JP2008533809A - ハイブリッド型メッシュ・ルーティング・プロトコル - Google Patents

ハイブリッド型メッシュ・ルーティング・プロトコル Download PDF

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Abstract

無線メッシュ・ネットワークにおいて送信元ノードと送信先ノードとの間のノードが経路を選択する方法であって、メディア・アクセス制御アドレスを使用して、送信元ノードと送信先ノードとの間の経路を設定する方法を提供する。また、無線メッシュ・ネットワークにおいて、ノードが、メディア・アクセス制御アドレスを使用してマルチキャスト・グループに参加する経路を選択する方法を提供する。

Description

本発明は、自動トポロジ学習と経路選択とに用いられるルーティング機構に関する。詳しくは、本発明は、メディア・アクセス制御アドレスに基づいて無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワーク内の各経路を設定することに関する。
無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワークは、無線ＬＡＮベース・アドホック・ネットワークとも呼ばれるが、無線リンクを介して相互接続された互いに直接的に或いは間接的に通信を行う２つ以上のノードで構成されている。無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワークは、ポータルを介してインターネット或いはその他のネットワークに接続されることがある。無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワークでは、ＩＰレイヤ・ルーティング・プロトコルを使用して、送信元ノードから送信先ノードへの経路を発見している。ＩＰレイヤ・アドホック・ルーティング・プロトコルは、ＩＰアドレスに基づいている。しかし、ＷＬＡＮアクセスポイントのような一部の装置は、ＩＥＥＥ８０２．１１メディア・アクセス制御（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＭＡＣ）アドレスに基づいてデータ・パケットを転送し、リンク・レイヤ（レイヤ２）のみで動作する。また、レイヤ２におけるデータ転送は、一般的に、ＩＰレイヤ（レイヤ３）におけるデータ転送よりも速い。これは、データ・パケットがＩＰレイヤに進む必要がない為である。
ＡＯＤＶ（Ａｄ Ｈｏｃ Ｏｎ−Ｄｅｍａｎｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ）プロトコルは、ＩＰレイヤで機能するアドホック・ルーティング・プロトコルである。ＡＯＤＶプロトコルは、ユニキャスト及びマルチキャストの経路発見をサポートできる。経路発見は、オンデマンドで行われる。送信元は、送信先ノードにパケットを送りたい時、送信先ノードへの有効な経路を保持しておらず、従って、それを必要とする場合、経路要求メッセージをネットワーク全体にブロードキャストすることによって、送信先への経路を発見する。このメッセージには、送信元ノード及び送信先ノードのそれぞれのＩＰアドレスが、その他の必要な情報と共に、含まれている。送信先ノード、又は、送信先ノードへの有効な経路を有するノードは、経路応答メッセージを送信元ノードに送ることによって、この要求に応答する。これらの経路要求メッセージと経路応答メッセージによって、中間ノードの各々に、順経路及び逆経路についてのルーティング・テーブルが設定される。設定された各経路は、所定の経路生存時間内に使用されないと、期限切れとなり失効する。オンデマンドのルーティング（以下、オンデマンド型ルーティングという）によって、ネットワーク・トポロジの変更（例えば、ノードの移動や故障）に因る無効な経路の影響と不使用経路を維持する必要性とが低減される。しかし、オンデマンド型ルーティングは、送信元ノードが、データ送信が可能になる前に、経路を設定する必要がある為、経路発見を遅延させる。また、送信元ノードは、経路発見期間中、データをバッファする必要がある。
ＤＳＤＶ（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ−Ｓｅｑｕｅｎｃｅｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ）は、無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワーク用のプロアクティブ型ルーティング・プロトコルである。ネットワーク内の各ノードは、ルーティング制御メッセージをやり取りし、各々のノードにおけるルーティング・テーブルには、無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワーク内の全ての送信先ノードについてのルーティング情報が含まれている。データ・パケットは、各中間ノードによって、経路上の各ルーティング・テーブルに基づき、送信元ノードから送信先ノードに転送される。有効な経路を維持する為、また、リンクやノードの障害及びネットワーク・トポロジの変更に因るルーティング・ループを回避する為、各ノードは、経路更新情報を定期的に送信するのみならず、重要な新たな情報が得られると直ぐに更新情報としてブロードキャストする。ＤＳＤＶは、レイヤ２のＭＡＣアドレス或いはレイヤ３のＩＰアドレスの何れを使用してもパケットの転送が可能であり、経路発見遅延が無い。その反面、ネットワーク全体にルーティング・メッセージをブロードキャストするので、ルーティング・オーバヘッドが比較的高くなる。特に、ネットワーク内の各ノードの移動が非常に速く、ネットワーク・トポロジが頻繁に変わる時、ネットワーク容量のかなりの部分がルーティング情報を最新にする為に使用される。更に、一部のノードは、処理制限やバッテリ制限により、或いは、その他の要因で他のノードから発信されたデータ・パケットを転送しないことがある。上述の各プロトコルは、各ノードが、要求に応じてデータ・パケットをその他のノードに中継することに同意すると仮定しており、非転送ノードを考慮していない。
無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワークでは、２つ以上のノードがＩＥＥＥ８０２．１１リンクを介して相互接続される。各々のノードは、それぞれ固有のＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレスを持っている。送信元ノードは、データ・パケットを送信先ノードに送る際、送信元ノードから送信先ノードへの経路を知る必要がある。
従って、送信先ＭＡＣアドレスに基づいて経路を発見して設定するルーティング機構が必要である。本発明が取り組む課題は、無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワークにおいて、送信元ノードが、如何にして送信先ノードへの経路を送信先のＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスに基づいて発見して設定するかである。
(発明の概要)
無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）メッシュ・ネットワークは、ＩＥＥＥ８０２.１１リンクを介して相互接続された２つ以上のノードで構成されている。各ノードは、自動トポロジ学習と経路選択とに使用されるルーティング・プロトコルに従う。本発明は、ＩＥＥＥ８０２.１１ＭＡＣアドレスに基づいて経路を発見する機構を提供する。本発明は、オンデマンド型経路発見とプロアクティブ型経路設定とを同時にサポートする。本発明が提供する機構は、経路を発見して設定し、リアルタイムのマルチメディア・アプリケーションについてのサービス品質（ＱｏＳ）要件を満足し、当該経路を維持・管理できる。更に、当該機構は、非転送ノードもサポートする。
本発明の方法は、無線メッシュ・ネットワークにおいて送信元ノードと送信先ノードとの間のノードが経路を選択する方法であって、メディア・アクセス制御アドレスを使用して、送信元ノードと送信先ノードとの間の経路を設定する。また、本発明の方法は、ノードが、メディア・アクセス制御アドレスを使用してこのノードとマルチキャスト・グループとの間の経路を設定することによって、無線メッシュ・ネットワークにおいて当該マルチキャスト・グループに参加する当該経路を選択する。これらの方法は、両者とも、設定経路が、オンデマンド型ルーティング或いはプロアクティブ型ルーティングを使用して設定できる。ここでは、本発明を無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワークについて、説明するが、各経路が設定されるネットワークは、この無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワークに限定されるものではなく、任意の形態の無線メッシュ・ネットワークであってよい。また、プロキシ機能を有するアクセスポイントが、この無線メッシュ・ネットワークに参加してもよい。尚、このアクセスポイントに割当てられた各割当て局は、当該無線メッシュ・ネットワークの構成要素ではなく、従って、各局との通信は、アクセスポイントを介して行われるが、各割当て局に対してトランスペアレントである。
本発明は、各添付図と以下の詳細な説明から十分に理解できる。
本発明は、各パケットが、送信元ノードから送信先ノードへ、これらのＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスに基づいて、送信され転送されるようなレイヤ２におけるルーティング機能を提供する。本発明は、オンデマンド型ルーティングとプロアクティブ型ルーティングとを同時にサポートする。また、一部のノードは、データを発信するのみ、或いは、データを受信するのみであり、処理制限、バッテリ制限或いはその他の理由に因り、他のノードから発信されたデータを転送しない。本発明は、これらの非転送ノードにも対応できる。本発明のルーティング機構は、クライアント・サーバ・アプリケーション構成／トポロジ、ピアツーピア・アプリケーション構成／トポロジ、及び、ハイブリッド・アプリケーション構成／トポロジに使用できる。
ハイブリッド・メッシュ・オンデマンド型ルーティングは、経路要求メッセージと経路応答メッセージに基づいており、ＩＰレイヤ・ルーティング・プロトコルＡＯＤＶと類似している。レイヤ２におけるハイブリッド・メッシュ・オンデマンド型ルーティングの場合、送信元ノードは、パケットをある送信先ノードに送りたい時、経路について自己のルーティング・テーブルをチェックする。若し有効な経路があれば、送信元ノードは、当該送信先ノードについて自己のルーティング・テーブルに規定された次ホップにパケットを送信する。若し有効な経路がなければ、送信元ノードは、経路要求（ＲＲＥＱ）メッセージをブロードキャストすることによって、経路発見（ｒｏｕｔｅ ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）を開始する。ＡＯＤＶとは異なり、ＲＲＥＱメッセージには、送信元（発信者）のＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレス（ＩＰアドレスではない）とそのシーケンス番号及びオプションのレイヤ３の情報とが含まれると共に送信先ノードのＭＡＣアドレス（ＩＰアドレスではない）とその送信先ノードについての最終確認済みシーケンス番号及びオプションのレイヤ３の情報とが含まれている。更に、ＲＲＥＱメッセージには、メッセージＩＤ、経路メトリック、有効期限（ｔｉｍｅ−ｔｏ−ｌｉｖｅ：ＴＴＬ）、及び、経路生存時間も含まれている。ノードは、経路要求を開始する直前に、自己のシーケンス番号をインクレメントする。
ＲＲＥＱメッセージ又はその他のメッシュ・ルーティング制御メッセージ、例えば、後述のＲＡＮＮメッセージをブロードキャストすることによって、ＩＥＥＥ８０２．１１ブロードキャストＭＡＣアドレスを送信メッシュ・ルーティング制御メッセージの送信先アドレスとして使用できる。別の方法としては、専用のＩＥＥＥ８０２．１１マルチキャストＭＡＣアドレスを割当てて、メッシュ・ルーティング制御メッセージ（メッシュ・ルーティング制御グループ・アドレス）をフラッディング（ｆｌｏｏｄｉｎｇ）する。このアドレスによって、全てのメッシュ・ノードが特定される。各メッシュ・ノードは、このメッシュ・ルーティング制御グループ・アドレス宛ての各メッセージを受信する。非メッシュ・ノードは、このメッシュ・ルーティング制御グループ・アドレス宛ての各メッセージを受信しなくてもよい。
図１には無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワークが示されており、ノード１０５が送信元ノードであり、ノード１１０が送信先ノードである。その他の全てのノード１１５は、潜在的な中間ノード、即ち、中間ノードになり得るノードであり、実際に中間ノードになった場合、送信元ノード１０５と送信先ノード１１０との間で、メッセージ、パケット、或いは、データを通過させる。個別単位のコンテンツを送信元ノードから送信先ノードに転送する一組の中間ノード１１５は、選択経路に基づいて決定される。図１において、送信元ノード１０５及び送信先ノード１１０は、潜在的な中間ノード１１５と区別できるように、網掛け表示されている。尚、別の事例では、現在の（図１の）送信元ノード及び送信先ノードは中間ノードになり、他のノードが送信元ノード及び送信先ノードになり得る。図１では、送信元ノード１０５が経路要求（ＲＲＥＱ）メッセージを無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワークにフラッディングする。逆経路が、ＲＲＥＱメッセージに基づいて設定される。
各ノードは、ＲＲＥＱメッセージを受信すると、発信者（送信元）アドレスとメッセージＩＤとをチェックして、以前に当該ＲＲＥＱメッセージを見ているか否かを調べる。これが初めてのＲＲＥＱメッセージである場合、当該ノードは、自己と当該受信ＲＲＥＱメッセージを送信してきたノードとの間のリンク・コストを付加することによって、メトリック・フィールドを更新して、自己のルーティング・テーブルにおいて当該発信者への逆経路を設定する。当該ノードが送信先ノードである場合、或いは、当該ノードが送信先ノードへの期限切れしていない有効な経路を保持し、且つ、その送信先ノードについてのシーケンス番号がＲＲＥＱメッセージに示されているシーケンス番号と同じかそれより大きい場合、当該ノードは、経路応答（ＲＲＥＰ）メッセージを発信者にユニキャストで返信することによって、応答する。それ以外の場合、当該ノードは、新たなメトリックでＲＲＥＱメッセージを伝播する。受信ＲＲＥＱメッセージが初めてのものでない場合、当該ノードは、自己と当該受信ＲＲＥＱメッセージを送信してきたノードとの間のリンク・コストを付加することによって、発信者に対するメトリック・フィールドを更新する。当該ノードは、新たなメトリックが自己のルーティング・テーブルに記録されたメトリックよりも小さい場合、逆経路を更新する。それ以外の場合、当該ノードは、ＲＲＥＱメッセージを破棄する。当該ノードは、上述の要件を満たす場合、ＲＲＥＰメッセージを発信者に返信する。上述の要件を満たさない場合、当該ノードは、新たな逆経路メトリックでＲＲＥＱメッセージを伝播する。この逆経路は、順経路を設定するためにＲＲＥＰメッセージをＲＲＥＱメッセージの発信者に返信するのに使用され、また、送信元ノードと送信先ノードとの間の双方向通信にも使用される。
ＲＲＥＰメッセージは、順経路を設定するために、ユニキャストによって、ＲＲＥＱメッセージの発信者に返信される。ＲＲＥＰメッセージには、発信者（送信元）ＭＡＣアドレス、送信先ＭＡＣアドレス、オプションの送信先レイヤ３の情報、送信先についてのシーケンス番号、メトリック、有効期限（ＴＴＬ）、及び、経路生存時間が含まれている。送信先ノードは、応答する際、自己の現在のシーケンス番号の最大値と、ＲＲＥＱメッセージ内の送信先シーケンス番号とを使用する。メトリックの初期値はゼロである。送信先ノードは、経路の生存時間も設定する。中間ノードは、応答する際、送信先ノードのシーケンス番号についての自己の記録と、メトリックと、ルーティング・テーブルのエントリに基づいて計算された経路生存時間とを使用する。
図２は無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワークを示しており、ノード２０５が送信元ノードであり、ノード２１０が送信先ノードである。送信元ノード２０５及び送信先ノード２１０に対する一組の中間ノード２２０が決められている。ノード２１５は、送信元ノード２０５と送信先ノード２１０との間の経路についての中間ノードではなくなっている。ＲＲＥＰメッセージが送信先ノード２１０から送信元ノード２０５にユニキャストされることによって、順経路が設定される。
ＲＲＥＰメッセージは、経路要求のブロードキャスト時に設定された逆経路を介してユニキャストされる。中間ノードは、ＲＲＥＰメッセージを受信すると、自己と当該受信ＲＲＥＰメッセージを送信してきたノードとの間のリンク・コストを付加することによって、メトリックを更新する。中間ノードは、自己のルーティング・テーブルにおいて順経路をセットアップして、ＲＲＥＰメッセージをＲＲＥＱメッセージの発信者に転送する。若し、あるノードが２つ以上のＲＲＥＰメッセージを受信したら、当該ノードは最初のＲＲＥＰメッセージを転送する。当該ノードは、新たなＲＲＥＰメッセージに、より大きな送信先シーケンス番号が含まれているか、或いは、より良いメトリックで同じ送信先シーケンス番号が含まれている場合にのみ、ルーティング・テーブルを更新して、その新たなＲＲＥＰメッセージを転送する。それ以外の場合、当該ノードは、新たなＲＲＥＰメッセージを破棄する。図１及び図２は、ＲＲＥＱメッセージがメッシュ・ネットワークにフラッディングされ、ＲＲＥＰメッセージがユニキャストされることによって順経路が設定されることを示している。発信者は、最初のＲＲＥＰメッセージを受信すると直ぐに、データ或いはパケットの送信を開始でき、その後、より良い経路が発見されたら、自己のルーティング情報を更新できる。
ノードは複数のＩＥＥＥ８０２．１１無線インタフェースを備えている場合がある。当該ノード（以下、「マルチインタフェース・ノード」という）は、固有のノード識別子、即ち、ノードＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスを有し、各々のインタフェースも各自のＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレスを有する。ノードのＭＡＣアドレスは、ＲＲＥＱメッセージ、ＲＲＥＰメッセージ、及び、以下に述べるその他のルーティング制御メッセージに使用される。マルチインタフェース・ノードは、ＲＲＥＱメッセージをブロードキャストする際、自己の全てのインタフェースにＲＲＥＱメッセージをブロードキャストしてもよい。マルチインタフェース・ノードは、ＲＲＥＰメッセージをユニキャストすることによってＲＲＥＱメッセージに応答する際、当該ＲＲＥＱメッセージを受信したインタフェースにＲＲＥＰメッセージを送る。
ルーティング・テーブルには、送信先ノードについてのエントリが含まれている。エントリの各々には、送信先のＭＡＣアドレス、オプションのレイヤ３の情報（サポートされるレイヤ３プロトコル及びアドレス、例えば、送信先ノードのＩＰアドレス）、送信先シーケンス番号、次ホップＭＡＣアドレス、次ホップに至るインタフェース、当該経路を使用する上流ノードとインタフェースのリスト、状態フラグとルーティング・フラグ（例えば、有効、無効）、送信先ノードまでのメトリック、及び、経路生存時間が含まれている。経路生存時間は、使用される度に、更新される。各経路は、その経路生存時間内に使用されなければ、無効になる。この無効経路は、その削除タイマが所定時間を超えると、削除される。発信者は、最初のＲＲＥＰメッセージを受信すると直ぐに、データ送信を開始でき、その後、より良い経路が発見されたら、自己のルーティング情報を更新できる。中間ノードは、データ・パケットを受信すると、送信先ＭＡＣアドレスに基づいて自己のルーティング・テーブルをチェックする。当該中間ノードは、この送信先について有効なエントリが存在すると、このルーティング・エントリに規定された次ホップにパケットを転送する。このプロセスは、当該パケットが送信先ノードに到着するまで、継続する。
オンデマンド型ルーティングでは、現在使用されている経路のみが維持される。この為、ルーティング・オーバヘッドが減少する。しかし、送信元ノードがデータを送信する前に経路を設定する必要があるので、余分な遅延が生じる。また、経路発見期間中、送信元ノードはデータをバッファする必要もある。この経路発見遅延を低減する為に、プロアクティブ型ルーティングの使用が可能である。更に、多数のノードが特定のノードと通信を行う場合、それらのノードの各々がこの特定ノードへの経路を個々に発見すると、効果的な制御トラフィックが必要になることがある。例えば、メッシュ・ネットワーク内の多数のノードが、そのメッシュ・ネットワークとインターネット或いはその他のネットワークとを接続する１つの或いは複数のポータル・ノードを介して、インターネット或いはその他のネットワークにアクセスする。ポータル・ノードは、メッシュ・ネットワーク内において、自己への経路をプロアクティブに（事前に）アナウンスするのが望ましい。本発明は、オンデマンド型経路発見とプロアクティブ型経路アナウンスメントとを統合した。ノードは、ネットワークのアドミニストレータによって明示的に構成できるが、ある種のポリシーに従ってメッシュ・ネットワーク内でプロアクティブ型ルーティングを行うように暗示的に設定されている。例えば、あるポリシーは、全てのメッシュ・ポータル・ノードがプロアクティブ型経路アナウンスメントを行うように定めている。図３Ａにおいて、ノード３１０が自発的な経路アナウンスメント（ＲＡＮＮ）メッセージを周期的にブロードキャストすることによって自己を広告し、これによりメッシュ・ネットワーク内のその他のノード３１５はＲＡＮＮメッセージの発信者３１０への経路を知ることが可能になる。即ち、このＲＡＮＮメッセージを発信するノードは、無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワークに自発的なＲＡＮＮメッセージをフラッディングすることによって、自己への経路をプロアクティブに（事前に）設定できる。マルチインタフェース・ノードは、ＲＡＮＮメッセージをブロードキャストする際、自己の全てのインタフェースを介してＲＡＮＮメッセージをブロードキャストしてもよい。ＲＡＮＮメッセージには、発信者ノードのＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレス（ＩＰアドレスではない）、送信先シーケンス番号、及び、オプションのレイヤ３の情報が含まれている。更に、ＲＡＮＮメッセージには、経路メトリック、有効期限、及び、経路生存時間も含まれている。尚、ＲＲＥＱメッセージとは異なり、ＲＡＮＮメッセージ内の送信先アドレスは、メッシュ・ネットワークにおいてＲＡＮＮメッセージ発信者への経路をプロアクティブに設定するのに使用されるので、ＲＡＮＮメッセージ発信者のＭＡＣアドレスとなる。
ノード３１５は、ＲＡＮＮメッセージを受信すると、このＲＡＮＮメッセージを送信してきたノードと自己との間のリンク・コストを加算することによって、ＲＡＮＮメッセージの発信者に対するメトリック・フィールドを更新する。当該ノードは、自己のルーティング・テーブル内にこの送信先ノード（即ち、ＲＡＮＮメッセージ発信者３１０）への有効な経路を保持していない場合、自己のルーティング・テーブル内にこの送信先ノードへの経路を作成する。当該ノードは、自己の１つの或いは複数のインタフェースを介して、隣接ノードに新たなメトリックでＲＡＮＮメッセージをブロードキャストする。当該ノードがこの送信先ノードへの有効な経路を保持している時に、ＲＡＮＮメッセージ内により大きな送信先シーケンス番号が含まれているか、或いは、より良いメトリックで同じ送信先シーケンス番号が含まれている場合のみ、当該ノードは、自己のルーティング・テーブルを更新して、隣接ノードに新たなメトリックでＲＡＮＮメッセージをブロードキャストする。それ以外の場合、当該ノードは、ＲＡＮＮメッセージを破棄する。このようにして、ＲＡＮＮメッセージ発信者への各経路がメッシュ・ネットワーク内に設定される。
図３Ｂにおいて、送信元ノード３０５が送信先ノード３１０へデータ・パケットを送りたい時、当該送信元ノード３０５は、既に、送信先ノード３１０の経路アナウンスメントから得られた当該送信先ノードへの順経路を保持している場合がある。この場合、送信元ノード３０５は、直ぐにパケットを送信できる。しかし、送信先ノード３１０から送信元ノード３０５への逆経路が無い可能性がある。双方向通信が必要な場合、送信元ノード３０５は、送信先ノード３１０のＲＡＮＮメッセージによって設定された順経路に沿って各中間ノード３２０を経由して送信先ノード３１０へユニキャストで無償型（ｇｒａｔｕｉｔｏｕｓ：要求されていないのに自発的に送信される）ＲＲＥＰメッセージを送れる。このＲＲＥＰメッセージによって、送信元ノード３０５への逆経路が設定される。
一部のノードは、送信元ノード或いは送信先ノードとしてのみ、即ち、他のノードからのトラフィックを転送しないノードとしてのみ、無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワークに参加することを必要とする。ノードは、アドミニストレータによって非転送ノードとして構成でき、或いは、特定のポリシーに基づいて非転送ノードとして設定される。例えば、そのようなポリシーの１つとして、ノードのバッテリ内のエネルギが閾値に満たない時、当該ノードは非転送ノードになるというポリシーがある。非転送メッシュ・ノードは、パケットを送信したい時、ＲＲＥＱメッセージを送る。非転送メッシュ・ノードは、自己が受信ＲＲＥＱメッセージ内の送信先ノードである場合のみ、その受信ＲＲＥＱメッセージに応答する。非転送メッシュ・ノードは、自己が受信ＲＲＥＱメッセージ内の送信先ノードでない場合、その受信ＲＲＥＱメッセージに応答しない。非転送メッシュ・ノードは、ＲＡＮＮメッセージを受信して、そのＲＡＮＮメッセージの発信者への経路を知る。また、非転送メッシュ・ノードは、ＲＡＮＮメッセージを送ることによって、自己が送信先となる経路をプロアクティブに（事前に）設定できる。しかし、非転送メッシュ・ノードは、ＲＲＥＱメッセージ、ＲＲＥＰメッセージ、及び、ＲＡＮＮメッセージを含むどのようなルーティング制御メッセージも隣接ノードに転送しない。従って、非転送メッシュ・ノードを中間ノードとして使用する経路はない。
リンクが壊れた場合、経路エラー（ＲＥＲＲ）メッセージがアクティブな経路上の影響を受ける送信元ノードに送られる。壊れたリンクの上流ノード、即ち、送信元付近のノードが、ＲＥＲＲメッセージを新規に送る。当該ノードは、ＲＥＲＲメッセージを送る前に、自己のルーティング・テーブル内において、損傷経路を無効と記録し、損傷経路のメトリックを無限大（ｉｎｆｉｎｉｔｅ）に設定し、このリンク障害に因り到達不可能な送信先の送信先シーケンス番号をインクレメントする。ＲＥＲＲメッセージには、このリンク障害に因り到達不可能な送信先全てとそれらのインクレメントされたシーケンス番号とのリストが含まれている。当該ノードは、このＲＥＲＲメッセージを１つ以上のその上流隣接ノードにブロードキャストする。マルチインタフェース・ノードは、各インタフェースを介して、ＲＥＲＲメッセージを送るが、その際、各経路はこの障害リンクを使用している。隣接ノードは、下流ノードからＲＥＲＲメッセージを受信すると、自己が、リストに載った各送信先への経路であり、且つ、この下流隣接ノードを使用する経路を保持しているか否かをチェックする。そのような経路を保持している場合、当該隣接ノードは、それらの経路を無効と記録し、それらの経路のメトリックを無限大に設定する。次に、当該隣接ノードは、ＲＥＲＲメッセージをその上流ノードに伝播する。送信元ノードは、ＲＥＲＲメッセージを受信すると、経路発見を再度開始する。各ノードは、アクティブな、即ち、有効な経路を保持していない送信先ＭＡＣアドレスを有するデータ・パケットを受信すると、送信元ノードに対するＲＥＲＲメッセージを作成してその上流隣接ノードに送る。
各ノードが周期的にビーコン（ＨＥＬＬＯメッセージ）を隣接ノードに送ることによって、ローカルの接続性の管理が行われる。各ノードは、隣接ノードからビーコンを受信すると、自己のルーティング・テーブルにおいて、その隣接ノードに対応する経路生存時間を更新する。ノードが隣接ノードからのビーコンを所定のハロー生存期間（Ｈｅｌｌｏ＿Ｌｉｆｅ）の間に受信できないと、当該隣接ノードへのリンクが解除（切断）され、当該ノードのルーティング・テーブルにおいて当該隣接ノードについてのルーティング情報が更新される。
図４には、本発明の原理に従って、任意のノードが、各経路をオンデマンドで、且つ、プロアクティブに設定し、各ルーティング制御メッセージを処理する方法が例示されている。ステップ４０２において、ノードは、プロアクティブ型経路発見が必要か否かを判定する。この情報は、前述の如く、ネットワークのアドミニストレータによって明示的に構成できるが、特定のポリシーにより暗示的に得られる。プロアクティブ型経路発見が必要である場合、ステップ４０４において、ＲＡＮＮメッセージが周期的に送られる。プロアクティブ型経路発見が必要でない場合、当該ノードは、アイドル状態に戻る。ステップ４１０において、ノードは、その上位レイヤのアプリケーションからデータ・パケットを受信すると、自己が送信先ノードへの順経路を保持しているか否かをチェックする（ステップ４１２）。ノードは、順経路を保持していない場合、ＲＲＥＱメッセージを送ることによってオンデマンド型経路発見を開始する（ステップ４１４）。ノードは、対応するＲＲＥＰメッセージを待つ。ノードは、ＲＲＥＰメッセージを受信すると（ステップ４１６）、順経路をセットアップし（ステップ４２２）、データ送信を開始する（ステップ４２８）。送信元ノードは、ＲＲＥＱメッセージが消失された場合、所定回数までＲＲＥＱメッセージを再送できるようにしてもよい（ステップ４１８）。ＲＲＥＱメッセージが最大回数再送された後でもＲＲＥＰメッセージの受信が無い場合、送信元ノードは、エラー・メッセージを介して送信先ノードに到達できないことをアプリケーションに通知する（ステップ４２０）。送信元ノードは、順経路を保持している場合、自己が双方向通信のための逆経路を保持しているか否かをチェックする（ステップ４２４）。順経路が送信先ノードのＲＡＮＮ広告によって設定された場合、逆経路が無い可能性がある。単一方向通信、或いは、逆経路が利用可能な双方向通信の場合、送信元ノードは、直ぐにデータを送信する（ステップ４２８）。逆経路が無い双方向通信の場合、送信元ノードは、逆経路を設定するための無償型ＲＲＥＰメッセージを送る（ステップ４２６）。送信元ノードは、無償型ＲＲＥＰメッセージを送ると直ぐに、データを送信できる（ステップ４２８）。
ステップ４４０においてメッシュ・ネットワーク内の任意のノードがＲＡＮＮメッセージを受信すると、当該ノードはＲＡＮＮメッセージの発信者への経路をセットアップ、設定、或いは、リフレッシュする（ステップ４４２）。当該ノードが非転送ノードである場合（ステップ４４４）、ＲＡＮＮメッセージを転送しない（ステップ４４８）。当該ノードが転送ノードである場合、ＲＡＮＮメッセージを転送する（ステップ４４６）。ステップ４５０において、任意のノードがＲＲＥＱメッセージを受信すると、当該ノードは、逆経路をセットアップ、作成、或いは、リフレッシュする（ステップ４５２）。ノードは、自己が非転送ノードであるか否かを判定する（ステップ４５４）。非転送ノードは、自己がＲＲＥＱメッセージに規定された送信先ノード（ステップ４６０）である場合のみ、ＲＲＥＰメッセージをＲＲＥＱメッセージの発信者にユニキャストで返信することによって、ＲＲＥＱメッセージに応答する（ステップ４６２）。非転送ノードは、自己が送信先ノードではない場合、ＲＲＥＱメッセージを転送せずに破棄する（ステップ４６４）。転送ノードについては、自己が送信先ノードである、或いは、送信先ノードへの有効経路を保持している場合（ステップ４５６）、ＲＲＥＱメッセージの発信者にＲＲＥＰメッセージをユニキャストで返信することによって、応答する（ステップ４６２）。それ以外の場合、ＲＲＥＱメッセージを伝播する（ステップ４５８）。ステップ４７０において、任意のノードがＲＲＥＰメッセージを受信すると、経路をセットアップ、作成、或いは、リフレッシュする（ステップ４７２）。当該ノードが非転送ノードである、或いは、このＲＲＥＰメッセージの送信先ノードである場合（ステップ４７４）、ＲＲＥＰメッセージを転送しない（ステップ４７８）。それ以外の場合、ＲＲＥＰメッセージを転送する（ステップ４７５）。ステップ４８０において、任意のノードがリンク障害を検出すると、或いは、ＲＥＲＲメッセージを受信すると、損傷経路を非アクティブ化（ｉｎａｃｔｉｖａｔｅ）する（ステップ４８２）。当該ノードが送信元ノードである場合（ステップ４８４）、新たな経路を発見、或いは、検知する（ステップ４９０）。それ以外では、当該ノードが非転送ノードでない場合（ステップ４８６）、ＲＥＲＲメッセージを転送する（ステップ４８８）。当該ノードが非転送ノードである場合、ＲＥＲＲメッセージを転送しない（ステップ４９２）。
ＷＬＡＮでは、複数の局が１つのアクセスポイント（ＡＰ）に割当てられている場合がある。図５では、ノード５０５がＡＰであり、無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワーク５２５に参加している。しかし、各局５１０は、無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワーク５２５の要素（ｐａｒｔ）ではない。各局５１０は、ＡＰ５０５と共にインフラストラクチャ・ベース・ネットワーク或いはサブネットワークを形成している。メッシュＡＰ５０５は各局５１０のプロキシとして機能し、ルーティングは非メッシュ局５１０に対してトランスペアレントである。メッシュＡＰ５０５は、その割当て局５１０が発信したデータ・パケットを転送する際、送信先への経路を発見する。また、メッシュＡＰ５０５は、その各割当て局についてのＲＲＥＱメッセージにも応答する、即ち、当該ＲＲＥＱメッセージの発信者にＲＲＥＰメッセージをユニキャストすることによって応答する。メッシュＡＰ５０５は、ＲＡＮＮメッセージをブロードキャストすることによって、自己の各割当て局５１０への経路をアナウンスする。単一のＲＡＮＮメッセージを使用して、複数の送信先アドレス、それら各自のシーケンス番号、オプションのレイヤ３の情報、有効期限（ＴＴＬ）、メトリック、及び、経路生存時間のアナウンスメントが可能である。上記複数の送信先アドレスの各々は、それぞれの割当て局に対応している。
図６は、プロキシ機能付きメッシュ・アクセスポイント（ＡＰ）６００（図５のノード５０５或いはＡＰ５０５に対応）の詳細を例示したブロック図である。プロキシ機能付きメッシュＡＰ６００は、２つの論理インタフェースを備えている。その一方の論理インタフェースである割当て局用送受信（ＴＸ／ＲＸ）インタフェース・モジュール６４５は、各割当て局と通信を行い、他方の論理インタフェースであるメッシュ・ネットワーク用送受信（ＴＸ／ＲＸ）インタフェース・モジュール６５５は、メッシュ・ネットワークと通信を行う。これら２つの論理インタフェースは、相異なるチャンネルで動作する２つの物理ＩＥＥＥ８０２．１１無線インタフェース（各々の物理インタフェースはそれぞれ別の論理インタフェースに対応）で実施してもよいし、或いは、１つの物理ＩＥＥＥ８０２．１１無線インタフェースで実施してもよい。局割当て制御モジュール６５０が局割当て制御を行う。メッシュ・ルーティング・モジュール６０５がメッシュ・ネットワーク内におけるデータのルーティングを担当している。このメッシュ・ルーティング・モジュール６０５には、経路要求を送信して無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワーク内の送信先ノードへの経路を発見する（オンデマンド型ルーティングを行う）メッシュ経路発見ユニット６１０が含まれている。更に、メッシュ・ネットワークにおいてＲＡＮＮメッセージを送信する（プロアクティブ型ルーティングを行う）メッシュ経路アナウンスメント・ユニット６１５も含まれている。ルーティング・メッセージ処理ユニット６２０は、受信されたルーティング制御メッセージを処理して、これに応答するか、或いは、これを転送する。経路管理ユニット６２５は、経路を管理し、リンク障害が検知された場合に経路エラー・メッセージを発生する。更に、メッシュ・ルーティング・モジュール６０５は、自己のキャッシュにルーティング・テーブル６３０を管理している。データ処理ユニット６３５は、ルーティング・テーブルに基づいてデータ・パケットを送信、受信、或いは、転送する。メッシュ・ルーティング・モジュール６０５は、メッシュ・ネットワーク用送受信インタフェース・モジュール６５５を介してメッシュ・ネットワークに接続されている。局プロキシ６４０は、各割当て局とメッシュ・ネットワークとの橋渡しをする。局プロキシ６４０は、局割当て制御モジュール６５０からの割当て局情報をルーティング・モジュール６０５に伝える。局プロキシ６４０は、ルーティング・モジュール６０５とインターアクト（連携）して、割当て局についてのルーティング機能及びデータ転送機能を行う（例えば、割当て局が発信したデータ・パケットを転送する際、送信先への経路を発見する、割当て局についてのＲＲＥＱメッセージに応答する、及び、メッシュ・ネットワークにＲＡＮＮメッセージを発信することによって割当て局への経路をアナウンスする）。
本発明は、マルチキャスト・ルーティングとユニキャスト・ルーティングの両方をサポートしている。個別のマルチキャスト・ルーティング・テーブルが各ノードによって管理されている。マルチキャスト・オンデマンド型経路発見は、経路要求メッセージと経路応答メッセージに基づくものであり、上述のユニキャスト・オンデマンド型経路発見と類似しており、ＩＰレイヤ・ルーティング・プロトコルＡＯＤＶとも類似している。各ノードは、いつでも、動的に、マルチキャスト・グループに参加でき、又、これから抜ける、即ち、脱退できる。各マルチキャスト・グループには、マルチキャスト・グループ・リーダが含まれている。グループ・リーダは、マルチキャスト・グループ・シーケンス番号を管理している。マルチキャスト・グループ・リーダの故障が検知されると、新たなグループ・リーダが作られて、中心点が故障していないようにする。
任意のノードがマルチキャスト・グループに参加したい時、当該ノードは、ＲＲＥＱメッセージを全てのメッシュ・ノードにブロードキャストする。このＲＲＥＱメッセージには、発信者のＭＡＣアドレス、現在のシーケンス番号、オプションのレイヤ３の情報（レイヤ３プロトコル及びアドレス、例えば、ＩＰアドレスをサポートする情報）、送信先ＭＡＣアドレス（即ち、参加すべきマルチキャスト・グループのアドレス）、グループの最終確認済みシーケンス番号、メッセージＩＤ、メトリック、有効期限パラメータ、及び、参加フラグが含まれている。マルチキャスト・ツリーの任意の構成要素（ｍｅｍｂｅｒ：メンバー）ノードはＲＲＥＱメッセージに応答してもよいが、これに応答してもよいのはマルチキャスト・ツリーの構成要素ノードだけである。非構成要素ノード（マルチキャスト・ツリーの構成要素でないノード）は、ＲＲＥＱメッセージに応答しないが、発信者への逆経路を作成する。次に、非構成要素ノードは、ＲＲＥＱメッセージを隣接ノードに転送する。これを以下詳細に説明する。発信者は、発見期間の間、応答の受信を待つ。この応答が無い場合、発信者は、メッセージＩＤを１だけインクレメントして、ＲＲＥＱメッセージを再送、或いは、再ブロードキャストする。発信者は、応答を受信するまで、或いは、再トライ期限が過ぎるまで、この処理を継続する。若し最大再トライ回数後でも応答の受信が無い場合、発信者は、新たなマルチキャスト・グループについてのマルチキャスト・グループ・リーダになっても良い。
任意のノードが他のノード（グループ内でないノード）からマルチキャスト・グループへの参加要求を受信すると、当該ノードは、メトリック・フィールドを更新し、自己のマルチキャスト・ルーティング・テーブルにおいて発信者についての非アクティブ（ｉｎａｃｔｉｖｅ）のエントリを加える。マルチキャスト・ルーティング・テーブル内の各エントリは、リンクがアクティブ（ａｃｔｉｖｅ）か、或いは、非アクティブかを示すフラグを備えている。マルチキャスト・グループについては、非アクティブのリンクにはデータ・パケットは転送、或いは、送信されない。また、当該ノードは、ユニキャスト経路設定規則に従って、自己のユニキャスト・ルーティング・テーブルにおいて発信者についての逆経路エントリを作成する。
マルチキャスト・ツリーには、マルチキャスト・グループの構成要素ノードとマルチキャスト・グループに対する転送ノードとが含まれている。この転送ノードは、マルチキャスト・ツリーの構成要素であるがマルチキャスト・グループの構成要素ではないノードである。転送ノードは、自己が受信したデータ、パケット、或いは、コンテンツについての「通路」或いは「導管」として機能する。転送ノードは、自己が受信したデータ、パケット、或いは、コンテンツを使用することはなく、また、これらに何ら影響を及ぼすこともない。マルチキャスト・ツリーの任意の構成要素ノードは、自己の記録されたシーケンス番号がＲＲＥＱメッセージ内のシーケンス番号と同じかそれより大きい場合、マルチキャスト・グループに参加するためのＲＲＥＱメッセージに応答してもよい。マルチキャスト・グループ・リーダは、常に、マルチキャスト・グループに参加するためのＲＲＥＱメッセージに応答する。マルチキャスト・グループに参加するためのＲＲＥＱメッセージに応答するノードは、ユニキャスト経路設定規則に従って、自己のルーティング・テーブルにおいて、発信者へのユニキャスト逆経路をセットアップする。また、当該応答ノードは、マルチキャスト・ルーティング・テーブルにおいて、発信者についての経路をセットアップする。この経路は、非アクティブとしてフラグ設定される。次に、当該応答ノードは、ＲＲＥＱメッセージの発信者にＲＲＥＰメッセージをユニキャストで返信する。逆経路上のノードは、このＲＲＥＰメッセージを受信すると、メトリックを更新し、自己のマルチキャスト・ルーティング・テーブルにおいて順経路をセットアップする。マルチキャスト・ルーティング・テーブルにおいてセットアップされる経路は、非アクティブとしてフラグ設定される。次に、当該ノードはこのＲＲＥＰメッセージを次ホップに転送する。
マルチキャスト・ツリー内のノードの各々は、マルチキャスト・ルーティング・テーブルを備えている。マルチキャスト・ルーティング・テーブルは、各マルチキャスト・グループについてのエントリを有する。マルチキャスト・ルーティング・テーブルのエントリには、マルチキャスト・グループＭＡＣアドレス、次ホップＭＡＣアドレス、次ホップへのインタフェース、マルチキャスト・グループ・シーケンス番号、マルチキャスト・グループ・リーダへのメトリック、各フラグ（アクティブ／非アクティブ・フラグ及びルーティング・フラグ）、及び、経路生存時間パラメータが含まれている。この経路生存時間パラメータは、経路が使用される度に、更新される。各経路は、規定された経路生存時間内で使用されないと、無効になる。
マルチキャスト・グループに参加するためのＲＲＥＱメッセージの発信者は、マルチキャスト・ツリーの相異なる構成要素ノードからの複数のＲＲＥＰメッセージを受信する場合がある。各応答は、マルチキャスト・グループへの潜在的な経路を表している。発信者は、受信した各応答をトラッキングし、経路発見期間の終了を待つ。次に、発信者は、マルチキャスト・グループ・シーケンス番号が最大であり、且つ、マルチキャスト・グループへのメトリックが最良である経路を選択する。経路発見期間の終了時に、発信者は、参加フラグを次ホップへの参加に設定して、マルチキャスト・アクティブ化（ＭＡＣＴ）メッセージをユニキャストすることによって、選択経路をアクティブ化（ａｃｔｉｖａｔｅ）する。発信者は、自己のマルチキャスト・ルーティング・テーブルにおいて、選択経路について、アクティブ／非アクティブ・フラグをアクティブに設定する。当該経路上の各ホップは、ＭＡＣＴメッセージを受信すると、自己がＲＲＥＰメッセージの発信者でない場合、自己のマルチキャスト・ルーティング・テーブル内において当該経路をアクティブ化して、受信したＭＡＣＴメッセージを次ホップに転送する。ＲＲＥＰメッセージの発信者がＭＡＣＴメッセージを受信するまで、このプロセスが継続する。尚、任意のノードが、同時に、２つのマルチキャスト・グループ或いは２つのマルチキャスト・ツリーの構成要素ノードとなる可能性が有る。
図７Ａ〜図７Ｄは、新しいノード「Ｎ」が如何にしてマルチキャスト・グループに参加するかを示している。網掛け表示された各ノードは、マルチキャスト・グループの構成要素ノードとマルチキャスト・ツリーの構成要素ノードである。白色表示された各ノードは、マルチキャスト・ツリーの構成要素ではないノード、或いは、マルチキャスト・グループの構成要素ではないノードである。ノード「Ｎ」は、マルチキャスト・グループに参加したい新しいノードである。「Ｆ」で示されている各ノードは、転送ノードである。図７Ａにおいて、ノード「Ｎ」は、マルチキャスト・グループに参加したい新しいノードである。ノード「Ｎ」は、マルチキャスト・グループに参加しようとして、ＲＲＥＱメッセージをメッシュ・ネットワークにフラッディングする。ＲＲＥＱメッセージは、マルチキャスト・ツリーの構成要素であるノードに到達するまで、マルチキャスト・ツリーの構成要素ではないノードを通過する。図７Ｂには、ＲＲＥＰメッセージがマルチキャスト・グループに参加したい新しいノードへ返信される例が示されている。ＲＲＥＰメッセージは、相異なるマルチキャスト・ツリー構成要素ノードによって、逆経路に沿ってＲＲＥＱメッセージの発信者に返信される。図７Ｃには、ＲＲＥＱメッセージの発信者が経路アクティブ化メッセージ（ＭＡＣＴ）を送信する例が示されている。ＲＲＥＱメッセージの発信者は、マルチキャスト・グループへの経路をアクティブ化するように参加フラグを設定して、ＭＡＣＴメッセージをユニキャストする。図７Ｄには、新しいノードがマルチキャスト・グループに加えられた状態が例示されている。マルチキャスト・グループの構成要素ではなかった、或いは、マルチキャスト・ツリーの構成要素ではなかった１つのノードが、転送ノードとして加えられ、従って、マルチキャスト・ツリーの構成要素になっている。
マルチキャスト・グループの構成要素であるノードが当該グループから抜けたい、即ち、脱退したい場合、当該ノードは、プルーン（ｐｒｕｎｅ：切取り）フラグを「切取り」に設定したＭＡＣＴメッセージを次ホップにユニキャストし、自己のマルチキャスト・ルーティング・テーブルにおいてマルチキャスト・グループへのエントリを削除する。経路上の次ノードが、プルーン・フラグが「切取り」に設定されたＭＡＣＴメッセージを受信すると、当該次ノードは、自己にＭＡＣＴメッセージを送信してきたノードについてのルーティング情報を削除する。プルーン・フラグが「切取り」に設定されたＭＡＣＴメッセージを受信したノードは、自己がマルチキャスト・グループの構成要素ではなく、且つ、マルチキャスト・グループへの帰属（ｍｅｍｂｅｒｓｈｉｐ）を放棄したいノードの削除に伴って、リーフ（ｌｅａｆ：葉）ノードになる場合、自己をマルチキャスト・ツリーから切取る（削除する）。当該リーフ・ノードは、プルーン・フラグが「切取り」に設定されたＭＡＣＴメッセージを次ホップにユニキャストすることによって、自己をマルチキャスト・ツリーから切取る（削除する）。一方、プルーン・フラグが「切取り」に設定されたＭＡＣＴメッセージを受信したノードがマルチキャスト・グループの構成要素であり、即ち、リーフ・ノードでない場合、自己を切取らない（削除しない）。
図８Ａ及び図８Ｂは、ノード「Ａ」が如何にしてマルチキャスト・ツリー及びマルチキャスト・グループへの帰属を放棄するかを例示している。網掛け表示された各ノードは、マルチキャスト・グループの構成要素、及び、マルチキャスト・ツリーの構成要素である。白色表示された各ノードは、マルチキャスト・グループの構成要素ではないノード、或いは、マルチキャスト・ツリーの構成要素ではないノードである。「Ｆ」で示された各ノードは、転送ノードである。図８Ａは、マルチキャスト・リーフ・ノードが如何にしてマルチキャスト・グループから抜ける、即ち、脱退するかを例示している。ノード「Ａ」は、マルチキャスト・グループ及びマルチキャスト・ツリーへの帰属を放棄する為に、プルーン・フラグを「切取り」に設定したＭＡＣＴメッセージをユニキャストする。図８Ｂは、切取り後のマルチキャスト・ツリーを示している。ノード「Ａ」がマルチキャスト・グループ及びマルチキャスト・ツリーへの帰属を放棄した後、転送ノードであったノード「Ｂ」は、リーフ・ノードとなり、自己をマルチキャスト・ツリーから切取る。
マルチキャスト・ツリー上のノードは、ハロー（Ｈｅｌｌｏ）期間毎に、隣接ノードの各々からの送信信号を受信する必要がある。この送信信号には、マルチキャスト・データ・パケット、ＲＲＥＱメッセージ、ハロー（Ｈｅｌｌｏ）メッセージ、ビーコン・メッセージ、或いは、グループ・ハロー（ＧＲＰＨ）メッセージが含まれている。ＧＲＰＨメッセージは、グループ・リーダがマルチキャスト・ツリーに沿って周期的に送信する。任意のノードが、ハロー生存期間（Ｈｅｌｌｏ＿Ｌｉｆｅ）の間に、マルチキャスト・ツリー上の隣接ノードからの送信信号を受信できない場合、その隣接ノードへのリンクは解除（切断）される。リンクが切断されると、その切断の下流に在るノード（即ち、マルチキャスト・グループ・リーダから更に離れたノード）は、その切断リンクを修復しようとする。実際には、切断されたリンクを迂回して、別の経路を作ってマルチキャスト・ツリーに復帰しようとする。切断リンクを修復しようとする、或いは、別の経路を発見することにより切断リンクを迂回しようとする責任のある下流ノードは、マルチキャスト・グループに参加するためのＲＲＥＱメッセージを送信する。このＲＲＥＱメッセージには、当該送信ノードのグループ・リーダからのメトリックを示す拡張フィールド（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｆｉｅｌｄ）が含まれている。このＲＲＥＱメッセージに応答するノードは、十分に新しいシーケンス番号（ＲＲＥＱメッセージ内のマルチキャスト・グループ・シーケンス番号と同じかそれより大きいシーケンス番号）を有するマルチキャスト・ツリー構成要素である必要があり、且つ、マルチキャスト・グループ・リーダへのメトリックは、ＲＲＥＱメッセージ内に示されるメトリックよりも良いものである必要がある。切断リンクの迂回を試みてＲＲＥＱメッセージを発信したノードは、経路発見期間の終了時に、経路を選択し、参加フラグ（ｊｏｉｎ ｆｌａｇ）が参加に設定されたＭＡＣＴメッセージを次ホップにユニキャストして、その新たに発見された経路をアクティブ化する。任意のブランチ（ｂｒａｎｃｈ：枝）を介してマルチキャスト・ツリーに再参加することによってマルチキャスト・ツリーを修復することが出来ない場合、切断リンクを迂回する責任のある下流ノードは、新たなマルチキャスト・ツリーについて、新たなマルチキャスト・グループ・リーダになる。
図９Ａ〜図９Ｅは、マルチキャスト・ツリーの壊れた或いは切断されたリンクの迂回を例示している。図９Ａは、切断リンクを有するマルチキャスト・ツリーを例示している。この例では、ノード「Ａ」とノード「Ｂ」の間のリンクが切断されている。図９Ｂでは、下流ノード（ノード「Ａ」）が、マルチキャスト・グループへの参加を要求するＲＲＥＱメッセージを送出することによって、切断リンクを迂回しようとしている例が示されている。図９Ｃでは、下流ノード（ノード「Ａ」）が、必要条件を備えたマルチキャスト・ツリー構成要素ノードからＲＲＥＰメッセージを受信する例が示されている。図９Ｄでは、下流ノード（ノード「Ａ」）が、参加フラグを参加に設定したＭＡＣＴメッセージによって新たなリンクをアクティブ化する例が示されている。図９Ｅでは、切断リンクが迂回されることによって、マルチキャスト・ツリーが修復された例が示されている。前述の如く、切断リンクは、実際に修復される訳ではなく、利用可能な経路を発見する機構（経路発見機構）を使用して、迂回されることになる。
本発明では、ユニキャストと同様に、経路発見遅延を低減するために、プロアクティブ型ルーティングがサポートされる。本発明は、オンデマンド型経路発見とプロアクティブ型経路アナウンスメントとを統合している。マルチキャストの場合、ノードは、ネットワークのアドミニストレータによって明示的に構成できるが、当該ノードがマルチキャスト・グループ・リーダである場合、ある種のポリシーに従ってメッシュ・ネットワーク内でプロアクティブ型ルーティングを行うように暗示的に設定されている。設定されたグループ・リーダは、自発的な経路アナウンスメント（ＲＡＮＮ）メッセージを周期的にブロードキャストすることによってマルチキャスト・グループを広告し、それによりメッシュ・ネットワーク内のその他のノードがマルチキャスト・グループへの経路を知ることが出来るようにする。ＲＡＮＮメッセージには、マルチキャスト・グループのＩＥＥＥ８０２．１１ＭＡＣアドレス（ＩＰアドレスではない）、グループ・シーケンス番号、及び、オプションのレイヤ３の情報が含まれている。更に、ＲＡＮＮメッセージには、経路メトリック、有効期限、及び、経路生存時間も含まれている。
例えばマルチメディア・アプリケーションやビデオ・アプリケーションの場合、ＷＬＡＮメッシュ・ネットワークにおいてサービスの品質（ＱｏＳ）をサポートする必要がある。ＱｏＳをサポートするために、ＱｏＳ要件、例えばデータについての最大遅延要件及び最小帯域幅要件を、拡張ＲＲＥＱメッセージのオプション・フィールド内に含めることが出来る。ＱｏＳ拡張要件を備えたＲＲＥＱメッセージに応答する、或いは、これを転送するためには、ノードは、ＱｏＳの制約条件を満たす必要がある。ＱｏＳの制約条件を満たせない場合、ノードは、このＱｏＳ拡張要件を備えたＲＲＥＱメッセージを破棄する。ＱｏＳ経路が設定された後、当該経路上の任意のノードが、自己がもはや要求されるＱｏＳパラメータを満たさないことを検知すると、当該ノードは、ＲＲＥＱメッセージの発信者にＲＥＲＲメッセージを送る。このＲＥＲＲメッセージには、現在計測されているＱｏＳパラメータ、例えば、当該リンクについての利用可能帯域幅パラメータ及び遅延パラメータを含めてもよい。ＲＲＥＱメッセージの発信者は、より低いＱｏＳでこの経路を継続して使用する決定、或いは、別の経路を発見する決定をしてもよい。例えば、ＲＥＲＲメッセージは、リンク上で利用可能な現在の帯域幅は、発信者が要求した帯域幅よりも値が小さいことを示す。発信者は、送信元レートを低減して現在利用可能な帯域幅に合わせるか、或いは、最初に要求した帯域幅で新たな経路を発見してもよい。
本発明は、例えば、携帯端末、アクセスポイント或いはセルラー・ネットワーク内において、様々な形態のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、特定用途プロセッサ、或いは、これらの組み合わせによって実施できる。本発明は、推奨例として、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせとして実施される。更に、ソフトウェアは、推奨例として、プログラム記憶装置上に具現化されるアプリケーション・プログラムとして実施される。このアプリケーション・プログラムは、任意の適切なアーキテクチャを備えたマシンにアップロードして実行されるようにしてもよい。このマシンは、推奨例として、１つ或いは複数の中央処理装置（ＣＰＵ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）及び入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース等のハードウェアを備えたコンピュータ・プラットホームで実施される。このコンピュータ・プラットホームには、オペレーティング・システムとマイクロ命令コードも含まれている。上述の様々な処理及び機能は、マイクロ命令コードの一部か、アプリケーション・プログラムの一部か、或いは、それらの組み合わせであっても良く、オペレーティング・システムを介して実行される。また、増設用データ記憶装置や印刷装置等のその他の様々な周辺装置をコンピュータ・プラットホームに接続してもよい。
また、添付図面に示されているシステムの各構成要素及び方法の各ステップの一部は、ソフトウェアで実施されることが望ましいため、システムの各構成要素（或いは各処理ステップ）相互間の実際の接続は、本発明がプログラミングされる態様に従って、異なることがある。当業者であれば、ここに開示された各事項から、本発明の上述の及び類似の各実施例又は各構成を実施できる。
無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワークにおいて、経路要求（ＲＲＥＱ）メッセージがフラッディングされ、逆経路が設定される例を示す図である。 無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワークにおいて、経路応答（ＲＲＥＰ）メッセージがユニキャストされ、順経路が設定される例を示す図である。 無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワークにおいて、経路アナウンスメント（ＲＡＮＮ）メッセージがフラッディングされ、ＲＡＮＮメッセージの発信者への経路がプロアクティブに（事前に）設定される例を示す図である。 無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワークにおいて、送信元ノードが無償型ＲＲＥＰメッセージを送信して当該送信元ノードへの逆経路を設定する例を示す図である。 本発明の原理に従って、任意のノードがオンデマンドで、且つ、プロアクティブに各経路を設定し、各ルーティング制御メッセージを処理する方法を例示する図である。 複数の割当て局を有する無線ローカル・エリア・メッシュ・アクセスポイントを例示する図である。 本発明に従う無線ローカル・エリア・メッシュ・アクセスポイントを例示する概略図である。 、新しいノードがメッシュ・ネットワークに経路要求（ＲＲＥＱ）メッセージをフラッディングしてマルチキャスト・グループへの参加を要求する例が示された図である。 経路応答（ＲＲＥＰ）メッセージが、相異なるマルチキャスト・ツリー構成要素ノードによって、経路要求（ＲＲＥＱ）メッセージの発信者に返信される例が示された図である。 経路要求（ＲＲＥＱ）メッセージの発信者が経路アクティブ化メッセージを送信する例が示された図である。 新しいノードがマルチキャスト・グループに加えられた例が示された図である。 マルチキャスト・リーフ・ノードが如何にしてマルチキャスト・グループを脱退するかを例示する図である。 切取り後のマルチキャスト・ツリーを例示する図である。 切断リンクを有するマルチキャスト・ツリーを例示する図である。 下流ノードが切断リンクの迂回を試みている例を示す図である。 下流ノードが必要条件を備えたマルチキャスト・ツリー構成要素ノードから経路応答（ＲＲＥＰ）メッセージを受信する例を示す図である。 下流ノードが新たなリンクをアクティブ化する例を示す図である。 切断リンクを迂回した新たなマルチキャスト・ツリーを例示する図である。

Claims (27)

  1. 無線メッシュ・ネットワークにおいて送信元ノードと送信先ノードとの間のノードが経路を選択する方法であって、
    メディア・アクセス制御アドレスを使用して、前記送信元ノードと前記送信先ノードとの間で前記経路を設定するステップを含む、前記方法。
  2. 前記送信元ノードと前記送信先ノードとの間の前記経路がオンデマンド型ルーティングに基づいて設定される、請求項１記載の方法。
  3. 前記送信元ノードと前記送信先ノードとの間の前記経路がプロアクティブ型ルーティングに基づいて設定される、請求項１記載の方法。
  4. 前記無線メッシュ・ネットワークにおいて現在使用されている各経路を維持、管理するステップを更に含む請求項１記載の方法。
  5. 広告された経路情報を使用して、前記送信元ノードと前記送信先ノードとの間の全ての経路についての情報を維持、管理するステップを更に含む請求項１記載の方法。
  6. 前記無線メッシュ・ネットワークが動的であり、任意のノードが、いつでも、前記無線メッシュ・ネットワークに動的に参加でき、或いは、これから動的に脱退することができる、請求項１記載の方法。
  7. 前記オンデマンド型ルーティングに基づいて前記経路を設定する処理は、
    前記無線メッシュ・ネットワークにおいて、前記送信元ノードと前記送信先ノードとの間の少なくとも１つの経路を特定するステップと、
    前記送信元ノードと前記送信先ノードとの間の複数の経路が識別される場合、シーケンス番号とメトリックとに基づいて、前記送信元ノードと前記送信先ノードとの間の１つの経路を選択するステップと、
    をさらに含む、請求項２記載の方法。
  8. 前記プロアクティブ型ルーティングに基づいて前記経路を設定する処理は、前記無線メッシュ・ネットワークにおいて、設定されたノードが自己に到達する経路を広告するステップを含む、請求項３記載の方法。
  9. 前記無線メッシュ・ネットワークにおいて、各ノードが、ローカルの接続性を維持、管理するために、ビーコン・メッセージを隣接ノードに周期的に送信するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
  10. アクセスポイントが前記無線メッシュ・ネットワークに参加することを許すステップを更に含み、少なくとも１つの局が前記アクセスポイントに割当てられており、前記アクセスポイントに割当てられた前記少なくとも１つの局が前記無線メッシュ・ネットワークの構成要素ではなく、前記アクセスポイントが自己に割当てられた前記少なくとも１つの局についてのプロキシとして機能し、前記アクセスポイントに割当てられた前記少なくとも１つの局のうちの任意の局と前記無線メッシュ・ネットワークの任意の構成要素ノードとの間のルーティングが前記少なくとも１つの局に対してトランスペアレントである、請求項１記載の方法。
  11. 非転送メッシュ・ノードをサポートするステップを更に含み、
    前記非転送メッシュ・ノードが送信元ノードか送信先ノードのどちらか一方である、請求項１記載の方法。
  12. サービスの品質の要件に基づいて経路の設定と経路の維持、管理とを行うことによって、サービスの品質をサポートするステップを更に含む、請求項１記載の方法。
  13. 無線メッシュ・ネットワークにおいて、ノードが、マルチキャスト・グループに参加する経路を選択する方法であって、
    メディア・アクセス制御アドレスを使用して、前記ノードと前記マルチキャスト・グループとの間の前記経路を設定するステップを含む、前記方法。
  14. 前記ノードと前記マルチキャスト・グループとの間の前記経路がオンデマンド型ルーティングに基づいて設定される、請求項１３記載の方法。
  15. 前記ノードと前記マルチキャスト・グループとの間の前記経路がプロアクティブ型ルーティングに基づいて設定される、請求項１３記載の方法。
  16. 前記無線メッシュ・ネットワークにおいて現在使用されている各経路を維持、管理するステップを更に含む、請求項１３記載の方法。
  17. 広告された経路情報を使用して、前記マルチキャスト・グループについての全ての経路についての情報を維持、管理するステップを更に含む請求項１３記載の方法。
  18. 前記無線メッシュ・ネットワークの前記マルチキャスト・グループが動的であり、任意のノードが、いつでも、前記無線メッシュ・ネットワークの前記マルチキャスト・グループに動的に参加でき、或いは、これから動的に抜けることができる、請求項１３記載の方法。
  19. 前記オンデマンド型ルーティングに基づいて前記経路を設定する処理は、
    前記無線メッシュ・ネットワークにおいて、前記ノードと前記マルチキャスト・グループとの間の少なくとも１つの経路を特定するステップと、
    前記ノードと前記マルチキャスト・グループとの間の複数の経路が識別される場合、シーケンス番号とメトリックとに基づいて、前記ノードと前記マルチキャスト・グループとの間の１つの経路を選択するステップと、
    をさらに含む、請求項１４記載の方法。
  20. 前記プロアクティブ型ルーティングに基づいて前記経路を設定する処理は、
    前記無線メッシュ・ネットワークにおいて、前記マルチキャスト・グループの設定されたグループ・リーダ・ノードが自己に到達する経路を広告するステップを含む、請求項１５記載の方法。
  21. 前記無線メッシュ・ネットワークにおいて、各ノードが、ローカルの接続性を維持、管理するために、ビーコン・メッセージを隣接ノードに周期的に送信するステップを更に含む、請求項１３記載の方法。
  22. 非転送メッシュ・ノードをサポートするステップを更に含み、
    前記非転送メッシュ・ノードが送信元ノードか送信先ノードのどちらか一方である、請求項１３記載の方法。
  23. サービスの品質の要件に基づいて経路の設定と経路の維持、管理とを行うことによって、サービスの品質をサポートするステップを更に含む、請求項１３記載の方法。
  24. 前記選択された経路をアクティブ化するステップを更に含む、請求項１９記載の方法。
  25. 壊れた或いは切断されたマルチキャスト・ツリー・リンクを迂回するステップを更に含む、請求項１１記載の方法。
  26. プロキシ機能付きアクセスポイントであって、
    当該プロキシ機能付きアクセスポイントに割当てられた少なくとも１つの局を制御する局プロキシと、
    前記局プロキシと通信を行う局割当て制御モジュールと、
    前記局割当て制御モジュールと通信を行う局用送受信インタフェース・モジュールと、
    前記局プロキシと通信を行うメッシュ・ルーティング・ユニットと、
    前記メッシュ・ルーティング・ユニットと通信を行うメッシュ・ネットワーク用送受信インタフェース・モジュールと、
    を含む、前記プロキシ機能付きアクセスポイント。
  27. 前記メッシュ・ルーティング・ユニットが、メッシュ発見ユニット、メッシュ経路アナウンスメント・ユニット、ルーティング・メッセージ処理ユニット、経路維持管理ユニット、データ処理ユニット、及び、ルーティング・テーブルを有する、請求項２６記載のプロキシ機能付きアクセスポイント。
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