(57)【要約】モバイル・アドホック・ネットワーク（ＭＡＮＥＴ）（２０）は、送信元ノード（２１）、宛先ノード（２２）及び複数の中間ノード（２３乃至２８）を含み得る。送信元ノード（２１）は宛先ノード（２２）までの複数のルート（１０１乃至１０３）を設定してそれらの間でデータを転送する場合があり、各ルートは中間ノード（２３乃至２８）の少なくとも１つを通過する。送信元ノード（２１）は、データ・パケットのエラー訂正データを生成し、データ・パケット及びエラー訂正データをインタリーブし、インタリーブされたデータ・パケット及びエラー訂正データをルート（１０１乃至１０３）に分散させ、ルート（１０１乃至１０３）を介して宛先ノード（２２）に向けて送出するよう、前方エラー訂正（ＦＥＣ）符号化アルゴリズムを用いて複数のデータ・パケット（ＴＬＰ１−ＴＬＰＪ）を符号化する場合もある。更に、宛先ノード（２２）はインタリーブされたデータ・パケット及びエラー訂正データを受信し、インタリーブする場合もある。宛先ノード（２２）は、損なわれたデータ・パケットを訂正するよう、エラー訂正データに基づいてＦＥＣ復号化アルゴリズムを用いてデータ・パケットを復号化する場合もある。
2006517754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モバイル・アドホック・ネットワーク（ＭＡＮＥＴ）であって：
送信元ノードと、宛先ノードと、複数の中間ノードとを備え；
該送信元ノードは、該宛先ノードまでの複数のルートを設定して、該送信元ノードと該宛先ノードとの間でデータを転送し、各ルートは該中間ノードのうちの少なくとも１つを通過し；
該送信元ノードは更に、複数のデータ・パケットをインタリーブし、該インタリーブされたデータ・パケットを該複数のルートに分散させ、該複数のルートを介して該宛先ノードに送出し；
該宛先ノードは、該インタリーブされたデータ・パケットを該複数のルートを介して受信し、該データ・パケットをデインタリーブすることを特徴とするモバイル・アドホック・ネットワーク。
【請求項２】
請求項１記載のＭＡＮＥＴであって、該送信元ノードが更に、該データ・パケットを、
該データ・パケットのエラー訂正データを生成するよう、前方エラー訂正（ＦＥＣ）符号化アルゴリズムを用いて符号化することを特徴とするＭＡＮＥＴ。
【請求項３】
請求項２記載のＭＡＮＥＴであって、該送信元ノードが該データ・パケットを行において、各行が、データ・パケットと、該データ・パケットの各々のエラー訂正データとを含むようにインタリーブすることを特徴とするＭＡＮＥＴ。
【請求項４】
請求項３記載のＭＡＮＥＴであって、該送信元ノードが該インタリーブされたデータ・パケット及びエラー訂正データを、該データ・パケット及びエラー訂正データの行を複数の列に分割し、該列を各々のルートを介して該宛先ノードに送出することによって分散させ、送出することを特徴とするＭＡＮＥＴ。
【請求項５】
請求項１記載のＭＡＮＥＴであって、該複数のデータ・パケットがトランスポート層データ・パケットを備え；該送信元ノードが、該インタリーブされたトランスポート層データ・パケットを、該インタリーブされたトランスポート層データ・パケットを複数のネットワーク層パケットにグループ化することによって分散させることを特徴とするＭＡＮＥＴ。
【請求項６】
モバイル・アドホック・ネットワーク（ＭＡＮＥＴ）における送信元ノードと宛先ノードとの間で通信する方法であって、該モバイル・アドホック・ネットワークは複数の中間ノードも備え；
該送信元ノードから該宛先ノードまでの複数のルートを設定して、該送信元ノードと該宛先ノードとの間でデータを転送する工程を備え、各ルートは該中間ノードのうちの少なくとも１つを通過し；
更に、複数のデータ・パケットを該送信元ノードでインタリーブする工程；
該インタリーブされたデータ・パケットを該送信元ノードで該複数のルートに分散させる工程；
該分散させた、インタリーブされたデータ・パケットを該送信元ノードから該複数のルートを介して該宛先ノードに送出する工程；
該インタリーブされたデータ・パケットを該複数のルートを介して該宛先ノードで受信する工程；及び
該データ・パケットを該宛先ノードでデインタリーブする工程を備えることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法であって、更に、該データ・パケットを、該データ・パケットのエラー訂正データを、インタリーブする前に生成するよう、前方エラー訂正（ＦＥＣ）符号化アルゴリズムを用いて該送信元ノードで符号化することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法であって、インタリーブする工程が、行における該データ・パケットを、各行が該データ・パケットの各々のエラー訂正データを含むようにインタリーブする工程を備えることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法であって、分散させる工程が、インタリーブされたデータ・パケット及びエラー訂正データの行を複数の列に分割し、送出する工程が、該列を各々のルートを介して該宛先ノードに送出する工程を備えることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項６記載の方法であって、該複数のデータ・パケットがトランスポート層データ・パケットを備え、分散させる工程が、該インタリーブされたトランスポート層データ・パケットを複数のネットワーク層パケットにグループ化する工程を備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前方エラー訂正（ＦＥＣ）機能、インタリービング機能及びマルチルート通信機能を含むモバイル・アドホック・ネットワーク（ＭＡＮＥＴ）並びに関連する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ネットワークは過去１０年間において一段と発展してきている。最も急速に発展している分野の１つとして、モバイル・アドホック・ネットワーク（ＭＡＮＥＴ）がある。物理的には、ＭＡＮＥＴは、共通の無線チャネルを共有するいくつかの、地理的に分散された、移動性を潜在的に有するノードを含む。セルラ・ネットワークや衛星ネットワークなどの他の種類のネットワークと比較すれば、ＭＡＮＥＴの最も特徴的な特性は固定インフラストラクチャが何もないということである。ネットワークはモバイル・ノードのみによって構成される場合があり、ネットワークは、ノードが送信するか、お互いの範囲内に到達すると「その場で」形成される。ネットワークは特定のノードに依存せず、一部のノードがネットワークに参加するか他のノードがネットワークを離れると動的に調節する。
【０００３】
これらの固有の特性が理由で、周波数トポロジ変動に適合することが可能な、ＭＡＮＥＴ内のデータ・フローを支配するルーティング・プロトコルが必要である。ＭＡＮＥＴルーティング・プロトコルの２つの基本分類、すなわち、リアクティブなプロトコル又は「オンデマンド」プロトコル、及びプロアクティブなプロトコル又はテーブル駆動プロトコルが登場してきている。リアクティブなプロトコルは、ルート要求に応じて宛先までの特定ルートが必要な場合にルーティング情報を収集する。リアクティブなプロトコルの例は、アドホック・オンデマンド距離ベクトル（ＡＯＤＶ）ルーティング、動的ソース・ルーティング（ＤＳＲ）、及び時間的に順序付けされるルーティング・アルゴリズム（ＴＯＲＡ）を含む。
【０００４】
一方、プロアクティブなルーティング・プロトコルは、ネットワークにおける各ノードから他のノード全てへのルーティングの、一貫した最新情報を維持しようとするものである。そのようなプロトコルは通常、各ノードが、ルーティング情報を記憶するよう、１つ又は複数のテーブルを維持することを必要とし、ネットワーク全体に更新を伝搬させてネットワークの一貫したビューを維持することによってネットワーク・トポロジにおける変動に対応する。そのようなプロアクティブなルーティング・プロトコルの例としては、Ｐｅｒｋｉｎｓによる米国特許出願番号第５，４１２，６５４号；無線ルーティング・プロトコル（ＷＲＰ）；及びクラスタヘッド・ゲートウェイ・スイッチ・ルーティング（ＣＧＳＲ）に開示されている宛先シーケンス距離ベクトル（ＤＳＤＶ）ルーティングがある。プロアクティブな手法とリアクティブな手法とを用いるハイブリッド・プロトコルは、Ｈａａｓによる米国特許出願番号第６，３０４，５５６号に開示されているゾーン・ルーティング・プロトコル（ＺＲＰ）である。
【０００５】
ＭＡＮＥＴにおける送信元ノードと宛先ノードとの間の利用可能なデータ・ルートを探索するうえで種々の手法を利用するにもかかわらず、大半のＭＡＮＥＴプロトコルが共有する共通の特徴の１つには、それらのプロトコルが通常、送信元ノードと宛先ノードが通信する利用可能なルートから単一の、指定ルートを選択するということがある。この指定ルートの選択は通常、このルートと関連付けられる、利用可能な帯域幅、遅延などの１つ又は複数のサービス品質（ＱｏＳ）因子に基づくものである。
【０００６】
動的なＭＡＮＥＴ環境においてデータを伝送するうえでの多くの課題の中でも、ネットワーク・ノード間のルートを構成する無線通信リンクの信頼性は特に問題を有するものであり得る。リンク信頼性の課題に対処しようとする装置の１つとして、前方エラー訂正（ＦＥＣ）手法を実施して通信リンク信頼度を向上させる、ノバ・エンジニアリング（Ｎｏｖａ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）社（本社：米国オハイオ州シンシナチ）のノバ・ローム・シリーズ（ＮｏｖａＲｏａｍ  Ｓｅｒｉｅｓ）２５０及び３５０無線ルータ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｒｏｕｔｅｒｓ）である。これらのルータはＦＥＣを、大半の通常の通信システム及び通信ネットワークで行われるように物理ネットワーク層で適用する。ＦＥＣは単一ホップ上でしか行われない、すなわち、復号化は、伝送を受信した後、各ホップの後に行われる。更に、ルートに沿った別のループが必要な場合、情報はもう一度符号化され、次のノードによって受信されるともう一度復号化される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そのような装置は、ある程度の改善を備え得るが、特定のイベントが起こった場合に十分なエラー訂正をなお備えない場合がある。例えば、そのようなイベントはハンドオーバ障害によるドロップアウトやルートの喪失にもよるドロップアウトを含み得る。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって、上記背景に鑑みれば、本発明の目的は、拡張されたエラー訂正機能を備えているモバイル・アドホック・ネットワーク（ＭＡＮＥＴ）および関連した方法を備えることにある。
【０００９】
本発明によるこれらや他の目的、特徴及び効果は、送信元ノード、宛先ノード及び複数の中間ノードを含み得るモバイル・アドホック・ネットワーク（ＭＡＮＥＴ）によって備えられる。送信元ノードは、宛先ノードまでの、データをそれらの間で転送する複数のルートを設定し得るものであり、各ルートは中間ノードの少なくとも１つを通過する。送信元ノードは、データ・パケットのエラー訂正データを生成し、データ・パケット及びエラー訂正データをインタリーブし、インタリーブされたデータ・パケット及びエラー訂正データを、複数のルートに分散させ、複数のルートを介して宛先ノードに向けて送出するよう、前方エラー訂正（ＦＥＣ）符号化アルゴリズムを用いて複数のデータ・パケットを符号化する場合もある。
【００１０】
更に、宛先ノードは、複数のルートを介してインタリーブされたデータ・パケット及びエラー訂正データを受信し、データ・パケット及びエラー訂正データをデインタリーブする場合がある。宛先ノードは、損なわれたデータ・パケットを訂正するよう、エラー訂正データに基づいてＦＥＣ復号化アルゴリズムを用いてデータ・パケットを復号化する場合もある。したがって、ＦＥＣを行い、インタリーブ・データを複数のチャネルに分散させることにより、ＭＡＮＥＴはよって、ルートのうちの１つが喪失された場合でも、損なわれたデータ・パケットを訂正することを可能にし、必要な場合には、新たなルートが設定されている間に伝送を続けることを可能にする。更に、ＦＥＣ符号化に関連した追加データ量を複数のルートに分散させ、よって、帯域幅要件の増大を緩和させる場合がある。
【００１１】
特に、送信元ノードは、各行がデータ・パケットに対する各々のエラー訂正データを含むように行におけるデータ・パケットをインタリーブし得る。例として、符号化ＦＥＣアルゴリズムはリード・ソロモン符号化アルゴリズムである場合があり、エラー訂正データはよって、行毎の各々のリード・ソロモン符号語を含み得る。更に、送信元ノードは、その行を複数の列に分割し、その列を複数のルートを介して宛先ノードに送出することによって、インタリーブされたデータ・パケット及びエラー訂正データを分散させ、送出し得る。
【００１２】
更に、複数のデータ・パケットは例えば、トランスポート層データ・パケットを含む場合があり、送信元ノードは、インタリーブされたトランスポート層データ・パケット及びエラー訂正データを複数のネットワーク層パケットにグループ化することによってインタリーブされたトランスポート層データ・パケット及びエラー訂正データを分散させ得る。そういうものとして、送信元ノードはネットワーク層パケット毎に各々のネットワーク層パケット・ヘッダを生成する場合があり、宛先ノードは、デインタリーブするようネットワーク層パケットをネットワーク層パケット・ヘッダに基づいて配列させ得る。同様に、送信元ノードは符号化前に複数のパケットの間にパケット・デリミタを挿入する場合もあり、宛先ノードは復号化後にデータ・パケットをパケット・デリミタに基づいて抽出し得る。
【００１３】
更に、送信元ノードはデータ・パケット及びエラー訂正データを少なくとも１つのＦＥＣパラメータに基づいてインタリーブする場合があり、送信元ノードは少なくとも１つのＦＥＣパラメータを、複数のルートのサービス品質（ＱｏＳ）測定に基づいて変更し得る。例として、送信元ノードはデータ・パケット及びエラー訂正データを、ブロック・インタリービングと、畳み込みインタリービングと、ヘリカル・インタリービングと、擬似乱数インタリービングとのうちの少なくとも１つを用いてインタリーブし得る。更に、送信元ノードは、複数のルートを、例えば、プロアクティブなＭＡＮＥＴルーティング・プロトコル、リアクティブなＭＡＮＥＴルーティング・プロトコル又はハイブリッドＭＡＮＥＴルーティング・プロトコルを用いて設定し得る。
【００１４】
本発明の方法の特徴は、上記で簡単に説明したものなどの、ＭＡＮＥＴにおける送信元ノードと宛先ノードとの間を通信する方法である。この方法は、送信元ノードから宛先ノードまでの間の、データをそれらの間で転送する複数のルートを設定する工程を含む場合があり、各ルートは中間ノードのうちの少なくとも１つを通過する。更に、複数のデータ・パケットを、データ・パケットのエラー訂正データを生成するよう、前方エラー訂正（ＦＥＣ）符号化アルゴリズムを用いて送信元ノードで符号化する場合があり、データ・パケット及びエラー訂正データは送信元ノードでインタリーブし得る。
【００１５】
当該方法は、送信元ノードからの、インタリーブされたデータ・パケット及びエラー訂正データを複数のルートに分散させ、複数のルートを介して宛先ノードに送出する場合もある。インタリーブされたデータ・パケット及びエラー訂正データは宛先ノードで複数のルートを介して受信される場合があり、データ・パケット及びエラー訂正データは宛先ノードでデインタリーブされる場合もある。当該方法は更に、データ・パケットを宛先ノードで、損なわれたデータ・パケットを訂正するよう、エラー訂正データに基づいてＦＥＣ復号化アルゴリズムを用いて復号化する工程を含み得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は次に、更に徹底的に、添付図面を参照しながら説明し、本発明の好適実施例を示す。しかし、本発明は多くの種々の形態において実施される場合があり、本明細書及び特許請求の範囲記載の実施例に限定されるものとして解されないこととする。むしろ、このような実施例は、本開示が網羅的でかつ完全なものとなり、本発明の範囲を当業者に十分に伝えることになるように備えている。同じ数字は同じ構成要素を通しで表している。
【実施例】
【００１７】
まず図１を参照すれば、モバイル・アドホック・ネットワーク（ＭＡＮＥＴ）２０は、送信元ノード２１、宛先ノード２２及びそれらの間の複数の中間ノード２３乃至２８を含む。ノード２１−２８は、当業者が分かることになる、例えば、無線通信装置３０、３１や他の装置を含む、コンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）等のＭＡＮＥＴ内で通信することができる何れかの適切な種のモバイル装置であり得る。当然、特定のノード２１乃至２８を、所望の場合、一部のアプリケーションにおいて固定通信インフラストラクチャに任意的に接続し得る。
【００１８】
送信元ノード２１及び宛先ノード２２は更に、各々のコントローラ３２、３３を含んで、各々の無線通信装置３０，３１と協調してデータを送出し、受信する。特に、送信元コントローラ３２は図では、インタリーバ５０と（任意的には）ＦＥＣ符号器５１とを含み、宛先ノード・コントローラ３３はデインタリーバ５２と（任意的には）ＦＥＣ復号器５３とを含み、これらの機能は以下に更に説明することとする。例として、送信元ノード・コントローラ３２及び宛先ノード・コントローラ３３は、当業者が分かることになるように、マイクロプロセッサ、メモリ、ソフトウェアなどを用いて実施し得る。更に、無線通信装置３０、３１は、無線モデム、無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）装置、セルラ電話装置などであり得る。図を分かりやすくするよう図１には示していない適切な無線通信装置／コントローラも中間ノード２３−２８が好ましくは含むということも分かるものである。当然、宛先ノード２２までの、ルートの部分が有線インフラストラクチャも含み得るということも分かるものである。
【００１９】
送信元ノード・コントローラ３２が行う１つの機能は、送信元２１と宛先ノード２２との間で複数のルートをそれらの間でデータを転送するよう設定するということがある。３つのそのようなルート、すなわち（ノード２４、２３及び２５を通過する）ルート１０１、（ノード２４、２６及び２５を通過する）ルート１０２及び（ノード２７及び２８を通過する）ルート１０３を例示的実施例に図示する。当然、何れかの数のルートを本発明によって用い得る。
【００２０】
ルート１０１乃至１０３の各々は図では、各々の無線通信リンク２９を含み、上記のように、１つ又は複数の中間ノード２３乃至２８を通過する。そのようなＭＡＮＥＴルートは、何れかの数の中間ノードをその中に、例えば、ネットワークのサイズと、ノード間の近接性とによって含み得る。ルートに沿った中間ノード各々は通常、「ホップ」と呼ばれ、よって複数の中間ノードを通過するルートは「マルチホップ」ルートとして表す場合がある。なお、図を分かりやすくするよう本例に示す中間ノード２１乃至２８の数は比較的少ないが、本発明によるＭＡＮＥＴ２０は何れかの数のノードをその中に含み得る。
【００２１】
当業者が分かることになるように、ルート１０１乃至１０３が設定される方法は、ＭＡＮＥＴ２０において実施される特定のＭＡＮＥＴプロトコルによって変わってくることになる。上記のように、このことは、ルーティング情報を連続して最新状態に維持するプロアクティブなプロトコル、データを宛先ノード２２に送出する必要がある場合にルートをオンデマンドで探索するリアクティブなプロトコル、又はそれらの組み合わせを用いて行い得る。例えば上記のものなどの、複数のルートを設定するのに用いることが可能な何れかの適切なＭＡＮＥＴプロトコルを用い得る。
【００２２】
ＭＡＮＥＴは、未だ比較的初期の段階にあり、普遍的な標準は未だ採用されていないが、ＭＡＮＥＴ内のデータ通信は、開放型システム相互接続（ＯＳＩ）アーキテクチャ又はその特定の変形に従う可能性が高いものである。このモデルは、７つの異なる階層型制御層、すなわち（最高レベルから最低レベルまで）アプリケーション層、プレゼンテーション層、セッション層、トランスポート層、ネットワーク層、データ・リンク層及び物理層を含む。制御は送信側ノードにおける１つの層から次の層まで渡され、アプリケーション層に始まって、物理層に進む。データは更に、ルートを介して送出され、宛先ノードに達すると、階層の反対の順序で（すなわち、物理層からアプリケーション層まで）処理される。更に、特定の層の各々に相当するデータは通常、データ・パケットに編成される。
【００２３】
本発明によれば、送信元ノード２１が宛先ノードに向けて送出する対象のデータ・パケットを有する場合、ＦＥＣ符号器５１は任意的には、このデータを、前方エラー訂正（ＦＥＣ）符号化アルゴリズムを用いて符号化するのに用い得る。一般的に言えば、ＦＥＣでは、データは送信前に、それに余分のデータすなわちパリティ・ビットを付加する所定のアルゴリズムによって処理される。パリティ・ビットは、関連データの何れかの文字又は符号のブロックにおけるエラーを訂正するよう特に設計されている。よって、伝送がエラーで受信される場合、訂正ビットはデータを検査し、修復するのに用い得る。送信元ノード２１はデータ・パケットの一部又は全部の発信元であり得る。すなわち、送信元ノード２１は、当業者が分かることになるように、データ・パケットを生成することと、データを別のノードから転送することとの何れか又は両方を行い得る。更に、ＦＥＣ符号器５１は、上記ＯＳＩモデルの種々の層（又は他の適切なネットワーク・モデルに相当する同様なネットワーク層）の何れかに相当するデータ・パケットを符号化し得る。それにもかかわらず、本発明はトランスポート層のデータ・パケットを符号化するのに特によく適している。
【００２４】
特に、多くの無線ネットワークは通常、データ・リンク層／物理層でのある程度の巡回冗長度検査（ＣＲＣ）を含んでデータ伝送エラーを検出する。しかし、チャネル・フェージング、ビット・エラーなどがデータ・リンク層／物理層のＣＲＣによって検出されると、その結果、通常、データ・パケットが喪失されることになり、それによって、データ・リンク層、トランスポート層での再伝送を余儀なくされるか、パケットが恒久的に喪失されることになる。それにもかかわらず、トランスポート層のデータ・パケットをＦＥＣ符号化アルゴリズムによって符号化することによって、データ・リンク層／物理層のＣＲＣを、チャネル・エラーを削減するよう、なお用い得るがそれは、それによってもたらされる何れかのパケットの喪失を宛先ノード２２で高位のネットワーク層にて、多くの場合、データ・パケットの再伝送に時間を費やす必要なく回復させることが可能であるからである。
【００２５】
次に、ＦＥＣ符号器５１によって行われる符号化処理を、図２を参照しながら詳細に説明することとする。図示した例では、（ＴＬＰ１、ＴＬＰ２などと表す、）トランスポート層のパケットを符号化する前に、送信元ノード・コントローラ３２は好ましくは、トランスポート層パケットの間にパケット・デリミタＳＯＦＰ（第１パケットの始点）、ＬＥＮ２（第２パケットの長さ）、ＥＯＬＰ（最終パケットの終点）などを挿入する。パケット・デリミタは、以下に更に説明するように、宛先ノード２２でトランスポート層データ・パケットを再構築するのに用いられる。
【００２６】
種々のＦＥＣ符号化アルゴリズムをＦＥＣ符号器５１によって用いてトランスポート層データ・パケットを符号化し、パケット・デリミタが含まれている場合にはパケット・デリミタを符号化する場合がある。１つの例示的なアルゴリズムとして、リード・ソロモン（ＲＳ）符号化アルゴリズムがある。当業者が分かることになるように、ＲＳ符号化は、消去されたシンボルを訂正するうえで非常に効率的である。ＲＳ符号は、Ｋ個の非２進データ・シンボルと、（Ｎ−Ｋ）個の非２進パリティ・シンボルとを有する（すなわち、Ｎは、データ・シンボルの長さＫとそれに対して生成されるパリティ・シンボルとの合計である。）。当業者が分かることになるように、符号レートはよって、Ｋ／Ｎであり、冗長度すなわちオーバヘッドは（Ｎ−Ｋ）／Ｎである。
【００２７】
通常、ＲＳシンボルはｍビットのシンボル（２ｍの値）として選定され、その場合には、符号ブロック長はＮ＜２ｍの関係を満たすこととする。更に、ＲＳ符号の最小距離はｄ＝Ｎ−Ｋであり、それによって、単一の符号語におけるＮ−Ｋの消去の何れかの組み合わせを訂正することが可能になる。すなわち、これはいわゆる、最大距離分離可能符号であり、それは、この符号が何れかの考えられる符号のオーバヘッド量が最小の状態で、Ｎ−Ｋの消去を訂正することが可能であるということを意味する。
【００２８】
本例では、トランスポート層データ・パケット及びその各々のパケット・デリミタは好ましくは、行３５に編成され、各行はＮビットの長さを有する。よって、データ・パケット及びパケット・デリミタのシンボルは各行３５の最初のＫビットを占め、行の最後のＮ−Ｋビットは、ＲＳ符号化アルゴリズムによって生成される、その行における特定のＫビットのデータに固有のＲＳ符号語となる。当然、ＲＳ符号語を行の他の場所に付加する場合があり、データを編成する他の配置を、符号化をそれに対して行い得るように用いる場合もあるということを当業者は分かるものである。
【００２９】
特に、インタリーバ５０はトランスポート層データ・パケット及びパケット・デリミタを行３５に、ＦＥＣ符号器５１がそれらに対する各々のＲＳ符号語を生成するにつれ、インタリーブし得るものであり、それはもう一度行の終わりでインタリーブされる。インタリービングはフェージング、リンクのドロップアウト、輻輳によるパケット廃棄などの影響を分散させるよう行われ、それは、複数のＲＳ符号語にわたって消去のバーストをもたらす。本例に示すブロック・インタリービングなどの、当業者が分かる何れかの適切な種類のインタリービングを用い得る。他の例示的な種類のインタリービング手法は、畳み込みインタリービング、ヘリカル・インタリービング及び擬似乱数インタリービングを含む。
【００３０】
トランスポート層データ・パケット、パケット・デリミタ及びＲＳ符号語が行３５にインタリーブされると、この情報は更に、ルート１０１及び１０３に分散され、ルート１０１及び１０３を介して宛先ノード２２に送出される。この情報を分散させるうえで特に効果的な方法は、図３に示すように、各列がネットワーク層パケット（ＮＬＰ１，  ＮＬＰ２等）になるように行を複数の列３６に分割する。したがって、その結果、各ネットワーク層パケットは、いくつかの種々のトランスポート層データ・パケットからのインタリーブされたコンテンツを有する。
【００３１】
よって、ネットワーク層パケットが伝送中に喪失される場合、行、グループなどにおけるトランスポート層データ・パケット全ての各ビットではなく、いくつかのトランスポート層データ・パケットのうちの１つのシンボルのみが（１シンボル列の幅を前提とすれば）喪失されることになる。当然、種々のビット幅／シンボル幅の列を用い得る。ルート１０１−１０３のうちの１つが喪失される場合でも、各トランスポート層データ・パケットにおける２つおきのデータ・ビットのみが欠落していることになり、この喪失は、以下に更に説明するように、宛先ノード２２でＲＳ符号語のその各々の行３５の残りの部分に基づいて再構築することが可能である。
【００３２】
列の幅が１ビットであるか１シンボルであるかの選択はＦＥＣ符号のエラー訂正処理の特性によって影響されるということが分かるものである。ＲＳ符号はシンボル・エラー訂正符号である。つまり、ＲＳ符号は、１シンボルの分量によってエラーを訂正する、すなわち、単一ビットがシンボルにおいてエラー状態にあるか、シンボルにおけるビット全てがエラー状態にあるかに関係ないようにシンボル・エラーを訂正する。１ビットの列幅はよって好ましくは、使用されるＦＥＣ符号が２進畳み込み符号又は２進ＢＣＨ符号などの２進ビット・エラー訂正符号である場合に選択されることになる。
【００３３】
トランスポート層パケットと同様に、送信元ノード・コントローラ３２は宛先ノード・。例として、ネットワーク層パケット・ヘッダは、当業者が分かることになるように、ストリーム識別情報（ＩＤ）、（例えば、ルートのリソースを予約する）サブストリームＩＤ，インタリーバ・ブロック・シーケンス番号、インタリーバ列番号、所要高位層プロトコルを示すプロトコルＩＤ、及び／若しくは使用する符号化／インタリービングのパラメータ、並びに／又は対象の特定のＭＡＮＥＴアプリケーション用の他の適切な情報を含み得る。
【００３４】
ルート１０１乃至１０３を設定する場合、送信元ノード・コントローラ３２は通常、同様に当業者によって分かることになるように、ルート毎に適切なリソースを設定し、予約することになる。ＭＡＮＥＴ内で、複数ルートを設定し、複数ルートを介してデータを送出する、特に効果的な手法の１つが、本願の譲受人に譲渡されている、西暦２００２年８月８日付出願の、同時係属の米国特許出願番号第１０／２１４，９９７号に記載されており、その内容の全体を本明細書及び特許請求の範囲に援用する。
【００３５】
上記のように、このルート設定処理及びルート予約処理の一部として、送信元ノード・コントローラ３２は更に、使用する対象のＦＥＣ／インタリービングのパラメータ（すなわち、Ｍ、Ｎ、Ｋ、ｍなど）を宛先ノード２２に送出し得る。一部のアプリケーションでは、送信元ノード・コントローラ３２と宛先ノード・コントローラ３３は、各端でどのＦＥＣ／インタリービングのモード及びパラメータをサポートすることが可能であるかについての「ネゴシエーション」を行い得る。なお、使用されるインタリービング・アレイのサイズは遅延に影響を及ぼすので、当業者が分かることになるように、ルート設定処理の一部として遅延の制約を考慮する必要があり得る。
【００３６】
上記説明から、符号化パラメータとインタリービング・パラメータはお互いに関連しているということが分かるものである。すなわち、変数Ｎ、Ｋなどのサイズは、符号化に影響を及ぼすことになるだけでなく、トランスポート層パケットとパケット・デリミタとを行３５にインタリーブする方法も支配することになる。それにもかかわらず、１つ又は複数のルート１０１乃至１０３についての、利用可能なルートや他のネットワークのサービス品質（ＱｏＳ）のメトリック／測定値の数が変動するにつれ、送信元ノード・コントローラ３２が用いるＦＥＣ／インタリービングのパラメータを変更することが必要である場合もある。このことはいくつかの方法で行い得る。例えば、一部のＭＡＮＥＴプロトコルによれば、送信元ノード２１は所定のルートに障害が生じた場合にルート障害通知を受信することになるか、特定のルートについての劣悪なＱｏＳメトリックを宛先ノード・コントローラ３３によって測定し、送信元ノード・コントローラ３２に通信することが可能である。送信元ノード・コントローラ３２は更に、適宜、新たな符号化／インタリービング・モード又はパラメータを一方的に変更する場合があり、別のハンドシェーク手順によって宛先ノード・コントローラ３３とのネゴシエーションを行う場合もある。当業者が分かる別の適切な手法も用い得る。
【００３７】
例として、特定のルートが喪失された場合、追加のオーバヘッドの必要性が存在する場合があり、よって、宛先ノード・コントローラ３１は、送信元ノード・コントローラ３２が符号化／インタリービング・パラメータを変更したということを通知される必要がある。特定のインタリーバ・ブロック番号から始まる、新たな符号化パラメータを示し得る。すなわち、当業者が分かることになるように、使用中のルートが５つある場合、符号レートは４／５以下となるものであり、使用中のルートが４つしかない場合には、符号レートは３／４以下となるものである。
【００３８】
ルート１０１乃至１０３が設定され、それに対するネットワーク層のパケット及びヘッダが生成され、各々のルートに分散させると、送信元ノード・コントローラ３２は無線通信装置３２と協調して更に、ネットワーク層のパケット／ヘッダを各々のルートを介して宛先ノード２２に送出する。ネットワーク層パケットが宛先ノード２２によってルート１０１乃至１０３を介して受信されると、それに含まれる各々のヘッダは、デインタリービングを行うようデリンタリーバ５２においてネットワーク層のパケットを配列することとする方法を宛先ノード・コントローラ３３に示す。
【００３９】
デインタリーバ５２において十分なネットワーク層パケットが受信されると、インタリーブされたデータの再構築アレイはその場合、必要であれば、デインタリーブされ、当業者によって分かることになるように、ＦＥＣ復号器５１が用いるＦＥＣ符号化アルゴリズムに相当するＦＥＣ復号化アルゴリズムを用いてＦＥＣ復号器５２において復号化される場合がある。特に、何れかの訂正されていないビット・エラー、フェージング又はリンク喪失は、１つ又は複数のネットワーク・パケットが廃棄されることをもたらす、すなわち、上記のように、デインタリービング・アレイにおいて列が喪失されることをもたらす。この場合もまた、列が１つ喪失されることは、ＲＳ符号語のシンボル（又は２進ビット・エラー訂正符号のビット）が１つ消去されることをもたらす。ＲＳ復号化が消去されたシンボルを埋めると、トランスポート層データ・パケットは更に、パケット・デリミタに基づいて抽出し得る。
【００４０】
特定のＭＡＮＥＴアプリケーションの所定の要件によって、ＭＡＮＥＴ２０を実施する場合、種々の設計上の考慮点のバランスをとる必要がある場合があり、そうでない場合もそのような考慮点を考慮する必要がある場合がある。例えば、ＲＳ符号レートが低いほど、一般的に、性能が良くなるが、符号化オーバヘッドが増加してしまう。同様に、インタリーバ５０の長さが大きいほど、一般的に、性能が良くなるが、遅延が増加してしまう。宛先２２での復号化処理に関しては、当業者が分かることになるように、ＦＥＣ復号器５２は、ハードウェア、ソフトウェア又はそれらの組み合わせとして実施し得る。ハードウェアの実施形態は場合によっては高データ・レートで適切であり得るが、それはかなりの計算負荷がそうでない場合に一部のアプリケーションにおいてもたらされるおそれがあるからである。
【００４１】
更に、所要のインタリーバ５０のサイズと使用ルート数とのトレードオフも存在する。すなわち、ルートが多くなることによって、インタリーバ５０のサイズ及び遅延におけるある程度の削減が可能となる。それにもかかわらず、数多くのパスを用いることは特定の場合において実現可能でない場合があるが、それはそのようなルートが存在しない場合があるか、単に見つけることが可能でないからである。それにもかかわらず、使用するルート数を増やして総トラフィック・ストリームに対して各々が搬送する割合が少なくなるようにすることによって、以下の表に要約したように、オーバヘッド・コストが低下する一方で、拡散利得が大きくなり、性能が向上する。
【００４２】
【表１】
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本発明の、ＭＡＮＥＴ２０における送信元ノード２１と宛先ノード２２との間を通信する、方法の特徴を次に、図４を参照しながら説明することとする。当該方法の開始（ブロック４０）後、ブロック４１で、送信元ノード２１から宛先ノード２２までの複数のルート１０１乃至１０３が設定される。更に、ブロック４２で、複数のデータ・パケットが、データ・パケットのエラー訂正データを生成するよう、ＦＥＣ符号化アルゴリズムを用いて送信元ノード２１で（任意的に）符号化され、データ・パケット及びエラー訂正データは、上記のように、送信元ノードでもインタリーブされる（ブロック４３）。
【００４３】
その後、インタリーブされたデータ・パケット及びエラー訂正データは、ブロック４４で、送信元ノード２１からルート１０１乃至１０３に分散され、ルート１０１乃至１０３を介して宛先ノード２２に送出される。ブロック４５で、インタリーブされたデータ・パケット及びエラー訂正データが宛先ノード２２でルート１０１乃至１０３を介して受信されると、ブロック４６で、データ・パケット及びエラー訂正データが更に、デインタリーブされる。データ・パケットは更にブロック４７で、（必要であれば、）損なわれたデータ・パケットを訂正するよう、データ・エラー訂正データに基づいてＦＥＣ復号化アルゴリズムを用いて復号化され、よって当該方法は完了する（ブロック４８）。本発明の別の、方法の特徴は、上記記載に基づいて当業者に明らかとなるものであり、よって、本明細書及び特許請求の範囲においては更に記載しないこととする。
【００４４】
上記のノバローム・ルータなどの従来技術の装置に用いられる手法とは対照的に、本発明は効果的にはＦＥＣをネットワーク層以上の層で適用し得る。更に、復号化は、宛先ノード２２までのルート（すなわちパス）に沿った各ノードの受信に際して行われなくてよい。むしろ、復号化は好ましくは、宛先ノード２２で行われ、それは、送信元ノード２１から宛先ノードまでの複数のルートに沿って受信される情報に基づいて復号化を行うことが可能である。このことによって、通常の手法におけるように物理層でＦＥＣを用いることによって可能でないダイバシチを可能にする。
【００４５】
ＦＥＣを行い、複数のルートに、インタリーブされたデータを分散させることによって、本発明のＭＡＮＥＴ２０及び方法は、よって、ルートのうちの１つが完全に喪失されても、損なわれたデータ・パケットを訂正することを可能にする。このことは、同様に、必要であれば、新たなルートが設定されている間に伝送を続けることを可能にする。更に、ある程度のオーバヘッド量がＦＥＣパリティ・データを含めることによって追加されることになっても、このオーバヘッドは効果的には、複数のルートに分散され、よって、帯域幅要件の増大を緩和する。更に、上記の、本発明のＭＡＮＥＴ及び方法は、ＭＡＮＥＴにおいて非常に重大な問題であるリンク・エラー、フェージング、ドロップアウトなどによって損なわれたパケットを容易に訂正するようにしている。このことは、特に、エラー及びドロップアウトを訂正するようデータを再伝送することを許容することが可能でない、リアルタイム性を有する遅延要件を備えているトラフィックの場合にかなりのＱｏＳ効果をもたらす。
【００４６】
本発明はＭＡＮＥＴ以外の数多くのネットワーク・アプリケーションにおいて実施し得るということも当業者は分かるものである。例として、データ・パケットを、ＭＡＮＥＴを介してルーティングし、更に、固定インフラストラクチャを介して最終の宛先ノードまでルーティングすることが可能であり、その逆も可能である。本発明は、所望のＱｏＳを備えるよう、比較的シームレスでかつ信頼性を有する方法で１つのアクセス・ポイントから次のアクセス・ポイントに無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）のハンドオフを処理するのに効果的に用いる場合もある。同様に、本発明は、セルラ・ネットワークにおける複数の基地局の間のセルラ・ハンドオーバに特によく適しているものでもある。このことは、携帯電話のユーザが遭遇するセル・ドロップアウトを削減することに役立つものであり、このように削減されない場合には、セルラ電話機が単一の基地局へのリンクを喪失した場合にはこのセル・ドロップアウトが起こることになる。
【００４７】
更に、将来のセル・アーキテクチャにおいては、当業者が分かることになるように、いくつかの種々の基地局への「疑わしい」リンクを本発明によって用いて、信頼性を有するデータを宛先に配信することが可能である。リンクが激しいフェージング及びドロップアウトの影響を受けやすい、信頼性を有しないリンクを備えている固定無線ネットワークにおいて本発明を実施することも可能である。このことは信頼度及びＱｏＳを劇的に向上させることが可能である。特に、本明細書及び特許請求の範囲記載のＦＥＣ手法は、パケットの信頼度を備える再伝送手法が課す追加遅延を許容することが可能でないネットワークにおけるリアルタイム性トラフィックのＱｏＳを向上させるうえで特に効果的なものとなる。他のアプリケーションも、上記記載に基づいて当業者によって分かることになる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明によるモバイル・アドホック・ネットワーク（ＭＡＮＥＴ）の略構成図である。
【図２】図１のインタリーバと、データ・パケットのインタリービングと、パケット・デリミタと、その中にあるエラー訂正データとを示す略構成図である。
【図３】インタリーブされたデータ・パケットの分散及び送出、パケット・デリミタ、及び図１のインタリーバからのエラー訂正データを示す略構成図である。
【図４】本発明による、ＭＡＮＥＴにおける送信元ノードと宛先ノードとの間で通信する方法を示す流れ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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