(57)【要約】      （修正有）【課題】コンピュータ可読媒体において具現化されるデータ構造を提供する。【解決手段】データ構造は、モバイルマルチホップ中継ネットワークにおいて局間で通信されるプロトコルデータユニット（ＰＤＵ）である。データ構造は、プロトコルデータユニットに対する中継媒体アクセス制御ヘッダ、ペイロード及び任意選択の巡回冗長チェックサムと、ＰＤＵが中継媒体アクセス制御プロトコルデータユニットであるか否かの指示とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ構造が、モバイルマルチホップ中継ネットワークにおける局間の通信用のプロトコルデータユニットである、コンピュータ可読媒体において具現化されるデータ構造であって、
前記プロトコルデータユニットに対する中継媒体アクセス制御ヘッダ、ペイロード及び任意選択の巡回冗長チェックサムと、
前記プロトコルデータユニットが中継媒体アクセス制御プロトコルデータユニットであるか否かの指示と
を含む、コンピュータ可読媒体において具現化されるデータ構造。
【請求項２】
前記ペイロードは、ゼロ以上の拡張サブヘッダ、ゼロ以上のサブヘッダ、ゼロ以上のＩＥＥＥ８０２．１６ｅＭＡＣ ＰＤＵ及びゼロ以上の中継ＭＡＣ ＰＤＵをさらに含む、請求項１に記載のデータ構造。
【請求項３】
前記中継媒体アクセス制御ヘッダは、ヘッダタイプフィールド、第１の予約ビットフィールド、中継モード指示フィールド、第２の予約ビットフィールド、拡張サブヘッダフィールド、第３の予約ビットフィールド、長さフィールド、コネクション識別子フィールド及びヘッダチェックシーケンスフィールドをさらに含む、請求項１に記載のデータ構造。
【請求項４】
前記中継ＭＡＣヘッダにおける第１のビットはヘッダタイプフィールドであって、該ヘッダタイプフィールドは使用されて、この媒体アクセス制御プロトコルデータユニットがペイロードを有するか否かを指示する、請求項３に記載のデータ構造。
【請求項５】
前記ヘッダタイプフィールドは、常に、この媒体アクセス制御プロトコルデータユニットがペイロードを有することを示す値に設定される、請求項４に記載のデータ構造。
【請求項６】
前記ヘッダタイプフィールドの直後のビットは、前記第１の予約ビットフィールドを構成する、請求項３に記載のデータ構造。
【請求項７】
前記第１の予約ビットフィールドの直後のビットは、前記通信に関与する前記局がＩＥＥＥ８０２．１６ｊ標準規格通信をサポートする場合、前記中継モード指示フィールドである、請求項３に記載のデータ構造。
【請求項８】
前記中継モード指示フィールドは、このＭＡＣヘッダが、ＩＥＥＥ８０２．１６ｄ／８０２．１６ｅ標準規格において定義される汎用ＭＡＣヘッダフォーマットに従うか否かを示す、請求項７に記載のデータ構造。
【請求項９】
前記中継モード指示フィールドは、該中継モード指示フィールドが０に等しい場合、このＭＡＣヘッダが、ＩＥＥＥ８０２．１６ｄ／８０２．１６ｅ標準規格において定義される汎用ＭＡＣヘッダフォーマットに従うことを示す、請求項８に記載のデータ構造。
【請求項１０】
前記中継モード指示フィールドは、該中継モード指示フィールドが１に等しい場合、このＭＡＣヘッダが中継ＭＡＣヘッダフォーマットに従うことを示す、請求項８に記載のデータ構造。
【請求項１１】
前記第１の予約ビットフィールドの直後のビットは、前記通信に関与する前記局がＩＥＥＥ８０２．１６ｄ／８０２．１６ｅ標準規格のみをサポートする場合、前記メッシュサブヘッダフィールドである、請求項３に記載のデータ構造。
【請求項１２】
前記中継モード指示ビットの直後の５ビットは、前記第２の予約フィールドを構成する、請求項３に記載のデータ構造。
【請求項１３】
前記第２の予約フィールド内の１ビットは使用されて、この媒体アクセス制御プロトコルユニットが中継媒体アクセス制御プロトコルユニットを含むか否かを指示する、請求項１２に記載のデータ構造。
【請求項１４】
前記第２の予約フィールドの直後のビットは前記拡張サブヘッダフィールドビットであって、該拡張サブヘッダフィールドビットは使用されて、この中継媒体アクセス制御ヘッダ後に任意の拡張サブヘッダがあるか否かを指示する、請求項３に記載のデータ構造。
【請求項１５】
前記拡張サブヘッダフィールドビットの直後の４ビットは、前記第３の予約ビットフィールドを構成する、請求項３に記載のデータ構造。
【請求項１６】
前記４ビットの第３の予約フィールドの連続した３ビットは、前記媒体アクセス制御プロトコルユニットの優先順位を示すために使用される、請求項１５に記載のデータ構造。
【請求項１７】
前記第３の予約フィールドの直後の１１ビットは前記長さフィールドを構成し、該長さフィールドは使用されて、前記媒体アクセス制御プロトコルユニット全体の全バイト長を指示する、請求項３に記載のデータ構造。
【請求項１８】
前記１１ビット長さフィールドは、１２ビットであるように１ビット左に拡張され、前記媒体アクセス制御プロトコルユニットのより長いサイズを表す、請求項１７に記載のデータ構造。
【請求項１９】
前記長さフィールドの直後の１６ビットは、前記媒体アクセス制御プロトコルユニットに属しているコネクションのコネクション識別子を含む前記コネクション識別子フィールドである、請求項３に記載のデータ構造。
【請求項２０】
前記コネクション識別子フィールドの直後の８ビットは、前記中継媒体アクセス制御ヘッダのチェックサムを含む前記ヘッダチェックサムフィールドである、請求項３に記載のデータ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には無線通信ネットワークに関し、特に、モバイルマルチホップ中継（mobile multihop relay）ネットワークにおけるプロトコルデータユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）は、多数の無線ネットワーク、たとえばＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ標準規格及びＩＥＥＥ８０２．１６／１６ｅ標準規格に従って設計されたネットワークの物理層（ＰＨＹ）において使用される変調技法である。ＯＦＤＭＡは、ＯＦＤＭに基づく多元接続方式である。ＯＦＤＭＡでは、複数の送受信機（ユーザ）に、これらの送受信機が同時に通信することができるように直交トーン（サブチャネル）及びタイムスロットの別個の組が割り当てられる。一例として、ＩＥＥＥ８０２．１６／１６ｅ標準規格は、１１ＧＨｚを下回る周波数での見通し外（non-line-of-sight）（ＮＬＯＳ）通信のための多元チャネル接続メカニズムとしてＯＦＤＭＡを採用した。
【０００３】
本明細書中に参照によって援用される、従来のＯＦＤＭＡベースのセルラネットワーク、たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１６／１６ｅ標準規格による無線ネットワークにおいて、ネットワークは、ポイント・ツー・マルチポイント（point-to-multipoint）トポロジの動作に限定し、そこでは、２つのタイプのネットワークエンティティ、すなわち基地局（ＢＳ）及び移動局（ＭＳ）のみが存在する。ＢＳは、特定のセルのＭＳとの全通信を管理及び調整する。各ＭＳは、ＢＳのみと直接通信し、ＢＳのみが、インフラストラクチャ、すなわちネットワークの「バックボーン」と通信する。すなわち、ＭＳとＢＳとの間には１ホップしかない。ＭＳ間の全通信がＢＳを通過しなければならない。さらに、ＢＳと各ＭＳとの間には１コネクションしかない。
【０００４】
一定のスペクトルに対しコネクションに沿った信号強度が大幅に失われるため、無線サービスのカバレッジエリアは地理的サイズが限られることが多い。さらに、ブロッキング及びランダムフェージングにより、受信障害地域、又はさらにはデッドスポットがもたらされることが多い。従来、この問題は、ＢＳをより高密度で配備することによって対処されてきた。しかしながら、特に、ＢＳのコストが高く、且つ干渉が増大する可能性があるため、この手法はあまり望ましくない。
【０００５】
代替手法では、中継ベースネットワークを使用することができる。このネットワークは、複数の移動局（ＭＳ）及び／又は加入者局（ＳＳ）を含む。比較的低コストの中継局ＲＳがＢＳの範囲を拡大する。局のうちのいくつかは、ＢＳと直接通信することができる。他の局は、ＲＳと直接通信し、ＢＳと間接的に通信することができる。明らかなように、ＲＳ及びＢＳ間又は２つの隣接するＲＳ間のリンク（すなわち、中継リンク）における通信はボトルネックとなる恐れがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
モバイルマルチホップ中継（ＭＭＲ）ネットワークにおいてリンクで動作しているプロトコルに対し新たな機能を提供する必要があることが理解される。たとえば、トラフィックのソースと宛先との間に複数のホップが存在する可能性があるため、今では中継局（ＲＳ）においてトラフィック転送及びルーティングは必須となっている。さらに、ＭＭＲネットワークでは、新たなサービス品質（ＱｏＳ）及びセキュリティ問題が適当に処置されなければならない。
【０００７】
不都合なことに、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ標準規格によって指定される媒体アクセス（ＭＡＣ）プロトコルデータユニット（ＰＤＵ）のレガシフォーマットは、非常に制限的且つ厳格であり、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊ標準規格に従って設計されたネットワークに対して特定のこうした多種多様のニーズをサポートする何らかの拡張又は変更なしには使用することができない。
【０００８】
結果として、中継リンク上のＭＡＣ  ＰＤＵに対し適当なフォーマットが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、コンピュータ可読媒体において具現化されるデータ構造を提供する。このデータ構造は、モバイルマルチホップ中継ネットワークにおいて局間で通信されるプロトコルデータユニット（ＰＤＵ）である。このデータ構造は、プロトコルデータユニットに対する中継媒体アクセスヘッダと、ペイロードと、任意選択の巡回冗長チェックサムと、ＰＤＵが中継媒体アクセスプロトコルデータユニットであるか否かの指示とを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
定義
本発明を明確にして説明するために、本明細書では以下の用語を定義しそれに従って使用する。
【００１１】
基地局（ＢＳ）
加入者機器とインフラストラクチャ又はネットワークバックボーンとの間の無線通信を提供する機器。
【００１２】
加入者局（ＳＳ）
加入者と基地局（ＢＳ）との間の通信を提供する汎用機器セット。
【００１３】
移動局（ＭＳ）
移動している間に又は不特定の場所で使用されるように意図される無線送受信機。ＭＳは、別途特に指定しない限り常に加入者局（ＳＳ）である。
【００１４】
中継局（ＲＳ）
無線送受信機であって、その機能が、他の局の間でデータを中継し情報を制御すること、及びマルチホップ通信をサポートするプロセスを実行することである、無線送受信機。
【００１５】
コネクション
物理層において、コネクションは、或る局のＲＦ送信機から１つ又は複数の送信アンテナを介して無線チャネルを通り、１つ又は複数の受信アンテナを介して別の局のＲＦ受信機に至る。物理的には、コネクションは、所定の組のサブチャネル及びタイムスロットを使用してＲＦ信号を通信する。論理層では、コネクションの対象部分は、送信機のプロトコルスタックの媒体アクセス層（ＭＡＣ）から受信機の媒体アクセス層に至る。論理的には、コネクションは、データ及び制御情報を単一ビットストリームとして搬送する。
【００１６】
ＭＡＣサービスデータユニット（ＭＳＤＵ）
所与の層のプロトコルにおいて指定され且つその層のプロトコル制御情報を含む一組のデータ、及び場合によってはその層のユーザデータ。
【００１７】
ＭＡＣプロトコルデータユニット（ＭＰＤＵ）
プロトコルの所与の層のプロトコルデータユニットであって、それより高い層から来るサービスデータユニットとその層のプロトコル制御情報とを含む、プロトコルデータユニット。「バースト」は、同様のコネクションに属する一連の連続したＭＰＤＵである。
【００１８】
ネットワーク構造
本発明の一実施の形態について図５に示すように、ネットワークは、一組のコネクション（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）を使用して一組の移動局（ＭＳ）から中継局（ＲＳ）にパケットを通信する。各移動局と中継局との間には１つのコネクションがある。中継局と基地局（ＢＳ）とは、単一コネクション２１０を使用してパケットを通信する。ＢＳはまた、直接コネクションＣ４及びＣ５を使用して他のＭＳ及びＳＳと通信することも可能である。ＢＳは、インフラストラクチャ５００と通信することができる。局のすべて及びインフラストラクチャ５００は、本発明の実施の形態によるデータ構造を格納するコンピュータ可読媒体又はメモリ５０１を含む。
【００１９】
パケットを、周波数及び期間の所定の組を使用するＯＦＤＭＡを使用して通信することができる。時間は、連続したフレームに分割される。各フレームは、ダウンリンク（ＤＬ）サブフレーム及びアップリンク（ＵＬ）サブフレームを含むことができる。割り当てられる資源の基本単位はスロットであり、それは、時間領域における複数のＯＦＤＭＡシンボルと、周波数領域における１つのサブチャネルとを含む。
【００２０】
明確にするために、本明細書では、中継リンクで送信されるＭＡＣ  ＰＤＵを中継ＭＡＣ  ＰＤＵと呼ぶ。
【００２１】
本発明の実施の形態による中継ＭＡＣ  ＰＤＵに対するフォーマットについては後述する。中継ＭＡＣ  ＰＤＵは、後に例示するように中継ＭＡＣ  ＰＤＵフォーマットを使用することができることに留意されたい。トンネルＰＤＵが、トンネル内で送信され、従来のＩＥＥＥ８０２．１６ｅ標準規格フォーマットに従い且つアクセスリンクから収集される１つ又は複数のＭＡＣ  ＰＤＵを含む。中継リンクでは、従来のＩＥＥＥ８０２．１６ｅ標準規格フォーマットに従うＰＤＵが送信される。こうしたＭＡＣ  ＰＤＵは、アクセスリンクから収集されるか、又はＲＳによって生成される。中継リンクでは、本発明の実施の形態による中継ＭＡＣ  ＰＤＵフォーマットに従うＰＤＵが送信される。こうしたＭＡＣ  ＰＤＵは、ＲＳによって直接生成される。
【００２２】
上述したように、従来のＩＥＥＥ８０２．１６ｅ標準規格フォーマットと本明細書で説明する中継ＭＡＣ  ＰＤＵフォーマットとに従うＭＡＣ  ＰＤＵは、中継リンクにおいて共存することが可能である。したがって、中継ＭＡＣ  ＰＤＵフォーマット及び従来のＩＥＥＥ８０２．１６ｅ標準規格フォーマットは、中継リンク上で明白に識別されることが必要である。
【００２３】
さらに、提案された中継ＭＡＣ  ＰＤＵフォーマットは、中継リンクにおいてＩＥＥＥ８０２．１６ｊで導入された多種多様の新たな機能をサポートするために十分汎用性がなければならない。
【００２４】
さらに、中継ＭＡＣ  ＰＤＵフォーマットは、将来の拡張のために十分柔軟性がなければならない。
【００２５】
中継ＭＡＣ  ＰＤＵのデータ構造又はフォーマットは、中継ＭＡＣ  ＰＤＵを送受信するあらゆる局においてコンピュータ可読媒体に格納される。データ構造は、データ構造と局及びインフラストラクチャ５００におけるコンピュータソフトウェア及びハードウェアコンポーネントとの間の構造的且つ機能的相互関係を定義し、それによりこのデータ構造の機能を具現化することが可能になる。
【００２６】
中継ＭＡＣ  ＰＤＵフォーマット
図１は、本発明の一実施の形態による中継ＭＡＣ  ＰＤＵ１００のフォーマットを示す。ＭＡＣ  ＰＤＵは、中継ＭＡＣヘッダ１１０、ペイロード１２０及び任意選択の巡回冗長検査（ＣＲＣ）１３０を含む。１つのフォーマットでは、ヘッダ１１０に従属するペイロード１２０は、サブヘッダ１２１及びＭＡＣ  ＰＤＵ１２２を含むことができる。中継ＭＡＣサブヘッダは任意選択である。これらを使用して、多種多様の信号処理及び管理機能、たとえばＱｏＳ、セキュリティ、ルーティングに必要な情報を伝送することができる。別のフォーマットでは、ペイロードは管理メッセージタイプ１２５及び管理メッセージ１２６である。
【００２７】
中継ＭＡＣヘッダフォーマット
図２〜図４はさまざまなフォーマットを示す。多数のフィールドがあるため、明確にするために参照符号は省略した。用語の意味は、自明であるか又は参照した標準規格において定義されている。
【００２８】
図２は、ペイロードが含まれる場合のＭＡＣ  ＰＤＵヘッダ１１０に対するフォーマットを示す。ヘッダは以下のフィールドを含む。すなわち、ヘッダタイプ（ＨＴ）、予約（ＲＳＶ）、中継モード指示（ＲＭＩ）２０１、予約（ＲＳＶ）、拡張サブヘッダフィールド（ＥＳＦ）、予約（ＲＳＶ）、長さ（ＬＥＮ）、ＣＩＤ及びヘッダチェックシーケンス（ＨＣＳ）である。ＲＭＩビット２０１は、このプロトコルデータユニットが中継媒体アクセス制御プロトコルデータユニットであるか否かを示す。
【００２９】
１ビットＨＴフィールドを使用して、従来のＩＥＥＥ８０２．１６ｅ標準規格ＭＡＣ  ＰＤＵヘッダにおけるＨＴビットと同様に、ＭＡＣ  ＰＤＵがペイロードを含むか否かを示すことができる。本明細書で定義する中継ＭＡＣヘッダは、ペイロードを有する中継ＭＡＣ  ＰＤＵにのみ適用されるため、中継ＭＡＣヘッダにおけるＨＴビットは、本質的に常に値が０であるということに留意されたい。
【００３０】
中継モード指示（ＲＭＩ）ビット２０１を使用して、従来の８０２．１６ｅＭＡＣ  ＰＤＵから本発明による中継ＭＡＣ  ＰＤＵを識別する。より詳細には、ＲＭＩビットが１に設定されている場合、ヘッダは、本明細書で説明する中継ＭＡＣヘッダフォーマットに従うものとする。一方、ＲＭＩビットが０に設定されている場合、ヘッダは８０２．１６ｅ汎用ＭＡＣヘッダフォーマットに従うものとする。なお、このビットは、８０２．１６ｅ汎用ＭＡＣヘッダにおいて、汎用ＭＡＣヘッダの後にメッシュサブヘッダが現れるか否かを示すために使用されたことに留意されたい。そのため、８０２．１６ｊ対応（capable）局（たとえばＭＳ、ＲＳ、ＢＳ）がモバイルマルチホップ中継ネットワークで動作している場合、中継ＭＡＣ  ＰＤＵヘッダにおけるこのビットは、中継モード指示ビットとして解釈されるものとする。一方、局が従来の８０２．１６ｄ／１６ｅ局であるか、又は従来の８０２．１６ｄ／１６ｅネットワークで動作する場合、このビットはメッシュサブヘッダビットとして解釈されるものとする。
【００３１】
何らかのペイロードを含む中継ＭＡＣ  ＰＤＵの場合、これらのＰＤＵは、ＲＳによって宛先に転送される。さまざまなルーティング設計をサポートするために、中継ＭＡＣ  ＰＤＵヘッダは、トンネルＣＩＤ又はＲＳの基本ＣＩＤを含むことができる。ＣＩＤ値の範囲が与えられると、ＲＳは、それがトンネルＣＩＤであるか基本ＣＩＤであるかを判断することができる。
【００３２】
図２に示す中継ＭＡＣ  ＰＤＵに対するヘッダフォーマットを、表１においてさらに説明する。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
中継ＭＡＣヘッダには、合計１０ビットが「予約」と設定されている。これらのビットの意味を、モバイルマルチホップ中継ネットワークにおける、ＣＩＤカプセル化、トラフィック優先順位付け等のさまざまな新たな機能をサポートするためにさらに定義することができる。
【００３５】
たとえば、図３に示すように、この時点では「予約」と設定されている中継ＭＡＣヘッダにおける第７ビットを使用して、中継ＭＡＣ  ＰＤＵにおいてＣＩＤカプセル化（ＣＥ）が使用されているか否かを指示することができる。別の例では、ヘッダの３ビット（第１１ビット〜第１３ビット）を使用して関連する中継ＭＡＣ  ＰＤＵの優先順位を示す。
【００３６】
中継ＭＡＣ  ＰＤＵは複数の８０２．１６ｅＭＡＣ  ＰＤＵを含む可能性があるため、長さフィールドを拡張する必要のある場合がある。そうである場合、ＬＥＮフィールドを１ビット左に拡張することにより、中継ＭＡＣ  ＰＤＵヘッダにおいてそれを１２ビットにすることができる。このため、長さフィールドによってサポートされる中継ＭＡＣ  ＰＤＵの最大全長は４０９６バイトになり、それは、ほとんどのタイプのトラフィックの集合体をサポートするために十分であるはずである。そして、図４に示すように、それに従って優先順位フィールドを左に１ビットシフトしなければならない。
【００３７】
上述した新たな特徴を除けば、中継ＭＡＣ  ＰＤＵヘッダは、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ標準規格において定義されるような従来のＭＡＣヘッダに似ている。
【００３８】
本発明を好ましい実施の形態の例として説明したが、本発明の精神及び範囲内で他のさまざまな適応及び変更を行うことができるということが理解されるべきである。したがって、添付の特許請求の範囲の目的は、本発明の真の精神及び範囲内にあるこうしたすべての変形及び変更を包含することである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施の形態による中継ＭＡＣ  ＰＤＵのフォーマットのブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態による、ペイロードが含まれる場合の中継ＭＡＣ  ＰＤＵヘッダのフォーマットのブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態による、ペイロードが含まれる場合の中継ＭＡＣ  ＰＤＵヘッダのフォーマットのブロック図である。
【図４】本発明の一実施の形態による、ペイロードが含まれる場合の中継ＭＡＣ  ＰＤＵヘッダのフォーマットのブロック図である。
【図５】本発明の一実施の形態によるマルチホップモバイル中継（ＭＭＲ）ネットワークのブロック図である。
【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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【外国語明細書】
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