(57)【要約】【課題】通信ネットワークにおけるモビリティイベントに対するオーバーヘッドを減少させるネットワーク制御装置を提供すること。【解決手段】ネットワーク制御装置（ＮＣ）（１０５）を起点として、中継用の無線通信エンティティ（ＷＣＥ）（１１０）（１１５）を無線で直列に繋ぐマルチホップチェーン（ＭＨ）（１３０）を形成し、マルチホップチェーン（１３０）の終端に位置する無線通信エンティティ（１１５）と移動体ノード（ＭＮ）（１２５）の間で無線通信を行う無線マルチホップ通信ネットワークを構成する通信ネットワークにおいて、ネットワーク制御装置（１０５）は、マルチホップチェーン（１３０）を管理し、モビリティイベント（ＭＥ）（１４１）により通信路の変更が必要であると判断した場合、マルチホップチェーン（１３０）の拡張（１３２）により、無線通信エンティティ（１２０）と移動体ノード（１２５）の間で無線通信を行わせる。【選択図】図２
2010507265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一又は複数のネットワーク状態を代表化するステップと、
前記マルチホップ通信ネットワークを有する一組の通信エンティティに、前記代表値を割り当てるステップと、を具備し、
前記代表値は、前記マルチホップ通信ネットワーク内におけるモビリティイベントに応じて適応される、
マルチホップ通信ネットワークのネットワーク状態管理方法。
【請求項２】
前記一組の通信エンティティにトラフィック負荷を適応するステップと、
前記一組の通信エンティティに対して、ネットワークトラフィックの優先順位を適応するステップと、
前記一組の通信エンティティにおいて、通信エンティティの数を適応するステップと
前記一組の通信エンティティに通信遅延を適応するステップと、
によって前記代表値は適応される、ことを特徴とする請求項１に記載のネットワーク状態管理方法。
【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動作に係わり、特に、マルチホップネットワークにおける通信エンティティのモビリティ動作に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線技術は様々なアプリケーションがある。
【０００３】
無線技術は、通信適用に対して利便性および柔軟性を提供する。更に、移動環境において通信を可能にするよう使用されている。その結果、通信エンティティが静止していなくても通信が行われるようになる。移動体通信は、いずれかの通信エンティティ、あるいは、全ての通信エンティティが移動しながら通信を行うことを可能にする。
【０００４】
大規模な無線配置は、メッシュ構造に注目している。このような構造では、通信機器ユニットと移動無線端末とは、メッシュ構造で相互接続されている。各ネットワークエンティティは、トラフィックソースまたは目的地、および、トラフィック中継点の両方として機能する。メッシュネットワークエンティティは、送信／受信と、中継の二重タスクを実行するために、単一のまたは複数のアンテナまたは無線を備える。
【０００５】
［メッシュの問題］
１．近隣の発見
各メッシュネットワークエンティティは、複数の他のメッシュネットワークエンティティと通信可能に接続されている。その結果、メッシュネットワークエンティティは、通信を行う複数の近隣を有する。複数の近隣が存在することにより、メッシュネットワークエンティティ間で複数の通信パスが利用可能となる。これがメッシュネットワークの基本的特徴である。複数の通信パスの利用可能性は、冗長性を提供する。しかしながら、途方もなく大きい複雑性および通信遅延も生ずる。
【０００６】
移動体通信の場合、メッシュネットワークは、広範囲なオーバーヘッドを必要とする。メッシュネットワークエンティティが第１の場所から第２の場所に移動すると、複数の新しい近隣メッシュネットワークエンティティを最初に発見しなくてはならない。その結果、移動体メッシュエンティティは、その新しい近隣それぞれと複数の発見の交換を実行しなくてはならない。更に、移動体メッシュエンティティの古い近隣は、モビリティイベントを検出し、その動作を更新しなくてはならない。したがって、メッシュネットワークにおいて複数の近隣を管理することは、より大きな複雑性により動作効率に悪影響を与え、増加した遅延および減少したスループットにより通信性能に好ましくない影響を与える。
【０００７】
２．目的地へのパスの発見
メッシュネットワークが伴う他の主要な問題は、近隣の発見と、パスの発見の後に生ずる。複数の新しい近隣のメッシュネットワークエンティティは、意図する目的地エンティティへの新しい通信パスの発見を必要とする。この発見は、パスの発見の交換の形態で広範囲なオーバーヘッドを必要とする。アドホックオンデマンド距離ベクトル（ＡＯＤＶ）メッシュルーティングメカニズムの実施例では、メッシュネットワークエンティティによるモビリティイベントは、メッシュネットワークにわたってＡＯＤＶルート要求（ＲＲＥＱ）メッセージの送信の流れをトリガする。ＡＯＤＶ  ＲＲＥＱメッセージは、複数の近隣エンティティおよびメッシュ通信パスを通じてソース移動体メッシュネットワークエンティティから目的地までの通信パスを発見する機能を担う。ＡＯＤＶは、開始メッシュネットワークエンティティにＡＯＤＶルート応答（ＲＲＥＰ）メッセージが送られるための逆パスを確立することを必要とする。
【０００８】
メッシュネットワークにおけるモビリティイベント後に新しい通信パスを発見する処理が、制御トラフィックのボリューム、および、処理サイクルの量の点で相当なオーバーヘッドを必要とすることは明らかである。このようなオーバーヘッドは、通信性能に悪影響を及ぼす。第１のケースでは、目的地との新しい通信パスの発見は、多数の発見の交換の実行、および、複数の通信パスの発見により時間がかかる。第２のケースでは、新しい通信パスの発見は、メッシュネットワークにおける制御トラフィックのボリュームを増加させ、実際の通信トラフィックに対する利用可能な帯域幅を減少させる。これは、通信リンクの多くが、有線リンクよりも低い通信帯域幅を有する無線リンクであるため、メッシュネットワークにとって重要な要素である。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ベースの無線メッシュネットワークは、イーサネット（登録商標）および光ファイバ等の有線技術で利用可能な１Ｇｂｐｓ以上のスループット容量に対して、各リンクにわたって５４Ｍｂｐｓの全体スループット容量を有する。帯域幅が制限された無線リンクにわたるＡＯＤＶ  ＲＲＥＱメッセージの送信の流れは、データ通信に対する利用可能な帯域幅を著しく減少させる。したがって、メッシュネットワークにおける複数の通信パスの発見は、途方もなく大きいオーバーヘッドを必要とし、通信に対して利用可能な帯域幅を著しく減少させる。
【０００９】
３．パスの最適化
メッシュネットワークにおけるモビリティが伴う別の問題は、複数の通信パスが発見された後に生ずる。移動体メッシュネットワークエンティティは、通信に対する最適なパスを選択するためにパスの最適化およびパスの選択のステップを実行しなくてはならない。これらのステップは、メッシュネットワークエンティティにおいて集中的な計算を必要とする。多くの場合、移動体メッシュネットワークエンティティは、処理が制限され、且つ、電池寿命が制限されている電話、ＰＤＡ、または、ラップトップ等の携帯装置である。メッシュネットワークにおいて要求されるコンピューティングコンプレックスパス最適化アルゴリズムは、このような装置にとって理想的ではない。
【００１０】
コンピューティングパス最適化の問題は、このような計算が何回行われたかによって悪化される。メッシュネットワークは、新しい近隣を発見する、目的地へのパスを発見する、および、パスを最適化するステップをそれぞれが必要とする通常のモビリティイベントによって特徴付けられる。これらのイベント数が増加すると、行われるべき集中的なオーバーヘッド計算も増加する。これにより、メッシュネットワークエンティティの処理サイクルが効果的に減少され、その結果、通信性能が低下される。
【００１１】
新しい近隣の発見、目的地へのパスの発見、および、パスの最適化の問題は、費用効果的に移動体通信に対応することができる無線通信ネットワークの能力を厳しく制限する。
【００１２】
従来技術１は、インターネットプロトコル（ＩＰ）アドレスの変更に基づくマイクロモビリティまたはマクロモビリティ手段を介してルート発見を実行する方法を例示する。同方法によると、移動体無線ノードは、モビリティイベント後に複数の新しいルートを発見する。発見処理は、同じＩＰアドレスまたは異なるＩＰアドレスに基づく。同方法は論理的に思えるが、帯域幅が制限された無線環境において複数の新しいルートを発見することに要求される複雑性を無視している。更に、電力制限された移動体無線ノードにより最適ルートを計算することに対する計算要件は重大である。したがって、同方法は、現在の形態では、実用範囲が制限されている。
【００１３】
従来技術２は、モビリティイベントに応答して通信ネットワークリソースを動的に割り当てる方法を提供する。同方法は、モビリティイベント中にリソース割り当てを促す目的で通信セッションのデータ送信部分から制御シグナリング部分を分離することを伴う。しかしながら、同方法は、無線メッシュネットワークにおけるデータ送信イベントに単一のシグナリングイベントが十分であると仮定する。複数のメッシュネットワークエンティティは、適当なリソース割り当てに対して複数のシグナリングイベントを必要とする。したがって、データ送信から制御シグナリングを分離するだけで、同方法は、メッシュネットワークにおける複数のメッシュ近隣間のパスの発見の問題に取り組まない。
【００１４】
従来技術３は、無線メッシュネットワークにおける便宜的なデータ送信に対する方法を例示する。メッシュネットワークエンティティは、ネットワーク通信状態をモニタリングし、互いと接続情報を交換する。送信は、接続性が高いと行われ、それにより、再送が減少される。同方法は、ルートの不確実性による再送の問題を取り扱う。しかしながら、無限の送信待ち時間の問題を引き起こす。更に、同方法は、各メッシュネットワークエンティティが、コストと複雑性を増加させる機会検出処理能力を組み込むことを必要とする。
【００１５】
従来技術４は、無線通信ネットワークがアクセス点（ＡＰ）のツリー構造で構成されるシステムを提供する。加入者宅内機器（ＣＰＥ）は、「分岐」ＡＰに接続され、「分岐」パスがそれを介してゲートウェイに確立される。本システムは、接続性に対する制限された中継構造に関わる。ＣＰＥが移動すると、システムは、古い「分岐」パスが廃棄され、新しい「分岐」パスが確立されることを必要とする。これら顕著なオーバーヘッドは、移動体ノードに対するシームレスな通信性能を防止する。
【００１６】
従来技術５は、ルートのコストを計算し、メッシュネットワークにおける最適ルートを決定するためにコストを用いる方法を提供する。
【００１７】
コストを計算する方法は、様々なルーティングおよび無線メトリクスを伴う。同方法は、ルーティングと無線メトリクスが、最適ルートを計算するために安定していると仮定する。しかしながら、これらメトリクスは、無線通信の固有の性質により、動的である。その結果、これらの状態の変化に適応することは非常に複雑である。同方法は、電力が制限された移動体ノードに対して適していない。
【００１８】
上述の従来技術は、無線通信ネットワークにおけるモビリティの必要性に取り組むために既存のメカニズムの欠如を例示している。特に、これらは、簡単で、費用効果的なモビリティ更新、最小制御オーバーヘッド、および、モビリティイベント後の通信セッションの迅速な確立を必要としている。
【特許文献１】米国特許第６，８７９，５７４、Ｂ２号「モバイルメッシュアドホックネットワーキング」２００２年６月
【特許文献２】米国特許第６，６６５，３１１、Ｂ２号「無線アドホックネットワークにおける適応帯域幅予約に対する方法および装置」２００１年１１月
【特許文献３】米国特許第６，９６５，５６８、Ｂ１号「マルチホップパケット無線ネットワーク」２００５年５月
【特許文献４】米国特許出願公開第２００３／０１８５１６９  Ａ１明細書「無線インターネットアクセスシステム」２００２年３月
【特許文献５】米国特許出願公開第２００４／０２５２６４３  Ａ１明細書「ソースと目的地との間で最適ルートを探すことで無線通信ネットワークのネットワーク性能を改善するシステムおよび方法」２００４年６月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上述の問題を鑑みて、本発明は、無線通信ネットワークにおいてモビリティを管理するシステムおよび方法を提供することを目的とする。
【００２０】
本発明は、更に、無線通信ネットワークにおけるモビリティイベントに対するオーバーヘッドを減少させる方法を提供することを目的とする。
【００２１】
本発明は、マルチホップチェーン構造における単一のまたは複数の無線通信エンティティを構成する方法を提供することを目的とする。
【００２２】
本発明は、更に、モビリティイベントに応答して、無線通信ネットワークのマルチホップチェーン構成を適応化する方法を提供することを目的とする。
【００２３】
本発明は、更に、無線通信ネットワークの局所化された領域においてモビリティイベントを管理する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、マルチホップチェーン構成を有する無線通信ネットワークにおけるモビリティの管理に関する問題に取り組む。特に、本発明は、モビリティイベントから生ずる大きいオーバーヘッドの問題に取り組む。本発明は、更に、モビリティイベント後に通信を確立する際の遅延の問題に取り組む。
【００２５】
広義の面では、本発明は、単一のまたは複数のネットワーク状態をモニタリングする手段と、単一のまたは複数の通信エンティティ上で上記ネットワーク状態を表示する手段とを備える通信ネットワークにおいてネットワーク状態を管理するシステムであって、上記ネットワーク状態の代表値はネットワーク状態の変化に応答して適応化される、システムを提供する。
【発明の効果】
【００２６】
ネットワーク状態を管理する本発明の好ましい形態では、上記代表値は、第１の通信エンティティおよび第２の通信エンティティのネットワーク状態の代表値である。
【００２７】
本発明の別の好ましい形態では、上記代表値は、第１の通信エンティティおよび第２の通信エンティティのネットワーク状態の代表値であり、上記代表値は、上記第１と第２の通信エンティティ間の単一のまたは複数の中間通信エンティティのネットワーク状態を更に表す。
【００２８】
本発明の好ましい形態では、ネットワーク状態の上記代表値は、第１の通信エンティティと第２の通信エンティティとの間のネットワーク距離、通信遅延、通信トラフィック負荷を含む。
【００２９】
本発明の別の好ましい形態では、上記代表値は複数の通信エンティティのネットワーク状態の単一の代表値である。
【００３０】
通信ネットワークにおいてネットワーク状態を管理する本発明の別の局面では、通信性能に対するネットワーク状態の効果を計算する手段と、上記ネットワーク状態の表示を適応する手段とを備えるシステムであって、上記代表値の適応は通信リソースを調節するために使用される、システムを提供する。
【００３１】
本発明の好ましい形態では、上記通信リソースは、通信スループットを改善し、モビリティを管理し、通信遅延を減少させ、通信エンティティ間のネットワーク距離を変更するよう調節される。
【００３２】
ネットワーク状態を管理する本発明の一局面では、上記ネットワークの表示を適応する手段を備えるシステムであって、上記適応が上記表示の拡張または縮小を含む、システムを提供する。
【００３３】
本発明の別の局面では、上記ネットワークのネットワーク状態の表示の適応を計算する手段を備える、通信サービスを受信するよう通信ネットワークを選択するシステムであって、上記通信ネットワークは表示の計算された適応に基づいて選択される、システムを提供する。
【００３４】
本発明の更に別の局面では、ネットワーク状態の複数の表示の適応を統合または分散する手段を備える、通信ネットワークにおいてネットワーク状態を管理するシステムを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下の説明では、説明目的のために、本発明の完全な理解を提供するよう特定の番号、時間、構造、および、他のパラメータが記載されている。しかしながら、本発明が特定の詳細を有することなく実行されることは当業者には明らかであろう。
【００３６】
（実施の形態１）−ネットワークスプリング
図１を参照するに、本発明による通信ネットワーク（ＣＮ）（１００）が示される。ＣＮ（１００）は、ネットワーク制御部（ＮＣ）（１０５）と、単一のまたは複数の無線通信エンティティ（ＷＣＥ）（１１０）（１１５）および（１２０）と、ＭＮ（１２５）等の単一のまたは複数の移動体ノード（ＭＮ）とを備える。
【００３７】
ＮＣ（１０５）は、ネットワークリソースを調整し、ＷＣＥ（１１０）、ＷＣＥ（１１５）、ＷＣＥ（１２０）、および、ＭＮ（１２５）等のＷＣＥおよびＭＮを提供し且つ構成し、それらの間で通信フローを調整することができる制御部エンティティを表す。ＮＣ（１０５）は、アクセス制御部、移動体マルチホップリレー（ＭＭＲ）基地局または他のタイプの基地局でもよい。ＷＣＥは、通信トラフィックを送信、受信、および、中継することができる無線アクセス点または中継局等の通信装置を表す。ＭＮ（１２５）は、ブルーツゥース、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＩＥＥＥ８０２．１６、ＧＰＲＳ、ＷＣＤＭＡ、または、ＣＤＭＡ２０００等の単一のまたは複数の無線通信技術で動作する移動体装置を表す。
【００３８】
無線マルチホップ通信ネットワークにおけるモビリティに関する本発明では、ＣＮ（１００）の単一のまたは複数のＷＣＥは、以降マルチホップチェーンと呼ばれるマルチホップ構成に組織化される。
【００３９】
マルチホップチェーン（ＭＨ）（１３０）は、ＮＣ（１０５）と、ＷＣＥ（１１０）と、ＷＣＥ（１１５）とを備える論理構造である。ＷＣＥ（１１５）と関連付けられるＭＮ（１２５）の通信トラフィックのような、ＭＨ（１３０）のＷＣＥと関連付けられる単一のまたは複数のＭＮの通信トラフィックは、ＭＨ（１３０）を介してＮＣ（１０５）と交換される。その結果、ＮＣ（１０５）は中間ＷＣＥを介してＷＣＥまたはＷＣＥと関連付けられるＭＮと通信する。例として、図１のＣＮ（１００）では、ＮＣ（１０５）とＭＮ（１２５）との間の通信は、ＷＣＥ（１１０）およびＷＣＥ（１１５）を含むＭＨ（１３０）の中間ＷＣＥを介して行われる。本発明によると、ＭＨ（１３０）のようなマルチホップチェーンは、ＮＣ（１０５）とマルチホップチェーンを構成する全てのＷＣＥ（１１０）、ＷＣＥ（１１５）、または、ＭＮ（１２５）との間の単一の通信パスによって特徴付けられる。
【００４０】
マルチホップチェーンを構成するＷＣＥおよびＭＮは、ブルーツゥース、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＩＥＥＥ８０２．１６、ＧＰＲＳ、ＷＣＤＭＡ、および、ＣＤＭＡ２０００等の無線インタフェースを用いてＮＣ、マルチホップチェーンの他のＷＣＥおよびＭＮと通信可能に接続される。
【００４１】
本発明によると、通信ネットワークの各マルチホップチェーンは単一のまたは複数のネットワークスプリング（ネットスプリング）によって特徴付けられる。ネットスプリングは、エンドノード間および中間ノード間で生ずるネットワーク状態を表す。特に、ネットスプリングは、マルチホップチェーンＭＨ（１３０）内で生ずるネットワーク状態を表す。従って、ネットスプリングは、マルチホップチェーンを構成する複数の通信エンティティ上のネットワーク状態を表す。
【００４２】
マルチホップチェーンのネットスプリングは、ネットスプリング識別子、マルチホップチェーン識別子、ネットスプリング値、および、適応メトリックを含む。ネットスプリング識別子は、ネットスプリングを識別する。マルチホップチェーン識別子は、ネットスプリングによって特徴付けられるマルチホップチェーンを示す。識別子は、単一のまたは複数のビットによって表される。それらは、単一のまたは複数の文字によって表されてもよい。ネットスプリング値は、ネットスプリングによって特徴付けられるマルチホップチェーンのネットワーク状態を示す。適応メトリックは、一般的なタイプのネットスプリングの適応を示す。適応メトリックは、拡張、縮小、変化なしを含む値を有する。
【００４３】
マルチホップチェーンのネットワーク状態の動的性質は、マルチホップチェーンを表すネットスプリングによって用いられる。したがって、マルチホップチェーンＭＨ（１３０）内でネットワーク状態が変化すると、そのネットスプリングも変化を表すように適応される。ネットスプリングは、そのネットスプリングが表すネットワーク状態によって示される変化に応じて拡張または縮小することで適応される。本発明によると、適応されるネットスプリングに基づいて反応動作が実行される。
【００４４】
ＣＮ（１００）において、ネットスプリングは、ＭＮ（１２５）とＮＣ（１０５）がＭＨ（１３０）を構成する中間ＷＣＥをわたって通信を行うマルチホップチェーンＭＨ（１３０）のパスの長さを表す。このようなネットスプリングは、ＣＮ（１００）内のＭＮ（１２５）のモビリティ状態により動的である。
【００４５】
特にマルチホップチェーンのパスの長さを取り扱うネットスプリングは、以降、ホップスプリングと称する。ホップスプリングは、マルチホップチェーンの通信エンティティ間で通信を行うに必要なホップの数を表す。本発明のある局面によると、パスの長さは、ホップ数で測定される。本発明の他の局面によると、マルチホップチェーンのパスの長さは、単一のまたは複数のメトリックで測定され、メトリックは、時間遅延および物理的な距離を含む。
【００４６】
マルチホップのホップスプリングは、ホップスプリング識別子、マルチホップ識別子、ホップスプリング値、および、適応メトリックを備える。ホップスプリング識別子は、ホップスプリングを識別する。マルチホップチェーン識別子は、ホップスプリングによって特徴付けられるマルチホップチェーンを示す。識別子は、単一のまたは複数のビットによって表される。単一のまたは複数の文字によって表されてもよい。ホップスプリング値は、ホップスプリングによって特徴付けられるマルチホップチェーンのエンドノード間のネットワーク距離を示す。ネットワーク距離は、ホップ数、時間遅延、および、エンドノード間の物理的な距離等のメトリックで測定される。適応メトリックは、ホップスプリングの一般的なタイプの適応を示す。適応メトリックは、拡張、縮小、および、変化なしを含む値を有する。本発明の別の局面では、適応メトリックは、端数又は偏った値を有する。
【００４７】
ＣＮ（１００）では、ホップスプリングは、ＭＨ（１３０）のホップ数を表し、その上でＭＮ（１２５）とＮＣ（１０５）との間の通信が行われる。ＭＨ（１３０）のホップは、ＷＣＥ（１１０）およびＷＣＥ（１１５）等の単一のまたは複数の中間ＷＣＥを備える。ＭＮ（１２５）が第１のＷＣＥ（１１５）から任意の第２のＷＣＥに移動すると、ＭＨ（１３０）のホップスプリングは、ＭＨ（１３０）の新しいパスの長さを反映するよう縮小または拡張して適応される。従って、ＭＨ（１３０）に対するホップスプリングは、モビリティイベントの程度に基づいてＷＣＥ（１１５）とＮＣ（１０５）との間の最初の「２」ホップから後のホップ数に変化する。本発明のある局面では、ホップスプリングは、ＭＨ（１３０）等のマルチホップチェーンのパスの長さを表す。本発明の別の局面では、ホップスプリングは、ＭＨ（１３０）等のマルチホップチェーンのパスの長さ、および、ＭＮ（１２５）等の移動体ノードのホップを表す。
【００４８】
本発明によると、通信ネットワークのマルチホップチェーンは、マルチホップチェーンを表すホップスプリングに基づいて適応できる。図１のＣＮ（１００）では、ＭＨ（１３０）は、ＭＨ（１３０）のパスの長さを表すホップスプリングに基づいて適応できる。
【００４９】
図２は、ホップスプリングの変化に応答して適応されるマルチホップチェーンを示す。図２では、マルチホップチェーンＭＨ（１３０）は拡張によって適応される。ＭＨ（１３０）は、ＷＣＥ（１１０）およびＷＣＥ（１１５）を最初に備える。ＭＮ（１２５）は、通信インタフェース（ＣＩ）（１４０）によってＷＣＥ（１１５）と通信可能に接続される。ＭＮ（１２５）は、ＣＩ（１４０）およびＭＨ（１３０）の中間ＷＣＥ上でＮＣ（１０５）と通信を行う。ＭＨ（１３０）のホップスプリングは、最初「２」ホップである。
【００５０】
後続するステップにおいて、モビリティイベント（ＭＥ）（１４１）によりＭＮ（１２５）は第１の場所から第２の場所に移動される。第２の場所において、ＭＮ（１２５）は、ＣＩ（１４２）上でＷＣＥ（１２０）と通信接続を確立する。ＭＥ（１４１）は、ＭＣ（１２５）とＮＣ（１０５）との間のパスの長さを増大させる。ＭＨ（１３０）のホップスプリングは、新しいパスの長さを反映するよう拡張される。ＭＨ（１３０）のホップスプリングは、最初の「２」ホップから後の「３」ホップに拡張される。
【００５１】
モビリティを管理する本発明によると、ＭＨ（１３０）は、そのホップスプリングに基づいて適応される。ＭＨ（１３０）は、マルチホップ拡張（１３２）によってＷＣＥ（１２０）を含むよう拡張される。図２の拡張されたＭＨ（１３０）は、ＮＣ（１０５）と、ＷＣＥ（１１０）と、ＷＣＥ（１１５）と、ＷＣＥ（１２０）とを備える。マルチホップ拡張（１３２）を含むＭＨ（１３０）のパスの長さは、そのホップスプリングの変化を反映している。ＭＨ（１３０）のパスの長さは「３」ホップとなる。
【００５２】
本発明の利点は、本例示で明らかにされている。無線通信ネットワークにおけるモビリティイベントは、モビリティイベントを表すホップスプリングの変化に適応することで順応される。図２では、ＭＨ（１３０）のホップスプリングは、新しいパスの長さに適応するよう拡張される。その後、ＭＨ（１３０）は、更なるＷＣＥ（１２０）を含むようマルチホップ拡張（１３２）により適応される。本例示は、ＭＨ（１３０）がマルチホップチェーンの終わりで局所的に（１３２）により適応されることを明らかにする。したがって、本発明は、オーバーヘッドおよび遅延を減少させる。
【００５３】
図３は、ホップスプリングの変化に応答して適応されるマルチホップチェーンを示す。図３では、マルチホップチェーンＭＨ（１３０）は、縮小によって適応される。ＭＨ（１３０）は、ＷＣＥ（１１０）と、ＷＣＥ（１１５）とを最初に備える。ＭＮ（１２５）は、ＣＩ（１４０）を介してＷＣＥ（１１５）と通信可能接続される。ＭＨ（１２５）は、ＣＩ（１４０）およびＭＨ（１３０）の中間ＷＣＥ上でＮＣ（１０５）と通信を行う。ＭＨ（１３０）のホップスプリングは、最初「２」ホップである。
【００５４】
後続するステップにおいて、モビリティイベントＭＥ（１４３）によりＭＨ（１２５）は第１の場所から第２の場所に移動される。第２の場所において、ＭＮ（１２５）は、ＣＩ（１４４）上でＷＣＥ（１１０）と通信接続を確立する。ＭＥ（１４３）により、ＭＮ（１２５）とＮＣ（１０５）との間のパスの長さも減少される。ＭＨ（１３０）のホップスプリングは、新しいパスの長さを反映するよう縮小される。ＭＨ（１３０）のホップスプリングは、最初の「２」ステップから後の「１」ホップに縮小される。
【００５５】
モビリティを管理する本発明によると、ＭＨ（１３０）は、そのホップスプリングに基づいて適応される。ＭＨ（１３０）は、マルチホップ縮小（１３４）によってＷＣＥ（１１５）を除外するよう縮小される。図３の縮小されたＭＨ（１３０）は、ＮＣ（１０５）とＷＣＥ（１１０）とを備える。マルチホップ縮小（１３４）を含むＭＨ（１３０）のパスの長さは、ホップスプリングの変化を反映している。ＭＨ（１３０）のパスの長さは「１」ホップになる。
【００５６】
図２および図３の例示は、様々なモビリティイベントを管理する本発明の利点を明確にしている。本発明によると、ホップスプリングは、パスの長さの変化に適応される。マルチホップチェーンは、そのホップスプリングに応じて適応される。マルチホップチェーンは、拡張または縮小によって局所的に適応され、モビリティイベントの際の通信に対するオーバーヘッドおよび遅延を減少させる。
【００５７】
（実施の形態２）−代替的なＭＨチェーン、ネットスプリングタイプ
本発明のある局面では、マルチホップチェーンは、ＷＣＥに加えて移動体ノードを含めて構成されている。図４は、このようなマルチホップチェーンを備えるＣＮ（１００）を示す。
【００５８】
図４のＣＮ（１００）では、マルチホップチェーンＭＨ（４０５）は、移動体ノード（１２５）と、ＮＣ（１０５）と、ＷＣＥ（１１０）と、ＷＣＥ（１１５）とを備える。ＭＨ（４０５）を構成する通信エンティティは、ブルーツゥース、ＩＥＥＥ８０２．１１，ＩＥＥＥ８０２．１６、ＧＰＲＳ、ＷＣＤＭＡ、または、ＣＤＭＡ２０００を含む、単一のまたは複数の通信技術を動作する通信インタフェースを用いて通信可能に接続される。ＭＮ（１２５）は、インタフェースＣＩ（４１０）を介してＷＣＥ（１１５）と通信可能に接続される。
【００５９】
モビリティを管理する本発明によると、ＭＨ（４０５）は、ＭＨ（４０５）のパスの長さを表すホップスプリングと関連付けられる。初期状態では、ＭＨ（４０５）のパスの長さおよびホップスプリングは「３」ホップである。ホップスプリングは、ＣＮ（１００）におけるモビリティイベントに基づいて適応される。
【００６０】
後続するステップにおいて、モビリティイベントＭＥ（４１０）によりＭＨ（１２５）は第１の場所から第２の場所に移動される。第２の場所では、ＭＮ（１２５）は、ＣＩ（４１５）上でＷＣＥ（１２０）と通信接続を確立する。ＭＥ（４１０）は、ＭＮ（１２５）とＮＣ（１０５）との間のパスの長さも増大させる。ＭＨ（４０５）のホップスプリングは、新しいパスの長さを反映するよう拡張される。ＭＨ（４０５）のホップスプリングは、最初の「３」ホップから後の「４」ホップまで拡張される。
【００６１】
モビリティを管理する本発明によると、ＭＨ（４０５）は、そのホップスプリングに基づいて適応される。ＭＨ（４０５）は、マルチホップ拡張（４１５）によりＷＣＥ（１２０）を含むよう拡張される。図４の拡張されたＭＨ（４０５）は、ＮＣ（１０５）と、ＷＣＥ（１１０）と、ＷＣＥ（１１５）と、ＷＣＥ（１２０）と、ＭＮ（１２５）とを備える。マルチホップ拡張（４１５）を含むＭＨ（４０５）のパスの長さは、そのホップスプリングにおける変化を反映する。ＭＨ（４０５）のパスの長さは「４」ホップとなる。
【００６２】
図４の例示は、移動体ノードを含むマルチホップチェーンに関する本発明の一局面を明らかにしており、本発明は、様々な設計のマルチホップチェーンに適用可能である。図４の例示は、ホップスプリングの利点も示す。ホップスプリングは、モビリティを管理するために更新の局所性も可能にする。その結果、マルチホップチェーンは、モビリティイベントの時点で拡張または縮小することで適応される。本発明は、減少されたオーバーヘッドおよび遅延といった性能に関する利点を有する。
【００６３】
（実施の形態３）−ネットスプリングのシーケンス
マルチホップチェーン適応のホップスプリング方法は、モビリティイベントの場所で実行される。図５は、ＣＮ（１００）のＮＣ（１０５）と、ＷＣＥ（１１０）と、ＷＣＥ（１１５）と、ＷＣＥ（１２０）と、ＭＮ（１２５）との間の一連の適応動作（５００）を示す。
【００６４】
（５００）の動作ステップは、ブルーツゥース、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＩＥＥＥ８０２．１６、ＣＡＰＷＡＰ、ＧＰＲＳ、ＷＣＤＭＡ、および、ＣＤＭＡ２０００の組を備える単一のまたは複数の通信プロトコルに従って実行される。ネットスプリングの本発明の一局面では、（５００）の動作メッセージは、上記通信プロトコルの制御メッセージとして交換される。本発明の別の局面では、（５００）の動作メッセージは、上記通信プロトコルの制御メッセージおよびデータメッセージのペイロードの組み合わせとして交換される。
【００６５】
本実施の形態では、ＣＮ（１００）のＮＣ（１０５）と、ＷＣＥ（１１０）と、ＷＣＥ（１１５）とは、マルチホップチェーンＭＨ（１３０）を構成する。最初の通信接続ステップ（５０５）では、ＭＨ（１２５）は、ＷＣＥ（１１５）と通信可能に接続される。ステップ（５０５）では、ＭＮ（１２５）は、ＭＮ（１３０）を構成する中間ＷＣＥ（１１０）および（１１５）を介してＮＣ（１０５）と通信情報を交換する。ＭＮ（１２５）は、ＷＣＥ（１１５）およびＮＣ（１０５）とデータおよび制御通信を行う。
【００６６】
モビリティイベントステップ（５１０）において、ＭＮ（１２５）は最初の場所から第２の場所に移動される。本発明の一局面では、モビリティイベントステップ（５１０）は、第１の場所から第２の場所へのＭＮ（１２５）の物理的な移動の結果として生ずる。これは、ＭＮ（１２５）のユーザの移動によることもある。本発明の別の局面では、モビリティイベントステップ（５１０）は、第１の通信点から第２の通信点への論理的な移動の結果として生ずる。これは、ローカルエリア通信ネットワークから広域通信ネットワークへＭＮ（１２５）のユーザが切り替えることによることもある。
【００６７】
第２の場所において、ＭＮ（１２５）は、直接通信を実行するために通信エンティティを決定するよう近隣発見ステップ（５１５）を実行する。近隣発見ステップ（５１５）は、ビーコンまたはプローブ要求メッセージの送信を含む。ステップ（５１５）では、ＭＮ（１２５）は、ＷＣＥ（１２０）を近隣の通信エンティティとして発見する。
【００６８】
ＷＣＥ（１２０）を発見した後、ＭＮ（１２５）は、ステップ（５２０）においてＷＣＥ（１２０）に関連付け要求を送る。関連付け要求は、ＷＣＥ（１２０）と通信を行う際の最初のステップである。関連付け要求は、ＭＮ（１２５）の先の通信状態に関する情報を含む。特に、該情報は、ＭＮ（１２５）がＮＣ（１０５）と通信を行ったマルチホップチェーンＭＨ（１３０）の識別、ＭＨ（１３０）の先のホップスプリング値、「２」ホップ、および、ＭＮ（１２５）の先の近隣ＷＣＥ（１１５）を含む。ステップ（５２０）では、ＭＮ（１２５）と通信接続を確立するための情報がＷＣＥ（１２０）に供給される。
【００６９】
ステップ（５２０）において関連付け要求およびそれに含まれる情報が受信されると、ＷＣＥ（１２０）は、ＭＨ（１３０）におけるメンバーシップを開始する。ステップ（５３０）では、ＷＣＥ（１２０）は、ＭＮ（１２５）の先の近隣のＷＣＥ（１１５）にホップスプリング拡張要求を送る。ステップ（５３０）において、ＭＨ（１３０）のホップスプリングの拡張が示される。ホップスプリング拡張要求により、ＭＨ（１３０）にＷＣＥ（１２０）が含まれることが試みられる。
【００７０】
ステップ（５２５）の肯定応答では、ＭＨ（１３０）のＷＣＥ（１１５）は、ステップ（５３０）においてホップスプリング拡張要求に応答する。ホップスプリング拡張応答は、モビリティイベント（５１０）を確認し、ＭＨ（１３０）にＷＣＥ（１２０）を含めることを開始する。ホップスプリング拡張応答（５３０）は、主な状態および構造に依存して正でも負でもよい。例として、ホップスプリング拡張応答（５３０）は、ＷＣＥ（１２０）の信用証明が許可されていない場合に負である。別の例では、ホップスプリング拡張応答（５３０）は、全てのＷＣＥに対して正である。後続するステップ（５３７）は、ＭＨ（１３０）のホップスプリングの適応に関する。適応ステップ（５３７）は、拡張、縮小、および、変化なしといった動作オプションを含む。変化なしオプションは、負のホップスプリング拡張応答（５３０）の場合に用いられる。
【００７１】
正のホップスプリング拡張応答の場合、ＭＨ（１３０）のホップスプリングは、ステップ（５３７）において拡張することで適応される。ＭＨ（１３０）のホップスプリングは、ステップ（５３７）において拡張することで適応される。ホップスプリング値は、ステップ（５３７）において最初の「２」ホップから「３」ホップに適応される。マルチホップチェーンＭＨ（１３０）は、そのホップスプリングに応答して適応される。ステップ（５３９）では、ＭＨ（１３０）は、ＷＣＥ（１２０）を含むよう拡張される。ＭＨ（１３０）は、その後、ＭＨチェーン適応ステップ（５３９）によりマルチホップ拡張（１３２）を含む。ＭＨ（１３０）のパスの長さは、「３」ホップに増大される。
【００７２】
本発明の一局面では、ＭＨ（１２５）は、ＭＨ（１３０）を備える。この場合、ＭＨ（１３０）のホップスプリングは、ホップスプリング適応ステップ（５３７）およびＭＨチェーン適応ステップ（５３９）により、最初の「３」ホップから後の「４」ホップに拡張される。
【００７３】
ステップ（５２５）において、ＷＣＥ（１２０）は、ＭＮ（１２５）に関連付け応答を送る。関連付け応答は、ステップ（５２０）の関連付け要求の結果および通信パラメータを含む。ステップ（５２５）の通信パラメータは、送信電力、動作スケジュール、チャンネルアクセスパラメータ、および、統計値を含む。
【００７４】
通信パラメータを受信すると、ＭＮ（１２５）は、ステップ（５４０）において拡張されたＭＨ（１３０）のＷＣＥ（１２０）と通信可能に接続される。ＭＮ（１２５）は、ステップ（５４５）においてＷＣＥ（１２０）を介してＮＣ（１０５）と通信を開始する。ＮＣ（１０５）は、ＭＮ（１２５）との通信を介してＭＨ（１３０）のホップスプリングの拡張を通知される。
【００７５】
本実施の形態は、モビリティ管理のホップスプリング方法に対する本発明の動作ステップを明らかにしている。動作シーケンス（５００）は、局所的な更新を示し、ＭＨ（１３０）に適応が行われることでモビリティイベント後にＭＮ（１２５）に対するオーバーヘッドが減少され、通信接続が迅速になる。ホップスプリング方法により、ＮＣ（１０５）とＭＮ（１２５）との間の通信に対する通信性能がより高くなる。
【００７６】
（実施の形態４）−遅延スプリング＆負荷スプリング
本発明の一実施の形態では、ネットスプリング方法は、マルチホップチェーンの更なるネットワーク状態に適用可能である。
【００７７】
更なるネットワーク状態に対する実施の形態の一局面では、ネットスプリングは、通信ネットワークのマルチホップチェーンにおける遅延状態を表す。このようなネットスプリングは、マルチホップチェーンにおいて通信を行う際の遅延を示す。実施の形態の本局面では、ＣＮ（１００）のネットスプリングは、ＭＮ（１２５）とＮＣ（１０５）がＭＨ（１３０）を構成する中間ＷＣＥ上で通信を行うマルチホップチェーンＭＨ（１３０）の通信遅延を表す。このようなネットスプリングは、無線通信リンクの性質、中間ＷＣＥのモビリティ状態、および、トラフィック状態における変化により動的である。
【００７８】
特に、マルチホップチェーンの通信遅延を扱うネットスプリングは、遅延スプリングと以降称する。遅延スプリングは、マルチホップチェーンの通信エンティティ間で交換される通信ユニットによって生ずる遅延を表す。本発明の一局面では、遅延は、第１のマルチホップチェーンエンティティにおける通信ユニットの送信と、第２のマルチホップチェーンエンティティにおける通信ユニットの受信との間の経過時間として測定される。本発明の他の局面では、遅延スプリングは、第１と第２のマルチホップチェーンエンティティ間のラウンドトリップ遅延を表す。
【００７９】
マルチホップチェーンの遅延スプリングは、遅延スプリング識別子と、マルチホップチェーン識別子と、遅延スプリング値と、適応メトリックとを含む。遅延スプリング識別子は、遅延スプリングを識別する。マルチホップチェーン識別子は、遅延スプリングによって特徴付けられるマルチホップチェーンを示す。識別子は、単一のまたは複数のビットによって表される。あるいは、単一のまたは複数の文字によって表される。遅延スプリング値は、遅延スプリングによって特徴付けられるマルチホップチェーンのエンドノード間の通信遅延を示す。通信遅延は、エンドノード間の通信の送信と、当該通信の受信との間の経過時間等のメトリックで測定される。適応メトリックは、遅延スプリングの一般的なタイプの適応を示す。適応メトリックは、拡張、縮小、および、変化なしを含む値を有する。本発明の別の局面では、適応メトリックは、端数又は偏った値を有する。
【００８０】
図１のＣＮ（１００）では、ＭＨ（１３０）は、遅延スプリングによって特徴付けられる。遅延スプリングは、マルチホップチェーン内のネットワーク状態に適応される。実施例では、ＭＨ（１３０）の遅延スプリングは、ＷＣＥ（１１５）とＷＣＥ（１１０）との間の通信チャンネル上で干渉が増加すると拡張される。遅延スプリングの拡張により、ＭＨ（１３０）は、本発明に応じて適応される。ＭＨ（１３０）は、構成するエンティティ間で交換される通信に対して送信又はスケジューリングの優先順位を高くすることで適応される。したがって、ＭＨ（１２５）からの通信交換には、増加した遅延状態を受け入れるようより高い送信又はスケジューリングの優先順位が割り当てられる。
【００８１】
別の実施例では、ＭＨ（１３０）の遅延スプリングは、マルチホップチェーンの通信チャンネル上で干渉が減少すると縮小される。
【００８２】
遅延スプリングの縮小により、ＭＨ（１３０）は、本発明に応じて適応される。ＭＨ（１３０）は、マルチホップチェーンにおいて交換される通信セッションの数を増加させることで適応される。
【００８３】
本発明の遅延スプリング方法は、通信ネットワークにおける干渉状態を管理する利点を明らかにする。ＭＨ（１３０）は、単一のまたは複数のネットワークパラメータを変更することで適応され、上記パラメータは、送信の優先順位、承認されるべき通信セッションの数、および、通信スケジュールを含む。
【００８４】
実施の形態の別の局面では、ネットスプリングは、ＭＮ（１２５）と、ＮＣ（１０５）と、中間の構成ＷＣＥとの間のＭＨ（１３０）におけるトラフィック負荷状態を表す。このようなネットスプリングは、マルチホップチェーンにおいて交換される通信負荷を表す。実施の形態の本局面では、ＣＮ（１００）のネットスプリングは、マルチホップチェーンＭＨ（１３０）およびその構成する中間ＷＣＥ上の通信負荷を表す。このようなネットスプリングは、ＭＨ（１３０）の通信エンティティの通信要件により動的である。ネットスプリングは、ＭＨ（１３０）中で生ずるトラフィック状態に適応される。
【００８５】
特に、マルチホップチェーンの通信負荷を扱うネットスプリングは、負荷スプリングと以降称される。負荷スプリングは、マルチホップチェーンの通信エンティティ間で交換される通信負荷を表す。本発明の一局面では、通信負荷は、マルチホップチェーンにおいて交換される通信ユニットの数として測定される。
【００８６】
マルチホップチェーンの負荷スプリングは、負荷スプリング識別子と、マルチホップチェーン識別子と、負荷スプリング値と、適応メトリックとを含む。負荷スプリング識別子は負荷スプリングを識別する。マルチホップチェーン識別子は、負荷スプリングによって特徴付けられるマルチホップチェーンを示す。識別子は、単一のまたは複数のビットによって表される。あるいは、単一のまたは複数の文字によって表される。負荷スプリング値は、負荷スプリングによって特徴付けられるマルチホップチェーンのエンドノード間で交換される通信トラフィック負荷を示す。通信トラフィック負荷は、エンドノード間の交換されるバイト数、交換されるパケット数、および、通信セッション数等の単一のまたは複数のメトリックによって測定される。適応メトリックは、負荷スプリングの一般的なタイプの適応を示す。適応メトリックは、拡張、縮小、および、変化なしを含む値を有する。本発明の別の局面では、適応メトリックは、端数又は偏った値を有する。
【００８７】
図１のＣＮ（１００）では、ＭＨ（１３０）は負荷スプリングによって特徴付けられる。負荷スプリングは、マルチホップチェーン内のネットワーク状態に適応される。実施例では、ＭＨ（１３０）の負荷スプリングは、ＭＮ（１２５）がマルチホップチェーン上でＮＣ（１０５）に対してその送信を増加させると拡張される。負荷スプリングの拡張により、ＭＨ（１３０）は本発明に応じて適応される。ＭＨ（１３０）は、マルチホップチェーンで交換される通信セッションの数を減少することで適応される。
【００８８】
別の実施例では、ＭＨ（１３０）の負荷スプリングは、ＭＮ（１２５）がマルチホップチェーン上でＮＣ（１０５）に対してその送信を減少させると縮小される。負荷スプリングの縮小の結果、ＭＨ（１３０）は本発明に応じて適応される。ＭＨ（１３０）は、マルチホップにおいて交換される通信セッションの数を増加することで適応される。
【００８９】
本発明の負荷スプリング方法は、通信ネットワークにおけるトラフィック状態を管理する利点を明らかにしている。ＭＨ（１３０）は、単一のまたは複数のネットワークパラメータを変更することで適応され、上記パラメータは、承認されるべき通信セッションの数および通信スケジュールを含む。
【００９０】
本実施の形態は、ネットスプリング方法の利点を示している。本発明の遅延スプリングと負荷スプリングの態様は、マルチホップチェーンの通信性能を向上させる。それらは、遅延を減少させ、トラフィック負荷を受け入れるよう通信パラメータを適応する機能を担う。ネットスプリング方法は、中間通信エンティティを考慮する第１と第２の通信エンティティの間のネットワーク状態の効率的な特徴を示す。
【００９１】
（実施の形態４ａ）−一般的なネットワークスプリング適応
本発明は、ネットワークスプリング（ネットスプリング）を備える。ネットスプリングは、エンドノード間、および、中間ノード間で生ずる単一のまたは複数のネットワーク状態を表す。本発明によると、ネットスプリングは、ネットワーク状態に応答して適応され、モビリティおよびＱｏＳを含む通信性能を高める。
【００９２】
ネットスプリングは、エンドノード間のホップ数、エンドノード間の遅延、または、エンドノード間のトラフィック負荷を表してもよい。様々なネットワーク状態を表すネットスプリングに対する一般的な適応方法は、図１２の動作シーケンス（１２００）によって示される。
【００９３】
最初の通信接続ステップ（１２０５）では、ＭＮ（１２５）は、ＷＣＥ（１１５）と通信可能に接続されている。ステップ（１２０５）では、ＭＮ（１２５）は、ＭＮ（１３０）を構成する中間ＷＣＥ（１１０）および（１１５）を介してＮＣ（１０５）と通信情報を交換する。ＭＮ（１２５）は、ＷＣＥ（１１５）およびＮＣ（１０５）とデータおよび制御情報の通信を行う。
【００９４】
ネットスプリング（ＮＳ）（１２０１）は、エンドノードＷＣＥ（１１５）とＮＣ（１０５）との間のネットワーク状態を表す。実施の形態の一局面では、ＭＮ（１２５）およびＮＣ（１０５）は、エンドノードとして仮定される。これに関連して、ネットスプリングＮＳ（１２０１）は、ＭＮ（１２５）とＮＣ（１０５）との間のネットワーク状態を表す。
【００９５】
ネットスプリングＮＳ（１２０）によって表されるネットワーク状態は、ＷＣＥ（１１５）とＮＣ（１０５）との間のホップ数、エンドノード間の遅延、および、エンドノード間のトラフィックを含む。本発明によると、単一のネットスプリングＮＳ（１２０１）は、エンドノードＷＣＥ（１１５）とＮＣ（１０５）との間のネットワーク状態を表し、且つ、ＷＣＥ（１１０）を含む中間パスのネットワーク状態を表す。例えば、エンドノードＷＣＥ（１１５）とＮＣ（１０５）との間のネットワーク距離を特に表すネットスプリングＮＳ（１２０１）の変形例である。エンドノード間のネットワーク距離に対する一つの代表的なメトリックの利用可能性は、通信シグナリングを減少させ、ハンドオーバ遅延を減少させることでモビリティ性能を向上させる。
【００９６】
ネットワークイベントステップ（１２１０）は、ＮＳ（１２０１）等のネットスプリングを適応する本発明に対するトリガを示している。ネットワークイベント（１２１０）は、モビリティ、提供される通信トラフィック負荷における変化、および、無線チャンネルのコンテンションレベルにおける変化を含む。ステップ（１２１０）は、本発明の後続する適応動作をトリガする。実施の形態の一局面では、複数のネットワーク状態に対応する複数のネットワークイベントステップ（１２１０）が存在してもよい。各ネットワーク状態は、様々な方法で変化し得る。例えば、ＭＮ（１２５）は、更なるＷＣＥの方向に移動して、ＮＣ（１０５）からのネットワーク距離を増大させる。同時に、ＭＮ（１２５）は、ネットワークに対するその提供する通信トラフィック負荷を減少してもよい。本実施例のネットワーク状態における変化は、対応するホップスプリングにおける増加に影響を及ぼし、且つ、対応する負荷スプリングにおける減少に影響を及ぼす。本発明の動作は、複数のネットスプリングに同時に影響を及ぼすネットワーク状態における明確な変化に適用可能である。
【００９７】
ステップ（１２１５）では、ＭＮ（１２５）は、ネットワークイベントステップ（１２１０）に応答して、ＷＣＥ（１２０）にトリガ要求を送る。トリガ要求ステップ（１２１５）は、関連付け要求、接続要求、または、ホップスプリング、負荷スプリング、または、遅延スプリングに関連するネットワーク状態における変化に対する他の要求を含む。トリガのタイプは、ネットワークイベントのタイプに特有である。本発明の一局面では、ネットワークイベントステップ（１２１０）は、複数のネットスプリングの変形例に対応する複数のトリガ要求（１２１５）を結果として生ずる。
【００９８】
単一のまたは複数のトリガ要求（１２１５）を受信すると、ＷＣＥ（１２０）は、上記トリガ要求によって表されるネットワーク状態の変化によって影響を及ぼされるネットスプリングに対応する適応を要求する。ＷＣＥ（１２０）は、対応するネットスプリングのＷＣＥ（１１５）エンドノードと単一のまたは複数のネットスプリング適応要求ステップ（１２２０）を実行する。本発明の一局面では、トリガ要求（１２１５）を受信するＷＣＥは、ネットスプリング適応要求（１２２０）を受信し処理するＷＣＥと同じである。この局面は、ＭＮ（１２５）と通信しているＷＣＥにおいて変化がない場合に適用可能である。このケースは、遅延または通信トラフィック負荷に関連するネットワーク状態における変化により生ずる。
【００９９】
ステップ（１２２５）では、ＷＣＥ（１１５）は、ネットスプリング計算ステップを実行する。同ステップは、ネットワーク距離、遅延、または、通信トラフィック負荷等のネットワーク状態における変化の度合いを評価することを含む。ネットスプリング計算ステップ（１２２５）は、ネットワーク状態に対応するネットスプリングがどのようにして適応されるべきかを決定する。ステップ（１２２５）の結果は、対応するネットスプリングにおける拡張、縮小、または、変化なしでもよい。ステップ（１２２５）は、ネットワーク状態における変化を受け入れるようネットスプリングが拡張されるべきときに結果として拡張を行う。例えば、ＭＮ（１２５）がＷＣＥ（１１５）からＷＣＥ（１２０）に移動する場合、ＭＮ（１２５）とＮＣ（１０５）との間のネットワーク距離は増大する。このネットワーク状態では、対応するホップスプリングは拡張されなくてはならない。別の実施例では、ＭＮ（１２５）がその送信速度を低下させると、ＮＣ（１０５）に提供されるトラフィック通信負荷が減少される。このネットワーク状態では、対応する負荷スプリングは縮小されなくてはならない。別の実施例では、ＭＮ（１２５）がＷＣＥ（１１５）からＷＣＥ（１２０）に移動する場合、無線通信チャンネルが変化する。しかしながら、無線通信チャンネルの干渉状態は同じままでもよい。このネットワーク状態では、ＷＣＥ（１１５）とＮＣ（１０５）との間の対応する遅延スプリングにおいて変化なしでなくてはならない。
【０１００】
ネットスプリング計算ステップ（１２２５）の結果は、ネットスプリング適応応答ステップ（１２３０）においてＷＣＥ（１２０）に通知される。ステップ（１２３０）は、対応するネットスプリング、および、要求される適応の度合いに関する情報を含む。ステップ（１２３０）は、ホップカウント、遅延ターゲット、および、通信トラフィック負荷限界等の適応パラメータの交換も含む。
【０１０１】
後続するステップ（１２３５）は、ネットスプリングＮＳ（１２０１）の適応を伴う。ネットスプリング適応ステップ（１２３５）は、拡張、縮小、および、変化なし等の動作オプションを含む。変化なしオプションは、負のネットスプリング適応応答（１２３０）の際に使用される。
【０１０２】
ネットスプリング適応ステップ（１２３５）では、単一のまたは複数の対応するネットスプリングはネットスプリング適応応答に従って適応される。従って、単一のまたは複数のホップスプリング、負荷スプリング、および、遅延スプリングは、拡張される、縮小される、または、変化されないままである。本発明によると、第１のネットスプリングの適応は、第２のネットスプリングの適応と異なる。このような異なる適応ステップは同時に行われてもよい。
【０１０３】
ステップ（１２４０）では、ネットワーク適応イベントが行われる。
同ステップでは、ネットスプリングに関連するネットワーク要素が適応される。ホップスプリングの場合、対応するマルチホップチェーンが適応される。
【０１０４】
ネットスプリングＮＳ（１２０１）の適応は、（１２０２）によって示される。適応（１２０２）は、ネットスプリング適応ステップ（１２３５）に対応している。
【０１０５】
ネットスプリングＮＳ（１２０１）の適応後、ＷＣＥ（１２０）は、トリガ応答（１２４５）でトリガ要求（１２１５）に応答する。ステップ（１２４５）は、単一のまたは複数のネットスプリングおよび変形例に対する適応方法の終了ステップである。
【０１０６】
本実施の形態は、ホップスプリング、負荷スプリング、および、遅延スプリング等のネットスプリングの変形例について本発明に対する一般的な動作ステップを明らかにしている。本実施の形態は、単一のまたは複数のネットスプリングおよび変形例は、ネットワーク状態に応答して適応されることを示す。更に、本発明は、同時に異なり得るネットスプリング適応を受け入れることも示す。本発明の利点は、単一のまたは複数のネットワーク状態に応答して、ネットスプリングが、単独でまたは他のネットスプリングと統合して適応される点である。したがって、本発明は、ネットワーク状態を受け入れる、且つ、通信性能を向上させる際にフレキシビリティを可能にする。
【０１０７】
（実施の形態５）−ネットワーク選択適用
本実施の形態は、ネットワーク選択に対するネットスプリング方法の適用を示す。産業のトレンドは、複数の特徴を有する複数の通信の利用可能性を示す。これらの特徴は、価格、遅延、および、トラフィック負荷を含む。選択の利用可能性は、選択の問題を生ずる。同問題を緩和するネットスプリング方法は、図６の通信ネットワークおよび図７の動作シーケンス（７００）を参照して示される。
【０１０８】
図６は、二つの通信ネットワークＣＮ（６１０）およびＣＮ（６２０）を示す。ＣＮ（６１０）およびＣＮ（６２０）は、ＮＣ（６０５）との通信を提供する。二つの通信ネットワークは、別個の特徴を有する。実施例では、ＣＮ（６１０）はＩＥＥＥ８０２．１６で動作し、ＣＮ（６１０）は、ＷＣＤＭＡで動作する。
【０１０９】
ＣＮ（６１０）のマルチホップチェーンＭＨ（６１１）は、ＷＣＥ（６１３）と、ＷＣＥ（６１４）と、ＷＣＥ（６１５）とを備える。ＣＮ（６２０）のマルチホップチェーンＭＨ（６２１）は、ＷＣＥ（６２３）と、ＷＣＥ（６２４）を含む。上述の実施例によると、ＷＣＥ（６１３）（６１４）（６１５）は、ＩＥＥＥ８０２．１６通信インタフェースを用いて通信可能に接続される。ＷＣＥ（６１３）は、ＩＥＥＥ８０２．１６通信インタフェースを用いてＮＣ（６０５）と通信可能に接続される。更に、実施例によると、ＷＣＥ（６２３）および（６２４）は、ＷＣＤＭＡ通信インタフェースを用いて通信可能に接続される。ＷＣＥ（６２３）は、ＷＣＤＭＡ通信インタフェースを用いてＮＣ（６０５）と通信可能に接続される。
【０１１０】
ＭＨ（６１１）およびＭＨ（６２１）は、別個の遅延スプリングによって特徴付けられる。実施例では、ＭＨ（６１１）の遅延スプリングは、ＭＨ（６２１）の遅延スプリングよりも長い。ＭＨ（６１１）の負荷スプリングは、ＭＨ（６２１）の負荷スプリングよりも大きい。
【０１１１】
移動体ノードＭＨ（６３５）が最初に動作を開始すると、ＮＣ（６０５）とＣＮ（６１０）またはＣＮ（６２０）のどちらを介して通信を行うかを選択しなくてはらならない。選択処理は、通信のコストおよび性能を決定する。その結果、選択処理は、ＭＮ（６３５）と通信ネットワークＣＮ（６１０）およびＣＮ（６２０）にとって重要となる。
【０１１２】
ステップ（７１０）では、ＭＮ（６３５）は、ＣＮ（６１０）におけるＭＨ（６１１）のＷＣＥ（６１５）に接続要求を送る。ステップ（７１５）では、ＭＮ（６３５）は、ＣＮ（６２０）におけるＭＨ（６２１）のＷＣＥ（６２４）に接続要求を送る。接続要求は、遅延バウンド、スループット、コスト、および持続時間等のＭＮ（６３５）の通信要件に関する情報を含む。接続要求ステップ（７１０）および（７２０）は、ブルーツゥース、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＩＥＥＥ８０２．１６、ＣＡＰＷＡＰ、ＧＰＲＳ、ＷＣＤＭＡ、または、ＣＤＭＡ２０００等の対応する通信プロトコルを介して交換される。
【０１１３】
ＭＮ（６３５）から接続要求を受信すると、ＷＣＥ（６１５）およびＷＣＥ（６２４）は、ＭＮ（６３５）をそれぞれのＣＮ（６１０）およびＣＮ（６２０）に許可するかを決定する。ＷＣＥ（６１５）におけるステップ（７１２）およびＷＣＥ（６２４）におけるステップ（７２２）は、ネットスプリング計算ステップである。同ステップは、マルチホップチェーンのネットスプリングの適応の計算を含む。本実施の形態では、ステップ（７１２）および（７２２）は、マルチホップチェーンＭＨ（６１１）およびＭＨ（６２１）それぞれの遅延スプリングおよび負荷スプリングの適応の計算を含む。
【０１１４】
ネットスプリング計算ステップ（７１２）および（７２２）の実施例では、ＭＮ（６３５）が大きいデータファイルを送信すると思われる場合、マルチホップチェーンの負荷スプリングは大きい係数倍増加される。別の実施例では、ＭＮ（６３５）がストリーミング情報を送信すると思われる場合、高い遅延が許容されない。これにより、ＷＣＥ（６１５）およびＷＣＥ（６２４）は、相応じてそれぞれの遅延スプリングおよび負荷スプリングの適応を決定する。
【０１１５】
決定される遅延スプリングおよび負荷スプリング値は、ＷＣＥ（６１５）およびＷＣＥ（６２５）によりそれぞれ接続応答ステップ（７１５）および（７２５）でＭＮ（６３５）に通知される。接続応答は、マルチホップチェーンの遅延スプリングおよび負荷スプリングの予想される適応の性質を含む。
【０１１６】
ネットスプリング比較ステップ（７３０）では、ＭＮ（６３５）は、ＷＣＥ（６１５）およびＷＣＥ（６２５）から受信する遅延スプリングおよび負荷スプリングに対して比較動作を実行する。ステップ（７３０）では、ＭＮ（６３５）は、ＣＮ（６１０）およびＣＮ（６２０）のいずれか一方で通信を交換する際に起こることが予想される遅延と負荷性能を比較する。
【０１１７】
ネットワーク選択ステップ（７３５）では、ＭＮ（６３５）は、ＮＣ（６０５）と通信を行うのに好ましい通信ネットワークを選択する。実施の形態の一局面では、ネットワーク選択ステップ（７３５）は、接続されるのに好ましいマルチホップチェーンを選択するために用いられる。
【０１１８】
ネットワーク選択ステップ（７３５）後、ＭＮ（６３５）は、動作シーケンス（５００）に従って関連付け要求ステップ（５２０）を実行する。ＭＮ（６３５）は、選択された通信ネットワークで動作シーケンス（５００）の後続するステップを実行する。
【０１１９】
本実施の形態は、複数の通信ネットワーク間でのネットワーク選択におけるネットスプリング方法の利点を示す。同方法は、利用可能な複数の通信ネットワークで通信を交換している移動体ノードに対する遅延および負荷性能に関する情報を提供する。ネットスプリング方法は、移動体ノードと通信ネットワークとの間で実質的により少ない交換とする。そのため、同方法は、通信を確立する際に実質的により短い遅延となる。
【０１２０】
（実施の形態６）−ＱｏＳ管理適用
本実施の形態は、サービス品質（ＱｏＳ）管理に対するネットスプリング方法の適用を示す。ＱｏＳ性能は、通信ネットワークにとって重要である。通信の開始から所望のＱｏＳ性能を実現する能力は非常に大切である。このような性能を実現するネットスプリング方法は、図１の通信ネットワーク（１００）および図８の動作シーケンス（８００）を参照して示される。
【０１２１】
図１では、ＭＮ（１２５）は、ＣＮ（１００）との通信接続を確立することを最初に試みる。ステップ（５２０）の関連付け要求は、ＭＮ（１２５）のＱｏＳ性能要件に関する情報を含む。特に、該情報は、要求される遅延状態、提供されるトラフィック、および、遅延−ジッタ要件を含む。
【０１２２】
次に、ネットスプリング適応ステップ（８１０）では、マルチホップチェーンＭＨ（１３０）の遅延スプリングは、ＭＮ（１２５）の通信特徴に応答して適応される。実施例では、遅延スプリングは、マルチホップチェーンＭＨ（１３０）において交換される増加した通信によるより高い遅延を示すよう拡張により適応される。別の実施例では、負荷スプリングは、ＭＨ（１３０）において交換される増加した通信によるより重いトラフィック負荷を示すよう拡張により適応される。
【０１２３】
関連付け応答ステップ（５２５）では、ＭＨ（１３０）のＷＣＥ（１１５）は、ＭＮ（１２５）に関連付け要求ステップ（５２０）の結果を通知する。関連付け応答は、拡張された遅延スプリングおよび負荷スプリングの値を含む。
【０１２４】
ＭＨ（１３０）の遅延スプリングおよび負荷スプリングの通知された値に基づいて、ＭＮ（１２５）は、ネットスプリング適応ステップ（８１５）を実行する。ステップ（８１５）は、ＭＮ（１２５）の動作への適応を含む。
【０１２５】
本発明の一局面では、ＭＮ（１２５）は、マルチホップチェーンＭＨ（１３０）の拡張された負荷スプリングに適応される。拡張された負荷スプリングは、エンドノードＷＣＥ（１１５）とＮＣ（１０５）との間でより深い通信トラフィックを示す。一局面では、これは、中間ネットワーク装置におけるより重いバッファリングに変換され、損失レートを増加させる。より高い損失レートは、通信スループットに悪影響を及ぼす。更に、より高い損失レートは、再送を必要とし、通信遅延を増加させる。本発明によると、ＭＮ（１２５）は、適応され、通信トラフィック負荷を減少させることで拡張される負荷スプリングの効果を低下させる。このような適応は、エンドノードＷＣＥ（１１５）とＮＣ（１０５）との間の通信トラフィック負荷を減少させる。それにより、損失レートを減少させ、再送を減少させる。ネットスプリング適応の効果は、通信スループットの向上および通信遅延の減少を含む。適応される動作は、ＭＮ（１２５）によって確立される持続時間にわたって有効である。
【０１２６】
本発明の別の局面では、ＭＮ（１２５）は、マルチホップチェーンＭＨ（１３０）の拡張された遅延スプリングに適応される。拡張される遅延スプリングは、エンドノードＷＣＥ（１１５）とＮＣ（１０５）との間のより長い通信遅延を示す。一局面では、増加した待ち時間は、減少される通信の双方向性に変換される。本発明によると、ＭＮ（１２５）は、適応され、より高い通信の優先順位をＷＣＥ（１１５）に要求する。このような適応は、ＭＮ（１２５）に対する通信リソースを増加させる。それにより、通信遅延が減少され、双方向性が向上される。ステップ（８２０）では、ＭＮ（１２５）は、ＭＨ（１３０）のＷＣＥ（１１５）にネットスプリング適応要求を送る。それに応答して、ＷＣＥ（１１５）は、他のネットワーク状態を受けている通信の優先順位を調節する。次に、ＷＣＥ（１１５）は、適応された通信の優先順位とステップ（８２５）に応答してネットスプリング適応応答を送る。
【０１２７】
本実施の形態は、通信ネットワークのＱｏＳ管理におけるネットスプリング方法の利点を示す。同方法は、通信ネットワークにおいて通信を交換する移動体ノードに対する遅延および負荷性能に関する情報を提供する。ネットスプリング方法は、移動体ノードと通信ネットワークとの間で実質的により少ない交換とする。その結果、同方法は、通信を確立する際に実質的により短い遅延となる。ネットスプリング方法は、限定された組のパラメータにおいてマルチホップチェーン全体のネットワーク状態を提供する。
【０１２８】
（実施の形態７）−ブロック図
図９は、ネットスプリングモビリティ管理について本発明を具現化する無線通信エンティティＷＣＥ（９００）の装置を示す図である。
【０１２９】
無線通信エンティティＷＣＥ（９００）は、マルチホップチェーンＷＣＥ等の通信ネットワークエンティティ、ネットワーク制御部（ＮＣ）、および、他の通信ネットワークでデータおよび制御情報を交換する送信システムブロック（ＴＸ）（９１０）および受信システムブロック（９１５）等の幾つかのシステムブロックを備える。通信フレームは、フレームのタイプに対応するパスにおいてシステムブロック間で交換される。そのため、データおよび制御通信フレームの交換をそれぞれ示す「Ｄ」および「Ｃ」と印される二つのタイプのパスが存在する。ＴＸ（９１０）およびＲＸ（９１５）は、ＩＥＥＥ８０２．１１、イーサネット（登録商標）、ＩＥＥＥ８０２．１６、ＵＷＢ、ＧＰＲＳ、ブルーツゥース、ＷＣＤＭＡ、および、ＣＤＭＡ２０００等の単一のまたは複数の通信規格に基づいて動作してもよい。データおよび制御フレームを含む、ＲＸ（９１５）によって受信される全ての通信フレームは、制御ユニット（ＣＵ）（９０５）およびスケジューラ（ＳＣＨ）（９２０）等の他のシステムブロックに適当に送られる。
【０１３０】
ＣＵ（９０５）は、主な管理システムブロックである。無線通信エンティティの全体的な制御に必要な計算および処理を実行する。ＣＵ（９０５）は、ＷＣＥ（９００）の全てのシステムブロックの相互作用全体を管理する。ＣＵ（９０５）は、ネットワーク装置に対する主処理ユニットを表す。
【０１３１】
ＷＣＥ（９００）のＣＵ（９０５）および他のシステムブロックは、パラメータ、処理バッファ、通信フレーム等に関する情報を保持し引き出す記憶ユニット（ＳＴＵ）（９２５）と相互に作用する。記憶ユニットＳＴＵ（９２５）は、データおよび制御情報を記憶するバッファまたはメモリモジュールを備える。ＳＴＵ（９２５）は、「Ｄ」および「Ｃ」パス上でＣＵ（９０５）およびＳＣＨ（９２０）とインタフェースする。
【０１３２】
リソース制御部（ＲＣ）（９３０）は、ＷＣＥ（９００）の単一のまたは複数のリソースのパラメータ、動作における変化を行う機能を担う。送信および受信スケジュールを調整し、通信の優先順位を適応し、許可制御パラメータ等を調節する等を含む。ＲＣ（９３０）は、帯域幅の予約を調節する。リソースシステムブロック（ＲＥＳ）（９３２）は、ＷＣＥ（９００）のリソースを表す。
【０１３３】
本発明の主なシステムブロックは、マルチホップ論理システムブロック（ＭＨＬ）（９３５）およびネットスプリング論理システムブロック（ＮＳＬ）（９４０）を備える。ＭＨＬ（９３５）は、ＷＣＥ（９００）が構成要素となるマルチホップチェーンを構成し、モニタリングする。第１の局面では、ＭＨＬ（９３５）は、ＷＣＥ（９００）のマルチホップチェーンのマルチホップチェーン識別子を保持する。 各マルチホップチェーンＭＨＬ（９３５）に対して、マルチホップチェーンの対応するネットワーク制御部からのＷＣＥ（９００）のホップカウントも保持する。図１のＣＮ（１００）の実施例では、ＭＨ（１３０）のＷＣＥ（１１５）のＭＨＬ（９３５）は、ＭＨ（１３０）のマルチホップチェーン識別子、および、ＮＣ（１０５）からのホップ距離に対応するホップカウント「２」を保持する。
【０１３４】
ＮＳＬ（９４０）は、ＷＣＥ（９００）が構成要素となるマルチホップチェーンのネットスプリングを保持し、調節する。ＮＳＬ（９４０）は、ネットワーク状態における変化にネットスプリングを適応させる。ある局面では、ＮＳＬ（９４０）はＷＣＥ（９００）のマルチホップチェーンのホップスプリング、遅延スプリング、および、負荷スプリングを適応させる。
【０１３５】
ＮＳＬ（９４０）およびＭＨＬ（９３５）は、「Ｃ」パス上でインタフェースされる。ＮＳＬ（９４０）は、ネットワーク状態における変化によるネットスプリングの適応をＭＨＬ（９３５）にシグナリングする。反対に、ＭＨＬ（９３５）は、ネットスプリングの変化に応答してマルチホップチェーンを適応させる。
【０１３６】
ＮＳＬ（９４０）は、制御情報を交換するために「Ｃ」パス上でスケジューラＳＣＨ（９２０）とインタフェースする。マルチホップチェーンの遅延スプリング等、ネットスプリングで変化が生じた場合、ＮＳＬ（９４０）は、対応するマルチホップチェーンにおいて通信を交換する通信の優先順位を調節するようＳＣＨ（９２０）と通信する。ＳＣＨ（９２０）は、ネットスプリングにおける変化に応じて送信および受信スケジュールを適応する。ＴＸ（９１０）およびＲＸ（９１５）の動作は、ＳＣＨ（９２０）における変化に基づいて適応される。
【０１３７】
ＮＳＬ（９４０）は、ＱｏＳ管理に対する変化に影響を及ぼすようリソース制御部ＲＣ（９３０）とインタフェースする。例えば、マルチホップチェーンにおける減少された負荷を示す、マルチホップチェーンの負荷スプリングが縮小される場合、ＷＣＥ（９００）は、マルチホップチェーンを介してより大きい通信セッションを許可してもよい。ＮＳＬ（９４０）は、その結果、通信セッションの許可を増大させることを許可制御部リソースに指示するようリソース制御部ＲＣ（９３０）に通知する。反対に、ＲＣ（９３０）は、上記適応を行うようＲＥＳ（９３２）における許可制御部とインタフェースする。
【０１３８】
本発明の他のシステムブロックは、ＱｏＳ予約ブロック（ＱｏＳ）（９４５）とモビリティ（ＭＯＢ）ブロック（９５０）とを備える。ＱｏＳ予約ＱＳ（９４５）は、ＱｏＳ性能に関連するネットスプリング適応を制御する機能を担う。ＱＳ（９４５）は、リソース制御部ＲＣ（９３０）、制御ユニットＣＵ（９０５）、および、ＭＨ−チェーン論理ＭＨＬ（９３５）と「Ｃ」パス上でインタフェースする。本発明の第１の局面では、ＱＳ（９４５）は、ホップスプリング、遅延スプリング、および、負荷スプリングの適応についてリソース制御部ＲＣ（９３０）と信号を交換し、上記信号は、リソース割り当てに対する信号と、優先順位設定に対する信号とを含む。ＱＳ（９４５）は、それぞれＣＵ（９０５）およびＭＨＬ（９３５）からＱｏＳ適応が行われるネットスプリングおよびマルチホップチェーンに関する情報を受信する。ＱＳ（９４５）は、ＣＵ（９０５）およびリソース制御部ＲＣ（９３０）と同期するクロック機構を備える。
【０１３９】
モビリティＭＯＢ（９５０）は、モビリティおよびハンドオーバに関するネットスプリング適応を調整する機能を担う。ＭＯＢ（９４５）は、リソース制御部ＲＣ（９３０）、制御ユニットＣＵ（９０５）、および、ＭＨ−チェーン論理ＭＨＬ（９３５）と「Ｃ」パス上でインタフェースする。本発明の第１の局面では、モビリティブロックＭＯＢ（９５０）は、場所情報マルチホップチェーン論理ＭＨＬ（９３５）を交換し、上記場所情報は、移動体ノードのＷＣＥ取り付け、および、移動体ノードリソース要件を含む。ＭＯＢ（９５０）は、ネットスプリング適応についてリソース制御部ＲＣ（９３０）と信号を交換する。例えば、モビリティの場合、ＭＯＢ（９５０）は、シームレスな通信性能を維持するために移動体ノードに対してリソース要件に関連する信号を交換する。
【０１４０】
ネットワーク選択の場合、ＲＸ（９１５）は、要求される通信性能に関する情報を供給する移動体ノードから接続要求（７１０）を受信する。接続要求（７１０）は、制御ユニットＣＵ（９０５）に「Ｄ」パス上で送られる。ＣＵ（９０５）は、情報を検討し、ＭＨＬ（９３５）に要求される通信性能に対応する制御信号を供給する。ＭＨＬ（９３５）は、制御信号を対応するマルチホップチェーンに一致させる。
【０１４１】
ＭＨＬ（９３５）は、ネットスプリング論理ＮＳＬ（９４０）と制御信号を交換する。ＮＳＬ（９４０）は、ステップ（７１２）において、移動体ノードの要求される通信性能に応答して単一のまたは複数の遅延スプリングまたは負荷スプリングの予想される適応を決定する。これら決定に基づいて、ＮＳＬ（９４０）は、ＭＨＬ（９３５）にシグナリングし、ＭＨＬ（９３５）はＣＵ（９０５）にシグナリングする。ＣＵ（９０５）は、移動体ノードへの適応から結果として生ずる遅延スプリングおよび負荷スプリングの予想値を含む接続応答を準備する。ＴＸ（９１０）は、ステップ（７１５）において移動体ノードに接続応答を送信する。
【０１４２】
ＱｏＳ管理の場合、ＲＸ（９１５）は、要求される通信性能に関する情報を供給する移動体ノードから関連付け要求（５２０）を受信する。モビリティの場合、ＲＸ（９１５）は移動体ノードが通信を実行したマルチホップチェーン、マルチホップチェーンの先のホップスプリング値、および、移動体ノードの先の近隣の識別を含む情報を供給する移動体ノードから関連付け要求（５２０）を受信する。
【０１４３】
関連付け要求は、制御ユニット（９０５）に「Ｄ」パス上で送られる。
【０１４４】
ＣＵ（９０５）は、情報を検討し、ＭＨＬ（９３５）に識別情報に対応する制御信号を供給する。ＭＨＬ（９３５）は、ネットスプリング論理ＮＳＬ（９４０）と制御信号を交換する。ＮＳＬ（９４０）は、縮小または拡張により対応する適応を決定する。この適応は、ＭＨＬ（９３５）を介してＣＵ（９０５）にシグナリングされる。ＣＵ（９０５）は、ＴＸ（９１０）およびＲＸ（９１５）を介して他のＷＣＥと対応するネットスプリング拡張要求および応答を交換する。
【０１４５】
ＮＳＬ（９４０）は、ホップスプリングを拡張または縮小するようホップスプリング適応ステップ（５３７）を実行する。ホップスプリング適応後、ＮＳＬ（９４０）は、適応の性質についてＭＨＬ（９３５）にシグナリングする。ＮＳＬ（９４０）の信号は、「Ｃ」パス上でＭＨＬ（９３５）と交換される。ＭＨＬ（９３５）は、ステップ（５３９）においてホップスプリングに対応するマルチホップチェーンを適応する。ステップ（５３９）では、ＭＨＬ（９３５）は、新しいＷＣＥを含むことでマルチホップチェーンを拡張するよう適応される、または、既存のＷＣＥを除外することでマルチホップチェーンを除外するよう適応される。
【０１４６】
マルチホップチェーンが適応された後、ＭＨＬ（９３５）はホップスプリングにおける変化について制御ユニットＣＵ（９０５）にシグナリングする。ＣＵ（９０５）は、関連付け応答を構成し、ステップ（５２５）において移動体ノードに送る。
【０１４７】
関連付け応答は、移動体ノードがＷＣＥと通信接続を確立し、通信を開始するための情報を含む。本実施の形態は、本発明のシステムブロックを示し、特に、マルチホップチェーン論理ＭＨＬ（９３５）およびネットスプリング論理ＮＳＬ（９４０）のシステムブロックを示す。ネットスプリングに対する本発明のシステムブロックは、集積回路で実現されてもよい。システムオンチップで単一のまたは複数のモジュールを構成してもよい。
【０１４８】
（実施の形態８）−メッセージフォーマット
開示する本発明の動作は、一組のネットスプリング制御メッセージを用いて実現される。ネットスプリング制御メッセージは、移動体ノード、マルチホップチェーンＷＣＥ、および、ネットワーク制御部間で交換される。
【０１４９】
マルチホップチェーンの通信エンティティ間でネットスプリング制御メッセージを交換するメッセージフォーマット（１０００）は、図１０に示される。ネットスプリング制御メッセージは、ＩＰ、ＴＣＰ、ＵＤＰ、ＩＥＴＦ、ＣＡＰＷＡＰ、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＩＥＥＥ８０２．１６、ブルーツゥース、インフラストラクチャの選択分配（ＳＤＩ）プロトコル、ＧＰＲＳ、ＷＣＤＭＡ、および、ＣＤＭＡ２０００等のプロトコル上で送られる。メッセージフォーマット（１０００）は、８バイトヘッダおよびそれに後続する単一のまたは複数のネットスプリング属性を示す。
【０１５０】
１バイトのタイプフィールド（１００５）は、交換されるネットスプリングメッセージのタイプを示す。インターネットアサインドナンバーオーソリティ（ＩＡＮＡ）によって現在割り当てられていない値が割り当てられる。タイプフィールド（１００５）の値は、ネットスプリング適応要求または応答に対するメッセージ、ネットスプリング適応結果に対するメッセージ、および、マルチホップチェーン適応トリガまたは応答に対するメッセージ等のいずれかのネットスプリングメッセージを示す。特に、タイプフィールド（１００５）の値は、ネットスプリング適応要求または応答、ネットスプリング拡張要求または応答、および、ネットスプリング縮小要求または応答に対応するものを含む。
【０１５１】
次の１バイトのサブタイプフィールド（１０１０）は、メッセージに関連するネットスプリングの性質を示す。サブタイプフィールド（１０１０）は、ホップスプリング、負荷スプリング、および、遅延スプリング等のネットスプリングを識別する。フィールドの値は、ネットスプリングのタイプに応じて割り当てられる。値は、ＩＡＮＡによって割り当てられてもよい。
【０１５２】
次の１バイトのホップカウントフィールド（１０１５）は、メッセージ発信側からマルチホップチェーンでこれまでネットスプリング制御メッセージが行ったホップ数を示す。当該フィールドの値は、意図する最終的な受信側以外のネットスプリング制御メッセージの各受信側によって１つだけインクリメントされる。当該フィールドは、パスのループまたは他の悪影響な状態を追跡するために使用される。ある場合では、マルチホップチェーンにおけるＷＣＥの合計カウントと比較してホップカウントフィールド（１０１５）の値からマルチホップチェーンにおいてループがあるか否か決定される。
【０１５３】
２バイトの長さフィールド（１０２０）は、ネットスプリング属性およびペイロードを含むネットスプリング制御メッセージの合計長さを示す。
【０１５４】
後続する１バイトの予約フィールド（１０２５）は、追加的な情報を交換し、ネットスプリング方法への将来的な更新のために使用される。
【０１５５】
ＭＨ−チェーンＩＤフィールド（１０３０）はネットスプリング制御メッセージが適用可能なマルチホップチェーンを識別する２バイトフィールドである。本発明の一局面では、ＭＨ−チェーンＩＤ（１０３０）は、マルチホップチェーンとの通信に使用されるネットワーク制御部インタフェースのＭＡＣアドレスに基づいて値が割り当てられる。別の局面では、ＭＨ−チェーンＩＤ（１０３０）は、ＷＣＥとの最初の交換中にＮＣによって固有の値が割り当てられる。
【０１５６】
発生ノードフィールド（１０３５）は、ネットスプリング制御メッセージを発する移動体ノード、ＷＣＥ、または、ＮＣの識別を示す。
【０１５７】
本発明の一局面では、マルチホップチェーンにおける各移動体ノード、ＷＣＥ、または、ＮＣには数値識別が割り当てられる。例えば、ＮＣには「０」の識別が割り当てられ、マルチホップチェーンにおける各後続する下流ＷＣＥおよび移動体ノードには「１」、「２」、「３」等のインクリメント式に昇順の値の識別が割り当てられる。本発明の別の局面では、マルチホップチェーンにおける各移動体ノード、ＷＣＥ、または、ＮＣには、それぞれの媒体アクセス制御（ＭＡＣ）アドレスに基づいて識別が割り当てられる。ネットスプリングの本発明によると、ＭＨ−チェーンＩＤフィールド（１０３０）によって識別されるマルチホップチェーンは、発生ノードフィールド（１０３５）によって識別される通信エンティティを含んでも含まなくてもよい。
【０１５８】
目的ノードフィールド（１０４０）は、ネットスプリング制御メッセージの受信側である移動体ノード、ＷＣＥ、または、ＮＣの識別を示す。当該フィールドは、ネットスプリング制御メッセージを現在受信している移動体ノード、ＷＣＥ、または、ＮＣを示すホップカウントフィールド（１０１５）とは別個である。本発明の一局面では、ホップカウントフィールド（１０１５）と目的ノードフィールド（１０４０）の値が一致するマルチホップチェーンエンティティは、ネットスプリング制御メッセージが最終的に処理されるエンティティを示す。特別な目的ノードフィールド（１０４０）値は、マルチホップチェーンを備える全ての移動体ノードおよびＷＣＥを示すために使用される。この値は、マルチホップチェーンの全ての移動体ノードおよびＷＣＥが必要とする送信メッセージを配分するために使用される。
【０１５９】
目的ノードフィールド（１０４０）後の後続する属性フィールド（１０５０）は、ネットスプリング方法の様々な動作に関連する属性を含む。ネットスプリング長さ属性（１０５１）は、特定のネットスプリングの長さの値を有する。フィールドは、ホップスプリングのパスの長さ、遅延スプリングの遅延の持続時間、および、負荷スプリングの通信トラフィックレベルを含む値を有する。
【０１６０】
ＭＨ−チェーン長さ属性（１０５２）は、ＭＨ−チェーンＩＤフィールド（１０３０）の値によって特定されるマルチホップホップの一般的な長さの値を示す。値は、ホップ、遅延、および、負荷を含む点で特定される。
【０１６１】
次の適応コード属性（１０５３）は、ネットスプリングまたはマルチホップチェーンに対して実行されるべき適応のタイプを示す。一局面では、適応コード属性（１０５３）に対する値「０」は、ネットスプリングまたはマルチホップチェーンの縮小を特定し、値「１」は、ネットスプリングまたはマルチホップチェーンの拡張を特定する。適応コード属性（１０５３）は、ネットスプリング適応要求、ネットスプリング拡張要求、および、ネットスプリング縮小要求を含む一組のメッセージにおいて使用される。
【０１６２】
ステータスコード属性（１０５４）は、ネットスプリング動作ステップの結果を特定する。一局面では、当該属性の値は、動作の失敗に対して「０」を示し、動作の成功に対して「１」を示す。
【０１６３】
図１１のメッセージフォーマット（１１００）は、ＩＥＥＥ８０２．１１  ＭＡＣ  ＰＤＵフォーマットに従うネットスプリング制御メッセージを示す。ヘッダタイプ（ＨＴ）フィールド（１１０１）は、ＭＡＣ管理メッセージを交換する一般的なＩＥＥＥ８０２．１６  ＭＡＣヘッダを示す。当該フィールドの値は、ネットスプリング制御メッセージに対して「０」に設定される。
【０１６４】
１ビットの暗号化制御（ＥＣ）フィールド（１１０２）は、ペイロードが暗号化されていないことを示すよう値「０」に設定される。本発明の一局面では、ネットスプリングペイロードおよび属性は、セキュリティ確立の前に交換され得るため暗号化されない。２ビットの暗号鍵シーケンス（ＥＫＳ）フィールド（１１０６）は相応じて使用されない。
【０１６５】
次のタイプフィールド（１１０３）は、メッセージの一般的なタイプを示す。
【０１６６】
ＣＲＣインジケータ（ＣＩ）フィールド（１１０５）は、ＰＤＵにおけるＣＲＣの存在を示す。本発明の一局面では、ＣＲＣが含まれ、ＣＩ（１００５）には値「１」が割り当てられる。予約（ＲＳＶ）フィールド（１１０４）は、他のまたは将来的な適用法に使用される。
【０１６７】
１１ビットの長さフィールド（１１１０）は、バイト単位でＭＡＣ  ＰＤＵの長さを示す。その長さは、ＭＡＣヘッダおよびＣＲＣを含む。
【０１６８】
後続する１６ビットの接続識別子（ＣＩＤ）フィールド（１１１５）は、通信エンティティのＭＡＣモジュール間で使用される論理接続を識別する。これに後続して、８ビットのヘッダチェックシーケンス（ＨＣＳ）フィールド（１１２０）が存在する。当該フィールドに存在する値は、ＩＥＥＥ８０２．１１  ＭＡＣ  ＰＤＵヘッダにおけるエラーを検出するために使用される。
【０１６９】
ＩＥＥＥ８０２．１１  ＭＡＣ管理メッセージタイプフィールド（１１２５）は、メッセージフォーマット（１０００）のタイプフィールド（１００５）に対応する値を有する。このフィールドは、ネットスプリング制御メッセージに取り組むＭＡＣ管理メッセージのタイプを識別する。後続するフィールド（１１３０）は、メッセージフォーマット（１０００）の残留するサブヘッダおよびフィールドを有する。拡張サブヘッダフィールド（ＥＳＦ）（１１１１）は、拡張サブヘッダの存在を示すようＩＥＥＥ８０２．１６通信規格に従って値「１」に設定される。ＥＳＦ（１１１１）は、ネットスプリング動作に対応するサブヘッダの存在を示す。
【０１７０】
本実施の形態は、対応するネットスプリングに応じてマルチホップチェーンを適応する本発明により動作するネットスプリング制御メッセージに対するメッセージフォーマットを明らかにしている。メッセージフォーマット構造は、移動体ノード、ＷＣＥ、および、ＮＣ間で交換され、モビリティ、ＱｏＳ管理、および、ネットワーク選択が効率的に実現される。
【０１７１】
ネットスプリングメッセージ交換は、発生ノードと目的ノードとの間で確実に行われる。中間移動体ノードおよびＷＣＥは、最終的には責任を担わないネットスプリングメッセージのペイロードを変更するアクセスを有さない。
【０１７２】
（実施の形態９）−フローチャート
図１３のフローチャート（１３００）は、ネットワーク状態に応答するネットワークスプリングおよびその適応に対する、本発明に従って動作する、無線通信エンティティ（ＷＣＥ）、ネットワーク制御部（ＮＣ）、および移動体ノード（ＭＮ）等のネットワークエンティティによって実行されるステップを示す。
【０１７３】
第１のステップ（１００５）では、ネットワークエンティティは、通信ネットワークのネットワーク状態をモニタリングする。ステップ（１００５）は、モビリティイベント、エンドノード間のネットワーク距離、エンドノート間の遅延、および、エンドノード間の通信トラフィック負荷をモニタリングすることを含む。本発明の一局面では、ネットワーク距離は、エンドノード間のホップ数である。
【０１７４】
本発明の一局面では、エンドノード間の遅延は、ラウンドトリップ遅延として決定される。例として、第１のエンドノードは第２のエンドノードに通信メッセージを送り、タイマを開始する。通信メッセージを受信すると、第２のエンドノードは第１のエンドノードに通信メッセージを送る。第１の通信メッセージの送信と、第２の通信メッセージの受信との間の時間差は、エンドノード間の遅延を示す。本発明の一局面では、エンドノード間の通信トラフィック負荷は、エンドノード間で交換される通常の制御メッセージを用いて決定される。
【０１７５】
ステップ（１３１０）は、ステップ（１３０５）においてモニタリングされるネットワーク状態が変化すると行われる。ステップ（１３１０）は、単一のまたは複数のトリガ要求を送ることを含む。トリガ要求は、関連付け要求および接続要求を含む一般的なメッセージの組である。
【０１７６】
次のステップ（１３１５）では、ネットワークエンティティはネットスプリング適応要求を送る。当該ステップは、ネットワーク状態における変化によって影響を及ぼされるネットスプリングを識別することを含む。ステップ（１３１５）は、ネットワーク状態の変化度に関する情報および上記変化に関する更なる情報を送ることを含む。
【０１７７】
ネットスプリング適応は、ステップ（１３２０）において計算される。これは、ネットワーク変化の程度および上記ネットワーク変化を受け入れるに必要な適応を決定することを含む。本発明の一局面では、ステップ（１３２０）は、単一のまたは複数のネットスプリングに対する拡張または縮小の程度の計算を含む。本発明の別の局面では、当該ステップは、単一のまたは複数のネットスプリングに適応が必要か否かを決定するための計算を含む。この計算の結果は、変化なし応答である。ネットスプリング適応ステップ（１３２０）の結果は、ネットワークエンティティに送られ、ステップ（１３２５）において動作が開始される。
【０１７８】
開始するネットワークエンティティは、（１３２５）の応答に応じてステップ（１３３０）でネットスプリング適応を実行する。ネットスプリング適応ステップ（１３３０）は、単一のまたは複数のホップスプリング、遅延スプリング、および、負荷スプリングの適応を含む。適応は、上記ネットスプリングにおける拡張、縮小、または、変化なしでもよい。本発明の一局面では、適応ステップ（１３３０）は、ネットスプリングに対する適応を分けることを含む。例えば、ステップ（１３３０）中、第１のホップスプリングは拡張され、第２の遅延スプリングは縮小される。別の実施例では、第１の遅延スプリングは拡張され、第２の遅延スプリングは縮小される。本発明によると、適応ステップ（１３３０）は、ネットスプリングに対して独立して実行される、または、複数のネットスプリング間で合成される。
【０１７９】
次のステップ（１３３５）では、ネットワーク適応が実行される。当該ステップは、ネットスプリングの適応の結果、マルチホップチェーン等のネットワーク要素において適応要件が生ずる場合に実行される。本発明の一局面では、ホップスプリングの適応は、対応するマルチホップチェーンにおける適応を必要とする。従って、ステップ（１３３５）では、ホップスプリングの拡張により、対応するマルチホップチェーンが拡張される。
【０１８０】
次のステップ（１３４０）では、ネットスプリング適応およびネットワーク適応動作の確認が実行される。当該ステップは、適応動作の開始部に単一のまたは複数のトリガ応答メッセージを送ることを含む。
【０１８１】
本発明の機能的フローの本実施の形態は、動作ステップを明らかにしている。ネットワーク状態に応答するネットワークスプリングおよびその適応に対する、本発明に従って動作するネットワークエンティティによって実行される相対的なステップを示す。
【０１８２】
（実施の形態１０）−中間ネットスプリング
本実施の形態は、複数の中間ネットワークスプリングと動作可能として本発明を例示している。図１４のＣＮ（１４００）は、ネットワーク制御部ＮＣ（１４０５）と、無線通信エンティティＷＣＥ（１４１０）、（１４１５）、および、（１４１５）とを含む。各ＷＣＥは、エンドノードＮＣ（１４０５）と単一のまたは複数のネットスプリングを維持する。
【０１８３】
図１４は、エンドノードＷＣＥ（１４２０）とＮＣ（１４０５）との間のネットスプリング（１４５０）、ＷＣＥ（１４１５）とＮＣ（１４０５）との間のネットスプリング（１４５２）、および、ＷＣＥ（１４１０）とＮＣ（１４０５）との間のネットスプリング（１４５４）を示す。ネットスプリングは、ホップスプリング、遅延スプリング、または、負荷スプリング等、別個の変形例でもよい。例として、ネットスプリング（１４５０）、（１４５２）、および、（１４５４）は、それぞれのエンドノード間の遅延状態を表す。
【０１８４】
ＣＮ（１４００）の複数のネットスプリングは、個別にまたは合成して本発明に従って適応される。ＣＮ（１４００）のネットスプリングは、異なる値を有し、ネットワーク状態に応答して別個に適応されてもよい。これは、異なる組のエンドノード間の変化するネットワーク状態を表す。例えば、ネットスプリング（１４５０）は、エンドノードＷＣＥ（１４２０）とＮＣ（１４０５）間の３０ミリ秒の値の遅延スプリングを表し、ネットスプリング（１４５２）はエンドノードＷＣＥ（１４１５）とＮＣ（１４０５）間の５０ミリ秒の値の遅延スプリングを表す。これは、ＷＣＥ（１４１５）から発生する通信トラフィックに対するＷＣＥ（１４１５）での増加した処理遅延によるものであり、処理遅延はＷＣＥ（１４２０）から通信トラフィックを送る場合に最小である。これは、通信ネットワークの異なる基準点でのネットスプリングの分岐性質を示している。
【０１８５】
別の実施例では、ＣＮ（１４００）のネットスプリングは、その効果が累積されてもよい。ホップスプリングを表すネットスプリング（１４５０）、（１４５２）、（１４５４）の場合、ＮＣ（１４０５）から遠いエンドノードを有する各ネットスプリングはより大きいホップスプリング値を有する。例えば、ＷＣＥ（１４１０）とＮＣ（１４０５）との間のネットスプリング（１４５４）は、「０」のホップスプリング値を有し、次のホップ通信を示す。後続するＷＣＥ（１４１５）のネットスプリングに対して、ネットスプリング（１４５２）は、「１」のホップスプリング値を有し、「１」の中間ホップ上でＮＣ（１４０５）との通信を示す。これは、通信ネットワークの一組の中間ネットワークエンティティ上でのネットスプリングの累積効果を示す。
【０１８６】
本実施の形態は、通信ネットワークのネットスプリングの多様性を明確にしている。中間ネットスプリングは、本発明に従って適応され得る別個のまたは異なる値を有してもよい。本実施の形態で例示される利点は、通信ネットワークの異なる基準点でネットワーク状態に応答してネットスプリングを適応するフレキシビリティである。
【０１８７】
これは、通信ネットワーク上でのモビリティおよびＱｏＳ性能を向上させる。
【０１８８】
本発明の前述の実施の形態は、ネットワーク状態に応答してネットワークスプリングおよびその適応に対する本発明の適用を示す。実施の形態は、どのようにして本発明がハンドオーバータイムを減少させ、モビリティおよびＱｏＳ性能を向上させるかを示す。
【図面の簡単な説明】
【０１８９】
【図１】ネットワーク制御部、無線通信エンティティ、および、本発明が動作する移動体ノードを含む通信ネットワークを示す図である。
【図２】本発明の動作を例示する通信ネットワークを示す図である。
【図３】本発明の動作を具現化する通信ネットワークを示す図である。
【図４】本発明の動作を具現化する通信ネットワークを示す図である。
【図５】本発明の動作ステップを示す図である。
【図６】複数の通信ネットワーク内の本発明の動作を示す図である。
【図７】本発明による動作のシーケンスを示す図である。
【図８】本発明による動作の別のシーケンスを示す図である。
【図９】本発明を具現化する装置のシステムブロック図である。
【図１０】本発明の交換のメッセージフォーマットを示す図である。
【図１１】ＩＥＥＥ８０２．１６通信ネットワークに対する実施の形態における本発明の交換のメッセージフォーマットを示す図である。
【図１２】本発明の動作のシーケンスを示す図である。
【図１３】本発明の動作フローを示すフローチャートである。
【図１４】本発明により動作するネットワーク制御部および複数の無線通信エンティティを備える通信ネットワークを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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