(57)【要約】【課題】衛星システムにおけるコンポーネント間データ通信を改善する。【解決手段】電子装置におけるコンポーネント間通信のためのネットワークシステムが開示される。システムは、電子装置のための複数のコンポーネントを備え、該コンポーネントのそれぞれは、無線メッシュネットワークのための通信媒体を介して少なくとも１つの他のコンポーネントと通信する。コンポーネントのそれぞれは、コンポーネント間で通信データを交換するためのネットワークトラフィック負荷レベルを決定すると共に、コンポーネントのそれぞれにおけるポテンシャル場ベースの測定値に基づいて無線メッシュネットワーク内の複数の無線リンクにわたって少なくとも一対のコンポーネント間でネットワークトラフィックを割り当てるように動作可能な通信受信機を備える。加えて、通信送受信機のそれぞれは、ネットワークトラフィックの割当ての所定の優先レベルに基づいて、コンポーネント間で通信データの交換を共有する。【選択図】図１
2010154521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子装置のコンポーネント間で通信する方法（４００）であって、該方法は、
前記電子装置内で無線メッシュネットワークを介して第１の電子コンポーネントと少なくとも１つの第２の電子コンポーネントとの間で通信データを交換するためのネットワークトラフィック負荷レベルを決定するステップ（４０２）と、
前記第１の電子コンポーネント及び前記第２の電子コンポーネントのそれぞれにおけるポテンシャル場ベースの測定値に基づいて、前記無線メッシュネットワーク内の複数の無線リンクにわたって前記第１の電子コンポーネントと前記第２の電子コンポーネントとの間でネットワークトラフィックを割り当てるステップ（４０４）と、
前記ネットワークトラフィック割当てを使用するステップ（４０６）であって、前記第１の電子コンポーネントと前記第２の電子コンポーネントとの間で前記通信データを交換するための所定の優先レベルに基づいて、前記第１の電子コンポーネントと前記第２の電子コンポーネントとの間で前記通信データを共有する、使用するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記ネットワークトラフィック負荷レベルを決定するステップは、
互いに隣接する電子コンポーネントのそれぞれの間の通信データ転送レートに対応するポテンシャル場値を求めるステップと、
類似する電気ネットワークをエミュレートすることによって、前記無線メッシュネットワーク内のコンポーネント相互接続エッジのそれぞれを表すポテンシャル場を構築するステップと
をさらに含み、前記メッシュネットワークにおけるポテンシャル場値は前記電気ネットワークにおける電圧値に類似し、前記ネットワークトラフィック負荷レベルは前記電気ネットワークにおける電流に類似する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の電子コンポーネントと前記第２の電子コンポーネントとの間でネットワークトラフィックを割り当てるステップは、
前記第１の電子コンポーネント及び前記第２の電子コンポーネントのそれぞれにおいて求められるポテンシャル場ベースの測定値に基づいて、前記複数の無線リンクにわたって前記ネットワークトラフィックを分散させてバランスを保つステップを含み、
前記ネットワークトラフィックを分散させてバランスを保つステップは、前記無線メッシュネットワーク内の電子コンポーネントの数における任意の変更に基づいて前記無線リンクのうちの少なくとも１つに沿ってネットワークトラフィックフローを再分散するステップを含む請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星システムにおけるコンポーネント間データ通信のための無線メッシュネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、コンポーネント間のデータ収集及びデータ処理に対する要求が拡大し続けていることによって、より複雑な衛星システムが要求されている。加えて、衛星システムハードウェアに関して、電子コンポーネント密度、及びピン数は、回路基板設計者が、密集した電子回路基板レイアウト及び信号ルーティングに起因するいかなる電磁干渉も回避することがさらに困難となるレベルに既に近づいている。さらに、これらの多数の電子コンポーネントを、厳密な温度管理及び適切な電力配分を伴って組み込むことは、ミッションクリティカルな宇宙応用のための信頼のおける衛星システムの構築をさらに難しくする。
【０００３】
現在の衛星システム設計は、２つの基本的な相互接続タイプ、すなわち固定直接相互接続及び共有通信バスの変形形態に依拠する。固定直接相互接続は、低レイテンシで高い通信帯域幅を提供する一方で、システム設計及びデータルーティングにおいて複雑度が指数関数的に増大するという難点がある。逆に、共有通信バスアーキテクチャは、システム複雑度を大幅に低減する一方で、データレートが低く、時間遅延が大きいという難点がある。
【０００４】
これらの相互接続アーキテクチャのそれぞれは、システム全体の耐故障性及び再構成可能性のサポートのレベルを低減させてきた。たとえば、固定直接相互接続は、衛星システムの試験中及び（最終的な）打上げ中に過度なレベルの振動を受けるため、該システムの組立ての間に大規模な機械的検証を必要とする。これらの振動が相互接続を分離し、システム内の１つ又は複数の通信の失敗を引き起こすという懸念がある。さらに、特定の通信バス又は直接相互接続における単一の失敗によって、影響を受けた任意のコンポーネントが完全に機能低下する。加えて、これらの衛星システムの部分を、打上げ後に１つ又は複数のモジュールに分割する必要性も高まってきている。たとえば、この分割が、システム内の通信を維持するに必要とされるいかなる直接有線相互接続又は光相互接続の切断も伴わないことが好ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの事例のそれぞれにおいて、故障したコンポーネントを迂回すること又は新たな衛星ミッションをサポートすることのいずれのためにシステムを再構成するのにも人間の介在が必要である。したがって、衛星システムにおけるコンポーネント間データ通信における改善が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下の詳細な説明は、衛星システムにおけるコンポーネント間データ通信のための無線メッシュネットワークを提供する。特に、一実施形態では、コンポーネント間データ通信のためのネットワークシステムが提供される。システムは、電子装置のための複数のコンポーネントを備え、該コンポーネントのそれぞれは、無線メッシュネットワークのための通信媒体を介して少なくとも１つの他のコンポーネントと通信する。コンポーネントのそれぞれは、コンポーネント間で通信データを交換するためのネットワークトラフィック負荷レベルを決定すると共に、コンポーネントのそれぞれにおけるポテンシャル場ベースの測定値に基づいて無線メッシュネットワーク内の複数の無線リンクにわたって少なくとも一対のコンポーネント間でネットワークトラフィックを割り当てるように動作可能な通信受信機を備える。加えて、通信送受信機のそれぞれは、ネットワークトラフィックの割当ての所定の優先レベルに基づいて、コンポーネント間で通信データの交換を共有する。
【０００７】
これらの特徴、態様、及び利点、並びに他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、及び添付の図面との関連でより良く理解される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】電子装置の一実施形態のブロック図である。
【図２】衛星システムにおけるコンポーネント間データ通信のための無線メッシュネットワークの一実施形態の図である。
【図３】衛星システムにおけるコンポーネント間データ通信のための無線メッシュネットワークのアプリケーションフレームワークの一実施形態のブロック図である。
【図４】電子装置のコンポーネント間で通信する方法の一実施形態の流れ図である。
【図５】衛星システム内のコンポーネント間データ通信方法の一実施形態の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
説明される様々な特徴は、開示される実施形態に関連する特徴を強調するために図示される。同様の参照符号は図面及び明細書の本文全体を通じて同様の構成要素を表す。
本明細書において開示される実施形態は、衛星システムにおけるコンポーネント間データ通信のための無線メッシュネットワークに関する。特に、本明細書において論考するコンポーネント間データ通信は、（限定ではないが）衛星システムを含む電子システムの複数の電子コンポーネント内での、高速算術計算能力及びストレージ能力を有する１つ又は複数の比較的低電力の超広帯域（ＵＷＢ）通信送受信機の一体化を伴う。
【００１０】
一実施形態では、無線メッシュネットワークは、衛星システムの電子コンポーネント間の相互接続（データ共有）プラットフォームを提供する。無線メッシュネットワークは、衛星システム内の電子コンポーネント間のデータ通信のために再構成可能である。特に、衛星システムはこのネットワークを使用して、電子コンポーネント間のデータ共有のために（従来の有線システムよりも）大幅に高いデータレートを提供する。たとえば、無線メッシュネットワークは、下記でさらに詳細に論考するように、データリンクレイヤにおけるトラフィック適応媒体アクセス制御と、ネットワークレイヤにおけるポテンシャル場ベースのメッセージルーティングとを組み合わせる、比較的低いシステム複雑度を有するデータ通信のための特殊なフレームワークを備える。
【００１１】
さらに、本明細書において論考するネットワーク及び通信フレームワークは、様々な衛星モジュール及びサブシステムの設計及び構築における使用に適している。これらの衛星モジュール及びサブシステムは、低減されたコストで（配線の低減及び冗長な構成要素の低減を通じて）低減された重量を用いて、且つ（構成要素の低減に起因して）低減された電力消費を用いて構築及び試験される。加えて、本明細書において論考する無線ネットワークは、放射線耐性の民生品（ＣＯＴＳ）コンポーネントを使用して衛星システムのコスト及び設計複雑度をさらに低減することを可能にする。
【００１２】
下記でさらに詳細に論考するように、通信フレームワークは、「自己組織化の」且つ「自己回復型の」ネットワーキング能力を提供する。さらに、通信フレームワークは、同じ衛星システムにおいて、ミッションクリティカルなデータフロー（たとえば、衛星システム制御信号）と、融通のきく（elastic）データフロー（たとえば、衛星画像データ）との共存を可能にする。
【００１３】
図１は、電子装置１００の一実施形態のブロック図である。装置１００は、電子コンポーネント１０２−１及び１０２−２と、該コンポーネント１０２−１及び１０２−２のそれぞれに通信可能にそれぞれ結合されるアンテナ１０８−１及び１０８−２とを備える。加えて、コンポーネント１０２−１及び１０２−２のそれぞれは、通信送受信機１０４−１及び１０４−２をそれぞれさらに備える。図１に示すように、コンポーネント１０２−１及び１０２−２は、アンテナ１０８を使用して無線リンク１０６を介して互いに通信する。装置１００は、単一の装置１００内に任意の適切な数のコンポーネント１０２（たとえばコンポーネント１０２のうちの１つ又は複数）を収容することができることが理解される。
【００１４】
図１の実施形態例において、コンポーネント１０２のそれぞれは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、フィールドプログラマブルオブジェクトアレイ（ＦＰＯＡ）、プログラマブル論理装置（ＰＬＤ）、又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のうちの少なくとも１つを備える放射線耐性強化コンポーネントである。図１の送受信機１０４は、超広帯域（ＵＷＢ）送受信機、又はコンポーネント１０２間の広域スペクトル高速通信を提供することが可能な同様の無線通信プロトコルの送受信機である。
【００１５】
動作時に、送受信機１０４のそれぞれは、無線リンク１０６を介してコンポーネント１０２に対してデータ通信信号を送受信する。図１の実施形態例において、送受信機１０４は、（下記でさらに詳細に論考するように図３のフレームワークを使用して）拡張ＵＷＢプロトコルによって提供される広域スペクトル高速通信機能を使用して、コンポーネント１０２間のコンポーネント間データ通信を提供する。
【００１６】
一実施態様では、（図３に関して下記でさらに詳細に論考する）通信フレームワークは、ＵＷＢの能力を、送受信機１０４間での使用に適した狭帯域通信の形態としてネットワークレベルまで拡張する。この同じ実施態様において、送受信機１０４のそれぞれに対しクリアチャネル評価能力が提供される。たとえば、図３に関して下記でさらに詳細に論考するように、ポテンシャル場ベースのルーティングフレームワークにおけるトラフィック適応媒体アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤの実施態様は、装置１００に、所定のサービス品質（ＱｏＳ）を有するクリアチャネル評価能力を提供する。
【００１７】
図２は、コンポーネント間データ通信のための無線メッシュネットワーク２００の一実施形態の図である。ネットワーク２００は、図１のコンポーネント１０２のそれぞれを含み、中央コーディネータを有しない自己組織化且つ自己回復型のネットワークシステムとなるように設計される（たとえば、ネットワーク２００は専用基地局又は中央ノードを必要としない）。下記でさらに詳細に論考するように、ネットワーク２００は、衛星システムのための、大幅に改善された信頼性及び「オンザフライ」のミッション再構成可能性の能力を提供する。
【００１８】
図２は、特定の時点におけるネットワーク２００の状態を示している。一実施態様では、様々なコンポーネント１０２−１〜１０２−Ｎがネットワーク２００に出入りする。ネットワーク２００は、無線通信（たとえばＵＷＢ伝送２０４間の１つ又は複数の無線リンク２０２）のための超広帯域スペクトルにわたって、コンポーネント１０２−１〜１０２−Ｎ間で高速で近リアルタイムの通信信号が流れる通信パターンを示す。たとえば、１つ又は複数のデータパケットから成るメッセージが全てのコンポーネント１０２−１〜１０２−Ｎ間で伝送される。図２に示すように、そのようなメッセージは、コンポーネント１０２−１及び１０２−４間を直接（すなわち、単一ホップで）流れてコンポーネント１０２−５へ到達する。この同じ例を続けると、別のコンポーネント１０２−７は、コンポーネント１０２−１の伝送範囲の外側にある。したがって、コンポーネント１０２−７とコンポーネント１０２−１との間の通信は、コンポーネント１０２−３を通じてルーティングされる。コンポーネント１０２−３は１０２−１の伝送範囲内にある。コンポーネント１０２−３はコンポーネント１０２−１から受信したそのような伝送をコンポーネント１０２−７に対してルーティングし、コンポーネント１０２−７から受信した伝送をコンポーネント１０２−１に対してルーティングする。換言すれば、このような伝送はマルチホップ伝送と見なされる。
【００１９】
コンポーネント１０２の１つの特定の構成が図２に示されている。他の実施形態において電子コンポーネントの配置が異なること、及び電子コンポーネント間の伝送は１つ又は複数のホップを含むように予期されていることを理解されたい。
【００２０】
一実施形態では、無線リンク２０２及びＵＷＢ伝送２０４のそれぞれの通信範囲は、コンポーネント１０２間の低リンクレベルビット誤り率、高データレート、及び低電力消費のために設計される。この特定の通信範囲は、コンポーネント１０２間の通信容量全体を改善するために、図２のＵＷＢコンポーネント間ネットワーク内の任意の共有スペクトルの帯域幅再利用を可能にする。さらに、複数の通信経路が利用可能であることも活用して、第１の（すなわちソース）コンポーネント１０２と第２の（宛先）コンポーネント１０２との間の高度に集約されたデータレートを提供する。
【００２１】
図２に示されているネットワークは、短距離（たとえば衛星システム内の電子コンポーネント間）にわたって、比較的単純な送受信機設計、低電力消費、及び高データレートを有するＵＷＢ送受信機を利用する。ネットワーク２００は、図２に示すコンポーネント１０２−１〜１０２−Ｎのような、データ収集コンポーネント、データ処理コンポーネント、データストレージコンポーネント、及び長距離データ通信コンポーネント間での、システム全体にわたるデータ共有を提供する。加えて、ネットワーク２００の無線メッシュ構造は、高速性とシステム複雑度との間の適切なバランスを提供する。メッシュ構造内の無線リンク２０２の数は、コンポーネント数と共に線形に増大するように設計されている。図２に示しているように、無線リンク２０２の第１の部分は「専用」リンクと見なされる（コンポーネント１０２間を相互接続する実線で示される）。無線リンク２０２の第２の部分は、コンポーネント１０２間の構成変更のための「予備」リンクと見なされる（コンポーネント１０２間を相互接続する破線で示される）。したがって、ネットワーク２００のシステム設計は、直接接続（すなわち有線）システム設計において所望される任意の付加的な構成と比較して、非常に多くのコンポーネント１０２に対して比較的より拡張性がある。
【００２２】
動作時に、通信送受信機１０４のそれぞれは、コンポーネント１０２間で通信データを交換するための、ネットワーク２００内のネットワークトラフィック負荷レベルを決定する。図３に関して下記でより詳細に論考するように、通信送受信機１０４のそれぞれは、コンポーネント１０２のそれぞれにおけるポテンシャル場ベースの測定値に基づいて、複数の無線リンク２０２にわたってコンポーネント１０２間でネットワークトラフィックを割り当てる。加えて、通信送受信機１０４のそれぞれは、ネットワークトラフィック割当てを解釈し、所定の優先レベルに基づいてコンポーネント１０２間で通信データの交換を共有する。たとえば、コンポーネント１０２のそれぞれは、互いに隣接するコンポーネント１０２間の通信データ転送レートに対応するポテンシャル場ベースの測定値に基づいて、上記で論考した専用無線リンク又は予備無線リンクのうちの１つに沿って通信データを送受信することが可能である。
【００２３】
図３は、衛星システムにおけるコンポーネント間データ通信のための無線メッシュネットワーク上で動作するアプリケーションフレームワークの一実施形態のブロック図であり、３００においておおまかに示される。一実施形態では、フレームワーク３００は下記で論考する複数のレイヤを備え、これらは通信送受信機１０４が図１及び図２に関して上記で論考したように機能することを可能にするためのハードウェア関連サービスを提供する。図３に示すように、フレームワーク３００は、ネットワークレイヤ３０２と、データリンクレイヤ３０４と、物理レイヤ３０６とを備える。これらレイヤ３０２、３０４、及び３０６のそれぞれは、ネットワーク２００の任意の他のコンポーネント１０２と通信するためにネットワーク２００の任意のコンポーネント１０２に必要とされる重要な機能を区分けする。
【００２４】
物理レイヤ３０６は、データリンクレイヤ３０４及びネットワークレイヤ３０２に通信可能に結合され、それらに下位レベルの機能サポートを提供する。一実施態様では、物理レイヤ３０６はネットワーク２００内のコンポーネント間通信のためのＵＷＢ無線ネットワーク上に存在する。加えて、物理レイヤ３０６は、ネットワーク２００内の１つ又は複数の通信データ交換動作に反応する。たとえば、物理レイヤ３０６は送受信機１０４からの複数のデータ交換動作において通信データ信号を送受信するための電子ハードウェアサポートを提供する。図３の実施形態例では、非コヒーレント送信基準（ＮＴＲ）シンボル変調／復調の少なくとも１つの形態を使用して通信データを送受信する。本発明における使用のために熟考されたＮＴＲの形態は、時間同期及びチャネル推定が利用可能でない場合であっても、動作可能であり続ける。物理レイヤ３０２は、この特定のＮＴＲ信号転送技法によって提供される１つ又は複数のシンボル伝送における擬似搬送波基準信号を通じてタイムスロットをさらに予約する。
【００２５】
データリンクレイヤ３０４は、物理レイヤ３０６のためのエラー処理を、物理レイヤ３０６のためのフロー制御及びフレーム同期と共に提供する。一実施形態では、データリンクレイヤ３０４は媒体アクセス制御（ＭＡＣ）サブレイヤ３０５をさらに備える。ＭＡＣサブレイヤ３０５は、（１）物理レイヤ３０６から１つ又は複数のデータパケットを受信するときに、１つ又は複数のフレームの開始箇所及び終了箇所を認識すること、（２）物理レイヤ３０６からの１つ又は複数のデータパケットを送信するときに、送受信機１０４のうちの１つ又は複数が該１つ又は複数のデータパケットのサイズを決定することができるように、１つ又は複数のフレームの境界を定めること、（３）送信機ノードＩＤ及び受信機ノードＩＤを１つ又は複数の送信データパケットのそれぞれに挿入すること、（４）１つ又は複数の受信データパケット内の宛先アドレスを検証することによって、特定の送受信機１０４に向けられる１つ又は複数のパケットをフィルタリング除去すること、並びに、（５）図２の無線メッシュネットワーク内のアクセス制御（すなわち、送受信機１０４のうちのいずれの１つ又は複数が特定の時点において送信する権利を有するか）に関する。任意の特定のデータパケット構造が、物理レイヤ３０６及びデータリンクレイヤ３０４と共に使用するのに適している（たとえばＵＷＢデータパケット構造等）ことが理解される。
【００２６】
潜在的に高いデューティサイクルにおいて、高データレートを有する、ほぼ同時に起こる複数の通信セッションを達成するために、フレームワーク３００において制御信号のない分散ＭＡＣ方式が使用される。たとえば、ＭＡＣサブレイヤ３０５は、通信データ信号トラフィックが通信送受信機１０４のそれぞれにおけるネットワークトラフィック負荷レベルに関する所定の閾値を超えている間、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）を模倣し、通信データ信号トラフィックがこの閾値未満である間、キャリア検知多重アクセス（ＣＳＭＡ）を模倣する。図３の実施形態例において、タイムスロットは物理レイヤ３０６のＮＴＲ信号伝送内の「擬似搬送波」基準信号を通じて予約される。加えて、このタイムスロット予約は、任意の特定のタイムスロットにおいて、その特定のタイムスロットの「リーダー」送受信機１０４が、「擬似搬送波」信号を検出するのに必要とされるよりも長い期間、最大の優先度を有するように優先順位付けされる。一実施態様では、複数のコンポーネント１０２間の優先順位付け（たとえば、「リーダー選抜」）は、あらかじめ割り当てられたシード番号（たとえば、コンポーネント１０２のそれぞれのノードＩＤをこの目的のために使用することができる）を用いた擬似乱数生成によって達成される。加えて、コンポーネント１０２の少なくとも一部を、衛星システムの動作を維持するコンポーネントとして割り当てる（たとえば、下記でより詳細に論考するように、これらのコンポーネントにより大きな重み付け係数を割り当て、それによって通信スペクトルにおいてスロットを勝ち取る機会が比例的に増大する）ことによって、コンポーネント１０２間で差別化されたサービス品質（ＱｏＳ）が提供される。
【００２７】
ネットワークレイヤ３０２は、ネットワーク１００内の少なくとも１つのプログラマブルプロセッサ（たとえば、通信送受信機１０４のうちの少なくとも１つ）におけるデータリンクレイヤ３０４及び物理レイヤ３０６の１つ又は複数の動作に反応する。ネットワークレイヤ３０２は、ネットワーク２００内でコンポーネント１０２のそれぞれの間でデータ通信信号を伝送するためのスイッチング能力及びルーティング能力を提供する。一実施形態では、ネットワークレイヤ３０２は、メッセージルーティングサブレイヤ３０３をさらに含む。メッセージルーティングサブレイヤ３０３は、下記でさらに詳細に論考するように、ネットワーク２００を介する信号伝送のためのポテンシャル場ベースの分散負荷バランシングの少なくとも１つの形態を提供する。
ポテンシャル場ベースの負荷バランシング及びルーティング
メッセージルーティングサブレイヤ３０３は、ポテンシャル場ベースのルーティングの使用を組み入れて、図１及び図２に関して上記で論考した自己組織化且つ自己回復型の能力を提供する。たとえば、ネットワーク２００において、ポテンシャル場は類似する電気ネットワークをエミュレートすることによってコンポーネント相互接続メッシュから構築される。メッシュにおけるポテンシャル値は、電圧値に類似し、ネットワークトラフィック負荷レベルは電流量に類似する。図２及び図３の実施形態例において、このポテンシャル場がいかなる中央コーディネータも必要とせず、完全に分散された形態で無線メッシュネットワークにおいて提供される。さらに、メッセージルーティングサブレイヤ３０３は、ネットワーク２００の完全な再構成可能性のために、コンポーネント１０２のうちのいずれの間においても相互通信能力を提供する。たとえば、ネットワーク２００におけるコンポーネント１０２の任意の追加又は削除によって、システム障害となるか又は機能が失われるのではなく、迅速なフローの再分散がトリガされる。ポテンシャル場ベースの負荷バランシング及びルーティングに関するさらなる詳細は、参照により本明細書に援用される、H.Liu, Z. Zhang, J. Srivastava, V. Firoiu, 及び B. Decleeneによる論文「PWave: Flexible Potential-based Routhing Framework for Wireless Sensor Networks」（Technical Report TR 06-026, Department of Computer Science and Engineering, University of Minnesota: pp. 1−12 (August 7, 2006)）において見られる。
【００２８】
ネットワークレイヤ３０２において、コンポーネント１０２のうちの１つ又は複数間でネットワークトラフィック負荷レベルを割り当てるために、メッセージルーティングサブレイヤ３０３において、ミッションクリティカルなリンクに対して異なる重み（抵抗に類似する）を割り当てることによって、差分化されたＱｏＳが達成される。このようにして、コンポーネント１０２のそれぞれは、このトラフィック割当てを実施して情報の交換を共有すると共に、任意の通信遅延を低減する。
【００２９】
一実施形態では、コンポーネント１０２の大多数よりも大幅に長い遅延を有する、コンポーネント１０２のうちの任意のものは、進行中のデータ通信には参加しない。しかしながら、これらの参加しないコンポーネントは、ポテンシャル値の計算のための制御メッセージを依然として交換し、少なくとも１つの実施態様において、これらの同じコンポーネントをネットワーク２００のその後の構成において使用することができる。
【００３０】
本明細書において論考するネットワークトラフィック割当ては、フレームワーク３００の（ポテンシャル場ベースの）メッセージルーティングサブレイヤ３０３を用いて分散形式で実施することができる。ここで、コンポーネント１０２のそれぞれは、互いに隣接するコンポーネント１０２間の通信データ転送レートに対応するポテンシャル場ベースの測定値に基づいて、ネットワーク２００内で通信データを送受信することができる。
【００３１】
図４は、電子装置のコンポーネント間で通信する方法４００の一実施形態の流れ図である。一実施形態では、方法４００は、差分化されたＱｏＳをサポートする特定の無線メッシュネットワークを使用して、装置内の電子コンポーネントのそれぞれの間の通信データのルーティングに対処する。
【００３２】
方法４００は、電子装置内で無線メッシュネットワークを介して第１の電子コンポーネントと少なくとも１つの第２の電子コンポーネントとの間で通信データを交換するためのネットワークトラフィック負荷レベルを決定する（ブロック４０２）。方法４００は、第１の電子コンポーネント及び第２の電子コンポーネントのそれぞれにおけるポテンシャル場ベースの測定値に基づいて、無線メッシュネットワーク内の複数の無線リンクにわたって第１の電子コンポーネントと第２の電子コンポーネントとの間でネットワークトラフィックをさらに割り当てる（ブロック４０４）。一実施態様では、方法４００は、類似する電気ネットワークをエミュレートすることによって、互いに隣接する電子コンポーネントのそれぞれの間の通信データ転送レートに対応するポテンシャル場値を求めると共に、無線メッシュネットワーク内のコンポーネント相互接続エッジのそれぞれを表すポテンシャル場を構築する。たとえば、メッシュネットワークにおけるポテンシャル場値は電気ネットワークにおける電圧値に類似し、ネットワークトラフィック負荷レベルは電気ネットワークにおける電流に類似する。
【００３３】
一実施形態では、方法４００は、第１の電子コンポーネント及び第２の電子コンポーネントのそれぞれにおいて求められるポテンシャル場ベースの測定値に基づいて、複数の無線リンクにわたって信号伝送としてのネットワークトラフィックを分散させてバランスを保つ。一実施態様では、ネットワークトラフィックを分散させてバランスを保つことは、無線メッシュネットワーク内の電子コンポーネントの数における任意の変更に基づいて無線リンクのうちの少なくとも１つに沿ってネットワークトラフィックフローを再分散することを伴う。
【００３４】
方法４００は、ネットワークトラフィック割当てを使用して、第１の電子コンポーネントと第２の電子コンポーネントとの間で通信データを交換するための所定の優先レベルに基づいて、第１の電子コンポーネントと第２の電子コンポーネントとの間で、通信データを１つ又は複数のデータパケットとして転送する（ブロック４０６）。一実施態様では、上記で論考した差分化されたＱｏＳをサポートするために、方法４００は異なる重み係数を、無線リンクの少なくとも一部に割り当てて、電子装置内の通信データフローを維持する。ここで、異なる重みの割当ては、電子コンポーネント間のネットワークトラフィックによって観察されるような電気ネットワークの抵抗レベルに類似する。
【００３５】
図５は、衛星システム内のコンポーネント間データ通信の方法５００の一実施形態の流れ図である。方法５００は、無線通信のための差分化されたＱｏＳをサポートするトラフィック適応媒体アクセス制御の少なくとも一形態に対処する。図５の方法は、衛星システム内の無線メッシュネットワークを使用して通信スペクトルにわたって第１の電子コンポーネントと少なくとも１つの第２の電子コンポーネントとの間で情報を交換するための拡張広域スペクトル無線通信プロトコルを提供する（ブロック５０２）。一実施形態では、広域スペクトル無線通信プロトコルは、ネットワークトラフィックがコンポーネント間のコンポーネント間データ通信のための所定の負荷耐性閾値を超えている間、ＴＤＭＡを模倣し、ネットワークトラフィックが所定の負荷耐性閾値未満である間、ＣＳＭＡを模倣する。
【００３６】
方法５００は、コンポーネント間で１つ又は複数のデータパケットを送信する前に擬似搬送波基準信号を送信することをさらに伴う（ブロック５０４）。コンポーネントのそれぞれに隣接する相互接続エッジにおけるポテンシャル場ベースの測定値に応答して、方法５００は拡張通信プロトコル及び擬似搬送波基準信号を使用して、該プロトコルをサポートする複数の無線リンクにわたってコンポーネント間でネットワークトラフィックを割り当てると共に、コンポーネント間データ通信のための所定の優先レベルに基づいて、第１のコンポーネントと少なくとも１つの第２のコンポーネントとの間の情報の交換を共有する（ブロック５０６）。
【００３７】
一実施形態では、擬似搬送波基準信号を伝送することは、少なくとも１つの伝送ホップを介する１つ又は複数のシンボル伝送において、擬似搬送波基準信号を通じてタイムスロットを予約することを伴う。ここで、１つ又は複数のシンボル伝送は、拡張通信プロトコル内の非コヒーレント送信基準信号の転送技法によって提供される。
【００３８】
一実施態様では、上記で論考した差分化されたＱｏＳをサポートするために、図５の方法は、拡張通信プロトコル及び擬似搬送波基準信号を使用して、システム内のコンポーネントのうちの１つ又は複数に、より高い重み付け係数を割り当てると共に、それに比例して、第１のコンポーネントから少なくとも１つの第２のコンポーネントへの情報の交換のための通信スペクトルにおいてタイムスロットを確保する、より高い機会を割り当てることによって、情報交換を共有する。たとえば、任意の特定のタイムスロットにおいて、第１のコンポーネントは、擬似搬送波基準信号を検出するのに必要とされるよりも長い期間にわたって、少なくとも１つの第２のコンポーネントとの情報交換を完了するための最も高い優先度を有する。
【００３９】
本明細書に記載される方法及び技法は、デジタル電子回路の組合せにおいて実施することができ、ハードウェア、コンピュータ可読媒体上に記憶される実行可能モジュール、又は双方の組合せによって実現することができる。これらの技術を具現化する装置は、適切な入出力装置、プログラマブルプロセッサ、及びプログラマブルプロセッサによって実行されるプログラム命令を有形に具現化するストレージ媒体を含むことができる。これらの技法を具現化するプロセスは、入力データに対して動作すると共に適切な出力データを生成する命令プログラムを実行するプログラマブルプロセッサによって実施することができる。これらの技法は、データストレージシステムからのデータ及び命令を受信するために（且つデータストレージシステムにデータ及び命令を送信するために）結合される少なくとも１つのプログラマブルプロセッサと、少なくとも１つの入力装置と、少なくとも１つの出力装置とを備えるプログラマブルシステム上で実行可能な１つ又は複数のプログラムにおいて実施することができる。通常、プロセッサは、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のうちの少なくとも一方から命令及びデータを受信する。加えて、コンピュータプログラム命令及びデータを有形に具現化するのに適したストレージ媒体は全ての形態の不揮発性メモリを含み、例として、半導体メモリ装置、内部ハードディスク及び取外し可能ディスクのような磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、及び他のコンピュータ可読媒体を含む。上記のものはいずれも、特別に設計された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）によって補完することができるか、又は該ＡＳＩＣ内に組み込むことができる。
【００４０】
情報がネットワーク又は別の通信接続（有線、無線、又は有線若しくは無線の組合せのいずれか）を介してコンピュータに転送又は提供されるとき、コンピュータは適切にその接続をコンピュータ可読媒体として見なす。したがって、任意のそのような接続は適切にコンピュータ可読媒体と称される。上記のものの組合せもコンピュータ可読媒体の範囲内に含められる。
【００４１】
本明細書は例示の目的のために提示され、包括的であることも、開示された実施形態に限定されることも意図されていない。変形形態及び変更形態が生じる場合があり、これらは以下の特許請求の範囲内に含まれる。
【図１】
2010154521.tif 000003
【図２】
2010154521.tif 000004
【図３】
2010154521.tif 000005
【図４】
2010154521.tif 000006
【図５】
2010154521.tif 000007
【外国語明細書】
2010154521000001.pdf