(57)【要約】  汎用クライアント（ＧＣ）は、異なるネットワークに同時に通信する多数の仮想ネットワークインタフェイスを動作させる。各仮想インタフェイスは、同一の物理インタフェイスを介して関連ネットワークを通して独立して通信を行うことができる。一実施例においては、ＧＣは、ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルに準拠してインフラストラクチャおよびアドホックネットワークの双方との同時通信を提供する。ＧＣは、異なるインフラストラクチャおよびアドホック仮想インタフェイスをインスタンス化することにより、これら２つの動作モードを提供する。
2007527156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の無線物理インタフェイスを通して異なる無線ネットワークと同時に通信する多数の仮想ネットワークインタフェイスを動作させるように構成されたプロセッサを備えた、無線通信装置。
【請求項２】
前記多数の仮想ネットワークインタフェイスのうちの第１のインタフェイスは、第１のインフラストラクチャネットワークを通して通信するインフラストラクチャ仮想インタフェイスであり、前記多数の仮想ネットワークインタフェイスのうちの第２のインタフェイスは、第２のアドホックネットワークを通して通信するアドホックインタフェイスである、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記多数の仮想ネットワークインタフェイスのうちの１つは、第１のインフラストラクチャ無線ネットワークを通してアクセスポイント（ＡＰ）と通信するステーション（ＳＴＡ）インフラストラクチャインタフェイスであり、前記多数の仮想ネットワークインタフェイスの他のインタフェイスは、第２のインフラストラクチャ無線ネットワークを通してＳＴＡと通信するＡＰインフラストラクチャインタフェイスである、請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記多数の仮想ネットワークインタフェイスのうちの１つは、前記ＡＰインフラストラクチャインタフェイスが他のアクセスポイントと通信することを可能にする無線配信システム（ＷＤＳ）インタフェイスである、請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記物理インタフェイスは同一の８０２．１１トランシーバを用いる、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記多数の仮想ネットワークインタフェイスは、開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）規格のレイヤ２で動作する、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記多数の仮想ネットワークインタフェイスは、前記ＯＳＩ規格のレイヤ３で動作するルーティングプロセスを介して通信する、請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記プロセッサは、受信したデータフレーム中のヘッダを読み取って前記異なる無線ネットワークを識別し、前記受信したデータフレームを前記識別された無線ネットワークに関連づけられた前記仮想ネットワークインタフェイスの１つに転送する、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記ヘッダは、８０２．１１インフラストラクチャネットワークを通してステーション（ＳＴＡ）により送信されたデータと、８０２．１１インフラストラクチャネットワークを通してアクセスポイント（ＡＰ）により送信されたデータと、８０２．１１アドホックネットワークを通してＳＴＡから送信されたデータとを識別する、請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
第１の通信モードを用いてデータを伝送する第１の仮想インタフェイスをインスタンス化し、
前記第１の仮想インタフェイスが第２の通信モードを用いてデータを伝送するためにインスタンス化されるのと同時に、第２の仮想インタフェイスをインスタンス化し、
前記第１の通信モードを用いて前記第１の仮想インタフェイスとデータの伝送を行い、同一の物理インタフェイスを通して前記第２の通信モードを用いて前記第２の仮想インタフェイスとデータの伝送を行う、通信方法。
【請求項１１】
前記第１の通信モードは、中継アクセスポイントを介してピアと通信するために用いられ、前記第２の通信モードは、前記ピアと直接ポイントツーポイント通信を行うために用いられる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の通信モードは、前記ピアと直接ポイントツーポイント通信を行うためには用いることができず、前記第２の通信モードは、中継アクセスポイントを介して前記ピアと通信するためには用いることができない、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の仮想インタフェイスは８０２．１１インフラストラクチャ通信モードで動作し、前記第２の仮想インタフェイスは８０２．１１アドホック通信モードで動作する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記仮想インタフェイスの１つを８０２．１１インフラストラクチャアクセスポイント（ＡＰ）仮想インタフェイスとしてインスタンス化し、
前記仮想インタフェイスの他のインタフェイスを８０２．１１インフラストラクチャステーション（ＳＴＡ）仮想インタフェイスとしてインスタンス化する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
２つのアクセスポイント（ＡＰ）間で８０２．１１無線配信システム（ＷＤＳ）通信を行うために他の仮想インタフェイスをインスタンス化する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
８０２．１１インフラストラクチャおよびアドホック仮想インタフェイスと通信する独占仮想インタフェイスをインスタンス化する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の仮想インタフェイスおよび前記第２の仮想インタフェイスを開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）規格のレイヤ２で動作させ、前記開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）規格のレイヤ３またはレイヤ２のルーティングまたはブリッジングを用いて前記第１および第２の仮想インタフェイス間でデータを伝送する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１および第２の仮想インタフェイスの双方とデータの伝送を行う同一の８０２．１１トランシーバを用いる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
インフラストラクチャモードで外部クライアントと通信する第１の無線インフラストラクチャアクセスポイント（ＡＰ）仮想インタフェイスをインスタンス化し、
外部ＡＰと通信する第２の無線配信システム（ＷＤＳ）インタフェイスをインスタンス化し、
前記第１のＡＰ仮想インタフェイスにより前記外部クライアントからデータを受信し、該データを前記第２のＷＤＳインタフェイスにルーティングし、前記ＷＤＳインタフェイスを介して前記データを前記外部ＡＰに送信する、請求項１０に記載の方法。
【請求項２０】
無線通信ネットワークを通してフレームを受信し、
前記フレームを該フレーム中の識別子に従って処理するために、インフラストラクチャステーション（ＳＴＡ）、インフラストラクチャアクセスポイント（ＡＰ）、またはアドホック仮想インタフェイスを選択し、
前記フレームを前記選択された仮想インタフェイスで処理する、請求項１０に記載の方法。
【請求項２１】
レイヤ２近隣ディスカバリースキームを用いて前記第１および第２の仮想インタフェイスと通信する装置を識別する、請求項１０に記載の方法。
【請求項２２】
第１のレイヤ２ソフトウェアインタフェイスを動作させて８０２．１１インフラストラクチャモードを用いて通信を行い、同時に第２のレイヤ２ソフトウェアインタフェイスを動作させて８０２．１１アドホックモードを用いて通信を行う汎用クライアントを備えた、無線通信装置。
【請求項２３】
前記第１および第２のソフトウェアインタフェイスの双方のためにデータを送信および受信する８０２．１１トランシーバを含む、請求項２２に記載の無線通信装置。
【請求項２４】
前記汎用クライアントは、第１のＡＰインフラストラクチャインタフェイスを動作させて８０２．１１インフラストラクチャモードでステーション（ＳＴＡ）と通信し、第２のＳＴＡインフラストラクチャインタフェイスを動作させて前記８０２．１１インフラストラクチャモードでＡＰと通信する、請求項２２に記載の無線通信装置。
【請求項２５】
前記汎用クライアントは、レイヤ３ルーティングを用いて異なるレイヤ２ソフトウェアインタフェイス間で通信を行う、請求項２４に記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本出願は、２００４年２月５日に提出された米国仮特許出願６０／５４２，６４４および２００４年１２月１６日に提出された米国特許出願１１／０１５，０９６に基づく優先権を主張するものである。
【０００２】
電気電子学会（ＩＥＥＥ）８０２．１１無線通信規格は、インフラストラクチャとアドホックという２つの主要な動作モードを定義している。インフラストラクチャモードは、ステーション（ＳＴＡ）とも呼ばれるクライアントを有線ネットワークに接続させるアクセスポイント（ＡＰ）があることを前提としている。一方、アドホックモードは、主にクライアント間の無線ピアツーピア接続を対象としている。インフラストラクチャモードでは、すべてのクライアントは、ＡＰに接続し、ＡＰを介してメッセージを送信する。アドホックモードでは、クライアントは互いに直接メッセージを送信する。ＡＰ間で互いに無線メッセージを送信させることを可能にする第３の無線配信システム（ＷＤＳ）通信スキームが存在する。
【０００３】
８０２．１１規格によれば、インフラストラクチャモードにおいてアクセスポイントにデータを送信する必要があるクライアントに対しては、まず、認証と関連づけが行われる。アドホックモードにおいて他のクライアントにデータを送信する必要があるクライアントに対して認証が行われる場合もあるが、認証は要求されていない。８０２．１１規格は、ＷＤＳ接続を確立するための正確なメカニズムを特定していない。インフラストラクチャ、アドホック、またはＷＤＳ接続が確立されると、８０２．１１フレームのようなデータメッセージを送信することができる。
【０００４】
表1および図１は、８０２．１１プロトコルフレーム２５内のヘッダがフレーム２５の方向を識別する方法を示している。このメカニズムは、「ＤＳ下りビット」と「ＤＳ上りビット」という２つのビットから構成される。配信システム（ＤＳ）２３は、クライアントへ情報を送るまたはクライアントから情報を送るために使用される通信ネットワークであればどのようなものであってもよい。例えば、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、パケット交換型、回線交換型または他の種類の有線または無線ネットワークである。
【０００５】
図１において、アクセスポイント２０は、ＤＳ２３へのアクセスを提供する有線ＬＡＮ２１に接続されている。インフラストラクチャモード１４でクライアントからＡＰ２０にプロトコルフレーム２５を送信する場合、ＤＳ上りビットは０に設定され、ＤＳ下りビットは１に設定される。ＡＰ２０がクライアント１８にフレーム２５を返信すると、ＤＳ下りビットは０に設定され、ＤＳ上りビットは１に設定される。アドホックモード１２でクライアント１８が互いにフレームを送信する場合、ＤＳ下りビットは０に設定され、ＤＳ上りビットは０に設定される。ＷＤＳモードにおいては、ＤＳ下りビットは１に設定され、ＤＳ上りビットは１に設定される。
【０００６】
これはＩＥＥＥ８０２．１１仕様に文書化されており、以下の表１に示される。
【０００７】
【表１】
2007527156.tif 000003
【０００８】
ＤＳ上りビットおよびＤＳ下りビットの設定により、アドレスの使用法も決定される。インフラストラクチャモードでクライアント１８とＡＰ２０との間で送信された８０２．１１フレームは、Ａ３（３アドレス）フレームを使用する。アドホックモードでクライアント１８と他のクライアント１８との間で送信された８０２．１１フレームもＡ３フレームである。ＷＤＳであるＡＰ２０と他のＡＰ２０との間で送信されたフレームはＡ４（４アドレス）フレームである。
【０００９】
アドレスフィールドの内容は、送信されたフレーム２５の方向によって決定される。ＤＡは宛先アドレスであり、ＳＡは送信者アドレスである。インフラストラクチャモードにおいて、ＢＳＳＩＤは基本サービスセットＩＤである。アドホックモードにおいて、ＢＳＳＩＤは、独立基本サービスセットＩＤ（またはＩＢＳＳＩＤ）である。ＲＡは受信者アドレスであり、ＴＡは送信機アドレスである。
【００１０】
Ａ３フレームにおいて、ＤＡはＲＡと等価であり、ＳＡはＴＡと等価である。これは、Ａ３フレームが単一のホップリンクを通して送信されるからである。Ａ４フレームは、多数のホップを通して送信され、ＤＡとＳＡはホップごとに変化しないのに対して、ＲＡとＴＡはホップごとに変化する。このように、ＷＤＳ接続はレイヤ２転送をサポートしている。
【００１１】
プロトコルメッセージフォーマット（ヘッダおよびアドレス指定）は、受信したメッセージをフィルタリングするメディアアクセス制御ファームウェアおよびソフトウェアによって使用されるので、システム全体の動作にとって重要である。放送メディアにおいて、ＭＡＣレイヤは、処理されるメッセージと廃棄されるメッセージを決定する。このように、既存のハードウェアおよびファームウェアを用いてメッシングシステムアーキテクチャーを実現するためには、ヘッダ設定を正しく設定しなければならない。
【００１２】
インフラストラクチャモード１４とアドホックモード１２とは互いに排他的な関係にある。クライアント１８は、インフラストラクチャモード１４とアドホックモード１１の双方で同時に動作することはできない。このため、インフラストラクチャモード１４で動作しているクライアント１８Ａは、アドホックモード１２で動作しているクライアント１８Ｂまたは１８Ｃと通信することはできない。同様に、アドホックモード１２で動作しているクライアント１８Ｂおよび１８Ｃは、インフラストラクチャモード１４で動作しているクライアント１８ＡやＡＰ２０を介してＤＳ２３と通信することはできない。
【００１３】
これは、範囲内にあるときはいつでもメッセージをあらゆる種類のＡＰやクライアントに送信しなければならないようなネットワークに対する問題を提示するものである。本発明は、この問題および従来技術に関連した他の問題を解決しようとするものである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
汎用クライアント（ＧＣ）は、異なるネットワークに同時に通信する多数の仮想ネットワークインタフェイスを動作させる。各仮想インタフェイスは、同一の物理インタフェイスを介して関連ネットワークを通して独立して通信を行うことができる。一実施例においては、ＧＣは、ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルに準拠してインフラストラクチャおよびアドホックネットワークの双方との同時通信を提供する。ＧＣは、異なるインフラストラクチャおよびアドホック仮想インタフェイスをインスタンス化することにより、これら２つの動作モードを提供する。
【００１５】
本発明の上記目的、特徴、効果、およびその他の目的、特徴、効果は、添付図面を参照して説明する本発明の好ましい実施形態についての以下の詳細な説明から容易に理解できるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に述べるシステムは、同時に２以上のネットワークと動作する必要のある、あるいは同時に２以上の通信モードで動作する必要のある通信システムに適用することができる。以下に述べる具体例は、８０２．１１ローカルエリアネットワークを用いている。しかしながら、これは、通信システムを使用可能な様々な異なるネットワークの一例としてのみ考えるべきである。例えば、多数の仮想インタフェイスを同時にインスタンス化し、動作させるあらゆる有線または無線ネットワークのために通信システムを用いることができる。
【００１７】
汎用クライアント
図２を参照すると、無線通信システム３０は、特定の機能および物理的トランシーバレベル（レイヤ１、すなわちＰＨＹとしても知られる）を超える役割を規定することができる。これらの役割は、リンクレイヤプロトコル（レイヤ２、すなわちＭＡＣ）の挙動を規定する。
【００１８】
集中構成、典型的なセルラーアーキテクチャー、インフラストラクチャ無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ポイントツーマルチポイントローカルマルチポイント配信サービス（ＬＭＤＳ）、または８０２．１６アクセスネットワークにおいては、リンクの一方によりベースステーションコントローラ３４が実現され、他方により加入者またはクライアント３１が実現される。８０２．１１アドホック構成、またはポイントツーポイント無線ブリッジ、またはプッシュトークＬＭＲシステムにおいては、リンク端点は物理的リンクレイヤのピアを構成する。システムを特定のモードで実現するために使用される機器はしばしば構成に依存する。
【００１９】
汎用クライアント３２は、１以上の加入者３１に組み込まれ、多数同時動作モードをサポートしている。これにより、加入者ノード３１がより柔軟で動的な方法で動作することが可能になる。加入者ノード３１は、動作モードの切換や再構成なしに条件が許す限り、（メッシュのような）新しいネットワークトポロジ、大容量、周波数再利用、範囲拡張を利用することができる。これは、ソフトウェアまたはハードウェアの実装により実現することができ、特定の無線工学や無線周波スペクトルに限られるものではない。
【００２０】
汎用クライアント３２は、無線ネットワーク３０における加入者ノード３１が、ポイントツーポイント通信スキーム２９における他の加入者ノード３１と通信することを可能とする。また、加入者ノード３１は、ポイントツーマルチポイント通信スキーム２７を用いて、ベースステーション３４を介して他の加入者３１と通信することができる。
【００２１】
図３において、無線メディアへのアクセスを得るために、無線ラジオのような単一の物理レイヤインタフェイス３４が用いられる。ソフトウェアドライバは、多数の同時仮想ネットワークインタフェイス３６，３８，４０，４２をインスタンス化するために、開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）規格のレイヤ２（Ｌ２）でメディアアクセス制御（ＭＡＣ）機能を実現する。汎用クライアント（ＧＣ）３２は、多数のアクティブ論理インタフェイス３６〜４２を同時に動作させ、一例においては、８０２．１１プロトコルを用いて通信するためにラジオ３４内の８０３．１１トランシーバを用いる。
【００２２】
ステーション（ＳＴＡ）インフラストラクチャ仮想インタフェイス３６は、８０２．１１無線インフラストラクチャネットワーク４１内のＡＰ２０と通信するＳＴＡ（クライアント）のように動作するように構成されている。アクセスポイント（ＡＰ）インフラストラクチャ仮想インタフェイス３８は、８０２．１１インフラストラクチャ通信ネットワーク４３内でクライアントまたはＳＴＡ１８Ａと通信するＡＰのように動作するように構成されている。ＳＴＡアドホック仮想インタフェイス４０は、８０２．１１アドホック通信ネットワーク４５内で他のクライアントまたはＳＴＡ１８Ｂと直接通信するＳＴＡとして動作するように構成されている。
【００２３】
これにより、ＧＣ３２は、インフラストラクチャＡＰ２０およびアドホックＳＴＡ１８Ｂと相互動作すると同時に、インフラストラクチャＳＴＡ１８ＡにＡＰサービスを提供することが可能となる。また、ＧＣ３２は、仮想ＡＰ３８と他のＡＰ４４との間の通信を可能にする仮想無線配信システム（ＷＤＳ）インタフェイス４２をサポートすることができる。
【００２４】
一実施形態においては、マルチモード（多重パーソナリティ）インタフェイス３６〜４２は、レイヤ２でブリッジされていない。その代わりとして、開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）規格のレイヤ３ルーティング４６により、メッセージ転送およびルーティングが実現される。これにより、すべてのＬ２インタフェイス３６〜４２が同一のＰＨＹインタフェイス３４を使って同時に動作することが可能となる。
【００２５】
ＧＣ３２は、フレームヘッダ中の「ＤＳ下りビット」および「ＤＳ上りビット」に従って、ＡＰ２０およびＳＴＡ１８Ａおよび１８Ｂと通信するためにいずれの仮想インタフェイス３６、３８、または４０を使用するかを決定する。そして、フレーム中の基本サービスセットＩＤが異なる無線セッションを一意に識別する。
【００２６】
アドホックネットワーク４５
一実施例においては、アドホックネットワーク４５内で通信するために、表1で述べられたＡ３フレームが使用される。仮想インタフェイス４０は、フレームヘッダ中のＤＳ下りビットおよびＤＳ上りビットを０に設定する。そして、ＳＴＡ１８Ｂはアドホックネットワーク４５内で同一のＩＢＳＳで動作する。データを送信する前のＳＴＡ間での関連づけは要求されない。認証ステップは任意である。ブロードキャスト宛先アドレスが許可されており、ディスカバリーのために使用される。これは、８０２．１１規格に準拠するものである。したがって、これは８０２．１１アドホックモードで動作する標準ＳＴＡ１８Ｂをサポートするものである。共通のネットワークインタフェイスがあるので、ＩＰやＩＰルーティングのような上層プロトコルに影響はない。
【００２７】
インフラストラクチャネットワーク４１および４３
インフラストラクチャネットワーク４１および４３においては、通信するために表1に示されるＡ３フレームが使用される。フレームの宛先／ソースに従ってＤＳ下りビットおよびＤＳ上りビットが設定される。すべてのＳＴＡまたはクライアント１８Ａは同一のＢＳＳネットワーク上で動作する。通常、このモードについては関連づけが必要とされる。関連づけが用いられる場合、これは、リンクの一方がＡＰとして機能し、他方がＳＴＡとして機能することを意味する。しかしながら、関連づけを使用しないことも可能である。
【００２８】
これに応じて、各フレームにＤＳ上りビット、ＤＳ下りビット、およびアドレスが設定される。ブロードキャスト宛先アドレスはディスカバリーのために使用される。フレームヘッダフォーマットは別として、インフラストラクチャ仮想インタフェイス３６および３８は、アドホック仮想インタフェイス４０に類似のものとすることができる。共通のネットワークインタフェイスがあるので、ＩＰやＩＰルーティングのような上層プロトコルに影響はない。
【００２９】
ＷＤＳネットワーク４２
ＷＤＳネットワークにおいては、通信するために表1に示されるＡ４フレームが使用され得る。表1に従ってＤＳ下りビットおよびＤＳ上りビットおよびアドレスが設定される。ＡＰからＡＰへのＷＤＳにおいては、表1の４つのアドレスフィールドのすべてが使用される。レイヤ２で転送が行われないので、アドレス３フィールドとアドレス４フィールドが冗長となる。ＷＤＳリンクはリンクの両側のアドレスを知ってはじめて構築できるものであるので、ブロードキャストアドレスもまた冗長である。これは、おそらく規格準拠モードである。８０２．１１規格によりＳＴＡにおいてＷＤＳを使用することが特定されていなくても、それを除外するものではない。ＷＤＳモードのＳＴＡは、他のアクセスポイント４４へのＷＤＳリンクを構築することができる。
【００３０】
ＷＤＳモード４２は、上層プロトコル、特にＩＰルーティングに大きな影響を与える。ＷＤＳリンク抽出は、ネットワークインタフェイスである。アドホックネットワークまたはインフラストラクチャネットワークとは異なり、それぞれのリンクに対して別個のサブネットワークインタフェイスが生成される。
【００３１】
これは、手動で、または静的に、または動的に実現される。リモートクライアントのハードウェアアドレスを事前に知った上で手動設定が行われる。リモートクライアントからの８０２．１１ビーコンフレームをリスニングすることによって動的設定を行う。ビーコンフレームはハードウェアアドレスを含んでいる。フレームを受信すると、ＷＤＳリンクを構築し、ネットワークインタフェイスをインスタンス化することができる。
【００３２】
また、他の実施形態においては、ＧＣ３２は、他の独占仮想ネットワークインタフェイス４７をサポートすることができる。独占ネットワーク５１は、８０２．１１ネットワーク４１、４３、および４５のために使用される同一の物理インタフェイス３４を通して通信することができる。しかしながら、独占ネットワーク５１は、８０２．１１プロトコルに従っていない場合や部分的にのみ従っている場合がある。例えば、独占ネットワーク５１は、８０２．１１においてサポートされていない付加的なセキュリティ処理や暗号化処理を含むことができる。ＧＣ３２は、８０２．１１インフラストラクチャおよびアドホックネットワーク４１、４３、および４５のために使用される同一の物理インタフェイス３４を用いて、独占ネットワーク５１を通してクライアント４９と通信することができる。
【００３３】
図４は、ＧＣ３２が、インフラストラクチャネットワーク５０を通してＡＰ２０と通信すると同時に、アドホックネットワーク５２を通して１以上のＧＣ３２および／または非汎用標準クライアント（ＳＴＡ）と通信する方法を示している。ＧＣ３２は、インフラストラクチャＡＰ２０と通信するＳＴＡのＭＡＣサービスインタフェイス３６（図３）をインスタンス化する。同時に、ＧＣ３２は、他のアドホッククライアントと直接通信するためのアドホックＳＴＡインタフェイス４０（図３）をインスタンス化することができる。１以上のＧＣ３２は、ＡＰインフラストラクチャインタフェイス３８をインスタンス化してもよい。これにより、ＧＣ３２がインフラストラクチャＡＰ２０へのまたは他のクライアントへのレイヤ３ゲートウェイとして機能することができる。
【００３４】
インフラストラクチャＡＰ２０は、有線または無線ネットワーク、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、パケット交換ネットワーク、回線交換ネットワーク、または情報を送るために使用されるその他の有線または無線通信システムをはじめとする様々な外部ネットワーク５４に接続されていてもよい。
トランスペアレントな範囲拡張
図５は、どのようにしてＧＣ３２がブリッジとして動作することによりクライアント機能および範囲を拡張することができるかを示している。ＧＣ３２は、他のＧＣ３２、ＳＴＡ１８、およびＡＰ２０と通信する仮想ＡＰとして機能することができる。例えば、ＧＣ３２Ａは、インフラストラクチャＳＴＡ仮想インタフェイス３６（図３）およびインフラストラクチャＡＰ仮想インタフェイス３８（図３）をインスタンス化することができる。
【００３５】
ＧＣ３２Ａ内のＡＰインタフェイス３８は、そのＢＳＳＩＤを上流のＡＰ２０と同様に設定する。そして、図５のＳＴＡ１８ＡのようなインフラストラクチャＳＴＡは、ＧＣ３２Ａ内の仮想ＡＰインタフェイス３８と通信する。ＧＣ３２Ａは、従来のルーティングプロトコルを用いてレイヤ３転送４６（図３）を実現し、ＳＴＡ１８Ａから上流のＡＰ２０と通信する仮想ＳＴＡインタフェイス３６にデータを転送する。このようにして、ＳＴＡ１８ＡがＧＣ３２Ａを介してＡＰ２０と通信できるようにすることによって、図５の無線ネットワークが拡張される。
【００３６】
さらに他の例においては、ＳＴＡ１８Ａが、ＳＴＡ１８Ｂとのアドホック通信またはＡＰ２０とのインフラストラクチャ通信の通信範囲外にある場合がある。それでもＳＴＡ１８Ａは、ＧＣ３２Ａおよび／またはＧＣ３２Ｂ内に配置されたＡＰ仮想インタフェイス３８を介してインフラストラクチャモードでＳＴＡ１８Ｂと通信することができる。図５の無線ネットワークの全体の範囲が従来の８０２．１１ネットワークを通して拡張される。
【００３７】
図６においては、インフラストラクチャＳＴＡインタフェイス３６により、ＧＣ３２は、「上流の」ＡＰ２０に対して標準インフラストラクチャＳＴＡとして機能することができる。したがって、ＧＣ３２は、構成や基本能力に影響を与えず、標準８０２．１１ＡＰ２０と連動することができる。同様に、インフラストラクチャＡＰインタフェイス３８により、ＧＣ３２は、「下流の」クライアント１８に対して標準インフラストラクチャＡＰとして機能することができる。したがって、ＧＣ３２が、従来の８０２．１１クライアントやＳＴＡ１８の構成や基本能力に影響を与えることもない。ＳＴＡインタフェイス３６およびＡＰインタフェイス３８は同一のハードウェアインタフェイス３４を用いて同時に動作可能であることにも留意されたい。
【００３８】
図７は、ＷＤＳリンク５２がメッシュバックボーンとして用いられる方法をより詳細に述べている。クライアントが（仮想ＡＰとして機能する）インフラストラクチャＡＰ間での通信のための８０２．１１規格に定義されたＷＤＳリンク５２を使うことを可能にし、クライアントがレイヤ２ブリッジにわたってルーティングするためのレイヤ３ルーティングプロトコルと連携することを可能にする１以上のＧＣ３２にレイヤ２ブリッジネットワーク４２が生成される。
【００３９】
典型的には、ＷＤＳリンクは、ＡＰ間のレイヤ２転送アーキテクチャーとして使用される。また、ＩＰルーティング可能メッシュ用のバックボーンとしても用いることができる。しかしながら、汎用クライアントシナリオにおいては、２つのクライアント間で構成されたポイントツーポイントリンクは、ＷＤＳフレームを送信するために用いることができる。そして、レイヤ２またはレイヤ３でフレームを他のＡＰに転送することができる。レイヤ２転送が使用される場合は、静的または動的ブリッジ機能４２が使用される。あるいは、レイヤ２ブリッジをレイヤ３ルーティングと組み合わせてもよい。
【００４０】
例えば、ＧＣ３２Ａは、無線ＷＤＳリンク５２を通してＧＣ３２Ｂと通信する第１の仮想ＡＰインフラストラクチャインタフェイス３８Ａを含んでいてもよい。そして、レイヤ２ブリッジまたはレイヤ３ルータソフトウェア５３は、フレームをＡＰ２０と通信する他の仮想ＡＰインタフェイス４２にルーティングする。
【００４１】
図８は、どのようにして仮想ネットワークインタフェイス５４内で無線近隣ディスカバリー５５を行うことができるかを示している。それぞれのレイヤ２論理インタフェイス５４は、ネットワークレイヤ（レイヤ３）ルータ５６に付加的な近隣ディスカバリー５５を提供する。多くのアドホックネットワークプロトコルは、ネットワークレイヤ（レイヤ３）近隣ディスカバリープロトコルを使用する。レイヤ２近隣ディスカバリー５５は、無線ネットワークにおいてはより効率的である。
【００４２】
８０２．１１仕様は、リンクレイヤ近隣ディスカバリー５５を考慮している。これは、ビーコンフレームブロードキャストを介してなされる。ビーコンフレームは、ＧＣ０がそれぞれの隣接ノード（ＧＣ１〜ＧＣ３）に対するネットワークインタフェイス５４をインスタンス化するために使用する送信ネットワークノードのハードウェア（ＭＡＣ）アドレスを含んでいる。これには、基礎無線リンクレイヤ（レイヤ２）効率に影響を与えるという利点がある。したがって、トポロジブロードキャストベースリバースパスフォワーディング（ＴＢＲＰＦ）ルータ５６は、仮想ポイントツーポイントリンク５４を認識しているだけでよい。
【００４３】
レイヤ３オーバーヘッド（付加的なメッセージング）なしに、初期ディスカバリーおよび進行中のリンクメンテナンス（ステータス）の双方をサポートすることができる。近接するＧＣの１、２、または３のいずれかがＧＣ０の範囲に入り、その範囲から出ると、リンクステータス情報が直ちに対応する仮想インタフェイス５４のインスタンシエーションおよび除去に変えられる。
【００４４】
図９は、汎用クライアント３２をイメージする１つの方法を示している。有線イーサネットインタフェイス６４を介して互いに接続された別個の２つのクライアント６０と６２を想像してもらいたい。インフラストラクチャクライアント６２はアクセスポイントと通信し、アドホッククライアント６０は他のクライアントとポイントツーポイント通信する。無線インタフェイス６６および６８は、レイヤ２で接続されておらず、メッセージ（８０２．１１フレーム）は、あるインタフェイスから他のインタフェイスに直接転送されない。２つのインタフェイス６６と６８との間には全く関連がない。これは、クライアント６０および６２をＩＰルータ７０を通じてイーサネットを介して接続することと機能的に等価である。
【００４５】
図１０は、汎用クライアント３２が、インフラストラクチャＡＰ２０、メッシュドアドホッククライアント１８Ｂ、および標準インフラストラクチャクライアント１８Ａを、それぞれ別個の仮想インタフェイス３６、３８、および４０を介してアクセス可能な論理的に別個のサブネットワークとして扱う方法の一例を示している。これには、決定をルーティングおよび転送するための標準上層ツールを使用可能であるという利点がある。例えば、ＴＢＲＰＦ７６のような従来の近隣ディスカバリープロトコルおよび従来のＴＣＰ／ＵＤＰプロトコル７８に加えて、従来のＩＰレイヤ２およびレイヤ３転送およびルーティング７４を用いることができる。また、汎用クライアント３２内に他の従来のアプリケーション８０も実現することができる。
【００４６】
仮想インタフェイスマッピング
図１１は、無線通信装置が８０２．１１無線トランシーバのような単一の物理インタフェイスカード８０を用いて、アドホックネットワーク、インフラストラクチャネットワーク、ＷＤＳネットワーク、およびその他のネットワークにおけるピアと同時に通信することを可能にする汎用クライアント３２における機能的動作を示している。
【００４７】
ネットワークが同一のチャンネルで動作していても、単一のネットワークインタフェイスカード（ＮＩＣ）８０は、別個の無線ネットワークと通信する際に問題を有している。これは、（ＡＰに向けたＳＴＡのような）インフラストラクチャクライアント、（ＳＴＡに向けたＳＴＡのような）アドホック、および（ＳＴＡに向けたＡＰのような）インフラストラクチャＡＰネットワークが、それぞれ別個のフレームヘッダを要求するからである。この問題を解消するために、異なる無線ネットワークがシステム抽出を行う仮想ネットワークインタフェイス３６、３８、および４０として表されている。
【００４８】
異なる無線ネットワークを監視し、無線ネットワークと仮想インタフェイス３６、３８、および４０との間で論理マッピングを作成するためにテーブル８２が使用される。テーブル８２は、ピアのネットワークアドレス（レイヤ２、すなわちＭＡＣアドレス）、無線ネットワークタイプ８５、およびピアタイプ８７（インフラストラクチャクライアント、インフラストラクチャサーバ（ＡＰ）、アドホッククライアント）を含んでいる。
【００４９】
ＮＩＣ８０は、ヘッダ８６およびペイロード８８を含む電波からフレーム８４を受信する。テーブルルックアップ処理９０によりヘッダ８６が検査され、無線ネットワークタイプ８５およびピアタイプ８７が決定される。テーブルルックアップ９０は、フレームヘッダ８６中の情報に従いフレーム８４を処理するためにどのタイプの仮想インタフェイス３６、３８、または４０を用いるかを決定する。インフラストラクチャＡＰからのフレームは、インフラストラクチャＳＴＡインタフェイス（Ｉ−ＳＴＡ）３６に送信される。インフラストラクチャＳＴＡから受信したフレームは、インフラストラクチャＡＰインタフェイス（Ｉ−ＡＰ）３８に送信される。アドホックＳＴＡからのフレームは、アドホックＳＴＡインタフェイス（Ａ−ＳＴＡ）４０に送信される。
【００５０】
８０２．１１の例においては、テーブルルックアップは、表1で述べたＤＳ上りビットおよびＤＳ下りビットに従ってどのタイプのフレームが受信されるかを決定する。例えば、ＤＳ上りビットおよびＤＳ下りビットがともに０に設定される場合には、テーブルルックアップ９０は、アドホックＳＴＡインタフェイス４０を選択する。ＤＳ上りビットが１に設定され、ＤＳ下りビットが０に設定されたフレームを受信すると、テーブルルックアップはＩ−ＡＰインタフェイスを使用する。ＤＳ上りビットが０に設定され、ＤＳ下りビットが１に設定されたフレーム８４を受信すると、テーブルルックアップはＩ−ＳＴＡインタフェイス３６を使用する。そして、フレームヘッダを取り除いてもよく、ペイロードは上層レイヤルーティング処理により適切なインタフェイス３６、３８、または４０を介して転送される。
【００５１】
フレームに関連づけられたネットワークアドレス８３は、同時に動作し得る異なる仮想インタフェイス３６、３８、および４０を区別するために使用される。例えば、同時に動作する２つのＩ−ＡＰインタフェイス３８が、２つの異なるインフラストラクチャＳＴＡと通信する場合がある。フレーム中のアドレスは、無線セッションに関連づけられた特定の仮想インタフェイス３８を識別するために、テーブル８２中のネットワークアドレス８３に格納される。
【００５２】
ＴＸ（伝送）ロジックの動作は異なる。テーブルルックアップが必要とされないように、仮想ネットワークインタフェイス自体は適切な無線ネットワークコンテンツを提供する。仮想インタフェイス３６、３８、および４０において行われる動作は既に知られているので、さらに詳細には述べない。
【００５３】
ハードウェアの考慮
図１２は、汎用クライアント３２の動作を提供する装置１００の一般的アーキテクチャーを示している。アナログラジオ３４がアンテナ９６に連結されている。デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）９２がラジオ３４および中央演算処理部（ＣＰＵ）９４に連結されている。メディアアクセスコントローラ（ＭＡＣ）９８は、別のチップであってもよいし、ＣＰＵ９４に組み込んでもよい。
【００５４】
ＣＰＵ９４は、ソフトウェアでＡＰ２０を動作させることができる。汎用クライアント３２をＣＰＵ９４により動作させてもよいし、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、またはラップトップの一部であってもよい。ＣＰＵ９４は、汎用クライアント３２とともにドライバソフトウェアを実行してもよい。ＤＳＰ９２およびＭＡＣチップで実行されるソフトウェアはファームウェアと呼ばれることがある。ファームウェアは、通常、不揮発性メモリ１０２に書き込まれる。
【００５５】
図１３は、汎用クライアント３２用のプラットフォームとしての役割を持ち得る移動装置の一例を示している。８０２．１１アプリケーションについては、典型的に、ＧＣ３２は、ＰＣ、ＰＤＡ、またはラップトップなどのある種の計算装置１０８の中で動作する。しかしながら、８０２．１１や他の無線通信プロトコルの種類については、車両１１０のような他のプラットフォームから汎用クライアント３２を動作させてもよい。アクセスポイント２０は、典型的に、ルーティングソフトウェアやデータをインターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワーク１１２のようなネットワークを通して送るためのゲートウェイを含んでいる。
【００５６】
ＧＣは、ＩＥＥＥ８０２．１１（「ＷｉＦｉ」としても知られる）の現在および将来のすべてのバージョン、Bluetooth、および他の独占的無線プロトコルを含む現在または新興の無線技術に組み込むことができる。ＩＥＥＥ８０２．１１のＷｉＦｉ仕様は、http://standards.ieee.org/getieee802/802.11.htmlにあり、参照によりここに組み込まれる。
【００５７】
上述したシステムは、専用プロセッサシステム、マイクロコントローラ、プログラム可能論理装置、または動作の一部または全部を行うことができるマイクロプロセッサを用いることができる。上述した動作の一部をソフトウェアにより実現し、他の動作をハードウェアにより実現してもよい。
【００５８】
簡便のため、様々な相互接続された機能的ブロックまたは別個のソフトウェアモジュールとして上記動作を述べている。しかしながら、これは必要ではなく、これらの機能的ブロックまたはモジュールが、単一の論理装置、プログラム、または明確な境界のない動作に等価的にまとめられる場合がある。いずれにしても、機能的ブロックまたはソフトウェアモジュールまたはフレキシブルインタフェイスの特徴をそれら自身によって、あるいはハードウェアまたはソフトウェアにおける他の動作との組み合わせによって実現することができる。
【００５９】
本発明の原理をその好ましい実施形態について述べ示してきたが、そのような原理から逸脱することなく、本発明の構成上および詳細において改良することができることは明らかであろう。私は、以下のクレームの精神および範囲内にあるすべての改良および変形を請求する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、インフラストラクチャおよびアドホックネットワークに対して互いに排他的な動作をする従来技術の無線通信システムを示す図である。
【図２】図２は、汎用クライアント（ＧＣ）がどのようにポイントツーポイントおよびポイントツーマルチポイント通信モードの双方を同時に使用して通信することができるかを示すブロック図である。
【図３】図３は、ＧＣが多数の仮想インタフェイスをインスタンス化する方法を示すブロック図である。
【図４】図４は、インフラストラクチャネットワークおよびアドホックネットワークの双方に同時に通信するＧＣを示す図である。
【図５】図５は、どのようにしてＧＣが仮想アクセスポイント（ＡＰ）として動作することにより無線ネットワークを拡張できるかを示している。
【図６】図６は、ＧＣ内のインフラストラクチャＳＴＡおよびインフラストラクチャＡＰインタフェイスを示している。
【図７Ａ】図７Ａは、ＧＣが２つのＡＰ間でブリッジとして動作する方法を示している。
【図７Ｂ】図７Ｂは、ＧＣが２つのＡＰ間でブリッジとして動作する方法を示している。
【図８】図８は、どのようにしてＧＣ内の仮想インタフェイスを近隣ディスカバリーのために使用することができるかを示している。
【図９】図９は、ＧＣの動作方法を機能的に示す概念図である。
【図１０】図１０は、ＧＣを動作させるプラットフォームにおける異なる動作レイヤを示す図である。
【図１１】図１１は、ＧＣがデータを処理するためにどの仮想インタフェイスを使用するかを識別する方法を示している。
【図１２】図１２は、ＧＣを実行する装置内部のハードウェアを示すブロック図である。
【図１３】図１３は、ＧＣを動作可能な装置を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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