(57)【要約】フリースペース指向性リンクを含むネットワークにおける最適化されたルーティングのための方法および装置が記載されている。ネットワーク内のフリースペース指向性リンクは、物理および／またはデータリンク層でモニタされ、ルータ／ルーティング層のプロトコルは、モニタされたフリースペース指向性リンクの状態を通知される。物理および／またはデータリンク層で送信信号をモニタすることによって、本発明は、フリースペース指向性リンクの状態を決定するために頻度の低い制御メッセージに頼ることを避け、それによってルータ／ルーティング層が、フリースペース指向性リンクの状態における変化についてより早く通知を受け、より迅速に対応することを可能とする。
2007537665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
解析結果を生成するために、フリースペース指向性リンク経由で受信された信号の特性を解析するための解析モジュールと、
少なくとも１つの該解析結果および該解析結果に関する情報を含むリンク状態アップデートを生成するための状態モジュールと、を備え、
該リンク状態アップデートは、ルータまたはルーティング層によって受信される、
フリースペース指向性リンクのモニタ。
【請求項２】
信号特性情報および信号特性要件の１つ格納するための情報モジュールをさらに備え、
前記解析モジュールによって実行される解析は、受信信号特性を該信号特性情報および信号特性要件の１つに比較することを含む、
請求項１に記載のモニタ。
【請求項３】
前記情報モジュールは、信号特性閾値を格納するための閾値モジュールをさらに含む、請求項２に記載のモニタ。
【請求項４】
前記情報モジュールは、信号特性範囲を格納するための範囲モジュールをさらに含む、請求項２に記載のモニタ。
【請求項５】
前記状態モジュールは、リンクが稼動状態および非稼動状態のうちの１つのいずれであるかの指標を含む、リンク状態アップデートを生成するように構成される、請求項１に記載のモニタ。
【請求項６】
前記状態モジュールは、リンク状態における変化が生じたか否かについての標識を含むリンク状態アップデートを生成するように構成される、請求項１に記載のモニタ。
【請求項７】
前記解析モジュールは、解析結果を生成するために、前記フリースペース指向性リンク経由で受信された信号の物理特性を解析するための物理層モジュールをさらに備える、
請求項１に記載のモニタ。
【請求項８】
前記物理信号特性は、ノイズに対する信号の比率である、請求項７に記載のモニタ。
【請求項９】
前記物理信号特性は、受信信号のパワーレベルである、請求項７に記載のモニタ。
【請求項１０】
前記受信信号のパワーレベルは、瞬間パワーレベルと平均パワーレベルのうちの１つである、請求項９に記載のモニタ。
【請求項１１】
前記解析モジュールは、解析結果を生成するために、前記フリースペース指向性リンク経由で受信された前記信号のデータリンク層の特性を解析するためのデータリンク層モジュールをさらに備える、
請求項１に記載のモニタ。
【請求項１２】
前記データリンク層の特性は、エラー率とデータ送信率のうちの１つである、請求項１１に記載のモニタ。
【請求項１３】
フリースペース指向性リンクを支援するネットワーク内のメセージをルーティングするためのルータであって、
該フリースペース指向性リンクの状態に関する情報を含む状態アップデートを、受信および処理するための制御モジュールと、
該状態アップデート内に含まれる情報の少なくとも一部に基づき、メッセージをルートするためのルーティングモジュールと、を備え、
該状態アップデートは、該フリースペース指向性リンク経由で受信された信号の特性の解析に基づき、フリースペース指向性リンクモニタによって生成される、
ルータ。
【請求項１４】
前記制御モジュールは、リンク故障およびリンク回復のうちの１つを指示する、状態アップデートを受信するように構成される、請求項１３に記載のルータ。
【請求項１５】
前記制御モジュールは、リンク状態およびリンク状態における変化のうちの１つを指示する、状態アップデートを受信するように構成される、１３に記載のルータ。
【請求項１６】
ネットワーク接続性およびルーティング情報のうちの１つを格納するための情報モジュールをさらに備え、
前記制御モジュールは、状態アップデートの受信に応答して該情報モジュールに格納される情報をアップデートする、請求項１３に記載のルータ。
【請求項１７】
前記ルーティングモジュールは、フリースペース指向性リンクの状態における変化の受信に応答して、代替ルートおよび最適ルートのうちの１つへメッセージを再ルートするための再ルーティングモジュールをさらに備える、
請求項１３に記載のルータ。
【請求項１８】
フリースペース指向性リンクをモニタするための方法であって、
（ａ）解析結果を生成するために、フリースペース指向性リンク経由で受信された信号の特性を解析することと、
（ｂ）該解析結果および該解析結果に関する情報のうちの少なくとも１つを含む、リンク状態アップデートを生成することと、を包含し、
該リンク状態アップデートは、ルータまたはルーティング層によって受信される、
方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、該方法は、
（ｃ）信号特性情報および信号特性要件のうちの１つを格納すること、をさらに包含し、
（ａ）は、受信信号特性を該格納された信号特性情報および該格納された信号特性要件のうちの１つと比較することをさらに含む、
方法。
【請求項２０】
（ｃ）は、（ｃ．１）信号特性閾値を格納すること、をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
（ｃ）は、（ｃ．１）信号特性範囲を格納すること、をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
（ｂ）は、（ｂ．１）リンクが稼動状態および非稼動状態のうちの１つのいずれであるかの指標を含むリンク状態アップデートを生成すること、をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
（ｂ）は、（ｂ．１）リンク状態における変化が生じたか否かの標識を含むリンク状態アップデートを生成すること、をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
（ａ）は、（ａ．１）解析結果を生成するために前記フリースペース指向性リンク経由で受信された前記信号の物理特性を解析すること、をさらに包含する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
（ａ．１）は、ノイズに対する信号の割合を決定するために物理信号を解析すること、をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
（ａ．１）は、受信信号のパワーレベルを決定するために物理信号を解析すること、をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
（ａ．１）は、瞬間信号パワーレベルおよび平均信号パワーレベルのうちの１つを決定するために物理信号を解析すること、をさらに含む、請求項２６の方法。
【請求項２８】
（ａ）は、（ａ．１）解析結果を生成するためにフリースペース指向性リンク経由で受信された前記信号のデータリンク層の特性を解析すること、をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２９】
（ａ．１）は、データ送信率およびデータエラー率のうちの１つを解析すること、をさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
フリースペース指向性リンクを支援するネットワーク内のメッセージをルーティングするための方法であって、
（ａ）フリースペース指向性リンクの状態に関する情報を含む状態アップデートを受信することおよび処理することと、
（ｂ）該状態アップデート内に含まれる情報の少なくとも一部に基づいてメッセージをルーティングすることと、を包含し、
該状態アップデートは、フリースペース指向性リンク経由で受信された信号の特性の解析に基づく、
方法。
【請求項３１】
（ａ）は、リンク故障およびリンク回復のうちの１つを指示する状態アップデートを受信すること、をさらに含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
（ａ）は、リンク状態およびリンク状態における変化のうちの１つを指示する状態アップデートを受信すること、をさらに含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
請求項３０に記載の方法であって、該方法は、
（ｃ）ネットワーク接続性およびルーティング情報のうちの１つを格納すること、をさらに包含し、
（ａ）は、（ａ．１）状態アップデートの受信に応答して情報を格納すること、をさらに含む、
方法。
【請求項３４】
（ｂ）は、（ｂ．１）フリースペース指向性リンクの状態における変化を受信することに応答して、代替ルートおよび最適ルートのうちの１つへメッセージを再ルーティングすること、をさらに包含する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３５】
フリースペース指向性リンクをモニタするために、その上に記録されたコンピュータプログラムのロジックを伴うコンピュータ可読媒体を有するプログラム製品装置であって、
解析結果を生成するために、フリースペース指向性リンク経由で受信された信号の特性を解析するための解析モジュールと、
解析結果および該解析結果に関する情報のうちの少なくとも１つを含む、リンク状態アップデートを生成するための状態モジュールと、を備え、
該リンク状態アップデートは、ルータまたはルーティング層によって受信される、
プログラム製品装置。
【請求項３６】
信号特性情報および信号特性要件のうちの１つを格納するための情報モジュールをさらに備え、
前記解析モジュールによって実行される解析は、受信信号の特性を該信号特性情報および信号特性要件の１つと比較することを含む、請求項３５に記載のプログラム製品。
【請求項３７】
前記状態モジュールは、リンクが稼動状態と非稼動状態のうちの１つのいずれであるかの指標を含む、リンク状態アップデートを生成するように構成される、請求項３５に記載のプログラム製品。
【請求項３８】
フリースペース指向性リンクを支援するネットワーク内のメッセージをルーティングするために、その上に記録されたコンピュータプログラムのロジックを伴うコンピュータ可読媒体を有するプログラム製品装置であって、
該フリースペース指向性リンクの状態に関する情報を含む状態アップデートを受信し処理するための制御モジュールと、
該状態アップデート内に含まれる情報の少なくとも一部に基づき、メッセージをルートするためのルーティングモジュールと、をさらに備え、
該状態アップデートは、該フリースペース指向性リンク経由で受信された信号の特性の解析に基づき該フリースペース指向性リンクモニタによって生成される、
該プログラム製品装置。
【請求項３９】
ネットワーク接続性およびルーティング情報のうちの１つを格納するための情報モジュールをさらに備え、
前記制御モジュールは、状態アップデートの受信に応答して情報モジュール内に格納された情報をアップデートする、
請求項３８に記載のプログラム製品。
【請求項４０】
前記ルーティングモジュールは、フリースペース指向性リンクの状態における変化の受信に応答して、代替ルートおよび最適ルートのうちの１つにメッセージを再ルートするための再ルーティングモジュールをさらに備える、請求項３８に記載のプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフリースペース指向性通信に関する。特に、本発明は、少なくとも１つのフリースペース指向性リンクを含むネットワーク内のルーティングプロトコルの応答性の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
ルーティングインフォメーションプロトコル（ＲＩＰ）、Ｃｉｓｃｏ’ｓ  ＥＩＧＲＰ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｇａｔｅｗａｙ  Ｒｏｕｔｉｎｇ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ、機能強化内部ゲートウェイルーティングプロトコル）、およびＯＳＰＦ（Ｏｐｅｎ  Ｓｈｏｒｔｅｓｔ  Ｐａｔｈ  Ｆｉｒｓｔ、オープン最短経路優先）のような従来のルーティングプロトコルは、比較的安定な物理ネットワークトポロジを伴うネットワーク内のルーティング情報に対して設計されていた。そのようなネットワークにおいては、ネットワークノードは、金属線導体および／または光ファイバーのような固定された物理メディアの通信線を使用して、一般的に相互接続されるが、それらは比較的安定であって、一般的には、ランダムなおよび／または継続的な構成変更を受けることはない。
【０００３】
そのようなルーティングプロトコルは、一般的には、ネットワーク内の各ノードによって維持される動的ルーティングテーブルに基づいて、ネットワーク内でメッセージをルートする。ルーティングテーブルは、一般的には、ノードによってその隣のノードへブロードキャストされる「ハロー」に応答して、隣のノードから受信される情報に基づいて、ネットワークノードによって構築される。例えば、ハローメッセージのブロードキャストに応答して、ブロードキャストしたノードは複数のハロー確認応答を受信し得、それぞれが、元のブロードキャストメッセージを受信したノード（すなわち隣人）を識別する。さらに、ハロー確認応答は、隣の隣および／または隣のノードのルーティングテーブルの最新のコピーに関する情報を含み得る。
【０００４】
定期的にハローメッセージをブロードキャストすることによって、ブロードキャストするノードの隣から受信するハロー確認応答メッセージ中の受信情報に基づき、ノードは、ルーティングテーブルを、構築および動的に維持することが可能である。さらに、それ自身の隣へのリンクの状態および／またはその隣から受信するルーティングテーブルの情報における変化、のいずれかの変化の検出に応答して、ノードがアップデートされた隣およびルーティングテーブルの情報を含むハローメッセージを生成するように、一部のプロトコルは構成され得る。従って、ネットワーク内のノード数に依存して、ハローメッセージの定期的なブロードキャストに関する制御メッセージのオーバーヘッド、定期的なハローメッセージへの応答（すなわち、確認応答）と共に、リンク故障およびリンク回復メッセージの突発的な伝播は、深刻な制御オーバーヘッドを招き得る。
【０００５】
アドホックモバイルベースのラジオネットワークにおいては、個々のラジオノードの隣は、該ノードのブロードキャスト域内の隣のラジオノードである。個々のラジオが、ある組のラジオノードのブロードキャスト域の外へ、そして別の組のラジオノードのブロードキャスト域の中へ移動するにつれて、そのようなアドホックラジオネットワークの物理トポロジは、急速に変わり得る。ネットワーク内の１つ以上のノードの間での通信障害源となり得る自然および人口の物体によって、そのようなラジオアドホックネットワークの物理ネットワークトポロジに、さらなる不安定が持ち込まれる。たとえそのような障害源が静止している場合においても、それぞれのアドホックノードの障害源に対する相対的な移動のために、そのような障害源の影響は、ネットワークのトポロジに動的な変化を持ち込み得る。
【０００６】
ＲＩＰ、ＥＩＧＲＰ、およびＯＳＰＦのようなプロトコルが、アドホックモバイルラジオネットワークのような動的に変化するトポロジを伴うネットワークに適用された場合には、個々のノードへネットワークを通して配信されるルーティング情報を動的にアップデートするために、ネットワークノードの間で中継されなければならない制御メッセージのために、深刻な障害が持ち込まれる。例えば、各ノードが１つだけの好適ルートを格納するＲＩＰのようなプロトコルでさえも、それぞれのネットワークノードが新しい物理ネットワークトポロジに対して収束（すなわち、ネットワークにおけるすべてのノードにわたっての整合／同意）に至るためには、膨大な時間を必要とする。さらに、各ノードがネットワーク全体に対するトポロジ情報を格納するＯＳＰＦのようなプロトコルは、ノード間で完全なトポロジ情報を再ブロードキャストするので、ネットワーク制御メッセージのオーバーヘッドの著しい増大を招く。
【０００７】
従来のルーティングプロトコルを使用する、従来の静的ネットワークトポロジにフリースペース指向性通信リンクを導入することの影響は、上述したように、従来のルーティングプロトコルを使用しようとするアドホックモバイルラジオネットワークによって経験されるのと同じネットワークトポロジ／ネットワークルーティングの問題を、ネットワークにもたらす。フリースペース指向性通信リンクは、狭指向性ラジオ波通信、および／または、コヒーレントおよび／またはインコヒーレントな、狭域および／または広域スペクトル光学的光送信に基づく光送信を含むが、これらに限定されない、任意の広範な送信技術を使用する、フリースペースにまたがるリンクを含み得る。フリースペース指向性リンクは２つの通信ノードの間に一方向または双方向のコミュニケーションリンクを提供する。フリースペース無指向性ラジオブロードキャストを使用するモバイルラジオベースのネットワークで一般的に使用されるように、フリースペース指向性リンクを使用するノード間の情報は、１対多数ベースよりはむしろ１対１ベースで送られる。
【０００８】
フリースペース指向性リンクは、フリースペース（すなわち、大気圏、大気圏上層部および／または宇宙空間）にわたり通信することを考えると、障害源は、それらに限定するものではないが、建物、木、山、などを含み得る地上の物体、それらに限定するものではないが、温度差、湿度、雲、スモッグ、雨、雪、ひょうあられ、などを含み得る大気中の障害源、ラジオ塔、他の航空機、人工衛星、などのような地上および空中の人工の電磁放射の源、それらに限定するものではないが、衛星、月、などを含み得る地球外物体、および／または、それらに限定するものではないが、太陽フレアからの放射線および／または他の地球外電磁放射源を含み得る地球外電磁放射源、を含み得る。
【０００９】
フリースペース指向性リンクに対する障害源は、フリースペース指向性リンクを経由して通信する２つのノード間の通信信号の品質に、定期的および／または散発的に影響し得る。それらの狭指向性の性質のために、光学ベースおよび指向性ラジオの両リンクは、ブロックし、反射し、歪め、曲げ、再放射し、および／または、他の方法でフリ−スペース指向性送信の特性に影響する全ての物体によって影響される。さらに、そのどれもが戦闘または他のハイリスクな実戦行動の間に損失にさらされ得る、移動する歩兵団、タンク、船、および／または航空機、および／または人工衛星の組み合わせのような、戦闘実戦部隊の間における通信を支援するネットワークにおいて使用するために、狭ビームフリースペース通信リンクがしばしば選択される。
【００１０】
特にフリースペース指向性リンクの歪みおよび／または故障が、頻繁、かつ予測不可能であり得るネットワーク（例えば、移動ネットワーク）においては、フリースペースリンクの故障を検出するためのこれら従来のルーティングプロトコルによって使用される方法のために、１つ以上のフリースペース指向性リンクを含むネットワークにおける従来のルーティングプロトコルの使用は、ネットワーク性能の深刻な低下をもたらす結果となる。上述のように、故障や定期的なハローメッセージの確認応答を欠くケースにおいては、ネットワークの接続性を、ひいてはネットワーク内の利用可能なルーティングパスを決定するために、ＲＩＰ、ＥＩＧＲＰ、およびＯＳＰＦのような従来のプロトコルは、送信および確認応答を一般的に使用する。ノードが、リンクインターフェースがダウンしたことを断定し再ルーティングの手順を開始する前に、一般的には、これら従来のプロトコルは、ハロー周期の所定回数（例えば、３回）を待つ。ハロー３周期は１５秒と９０秒との間の範囲にあり、それは、プロトコルに依存する（ＥＩＧＲＰに対して１５秒、ＯＳＰＦに対して４０秒）。従って、再ルーティングが必要であることをルーターが発見する前ですら、代替ルートの利用可能があるにもかかわらず、リンクの故障は深刻なサービス停止という結果を招く。一般的にフリースペース光リンクと関連する高速データ伝送速度においては、性能に対する影響は深刻であり得る。
【００１１】
これら従来のプロトコルにおけるハローの間隔は設定可能なパラメータであり得、リンク停止をよりすばやくキャッチする非常に低い値にセットされ得るが、ルーティングオーバーヘッドの増大をもたらす結果となることが、リンク故障で生じるサービス停止を効果的に避けるよう十分に低く間隔を設定することを妨げる。この問題に取り組むために、動的ルーティングプロトコルがモバイルアドホックネットワーク（ＭＡＮＥＴ）のために開発されつつある。ＭＡＮＥＴプロトコルのそれぞれがリンク故障を発見するためのメカニズムを有するが、しかしながら、開発中のＭＡＮＥＴプロトコルは、ブロードキャスト媒体（フリースペース全方向性送信／受信に基づくネットワークなど）のために設計されており、従って、２つの通信ノード間において効果的に故障を発見し、かつルートを計算することには適さない。
【００１２】
従って、フリースペース指向性通信リンクを使用するネットワークにおけるサービス停止を減らし、および／または排除し得る装置および方法に対するニーズが残されている。そのような取り組みは、サービス停止が避けられるように、フリースペース指向性リンクの故障をすばやく検出し、ノードが十分なスピードでノードツーノード通信を再ルートすることを可能とすることが好ましい。さらに、そのような取り組みは、指向性通信リンクの回復を検出し、新しく利用可能な通信リンクの現状を反映するために、ルーティングテーブルが早急に回復されることを可能とすることが好ましい。なおさらには、そのようなアプローチは、不必要なネットワークルーティングの変更を避けるために故障したリンクと一時的に損なわれたリンクとを区別することが可能であることが好ましい。ネットワーク全体のルーティング性能に対するフリースペース指向性通信リンクの故障の影響を緩和することによって、そのような取り組みは、ネットワーク遅延数の減少および利用可能性の増大を伴うフリースペース指向性リンクネットワークを好ましくももたらし、それにより、再送信されるデータの量を減らし、ネットワーク性能および信頼性の改善に寄与する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、上記に照らして、および本発明が十分に記述されたときに明らかになり得る他の理由から、本発明の目的は、ネットワーク内のフリースペース指向性リンクの故障による送信の遅延を減らすことである。
【００１４】
本発明の別の目的は、フリースペース指向性リンクを含むネットワークの利用可能性、信頼性、およびスループットを増すことである。
【００１５】
本発明のさらに別の目的は、ネットワークのネットワークルーティング層がネットワーク内のフリースペース指向性リンクの故障に応答するスピードを増すことである。
【００１６】
本発明のさらなる別の目的は、部分的な、および／または一時的なフリースペース指向性リンクの機能低下による不必要な再ルーティングを避けることである。
【００１７】
本発明のさらなる目的は、故障したフリースペース指向性リンクに応答する再指令に関連する制御メッセージのオーバーヘッドを減らすことである。
【００１８】
前述の目的は、個別におよび組み合わせて達成され、特許請求の範囲によって明示的に要求されない限りは、本発明が組み合わされた２つ以上の目的を要求すると解釈されるとは意図されていない。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
一つの方法と装置が、フリースペース指向性リンクを含むネットワークにおけるルーティングを最適化するために記述される。ネットワーク内のフリースペース指向性リンクは、物理および／またはデータリンクの層でモニタされ、新しい／最適化されたルータ／ルーティング層のプロトコルは、モニタされるフリースペース指向性リンクの状態および／または状態の変化を通知される。フリースペース指向性リンク信号は受信／モニタされ、信号品質が一組の格納された信号特性の情報／要件に適合するか否かを決定するために、フリースペース指向性リンクの信号の品質が評価される。受信された信号が格納された信号特性の情報／要件に適合せず、かつフリースペースリンクが稼動していた場合には、リンクモニタは、ルータ／ルーティング層にリンクの故障を通知する。受信された信号が格納された信号特性の情報／要件に適合し、かつフリースペースがダウンしていた場合には、ルータ／ルーティング層は、指向性リンクの回復を通知される。
【００２０】
信号の強さおよび／またはデータトラフィックをモニタすることによって、本発明は、フリースペース指向性リンクが損なわれたかまたは回復されたかを決定するために極端に少ない頻度の制御データトラフィックに頼るのを避け得る。フリースペース指向性リンクの強い指向性は、任意の受信信号が問題とするリンクに対応するということを保証するので、任意の受信信号（例えば、光または電磁的信号）の信号強度が使用され得る。
【００２１】
信号品質の評価は、リンク故障に対する可能な原因およびリンク故障について可能な原因のそれぞれに関連する特性に対する考慮を含む。例えば、ネットワークトラフィックの不必要な再ルーティングを避けるために、光リンクモニタは、極端に短期間の閃光により生じたフェードに対してリンク故障を宣言することを避けるために、閾値パラメータを設定される。フリースペース指向性リンクの故障を示すリンク状態アップデートを受信すると、ルータ／ルーティング層は、代替のルートが利用可能か否かを決定する。代替ルートが利用可能な場合には、ネットワークトラフィックは、代替のネットワークリンクへルートされ得る。フリースペース指向性リンクが回復したということを示すリンク状態アップデートを受信すると、ルータ／ルーティング層は、新たに回復したフリースペース指向性リンクへトラフィックを再ルートし得る。
【００２２】
性能における著しい改善は、ノードのルーティングテーブルが複数の代替のルート含むことを確保するために、各ノードでリンクの余剰性を最大化することによって達成され得る。そのような予防措置は、再ルーティング決定がローカルに為され得る（例えば、故障リンクとして、ノードはその同じノードによってサポートされる代替のリンクへトラフィックをルートし得る）可能性を増し、深刻なデータトラフィック送信の遅延を招き得る新しいルートを探索および発見するためのノードのルータ／ルーティングプロトコルに対するニーズを減らす（例えば、ルート発見のメッセージを送信することによって）。所定のリンク故障およびリンク回復の閾値のセットに基づき、リンクの故障およびリンクの回復を検出するためにフリースペース指向性リンクをモニタすることによって、フリースペース指向性リンクの故障または回復に応答してネットワークトラフィックを再ルートするための、ルータ／ルーティング層に対し求められる時間は大いに減少する。
【００２３】
上述、およびさらなる本発明の目的、特徴、および有用性は、以下の「発明を実施するための最良の形態」を考慮することにより、特に、様々な図面における同じ参照数字は同じコンポーネントを表すように用いられている、添付の図面を併せて考慮することにより明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下で記述されるように、フリースペース指向性通信リンクは、任意の光学的、またはラジオ周波信号リンクを含み得、それは、それに限定するものではないが、狭指向性ラジオ波通信、および／または、コヒーレントおよび／またはインコヒーレントな、狭域および／または広域スペクトル光送信に基づく光送信を含む任意の広範囲な送信技術を使用するフリ−スペースにまたがる。フリースペース指向性リンクは、２つの異なる場所に位置する通信ノードの間に一方向または双方向の通信リンクを提供する。フリースペース無指向性ラジオブロードキャストで使用されるネットワークに基づく移動ラジオにおいて一般的に使用されるように、フリースペース指向性リンクを使用するノード間の情報は、１対多数ベースよりもむしろ１対１ベースで送られる。
【００２５】
図１Ａは、フリースペース指向性リンクモニタ１０２、およびルータ／ルーティング層のプロトコル１０４のブロック図であり、それは、必要に応じて、フリースペース指向性リンクモニタ１０２からのフリースペース指向性リンク状態アップデートを受信し、受信された該指向性リンク状態アップデートに応答してネットワークトラフィックのルーティングを調整するように構成される。フリースペース指向性リンクモニタ１０２は、格納された信号特性の情報／要件１０８と通信する信号解析モジュール１０６を含み得る。ルータ／ルーティング層のプロトコル１０４は、格納されたネットワーク接続性／ルーティング情報１１２と通信するルーティング／制御のモジュール１１４を含み得る。
【００２６】
図１Ａに示されるように、信号解析モジュール１０６は、インバウンドフリースペース指向性リンク信号を受信し得、格納された信号特性の情報／要件１０８から検索される判定基準に基づいて信号の品質を評価し得る。インバウンドフリースペース信号の解析に基づいて、信号解析モジュール１０６は、ルータ／ルーティング層のプロトコル１０４へ、インバウンドフリースペース指向性リンク信号の状態を示すリンク状態アップデートを送信し得る。例えば、１つの代表的な実施形態においては、インバウンドフリースペース指向性リンク信号は、フリースペース指向性リンクが稼動状態または非稼動状態のいずれであるかをルータ／ルーティング層のプロトコル１０４に通知する。別の代表的な実施形態においては、インバウンドフリースペース指向性リンクモニタは、入ってくる信号が格納された信号特性の情報／要件１０８に適合するかしないかを、ルータ／ルーティング層のプロトコル１０４に通知し、それによって、ネットワーク接続性／ルーティング情報１１２内に格納された情報に基づき、リンクの状態をルータ／ルーティング層のプロトコル１０４が決定することを可能とする。
【００２７】
図１Ａにおいてさらに示されるように、ルータ／ルーティング層のプロトコル１０４は、ルーティング／制御のモジュール１１４を経由してフリースペース指向性リンク上のインバウンドフリースペース指向性リンクトラフィックを受信し得、格納されたネットワーク接続性／ルーティング情報１１２からルーティング／制御のモジュール１１４によって検索された、内部格納されたルーティングテーブル／情報に従って、入ってくるトラフィックを、１つ以上のアウトバウンドリンクへ出てゆくトラフイックとしてルートし得る。さらに、ルータ／ルーティング層のプロトコル１０４は、ルーティング／制御のモジュール１１４を経由してフリースペース指向性リンクモニタ１０２からリンク状態アップデートを受信し得る。ルーティング／制御のモジュール１１４は、リンク状態アップデートの受信に応答して格納されたネットワーク接続性／ルーティング情報１１２を更新し得る。さらに、ルーティングモジュール１１４は、現在のネットワークトラフィックルーティングアクティビティに対する新たに受信されたリンク状態アップデートの影響に基づき、トラフィックを再ルートすることができる。
【００２８】
稼動状態においては、以下で詳しく記述されるように、これまで稼動していたリンクがダウンしてしまったり、またはこれまでダウンしていたリンクが回復したということを示すリンク状態アップデートの受信に応答して、代替のまたはより最適なルートを経由するトラフィックを、ルータ／ルーティング層のプロトコル１０４が再指令し得るということに関して、フリースペース指向性リンクモニタ１０２からフリースペース指向性リンクアップデートをルータ／ルーティング層のプロトコル１０４によって受信することは、効率を大幅に高める。
【００２９】
図１Ｂは、フリースペース指向性リンクの状態の変化に応答して、代替および最適ルートのうちの少なくとも１つを経由してネットワークトラフィックをすばやくルーティング／再ルーティングすることが可能な、ネットワークルータまたはノードのブロック図である。図１Ｂにおいて示されるように、ネットワークノード１１８は、格納された信号特性の情報／要件１３４と通信するユーザーインターフェース１４０、信号解析モジュール１３２、ルーティング／制御のモジュール１２２、および格納されたネットワーク接続性／ルーティング情報１３０を含み得る。図１Ｂにおいてさらに示されるように、このようなネットワークルータまたはノードは、広範なネットワークリンクにわたりネットワークトラフィックを受信し送信することにおける使用のために、任意の数の信号受信機および信号送信機を含み得る。図１Ｂにおける例として、ルーティング／制御のモジュール１２２は、フリースペース指向性信号受信機１２０、フリースペース無指向性信号受信機１３６、および導電ケーブル／光ファイバーの受信機１３８のうちの１つを経由して入ってくるネットワークトラフィックを受信し得、フリースペース指向性信号送信機１２４、フリースペース無指向性信号送信機１２６、および導電ケーブル／光ファイバーの送信機１２８のうちの１つを経由して出てゆくネットワークトラフィックを送信し得る。図１Ｂにおいて、破線は選択可能なコンポーネントを示すために使用されている。例えば、フリースペース指向性リンク上でのフリースペース指向性信号だけを受送信するネットワークノード１１８においては、フリースペース無指向性信号受信機１３６、導電ケーブル／光ファイバー信号受信機１３８、フリースペース無指向性信号送信機１２６、および、導電ケーブル／光ファイバー信号送信機１２８は要求されない。従って、これらの選択可能なコンポーネントは破線を使用して図１Ｂに含まれている。
【００３０】
図１Ｂにおいて示されるように、フリースペース指向性信号受信機１２０を経由して受信されたフリースペース指向性信号は、入ってきた信号が、一組の格納された信号特性の情報／要件１３４に適合するか否かを決定するために、信号解析モジュール１３２へ中継され得る。入ってきたフリースペース指向性信号の状態の決定により、ルーティング／制御のモジュールに、指向性リンクの状態、および／または指向性リンクの状態における任意の変化について通知するために、信号解析モジュール１３２は、ルーティング／制御のモジュール１２２にリンク状態アップデートを送信し得る。リンク状態アップデートの受信により、ルーティング／制御のモジュール１２２は、指向性リンクの新しい状態を反映して、格納されたネットワーク接続性／ルーティング情報１３０を更新し得る。さらに、以下においてより詳細に記述されるように、これまで稼動していたリンクがダウンした、またはこれまでダウンしていたリンクが回復したということを示すリンク状態アップデートに応答して、代替のまたはより最適なルートを経由するネットワークトラフィックを、ルーティング／制御のモジュール１２２は、直ちにルート／再ルートし得る。
【００３１】
ユーザー／警報のインターフェース１４０は、それがネットワークノード１１８内に含まれる場合には、格納された信号特性の情報／要件１３４の中へ情報を手動でエンターおよび／またはロードすることを、信号解析モジュール１３２内に構成／制御のパラメータを存在させることを、格納されたネットワーク接続性／ルーティング情報１３０の中へ情報を手動でエンターおよび／またはロードすることを、および／または、ルーティング／制御のモジュール１２２内に構成／制御のパラメータを存在させることを、オペレータに可能とし得る。ユーザー／警報のインターフェース１４０を使用して、オペレータが、１つまたは複数のフリースペース指向性リンクを支援するようにネットワークノード１１８を構成し得る。別々の信号の品質情報が、ネットワークノード１１８によって支援されるフリースペース指向性リンクのそれぞれに対して格納され得、すなわち、フリースペース指向性リンク信号の品質情報は、異なるフリースペース指向性リンクのタイプに対して規定され得る。例えば、光ベースのフリースペース指向性リンクに対する格納された信号特性の情報／要件は、ラジオ信号ベースのフリースペース指向性リンクに対する格納された信号特性の情報／要件とは異なり得、個々の指向性リンクに対して、および／または一組の規定された指向性リンクタイプに対して、格納されたネットワーク接続性／ルーティング情報１３０の中で別々に規定され得る。
【００３２】
信号解析モジュール１３２によって実行される信号解析は、ＯＳＩ（Ｏｐｅｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ、オープンシステム相互接続）物理層および／またはＯＳＩデータリンク層のいずれかで実行され得る。一例として、信号解析モジュール１３２が物理層で信号解析を実行するように構成される場合には、信号解析モジュール１３２は、直接的にまたはフリースペース指向性受信機１２０から、物理的に送信された信号を受信し得、信号解析モジュール１３２は、格納された物理信号特性の情報／要件に基づき物理信号を解析し得る。格納された信号特性の情報／要件１３４によって規定される最低品質閾値を、物理信号が下回るのか上回るのかによって、信号解析モジュール１３２は、リンク状態を示すリンク状態アップデートを送信し得る。第二の例として、信号解析モジュール１３２がデータリンク層で信号解析を実行するように構成される場合には、信号解析モジュール１３２は、フリースペース指向性受信機１２０から、ロジカルリンク制御（ＬＬＣ）エラーチェック情報を受信し得、モニタし得、格納された物理信号特性の情報／要件に基づきエラー率を評価し得る。格納された信号特性の情報／要件１３４によって規定される前述の継続時間に対する最低品質閾値を、ＬＬＣエラー率が下回るか上回るかによって、信号解析モジュール１３２は、リンク状態を示すリンク状態アップデートを送信し得る。代替案として、信号解析モジュールは、リンクが十分に性能を発揮しているか否かを決定するために、データリンク層のデータのスループット率またはビット率を受信し評価し得る。
【００３３】
本発明に従い、ルーティング／制御のモジュール１１４（図１Ａ）、およびルーティング／制御のモジュール１２２（図１Ｂ）は、フリースペース指向性信号の故障について直ちに通知され、そしてネットワークを通りルートされているトラフィックへの障害を最小化するために、直ちにルーティングの決定を行い得る。そのようにしてフリースペース指向性信号をモニタすることによって、ルーティング／制御のモジュール１１４によって実行されるＯＳＩルーティング層、または使用された例示的なモデルを前提とするルーティング／制御のモジュール１２２は、上述のように、故障の検出に関連する長期の遅延を避け得、または、フリースペース指向性リンクを回復し得る。図１Ａおよび図１Ｂにおいて示されるように、格納されたネットワーク接続性／ルーティング情報は、複数の代替ルートを含み得、それによって、リンクが非稼動状態であることを示すリンク状態アップデートの受信をうけて、トラフィックが代替リンクへ直ちにルートされるのを可能とする。さらに、格納されたネットワーク接続性／ルーティング情報は、ルートの効率／速度を含み得、それらは、ルーティング層が、リンクが稼動していることを示すリンク状態アップデートの受信をうけて、複数の利用可能な代替ルートから効率的な代替ルートを選択し、選択された代替ルートへトラフィックをルート／再ルートすることを可能とする。
【００３４】
図１Ａおよび図１Ｂに関し上述されたように、外部のフリースペース指向性リンク信号モニタ、および／または、フリースペース指向性リンクにより受信された信号をモニタする統合された内部のフリースペース指向性リンク信号解析モジュールの、いずれか一方からのフリースペース指向性リンク状態の通知を受信することを、ルータ／ルーティング層に可能とするような任意の方法で、リンク状態アップデートは実現され得る。例えば、１つの代表的な実施形態においては、リンク状態アップデートは、管理情報ベース、すなわち、ＭＩＢに含まれる情報を更新することによって、リンクモニタ／信号解析モジュールにより実現され得る。ＭＩＢを更新する情報は、ルータ／ルーティング層へ伝えられるか、または、任意の方法でルータ／ルーティング層により検索され得る。別の代表的な実施形態においては、ルータ／ルーティング層によって受信される電子信号または電子信号のレベルの変化として、リンクモニタ／信号解析モジュールによって、リンク状態アップデートは実現され得る。このような代表的なリンク状態アップデートの実施形態は、単なる例示にすぎない。リンク状態アップデートは、リンク状態アップデートが意図されるルータ／ルーティング層の、インターフェースの要件に対応する任意の方法で実現され得る。
【００３５】
本発明は、１つ以上の既存の階層化された通信モデルのプロトコルに対する機能強化として実現され得、または１つ以上の全く新しい通信プロトコル内に統合され得る。例えば、ＯＳＩ準拠のＥＩＧＲＰおよびＯＳＰＦルーティングプロトコルは、電気または電磁的な導体ケーブルの、または光ファイバーのリンクにおける故障の通知を受信し、直ちに応答（すなわち、トラフィックを再ルート）するための能力を含む。従って、上述のように、本発明の信号解析モジュールは、ＥＩＧＲＰまたはＯＳＰＦのルーティング層へリンク状態アップデートを送信することによってフリースペース指向性リンクが損傷されたということを、ＥＩＧＲＰまたはＯＳＰＦのルーティング層に通知するように構成され得、そのリンク状態アップデートは、従来の導体ケーブルまたは光ファイバーベースのリンクの故障に関連するＥＩＧＲＰまたはＯＳＰＦのリンク故障通知に似た、あるいは極めて類似したものである。代替案として、上述のように、別の従来のルーティングプロトコルが信号解析モジュールとインターフェースをとるように修正され得、それにより、上述のように、広範囲のリンク状態アップデートがルーティングプロトコルによって受信され得、従ってネットワークトラフィックをルート／再ルートするために使用され得る。あるいはまた、図１Ａおよび図１Ｂに関して上述したように、フリースペース指向性リンクのモニタリングに対する支援、状態リンクアップデートの受信、およびネットワークトラフィックのルーティング／再ルーティングを含む、全く新しいルーティングプロトコルが実現され得る。
【００３６】
図２は、フリースペース指向性リンクをモニタするためのプロセスフロー図であり、本発明の例示的な実施形態に従うフリースペース指向性リンクの状態の新しいまたは最適化されたルーティングデバイス／ルーティング層のプロトコルを表している。図１Ａおよび図１Ｂに関して上述したように、そのようなプロセスは、１つ以上に階層化された通信プロトコル内で、物理層、データリンク層／ネットワーク層で実現され得る。図２において示されるように、上述のように、フリースペース指向性リンク信号は、ステップ２０２で受信／モニタされ、ステップ２０４で信号の品質が評価され、信号品質が格納された信号品質の最小限の要件に適合するかどうかを決定する。ステップ２０６において、受信信号は、格納された信号品質の要件に適合しないと決定され、かつステップ２０８においてフリースペースはこれまで稼動していたと決定された場合には、ステップ２１０において、ルーティング層はリンクの故障を通知される。ステップ２０８におけるフリースペース指向性リンクはそれまで稼動していなかったという決定をうけて、または、ステップ２１０におけるルータ／ルーティング制御層へのリンクの故障の通知をうけて、プロセスフローはステップ２０２におけるフリースペース指向性リンク信号のモニタリングへ戻る。
【００３７】
ステップ２０６において、受信信号が、格納された信号品質の要件に適合し、かつステップ２１２においてフリースペースはそれまで非稼動状態であったと決定された場合には、ステップ２１４においてルーティング層はディジタルリンクの回復を通知される。さらに、ステップ２１２においてフリースペース指向性リンクはそれまで稼動していたという決定をうけて、またはステップ２１４におけるルータ／ルーティング制御層へのリンクの回復の通知をうけて、プロセスフローはステップ２０２におけるフリースペース指向性リンク信号のモニタリングへ戻る。
【００３８】
信号が、一組の格納された信号品質の要件に合うか否かを決定するために、受信されたフリースペース指向性信号を評価するために、ステップ２０４において使用される手法は、フリースペース指向性信号の性質に依存して変化し得る。例えば、ひとつのアプローチは、信号対ノイズ比の閾値を規定することである。信号対ノイズ比が許容閾値よりも大きいという決定をうけて、リンクは損傷されていたと決定される。反対に、信号対ノイズ比が許容閾値よりも小さいという決定にをうけて、リンクは回復されていたと決定される。他のアプローチでは、受信された瞬間の信号パワーまたは時間平均の信号パワーまたはあらゆる他の信号品質の指標に基づき得る。
【００３９】
物理信号またはデータリンクレベルのいずれかで信号をモニタすることによって、本発明は、リンクが損傷したか否かまたはリンクが回復したか否かを、極端に少ない頻度の制御トラフィックに頼って決定することを回避し得る。指向性リンクの高い指向性は、任意の受信信号が、問題とするリンクに対応することを保証するので、任意の受信信号（例えば、光またはラジオ周波数の信号）の信号パワーが使用され得る。例えば、１つの例示的な実施形態においては、瞬間および／または時間平均の受信された光パワーの評価基準が、フリースペース指向性リンク信号モニタで決定され得、リンクの状態を決定するために、格納された信号特性の情報／要件に対して比較され得、リンクの状態の決定をうけて、またはリンクの状態における変化が生じたという決定をうけて、物理層の中断を生成する。物理層からの中断を受け入れるために、および適用可能なインターフェースの状態を変更するために、カスタマイズされたデータリンク層のプロトコルが使用され得る。ルーティングプロトコルは、次に、状態のこの変化を検出し、トラフィックの再ルーティングを始める。
【００４０】
信号品質の評価は、リンク故障の可能な原因およびリンク故障の可能な原因それぞれに関連する特性への考慮を含み得る。例えば、時定数と共に受信機の感度のような端末機の特性が、使用される信号品質の閾値の決定において考慮され得る。例えば、光フリースペース指向性リンクに関して、航空機のネットワークにおけるリンク停止のたいがいの原因が大きな雲による不明瞭さである場合には、−５０〜−１００ｄＢの受信される信号出力の低下が、リンクが損傷されたかどうかの決定に使用するための閾値として適切であり得る。
【００４１】
光フリースペース指向性リンクに関してもまた、乱気流により引き起こされた閃光の特徴的な影響が、受信される光信号を評価するときに考慮され得る。例えば、ネットワークトラフィックの不必要な再ルーティングを回避するために、光フリースペース指向性リンクは、極端に短期間の閃光により引き起こされるフェードに応答して、リンク故障を好ましくも宣言されない。例えば、およそ−３０ｄＢ程度の信号フェード、およびおよそ１ｍｓ程度の持続時間の一般的な大気閃光による信号強度の損失は、リンク故障の決定を好ましくも誘発しない。従って、光フリースペース指向性リンクに適用される場合には、格納された信号特性の情報／要件は、リンクが故障したか否かを決定するための信号パワー閾値に、追加し評価され得る持続期間の閾値（平均の閃光のフェード期間より大きい）を規定し得る。類似の持続時間閾値が、フリースペース指向性リンクおよびリンクが使用される環境の特性に基づき他のフリースペース指向性リンク（例えば、指向性ラジオリンク）に対してもまた規定され得る。さらに、ＮオブＭサンプリング（Ｎ  ｏｆ  Ｍ  ｓａｍｐｌｉｎｇ）手法のような多数の他の手法が、フリースペース指向性リンクの状態を決定するために使用され得る。例えば、１つのＮオブＭサンプリングアプローチにおいては、信号特性は、Ｍ個のサンプルに対してモニタされ、共通の結果がＭ個のサンプルのうちＮ個に対して得られた場合には、リンクの状態は、Ｎ個のサンプルに支持される共通の結果を反映するように更新される。
【００４２】
図３は、図２に関して上述されたように、フリースペース指向性リンクモニタから受信されたフリースペース指向性リンク状態の通知に応答する、フリースペース指向性リンクを含むネットワークにおける、ルーティング／再ルーティングに対するプロセスフロー図である。図３において示されるように、ルータ／ルーティング層は、ステップ３０２において、ネットワークルーティング情報を構築しメンテナンスし、ネットワークルーティング情報に基づきネットワークトラフィックをルートする。ステップ３０４におけるフリースペース指向性リンクが非稼動状態である（すなわち、リンクは故障している）ことを示すリンク状態アップデートの受信をうけて、ステップ３０６において、ルーティング層は代替のルートが利用可能か否かを決定する。代替ルートが利用可能である場合には、ステップ３０８において、ネットワークトラフィックは代替のネットワークリンクへルートされる。ステップ３０６における代替のルートが利用可能ではないとの決定をうけて、またはステップ３０８におけるトラフィックの再ルーティングをうけて、ルータ／ルーティング層は、ステップ３０２においてルーティングテーブルのメンテナンスおよびメッセージのルーティングを続ける。ルータ／ルーティング層によって使用されるルーティングテーブルのメンテナンス方針に依存して、ステップ３０６において代替のルートが利用可能でない場合には、ステップ３０２において、ルータ／ルーティング層は、リンク故障にもかかわらずネットワークトラフィックを配信するための代替ルートを配置しようとして、発見要求を起動し得る。
【００４３】
ステップ３１０において、フリースペース指向性リンクが稼動状態（すなわち、リンクは回復された）を示すリンク状態アップデートの受信をうけて、ルーティング層はステップ３１２において、回復したリンクが現在のルートに比べて好ましいルートへのアクセスを提供しているか否かを決定し得る。好ましいルートが可能である場合には、ステップ３１４において、ルータ／ルーティング層は、新らたに回復したリンクへトラフィックを再ルートすることを始め得る。ステップ３１２における、回復したリンクは好ましいルートを可能としないという決定をうけて、または、ステップ３１４における、トラフィックの再ルーティングをうけて、ルータ／ルーティング層は、ステップ３０２においてルーティングテーブルのメンテナンスおよびメッセージのルーティングを続ける。
【００４４】
ノードのルーティング情報テーブルが複数の代替ルートを含むことを確実にするために、それぞれのノードにおけるリンクの剰余性を最大化することによって、著しい性能の改善が達成され得る。そのような予防措置は、再ルーティングの決定がローカルに為され得る（例えば、故障したリンクとして、ノードは同じノードによって支援される代替のリンクにトラフィックをルートし得る）可能性を増し、そのために追加的なデータトラフィック送信の遅延を招き得る、ノードのルータ／ルーティングのプロトコルが新しいルートを探索し、発見するという（例えば、ルート発見のハローメッセージを送信することによって）ニーズを減らす。
【００４５】
図２および図３に関して上述したように、フリースペース指向性リンクをモニタリングし、一組の所定のリンク故障およびリンク回復の閾値にもとづきリンク故障およびリンク回復を検出することによって、フリースペース指向性リンクの故障または回復に応答してネットワークトラフィックを再ルートするために、ルータ／ルーティング層に対して求められる時間は、大きく減らされる。例えば、上述のように、故障した従来の導体ケーブルまたは光ファイバーをベースとするリンクの通知を受信するように構成されたＥＩＧＲＰプロトコルでの既存のメカニズムへ、上述のように、リンク状態アップデートを送信することによって、ＥＩＧＲＰを使用するネットワークにおける再ルーティング時間は、平均１２秒から１０ｍｓよりも小さな時間にまで減らされた。
【００４６】
図４Ａおよび図４Ｂは、フリースペース指向性リンクのＥＩＧＲＰネットワークの中の送信ノード（プロット４０２）および受信ノード（プロット４０４）によって見られる、バイト／秒で計測されたＦＴＰトラフィックのスループットのチャートを表す。ルータ／ルーティング層に対するフリースペース指向性リンクのモニタリングおよび状態リンクアップデートを支援するために最適化されていないＥＩＧＲＰネットワークに対するＦＴＰデータの送信率が、図４Ａに表され、一方で、ルータ／ルーティング層に対するフリースペース指向性リンクのモニタリングおよび状態リンクアップデートを支援するために最適化されたＥＩＧＲＰネットワークに対するＦＴＰデータの送信率が、図４Ｂに表されている。
【００４７】
図４Ａにおいて示されるように、フリースペース指向性リンクのモニタリングを支援するために最適化されていない、ルータ／ルーティングのプロトコルを使用するネットワークにおけるフリースペース指向性リンクのロスは、代替経路が利用可能であるにもかかわらず、アクティブなフリースペース指向性リンクのロスのために、サービスのロスを被っている。送信データ率のプロット４０２の中の４０６において、および受信データ率のプロット４０４の中の４０８において表されるように、平均１２秒を超えるサービス停止がネットワークにおけるアクティブなフリースペース指向性リンクのロスによってもたらされており、そのネットワークにおいては、ネットワークノードは、フリースペース指向性リンクのモニタリングについて最適化されておらず、フリースペース指向性リンクの状態の変化をルータ／ルーティング層に知らせる能力をもたない。
【００４８】
図４Ｂにおいて示されるように、フリースペース指向性リンクのモニタリングを支援するように最適化されたルータ／ルーティングのプロトコルを使用するネットワークにおけるフリースペース指向性リンクのロスは、フリースペース指向性リンクのロスによるサービスのロスを被っていない。送信データ率のプロット４１０および受信データ率のプロット４１２において示されるように、わずか１６０ｍｓのデータ送信における平均的遅延が、ネットワーク内でアクティブなフリースペース指向性リンクのロスによってもたらされるだけであり、そのネットワークにおいては、ネットワークノードは、フリースペース指向性リンクのモニタリングについて最適化されており、ルータ／ルーティング層にフリースペース指向性リンクの状態における変化を知らせる能力を有している。
【００４９】
図４Ａおよび図４Ｂの両方において、同じレベルのトラフィックがネットワークへ送信され、それぞれのノードは、アクティブなフリースペース指向性リンクの故障の場合に、トラフィックを再ルーティングするのに使用するために、余剰な利用可能なリンクで構成されている。テストの期間中、まさに開始２分後に、光フリースペース指向性リンクを支援する２つのノードの間の視線を雲が遮り、それは、同時に、両シナリオにおいてリンク故障を引き起こした。図４Ａにおいて示されるように、ルータ／ルーティングのプロトコルに対して、フリースペース指向性リンクのモニタリングおよび状態リンクアップデートを支援するように最適化されなかったネットワークにおいては、アクティブなフリースペース指向性リンクの故障をうけて１０秒間のデータ送信の停止が生じたが、それは、フリースペース指向性リンクが故障したということを決定するまでに、複数の失敗した定期的なハローメッセージに対する確認応答を、ルーティングプロトコルが待ったためである。ネットワークトラフィックのスループットに対する故障したフリースペース指向性リンクのインパクトを緩和するために、もっと早く使用に当てられ得た１つ以上の代替ルートの利用が可能であるにもかかわらず、そのようなアプローチは、ネットワークトラフィックを再ルートすることにおける遅れ、およびその後のネットワークトラフィックの遅れを招く結果となる。
【００５０】
図４Ｂにおいて示されるように、上述のように、フリースペース指向性リンクのモニタリングを支援するように、およびルータ／ルーティングのプロトコルに状態リンクアップデートを送るように最適化されたネットワークにおいては、アクティブな光フリースペース指向性リンクの故障に対応するデータ送信の停止は、約１０ｍｓに減らされた。送信遅れの減少は、フリースペース指向性リンクモニタが、リンク故障をルータ／ルーティング層へ直ちに通知でき、それは、ルータ／ルーティング層が、代替のルートへトラフィックを直ちに（すなわち、１０ｍｓ以内）再ルートするのを可能とするという事実によるものである。
【００５１】
従来のルータ／ルーティングのプロトコル、およびフリースペース指向性リンクのモニタリングを支援するように最適化されたルータ／ルーティングのプロトコルを伴うネットワークに関連するデータ送信の遅れが、図５Ａおよび図５Ｂのそれぞれにおいて提示される。図５Ａのプロット５０２に示されるように、従来のルータ／ルーティングのプロトコルを有するフリースペース指向性リンクおよびノードを含むネットワークにおいて、アクティブなフリースペース指向性リンクの故障に応答して、トラフィックの１０％が、送信において５秒から１５秒の遅れを経験した。しかしながら、フリースペース指向性リンクからのリンク状態アップデートの受信を支援する、ノードのルータ／ルーティングのプロトコルを含むネットワークにおいては、アクティブなフリースペース指向性リンクの故障に応答する、予想されるネットワークトラフィックの遅れは、大きく減少する。図５Ｂにおいて示されるように、アクティブなフリースペース指向性リンクの故障に応答する、最大の予想されるネットワークトラフィックの遅れは、約０．１６秒である。
【００５２】
上述され、かつ図面に表される実施形態は、フリースペース指向性リンクを含むネットワークにおける送信の遅れを減らすためにフリースペース指向性リンクのモニタリングを適用する多くの方法のうちの、少数のもののみを提示するものであるということが理解され得る。本発明は、本明細書で開示された具体的な実施形態に限定されるものではなく、本明細書に記載された方法および装置の変形物もまた、フリースペース指向性リンクを含むネットワークにおける送信の遅れを減らすために使用され得る。
【００５３】
本明細書に記載されたフリースペース指向性リンクモニタ、およびルータ／ルーティング層は、任意の数のハードウェアおよびソフトウェアのユニット、またはモジュールで実現され得、任意の特定のハードウェアモジュール／ソフトウェアモジュールのアーキテクチャに限定されるものではない。それぞれのモジュールは、任意の数の方法で実現され得、上述のとおりに、プロセスフローを正確に実行することでの実現に限定されるものではない。上述され、かつフローチャートおよび図面において表されたフリースペース指向性リンク、およびルータ／ルーティング層は、本明細書に記載された機能を達成する任意の方法によって修正され得る。フリースペース指向性リンクモニタおよびルータ／ルーティング層の様々な機能は、任意の数（例えば、１以上）のハードウェア／ソフトウェアのモジュールまたはユニット、コンピュータまたは処理システムまたは回路網の間で、任意の方法によって分散され得るということが、理解されるべきである。
【００５４】
本明細書において記載され、特許請求の範囲で使用されるように、ルータは、ルーティング層の機能性（すなわち、ネットワーク内のノード間でのメッセージのルーティング）を支援するハードウェアおよび／またはソフトウェアのコンポーネントの任意の組み合わせであり得るということが理解されるべきである。そのようなルータは、通信ノードで実行されるソフトウェアアプリケーションとして実現され、および／または、メッセージルーティングの機能性を支援する任意の方法によって実現される独立のデバイスであり得る。そのようなルータは、階層化された通信アーキテクチャモデル（例えば、ＯＳＩ階層化通信アーキテクチャモデル）を反映するような方法で実現され得るか、またはそのような方法で実現されなくてもよい。
【００５５】
フリースペース指向性リンクは、電磁信号、光信号、および／またはフリースペースの距離をまたぐことができる任意の信号を含む、任意のタイプのフリースペース信号に基づく、任意の２つのノード間の指向性リンクであり得る。送信されるフリースペース指向性信号は、任意の方法によって変調され得、信号によって運ばれるデータは、任意の方法により物理信号に対して多重化され得および／またはコード化され得る。
【００５６】
本明細書において記載されたフリースペース指向性リンクモニタリング、およびルータ／ルーティング能力は、従来の導体ケーブル／光ファイバーをベースとするリンク、フリースペース無指向性リンク、および／またはフリースペース指向性リンクの任意の数、および組み合わせを含むネットワークにおいて展開され得る。さらに、本明細書において記載されたフリースペース指向性リンクモニタリング、およびルータ／ルーティング能力は、フリースペース指向性リンクのみを含むネットワークにおいて展開され得る。ネットワーク内のノードは、静止したものおよび／または移動性のものであり得、陸上で、海で、および／または、空中および／または宇宙基地（例えば、地上の人、車、船、飛行機、衛星、宇宙船、宇宙基地、など）で展開され得る。
【００５７】
リンクモニタ、信号解析モジュール、ルーティング／制御のモジュール、あるいはフリースペース指向性リンクモニタおよびルータ／ルーティング層の内に含まれる任意の他のモジュールに対するプロセッサをベースとする制御は、任意の所望のコンピュータ言語および／またはコンピュータ言語の組み合わせにより実現され得、本明細書に含まれる機能的記述および図面に示されたフローチャートに基づき、コンピュータおよび／またはプログラミングの分野における当業者によって開発され得る、ということが理解されるべきである。さらに、フリースペース指向性リンクモニタ、およびルータ／ルーティング層は、本明細書において記載されたフリースペース指向性リンクモニタ、およびルータ／ルーティング層によって実行される機能を実現するために任意の方法によって仕立てられた商業的に入手可能なコンポーネントを含み得る。フリースペース指向性リンクモニタ、およびルータ／ルーティング層のコンポーネントのソフトウェアは、任意の適切な媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭおよびディスケットのようなデバイスに格納、パケットおよび／または搬送波信号によってインターネットまたは他のネットワークからダウンロード、搬送波信号により掲示板からダウンロード、または他の従来の配信の仕組み）を経由して利用可能であり得、または配信され得る。
【００５８】
フリースペース指向性リンクモニタ、およびルータ／ルーティング層は、ネットワーク接続性／ルーティング情報、格納された信号特性の情報／要件、および／または構成パラメータ、を格納するために使用される、任意の数、かつ任意のタイプのデータファイルおよび／またはデータベースまたは他の構造（例えば、ＡＳＣＩＩ、バイナリ、プレーンテキスト、または他のファイル／ディレクトリサービス、および／またはデータベースフォーマット、など）に収容し得る。さらに、様々な機能を実行するソフトウェアまたは商業的に利用可能なアプリケーションに対する本明細書におけるあらゆる参照は、一般的に、ソフトウェア制御の下でそれらの機能を実行するプロセッサを参照する。そのようなプロセッサは、ハードウェアまたは他の処理回路網によって代替的に実現され得る。フリースペース指向性リンクモニタ、およびルータ／ルーティング層の様々な機能は、任意の数（１つ以上）のハードウェアおよび／またはソフトウェアのモジュールまたはユニットの間で、任意の方法によって分散され得る。上述の、かつフローチャートおよび図に表されたソフトウェアおよび／またはプロセッサは、本明細書において記載された機能を達成する任意の様態に修正され得る。
【００５９】
フリースペース指向性リンクの故障を効果的に検出するための、フリースペース指向性リンクの回復を効果的に検出するための、およびネットワークトラフィックの遅れを最小化し、および／またはネットワークトラフィックのスループットを最大化するためにネットワークトラフィックを再ルーティングするための、方法および装置を、本発明が含むということが、これまでの記述から理解される。物理および／またはデータリンクの層でフリースペース指向性リンクをモニタすることによって、リンクの故障／回復が識別され、ルータ／ルーティング層はすばやく通知され、その結果として、代替経路がすばやく選択され得、それらにより、フリースペース指向性リンクの故障によるネットワークトラフィックの遅れは最小化し、そして、それらにより、フリースペース指向性リンクの回復に応答して最適なルートへトラフィックを再ルートすることによってネットワークのスループットは最大化する。
【００６０】
フリースペース指向性リンクを含むネットワークにおける最適化されたルーティングに対する方法および装置の好適な実施形態を記述したが、本明細書において述べられた教示に照らし、他の修正、変化、変更が、当業者に示唆され得ることが考えられる。それ故に、そのような修正、変化、変更のすべては、特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲に含まれることが、理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１Ａ】図１Ａは、フリースペース指向性リンクモニタからフリースペース指向性リンク状態アップデートを受信し、受信した指向性リンク状態アップデートに応答してネットワークトラフィックのルーティングを調整するように構成される、フリースペース指向性リンクモニタ、およびルータ／ルーティング層のプロトコルのブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、フリースペース指向性リンク状態アップデートの受信に応答してトラフィックをルーティング／再ルーティングすることが可能な装置のブロック図である。
【図２】図２は、本発明の例示的な実施形態に従った、フリースペース指向性リンクをモニタし、フリースペース指向性リンクの状態を、最適化されたルーティングデバイス／ルーティング層のプロトコルに通知するための、プロセスフロー図である。
【図３】図３は、本発明の例示的な実施形態に従った、ネットワークにおいてメッセージをルート／再ルートするためのプロセスフロー図であり、ネットワークは、フリースペース指向性リンクモニタから受信したフリースペース指向性リンク状態の通知に応答するフリースペース指向性リンクを含む。
【図４】図４Ａは、従来のルーティングプロトコルを使用するネットワークにおける、故障したフリースペース指向性通信リンクに応答するサービス（利用可能性）のロスを表すデータのグラフである。図４Ｂは、本発明に従って最適化された、フリースペース指向性リンクモニタおよびルーティングプロトコルの使用によって、ネットワーク内の故障したフリースペース指向性通信リンクにもかかわらず、サービスの連続性を表すデータのグラフである。
【図５】図５Ａは、従来のルーティングプロトコルを使用するネットワークにおける、故障したフリースペース指向性通信リンクに応答する送信遅れの確率と時間を表すデータのグラフである。図５Ｂは、本発明に従って最適化されたリンクモニタおよびルータ／ルーティングのプロトコルを使用するネットワークにおける、故障したフリースペース指向性通信リンクに応答する送信遅れの確率と時間を表すデータのグラフである。
【図１Ａ】
2007537665.tif 000003
【図１Ｂ】
2007537665.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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