(57)【要約】マルチメディア（音声、映像およびデータ）サービスの高品質配布を実現するために、インターネット・プロトコル（ＩＰ）ルーティング層の下に埋め込まれたルーティング・アルゴリズムを備えた新規なソフトウェア・アーキテクチャ・プロトコル・スタック。ルーティング・アルゴリズムには、例えば、論理リンク制御、適応伝送プロトコル、近隣探索、トラフィック制御、アドホック・ルーティング、フロー処理、インテリジェント・アクセス、および許可制御がある。これらのルーティング・アルゴリズムは、実施されたときに、さらに、サービスの速度、サービスの信頼性、インフラストラクチャ構成要素の破局的障害、負荷バランシング、および地理的再利用における利点を提供する。
2004531971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線モバイル・アドホック通信ネットワークに使用するように適合され、少なくとも１つの情報パケットを送信する送信器を制御する方法であって、
前記パケットと関連したサービス品質（ＱｏＳ）の識別する段階と、
前記送信器を制御して、前記無線モバイル・アドホック通信ネットワーク内のノードに前記パケットを送信することを試みる段階と、
前記ノードに前記パケットを送信する前記試みが失敗したと判定したときに、前記送信器を制御して、前記パケットと関連した前記ＱｏＳに基づいて、前記送信する試みから少なくとも１つの時間期間に前記モバイル・アドホック通信ネットワーク内の前記ノードに前記パケットを再送信することを試みる段階とを含む方法。
【請求項２】
前記制御する段階を実行する前に、送信待ち行列内の前記パケットを、前記パケットと関連した前記ＱｏＳに基づいて送信を待つ位置に置く段階をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
より高い値を有する関連した前記ＱｏＳを有する前記データ・パケットが、前記送信待ち行列内で、より低い値を有する別の関連した前記ＱｏＳを有する別の前記データ・パケットよりも前に送信する位置に置かれる請求項２に記載の方法。
【請求項４】
音声データを含む前記データ・パケットが、前記送信待ち行列内で、ストリーミング・メディアを含む前記データ・パケットよりも前に送信する位置に置かれ、ストリーミング・メディアを含む前記データ・パケットが、前記送信待ち行列内で、非音声データまたは非ストリーミング・メディア・データを含む前記データ・パケットよりも前に送信する位置に置かれる請求項２に記載の方法。
【請求項５】
より高い値を有する関連した前記ＱｏＳを有する前記データ・パケットの前記時間期間の間の長さが、より低い値を有する別の関連した前記ＱｏＳを有する前記データ・パケットよりも短い請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記送信する試みが行われるときに始まる継続時間を監視する段階と、
前記時間期間における前記再送信の試みを制御する前記段階を、前記継続時間が、前記パケットと関連した前記ＱｏＳの所望の継続時間を超えるまで繰り返す段階とをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記継続時間が、前記パケットと関連した前記ＱｏＳの前記所望の継続時間を超えたときに、前記パケットを破棄する段階をさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記継続時間の長さが、前記パケットと関連した前記ＱｏＳの大きさが増大するときに減少する請求項６に記載の方法。
【請求項９】
音声データを含む前記データ・パケットの前記継続時間の長さが、ストリーミング・メディアを含む前記データ・パケットの前記継続時間の長さより短く、ストリーミング・メディアを含む前記データ・パケットの前記継続時間の長さが、非音声データまたは非ストリーミング・メディアデータを含む前記データ・パケットの前記継続時間の長さより短い請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
無線アドホック通信ネットワーク内のノードを制御して、前記ネットワーク内の他のノードの存在を識別する方法であって、
前記ノードを制御して、前記他のノードのうち前記ノードの同報通信範囲内にあるノードによって受け取られる少なくとも１つのメッセージを送信する段階と、
前記ノードを制御して、前記他のノードのうち前記ノードの同報通信範囲内にあるノードによって送信された前記少なくとも１つのメッセージに対する応答を受け取る段階と、
前記応答に基づいて、前記他のノードのうち前記ノードの同報通信範囲内にあるノードのそれぞれの識別と、前記ノードが別のネットワークと通信する少なくとも１つの経路とを決定する段階とを含む方法。
【請求項１１】
前記決定する段階が、前記ノードが前記それぞれの応答を受け取るそれぞれの出力レベルに基づいて、前記他のノードのうち前記ノードの同報通信範囲内にあるノードの前記それぞれの識別を決定する段階を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記決定する段階が、さらに、前記それぞれの応答に基づいて、前記他のノードのうち前記ノードの同報通信範囲内にあるノードのそれぞれの位置を決定する段階を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記ノードによって送信される前記メッセージの少なくとも１つが、前記ノードの位置に関連する情報と、位置基準の役割をする前記ノードの適合性の示度とを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
複数のノードを含むアドホック・ルーティング・ネットワーク内のソース・ノードと宛先ノード間で、少なくとも１つのデータ・パケットをルーティングする方法であって、
前記データ・パケットを送信するために前記ソース・ノードによって消費されることが許可されたエネルギーの量と、前記ソース・ノードと前記宛先ノードの間でホップとして許可される前記他のノードの数と、前記ソースと宛先ノードを含む前記ネットワークの領域内のデータ輻輳量と、前記ソース・ノードの電源に残っている電力量とに基づいて、前記ソース・ノードと前記宛先ノードの間で前記データ・パケットをルーティングする、少なくとも１つのルーティング・パスを決定する段階と、
前記ソース・ノードを制御して、前記データ・パケットを前記決定したルーティング・パスに沿って前記宛先ノードに送信する段階とを含む方法。
【請求項１５】
前記決定する段階が、前記データ・パケットを前記宛先ノードから前記ソース・ノードの間でルーティングするために利用可能な複数の前記ルーティング・パスを決定する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
複数のノードを含むモバイル・アドホック通信ネットワークにおいて、ソース・ノードと宛先ノードの間で少なくとも１つのデータ・パケットをルーティングする少なくとも１つの経路を決定する方法であって、
前記それぞれのノードのそれぞれの特性に基づいて、前記ノードのうち、前記データ・パケットを前記宛先ノードにルーティングするために前記ソース・ノードが使用することができるノードを決定する段階と、
前記ノードのうち、前記データ・パケットを前記宛先ノードにルーティングするために前記ソース・ノードが使用することができるノードを、使用可能なノードのグループに含める段階と、
前記データ・パケットを前記ソース・ノードから前記宛先ノードまでルーティングするために、前記識別する段階で識別された前記使用可能なノードのうちの少なくとも１つを含む経路を決定する段階とを含む方法。
【請求項１７】
前記ノードのうちの前記少なくとも１つのノードの特性の変化、または前記ソース・ノードの位置の変化、あるいはこれらの両方の変化に基づいて、前記使用可能なノードのグループから前記ノードのうちの少なくとも１つを除去する段階をさらに含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
それぞれのノードと関連したそれぞれの前記それぞれの特性は、前記それぞれのノードが、
別のネットワークまたは前記ネットワークの別の部分に前記ソース・ノードがアクセスできるようにするアクセス・ノード、
前記ソース・ノードの近隣ノード、
前記ソース・ノードのうちの少なくとも１つの近隣ノードの近隣ノード、
データ・トラフィックの活動的なソースまたはシンクである端子ノード、
前記ソース・ノードの近隣ノードではない無線ルータのタイプのノードのうちの少なくとも１つであるかどうかに関する指示を含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記含める段階が、
最も高い優先順位を有するアクセス・ノード、次に近隣ノード、前記近隣ノードの近隣ノード、端末ノード、最も低い有線順位を有する無線ルーティングの優先順位に基づいて、前記使用可能なノードのグループにノードを含める、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
最も低い除去優先順位を有するアクセス・ノード、次に近隣ノード、前記近隣ノードの近隣ノード、端子ノード、および最も高い除去優先順位を有する無線ルーティング優先順位に基づいて、前記ノードのうちの少なくとも１つのノードを除去する段階をさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記それぞれの前記ノードから前記ソース・ノードによって受け取られた少なくとも１つのメッセージに基づいて、それぞれの前記ノードのそれぞれの特性を決定する段階をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記メッセージが、前記ソース・ノードの近隣ノードと他のノードとの間の接続の出力およびデータ転送速度に関する情報を含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
無線アドホック通信ネットワーク内のノードが、前記ノードが別のネットワークまたは前記ネットワークの別の部分にアクセスすることができるアクセス・ノードを識別することを可能にする方法であって、
前記ノードを制御して、前記ネットワーク内の他のノードに、前記ノードが関連付けられた前記アクセス・ノードの識別の要求を含むメッセージを送る段階と、
前記前記アクセス・ノードから受け取った応答メッセージに含まれる情報に基づいて、ある一定の前記アクセス・ノードを前記ノードと関連付けられていると識別する段階とを含む方法。
【請求項２４】
前記ノードが、前記他のノードのうちの少なくとも１つを介して、前記アクセス・ノードからルーティングされた前記応答メッセージを受け取る請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ノードを制御して、前記他のノードのうちの少なくとも１つを介して、少なくとも１つのデータ・パケットを前記アクセス・ノードに送る段階をさらに含む請求項２３に記載の方法と。
【請求項２６】
前記制御する段階が、前記ノードを制御して、前記少なくとも１つのデータ・パケットをユニキャスト・メッセージとして、前記アクセス・ノードに送る請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アドホック無線通信ネットワークに使用されるソフトウェア・アーキテクチャ・プロトコル・スタックに関する。より詳細には、本発明は、インターネット・プロトコル（ＩＰ）ルーティング層の下に埋め込まれたルーティング・アルゴリズムを有し、それによりモバイル無線アドホック通信ネットワークにおけるマルチメディア（音声、映像およびデータ）サービスの高品質な配布を実現するプロトコル・スタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
関連する内容が、２００１年６月１４日に出願された米国暫定特許出願番号６０／２９７，７６９に開示されており、その内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
現在、無線セルラ電話ネットワークなどの様々なタイプの無線通信ネットワークが存在する。これらタイプの無線ネットワークは、一般に、基地局やゲートウェイなどの有効なインフラストラクチャを使用し、このインフラストラクチャが、例えばインターネットや公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、他のセルラ・ネットワークなどのサービスにアクセスする無線アクセス装置と直接通信する。そのようなタイプのネットワークの例は、ＡＭＰＳ、ＴＡＣＳ、ＮＭＴ、ＧＭ、ＩＳ−１３６、ＩＳ−９５などの現在のセルラ通信ネットワークである。
【０００４】
さらに、いくつかのセルラ電話会社は、音声サービスだけでなくデータ・サービスを提供することができる無線アクセス・プロトコル（ＷＡＰ：Wireless Access Protocol）ネットワークと呼ばれるネットワークを開発した。さらに、研究者たちは、無線媒体を介してマルチメディア・コンテンツを送るためのアドホック・ネットワーク・アプリケーションの調査を始めた。例えば、インターネット技術標準化委員会（ＩＥＴＦ：Internet Engineering Task Force）のモバイル・アドホック・ネットワーク・グループ（ＭＡＮＥＴ：Mobile Ad-Hoc Networking Group）において、研究者たちは、Johnson らによる「The Dynamic Source Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks」と題する文書、Jacquetらによる「Optimized link Sate Routing Protocol」と題する文書、およびPerkinsによる「Ad Hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing」と題する文書に記載されているようなインターネット・プロトコル（ＩＰ）上でのアドホック・ルーティングの原理を利用しており、これらの各文書の内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００５】
図１は、代表的なＩＥＴＦ−ＭＡＮＥＴモバイル・アドホック・ネットワークグループのプロトコル・スタック１０の例を示す概念図である。プロトコル・スタック１０は、最下層から最上層まで示された５層のソフトウェア・スタックとして実現されている。最下層の物理層１２は、一般に符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システムと関連した２．４ＧＨｚ無線周波数（ＲＦ）を有する直接連鎖スペクトル拡散（ＤＳＳＳ：direct sequence spread spectrum）モデムなどのチャネル品質情報の生成に必要とされるＲＦ回路とモデム回路を含む。物理層１２は、ネットワーク層または媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層１４によって構成およびアプリケーション・データを送受信する役割をもつ。
【０００６】
代表的なＭＡＮＥＴプロトコル・スタックにおいて、ＭＡＣ層１４は、無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）のＩＥＥＥ８０２．１１規格で規定され、またキャリア検知多重アクセス衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）プロトコルを利用する。当業者によって理解されるように、ＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルは、マルチメディア（音声、映像、データ）メッセージを送信する前に、ソース・ノードと宛先ノードとの間で交換される送信要求（ＲＴＳ）メッセージとその後の送信可（ＣＴＳ）または送信不可（ＮＣＴＳ）メッセージの最初のハンドシェイクを必要とすることがある。その後で、宛先ノードからソース・ノードに肯定応答（ＡＣＫ）メッセージと非肯定応答（ＮＡＣＫ）メッセージを送り、送信されたメッセージの受領を示すことができる。ＭＡＣ層１４の上には、インターネット制御メッセージやインターネット・グループ管理プロトコルなどの他のインターネット・プロトコル方式を含むルーティング・インターネット・プロトコル（ＩＰ）層１６が積み重ねられている。
【０００７】
ＩＰ層１６と通信するのは、通信方法を定義するトランスポート層１８である。トランスポート層の周知の例は、ＴＣＰプロトコルとＵＤＰプロトコルである。最上層は、アプリケーション層２０であり、ダイナミック・ソース・ルーティング（ＤＳＲ）またはアドホック・オンデマンド距離ベクタ・ルーティング（ＡＯＤＶ：ad-hoc on-demand distance vector routing）２０ａ、リソース予約プロトコル（ＲＳＶＰ：resource reservation protocol）２０ｂ、リアル・タイム・トランスポート・プロトコル（ＲＴＰ）２０ｃ、シンプル・ネットワーク管理プロトコル（ＳＮＭＰ）２０ｄ、ダイナミック・ホスト構成プロトコル（ＤＨＣＰ）２０ｅ、認証、許可および課金プロトコル（ＡＡＡ：authentication authorization and accounting protocol）２０ｆなどのアプリケーション・プロトコルを提供する。
【０００８】
図１に示したプロトコル・スタック１０は、ネットワークが、音声サービス、映像サービス、データ・サービスなどのマルチメディア・サービスを提供できるようにするのに適している場合があるが、このタイプのプロトコル構成は、メッセージの配信時間と信頼性の点において多少複雑で時間がかかる場合がある。したがって、このプロトコル・スタック構成は、応用が商用アプリケーションに限られていた。したがって、無線アドホック通信ネットワークが、商用通信ネットワークでの使用に適した十分な速度と信頼性でマルチメディア・コンテンツを配信できるようにする、改善されたプロトコル・スタック構成が必要とされている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、無線モバイル・アドホック通信ネットワークによって使用されるプロトコル・スタック内のインターネット・プロトコル（ＩＰ）ルーティング層の下にルーティング・アルゴリズムを埋め込んだプロトコル・スタックを提供することである。
【００１０】
本発明のもう１つの目的は、無線モバイル・アドホック・ネットワークによってプロトコル・スタック内のＩＰルーティング層に埋め込まれたルーティング・アルゴリズムを利用して、ネットワークが、音声、映像、データなどのマルチメディア・コンテンツを最適な速度と信頼性で伝えることができるようにすることである。
【００１１】
以上その他の目的は、実質的に、無線モバイル・アドホック通信ネットワークで使用されるように適応されたプロトコル・スタックを提供することによって達成される。プロトコル・スタックは、インターネット・プロトコル（ＩＰ）ルーティング層と、プロトコル・スタック内のＩＰルーティング層の下に埋め込まれ、ネットワーク内のノード間でマルチメディア・コンテンツを含むデータ・パケットのルーティングを制御するように適応された少なくとも１つのルーティング・アルゴリズムとを含む。ルーティング・アルゴリズムは、論理リンク制御（ＬＬＣ）、適応伝送プロトコル（ＡＴＰ）、近隣探索（ＮＢＲ）、トラフィック制御（ＴＣ）、アドホック・ルーティング（ＡＨＲ）、フロー処理（ＦＰ）、インテリジェント・アクセス（ＩＡ）および許可制御（ＡＣ）のうちの少なくとも１つを含む。
【００１２】
以上のその他の目的は、また、実質的に、無線モバイル・アドホック通信ネットワークにおいて使用するように適応された送信器を制御して、少なくとも１つの情報パケットを送信するシステムおよび方法を提供することによって達成される。このシステムおよび方法は、パケットと関連したサービス品質（ＱｏＳ）を識別する操作と、送信器を制御して無線モバイル・アドホック通信ネットワーク内のノードにパケットを送信する試みをする操作と、パケットをノードに送信する試みが失敗したと判定したときに、送信器を制御して、パケットと関連したＱｏＳに基づいて送信する試みから少なくとも１つの時間期間に、無線モバイル・アドホック通信ネットワーク内のノードにパケットを再送信する試みを行う操作とを利用する。また、システムおよび方法は、制御する段階を実行する前に、パケットを、送信待ち行列内で、パケットと関連したＱｏＳに基づいて送信を待つ位置に置くことができ、その結果、送信待ち行列において、より高い値を有する関連したＱｏＳを有するデータ・パケットが、より低い値を有する別の関連したＱｏＳを有する別のデータ・パケットよりも前に送信する位置に置かれるようになる。具体的には、音声データを含むデータ・パケットが、送信待ち行列内でストリーミング・メディアを含むデータ・パケットよりも前に送信される位置に置かれ、ストリーミング・メディアを含むデータ・パケットが、送信待ち行列内で非音声データまたは非ストリーミング・メディアデータを含むデータ・パケットよりも前に送信する位置に置かれる。
【００１３】
以上その他の目的は、実質的に、無線アドホック通信ネットワーク内のノードを制御してネットワーク内の他のノードの存在を識別するシステムおよび方法を提供することによって達成される。このシステムおよび方法は、ノードを制御して、他のノードのうちノードの同報通信有効範囲内にあるノードによって受け取られる少なくとも１つのメッセージを送信する操作と、ノードを制御して、他のノードのうちノードの同報通信有効範囲内にあるノードによって送信されたメッセージに対する応答を受け取る操作と、応答に基づいて、ノードに対する他のノードのうちノードの同報通信有効範囲内にあるノードのそれぞれの識別と、ノードが別のネットワークと通信する少なくとも１つの経路とを決定する操作とを実行する。決定する操作は、ノードがそれぞれの応答を受け取る各出力レベルに基づいて、他のノードのうちノードの同報通信有効範囲内にあるノードのそれぞれの識別と、それぞれの応答に基づいて、他のノードのうちノードの同報通信有効範囲内にあるノードのそれぞれの位置とを決定することができる。また、ノードによって送信されたメッセージの少なくとも１つが、ノードの位置に関する情報と、位置基準の役割をするノードの適合性の示度とを含む。
【００１４】
さらに、以上その他の目的は、実質的に、複数のノードを含むモバイル・アドホック・ルーティング・ネットワーク内のソース・ノードと宛先ノードとの間で、少なくとも１つのデータ・パケットをルーティングするシステムおよび方法を提供することによって達成される。このシステムおよび方法は、データ・パケットを送信するソース・ノードによって消費されることが許可されるエネルギーの量と、ソース・ノードと宛先ノードの間のホップとして許可される他のノードの数と、ソース・ノードと宛先ノードを含むネットワーク領域におけるデータ輻輳量と、ソース・ノードの電源に残っている電力量とに基づいて、ソース・ノードと宛先ノードの間でデータ・パケットをルーティングする少なくとも１つのルーティング・パスを決定する操作を実行する。このシステムと方法は、さらに、ソース・ノードを制御して、決定したルーティング・パスに沿ってデータ・パケットを宛先ノードに送信する。
【００１５】
以上その他の目的は、さらに、実質的に、複数のノードを含むモバイル・アドホック通信ネットワークにおけるソース・ノードと宛先ノードの間で少なくとも１つのデータ・パケットをルーティングする少なくとも１つの経路を決定するシステムおよび方法を提供することによって達成される。このシステムおよび方法は、ソース・ノードが、ノードのうち、それぞれのノードのそれぞれの特性に基づいてデータ・パケットを宛先ノードにルーティングすることができるノードを識別する操作と、ノードのうち、それぞれのノードのそれぞれの特性に基づいてデータ・パケットを宛先ノードにルーティングすることができるノードを、使用可能なノードのグループに含める操作と、データ・パケットをソース・ノードから宛先ノードにルーティングする識別段階において識別された使用可能なノードのうちの少なくとも１つを含む経路を決定する操作とを実行する。このシステムおよび方法は、また、ノードの少なくとも１つのノードの特性の変化、またはソース・ノードの位置の変化、あるいはその両方の変化に基づいて、使用可能なノードのグループからノードのうちの少なくとも１つのノードを除去する。
【００１６】
それぞれのノードと関連したそれぞれの特性は、それぞれのノードが、別のネットワークまたはネットワークの別の部分にソース・ノードがアクセスできるようにするアクセス・ノード、ソース・ノードの近隣ノード、ソース・ノードの少なくとも１つの近隣ノードの近隣ノード、データ・トラフィックの活動的なソースまたはシンクである端子ノード、およびソース・ノードの近隣ノードではない無線ルータのタイプのノードのうちの少なくとも１つかどうかに関する指示として含む。したがって、このシステムおよび方法は、最も高い優先順位を有するアクセス・ノード、次に近隣ノード、近隣ノードの近隣ノード、端子ノード、および最も低い優先順位を有する無線ルーティングの優先順位に基づいて、使用可能なノードのグループにノードを含める。また、このシステムおよび方法は、最も低い除去優先順位を有するアクセス・ノード、次に近隣ノード、近隣ノードの近隣ノード、端子ノード、最も高い除去優先順位を有する無線ルーティングの優先順位に基づいて、ノードのうちの少なくとも１つのノードを除去することができる。
【００１７】
以上の目的ならびに他の目的は、また、実質的に、無線アドホック通信ネットワーク内のノードが、ノードが別のネットワークまたはネットワークの別の部分にアクセスすることができるアクセス・ノードを識別できるようにするシステムおよび方法を提供することによって達成することができる。このシステムおよび方法は、ノードを制御して、ネットワーク内の他のノードに、ノードが関連付けられたアクセス・ノードの識別の要求を含むメッセージを送る操作と、ノードがアクセス・ノードから受け取った応答メッセージに含まれる情報に基づいて、ノードと関連付けられているある一定のアクセス・ノードを識別する操作とを実行する。ノードは、他のノードのうちの少なくとも１つのノードを介してアクセス・ノードからルーティングされた応答メッセージを受け取ることができる。ノードは、また、少なくとも１つのデータ・パケットを、他のノードのうちの少なくとも１つのノードを介してアクセス・ノードに、例えばユニキャスト・メッセージとして送ることができる。
【００１８】
本発明の以上その他の目的、利点および新規な特徴は、添付図面と関連して読むときに以下の詳細な説明からより容易に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図２は、本発明の実施形態を利用する無線通信ネットワーク１００の例を示す概念的なブロック図である。具体的には、ネットワーク１００は、移動ノード１０２が固定ネットワーク１０４にアクセスできるようにするために、複数の移動ノード１０２−１〜１０２−ｎ（一般に、ノード１０２または移動ノード１０２と呼ばれる）と、複数の固定ノードまたはアクセス・ポイント１０６−１，１０６−２，．．．，１０６−ｎ（一般に、ノード１０６または固定ノード１０６と呼ばれる）を有する固定ネットワーク１０４とを含む、アドホック・パケット交換網でよい。ノード１０２は、無線電話、ラジオ、ユーザ端末、または他の適切なモバイル無線装置でよい。固定ネットワーク１０４は、例えばコアのローカル・アクセス・ネットワーク（ＬＡＮ）、複数のサーバ、ゲートウェイ・ルータを含み、これにより、移動ノード１０２が、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）やインターネットなどの他のネットワークにアクセスできるようにする。ネットワークは、さらに、データパケットを他のノード１０２、１０６または１０７にルーティングすることができる複数の無線ルータ１０７−１，１０７−２〜１０７ｎ（一般に、ノード１０７と呼ばれる）を含む。
【００２０】
図３に示したように、各移動ノード１０２、固定ノード１０６または無線ルータ１０７は、集合的にモデムと呼ぶことができる本質的に送信器や受信器を含むトランシーバ１０８であるモデムを含み、トランシーバ１０８は、アンテナに結合され、パケット化されたデータ信号のような信号を、コントローラ１１２の制御下でそれぞれ送受信することができる。パケット化されたデータ信号は、例えば、音声やデータ、マルチメディアを含む。各ノード１０２、１０６、１０７は、さらに、ノード１０２、１０６、１０７の動作に関する情報を記憶する読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）と、データ・パケットがトランシーバ１０８によって送信、受信、経路指定されるルーティング・テーブル情報などの情報を記憶するランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）とを含むことができるメモリ１１４を含む。
【００２１】
各移動ノード１０２、固定ノード１０６、および無線ルータ１０７は、ＣＳＭＡ／ＣＡ技術を使用して、複数のデータ・チャネルならびに予約チャネルを介して通信することができる。ＣＳＭＡ／ＣＡ技術を使用するネットワークの例は、米国特許出願番号０９／７０５，５８８号に記載されており、この出願の内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。このタイプのネットワークでは、複数のノードが、複数の共有並列データ・チャネルと１つの個別予約チャネルを使って互いに通信する。本明細書に使用されるとき、ノードという用語は、通信装置のネットワークにおいて動作している通信装置を指す。ノードは、無線電話（radio or wireless telephone）などの移動通信装置でもよく、あるいは、特定の位置に静止または固定されていてもよい。また、本明細書に使用されるとき、チャネルという用語は、ノード間の通信経路を指し、個別の情報媒体上または共通の通信媒体上に様々なチャネルが存在してもよく、個々のチャネルは、時間、周波数、コーディングなどの任意の適切な手段によって分離されている。
【００２２】
図４は、本発明の実施形態によるプロトコル・スタック２００の概念図であり、これは、図２に示したアドホック通信ネットワーク１００に使用される。この図に示した数字で、図１に示したプロトコル・スタック１０に示したものと同じ数字は、図１に示したものと同一または類似の要素を表すものであることに注意されたい。
【００２３】
図４に示したように、プロトコル・スタック２００は、論理リンク制御（ＬＬＣ）３０、適応伝送プロトコル（ＡＴＰ：Adaptive Transmission Protocol）３２、近隣探索（ＮＢＲ：Neighbor Discovery）３４、トラフィック制御（ＴＣ）３６、アドホック・ルーティング（ＡＨＲ）３８、フロー処理（ＦＰ：Flow Processing）４０、インテリジェント・アクセス（ＩＡ）４２、および許可制御（ＡＣ：Admission Control）４４のプロトコルを含む。プロトコル・スタック２００は、また、図１に示したスタック１０にある層１２、１４、１６、１８および２０を含む。後でより詳しく説明するように、プロトコル・スタック２００は、これらのプロトコルとルーティング・アルゴリズムをＩＰ層１６の下に埋め込む。これらのプロトコル・アルゴリズムの様々な組み合せは、サービスの速度、サービスの信頼性、インフラストラクチャ構成要素の破局的障害の場合の自己回復、サービス／メッセージの無線マルチメディア配信に利用されるときに負荷バランシングと地理的再利用の間に利点を提供する。これらの埋め込まれたルーティング・アルゴリズムは、有効なインフラストラクチャによって支援されたモバイル・マルチメディア・ネットワークを介したマルチメディア（音声、映像、データ）サービスの高品質な配布を実現する。このインフラストラクチャは、インターネットや公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、他のセルラ・ネットワークなどのサービスにアクセスすることができる。また、埋め込まれたルーティングは、製品提供においてサービスの速度とサービスの品質（ＱｏＳ）が商業的魅力を決定する広域無線ネットワークを介した実時間マルチメディア・サービスの配信を強化する。
【００２４】
図１に示したプロトコル・スタック１０と同じように、プロトコル・スタック２００で最下層は、前述のように、一般に符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システムと関連した２．４ＧＨｚの無線周波数（ＲＦ）を有する直接連鎖スペクトル拡散（ＤＳＳＳ）モデムなど、チャネル品質情報の生成に必要とされるＲＦ回路とモデム回路とを含む物理層１２である。物理層１２は、ネットワーク層または媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層１４によって、構成データとアプリケーション・データを送受信する役割を持つ。前述のように、これらの層１２および１４のさらなる詳細は、前に説明されており、ここでは詳しく説明しない。
【００２５】
プロトコル・スタック２００内の次の層は、論理リンク制御（ＬＬＣ）層である。本発明の実施形態によるＬＬＣ３０は、後でさらに詳しく説明するリンク層待ち行列、ランダム・バックオフ・アルゴリズム、関連性タイマ（relevancy timer）、および再送信ポリシ（retransmission policy）を含む。これらの要素は組み合わさって、ＤＳＳＳモデムを通るパケットの確実かつ適時な配信を保証する。待ち行列とバックオフの戦略は、サービス品質（ＱｏＳ）に影響を及ぼす。具体的には、音声パケットは、音声セグメントが不適切になる前に再送信の試みが達成されるように、線形アルゴリズムに従って動作する短いバックオフ・タイマで送信される。
【００２６】
音声用の関連性タイマは、音声セグメントが、アプリケーションのジッタ・バッファの期待値の範囲内で首尾良く送信されるか、あるいはＶｏＩＰアプリケーションの現行再生に関連した連続する音声セグメントの送信に有利に待ち行列から取り出されるように設定される。データグラム用のバックオフ・アルゴリズムは、チャネルへのデータ・セグメントの導入を遅くすることによって輻輳を減少させようとする指数アルゴリズムに基づく。データグラム用の関連性タイマは、ＴＣＰ再試行が必要なときだけ行われるように、ＴＣＰ再送信タイマに従って設定される。実質的に、ＴＣＰは、データグラムを受け取らずかつすべてのリンク層の試みを試みて成功しなかったときに介入する。ＬＬＣ３０アルゴリズムの最終的な機能は、共通の宛先へのメッセージの連結である。この連結は、１つのチャネル・アクセス試みを使用して最大１０のメッセージを転送することによって、メッセージ転送効率を改善する。ＬＬＣ３０は、２つ以上の少ない数のパケットを待ち行列に入れて、連結と、待ち行列の前方にあるパケットを現在使用中のノードにアドレス指定するときに現在開いているノードにパケットを送る機能を支援する。
【００２７】
次に、ＬＬＣ層３０の任意の待ち行列、バックオフ・アルゴリズム、関連性タイマ、および再送信ポリシについて詳しく説明する。
【００２８】
待ち行列−リンク層待ち行列アルゴリズムは、優先順位を付けた先入れ先出し（ＦＩＦＯ）アルゴリズムである。この待ち行列の優先順位方式は、要求されたサービス品質（ＱｏＳ）と、次に、既に達成された送信試みの数に依存する。ＱｏＳは、ＩＰｖ４またはＩＰｖ６ヘッダ内のＩＰ ＴＯＳフィールドに基づく。このフィールド内に、ＬＬＣ待ち行列内でパケットに順序を付けるために優先値が使用される。この優先値の範囲内で、パケットは、送信試み数に従って順番がつけられ、過去に試みられたパケットは、待ち行列に新しく到達する前に送信される。これは、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＮｅｔＭｅｅｔｉｎｇなどのいくつかのアプリケーションに有益なパケットの正確な順序付けを容易にする。ＩＰ ＴＯＳフィールドが適切に設定されなかった場合、ネットワーク１００は、データグラムを生成したアプリケーションのタイプを判定する。データグラムは、少なくともネットワーク制御、音声、ストリーミング・メディアおよびデータとして識別される。
【００２９】
ランダム・バックオフ−ランダム・バックオフ・アルゴリズムは、要求されたＱｏＳに依存する。ネットワーク１００内で、ＩＰ ＴＯＳフィールドが適切に設定されなかった場合、データグラムは、そのアプリケーションに従ってマークされる。音声またはストリーミング・メディアとしてマークされたデータグラムは、次の式による線形ランダム・バックオフ・アルゴリズムを使用する。
【００３０】
ランダムバックオフ＝最小バックオフ＋ランダム（実時間バックオフ間隔）
最小バックオフ値は、現在、５ミリ秒に設定されている。実時間バックオフ間隔の値は、現在、１０ミリ秒に設定されている。これにより、５〜１５ミリ秒の間で均一に分散されたランダム間隔が作り出される。線形バックオフ・アルゴリズムは、時間の影響を受けるデータグラム（音声、ストリーミング・メディア）が、指数バックオフ・アルゴリズムに固有の輻輳制御機能の影響を受けないようにする。すなわち、時間に関係のあるデータグラムは、全く配信しないかまたは迅速に配信しなければならない。宛先アプリケーションに遅く到達する時間に関係のあるデータグラムは、映像またはオーディオ・コーデックの入力がないと破壊され、したがって、これらは、送信されない方がよい。
【００３１】
非実時間データグラムは、次のような式に従って指数バックオフ・アルゴリズムを使用する。
ランダム・バックオフ＝２０＋ランダム（１００）＊２（失敗した試みの数）ミリ秒
ランダム・バックオフ・アルゴリズムにおける指数項は、チャネルからデータグラムが保持される時間量を漸進的に増やす。このメカニズムは、予約チャネルで感じられる輻輳に応えて、問題に対するこのノードの寄与を遅くする。より長いランダム・バックオフ間隔を経験するデータグラムは、現在のチャネル状態を学習しかつ配信が成功する可能性を高める適切な処置をとるために、追加の時間を有する。
【００３２】
関連性タイマ−リンク層待ち行列アルゴリズムは、データグラムの寿命を超えることによって無駄にされる帯域幅の量が少なくなるように、データグラムの関連性タイマによって強化される。そのような関連性タイマを超えたデータグラムは廃棄され、トラフィック制御モジュールは、論理リンク制御モジュールによって送信するために追加のデータグラムを検討することができるように通知される。関連性タイマは、データグラムのタイプにより以下の例示的な値に設定されるが、任意の適切な値を選択することができる。
【００３３】
音声＝５０ミリ秒
ストリーミング・メディア＝１００ミリ秒
データ＝１秒
音声およびストリーミング・メディアのタイマは、ＩＴＵの推奨に適合する音声ストリームの配信と関連付けられる。データ・タイマは、ＴＣＰプロトコルと相互運用するために１秒に設定される。ＴＣＰは、肯定応答を適切な時間内に受け取らなかったときにセグメントを再送信するタイムアウト手段を有する。プロトコル・スタックは、輻輳時の過渡的状態によって到着が遅れるデータによって引き起こされるＴＣＰセグメントの二重配信を最小にする努力をする。
【００３４】
再送信ポリシ−送信試み数は、転送されるデータ・タイプに依存する。音声とストリーミング・メディアは、関連性により４つのチャネル・アクセス試みに制限される。データグラムは、リンク層の信頼性を改善しかつＴＣＰ再送信を最小にするために、チャネル・アクセスの試みを最大６回まで許可される。
【００３５】
図４に示したように、プロトコル・スタック２００内の次の層は、リンク・アプリケーション層として示され、適応伝送プロトコル（ＡＴＰ）を含む。示したＡＴＰ３２アルゴリズムは、ＬＬＣのバックオフ戦略およびＤＳＳＳモデムから取り出された信号品質と統合される。ＡＴＰ３２アルゴリズムは、次のデータ転送速度（現在、５００Ｋｂｐｓ〜８Ｍｂｐｓで調整可能）と次の電力レベル（現在、−１０Ｄｂｍ〜＋３０Ｄｂｍで調整可能）を選択する。このアルゴリズムは、メッセージ転送が成功する可能性を高く維持する影響を受ける輻輳を回避するために、最大データ転送速度を使用するように伝送パラメータを調整しようとする。
【００３６】
以下の考察では、ソース・ノード（例えば、図３のノード１０２、１０６または１０７）は、必ずしもパケットのソースではなく、送信のソースであるように定義される。同様に宛先ノード（例えば、ノード１０２、１０６または１０７）は、必ずしもパケットの最終宛先ではなく、送信の宛先であるように定義される。宛先ノードは、ソース・ノードの通信範囲内にあると仮定される。送信パラメータは、送信に使用される情報速度と送信器出力レベルを含む。ＡＴＰは、宛先ノードの受信器で行われる測定を利用して、後のパケット伝送の伝送パラメータを最適化する。チャネル品質の測定は、メッセージ・パケットの受信、復調およびデコーディングの間に行われる。
【００３７】
チャネル品質の統計量は、ビット誤り率（ＢＥＲ）の評価、復調中に存在するマルチパス信号の数、ポスト検出信号品質（ＰＤＳＱ：post-detection signal quality）、およびアナログ・ゲイン制御（ＡＧＣ）出力を含む。ＢＥＲの評価は、パケット長に対するビット誤りの比率に基づく。ビット誤り件数は、デコーダ出力シンボルを符号化し、そのシーケンスを、デコーダの入力シンボルに基づいて行われるハード・デシジョン・シーケンス（sequence of hard decision）と比較することによって得られる。誤り件数は、これらの２つのシーケンスが異なるシンボル位置の数である。ＢＥＲは、ソース・ノードと宛先ノード間の通信リンクに影響を及ぼす干渉または伝送損失の重大度の評価に使用される。マルチパス信号の数は、ＤＳＳＳモデム内のＲＡＫＥプロセッサによって使用されるタップ数を数えることによって評価される。マルチパス信号数は、リンク・マージンとマルチパスの重大度を評価するために使用される。ＰＤＳＱは、復調中に相関器の出力から得られ、リンク・マージン、およびマルチパスや他の干渉の重大度の評価に使用される。ＡＧＣシステムは、受け取った信号の全出力と得られたリンク・マージンの評価に使用される。
【００３８】
この例において、ネットワーク内の各ノードは、各近隣ノードごとに１つのテーブルすなわちＡＴＰテーブルを維持する。ノードは、ＡＴＰテーブルに、メッセージ・パケットを対応する近隣ノードに送るために使用される情報速度と出力情報を記憶する。この例のＡＴＰテーブルは、対応する近隣ノードに対する最近のＮ回の完了した送信試みを追跡したＰＤＳＱ、ＢＥＲ、ＡＧＣ、およびマルチパス信号の数を記憶する４つの配列を含む。完了した送信試みは、ソース・ノードが肯定応答（ＡＣＫ）または否定応答（ＮＡＣＫ）を既に受け取った送信試みである。また、ＡＴＰテーブルは、最近のＮ回の完了した送信試みのメッセージ成功状況と、チャネル品質情報を記憶する時間を維持する。
【００３９】
図５のフローチャートに、ＡＴＰの詳細の例を示す。
【００４０】
ソース・ノードが、送信すべきパケットを有する場合は、段階１０００で最初に、ソース・ノードは、宛先ノードのＡＴＰテーブルからの情報速度と出力情報を含むＲＴＳパケットを、宛先ノードに送る。提案された値は、それまでのＮ回の完了した送信試みから得たＡＣＫＳとＮＡＣＫに含まれるチャネル品質測定値に基づく。最後のＡＣＫまたはＮＡＣＫを受け取ってから経過した時間がＴ秒を超えた場合は、それまでの送信試みによる使用可能なチャネル品質測定値は、期限切れと見なされ、破棄される。使用できるチャネル品質情報がない場合は、ノードは、例えば最大出力や低い情報速度などの１組のデフォルトのパラメータを提案する。また、すぐに輻輳問題を引き起こさないように異なる組のデフォルト・パラメータを選択することもできる。
【００４１】
ＡＴＰ３２は、最後のパケット伝送が行われてから伝送損失または干渉状態に大きな変化があった場合に送信器の出力レベルの補正を行うことを可能にする。宛先ノードがＲＴＳパケットを受け入れた場合、宛先ノードは、ＲＴＳチャネル品質測定値、ＲＴＳ送信出力レベル、およびソースの要求した情報速度を使って、２つのノード間の通信チャネル上でパケットの伝送に使用される出力レベルを提案する。提案される出力レベルを決定する際、宛先は、予約チャネルと通信チャネル間のフェージングと干渉の起こりうる差も考慮する。宛先ノードの計算により、提案した情報速度と最大送信出力で、メッセージ・パケットが首尾良く受け取られないことが分かった場合は、段階１０１０で、否定ＣＴＳ（ＮＣＴＳ）パケットが、ソース・ノードに送られる。ソース・ノードがＮＣＴＳを受け取ると、ソース・ノードは、対応する近隣ノードのＡＴＰテーブルを更新し、段階１０２０で、不十分なリンク・マージンがあるかどうかを判定する。不十分なリンク・マージンがある場合は、段階１０２５で、送信器出力レベルが最大出力に設定され、情報速度が、可能ならば１レベルだけ下げられる。すなわち、設定が既に最低の情報速度の場合は、情報速度を下げることができない。一方で、不十分なリンク・マージンがない場合は、送信器出力レベルと情報速度の変更は行われない。
【００４２】
しかしながら、宛先ノードの計算により、パケットを送信することが可能であることが分かった場合、宛先ノードは、提案された出力レベルを含むＣＴＳパケットをソース・ノードに送る。ソース・ノードは、段階１０３０で、ＣＴＳパケットを受け取ったかどうかを確認する。受け取ってない場合、プロセスは、段階１０４０に進み、送信器出力レベルと情報速度の変更は行われない。具体的には、ＡＴＰアルゴリズムは、ＲＴＳに対する応答がないことを記録する。最初、ＣＴＳの欠損が、範囲から出ている宛先ノードではなくデータ・チャネル上にある宛先ノードによるのものであると仮定する。多数のＣＴＳの欠損の後、ＡＴＰアルゴリズムは、宛先ノードを無効と宣言し、ルーティング・アルゴリズムに最終宛先までの代替パスを決定させる。段階１０３０で、ＣＴＳを受け取ると、ソース・ノードは、宛先の提案出力レベルを、対応する近隣ノードのＡＴＰテーブルに記憶された提案出力レベルと比較する。宛先ノードが、ソース・ノードよりも低い出力レベルを提案することができるが、この例のＡＴＰは、宛先ノードが送信器出力レベルを高めることだけを可能にする。出力レベルを下げる決定は、通信チャネル上で測定されるより信頼性の高い統計量にのみ基づく。したがって、メッセージ・パケットは、ソースが提案した出力と宛先が提案した出力の高い方で送信される。情報速度は、ソース・ノードによって提案される速度になる。宛先ノードは、低い方のデータ転送速度を要求することは許可されず、それは、その速度が、ＱｏＳアルゴリズムの期待値を満たさない可能性があるためである。同様に、宛先ノードは、高い方のデータ転送速度を要求することは許可されず、これは、高い方の速度がその信頼性要件を満たさないとソース・ノードが判断する可能性があるためである。
【００４３】
通信パケットを受け取る際、宛先ノードは、ＰＤＳＱ、ＢＥＲ、ＡＧＣ、および復調中に存在するマルチパス信号の数を測定する。パケットを首尾良くデコードした場合、宛先ノードは、チャネル品質情報をソースにＡＣＫパケットで送る。パケットが、首尾良くデコードしなかった場合、宛先ノードは、チャネル品質情報をソース・ノードにＮＡＣＫパケットで送る。
【００４４】
ＡＣＫまたはＮＡＣＫパケットを首尾良くデコードした後で、ソース・ノードは、チャネル品質情報の値を学習する。このチャネル品質情報とそれを受け取った時間が、ＡＴＰテーブルに記憶される。ＡＣＫを受け取った場合は、メッセージは成功と見なされ、そうでない場合は、メッセージは失敗と見なされる。また、成功の状況がＡＴＰテーブルに記録される。各チャネル品質の程度が、使用可能なチャネル品質履歴と組み合わせれ、１組のしきい値と比較される。そのしきい値とそれまでの送信パラメータに基づいて、ソース・ノードは、次に送信するための出力レベルと情報速度を、対象となる近隣ノードに提案する。提案された送信パラメータは、その宛先ノードにアドレス指定された次のパケットを送信するために使用されるＡＴＰテーブルに記憶される。
【００４５】
すなわち、図５に示したように、段階１０６０で、ソース・ノードが、ＡＣＫもＮＡＣＫを受け取らなかったと判定した場合は、操作は段階１０７０に進み、ソース・ノードは、以前にＡＣＫかＮＡＣＫを受け取ったかどうかを判定する。受け取っている場合は、段階１０８０に示したように、変更は行われない。しかしながら、以前にＡＣＫもＮＡＣＫも受け取ってない場合は、プロセスは、段階１０９０に進み、可能なならばソース・ノード内の送信器の出力レベルを１段階上げる。これが可能でない場合、情報速度を１段階下げる。
【００４６】
一方、ソース・ノードが、段階１０６０で、ＡＣＫかＮＡＣＫを受け取ったことがある判定した場合は、プロセスは段階１１００に進み、ソース・ノードは、パケットが適正かどうかを判定する。パケットが適切でない場合、プロセスは段階１１１０に進み、ソース・ノードは、ビット誤り率（ＢＥＲ）がある一定の値ｂ2（ｒ）よりも小さいかどうかを判定する。すなわち、次に説明するように、プロセスは、一般に、現在受け取っているメッセージのＢＥＲが少し不良で以前の「ｍ」個のメッセージのＢＥＲが良好であった場合には、送信出力と情報速度を変更しないという原理に基づいて動作する。値「ｍ」は、例えば、３や他の任意の適切な数でよく、すなわち、以前のメッセージのうちの２つだけが、わずかに受け入れられなかったＢＥＲを有する場合に、プロセスは、送信出力も情報速度も変更しない。しかしながら、連続して受け取った３つのメッセージに、わずかに受け入れることができないＢＥＲがあった場合には、アルゴリズムは、次の送信が行われる情報速度を下げるか、または次の送信が行われる出力を上げる。
【００４７】
したがって、メッセージのＢＥＲが値ｂ2（ｒ）よりも小さい場合、プロセスは段階１１２０に進み、以前の「ｍ」個のパケットを適正に受け取ったかどうかを判定する。適正に受け取った場合は、段階１１３０に示したように、送信出力または情報速度の変更は行われない。しかしながら、それらのパケットを適正に受け取っていない場合は、プロセスは段階１１４０に進み、ソース・ノードがリンク・マージンを計算する。同様に、段階１１１０で、ＢＥＲが、値ｂ2（ｒ）と等しいかまたはそれよりも大きいと判定された場合は、プロセスは段階１１４０に直接進み、リンク・マージンが計算される。
【００４８】
段階１１５０で、リンク・マージン（ＬＭ）が、増大エネルギーのリンク・マージンＬ1と比較される。ＬＭが、Ｌ1と等しいかまたはそれより大きい場合、プロセスは段階１１６０に進み、最近のｎ3のＢＥＲをｍ3のＢＥＲで割ったものが、値ｂ2（ｒ）よりも小さいかどうかを判定する。これらの２つの段階で、アルゴリズムは、これが、一時的な状態かまたはもっと長く続く状態かを判定する。リンク・マージンが受入れ可能であった場合（＞Ｌ1）、この送信は、繰り返される可能性がなくかつ現在の状態を示していない何らかの種類のバースト干渉により失敗した。この状態が、最近のｍ3回の送信の範囲内でかなりの回数（ｎ3）生じた場合、これは、アルゴリズムが、より低い情報速度またはより高い出力で送信して信号エネルギーを高めることによって克服しようとする状態である。したがって、段階１１６０で、ｍ3のメッセージのうち最後のｎ3のメッセージが首尾良く受け取られ、すなわち値ｂ2（ｒ）よりも少ないＢＥＲを有すると判定された場合は、段階１１７０に示したように変更はない。そうでない場合、ソース・ノードは、段階１１８０で、可能ならば情報速度を単一増分だけ下げ、可能ならば送信出力を１増分だけ上げる。
【００４９】
しかしながら、段階１１５０で、ＬＭがＬ1よりも小さいと判定された場合は、プロセスは段階１１９０に進み、ソース・ノードは、ＲＡＫＥ（ＤＳＳＳ）受信器内で結合された送信パスの数が、値Ｋ以下かどうかを判定する。そうである場合、ソース・ノードは、信号の問題がマルチパスと関連していないと考え、段階１２００で、可能ならば送信出力を（Ｌ1−ＬＭ）だけ上げるか、情報速度を（Ｌ1−ＬＭ−出力増加）だけ下げる。具体的には、アルゴリズムは、リンク・マージンの不足を克服するのに十分な信号エネルギーを追加することを試み、これは、送信出力を上げかつ情報速度を下げることによって行うことができる。この場合、アルゴリズムは、この不足を、まず送信出力によって、次に情報速度によって克服することを試みる。しかしながら、アルゴリズムは、その代わりに、まずデータ転送速度を下げ、次に送信出力を上げることもできる。したがって、ＲＡＫＥ（ＤＳＳＳ）受信器内で結合された送信パスの数が、値Ｋ以上である場合、ソース・ノードは、マルチパス状態が存在すると考え、段階１２１０で、可能ならば情報速度を（Ｌ1−ＬＭ）だけ下げるか、送信出力を（Ｌ1−ＬＭ−情報速度減少）だけ上げる。
【００５０】
また、出力の増大よりも、情報速度の変化によって生じる信号エネルギーの増大の方が、マルチパス状態の受容性が高いことに注意されたい。出力の増大は、単に、ＲＡＫＥモデムによって使用される信号パスの増加に対するマルチパス干渉のレベルを高める。出力が増えても良好な信号と破壊的なマルチパスの比率は変化しない。一方、情報速度が低下すると、マルチパス干渉が、ＤＳＳＳモデムのＲＡＫＥ受信器によって監視される良好な信号に結合することができるエネルギーに変換されることが多い。
【００５１】
フローチャートに示し前に説明したように、ソース・ノードが、段階１１００で、パケットが適正ではないと判定した場合は、段階１１１０〜１２１０が行われることがある。しかしながら、パケットが適正な場合、プロセスは、段階１２２０に進み、ソース・ノードは、ＢＥＲが値ｂ1（ｒ）よりも小さいかどうかを判定する。そうである場合、ソース・ノードは、段階１２３０で、リンク・マージンＬＭを計算する。次に説明するように、このケースでは、パケットを適正に受け取ったが、リンク・マージンは、受信の問題がすぐに生じる可能性が高いことを示している。この一連の段階は、前述の失敗したメッセージ方法による問題を検出する前に、その問題を見越して信号エネルギーを調整することを試みる。
【００５２】
次に、ソース・ノードは、段階１２４０で、ＬＭがＬ1以上であるかどうかを判定する。そうでない場合、ソース・ノードは、段階１２５０で、送信パスの数が、値Ｋより小さいかどうかを判定する。そうである場合、ソース・ノードは、段階１２６０で、可能ならば送信出力を（Ｌ1−ＬＭ）だけ上げ、あるいは情報速度を（Ｌ1−ＬＭ−出力増加）だけ下げる。そうでない場合、ソース・ノードは、段階１２７０で、可能ならば情報速度を（Ｌ1−ＬＭ）だけ下げるか、送信出力を（Ｌ1−ＬＭ−情報速度低下）だけ上げる。これらの操作は、前述の対応する操作と似ている。
【００５３】
しかしながら、ソース・ノードが、段階１２４０で、ＬＭがＬ1よりも大きいと判定した場合は、ソース・ノードは、段階１２８０で、最後のｎ4のＢＥＲをｍ4のＢＥＲで割ったものが、値ｂ1（ｒ）よりも小さいかどうかを判定する。そうである場合は、段階１２９０に示したように変更はない。そうでない場合は、ソース・ノードは、段階１３００で、可能ならば情報速度を単一増分だけ下げ、可能ならば送信出力を１増分だけ上げる。この後の方のケースにおいて、ソース・ノードは、リンク・マージンが十分であるが、ビット誤り率が引き続きほとんど余裕がなく、次のいくつかのパケットの範囲内で送信試みが失敗する可能性が高いと判定した。確実なリンクを維持するためには、信号エネルギーを高める予防的な段階が必要である可能性が高い。
【００５４】
再び段階１２２０に関して、ソース・ノードが、ＢＥＲが値ｂ1（ｒ）より小さいと判定した場合、プロセスは、段階１３１０に進み、ソース・ノードは、以前のｍ2のパケットが適正であったかどうかを判定する。適正でない場合は、段階１３２０で示したように変更はない。しかしながら、パケットが適正な場合、ソース・ノードは、段階１３３０でＬＭを計算し、段階１３４０で、ＬＭが値Ｌ2以上であるかどうかを判定する。そうでない場合は、段階１３５０に示したように変更はない。しかしながら、そうである場合、ソース・ノードは、段階１３６０で、送信パスの数が１以下かどうかを判定する。経路の数が１以下の場合、ソース・ノードは、段階１３７０で、可能ならば情報速度を１段階だけ上げるか、または可能ならば送信出力を１段階だけ下げる。しかしながら、パスの数が２以上の場合、ソース・ノードは、可能ならば情報速度を１段階だけ上げるか、または可能ならば出力を１増分だけ下げる。この一連の段階において、ＡＴＰアルゴリズムは、送信信号エネルギーを減少させるまでのいくつかの送信に関してリンクが信頼可能であったことを確認する。送信信号エネルギーを減少させることは、データグラムの送信を高速化し（遅延の減少、ネットワーク処理量の増大）、あるいは使用する電力を少なくする（バッテリ寿命を長くし、周波数の地理的再利用性を高める）という利点がある。
【００５５】
図４にさらに示したように、プロトコル・スタック２００のＡＴＰ３２を含む層は、近隣探索（ＮＢＲ）アルゴリズム３４も含む。ＮＢＲ３４は、インフラストラクチャの迅速な探索と近隣サイズ（neighborhood size）の維持という２つの目的に役立つ。ＮＢＲアルゴリズム３４は、要請メッセージ（solicitation message）を使用して、装置を初期化し、その装置をインターネットやＰＳＴＮ、他のセルラ・ネットワークなど、世の中にある他のものに接続するために使用されるインフラストラクチャを探索する。ＮＢＲアルゴリズム３４は、また、近隣を調査するためにビーコンを遅い速度で送出する。適切なサイズの近隣を維持することによって、最大の地理的再利用を実現できる。ＮＢＲアルゴリズム３４は、周辺のノードにサービスを拒否されないように２０未満のノードから成る近隣を維持しようとする。大きな地理的領域をひとまとめにする高出力送信を回避できるときは、アドホック・ルーティングの記憶転送技術を使用するために、遠くのノードが期待される。
【００５６】
さらに、ＮＢＲアルゴリズムは、情報の多くを受動的に聴取することに依存する。媒体アクセス制御アルゴリズムは、受け取ったすべてのＲＴＳ／ＣＴＳ交換を、受け取った信号強度指標と共に、ＮＢＲアルゴリズム３４に送る。ＮＢＲアルゴリズム３４は、受け取った出力を使用して、近隣識別、受信出力、宛先へのデータ転送速度、および限られた接続性情報の点で、近隣についての知識を維持する。接続性情報は、ソース・アドレス（送信したノード）と宛先アドレスの両方を含む。近隣ノードでもある宛先アドレスは、すぐ近くの近隣を構成する。現在近隣ノードではない宛先アドレスは、近隣ノードの近隣リスト（neighbor list）の要素である。近隣ノードの近隣リストは、このノードの近隣の接続性を計るために使用される。強く接続されたネットワークは、近隣ノードの大きいリストと、それよりも小さい２ホップのノードのリストを有する。これと反対に、弱く接続されたネットワークは、２ホップのノードのリストよりも小さい近隣ノードのリストを有する。この情報は、媒体アクセス制御アルゴリズムによって送信ポリシを修正するために使用されることがある。強く接続されたネットワークは、弱く接続されたネットワークよりも、近／遠ＣＳＭＡ問題が少ない。媒体アクセス送信ポリシは、チャネル・リソースの使用において、弱く接続されたネットワークよりも積極的でよい。
【００５７】
さらに、近隣探索広告（neighbor discovery advertisement）は、ノードの位置と、位置基準として働くその適合性の示度とを含むように拡張された。無線ルータ（ＷＲ）１０７とインテリジェント・アクセス・ポイント（ＩＡＰ）１０６（図２を参照）は、一般に、これらが一般に固定位置に取り付けられ正確な位置を与えられるような位置基準として基本設定される。
【００５８】
さらに示したように、リンク・アプリケーション層は、位置（ＬＯＣ）アプリケーションを含む。位置アプリケーションは、媒体アクセス制御アルゴリズムに範囲測定の要求を出す。位置アプリケーションは、一般にＷＲとＩＡＰのノードのリストを維持し、これは、既知の位置を有する。位置アプリケーションは、最低４つのノードを選択し、範囲測定を要求する。測定が完了したとき、測定値が、ＭＡＣからＬＯＣに転送される。ＬＯＣが、予想測定値を得た後、位置決定アルゴリズムが、移動ノードの位置を計算する。この計算は、トラッキング、サービスの局所性（最も近い三星のイタリアン・レストラン）、または位置依存広告（location dependent advertising）など、任意の位置と関連したアプリケーションで使用するために、ホスト・コンピュータに利用可能である。ＬＯＣアプリケーションによって実行される操作の例は、２００１年１０月１１日に出願され「System and Method for Efficiently Performing Two-Way Ranging to Determine the Location of a Wireless Node in a Communication Network」と題するEric A. Whitehillの米国特許出願番号０９／９７３，７９９号、２００１年１１月３０日に出願され「A System and Method for Computing the Signal Propagation Time and the Clock Correction for Mobile Stations in a Wireless Network」と題するJohn M. Belceaの米国特許出願番号０９／９９６，６０３号、および２００１年１１月１６日に出願され「A System and Method for Computing the Location of a Mobile Terminal in a Wireless Communications Network」と題するJohn M. Belceaの米国特許出願番号０９／９８８、００号に説明されており、これらの内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００５９】
プロトコル・スタック２００内の次の層は、トラフィック制御（ＴＣ）層３６である。ＴＣ３６は、サービス品質の要求と関連性に従って、待ち行列アルゴリズムの点でＬＬＣ３０と同じように動作する。ＬＬＣ３０でのすべての考察は、これらの２つの対象に関して、ＴＣ３６に等しく適用可能であり、したがってここでは繰り返さない。ＴＣ３６アルゴリズムは、ＬＬＣ３０によって処理される準備ができるまで、送信パケットの大部分を保持する。ＴＣ３６は、ＬＬＣ３０とＭＡＣ間の高速対話に影響を及ぼすことなく最終時限でルーティング決定が行われるようにパケットを保持する。
【００６０】
プロトコル・スタック２００内の次の層は、アドホック・ルーティング（ＡＨＲ）層３８である。当業者によって理解されるように、ＡＨＲ３８の戦略は、最小コスト・タイプのルーティング・アルゴリズムであり、この場合、コストは、エネルギー、ホップ、輻輳、バッテリ寿命などのルーティング・メトリクスを含む代数式である。これらのメトリクスは、所定のトラフィック・タイプのＱｏＳ要件が与えられた場合にどの経路が最適かを判定するために使用される。図４に示した本発明の実施形態と同じように、ＩＰ層１６の下にＡＨＲアルゴリズム３８を埋め込むことにより、ネットワークを通過しているトラフィックの実時間性が保持される。これは、すべてのパケットが、関連した待ち行列および処理の遅延を受けながらＩＰ層１６を通過することを必要とする、図１に示した従来のスタックのようにＩＰ層１６の上でルーティング・アルゴリズムを実行することと反対である。このような性能の障害は、音声のようなトラフィック実時間要件に適応されていない汎用プロトコルを使用することによって生じる。ＩＰ層１６の下に必要な機能だけを埋め込み、実時間動作システムの割込み構造に適応させることによって、優れた性能が得られる。
【００６１】
当業者によってさらに理解されるように、ＡＨＲアルゴリズム３８は、改良された距離ベクトル・アルゴリズム（distance vector algorithm）である。距離ベクトル・アルゴリズムに対する改良点は、１つの主経路と２つのバックアップ経路の維持と、エネルギー、ホップ、輻輳およびバッテリの関数であるコスト・メトリックと、リンク障害または局所的修理のアクティブ・トラフィック・ストリームを知らせるオンデマンド要素と、ＩＡＰアソシエーション・アルゴリズムへのプリエンティティブ・ハンドオーバ支援と、ルーティング広告のバイト・サイズを減少させる選択的プルーニングの維持とを含む。この例において、このアルゴリズムは、各宛先までの３つの現行経路を維持する。経路は、次のホップ・データ転送速度／出力の適応伝送プロトコルによって維持される。１回の送信で到達できない宛先には、バッテリの交換と出力メトリクスの他に、ルーティング・アップデートが使用される。
【００６２】
また、プルーニング・アルゴリズム（pruning algorithm）が、以下の規則に従って、ルーティング・アルゴリズムにノードを追加できることに注意されたい。
１．ＩＡＰ
２．近隣ノード（特に無線ルータ）
３．近隣ノードの近隣ノード
４．他の終端ノード−一般に、これは、トラフィックのアクティブなソースまたはシンク（sink）であるノードを含むことになる。
５．スペースが使用可能な場合に、近隣ノードでない無線ルータ、すなわち近隣ノードでないＷＲが含まれる。ＷＲは、アドホック・ネットワーク内からのトラフィックの宛先ではない。より正確に言えば、ＷＲは、経路を維持するＩＡＰからのネットワーク管理トラフィックの宛先にすぎない。無線ルータは、無線ルータを含む可能性の高い経路のカテゴリ２でノードによって広告される他の宛先へのコスト・メトリクスを調べることによって暗黙的に含まれる。
【００６３】
さらに、オンデマンド要素は、リンク障害または局所的修復のアクティブなトラフィック・ストリームを知らせるために使用される。この要素は、「インスタント・ルーティング・アップデート（ＩＲＵ：Instant Routing Update）」という名前のユニキャスト・メッセージによって達成される。このメッセージが、高い優先順位でユニキャストに送られるとき、このメッセージは、リンクが断たれたことをノードに迅速かつ確実に知らせることができる。ＩＲＵが、元のソースに送られるので、図６と図７に示したように、中継ノードが、転送ノードの代替選択を行ってトラフィックの流れを修復することができる。
【００６４】
すなわち、ノードＺが、パケットをパスＡ−Ｂ−Ｄに沿ってノードＤまで送り、ノードＢとＤの間のリンクが失敗した場合、ノードＡは、それに適応して、パケットをパスＡ−Ｃ−Ｄに沿って送り始めることができる。図７に示したように、ノードＺは、データグラム「ｎ」をノード「Ａ」に送り、ノード「Ａ」は、データグラム「ｎ」をノードＢに送る。ノードＢとＤの間のリンクが失敗したとき、ノードＢは、インスタント・ルーティング・アップデートをノードＡに提供して失敗を示す。ノードＺが、次のデータグラム「ｎ＋１」をノードＡに送るとき、ノードＡは、そのダイアグラムをノードＣに送り、ノードＣは、次に、そのデータグラムをノードＤに送る。最終的に、ノードＢとＤの間のリンクが回復したとき、ノードＢは、インスタント・ルーティング・アップデートをノードＡに送って、経路が再び使用可能になったことを示す。パスＡ−Ｃ−Ｄに対するパスＡ−Ｂ−Ｄに沿った経路の状態に基づいて、ノードＡは、パスＡ−Ｃ−Ｄに沿ってパケットを送り続けるかまたは経路Ａ−Ｂ−Ｄに戻すように選択することができる。
【００６５】
アドホック・ルーティング・アルゴリズムは、また、近隣探索アルゴリズムの受動的な聴取機能に依存する。前述のように、ＮＢＲアルゴリズム３４は、引き続き、受け取ったすべてのＲＴＳ／ＣＴＳメッセージから、近隣ノードと、近隣ノードでもそうでなくてもよい他のノードとの接続の出力およびデータ転送速度を抽出する。ＮＢＲアルゴリズム３４は、時間が長すぎて聴取されなかったノードを無効にする機能を有する。そのような無効化は、ルーティング・アルゴリズムに提示され、それにより、使用できなくなったノードは、ルーティング・アルゴリズム内の転送テーブルから除去される。
【００６６】
プロトコル・スタック２００内の次の層は、フロー処理（ＦＰ）層４０である。ＦＰアルゴリズム４０は、図１に示したＩＰスタック１０内のＲＳＶＰ２０ｂプロトコルと似た機能を実行する。ＦＰ４０ソルーションは、実時間トラフィックを配信する速度と信頼性を高めるソルーションを埋め込むという点で同じ利点を有する。ＦＰ４０は、ソースがルーティングしたソースから宛先までのパスを取り決める機能をし、その場合、中間の中継ノード（relayer）が、要求されたＦＰ４０要求に帯域幅の一部分を割り振ることに合意する。そのようにして、中継ノードと宛先は、トラフィック・タイプの要件（すなわち、遅延、スループット、および信頼性）の範囲内でメッセージを配信することに合意する有効に署名された契約を結ぶ。これは、中間ノードが、契約したトラフィックを優先してそのトラフィックをベスト・エフォート・トラフィックよりも前に提供できるようにすることによって達成される。さらに、中間の中継ノードは、契約したトラフィックを受け取ることが予想されるときは、優先順位の低いデータグラムを拒否することができる。
【００６７】
プロトコル・スタック２００内の次の層は、インテリジェント・アクセス（ＩＡ）モジュール４２である。ＩＡモジュール４２は、加入者装置とインテリジェント・アクセス・ポイント（ＩＡＰ）の間にアソシエーションを作成する埋込みモジュールである。ＩＡＰは、無線資産と有線資産の間のインタフェースを提供する。ＩＡＰは、無線ユーザが、インターネット、公衆電話網、セルラ・ネットワークなどのすべてのタイプのサービスにアクセスできるようにする。ＩＡ４２モジュールを埋め込むことによって、ユーザは、ネットワーク内で自分自身を素早く関連付け、許可し、認証することができる。これらのプロセスが完了した後で、ユーザは、提供されるすべてのサービスへのフル・アクセス権限を有する。代表的なセルラ装置は、これらの機能を達成するために１０秒以上必要とするが、本発明のこの実施形態を使用する類似の１組の操作は、２秒以内で達成することができる。ＩＡ４２アルゴリズムは、また、異なるＩＡＰ間の加入者装置のハンドオフを支援する。ユーザが、大都市の大きさの領域内で移動するとき、ＩＡ４２アルゴリズムは、アドホック・プロトコルのマルチホップ特性に依存するのではなく、新しいアソシエーションを作成するのが適切であると判断する。一般に、ＩＡＰまでのパスは短い方が望ましい。
【００６８】
スタック２００内の次の層は、許可制御（ＡＣ）層４４である。ＡＣ４４プロセスは、いくつかの機能を提供する。一般的に、アドホック・ネットワークは、大域的な同報通信を回避しようとする。そのような同報通信は、一般に、ＤＨＣＰなどのインターネット・プロトコルと関連付けられる。ＤＨＣＰは、ＩＰアドレスが得られるＤＨＣＰサーバを探すために同報通信を行う。アドホック・ネットワーク内の同報通信をフラッディング法によって実行することができるが、この技法は、ネットワーク内のすべてのノードに到達することが必要とされる帯域幅という点できわめて困難である。ＡＣ４４モジュールは、ＤＨＣＰ同報通信をトラップし、要求を、ＤＨＣＰサーバが存在する有線媒体上で同報通信を実行するＩＡＰに通す。このようにして、ＤＨＣＰ要求は、既知のエンティティ間のユニキャスト転送に変えられる。ユニキャスト転送は、同報通信手段よりもかなり確実で効率的である。
【００６９】
ＡＣ４４プロトコルのもう１つの要素は、ネットワークへのデータを抑制することである。ＡＣ４４モジュールは、必要なサービス品質を判断し、ルーティング・プロトコルによる決定に従って現在のネットワーク状態に基づいて適切に応答する。例えば、音声メッセージは、遅延なしにプロトコル・スタックに入力されるが、データグラムは、短時間保持される。データグラムが遅延すると、事実上、ＴＣＰプロトコルがネットワーク輻輳の評価を抑制し、ＴＣＰプロトコルは、トラフィックをより遅いペースでネットワークに入れるようになる。この抑制操作は、実時間アプリケーションに要求されるサービス品質を配信するネットワークの機能を損なうことなく、基礎となるネットワークが、データを確実に配信できるようにする。
【００７０】
前述のように、サービスの速度、サービスの信頼性、インフラストラクチャ構成要素の破局的障害の場合の自己回復、および負荷バランシングと地理的再利用はすべて、前述の本発明の実施形態によるプロトコル・スタック２００によって向上される。サービスの速度は、ネットワーク内のすべてのノードに、ネットワーク動作に関する情報を分散してプールすることによって提供される。アドホック・ルーティング・アップデートの交換ならびにフロー処理帯域幅の保証によって、ノードは、サービス品質要件に最適な経路を教えられる。音声の場合、サービスの速度はきわめて重要である。冗長パスの使用によって、音声メッセージは、十分な信頼性と共に最も短い遅延を示すパスに沿って、その宛先に送られる。この実施形態による帯域幅予約と最適パスの組み合せによって、音声トラフィックが、国際電気通信連合（ＴＴＵ）による１５０ミリ秒勧告の範囲内で送られることが保証される。
【００７１】
さらに、アドホック無線ネットワークを介したＩＰデータグラムの確実な送出によるサービスの信頼性は、ポイント・ツー・ポイント機能とエンド・ツー・エンド機能を組み合わせ、その組み合わせによって必要な信頼性が提供される前述の埋込み技術の使用によって改善される。８０２．１１ネットワークなどの代表的な無線ネットワークは、リンク層プロトコルを使用して、送信に誤りがあることを発見したした場合に再送信を実行することができる。８０２．１１の場合、成功した送信の肯定応答の使用は任意である。本発明の示した実施形態による戦略において、完全肯定応答を有するリンク層再送信戦略は、アドホック・ルーティング・プロトコルによって提供されるセルフ・レベリングおよび帯域幅保証と組み合わされる。
【００７２】
完全肯定応答は、迅速な再送信を可能にし、これは、サービスの速度と信頼性の両方に役立つ。再送信の試みの場合、適応伝送プロトコルは、この肯定応答によって返される信号品質情報から恩恵を受け、また信号対雑音比を改善し確実な送信を保証するために、出力を上げたりデータ転送速度を下げたりするような適切な処置をとることができる。他のネットワークにおける信頼性低下の１つの代表的な原因は、特定のルータを介したトラフィックの過負荷である。他のルータが過負荷になると、そのルータは、待ち行列が一杯になったときにパケットを廃棄する。前述の本発明の実施形態によるアドホック・ルーティング技術は、セルフ・レベリング特性によってこの問題を回避する。ルーティング・アルゴリズム内で、上流のノードに輻輳状態を知らせ、そのノードに過負荷ノードを回避する代替経路を選択させる輻輳メトリックが分配される。また、埋め込まれたソフトウェア内に提供される帯域幅保証は、音声などの高品質サービスを提供する契約に署名したノードを過負荷状態でなくすことができるトラフィックを強制的に送る。
【００７３】
当業者によってさらに理解されるように、アドホック・ネットワークは、従来のセルラおよび８０２．１１の実施形態よりも優れた利点を提供する固有の特性を有する。セルラ・ネットワークにおいて、基地局またはピコセル（pico-cell）は、地理的領域内ですべてのトラフィックを集め、それを正しい端点に送るために使用される。インフラストラクチャ構成要素の破局的障害（落雷、停電）が生じた場合には、加入者は、襲われたセルの有効領域内で呼を完了することができない。アドホック・ネットワークにおいて、停電は加入者によって識別され、その呼が、他の無線−有線遷移ポイント（本発明ではインテリジェント・アクセス・ポイント）に直ちにルーティングし直される。アドホック・ネットワークでは、破局的障害が生じた後は、呼が中断され、呼を行いたいすべての加入者にサービスが維持される見込みはない。セルラ・ネットワークでは、機器の交換により障害が回復されるかまたは冗長ユニットが稼働状態になるまで呼が中断され、サービスは不可能である。セルラ・ソルーションは、高価であり、また質の悪いサービスを顧客に提供する。
【００７４】
さらに、セルラ・ネットワークにおいて、呼を行おうとしている顧客の過負荷によりサービスが得られない状況を実証することは比較的容易である。この代表的な例は、空港における飛行機の到着または飛行取消し、フットボール試合のハーフタイム、および休憩中の会議である。セルラ電話は、最も近いセルラ局と連絡をとり、その能力が一杯ならば、追加の呼が否定される。アドホック・ネットワークにおいて、ルーティング・アルゴリズムは、ユーザからさらに遠く離れたＩＡＰにいくつかの呼をルーティングすることによって、ピーク需要のバランスをとる。フットボールの例では、呼が、スタジアムの屋根の上の無線ルータによって隣の建物内のＩＡＰに導かれることがある。さらに遠い距離にあるＩＡＰに呼を転送するために必要な複数のホップは、受入れ可能な遅延に必要とされる遅延量の範囲内でうまく達成される。負荷バランシングの性質によって、密集領域に集中したさらに多数のユーザが、そのトランザクションを完了することができる。負荷バランシングは、本発明のアドホック・ルーティング戦略のルーティング・メトリクスと帯域幅予約部分によって、エンド・ツー・エンドで達成される。
【００７５】
また、セルラ・ネットワークは、指定された地理的間隔を超える有効範囲を提供する。すべての呼は、ユーザと基地局またはピコセルとの間でルーティングされる。したがって、中央ポイント（基地局／ピコセル）が、呼の量を制限するボトルネックになる。本発明の解決策では、すべてのノード（加入者装置、無線ルータ、およびＩＡＰ）が、ネットワークの一部分であり、呼を中継／ルーティングするために使用することができる。アドホック技術は、ユーザの密度に依存する周波数再利用を可能にする電源制御を積極的に使用することによって、より大きい地理的再利用を実現する。地理的領域が高密度になるほど、アルゴリズムは、小さな地理的領域をひとまとめにする送信出力を小さくする。より小さくまとめた領域を作成するとによって、複数の送信を並列に行うことができる。これにより、行うことができる呼の量が増える。セルラ会社は、ピコセルを取り囲む固定された出力設定に制限されている。ピコセル／基地局によるすべての送信は、必然的に、地理的領域全体をひとまとめにする。最低必要な送信出力を送信することによって、前述の本発明の実施形態によって提供される技術は、複数の同時送信を達成することを可能にする。
【００７６】
また、以上説明した実施形態の他の変形例を、ネットワーク１００において使用することができる。例えば、前述のルーティング・プロトコルは、距離ベクトル法を基にしている。代替として、リンクステート（link-State）方式とオンデマンド方式が、類似の利益を有するプロトコル・アーキテクチャの範囲内で等しく使用可能である。
【００７７】
以上、本発明のいくつかの例示的な実施形態だけを詳しく説明したが、当業者は、本発明の新規な教示および利点から大きく逸脱することなく、例示的な実施形態に様々な修正を行うことができることを容易に理解されよう。したがって、そのようなすべての修正は、併記の特許請求の範囲に定義されたような本発明の範囲内に含まれるように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】代表的なＩＥＴＦ−ＭＡＮＥＴモバイル・アドホック・ネットワーク・グループのプロトコル・スタックの例を示す概念図である。
【図２】本発明の実施形態によるプロトコル・スタックを使用するアドホック無線通信ネットワークの例のブロック図である。
【図３】図２に示した無線ノードの例のブロック図である。
【図４】図２に示した無線アドホック通信ネットワークで使用されるように適応された、本発明の実施形態によるプロトコル・スタックの例を示す概念図である。
【図５Ａ】図４に示したプロトコル・スタックの適応伝送プロトコル（ＡＴＰ）に対して実行される操作の例を示すフローチャートである。
【図５Ｂ】図４に示したプロトコル・スタックの適応伝送プロトコル（ＡＴＰ）に対して実行される操作の例を示すフローチャートである。
【図６】図２に示したネットワークのアドホック・ルーティング機能が、ルーティング・パスを適応的に変更する方法の例を示す概念図である。
【図７】図６に示したノード間で送られるメッセージの例を示すタイミング図である。
【符号の説明】
【００７９】
１２    物理層
１４    媒体アクセス制御層
１６    層
１８    トランスポート層
２０    アプリケーション層
３０    論理リンク制御
３２    適応伝送プロトコル
３４    近隣探索
３６    トラフィック制御
３８    アドホック・ルーティング
４０    フロー処理
４２    インテリジェント・アクセス
４４    許可制御
２００  プロトコル・スタック
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004531971.tif 000057
【国際調査報告】
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