(57)【要約】オンデマンド無線通信ネットワークにおける送信元ノードと宛先ノードとの間の現在の無線通信ルートの品質を向上させるシステム及び方法によって、現在の通信ルートの品質を、現在のルートに障害が発生していない場合でも向上させることができる。本方法では、ローカルノードにおいて、送信元ノードからの送信パケットであって、現在のルートメトリックを含む送信パケットを分析する（ステップ７０５）。次に、ローカルノードは、ローカルノードによって、送信元ノードと宛先ノードとの間の無線通信ルートの品質を、無線通信ルートが現在のルートメトリックよりも高いルートメトリックを有するように向上させることができることを判断する（ステップ７１０）。次に、ルート品質向上メッセージをローカルノードから送信元ノードに送信する（ステップ７４０）。
2009517987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オンデマンド無線通信ネットワークにおける送信元ノードと宛先ノードとの間の現在の無線通信ルートの品質を向上させる方法であって、
ローカルノードにおいて、現在のルートメトリックを含む送信元ノードからの送信パケットを分析するステップと；
前記ローカルノードにおいて、前記ローカルノードが、送信元ノードと宛先ノードとの間の無線通信ルートの品質を、無線通信ルートが現在のルートメトリックよりも良好なルートメトリックを有するように向上させることが可能であることを判断するステップと；
ルート品質向上メッセージを前記ローカルノードから送信元ノードに送信するステップと
を備える方法。
【請求項２】
ルート品質向上メッセージは、送信元ノードにルートリクエスト（ＲＲＥＱ）パケットを送信させるリクエストを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ローカルノードにおいて、前記ローカルノードが、無線通信ルートの品質を向上させることが可能であることを判断するステップは、品質の向上したルートメトリックが現在のルートメトリックよりも所定閾値だけ良好であることを判断することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ローカルノードにおいて、前記ローカルノードが、無線通信ルートの品質を向上させることが可能であることを判断するステップは、品質が向上した無線通信ルート及び現在の無線通信ルートの該当するパケット送信成功率（ＰＣＲ）を比較することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記ローカルノードにおいて、前記ローカルノードが、無線通信ルートの品質を向上させることが可能であることを判断するステップは、品質が向上した無線通信ルート及び現在の無線通信ルートの該当する予測送信時間（ＥＴＴ）を比較することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記ローカルノードにおいて、前記ローカルノードが、無線通信ルートの品質を向上させることが可能であることを判断するステップは、品質が向上した無線通信ルート及び現在の無線通信ルートの、スループット、遅延、ジッタ、信号強度、及びパケット送信成功率を含むグループから選択されるパラメータを比較することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記ローカルノードにおいて、前記ローカルノードにが、無線通信ルートの品質を向上させることが可能であることを判断するステップは、現在の無線通信ルートの中間ノードから受信するＰＣＲデータまたはＥＴＴデータを分析することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
ルート品質向上メッセージの送信を所定期間だけ遅延させるステップを更に備える、請求項１記載の方法。
【請求項９】
ルート品質向上メッセージの送信は、所定期間中に、品質の向上した無線通信ルートの安定度が所定閾値を下回らないときにのみ行なわれる、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
ルート品質向上メッセージの送信をランダムな期間だけ遅延させるステップを更に備える、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
ルート品質向上メッセージの送信は、ランダムな期間中に、代替ルート品質向上メッセージを受信しないときにのみ行なわれる、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記ローカルノードにおいて、送信元ノードからの送信パケットを分析するステップは、ルート最適化期間中にのみ行なわれる、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記ローカルノードと宛先ノードとは同一のノードである、請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して無線ネットワークに関し、特にオンデマンド無線ネットワークのモバイルノード間のルートの品質の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
オンデマンドルーティングアルゴリズムによって、アドホック無線通信ネットワークにおける参加モバイルノード間のマルチホップルーティングを動的且つ自律的に開始することができる。ネットワークを通る好適なオンデマンドルートを決定する種々の方法が存在する。例えば、アドホックオンデマンド距離ベクトル（ＡＯＤＶ）ルーティングプロトコルによって、モバイルノードは新規の宛先に関するルートを迅速に取得し、そして当該プロトコルではノードは不活性状態の宛先へのルートを維持する必要がない。従って、ＡＯＤＶプロトコルによってモバイルノードは、ネットワークトポロジのルート障害及びルート変更にタイムリーに反応する。
【０００３】
しかしながら、ルートがオンデマンドルーティングプロトコルで確立された後、モバイルノードは普通、確立されたルートを、例えば確立されたルートの障害に基づいて代替ルートを発見する必要が生じるまで使用し続ける。従って、例えばネットワークトポロジが変更される、リンク状態が変化する、または一つ以上のモバイルノードが移動することが原因で、品質が向上したルートを利用することができる場合でも、確立されたルートに沿って位置するモバイルノードは、確立されたルートを使用し続ける。従って、利用することができるようになる品質の向上したルートが利用されない。
【０００４】
上記問題を解決する一つの方法では、ルートリクエスト（ＲＲＥＱ）パケットを定期的に送信し、これにより、全ての可能なルーティングオプションを無線的な近傍において探索する。しかしながら、ＲＲＥＱパケットはブロードキャストパケットとして送信されるので、このようなＲＲＥＱパケットによって無線帯域幅のオーバーヘッドが増大する。ＲＲＥＱパケットのブロードキャストは、不要なパケット送信を回避することにより帯域を節約するという、オンデマンドルーティングプロトコルの基本原理に反することにもなる。
【０００５】
ルートの品質をオンデマンドルーティングプロトコルにおいて向上させる他の公知の方法では「ネクストホップ」を利用し、当該方法では、ノード間の「ホップ」の数を最小にすることによりルートを最適化しようとする。しかしながら、これらの方法では、ループが形成される恐れがある。更に、変化するリンク状態では、このような方法によって、ＲＲＥＱパケットが過剰に生成され易く、そしてＲＲＥＱパケットが必要ではない場合には、無線帯域幅のオーバーヘッドが不必要に増大する。更に、このような方法では、ルート品質をノード数最小化のような一つの基準に基づいて向上させることができるが、ルート安定性のような別の基準には合格しないようなルートを採用する恐れがある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書では、オンデマンド無線通信ネットワークにおける送信元ノードと宛先ノードとの間の現在の無線通信ルートの品質を向上させる方法であって、ローカルノードにおいて、現在のルートメトリックを含む送信元ノードからの送信パケットを分析するステップと、前記ローカルノードにおいて、送信元ノードと宛先ノードとの間の無線通信ルートの品質を、無線通信ルートが現在のルートメトリックよりも良好なルートメトリックを有するように、ローカルノードが向上させることが可能であることを判断するステップと、ルート品質向上メッセージを前記ローカルノードから送信元ノードに送信するステップとを備える方法が、開示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
添付の図では、同様の参照番号が個々の図を通じて、同じ、または機能的に類似する構成要素を指し、そしてこれらの図は、以下の詳細な記述とともに明細書に組み込まれ、かつ明細書の一部を構成するものであり、更に種々の実施形態を示すために、かつ種々の原理及び利点の全てが本発明によって提供されるものとしてこれらの原理及び利点を説明するために参照される。
【０００８】
当業者であれば、これらの図における構成要素が、図を簡潔にし、かつ分かり易くするために示され、そして必ずしも寸法通りには描かれていないことが分かるであろう。例えば、これらの図における構成要素の内の幾つかの構成要素の寸法を他の構成要素に対して誇張して描いて本発明の実施形態を理解し易くしている。
【０００９】
本発明による実施形態について詳細に説明する前に、これらの実施形態は無線通信ルートの品質を向上させる方法ステップ及び装置要素の組み合わせとして主として提示されることに留意されたい。従って、装置、要素及び方法ステップを必要に応じて、従来の記号を図に用いる形で提示し、本発明の実施形態に対する理解に関連してくる特定の詳細のみを示しているので、本明細書における記述の利点を享受することになるこの技術分野の当業者が容易に理解することができる詳細を示すことによって、かえって本開示が不明瞭になってしまうことがないようになっている。
【００１０】
この文書では、第１及び第２、上及び下などのような関係語は、一つのエンティティまたは作用を別のエンティティまたは作用から区別するためにのみ使用され、このようなエンティティまたは作用の間の実際のこのような関係または順番を必ず必要とする、または意味するという訳ではない。「備える」、「備えている」という用語、または他の全てのこれらの変形は包括的な意味で適用されるものであり、一連の要素を備えるプロセス、方法、製品、または装置がこれらの要素のみを含むというのではなく、明らかには列挙されていない、またはそのようなプロセス、方法、製品、または装置に固有の他の要素を含むことができる。「〜を備える」の前に来る一つの要素は、当該要素が更に制約されるというのではなく、更に別の同じ要素が、当該要素を備えるプロセス、方法、製品、または装置に含まれる状況を排除するものではない。
【００１１】
本明細書において説明する本発明の実施形態は、一つ以上の従来のプロセッサ、及び固有の格納プログラム命令により構成され、プログラム命令によって一つ以上のプロセッサを制御することにより、所定の非プロセッサ回路と連動して、本明細書において説明する無線通信ルートの品質を向上させる複数の機能の内の幾つかの機能、ほとんどの機能、または全ての機能を実行させる。非プロセッサ回路は、これらには制限されないが、無線受信機、無線送信機、信号ドライバ、クロック回路、電源回路、及びユーザ入力デバイスを含む。従って、これらの機能は、無線通信ルートの品質を向上させる一つの方法における複数のステップと解釈することができる。別の構成として、幾つかの機能、または全ての機能は、プログラム命令を格納しないステートマシンによって実行することができる、または一つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の中で実行することができ、特定用途向け集積回路では、各機能、または機能群の内の所定機能の或る組み合わせはカスタムロジックとして実現される。勿論、２つのアプローチの組み合わせを使用してもよい。従って、これらの機能に関する方法及び手段が本明細書において記述されている。更に、当業者であれば、相当な大きな努力及び多くのデザイン選択が、例えば利用可能な時間、その時点での技術、及び経済的検討事項に基づいて行なわれ得るにも拘らず、本明細書が開示するコンセプト及び原理による示唆を得ることにより、このようなソフトウェア命令及びプログラム、更にはＩＣを最小限の試みにより容易に想到し得ると考えられる。
【００１２】
図１を参照すると、模式図には、本発明の一実施形態による複数のモバイルノード１１０−ｎを含むアドホックオンデマンド無線通信ネットワーク１００が示される。ネットワーク１００は、例えば無線モバイルアドホックネットワーク（ＭＡＮＥＴ）とすることができ、そしてノード１１０−ｎは、携帯電話機または携帯無線機のようなデバイスに関連付けられる。また、固定ノード１１０−ｎはルータのようなデバイスに関連付けられ、ルータとして、例えば都市の街灯柱の無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）アクセスポイント（ＡＰ）に設置されるルータを挙げられる。以下に更に詳細に説明するように、データはネットワーク１００を経由して、動的に決定される種々のルートを使用してルーティングされる。
【００１３】
ノード１１０−ｎから一つ以上の他のノード１１０−ｎに延びる各ルートライン１２０は、２つのノード１１０−ｎを動作可能に一括接続する機能要素間無線通信インターフェースを表わす。これらのインターフェースは、例えばＩＥＥＥ  ８０２．１１のような無線通信規格に対応する。
【００１４】
本実施形態に従って、「Ａ」ノード１１０−１が通信の発信者である送信元ノードであり、そして「Ｃ」ノード１１０−３が通信の宛先である宛先ノードであると考える。「Ａ」ノード１１０−１と「Ｂ」ノード１１０−２との間に延びるライン１２０、及び「Ｂ」ノード１１０−２と「Ｃ」ノード１１０−３との間に延びるライン１２０は一体となって、モバイルノード「Ａ」と「Ｃ」との間のノード「Ｂ」経由の現在の無線通信ルートを示している。従って、「Ｂ」ノード１１０−２は、「２ホップ」通信ルートの中間ノード１１０−ｎとして機能する。
【００１５】
更に、「Ｃ」ノード１１０−３が、「Ａ」ノード１１０−１及び「Ｂ」ノード１１０−２の両方のノードの無線通信範囲に位置すると考える。この構成は、「Ａ」ノード１１０−１が一つのパケットを「Ｃ」ノード１１０−３宛てに送信するたびに、「Ｃ」ノード１１０−３が当該パケットを２回受信する（すなわち、パケットが「Ａ」から「Ｂ」に送信されるときの１回目、及びパケットが「Ｂ」から「Ｃ」に送信されるときの２回目）ことになることを意味する。従って、「Ｃ」ノード１１０−３は、「Ａ」ノード１１０−１と「Ｃ」ノード１１０−３との間の２つの個別のルートをモニタリングする位置に位置する。
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、送信元ノード１１０−１及び宛先ノード１１０−３の両方のノードの無線通信範囲に位置する全てのノード１１０−ｎは「ローカルノード」と表記され、そして送信元ノード１１０−１と宛先ノード１１０−３との間の品質か向上したルートの決定を容易にするように機能する。ここで、図１では、「Ｃ」ノード１１０−３はローカルノード１１０−ｎ、かつ宛先ノード１１０−３の両方のノードとして機能する。このような状況は、宛先ノード１１０−３が送信元ノード１１０−１の無線通信範囲に位置するが、現時点では通信を送信元ノード１１０−１から直接受信している訳ではない場合に必ず発生する。
【００１７】
例えば、「Ａ」ノード１１０−１と「Ｃ」ノード１１０−３との間に延びる破線１３０は、「Ａ」ノード１１０−１と「Ｃ」ノード１１０−３との間の別の直接無線通信ルートを示している。「Ｃ」ノード１１０−３が、直接ルートライン１３０が間接ルートライン１２０よりも品質が高いルートを表わすと判断する場合、「Ｃ」ノード１１０−３はルート品質向上メッセージを「Ａ」ノード１１０−１に送信する。ルート品質向上メッセージを受信した後、「Ａ」ノード１１０−１は、現在の間接ルートライン１２０を放棄し、そして「Ａ」ノードが更に別のパケットを「Ｃ」ノード１１０−３に送信する場合に直接ルートライン１３０を使用することを決定する。
【００１８】
図１に示す３つのノード１１０−ｎよりもずっと多くのモバイルノード１１０−ｎを含む可能性のある現実のアドホックオンデマンド無線ネットワーク環境では、ルートが確立された後、モバイルノード１１０−ｎは確立ルートを−−品質が向上したルートを直ぐに利用できる場合でも−−代替ルートを発見する必要が生じるまで使用し続ける。本発明は、モバイルノード１１０−ｎの間の現在の無線通信ルートの品質を、少なくとも一つの代替ルートのルートメトリックを現在のルートのルートメトリックと効率的に比較することにより向上させるシステム及び方法を提供する。本発明の異なる実施形態によれば、種々のパラメータを使用してルートメトリックが定義され、ルートメトリックとして、これらには制限されないが、スループット、遅延、ジッタ、信号強度、パケット送信成功率、またはこれらのパラメータの組み合わせを挙げることができる。
【００１９】
例えば、ルートメトリックを定義するために使用することができる１つのパラメータがパケット送信成功率（ＰＣＲ）である。図１では、各間接ルートライン１２０の横の数字、及び各直接ルートライン１３０の横の数字は各ルートの該当するＰＣＲを表わす。例えば、ライン１２０の横の数字１．０は、パケットの１００％が無事に、「Ａ」ノード１１０−１から「Ｂ」ノード１１０−２に、次に「Ｃ」ノード１１０−３に送信されることを示す。ライン１３０によって表わされるルートのＰＣＲは０．８として示され、パケットの８０％が無事に、「Ａ」ノード１１０−１と「Ｃ」ノード１１０−３との間で送信されることを示す。従って、ルートメトリックにＰＣＲのみを利用する場合、間接ルートライン１２０は直接ルートライン１３０よりも良好なルートメトリックを有することになる。
【００２０】
使用することによりルートメトリックを定義することができる別のパラメータが予測送信時間（ＥＴＴ）であり、この予測送信時間は、パケットを２つのノード１１０−ｎの間で送信するために必要な時間の推定値である。ＥＴＴは、ＰＣＲ、遅延、及び他のシステムパラメータの関数であり、そして本発明の或る実施形態では、通信リンクの品質を推定する非常に正確な手段と考えることができる。
【００２１】
図２を参照すると、模式図には、本発明の一実施形態によるネットワーク１００内で動作する通常の無線モバイルノード１１０−ｎの構成要素が示される。ノード１１０−ｎは、携帯電話機、携帯情報端末、または無線ルータのような無線通信機能を有するいずれのタイプの電子通信装置であってもよい。ノード１１０−ｎは、キーパッド、ディスプレイ、またはタッチセンサのようなユーザインターフェース２００；ノード１１０−ｎの動作特性を制御するプロセッサ２１０；例えば、データ及びコンピュータプログラムコード要素を保存するメモリ２２０；及びアドホック無線ネットワーク通信インターフェース２３０の種々の要素を含み、インターフェース２３０はＩＥＥＥ  ８０２．１１のような無線規格に対応し、そしてインターフェース２３０によってノード１１０−ｎは他のノード１１０−ｎと無線通信することができる。
【００２２】
ユーザインターフェース２００、メモリ２２０、及び通信インターフェース２３０はそれぞれ、プロセッサ２１０に動作可能に接続される。この技術分野の当業者であれば、メモリ２２０は、この技術分野で公知のランダムアクセスメモリ（例えば、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ））、リードオンリメモリ（例えば、プログラマブルリードオンリメモリ（ＰＲＯＭ））、電気的に消去可能なプログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ）、またはハイブリッドメモリ（例えば、ＦＬＡＳＨ）のような種々のタイプのメモリを含むことができることが分かるであろう。従って、プロセッサ２１０は、メモリ２２０に含まれるコンピュータで使用可能な媒体との接続を行ない、この媒体はコンピュータで読み取り可能なプログラムコード要素を含み、プログラムコード要素は、ノード１１０−ｎがプログラムコード要素を利用して本発明の機能を実行するように構成される。
【００２３】
図３を参照すると、模式図には、本発明の一実施形態による変更後のデータパケット３００が示される。データパケット３００はヘッダに、送信元フィールド３１０、宛先フィールド３２０、生存時間（ＴＴＬ）フィールド３３０、及びルートメトリックフィールド３４０を含む。ヘッダの後にはペイロードフィールド３５０が続く。ルートメトリックフィールド３４０は、パケット３００が辿るルートの品質に関するデータを含む。従って、ルートメトリックフィールド３４０は、ＰＣＲデータ、ＥＴＴデータ、またはルートに関する他のデータを含む。更に、本発明の一実施形態によれば、ルートメトリックフィールド３４０は、ルートに沿った各中間ホップで更新されて、蓄積ルートメトリックを表示する。
【００２４】
図１を再度参照しながら、本発明による変更後のデータパケット３００が、「Ｃ」ノード１１０−３を宛先とし、そして「Ａ」ノード１１０−１から中間「Ｂ」ノード１１０−２を経由してルーティングされる場合を考える。更に、パケット３００のルートメトリックフィールド３４０がＰＣＲデータを含むと考える。上述したように、「Ａ」ノード１１０−１と「Ｂ」ノード１１０−２との間のルートに関して定義されるルートメトリックフィールド３４０は従って、「Ｂ」ノード１１０−２から「Ｃ」ノード１１０−３へのホップの間に更新されることになる。従って、例えばこの場合、「Ｃ」ノード１１０−３で受信するパケット３００のルートメトリックフィールド３４０のＰＣＲデータ要素は１．０に等しい、というのは、ルートに沿った両方のホップに関するＰＣＲが１００％に等しいからである。
【００２５】
別の例として、パケット３００のルートメトリックフィールド３４０がＥＴＴデータを含む場合を考える。ここでも同じように、上述したように、「Ａ」ノード１１０−１と「Ｂ」ノード１１０−２との間のルートに関して定義されるルートメトリックフィールド３４０が、「Ｂ」ノード１１０−２から「Ｃ」ノード１１０−３へのホップの間に更新されることになる。従って、「Ｃ」ノード１１０−３で受信するパケット３００のルートメトリックフィールド３４０のＥＴＴデータ要素は、「Ａ」ノード１１０−１と「Ｃ」ノード１１０−３との間の合計推定送信時間を含む。
【００２６】
ローカルノード１１０−ｎが、当該ノードによって、送信元ノード１１０−１と宛先ノード１１０−３との間のルート品質を高めることができると判断する場合、ローカルノード１１０−ｎはルート品質向上メッセージを送信元ノード１１０−１に送信する。ルート品質向上メッセージは、ローカルノード１１０−ｎによって、無線通信ルートが現在のルートのルートメトリックよりも高いルートメトリックを持つことができることを通知する。
【００２７】
例えば、ルート品質向上メッセージは、送信元ノード１１０−１に対してルートリクエスト（ＲＲＥＱ）パケットを送信するように要求するリクエストを含む。ＲＲＥＱに対する受信応答を利用して、送信元ノード１１０−１は、宛先ノード１１０−３への最適化ルートを決定し直すことになる。本発明の一実施形態によれば、ルート品質向上メッセージは、ローカルノード１１０−ｎが、当該ローカルノードによって、宛先ノード１１０−３へのルートの品質を向上させることができると判断するたびに送信される訳ではない。そうではなく、ルート品質向上メッセージは、ローカルノード１１０−ｎが、当該ローカルノードによって、品質が向上したルートが現在のルートのルートメトリックよりも高いルートメトリックを有することができると判断する場合にのみ送信される。
【００２８】
本発明の別の実施形態によれば、ルート品質向上メッセージは、ローカルノード１１０−ｎが、当該ローカルノードによって、品質の向上したルートが現在のルートのルートメトリックよりも所定閾値だけ高いルートメトリックを持つことができると判断する場合にのみ送信される。例えば、所定閾値を１０％に設定して、品質の向上したルートのルートメトリックが、ルート品質向上メッセージの送信前に、現在のルートのルートメトリックよりも１０％以上高くなる必要があるようにすることができる。この技術分野の当業者であれば、閾値を、帯域幅消費を最小にする特定ネットワークの必要度によって変わる形で種々の値に設定することができることが理解できるであろう。
【００２９】
本発明の更に別の実施形態によれば、ローカルノード１１０−ｎから送信元ノード１１０−１へのルート品質向上メッセージの送信を所定時間区間だけ遅延させる。このような所定時間区間を使用して、品質が向上したルートの安定性をモニタリングする。所定時間区間をこのように使用することによって、ルート品質向上メッセージは、品質が向上するが不安定なルートに関しては送信されず、当該ルートは一時的に高いルートメトリックを持つことができるが、当該ルートの品質が急激に低下して、低いルートメトリックを持つようになる。例えば、所定時間区間中は、ルートメトリックは、ノードの移動またはリンク状態変化に起因して大きく変化することがあってはならない。品質の向上した無線通信ルートの安定度が所定時間区間中に所定閾値を下回る場合、ルート品質向上メッセージはローカルノード１１０−ｎから送信元ノード１１０−１に送信されることはない。
【００３０】
更に、ローカルノード１１０−ｎから送信元ノード１１０−１へのルート品質向上メッセージの送信を、０または送信元ノード１１０−１と宛先ノード１１０−３との間の往復時間（ＲＴＴ）の２倍の時間のようなランダム時間区間だけ遅延させることができる。ランダム時間区間だけこのように遅延させることによって、これも同じように現在のルートよりもルート品質が向上するルートを特定することができる他のローカルノード１１０−ｎが、代替ルート品質向上メッセージを送信することができる。例えば、第２ローカルノード１１０−ｎからのルート品質向上メッセージを第１ローカルノード１１０−ｎが、第１ローカルノード１１０−ｎで生成されるランダム時間区間中に受信して、第１及び第２ローカルノード１１０−ｎの両方のノードが同じ現在のルートに関する品質が向上したルートを特定している場合、第１ローカルノード１１０−ｎからのルート品質向上メッセージは削除される、または取り消され、そして送信元ノード１１０−１に送信されない。
【００３１】
図４を参照すると、模式図には、本発明の一実施形態による、「マルチホップ」通信ルートを送信元ノード１１０−１と宛先ノード１１０−３との間に含む無線ネットワーク４００が示される。この例では、送信元「Ａ」ノード１１０−１と宛先「Ｃ」ノード１１０−３との間の現在の無線通信ルートは、ローカル「Ｂ」ノード１１０−２を経由し、そしてローカル「Ｄ」ノード１１０−４を経由する。従って、本実施形態では、３つの「ホップ」が現在の無線通信ルートに含まれる。破線４０５−１，４０５−２，４０５−４は、それぞれのノード１１０−１，１１０−２，１１０−４の直接無線通信範囲の外側限界を示している。ローカル「Ｅ」ノード１１０−５が更に、ノード１１０−１，１１０−２，１１０−４の全てのノードの無線通信範囲内に位置する様子が示される。更に、「Ｅ」ノード１１０−５も「Ｃ」ノード１１０−３の直接無線通信範囲に位置すると考える。この場合、変更後のパケット３００は「Ａ」ノード１１０−１から「Ｃ」ノード１１０−３に現在のルートを使用して送信され、「Ｅ」ノード１１０−５は同じパケットを当該ノードのルーティングレイヤで３回受信する（すなわち、「Ａ」ノード１１０−１から１回、「Ｂ」ノード１１０−２から１回、そして「Ｄ」ノード１１０−４から１回）。
【００３２】
図４に示す例では、ローカル「Ｅ」ノード１１０−５は、本発明の示唆に従って、「Ｅ」ノードによって、「Ａ」ノード１１０−１と「Ｃ」ノード１１０−３との間のルートの品質を向上させるかどうかを判断する。例えば、ノード１１０−ｎの各ノードの間に示される数字が、ノード１１０−ｎの間のそれぞれの各「ホップ」に関するＥＴＴを表わすと考える。ルートメトリックは合計ホップ数であるので、「Ａ」ノード１１０−１から「Ｂ」ノード１１０−２に、「Ｄ」ノード１１０−４に、そして「Ｃ」ノード１１０−３に至る合計ルートに関するルートメトリックのＥＴＴ（予測送信時間）データ要素は４＋４＋５＝１３に等しい。しかしながら、「Ａ」ノード１１０−１から「Ｅ」ノード１１０−５に、そして「Ｃ」ノード１１０−３に至る潜在的な品質が向上したルートに関するルートメトリックのＥＴＴデータ要素は５＋５＝１０に等しい。送信時間が短いことが普通望ましいので、ＥＴＴデータ要素は、「Ｅ」ノード１１０−５経由のルートが現在のルートよりも品質が高いルートを表わすことを示唆している。
【００３３】
図５を参照すると、模式図には、本発明の一実施形態による、「マルチホップ」通信ルートを送信元ノード１１０−１と宛先ノード１１０−３との間に含む別の無線ネットワーク５００が示される。この場合の実施形態は、図４を参照しながら説明した実施形態と、ローカルノード１１０−５がローカルノード１１０−２，１１０−４の送信範囲内に位置しない点を除き、類似の構成となっている。従って、変更後のパケット３００を、「Ａ」ノード１１０−１から「Ｂ」ノード１１０−２に、「Ｄ」ノード１１０−４に、そして「Ｃ」ノード１１０−３に送信している間、ローカル「Ｅ」ノード１１０−５はパケット送信を１回だけ−−すなわち、パケット３００が送信元「Ａ」ノード１１０−１から送信されるときにのみ−−受信する。この例では、「Ｅ」ノード１１０−５は、当該「Ｅ」ノードによってルートの品質を向上させることができるかどうかを、「Ｂ」ノード１１０−２または「Ｄ」ノード１１０−４からのデータに基づいて判断することができない。しかしながら、パケット３００が「Ａ」ノード１１０−１に「Ｃ」ノード１１０−３から返送される場合には、「Ｅ」ノード１１０−５は、当該「Ｅ」ノードによってルートの品質を向上させることができるかどうかを判断することができるようになる。
【００３４】
図６を参照すると、時系列６００は、本発明の一実施形態による、帯域、プロセッサリソース、及びネットワークトラフィック輻輳を最小にする別の方法を示している。品質の向上したルートが無線ネットワークに存在するかどうかに関するローカルノード１１０−ｎでの分析は本発明の示唆によれば、継続的に行なう必要はない。「スヌーピング」と一般的に表記することができるこのような分析は、分析をプログラム化して分析を特定期間の間にのみ行なうようにする場合に効率的に進めることができる。例えば、ルート最適化区間６０５は、ノード１１０−ｎがＭＡＣレイヤパケットのほぼ全体を覗き見して、ノード１１０−ｎによって更に最適化したルートを実現することができるかどうかをチェックする区間である。次に、ルート最適化区間６１０を、ルート最適化区間６０５の一つの構成要素として定義することができる。次に、ローカルノード１１０−ｎをプログラムすることにより、ルート最適化区間６１０の間だけスヌーピングを実行するので、ルート最適化区間６０５の残りの部分の区間の間の帯域、プロセッサリソース、及びネットワークトラフィック輻輳を最小にすることができる。
【００３５】
図７を参照すると、概要フロー図には、本発明の一実施形態によるオンデマンド無線通信ネットワークにおける送信元ノード１１０−１と宛先ノード１１０−３との間の現在の無線通信ルートの品質を向上させる方法７００が示される。まず、ステップ７０５では、送信元ノード１１０−１からの送信パケットをローカルノード１１０−ｎで分析する。ステップ７１０では、ローカルノード１１０−ｎが、当該ノードによって送信元ノード１１０−１と宛先ノード１１０−３との間の無線通信ルートの品質を向上させ、品質の向上したルートが現在のルートメトリックよりも高いルートメトリックを持つかどうかについて判断する。ステップ７１０で、品質の向上したルートが実現すると判断される場合、ステップ７１５において、ローカルノード１１０−ｎから送信元ノード１１０−１へのルート品質向上メッセージの送信を所定時間区間だけ遅延させることにより、品質が向上したルートの安定性をモニタリングする。ステップ７２０では、品質の向上したルートの安定度がステップ７１５で説明した所定時間区間の間に所定閾値を下回るかどうかを判断する。品質の向上したルートの安定度が所定閾値を下回る場合、ステップ７２５において、ルート品質向上メッセージを取り消す。次に、方法７００はループに沿ってステップ７０５に戻り、このステップで、別の送信パケットを分析する。
【００３６】
しかしながら、ステップ７２０において、品質の向上したルートの安定度が所定時間区間の間に所定閾値を下回ることがない場合、方法７００はステップ７３０に進み、このステップで、ルート品質向上メッセージの送信をランダムな時間区間だけ遅延させる。ステップ７３５において、現在の同じルートに関する代替ルート品質向上メッセージを別のローカルノード１１０−ｎから受信するかどうかを判断する。代替ルート品質向上メッセージをステップ７３５で受信することがない場合、ステップ７４０において、ルート品質向上メッセージを送信元ノード１１０−１に送信する。
【００３７】
従って、本発明の利点は、オンデマンド無線通信ネットワークにおける現在の通信ルートを、現在の通信ルートに障害が発生していない場合でも、品質が向上したルートに切り替える手段を有することができることである。品質が向上したルートはネットワークのローカルノード１１０−ｎによって、ローカルノード１１０−ｎが現在の通信ルートに位置しているかどうかに関係なく決定することができる。品質が向上したルートと現在のルートとの比較は、パケット送信成功率（ＰＣＲ）または予測送信時間（ＥＴＴ）、及び品質の向上したルートが安定であるかどうかのような種々の要素を利用して行なわれる。更に、本発明によってルート品質向上メッセージを必要なときにのみ生成することができるので、帯域オーバーヘッドを削減し、かつネットワークリソースを節約することができる。
【００３８】
以上、本明細書において、本発明の特定の実施形態について説明してきた。しかしながら、この技術分野の当業者であれば、種々の変形及び変更を、以下の請求項に示す本発明の技術範囲から逸脱しない限り加え得ることが理解できるであろう。従って、本明細書及び図は制限的な意味としてではなく、例示として捉えられるべきであり、従って全てのこのような変更は本発明の技術範囲に含まれるものである。効果、利点、問題解決法、及びいずれかの効果、利点、または問題解決法をもたらし、またはさらに顕著にし得る全ての要素（群）が、いずれかの請求項または全ての請求項の必須の、必要な、または基本的な特徴または要素であると解釈されるべきではない。本発明は、本出願の係属中に為される全ての補正を含む添付の請求項、及び開示されるこれらの請求項の全ての均等物によってのみ定義される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態による複数のモバイルノードを含むアドホックオンデマンド無線通信ネットワークを示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態によるネットワーク内で動作する通常の無線モバイルノードの構成要素を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態による変更後のデータパケットを示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態による、「マルチホップ」通信ルートを送信元ノードと宛先ノードとの間に含む無線ネットワークを示す模式図である。
【図５】本発明の一実施形態による、「マルチホップ」通信ルートを送信元ノードと宛先ノードとの間に含む別の無線ネットワークを示す模式図である。
【図６】本発明の一実施形態による、帯域、プロセッサリソース、及びネットワークトラフィック輻輳を最小にする別の方法を示す時系列である。
【図７】本発明の一実施形態によるオンデマンド無線通信ネットワークにおける送信元ノードと宛先ノードとの間の現在の無線通信ルートの品質を向上させる方法を示す概要フロー図である。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成20年5月9日(2008.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オンデマンド無線通信ネットワークにおける送信元ノードと宛先ノードとの間の現在の無線通信ルートの品質を向上させる方法であって、
ローカルノードにおいて、現在のルートメトリックを含む送信元ノードからの送信パケットを分析するステップと；
前記ローカルノードにおいて、前記ローカルノードが、送信元ノードと宛先ノードとの間の無線通信ルートの品質を、無線通信ルートが現在のルートメトリックよりも良好なルートメトリックを有するように向上させることが可能であることを判断するステップと；
品質の向上した無線通信ルートが利用可能であることを通知するルート品質向上メッセージを、前記ローカルノードから送信元ノードに送信するステップと
を備える方法。
【請求項２】
ルート品質向上メッセージは、送信元ノードにルートリクエスト（ＲＲＥＱ）パケットを送信させるリクエストを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ローカルノードにおいて、前記ローカルノードが、無線通信ルートの品質を向上させることが可能であることを判断するステップは、品質の向上したルートメトリックが現在のルートメトリックよりも所定閾値だけ良好であることを判断することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ローカルノードにおいて、前記ローカルノードが、無線通信ルートの品質を向上させることが可能であることを判断するステップは、品質が向上した無線通信ルート及び現在の無線通信ルートの該当するパケット送信成功率（ＰＣＲ）を比較することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記ローカルノードにおいて、前記ローカルノードが、無線通信ルートの品質を向上させることが可能であることを判断するステップは、品質が向上した無線通信ルート及び現在の無線通信ルートの該当する予測送信時間（ＥＴＴ）を比較することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記ローカルノードにおいて、前記ローカルノードが、無線通信ルートの品質を向上させることが可能であることを判断するステップは、品質が向上した無線通信ルート及び現在の無線通信ルートの、スループット、遅延、ジッタ、信号強度、及びパケット送信成功率を含むグループから選択されるパラメータを比較することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記ローカルノードにおいて、前記ローカルノードにが、無線通信ルートの品質を向上させることが可能であることを判断するステップは、現在の無線通信ルートの中間ノードから受信するＰＣＲデータまたはＥＴＴデータを分析することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
ルート品質向上メッセージの送信を所定期間だけ遅延させるステップを更に備える、請求項１記載の方法。
【請求項９】
ルート品質向上メッセージの送信は、所定期間中に、品質の向上した無線通信ルートの安定度が所定閾値を下回らないときにのみ行なわれる、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
ルート品質向上メッセージの送信をランダムな期間だけ遅延させるステップを更に備える、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
ルート品質向上メッセージの送信は、ランダムな期間中に、代替ルート品質向上メッセージを受信しないときにのみ行なわれる、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記ローカルノードにおいて、送信元ノードからの送信パケットを分析するステップは、ルート最適化期間中にのみ行なわれる、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記ローカルノードと宛先ノードとは同一のノードである、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
送信元ノードが前記ルートリクエスト（ＲＲＥＱ）パケットを送信するステップと、
送信元ノードが、前記ルートリクエスト（ＲＲＥＱ）パケットに対する１つ又は複数の受信応答の少なくとも一部に基づいて、宛先ノードへの最適な無線通信ルートを決定し直すステップと
を更に備える、請求項２に記載の方法。
【国際調査報告】
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