(57)【要約】  複数のデバイス100を含む無線通信ネットワーク300における、マルチホップ中継を介してソースデバイス110Aから宛先デバイス110dまでデータを送信するための経路を発見する方法であって、当該方法は、ソースデバイス110Aから宛先デバイス110dにデータを送信するための経路発見要求を放送することを含む。経路発見要求は、ホップカウント制限を示す第１フィールド、データを送信するために必要とされるスロットの数Xを示す第２フィールド、ソースデバイス110AのIDを示す第３フィールド、及び宛先デバイス110dのIDを示す第４フィールドを含む。そしてソースデバイス110Aは、ソースデバイス110Aから宛先デバイス110dまでの経路を示す経路発見応答を受け取る。経路発見応答は、ソースデバイス110Aと宛先デバイス110dとの間のホップ数を示す第１フィールドを含む。
2009535961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のデバイスを含む無線通信ネットワークにおいて、マルチホップ中継を介してソースデバイスから宛先デバイスにデータを送信するための経路を発見する方法であって、
前記宛先デバイスにデータを送信するための経路発見要求を前記ソースデバイスから放送し、
前記ソースデバイスから前記宛先デバイスまでの経路を示す経路発見応答を前記ソースデバイスにおいて受け取り、
前記経路発見要求は、ホップカウント制限を示す第１フィールド、前記データを送信するために必要とされるスロットの数Xを示す第２フィールド、前記ソースデバイスのIDを示す第３フィールド及び前記宛先デバイスのIDを示す第４フィールドを少なくとも含み、
前記経路発見応答は、前記ソースデバイスと前記宛先デバイスとの間のホップ数を示す第１フィールドを少なくとも含む方法。
【請求項２】
前記宛先デバイスに到達するためのホップカウント値を、前記経路発見応答によって示された前記ソースデバイスと前記宛先デバイスとの間の前記ホップ数に等しく設定するため、及び前記ソースデバイスから前記宛先デバイスに到達するための次のデバイスのIDを、前記ソースデバイスが前記経路発見応答をそこから受け取ったデバイスのIDに合致するように設定するために、前記ソースデバイスにおける経路情報テーブルを更新する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記経路発見要求が、初期メディア時間をさらに含み、前記経路発見応答が、利用可能なスロットの最少の残存数を持つ経路中のデバイスにおいて利用可能な残存メディア時間を示す第２フィールドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記経路発見要求が、より多くの数の利用可能なスロットを持つ経路に優先度が与えられなければならないかを示す帯域優先度フラグを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ソースデバイスから前記宛先デバイスまでの第２経路を示す第２経路発見応答を前記ソースデバイスにおいて受け取り、第２経路発見応答が、第１経路発見応答よりも多くの残存メディア時間を示す、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記帯域優先度フラグが、より多くの数の利用可能なスロットを持つ経路に優先度が与えられなければならないことを示すように設定されている場合、前記宛先デバイスに到達するためのホップカウント値を第２経路発見応答中で受け取られた前記ソースデバイスと前記宛先デバイスとの間のホップ数に等しく設定するために前記ソースデバイスにおいて経路情報テーブルを更新し、前記宛先デバイスに到達するための次のデバイスのIDを、前記ソースデバイスが第２経路発見応答をそこから受け取ったデバイスのIDに合致するように設定する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
複数のデバイスを含む無線通信ネットワークにおいて、マルチホップ中継を介してソースデバイスから宛先デバイスにデータを送信するための経路を発見する方法であって、
前記ソースデバイスから前記宛先デバイスにデータを送信するための経路発見要求をN番目のデバイスにおいて受け取り、前記経路発見要求は、ホップカウント制限を示す第１フィールド、前記データを送信するために必要とされるスロット数Xを示す第２フィールド、前記ソースデバイスと前記N番目のデバイスとの間のホップ数を示す第３フィールド、当該経路発見要求を一意的に識別する要求IDを含む第４フィールド、前記ソースデバイスのIDを示す第５フィールド及び前記宛先デバイスのIDを示す第６フィールドを少なくとも含み、
前記N番目のデバイスから前記ソースデバイスに到達するためのホップカウント値を、前記経路発見要求中で受け取られた前記ソースデバイスと前記N番目のデバイスとの間のホップ数に等しく設定するため、及び前記N番目のデバイスから前記ソースデバイスに到達するための次のデバイスのIDを、前記N番目のデバイスが前記経路発見要求をそこから受け取ったN-1番目のデバイスのIDに合致するように設定するために、前記N番目のデバイスにおける経路情報テーブルを更新し、
前記N番目のデバイスが、少なくとも２X個の利用可能なスロットを持つかを決定し、
前記N番目のデバイスが少なくとも２X個の利用可能なスロットを持つ場合には、
前記経路発見要求を更新するために前記経路発見要求の第４フィールド中の前記ホップ数を１インクリメントし、
前記N番目のデバイスから更新された経路発見要求を放送し、
前記N番目のデバイスが少なくとも２X個の利用可能なスロットを持たない場合には、前記経路発見要求を破棄する方法。
【請求項８】
前記経路発見要求が、利用可能なスロットの最少の残存数を持つ前記ソースデバイスから前記N番目のデバイスまでの経路中のデバイスにおいて利用可能な残存メディア時間を示す第７フィールドを含み、前記N番目のデバイスが少なくとも２X個の利用可能なスロットを持つ場合、当該方法はさらに、前記N番目のデバイスにおいて利用可能なスロットの数Yが前記経路発見要求の前記残存メディア時間未満かを決定し、Yが当該残存メディア時間未満の場合には、前記残存メディア時間を更新するために前記経路発見要求の第３フィールドにYをコピーする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記経路発見要求が、より多くの数の利用可能なスロットを持つ経路に優先度が与えられなければならないかを示す帯域優先度フラグを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ソースデバイスから前記宛先デバイスにデータを送信するための新たな経路発見応答を前記N番目のデバイスにおいて受け取り、前記新たな経路発見応答は、前記宛先デバイスと前記N番目のデバイスとの間のホップ数を示す第１フィールド、当該新たな経路発見応答が関係する前記経路発見要求を一意的に識別する要求IDを含む第２フィールド、前記ソースデバイスのIDを示す第３フィールド及び前記宛先デバイスのIDを示す第４フィールドを少なくとも含み、
（１）前記新たな経路発見応答の前記要求IDが以前に受け取られた経路発見応答の要求IDよりも大きい場合、及び（２）前記新たな経路発見応答中に示される前記宛先デバイスと前記N番目のデバイスとの間のホップ数が、前記経路情報テーブル中に現在記憶されている前記宛先デバイスに到達するためのホップカウント値未満の場合のうちの少なくとも一方の場合、
前記N番目のデバイスから前記宛先デバイスに到達するためのホップカウント値を、前記新たな経路発見応答中で受け取られた前記N番目のデバイスと前記宛先デバイスとの間のホップ数に等しく設定するため、及び前記N番目のデバイスから前記宛先デバイスに到達するための次のデバイスのIDを、前記N番目のデバイスが前記新たな経路発見応答をそこから受け取ったN+1番目のデバイスのIDに合致するように設定するために、前記N番目のデバイスにおける前記経路情報テーブルを更新し、
前記新たな経路発見応答を更新するために、前記経路発見応答中の第１フィールド中の前記ホップ数を１インクリメントし、
前記N番目のデバイスから、前記経路情報テーブル中に前もって記憶された前記ソースデバイスに到達するためのN-1番目のデバイスに、更新された前記新たな経路発見応答を転送する、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
（１）前記新たな経路発見応答の前記要求IDが以前に受け取られた経路発見応答の要求IDよりも大きくなく、（２）前記経路発見応答中に示される前記宛先デバイスと前記N番目のデバイスとの間の前記ホップ数が、前記経路情報テーブル中に現在記憶されている前記宛先デバイスに到達するためのホップカウント値以上の場合、前記N番目のデバイスにおいて前記新たな経路発見応答を破棄する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記新たな経路発見応答がさらに、より多くの数の利用可能なスロットを持つ経路に優先度が与えられなければならないかを示す帯域優先度フラグを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記経路発見応答がさらに、利用可能なスロットの最少の残存数を持つ経路中のデバイスにおいて利用可能な残存メディア時間を示す第４フィールドを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
（１）前記新たな経路発見応答の前記要求IDが以前に受け取られた経路発見応答の要求IDと同じであり、（２）前記新たな経路発見応答の前記残存メディア時間が、当該新たな経路発見応答と同じ要求IDを持つ以前の経路発見応答の残存メディア時間未満であり、（３）前記新たな経路発見応答の前記帯域優先度フラグが、より多くの数の利用可能なスロットを持つ経路に優先度が与えられなければならないことを示すように設定されている場合、
前記N番目のデバイスから前記宛先デバイスに到達するためのホップカウント値を、前記新たな経路発見応答において受け取られた前記N番目のデバイスと前記宛先デバイスとの間のホップ数に等しく設定するため、及び前記N番目のデバイスから前記宛先デバイスに到達するための次のデバイスのIDを、前記N番目のデバイスが前記新たな経路発見応答をそこから受け取ったN+1番目のデバイスのIDに合致するように設定するために、N番目のデバイスにおける前記経路情報テーブルを更新し、
前記新たな経路発見応答を更新するために、当該経路発見応答の第１フィールド中の前記ホップ数を１インクリメントし、並びに
前記N番目のデバイスから、前記経路情報テーブル中に前もって記憶された前記ソースデバイスに到達するためのN-1番目のデバイスに、更新された前記新たな経路発見応答を転送する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ソースデバイスから前記宛先デバイスにデータを送信するための第２経路発見要求を、N番目のデバイスにおいて前記宛先デバイスにおいて受け取り、第２経路発見要求は、当該第２経路発見要求を一意的に識別する要求IDを含む第５フィールドを含み、
第２経路発見要求の要求IDを第１経路発見要求の要求IDと比較し、及び
第２経路発見要求の要求IDが第１経路発見要求の要求IDと一致する場合、第２経路発見要求を破棄する、請求項７に記載の方法。
【請求項１６】
複数のデバイスを含む無線通信システムにおいて、マルチホップ中継を介してソースデバイスから宛先デバイスにデータを送信するための経路を発見する方法であって、
前記ソースデイバスから前記宛先デバイスにデータを送信するための経路発見要求を前記宛先デバイスにおいて受け取り、前記経路発見要求は、ホップカウント制限を示す第１フィールド、前記データを送信するために必要とされるスロット数Xを示す第２フィールド、前記ソースデバイスから前記宛先デバイスまでのホップ数を示す第３フィールド、当該経路発見要求を一意的に識別する要求IDを含む第４フィールド、前記ソースデバイスを示す第５フィールド及び前記宛先デバイスを示す第６フィールドを少なくとも含み、
前記宛先デバイスから前記ソースデバイスに到達するためのホップカウント値を、前記経路発見要求中で受け取られた前記ソースデバイスから前記宛先デバイスまでのホップ数に等しく設定するため、及び前記宛先デバイスから前記ソースデバイスに到達するための次のデバイスのIDを、前記宛先デバイスが前記経路発見要求をそこから受け取ったM番目のデバイスのIDに合致するように設定するために、前記宛先デバイスにおける経路情報テーブルを更新し、
前記宛先デバイスが少なくともX個の利用可能なスロットを持つかを決定し、
前記宛先デバイスが少なくともX個の利用可能なスロットを持つ場合、
前記宛先デバイスが前記経路発見要求をそこから受け取った前記M番目のデバイスに前記宛先デバイスから経路発見応答を転送し、当該経路発見応答は、前記経路発見要求を一意的に識別する前記要求IDを含む第１フィールド、前記ソースデバイスを示す第２フィールド、前記宛先デバイスを示す第３フィールド及び初期ホップカウントを持つホップカウントフィールドを少なくとも含み、
前記宛先デバイスが少なくともX個の利用可能なスロットを持たない場合、
前記経路発見要求を破棄する方法。
【請求項１７】
前記経路発見要求がさらに、より多くの数の利用可能なスロットを持つ経路に優先度が与えられなければならないかを示す帯域優先度フラグを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記経路発見要求がさらに、利用可能なスロットの最少の残存数を持つ経路中のデバイスにおいて利用可能な残存メディア時間を示す第７フィールドを含み、前記経路発見応答がまた、利用可能なスロットの最少の残存数を持つ経路中のデバイスにおいて利用可能な残存メディア時間を示す第４フィールドを含み、
経路発見応答の前記残存メディア時間が、前記経路発見要求の前記残存メディア時間に等しく設定される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記宛先デバイスにおいて第２経路発見要求を受け取り、
前記宛先デバイスが少なくともX個の利用可能なスロットを持つ場合、
（１）第２経路発見要求の前記要求IDが第１経路発見要求の要求IDと同じであり、（２）第２経路発見要求の残存メディア時間が、第１経路発見要求の残存メディア時間未満であり、及び（３）第２経路発見要求の帯域優先度フラグが、より多くの数の利用可能なスロットを持つ経路に優先度が与えられなければならないこと示すように設定されている
場合、
前記宛先デバイスから前記ソースデバイスに到達するためのホップカウント値を、第２経路発見要求中で受け取られた前記ソースデバイスから前記宛先デバイスまでのホップ数に等しく設定するため、及び前記宛先デバイスから前記ソースデバイスに到達するための次のデバイスのIDを、前記宛先デバイスが第２経路発見要求をそこから受け取ったP番目のデバイスのIDに合致するように設定するために、前記宛先デバイスにおける前記経路情報テーブルを更新し、
前記宛先デバイスが前記経路発見要求をそこから受け取った前記P番目のデバイスに前記宛先デバイスから第２経路発見応答を転送し、第２経路発見応答は、利用可能なスロットの最少の残存数を持つ経路中のデバイスにおいて利用可能な残存メディア時間を示す第１フィールド、前記経路発見要求を一意的に識別する前記要求IDを含む第２フィールド、前記ソースデバイスを示す第３フィールド、前記宛先デバイスを示す第４フィールド及び初期ホップカウントを持つホップカウントフィールドを少なくとも含み、
第２経路発見応答の前記残存メディア時間は第２経路発見要求の前記残存メディア時間に等しく設定され、
第２経路発見要求の前記要求IDが第１経路発見要求の要求IDと同じ場合であって、（１）第２経路発見要求の残存メディア時間が第１経路発見要求の残存メディア時間以上である場合、及び（２）第２経路発見要求の前記帯域優先度フラグが、より多くの数の利用可能なスロットを持つ経路に優先度が与えられてはならないことを示すように再設定されている場合のうちの少なくとも１つの場合、第２経路発見要求を破棄し、
前記宛先デバイスが少なくともX個の利用可能なスロットを持たない場合、第２経路発見要求を破棄する、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信ネットワークの分野に関し、より詳しくは、分散型アクセス無線通信ネットワークにおいて、利用可能なリソース（例えばスロット）の少なくとも最少限のセットを持つソースデバイスと宛先デバイスとの間のマルチホップ伝送のための経路を発見するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信ネットワークは激増し続けている。例えばFCCは、ライセンスされていない送信機がライセンスされた地上テレビジョン信号の受信と干渉しないことを保証するセーフガードを含む限り、割り当てられた地上テレビジョンチャネルの１つ以上が使われていない位置における放送テレビスペクトラム内で、そのようなライセンスされていない無線送信機が動作するのを許可することを提案した。様々な組織は、ライセンスされた周波数帯域において可能にされたライセンスされていない無線デバイスオペレーションを利用するために超広帯域（UltraWideBand：UWB）無線通信技術を開発した。
【０００３】
特に、WIMEDIA(商標) Allianceは、UWB技術に基づく無線ネットワークのための仕様書を作成した。例えば、WIMEDIA（商標） MAC仕様書は、互いの近くに位置するデバイス間（例えばいわゆるパーソナルエリアネットワーク（PAN））の高速単ホップ伝送をサポートするための十分に分散されたメディアアクセス制御（MAC）プロトコルを提供する。一方、2005年12月に、European Computer Manufacturer's Association (ECMA)は、携帯型デバイス及び固定されたデバイスを含むことができる高速で短距離の分散型アクセス無線ネットワークのための超広帯域物理レイヤ（PHY）及び分散型MACサブレイヤを明記するECMA-368: "High Rate Ultra Wideband PHY and MAC Standard"を発表した。
【０００４】
本願において使用されるように、無線ネットワーク中のデバイスは、端末又はノードとも呼ばれる場合がある。また、本願において使用されるように、無線ネットワークは、ネットワーク中の他のデバイスによる無線ネットワークの通信リソース（例えば時分割多重アクセス（TDMA）プロトコルのタイムスロット）へのアクセスを管理又は制御する中央コントローラ、基地局、マスター局などが無い場合、「分散型アクセス」を持つと述べられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、伝送電力の規制制限のために、現在のWIMEDIA（商標） MACを使用するデバイスの伝送範囲は制限され、物理的伝送速度の任意の増加によって低下する。したがって、伝送範囲制限のために、場合によっては、無線パーソナルエリアネットワーク（PAN）中の１つのデバイスが同じネットワーク中の他のデバイスにデータを送信することは、２つのデバイスがあまりに大きな距離によって物理的に隔てられる場合には可能ではない。他の場合において、２つのデバイスが互いにより近い場合には伝送は可能であるが、減少したデータレートにおいてのみ可能である。しかしながら、重大な距離で互いに離れて位置するデバイス達がデバイスの伝送電力制限によってサポートされるよりも高いデータレートで互いにデータを送受信できることが大変望ましい複数のアプリケーションが存在する。
【０００６】
したがって、２つのデバイスが直接無線伝送のためにはあまりに大きな距離によって物理的に隔てられる場合であっても分散型無線ネットワークにおいてソースデバイスから宛先デバイスへのマルチホップ経路データ送信のための経路を発見する方法を提供することが望ましい。また、高いデータ伝送速度及びスペクトラム効率をサポートするそのような方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様において、複数のデバイスを含む無線通信ネットワークにおいて、マルチホップ中継を介してソースデバイスから宛先デバイスへデータを送信するための経路を発見する方法が提供される。本方法は、宛先デバイスへデータを送信するための経路発見要求をソースデバイスから放送することを含む。経路発見要求は、ホップカウント制限を示す第１フィールド、データを送信するために必要とされるスロットの数Xを示す第２フィールド、ソースデバイスのIDを示す第３フィールド、及び宛先デバイスのIDを示す第４フィールドを少なくとも含む。本方法は、また、ソースデバイスから宛先デバイスまでの経路を示す経路発見応答をソースデバイスにおいて受け取ることを含む。経路発見応答は、ソースデバイスと宛先デバイスとの間のホップの数を示す第１フィールドを少なくとも含む。
【０００８】
本発明の別の態様において、複数のデバイスを含む無線通信ネットワークにおいて、マルチホップ中継を介してソースデバイスから宛先デバイスへデータを送信するための経路を発見する方法が提供される。本方法は、ソースデバイスから宛先デバイスへデータを送信するための経路発見要求をN番目のデバイスにおいて受け取ることを含む。経路発見要求は、ホップカウント制限を示す第１フィールド、データを送信するために必要とされるスロットの数Xを示す第２フィールド、ソースデバイスとN番目のデバイスとの間のホップの数を示す第３フィールド、経路発見要求を一意的に識別する要求IDを含む第４フィールド、ソースデバイスのIDを示す第５フィールド、及び宛先デバイスのIDを示す第６フィールドを少なくとも含む。本方法は、N番目のデバイスからソースデバイスに到達するためのホップカウント値を経路発見要求中で受け取られたソースデバイスとN番目のデバイスとの間のホップ数に等しく設定するため、及びN番目のデバイスからソースデバイスに到達するための次のデバイスのIDを、N番目のデバイスが経路発見要求をそこから受け取った（N-1）番目のデバイスのIDに合致するように設定するために、N番目のデバイスにおける経路情報テーブルを更新すること、並びにN番目のデバイスが少なくとも2X個の利用可能なスロットを持つかどうか決定することを更に含む。N番目のデバイスが少なくとも2X個の利用可能なスロットを持つ場合、本方法は、経路発見要求を更新するために経路発見要求の第４フィールド中のホップ数を１増加させること、及びN番目のデバイスから更新された経路発見要求を放送することを含む。N番目のデバイスが少なくとも2X個の利用可能なスロットを持たない場合には、経路発見要求は破棄される。
【０００９】
本発明の更なる態様において、複数のデバイスを含む無線通信ネットワークにおいて、マルチホップ中継を介してソースデバイスから宛先デバイスへデータを送信するための経路を発見する方法が提供される。本方法は、ソースデバイスから宛先デバイスへデータを送信するための経路発見要求を宛先デバイスにおいて受け取ることを含む。経路発見要求は、ホップカウント制限を示す第１フィールド、データを送信するために必要とされるスロットの数Xを示す第２フィールド、ソースデバイスから宛先デバイスまでのホップ数を示す第３フィールド、経路発見要求を一意的に識別する要求IDを含む第４フィールド、ソースデバイスを示す第５フィールド、及び宛先デバイスを示す第６フィールドを少なくとも含む。本方法は、宛先デバイスからソースデバイスに到達するためのホップカウント値を、経路発見要求中で受け取られたソースデバイスから宛先デバイスまでのホップ数に等しく設定するため、及び宛先デバイスからソースデバイスに到達するための次のデバイスのIDを、宛先デバイスが経路発見要求をそこから受け取ったM番目のデバイスのIDに合致するように設定するために、宛先デバイスにおける経路情報テーブルを更新すること、並びに宛先デバイスが少なくともX個の利用可能なスロットを持つかどうかを決定することを更に含む。宛先デバイスが少なくともX個の利用可能なスロットを持つ場合、本方法は、宛先デバイスから、宛先デバイスが経路発見要求をそこから受け取ったM番目のデバイスへ、経路発見応答を転送することを含み、経路発見応答は、経路発見要求を一意的に識別する要求IDを含む第１フィールド、ソースデバイスを示す第２フィールド、宛先デバイスを示す第３フィールド、及び初期化されたホップカウントを持つホップカウントフィールドを少なくとも含む。宛先デバイスが少なくともX個の利用可能なスロットを持たない場合、経路発見要求は破棄される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
後述する方法及びシステムの様々な原理及び特徴が様々な通信システムに適用されることができるが、説明の便宜上、下記の例示的な実施の形態は、予約ベースの（例えばTDMA）分散型アクセスプロトコルによって動作するライセンスされていない無線通信ネットワークに関連して説明される。
【００１１】
より詳しくは、後述する例示的な実施の形態は、WIMEDIA（商標）パーソナルエリアネットワークに関係する。しかしながら、後述する方法及び技術は、予約ベースのプロトコルを用いた、さらには有線のバックボーンによる、他の分散型アクセスネットワークの場合にも適用されることができる。もちろん、本発明の範囲は、本願明細書に添付される特許請求の範囲によって定められ、後述する特定の実施の形態によっては制限されない。
【００１２】
さらに、以下の説明において、予約要求及び予約応答を含む様々な伝送が述べられる。以下に記載する実施の形態において、これらの要求及び応答は、メディアアクセススロット（MAS）の中でデバイスによって伝送されるフレーム（パケット）中に含まれる情報要素（IE）である。さらに、これらの要求及び応答は、第１フィールド、第２フィールド、第３フィールド等のような様々なフィールドを持つと説明される。それらの説明において、「第１」、「第２」などの数字で示される参照は、単にフィールドを区別して識別するための名称として用いられ、IE又はフレーム内のフィールドのいかなる論理的若しくは時間的順序又は他の配置をも言及しないことが理解されるべきである。
【００１３】
これを考慮して、次に、分散型アクセス無線パーソナルエリアネットワーク（PAN）中で宛先デバイスから離れて位置するソースデバイスが、所望のデータ伝送速度（帯域）で宛先デバイスにデータを送信するために、ネットワークの様々な中間デバイスを通しての中継経路を発見することを可能にする方法を説明する。
【００１４】
下記のように、スペクトラム効率を依然として維持しつつ（すなわちより高い伝送速度を用いつつ）伝送範囲を増加させるために、メッシュ対応WIMEDIA（商標）パーソナルエリアネットワーク（PAN）が提供される。メッシュ対応WIMEDIA（商標）パーソナルエリアネットワーク（PAN）は、近傍のデバイスにデータのフレーム（パケット）を中継/転送するいくつかのデバイスを有する本質的にマルチホップ分散型PANである。
【００１５】
例えば図1は、複数のデバイス110を含む無線通信ネットワーク100を図示する。この場合には、メッシュ対応デバイス110B及び110Cは、ソースデバイス110Aから生じるフレームを、単ホップ伝送を介してはデバイス110Aによって到達不可能なその宛先デバイス110Dに中継することができる。
【００１６】
２つの重要なメカニズム（すなわち、経路/パス発見及びマルチホップメディア時間予約）が、メッシュPANを実現するために必要である。マルチホップメディア時間予約はこの開示の範囲の主題ではなく、以下の説明の全体を通して、一旦ソースデバイスの所望の評価指標に基づく最適な経路が決定されるとそのようなリソース予約を行うようにメカニズムが提供されることが仮定される。
【００１７】
したがって、以下の説明は、分散型アクセス無線通信ネットワーク中の経路/パス発見に重点を置く。
【００１８】
図2a-2dは、アドホックオンデマンド距離ベクトル（AODV）プロトコルを用いる分散型アクセス無線通信ネットワーク200中の経路発見の方法を説明する。図2aにおいて、ソースデバイス110Aは、宛先デバイス110Dに到達するためのマルチホップ経路を探すために経路発見要求（RREQ）を放送する。ソースデバイス110AからのRREQは、中間デバイス110B、110G及び110Fを含む３つの中間デバイスの第１セットによって受け取られる。図2bにおいて、ソースデバイス110AからのオリジナルRREQを受け取った第１グループ中の各々の中間デバイスは次にRREQを再放送し、したがって中間デバイス110E及び110Cを含む３つの更なる中間デバイスの第２セットにRREQを転送する。この時に、ソースデバイス110A及びいくつかの又は全ての第１セットの中間デバイスも、第１セットの中間デバイスの他のメンバから再放送されたRREQを受け取るが、それらは「繰り返し」であるとして再放送されたRREQを無視（破棄）する。図2cにおいて、中間デバイスの第１セットからオリジナルRREQを受け取った第２グループ中の各々の中間デバイスは次にRREQを再放送し、したがって、宛先デバイス110DにRREQを転送する。この時に、いくつかの又は全部の第１及び第２セットの中間デバイスは、また、第２セットの中間デバイスの他のメンバから再放送されたRREQを受け取るが、「繰り返し」であるとして再放送されたRREQを無視（破棄）する。最終的に、図2dにおいて、宛先デバイス110Dは、経路発見応答（RREP）によってRREQに応答し、経路発見応答（RREP）は、中間デバイス110Cに送信され、そして中間デバイス110Cによって中間デバイス110Fを通してソースデバイス110Aに転送される。したがって、図3a-3dにおいて発見された経路は110A-110F-110E-110Dである。
【００１９】
図2a-2dのAODVルーティングプロトコルの動作は、デバイス110が行う役割によって変わる。これらの動作は、デバイス110が(1)経路発見を開始するソースデバイス110Aであるか、(2)ルーティングメッセージを転送する中間デバイス（例えば110B; 110C）であるか、又は(3)経路発見要求に応答する宛先デバイス110Dであるかに依存し、以下でそれぞれ要約される。
【００２０】
ネットワーク200中の各々のデバイス110は、通信ネットワーク200中の他のデバイス110のID、これらの他のデバイス110の各々に到達するため即ちデータを送信するためのホップカウント（必要とされるホップの数）、通信ネットワーク200中の他のデバイス110の各々に到達するためにデータが送信されなければならない「次のデバイス」に関するその最新の情報を有する経路情報テーブルを維持する。宛先デバイス（例えば宛先デバイス110D）への経路がソースデバイス110Aの経路情報テーブル中で入手できないときはいつでも、ソースデバイス110Aは、経路発見要求（RREQ）を放送する。RREQは、複数のフィールドを持つIEとしてインスタンス生成されることができる。有利には、RREQは、ホップカウント制限を示す第１フィールド、ソースデバイスとその時点のデバイスとの間のホップの数を示す第２フィールド、経路発見要求を一意的に識別する要求IDを含む第３フィールド、ソースデバイスのIDを示す第４フィールド及び宛先デバイスのIDを示す第５フィールドを少なくとも含む。他のフィールドが含まれることができ、状況が許すならば、これらのフィールドの１つ以上は省略されることができる。RREQは、ソースデバイス110Aによって全てのその近傍のデバイスに放送される。ソースデバイス110Aは、RREQがどこまで転送されるかについて定める「探索領域」を定めるために、RREQフレーム（パケット）中のホップカウント制限を設定する。ソースデバイス110Aは、経路発見応答（RREP）が特定の期間内に受け取られない場合、RREQを再送信することができる。RREQの再送のためのトラフィックが制御されるならば、他の制御アルゴリズムに同調してそうすることができる。
【００２１】
一方、中間デバイス（例えばデバイス110C及び110D）は、RREQ及びRREPルーティングメッセージを受け取る。有利には、ネットワーク100中の全てのデバイス110において送受信される経路発見要求は、全て同じ数のフィールドを持たなければならないが、それぞれのデバイス110は、経路発見におけるその特定の役割に依存して、要求中のそれぞれのフィールドを更新することができる。一般に、ソースデバイス110Aと宛先デバイス110Dとの間のマルチホップ中継経路中にM個の中間デバイスが存在する場合がある。中間デバイスの挙動は、どちらのルーティングメッセージ（すなわちRREQ又はRREP）が受け取られるかに依存する。
【００２２】
中間デバイス110（例えばN番目の中間デバイス（1≦N≦M））は、ソースデバイス110A又は他の中間デバイス（例えば（N-1）番目の中間デバイス）からRREQを受け取る場合、既にRREQにおいて指定された宛先デバイス110Dへの経路情報を持っているならば、宛先デバイス110Dに代わって適切なホップカウント値を含むRREPによって応答することができる。さもなければ、中間デバイス110は、インクリメントされたホップカウント値を持つ受け取られたRREQを放送しなければならない。中間デバイス110は、ソースデバイスID及び要求IDによって識別されるRREQを初めて受け取る場合にのみ、受け取られたRREQを再放送しなければならない。有利には、中間デバイス110は、また、ソースデバイス110A及びRREQがそこから受け取られたデバイス110に対するその経路情報テーブル中の（逆方向リンク）ルーティング情報を更新する。
【００２３】
一方、中間デバイス110（例えばN番目の中間デバイス（1≦N≦M））は、（例えば（N+1）番目の中間デバイスから（1≦N≦M））RREPを受け取ることもできる。RREPは、複数のフィールドを持つIEとしてインスタンス生成されることができる。有利には、RREPは、宛先デバイスと中間デバイスとの間のホップの数を示す第１フィールド、この応答が関係する経路発見要求を一意的に識別する要求IDを含む第２フィールド、ソースデバイスのIDを示す第３フィールド、及び宛先デバイスのIDを示す第４フィールドを含む。中間デバイス110がより新しい情報（より大きな要求IDによって示される新しい経路又はより小さいホップカウント値を有する経路）を有するRREPを受け取る場合、中間デバイス110は、(1)その経路情報テーブル中のローカルルーティング情報（例えば、宛先デバイス110Dへの逆方向リンク）を更新し、(2)受け取られたRREP中のホップカウント値をインクリメントし、そして(3)それを、ソースデバイス110Aから前もって受け取られたRREQメッセージから取得されたそのローカルルーティング情報を用いてソースデバイス110Aに転送しなければならない。
【００２４】
また、宛先デバイス110DがRREQを受け取る場合、それは、(1)その経路情報テーブル中のローカルルーティング情報（例えば、ソースデバイス110Aへの逆方向リンク）を更新し、そして(2)RREQをそこから受け取ったところのデバイスにユニキャストを介してRREPによって応答しなければならない。RREPは、（例えばゼロに設定された又は１に設定された）初期化されたホップカウント値、及び、応答を介して新たな経路が提供されているか否かに依存してインクリメントされるか又は変更されない要求IDを含まなければならない。
【００２５】
上記した方法は、最少限のホップカウントを有するマルチホップ中継経路のソースデバイス110Aによる経路発見を可能にすることができるが、選択された経路（又はあらゆる他の経路）が所望のデータ伝送速度又は帯域をサポートするために十分なリソースを持つことを保証しない。すなわち、図2a-2dに関して上記した方法は、ソースデバイス110Aから宛先デバイス110Dへの所望のデータ速度でのデータ送信のためにマルチホップ中継経路全体を通して各々のデバイスにおいて利用できる、十分な利用可能な（予約されていない）メディアアクセススロットが存在することを保証しない。
【００２６】
図3a-3eは、アドホックオンデマンド距離ベクトルプロトコルを用いた分散型アクセス無線通信ネットワーク300における他の経路発見方法を説明する。図3a-3eに関して以下に記載する方法は、所望のデータ伝送速度又は帯域をサポートすることができないソースデバイス110Aから宛先デバイス110Dまでの経路を「取り除く」能力を提供する。言い換えると、図3a-3eにおいて説明される方法は、ソースデバイス110Aから宛先デバイス110Dへのデータ送信のために選択されたマルチホップ中継経路中の各々のデバイス110が、所望のデータ速度で送信データを転送するための十分な利用可能なメディアアクセススロット（MAS）を持つことを保証する。
【００２７】
図2a-2dの実施の形態の場合のように、デバイス110が行う役割によって、図3a-3eの改良されたAODVルーティングプロトコルの動作は変わる。これらの動作は、デバイスが、(1) 経路発見を始めるソースデバイスであるか、(2) ルーティングメッセージを転送する中間デバイスであるか、又は(3) 経路発見要求に応答する宛先デバイスであるかどうかに依存する。ネットワーク300において、デバイス110は、以下に説明される更なる動作と同様に、ネットワーク200について上で説明されたような様々な動作（簡潔さのためにここでは繰り返されない）を実行する。
【００２８】
図3aにおいて、ソースデバイス110Aは、宛先デバイス110Dに到達するためのマルチホップ経路をさがすために、経路発見要求（RREQ）を放送する。ソースデバイス110AからのRREQは、中間デバイス110Bを含む３つの中間デバイスの第１グループによって受け取られる。以下で詳細に説明されるように、RREQは、ソースデバイス110Aから宛先デバイス110Dへのデータ送信のために必要とされるスロット（MAS）の最少限の数を指定する。図3bに示されるステップは、中間デバイス110Fが所望のデータ送信をサポートするために十分な数の利用可能なスロット（MAS）を持たないので、中間デバイス110Fがソースデバイス110Aから受け取ったRREQを転送しないことを除いては、図2bと同様に上で説明されたように進む。中間端末110FがRREQを破棄するので、それは図3bにおいて中間端末110Cに転送されない。図3cに示されるステップは、第２"セット"中に１つの中間端末（110E）のみが存在し、中間デバイス110Eのみからなる中間デバイスの第３"セット"が存在することを除いては、図2cと同様に上で説明されたように進む。図3dにおいて、宛先デバイス110Dは、中間デバイス110EにRREPを送信することによって応答し、一方中間デバイス110CはRREQを再放送し、そのRREQは宛先デバイス110D及び中間デバイス110Fによって受け取られる。宛先デバイス110D及び中間デバイス110Fの両方は、以前に同じ要求を受け取っているので、そのRREQを破棄する。最終的に、図3eにおいて、RREPは中間端末110Eから送信されて、中間端末110Gを通してソース端末110Aによって受け取られる。したがって、図3a-3dにおいて発見された経路は110A-110G-110E-110Dであり、この経路は図2a-2dにおいて発見された経路とは異なるが、所望のデータ伝送速度又は帯域をサポートするために十分なリソース（スロット）を持つことが保証される。経路が異なる理由は、図2a-2d中の経路の一部を構成するデバイス110Fが所望の伝送速度をサポートするのに十分なスロットを持たず、したがってそれが図3a-3eにおいて迂回されたからである。
【００２９】
上記した通信ネットワーク200の動作と比較して、通信ネットワーク300中のソースデバイス110AはRREQメッセージ中に、それが放送されるときに少なくとも１つの更なるフィールドを含める。更なるフィールドは、ソースデバイス110Aから宛先デバイス110Dへの所望のデータ速度又は帯域でのデータの伝送のために必要とされるメディアアクセススロット（MAS）の数Xを識別する。このフィールドは、以下で詳細に述べるように、経路中の各々のデバイス110において十分な帯域（利用可能なスロットの数）を持つ経路のみが、データ伝送のために選択されることを保証するために用いられる。
【００３０】
有利には、通信ネットワーク300中のソースデバイス110AのRREQメッセージは、(1) "残存メディア時間"と呼ばれる更なるパラメータを識別する第２の更なるフィールド、及び(2)帯域優先度（B）フラグをさらに含む。残存メディア時間は、利用可能なスロットの最少の残存数を持つソースデバイス110Aから現在のデバイス110までの現在の経路中のデバイス110において利用可能なスロットの残存数を示す。すなわち、このフィールドは、ソース端末から現在のデバイスまでの現在のマルチホップ中継経路中の「隘路（chokepoint）」で利用可能な残存するメディア時間を識別する。以下でより詳細に説明されるように、RREQメッセージがデバイス110からデバイス110へ転送される度に、残存メディア時間は必要に応じて更新される。しかしながら、RREQが最初にソースデバイス110Aによって放送されるとき、このメディア時間は初期メディア時間値を反映するように初期化される。一実施例において、メディア時間は、無限大にリセットされることができる。他の実施例において、残存メディア時間は、そのフィールドに割り当てられたビット数を用いて利用可能な最大値に設定されることができる。さらに、より少ない残存メディア時間を持つ経路がより小さいホップカウント値を持っているとしても、より大きな残存メディア時間を持つ経路が選択されること即ちより少ない残存メディア時間を持つ経路よりも優先されることを示すために、Bフラグが（例えば"1"に）設定されることができる。さらに、RREQが残存メディア時間を示すフィールドを含む場合、RREPもまた、残存メディア時間を示すフィールド及びBフラグを含まなければならない。
【００３１】
一方、通信ネットワーク300の中間デバイス110が、データを送信するためにX個のMAS（スロット）が必要とされることを示すRREQを受け取る場合、自身が利用可能な少なくとも2X個のMAS（スロット）を中間デバイス110が持つ場合にのみ、中間デバイス110はRREQを（放送を介して）転送する。さもなければ、中間デバイス110は黙って受け取られたRREQを破棄する。
【００３２】
また、通信ネットワーク300の中間デバイス110が、Bフラグ及び利用可能なスロットの最少の残存数を持つ経路中のデバイス110で利用可能な残存メディア時間を示すフィールドを含むRREPを受け取る場合、中間デバイス110は以下のように動作しなければならない。Bフラグが設定され、より多くの数の利用可能なスロットを持つ経路に優先度が与えられなければならないことを示す場合、そのRREPが以前に受け取られたRREPと同じ要求IDを持つが、以前のRREP中で示されたものよりも大きな残存メディア時間を示すならば、中間デバイス110は、その経路情報テーブル中の対応する経路エントリを更新しなければならない。
【００３３】
さらに、通信ネットワーク300の中間デバイス110がRREQを受け取る場合、中間デバイス110の利用可能なMASの量Yが、受け取られたRREQ中に示される残存メディア時間未満であるならば、中間デバイス110はまた、それを転送する前にRREQの残存メディア時間フィールドにYの値をコピーする。
【００３４】
通信ネットワーク300の宛先デバイス110Dは、新たな要求IDを持ちX個のMAS（スロット）がデータを伝送するために必要とされることを示すRREQを受け取る場合、ソースデバイス110Aから中継されるデータを受け取るために利用可能な少なくともX個のMASを持つ場合にのみ、RREPによって応答する。さもなければ、通信ネットワーク300の宛先デバイス110Dが少なくともX個の利用可能なMASを持たない場合、それは応答することなくRREQを破棄する。
【００３５】
また、通信ネットワーク300の宛先デバイス110Dが、Bフラグ及び利用可能なスロットの最少の残存数を持つ経路中のデバイス110で利用可能な残存メディア時間を示すフィールドを含むRREQを受け取る場合、宛先デバイス110Dは以下のように動作しなければならない。Bフラグが設定され、より多くの数の利用可能なスロットを持つ経路に優先度が与えられなければならないことを示す場合、そのRREQが以前に受け取られたRREQと同じ要求IDを持つが、以前のRREP中で示されたものよりも大きな残存メディア時間を示すならば、宛先デバイス110Dは、その経路情報テーブル中の対応する経路エントリを更新しなければならない。
【００３６】
図3a-3eに関して上記した改良された方法を用いる利点は、最小限のホップカウント及び経路に沿った全てのデバイスにおいて利用可能な十分なメディアアクセススロット時間を持つ経路の発見、通信ネットワークの全体にわたる自動的な負荷平衡、経路発見とメディア時間予約との間に消費される可能性があるリソースのマージンを提供するために最大の残存した利用可能なスロットを持つ経路を選択するためのフレキシビリティの提供である。
【００３７】
好ましい実施の形態がここで開示されるが、多くのバリエーションが可能であり、それらは本発明のコンセプト及び範囲内である。そのようなバリエーションは、本願の明細書、図面及び請求の範囲を見れば、当業者にとって明らかになる。したがって、本発明は、添付の請求の範囲の精神及び範囲以外では制限されてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】無線通信ネットワークを説明する図。
【図２ａ】アドホックオンデマンド距離ベクトルプロトコルを用いる分散型アクセス無線通信ネットワークにおける経路発見方法を説明する図。
【図２ｂ】アドホックオンデマンド距離ベクトルプロトコルを用いる分散型アクセス無線通信ネットワークにおける経路発見方法を説明する図。
【図２ｃ】アドホックオンデマンド距離ベクトルプロトコルを用いる分散型アクセス無線通信ネットワークにおける経路発見方法を説明する図。
【図２ｄ】アドホックオンデマンド距離ベクトルプロトコルを用いる分散型アクセス無線通信ネットワークにおける経路発見方法を説明する図。
【図３ａ】利用可能なリソース（例えばスロット）の少なくとも最少限のセットを持つ経路を捜すアドホックオンデマンド距離ベクトルプロトコルを用いる分散型アクセス無線通信ネットワークにおける他の経路発見方法を説明する図。
【図３ｂ】利用可能なリソース（例えばスロット）の少なくとも最少限のセットを持つ経路を捜すアドホックオンデマンド距離ベクトルプロトコルを用いる分散型アクセス無線通信ネットワークにおける他の経路発見方法を説明する図。
【図３ｃ】利用可能なリソース（例えばスロット）の少なくとも最少限のセットを持つ経路を捜すアドホックオンデマンド距離ベクトルプロトコルを用いる分散型アクセス無線通信ネットワークにおける他の経路発見方法を説明する図。
【図３ｄ】利用可能なリソース（例えばスロット）の少なくとも最少限のセットを持つ経路を捜すアドホックオンデマンド距離ベクトルプロトコルを用いる分散型アクセス無線通信ネットワークにおける他の経路発見方法を説明する図。
【図３ｅ】利用可能なリソース（例えばスロット）の少なくとも最少限のセットを持つ経路を捜すアドホックオンデマンド距離ベクトルプロトコルを用いる分散型アクセス無線通信ネットワークにおける他の経路発見方法を説明する図。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
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【国際調査報告】
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