(57)【要約】  無線メッシュネットワーク内の局（ノード）が、ネットワーク規模の同期及び潜在的近隣間におけるアクティブリンクの形成を必要とせずにメッシュネットワーク内にノードを形成することによって無線通信を実行する。ノードは、付近のノードから送信されたビーコンをリスンすることによって、ネットワーク内の近隣に関する情報を取得する。ルート設定処理によってデータ送信セッションが引き起こされて開始するとすぐに、同期及びアクティブリンクが確立される。新たなルートの確立時に実行されるリンク形成プロセスは、ビームフォーミング及び同期の両方を実行する。新たなルートが他のアクティブルートに交わらない状況では独立同期が実行されるが、交わったルートが存在する時には、新たなルートが全ての交わったルートと同期して、ノードが両ルートにサービス提供するように構成される。【選択図】      図１０
2021500812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メッシュネットワークにおける無線通信のための装置であって、
（ａ）それぞれが異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性ミリメートル波（ｍｍＷ）通信を利用して他の無線通信局と無線で通信するように構成された無線通信回路と、
（ｂ）前記メッシュネットワーク上で動作するように構成された局内の、前記無線通信回路に結合されたプロセッサと、
（ｃ）前記プロセッサが実行できる命令を記憶した非一時的メモリと、
を備え、
（ｄ）前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、
（ｉ）前記局を、前記メッシュネットワーク上の近隣ピア局に関する情報を決定するための前記メッシュネットワーク上のピア局として動作させるステップと、
（ｉｉ）ネットワーク規模の同期を伴わず、潜在的近隣間のアクティブリンクを形成する必要なく、メッシュネットワーク内にノードを形成するステップと、
（ｉｉｉ）ルート設定手順によってデータ送信セッションが引き起こされて開始するとすぐに、同期及びアクティブリンクを確立するステップと、
を実行する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記無線通信回路は、ｓｕｂ−６ＧＨｚ無線通信を利用して他の無線通信局と無線で通信するようにも構成される、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記メッシュネットワークに新規ノードが参加する際に前記新規ノードを認証するステップと、前記メッシュネットワーク内の各ノードにおける利用可能な近隣ノードのリストを維持するステップとをさらに実行する、
請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記メッシュネットワークに新規ノードが参加した時点で前記新規ノードを他のメッシュノードリストに追加し、データセッションにおいてデータ通信を実行することが必要になった時点で、利用可能な近隣ノードに関する収集された情報に基づいて他のノードとのリンクを確立するステップをさらに実行する、
請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、データセッションの開始時にルート設定を開始するステップをさらに実行し、ルート設定中、メッシュノードは、他のメッシュノードを通じたルーティングによってソースノードと宛先ノードとの間の前記データセッションのリンクを形成するように構成され、リンク形成プロセスは、ビームフォーミング動作及び同期動作の両方を含む、
請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記メッシュネットワーク内で確立された新たなルートが現在アクティブなルートに交わらない状況において、前記新たなルートを前記アクティブなルートのイニシエータに単独で同期させるステップをさらに実行する、
請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記新たなルートが他のアクティブなルートに交わってノードが両ルートにサービス提供するように構成された状況において、前記新たなルートを全ての交わったルートに同期させるステップをさらに実行する、
請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、全ての交わったルートから新たなマスタクロックを選択するステップをさらに実行し、前記新たなマスタクロックは、同期信号の送信を開始するように構成され、他のノードは、全てのルートを通じて前記同期信号を伝播するように構成される、
請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、新たなセッションイニシエータを前記新たなマスタクロックとして自動的に確立するステップを実行する、
請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
メッシュネットワークにおける無線通信のための装置であって、
（ａ）それぞれが異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性ミリメートル波（ｍｍＷ）通信を利用して他の無線通信局と無線で通信するように構成された無線通信回路と、
（ｂ）前記メッシュネットワーク上で動作するように構成された局内の、前記無線通信回路に結合されたプロセッサと、
（ｃ）前記プロセッサが実行できる命令を記憶した非一時的メモリと、
を備え、
（ｄ）前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、
（ｉ）前記局を、前記メッシュネットワーク上の近隣ピア局に関する情報を決定するための前記メッシュネットワーク上のピア局として動作させるステップと、
（ｉｉ）ネットワーク規模の同期を伴わず、潜在的近隣間のアクティブリンクを形成する必要なく、メッシュネットワーク内にノードを形成するステップと、
（ｉｉｉ）新規ノードが前記メッシュネットワークに参加する際に前記新規ノードを認証し、前記メッシュネットワーク内の各ノードにおける利用可能な近隣ノードのリストを維持するステップと、
（ｉｖ）ルート設定手順によってデータ送信セッションが引き起こされて開始するとすぐに、同期及びアクティブリンクを確立するステップと、
を実行する、
ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
前記無線通信回路は、ｓｕｂ−６ＧＨｚ無線通信を利用して他の無線通信局と無線で通信するようにも構成される、
請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記メッシュネットワークに新規ノードが参加した時点で前記新規ノードを他のメッシュノードリストに追加し、データセッションにおいてデータ通信を実行することが必要になった時点で、利用可能な近隣ノードに関する収集された情報に基づいて他のノードとのリンクを確立するステップをさらに実行する、
請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、データセッションの開始時にルート設定を開始するステップをさらに実行し、ルート設定中、メッシュノードは、他のメッシュノードを通じたルーティングによってソースノードと宛先ノードとの間の前記データセッションのリンクを形成するように構成され、リンク形成プロセスは、ビームフォーミング動作及び同期動作の両方を含む、
請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記メッシュネットワーク内で確立された新たなルートが現在アクティブなルートに交わらない状況において、前記新たなルートを前記アクティブなルートのイニシエータに単独で同期させるステップをさらに実行する、
請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記新たなルートが他のアクティブなルートに交わってノードが両ルートにサービス提供するように構成された状況において、前記新たなルートを全ての交わったルートに同期させるステップをさらに実行する、
請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、全ての交わったルートから新たなマスタクロックを選択するステップをさらに実行し、前記新たなマスタクロックは、同期信号の送信を開始するように構成され、他のノードは、全てのルートを通じて前記同期信号を伝播するように構成される、
請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、新たなセッションイニシエータを前記新たなマスタクロックとして自動的に確立するステップを実行する、
請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
メッシュネットワークにおける無線通信の実行方法であって、
（ａ）それぞれが異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性ミリメートル波（ｍｍＷ）通信を利用して他の無線通信局と無線で通信するように構成された局である無線通信回路を動作させるステップと、
（ｂ）前記局を、近隣ピア局に関する情報を決定するためのピア局として動作させるステップと、
（ｃ）ネットワーク規模の同期を伴わず、潜在的近隣間のアクティブリンクを形成する必要なく、メッシュネットワーク内にノードを形成するステップと、
（ｄ）ルート設定手順によってデータ送信セッションが引き起こされて開始するとすぐに、同期及びアクティブリンクを確立するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
ｓｕｂ−６ＧＨｚ無線通信を利用して他の無線通信局と無線で通信するステップをさらに含む、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
新規ノードが前記メッシュネットワークに参加する際に前記新規ノードを認証し、前記メッシュネットワーク内の各ノードにおける利用可能な近隣ノードのリストを維持するステップをさらに含む、
請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願との相互参照〕
本出願は、２０１７年１１月６日に出願された米国仮特許出願第６２／５８１，８２７号に対する優先権及びその利益を主張するものであり、この文献はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。
【０００２】
〔連邦政府が支援する研究又は開発に関する記述〕
該当なし
【０００３】
〔コンピュータプログラム付属書の引用による組み入れ〕
該当なし
【０００４】
〔著作権保護を受ける資料の通知〕
本特許文献中の資料の一部は、アメリカ合衆国及びその他の国の著作権法の下で著作権保護を受けることができる。著作権の権利所有者は、合衆国特許商標庁の一般公開ファイル又は記録内に表される通りに第三者が特許文献又は特許開示を複製することには異議を唱えないが、それ以外は全ての著作権を留保する。著作権所有者は、限定ではないが米国特許法施行規則§１．１４に従う権利を含め、本特許文献を秘密裏に保持しておく権利のいずれも本明細書によって放棄するものではない。
【０００５】
本開示の技術は、一般に局間の指向性無線通信に関し、具体的には、オンデマンド同期及びビームフォーミングの実行に関する。
【背景技術】
【０００６】
ミリメートル波長（ｍｍ波又はｍｍＷ）形態の無線ネットワークがますます重要になってきている。さらなる高トラフィック容量ニーズに起因して、ネットワークオペレータは高密度化の概念を受け入れ始めている。現在のｓｕｂ−６ＧＨｚ無線技術は、無線ネットワークにおける高データ需要に対処するには十分でない。１つの容易な選択肢は、ミリメートル波帯（ｍｍＷ）と呼ばれる３０〜３００ＧＨｚバンドにおけるさらなるスペクトルを利用することである。
【０００７】
一般に、ｍｍＷ無線システムを可能にするには、高周波帯のチャネル障害及び伝搬特性に正しく対応する必要がある。高自由空間経路損失、高い侵入損失、反射損失及び回折損失は、利用可能なダイバーシチを低減し、見通し外（ＮＬＯＳ）通信を制限する。
【０００８】
ｍｍＷの短波長は、実用的な寸法の高利得電子操作型指向性アンテナ（ｈｉｇｈ−ｇａｉｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  ｓｔｅｅｒａｂｌｅ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ａｎｔｅｎｎａｓ）の使用を可能にする。この技術は、経路損失を克服して受信機における高い信号対雑音比（ＳＮＲ）を確実にするのに十分な配列利得（ａｒｒａｙ  ｇａｉｎ）を提供することができる。高密度展開環境及びｍｍＷ帯における指向性メッシュネットワークの使用は、ノード間の信頼できる通信を実現して見通し内制約チャネル制約を克服するための効率的な方法を提供する。
【０００９】
領域内で作動した新規通信ノード（局）は、発見すべき近隣ノードと参加すべきネットワークとを探索する。ノードからネットワークへの初期アクセスプロセスは、近隣ノードをスキャンして全てのアクティブなローカルノードを発見することを含む。このプロセスは、参加すべき特定のネットワーク／ネットワークリストを新規ノードが探索し、或いは新規ノードを受け入れる予定のいずれかの既存のネットワークに参加するためのブロードキャスト要求を新規ノードが送信することを通じて実行することができる。
【００１０】
メッシュネットワークに接続するノードは、全ての近隣ノードを発見して、ゲートウェイ／ポータルメッシュノードに到達するための最良の方法、及びこれらの各近隣ノードの能力を判断する必要がある。新規ノードは、候補となる近隣ノードの全てのチャネルを特定の期間にわたって検査する。この特定の時間後にアクティブノードが検出されなければ、ノードは次のチャネルに移行する。
【００１１】
ノードが検出されると、新規ノードは、自機（そのＰＨＹ層）を調節領域における動作のために構成するのに十分な利用可能情報を収集する必要がある。ｍｍ波通信では、指向性送信に起因してこのタスクがさらに困難である。このプロセスにおける課題は、（ａ）周辺ノードＩＤの知識、（ｂ）ビームフォーミングにとって最良な送信パターンの知識、（ｃ）期間全体にわたるネットワーク全体の同期維持、（ｄ）衝突及びデフネスに起因するチャネルアクセス問題、及び（ｅ）閉塞及び反射に起因するチャネル障害、として要約することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、ｍｍ波Ｄ２Ｄ技術及びメッシュ技術の普及を可能にするために、上記の問題の一部又は全部を克服する改善された近隣発見方法が求められている。しかしながら、既存のメッシュネットワーキング技術は、ブロードキャストモードで動作するネットワークのメッシュ発見ソリューションに取り組んでおり、指向性無線通信を伴うネットワークをそれほど目的としていない。
【００１３】
従って、無線通信ネットワークにおける強化された同期及びビームフォーミング機構に対するニーズが存在する。本開示は、このニーズを満たすとともに、これまでの技術を凌駕するさらなる利点をもたらす。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
それぞれが異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性ミリメートル波（ｍｍＷ）通信を含む他の無線通信局（ノード）と無線で通信するように構成されたプログラムを伴う無線通信回路（局、ノード）。この局は、メッシュネットワーク上の近隣のピア局とのアソシエーションを確立して保持するメッシュネットワーク上のピア局として動作する。ノードは、ネットワーク規模の同期、及び潜在的近隣間におけるアクティブリンク（データの送信に使用され、モニタされ、維持されるリンク）の形成を必要とすることなく、メッシュネットワーク内に形成される。従って、ルート設定手順によってデータ送信セッションが引き起こされて開始するとすぐに、同期及びアクティブリンクが確立される。
【００１５】
ノードは、この安定状態における接続性によってその近隣リスト内などの近隣を認識し、これらの近隣にビームフォーミング又は実際の接続を行うことなく近隣の能力及び位置に関する追加情報を得ることができる。ノードは、付近のノードから送信されたビーコンをリスンすることによってこれらの近隣を認識するようになる。各ノードは、特定のビーコン送信間隔で全方向にビーコンを送信する。ノードは、少なくとも１つの他のノードとの終端間接続を確立しようと意図するノードによってルート又はデータセッションが開始されない限り、ビーコン信号を受け取った他のノードとのアクティブリンクを形成する必要はない。
【００１６】
本開示は、リンクバジェット及びＭＡＣ効率の改善を含む複数の利点をもたらすと同時に、ＡＰにおける通信の衝突を低減する。ＢＦトレーニングをデータ送信間隔（ＤＴＩ）にまで延長する必要性も低減される。さらに、ＡＰからＳＴＡへの明確なスケジューリング情報の交換のためのオーバヘッドも抑えられる。
【００１７】
本開示では、一般に後述する意味を有する複数の用語を利用する。
【００１８】
Ａ−ＢＦＴ：アソシエーション−ビームフォーミングトレーニング期間：ネットワークに参加する新規局（ＳＴＡ）のアソシエーション及びＢＦトレーニングに使用される、ビーコンで通知される期間。
【００１９】
ＡＰ：アクセスポイント：１つの局（ＳＴＡ）を含み、関連するＳＴＡの無線媒体（ＷＭ）を通じて配信サービスへのアクセスを提供するエンティティ。
【００２０】
ビームフォーミング（ＢＦ）：全方向アンテナパターン又は準全方向アンテナパターンを使用しない指向性送信。ビームフォーミングは、対象の受信機における受信信号電力又は信号対雑音比（ＳＮＲ）を改善するために送信機において使用される。
【００２１】
ＢＩ：ビーコン間隔は、ビーコン送信時間の合間の時間を表す周期的スーパーフレーム期間（ｃｙｃｌｉｃ  ｓｕｐｅｒｆｒａｍｅ  ｐｅｒｉｏｄ）である。
【００２２】
ＢＲＰ：ＢＦ精緻化プロトコル：受信機トレーニングを可能にし、最良の指向性通信を達成するために送信機側及び受信機側を繰り返しトレーニングするＢＦプロトコル。
【００２３】
ＢＳＳ：ベーシックサービスセット：ネットワーク内のＡＰとの同期に成功した一連の局（ＳＴＡ）。
【００２４】
ＢＳＳＩＤ：基本サービスセット識別。
【００２５】
ＢＨＩ：ビーコン送信間隔（ＢＴＩ）及びアソシエーション−ビームフォーミングトレーニング期間（Ａ−ＢＦＴ）を含むビーコンヘッダ間隔。
【００２６】
ＢＴＩ：ビーコン送信間隔は、連続するビーコン送信間の間隔である。
【００２７】
ＣＢＡＰ：競合ベースのアクセス期間：競合ベースの拡張分散チャネルアクセス（ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ｃｈａｎｎｅｌ  ａｃｃｅｓｓ：ＥＤＣＡ）を使用する指向性マルチギガビット（ＤＭＧ）ＢＳＳのデータ転送間隔（ＤＴＩ）内の期間。
【００２８】
ＤＴＩ：データ転送間隔：完全なＢＦトレーニングに続いて実際のデータ転送を行うことができる期間。ＤＴＩは、１又は２以上のサービス期間（ＳＰ）及び競合ベースのアクセス期間（ＣＢＡＰ）を含むことができる。
【００２９】
ＭＡＣアドレス：媒体アクセス制御（ＭＡＣ）アドレス。
【００３０】
ＭＢＳＳ：メッシュベーシックサービスセット：メッシュ局（ＭＳＴＡ）の自己完結型ネットワーク（ｓｅｌｆ−ｃｏｎｔａｉｎｅｄ  ｎｅｔｗｏｒｋ）を形成するベーシックサービスセット（ＢＳＳ）であり、配信システム（ＤＳ）として使用することができる。
【００３１】
ＭＣＳ：変調符号化スキーム：ＰＨＹ層データレートに換算できる指数。
【００３２】
ＭＳＴＡ：メッシュ局（ＭＳＴＡ）：メッシュ施設を実装する局（ＳＴＡ）。メッシュＢＳＳ内で動作するＭＳＴＡは、他のＭＳＴＡに配信サービスを提供することができる。
【００３３】
全方向性：無指向性アンテナ送信モード。
【００３４】
準全方向性：最も広いビーム幅を達成できる指向性マルチギガビット（ＤＭＧ）アンテナ動作モード。
【００３５】
受信セクタスイープ（ＲＸＳＳ）：連続する受信間にスイープが行われる、異なるセクタを介したセクタスイープ（ＳＳＷ）フレームの受信。
【００３６】
ＲＸＢＦ：受信機ビームフォーミング。
【００３７】
ＳＬＳ：セクタレベルスイープ段階：ＳＳＷフィードバック及びＳＳＷ  ＡＣＫなどを使用してイニシエータをトレーニングするためのイニシエータセクタスイープ（ＩＳＳ）、レスポンダリンクをトレーニングするためのレスポンダセクタスイープ（ＲＳＳ）といった４つほどのコンポーネントを含むことができるＢＦトレーニング段階。
【００３８】
ＳＮＲ：ｄＢ単位の受信信号対雑音比。
【００３９】
ＳＰ：サービス期間：アクセスポイント（ＡＰ）によってスケジュールされるＳＰ。スケジュールされたＳＰは、一定の時間間隔で開始する。
【００４０】
スペクトル効率：特定の通信システムにおいて所与の帯域幅を通じて送信できる情報率であり、通常はビット／秒又はＨｚで表される。
【００４１】
ＳＴＡ：局：無線媒体（ＷＭ）への媒体アクセス制御（ＭＡＣ）及び物理層（ＰＨＹ）インターフェイスのアドレス指定可能なインスタンスである論理エンティティ。
【００４２】
スイープ：送信機又は受信機のアンテナ構成が送信間で変更される、短期ビームフォーミングインターフレーム（ＳＢＩＦＳ）間隔によって分離された一連の送信。
【００４３】
ＳＳＷ：セクタスイープは、異なるセクタ（方向）で送信を行って、受信信号及び強度などに関する情報を収集する動作である。
【００４４】
送信セクタスイープ（ＴＸＳＳ）：連続する送信間にスイープが行われる、異なるセクタを介した複数のセクタスイープ（ＳＳＷ）又は指向性マルチギガビット（ＤＭＧ）ビーコンフレームの送信。
【００４５】
本明細書の以下の部分では、本明細書で説明する技術のさらなる態様が明らかになり、この詳細な説明は、本技術の好ましい実施形態を制限することなく完全に開示するためのものである。
【００４６】
本明細書で説明する技術は、例示のみを目的とする以下の図面を参照することによって十分に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】ＩＥＥＥ  ８０２．１１無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）において行われるアクティブスキャンのタイミング図である。
【図２】メッシュ局と非メッシュ局との組み合わせを示すメッシュネットワークのノード図である。
【図３】ＩＥＥＥ  ８０２．１１  ＷＬＡＮのメッシュ識別要素を示すデータフィールド図である。
【図４】ＩＥＥＥ  ８０２．１１  ＷＬＡＮのメッシュ構成要素を示すデータフィールド図である。
【図５】ＩＥＥＥ  ８０２．１１ａｄプロトコルでのアンテナセクタスイーピング（ＳＳＷ）の概略図である。
【図６】ＩＥＥＥ  ８０２．１１ａｄプロトコルでのセクタレベルスイーピング（ＳＬＳ）のシグナリングを示すシグナリング図である。
【図７】ＩＥＥＥ  ８０２．１１ａｄのセクタスイープ（ＳＳＷ）フレーム要素を示すデータフィールド図である。
【図８】ＩＥＥＥ  ８０２．１１ａｄのＳＳＷフレーム要素内のＳＳＷフィールドを示すデータフィールド図である。
【図９Ａ】８０２．１１ａｄに利用される、ＩＳＳの一部として送信される時に示されるＳＳＷフィードバックフィールドを示すデータフィールド図である。
【図９Ｂ】８０２．１１ａｄに利用される、ＩＳＳの一部として送信されない時に示されるＳＳＷフィードバックフィールドを示すデータフィールド図である。
【図１０】本開示の実施形態に従って利用される、無線ネットワークにおける無線ｍｍ波ノードの無線ノードトポロジー例を示す図である。
【図１１】本開示の実施形態による局ハードウェアのブロック図である。
【図１２】本開示の実施形態による、ｍｍＷアンテナシステムによって生成されるビームパターン図である。
【図１３】本開示の実施形態による、ｓｕｂ−６ＧＨｚアンテナによって生成されるビームパターン図である。
【図１４Ａ】本開示の実施形態による、近隣リストを管理するノードのフロー図である。
【図１４Ｂ】本開示の実施形態による、近隣リストを管理するノードのフロー図である。
【図１５Ａ】本開示の実施形態による、認証手順を示すノードトポロジー図である。
【図１５Ｂ】本開示の実施形態による、認証手順を示すノードトポロジー図である。
【図１５Ｃ】本開示の実施形態による、認証手順を示すノードトポロジー図である。
【図１５Ｄ】本開示の実施形態による、認証手順を示すノードトポロジー図である。
【図１６Ａ】本開示の実施形態による、ブロードキャストを通じた発見ビームの新規ノード認証のメッセージ受け渡し図である。
【図１６Ｂ】本開示の実施形態による、ブロードキャストを通じた発見ビームの新規ノード認証のメッセージ受け渡し図である。
【図１７】本開示の実施形態による、ビームフォーミングを通じた新規ノード認証のメッセージ受け渡し図である。
【図１８Ａ】本開示の実施形態による、ルート要求ブロードキャストを示すノードトポロジー図である。
【図１８Ｂ】本開示の実施形態による、ルート要求ブロードキャストを示すノードトポロジー図である。
【図１８Ｃ】本開示の実施形態による、ルート要求ブロードキャストを示すノードトポロジー図である。
【図１９Ａ】本開示の実施形態による、ブロードキャストを通じたルート応答を示すノードトポロジー図である。
【図１９Ｂ】本開示の実施形態による、ブロードキャストを通じたルート応答を示すノードトポロジー図である。
【図１９Ｃ】本開示の実施形態による、ブロードキャストを通じたルート応答を示すノードトポロジー図である。
【図２０Ａ】本開示の実施形態による、ブロードキャストを通じたルート応答伝播を示すノードトポロジー図である。
【図２０Ｂ】本開示の実施形態による、ブロードキャストを通じたルート応答伝播を示すノードトポロジー図である。
【図２０Ｃ】本開示の実施形態による、ブロードキャストを通じたルート応答伝播を示すノードトポロジー図である。
【図２１Ａ】本開示の実施形態による、ビーコンＲＲＥＱ及びＲＲＥＳを用いたビームフォーミングを示すノードトポロジー図である。
【図２１Ｂ】本開示の実施形態による、ビーコンＲＲＥＱ及びＲＲＥＳを用いたビームフォーミングを示すノードトポロジー図である。
【図２１Ｃ】本開示の実施形態による、ビーコンＲＲＥＱ及びＲＲＥＳを用いたビームフォーミングを示すノードトポロジー図である。
【図２２Ａ】本開示の実施形態による、ビーコンＲＲＥＱ、ＲＲＥＳ及びＲＲＥＳフィードバックを用いたビームフォーミングを示すノードトポロジー図である。
【図２２Ｂ】本開示の実施形態による、ビーコンＲＲＥＱ、ＲＲＥＳ及びＲＲＥＳフィードバックを用いたビームフォーミングを示すノードトポロジー図である。
【図２２Ｃ】本開示の実施形態による、ビーコンＲＲＥＱ、ＲＲＥＳ及びＲＲＥＳフィードバックを用いたビームフォーミングを示すノードトポロジー図である。
【図２３Ａ】本開示の実施形態による、デマンドルーティング、ビームフォーミング及び同期のフロー図である。
【図２３Ｂ】本開示の実施形態による、デマンドルーティング、ビームフォーミング及び同期のフロー図である。
【図２３Ｃ】本開示の実施形態による、デマンドルーティング、ビームフォーミング及び同期のフロー図である。
【図２３Ｄ】本開示の実施形態による、デマンドルーティング、ビームフォーミング及び同期のフロー図である。
【図２４】本開示の実施形態による、直交ルータ同期を示すノードトポロジー図である。
【図２５】本開示の実施形態による、重複ルートの同期を示すノードトポロジー図である。
【図２６】本開示の実施形態による、ＲＲＥＱフレームフォーマットのデータフィールド図である。
【図２７】本開示の実施形態による、ＲＲＥＳフレームフォーマットのデータフィールド図である。
【図２８】本開示の実施形態による、ＲＲＥＳ  ＡＣＫフレームフォーマットのデータフィールド図である。
【図２９】本開示の実施形態による、クロックマスタ同期割り当て要求のデータフィールド図である。
【図３０】本開示の実施形態による、クロックマスタ同期割り当て応答のデータフィールド図である。
【図３１】本開示の実施形態による、クロックマスタ同期割り当て応答ＡＣＫのデータフィールド図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
１．既存の指向性無線ネットワーク技術
１．１  ＷＬＡＮシステム
ＷＬＡＮシステムの８０２．１１では、パッシブスキャン及びアクティブスキャンという２つのスキャンモードが規定される。以下は、パッシブスキャンの特性である。（ａ）ネットワークに参加しようと試みる新規局（ＳＴＡ）が、各チャネルを検査し、最大でＭａｘＣｈａｎｎｅｌＴｉｍｅにわたってビーコンフレームを待つ。（ｂ）ビーコンが受け取られなかった場合、新規ＳＴＡは別のチャネルに移行し、従ってスキャンモードで信号を送信しないのでバッテリ電力を節約する。ＳＴＡは、ビーコンを見逃さないように各チャネルにおいて十分な時間にわたって待つべきである。ビーコンが失われた場合、ＳＴＡはさらなるビーコン送信間隔（ＢＴＩ）にわたって待つべきである。
【００４９】
以下は、アクティブスキャンの特性である。（ａ）ローカルネットワークに参加したいと望む新規ＳＴＡが、以下に従って各チャネル上でプローブ要求フレームを送信する。（ａ）（１）ＳＴＡは、あるチャネルに移行して、着信フレーム、又はプローブ遅延タイマの満了を待つ。（ａ）（２）タイマの満了後にフレームが検出されなかった場合、このチャネルは未使用とみなされる。（ａ）（３）チャネルが未使用である場合、ＳＴＡは新たなチャネルに移行する。（ａ）（４）チャネルが使用中である場合、ＳＴＡは、通常のＤＣＦを使用して媒体にアクセスしてプローブ要求フレームを送信する。（ａ）（５）チャネルがそれまでに使用中でなかった場合、ＳＴＡは、プローブ要求に対する応答を受け取るために所望の期間（例えば、Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｔｉｍｅ）にわたって待つ。チャネルが使用中であってプローブ応答が受け取られた場合、ＳＴＡは、さらなる時間（例えば、Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｔｉｍｅ）にわたって待つ。
【００５０】
（ｂ）プローブ要求は、一意のサービスセット識別子（ＳＳＩＤ）、ＳＳＩＤのリスト又はブロードキャストＳＳＩＤを使用することができる。（ｃ）周波数帯によっては、アクティブスキャンが禁止されていることもある。（ｄ）アクティブスキャンは、特に多くの新規ＳＴＡが同時に到着してネットワークにアクセスしようと試みる場合に干渉及び衝突の原因となり得る。（ｅ）アクティブスキャンは、パッシブスキャンの使用に比べてＳＴＡがビーコンを待つ必要がないので、ＳＴＡがネットワークにアクセスするための高速な（素早い）方法である。（ｆ）インフラストラクチャベーシックサービスセット（ＢＳＳ）及びＩＢＳＳでは、少なくとも１つのＳＴＡがプローブを受け取って応答しようと目を光らせている。（ｇ）メッシュベーシックサービスセット（ＭＢＳＳ）内のＳＴＡは、いずれかの時点で応答に目を光らせていないこともある。（ｈ）無線測定キャンペーンがアクティブの時には、ノードがプローブ要求に応答しないこともある。（ｉ）プローブ応答の衝突が生じることもある。ＳＴＡは、最後のビーコンを送信したＳＴＡが最初のプローブ応答を送信できるようにすることによってプローブ応答の送信を協調させることができる。他のノードは、衝突を回避するためにバックオフ時間及び通常の分散制御機構（ＤＣＦ）チャネルアクセスに従ってこれらを使用することができる。
【００５１】
図１に、プローブを送信するスキャン局と、プローブを受け取ってこれに応答する２つの応答局とを示す、ＩＥＥＥ  ８０２．１１  ＷＬＡＮにおけるアクティブスキャンの使用を示す。この図には、最小プローブ応答タイミング及び最大プローブ応答タイミングも示す。図示の値Ｇ１は、確認応答の送信前のフレーム間間隔であるＳＩＦＳに設定されるのに対し、Ｇ３は、バックオフ期間の完了後であってＲＴＳパッケージの送信前に送信側が待機する時間遅延を表すＤＣＦフレーム間間隔であるＤＩＦＳである。
【００５２】
１．２  ＩＥＥＥ  ８０２．１１ｓメッシュＷＬＡＮ
ＩＥＥＥ  ８０２．１１ｓ（以下、８０２．１１ｓ）は、８０２．１１標準に無線メッシュネットワーキング能力を加えた標準である。８０２．１１ｓでは、新たなタイプの無線局と、メッシュネットワーク発見、ピアツーピア接続の確立及びメッシュネットワークを通じたデータのルーティングを可能にする新たなシグナリングとが規定される。
【００５３】
図２には、非メッシュＳＴＡの混合がメッシュＳＴＡ／ＡＰに接続し（実線）、メッシュＳＴＡがメッシュポータルを含む他のメッシュＳＴＡに接続する（点線）メッシュネットワークの一例を示す。メッシュネットワーク内のノードは、８０２．１１標準で規定されている同じスキャン技術を近隣発見に使用する。メッシュネットワークの識別は、ビーコン及びプローブ応答フレームに含まれるメッシュＩＤ要素によって行われる。１つのメッシュネットワークでは、全てのメッシュＳＴＡが同じメッシュプロファイルを使用する。メッシュプロファイルは、メッシュプロファイル内の全てのパラメータが一致する場合に同じものとみなされる。メッシュプロファイルは、その近隣のメッシュＳＴＡがスキャンを通じてメッシュプロファイルを取得できるようにビーコン及びプローブ応答フレームに含まれる。
【００５４】
メッシュＳＴＡがスキャンプロセスを通じて近隣メッシュＳＴＡを発見すると、発見されたメッシュＳＴＡはピアメッシュＳＴＡ候補とみなされる。このメッシュＳＴＡは、発見されたメッシュＳＴＡがメンバであるメッシュネットワークのメンバになって近隣メッシュＳＴＡとのメッシュピアリングを確立することができる。発見された近隣メッシュＳＴＡは、受信ビーコンと同じメッシュプロファイルを使用している場合、或いはプローブ応答フレームがその近隣メッシュＳＴＡを示す場合、ピアメッシュＳＴＡ候補とみなすことができる。
【００５５】
メッシュＳＴＡは、（ａ）近隣ＭＡＣアドレス、（ｂ）動作チャネル番号、及び（ｃ）最近観察されたリンク状況及び品質情報を含む発見された近隣情報をメッシュ近隣テーブル内に維持しようと試みる。近隣が検出されなかった場合、メッシュＳＴＡは、その最優先プロファイルのメッシュＩＤを使用してアクティブな状態を保つ。近隣メッシュＳＴＡを発見するための全ての上述したシグナリングはブロードキャストモードで実行される。８０２．１１ｓは、指向性無線通信を伴うネットワークを対象としたものではないと理解されたい。
【００５６】
図３に、メッシュネットワークの識別を通知するために使用されるメッシュ識別要素（メッシュＩＤ要素）を示す。メッシュＩＤは、メッシュネットワークに参加する用意がある新規ＳＴＡによってプローブ要求で送信され、また既存のメッシュネットワークＳＴＡによってビーコン及び信号で送信される。長さ０のメッシュＩＤフィールドは、プローブ要求フレーム内で使用されるワイルドカードメッシュＩＤを示す。ワイルドカードメッシュＩＤは、非メッシュＳＴＡがメッシュネットワークに参加するのを防ぐ特定のＩＤである。なお、メッシュ局は、非メッシュ局よりも多くの特徴を有するＳＴＡであり、例えば他のいくつかのモジュールに加えてメッシュ機能を提供するモジュールとして動作するＳＴＡを有するようなものであると認識されたい。ＳＴＡがこのメッシュモジュールを有していない場合には、メッシュネットワークへの接続を許可すべきではない。
【００５７】
図４に、メッシュＳＴＡによって送信されるビーコンフレーム及びプローブ応答フレームに含まれる、メッシュサービスの通知に使用されるメッシュ構成要素を示す。メッシュ構成要素の主要内容は、（ａ）経路選択プロトコル識別子、（ｂ）経路選択メトリック識別子、（ｃ）輻輳制御モード識別子、（ｄ）同期方法識別子、及び（ｅ）認証プロトコル識別子である。メッシュ構成要素の内容は、メッシュＩＤと共にメッシュプロファイルを形成する。
【００５８】
８０２．１１ａ標準は、メッシュ発見、メッシュピアリング管理、メッシュセキュリティ、メッシュビーコン送信及び同期、メッシュ調節機能、メッシュ電力管理、メッシュチャネルスイッチング、３アドレス、４アドレス、及び拡張アドレスフレームフォーマット、メッシュ経路選択及び転送、外部ネットワークとの相互作用、メッシュ間輻輳制御、並びにメッシュＢＳＳにおける緊急サービスサポートを含む多くの手順及びメッシュ機能を定める。
【００５９】
１．３  ＷＬＡＮにおけるミリメートル波
一般に、ミリメートル波帯におけるＷＬＡＮでは、高い経路損失を考慮して通信にとって十分なＳＮＲを提供するために、送信、受信、又はこれらの両方に指向性アンテナを使用する必要がある。送信又は受信において指向性アンテナを使用すると、スキャンプロセスも指向性になる。ＩＥＥＥ  ８０２．１１ａｄ及び新たな標準８０２．１１ａｙでは、ミリメートル波帯を介した指向性送受信のためのスキャン及びビームフォーミング手順が規定される。
【００６０】
１．４  ＩＥＥＥ  ８０２．１１ａｄのスキャン及びＢＦトレーニング
ｍｍ波ＷＬＡＮの最先端システムの例は、８０２．１１ａｄ標準である。
【００６１】
１．４．１  スキャン
新規ＳＴＡは、特定のＳＳＩＤ、ＳＳＩＤリスト、又は全ての発見されたＳＳＩＤをスキャンするためにパッシブ又はアクティブスキャンモードで動作する。パッシブなスキャンを行うには、ＳＴＡが、ＳＳＩＤを含むＤＭＧビーコンフレームをスキャンする。アクティブなスキャンを行うには、ＤＭＧ  ＳＴＡが、所望のＳＳＩＤ又は１又は２以上のＳＳＩＤリスト要素を含むプローブ要求フレームを送信する。ＤＭＧ  ＳＴＡは、プローブ要求フレームの送信前に、ＤＭＧビーコンフレームの送信又はビームフォーミングトレーニングの実行を行うことが必要な場合もある。
【００６２】
１．４．２  ＢＦトレーニング
ＢＦトレーニングは、セクタスイープを使用するＢＦトレーニングフレーム送信の双方向シーケンスであり、各ＳＴＡが送信及び受信の両方に適したアンテナシステム設定を決定するために必要なシグナリングを行う。
【００６３】
８０２．１１ａｄのＢＦトレーニングプロセスは、３段階で実行することができる。（１）セクタレベルスイープ段階を実行することにより、リンク取得のために指向性送信及び低利得（準全方向性）受信を実行する。（２）複合送受信（ｃｏｍｂｉｎｅｄ  ｔｒａｎｓｍｉｔ  ａｎｄ  ｒｅｃｅｉｖｅ）のために、受信利得及び最終調整を加える精緻化段階を実行する。（３）その後、データ送信中にトラッキングを実行して、チャネル変更に合わせた調整を行う。
【００６４】
１．４．３  ８０２．１１ａｄのＳＬＳ  ＢＦトレーニング段階
ここでは、８０２．１１ａｄ標準のセクタレベルスイープ（ＳＬＳ）必須段階に焦点を置く。ＳＬＳ中には、一対のＳＴＡが、異なるアンテナセクタを介して一連のセクタスイープ（ＳＳＷ）フレーム（又は、ＰＣＰ／ＡＰにおける送信セクタトレーニングの場合にはビーコン）を交換して、最も高い信号品質を提供するセクタを発見する。最初に送信を行う局はイニシエータと呼ばれ、２番目に行う局はレスポンダと呼ばれる。
【００６５】
送信セクタスイープ（ＴＸＳＳ）中には、異なるセクタ上でＳＳＷフレームが送信され、対を成すノード（レスポンダ）が準全方向性パターンを利用してこれを受け取る。レスポンダは、最良のリンク品質（例えば、ＳＮＲ）を提供するイニシエータのアンテナアレイセクタを決定する。
【００６６】
図５に、８０２．１１ａｄでのセクタスイープ（ＳＳＷ）の概念を示す。この図には、ＳＴＡ１がＳＬＳのイニシエータであってＳＴＡ２がレスポンダである例を示す。ＳＴＡ１は、送信アンテナパターン微細セクタ（ｔｒａｎｓｍｉｔ  ａｎｔｅｎｎａ  ｐａｔｔｅｒｎ  ｆｉｎｅ  ｓｅｃｔｏｒｓ）を全てスイープし、ＳＴＡ２は、準全方向性パターンで受け取る。ＳＴＡ２は、ＳＴＡ１から受け取った最良のセクタをＳＴＡ２にフィードバックする。
【００６７】
図６に、８０２．１１ａｄ仕様で実装されるセクタレベルスイープ（ＳＬＳ）プロトコルのシグナリングを示す。送信セクタスイープの各フレームは、セクタカウントダウン指示（ＣＤＯＷＮ）、セクタＩＤ及びアンテナＩＤに関する情報を含む。最良のセクタＩＤ及びアンテナＩＤ情報は、セクタスイープフィードバック及びセクタスイープＡＣＫフレームと共にフィードバックされる。
【００６８】
図７に、以下で概説するフィールドを含む、８０２．１１ａｄ標準で利用されるセクタスイープフレーム（ＳＳＷフレーム）のフィールドを示す。Ｄｕｒａｔｉｏｎ（継続時間）フィールドは、ＳＳＷフレーム送信の最後までの時間に設定される。ＲＡフィールドは、セクタスイープの所定の受信者であるＳＴＡのＭＡＣアドレスを含む。ＴＡフィールドは、セクタスイープフレームの送信ＳＴＡのＭＡＣアドレスを含む。
【００６９】
図８に、ＳＳＷフィールド内のデータ要素を示す。ＳＳＷフィールドで搬送される主要情報は以下の通りである。Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ（方向）フィールドは、０に設定されると、ビームフォーミングイニシエータによってフレームが送信されることを示し、１に設定されると、ビームフォーミングレスポンダによってフレームが送信されることを示す。ＣＤＯＷＮフィールドは、ＴＸＳＳの最後までの残りのＤＭＧビーコンフレーム送信の数を示すダウンカウンタである。セクタＩＤフィールドは、このＳＳＷフィールドを含むフレームを送信するセクタ番号を示すように設定される。ＤＭＧ  Ａｎｔｅｎｎａ（アンテナ）ＩＤフィールドは、送信機がこの送信のために現在どのＤＭＧアンテナを使用しているかを示す。ＲＸＳＳ  Ｌｅｎｇｔｈ（長さ）フィールドは、ＣＢＡＰで送信された時にのみ有効であり、そうでない場合には留保される。このＲＸＳＳ  Ｌｅｎｇｔｈフィールドは、送信側ＳＴＡによって要求された受信セクタスイープの長さを指定し、ＳＳＷフレームの単位で定義される。ＳＳＷ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ（ＳＳＷフィードバック）フィールドについては以下で定義する。
【００７０】
図９Ａ及び図９Ｂに、ＳＳＷフィードバックフィールドを示す。図９Ａに示すフォーマットは、内部下位層サービス（ＩＳＳ）の一部として送信される時に利用され、図９Ｂのフォーマットは、ＩＳＳの一部として送信されない時に使用される。Ｔｏｔａｌ  Ｓｅｃｔｏｒｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ＩＳＳ（ＩＳＳ内総セクタ）フィールドは、イニシエータがＩＳＳにおいて使用する総セクタ数を示す。Ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ  ＲＸ  ＤＭＧ  Ａｎｔｅｎｎａｓ（ＲＸ  ＤＭＧアンテナ数）サブフィールドは、イニシエータが次の受信セクタスイープ（ＲＳＳ）中に使用する受信ＤＭＧアンテナの数を示す。Ｓｅｃｔｏｒ  Ｓｅｌｅｃｔ（セクタ選択）フィールドは、直前のセクタスイープにおいて最良の品質で受け取られたフレーム内のＳＳＷフィールドのｖａｌｕｅ  ｏｆ  Ｓｅｃｔｏｒ  ＩＤ（セクタＩＤ値）サブフィールドを含む。ＤＭＧ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ｓｅｌｅｃｔ（ＤＭＧアンテナ選択）フィールドは、直前のセクタスイープにおいて最良の品質で受け取られたフレーム内のＳＳＷフィールドのＤＭＧ  Ａｎｔｅｎｎａ  ＩＤ（ＤＭＧアンテナＩＤ）サブフィールドの値を示す。ＳＮＲレポートフィールドは、直前のセクタスイープ中に最良の品質で受け取られた、セクタ選択フィールドに示されるフレームのＳＮＲの値に設定される。Ｐｏｌｌ  Ｒｅｑｕｉｒｅｄ（ポール要求）フィールドは、非ＰＣＰ／非ＡＰ  ＳＴＡによって１に設定されると、ＰＣＰ／ＡＰに非ＰＣＰ／非ＡＰとの通信を開始するように要求することを示す。Ｐｏｌｌ  Ｒｅｑｕｉｒｅｄフィールドは、０に設定されると、ＰＣＰ／ＡＰが通信を開始するかどうかに関する設定を非ＰＣＰ／非ＡＰが有していないことを示す。
【００７１】
２．オンデマンドルート同期及びビームフォーミング概論
２．１．課題の記述
ＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮ標準には、ＳＴＡ間のタイミング同期を実現するためのタイミング同期機能（ＴＳＦ）が指定されている。タイミング同期は、局がビーコンフレームを通じて定期的にタイミング情報を交換することによって達成される。
【００７２】
（インフラ）ＢＳＳでは、ＡＰがＴＳＦ情報をビーコンで送信する。ＴＳＦは、同じ基本サービスセット（ＢＳＳ）内の全ての局のタイマを同期状態に保つ。
【００７３】
独立基本サービスセット（ＩＢＳＳ、アドホック）では、各局が競い合ってビーコンを送信する。各局は、マイクロ秒（μｓ）の増分でカウントを行うＴＳＦタイマを維持する。局は、受信タイミングが局自体のＴＳＦタイマよりも遅い場合、受信タイミングを採用する。
【００７４】
現在のｍｍ波通信システムは、送信機と受信機との間の十分なリンクバジェットを獲得するために指向性通信に大きく依拠している。先行技術に見られるように、使用する正しいビームの決定には相当なシグナリングが必要である。ＡＰは、送信ビームフォーミングと共に複数のビーコンフレームを送信する。
【００７５】
ビーコンは、ネットワークの公表、同期の維持、及びネットワークリソースの管理のために、常に全方向に定期的に送信される。
【００７６】
現在の技術動向は、高アンテナ利得による良好なリンクバジェットの確保を可能にする微細ビームフォーミングに向かっている。しかしながら、ＳＴＡは、微細ビームを採用する場合、十分な伝送角度をカバーするために多くのフレームを送信しながらも、待ち時間制約のためにビーコン送信のオーバヘッドを低減することが必要である。
【００７７】
ｍｍ波ＰＨＹ技術を利用してメッシュネットワークを形成することを検討する場合、ネットワーク全体を同期状態に維持することは非常に厳しい制約であり、特に、多くのノードがメッシュノードに接続されているが積極的にデータの送信又は受信を行っていない時には必要でない場合もある。ノードは、１つの経路が実行可能でない場合、接続先のノードのバックアップリストを維持するためにできるだけ多くのノードを発見したいと望むこともできるが、全ての近隣との同期は厳密にすべきではない。
【００７８】
２．２．本開示の寄与
あるネットワークを発見したノードがそのネットワークのメンバとして自機を登録できるようにし、このノードがアクティブになる必要性が生じてトラフィックが開始されるとすぐにビームフォーミング及び同期を実行するネットワークプロトコルについて説明する。
【００７９】
ノードは、潜在的近隣のビーコンをリスンしてこれらのノードにビーコンを送信することを通じて、このような全ての潜在的近隣をリストする。ビームフォーミングによる潜在的近隣への接続は、常に維持されるわけではない。
【００８０】
トラフィックが開始されると、終端間トラフィックルート内のノードがビームフォーミングされ、ルート選択手順全体を通じて同期される。
【００８１】
アクティブなデータトラフィックルートの一部であるノードでは、同期及びビームフォーミングが維持される。
【００８２】
新たなデータトラフィックルートのクロックマスタは、トラフィックイニシエータノードとすることも、或いは他のいずれかのノードが、自機が一部を成す他のデータトラフィックと同期するためのクロックマスタになるように要求する場合には、他のノードとすることもできる。
【００８３】
３．本開示の実施形態
３．１．検討中のトポロジー
図１０に、ノードがメッシュ様トポロジーで互いに接続されているがアクティブなリンクが確立又は維持されていない検討中のネットワーク例１０のトポロジーを示す。図には、ＳＴＡ１（１２）、ＳＴＡ２（１４）、ＳＴＡ３（１６）、ＳＴＡ４（１８）、ＳＴＡ５（２０）、ＳＴＡ６（２２）、ＳＴＡ７（２４）及びＳＴＡ８（２６）を示す。各局の近隣リストも示しており、これらの局は、全方向に２８個のビーコンを送信しているように示す。
【００８４】
この安定状態にあるノードの接続性は、ノードが既存の近隣（例えば、近隣リスト）を認識し、これらの近隣にビームフォーミング又は実際の接続を行うことなく、近隣の能力、及び場合によっては位置に関する何らかの情報を得ることができるようなものである。ノードは、付近のノードの送信ビーコンをリスンすることによって近隣を認識する。各ノードは、特定のビーコン送信間隔で全方向にビーコンを送信している。ノードは、少なくとも１つの他のノードとの間に終端間接続を確立しようと意図するノードがルート又はデータセッションを開始しない限り、自機のビーコンを受け取った他のノードとの間にアクティブなリンク（データ送信に使用され、モニタされ、維持されるリンク）を形成するとは考えていない。
【００８５】
各ノードは、受け取られたビーコンの送信元である他のノードのリストを維持する。ノードの近隣リストは、メッシュネットワークの一部として、また必要に応じてこれらの近隣ノードのうちのいずれかとの間に潜在的なリンクを形成するものとして認証される。近隣リストは、新たな近隣が発見された時点で、又は近隣がノードのカバレッジエリアから外れた場合に、或いはノードがオフになった（又は別様に停止した）場合に更新される。
【００８６】
近隣リストの作成は、同じ帯域上で近隣ノードから方向ビーコンを受け取ることや、或いはｍｍＷ帯の能力を知らせる異なる帯域又はチャネル上でビーコンを受け取ることなどを通じたあらゆる所望の形で行うことができる。
【００８７】
３．２．ＳＴＡハードウェアの構成
図１１に、ノード（ネットワーク内の無線局）のハードウェア構成の実施形態例３０を示す。この例では、コンピュータプロセッサ（ＣＰＵ）３６及びメモリ（ＲＡＭ）３８がバス３４に結合され、バス３４は、ノードにセンサ、アクチュエータなどへの外部Ｉ／ＯをもたらすＩ／Ｏ経路３２に結合される。プロセッサ３６上では、通信プロトコルを実装するプログラムを実行するための、メモリからの命令が実行される。この図示のホストマシンは、近隣ノードとの間でフレームを送受信する複数のアンテナ４４ａ、４４ｂ、４４ｃ〜４４ｎ、４６ａ、４６ｂ、４６ｃ〜４６ｎ、及び４８ａ、４８ｂ、４８ｃ〜４８ｎへの無線周波数（ＲＦ）回路４２ａ、４２ｂ、４２ｃに結合されたｍｍＷモデル４０を含むように構成される。また、このホストマシンは、（単複の）アンテナ５４への無線周波数（ＲＦ）回路５２に結合されたｓｕｂ−６ＧＨｚモデム５０を含むことも分かる。
【００８８】
従って、この図示のホストマシンは、２つのモデム（マルチバンド）と、２つの異なる帯域で通信を行うための関連するＲＦ回路とを含むように構成される。ｍｍＷ帯モデム及びその関連するＲＦ回路は、ｍｍＷ帯でデータを送受信するように構成される。ｓｕｂ−６ＧＨｚモデム及びその関連するＲＦ回路は、ｓｕｂ−６ＧＨｚ帯でデータを送受信するように構成される。
【００８９】
図１２に、ノードが複数の（例えば、３６個の）ｍｍ波アンテナセクタパターンを生成するために利用できるｍｍ波アンテナ方向の実施形態例７０を示す。この例では、ノードが、３つのＲＦ回路７２ａ、７２ｂ、７２ｃと接続アンテナとを実装し、各ＲＦ回路及び接続アンテナは、ビームフォーミングパターン７４ａ、７４ｂ、７４ｃを生成する。図示のアンテナパターン７４ａは、１２個のビームフォーミングパターン７６ａ、７６ｂ、７６ｃ、７６ｄ、７６ｅ、７６ｆ、７６ｇ、７６ｈ、７６ｉ、７６ｊ、７６ｋ及び７６ｎ（「ｎ」は、あらゆる数のパターンをサポートできることを表す）を有する。この特定の構成を使用する局の例は、３６個のアンテナセクタを有する。しかしながら、説明を容易かつ明確にするために、以下の節では、一般にさらに少ない数のアンテナセクタを有するノードについて説明する。なお、アンテナセクタには、あらゆる任意の数のビームパターンをマッピングすることができると理解されたい。通常、ビームパターンは、鋭角ビーム（ｓｈａｒｐ  ｂｅａｍ）を生成するように形成されるが、複数の角度から信号を送受信するようにビームパターンを生成することも可能である。
【００９０】
アンテナセクタは、ｍｍ波ＲＦ回路の選択と、ｍｍ波アレイアンテナコントローラによって指示されるビームフォーミングとによって決まる。ＳＴＡハードウェアコンポーネントは、上述したものとは異なる機能分割を有することもできるが、このような構成は、説明する構成の変形例とみなすことができる。ｍｍ波ＲＦ回路及びアンテナの中には、ノードが近隣ノードと通信する必要がないと判断した時に無効にできるものもある。
【００９１】
少なくとも１つの実施形態では、ＲＦ回路が、周波数変換器及びアレイアンテナコントローラなどを含み、送受信のためにビームフォーミングを実行するように制御される複数のアンテナに接続される。このように、ＳＴＡは、複数のビームパターンの組を使用して信号を送信することができ、各ビームパターン方向がアンテナセクタとみなされる。
【００９２】
この例では、ｍｍＷモデムに結合された３つのＲＦ回路を示しているが、ｍｍＷモデムには任意の数のＲＦ回路を結合することができると理解されるであろう。一般に、ＲＦ回路の数が多ければ多いほど、アンテナビーム方向のカバレッジが広くなる。利用するＲＦ回路の数及びアンテナの数は、特定の装置のハードウェア制約、及びその対象用途によって決まる。ＲＦ回路及びアンテナの中には、ノードが近隣ＳＴＡと通信する必要がないと判断した時に無効にできるものもある。
【００９３】
図１３に、この例ではＲＦ回路９２に取り付けられた準全方向アンテナ９４を使用すると想定するｓｕｂ−６ＧＨｚモデムのアンテナパターンの実施形態例９０を示す。なお、本教示から逸脱することなく他のアンテナパターン変形例を利用することもできると理解されたい。
【００９４】
少なくとも１つの実施形態では、ｍｍ波ＲＦ回路が、周波数変換器及びアレイアンテナコントローラなどを含み、送受信のためのビームフォーミングを実行するように制御される複数のアンテナに接続される。このように、ＳＴＡは、複数のビームパターンの組を使用して信号を送信することができ、各ビームパターン方向がアンテナセクタとみなされる。
【００９５】
３．３．ネットワークの形成
メッシュネットワークに参加しようと試みる新規ノードは、近隣ノードからのビーコンをリスンするように構成される。これらのビーコンは、近隣ノードの存在を知らせるものであり、ネットワークが動作している帯域と同じ帯域又は異なる帯域で送信することができる。
【００９６】
新規ノードは、メッシュノードとして機能し始める前に、全ての近隣ノードをリスンしてその近隣リストを形成する。ビーコンが見つかると、新規ノードは、そのビーコンのメッシュプロファイル又はＳＳＩＤを自機のメッシュプロファイル又はＳＳＩＤと照合し、照合に成功した場合には近隣ノードへのリンクを認証することを検討する。なお、説明するプロトコルは、新規ノード又は既存のノードが、近隣リストを更新する前に新たに発見された近隣のためのあらゆるリンクを認証する必要があることを要件とする。近隣ノードへのリンクが正常に認証された場合、この近隣ノードは近隣リストに加わる。近隣が見つからなかった場合、新規ノードは、独自のメッシュを形成してビーコンを送信するオプションを有することができる。メッシュネットワークを確立した新規ノード（新規ノード及びこのノードに接続された他のいずれかのノード）は、将来的にメッシュプロファイル／ＳＳＩＤが一致した場合に別のメッシュネットワークに参加することができる。新規ノードは、メッシュノードへのリンクを認証すると、メッシュプロファイルＩＤを含むビーコンの送信を開始することができる。
【００９７】
図１４Ａ及び図１４Ｂに、このビーコン送信を行うメッシュノード、並びに新規ノード及びメッシュノードのビーコン受信のプロセスの実施形態例１１０を示す。なお、無線局（ノード）ハードウェア（例えば、図１１）において実行されるプログラムは、条件及び履歴に応じて異なるモード又は状態（例えば、メッシュノード及び新規ノードなど）で動作するように構成されると理解されたい。
【００９８】
プロセスが開始して（１１２）、メッシュノードがビーコン送信間隔毎にビーコンを送信し（１１４）、これらのビーコンは帯域内又は帯域外ビーコンとすることができる。ノードは、アクティブでない時には、他のノードからのビーコンを受け取るように探索（「リスン」）を行う（１１６）。受け取ったビーコンがメッシュノード近隣リスト内のノードに属するかどうかを判定する（１１８）。ノードがリスト内に存在しない場合、その新規ノードがメッシュプロファイルに一致するかどうかを判定するチェックを行う。（１２０）。新規ノードがプロファイルに一致する場合、ブロック１２２において近隣をリストに追加する認証を開始し、実行はブロック１２６に進む。一方で、ブロック１２０において新規ノードがメッシュプロファイルに一致しないことが分かった場合、実行は直接ブロック１２６に進む。ブロック１１８において近隣リスト内の近隣からビーコンが受け取られたと判定された場合、ブロック１２４において近隣リストをこの近隣情報で更新する。
【００９９】
ブロック１２６において、次のビーコンを送信する時間であるかどうかをチェックする。そうでない場合、実行はブロック１１６に戻ってビーコンをリスンする。次のビーコンを送信する時間である場合、メッシュノードは、リストからノードを取り出すべきかどうかを判定するために近隣リスト（データベース）をチェックする（１２８）。近隣ノードから音沙汰がなく、長時間又はｘ回のビーコン間隔にわたってビーコンが受け取られなかった場合、メッシュノードは、このノードＩＤを近隣リストから消去する（１３０）。
【０１００】
以下の節では、３つのメッセージハンドシェーキング認証手順の例を示す。（１）ビームフォーミングを伴わない認証、及び（２）ビームフォーミング後の認証という、発見された近隣を認証する２つの考えらる方法について検討する。
【０１０１】
３．３．１．ビームフォーミングを伴わない認証
図１５Ａ〜図１５Ｄに、ビームフォーミングを伴わない認証の実施形態例１５０を示す。図１５Ａでは、メッシュノード１５２が指向性ビーコンを送信し、新規ノード１５４が全方向アンテナを利用して受信する。図１５Ｂでは、ノードが、発見された近隣ＩＤを含む認証要求１６０を全ての方向にブロードキャストしているのが分かる。認証要求は、認証する必要があるメッシュノードから受け取られた最良のビーコンＩＤと、新規ノードが送信を行っている送信元ビームのＩＤとを含む。メッシュノード１５２は、認証要求と、受け取られた要求内の発見されたノードＩＤに一致するそのＩＤとを受け取る。
【０１０２】
図１５Ｃでは、メッシュノードが、新規ノード１５４が受信（１６６）すべき認証応答１６４を送信することによって応答する。メッシュノードは、要求ノードの方向を知っているので、メッシュノードからの送信は、要求ノードに向けられた１又は複数のビームを利用していることが分かる。認証要求メッセージでは、メッシュノードＩＤに関連する各メッシュノードの最良ビームＩＤがブロードキャストされる。なお、認証要求には、複数のメッシュノードＩＤ及びその関連するビームＩＤを含めることができる。メッシュノードは、認証要求を受け取ると、認証を要求している新規ノードにおいてどのビーコンが受け取られたかが分かり、この新たな近隣ノードと通信するためのビームを決定することができる。認証応答は、ノードが最も高い出力で認証要求を受け取ったビームのビームＩＤを含む、認証手順を実行するのに必要な情報も伝える。
【０１０３】
図１５Ｄでは、認証応答を受け取った新規ノードが、メッシュノードに通信すべき最良のビームを認識し、このビームを利用して認証ＡＣＫ信号１６８を送信（伝送）し、これがメッシュノードによって指向的に受け取られる（１７０）。
【０１０４】
図１６Ａ及び図１６Ｂに、メッシュノードが全ての発見されたノードをグループ化して認証すべきメッシュノードのリストを作成する実施形態例１９０を示す。図示のように、新規ノードは、認証すべき全てのノードから情報を収集し、その全てのＩＤ及び受け取った最良ビーコンのビームＩＤを含む認証要求をブロードキャストする。図では、各ノードが全ての方向に、すなわちノード４からは１９４、１９６及び１９８に、ノード３からは２０２、２０４、２０６に、ノード１からは２１０、２１２、２１４に、ノード２からは２１８、２２０及び２２２に発見ビーコンを送信することが分かる。新規ノードは、これらのビーコン１９２、２００、２０８、及び２１６を受け取ってはいるが未だに応答していないことが分かる。
【０１０５】
図１６Ｂでは、新規ノードが、２２６ａ〜２２６ｆとして示す認証要求２２４をローカルノードによって受け取られるように全方向に送信することが分かる。認証要求を受け取ったノードは、チャネルアクセススキームを使用してチャネルにアクセスし、準備が整った時点で認証応答を送信する。図には、ノード２からの認証応答２３０ａ、ノード１からの２３２ａ、ノード３からの２３４ａ、及びノード４からの２３６ａを示しており、新規ノードは、これらの認証応答を受け取り（２２８）、２３０ｂ、２３２ｂ、２３４ｂ及び２３６ｂとして示す認証応答フィードバック（ＡＣＫ）によって認証応答に直接応答する。新規ノードは、さらなる認証応答をリスンし続け、受け取るとすぐにこれらに応答する。
【０１０６】
３．３．２．ビームフォーミング後の認証
この認証機構では、ビーコンを送信したノードに戻されるビームフォーミングフレームを通じて、発見されたノードに新規ノードに関する通知が行われる。
【０１０７】
図１７に、新規ノードが新たな近隣を発見した時に、新規ノード及び発見されたメッシュノードがそのアンテナでビームフォーミングを行う認証の実施形態例２５０を示す。この例図では、ノード４が、新規ノードによって受け取られる（２５２）発見ビーコンを全方向２５４、２５６及び２５８に送信していることが分かる。ビーコン２６２を送信したメッシュノードと新規ノードとの間でビームフォーミング２６０が行われ、その後に新規ノードが認証要求２６６ａを送信することによって新規ノードの認証２６４が行われ、これにノード４が認証応答２６６ｂで応答する。
【０１０８】
従って、新規ノードは、ビームフォーミングに成功した後に、認証要求メッセージを送信して認証応答を待つことによって認証手順を開始する。十分なはずの粗ビームフォーミング（ｃｏａｒｓｅ  ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）を例示しているが、２つのノード間では微細ビームフォーミングを使用することもできる。新規ノードは、認証応答が受け取られるとメッシュノードに認証応答ＡＣＫを送信する。
【０１０９】
３．４．オンデマンドＢＦ、同期及びルート割り当て
１つのソースノードから宛先ノードへのトラフィックが開始された時には、常に通常のトラフィックルートを初期化して維持すべきである。リンク中断の発生時に遅延を避けるために、バックアップルートを準備することもできる。バックアップルートは、将来的に使用できるように初期化し、ビームフォーミングし、同期しておくべきである。
【０１１０】
３．４．１．ルートの開始
図１８Ａ〜図１８Ｃに、ルート要求伝播を開始する実施形態例２７０を示す。これらの図には、ローカルノードＳＴＡ１  １２、ＳＴＡ２  １４、ＳＴＡ３  １６、ＳＴＡ４  １８、ＳＴＡ５  ２０、ＳＴＡ６  ２２、ＳＴＡ７  ２４、ＳＴＡ８  ２６の例を示すとともに、ノード間の認証済みリンクを破線で示し、各ノードの近隣リスト例も示す。
【０１１１】
以下、このルート要求伝播の動作を示す。（ａ）アプリケーションが、ノードに宛先メッシュノードへのルートを発見させる。なお、このアプリケーションは、ネットワーク内の別のノードに転送されるように意図されたトラフィックを生成するいずれかのアプリケーションを表す。この動作は、無線ノードに接続されたコンピュータ、又はノード自体において動作するアプリケーションを通じて行うことができる。（ｂ）このノードは、外部サーバ又はピアツーピア通信のための別のメッシュノードに接触するゲートウェイメッシュノードとすることができる。（ｃ）この時点で、ノードは、近隣リストを使用して認証され、これらの各近隣の最も強いビーコンビームＩＤの情報を記憶する。しかしながら、この情報は最新のものでない可能性もある。（ｄ）図１８Ａでは、ノード２  １４がデータセッションを開始するために全方向にルート要求（ＲＲＥＱ）２７２を送信する。（ｅ）ＲＲＥＱは、到達すべきノードのリストと、これらのノードの最良ビーコンビームＩＤと、ルーティングに必要なその他の情報とを含む。（ｆ）あるノードは、このフレームを受け取ると、このフレームが認証済みノードからのものであるかどうかをチェックする。フレームが認証済みノードからのものである場合、このメッシュノードは、これが自機宛てのものであるかどうかをチェックする。この動作は、ＲＲＥＱフレームによって意図される近隣のＩＤをチェックすることによって行うことができる。（ｇ）ノードは、リスト内に存在する場合、ノード１がＲＲＥＱ２７４を、ノード３がＲＲＥＱ２７６を、ノード４がＲＲＥＱ２７８を、ノード５がＲＲＥＱ２８０を宛先に向けて送信する図１８Ｂに示すように、ソースを除く全ての近隣にこのフレームを転送する。（ｈ）ノードは、この他のノードへの全方向のＲＲＥＱブロードキャストを受け取る。フレーム衝突を避けるために、チャネルアクセススキームが使用される。（ｉ）ＳＴＡ６のＲＲＥＱ送信２８２及びＳＴＡ８のＲＲＥＱ送信２８４を含む図１８Ｃに示すように、ＲＲＥＱのブロードキャストは、ＲＲＥＱフレームがネットワーク全体を通じて伝播して宛先ノードであるノード７  ２４において終了するまで継続する。
【０１１２】
図１９Ａ〜図１９Ｃに、ルート要求伝播の実施形態例２９０を示す。一例として、ローカルノードＳＴＡ１  １２、ＳＴＡ２  １４、ＳＴＡ３  １６、ＳＴＡ４  １８、ＳＴＡ５  ２０、ＳＴＡ６  ２２、ＳＴＡ７  ２４、ＳＴＡ８  ２６を示すとともに、認証済みリンクを破線で示し、各ノードの近隣リスト例も示す。
【０１１３】
以下は、ルート応答伝播ブロードキャストの特徴である。（ａ）この例ではノード７  ２４である宛先ノードは、全てのＲＲＥＱを受け取るとＲＲＥＳフレームを準備する。（ｂ）図１９Ａに示すように、宛先ノードは、このＲＲＥＳをイニシエータソースに対して全方向にブロードキャストする。（ｃ）少なくとも１つの実施形態では、ＲＲＥＳメッセージが、このＲＲＥＳを受け取るように意図された全てのノードをリストするためのフィールドを有する。（ｄ）あるノードは、この（単複の）フレームを受け取ると、この（これらの）フレームが認証済みノードからのものであるかどうかをチェックする。（単複の）フレームが認証済みフレームからのものである場合、このメッシュノードは、これが自機宛てのものであるかどうかをチェックする。少なくとも１つの実施形態では、ＲＲＥＳフレームによって意図される近隣のＩＤをチェックすることによってこの動作を行うことができる。（ｅ）メッシュノードは、ＲＲＥＳフレームにリストされたノードのリスト内に存在する場合、ＳＴＡ４がＲＲＥＳ２９４を、ＳＴＡ６がＲＲＥＳ２９６を、ＳＴＡ８がＲＲＥＳ２９８を送信する図１９Ｂに示すように、ソースを除く全ての近隣にこのフレームを転送する。（ｆ）ＲＲＥＳは、到達すべきノードのリストと、これらのノードの最良ビーコンビームＩＤと、ルーティングに必要なその他の情報とを含む。（ｇ）ＳＴＡ１がＲＲＥＳ３００を送信し、ＳＴＡ３がＲＲＥＳ３０２を送信し、ＳＴＡ５がＲＲＥＳ３０４を送信する図１９Ｃに示すように、ＲＲＥＳのブロードキャストは、ＲＲＥＳフレームがネットワーク全体を通じて伝播して、この例ではノード２（ＳＴＡ２）１４であるイニシエータノードにおいて終了するまで継続する。
【０１１４】
図２０Ａ〜図２０Ｃに、ＲＲＥＳを送出するルート要求伝播の実施形態例３１０を示す。一例として、ローカルノードＳＴＡ１  １２、ＳＴＡ２  １４、ＳＴＡ３  １６、ＳＴＡ４  １８、ＳＴＡ５  ２０、ＳＴＡ６  ２２、ＳＴＡ７  ２４、ＳＴＡ８  ２６を示すとともに、認証済みリンクを破線で示し、各ノードの近隣リスト例も示しており、これらの図には、ルート応答ビームフォーミングの例を示す。（ａ）メッシュノードは、ビーコンの受信を通じて認証された近隣の最良ビーコンビームＩＤを認識する。近隣に向けた連続ビーコン送信を想定する。（ｂ）メッシュノードは、この情報をフィードバックする。（ｃ）近隣は、ＲＲＥＱを受け取ると、最良ビームに関する情報を抽出して、受け取ったＲＲＥＱの送信元である認証済みの近隣と通信する。（ｄ）ＳＴＡ７  ２４から送信（３１２）されているＲＲＥＳを示す図２０Ａに示すように、近隣は、この情報を使用してＲＲＥＳを送信することができる。（ｅ）その後、ＳＴＡ４  １８がＲＲＥＳ３１４を送信し、ＳＴＡ６  ２２がＲＲＥＳ３１６を送信し、ＳＴＡ８  ２６がＲＲＥＳ３１８を送信していることを示す図２０Ｂに示すように、近隣は、ＲＲＥＱフレームを通じて認証された近隣に指向性ビームを使用してＲＲＥＱを送信する。ビームのＩＤは、ＲＲＥＱブロードキャストフレームから取得されたＩＤに一致する。（ｆ）近隣は、受け取ったＲＲＥＱの送信元であるノードの最良ビームＩＤをＲＲＥＳフレームに追加する。同様に、図２０Ｃでは、ノードＳＴＡ１  １２がＲＲＥＳ３２０を送信し、ＳＴＡ３  １６がＲＲＥＳ３２２を送信し、ＳＴＡ５  ２０がＲＲＥＳ３２４を送信している。この情報は、メッシュノードから受け取られたＲＲＥＱフレームにおいて入手可能であり、各ＲＲＥＱは、発信元のビームＩＤを含む。
【０１１５】
３．４．２．ルートビームフォーミング
図２１Ａ〜図２１Ｃに、ルートビームフォーミングの実施形態例３３０を示す。以下は、本開示によるルートビームフォーミングの属性である。（ａ）ルート設定によってビームフォーミングが引き起こされる。（ｂ）ルート全体を通じたノードは、ＲＲＥＳをブロードキャストするか、それともビームフォーミングするかにかかわらず、ＲＲＥＱ及びＲＲＥＳ交換プロセスの最後に、互いに向けて自機のリンクをビームフォーミングする。（ｃ）リンクは、ルート設定全体を通じてビームフォーミングされる。恒久的ルートテーブル内に存在するリンクは、従来のビームフォーミングプロセスを通じて維持され、選択ルート内に存在しないリンクは、将来的な高速ビームフォーミングのために、ビームフォーミング情報に関する情報を維持することができる。（ｄ）図２１Ａ〜図２１Ｃに示すように、ＲＲＥＱ及びＲＲＥＳフレームに加えてビーコン送信スイーピングを使用してセクタスイーピングを完了することができる。
【０１１６】
図２１Ａでは、メッシュノード３３２が全方向３３７にビーコン３３６を送信し、メッシュノード３３４が準全方向受信３３８を使用してこれを受け取る。図２１Ｂでは、メッシュノード３３４が全方向３４１にＲＲＥＱ３３４をブロードキャストし、メッシュノード３３２が準全方向受信３４２でこれを受け取り、これに応答してメッシュノード３３２がメッシュノード３３４に指向性送信３４４を送信し、これが準全方向受信３４６によって受け取られる。
【０１１７】
図２２Ａ〜図２２Ｃは、ビーコンＲＲＥＱ及びＲＲＥＳを用いたルートビームフォーミングの実施形態例３５０を示す。例えばビーコン受信のずいぶん後にＲＲＥＱ及びＲＲＥＳ信号が送信された場合などの、ビーコン最良ビーム情報の信頼性が低い場合、ビームフォーミングは、ＲＲＥＱ信号及びＲＲＥＳ信号の交換のみに依拠することができる。図示のように、ＲＲＥＳの受信後に第３のフレームを送信して、受け取ったＲＲＥＳの送信元である最良ビームをフィードバックすべきである。図２２Ａでは、メッシュノード３５４がスイープ３５７においてメッシュノードブロードキャスト３５６を実行し、これを例えばメッシュノード３５２が準全方向受信３５８で受け取る。次に、図２２Ｂでは、メッシュノード３５２が方向３６１にブロードキャスト３６０を行い、これをノード３５４が準全方向受信３６２によって受け取り、その後に図２２Ｃにおいて、メッシュノード３５４がメッシュノード３５２への指向性送信３６４で応答して、メッシュノード３５２が指向性受信３６６を実行する。
【０１１８】
３．４．３．同期
アクティブルート、また場合によってはバックアップルートが形成されると、割り当てられた終端間ルートを通じて同期信号が送信され伝播される。デフォルトでは、選択ルート内の別のメッシュノードがクロックマスタ（同期マスタ）になることをイニシエータが許可することによって例示するような特別な状況が発生しない限り、イニシエータノードがこのルートのクロックマスタになって最初の同期信号を送信する。例えば、選択ルート内の１又は２以上のメッシュノードが特別な状態を有していてマスタクロックになるように要求した場合、ＲＲＥＳを通じてこの情報をイニシエータに転送し、イニシエータがクロックマスタになるノードを選択することができる。フレームは、イニシエータがマスタクロックとして機能するように選択したメッシュノードに送信される。
【０１１９】
最初の同期信号は、イニシエータメッシュノード又は選択されたメッシュノードから送信されるフレームであり、存在する場合にはアクティブルート及びバックアップルートを通じて伝播する。同期を維持するために、ルート全体を通じてビーコンが同期情報を伝達することができる。アクティブルート方向のビーコンのみが、割り当てられたルート内のビームフォーミングされた近隣に同期信号を伝達する。ビーコン同期信号は、選択されたビームフォーミングビームに隣接する他のビームを通じて送信することもできる。これは、付近のビームにビーム切り替えが起きた場合にリンクに何らかの信頼性を加えるためである。
【０１２０】
図２３Ａ〜図２４Ｄに、ＲＲＥＱ、ＲＲＥＳ、ビームフォーミング及び同期管理を行うメッシュノードの実施形態例３７０を示す。図２３Ａでは、プロセスが開始した（３７２）後に、ノードが全方向にビーコンを送信する（３７４）。その後、ノードは、アイドルになった時点で近隣ビーコンをリスンする（３７６）。その後、各近隣ＩＤに関連する最良ビーコンビームＩＤを保存する（３７８）。ＲＲＥＱが受け取られたかどうかをチェックする（３８０）。ＲＲＥＱが受け取られた場合、実行は図２３Ｂのブロック３８２に進み、そのＲＲＥＱが認証済みノードからのものであるかどうかをチェックする。ＲＲＥＱが認証済みノードからのものである場合、ブロック３８４において、この近隣の通信から最良ビームＩＤを抽出し、この近隣の最良ビーム情報を更新する。その後、メッシュノードが最終宛先ノードであるかどうかをチェックする（３８６）。メッシュノードが最終宛先ノードである場合、ブロック３８８において、ビームフォーミングデータが利用可能であれば指向性ビームを使用して全ての近隣にＲＲＥＳを送信し、実行は図２３Ｄのブロック４１２に進む。一方で、ブロック３８６においてメッシュノードが最終宛先でないと判定された場合、ブロック３９０において、ＲＲＥＱの発信元を除く全ての近隣にＲＲＥＱを転送し、実行は図２３Ｄのブロック４１２に進む。
【０１２１】
図２３Ａのブロック３８０に戻り、ＲＲＥＱが受け取られなかった場合、実行は図２３Ｂのチェック３９２に進んでＲＲＥＳが受け取られたかどうかを判定する。ＲＲＥＳが受け取られなかった場合、実行は図２３Ｃのブロック４０２に進んで同期ノード割り当ての受け取りをチェックする。この同期ノード割り当てが受け取られた場合、全てのルート内の全ノードにノード固有の同期信号を送信する（４０４）。その後、いずれの場合にも実行は図２３Ｄのブロック４１２に進む。図２３Ｂのブロック３９２に戻り、ＲＲＥＳが受け取られた場合、そのＲＲＥＳが認証済みノードからのものであるかどうかを判定するチェックを行う（３９４）。ＲＲＥＳが認証済みノードからのものでない場合、実行は図２３Ｄのブロック４１２に進む。ＲＲＥＳが認証済みノードからのものである場合、この認証済みＲＲＥＳの通信から最良ビームを決定して（３９６）この近隣の最良ビームＩＤを更新し、メッシュノードがソースノードであるかどうかを判定する（３９８）。メッシュノードがソースノードであると判定された場合、実行は図２３Ｃのブロック４０６に進み、確立されたルート内に同期ノードが存在するかどうかをチェックする。確立されたルート内に同期ノードが存在する場合、ブロック４１０において、１つのノードをクロックマスタとして選別してこのノードに通知フレームを送信し、同期ノードが存在しなければ、ブロック４０８において新たなルート内の全てのノードに同期信号を送信する。その後、いずれの場合にも実行は図２３Ｄのブロック４１２に進む。ブロック３９８においてメッシュノードがソースノードでないと判定された場合、適切な近隣にＲＲＥＳを転送して（４００）、実行は図２３Ｄのブロック４１２に進む。
【０１２２】
その後、これらの場合、図２３Ｄのブロック４１２に進んで、ビーコン送信時間であるかどうかを判定する。ビーコン送信時間でない場合、実行は図２３Ａのブロック３８０に戻る。一方で、ビーコン送信時間である場合、ブロック４１４に進んで、ノードがアクティブルートの一部であるかどうかをチェックする。ノードがアクティブルートの一部でない場合、実行は図２３Ａのブロック３７４に戻る。一方で、ノードがアクティブルートの一部である場合、ブロック４１６において、アクティブルート内のメッシュノードに送信するビーコンに同期信号を添付し、その後にアクティブルート内のメッシュノードのフラグビームフォーミング要件の後で、実行は図２３Ａのブロック３７４に進む。ビームフォーミング要件が存在する理由は、アクティブルート（データが送信されるルート）内のノードのみがビームフォーミングされ、アクティブルート内のノードに送信されるビーコンが、そのノードがビームフォーミングリンクを維持すべきである旨を伝えるビームフォーミング要件フラグを伝達するからであると理解されるであろう。
【０１２３】
３．５．多重ルート管理
図２４及び図２５に、アクティブルートが既に存在するメッシュネットワークにおいて新たなルートを開始する実施形態例４３０、４５０を示す。これらの図には、局（ＳＴＡ１〜８）１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４、２６及びＳＴＡ９  ４３２と、それぞれの近隣リスト例とを示す。図示のリンクには、認証済みリンク、アクティブリンク、或いはＳＴＡ３  １６におけるイニシエータノード４３４からＳＴＡ６  ２２における宛先ノード４３６までを示す新たなアクティブルートとしてのマークを付けている。
【０１２４】
上述したように、ＲＲＥＳは、ルート設定全体を通じて、既に（別のアクティブルートの一部である）他のノードにクロックを同期させている選択ルート内のノードに関する情報を伝達すべきである。また、ＲＲＥＳは、クロックマスタになりたいと望む、又はそのように要求している特別な状態のノードに関する情報を伝達することもできる。
【０１２５】
図２４を参照すると、イニシエータ４３４（ＳＴＡ３  １６）は、新たに形成されたルート内の全てのメッシュノードからこの全ての情報を受け取り、ＲＲＥＳで転送された情報に基づいて、イニシエータ４３４がクロックマスタになるか、それとも選択ルート内の別のメッシュノードがクロックマスタとしての役割を果たすかを決定する。ルート（ＳＴＡ６  ２２までの対象ルート、並びにＳＴＡ２  １４、ＳＴＡ１  １２、ＳＴＡ８  ２６及びＳＴＡ７  ２４間のアクティブリンク）は重複しておらず、従ってイニシエータＳＴＡ３  １６は、自機、又は宛先ノード４３６（ＳＴＡ６  ２２）への新たなルート内の他のメッシュノードのいずれかを選別する。新規ノードが選択された場合、このノードにクロックマスタ同期割り当てフレームが送信される。ノードは、このフレームを受け取ると、新たな設定ルート内の全てのノードに同期信号を送信し始める。フレームを受け取ったノードは、ルート内の近隣ノードに同期データを含む将来的なビーコンを送信する。他のビーコンは、全てが同期データを有していなくてもよい。イニシエータは、クロックマスタである場合、設定同期フレームを送信してそのビーコンに同期データを追加する。
【０１２６】
図２５には、図２４に示すアクティブリンクと、ＳＴＡ３  １６からＳＴＡ４  １８を通じてＳＴＡ６  ２２に至るアクティブリンクと、イニシエータ４５５としてのＳＴＡ９  ４３２からＳＴＡ１  １２、ＳＴＡ４  １８を通じて宛先４５４としてのＳＴＡ５に至る新たなアクティブルートとが存在する。従って、新たなアクティブルートが既存のルートに重複しており、従ってイニシエータは、自機、又は新たなルート内の他のメッシュノードのいずれかを選別することが分かる。ネットワークの他の部分と既に同期している他のルート内のノードは、このことをＲＲＥＳで報告する。イニシエータは、他のサブネットワーク内のノード、及びクロックマスタの役割を要求する特別な状態のノードのリストを受け取り、共同ルートのクロックマスタを決定する。
【０１２７】
プロセスの最後には、これらの３つのルートを１つのクロックマスタに同期させる。どのノードをクロックマスタにすべきであるかの選択は、新たなルートのイニシエータにおいて行われる。イニシエータは、場合によっては自機を選択することもできる。
【０１２８】
新規ノードが選択された場合、このノードにクロックマスタ同期割り当てフレームが送信される。ノードは、このフレームを受け取ると、新たな設定ルート内の全てのノードと、そのサブネットワークにも同期信号を送信し始める。新たなルートに交わる他のノードは、そのサブネットワークを新たなクロックマスタに同期させる役割を担う。
【０１２９】
フレームを受け取ったノードは、ルート内の近隣ノードに同期データを含む将来的なビーコンを送信する。他のビーコンは、全てが同期データを有していなくてもよい。本開示は、他の形の同期信号転送を利用するように構成することもできる。イニシエータは、クロックマスタである場合、設定同期フレームを送信し、自機をクロックマスタとして表明し、そのビーコンに同期データを追加するが、他の同期シグナリングを検討することもできる。
【０１３０】
３．６．フレームフォーマット
３．６．１．ルート要求フレーム（ＲＲＥＱ）
図２６に、ＲＲＥＱフレームの実施形態例４７０を示す。このフレームは、１つのノードから別のノードに送信されて、他のノードに宛先ノードまでのルートを発見するように要求する。宛先ノードが受信ノードである場合には、ルート応答フレームを生成すべきである。宛先ノードが受信ノードでない場合には、受信ノードがルート要求フレームを再生して、受け取られたルート要求の送信元であるノード以外の全てのノードに転送する。
【０１３１】
このフレームにビームフォーミング能力を加えるために、全部又は一部の指向性ビームからフレームを送信し、受信ＲＲＥＱフレーム又は受信ビーコンから習得した場合には、近隣ＩＤリスト及びこの近隣の最良送信ビームＩＤを伝える。フレームは、送信元のビームのビームＩＤを伝える。フレームには、トレーニングＴＸセクタ数又はトレーニングＲＸセクタ数などの、トレーニングに役立つことができる他の何らかの情報を含めることができる。以下、ＲＲＥＱフレームのフィールドについて説明する。
【０１３２】
近隣ＩＤリスト：このフレームが向けられる近隣のリスト。このフレームを受け取ったあらゆる近隣は、その独自のＩＤがこのリスト内に存在するかどうかをチェックする。すなわち、受信機は、その（近隣ノード自体の）ＩＤが受信パケットにリストされたＩＤのうちの１つに一致するかどうかをチェックして、パケットがこの受信機に送信されたものであるかどうかを認識する。近隣ＩＤが一致した場合、受信ノードはフレームを処理する。
【０１３３】
近隣最良ＴＸビームリスト：利用可能な場合、「近隣ＩＤリスト」にリストされた近隣に関連する最良ＴＸビーム。通常、この情報はビーコンフレームから取得される。
【０１３４】
総送信トレーニングセクタ数：この数は、この要素を送信したＳＴＡがビームフォーミングトレーニングに使用する送信セクタの総数である。このトレーニングセクタ数の値は、受信ノードがビームフォーミング期間の設定及びビームフォーミングパラメータの調整に使用する。
【０１３５】
総受信トレーニングセクタ数：この要素を送信したＳＴＡがビームフォーミングトレーニングに使用する受信セクタの総数。この数は、受信ノードがビームフォーミング期間の設定及びビームフォーミングパラメータの調整に使用する。
【０１３６】
トレーニングサイクル数：トレーニングイニシエータがトレーニングパターンを繰り返すサイクルの数。この数は、受信ノードがビームフォーミング期間の設定及びビームフォーミングパラメータの調整に使用する。
【０１３７】
ＤＭＧアンテナ相反性（ａｎｔｅｎｎａ  ｒｅｃｉｐｒｏｃｉｔｙ）：アンテナ相反性を想定する。送信に使用するセクタを受信にも使用する。この数は、受信ノードがビームフォーミング期間の設定及びビームフォーミングパラメータの調整に使用する。
【０１３８】
３．６．２．ルート応答フレーム（ＲＲＥＳ）
図２７に、ＲＲＥＳフレームの実施形態例４８０を示す。このフレームは、ルート要求フレームに応答するために１つのノードから別のノードに送信される。ソースノードが受信ノードである場合、ルート応答フレームはこのノードで終了する。ソースノードが受信ノードでない場合、受信ノードは、経路メトリックを計算してそのフィールドを更新した後に、受け取られたルート応答の送信元であるノード以外の全てのノードにルート応答フレームを転送する。
【０１３９】
このフレームにビームフォーミング能力を加えるために、全部又は一部の指向性ビームからフレームを送信し、受信ＲＲＥＱフレーム又は受信ビーコンから以前に習得した場合には、近隣ＩＤリスト及びこの近隣の最良送信ビームＩＤを伝える。フレームは、送信元であるビームのビームＩＤを伝えるべきである。例えば、フレームには、トレーニングＴＸセクタ数、トレーニングＲＸセクタ数又はその他の望ましい情報などの、トレーニングに役立つことができる他の何らかの情報を追加することができる。ＲＲＥＳフレームは、以下のフィールドを含む。
【０１４０】
近隣ＩＤリスト：このフレームが向けられる近隣のリスト。このフレームを受け取ったあらゆる近隣は、その独自のＩＤがこのリスト内に存在するかどうかをチェックする。近隣ＩＤが一致した場合、受信ノードはフレームを処理する。
【０１４１】
近隣最良ＴＸビームリスト：「近隣ＩＤリスト」にリストされた近隣に関連する最良ＴＸビーム。通常、この情報は、受信ＲＲＥＱフレーム又はビーコンフレームから取得される。
【０１４２】
総送信トレーニングセクタ数：この要素を送信したＳＴＡがビームフォーミングトレーニングに使用する送信セクタの総数。この数は、受信ノードがビームフォーミング期間の設定及びビームフォーミングパラメータの調整に使用する。
【０１４３】
総受信トレーニングセクタ数：この要素を送信したＳＴＡがビームフォーミングトレーニングに使用する受信セクタの総数。この数は、受信ノードがビームフォーミング期間の設定及びビームフォーミングパラメータの調整に使用する。
【０１４４】
トレーニングサイクル数：トレーニングイニシエータがトレーニングパターンを繰り返すサイクルの数。この数は、受信ノードがビームフォーミング期間の設定及びビームフォーミングパラメータの調整に使用する。
【０１４５】
ＤＭＧアンテナ相反性：送信に使用するセクタが受信に使用するセクタであるアンテナ相反性を想定する。この数は、受信ノードがビームフォーミング期間の設定及びビームフォーミングパラメータの調整に使用する。
【０１４６】
３．６．３．ルート応答ＡＣＫフレーム
図２８に、ＲＲＥＳ  ＡＣＫフレームの実施形態例４９０を示す。このフレームは、ＲＲＥＳフレームの受信を確認応答するためにユニキャストされる確認応答（ＡＣＫ）フレームである。このＡＣＫフレームは、ビームフォーミングプロセスに役立つ情報を伝えることができる。このフレームには、近隣ＩＤ及びこの近隣の最良ＴＸビームＩＤが追加され、この情報は受信ＲＲＥＳフレームから習得される。以下、ＲＲＥＳ  ＡＣＫフレームのフィールドについて概説する。
【０１４７】
近隣ＩＤ：近隣ＩＤは、ＡＣＫをどこに送信先するかを示す。このフレームを受け取ったあらゆる近隣は、その（近隣ノード自体の）ＩＤが受信パケットにリストされたＩＤのうちの１つに一致するかどうかをチェックする。これは、パケットがこの受信機に送信されたものであるかどうかを確認するためである。近隣ＩＤが一致した場合、受信ノードはフレームを処理する。
【０１４８】
近隣最良ＴＸビームリスト：近隣ＩＤに関連する最良ＴＸビーム。通常、この情報は、受信ＲＲＥＳフレーム又はビーコンフレームから取得される。
【０１４９】
３．６．４．クロックマスタ同期割り当て要求
図２９に、クロックマスタ同期フレームの実施形態例５００を示す。このフレームは、ルート経路内のノードがルート設定イニシエータにこのルートのクロックマスタになるように要求するために送信するものであり、以下のフィールドを有する。
【０１５０】
ノードＩＤ：クロックマスタになるように要求するノードのＩＤ。イニシエータは、このＩＤを使用して、自機及びこの要求を送信した他のノードから新たなルートのクロックマスタを選別する。
【０１５１】
ルートイニシエータＩＤ：この要求が向けられるノードとしてのルートイニシエータのＩＤ。
【０１５２】
要求優先度ＩＤ：ノードがクロックマスタになるように要求している理由を表す所定の値。この情報は、ルートイニシエータがルートのクロックマスタとして機能するノードを選別するために使用する。
【０１５３】
３．６．５．クロックマスタ同期割り当て応答
図３０に、以下のフィールドを有するクロックマスタ同期割り当て応答の実施形態例５１０を示す。
【０１５４】
ノードＩＤ：クロックマスタになるように要求するノードのＩＤ。このノードは、この応答が向けられるノードである。
【０１５５】
ルートイニシエータＩＤ：ルートイニシエータのＩＤ。このノードは、このメッセージを送信しているノードである。
【０１５６】
クロックマスタ応答：このフィールドは、ノードがルートのクロックマスタであるかどうかを示す。真である場合、ノードはルートのクロックマスタとして機能し始める。偽である場合、ノードは、他のノードが同期情報を提供すると考える。
【０１５７】
３．６．６．クロックマスタ同期割り当てＡＣＫ
図３１に、クロックマスタ同期割り当てＡＣＫフレームの実施形態例５２０を示す。このフレームは、クロックマスタ同期割り当て応答の受信を確認応答するものである。このフレームは、ルートを通じた同期維持の役割を受け入れて開始するノードをルート設定イニシエータに通知するためのものであり、以下のフィールドを有する。
【０１５８】
ノードＩＤ：クロックマスタになるように要求するノードのＩＤ。このノードは、このメッセージを送信しているノードである。
【０１５９】
ルートイニシエータＩＤ：ルートイニシエータのＩＤ。このノードは、このＡＣＫが向けられるノードである。
【０１６０】
クロックマスタ応答ＡＣＫ：真である場合、ノードは、応答フレームの受信を確認応答し、新たなクロックマスタとしての役割を開始する。偽である場合、ノードは、応答の受信を確認応答し、ルートのクロックマスタとしての役割を果たさないことを明言する。
【０１６１】
４．開示要素の要約
以下は、本開示に関連する態様の部分的要約である。ノードは、ネットワーク規模の同期、又は潜在的近隣間のアクティブリンクの形成を伴わずにメッシュネットワークを形成するように構成される。ルート設定手順によってデータ送信セッションが引き起こされて開始するとすぐに、同期及びアクティブリンクが確立される。新規ノードは、ネットワークに参加する度に認証され、利用可能な近隣ノードのリストが維持される。新規ノードは、ネットワークに参加すると、他のメッシュノードリストにも追加される。必要に応じて、利用可能な近隣ノードに関する収集された情報に基づいてリンクが確立される。データセッションが開始するとすぐにルート設定が開始され、メッシュノードが、他のメッシュノードを通じたソースノードと宛先ノードとの間のリンクを形成する。リンク形成は、ビームフォーミング及び同期の両方を含む。新たなルートが現在アクティブなルートに交わらない場合には、メッシュネットワーク内に確立された新たなルートが単独でアクティブなルートのイニシエータと同期する。新たに確立されたルートが他のアクティブなルートに交わって、ノードが両ルートにサービス提供する必要がある場合には、新たなルートを全ての交わったルートと同期させることが好ましい。全ての交わったルートの中から新たなマスタクロックを選択し、この新たなマスタが同期信号の送信を開始して、ノードが全ルートを通じてこの信号を伝播させる。新たなセッションイニシエータは、自動的に新たなマスタクロックとみなすことができる。
【０１６２】
５．実施形態の一般的範囲
提示した技術の説明した強化は、様々な無線（例えば、ｍｍ波）送信機、受信機及び送受信機内に容易に実装することができる。また、最新の無線送信機、受信機及び送受信機が、１又は２以上のコンピュータプロセッサ装置（例えば、ＣＰＵ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、コンピュータ対応ＡＳＩＣなど）、及び命令を記憶する関連するメモリ（例えば、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ、ＦＬＡＳＨ、コンピュータ可読媒体など）を含むように実装されることにより、メモリに記憶されたプログラム（命令）がプロセッサ上で実行されて、本明細書で説明した様々なプロセス法のステップを実行することが好ましいと理解されたい。
【０１６３】
当業者は、様々な最新の無線通信装置に関連するステップを実行するコンピュータ装置の使用を認識しているため、図には簡略化のためにコンピュータ装置及びメモリデバイスを示していない。提示した技術は、メモリ及びコンピュータ可読媒体が非一時的であり、従って一時的電子信号を構成しない限り、これらに関して限定するものではない。
【０１６４】
また、これらのコンピュータシステムにおけるコンピュータ可読媒体（命令を記憶するメモリ）は「非一時的」なものであり、ありとあらゆる形態のコンピュータ可読媒体を含むが、唯一の例外が一時的伝搬信号であると理解されるであろう。従って、開示した技術は、ランダムアクセス型であるもの（例えば、ＲＡＭ）、定期的なリフレッシュを必要とするもの（例えば、ＤＲＡＭ）、時間と共に劣化するもの（例えば、ＥＥＰＲＯＭ、ディスク媒体）、又は短期間にのみ及び／又は電力の存在時にのみデータを記憶するものを含むあらゆる形態のコンピュータ可読媒体を含むことができ、一時的な電子信号には「コンピュータ可読媒体」という用語が当てはまらないという点が唯一の制約である。
【０１６５】
本明細書では、コンピュータプログラム製品としても実装できる、本技術の実施形態による方法及びシステム、及び／又は手順、アルゴリズム、ステップ、演算、数式又はその他の計算表現のフローチャートを参照して本技術の実施形態を説明することができる。この点、フローチャートの各ブロック又はステップ、及びフローチャートのブロック（及び／又はステップ）の組み合わせ、並びにあらゆる手順、アルゴリズム、ステップ、演算、数式、又は計算表現は、ハードウェア、ファームウェア、及び／又はコンピュータ可読プログラムコードの形で具体化された１又は２以上のコンピュータプログラム命令を含むソフトウェアなどの様々な手段によって実装することができる。理解されるように、このようなあらゆるコンピュータプログラム命令は、以下に限定されるわけではないが、汎用コンピュータ又は専用コンピュータ、又は機械を生産するための他のあらゆるプログラマブル処理装置を含む１又は２以上のコンピュータプロセッサ上によって実行して、コンピュータプロセッサ又は他のプログラマブル処理装置上で実行されるコンピュータプログラム命令が、（単複の）特定される機能を実施するための手段を生み出すようにすることができる。
【０１６６】
従って、本明細書で説明したフローチャートのブロック、並びに手順、アルゴリズム、ステップ、演算、数式、又は計算表現は、（単複の）特定の機能を実行する手段の組み合わせ、（単複の）特定の機能を実行するステップの組み合わせ、及びコンピュータ可読プログラムコード論理手段の形で具体化されるような、（単複の）特定の機能を実行するコンピュータプログラム命令をサポートする。また、本明細書で説明したフローチャートの各ブロック、並びに手順、アルゴリズム、ステップ、演算、数式、又は計算表現、及びこれらの組み合わせは、（単複の）特定の機能又はステップを実行する専用ハードウェアベースのコンピュータシステム、又は専用ハードウェアとコンピュータ可読プログラムコードとの組み合わせによって実装することもできると理解されるであろう。
【０１６７】
さらに、コンピュータ可読プログラムコードロジックなどの形で具体化されるこれらのコンピュータプログラム命令を、コンピュータプロセッサ又は他のプログラマブル処理装置に特定の態様で機能するように指示することができる１又は２以上のコンピュータ可読メモリ又はメモリデバイスに記憶して、これらのコンピュータ可読メモリ又はメモリデバイスに記憶された命令が、（単複の）フローチャートの（単複の）ブロック内に指定される機能を実施する命令手段を含む製造の物品を生産するようにすることもできる。コンピュータプログラム命令をコンピュータプロセッサ又は他のプログラマブル処理装置によって実行し、コンピュータプロセッサ又は他のプログラマブル処理装置上で一連の動作ステップが実行されるようにしてコンピュータで実施される処理を生成し、コンピュータプロセッサ又は他のプログラマブル処理装置上で実行される命令が、（単複の）フローチャートの（単複の）ブロック、（単複の）手順、（単複の）アルゴリズム、（単複の）ステップ、（単複の）演算、（単複の）数式、又は（単複の）計算表現に特定される機能を実施するためのステップを提供するようにすることもできる。
【０１６８】
さらに、本明細書で使用する「プログラム」又は「プログラム実行文」という用語は、本明細書で説明した１又は２以上の機能を実行するために１又は２以上のコンピュータプロセッサが実行できる１又は２以上の命令を意味すると理解されるであろう。命令は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで具体化することができる。命令は、装置の非一時的媒体に局所的に記憶することも、又はサーバなどに遠隔的に記憶することもでき、或いは命令の全部又は一部を局所的に又は遠隔的に記憶することもできる。遠隔的に記憶された命令は、ユーザが開始することによって、或いは１又は２以上の要因に基づいて自動的に装置にダウンロード（プッシュ）することができる。
【０１６９】
さらに、本明細書で使用するプロセッサ、ハードウェアプロセッサ、コンピュータプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）及びコンピュータという用語は、命令、並びに入力／出力インターフェイス及び／又は周辺装置との通信を実行できる装置を示すために同義的に使用されるものであり、プロセッサ、ハードウェアプロセッサ、コンピュータプロセッサ、ＣＰＵ及びコンピュータという用語は、単一の又は複数の装置、シングルコア装置及びマルチコア装置、及びこれらの変種を含むように意図するものであると理解されるであろう。
【０１７０】
本明細書の説明から、本開示は、限定ではないが以下の内容を含む複数の実施形態を含むことができると理解されるであろう。
【０１７１】
１．  メッシュネットワークにおける無線通信のための装置であって、（ａ）それぞれが異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性ミリメートル波（ｍｍＷ）通信を利用して他の無線通信局と無線で通信するように構成された無線通信回路と、（ｂ）前記メッシュネットワーク上で動作するように構成された局内の、前記無線通信回路に結合されたプロセッサと、（ｃ）前記プロセッサが実行できる命令を記憶した非一時的メモリと、を備え、（ｄ）前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、（ｄ）（ｉ）前記局を、前記メッシュネットワーク上の近隣ピア局に関する情報を決定するための前記メッシュネットワーク上のピア局として動作させるステップと、（ｄ）（ｉｉ）ネットワーク規模の同期を伴わず、潜在的近隣間のアクティブリンクを形成する必要なく、メッシュネットワーク内にノードを形成するステップと、（ｄ）（ｉｉｉ）ルート設定手順によってデータ送信セッションが引き起こされて開始するとすぐに、同期及びアクティブリンクを確立するステップと、を実行する、装置。
【０１７２】
２．前記無線通信回路は、ｓｕｂ−６ＧＨｚ無線通信を利用して他の無線通信局と無線で通信するようにも構成される、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１７３】
３．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記メッシュネットワークに新規ノードが参加する際に前記新規ノードを認証するステップと、前記メッシュネットワーク内の各ノードにおける利用可能な近隣ノードのリストを維持するステップとをさらに実行する、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１７４】
４．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記メッシュネットワークに新規ノードが参加した時点で前記新規ノードを他のメッシュノードリストに追加し、データセッションにおいてデータ通信を実行することが必要になった時点で、利用可能な近隣ノードに関する収集された情報に基づいて他のノードとのリンクを確立するステップをさらに実行する、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１７５】
５．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、データセッションの開始時にルート設定を開始するステップをさらに実行し、ルート設定中、メッシュノードは、他のメッシュノードを通じたルーティングによってソースノードと宛先ノードとの間の前記データセッションのリンクを形成するように構成され、リンク形成プロセスは、ビームフォーミング動作及び同期動作の両方を含む、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１７６】
６．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記メッシュネットワーク内で確立された新たなルートが現在アクティブなルートに交わらない状況において、前記新たなルートを前記アクティブなルートのイニシエータに単独で同期させるステップをさらに実行する、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１７７】
７．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記新たなルートが他のアクティブなルートに交わってノードが両ルートにサービス提供するように構成された状況において、前記新たなルートを全ての交わったルートに同期させるステップをさらに実行する、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１７８】
８．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、全ての交わったルートから新たなマスタクロックを選択するステップをさらに実行し、前記新たなマスタクロックは、同期信号の送信を開始するように構成され、他のノードは、全てのルートを通じて前記同期信号を伝播するように構成される、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１７９】
９．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、新たなセッションイニシエータを前記新たなマスタクロックとして自動的に確立するステップを実行する、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１８０】
１０．メッシュネットワークにおける無線通信のための装置であって、（ａ）それぞれが異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性ミリメートル波（ｍｍＷ）通信を利用して他の無線通信局と無線で通信するように構成された無線通信回路と、（ｂ）前記メッシュネットワーク上で動作するように構成された局内の、前記無線通信回路に結合されたプロセッサと、（ｃ）前記プロセッサが実行できる命令を記憶した非一時的メモリと、を備え、（ｄ）前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、（ｄ）（ｉ）前記局を、前記メッシュネットワーク上の近隣ピア局に関する情報を決定するための前記メッシュネットワーク上のピア局として動作させるステップと、（ｄ）（ｉｉ）ネットワーク規模の同期を伴わず、潜在的近隣間のアクティブリンクを形成する必要なく、メッシュネットワーク内にノードを形成するステップと、（ｄ）（ｉｉｉ）新規ノードが前記メッシュネットワークに参加する際に前記新規ノードを認証し、前記メッシュネットワーク内の各ノードにおける利用可能な近隣ノードのリストを維持するステップと、（ｄ）（ｉｖ）ルート設定手順によってデータ送信セッションが引き起こされて開始するとすぐに、同期及びアクティブリンクを確立するステップと、を実行する、装置。
【０１８１】
１１．前記無線通信回路は、ｓｕｂ−６ＧＨｚ無線通信を利用して他の無線通信局と無線で通信するようにも構成される、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１８２】
１２．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記メッシュネットワークに新規ノードが参加した時点で前記新規ノードを他のメッシュノードリストに追加し、データセッションにおいてデータ通信を実行することが必要になった時点で、利用可能な近隣ノードに関する収集された情報に基づいて他のノードとのリンクを確立するステップをさらに実行する、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１８３】
１３．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、データセッションの開始時にルート設定を開始するステップをさらに実行し、ルート設定中、メッシュノードは、他のメッシュノードを通じたルーティングによってソースノードと宛先ノードとの間の前記データセッションのリンクを形成するように構成され、リンク形成プロセスは、ビームフォーミング動作及び同期動作の両方を含む、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１８４】
１４．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記メッシュネットワーク内で確立された新たなルートが現在アクティブなルートに交わらない状況において、前記新たなルートを前記アクティブなルートのイニシエータに単独で同期させるステップをさらに実行する、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１８５】
１５．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、前記新たなルートが他のアクティブなルートに交わってノードが両ルートにサービス提供するように構成された状況において、前記新たなルートを全ての交わったルートに同期させるステップをさらに実行する、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１８６】
１６．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、全ての交わったルートから新たなマスタクロックを選択するステップをさらに実行し、前記新たなマスタクロックは、同期信号の送信を開始するように構成され、他のノードは、全てのルートを通じて前記同期信号を伝播するように構成される、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１８７】
１７．前記命令は、前記プロセッサによって実行された時に、新たなセッションイニシエータを前記新たなマスタクロックとして自動的に確立するステップを実行する、いずれかの先行又は後続する実施形態の装置。
【０１８８】
１８．メッシュネットワークにおける無線通信の実行方法であって、（ａ）それぞれが異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性ミリメートル波（ｍｍＷ）通信を利用して他の無線通信局と無線で通信するように構成された局である無線通信回路を動作させるステップと、（ｂ）前記局を、近隣ピア局に関する情報を決定するためのピア局として動作させるステップと、（ｃ）ネットワーク規模の同期を伴わず、潜在的近隣間のアクティブリンクを形成する必要なく、メッシュネットワーク内にノードを形成するステップと、（ｄ）ルート設定手順によってデータ送信セッションが引き起こされて開始するとすぐに、同期及びアクティブリンクを確立するステップと、を含む方法。
【０１８９】
１９．ｓｕｂ−６ＧＨｚ無線通信を利用して他の無線通信局と無線で通信するステップをさらに含む、いずれかの先行又は後続する実施形態の方法。
【０１９０】
２０．新規ノードが前記メッシュネットワークに参加する際に前記新規ノードを認証し、前記メッシュネットワーク内の各ノードにおける利用可能な近隣ノードのリストを維持するステップをさらに含む、いずれかの先行又は後続する実施形態の方法。
【０１９１】
本明細書で使用する単数形の「ａ、ａｎ（英文不定冠詞）」及び「ｔｈｅ（英文定冠詞）」は、文脈において別途明確に示されていない限り複数形の照応を含む。ある物体に対する単数形での言及は、明確にそう述べていない限り「唯一」を意味するものではなく、「１又は２以上」を意味する。
【０１９２】
本明細書で使用する「組（ｓｅｔ）」という用語は、１又は２以上の物体の集合を意味する。従って、例えば物体の組は、単一の物体又は複数の物体を含むことができる。
【０１９３】
本明細書で使用する「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」及び「約（ａｂｏｕｔ）」という用語は、わずかな変動の記述及び説明のために使用するものである。これらの用語は、事象又は状況に関連して使用した時には、これらの事象又は状況が間違いなく発生する場合、及びこれらの事象又は状況が発生する可能性が非常に高い場合を意味することができる。これらの用語は、数値に関連して使用した時には、その数値の±５％以下、±４％以下、±３％以下、±２％以下、±１％以下、±０．５％以下、±０．１％以下、又は±０．０５％以下などの、±１０％以下の変動範囲を意味することができる。例えば、「実質的に」整列しているということは、±５°以下、±４°以下、±３°以下、±２°以下、±１°以下、±０．５°以下、±０．１°以下、又は±０．０５°以下などの、±１０％以下の角度変動範囲を意味ことができる。
【０１９４】
また、本明細書では、量、比率及びその他の数値を範囲形式で示すこともある。このような範囲形式は、便宜的に簡略化して使用するものであり、範囲の限界として明確に指定された数値を含むが、この範囲に含まれる全ての個々の数値又は部分的範囲も、これらの各数値及び部分的範囲が明確に示されているかのように含むものであると柔軟に理解されたい。例えば、約１〜約２００の範囲内の比率は、約１及び約２００という明確に列挙した限界値を含むが、約２、約３、約４などの個々の比率、及び約１０〜約５０、約２０〜約１００などの部分的範囲も含むと理解されたい。
【０１９５】
本明細書の説明は多くの詳細を含んでいるが、これらは本開示の範囲を限定するものではなく、現在のところ好ましい実施形態の一部を例示するものにすぎないと解釈すべきである。従って、本開示の範囲は、当業者に明らかになると考えられる他の実施形態も完全に含むと理解されるであろう。
【０１９６】
当業者に周知の本開示の実施形態の要素の構造的、化学的及び機能的同等物も、引用によって本明細書に明確に組み入れられ、本特許請求の範囲に含まれるように意図される。さらに、本開示の要素、構成要素又は方法ステップは、これらが特許請求の範囲に明示されているかどうかにかかわらず、一般に公開されるように意図するものではない。本明細書における請求項の要素については、その要素が「〜のための手段」という表現を使用して明確に示されていない限り、「ミーンズプラスファンクション」の要素として解釈すべきではない。また、本明細書における請求項の要素については、その要素が「〜のためのステップ」という表現を使用して明確に示されていない限り、「ステッププラスファンクション」の要素として解釈すべきではない。
【符号の説明】
【０１９７】
１２  ＳＴＡ１
１４  ＳＴＡ２
１６  ＳＴＡ３
１８  ＳＴＡ４
２０  ＳＴＡ５
２２  ＳＴＡ６
２４  ＳＴＡ７
２６  ＳＴＡ８
２８  全方向に送信されるビーコン
【図１】
2021500812.tif 000003
【図２】
2021500812.tif 000004
【図３】
2021500812.tif 000005
【図４】
2021500812.tif 000006
【図５】
2021500812.tif 000007
【図６】
2021500812.tif 000008
【図７】
2021500812.tif 000009
【図８】
2021500812.tif 000010
【図９Ａ】
2021500812.tif 000011
【図９Ｂ】
2021500812.tif 000012
【図１０】
2021500812.tif 000013
【図１１】
2021500812.tif 000014
【図１２】
2021500812.tif 000015
【図１３】
2021500812.tif 000016
【図１４Ａ】
2021500812.tif 000017
【図１４Ｂ】
2021500812.tif 000018
【図１５Ａ】
2021500812.tif 000019
【図１５Ｂ】
2021500812.tif 000020
【図１５Ｃ】
2021500812.tif 000021
【図１５Ｄ】
2021500812.tif 000022
【図１６Ａ】
2021500812.tif 000023
【図１６Ｂ】
2021500812.tif 000024
【図１７】
2021500812.tif 000025
【図１８Ａ】
2021500812.tif 000026
【図１８Ｂ】
2021500812.tif 000027
【図１８Ｃ】
2021500812.tif 000028
【図１９Ａ】
2021500812.tif 000029
【図１９Ｂ】
2021500812.tif 000030
【図１９Ｃ】
2021500812.tif 000031
【図２０Ａ】
2021500812.tif 000032
【図２０Ｂ】
2021500812.tif 000033
【図２０Ｃ】
2021500812.tif 000034
【図２１Ａ】
2021500812.tif 000035
【図２１Ｂ】
2021500812.tif 000036
【図２１Ｃ】
2021500812.tif 000037
【図２２Ａ】
2021500812.tif 000038
【図２２Ｂ】
2021500812.tif 000039
【図２２Ｃ】
2021500812.tif 000040
【図２３Ａ】
2021500812.tif 000041
【図２３Ｂ】
2021500812.tif 000042
【図２３Ｃ】
2021500812.tif 000043
【図２３Ｄ】
2021500812.tif 000044
【図２４】
2021500812.tif 000045
【図２５】
2021500812.tif 000046
【図２６】
2021500812.tif 000047
【図２７】
2021500812.tif 000048
【図２８】
2021500812.tif 000049
【図２９】
2021500812.tif 000050
【図３０】
2021500812.tif 000051
【図３１】
2021500812.tif 000052
【国際調査報告】
2021500812.tif 000053
2021500812.tif 000054