JP4981922B2 - ネットワーク送信をサービスするポータルの選択方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、ワイヤレスネットワークの分野に関する。特に、ワイヤレスメッシュネットワークにおいてメッシュポータルを動的に選択する方法に関する。

近年、ワイヤレスメッシュネットワークの人気は、分散的なインフラによって該ネットワークが比較的安価であり、かつ信頼できることを理由の１つとして、高まってきた。信頼性は、ネットワーク上の複数のノード間の相互接続性に由来する。接続が切断または遮断すると、目的地に到達するまでノードからノードへ「ホッピング」することにより、複数の他の接続による再構成が可能となる。この利点は、展開の容易さとも相まって、ビジネスネットワークにおけるメッシュインフラストラクチャの使用の増加をもたらした。

メッシュネットワーク内では、メッシュノードが、例えばインターネットなどの外部のネットワークへのアクセスを許可されていることが重要である。このアクセスは、メッシュポータルの使用により実現される。メッシュポータルは、外部のネットワークへの直接アクセスを有してよい。その結果、メッシュポータルに接続したメッシュノードが外部のネットワークへアクセスすることを許可する。一般的に、メッシュノードは、ネットワークのメッシュポータルのアドレスに静的にプログラムされており、特定のポータルを介して連続的に外部のネットワークにアクセスする。メッシュノードを静的にプログラムするこの方法は、トラフィックおよび可動性に関する問題を引き起こすことが多い。

トラフィックの問題は、大多数のメッシュノードが１つのメッシュポータルを介して外部のネットワークにアクセスし、ネットワークの他のメッシュポータルを比較的使用していない状態にする場合に発生する。このメッシュポータルの誤った配分は、全体のスピードおよびメッシュネットワークの使用を低下させる場合がある。可動性の問題は、メッシュノードが、静的にプログラムされたポータルから離れる方向へ移動する場合に発生する。ノードがより遠くへ移動すると、他のメッシュノードを横切る「ホップ」数を増加させ、プログラムされたポータルへ到達するか、あるいは、劣化した直接通信リンクでメッシュポータルと直接通信せざるを得ない場合がある。直接リンクの長さまたはホップ数が増加すると、リンクの効率および品質が低下する。

本発明の実施形態は、以下の詳細な説明および添付の図面によって容易に理解されるであろう。本発明の実施形態は例示的に図示されており、添付図面の図に制限されるものではない。

本発明の様々な実施形態に沿った、異なるメッシュノードおよび２つのメッシュポータルを含む、メッシュネットワーク環境の一例のブロック図である。

様々な実施形態に沿った、メッシュノードの例のブロック図である。 様々な実施形態に沿った、メッシュノードの例のブロック図である。

様々な実施形態に沿った、図３に示されたメッシュノードの動作の一部をより詳細に示すフロー図である。

以下の詳細な説明では、説明の一部であり、発明が実施され得る例示的な実施形態を示した、添付の図を参照する。その他の実施形態が用いられてよく、また本発明の範囲から逸脱することなく構造的または論理的な変更が加えられてよいことが理解されるべきである。従って、以下の詳細な説明は限定的な意味で捉えられるべきではなく、本発明に沿った実施形態の範囲は、添付の請求の範囲およびその等価物によって定義されるべきである。

本発明の実施形態の理解を促進すべく、様々な動作は複数の具体的な動作として順に説明されてよい。但し、説明の順序がこれらの動作が順依存であることを示唆していると解釈されるべきではない。

説明の便宜上、「Ａ／Ｂ」形式の語句は、（Ａ）または（Ｂ）を意味する。説明の便宜上、「Ａおよび／またはＢ」形式の語句は、（Ａ）、または（Ｂ）、あるいは（ＡおよびＢ）を意味する。説明の便宜上、「Ａ、ＢおよびＣの少なくとも１つ」形式の語句は、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（ＡおよびＢ）、（ＡおよびＣ）、（ＢおよびＣ）、または（Ａ、ＢおよびＣ）を意味する。説明の便宜上、「（Ａ）Ｂ」形式の語句は、「（Ｂ）または（ＡＢ）」すなわち「Ａ」は任意的要素であることを意味する。

以下に説明する様々な実施形態は、技術分野の現在の状況、特に従来から認識されており、現在利用可能なシステムでは解決不可能であった、メッシュネットワークに関する課題および要因に応じて開発された。本発明に沿った様々な実施形態は、より効率的なネットワーク送信を提供することでメッシュネットワークの実行可能性を向上する。実施形態は、メッシュネットワーク上のデバイス（以下「ノード」）が外部のネットワークとのネットワーク送信をサービスするポータルを動的に選択する方法を提供する。様々な実施形態では、ノードは、ワイヤレスメッシュネットワーク上に存在する各ポータルのアドレスを含むリストを受信してよい。また、ある実施形態では、ノードは、ノードとリストに含まれる各ポータルとの接続パフォーマンスを、ＡＯＤＶ（ａｄ ｈｏｃ ｏｎ ｄｅｍａｎｄ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｖｅｃｔｏｒ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ）を用いて定期的に計測してよい。ノードは、各接続の動作パフォーマンスの指標に基づいて、ネットワーク送信をサービスするために最も効率の良い接続を選択してよい。様々な実施形態では、ＡＯＤＶプロトコルが返すメトリック値に加え、ノードの現在位置から各ポータルへの距離を示す情報、または選択されたポータルとの通信の確立を試みている、あるいは現在通信中のトラフィックの量が計測情報に含まれてよい。

以下の説明では、理解を容易にするため主に中小規模ネットワークに照らして説明する。但し、本発明はこれに制限されず、より大規模なメッシュネットワークにおいて実施されてもよい。説明におけるネットワーク「デバイス」および／または「機器」とは、特定の機能、構造、または特性、具体的にはネットワークを介して接続あるいは通信する機能などのデバイスによる接続性、および／またはデバイスが特定の機能を実行できるように構成するなどのプログラム可能性が、少なくとも１つの実施形態のデジタルデバイス、またはここでのノードに含まれる。一般的に、デジタルデバイスまたはノードは、汎用および／または特定目的のコンピュータデバイス、接続済みパソコン、ネットワークプリンタ、ネットワークに接続したストレージデバイス、セキュリティカメラ、メディアアダプタ、娯楽用パソコン、および／またはネットワークに接続された、少なくとも１つの実施形態に沿って本発明を実施するよう適切に構成されたその他のデバイスを含んでよい。

以下の説明では、「ある実施形態では」または「複数の実施形態では」の語句が使用されてよく、これらは各々１つまたは複数の同じあるいは異なる実施形態を示してよい。さらに、本発明の実施形態において、「備える」、「含む」、「有する」および類似の語句は、同義語である。

図１は、いくつかの実施形態に沿った例示的なメッシュネットワーク１３０のブロック図である。特に、メッシュネットワーク１３０は、メッシュノード１００ａ〜ｆおよびメッシュポータル１１２ａと１１２ｂとによる相互接続によって形成される。メッシュポータル１１２ａ〜ｂは様々なメッシュノード（例えば１００ａ〜ｆ）およびルータ１１４を介して外部のネットワーク１２０に接続されている。様々な実施形態では、これらの接続は、ネットワークおよび外部または外付けネットワーク１２０内のデバイス間の、全ての使用可能なワイヤレスパスの自動ディスカバリと使用を可能にする。

ある実施形態では、メッシュノード１００ａは相互接続１４０によりメッシュノード１００Ｃと接続する。メッシュノード１００ｃは相互接続１４１および１４３によりメッシュノード１００ｂおよびメッシュポータル１１２ａにそれぞれ接続する。様々な実施形態では、接続の失敗、あるいはウォール１２２が示すような障害により直接接続が不可能な場合でも、メッシュノード１００ａは、マルチホップを用いてメッシュポータル１１２ａまたはメッシュノード１００ｂに接続してよい。

様々な実施形態では、メッシュノード１００ａ〜ｆは、メッシュポータル１１２ａ〜ｂへの接続１４０〜１４８のパフォーマンスを定期的に計測してよい。定期的な計測は、手動あるいは自動的に開始される。現在使用中のポータルよりも別のポータルがより効率的になると、ノードはより効率の良いポータルへの接続を確立してよい。また、別の実施形態では、ノードはより効率の良いポータルの存在をユーザに通知して、ポータルを切り替える判断を求めてよい。

例示を目的として、典型的なメッシュネットワーク１３０は、図のように利用可能な２つのメッシュポータル１１２ａ〜ｂに接続するネットワークノード１００ａ〜ｆを有してよい。さらに、メッシュノード１００ａ〜ｆは、ネットワークのある特定のポータルとのみリンクを確立するよう静的にプログラムされてよい。そのような場合には、ノードの移動によって、ネットワークのポータルと通信するために必要な距離が遠くなる場合がある。具体的には、ノード１００ｅが矢印１１８が示すように第２の位置へ移動する。ノード１００ｅは、静的にプログラムされているので、同じポータル１１２ａとマルチホップ、あるいは単純に接続１４６が示すようなより長い距離で直接ポータル１１２ａと通信する必要がある。

ある実施形態では、図２および図３で詳細に説明するプラットフォームを含むノードを、より効率の良い接続を動的に選択するように設定してよい。図のように、矢印１１８に沿って第２の位置へ移動したノード１００ｅが、ネットワーク１３０の各ポータル、具体的にはポータル１１２ａ〜ｂへの接続を接続１４６および１４７で動的に確立してよい。様々な実施形態では、その後ノードが各接続の動作パフォーマンスに関する情報を収集してよい。このような情報は、例えば各接続に関連したメトリック値を返すＡＯＤＶのような当該技術分野で知られているプロトコルによる結果であってよい。また、別の実施形態では、メッシュノードと特定のメッシュポータルとの距離、あるいは特定のメッシュポータルと通信中の他のメッシュノードの数などの、動作パフォーマンスの質に関する情報をその他のプロトコルを用いて取得し、返してよい。前述の図では、ノードとポータルとの間の距離に加え、ポータル１１２ａにアクセス中のノードの数が原因となり、接続１４６は接続１４７ほど効率的ではない。この結果、第２の位置にあるノード１００ｅは、ルータ１１４を介して外部のネットワーク１２０とのネットワーク送信をサービスするポータル１１２ｂを動的に選択してよい。

図２および図３は、様々な実施形態におけるホストプラットフォーム１００ａ〜ｆのブロック図である。システムは、コントロールブロック２０２に接続した記憶媒体２００を含む。様々な実施形態では、アンテナ構造４０２に接続し、ネットワーク１３０のその他のデバイスへのアクセスを提供するネットワークモジュール３００として、コントロールブロック２０２と記憶媒体２００とを集積してよい。様々な実施形態では、アンテナ構造４０２は全指向性アンテナを含んでよい。

ある実施形態では、記憶媒体２００は、半導体ファームウェアメモリ、プログラム可能型メモリ、不揮発性メモリ、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）、ＥＰＭ（電気的プログラム可能型メモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、フラッシュメモリ（例えばＮＡＮＤ型またはＮＯＲ型メモリ構造を含んでよい）、磁気ディスクメモリ、および／または光ディスクメモリを含んでよい。さらに、あるいは択一的に、メモリ２００は、その他および／または後発型のコンピュータ読み取り可能なメモリから成ってよい。機械読み取り可能なファームウェアプログラム命令をメモリ２００に格納してよい。ある実施形態では、例えばこれに限られないがネットワークの各ポータルのアドレスを含む識別情報を記憶媒体２００に格納してよい。アドレスとは、ノードにポータルを検索させることが可能なあらゆる情報であり、ある実施形態では、ＩＰアドレスである。

様々な実施形態では、コントロールブロック２０２は、デバイスを複数のポータルへ対応してリンクする、複数のリンクに関するパフォーマンス情報を収集するように設計されている。様々な実施形態では、パフォーマンス情報は、メッシュポータルからメッシュノードへの距離または各ポータルのトラフィック量に関連した情報を含んでよく、あるいはそれらに基づいた情報であってよい。この情報は、例えばＡＯＤＶなど、当該技術分野で知られているプロトコルを用いて収集してよい。ある実施形態では、メッシュノードがルートリクエストパケット（「ＲＲＥＱ」）をネットワーク１３０の各ポータルへブロードキャストすることにより情報を収集してよい。

図４は、様々な実施形態における方法をコンピュータファームウェア、ソフトウェア、およびハードウェアによって表したフロー図である。様々な実施形態では、ホストプラットフォームデバイスによる動作の一部は、ステートマシンまたはコンピュータで実行可能な命令からなるコンピュータプログラムを構成してよい。一般的にこれらの命令は、ホストプラットフォームデバイスおよび／またはリモートデバイスがアクセス可能な記憶媒体に保持されてよい。

機械がアクセス可能な記憶媒体あるいは記憶媒体には、機械（例、コンピュータ）が読み取れる形式で情報を提供（例、格納および／または送信）する、あらゆるメカニズムを含む。例えば、記憶媒体は、読み取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、電気、光、音、またはその他の形の伝播信号（例、搬送波、赤外線信号、デジタル信号）などを含んでよい。

フロー図を参照して方法を説明するので、当業者は、適切に設定されたホストプラットフォームおよび／またはリモートデバイスで方法を実施するための命令を含むプログラムを開発することができる。様々な実施形態では、適切に設定されたホストプラットフォームおよび／またはリモートデバイスの少なくとも１つのプロセッサが記憶媒体の命令を実行する。様々な実施形態では、コンピュータで実行可能な命令は、コンピュータプログラム言語で記述されるか、あるいはファームウェアロジック、リコンフィギュラブルロジック、ハードウェア記述言語、ステートマシン、アプリケーションに特化したＩＣ、またはこれらの組み合わせに組み込まれてよい。このような命令は、認知された規格に準拠してプログラム言語で記述されると、様々なハードウェアプラットフォームで実行することができ、様々なオペレーティングシステムと相互作用することができる。

ここでの様々な実施形態は、いかなる特定のプログラム言語をも参照して説明されていない。当然のことながら、様々なプログラム言語を用いて、ここで説明する実施形態の教示を実施することが可能である。さらに、さまざまな形のソフトウェア（例、プログラム、手順、プロセス、アプリケーションなど）が、アクションを実行するあるいは結果を引き起こすと表現することは、当該技術分野において一般的である。このような表現は単に、ネットワークデバイスによるソフトウェアの実行が、コンピュータのプロセッサにアクションを実行あるいは結果を生成させることを簡単に表現しているに過ぎない。

図４は、様々な実施形態におけるホストプラットフォームの動作のフロー図である。ある実施形態では、ブロック４１０においてホストプラットフォーム１００ａ〜ｆがルートリクエスト（「ＲＲＥＱ」）をネットワーク１３０の全ポータルへ送信する。前述の通り、ホストプラットフォーム１００ａはポータルのアドレスを予め格納していてよく、ＲＲＥＱリクエストの送信時にそれらを読み出してよい。ブロック４１２で、ホストプラットフォームが、ノードとポータルの動作パフォーマンスの質を示すメトリック値を各ポータルから受信する。ブロック４１４で、ノードは最も効率の良いリンクを示す、ＡＯＤＶプロトコルが返すメトリック値が最も低いポータルを選択してよい。ブロック４１６で、ノードは選択したポータルが現在使用中のポータルであるかを判断する。現在使用中のポータルである場合、ノードは、ブロック４２２で３０秒間待機し、再度監視プロセスを開始してよい。ポータルが現在使用中のポータルでない場合には、ノードはブロック４１８へ進む。ある実施例では、ノードはここでノードのゲートウェイの設定を変更してよい。その後、ノードは、ブロック４２０で外部ルータへ登録リクエストを送信してよい。様々な実施形態において、登録リクエストは、メッシュノードおよび選択されたメッシュポータルの情報を含む。ルータは、新しいポータルをメッシュノードのネクストホップとして、ルートテーブルを更新することができる。メッシュノードは、ブロック４２２で３０秒待機し、再度、より効率の良いポータルの監視プロセスを開始してよい。

ここでは好ましい実施形態の説明の便宜上、特定の実施形態について図示および説明した。しかし、発明の範囲から逸脱することなく、同じ目的を達成するよう計算された、多種多様な、異なるおよび／または等価の実施形態または実施を、説明した実施形態の代替とすることが可能であることは、当業者にとって明らかである。当然のことながら、本発明の実施形態が多種多様な方法で実施可能であることは、当業者にとって明らかである。本願は、ここで説明した実施形態のあらゆる応用またはバリエーションを対象とすることを意図している。従って、本発明の実施形態が特許請求の範囲およびその等価物によってのみ制限されることは、明白に意図されている。

Claims (16)

1. ネットワークのノードが、複数のポータルに、複数のルートリクエストを送信する段階と、
   前記複数のルートリクエストに応じて、前記ノードを前記複数のポータルへ対応付けてリンクする複数のリンクに関する動作パフォーマンス情報を提供する複数のメトリック値を、前記ノードが受信する段階と、
   受信された前記動作パフォーマンス情報に少なくとも一部基づいて、前記ノードと前記ネットワークの他の外部のネットワークとの間のネットワーク送信をサービスする前記複数のポータルの１つを、前記ノードが選択する段階と、
   現在のポータルとは異なるポータルが選択された場合に、前記複数のポータルとは異なり、前記外部のネットワークに関連したルータに、前記ノードおよび前記選択されたポータルのアドレス情報を含む登録メッセージを、前記ノードが送信し、前記ノードと前記外部のネットワークとの間のネットワーク送信を促進する段階と、
   特定の時間が経過した後、前記複数のルートリクエストを送信する段階と、前記複数のメトリック値を受信する段階と、現在のポータルとは異なるポータルが選択された場合に前記登録メッセージを送信する段階とを定期的に繰り返す段階と、
   を備える方法。
2. ＡＯＤＶを用い、前記動作パフォーマンス情報をもたらす段階をさらに備える、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記動作パフォーマンス情報は、前記ネットワークの前記複数のポータルから前記ノードへの距離に関する情報を含む、
   請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 前記動作パフォーマンス情報は、前記ネットワークの前記複数のポータルの各ポータルにおけるトラフィック量に関する情報を含む、
   請求項１から請求項３までの何れか一項に記載の方法。
5. 識別情報および動作パフォーマンス情報を格納する記憶媒体と、
   前記記憶媒体に接続されたコントロールブロックと、
   を備える装置であって、
   前記識別情報は、複数のポータルおよび前記装置を有するネットワークの前記複数のポータルを識別し、
   前記動作パフォーマンス情報は、前記装置を前記複数のポータルに対応付けてリンクする複数のリンクに関する情報であり、
   前記コントロールブロックは、
   複数のポータルに、複数のルートリクエストを送信し、
   前記複数のルートリクエストに応じて、格納された前記識別情報に少なくとも一部基づく前記動作パフォーマンス情報を提供する複数のメトリック値を受信し、
   格納された前記動作パフォーマンス情報に少なくとも一部基づいて、前記装置と前記ネットワークの他の外部のネットワークとの間のネットワーク送信をサービスする前記複数のポータルの１つを選択し、
   現在のポータルとは異なるポータルが選択された場合に、前記複数のポータルとは異なり、前記外部のネットワークに関連したルータに、前記装置および前記選択されたポータルのアドレス情報を含む登録メッセージを送信して、前記装置と前記外部のネットワークとの間のネットワーク送信を促進し、
   前記装置は、特定の時間が経過した後、前記複数のルートリクエストの送信と、前記複数のメトリック値の受信と、現在のポータルとは異なるポータルが選択された場合における前記登録メッセージの送信とを定期的に繰り返す、
   装置。
6. 前記コントロールブロックは、さらに、ＡＯＤＶを用い、前記動作パフォーマンス情報をもたらす、請求項５に記載の装置。
7. 前記動作パフォーマンス情報は、前記ネットワークの前記複数のポータルから前記装置への距離に関する情報を含む、
   請求項５または請求項６に記載の装置。
8. 前記動作パフォーマンス情報は、前記ネットワークの前記複数のポータルの各ポータルにおけるトラフィック量に関する情報を含む、
   請求項５から請求項７までの何れか一項に記載の装置。
9. デバイスに、
   複数のポータルおよび前記デバイスを含むネットワークにおける前記複数のポータルの複数のアドレスを読み取る手順と、
   前記複数のポータルへ複数のルートリクエストを送信する手順と、
   前記複数のルートリクエストに応じて、前記デバイスを前記複数のポータルに対応付けてリンクする複数のリンクに関する動作パフォーマンス情報の収集を促進する複数のメトリック値を受信する手順と、
   前記動作パフォーマンス情報に少なくとも一部基づいて、前記デバイスと前記ネットワークの他の外部のネットワークとの間のネットワーク送信をサービスする前記複数のポータルの１つを選択する手順と、
   現在のポータルとは異なるポータルが選択された場合に、前記複数のポータルとは異なり、前記外部のネットワークに関連したルータに、前記デバイスおよび前記選択されたポータルのアドレス情報を含む登録メッセージを送信し、前記デバイスと前記外部のネットワークとの間のネットワーク送信を促進する手順と、
   特定の時間が経過した後、前記複数のルートリクエストを送信する段階と、前記複数のメトリック値を受信する段階と、現在のポータルとは異なるポータルが選択された場合に前記登録メッセージを送信する段階とを定期的に繰り返す段階と、
   を実行させるプログラムであって、
   前記動作パフォーマンス情報は、前記デバイスと前記ネットワークの他の外部のネットワークとの間のネットワーク送信をサービスする前記複数のポータルの１つを選択するために用いられる、
   プログラム。
10. 前記デバイスに、
    ＡＯＤＶを用いて、前記動作パフォーマンス情報をもたらす手順、
    をさらに実行させる、
    請求項９に記載のプログラム。
11. 前記動作パフォーマンス情報は、前記ネットワークの前記複数のポータルから前記デバイスへの距離に関する情報を含む、
    請求項９または請求項１０に記載のプログラム。
12. 前記動作パフォーマンス情報は、前記ネットワークの前記複数のポータルの各ポータルにおけるトラフィック量に関する情報を含む、
    請求項９から請求項１１までの何れか一項に記載のプログラム。
13. 全指向性のアンテナと、
    前記アンテナに接続されたネットワークモジュールと、
    を備えるシステムであって、
    前記ネットワークモジュールは、
    識別情報と動作パフォーマンス情報とを格納する記憶媒体と、
    前記記憶媒体に接続されたコントロールブロックと、
    を有し、
    前記識別情報は、複数のポータルと前記システムとを含むネットワークの前記複数のポータルを示し、
    前記動作パフォーマンス情報は、前記システムを前記複数のポータルに対応付けてリンクする複数のリンクに関連し、
    前記コントロールブロックは、
    複数のポータルに、複数のルートリクエストを送信し、
    前記複数のルートリクエストに応じて、格納された前記識別情報に少なくとも一部基づく前記動作パフォーマンス情報を提供する複数のメトリック値を受信し、
    格納された前記動作パフォーマンス情報に少なくとも一部基づいて、前記システムと、前記ネットワークの他の外部のネットワークとのネットワーク送信をサービスする前記複数のポータルの１つを選択し、
    現在のポータルとは異なるポータルが選択された場合に、前記複数のポータルとは異なり、前記外部のネットワークに関連したルータに、前記システムおよび前記選択されたポータルのアドレス情報を含む登録メッセージを送信して、前記システムと前記外部のネットワークとの間のネットワーク送信を促進し、
    前記システムは、特定の時間が経過した後、前記複数のルートリクエストの送信と、前記複数のメトリック値の受信と、現在のポータルとは異なるポータルが選択された場合における前記登録メッセージの送信とを定期的に繰り返す、
    システム。
14. 前記コントロールブロックは、さらに、ＡＯＤＶを用い、前記動作パフォーマンス情報をもたらす、
    請求項１３に記載のシステム。
15. 前記動作パフォーマンス情報は、前記ネットワークの前記複数のポータルから前記システムへの距離に関する情報を含む、
    請求項１３または請求項１４に記載のシステム。
16. 前記動作パフォーマンス情報は、前記ネットワークの前記複数のポータルの各ポータルにおけるトラフィック量に関する情報を含む、
    請求項１３から請求項１５までの何れか一項に記載のシステム。

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