(57)【要約】  本発明は、ワイヤレスネットワーク内でパケットを転送及び／又はアドレッシングする方法及び装置に係り、ネットワーク層より下位のプロトコル層のアドレス情報がパケットに追加され、このアドレス情報は、行先ノードの地理的位置を指示すると共に、上記ワイヤレスネットワークを経て上記パケットを転送する間に変更することができる。次いで、パケットは、現在ノードと行先ノードの地理的位置間の差に基づいてワイヤレスネットワーク内で転送される。この位置に基づくアドレッシングは、動的メッシュネットワークにおいてパケットの転送を容易にする。というのは、各ノード(10)は、パケットヘッダの情報及びそれ自身の位置のみに基づいて到来パケットをどの方向に転送すべきか判断することができるからである。
2005512406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレスネットワーク内でパケットを転送する方法において、
ａ）ネットワーク層より下位のプロトコル層のアドレス情報であって、行先ノードの地理的位置を指示すると共に、上記ワイヤレスネットワークを経て上記パケットを転送する間に変更することのできるアドレス情報を上記パケットに追加し、そして
ｂ）現在ノード(20,40)と上記行先ノード(30)の地理的位置間の差に基づいて上記ワイヤレスネットワーク内で上記パケットを転送する、
という段階を備えた方法。
【請求項２】
上記現在ノード(20,40)と上記行先ノード(10)との間の上記差は、方向に基づく差である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記現在ノード(20,40)と上記行先ノード(10)との間の上記差は、距離に基づく差である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
上記アドレス情報は、リンク層アドレスである請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
上記リンク層アドレスは、ＭＡＣアドレスである請求項４に記載の方法。
【請求項６】
上記行先ノードが上記ワイヤレスネットワーク内に存在しないか、上記行先ノードが聞こえないか、又は上記ワイヤレスネットワーク内に上記行先ノードへの直接ルートがない場合には、上記パケットが上位のプロトコル層へ通される請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
上記ネットワーク層は、ＩＰ層である請求項６に記載の方法。
【請求項８】
上記ネットワーク層は、上記パケットが上記ネットワーク層へ通される場合に上記パケットをドロップする請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
ネットワークノードの地理的位置が変化した場合には、新たな下位プロトコル層のアドレスが、隣接ノード、最近通信されたノード、及び／又はネットワーク内の他のノードへ報告される請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
上記下位プロトコル層のアドレスは、位置に基づくアドレスである請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
上記パケットは、行先ノードの古い下位プロトコル層アドレスがそれ以上見つからない場合には、隣接ノード又は他のノードによってリルート又はドロップされる請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
ワイヤレスネットワーク内でパケットをアドレッシングする方法において、
ａ）上記パケットを転送すべき行先の地理的位置を指示する位置情報を決定し、
ｂ）上記位置情報から、ネットワーク層より下位のプロトコル層の位置ベースのアドレス情報を発生し、そして
ｃ）上記下位プロトコル層のアドレス情報を上記パケットに追加する、
という段階を備えた方法。
【請求項１３】
上記下位プロトコル層のアドレス情報は、リンク層アドレスである請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
上記リンク層アドレスは、ＭＡＣアドレスである請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ワイヤレスネットワーク内でパケットを転送する装置において、
ａ）ネットワーク層より下位のプロトコル層のアドレス情報であって、行先ノードの地理的位置を指示すると共に、上記ワイヤレスネットワークを経て上記パケットを転送する間に変更することのできるアドレス情報を上記パケットに追加するための追加手段と、
ｂ）現在ノード(20,40)と上記行先ノード(30)の地理的位置間の差に基づいて上記ワイヤレスネットワーク内で上記パケットを転送するための転送手段と、
を備えた装置。
【請求項１６】
上記現在ノード(20,40)と上記行先ノード(10)との間の上記差は、方向に基づく差である請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
上記現在ノード(20,40)と上記行先ノード(10)との間の上記差は、距離に基づく差である請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
上記アドレス情報は、リンク層アドレスである請求項１５ないし１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
上記リンク層アドレスは、ＭＡＣアドレスである請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
上記装置は、上記行先ノードが上記ワイヤレスネットワーク内に存在しないか、上記行先ノードが聞こえないか、又は上記ワイヤレスネットワーク内に上記行先ノードへの直接ルートがない場合には、上記パケットを上位のプロトコル層へ通すように構成された請求項１５ないし１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
上記ネットワーク層は、ＩＰ層である請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
上記装置は、ネットワークノードの地理的位置が変化した場合には、新たな下位プロトコル層のアドレスを、隣接ノード、最近通信されたノード、及び／又はネットワーク内の他のノードへ報告するように構成される請求項１５ないし２１のいずれかに記載の装置。
【請求項２３】
上記下位プロトコル層のアドレスは、位置に基づくアドレスである請求項１５ないし２２のいずれかに記載の装置。
【請求項２４】
ワイヤレスネットワーク内でパケットをアドレッシングする装置において、
ａ）上記パケットを転送すべき行先の地理的位置を指示する位置情報を決定する決定手段と、
ｂ）上記位置情報から、ネットワーク層より下位のプロトコル層の位置ベースのアドレス情報を発生する発生手段と、
ｃ）上記下位プロトコル層のアドレス情報を上記パケットに追加する追加手段と、
を備えた装置。
【請求項２５】
上記下位プロトコル層のアドレス情報は、リンク層アドレスである請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
上記リンク層アドレスは、ＭＡＣアドレスである請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
上記装置は、ワイヤレスルーター(WR)である請求項２５又は２６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレスメッシュネットワークにおけるアドレッシング及び／又はルーティングのための方法及び装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤレスブロードバンドネットワークは、有線のブロードバンドインフラストラクチャーが不可能な場所で高性能のインターネットアクセスを可能にする。しかしながら、このようなワイヤレスブロードバンドネットワークは、インフラストラクチャーが低コストで設けられ、環境変化に強く、配備が容易で且つ市場の需要と共に拡張可能であれば、住居及び小企業の市場に対してのみ成功となろう。
【０００３】
メッシュネットワークを基礎としてワイヤレスルーターをネットワークノードとしてもつ新たなワイヤレスネットワークは、インターネットのトポロジー及びプロトコルをエミュレートするが、ワイヤレス高速データ送信に対して最適化される。このようなメッシュネットワークは、無線リンクと共に互いに接続されたワイヤレスルーターで構成される。無線リンクは、発生して遮断し、そしてネットワークは、無線リンクの現在状態に対してそれ自身を調整することができる。又、個々の装置は、ネットワーク機能を過剰に妨げることなくオン及びオフにスイッチすることができる。ルーティングプロトコルは、ネットワークにおけるノードの場所を追跡し、従って、ネットワーク内の他のノードを中間ノードとして使用して遠く離れたノード間でパケットをルーティングすることができる。現在、移動メッシュ環境で使用することのできるルーティングプロトコルは多数存在する。
【０００４】
ルーティングプロトコルは、僅かな量の移動しか取り扱いできない。大半のノードが移動可能であるときには、各ノードが他の各々のノードがどこにいるかをある程度知らねばならないので、依然問題がある。これは、メッシュネットワークが大きくなったときに非常に重大な問題となる。というのは、ネットワーク構造の変化を大量のノードに通知しなければならず、且つネットワークが大きくなるほど、当然、ネットワーク内の変化の数も大きくなるからである。又、メッシュが大きくなった場合には、ルーティングテーブルも益々大きなものとなる。というのは、慣習的な有線ネットワークの場合と同様にネットワーク内のルートを統合できないからである。
【０００５】
図１は、無線リンクを経て接続された多数のワイヤレスルーターＷＲを含むワイヤレスメッシュネットワーク（ＷＭＮ）を示す。全ワイヤレスルーターＷＲではないが、互いに聴取を行う。従って、同じＷＭＮ内の２つのワイヤレスルーターＷＲ間のパケットは、行先に到達する前に多数のワイヤレスルーターＷＲ及びワイヤレスリンクを経て転送されねばならない。又、ワイヤレスルーターＷＲは、メッシュネットワークに対するもの以外のインターフェイス、例えば、ＷＬＡＮ、イーサネット及び／又はブルーツースインターフェイスをもつこともでき、他のネットワーク装置がこれに接続される。更に、ラップトップＬＴ、有線ルーターＲ及びサーバーＳＶとの他のサブネットワークを有するルーターも存在し得る。１つ以上のワイヤレスルーターＷＲは、ＷＭＮを他の大きなネットワーク、例えば、インターネットに接続するように構成されたエアヘッドＡＨとして働くことができる。又、ラップトップＬＴのようなターミナルは、ワイヤレスルーターの機能を含んでもよく、即ちＷＭＮの一部分として働いてもよい。
【０００６】
ＷＭＮは、現在の状態に基づいてリンクをフェイル及び再生させるような常時変化する状態で悩まされている。それらは、ネットワークを管理する特定のアドミニストレーターを何らもたないことがあり、これは、自己編成及び自己回復しなければならないことを意味する。ＷＭＮでは、ワイヤレスルーターＷＲも移動することができ、これは、ネットワーク構造が常時変化することを意味する。
【０００７】
現在、既存のメッシュネットワークは、ワイヤレスルーターＷＲがほとんど固定に取り付けられたかなり静的なものであるが、近い将来には、車や列車やバスやその他の公共運搬手段がＷＭＮに参加することになろう。最も粗野なバージョンにおいて、街路を歩く全ての人々が自分自身の小型ワイヤレスルーターＷＲをポケットに有し、そしてネットワーク全体がこれら個人的に所有する装置で構成される。この種の状況においては、ネットワーク構造が実際に迅速に変化し、各装置の厳密な位置を追跡する方法はない。又、ワイヤレスルーターＷＲの数及び表面積の両方についてのＷＭＮのサイズもかなり膨大である。極端な場合、１つのＷＭＮで全世界を網羅することがある。これは、将来のＷＭＮに使用するように提案された方法が、ネットワークがいかに大きくなろうとも効率的に使用できるように、できるだけ拡張可能でなければならない。新たなインターネットプロトコルバージョン６（ＩＰｖ６）の大きなアドレススペースは、この新たな環境においてＩＰプロトコルを使用できるようにする。しかしながら、ルーターのＩＰアドレスは、接続を中断せずにオンザフライで容易に変更することができないので、これは、移動ワイヤレスネットワークに対する最適な解決策とならない。ＩＰネットワークにおけるルートの統合を保持するためには、アドレスをオンザフライで変更することが必要となる。
【０００８】
特に、固定のトポロジーをもたないワイヤレスネットワークに対して新規なルーティングプロトコルが開発されている。これらのプロトコルは、ネットワーク構造における重要性の低い変化について他のノードに通知しないことにより必要なルーティングトラフィックの量を減少するように試みる。しかしながら、トラフィックを正しい方向に転送できるためには、他のノードの位置をある程度知らねばならない。これらのプロトコルは、ネットワーク構造が同じに保たれそしてリンクの無線クオリティが若干変化するだけであるときは良好に機能する。しかし、ルーターが移動を開始すると、ルーティングプロトコルが更新しそしてパケットがその行先を見失うので、使用可能なネットワーク容量が崩壊する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
移動ＩＰプロトコルは、移動ターミナルがネットワーク内でそれらの位置を変えることにより生じるターミナル移動の問題を解消する。これは、移動の問題をルーティングの問題に変換し、従って、ルーターも移動でき且つ主たる問題が実際にルーティングエリアにあるようなワイヤレスメッシュネットワークにおける移動の問題を解消するものではない。
【００１０】
更に、固定有線ネットワークにおける慣習的なＭＡＣ（媒体アクセス制御）スイッチングは、インターフェイスから到来するパケットのソースＭＡＣアドレスからＭＡＣアドレスを学習することに基づいている。又、これは、ブロードキャスト及びマルチキャストパケットを各リンクへ中継しなければならないことも必要とする。この方法は、慣習的な固定有線ネットワークでは良好に機能するが、ＷＭＮには使用することができない。というのは、ネットワーク構造が異なると共に、ブロードキャストのためにネットワーク容量が浪費されるからである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、本発明の目的は、動的なワイヤレス移動メッシュネットワークにおいてアドレッシング及び／又はルーティング機能を与えるための方法及び装置を提供することである。
この目的は、請求項１又は１２に記載の方法、及び請求項１５又は２４に記載の装置により達成される。
【００１２】
従って、ルーティングノードも移動できるメッシュトポロジーをもつネットワークにおいて極めて使い易い位置に基づく下位レベル（例えば、リンク層、層２又はＭＡＣ層）アドレッシングが提供される。この位置に基づくアドレッシングは、各ノードが、パケットヘッダの情報とそれら自身の位置のみに基づいて到来パケットをどちらの方向に転送すべきか判断できるので、ネットワークにおいてパケットの転送を容易にする。これは、ノードが、大きなルーティングテーブルを維持して、大きなメッシュネットワークでは実際に膨大なものとなるこれらテーブルへの時間浪費なサーチを行う必要がないことを意味する。従って、接続を遮断し及び／又は甚だしいルート情報更新の必要性を生じることなくグローバルな位置に基づきオンザフライでアドレスを変更することができる。これが可能であるのは、装置がメッシュ内を移動するときには、ネットワーク内のパケット転送が下位層アドレスに基づいて行われるので、上位層（例えば、ネットワーク層、層３又はＩＰ層）アドレスを変更する必要がないためである。むしろ、装置の下位層アドレスは、それが移動するときに変更されるが、上位層アドレスは、不変に保たれる。別のネットワークへ位置が変更される場合には、移動ＩＰのような上位層方法を使用することができる。
【００１３】
又、位置に基づく下位層アドレッシングは、メッシュネットワークにおいてリンク層を経てパケット転送を実行することもでき、これは、各パケットを上位層で処理しなければならない状況に比して簡単で且つ迅速である。
この方法では、ネットワークにおいて交換する必要のあるルーティング情報が最小にされる。これは、装置がスイッチオンされたときに、ほとんど即座にネットワークを経て通信を開始できることを意味し、これは、初期の解決策では、他の装置のルーティングテーブルをその前に更新しなければならないために不可能であった。又、装置が移動しても、あまりシグナリングトラフィックを生じない。シグナリングトラフィックは、各ノードに、他の各ノードへのルートを通知する必要がないので、最小にされる。
更なる効果的な開発は、従属請求項に記載する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
本発明の好ましい実施形態は、図１に示すＷＭＮに基づいて以下に説明する。
図２Ａは、ネットワーク層がネットワーク層パースペクティブから転送するＷＭＮの従来の論理構造を示す概略ブロック図である。ここでは、ネットワーク層ルーティングプロトコルは、ＷＭＮ内のパケットルーティングに必要とされる情報を与えねばならず、即ち各ワイヤレスルーターは、他の各ワイヤレスルーターへの機能的ルートを知らねばならない。ワイヤレスルーターＷＲは、個別のリンクと一緒に接続され、そしてパケットは、ＷＭＮ内の異なるワイヤレスルーター間でルーティングされる。
【００１５】
図２Ｂは、本発明の好ましい実施形態によりリンク層がネットワーク層パースペクティブから転送するワイヤレスメッシュネットワークの論理構造を示す概略ブロック図である。論理的に、ネットワーク層パースペクティブから、ワイヤレスルーターＷＲは、それらが単一リンクと一緒に接続されるネットワークを形成する。充分簡単な方法でスイッチングを実施できる場合には、リンク層転送の方がネットワーク層転送よりも著しく軽く且つ高速である。このため、リンク層転送は、ネットワーク層転送よりもＣＰＵパワーをほとんど消費せず、ルーターのコストが著しく低減される。
【００１６】
好ましい実施形態によれば、位置又は場所ベースのリンク層アドレッシング（例えば、ＭＡＣアドレッシング）及びスイッチングをリンク層転送に使用して、単一アドレッシング及びルーティング方法を提供することができる。このような位置ベースの方法は、高速で、簡単で且つ更に最適な転送を可能にし、従って、ワイヤレスルーターのコストを下げることができる。基本的に、位置ベースのアドレッシングとは、リンク層アドレッシングが装置の位置をベースとすることを意味する。換言すれば、装置のリンク層アドレスは、地球上でのその現在位置を通知する。
【００１７】
リンク層における位置に基づくアドレッシングにより、例えば、ＭＡＣアドレスから、装置が他の装置に関連してどこに位置しているか明らかである。ネットワーク装置が到来パケットのＭＡＣアドレスをそれ自身のアドレスと比較したときには、パケットの行先ノードがどちらの方向に位置しているか直ちに分かり、それに応じてパケットを転送することができる。従って、最も近くの隣接装置のアドレスを知るだけでよいので、大きなルーティングテーブルは不要となる。
【００１８】
図３は、７個のノードＳ及びｂ−ｇをもつＷＭＮをベースとする好ましい実施形態によるルーティング例を示す。左側のノードＳは、右下隅のノードｇへパケットを送信しようとするソースノードである。行先のＭＡＣアドレスは、例えば、パケットのアドレスフィールド（例えば、ＭＡＣ  ＰＤＵ）に表示され、従って、行先の位置を通知する。従って、中間ノードｃ及びｅは、パケットをその行先へルーティングするのにネットワークのトポロジーを知る必要がない。というのは、行先の地理的な位置（行先ＭＡＣアドレスから）及びそれら自身の地理的位置が分かるからである。従って、それらは、パケットを正しい方向にルーティングすることができ、最終的に、パケットは、その行先ノードｇに到達する。
【００１９】
使用するアドレスは、世界的に独特なものでもよいし、或いはあるエリア又はある形式のネットワークのみについて独特のものであってもよい。アドレスがあるエリアについてのみ独特である場合には、それらが全て同じ固定点と比較される。又、位置からアドレスをいかに導出するかについても、種々の方法がある。２つ以上の方法が同じネットワークに同時に使用される場合には、どの方法をどの装置に使用するか定義するものがなければならない。
【００２０】
装置の位置情報は、既存のＧＰＳシステム或いは他の既知の又は将来のポジショニング又は位置決め技術、例えば、屋内でも機能しなければならないＧＳＭのポジショニングシステムを使用して導出することができる。又、充分な精度をもつ他の将来のポジショニングシステムも使用できる。又、装置は、それら自身の位置を計算するときに、隣接装置の位置情報及び隣接装置への無線伝播遅延を使用することもできる。装置は、３つの隣接装置の位置及びそれら隣接装置までの距離を知っている場合には、その情報から二次元空間におけるそれ自身の位置を計算することができる。
【００２１】
ＷＭＮにおけるパケット転送は、位置ベースのアドレッシングのみを使用して行うこともできるし、両方の解決策の利点を結合した慣習的なルーティング方法と共に行うこともできる。
好ましい実施形態によれば、パケット転送又はルーティングは、層２において全体的に行われる。パケットがノードに到達すると、ノードは、行先ＭＡＣアドレスから、パケットの行先の位置を導出する。
【００２２】
第１の好ましい実施形態では、行先の方向が、ノードにおいて、それ自身の厳密な位置及び行先の位置に基づいて決定される。その後、ノードは、その方向に最も近い隣接ノードにパケットを転送する。このような方向ベースのルーティング原理が図４に示されており、初期ノード即ちワイヤレスルーター１０は、それ自身の位置と、ＭＡＣ  ＰＤＵの対応ＭＡＣアドレスから導出される行先ノードの位置から、行先ノード３０の方向を決定し又は計算する。次いで、行先の方向と、隣接ノード即ちワイヤレスルーター２０及び４０の既知の方向との間の差α及びβを各々計算する。次いで、差が小さい方の隣接ノードを選択し、そして図４にルーティング経路Ｒで示すように、このノードへパケットをルーティングする。
【００２３】
図５は、別の距離ベースのルーティングを示し、この場合、ソースノード１０は、行先ノード３０と、その全ての隣接ノード２０、４０との間の距離Ｌ、Ｓを、行先ノード３０の導出された位置に基づいて決定し又は計算する。次いで、行先ノード３０に最も近い隣接ノードへパケットを単に転送する。図５に示す例において、下位隣接ノード４０と行先ノードとの間の距離Ｓは小さく、そしてルーティング経路Ｒはこの下位隣接ノード４０を通過する。
【００２４】
ある場合に、第１及び第２の好ましい実施形態による上記２つの別々の方法は、異なる種類の振舞いを招くが、実際には、その相違は、最小でなければならない。第１の実施形態に基づく方法は、短いホップを招き、従って、所要送信電力が僅かなために消費電力を節減する。第２の実施形態に基づく方法は、長いホップを招き、行先に到達するホップの合計量を最小にする。しかし、これは、より多くの送信電力を必要とし、バッテリ寿命を短くすると共に、使用する送信電力が高いために他の隣接装置にも更に妨害が及ぶことを意味する。
【００２５】
又、転送又はルーティング判断を行うときには他のパラメータも考慮できることに注意されたい。これらは、リンクの容量、ビットエラー比、異なるリンクの異なる負荷、等々を含む。
アドレッシングは、位置に基づくので、装置は、それらの現在位置を常に知らねばならない。位置情報は、それにより転送が可能となるに充分なほど正確でなければならないが、著しく正確である必要はない。ネットワーク内の全てのノードが、隣接ノードが誰か知っているので、パケットがそれらの行先に充分に接近したときには正確な位置情報がもはや必要とされない。これは、必要な精度が隣接ノードの距離と同じであることを意味する。更に、精度は、隣接ノードに比してより正確であることに注意が払われた場合には、それほど正確である必要はない。換言すれば、位置情報の系統的エラーは、それほど重大ではない。系統的なエラーは、例えば、隣接装置の位置及び隣接装置までの距離から決定されるときに生じ得る。
【００２６】
装置のＭＡＣアドレスは、装置の位置に基づくので、装置が移動したときには変更しなければならない。アドレスの変更は、少なくとも隣接装置に通知し、それら装置がノードに向けられたパケットを正確に転送できるようにしなければならない。これは、他のパケットのルーティングにも影響する。アドレスの変更にも関わらず、ノードは、あるときには、依然古いアドレスでパケットを受け取ることがある。更に、ノードが最近通信したノードにアドレスの変更を通知して、パケットが失われるのを回避することができる。又、ネットワーク内の特定ノードであって、そこにＭＡＣアドレスを通知しそしてそこからあるＩＰアドレスに対応するＭＡＣアドレスを尋ねるような特定ノードがなければならない。換言すれば、隣接ノード発見キャッシュとして働くノードがなければならない。従って、これらの特定ノードの１つ（最も近いノード）に、アドレス変更を通知しなければならず、その後、他のノードは、その特定ノードから情報を得ることができる。
【００２７】
アドレス変更が実際に必要とされるのは、それがルーティングに著しく影響するときだけである。これは、移動ノードがいずれの他のノードも通過しない場合に、移動がルーティングに著しく影響しないことを意味する。実際に、システムは、隣接ノードがノードの位置をネットワーク内の他のノードより正確に知りそしてこの情報に基づいて転送の判断を実行できるように設計することができる。ＭＡＣアドレスは、ノードから更に離れてルーティング判断を行うときだけ使用され、それ故、ＭＡＣアドレスは、隣接ノードが変化する（ノードが他のノードを通過し、新たな隣接ノードが見つかった）ときだけ変更すればよい。一定速度で移動するノードは、将来の移動を予測し、そしてアドレス変更プロセスを前もってスタートしてもよい。
【００２８】
パケットは、その行先に到達するまでネットワークを経てスイッチされ、又はスイッチングアルゴリズムは、パケットを次にどこに送信すべきか結論付けすることができない。これらの状況において、パケットは、上位プロトコル層（ネットワーク層）へ通され、この層は、次いで、パケットで何を行うべきか判断する。スイッチングアルゴリズムがパケットを上位層へ通過しなければならない状況、及び通常の転送方法ではパケットが行先に到達しない場合にノードにより実行されるオペレーションを、以下に定義する。
【００２９】
リンク層において行先に到達したパケットは、ＩＰレベルにおいて通常のルーターオペレーションに基づいて処理される。リンク層の行先は、もちろん、必ずしもＩＰパケットの行先ではなく、ネットワークにおいてルートの中間にあるルーターである。受け取られるＩＰパケットのソース及び行先が同じネットワークにある場合には、パケットが通常に転送されると共に、（ＩＣＭＰ／隣接ノード発見プロトコル）リダイレクトメッセージを使用して、パケットを行先のＭＡＣアドレスに直接送信すべきことをソースに通知することもできる。
【００３０】
スイッチングアルゴリズムがパケットをその行先へ配送し損ないそしてパケットを上位層へ通過させねばならない状況は、少なくとも３つある。
１）行先が存在しない、
２）無線障害のために聞こえない、又は
３）行先への直接ルートがない。
【００３１】
スイッチングアルゴリズムは、これらの状況を２つの指示から検出することができる。
１）パケットが、スイッチングアルゴリズムに基づきそれを送信しなければならないインターフェイスから到来する、又は
２）ワイヤレスルーターが、行先ワイヤレスルーターの後方に配置された別のワイヤレスルーターを聴取できるが、行先自身は聴取できない。
【００３２】
ＭＡＣアドレスの分析は、アドレス分析プロトコル及び隣接ノード発見プロトコルを使用することにより各々ＩＰｖ４及びＩＰｖ６ネットワークにおいて行うことができる。ＷＭＮでは、これらのプロトコルは、ブロードキャスト及びマルチキャストＭＡＣアドレス使用のために著しい帯域巾を消費する。このため、これらパケットは、ある選択されたノードにしか配送されず、これらノードは、次いで、情報を、それを要求したノードにプロキシー送信する。マルチ及びブロードキャストパケットを選択されたノードへ中継するノードは、パケットを傍受しそしてしばらくの間プロキシーとして働くこともできる。選択されたノードは、次いで、それら自体の間に情報を最新状態に保持する。これらの選択されたノードがあるコアネットワーク接続された場合には、ＷＭＮではなく情報更新に使用することができる。マルチ及び／又はブロードキャストメッセージを使用する他のプロトコルは、上述した方法を使用することにより実施されてもよい。ノードがＷＭＮ内のその位置を変化させ、そしてＧＰＡベースのＭＡＣアドレスが変化した場合には、新たなＭＡＣアドレスを、選択されたノード、及び／又はＷＭＮ内でそれが最近通信した他の全てのノード、及び／又は他の何らかのネットワークノードへ報告する。ノードのＭＡＣアドレスはＷＭＮ内で頻繁に変化することがあるので、ノードのＭＡＣアドレスを、他のノードによって長時間キャッシュ記憶することはできない。ノードは、他のノードがアドレスをキャッシュ記憶する限り、古いＭＡＣアドレスで到来するパケットを受け入れねばならない。もちろん、ノードがその位置を充分迅速に変化する場合には、パケットが古いＭＡＣアドレスでその行先を見出せないことがある。この場合には、パケットが新たな位置へリルートされるか、又は以前の位置における隣接ルーター又は他のネットワークノードによりドロップされる。リルートを可能にするために、ノードは、その新たなＭＡＣアドレスを、それがもはや聴取できない全ての以前の隣接ノードにも報告することができる。
【００３３】
本発明は、位置に基づくＭＡＣアドレッシングに限定されないことに注意されたい。他のシステムにおける本発明の実施も考えられ、位置又は場所に基づく変更可能なアドレスを下位プロトコルレベルに与えることができる一方、静的又は非変更可能なアドレスを上位プロトコルレベルに与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ワイヤレスメッシュネットワークを示す図である。
【図２Ａ】層３が層３パースペクティブから転送するワイヤレスメッシュネットワークの論理構造を示す概略ブロック図である。
【図２Ｂ】層２が層３パースペクティブから転送するワイヤレスメッシュネットワークの論理構造を示す概略ブロック図である。
【図３】好ましい実施形態によるルーティング例を示す図である。
【図４】第１の好ましい実施形態による方向に基づくパケットルーティングを示す図である。
【図５】第２の好ましい実施形態による距離に基づくパケットルーティングを示す図である。
【図１】
2005512406.tif 000003
【図２Ａ】
2005512406.tif 000004
【図２Ｂ】
2005512406.tif 000005
【図３】
2005512406.tif 000006
【図４】
2005512406.tif 000007
【図５】
2005512406.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月24日(2003.11.24)
【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】
ワイヤレスネットワーク内でパケットを転送する方法において、
ａ）ネットワーク層より下位のプロトコル層のアドレス情報であって、上記パケットをルーティングすべき行先ノードの地理的位置を指示すると共に、上記ワイヤレスネットワークを経て上記パケットを転送する間に変更することのできるアドレス情報を上記パケットに追加し、そして
ｂ）現在ノード(20,40)と上記行先ノード(30)の地理的位置間の差に基づいて上記ワイヤレスネットワーク内で上記パケットを上記下位層の上記行先ノードに完全に転送する、
という段階を備えた方法。
【請求項２】
上記現在ノード(20,40)と上記行先ノード(10)との間の上記差は、上記行き先ノード(30)の方向とその隣接ノード(20,40)の方向との間の差を計算することにより決定される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記現在ノード(20,40)と上記行先ノード(10)との間の上記差は、上記行き先ノード(30)とその隣接ノード(20,40)との間の距離を計算することにより決定される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
上記アドレス情報は、リンク層アドレスである請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
上記リンク層アドレスは、ＭＡＣアドレスである請求項４に記載の方法。
【請求項６】
上記行先ノードが上記ワイヤレスネットワーク内に存在しないか、上記行先ノードが聞こえないか、又は上記ワイヤレスネットワーク内に上記行先ノードへの直接ルートがない場合には、上記パケットが上位のプロトコル層へ通される請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
上記ネットワーク層は、ＩＰ層である請求項６に記載の方法。
【請求項８】
上記ネットワーク層は、上記パケットが上記ネットワーク層へ通される場合に上記パケットをドロップする請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
ネットワークノードの地理的位置が変化した場合には、新たな下位プロトコル層のアドレスが、隣接ノード、最近通信されたノード、及び／又はネットワーク内の他のノードへ報告される請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
上記下位プロトコル層のアドレスは、位置に基づくアドレスである請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
上記パケットは、行先ノードの古い下位プロトコル層アドレスがそれ以上見つからない場合には、隣接ノード又は他のノードによってリルート又はドロップされる請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
ワイヤレスネットワーク内でパケットを転送する装置において、
ａ）ネットワーク層より下位のプロトコル層のアドレス情報であって、上記パケットをルーティングすべき行先ノードの地理的位置を指示すると共に、上記ワイヤレスネットワークを経て上記パケットを転送する間に変更することのできるアドレス情報を上記パケットに追加するための追加手段と、
ｂ）現在ノード(20,40)と上記行先ノード(30)の地理的位置間の差に基づいて上記ワイヤレスネットワーク内で上記パケットを上記下位層上の上記行先ノードに完全に転送するための転送手段と、
を備えた装置。
【請求項１３】
上記現在ノード(20,40)と上記行先ノード(10)との間の上記差は、上記行き先ノード(30)の方向とその隣接ノード(20,40)の方向との間の差を計算することにより決定される請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
上記現在ノード(20,40)と上記行先ノード(10)との間の上記差は、上記行き先ノード(30)とその隣接ノード(20,40)との間の距離を計算することにより決定される請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
上記アドレス情報は、リンク層アドレスである請求項１２ないし１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
上記リンク層アドレスは、ＭＡＣアドレスである請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
上記装置は、上記行先ノードが上記ワイヤレスネットワーク内に存在しないか、上記行先ノードが聞こえないか、又は上記ワイヤレスネットワーク内に上記行先ノードへの直接ルートがない場合には、上記パケットを上位のプロトコル層へ通すように構成された請求項１２ないし１６のいずれかに記載の装置。
【請求項１８】
上記ネットワーク層は、ＩＰ層である請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
上記装置は、ネットワークノードの地理的位置が変化した場合には、新たな下位プロトコル層のアドレスを、隣接ノード、最近通信されたノード、及び／又はネットワーク内の他のノードへ報告するように構成される請求項１２ないし１８のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
上記下位プロトコル層のアドレスは、位置に基づくアドレスである請求項１２ないし１９のいずれかに記載の装置。
【国際調査報告】
2005512406.tif 000009
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