(57)【要約】無線システム（図１）及びチャネル利用性とサービスの品質（ＱｏＳ）を改善する強化されたＣＳＭＡ／ＣＡを達成するための方法。アクセス点／基地局（１０４）への移動体（１０２  図１）からのチャネルは平均パケット長を使用して確立される。
2005505166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信ネットワークにおけるノード間の通信を可能にするためチャネルを確立するための方法であって、
前記通信ネットワークにおける前記ノード間で通信されているメッセージデータパケットの平均時間長を決定し、
前記メッセージデータパケットを送信先ノードへ送るための認可を要求するため送信ノードにより送信されるメッセージを送るためのリクエストの時間長及び前記メッセージデータパケットを送るための認可を示すため前記送信先ノードにより前記送信ノードへ送るためのクリアの時間長を決定し、
メッセージデータパケットの前記平均時間長とメッセージを保留チャネル上で送るための送り及びクリアの前記リクエストの前記時間長との間の関係に基づいて幾つかのデータ通信チャネルを確立すること、から成る通信ネットワークにおけるノード間の通信を可能にするためチャネルを確立するための方法。
【請求項２】
請求項１に記載した方法であって、
前記確立することは、メッセージデータパケットの前記平均時間長を表す値を、メッセージを送るための前記リクエストの前記時間長を表す値とメッセージを送るための前記クリアの前記時間長を表す値との合計で割ったものを表す値に基づいて決定される整数値に等しい前記幾つかのデータ通信チャネルを確立する、通信ネットワークにおけるノード間の通信を可能にするためチャネルを確立するための方法。
【請求項３】
請求項１に記載した方法であって、更に、
前記幾つかのデータ通信チャネルを示すデータを前記ノードへ放送することを含む、通信ネットワークにおけるノード間の通信を可能にするためチャネルを確立するための方法。
【請求項４】
請求項１に記載した方法であって、
前記ネットワークは、無線アドホック通信ネットワークを含み、また
前記決定するステップと前記確立するステップの両方は、前記無線アドホック通信ネットワークに関して遂行される、通信ネットワークにおけるノード間の通信を可能にするためチャネルを確立するための方法。
【請求項５】
通信ネットワークにおけるノード間の通信を可能にするためチャネルを確立するためのシステムであって、
前記通信ネットワークにおけるノード間で通信されているメッセージデータパケットの平均時間長を決定するため適合した、コンポーネントから成り、
前記コンポーネントは、更に、送信ノードにより送信されるメッセージを送るための、前記メッセージデータパケットを送信先ノードへ送る認可を要求するためのリクエストの時間長、及び前記メッセージデータパケットを送る認可を示すため前記送信先ノードにより送信されるメッセージを前記送信ノードへ送るためのクリアの時間長を決定する、通信ネットワークにおけるノード間の通信を可能にするためチャネルを確立するためのシステム。
【請求項６】
請求項５に記載したシステムであって、
前記コンポーネントは、メッセージデータパケットの平均時間長を、メッセージを送るための前記リクエストの時間長を表す値とメッセージを送るための前記クリアの前記時間長を表す値との合計で割ったものを表す値に基づいて決定される整数値に等しい前記幾つかの通信チャネルを確立する、通信ネットワークにおけるノード間の通信を可能にするためチャネルを確立するためのシステム。
【請求項７】
請求項５に記載したシステムであって、
前記コンポーネントは更に、前記幾つかの通信チャネルを示すデータを前記ノードへ放送する、通信ネットワークにおけるノード間の通信を可能にするためチャネルを確立するためのシステム。
【請求項８】
請求項５に記載したシステムであって、
前記ネットワークは、無線アドホック通信ネットワークを含み、また
前記コンポーネントは、前記無線アドホック通信ネットワークと通信している、通信ネットワークにおけるノード間の通信を可能にするためチャネルを確立するためのシステム。
【請求項９】
請求項５に記載したシステムであって、
前記コンポーネントは、前記ネットワークのアクセス点を含み、前記ノードの少なくとも幾つかに前記ネットワークの他の部分又は別のネットワークヘのアクセスを提供する、通信ネットワークにおけるノード間の通信を可能にするためチャネルを確立するためのシステム。
【請求項１０】
請求項５に記載したシステムであって、
前記コンポーネントは、前記ネットワークに関連する移動インターネットスイッチングセンタを含む、通信ネットワークにおけるノード間の通信を可能にするためチャネルを確立するためのシステム。
【請求項１１】
通信ネットワークにおけるノード間の通信を可能にするためチャネルを確立するコンポーネントを制御するコンピュータ読み取り可能な命令の媒体であって、、
前記通信ネットワークにおけるノード間で通信されているメッセージデータパケットの平均時間長を決定するため前記コンポーネントを制御する命令の第１の組と、
送信ノードにより送信されるメッセージを送るための、前記メッセージデータパケットを送信先ノードへ送る認可を要求するためのリクエストの時間長、及び前記メッセージデータパケットを送る認可を示すため前記送信先ノードにより前記送信ノードへ送信されるメッセージを送るためのクリアの時間長を決定するため前記コンポーネントを制御する、命令の第２の組と、
メッセージデータパケットの前記平均時間長とメッセージを送るための前記リクエストの前記時間長及びメッセージを保留チャネル上で送るためのクリアの前記時間長との関係に基づいて幾つかのデータ通信チャネルを確立するため前記コンポーネントを制御する、命令の第３の組と、から成るコンピュータ読み取り可能な命令の媒体。
【請求項１２】
請求項１１に記載のコンピュータ読み取り可能な命令の媒体であって、
前記命令の第３の組は、メッセージデータパケットの前記平均時間長を表す値を、メッセージを送るための前記リクエストの前記時間長を表す値とメッセージを送るための前記クリアの前記時間長を表す値との合計で割ったものを表す値に基づいて決定される整数値に等しい前記幾つかのデータ通信チャネルを確立するため前記コンポーネントを制御する、コンピュータ読み取り可能な命令の媒体。
【請求項１３】
請求項１１に記載のコンピュータ読み取り可能な命令の媒体であって、更に、
前記幾つかのデータ通信チャネルを示すデータを前記ノードへ放送するため前記コンポーネントを制御する適合している命令の第４の組とから成る、コンピュータ読み取り可能な命令の媒体。
【請求項１４】
請求項１１に記載のコンピュータ読み取り可能な命令の媒体であって、
前記ネットワークは無線アドホック通信ネットワークを含み、また
前記命令の第１、第２及び第３の組は、前記無線アドホック通信ネットワークに関連する前記コンポーネントを制御する、コンピュータ読み取り可能な命令の媒体。
【請求項１５】
データパケットを前記通信ネットワークにおける送信先ノードへ送るため通信ネットワークのノードを制御する方法であって、
前記データパケットを前記送信先ノードへ送るように試みるため前記ノードを制御することから成り、
もし前記ノードが、前記送信先ノードは未だ前記データパケットを受信していないと決定すれば、前記ノードを制御して、前記データパケットに含まれる情報の様式に基づいて再送信のため待ち行列の中のある場所に置くようにし、前記場所は、前記データパケットを前記送信先ノードへ再送信することを試みる前に前記ノードが遅延する時間の持続期間を示す、通信ネットワークのノードを制御する方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、
前記時間の持続期間は、前記情報が音声データを含む時は、前記情報が音声データを含まない時よりも短い、通信ネットワークのノードを制御する方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法であって、
前記データパケットが前記待ち行列の中にある間、前記ノードを制御して、他のデータパケットを前記送信先ノードへ送るのを避けるようにする、通信ネットワークのノードを制御する方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の方法であって、
前記データパケットが前記待ち行列の中にある間、前記ノードが別のデータパケットを別の送信先ノードへ送るのを可能にする、通信ネットワークのノードを制御する方法。
【請求項１９】
請求項１５に記載の方法であって、
前記ネットワークは、無線アドホック通信ネットワークを含み、
前記制御するステップは複数であって、前記無線アドホック通信ネットワークにおける通信に適合している前記ノードに対して遂行される、通信ネットワークのノードを制御する方法。
【請求項２０】
通信ネットワークにおいて使用されるノードであって、前記ノードは、
前記データパケットを前記送信先ノードへ送ることを試みるため前記ノードを制御する、コントローラ、から成り、
前記コントローラは更に、前記送信先ノードが前記データパケットを未だ受信していないことを決定し、また、前記ノードを制御して、前記データパケットに含まれる情報の様式に基づいて再送信のため待ち行列の中のある場所に置くようにし、前記場所は、前記データパケットを前記送信先ノードへ再送することを試みる前に前記ノードが遅延する時間の持続期間を示す、通信ネットワークにおいて使用されるノード。
【請求項２１】
請求項２０に記載したノードであって、
前記時間の持続期間は前記情報が音声データを含む時は、前記情報が音声データを含まない時よりも短い、通信ネットワークにおいて使用されるノード。
【請求項２２】
請求項２０に記載したノードであって、
前記データパケットが前記待ち行列の中にある間、前記コントローラは前記ノードを制御して、他のデータパケットを前記送信先ノードへ送るのを避けるようにすることに適合した、通信ネットワークにおいて使用されるノード。
【請求項２３】
請求項２０に記載したノードであって、
前記データパケットが前記待ち行列の中にある間、前記コントローラは、前記ノードを制御して前記ノードが別のデータパケットを別の送信先ノードへ送るのを可能にするのに適合している、通信ネットワークにおいて使用されるノード。
【請求項２４】
請求項２０に記載したノードであって、
前記ノードは、前記無線アドホック通信ネットワークにおける通信に適合している、通信ネットワークにおいて使用されるノード。
【請求項２５】
データパケットを通信ネットワークの送信先ノードへ送るため通信ネットワークのノードを制御するためのコンピュータ読み取り可能な命令の媒体であって、前記コンピュータ読み取り可能な命令の媒体は、
前記データパケットを前記送信先ノードへ送ることを試みるため前記ノードを制御する、第１の命令の組と、
もし前記ノードが、前記送信先ノードが前記データパケットを未だ受信してないと決定すれば、前記ノードは前記データパケットを前記データパケットに含まれる情報の様式に基づいて、再送信のため待ち行列の中のある場所に置くように前記ノードを制御する第２の命令の組と、前記場所は、前記データパケットを前記送信先ノードへ再送信を試みる前に前記ノードが遅延する時間の持続期間を示している、コンピュータ読み取り可能な命令の媒体。
【請求項２６】
請求項２５に記載のコンピュータ読み取り可能な命令の媒体であって、
前記時間の持続期間は、前記情報が音声データを含む時は、前記情報が音声データを含まない時よりも短い、コンピュータ読み取り可能な命令の媒体。
【請求項２７】
請求項２５に記載のコンピュータ読み取り可能な命令の媒体であって、更に、
前記ノードを制御する第３の命令の組とから成るので、
前記データパケットが前記待ち行列の中にある間、前記ノードは他のデータパケットを前記送信先ノードへ送るのを避ける、コンピュータ読み取り可能な命令の媒体。
【請求項２８】
請求項２５に記載のコンピュータ読み取り可能な命令の媒体であって、更に、
前記データパケットが前記待ち行列の中にある間、別のデータパケットを別の送信先ノードへ送るように前記ノードを制御する、第４の命令の組とから成る、コンピュータ読み取り可能な命令の媒体。
【請求項２９】
請求項２５に記載のコンピュータ読み取り可能な命令の媒体であって、
前記ネットワークは無線アドホック通信ネットワークを含み、また
前記命令の第１及び第２の組は、前記無線アドホック通信ネットワークにおける通信に適合した前記ノードを制御する、コンピュータ読み取り可能な命令の媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は、無線通信ネットワークにおいて衝突回避を持つキャリアセンスマルテイプルアクセス（ＣＳＭＡ／ＣＡ）プロトコルを動作させるためのアルゴリズム及びプロトコルを採用するシステム及び方法に関する。より詳しくは、本発明はアドホック（ａｄ−ｈｏｃ）無線通信ネットワークの様な、無線通信ネットワークにおいてチャネル利用性とサービスの品質（ＱｏＳ）を改善する強化されたＣＳＭＡ／ＣＡを提供するためのシステム及び方法に関する。本出願は、２００１年９月２５日に出願された米国仮特許出願第６０／３２４，２７７号に対して３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．Ｓｅｃ．１１９（ｅ）に基づく利益を主張し、その全内容はここに引用して組み入れられる。
【背景技術】
【０００２】
（関連技術の説明）
１９８７年において、アップル（Ｒ）（Ａｐｐｌｅ）は、（ＲＴＳ／ＣＴＳ）交換（「ＡｐｐｌｅＴａｌｋ」と呼ぶ）を送るため送り／クリアの要求（リクエスト）に基づくワイヤードＬＡＮのためのＣＳＭＡプロトコルに対して米国特許第４，６６１，９０２号が与えられ、その内容はここに引用して組み入れられる。ＣＳＭＡは、多数の装置が共通の資源（即ち、同一物理的ケーブル）を共用することを可能にする。この様な体系は、通信が、時分割多重（ＴＤＭ）音声の様な一定なデータの流れよりむしろパケットのバーストの形態をとるときに極めて有効である。
【０００３】
１９９１年にプロキシム（Ｒ）（Ｐｒｏｘｉｍ）は、「無線ＬＡＮのための媒体アクセスプロトコル」と題する米国特許第５，２３１，６３４号が与えられ、その全内容はここに引用して組み入れられ、これは無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）のための衝突回避を持つ強化されたキャリアセンスマルテイプルアクセス（ＣＳＭＡ／ＣＡ）プロトコルを記載する。このプロトコルは特別に無線ネットワークに存在する隠れた端末問題を提起し、そこでは全部の端末が相互の存在を知り、相互が行なう送信を知るとは限らない。このプロトコルはまた、相互に最も接近した端末が無線リンク（ｒａｄｉｏ  ｌｉｎｋ）を独占しないように、アクセスの公正さを引き出す試みを含む。
【０００４】
メイヤ（Ｍａｙｏｒ）への米国特許第５，９４３，３２２号に記載されたＩＴＴ  ＨＭＴシステム、その全内容はここに引用して組み入れられるが、もまたアップルにより定義された様なＲＴＳ／ＣＴＳを含む強化されたＣＳＭＡ／ＣＡの形態を使用する。しかし、ＨＭＴシステムはプロキシム特許に記載されたプロトコルに対して幾つかの方法において著しい進歩である。特にＨＭＴシステムは、高度に移動性装置の自己形成／自己治療（ｓｅｌｆ  ｆｏｒｍｉｎｇ／ｓｅｌｆ  ｈｅａｌｉｎｇ）ネットワークによる使用のために設計されており、そこでは単純なＲＴＳ／ＣＴＳは以下に述べる様に不十分である。また、ＨＭＴシステムは、無線周波数（ＲＦ）スペクトルの使用を最適化するため一つの共通保留チャネルを持つ３つのデータチャネルの構想を導入する。プロキシムプロトコルはこれを行なわないが、おそらく無線ＬＡＮにおける端末の低い移動性及び自由空間伝播の不足により制限されている多くの妨害の可能性の故である。即ち、無線ＬＡＮは典型的に建物内に配置され、そこでは壁がＲＦ伝播に対する自然の障害物を作っている。しかし、高度に移動可能な戸外環境においてはこの想定は合理的でない。
【０００５】
プロキシムプロトコルはまたＲＴＳ／ＣＴＳを使用し、又データパケット交換を共通チャネルにおいて使用する。このプロセスによれば、他の端末は無線資源を使用することは出来ず、一方交換は発生しており又はそれらが定義するバックオフ（ｂａｃｋ−ｏｆｆ）期間の間発生しており、これは無線資源の極めて低い効率を生じる結果となる。上に述べた様に、ＨＭＴシステムは、全部のＲＴＳ／ＣＴＳ通信がその上に生起する単一共用保留チャネルを持つ機構を採用し、また３つのデータチャネルがデータの実際の送りのために使用される。ＲＴＳ／ＣＴＳ交換の一部として、端末（複数）は一つのデータチャネルを使用することに同意している。従って、単一の対の端末が１つのデータチャネル上でデータパケットを送信している間、他の端末は別のデータチャネル上でのパケット交換をセットアップするため保留チャネルを通じて対応することが出来る。この結果として、毎秒当たり送られるパケットに関しての全般的な効率はより高い。
【０００６】
ＨＭＴシステムは、その意図する目的に対して良好に動作するが、このシステムは軍事応用のために設計されたもので、そこでは全部の端末は他の全部（即ち、全部の通知されたネットワーク）について知っていた。しかし、これらの技術を、各端末が相互の端末についての情報を必ずしも持たないネットワークに採用することは有益であろう。従って、このようなネットワークへの使用に適した、改善されたＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルが必要である。
【発明の開示】
【０００７】
（発明の要約）
従って、本発明の目的は、アドホック無線通信ネットワークにおける使用に適した強化されたＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルを提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、アドホック無線通信ネットワークの様な、無線通信ネットワークにおいてチャネル利用性とサービスの品質（ＱｏＳ）を改善する強化されたＣＳＭＡ／ＣＡを達成するためのシステム及び方法を提供することである。
【０００９】
これら及び他の目的は、無線アドホック通信ネットワークの様な、通信ネットワークにおいてノード間の通信を可能にするチャネルを確立するためのシステム及び方法により本質的に達成される。このシステム及び方法は、通信ネットワークにおけるノード間で通信されているメッセージデータパケットの平均時間長を決定し、送信しているノードにより送信されるメッセージを送るための、メッセージデータパケットを送信先ノードへ送るため認可（クリアランス）を要求するためのリクエストの時間長、及びそのメッセージデータパケットを送るための認可を示すため送信先ノードにより送信されるメッセージを前記送信しているノードへ送るためのクリア（ｃｌｅａｒ）の時間長を決定する動作を行う。このシステム及び方法は更に、メッセージデータパケットの平均時間長と、メッセージを送るためのリクエストの時間長及びメッセージを送るためのクリアの時間長との間の関係に基づいて幾つかのデータ通信チャネルを確立する。より詳しくは、このシステムと方法は、メッセージデータパケットの平均時間長を、メッセージを送るためのリクエストの時間長を表す値とメッセージを送るためのクリアの時間長を表す値の合計で割った値に基づいて決定される整数値に等しい数のデータ通信チャネルを確立する。このシステムと方法は、更にデータ通信チャネルの数を示すデータをノードへ放送する。
【００１０】
これら及び他の目的は、データパケットを前記通信ネットワーク内の送信先ノードへ送るため通信ネットワークのノードを制御するためのシステム及び方法を提供することにより更に本質的に達成され、又もしノードが、送信先ノードがまだデータパケットを受けていないと決定すれば、ノードはデータパケットに含まれる情報の様式に基づいて再送信するため待ち行列（Ｑｕｅｕｅ）の中の一つの場所に置き、その場所は、ノードがデータパケットを送信先ノードへ再送りを試みるまでに遅延する持続時間を示している。この持続時間は、情報が音声データを含む時は、情報が音声データを含まない時より短い。また、データパケットが待ち行列の中にある間、このシステム及び方法はノードが他のデータパケットを送信先ノードへ送るのを控えるように制御し、一方ノードが別のデータパケットを別の送信先ノードへ送るのを許す。
【実施例】
【００１１】
（好ましい実施例の詳細な説明）
以下に、極めて多数の端末を持ち、極めて大きな地域にサービスしている極めて大きな商業的応用においてＨＭＴ技術を採用できるネットワークを説明する。この様にすることにより、このネットワークは、２００１年６月２９日出願の「ＰＳＴＮ及びセル式ネットワークとインタフェースするアドホックピア−ツ−ピア（Ｐｅｅｒ−ｔｏ−Ｐｅｅｒ）移動無線アクセスシステム」と題し、その全内容はここに引用して組み入れる米国特許出願一連番号第０９／８９７，７９０号に記載される様に、基本的ＨＭＴシステムに対して幾つかの構成上の変更を採用する。
【００１２】
図１は、本発明の実施例を採用しているこの様式のアドホックパケット交換無線通信ネットワーク１００の一例を示すブロック図である。特に、このネットワーク１００は、複数の移動無線ユーザ端末１０２−１から１０２−ｎまで（一般にノード１０２又は移動ノード１０２と呼ぶ）を含み、またノード１０２に固定ネットワーク１０４へのアクセスを与えるため、複数のアクセス点１０６−１，１０６−２、．．．１０６−ｎ（一般にノード１０６又はアクセス点１０６と呼ばれる）を持つ固定ネットワーク１０４を含むことができるが必須ではない。固定ネットワーク１０４は、ネットワークノードに、他のアドホックネットワーク、公衆交換電話回路網（ＰＳＴＮ）及びインターネットの様な他のネットワークへのアクセスを与えるため、例えば、コアローカルアクセスネットワーク（ＬＡＮ）、及び複数のサーバ及びゲートウエイルータ（ｇａｔｅｗａｙ  ｒｏｕｔｅｒ）を含むことが出来る。ネットワーク１００は更に、データパケットを他のノード１０２，１０６又は１０７の間でルーテイング（ｒｏｕｔｉｎｇ）のため複数の固定ルータ１０７−１から１０７−ｎまで（一般にノード１０７又は固定ルータ１０７と呼ばれる）を含むことが出来る。この論議のため、上に述べたノードは、まとめて「ノード１０２，１０６及び１０７」又は単に「ノード」と呼ぶことが出来ることに注目される。
【００１３】
当業者により理解できるように、ノード１０２，１０６及び１０７は、相互に直接通信することが出来、又はノード間に送られるパケットのためのルータ又は複数ルータとして動作する１つ又はそれより多い他のノード１０２，１０６又は１０７を経由して通信することが出来、これは上に引用した米国特許出願第０９／８９７，７９０号、及び２００１年３月２２日に出願された「別個の保留チャネルを持つ共有並列データチャネルへの調整チャネルアクセスを持つアドホック、ピア−ツ−ピア無線ネットワークのための時分割プロトコル」と題する米国特許出願第０９／８１５，１５７号に記載され、両出願の全内容はここに引用して組み入れられる。図１に示す各ノード１０２，１０６及び１０７は、複数のデータチャネル並びにネットワーク保留チャネルを通じて通信できる。これらのチャネルは、各ノードがチャネルにアクセスする能力を持つ限りにおいて如何なる特定のアーキテクチャ又は構成に制限されない。更に、これらのチャネルは、ワイヤ、光ファイバ、又は無線（空間を通じて）、の様な如何なる通信媒体上にも存在し、また如何なる適当な送信プロトコルも採用して良い。
【００１４】
図２に示す様に、各ノード１０２，１０６及び１０７は、少なくとも１つのトランシーバ１０８を含み、これはアンテナ１１０に結合され、コントローラ１１２の制御の下にパケット化した信号の様な信号を、ノード１０２，１０６又は１０７へ及びこれらから受信し送信することが出来る。パケット化したデータ信号は、例えば、音声データ又はマルチメデイア情報及びノード更新情報を含むパケット化した制御信号を含むことが出来る。
【００１５】
各ノード１０２，１０６及び１０７は更に、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）の様なメモリを含み、これはとりわけそれ自身及びネットワーク１００の中の他のノードに関するルーテイング情報を記憶出来る。ノード１０２，１０６及び１０７は、ルーテイング広告又はルーテイングテーブル情報と呼ばれる、それぞれのルーテイング情報を相互に放送機構を経由して周期的に、例えば、新しいノードがネットワーク１００に入る時、又はネットワーク１００の中に存在するノードが移動する時交換する。
【００１６】
図２に更に示す様に、幾つかのノード、特に移動ノード１０２は、ノートブックコンピュータ端末、移動電話ユニット、移動データユニット、又は如何なる他の適当な装置の様な如何なる数の装置から成るホスト１１６を含むことが出来る。電話加入者装置ホスト１１６は、送信制御プロトコル（ＴＣＰ）及びユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）を遂行するため適当なハードウエア及びソフトウエアを随意に含むことが出来る。更に電話加入者装置ホスト１１６は、ユーザ表示を提供するための表示装置に加えて、電話加入者装置ホスト１１６とトランシーバ１０８との間のインタフェースを提供するためのドライバを含む。各ノード１０２，１０６及び１０７はまた、インターネットプロトコル（ＩＰ）及びアドレス解決プロトコル（Ａｄｄｒｅｓｓ  Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ：ＡＲＰ）を遂行するための適当なハードウエア及びソフトウエアを含み、この目的は当業者により用意に理解出来る。送信制御プロトコル（ＴＣＰ）及びユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）を遂行するため適当なハードウエア及びソフトウエアもまた含むことが出来る。
【００１７】
さて説明する様に、各ノード１０２，１０６及び１０７は、保留チャネルと同じく複数のデータチャネルを通じて通信することが出来る。これらのチャネルは、各ノード１０２，１０６及び１０７がこれらチャネルにアクセスする能力を持つ限り如何なる特別のアーキテクチャ又は構成に限定されない。これらチャネルは、ワイヤ、光ファイバ、又は無線（空間を通じて）の様な如何なる通信媒体上にも存在することが出来、また如何なる適当な送信プロトコルも採用できる。
【００１８】
一つのノード、例えば、ノード１０２−１が、メッセージを別のノード、例えば、１０２−２へ送信したいと望む時は、ノード１０２−１は、ノード１０２−２及び他のノード１０２及び１０６に、利用出来るデータチャネルの１つを保留する意図を通知するためＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ−ｔｏ−Ｓｅｎｄ）メッセージをノード１０２−２へ送信する。この送信しているノード１０２−１は、次に、もし送信先ノード１０２−２がＲＴＳメッセージを受信するならば、ＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ−Ｔｏ−Ｓｅｎｄ）メッセージを送信先ノード１０２−２から受信する。送信しているノード１０２−１は、次にデータをパケットの様式で送信する。送信しているノード１０２−１は次に、もし受信しているノードがデータパケットを受信すれば、受信しているノード１０２−２から送信される肯定応答メッセージ（ＡＣＫ）を受信する。図３は、送信しているノード１０２−１がデータパケットを送信する時、送信しているノード１０２−１により送信されまた受信されるメッセージのタイムライン（ｔｉｍｅｌｉｎｅ）を示す。ＲＴＳ／ＣＴＳ交換のそれ以上の詳細及びデータパケット送信は、図４を参照して説明する。
【００１９】
図４に示す様に、ＲＴＳメッセージはノード１０２−１により保留チャネル上に送信される。ノード１０２，１０６又は１０７がデータチャネルの１つの上でメッセージの送信又は受信に従事していない時は、その受信機は保留チャネルに同調している。しかし、ノード１０２，１０６又は１０７がデータチャネルの１つの上でメッセージの送信又は受信に関与している時は、その受信機は保留チャネルの代わりに、データチャネルに同調する。この結果、各ノード１０２，１０６及び１０７は、その受信機がデータチャネルの１つの上でメッセージの送信又は受信をしていない時は、その受信機で保留チャネルを連続的に監視している。
【００２０】
ノード１０２−１から保留チャネル上にＲＴＳを受信すると、データチャネルは利用可能との想定でノード１０２−２は保留チャネル上でＣＴＳメッセージを用いてノード１０２−１に応答する。ＣＴＳメッセージを受信すると、ノード１０２−１は次に、利用可能なデータチャネル上で、例えば、データチャネル１で、ノード１０２−２へ情報メッセージを送信する。チャネルアクセス要求は別個の保留チャネル上で送信される故に、別のノード１０２，１０６又は１０７は、ＲＴＳメッセージを、以前のＲＴＳ／ＣＴＳ交換が完了した直後に、その後の情報メッセージの完了を待つことなく送信出来る。
【００２１】
例えば、更に図４に示す様に、もしノード１０２−３がメッセージをノード１０２−４に送りたいと望む時は、ノード１０２−３は、ノード１０２−２からノード１０２−１へのＣＴＳメッセージの後に、ノード１０２−１からノード１０２−２へ送信されている情報メッセージが今なおデータチャネル１上で送信されているかどうかに拘わらず、ＲＴＳメッセージを保留チャネル上に送信することが出来る。ノード１０２−４は次に、ＣＴＳメッセージを用いてノード１０２−３に応答し、ノード１０２−３はその後で情報メッセージをデータチャネル２の様な、別の利用可能なデータチャネル上に送信する。図４に示す様に、ノード１０２−３からノード１０２−４へデータチャネル２上で送られる情報メッセージは、ノード１０２−１からノード１０２−２へデータチャネル１上で送られる情報メッセージと同時に送信されることが出来る。ノード１０２−３からノード１０２−４へのメッセージは、ノード１０２−１からノード１０２−２へ送信される長いメッセージ（即ち、時間持続期間において長い）の送信の結果として生じる遅延が本質的に無しで送信される。ＲＴＳ／ＣＴＳ交換及びチャネル割当のそれ以上の詳細は、２０００年１１月３日出願の「共用並列データチャネルへのチャネルアクセスを調整するための方法及び装置」と題する０９／７０５，５８８号のエリックＡ．ホワイトヒル等の米国特許出願、及び２００１年１０月１１日出願の「通信ネットワークにおける無線ノードの場所を決定するため双方向レンジングを効率よく遂行するためのシステム及び方法」と題する、０９／９７３，７９９号のエリックＡ．ホワイトヒル等の米国特許出願に記載され、両出願の全内容はここに引用して組み入れられる。
【００２２】
さて説明する様に、ネットワーク１００は、データチャネルの数とデータパケットの平均の大きさとの間の直接相関を認識する方法論を採用する。特に、もしデータパケットの平均の大きさ（送信時間の平均の長さを意味する）がより小さくなり、ＲＴＳ／ＣＴＳ組み合わせの大きさ（ＲＴＳ／ＣＴＳ交換のための組み合わされた時間の持続期間を意味する）に接近すると、保留チャネルが効率的に支持できるデータチャネルの数は減少する。逆に、データパケットの平均の大きさが、ＲＴＳ／ＣＴＳ組み合わせに関して増加すると、支持できるデータチャネルの数は増加する。上に述べた様に、図３及び図４は、ＲＴＳ及びＣＴＳメッセージの大きさ（送信時間の持続期間）と平均の大きさのデータパケットとの間の関係の一例、及び平均の大きさのデータパケットを送るのに要する時間の間に生起するＲＴＳ／ＣＴＳの数の一例を表す図である。これらの図から理解出来る様に、全部のメッセージデータパケットが小さい時は、ネットワーク１００はパケット過密の方に向かい、また全部のデータパケットが大きい時は、データ又はペイロード（ｐａｙｌｏａｄ）の過密の方に向かう。
【００２３】
アップル、プロキシム及びＨＭＴシステムにおいては、データチャネルの数は固定されていた。アップル及びプロキシムシステムに対して、この数は１である。ＨＭＴシステムに対して、データチャネルの数は３である。
【００２４】
これに対して、本ネットワーク１００は、データチャネルの数に対して１とｎの間の能力を持つ（ここにｎは平均の大きさのメッセージデータパケットを送信するための時間の長さを、ＲＴＳ＋ＣＴＳメッセージ交換を遂行するための時間で割った整数の値を表す）。この説明のために、平均の大きさのメッセージデータパケットを送信するための時間の長さをバイトで表し、またＲＴＳ＋ＣＴＳ交換を遂行するための時間の長さもまたバイトで表す。ＲＴＳ／ＣＴＳメッセージ交換がその上で生起する保留チャネル上の伝送速度は、データパケットがその上で伝送されるデータチャネル上の伝送速度より典型的に低いことに注目すべきである。しかし、これはメッセージの時間長をバイトの数として表す時、この例の目的に対して考慮される。例えば、もしメッセージデータパケットの平均の大きさが１２００バイト（伝送時間の持続期間が、データチャネル上で１２００バイトを送るため必要な時間の長さに等しいことを意味し、これは短く「時間長」と呼ばれる）で、またＲＴＳ＋ＣＴＳメッセージ交換の長さが２００バイトであれば（ＲＴＳ／ＣＴＳ交換を保留チャネル上で遂行するための伝送時間の持続期間が、保留チャネルのより遅い伝送速度を考慮するため修正される時、２００バイトを保留チャネル上で送るため必要な時間の長さと等価であることを意味し、これはＲＴＳ及びＣＴＳメッセージの「時間長」と呼ばれる）ｎは６に等しい。同様に、もしメッセージデータパケットの平均の大きさ（時間長）が１５００バイトであり、またＲＴＳ＋ＣＴＳ交換の時間長が２００バイトであれば、ｎは７に等しい。使用されるデータチャネルの実際の数は、ノード１０２，１０６及び１０７の間で放送されるシステムパラメタである。しかし、利用可能なＲＦスペクトルの量が、選択肢を理想の数より幾分少なく制限するかも知れないことにも注目すべきである。上に引用した米国特許出願第０９／８９７，７９０号に記載される様に、ネットワーク１００における移動インターネットスイッチングセンタ（ＭｉＳＣ）は、ＬＡＰ１０６と同じように、ノード１０２，１０６及び１０７により送信されるパケットを分析し、平均のパケットの大きさを決定出来るようにするソフトウエアを含むことが出来る。これはネットワーク１００が、殆ど実時間で使用しているチャネルの数を動的に変更することを可能にする。
【００２５】
（ＲＴＳ／ＣＴＳにおけるシステム認識）
本発明の実施例によるネットワーク１００においては、全部のノード１０２，１０６及び１０７により共用される共通保留チャネルは、ネットワーク１００がシステムレベルの構成、調整及び準備を行なうことを可能にする。アイドルの時は、全部のノード１０２，１０６及び１０７は保留チャネルを聴取している。主要な理由は、アプリケーションがパケットを送ることを希望する時、利用のレベルを測定し、別のノード１０２，１０６及び１０７からのパケットの受信の用意を可能にすることである。保留チャネル上の帯域幅の少量を仕切ることにより、上に述べた様に、ノード１０２，１０６及び１０７は、これらの全部に関係する情報を共用できる。この情報の一例は、使用しているデータチャネルの数である。その他は、もし利用可能なスペクトルが隣接していなければ、データチャネルの場所である。ネットワーク１００の同一性及び動作についての情報は、全部のノード１０２，１０６及び１０７が最も効率的且つ効果的な方法で協力出来る様に、ＭｉＳＣ／ＩＡＰから放送できる。この共通に知られた情報は、幾つかの追加の地域においても同様にネットワーク１００の全体の効率において支援することが期待される。
【００２６】
（インテリジェントランダムバックオフ及びコンフィギュアラブルランダムバックオフ）
プロキシムシステムは、統計的に、全部のノード１０２，１０６及び１０７が待ち行列（Ｑｕｅｕｅ）において次の番になる等しい機会を持つ様に、タイムスロットのランダム割当に基づくアクセスの公正を増すためのランダムバックオフ（ｒａｎｄｏｍ  ｂａｃｋ  ｏｆｆ）を採用する。パケットデータシステムに対して、これは単純且つ簡潔な解決である。しかし、本発明の実施例によるネットワーク１００はまた、音声でも伝統的なデータサービスでも実時間サービスを可能にするサービスの品質（ＱＯＳ）能力を提供する。この様なネットワーク１００において、全部の端末（例えば、移動ノード１０２）は等しく又は本質的に等しく作られるが全部のパケットはそうではない。従って、待機（即ち、遅延）を許容できない音声パケットが不合理に妨げられない様に、異なる様式のランダムバックオフシステムが必要になる。この故に、本発明の実施例によるネットワーク１００の実施は以下の通りである。
【００２７】
ノード（例えば移動ノード１０２）のリンクレイヤ（Ｌｉｎｋ  Ｌａｙｅｒ）が、メデイアアクセスコントロール（ｍｅｄｉａ  ａｃｃｅｓｓ  ｃｏｎｔｒｏｌ：  ＭＡＣ）からそれがパケットを送るのに失敗したとの応答を受信する時、そのパケットを送信するため試みているノードのコントローラ１１２は、そのパケットを、例えば、そのノードのメモリ１１４の中の再送信待ち行列の中に置くであろう。多数の可能性のある失敗の理由があるが、最も一般に生じるのはＲＴＳ衝突である。
【００２８】
パケットが再送信待ち行列に置かれている時、送信することを試みているノードに２つの事象が生起する。第１はパケットの送信先が阻止される。従って、そのノードのコントローラ１１２は、その送信先に対するどれか他のパケットを待ち行列の中に置くであろう。これは、そのノードが、阻止された送信先への再送信を試みるため適切な時間を待ちながら、他のデータチャネル上で他の送信先へデータパケットの送信を継続することを可能にする。第２は、そのノードが待つであろう時間の量は送信されているパケットの様式に依存する。簡単な言葉では、待機の低い（ｌｏｗ  ｌａｔｅｎｃｙ）ＱＯＳパケット（音声パケットの様な）に対してはより短い時間待ち、またベストエフォート型のデータパケットに対してはより長い時間待つであろう。ネットワーク１００における方法論はネットワークがバックオフ（ｂａｃｋ  ｏｆｆ）アルゴリズムを微細調整するため講じている性能測定を使用することにより基本アルゴリズム上で拡大し、またバックオフのためにネットワーク１００により手動で又は自動的に形成されることを可能にする。
【００２９】
本発明の少数の例示的実施例のみが上に詳細に記載されたが、当業者は、多くの修正が発明の新規な教示及び利点から逸脱することなく例示的実施例に可能であることを容易に理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
発明のこれら及び他の目的、利点及び新規な特徴は、付随する図面と共に読む時は以下の詳細な記載からより容易に理解されるであろう。
【図１】本発明の実施例を採用する複数のノードを含むアドホック無線通信ネットワークの一例のブロック図である。
【図２】図１に示す様な無線ノードの一例のブロック図である。
【図３】ノードがデータパケットを他のノードへ送る時、図１に示すネットワークにおけるノードにより送られ且つ受けられる送信の一例を示すタイミング図である。
【図４】図１に示すネットワークにおけるノード間の保留チャネル及び複数のデータチャネル上で生起する送信の一例を示すタイミング図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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