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JP2002529017A - 広帯域無線メッシュ型トポロジーネットワーク - Google Patents

広帯域無線メッシュ型トポロジーネットワーク

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Publication number
JP2002529017A
JP2002529017A JP2000578964A JP2000578964A JP2002529017A JP 2002529017 A JP2002529017 A JP 2002529017A JP 2000578964 A JP2000578964 A JP 2000578964A JP 2000578964 A JP2000578964 A JP 2000578964A JP 2002529017 A JP2002529017 A JP 2002529017A
Authority
JP
Japan
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wireless
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Withdrawn
Application number
JP2000578964A
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English (en)
Inventor
バーガー，ジョセフ
アーロンソン，イタイ
Original Assignee
ケアリー・コーポレイション
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Filing date
Publication date
Application filed by ケアリー・コーポレイション filed Critical ケアリー・コーポレイション
Publication of JP2002529017A publication Critical patent/JP2002529017A/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/04—Selecting arrangements for multiplex systems for time-division multiplexing
    • H04Q11/0428—Integrated services digital network, i.e. systems for transmission of different types of digitised signals, e.g. speech, data, telecentral, television signals
    • H04Q11/0478—Provisions for broadband connections

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 メッシュ型トポロジーに基づく広帯域無線ネットワークであって、消費者、小規模企業および大企業の構内へ、ＩＰ標準インターフェイスおよび消費者側のマルチメディアデジタルバスインターフェイス（ＢＡＰ−１、ＢＡＰ−２）などのデータインターフェイスを用いて、データ、インターネット、音声およびマルチメディアをもたらすよう最適化される広帯域無線ネットワークである。標準インターフェイスを介してデータを加えかつ落とすだけでなくルートダイバーシティを用いて多数の無線ノード間でデータをルーティングする能力を備えた、消費者構内の無線トランシーバ（ＳＲ１０−ＳＲ２１）は、メッシュ型ネットワークの利用可能性、信頼性を高め、かつロードバランシングを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
この発明は、無線通信一般の分野に関し、特にスペクトルの高周波帯における
パケットデータ伝送向けに設計された高容量広帯域無線ネットワークの分野に関
する。
【０００２】
【背景となる技術】
高容量広帯域システムの定義は、Ｔ１（１．５ＭＢ／ｓ）またはＥ１（２ＭＢ
／ｓ）よりも高い、通常はリンクごとに１００ＭＢ／ｓまでまたはそれ以上の伝
送速度で動作し、かつ６ＧＨｚよりも上の周波数範囲、典型的には１０．１５Ｇ
Ｈｚから１０．６５ＧＨｚ、２４ＧＨｚから３１ＧＨｚおよび３７ＧＨｚから４
１ＧＨｚのスペクトル部分の認可を与えられた帯域で動作するシステムに関する
。４０ＧＨｚから６０ＧＨｚでも新たな帯域が開設され、これらは免許なしでの
使用も可能である。それらの周波数においては、送信無線局と受信無線局の間に
開けた見通し線（ＬＯＳ）を介して強力な伝送が達成される。
【０００３】 無線通信ネットワークにより、ファイバ、ハイブリッドファイバ、同軸ケーブ
ルおよびツイストペアネットワークへの競合するアクセスが可能となる。Ｔ１（
１．５ＭＢ／ｓ、ＵＳ）およびＥ１（２ＭＢ／ｓ、ＥＴＳＩ）までの速度の低ビ
ットレートの無線システムが開発され配備されてきた。これらの無線システムは
、使用が許される帯域幅が限られている、通常は６ＧＨｚよりも下のスペクトル
の低い部分で用いられる。そのようなシステムの例には、９００ＭＨｚ、１．８
から２ＧＨｚのセルラーシステム、２．３ＧＨｚのＷＬＬ（ワイヤレスローカル
ループ）および９００ＭＨｚ、２．４ＧＨｚと５．７ＧＨｚのＩＳＭ（産業科学
医療用）帯域での無免許の無線システムが含まれる。これらの帯域の限定された
帯域幅のために、このようなシステムは狭帯域で動作し、かつリンクごとの容量
が低い。インターネットサービスの拡大のためだけでなく、ＣＥＬＥＣ（競合す
る市内交換電気通信事業者）がそれら自身のアクセスインフラストラクチャを作
ることが許されるようになったテレコム業界の規制緩和により、（１ＭＢ／ｓか
ら２ＭＢ／ｓよりも上の）高容量に対する需要が過去数年の間に劇的に増加した
。その結果、世界中の規制当局は、１０ＧＨｚより上の新たな帯域を使用のため
開放した。これらの帯域は、所与の区域の単一のオペレータが使用するように免
許が与えられるのが通常である。アメリカ合衆国のＦＣＣのような通信当局から
無線リンクに対する事前の承認を得なければならないと各国の法律で求められた
ような以前の状況に対して、オペレータはそれ自身の無線システムを自らが実現
しようとするトポロジ−に展開できる。リンクごとのＰＰ（ポイントツーポイン
ト）周波数割当と、単一のオペレータにより用いられるべき明確な領域ごとの広
帯域スペクトル範囲の割当との間の動作の主な違いにより、オペレータのスペク
トルの使用を最大化し、かつそれらの新たに開放されたミリ波スペクトルにより
高容量でかつさらに進んだ無線ネットワークを作り出せる、全く新しいトポロジ
ー実現のための市場が開かれる。これらのスペクトルの一部は、文献ではＬＭＤ
Ｓ（ローカルマルチポイントディストリビューションシステム）またはＬＭＣＳ
（ローカルマルチポイントコミュニケーションシステム）またはＰＭＰ（ポイン
トツーマルチポイント）システムと称される。この発明は、新たな顧客の無線局
を事前の承認なしにいかなる場所でもシステムに加えることができる、領域に基
づく使用に免許が与えられたこれらのスペクトル範囲からさらに進んだ、新たな
トポロジーに関する。
【０００４】 典型的な先行技術の広帯域無線通信ネットワークのためのトポロジーが図１に
示される。各々の基地局が９０°のセクタ４つを用いて３６０°をカバーする。
２つの基地局は、ファイバ接続によりすべての基地局からメインスイッチに情報
が転送される他の基地局の場所に無線接続を介して接続される。メインスイッチ
は無線アクセスでカバーされる区域の加入者間だけでなく、ファイバトランキン
グシステム（ＳＯＮＥＴまたはＳＤＨ）を介して同じ区域または遠隔の外部区域
のいずれかの他の加入者間の接続ももたらす役割を果たす。ネットワークは、無
線リンク９、１０またはファイバ（リンク８）などのポイントツーポイント（Ｐ
Ｐ）を介して接続されたポイントツーマルチポイント（ＰＭＰ）アクセスネット
ワークに基づく。図１では、基地局ＢＳ１１、ＢＳ１２およびＢＳ１３は、加入
者無線局ＳＲ１４−ＳＲ１８と直線方向の見通し線（ＬＯＳ）を達成するように
地形的に高くなった場所に位置づけられる。各々の基地局は、１９、２０および
２１などの明確に固定されたセクタに伝送する多数のセクタアンテナを含む。隣
接するセクタ間の干渉を回避するため、互いに干渉し得るセクタに対して異なる
周波数が割当てられる。したがってセクタ２０は周波数１２２を用い、隣接する
セクタ１９は異なる周波数１２１を用い、周波数１２１および１２２は任意の周
波数である。異なる基地局に属するセクタ２１は、セクタ２０での通信と干渉す
るセクタ２１からの信号を避けるため、ある状況では周波数１２２とは異なるべ
き周波数１１１を割当てられる。しかしながら、適正な状況下では、干渉が発生
しそうになければ、周波数１１１は周波数１２１と同様であってもよい。多くの
場所は、ＳＲ１７の背後にあるＳＲ１８のようにＬＯＳを有しない。
【０００５】 セクタ２１の加入者ＳＲ１７は、近くのセクタ２４の加入者ＳＲ１６と、ＳＲ
１７からＢＳ１１へ、リンク１０を通ってＢＳ１３へ、リンク８を通ってスイッ
チ２２へ、さらにリンク８、ＢＳ１３、リンク１０、ＢＳ１１を介して戻り、Ｓ
Ｒ１６への経路を辿る回線を介して通信することができる。同様に、セクタ２１
の加入者ＳＲ１７は、異なる基地局のセクタ２０の加入者ＳＲ２３と、ＳＲ１７
からＢＳ１１へ、リンク１０を通ってＢＳ１３へ、リンク８を通ってスイッチ２
２へ、さらにリンク８をＢＳ１３に戻り、リンク９からＢＳ１２、セクタ２０の
ＳＲ２３へと、スイッチ２２により割当てられた回線を介して通信することがで
きる。
【０００６】 これらすべての場合において、非同期転送モード（ＡＴＭ）スイッチ２２など
の中央スイッチが、すべてのトラフィックが通過しなければならないスイッチン
グファブリックの中心として機能し得る。同じスイッチは、トランキングＷＡＮ
（広域ネットワーク）バックボーンへのファイバリンク７に接続されるさらなる
ポートを含んでもよい。したがって、無線ＰＭＰアクセスシステムのサービスを
受ける加入者は世界中と接続できる。基地局は、加入者と無線で通信するのに用
いられる無線プロトコルをＡＴＭなどの標準的な伝送プロトコルに変換すること
ができる。
【０００７】 基地局から加入者無線局（下流の方向）へのデータは、明確に固定されたたと
えば１５°から９０°の間の角度のセクタに設けられた、多くの加入者に向けた
セクタアンテナを介してブロードキャストモードで伝送される。データは、特定
の広帯域周波数においてたとえばＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）方式を用いて
、データパケットの各々に対して異なるアドレスを割当てることにより、特定の
顧客にアドレス指定される。他の先行技術の実現例においては、ＰＭＰシステム
は、加入者との通信が持続する間、動作スペクトルバンドの中の特定のより狭帯
域の周波数を加入者ごとに割当てる。上流方向への伝送を維持するため、各々の
基地局は、各セクタの多数の加入者の各々からの上り方向のリンクの伝送を同期
化する。スケジューリングアルゴリズムが、各個別の加入者無線局ごとに明確な
周波数（ＴＤＭＡ）で送信パケットのタイミングおよび長さを規定する。これは
、異なる加入者から基地局への次々のパケットの到着を同期化する。先行技術の
異なる方式、すなわちＦＤＭＡ（周波数分割多重アクセス）方式では、基地局は
、サービスチャネル上で受信される伝送に対する要求および優先度スケジューリ
ングアルゴリズムに基づき、規定された帯域幅を備える特定の周波数チャネルを
加入者ごとに割当てる。符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）などの他の動作モー
ドもＰＭＰシステム向けに用いられてもよい。
【０００８】 先行技術の無線ＰＭＰシステムの利点は以下のとおりである。 １．加入者ユニットの低コスト。ほとんどの制御およびシステム情報は基地局
内に設けられる。
【０００９】 ２．特に、ＡＴＭまたは周波数割当のような仮想回線割当システムのための、
単純なメディアアクセス制御（ＭＡＣ）層。
【００１０】 ３．より単純な基地局。それは公知の加入者からの外部スイッチ（たとえばＡ
ＴＭ）へのおよびそれからのデータのスマートマルチプレクサとして機能する。
【００１１】 ４．スイッチングのための標準的な既存の技術に基づく中継。たとえばＡＴＭ
などのスイッチはシステムに対して外部にある。
【００１２】 先行技術の無線ＰＭＰシステムの欠点は以下のとおりである。 １．基地無線局は、ＬＯＳのカバレッジを最大限にするため高くなった場所（
高価である）に設けられなければならない。
【００１３】 ２．樹木および建物のシャドウイング効果のために、部分的なカバレッジしか
達成できない。
【００１４】 ３．基地局の設備および場所の確保およびメンテナンスにかかる高コスト。 ４．基地局とスイッチとの間のトランキングのコスト。
【００１５】 ５．加入者とそれら自身との間のシステムの接続性または外部世界とのシステ
ムの接続性をもたらすための１つまたはそれ以上の基地局スイッチの必要性。
【００１６】 ６．セクタ内の加入者の密度が増加するにつれ、加入者ごとの帯域幅が減少す
る。
【００１７】 ７．基地局からの最も長いリンクに基づいてセクタの利用可能性が限定される
。距離がより長くなるということは、加入者から受信する信号がより少ないこと
を意味し、したがってパケット信号レベルが大幅に変化する。
【００１８】 ８．基地局は、たとえば無線またはＯＣ−３もしくはそれより上のファイバな
どの高価な高容量のリンクを介してスイッチに接続される必要がある。
【００１９】 ９．接続をもたらすスイッチの必要性。 １０．各々のデータのパケットは、スイッチへおよびその逆にずっとルーティ
ングされる必要があり、したがってシステムの大きな帯域幅リソースを消費する
。
【００２０】 １１．基地局の限られた容量。現行技術の容量は、基地局当り１５５ＭＢ／ｓ
よりも低い。
【００２１】 １２．ルートダイバーシティがない。 １３．リピータ機能の無さ、すべてのユニットは中央基地局と通信する。
【００２２】 １４．より高容量の無線アクセスの必要性が高まるにつれ、より多くの基地局
がより密に近接して同じ区域内に設置されなければならず、そのため同じ周波数
が何度も再利用され得る。
【００２３】
【発明の概要】
この発明の無線メッシュ型ネットワークは複数のノードを含み、各々のノード
は無線周波数送信回路と無線周波数受信回路とを含む。各々のノードは、ＬＡＮ
もしくはＷＡＮ接続または電算システムを含む、ユーザが提供するシステムへの
接続のためのローカルポートをさらに含む。各々のノードは、送信および受信回
路ならびに回路とローカルポートの間のデータを交換するためのローカルポート
に結合されるデータ処理ユニットをさらに含む。ネットワークの特定のノードか
らのデータストリーム伝送を送信および受信するための空間的な流れの判断手段
が存在する。特に、各々のノードはネットワークの中のノードの部分集合に対し
て見通し線の関係にある。所与のノードに対する空間的な流れの判断手段は、デ
ータストリームの送信もしくは受信またはその両者のいずれかのためにその部分
集合ノードの中から選択する。データ処理ユニットは、所与のノードに向けられ
る入来する伝送から選択されたデータを抽出するための抽出手段を含む。次に残
余のデータストリームは、次の１つのまたは複数のノードに伝送される。同様に
、伝送されているストリームにデータを挿入するための挿入手段が存在する。こ
のように、入来するデータストリームのデータはノードに抽出され（落とされ）
、かつそのローカルポートに出力され（落とされ）、同時にデータストリームは
伝送されながら所与のノードからのデータを挿入される（加えられる）。
【００２４】 この発明の好ましい実施例では、少なくともいくつかのノードはネットワーク
の中の他のノードについての状況情報を含む。このように、ノードはネットワー
クについての情報をいくらか有する。この情報は空間的な流れの判断手段に送ら
れ、そのような情報に基づき、それへの送信またはそれからの受信のためのノー
ドを選択する。
【００２５】 少なくともいくつかのノードは、受取った伝送の特徴を評価するための手段も
有する。手段は、この特徴に関する情報を送信ノードに伝送するために設けられ
る。送信ノードはそのような情報に応答してその伝送パラメータを調整する。
【００２６】 ノードは、データのコネクションレス伝送、データのコネクション型伝送また
は、ネットワークの１つのセグメントがコネクションレスでかつ別のセグメント
がコネクション型である組合せを提供するための手段を含む。
【００２７】
【発明を実施するための最良モード】
図２を参照すると、ミリメートル波長周波数での動作に基づくメッシュ型トポ
ロジー無線ネットワークが仮定される。無線網は、メッシュ型ネットワーク上で
パケット通信を可能にする無線メッシュ型ネットワークおよびＭＡＣ（メディア
アクセス層）における動作向けに設計された最適化された無線局とともに、ネッ
トワークトポロジーの実現に基づく非常に高容量のパケット通信向けに最適化さ
れる。この発明に従うと、ネットワークは、顧客の構内の近傍に配備され、かつ
互いとだけでなくＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）、ＷＡＮ（広域ネット
ワーク）または典型的なＰＣなどの、加入者が提供する内部データシステムと通
信する多数の加入者無線局（ＳＲ）ノードを含む。加入者間の直線方向の見通し
線（ＬＯＳ）は、トポロジーの中の各ノードとノードの部分集合との間に存在す
る。多重反射は無視できる。ＳＲノードは、近隣のノードからデータパケットを
受取りかつデータのパケットの宛先を分析する能力を備えたネットワークノード
として働く。ＳＲノードは、その１つまたはそれ以上のローカルポートにアドレ
ス指定されたデータを落とし、かつそのローカルポートからのデータを加えるこ
とができる。ＳＲノードは、パケットの最終的な宛先に向けたネットワークで利
用可能なルートの選択に基づき、他のネットワークノードにアドレス指定された
受取ったデータパケットおよびそのローカルポートから受取ったパケットをその
近隣のノードに方向付けする。ノードは他のノードから状況情報を常に受取り、
したがってそれらはメッシュ型ネットワーク上でのデータパケットのリアルタイ
ムの無線仮想ルーティングのためのスケジューリングメカニズムを発展させるこ
とができる。
【００２８】 したがって、メッシュ型ネットワークは、ＳＲローカルポートがルータポート
である地形的に多様な区域にわたって分布する仮想ルータとみなすことができる
。この発明の重要な局面は、リアルタイムのスケジューリングアルゴリズムを介
してそれら自身の間で状況情報を共有することにより、受取ったデータパケット
のデータルーティングを決定するノードの能力である。このスケジューリングア
ルゴリズムにより、ＳＲノードは各々の瞬間に利用可能なパケットのルートを選
択することができる。たとえば、同じ発信元と宛先との間のパケットは、利用可
能なルートに依存して多数の異なるルートを介してまたは同じルートを介して運
ばれてもよい。異なるルーティングにより変化する遅延を克服するため、ＳＲノ
ードは異なる時間に到着するあるデータパケットの順を並べ替えて、ローカルポ
ートで明確なデータストリームを作成してもよい。
【００２９】 この発明の別の重要な局面は、元々はネットワークとつながっていなかった、
システムに加わる新たなノードのための自動アドミッションプロセスである。Ｓ
Ｒノードは、それらのローカルエリアを調べ、それらのＳＲノードがどれと通信
リンクを作ることができるかを見つける能力を有する。ＳＲノードは、それらが
ＬＯＳ通信を有する周囲のノードに関するそれら自身の状況情報を定期的に更新
する。
【００３０】 ＳＲノードは、周囲の近傍の他のノードが他のノードと通信するのと同時に、
あるノードと指向性のある通信をもたらすことができる。データ受信およびデー
タ送信のこの指向性は、選択されたセクタ領域での伝送と組合わされた時分割ア
クセスの組合せにより達成される。この選択は、セクタアンテナの選択を介した
ビームステアリング性能を用いることによる、固定された角度のセクタアンテナ
（３０°、４５°、９０°）を用いることまたは地上での使用のみのための１次
元アンテナもしくは地上と非常に高い高度もしくは宇宙空間での使用のための２
次元アンテナであり得る整相列アンテナを用いることのいずれかにより達成され
る。
【００３１】 加入者無線局（ＳＲ） 各々の加入者無線局（ＳＲ）はネットワークノードと
して働き、この発明によると、ＬＯＳが存在する少なくとも２つの他のＳＲネッ
トワークノードと（たとえば６ＧＨｚより上の）高い周波数で通信する独自の性
能を有する。たとえばＳＲ１６は、ＳＲ１７、ＳＲ１８、ＳＲ１９およびＳＲ２
０と通信することができ、したがって、たとえばＷＡＮアクセスＢＡＰ−１（バ
ックボーンアクセスポイント）からＳＲ１８へ、またはＳＲ１７からＳＲ１９へ
伝送された情報のためのリピータとして働く。ＳＲネットワークノードはまた、
１００／１０ＢａｓｅＴ、ＩＥＥＥ１３９４または他の標準的なインターフェイ
スなどのローカルインターフェイスを介してデータのパケットを加えるおよび落
とすこともできる。この発明の別の変更例では、ＳＲがその付近の異なるＳＲと
通信する際にＳＲはその周波数チャネルを変更してもよい。これにより相互の干
渉の減少とともにネットワークのスループットが増加する。（加入者無線局の実
施化例の詳細な説明が図３に示され、かつ以下に説明される。） 見通し線（ＬＯＳ） 現在の無線メッシュ型トポロジーにおいては、ＳＲはデ
ータパケットのブリッジングおよび部分的なルーティングの機能を果たすことが
できる。その結果、データは１つのＳＲから別のＳＲにルーティングされ得る。
したがって、ＳＲは少なくとも１つの他のＳＲと見通し線になければならない。
このネットワークトポロジーは、加入者アクセスがＬＯＳ障害物を迂回すること
により達成される、新たなタイプの無線ネットワークの構築を可能にする。図２
では、たとえば、ＳＲ１８がＳＲ１９とのＬＯＳを有しなければ、ＢＡＰ１との
通信はＳＲ１６を介してＳＲ１９へ、またはＳＲ２０を介してＳＲ１５への別の
ルートで依然として確立され得る。この配置は、システムの密度が増加するとき
、各加入者へのＬＯＳまたは多数のＬＯＳを確立する能力が増すという有利な特
性を有する。初期のネットワーク展開が始まるときに、相互に可視である場所に
設けられたある量のＳＲを備える区域の初期の種まきが有利となり得ることが注
記される。
【００３２】 スループット この発明の無線メッシュ型ネットワークのスループットは、加
入者の密度が増すにつれ増加するという独自の特性を有する。容量の増加の理由
は、ネットワークの中の多数の経路間でデータパケットのルーティングを可能に
する利用可能な高速リンクの付加による。この現象は、この発明の高周波ミリメ
ータ波メッシュ型ネットワークに独自のものであり、そこでは同じミリメータ波
周波数で動作する多数のリンクは、ＭＡＣ層がそれらのビームを同期化して、相
互の空間的干渉を回避するのと同じ領域で動作することができる。ＭＡＣ層はま
た、同じ区域に設けられかつ同じ周波数で同じビームの重なりを伴って動作する
、潜在的に干渉するＳＲの相互の伝送タイミングを同期化することにより、一時
的な干渉を防ぐ。この発明は、これらの高周波ビームの伝播がノード間の直線方
向のＬＯＳを要求するという点において有利である。その結果、すべての反射さ
れたビームが吸収され、したがってネットワークの動作と干渉しない。これはま
た、非見通し線の受信を介した多重反射がネットワーク性能と大きく干渉し、そ
の区域で加入者数が増加するとネットワーク容量を減じる、たとえば６ＧＨｚ、
特定的には３ＧＨｚよりも下の低周波数での無線メッシュ型トポロジーのいかな
る設置に対しても有意義な利点である。ミリメータ波長の先行技術のＰＭＰ無線
ネットワークに対しても別の有意義な利点が存在する。先行技術のシステムでは
、セクタごとのスループットは固定され、さらなる加入者がネットワークに加入
すると、加入者当りのネットワーク容量が線形的に減じられてしまう。
【００３３】 ＭＡＣ層 この発明によると、加入者無線局は、その周囲のネットワークトポ
ロジーを考慮して、近くのＳＲの場所およびそのアドレスを識別するＭＡＣ層を
含む。各々のＳＲのＭＡＣ層は、その付近のＳＲネットワークノードの各々から
およびＳＲのローカルインターフェイスポートから受取ったパケットを読出す。
ローカルポートから到着するパケットに対しては、ＭＡＣ層はパケットの宛先ア
ドレスに基づいて各々のパケットのルーティングを規定する。それはＦＥＣ（順
方向誤り訂正）および必要に応じて無線通信の暗号化に用いられるさらなる情報
ビットを加える。近くのＳＲから無線通信で到着するデータパケットは、そのア
ドレスに基づいて分析され、再送信されるかまたはローカルで落とされる。たと
えばＳＲ１６から同時にＳＲ１７とＳＲ１８に向けたブロードキャスト送信のた
めに可能な配置は、両ＳＲが同じビームフットプリント内に設けられる単一の送
信によりまたはそれらのＳＲの各々の方向に送信を繰返すことにより達成するこ
とができる。ワイヤレスパケット無線局と内部パケットデータルーティングおよ
び／またはブリッジング性能とのこの独自の組合せにより、無線メッシュ型ネッ
トワークトポロジーの実現が可能になる。
【００３４】 ルートダイバーシティ ＭＡＣ層は、そのアドレスから宛先アドレスへ、利用
可能なルーティング経路を識別する役割も担う。ブロックされているルートの場
合、ＭＡＣ層は代替的なルートを介してパケットをルーティングしてもよい。た
とえば、ＳＲ１５はＢＡＰ１からのデータを、ＳＲ１２とＳＲ１３を介してまた
はＳＲ１９とＳＲ１６を介してまたはＳＲ２１を介して受取ってもよい。それは
、ＢＡＰ−１およびＢＡＰ−２などの多数のＢＡＰを介してネットワークの外側
と通信することもできる。これは、ネットワークの信頼性および、短時間の間あ
る経路をブロックし得る降雨によるフェージングに対する耐性の大幅な増加をも
たらす。
【００３５】 自動アドミッタンス 許可プロセスを用いてネットワークに加わるＳＲは、周
波数チャネルおよび、それがビームステアリング性能を備えていれば空間的に異
なる方向もスキャンする。それはネットワークに受け入れられようとする。それ
が適正なネットワークノードとしてシステムに登録されれば、ネットワークはそ
れが加わるのを許し、他のノードでその情報を更新する。
【００３６】 チャネル選択 ネットワークは異なる区域またはリンクに対して特定の周波数
チャネルを選択し得る。さらに、最適化されたスペクトル割当は、外部システム
により監視されかつ調査される、ネットワークデータフローの情報に基づいてＮ
ＭＳ（ネットワーク管理システム）からダウンロードされ得る。この入力により
、異なる区域で用いられる手動でのチャネルの規定だけでなくより良い最適化が
可能になる。図２では、ＳＲ１２からのリンクは周波数チャネル１０２を割当て
られてもよく、ＳＲ１５はＳＲ２１と通信するのに周波数チャネル１０１を用い
てもよく、チャネル１０１および１０２は任意の周波数帯である。
【００３７】 多重ＷＡＮアクセス ネットワークは、図２に示される、ＢＡＰ−１およびＢ
ＡＰ−２などの多数のＷＡＮアクセスを備えて動作するように設計される。これ
により、典型的には地形的に高くなった場所に設けられる基地局に向けてバック
ボーントランキングシステム（ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ）を継続する必要があるＰＭ
Ｐアーキテクチャに対して、ＢＡＰにＳＲを加えるだけでよいメッシュ型無線ネ
ットワークへ、好都合なアクセスが可能となる。先行技術に優る利点は、ネット
ワークの内外へのデータの流れの合計を増加させるのに多数の高速トランキング
接続が用いられて、したがってその総スループット容量を劇的に増加させること
ができるという事実から生じる。ネットワーク内外へのルートダイバーシティは
多重ＷＡＮアクセスポイントの別の副産物である。
【００３８】 周波数再利用 近くの隣接局を介した動作の結果、周波数再利用の可能性が大
幅に増加する。これは、より低い周波数（＜６ＧＨｚ）での非ＬＯＳシステムに
対しておよび、広いセクタ領域の中へ伝送が行なわれるＰＭＰシステムに対して
劇的な帯域幅の増加をもたらす。
【００３９】 リンクごとのより高い帯域幅 密度が増加するにつれさらに短くなる加入者間
の短い距離のために、受信者に到達する信号の強さはＰＭＰシステムと比較して
著しく高い。その結果、無線リンクは同じ周波数帯でより高いビットレートで動
作することができる。これは、高いＱＡＭ変調技術を用いることにより達成され
得る。さらに、１本のリンクの動作は近くのリンクとは独立しているため、各リ
ンクは各々の瞬間に受信される信号レベルに基づいてそのビットレートを調整し
、ＢＥＲ（ビット誤り率）を最適化することができる。これは、セクタにおける
ビットレートがセクタの中の最も長いリンクに基づいて規定されるＰＭＰシステ
ムとは対照的である。
【００４０】 メッシュ型ネットワークの利用可能性 この発明による無線メッシュ型ネット
ワークの利用可能性は、多数のＳＲ間の距離がより短いために他のトポロジー（
たとえばＰＭＰ）に対して著しく増加する。利用可能性のさらなる増加は、ネッ
トワークの各セグメントで伝送される電力を、ネットワークの他のセグメントと
独立して変化（増加）させるネットワークの能力のためである。さらに、ネット
ワークは、全体のネットワークパフォーマンスを著しく変化させることなくネッ
トワークの各セグメントの感度を増加させる（およびビットレートを減少させる
）ことができる。したがって、たとえば大雨によりメッシュ型ネットワークを通
って伝播するフェージングが発生しても、いくつかのリンクはその電力を増して
信号の強さを増し、またそれらのビットレートを減じることにより感度を高めて
、信頼性を向上させ得る。その結果、（恐らくはより低いビットレートで）同じ
リンクから、または降雨によるフェージングにあまり影響を受けない他のリンク
から、ＳＲはそのデータパケットを入手する。
【００４１】 メッシュ型ネットワークの信頼性 この発明のメッシュ型ネットワークは、各
々のＳＲが多数の方向からパケットのストリームを受取れるようにすることによ
り、同時に多数のルートを介して動作できる。そのＭＡＣ層を介して、ＳＲは到
着するデータの順を並べ替えて、より長いルートを介して到着するパケットを正
しい順に落とすことができる。このルートバランシング性能により、ネットワー
クはいくつかのノードが稼動していないときですら信頼性を持って動作できる。
【００４２】 バックアップ 同じ加入者ＬＡＮに接続する同じ場所（ノード）で２つ以上の
ＳＲを用いることによりローカルの信頼性の増加を実現できる。たとえば、２つ
のＳＲは同時に動作して、同じ場所に情報をルーティングすることができる。１
つのＳＲが故障した場合は、第２のものがビットレートを増して動作し続け、第
１の無線局の損失を補う。
【００４３】 ＷＡＮアクセス容量の増加 網からＢＡＰへの容量を増加させる必要があれば
、ＢＡＰに設けられたＷＡＮルータの第２の１００ＢａｓｅＴインターフェイス
にそのローカルインターフェイスを接続することにより、さらなるＳＲが同じ場
所に加えられ得る。この場合、二重のＳＲは、そのうちの１つが故障した場合に
バックアップ冗長を提供するだけでなく、無線網からのおよび無線網へのビット
レートの増加をもたらす。
【００４４】 低軌道衛星および高空飛行通信トランスポンダ メッシュ型無線トポロジーは
、地球上空の特定の軌道をゆっくりと移動するネットワーク無線局と通信するの
にも用いることができる。それらの低軌道衛星または航空機に設けられる高空飛
行トランスポンダはリピータ／ルータとして働き、したがってメッシュ型ネット
ワークの多数の点へのアクセスを可能にする。このような動作のために、無線局
はそのビームを調整して空中の公知の軌道をスキャンすることにより、衛星と通
信し得る。ほとんどどの場所へもＬＯＳを確立できる能力から利点が生じる。
【００４５】 分極化ダイバーシティ このシステムは、同じカバレッジ範囲の中の異なるサ
ブグループに対して（垂直方向または水平方向の）異なる信号分極化を用い、総
容量を増加させおよび／または干渉耐性を向上させ得る。
【００４６】 この発明に従う加入者無線局（ＳＲ）のさらなる検討のために図３を参照する
。ＳＲは図３の概略図に示されたように複数の構成要素を含む。図に見られるよ
うに、無線局は時分割二重（ＴＤＤ）方式を用いる。メッシュ型トポロジーでＴ
ＤＤ無線局を用いる主な利点の１つは、ＴＤＤ無線局は非対称で動作できること
、すなわち送信と受信の速度が異なり、このことがこの発明のパケットネットワ
ークに対してより適することである。データパケットは異なる方向に流れ得るた
め、したがってあるセグメントをより長時間にわたりある方向に伝送するには逆
方向に伝送するよりもより高い容量が必要となり得る。ＴＤＤ無線局は２つの異
なる周波数の中で送信および受信信号を分離するダイプレクサを有しない。した
がって、無線局はより大きなスペクトルをスキャンできる。ダイプレクサを排除
することにより、ダイプレクサを必要とするＦＤＤ方式に比べて、これはＳＲの
コストを削減する。
【００４７】 図３に示されるＴＤＤ無線局の主な構成要素は以下のとおりである。 Ｒ１０ドロップインターフェイス これは顧客の構内へのローカルインターフ
ェイスポートである。ローカルポートは、ＬＡＮもしくはＷＡＮまたはコンピュ
ータへの接続のための、１０／１００ＢａｓｅＴ、ＡＴＭ、ＩＥＥＥ１３９４ま
たはカスタムインタフェースを含んでもよい。さらに、同じケーブル上で電力が
供給され得る。
【００４８】 Ｒ２０ケーブルインターフェイス これは安全保護および電力調整回路構成を
提供する。
【００４９】 Ｒ３０デジタルトランスミッタ これは典型的には技術分野で公知の標準的な
回路構成を含む。それらはレベル可変変調器、ＦＥＣエンコーダおよびチャネル
合成回路構成を含む。
【００５０】 Ｒ４０メッシュ型無線メディアアクセスコントローラおよびリンク層コントロ ーラ この層は、リンク層ＡＲＱ、パケットサイズ適合、優先待ち行列、仮想回
線のスケジューリングおよびルーティングならびにローカルポートからのデータ
の任意の暗号化およびローカルポートに落とされるデータの暗号解読を提供する
。
【００５１】 Ｒ５０デジタルレシーバ これは典型的には技術分野で公知の標準的な回路構
成を含む。それらはデジタルチューナ、レベル可変復調器およびＦＥＣデコーダ
回路構成を含む。
【００５２】 Ｒ６０デジタル−アナログ変換器 Ｒ７０送信／受信ＴＤＤスイッチ このスイッチはスイッチＲ１３０とともに
、送信モードと受信モード間の無線局の切換を行なう。
【００５３】 Ｒ８０アナログ−デジタル変換器 Ｒ９０ミクサ Ｒ１００線形電力増幅器 Ｒ１１０ローカル発振器 Ｒ１２０低ノイズ増幅器 Ｒ１３０送信／受信ＴＤＤスイッチ このスイッチはスイッチＲ７０とともに
、送信モードと受信モード間の無線局の切換を行なう。
【００５４】 Ｒ１４０アンテナ選択スイッチ このスイッチは、ＭＲＭＡＣルーティング回
路の制御下で、指向性アンテナの選択を行ない、データストリーム伝送、すなわ
ち他の近くのノードがそのような伝送を受信しないように、特定のノードへおよ
びそれから方向付けられた伝送の空間的な流れの（方向の）制御を行なう。
【００５５】 ＡＮＴ１からＡＮＴ５のアンテナ これらのアンテナは指向性アンテナ、すな
わちセクタアンテナであり、選択された空間的な方位または衛星通信の場合は高
度からの狭ビームの送信および受信を行なう。図３は図示の目的のみのための５
つのアンテナを示す。この発明はいかなる数のアンテナも支持するように意図さ
れている。整相列アンテナの場合、ビームステアリング性能を与えるそのような
アンテナを含む要素の相対的な位相のシフトを制御するには、異なる回路構成が
必要である。方向付けされた伝送性能は技術分野で公知である。上記に加えて、
いずれの同等の選択的伝送方式も、この発明において等しく十分に機能する方式
を論じている。
【００５６】 ＭＡＣ（メディアアクセス制御）層 この発明の実現は無線メッシュ型ネット
ワークの要件を受入れるよう設計されかつ特定された新たなＭＡＣ層の導入に基
づいている。ＭＡＣ層の動作的要件および動作の主な方式の要約が以下に示され
る。
【００５７】 図４は、ビームをスキャンするか、または上述の指向性アンテナもしくは整相
列アンテナの使用などによりそのセクタ内のＳＲの１つとの通信を選択的にもた
らすかのいずれかにより、大きなセクタ内で通信する能力を備えた無線局を仮定
する、無線メッシュ型ネットワークの動作を支配するいくつかの原則を示す。通
信と干渉し得るセクタ内の他のＳＲはＭＡＣ層により制御されて、スケジューリ
ングされた送信の間無音のままとなる。
【００５８】 この発明の高レベルＭＡＣ層およびその主な規定が以下に記載される。 指向性のある伝送 各々のノードは、そのＬＯＳの受信ノードの場所に基づき
、どの方向に送信すべきかの空間的な方向を選択することができる。受信ノード
は、そのＬＯＳ内の送信ノードの場所に基づいて、どの方向から受信すべきかの
方向を選択する。
【００５９】 スケジューリングされた伝送 各々のノードは、その伝送が他の伝送に干渉を
引き起こせないときにのみ伝送することができる。すべてのノードで確立される
伝送スケジュールがそのような伝送の同期化を行なう。
【００６０】 並行した伝送 多数の無線ノードは、それらが干渉を引き起こさないときは並
行して伝送することができる。図４では、無線ノード４が無線ノード１に伝送し
ている間、無線ノード２は無線ノード０に伝送することができる。
【００６１】 メッシュ型無線メディアアクセス制御（ＭＲＭＡＣ） ＭＲＭＡＣは、この発
明のメッシュ型無線ネットワークにおけるパケット通信のルーティングおよびス
ケジューリングを担う１組の手順およびアルゴリズムである。無線メッシュ型ネ
ットワークに加わるすべての無線ノードがＭＲＭＡＣ機能を実現する。ＭＲＭＡ
Ｃは、無線ノードの集合を高効率の無線パケットネットワークに束ねるディスト
リビューテッドインテリジェンスである。
【００６２】 メッシュ型無線物理層（ＭＲＰＨＹ） ＭＲＰＨＹはＭＲＭＡＣと互換性のあ
る無線物理層であり、メッシュ型無線ネットワークの中でデータパケットのスケ
ジューリングされた伝送およびルーティングを可能にするのに必要な性能を与え
る。
【００６３】 メッシュ型無線リンク層制御（ＭＲＬＬＣ） ＭＲＬＬＣは、ユーザのプロト
コル転送をＭＲＭＡＣに適合させる役割を担うプロトコル層である。それは優先
度分類、自動再送要求（ＡＲＱ）およびパケットサイズの適合などの機能を果た
す。
【００６４】 プロトコルデータユニット ＭＲＭＡＣは、図５に記載されたようにＭＲＰＨ
ＹとＭＲＬＬＣとの間に存在するプロトコル層である。図５はＰＨＹ、ＭＡＣお
よびＬＬＣプロトコル層間の関係を示す。
【００６５】 ＭＲＭＡＣの要件 より上の層のトランスポートプロトコルのサポート。ＭＲ
ＭＡＣは、固定ＰＤＵトランスポートプロトコルと、ＡＴＭ、フレームリレーお
よびＩＰなどの可変ＰＤＵトランスポートプロトコルの両者をサポートする。Ｍ
ＲＭＡＣはＡＴＭおよびＩＰに好適なＱｏＳ（サービス品質）規定を提供する。
【００６６】 転送タイプ 非同期およびアイソクロナス転送の両者がサポートされる。 転送サイズ ＭＲＭＡＣはサイズ固定とサイズ可変のパケット転送の両者をサ
ポートする。最小パケットサイズは４８オクテットであり、最大パケットサイズ
は２０００オクテットである。
【００６７】 スループット ＭＲＭＡＣのスループットはＭＲＰＨＹ容量の少なくとも８０
％である。すべての無線メッシュ型トラフィックが、ＷＡＮバックボーン（ＢＡ
Ｐ）に接続される１つの無線ノードへおよびそれから方向付けられる特別な場合
においては、スループットはＷＡＮリンク容量の少なくとも８０％である。
【００６８】 遅延 ＢＡＰへのおよびＢＡＰからの、サブネット内のいずれのノードに対す
るアイソクロナス遅延は６ｍｓ未満である。非対称の遅延は１５ｍｓ未満である
。
【００６９】 遅延の変動 アイソクロナス転送に対する遅延変動は２ｍｓを超えない。 無線網の構成 ＭＲＭＡＣは、無線メッシュ型ネットワークに加わる無線ノー
ドおよびそれから離脱する無線ノードを、過度の分断を引起さずに受け入れる。
【００７０】 最適化 無線ノードは、外部の介入の必要性なしに十分に最適化された態様で
自己編成できなければならない。無線ノードは、集中制御機能がそのトポロジー
およびルーティングの選択をさらに最適化するのを可能にするインターフェイス
を有する。
【００７１】 経路ダイバーシティ 利用可能な代替的な物理的経路は、冗長およびロードバ
ランシングに活用される。
【００７２】 プラグアンドプレイ 新たなノードの設置は取付け作業者による設備の調整を
必要としない。
【００７３】 ＭＲＭＡＣの実現例が以下に示される。 ［無線ノード初期化プロセス］ 隣接局 各々のノードは、それが直線方向の（ＬＯＳ）通信を有し得るサブネ
ット内のすべての他のノードのマップを含む。以下の表の情報が含まれる。
【００７４】
【表１】
【００７５】 ルート 各々のノードは、いずれかのＭＡＣ宛先にどのようにパケットを届け
るかを記載したルート表を有する。以下の表の情報が含まれる。
【００７６】
【表２】
【００７７】 プロセスの概要 ノードおよび無線メッシュ型ネットワークの初期化の後、各
々のノードは表１および表２に記載された情報を所有する。パケットの待ち行列
は、ノードから発せられたトラフィックとそのローカルポートでノードを通って
転送されているトラフィックの両者から各々のノードで形成される。ノードは各
パケットの宛先ごとにその表を参照し、スケジューリングされたハンドシェイク
および優先度の重み付けに基づき、パケット送信がどこに向かうべきかおよびそ
のような送信がいつ試みられるべきかを決定する。スケジューリングされたハン
ドシェイク時間に、無線ノードが相互の決定に到達し、送信がスケジューリング
される。その決定はノード間の潜在的な干渉を考慮する。各々のノード内の隣接
局のスケジューリングされたハンドシェイクを含むことは有利である。これによ
り干渉回避の手順が促進される。
【００７８】 ［定量的考察］ ハンドシェイク ハンドシェイク手順は、発信者から応答者への６２オクテッ
ト、応答者から発信者への別の６４オクテットおよび発信者から応答者への最終
的な６２オクテットのパケットの送信を含む。送信の間に２オクテットのガード
タイムが存在する。６２オクテットのハンドシェイクパケットはＦＥＣおよび他
のオーバーヘッドを含む。ハンドシェイクのための合計時間は１１．７１８７５
（μ秒）と等しい１９２オクテットである。ハンドシェイクの周波数は、隣接局
の数、負荷および他の要因に依存する。スループットを最大にするために最適な
周波数が維持されるのは明らかである。
【００７９】 ペイロードパケットサイズ 非同期転送のパケットサイズは、ＦＥＣおよび他
のオーバーヘッドを含み７２と１７８４オクテットの間で変化する。アイソクロ
ナス転送のパケットサイズは、ＦＥＣおよびオーバーヘッドを含めて６４と２５
６オクテットの間で変化する。タイミングの範囲は以下の表のとおりである。
【００８０】
【表３】
【００８１】 すべてのパケット転送がハンドシェイクを必要とするならば、ノードを通るス
ループットの平均は、リンクの９０％よりも十分下となることを表３は示してい
る。ある程度の予めのスケジューリングが必要なことは明らかである。一方、た
とえば５００μ秒の待ち行列を仮定すれば、スループットはより妥当なものとな
る。
【００８２】 ハンドシェイクのタイミング ハンドシェイクは隣接局のノードの待ち行列の
サイズに基づいて変化する。パケット転送はハンドシェイクプロセスと同じタイ
プの情報を搬送し、近隣のノード間のリンクによって使用が抑えられてしまう場
合のみ周期的なハンドシェイクがスケジューリングされる必要がある。
【００８３】 優先度の重み ルートの状態を高い精度をもって反映するため、各々のノード
はそのルートの優先度の重みを維持することができる。無線メッシュ型ネットワ
ークにとっては外部のものである、長期にわたるモニタのプロセスは、ルーティ
ングの優先度の重みをさらに最適化するのに用いられる。
【００８４】 ハンドシェイクのスケジューリング 近くの隣接局間のハンドシェイクのスケ
ジューリングには単純な方式を有することが好ましく、可変長のパケットをサポ
ートする必要があることをまず仮定したい。すると即時に問題に直面する。近く
の隣接局とのハンドシェイクが予めスケジューリングされていれば、その間隔は
最大長のパケット転送を許容しなければならない。しかしながらそのために、か
なりの時間すなわちいくつかのハンドシェイクの間隔がパケット転送を必要とし
ないときのハンドシェイク間の帯域幅をノードが浪費してしまうことがある。好
ましい試みとしては、ハンドシェイクを高周波数にスケジューリングすることで
あるが、これはノードがハンドシェイクを逃すことを許容することである。この
発明のハンドシェイクのスケジューリングアルゴリズムは、ある他の隣接局との
パケット転送にかかわるときにある隣接局とのその予定を無線ノードが逃すこと
を許す。影響を受けたノードはそのスケジューリングを継続し、遅延したノード
は、そのパケット転送が完了すると、そのハンドシェイクのスケジューリングを
再開する。
【００８５】 図６は最大で８つの接続性を備えた網目状の２５のノードを示し、各々のノー
ドは最大で８つの近隣のノードと接続される。各々のノードがその近隣の１つと
τ秒ごとにハンドシェイクを行ない、かつ完全なハンドシェイクサイクルが８τ
秒かかると仮定する。アイソクロナスの要件を満たすためには、８τを１２５μ
秒の何らかの整数倍と等しくすることにする。
【００８６】
【表４】
【００８７】 表４は図６に示された網のための可能なハンドシェイクスケジュールの表であ
る。スケジューリングアルゴリズムはノードが隣接局をあまりに多くの回数逃し
てしまうのを防止する。
【００８８】 ［高レベルノードスケジューリング有限状態機械（ＦＳＭ）］ 図７は有限状態機械の表を示す。各々の状態および遷移が以下に説明される。
【００８９】 状態Ａ０IDLE状態 これはＭＲＭＡＣデフォルト状態である。ＭＲＭＡＣはこ
の状態にとどまり、他の状態の１つへの遷移を引起す何らかの外部事象またはタ
イマの時間切れを待つ。IdleAction（）はアイドル状態に入った際に実行される
手順であり、タイマの初期化、表の初期化などのハウスキーピング作業を行なう
。
【００９０】 Ａ０→Ａ２ 隣接局のスケジュール予約タイマがこの遷移を引起す。この遷移
は、近隣のノードからパケットを受信するように以前にスケジューリングされて
いた隣接局の予約に対し発生する。
【００９１】 Ａ０→Ａ３ 隣接局のスケジュール予約タイマがこの遷移を引起す。この遷移
は、近隣のノードにパケットを送信するように以前にスケジューリングされてい
た隣接局の予約に対し発生する。
【００９２】 Ａ０→Ａ０ａ パケットの送信を要求するMac.Tx（）手順を用いることにより
ＭＲＬＬＣがこの遷移を引起す。QueuePkt（）手順が、求められた優先順位に従
いパケットの待ち行列をもたらす。このとき、無線網から集められたルーティン
グおよび状況情報に基づき、好ましいルートがパケットと関連付けられる。この
ルートは、近隣のノードに存在する負荷率に基づき、最良のルートと仮定される
ものである。好ましいルートが選択される際に、パケットの優先度だけでなく、
隣接局との無線リンクの品質が考慮される。要求された転送の性質、すなわちア
イソクロナスかまたは非同期転送かが、スケジューリングの優先度を判断する。
【００９３】 Ａ０→Ａ１ 隣接局のスケジュール予約タイマがこの遷移を引起す。この遷移
は、近隣のノードとの状況の交換のために以前にスケジューリングされていた隣
接局の予約に対し発生する。
【００９４】 状態Ａ１HANDSHAKE状態 この状態では、ノードは近隣のノードと状況の交換
を行なう。交換によりパケットの待ち行列、ルートの利用可能性および今後のス
ケジュールを含む、他のものの状況の両ノードの見方を更新する。HandShakeAct
ions（）手順は、この状態に入るとすぐ行なわれ、あらゆる関連するハウスキー
ピング作業を行なう。
【００９５】 Ａ１→Ａ０ａ この遷移はハンドシェイクプロセスの失敗の発生により引起さ
れる。UpdateNeighborTables（）手順はこの失敗を記録し、かつ場合により今後
のハンドシェイク予約をスケジューリングすることが求められる。
【００９６】 Ａ１→Ａ０ｂおよびＡ１→Ａ０ｃ ハンドシェイク交換の成功によりこれらの
遷移が引起される。手順ScheduleRx（）およびScheduleTx（）はパケットの送信
または受信に対し今後の予約をスケジューリングするよう求められることがある
。UpdateNeighborTables（）は更新された隣接局の状況情報を記録するよう求め
られる。
【００９７】 状態Ａ２RECEIVE状態 ノードが以前にスケジューリングされたパケット伝送
を受信する用意ができたときにノードはこの状態に入る。手順ReceiveActions（
）はバッファの割当ておよびタイマのメンテナンスなどの、必要なハウスキーピ
ング機能を行なうよう求められる。
【００９８】 Ａ２→Ａ１ 状況の更新を含むスケジューリングされたパケットの受信の成功
によりこの遷移が引起される。Link.Ind（）手順は、パケットが到着したことを
ＭＲＬＬＣに示すよう求められる。
【００９９】 Ａ２→Ａ０ａ スケジューリングされたパケットの受信の失敗によりこの遷移
が引起される。UpdateNeighborTables（）手順は、これを記録しかつ場合により
別の予約をこの隣接局とスケジューリングするよう求められる。
【０１００】 Ａ２→Ａ０ｂ 状況の更新を含まないスケジューリングされたパケット受信の
成功によりこの遷移が引起される。Link.Ind（）手順は、パケットが到着したこ
とをＭＲＬＬＣに示すよう求められる。
【０１０１】 Ａ３TRANSMIT状態 隣接局にパケットを送信するべき、スケジューリングされ
た予約が到来したときに、ノードはこの状態に入る。TransmitActions（）手順
はバッファおよびタイマの管理などの必要なハウスキーピング機能を行なうよう
求められる。
【０１０２】 Ａ３→Ａ１ 更新された状況情報の交換を含んだ送信の成功により、この遷移
が引起される。
【０１０３】 Ａ３→Ａ０ａ パケット送信の失敗によりこの遷移が引起される。UpdateNeig
hborTables（）手順は、失敗を記録しかつ場合によりパケットの送信を後で試み
るようスケジューリングすることが求められる。
【０１０４】 Ａ３→Ａ０ｂ 更新された状況情報の交換を含まなかった、送信の成功により
、この遷移が引起される。
【０１０５】 ［アドミッションプロセス］ メッシュ型無線ネットワークは分散アドミッションプロトコルを組入れる。ア
ドミッションプロトコルの目的は、進行中のパケット転送に干渉することなく、
無線ノードがネットワークに加入しかつメッシュ型無線パケット転送への効率の
よい加入者になるのを可能にすることである。
【０１０６】 ［アドミッションプロセスの概略］ 無線ノードが起動し、それが無線網に加入していないことを発見すると、それ
はアドミッション保留状態に遷移する。無線ノードは不揮発性ＲＡＭに記憶され
ているその構成データベースを参照して、その無線網加入を判断する。アドミッ
ション保留状態では、無線ノードは潜在的な隣接局からのアドミッション送信勧
誘信号を待つ。一旦無線局が送信勧誘信号を受信すると、それは状況情報をその
第１の隣接局と交換し始め、それを介してすぐ近くの隣接局のスケジューリング
について知り、したがってさらなる隣接局と状況情報を交換し始める。無線ノー
ドがその隣接局との交換を通じて十分なルーティングおよびスケジューリングの
知識を一旦蓄積すると、それは通常のパケット転送の準備が整い、したがって通
常のスケジューリング状態に遷移する。
【０１０７】 図８は、未加入のノードが起動してネットワークに加入しようとするときに発
生するシーケンスを示す。シーケンスを規定するアドミッション有限状態機械を
含む状態および遷移の説明は以下のとおりである。アドミッション送信勧誘信号
を求めて隣接局をスキャンすることにより無線ノードが立上る。それは次に隣接
局と接続を試み、その第１の接触を介して状況交換のスケジュールを確立するこ
とにより隣接局についての学習を継続する。
【０１０８】 Ｉ０LISTEN これはアドミッションＦＳＭの初期状態であり、未加入の無線ノ
ードは起動のプロセスからこの状態に入る。ListenActions（）手順は、表の初
期化ならびに周波数および空間領域のスキャンのプロセスの準備などのハウスキ
ーピング機能を果たす。
【０１０９】 Ｉ０→Ｉ１ スキャンタイマがこの遷移を引起す。無線ノードは、十分な長さ
の時間にわたり所与の周波数で空間的な方位の送信勧誘信号を待つ。送信勧誘信
号を受信しなければ、次の周波数および方位をスキャンしなければならない。
【０１１０】 Ｉ０→Ｉ２ 送信勧誘信号の受信がこの遷移を引起す。無線ノードは、送信勧
誘する無線ノードとの第１の交換のスケジューリングを含む送信勧誘を受信する
。
【０１１１】 Ｉ１SCAN 無線ノードは、そのスキャンタイマが時間切れになるとこの状態に
入る。次にそれは次の聴取周波数および空間的な方位を設定する。
【０１１２】 Ｉ１→Ｉ０ 無線ノードがその次の聴取パラメータを確立すると、それは聴取
状態に遷移して戻る。
【０１１３】 Ｉ２CONNECT 無線ノードは、その第１の隣接局から送信勧誘信号を受取ると
この状態に入る。第１の隣接局から新たなノードへのデータの交換が発生する。
【０１１４】 Ｉ２→Ｉ２ａ 交換タイマの時間切れがこの遷移を引起す。このタイマは、送
信勧誘信号の一部として受取られた初期スケジュールに基づいて、ConnectActio
ns（）手順によりセットされた。無線ノードはその隣接局と状況情報およびルー
ト情報を交換しようと試みる。
【０１１５】 Ｉ２→Ｉ０ 初期の交換の失敗がこの遷移を引起す。無線ノードは聴取状態に
戻る。
【０１１６】 Ｉ２→Ｉ３ 第１の交換の成功がこの遷移を引起す。無線ノードは、第１の交
換および学習状態への遷移において集められた情報に基づき、その隣接局および
ルート表を更新する。
【０１１７】 Ｉ３LEARN 無線ノードは、隣接局とのその第１の交換の成功裡に完了した後
この状態に入る。LearnActions（）手順は、第１の交換において集められたルー
ト情報、状況情報およびスケジュール情報を用いて、その後の近隣の他の無線ノ
ードとの交換をスケジューリングする。
【０１１８】 Ｉ３→Ｉ３ａ 交換タイマがこの遷移を引起す。無線ノードは、それが既にス
ケジュールを確立したある他の隣接局を介して、潜在的な新たな隣接局と最初の
交換を行なう。新たな隣接局と第１の交換が成功すると、無線ノードはその表を
更新して、隣接局の状況、ルーティングおよびスケジューリング情報を反映させ
る。
【０１１９】 Ｉ３→Ａ０ 学習プロセスの終了が図７のノードスケジューリングＦＳＭへの
この遷移を引起す。無線ノードはアドミッションシーケンスを完了して、今や無
線網の一部となり、通常のパケット転送を始める準備が整う。
【０１２０】 ［無線ノードでローカルインターフェイスポートを備える仮想ルータとしての
無線網（図９を参照）］ 図９は、各々の無線ノードでインターフェイスを備える仮想ルータとしての無
線網を示す。無線網はルータの外観を示し、無線ノード間のパケット転送の詳細
はメッシュ型無線の内部プロトコルにより管理される。無線ノードの各々はロー
カルポートを有し、それが見通し線（ＬＯＳ）を有する隣接局へ狭ビーム伝送を
行なうことができる。これはノード間の線により示される。上述のようなビーム
ステアリング整相列アンテナまたは切換アンテナ選択方式のいずれかがこれを達
成する。扇形がノードの無線カバレッジを示し、扇形の中の径方向の線が径方向
の線間に存在する指向性アンテナビームの可能性を示す。
【０１２１】 ［機能］ （「仮想ルータ」とも称される）無線網の外部の挙動は、ＩＥＴＦ ＲＦＣ−
１８１２（ＩＰバージョン４ルータの要件）に準拠する。仮想ルータはメッシュ
型無線メディアアクセス制御（ＭＲＭＡＣ）プロトコルおよびメッシュ型無線リ
ンク層制御（ＭＲＬＬＣ）プロトコルを用いて、そのインターフェイス間でＩＰ
パケットを転送する。
【０１２２】 ［インターネットRアーキテクチャ］ ＲＦＣ−１８１２のとおり ［リンク層］ ＲＦＣ−１８１２のとおり ［インターネット層−プロトコル］ ＲＦＣ−１８１２のとおり ［インターネット層−転送］ ＲＦＣ−１８１２のとおり ［トランスポート層］ ＲＦＣ−１８１２のとおり ［アプリケーション層−ルーティングプロトコル］ ＲＦＣ−１８１２のとおり ［ロードバランシング］ １．網内部ロードバランシング ＭＲＭＡＣは、ＩＰのサービスタイプおよび
優先度だけでなく近隣のノードの負荷の状態に従って、パケット転送のスケジュ
ーリングのための強力なメカニズムを組入れる。
【０１２３】 ２．外部インターフェイスロードバランシング 異なるインターフェイスを介
して多数のルートが利用可能な際、仮想無線網ルータ（ＶＲＭＲ）は、ＢＧＰ−
４（ＩＥＴＦ ＲＦＣ−１７７１）などの標準的なルーティングプロトコルを用
いて、インターフェイス間のロードバランシングを含むポリシーベースルーティ
ングを達成する。
【０１２４】 ［ルートダイバーシティおよび自己回復］ １．網内部ルートダイバーシティ ＭＲＭＡＣは、ＩＰのサービスタイプおよ
び優先度だけでなく無線リンクの利用可能性に従って、パケット転送のスケジュ
ーリングのための強力なメカニズムを組入れる。
【０１２５】 ２．外部インターフェイスルートダイバーシティ 仮想無線網ルータ（ＶＲＭ
Ｒ）は、ＢＧＰ−４（ＩＥＴＦ ＲＦＣ−１７７１）などの標準的なルーティン
グプロトコルを用いて、その同等物から代替ルートの利用可能性を知る。
【０１２６】 最後に、この発明の無線メッシュ型トポロジーネットワークは、以下の独自の
利点を有する。すなわち、 多重ホップを介してデータのパケットをルーティングすることにより、近くの
隣接する無線局を介して見通し線（ＬＯＳ）が達成できる。したがって、カバレ
ッジ範囲はポイントツーマルチポイントセルトポロジーにおけるよりも大幅に高
くなり得る。無線メッシュ型ネットワークのビットレート容量および利用可能性
は、加入者密度が増加するにつれ、増加する。
【０１２７】 各々の接続は、無線局間のより短い距離のためにより多量のデータを送ること
ができる。無線で受信された信号対雑音比は改良され、より高度な変調技術が用
いられて、より高速のビットレート転送が可能になる。
【０１２８】 多重トランキング メッシュ型ネットワークへのＷＡＮアクセス。ＳＲネット
ワークノードはたとえば１００ＢａｓｅＴなどを介してそのローカルインターフ
ェイスポートを介してＷＡＮアクセスポイントとして働くことができる。この接
続性はＷＡＮアクセスポイントを介して網内外へ同時にデータを伝送することに
より、ネットワーク全体の容量を増加させる。（図２の、ＳＲ１４のＷＡＮアク
セスポイント１およびＳＲ１０の２を参照。）アクセスポイントは、１００Ｂａ
ｓｅＴインターフェイスを介して無線ネットワークノードに接続された少なくと
も１つのポートと、ＯＣ−３またはＯＣ−４８のＩＰオーバＡＴＭを介してＷＡ
Ｎ区域に接続された他のノードとを備える標準的なインターネットルータを含み
得る。
【０１２９】 ルートダイバーシティは、ネットワークの中で利用可能なルートに基づいて無
線局間でパケットをルーティングできるＭＡＣ層の使用を介して達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ３つのＰＭＰ（先行技術）基地局によりカバーされる範囲の上面
概略図である。
【図２】 この発明に従う、広帯域無線メッシュ型トポロジーネットワーク
の上面概略図である。
【図３】 この発明において、ＳＲ（加入者無線局）として用いられ得るＴ
ＤＤ（時分割二重）無線局の概略図である。
【図４】 たとえばノード１とノード４およびノード２とノード０間で同時
に、情報の空間的な流れを可能にするメッシュ型無線ネットワークの概略図であ
る。
【図５】 ＰＨＹ、ＭＡＣおよびＬＬＣプロトコル層間の関係を示す概略図
である。
【図６】 網目状の２５個のノードの概略図である。
【図７】 有限状態機械により実現される、高レベルのノードのスケジュー
リングＦＳＭのフローチャートの図である。
【図８】 メッシュ型ネットワークノードのアドミッションＦＳＭ有限状態
機械の処理のフローチャートの図である。
【図９】 無線ノードでのローカルインターフェイスポートおよび動的空間
ルート選択性能を備えた仮想ルータとして構成される無線メッシュ型ネットワー
クの概略図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年７月１０日（２０００．７．１０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１０月１６日（２０００．１０．１６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＢＲ，ＣＮ，Ｉ Ｌ，ＪＰ，ＫＲ，ＲＵ Ｆターム(参考） 5K030 GA03 HA01 HA08 HD03 HD06 JL01 LB05 5K033 AA01 AA04 DA05 DA17 DB18 5K072 AA04 AA18 AA19 BB02 CC04 CC20 DD15 DD20 EE04 EE13 GG01

Claims (49)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 無線メッシュ型ネットワークであって、 複数の通信ノードを含み、各々のノードは対応するノードの部分集合と見通し
    線にあり、各々のノードは、 他のノードにデータストリーム伝送を送信するための無線周波数送信回路と、 他のノードからデータストリーム伝送を受信するための無線周波数受信回路と
    、 ユーザが提供するデータシステムへの接続のためのローカルポートと、 前記送信回路および受信回路ならびに前記ローカルポートに結合されたデータ
    処理ユニットと、 前記送信回路に結合された空間の流れの判断手段とを含み、前記手段は前記対
    応するノードの部分集合の選択されたノードにしかデータストリームを送信せず
    、 前記空間の流れの判断手段は前記受信回路にさらに結合されて、前記対応する
    ノードの部分集合の選択されたノードからしかデータストリーム伝送を受信せず
    、 前記データ処理ユニットは、受信したデータストリームから選択されたデータ
    を抽出して第２のデータストリームを発生しかつ前記ローカルポートに前記選択
    されたデータを与えるための抽出手段を有し、 前記データ処理ユニットは、前記ローカルポートで受信されたデータを前記第
    ２のデータストリームに挿入して第３のデータストリームを発生しかつ前記第３
    のデータストリームをその送信のための前記送信回路に与えるための挿入手段を
    さらに有する、無線メッシュ型ネットワーク。
  2. 【請求項２】 前記ノードの少なくともいくつかは、他の前記ノードの状況
    情報およびスケジューリング情報を含み、前記空間の流れの判断手段は前記状況
    情報およびスケジューリング情報に基づき、データストリームの送信およびデー
    タストリームの受信のためにノードを前記対応するノードの部分集合から選択し
    、それにより前記ノード間の通信が衝突なしに発生し得る、請求項１に記載の無
    線通信ネットワーク。
  3. 【請求項３】 前記前記ノードの少なくともいくつかは、ローカルノード情
    報を互いと定期的に送信して、前記状況情報およびスケジューリング情報を常に
    更新するための手段をさらに含む、請求項２に記載の無線通信ネットワーク。
  4. 【請求項４】 前記ノードのいくつかに対して、前記データ処理ユニットは
    、第１のノードからの受信されたデータストリーム伝送の特徴を評価するための
    手段と、前記特徴に関する前記第１のノードの情報に通信するための手段と、前
    記第１のノードから前記情報を受信するのに応答して、前記送信回路および受信
    回路の動作パラメータを調整してデータストリーム伝送の前記特徴の変化を実現
    させるための手段とを含む、請求項１に記載の無線通信ネットワーク。
  5. 【請求項５】 前記送信回路および受信回路の前記動作パラメータは、周波
    数チャネル割当、空間の方向、符号レート、変調レベル、変調速度、電力レベル
    、ビーム帯域幅、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）方式ならびに暗号および暗号解読法
    を含む、請求項４に記載の無線通信ネットワーク。
  6. 【請求項６】 前記データストリームはデータのパケットとして編成され、
    前記ノードの少なくともいくつかは、コネクションレス態様、コネクション型態
    様、または前記データパケットのあるものはコネクションレス態様でかつ前記デ
    ータパケットの他のものはコネクション型態様で伝送される態様のうちいずれか
    １つの態様で、第１と第２のノードの間で前記データパケットを伝送するための
    伝送モード手段を含む、請求項１に記載の無線通信ネットワーク。
  7. 【請求項７】 前記ノードのいくつかは、データストリーム伝送の、パケッ
    ト交換モード、回線交換モードまたは両モードを可能にするメディアアクセス制
    御（ＭＡＣ）層を含む、請求項１に記載の無線ネットワーク。
  8. 【請求項８】 前記ＭＡＣ層は、非同期パケット伝送およびアイソクロナス
    パケット伝送をさらに可能にする、請求項７に記載の無線ネットワーク。
  9. 【請求項９】 前記ノードの少なくともいくつかは、アイソクロナス伝送モ
    ードおよび非同期伝送モードの一方またはアイソクロナス伝送モードと非同期伝
    送モードとの両者を用いて通信する、請求項１に記載の無線通信ネットワーク。
  10. 【請求項１０】 前記ノードは、インターネットプロトコルのサービス品質
    （ＱｏＳ）にマッピングしてアイソクロナス転送を可能にするＭＡＣ層を用いて
    情報を転送する、請求項９に記載の無線ネットワーク。
  11. 【請求項１１】 前記データストリームは１つまたはそれ以上のデータのパ
    ケットを含み、前記ノードの少なくともいくつかの前記データパケットは、アイ
    ソクロナス伝送方式または非同期伝送方式のいずれかに基づいて選択的に伝送さ
    れ得る、請求項１に記載の無線通信ネットワーク。
  12. 【請求項１２】 前記ノードの少なくともいくつかの前記データストリーム
    伝送は時分割二重方式に基づいている、請求項１に記載の無線通信ネットワーク
    。
  13. 【請求項１３】 前記ノードの少なくともいくつかの前記データストリーム
    伝送は符号分割多重アクセス方式に基づいている、請求項１に記載の無線通信ネ
    ットワーク。
  14. 【請求項１４】 第１の部分集合ノードの各ノードに対し、前記送信回路は
    第１の周波数で動作しかつ前記受信回路は第２の周波数で動作し、第２の部分集
    合ノードの各ノードに対し、前記送信回路は前記第２の周波数で動作しかつ前記
    受信回路は前記第１の周波数で動作し、前記第１の部分集合ノードと前記第２の
    部分集合ノードの間の前記データストリーム伝送は周波数分割二重方式に基づい
    ている、請求項１に記載の無線通信ネットワーク。
  15. 【請求項１５】 前記ローカルポートの１つは、ローカルエリアネットワー
    ク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、マルチメディアバスまたはユーザ
    が提供する電算システムに結合される、請求項１、２、４または６に記載の無線
    ネットワーク。
  16. 【請求項１６】 前記ローカルポートの１つは、ＡＴＭスイッチ、ＩＰルー
    タ、ＩＰスイッチまたはイーサネット（登録商標）ハブに接続される、請求項１ 、２、４または６に記載の無線ネットワーク。
  17. 【請求項１７】 前記送信回路および前記受信回路は０．５ＧＨｚと１００
    ０ＧＨｚの間の周波数で動作する、請求項１、２、４または６に記載の無線ネッ
    トワーク。
  18. 【請求項１８】 前記ノードの少なくとも１つは、前記ノードの部分集合に
    関する状況情報に基づいてそのデータストリーム伝送のビットレートを調整する
    ための手段を含む、請求項１、２、４または６に記載の無線ネットワーク。
  19. 【請求項１９】 前記送信回路および受信回路はリアルタイムで動作周波数
    スペクトルを調整し、それにより干渉を減じかつ周波数再利用を増加させる回路
    構成を含む、請求項１、２、４または６に記載の無線ネットワーク。
  20. 【請求項２０】 前記データストリームは複数のデータのパケットに編成さ
    れ、前記空間の流れの判断手段は、前記データのパケットに含まれる情報に基づ
    いて前記対応する部分集合のノードの中からノードを選択し、それによりノード
    がリアルタイムで選択される、請求項１、２、４または６に記載の無線ネットワ
    ーク。
  21. 【請求項２１】 前記ローカルポートは、１０／１００ＢａｓｅＴインター
    フェイスまたはＩＥＥＥ１３９４インターフェイスを含む、請求項１、２、４ま
    たは６に記載の無線ネットワーク。
  22. 【請求項２２】 前記ノードの１つは、別個のケーブル、前記ケーブルの内
    側の別個のワイヤ、または前記ローカルポートに結合されるケーブルを介してそ
    の電力を受取ることができる、請求項１、２、４または６に記載の無線ネットワ
    ーク。
  23. 【請求項２３】 前記データストリームはルーティング情報を含み、前記空
    間の流れの判断手段は、前記ルーティング情報に基づいて前記対応する部分集合
    ノードからノードを選択し、それにより前記ネットワークは仮想無線ルータとし
    て働く、請求項１、２、４または６に記載の無線ネットワーク。
  24. 【請求項２４】 前記空間の流れの判断手段は、他の前記ノードから送信さ
    れたまたは前記ローカルポートから与えられた外部情報に基づいて、前記対応す
    る部分集合のノードからノードを選択する、請求項１、２、４または６に記載の
    無線ネットワーク。
  25. 【請求項２５】 前記ローカルポートはネットワーク管理システムに結合さ
    れ、システムのパラメータを規定しかつ最適化する、請求項２４に記載の無線ネ
    ットワーク。
  26. 【請求項２６】 前記空間の流れの判断手段は、ビームステアリング整相列
    アンテナと多数のセクタアンテナのアレイのうち１つに結合される、請求項１、
    ２、４または６に記載の無線ネットワークノード。
  27. 【請求項２７】 前記ビームステアリング整相列アンテナは、ビームステア
    リングを単一の平面に限定するための１次元アンテナアレイを含み、多数のセク
    タアンテナの前記アレイはビームステアリングを単一の平面に限定するための１
    次元アンテナのアレイを含む、請求項２６に記載の無線ネットワークノード。
  28. 【請求項２８】 前記ビームステアリング整相列アンテナは、そのステアリ
    ング方向を変化させるために前記アレイアンテナを含む要素の位相係数を急速に
    変化させるための手段を含む、請求項２６に記載の無線ネットワークノード。
  29. 【請求項２９】 発せられたビームの平面は少なくとも１つの低軌道衛星の
    軌道を含む、請求項２６に記載の無線ネットワークノード。
  30. 【請求項３０】 前記空間の流れの判断手段は、第１の角度を有しかつ第１
    の平面で伝播する第１のビームと、前記第１の角度よりも小さい角度を有しかつ
    前記第１の平面とは異なる平面で伝播する第２のビームとを生成するビーム回路
    を含む、請求項１、２、４または６に記載の無線ネットワークノード。
  31. 【請求項３１】 前記第１および第２のビームの一方の平面は少なくとも１
    つの低軌道衛星の軌道を含む、請求項３０に記載のネットワークノード。
  32. 【請求項３２】 少なくとも１つの前記ノードの前記送信回路構成は、デー
    タストリーム伝送の分極化を選択するための回路構成を含む、請求項１、２、４
    または６に記載の無線ネットワーク。
  33. 【請求項３３】 前記ノードのいくつかは、前記ネットワークを介してルー
    ティング情報を記録するための手段を含み、前記空間流れの判断手段は前記ルー
    ティング情報に応答して前記対応する部分集合ノードからノードを選択し、それ
    によりロードバランシングおよび自己回復を含むルーティングタスクが達成され
    得る、請求項１、２、４または６に記載の無線ネットワーク。
  34. 【請求項３４】 前記データストリームはインターネットプロトコルデータ
    の形でデータのパケットを含む、請求項１、２、４または６に記載の無線ネット
    ワーク。
  35. 【請求項３５】 前記データストリームは、インターネットプロトコルデー
    タの形でデータのパケットを含み、前記ノードの少なくともいくつかは前記ノー
    ド間の前記ＩＰデータの伝送を調節するための無線ＭＡＣ層を含む、請求項１、
    ２、４または６に記載の無線ネットワーク。
  36. 【請求項３６】 前記データ処理ユニットは、暗号化するための手段と、前
    記データストリームの暗号を解読するための手段とを含む、請求項１、２、４ま
    たは６に記載の無線ネットワーク。
  37. 【請求項３７】 前記ノードのいくつかは、前記ローカルポートに送られた
    前記選択されたデータを暗号解読するための手段と、前記ローカルポートから受
    取った前記データを暗号化するための手段とをさらに含む、請求項１、２、４ま
    たは６に記載の無線ネットワーク。
  38. 【請求項３８】 前記ノードの少なくとも１つは、新たなノードとの通信を
    確立するための手段と前記新たなノードと情報を交換するための手段とを含み、
    それにより前記新たなノードは前記少なくとも１つのノードから得られた情報に
    基づいて前記ネットワークについて知る、請求項１、２、４または６に記載の無
    線ネットワーク。
  39. 【請求項３９】 前記部分集合ノードの前記データ処理ユニットは、前記部
    分集合ノードを構成するために外から与えられた情報を受取るための手段を含む
    、請求項１、２、４または６に記載の無線ネットワーク。
  40. 【請求項４０】 メッシュ型無線ネットワークであって、 複数の間隔をあけられた無線局ノードを含み、各々のノードは、トランスミッ
    タ、レシーバ、クロスコネクティングデータスイッチおよびルータを有し、その
    すべてが相互に接続されかつデータパケットを扱う種類のものであって、各々の
    無線ノードはさらに、 ａ） 少なくとも第１、第２および第３のポートを有し、第１のポートはロー
    カルユーザと関連付けられ、第２および第３のポートは遠隔の無線ノードと通信
    し、さらに ｂ） 第１のポートに接続されかつ第２および第３のポートへの通信リンクを
    有する、ユーザが提供するデータシステムと、 ｃ） 第２のポートに接続されかつ見通し線の関係にある第１の遠隔無線ノー
    ドに向けられた第１の指向性アンテナ素子とを有し、それとデータパケットを通
    信し、さらに ｄ） 第３のポートに接続されかつ見通し線の関係にある第２の遠隔無線ノー
    ドに向けられた第２の指向性アンテナ素子を有し、第１および第２のポートから
    通信されたデータパケットを伝送し、さらに ｅ） 各々のルータと関連付けられた、アドレスおよび同期化情報を含むデー
    タパケットを読出し、パケット内の関連付けられたデータが抽出されて第１のポ
    ートに送られるかまたは第２もしくは第３のポートを介して遠隔無線ノードに転
    送されるかを判断するための手段を有し、同期化情報はノード間で交換されるデ
    ータパケット内において他のノードと調節され、さらに ｆ） 各々のルータと関連付けられた、アドレスおよび同期化情報を含むデー
    タパケットを形成し、第２および第３のポートの１つを介して遠隔のノードにル
    ーティングされるべき、第１のポートからのデータを挿入し、かつ第１のポート
    へまたは第２および第３のポートを介して通信する無線ノードへルーティングさ
    れるべき、第２のポートおよび第３のポートを介して通信する無線ノードからの
    データを受取るための手段を有し、さらに ｇ） クロスコネクティングデータスイッチに指向性および同期性を伝えるた
    めの処理手段を有し、それによりデータスイッチは入来するデータパケットのた
    めのアドレスを、第２または第３のポートのいずれかから、一方では第１のポー
    トまたは他方では第２もしくは第３のポートのいずれかへリンクさせ、かつ送出
    データパケットのためのアドレスを、３つのポートの１つから３つのポートの適
    切な他のポートへリンクさせ、データスイッチは同期化情報を用いてデータパケ
    ットの衝突を避け、 それにより各々のノードは見通し線の関係で他のノードと通信し、そのノード
    でローカルユーザ向けのデータパケットを交換しまたは他のノードへのおよびそ
    れらからのパケットを中継する、メッシュ型無線ネットワーク。
  41. 【請求項４１】 前記アンテナ素子は、多数のセクタアンテナまたは広い角
    度にわたり狭角の感度パターンを備える複数のアンテナ素子を有するアンテナア
    レイの一部である、請求項４０に記載の装置。
  42. 【請求項４２】 前記クロスコネクティングデータスイッチアセンブリは、
    無線ノードのトランスミッタ部分およびレシーバ部分に接続されたｍ個の入力と
    、複数のアンテナ素子の中のｎ個のアンテナ素子に接続されたｎ個の出力とを有
    する、複数のより小さなスイッチを含む、請求項４１に記載の装置。
  43. 【請求項４３】 選択されたノードの第１および第２の指向性アンテナ素子
    はセクタの中でグループ化され、セクタの前記ノードは無線通信とリンクした第
    ２および第３のポートを有する、請求項４０に記載の装置。
  44. 【請求項４４】 セクタの中でグループ化された前記ノードは、時分割二重
    通信構成にグループ化される、請求項４３に記載の装置。
  45. 【請求項４５】 セクタの中でグループ化された前記ノードは、周波数分割
    二重構成にグループ化される、請求項４４に記載の装置。
  46. 【請求項４６】 ワイヤレスパケット無線通信の方法であって、 メッシュ型配置に複数の間隔をあけたワイヤレスパケット無線ノードを設ける
    ステップと、 トラフィックの流量および異なる方向への流れの相違に対応するようにパケッ
    トごとにノード間でパケットをルーティングするステップとを含み、パケットを
    落とし、受取りかつ転送するためにさまざまなノード間で一瞬の接続がなされる
    、ワイヤレスパケット無線通信の方法。
  47. 【請求項４７】 各々のノードごとに３つのポートを設けることによりさら
    に規定され、ローカルユーザと関連付けられた第１のポートならびに見通し線通
    信の関係にある他のノードに向けられた指向性アンテナ素子と関連付けられた第
    ２および第３のポートを含む、請求項４６に記載の方法。
  48. 【請求項４８】 複数のノードは空間セクタにわたる無線カバレッジをもた
    らす指向性アンテナ素子を有する、請求項４７に記載の方法。
  49. 【請求項４９】 アドレスおよびスケジュール情報に基づいて、第１、第２
    および第３のポートから到着するデータパケットを異なるポートにルーティング
    することによりさらに規定される、請求項４７に記載の方法。
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