(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１メッシュ層加入者ユニットおよび当該第１メッシュ層加入者ユニットと無線通信が可能な第１メッシュ層シンクノードユニットを備えた第１メッシュ層と、
前記第１メッシュ層に地理的に少なくとも部分的に重複し、複数の既設メッシュ層加入者ユニットおよび当該既設メッシュ層加入者ユニットと無線通信が可能な既設メッシュ層シンクノードユニットを備えた既設メッシュ層と、
前記第１メッシュ層シンクノードユニットとの通信が可能な既設メッシュ層ユニットとのあいだの接続と
を含み、それにより第１メッシュ層加入者ユニットのうちの１つが前記既設メッシュ層ユニットにアクセスしてなる
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記第１メッシュ層内の無線通信が、前記既設メッシュ層内の無線通信と独立している請求項１記載の通信システム。
【請求項３】
前記第１メッシュ層内の無線通信が、前記既設メッシュ層内の無線通信と異なる周波数帯域による請求項２記載の通信システム。
【請求項４】
前記第１メッシュ層が、複数の第１メッシュ層シンクノードユニットを備え、当該第１メッシュ層シンクノードユニットを用いて前記第１メッシュ層加入者ユニットが無線通信をすることが可能である請求項１、２または３記載の通信システム。
【請求項５】
複数の接続を備え、各接続が各第１メッシュ層シンクノードユニットと各既設メッシュ層ユニットとのあいだにあり、それにより、前記第１メッシュ層加入者ユニットのうちの１つが既設メッシュ層ユニットとの通信経路を備え得る請求項４記載の通信システム。
【請求項６】
前記既設メッシュ層に地理的に重複し、複数のＰＴＰ層加入者ユニットおよび主要な当該ＰＴＰ層加入者ユニットと無線通信が可能なＰＴＰ層シンクノードユニットを備えたＰＴＰ層と、
前記既設メッシュ層シンクノードユニットと前記ＰＴＰ層内の通信が可能なＰＴＰ層ユニットとのあいだの接続であって、それにより既設メッシュ層加入者ユニットのうちの１つがＰＴＰ層ユニットとの通信経路を備え得る接続
とを備えてなる請求項１、２、３、４または５記載の通信システム。
【請求項７】
前記第１メッシュ層内および前記既設メッシュ層内の無線通信が、前記ＰＴＰ層内の無線通信と独立している請求項６記載の通信システム。
【請求項８】
前記第１メッシュ層内および既設メッシュ層内の無線通信が、前記ＰＴＰ層内の無線通信と異なる周波数帯域による請求項７記載の通信システム。
【請求項９】
前記既設メッシュ層が、複数の既設メッシュ層シンクノードユニットを備え、当該既設メッシュ層シンクノードユニットを用いて前記既設メッシュ層加入者ユニットが無線通信をすることが可能である請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載の通信システム。
【請求項１０】
複数の接続を備え、各接続が各既設メッシュ層シンクノードユニットと各ＰＴＰ層ユニットとのあいだにあり、それにより、既設メッシュ層加入者ユニットのうちの１つがＰＴＰ層ユニットとの通信経路を備え得る請求項６に直接または非直接に従属する請求項９記載の通信システム。
【請求項１１】
前記通信がデータ通信である請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０記載の通信システム。
【請求項１２】
前記通信がパケットデータ通信である請求項１１記載の通信システム。
【請求項１３】
前記通信がインターネットプロトコルを用いる請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２記載の通信システム。
【請求項１４】
前記第１メッシュ層内の通信が無線通信である請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２または１３記載の通信システム。
【請求項１５】
前記既設メッシュ層内の通信が無線通信である請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３または１４記載の通信システム。
【請求項１６】
前記ＰＴＰ層内の通信が無線通信である請求項６に直接的または間接的に従属された請求項７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５記載の通信システム。
【請求項１７】
複数の第１メッシュ層加入者ユニットおよび当該第１メッシュ層加入者ユニットと無線通信が可能な第１メッシュ層シンクノードユニットを備えた第１メッシュ層と、
前記第１メッシュ層に地理的に少なくとも部分的に重複し、複数の既設メッシュ層加入者ユニットおよび当該既設メッシュ層加入者ユニットと無線通信が可能な既設メッシュ層シンクノードユニットを備えた既設メッシュ層からなる通信システム内の通信経路を提供するための方法であって、
前記第１メッシュ層シンクノードユニットと、前記既設メッシュ層内で通信可能な既設メッシュ層ユニットとのあいだを接続し、それにより前記第１メッシュ層加入者ユニットのうちの１つが前記既設メッシュ層と通信アクセスしてなる提供する方法。
【請求項１８】
第１メッシュ層シンクノードと、該第１メッシュ層シンクノードと無線通信可能な複数の第１メッシュ層加入者ユニットとを含む第１メッシュ層と、
該第１メッシュ層と少なくとも部分的に地理的に重複し、既設メッシュ層シンクノードおよび該既設メッシュ層シンクノードと無線通信可能な複数の既設メッシュ層加入者ユニットとを備え、
前記第１メッシュ層シンクノードの前記既設メッシュ層との通信アクセスにより、前記第１メッシュ層加入者ユニットを前記既設メッシュ層に通信アクセスさせるための既設メッシュ層ユニットとして作動可能である通信システム。
【請求項１９】
複数の第１メッシュ層加入者ユニットを備えた第１メッシュ層と、前記第１メッシュ層に地理的に少なくとも部分的に重複し、複数の既設メッシュ層加入者ユニットおよび当該既設メッシュ層加入者ユニットと無線通信が可能な既設メッシュ層シンクノードユニットを備えた既設メッシュ層とを含む通信システムを作動するための装置であって、
当該装置が、前記複数の第１メッシュ層加入者ユニットと無線通信が可能な第１メッシュ層シンクノードユニットとして作動可能に構成され、
当該装置が、前記既設メッシュ層との通信が可能な既設メッシュ層ユニットへの接続を備え、
前記装置が、既設メッシュ層に前記第１メッシュ層を通信アクセスさせるように構成されなる通信ユニット。
【請求項２０】
第１メッシュ層内の無線通信が既設メッシュ層内の無線通信と独立している請求項１９記載の通信システム。
【請求項２１】
第１メッシュ層内の無線通信が既設メッシュ層内の無線通信と異なる周波数帯による請求項２０記載の通信システム。
【請求項２２】
前記第１メッシュ層が、第１メッシュ層加入者ユニットの無線通信を可能にする、複数の第１メッシュ層シンクノードユニットを含んでいる請求項１９または２０記載の通信システム。
【請求項２３】
複数の接続を有しており、各接続が各第１メッシュ層シンクノードユニットと各既設メッシュ層ユニットのあいだにあり、それにより、第１メッシュ層加入者ユニットのうちの１つが既設メッシュ層との通信アクセスが0提供される前記２２請求項記載の通信システム。
【請求項２４】
前記通信システムが、地理的に少なくとも既設メッシュ層と重複しており、複数のＰＴＰ層加入者ユニットおよびＰＴＰ層加入者ユニットと無線通信可能なＰＴＰ層シンクノードユニットを含むＰＴＰ層と、
既設メッシュ層シンクノードユニットとＰＴＰ層と通信可能なＰＴＰ層ユニットのあいだにあり、それにより既設メッシュ層加入者ユニットのうちの１つがＰＴＰ層との通信アクセスを提供する接続
とを含む請求項１９、２０、２１、２２または２３記載の通信システム。
【請求項２５】
前記第１メッシュ層および既設メッシュ層内の無線通信がＰＴＰ層内の無線通信と独立している請求項２４記載の通信システム。
【請求項２６】
前記第１メッシュ層および既設メッシュ層内の無線通信がＰＴＰ層内の無線通信と周波数帯が異なる請求項２５記載の通信システム。
【請求項２７】
前記既設メッシュ層が、既設メッシュ層加入者ユニットが無線通信可能な複数の既設メッシュ層シンクノードユニットを含んでいる請求項１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５または２６記載の通信システム。
【請求項２８】
複数の接続を含んでおり、各接続が各既設メッシュ層シンクノードユニットと各ＰＴＰ層ユニットのあいだにあり、それにより既設メッシュ層加入者ユニットのうちの１つがＰＴＰ層との通信アクセスが提供される請求項２４に直接または間接的に従属する請求項２７記載の通信システム。
【請求項２９】
前記通信がデータ通信である請求項１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７または２８記載の通信システム。
【請求項３０】
前記通信がパケットデータ通信である請求項２９記載の通信システム。
【請求項３１】
前記通信がインターネットプロトコルを使用する請求項１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９または３０記載の通信システム。
【請求項３２】
前記第１メッシュ層内の通信が無線通信である請求項１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０または３１記載の通信システム。
【請求項３３】
前記既設メッシュ層内での通信が無線通信である請求項１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１または３２記載の通信システム。
【請求項３４】
前記ＰＴＰ層内での通信が無線通信である請求項２４に直接または間接的に従属する請求項２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２または３３記載の通信システム。
【請求項３５】
複数の第１メッシュ層と既設メッシュ層とを含む、通信システムを作動する装置であって、
前記既設メッシュ層が該第１メッシュ層と地理的に少なくとも部分的に重複し、前記既設メッシュ層が既設メッシュ層シンクノードおよび該既設メッシュ層シンクノードと無線通信可能な複数の既設メッシュ層加入者ユニットを含み、第１メッシュ層シンクノードとして複数の第１メッシュ層加入者ユニットと無線通信可能な前記既設メッシュ層シンクノードを作動し、前記第１メッシュ層加入者ユニットのうちの１つに既設メッシュ層との通信アクセスを提供する既設メッシュ層ユニットとして作動するように構成されてなる装置。
【請求項３６】
前記第１メッシュ層内の無線通信が、前記既設メッシュ層内の無線通信と独立している請求項３５記載の通信ユニット。
【請求項３７】
前記第１メッシュ層メッシュ層内の無線通信が、前記既設メッシュ層内の無線通信と異なる周波数帯域による請求項３６記載の通信ユニット。
【請求項３８】
前記第１メッシュ層が、複数の第１メッシュ層シンクノードユニットを備え、当該第１メッシュ層シンクノードユニットを用いて前記第１メッシュ層加入者ユニットが無線通信をすることが可能である請求項３５、３６または３７記載の通信ユニット。
【請求項３９】
複数の接続を備え、各接続が各第１メッシュ層シンクノードユニットと各既設メッシュ層ユニットとのあいだにあり、それにより、第１メッシュ層加入者ユニットが他の既設メッシュ層ユニットへの通信経路を備え得る請求項３８記載の通信ユニット。
【請求項４０】
前記既設メッシュ層に地理的に重複し、複数のＰＴＰ層加入者ユニットおよび主要な当該ＰＴＰ層ユニットと無線通信が可能なＰＴＰ層シンクノードユニットを備えたＰＴＰ層と、
前記既設メッシュ層シンクノードユニットと前記ＰＴＰ層内の通信が可能なＰＴＰ層ユニットとのあいだの接続であって、それにより既設メッシュ層加入者ユニットが他のＰＴＰ層ユニットへの通信経路を備え得る接続
とを備えてなる請求項３５、３６、３７、３８または３９記載の通信ユニット。
【請求項４１】
前記第１メッシュ層内および前記既設メッシュ層内の無線通信が、前記ＰＴＰ層内の無線通信と独立している請求項４０記載の通信システム。
【請求項４２】
前記第１メッシュ層内および既設メッシュ層内の無線通信が、前記ＰＴＰ層内の無線通信と異なる周波数帯域による請求項４１記載の通信ユニット。
【請求項４３】
前記既設メッシュ層が、複数の既設メッシュ層シンクノードユニットを備え、当該既設メッシュ層シンクノードユニットを用いて前記既設メッシュ層加入者ユニットが無線通信をすることが可能である請求項３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１または４２記載の通信ユニット。
【請求項４４】
複数の接続を備え、各接続が各既設メッシュ層シンクノードユニットと各ＰＴＰ層ユニットとのあいだにあり、それにより、既設メッシュ層加入者ユニットが他のＰＴＰ層ユニットへの通信経路を備え得る請求項４０に直接または非直接に従属する請求項４３記載の通信ユニット。
【請求項４５】
前記通信がデータ通信である請求項３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３または４４記載の通信ユニット。
【請求項４６】
前記通信がパケットデータ通信である請求項４５記載の通信ユニット。
【請求項４７】
前記通信がインターネットプロトコルを用いる請求項３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５または４６記載の通信ユニット。
【請求項４８】
前記第１メッシュ層内の通信が無線通信である請求項３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６または４７記載の通信ユニット。
【請求項４９】
前記既設メッシュ層内の通信が無線通信である請求項３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７または４８記載の通信ユニット。
【請求項５０】
前記ＰＴＰ層内の通信が無線通信である請求項４０に直接的または間接的に従属された請求項４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８または４９記載の通信ユニット。
【請求項５１】
メッシュ層シンクノードと、該メッシュ層シンクノードと無線通信ができる複数の第１メッシュ層加入者ユニットを含む第１メッシュ層と、
該第１メッシュ層と地理的に少なくとも部分的に重複し、既設シンクノードと該既設シンクノードと無線通信可能な複数の既設メッシュ層加入者ユニットとを含む既設メッシュ層とを備えた通信システムの通信アクセスをする方法であって、
該方法が、第１メッシュ層シンクノードとして第１メッシュ層加入者ユニットと無線通信可能に通信ユニットを作動し、第１メッシュ層加入者ユニットに既設メッシュ層への通信アクセスを提供する既設メッシュ層ユニットとして通信ユニットを作動する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［技術分野］
本発明は、マルチレイヤ（多層）通信ネットワークに関するものである。
【０００２】
［背景技術］
通常、無線通信ネットワークは、相互に近隣基地局と通信できる携帯電話、または無線ローカルループターミネータのような複数の加入者端末から構成されている。各基地局は、ケーブルまたは光ファイバリンクのような比較的広い帯域幅によって、基地局コントローラまたは基地局をネットワークに接続している他のネットワークエレメントに接続される。各基地局コントローラは、多数の基地局に接続される。基地局コントローラは、他のネットワーク機器に接続され、その機器によって他のネットワークに接続される。このようにして、ある加入者端末から他の加入者端末、または他の１つのネットワークの端末に接続される。
【０００３】
こうした構成は、いくつかの不利点を抱えている。第１に、加入者端末に接続を提供するためには、すべてのレベルでネットワークを実装する必要がある。第２に、すべての加入者端末は、基地局と同じようなリンクを使うので、かなり高いデータレートでの通信を加入者端末に提供できない。第３に、各基地局へのネットワークサイド接続は階層的性格をもっているので、基地局の展開を簡単には変えることができない。
【０００４】
完全有線接続というコンセプトが、たとえば低速電話モデム、ＤＳＬテクノロジ、ＩＳＤＮ、ケーブルモデム、光ファイバなどを使って、多数のアプリケーションのために展開されようとしている。しかし、現在の非ＤＳＬテクノロジでは、多数の集約的応用に利用可能なスループットが比較的低い。充分なバックホールキャパシティ（返信容量）の不足や過度のトラフィックハンドリングにより、ＤＳＬスループットはしばしば劣化する。また、通常、ＤＳＬは厳しい距離的制限があるので、都市でのシナリオに限定される。
【０００５】
［発明の開示］
提案されている無線ソリューション（無線通信による解決法）のケーブルモデムに比べての利点は、主にケーブルモデムを提供するのに必要な過大な配線コストに存している。さらに、有線ソリューションは、なんらかのサービスを提供する前に完全に展開されていなければならない。これもまた多額の投資を必要とする。提案する無線ソリューションは拡張が可能であり、短期需要に合わせてカスタム化することができ、また必要に応じ低コストで拡張できる。光ファイバネットワークについても、ケーブルモデムの場合と同じことがいえる。
【０００６】
無線ソリューションは、衛星システム、ＷＬＬ、高度セルラーネットワーク、ＷＬＡＮやＬＭＤＳベースソリューションを含む。衛星システムの場合、衛星を通したアップリンクとダウンリンクを両方使う構成と、ダウンリンクだけに衛星を使う構成という２つの構成が使われている。これら２つの構成には、展開コストが巨額になるという明確な不利点がある。また、遅延が大きい、利用可能なスループットの限定のような欠点もある。しかし、このシステムは、カバレージが広いというメリットをもっている。ＷＬＬソリューションは、主に無線代替用であり、音声には適切なビットレートを提供する。最も高度なＷＬＬシステムは高いビットレートを達成しようとしているが、これは提案している（無線）システムと比べ明らかな不利点である。セルラーネットワークは、モービル端末に低いスループットを提供する。展開コストは、提案しているシステムより大きい。セルラーネットワークのオペレーションにはライセンスが求められ、また強く規制されている。したがって、エリア当り少数の運営業者にしか事業が認められない。ＷＬＡＮサポートは、提案しているシステムに一部が含まれる。ＷＬＡＮシステムそのものはセルサイズが非常に小さいという制限をもっているので、カバレージの構築に多数の基地局を必要とする。各基地局を有線ネットワークに接続しなければならず、そのためにコスト高のケーブル敷設が必要となり、基地局の展開コストは大きい。この問題は、提案しているインバンド（無線）伝送（ＡＭＴ）によって対応することができる。
【０００７】
その他の単層無線ソリューションに完全ＰＭＰ（ＬＭＤＳ）ネットワークがある。このソリューションに対し本システムは、このようなソリューションの厳格なＬＯＳ要件に悩まされず、また要求の厳しくない加入者宅内のＣＰＥデバイスはＲＦ（無線）部分が低コストなのでずっと安価であるという優位点をもっている。
【０００８】
提案するＥＴＳＩブロードバンド無線アクセスネットワーク（ＢＲＡＮ）システムは、マルチレベル（多層、多階層）システムである。ＢＲＡＮシステムに対して提案されているアーキテクチャを図１に示す。ハイパーリンク（Hiper Link）リンクは静的な相互接続のための，たとえば完全無線ネットワークへのアクセスポイントとして使用される広帯域幅無線リンクである。ハイパーアクセス（Hiper Access）リンクは、たとえば加入者宅への固定無線接続のための適度な速度を提供する無線アクセスリンクである。ハイパーラン（Hiper LAN）／２リンクは、たとえば携帯コンピューティング層ととブロードバンドネットワークのあいだに適度な速度の無線通信を提供する。図１に示されているように、ハイパーアクセスリンク、ハイパーランリンク、ハイパーリンクを直列に接続することによって、あるユニットを他にユニットに接続することができる。このシステムは、様々な各環境向けのリンク速度を提供するが、各レベルでのネットワークアーキテクチャは通常の階層的木構造であるので、若干実装柔軟性に欠けている。
【０００９】
本発明の１つの実施の形態を以下に示す。
【００１０】
本発明を、以下の添付図面を参照し例を示して説明する。
【００１１】
［発明を実施するための最良の形態］
本発明による通信ネットワークの例を以下で詳細に説明する。ネットワークは、異なる動作特性をもち、相互のあいだでの通信が可能な複数の層またはレイヤから構成されている。
【００１２】
ネットワークは、一般的に図２のように示されている。ネットワークは、ＰＴＰ層、既設（事前構成済み）メッシュ層（ＰＭＴ）、アドホックメッシュ層（ＡＭＴ）から構成される。各層でのノードは、端末として、または多くの端末と通信可能なシンクノードとして動作する。あるレイヤのシンクノードは、レイヤ間のリンクを提供する、高い層のシンクノードまたは端末としても存在しうる。各層は、相異なる周波数バンドで動作するので、各層の信号は、ネットワークのカバレージエリアが一部重複していても、他の層の信号とは独立して送受信することができる。ネットワークへの加入者には、各層で最も適切に動作する端末を提供することができる。狭帯域幅ユーザにはＡＭＴ層の端末を提供することができる。もっと広い帯域幅のユーザには中間（ＰＭＴ）層の端末を提供することができる。広帯域幅のユーザには、上位（ＰＭＴ）層の端末を提供することができる。また、各層の端末は、シンクノードを介在させずに、直接相互に通信することもできる。
【００１３】
多層アーキテクチャにおいて、各層が接続性と干渉回避から見て「シームレスに適合」できることが重要である。しかし、たとえば相互に異なる周波数帯域で通信することによって、各層が相互操作可能でないことが望ましい。これにより、層間干渉を回避することができる。
【００１４】
これに対し、すでに開示されているネットワークは通常１つの層のみから構成されているので、スケーラビリティ（拡張性）に欠けており、もしくは低速または高速無線ネットワークを考慮して設計されているとはいえない。
【００１５】
以下で詳細に説明するように、さらにネットワーク層（たとえばＷＬＡＮやＰＡＮ）を図２のネットワークの上位または下位に追加することができる。この追加層は、同じ周波数帯域内で動作することができる。こうした周波数帯域内で適切に共存させるために、ＣＣＡを使うことができる。アドホックメッシュ層でのオペレーション用のデバイスはＷＬＡＮと相互運用性をもつことが望ましい。これにより、このデバイスはある層から別の層へとオペレーションを切り替えることができる。
【００１６】
「接続性」という用語は、異なる層の同じ場所に設置されたデバイスのバックツーバック（層間）接続可能性を指している。「相互運用性」という用語は、ある層の特定モードで機能するデバイスを他の層でも同じモードで機能させるケーバビリティを指している。
【００１７】
図２のような多層アーキテクチャは、費用効果の高い、フレキシブルでスケーラブルなネットワーク展開を可能にする。とくに最下位層のメッシュアーキテクチャでは、他のデバイスの手動再構成なしに、上の層に新しいノードを追加するだけで、簡単にスループットを上げることができる。これに対し、単層アプローチでは、通常（サブ）ネットワーク全体を再構成しなければ、帯域幅要求に応えることはできない。こうしたフレキシビリティとスケーラビリティにより、ネットワーク運営業者は、小さなネットワークから始め、需要が増えるに従ってネットワークを拡張していくことができる。これに対し、他のネットワークは通常完全な事前展開（たとえば有線ネットワーク）、またはネットワーク拡張のための膨大なコストを回避するための大規模展開（たとえば、単層無線アプローチ）が必要である。
【００１８】
また、多層アーキテクチャでは、テクノロジコストとパフォーマンス要求のあいだのトレードオフに悩む必要がなくなる。単層ネットワーク、たとえばＬＭＤＳバンドのネットワークでは、ネットワーク全体で充分なスループットを確保することができるが、このバンドのＲＦテクノロジは高価なので、ＣＰＥのコストも高くなる。２．４ＧＨｚバンドでの単層ネットワークでは、ＣＰＥのコストは比較的低いが、（現在の技術では）充分なスループットを達成できない。ここで説明している多層アプローチは、先に示した欠点を回避するとともに、両方の従来技術の利点を提供することができる。
【００１９】
アドホックメッシュ層（ＡＭＴ）の物理レイヤは、適切に既存のＷＬＡＮ標準に準拠することができる（たとえば、IEEE Std 802.11-1999, IEEE Std 802,11a/D6.0, IEEE Std 802.11b/D5.5を参照）。この技術は、屋外環境のすべての場合に完全に対応できるわけではない。したがって、改善が必要である。以下に説明する改善は、とくに通信範囲の拡張と干渉やエラー耐性の改善、そしてシステムキャパシティの増加に有用である。
【００２０】
ＡＭＴの物理レイヤは、ＷＬＡＮと同じような特徴をもっているので、ソフトウェアを追加するだけで相互運用性を達成することができる。たとえば、ＡＭＴデバイスが屋内アンテナをもっている場合、たとえばタイムシェアリングベースでＷＬＡＮ基地局としても機能させることができる。
【００２１】
リンク／ネットワークレイヤレベルでは、本明細書で提案しているソリューションでは、基地局というコンセプト（マスター／スレーブアプローチ）を必要とせず、高いフレキシビリティと障害耐性が得られるという点で、潜在的優位性をもっている。また、複数の基地局をもつＷＬＡＮネットワークに必要な完全なネットワークプランニングも要求しない。これは、インバンドトランキングとリアルタイム適合型ネットワーク構成によって実現できる。また、リンクレイヤプロトコルにより、システムの自己干渉が減少する。
【００２２】
ここで説明するシステムは、ＷＬＡＮアプローチで大きなスケジューリング問題をもたらす隠れ端末の問題を暗黙の内に解決する。また、モバイルバッテリ寿命を延ばすような適切なシステム設計によって、モバイル端末および固定端末向けに最適化することができる。
【００２３】
従来のＰＭＰトポロジと比べて、ここで説明するＰＭＴ層は、ノードを複数の他のノードに、また間接的に複数のシンクノードに接続することができるので高い信頼性を提供することができる。また、直接または間接にシンクへのＬＯＳまたは近隣ＬＯＳを達成する他のノードへのＬＯＳまたは近隣ＬＯＳで足りるので、すべてのノードがシンクノードへのＬＯＳまたは近隣ＬＯＳ要件を満す必要はないという点を、ＰＭＴ層のその他の潜在的利点として挙げることができる。したがって、ＰＭＴソリューションは、基地局の設置に対する厳しいＰＭＰ要求が緩和される。
【００２４】
本システムについて、さらに詳細に説明する。
本システムは、図２と図３に概要が示されているように、ＰＴＰ層、既設メッシュ層（ＰＭＴ）、アドホックメッシュ層（ＡＭＴ）から構成されている、階層型ネットワークアーキテクチャをもつ。一般に、ＡＭＴは、本来住宅エリアおよびＳＯＨＯエリア（顧客）向けと見なすことができる。既設メッシュ層（ＰＭＴ）はＡＭＴトラフィックトランスポート向けであり、広帯域幅を要求する顧客（企業顧客）向けである。ＰＴＰ層は、非常に広い帯域幅を要求する１人の顧客（プレミアム顧客）やＰＭＴハブを直接バックボーンネットワークに接続することができる。
【００２５】
３つの層のいずれも別個に展開することができる。また、任意の組み合わせも可能である。したがって、基本ビルディングブロックを適切に組み合わせることにより、多数のサービスプロバイダの要求や需要を満すことができる。いくつかの一般的なシナリオに適した推奨組合せを以下で示す。
【００２６】
本ネットワークは、本来屋外使用に適しており、また長距離幹線使用ではなく加入者機器への比較的短い距離をカバーする展開用である（すなわち、屋外での最後の１マイルのための手段）。したがって、一般に屋内ソリューションであるＷＬＡＮやＰＡＮと同じ市場をターゲットにしてはいない。適切な実装においては、本ネットワークは、先に述べた技術に対してシームレスな無線バックホールソリューションを提供することができる。また、この技術と組み合わせて、ＩＳＰのＰＯＰまでＰＣＭＣＩＡカードによる無線ソリューションを実装することができる。図３には示されていないが、ＷＬＡＮとＰＡＮは、図３のＡＭＴの下にあるオプションの追加層であると見なすことができる。
【００２７】
ネットワークは、ＡＭＴ、ＰＭＴ、ＰＴＰ層から構成される。
【００２８】
メッシュネットワークは、メッシュノードを追加することによって、シンクノードから構築される。あるシンクがカバーしているエリアにあるシンクは、メッシュノード相互間の通信経路が利用可能になると、メッシュ層で接続される。このメッシュネットワークでは、トラフィックは、あるノードから他のノードへと受信者への最適ルートを探して流れる。しかし、トラフィックの主な部分は、主として無線ネットワーク外のインターネットとのあいだで出入する。したがって、メッシュネットワークでのトラフィックフローは、主にシンクからのトラフィック、またシンクへのトラフィックである。
【００２９】
ＡＭＴもＰＭＴもメッシュ構成である。ＡＭＴ構成はアドホックである、すなわちデバイスはランダムに出現し、その地理的近隣とのリンクを確立するので、移動中の通信には制限が存在するが、モバイル装置がサポートされる。これに対し、ＰＭＴ構成は、ネットワークプランニングの結果である。ＰＭＴでは、装置やその接続は固定であるのが望ましい。
【００３０】
ＰＭＴは、ＡＭＴシンクを接続する。ＰＭＴ自身は、固定有線バックボーンまたはＰＴＰ層接続のいずれかである自分自身のシンクをもつ（図３を参照）。ＰＭＴはメッシュトポロジであるが、メッシュ派生型として実装することができる（図４を参照）。通常、ＬＯＳのようなものがこの層では必要になる。
【００３１】
スタートポロジは各ノードが直接シンクに接続されていることを要求するが、多足型スタートポロジでは、あるノードを最大１つの他のノードを通してシンク（センター）ノードに間接的に接続できるという点で、スタートポロジとは異なる。また、ピュアなメッシュではあるノードは複数のホップを通じてシンクと接続できるという点で、ピュアメッシュトポロジとも異なる。多足型スターでは、障害物を通過するためにリピータ局を使うことができる。
【００３２】
ＰＴＰ層は、主にＰＭＴへのバックホールリンクとして、また非常に広い帯域幅を要求する顧客のためのアクセスポイントとして機能するハイキャパシティＬＯＳリンクから構成されている。
【００３３】
モデル化のために、メッシュノードは、方形グリッドに均等に分散していると想定する（図５を参照）。最大ホップの数を４とする場合、シンク当り６４のセルが存在する（当該シンクを含む）。５の場合、対応する値は１００である。ここで、境界のノード（セル）は、近隣シンクの境界のノードと共用されていると想定していることに注意しなければならない。したがって、ノードの総数は８１と１２１ではなく、６４と１００である。シンクで作成されるトラフィックは、定義によりメッシュネットワークを使わない。したがって、実際のノードカウントは６３と９９である。従来のセルラーネットワークジオメトリ、６方形グリッドでの対応する数はそれぞれ４７と７７である。
【００３４】
ＰＭＴ層の場合、ノード当りの最大接続数は、ほとんどのノードに接続するためにノードは別のアンテナを必要とするということにより制限される。この制限は、そのセクタが３６０度をカバーしなければならないシンクノードには適用されない。
【００３５】
明確化と例示のためだけに、ここでＡＭＴキャパシティ調査を検討する。たとえば、平均顧客スループット２００ｋｂｉｔ／ｓの場合、シンクは１２．６Ｍｂｉｔ／ｓ（４ホップ）と１９．８Ｍｂｉｔ／ｓ（５ホップ）を集める。この平均レートは低く見えるかもしれないが、一般的なトラフィックのバースティ（集中的）な性格により、即時スループットは少なくとも１桁高くなりうる。２つの無線がシンクでの負荷を共用している場合、シンク層の各ホップが扱わなければならないキャパシティは１／２×１９．８Ｍｂｉｔ／ｓ＝１０Ｍｂｉｔ／ｓになる。これは、要求される最大ＡＭＴ無線スループットである。したがって、許されている最大ホップ数は、利用可能なリンクキャパシティによって制限される。ＡＭＴとＰＭＴに必要な最低の合計キャパシティは、単にノードの数と、ノード当りの希望最小キャパシティをかけることによって計算することはできない。なぜなら、各ホップはネットワークキャパシティ全体の一部を消費するからである。データパケットのホップが多くなればなるほど、多くのキャパシティが消費される。平均すると、４ホップの場合、顧客当り２．７３ホップであり、５ホップの場合３．３８ホップが（次式に示すように）存在する。
【００３６】
４ホップ：(8×1÷16×2÷24×3÷15×4)/63＝172/63＝2.27
５ホップ：(8×1÷16×2÷24×3＋32×4＋19×5)/99＝335/99＝3.38
【００３７】
したがって、シンクに流れるトラフィックは、２．７２×１２．６Ｍｂｉｔ／ｓ＝３４．３Ｍｂｉｔ／ｓ（４ホップ）と３．３８×１９．８Ｍｂｉｔ／ｓ＝６６．９Ｍｂｉｔ／ｓ（５ホップ）を要求する。４ホップと比べた、５ホップを使うキャパシティファクタは２．７２／３．３８＝０．８０（または３４．３／６６．９×１００／６４）であり、必要なシンクのファクタは０．６４である（すなわち、キャパシティは２０％だけ減少するが、必要なシンクは３６％少ない）。
【００３８】
様々なネットワーク層の組合せと応用を以下で説明する。以下の５種類の環境条件を検討する。すなわち、密集アーバン、アーバン、セミアーバン、セミルーラル、ルーラルである。ローカルな事情を反映するように、この分類のサブ分類をグローバルスケールで定義することができる。
【００３９】
定義例：
・密集アーバン：都市中心、４階以上のストーリビルディング、通りを除き建物間にスペースなし。建物効率（壁を含む）（フロア全体の合計と使用されるランドエリアのあいだの比として定義される）は１．００を越えている。
・アーバン：都市中心近くのエリア。２−４階のストーリビルディング。建物のあいだに若干のオープンスペースが存在していることもある。建物効率は０．５０から１．００のあいだ。
・セミアーバン：小都市の中心、１−３階のビルディング。建物の周りにはかなりのオープンスペースが存在する。建物効率は０．３０と０．５０のあいだ。
・セミルーラル：一戸建て、１−２階の建物。かなりの空きスペース有り。木やフェンスによって視界が制限されていることもある。建物効率は０．１０と０．３０のあいだ
・ルーラル：建物はエリアのわずかな部分しか占めていない。建物効率は０．１０未満（通常はもっと低い）
これら５つの異なる環境の利用状況シナリオを以下で説明する。明らかにどの場合でも任意の組合せを利用できるが、ビジネスケース（事業の観点での）パラメータとエコノミックス（経済性）により、特定の組合せが選択される。したがって、フレキシブルネットワーク展開の主要問題の１つは、適切なネットワークエレメントを選択することよって処理することができる。
【００４０】
密集アーバンエリアは、とくにＬＯＳ（見通しライン）が要求される場合、難しい無線環境である。通常、企業が進出するのはダウンタウンエリアである。したがって、キャパシティ要求はかなり高くなる。このハイキャパシティにＬＯＳが必要であるが、手配には手間がかかるので、この環境では無線ソリューションは大きな障害に突き当たる。しかし、ＰＴＰ層無線を使って、高い費用効率でオフィスビルディングを接続することができる。ＡＭＴを使って、モバイルユーザにサービスを提供することができる。
【００４１】
アーバンエリアは、おそらく最も多数の顧客に有用な無線環境を提供する。したがって、ＬＯＳの確立は密集アーバンエリアよりもずっと高いので、コンセプトをフルに活用することができる。顧客が要求するキャパシティが低い
場合、ＰＴＰ層を省くことができる。
【００４２】
セミアーバンエリアでは、アクセスはＡＭＴによって、トランスポートはＰＭＴによって扱われるのが最も良い。より高いキャパシティが要求され、ＰＴＰ無線に距離も適している場合、フルコンセプトを検討することができる。企業ユーザだけを引き付けるＰＭＴソリューションだけが実施可能である。
【００４３】
セミルーラルエリアには、主に一般家庭ユーザが住んでいる。通常エリアはキャパシティニーズと比べてかなり大きいので、ＰＴＰ層は必要ない。一般ユーザへの最後の１マイルアクセスには、ＡＭＴベースのアプローチで充分である。大きなキャパシティを要求する顧客にサービスを提供する場合のソリューションは、ＰＭＴである。
【００４４】
ルーラルエリアの顧客密度は非常に低い。ＰＭＴが最も適している。安価な無線が望まれており、低いスループットでも問題ない場合には、指向性アンテナとともにＡＭＴ無線を使うことができる。この場合のネットワークトポロジは、特定のケースに完全に依存するが、多足型のスター、シンプルメッシュ、またはこれらの組合わせとなる（図６を参照）。
【００４５】
図７から図１０は、アーバン環境でのＡＭＴの展開を示している。この環境では、ＮＬＯＳ（図の鎖線）オペレーションが有益であり、すべての潜在顧客に対応できる。初期実装後は顧客ベースや顧客数が成長すれば、ＮＬＯＳオペレーションに対する必要性も徐々に減少する。あるレベルでは、ＬＯＳオペレーションだけが検討対象になるかもしれない。この段階で、追加トポロジ（たとえば、６０  ＧＨｚ無線）が導入されることもありうる。
【００４６】
顧客密度が高くなればなるほど、セルのサイズは小さくなる。これは、システムのトランスミッタの伝送レンジを制限するためにパワーコントロールに制限を課することによって実現できる。伝送パワーは、情報が必要なレベルの精度で通過するのに最低限必要なレベルまで連続的に調整することができる。これは、干渉減少効果をもっている。しかし、パフォーマンスは、スペースダイバーシティ（指向性アンテナ）を使うことによって便利に強化することができる。無線リンクの他の端の位置に従ってビーム方向を調整することができるので、この場合には、従来の指向性アンテナは望ましくない。スマートまたはセミスマートアンテナが望ましい。
【００４７】
ＬＯＳ確率が上がった場合、指向性アンテナと高度周波数再利用方式が要求されるかもしれない。その場合、ＬＯＳ内にエンドポイントが存在しているばかりでなく、他のデバイスの数も増加する。これは、狭くなっていくセルに対する制限要因である。したがって、伝播特性がわるく、利用可能な帯域幅が大きいシステムが予想される。このケースでは、固定設置先には光伝送を検討することもありうる。
【００４８】
ルーラルエリアでは、顧客密度は非常に小さいこともある。レンジの拡張に対する明確なニーズが存在している。この場合、ＡＭＴをＬＯＳ方式で展開することができる（ＬＯＳは一般にルーラルエリアで簡単に達成でき、したがって制約も弱い）。これには、高い位置にアンテナを設置したり、専門家によるアンテナの設置や調整が必要になることがある。高利得指向性アンテナを任意に使って、範囲をさらに拡張することができる。しかし、冗長パスを作成できる場合、メッシュ機能を使うことができる（図１１を参照）。
【００４９】
ＰＭＴはＡＭＴのシンク層として機能することができなければならないので、各ＰＭＴノードのキャパシティは、（現在のレベルデータスループットの一般的な場合）少なくとも１２．８Ｍｂｐｓ（４ホップの最大メッシュの場合に相当）、または２０．０Ｍｂｐｓ（５ホップの最大メッシュの場合に相当）でなければならない。したがって、スタンドアロン応用としては、ＰＭＴは通常専用（有線または無線）ＬＡＮをもっている企業または集合住宅向けのバックホールネットワークの最下位層として、または大学キャンパスの複数の建物を接続するＭＡＮとして機能する。
【００５０】
ネットワークが完全に孤立していることはきわめて稀であるので、ＰＭＴは実際には無線ＰＴＰノード及び／又は有線ネットワークバックボーンとともに提供される。
【００５１】
スループットを下げることによりフレキシブルに範囲を広げ、（セミ）ルーラルエリアの顧客にアクセスを提供するために、ＰＭＴ層を一次層として使用することができなければならない。
【００５２】
ＰＴＰ層は、先のＰＭＴのバックボーンネットワークとして、また非常に高いデータレートを要求する顧客に対して、またこれらの組合せに対してアクセスポイントとして機能しうるハイスループット（＞１００Ｍｂｐｓ）ポイントツーポイントリンクから構成される。この層に対して唯一実施可能なシンクは、有線「イントラネットバックボーン」である。
【００５３】
先のＰＭＴの場合と同様に、スループットとレンジのあいだのトレードオフが緩和されるので、顧客密度の高い（アーバン）エリアと顧客密度の低い（ルーラル）エリアでの効率的な使用が可能になる。
【００５４】
図３に示したコンセプト全体の展開は、一般顧客だけ、または一般顧客と企業顧客からなるアーバンエリアで最も実施可能性が高い。その際、ＡＭＴを展開し、一般家庭ユーザやスループット要求の低い企業顧客に低コスト接続を提供することができる。また、ＰＭＴは、ＡＭＴのシンク層としての役割を果たし、スループットに対する適度な要求をもつ企業にとってのアクセスを容易にする。この場合ＰＴＰ層はＰＭＴへのバックホール層の役割を果たし、スループットに対する高い要求をもつ企業にとってのアクセスを容易にする。
【００５５】
システムの各層への可能なスペクトル割り当ての例を以下で示す。
【００５６】
ＡＭＴは（米国では）Ｕ−ＮＩＩバンド（Part 15, Subpart Eにおいて規制）で実装される。このバンドには、それぞれ５．１５、５．２５、５．７２５ＧＨｚで１００ＭＨｚの３つのスロットが割り当てられている。ＩＳＭバンド規制を満す場合、追加の５０ＭＨｚが利用できる（５．７２５．−５．８７５ＧＨｚＩＳＭ）。このバンドにはライセンスが不要なので、装置を素早くそして柔軟に展開することができる。
【００５７】
ＡＭＴ伝送は、コントロールスロットとデータスロットから構成されている（以下を参照）。コントロールスロットの伝送は、任意にオペレータが選択できる、一番高いバンドのいずれかのチャネルで行なわれる（これは、このバンドでの最も高いパワーの量による）。このコントロールスロットの伝送中は、すべての他のチャネルはサイレント状態にある。残りの時間でデータスロットがスケジューリングされ、すべてのチャネルに配分される。ここで、スケジューリングはそのチャネルでの最大許容パワーを考慮に入れて実行される。
【００５８】
以下の表は、米国での本システムの実装例についての、可能なＵ−ＮＩＩバンドとパワー規制を示している。
【表１】
0004852208.tif 000002
【００５９】
また、ＡＭＴは、２．４−２．４８３５ＧＨｚＩＳＭバンドで実装されることもある（図１２を参照）。このバンドは、５００ｋＨｚの６ｄＢ帯域幅を最低要求し（ＩＥＥＥ  ８０２．１６システム要件ｖ４を参照）、１ワットのピーク出力パワー（全方向性）に対応している。ＷＬＡＮ標準（IEEE Std 802.11-1999とETSI/BRAN HIPERLAN、Type 2「無線ブロードバンドアクセスの要件とアーキテクチャ」、TR 101 031, v2.2.1）は、このバンドを１３（ヨーロッパ）または１１（米国）のチャネルの５ＭＨｚチャネルに分割しているが、これは規制要件ではない。割り当てスペクトルが制限されている場合、拡散を抑え（帯域幅要求は下がるが、スループットも下がる）、現在説明しているシステム例を採用することもできる。
【００６０】
ＭＭＤＳバンドで展開するという代替策もある（図１３を参照）。
【００６１】
ＰＭＴ層は、ＬＭＤＳバンドで実装することができる。その割り当てを図１４に示した。このバンドは、Part 101によって規制されており、ライセンスが必要である。
【００６２】
ＰＴＰ層の最適スペクトル位置は、使用されるトポロジに大きく依存している。たとえば、従来のマイクロウェーブリンクや赤外線での実装が可能である。一般に、ＰＴＰリンクでは、ある地域における周波数バンドのためのライセンスではなく、各リンクに対して別個のライセンスが必要になる。
【００６３】
ＰＴＰシステムに対するＩＴＵスペクトル割り当て勧告は、１ＧＨｚから５０ＧＨｚまでの範囲全体で定義されている（勧告ITU-R F.746-4無線中継システムのための無線周波数チャネル割り当て、１９９９を参照）。以下の式は、あるビットレート（Ｒ）に対して必要なチャネル帯域幅（Ｂ）を定義している。
【数１】
0004852208.tif 000003
ここで、αは、コサインロールオフファクタ（通常０．２−０．５）であり、Ｒはビットレート、Ｍは変調レベルの数を示している。たとえば、６４−ＱＡＭでの１５５Ｍｂｉｔ／ｓ無線は、４０ＭＨｚの帯域幅を要求する。
【００６４】
ＰＭＴ層はＡＴＭ層と同じトランスポートプロトコルをサポートすることが望ましい。
【００６５】
ＰＭＴにおけるネットワーク管理は、ネットワーク運営業者がオンサイト保守作業なしでリモートデバイスのパラメータやプロトコル機能を変えられるようにすることを目的としている。そのために、すべてのデバイスはＳＮＭＰ対応になっているので、運営業者はＦＴＰを使ってデバイスにソフトウェアを転送することができる。
【００６６】
この層では、ネットワーク管理により、ネットワーク運営業者は多くの手動設定なしで便利にノードを追加することができる。たとえネットワークが新しいノードに自己適応しない場合でも、ＮＭＳは周辺装置のどのパラメータを変更すべきかを決めることができなければならない。
【００６７】
この層のネットワーク管理は、以下で説明するネットワーク管理全体の一部である。
【００６８】
現在のＬＭＤＳシステムとは異なり、ＰＭＴ層は、シンクへの各ノードの直接リンク（物理的に直接あるいはリピータ経由）を要求しない。したがって、信頼性と柔軟性が高まっている。メッシュトポロジでのリンク冗長性により、信頼性が向上している。
【００６９】
本システムでは、ＰＭＴとＡＭＴの組合わせにより、大きな利点が得られる。最後の１マイルアクセスは、安価なＲＦ技術で実装でき、厳しいＬＯＳ要件をもたないＡＭＴ無線リンクと機器によって処理されるので、ＰＭＴ無線をより安価に提供でき、ネットワークのプランニングも容易になる。また、これにより、ピュアなＬＭＤＳシステムの場合よりも精緻なソリューションが可能になり、ＬＭＤＳソリューションに対するＰＭＴ層のパフォーマンスと展開メリットが提供される（範囲の拡大、スループットの向上、干渉耐性など）
【００７０】
ＰＴＰ層は、専用のハイキャパシティリンクを提供することも目指している。これが、リンクエコノミックによってサポートされる場合、ケーブルやファイバの代わりになると見なすことができる。また、ＰＴＰは自分の有線インフラをもっていない運営業者にとって有用であり、高速展開が必要な場合にも有用である。
【００７１】
本システム例でのＰＴＰ層スループットの範囲は、１５５Ｍｂｉｔ／ｓおよびその倍数から１Ｇｂｉｔｓ／までである。赤外線、無線、その他の有線リンクを使うことができる。一般的なリンクレンジは５００ｍ以下である。
【００７２】
ＰＴＰ層リンクは、実際に１つ１つ展開することができる。ライセンスバンドを使うのが望ましい。可用性と信頼性の値は、有線バックボーンの値に等しいと見なすことができる。
【００７３】
ＰＴＰ層で（修正を加えて）使うことができる無線としては、Ｎｏｋｉａ  Ｐｏｗｅｒ  Ｈｏｐｐｅｒ（１８and２６ＧＨｚ）とＮｅｒａ  ＮＬ２９０（４−１３ＧＨｚ）を挙げることができる。
【００７４】
ネットワーク管理は、以下の特徴を促進するのが望ましい。
・構成管理−構成管理プロトコルによって、運営業者はＩＰアドレス、ＲＸ／ＴＸパラメータなどの設定することができる。
・障害管理−運営業者は装置のエラーや警告ログにアクセスし、装置をリセットしたりシャットダウンすることができる。プロトコルにより、運営業者は様々なレポートレベルを設定したり、中央ネットワーク管理システムにレポートされるべきエラーの重大度を設定することができる。
・パフォーマンス管理−各デバイスのパフォーマンス管理プロトコルが、装置のリンク品質を監視する。装置は、長期間アクセス不可能なリンク品質を運営業者の中央管理システムにレポートするように設定することができる。こうした機能は、一般的にはＡＭＴ装置には望まれていないが、ＰＭＴやＰＴＰ層の装置にはとくに望ましい。
・セキュリティ管理−セキュリティ管理プロトコルにより、運営業者は各装置にキーを設定し、各装置のキーを検証することができる。各装置は、アクセス試行を検証できなければならない。
・アカウンティング管理−アカウンティング管理プロトコルにより、運営業者はある装置からのトラフィックの最大スループットを設定できるようになる。これには、トラフィック全体ばかりでなく、バースティスループットの制限も含まれる。
・フロー管理−運営業者はトラフィックの方向を指定し、自動ルーティングプロトコルを無効にすることができる。
・アップグレード管理  −  ネットワーク運営業者は、ユニキャストにより特定の装置の、あるいはマルチキャストにより複数の装置のソフトウェアを更新することができる。
【００７５】
こうしたすべての機能は、１つのＮＭＳの運営業者が利用できなければならない。また、装置が稼働中でもアクセス可能でなければならない（但し、短時間のあいだ、装置のオペレーションを停止しなければならない特定のアップグレード管理機能や障害管理機能は例外である）。
【００７６】
ここで説明したネットワークは、「インターネットアプリケーション」、すなわちＦＴＰやウェッブブラウジングのような従来型のアプリケーション、そしてVoice over IPやオーディオ／ビデオストリーミングのようなタイムクリティカルなアプリケーションのトランスポートに主に使われると予想される。ＩＰＳＥＣなどのセキュリティを要求するアプリケーション、マルチキャストアプリケーション、そしてブロードキャストアプリケーションもサポートされる。
【００７７】
本システムの主な利点は、プロバイダが顧客に提供できるサービスの数や接続可能な装置の範囲ばかりでなく、ネットワークの適応と展開の柔軟性に存する。
【００７８】
本システムが少なくとも１５５Ｍｂｓｐまでのトラフィック集中化のためのフレキシブルな無線ソリューションを提供しているという事、また新しいシンクが追加されるとシステムが自分自身を再構成するという事は、サービスプロバイダには顧客の帯域幅要求に応え、必要に応じてネットワークをスケールアップできるフレキシブルなツールが提供されるということを意味している。これに対し、通常の有線ソリューションは、大きな投資によってのみキャパシティを増やすことができるので、何年も先の固定キャパシティの見積もりが必要となる。
【００７９】
旧システムに対する本システムの適応性とスケーラビリティの柔軟性により、サービスプロバイダは現在の要求に自分のネットワークを対応させることができ、トラフィックパターンが変化した場合にだけ、簡単にネットワークを変更できるので、柔軟な展開が可能になる。これにより、プロバイダは有線ソリューションの場合よりもかなり少ない投資で始めることができる。
【００８０】
ＣＰＥ装置は本来短い距離の（完全または一部）ＬＯＳ使用のためのものであるので、本システムのＣＰＥのＲＦ部分のコストをかなり低く抑えることができる。また、基本アクセススキーマはＤＳＳＳであるが、ＯＦＤＭのような代替ハイパフォーマンス（および、より高価な）スキームも任意に利用できるので、パフォーマンスやコストの異なる装置をネットワークに簡単に接続し、装置の数を増やすことができる。さらに、ＡＭＴはＩＳＭバンド用である。そのためのＲＦ機器は、ＬＭＤＳバンドを使うＰＭＴ装置よりもかなり安価である。したがって、本システムの階層構造により、ピュアなＬＭＤＳバンドベースのネットワークと比べてコスト削減が可能である。
【００８１】
本システムのデザインそのものにより、サービスプロバイダは様々なサービスパッケージを提供できるようになる。これは、ユーザプライオリティにより、プロバイダは特定の顧客を優先したりフレキシブルな最大帯域幅を割り当てることができるばかりでなく、システムのフルコンセプトがサービスの３つの層から構成されていることによる。これによって、プロバイダはシステムの機能を変えることなく、要求の控え目な顧客をＡＭＴに接続し、要求の厳しい顧客をＰＭＴまたはＰＴＰ層に接続することができる。
【００８２】
接続冗長性により、本システムは、たとえばスターネットワークやツリーネットワークよりも高い障害耐性をもつことができる。リンクが切れた際に、本システムの装置はトラフィックを別のリンクにルーティングし直すことができる。トラフィックは（効率はあまり良くないが）他のシンクノードに振り向け直すことができるので、シンクノード障害が発生しても、リンクが喪失されることはない。
【００８３】
ＣＳＭＡやその他のコンテンションベースのアクセスプロトコルに依拠しているネットワークは、アクティブ装置の数が増えると、ブレークダウンしたり、スループットが大きく下がることがある。これは、衝突の確率の増加とバックオフメカニズムによるものである。しかし、本システムは、予約メカニズムを使っているので、このような影響を受けない。たとえ装置の数がスーパフレームで利用可能なコントロールスロットの数と比べて大きく増加しても、本システムのスーパフレームサイズの再定義により、コントロールスロットの増加に対応でき、増加した装置へのアクセスが可能になる。他方で、少ない数の装置しか存在していない場合、リソースの浪費を避けるために、スーパフレームを再定義することができる。
【００８４】
必要に応じて装置を干渉に対して感度の低い変調に切り替えるとともに、リンク品質が充分である場合にハイスループット変調を選択することができる変調アジリティが提供信頼性をさらに改善することができる。
【００８５】
この信頼性向上は、スペクトル分析が干渉の多いチャネルを検出し回避することができるＦＦＴエンジン（いずれにせよＯＦＤＭ実装とともに使うために提供される）を使うことによって、提供することができる。
【００８６】
本システムの高位層が、一般に伝搬ロスが非常に厳しい高周波数レンジでのみ利用可能な、かなりの量の帯域幅を要求することがある。これが、この高位層リンクのレンジを制限することがある。したがって、高位層は、いくらか長いリンク長を要求する低位層にも及ばなければならないので、システム設計の際には注意しなければならない。この問題は、シンク、したがってその上の層のノードが近くにまとまっているのでＡＭＴが高密度である場合には、あまり大きな問題である。
【００８７】
また、発生しうる遅延の処理に注意しなければならない。たとえば、多層および（メッシュ層での）マルチホップソリューションにより、本システムでのＣＰＥ−ＰＯＰ遅延は、単層ネットワーク（多くのケーブル配線を必要とする）と比べて大きいことがある。また、ＡＭＴでの適合ルーティングにより、２つのノードのあいだでのホップの数が変わり、ピアツーピア遅延の予測が難しくなることがある。
【００８８】
本システムは以下のことによってさらに強化することができると予想される。（ｉ）ハイブリッドＡＲＱの使用
（ii）アンテナダイバーシティ、調整可能アンテナローブ指向、スマートアンテナ、セミスマートアンテナなどのコンセプト
（iii）ネットワークの固定側面を利用するＰＭＴプロトコルの使用（とくにナローバンドアンテナが使われ、ノードからのマルチキャストが不可能な場合）
（iv）（たとえばフレーム長に等しい期間）低調波を回避するための、準ランダムスロット位置での、あるスキームの使用
【００８９】
以下の略語を本書で用いた。
ＡＧＣ  適用利得制御
ＡＭＴ  アドホックメッシュ層
ＡＲＰ  Address Resolution Protocol
ＢＲＡＮ  ブロードバンド無線アクセスネットワーク
ＣＣＩＴＴ  国際電信電話諮問委員会
ＣＣＡ  Carrier Controlled Access
ＣＣＫ  Complementary Code Keying
ＣＰＥ  顧客端末
ＣＲＣ  巡回冗長コード
ＣＳＭＡ  Carrier Sense Multiple Access
ＤＳＳＳ  Direct Sequence Spread Spectrum
ＤＳＬ  デジタル加入者回線
ＥＴＳＩ  ヨーロッパ電気通信規格研究所
ＦＣＣ  連邦通信委員会（米国）
ＦＦＴ  高速フーリエ変換
ＩＣＭＰ  Internet Control Message Protocol
ＩＰ  Internet Protocol
ＩＰＳＥＣ  Secure Internet Protocol
ＩＳＤＮ  総合デジタル通信網
ＩＳＭ  Industry, Science & Medical
ＩＳＰ  インターネットサービスプロバイダ
ＩＴＵ  国際電気通信連合
ＬＡＮ  ローカルエリアネットワーク
ＬＭＤＳ  ローカルマルチポイント配信サービス
ＬＯＳ  視野方向
ＭＡＮ  メトロポリタンアクセスネットワーク
ＭＭＤＳ  マルチメディア配信システム
ＮＬＯＳ  Non Line of Sight
ＮＭＳ  ネットワーク管理システム
ＯＦＤＭ  直交周波数分割変調
ＰＡＮ  パーソナルアクセスネットワーク
ＰＭＴ  事前構成済みメッシュ層
ＰＭＴ  ポイントツーマルチポイント
ＰＯＰ  Point of Presence
ＰＰＰ  Point to Point Protocol
ＰＴＰ  ポイントツーポイント
ＱＡＭ  直交振幅変調
ＱｏＳ  Quality of Service
ＲＦ  無線周波数
ＲＩＰ  Router Information Protocol
ＲＸ  受信
ＳＬＩＰ  Serial Line Internet Protocol
ＳＮＭＰ  Simple Network Management Protocol
ＳＯＨＯ  スモールオフィス、ホームオフィス
ＴＣＰ  Transmission Control Protocol
ＴＦＴＰ  Trivial File Transfer Protocol
ＴＸ  送信
ＵＤＰ  User Datagram Protocol
Ｕ−ＮＩＩ  Unlicensed National Information Infrastructure
ＷＬＡＮ  無線ローカルエリアネットワーク
ＷＬＬ  無線ローカルループ
【００９０】
本発明は、それがここで請求している発明に関係があるかどうかに拘らず、明示的または暗黙的にここに開示された機能または機能の組合わせ、またはその一般化を含む。以上の説明から、本発明の範囲内で様々な変更を行ないうることは、技術に習熟した者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本ＢＲＡＮシステムの構成を図式的に示している。
【図２】  図２は、本発明の一実施形態に従ったシステムの構成を図式的に示している。
【図３】  図３は、図２のシステムをより詳細に示している。
【図４】  図４は、メッシュおよびメッシュ型ネットワークトポロジの例を示している。
【図５】  図５は、本システムのホップを示している、ノードの方形格子を示している。
【図６】  図６は、都市ネットワークトポロジを示している。
【図７】  図７は、２５の顧客をもつアドホックメッシュネットワークを示している。
【図８】  図８は、５０の顧客をもつアドホックメッシュネットワークを示している。
【図９】  図９は、１００の顧客をもつアドホックメッシュネットワークを示している。
【図１０】  図１０は、２００の顧客をもつメッシュネットワークを示している。
【図１１】  図１１は、都市に適用されるメッシュネットワークを示している。
【図１２】  図１２は、ＩＭＳスペクトルバンド割り当てを示している。
【図１３】  図１３は、米国の場合のＭＭＤＳ帯域幅割り当てを示している。
【図１４】  図１４は、米国の場合のＬＭＤＳ帯域幅割り当てを示している。
【図１】
0004852208.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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