(57)【要約】  無線による網目状ネットワークとネットワーク・ノードを提供する方法と装置が記述されている。より詳細には、  ネットワーク・ノード近傍系を有するネットワークが記述されている。ノードはマルチセクタ型のアンテナとトランシーバ・コントローラを備える。各ノードは、設置するときに、アンテナをある方向に向ける必要もなく、また、予めネットワークと共同作業する必要もない。更に、ノードのためのソフトウェア・アーキテクチャも記述されている。
2005510896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ・セクター・アレイと、
前記アンテナ・セクター・アレイに結合された無線周波数（ＲＦ）変換器と、
前記ＲＦ変換器に結合されたトランシーバと、
前記トランシーバに結合されたトランシーバ・コントローラと、
前記トランシーバ・コントローラに結合されたプロセッサと、
前記プロセッサに結合されたインタフェースと
を備え、
前記ネットワーク・ドードが、隣接しているネットワーク・ノードとポイントツーポイント通信を行うように構成されるネットワーク・ノード。
【請求項２】
グローバルに位置決めを行うアンテナと、
前記アンテナとシングルボード・コンピュータおよび前記トランシーバ・コントローラとに結合されたグローバルな位置決めシステムと
を更に備え、
前記グローバルな位置決めシステムが、前記ネットワーク・ノ−ドと前記隣接しているネットワーク・ノ−ドとの同期を図るための時間基準を提供するように構成されている、請求項１に記載のネットワーク・ノード。
【請求項３】
前記アンテナ・セクター・アレイが、各セクターのバンクに配置され、セクターの各バンクが、トラフ、変形トラフ、またはコーナー反射器を有する、請求項１に記載のネットワーク・ノード。
【請求項４】
前記トランシーバ・コントローラが、実時間で実行するように構成され、前記プロセッサは非実時間で実行するように構成されている、請求項１に記載のネットワーク・ノード。
【請求項５】
インタフェースと、
前記インタフェースに結合された複数のレジスタと、
非実時間での実行から実時間での実行への変換のためにデータをバッファするよう構成され、且つ前記インタフェースに結合された第１のメモリ要素と、
バッファされたデータの転送時の同期のためにシーケンス番号を受信するように構成され、且つ前記インタフェースに結合されるように構成された第２のメモリ要素と、
前記第１と前記第２のメモリ要素に結合されたイベント・ハンドラと
を備え、
前記イベント・ハンドラが、実時間で予め計画されたスロットを処理するように構成されているトランシーバ・コントローラ。
【請求項６】
アンテナを有するように構成されるノードを提供するステップと、
別のノード、または、近傍のアクセス・ポイントと通信する前記ノードの位置決めを行うステップと
を備え、前記位置決めのステップには、ベース・ステーションの方向に、または、その方向の近くに前記アンテナを向けなければならないというステップを含まない、ネットワークの一部をインストールする方法。
【請求項７】
手動で前記ノードを構成する必要なく、且つ、予め前記ネットワークと共同作業をすることなくネットワークに接続するステップを更に備える、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ネットワーク・ノードを備え、前記ネットワーク・ノードが、ネットワーク近傍に配置され、且つ、前記ネットワーク近傍の前記ネットワーク・ノードが、互いに無線で直接通信を行って網目状ネットワークを提供するよう構成される、ネットワーク。
【請求項９】
前記ネットワーク・ノードと無線通信を行うように構成された近傍のアクセス・ポイントを更に備える、請求項８に記載のネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本特許出願は、２００１年４月１８日にファイルされた米国仮出願番号第６０／２８４，６７２号の特典をクレームし、この内容を本願明細書に援用する。
【発明の分野】
【０００２】
一般的には、本発明は、ネットワークとネットワーク・ノードに関し、より詳細には、無線網目状のネットワークとネットワーク・ノードに関する。
【発明の背景】
【０００３】
インターネットの発展とともに、情報にアクセスしたいという消費者の要望が増えつづけている。このような発展に伴い、新しい情報が絶えずインターネットに加えられる。特にマルチメディア・コンテンツに関しては、この情報の多くは、かなりの帯域幅を費やしている。
【０００４】
電話によるダイヤルアップ・サービスは、衛星通信、ＤＳＬ（デジタル加入者線）、およびケーブル・モデム等の帯域幅がより広い各システムに取って代わられつつある。残念ながら、現時点でこれらのシステムを利用している人の数は、非常に少ない。また、これらのシステムを取得・設置するためにはコストがかかるために、このシステムを利用しない消費者が多い。
【０００５】
そのような事情から、無線接続が増加しつつある。無線システムは、対応する有線システムよりも、より少ない費用でより急速に展開されることが可能であろう。携帯電話技術を使用するシステムは、移動無線によるインターネット接続を可能にすることを目標としている。しかしながら、そのようなシステムは、帯域幅に制限がある。
【０００６】
携帯電話技術への代替手段としては、データのみの高速サービスを提供するセルラ・アーキテクチャがある。１つの例としては、Ｓｐｒｉｎｔ  Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  Ｄｉｒｅｃｔという商標のもとにＳｐｒｉｎｔ社によって提供されるＭＭＤＳ（多チャネル・多点配信サービス）がある。高速サービスを供給する無線システムの成果には、有線のローカル配信ネットワークの設置（インストレーション）に関連するオーバーヘッドを伴うことなく急速に展開できることが含まれる。しかしながら、ＭＭＤＳのベースは、長距離伝送と熟練を要する加入者宅内配置である。それゆえ、このやり方は商業的に実行可能であるとは思えないほどコストが高くつくものであるとＳｐｒｉｎｔは明白に結論している。
【０００７】
設置が複雑ではなく、コストもかからないＤＳＬに匹敵する帯域幅とケーブル・モデム技術を使用している固定無線による解決策が必要とされている。網目状のアーキテクチャとプロトコルはこれらの要求を満たす。Ｓｈｅｐａｒｄの米国特許第５６８０２３８０２号に、固定無線ネットワークが開示されている。Ｓｈｅｐａｒｄでは、その無線ネットワークは、送受信にスペクトラム拡散技術を使用する分散型パケット無線概念に基づいている。しかしながら、Ｓｈｅｐａｒｄはスペクトラム拡散技術の制約を受ける。
【０００８】
したがって、スペクトラム拡散技術に依存しない網目状のネットワークとノードを提供することが望ましい。更に、商業的に実現するにあたって、そのような網目状のシステムの設置および展開は、ＭＭＤＳシステムよりも難しいものではない。
【０００９】
本発明の第一の態様はネットワーク・ノードである。よし詳細には、アンテナ・セクター・アレイが、ＲＦ（無線周波数）変換器と結合される。トランシーバは、ＲＦ変換器と結合される。トランシーバ・コントローラがトランシーバに結合される。プロセッサがトランシーバ・コントローラと結合される。インタフェースはプロセッサと結合される。ネットワーク・ノードは、隣接しているネットワーク・ノードとのポイントツーポイント通信を行うように構成されている。
【００１０】
本発明の別の態様は、トランシーバ・コントローラである。より詳細には、インタフェースに結合された複数のレジスタである。インタフェースに結合された第１のメモリ要素が、非実時間での実行から実時間での実行への変換のためにデータをバッファするように構成される。第２のメモリ要素が、バッファされたデータの転送時の同期のためにシーケンス番号を受信するように構成される。イベント・ハンドラは、第１と第２のメモリ要素に結合され、且つ、実時間で予め計画されたスロットを処理するように構成されている。
【００１１】
本発明の別の態様は、ソフトウェア・アーキテクチャである。より詳細には、規定モジュール、ルート管理モジュール、プロトコル・スタック・モジュールが提供される。データベース・モジュールは、プロトコル・スタック・モジュール、規定モジュール、およびルート管理モジュールと通信する。データベース・モジュールは、データベース管理モジュールを有するように構成され、且つ、共有できるデータベースを送受信するように構成されている。トラフィック管理モジュールは、データベース・モジュールと通信する。リンク管理モジュールは、データベース・モジュールと通信する。インタフェース・コントロール・モジュールは、インタフェース・コントローラおよびデータベース・モジュールと通信する。位置決めモジュールは、データベースモジュールと通信する。
【００１２】
本発明の別の態様は、ネットワークの一部をインストールするための方法である。より詳細には、アンテナを有するように構成されたノードが提供される。ノードは、別のノード、または、近傍のアクセス・ポイントと通信できるように位置決めされる。また、位置決めのステップには、ベース・ステーションの方向に、または、その方向の近くにアンテナを向けなければならないというステップが含まれない。
【００１３】
本発明の別の態様は、ネットワーク近傍に配置されたネットワーク・ノードを備えるネットワークであり、ネットワーク近傍の前記ネットワーク・ノードは、互いに無線で直接通信を行って網目状ネットワークを形成するよう構成されている。
【００１４】
本発明の上記と同様の更に別の態様が、以下の詳細な記述において明らかになるであろう。
【００１５】
添付図面に即して行う以下の詳細な記述を考慮することによって、本発明の教示を容易に理解することができる。
【００１６】
理解を容易にするために、各図において共通する同一の要素には、可能であれば、同一の参照数字が使用されている。
【詳細な説明】
【００１７】
システム・アーキテクチャ
図１は、本発明の１つの態様による相互接続型のＭＡＮ（メトロポリタン・エリア・ネットワーク）１１１からなるネットワーク１０６の１つの模範的な実施形態を表示するネットワーク図である。ＭＡＮ１１１Ａは、ネットワーク１００ＡとＰｏＰ（相互接続点）１１０Ａを含む。ＭＡＮ１１１Ｂは、ネットワーク１００ＢとＰｏＰ１１０Ｂを含む。ＭＡＮ１１１Ｃは、ネットワーク１００ＣとＰｏＰ１１０Ｃを含む。各ＰｏＰ１１０は、バックボーンを経由して例えば、バックボーン  １２０ＡＣと１２０Ｂを経由して、キャリア・サービス・プロバイダ・ネットワーク７５との間のデータ転送サービスを提供する。更に、ＰｏＰ１１０は、互いに直接通信できる。例えば、ＰｏＰ１１０ＡとＰｏＰ１１０Ｃが互いに直接通信している状況が表示されている。キャリア・サービス・プロバイダ・ネットワーク７５は、同位関係を通じて他の各キャリア・サービス・プロバイダとの間で通信できる。このようにして、例えば、ＰｏＰ１１０Ａは、インターネット・プロトコル（ＩＰ）データ転送サービスを、別のキャリア・サービス・プロバイダへのＤＩＡ（Ｄｉｒｅｃｔ  ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ（インターネットによる直接アクセス））接続を可能にするキャリア・サービス・プロバイダ・ネットワーク７５に提供できる。
【００１８】
ＰｏＰ１１０は、キャリア・サービス・プロバイダ・ネットワーク７５のＰｏＰであり得る。そのようなＰｏＰ１１０は、無線のＭＡＰ（メトロポリタン・アクセス・ポイント）１０３（図２に図示）と共存できる。
【００１９】
網目状アーキテクチャ
図２は、本発明の１つの態様によるネットワーク１００の１つの模範的な実施形態を表示するネットワーク図である。ネットワーク１００は、ＳＮＡＰ（ネットワーク・アクセス・コンセントレータ）１０３、ＭＡＰ１０３、ＮＡＰ（ネットワーク・アクセス・ポイント、または近傍系アクセス・ポイント）１０１およびネットワーク・アクセス・ノード１０２を有する。ネットワーク１００のトラフィックの経路は、ネットワーク・アクセス・ノード１０２から隣接しているネットワーク・アクセス・ノード１０２までとすることができる。そのような隣接しているネットワーク・アクセス・ノード１０２によって、ＮＡＰ１０１、または最終送信先のネットワーク・アクセス・ノード１０２に達するまで、隣接しているネットワーク・アクセス・ノード１０２の１つ等への上記トラフィックの経路を決定できる。特に、ノード１０２は、私設の無線ネットワークを形成して、互いに通信できる状態にあるが、ノード１０１のいずれとも通信できない状態にある。ノード１０１は、互いに通信できる状態にある。ノード１０１、およびノード１０２は、例えば、図６に例示されている建物２００の上のような屋根の上、窓際、屋根裏、電柱、電話線電柱等に設置できる。より詳細には、目の細かい網目状ネットワーク、すなわち、十分な数のノードを有する網目状ネットワークにおいて、ノード１０２は建物の中にあってもよく、例えば、机の上にあってもよい。
【００２０】
ＭＡＰ１０３は、様々な迂回中継線１０５に結合できる。これらの迂回中継線１０５はネットワーク１０６に結合でき、例えば、ＰｏＰ１１０（図１に示す）に結合できる。ネットワーク１０６は、ＯＣ（オペレーション・センター）１０４に結合できる。迂回中継線１０５は、ネットワーク１０６の一部を形成できる。ネットワーク１０６は、インターネット、私設のネットワーク等の一部分をなすことができる。私設のネットワークは、インターネットに接続されていないネットワークを意味する。
【００２１】
ＮＡＰ１０１は、迂回中継線通信リンク１０７を経由してＭＡＰ１０３またはネットワーク１０６と通信できる状態である。迂回中継線は有線でも無線でもよいということを理解されたい。特に、ＮＡＰ１０１に結合された迂回中継線は無線の迂回中継線であってもよい。一実施形態では、ＭＡＰ１０３とＮＡＰ１０１の間で、ポイントツーポイント通信が  ＵＮＩＩ（Ｕｎｌｉｃｅｎｓｅｄ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）バンドで使用されている。最も、優先接続が利用可能な場所では、有線接続をネットワーク１０６直結の迂回中継線として使用してもよい。
【００２２】
ネットワーク・アクセス・ノード１０２は、少なくとも１つのＮＡＰ１０１またはノード１０２と無線により通信する状態にある。ノード１０２またはＮＡＰ１０１を、同報通信、ポイントツーポイント通信、およびマルチキャスティングのいずれか、またはそれらのある組み合わせが可能なように構成できることを理解されたい。同報通信は、受信可能な１人または複数の対象者の中から目標となる特定の受信対象者を選び出すことなく送信することを意味する。ポイントツーポイント通信は、受信可能な１人または複数の対象者の中から目標となる特定の受信対象者を選び出してその選出された受信対象者に送信することを意味する。マルチキャスティングは、受信可能な対象者の中から目標となる複数の特定の受信対象者を選び出してその選出された複数の受信対象者に送信することを意味する。明確にするため、ノード１０２間、ＮＡＰ１０１間、ＮＡＰ１０１とノード１０２との間の通信は、ポイントツーポイント通信として記述される。最も、上述した他の通信形式も使用できる。
【００２３】
１つの実施形態では、ＵＮＩＩバンドの電波を使用して通信が行われる。しかしながら、  他の周知のバンドも使用できる。ノード１０２、少なくとも一部無線接続を使用するＷＡＮ（ワイド・エリア・ネットワーク）１０８を形成する。より詳細には、９−５４メガビット／秒（Ｍｂｉｔｓ／ｓ）の範囲での通信にＩＥＥＥ８０２．１１ａの物理層およびリンク層規格を採用できる。このようにして、ネットワーク近傍系１０９Ａから１０９Ｄ等のようなノードからなる近傍系を、ノード１０２を使用して形成することができる。このような近傍系１０９各々は、一つまたは複数のＮＡＰ１０１と通信して、ネットワーク１０６にアクセスすることができる。
【００２４】
本明細書に記述される通信スロットは、関連する周波数を有するタイム・スロットである。しかしながら、普通の当業者なら、コード、チャネル等を無限に含む他の形式の通信空間も使用できることは理解できるであろう。図１を参照すると、１つのフレームの最初の部分に関連する短いタイム・スロットの間に情報を送受信してＮＡＰ１０１とノード１０２とは、２地点相互の間で、および３地点以上の相互の間で通信が行われている。各々のフレームは、ほぼ同じ長さの時間である。限定はされないが、１つの例として、各々のフレームの長さは、ほぼ１秒、つまり、各々のフレームは、ほぼ１秒ごとに、始まり、１秒ごとにおわる。特に、１つまたは複数のタイム・スロットを１つのフレームの中に含むことができる。限定はされないが、１つの例として、１つのタイム・スロットが約１ミリセカンドの長さを有するとすると、１つのフレームの中に、約１０００のタイム・スロットを含むことができる。更に、周知のように、１つのフレームを複数のサブ・フレームに分割できる。例えば、１秒の長さの１つのフレームを、２００ミリセカンド長さの５つのサブ・フレームに分割できる。そのサブ・フレーム各々は、１ミリセカンド長さのスロット２００個を含む。例を示す目的のために、固定長のスロットについて記述しているが、可変長のスロットも使用でき、且つ、可変長のスロットの長さを、１つのフレームの中で変化させることができることを理解されたい。
【００２５】
ノード１０２とＮＡＰ１０１それぞれは、ネットワーク１００内のノードおよびＮＡＰと同じ時間基準に合わせて動作する。上記時間基準は、真太陽時であっても、任意の同期時間であってもよい。時間基準は、以下に記述するように、ＧＰＳを使用して衛星中継で得ることができる。または、専用のタイム・スロットを使用して、フレーム基準信号をフレームの始めにあるノード間において送信することができる。上記の専用タイム・スロットは、限定はされないが、１つの例として、約１マイクロセカンドのパルス送信のためには、持続時間が約２００マイクロセカンドであってもよい。または、上記の専用タイム・スロットは、符号化された波形を含んでいてもよい。
【００２６】
図３は、本発明の１つの態様によるネットワーク・インフラストラクチャ（基盤）の１つの模範的な実施形態のブロック図である。図２と図３を参照すると、ネットワーク１０６はルータ１１６と結合されている。ルータ１１６は、ＰＯＰ１１０と結合されている。ＰＯＰ１１０は、少なくともＮＡＰ１０１に結合されているＭＡＰ１０３と結合されている。
【００２７】
ＰｏＰ設備とオペレーション・センター機器
ＰｏＰ１１０は、ポイントツーポイント・ラジオまたはトランシーバ１１２と、  セグメント・スイッチ１１３と、サーバ・セット１１４とファイバ・インターフェース１１５を備える。セグメント・スイッチ１１３は、ノード１０２と同様、ラジオ１１２、サーバ・セット１１４およびインタフェース１１５に結合するバス１１７を有してもよい。可能ならば、ファイバ・インタフェース１１５を光ファイバ線１１８との結合に使用でき、実施形態のラジオ１１２を省略できる。しかしながら、１つまたは複数のファイバ接続が利用できなければ、ポイントツーポイント・ラジオ１１２を無線接続１２１に使用できる。ＰｏＰ１１０の設備機器とオペレーション・センター１０４の機器は、共存できる。
【００２８】
サーバ・セット１１４は、限定はされないが、他の周知のサーバ・アプリケーションの中でも、マルチメディア、規定、認証、ピア・ツー・ピア共有管理を含有する、１つまたは複数のＤＮＳ、メール、ニュース、  ウェブ・キャッシング、ファイル・キャッシング、ストリーミング・サービスを含む冗長サーバを含む。上記サーバ・セット１１４によって、無線サービス間の境界設定が行われて、図２のネットワーク１００が動作する。
【００２９】
ネットワーク１０６は、ルータ１１６に結合され、ルータ１１６は、セグメント・スイッチ１１３に結合される。ＰＯＰ１１０のセグメント・スイッチ１１３を使用して、ネットワーク１００がキャリア・プロバイダの集合ルータ１１６に接続され、ネットワーク１００とキャリア・サービス・プロバイダ・ネットワーク７５との間のＢＧＰ（Ｂｏｒｄｅｒ  Ｇａｔｅｗａｙ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）サービスが提供される。セグメント・スイッチ１１３は、ネットワーク１００に関連するサービスを行う転送処理を実行する。
【００３０】
ＭＡＰ機器
ＭＡＰ１０３は設備の集合体であって、そこで、ＰｏＰ１１０に対する送受信トラフィックはＮＡＰ１０１に対する送受信トラフィックに分割されている。ＭＡＰ１０３各々は、１つ以上のＮＡＰ１０１をサポートできる。ＭＡＰ１０３はポイントツーポイント・ラジオ１１２、セグメント・スイッチ１１３、サーバ・セット１１４、選択可能ノード１０２、および選択可能ファイバ・インタフェース１１５を含む。各ラジオ１１２によって、ＭＡＰ１０３は、各ＰｏＰ１１０、および各ＮＡＰ１０１に接続されて送受信を行う。セグメント・スイッチ１１３は、各ＮＡＰとのトラフィックを集めてＰｏＰ１１０との送受信を行う。光ファイバ１１８との接続が可能であれば、選択可能ファイバ・インタフェース１１５を、ＰｏＰ１１０および／または、１つまたは複数のＮＡＰ１０１との接続に使用できる。したがって、１つまたは複数のラジオ１１２を選択可能にできる。
【００３１】
以上、サーバ・セット１１４について記述した。追加ＭＡＰ機器は、バックアップ電源、遠隔モニタリング機器および遠隔制御機器を備えることができる。
【００３２】
ローカルの網目状ネットワークの適用範囲によっては、ノード１０２は、ＭＡＰ１０３と共存できる。
【００３３】
ＮＡＰ機器
ＮＡＰ１０１は、ポイントツーポイント・ラジオ１１２、セグメント・スイッチ１１３、サーバ・セット１１４、ノード１０２、および選択可能ファイバ・インタフェース１１５を有する。ラジオ１１２によって、通信インターフェースがＭＡＰ１０３に供給される。セグメント・スイッチ１１３は、近傍系ノードとのトラフィックを集めてＭＡＰ１０３との送受信を行う。光ファイバとの接続が可能であれば、選択可能ファイバ・インタフェース１１５を、ＭＡＰ１０３との接続に使用できる。したがって、ラジオ１１２を選択可能にできる。
【００３４】
上記のように、サーバ・セット１１４は、バックアップ電源からのいずれか１つまたはすべての追加ＮＡＰ機器、遠隔モニタリング機器および遠隔制御機器を含んでいる。
【００３５】
特に、複数のＮＡＰ１０１が近傍系に役立つ地域では、ＮＡＰ１０１の規模を、ノード１０２と迂回中継線１０７に縮小できる。ポイントツーポイント通信ができる高利得アンテナを有するノード１０２によって、迂回中継線１０７が供給されることが可能となる。更に、複数のラジオ１１２を含むことによって、ＮＡＰ１０１を複数のラジオ・チャネルをサポートするように構成できる。より詳細には、複数の単一セクター・ラジオ、または、複数セクターのアンテナを構成する複数のラジオを使用できる。
【００３６】
ネットワーク・ノード
図４を参照すると、本発明の１つの態様によるノード１０２の１つの模範的な例のブロック図である。各アンテナ・セクター・アレイ２４４はアンテナ・スイッチ２４３に結合される。各アンテナ・セクター・アレイ２４４は、８セクターのアンテナの内の例えば、４つのセクターを有することができる。
【００３７】
図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｃを参照すると、本発明の１つの態様によるアンテナ２２４，２２６，２２８それぞれの１つの模範的な実施形態の断面図が示されている。アンテナ２２４は８つのトラフ状の反射器セクター２２５を備える。アンテナ２２６は８つのコーナ反射器セクター２２７を有する。アンテナ２２８は給電盤２２９Ａを有する８つの変形トラフ状の反射器セクター２２５を備える。アンテナ２２８は、１つの模範的な実施形態として、約１０度の垂直ビーム幅と８つのセクターによって分割される約３６０度の水平ビーム幅を有することができる。８つのセクターを有するアンテナを実例として記述したが、そのようなアンテナは、８つよりも少ないまたは多い数のセクター、すなわち、１個からｑ個（ｑは整数）のセクターを備えることができる。複数のセクターを有するアンテナについて記述されたが、限定されるわけではないが、全方向アンテナ、個々に異なる指向性を有する指向性アンテナの集合体、複数セクター・アンテナの組み合わせ、および全方向アンテナ、ビーム形成アンテナ、またはマート・アンテナ等他のアンテナ構成も利用可能である。更に、約１０度の垂直ビーム幅が使用されているが、他のビーム幅も使用可能である。
【００３８】
再び図４を参照すると、多位置スイッチであってもよいアンテナ・スイッチ２４３を使って、２つのバンクのアンテナ・アレイ２４４から１つのセクターを選択する。例えば、バンクそれぞれは、４つのセクターを有する。スイッチ２４３に結合されたスイッチ２４２を使用して、２つのバンクのアンテナ・アレイ２４４から１つのバンクのアンテナ・アレイを選択する。セクター・スイッチ制御信号がラジオ・コントローラまたはトランシーバ・コントローラ２４６からスイッチ・ドライバー２４１に供給され、それに応答して、スイッチ・ドライバ２４１によって、ドライブ信号がスイッチ２４３に供給されて、アレイ２４４の内の選択されたセクターにスイッチされる。
【００３９】
送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ２３９の設定は、情報がノード１０２から送信されているかまたはノード１０２に受信されているかに基づいて設定される。Ｔ／Ｒスイッチ２３９はコントローラ２４６からの制御信号に応答して設定される。制御信号はコントローラ２４６から電力増幅器２３８に供給されて、増幅器２３８の起動と非活動化が行われる。電力増幅器２３８がオンであるならば、Ｔ／Ｒスイッチ２３９は送信に設定され、また、電力増幅器２３８がオフであるならば、Ｔ／Ｒスイッチ２３９は受信に設定される。受信された信号は、到来信号を増幅するスイッチ２３９からＬＮＡ（線形線形低雑音増幅器）２３７に供給される。増幅された信号は増幅器２３７からＲＦ（無線周波数）コンバータ２３６に供給される。
【００４０】
データを送信するとき、ＲＦコンバータ２３６への入力は、ＩＦ（中間周波数）から送信周波数にアップ・コンバードされて、出力が送信用の追加パワーを供給する信号強度を増幅する増幅器２３８に供給される。データを受信するとき、ＲＦコンバータ２３６は、到来信号をＩＦにダウン・コンバートする。データを受信するとき、ＲＦコンバータ２３６のＩＦ出力はトランシーバ２３５に供給される。
【００４１】
ＲＳＳＩ２９９は、ＲＦコンバータ２３６の出力から受信信号を抽出し、そのような受信信号の信号強度の度数をトランシーバ・コントローラ２４６とトランシーバ２３５のモデム２７３に供給する。
【００４２】
トランシーバ２３５はモデム２７３への、および該モデムからのデータを受信する。該モデム２７３は、トランシーバ・コントローラ２４６への、および該コントローラからのデータと、ＲＦコンバータ２３６への、および該コンバータからのデータとを受信する。以下に詳細に説明するように、トランシーバ・コントローラ２４６によって、制御信号とコンギギュレーション信号をトランシーバ２３５およびモデム２７３に供給される。モデム２７３は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ準拠の機器でよい。
【００４３】
したがって、データ送信のために、ラジオ２３５は、送信されるべきデータをトランシーバ・コントローラ２４６から得て、モデム２７３を使用して、デジタル形式からアナログ形式に変換する。トランシーバ２３５は、そのようなデータを変調し、変調されたデータを、例えば、ほぼ１００ＭＨｚから４００ＭＨｚの範囲内のＩＦデータに変換する。ＲＦコンバータは、そのようなＩＦから送信周波数への周波数発す変換を行う。１つの実施形態では、ＲＦコンバータ２３６は、５．８ＧＨｚのＵＮＩＩバンド・ラジオを使用して実装される。しかしながら、他の周波数を有する他のラジオを使用することもできる。送信周波数の実施例は、５．２３５ＧＨｚから５．８３５ＧＨｚの範囲内にある。
【００４４】
ラジオ２３５は、ラジオ・コントローラまたはトランシーバ・コントローラ２４６に結合される。１つの実施形態では、本明細書の  ほかの場所でより詳細に記述されているように、ＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ）を使用して、ラジオ・コントローラ２４６を実装できる。ラジオ・コントローラ２４６は、ＳＢＣ（シングルボード・コンピュータ）２４５に結合される。ＳＢＣ２４５は、メモリ２９７とプロセッサ２５０を備える。ＳＢＣ２４５は、ルーティング・トラフィックできるように構成され、このような状況では、ルータであると考えることもできる。インターネット・コンテンツまたは他のネットワークのコンテンツ部分をキャッシングするためにＳＢＣ２４５をキャッシュ・メモリ２４０に選択可能に結合できる。キャッシュ・メモリは、１つのまたは複数のディスク・ドライブ、または、半導体または磁気メモリ技術を使用した他の大容量記憶装置を備えることができる。
【００４５】
ＳＢＣ２４５は、ＷＬＡＮ（無線ローカル・エリア・ネットワーク）インタフェース２３４、イーサネット・インタフェース２３３、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）インタフェース２３２、ファイバ・チャネル・インタフェース１１５等に結合できる。ファイバ・チャネル・インタフェース１１５を使用して、インタフェースを経由してＳＢＣ２４５に結合できる、または、選択可能に直接ＳＢＣ２４５に結合できる迂回中継通信を行うことができる。迂回中継線通信を行う機器は、使用される迂回中継線の形式に左右される。本明細書の他の場所で述べたように、迂回中継線は有線でも無線でもよい。
【００４６】
ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）２４７のアンテナ２４８は、ＧＰＳ２４７に結合される。ＧＰＳ２４７は、ラジオ・コントローラ２４６とＳＢＣ２４５に結合される。ＧＰＳアンテナ２４８は、タイミング・パルスと、ノード１０２の位置に関する情報を受信する。具体的には、ＧＰＳ２４７によって１秒あたり１パルス（１ＰＰＳ）信号が受信されて、ラジオ・コントローラ２４６に供給される。
【００４７】
ＳＢＣ２４５は、特に、Ｌｉｎｕｘ，ＭＳ  Ｗｉｎｄｏｗｓ，およびＵＮＩＸのような非実時間オペレーティング・システム２２３を使用して、チャネル・アクセス・プロトコルを実行する。後者の実施例については、参照された同時継続中の前述の特許出願により詳細に記述されている。トランシーバ・コントローラ２４６は、モデム２７３とトランシーバ２３５の定時制御を行うのに使用される、実時間処理ユニット、または実時間コントローラである。ＳＢＣ２４５は、ネットワークディスカバリ、スロット割当て、パケット・キャッシング、パケット・バンドリング、およびトラフィック・ルーティングのようなネットワーク制御機能、並びにスロット割当てを実行する。実時間コントローラ２４６は、プロセッサ２５０のスケジュールにしたがって、トランシーバ２３５およびアンテナ２４４の直接制御を含む、送信スロット１９１と受信スロット１９０（それぞれ図６Ｂおよび図６Ａに示す）を実行する。
【００４８】
図５を参照すると、本発明の１つの態様による実時間コントローラ２４６の１つの模範的な実施形態のブロック図が示されている。続いて図５を参照し、図４を改めて参照すると、コントローラ２４６を、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）２２２、および周辺機器、すなわち、ディジタル−アナログ変換器２８０、ローパス・フィルタ２８２、オシレータ２８３、およびメモリ２９５を使用して実装できる。ＦＰＧＡが本明細書において記述されているが、離散的な要素機器または特定用途向け集積回路をＦＰＧＡ２２２の代わりに使用できることを理解されたい。
【００４９】
ＦＰＧＡ２２２の実時間コントローラ２４６は、プロセッサ・バス・インタフェース２５１とプロセッサアクセス可能レジスタ２５２〜２５６を備えるプロセッサ・モジュール２２０と、各スロットを定義する制御ワードを処理して、実行するイベント・ハンドラ・モジュール２６５と、トランシーバ・コントロール・機能モジュール２６６と、時間基準モジュール２８５とを含むいくつかのモジュールを含有する。
【００５０】
読み出し／書き込みバス２８１を利用してアドレスへの書き込みおよびアドレスからの読み出しを行うことによって、プロセッサ２５０は、プロセッサ・バス２５８とバス・インタフェース２５１を使用して、ＦＰＧＡ２２２を制御し、モニターする。
【００５１】
バス・インタフェース２５１は、アドレスを解読して、プロセッサ２５０がどのモジュールにアクセスしようとしているのかを決定する。そして、バス・インタフェース２５１は、プロセッサ２５０から、目標モジュールにデータを通過させる。逆に、バス・インタフェース２５１はアドレスを解読して、コントローラ２４６の１つのモジュールからプロセッサ２５０へデータを通過させる。前述のモジュールに加えて、ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ−Ｉｎ−Ｆｉｒｓｔ−Ｏｕｔ  ｑｕｅｕｅ（先入れ先出し方式キュー））、すなわち、ＦＩＦＯバッファ（「ＦＩＦＯ」）２６１、２６２、２９１、および２９２と、ＲＳＳＩレジスタ２６７に対応する他のアドレスをＦＰＧＡ２２２に書き込む、またはＦＰＧＡ２２２から読み出すことができる。
【００５２】
プロセッサ２５０がアクセスできるＦＰＧＡレジスタ２２２は、ＦＰＧＡ２２２の動作モードを制御するのに使用されるモード・レジスタ２５２、ＦＩＦＯバッファ２６１、２６２、２９１および２９２を制御するのに使用されるＦＩＦＯ制御レジスタ２５３、制御ワードのステータス及び数をＦＩＦＯバッファ２６１、２６２、２９１および２９２それぞれに供給するのに使用されるＦＩＦＯカウント・レジスタ２５４、プロセッサ割り込みフラグをクリアして、各種プロセッサ割り込み条件を割り込み可能にする／割り込み禁止にするのに使用されるＩＲＱおよび割り込みレジスタ２５５、時間基準エラーの値を現在のフレームに供給するのに使用されるフレーム・エラー・レジスタ２５６、およびアナログ−デジタル・コンバータ２６９による変換の後、ＲＳＳＩ出力２７０を受信し、前記デジタルＲＳＳＩ出力をプロセッサ２５０のためのバス・インタフェース２５１に供給するために使用される受信信号の強度インディケーター（ＲＳＳＩ）レジスタ２６７を備える。
【００５３】
実時間コントローラ２４６は、４つのＦＩＦＯバッファを含む。それらのＦＩＦＯバッファは、制御ワードＦＩＦＯ２６１、ステータス・ワードＦＩＦＯ２６２、および２つのデータＦＩＦＯ、すなわち、受信データＦＩＦＯ２９１と送信データＦＩＦＯ２９２である。データＦＩＦＯをメモリに実装でき、ＦＰＧＡ２２２の一部として、提供される。しかしながら、データＦＩＦＯ２９１および２９２は、図示されているように外部メモリ２９５に実装されており、ＦＰＧＡ２２２が有することができる深度よりも大きいＦｌＦＯ深度が可能となる。メモリ２９５は、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、書換可能読み出し専用メモリ（ラッシュ・メモリ、ＥＥＰＲＯＭ等）、または、他の適切なメモリであってよい。
【００５４】
続けて図４と図５を参照し、更に本発明の１つの態様による受信スロット１９０および送信スロット１９１のブロック図が表示されている、図６Ａおよび図６Ｂの参照すると、プロセッサ２５０は、１セットの制御ワードをＦＰＧＡ２２２に書き込み、後々の送信スロット１９０、受信スロット１９１を計画する。
【００５５】
制御ワード（ＣＷ）ＦＩＦＯ２６１は、制御ワード信号２５９の制御ワードを含んでおり、それらの制御ワードは送信スロット１９０、または受信スロット１９１それぞれを定義する。各制御ワードは、送信データＦＩＦＯ２９２および  ステータス・ワードＦＩＦＯ２６２との相互関係を示すシーケンス番号を含み、スロットが送信スロット１９０、または受信スロット１９１であるか、どの周波数チャネルを使用すべきか、どのアンテナ、またはセクター２２５、２２７、２２９の内のどのセクタを使用すべきか、ガード・タイム期間２１６、および現在のフレームを開始するときスロット１９０、および１９１の開始予定時刻は何時か、ならびに、上記のガード・タイム期間２１６および上記スロット１９０および１９１の持続時間の長さ下記事項を指定する。
【００５６】
各スロット１９０、１９１は、ガード・タイム期間２１６、プリアンブル部２１７、ヘッダー部２１８、ペイロード部２１９、制御部２０９、およびパディング（ＰＡＤ）部２２１を含む。パディングは、スロット長さ埋めるのに使用される。送信（ＴＸ）スロット１９１は、更に送信パワー部２１０を備える。しかしながら、送信パワー部２１０内の情報は送信されず、むしろ、送信される前にセクション２１０はモデム２７３によって分解される。ＳＢＣ２４５は、送信パワー部２１０とヘッダー部２１８の情報を発生したり、ペイロード部２１９にペイロードを入れるたりするのに使用される。モデム２７３は、プリアンブル部２１７を到来メッセージに追加する。次に、モデム２７３は、できる限りパディングをパディング部２２１に追加し、また、制御情報を制御部２０９に追加する。モデム２７３はセクション２０９にコントロール情報の渦巻きのコーディングを使用してもよい。更に、ＳＢＣ  ２４５は、ペイロード部２１９内の情報にエラー・コーディングを行って、制御部２０９およびペイロード部２１９のいずれかまたは両部内に上記エラー・コーディング情報を含むことができる。ＳＢＣ２４５は、巡回冗長符号（ＣＲＣ）、Ｒｅｅｄ  Ｓｏｌｏｍｏｎ符号、畳み込み符号のようなエラー制御コードを使用できる。ガード・タイム期間２１６は、制御ワード・データからトランシーバ２３５を構成するのに要する時間よりも長い。
【００５７】
実時間コントローラ２４６によって、プロセッサ２５０がガード・タイム期間２１６、およびスロットそれぞれに対してスロット持続時間１９２、１９３を指定できる。したがって、プロセッサ２５０においてＭＡＣプロトコルまたはチャネル・アクセス・プロトコルが動作するのが容易となり、ネットワークの状態に応じて、スロットそれぞれに対するにガード・タイムとスロット持続時間が変えられる。
【００５８】
実時間コントローラ２４６は、プロセッサ２５０がノード１０２がスロットの実行に失敗したかどうかを決定してその失敗の原因を決定できるように、制御ワードそれぞれに応じてステータス・ワードＦＩＦＯ２６２内のステータス・ワード（ＳＷ）を発生する。制御ワード信号２６３に応じて、イベント・ハンドラ２６５によって、ステータス・ワードがステータス・ワード信号２６４として発生する。ステータス・ワード２６４は、ＦＩＦＯ  ２６２においてバッファされて、ステータス・ワード２６０がプロセッサ２５０のためのインタフェース２５１に提供される。各ステータス・ワードは、対応する制御ワード内のシーケンス番号に等しいシーケンス番号を含み、スロットが送信スロット１９１であるか受信スロット１９０であるかを示し、スロット１９０または１９１の指定された開始時刻のチャネル・ステータスを示し、受信スロット１９０のための測定パケット検出時間を示し、スロット１９０または１９１実行中におけるトランシーバ２３５の位相同期ループ（ＰＬＬ）のステータスを示し、受信スロット１９０のために受信されたデータ・ワードの数を示し、且つ、送信スロット１９１のための制御ワードによって指定されているより少ないデータを送信ＦＩＦＯ２９２が含むエラー状態が起きたかどうかを示す。
【００５９】
ステータス・ワードは、スロットのために制御ワードによって指定される周波数チャネルのステータスを記述する。チャネル・ステータスは、上記スロットの開始時において、受信した信号強度インディケーター（ＲＳＳＩ）の測定値が「使用中チャネル」の閾値を超えたかどうか、および、ノード１０２が受信されたパケットを受信したかどうかを示す。したがって、パケット検出の表示は受信スロット１９０に適用されるが送信スロット１９１には適用されない。
【００６０】
送信スロット１９１については、その送信スロットの開始時における使用中チャネルは、干渉によってスロット実行に失敗する可能性を示している。受信スロット１９０については、その受信スロットの開始時における使用中チャネルは、スロット実行の必要条件ではあるが十分条件ではない。その理由は、チャネルが、必要な信号または干渉信号のいずれかで使用中になる可能性があるからである。有効なパケットの表示は、受信スロット１９０に適用される。
【００６１】
ＭＡＣプロトコルまたはチャネル・アクセス・プロトコルが、使用中チャネルとパケット検出表示を結合して、干渉によってスロット実行に失敗したかどうか決定できる。ＦＰＧＡ２２２がデータの受信に失敗、または、エラー制御コード２０９が受信データ内のエラーの修正に失敗すると、ＭＡＣプロトコルまたはチャネル・アクセス・プロトコルによって、受信スロット１９０の失敗を検出することが容易になる。
【００６２】
ＭＡＣプロトコルまたはチャネル・アクセス・プロトコルによってネットワーク１００内の同期を評価でき、また、ステータス・ワードによって提供される、観測されたパケット検出時間からノード間の伝搬遅れを測定できる。
【００６３】
ＦＰＧＡ２２２によって、非実時間ＭＡＣプロトコルまたはチャネル・アクセス・プロトコルと、２つのデータＦＩＦＯバッファ２９１および２９２を有するモデム２７３との間のデータの流れがバッファされる。送信ＦＩＦＯ２９２は、スーパー・パケットのような束になった送信データをプロッサ２５０から受け入れる。スーパー・パケットは、同じ送信先ノード宛のパケットの束である。１つのスーパーパケットは、送信スロット１９４を指定する制御ワードＦＩＦＯ２６１内の制御ワードそれぞれに対応している。各送信スーパーパケットは、対応する制御ワード内のシーケンス番号と同じシーケンス番号を含む。ＦＰＧＡ２２２は、指示された送信時間において、各シーケンス番号値を比較し、一致する場合送信用信号を供給する。ＦＰＧＡ２２２は、上記シーケンス番号の各値が一致しない場合、ＩＲＱ信号２５７によって生じたようにプロセッサ割込みをトリガする。ＦＰＧＡ２２２は、制御ワード内で指定された時刻には、送信スーパーパケットをトランシーバ２３５に送信する。
【００６４】
受信ＦＩＦＯ２９１は、制御ワードにおいて指定された時刻にトランシーバ２３５から受信したスーパー・パケットを受け入れる。ＦＰＧＡ２２２は、対応する制御ワード内のシーケンス番号に等しいシーケンス番号を受信したスーパー・パケットそれぞれに加える。プロセッサ２５０は、シーケンス番号について受信されたスーパー・パケットそれぞれの間の一致を検証して、いかなるデータも失われていなかったことを検証できる。
【００６５】
実時間コントローラ２４６は、マスター発振器２８３の、ＧＰＳ  ２４７によって測定された１秒間における振動数を正しい発振器の期待値と比較して正確な基準周波数を維持する。周波数エラー検出器２７８は、ＧＰＳ２４７から１ＰＰＳ信号２７５を受信して、上記のようにエラーをチェックする。検出器２７８は、１秒ごとに測定されるエラーに比例するエラー信号２７９と、レジスタ２５５および２５６のエラー・フラグ信号２７６とを発生する。ディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）２８０は、エラー信号２７９によって示されたエラーをアナログ・フォーマットに変換する。上記アナログ・エラー信号は、ロー・パス・フィルタ（ＬＰＦ）または積分器２８２によってろ波され、上記のようにろ波された信号は、電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）２８３の周波数との同調に使用される。ＶＣＸＯ２８３を実装するときには、ＦＰＧＡクロッキングに適切な周波数であり、８０２．１１ａ準拠モデムが要求するサンプリング・クロックの正確な整数倍数であるということで、８０ＭＨｚＶＣＸＯを使用する。精密な８０ＭＨｚ基準を使用して、局部発振器（ＬＯ）の無線周波数（ＲＦ）を発生できる。したがって、周波数分周器２８４を使用して、基準クロック信号２８６を受信して、いくつかの整数値で分割して、内部コントローラ・ロジックとコントローラ・クロック信号２８７のためのデジタル・クロック２８８を発生することができる。それらのデジタル・クロックれぞれは、８０２．１１ａ準拠モデムが使用するクロックに関連させることができる。
【００６６】
１秒の長さに設定できるフレームをＧＰＳ１ＰＰＳ信号で始まるように設定する。このようにして、ノード１０１および１０２は、相互通信することなくフレームを同期させることができる。実時間コントローラ２４６は、時間基準カウンタ２８５を維持して、現在のフレーム時間２７７を追跡する。時間基準カウンタ２８５は、クロック信号２８７からクロックパルスを数える。例えば、８０ＭＨｚ基準を８分割して１０ＭＨｚクロック・サイクルを得て、時間基準値のカウントは、フレームの先頭部では、ゼロとし、上記フレームの後端部では、１つの期待値、例えば、１０７−１とする。
【００６７】
実時間コントローラ２４６は、イベント・ハンドラ・モジュール２６５を備えて、時間基準をモニターし、指示された時刻にスロットすべとを実行する。イベント・ハンドラモジュール２６５は、次の能動制御ワード（もしあるならば）の開始時刻を、フレーム時間２７７を使用する時間基準値と比較して、それらの値が等しいという比較結果に応じて、スロットを実行するように構成される。イベント・ハンドラ２６５は、信号をトランシーバ・コントロール・モジュール（ＸＣＶＲ  ＣＮＴＲＬ）２６６に送って、選択されたアンテナをオンにするようスイッチを切り替え、正しい動作の検証を行う、選択されたアンテナ・スイッチをテストし、そして、モデム２７３に信号を送って送信または受信処理を開始させる。モデム２７３は、モデム２７３とコントローラ２４６の間のデータ転送のタイミングを制御する。
【００６８】
プロセッサ２５０は、ノード１０２のスタート・アップ時にモデム／トランシーバ構成バス２７４上でモデム２７３およびトランシーバ２３５をまず構成する。イベント・ハンドラ・モジュール２６５によって、トランシーバ２３５のＰＬＬが、スロットごとに指定された周波数それぞれに対して構成され、信号をトランシーバ・コントローラ２６６に供給して、トランシーバ制御信号２６８を通じてトランシーバ２３５を制御する。ＦＰＧＡ２２２は、ｍｕｘ（マルチプレクサ）２７２を使用して、モード・レジスタ２５２に対応したバス２７４上の多重送信を行う。スタート・アップ時に、読み出し／書き込みバス２８１を使用してプロセッサ２５０がモード・レジスタ２５２に書き込みを行い、構成バス２７４を制御し、トランシーバ２３５とモデム２７３を構成し、そして、別のモード・レジスタ２５２への書き込みと共に、バス２７４の制御をＦＰＧＡ２２２に戻す。
【００６９】
イベント・ハンドラ２９６は、１つまたは複数のコントロール・ワード信号２６３に応じて、またフレーム時間２７７によるタイミングで、Ｆ１ＦＯ制御バス２９６上にＦＩＦＯ制御信号を発生する。イベント・ハンドラ２９６によって、トランシーバ２３５のためのｍｕｘ２７２にチャネル選択信号２７１が供給される。
【００７０】
コントローラ・モード・レジスタ２５２によって、プロセッサ２５０は、下記の動作を含む、コントローラ２４６の動作状態を指定することができる。それらの動作としては、通常の動作、送信禁止モード、すなわち、テスト中、または検出されたアンテナへの切り替え失敗時のように、電力増幅器２３８を使用禁止にして実際の送信を防ぐ動作を除く通常の動作、バス２７４を通じてプロセッサ２５０にアクセスするよう設定されたマルチプレクサ２７２に関連して記述したようなプロセッサ書き込みモード、およびイベント・ハンドラ・モジュール２６５が、１つまたは複数のテスト期間中、一時的に停止されるコントロール・ワード・ホールドオフ・モードが含まれる。
【００７１】
コントローラ２４６は、ＦＩＦＯ制御レジスタ２５３を備える。ＦＩＦＯ制御レジスタ２５３によって、プロセッサ２５０は、プロセッサ割り込み信号２５７によって示されるエラーの状態に対応して、ＦＩＦＯ２６１、２６２、２９１または２９２のいずれか、またはすべてのコンテンツをアンロードできる。
【００７２】
コントローラ２４６は、ＦＩＦＯ  ２６１、２６２、２９１および２９２それぞれのためのＦＩＦＯカウント・レジスタ２５４を含む。ＦｌＦＯ２６１、２６２、２９１または２９２に現在含まれている各カウント値はワードの数に対応している。
【００７３】
コントローラ２４６は、割り込みフラグと、割り込みマスク・レジスタ２５５を備える。割り込みフラグ・レジスタ２５５は、下記に述べるいくつかの状態を示す。例えば、ＧＰＳ１ＰＰＳ信号がないことによる時間基準カウンタオーバーフロー、送信ＦＩＦＯ２９２と制御ワードＦＩＦＯ２６１の間のシーケンス番号の不一致、ＦＩＦＯバッファ２６１、２６２、２９１および２９２それぞれのためのほとんどフルおよびオーバーフロー・フラグ、プロセッサ２５０によって作成された制御ワード内でのエラーを示しているフレームエラー、例えば、そのような制御ワードによって定義されているようにスロット中に到来したＧＰＳ１ＰＰＳ、プロセッサ２５０へのフレームのＧＰＳ１ＰＰＳ信号送信開始、アンテナ・スイッチの故障、例えば、ハードウェアの故障によって１つまたは複数のアンテナをオフにできないこと、および、時間基準エラー・オーバーフロー、例えば、時間基準エラーが定義された範囲を超えると、発振器２９５内のハードウエアが故障している可能性を示していることである。
【００７４】
割り込みマスク・レジスタ２５５によって、プロセッサ２５０は、前述した割り込みフラグ・レジスタ２５５の状態のいずれかに応じて、割り込みまたは割り込み禁止を独立して行うことを容易にする。割り込みフラグ・レジスタ２５５のビットは、そのような１つまたは複数の状態に応じて設定される。プロセッサ２５０は、割り込みフラグ・レジスタ２５５の読み出しと、設定されたビットそれぞれによって示される状態を処理することによって、コントローラ２４６の割り込み要求に応答する。このようにして、プロセッサ２５０は、それぞれ処理される１つまたは複数の状態に対応して１つまたは複数のビットをクリアすることができる。プロセッサ２５０が割り込み要求に対応している間に起こる状態は、連続して読み込まれる割り込みレジスタのそれらの状態をプロセッサ２５０が、扱い終わるまでクリアされないだろう。それらの状態が割り込みマスク・レジスタ２５５においてマスクされなければ、ほかのものではなく、いくつかの割り込みレジスタビットがクリアされると、別の割り込み要求がトリガされる。
【００７５】
コントローラ２４６は、受信信号強度インディケーター（ＲＳＳＩ）レジスタ２６７を含み、したがって、プロセッサ２５０は、随時、現在のチャネルにおけるエネルギーを評価することが可能となる。アナログ−デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）２６９は、ＲＳＳＩレジスタ２６７のために、アナログのＲＳＳＩ値２７０をデジタル値に変換または写像する。
【００７６】
図７では、本発明の１つの態様によるノード１０２を有する建物２００の図が示されている。ビル２００は、コンピュータ、プリンタ、セット・トップ・ボックス、ＰＤＡ等、すなわち、インターネットとの接続を制限しないネットワーク接続性能をもつ加入者宅内機器（ＣＰＥ）等の様々な装置のいずれかを収容できる。説明する目的のために、コンピュータ２０２が有線で、ノート型コンピュータ２０１とＰＤＡ２０４が無線のローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）等の無線接続を使用して、ノード１０２に結合されていることが図示されている。例として、ノード１０２は、ＷＬＡＮ部分には、２．４ＧＨｚ  ＰＣＭＣＩＡ  ＬＡＮ「カード」、また、有線接続部分には、１００ｂａｓｅＴ、または、１０ｂａｓｅＴ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ「カード」を備えることができる。「カード」によって、集積回路チップ、または、１つまたは複数の集積回路チップを有するプリント基板を含むことを意味する。特に、建物２００は、ＬＡＮ、またはＷＬＡＮを使用して、ノード１０２経由で接続を共有するオフィスビル、または、アパートでもよい。
【００７７】
ノード１０２を設置するとき、設置者がアンテナの向きを決める必要はなく、より詳細には、アンテナをベース・ステーションに向ける必要はない。むしろ、ノード構成プログラミングと組み合わせて、マルチセクタ型のアンテナを使用して各ノード１０２の網目状ネットワークに接続する。更に、データベースを共有するので、上記のような網目状ネットワークに接続するために、予めいかなる共同努力も必要とされない。ネットワークへの接続については、同時継続中の前述の特許出願により詳細に記述されている。
【００７８】
図８Ａを参照すると、本発明の１つの態様による通信アーキテクチャの模範的な実施形態を表示するブロック図が示されている。このアーキテクチャでは、加入者の中央演算処理装置またはコンピュータ２０５は、アプリケーション層２１１、トランスポート層２１２、ネットワーク・プロトコル層２１３、メディア・アクセス・コントロール・プロトコル層２１４ｂ、および物理リンク層２１５ｂを備える。コンピュータ２０５は、アプリケーション層２１１のために、ウェブ・ブラウザによって利用可能になるＮｅｔｓｃａｐｅのＮａｖｉｇａｔｏｒ、またはＭｉｃｒｏｓｏｆｔのＩｎｔｅｒｎｅｔ  Ｅｘｐｌｏｒｅｒのようなソフトウェアを伴うＭｉｃｒｏｓｏｆｔのＷｉｎｄｏｗｓ、またはＡｐｐｌｅのＭａｃｉｎｔｏｓｈのようなオペレーション・システムを使ってプログラムされるパーソナル・コンピュータであってもよい。トランスポート・プロトコル層２１２はＵＤＰサービス、Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＴＣＰ）サービス、またはＲＴＰ「ｄａｔａｇｒａｍ」サービスを有することができる。ネットワーク・プロトコル層２１３は、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＩＰ）層を有することができる。
【００７９】
メディア・アクセス・コントロール・プロトコル層２１４ｂは、有線または無線ＬＡＮ用であってよい。例えば、メディア・アクセス・コントロール層２１４ｂは、メディア・トランスポートまたはＥｔｈｅｒｎｅｔ  ＬＡＮ接続のためのＩＥＥＥ  ８０２．１１ｂ規格準拠のＷＬＡＮであってもよい。物理リンク層２１５ｂは、物理接続のためのＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格に準拠していてもよい。
【００８０】
ノード１０２のＣＰＥは、ネットワーク・プロトコル層２１３、メディア・アクセス・コントロール層２１４ｂ、物理リンク層２１５ｂ、チャネル・アクセス・コントロール・プロトコル層２１４ａ、および物理リンク層２１５ａを備える。チャネル・アクセス・コントロール層２１４ａについては同時継続中の前述の特許出願により詳細に記述されており、通信チャンネルへのアクセスを提供するために使用される。物理リンク層２１５ａは、物理接続のためのＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に準拠していてもよい。
【００８１】
ノード１０２を使用して、セッションの情報をリレーするとき、リレー・ノード１０２Ｒは、ネットワーク・プロトコル層２１３、チャネル・アクセス・コントロール・プロトコル層２１４ａ、および物理リンク層２１５ａに準拠していてもよい。特に、ＣＰＥ１０２からＮＡＰ１０１への通信のための、１つまたは複数のリレー・ノード１０２Ｒがあってもよい。
【００８２】
ＮＡＰ１０１または送信先ノード１０２は、ネットワーク・プロトコル層２１３、メディア・アクセス・コントロール層２１４ｂ、物理リンク層２１５ｂ、チャネル・アクセス・コントロール・プロトコル層２１４ａ、および物理リンク層２１５ａを備える。ルータ３９９は、ルーティングのために物理リンク層２１５ｂに結合される。
【００８３】
図８Ｂを参照すると、本発明の１つの態様による通信アーキテクチャの模範的な実施形態のブロック図が示されている。特に、通信は、ＮＡＰ１０１に結合されることなく、送信コンピュータ２０５−１で始まり、送信／受信ＣＰＥ１０２−１と１０２−２とをそれぞれ経由して、受信コンピュータ２０５−２で終わる。したがって、私設のネットワークが容易なものとなる。そのような通信のためには、ＣＰＥ１０２−１とＣＰＥ１０２−２との間に１つまたは複数のリレー・ノード１０２Ｒがあり得る。
【００８４】
図９を参照すると、本発明の１つの態様によるソフトウェア・アーキテクチャ３００の模範的な実施形態のブロック図が示されている。ソフトウェア・アーキテクチャ３００は、ネットワーク・プロトコル層２１３を有するプロトコル・スタック・モジュール３１１、ネットワーク・インタフェース２１４ａおよび２１４ｂ、ならびにネットワーク・コントローラ２１５ａおよび２１５ｂを備える。
【００８５】
ソフトウェア・アーキテクチャ３００は、データベース部３１０を含む。データベース部３１０は、共有されたデータベース３０４とデータベース管理部３０２を備える。両者とも、同時継続中の前述の特許出願により詳細に記述されている。データベース３０４は、リンク管理モジュール３０１、位置決めモジュール３０３、規定モジュール３０８、トラフィック管理モジュール３０６、ルート管理モジュール３０９、およびインタフェース・コントロール・モジュール３０７と通信している状態にある。位置決めモジュール３０３は、ＧＰＳ３０５と通信状態にある。位置決めモジュール３０３は、ＧＰＳ３０５から地理的な位置情報を受信して、ノード１０２（図２参照）の位置を決定する。同時継続中の前述の特許出願に記述されている、位置モジュール３０３のデータ・フィールドは、データベース３０４内に位置する。したがって、地理的な位置情報は、処理のためＧＰＳ３０５から位置決めモジュール３０３に送られ、その後、その処理された地理的な位置情報はデータベース３０４に格納される。より詳細には、位置決めモジュール３０３は、ＧＰＳ受信機３０５の構成を行う。様々な構成設定の中でも、受信機プロトコルの選択すること、インタフェースの設定（例えば、ボーレートまたはパリティ）を変えること、エレベーション・マスクを設定すること、および位置と速度のフィルタを選択することを含む。
【００８６】
位置決めモジュール３０３は、ＧＰＳ受信機３０５から、選択可能機能のステータス、ＧＰＳの衛星の機器状況、および精度および信号対雑音比の低下を含む、ロケーション、時間およびステータスに関するデータを受け入れる。位置決めモジュール３０３は、ＧＰＳ受信機３０５によってサポートされるプロトコルを使用してＧＰＳ受信機３０５と通信する。そのようなプロトコルは、特に、例えば、Ｔｒｉｍｂｌｅの標準インターフェース・プロトコル、ＴｒｉｍｂｌｅのＡＳＣＩＩインタフェース・プロトコル、およびＮａｔｉｏｎａｌ  Ｍａｒｉｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎのプロトコルを含む。位置決めモジュール３０３によって、ノード１０２（図２に示す）のロケーションを、そのようなノード１０２（図２に示す）を記述するレコードに配列する。そのレコードは、インタフェース・コントロール・モジュール３０７によって他の各ノード１０２（図２に示す）に配信するための共有データベース３０４の中にある。データベース３０４を使用して、セキュリティ目的のために、例えば、盗まれた、または、変更されたノード１０２（図２に示す）の使用してネットワーク１００（図２に示す）を攻撃することを防ぐために、ノード１０２（図２に示す）のロケーションをモニターできる。例えば、そのようなセキュリティ目的には、そのような識別コードが、そのようなノード１０２（図２に示す）に対して割り当てられた現在のロケーションに一致するかどうか決定するためにノード１０２（図２に示す）から識別コードを検証することも含むことができる。
【００８７】
位置決めモジュール３０３は、ＧＰＳ時間を使用してプロセッサ２５０のクロックの精度を維持する。また、位置決めモジュール３０３は、例えば、コンテンツ配信、またはノード１０２（図２に示す）のメインテナンスのようなサービスに関連するトランザクションが予め決められた時刻に生じることを検証することによって、セキュリティ目的のためにＧＰＳ時間を使用することも可能である。位置決めモジュール３０３は、ノード間の相互通信を行なうことなく暗号キーを発生するときに、ＧＰＳロケーションとＧＰＳ時間を使用することができる。
【００８８】
データベース管理部３０２を使用して情報をネットワーク１００内の他のデータベースに提供し、共有データベースを形成する。上記には、データベース３０２内のスロット配分情報を他のノード１０２（図２に示す）と共有することを含む。なお、同時継続中の前述の特許出願により詳細に記述されている。データベース管理部３０２は、他のノード１０２（図２に示す）と情報を共有するために、ネットワーク・プロトコル２１３を使用してＷＡＮインタフェース２１４ａと通信する。
【００８９】
トラフィック管理３０６のために、適応型の方法でスロット配分情報を発生させることができる。トラフィック管理については、同時継続中の前述の特許出願により詳細に記述されている。したがって、同時継続中の前述の特許出願により詳細に記述されているリンク管理モジュール３０１は、他のノード１０２（図２に示す）へのリンクの管理に関する情報を得るためにデータベース３０４と通信する。
【００９０】
規定モジュール３０８は、構成機能、維持機能、およびモニタリング機能を実行するときに使用されるユーティリティとインタフェースを備える。
【００９１】
ルート管理部３０９は、必ずしも限定はされないが、リンク・ステイト・アルゴリズム、距離ベクトル・アルゴリズム、または、それらの組み合わせを含む、様々な周知のルーティング・アルゴリズムの内のいずれかを備えることができる。また、ルート管理部３０９は、データベース３０４と通信する。データベース部分３１０は、ネットワーク層２１３と通信する。
【００９２】
更に、本発明の１つの態様によるネットワークによって、ユーザにかなり広い帯域幅が提供される。例として、各ノードが、１秒当たりおよそ３６メガビット（Ｍｂｐｓ）で通信でき、また、網目状のネットワーク内のすべての１００ノードに対して、８対の送信機／受信機の組みがタイム・スロットそれぞれを再利用することができるとすると、そのようなネットワークは２８８（３６Ｍｂｐｓ＊８）Ｍｂｐｓのトランスポート能力を有することになる。このようにして。例えば、各パケットが、そのようなネットワーク内の２つの中間ノードを経由して伝送されると、そのような網目状のネットワーク内で、重複しない情報がいつでも９６Ｍｂｐｓでトランスポートされるように、各パケットは３回、すなわち、３つのホップだけトランスポートされる。中間にあるノードではないが、そのようなノードの半分を加入者が使用し、加入者のトラフィックが活発に送信または受信されると、各加入者は、単一の周波数チャネルを使用するとき、１．９２（９６Ｍｂｐｓ／５０）Ｍｂｐｓの平均帯域幅を達成することができる。特に、上記については、非対称通信であっても、シンメトリック通信であってもよい。
【００９３】
更に本発明の１つの態様は、ポイントツーポイント・リンクだけを含むことができる網目状のアーキテクチャである。ポイントツーポイントの無線通信に対しては、そのような通信に使用される電力は、米国連邦通信委員会（ＦＣＣ）の同報通信限界を超える可能性があり、ＵＮＩＩバンドに対しては、現在４ワット（４Ｗ）ＥＩＲＰ（等価等方放射電力）であり、ポイントツーポイント通信限界までは、ＵＮＩＩバンドに対しては、現在２００ワット（２００Ｗ）ＥＩＲＰである。
【００９４】
本明細書では、本発明の内容を取り入れた様々な実施形態が示され、詳細に記述されたが、本発明の内容を取り入れた、他の様々な修正された実施形態を当業者は容易に思いつくことができるであろう。
【００９５】
すべての商標については、商標それぞれの所有者が権利を有する。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の１つの態様による相互接続型のＭＡＮ（メトロポリタン・エリア・ネットワーク）からなるネットワークの１つの模範的な実施形態を表示するネットワーク図である。
【図２】本発明の１つの態様による図１のＭＡＮの１つの模範的な実施形態を表示するネットワーク図である。
【図３】本発明の１つの態様によるネットワーク・インフラストラクチャ（基盤）の１つの模範的な実施形態を表示するブロック図である。
【図４】本発明の１つの態様によるネットワーク・ノードの１つの模範的な実施形態を表示するブロック図である。
【図４Ａ】本発明の１つの態様によるアンテナの１つの模範的な実施形態を表示する断面図である。、
【図４Ｂ】本発明の１つの態様による他のアンテナの模範的な実施形態を表示する断面図である。
【図４Ｃ】本発明の１つの態様による別のアンテナの模範的な実施形態を表示する断面図である。
【図５】本発明の１つの態様による実時間コントローラの１つの模範的な実施形態を表示するブロック図である。
【図６Ａ】本発明の１つの態様による受信スロットを表示するブロック図である。
【図６Ｂ】本発明の１つの態様による送信スロットを表示するブロック図である。
【図７】本発明の１つの態様によるコンピュータとノードを含むＣＰＥ（加入者宅内機器）を有する建物の図である。
【図８Ａ】本発明の１つまたは複数の態様による通信アーキテクチャの模範的な実施形態を表示するブロック図である。
【図８Ｂ】本発明の１つまたは複数の態様による通信アーキテクチャの模範的な実施形態を表示するブロック図である。
【図９】本発明の１つの態様によるソフトウェア・アーキテクチャの模範的な実施形態を表示するブロック図である。
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図７】
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【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【国際調査報告】
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