信には非対称のスケジュールがある。例えば、これらの実施形態のうちのいくつかは、例えば大きなマルチメディアファイルが一方向に移動するのに対し追加のデータのための比較的短いリクエストが他方向に移動する使用パターンおよび例えば単一装置あるいは比較的わずかの装置が複数の他の装置に流れるデータのための導管として行動するネットワークトポロジーに基づいて、一方向および多方向での送信を促進するスケジュールを実行する。さらに、いくつかの実施形態では、一方向または他方向での送信を促進する度合いを、ネットワークトラフィックとトポロジーの変化に基づいてダイナミックに調整する。これらの技術を二者択一あるいは組合せで実行することにより、実施形態は利用可能なスペクトルを比較的効率的に利用すると予想される。

作動の際には、無線装置１３１２、１３１４および１３１６は、無線送信信号を介して互いにデータを送信しかつ互いにデータを受信する。無線装置１３１２、１３１４および１３１６は同じ無線空間内にあり、例えば８０２．１１のプロトコルの一つ、ブルートゥースプロトコルの一つ、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）プロトコルの一つといった無線ネットワーク１２のためのプロトコルに従って選択された送信パワーで、１つの装置１３１２、１３１４あるいは１３１６から送信され、他の装置１３１２、１３１４、あるいは１３１６が受信する。図示した実施形態では、無線装置１３１２、１３１４および１３１６はスペクトルを共有する。無線装置、例えば無線装置１３１２および１３１４のうちの２つによる同時通信は互いに干渉し、かつそれらの同時通信によって運ばれた信号を分割する第３の装置、例えば無線装置１３１６の能力を潜在的に損なう。従って、いくつかの実施形態では、各無線装置１３１２、１３１４および３１６のスケジューラ１８は、無線装置１３１２、１３１４および１３１６からの送信の時機を見計って、同時通信を回避し、あるいは互いに無線的に十分に接近していて送信によって運ばれたデータを第３の装置で分割するのは難しい装置１３１２、１３１４および１３１６の組による同時通信を回避する。信号の分割を困難にする同時通信は「衝突」と呼ばれ、いくつかの実施形態では、図示したスケジューラ１３１８の機能は衝突の影響を回避しあるいは緩和することである。

スケジューラ１３１８は分散したやり方で互いに調和するように構成される。いくつかの実施形態では、各スケジューラ１３１８は、同じあるいはほぼ同じスケジューリングプロトコルを実行するように構成され、かつスケジューラ１３１８に関連付けられた装置１３１２、１３１４あるいは１３１６による送信のためのスケジュールで到着する同一のあるいは同様なプロセスを使用する。それらの実施例が以下に説明される調整によって、ネットワーク１３１０内の送信のためのスケジュールが出現する。例えば、各スケジューラ１３１８は、同じ無線ネットワーク１３１０内の他のスケジューラ１３１８の作動に関するデータを獲得し、無線装置１３１２、１３１４、あるいは１３１６のためのスケジュールを選択しあるいは関連付けられた無線装置１３１２、１３１４、あるいは１３１６に、他のスケジューラ１３１８が送信のためのそれらのスケジュールを修正することを要求する信号を送信することを命じ、またはその両方を実行するように構成される。修正のためのスケジュール選択およびリクエストの特定の実施例は以下でさらに説明する。

本技術に係るいくつかの非セルラー無線ネットワークはフレーム内のデータ、あるいはビットの連続送信のバーストで送信されるヘッダー情報のようなメタデータを含むデータの集合を送信し、かつその受信はフレームバイフレームベース上の受信装置においてしばしば評価される。フレームは管理フレーム、制御フレーあるいはペイロードフレームのような異なる機能の役に立ち、かつフレームはヘッダー情報をおよび関連付けられたコマンドあるいはペイロードに関する情報を含む。

各フレームが送信された後、あるいは一定のフレームが送信された後、無線装置１３１２、１３１４および１３１６はある期間だけ送信を休止して、他の無線装置は同一あるいはオーバーラップするスペクトル上で送信し始めたかどうかを検知する。送信休止の期間は、上述したプロトコルのうちの１つのような無線データ通信プロトコルによって規定され、あるいは以下で説明する技術のうちの１つに従って選択される。他の装置が送信休止の間に送信し始めた場合、第１無線装置は後のフレームの送信を試みる前に、その他の無線装置の送信が終了するようにする。１つのフレームが送信された後で無線装置が次のフレームを送信する前の期間は「インターフレーム間隔」あるいは「ＩＦＳ」と呼ばれる。

ＩＦＳの期間は、いくつかの実施形態では、サブ期間に分割することができるとともに、無線ネットワーク１３１０内の装置によって様々なタイプの送信のために保存される。これらの実施形態では、優先度が高いあるいは待ち時間に敏感なタイプの送信にスロットあるいはインターフレーム間隔において早く生じる一時的なウィンドが割り当てられる。ＩＦＳのスロット内で、スペクトルがまだ利用可能な場合、つまり他の装置が同じスペクトル上で送信していない場合は、それに応じ、送信する信号がある場合に、無線装置はそのスロットに関連付けられたその信号を送信する。例えば、図２の実施形態に示したように、短いＩＦＳ（ＳＩＦＳ）期間は前もって送信されたフレームからコントロールフレームを分割する（例えばＲＴＳ、ＣＴＳおよびＡＣＫフレーム）；より長いポーリングＩＦＳ（ＰＩＦＳ）期間は前もって送信されたフレームから優先度の高い管理フレームを分割する；リクエストフレームＩＦＳ（ＱＩＦＳ）は前フレームからリクエストフレームを分割する；および、分配されたＩＦＳ（ＤＩＦＳ）の期間は、前もって送信されたフレームを後に続くデータフレームから分割する。したがって、いくつかの実施形態では、無線媒体は無線ネットワークにおける信号の機能に従って時分割多重化である。

図１４のタイミング図に示したように、無線装置Ｎ１は装置Ｎ２にデータフレーム１４１２を送信し、その終了はインターフレーム間隔１４１８のスタートを示す。ＳＩＦＳ期間の後、無線装置Ｎ２はデータフレーム１４１２の受信を示して、無線装置Ｎ１に受領確認信号（ＡＣＫ）１４１４を送信する。その後、この実施例において、ＩＦＳ１４１８の残りの部分が経過した後、無線装置Ｎ１は次のデータフレーム１４１６を送信する。しかしながら、次のＩＦＳ１４２０の間で、第２のデータフレーム１４１６の後に、無線装置Ｎ３は、フレーム１４２２の送信、無線装置Ｎ１による第３のデータフレームの送信の専有、および他のＩＦＳの始まりを示すことによって、媒体のコントロールを取る。

いくつかの実施形態では、ＤＩＦＳはＩＦＳの最後の一部であり、かつＤＩＦＳ期間は、無線ネットワークにおける各無線装置に異なるスロットを供給して、例えばデータフレームを送信するために利用可能な媒体を用いるために、各無線装置（あるいは、通常はほとんどの無線装置）について異なっている。一定のシステムでは、ＤＩＦＳの期間はベース期間、およびプロトコルに従って変わる期間の両方を含む。ＤＩＦＳにおける変化は、ミニスロット時間（ＭＳＴ）と呼ばれる単位時間の整数倍数として量子化される。また、整数倍数は、無線ネットワークにおける各無線装置がＭＳＴの異なる整数倍数を持つようにするプロトコルに従って選択される。したがって、各装置は、送信を開始するとともに媒体のコントロールを取るための潜在的にユニークな（めったに共有されない）ＤＩＦＳ内で少なくとも１つのＭＳＴの長さのスロットを有している。

所与の装置のＤＩＦＳの一部を構成するためにＭＳＴの整数倍数を選択するための１つのプロトコルは、「指数関数的にランダム化されたバックオフスケジュール」あるいは（ＥＲＢスケジュール）呼ばれる。実施例が図１５のタイミング図に示されている。無線装置が送信すべきデータフレームを有しているとき、このＥＲＢアルゴリズムはランダムあるいは擬似乱数を選択するために用いられる。例えば他の無線装置によって前フレーム１５１２が送信され終えた後、送信するフレームを有した無線装置はそのＤＩＦＳベースの期間１５１４が終了まで待機し、ランダムあるいは擬似乱数からのカウントダウンを開始し、各ＭＳＴ１５１６が経過するようにカウントダウンする。他の無線装置が送信し始め、カウントダウンが完了する前にメディアのコントロールを取った場合、カウントダウンは次のＤＩＦＳ時間の間継続する。カウントダウンが０に達すると、待機していたフレームが送信される。ランダムあるいは擬似乱数に基づいたＤＩＦＳを割り当てること、媒体を共有する無線装置の予期される数に対して乱数のプールが比較的大きい、例えば２つの装置が同じ数を選択しそうもないような１０、５０あるいは１００以上の比率であると仮定すると、２つの無線装置が同時に送信することにより衝突を引き起こすことは比較的ありそうもない。そして衝突が生じる場合、衝突する装置はより大きな数のプールから新しいランダムあるいは擬似乱数を選択し、上述したカウントダウンを繰り返す。スケジューラ１３１８がランダムあるいは擬似乱数を基づいてＤＩＦＳを選択するシステムは、非決定論的なスケジュールを持つと言う。したがって、この実施例においては、送信時間をスケジューリングする集中制御なしに、非決定論的なスケジュールで衝突が緩和される。

ＥＲＢスケジュールは無線ネットワーク上の装置のためのスケジュールの集中制御なしに衝突を緩和することができるが、これらのスケジュールには一定の欠点がある。ＥＲＢスケジュールは、他の装置がＤＩＦＳの間に送信するのを待って、無線装置および無線媒体をアイドル状態にしたままとする。そして、この用いられていない時間は、衝突の場合には潜在的に拡張される。さらに、送信すべき各装置のためのＤＩＦＳ中のスロットがランダムあるいは疑似ランダムであるため、非決定論的なスケジュールのいくつかの実施形態では、潜在的に並列に送信するチャンスを逃す。それらの信号がある程度干渉しつつも異なる受信装置で分割されるように、互いに無線的に十分に離れている無線装置によって、並列のあるいは同時の送信を実行することができる。しかしながら、ランダムあるいは擬似乱数に基づいて伝送時間が選択されるときには、互いに十分な無線距離にある装置が同じＤＩＦＳを選択しそうもないので、調整が難しい。

図１３のスケジューラ１３１８は、いくつかの実施形態では、分散した決定論的なスケジューラである。例えば、スケジューラ１３１８は、それらのスケジュールの態様を割り当てる集中コントローラなしに、ネットワーク１３１０における無線送信のためのスケジュールに到着し、無線装置１３１２、１３１４および１３１６のそれぞれに、ランダムでないあるいは非偽似乱数の）送信タイムスロットを割り当てる。例えば、各スケジューラ１３１８は、それに関連付けられた無線装置１３１２、１３１４および１３１６のためにＩＦＳを選択し、そのＩＦＳは、１）その並行送信が分割できない衝突を引き起こす互いに無線的に十分に接近している無線装置のための他の無線装置のＩＦＳとは異なる；２）無線ネットワーク１３１０における無線装置の数に対して小さなスロット、例えば装置１つ当たり１．５スロット、装置１つ当たり２スロット、装置１つ当たり４スロット、あるいは装置１つ当たり１３１０スロットのプールの中から選択される；３）他の無線装置に予測可能。例えば、同じスロットは、スケジューラ１３１８によって無制限にあるいはネットワークトラフィックまたはトポロジーが変化するまで使用される。

図１５は、図１１のネットワーク１３１０のための決定論的なスケジュールの実施例を示している。図示するスケジュールは異なるＩＦＳ期間の４つのスロットがある。そのうちの３つが図１３のスケジューラ１３１８の１つによって選択されている。例えば、無線装置１３１２のスケジューラ１３１８はスロットＤ１；無線装置１３１４、スロットＤ２；および無線装置１３１６、スロットＤ３を選択する。スロットＤ１−Ｄ４はほぼ同じ期間である。例えば１つのＭＳＴ、そしてこの実施例において、スロットの数４は、装置の数の比較的小さな倍数である、つまりこの実施例において２未満である。したがって、ＥＲＢスケジュールを用いるシステムに比較すると平均ＩＦＳは比較的小さく、任意の２つの装置が同じスロットを選択するよりも可能性を減少させるために典型的に比較的多数のスロットがある。他の実施形態はより多くあるいはより少数のスロットがあり、例えば無線装置対スロットの比率は４、８、あるいは１０未満である。以前の実施例のように、各スケジューラ１３１８は、早いスロットＤ１−Ｄ４の他の無線装置がまだデータフレームを送信し始めていないと仮定すると、その選択されたＩＦＳスロットＤ１−Ｄ４がＤＩＦＳベース期間１５１４後に前フレーム１５１２の送信の終了に続くまで、データフレームの送信を待つ。

図１３のスケジューラ１３１８は、集中制御のない、例えばその場限りのやり方の図１５のスケジュールにおいて、そのスロットがとの装置に割り当てられるべきかを決定する装置なしに、スロットＤ１−Ｄ４を選択する。調整し、かつ故意でなく同じスロットを選択する装置を回避するために、無線装置１３１８は、どのスロットが選択されているかに関する情報がコード化された信号を送信し、スロットを選択する前の期間に他の装置のＩＦＳを観測する。

例えば、無線装置１３１２、１３１４および１３１６は、その装置におけるスケジューラがどのスロットを選択したか示すスケジュール状態信号、例えばビーコンを一斉送信する。スケジュール状態信号はスロット選択インジケータをコード化することがある、例えば図４の実施例においては、２ビットの信号、２ビット＿００、０１、１０および１１＿の交換は図示した４つのスロットのうちの１つに対応する。他の実施形態は、より多くのスロットのためのより多くのビットを持つ。スケジュール状態信号は、他の信号、例えばデータフレームに対してより高い電力、より低いデータレート、大量の誤り訂正ビットあるいはその組合せで一斉送信されて、スケジュール状態信号にコード化された情報が比較的離れた無線装置に達する可能性を増加させる。スケジューラ１３１８は、スケジュール状態信号の送信を周期的に、受け入れ可能なオーバーヘッドおよび図１３の無線ネットワーク１３１０に新しく導入された無線装置の望まれる応答性に応じて、例えば１００ミリセカンド未満、１０ミリセカンド未満あるいは１秒未満の期間で開始する。スケジュール状態信号のタイミングは、無線状態信号が繰り返して衝突する可能性を減少させるために、ランダムまたは疑似ランダムのカウントダウンを含む。スケジュール状態信号における他の情報には、次のビーコンのためにいつ起きるべきかを知るためにパワーセーブモードに入る他の装置によって用いられる、ブロードキャスティング装置のＭＡＣアドレス、スケジュール状態信号の送信の間の期間；受信スケジュール状態信号に反映された時間にそれらの時計を合わせるために他の装置によって用いられる、現在時間が一斉送信する無線装置によって維持されることを示すタイムスタンプ；および暗号化の支援、サポートされているデータ送信あるいは受信レートのような放送機器の能力に関する情報、が含まれる。スケジュール状態信号は、それらの一斉送信が他の送信によって専有されない可能性を増加させるために、ＩＦＳ期間において比較的早く、例えばＰＩＦＳの間で、ＳＩＦＳの後、およびＱＩＦＳまたはＤＩＦＳの前に一斉送信される。各無線装置１３１２、１３１４および１３１６のスケジューラ１３１８は、スケジューラ状態信号内にコード化された情報あるいは情報の部分集合を集め、かつ前に説明したもののうちの１つのような非セルラーインターフェースは信号が一斉送信する。

他の無線装置１３１２、１３１４あるいは１３１６は、一斉送信されたスケジュール状態信号をそれらの非セルラーインターフェースを介して受信し、かつメモリーに符号化された情報を記録する。いくつかの実施形態では、他の無線装置１３１２、１３１４あるいは１３１６の１つ以上は休眠モード、すなわち低電力モードにあり、装置のその部分は電力の引き出しが不能になりあるいは防がれる。これらの装置が前もってスケジュール状態信号を受信している場合、それらはブロードキャスティング装置からのメモリーに格納されたスケジュール状態信号間の期間に関する情報を有していて、次のスケジュール状態信号がいつ一斉送信されるかを識別するために前のスケジュール状態信号からカウントダウンし、その時点で、受信装置は起きるかあるいは後のスケジュール状態信号を受信するためにより高いパワーモードに入る。以下でさらに説明するように、各スケジューラ１８は、関連付けられた装置のメモリーからスケジュール状態信号によって運ばれた情報を検索して、関連付けられた装置のためにＩＦＳ期間、例えばスロットＤ１−Ｄ４の１つを選択する。

他の実施形態では、無線状態信号は一斉送信されず、スケジューラ１３１８は無線装置１３１２、１３１４および１３１６における装置のＩＦＳを推論する。例えば、無線装置１３１２は、無線装置１３１４によって無線装置１３１６に送信されたデータフレームの終了と装置間で送信された次のデータフレームの開始との間の期間を測定して、無線装置１３１２のＩＦＳを識別する。同様の観察は、ネットワーク１３１０における各無線装置のＩＦＳ値を観測するために用いられる。いくつかの実施形態では、観測されたＩＦＳ値は、観測装置におけるメモリーに格納される。

図示した実施形態では、各無線装置のスケジューラ１３１８は、他の装置から観測された、あるいは他の装置からスケジュール状態信号で一斉送信されたＩＦＳ期間に基づいてその無線装置のためのＩＦＳ期間を選択する。例えば、ＩＦＳ期間を選択するために、スケジューラ１３１８は、ネットワーク１３１０における他の無線装置のために、メモリーから最も最近のＩＦＳ期間を検索し、かつデータフレームを送信するために、メモリーからスロットの数、例えば図１５のＤ１−Ｄ４を検索する。その後、スケジューラ１３１８はメモリーから検索されたＩＦＳ値とスロットを比較し、無線ネットワーク１３１０の中の他の無線装置によって用いられないスロットを識別する。この比較に基づいて、スケジューラ１８は、そのスケジューラ１３１８がある無線装置１３１２、１３１４あるいは１３１６のためのスロットを選択し、かつデータフレームの送信の間で選択されたスロットまで延びる無線装置はＩＦＳ期間を待つ。いくつかの実施形態では、スケジューラ１３１８は最も早い未使用のスロットを選択する。スケジューラ１３１８は、選択されたスロットの再使用を無制限に、例えばネットワークトポロジーあるいはトラフィックが実質的に変化するまで継続する。その結果、ある実施形態では、スケジューラ１３１８はデータフレームの送信のための決定論的なスケジュールをセットし、かつスケジューラ１３１８は無線ネットワーク１３１０における他のスケジューラ１３１８によって選択されたＩＦＳ値をメモリー内に持つ。

いくつかの実施形態では、スケジューラ１３１８は、他の無線装置１３１２、１３１４、あるいは１３１６で既に使用されているスロットを選択し、それによって潜在的に同時に２つの装置がデータを同時に送信するようにする。スケジューラ１３１８は、例えば、比較的大きな無線距離の他の無線装置によって占められたスロットを選択し、例えば装置間の信号は、幾何学的な距離によってあるいは壁のような介在する構造によって弱められる。無線装置にスロットを共有させるスケジューリングプロセス１６１０の一例は、決定論的なスケジューラでＩＦＳ期間を選択する方法の実施例を図示する図１６に描かれている。プロセス１６１０は、無線装置内の以前に説明したスケジューラ１３１８によって、あるいはその方向で実行される。そして無線ネットワーク、例えば非セルラーネットワーク内の各無線装置が図１６のプロセスを実行する。

図１６のステップ１６１２に示したように、この実施形態におけるスケジューリングプロセスは、ＩＦＳ期間、例えば１つ以上の他の無線装置のＩＦＳ期間を表す値を獲得するステップを含む。ＩＦＳ期間の獲得は、他の装置からスケジュール状態信号を受信すること、あるいは他の装置によって用いられているＩＦＳ期間を観測することを含む。いくつかの実施形態では、利用可能なスロットの数もまたスケジューラ状態信号内で受信され、あるいは例えば用いられているＩＦＳ期間スロット間のギャップの観測によって観測され、かつメモリー内に格納される。獲得された各ＩＦＳ期間は、メモリーに格納されるとともに、例えばテーブルの行にあるいはオブジェクトの属性として、そのＩＦＳ期間を用いる無線装置の識別子に関係付けられる。

ステップ１６１４に示したように、いくつかの実施形態では、各無線装置１３１２、１３１４および１３１６（図１３）は、例えばその非セルラーインターフェースを介して、他の無線装置１３１２、１３１４あるいは１３１６から受信した非セルラー信号の強度を検知するとともに、その知覚された信号強度を表す信号強度値をメモリーに格納し、信号強度値は、ステップ４６に示したように、その信号強度値によって特徴付けられる装置によって用いられるＩＦＳ期間に関係付けられる。例えば、無線装置１３１２のスケジューラ１３１８は、オブジェクトＭＡＣアドレス、信号強度値、および各無線装置１３１４および１３１６のためのＩＦＳ期間の属性として、テーブルあるいは他のデータベースｏに格納する。知覚された信号強度は、プロセス１６１４のステップを実行する無線装置における他の無線装置からの信号の強度である。

次に、本実施形態においては、ステップ１６１６において、ＩＦＳ期間スロットが他の無線装置によって使用されていないかどうかを決定する。このステップは獲得された使用中のＩＦＳ期間をメモリーから呼び戻すとともに、現在利用可能なスロットの数をメモリーから呼び戻すことを含む。未使用のスロットが利用可能な場合、それに応じて、プロセス１６００はステップ１６１８に移り、未使用のＩＦＳ期間スロットのうちの１つが選択される。未使用のスロットが利用可能でない場合、それに応じて、プロセス１６００はステップ１６２０に進む。いくつかの実施形態では、ステップ１６１４の前に決定ステップ１６１６が実行され、かつステップ１６１４はステップ１６１６の「否定」出力とステップ１６２０との間に挿入される。

ステップ１６２０において、プロセス１６００は、知覚された信号強度を表す獲得値のうちのいずれかが、知覚された信号強度のうちのいずれかが閾値未満であることを示しているかどうかを決定する。いくつかの実施形態では、閾値は信号強度の振幅である。他の実施形態では、閾値および知覚された値は信号対雑音比あるいは信号対雑音比と信号強度の組合せであり、かつ信号強度、例えば加算値、あるいは各値は、対応する閾値以下であるかどうかを決定するために異なる閾値と比較される。ステップ１６２０の応答がＹＥＳの場合は、それに応じて、プロセス１６００はステップ１６２２に進み、知覚された信号強度が最も低い他の無線装置によって用いられているＩＦＳ期間スロットを選択し、それによってプロセス１６００を実行する装置および知覚された信号強度が最も低い無線装置の両方が同じＩＦＳ期間スロットを共有するようにする。

いくつかの実施形態では、知覚された信号強度が弱い無線装置に同じＩＦＳ期間スロットを共有させることは、無線ネットワークのスループットを増加させる。弱く知覚された信号強度は、例えば同時にあるいはオーバーラップ時間において装置が並列で送信できるとともに、それらの送信信号が受信装置で分解できない程度にまで干渉しないことを示すと考えられる。例えば、２つの無線装置が比較的大きな無線距離を持っている場合、本実施形態においては、それらの両方がデータフレームを同時に送信することがあり、それによって並列伝送が禁止されているシステムよりも移動データを所定時間内に媒体を横切って潜在的に移動させる。

ステップ１６２０に対するレスポンスが「ｎｏ」である場合、それに応じて、プロセスはステップ１６２４に進み、かつＩＦＳ期間スロットの数を増加させるためのリクエストが一斉送信される。例えば、リクエストは、スロット数を増した新しいスケジュールにおいてどのＩＦＳ期間スロットが所与の無線装置によって選択されているかをスケジュール状態信号における単一追加ビットが示すことができるように、スロットの数が２の倍数によって増加するように求める。リクエストは、プロセス１６００を実行する装置のスケジュール状態信号の一部として、あるいは他の信号、例えば他のある管理フレームの一部として一斉送信される。

プロセス１６００を実行する無線装置は、上述した技術に従ってデータフレームの送信をスケジューリングするために、選択されたＩＦＳ期間スロットを用いる。例えば、装置は、データフレームの送信を試みる前に、データフレームが送信された後でその選択されたＩＦＳ期間を待つ。

他の実施形態では、以下に説明するように、トラフィックのためのスケジュールはアップリンクおよびダウンリンクトラフィックの間で非対称である。例えば、第２の無線装置にデータを送信するとき、第１の無線装置は第１のインターフレーム間隔値を用いる。および、第１無線装置にデータを送信するとき、第２の無線装置は第２のインターフレーム間隔値を用いる。上でより詳細に述べたように、インターフレーム間隔値は、現在の無線フレームが送信された後で他の無線フレームを送信する前に、無線装置が待つ時間である。インターフレーム間隔値は異なることがあり、かつダウンリンクトラフィックに対してアップリンクトラフィックを優先的にするために差が選択され、あるいはその逆も同じである。

先に注目したように、同じ無線スペクトルが無線通信、例えば一方向の通信、つまり第１装置から第２の装置へかつ第２の装置から第１装置への通信のために用いられるとき、スペクトルを節約するために以前の技術の実施形態が役に立つ。説明したように、ある実施形態では、第２の装置が第１の装置に無線フレームを送っていることを第１の装置が感知した場合、第１の装置は無線衝突を防ぎ装置間通信を容易にするために第２の装置へのフレーム送信を延期する。またこれらの実施形態では、第１装置が第２の装置に無線フレームを送っていることを第２の装置が感知した場合、第２の装置は無線衝突を防ぎかつ装置間通信を容易にするために第１の装置へのフレーム送信を延期する。この実施例において、第１装置は第１インターフレーム間隔値（つまりＩＦＳ期間スロット）を用いており、かつ第２の装置は第２のインターフレーム間隔値を用いている。したがって、この実施例において第１装置は、現在の干渉無線フレームが送信された後でその無線フレームを送信する前に、第１インターフレーム間隔値の時間を待つ。同様に、第２の装置は、現在の干渉無線フレームが送信された後で、その無線フレームを送信する前に、第２のインターフレーム間隔値の時間を待つ。

２つのインターフレーム間隔値が同じである場合、衝突が生じ得る。しかしながら、２つのインターフレーム間隔値が異なると、その場合には衝突が生じない。例えば、第１インターフレーム間隔値が第２インターフレーム間隔値未満ならば、第１無線装置は第２無線装置の前にその無線フレームを送信し始める。この実施例において、第２無線装置は、チャンネルがビジーであることを検知すると、衝突を防ぎかつ装置間通信を容易にするために、それ自身の送信を延期することができる。したがって、いくつかの実施形態では、第１および第２の装置間のメディアアクセス競合は、いかなる集中制御もなしにかついかなる付加的なオーバーヘッドも招くことなしに解決する。この技術は、単一ホップ非セルラーネットワークおよびハイブリッドマルチホップセルラーネットワークの両方に適用可能である。例えば、非対称のスケジューリングは、ハイブリッドマルチホップセルラーシステムアーキテクチャのために非常に役立つと考えられる。この技術がセルラーネットワークトラフィックの本質を利用するからである。

セルラーネットワークトラフィックは、アップリンクおよびダウンリンクトラフィックとして分類することができる。アップリンクトラフィックは無線装置から基地局に向かって流れる。ダウンリンクトラフィックは基地局から無線装置に向かって流れる。マルチホップセルラーネットワークでは、そのようなフローは１つ以上のホップから構成することができる。いくつかの可能なアップリンクおよびダウンリンクパスの実施例が図１７に示されているが、ここで心に留めておくべきことは、本技術の実施形態が単一ホップおよびマルチホップネットワークの両方に適用可能であることである。

図１７を参照すると、図１７は、マルチホップの実施形態に従う、無線携帯電話ネットワークにおけるセル１７００を一般化した概略図である。理解を容易にするために、セルラーネットワークにおける一つのセル１７００だけが描かれることが注目される。本明細書において説明される技術の原理は、特定の携帯電話ネットワークにおける特定の数のセルには限定されない。無線携帯電話ネットワークにおけるセル１７００は、エリアの約１０平方マイルのエリアである。携帯電話ネットワークにおける各セル１７００は、基地局制御装置１７０８を含んでおり、それは無線装置１７０４Ａ〜Ｃおよび１７０６Ａ〜Ｃと受信する／送信するためのタワー１７０２を有している。（例えば携帯電話、ネットブック、携帯情報端末、ラップトップコンピュータ）。一実施形態に従い、無線装置１７０４Ａ〜Ｃおよび１７０６Ａ〜−Ｃは、基地局１７０８と「マルチホップ」上で通信するように構成されている。この実施例で用いる「マルチホッピング」は、それによって無線装置１７０４あるいは１７０６が、１つ以上の他の無線装置１７０４Ａ〜Ｃあるいは１７０６Ａ〜Ｃを介して基地局１７０８と通信できるプロセスを指す。図１７を再び参照すると、基地局１７０８は移動通信交換局（ＭＳＣ）１７１０を介して陸上移動通信網（ＰＬＭＮ）１７１２に接続される。各電話会社は、都市あるいは領域内の全ての基地局制御装置１７０８を制御するとともに、ランドベースＰＬＭＮ１７１２へのすべての接続を制御する移動通信交換局（ＭＳＣ）１７１０を有している。

図１７はいくつかの可能なアップリンクおよびダウンリンクパスの無線トラフィックあるいは無線フレームを示している。図１７に示したように、無線装置１７０４Ａ、１７０４Ｂおよび１７０４Ｃはマルチホップアップリンクパスを形成する。図１７に示したように、無線装置１７０６Ａ、１７０６Ｂおよび１７０６Ｃはマルチホップダウンリンクパスを形成する。アップリンクおよびダウンリンクトラフィックの量は、配備および使用法のシナリオに依存してかなり変化するが、通常はダウンリンクトラフィックの量が従来の消費者無線ネットワークにおけるアップリンクトラフィックの量を上回ると予想される。以下に説明するように、このトラフィックパターンは、例えばダウンリンクトラフィックフローについての第１のインターフレーム間隔値およびアップリンクトラフィックフローについての第２のインターフレーム間隔値のように、非対称のスケジューラを用いることによって活用される。

図示する典型的なネットワークでは、アップリンクトラフィックの量は一般的にダウンリンクトラフィックの量未満である。その場合、第１インターフレーム間隔値が第２インターフレーム間隔値以上であると、装置が互いに送信するためにアップリンクトラフィックおよびダウンリンクトラフィックを有するときはいつでもアップリンクトラフィックが勝つ。それが、より小さいインターフレーム間隔値を用いるからである。あるトラフィックパターンの下では、ダウンリンクトラフィックがほとんど無線チャンネルを占領する。アップリンクトラフィックが好まれる実施形態において、臨時のアップリンクトラフィック無線フレームを送信する必要があるとき、それは競合する任意のダウンリンクトラフィック無線フレームに対して優先権を得る。この実施例において、臨時のアップリンクトラフィック無線フレームは、競合するダウンリンクトラフィック無線フレームと衝突せずに送信される。さらにある実施形態では、アップリンクとダウンリンクのトラフィックフローを調整するために、特別の競合解除送信は必要ない。ランダム化されたバックオフアルゴリズムのような他のスキームは、共有の無線チャンネルへのアクセスを調停するためにこの技術と組み合わされ、それらの実施例が以下に説明される。

基地局がまた一種の無線装置であることは、注目されるべきである。また、本明細書において説明される技術のある実施形態は、基地局で駆動される無線ネットワークに適用される。従来の基地局で駆動する無線ネットワークでは、基地局から無線装置に流れるトラフィックをダウンリンク方向と見なし、無線装置から基地局に流れ込むトラフィックをダウンリンク方向と見なす。この実施形態を簡単に説明するために、基地局および他の無線装置が同じ無線スペクトルをアップリンクおよびダウンリンクのトラフィックに用いると仮定する。例えば、ダウンリンクトラフィックの量が通常アップリンクトラフィックの量以上である場合、ネットワークにおける無線装置はダウンリンクトラフィックに第１インターフレーム間隔値を用いるが、それはアップリンクトラフィックの第２インターフレーム間隔値より高い。この実施形態において、基地局は、対称スケジュールのシステムに対して減少した競合で他の無線装置に対しより頻繁なダウンリンクトラフィック無線フレームを送信する。他の無線装置が臨時のアップリンクトラフィック無線フレームを基地局に送信する必要があるとき、この実施形態では、他の装置は、媒体アクセス競合における実質的な増加なしに、競合するダウンリンクトラフィック無線フレームより高い優先権でそのようにする。

本明細書において説明される技術の実施形態は、分散型の競合解除メカニズムを容易にするとともに、無線チャンネルがビジーであることを基地局が検知するまで、他の無線装置に対しダウンリンク無線フレームを連続的に送信し続けるために基地局のチャンスを増加させる傾向がある。無線チャンネルは他の無線装置が基地局へアップリンク無線フレームを送信し始めたときにビジーであると検知される。

１つ以上の基地局が同じスペクトルにおいて作動できるところでは、ある現実世界のシナリオはより複雑になる。いくつかの実施形態は、基地局を接続する共通の有線ネットワークを活用する。この実施形態では、基地局はこの共通ネットワーク上で通信しかつ調和するとともに、基地局はメディアアクセススケジュールに同意し、この共通ネットワーク上でそれら自身の競合解除を行う。このように、ダウンリンクトラフィックは、干渉する基地局の間で調整することができる。実施例として、無線装置からのアップリンクトラフィックはダウンリンクトラフィックより低いインターフレーム間隔値を用いる。アップリンクトラフィックは、例えばランダムまたは疑似ランダムのカウントダウンを用いる上述した技術のような、ランダム化されたバックオフアルゴリズムを用いて、競合解除を促進することができる。この実施例において、ダウンリンクトラフィックのレートがアップリンクトラフィックのレートより典型的に高いので、基地局調整を用いる実施形態は大量のダウンリンクトラフィックのための比較的効率的なスケジューリングを容易にする。さらに、この実施形態では、軽いアップリンクトラフィックは、集中制御あるいは特別のオーバーヘッドなしにダウンリンクトラフィックの送信の間にスケジューリングされる。さらに、マルチホッピングは、基地局からの信号が良好な装置だけが、基地局と直接通信できるようにする。この実施形態では、他の無線装置は、近くの無線装置上にホッピングオンすることにより基地局と間接的に通信する。したがって、この実施例は、本明細書において説明される実施形態が如何にして無線ネットワークの性能を全般的に、かつマルチホップセルラーネットワークを特別に、改善するかを示している。ここに説明したすべての実施形態がこの技術を用いてこれらの利点を提供するとは限らないことは注目されるべきである。

このアプローチは、集中化させたスケジューリングの必要性あるいは分散させた共同作用オーバーヘッドを減少させるために、他の公倍数アクセスおよび競合解除アプローチと組み合わせることができる。加えて、いくつかの実施形態では、無線装置は、アップリンク無線フレームよりも長い時間にわたってダウンリンク無線フレームを連続的に送信することができた。その反対も状況に依存して実行することができる。さらに、このアプローチがランダム化されたバックオフアルゴリズムと組み合わされるとき、ダウンリンクトラフィックはアップリンクトラフィックより低い競合ウィンドでスケジューリングされるその反対も状況に依存して実行することができる。

いくつかのシステムでは、ダウンリンクデータを優先的にすることが望ましい。例えば、上述したように、ある無線装置によるネットワークトラフィックは、それらの無線装置によるアップリンクトラフィックに対し、ダウンリンクトラフィックの方へ極度に傾く。例えば、ダウンリンクデータとして有線インターネット接続上で検索された比較的大きなメディアファイルを、クライアントの無線装置に送信することは、非セルラー無線ネットワークのアクセスポイントにとっては一般的である。クライアント無線装置は、ＡＣＫフレームおよび追加のデータを要求するフレームを含む比較的まばらなアップリンクトラフィックを送信する。対称的なスケジューラ、例えばいくつかのＥＲＢスケジューラは、アップリンクおよびダウンリンクの両方の送信に平均して同様なＩＦＳ期間を供給する。しかしながら、これはいくつかのシナリオにおいて最適ではないことがある。クライアント装置を送信するアップリンクが比較的にそのＩＦＳ期間スロットのほとんどを用いないので、ダウンリンク送信アクセスポイントがクライアント無線装置のために未使用のＩＦＳ期間スロットを不必要に待たせることになるからである。

この問題は以下に説明するある実施形態において緩和されるが、それはアップリンクおよびダウンリンクトラフィックを非対称的にスケジューリングする分散した非決定論的なスケジューラを用いる。以下に説明するある実施形態では、ＩＦＳ期間スロットの部分集合がダウンリンクトラフィックのために保存され、あるいは乱数を選択するために用いられるアルゴリズムは重み付けされて、ダウンリンクトラフィックのため早いＩＦＳ期間スロットを促進する。

図１８はスケジューリング方法の実施例を図示するタイミング図であり、ＩＦＳ期間スロットはランダムにあるいは疑似ランダムに選択され、あるスロットはダウンリンクトラフィックのために保存される。図示する実施例は、スロットＤ１−Ｄ５がダウンリンクトラフィックのために保存される以外は、図１５と同様である。図１５の実施例のように、ＩＦＳ期間は、以前のデータフレーム１８１２の後のＤＩＦＳベース期間１５１４に、装置から装置へと変化して競合ウィンドと呼ばれるいくつかの可変部分１８１４を加えたもので、その実施例はＩＥＥＥ８０１．１１ｎの規格によって説明される。可変部分１８１４は、１つのＭＳＴであるスロット１５１６に量子化されるとともに、データフレームを送信するときの衝突の可能性を減少させるためにスケジューラはこれらのスロット１５１６を選択する。

上述したように、この実施例においては、あるスロットＤ１−Ｄ５はダウンリンクトラフィックのために保存される。無線装置は、それがアクセスポイントかどうか、あるいはネットワークトラフィックの実質的な部分、例えば８０％以上、９５％以上あるいは９９％以上がそれから他の装置に流れているかどうかを決定する。この決定に基づいて、無線ネットワークにおけるスケジューラはダウンリンクトラフィックのためにあるスロットＤ１−Ｄ５を保存する。スロットを選択するために、スケジューラは最初にランダムまたは疑似乱数を、例えばライナーシフトレジスターあるいはネットワーク雑音で計算する。その後、スケジューラは、スロットがダウンリンクトラフィックのために保存されるかどうかを決定する。スロットがダウンリンクトラフィックのために保存される場合、スケジューラは例えば無線装置のバッファー内にある送信すべきデータフレームがダウンリンクデータであるかアップリンクデータであるかを決定する。データフレームがダウンリンクデータである場合、スケジューラは予約スロットＤ１−Ｄ５に乱数あるいは擬似乱数をマップし、例えばＤ１は乱数１にマップし、かつＤ５は乱数５にマップする。データフレームがアップリンクデータである場合、スケジューラは、同様のマッピングを用いて、ダウンリンクデータのために保存されない他のＩＦＳ期間スロットのうちの１つに乱数あるいは擬乱数をマップする。その後、スケジューラは、図１５に関連して上述したのと同じ技術でアップリンクあるいは保存されたダウンリンクスロットを通してカウントダウンし、カウントダウンが完了したとき、無線装置はデータフレームを送信する。

図示した実施例は、ダウンリンクデータのために保存された５つのスロットを含む。他の実施形態は、より多くあるいはより少なく含む。保存されたダウンリンクスロットＤ１−Ｄ５の分配は、この実施形態における非ダウンリンク保存スロットの分配より一般に早い。例えば、ダウンリンク保存スロットの中央平均ＩＦＳ期間は、非ダウンリンク保存予約スロットの中央平均ＩＦＳ期間未満である。従って、ダウンリンク送信無線装置は、アップリンククライアント無線装置のための未使用のＩＦＳ期間スロットを待ってより短い時間を過ごす予想される。この実施形態では、ダウンリンク保存スロットＤ１−Ｄ５は、臨時の非ダウンリンク保存スロット、例えばＤ１とＤ２およびＤ３とＤ４の間に中断される、ダウンリンクデータ伝送が好まれていて、例えばより高い優先権が割り当てられていても、その中断はアップリンク伝送が結局送信されることを可能にすると考えられる、いくつかの実施形態では、第１スロットは保存されない。

さらに、この実施形態では、スケジュールは、集中制御なしで形成される。各スケジューラ、例えば図１３のスケジューラ１３１８は、データフレームの送信に先立ってあるいはいくつかのデータフレームを送信した後に、この技術に従ってＩＦＳ期間を選択する。

他の実施形態は、予約スロットを用いない非対称の分散スケジューラを有する。例えば、乱数発生器あるいは擬似乱数発生器の出力は、アップリンクデータのための一般により大きい数あるいはダウンリンクデータのための一般により小さい数を形成するために、例えば重み付け係数を乗算することによって拡大縮小される。他の実施例では、ダウンリンクデータについては、ランダムあるいは擬似乱数は一般に単調に減少する機能で出力にマッピングされる。他の実施形態、例えばアップリンクデータがより多量の実施形態では、上で説明した方法でアップリンクデータが優先される。

いくつかの実施形態では、一方向のトラフィックを優先する度合いをダイナミックに変更する。例えば、いくつかの実施形態は、アップリンクトラフィックに対するダウンリンクトラフィックの比率の増加に応じて、ダウンリンクトラフィックのための予約スロットの数、あるいはそれらのスロットのタイミングを、例えば一般により早く選択する。同様に、いくつかの実施形態は、ダウンリンクトラフィックに対するアップリンクトラフィックの比率の反転に応じて、ダウンリンクトラフィックよりアップリンクトラフィックを優先する。この目的のために、ある実施形態のスケジューラは、アップリンク送信の数、および後に続く期間に生じるダウンリンク送信の数を、例えば直前の１秒、１０秒あるいは１０分にわたって数えるともに、これらのアップリンクとダウンリンクのカウントの比率に基づいて非対称の度合いを選択する。

他の実施形態では、上述したスケジューリング技術を組み合わせることができる。例えば無線端末は、例えばスケジューラの作動を介して、第１タイプのデータを送信するための決定論的なスケジュールおよび第２タイプのデータを送信するためのランダム化されたスケジュールを選択し、スケジュールの選択は、近くの装置のスケジュール、待ち行列の長さ、近くの受信側および中継器の質、近くの受信側および中継器の量、バッテリ寿命、動力源、平均処理能力、帯域幅の使用、帯域幅ニーズ、帯域幅有効性、装置のタイプ、移動度のレベル、時刻、受信料、ユーザープロファイル、非セルラー信号強度および質、セルラー信号強度および質、非セルラーインターフェースによって観測された無線干渉のレベル、セルラーインターフェースによって観測された無線干渉のレベル、受信側へのホップの数、および周囲の無線環境のうちの少なくとも一つに基づいてなされる。

一実施形態では、無線端末は、第１タイプのデータを送信するための決定論的なスケジュール、および第２タイプのデータを送信するためのランダム化されたスケジュールを選択し、データのタイプは、方向、量、重要性、周囲の無線環境、サービスの所望品質、ネットワーク輻輳、回路網状態、待ち行列の長さおよび処理能力のうちの少なくとも一つに基づく。例えば、これらのファクターのそれぞれあるいは部分集合は、それぞれの閾値あるいはカテゴリーと比較され、そしてそのファクターが閾値を満たすかあるいはそのカテゴリーに当てはまる場合は、装置は決定論的なスケジュールを選択し、かつ閾値を満たさないかカテゴリーにあてはまらない場合、装置はランダムなスケジュールを選択する。アプリケーションに応じて、その方向はアップリンクあるいはダウンリンクのいずれかである。量は、実施例における帯域幅の利用、必要な帯域幅および待ち行列の長さの面から規定される。サービス品質は、支援されているアプリケーションに依存する。例えば音声のような遅れに敏感なアプリケーションはより決定論的なスケジュールから利益を得るとともに、あまり多くない決定論的なスロットが利用可能なときは、ファイル転送はランダム化されたスケジュールを用いる。周囲の無線環境には、トポロジー、普及しているトラフィックパターン、作動係数、スケジュール、数、ニーズおよび近くのノードの能力が含まれる。周囲の無線環境はまた、ネットワークにおける輻輳の量、および待時間、遅れおよびジッター等のネットワークの条件のようなネットワークファクターを含む。

上記の実施形態では、無線端末は、第１タイプのデータ送信のために、決定論的なスケジュールおよび第１のインターフレーム間隔を選択する。無線端末は、第２タイプのデータ送信のために、ランダム化されたスケジュールおよび第２のインターフレーム間隔を選択する。上述したように、インターフレーム間隔は前フレームと次の送信との間の遅れである。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格は、インターフレーム間隔（ＩＦＳ）の実施例を詳細に定義している。

上記の実施形態では、無線端末は、第１タイプのデータ送信のために決定論的なスケジュールおよび第１競合ウィンドを選択する。無線端末は第２タイプのデータ送信のために、ランダム化されたスケジュールおよび第２の競合ウィンドを選択することができる。競合ウィンドは、無線装置間の競合および衝突を解決するためにカウンターが選択し得る数の間隔である。上述したように、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎの規格は、競合ウィンドの実施例を詳細に説明している。

上記の実施形態では、無線端末、例えば無線端末のスケジューラは、第１タイプのデータ送信のために決定論的なスケジュールおよび第１の送信のチャンスを選択する。無線端末は第２タイプのデータ送信のためにランダム化されたスケジュール、例えばＥＲＢスケジュール。および第２の送信チャンスを選択する。送信チャンスは、無線装置が無線チャンネルおよび送信フレームにアクセスするようになる時間である。送信チャンスは、単位時間の代わりに、ビットおよびバイトで測ることができる。ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格は、送信チャンスの具体例を詳細に説明している。

図１９は、本明細書において説明される技術の実施形態に従う、無線端末による無線送信のためのスケジュールの実施例についての一般的な概略図である。この実施形態では、スケジュール１９９２は、上でその一部を説明した指数関数ランダム化バックオフ（ＥＲＢ）として知られる競合解除メカニズムに基づく。スケジュール１９９３は、時間の進行を示している。前フレーム１９９０はデータ、制御あるいは管理フレームである。分配ＩＦＳ（ＤＩＦＳ）１９９４は、この実施例においては、前フレームおよび第１ミニスロット１９９６を分割する。さらにこの実施形態では、各ミニスロットは、ミニスロットタイム（ＭＳＴ）の長さである。無線装置は、無線チャンネル上でスケジュール１９９２に従ってフレームを送信する必要があるときは、ランダム（例えば偽似乱数機能）カウンターを選択するとともに、ＭＳＴが経過するごとにそれをカウントする。いくつかの実施形態では、無線装置は、無線チャンネルが利用可能あるいはクリアーであると認めるときに、そのカウンターをカウントダウンする。図示するスケジュール１９９２は、ダウンリンクとアップリンクの間で対称的である。潜在的なＩＦＳ期間スロットの分配が２つの方向間で概して等しい、例えばＩＦＳ期間スロットのうちの任意の１つがアップリンクあるいはダウンリンクトラフィックのために選択される等しいチャンスからである。

スケジュール１９９２とは対照的に、図１９のスケジュール１９４９は非対称であり、異なるデータを異なる方法でスケジューリングするために、例えばスケジューラによって用いられる。第１のミニスロット１９５６は、第１のダウンリンク送信機、例えばマルチホップネットワークにおけるアクセスポイントあるいは中継器、のために予約される。第２のミニスロット１９５７は、任意の無線装置の使用のために利用可能である。したがって、この実施例において、すべての奇数のミニスロットはダウンリンクフレームの１つ以上の送信器のために予約される。これは、以下でさらに説明するように、ダウンリンクフレームの様々な送信器がより多くの決定論的なスケジュールを用い得るようにすると考えられる。しかしながら、いくつかのシステムでは、任意の無線装置がすべての偶数のミニスロットにおいてチャンネルにアクセスすることができる。競合および衝突を解決するために、無線装置は、とりわけ偶数のＩＦＳ期間スロットを選択するためにＥＲＢを用いることができる。これは、ある適用では、偶数のミニスロットで送信する無線装置にランダム化したあるいは擬似ランダムなスケジュールを持たせるものと考えられる。例えば、無線装置は、アップリンクフレームを送信するために偶数のミニスロットを用いることができる。他の実施形態では、アップリンクとダウンリンクの方向に基づいてトラフィックを区別する代わりに、トラフィックは量、重要性、所望のサービス品質、周囲の無線環境、ネットワーク輻輳、ネットワーク状態、待ち行列の長さおよびスループットに基づいて区別することができる。

注目されるべきことは、ミニスロット１９５６がＤ１とラベル付けされ、かつミニスロット１９７２がＤ１＊とラベル付けされていることである。この実施形態では、＊は、Ｄ１＊がＤ１を用いるダウンリンク送信機のための特別のスロットであることを示す。ダウンリンクフレームの送信器間の公平性を促進する１つの方法は、Ｄ１とＤ１＊（あるいはｘが整数である場合に、ＤｘおよびＤｘ＊）の間のトラフィックに以下の割り当てを要求することである。ミニスロットＤ１を用いた後、第１ダウンリンク送信機は、ダウンリンク送信機の現在のラウンドの終了を待つかあるいはＤ１＊を用いる。Ｄ１＊がＤ８の後に来るので、Ｄ８に対応するダウンリンク送信機は公平なやり方で無線にアクセスすることができ、例えばＤ１を用いる無線装置にはＤ２−Ｄ８を用いるものを専有するチャンスが必ずしもあるとは限らない。さらに、この実施形態では、この公平性の共存を促進する少数のＭＳＴのオーバーヘッドがパフォーマンスを大きく妨げるとは予想されない。この実施形態では、第１ダウンリンク送信機がＤ１＊を用いる場合、その第１の無線装置は次のラウンドではダウンリンク送信機のためのＤ１用いない。したがって、この実施例において、第１ダウンリンク送信機は他のダウンリンク送信機に対し比較的公平である。一度、特別のダウンリンクスロット（＊で印をつけた）が無線装置によって用いられると、他の無線装置は、ダウンリンク送信機の現在のラウンドが終わって次のラウンドが始まるところであると仮定することができる。次のラウンドでは、無線装置は、フレームを送信するためにそれらの正常なダウンリンクスロット（つまり＊のないスロット）を用いることができる。

スケジュール１９０１および１９２５は、用いることができる他の非対称のスケジュールである。スケジュール１９０１および１９３５は、ダウンリンク送信を減少させるために利用可能なスロットの数において、スケジュール１９４９とは異なる、これらのスケジュール１９０１および１９２５は、例えば、比較的少ない無線装置がダウンリンクデータを送信しているときに用いることができる。

図２０は、一実施形態に従う無線ネットワークトポロジーの実施例についての一般的な略図である。トポロジー２００２は２次元単一のホップトポロジーの実施例である。立方体２０１２のような各立方体は、基地局、およびそれを囲む無線ネットワークを表わしている。隣接した立方体における基地局が同じネットワーク資源を同時に用いる場合、それらは衝突により互いに干渉する。一定レベルの性能を達成するために、近隣基地局は時間、周波数、コード、スペース等を直交させることができる。トポロジー２００２はそれを示す。４つの直交化は、一定レベルのパフォーマンスを提供するとともに近くの基地局間の相互干渉を受け入れ可能な閾値限界以下に維持する。異なるネットワーク資源の使用を反映するために、直交化２００、２００６、２００８および２０１０は異なる色で示されている。トポロジー２０２２は、２次元のマルチホップトポロジーの実施例である。平行六面体２０２８のような平行六面体は各、３台以上の無線端末から構成される線形マルチホップネットワークを表している。隣接した平行六面体における無線端末が同じネットワーク資源を同時に用いると、それらは衝突により互いに干渉する。一定レベルのパフォーマンスを達成するために、近隣基地局は時間、周波数、コード、スペース等において直交する。トポロジー２０２２は、２つの直交化が合理的なパフォーマンスを提供するとともに、近くの無線端末間の相互干渉を合理的な限界以下に維持ことを示している。直交化２０２４および２０２６は、異なるネットワーク資源、例えばタイムスロット、チャンネルを用いることを示すために異なる色で示されている。トポロジー２０４２は、共通の３次元単一ホップトポロジーであり、８つの異なる直交化を用いる。トポロジー２０６２は共通の３次元のマルチホップトポロジーであり、４つの異なる直交化を用いる。無線ネットワークでは、スペクトルは頻繁に制限される。したがって、過度の直交化は、無線ネットワークの全体的な能力およびスペクトルの効率を妨げる。しかしながら、あまりに少ない直交化は過度の干渉および衝突につながり、したがって性能を害する。数２０は、比較検討して合理的な性能を達成する１つの方法を示している。図１９に示した非対称なスケジュールには２つ、４つあるいは８つの直交ダウンリンクスロットがあり、したがって図２０に示されている共通のトポロジーを用いて、無線端末間の協力および共存を促進することができる。図１９中のスケジュールのダウンリンクスロットが図２０に示されているトポロジーのセグメントに割り当てられるとき、その一つはセグメントの相対位置を考慮してダウンリンクに従って割り当てられる。例えば、セル端部ユーザーの問題あるいは隠れたノード問題になりやすいトポロジーのセグメントは、非対称のダウンリンクスケジュールでさらに別々に分割することができる。これは、セル端部ユーザーおよび隠されたノードの問題を緩和するために、十分なコントロールフレーム（ＩＥＥＥ８０２．１１ ＲＴＳ／ＣＴＳフレームのような）が交換されるようにする。

図２１は、一実施形態に従う無線端末による無線送信についての一般化した概略図である。スケジュール２１０１、２１２５および２１４９は、非対称のスケジュールのいくつかの他の具体例である。これらは公平性を促進するためにそれらが特別のダウンリンクスロット（マークされた＊）に依存しない点で、図１９に示された非対称スケジュールとは異なっている。これらのスケジュールは、ある状況において、例えばあるアクセスポイントあるいは中継装置が他のものに対して一貫して優先されることが望まれるときにより適している。

図２２は、一実施形態に従う無線端末による無線送信についての一般化した概略図である。スケジュール２２０１、２２２５および２２４９は、非対称スケジュールの他のいくつかの実施例である。これらは図１９および図２１に示したスケジュールのハイブリッドと見なすことができる。これらのスケジュールは、ある状況においてより適している。

図２３は、一実施形態に従う無線端末による無線送信についての一般化した概略図である。スケジュール２３０１、２３２５および２３４９は、非対称スケジュールの他のいくつかの実施例である。スケジュール２３０１は、ダウンリンクとアップリンクのミニスロットが図１９のスケジュールのように交互配置されない実施例である。しかしながら、トポロジーとトラフィックパターンにおける非対称性を活用するために、ダウンリンクとアップリンクはスケジュール１９０１に示した方法で切り離すことがある。さらに、いくつかの実施形態では、アップリンクミニスロットは、２３２５のようにスケジュールのインターフレーム間隔がより小さい。最後に、いくつかの実施形態では、ダウンリンクスケジュールは、合理的な性能を得るために決定論的ではない。例えば、いくつかのシステムにおいて、それらが切り離されている限り、スケジュール２３４９に示したように、アップリンクおよびダウンリンクの送信の両方をランダム化することができる。図２３に示したスケジュールは、ある状況においてより適切である。

上記の実施例を用いると、無線端末は、他の近くの無線端末のトポロジー、数、スケジュール、ニーズ、活動度およびトラフィックパターンに応じ、一つのスケジュールから他のスケジュールに適応して切り替わることができる。ビーコン、制御フレーム、管理フレーム、データフレーム、あるいは前に説明したスケジュール状態信号のような他無線通信信号方式、トポロジー、数、スケジュール、ニーズ、活動度および近くの無線端末の他の無線端末へのトラフィックパターンを発散させるために用いることができる。さらに無線端末は、近くの受信側および中継器の質、近くの受信側および中継器の量、バッテリ寿命、動力源、平均処理能力、帯域幅の使用、帯域幅ニーズ、帯域幅有効性、装置のタイプ、移動度のレベル、時刻、受信料、ユーザープロファイル、非セルラー信号強度および質、セルラー信号強度および質、非セルラーインターフェースによって観測される無線干渉のレベル、セルラーインターフェースによって観測される無線干渉のレベル、受信側へのホップの数、第２の装置の現在状況、第１装置の現在状況、第２の無線装置によって使用されている参加ポリシー、第１無線装置によって使用されている参加ポリシー、および周囲の無線環境のうちの少なくとも一つに基づいて、１つ以上のスケジュールに集中するために協力しかつ調整する。

いくつかの実施形態では、リクエスト（ＲＥＱ）フレームは他のフレーム、例えばより短いインターフレーム間隔とは異なるインターフレーム間隔を用いる。ＲＥＱフレームの一例は、図２９に描かれている。ＲＥＱフレームは、例えば図１９のスケジュール１９０１からスケジュール１９４９年への移行をリクエストするために、ＥＲＢスケジューリングを用いあるいはそれほど積極的でないスケジュールを用いるべくノードを得るために、近くのノード、例えば無線装置によって用いられる。いくつかの実施形態では、リクエストに応じて行動する前に、例えばより積極的なあるいはそれほど積極的でないスケジュールへの移行を要求する無線装置の大多数に応じて各スケジューラがスケジュールを変更する前に、ＲＥＱフレームのクラウドソーシングおよび近くのノードからの様々なリクエストを用いることができる。このことは、いくつかのシステムにおいて、頑強性、性能および協力を増加させると予想される。

非対称のスケジューリングがよい性能およびスループットに結びつかないとき、例えば、それほど積極的でないスケジュールでさえダウンリンクを送信する無線装置のためにＩＦＳ期間スロットを十分に供給しないとき、無線端末はそれに適応して、指数関数的にランダム化されたバックオフスケジューリングの使用に戻る。いくつかの実施形態における無線端末は、それらのニーズおよび現在の回路網の状態を応じ、正常な、保守的な、および／または積極的なスケジュールに適応的に切り替わる。スケジュール１９０１は、図１９中のスケジュール１９４９より積極的であると考えることができる。無線端末は、この実施形態では、そのスケジュールが選択すべきより多くのスロットを提供するように、より頻繁に送信するための決定論的なスロットを潜在的に得ることができるからである。さらに、より高い送信チャンス（ＴＸＯＰ）は、さらに帯域幅を必要とするノードに提供される。このように、決定論的なＩＦＳ期間スロットを用いるノードは、異なるＴＸＯＰを用いることによって異なる優先権を得ることができる。ＴＸＯＰは、連続的に破裂した場合あるいはＳＩＦＳ未満であり得る減少したインターフレーム間隔（ＲＩＦＳ）、例えばＲＩＦＳが９マイクロ秒(9us)にほぼ等しくかつＳＩＦＳがほぼ１６マイクロ秒(16us)にほぼ等しい場合でも、各フラグメントのために周期冗長検査を用いる。これは、特により高いレートのための頑強性を改善する。同じ数のシンボル（あるいはＴＸＯＰ時間）を用いている間に、より多くのバイトが送信されるからである。いくつかの実施形態では、干渉する決定論的なフローが並列に生じるとき、より高いフィジカル層レートを用いるフローは、より低いフィジカル層レートを用いるフローよりも、同じ量の時間においてより多くのバイト数を送信する。したがって、ＴＸＯＰを使用するときにより高いフィジカル層レートを用いるフローは、より多くのフレーム集合体を必要とする。したがって、より高いフィジカル層レートを用いるフローのために、より頻繁なＣＲＣチェックをすることは有用である。

上述した実施形態は、第１のタイプのデータと第２のタイプのデータ、例えばダウンリンクデータとアップリンクデータの分離から利益を得る。例えば、インターネットへのアクセスに用いられる無線ネットワークには２つのタイプのデータあるいはトラフィック：ダウンリンクトラフィックおよびアップリンクトラフィックがある。多くの場合、ダウンリンクトラフィックのための送信器は、その数がアップリンクトラフィックの送信器より少ない。例えば、１台の無線基地局はいくつかの無線装置の役に立つことができる。この実施例において、ダウンリンク方向は無線基地装置から無線装置に向かい、かつアップリンク方向は無線装置から無線基地装置に向かう。ダウンリンクトラフィックにおける送信器の数は少ないが、ダウンリンクインターネット通信のトラフィックはアップリンクインターネットトラフィックより重い傾向がある。

上述した実施形態は、無線ネットワークにおけるノードが、アップリンクおよびダウンリンクトラフィックの間におけるＩＦＳ期間スロットのための競合のプレーンを切り離すことができるようにする。その結果、いくつかのシステムでは、無線チャンネルへのアクセスのために、あるアップリンクトラフィックが他のアップリンクトラフィックと競合し、かつあるダウンリンクトラフィックが他のダウンリンクトラフィックと競合する。さらに、わずかのダウンリンク送信機は、同じ無線チャンネル上で共存するために互いに調整しかつ協力する。さらに、ダウンリンクフレームの送信器間の競合および衝突を減少させるために、ダウンリンクフレームのスケジューリングに決定論を加えることが予想される。さらに決定論は、再送信に関連するペナルティーとオーバーヘッドをさらに減少させると予想される。最後に、いくつかのシステムでは、決定論は、ダウンリンク送信機が利用可能なネットワーク資源をより積極的に効率的に用いるようにして、並列でより多くのダウンリンクフローが起こるようにする。

アップリンクインターネットトラフィックは、多くの場合ダウンリンクインターネットトラフィックほど重くない。さらに、アップリンクトラフィックのための送信器の数は、多くの場合ダウンリンクトラフィックのための送信器の数より多い。したがって、より低オーバーヘッドの分散したやり方では、アップリンクトラフィックのいくつかの送信器を調整することは多くの場合に困難である。ＥＲＢは、アップリンクトラフィックの送信器間における競合と衝突を単純かつ分散した方法で解決するために用いることができる。さらに、アップリンクトラフィックフローは多くの場合にそれほど重くないので、無線装置は、高いトラヒック輻輳の間に生じるＥＲＢの損失に苦しむことがない。したがって、上述した実施形態は、単一ホップブロードバンドネットワークおよびマルチホップセルラーネットワークのような、インターネットにアクセスするために用いられる無線ネットワークの役に立つ。

前に述べたように、より大量のフローがより決定論的にスケジューリングされるとき、ダウンリンクフレームの送信器間によりよい調整および協力を達成することができる。この調整および協力は、無線ネットワークの性能を改善するべく、マルチプル干渉送信が並列に発生するように用いることができる。しかしながら、上記の発明は、隠れたノード問題（その一例を説明する）を大量のフローの決定論の活用によって緩和するために用いることができる。

図２４は、一実施形態に従う無線端末による無線送信についての一般化した概略図である。この図は、隠れたノード問題およびそれをどのように緩和することができるかを説明している。図２４は、単に典型的なシナリオを描いている。しかしながら、説明した技術は、この説明のガイダンスによって容易に他のシナリオに適用することができる。イベント２４０２は、無線装置Ｎ１が、図示の具体例においては、無線装置Ｎ２のみによって聞かれることができるとともに、かつ無線装置Ｎ４が無線装置Ｎ３によってのみ聞かれることができることを示している。イベント２４１２は、無線装置Ｎ２が、無線装置Ｎ１および無線装置Ｎ３によって聞かれることができることを示している。イベント２４１２はまた、無線装置Ｎ３が無線装置Ｎ２および無線装置Ｎ４によって聞かれることができることを示している。１つの実施例において、Ｎ１とＮ４は（矢印の方向で描かれた）ダウンリンクトラフィックの送信器であり、かつＮ２およびＮ３はアップリンクトラフィックの送信器である。また、この実施例では、Ｎ１は非対称のスケジュール２４６２を用いるとともに、ダウンリンクフレームを送信するためにダウンリンクミニスロットＤ１を選択する。また、この実施例において、Ｎ４は非対称のスケジュール２４６２を用いるとともに、ダウンリンクフレームを送信するためにダウンリンクミニスロットＤ２を選択する。送信要求（ＲＴＳ）は、送信器が近い将来においてそれに何かを送信したいと受信器に通知する。送信器からの次の送信を受信できると受信器が考える場合、受信器は送信器に送信許可（ＣＴＳ）を送る。その後、送信器は受信器へデータフレームを送信する。受信器は、後に続くデータフレームを正確に受信すれば、送信器へ受領確認（ＡＣＫ）を送信する。この手続きは、ポピュラーなＷｉＦｉあるいはＩＥＥＥ８０２．１１ｎの規格によって広く用いられている。イベント２４２２は、Ｎ１がミニスロットＤ１中のＮ２にＲＴＳを送信し、Ｎ４がミニスロットＤ２中にＮ３にＲＴＳを送信することを示す。イベント２０３２は、ＲＴＳを受信した後に、Ｎ１にＮ２がＣＴＳを送信することを示す。Ｎ３がＮ４にＣＴＳを送信できる前に、Ｎ２がＮ１にＣＴＳを送信できることに注目されたい。Ｎ３がそのＲＴＳを受信する前にＮ２がそのＲＴＳを受信するからである。さらに、Ｎ３はＮ４へのそのＣＴＳ送信を延期する。Ｎ１とＮ２の間に起こるトランザクションに干渉したくないからである。Ｎ３の協力は、Ｎ１がＮ２にデータフレームを送信できるようにする。イベント２４４２は、Ｎ１からデータを正確に受信した後に、Ｎ２がＡＣＫをＮ１に送り返すことを示している。Ｎ３はこのＡＣＫから合図を得るとともに、イベント２４５２における決定論的なダウンリンクミニスロットＤ２においてＣＴＳをＮ４に賢く送り返す。この賢く時間を遅れされたＣＴＳは、図２４のイベント２４５２においてｉＣＴＳとラベル付けされている。Ｎ４はこの遅れたＣＴＳを受信し、Ｎ３のために並べられたデータフレームの送信を再開する。Ｎ１がＤ１を用いるので、この具体例においては、ノードＮ１は更なるダウンリンク送信のためにダウンリンクミニスロットＤ１＊を用いなければならない。Ｎ１がＤ１＊中にＲＴＳを送信しても、この実施形態におけるＮ２は、Ｎ３と協力してＮ４とＮ３の間のトランザクションに干渉することを防止するために、Ｎ１へのそのＣＴＳを賢く遅らせる。これはイベント２４３２におけるＮ３からの協力に類似している。したがって、図２４の実施例は、賢いＣＴＳが隠されたノード問題の緩和を支援する１つの典型的なシナリオを示している。Ｎ１がＮ３およびＮ４から隠されていることに注目されたい。さらに、Ｎ４はＮ２およびＮ１から隠されている。それにもかかわらず、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３およびＮ４は、この実施例の中の賢いＣＴＳメカニズムを用いて協力しかつ調整することができる。ここで注目されるべきことは、その他の実施形態が必ずしもこのあるいは他の賢いＣＴＳメカニズムを用いないことである。注目すべき他のことは、いくつかの実施形態において、この賢いＣＴＳメカニズムが、Ｎ１およびＮ４によるダウンリンクフレームのために用いられる決定論的なスケジュールから利益を受けることである。これらのダウンリンクフローが大量のとき、より多くの保護を必要とするフローのために隠されたノード問題は緩和される。賢いＣＴＳのようなフレームは、必ずしも遅れるとは限らない。時には、それらは遅れなしで、しかしながら受信器が後に続くデータフレームを現在は受信できないことを示す表示（ビジービットのセットのような）と共に送信されることがある。無線端末がそのような表示と共にＣＴＳに似たフレームを受信すると、いくつかの実施形態では、ＥＲＢによって罰則を課せられることなく、後で再び試みることができる。１つのフローだけが大量のときでさえ、厳しい隠されたノードの問題は存在する。大量のフローが決定論的にスケジューリングされるとき、隠されたノード問題を緩和するために、電話会社の検出に加えてフレームのような賢く時刻が決められたＣＴＳを用いることができる。さらに、隠されたノード問題で潜在的に影響を受けるフローは、より決定論的なスケジュールに集中する。最初は、ＲＴＳとＣＴＳのフレームは無線環境を理解することを支援し、かつビーコンは近くのノードのトポロジー評価を支援する。より決定論的なスケジューリング戦略が一旦形成されると、ＲＴＳおよびＣＴＳフレームの使用はそれに適応して減少する。無線端末は、上記の発明を用いて互いに協力し、調整し、共存させることができる。そのような協力は、無線端末がスケジューリング戦略にしだいに集中することを支援する。

インターネットにアクセスするために用いられる無線ネットワークでは、多くの場合、アップリンク送信はＴＣＰ ＡＣＫのような小さなフレームから構成される。ＴＣＰ ＡＣＫのような小さなフレームを送信前に集合させることは、アップリンク送信の数をかなり減少させる。そのような集合は、例えば上述したスケジューラによって実行される。これは、大量に使用される時間の間でさえアップリンクトラフィックの送信器間での競合および衝突の減少を支援すると予想される。そのようなフレーム集合体には、サイズ上限および／またはタイムアウトがある。例えば、サイズ上限は、フレーム破損の可能性を閾値以下に維持するために決定される。例えば、ＴＣＰ ＡＣＫのような小さなフレームを集合させるときには、ＴＣＰの輻輳制御が破られることを防止するために、タイムアウトは注意深く実行する必要がある。

いくつかの実施形態では、無線ネットワークにおける他の無線装置に比較してのトラフィックが大量な送信器は、待ち行列の長さ、帯域幅ニーズ、平均処理能力およびピークスループットに応じ、より決定論的なＩＦＳ期間ミニスロットを受信する。ＲＴＳとＣＴＳのフレームは、ラングムアクセス無線ネットワークにおける隠されたノード問題の緩和を支援する。しかしながら、多くの場合ＲＴＳ上で受信し行動するためにはミニスロット時間よりはるかに長くかかる。これはＲＴＳとＣＴＳのフレームを用いる利点の減少につながる。上述した技術は、ＲＴＳとＣＴＳのフレームのようなコントロールフレームの利点を増加させる非対称スケジュールの設計に用いることができる。例えば、そのようなスケジュールを設計し用いる１つの方法は、無線的に互いに近いトラフィックが大量な送信器を、用いている非対称スケジュールにおいて割り当てられたダウンリンクミニスロットの点から、互いに近いままにしておくことである。１つの無線装置からの送信を他の無線装置によって高い信号干渉雑音比（ＳＩＮＲ）で聞くことができる場合、２つの無線装置は無線的に互いに近い。図１９のスケジュール１９４９を参照すると、無線的に互いに近いダウンリンクフレームの２つの送信器は、隣接したダウンリンクミニスロットＤ１およびＤ２を用いることができる。それらは無線的に互いに近いので、それらが対応するネットワークは、隠れたノードおよびセル端部ユーザー干渉問題にはあまり苦しむことがない。さらに、ダウンリンクフレームの無線的に互いに遠い２つの他の送信器は、Ｄ１とＤ８のような互いに遠いダウンリンクミニスロットを用いることができる。無線的に互いに遠いダウンリンク送信機に対応するネットワークは、隠されたノードおよびセル端ユーザー干渉問題に苦しむ。ダウンリンクミニスロット時間のそのような大きな離隔距離は、ＲＴＳとＣＴＳのようなコントロールフレームがより有効に用いられるようにする。無線的に遠い送信器における決定論的なミニスロット時間を引き離すための他の方法は、それらの間にいくつかのラングムアクセススロットを詰め込むことである。

部分的に決定論的な非対称スケジューラの特定の実施の一例は、スケジューラを実証するために例えば無線装置のＣＰＵの上で実行され、あるいはスケジューラを形成するためにハードウェアの形態、例えば特定用途向け集積回路として具体化される３つのモジュールに関連して以下に説明される。典型的なモジュールは、メインスケジューラ（ＭＳ）、特別なダウンリンクスケジューラ（ＳＤＳ）およびダウンリンクスケジュールファインダ（ＤＳＦ）である。ＭＳは、ダウンリンクとアップリンクの両方のフレームのためのスケジュールを調整する。ＳＤＳは、この実施例において、ＭＳによってコールされることがあり、ダウンリンクフレーム（例えばデータフレーム）の送信をスケジューリングするためにＩＦＳ期間スロットを提供する。以下に説明するように、この実施形態のＤＳＦは、ＳＤＳによってコールされることがあり、かつダウンリンクスケジュールを選択する。これらのモジュールの各々は、ハードウェアの形態あるいは有形の機械可読媒体（例えばフラッシュメモリー）上に格納されたコードの形で格納され、このコードが実行されると、それはＭＳ、ＳＤＳおよびＤＳＦに起因するプロセスを無線装置のＣＰＵに、実行させる。

以下の擬似コードは、本実施形態に従ってスケジューラのＭＳモジュールによって実行されるプロセスの実施例である。

本実施形態のＭＳはアップリンクとダウンリンクフレームをスケジューリングする。上記のプロセスはこのプロセスの実施例の概要である。上記の擬似コードに示したように、フレームがダウンリンクフレームである場合、それに応じて、この実施形態のスケジューラはｉｆｓＤＬという名のＩＦＳ期間を用いるが、それは以下に説明するＳＤＳによって提供される。ＩＦＳ期間ｉｆｓＤＬは決定論的なダウンリンクスロット、例えばＩＦＳ期間スロットであり、ダウンリンクトラフィックのために、例えば図１９のスケジュール１９０１において保存される。この決定論的なダウンリンクスロットは、本明細書において説明されるプロセスを実行する無線装置により無線ネットワーク上での送信のために保存されたウィンドである。ＭＳは、ｉｆｓＤＬ値で示されたＩＦＳ期間においてダウンリンクフレームを送信しようとする。スケジューラが成功すると、例えば衝突がなくＡＣＫフレームがアドレス指定された装置から受信されると、プロセスは次のフレームに移動する。そうでなければ、この実施例において、スケジューラのＭＳのモジュールはＳＤＳにｉｆｓＤＬ値を再びリクエストし、再びフレームを送信しようとする。

いくつかの場合では、再送信は失敗を維持することがある。比較的大量のアップリンクトラフィックが存在するからであり（例えば、キャリアセンシングは、無線チャンネルがビジーであることを頻繁に検知する）、あるいは比較的大量のダウンリンクトラフィックが存在するからである（例えば、キャリアセンシングは無線チャンネルがビジーであることあるいはダウンリンク送信で衝突が生じることを検出する）。ＭＳのモジュールは、失敗した送信の数のカウント、例えば先立つ３０秒にわたる所定時刻期間内の失敗の数を維持する。ＭＳモジュールのための擬似コードで示したように、ＭＡＸ＿ＤＬ＿ＦＡＩＬＵＲＥＳとラベル付けされた失敗の数の閾値を超過した後、ＭＳモジュールは、ＤＬ＿ＲＥＣＯＶＥＲＹ＿ＴＩＭＥに変数ＮｏＤＬＴＸＦｌａｇをセットすることによって、この実施形態において明示されたリカバリモードに入る。この変さらに応じて、その後、失敗したフレームは、ＵＬ＿ＴＸ＿Ｆｒａｍｅモジュールによって扱われるＥＲＢを用いてスケジューリングされるが、それは８０２．１１のラングムアクセススケジューラの実施例である。この実施例においては、リカバリモードにおいて成功したダウンリンク送信のために、ＭＳモジュールはＮｏＤＬＴＸＦｌａｇカウンターを減少させる（ｅｃｅｃｒｅｍｅｎｔ）。このカウンターが閾値、例えば０以下になると、ＭＳモジュールはリカバリモードをやめて、図１９のスケジュール１９０１あるいは１９４９のような部分的に決定論的な非対称のスケジュールで作動し続ける。

下記は本実施形態のＳＤＡモジュールの実施例である。再び以下に示した擬似コードは、特定用途向け集積回路のようなハードウェアによってあるいは有形の機械可読媒体に格納されたコードの実行によって実行されるプロセスを説明している。

この実施形態では、ＳＤＳモジュールによって実行される上記のプロセスはＭＳモジュールがＳＤＳモジュールをコールすることによって開始し、それに応じて、ＳＤＳモジュールはＭＳモジュールにＩＦＳ期間スロットを供給する。ＳＤＳモジュールは、ＭＳモジュールからのｔｘＳｔａｔｅとラベル付けされた値を入力として受信するが、それは、この実施形態においては、ＳＤＳによって前に提供されたＩＦＳ期間スロットを用いている間に衝突が生じたかどうかを示している。ＳＤＳＣｏｌｌｉｓｉｏｎｓとラベル付けされた値はそのような衝突の発生を追跡する静的変数であり、例えば衝突が発生した場合はＳＤＳＣｏｌｌｉｓｉｏｎｓ値が増加され、かつ衝突が生じなかった場合はＳＤＳＣｏｌｌｉｓｉｏｎｓ値は減少される。この実施形態のＭＡＸ＿ＣＯＬＬＩＳＩＯＮＳおよびＭＩＮ＿ＣＯＬＬＩＳＩＯＮＳの値は、それぞれ衝突のための最大および最小の閾値であり、これらの閾値を上回ると、以下においてさらに説明するように、ＳＤＳは多かれ少なかれ積極的なスケジュールへの変更を要求する。無線装置は、いくつかの実施形態では、次のフレームを送信する間に睡眠状態にあることがある。偽の値をリターンするＤＬ＿Ｓｃｈｅｄｕｌｅ＿Ｆｒｅｓｈとラベル付けされた機能によって決定されるように、この期間が比較的長い（例えば３０秒、あるいは状況に基づいて適応して決定される他のいくつかの期間より長い）場合、ＳＤＳは以下に説明するＤＳＦモジュールを用いて新しいスケジュールを形成する。ＤＬ＿Ｓｃｈｅｄｕｌｅ＿Ｆｒｅｓｈが偽の値をリターンした場合、あるいはＳＤＳＣｏｌｌｉｓｉｏｎｓがＭＡＸ＿ＣＯＬＬＩＳＩＯＮＳ閾値を越えた場合、ＳＤＳモジュールはＤＳＦからのスケジュールをリクエストするとともに、要求された積極性のレベルを示すためにＮＯＲＭＡＬの値を渡す。

他の場合には、この実施形態では、ＳＤＳモジュールは、他の近くの無線装置からの任意のリクエストのためのＲｅｑｕｅｓｔ＿Ｔａｂｌｅとラベル付けされたデータ構造に格納されている値をメモリーに問い合わせ始める。これらのリクエストは、ＲＥＱフレームの形をしており、かつ多かれ少なかれ積極的なスケジュールあるいはＥＲＢスケジューリングのための他の無線装置からのリクエストを表現している。ＲＥＱフレームを受信するごとに、Ｒｅｑｕｅｓｔ＿Ｔａｂｌｅは更新される。同じタイプのリクエスト、例えばより積極的なスケジュールのリクエストが閾値の数、例えば多数の無線装置から受信されると、そのリクエストは容認され得る。例えば、十分な数、例えばいくつかの閾値以上の多数の、ＥＲＢスケジューリングに動くというリクエストを他の無線装置から受信したことに応じて、ＳＤＳはＥＲＢスケジューリングに移行する。同様に、この実施形態では、そのような変更のために十分なリクエストが受信されると、ＳＤＳモジュールは、より保守的なスケジュールをリクエストするためのパラメータとしてのストリング「ＣＯＮＳＥＲＶＡＴＩＶＥ」を有しているリクエストでＤＳＦモジュールをコールする。加えて、この実施形態では、例えば無線ネットワークに比較的わずかな数の活発な無線装置があるとき、ＳＤＳ衝突の値はＭＩＮ＿ＣＯＬＬＩＳＩＯＮＳ閾値以下に減少され、それに応じてＳＤＳモジュールはＤＳＦモジュールをコールするとともに、より積極的なスケジュールを要求するためのパラメータとしてのストリング「ＡＧＧＲＥＳＳＩＶＥ」を渡す。したがって、この実施形態では、スケジューラは、現存のネットワークトラフィック、例えば高い衝突数あるいは他の無線装置からのリクエストに応じて、決定論的なＩＦＳ期間スロットの数をダイナミックに調整して、非決定論的なＥＲＢスケジューリングにあるいはそこから移行する。

あるいは、この実施形態では、上記の条件のどれもがホールドされない場合、ＳＤＳは確立しているスケジュールを用い続ける。公平性を促進するために、ＳＤＳモジュールは、例えば図１６中のスロットＤ１およびＤ１＊に関連して上述したように、ＩＦＳ期間スロットの再使用を選択する前に、ダウンリンク送信の完了ラウンドを待つ。この特別なＩＦＳ期間はラベルＤＬ＿ＩＦＳ＿ＯＦＦＳＥＴでＳＤＳモジュールに表現されている。したがってこの実施例において、ダウンリンク送信が現在のラウンドの完了を待っている無線装置は、ＤＬ＿ＩＦＳ＿ＯＦＦＳＥＴ
ＤＬ＿ＩＦＳ＿ＢＡＳＥの期間を待機のために使用するが、後の値はそのサイクルの無線装置スロットに対応している。

この実施形態では、ダウンリンクスケジュールを調べるために、ＤＳＦモジュールがＳＤＳモジュールにコールされる。ＤＳＦモジュールによって実行され得るプロセスの一例が以下に示されている。再び、以下に示した擬似コードは、特定用途向け集積回路のようなハードウェアによって、あるいは有形の機械可読媒体に格納されたコードの実行によって実行されるプロセスを説明している。

この実施例において、ＤＳＦモジュールはＢｅａｃｏｎ＿Ｔａｂｌｅとラベル付けされたメモリーにデータ構造を維持するが、受信したスケジュール状態信号、例えば他の無線装置からのあるタイプのビーコンからの情報がそこに記録される。例えば、ビーコンテーブルは、他の無線装置の識別子を、それらの他の無線装置によって用いられるダウンリンクＩＦＳ期間スロットを表す値に関連付ける。他の装置によって用いられるＩＦＳ期間スロットは、スケジュール状態信号にコード化され、あるいはＩＦＳ期間スロットは他の無線装置によって送信されたフレーム間の時間を測定することによって観測される。さらに、受信したスケジュール状態信号は、他の無線装置によって用いられているスケジュールのタイプの識別子、例えばＥＲＢあるいは決定論的なダウンリンクスロットの数をコード化する。使用中のスケジュールのタイプもまたＢｅａｃｏｎ＿Ｔａｂｌｅに記録されて装置の識別子に関係付けられる。

この実施形態におけるＤＳＦモジュールは、近くの無線装置に関するスケジュールおよびトポロジー情報を検索するためにＢｅａｃｏｎ＿Ｔａｂｌｅに問い合わせる。スケジュールがあまりにも混雑した場合、例えば、ＩＦＳ期間スロットがすべて比較的接近している装置によって取得された場合、ＤＳＦモジュールは無線チャンネルの変更の要求に答える。あるいは、他の無線装置がＥＲＢスケジューリングを用いていることを問合せが示す場合、ＤＳＦモジュールはＥＲＢスケジューリングに切り替わるリクエストを送信する。他の場合には、この実施形態では、ＤＳＦモジュールは、既存のトラフィックパターンに関する情報、例えばどのダウンリンクＩＦＳ期間スロットが未使用であるかを検索するために、無線Ｅｎｖモニターとラベル付けされた機能を用いる。

その後、上記の擬似コードによって説明されるプロセスにおいて、ＤＳＦは、近くのノードの数、スケジュール、トポロジーおよびトラフィックパターンに基づいて、例えば上述した決定論的あるいは非対称スケジューリング技術の１つ以上に従って、ｎｅｗ−Ｓｃｈｅｄｕｌｅとラベル付けした変数に場所を占めさせるためにＣａｌｃｕｌａｔｅ＿Ｓｃｈｅｄｕｌｅとラベル付けされた機能をコールする。Ｃａｌｃｕｌａｔｅ Ｓｃｈｅｄｕｌｅ機能は、パラレル伝送、例えばＩＦＳ期間スロットの共有のために、どの無線装置が無線的に十分に離れていると考えなければならないか示す、信号強度および質のスコアである閾値とラベル付けされた入力に基づいて、スケジュールを選択する。閾値の値は、多かれ少なかれ積極的なスケジュールのリクエストに応じて変調される。例えばより積極的なモードにおいては、無線装置は、それらの信号強度および信号品質が比較的高いと見える場合のみ、ＩＦＳ期間スロットの共有に対する考慮から除外される。

本実施形態のＤＳＦモジュールは、いくつかの使用の場合、ダウンリンクおよびアップリンクトラフィックを非対称的にスケジューリングするスケジュールをリターンして、ランダムあるいは偽似乱数のスケジュールコンポーネントに基づいてアップリンクトラフィックをスケジューリングし、かつネットワークがパラレル伝送をサポートする能力および決定論的なＩＦＳ期間スロットの利用可能性に基づいてダウンリンクトラフィックをスケジューリングする。

上記の実施例から、ここに示した技術のうちのいくつかが、単一ホップセルラー、マルチホップセルラー、ピアツーピア単一ホップ、ピアツーピアマルチホップ等の多くの種類の無線ネットワークに適用可能であることは明白である。しかしながら、メディアアクセス競合オーバーヘッドが無線ネットワークの作動を促進すると予想されるものの、そのようなネットワークの作動をさらに改善するために他の技術を用いもよい。例えば、いくつかのマルチホップハイブリッドセルラー非セルラーシステムは、無線スペクトルをさらに積極的に用いるために他の技術を用いる。そのようなシステムでは、追加のホップおよび無線リンクのために、非マルチホップシステムに対しより多くの無線トラフィックがあると予想される。したがって、スペクトルの積極的な使用は、これらの実施形態のうちのいくつかにおいて特に望ましいが、本技術はスペクトルを積極的に用いるシステムには限定されない。

無線スペクトルをより積極的に用いる２つの方法は、無線システムのアイドルタイムを減少させること、および無線ネットワークにおける空間の再使用である。きっちりと制御する無線ネットワークは無線システムのアイドルタイムを減少させる合理的な仕事をなすが、無線ネットワークのアイドルタイムを減少させる、もっと分散し、かつかつ集中型の機関からの援助がほとんどあるいは全く無い技術に対するニーズがある。しかしながら、そのような無線システムのアイドルタイムを減少させることは、異なる装置によって同時に送信される無線フレームにおけるより多くの衝突に結びつくことがある。さらに、いくつかのシステムにおいては、セルラー基地局と無線装置が衝突を検知してそれらの通信速度および電力を調整する場合、無線ネットワークの空間を再使用することが促進される。

無線装置が同じＩＦＳスロットを共有しあるいは並列に送信するときに、他の無線装置の送信が例えば衝突によって受信されることをその送信が妨げるかどうかを、無線装置が決定できることは有用である。ある実施形態では、他の無線装置間で送信された受領確認フレーム（ＡＣＫ）を（例えば、他の無線装置に送信されたフレームを受信して）詮索することに基づいて衝突を検知する。特に、衝突は、変化あるいはシーケンス識別子（例えば数）の変化の欠落に基づいて検知される。例えば、シーケンス識別子は、送信データフレームの受信成功を示すために受領確認フレームが送信されたときに送信装置によってインクリメントされ、あるいは他の実施例としては、シーケンス識別子は受領確認フレームにおいて受信装置によってインクリメントされる。詮索する無線装置は、（例えばデータフレームからあるいは受領確認フレームからの）シーケンス識別子を並列伝送の前、後あるいはその間にモニターするとともに、詮索する無線装置が他の無線装置との間の送信で衝突を生じさせたどうかを決定する。検知された衝突に応じて、詮索する無線装置は、例えば送信パワーレベルの減少、より低いデータレートの送信の使用、インターフレーム間隔期間スロットの変さらによって、その送信の属性を変更する。いくつかの実施形態では、それに応じて、詮索する無線装置は、例えばスケジュールの変更要求によって、他の無線装置の送信の属性の変更を要求する。

実施例として、図２８は、無線装置Ｎ１とＮ２の間の送信および無線装置Ｎ３とＮ４の間の送信を描いたタイミング図である。図示するシナリオは、衝突が生じ得る送信シーケンスにおいて典型的である。その送信は、非セルラーインターフェースを介している。Ｎ１およびＮ３はデータ２およびデータ３フレームで示したように並列で送信し、Ｎ３はフレームデータ３の送信がフレームデータ２のＮ２への送信との衝突をもたらすかどうかを決定するプロセスを実行する衝突検知器を有している。この目的のため、Ｎ３の衝突検知器、例えばその非セルラーインターフェースの一部として作動するモジュールは、Ｎ１とＮ２の間の交換を詮索する。Ｎ２が成功裡にフレームデータ１を受信した場合、Ｎ２は受領確認フレーム（ＡＣＫ）Ｎ１を送信する。ＡＣＫ信号はフレームデータ１からのシーケンス識別子を含んでおり、かつＮ１は受信成功を示すＡＣＫ信号に応じてシーケンス識別子をインクリメントする。ＡＣＫ信号が受信されない場合、Ｎ１は、この実施形態においては、シーケンス識別子をインクリメントせず、同じシーケンス識別子はフレームデータ１を再送信するために用いられる。Ｎ１は、データ２の送信に同じ手続きを用いる。Ｎ３は、シーケンス識別子あるいはＡＣＫ信号（例えばＡＣＫ１とＡＣＫ４）のモニターにより、Ｎ１からＮ２への（例えばフレーム骨格データ２の）信号の受信を妨げる衝突を生じさせたかどうかを決定する。

しかしながら、いくつかの場合、Ｎ３は、Ｎ２からＮ１へのＡＣＫ２を成功裡に詮索しない。Ｎ３がほぼ同時にＮ４から受領確認ＡＣＫ３を受信するからである。確かに、Ｎ３はＮ１とＮ２の間のいくつかの連続する受領確認信号（あるいはその欠落）を見落とすことがある。この実施形態では、Ｎ３は、例えばＡＣＫフレームの同時受信によりあるいはデータフレームの同時送信によって受領確認フレームを逃しあるいはそのようなフレームの欠落を検知しないときでさえ、衝突を推論することができる。

Ｎ３の衝突検知器は、信号ＡＣＫ１を詮索し、ＡＣＫ１のシーケンス識別子をメモリーに格納し、かつＮ３がＡＣＫ２を逃した場合でもフレームデータ３の送信が衝突を生じさせたかどうかを決定するためにこの値を用いるように構成される。例えば、Ｎ３の衝突検知器は、他の無線装置Ｎ１とＮ２の間で続く受領確認フレームＡＣＫ４を詮索するとともに、ＡＣＫ１とＡＣＫ４のシーケンス識別子間の差に基づいて、フレームデータ２がＮ２によって受信されたかどうかあるいはＮ３による送信が衝突を生じさせてフレームデータ２の受信を妨げたかどうかを推論する。その比較は、以下に説明する衝突検出プロセスに準じて実行される。

不足する無線スペクトルをより積極的に用いるために、いくつかの実施形態では、衝突の数を減らし、本明細書において説明される技術のうちのいくつかを用いて衝突を確実に検知する。一実施形態では、無線ネットワークにおける衝突を検知するプロセスが提供される。そのプロセスは、第１のタイムスロット中に第２の無線装置へと第１のデータフレームを送信する第１の無線装置を含み、また第１のデータフレームはシーケンス番号を含んでいる。第２の無線装置は、第１のデータフレームの受信成功を認めるために、第１のタイムスロット中に第１無線装置へと第２のデータフレーム（例えば受領確認、ＡＣＫ信号）を送信し、第２のデータフレームは第１のデータフレームからのシーケンス番号を含んでいる。この実施形態では、第１のタイムスロットにおける第２の無線装置への第１データフレームの送信が成功する場合、シーケンス番号は第１無線装置によって変更される。しかしながら、第１のタイムスロットにおける第２の無線装置への第１データフレームの送信が失敗する場合、シーケンス番号は第１無線装置によって変更されない。さらに、第３の無線装置は、第１無線装置あるいは第２無線装置からの第１のタイムスロットにおけるシーケンス番号を聞く。例えば、第３の無線装置は、第１および第２の無線装置の間で関連付けられた送信を受信する。そのプロセスは、第２のタイムスロットにおいて第２の無線装置に第３のデータフレームを送信する第１の無線装置をさらに含み、第３のデータフレームはまたシーケンス番号を含んでいる。第２の無線装置は、第３のデータフレームの受信成功を認めるために、第２のタイムスロットにおいて第１無線装置に第４のデータフレームを送信する。ここで第４のデータフレームは、第３のデータフレームからのシーケンス番号を含んでいる。この実施形態では、第２のタイムスロットにおける第２の無線装置への第３のデータフレームの送信が成功する場合、シーケンス番号は第１の無線装置によって変更される。しかしながら、第２のタイムスロットにおける第２の無線装置への第３のデータフレームの送信が失敗する場合、シーケンス番号は第１の無線装置によっては変更されない。この実施例において、第３の無線装置は、第１無線装置あるいは第２の無線装置からの第２のタイムスロットにおけるシーケンス番号を聞かない、例えば受信しない。次に、この典型的なプロセスでは、第１無線装置は第３のタイムスロットにおいて第２の無線装置に第５のデータフレームを送信する。ここで第５のデータフレームはシーケンス番号を含んでいる。第２の無線装置は、第５のデータフレームの受信成功を認めるために、第３のタイムスロットにおいて第１無線装置に第６のデータフレームを送信する。ここで第６のデータフレームは、第５のデータフレームからのシーケンス番号を含んでいる。第３のタイムスロットにおける第２の無線装置への第５のデータフレームの送信が成功する場合、シーケンス番号は第１無線装置によって変更される。しかしながら、第３のタイムスロットにおける第２の無線装置への第５のデータフレームの送信が失敗する場合、シーケンス番号は第１無線装置によっては変更されない。この典型的なプロセスにおいて、第３の無線装置は、第１無線装置あるいは第２の無線装置からのシーケンス番号を、第３のタイムスロットにおいて聞く。最後に、このプロセスは、第１無線装置によって第２の無線装置に送信された第３のデータフレームが第２のタイムスロットにおいて成功裡に送信されたかどうかを、第１のタイムスロットにおけるシーケンス番号の値および第３のタイムスロットにおけるシーケンス番号の値に基づいて決定する、第３の無線装置を含む。

上記プロセスを用いて、たとえ第２のタイムスロットの間に第３の無線装置が聞いていなかったとしても、それは第１無線装置と第２の無線装置の間の衝突を検知する。第２のタイムスロットでは、第３の無線装置は第４の無線装置に第７のデータフレームを送信する。その後、第３のタイムスロットでは、第３の無線装置は第１無線装置と第２の無線装置の間の送信を聞くとともに、第３の無線装置が第２のタイムスロットにおいて衝突を生じさせたかどうか、例えば第３の無線装置からの信号の送信によって衝突が生じてそれが第１および第２の無線装置の間の交換に干渉したかどうかを決定する。

第３の装置が第２のタイムスロットにおいて衝突を引き起こさなかったと決定する場合、それに応じて、第３の無線装置は、第３の無線装置が現在データを送信している送信パワーおよびレートで、第１無線装置と共に平行に送信し続ける。第３の無線装置が衝突を生じさせる場合、第３の無線装置は、両方の無線の流れが並列で進むようにする適切なマッチを調べるために、そのレートと電力を調整すする。例えば、第３の無線装置は、直前の送信が第１と第２の無線装置の間の送信との衝突を生じさせたという決定に応じて、データを送信するレートあるいはデータを送信するパワーを減少させる。いくつかの実施形態では、第３の無線装置は、共存を促進するべく第１の無線装置にそのレートおよびパワーを調整させるために、例えばＲＥＱフレームのような、そのような調節を要求する信号を第１無線装置に送信する。さらに、いくつかの実施形態では、衝突に応じて同時アクセスが実現可能でない場合、無線装置は、新しいメディアアクセススケジュールを確立しようとする。例えば衝突の検出に応じて第３の無線装置によって送信された信号が他の無線装置によって受信され、各無線装置はそれに応じてメディアへのアクセススケジュールを調整する。いくつかの実施形態では、この技術は無線チャンネルの空間的な再使用を改善するために用いられるが、すべての適用が必ずしもこの利点を提供するとは限らない。本実施形態の原理は、同じ無線スペクトルがアップリンクおよびダウンリンクトラフィックのために用いられるシナリオにおいて特に役立つ。またそれは、所定の時間に無線フレームを送信しあるいは無線フレームを受信できる装置の役に立つ。

シーケンス番号の長さは、単に１ビットである。それはまた、例えばその極大値に達した後にインクリメントされてゼロにリセットされる、周期的に重なる正整数であり得る。上述したように、現存の文献は無線フレームをデータ、制御および管理フレームに分類する。この文書では、我々は、データフレームがすべてのタイプの無線フレームを含むという語句を用いる。いくつかの実施形態では、近くの無線装置に聞いて衝突を検出する、例えば上述した実施形態のバージョンのメカニズムを用いて、無線チャンネル上で予想される無線フレームの存在および欠落を測定し、例えば予想されたフレームの欠落に基づいて衝突が生じたことあるいはフレームの存在に基づいて衝突が生じていないことを推論する。その後、無線装置は、無線フレームの存在および欠落についてこの情報を用い、連続するタイムスロットにおいて送信しおよび／または送信を許可するかどうかを決定する。

本技術のバージョンは、以下の実施例によって図示される。典型的な送信プロセスでは、シーケンス番号は、あるタイムスロットにおいて第２の無線装置への送信が成功するごとに、例えば第２の無線装置からの受領確認信号の受信に応じて、第１無線装置によって連続して変更される。さらに、シーケンス番号は、あるタイムスロットにおいて第２の無線装置への送信が失敗するごとに、例えば第２の無線装置からの受領確認信号のある期間内における欠落に応じて、第１無線装置によっては連続して変更されない。第３の無線装置は、データフレーム、例えば上記した説明における第３のデータフレームが、第２のタイムスロットにおいて第１無線装置によって第２の無線装置に成功裡に送信されたかどうかを、第１のタイムスロットにおけるシーケンス番号の値および第３のタイムスロットにおけるシーケンス番号の値に基づいて決定する。この実施例においては、第１の無線装置が連続してシーケンス番号をインクリメントするので、第３の無線装置は、第１のタイムスロットにおけるシーケンス番号の値および第３のタイムスロットにおけるシーケンス番号の値が周期的に１だけ異なる場合は、第３のデータフレームが第２のタイムスロットにおいて失敗したと決定する。第３の無線装置は、第１のタイムスロットにおけるシーケンス番号の値および第３のタイムスロットにおけるシーケンス番号の値が周期的２だけ異なる場合は、第３のデータフレームが第２のタイムスロットにおいて成功したと決定する。

いくつかの実施形態では、Ｎ３、詮索する装置は、衝突を検知するために、擬似コードによって以下に示されたプロセスを実行する衝突検知器を含む。この擬似コードは、無線装置の有形な機械可読媒体上のコンピュータプログラム製品としてコード化され、あるいは無線装置の非セルラーインターフェースのような集積回路に配線される。擬似コードは、Ｃｈａｎｎｅｌ＿Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔと名付けられたモジュールを含んでいる。それは、他の無線装置間の交換からの受領確認信号を詮索するとともに、見落とされた交換あるいはモニターされなかった交換からシーケンス番号を推論するように構成されている。Ｃｈａｎｎｅｌ＿Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔモジュールを有した無線装置が受領確認フレームを受信するのと同時に、他の無線装置がほぼ同時に受領確認フレームを交換しているからである。Ｃｈａｎｎｅｌ＿Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔモジュールを用いることにより、いくつかの実施形態では、無線装置は詮索し、送信し、次いで送信が衝突を引き起こしたかどうか決定するために再び詮索する。

一実施形態では、ｏｌｄＳＥＱＢｉｔは、前に詮索したフレーム、例えばＡＣＫ１あるいはデータ１からのシーケンス識別子を格納する。一実施形態では、シーケンス識別子は単一ビットであるが、他の実施形態においてはより多くのビットを含む。その後、フレーム、例えば図２８のデータ３を送信するために、モジュールはモジュールＴＸ＿Ｆｒａｍｅをコールする。送信の後、この実施形態のモジュールは、例えばデータ４あるいはＡＣＫ４からの他のシーケンス識別子を詮索し、ｎｅｗＳＥＱＢｉｔに格納する。その後、モジュールは、ｎｅｗＳＥＱＢｉｔをｏｌｄＳＥＱＢｉｔと比較することにより、衝突が生じたかどうかを決定する。その値が衝突を示す場合、モジュールは、スケジュール、データレートあるいは送信パワーを含む上記のような無線装置からの送信の属性を調整する。例えば図２８のシナリオでは、１ビットのシーケンス識別子により、モジュールは、ｎｅｗＳＥＱＢｉｔがｏｌｄＳＥＱＢｉｔと等しいかどうかを決定するとともに、シーケンス識別子が１〜０〜１あるいは０〜１〜０へのサイクルを完成すると衝突が生じなかったと推論する、他の実施形態では、シーケンス番号はより多くの数字、例えば２ビット以上であり、かつモジュールは、衝突が生じたかどうか検知するために、ｎｅｗＳＥＱＢｉｔがｏｌｄＳＥＱＢｉｔプラス１インクリメントと等しいかどうかを決定する。

他の実施形態では、衝突検出の頑強性を増加させるために、シーケンス識別子の長さを増加させる。また、いくつかの実施形態では、詮索する技術は、衝突検出をより丈夫にするための上述した物の変形例である。例えば、図２９〜図３１に描かれた技術は、特定の描かれたトポロジーにおいて、より多くの丈夫な衝突検出を提供する。

無線装置の数は爆発的に増加している。無線装置の数が増大するに連れて、無線装置のタイプの数もまた増大している。無線ネットワークに参加しているいくつかの異なるタイプの無線装置がある。各装置は、それ自身の限界および能力をしている。例えば、いくつかの無線装置は電気アウトレットに差し込まれるが、他のものはバッテリによって電力が供給される。いくつかの無線装置をより高いキャパシティーのバッテリによって電力が供給されるが、いくつかはより低いキャパシティーのバッテリによって電力が供給される。いくつかの無線装置は、人間によって通常持ち運ばれるが、他のものは人間によって持ち運ばれない。いくつかの無線装置は車両にインストールされるが、他のものはそうではない。本技術の実施形態は、無線装置のタイプを区別する。

他の実施形態では、無線装置を区別するプロセスが提供される。そのプロセスは、データフレームを送信する、例えばそのセルラーあるいは非セルラーインターフェースを介してデータフレームを送信しあるいは一斉送信する第１の無線装置を含んでおり、ここでデータフレームはタイプフィールドを含んでいる。第２の無線装置は、データフレームを受信するとともに、データに含まれているタイプフィールドに基づいて第１無線装置の装置タイプを決定する。上述したように、データフレームによって、我々は任意のタイプの無線フレームを意味する。実施例として、無線フレームは、分散した標識メカニズムを用いて無線装置によって一斉送信されるビーコンであり得る。実施例として、タイプフィールドは以下の装置タイプを表わす：人間によって持ち運ばれる無線装置、人間によって持ち運ばれない無線装置、動物によって持ち運ばれる無線装置、動物によって持ち運ばれない無線装置、車両に組み込まれた無線装置、車両に組み込まれていない無線装置、電源に現在差し込まれている無線装置、および電源に現在差し込まれていない無線装置。異なるタイプの無線装置の無線ネットワークでは、装置タイプ情報は有用である。マルチホップセルラーネットワークでは、そのような情報は特に有用である。上述したようにホッピング決定はそのような情報に基づくからであるが、すべての実施形態が本明細書において説明されるプロセスを実行するとは限らない。例えば、より大きなバッテリで電力を供給されている無線装置は、より小さなバッテリの無線装置とは反対に、よりよいホッピング選択であり得る。この実施例において明らかなように、これはホッピングする装置、およびホッピングオンされる装置の両方にとって有益である。加えて、本発明の実施形態のうちの１つは、無線装置が、特定のファクターおよび装置の現在の状況に基づいて、個々にホッピングを許可しあるいは許可しないようにすることができる。

いくつかの実施形態では、装置タイプフィールドは、その装置が人間によって持ち運ばれる種類、例えば携帯電話あるいはラップトップかどうか示し、かつこのフィールドはホッピング決定のために用いられる。例えば、無線装置は、その装置タイプが人間によって持ち運ばれる装置タイプであることを決定するとともに、他の装置からホップオフするかどうかを決定するために前述の閾値ファクターを調整して、その無線装置が他の装置からホップオフすることがよりありそうなものにする。いくつかの実施形態では、これは、無線装置を操作する人が暴露される電磁放射線の量を減らす傾向にある。無線装置が、中間装置にホップすると、セルラー基地局への直接的な接続に比較してより低い電力で送信することが予想されるからである。

本発明の原理は、交通の交差点においてエネルギーを節約し、車両通行の流れを促進するといった、いくつかの適用のために用いることができる。典型的なプロセス２５００が図２５Ａに描かれており、かつ無線装置２５２２および制御装置２５５４を備えた無線で制御される器具２５２０の典型的な実施形態が図２５Ｂに示されている。例えば、無線装置２５２２は電気器具制御装置２５２４に接続できるとともに、ステップ２５１０に示されているように、装置タイプ表すフレームを受信する無線装置２５２２は、フレームに含まれているタイプフィールドに基づいて、第１の無線装置２５１８の装置タイプを検知する。装置タイプを表すフレームは、ノード状態信号のようなビーコンであり、それは無線装置２５２２の非セルラーインターフェースを介して受信される。第２の無線装置２５２２は、ステップ２５１２および２５１４において示されたように、第１無線装置２５１８の検知された装置タイプに基づいて、電気器具２５２０の電源を入れあるいは切る。例えば、第１無線装置２５１８が人間によって持ち運ばれる無線装置、例えば携帯電話であり、最近において電気器具制御装置に無線で見えるようになった場合、電気器具制御装置はライト、ＨＶＡＣの電源を入れ、サーモスタットを調整し、ドアなどのロックを解除する。電気器具制御装置２５２４は、例えば周期的に、例えば１００ミリセカンドごとに第１無線装置２５１８による送信のモニターを継続し、電気器具制御装置が第１無線装置の存在を検知し続ける場合は、いくつかの実施形態においては、処置を講じない。同様に、無線検出機構がタイムアウトすると、例えば、電気器具制御装置は第１無線装置からの送信の受信を止めるとともに、更新されず、電気器具制御装置はライト、ＨＶＡＣの電源を切り、サーモスタットを調整し、あるいはドアなどをロックする。いくつかの実施形態では、電気器具制御装置は、近くに存在する人間によって持ち運ばれない他の無線装置を無視する。いくつかの実施形態は、電気の節約を支援すると予想される。これらの実施形態のうちのいくつかにおけるマニュアルスイッチは、偽警報を克服するために用いられる。

図２６Ａおよび図２６Ｂに描かれている他の実施形態において、交通信号灯２６０２はライト２６０４、および交通信号灯制御装置２６１２に接続されるとともに多数の受信アンテナ２６１４、２６１６、２６１８を有した無線装置２６１０を備えている。 図示する無線装置２６１０は近くの無線装置２６２０への距離および方向を検知、例えば推測することができる。交通信号灯制御装置２６１２は、プロセス２６２２のステップ２６２４で示したように、第１の無線装置２６２０から一斉送信されたタイプを表すフレームを無線装置２６１０から受信するとともに、ステップ２６２６で示したように、フレームに含まれたタイプフィールドに基づいて第１無線装置の装置タイプを検知する。無線装置が、（例えば、同じものに関連付けられた）車両あるいは歩行者であることを第１無線装置タイプが示す場合、交通信号灯制御装置２６１２は、データフレームが受信された方向に基づき、ある技術を用いて、第１無線装置２６２０の方向を検知する。また制御装置２６１２は、ステップ２６２８で示したように、光２６０４によって制御される交通のレーンに無線装置２６２０があるかどうかを決定する。例えば、交通信号灯制御装置２６１２は、以下に説明するように、第２の無線装置の各アンテナから受信された信号の比較によって、あるいは第１無線装置２６２０からのビーコンにエンコードされたヘディング情報を用いて、データフレームが受信された方向を決定する。交通信号灯制御装置はまた、信号強度、信号品質、あるいはそれと共にフレームが受信されたサービス品質メトリックに基づいて、第１無線装置の近さを検知、例えば推定する。その後、ステップ２６３０で示したように、交通信号灯制御装置は、対応する交通信号灯を制御するために近さ、方向および装置タイプ情報を用いる。例えば、交通信号灯制御装置は、特定方向、例えば信号灯に向かう特定の交差道路上の交通信号灯が車両を待たせる表示をしていると検出された無線装置のカウンターをインクリメントする。また、交通信号灯制御装置は、カウントに応じて、例えば高いカウントが生じている通りの交通のために青信号の時間を増加させることによって赤信号あるいは青信号の時間を調整し、かつ交通がほとんど検知されない通りの上の青信号の時間を減少させる。本発明の原理はまた、交通交差点での交通の流れを規制するのに非常に役立つ。さらに、本発明の原理は、早朝および深夜の時間に特に有用である。

他の実施形態では、このプロセスは、ビーコンを送信する第１の無線装置と、ビーコンを受信するとともにビーコンによってコード化されたそうでなければビーコンによって運ばれたデータを交通信号灯制御装置に転送する第２の無線端末とを有している。交通信号灯制御装置は、ビーコンの転送された部分（あるいはすべて）を受信し、車両のモニター、車両の規制、車両の経路指定、車両の制御、人々のモニター、人々の規制、人々の経路指定、人々の制御、および交通信号灯の制御のうちの少なくとも一つを実行するために転送されたデータを用いる、例えば、交通信号灯制御装置は、交通をモニターするために車両カウントに関係付けられたメモリーにおけるカウンターのインクリメントによって、転送されたデータの受信に応答する。あるいは、上述したように、交通信号灯制御装置は光のタイミングの調節によってビーコンに応答する。いくつかの実施形態では、交通信号灯制御装置は、人々をモニターするために装置の識別子をメモリーに格納することによって、特定の無線装置の存在を記録する。あるいは、交通信号灯制御装置は、使い過ぎる道から十分に使用されていない道へと交通を経路指定するために道路標識の状態を変更する。いくつかの実施形態では、第１無線装置は、車両、車両に組み込まれた装置、人、および人によって運ばれる装置のうちの一つに関係付けられている。さらに、第２の無線装置は、例えば交通信号灯制御装置に接近させることによって同じ場所を共用する。交通信号灯制御装置は、車両交通をより良好に制御するために他の交通信号灯制御装置と通信する。例えば、第１の交通信号灯制御装置は、トラフィック流量を推測するために単位時間に特定方向に通過する車両をカウントする。第１の交通信号灯制御装置がトラフィック流量を示す値を送信する上流交通信号灯制御装置は、その値を受信するとともに、高い流量の交通が青信号をより多く経験するように、第２の交通信号灯制御装置によって制御された信号のタイミングを調整する。さらに、ビーコンは（例えば装置タイプフィールドに）、第１無線端末のタイプ、第１無線端末の意図（例えば、地図アプリケーションに入力された予想ルート、あるいは車両の方向指示灯の状態［つまり、方向指示灯が左右に明滅しているか］車両の向き［例えば北、南、東、あるいは西］）および第１無線端末の近くの無線端末ののうちの少なくとも一つに関する情報を含む。ビーコンの代わりに、他の実施形態では、第１無線端末は第２の無線端末および交通信号灯制御装置と通信するために無線通信の他の手段を用いる。例えば、交通信号灯制御装置はビーコンにエンコードされたフィールドの組合せに基づいて変化する。例えば、交通信号は、位置、方向、方向指示灯の状態、あるいは左または右に曲がりあるいは交差点を直進するためにドライバーが表現した意図を説明するＧＰＳの目的地の組み合わせに基づいて信号灯のタイミングを変更する。

図２７は、交通システム２７０１の一実施形態を一般化した概略図である。交通システムは、図２６に関して上述した無線端末のような無線端末を持っている車両２７０２の存在を検知する能力がある。この実施形態では、交通システム２７０１は局地的な交通信号灯制御装置２７０３を備えており、それはいくつかの交通信号灯２７０５および交通信号灯交差点２７０６と配線式あるいは無線で接続するネットワーク接続２７０４を有している。配線式の２７０４あるいは無線ネットワーク接続２７０４は、局地的交通信号灯制御装置と図２６の交通信号灯２６０２のような交通信号灯２７０５との間でデータを交換するために用いることができる。このデータは乗り物および歩行者の交通をモニターし、規制し、制御し、かつ経路を指定するために、例えば図２６のプロセス２６２２で説明した方法で用いることができる。交通信号灯交差点２７２２は、交通システム２７０１の地域におけるいくつかのもののうちの１つである。交通信号灯２７２４（交通信号灯２７０５のうちの個々のもの）は、交通信号灯交差点２７２２（交差点２７０６うちの個々のもの）における交通を規制する。交通信号灯１０２４および交通信号灯交差点１０２２は、この実施形態では、ネットワーク接続２７０４を介して、あるいは局地的交通信号灯制御装置２７０４に配線式あるいは無線リンク１０３０で直接接続される。例えば、無線リンク２７３０は、セルラー接続である。車両（あるいは歩行者）２７２８は、時々ビーコン２７２６を送信する。ビーコン２７２６は交通信号灯２７２４によって受信される。交通信号灯２７２４は、他の近くの車両および歩行者から同様にビーコンを集める。車両は無線のサブシステムがインストールされ、かつ歩行者はモバイル無線装置を持ち運んでいる。車両および歩行者によって送信されたビーコンは、車両、自動車、歩行者、動物および機械をモニターし、規制し、制御し、経路を指定するために用いられる。ビーコンはまた、左折、右折、コンパスの方向、緊急性、非常事態、および他の特殊な状況といった車両あるいは歩行者の意図を含む。第１無線端末とオーバーラップする機能がある無線端末は、近くの車両あるいは歩行者に関する情報を集めるとともに、それらが送信するビーコンにその情報を含める。第１無線端末とオーバーラップする機能がある無線端末は、特定の方向にある近くの車両あるいは歩行者に関する情報を集めるとともに、それらが送信するビーコンにその情報を含める。さらに交通信号灯は、ビーコンから情報を集めるときのエラーを減少させるために、クラウドソーシング技術を用いる。例えば、複数個の自動車がいくつかの例外を示す場合、それに応じて、この実施例では、交通信号灯は信号灯のタイミングを変更するといったアクションを取る。交通信号灯はまた、信頼性情報を示すために集められた情報についての信頼値および試料の大きさを含む。近くの車両および歩行者からビーコンおよび他の無線通信を介して受信した情報を収集しかつ集めた後、交通信号灯および交通信号灯交差点は局地的な交通信号灯制御装置に情報を送信する。いくつかの実施形態では、それらはビーコンの一部だけを保存して送信し、かつ有益な情報の損失を生じさせることなく次元数減少技術を用いる。様々な車両および歩行者から集められた情報の全体的な塊を局地的交通信号灯制御装置に送信することは有用であるが、有用な部分の選択はネットワーク帯域幅の節約を支援する。局地的交通信号灯制御装置は、上述したように有線あるいは無線のリンクで、車両および歩行者から局所的なリアルタイム情報を受信する。その後、局地的交通信号灯制御装置は、現在の輻輳レベル、車両と歩行者の必要性、時刻、解決策の複雑さ、新しい経路を指定するスケジュールの実施のおよび配備の安全性、および集まった情報の信頼性が与えられたとすると、それに応じて、他の交通信号灯制御装置と通信して（従来方式に対して）より良好な交通経路指定スケジュールを計算するために運ばれた情報を用いる。交通および歩行者のより良好な経路指定スケジュールが局所的地域あるいは大規模地域において確立する場合、そのスケジュールは配線式あるいは無線のリンクを介して交通信号灯に送信される。その後、交通信号灯は新しい経路を指定するスケジュールに従って作動する。本技術の実施形態は、他のシステムに関する経路のトラフィック輻輳を減少させると予想される。さらに、実施形態は、トラフィック経路指定スケジュールを変更条件に適応させるために、例えば周期的に、１０分毎といったように時々繰り返される。

いくつかの実施形態に関連して方法、無線装置およびコンピュータプログラム製品について説明したが、ここに示した特定の形式にそれらを限定することは意図しておらず、それとは反対に、添付された請求項によって規定される発明の趣旨および範囲内に合理的に含まれる代替案、変更物および均等物をカバーすることが意図されている。

Claims (15)

1. セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワーク上でデータを伝達する方法であって、
   セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの他のセルラー装置のために第１の中継セルラー装置が中継器として利用可能にすることを、前記第１の中継セルラー装置において決定し、；
   前記第１の中継セルラー装置が中継器として利用可能にすることを決定することに応答して、前記セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの他のセルラー装置のために前記第１の中継セルラー装置の中継器としての利用可能性を示す第１のノード状態信号を前記第１の中継セルラー装置の非セルラーインターフェースから送信し、；
   前記第１の中継セルラー装置から送信された前記第１のノード状態信号を発信セルラー装置の非セルラーインターフェースを使用して受信し、；
   前記セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの前記第１の中継セルラー装置を介して前記発信セルラー装置がセルラーネットワークの基地局に無線で接続することを前記第１のノード状態信号に基づいて前記発信セルラー装置において決定し、；かつ、
   前記第１の中継セルラー装置を介して前記発信セルラー装置がセルラーネットワークの前記基地局に無線で接続することを決定することに応答して、
   前記第１の中継セルラー装置を介して前記発信セルラー装置から前記基地局に送信するためのアップリンクデータを第一のデータ構造により送信し、又は、
   前記第１の中継セルラー装置を介して前記発信セルラー装置において前記基地局からダウンリンクデータを前記第一のデータ構造と異なる第二のデータ構造により受信する、
   ことを含むことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの前記第１の中継セルラー装置を介して前記発信セルラー装置が前記セルラーネットワークの前記基地局に無線で接続することを決定することが、
   前記基地局の第１のセルラー信号強度を、前記発信セルラー装置を使用して検知し、；
   別の基地局の第２のセルラー信号強度を、前記発信セルラー装置を使用して検知し、かつ、
   前記第１のセルラー信号強度及び前記第２のセルラー信号強度の比較に基づいて、前記セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの前記第１の中継セルラー装置を介して前記発信セルラー装置が、前記セルラーネットワークの前記基地局に無線で接続すること、を前記発信セルラー装置において決定する、
   ことを含むことを特徴とする方法。
3. 請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載の方法において、
   前記セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの他のセルラー装置のために第２の中継セルラー装置が中継器として利用可能にすることを、前記第２の中継器セルラー装置において決定し、；
   前記第２の中継器セルラー装置が中継器として利用可能にすることを決定することに応答して、前記セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの他のセルラー装置のために前記第２の中継セルラー装置の中継器としての利用可能性を示す第２のノード状態信号を前記第２の中継セルラー装置の非セルラーインターフェースから送信し、；
   前記第２の中継セルラー装置から送信された前記第２のノード状態信号を前記発信セルラー装置の前記非セルラーインターフェースを使用して受信し、かつ、
   前記第１の中継セルラー装置を介して前記発信セルラー装置が前記セルラーネットワークの基地局に無線で接続することを決定することは、前記第１のノード状態信号に基づく情報及び前記第２ノード状態信号に基づく情報を前記発信セルラー装置において比較して、前記第１の中継セルラー装置及び前記第２の中継セルラー装置から選択すること、であることを特徴とする方法。
4. 請求項３に記載の方法において、
   前記発信セルラー装置及び前記第１の中継セルラー装置の間の無線接続における劣化又は前記第１の中継セルラー装置及び前記基地局の間の無線接続の劣化を前記発信セルラー装置において検知し、；
   前記第１の中継セルラー装置の代わりに前記第２の中継セルラー装置を介して前記発信セルラー装置が前記セルラーネットワークの前記基地局に無線で接続することを前記検知した劣化に基づいて前記発信セルラー装置において決定する、；
   ことを含むことを特徴とする方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法において、前記セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの他のセルラー装置のために第１の中継セルラー装置が中継器として利用可能にすることを、前記第１の中継セルラー装置において決定することは、
   前記第１の中継セルラー装置における前記基地局からの各セルラー信号のセルラー信号強度を示す値と、
   前記第１の中継セルラー装置における前記基地局からの各セルラー信号のセルラー信号品質を示す値と、
   前記第１の中継セルラー装置における前記セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークにおける他のセルラー装置から受信した各ノード状態信号と、
   前記第１の中継セルラー装置における前記発信セルラー装置からの各非セルラー信号の非セルラー信号強度を示す値と、
   前記第１の中継セルラー装置における前記発信セルラー装置からの各非セルラー信号の非セルラー信号品質を示す値と、
   前記第１の中継セルラー装置と関連するユーザーによって支払われたセルラーサービスの金額を示す値と、
   前記第１の中継セルラー装置によって蓄積されたエネルギー量を示す値と、
   前記第１の中継セルラー装置の電源の型式と、
   前記第１の中継セルラー装置のセルラーインターフェースに結合したアンテナの数と、
   前記第１の中継セルラー装置の移動を示す値と、
   時刻を示す値と、
   前記基地局及び前記第１の中継セルラー装置の間のホップの数を示す値と、
   前記第１の中継セルラー装置からの前記基地局との無線通信用の利用可能な帯域の量を示す値と、
   に基づいて中継器として利用可能にすることを前記第１の中継セルラー装置が決定する、；
   ことを特徴とする方法。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の方法において、前記セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの前記第１の中継セルラー装置を介して前記発信セルラー装置がセルラーネットワークの基地局に無線で接続することを前記第１のノード状態信号に基づいて前記発信セルラー装置において決定することが、
   前記第１の中継セルラー装置、又は前記第１の中継セルラー装置が無線で前記基地局に接続するシンクセルラー装置における前記基地局からの各セルラー信号の強度を定量化する第１のセルラー信号強度を前記第１のノード状態信号から抽出し、；
   前記発信セルラー装置における第２のセルラー信号強度を測定し、；
   前記第１のセルラー信号強度が閾値量以上、前記第２のセルラー信号強度に比して大きいことを決定する、；
   ことを含むことを特徴とする方法。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の方法において、
   セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの他のセルラー装置のためにシンクセルラー装置がシンクとして利用可能にすることを、前記シンクセルラー装置において決定し、；
   前記シンクセルラー装置がシンクとして利用可能にすること、を決定することに応答して、前記シンクセルラー装置の非セルラーインターフェースから第３のノード状態信号を送信することであって、前記第３のノード状態信号が、
   シンクとしての前記シンクセルラー装置の前記利用可能性と、
   前記シンクセルラー装置における前記基地局からの各セルラー信号の信号強度と、
   前記シンクセルラー装置における前記基地局からの各セルラー信号の信号品質と、
   前記基地局を動作させるセルラーネットワークキャリアの同一性と、
   前記シンクセルラー装置のセルラーインターフェースに結合したアンテナの数と、
   前記シンクセルラー装置の移動と、
   前記シンクセルラー装置の電源の型式と、
   前記シンクセルラー装置の非セルラー送信電力と、
   を示すデータを含む、
   ことを特徴とする方法。
8. 請求項７に記載の方法において、
   前記セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの他のセルラー装置のために前記第１の中継セルラー装置が中継器として利用可能にすることを、前記第１の中継セルラー装置において決定することが、
   前記シンクセルラー装置から送信した前記第３のノード状態信号を前記第１に中継セルラー装置の前記非セルラーインターフェースを使用して受信し、；
   前記セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの前記シンクセルラー装置を介して前記第１の中継セルラー装置が前記セルラーネットワークの前記基地局に無線で接続することを、前記第３のノード状態信号に基づいて前記第１の中継セルラー装置において決定すること、；
   を含み、
   前記セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの他のセルラー装置のために前記第１の中継セルラー装置の中継器としての利用可能性を示す前記第１のノード状態信号を、前記第１の中継セルラー装置の前記非セルラーインターフェースから送信することが、
   前記第１の中継セルラー装置及び前記基地局の間のホップの数と、
   前記シンクセルラー装置における前記基地局からの各セルラー信号の信号強度と、
   前記シンクセルラー装置における前記基地局からの各セルラー信号の信号品質と、
   前記基地局を動作させるセルラーネットワークキャリアの同一性、
   前記シンクセルラー装置のセルラーインターフェースに結合したアンテナの数と、
   前記シンクセルラー装置の移動と、
   前記第１の中継セルラー装置の電源の型式と、
   前記シンクセルラー装置の電源の型式と、
   前記第１の中継セルラー装置の非セルラー送信電力と、
   を示すデータを前記第１のノード状態信号において送信する、；
   ことを特徴とする方法。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法において、前記アップリンクデータを送信し、前記第１の中継セルラー装置を介して前記発信セルラー装置から、前記基地局への送信のためのアップリンクデータを送信することが、
   前記発信セルラー装置と関連するセルラーセキュリティ識別子に基づいてセキュリティキーを前記発信セルラー装置において得ることであって、前記セキュリティキーは前記基地局と関連する前記セルラーネットワークから受信し、；
   前記セキュリティキーを使用して前記基地局への送信のための前記アップリンクデータを前記発信セルラー装置において暗号化して、暗号化データを
   形成し、；
   前記第１の中継セルラー装置のセルラーインターフェースを介して前記暗号化データを前記基地局に送信する、；
   ことを含むことを特徴とする方法。
10. 請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の方法において、前記セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの他のセルラー装置のために前記第１の中継セルラー装置の中継器としての利用可能性を示す前記第１のノード状態信号を、前記第１の中継セルラー装置の前記非セルラーインターフェースから送信することは、前記第１のノード状態信号をビーコンフレームとして周期的に放送することである、ことを特徴とする方法。
11. セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークにおいて、前記ネットワークは、
    セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの他のセルラー装置のために第１の中継セルラー装置が中継器として利用可能にすることを決定し、
    前記第１の中継セルラー装置が中継器として利用可能にすることを決定することに応答して、前記セルラー及びマルチホップ、及び非セルラーネットワークの他のセルラー装置のために前記第１の中継セルラー装置の中継器としての利用可能性を示す第１のノード状態信号を前記第１の中継セルラー装置の非セルラーインターフェースから送信するように構成された前記第１の中継セルラー装置と、
    前記第１の中継セルラー装置から送信した前記第１のノード状態信号を発信セルラー装置の非セルラーインターフェースを使用して受信し、
    前記セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの前記第１の中継セルラー装置を介して前記発信セルラー装置がセルラーネットワークの基地局に無線で接続することを、前記第１のノード状態信号に基づいて前記発信セルラー装置において決定し、かつ、
    前記第１の中継セルラー装置を介して前記発信セルラー装置が前記セルラーネットワークの前記基地局に無線で接続することを決定することに応答して、
    前記第１の中継セルラー装置を介して前記発信セルラー装置から、前記基地局への送信のためのアップリンクデータを第一のデータ構造により送信し、又は、
    前記第１の中継セルラー装置を介して前記発信セルラー装置において、前記基地局からのダウンリンクデータを前記第一のデータ構造と異なる第二のデータ構造により受信するように構成された前記発信セルラー装置と、
    を有することを特徴とするネットワーク。
12. 請求項１１に記載のネットワークにおいて、前記セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの前記第１の中継セルラー装置を介して前記発信セルラー装置が前記セルラーネットワークの前記基地局に無線で接続することを決定することは、
    前記基地局の第１のセルラー信号強度を、前記発信セルラー装置を使用して検知し、
    別の基地局の第２のセルラー信号強度を、前記発信セルラー装置を使用して検知し、かつ、
    前記第１のセルラー信号強度及び前記第２のセルラー信号強度の比較に基づいて、前記セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの前記第１の中継セルラー装置を介して前記発信セルラー装置が前記セルラーネットワークの前記基地局に無線で接続することを、前記発信セルラー装置で決定すること、
    を含むことを特徴とするネットワーク。
13. 請求項１１及び請求項１２のいずれか一項に記載のネットワークにおいて、前記セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの他のセルラー装置のために前記第１の中継セルラー装置が中継器として利用可能にすることを、前記第１の中継セルラー装置において決定することが、
    前記第１の中継セルラー装置における前記基地局からの各セルラー信号のセルラー信号強度を示す値と、
    前記第１の中継セルラー装置における前記基地局からの各セルラー信号のセルラー信号品質を示す値と、
    前記第１の中継セルラー装置における前記セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの他のセルラー装置から受信した各ノード状態信号と、
    前記第１の中継セルラー装置における前記発信セルラー装置からの各非セルラー信号の非セルラー信号強度を示す値と、
    前記第１の中継セルラー装置における前記発信セルラー装置からの各非セルラー信号の非セルラー信号品質を示す値と、
    前記第１の中継セルラー装置と関連するユーザーによって支払われたセルラーサービスの金額を示す値と、
    前記第１の中継セルラー装置によって蓄積されたエネルギー量を示す値と、
    前記第１の中継セルラー装置の電源の型式と、
    前記第１の中継セルラー装置のセルラーインターフェースに結合したアンテナの数と、
    前記第１の中継セルラー装置の移動を示す値と、
    時刻を示す値と、
    前記基地局及び前記第１の中継セルラー装置の間のホップの数を示す値と、
    前記第１の中継セルラー装置からの前記基地局との無線通信用の利用可能な帯域の量を示す値と、
    に基づいて中継器として利用可能にすることを前記第１の中継セルラー装置が決定する、；
    ことを特徴とするネットワーク。
14. 請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載のネットワークにおいて、
    前記セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの他のセルラー装置のために前記シンクセルラー装置がシンクとして利用可能にすることを決定し、；かつ、
    前記シンクセルラー装置がシンクとして利用可能にすることを決定することに応答して、前記シンクセルラー装置の非セルラーインターフェースから第３のノード状態信号を送信することであって、前記第３のノード状態信号が、
    シンクとしての前記シンクセルラー装置の前記利用可能性と、
    前記シンクセルラー装置における前記基地局からの各セルラー信号の信号強度と、
    前記シンクセルラー装置における前記基地局からの各セルラー信号の信号品質と、
    前記基地局を動作させるセルラーネットワークキャリアの同一性と、
    前記シンクセルラー装置のセルラーインターフェースに結合したアンテナの数と、
    前記シンクセルラー装置の移動と、
    前記シンクセルラー装置の電源の型式と、
    前記シンクセルラー装置の非セルラー送信電力と、
    を示すデータを備えてなること、
    と、を有する各動作を実行するように構成されたシンクセルラー装置、
    を有することを特徴とするネットワーク。
15. 請求項１４に記載のネットワークにおいて、
    前記セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの他のセルラー装置のために前記第１の中継セルラー装置が中継器として利用可能にすることを、前記第１の中継セルラー装置において決定することが、
    前記シンクセルラー装置から送信した前記第３のノード状態信号を前記第１に中継セルラー装置の前記非セルラーインターフェースを使用して受信することと、
    前記セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの前記シンクセルラー装置を介して前記第１の中継セルラー装置が前記セルラーネットワークの前記基地局に無線で接続することを、前記第３のノード状態信号に基づいて前記第１の中継セルラー装置において決定すること、
    と、を有し、
    前記セルラー及びマルチホップ、非セルラーネットワークの他のセルラー装置のために前記第１の中継セルラー装置の中継器としての利用可能性を示す前記第１のノード状態信号を、前記第１の中継セルラー装置の前記非セルラーインターフェースから送信することが、
    前記第１の中継セルラー装置及び前記基地局の間のホップの数と、
    前記シンクセルラー装置における前記基地局からの各セルラー信号の信号強度と、
    前記シンクセルラー装置における前記基地局からの各セルラー信号の信号品質と、
    前記基地局を動作させるセルラーネットワークキャリアの同一性と、
    前記シンクセルラー装置のセルラーインターフェースに結合したアンテナの数と、
    前記シンクセルラー装置の移動と、
    前記第１の中継セルラー装置の電源の型式と、
    前記シンクセルラー装置の電源の型式と、
    前記第１の中継セルラー装置の非セルラー送信電力と、
    を示すデータを前記第１のノード状態信号において送信する、；
    ことを特徴とするネットワーク。