(57)【要約】【課題】  マルチパスルーティングの全体の有効性を高めるマルチパスルーティング手法を提供する。【解決手段】  方法及び移動体アドホックネットワークは、複数の移動体ノードの使用を有する。主通信パスは、ソースノードから中間ノードを通じて宛先ノードに確立される。代替通信パスは、スタンバイノードとして規定される中間ノードの間で確立され、ソースノードから宛先ノードへのマルチパス通信経路を定める。ノードは、コントローラと、それと協力する無線通信装置とを有する。少なくとも１つの中間ノードにより、マルチパス通信経路の隣接ノードへのリンク品質が監視され、主通信パスは、監視されたリンク品質に基づいてマルチパス通信経路内で少なくとも１つの代替通信パスに再構成される。【選択図】  図６
2008167451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソースノードと、宛先ノードと、主通信パス及び少なくとも１つの代替通信パスを確立し、それにより、前記ソースノードと前記宛先ノードとの間にマルチパス通信経路を定めるように構成されたその間の複数の中間ノードとを有する移動体アドホックネットワークであって、
少なくとも１つの前記中間ノードは、コントローラと、隣接ノードへのリンク品質を監視し、前記監視されたリンク品質に基づいて前記主通信パスを前記少なくとも１つの代替通信パスに再構成するようにそれと協力する無線通信装置とを有する移動体アドホックネットワーク。
【請求項２】
前記ソースノードは、ルーティングプロトコルに基づいて中間ノードを通じて前記宛先ノードに前記主通信パスを確立し、前記主通信パスのノードから“n”ホップの距離に位置するスタンバイノードとして規定される中間ノードを通じて前記代替通信パスを確立するルート発見ユニットを有するコントローラを有する、請求項１に記載の移動体アドホックネットワーク。
【請求項３】
前記ルート発見ユニットは、前記主通信パスのノードから１ホップの距離に位置するスタンバイノードにより規定される代替通信パスを確立する、請求項２に記載の移動体アドホックネットワーク。
【請求項４】
前記少なくとも１つの中間ノードは、隣接ノードへのリンク品質を監視する監視ユニットと、前記マルチパス通信経路を通じて前記宛先ノードにデータを配信するデータ配信ユニットとを有する、請求項１に記載の移動体アドホックネットワーク。
【請求項５】
前記監視ユニットは、信号対雑音比（SNR）と隣接ノードへのビット誤り率（BER）とのうち少なくとも１つに基づいてリンク品質を予測する、請求項４に記載の移動体アドホックネットワーク。
【請求項６】
ソースノードと、宛先ノードと、主通信パス及び少なくとも１つの代替通信パスを確立し、それにより、前記ソースノードと前記宛先ノードとの間にマルチパス通信経路を定めるように構成されたその間の複数の中間ノードとを有する移動体アドホックネットワークを動作する方法であって、
各ノードは、コントローラと、それと協力する無線通信装置とを有し、
前記方法は、
少なくとも１つの前記中間ノードが、隣接ノードへのリンク品質を監視するように動作し、
前記少なくとも１つの中間ノードが、前記監視されたリンク品質に基づいて前記主通信パスを前記少なくとも１つの代替通信パスに再構成するように動作することを有する方法。
【請求項７】
前記ソースノードが、ルーティングプロトコルに基づいて中間ノードを通じて前記宛先ノードに前記主通信パスを確立し、前記主通信パスのノードから“n”ホップの距離に位置するスタンバイノードとして規定される中間ノードを通じて前記代替通信パスを確立するように動作することを更に有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記代替通信パスは、前記主通信パスのノードから１ホップの距離に位置するスタンバイノードにより規定される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの中間ノードがリンク品質を監視するように動作することは、隣接ノードから信号対雑音比（SNR）を要求することを有する、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの中間ノードがリンク品質を監視するように動作することは、信号対雑音比（SNR）と隣接ノードへのビット誤り率（BER）とのうち少なくとも１つに基づいてリンク品質を予測することを有する、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信ネットワークの分野に関し、特に移動体アドホック無線ネットワーク及び関連する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ネットワークは、過去１０年に更なる発展を経験してきた。最も急速に発展している領域の１つは移動体アドホックネットワーク（MANET：mobile  ad  hoc  network）である。物理的には、移動体アドホックネットワークは、複数の地理的に分散し、１つ以上の無線周波数チャネルにより無線接続される潜在的な移動体ノードを有する。セルラネットワークや衛星ネットワークのような他の形式のネットワークと比較して、移動体アドホックネットワークの最も独特な特徴は、固定インフラが存在しないことである。ネットワークは、移動体ノードのみで構成され、ノードが他のノードと送受信すると、“進行中に”ネットワークが作られる。ネットワークは一般的には特定のノードに依存せず、あるノードがネットワークに加わり、また、あるノードがネットワークから去ると、ネットワークは動的に調整する。
【０００３】
戦場又は地震やハリケーンを受けた自然災害領域のように、固定通信インフラが信頼できない又は利用できない不利な環境において、アドホックネットワークは迅速に配置可能であり、十分に必要な通信を提供することができる。軍事が依然としてこのネットワークの発達の背後にある主要な原動力であるが、アドホックネットワークは民間又は商用の領域で新たな用途を迅速に見出している。アドホックネットワークにより、単にコンピュータ又はPDAの電源を入れることで作られたネットワーク構成以外のものを使用することなく、人が現場又はクラスルームでデータ交換をすることが可能になる。
【０００４】
無線通信が日々の生活に更に浸透すると、移動体アドホックネットワークの新たな用途が出現し続け、通信構成の重要な部分になるであろう。しかし、移動体アドホックネットワークは設計者に重要な課題をもたらす。固定インフラがないため、ノードはネットワークを移動し、それに加わり、又はそれを離れると、自己編成及び再構成しなければならない。潜在的には全てのノードは機能的に同一であり、自然の階層又は中央コントローラはネットワークに存在しなくてもよい。全てのネットワーク制御機能はノードに分散される。ノードはしばしばバッテリーにより電源供給されており、限られた通信及び計算機能を有する。システムの帯域は通常は制限されている。２つのノード間の距離はしばしば無線伝送範囲を超過し、その宛先に到達する前に他のノードにより伝送が中継されなければならない。その結果、ネットワークは一般的にマルチホップ・トポロジを有することになり、ノードが移動すると、このトポロジが変化する。
【０００５】
インターネット特別技術調査委員会（IETF：Internet  Engineering  Task  Force）のMANETワーキンググループは、マルチキャストプロトコルを含むルーティングプロトコルの評価と標準化に積極的に取り組んでいる。ノードが移動するとネットワークトポロジが任意に変化するため、情報は陳腐化しやすくなり、時間（あるノードでは情報が期限切れになるが、他のノードでは現行のままであることがある）と空間（ノードは近隣のネットワークトポロジのみを認識し、通常ではその遠くのものを認識しないことがある）の双方において、異なるノードはしばしば異なるネットワークの視野を有することになる。
【０００６】
ルーティングプロトコルは、あまり正確でない情報で、頻繁なトポロジの変化に適応する必要がある。この独特の要件のため、このネットワークにおけるルーティングは、その他のものと非常に異なる。全体ネットワークについて新しい情報を収集することは、しばしば高コスト且つ非現実的である。多くのルーティングプロトコルはリアクティブ（オンデマンド）型プロトコルである。すなわち、必要な時にのみルーティングする必要のある宛先に対してのみルーティング情報を収集し、一般的にはある期間の後に未使用のルートを維持しない。このように、ルーティングのオーバーヘッドは、全ての時間での全ての宛先へのルートを維持するプロアクティブ型プロトコルに比較して非常に減少する。プロトコルが適応的になることは重要である。Ad  hoc  On-Demand  Distance  Vector（AODV）と、Dynamic  Source  Routing（DSR）と、Temporally  Ordered  Routing  Algorithm（TORA）は、MANETワーキンググループで提示されているオンデマンド型ルーティングプロトコルの代表である。
【０００７】
他の多様なルーティングプロトコルの例には、Perkinsの米国特許第5,412,654号に開示されているDestination-Sequenced  Distance  Vector（DSDV）ルーティングと、Haasの米国特許第6,304,556号に開示されているZone  Routing  Protocol（ZRP）とが含まれる。ZRPは、プロアクティブ型手法とリアクティブ型手法との双方を使用したハイブリッド型プロトコルである。
【０００８】
この従来のルーティングプロトコルは、ソースノードから宛先ノードへのルートを選択する際にベストエフォート型手法を使用する。一般的に、このようなベストエフォート型手法では、ホップ数が主要な基準（メトリック）である。換言すると、最小量のホップを有するルートが伝送ルートとして選択される。
【０００９】
動的なアドホックネットワークシステムでは、パスのリンクが中断しやすいため、システム安定性が重要になる。現在のアドホック機構は、ルート障害の際に全体パスを切り替える。中断したパスは、新しいパスに切り替える又は新しいパスを再確立するために損失時間を生じる。複数のパスの管理は、パス切り替え反応時間を改善するが、これは完全なパスレベルで行われ、パスの全てのノードに新しいルーティング情報を伝搬する際に依然として時間の損失が存在する。
【００１０】
データパスの急激な損失に対処するために、ルーティングプロトコルを使用することが典型的な手法である。ほとんどの既存の手法はデータパスレベルではなく、ルーティングレベルの領域になる。典型的なアドホックネットワークルーティングプロトコルは、何らかの方法でルーティング管理の問題に対処する。ルートが中断すると、このことが管理機構により検出され、新しいルートが生成される。いくつかのルーティングプロトコルは、ルートが使用されているか否かにかかわらず、定期的にルーティングの更新を提供することを試みる。不都合なことに、ルーティングの更新は、大量の帯域リソースを使用し、ルートの収束にかなりの待ち時間が存在する。
【００１１】
いくつかのルーティングプロトコルは、オンデマンドである場合にのみ、ルートを生成又は再発見する。この形式のプロトコルは、初期のルート設定で大きい待ち時間を有する傾向にあるが、帯域効率が良い。それはまた、動作使用中のルートの局所修理のためのルート管理機構を提供し得る。予測型（predictive）ルーティングは、履歴上及び統計上の分析を使用することにより能動的にルートを用意するように下位レイヤのルーティングプロトコルをスケジューリング及び指示する高レベルのインテリジェンスを有する。実際に、それは、下位レイヤのルーティングプロトコルの高レベルの調整になる。
【００１２】
Ad  hoc  On-Demand  Multipath  Distance  Vector（AOMDV）ルーティング、Ad  hoc  On-Demand  Distance  Vector  Multipath（AODVM）、Node  Disjoint  Multipath  Routing（NDMR）、Multipath  DSR（MP-DSR）及びSplit  Multipath  Routing（SMR）のようなマルチパス手法が存在する。これらのプロトコルは、複数のパスを設定するために異なるルーティング機構を使用する。中断するまで１つのパスを使用し、次に他のパスに移動することにより、安定性が実現される。パスの中断の検出は必要になるが、新しいパスが直ちに利用可能である。全てのパスが使用されてもよく、負荷バランシングのためにトラヒックが共有されてもよい。重複したデータがいくつかのパスで送信されてもよい。帯域が浪費されるが、減少した反応時間でより良い耐故障性が実現される。
【特許文献１】米国特許第5,412,654号
【特許文献２】米国特許第6,304,556号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
リンク中断反応時間は依然として最小ではない。リンク停止時間を低減し、マルチパスルーティングの全体の有効性を高める必要が存在する。
【００１４】
従って、前述の背景を鑑みて、リンク停止時間を低減し、リンク品質を監視及び／又は予測することにより、マルチパスルーティングの全体の有効性を高めるマルチパスルーティング手法を提供することが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の実施例による前記及び他の目的、特徴及び利点は、ソースノードと、宛先ノードと、主通信パス及び少なくとも１つの代替通信パスを確立し、それにより、ソースノードと宛先ノードとの間にマルチパス通信経路を定めるように構成されたその間の複数の中間ノードとを有する移動体アドホックネットワークにより提供される。少なくとも１つの中間ノードは、コントローラと、隣接ノードへのリンク品質を監視し、監視されたリンク品質に基づいて主通信パスを少なくとも１つの代替通信パスに再構成するようにそれと協力する無線通信装置とを有する。
【００１６】
ソースノードは、ルーティングプロトコルに基づいて中間ノードを通じて宛先ノードに主通信パスを確立し、主通信パスのノードから“n”ホップ（例えば、１ホップ）の距離に位置するスタンバイノードとして規定される中間ノードを通じて代替通信パスを確立するルート発見ユニットを有するコントローラを有してもよい。少なくとも１つの中間ノードは、隣接ノードへのリンク品質を監視する監視ユニットと、マルチパス通信経路を通じて宛先ノードにデータを配信するデータ配信ユニットとを有してもよい。
【００１７】
監視ユニットは、隣接ノードから信号対雑音比（SNR：signal-to-noise  ratio）を要求してもよく、及び／又は隣接ノードへのビット誤り率（BER：bit  error  rate）を推定してもよい。監視ユニットは、信号対雑音比（SNR）と隣接ノードへのビット誤り率（BER）とのうち少なくとも１つに基づいてリンク品質を予測してもよい。
【００１８】
データ配信ユニットは、対応する主通信パスと少なくとも１つの代替通信パスとの双方を使用して、宛先ノードにデータを配信してもよい。また、データ配信ユニットは、時分割多重アクセス（TDMA：time  division  multiple  access）プロトコルを使用して宛先ノードにデータを配信することが好ましい。ルート発見ユニットは、一方向及び／又は双方向通信を得るために、マルチパス通信経路を確立してもよい。
【００１９】
本発明の実施例による他の目的、特徴及び利点は、ソースノードと、宛先ノードと、主通信パス及び少なくとも１つの代替通信パスを確立し、それにより、ソースノードと宛先ノードとの間にマルチパス通信経路を定めるように構成されたその間の複数の中間ノードとを有する移動体アドホックネットワークの移動体ノードにより提供される。移動体ノードは、コントローラと、隣接ノードへのリンク品質を監視し、監視されたリンク品質に基づいて主通信パスを少なくとも１つの代替通信パスに再構成するようにそれと協力する無線通信装置とを有する。
【００２０】
コントローラは、ルーティングプロトコルに基づいて主通信パスを確立し、各主通信パスのノードから“n”ホップ（例えば、１ホップ）の距離に位置するスタンバイノードとして規定される中間ノードを通じて代替通信パスを確立するルート発見ユニットを有してもよい。隣接ノードへのリンク品質を監視する監視ユニットが含まれてもよく、データ配信ユニットは、マルチパス通信経路を通じてデータを配信してもよい。
【００２１】
本発明の実施例による他の目的、特徴及び利点は、ソースノードと、宛先ノードと、主通信パス及び少なくとも１つの代替通信パスを確立し、それにより、ソースノードと宛先ノードとの間にマルチパス通信経路を定めるように構成されたその間の複数の中間ノードとを有する移動体アドホックネットワークを動作する方法により提供される。同様に、各ノードは、コントローラと、それと協力する無線通信装置とを有してもよい。この方法は、少なくとも１つの中間ノードが、隣接ノードへのリンク品質を監視するように動作し、少なくとも１つの中間ノードが、監視されたリンク品質に基づいて主通信パスを少なくとも１つの代替通信パスに再構成するように動作することを有する。
【００２２】
この方法はまた、ソースノードが、ルーティングプロトコルに基づいて中間ノードを通じて宛先ノードに主通信パスを確立し、主通信パスのノードから“n”ホップ（例えば、１ホップ）の距離に位置するスタンバイノードとして規定される中間ノードを通じて代替通信パスを確立するように動作することを有してもよい。
【００２３】
リンク品質を監視することは、隣接ノードから信号対雑音比（SNR：signal-to-noise  ratio）を要求し、及び／又は隣接ノードへのビット誤り率（BER：bit  error  rate）を推定することを有してもよい。リンク品質を監視することは、信号対雑音比（SNR）と隣接ノードへのビット誤り率（BER）とのうち少なくとも１つに基づいてリンク品質を予測することを有してもよい。
【００２４】
この方法は、主通信パスを使用して、及び／又は主通信パスと少なくとも１つの代替通信パスとの双方を使用して、ソースノードから宛先ノードにデータを配信又は転送することを有してもよい。データは、時分割多重アクセス（TDMA：time  division  multiple  access）プロトコルを使用してソースノードから宛先ノードに転送されてもよく、主通信パスは、一方向及び／又は双方向通信を得るように確立されてもよい。
【００２５】
本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面を踏まえて考慮されると、以下の本発明の詳細な説明から明らかになる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の実施例によれば、マルチパスルーティングの全体の有効性を高めるマルチパスルーティング手法を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明について、添付図面を参照して以下に詳細に説明する。添付図面には本発明の好ましい実施例が図示されている。しかし、本発明は異なる形式で具現されてもよく、ここに示す実施例に限定されるものとして解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施例は、この開示が十分且つ完全であり、当業者に本発明の範囲を十分に伝えるために提供されている。同様の数字は同様の要素を示し、代替実施例で同様の要素を示すためにプライム表記法が使用される。
【００２８】
当業者にわかるように、本発明の一部は、方法、データ処理システム又はコンピュータプログラムプロダクトとして具現されてもよい。従って、本発明のこれらの部分は、完全にハードウェアの実施例、完全にソフトウェアの実施例、又はソフトウェアとハードウェアとの態様を組み合わせた実施例の形式になってもよい。更に、本発明の一部は、媒体にコンピュータ可読プログラムコードを有するコンピュータ使用可能な記憶媒体上のコンピュータプログラムプロダクトでもよい。静的及び動的記憶装置と、ハードディスクと、光記憶装置と、磁気記憶装置とを含み、これらに限定されない如何なる適切なコンピュータ可読媒体が使用されてもよい。
【００２９】
本発明について、本発明の実施例による方法、システム及びコンピュータプログラムプロダクトのフローチャート図を参照して以下に説明する。図のブロック及び図のブロックの組み合わせは、コンピュータプログラム命令により実装され得ることがわかる。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、特殊用途コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに提供され，コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置を介して実行する命令が、ブロックに指定された機能を実施するような機械を生成してもよい。
【００３０】
これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置が特定の方法で機能するように指示し得るコンピュータ可読メモリに格納されてもよく、これにより、コンピュータ可読メモリに格納されたメモリは、フローチャートのブロックに指定された機能を実施する命令を含む製造物を生じる。コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置にロードされ、一連の動作ステップをコンピュータ又は他のプログラム可能装置で実行させ、コンピュータ又は他のプログラム可能装置で実行する命令が、フローチャートのブロックで指定された機能を実施するステップを提供するようなコンピュータ実装処理を生成してもよい。
【００３１】
本発明は、如何なるマルチパスルーティング手法に適用可能であるが、本発明の非限定的な例によれば、チューブ（tube）（すなわち、複数の通信パス（すなわち、マルチパスとも呼ばれる）の“トレリス（trellis）”が“プライマリ”又は主通信パスを通じて確立されてもよい。この構成は、ノードの“チューブ”又は“トレリス”と同様であり、ノードのプライマリ又は主通信パスに従う。複数の通信パス（すなわち、完全独立（FD：fully  disjoint）及び部分独立（PD：partial  disjoint）システムのマルチパス）のこのチューブ又はトレリス（TOMP）にノードの特別の特性が存在する。ノードは、TOMPの隣接ノードの伝送を認識する。この説明を通じて、略語のTOMPは、中間ノードを通じたソースから宛先への主通信パスのノードにより形成される複数の通信パスの“チューブ”又は“トレリス”を示し、隣接（すなわち、“h”ホップの距離に位置する“スタンバイノード”）を含むことがわかる。従って、耐故障性を提供するために重複した伝送が必要なくてもよい。このことは、伝送がシーケンシャルであるため、TDMAシステムで実現され得る。
【００３２】
TOMPの構成は動的であり、プライマリ又は主通信パスを通じたノードに分散される。主通信パスが中断すると、TOMPの他のリンクが自動的に中断したリンクを交換し、新しい主通信パスになり得る。
【００３３】
TOMPでは、完全独立又は部分独立のマルチパスに制限は存在しない。TOMPのノードは動的に得られ、局所的に維持される。主通信パスは、“チューブ”内で動的に変更可能である。それはトポロジの新しい変化に適合するように移動し得る。TOMPの帯域使用は、単一パスのものと同等になり、同時に耐故障性の機能が実現可能になる。耐故障性のためにTOMPを使用することは、負荷バランシングをサポートするように容易に構成可能である。
【００３４】
TOMPは、高速及び低速のフェージング及び無線移動のため、リンク障害を有するアドホックネットワークのような不安定なネットワークで中断のない音声サービスをサポートすることができる機構になり得る。低コストで実装することが簡単である。
【００３５】
説明の目的で、アドホック機能を有し、本発明のシステム及び方法で使用するように変更可能な例示的な無線移動体無線通信システム、符号化、インターリブのいくつかの背景情報が図１に関して示される。このようなシステム及び方法で使用され得る無線機の例は、Florida州MelbourneのHarris  Corporationにより製造及び販売されているFalconTMIII無線機であり、移動体アドホックネットワーク（MANET）で使用するために修正可能である。典型的には比較的標準的なプロセッサ及びハードウェアコンポーネントで実装され得るソフトウェア定義の無線機を含み、異なる無線機が使用され得ることがわかる。１つの特定の種類のソフトウェア無線機は、Joint  Tactical  Radio（JTR）であり、無線機が使用する通信波形を実装する何らかの適切な波形ソフトウェアモジュールと共に、比較的標準的な無線機及び処理ハードウェアを有する。JTR無線機はまた、ソフトウェア通信アーキテクチャ（SCA：software  communications  architecture）仕様（www.jtrs.saalt.mil参照）に準拠するオペレーティングシステムソフトウェアを使用する。この仕様の全てが参照として取り込まれる。SCAは、異なる製造者及び開発者がそれぞれのコンポーネントを単一の装置に容易に統合可能なように、どのようにハードウェア及びソフトウェアコンポーネントが相互運用するかを指定するオープンアーキテクチャフレームワークである。
【００３６】
Joint  Tactical  Radio  System（JTRS）ソフトウェアコンポーネントアーキテクチャ（SCA：Software  Component  Architecture）は、ソフトウェア定義の無線機（SDR：Software  Defined  Radio）を実装するために、しばしばCommon  Object  Request  Broker  Architecture（CORBA）に基づく一式のインタフェース及びプロトコルを規定する。部分的には、JTRS及びそのSCAは、一群のソフトウェア再プログラム可能無線機で使用される。従って、SCAは、ソフトウェア再プログラム可能デジタル無線機を実装するための特定の一式の規則、方法及び設計基準である。
【００３７】
JTRS  SCA仕様は、JTRS  Joint  Program  Office（JPO）により発行されている。JTRS  SCAは、異なるJTRS  SCAの実装の間でアプリケーションソフトウェアの移植性を提供し、商業規格を利用して開発コストを低減し、設計モジュールを再利用する機能を通じて新しい波形の開発時間を低減し、発展する商用フレームワーク及びアーキテクチャを基礎とするように構成されている。
【００３８】
JTRS  SCAは、実装を独立にすることを目的としたシステム仕様ではないが、所望のJTRSの目的を実現するためにシステムの設計を制約する一式の規則である。JTRS  SCAのソフトウェアフレームワークは、動作環境（OE：Operating  Environment）を規定し、アプリケーションがその環境から使用するサービス及びインタフェースを指定する。SCA  OEは、関連する基板サポートパッケージで、コアフレームワーク（CF：Core  Framework）と、CORBAミドルウェアと、Portable  Operating  System  Interface（POSIX）に基づくオペレーティングシステム（OS：Operating  System）とを有する。JTRS  SCAはまた、アプリケーションソフトウェアコンポーネントの間でアプリケーションプログラムインタフェース（API：application  programming  interface）を規定するビルディングブロック構造（API  Supplementに規定される）を提供する。
【００３９】
JTRS  SCAコアフレームワーク（CF）は、埋め込み式分散型コンピュータ通信システムでソフトウェアアプリケーションコンポーネントの開発、管理、相互接続及び相互通信を提供するオープンソフトウェアインタフェース及びプロファイルの基本的な“コア”のセットを規定するアーキテクチャ概念である。インタフェースはJTRS  SCA仕様で規定され得る。しかし、開発者は、そのうちのいくつかを実装してもよく、いくつかは非コアアプリケーション（すなわち、波形等）により実装されてもよく、いくつかはハードウェア装置プロバイダにより実装されてもよい。
【００４０】
説明の目的のみで、本発明から利益を受ける通信システムの例の簡単な説明について、図１に示す非限定的な例に関して説明する。通信システム50のこのハイレベルなブロック図は、基地局部分52と、本発明で使用されるように変更され得る無線メッセージ端末とを有する。基地局部分52は、無線リンクでVHFネット64又はHFネット66に音声又はデータを通信及び送信するVHF無線機60及びHF無線機62を有する。VHFネット64及びHFネット66のそれぞれは、複数のそれぞれのVHF無線機68及びHF無線機70と、無線機68、70に接続されたパーソナルコンピュータワークステーション72とを有する。アドホック通信ネットワーク73は、図示のように様々な構成要素と相互運用可能である。従って、HF又はVHFネットワークは、インフラのないアドホック通信ネットワークとして動作可能なHF及びVHFネット部分を有することがわかる。UHF無線機及びネット部分は図示されてないが、これらが含まれてもよい。
【００４１】
HF無線機は、非限定的な例として、復調回路62aと、適切な畳み込みエンコーダ回路62bと、ブロックインタリーバ62cと、データランダム化回路62dと、データ及びフレーム化回路62eと、変調回路62fと、照合フィルタ回路62gと、適切なクランプ装置（clamping  device）を備えたブロック又はシンボル等化回路62hと、デインタリーバ及びデコーダ回路62iと、モデム62jと、電力適合回路62kとを有し得る。前記及び他の回路は、本発明に必要な何らかの機能と、当業者に示唆される他の機能とを実行するように動作する。全てのVHF移動体無線機と送受信局とを含み、他の図示の無線機も同様の機能回路を有してもよい。
【００４２】
基地局部分52は、PABX82に接続する公衆交換電話網（PSTN：public  switched  telephone  network）80への陸線接続を有する。衛星地上局のような衛星インタフェース84はPABX82に接続し、PABX82は無線ゲートウェイ86a、86bを形成するプロセッサに接続する。これらは、それぞれVHF無線機60又はHF無線機62に相互接続する。プロセッサは、ローカルエリアネットワークを通じてPABX82及び電子メールクライアント90に接続する。無線機は、適切な信号生成器及び変調器を有する。
【００４３】
Ethernet(登録商標)/TCP-IPローカルエリアネットワークは“無線”メールサーバとして動作してもよい。電子メールメッセージは、第２世代プロトコル／波形としてのSTANAG-5066を使用して、無線リンク及びローカル無線ネットワークで送信され得る。STANAG-5066の開示の全てが参照として取り込まれる。当然に、第３世代相互運用規格のSTANAG-4538が好ましく、STANAG-4538の開示の全てが参照として取り込まれる。相互運用規格のFED-STD-1052も従来の無線装置で使用され得る。FED-STD-1052の開示の全てが参照として取り込まれる。本発明で使用され得る装置の例は、Florida州MelbourneのHarris  Corporationにより製造される異なる無線ゲートウェイ及び無線機を有する。この装置には、非限定的な例として、RF5800、5022、7210、5710、5285並びにPRC117及び138シリーズの装置が含まれ得る。
【００４４】
これらのシステムは、RF-5710A高周波数（HF）モデムで、及びSTANAG4539として知られるNATO規格で動作可能であり、STANAG4539の開示の全てが参照として取り込まれる。STANAG4539は、9,600bpsまでのレートでの長距離HF無線回路の伝送を提供する。モデム技術に加えて、これらのシステムは、STANAG4538又はSTANAG5066のようなストレスのある戦術的なチャネルに設計されてこれに適した一連のデータリンクプロトコルを使用する無線電子メールプロダクトを使用し得る。STANAG4538及びSTANAG5066の開示の全てが参照として取り込まれる。また、無線機をISBモードに設定してHFモデムを固定データレートに設定して、19,200bpsほどの大きさの固定の非適応的データレートを使用することも可能である。符号合成技術及びARQを使用することも可能である。
【００４５】
本発明の非限定的な例は、耐故障性を提供する主データ又は通信パスを通じたチューブと同様の、複数の通信パス（すなわち、マルチパス）の“チューブ”又は“トレリス”
（TOMP）を組み込む。TOMPでは、スタンバイノードを形成する隣接ノードにより伝送が監視される。TOMPのノードは、主通信パスのノードの伝送を認識する。耐故障性を提供するために重複した伝送は必要なくてもよく、伝送がシーケンシャルであるため、TDMAシステムで実現可能である。TOMPの構成は動的であり、プライマリパスを通じたノードに分散される。
【００４６】
TOMPでは、トレリスの局所リンク中断は、トレリスの隣接ノードにより監視される。中断が認識された後に修復される。以下に説明する本発明の手法は、良好なリンクを能動的に選択し、リンク停止時間を最小化し、TOMPのようなマルチパスルーティング手法の全体の有効性を高める。リンク監視及び／又は予測は、全体パスを切り替える必要性を低減する。リンク最適化が局所で維持されるため、中断したリンクへの反応時間は最小化及び／又は除去される。データ配信のパスでの小さい中断のため、QOSは良好にサポートされる。
【００４７】
図２〜５を参照して、本発明による移動体アドホックネットワーク（MANET）10について説明する。MANET10は、ラップトップコンピュータ、携帯情報端末（PDA）又は移動電話のような複数の移動体ノード12と、複数の移動体ノード12を相互に接続する複数の無線通信リンク14とを有する。当業者にわかるように、リンク14は無線通信チャネルでもよい。
【００４８】
各移動体ノード12は、無線通信リンク14を介して他のノードと無線で一方向又は双方向に通信する通信装置32と、通信装置32を介して通信をルーティングするコントローラ34とを有するルータ30（図４）を有してもよい。また、コントローラ34の一部として又はコントローラに接続して、メモリ36が含まれてもよい。
【００４９】
図５に示すように、コントローラ34は、ルーティングプロトコルに基づいて、無線通信リンク14で例えばソースノードSから中間ノードを通じて各宛先ノードDに主通信パスMを確立するルート発見ユニット40を有してもよい。ルート発見ユニット40はまた、主通信パスMのノード12から“n”ホップ（例えば、１ホップ）の距離に位置するスタンバイノードにより規定される複数の移動体ノード12の間で代替通信パスAを確立し、ソースノードSから宛先ノードDへの各マルチパス通信経路MPを定める。コントローラ34は、当業者にわかるように、マルチパス通信経路MPに関連するルートテーブルを格納するルートキャッシュ42を有してもよい。
【００５０】
監視ユニット44は、隣接ノード12へのリンク品質を監視し、データ配信ユニット48は、少なくとも対応する主通信パスMを通じて宛先ノードDにデータを配信する。主通信パスMは、監視されたリンク品質に基づいて、マルチパス通信経路MP内で少なくとも１つの代替通信パスAに再構成されてもよい。
【００５１】
監視ユニット44は、隣接ノードから信号対雑音比（SNR：signal-to-noise  ratio）を要求してもよく、及び／又は隣接ノードへのビット誤り率（BER：bit  error  rate）を推定してもよい。監視ユニット44は、信号対雑音比（SNR）と隣接ノードへのビット誤り率（BER）とのうち少なくとも１つに基づいてリンク品質を予測してもよい。更に、監視ユニット44は、主通信パスMの再構成がリンク品質が閾値以下になることに基づくように、監視されたリンク品質と閾値とを比較してもよい。
【００５２】
データ配信ユニット48は、対応する主通信パスMと少なくとも１つの代替通信パスAとの双方を使用して、宛先ノードDにデータを配信してもよい。また、データ配信ユニット48は、時分割多重アクセス（TDMA）プロトコルを使用して、宛先ノードDにデータを配信することが好ましい。ルート発見ユニット40は、一方向及び／又は双方向通信を得るように、マルチパス通信経路MPを確立してもよい。
【００５３】
マルチパスルーティングのリンク品質の監視又は予測は、同じデータパスでのリンクダイバーシチ（データ転送用の複数のリンク）を提供することが好ましい。マルチパス通信経路MPの如何なるノード12も、例えばSNRを要求することにより、及び／又はBERを推定することにより、その転送データのリンク品質を監視及び／又は予測してもよい。リンク品質が閾値の下に落ちている場合（例えば、図２のリンクL1）、転送ノードは、マルチパス通信経路MP内で他のリンク（例えば、図３のL1及び／又はL3）の可用性を決定する。データは、ダイバーシチのため、双方のリンクL1及びL2を介して転送され得る。
【００５４】
新しいリンクを見つけることは、マルチパス通信経路MP内での局所処理である。決定を行うためにグローバルな認識は必要ないため、潜在的な故障リンクへの反応時間を短くすることができる。マルチパス通信経路MPでリンクを変更するこのプロアクティブ型手法は、（例えば、発見及び修復に基づく）パスバックアップ機構の使用を低減し、これにより、オーバーヘッドを低減してスループットを増加する。
【００５５】
本発明に従う手法は、リンク停止時間を低減し、TOMPのようなマルチパスルーティング方式の全体の有効性を高め得る。リンク品質の監視及び／又は予測は、全体パスを切り替える必要性を低減し得る。リンク最適化が局所で維持可能であるため、中断リンクへの反応時間が低減及び／又は除去される。データ配信のパスでの小さい中断のため、QOSは良好にサポートされる。
【００５６】
本発明の他の態様は、移動体アドホックネットワーク10を動作する方法を対象とし、図６のハイレベルなフローチャートを参照して説明する。この方法は、ブロック90で始まり、ルーティングプロトコルに基づいて、無線通信リンク14で、ソースノードSから中間ノード12を通じて宛先ノードDに主通信パスMを確立することを有する（ブロック91）。ブロック92において、代替通信パスAは、主通信パスMのノードから“n”ホップの距離に位置するスタンバイノードにより規定される複数の移動体ノード12の間で確立され、ソースノードSから宛先ノードDにマルチパス通信経路MPを定める。マルチパス通信経路MPの各ノード12の間でリンク品質が監視される（ブロック93）。ブロック94において、主通信パスMは、主通信パスMのノード12間での監視されたリンク品質に基づいて、マルチパス通信経路MP内で少なくとも１つの代替通信パスAに再構成される。
【００５７】
方法がブロック96で終了する前に、この方法は、主通信パスMを使用して、及び／又は主通信パスMと少なくとも１つの代替通信パスAとの双方を使用して、ソースノードSから宛先ノードDにデータを転送することを有する（ブロック95）。データは、時分割多重アクセス（TDMA）プロトコルを使用してソースノードSから宛先ノードDに転送されてもよく、主通信パスMは、一方向及び双方向通信のうち一方を得るように確立されてもよい。
【００５８】
代替通信パスAは、主通信パスのノードから１ホップの距離にあるスタンバイノードから確立されてもよい。また、リンク品質を監視することは、マルチパス通信経路MPの各ノード12で、隣接ノードから信号対雑音比（SNR）を要求すること、及び／又は隣接ノードへのビット誤り率（BER）を推定することを有してもよい。リンク品質を監視することは、信号対雑音比（SNR）と隣接ノードへのビット誤り率（BER）とのうち少なくとも１つに基づいてリンク品質を予測することを有してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の非限定的な例に従って使用可能な通信システムの例のブロック図
【図２】本発明の特徴によるソースノードと宛先ノードとの間のマルチパス通信経路を有する移動体アドホックネットワークの例を示す概略図
【図３】本発明の特徴によるソースノードと宛先ノードとの間のマルチパス通信経路を有する移動体アドホックネットワークの例を示す概略図
【図４】図２及び３の移動体アドホックネットワークで使用される無線通信ノードの例のブロック図
【図５】図４の無線通信ノードで使用されるコントローラの例のブロック図
【図６】本発明の方法の非限定的な例による基本手順の例を示すハイレベルなフローチャート
【符号の説明】
【００６０】
10  移動体アドホックネットワーク
12  移動体ノード
14  無線通信リンク
30  ルータ
32  通信装置
34  コントローラ
36  メモリ
38  データ配信ユニット
40  ルート発見ユニット
42  ルートキャッシュ
44  リンク監視ユニット
【図１】
2008167451.tif 000003
【図２】
2008167451.tif 000004
【図３】
2008167451.tif 000005
【図４】
2008167451.tif 000006
【図５】
2008167451.tif 000007
【図６】
2008167451.tif 000008