(57)【要約】【課題】ｍｍ波ネットワーク内のビーコニングのための向上した機構を提供する。【解決手段】メッシュネットワーク内の通信のための装置及び方法において、低減されたシグナリングオーバヘッドを提供する。通信では、２つの異なるビーコン信号を用いる。ピアビーコンは、時間同期及びリソース管理情報を含み、１つ又はそれ以上の隣接するピア局間の既存のリンクを維持する。一方、別個のネットワーク発見ビーコンは、メッシュネットワークを識別するメッシュネットワークプロファイル情報を含み、メッシュネットワークに参加したい無線通信局のネットワーク発見を助ける。実施形態では、ピア局間の協調は、どの局がネットワーク発見ビーコンを送信するべきかを決定して、任意の所与の期間に、全ての局が発見ビーコンを送信する必要があるとは限らないようにすることを説明する。【選択図】図１９
2020532232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メッシュネットワーク内の無線通信のための装置であって、
（ａ）各々が異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性送信を利用して、他の無線通信局と無線通信するように構成される無線通信回線と、
（ｂ）前記無線通信回線に結合されるプロセッサと、
（ｃ）前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶する非一時的メモリと、
を備え、
（ｄ）前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、
（ｉ）第１のタイプのビーコン、すなわち、ピアビーコンを送信するステップであって、前記ピアビーコンは、時間同期及びリソース管理情報を含み、前記メッシュネットワーク内の１つ又はそれ以上の隣接するピア局間の既存のリンクを維持する、ステップと、
（ｉｉ）第２のタイプのビーコン、すなわち、ネットワーク発見ビーコンを送信するステップであって、前記ネットワーク発見ビーコンは、前記メッシュネットワークを識別するメッシュネットワークプロファイル情報を含み、前記メッシュネットワークに参加するために無線通信局のネットワーク発見を助ける、ステップと、
を含むステップを実行する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記指向性送信は、メッシュネットワーク発見のスキャン及び前記メッシュネットワーク内のピア局間のリンクの維持を助けることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記第１のタイプのビーコンを、ピア位置に基づいて、前記複数のアンテナパターンセクタから、減少された数のアンテナセクタ方向に送信することを実行することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記メッシュネットワーク内の局間の協調を利用して、前記第２のタイプのビーコンを送信することを実行することによって、全ての局が前記第２のタイプのビーコンを送信する必要があるとは限らないことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、更に、アクティブスキャン又はパッシブスキャンのいずれかを利用して、近隣の利用可能なネットワークを探索し、前記メッシュネットワークに参加する意図を通知する信号を送信することによって、前記ネットワーク発見ビーコンの受信に応答することを含むステップを実行することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、更に、前記メッシュネットワークに参加する意図を通知する信号を送信することを含むステップを実行し、前記メッシュネットワークに参加する意図を通知する前記信号を受信する前記メッシュネットワーク内の少なくとも１つの局は、前記メッシュネットワークに参加するために探索する局に向けて発見ビーコンを送信することをスケジュールすることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、更に、前記メッシュネットワークに参加する意図を通知する前記信号を送信する前記局から受信される情報のサブセットを、前記メッシュネットワークのスケジューリングエンティティに送信することを含むステップを実行し、前記メッシュネットワークの前記スケジューリングエンティティは、前記ネットワーク内の局から情報を収集し、送信時間及び少なくとも１つの送信局を決定して、前記発見ビーコンを発生し、これらの局に、前記発見ビーコンの送信時間についての通知を送信することを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、更に、前記メッシュネットワークの前記スケジューリングエンティティから受信される前記送信時間に発見ビーコンを送信せよという命令に応じて、発見ビーコンを送信することを含むステップを実行することを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、更に、隣接するピア局から前記メッシュネットワークに新たに参加する局に関する情報を収集し、発見ビーコンの送信のタイミングを決定し、前記決定されたタイミングで発見ビーコンを送信することを含むステップを実行することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、更に、前記メッシュネットワーク内の局間のネットワークアナウンスメントフレームの送信を協調させることを含むステップを実行し、前記協調に応じて、前記メッシュネットワーク内の前記局の少なくとも１つは、データ送信期間中に、新ノードに向けて、全ての方向に、前記ネットワークアナウンスメントフレームを送信して、ネイバー発見を支援することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
メッシュネットワーク内の無線通信のための装置であって、
（ａ）各々が異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性送信を利用して、他の無線通信局と無線通信するように構成される無線通信回線と、
（ｂ）前記指向性送信は、メッシュネットワーク発見のスキャン及び前記メッシュネットワーク内のピア局間のリンクの維持を助け、
（ｃ）前記無線通信回線に結合されるプロセッサと、
（ｄ）前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶する非一時的メモリと、
を備え、
（ｅ）前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、
（ｉ）第１のタイプのビーコン、すなわち、ピアビーコンを送信するステップであって、前記ピアビーコンは、時間同期及びリソース管理情報を含み、前記メッシュネットワーク内の１つ又はそれ以上の隣接するピア局間の既存のリンクを維持し、前記第１のタイプのビーコンは、ピア位置に基づいて、前記複数のアンテナパターンセクタから、減少された数のアンテナセクタ方向に送信される、ステップと、
（ｉｉ）第２のタイプのビーコン、すなわち、ネットワーク発見ビーコンを送信するステップであって、前記ネットワーク発見ビーコンは、前記メッシュネットワークを識別するメッシュネットワークプロファイル情報を含み、前記メッシュネットワークに参加するために無線通信局のネットワーク発見を助け、前記第２のタイプのビーコンは、前記メッシュネットワーク内の局間の協調の後に送信されて、全ての局が前記第２のタイプのビーコンを送信する必要があるとは限らないようになっている、ステップと、
を含むステップを実行する、
ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、更に、アクティブスキャン又はパッシブスキャンのいずれかを利用して、近隣の利用可能なネットワークを探索し、前記メッシュネットワークに参加する意図を通知する信号を送信することによって、前記ネットワーク発見ビーコンの受信に応答することを含むステップを実行することを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、更に、前記メッシュネットワークに参加する意図を通知する信号を送信することを含むステップを実行し、前記メッシュネットワークに参加する意図を通知する前記信号を受信する前記メッシュネットワーク内の少なくとも１つの局は、前記メッシュネットワークに参加するために探索する局に向けて発見ビーコンを送信することをスケジュールすることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、更に、前記メッシュネットワークに参加する意図を通知する前記信号を送信する前記局から受信される情報のサブセットを、前記メッシュネットワークのスケジューリングエンティティに送信することを含むステップを実行し、前記メッシュネットワークの前記スケジューリングエンティティは、前記ネットワーク内の局から情報を収集し、送信時間及び少なくとも１つの送信局を決定して、前記発見ビーコンを発生し、これらの局に、前記発見ビーコンの送信時間についての通知を送信することを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、更に、前記メッシュネットワークの前記スケジューリングエンティティから受信される前記送信時間に発見ビーコンを送信せよという命令に応じて、発見ビーコンを送信することを含むステップを実行することを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、更に、隣接するピア局から前記メッシュネットワークに新たに参加する局に関する情報を収集し、発見ビーコンの送信のタイミングを決定し、前記決定されたタイミングで発見ビーコンを送信することを含むステップを実行することを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１７】
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、更に、前記メッシュネットワーク内の局間のネットワークアナウンスメントフレームの送信を協調させることを含むステップを実行し、前記協調に応じて、前記メッシュネットワーク内の前記局の少なくとも１つは、データ送信期間中に、新ノードに向けて、全ての方向に、前記ネットワークアナウンスメントフレームを送信して、ネイバー発見を支援することを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１８】
メッシュネットワーク内の無線通信の方法であって、
（ａ）第１のタイプのビーコン、すなわち、ピアビーコンを送信するステップであって、前記ピアビーコンは、時間同期及びリソース管理情報を含み、各々が異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性送信を利用する無線通信局のメッシュネットワーク内の１つ又はそれ以上の隣接するピア局間の既存のリンクを維持する、ステップと、
（ｂ）第２のタイプのビーコン、すなわち、ネットワーク発見ビーコンを送信するステップであって、前記ネットワーク発見ビーコンは、前記メッシュネットワークを識別するメッシュネットワークプロファイル情報を含み、前記メッシュネットワークに参加するために無線通信局のネットワーク発見を助ける、ステップと、
を含む、ことを特徴とする方法。
【請求項１９】
更に、前記ピアビーコンを、ピア位置に基づいて、前記複数のアンテナパターンセクタから、減少された数のアンテナセクタ方向に送信することを含むことを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
更に、前記メッシュネットワーク内の局間の協調を利用して、前記発見ビーコンを送信することを含むことによって、全ての局が前記発見ビーコンを送信する必要があるとは限らないことを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願の相互参照〕
[0001]  本出願は、２０１７年８月２５日に出願された米国仮特許出願第６２／５５０，０２８号に対する優先権及びその利益を主張するものであり、この仮特許出願はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。
【０００２】
〔連邦政府が支援する研究又は開発に関する記述〕
[0002]  適用なし
【０００３】
〔コンピュータプログラムによる添付物の引用による組み入れ〕
[0003]  適用なし
【０００４】
〔著作権保護を受ける資料の通知〕
[0004]  本特許文書中の資料の一部は、米国及びその他の国の著作権法の下で著作権保護を受けることができる。著作権の権利所有者は、米国特許商標庁の一般公開ファイル又は記録内に表されるとおりに第三者が特許文献又は特許開示を複製することには異議を唱えないが、それ以外は全ての著作権を留保する。著作権所有者は、限定するわけではないが、米国特許法施行規則§１．１４に従う権利を含め、本特許文献を秘密裏に保持しておくあらゆる権利を本明細書によって放棄するものではない。
【０００５】
[0006]  本開示の技術は、一般に、局間の指向性無線通信に関し、具体的には、マルチホップリレー指向性無線通信ネットワーク内のビーコンシグナリングのより効率的な使用に関する。
【背景技術】
【０００６】
[0008]  メッシュネットワーク及びメッシュネットワークと非メッシュネットワークの混合を含むミリメートル波長（ｍｍ波又はｍｍＷ）無線ネットワークは、ますます重要になってきている。より高い容量の必要により、ネットワークオペレータは、高密度化の考えを採り入れ始めた。現在のサブ６ＧＨｚ無線技術の使用は、高いデータ要求に対応するのに十分ではない。１つの代替法は、３０〜３００ＧＨｚ帯域のミリメートル波帯域（ｍｍＷ）内で、追加のスペクトルを利用することである。
【０００７】
[0009]  ｍｍＷ無線システムを可能にするには、一般に、高周波数帯域のチャネル障害及び伝搬特性に適切に対処する必要がある。高いフリースペースパス損失、高い透過損失、反射損失及び回析損失は、利用可能なダイバーシティを低減し、非見通し内（ＮＬＯＳ：non-line-of-sight）通信を制限する。ｍｍＷの小さい波長によって、実用的な寸法の高いゲインの電子操向可能な指向性アンテナの使用を可能にする。これにより、十分なアレイゲインを与えて、パス損失を克服し、受信機での高い信号対雑音比（ＳＮＲ）を確保することができる。ｍｍＷ帯域を用いる高密度の展開環境内の指向性メッシュネットワークは、ノード間の信頼できる通信を実現し、見通し内通信（line-of-sight）チャネルの制約を克服する効率的な方法である。
【０００８】
[0010]  始動する新局ノードは、発見する隣接するノード及び参加するネットワークを探している。ノードのネットワークへの最初のアクセスのプロセスは、隣接するノードをスキャンし、局地的な近傍の全てのアクティブノードを発見することを含む。これは、参加する特定のネットワーク／ネットワークのリストを探索する新ノードを介して、又はブロードキャスト要求を送信して、新ノードを受け入れる任意の既に確立されたネットワークに参加する新ノードによって行うことができる。
【０００９】
[0011]  メッシュネットワークに接続するノードは、隣接するノードを発見して、ゲートウェイ／ポータルメッシュノードに到達する最良の方法、及びこれらの隣接するノードの各々の機能を決定する必要がある。新ノードは、特定の期間に、全てのチャネルに、発見し得る隣接するノードがあるかどうか調べる。その特定の時間の後、アクティブノードが検出されない場合、新ノードは、次のチャネルをテストするために移動する。ノードが検出されると、新ノードは、規制ドメイン（ＩＥＥＥ、ＦＣＣ、ＥＴＳＩ、ＭＫＫ等）で動作するためのＰＨＹを構成するのに十分な情報を収集する。このタスクは、更に、指向性送信により、ｍｍＷ通信に課題がある。このプロセスの課題は、以下のように要約することができる。すなわち、（ａ）周囲のノードＩＤの知識、（ｂ）ビームフォーミングのための最良の送信パターンの知識、（ｃ）衝突及び難聴（deafness）によるチャネルアクセスの問題、及び（ｄ）遮断及び反射によるチャネル障害である。上記のいくつか又は全てを克服するための近隣発見方法を設計することは、ｍｍ波Ｄ２Ｄ及びメッシュ技術の普及を可能にするために最も重要なことである。
【００１０】
[0012]  メッシュネットワーキングのための大抵の既存の技術は、ブロードキャストモードで動作するネットワークのメッシュ発見の解決法に対処するものであり、指向性無線通信を有するネットワークを対象としていない。更に、指向性無線ネットワーク通信を利用するそれらの技術は、多くの場合、ビーコン信号の発生に関して、非常に高いオーバヘッド要求がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
[0013]  したがって、ｍｍ波ネットワーク内のビーコニングのための向上した機構が必要である。本開示は、その必要を満たし、従来技術にまさる更なる利益をもたらす。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
[0014]  著しいシグナリングオーバヘッド又はネイバー発見遅延を引き起こすことなく、メッシュトポロジネットワーク内のｍｍ波通信をセットアップして維持することができることは重要である。開示する技術では、２つの異なるタイプのビーコン信号が利用される。すなわち、（１）通信ビーコン（ピアビーコン）及び（２）発見ビーコンである。これらの２つのビーコンを用いることによって、発見機能とネットワーク維持機能を分離することができるので、ノード局（ＳＴＡ）は、これらの戦略的ターゲットビーコンの各々に、より少ない情報を埋め込む。これらの分離されたビーコンを用いる本装置及び方法を用いることによって、シグナリングオーバヘッドを低減する。
【００１３】
[0015]  開示する技術は、ネイバー発見の目的のために不必要なビーコン送信を低減するべく、ネットワーク内のＳＴＡ間の発見ビーコン送信を協調させる。開示する装置及び方法は、協調が効率的な方法でどのように実行されるべきかについてのルールのセットを規定する。例えば、開示する技術は、通信（ピア）ビーコン送信のセクタの数を減少させて、送信されるビーコンフレームの数を減少させる。開示する技術は、また、低減されたビーコニングオーバヘッドで、パッシブスキャン及びアクティブスキャンの両方を可能にするルールのセットを規定する。これらのルールに基づいて、新局（メッシュネットワークに参加しようとする局）は、制限されたネットワーク遅延で、既存のネットワークを発見することができる。
【００１４】
[0016]  本開示では複数の用語を利用し、これらの意味は、一般に、下記の通りである。
【００１５】
[0017]  Ａ−ＢＦＴ：アソシエーション−ビームフォーミングトレーニング期間；ネットワークに参加する新たな局（ＳＴＡ）のアソシエーション及びＢＦトレーニングに使用される、ビーコンで通知される期間である。
【００１６】
[0018]  ＡＰ：アクセスポイント；１つの局（ＳＴＡ）を含み、関連するＳＴＡの無線媒体（ＷＭ）を介して配信サービスへのアクセスを提供するエンティティである。
【００１７】
[0019]  ビームフォーミング（ＢＦ）：全方向アンテナパターン又は準全方向アンテナパターンを使用しない指向性送信。ビームフォーミングは、対象の受信機における受信信号電力又は信号対雑音比（ＳＮＲ）を改善するために送信機において使用される。
【００１８】
[0020]  ＢＳＳ：基本サービスセット；ネットワーク内のＡＰとの同期に成功した一連の局（ＳＴＡ）である。
【００１９】
[0021]  ＢＩ：ビーコン間隔は、ビーコン送信時間の合間の時間を表す周期的スーパーフレーム期間（cyclic super frame period）である。
【００２０】
[0022]  ＢＲＰ：ＢＦ微調整プロトコル；受信機トレーニングを可能にし、最良の実施可能な指向性通信を達成するために送信機側及び受信機側を繰り返しトレーニングするＢＦプロトコルである。
【００２１】
[0023]  ＢＴＩ：ビーコン送信間隔は、連続するビーコン送信の間の間隔である。
【００２２】
[0024]  ＣＢＡＰ：競合ベースのアクセス期間；競合ベースの拡張分散チャネルアクセス（enhanced distributed channel access: EDCA)を使用する指向性マルチギガビット（ＤＭＧ）ＢＳＳのデータ転送間隔（ＤＴＩ）内の期間である。
【００２３】
[0025]  ＤＴＩ：データ転送間隔；完全なＢＦトレーニングに続いて実際のデータ転送を行うことができる期間である。
【００２４】
[0026]  ＩＳＳ：内部サブレイヤサービス。
【００２５】
[0027]  ＭＡＣアドレス：媒体アクセス制御（ＭＡＣ）アドレス。
【００２６】
[0028]  ＭＢＳＳ：メッシュ基本サービスセット；メッシュ局（ＭＳＴＡ）の自己完結的なネットワークを形成する基本サービスセット（ＢＳＳ）であり、分配システム（ＤＳ）として使用することができる。
【００２７】
[0029]  ＭＣＳ：変調符号化スキーム；ＰＨＹ層データレートに換算できる指数を定義する。
【００２８】
[0030]  ＭＳＴＡ：メッシュ局（ＭＳＴＡ）；メッシュ機能を実装する局（ＳＴＡ）。メッシュＢＳＳ内で動作するＭＳＴＡは、他のＭＳＴＡに配信サービスを提供することができる。
【００２９】
[0031]  全方向性：無指向性アンテナ送信モード。
【００３０】
[0032]  準全方向性：最も広いビーム幅を達成できる指向性マルチギガビット（ＤＭＧ）アンテナ動作モード。
【００３１】
[0033]  受信セクタスイープ（ＲＸＳＳ）：連続する受信間にスイープが行われる、異なるセクタからのセクタスイープ（ＳＳＷ）フレームの受信。
【００３２】
[0034]  ＲＳＳＩ：受信信号強度インジケータ（単位：ｄＢｍ）。
【００３３】
[0035]  ＳＬＳ：セクタレベルスイープフェーズ；イニシエータをトレーニングするためのイニシエータセクタスイープ（ＩＳＳ）、レスポンダリンクをトレーニングするためのレスポンダセクタスイープ（ＲＳＳ）、ＳＳＷフィードバック、及びＳＳＷＡＣＫという４つほどのコンポーネントを含むことができるＢＦトレーニングフェーズ。
【００３４】
[0036]  ＳＮＲ：受信信号対雑音比（単位：ｄＢ）。
【００３５】
[0037]  ＳＰ：サービス期間；アクセスポイント（ＡＰ）によってスケジュールされるＳＰである。スケジュールＳＰは、一定の時間間隔で開始する。
【００３６】
[0038]  スペクトル効率：特定の通信システムにおいて所与の帯域幅で送信することができる情報レートであり、通常、ビット／秒又はヘルツ単位で表される。
【００３７】
[0039]  ＳＳＩＤ：サービスセット識別子；ＷＬＡＮネットワークに割り当てられる名前。
【００３８】
[0040]  ＳＴＡ：局；無線媒体（ＷＭ）への媒体アクセス制御（ＭＡＣ）及び物理層（ＰＨＹ）インターフェイスの単独でアドレス指定可能なインスタンスである論理エンティティ。
【００３９】
[0041]  スイープ：送信機又は受信機のアンテナ構成が送信間で変更される、短期ビームフォーミングインターフレームスペース（ＳＢＩＦＳ）間隔によって分離された一連の送信。
【００４０】
[0042]  ＳＳＷ：セクタスイープは、送信が、異なるセクタ（方向）及び受信信号、強度等について収集された情報で行われる動作である。
【００４１】
[0043]  送信セクタスイープ（ＴＸＳＳ）：連続する送信間にスイープが行われる、異なるセクタを介した複数のセクタスイープ（ＳＳＷ）又は指向性マルチギガビット（ＤＭＧ）ビーコンフレームの送信。
【００４２】
[0044]  本明細書の以下の部分では、本明細書で説明する技術のさらなる態様が明らかになり、この詳細な説明は、本技術の好ましい実施形態を制限することなく完全に開示するためのものである。
【００４３】
[0045]  本明細書で説明する技術は、例示のみを目的とする以下の図面を参照することによって十分に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】ＩＥＥＥ８０２．１１無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）内で実行されるアクティブスキャンのタイミング図である。
【図２】メッシュ局と非メッシュ局の組み合わせを示すメッシュネットワークのノード図である。
【図３】ＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮのメッシュ識別要素を示すデータフィールド図である。
【図４】ＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮのメッシュ構成要素を示すデータフィールド図である。
【図５】ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄプロトコルにおけるアンテナセクタスイープ（ＳＳＷ）の概略図である。
【図６】ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄプロトコルにおけるセクタレベルスイープ（ＳＬＳ）のシグナリングを示すシグナリング図である。
【図７】ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄのセクタスイープ（ＳＳＷ）フレーム要素を示すデータフィールド図である。
【図８】ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄのＳＳＷフレーム要素内のＳＳＷフィールドを示すデータフィールド図である。
【図９Ａ】ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄに利用される、ＩＳＳの一部として送信されるときのＳＳＷフィードバックフィールドを示すデータフィールド図である。
【図９Ｂ】ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄに利用される、ＩＳＳの一部として送信されないときのＳＳＷフィードバックフィールドを示すデータフィールド図である。
【図１０】本開示の実施形態に従って利用される、無線ネットワーク内の無線ｍｍ波ノード例の無線ノードトポロジを示す図である。
【図１１】本開示の実施形態に従って利用される、局ハードウェアのブロック図である。
【図１２】本開示の実施形態に従って利用される、図１１の局ハードウェアのビームパターン図である。
【図１３Ａ】本開示の実施形態による無線ノードトポロジ及び関連する発見ビーコンスイープを示す図である。
【図１３Ｂ】本開示の実施形態による無線ノードトポロジ及び関連する発見ビーコンスイープを示す図である。
【図１３Ｃ】本開示の実施形態による無線ノードトポロジ及び関連する発見ビーコンスイープを示す図である。
【図１４】本開示の実施形態によるメッシュノードからの送信及び受信を示す通信期間図である。
【図１５Ａ】本開示の実施形態に従ってビーコンマスタ方法を説明する無線ノードトポロジを示す図である。
【図１５Ｂ】本開示の実施形態に従ってビーコンマスタ方法を説明する無線ノードトポロジを示す図である。
【図１５Ｃ】本開示の実施形態に従ってビーコンマスタ方法を説明する無線ノードトポロジを示す図である。
【図１５Ｄ】本開示の実施形態に従ってビーコンマスタ方法を説明する無線ノードトポロジを示す図である。
【図１６】本開示の実施形態によるノード間の協調の結果を示すカバレッジエリアのアンテナパターンマップを示す図である。
【図１７】本開示の実施形態によるメッシュネットワーク発見フレームに用いられるセクタスイープ図である。
【図１８Ａ】本開示の実施形態に従って最良セクタ通信方向のブラケット（bracketing）を実行する無線ノードトポロジを示す図である。
【図１８Ｂ】本開示の実施形態に従って最良セクタ通信方向のブラケット（bracketing）を実行する無線ノードトポロジを示す図である。
【図１９】本開示の実施形態によるピアビーコンの送信のフロー図である。
【図２０】本開示の実施形態によるトレーニングデータベースの作成及び更新のフロー図である。
【図２１】本開示の実施形態による全ての方向に発見ビーコンを送信するビーコンマスタを示す通信期間図である。
【図２２】本開示の実施形態によるピアビーコンスーパーフレームフォーマットを示す通信期間図である。
【図２３Ａ】本開示の実施形態に従って実行されるマスタビーコン転送及びアナウンスメントの無線ノード図である。
【図２３Ｂ】本開示の実施形態に従って実行されるマスタビーコン転送及びアナウンスメントの無線ノード図である。
【図２３Ｃ】本開示の実施形態に従って実行されるマスタビーコン転送及びアナウンスメントの無線ノード図である。
【図２４Ａ】本開示の実施形態に従ってビーコンマスタの役割をする異なるノードの無線ノード図である。
【図２４Ｂ】本開示の実施形態に従ってビーコンマスタの役割をする異なるノードの無線ノード図である。
【図２４Ｃ】本開示の実施形態に従ってビーコンマスタの役割をする異なるノードの無線ノード図である。
【図２５Ａ】本開示の実施形態によるマスタビーコン機能停止処理の無線ノード図である。
【図２５Ｂ】本開示の実施形態によるマスタビーコン機能停止処理の無線ノード図である。
【図２５Ｃ】本開示の実施形態によるマスタビーコン機能停止処理の無線ノード図である。
【図２５Ｄ】本開示の実施形態によるマスタビーコン機能停止処理の無線ノード図である。
【図２５Ｅ】本開示の実施形態によるマスタビーコン機能停止処理の無線ノード図である。
【図２６Ａ】本開示の実施形態によるランダムマスタビーコン選択のフロー図である。
【図２６Ｂ】本開示の実施形態によるランダムマスタビーコン選択のフロー図である。
【図２７Ａ】本開示の実施形態によるシーケンスベースのマスタビーコン選択のフロー図である。
【図２７Ｂ】本開示の実施形態によるシーケンスベースのマスタビーコン選択のフロー図である。
【図２８】本開示の実施形態によるノード間の協調に応じてカバレッジエリアを示すアンテナパターンマップを示す図である。
【図２９Ａ】本開示の実施形態に従って利用されるノードセクタカバレッジ図である。
【図２９Ｂ】本開示の実施形態に従って利用されるノードセクタカバレッジ図である。
【図２９Ｃ】本開示の実施形態に従って利用されるノードセクタカバレッジ図である。
【図３０】本開示の実施形態による、新ノードがパッシブスキャンを実行してメッシュネットワークに許可されるためのメッセージ受け渡し図である。
【図３１】本開示の実施形態による、新ノードがアクティブスキャンを実行してメッシュネットワークに許可されるためのメッセージ受け渡し図である。
【図３２】本開示の実施形態に従って利用されるノード間のセクタカバレッジを示すノードセクタカバレッジ図である。
【図３３】本開示の実施形態に従って応答されるカバレッジエリアを介する新ノードの移動の効果を用いるノード間のセクタカバレッジを示すノードセクタカバレッジ図である。
【図３４Ａ】本開示の実施形態に従って、新ノードがメッシュネットワークを発見して参加するフロー図である。
【図３４Ｂ】本開示の実施形態に従って、新ノードがメッシュネットワークを発見して参加するフロー図である。
【図３５】本開示の実施形態による新ノード許可のビーコンマスタ処理のフロー図である。
【図３６Ａ】本開示の実施形態に従って実行される、新ノードの範囲外にある中央コントローラエンティティによって調整される、新ノードをメッシュネットワークに入れるメッセージ受け渡し図である。
【図３６Ｂ】本開示の実施形態に従って実行される、新ノードの範囲外にある中央コントローラエンティティによって調整される、新ノードをメッシュネットワークに入れるメッセージ受け渡し図である。
【図３７】本開示の実施形態に従って実行される、新ノードの範囲内にある中央コントローラエンティティによって調整される、新ノードをメッシュネットワークに入れるメッセージ受け渡し図である。
【図３８Ａ】本開示の実施形態による支援発見プロセスを実行する際の通信期間図である。
【図３８Ｂ】本開示の実施形態による支援発見プロセスを実行する際の通信期間図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
１．既存の指向性無線ネットワーク技術
１．１．ＷＬＡＮシステム
[0086]  ＷＬＡＮシステムでは、８０２．１１は、２つのスキャンモード、すなわち、パッシブスキャン及びアクティブスキャンを定義する。以下は、パッシブスキャンの特性である。（ａ）ネットワークに参加しようとする新局（ＳＴＡ）は、ＭａｘＣｈａｎｎｅｌＴｉｍｅまでにわたって、各チャネルを調べ、ビーコンフレームを待つ。（ｂ）ビーコンが受信されていない場合、新ＳＴＡは、別のチャネルに移動し、新ＳＴＡは、スキャンモードでは信号を送信しないので、バッテリ電力を節約する。ＳＴＡは、ビーコンを見逃さないように、各チャネルで十分な時間待たなければならない。ビーコンが失われた場合、ＳＴＡは、別のビーコン送信間隔（ＢＴＩ）を待たなければならない。
【００４６】
[0087]  以下は、アクティブスキャンの特性である。（ａ）ローカルネットワークに参加したい新ＳＴＡは、以下に従って、プローブ要求フレームを各チャネル上で送信する。すなわち、（ａ）（１）ＳＴＡは、チャネルに移動し、入力フレーム又はプローブ遅延タイマが満了するのを待つ。（ａ）（２）タイマが満了した後、フレームが検出されない場合、チャネルは使用されていないと見なされる。（ａ）（３）チャネルが使用されていない場合、ＳＴＡは、新たなチャネルに移動する。（ａ）（４）チャネルが使用されている場合、ＳＴＡは、通常のＤＣＦを用いて媒体にアクセスし、プローブ要求フレームを送信する。（ａ）（５）ＳＴＡは、所望の期間（例えば、最小チャネル時間）待ち、チャネルがビジーではなかった場合、プローブ要求に対する応答を受信する。チャネルがビジーでありプローブ応答が受信された場合、ＳＴＡは、より多くの時間（例えば、最大チャネル時間）待つ。
【００４７】
[0088]  （ｂ）プローブ要求は、一意のサービスセット識別子（ＳＳＩＤ）、ＳＳＩＤのリスト又はブロードキャストＳＳＩＤを用いることができる。（ｃ）アクティブスキャンは、いくつかの周波数帯域において禁止される。（ｄ）特に、多くの新ＳＴＡが同時に到来して、ネットワークにアクセスしようとしている場合、アクティブスキャンは、干渉及び衝突の原因となりうる。（ｅ）アクティブスキャンは、ＳＴＡがビーコンを待つ必要がないので、パッシブスキャンの使用と比較して、ＳＴＡがネットワークにアクセスするためのより高速な方法（より迅速）である。（ｆ）インフラストラクチャ基本サービスセット（ＢＳＳ）及びＩＢＳＳにおいて、少なくとも１つのＳＴＡは、アウェイク状態であり、プローブを受信してこれに応答する。（ｇ）メッシュ基本サービスセット（ＭＢＳＳ）のＳＴＡは、任意の時点でアウェイク状態ではなく、応答しない可能性がある。（ｈ）無線測定キャンペーンがアクティブであるとき、ノードは、プローブ要求に応答しない可能性がある。（ｉ）プローブ応答の衝突が発生する可能性がある。ＳＴＡは、最後のビーコンを送信したＳＴＡが最初のプローブ応答を送信できるようにすることによって、プローブ応答の送信を調整することができる。他のノードは、バックオフ時間及び通常の分散協調機能（ＤＣＦ）チャネルアクセスに続き、これらを用いて、衝突を回避することができる。
【００４８】
[0089]  図１に、ＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮにおけるアクティブスキャンの使用を示し、スキャン局がプローブを送信し、２つの応答局がプローブを受信してこれに応答するところを示す。この図は、また、最小及び最大プローブ応答タイミングを示す。値Ｇ１は、ＳＩＦＳに設定され、これは、肯定応答の送信前のインターフレームスペーシングであり、一方、Ｇ３は、ＤＩＦＳであり、これは、ＤＣＦインターフレームスペーシングであり、送信側がＲＴＳパッケージを送信する前のバックオフ期間を完了した後に待つ時間遅延を示す。
【００４９】
１．２．ＩＥＥＥ８０２．１１ｓメッシュＷＬＡＮ
[0091]  ＩＥＥＥ８０２．１１ｓ（以下、８０２．１１ｓ）は、８０２．１１規格に無線メッシュネットワーキング機能を追加する規格である。８０２．１１ｓは、新しいタイプの無線局及び新しいシグナリングを定義して、メッシュネットワーク発見、ピアツーピア接続の確立、及びメッシュネットワークを介するデータのルーティングを可能にする。
【００５０】
[0092]  図２に、メッシュネットワークの一例を示し、このメッシュネットワークは、メッシュ−ＳＴＡ／ＡＰに接続する非メッシュＳＴＡ（実線）と、メッシュポータルを含む他のメッシュＳＴＡに接続するメッシュＳＴＡ（点線）との混合である。メッシュネットワーク内のノードは、８０２．１１規格で定義される同じスキャン技術を用いて、ネイバーを発見する。メッシュネットワークの識別は、ビーコン及びプローブ応答フレームに含まれるメッシュＩＤ要素によって与えられる。１つのメッシュネットワークにおいて、全てのメッシュＳＴＡは、同じメッシュプロファイルを用いる。メッシュプロファイルの全てのパラメータが一致する場合、メッシュプロファイルは同じと見なされる。メッシュプロファイルは、ビーコン及びプローブ応答フレームに含まれて、メッシュプロファイルが、スキャンによって、そのネイバーメッシュＳＴＡによって取得することができるようになっている。
【００５１】
[0093]  メッシュＳＴＡが、スキャンプロセスによってネイバーメッシュＳＴＡを発見すると、発見されたメッシュＳＴＡは、候補ピアメッシュＳＴＡと見なされる。それは、発見されたメッシュＳＴＡがメンバであるメッシュネットワークのメンバになり、ネイバーメッシュＳＴＡとのメッシュピアを確立することができる。メッシュＳＴＡが、ネイバーメッシュＳＴＡに対して受信されたビーコン又はプローブ応答フレームが示すのと同じメッシュプロファイルを用いるとき、発見されたネイバーメッシュＳＴＡは、候補ピアメッシュＳＴＡと見なすことができる。
【００５２】
[0094]  メッシュＳＴＡは、発見されたネイバーの情報をメッシュネイバーテーブルに維持しようとする。この情報は、（ａ）ネイバーＭＡＣアドレス、（ｂ）動作チャネル番号、及び（ｃ）最も最近観察されたリンク状態及び品質情報を含む。ネイバーが検出されない場合、メッシュＳＴＡは、メッシュＩＤを、その最も優先順位の高いプロファイルに採用し、アクティブのままである。ネイバーメッシュＳＴＡを発見するための全ての従来のシグナリングは、ブロードキャストモードで実行される。８０２．１１ｓは、指向性無線通信を用いるネットワークを対象としていなかったと理解されたい。
【００５３】
[0095]  図３に、メッシュ識別要素（メッシュＩＤ要素）を示し、メッシュＩＤ要素を用いて、メッシュネットワークの識別を公示(advertise)する。メッシュＩＤは、メッシュネットワークに参加したい新ＳＴＡによって、プローブ要求で送信され、既存のメッシュネットワークＳＴＡによって、ビーコン及び信号で送信される。長さ０のメッシュＩＤフィールドは、ワイルドカードメッシュＩＤを示し、プローブ要求フレーム内で用いられる。ワイルドカードメッシュＩＤは、非メッシュＳＴＡがメッシュネットワークに参加するのを防ぐ特定のＩＤである。メッシュ局は、非メッシュ局よりも多くの機能を有するＳＴＡであり、例えば、いくつかの他のモジュールに加えて、モジュールとして動作するＳＴＡを有し、メッシュ機能を果たすようであると理解されたい。ＳＴＡがこのメッシュモジュールを有さない場合、このＳＴＡは、メッシュネットワークに接続することを許可されるべきではない。
【００５４】
[0096]  図４に、メッシュ構成要素を示し、メッシュ構成要素は、メッシュＳＴＡによって送信されるビーコンフレーム及びプローブ応答フレームに含まれ、メッシュ構成要素を用いて、メッシュサービスを公示する。メッシュ構成要素の主要コンテンツは、（ａ）パス選択プロトコル識別子、（ｂ）パス選択メトリック識別子、（ｃ）輻輳制御モード識別子、（ｄ）同期方法識別子、及び（ｅ）認証プロトコル識別子である。メッシュ構成要素のコンテンツは、メッシュＩＤと一緒に、メッシュプロファイルを形成する。
【００５５】
[0097]  規格８０２．１１ａは、以下のものを含む多くの手順及びメッシュ機能を定義する。すなわち、メッシュ発見、メッシュピア管理、メッシュセキュリティ、メッシュビーコニング及び同期、メッシュ協調機能、メッシュ電力管理、メッシュチャネル切替え、３アドレス、４アドレス及び拡張アドレスフレームフォーマット、メッシュパス選択及び転送、外部ネットワークとの網間接続、イントラメッシュ輻輳制御及びメッシュＢＳＳの緊急サービスサポートを含む。
【００５６】
１．３．ＷＬＡＮにおけるミリメートル波
[0099]  ミリメートル波帯域内のＷＬＡＮは、一般に、送信、受信又はその両方のための指向性アンテナを用いて、高いパス損失に対処し、通信に十分なＳＮＲを提供する必要がある。送信又は受信に指向性アンテナを用いるには、スキャンプロセスも指向性にする必要がある。ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ及び新しい規格８０２．１１ａｙは、ミリメートル波帯域における指向性送信及び受信のためのスキャン及びビームフォーミングのための手順を定義する。
【００５７】
１．４．ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄのスキャン及びＢＦトレーニング
[00101]  最新のｍｍ波ＷＬＡＮシステムの例は、８０２．１１ａｄ規格である。
【００５８】
１．４．１．スキャン
[00103]  新ＳＴＡは、パッシブ又はアクティブスキャンモードで動作して、特定のＳＳＩＤ、ＳＳＩＤのリスト又は全ての発見されたＳＳＩＤをスキャンする。パッシブスキャンするためには、ＳＴＡは、ＳＳＩＤを含むＤＭＧビーコンフレームをスキャンする。アクティブスキャンするためには、ＤＭＧＳＴＡは、所望のＳＳＩＤ又は１つ又はそれ以上のＳＳＩＤリスト要素を含むプローブ要求フレームを送信する。ＤＭＧＳＴＡは、プローブ要求フレームの送信の前に、ＤＭＧビーコンフレームを送信するか又はビームフォーミングトレーニングを行う必要がある場合もある。
【００５９】
１．４．２．ＢＦトレーニング
[00105]  ＢＦトレーニングは、セクタスイープを用いて、各ＳＴＡが送受信の両方に適したアンテナシステム設定を決定できるようにするために必要な信号を供給するＢＦトレーニングフレーム送信の双方向シーケンスである。
【００６０】
[00106]  ８０２．１１ａｄのＢＦトレーニングプロセスは、３つのフェーズで実行することができる。（１）セクタレベルスイープフェーズが実行されることによって、リンク取得のために、低利得（準全方向）受信と共に、指向性送信が実行される。（２）送信と受信の組み合わせのために、受信利得及び最終調整を加える微調整段階が実行される。（３）データ送信中に、チャネル変更に合わせた調整を行うための追跡が実行される。
【００６１】
１．４．３．８０２．１１ａｄのＳＬＳのＢＦトレーニングフェーズ
[00108]  ここでは、８０２．１１ａｄ規格のセクタレベルスイープ（ＳＬＳ）必須フェーズに焦点を当てている。ＳＬＳ中には、一対のＳＴＡが、最高の信号品質をもたらすアンテナセクタを発見するために、異なるアンテナセクタを通じて、一連のセクタスイープ（ＳＳＷ）フレーム（又は、ＰＣＰ／ＡＰにおける送信セクタトレーニングの場合にはビーコン）を交換する。最初に送信を行う局はイニシエータと呼ばれ、２番目に送信を行う局はレスポンダと呼ばれる。
【００６２】
[00109]  送信セクタスイープ（ＴＸＳＳ）中には、異なるセクタ上でＳＳＷフレームが送信され、対を成すノード（レスポンダ）が準全方向パターンを用いて受信する。レスポンダは、最良のリンク品質（例えば、ＳＮＲ）をもたらしたイニシエータからのアンテナアレイセクタを決定する。
【００６３】
[00110]  図５に、８０２．１１ａｄにおけるセクタスイープ（ＳＳＷ）の概念を示す。この図には、ＳＴＡ１がＳＬＳのイニシエータであり、ＳＴＡ２がレスポンダである例を挙げる。ＳＴＡ１は、送信アンテナパターンのファインセクタの全てをスイープし、ＳＴＡ２は、準全方向パターンで受信する。ＳＴＡ２は、ＳＴＡ１から受信した最良セクタを、ＳＴＡ２にフィードバックする。
【００６４】
[00111]  図６に、８０２．１１ａｄ仕様で実装されるセクタレベルスイープ（ＳＬＳ）プロトコルのシグナリングを示す。送信セクタスイープ内の各フレームは、セクタカウントダウンインジケーション（ＣＤＯＷＮ）と、セクタＩＤと、アンテナＩＤとに関する情報を含む。セクタスイープフィードバック及びセクタスイープＡＣＫフレームを用いて、最良セクタＩＤ及びアンテナＩＤ情報がフィードバックされる。
【００６５】
[00112]  図７に、８０２．１１ａｄ規格で利用されるようなセクタスイープフレーム（ＳＳＷフレーム）のフィールドを示し、フィールドの概略は以下の通りである。継続時間フィールドは、ＳＳＷフレーム送信の終了までの時間に設定される。ＲＡフィールドは、セクタスイープの対象受信機であるＳＴＡのＭＡＣアドレスを含む。ＴＡフィールドは、セクタスイープフレームの送信機ＳＴＡのＭＡＣアドレスを含む。
【００６６】
[00113]  図８に、ＳＳＷフィールド内のデータ要素を示す。ＳＳＷフィールドで搬送される主な情報は、以下の通りである。方向フィールドは、フレームがビームフォーミングイニシエータによって送信されることを示すために０に設定され、フレームがビームフォーミングレスポンダによって送信されることを示すために１に設定される。ＣＤＯＷＮフィールドは、ＴＸＳＳの終了までの残りのＤＭＧビーコンフレーム送信回数を示すダウンカウンタである。セクタＩＤフィールドは、このＳＳＷフィールドを含むフレームが送信されるセクタ番号を示すように設定される。ＤＭＧアンテナＩＤフィールドは、この送信のために送信機が現在どのＤＭＧアンテナを使用中であるかを示す。ＲＸＳＳ長フィールドは、ＣＢＡＰ内に送信される場合にのみ有効であり、それ以外は予約される。このＲＸＳＳ長フィールドは、送信側ＳＴＡが必要とする受信セクタスイープの長さを指定し、ＳＳＷフレーム単位で定義される。ＳＳＷフィードバックフィールドについては以下で定義する。
【００６７】
[00114]  図９Ａ及び図９Ｂに、ＳＳＷフィードバックフィールドを示す。図９Ａに示すフォーマットは、内部サブレイヤサービス（ＩＳＳ）の一部として送信される時に使用され、図９Ｂのフォーマットは、ＩＳＳの一部として送信されない時に使用される。ＩＳＳ内総セクタ（Total Sectors in the ISS）フィールドは、イニシエータがＩＳＳで使用するセクタの総数を示す。ＲＸＤＭＧアンテナ数（Number of RX DMG Antennas）サブフィールドは、イニシエータが後続の受信セクタスイープ（ＲＳＳ）中に使用する受信ＤＭＧアンテナの数を示す。セクタ選択フィールドは、直前のセクタスイープにおいて最良の品質で受け取られたフレーム内のＳＳＷフィールドのセクタＩＤサブフィールドの値を含む。ＤＭＧアンテナ選択フィールドは、直前のセクタスイープにおいて最良の品質で受け取られたフレーム内のＳＳＷフィールドのＤＭＧアンテナＩＤサブフィールドの値を示す。ＳＮＲレポートフィールドは、セクタ選択フィールドに示される、直前のセクタスイープ中に最良の品質で受け取られたフレームからのＳＮＲの値に設定される。ポーリング必須（Poll Required）フィールドは、ＰＣＰ／ＡＰが非ＰＣＰ／非ＡＰと通信を開始する必要があることを示すために非ＰＣＰ／非ＡＰによって１に設定される。ポーリング必須フィールドは、ＰＣＰ／ＡＰが通信を開始するかどうかに関する設定を非ＰＣＰ／非ＡＰが有していないことを示すために０に設定される。
【００６８】
２．問題の説明
[00116]  前節で説明したような現在のミリメートル波（ｍｍ波）通信システムは、通常、送信機と受信機との間の十分なリンクバジェットを得るために、指向性通信に大きく依存する必要がある。現在のシステムでは、この使用に適したビームを決定するプロセスは、著しいシグナリングオーバヘッドを必要とする。例えば、ＡＰは、送信ビームフォーミングを用いて、複数のビーコンフレームを送信する。
【００６９】
[00117]  ビーコンフレームは、ネットワーク発見の目的、すなわち、パッシブスキャンのために用いられる。この理由により、ビーコンフレームは、周期的に送信されて、新ＳＴＡが、一定の期間、パッシブスキャンを実行することによって、ネットワークの存在を認識することができるようになっている。
【００７０】
[00118]  状況を更に複雑にするには、現在の技術は、より細かいビームフォーミングの使用に向かう傾向にあり、これにより、より高いアンテナゲインが、より良好なリンクバジェットを確保することができる。しかしながら、ＳＴＡがより細かいビームを用いるとき、オーバヘッドの問題は更に悪化する。というのは、ＳＴＡは、十分な送信角度をカバーするために、より多数のビーコンフレームを送信するからである。
【００７１】
[00119]  上記に鑑みて、ビーコニングオーバヘッドとネットワーク発見遅延との間に、重要なトレードオフがある。ビーコンが頻繁に送信される場合、ビーコニングオーバヘッドは増加するが、新ＳＴＡが既存のネットワークを迅速に発見することができる。ビーコンが低い頻度で送信される場合、ビーコニングオーバヘッドを減少させることができるが、新ＳＴＡが既存のネットワークを迅速な方法で発見することが困難である。
【００７２】
[00120]  ｍｍ波ＰＨＹ技術を利用して、メッシュネットワークを形成するタスクを考慮すると、このオーバヘッドのジレンマは更に悪化する。メッシュネットワークに接続するＳＴＡは、全ての隣接するＳＴＡを発見して、ゲートウェイ／ポータルメッシュＳＴＡに到達する最良の方法、及びこれらの隣接するＳＴＡの各々の機能を決定する必要がある。これは、メッシュネットワークに参加する全てのＳＴＡは、著しいシグナリングオーバヘッドを招くビーコニングの機能を有さなければならないことを意味する。
【００７３】
[00121]  したがって、本開示は、これらの現在及び将来のビーコンオーバヘッドの課題に対処するように構成される。
【００７４】
３．開示する効率的なビーコニングの利点
[00123]  提案する技術を利用することによって、ｍｍ波通信ノードは、著しいシグナリングオーバヘッド又はネイバー発見遅延を引き起こすことなく、メッシュトポロジネットワークを形成することができる。開示する技術は、ビーコニングを、２つの異なるタイプのビーコン信号、すなわち、（１）通信ビーコン（ピアビーコン）及び（２）発見ビーコンに分類する。これらの別個のビーコンを作成することによって、発見機能とネットワーク維持機能を分離することができるので、ＳＴＡは、各ビーコンの機能に、必要な情報のみを埋め込むことができる。説明するように、このビーコンの分離を用いることによって、シグナリングオーバヘッドを低減する。
【００７５】
[00124]  開示する効率的なビーコン技術は、ネットワーク内のＳＴＡ間の発見ビーコン送信の協調を用いて、ネイバー発見の目的のために不必要なビーコン送信を低減する。この技術は、通信トランシーバが、この協調を、効率的な方法でどのように実行することができるかについてのルールのセットを規定する。提案する技術は、通信（ピア）ビーコン送信のセクタの数を減少させて、送信ビーコンフレームを減少させることができる。この技術は、低減されたビーコニングオーバヘッドで、パッシブスキャン及びアクティブスキャンの両方を可能にするルールのセットを規定する。これらのルールに基づいて、新ＳＴＡは、制限されたネットワーク遅延で、既存のネットワークを発見することができる。
【００７６】
４．効率的なビーコニングの実施形態
４．１．検討中のトポロジ
[00127]  図１０に、ｍｍＷ無線ノードのネットワークの実施形態例１０を示し、このネットワークでは、メッシュＳＴＡ（ＭＳＴＡ）ノード１２、１４、１６及び１８が、メッシュトポロジで互いに接続される。新ＳＴＡ２０が、方向２２ａ〜２２ｎに、通信媒体をスキャンして（２４）、潜在的な隣接するＭＳＴＡ及びペアノードがあるか調べている。
【００７７】
[00128]  なお、指向性送信又は受信は、常に両側に必要なわけではない。例えば、一方の側が、指向性送信又は受信を実行している可能性があり、他方の側は、それらを実行していない。これは、装置の限られた機能又は両側からの指向性送信が必要ないアプリケーション要件（限定的な干渉／小さい距離）に起因する可能性がある。
【００７８】
[00129]  新ノードは、送信及び受信のために準全方向性又は指向性アンテナを用いて構成することができる。ＭＳＴＡは、同様に、送信及び受信のために全方向性又は準全方向性又は指向性アンテナを用いるようにセットアップすることができる。少なくとも１つのノードＭＳＴＡ又は新ＳＴＡは、指向性アンテナを用いて、十分なゲインを与えて、パス損失に対処し、リンクに十分なＳＮＲを提供するように構成されなければならない。
【００７９】
[00130]  新ＳＴＡは、パッシブスキャン又はアクティブスキャンのいずれかを用いて、ネイバーをスキャンする。新ＳＴＡは、全ての隣接するノードを発見するまでスキャンし続けるように構成される。利用可能なＭＳＴＡネイバーのリストが構築された後、どのネイバーに接続するかについて決定する。この決定は、アプリケーション要求、ネットワークのトラフィック負荷及び無線チャネル状態を考慮する。
【００８０】
４．２．ＳＴＡハードウェア構成
[00132]  図１１に、ノードハードウェア構成の実施形態例３０を示す。この例では、コンピュータプロセッサ（ＣＰＵ）３６及びメモリ（ＲＡＭ）３８が、バス３４に結合され、バス３４は、センサ、アクチュエータ等などへのノード外部Ｉ／ＯとしてのＩ／Ｏパス３２に結合される。メモリからの命令は、プロセッサ上で実行されて、通信プロトコルを実装するプログラムを実行する。このホストマシンは、モデム４０で構成され、モデム４０は、複数のアンテナ４４ａ〜４４ｎ、４６ａ〜４６ｎ、４８ａ〜４８ｎに結合される無線周波数（ＲＦ）回路４２ａ、４２ｂ、４２ｃに結合されて、隣接するノードとフレームを送信及び受信する。
【００８１】
[00133]  この例では、３つのＲＦ回路が示されているが、本開示の実施形態は、任意の数のＲＦ回路に結合されるモデム４０で構成することができる。一般に、より多数のＲＦ回路を用いると、アンテナビーム方向のカバレッジがより広くなる。利用されるＲＦ回路の数及びアンテナの数は、特定の装置のハードウェア制約によって決定されると理解されたい。ＳＴＡが、ネイバーＳＴＡと通信する必要がないと判断するとき、ＲＦ回路及びアンテナのいくつかは、使用不可にすることができる。少なくとも１つの実施形態では、ＲＦ回路は、周波数変換器、アレイアンテナコントローラ等を含み、複数のアンテナに接続され、これらのアンテナは、送信及び受信のためにビームフォーミングを実行するように制御される。このように、ＳＴＡは、複数のセットのビームパターンを用いて、信号を送信することができ、各ビームパターン方向は、アンテナセクタとして見なされる。
【００８２】
[00134]  アンテナセクタは、ＲＦ回路の選択及びアレイアンテナコントローラによって命令されるビームフォーミングによって決定される。ＳＴＡハードウェアコンポーネントは、上記のものとは異なる機能パーティションを有することがありうるが、このような構成は、説明する構成の変形であると考えることができる。ノードが、ネイバーノードと通信する必要がないと判断するとき、ＲＦ回路及びアンテナのいくつかは、使用不可にすることができる。
【００８３】
[00135]  少なくとも１つの実施形態では、ＲＦ回路は、周波数変換器、アレイアンテナコントローラ等を含み、複数のアンテナに接続され、これらのアンテナは、送信及び受信のためにビームフォーミングを実行するように制御される。このように、ノードは、複数のセットのビームパターンを用いて、信号を送信することができ、各ビームパターン方向は、アンテナセクタとして見なされる。
【００８４】
[00136]  図１２に、アンテナ方向の実施形態例５０を示し、これらは、ノードによって利用されて、複数（例えば、３６）のアンテナセクタパターンを生成することができる。この例では、ノードは、アンテナに接続される３つのＲＦ回路５２ａ、５２ｂ、５２ｃを実装し、アンテナに接続される各ＲＦ回路は、１２個のビームフォーミングパターン５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、・・・、５６ｎ、及びビームフォーミングパターン５８及び６０を生成し、これによって、ノードは、３６個のアンテナセクタを有すると言われる。しかしながら、説明を明瞭且つ容易にするために、以下の節では、ノードがより少数のアンテナセクタを有すると説明する。いかなる任意のビームパターンも、アンテナセクタにマップすることができると理解されたい。通常、ビームパターンは、鋭いビームを生成するように形成されるが、複数の角度から信号を送信又は受信するように、ビームパターンが生成されることがありうる。
【００８５】
４．３．メッシュネットワークアーキテクチャ
４．３．１．ビーコン機能
[00139]  ｍｍ波メッシュネットワークにおけるビーコンの機能は、（ａ）新メッシュノードのネットワーク発見及びアソシエーション、（ｂ）同期、（ｃ）スペクトルアクセス及びリソース管理を含むことができる。本明細書で説明する実施形態では、上記の機能に用いられる信号は、ビーコンと呼ばれるので、それらの目的のために用いられる信号は、ビーコン信号として解釈されるべきである。次の節では、一例として、８０２．１１ビーコンを用いて、この機能をカバーするが、他のフレームを用いて、同じ機能を果たすことができる。
【００８６】
４．３．２．ビーコンのタイプ
[00141]  ネットワークにおけるビーコンの異なる機能に基づいて、以下の実施形態では、２つのタイプのビーコンが提案され、それらは、通信ビーコン（又はピアビーコン）及び発見ビーコンである。
【００８７】
[00142]  通信又はピアビーコンは、既に（以前に）セットアップされた接続を用いるピア間の通信に利用される。このビーコンを用いて、ネットワーク内のメッシュノード間の同期の維持、ビームトラッキング及びチャネルアクセス及びリソースの管理に関連する機能を果たすことができる。各メッシュノードは、ネイバーノードのみの方向に対応するセクタでビーコンをスイープするので、そのネイバーのみにビーコンを送信する。
【００８８】
[00143]  発見ビーコンは、ネットワークアナウンスメント及びノード発見に利用される。発見ビーコンを用いて、新ノードがメッシュネットワークを発見してこれに参加するのを助ける。既存のメッシュノードは、空間的にカバーすることを意図する全ての方向に、発見ビーコンをスイープする。発見ビーコンは、一般に、ピアビーコンよりも低い頻度で送信されて、異なるメッシュネットワークに属する異なるノードからの非協調ビーコン送信を回避し、干渉を制限することができる。
【００８９】
[00144]  図１３Ａ〜図１３Ｃに、簡単なネットワークの態様を示し、例示として検討するが、これに限定されるものではない。図１３Ａに、３つのノード７２、７４及び７６を有する実施形態例７０が示されている。図１３Ｂでは、ビーコンが、ＳＴＡノード７２から送信され、ピアビーコンが、ノード７４及び７６への最良セクタに対応する方向にスイープされる（７６ａ、７６ｂ）。図１３Ｃでは、ＳＴＡノード７２は、発見ビーコンをスイープして（８０）、特定の空間エリアをカバーする（７８ａ、７８ｂ、７８ｃ、７８ｄ及び７８ｅ）。
【００９０】
[00145]  図１４に、タイムスパン１００にわたるメッシュノードの異なる送信及び受信期間９８の実施形態例９０を示す。この例では、ノードは、本開示による少なくとも３つの期間に動作する。（１）ビーコン間隔９６は、８０２．１１で定義される通常のビーコン送信間隔である。通信又はピアビーコンは、ビーコン間隔ごとに、ノードの隣接するピアに送信される。（２）発見期間９４は、ノードが、ピアビーコンに加えて、発見ビーコンを送信している期間（ビーコン間隔の数）である。発見期間外では、ピアビーコンのみが送信される。ビーコンマスタ間隔９２は、ノードが、その発見期間を繰り返し、発見ビーコンを再送信する期間である。発見期間がビーコンマスタ間隔に等しい場合、ノードは、常時、ビーコンを送信し、通常の８０２．１１ノードとして働いている。本明細書で説明する上記及び他の実施形態では、発見ビーコンは、通常のビーコンの形態を取る必要がないと理解されたい。発見ビーコンは、いくつかの又は全てのビーム方向にわたってスイープされるフレームとして、メッシュネットワークを通知し、新ノードを発見することができる。その場合、これらのフレームを送信する周期性又は分離された動作は、ピアビーコンの周期性から独立して、定義することができる。
【００９１】
４．３．３．ビーコンマスタ及びビーコンマスタ機能
[00147]  ビーコンマスタ（ＢＭ）は、ある期間に選択されて、発見ビーコンを送信するノードである。任意の時点で、ビーコンマスタは、発見ビーコンを送信するノードである。多くのノードが、選択されスケジュールされて、発見ビーコンを同時に送信することができるが、ここでは、ビーコンマスタが、ネットワークを介して一度に１つずつ許可されて、干渉をなくす場合を提示する。
【００９２】
[00148]  ビーコンマスタの機能は、以下のこと、すなわち、（ａ）発見ビーコンをスイープすること、（ｂ）新たなＢＭ要求を受信及び処理すること、（ｃ）受信されたＢＭ要求に基づいて、新たなＢＭスケジュールをスケジュールすること、（ｄ）定常状態のＢＭシーケンスを更新すること、（ｅ）メッシュネットワークに参加する新ノードのスキャン受信方向を定義すること、（ｆ）メッシュネットワークに参加する新ノードのピアノードの発見ビーコンスキャン方向を更新することを含むことができる。
【００９３】
４．３．４．システムアーキテクチャ
４．３．４．１．ビーコンマスタシーケンス
[00151]  メッシュネットワーク内の全てのアクティブノードは、選択されたシーケンスに従ってビーコンマスタ（ＢＭ）になる。このシーケンスは、新ノードが既存のメッシュノードによって発見可能になるまで、有効のままである。ＢＭシーケンスは、修正されて、新ノードの効率的な発見を可能にする。新ノードがネットワークに参加する場合、定常状態のＢＭシーケンスは、新ノードがＢＭとして働く順番（turn）を含む。
【００９４】
[00152]  図１５Ａ〜図１５Ｄに、ビーコンマスタの概念を示す。図１５Ａに、メッシュノードＡ１１２、ノードＢ１１４、ノードＣ１１６、ノードＤ１１８、及び新ノードＥ１２０が示されている。図１５Ｂでは、ノードＣが、ノードＢからメッセージを受信し、ネットワークに参加するノードＥから要求を受信した（上部の矢印で示す）ことを通信している。次のビーコンマスタ（ＢＭ）は、図１５Ｃのシェーディングが示すように、一時的にノードＢ及びノードＡとなるように選択することができる。次に、ノードＥがネットワークに参加する場合、定常状態のＢＭのシーケンスは、それを含む。
【００９５】
４．３．４．２．新ノードのメッシュノード指向性パッシブスキャンマップ
[00154]  以下に、メッシュノードがアイドル受信状態にある、例えば、それらが、送信もしていないし、ピアノードからデータを受信するようにスケジュールもされていない状況を考える。この実施形態では、メッシュノードの協調パッシブスキャンモードを提案し、ノードは、ネットワークに参加しようとする新ノードからのプローブ要求を指向的にリスンする。
【００９６】
[00155]  図１６に、点線で示すように、ノードがリスンする方向１３０を示す。特に、ノード１３２ａは、領域１３４ａ内でリスンし、ノード１３２ｂは、領域１３４ｂ内でリスンし、ノード１３２ｃは、領域１３４ｃ内でリスンし、ノード１３２ｄは、領域１３４ｄ内でリスンし、ノード１３２ｅは、領域１３４ｅ内でリスンし、領域は、このローカルメッシュ内のノードと同数である。これらのリスン領域は、エリア１３６にわたって十分な受信カバレッジを提供するように配置されて、その領域内のいずれの新ノードからも、要求が適切に受信されるようになっていることが分かる。
【００９７】
[00156]  これらの方向は、中央エンティティによって又はローカルに協調させることができ、各ノードは、それらの受信機アンテナパターンセクタの全て又はそのアンテナパターンセクタのサブセットにおいてリスンすることができる。その方向は、現在のネットワークスケジューリングに基づいて動的に、又は平均リンク使用率に基づいて準静的な（semi-static）割り当てで更新することができる。この図で、所与の受信エリアの信号受信をカバーするための数個のメッシュノードの協働が分かる。
【００９８】
４．３．４．３．新ノードのアクティブスキャンモード
[00158]  少なくとも１つの実施形態では、メッシュネットワークに参加しようとするノードは、周囲のメッシュノードのアクティブスキャンを実行することができる。アクティブスキャンは、このノードのアンテナパターンによってサポートされる異なるセクタにわたってプローブ要求をスイープすることによって、実行することができる。
【００９９】
[00159]  図１７に、実施形態１５０を示し、この実施形態では、ノード１５２が、準全方向性送信におけるメッシュネットワーク発見フレームのスイープ（１５６）中に、方向１５４ａ〜１５４ｎに送信する。
【０１００】
４．４．ピアビーコン及び発見ビーコンによる効率的なＢＦトレーニング
４．４．１．ピアビーコン更新
[00162]  指向性通信、例えば、６０ＧＨｚのＷＬＡＮにおいて、本開示の少なくとも１つの実施形態では、ピア間の堅牢な通信を確立するのに必要なＢＦトレーニングの一部として、ビーコン送信を利用することができる。本明細書で説明する発見ビーコンは、例えば、ＳＬＳフェーズを用いて、ＢＦトレーニングを開始する。
【０１０１】
[00163]  メッシュノードは、発見ビーコンの送信中及びそのすぐ後に発生するＢＦトレーニングからの最良セクタ情報を記録する。ピアビーコンの場合、メッシュノードは、ピアメッシュノードへの最良セクタに対応するセクタでのみ、ビーコンを送信する。
【０１０２】
[00164]  図１８Ａ及び図１８Ｂに、決定された最良セクタの周囲の（ブラケット）１つ又はそれ以上のセクタで送信を実行することによって、更なる堅牢性をもたらす実施形態例を示す。図１８Ａに、ノードＡ１７２が、ノードＢ１７４に対して示されており、最良セクタ（パス）は、方向１７６である。図１８Ｂでは、ノードＢと通信しているノードＡは、最良セクタ１７８ｂを有するが、特にノードＢがノードＡに対して移動している可能性があることを鑑みて、この最良セクタの両側の１つ又はそれ以上の追加のセクタ１７８ａ、１７８ｃも選択して、通信堅牢性を向上させる。
【０１０３】
[00165]  図１９に、メッシュノードによるピアビーコンの送信の実施形態例１９０を示す。ルーチンが開始し（１９２）、ビーコン間隔（ＢＩ）タイマが満了したかどうかをチェックする（１９４）。満了していない場合、別のチェックが実行される前に、タイマはデクリメントされる（１９６）。なお、例示のために、タイミング「ループ」の使用を示しているが、遅延（同期）は、スレッド又はマルチタスク環境内で利用される同期及びタイミング機構などの任意の所望のオペレーティングシステムプリミティブによって実行することができる。
【０１０４】
[00166]  ＢＩタイマが満了した後、ブロック１９８で、ノード数ｎを初期化し、最良セクタのレコード（２０８）から、ノードｎへの最良セクタ情報Ｓ（ｎ）を検索する（２００）。セクタＳ（ｎ）±ｑで、ノードｎに対して、通信ビーコンのスイープが実行される（２０２）。チェックが必要なノードがまだある（ｎ＜Ｎ）かどうかをチェックする（２０４）。ノードが残っている場合、ノード値が、次のノードに更新され（例えば、この例では、ｎ＝ｎ＋１）（２０６）、処理はステップ２００に戻り、最良セクタ情報を検索する。いったん全てのノードがチェックされると、ピアメッシュノードとデータ交換が実行され（２１０）、プロセスは終了する（２１２）。
【０１０５】
[00167]  図２０に、トレーニングデータベースの作成及び更新の実施形態２３０を示す。数個のビーコン間隔（ＢＩ）の後、ＢＦトレーニングを更新する必要がある場合がある。発見ビーコンは、ＢＦトレーニングのリフレッシュサイクル又はＢＦトレーニングのいずれかに、新たなピアノードを提供する。
【０１０６】
[00168]  プロセスが開始し（２３２）、発見ビーコンが、ＳＴＡｎから受信され（２３４）、その後、最良セクタのレコード（２３８）から、最良セクタのレコードのＳＴＡｎのエントリを検索する（２３６）。ＳＴＡｎが最良セクタのレコードのエントリを有するかどうかを判断するためにチェックする（２４０）。このようなエントリがない場合、最良セクタのレコード（２３８）内に、エントリが登録される（２４２）。そうでなければ、既存のエントリがある場合、既存のデータと現在のデータが比較され（２４４）、処理が終了する（２４８）前に、ＳＴＡｎのＢＦトレーニング情報が更新される（２４６）。
【０１０７】
４．５．定常状態ＢＭ処理プロトコル
４．５．１．マスタビーコン切替え
[00171]  定常状態のネットワークは、本発明の少なくとも１つの実施形態では、例えば特定の順番に、ネットワークノード間で、ビーコンマスタを移動させる（回転させる）。
【０１０８】
[00172]  図２１に、送信２５２の実施形態例２５０を示し、ビーコンマスタが発見ビーコンを全ての方向に送信し（２５４）、及びピアビーコン方向を示す（２６０ａ及び２６０ｂ）。更に、アソシエーション−ビームフォーミングトレーニング期間（Ａ−ＢＦＴ）（２５６）及びデータ転送間隔（ＤＴＩ）（２５８）の送信が示されている。
【０１０９】
[00173]  図２２に、ピアビーコンスーパーフレームフォーマットの実施形態例２７０を示し、送信のセット（２７２）を示す。ピア接続性を有するノードは、まだ、ピアビーコンを互いに送信し続ける。この例では、ピアビーコンは、ピア１に送信され（２７４ａ）、ピアビーコンは、ピア２に送信される（２７４ｂ）。Ａ−ＢＦＴ送信（２７４ｃ）が、ピア１のために送信され、Ａ−ＢＦＴ送信（２７４ｄ）が、ピア２のために送信される。ＤＴＩ送信（２７６）が、Ａ−ＢＦＴ送信の後に送信される。ピアビーコンは、各ピアリンクごとに方向及びタイミングが知られているので、容易に協調することを理解されたい。
【０１１０】
[00174]  少なくとも１つの実施形態では、ピアビーコンを切り替える順番によって、全てのノードが、ある時間に、ビーコンマスタとして働くことを規定するように、システムが構成される。しかしながら、選択基準に基づいて、ビーコンマスタ選択を更に制御するか、又は、ビーコンマスタとして参加するノードに、インセンティブ（例えば、ネットワークメッセージ優先順位）を付与する実施形態も考えられると理解されたい。
【０１１１】
[00175]  ピアビーコン及び発見ビーコンは、現在のビーコンマスタノードに関する情報を搬送する。ピアビーコン及び発見ビーコンは、未来のビーコンマスタに関する情報を搬送する。この情報は、ビーコンマスタとなる次のノードのＩＤ、又は次のビーコンマスタ割り当てを決定するシーケンスＩＤとすることができる。ピアビーコンは、送信のスケジューリング、同期に必要な他の要素、このピア接続性のためのデータ送信に関連する情報を搬送する。発見ビーコンは、より簡単であり、好ましくは（例えば、１つ又はそれ以上の実施形態では）、ネットワークアナウンスメント及び発見の目的のためにのみ用いられる。ピアビーコンのＡ−ＢＦＴ期間は、図２２に示したようなアクティブピアリンクの数に等しい数のＡ−ＢＦＴスロットを搬送する。発見ビーコンのＡ−ＢＦＴ期間は、より多数のＡ−ＢＦＴスロットを、ピアノード及び新ノードによって、これらのスロットへのランダムアクセスで、搬送する。
【０１１２】
４．５．２．マスタビーコン切替えを管理するためのピアビーコン
[00177]  図２３Ａ〜図２３Ｃに、ピアビーコンによって、ネットワークを介して、マスタビーコンアナウンスメントを転送するプロセスにおいて、相互に作用するノードを示す。図中、ノードは、ＭＳＴＡＡ２９２、ＭＳＴＡＢ２９４、ＭＳＴＡＣ２９６、ＭＳＴＡＤ２９８、ＭＳＴＡＥ３００を含む。各図に、ＭＳＴＡＡ２９２は、ビーコンマスタとして示され、全ての方向のスイープ（３０４）において、発見ビーコンを送信している（３０２）。
【０１１３】
[00178]  いったんメッシュノードがマスタビーコンルールを引き継ぐと、メッシュノードは、発見ビーコン及びピアビーコンを、現在のビーコンマスタとしてのそのＩＤ及び次のビーコンマスタ、シーケンスＩＤ又は次のビーコンマスタに関する情報と共に、送信し始める。ピアビーコンは、マスタビーコンがアクティブでありそのルールを開始することの表示として、マスタビーコンに接続されるノードによって受信される。マスタビーコンのピアは、ネットワーク内の他のメッシュノードへのピアビーコンの送信を開始して、ネットワーク内の新マスタビーコンを通知する。図２３Ａでは、ピアビーコン（３０６ａ、３０６ｂ）が、それぞれ、新ビーコンマスタが現在アクティブであること及びタイマ設定を、ＭＳＴＡＢ２９４及びＭＳＴＡＣ２９６に通知する。新マスタビーコンアナウンスメントを有するピアビーコンを受信する各ノードは、それを、そのピアに転送する。図２３Ａでは、旧ＭＢアナウンスメントが、ＭＳＴＡＢ２９４からＭＳＴＡＥ３００に通信される（３０８）。特定の数のホップの後、クラスタに、ルールをとる新ビーコンマスタを通知しなければならない。メッシュノードが、そのピアの１つ又はマスタビーコンそのものを介して、新マスタビーコンのアクティベーションのアナウンスメントを受信するまで、メッシュノードは、旧マスタビーコンＩＤを送信し続け、タイマをゼロに等しく保つ。これは、ネットワークが遷移状態にあることを示す。図２３Ｂでは、新ＭＢアナウンスメントが、ＭＳＴＡＢ２９４からＭＳＴＡＥ３００に通信され（３１０）、旧ＭＢアナウンスメントが、ＭＳＴＡＥ３００とＭＳＴＡＤ２９８との間で通信される（３１２）。図２３Ｃでは、新ＭＢアナウンスメントが、ＭＳＴＡＢ２９４からＭＳＴＡＥ３００に通信され（３１４）、ＢＭ時間値が、２回デクリメントされた。
【０１１４】
４．５．３．新マスタビーコン選択基準
[00180]  この実施形態では、ネットワークのノードは、各マスタビーコン間隔ごとに、ビーコンマスタの役割を果たすノードを交互に入れ替える。各マスタビーコン間隔で、１つのノードが、ビーコンマスタの役割をして、発見ビーコンを全ての方向に送信する。
【０１１５】
[00181]  図２４Ａ〜図２４Ｃに、マスタビーコンの役割をする異なるノードの実施形態例３３０を示す。図中、ノードは、ＭＳＴＡＡ３３２、ＭＳＴＡＢ３３４、ＭＳＴＡＣ３３６、ＭＳＴＡＤ３３８、ＭＳＴＡＥ３４０を含む。図２４Ａでは、ＭＳＴＡＡ３３２が、全ての方向のスイープ（３４４）において、発見ビーコンを送信する（３４２）ビーコンマスタである。他のノードＢ、Ｃ、Ｄ及びＥは、ピアノード間のみでピアビーコンを送信する。図２４Ｂでは、ＭＳＴＡＣ３３６が、ビーコンマスタになり、全ての方向のスイープ（３４４）において、発見ビーコンを送信し（３４２）、同様に、図２４Ｃでは、ＭＳＴＡＢ３３４が、ビーコンマスタの役割をする。マスタビーコンは、ピアビーコンと、現在及び未来のビーコンマスタに関する発見ビーコン情報と、送信のタイミングとを介して通知する。マスタビーコンが変わる順番は、任意の所望の方法で、例えば、ランダムに又は特定のシーケンスに従って、利用率に応じて、又は各所与のノードごとの他の基準に従って決定することができる。しかしながら、ノードが、いずれかの方法で、常に「不参加を選ぶ」ことができる場合、共有が不公平であるか又は悪化して、ビーコンマスタを利用することができないと考えるべきである。これによって、本開示の少なくとも１つの実施形態では、機構が、ノードがビーコンマスタの役割を果たすことへの「不参加を選ぶ」ことを許す場合、参加しているノードに、インセンティブが付与される。例えば、参加ノードには、不参加ノードよりも、見合った通信の優先順位が与えられる。
【０１１６】
[00182]  図２５Ａ〜図２５Ｅに、マスタビーコン機能停止処理の実施形態例３５０を示し、これについては、次の節の終わりに詳細に説明する。
【０１１７】
４．５．３．１．ランダムマスタビーコン割り当て
[00184]  図２６Ａ及び図２６Ｂに、ランダムマスタビーコン選択を配備するためのプロトコルの実施形態例３９０を示す。図２６Ａにおいて、ピアビーコンを受信するのを待つ（３９２）ことで、ルーチンが開始し、ここでは、マスタビーコンカウントダウン値をデクリメントする（３９４）ことによって、マスタビーコン選択変数を修正し、その後、値がゼロに達したかどうかをチェックし、チェックされた新マスタビーコンがアクティブでなければならないことを示す。現在のマスタビーコンがまだアクティブである場合、実行はブロック３９２に戻る。そうでなければ、最後のビーコンマスタが、次の（後継の）ビーコンマスタとして以前に通信したのは、どのノードであったかをチェックすることに基づいて、ノードが新マスタビーコンであるかどうかを判断するためにチェックする（３９８）。新マスタビーコンではない場合、実行はブロック３９２に戻り、ピアビーコンの受信を待つ。そうでなければ、ノードが新マスタビーコンである場合、ノードは、自身をマスタビーコンとして宣言し、次のマスタビーコンを選び、ここでは、例示として、ランダムに選び（４００）、カウントダウンタイマを設定する。少なくとも１つの実施形態では、ランダム選択の他に、他の機構を用いて、次のマスタビーコンを選択することができると理解されるであろう。
【０１１８】
[00185]  続いて、図２６Ｂでは、マスタビーコンが、そのデューティを実行し（４０２）、これは、発見ビーコンの送信と、ピアビーコンの送信及び他のピアビーコンの受信を含むピアアクティビティとを含む。その後、この例では、例えば、デクリメントすることによって、マスタビーコンカウントダウンを更新する（４０４）。マスタビーコンとして働く期間が終わった（マスタビーコンカウンタ＝０）かどうかをチェックし（４０６）、終わっていない場合、実行はブロック４０２に戻り、現在のマスタビーコンは、まだ、そのデューティを実行する。そうでなければ、ブロック４０８で、１つのピアビーコンが新マスタビーコンをレポートするかどうかをチェックする。１つのピアビーコンが新マスタビーコンをレポートする場合、実行は、図２６Ａのブロック３９２のルーチンの開始に戻り、そうでなければ、判定ブロック４１０に進み、新マスタビーコンタイマが満了したかどうかをチェックする。時間が満了した場合、実行は、図２６Ａのブロック４００に戻り、ノードは、自身をマスタビーコンとして再び宣言し、後継のマスタビーコンを選ぶ。そうでなければ、タイマが満了していない場合、実行は判定ブロック４０８に戻り、再びチェックする。
【０１１９】
[00186]  したがって、上記のフロー図は、現在のマスタビーコンが、どのノードが次のマスタビーコンになるべきかを決めるプロセスを示す。各メッシュノードは、１つ又はそれ以上のホップを介して到達することができる他のメッシュノードのリストを有する。この例では、次のマスタビーコンの選択は、到達可能なノードのリストからランダムに行われている。現在のマスタビーコンは、現在及び未来のマスタビーコンに関する情報を、ピアビーコン及び発見ビーコンを介して、ネットワーク内の全てのメッシュノードに転送する。現在のマスタビーコンは、カウントダウンフィールドを有し、いつ発見ビーコンの送信を停止するか、及びいつ新マスタビーコンが開始するべきかを示す。マスタビーコンからピアビーコンを受信する各ノードは、カウントダウンタイマをデクリメントし、更新されたカウントダウン値をそのピアに転送し、現在のビーコンマスタＩＤ及び次のビーコンマスタ情報を、そのピアビーコンを介してそのピアに転送する。これにより、確実に、情報がネットワーク全体に伝播する。
【０１２０】
[00187]  カウントダウンタイマは、ネットワーク全体にわたって同期しなければならない。全てのノードは、時間を経過するとカウンタをデクリメントしなければならない一定時間に対して、カウントダウンを合わせなければならない。これは、複数のＢＩがメッシュネットワークにわたって用いられるときの問題を解決するように構成される。全てのメッシュノードが同じＢＩを有する場合、各ノードは、各ビーコン送信で、そのカウントダウンタイマをデクリメントしなければならない。カウンタがゼロに達すると、現在のマスタビーコンは、発見ビーコンの送信を停止し、新マスタビーコンが引き継ぐと仮定する。
【０１２１】
４．５．３．１．１．新マスタビーコン機能停止の管理
[00189]  新マスタビーコンは、発見ビーコンの送信及びピアビーコンの送信を開始して、送信されたビーコンでマスタビーコンのルールを開始しなければならない。ネットワーク内の他のノードは、タスクを終わらせたマスタビーコンのマスタビーコンＩＤを用いて、ピアビーコンを送信し続け、新タイマアナウンスメントを有する新マスタビーコンが、新マスタビーコン又は１つのピアノードを介して受信されるまで、カウントダウンタイマはゼロに等しい。
【０１２２】
[00190]  タスクを終わらせたマスタビーコンは、引き継ぐ新ビーコンマスタのサインの受信を待つ。これは、ピアノードの１つからピアビーコンを受信することにより行われるべきであり、現在のマスタビーコンを、タスクを終わらせたマスタビーコンによって以前に選択されたマスタビーコンとして開始する。
【０１２３】
[00191]  図２５Ａ〜図２５Ｅに、タスクを終わらせたマスタビーコンが、タスクを開始する新マスタビーコンの表示を受信しなかった場合のプロセス（３５０）の概略を示す。したがって、元のマスタビーコンは、再び、別のマスタビーコンサイクルのマスタビーコンの役割を主張し、次のマスタビーコンとなる新ノードを選ぶ。
【０１２４】
[00192]  図では、ノードＭＳＴＡＡ３５２、ＭＳＴＡＢ３５４、ＭＳＴＡＣ３５６、ＭＳＴＡＤ３５８及びＭＳＴＡＥ３６０が、互いに接続する。図２５Ａでは、ＭＳＴＡＡ３５２は、スイープ（３６４）において全ての関連する方向に発見ビーコンを送信する（３６２）ビーコンマスタである。ピアビーコン（３６６）は、ＭＳＴＡＡである現在のビーコンマスタ（ＢＭ）、ＭＳＴＡＣ３５６として例示される次のビーコンマスタ、及びＢＭカウンタ＝ｘに関する情報を提供する。図２５Ｂでは、ピアビーコン（３６８）は、ＢＭカウンタが０に達したことを示し、ＭＳＴＡＡ３５２は、ＭＳＴＡＣ３５６がビーコンマスタとして働き始めるのを待っている（３７０）。しかしながら、この例では、ＭＳＴＡＣへの通信リンクが遮断されているか、又はＭＳＴＡＣがアクティブではないか又はＢＭの役割を果たすことに同意していない。図２５Ｃでは、ノードＭＳＴＡＢ、ＭＳＴＡＣ、ＭＳＴＡＤ及びＭＳＴＡＥが、まだ、ピアビーコンを送信して（３６８）、ＭＳＴＡＣがＢＭの役割を果たすために、ＢＭカウンタが０であることを示している。ＭＳＴＡＣがＢＭの役割をするのを待つことがタイムアウトすると、現在のＢＭは、ＢＭの役割を果たし続け（３７２）、次のＢＭがＭＳＴＡＥでありカウンタ＝ｘを送信することを示すピアビーコンを送信する。図２５Ｄでは、遠隔のピアビーコン（３７６）は、まだ、ＢＭカウンタ＝０であり、ＭＳＴＡＣをＢＭとして待っていることを示すが、ＭＳＴＡＡは、ＢＭの役割をして（３７４）、次のＢＭをＭＳＴＡＥとして示し、ＢＭカウンタをデクリメントするピアビーコンを送信している。図２５Ｅでは、ピアビーコンは、ネットワーク全体に伝播しており、現在、ＭＳＴＡＡ３５２からのピアビーコン（３７８）は、次のＢＭをＭＳＴＡＥとして示し、ＢＭカウンタがｘ−２に更新されることを示す。
【０１２５】
４．５．３．１．２．ビーコンマスタ選択更新要素
[00194]  新ノードをネットワークに追加すると、各メッシュノードの選択リストが更新されて、この新ノードが、ある時点で選択されて、ビーコンマスタとして働くことができる。マスタビーコンは、更新をメッシュノードリストに示すネットワークのメッセージフラッディングによって、ノードをリストに追加することができる。ノードソフトウェア（プロトコル）も、最新のマスタビーコンに、新ノードを助けて、新ノードを選び、それがネットワークに入るのを許可された直後にマスタビーコンとして働くようにさせることによって、これを実行することができる。ノードは、ビーコンマスタとして働く新ノードに気づいて、それらのメッシュノードリストを更新しなければならない。
【０１２６】
[00195]  ノードがネットワークを出ると、各メッシュノードの選択リストが更新されて、この新ノードをリストから削除することにより、ある時点で選択されてビーコンマスタとして働かないようにする。このノードの削除は、更新をメッシュノードリストに示すネットワークのメッセージフラッディングを用いて実行するか、又はネットワーク内のノードの挙動をモニタすることによって分散することができる。ノードが、いくつかの発見サービス期間にビーコンマスタとして働くことができない場合、このノードは、リストから削除される。
【０１２７】
４．５．３．２．シーケンスベースのマスタビーコン割り当て
[00197]  図２７Ａ及び図２７Ｂに、シーケンスベースのマスタビーコン選択を配備するためのプロトコル（プロセス）の実施形態例４３０を示す。シーケンスは、新メッシュノードが参加しようとするたびに、ビーコンマスタの役割を切り替えるノードの順番が、構築され更新されることを決定する。ルーチンが開始して（４３２）、ピアビーコンを受信するのを待ち、その後、マスタビーコンカウンタが更新され（４３４）（図示の例ではデクリメントされ）、カウンタが終値（この場合、ゼロ）に達したかどうかを判断するために、カウンタ閾値チェックが実行される（４３６）。終値カウントに達していない場合、実行はブロック４３２に戻り、待つ。そうでなければ、カウントが満了した場合、ノードが新マスタビーコンであるかどうかをチェックする（４３８）。ノードがマスタビーコンではない場合、実行は、図２７Ｂのブロック４４８に移動する。ノードがマスタビーコンである場合、ノードは、マスタビーコンとして宣言され（４４０）、カウンタが、マスタとしての継続時間に設定され、その後、マスタビーコンデューティ、例示として、発見ビーコンの送信、及びピアビーコンの送信及びピアビーコンの受信におけるピアデューティを実行する（４４２）。次いで、マスタビーコンカウンタが更新され（４４４）、この例では、カウントダウンされ、カウントの終わりに達したかどうか、この例では、いつゼロに等しくなるかをチェックする（４４６）。カウントの終わりに達した場合、実行はブロック４３２に戻り、そうでなければ、実行は、別の回のマスタビーコンデューティの実行（４４２）に戻る。図２７Ｂのブロック４４８から、新ＭＢタグを有するピアビーコンが受信されたかどうかを判断するためにチェックすることが分かる。新ＭＢタグが受信された場合、実行は、図２７Ａのブロック４３２に戻って待ち、そうでなければ、新マスタビーコンタグ及び非終値（この例では、非ゼロ）カウンタを有するピアビーコンの受信を待つ（４５０）。次に、新マスタビーコンタイマが時間満了かどうかをチェックする（４５２）。新マスタビーコンタイマが満了していない場合、実行はブロック４４８に戻り、新ＭＢタグを有するピアビーコンがあるかどうかをチェックし、そうでなければ、実行は移動して、ノードが、失敗したノードの後の次のマスタビーコンであるかどうかをチェックする（４５４）。ノードが新マスタビーコンではない場合、実行はブロック４４８に戻り、新ＭＢタグを有するピアビーコンがあるかどうかをチェックする。そうでなければ、ノードが新ビーコンマスタであり、実行はブロック４４０に戻り、ノードは、自身を新マスタビーコンとして宣言し、その処理を開始する。
【０１２８】
[00198]  なお、新ノードがネットワークに参加するたびに、現在のマスタビーコンは、シーケンスを更新すること及びその更新についてネットワークメッシュノードに通知することを担当する。いったん各ノードがシーケンス及び現在のアクティブビーコンマスタを認識すると、各ノードは、次のビーコンマスタ及びその順番が来るときを知ることができる。ＢＭカウントが、メッシュノードによって転送されて、ビーコンマスタ発見期間の開始を示す。
【０１２９】
[00199]  少なくとも１つの実施形態では、ＢＭカウンタ、この例では、カウントダウンタイマは、ネットワーク全体にわたって同期する。全てのノードは、時間を経過するとカウンタをデクリメントしなければならない一定時間に対して、カウントダウンを合わせなければならない。これは、複数のＢＩがメッシュネットワークにわたって用いられるときの問題を解決するべきである。全てのメッシュノードが同じＢＩを有する場合、各ノードは、各ビーコン送信で、そのカウントダウンタイマをデクリメントしなければならない。
【０１３０】
[00200]  いったんタイマがその終値状態（例えば、図示の例ではゼロ）に達すると、メッシュノードは、新ビーコンマスタが引き継いでいることを知る。メッシュノードが新ビーコンマスタである場合、それは、発見ビーコンの送信を開始し、ＢＭカウンタ値を設定する。現在のマスタビーコンは、現在及び未来のマスタビーコンに関する情報を、ピアビーコン及び発見ビーコンを介して、ネットワーク内の全てのメッシュノードに転送する。現在のマスタビーコンによって送信されるビーコンは、カウンタフィールドを有し、いつ発見ビーコンの送信を停止するか、及びいつ新マスタビーコンが開始するべきかを示す。
【０１３１】
[00201]  マスタビーコンからピアビーコンを受信する各ノードは、ＢＭカウンタを終値になるように修正し、例えば、カウントダウンタイマをデクリメントし、更新されたＢＭカウンタ値をそのピアに転送するとともに、現在のビーコンマスタＩＤ及びシーケンスＩＤをそのピアビーコンを介して転送して、確実に、この必要な情報がネットワーク全体に伝播するようにする。新マスタビーコンは、発見ビーコンの送信及びピアビーコンの送信を開始して、送信されたビーコンでマスタビーコンのルールを開始する。
【０１３２】
４．５．３．２．１．新マスタビーコン機能停止の管理
[00203]  ある待ち時間の後、新マスタビーコンがその役割を開始しなかった場合、シーケンスの次のマスタビーコンは、マスタビーコンルールを引き継いで主張し、カウンタを設定し、メッシュノードへの通知を開始しなければならない。
【０１３３】
４．５．３．２．２．ビーコン管理ホップシーケンス更新要素
[00205]  ビーコンマスタは、ビーコンマスタノードのシーケンスの更新を担当する。更新は、新ノードがネットワークに参加する又はノードがネットワークを出る結果でなければならない。分散情報は、シーケンスに関連するシーケンスＩＤの形態とすることができる。各ノードは、そのシーケンスにおける自身の位置を知ることができなければならない。
【０１３４】
４．５．４．発見ビーコン送信のトリガ
[00207]  発見ビーコンを実装する１つの方法として、ネットワーク内に新しいイベントがあるときはいつも、発見ビーコンをトリガする。これは、発見ビーコンの送信が周期的である必要がないことを意味する。このイベントは、新ノードが、１つのメッシュノードによって受信されたプローブ要求を送信すること、メッシュノードが接続を失うこと、又は発見及びビームフォーミングの理由で全ての方向にビーコン又は同様のフレームの完全なスイープを必要とする他のイベントとすることができる。このイベントは、発見ビーコンを送信する１つ又はそれ以上のメッシュノードをトリガしうる。
【０１３５】
４．６．発見メッシュマップ
[00209]  メッシュノードは、アクティビティがない（送信又は受信がない）期間中にリスンし、ネットワークに参加しようとする新ノードをスキャンする。ノードは、準全方向性モードでリスンして、範囲が限定されるが、全ての方向を同時にスキャンすることができる。メッシュノードが新ノードをスキャンする範囲を増加させるため、少なくとも１つの実施形態では、システムによって、指向性アンテナ動作が選択される。通常、指向性アンテナを用いることは、各ノードが全ての方向をスキャンするプロセスを含む。
【０１３６】
[00210]  しかしながら、ノードトポロジが高密度のネットワーク展開を含む場合、ノードカバレッジは重なりやすく、本開示の少なくとも１つの実施形態では、各ノードが新ノードのスキャンを実行するエリアの協調を実行することにより、地理的エリアをより効率的にカバーする。
【０１３７】
[00211]  図２８に、実施形態例４７０を示し、各ノードは、１つ又はそれ以上の特定の方向を担当し、ノードが送信又は受信していないときはいつも、この方向を連続的且つ単独にモニタする。これによって、ノードが利用可能である時間を、全ての方向に分散する代わりに、１つの方向に集中するのを助ける。この例では、発見マップが、ノードによって協働して作成される（各ノードに、モニタ及びスキャンする１つ又はそれ以上の特定の方向が割り当てられる）。発見マップは、測定キャンペーン収集、ネットワークのトポロジ情報又は何らかのアンテナパターン分析を用いて生成することができる。
【０１３８】
[00212]  図２８に示す例では、例示的なメッシュノードＭＳＴＡＡ４７２に、エリア４７４ａ及び４７４ｂが割り当てられ、メッシュノードＭＳＴＡＢ４７６に、エリア４７８ａ及び４７８ｂが割り当てられ、メッシュノードＭＳＴＡＣ４８０に、エリア４８２ａ及び４８２ｂが割り当てられ、メッシュノードＭＳＴＡＤ４８４に、エリア４８６が割り当てられ、メッシュノードＭＳＴＡＥ４８８に、エリア４９０が割り当てられ、メッシュノードＭＳＴＡＦ４９２に、エリア４９４が割り当てられ、メッシュノードＭＳＴＡＧ４９６に、エリア４９８が割り当てられる。したがって、各メッシュノードは、特定のエリア（方向）を担当して、そのネットワーク内の他のノードとの他の送信又は受信に関与するときはいつも、スキャンする。
【０１３９】
[00213]  本開示の少なくとも１つの実施形態では、分析セル計画は、各エリアにおいて、このエリアをカバーし、このエリア専用のノードを選択する潜在的なメッシュノードが何であるかを推定することに基づく。セクタのカバレッジエリアを決める簡単な分散方法は、見通し内であり互いの送信をリスンすることができるセクタが、それらの一方を遮断し、他方をその全てのカバレッジエリアに到達可能であると見なすことができるようにすることによって実行される。
【０１４０】
[00214]  図２９Ａ〜図２９Ｃに、新ノードカバレッジエリアを決定する実施形態例５１０を示す。各図では、ＭＳＴＡＡ５１２及びＭＳＴＡＢ５１４は、それぞれ、指向性アンテナセクタ５１６ａ（Ｓ１）〜５１６ｄ（Ｓ４）、及び５１８ａ（Ｓ１）〜５１８ｄ（Ｓ４）を有する。
【０１４１】
[00215]  図２９Ａでは、ＭＳＴＡＡ５１２及びＭＳＴＡＢ５１４は見通し内であり、ＭＳＴＡＡ５１２の方向５１６ａ（Ｓ１）は、ＭＳＴＡＢ５１４の方向セクタ５１８ｃ（Ｓ３）と通信することができるので、これらのノード間のどのノードも、２つの方向セクタの１つによって到達することができると仮定される。したがって、これらのセクタの各々は、このカバレッジをその発見エリアとして主張することができる。
【０１４２】
[00216]  図２９Ｂ及び図２９Ｃに、ＭＳＴＡＡ及びＭＳＴＡＢのそれぞれの予想されるカバレッジエリア５２０及び５２２が示されている。この実施形態では、本開示は、測定の収集に基づいて、エリアを決定する。この例では、メッシュネットワークに接続される移動局及び他の局は、それらの位置及びどのノードを見ることができるかについての情報を収集している。これらのリストはまとめて処理されて、それらの間の関係を形成する。その結果として、各セクタごとに潜在的なカバレッジエリアの推定が生成される。ネットワークに存在する局が多いほど、これらのノードセクタのカバレッジエリアの推定は正確になる。また、ノードが移動して新ノードを発見するにつれて、発見することができるノード／セクタの新たなセットを用いて、更新が送信される。モバイルノードは、他のノードを発見して見失っているとともに、同時に見ることができるネイバーの新たなリストを形成している。これらのリストは、保存され、周期的に処理される。
【０１４３】
[00217]  少なくとも１つの実施形態では、集中手順が採用され、この手順では、ノードは、位置のレポート及び発見されたセクタのリストを中央エンティティに送信している。中央エンティティは、全てのネットワークノードから全てのリストを収集し、発見マップを形成する。中央エンティティは、収集されたリストを処理した後、スキャンマップを各ノードに送信し、その発見エリアについて通知する。いったんノード位置又は発見されたセクタが変更してネットワーク情報を更新すると、ノードは、ある期間にわたって周期的又は瞬間的に収集される全てのリストのレポートを送信することができる。
【０１４４】
４．７．新ノード発見
[00219]  システムは、新ノードがパッシブ又はアクティブスキャンを用いて、ノードを探索してネットワーク内のネイバーを発見することができるように構成される。ネイバーをパッシブスキャンする新ノードは、ビーコンマスタのビーコンを探している。ネットワーク内のノードは、ビーコンを同時に送信せず、ネットワーク内の全てのノードは、ビーコンマスタとして働く機会を得る。新ノードは、いったんビーコンマスタとして働いていると、近隣のノードからのビーコンを聞かなければならない。
【０１４５】
４．７．１．完全な新ノードのパッシブスキャン
[00221]  少なくとも１つの実施形態では、新ノードは、パッシブスキャンのみを用いて、メッシュネットワークに接続することができる。この手法は、ネットワークに接続する又は全てのネイバーを発見するための時間要件を有さないノードに適している。これは、少なくとも２つの異なる実施形態で実行される。
【０１４６】
４．７．１．１．ビーコンマスタのビーコンを待つこと
[00223]  新ノードは、全ての隣接するノードがマスタビーコンとして働くのを待ち、そのビーコンを受信する。第１のマスタビーコンが受信された後、ノードの総数に発見期間（マスタビーコンとして働く期間）を乗じたものに等しい期間の後、新ノードは、スキャン期間を完了しているべきである。ノードがパッシブスキャンのみに調整される場合、シーケンスベースのビーコンマスタ切替えでは、新ノードが再び同じビーコンを受信すると、新ノードは、スキャン期間を終わらせたことを知る。この実施形態では、新ノードは、マスタビーコン間隔に含まれる現在のマスタビーコンに接触するように構成される。現在のマスタビーコンは、ビーコンマスタシーケンス又は各メッシュノードのメッシュノードのリストを更新するしなければならない。発見期間は、新ノード参加の接続性遅延が許容されるように調整することができる。新ノードは、スキャンのために、準全方向性又は指向性アンテナを利用することができる。
【０１４７】
４．７．１．２．新ノード許可のトリガ
[00225]  この実施形態では、新ノード許可は、ビーコンマスタからのビーコンの受信に応じてトリガされる。新ノードは、現在のマスタビーコンからのビーコンを待っている。いったんビーコンが受信されると、これは、新ノード許可プロトコルをトリガする。新ノードは、マスタビーコンをリスンし続ける。ノードがパッシブスキャンのみに調整される場合、シーケンスベースのビーコンマスタ切替えでは、新ノードが再び同じビーコンを受信すると、新ノードは、スキャン期間を終わらせたことを知る。この実施形態では、新ノードは、ノード許可シーケンスを開始するために現在のマスタビーコンに接触するように構成される。現在のマスタビーコンは、ビーコンマスタシーケンス又は各メッシュノードのメッシュノードのリストを更新するしなければならない。新ノードに隣接するノードは、ビーコンの送信を順次開始し、一時的なビーコンマスタの役割を主張する。発見期間は、新ノード参加の接続性遅延が許容されるように調整することができる。新ノードは、スキャンのために、準全方向性又は指向性アンテナを利用することができる。
【０１４８】
４．７．２．新ノードのパッシブ／アクティブスキャン
[00227]  新ノードは、現在のビーコンマスタからのビーコンを探すパッシブスキャンで開始することができる。ノードが現在のビーコンマスタからビーコンを受信することが起きると、ノードは、その存在をビーコンマスタに通知し、現在のビーコンマスタは、新ノード許可プロトコルをトリガする。新ノードがビーコンを受信しなかった場合、新ノードは、準全方向性アンテナからプローブ要求を送信するか又は全ての方向に複数のプローブ要求を送信する。いったんメッシュノードがプローブ要求を受信すると、メッシュノードはプローブ応答で応答し、新ノードの存在について現在のビーコンマスタに通知する。現在のビーコンマスタは、新ノード許可プロトコルをトリガする。新ノードは、接続時間を短縮するために、ビーコンマスタを探すことなく、プローブ要求を直接送信することを決めることができる。
【０１４９】
４．７．３．新ノード許可プロトコル
[00229]  いったんビーコンマスタに新ノードの存在が通知されると、ビーコンマスタは、新ノード許可プロトコルをトリガする。新ノードがビーコンマスタから発見ビーコンを受信してビーコンマスタと直接通信することができる場合、新ノードは、現在のビーコンマスタそのものに通知することができる。他のメッシュノードは、ビーコンマスタからプローブ要求を受信すると、新ノードの存在について現在のビーコンマスタに通知することができる。ビーコンマスタは、新ノードがネットワークに参加するのを助けるためのキャンペーンをスケジュールする。これは、現在のスケジュールされたビーコンマスタシーケンス又は未来の割り当てを中断し、発見期間に等しいか又はそれよりも短い期間にビーコンマスタとして働くように新ノードの周囲のノードをスケジュールすることによって、実行される。
全てのノードは、その地理的発見マップにノードのリストを記憶する。このリストは、このネイバー又はノードによって発見される新ノードの潜在的なネイバーであるノードを含む。新ノードを発見する、メッシュノードの地理的発見マップのノードは、ビーコンマスタとして働き、発見ビーコンを全ての方向に順次送信する。新ノードは、最初のメッシュノードを発見した後、選択された期間に、より多くの発見ノードをリスンしている。例えば、新ノードは、ビーコンマスタとして働くようにスケジュールされ、且つ新ノードを最初に発見したメッシュノードの地理的発見ゾーン内にあるノードの１つ又はそれ以上を発見することができる。新ノード発見タイマが満了した後、新ノードは、そのネイバー発見及びスキャンプロセスを終わらせる。新ノードは、接続するネイバーを選択し、メッシュネットワークへの接続を確立する。ビーコンマスタ選択プロセスは、通常動作に戻り、新ノード許可プロトコルの前の未来の選択のシーケンスを続行する。新ノードは、現在のマスタビーコンを決定するピアビーコンをリスンする。新ノードは、発見ビーコンを送信する必要がある場合、マスタビーコンに、未来のマスタビーコンとして働くように要求を送信する。マスタビーコンは、要求を処理し、新ノードを現在のシーケンスに追加するか、又は各メッシュノードのＭＢノードのリストを更新する。マスタビーコンは、必要な場合には、用いられる発見ビームも決定する。新ノードを助けるように新マスタビーコンをスケジュールし、シーケンス又はノードの未来の可能性のあるマスタビーコンのリストに新ノードを追加し、ノードの発見方向を決定するプロセスは、少なくとも１つの実施形態では、任意のノードによって到達することができるマスタビーコンの外部の集中エンティティを利用して実行することができる。
【０１５０】
[00230]  新ノードは、十分長い期間リスンし続けて、全ての近隣のノードが、ビーコンマスタとして働く機会を有すること、ひいては、全てのネイバーが発見されたこと、又は、全てのネイバーが、メッシュノードに、新ノード許可プロトコルをトリガすることによって発見プロセスを促進するように求めることができたことを確かめることができる。しかしながら、近隣のノードがビーコンマスタとして働くのを待つプロセスは、ネットワークが多くのノードを有する場合又はマスタビーコンとして働く間隔が長い場合、時間がかかる可能性がある。
【０１５１】
[00231]  図３０は、ＢＭカバレッジエリア内のパッシブスキャンに応じる新ノード許可の実施形態例５３０である。図に、新ノード５３２、ネイバー１ノード５３４、ネイバー２ノード５３６、ネイバー３ノード５３８、ビーコンマスタ５４０、及びメッシュノード５４２の間の通信を示す。ビーコンマスタ（ＢＭ）は、シーケンスをトリガして、ＢＭを変更して、新ノードがネットワークに迅速に参加するのを支援する。ＢＭは、ＢＭスケジュール更新を送信して、新ノードの周囲の他のノードに、発見ビーコンを送信させる。新ノード５３２は、ビーコンマスタ５４０が発見ビーコンを全ての方向に送信する（５４４、５４８及び５４６）とき、ビーコンマスタ５４０から送信される発見ビーコンをリスンする。この例では、新ノードが発見ビーコンを受信し（５４４）、これに対して応答を送信する（５５０）とき、新ノードは、ビーコンマスタ５４０の範囲内にある。現在のビーコンマスタ５４０は、ビーコン（５５４、５５６、５５８、５６０、５６１）を通知する（５５２）。いくつかの例では、ビーコンマスタは、スケジュール及び何らかの情報を送信して（５６１）、新ノードがネイバーを発見することも助ける。新ノードは、新ビーコンマスタのネイバー３ノード５３８から、発見ビーコンを受信し（５６８）、ネイバー３ノード５３８は、これらの発見ビーコンを全ての方向に送信する（５６２、５６４、５６６）。新ノードは、ビーコン応答で応答する（５７０）。同様に、後続のビーコンマスタのネイバー２ノード５３６によって、発見ビーコンが、方向（５７４、５７６及び５７８）を含む全ての方向に送信される（５７２）。次に、後続のビーコンマスタのネイバー１ノード５３４によって、発見ビーコンが、方向（５８２、５８４及び５８６）を含む全ての方向に送信され（５８０）、これに対して、新ノードは、ビーコン応答を送信し（５８８）、その後、ネットワークに参加するために登録要求を送信する（５９０）。ビーコンマスタは、ビーコンマスタスケジュールを更新し、それを全てのノードに送出する（５９４、５９６、５９８、６００及び６０２）。
【０１５２】
[00232]  図３１に、ＢＭカバレッジエリア内のアクティブスキャンに応じる新ノード許可の実施形態例６１０を示す。図に、新ノード６１２、ネイバー１ノード６１４、ネイバー２ノード６１６、ネイバー３ノード６１８、ビーコンマスタ６２０、及びメッシュノード６２２の間の通信を示す。１つのＢＭがアクティブであるが、新ノードが検出されると、ＢＭシーケンスが変更して、隣接するノードを新ノードに追加して、発見プロセスを促進する。
【０１５３】
[00233]  上記で分かるように、本開示の実施形態では、ノードは、全ての方向にプローブ要求を送信するか、又は準全方向性アンテナを用いてプローブ要求を送信することによって、ネイバーをアクティブに探索することを選択することができる。プローブ要求に応じるメッシュノードの１つからプローブ応答を受信する新ノードは、新ノード許可プロトコルをトリガして、始動する。新ノード許可プロトコルは、現在のマスタビーコンによって選ばれる次のマスタビーコン又は現在のシーケンスを中断し、新ノードに隣接するノードを、順次、マスタビーコンとして働かせて、新ノードに、近隣のネイバーを迅速に発見する機会を与える。隣接する可能性のあるメッシュノードの決定は、各ノード又はセクタごとに地理的発見マップを定義することによって、実行することができる。各ノード又はセクタの地理的発見マップは、そのノード又はセクタによって新ノードが発見される場合、潜在的な隣接するノード／セクタを定義するリストを示す。新ノードがその全てのネイバーを発見してメッシュネットワークに接続した後、現在のマスタビーコンは、各ノードにおける利用可能なノードのリスト、又はメッシュ内で用いられるマスタビーコン選択方法によってはマスタビーコンシーケンスリストに、新ノードを追加することを担当する。
【０１５４】
４．７．４．地理的発見ゾーン
[00235]  ノードの地理的クラスタは、各ＭＳＴＡ又はＭＳＴＡセクタごとに作成される。各ノードセクタごとに、このセクタがカバーしているエリアが、このセクタのフットプリントを示す。このセクタのフットプリント内で発見することができる、隣接する可能性のあるノード又はノードセクタのセットは、地理的発見ノード又はセクタセットを含む。このセットは、このセクタによって発見される新ノードによって又はこのセクタ内で見られるノード又はセクタを含む。このセットの全てのメンバが、新ノードによって発見されなければならないわけではないが、それは、全ての発見し得る潜在的なネイバーを示す。少なくとも１つの実施形態では、このセットは、新ノードがネットワークに参加しているときはいつでも更新されて、参加している新ＭＳＴＡを含む。このセットは、測定キャンペーン収集、ネットワークのトポロジ情報、又は何らかの形態のアンテナパターン分析のいずれかを用いて構築することができる。
【０１５５】
[00236]  図３２に、ノード又はセクタ地理的発見セット（セクタカバレッジエリア）の実施形態例７１０を示す。この図には、セクタ７１８ａ〜７１８ｄを有するＭＳＴＡＡ７１２、セクタ７２０ａ〜７２０ｄを有するＭＳＴＡＢ７１４、及びセクタ７２２ａ〜７２２ｄを有するＭＳＴＡＣ７１６を示し、それらの重なるアンテナ方向セクタを示す。ＭＳＴＡＡ７１２のセクタ３（Ｓ３）７１８ｃによって発見される任意のノードは、ＭＳＴＡＣ７１６の（Ｓ１）７２２ａ及び（Ｓ２）７２２ｂ、及び/又はＭＳＴＡＢ７１４の（Ｓ４）７２０ｄもネイバーとして有することができることが図から分かる。ＭＳＴＡＢ７１４の（Ｓ１）７２０ａによって発見される任意のノードは、ＭＳＴＡＡ７１２の（Ｓ２）７１８ｂを、潜在的なネイバーとして有するにすぎない。地理的発見ゾーンの形成は、ネットワークの測定レポートによって又は分析セル計画プロセスを利用することによって、システムによって実行することができる。
【０１５６】
[00237]  少なくとも１つの実施形態では、分析セル計画は、ノードのセクタの各カバレッジエリアにおいて潜在的なネイバーを推定し、ノードセクタにおいてリストをロードすることに基づく。測定レポートによりこのリストを生成するために、集中又は分散手順を用いることができる。各ノード／セクタは、このノード／セクタによって発見することができる隣接するノード／セクタのリストを保持する。これらのリストは、まとめて処理されて、それらの間の関係を形成して、各セクタごとに、そのセクタが発見される場合、潜在的なネイバーを推定する結果を生成する。ローカルネットワークに存在するノードが多いほど、発見ゾーンの推定結果は正確になる。更に、ノードが移動して新ノードを発見するにつれて、発見することができるノード／セクタの新たなセットを用いて、更新が送信される。モバイルノードが発見されながら、他のノードが見失われ、他のノードは、同時に見ることができるネイバーの新たなリストを形成する。これらのリストは、保存されて、周期的に処理される。
【０１５７】
[00238]  集中手順では、ノードは、各セクタの近隣リストを中央エンティティに送信している。中央エンティティは、全てのネットワークノードから全てのリストを収集し、地理的発見ゾーンを形成する。中央エンティティは、収集されたリストを処理した後、地理的発見ゾーンセットを各ノードに送信する。少なくとも１つの実施形態では、いったん近隣リストが変更してネットワーク情報を更新すると、ノードは、ある期間にわたって収集される全てのリストのレポートを（周期的に又は瞬間的に）送信する。
【０１５８】
[00239]  分散手順では、ノードは、これらのリストの各々をこれらのリストの全てのメンバに送信する。この例の少なくとも１つの実施形態では、リストが更新された瞬間に、リストは、ノードがリストメンバのいずれかを見失う前に、リストの全てのメンバに送信される。いったんノードが別のノードからリストを受信すると、ノードは、リストの全てのメンバを、リストが受信されたセクタの発見ゾーンに追加する。
【０１５９】
[00240]  図３３は、図３２に示す場合の変形として実施形態例７３０を示し、ノードが移動して新リストを形成する場合を示す。これらのリストを用いて、表に示すように、これらのネイバーの地理的発見ゾーンセットを更新する。この図には、セクタ７１８ａ〜７１８ｄを有するＭＳＴＡＡ７１２、セクタ７２０ａ〜７２０ｄを有するＭＳＴＡＢ７１４、及びセクタ７２２ａ〜７２２ｄを有するＭＳＴＡＣ７１６を示し、それらの重なるアンテナ方向セクタを示す。モバイルノードが、３つの固定ノードに関連するアンテナセクタを移動し、モバイルノード中間位置が７４０ａ〜７４０ｆとして示される。ネイバーアソシエーションが、Ｌ1７４０ａにおいて唯一のネイバーとしてのＭＳＴＡＡ７１２（Ｓ４）から、Ｌ2７４０ｂにおいてネイバーＭＳＴＡＡ７１２（Ｓ４）及びＭＳＴＡＣ７１６（Ｓ１）に、Ｌ3７４０ｃにおいて唯一のネイバーとしてのＭＳＴＡＣ７１６（Ｓ１）に、Ｌ4７４０ｄにおいてＭＳＴＡＡ７１２（Ｓ３）及びＭＳＴＡＣ７１６（Ｓ１）に、Ｌ5７４０ｅにおいてＭＳＴＡＡ７１２（Ｓ３）、ＭＳＴＡＣ７１６（Ｓ１）及びＭＳＴＡＢ７１４（Ｓ４）に、及び最後にＬ6７４０ｆにおいてＭＳＴＡＡ７１２（Ｓ３）及びＭＳＴＡＢ７１４（Ｓ４）に変化するとき、新リストが作成される。
【０１６０】
[00241]  表１は、移動ノード位置Ｌ1〜Ｌ6の各々の図３３の例のネイバーリスト及び発見ゾーン更新を詳細に示す。
表１
図３３に例示する発見ゾーン形成
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【０１６１】
４．７．５．新ノード発見プロトコル
[00243]  図３４Ａ及び図３４Ｂに、新ノードがメッシュネットワークを発見して参加するための手順の実施形態例７５０を示す。プロセスが開始し（７５２）、新ノードは、例えばＸに等しい特定の期間、発見ビーコンを探索して待つ（７５４）。このタイマは、多くの値を取り、複数の動作モードを定義することができる。ブロック７５６で、マスタビーコンから発見ビーコンを受信したかどうかをチェックする。発見ビーコンが受信された場合、実行はブロック７６４に移動し、そうでなければ、判定ブロック７５８に進み、初期発見ＭＢタイマ（Ｘ）が満了したかどうかをチェックする。期間がまだ完了していない場合、実行はブロック７５４に戻り、そうでなければ、ブロック７６０に進み、プローブ要求を送信し、プローブ応答を受信したかどうかをチェックする（７６２）。プローブ応答が受信されなかった場合、ブロック７６０に戻り、別のプローブ要求を送信する。そうでなければ、応答が受信された場合、ブロック７６４に移動して、発見ビーコンを受信し、図３４Ｂのブロック７６６に進み、第２の発見ＭＢタイマが満了したかどうかをチェックする。満了していない場合、実行は、図３４Ａのブロック７６４に戻る。そうでなければ、第２の発見ＭＢタイマが満了している場合、ブロック７６８で、新ノードからそのネイバーへの接続が確立され、新ノードは、ＭＢを未来のＭＢとして登録し（７７０）、プロセスが終了する（７７２）。
【０１６２】
[00244]  この実施形態において、ＢＭタイミングカウンタＸを処理する好ましい機構は、以下の通りである。Ｘがその最大値に等しい場合、これは、ノードが完全パッシブモードであり、ネットワークビーコンマスタからの発見ビーコンを待つだけであることを意味する。Ｘがゼロに等しい場合、ノードは、発見ビーコンを待たず、アクティブスキャンに直接入る。Ｘが中間値（０〜「無限大」）に等しい場合、ノードが近傍にある場合は、ノードに、発見ビーコンを受信する機会を与え、そうでなければ、ノードは、アクティブスキャンに切り替わる。
【０１６３】
[00245]  発見ビーコンが発見される場合、新ノードは、パッシブスキャンのままであり、近隣のメッシュノードからより多くの発見ビーコンを期待する。発見ビーコンが発見されない場合、新ノードは、アクティブスキャンに切り替わり、準全方向性アンテナから又は全ての方向に順次、プローブ要求を送信する。新ノードがプローブ応答を受信すると、新ノードは、パッシブモードに切り替わり、発見ビーコンのスキャンを開始する。発見ビーコンの探索は、ある特定のタイマ値にわたって継続し、この後、新ノードは、スキャンを終わらせ、ネットワークとの接続を確立する。新ノードは、登録要求をビーコンマスタ又は中央コントローラに送信して、ビーコンマスタの未来のスケジュールに含まれるようにする。
【０１６４】
４．７．６．新ノードを処理するための現在のＢＭプロトコル
[00247]  図３５に、ビーコンマスタが新ノード許可手順を処理する実施形態例７９０を示す。全ての方向に送信されている発見ビーコンの１つに応答する新ノードによって、又はメッシュネットワークを介してＭＢに転送されるアナウンスメントフレームによって、現在のＢＭは、新ノードについて通知される。ビーコンマスタは、ビーコンマスタノードの未来のスケジュールを更新し、ネットワークメッシュノードに通知する。ビーコンマスタは、スケジュールされる新シーケンス又はノードのリストを、ピアビーコンを介してメッシュネットワーク全体に伝播させる。数個のビーコン間隔の後、新ビーコンマスタスケジュールは、メッシュネットワーク全体に知られているべきである。現在のマスタビーコンは、マスタビーコンの送信を停止し、新たに割り当てられたノードが発生している。
【０１６５】
[00248]  ルーチンが開始し（７９２）、新ノードアナウンスメントを待つ（７９４）。新ノードアナウンスメントを受信すると、新ノードが発見ビーコンに応答しているかどうかをチェックする（７９６）。新ノードが発見ビーコンに応答していない場合、ブロック７９８に進み、メッシュノードが新ノードを通知しているかどうかをチェックする。新ノードアナウンスメントが、発見ビーコン又はメッシュノードアナウンスメントのいずれかから発生しない場合、実行はブロック７９４に戻り、新ノードアナウンスメントを待つ。そうでなければ、新ノードアナウンスメントが、発見ビーコン又はメッシュノードアナウンスメントのいずれかから発生する場合、実行はブロック８００に進み、地理的発見ゾーンに従って未来のビーコンマスタに更新が実行され、ブロック８０２に進み、プロセスが終了する（８０４）前に、発見ビーコンの送信を停止する。
【０１６６】
４．８．集中発見ビーコン管理
[00250]  この実施形態例では、集中エンティティが、ビーコンマスタに割り当てられる１つ又はそれ以上の役割を果たす。この集中制御は、ネットワークのコントローラに到達して、新ノードを許可する又はネットワークのスケジューリング及びスキャン方向性を更新するプロセスを容易にすることができる。この実施形態では、ノードは、現在のビーコンマスタを認識する必要がないが、中央コントローラと通信することができなければならない。中央コントローラは、未来のビーコンマスタの選択又はシーケンスの更新、新ノードビーコンマスタスケジューリングの調整、ノードがオフにされるか又は障害の問題があった場合の処理、及びネットワークの発見マップの処理を担当する。アクティブなビーコンマスタがなく且つ周期的な発見ビーコン送信がない場合、中央コントローラは、いくつかのイベント、例えば、新ノードが接続に参加すること又は接続を失うことを検出した後、発見ビーコンの送信をトリガすることを担当する。これは、１つ又はそれ以上のメッシュノード発見ビーコン送信をトリガすることを含むことができる。また、この処理は、それらのメッシュノード間のこれらのビーコンの送信を協調させることを含むことができる。
【０１６７】
[00251]  図３６Ａ、図３６Ｂ及び図３７に、中央コントローラエンティティによって調整される、新ノードを許可するためのネットワーク手順の実施形態例８１０、９１０を示す。図３６Ａ及び図３６Ｂでは、新ノードは、ビーコンマスタのカバレッジ範囲外にあり、一方、図３７では、新ノードは、ビーコンマスタのカバレッジ範囲内にある。
【０１６８】
[00252]  新ノードがビーコンマスタからビーコンを受信する場合、新ノードはビーコンマスタに通知し、ビーコンマスタは、中央コントローラと通信して、新ノードを助けるように、隣接するノードをスケジュールする。
【０１６９】
[00253]  図３６Ａ及び図３６Ｂに、いくつかのネットワークエンティティが、ネットワークに参加しようとする新ノード８１２、ネイバー１ノード８１４、ネイバー２ノード８１６、ネイバー３ノード８１８、ビーコンマスタ８２０、中央エンティティ８２２、及びメッシュノード８２４として示されている。図３６Ａを参照すると、発見ビーコンが、ビーコンマスタ８２０から、新ノード８１２に向けて（８２８）、中央エンティティ８２２に向けて（８３０）、及びネイバー８１６に向けて（８３２）、全ての方向に発生される（８２６）。なお、これらの発見ビーコンは、新ノードに到達しない。
【０１７０】
[00254]  新ノードは、発見ビーコンを受信していないので、ネイバー２ノード８１６に向けて（８３６）、ネイバー１ノード８１４に向けて（８３８）、及びネイバー３ノード８１８に向けて（８４０）、全ての方向にプローブ要求を発生させる（８３４）。これに応じて、ネイバー１ノード８１４は、新ネイバーにプローブ応答を送信し（８４２）、中央エンティティ８２２に新ノードを通知する（８４４）。アナウンスメントビーコンマスタスケジュール更新（８４６）が、中央エンティティ８２２によって発生されて、アナウンスメント（８４８、８５０、８５２、８５４及び８５６）が、新ノード以外のノードに向けられる。新ノードを発見したネイバーが助けになるとき、そのネイバーは、新ノードにフレームを送信して、新スケジュールについてノードに通知し、他のネイバーとのビームフォーミングを助ける何らかの追加情報を提供する。
【０１７１】
[00255]  ネイバー３ノード８１８が、新たな一時的なビーコンマスタとしてスケジュールされ、発見ビーコンを全ての方向（８６０、８６２、８６４）に発生させる（８５８）。
【０１７２】
[00256]  図３６Ｂでは、新ノード８１２が、ネイバー３ノード８１８にビーコン応答を発生させる（８６６）。次に、ネイバー２ノード８１６が、全ての方向（８７０、８７２及び８７４）に発見ビーコンを発生させる（８６８）。次に、ネイバー１ノード８１４が、全ての方向（８７８、８８０及び８８２）に発見ビーコンを発生させる（８７６）。潜在的なネイバーは、ビーコンを全ての方向に送信して、新ノードとビームフォーミングを行う必要がある。新ノードから各ネイバーの最良ビーコンに、応答が発生される（８８４）。新ノードは、全ての方向に送信されるビーコンの１つ又はおそらく数個を受信するだけでよい。新ノードの応答の後に、新ノードは、中央エンティティ８２２にＢＭ登録要求を送信する（８８６）。中央エンティティ８２２は、ビーコンマスタスケジュール更新（８８８）を全てのパーティに送出する（８９０、８９２、８９４、８９６、８９８、９００）。
【０１７３】
[00257]  図３７の実施形態９１０では、いくつかのネットワークエンティティが、ネットワークに参加しようとする新ノード９１２、ネイバー１ノード９１４、ネイバー２ノード９１６、ネイバー３ノード９１８、ビーコンマスタ９２０、中央エンティティ９２２、及びメッシュノード９２４として示されている。ビーコンマスタ９２０が、全ての方向（９２８、９３０及び９３２）に発見ビーコンを送信し（９２６）、この場合、これらのビーコンは、新ノードに到達する。新ノード９１２は、ビーコン応答（９３４）でビーコンマスタ９２０に応答し、ビーコンマスタ９２０は、中央エンティティ９２２に新ノードを通知する（９３６）。中央エンティティは、新ノード９１２を除いて、全てのノードに（９４０、９４２、９４４、９４６、９４８）、ビーコンマスタスケジュールを通知する（９３８）。新ノードを発見したネイバーが助けになるとき、このネイバーは、新ノードにフレームを送信して、そのノードに新スケジュールについて知らせ、他のネイバーとのビームフォーミングを助ける何らかの情報を示す。ネイバー３ノード９１８が、全ての方向に（９５２、９５４、９５６）、発見ビーコンを発生させる（９５０）。新ノード９１２が、ビーコン応答（９５８）でネイバー３ノード９１８に応答する。ネイバー２ノード９１６が、全ての方向（９６２、９６４、９６６）に発見ビーコンを発生させる（９６０）。なお、新ノードはこれに応答せず、おそらく範囲外にある。ネイバー１ノード９１４が、全ての方向（９７０、９７２、９７４）に発見ビーコンを発生させる（９６８）。新ノード９１２が、ビーコン応答（９７６）でネイバー１ノード９１４に応答する。新ノード９１２は、中央エンティティ９２２に登録要求を送信する（９７８）。中央エンティティ９２２は、（現在、新ノードがビーコンマスタとしてスケジュールされているので、新ノードを含む）全てのノードに、ビーコンマスタスケジュールを通知する（９８０）。
【０１７４】
[00258]  したがって、上記に鑑みて、新ノードが、プローブ要求を送信してプローブ応答を受信することによって、ネイバーノードを発見する場合、そのネイバーノードは、中央コントローラと通信して、新ノードを助けるように隣接するノードをスケジュールすることが分かる。中央コントローラは、ビーコンマスタスケジュールを更新して、新ノードを支援し、新ノード許可プロトコルが完了すると、前のスケジュールに戻ることを管理する。新ノードがネットワークに接続すると、新ノードは、中央コントローラに登録要求を送信して、未来のビーコンマスタスケジュールに含まれ、その発見スキャンマップを調整することができる。中央コントローラは、ネットワーク全体にわたって、ネットワークビーコンマスタスケジュール及び発見スキャンマップを更新することによって、応答する。
【０１７５】
４．９．新ノードネイバー発見のための効率的なメッシュ協働
[00260]  いったんパッシブ又はアクティブスキャンによって、メッシュノードに新ノードの存在が通知されると、メッシュは、メッシュノード間の発見プロセスを協調させる。ノードは、発見ビーコンと同じ機能を果たすがＤＴＩ期間に送信することができるデータ転送間隔（ＤＴＩ）期間中に、それらのネットワークアナウンスメントフレームを全ての方向に送信するようにスケジュールされる。各メッシュノードは、新ノードの機能に応じて、ビーコンの送信を多くのサイクル繰り返す。メッシュノードが完了した後、新メッシュノードは、そのアナウンスメントフレームの送信を開始する。各アナウンスメントフレームの送信サイクルの終わりに、アンテナセクタの各々において、ＳＳＷフレーム交換のためにスロットが割り当てられる。少なくとも１つの実施形態では、全てのサイクル及びＳＳＷスロットの終わりにピアリンク確立のために、期間が予約される。通常のフレームのビーコン送信時、新ノードがメッシュノードに接続される場合、ピアビーコン及び割り当てられたＳＳＷスロットは、ＭＳＴＡＢを有する新ノードに追加されて専用になる。
【０１７６】
[00261]  図３８Ａ及び図３８Ｂに、ＭＳＴＡＡ１０１２、ＭＳＴＡＢ１０１４、ＭＳＴＡＣ１０１６の間の上記プロセスの実施形態例１０１０を示す。図３８Ａでは、ビーコン１０３０、１０３２、１０３４が、ＡＢＦＴ及びＤＴＩ期間を有し、この後に、支援発見期間１０１８が続く。この支援発見期間では、アナウンスメントフレーム１０２２、１０２４、１０２６が示され、これらの間にＳＳＷフレーム交換１０２０があり、その後に、可能性のあるリンクセットアップスロット１０２８が続く。図３８Ｂでは、ビーコンが送信され（１０３６、１０３８、１０４０）、その後に、ＡＢＦＴ及びＤＴＩ通信が続く。
【０１７７】
[00262]  この技術は、プロトコルで新ノードを支援するためにビーコンマスタを切り替える必要がないメッシュネットワークで用いられるビーコンマスタ切替えプロトコルの中断を回避する。
【０１７８】
４．１０．簡略化された効率的なビーコニングモード
[00264]  この節では、簡単な動作モードを説明する。メッシュノードには、周期的なシーケンスでマスタビーコンの役割が割り当てられる。各メッシュノードに、発見ビーコンの送信を開始する時間、ビーコンマスタとして働くビーコンの数（発見期間）、及びその役割を繰り返す期間（マスタビーコン間隔）が割り当てられる。中央エンティティ又はメッシュノードは、この動作の管理を担当することができる。中央エンティティなしで、この情報のいくつかは、メッシュプロファイル（発見期間及びマスタビーコン期間）でも定義することができる。メッシュノードは、予め定義されたスロットからランダムに又はチャネル検出によって、その発見期間を開始する時間を選ぶことができる。
【０１７９】
[00265]  新ノードがメッシュネットワークに参加しようとするとき、新ノードは、マスタビーコン間隔をパッシブにリスンして、異なる発見期間に送信される全てのビーコンを受信することができる。メッシュ支援の一形態は、１つのメッシュノードが新ノードを発見した後、メッシュノード間の協調によって適用することができる。これは、図３８Ａ及び図３８Ｂに示したように、ＤＴＩ期間にビーコンを送信するようにノードをスケジュールすることによって、実行される。支援の別の形態は、新ノードに、プローブ要求を全ての方向に送信させて、メッシュノードに、新ノードからのプローブ要求をリスンさせることによって、実行される。
【０１８０】
４．１１．新フレームフォーマット
４．１１．１．ビーコン応答
[00268]  このフレームは、新ノード（ＳＴＡ）がパッシブスキャンを用いてビーコンを発見するときに必要である。新ＳＴＡは、ビーコン応答を送信して、その存在について、発見されたＳＴＡに通知する。このフレームを用いて、必要な場合には、ビームフォーミングトレーニングもトリガすることができる。少なくとも１つの実施形態では、支援要求メッセージのフレームは、以下の情報を含む。すなわち、（ａ）ＮＳＩＤ−支援される新ＳＴＡを示す、（ｂ）ＳＳＩＤ／ＳＳＩＤリスト−新ＳＴＡが接続しようとしているＳＳＩＤのリストを提供する、（ｃ）ＤＭＧ機能−新ＳＴＡサポート機能を示す、（ｄ）メッシュＩＤ−メッシュ識別要素、（ｅ）支援要求フラグ−新ＳＴＡがメッシュ発見支援を要求しているかどうかを示す、（ｆ）ビームフォーミングトレーニング要求−新ＳＴＡがビームフォーミングトレーニングを要求しているかどうかを示す、（ｇ）ビーコンＩＤ−ＭＳＴＡ発見ビーコンＩＤ、（ｈ）ビームＩＤ−ビーコン応答メッセージの指向性送信の場合の送信ビームＩＤ、（ｉ）メッセージカウンタ−フレームが全方向性／準全方向性アンテナから複数回送信される場合のメッセージカウンタ。
【０１８１】
４．１１．２．ビーコン応答ＡＣＫ
[00270]  このメッセージフレームは、ビーコン応答メッセージの受信を確認してメッシュ発見支援フェーズをセットアップするためのパッシブスキャンの場合、発見されたＭＳＴＡから新ＳＴＡに送信される。少なくとも１つの実施形態では、ビーコン応答ＡＣＫメッセージのフレームは、以下の情報を含む。すなわち、（ａ）支援確認−メッシュ支援確認を提供する、（ｂ）新ＳＴＡ最良送信ビーム−新ＳＴＡがビーコン応答を指向性送信する場合の新ＳＴＡの最良送信ビームを示す、（ｃ）支援情報−支援協調情報。
【０１８２】
４．１１．３．発見ビーコン
[00272]  これは、通常の８０２．１１ＤＭＧビーコンフレームと同様であるが、追加機能を可能にするいくつかの要素を有するフレームである。これらのフレームは、ビーコンマスタによって全ての方向に送信されて、ネットワークの発見及び通知を助ける。このフレームは、新ノードがネットワークを発見するための特定の内容を含み、メッシュピア及び接続されたＳＴＡを同期させて管理するように意図されるピアビーコンとは異なる。８０２．１１ＤＭＧビーコンの多くの要素は、新ノード発見に必要ない場合、削除するか又はオプションとすることができる。いったんノードがメッシュノードに接続されると、ノードは、ピアビーコンを介して、全ての省略された情報を受信することができる。これは、非常に軽い（低オーバヘッド）ビーコンであり、ノードがメッシュノードを発見し、接続を形成し、ピアビーコンの受信を開始するための基本情報を有する。少なくとも１つの実施形態では、支援応答メッセージのフレームは、以下の情報を含む。すなわち、（ａ）ビーコンタイプ−発見ビーコン又はピアビーコン、（ｂ）現在のＢＭカウントダウンタイマ−次のＢＭサイクルへのカウントダウンタイマ。
【０１８３】
４．１１．４．ピアビーコン
[00274]  これは、通常の８０２．１１ＤＭＧビーコンフレームと同様であるが、追加機能に備えるためのいくつかの要素を有するフレームである。これらのフレームは、全てのノードによって、それらのピアＳＴＡに、それらのそれぞれの方向に又はそれらの方向の周囲にのみ、送信される。このビーコンは、同期、スペクトル及びチャネル管理のようにビーコン機能に用いられる。この情報によって、ネットワーク内のノードは、ネットワークを管理し、ビーコンマスタ情報を伝播させることができる。８０２．１１ＤＭＧビーコンの多くの要素は、それらが現在のメッシュＳＴＡに必要とされず且つ新ノード発見及びメッシュ形成を意図するだけである場合、削除するか又はオプションとすることができる。少なくとも１つの実施形態では、支援応答メッセージのフレームは、以下の情報を含む。すなわち、（ａ）ビーコンタイプ−発見ビーコン又はピアビーコン、（ｂ）現在のＢＭＩＤ−現在のビーコンマスタのノードＩＤ、（ｃ）ＢＭ選択基準−ランダム又はシーケンスベース、（ｄ）未来のＢＭＩＤ又はＢＭシーケンス−次のＢＭＩＤ又はＢＭシーケンス番号を特定する、（ｅ）現在のＢＭカウントダウンタイマ−次のＢＭサイクルの開始へのカウントダウンタイマ、（ｆ）拡張ビーコンマスタ情報−これが値を有する場合、より多くの情報がピアビーコンに付与されて、ＢＭ更新を助けることを示す、（ｇ）発見期間−発見期間を形成するＢＩの数、（ｈ）ビーコンマスタ間隔−ビーコンマスタ間隔を形成するＢＩの数。拡張ビーコンマスタ情報が定義される場合、ビーコンは、何らかの動作をするのに必要な何らかの情報要素を含む。
【０１８４】
４．１１．４．１．新ノードアナウンスメントメッセージ
[00276]  この情報要素を用いて、ネットワーク内のあるメッシュノードによって発見される新ノードの存在について、現在のビーコンマスタに通知する。新ノードを発見したノードが、この要素を形成し、他のノードが、それを現在のＢＭに転送する。少なくとも１つの実施形態では、支援応答メッセージのフレームは、以下の情報を含む。すなわち、（ａ）新ノードＩＤ−発見ビーコン又はピアビーコン、（ｂ）発見ノードＩＤ−現在のビーコンマスタのノードＩＤ、（ｃ）発見ノードセクタＩＤ−新ノードを発見したノードのセクタ、及び（ｄ）新ノード機能−新ノードレポート機能。
【０１８５】
４．１１．４．２．ビーコンマスタの一時的なスケジュール更新
[00278]  この情報要素を用いて、ビーコンマスタのスケジュールを中断して更新する。これは、新ノードがネットワークに参加しようとして、そのために発見キャンペーンがスケジュールされる場合、システムによって用いることができる。少なくとも１つの実施形態では、支援応答メッセージのフレームは、以下の情報を含む。すなわち、（ａ）スケジュールされたビーコンマスタの数−新ノードを助けるように緊急にスケジュールされるビーコンマスタの数、（ｂ）新ノードＩＤ−支援される新ノードのノードＩＤ、（ｃ）ＢＭ１、ＢＭ２、ＢＭ３、…−ビーコンマスタとして働くようにスケジュールされたノードのノードＩＤのリスト。
【０１８６】
４．１１．４．３．登録要求
[00280]  これは、現在のビーコンマスタに、新ノードが未来のビーコンマスタとして登録するように要求することを通知することである。ノードは、ある時間にビーコンマスタとして働かないことを決めて、その後、ビーコンマスタオプションを有効にするように切り替わることもできる。この要求フラグによって、他のノードは、このノードを未来の発見サイクルのためにスケジュールすることができる。少なくとも１つの実施形態では、支援応答メッセージのフレームは、以下の情報を含む。すなわち、ノードＩＤ−未来のＢＭとして登録する必要があるノードのＩＤ。
【０１８７】
４．１１．４．４．ビーコンマスタスケジュール更新
[00282]  これは、定常状態のビーコンマスタ切替え更新の新たな更新について、ネットワーク内のノードに通知することである。これは、現在のノードリスト又は現在のシーケンスに対して、新ノードを追加するか又はノードを削除する形態とすることができる。少なくとも１つの実施形態では、ビーコンマスタスケジュール更新は、以下のフィールドを含む。すなわち、（ａ）更新するノードの数−リスト又はシーケンスに対して追加又は削除されるビーコンマスタの数、（ｂ）新ノードＩＤ−ノードリスト又はシーケンスに対して追加又は削除されるノードのノードＩＤ、（ｃ）動作−ノードの追加又は削除、及び（ｄ）新シーケンス−新ノードを追加又は削除した後のリストの新たに更新されたシーケンス。
【０１８８】
５．概要
[00284]  メッシュネットワーク発見のスキャン及びメッシュネットワーク内のピアＳＴＡ間のリンクの維持を助ける信号の送信を実行する指向性送信を用いる無線通信システム／装置／方法であって、（ａ）ＳＴＡは、第１のタイプのビーコンを送信して、１つ又はそれ以上の隣接するピアＳＴＡ間の既存のリンクを維持し、（ａ）（ｉ）第１のタイプのビーコンは、時間同期及びリソース管理情報を含み、（ａ）（ｉｉ）ＳＴＡは、減少された数のアンテナセクタを用いて、第１のタイプのビーコンを送信し、（ｂ）ＳＴＡは、第２のタイプのビーコンを送信して、新たに参加するＳＴＡのネットワーク発見を助け、（ｂ）（ｉ）第２のタイプのビーコンは、動作するネットワークの識別に用いられるメッシュネットワークプロファイル情報を含み、（ｂ）（ｉｉ）ＳＴＡは、ネットワーク内の他のＳＴＡ間の協調を用いて、第２のタイプのビーコンを送信する。
【０１８９】
[00285]  上記に加えて、少なくとも１つの実施形態では、近隣の利用可能なネットワークを探索しているＳＴＡは、アクティブスキャン又はパッシブスキャンのいずれかを実行し、ＳＴＡは、ネットワーク発見の意図を通知する信号を送信する。
【０１９０】
[00286]  上記に加えて、少なくとも１つの実施形態では、ネットワーク発見の意図を通知する信号を受信すると、既存のネットワーク内の１つ又はそれ以上のＳＴＡは、利用可能なネットワークを探索するＳＴＡに向けて発見ビーコンを送信することをスケジュールする。
【０１９１】
[00287]  上記に加えて、少なくとも１つの実施形態では、ネットワーク発見の意図を通知する前記信号を受信したＳＴＡは、受信された情報のサブセットを、ネットワークのスケジューリングエンティティに送信し、ネットワークのスケジューリングエンティティは、ネットワーク内のＳＴＡから情報を収集し、発見ビーコンの送信時間及び送信ＳＴＡを決定し、送信ＳＴＡに、発見ビーコンの送信時間を通知する。
【０１９２】
[00288]  上記に加えて、少なくとも１つの実施形態では、発見ビーコンの前記送信時間を受信したＳＴＡは、受信された情報によって指示されるように、発見ビーコンを送信する。
【０１９３】
[00289]  上記に加えて、少なくとも１つの実施形態では、ＳＴＡは、新たに参加するＳＴＡに関する情報を、その隣接するピアＳＴＡから収集し、発見ビーコンの送信のタイミングを決定し、決定されたように発見ビーコンを送信する。
【０１９４】
[00290]  上記に加えて、少なくとも１つの実施形態では、メッシュＳＴＡは、データ送信期間中に、新ノードに向けて、全ての方向に、ネットワークアナウンスメントフレームを送信することを協調させて、迅速なネイバー発見を支援することができる。
【０１９５】
[00291]  提示される技術で説明される改良は、様々なｍｍ波送信機、受信機及びトランシーバ内に容易に実装することができる。また、現代の送信機、受信機及びトランシーバは、好ましくは、１つ又はそれ以上のコンピュータプロセッサ装置（例えば、ＣＰＵ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、コンピュータ対応ＡＳＩＣ等）と、命令を記憶する関連するメモリ（例えば、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ、ＦＬＡＳＨ、コンピュータ可読媒体等）とを含むように実装され、これによって、メモリに記憶されるプログラミング（命令）は、プロセッサ上で実行されて、本明細書で説明する様々な処理方法のステップを実行することを理解されたい。
【０１９６】
[00292]  当業者は、様々な現代の通信装置に関連するステップを実行するためのコンピュータ装置の使用を認識しているので、例示の簡潔のために、コンピュータ装置及びメモリ装置を図示しなかった。提示される技術は、メモリ及びコンピュータ可読媒体について、これらが非一時的である限り、非限定的であるので、一時的な電子信号を構成しない。
【０１９７】
[00293]  また、これらの計算システムのコンピュータ可読媒体（命令を記憶するメモリ）は、「非一時的」なものであり、これは、あらゆる全ての形式のコンピュータ可読媒体を含み、唯一の例外は一時的な伝播信号であると理解されるであろう。したがって、開示する技術は、あらゆる形式のコンピュータ可読媒体を含むことができ、これは、ランダムアクセスのもの（例えば、ＲＡＭ）、周期的リフレッシュが必要なもの（例えば、ＤＲＡＭ）、経時劣化するもの（例えば、ＥＥＰＲＯＭ、ディスク媒体）、又は短期間だけ及び／又は電源があるときのみデータを記憶するものを含むが、唯一の限定として、「コンピュータ可読媒体」という用語は、一時的な電子信号に適用することができない。
【０１９８】
[00294]  本技術の実施形態は、コンピュータプログラム製品としても実装できる、本技術の実施形態による方法及びシステム、及び／又は手順、アルゴリズム、ステップ、動作、数式又はその他の計算表現のフロー図を参照して、本明細書で説明することができる。この点、フロー図の各ブロック又はステップ、及びフロー図のブロック（及び／又はステップ）の組み合わせ、及びあらゆる手順、アルゴリズム、ステップ、動作、式、又は計算表現は、ハードウェア、ファームウェア、及び／又はコンピュータ可読プログラムコードの形で具体化された１つ又はそれ以上のコンピュータプログラム命令を含むソフトウェアなどの様々な手段によって実装することができる。理解されるように、このようなあらゆるコンピュータプログラム命令は、以下に限定されるわけではないが、汎用コンピュータ又は専用コンピュータ、又は機械を生産するためのその他のプログラマブル処理装置を含む１つ又はそれ以上のコンピュータプロセッサによって実行して、コンピュータプロセッサ又はその他のプログラマブル処理装置上で実行されるコンピュータプログラム命令が、特定される機能を実施するための手段を生み出すようにすることができる。
【０１９９】
[00295]  したがって、本明細書で説明したフロー図のブロック、及び手順、アルゴリズム、ステップ、動作、式、又は計算表現は、特定の機能を実行するための手段の組み合わせ、特定の機能を実行するためのステップの組み合わせ、及びコンピュータ可読プログラムコード論理手段の形で具体化されるような、特定の機能を実行するためのコンピュータプログラム命令をサポートする。また、本明細書で説明したフロー図の各ブロック、及び手順、アルゴリズム、ステップ、動作、式、又は計算表現、及びこれらの組み合わせは、特定の機能又はステップを実行する専用ハードウェアベースのコンピュータシステム、又は専用ハードウェアとコンピュータ可読プログラムコードの組み合わせによって実装することもできると理解されるであろう。
【０２００】
[00296]  更に、コンピュータ可読プログラムコードなどの形で具体化されるこれらのコンピュータプログラム命令を、コンピュータプロセッサ又はその他のプログラマブル処理装置に特定の態様で機能するように指示することができる１つ又はそれ以上のコンピュータ可読メモリ又はメモリ装置に記憶して、これらのコンピュータ可読メモリ又はメモリ装置に記憶された命令が、（単複の）フロー図の（単複の）ブロック内に指定される機能を実施する命令手段を含む製造の物品を生産するようにすることもできる。コンピュータプログラム命令をコンピュータプロセッサ又はその他のプログラマブル処理装置によって実行し、コンピュータプロセッサ又はその他のプログラマブル処理装置上で一連の動作ステップが実行されるようにしてコンピュータで実施される処理を生成し、コンピュータプロセッサ又はその他のプログラマブル処理装置上で実行される命令が、（単複の）フロー図の（単複の）ブロック、（単複の）手順、（単複の）アルゴリズム、（単複の）ステップ、（単複の）動作、（単複の）式、又は（単複の）計算表現に特定される機能を実施するためのステップを提供するようにすることもできる。
【０２０１】
[00297]  更に、本明細書で使用する「プログラミング」又は「実行可能なプログラム」という用語は、本明細書で説明した１つ又はそれ以上の機能を実行するために１つ又はそれ以上のコンピュータプロセッサが実行できる１つ又はそれ以上の命令を意味すると理解されるであろう。命令は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで具体化することができる。命令は、装置の非一時的媒体にローカルに記憶することも、又はサーバなどに遠隔的に記憶することもでき、或いは命令の全部又は一部をローカル又は遠隔的に記憶することもできる。遠隔的に記憶された命令は、１つ又はそれ以上の要因に基づいて、ユーザが開始することによって又は自動的に装置にダウンロード（プッシュ）することができる。
【０２０２】
[00298]  更に、本明細書で使用するプロセッサ、ハードウェアプロセッサ、コンピュータプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）及びコンピュータという用語は、命令、並びに入力／出力インターフェイス及び／又は周辺装置との通信を実行できる装置を示すために同義的に使用され、プロセッサ、ハードウェアプロセッサ、コンピュータプロセッサ、ＣＰＵ及びコンピュータという用語は、単一又は複数の装置、単一コア及びマルチコア装置、及びその変形形態を含むことを意図するものであると理解されるであろう。
【０２０３】
[00299]  本明細書の説明から、本開示は、限定ではないが以下の内容を含む複数の実施形態を含むと理解されるであろう。
【０２０４】
[00300]  １．メッシュネットワーク内の無線通信のための装置であって、（ａ）各々が異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性送信を利用して、他の無線通信局と無線通信するように構成される無線通信回線と、（ｂ）前記無線通信回線に結合されるプロセッサと、（ｃ）前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶する非一時的メモリと、を備え、（ｄ）前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、（ｄ）（ｉ）第１のタイプのビーコン、すなわち、ピアビーコンを送信するステップであって、前記ピアビーコンは、時間同期及びリソース管理情報を含み、前記メッシュネットワーク内の１つ又はそれ以上の隣接するピア局間の既存のリンクを維持する、ステップと、（ｄ）（ｉｉ）第２のタイプのビーコン、すなわち、ネットワーク発見ビーコンを送信するステップであって、前記ネットワーク発見ビーコンは、前記メッシュネットワークを識別するメッシュネットワークプロファイル情報を含み、前記メッシュネットワークに参加するために無線通信局のネットワーク発見を助ける、ステップと、を含むステップを実行する、装置。
【０２０５】
[00301]  ２．メッシュネットワーク内の無線通信のための装置であって、（ａ）各々が異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性送信を利用して、他の無線通信局と無線通信するように構成される無線通信回線と、（ｂ）前記指向性送信は、メッシュネットワーク発見のスキャン及び前記メッシュネットワーク内のピア局間のリンクの維持を助け、（ｃ）前記無線通信回線に結合されるプロセッサと、（ｄ）前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶する非一時的メモリと、を備え、（ｅ）前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、（ｅ）（ｉ）第１のタイプのビーコン、すなわち、ピアビーコンを送信するステップであって、前記ピアビーコンは、時間同期及びリソース管理情報を含み、前記メッシュネットワーク内の１つ又はそれ以上の隣接するピア局間の既存のリンクを維持し、前記第１のタイプのビーコンは、ピア位置に基づいて、前記複数のアンテナパターンセクタから、減少された数のアンテナセクタ方向に送信される、ステップと、（ｅ）（ｉｉ）第２のタイプのビーコン、すなわち、ネットワーク発見ビーコンを送信するステップであって、前記ネットワーク発見ビーコンは、前記メッシュネットワークを識別するメッシュネットワークプロファイル情報を含み、前記メッシュネットワークに参加するために無線通信局のネットワーク発見を助け、前記第２のタイプのビーコンは、前記メッシュネットワーク内の局間の協調の後に送信されて、全ての局が前記第２のタイプのビーコンを送信する必要があるとは限らないようになっている、ステップと、を含むステップを実行する、装置。
【０２０６】
[00302]  ３．メッシュネットワーク内の無線通信の方法であって、（ａ）第１のタイプのビーコン、すなわち、ピアビーコンを送信するステップであって、前記ピアビーコンは、時間同期及びリソース管理情報を含み、各々が異なる送信方向を有する複数のアンテナパターンセクタを有する指向性送信を利用する無線通信局のメッシュネットワーク内の１つ又はそれ以上の隣接するピア局間の既存のリンクを維持する、ステップと、（ｂ）第２のタイプのビーコン、すなわち、ネットワーク発見ビーコンを送信するステップであって、前記ネットワーク発見ビーコンは、前記メッシュネットワークを識別するメッシュネットワークプロファイル情報を含み、前記メッシュネットワークに参加するために無線通信局のネットワーク発見を助ける、ステップと、を含む、方法。
【０２０７】
[00303]  ４．前記指向性送信は、メッシュネットワーク発見のスキャン及び前記メッシュネットワーク内のピア局間のリンクの維持を助ける、前出のいずれかの実施形態に記載の装置又は方法。
【０２０８】
[00304]  ５．前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記第１のタイプのビーコンを、ピア位置に基づいて、前記複数のアンテナパターンセクタから、減少された数のアンテナセクタ方向に送信することを実行する、前出のいずれかの実施形態に記載の装置又は方法。
【０２０９】
[00305]  ６．前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記メッシュネットワーク内の局間の協調を利用して、前記第２のタイプのビーコンを送信することを実行することによって、全ての局が前記第２のタイプのビーコンを送信する必要があるとは限らない、前出のいずれかの実施形態に記載の装置又は方法。
【０２１０】
[00306]  ７．前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、更に、アクティブスキャン又はパッシブスキャンのいずれかを利用して、近隣の利用可能なネットワークを探索し、前記メッシュネットワークに参加する意図を通知する信号を送信することによって、前記ネットワーク発見ビーコンの受信に応答することを含むステップを実行する、前出のいずれかの実施形態に記載の装置又は方法。
【０２１１】
[00307]  ８．前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、更に、前記メッシュネットワークに参加する意図を通知する信号を送信することを含むステップを実行し、前記メッシュネットワークに参加する意図を通知する前記信号を受信する前記メッシュネットワーク内の少なくとも１つの局は、前記メッシュネットワークに参加するために探索する局に向けて発見ビーコンを送信することをスケジュールする、前出のいずれかの実施形態に記載の装置又は方法。
【０２１２】
[00308]  ９．前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、更に、前記メッシュネットワークに参加する意図を通知する前記信号を送信する前記局から受信される情報のサブセットを、前記メッシュネットワークのスケジューリングエンティティに送信することを含むステップを実行し、前記メッシュネットワークの前記スケジューリングエンティティは、前記ネットワーク内の局から情報を収集し、送信時間及び少なくとも１つの送信局を決定して、前記発見ビーコンを発生し、これらの局に、前記発見ビーコンの送信時間についての通知を送信する、前出のいずれかの実施形態に記載の装置又は方法。
【０２１３】
[00309]  １０．前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、更に、前記メッシュネットワークの前記スケジューリングエンティティから受信される前記送信時間に発見ビーコンを送信せよという命令に応じて、発見ビーコンを送信することを含むステップを実行する、前出のいずれかの実施形態に記載の装置又は方法。
【０２１４】
[00310]  １１．前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、更に、隣接するピア局から前記メッシュネットワークに新たに参加する局に関する情報を収集し、発見ビーコンの送信のタイミングを決定し、前記決定されたタイミングで発見ビーコンを送信することを含むステップを実行する、前出のいずれかの実施形態に記載の装置又は方法。
【０２１５】
[00311]  １２．前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、更に、前記メッシュネットワーク内の局間のネットワークアナウンスメントフレームの送信を協調させることを含むステップを実行し、前記協調に応じて、前記メッシュネットワーク内の前記局の少なくとも１つは、データ送信期間中に、新ノードに向けて、全ての方向に、前記ネットワークアナウンスメントフレームを送信して、ネイバー発見を支援する、前出のいずれかの実施形態に記載の装置又は方法。
【０２１６】
[00312]  １３．更に、前記ピアビーコンを、ピア位置に基づいて、前記複数のアンテナパターンセクタから、減少された数のアンテナセクタ方向に送信することを含む、前出のいずれかの実施形態に記載の装置又は方法。
【０２１７】
[00313]  １４．更に、前記メッシュネットワーク内の局間の協調を利用して、前記発見ビーコンを送信することを含むことによって、全ての局が前記発見ビーコンを送信する必要があるとは限らない、前出のいずれかの実施形態に記載の装置又は方法。
【０２１８】
[00314]  本明細書で使用する単数語「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈によって別途明確に指定しない限り、複数の参照物を含むことができる。単数形による物への言及は、明述しない限り「唯一」を意味するものではなく、「１つ又はそれ以上」を意味するものである。
【０２１９】
[00315]  本明細書で使用する「セット（ｓｅｔ）」という語は、１つ又はそれ以上の物の集まりを意味する。したがって、例えば、物のセットは、単一の物又は複数の物を含むことができる。
【０２２０】
[00316]  本明細書で使用する「実質的に（substantially）」及び「約（about）」という語は、小さな差を説明するために用いられる。これらの語は、出来事又は状況と共に用いられるとき、その出来事又は状況が正確に発生する場合、及びその出来事又は状況が近似的に発生する場合を意味することができる。これらの語は、数値と共に用いられるとき、その数値の±１０％以下、例えば、±５％以下、±４％以下、±３％以下、±２％以下、±１％以下、±０．５％以下、±０．１％以下、又は±０．０５％以下などの差の範囲を意味することができる。例えば、「実質的に」位置合わせされるとは、±１０°以下、例えば、±５°以下、±４°以下、±３°以下、±２°以下、±１°以下、±０．５°以下、±０．１°以下、又は±０．０５°以下などの角度差の範囲を意味することができる。
【０２２１】
[00317]  更に、本明細書で、量、比、及び他の数値を、範囲の形式で示すことができる場合もある。このような範囲の形式は、便宜及び簡潔のために用いられ、範囲の限界として明示される数値を含むが、あたかも各数値及び部分範囲が明示されているかのようにその範囲に包含される全ての個々の数値又は部分範囲も含むと柔軟に理解されるべきであることを理解されたい。例えば、約１〜約２００の範囲の比は、約１及び約２００の明示された限界を含むが、約２、約３及び約４などの個々の比、及び約１０〜約５０、約２０〜約１００等などの部分範囲も含むと理解されるべきである。
【０２２２】
[00318]  本明細書の説明は多くの詳細を含んでいるが、これらは本開示の範囲を限定するものではなく、現在のところ好ましい実施形態の一部を例示するものにすぎないと解釈すべきである。したがって、本開示の範囲は、当業者に明らかになると思われる他の実施形態も完全に含むと理解されるであろう。
【０２２３】
[00319]  当業者には周知の開示した実施形態の要素の全ての構造的及び機能的同等物は、引用によって本明細書に明確に組み入れられ、本特許請求の範囲に含まれることが意図されている。更に、本開示の要素、構成要素又は方法ステップは、これらが特許請求の範囲に明示されているかどうかにかかわらず、一般に公開されることを意図するものではない。本明細書における請求項の要素のどれも、この要素が「のための手段」という語句を使用して明示的に示されていない限り、「手段プラス機能」要素と解釈されないものとする。本明細書における請求項の要素のどれも、この要素が「のためのステップ」という語句を使用して明示的に示されていない限り、「ステッププラス機能」要素と解釈されないものとする。
【符号の説明】
【０２２４】
１０  実施形態例
１２，１４，１６，１８  メッシュＳＴＡ（ＭＳＴＡ）ノード
２０  新ＳＴＡ
３０  実施形態例
３２  Ｉ／Ｏパス
３４  バス
３６  コンピュータプロセッサ（ＣＰＵ）
３８  メモリ（ＲＡＭ）
４０  モデム
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ  無線周波数（ＲＦ）回路
４４ａ〜４４ｎ，４６ａ〜４６ｎ，４８ａ〜４８ｎ  アンテナ
５０  実施形態例
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ  ＲＦ回路
５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，・・・，５６ｎ，５８，６０  ビームフォーミングパターン
７０  実施形態例
７２，７４，７６  ノード
９０  実施形態例
１１２  ノードＡ
１１４  ノードＢ
１１６  ノードＣ
１１８  ノードＤ
１２０  新ノードＥ
１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ，１３２ｄ，１３２ｅ  ノード
１３４ａ，１３４ｂ，１３４ｃ，１３４ｄ，１３４ｅ  領域
１３６  エリア
１５０  実施形態
１７２  ノードＡ
１７４  ノードＢ
１７８ａ，１７８ｂ，１７８ｃ  セクタ
１９０  実施形態例
２３０  実施形態
２５０  実施形態例
２７０  実施形態例
２９２  ＭＳＴＡＡ
２９４  ＭＳＴＡＢ
２９６  ＭＳＴＡＣ
２９８  ＭＳＴＡＤ
３００  ＭＳＴＡＥ
３３０  実施形態例
３３２  ＭＳＴＡＡ
３３４  ＭＳＴＡＢ
３３６  ＭＳＴＡＣ
３３８  ＭＳＴＡＤ
３４０  ＭＳＴＡＥ
３５２  ＭＳＴＡＡ
３５４  ＭＳＴＡＢ
３５６  ＭＳＴＡＣ
３５８  ＭＳＴＡＤ
３６０  ＭＳＴＡＥ
３９０  実施形態例
４３０  実施形態例
４７０  実施形態例
４７２  ＭＳＴＡＡ
４７４ａ，４７４ｂ  エリア
４７６  ＭＳＴＡＢ
４７８ａ，４７８ｂ  エリア
４８０  ＭＳＴＡＣ
４８２ａ，４８２ｂ  エリア
４８４  ＭＳＴＡＤ
４８６  エリア
４８８  ＭＳＴＡＥ
４９０  エリア
４９２  ＭＳＴＡＦ
４９４  エリア
４９６  ＭＳＴＡＧ
４９８  エリア
５１０  実施形態例
５１２  ＭＳＴＡＡ
５１４  ＭＳＴＡＢ
５１６ａ〜５１６ｄ，５１８ａ〜５１８ｄ  アンテナセクタ
５２０，５２２  カバレッジエリア
５３０  実施形態例
５３２  新ノード
５３４  ネイバー１ノード
５３６  ネイバー２ノード
５３８  ネイバー３ノード
５４０  ビーコンマスタ
５４２  メッシュノード
６１０  実施形態例
６１２  新ノード
６１４  ネイバー１ノード
６１６  ネイバー２ノード
６１８  ネイバー３ノード
６２０  ビーコンマスタ
６２２  メッシュノード
７１０  実施形態例
７１２  ＭＳＴＡＡ
７１４  ＭＳＴＡＢ
７１６  ＭＳＴＡＣ
７１８ａ〜７１８ｄ  セクタ
７２０ａ〜７２０ｄ  セクタ
７２２ａ〜７２２ｄ  セクタ
７３０  実施形態例
７４０ａ〜７４０ｆ  モバイルノード中間位置
７５０  実施形態例
７９０  実施形態例
８１０  実施形態例
８１２  新ノード
８１４  ネイバー１ノード
８１６  ネイバー２ノード
８１８  ネイバー３ノード
８２０  ビーコンマスタ
８２２  中央エンティティ
８２４  メッシュノード
９１０  実施形態例
９１２  新ノード
９１４  ネイバー１ノード
９１６  ネイバー２ノード
９１８  ネイバー３ノード
９２０  ビーコンマスタ
９２２  中央エンティティ
９２４  メッシュノード
１０１０  実施形態例
１０１２  ＭＳＴＡＡ
１０１４  ＭＳＴＡＢ
１０１６  ＭＳＴＡＣ
【図１】
2020532232.tif 000004
【図２】
2020532232.tif 000005
【図３】
2020532232.tif 000006
【図４】
2020532232.tif 000007
【図５】
2020532232.tif 000008
【図６】
2020532232.tif 000009
【図７】
2020532232.tif 000010
【図８】
2020532232.tif 000011
【図９Ａ】
2020532232.tif 000012
【図９Ｂ】
2020532232.tif 000013
【図１０】
2020532232.tif 000014
【図１１】
2020532232.tif 000015
【図１２】
2020532232.tif 000016
【図１３Ａ】
2020532232.tif 000017
【図１３Ｂ】
2020532232.tif 000018
【図１３Ｃ】
2020532232.tif 000019
【図１４】
2020532232.tif 000020
【図１５Ａ】
2020532232.tif 000021
【図１５Ｂ】
2020532232.tif 000022
【図１５Ｃ】
2020532232.tif 000023
【図１５Ｄ】
2020532232.tif 000024
【図１６】
2020532232.tif 000025
【図１７】
2020532232.tif 000026
【図１８Ａ】
2020532232.tif 000027
【図１８Ｂ】
2020532232.tif 000028
【図１９】
2020532232.tif 000029
【図２０】
2020532232.tif 000030
【図２１】
2020532232.tif 000031
【図２２】
2020532232.tif 000032
【図２３Ａ】
2020532232.tif 000033
【図２３Ｂ】
2020532232.tif 000034
【図２３Ｃ】
2020532232.tif 000035
【図２４Ａ】
2020532232.tif 000036
【図２４Ｂ】
2020532232.tif 000037
【図２４Ｃ】
2020532232.tif 000038
【図２５Ａ】
2020532232.tif 000039
【図２５Ｂ】
2020532232.tif 000040
【図２５Ｃ】
2020532232.tif 000041
【図２５Ｄ】
2020532232.tif 000042
【図２５Ｅ】
2020532232.tif 000043
【図２６Ａ】
2020532232.tif 000044
【図２６Ｂ】
2020532232.tif 000045
【図２７Ａ】
2020532232.tif 000046
【図２７Ｂ】
2020532232.tif 000047
【図２８】
2020532232.tif 000048
【図２９Ａ】
2020532232.tif 000049
【図２９Ｂ】
2020532232.tif 000050
【図２９Ｃ】
2020532232.tif 000051
【図３０】
2020532232.tif 000052
【図３１】
2020532232.tif 000053
【図３２】
2020532232.tif 000054
【図３３】
2020532232.tif 000055
【図３４Ａ】
2020532232.tif 000056
【図３４Ｂ】
2020532232.tif 000057
【図３５】
2020532232.tif 000058
【図３６Ａ】
2020532232.tif 000059
【図３６Ｂ】
2020532232.tif 000060
【図３７】
2020532232.tif 000061
【図３８Ａ】
2020532232.tif 000062
【図３８Ｂ】
2020532232.tif 000063
【国際調査報告】
2020532232.tif 000064
2020532232.tif 000065
2020532232.tif 000066