(57)【要約】  マルチチャネルＭＣ無線ネットワーク１００、２００においてネットワーク情報を配信するネットワーク情報装置４００、システム１００、２００及び方法が提供される。システムは、所定のネットワーク情報共有手順に基づき、ＭＣネットワークにおけるネットワーク情報のチャネル間通信を実現するネットワーク情報モジュール４００を有する。こうして、各ノードの自身のキャッシュ４０１が新鮮な状態に保たれ、期限切れ情報がないようにされ、能動的な代理ベースの共有手順に対してのみ、ノード／チャネル関連付けにおける変化が適合され、チャネル間情報の重複が抑圧され、各ノードの自身のクロック４０４が同期化される。
2010512040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチチャネル無線ネットワーク通信システムにおいてネットワーク情報を配信するシステムであって、
複数のＮ個のチャネルの集合であって、前記集合の各ホームチャネルｉに対して、外部チャネルの空でない部分集合Ｃ（ｉ）と、前記チャネルの集合の各ホームチャネルｉに対して、前記チャネルｉにチューニングされる少なくとも１つのノードの集合Ｓ（ｉ）とを含む、複数のＮ個のチャネルの集合と、
各ノードに存在し、チャネル訪問機構を有するネットワーク情報モジュールであって、前記複数のＮ個のチャネルの集合の各チャネルｉに対して、現在のネットワーク情報がチャネルｉにチューニングされる前記少なくとも１つのノードの集合Ｓ（ｉ）に配信され、キャッシュメンテナンス要素を用いて自身のローカルキャッシュストレージに維持され、前記チャネル訪問機構が、源ベースの機構と代理ベースの機構とを有する、ネットワーク情報モジュールとを有し、
代理ノードｐ（ｉ）が、ｉ＝１、...、Ｎである前記集合Ｓ（ｉ）の少なくとも１つのノードとして規定され、該少なくとも１つのノードは、Ｃ（ｉ）の各外部チャネルｊを周期的に訪問し、前記外部チャネルと所定のネットワーク情報共有手順を行い、続いて、前記代理ノードの前記ホームチャネルと所定のネットワーク情報共有手順を行い、源ノードが、前記Ｎ個のチャネルの集合の各チャネルの各ノードにネットワークに情報を送信するチャネルｉのネットワークノードｓ（ｉ）である、システム。
【請求項２】
前記代理ノードｐ（ｉ）が、Ｓ（ｉ）における前記少なくとも１つのノードの集合によって選ばれる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
Ｓ（ｉ）の前記代理ノードｐ（ｉ）により参加される前記所定のネットワーク情報共有手順が、
ｐ（ｉ）により訪問される各チャネルｊに関して、チャネルｊの前記ネットワーク情報をｐ（ｉ）により蓄積し、前記蓄積されるネットワーク情報をチャネルｊ上のすべてのノードに対してｐ（ｉ）によりアナウンスするステップであって、前記代理ノードｐ（ｉ）が、任意の源ノードｓ（ｊ）から任意の源ベースのネットワーク情報を蓄積し、これにより、前記代理ベースの機構において源ベースの機能がピギーバック方式で送信される、ステップと、
前記アナウンスを受信するチャネルｊ上のすべてのノードに関して、前記アナウンスをｐ（ｉ）により記録し、前記無線ネットワークの他のノードと前記アナウンスを共有するステップとを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記アナウンスが、Ｓ（ｉ）におけるノードｉの１つにより割り当てられるシーケンス番号を持つ情報要素を含む送信済みネットワークメッセージであり、前記メッセージは、チャネルｊ上のすべてのノードに送信され、新たなネットワーク情報が蓄積されるときはいつでも、前記シーケンス番号が、前記ノードｉにより増加され、
各ノードは更に、前記送信されるネットワークメッセージにおいて、得られ、シーケンス番号がつけられ、及びアナウンスされる前記ネットワーク情報を前記ノードの自身のキャッシュに格納し、
ネットワークメッセージを新たに受信するノードが、前記ノードにより既に受信され、かつ前記自身のキャッシュに格納される任意のネットワークメッセージの前記シーケンス番号と該新たに受信されるメッセージのシーケンス番号とを比較するため、前記キャッシュメンテナンス要素を使用し、前記新たに受信したネットワークメッセージの前記シーケンス番号がより高いとき、前記ノードが、前記新たに受信したメッセージの前記ネットワーク情報で前記ノードの前記自身のキャッシュを更新し、将来受信されるネットワークメッセージのシーケンス番号との比較のため、前記新たに受信したメッセージの前記シーケンス番号を保持し、ネットワーク情報で最も「新鮮な」バージョンが、前記自身のキャッシュにおいて格納され、これによりキャッシュ更新問題及び前記キャッシュにおいて格納される情報の重複が回避され、
前記自身のキャッシュに格納されるとき、キャッシュメンテナンス要素を用いて各ネットワークメッセージにタイマーが関連付けられ、前記タイマーが期限切れになるとき、前記関連付けられるネットワークメッセージが、前記自身のキャッシュから削除されるか又は前記自身のキャッシュにおいて無効として注釈をつけられ、これにより、ステイルキャッシュ問題が回避される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
Ｓ（ｉ）の前記代理ノードｐ（ｉ）が、すべての前記外部チャネルの横断時間を最小化する所定の順序で、Ｃ（ｉ）の前記外部チャネルを訪問し、訪問した全ての外部チャネルの前記蓄積されたネットワーク情報をアナウンスし、前記代理ノードｐ（ｉ）の前記自身のキャッシュにおけるホームチャネルネットワーク情報を取得及び更新するため、前記代理ノードｐ（ｉ）の前記ホームチャネルを最後に訪問する、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記所定のネットワーク情報共有手順が、前記得られた及びアナウンスされたネットワーク情報を含むビーコンを送信及び受信するステップを有する、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記外部チャネルの集合であるＣ（ｉ）が、ルール
Ｃ（ｉ）＝｛（ｉ＋ｂｋ）ｍｏｄＮ、ｋ＝０、１...Ｍ｝
により決定され、ここで、ｂは１より大きくＮより小さな正の整数であり、Ｍは０と等しいか又は０より大きくｌｏｇｂＮより小さな整数である、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記代理ノードｐ（ｉ）がＣ（ｉ）の外部チャネルｊを訪問し、ｊが空であるとき、前記代理ノードが、
Ｃ（ｉ）からｊを削除し、ｐ（ｉ）が占有されたチャネルｊ'をｐ（ｉ）が見つけるまで、チャネル（ｊ＋１）ｍｏｄＮ、（ｊ＋２）ｍｏｄＮ、...を検索し、見つかった場合ｐ（ｉ）は、Ｃ（ｉ）にチャネルｊ'を含ませ、ｐ（ｉ）の前記ホームチャネルにチューニングされる他のノードに前記変化を知らせて、
代理ノードｐ（ｉ）が前記更新されたＣ（ｉ）における前記外部チャネルを訪問し、Ｃ（ｉ）における所与のチャネルｋが、もはや占有されたチャネルでないとき、ｋはｐ（ｉ）によりＣ（ｉ）から削除され、
周期的に、前記代理ノードｐ（ｉ）が、チャネルｊ''（ｊ≦ｊ''＜ｊ'）を訪問することを試み、空でないことが判明した任意のｊ''が、Ｃ（ｉ）に含まれ、前記ホームチャネルの前記少なくとも１つのノードＳ（ｉ）にアナウンスされる、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記アナウンスが、Ｓ（ｉ）におけるノードｉの１つにより割り当てられるシーケンス番号を持ち情報要素を含む送信されたネットワークメッセージであり、前記メッセージは、チャネルｊ上のすべてのノードに送信され、新たなネットワーク情報が蓄積されるときはいつでも、前記シーケンス番号が、前記ノードｉにより増加され、
各ノードは更に、前記送信されるネットワークメッセージにおいて、得られ、シーケンス番号がつけられ、及びアナウンスされる前記ネットワーク情報を前記ノードの自身のキャッシュに格納し、
ネットワークメッセージを新たに受信するノードが、前記ノードにより既に受信され、かつ前記自身のキャッシュに格納されている任意のネットワークメッセージの前記シーケンス番号と該新たに受信されるメッセージのシーケンス番号とを比較するため、前記キャッシュメンテナンス要素を使用し、前記新たに受信したネットワークメッセージの前記シーケンス番号がより高いとき、前記ノードが、前記新たに受信したメッセージの前記ネットワーク情報で前記ノードの前記自身のキャッシュを更新し、将来受信されるネットワークメッセージのシーケンス番号との比較のため、前記新たに受信したメッセージの前記シーケンス番号を保持し、ネットワーク情報で最も「新鮮な」バージョンが、前記自身のキャッシュにおいて格納され、これによりキャッシュ更新問題及び前記キャッシュにおいて格納される情報の重複が回避され、
前記自身のキャッシュに格納されるとき、キャッシュメンテナンス要素を用いて各ネットワークメッセージにタイマーが関連付けられ、前記タイマーが期限切れになるとき、前記関連付けられるネットワークメッセージが、前記自身のキャッシュから削除されるか又は前記自身のキャッシュにおいて無効として注釈をつけられ、これにより、ステイルキャッシュ問題が回避される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
各ノードが、
前記同じチャネル上のノードに対して単一のチャネルネットワークに関するクロック同期方法を用いて同期化させられる自身のクロックと、
前記代理ノードｐ（ｉ）が、前記ｐ（ｉ）の自身のクロック及び前記訪問したノードの自身のクロックとのクロックオフセット情報を所定の訪問周期性で取得し、前記訪問したノードのより遅い及びより速いクロックのクロックに対する前記自身のクロックのオフセットを前記ｐ（ｉ）の前記自身のキャッシュに格納し、すべての外部チャネルを訪問した後前記代理ノードｐ（ｉ）が前記ホームチャネルを最終的に訪問するとき、前記代理ノードｐ（ｉ）の前記ホームチャネルにおけるすべてのノードで前記オフセットと同期化させる、マルチチャネルクロック同期化モジュールとを更に有する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
マルチチャネル無線ネットワーク通信システムにおけるネットワーク情報を配信する方法において、前記システムが、複数のＮ個のチャネルの集合であって、前記集合の各ホームチャネルｉに対して、外部チャネルの空でない部分集合Ｃ（ｉ）と、前記チャネルの集合の各ホームチャネルｉに対して、前記チャネルｉにチューニングされる少なくとも１つのノードの集合Ｓ（ｉ）とを含む、複数のＮ個のチャネルの集合を持ち、前記方法が、
前記少なくとも１つのノードそれぞれに対して、源ベースの機構及び代理ベースの機構を有するチャネル訪問機構と、自身のクロックと、マルチチャネルクロック同期モジュールと、キャッシュメモリとを含むネットワーク情報モジュールを与えるステップと、
前記複数のＮ個のチャネルの集合の各チャネルに関して、前記チャネル訪問機構により、チャネルｉにチューニングされる少なくとも１つのノードＳ（ｉ）の前記集合に現在のネットワーク情報を配信するステップと、
前記少なくとも１つのノードにおける前記自身のローカルキャッシュストレージに前記配信された現在のネットワーク情報を保持するステップと、
ｉ＝１、...、Ｎとするときの前記集合Ｓ（ｉ）の少なくとも１つのノードとして代理ノードｐ（ｉ）を選択するステップであって、
周期的にＣ（ｉ）の各外部チャネルｊを訪問するステップと、
Ｃ（ｉ）の各周期的に訪問された外部チャネルｊとの所定のネットワーク情報共有手順に参加するステップと、
前記代理ノードの前記ホームチャネルとの所定のネットワーク情報共有手順に参加するステップとを実行して、代理ノードｐ（ｉ）を選択するステップと、
前記Ｎ個のチャネルの集合の各チャネルｉの前記少なくとも１つのノードＳ（ｉ）に対してネットワーク情報を送信するネットワークノードｓ（ｉ）として源ノードを規定するステップとを有する、方法。
【請求項１２】
Ｓ（ｉ）の前記代理ノードｐ（ｉ）により参加される前記所定のネットワーク情報共有手順が、
ｐ（ｉ）により訪問される各チャネルｊに関して、
チャネルｊの前記ネットワーク情報をｐ（ｉ）により蓄積させるステップと、
前記蓄積されるネットワーク情報をｐ（ｉ）によりチャネルｊ上のすべてのノードに対してアナウンスするステップと、
任意の訪問された源ノードｓ（ｊ）から任意の源ベースのネットワーク情報を蓄積し及びアナウンスすることを介して、前記代理ベースの機構において源ベースの機能をピギーバック方式で送信するステップとを有し、
ｐ（ｉ）による前記アナウンスを受信するチャネルｊ上のすべてのノードに関して、
自身のキャッシュに前記アナウンスを記録するステップと、
前記無線ネットワークの他のノードと前記アナウンスを共有するステップとを有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記キャッシュメンテナンス要素を用いて、順次、各アナウンスされるネットワーク情報にシーケンス番号を付けるステップと、
各ノードが更に、前記送信されるネットワークメッセージにおいて、得られ、シーケンス番号がつけられ、及びアナウンスされる前記ネットワーク情報を前記ノードの自身のキャッシュに格納するため、前記キャッシュを用いるステップと、
前記新たに受信されるメッセージの前記シーケンス番号をすでに受信された任意のネットワークメッセージのシーケンス番号と比較するステップと、
前記新たに受信したネットワークメッセージの前記シーケンス番号がより高いとき、ネットワーク情報で最も「新鮮な」バージョンとして前記新たに受信したメッセージを保持する前記新たに受信したメッセージの前記ネットワーク情報が、前記自身のキャッシュに格納されるステップであって、キャッシュ更新問題及び前記キャッシュにおいて格納される情報の重複が共に回避される、ステップと、
前記キャッシュメンテナンス要素を用いて、前記自身のキャッシュに格納されるとき、タイマーを各ネットワークメッセージに関連付けるステップと、
前記関連付けられるネットワークメッセージのタイマーが期限切れになるとき、前記期限切れのネットワーク情報を前記自身のキャッシュから削除すること及び前記自身のキャッシュにおいて無効な期限切れネットワーク情報として注釈をつけることからなるグループから選択されるステップを実行するため、前記キャッシュメンテナンス要素を使用するステップであって、ステイルキャッシュ問題が回避される、ステップとを更に有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
Ｓ（ｉ）の前記代理ノードｐ（ｉ）が前記チャネル訪問要素を用いて、
すべての前記外部チャネルの横断時間を最小化する所定の順序で、Ｃ（ｉ）の前記外部チャネルを訪問するステップと、
訪問した全てのノードの前記蓄積されたネットワーク情報をアナウンスし、前記代理ノードｐ（ｉ）の前記自身のキャッシュにおけるホームチャネルネットワーク情報を取得及び更新するため、前記代理ノードｐ（ｉ）の前記ホームチャネルを訪問するステップとを更に有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
単一のチャネルネットワークに関するクロック同期方法を用いて同じチャネル上のノードで自身のクロックを同期化させるステップと、
マルチチャネルクロック同期化モジュールを構成するステップであって、前記代理ノードｐ（ｉ）が、
前記ｐ（ｉ）の自身のクロックと前記訪問したノードの自身のクロックとのクロックオフセット情報を取得するステップと、
前記訪問したノードのより遅い及びより速いクロックのクロックに対する前記自身のクロックのオフセットを前記ｐ（ｉ）の前記自身のキャッシュに格納するステップと、
すべての外部チャネルを訪問した後前記代理ノードｐ（ｉ）が前記ホームチャネルを最終的に訪問するとき前記代理ノードｐ（ｉ）の前記ホームチャネルにおけるすべてのノードで前記オフセットと同期化させるステップとを所定の訪問周期性で実行するよう構成するステップとを更に有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
マルチチャネル無線ネットワークにおいてネットワーク情報を配信するネットワーク情報装置であって、請求項１１に記載の方法を実行するネットワーク情報モジュールを有し、これにより、キャッシュが新しくされ、古い情報とならないよう維持され、マルチチャネルネットワークにおけるネットワーク情報のチャネル間通信が実現され、及び能動的な代理ベースのＭＣ共有機構に対してのみ、ノード／チャネル関連付けにおける変化が適合され、チャネル間情報の重複が抑圧され、ＭＣクロックが同期化される、ネットワーク情報装置。
【請求項１７】
複数のＮ個のチャネルを持つマルチチャネル無線ネットワーク通信システムにおいてネットワーク情報を配信する方法において、
外部チャネルの空でない部分集合を持つホームチャネルとして前記複数のチャネルのそれぞれを規定するステップであって、前記少なくとも１つのノードが前記ホームチャネルにチューニングされる、ステップと、
前記複数のＮ個のチャネルの集合の各チャネルに対して、前記チューニングされる少なくとも１つのノードに現在のネットワーク情報をチャネル訪問機構により配信するステップと、
前記少なくとも１つのノードの前記自身のローカルキャッシュストレージに前記配信された現在のネットワーク情報を保持するステップとを有する、方法。
【請求項１８】
各ホームチャネルに対して、前記チャネル訪問機構を実行する前記少なくとも１つのノードとして代理ノードを選択するステップを更に有し、前記チャネル訪問機構が、
前記ホームチャネルの各外部チャネルを周期的に訪問するステップと、
前記ホームチャネルの各周期的に訪問された外部チャネルとの所定のネットワーク情報共有手順に参加するステップと、
前記代理ノードのホームチャネルとの所定のネットワーク情報共有手順に参加するステップとを更に有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
各前記少なくとも１つのノードに対して、源ベースの機構及び代理ベースの機構を有するものとしての前記チャネル訪問機構と、自身のクロックと、マルチチャネルクロック同期モジュールと、自身のローカルキャッシュメモリとを含む、ネットワーク情報モジュールを提供するステップを更に有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記代理ノードにより参加される前記所定のネットワーク情報共有手順が、
訪問される各外部チャネルに関して、
前記外部チャネルのネットワーク情報を蓄積させるステップと、
前記蓄積されるネットワーク情報を前記外部チャネル上のすべてのノードにアナウンスするステップと、
任意の訪問された源ノードから任意の源ベースのネットワーク情報を蓄積し及びアナウンスすることを介して、前記代理ベースの機構において源ベースの機能をピギーバック方式で送信するステップとを有し、
前記アナウンスを受信する前記外部チャネル上のすべてのノードに関して、
自身のキャッシュに前記アナウンスを記録するステップと、
前記無線ネットワークの他のノードと前記アナウンスを共有するステップとを有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記キャッシュメンテナンス要素を用いて、順次、各アナウンスされるネットワーク情報にシーケンス番号を付けるステップと、
各ノードが更に、前記送信されるネットワークメッセージにおいて、得られ、シーケンス番号がつけられ、及びアナウンスされる前記ネットワーク情報を前記ノードの自身のキャッシュに格納するため、前記キャッシュメンテナンス機構を用いるステップと、
前記新たに受信されるメッセージの前記シーケンス番号をすでに受信された任意のネットワークメッセージのシーケンス番号と比較するステップと、
前記新たに受信したネットワークメッセージの前記シーケンス番号がより高いとき、ネットワーク情報で最も「新鮮な」バージョンとして前記新たに受信したメッセージを保持する前記新たに受信したメッセージの前記ネットワーク情報が、前記自身のキャッシュに格納されるステップであって、キャッシュ更新問題及び前記キャッシュにおいて格納される情報の重複が共に回避される、ステップと、
前記キャッシュメンテナンス要素を用いて、前記自身のキャッシュに格納されるとき、タイマーを各ネットワークメッセージに関連付けるステップと、
前記関連付けられるネットワークメッセージのタイマーが期限切れになるとき、前記期限切れのネットワーク情報を前記自身のキャッシュから削除すること及び前記自身のキャッシュにおいて無効な期限切れネットワーク情報として注釈をつけることからなるグループから選択されるステップを実行するため、前記キャッシュメンテナンス要素を使用するステップであって、ステイルキャッシュ問題が回避される、ステップとを更に有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記代理ノードが前記チャネル訪問要素を用いて、
すべての前記外部チャネルの横断時間を最小化する所定の順序で、前記外部チャネルを訪問するステップと、
訪問した全てのノードの前記蓄積されたネットワーク情報をアナウンスし、前記代理ノードの前記自身のキャッシュにおけるホームチャネルネットワーク情報を取得及び更新するため、前記代理ノードの前記ホームチャネルを訪問するステップとを更に有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
単一のチャネルネットワークに関するクロック同期方法を用いて同じチャネル上のノードで自身のクロックを同期化させるステップと、
マルチチャネルクロック同期化モジュールを構成するステップであって、前記代理ノードが、
前記代理ノードの自身のクロックと前記訪問したノードの自身のクロックとのクロックオフセット情報を取得するステップと、
前記訪問したノードのより遅い及びより速いクロックのクロックに対する前記自身のクロックのオフセットを前記代理ノードの前記自身のキャッシュに格納するステップとを所定の訪問周期性で実行するよう構成するステップと、
すべての外部チャネルを訪問した後前記代理ノードが前記ホームチャネルを最終的に訪問するとき前記代理ノードの前記ホームチャネルにおけるすべてのノードで前記オフセットと同期化させるステップとを実行する構成するステップとを更に有する、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチチャネル無線ネットワークにおけるチャネル間通信のための代理ノードの使用及び関連する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スペクトル使用の改善された効率性、改善された性能、及び低コスト／低複雑性を期待して、複数の周波数チャンネルを動的に管理することができる新たなタイプの媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコル、いわゆるマルチチャネル（ＭＣ）ＭＡＣプロトコルが注目を浴びつつある。新たな世代のＭＡＣプロトコルを用いると、多数の技術的な課題ももたらされる。例えば、この種のネットワークにおける大きな課題は、隣接ノードが異なるチャネルにチューニングされることができると仮定する場合に、このすべて隣接ノードに対してグループ通信パケット（例えば、マルチキャスト又はブロードキャスト）を送るノードのための技術を規定することである。
【０００３】
特に、スペクトルアジャイル無線（別名コグニティブ無線）ネットワークにおいて、無線ノードは、本来であればより高い優先権ユーザ（「インカムベント」と呼ばれる）に単に割り当てられる予定だった電波スペクトルの時間及び周波数を日和見主義的に利用することができる。この技術は、従来の認可されたスペクトルユーザの特権を維持しつつ、広範囲にわたる電波スペクトルを使用する新たな無線ネットワークアプリケーションに対する大きな可能性を広げる。明らかに、複数のチャネルをサポートすることができる効率的なＭＡＣプロトコルが、スペクトルアジャイルな無線ネットワークに対して可能性として利用可能な大量の電波スペクトル空間を利用するために必要とされる。既存のＭＣＭＡＣプロトコルは、しばしば、複数のチャネル上のノードがネットワーク管理メッセージを交換することを可能にするために、単一の、共通のランデブーチャネルを利用する（本発明において、管理という用語は、データ、制御情報若しくは実際の管理情報又はこれらの任意の組み合わせを指す）。しかしながら、このランデブーチャネル手法は、インカムベント検出に起因するチャネルのスケーラビリティの問題及び時間的なアベイラビリティのなさのため、スペクトルアジャイル無線ネットワークに適用できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＭＣ環境において、隣接ノードが同じチャネルにない場合でも、既存のＭＣＭＡＣプロトコルは通常、何らかの種類のキャッシュを用いて隣接ノードを追跡する。このキャッシュが与えられると、ノードは、本来なら単一のチャネルネットワークでのみ利用可能な接続性を享受しつつ、複数のチャネルを利用することができる。しかしながら、ノードのキャッシュに格納される他のチャネルに関する情報は、情報を最新に保つだけでなく、情報が停滞するのを防止するという両方の観点から、管理される必要がある。つまり、ＭＣ環境における２つの問題、即ち、ステイルキャッシュ問題(Stale Cache Problem)と最新キャッシュ更新問題(Cache Update Problem Last)とが現在ソリューションを必要としている。
【０００５】
しかし最低でも(not the least)、専用のランデブーチャネルを用いずに、異なるチャネルにおけるノードがネットワーク管理情報を維持及び交換することができるよう、効率的な通信機構が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、異なるチャネルにある複数のノードが、ネットワーク制御及びデータ情報を各チャネル上で交換する機構を与える。この機構は、他のチャネルのノードに対する「代理」ノードにより実行される。本発明は、マルチチャネル無線ネットワークのサイズ及びそのチャネルの数にうまく適合し、マルチチャネル無線ネットワークにおける多くの用途において使用されることができる。
【０００７】
ＭＣ無線ネットワークにおけるグループ通信（ＧＣ）の課題に対処するため、源ベース及び代理ベースの２つの機構が与えられる。これらの機構は、固定された共通のチャネル又はタイトな時間同期化のいずれにも依存しない。実際、各チャネルは、特別な状態を持たず平等に処理される。更に、両方の機構は、完全に分散され、組み合わせて適用されることができ、及び異なるトレードオフを提供する。こうしたすべての特性は、これらの機構が単一のトランシーバで動作すること、スペクトルアジャイル無線ネットワーク上で機能すること、及びスケーラブルであることを可能にする。ノードが単一の無線トランシーバを含むときでも、これらの２つの機構はマルチチャネル無線ネットワークにおけるグループ通信をうまく支援することができる。
【０００８】
他のノードに関するキャッシュ情報の管理のため、本発明は、ステイルキャッシュ問題及びキャッシュ更新問題の各々に対して、それぞれタイムアウト及びシーケンス番号を使用するソリューションを与える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】チャネル数Ｎｉが５であり、各チャネルｉに対してＣ（ｉ）＝｛（ｉ＋１）ｍｏｄ  ５、（ｉ＋２）ｍｏｄ  ５｝が成立する、本発明によるマルチチャネルシステムの例を示す図である。
【図２】チャネル数Ｎが８であり、ｂ＝２、Ｍ＝２が成立する、本発明によるマルチチャネルシステムの例を示す図である。
【図３】本発明の源ベースの手法と比較した、代理ベースの手法の特性を示す図である。
【図４】本発明によるノード装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、説明的な目的のためだけに与えられる添付図面を参照し、以下の詳細な説明を読むことで、当業者により容易に理解されることができる。図面において、同じ参照記号は、その冗長な説明を除去するため、同一の要素を表す。
【００１１】
無線ネットワークにおいて、ネットワーク状態に関する重要な情報はしばしば、「ビーコンパケット」と呼ばれる特別な管理パケットで運ばれる。このパケットは通常、ネットワークノードにより周期的にブロードキャストされる。これらのビーコンパケットが含む情報の例は、ネットワーク識別子、隣接ノードリスト、同期化タイマー、ノードの容量及びチャネル予約状態を含む。
【００１２】
これらのブロードキャストされたビーコンパケットを送信又は監視することにより、ネットワークノードはネットワーク管理に関連した複数の動作を実行することができる。例えば、タイマーを同期化させる、チャネル予約状態を学ぶ及び伝播する、隣接ノードを発見する等を実行する。単一のチャネル無線ネットワークにおいて、ビーコンパケットの送信メカニズムは、比較的単純である。ＴＤＭＡ（時間スロット予約）又はＣＳＭＡ（コンテンションベースのランダムアクセス）を用いて、ビーコンは、スケジュールされた時間に周期的にネットワークノードにより送信される。ビーコンパケットはブロードキャストパケットであるので、単一のチャネル無線ネットワークにおけるネットワークノードは、特定の時間量（例えば、ビーコンが送信されるビーコン期間の倍数）の間、チャネル媒体を監視することによりネットワーク管理情報を容易に得ることができる。
【００１３】
しかしながら、ネットワークノードが複数の異なるチャネルにチューニングされるようなマルチチャネル無線ネットワークでは、ネットワーク全体にビーコンパケットをブロードキャストすることが挑戦的な課題になる。なぜなら、１つのチャネルに送信されるビーコンパケットは、他のチャネルにおけるノードにより監視されることができないからである。既存のマルチチャネル無線ＭＡＣプロトコルはしばしば、ランデブーチャネルを使用することによりこの課題に対処する。マルチチャネルネットワークにおけるすべてのノードが、特定の時間に特定の持続時間の間ランデブーチャネルに集まる。しかしながら、このランデブーチャネル手法は、ノードの数（従って、ブロードキャストパケットの数）が大きいときネットワーク容量におけるボトルネックをもたらし、また、より高い優先権インカムベントの検出に基づきチャネル可用性が時間にわたり変化するコグニティブ無線方法には適していない。
【００１４】
本発明は、単一のランデブーチャネル手法において存在する上述したボトルネックを取り除き、異なるチャネルにおけるノードがブロードキャスト情報を伝播させ及び監視することを可能にする。これを達成するため、異なるチャネルにおけるノード間のマルチホップ通信が導入される。ここで、このマルチホップ通信は、地理的空間ではなくチャネル空間におけるノード間の分離によりもたらされる。この機構において、ブロードキャストパケット（例えば、ビーコン）又は１つのチャネルに送信されるデータパケット（例えば、グループ通信パケット）における情報が、源ベースの手法又は代理ベースの手法のいずれかにより、他のチャネルのノードに中継される。
【００１５】
第１の例示的な実施形態  −  代理ベースの手法
第１の例示的な実施形態では、ノードが、同じチャネルにおける他のノードの代わりに他のチャネルに割り当てられ、「代理ノード」と呼ばれる。この手法は、代理ベースの手法と呼ばれ、以下に説明される。
【００１６】
ａ．分散マルチチャネルブロードキャスト機構
マルチチャネル無線ネットワークにおいてＮチャネルが存在し、各チャネルが、そのチャネルにチューニングされる少なくとも１つのノードを持つと仮定する。これらのチャネルは、１、２、...、Ｎによりインデックス化される。Ｓ（ｉ）がチャネルｉにおけるノードのセットを表すとする。Ｓ（ｉ）における各ノードに対して、チャネルｉは、ホームチャネルと呼ばれ、他の全てのチャネルは、外部チャネルと呼ばれる。
【００１７】
多くの無線技術（例えば、ＬＡＮ／ＰＡＮ）において、各チャネルの時間は通常、循環型スーパーフレームに分割され、すべてのスーパーフレームにおいて、管理情報が、同じチャネル上のノードによりさまざまな態様で共有されることができる。例えば、ＩＥＥＥ  ８０２．１１  ＩＢＳＳネットワークでは、参加ノードの１つは、ネットワークに関する重要な情報を含むブロードキャストビーコンフレームをすべてのスーパーフレームで送信する。ＷｉＭｅｄｉａ  ＵＷＢ（ウルトラワイドバンド）無線ネットワークでは、すべてのノードは、すべてのスーパーフレームに含まれるビーコン期間と呼ばれる時間における予約されたタイムスロットで、ブロードキャストビーコンフレームを送信する。ノードは、何らかの照会メッセージ（例えば、ＩＥＥＥ  ８０２．１１プローブリクエストレスポンスフレーム）を他のノードに送信することにより、ネットワーク管理情報を能動的に得ることもできる。本発明は、ランデブーチャネルに依存することなしに、異なるチャネル上のノードがネットワーク管理情報を効率的に共有することができる機構を与える。本発明の機構は、直交性があり、任意に選択される特定のネットワーク情報共有手順と共に使用されることができる。
【００１８】
各チャネルに対して、所定の選択技術を用いて、少なくとも１つのノードが、何らかの他のチャネルに割り当てられる代理ノードｐ（ｉ）として周期的に選ばれる。本発明による、チャネル間通信機構のための方法は、以下の通りである。
【００１９】
１．各チャネルｉ＝１、...、Ｎは、チャネルｉの代理ノードｐ（ｉ）が周期的に割り当てられる一組の他のチャネルＣ（ｉ）に関連付けられる。チャネル間の関連付けは、グラフＧ＝（Ｖ、Ｅ）により示されることができ、ここで、Ｖは一組のチャネル｛１、...、Ｎ｝であり、有向エッジが、Ｖにおけるチャネルｉから
2010512040.tif 000003
における各チャネルへと描かれる。このグラフをチャネル関連付けグラフと呼び、例が図１に示される。図１は、チャネル数Ｎが５であり、各チャネルｉに対して、Ｃ（ｉ）＝｛（ｉ＋１）ｍｏｄ５、（ｉ＋２）ｍｏｄ５｝が成り立つような、関連付けの例を示す。チャネル関連付けグラフＧが接続される限り、チャネル１０１間の関連付け及びＣ（ｉ）における他のチャネルの数は任意に決定されることができる。以下、関連付けグラフが接続されることが保証されるよう、システマティックにチャネル関連付けを決定する機構が開示される。
【００２０】
２．周期的に、チャネルｉ上の代理ノードとして選ばれるノードｐ（ｉ）は、Ｃ（ｉ）における外部チャネルを訪問する。Ｃ（ｉ）における各チャネルｊを訪問するときに、ノードｐ（ｉ）は、チャネルｊに関するネットワーク管理情報を得て、チャネルｊ上のノードにチャネルｉのネットワーク管理情報をアナウンスするため、（例えば、ビーコンを送信及び受信することにより）チャネルｊのネットワーク情報共有手順に参加する。代理ノードがＣ（ｉ）におけるチャネルを訪問するチャネル１０１の順序は、任意に決定されることができる。しかしながら、特定のネットワーク情報共有手順及びそのタイミングに基づき、外部チャネルを訪問するこの順序は、管理情報を入手／伝播するため、代理ノードｐ（ｉ）がＣ（ｉ）におけるチャネルを横断するのにかかる時間を決定する。従って、好ましくは代理ノードは、外部横断時間を最小化する順序で外部チャネルを訪問する。
【００２１】
３．Ｃ（ｉ）におけるすべてのチャネルを訪問した後、代理ノードは、そのホームチャネルｉに戻り、チャネルｉ上のネットワーク情報共有手順に参加することにより、Ｃ（ｉ）におけるチャネルから得られた情報をチャネルｉ上の他のノードと共有する。チャネルｉにおける他のすべてのノードは、ｐ（ｉ）がアナウンスする情報を記録し、チャネルｉからの次の代理ノードがこの記録された情報を更新するまで、他のチャネル１０１から代理ノードを含めた他のノードとの間でこの記録された情報を共有する。好ましくは、この情報は、チャネルｉの各ノードのローカルキャッシュに格納される。
【００２２】
４．代理ノードがそのホームチャネルに戻るとき、上記ステップ２及び３が繰り返される。
【００２３】
関連付けグラフＧが接続されるという態様でチャネル１０１間の関連付けがなされるので、各チャネル上のノードにより共有される情報は最終的に、代理ノードによって他の全てのチャネルにおけるノードに伝播される。
【００２４】
各チャネルに関連付けられる外部チャネルの数は、各チャネルに関する情報が他の全てのチャネルに伝播されるのにかかる時間に影響を与える。設定されたＣ（ｉ）が大きいほど、ブロードキャスト情報は、他のチャネルに対してより速く伝播される。他方、関連付けられる外部チャネルの数は、他のチャネルに代理ノードを割り当てるオーバヘッドに影響を与える。設定されたＣ（ｉ）が大きいほど、代理ノードとしての責任を負い、ホームチャネル以外のチャネル上に時間を費やす責任を負うノードに対して、オーバヘッドがより多く生じる。
【００２５】
ｂ．チャネル間通信のための分散されたチャネル関連付け
本発明のチャネル間通信機構において、各チャネルにおけるネットワーク管理情報が最終的に他の全てのチャネルにおけるノードに伝播されるよう、マルチチャネル無線ネットワークにおける各チャネルは、他の何らかのチャネルに関連付けられる。本発明の例示的な実施形態において、新規でシステマティックな機構が、チャネル関連付けグラフＧの接続性を保証する。代理ノードを割り当てるオーバヘッドとネットワーク管理情報がすべてのチャネルに伝播されるのにかかる時間との間のトレードオフを調整することにより、この機構は、マルチチャネル無線ネットワークの用途の要件に適応することができる新規な方法も与える。
【００２６】
一組のチャネル｛１、...、Ｎ｝を与えるとき、一組の外部チャネルＣ（ｉ）に各チャネルｉを関連付ける基本的な規則は、
Ｃ（ｉ）＝｛（ｉ＋ｂｋ）ｍｏｄＮ、ｋ＝０、１、…、Ｍ｝
であり、ここで、ｂは、１より大きくＮより小さな正の整数である。Ｍは、０に等しいか又は０より大きくｌｏｇｂＮより小さい整数である。図２は上記の関連付けルールにより生成されるチャネル関連付けグラフの例を示す図である。ここで、チャネル１０１の数Ｎは８であり、ｂは２であり、Ｍは２である。
【００２７】
上述されたチャネル関連付け機構は、パラメータｂ及びＭを調整することにより、マルチチャネル無線ネットワークの用途の要件に容易に適合されることができる。ｂが小さいほど、又はＭが大きいほど、関連付けグラフはより密度の高いものになる。即ち、１つのチャネルに関する情報が、他のチャネルにより速く伝播される。その代わり、代理ノードをもっとも頻繁に割り当てるオーバヘッドは増加される。例えば、この用途がネットワーク全体におけるノードに対してブロードキャスト管理情報を更新する際に小さなレイテンシを必要とする場合、ｂは小さく、Ｍは大きくなるよう選択されることができる。他方、この用途の要件が、チャネル切替の周波数が最小化されなければならないというものである場合、他のチャネルに関するブロードキャスト管理情報を得る際の遅延が増加するという負荷を負うが、ｂは大きく、Ｍは小さくなるよう選択されることができる。
【００２８】
ノードが無線ネットワークに参加又は離脱することができ、それらのホームチャネルを変化させることもでき、いくつかのチャネルが空になる場合があるので、チャネル関連付け機構は、ノードによるチャネルの占有における変化に適合することができる必要がある。パラメータｂ及びＭが与えられるとき、上記の関連付けルールに基づく分散されたチャネル関連付け機構は、以下の通りである。
【００２９】
１．始めに、チャネルｉ上の各ノードはＣ（ｉ）＝｛（ｉ＋ｂｋ）ｍｏｄ  Ｎ、ｋ＝０、１、...、Ｍ｝として関連付けられた外部チャネルをセットし、代理ノードはこのＣ（ｉ）におけるチャネルを訪問することを試みる。
【００３０】
２．Ｃ（ｉ）におけるチャネルを介するその横断の間、あるチャネルｊが任意のノードにより占有されていないことをチャネルｉからの代理ノードが発見する場合、代理ノードは、Ｃ（ｉ）からチャネルｊを削除する。占有されたチャネルｊ'を見つけるまで、代理ノードは、その後順次チャネル（ｊ＋１）ｍｏｄＮ、（ｊ＋２）ｍｏｄＮ、...、を訪問する。占有されたチャネルｊ'を見つけるとこの時点で、代理ノードは、Ｃ（ｉ）にチャネルｊ'を入れる。
【００３１】
３．代理ノードがそのホームチャネルｉに戻るとき、この代理ノードは、関連付けられる外部チャネルセットＣ（ｉ）における変化をそのホームにおける他のノードに知らせる。後続の代理ノードは、更新されたＣ（ｉ）における外部チャネルを訪問する。この処理の間、Ｃ（ｉ）における所与のチャネルｋがもはや占有されていないことを（他のノードからの任意のビーコン通信がないことにより）後続の代理ノードが発見する場合、代理ノードはＣ（ｉ）からチャネルｋを削除する。
【００３２】
４．周期的に、チャネルｊとｊ'との間の占有されたチャネルを見つけるため、代理ノードは、基本的な関連付けルールにより関連付けられるべきだが上記ステップ２において削除された元のチャネルｊと、チャネル（ｊ＋１）ｍｏｄＮ、（ｊ＋２）ｍｏｄＮ、...、ｊ'−１とを訪問することを試みる。もし、任意のチャネルｊ''（ｊ≦ｊ''＜ｊ'）が空でないことがわかると（これは、ビーコンパケットの存在により示される）、代理ノードが、Ｃ（ｉ）に斯かるチャネルｊ''を含ませる。その後ホームチャネルに戻るとき、代理ノードはそのホームチャネルにおける他のノードに知らせる。
【００３３】
ｃ．重複するチャネル間情報の抑圧
チャネル関連付けグラフの接続性に基づき、代理ノードにより他のチャネルに情報が伝達されるには、複数のステップが必要とされる。更に、１つのチャネルから別のチャネルまでチャネル情報が取る多くの経路が、チャネル関連付けグラフにおいて存在することができる。例えば、図２におけるチャネル関連付けが与えられると、チャネル３に関する情報は、チャネル３に割り当てられるチャネル１の代理ノードによりチャネル１のノードに直接伝達されることができるか、又はチャネル３からチャネル２へ、そして最終的にチャネル１へという２ステップを介して中継されることができる。
【００３４】
複数の経路を介してチャネル越しに伝播される重複情報を抑圧するために（及び代理ノード上のオーバヘッドを最小化するために）、以下の例示的な方法が、開示される（この機構の更なる詳細は、以下の第２の例示的な実施形態において与えられる）。
【００３５】
１．ノードがネットワーク状態に関する新たな管理情報をアナウンスするとき、ノードは、他のノードに送信する管理メッセージにおける情報要素にシーケンス番号を付ける。新たな情報が生成されるときはいつでも、このシーケンス番号は増加される。
【００３６】
２．ノード（代理ノード又は通常ノードのいずれか）が他の任意のノードからネットワーク管理メッセージを受信するとき、このノードは、このメッセージにおける各情報要素のシーケンス番号を以前に受信した同じタイプの対応する情報のシーケンス番号と比較する。受信メッセージにおける情報要素のシーケンス番号がより高い場合、ノードは受信メッセージに含まれるその情報を用いて情報を更新し、将来自身が行うアナウンスにおいてこの新しい情報を使用する。そうでなければ、受信ノードは、受信メッセージに含まれる情報を放棄する。
【００３７】
第１の例示的な実施形態は、マルチチャネルＭＡＣプロトコルの基本構造ブロックを与える。これは、マルチチャネル無線ネットワークにおけるノードが、単一のランデブーチャネル上にあることを必要とせずにネットワークの状態に関する重要な情報を共有することを可能にする。こうして、この共有は、ネットワーク容量を増加させることに更に貢献する。本発明は、異なるチャネル上のノードにおけるクロックを同期化させる、異なるチャネル上の一対のノード間のチャネル媒体を予約する、他のチャネル上のノードに対してチャネルのチャネル予約情報を更新する等の多くの基本的なネットワークの運用において使用されることができる。オーバヘッド及び反応性の観点からの適合性は、本発明の追加された他の利点である。これは、遅延に敏感な用途、及びネットワーク管理におけるオーバヘッドが小さいことを必要とする用途の両方に対して使用されることができる。
【００３８】
ｄ．マルチチャネルクロック同期化
無線ローカル及びパーソナルエリアネットワークにおいて、ノードのクロックを同期化させることは、例えばＱｏＳトラフィックの媒体予約、パワーセービング動作等といった多くの目的のため重要な構成ブロックであり、これはしばしば単一のチャネルネットワークにおけるビーコンパケットの周期的送信により実現される。例えばＩＥＥＥ８０２．１１ＩＢＳＳネットワークにおいて、ビーコンフレームを送信するノードは、ビーコンにおいてそれ自身のクロックのタイムスタンプを含ませ、他のノードは、受信ビーコンにおけるタイムスタンプ値に基づきそれらのクロックのタイマー値を調整する。ＷｉＭｅｄｉａＵＷＢ（ＵＷＢ）ネットワークにおいては、各ノードが、指定されたタイムスロットでビーコンフレームを送信し、ノードは、他のノードからのビーコンが受信される実際の時間と他のノードのビーコンの予想受信時間とを比較することによりそのタイマー値を調整する。
【００３９】
本発明のチャネル間通信機構を用いると、同期化は、複数のチャネルにわたり分散されたノードにおいて以下のようにして実現されることができる。
【００４０】
１．同じチャネル上のノードは、単一のチャネルネットワークのために使用されるクロック同期方法によりそれらのクロックを同期化させる。
【００４１】
２．周期的に、代理ノードは、他のチャネルを訪問し、それ自身のクロックと他のチャネル上のノードのクロックとのクロックオフセット情報を得る。その後代理ノードは、すべての訪問されたチャネルのうち最も遅い／最も速いノードのクロックに対して、それ自身のクロックのオフセットを格納する。
【００４２】
３．代理ノードがそのホームチャネルに戻るとき、必要ならば、訪問されたすべてのチャネルの最も遅い／最も速いノードでそのホームチャネル上のすべてのノードのクロックを同期化させるために、収集されたクロックオフセットを使用する。
【００４３】
４．ステップ２及び３が、周期的に繰り返される。
【００４４】
複数のチャネルにわたるノード間のクロック同期の精度は、チャネル関連付けグラフの接続性に依存する。即ち、各チャネルからの代理ノードが訪問するチャネルが多くなるほど、他のチャネルに代理ノードを割り当てるオーバヘッドの負荷を伴うが、実現されることができる同期化がより正確になり、各チャネルからの代理ノードが訪問するチャネルが少なくなるほど、オーバヘッドは低くなるが、実現される同期化の精度も低くなる。どれくらいのチャネルが各チャネルに関連付けられるべきかについての決定は、用途の要件に依存する。
【００４５】
第２の例示的な実施形態
第２の例示的な実施形態は、代理ベースの手法ではなく源ベースの手法を使用する。図３は、マルチチャネル無線ネットワークにおけるグループ通信（ＧＣ）に対する、源ベース及び代理ベースの手法を比較する。図３においても示されるように、源ベースの方法は、能動又は受動モードのいずれかにおいて動作することができる。一方、代理ベースの方法は、能動モードにおいてのみ動作する。
【００４６】
源ノードは、ＧＣパケットとして送信されることができるネットワーク管理情報を生成するノードである。言い換えると、源ノードは、マルチチャネル無線ネットワークにおけるその隣接ノードにＧＣパケットを送信することを望むノード（より技術的な用語で言えば、ネットワーク層からパケットを受信するノード）である。代理ノードは、上記の第１の例示的な実施形態にて開示したように、同じチャネル上の他のノードの代わりに他のチャネルに割り当てられるノードである。即ち、マルチチャネル無線ネットワークにおいて、特定のチャネルに属するノードは、他のチャネルを訪問する責を負うゼロ又は複数の代理ノードを選ぶことができる。基準点に依存して、代理ノードが所与のチャネルのノードに対する外部代理ノード又はホーム代理ノードのいずれかとすることができる点に留意されたい。チャネルＡに対する外部代理ノードは、他のいくつかのチャネルＢのノードにより選ばれるノードであり、その通常の手順の一部としてチャネルＡを訪問するノードである。他方、チャネルＡのホーム代理ノードは、チャネルＡ自体に属するノードにより選ばれたノードである。
【００４７】
グループ通信の文脈に適用されるとき、源ベース又は代理ベースの手法の使用は、後述するように興味深いトレードオフを与える。しかしながら、所与のマルチチャネルネットワークにおいて、これらの手法が同時に動作することができることに留意することが重要である。例えば、いくつかのＧＣパケット又は全体のＧＣフローが、源ベースの手法を用いて動作することができる。一方、他の並列的ＧＣパケット又はＧＣフローは、代理ベースの手法を用いて動作することができる。言い換えると、代理ベース又は源ベースの特性が、同じマルチチャネルネットワークシナリオにおいて適用されることができる。
【００４８】
源ベースの手法を使用する第２の例示的な実施形態において、ＧＣ機能を実行する源ノードに負荷が課される。図３に示されるように、この手法は、ＧＣパケットを送信するために源がチャネルを能動的に切替えるかどうかに基づき、能動又は受動モードのいずれかにおいて動作することができる。
【００４９】
能動モードにおいて、源ノードは、マルチチャネル無線ネットワークのすべてのチャネルにＧＣパケットを分散させる責を負う。源ノードはその供給を保証するために複数のチャネル上に同じパケットを送信しなければならない。これは、各ＧＣパケット通信のため源がチャネルを切替えることを必要とする。しかしながら、受動モードにおいては、源ベースの手法は異なる形式をとる。受動モードにおいて、源ノードは、チャネルを切替えることはなく、むしろ自身のチャネルに留まり、送信される必要のある任意のＧＣパケットをそのキャッシュに保つ。その後源ノードは、他のチャネルから来る代理ノードが、それ自身のチャネルを訪問するのを待ち、代理ノードにすべてのＧＣパケットを送信する。受動モードにおける源ベースの手法は、他のチャネルの代理ノードの存在に依存し、これらの代理ノードが、最終的に源を訪問することになる。この時、源ノードは、そのローカルキャッシュにおけるすべてのＧＣパケットを外部代理ノードに送信する。外部代理ノードは、順に、受信するすべてのＧＣパケットをキャッシュに格納し、これらの他のチャネルを訪問するとき、他のチャネルにＧＣパケットを再送信する。結果的に、外部代理ノードは、チャネルを切替えること及びＧＣパケットを再送信することに責任を負う他のチャネルの代理ノードである。
【００５０】
能動モードにおける源ベースの手法は、低いレイテンシの利点を提供する。なぜなら、源ノード自体がチャネルを切替えること及びＧＣパケットを送信することにおいて主体的な役割をとるからである。レイテンシが問題でない場合、代理ベースのスキームは適切なソリューションである可能性がある。いずれにしろ代理ノードが存在することになると仮定すると、代理ベースの手法は、この事実を利用し、ＧＣをサポートするためこれらの代理ノードを使用する。
【００５１】
受動モードにおける源ベースの手法は、ＧＣ機能を実行する外部代理ノードに依存する。上述した代理ベースの手法は、ホーム代理ノードを利用する。即ち、ＧＣパケットの源ノードと同じチャネルに属する代理ノードを利用する。
【００５２】
図３に示すように、代理ベースの手法は、能動モードのみにおいて動作する。代理ベースの手法において、ＧＣパケットの源ノードは、それ自身のチャネルにわたりこれらのパケットを自由に送信することができる。（チャネル上の他の全てのノードだけでなく）ホーム代理ノードは、これらのＧＣパケットを受信し、ローカルメモリに内部的にそれらを格納する。ホーム代理ノードは、代理ノードとして機能する限り、自身のホームチャネルにおける他のノードから受信される全てのＧＣパケットに対して、上記処理を実行する。代理ノードが外部チャネルを介する移動を開始する時、ホーム代理ノードによりキャッシュ格納されたＧＣパケットが、訪問される各外部チャネルにわたり再送信される。ホーム代理ノードは、他の全てのチャネルを介してホームチャネルのＧＣパケットを送信することに責任を負う。しかしながら、代理ノードが他の目的のため外部チャネルを訪問する必要がある場合があるので、代理ベースの手法が、その上でＧＣ機能をピギーバック方式で送信することができる。
【００５３】
上記説明から分かるように、同じ近隣におけるノードが互いに干渉することなしに異なるチャネルにおいて同時に通信することを、ＭＣＭＡＣプロトコルは可能にする。この特性は、特に高負荷シナリオにおいて及びＱｏＳ敏感なトラフィックのため非常に望ましい。
【００５４】
ＭＣＭＡＣプロトコルの主な特長は、どのノードがどのチャネル上にあるか、予約、負荷、バックアップチャネル、接続性等の他のチャネルに関する情報を格納するため、各ノードがローカルキャッシュを使用するということにある。ノードがこの情報をローカルキャッシュに格納することに関する多数の利点が存在する。例えば、高速なノード発見、接続性情報に対するアクセス、ネットワークにわたる好適な負荷分散、最適化されたスケジューリングアルゴリズムの使用、複数のチャネルにおいて予約をする能力等の利点がある。
【００５５】
他方、ノードによるキャッシュ機構の実現は、自明でない。古い又は更新を必要とするキャッシュを生じさせることができる多数の状況が、ノード動作の間発生する場合がある。これらの２つの状況は、ステイルキャッシュ問題（ＳＣＰ）及びキャッシュ更新問題（ＣＵＰ）とそれぞれ呼ばれる。
【００５６】
ＳＣＰは、ノードのキャッシュに格納される情報が信頼性が高いと言われていることができる時間期間を処理する。例えば、チャネルＣ１上で動作するノードＡが、チャネルＣ２上で動作する別のノードＢの存在を（そのキャッシュを介して）知ると考える。このシナリオにおいて、例えば、自身のチャネルを占有するインカムベントが原因でノードＢがチャネルを移動する又は変える場合、ノードＡのキャッシュに格納されるノードＢに関する情報が、非常に急速に古くなる可能性がある。従って、ＳＣＰが原因による古い情報をノードのローカルキャッシュから削除するため、適切なキャッシュ方針が必要である。
【００５７】
その名が示すように、情報の同じ部分の２つの異なるバージョンが比較される必要があるとき、及びどの１つが「より新鮮か」（又は言い換えると「より新しいか」）を決定する必要があるとき、ＣＵＰが生じる。ノードキャッシュの場合、ノードは、キャッシュにローカルに格納される情報と受信される情報とを比較し、どちらがより新鮮かを決定する必要がある。斯かる確認があった後にのみ、ノードは、最新の情報をそのキャッシュに安全に格納することができる。結果として、キャッシュ方針が、送信される情報を鮮度に関連付けるために必要とされ、こうしてＣＵＰが対処される。
【００５８】
本発明の実施形態は、更に、ＳＣＰ及びＣＵＰに対処する２つのキャッシュ方針（すなわち、ソリューション）を与える。ＳＣＰに対するソリューションは、ノードの周囲の環境がどれくらいの頻度で変化するかというノードの認識に基づき動的に調整されることができる各キャッシュエントリに関連付けられるタイマーに基づかれる。ＣＵＰに対処するために、シーケンス番号が与えられる（第１の例示的な実施形態のアイテム（ｃ）に関する議論に類似する）。シーケンス番号は、ノードにより空中に送信される情報と鮮度のアイデアとを関連付けるために使用される。
【００５９】
ＳＣＰに対処する単純かつ効率的なソリューションは、ノードのローカルキャッシュのエントリをタイマーと関連付けることである。これらのタイマーは、各関連キャッシュエントリに対してノードによりある値にセットされ、従って、ノードのキャッシュエントリにローカルに格納される情報は、このタイマーが期限切れになると、その後削除され又は無効になる。
【００６０】
従って、一旦ノードが他のチャネルに関する情報を学習すると、このノードは、これらの断片的な情報の各々をタイマーと関連付ける。異なるタイプの情報は、異なるタイムアウト値がセットされることを必要とすることができる。なぜなら、いくつかの情報は、他より安定しているからである。また、これらのタイマーの値は、周囲の環境に適合するよう動的に調整されることができる。例えば、ノードがほとんど静的であるＭＣネットワークにおいて、これらのタイマーは大きい値にすることができ、従って、ノードがそのローカルキャッシュから情報を削除するのに長い時間をかけることができる。逆にいえば、ネットワークにおけるノードが急速なペースで移動する場合、又はチャネル可用性も急速に変化する場合、ネットワークの動きに適応するよう、これらのタイマーはより小さい値を想定することができる。
【００６１】
実際、ＷｉＭｅｄｉａ  ＵＷＢ  ＭＡＣといった既存のプロトコル及び経路選択プロトコルはしばしば、ノードキャッシュの情報を削除するためタイマーを使用する。しかしながら、これは、ノード自身のチャネルに関する情報に対してのみ実行される。即ち、ＭＣ環境におけるＳＣＰに対処するためには、既存の技術において何も実行されない。
【００６２】
ＣＵＰに対処するため、本発明は、シーケンス番号（ＳＮ）の概念を導入する。単純な用語において、シーケンス番号、シーケンス番号が付けられる所与の情報と「鮮度」とを関連付けるために使用される。ノードが無線媒体において情報を送信するとき、ノードはその情報とシーケンス番号とを関連付けることもできる。各ノードは、それ自身のシーケンス番号を維持し、ノードがパケットを送信するたび、ノードが更新情報を送信するたび、又はノードがチャネルを変えるたび等に、このシーケンス番号は（例えば１ずつ）増加される。
【００６３】
このスキームを用いると、所与の情報の「鮮度」が以下のように規定される。Ａ＞Ｂである場合に限り、シーケンス番号Ａを持つ情報は、シーケンス番号Ｂを持つ同じ情報の別のバージョンより「新しい」。ノードは、現在持っている情報より新しい情報が受信情報にあればその新しい部分に関してのみ、そのローカル状態を更新する。これは、異なる情報と鮮度とを関連付けることができるシーケンス番号を介して実行される。
【００６４】
このスキームが実現されるには、無線システムにおいて２つのものが必要とされる。第１に、ノードのキャッシュにローカルに格納されることを必要とする情報の各部分が、シーケンス番号に関連付けられる必要がある。言い換えると、キャッシュ構造は、ＳＮ場を組み込むことを必要とする。第２に、ＭＣＭＡＣプロトコルは、使用の際、キャッシュの更新が必要とされる、情報の各部分に関するシーケンス番号をそのパケットと共に送信する必要がある。そして、このシーケンス番号に対して「鮮度」情報が関連付けられることが必要とされる。（シーケンス番号が複数のタイプの情報に関連付けられることができる点、及びパケットが複数のシーケンス番号を含むことができる点に留意されたい）。ノードのキャッシュにおけるシーケンス番号だけでなくパケットにおいて送信されるシーケンス番号を用いて、ＣＵＰが適切に克服されることができる。
【００６５】
最終的に、シーケンス番号を使用する重要な側面が、ラップアラウンド(wrap-around)問題に関係する点に留意されたい。しかしながら、幸運にも、ＳＮラップアラウンド問題を処理することができる多数の手法が、存在する。それらの１つは、非常に大きなシーケンス番号を使用し、ノードのシーケンス番号を小さい値で初期化させることである。これは、シーケンス番号がラップアラウンドに長い時間をとるようにさせ、こうして、この問題を無視できるようにすることになる。別の手法は、ラップアラウンドが起こる場合であっても、プロトコル挙動を傷つけない又はキャッシュ不整合を生じさせないことを（デフォルトで）保証するスキームをＭＣＭＡＣプロトコルにおいて実現することである。
【００６６】
例示的な実施形態は、自身のクロック４０４と、源ベース及び代理ベースのチャネル訪問機構の少なくとも一方を与える少なくとも１つのチャネル訪問要素を含む源／代理チャネル訪問機構４０２と、ノードのローカルキャッシュメモリ４０１に格納されるネットワーク管理情報を新しくする及び古くするため、シーケンス番号及びタイマーを用いるＣＵＰ／ＳＣＰキャッシュメンテナンス要素４０３と、ネットワークの最も遅い／最も速いクロックとホームチャネルのノードのクロックとを同期化させるマルチチャネルクロック同期モジュール４０５とを有するネットワーク管理情報モジュール４００を持つ、図４に示されるノードである。各チャネル１０１上の各ノードは、ネットワーク管理情報モジュール４００のバージョンを含むように構成される。これにより本発明によるマルチチャネルネットワークにおけるネットワーク管理情報のチャネル間通信が実現され、キャッシュが更新されて期限切れ情報から解放され、能動的な代理ベースのＭＣ機構がノード／チャネル関連付けにおける変化にのみ適合するよう構成され、重複するチャネル間情報が抑圧され、及びＭＣクロックが同期化される。
【００６７】
本発明の複数の実施形態が図示され及び記載されたが、当業者であれば、本発明の原理及び精神を逸脱しない範囲でこれらの実施形態における変更が実施されることができる点、及び本発明の範囲が添付の特許請求の範囲及びその均等の範囲において規定される点を理解されるであろう。
【図１】
2010512040.tif 000004
【図２】
2010512040.tif 000005
【図３】
2010512040.tif 000006
【図４】
2010512040.tif 000007
【国際調査報告】
2010512040.tif 000008
2010512040.tif 000009
2010512040.tif 000010