(57)【要約】システム・アーキテクチャは、リモート端末（１２）と、ルータと、ゲートウェイ（１８）と、システムをセルラ・システム（２０）に接続する少なくとも１つのゲートウェイ・コントローラとからなる。
2004526341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線トランシーバと、呼のルーティング経路を決定するソフトウェア手段を含む制御プロセッサとをそれぞれ含む一連のリモート無線端末と、
前記一連のリモート無線端末のうちの少なくともいくつかと有効な通信状態にある少なくとも１つのゲートウェイと、
前記少なくとも１つのゲートウェイと有効な通信状態にあるゲートウェイ・コントローラとを含み、
前記ゲートウェイ・コントローラが、広域ネットワーク（ＷＡＮ）と、呼を宛先に導く呼制御およびルーティング手段と、前記ＷＡＮを外部ネットワークに接続する相互接続手段とを含み、それにより、前記無線端末からの発呼を、外部ネットワークからサービスを受ける宛先に導くことができ、外部ネットワークから出る呼を前記無線端末に導くことができ、
前記呼制御およびルーティング手段が、前記少なくとも１つのゲートウェイと外部ネットワークの介在物を介して前記無線端末から宛先まで発呼を導き、また前記少なくとも１つのゲートウェイを介して外部ネットワークから前記無線端末まで呼を導くルーティング情報手段を含むアドホック無線システム。
【請求項２】
前記相互接続手段が、前記ＷＡＮを、交換セルラ・ネットワーク、ＰＳＴＮおよびインターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）のうちの少なくとも１つに接続する手段を含む請求項１に記載のアドホック無線システム。
【請求項３】
前記相互接続手段が、交換セルラ・ネットワークから受け取った識別情報を変換し、かつ前記少なくとも１つのゲートウェイから受け取った識別情報を変換するインタフェース手段をさらに含む請求項２に記載のアドホック無線システム。
【請求項４】
交換セルラ・ネットワーク、ＰＳＴＮ、およびインターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）のうちの少なくとも１つとの組み合わせで、前記相互接続手段が、前記交換セルラ・ネットワーク、ＰＳＴＮおよびインターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）のうちの少なくとも１つに、前記ＷＡＮを接続する手段を含む請求項１に記載のアドホック無線システム。
【請求項５】
前記相互接続手段が、前記交換セルラ・ネットワークから受け取った識別情報を変換し、かつ前記少なくとも１つのゲートウェイから受け取った識別情報を、前記前記交換セルラ・ネットワークへの送信用に変換するインタフェース手段をさらに含む、請求項４に記載のアドホック無線システム。
【請求項６】
前記相互接続手段が、前記ＷＡＮをセルラ交換網に接続する第１の接続手段と、前記ＷＡＮをＰＳＴＮに接続する第２の接続手段とを含む請求項２に記載のアドホック無線システム。
【請求項７】
前記相互接続手段が、前記ＷＡＮをセルラ交換網に接続する第１の接続手段と、前記ＷＡＮをインターネット・サービス・プロバイダに接続する第２の接続手段とを含む請求項２に記載のアドホック無線システム。
【請求項８】
一連のリモート無線端末を含むアドホック無線システムであって、前記リモート無線端末のそれぞれが無線トランシーバ及び制御プロセッサと、前記一連のリモート無線端末のうちの少なくともいくつかと有効な通信状態にある少なくとも１つのゲートウェイと、前記少なくとも１つのゲートウェイと有効な通信状態にあるゲートウェイ・コントローラとを有しているアドホック無線システムにおいて、アドホック無線システムの無線端末からの発呼を接続する方法であって、
（ａ）無線端末からの発呼をゲートウェイにルーティングする段階と、
（ｂ）呼をゲートウェイからゲートウェイ・コントローラに送る段階と、
（ｃ）ゲートウェイ・コントローラを介して外部ネットワークに呼を接続する段階とを含む方法。
【請求項９】
前記段階（ｃ）が、
（ｄ）交換セルラ・ネットワーク、ＰＳＴＮ、およびインターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）のうちの１つに発呼を接続する段階を含む、請求項８に記載のアドホック無線システムの無線端末から発呼を行う方法。
【請求項１０】
前記段階（ａ）の前に、
（ｄ）無線端末をゲートウェイに登録する段階を含み、
（ｅ）前記段階（ｄ）が、ゲートウェイまでの接続経路のルーティング・テーブルを決定し、ゲートウェイに認証情報を送る段階を含む、請求項８に記載のアドホック無線システムの無線端末から発呼を行う方法。
【請求項１１】
前記段階（ｄ）が、
登録識別情報をゲートウェイから無線端末に送り、それにより無線端末を一意に識別する段階を含む、請求項１０に記載のアドホック無線システムの無線端末から発呼を行う方法。
【請求項１２】
無線トランシーバと制御プロセッサをそれぞれ含む一連のリモート無線端末と、前記一連のリモート無線端末のうちの少なくともいくつかと有効な通信状態にある少なくとも１つのゲートウェイと、前記少なくとも１つのゲートウェイと有効に通信状態にあるゲートウェイ・コントローラとを含むアドホック無線システムにおいて、前記アドホック無線システムの外部のネットワークからアドホック無線システムの無線端末への着呼を受け取る方法であって、
（ａ）外部ネットワークからゲートウェイ・コントローラに着呼を送る段階と、
（ｂ）ゲートウェイ・コントローラからゲートウェイに着呼を中継する段階と、
（ｃ）ゲートウェイから無線端末に呼をルーティングする段階とを含む方法。
【請求項１３】
前記段階（ａ）が、
（ｄ）交換セルラ・ネットワークとＰＳＴＮの一方から着呼を送る段階を含む、請求項１２に記載のアドホック無線システムの無線端末への着呼を受け取る方法。
【請求項１４】
前記段階（ｃ）の前に、さらに、
（ｄ）ゲートウェイに無線端末を登録する段階を含み、
（ｅ）前記段階（ｄ）が、ゲートウェイへの接続経路のルーティング・テーブルを決定し、認証情報をゲートウェイに送る段階を含む、請求項１２に記載のアドホック無線システムの無線端末への着呼を受け取る方法。
【請求項１５】
前記段階（ｄ）が、
（ｆ）ゲートウェイから無線端末に登録識別情報を送り、それにより無線端末を一意に識別する段階を含む、請求項１４に記載のアドホック無線システムの無線端末から着呼を受け取る方法。
【請求項１６】
前記段階（ｄ）の前に、
前記無線端末が、予約チャネルを介して近隣にある他の前記無線端末によって送られるＲＴＳ／ＣＴＳ通信信号をリッスンする、請求項１４に記載のアドホック無線システムの無線端末から着呼を受け取る方法。
【請求項１７】
前記段階（１）の後でかつ前記段階（ｄ）の前に、
（ｇ）前記無線端末が、登録する最適なゲートウェイを決定するために近隣にある他の前記無線端末に登録要求通信信号を送る、請求項１６に記載のアドホック無線システムの無線端末から着呼を受け取る方法。
【請求項１８】
前記段階（ｇ）が、
（ｈ）近隣にある複数の他の前記無線端末から信号を受け取って、ルーティング情報の交換を可能にしかつ複数のゲートウェイに登録する機能を提供するために、ポール・タイマを介して前記登録要求通信信号に十分な時間をとる段階を含み、それにより前記最適なゲートウェイを選択することができる、請求項１７に記載のアドホック無線システムの無線端末から着呼を受け取る方法。
【請求項１９】
前記段階（ｈ）が、
（ｉ）前記段階（ｄ）を実行できるようにするために、少なくとも１つの他の前記無線端末とのルーティング交換情報によって、少なくとも１つのゲートウェイとの通信の確立が可能になるまで、前記ポール・タイマを連続的にリセットする段階を含む、請求項１８に記載のアドホック無線システムの無線端末から着呼を受け取る方法。
【請求項２０】
無線トランシーバと前記トランシーバ用の制御プロセッサとをそれぞれ含む一連のリモート無線端末を含むアドホック無線システムにおいて、前記制御プロセッサがメモリ手段を含み、それぞれの前記無線端末が、前記無線端末によって行われる呼または前記無線端末によって受け取られる呼のルーティング経路を決定するソフトウェア手段を含み、前記ソフトウェア手段が、前記無線端末を、別の前記無線端末のルーティング経路内の１つのノードとして確立する手段を含み、改良点が、
前記一連のリモート無線端末のうちの少なくともいくつかとそれぞれ有効な通信状態にある複数のゲートウェイと、
前記複数のゲートウェイと有効な通信状態にあるゲートウェイ・コントローラとを含み、
前記ゲートウェイ・コントローラが、広域ネットワーク（ＷＡＮ）と、呼を宛先まで導く呼制御およびルーティング手段と、前記ＷＡＮを外部ネットワークに接続する相互接続手段とを含み、それにより、前記無線端末からの発呼を、外部ネットワークからサービスを受ける宛先まで導くことができ、外部ネットワークから出された呼を、前記無線端末まで導くことができ、
前記呼制御およびルーティング手段が、少なくとも１つの前記ゲートウェイおよび外部ネットワークの介在物を介して、前記無線端末から宛先まで発呼を導き、少なくとも１つの前記ゲートウェイを介して外部ネットワークから前記無線端末まで呼を導くルーティング情報手段を含むアドホック無線システム。
【請求項２１】
前記相互接続手段が、交換セルラ・ネットワーク、ＰＳＴＮおよびインターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）のうちの少なくとも１つに、前記ＷＡＮを接続する手段を含む請求項２０に記載のアドホック無線システム。
【請求項２２】
前記相互接続手段が、外部ネットワークから受け取った識別情報を変換し、かつ前記ゲートウェイから受け取った識別情報を変換するインタフェース手段をさらに含む請求項２１に記載のアドホック無線システム。
【請求項２３】
交換セルラ・ネットワーク、ＰＳＴＮ、およびインターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）のうちの少なくとも１つとの組み合わせで、前記相互接続手段が、前記交換セルラ・ネットワーク、ＰＳＴＮ、およびインターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）のうちの少なくとも１つに、前記ＷＡＮを接続する手段を含む請求項２０に記載のアドホック無線システム
【請求項２４】
前記相互接続手段が、交換セルラ・ネットワーク、ＰＳＴＮおよびインターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）のうちの前記少なくとも１つから受け取った識別情報を変換し、かつ前記少なくとも１つのゲートウェイから受け取った識別情報を、交換セルラ・ネットワーク、ＰＳＴＮおよびインターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）のうちの前記少なくとも１つに送信するために変換するインタフェース手段をさらに含む請求項２３に記載のアドホック無線システム。
【請求項２５】
前記相互接続手段が、前記ＷＡＮをセルラ交換網に接続する第１の接続手段と、前記ＷＡＮをＰＳＴＮに接続する第２の接続手段とを含む請求項２１に記載のアドホック無線システム。
【請求項２６】
前記相互接続手段が、前記ＷＡＮをセルラ交換網に接続する第１の接続手段と、前記ＷＡＮをインターネット・サービス・プロバイダに接続する第２の接続手段とを含む請求項２１に記載のアドホック無線システム。
【請求項２７】
一連の基地局、モバイル交換センタ（ＭＳＣ）、および前記基地局からサービスを受けるリモート無線端末を含む交換セルラ・ネットワークにおいて、改良点が、
前記ＭＳＣに動作可能に接続されたアドホック無線システムを含み、
前記アドホック無線システムが、一連のリモート・アドホック無線装置と、前記リモート・アドホック無線装置のうちの少なくともいくつが登録され通信状態にある少なくとも１つのゲートウェイと、ゲートウェイ・コントローラとを含み、
前記ゲートウェイ・コントローラが、前記リモート・アドホック無線装置を前記交換セルラ・ネットワークの前記ＭＳＣに結合する手段を含み、それにより、前記リモート・アドホック無線装置によって行われた発呼を、前記ゲートウェイ・コントローラと前記ＭＳＣを介して前記交換セルラ・ネットワークの前記リモート無線端末に接続することができ、また前記交換セルラ・ネットワークの前記リモート無線端末からの着呼を、前記ＭＳＣと前記ゲートウェイ・コントローラを介して前記リモート・アドホック無線装置に接続することができる交換セルラ・ネットワーク。
【請求項２８】
前記アドホック無線システムが、予約チャネルと複数のデータ・チャネルとを含み、前記予約チャネルが、アドホック無線装置間のルーティング経路を確立するアドホック無線装置間の通信と無線通信設定とを提供し、
それぞれの前記アドホック無線装置が、プロセッサ、メモリ手段、および前記メモリ手段に記憶されたソフトウェアを含み、
前記ソフトウェア手段が、ゲートウェイへの接続経路のルーティング・テーブルを決定し、かつ認証情報をゲートウェイに送信する第１のアプリケーション手段を含み、
それぞれの前記アドホック無線装置を前記ゲートウェイに登録する第２のアプリケーション手段を含む請求項２７に記載の改良点。
【請求項２９】
前記少なくとも１つのゲートウェイが、登録識別情報をそれぞれの前記アドホック無線装置に送信する第３のアプリケーション手段を含み、それによりアドホック無線装置が一意に識別される請求項２８に記載の改良点。
【請求項３０】
ソフトウェア手段が、前記第１のアプリケーション手段によって使用されるために前記予約チャネルを介して近隣にある他の前記アドホック無線装置から送られるＲＴＳ／ＣＴＳ通信信号をリッスンする第４のアプリケーション手段をさらに含む請求項２９に記載の改良点。
【請求項３１】
前記ソフトウェア手段が、登録する最適なゲートウェイを決定するために、近隣にある他の前記無線端末に登録要求通信信号を送信する第５のアプリケーション手段をさらに含む請求項３０に記載の改良点。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、セルラ・システムのビット／ｈｚ／ｋｍ２を最大にする方法として、時分割二重通信（ＴＤＤ）によるアドホック・ピア・ツー・ピア無線アクセス・システムの使用を対象とする。本発明は、従来のセルラ・システム、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）およびインターネットの固定式構成要素と無線アクセスを一体化できるようにする無線アクセス方式およびネットワーク・アーキテクチャを対象とする。目的は、本発明のシステムが、外部ネットワーク・インフラストラクチャから提供される機能およびサービスに対して透過的になるようにすることである。セルラ・オペレータにとってのこのシステムの利点は、必要なインフラストラクチャが大幅に少なくなり、またＲＦスペクトルの利用効率が向上し、その結果、構築と運転のコストが大幅に削減されることである。
【０００２】
セルラ通信システムは、音声通信用に、きわめて効率が高く実績のあるＦＤＭＡ方式を使用して、２０年以上にわたって採用されてきた。この方式は、ＡＭＰＳ、ＴＡＣＳ、ＮＭＴ、ＧＳＭ、ＩＳ−１３６およびＩＳ−９５を含む現在のすべてのセルラ・システムによって使用されている。これと同じ方式は、３Ｇと名付けられた次世代セルラ・システム用に提案されている。
【０００３】
ラップトップ・コンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、および最先端携帯電話の出現により、消費者は、従来の音声サービスに加えて移動データ・サービスを要求し始めている。ＦＤＭＡセルラ・システム上では既にいくつかの移動データ・サービスが運用されているが、後で概説するＦＤＭＡの低い効率のために、これらのデータ・サービスは、エンド・ユーザに対して、一般に現世代のセルラ・システムで９６００ボーというきわめて限られた帯域幅しか提供していない。時分割二重通信（ＴＤＤ）システムは、利用可能帯域幅をかなり高い効率で使用するので、一般にパケット・データ・システムに使用され、より高い有効データ転送率をエンド・ユーザに提供する。ＴＤＤは、後で説明するようにＴＤＤ自体のスペクトル制限があるため、一般に、固定配線式ネットワークまたは二地点間無線システムに使用されている。しかしながら、ＴＤＤシステムは、音声システムには採用されてこなかった。
【０００４】
ＦＤＭＡは、音声通信用のサービス品質と短い待ち時間を保証する単純な機構を提供するが、これは、利用可能スペクトルを非効率的に使用することによって行われる。例えば、移動電話と基地局間の音声会話には、送信するアップリンクと受信するダウンリンクが必要である。ほとんどの会話では、片方の人が話している間他方の人は聞いており、会話の間に無音の休止部分がある。この結果、チャネル利用率は４０％未満になる。さらに、ＦＤＭＡは、利用可能なスペクトルをチャネルと呼ばれる個別ブロックに分割する方法を使用している。これにより、セルを使ってスペクトルを繰り返し使用する機構が提供される。様々な繰り返し使用法が使用されているが、それらの方法は基本的にすべて同じことを行う。有効範囲を必要とする地理的領域が、多数のセルに分割される。図１に示したように隣り合ったどのセルも同じ周波数にならないように、１組の利用可能なチャネルが、少なくとも３つ、一般に７つのサブセットに分割され、セルに分割される。この繰り返し使用法の結果、セルラ・オペレータに割り振られるスペクトルに利用可能なビット／Ｈｚ／ｋｍ２は、多くても１／３にしかならない。スペクトルの利用可能度が制限されかつコストが高いため、スペクトル効率は、無線通信における重要な経済的要素である。無線オペレータは、スペクトル効率を改善するために現場で絶えず努力しているが、セルラの方法論は、同じように高価なインフラストラクチャを配備することによってしか改善することができない。
【０００５】
セルラ・システムの基本アーキテクチャは、既存および提案されているすべての高周波技術に関して同じである。参考モデルとして、図２に示したような国際的なＧＳＭアーキテクチャを使用する。北アメリカのシステムの場合は、ＧＳＭ−Ａの代わりにＩＳ−６３４が使用され、ＧＳＭ−ＭＡＰの代わりにＩＳ−４１が使用される。重要な要素は、現代のセルラ・システムが、論理機能ユニットに分解され、それらのユニット間に、適切に定義されたインタフェースがあることである。
【０００６】
本発明は、ＦＤＭＡ式無線サブシステムと無線インタフェースをなくし、その代わりにアドホック型無線アクセス・システムを使用する。本発明の重要な構成要素は、本発明のシステムを使用するときにセルラ・ネットワーク・オペレータと移動通信顧客に対して透過的機能を提供するために、本発明のシステムをセルラ・システムのインフラストラクチャと組み合わせる方法である。
【０００７】
本発明のシステムを、独立型移動無線ネットワーク・システムとして使用することに関しては、多くの形態のアドホック・ネットワークが存在しているが、どのアドホック・ネットワークも、本発明のシステムのものと違って、ピア・ツー・ピア・アドホック・ネットワークが他のネットワークと相互に作用することを可能にしないことに注意されたい。最も広く知られている仕様は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格で定義されている仕様である。本発明のシステムは、任意の８０２．１１規格システムに適用することができ、同様の利益を提供することができる。本発明のシステムは、類似した直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）などの他の多くの無線アクセス方式にも適用することができる。本発明は、基本ルーティング・プロトコルを強化し、他の通信システムとのシームレスな統合を可能にするために必要な追加の構成要素を提供する。そのように、システムは、システムのユーザに、商用モバイル音声サービスとモバイル・インターネット・サービスを提供することになる。
【０００８】
本発明のシステムに使用されるプロトコルは、アドホック無線システムに利用可能な従来の任意のプロトコルでよいが、別々の予約チャネルを介した共用並列データ・チャネルへの調整チャネル・アクセスを有するアドホック・ピアー・ツー・ピア無線ネットワーク・システムに使用されるプロトコルであることが好ましい。別々の予約チャネルを介した共用並列データ・チャネルへの調整チャネル・アクセスを有するこのネットワーク・システムは、ネットワークの各ノードまたは無線端末が別の無線端末との間の呼のルーティング経路のノードまたはホップとして働くことができるアドホック無線ネットワーク・システムに導かれる。このシステムにおいて、ノードまたは無線端末間の通信は、１つの予約チャネルによって処理される複数の並列データ・チャネルと共にキャリア検知多重アクセス衝突回避ネットワーク（ＣＳＭＡ／ＣＡ）プロトコルを使用して達成される。複数の並列データ・チャネルに別々の予約チャネルを割り当てることによって、ネットワークのサービス・グループのすべての競合ノードまたは端末による無衝突アクセスが大幅に減少する。端末またはノード間の通信は、別々の予約チャネル上で交換される情報によってセットアップされ、この情報は、音声、映像またはデータの送信に使用したいデータ・チャネル、少なくとも初期送信の所望の出力レベル、送信要求（ＲＴＳ：Request-to-Send）、送信可（ＣＴＳ：Clear-to-Send）、送信不可（ＮＣＬＳ：Not-Clear-to-Send）、送られた呼の受け取りを示す肯定応答（ＡＣＫ）、呼の不適切な受け取りを示す非肯定応答（ＮＡＣＫ）などのすべてのコール・セットアップ情報を含む。このシステムにおいて、高速で適切で無衝突の送信と受信をさらに保証するために、一般に各ノードまたは端末のトランシーバを備えた主モデムの他に、予約チャネルに割り当てられる補助モデムも提供される。また、このシステムは、予約チャネルとデータ・チャネルを時間フレームのタイム・スロット内で送信することによってノードまたは端末間の無衝突の送受信を実現し、タイムスロットが使用される情報は、予約チャネルによって送られるメッセージに含まれている。このような方式は、無衝突送信を実現するだけでなく、様々なタイプのサービス・クラス（ＣｏＳ：Class-of-Service）のサービス品質（ＱｏＳ：Quality-of-Service）を可能にする。これにより、データの他に、音声と映像を送信できるだけでなく、音声と映像の送信を優先させることができ、その結果、競合する呼が、データ・チャネルを競い合ったときは、遅延に左右される音声または映像の送信が優先される。この優先順位付けは、時間フレームの初期のタイムスロットでの送信に、優先順位を付けた呼を割り当てることによって達成される。このネットワーク・システムは、あるサービス・セットの端末のすべてのノードまたは端末が、そのサービス・セットの他のすべての端末に関するほとんどの情報を有することを保証し、その結果、各端末が、予約チャネルを実際に連続的に監視することによって、使用するデータ・チャネルの選択、呼の送信に必要とされる遅延、出力レベルに関する情報などをチェックし更新する。本発明のシステムは、無衝突チャネル・アクセスを実現するプロトコルを利用し��周波数スペクトルの地理的繰り返し使用を改善することにも重点を置く。アドホック・ピア・ツー・ピア無線システムは、従来のセルラ・システム、パーソナル移動通信システムなどのような基地局がないかあるいは基地局を必要とせず、その代わりに、アドホック・ピア・ツー・ピア無線システムの一部分を構成する各無線端末が、無線システムの通常のリンク端末であることに加えて基地局として働くことができ、それにより、基地局として働くそのような１つの端末が、なんらかの理由で動作しなくなった場合に、別の端末が引き継ぎ、基地局として働くことができることを必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
マイヤー（Mayer）らによる米国特許第５，９４３，３２２号において、その無線システムは、戦場の状況で使用するためのものであり、個人の音声通信が、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システムの時分割多重（ＴＤＤ）に基づき、固定基地局なしに動作し、様々なＰＮ符号によってそれぞれ拡散された通信チャネルと制御チャネルの同時伝送によって実現される。ＰＮコードは、ネットワーク上の特定の音声会話モードへの通信と、識別された無線装置間の通信を制限しやすくする。送信は、６２．５ミリ秒スロット内で時分割二重方式で行われる。無線装置のうちの１つが送信を開始し、通常基地局によって行われる出力制御と時間同期を維持する。ネットワーク制御ステーションは、自主的にあるいは命令によって、ネットワークの制御を、ネットワーク上の他の任意の無線装置に移すことができる。複数の無線装置からの送信が衝突した場合、無線装置は、無線装置のうちの１つがより早いタイムスロットで送信するまで送信を再試行しなければならない。会話モード機能は、受信無線装置に、ネットワーク上の他のすべての無線装置に同時に送られた信号を別々にデスプレッド（despread）し、それぞれの無線送信装置に個別に応答できるようにする並列のデスプレッダ（despreader）を備えることによって実現される。音声とデータの同時通信は、受信装置に、様々なＰＮコードによって分散された音声情報信号とデータ情報信号を区別するデスプレッダを備えることによって達成することができる。本発明のアドホック・ピア・ツー・ピア無線システムは、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システムにおける時分割二重（ＴＤＤ）技術を使用する伝達機構に基づくことが好ましい。時分割二重（ＴＤＤ）は、ビット／ｈｚ／ｋｍ２を最大にする１つの方法である。そのようなシステムは、商用音声サービスを提供するために使用できるだけでなく、データ・サービスと映像サービスの送受信両方にもまったく適している。時分割二重（ＴＤＤ）システムは、利用可能帯域幅をより効率よく使用して、より高い有効データ転送率をエンド・ユーザに提供するので、一般にパケット・データ・システムに使用される。ＴＤＤは、一般に、それ自体のスペクトル制限を有するので、固定配線式ネットワークまたは２地点間無線システムに使用される。しかしながら、ＴＤＤシステムは、これまで音声システムには採用されていなかった。
過去の研究によって、従来のキャリア検知多重アクセス（ＣＳＭＡ）アルゴリズムは、ネットワークがその極限の能力に近づいたときに効用低減を受けることが分かった。現在の研究の大部分は、単一の共用媒体による送信機能を提供するチャネル・アクセス・アルゴリズムに焦点を当てている。この例は、キャリア検知多重アクセス方式／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）アルゴリズムを使用するＩＥＥＥ８０２．１１無線規格である。基本サービス・セット（ＢＳＳ：Basic Service Set）内のユーザはすべて、共通のチャネル・リソースを共有する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の主な目的は、ゲートウェイの追加と利用およびゲートウェイ・コントローラ機能によって達成される、交換セルラ・ネットワーク、ＰＳＴＮ、インターネット、およびその他のネットワークとの相互接続の機能を有するアドホック・ピア・ツー・ピア無線アクセス・システムを提供することである。
【００１１】
また、本発明の主な目的は、交換セルラ・ネットワーク、ＰＳＴＮ、インターネットおよびその他のネットワークとのそのような相互接続を提供することであり、その場合、外部ネットワークとアドホック・ピア・ツー・ピア無線システムとの間に完全な透過性があり、システムは、音声、データおよび映像の呼を送受信することができ、その場合、セルラ交換網、 ＰＳＴＮまたはインターネットを介して音声の呼を送受信することができ、ＰＳＴＮまたはインターネットを介してデータと映像を送受信することができる。
【００１２】
本発明のシステムは、本発明のシステムのアドホック端末と、従来または次世代のセルラ・ネットワーク、ＰＳＴＮまたはインターネットのアドホック端末との間のインターレースと透過性を提供するゲートウェイとゲートウェイ・コントローラを利用する。本発明の構成要素は、さらに、前述の出願整理番号０９／８１５，１５７に開示されているアドホック・トランスポートのルーティングおよびリンク・レイヤである。本発明のシステムは、ネットワーク間接続またはインターレースの機能を完全にできるように、基礎となるアドホック・ネットワークのルーティング・レイヤと呼制御レイヤに機能を追加する。
【００１３】
セルラ交換網、ＰＳＴＮ、インターネットおよびその他のネットワークとの透過的なインターレース機能を有する本発明のアドホック・ピア・ツー・ピア無線システムによれば、特にシステムのアドホック無線端末などの間で音声呼、データ呼、または映像呼のうちの少なくとも１つを行って受け取り、またセルラ交換網との間で呼を行い受け取り、ＰＳＴＮ、インターネット、その他のネットワークとの間ですべてのタイプの呼を行い受け取る一連の無線端末からなるシステムが提供される。本発明のアドホック・ピアー・ツー・ピア無線システムの各無線端末は、ゲートウェイを介して外部の世界に接続されており、このゲートウェイは、交換セルラ・ネットワーク、ＰＳＴＮ、インターネットなどの外部ネットワークを介した発呼と着呼の確立を制御するゲートウェイ・コントローラに接続されている。本発明のアドホック無線システムをそのような外部ネットワークに透過的にインターレースするために、ゲートウェイ・コントローラは、本発明のアドホック無線システムの無線端末によって使用される外部ネットワークから、あるいは外部ネットワークのうちの１つを介して宛先に送信するためにアドホック無線端末から受け取った情報を透過的に変換するソフトウェアを備える。
【００１４】
本発明は、添付図面を参照することによって容易に理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、図面、詳細には図３〜図８をより詳細に参照して、本発明のアドホック無線アクセス・システム１０を外部セルラ交換網にリンクする本発明のシステムについて説明する。本発明のアドホック無線アクセス・システムは、４つの主な固有構成要素からなる。図３Ａ、図３Ｂおよび図４に示したように、そのような４つの構成要素は、音声およびデータ通信の少なくとも１つを送受信することができる複数の移動無線端末１２と、少なくとも１つのルータ１４と、少なくとも１つのゲートウェイ・ノード１６と、少なくとも１つのセルラ・ゲートウェイ・コントローラ１８であり、このゲートウェイ・コントローラは、従来または次世代のセルラ・ネットワーク・システムの主交換センタ（ＭＳＣ：Main Switching Center）２０に接続されている。本発明のシステム内で定義されている機能は、ゲートウェイ・ノード１６とゲートウェイ・コントローラ１８内に含まれている。ゲートウェイ・コントローラ１８は、ネットワーク間接続プロトコルまたはインターレース・プロトコルのすべてを集中化する。アドホック無線端末１２は、図３Ａに示したように互いに直接通信することもでき、図３Ｂに示したように他のアドホック端末１２を介して間接的に通信することもできる。また、前述の出願番号０９／８１５，１５７に開示されているように、ひとつのゲートウェイからサービスを提要されるアドホック端末１２を別のゲートウェイからサービスを提供される別のアドホック端末に接続するために、後で説明するようなルータおよびゲートウェイ・ノードが使用される。本発明によれば、図４に示したように、ゲートウェイは、また、ゲートウェイ・ノード１６とゲートウェイ・コントローラ１８を介してそれぞれのアドホック無線端末をセルラ交換網と接続する。
【００１６】
ルータ、ゲートウェイおよびゲートウェイ・コントローラは、本発明のシステムの中心となる主要な機能である。これらの構成要素のその他の構成要素ならびにネットワーク間接続およびセルラＭＳＣとの統合を提供する方法については、後で詳しく説明する。
【００１７】
アドホック端末が、このネットワーク間接続およびセルラ・ネットワーク・システムとの統合において互いに通信できる方法はいくつかある。端末１０は、前述のように、互いに直接通信することもでき（図３Ａ）、他の端末１２、ルータ１４および／またはゲートウェイ１６を介して間接的に通信することもできる。端末が、ゲートウェイ１６を介して通信するとき、その通信は、ホップまたはノードの数を最小にし、それにより端末は、ゲートウェイ１６とゲートウェイ・コントローラ１８を介して交換セルラ・ネットワークと通信することができる。交換セルラ・ネットワークによるアドホック無線端末１２間のネットワーク間接続は、パケット・ネットワーク内でＶｏＩＰ（Voice over IP）電話用のＨ．３２３プロトコルと、ゲートウェイ１６とセルラ交換網のＭＳＣ間でＩＳ−６３４を使用する。しかしながら、ＶｏＩＰは、ＭＥＧＡＣＯやＳＩＰなどの他のプロトコルを使用して実現することもでき、ゲートウェイとＭＳＣ間の接続は、ＧＳＭ−Ａなどのプロトコルを使用することができる。ＶｏＩＰコール・セットアップ・メッセージは、ＴＣＰ／ＩＰを使用する制御メッセージであり、他のオンデマンド・データ・パケットと同じように見える。実際の音声ペイロードは、ゲートウェイへの低待ち時間伝送のためのサービス品質（ＱｏＳ）フラッグが立てられたＵＤＰパケットである。好ましい実施形態では、Ｈ．３２３仕様のＧ．７２９ボコーダが利用される。この場合、音声パケットは、電話リンクを介した送信のためにＧ．７１１に変換される。それぞれのアドホック無線端末は、ゲートウェイにおける変換作業を減少させるためにＧ．７１１モードでエンコードする機能を有する。この選択は、低データ転送速度と高品質のシステム・エンジニアリング・レベルでのトレードオフに基づく。
【００１８】
アドホック端末１２が、交換セルラ・ネットワークと首尾良くネットワーク間接続しインターレースするためには、外部交換セルラ・ネットワークのＭＳＣと相互接続されたゲートウェイ・コントローラ１８を介した所望のネットワークへのアクセス・ポイントを見つけることができなければならない。さらに、外部交換セルラ・ネットワークが、アドホック・システム自体の複雑さを認識することなくアドホック端末１２への通信を導くことができなければならず、すなわち、ゲートウェイ・コントローラ１８によって提供される結合が透過的でなければならない。外部ネットワークをネットワーク間接続しまたは統合する選択された方法の１つの意味または利点は、機能とサービスが、セルラ・メイン交換センタＭＳＣを介してアドホック端末１２に提供され、したがって、標準セルラ電話に提供される機能およびサービスと一致していることである。
【００１９】
本発明のアドホック・ネットワーク・システム内の各ゲートウェイ・ノード１６は、自分自身を特別なクラスの装置として認識し、それにより、それぞれのノードが、外部交換セルラ・ネットワークにアクセスする機能を持つ。この情報は、端末１２がゲートウェイ１６を容易に識別できるように、アドホック・ネットワーク・プロトコル内の制御チャネルまたは予約情報チャネルにメッセージの一部分として提供される。外部セルラ・ネットワークの一部と考えらることを望むアドホック端末１２は、最初に、ゲートウェイへのノードまたはホップとして働く他のアドホック端末を介してゲートウェイ・ノード１６に登録しなければならず、これは、従来および周知の方法によって達成することができるルーティング・テーブル（図５を参照）の交換によって達成される。これは、端末自体の初期設定プロセスの一部である。端末１２は、登録メッセージによって、それぞれの選択したゲートウェイ１６に対して自分自身を識別させる。図６に示したように、ゲートウェイ１６は、登録メッセージを受け取ると、次の機能を実行する。ゲートウェイ１６は、ゲートウェイ・コントローラ１８を介して、ＧＳＭ−Ａ認証およびロケーション更新手順を使って端末の真正性を検証し、次にゲートウェイ内の、その端末の一時的アドレスを提供する。このアドレスは、端末とのさらに他の通信のために、ゲートウェイ・コントローラ１８のデータベースに入れられる。ゲートウェイ１６は、それぞれのゲートウェイ１６にリンクされたすべての端末１２のデータベースである「アクティブ・レジスタ」（ＡＲ）内に端末のレコードを作成する。将来のいつかの時点で、端末は、現在のゲートウェイの視野よりも遠くに移動する可能性があり、新しいゲートウェイ１８に登録することが必要になる。新しいゲートウェイは、ゲートウェイ・コントローラ１８によって、元のゲートウェイと同じ順序のイベントを経験するが、ＭＳＣとのＧＳＭ−Ａの対話は必要としない。ゲートウェイ・コントローラ１８は、一時的アドレスを更新する他に、「アクティブ・レジスタ」データベースから端末を除去するように元のゲートウェイに通知する。
【００２０】
端末１２は、ルーティング・テーブル情報を定期的に交換して、端末１２が、互いにルーティングしまた互いを介して遠くの端末にルーティングできるようにする。そのような交換は、一般に、数秒ごとに行われる。ルーティング・テーブルは、２つの端末間のリンクの品質、端末間の距離、および各端末の輻輳レベルの示度の情報を含む。ゲートウェイ１６は、自分自身を、現在の視野の外側にある端末およびネットワークにアクセスすることができる特別なクラスの端末として認識する。
【００２１】
図６を参照すると、発呼プロセスが示されている。ボールド体で示したメッセージは、ＩＳ−６３４メッセージであり、イタリック体で示したメッセージは、Ｈ．３２３メッセージである。端末１２が、ＭＳＣ２０を介してセルラ・ネットワークのリモート加入者と通信するための呼を発したとき、この呼は、登録されているゲートウェイによってセットアップ・ダイアログを開始して、接続したい宛先を示す。ゲートウェイには、宛先のアドレス指定とルーティングの知識がなく、したがって、ゲートウェイ・コントローラ１８にルーティング情報を照会する。ゲートウェイ・コントローラは、セルラ・ネットワークに結合されたセルラ・ネットワーク・ゲートウェイに接続し、ＩＳ−６３４プロトコルのセットアップ・Ｐメッセージで最初にＭＳＣと通信する。ＭＳＣは、別の基地局コントローラ（ＢＳＣ）のようなゲートウェイ・コントローラから来る偽の発呼要求を確認し、ゲートウェイ・コントローラにやはりＩＳ−６３４フォーマットの「呼設定受付（Call Proceeding）」メッセージで応答して、コール・セットアップが処理中であることをゲートウェイ・コントローラに伝える。また、ＭＳＣは、特定のＲＦチャネル割当てのために、ＩＳ−６３４フォーマットの「割り当て要求（Assignment Request）」をゲートウェイ・コントローラに送る。次に、ゲートウェイ・コントローラは、ＭＳＣのＲＦチャネル割当てをまねして、ＩＳ−６３４フォーマットの「割り当て完了（Assignment Complete）」メッセージとしてＭＳＣに戻す。このとき、ゲートウェイ・コントローラは、Ｈ．３２３メッセージで発信アドホック端末にリングバックなどの「呼出（Alerting）」メッセージを送る。次に、ＭＳＣは、自分自身の「呼出」メッセージを、ＩＳ−６３４メッセージでゲートウェイ・コントローラに返す。その後で、呼が接続される。音声パケットは、ゲートウェイまたはゲートウェイ・コントローラ内でＵＤＰ音声パケットからＰＣＭに変換され、セルラ・ネットワークの無線端末から音声パケットの場合には、この逆に変換される。また、ＶｏＩＰは、ＭＥＧＡＣＯまたはＳＩＰプロトコルに基づてもよく、ゲートウェイ・コントローラとＭＳＣの間のメッセージ伝達は、ＩＰドメイン・ネーム・サーバによって提供されるＳＳ７またはＵＲＬレゾリューションにおけるグローバル・タイトル変換でよい。これにより、ＧＳＭメッセージが得られる。
【００２２】
図７を参照すると、セルラ・ネットワークのリモート加入者が呼を発し、アドホック端末１２がモバイル終端のときのコール・セットアップを示す。ボールド体で示したメッセージが、ＩＳ−６３４メッセージであり、イタリック体で示したメッセージが、Ｈ．３２３メッセージである。本発明のシステム１０の端末１２に接続したいセルラ・ユーザは、アドホック無線システム１０のそれぞれの端末の電話番号やその他の識別データを有し、この電話番号は、ＭＳＣ２０によって理解可能である。アドレスは、端末にサービスを提供するゲートウェイ・コントローラ１８（ＭＳＣへの基地局コントローラとして働く）の識別を指す。ＭＳＣからゲートウェイ・コントローラへの「ページング要求（Paging Request）」である外部要求を受け取ると、ゲートウェイ・コントローラ１８は、「ページング応答（Paging Response）」で応答する。ゲートウェイ・コントローラは、ＭＳＣから受け取った電話番号を、終端アドホック端末のアドレスに変換し、それぞれの端末１２を登録する現在のゲートウェイ１６を決定し、外部ネットワークにルーティング情報を提供して、それぞれのゲートウェイ１６を介してアドホック端末との仮想接続を確立できるようにする。次に、ＭＳＣは、「セットアップ」メッセージをゲートウェイ・コントローラに送り、「呼設定受付」メッセージをＭＳＣに返す。次に、ゲートウェイ・コントローラは、示されたルーティング経路を介してアドホック端末とのセットアップを確立する。アドホック端末は、Ｈ．３２３「呼出」メッセージをゲートウェイ・コントローラに送り、ゲートウェイ・コントローラは、ＩＳ−６３４「呼出」メッセージをＭＳＣに送る。次に、呼が接続され、音声パケットが、ゲートウェイまたはゲートウェイ・コントローラ内でＵＤＰ音声パケットからＰＣＭに変換され、セルラ・ネットワークの無線端末からの音声パケットの場合はこの逆である。
【００２３】
図８を参照して、セルラ・ネットワークのアドホック端末１２とリモート加入者の間からの呼が完了した後の「モバイル・クリア（Mobile Clearing）」プロセスを示す。ボールド体で示したメッセージが、ＩＳ−６３４メッセージであり、イタリック体で示したメッセージが、Ｈ．３２３メッセージである。アドホック端末は切断されており、Ｈ．３２３「切断（Disconnect）」メッセージをゲートウェイ・コントローラに送り、ゲートウェイ・コントローラは、ＩＳ−６３４「クリア要求（Clear Request）」をＭＳＣに送る。ＭＳＣは、「クリア・コマンド（Clear Command）」をゲートウェイ・コントローラに返し、ゲートウェイ・コントローラは、「切断」メッセージをアドホック端末に送る。アドホック端末は、ゲートウェイ・コントローラに対して「開放完了（Release Complete）」メッセージで応答し、ゲートウェイ・コントローラは、「クリア完了（Clear Complete）」メッセージをＭＳＣに返す。
【００２４】
以上の説明は、アドホック無線システム１０と外部交換セルラ・ネットワークと間の音声呼び出しの接続について述べた。しかしながら、端末１２は、データおよび映像メッセージを送受信することもできる。このため、本発明のアドホック無線システム１０は、外部ＰＳＴＮ、インターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）、またはその他の外部ネットワークに接続される。したがって、端末が、ＩＰデータ・メッセージであるデータ発呼を開始するとき、各ゲートウェイ１６は、その呼をデータ・メッセージとして認識し、ゲートウェイ・コントローラ１８に送り、ゲートウェイ・コントローラ１８は、その呼を、後でより詳細に示すように、交換セルラ・システムにリンクされただけでなく外部ＰＳＴＮ、ＩＳＰなどと結合された別のゲートウェイに導く。
【００２５】
端末１２によるゲートウェイ１６への初期データ呼要求は、図７に示したものと同じように処理されるが、ゲートウェイ・コントローラ１８は、発呼要求を、外部セルラ・システムが処理できないものとして認識し、それにより、要求は、インターネット・アクセスのためのＩＳＰやＰＳＴＮなどの適切なサービス提供者と通信することができる適切な外部ネットワークと動作可能に関連付けられたゲートウェイのうちの別のものに送られる。
【００２６】
図９〜図１５を参照して、本発明のシステム３０の４つの主な構成要素の機能を、交換セルラ・ネットワーク、ＰＳＴＮ、インターネットなどの任意の外部通信ネットワークに動作可能に接続された独立型ピア・ツー・ピア移動無線ネットワーク・システムとして説明する。以上説明したように、アドホック・アクセス・ネットワーク用に４つの特別な構成要素が定義されている。ゲートウェイ・コントローラ３２（図１４）は、外部ネットワークとのすべてのネットワーク間接続プロトコルを集中化する。端末３４は、互いに直接的に、ルータ３６またはゲートウェイ３８を介して間接的に、ゲートウェイ／ゲートウェイ・コントローラを介して他のネットワークと、通信することができる。分かり易くするため、ゲートウェイ・コントローラの機能は、ゲートウェイと別に説明するが、ゲートウェイ・コントローラの機能は、いくつかのネットワーク構成ではゲートウェイに分散されることがある。
【００２７】
リンク・レイヤとルーティング・ソフトウェアを提供する無線装置とベースバンド・モデムとプロセッサの組み合わせは、トランシーバ４０（図１１）であり、このリンクレイヤとルーティング・ソフトウェアは、プロトコル・スタックの一部分を構成する。トランシーバは、基本リンク・レイヤとルーティング・ソフトウェアを変更することなく物理レイヤにおいて様々な無線スペクトルおよび規格を支援できるように指定される。トランシーバ４０は、ＩＥＥＥ−８０２イーサネット（登録商標）やＰＣＭＩＡなどのコンピュータ産業規格であるネットワーク・インターフェース（ＮＩ）を含む。ＮＩの唯一の目的は、端末内のソフトウェア・アプリケーション構成要素またはゲートウェイ内のネットワーク構成要素との通信を支援することである。
【００２８】
ユーザ端末３４（図１２）は、トランシーバ４０と、ノートブック型コンピュータや携帯情報端末（ＰＤＡ）などのアプリケーション・プロセッサからなる。アプリケーション・プロセッサは、基礎的なトランスポートを利用するユーザ・インタフェースおよびソフトウェア・アプリケーションを提供する。ユーザ端末は、バッテリ式電源を備えていることが多い。ルータ３６（図１３）は、無停電電源装置を備えたトランシーバ４０からなる。後で説明するように、ルータは、ネットワークの展開において特定の機能を有する。ゲートウェイ３８（図１４）は、トランシーバ４０と、ゲートウェイ・コントローラ３２の広域ネットワーク（ＷＡＮ）への物理接続からなる。ゲートウェイ・コントローラの機能をゲートウェイに分散させることができる。ゲートウェイ・コントローラ３２は、多数のアドホック・ゲートウェイ３８を取りまとめ、ゲートウェイ・ネットワーク間接続、課金、提供機能、ネットワーク完成のための他の管理機能などの一般的なサービスを提供する（図１５）。ゲートウェイ・コントローラ３２は、ホーム・ロケーション・レジスタ（ＨＲＬ）またはネーム・サーバ５０、音声メールなどのハードウェアや全回路ビジーなどの記録メッセージなどを含むメディア・リソース・マネージャ（ＭＲＭ）５２、課金、会計、管理などの操作を含むネットワーク・オペレーション・センタ（ＮＯＣ）５４、音声メールや呼転送あるいはどんな加入者がサインアップしたかの呼制御機構５６、ＴＣＰ／ＩＰインターネット接続ゲートウェイ５８、セルラ・ネットワークとのＩＳ−４１／ＧＳＭ−ＭＡＰハードウェア・インタフェース６０、ＰＳＴＮインタフェース接続ＰＣＭ６２、および広域ネットワーク（ＷＡＮ）６４からなる。
【００２９】
このネットワーク間接続の設計でアドホック端末３４が互いに通信することができる方法はいくつかある。端末は、互いに直接通信することができ、他の端末および／またはルータを介して間接的に通信することができ（図１０Ａ）、ホップを最少にするようにゲートウェイを介して通信することができ（図１０Ｂ）、ゲートウェイおよびゲートウェイ・コントローラ（図１０Ｃ）を介して他の通信ネットワークと通信することができる。いくつかの点において、端末は、現在のゲートウェイの視野よりも遠くに移動する可能性があり、新しいゲートウェイで登録することが必要になる。新しいゲートウェイは、元のゲートウェイと同じ順序のイベントを経験するが、ゲートウェイ・コントローラは、一時的アドレスを更新することに加えて、そのアドレス・レジスタ（ＡＲ）から端末を除去するように元のゲートウェイに通知する。端末３４が、外部ネットワークと直接通信したいとき、宛先を識別する新しいゲートウェイ３８と対話を開始する。
【００３０】
ＰＳＴＮのユーザのような、端末３４に接続したい外部ネットワーク・ユーザは、そのネットワークによって理解可能なアドレスを有する。アドレスは、端末を所有するゲートウェイ・コントローラ３８の識別を決定する。ゲートウェイ・コントローラ３２は、外部の要求を受け取ると、端末がアクセスしている現在のゲートウェイ３８を決定し、ルーティング情報を外部ネットワークに提供して、ゲートウェイを介して端末との仮想接続を確立できるようにする。
【００３１】
図１６〜図２０を参照すると、外部交換セルラ・ネットワークにアクセスするための最初の電源投入とゲートウェイによる登録に関するアドホック無線端末３４のプロセスのフローチャートを示す。図１６において、端末は、最初の電源投入あるいは他の無線端末のうちの新しい近隣の端末への登録の際に（ブロック１１０）、他の端末から送出されているメッセージをリッスンする（ブロック１１２）。観測タイマ（ブロック１１４）は、端末が、近隣の端末から通信を聴取するのに十分な時間がとれるように設定される。端末は、データ・チャネル上にあるＡＣＫやＮＡＣＫなどと対照的に、予約チャネル上にあるＲＴＳ／ＣＴＳ信号をリッスンする（ブロック１１６）。次に、端末コンピュータは、受け取ったＲＴＳ／ＣＴＳ信号に基づいて（ブロック１１６）、ルーティング・テーブルを作成する（ブロック１１８）。近隣の端末に基づいて最初のルーティング・テーブルを作成した後、端末は、登録要求メッセージを送出することにより自分自身を宣伝する（ブロック１２０）。最も適切なゲートウェイを決定し、またはその近隣に利用可能なゲートウェイがないかどうかを決定するために、ポール・タイマ（ブロック１２２）は、多数の端末から返信を聴取できるように十分な時間をとり、それにより、多くの様々なゲートウェイ（ＩＡＰ）を発見することができる。
【００３２】
次に図１７を参照すると、サービス品質特性（ＱｏＳ）、最少エネルギー・ルーティング、音声またはデータ呼などに基づいて、どのゲートウェイを登録するかを決定するルート発見が示されている。端末は、宣伝メッセージに応答する近隣にある他の無線端末をリッスンし、それに基づいてルーティング・テーブルを更新する（ブロック１３０）。前述のように、ポール・タイマ（ブロック１３２）は、最も適切なゲートウェイを決定するために、多数の異なるゲートウェイ（ＩＡＰ）を発見できるような十分な時間をとる。その端末と他の近隣にある端末の間の情報の交換により、端末は、ルーティング・テーブルを更新する（ブロック１３４）。ルート更新の一部分であった端末は、使用可能なゲートウェイがいくつあるかを調べる（決定ブロック１３６）。ＩＡＰを発見した場合、端末は、最適なものを選択し（ブロック１３８）、後で説明する図１８の登録プロセス（ブロック１４１）によって、ソフトウェア・モジュールをその最適なものと関連付ける（ブロック１４０）。ＩＡＰを発見しなかった場合は、図１６のように再び宣伝を始めるために（ブロック１４４）、ポール・タイマをリセットする（ブロック１４２）。これは、継続するが、一時的に、外部の世界と通信しない孤立したネットワークの一部分になる。
【００３３】
図１８を参照して、ＩＡＰまたはゲートウェイによる登録プロセスを示す。端末は、選択されたＩＡＰ（ブロック１５０および１５２）に、シリアル番号などでありかつＩＡＰに送られる認証要求を送る（ブロック１５４）。認証された場合、ＩＡＰは、固有の電話番号のような、ネットワークＩＤである登録データ情報（ブロック１５６）を送り返す。次に、端末は、登録される選択したＩＡＰのＩＰアドレスを更新する（ブロック１５８）。これはすべて、無線トランシーバによって行われる。トランシーバは、次に、端末のコンピュータに、呼の準備ができていることを伝え（ブロック１５９）、その結果、端末のホスト・コンピュータがアイドル状態になり（ブロック１６０）、発呼を待つ（図１９）。
【００３４】
図１９を参照して、選択されたＩＡＰとゲートウェイ・コントローラを介した外部交換セルラ・ネットワークへの音声呼の発呼プロセスを示す。ホスト・コンピュータは、発呼要求を出し、無線トランシーバへのＴＣＰメッセージングである発呼を行う（ブロック１６２）。経路は、ホスト・コンピュータによって決定され（ブロック１６４）、無線装置は、ＲＴＳやＣＴＳの信号などの適切なメッセージを予約チャネルで、あるいはＡＣＫ、ＮＡＣＫなどをデータ・チャネルで、関連したＩＡＰに送る（ブロック１６６）。次に、ホストは、アクティブになる（ブロック１６８）。その後、ルーティング情報が決定され（ブロック１７０）、宛先の電話番号を含むルーティング情報が送信される（ブロック１７２）。この番号は、端末の関連したゲートウェイ（ＩＡＰ）に送られ、そのゲートウェイは、呼をゲートウェイ・コントローラに中継し（ブロック１７４）、ゲートウェイ・コントローラは、接続するインタフェース接続を決定する。外部交換セルラ・ネットワークへの呼である場合は、ゲートウェイ・コントローラは、呼をＩＳ−４１／ＧＳＭ−ＭＡＰハードウェア・インタフェースまたはゲートウェイに送る。ＰＳＴＮへの呼である場合は、呼をＰＳＴＮインタフェース接続ＰＣＭに送る。ＩＰプロトコルを使用するＩＳＰへの呼である場合は、呼をＴＣＰ／ＩＰインターネット接続ゲートウェイに直接送る。呼が終端した後、それぞれの専用インタフェースまたはゲートウェイが、呼を開放し（ブロック１７６）、適切なメッセージを、関連したゲートウェイを介して端末に送り返す。次に、端末は、呼のルーティング・テーブルを更新し（ブロック１７８）、これは、実質的に、ルーティング・テーブルから呼の情報を完全に消去することを意味する。次に、端末は、接続からゲートウェイ（ＩＡＰ）に開放され（ブロック１８０）、ホスト端末は、アイドル状態に戻る（ブロック１８２）。
【００３５】
図２０を参照して、呼を受け取ったときのルータ／ゲートウェイの動作プロセスを示す。ルータ／ゲートウェイが、ＩＰプロトコル・メッセージである呼を受け取ったとき、その呼は、外部交換網から来た場合にはゲートウェイ・コントローラによって変換され、登録された別のアドホック端末からまたはＩＳＰから来た場合は直接ＩＰメッセージによって変換される（ブロック１８６）。ルータ／ゲートウェイは、その呼がローカル呼であるかどうかを決定する（ブロック１８８）。ローカル呼は、呼がそれ自体のためのものであることを意味する。呼がそれ自体のものである場合は、ルータ／ゲートウェイは、メッセージをそれ自体のホスト・コンピュータに送る（ブロック１９０）。そうでない場合は、呼は、アドホック端末へのアドホック・ネットワークの呼であり、ルータ／ゲートウェイは、アドホック端末への最適ルートを決定する（ブロック１９２）。この場合、呼は、呼を送る端末がそのゲートウェイに登記されているため送られた。次に、呼が転送される（ブロック１９４）。
【００３６】
本発明の特定の実施形態を示し説明したが、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく多数の変更および修正を行うことができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来のセルラ・システムによるセルの繰り返し使用を示す図である。
【図２】本発明のシステムが採用される従来のセルラ・システム・アーキテクチャを示す図である。
【図３】図３Ａと図３Ｂは、本発明のシステムのエンド・ユーザ間の基本アドホック通信を示す図である。
【図４】従来または次世代のセルラ・ネットワーク・システムと本発明のシステムを透過的にネットワーク間接続しかつインタレースするための本システムのアーキテクチャを示す図である。
【図５】セルラ・ネットワーク・システムを介して端末との間で呼を透過的にルーティングするシステムの特定のゲートウェイとの、本発明のシステムの端末間のルーティング情報テーブルの交換を示す図である。
【図６】本発明のシステムのゲートウェイとゲートウェイ・コントローラによる従来または次世代のセルラ・ネットワーク・システムのモバイル交換センタ（ＭＳＣ）による図５の端末の開始プロセスを示す信号流れ図であり、本発明のアドホック無線システムのアドホック無線端末からのセルラ・ネットワーク・システムへの発呼。
【図７】アドホック端末が、セルラ・ネットワーク・システムの端末から呼を受け取るモバイル終端であるときに、セルラ・ネットワーク・システムのＭＳＣおよび本発明のシステムのゲートウェイおよびゲートウェイ・コントローラを介した本発明のアドホック無線システムによる呼処理のセルラ・ネットワーク活動プロセスを示す、図６と類似の信号流れ図である。
【図８】本発明のアドホック無線システムのアドホック無線端末とセルラ・ネットワーク・システムの携帯電話加入者間の呼の終端時の本発明のアドホック無線システムによるモバイル・クリアの呼処理を示す、図７と類似の信号流れ図である。
【図９】ＰＳＴＮ、インターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）などの他の通信ネットワークに接続することができる独立型システムとして使用される本発明のシステムを示す、図４と類似の図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明のシステムのハードウェア構成要素を使って呼を送ることができる様々な方法を示す概略図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明のシステムのハードウェア構成要素を使って呼を送ることができる様々な方法を示す概略図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、本発明のシステムのハードウェア構成要素を使って呼を送ることができる様々な方法を示す概略図である。
【図１１】本発明のシステムのシステムに使用されるトランシーバの一部分を示す概略図である。
【図１２】本発明のシステムのシステムに使用されるエンド・ユーザの端末の一部分を示す概略図である。
【図１３】本発明のシステムのシステムに使用されるルータを示す概略図である。
【図１４】本発明のシステムのシステムに使用されるゲートウェイを示す概略図である。
【図１５】システムを通信ネットワークに接続するために本発明のシステムに使用されるゲートウェイ・コントローラを示す概略図である。
【図１６】最初の電源投入時の本発明の無線システムのアドホック無線端末の初期登録プロセスを示すフローチャートである。
【図１７】１つの選択されたインテリジェント・アクセス・ポイント（ＡＩＰ）またはゲートウェイに登録を確立するために、他の類似の無線端末の近隣にある端末を確立する本発明の無線システムのアドホック無線端末の経路発見プロセスを示すフローチャートである。
【図１８】選択されたゲートウェイによる本発明の無線システムのアドホック無線端末の実際の登録プロセスを示すフローチャートである。
【図１９】図１９Ａと図１９Ｂは、本発明のゲートウェイ・コントローラがリンクされた外部ネットワークからサービスを提供される宛先に発呼を行うために、本発明の無線システムのアドホック無線端末の呼開始プロセスを示すフロー・チャートである。
【図２０】前記ゲートウェイが着呼を受け取ったときのゲートウェイ処理を示すフローチャートである。
【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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
2004526341.tif 000071