(57)【要約】  無線ネットワークにおいてアクセス・ポイントを選択する方法及び装置を記載する。方法及び装置は、候補アクセス・ポイント毎にアクセス・リンク・コストを算出し、各候補アクセス・ポイントとゲートウェイとの間の経路コストを受信し、アクセス・リンク・コスト及び経路コストを使用してコスト関数を推定し、コスト関数に基づいて候補アクセス・ポイントのうちの１つを選択する。方法及び装置は、選択されたアクセス・ポイントとの接続を更に確立する。方法及び装置は、端末装置とアクセス・ポイントとの間のアクセス・リンク・コストを測定し、推定するために、受信信号電力及び他の情報を含むプローブ要求メッセージに応じてビーコン及びメッセージを受信する。アクセス・ポイントとの接続を維持するための方法及び装置も説明する。
2010520676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ネットワークにおけるアクセス・ポイントを選択する方法であって、
候補アクセス・ポイント毎にアクセス・リンク・コストを算出する工程と、
ゲートウェイと、前記候補アクセス・ポイントそれぞれとの間の経路コストを受信する工程と、
前記アクセス・リンク・コスト及び前記経路コストを使用してコスト関数を推定する工程と、
前記コスト関数に基づいて前記候補アクセス・ポイントのうちの１つを選択する工程とを含む方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、前記選択されたアクセス・ポイントとの接続を確立する工程を更に含む方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法であって、
チャネル・インデクスを初期化する工程と、
前記チャネル・インデクスによって索引化されたチャネル上のビーコンにリッスンする工程と、
前記ビーコンに含まれる情報及び受信信号電力を記録する工程と、
前記チャネル・インデクスによって索引化された前記チャネル上のアクセス・ポイントと、端末装置との間の前記アクセス・リンク・コストを測定し、推定する工程とを更に含む方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法であって、
走査する対象のチャネルが更に存在しているかを判定する工程と、
走査する対象のチャネルが更に存在している場合、前記チャネル・インデクスを次のチャネルに調節する工程とを含む方法。
【請求項５】
請求項３記載の方法であって、前記受信信号電力は、パケット喪失レート及び期待データ伝送レートを推定するために使用される方法。
【請求項６】
請求項３記載の方法であって、前記ビーコンに含まれる前記情報は、経路コスト・メトリックと、送信電力の表示と、アクセス・ポイント負荷と、前記候補アクセス・ポイントに現在接続されている端末装置全ての期待伝送時間の和と、前記候補アクセス・ポイントに現在接続されている前記端末装置全てのスループット限度とを含み、前記情報は、前記候補アクセス・ポイントによって測定された情報、及び前記候補アクセス・ポイントによって推定された情報のうちの何れかである方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法であって、前記コスト関数は、ゲートウェイと前記候補アクセス・ポイントとの間の前記経路コスト及び前記アクセス・リンク・コストの和であり、前記経路メトリックがバックボーン経路性能メトリックである方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法であって、前記無線ネットワークは、メッシュ・ネットワーク及びツリー・ベース・ネットワークのうちの１つである方法。
【請求項９】
請求項２記載の方法であって、
チャネル・インデクスを初期化する工程と、
前記チャネル・インデクスによって索引化されるチャネル上のプローブ要求メッセージを送信する工程と、
プローブ要求応答メッセージを受信する工程と、
前記プローブ要求応答メッセージに含まれた情報及び受信信号電力を記録する工程と、
前記チャネル・インデクスによって索引化された前記チャネル上のアクセス・ポイントと端末装置との間の前記アクセス・リンク・コストを測定し、推定する工程とを更に含む方法。
【請求項１０】
請求項９記載の方法であって、
走査する対象のチャネルが更に存在しているかを判定する工程と、
走査する対象のチャネルが更に存在している場合、前記チャネル・インデクスを次のチャネルに調節する工程とを含む方法。
【請求項１１】
請求項９記載の方法であって、前記受信信号電力は、パケット喪失レート及び期待データ伝送レートを推定するために使用される方法。
【請求項１２】
請求項９記載の方法であって、前記プローブ要求応答メッセージに含まれる前記情報は、経路コスト・メトリックと、送信電力の表示と、アクセス・ポイント負荷と、前記候補アクセス・ポイントに現在接続されている端末装置全ての期待伝送時間の和と、前記候補アクセス・ポイントに現在接続されている前記端末装置全てのスループット限度とを含み、前記情報は、前記候補アクセス・ポイントによって測定された情報、及び前記候補アクセス・ポイントによって推定された情報のうちの何れかである方法。
【請求項１３】
無線ネットワークにおけるアクセス・ポイントを選択する装置であって、
候補アクセス・ポイント毎にアクセス・リンク・コストを算出する手段と、
ゲートウェイと、候補アクセス・ポイントそれぞれとの間の経路コストを受信手段と、
前記アクセス・リンク・コスト及び前記経路コストを使用してコスト関数を推定する手段と、
前記コスト関数に基づいて前記候補アクセス・ポイントのうちの１つを選択する手段とを備える装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の装置であって、前記選択されたアクセス・ポイントとの接続を確立する手段を更に備える装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の装置であって、
チャネル・インデクスを初期化する手段と、
前記チャネル・インデクスによって索引化されたチャネル上のビーコンにリッスンする手段と、
前記ビーコンに含まれる情報及び受信信号電力を記録する手段と、
前記チャネル・インデクスによって索引化された前記チャネル上のアクセス・ポイントと、端末装置との間の前記アクセス・リンク・コストを測定し、推定する手段とを備える装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の装置であって、
走査する対象のチャネルが更に存在しているかを判定する手段と、
走査する対象のチャネルが更に存在している場合、前記チャネル・インデクスを次のチャネルに調節する手段とを更に備える装置。
【請求項１７】
請求項１５記載の装置であって、前記受信信号電力は、パケット喪失レート及び期待データ伝送レートを推定するために使用される装置。
【請求項１８】
請求項１５記載の装置であって、前記ビーコンに含まれる前記情報は、経路コスト・メトリックと、送信電力の表示と、アクセス・ポイント負荷と、前記候補アクセス・ポイントに現在接続されている端末装置全ての期待伝送時間の和と、前記候補アクセス・ポイントに現在接続されている前記端末装置全てのスループット限度とを含み、前記情報は、前記候補アクセス・ポイントによって測定された情報、及び前記候補アクセス・ポイントによって推定された情報のうちの何れかである装置。
【請求項１９】
請求項１３記載の装置であって、前記コスト関数は、ゲートウェイと前記候補アクセス・ポイントとの間の前記経路コスト及び前記アクセス・リンク・コストの和であり、前記経路コストは、バックボーン経路性能メトリックである装置。
【請求項２０】
請求項１４記載の装置であって、
チャネル・インデクスを初期化する手段と、
前記チャネル・インデクスによって索引化されるチャネル上のプローブ要求メッセージを送信する手段と、
プローブ要求応答メッセージを受信する手段と、
前記プローブ要求応答メッセージに含まれた情報及び受信信号電力を記録する手段と、
前記チャネル・インデクスによって索引化された前記チャネル上のアクセス・ポイントと端末装置との間の前記アクセス・リンク・コストを測定し、推定する手段とを更に備える装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の装置であって、
走査する対象のチャネルが更に存在しているかを判定する手段と、
走査する対象のチャネルが更に存在している場合、前記チャネル・インデクスを次のチャネルに調節する手段とを更に備える装置。
【請求項２２】
請求項２０記載の装置であって、前記受信信号電力は、パケット喪失レート及び期待データ伝送レートを推定するために使用される装置。
【請求項２３】
請求項２０記載の装置であって、前記プローブ要求応答メッセージに含まれる前記情報は、経路コスト・メトリックと、送信電力の表示と、アクセス・ポイント負荷と、前記候補アクセス・ポイントに現在接続されている端末装置全ての期待伝送時間の和と、前記候補アクセス・ポイントに現在接続されている前記端末装置全てのスループット限度とを含み、前記情報は、前記候補アクセス・ポイントによって測定された情報、及び前記候補アクセス・ポイントによって推定された情報のうちの何れかである装置。
【請求項２４】
アクセス・ポイントとの接続を維持する方法であって、
前記アクセス・ポイントのコストを監視する工程と、
候補アクセス・ポイントのコストを監視する工程と、
前記アクセス・ポイントの前記コストを第１の所定の閾値と比較する工程と、
前記第１の比較の結果が、前記第１の所定の閾値未満の場合、前記アクセス・ポイントの前記コストと、前記候補アクセス・ポイントのうちの１つのコストとの間の差を第２の所定の閾値と比較する工程と、
前記第２の比較の結果が前記第２の所定の閾値よりも大きい場合、前記接続が所定の期間の間、続いているかを判定する工程と、
前記アクセス・ポイントから切断する工程と、
前記判定の結果が肯定的な場合、前記候補アクセス・ポイントのうちの前記１つと接続する工程とを含む方法。
【請求項２５】
アクセス・ポイントとの接続を維持する装置であって、
前記アクセス・ポイントのコストを監視する手段と、
候補アクセス・ポイントのコストを監視する手段と、
前記アクセス・ポイントの前記コストを第１の所定の閾値と比較する手段と、
前記第１の比較の結果が、前記第１の所定の閾値未満の場合、前記アクセス・ポイントの前記コストと、前記候補アクセス・ポイントのうちの１つのコストとの間の差を第２の所定の閾値と比較する手段と、
前記第２の比較の結果が前記第２の所定の閾値よりも大きい場合、前記接続が所定の期間の間、続いているかを判定する手段と、
前記判定の結果が肯定的な場合、前記候補アクセス・ポイントのうちの前記１つと接続する手段とを備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ネットワークに関し、特に、マルチホップ無線ネットワークにおけるアクセス・ポイント又は中継ノードの選択に関する。端末装置は、無線ネットワーク内の経路メトリック、及び端末装置と、アクセス・ポイント又は中継ノードとの間のアクセス・リンク品質に基づいてアクセス・ポイント又は中継ノードを選択する。
【背景技術】
【０００２】
シングルホップ無線ネットワークにおいてアクセス・ポイント（ＡＰ）を選択するためのいくつかの手法が文献において提案されている。ＡＰ選択の従来の手法は、最強の受信信号強度を有するＡＰに端末装置が連係／接続する受信信号強度表示子（ＲＳＳＩ）に基づく。しかし、このポリシーは、端末装置にとって重要な他の要因（ＡＰ負荷など）を無視している。前述の要因は非常に劣悪な性能につながり得る。一従来技術では、連係／接続された端末装置はＡＰを選択するためのメトリックとして使用される。しかし、このメトリックは、端末装置とＡＰとの間のアクセス・リンク品質を考慮に入れない。別の従来技術の手法では、ＡＰに連係／接続されたユーザ／端末装置の総数、及びユーザ／端末装置の平均パケット誤り率に基づいたＡＰ選択メトリックが、ＡＰを選択するために使用される。しかし、このメトリックにおいて使用されるモデルは、端末装置間の帯域幅の競合、及び端末装置の異なるリンク・データ・レートを捕捉するものでない。更に別の従来技術の手法では、端末装置／ユーザ・ＡＰ連係／接続を判定する集中化手法が、ユーザ／端末装置に対するネットワーク全体の最高・最低の公平な帯域幅割り当てを確実にするために使用される。しかし、この手法は、各端末装置の帯域幅が分かる中央コントローラを必要とする。
【０００３】
上記手法は全て、端末装置が有線バックボーンから一ホップしか離れておらず、無線アクセス・リンクがボトルネックであるとみなされるシングルホップ無線ネットワークのために設計されている。上記手法は全て、端末装置の通信性能に対する、ネットワーク内の経路の品質の変動及びアクセス・リンク品質の影響を併せて考慮に入れている訳でない。  
マルチホップ無線ネットワークでは、端末装置の通信性能（例えば、公平性、スループット）は、アクセス・リンクによって影響を受けるのみならず、ＡＰ／中継ノード（ＲＮ）とゲートウェイ（ＧＷ）／基地局（ＢＳ）との間の接続によっても影響を受ける。したがって、マルチホップ無線ネットワークにおけるＡＰ／ＲＮ選択の問題が考慮に入れられると、シングルホップ無線ネットワークの手法を使用することは可能でない。ネットワーク内の経路品質及びアクセス・リンクを考慮に入れた新たなＡＰ選択手法を策定する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
端末装置からＡＰまでのアクセス・リンク品質、及びネットワーク内の経路メトリックを考慮に入れることによる、マルチホップ無線ネットワークにおけるＡＰ／ＲＮをどのようにして選択するかという課題に対する解決策が効果的になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、無線ネットワークに関し、特に、マルチホップ無線ネットワークにおけるアクセス・ポイント又は中継ノードの選択に関する。ＡＰ／ＲＮは、バックボーン／インフラストラクチャのマルチホップ無線ネットワークを形成するよう相互接続される。１つ又は複数のＡＰ／ＲＮは、インターネットにアクセスするためのＧＷ／ＲＳとしてふるまう、インターネット又は有線インフラストラクチャにも接続される。アクセス・ポイント又は中継ノードは次いで、ゲートウェイ又は基地局を介してインターネットとの間でのデータ伝送のルート／経路を選択する。端末装置は、パケット中継に参加せず、ネットワーク・アクセスを得るために一ＡＰ／ＲＮと連係する必要がある。端末装置は、無線ネットワーク内のＡＰ／ＲＮとＧＷ／ＢＳとの間の経路メトリック、及び端末装置とアクセス・ポイント又は中継ノードとの間のアクセス・リンク品質に基づいてアクセス・ポイント又は中継ノードを選択する。端末装置は、クライアント・ノードあるいは局あるいはホストあるいはモバイル・ノード（あるいは、総称して「ノード」とも呼ばれている）であり得、更に、網間接続機能を介して無線ネットワークと通信する携帯電話機、ＰＤＡ、ラップトップ又はコンピュータであり得る。端末装置は固定型であってもモバイルであってもよい。
【０００６】
本発明は、マルチホップ無線ネットワークにおいてアクセス・ポイント（ＡＰ）又は中継ノード（ＲＮ）を端末装置が選択するための方法及び装置である。ホットスポット内にみられるものなどのシングルホップ無線ネットワークでは、ＡＰ又は基地局（ＢＳ）は有線バックボーンに接続され、端末装置は有線バックボーンから一ホップ離れているに過ぎない。前述のシングルホップ構成では、無線リンクは一般にボトルネックである。マルチホップ無線ネットワークでは、端末装置の通信品質は、端末装置とＡＰ／ＲＮとの間のアクセス・リンク、及び連係されたＡＰ／ＲＮからゲートウェイまでの無線接続によって定められる。本明細書及び特許請求の範囲使用の「／」は、同一又は類似の構成部分又は構造の別名を表す。通信経路上の両方の区間を考慮に入れれば、本発明はマルチホップ無線ネットワークにおけるＡＰ／ＲＮ選択手法を表す。端末装置は、ビーコン・フレーム及びプローブ応答フレームにおいて供給される情報、並びにそれ自身の測定及び算出に基づいてアクセス・リンク品質を評価する。端末装置は、走査処理中の拡張ＡＰビーコン又はプローブ応答からのＧＷ／ＢＳと潜在ＡＰ／ＲＮそれぞれとの間の経路品質も分かっている。前述の２つのメトリックを組み合わせれば、端末装置は、それ自身とゲートウェイとの間の通信品質を向上させるためのＡＰ選択決定を行う。本発明のＡＰはメッシュＡＰ又はツリーＡＰであり得、ここで、「メッシュ」又は「ツリー」は考えられるトポロジを表す。メッシュＡＰ及びツリーＡＰは、無線ネットワークの現在のトポロジ構造である。本発明は、何れの特定のネットワーク・トポロジにも限定されるものでない。
【０００７】
マルチホップ無線ネットワークは、防衛、メトロエリア・インターネット・アクセス、及びトランジェント・ネットワークにおける適用例を有する有望な技術として台頭している。本発明では、インフラストラクチャ・マルチホップ無線ネットワークを検討する。インフラストラクチャ・マルチホップ無線ネットワークは中継ノード及び端末装置を含む。中継ノードは、ネットワーク・インフラストラクチャの一部であり、バックボーン・マルチホップ無線ネットワークを形成するよう相互接続される。中継ノードは、ルーティング及びパケット転送に参加する。中継ノードは、端末装置のアクセス・ポイント（ＡＰ）としてもふるまい得る。端末装置は、ネットワーク・アクセスを得るようＡＰ又はＲＮと連係／接続する。端末装置（ＰＤＡ、ラップトップ。コンピュータ、携帯電話機等など）はパケット中継に参加するものでない。端末装置は、そのパケットを宛先に転送するためにＡＰ／ＲＮに依存する。１つ又は複数の中継ノードは、インターネットにアクセスするために、１つ又は複数のゲートウェイを介してインターネット又は有線インフラストラクチャにも接続される。
【０００８】
インフラストラクチャ・マルチホップ無線ネットワークにおける端末装置とゲートウェイとの間の通信をサポートするためには、端末装置・近傍ＡＰの連係／接続が必要である。ＡＰ／ＲＮは、バックボーンにおけるルーティング・プロトコル、及びパケット中継に使用されるルートが、考えられるルート全てのうちのどれになるかを判定するためのルーティング・メトリックを使用する。端末装置が受ける性能は、端末装置とＡＰ／ＲＮとの間のアクセス・リンク、及び連係されたＡＰ／ＲＮからゲートウェイ（ＧＷ）／ＢＳまでの無線接続に大きく依存する。前者は、アクセス・リンク（すなわち、無線バックボーンと端末装置との間のエッジ／経路）の品質を定める一方、後者は内部バックボーン・インフラクストラクチャ内の品質を定める。
【０００９】
マルチホップ無線ネットワークにおいてアクセス・ポイントを選択する方法及び装置を記載する。方法及び装置は、候補アクセス・ポイント毎のアクセス・リンク・コストを算出する方策と、各候補アクセス・ポイントとゲートウェイとの間の経路コストを受け取る方策と、アクセス・リンク・コスト及び経路コストを使用して結合アクセス・ポイント選択コスト関数を推定する方策と、結合アクセス・ポイント選択コスト関数に基づいて候補アクセス・ポイントのうちの１つを選択する方策とを含む。方法及び装置は更に、選択されたアクセス・ポイントとの接続を確立する。方法及び装置は、端末装置とアクセス・ポイントとの間のアクセス・リンク品質を測定し、推定するために、受信信号電力及び他の情報を含むプローブ要求メッセージに応じて、メッセージ及びビーコンを受け取る。更に、アクセス・ポイントとの接続を維持する方法及び装置は、アクセス・ポイントのコストを監視し、候補アクセス・ポイントのコストを監視し、第１の所定の閾値と、アクセス・ポイントのコストを比較し、第１の比較の結果が第１の所定の閾値未満の場合、アクセス・ポイントのコストと、候補アクセス・ポイントのうちの１つのコストとの間の差を第２の所定の閾値と比較し、第２の比較の結果が第２の所定の閾値よりも大きい場合、所定の期間の間、接続が続いているかを判定し、アクセス・ポイントから切断し、上記判定の結果が肯定の場合、候補アクセス・ポイントのうちの１つに接続する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の原理による、ネットワーク・システムの概略図である。
【図２】パッシブ走査を使用した、本発明のＡＰ選択方法を示すフローチャートである。
【図３】アクティブ走査を使用した、本発明のＡＰ選択方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の周期的走査方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明のＡＰ／ＲＮの詳細の例示的な実施例を示すブロック図である。
【図６】本発明による、端末装置の詳細を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、添付図面とともに読むと、以下の詳細な説明から最もよく理解される。添付図面は、以下に簡単に説明する以下の図を含む。
【００１２】
ネットワーク内の経路メトリック、及び端末装置からＡＰへのアクセス・リンク品質を考慮に入れることによる、マルチホップ無線ネットワークにおいてＡＰ／ＲＮをどのようにして選択するかという課題に対する解決策を本明細書及び特許請求の範囲に記載する。
【実施例】
【００１３】
図１は、本発明の原理によるネットワーク・システムの概略図である。ネットワーク・システムは３つの構成要素（すなわち、中継ノード（ＲＮ）／アクセス・ポイント（ＡＰ）１０５、端末装置１１０、及びゲートウェイ（ＧＷ）／基地局（ＢＳ）１１５）を有する。中継ノードは、複数の物理無線インタフェース、又は、複数の論理インタフェースに分けられた単一の物理無線インタフェースを有し得る。１つ又は複数の物理無線インタフェース若しくは論理無線インタフェースはアクセス・インタフェースである。その他のインタフェースは中継インタフェースである。アクセス・インタフェースは、無線ネットワークにアクセスするためにＡＰ／ＲＮに端末装置が連係／接続するために使用される。中継インタフェースは、中継ノード間のデータ（パケット）転送のためのバックボーン／インフラストラクチャ・マルチホップ無線ネットワークを構築するために使用される。１つ又は複数の中継ノードは、ＧＷ／ＢＳの有線インターネット迂回中継インタフェースを介して有線インタフェース（ネットワーク）１２０に接続される。一般に、ＲＮは静止状態にあるが、そうでなくてもよい。ＧＷ／ＢＳはインターネット・ゲートウェイとも呼ばれる。本発明の原理によれば、２つ以上のＧＷ／ＢＳが存在し得る。しかし、図を明瞭にするために図１には１つのみを表す。ＰＤＡ、ラップトップ、コンピュータ、携帯電話機等などの端末装置は、パケット中継又はルート選択処理には参加しない。端末装置は、無線ネットワークへのアクセスを得るためにＡＰ／ＲＮに連係／接続する必要がある。端末装置は、連係／接続されたＡＰ／ＲＮとの間でパケット（データ）を送受信する。宛先に対する残りのパケット中継／ルーティング／配信は、ルーティング・プロトコル及びルーティング・メトリックを使用してＡＰ／ＲＮによって行われる。
【００１４】
インフラストラクチャ・マルチホップ無線ネットワークにおけるトラフィックの大半は、有線ネットワーク又はインターネットとの間のトラフィックになる。本発明は、ＧＷ／ＢＳを介した、端末装置と有線インターネットとの間の通信の性能の向上に関する。マルチホップ無線ネットワーク内のＲＮ／ＡＰは、ディスカバリ及びルーティングのプロトコル又は構成により、ＧＷ／ＢＳへの経路を確立し、維持するものとする。
【００１５】
本発明は単一のＧＷ／ＢＳシナリオに限定されない。本発明は複数ゲートウェイのシナリオにも適用可能である。マルチホップ無線ネットワークにおける複数のＧＷ／ＢＳの場合、マルチホップ無線ネットワーク内のＲＮ／ＡＰは、ディスカバリ及びルーティングのプロトコル又は構成により、一次ＧＷ／ＢＳへの経路を確立し、維持することが可能である。ＲＮ／ＡＰと外部の有線ネットワークとの間のトラフィックは一次ＧＷ／ＢＳを通って流れる。マルチホップ無線ネットワーク内のＲＮ／ＡＰが複数のＧＷ／ＢＳへの経路を確立し、維持し、ＲＮ／ＡＰがトラフィックを外部の有線ネットワークに転送する場合に負荷平衡が使用されることも考えられる。
【００１６】
本明細書及び特許請求の範囲では、ＪＳＥＬと呼ばれる結合ＡＰ／ＲＮ選択メトリックに基づいた結合ＡＰ／ＲＮ選択手法を説明する。結合ＡＰ／ＲＮ選択メトリックは、端末装置から、連係されたＡＰ／ＲＮへのアクセス・リンク品質、及び連係されたＡＰ／ＲＮからゲートウェイへのマルチホップ無線ネットワーク内の経路メトリックを考慮に入れる。
【００１７】
端末装置が受ける性能は、アクセス・リンク（端末装置から連係／接続ＡＰ／ＲＮまで）の品質、及びバックボーン経路（連係／接続ＡＰ／ＲＮからＧＷ／ＢＳまで）の品質に大きく依存する。一部のＡＰ／ＲＮは良好なアクセス・リンクを提供し得るが、バックボーン経路における劣悪な品質はシステムの劣悪な性能につながる。他のＡＰ／ＲＮは、ＧＷ／ＢＳへの高品質経路を有し得るが、第１のホップ上の端末装置への不可逆アクセス・リンクを有し得、これは、劣悪なシステム性能にもつながる。したがって、良好なエンドツーエンド性能を達成するために、ＡＰ選択基準は、前述の２つの要因（ＧＷ／ＢＳへの高品質経路、及び良好なアクセス・リンク品質）を考慮に入れるべきである。本明細書及び特許請求の範囲では、結合ＡＰ選択メトリックを定義している。これにより、端末装置が、結合メトリック値が最善のＡＰを選択する。結合メトリックは、
ＪＳＥＬ＝（１−β）Ｍ（ａ）＋βＭ（ｐ）  （１）
として、式で表すことが可能である。ここで、Ｍ（ａ）は端末装置とＡＰ／ＲＮとの間のアクセス・リンク品質を表すアクセス・リンク・メトリックであり、Ｍ（ｐ）はマルチホップ無線ネットワーク内のＧＷ／ＢＳとＡＰ／ＲＮとの間のバックボーン経路の品質を反映している。バックボーン経路（ＡＰ／ＲＮとＧＷ／ＢＳとの間）は中継バックボーンとも呼ばれる。端末装置は、結合メトリックが最善のＡＰを選択する。βは、設計パラメータである（０＜＝β＜＝１）である。（１）の数式は、アクセス・リンク品質とバックボーン経路品質との間のバランスとしてみることが可能である。
【００１８】
特定のＧＰとＧＷ／ＢＳとの間には複数の経路が存在し得る。ＡＰは、中継バックボーン内のアクティブ・ルーティング・プロトコル又はパッシブ・ルーティング・プロトコルにより、特定のルーティング・メトリックに基づいて最善の経路を発見し、維持する。Ｍ（ｐ）は中継バックボーンにおけるＡＰ／ＲＮとＧＷ／ＢＳとの間の最善の経路のコストを表す。しかし、端末装置は、ルーティングに関与せず、候補ＡＰとＧＷ／ＢＳとの間の経路品質の知識を有するものでない。本発明のＡＰ選択方法では、ＡＰ／ＲＮのビーコンが、中継バークボーンにおけるＡＰとＧＷ／ＢＳとの間の経路コスト情報を収容するよう拡張される。
【００１９】
本発明のＡＰ選択方法、及び結合メトリックの形成は、マルチホップ・ネットワーク内の何れのタイプのアクセス・リンク・メトリック及び経路メトリックとともに機能するよう十分に汎用的である。例えば、ホップ値、期待伝送時間、期待伝送数、無線及び帯域幅が分かっているルーティング経路メトリックを、マルチホップ無線ネットワーク内の経路メトリックとして選択することが可能である。すなわち、上記識別されたメトリックを含むメトリックの何れも、単独で、又は何れかの組合せで使用することが可能である。１つ又は複数の経路メトリックの選択は構成可能なネットワーク・パラメータである。
【００２０】
アクセス・リンク品質Ｍ（ａ）のメトリックの場合、通常のメトリック（受信信号強度表示子（ＲＳＳＩ）、連係された端末装置の数、ＡＰ／ＲＮ負荷、及び端末装置の平均パケット誤り率など）を使用することが可能である。しかし、前述の従来技術のメトリックは、アクセス・リンク品質の局面全てを完全かつ正確に捕捉するものでなく、劣悪な性能につながり得る。したがって、３つの新たなアクセス・リンク・メトリックを本明細書及び特許請求の範囲において定義する。本明細書及び特許請求の範囲記載の３つの新たなメトリックは、アクセス・リンク品質を完全かつ正確に表す。本明細書及び特許請求の範囲記載の３つのアクセス・リンク・メトリックのうちの１つの選択は、構成可能なネットワーク・パラメータである。
【００２１】
３つの新たなアクセス・リンク・メトリックのうちの最初のものはＡＰＥＴＴであり、これは、ＡＰ／ＲＮとその連係／接続された端末装置との間のリンク全ての集約されたＡＰ期待伝送時間として定義される。ＣはＡＰ／ＲＮに現在、連係／接続されている端末装置の組を表し、ｎは、新たな端末装置である。ｎがこのＡＰ／ＲＮと連係／接続した場合、ＡＰＥＴＴは、
【数１】
2010520676.tif 000003
であり、ここで、ｓは標準テスト・パケット（例えば、１０２４バイトなどの標準サイズのパケットであり、（単純にするために、ｓは、メトリックの算出において１にセットすることも可能であり））、ｒｊは、端末装置ｊとＡＰ／ＲＮとの間のリンク・データ・レートを表す。Ｔｏｈは、アクセス・オーバヘッド及びプロトコル・オーバヘッドを含む無線オーバヘッドである。特定の無線技術から判断して、Ｔｏｈを推定することが可能である。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａの場合、Ｔｏｈは１８５μｓである。単純にするために、Ｔｏｈを０にセットすることも可能である。ｒｊは、現在のアクセス・リンク状態に基づいてＡＰ／ＲＮと端末装置ｊが送信標準テスト・パケットを交換する、端末装置ｊとＡＰ／ＲＮとの間のリンクのデータ・レートである。ｒｊの推定はレート適合の局所の実現形態に依存する。Ｅｊは、現在のリンク・データ・レート（ｒｊ）で標準テスト・パケットが伝送される、端末装置ｊとＡＰ／ＲＮとの間のアクセス・リンク上のパケット喪失レートである。
【００２２】
３つの新たなアクセス・リンク・メトリックのうちの第２のものである競合アウェア期待伝送時間（ＣＡＥＴＴ）は、連係されたＡＰにデータ・パケットを、当該ＡＰと連係された他の端末装置との間で伝送について競合している間に、端末装置が送出するための期待伝送時間として定義される。
【００２３】
【数２】
2010520676.tif 000004
として式で表すことが可能である。
【００２４】
ここで、ＥｎはｎとＡＰ／ＲＮとの間のリンク上のパケット喪失レートであり、ｓは標準テスト・パケット（例えば、１０２４バイトなどの、標準サイズのパケット）のサイズを表し、（単純にするために、ｓはメトリックの算出において１にセットすることも可能であり、）ｒｊは端末装置ｊとＡＰ／ＲＮとの間のリンク・データ・レートである。ＣＡＥＴＴｎは、新たな端末装置自体に関係し、ＡＰ／ＲＮに連係／接続された端末装置がそれら自身の間で帯域幅及びチャネル・アクセスを求めて競合するという効果を捕捉する。これは、端末装置が達成することが可能なスループットがそれ自身のリンク・データ・レートのみならず、他の端末装置のリンク・データ・レートにも依存するということを意味する。直感的に、端末装置は、先行チャネル競合の間にその他の端末装置が首尾良くチャネルを獲得した場合にその伝送を完了するまで待たなければならない。その他の端末装置の伝送が速いほど、伝送するためにこの端末装置が待つための待ち時間は短くなる。低リンク・データ・レートの端末装置により、その他の装置のスループットが低減する。新たな端末装置を含む、ＡＰ／ＲＮに連係／接続された端末装置がｍ個あるものとする。媒体アクセス制御プロトコル層における競合のために、ＡＰ／ＲＮに連係／接続された端末装置ｊ（ｊ∈Ｃ∪ｎ）はそれぞれ、等しい伝送機会を得る。端末装置とＡＰ／ＲＮとの間のアクセス・リンクに誤りがなく、各端末装置ｊがデータ・パケットの送信器であり、全てのパケットの長さ／サイズが等しい場合、総ネットワーク・スループットの上限は
【数３】
2010520676.tif 000005
である。各ノードのスループットの上限はよって、
【数４】
2010520676.tif 000006
である。更に、ＣＡＥＴＴｎは、アクセス・リンク上のパケット喪失レートを考慮に入れる。不可逆な、又は高雑音のアクセス・リンクにより、再送の数は大きくなり、スループットは減少する。（４）中の項
【数５】
2010520676.tif 000007
は、受信器に向けてパケットを首尾良く配信するための再送の平均数である。よって、（４）は、端末装置がパケットを伝送するための期待伝送時間であり、これは、チャネル・アクセス競合、リンク・データ・レート及びパケット喪失を考慮に入れることによって得られる。
【００２５】
３つの新たなアクセス・リンク・メトリックのうちの第３のものは、無線及びＡＰ負荷アウェア（ＲＡＬＡ）メトリックである。新たな端末装置ｎのＲＡＬＡは、端末装置ｎのＡＰ負荷調節された期待伝送時間として定義される。このメトリックは、チャネル利用可能な帯域幅が分かっていること、及び負荷平衡を組み入れている。ＡＰ／ＲＮに連係／接続された端末装置はアクセス・チャネル帯域幅を共有している。ＲＡＬＡは、
【数６】
2010520676.tif 000008
として式で表すことが可能であり、ここで、ρは、新たな端末装置ｎなしの現在のチャネル利用度を表し、ρｎは新たな端末装置のチャネル利用度を表す。ρｎは、端末装置ｎが連係／接続するＡＰ／ＲＮがどれであるかに依存しないので、話を単純にするために、新たな端末装置のρｎは、ＲＡＬＡ  メトリックが算出される場合、０にセットすることが可能である。
【００２６】
別の実施例では、式（５）の第２項は、重み付けされたパケット誤り率として考えることが可能である。例えば、Ｅｒ＜Ｅ０の場合、ω（Ｅｒ）＝１であり、Ｅ０≦Ｅ≦Ｅｍａｘの場合、ω（Ｅｒ）＝１／（１−Ｅｒ）であり、Ｅ＞Ｅｍａｘの場合、ω（Ｅｒ）＝∞である。Ｅｎ未満のパケット誤り率を備えたリンクには、パケット誤り率の増加に応じて増加させて重み付けされる。Ｅ０未満のパケット誤り率を備えたリンクは等しく重み付けされる。Ｅ０以上Ｅｍａｘ以下のパケット誤り率を備えたリンクは、パケット誤り率の増加に応じて増加させて重み付けされる。Ｅｍａｘを上回るパケット誤り率を備えたリンクは、リンク品質が非常に劣悪である理由でＡＰ選択において考慮に入れられない。同様に、式（５）の第３項は、重み付けされたチャネル利用度と考えることが可能である。例えば、ρ＜ρ０の場合、ω（ρ）＝１であり、ρ０≦ρ≦ρｍａｘの場合、ω（ρ）＝１／（１−ρ−ρｎ）であり、ρ＞ρｍａｘの場合、ω（ρ）＝∞である。以上では、ρ０未満のチャネル利用度を備えたリンクは等しく重み付けされる。ρ０以上ρｍａｘ以下の間のチャネル利用度を備えたリンクには、そのチャネル利用度の増加とともに増加する重みが与えられる。ρｍａｘよりも大きな利用度を備えたリンクは、ネットワークにおいてホットスポットをもたらすことを避けるために、ＡＰ選択において考慮に入れられない。
【００２７】
ＲＡＬＡを算出するために、端末装置はそのアクセス・リンクのためのＡＰ／ＲＮチャネル利用度／負荷を知る必要がある。端末装置は、隠れたノードが理由で、ＡＰ／ＲＮチャネル利用度を正確に測定することが可能でない。ＡＰ／ＲＮチャネル利用度はＡＰ／ＲＮによって推定されなければならない。ＡＰ／ＲＮは、各期間Ｔｐ中のチャネル使用中時間の量（Tbusy）を測定する。ＡＰ／ＲＮチャネル利用度は、
【数７】
2010520676.tif 000009
として推定することが可能である。ＡＰビーコンは、ＡＰ／ＲＮチャネル利用度情報を収容するよう拡張される。
【００２８】
端末装置がＡＰ／ＲＮに連係／接続された後、そのＡＰ／ＲＮによって測定されるチャネル利用度はその端末装置の負荷を含む。しかし、他のＡＰ／ＲＮによって測定されるチャネル利用度はこの端末装置の負荷を含むものでない。別のＡＰ／ＲＮに切り換えるか否かを判定するために、端末装置が、他のＡＰのＲＡＬＡを、現在連係／接続しているＡＰ／ＲＮのＲＡＬＡと比較すると、端末装置はこの要因を考慮に入れなければならない。端末装置は、連係／接続されていないＡＰ／ＲＮのＲＡＬＡメトリックを算出する場合、それ自身のトラフィック負荷を、ＡＰトラフィック負荷アウェア・メトリックに加える。
【００２９】
ＡＰＥＴＴ、ＣＡＥＴＴ及びＲＡＬＡメトリックを算出するために、端末装置は、ＡＰ／ＲＮと端末装置（自体）との間のリンクのデータ・レート及びパケット喪失レートが分からなければならない。従来技術では、パケット喪失レート及びリンク・データ・レートを測定するために、プロービング・パケットが使用されている。すなわち、ノードはプロービング・パケットを送信してパケット喪失レート及びリンク・データ・レートを測定する。しかし、新たな端末装置がＡＰ／ＲＮを選択したい場合、プロービング・パケットを使用して、ＡＰ／ＲＮと、新たな端末装置との間のアクセス・リンクのパケット喪失レートを測定することは非常に困難である。この測定手法は、正確な結果を得るために、特定数のサンプルを必要とするからである。これは、長い測定間隔を必要とする。端末装置は、（その現在のＡＰ／ＲＮのアクセス・リンク品質劣化のために、新たなＡＰ／ＲＮへのハンドオフ期間中に、又はその初期化期間中に）、連係／接続するＡＰ／ＲＮを選択する場合、決定をすばやく行いたい。更に、ビーコンは一般に、他のレートよりもビット誤りに対して耐性があり、実際のデータ伝送レートとは異なり得る固定の低データ・レートでブロードキャストされるので、ビーコンを使用してパケット喪失レートを測定するのは困難である。よって、ＡＰ／ＲＮ選択のための走査時間を削減するために、パケット喪失レートを得るための測定及び推定のハイブリッド手法が本発明において使用される。特に、ビーコン又はプローブ応答メッセージの受信信号強度が、パケット喪失レート及び期待データ伝送レートを推定するために使用される。
【００３０】
無線技術及び物理層モードから判断すれば、パケット喪失レートをチャネル信号対雑音比（ＳＮＲ）γから推定することが可能である。物理層（ＰＨＹ）モードｍ（ここで、１、２、５．５、１１Ｍｂｐｓデータ・レートそれぞれに対してｍ＝１，２、３、４である）のＩＥＥＥ８０２．１１ｂの場合、パケット喪失確率は、
【数８】
2010520676.tif 000010
で、算出することが可能であり、ここで、ｓはパケット・サイズ
【数９】
2010520676.tif 000011
であり、
【数１０】
2010520676.tif 000012
は、データ・フレーム／パケットの誤り確率及び肯定応答（ＡＣＫ）フレーム／パケットの誤り確率それぞれである。ＡＣＫフレームは常に、最低レートで送信され、そのサイズはデータ・フレームよりもずっと短い。したがって、ＡＣＫフレームの誤り確率はデータ・フレームの誤り確率と比較して非常に低く、よって、首尾良く伝送される確率は、
【数１１】
2010520676.tif 000013
として近似することが可能である。データ・フレームの誤り確率は、
【数１２】
2010520676.tif 000014
で表される。
【００３１】
ここで、
【数１３】
2010520676.tif 000015
は、常にＰＨＹモード１で伝送されるヘッダの誤り確率であり、
【数１４】
2010520676.tif 000016
は、ＭＡＣオーバヘッドを含む媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層ペイロードの誤り確率である。更に、
【数１５】
2010520676.tif 000017
は、ビット誤り率
【数１６】
2010520676.tif 000018
により、
【数１７】
2010520676.tif 000019
として表すことが可能である。ビット誤り率
【数１８】
2010520676.tif 000020
は、ＰＨＹモードｍ毎に得ることが可能である。
【００３２】
物理層（ＰＨＹ）モードｍのＩＥＥＥ８０２．１１ａの場合、パケット喪失レートＥの上限は
【数１９】
2010520676.tif 000021
であり、ここでｓはパケット・サイズであり、ｄｆｒｅｅは、ＰＨＹモードｍにおいて選択された畳み込み符号の自由距離であり、ａｄは距離ｄ誤りの総数であり、Ｒｃは、モードｍの畳み込み符号レートであり、ｐｄは、正確でない経路が、正確な経路から距離ｄ離れたビタビ復号化器によって選ばれる確率である。硬判定復号化が施されると、ｐｄは、
【数２０】
2010520676.tif 000022
で表される。ここで、Ｐｂは、チャネルＳＮＲγに依存する、ＩＥＥＥ８０２．１１ａＰＨＹモードｍにおいて選択された変調手法のビット誤り確率である。
【００３３】
本発明のハイブリッドの測定及び推定の手法では、ＡＰビーコン又はプローブ応答のメッセージが、送信電力を収容するよう拡張される。端末装置ｎは、ビーコン及び／又はプローブ応答から受信チャネルＳＮＲを推定する。端末装置は次いで、ＥＴＴｎを最小にするデータ・レート又はＰＨＹモードｍを選択する。
【００３４】
【数２１】
2010520676.tif 000023
このＭｉｎ（ＥＴＴｎ）は、拡張ビーコン内に収容された情報により、ＲＡＬＡメトリック又はＡＰＥＴＴの値を計算するために使用される。
【００３５】
別の実施例では、端末装置は、ＣＡＥＴＴｎを最小にするリンク・データ・レート又はＰＨＹモードｍを選択する。
【００３６】
【数２２】
2010520676.tif 000024
更に、本発明では、ＡＰ選択プロトコルを記載している。本発明の分散ＡＰ選択プロトコルは、連係／接続するＡＰ／ＲＮを端末装置が判定し、更新し、変更することを可能にする。一般に、端末装置は、その初期のブートストラップ手順中の走査により、その近傍においてＡＰ／ＲＮを発見する。走査は、アクティブであってもパッシブであってもよい。パッシブ走査では、端末装置は、各チャネル上で受け取るビーコン全てからの情報を記録する。アクティブ走査では、端末装置はプローブ要求メッセージを送信し、プローブ要求を聞いたＡＰ／ＲＮは、プローブ応答メッセージで走査端末装置に応答する。
【００３７】
ＡＰ／ＲＮは、プロアクティブ、オンデマンド、又はハイブリッド・ルーティング・プロトコルを使用して、ＧＷ／ＢＳへのルート／経路を確立し、維持し、マルチホップ無線ネットワーク内のＧＷ／ＢＳとそれ自身との間のルート／経路コストを知る。別の実施例では、ＡＰ／ＲＮは、構成機構を介してＧＷ／ＢＳへのルート／経路を確立し、維持することができる。
【００３８】
図２を参照すれば、パッシブ走査を使用したＡＰ選択手法を示す。端末装置は、各チャネル上のＡＰ／ＲＮからの拡張ビーコンにリッスンし、受信するビーコン全てにおける情報及び受信信号電力を記録する。ＡＰ選択を決定するための更なる情報を端末装置に提供するために、ビーコンは、ＡＰ／ＲＮとＧＷ／ＢＳとの間の経路コスト、送信電力、ＡＰ／ＲＮ負荷、ＡＰ／ＲＮに現在、連係／接続されている端末装置のＥＴＴの和
【数２３】
2010520676.tif 000025
、ＡＰ／ＲＮに現在、連係／接続されている端末装置のスループット限度
【数２４】
2010520676.tif 000026
、及び他の情報を含むよう拡張される。前述のパラメータはＡＰ／ＲＮによって測定され、推定され、端末装置が結合ＡＰ／ＲＮ選択メトリックを算出するために必要である。端末装置は更に、ビーコンを受信するＡＰ／ＲＮそれぞれとそれ自身との間のアクセス・リンク品質（パケット喪失レート及びリンク・データ・レートを含む）を測定し、推定する。走査の終了時に、端末装置は、その近傍におけるＡＰ／ＲＮについての情報を得ている。端末装置は次いで、潜在的なＡＰ／ＲＮ毎にアクセス・リンク・コストを算出する。端末装置は次いで、マルチホップ無線ネットワークにおけるＡＰ／ＲＮからＧＷ／ＢＳまでの経路品質及びアクセス・リンク品質を捕捉する（１）により、結合ＡＰ選択コスト関数ＪＳＥＬを推定する。これは、結合ＡＰ選択コストが最善のＡＰ／ＲＮのうちの１つを選択し、選択されたＡＰ／ＲＮとの連係／接続を確立する。
【００３９】
特に、２０５で、カウンタ又はインデクスが第１のチャネルに初期化される。端末装置は、２１０で、チャネル上で受信するビーコンにリッスンし、そのチャネル上で受信される拡張ビーコンに含まれる受信信号電力及び他の情報を記録する。拡張ビーコンは、ＡＰ／ＲＮとインターネットＧＷ／ＢＳとの間の経路コストと、送信電力と、ＡＰ／ＲＮ負荷と、ＡＰ／ＲＮに現在、連係／接続されている端末装置のＥＴＴの和
【数２５】
2010520676.tif 000027
と、ＡＰ／ＲＮに現在連係／接続されているクライアントのスループット限度
【数２６】
2010520676.tif 000028
と、他の情報とを含む。前述のパラメータは、ＡＰ／ＲＮによって測定され、推定され、端末装置が結合選択メトリックを算出するために必要である。端末装置は、２１５で、パケット喪失レート及びリンク・データ・レートを含む、ビ―コンを受信するチャネル上のＡＰ／ＲＮそれぞれとそれ自身との間のアクセス・リンク・コスト／品質を測定し、推定する。２２０で、走査する対象のチャネルが更に存在しているかを判定するためのテストを行う。走査する対象のチャネルがもう存在していない場合、端末装置は、その近傍においてＡＰ／ＲＮについての情報を得ている。端末装置は次いで、２２５で、潜在的なＡＰ／ＲＮ毎にアクセス・リンク・コストを算出する。端末装置は次いで、２３０で、マルチホップ無線ネットワークにおけるＡＰ／ＲＮからＧＷ／ＢＳまでの経路品質、及びアクセス・リンク品質を捕捉する（１）により、結合ＡＰ選択コスト関数ＪＳＥＬを推定する。端末装置は次いで、２３５で、最善の結合ＡＰ選択コストを備えた、ＡＰ／ＲＮのうちの１つを選択し、２４０で、選択されたＡＰ／ＲＮとの連係／接続を確立する。走査する対象のチャネルが更に存在している場合、カウンタ／インデクスが調節され、端末装置は２１０に進む。当業者は、設計者の選好に応じてカウンタ／インデクスを増減させることが可能であるということを認識するであろう。本明細書及び特許請求の範囲も目的では、増加が選択される。
【００４０】
図３を参照すれば、アクティブ走査を使用したＡＰ選択方法を示す。端末装置は、各チャネル上でプローブ要求メッセージを送信し、近傍におけるＡＰ／ＲＮからの拡張プローブ応答メッセージを待つ。端末装置は、受信信号電力、及び受信するプローブ応答全ての情報を記録する。ＡＰ選択を定めるために更なる情報を端末装置に供給するために、各ＡＰ／ＲＮからのプローブ応答メッセージは、ＡＰ／ＲＮとインターネットＧＷ／ＢＳとの間の経路コスト、送信電力、ＡＰ／ＲＮ負荷、ＡＰ／ＲＮに現在、連係／接続されている端末装置のＥＴＴの和
【数２７】
2010520676.tif 000029
、ＡＰ／ＲＮに現在、連係／接続されている端末装置のスループット限度
【数２８】
2010520676.tif 000030
、及び他の情報を含むよう拡張される。前述のパラメータはＡＰ／ＲＮによって測定され、推定され、端末装置が結合ＡＰ／ＲＮ選択メトリックを算出するために必要である。端末装置は、パケット喪失レート及びリンク・データ・レートを含む、各プロ―ブ応答メッセージを受信するＡＰ／ＲＮそれぞれとそれ自身との間のアクセス・リンク品質を測定し、推定する。走査の終了時に、端末装置は、その近傍におけるＡＰ／ＲＮについての情報を得ている。端末装置は次いで、潜在的なＡＰ／ＲＮ毎にアクセス・リンク・メトリックを算出する。端末装置は次いで、マルチホップ無線ネットワークにおけるＡＰ／ＲＮからＧＷ／ＢＳへの経路品質、及びアクセス・リンク品質を捕捉する（１）による結合ＡＰ選択コスト関数ＪＳＥＬを推定する。端末装置は次いで、最善の結合ＡＰ選択コストを備えたＡＰ／ＲＮを選択し、選択されたＡＰへの連係及び／接続を確立する。
【００４１】
３０５で、カウンタ又はインデクスが第１のチャネルに初期化される。３１０で、端末装置は、チャネル上のプローブ要求メッセージを送信し、３１５で、チャネル上の近傍のＡＰ／ＲＮからの拡張プローブ応答メッセージを待つ。更に３１５では、端末装置は、受信信号電力、及びチャネル上で受信するプローブ応答全ての情報を記録する。ＡＰ選択を判定するために更なる情報を端末装置に提供するために、各ＡＰ／ＲＮからのプローブ応答メッセージが、ＡＰ／ＲＮとインターネットＧＷ／ＢＳとの間の経路コスト、送信電力、ＡＰ／ＲＮ負荷、ＡＰ／ＲＮに現在連係／接続されている端末装置のＥＴＴの和
【数２９】
2010520676.tif 000031
、ＡＰ／ＲＮに現在連係／接続されている端末装置のスループット限度
【数３０】
2010520676.tif 000032
、及び他の情報を含むよう拡張される。前述のパラメータがＡＰ／ＲＮによって測定され、推定され、端末装置が結合選択メトリックを算出するために必要である。端末装置は次いで、３２０で、パケット喪失レート及びリンク・データ・レートを含む、各プローブ応答メッセージを受信するチャネル上の各ＡＰ／ＲＮとそれ自身との間のアクセス・リンク・コスト／品質を測定し、推定する。３２５で、走査する対象のチャネルが更に存在しているかを判定するためのテストが行われる。走査する対象のチャネルがもう存在しない場合、端末装置は、その近傍におけるＡＰ／ＲＮについての情報を得ている。端末装置は次いで、３３０で、潜在的なＡＰ／ＲＮ毎にアクセス・リンク・メトリックを算出する。端末装置は次いで、３３５で、マルチホップ無線ネットワークにおけるＡＰ／ＲＮからＧＷ／ＢＳへの経路品質及びアクセス・リンクを捕捉する（１）により、結合ＡＰ選択コスト関数ＪＳＥＬを推定する。端末装置は、次いで、３４０で、結合ＡＰ選択コストが最善のＡＰ／ＲＮを選択し、３４５で、選択されたＡＰとの連係／接続を確立する。走査する対象のチャネルが更に存在している場合、カウンタ／インデクスが調節され、端末装置は３１０に進む。当業者は、設計者の選好に応じてカウンタ／インデクスを増減させることが可能であるということを認識するであろう。本明細書及び特許請求の範囲の目的では、増加が選択される。
【００４２】
図４を参照すれば、ＡＰ／ＲＮとＧＷ／ＢＳとの間の経路及びアクセス・リンクの状態の頻繁な変動に対処するために、選択されたＡＰとの連係／接続後、端末装置は、周期的なバックグラウンド走査により、その現在のＡＰ／ＲＮの結合ＡＰ／ＲＮ選択コストを監視し、他のＡＰ／ＲＮの結合ＡＰ／ＲＮ選択コストも監視する。現在のＡＰ／ＲＮの結合ＡＰ／ＲＮ選択コストが閾値Ｔ１を上回っているか、又は、別のＡＰ／ＲＮの結合ＡＰ／ＲＮ選択コストが、少なくとも閾値Ｔ２だけ、端末装置が現在連係／接続されているＡＰ／ＲＮのコストよりも高く／低く、端末装置が、期間Ｔｍよりも長い間、現在のＡＰ／ＲＮに連係／接続されている場合、端末装置は、（現在のＡＰ／ＲＮから切断した後）新たなＡＰ／ＲＮとの連係／接続を起動させる。閾値Ｔ１及びＴ２、並びに、バックグラウンド走査間隔は、選択されたＡＰ／ＲＮのチャーニングを阻止するために使用される。新たなＡＰへの連係／接続後、端末装置は新たなＡＰ／ＲＮを少なくとも最小時間Ｔｍの間、使用する。特殊なケースは、Ｔｍを０にセットするというものである。上記は、変動するリンク品質状態及びトラフィック負荷へのすばやい応答をなお達成しながら、ＡＰ／ＲＮ選択が安定するようにしている。リンク品質及びトラフィック負荷における頻繁な変動を処理するための他の手段には、量子化メトリックの使用が含まれる。
【００４３】
特に、端末装置は、４０５で、その現在のＡＰ／ＲＮの結合ＡＰ／ＲＮ選択コストを監視し、４１０で、周期的バックグランド走査により、他のＡＰ／ＲＮの結合ＡＰ／ＲＮ選択コストを監視する。現在のＡＰ／ＲＮのコストが閾値Ｔ１を上回るかを判定するためのテストが４１５で行われる。現在のＡＰ／ＲＮの結合ＡＰ／ＲＮ選択コストが閾値Ｔ１以下の場合、別のＡＰ／ＲＮの結合ＡＰ／ＲＮ選択コストが、端末装置が現在連係／接続されているＡＰ／ＲＮの結合ＡＰ／ＲＮ選択コストよりも少なくとも閾値Ｔ２だけ高い／低いかを判定するための別のテストが４２０で行われる。別のＡＰ／ＲＮの結合ＡＰ／ＲＮ選択コストが、現在のＡＰ／ＲＮの結合ＡＰ／ＲＮ選択コストよりも少なくとも閾値Ｔ２だけ高い／低い場合、期間Ｔｍを上回る期間の間、端末装置が現在のＡＰ／ＲＮに連係／接続されているかを判定するための別のテストが４２５で行われる。少なくともＴｍの間、接続が続いている場合、端末装置は、４３０で、（端末装置が、現在のＡＰ／ＲＮから切断した後、）新たなＡＰ／ＲＮへの連係／接続を起動させる。閾値Ｔ１及びＴ２、並びにバックグランド走査間隔が、選択されたＡＰ／ＲＮのチャーニングを阻止するために使用される。新たなＡＰへの連係／接続後、端末装置は少なくとも最小時間Ｔｍの間、新たなＡＰ／ＲＮを使用する。端末装置が、Ｔｍよりも長い期間の間、ＡＰ／ＲＮに連係／接続されていない場合、端末装置は４０５に進む。別のＡＰ／ＲＮの結合ＡＰ／ＲＮ選択コストが、少なくとも閾値Ｔ２だけ、現在のＡＰ／ＲＮの結合ＡＰ／ＲＮ選択コストよりも高い訳でない場合、端末装置は４０５に進む。現在のＡＰ／ＲＮ連係／接続の結合ＡＰ／ＲＮ選択コストが閾値Ｔ１を上回る場合、端末装置は４２５で行われるテストに進む。Ｔ１、Ｔ２及びＴｍは、構成パラメータである。例えば、上述の通り、特殊なケースは、Ｔｍを０にセットするというものである。
【００４４】
図５は、本発明のＡＰ／ＲＮの詳細の例示的な実施例を示すブロック図である。ＡＰ／ＲＮは、構成部分のうちでもとりわけ、ルート選択モジュール５０５と、ＡＰコスト推定モジュール５１０と、メッセージ処理モジュール５１５と、１つ又は複数の無線通信インタフェース・モジュール５２０とを含む。ＡＰコスト推定モジュールは、ＡＰ／ＲＮ負荷、ＡＰ／ＲＮに現在連係／接続されている端末装置のＥＴＴの和
【数３１】
2010520676.tif 000033
ＡＰ／ＲＮに現在連係／接続されている端末装置のスループットの限度
【数３２】
2010520676.tif 000034
を測定し、推定する。メッセージ処理モジュールは、拡張ビーコン・メッセージを送出し、更に、プローブ要求メッセージを処理し、無線通信インタフェースを介してプローブ応答メッセージによって回答する。ＡＰ推定結果は、拡張ビーコン又はプローブ応答メッセージにおいて端末装置に通信される。ルート選択モジュールは、ＧＷ／ＢＳとそれ自身との間の経路を確立し、維持し、（データ）パケットを転送する無線インタフェース及びルートを定め、更に、ＧＷ／ＢＳとそれ自身との間の経路メトリックに関する情報も有し、メッセージ処理モジュールに経路メトリック情報を通信し、経路メトリックは、拡張ビーコン又はプローブ応答メッセージにも含まれる。
【００４５】
図６は、本発明による端末装置の詳細を示すブロック図である。端末装置は、他の構成部分のうちでもとりわけ、メッセージ処理モジュール６０５と、リンク品質推定モジュール６１０と、ＡＰ選択モジュール６１５と、クロック・タイマ６２０と、無線通信インタフェース・モジュール６２５とを含む。メッセージ処理モジュールは、無線インタフェースを介して受信された拡張ビーコンを処理し、更に、無線インタフェースを介してプローブ要求メッセージも送出し、受信プローブ応答メッセージを処理する。リンク品質推定モジュールは、パケット喪失レート及びリンク・データ・レートを含む、ＡＰ／ＲＮと端末装置との間のアクセス・リンク品質を測定し、推定する。ＡＰ選択モジュールは、近傍内のＡＰ／ＲＮ毎に結合ＡＰ選択メトリックを算出し、端末装置が連係／接続するＡＰ／ＲＮを判定する。クロック・タイマは、期間Ｔｍの間、各接続が残っている／続いていることを確実にするために使用される。
【００４６】
シミュレーション結果は、マルチホップ無線ネットワークにおけるＡＰ／ＲＮ選択中のＡＰ／ＲＮからＧＷ／ＢＳへの経路品質、及び端末装置とＡＰ／ＲＮとの間のアクセス・リンク品質を併せて考慮に入れることにより、より高いスループット、及び、低いエンドツーエンド遅延をもたらすことにより、通信品質が大きく向上する。
【００４７】
本発明は、種々の形態のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、特殊用途向プロセッサ、又はそれらの組合せで実現することができる。好ましくは、本発明は、ハードウェア及びソフトウェアの組合せとして実現される。更に、ソフトウェアは好ましくは、プログラム記憶装置上に有形に実施されたアプリケーション・プログラムとして実現される。アプリケーション・プログラムは、何れかの適切なアーキテクチャを備えたマシンにアップロードすることができ、マシンによって実行することもできる。好ましくは、マシンは、１つ又は複数の中央処理装置（ＣＰＵ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、及び入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェースなどのハードウェアを有するコンピュータ・プラットフォーム上に実現される。コンピュータ・プラットフォームは、オペレーティング・システム及びマイクロ命令コードも含む。本明細書及び特許請求の範囲記載の種々の処理及び機能はマイクロ命令コードの一部であっても、オペレーティング・システムを介して実行されるマイクロ命令コードの一部又はアプリケーション・プログラムの一部（あるいはそれらの組合せ）であり得る。更に、種々の他の周辺装置は、更なるデータ記憶装置及び印刷装置などのコンピュータ・プラットフォームに接続することができる。
【００４８】
添付図面に表す構成システム部分及び方法工程の一部は好ましくはソフトウェアで実現されるので、システム構成部分（又は処理工程）間の実際の接続は、本発明がプログラムされるやり方によって変わり得る。本明細書及び特許請求の範囲記載の教示から判断して、当業者は、本発明の前述及び同様な実現形態又は構成に想到することができるであろう。
【図１】
2010520676.tif 000035
【図２】
2010520676.tif 000036
【図３】
2010520676.tif 000037
【図４】
2010520676.tif 000038
【図５】
2010520676.tif 000039
【図６】
2010520676.tif 000040
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月2日(2009.9.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ネットワークにおけるアクセス・ポイントを選択する方法であって、
チャネル・インデクスを初期化する工程と、
ビーコン・メッセージ及びプローブ要求応答メッセージの一方に含まれた情報及び受信信号電力を記録する工程と、
候補アクセス・ポイント毎にアクセス・リンク・メトリックを算出する工程であって、前記アクセス・リンク・メトリックは、前記受信信号電力及び前記情報に応じた前記チャネル・インデクスによって索引化されたチャネル上の各候補アクセス・ポイントと端末装置との間にある工程と、
ゲートウェイと、前記候補アクセス・ポイントそれぞれとの間の経路メトリックを受信する工程と、
前記アクセス・リンク・メトリック及び前記経路メトリックを使用して関数を推定する工程と、
前記関数に基づいて前記候補アクセス・ポイントのうちの１つを選択する工程と、
前記選択されたアクセス・ポイントとの接続を確立する工程とを含む方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、
前記チャネル・インデクスによって索引化されたチャネル上のビーコンにリッスンする工程を更に含む方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法であって、
走査する対象のチャネルが更に存在しているかを判定する工程と、
走査する対象のチャネルが更に存在している場合、前記チャネル・インデクスを次のチャネルに調節する工程とを含む方法。
【請求項４】
請求項２記載の方法であって、前記受信信号電力は、パケット喪失レート及び期待データ伝送レートを推定するために使用される方法。
【請求項５】
請求項２記載の方法であって、前記ビーコンに含まれる前記情報は、経路コスト・メトリックと、送信電力の表示と、アクセス・ポイント負荷と、前記候補アクセス・ポイントに現在接続されている端末装置全ての期待伝送時間の和と、前記候補アクセス・ポイントに現在接続されている前記端末装置全てのスループット限度とを含み、前記情報は、前記候補アクセス・ポイントによって測定された情報、及び前記候補アクセス・ポイントによって推定された情報のうちの何れかである方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法であって、前記関数は、ゲートウェイと前記候補アクセス・ポイントとの間の前記経路メトリック及び前記アクセス・リンク・メトリックの和であり、前記経路メトリックがバックボーン経路性能メトリックである方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法であって、前記無線ネットワークは、メッシュ・ネットワーク及びツリー・ベース・ネットワークのうちの１つである方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法であって、
前記チャネル・インデクスによって索引化されるチャネル上のプローブ要求メッセージを送信する工程と、
プローブ要求応答メッセージを受信する工程とを更に含む方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法であって、
走査する対象のチャネルが更に存在しているかを判定する工程と、
走査する対象のチャネルが更に存在している場合、前記チャネル・インデクスを次のチャネルに調節する工程とを含む方法。
【請求項１０】
請求項８記載の方法であって、前記受信信号電力は、パケット喪失レート及び期待データ伝送レートを推定するために使用される方法。
【請求項１１】
請求項８記載の方法であって、前記プローブ要求応答メッセージに含まれる前記情報は、経路コスト・メトリックと、送信電力の表示と、アクセス・ポイント負荷と、前記候補アクセス・ポイントに現在接続されている端末装置全ての期待伝送時間の和と、前記候補アクセス・ポイントに現在接続されている前記端末装置全てのスループット限度とを含み、前記情報は、前記候補アクセス・ポイントによって測定された情報、及び前記候補アクセス・ポイントによって推定された情報のうちの何れかである方法。
【請求項１２】
無線ネットワークにおけるアクセス・ポイントを選択する装置であって、
チャネル・インデクスを初期化する手段と、
ビーコン・メッセージ及びプローブ要求応答メッセージの一方に含まれた情報及び受信信号電力を記録する手段と、
候補アクセス・ポイント毎にアクセス・リンク・メトリックを算出する手段であって、前記アクセス・リンク・メトリックは、前記受信信号電力及び前記情報に応じた前記チャネル・インデクスによって索引化されたチャネル上の各候補アクセス・ポイントと端末装置との間にある手段と、
ゲートウェイと、候補アクセス・ポイントそれぞれとの間の経路メトリックを受信する手段と、
前記アクセス・リンク・メトリック及び前記経路メトリックを使用して関数を推定する手段と、
前記関数に基づいて前記候補アクセス・ポイントのうちの１つを選択する手段と、
前記選択されたアクセス・ポイントとの接続を確立する手段とを備える装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の装置であって、
前記チャネル・インデクスによって索引化されたチャネル上のビーコンにリッスンする手段を備える装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の装置であって、
走査する対象のチャネルが更に存在しているかを判定する手段と、
走査する対象のチャネルが更に存在している場合、前記チャネル・インデクスを次のチャネルに調節する手段とを更に備える装置。
【請求項１５】
請求項１３記載の装置であって、前記受信信号電力は、パケット喪失レート及び期待データ伝送レートを推定するために使用される装置。
【請求項１６】
請求項１３記載の装置であって、前記ビーコンに含まれる前記情報は、経路コスト・メトリックと、送信電力の表示と、アクセス・ポイント負荷と、前記候補アクセス・ポイントに現在接続されている端末装置全ての期待伝送時間の和と、前記候補アクセス・ポイントに現在接続されている前記端末装置全てのスループット限度とを含み、前記情報は、前記候補アクセス・ポイントによって測定された情報、及び前記候補アクセス・ポイントによって推定された情報のうちの何れかである装置。
【請求項１７】
請求項１２記載の装置であって、前記関数は、ゲートウェイと前記候補アクセス・ポイントとの間の前記経路メトリック及び前記アクセス・リンク・メトリックの和であり、前記経路メトリックは、バックボーン経路性能メトリックである装置。
【請求項１８】
請求項１２記載の装置であって、
前記チャネル・インデクスによって索引化されるチャネル上のプローブ要求メッセージを送信する手段と、
プローブ要求応答メッセージを受信する手段とを更に備える装置。
【請求項１９】
請求項１８記載の装置であって、
走査する対象のチャネルが更に存在しているかを判定する手段と、
走査する対象のチャネルが更に存在している場合、前記チャネル・インデクスを次のチャネルに調節する手段とを更に備える装置。
【請求項２０】
請求項１８記載の装置であって、前記受信信号電力は、パケット喪失レート及び期待データ伝送レートを推定するために使用される装置。
【請求項２１】
請求項１８記載の装置であって、前記プローブ要求応答メッセージに含まれる前記情報は、経路コスト・メトリックと、送信電力の表示と、アクセス・ポイント負荷と、前記候補アクセス・ポイントに現在接続されている端末装置全ての期待伝送時間の和と、前記候補アクセス・ポイントに現在接続されている前記端末装置全てのスループット限度とを含み、前記情報は、前記候補アクセス・ポイントによって測定された情報、及び前記候補アクセス・ポイントによって推定された情報のうちの何れかである装置。
【国際調査報告】
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2010520676.tif 000043
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