(57)【要約】【課題】  本開示は、ＳＡＣＭネットワークを確立する方法を提供する。【解決手段】  方法は、複数のメッシュノードを配置するステップであって、各メッシュノードは、他のメッシュノードと通信するメッシュノード機能と、サービスネットワークへのアクセスを提供するゲートウェイ機能とを有し、前記サービスネットワークは無線通信サービスを提供する、ステップと、前記メッシュノード間に複数のリンクを確立するステップであって、各前記リンクは前記メッシュノードのうちの２つを接続する、ステップと、前記複数のメッシュノードから複数のダイナミックゲートウェイノードを検索及び選択し、前記ダイナミックゲートウェイノードと前記サービスネットワークとの間の複数の接続を確立するステップと、全ての前記メッシュノードについて前記サービスネットワークにアクセスする最適経路パスを見付けるために、ルーティング及び経路最適化を実行するステップと、を有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＡＣＭ（smart  architecture  cell  mesh）ネットワークを確立する方法であって、
複数のメッシュノードを配置するステップであって、各メッシュノードは、他のメッシュノードと通信する機能と、サービスネットワークへのアクセスを提供するゲートウェイ機能とを有し、前記サービスネットワークは無線通信サービスを提供する、ステップと、
前記メッシュノード間に複数のリンクを確立するステップであって、各前記リンクは前記メッシュノードのうちの２つを接続する、ステップと、
前記複数のメッシュノードから複数のダイナミックゲートウェイノードを検索及び選択し、前記ダイナミックゲートウェイノードと前記サービスネットワークとの間の複数の接続を確立するステップと、
全ての前記メッシュノードについて前記サービスネットワークにアクセスする最適経路パスを見付けるために、ルーティング及び経路最適化を実行するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記メッシュノードを複数のマイクロメッシュに分けるステップ、を更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
自己回復及び負荷バランシングを実行するステップ、を更に有する請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
負荷バランシングを実行するステップは、
前記複数のマイクロメッシュに対して自己パーティショニングを実行するステップを有する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
自己回復を実行するステップは、
再選択基準に従って、前記ダイナミックゲートウェイノードを動的に再選択するステップと、
前記最適パスのリンクが切れ又は不安定なとき、前記サービスネットワークへの前記最適経路パスを再ルーティングするステップと、
前記メッシュノードに対して第１のマイクロメッシュから第２のマイクロメッシュへノードの移動を実行するステップと、
のうちの少なくとも１つを有する、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記再選択基準は、ネットワーク輻輳、ノード接続障害、性能評価及びマイクロメッシュ浸透性のうちの少なくとも１つを有する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記サービスネットワークとの前記接続の状態を監視し、前記サービスネットワーク内で途絶が生じるとメッシュ障害迂回を通じてゲートウェイバックアップを提供するステップ、を更に有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記複数のダイナミックゲートウェイノードを検索及び選択するステップは、前記複数のマイクロメッシュのうちの第１のマイクロメッシュ内の少なくとも１つのダイナミックゲートウェイノードを検索及び選択するステップを有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記複数のマイクロメッシュのうちの第１のマイクロメッシュ内の少なくとも１つのダイナミックゲートウェイノードを検索及び選択するステップは、
セルラＲＦ基準に従って前記第１のマイクロメッシュ内の全てのゲートウェイ候補をランク付けし、ランク付け結果を生成するステップであって、前記ゲートウェイ候補は、前記第１のマイクロメッシュ内の前記セルラＲＦ基準を満たすメッシュノードである、ステップと、
前記ランク付け結果に従って上位Ｎ個のゲートウェイ候補を選択するステップであって、Ｎは前記第１のマイクロメッシュ内の前記ダイナミックゲートウェイノードの最大数である、ステップと、
マイクロメッシュルーティング基準に従って、前記の選択されたＮ個のゲートウェイ候補からルーティングするステップと、
前記第１のマイクロメッシュ内の全ての前記メッシュノードが完全にカバーされるか否かを決定するステップと、
前記選択されたＮ個のゲートウェイ候補を前記第１のマイクロメッシュ内のダイナミックゲートウェイノードとして報告するステップと、を有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記選択されたゲートウェイ候補を前記ランク付け結果に従って前記他のゲートウェイ候補で置き換え、前記第１のマイクロメッシュ内の全ての前記メッシュノードをカバーするステップ、を更に有する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記マイクロメッシュルーティング基準は、
エンドメッシュノードから前記サービスネットワークまで最も少ないメッシュノードを有するマイクロメッシュ経路と、
最良のマイクロメッシュＲＦ信号を有するマイクロメッシュ経路と、
最良のマイクロメッシュデータレートを有するマイクロメッシュ経路と、
のうちの少なくとも１つを有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法を実行可能なＳＡＣＭネットワーク。
【請求項１３】
各前記メッシュノードは、
近隣メッシュノードと接続するＮＡＮ（neighborhood  area  network）通信モジュールと、
前記サービスネットワークと接続するＷＡＮ（wide  area  network）通信モジュールと、
電子装置と接続するＨＡＮ（home  area  network）通信モジュールと、
暗号鍵及び処理に対応するプログラムコードを格納するメモリユニットと、
前記ＷＡＮモジュール、ＮＡＮモジュール、ＨＡＮモジュール及びメモリユニットに結合され、前記ＷＡＮモジュール、ＮＡＮモジュール及びＨＡＮモジュールを管理し、前記処理を実行するために前記プログラムコードを処理するアプリケーションプロセッサモジュールと、
を有する、請求項１２に記載のＳＡＣＭネットワーク。
【請求項１４】
前記処理は、前記サービスネットワークとの前記接続の状態を監視し、前記サービスネットワーク内で途絶が生じるとメッシュ障害迂回を通じてゲートウェイバックアップを提供するステップを更に有する、請求項１３に記載のＳＡＣＭネットワーク。
【請求項１５】
前記セルラＲＦ基準を満たす場合、ゲートウェイ状態を宣言し、第２のマイクロメッシュを確立する準備をするステップを更に有する、請求項１３に記載のＳＡＣＭネットワーク。
【請求項１６】
前記近隣のダイナミックゲートウェイノードが見付からないとき、ゲートウェイ選択基準を計算し、前記セルラＲＦ基準を満たすか否かを決定するステップと、
前記セルラＲＦ基準を満たすとき、ゲートウェイ状態を宣言し、第２のマイクロメッシュを確立する準備をするステップと、
を更に有する、請求項１３に記載のＳＡＣＭネットワーク。
【請求項１７】
前記セルラＲＦ基準を満たさない場合、メッシュモード状態を宣言するステップを更に有する、請求項１６に記載のＳＡＣＭネットワーク。
【請求項１８】
各メッシュノードは、
自身のメッシュ機能及びゲートウェイ機能を自己評価し、
近隣のダイナミックゲートウェイノードを検索し、前記近隣のダイナミックゲートウェイノードが見付かったか否かを決定し、
前記近隣のダイナミックゲートウェイノードが見付かったとき、セルラＲＦ基準を計算し、前記ＲＦ基準を満たすか否かを決定し、
前記近隣のダイナミックゲートウェイノードが見付からないとき、第１のマイクロメッシュに参加又は再参加する、
ために用いられる、請求項１７に従属する請求項１３に記載のＳＡＣＭネットワーク。
【請求項１９】
前記メッシュ機能及びゲートウェイ機能の自己評価は、前記メッシュノードが起動するとき、又はタイマが終了するとき、又はゲートウェイバックアップが利用可能でないときに実行され、前記ゲートウェイバックアップは、前記第１のマイクロメッシュ内の別のダイナミックゲートウェイノードである、請求項１８に記載のＳＡＣＭネットワーク。
【請求項２０】
メッシュノードが第１のマイクロメッシュに参加／再参加する方法であって、
前記メッシュノード自身のメッシュ機能及びゲートウェイ機能を自己評価するステップと、
近隣のダイナミックゲートウェイノードを検索し、前記近隣のダイナミックゲートウェイノードが見付かったか否かを決定するステップと、
前記近隣のダイナミックゲートウェイノードが見付かったとき、セルラＲＦ基準を計算し、前記ＲＦ基準を満たすか否かを決定するステップと、
前記近隣のダイナミックゲートウェイノードが見付からないとき、前記第１のマイクロメッシュに参加又は再参加するステップと、
を有する方法。
【請求項２１】
前記セルラＲＦ基準を満たす場合、ゲートウェイ状態を宣言し、第２のマイクロメッシュを確立する準備をするステップ、を更に有する請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記近隣のダイナミックゲートウェイノードが見付からないとき、ゲートウェイ選択基準を計算し、前記セルラＲＦ基準を満たすか否かを決定するステップと、
前記セルラＲＦ基準を満たすとき、ゲートウェイ状態を宣言し、第２のマイクロメッシュを確立する準備をするステップと、
を更に有する請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記セルラＲＦ基準を満たさない場合、メッシュモード状態を宣言するステップ、を更に有する請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メッシュネットネットワークを構築する方法に関し、より詳細には、機械対機械通信のためのＳＡＣＭ（Smart  Architecture  Cell  Mesh）ネットワークを構築する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械型通信（Machine-type  communication：MTC）は、「機械対機械」又は「Ｍ２Ｍ」とも称され、人間の相互作用を必要としない１又は複数のエンティティを含むデータ通信の一種類である。つまり、ＭＴＣは、既存のＧＥＲＡＮ、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ（long-term  evolution）等のような、ユーザにより使用される移動局（ＭＳ）の代わりに機械装置により使用されるネットワークに基づく通信の概念を表す。ＭＴＣで用いられる機械装置は、ＭＴＣ装置と呼ばれる。自動販売機、ダムの水位測定機等の種々のＭＴＣ装置がある。つまり、ＭＴＣは、様々な分野に広く適用可能である。ＭＴＣ装置は、標準的なＭＳとは異なる特徴を有する。したがって、ＭＴＣに最適化されたサービスは、人間対人間の通信に最適化されたサービスとは異なる。現在の移動ネットワーク通信サービスと比較すると、ＭＴＣは、異なるマーケットシナリオ、データ通信、少ないコスト及び努力、通信のための潜在的な膨大な数のＭＳ、広いサービスエリア、ＭＳ当たりの低トラフィック、等により特徴付けられる。
【０００３】
高性能計測は、過去２０年間の展開ロードマップで、資本回収できる程度まで実施コストを低下させる技術及び改革を待ち続けている。現実的に、コストに勝る改革の支点は、今日まで達成されていない。
【０００４】
幾つかの専業メッシュネットワーク（Ｍｅｓｈ  ｖ１．０）が提案され、TrilliantのSecureMesh及びUtility  IQ  Silver  Spring  Networkのような高性能計測（Smart  Metering）市場で展開されている。２つのメッシュネットワークとも、ＷＡＮ接続機能を有しない多くの簡易メッシュノードを有することを提案している。全てのメッシュノードは、確立されたＰＳＴＮ（通常、ケーブル／光ファイバ設備）の「ゲートウェイ」集中ノードを通じてソフトウェアヘッドエンドと後方通信し、このゲートウェイ集中ノードは、全てのノードからの通信を集め、それらをサーバは返送する。
【０００５】
理論的には、これは、各ゲートウェイ集中ノードに１０００乃至２０００個の低コストメッシュノードに対応させることにより、高性能計測のために低コストソリューションを提供する。しかしながら、多くの現実環境で不適切な点が明らかになっている。ゲートウェイ当たりの標準的なメッシュノードは、実際の配置では２０乃至５０ノードであり得る。したがって、このソリューションの経済的な提案は、説得力がない。それに加えて、数１０万個ものゲートウェイ集中ノードの配備は、慎重な実地調査と大きな配備計画を必要とする。これは、この種のメッシュネットワークの大規模な配備に膨大な隠れた割増コストを追加する。分散した地理的領域／顧客に渡って大規模インフラストラクチャを展開するときの１つの最大の関心は、「実装し易さ」である。全ての訪問し損ねるコストは、集中ノードの不適切な配置と相まって、リスクやソリューションのコストを増大させる。
【０００６】
この種のネットワークの別の重大な欠点は、大規模メッシュ集中ノードの関連する障害「電圧の低下（brown  out）」及びその下位メッシュノードへの連鎖反応である。この潜在的な障害を克服するために、通常、集中ノードのバックホールのための追加容量を設計する。したがって、全体的な展開コストを更に増大してしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、スマートセルアーキテクチャメッシュネットワークを確立する方法を提供し、叙述の問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、請求項１、１２及び２０に記載の、スマートセルアーキテクチャメッシュネットワーク、スマートセルアーキテクチャメッシュネットワークを確立する方法、及びメッシュノードが第１のマイクロメッシュに参加／再参加する方法により達成される。従属請求項は、対応する更なる発展及び改良に関する。
【０００９】
以下の詳細な説明から明らかなように、請求されるＳＡＣＭネットワークを確立する方法が開示される。方法は、複数のメッシュノードを配置するステップであって、各メッシュノードは、他のメッシュノードと通信するメッシュノード機能と、サービスネットワークへのアクセスを提供するゲートウェイ機能とを有し、前記サービスネットワークは無線通信サービスを提供する、ステップと、前記メッシュノード間に複数のリンクを確立するステップであって、各前記リンクは前記メッシュノードのうちの２つを接続する、ステップと、前記複数のメッシュノードから複数のダイナミックゲートウェイノードを検索及び選択し、前記ダイナミックゲートウェイノードと前記サービスネットワークとの間の複数の接続を確立するステップと、全ての前記メッシュノードについて前記サービスネットワークにアクセスする最適経路パスを見付けるために、ルーティング及び経路最適化を実行するステップと、を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】例示的なＳＡＣＭネットワークのインフラストラクチャ図である。
【図２】例示的な処理のフローチャートである。
【図３】例示的なＳＡＣＭネットワークのインフラストラクチャ図である。
【図４】例示的なＳＡＣＭネットワークのインフラストラクチャ図である。
【図５】例示的なＳＡＣＭネットワークのインフラストラクチャ図である。
【図６】例示的な処理のフローチャートである。
【図７】例である処理のフローチャートである。
【図８】例示的な処理のフローチャートである。
【図９】性能に基づくルーティングの概略図である。
【図１０】通信装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、例示的なＳＡＣＭ（smart  architecture  cell  mesh）ネットワーク１０のインフラストラクチャ図である。図１に示すように、ＳＡＣＭネットワーク１０は、複数のメッシュノード１００、複数の電子装置１０１、複数のダイナミックゲートウェイ１２０、サービスネットワーク１４０を有する。サービスネットワーク１４０は、セルラネットワーク、衛星ネットワーク又は有線／光ファイバネットワークであり、無線通信サービス（例えば、データ送信又は音声送信）又は電力線通信（ＰＬＣ）若しくは光ファイバを提供し得る。サービスネットワーク１４０がセルラネットワークである場合、サービスネットワーク１４０は、ＧＳＭ（登録商標）／２Ｇ（Global  System  for  Mobile  Communication）、ＵＭＴＳ／３Ｇ（Universal  Mobile  Telecommunications  System）若しくはＬＴＥ／４Ｇ（Long  Term  Evolved）技術のような無線アクセス技術（radio  access  technology：ＲＡＴ）を利用する無線アクセスネットワーク（radio  access  network：ＲＡＮ）を有しても良い。サービスネットワーク１４０のＲＡＮは、ＧＳＭ技術ではＧＥＲＡＮ（GSM  Edge  Radio  Access  Network）、ＷＣＤＭＡ（登録商標）／ＨＳＰＡ技術ではＵＴＲＡＮ（UMTS  Terrestrial  Radio  Access  Network）、又はＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ技術ではＥ−ＵＴＲＡＮ（Evolved-UTRAN）であり得る。
【００１２】
メッシュノード１００は、監視システム、遠隔保守／制御及び計測で用いられても良い。メッシュノード１００の各々は、他のメッシュノード１００との通信を実行でき、他のメッシュノード１００に対して中継器として機能でき、及びサービスネットワーク１４０へのアクセスを提供するダイナミックゲートウェイノード１２０の１つとしても機能できる。メッシュノード１００は、Ｍ２Ｍ（Machine-to-Machine）通信のために構成される。各メッシュノード１００は、複数の電子装置１０１と接続される。電子装置１０１は、光源、ポンプ、バルブ、ラップトップ、オーブン、ヒータ等であり得る。メッシュノード１００は、複数の電子装置１０１とリンクＬ３を確立し、遠隔報告のために電子装置からデータを集める。リンクＬ３は、低価格且つ低電力特性を有するＺｉｇｂｅｅ（登録商標）、家庭用プラグ又はｍ−ｂｕｓ規格に従うことが望ましい。
【００１３】
ダイナミックゲートウェイノード１２０は、メッシュノード１００が、セルラ技術、衛星通信技術又は電力線技術のような種々のネットワークアクセス技術を通じてサ―ビスネットワーク１４０と接続することを可能にする。全てのメッシュノード１００にサービスネットワーク１４０へのアクセスを提供するために、ダイナミックゲートウェイノード１２０は、異なるプロトコルを用いて異なるネットワーク（例えば、メッシュネットワーク及びセルラネットワーク）と接続しても良い。ダイナミックゲートウェイノード１２０の主な特徴は、ダイナミックゲートウェイノードが専用でも固定でもないことである。ダイナミックゲートウェイノード１２０は、計算及び統計に従ってメッシュノード１００から選択される。ダイナミックゲートウェイノード１２０は再選択され及び変更され得る。固定された非常に高価なゲートウェイ集中ノードが必要ないので、ＳＡＣＭネットワーク１０のコストは比較的低い。
【００１４】
図２は、例示的な処理２０のフローチャートである。処理２０は、Ｍ２Ｍ通信のためにＳＡＣＭネットワーク１０を確立するために用いられる。処理２０は以下のステップを有する。
ステップ２００：開始。
ステップ２０２：メッシュノード１００を配置する。
ステップ２０４：メッシュノード１００間のリンクＬ１を確立する。各リンクは、２個のメッシュノード１００を接続する。
ステップ２０６：メッシュノード１００からダイナミックゲートウェイノード１２０を検索し選択する。ダイナミックゲートウェイノード１２０とサービスネットワーク１４０との間の接続Ｌ２を確立する。
ステップ２０８：ルーティング及び経路最適化を実行し、全てのメッシュノード１００についてサービスネットワーク１４０にアクセスするための最適経路を見付ける。
ステップ２１０：終了。
【００１５】
処理２０によると、メッシュノード１００が配置される。各メッシュノード１００は、他のメッシュノード１００と通信するメッシュノード機能並びにサービスネットワーク１４０へのアクセスを提供するゲートウェイ機能を有する。メッシュノード１００が配置された後、リンクＬ１が確立され、それぞれ２個のメッシュノード１００を接続する。望ましくは、リンクＬ１は、ＷｉＦｉ（登録商標）規格に従う。つまり、メッシュノード１００は、ＷｉＦｉ（登録商標）又はＷｉＦｉ（登録商標）の代替を介して互いに通信する。ＳＡＣＭネットワーク１０は、どのメッシュノードがサービスネットワーク１４０に接続できるかを発見しても良い。次に、ＳＡＣＭネットワーク１０は、それらのメッシュノード１００からダイナミックゲートウェイノード１２０を検索し選択する。ダイナミックゲートウェイノード１２０は、セルラ技術（２Ｇ／３Ｇ／４Ｇ）、衛星通信技術又は電力線技術のような種々のネットワークアクセス技術を通じてサービスネットワーク１４０との接続Ｌ２を確立する。ダイナミックゲートウェイノード１２０は、セルラＲＦ基準に従って選択される。セルラＲＦ基準は、特定のメッシュノードからサービスネットワーク１４０（例えば、セルラ基地局）へのＲＦ信号強度を示す。セルラＲＦ基準は、ＲＳＳＩ（Received  Signal  Strength  Indicator）、ＲＳＲＰ（Reference  Signal  Received  Power）及びＲＳＲＱ（Reference  Signal  Received  Quality）、ＣＱＩ（Channel  Quality  Indicator）、データスループット、ＭＣＳ（Modulation  and  Coding  Scheme）のうちの少なくとも１つを有する。処理２０によると、ＳＡＣＭネットワーク１０内に専用ダイナミックゲートウェイノードが割り当てられない。言い換えると、全てのメッシュノード１００は、等しく、ダイナミックゲートウェイノード１２０として動作する機会を有する。接続Ｌ２が確立された後、ＳＡＣＭネットワーク１０は、ルーティング及び経路最適化を実行し、全てのメッシュノード１００についてサービスネットワーク１４０にアクセスするための最適経路を見付ける。このように、ＳＡＣＭネットワーク１０自体は、僅かなユーザ介入で又はユーザ介入を有しないで形成される。
【００１６】
さらに、ＳＡＣＭネットワーク１０は、メッシュノード１００を異なるマイクロメッシュに分ける。少なくとも１つのダイナミックゲートウェイノード１２０が各マイクロメッシュ内に存在し、マイクロメッシュ内の他のメッシュノード１００のためにサービスネットワーク１４０へのアクセスを提供する。ＳＡＣＭネットワーク１０は、各マイクロメッシュ内のメッシュノード１００の数を増減し、自己区分（self-partitioning）により負荷バランシングを実行する。また、マイクロメッシュ１０内のメッシュノード１００は、あるマイクロメッシュから別のマイクロメッシュへ移動し、自己回復（self-healing）を実行しても良い。例えば、図３に示すように、ＳＡＣＭネットワーク１０内に２個のマイクロメッシュＭ１、Ｍ２がある。メッシュノードＸは、マイクロメッシュＭ１のカバレッジ内にいる。メッシュノードＸがマイクロメッシュＭ１内のメッシュノードＹとの接続を失ったとき、メッシュノードＸは、マイクロメッシュＭ１からマイクロメッシュＭ２へ移動し、マイクロメッシュＭ２内のメッシュノードＺとの接続を試みる。したがって、メッシュノードＸは、他の利用可能なマイクロメッシュに参加することにより、容易に接続を回復できる。これは、ＳＡＣＭネットワーク１０を回復力に富み強靱にする。
【００１７】
さらに、図４、５に示すように、他の自己回復がＳＡＣＭネットワーク１０内で実行されても良い。図４では、ＳＡＣＭネットワーク１０内に２個のマイクロメッシュＭ３、Ｍ４がある。マイクロメッシュＭ３内のメッシュノードＡとＢとの間のリンクＬ１＿１が切れ又は不安定であるとき（例えば、粗悪なサービス品質）、メッシュノードＡは、マイクロメッシュＭ３内の別のメッシュノードＣに接続して新しいリンクＬ１＿２を確立しようとする。つまり、ＳＡＣＭネットワーク１０は、最適経路のリンクＬ１が切れ又は不安定なとき、サービスネットワーク１４０への最適経路を再ルーティングする。
【００１８】
さらに、ＳＡＣＭネットワークは、サービスネットワーク１４０との良好な接続性を維持するために、特定の基準に従ってダイナミックゲートウェイノード１２０を再選択できる。ダイナミックゲートウェイノード１２０は、特定の基準により、変化できる。特定の基準は、ネットワーク輻輳、ノード接続性障害、性能評価（例えば、別のダイナミックゲートウェイノードを介したサービスネットワーク１４０へのより良好な性能のルーティング）、及びマイクロメッシュ浸透性（例えば、あるメッシュノードは、バックホールで立ち往生したとき（stranded）、安定した接続性を保証するために、複数の近隣のマイクロメッシュと動的に合併する能力を要求する）のうちの少なくとも１つを含む。図５は、ＳＡＣＭネットワーク１０内に２個のマイクロメッシュＭ５、Ｍ６を示す。マイクロメッシュＭ５内のダイナミックゲートウェイノードＥがサービスネットワーク１４０との接続性を失ったとき、ＳＡＣＭネットワーク１０は、他のメッシュノードの中から新しいダイナミックゲートウェイノードＦを再選択し、古いダイナミックゲートウェイノードＥを置き換え、接続性を回復する。ＳＡＣＭネットワーク１０の別の特徴は、ＳＡＣＭネットワーク１０が接続Ｌ２（例えば、２Ｇ／３Ｇ／４Ｇリンク）の状態を監視し、サービスネットワーク１４０内で途絶が生じると、メッシュ型の障害迂回を通じてバックアップを提供することである。
【００１９】
図６は、例示的な処理６０のフローチャートである。処理６０は、メッシュノードがマイクロメッシュに参加するために用いられる。処理６０は以下のステップを有する。
ステップ６００：起動する。
ステップ６０２：メッシュノード自身のメッシュ機能及びゲートウェイ機能を自己評価する。
ステップ６０４：近隣のダイナミックゲートウェイノードを検索する。
ステップ６０６：近隣のダイナミックゲートウェイノードは見付かったか？見付かった場合、ステップ６０８へ進む。その他の場合、ステップ６１６へ進む。
ステップ６０８：セルラＲＦ基準を計算する。
ステップ６１０：メッシュノードはセルラＲＦ基準を満たすか？満たされる場合、ステップ６１４へ進む。その他の場合、ステップ６１２へ進む。
ステップ６１２：既存のマイクロメッシュに参加する。
ステップ６１４：ゲートウェイ状態を宣言し、新しいマイクロメッシュを確立する準備をする。
ステップ６１６：セルラＲＦ基準を計算する。
ステップ６１８：メッシュノードはセルラＲＦ基準を満たすか？満たされる場合、ステップ６１４へ進む。その他の場合、ステップ６２０へ進む。
ステップ６２０：メッシュモード状態を宣言する。
【００２０】
処理６０によると、メッシュノードは、メッシュノード自身のメッシュ機能及びゲートウェイ機能を自己評価する。次に、メッシュノードは、近隣のダイナミックゲートウェイノードを検索し、近隣のダイナミックゲートウェイノードが見付かったか否かを決定する。近隣のダイナミックゲートウェイノードが見付かった場合、メッシュノードはセルラＲＦ基準を計算する。セルラＲＦ基準は、特定のメッシュノードからサービスネットワーク１４０（例えば、セルラ基地局）へのＲＦ信号強度を示す。セルラＲＦ信号基準は、ＲＳＳＩ、ＲＳＲＰ及びＲＳＲＱ、データスループット、並びにＭＣＳのうちの少なくとも１つを有する。メッシュノードはセルラＲＦ基準を満たすか否かを決定する。セルラＲＦ基準を満たす場合、メッシュノードは既存のマイクロメッシュに参加する。セルラＲＦ基準を満たさない場合、メッシュノードは、ゲートウェイ状態を宣言し、第２のマイクロメッシュを確立する準備をする。
【００２１】
さらに、メッシュノードがマイクロメッシュに再参加しようと試みるとき、処理６０は図７に示すように修正され得る。図７は、例示的な処理７０のフローチャートである。処理７０は、メッシュノードがマイクロメッシュに再参加するために用いられる。処理７０は以下のステップを有する。
ステップ７００：定常状態で動作し、タイマを初期化する。
ステップ７０２Ａ：タイマは終了したか？終了した場合、ステップ７０８へ進む。その他の場合、ステップ７００へ戻る。
ステップ７０２Ｂ：メッシュノードは、サービスネットワーク１４０との接続を失ったか？失った場合、ステップ７０４へ進む。その他の場合、ステップ７００へ戻る。
ステップ７０４：ゲートウェイバックアップは利用可能か？利用可能な場合、ステップ７０６へ進む。その他の場合、ステップ７０８へ進む。
ステップ７０６：ゲートウェイバックアップをダイナミックゲートウェイノードとして設定する。
ステップ７０８：メッシュノード自身のメッシュ機能及びゲートウェイ機能を自己評価する。
ステップ７１０：近隣のダイナミックゲートウェイノードを検索する。
ステップ７１２：近隣のダイナミックゲートウェイノードは見付かったか？見付かった場合、ステップ７１４へ進む。その他の場合、ステップ７１６へ進む。
ステップ７１４：セルラＲＦ基準を計算する。
ステップ７１６：メッシュノードはセルラＲＦ基準を満たすか？満たされる場合、ステップ７２０へ進む。その他の場合、ステップ７１８へ進む。
ステップ７１８：既存のマイクロメッシュに参加する。
ステップ７２０：ゲートウェイ状態を宣言し、新しいマイクロメッシュを確立する準備をする。
ステップ７２２：セルラＲＦ基準を計算する。
ステップ７２４：メッシュノードはセルラＲＦ基準を満たすか？満たされる場合、ステップ７２０へ進む。その他の場合、ステップ７２６へ進む。
ステップ７２６：メッシュモード状態を宣言する。
【００２２】
処理７０によると、メッシュノードは、最初に定常状態で動作し、タイマを初期化する。メッシュノードは、タイマが終了したか又はサービスネットワーク（例えば、サービスネットワーク１４０）との接続が失われたかを決定する。タイマが終了した場合、メッシュノードは、ステップ７０８−７２６を実行する。その他の場合、定常状態に戻る。サービスネットワーク１４０との接続が失われた場合、メッシュノードは、ゲートウェイバックアップが利用可能か否かを決定する。ゲートウェイバックアップが利用可能な場合、メッシュノードは、ゲートウェイバックアップをダイナミックゲートウェイノードとして設定する。その他の場合、メッシュノードはステップ７０８−７２６を実行する。さらに、メッシュノードは、サービスネットワーク１４０との接続が失われたか否かをｌｏｓｔ＿ＧＷフラグ又はＧＷ＿ｒｅｓｅｔフラグに従って決定できる。ｌｏｓｔ＿ＧＷフラグ又はＧＷ＿ｒｅｓｅｔフラグが真の場合、メッシュノードがサービスネットワークとの接続を失っていることを意味する。
【００２３】
マイクロメッシュ内のダイナミックゲートウェイノードの検索及び選択に関して、処理８０は、マイクロメッシュ内のダイナミックゲートウェイノードを検索及び選択するために適用できる。処理８０は以下のステップを有する。
ステップ８００：セルラＲＦ基準に従ってマイクロメッシュ内の全てのゲートウェイ候補をランク付けし、候補リストを生成する。ここで、ゲートウェイ候補は、セルラＲＦ基準を満たすメッシュノードである。
ステップ８０２：候補リストからＮ個のゲートウェイ候補を選択する。ここで、Ｎは、マイクロメッシュ内のダイナミックゲートウェイノードの最大数である。
ステップ８０４：マイクロメッシュルーティング基準に従って、選択したゲートウェイ候補から探し出す。
ステップ８０６：マイクロメッシュ内の全てのメッシュノードが完全にカバーされるか？完全にカバーされる場合、ステップ８０８へ進む。その他の場合、ステップ８１０へ進む。
ステップ８０８：選択したゲートウェイ候補をダイナミックゲートウェイノードとして報告する。
ステップ８１０：ゲートウェイ候補を候補リスト内の他のゲートウェイ候補で置き換え、マイクロメッシュ内の全てのメッシュノードをカバーし、ステップ８０４へ戻る。
【００２４】
処理８０によると、マイクロメッシュ内の全てのゲートウェイ候補は、セルラＲＦ基準に従ってランク付けされる。セルラＲＦ基準は、特定のメッシュノードからサービスネットワーク１４０（例えば、セルラ基地局）へのＲＦ信号強度を示す。セルラＲＦ信号基準は、ＲＳＳＩ、ＲＳＲＰ及びＲＳＲＱ、ＣＱＩ、データスループット、並びにＭＣＳのうちの少なくとも１つを有する。上位Ｎ個のゲートウェイ候補が、候補リストから選択される。Ｎは、マイクロメッシュ内のダイナミックゲートウェイノードの最大数を表す設定可能なパラメータである。マイクロメッシュルーティング基準に従うルーティングは、選択したＮ個のゲートウェイ候補で実行され、マイクロメッシュ内の全てのメッシュノードをカバーする。マイクロメッシュ内の全てのメッシュノードが完全にカバーされる場合、選択したＮ個のゲートウェイ候補は、マイクロメッシュ内のダイナミックゲートウェイノードとして報告される。全てのメッシュノードが完全にカバーされない場合、候補リスト内の全てのメッシュノードをカバー出来る他のゲートウェイ候補が選択され、始めに選択したゲートウェイ候補を置き換える。
【００２５】
上述のマイクロメッシュルーティング基準は、エンドメッシュノードからサービスネットワークまで最も少ないメッシュノードを有する（つまり、少ないホップ数）マイクロメッシュ経路、最良のマイクロメッシュＲＦ信号を有するマイクロメッシュ経路、及び最良のマイクロメッシュデータレートを有するマイクロメッシュ経路の検索の内の少なくとも１つを有し得る。図９は、性能に基づくルーティングの概略図である。図９では、ノードＡには、ノードＢ、Ｃ、Ｄが見える。ダイナミックゲートウェイノード（ＧＷ）に到達するために、ノードＡは、Ａ−Ｂ−Ｄ−Ｅ−Ｆ−ＧＷ又はＡ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｇ−ＧＷ又はＡ−Ｄ−Ｅ−ＧＷ等の経路を有する。しかしながら、性能経路の制約を適用された後、最速且つ４ホップより少ないという基準を満たすため、経路Ａ−Ｄ−Ｅ−ＧＷのみが選択される。
【００２６】
処理８０の実装例を以下に簡単に述べる。マイクロメッシュＭ３内に３５個のメッシュノードがある。マイクロメッシュＭ３は、設定可能なパラメータＭａｘ＿ｎｏｄｅｓを、マイクロメッシュＭ３内のメッシュノードの最大数である４０に設定する。マイクロメッシュＭ３内の３５個のメッシュノードの中で、３０個のメッシュノードは、ＲＳＳＩ、ＲＳＲＰ、ＲＳＲＱ、ＣＱＩ、データスループット、ＭＣＳのうちの少なくとも１つを有するセルラＲＦ基準を満たす。３０個のメッシュノードは、ゲートウェイ候補として示される。ゲートウェイ候補はセルラＲＦ基準に従ってランク付けされ、候補リストＬが生成される。マイクロメッシュＭ３内のダイナミックゲートウェイノードの最大数は２に設定される。上位２個のゲートウェイ候補Ｇ１、Ｇ２（最良のセルラ信号強度を有する２個のゲートウェイ候補）が、候補リストＬから選択され、マイクロメッシュＭ３内のダイナミックゲートウェイノードとして報告される。選択されたゲートウェイ候補Ｇ１、Ｇ２から開始する経路がマイクロメッシュＭ３内の全てのメッシュノードをカバーする場合、選択されたゲートウェイ候補Ｇ１、Ｇ２が報告される。選択されたゲートウェイ候補Ｇ１、Ｇ２から開始する経路は、マイクロメッシュルーティング基準に従って計算される。選択されたゲートウェイ候補Ｇ１、Ｇ２から開始する経路がマイクロメッシュＭ３内の全てのメッシュノードをカバーしない場合、候補リストＬ内の他のゲートウェイ候補が選択され、選択されたゲートウェイ候補Ｇ１、Ｇ２を置き換える。
【００２７】
次に、新しいゲートウェイ候補から開始する経路が再計算され、後続のステップが繰り返される。
【００２８】
即時開示の例示的な実装では、幾つかのパラメータが検討されるべきである。パラメータは、最大ホップ数、ノードＲＳＳＩ、ノードデータスループット（ＴＰ）、経路パス、最良経路パス、最良経路、次善経路、望ましい経路、選択された経路、を有するが、これらに限定されない。最大ホップ数は０、１、２、．．．、Ｈであり、ここでＨは設定可能な数である。ノードＲＳＳＩは、目標メッシュノードから次に到達可能なノードまでの測定されたＲＳＳＩとして示される。ノードデータＴＰは、目標メッシュノードから各経路で測定されるデータスループットとして示される。経路パスは、エンドメッシュノードからダイナミックゲートウェイノードまで辿るノードとして示される。最良経路は、マイクロメッシュルーティング基準に基づく最適経路として示される。次善経路は、バックアップのための最良経路の後の代替経路として示される。望ましい経路は、ネットワーク／オペレータにより設定される経路として示される。選択された経路は、メッシュネットワークで用いられる経路として示される。通常動作では、選択された経路は最良経路と同一である。ただし、望ましい経路が有効なとき、選択された経路は望ましい経路と同一である。
【００２９】
纏めると、ＳＡＣＭネットワーク１０は、メッシュ障害迂回を実行して、全体性能を保証し、セルラメッシュアーキテクチャの寿命及び機能を保証し、一方で、２Ｇ／３Ｇ／ＬＴＥのような確立したセルラＩＰ標準での既存のサービス提供に影響を与えることなく、モバイルネットワークオペレータをネットワーク技術の性能向上に向かわせる。動的な自動「障害迂回」ルーティングは、ＳＡＣＭネットワーク１０の基本的要件である。この機能は、「ベストエフォート型」モバイル通信ネットワークでは現在得られない回復力を可能にする。サービスネットワーク１４０は、「爆発的な」Ｍ２Ｍ市場でバックボーン通信の接続性を可能にするための自然な選択である。これは、単に、ネットワークインフラストラクチャ及び容量が既に現場にあるからである。
【００３０】
セキュリティに関して、ＳＡＣＭネットワーク１０は、メッシュノード間で暗号鍵を交換し、エンドツーエンドのセキュリティを実行しても良い。セキュリティは、暗号アルゴリズム及びハードウェアに組み込まれる。アプリケーション又は使用の種類により動的に割り当てることができる種々のレベルのセキュリティがある。
【００３１】
（１）消費者
少数を挙げるとホームオートメーション、オンデマンドコンテンツ、デマンド応答管理のような消費者サービスのためのアプリケーション管理であるが、これらに限定されない。この環境は、消費者に依存する「プッシュ及びプル」型セキュリティ認証ソリューションを有する。
【００３２】
（２）商用
ビル／ホームセキュリティ、銀行業務、信用証明（credential）管理、司法サービスのような商業主導サービスは、全て、適切な動作環境を保証するためにある程度の認証を要求する。全てのセキュリティ及びパケットデ―タは、サービス提供会社により責任を持って管理され、ネットワークに責任はない。
【００３３】
（３）行政
専用の回復力のあるＣＮＩ（Critical  Network  Infrastructure）を介して実現される市民主導の、全ての者に利用可能な「常時接続」ネットワークである。提案の用途は、ｅＨｅａｌｔｈから選挙及び警察活動にまで及ぶ。計画的なセキュリティは、今やネットワーク及び市民主導を実現する委任代理人の責任である。適切な用途及び技術の助言、認定及び認可は、ネットワークプロバイダに託される。
【００３４】
（４）機密
公安主導。完全な回復力のあるセキュリティプロセス及び技術は、ネットワーク及び代理人の責任を通じて展開され、一方で、バックツーバックのポリシー合意を通じて通信ネットワークを利用する。
【００３５】
図１０は、例示的な通信装置１０００の概略図である。通信装置１０００は、図１のメッシュノード１００の実装であっても良い。通信装置１０００は、ＮＡＮ（neighborhood  area  network）モジュール１０２０、ＷＡＮ（wide  area  network）通信モジュール１０４０、ＨＡＮ（home  area  network）通信モジュール１０６０、メモリユニット１０８０、アプリケーションプロセッサモジュール１１００、インタフェースモジュール１１２０を有する。
【００３６】
ＮＡＮ通信モジュール１０２０は、近隣メッシュノードとのリンクＬ１を確立するために用いられる。ＮＡＮ通信モジュール１０２０は、通信装置１０００から通信装置１０００への回復力のあるリンクで、家屋から家屋等で通信する手段を提供する。ＷＡＮ通信モジュール１０４０は、サービスネットワーク１４０との接続を確立するために用いられる。ＷＡＮ通信モジュール１０４０は、通信装置１０００から中央サ―バ／サービスプロバイダサーバ（例えば、図１のサービスネットワーク１４０）へと戻るアクセスリンクを提供する。ＷＡＮ通信モジュール１０４０は、普及している２Ｇ／３Ｇ／４Ｇセルラ又は電力線通信（Power  Line  Communication：PLC）又は衛星通信モジュール（SatCom）のような長距離ネットワークアクセス技術を有し得る。ＷＡＮ通信モジュール１０４０は、ＳＡＣＭネットワーク１０にイングレスゲートウェイを提供する。ＨＡＮ通信モジュール１０６０は、家庭にある又は通信装置１０００の位置から近い距離にあり通信装置１０００との通信を認められた電子装置１０１とのリンクＬ３を確立するために用いられる。メモリユニット１０８０は、暗号鍵及び処理２０に対応するプログラムコードを格納するために用いられる。メモリユニット１０８０の例は、フラッシュメモリ、ＲＡＭ（random-access  memory）を含むがこれらに限定されない。アプリケーションプロセッサモジュール１１００は、ＷＡＮ通信モジュール１０４０、ＮＡＮ通信モジュール１０２０、ＨＡＮ通信モジュール１０６０及びメモリユニット１０８０に結合され、ＷＡＮ通信モジュール１０４０、ＮＡＮ通信モジュール１０２０及びＨＡＮ通信モジュール１０６０を管理するために用いられ、処理２０を実行するためにプログラムコードを処理する。インタフェースモジュール１１２０は、ＲＳ２３２、ＵＳＢ、Ethernet（登録商標）等のような全ての標準インタフェースポートを有する。
【００３７】
幾つかの例では、通信装置１０００は、高性能計器に接続し、その高性能計器のデータをＮＡＮインタフェースを介して読み出し及び集め、次にそれらのデータをＷＡＮ通信モジュール１０４０を介してサービスネットワーク１４０へ返送する。また、通信装置１０００は、高性能計器を管理及び制御し、起動、プロビジョニング、ファームウェアアップグレード、等のような選択された機能を実行する。通信装置１０００は、ＩＨＤ（In  Home  Display）のような自身のＨＡＮ通信モジュール１０４０を介して他の装置にも接続し、住宅所有者に視覚情報を提供する。
【００３８】
さらに、提案されたステップを有する処理２０の上述のステップは、ハードウェア、ハードウェア装置とコンピュータ命令と読み出し専用ソフトウェアとしてハードウェア装置に存在するデータの組合せとして知られるファームウェア又は電子システムであってもよい手段により実現されうる。ハードウェアの例は、アナログ、デジタル及び超小型回路、マイクロチップ又はシリコンチップとして知られる混合回路を含みうる。電子システムの例は、システム・オン・チップ（ＳＯＣ）、システム・イン・パッケージ（ＳｉＰ）、コンピュータ・オン・モジュール（ＣＯＭ）、及び通信装置１０００を含みうる。
【００３９】
纏めると、強靱且つ回復力のあるネットワークは、本開示の例に従って確立される。本開示のメッシュノードは、ダイナミックゲートウェイとして機能でき、サービスネットワークへのアクセスを提供できる。したがって、本開示によると、固定の法外に高価なゲートウェイ集中ノードは必要ない。本開示は、より動的な、安価な且つ高性能のメッシュネットワークインフラストラクチャを提供する。従来技術と比べると、本開示のＳＡＣＭネットワークは、ゲートウェイの指定、回復力のある強靱な通信ネットワーク、計画的なセキュリティ、動的且つ高性能ルーティング、広帯域、及び高スループットのような幾つかの利点を有する。
【符号の説明】
【００４０】
１００  メッシュノード
１０１  電子装置
１２０  ダイナミックゲートウェイノード
１４０  サービスネットワーク
１０４０  ＷＡＮ通信モジュール
１０２０  ＮＡＮ通信モジュール
１０６０  ＨＡＮ通信モジュール
１０８０  メモリユニット
１１００  アプリケーションプロセッサ
１１２０  インタフェースモジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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