JP2010081603A - 仮想ネットワークを実現するための方法およびノード - Google Patents

Abstract

【課題】移動ノードが仮想ネットワークに対応していない場合に、後方互換性を保証する。
【解決手段】仮想ネットワークを実現するためのネットワークノードは、別のノードが接続する可能性がある複数のｍ個のサービスプロバイダを提供するように構成され、それぞれ異なるサービスプロバイダ識別子を有する。本ネットワークノードは、複数のｋ個のハッシュ関数を各サービスプロバイダ識別子に適用するためのモジュールを備える。各ハッシュ関数は各サービスプロバイダ識別子に適用されるごとにｂビットのシーケンス内の１に設定されるべき１ビットを指し示し、これにより、前記ｂビットのシーケンスは、サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標を形成する。本ネットワークノードは更に、提供するサービスプロバイダを告知するために、サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標を含むビーコンを繰り返し送信するためのモジュールを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は仮想ネットワークを実現するための方法およびノードに関する。

ネットワークの仮想化を行う場合、現行のネットワーキングパラダイムをネットワークプロバイダ（network providers：ＮＰ）とサービスプロバイダ（service providers：ＳＰ）とで分け合うことになる。ここで、ネットワークプロバイダは、インフラを提供して、そのインフラの上の１つ又はいくつかのサービス事業者をサポートするものである。このようなパラダイムの分担は、コアネットワークルータからリーフルータ又はアクセスポイント（access points：ＡＰ）にまで行き渡っている。後者は、一般的に、周期的なビーコンでサービスプロバイダを告知（advertise）し、移動ノードは、所望のＡＰに関連付ける前にそのビーコンをスキャニングする。現行の仮想ＬＡＮ（ＶＬＡＮ）において、１つ目のソリューションとしては、ＡＰが、単にあらゆる（仮想）サービスプロバイダごとに１つのビーコン又はＳＳＩＤを送信するものがある。あるいは、２つ目のソリューションとしては、ＡＰが、告知されるプライマリＳＳＩＤと、セコンダリＳＳＩＤとを有し、移動ノードが、そのセコンダリＳＳＩＤに対してプローブリクエスト（probe request）を送信するものがある。これら両方のソリューションには以下のデメリットがある。
・特にネットワークプロバイダ（ＮＰ）が複数のサービスプロバイダ（ＳＰ）をサポートする場合、ネットワークプロバイダ（ＮＰ）がサポートする各サービスプロバイダ（ＳＰ）に対して１つのビーコン又はＳＳＩＤを送信することは、帯域を浪費する。それらのＳＰは、どの移動ノードにも使われることなく、数週間、数ヶ月、あるいは数年にわたって、毎秒数十回、告知される可能性がある。
・プライマリＳＳＩＤをビーコンし、“要求に応じて”セコンダリＳＳＩＤを提供するソリューションは、それらのプローブリクエストが通常のデータトラフィックと競合することになる。セコンダリＳＳＩＤを能動的にリクエストして、データトラフィックと競合状態になることより、新たなアソシエーション（association）を確立する前にかなりの遅延時間が発生することになる。これは、ローミング時に不利である。

現時点で仮想ネットワークに対して最も関連性があり且つ広く知られた方法は、ＣｉｓｃｏＶＬＡＮソリューションである。このソリューションでは、プライマリＳＳＩＤがＡＰによって同報（ブロードキャスト）される。移動局は、プライマリＳＳＩＤを立ち聞き（overhearing）したらすぐにプローブリクエストを送信して、ＡＰが“セコンダリＳＳＩＤ”、つまり仮想ネットワークをサポートしているかどうかを尋ねる。

このソリューションは、後方互換性を保持しながら、プライマリＳＳＩＤひとつで複数の仮想又はセコンダリのＳＳＩＤをサポートすることに成功している。しかしながら、ノードは、競ってチャネルにアクセスし、それらのプローブリクエストを送信する必要があり、その結果、ノードがネットワークに対してアソシエーションをするのが遅れる。

本発明は、上記課題を解決するため、仮想ネットワークを実現するためのネットワークノードを提供する。このネットワークノードは、別のノードが接続する可能性がある複数のｍ個のサービスプロバイダを提供するものであり、ここで、ｍはゼロより大きな自然数であり、前記複数のサービスプロバイダが、それぞれ異なるサービスプロバイダ識別子を有し、
複数のｋ個のハッシュ関数（hash function）を前記複数のｍ個のサービスプロバイダ識別子の各々に適用するためのモジュールであって、ｋはゼロより大きな自然数であり、前記複数のｋ個のハッシュ関数の各ハッシュ関数は、各サービスプロバイダ識別子に適用されるごとにｂビットのシーケンス内の１ビットを指し示し、指し示されたビットは、前記モジュールによって設定が行われ、これにより、前記ｂビットのシーケンスは、当該ネットワークノードが提供するサービスプロバイダのサービスプロバイダ識別子の圧縮された指標（compressed indication）を形成するようになっている、モジュールと、
当該ネットワークノードによって提供されるサービスプロバイダを告知するために、前記サービスプロバイダのサービスプロバイダ識別子の前記圧縮された指標を含むビーコンを繰り返し送信するためのモジュールと
を備えるものである。

前記サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標は、帯域を節約し、かつ後方互換性（backward compatible）がある。

本発明によれば、当該ネットワークノードは、チェックサム生成アルゴリズムを用いて前記サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標に基づいてチェックサム（checksum）を生成するとともに、当該ネットワークノードによって送信されるビーコンに前記チェックサムを含ませるためのモジュールを更に備えている。

これにより、移動ノードはＣＳＳＩＤｓが実際に複数のサービスプロバイダを示しているか否かをチェックすることができる。

本発明によれば、当該ネットワークノードは、前記サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標に基づいて、該圧縮された指標があたかも単一のサービスプロバイダの指標であるかのようにある移動ノードがあるサービスプロバイダに接続しようとしている場合に、移動ノードに当該ネットワークノードで利用可能なサービスプロバイダの指標（indication）をユニキャストで送る（forward）ためのモジュールを更に備えている。

これにより、移動ノードが仮想ネットワークに対応していない場合に、後方互換性が保証される。

本発明は、上記課題を解決するために、仮想ネットワークを実現するネットワークノードに接続することができるノードも提供する。ここで、前記仮想ネットワークにおいて前記ネットワークノードは、当該ノードが接続する可能性がある複数のｍ個のサービスプロバイダを提供するものであり、ここで、ｍはゼロより大きな自然数であり、前記複数のサービスプロバイダが、それぞれ異なるサービスプロバイダ識別子を有する。
当該ノードは、
前記複数のｍ個のサービスプロバイダを告知するために前記ネットワークノードが送信したビーコンをオーバヒアリングするためのモジュールと、
複数のｋ個のハッシュ関数を当該ノードが接続したいと思うサービスプロバイダ識別子に適用するためのモジュールであって、ここで、ｋはゼロより大きな自然数であり、前記複数のｋ個のハッシュ関数の各ハッシュ関数は、当該ノードが接続したいと思うサービスプロバイダ識別子に適用されたときに、ｂビットのシーケンス中における設定されるべき１ビットを指し示し、前記ハッシュ関数を適用して設定されたビット群と前記ネットワークノードから受信されたビーコンに含まれるｂビットのシーケンス内の対応するビット群とを比較し、前記ビーコンの中のｂビットは、前記ネットワークノードによって提供される前記サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標を形成しており、当該モジュールが前記対応するビット群が設定されていることを検出した場合には、当該ノードが接続したいと思うサービスプロバイダ識別子に対応するサービスプロバイダが前記ネットワークノードによって提供されていると結論を下すものであるモジュールとを備え、
前記ハッシュ関数を適用するためのモジュールは、前記ｋ個のハッシュ関数の適用と、当該ノードが接続したいと思うサービスプロバイダに対応する各々のサービスプロバイダ識別子ごとのビット群の比較とを繰り返すものであり、
当該ノードは更に、前記ネットワークノードによって提供されていると結論が下されたサービスプロバイダの１つとの接続を確立することを試みるためのモジュールを備えるものである。

これにより、サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標を利用する移動ノードを実現することができる。

本発明によれば、当該ノードは、前記ネットワークノードから受信されたビーコンにおいて前記ネットワークノードが提供するいくつかのサービスプロバイダのサービスプロバイダ識別子の圧縮された指標であるｂビット部分を特定するためのモジュールを更に備えている。
前記特定するためのモジュールは更に、チェックサム生成アルゴリズムを用いて前記サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標に基づいてチェックサムを生成し、生成されたチェックサムを前記ネットワークノードによって送信されたビーコンの中の対応するチェックサムと比較するとともに、前記２つのチャックサムが一致する場合、前記サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標は実際に複数のサービスプロバイダの指標であると結論を下すように構成されている。

当該ノードは、前記サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標に基づいて、該圧縮された指標があたかも単一のサービスプロバイダの指標であるかのように当該ノードがあるサービスプロバイダに接続しようとしたが、それが実際には複数のサービスプロバイダを示しているために接続に失敗した場合に、前記ネットワークノードにおいて利用可能なサービスプロバイダの指標を、前記ネットワークノードからユニキャストで受信するためのモジュールを更に備えている。

本発明は、上記課題を解決するため、仮想ネットワークを実現するための方法も提供する。ここで、前記仮想ネットワークにおいてネットワークノードが、別のノードが接続する可能性がある複数のｍ個のサービスプロバイダを提供するものであり、ｍはゼロより大きな自然数であり、前記複数のサービスプロバイダは、それぞれ異なるサービスプロバイダ識別子を有する。
当該方法は、
複数のｋ個のハッシュ関数を前記複数のサービスプロバイダ識別子の各々に適用するステップであって、ｋはゼロより大きな自然数であり、前記複数のｋ個のハッシュ関数の各ハッシュ関数は、各サービスプロバイダ識別子に適用されるごとにｂビットのシーケンス内の設定されるべき１ビットを指し示し、これにより、前記ｂビットのシーケンスは、前記ネットワークノードが提供するサービスプロバイダのサービスプロバイダ識別子の圧縮された指標を形成するようになっている、ステップと、
前記ネットワークノードによって提供されるサービスプロバイダを告知するために、前記ネットワークプロバイダのサービスプロバイダ識別子の前記圧縮された指標を含むビーコンを繰り返し送信するステップと
を含む。

当該方法は、チェックサム生成アルゴリズムを用いて前記サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標に基づいてチェックサムを生成するとともに、前記ネットワークノードによって送信されるビーコンに前記チェックサムを含ませるステップを更に含む。

当該方法は、前記サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標に基づいて、該圧縮された指標があたかも単一のサービスプロバイダの指標であるかのようにある移動ノードがあるサービスプロバイダに接続しようとしている場合に、前記移動ノードに前記ネットワークノードで利用可能なサービスプロバイダの指標をユニキャストで送るステップを更に含む。

本発明は、上記課題を解決するために、仮想ネットワークを実現するネットワークノードにノードを接続するための方法も提供する。ここで、前記仮想ネットワークにおいて前記ネットワークノードは、前記ノードが接続する可能性がある複数のｍ個のサービスプロバイダを提供するものであり、ｍはゼロより大きな自然数であり、前記複数のサービスプロバイダは、それぞれ異なるサービスプロバイダ識別子を有する。
当該方法は、
前記複数のｍ個のサービスプロバイダを告知するために、前記ネットワークノードが送信したビーコンを前記ノードがオーバヒアリングするステップと、
複数のｋ個のハッシュ関数を前記ノードが接続したいと思うサービスプロバイダのサービスプロバイダ識別子に適用するステップであって、ここで、ｋはゼロより大きな自然数であり、前記複数のｋ個のハッシュ関数の各ハッシュ関数は、前記ノードが接続したいと思うサービスプロバイダのサービスプロバイダ識別子に適用されたときに、ｂビットのシーケンスの中における設定されるべき１ビットを指し示し、前記ハッシュ関数を適用して設定されたビット群と前記ネットワークノードから受信されたビーコンに含まれるｂビットのシーケンス内の対応するビット群とを比較し、前記ビーコンの中のｂビットは、前記ネットワークノードによって提供されたサービスプロバイダのサービスプロバイダ識別子の圧縮された指標を形成しており、前記ノードが前記対応するビット群が設定されていることを検出した場合には、前記ノードが接続したいと思うサービスプロバイダが前記ネットワークノードによって提供されていると結論を下す、ステップと、
前記ｋ個のハッシュ関数の適用と、前記ノードが接続したいと思うサービスプロバイダに対応するサービスプロバイダ識別子ごとのビット群の比較とを繰り返すステップと、
前記ネットワークノードによって提供されていると結論が下されたサービスプロバイダの１つとの接続を確立することを試みるステップと
を含む。

当該方法は、
前記ネットワークノードから受信されたビーコンにおいて、前記ネットワークノードが提供するサービスプロバイダのサービスプロバイダ識別子の圧縮された指標であるｂビット部分を特定するステップと、
チェックサム生成アルゴリズムを用いて前記サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標に基づいてチェックサムを生成するステップと、
生成されたチェックサムを前記ネットワークノードによって送信されたビーコンの中の対応するチェックサムと比較するステップと、
前記２つのチャックサムが一致する場合、前記サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標は実際に複数のサービスプロバイダの指標であると結論を下すステップと
を更に含む。

当該方法は、前記サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標に基づいて、該圧縮された指標があたかも単一のサービスプロバイダの指標であるかのように前記ノードがあるサービスプロバイダに接続しようとしたが、それが実際には複数のサービスプロバイダを示しているために接続に失敗した場合に、前記ネットワークノードにおいて利用可能なサービスプロバイダの指標を、前記移動ノードが前記ネットワークノードからユニキャストで受信するステップを更に含む。

本発明は、上記課題を解決するために、コンピュータ上で実行されたときに上記いずれかの態様の方法を実行することを可能にするコンピュータプログラムコードを有するコンピュータプログラムも提供する。

従来技術によるサービスプロバイダの告知を示す概略図である。 従来技術による更なる可能なサービスプロバイダの告知を示す概略図である。 本発明の実施の一形態によるノードの動作を示す概略図である。

最初に、以下の説明で用いられるいくつかの用語を定義する。
ＡＰ（Access Point）：アクセスポイント
ＮＰ（Network Provider）：ネットワークプロバイダ
ＳＰ（Service provider）：サービスプロバイダ
ＳＳＩＤ（Service Set IDentifier）：サービスセット識別子
ＶＬＡＮ（Virtual LAN）：仮想ＬＡＮ

実施の一形態によれば、本提案の新規ソリューションは、ある所与のＮＰがサポートするいくつかのＳＰのＳＳＩＤ（またはサービスプロバイダ識別子）をブルームフィルタ（Bloom Filter）に集約することから成る。ブルームフィルタは、ＡＰが定期的に告知する“圧縮されたリスト（compressed list）”として考えることができ、移動ノードは、それらのＳＳＩＤがその圧縮リストに含まれるかどうかをチェックする。

その目的のため、移動ノードは、ブルームフィルタを、接続したいと思うサービスプロバイダのサービスプロバイダ識別子に適用する。この結果として、あるビットパターンが得られ、それを移動ノードがアクセスポイントから受信した受信ブルームフィルタ出力と比較することにより、移動ノードは同じビット群がその中に設定されているかどうかをチェックすることできる。ここで、同じビット群が設定されていれば、これは、そのサービスプロバイダ識別子がブルームフィルタによって生成された圧縮リストに含まれていることを意味する。

斯かるアプローチついては、以下に挙げるいくつかの利点がある。

サービスプロバイダごとに１つのＳＳＩＤを告知する必要がないので、特にＳＰ数が大きく且つある特定のＳＰが告知される必要があるがまれにしか使用されない場合には、本ソリューションは、仮想ネットワークにおけるビーコニング（beaconing）を高効率なものにする。

さらに、本ソリューションは、告知されたＳＳＩＤリスト（ブルームフィルタ）の受動的なスキャニングに基づいており、セコンダリＳＳＩＤをリクエストする必要が一切なく、且つ競ってチャネルにアクセスする必要もないので、新しいＡＰとのアソシエーション（association）に要する時間が短くて済み、このためローミング時に極めて有利である。

さらに本ソリューションは、既存の移動ノードがアップデートを必要とせずになお機能し得るという意味で後方互換性がある。しかしながら、本提案アプローチを実現するために、ＡＰおよび仮想ネットワーク対応のノードはアップデートされる必要がある。

最後に、本アプローチは、既存のシステムに対してソフトウェアの変更だけで済む（ハードウェア変更は必要ない）。

以下、本発明の実施形態についてより詳しく説明する。この文脈において、一般性を損なうことなく、また説明をより具体的にするため、実施形態は、ＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークの場合について説明される。しかしながら、一般的な概念については任意の無線アクセス技術に適用することができる。

移動ノード又は電話機がアソシエーション先となり得るＡＰを見つけるのを支援するために、ＡＰは、一般的に１００ｍｓごとに規則的に送信されるビーコンの内部に含まれる形でネットワークＩＤ（ＳＳＩＤ）を定期的に告知する。図１の上部には、Ｔ＝０、Ｔ＝１、Ｔ＝２など、ビーコンの規則的な送信が示されている。図１の中間部には、ビーコンのフォーマットが示されている。このフォーマットは、ＭＡＣヘッダで始まり、次にビーコンのフレーム本体が続くような形式となっている。図１の下部には、ビーコンのフレーム本体の詳細な内容が示されている。ビーコンのフレーム本体の４番目の項目は、本発明の実施の一形態においてＮＰのＩＤを告知するＳＳＩＤである。

それらのビーコンをオーバヒアリング（overhearing）することにより、移動ノードは新しいネットワークを見つけ、その各ネットワークごとにリンク品質を推定するとともに、その新しいネットワーク又はＡＰに対してアソシエーションを確立することができるか否かを判定することができる。

現在展開されているＡＰのほとんどは、仮想化をサポートしない状態で別々のネットワークプロバイダによって運営されている。しかしながら、このやり方は、複数の運営事業者（operator）が共存するシナリオにおいて次の様な理由でコストが高く且つ最適とはいえないことが示されている。
・無線リソースを共に利用すると、干渉しないチャネルの数が小さくなることが考えられるので問題となる。
・所与のエリア（例えば空港）に複数のＡＰを導入することは重荷になる可能性があり、望ましくない。
・各運営事業者は一般的に利用率が低く、このため無線チャネルおよびインフラの導入のコストが高くなる。

現在のトレンドは、実際にサービスを顧客に提供する複数のサービスプロバイダ（ＳＰ）を、ネットワークインフラを実際に所有している、あるネットワークプロバイダ（ＮＰ）にサポートさせることである。この分離のコンセプトは、ネットワークのコアからエンドルータ又はＡＰまで行き渡っている。このコンセプトは、帯域（無線または有線）をより効率的に利用しながらインフラのより多くの利益を作り出せるネットワーク事業者及びサービス事業者によって広く理解されている。このコンセプトは“仮想ネットワーク”と呼ばれ、次世代ネットワークの基本要素である。

ちょうど現在広く普及しているネットワークように、ネットワークプロバイダのＡＰは、そのビーコンを用いてネットワーク識別子を定期的に告知する必要がある。それらのビーコンは、サポートされるＳＰのＳＳＩＤ（サービスセット識別子）を含んでおり、移動ノードは、斯かるビーコンをオーバヒアリングして、所望のＡＰに対してアソシエーションを実行することができる。

あるＡＰが複数のサービスプロバイダ（ネットワークプロバイダＮＰだけでなく）を告知したいと思っている場合、この問題に対するいくつかのソリューションを思い浮かべることができるであろう。

ネットワークノード及び移動ノードの後方互換性を保つための非常に直感的なソリューションは、１ビーコンあたり１つのＳＳＩＤを保つことであると考えられる。ＳＰごとの所与のＳＳＩＤに対して、ビーコン間隔は非仮想ネットワークの場合と同じように維持することが可能である。それ故、ＳＰ数がｎになると、ビーコン密度はちょうどｎ倍に増大し、その結果、実際のデータトラフィックに利用できる帯域は著しく減少する。

その他のオプションとしては、ビーコンを非仮想ネットワークの場合と同じレートで送信し続けることであろう。この場合、ＳＰの所与のＳＳＩＤは、ｎビーコン周期ごとに同報（ブロードキャスト）される。ネットワークプロバイダが多数のサービスプロバイダをサポートする場合、ある特定のＳＳＩＤが再び同報されるまで長時間かかる可能性がある。この結果、移動ノードがアソシエーションを確立したい所望のネットワークを見つけるまでに長い遅延時間が生じる。ネットワークの状況は、ローミング時にひどく悪化することになる。

図２には、２つの可能なソリューションが概略的に示されている。図２の上部には、ビーコンのタイミングを設定する可能な３通りの方法が示されている。時間Ｔ＝０、Ｔ＝１、Ｔ＝２およびＴ＝３のところに、ある特定のＳＰのＳＳＩＤのビーコンが示されている。ここで、ある特定のＳＰのＳＳＩＤのビーコンは、図２の上部の四角に囲まれた部分の中の水平方向の矢印上に空ボックスとして示されている。その空ボックスの直下には、２つの追加のＳＳＩＤ（１つは縦線のボックスで示されており、もう１つは横線のボックスで示されている）を組み込む第１の方法が示されている。追加された第１のボックスはタイミングＴ＝１で送信され、追加された第２のボックスはタイミングＴ＝２で送信される。これは、異なるＳＳＩＤがｎ個ある場合にはある特定のビーコンのリピート間隔がｎ倍に膨らみ、その結果、遅延時間が発生して、例えばローミングの場合に不利になることを意味している。

図２において、先ほど説明したものの更に下には別のアプローチが示されている。このアプローチでは、Ｔ＝０の直後に第２のビーコン（縦線のボックス）が送信され、その後に第３のタイプのビーコン（横線のボックス）が送信される。これは、Ｔ＝０以後かつＴ＝１より前に３タイプの全てのビーコンが送信され、その結果、時間的なビーコン密度は増大することを意味している。

上述の両方の状況では、ＳＳＩＤをそれらの一部がほとんど使われないときでさえ１０又は１００ｍｓごとに同報（ブロードキャスト）し続けることになり、これは明らかに非効率的である。この例示的な状況としては、Ｘ国のネットワークプロバイダがプロバイダＹのサービスをサポートする場合がある。プロバイダＹの顧客がＸ国をまれにしか訪れない場合でもＸ国のネットワークプロバイダのＡＰはＹのＳＳＩＤを１０又は１００ｍｓごとに告知する必要がある。

この非効率性の問題を克服するために、Ｃｉｓｃｏ仮想ＬＡＮに実現されるソリューションは、プライマリＳＳＩＤとセコンダリＳＳＩＤを利用する。プライマリＳＳＩＤは、ＡＰによって告知されるＳＳＩＤであり、移動ノードによってオーバヒアリングされるものである。次いで、移動ノードは、ＡＰに特定の（セコンダリ又は仮想）ＳＳＩＤを問い合わせるプローブリクエスト（probe request）を送信する。このやり方は、非効率性の問題を解決するが、チャネルで送信される前に、プローブリクエストをデータトラフィックを含む全ての他のトラフィックと競合させなければならないという問題がある。移動ノードは、ｍ個の仮想ネットワークのメンバであれば、所望のＳＰを見つけるまで能動的にｍ個のＳＳＩＤの各ＳＳＩＤごとに１つずつ競ってプローブする必要がある。

図２には、ビーコンフレーム本体の４番目の項目のところに２つのＳＳＩＤを追加する更なるアプローチが示されている。例えば、この場所に複数のＳＳＩＤを含ませることを考えることができる。しかしながら、斯かるやり方は後方互換性がなくなる可能性がある。

本発明の実施の一形態よるソリューションは、同報されるビーコン内のＳＳＩＤを、サポートされるサービスプロバイダ（ＳＰ）の全てのＳＳＩＤを含むブルームフィルタで置き換えることである。ブルームフィルタは、ｂビットの集合（ｂビット群）であり、移動ノードが所望のＳＳＩＤを探索するための圧縮されたリストと考えることができる。実施形態の詳しい説明に入る前にブルームフィルタについて説明する。

ブルームフィルタは、所与のエントリが見つかるかどうかをチェックすることができるｂビットの集合である。エントリの完全なリストは検索できないが、エントリが存在するかどうかのブーリアン（Boolean）チェックが実行できることは留意すべきである。

ブルームフィルタにエントリを含めるために（我々のケースにおいて、ＡＰは所与のＳＳＩＤを含めたいと考えている）ｋ個のハッシュ関数の集合がそのエントリに適用される。あらゆるハッシュ関数の結果は、ｂビットフィルタの中のあるビットポジション（ビットの位置）であり、ここで、そのビットは１に設定されることになる（全てのビットは、最初は０に設定されている）。あらゆるエントリが（ｋ個の）ハッシュ関数に入力され、あらゆるハッシュ関数は（ｂビット）ブルームフィルタにおけるビットポジションを指し示し、このビットポジションは１に設定される。

あるエントリがブルームフィルタに存在するかどうかをチェックするために（我々のケースにおいては、ＡＰによって告知されたブルームフィルタの中に、ある特定のＳＳＩＤが存在するかどうかを移動ノードがチェックする）、逆の操作が実行される。まず、エントリが同じ（ｋ個の）ハッシュ関数に入力される。次に、それらのハッシュ関数が指し示しているビットポジションがチェックされる。このとき、それらが全て１であれば、当該エントリがブルームフィルタに存在すると結論を下すことができる（これは当該ＳＳＩＤがＡＰによって告知されていることを意味する）。

ブルームフィルタを使用すると、誤検出が発生する可能性がある。例えば、エントリ＿３のビット群が全て１であるとチェックされ、この結果、エントリ＿３は実際には存在しないのにブルームフィルタに存在すると判断される場合がある。エントリ＿３のビットポジションが、異なるエントリ（例えばエントリ＿１とエントリ＿２）のビットポジションの組み合わせである場合にこれは起こる。ブルームフィルタを使用した誤検出は、
（１−ｅ−^ｋｍ／^ｂ）^ｋ
の確率で起こる。上式においてｋはハッシュ関数の数であり、ｂはフィルタサイズ（ビット数）である。またｍはブルームフィルタに含まれるエントリの数である。

逆に検出漏れ（エントリがブルームフィルタに実際に含まれるのに含まれないと報告される場合）は決して起こらない。

ブルームフィルタのこの説明の後に、次に、本発明の実施の一形態におけるそれらの適用例を詳しく説明する。

実施の一形態によれば、ブルームフィルタは、ＡＰが同報（ブロードキャスト）したいと考えている１つ又はいくつかのＳＳＩＤの圧縮されたリストとして利用される。ネットワークプロバイダによってサポートされる各サービスプロバイダｉは、ＳＳＩＤ＿ｉを有する。ネットワークプロバイダは、全てのＳＳＩＤをｋ個のハッシュ関数に入力する（図３参照）。このとき各ハッシュ関数は、ｂビットのブルームフィルタにおける特定のポジションを指し示し、そのポジションにおけるビットは１に設定される。結果として、ブルームフィルタは、ＳＳＩＤの“圧縮されたリスト”であり、移動ノードは、このリストを用いてＳＳＩＤ＿ｉのハッシュ値に対応するポジションについてビットチェックを行い、ＳＳＩＤ＿ｉがその圧縮されたリストの中に存在するか否かをチェックすることができる。

図３は、この手続きを概略的に示している。ｍ（またはｎ）個の異なるサービスプロバイダのｍ個の異なるＳＳＩＤ（ＳＳＩＤ１ないしＳＳＩＤｍ）が存在している。それらのサービスプロバイダは、全てネットワークプロバイダＮＰのインフラを利用している。これらのサービス識別子ＳＳＩＤは、ＮＰによってビーコンで告知される必要があり、その目的のため、次の様にｂビットのブルームフィルタが生成される。まず、各ＳＳＩＤにｋ個のハッシュ関数ｈ＿１（）ないしｈ＿ｋ（）が適用される。これらのハッシュ関数を逐次適用した各結果は、ｂビット・ブルームフィルタのビットの１つを指し示すことになる。こうして指し示されたビットは（１に）設定され、ｋ個のハッシュ関数をＳＳＩＤ１に適用した結果、ｋビットが（１に）設定される。２番目のＳＳＩＤ（ＳＳＩＤ２）からｍ番目のＳＳＩＤ（ＳＳＩＤｍ）まで同じ手続きが実行される。最終的にｂビット・ブルームフィルタのｐ≦ｍ×ｋビットが（１に）設定される結果となり、その結果はＳＳＩＤの組み合わせリスト（combined list）と見なすことができる。

結果的に生じる複数のＳＳＩＤの組み合わせリスト（combined list of SSIDs、以後、略してＣＳＳＩＤｓと記す）は、図３に示す様に次にチェックサム（checksum）に連結される。このチェックサムは、オーバヒアリングしている移動局が当該ＳＳＩＤがいくつかの他のものの組み合わせであるか否か（言い換えると、仮想ネットワークを示す組み合わせ（combined）ＳＳＩＤまたはまさに“ノーマル”ＳＳＩＤ）をそれに基づいてチェックすることができる指標（indication）と見なすことができる。

当該ＳＳＩＤが“ノーマルＳＳＩＤ”であるか又は仮想ネットワークを示すもの（“組み合わせＳＳＩＤ”）であるかを示す最もシンプルな方法は、仮想ネットワークに対しては設定されるが非仮想ネットワークに対しては設定されない１ビットを確保することである。しかしながら、斯かるビットは偶然に“古典的な”レガシーネットワークにおけるまさにノーマルのＳＳＩＤによって設定される場合が起こり得る。従って、このアプローチはそれほど好ましくはない。より好適なソリューションは、何らかのチェックサム生成アルゴリズムを用いて組み合わせＳＳＩＤのビットシーケンスに基づいて計算される“実（real）”チェックサムを利用することである。１つの可能性としては、ハッシュ関数を用いることである。しかし、ＣＳＳＩＤに基づいて予測可能かつ再現可能な結果を生み出すとともにチェックサムとして利用できる任意の他のアルゴリズム（例えばＣＲＣ−８、ＣＲＣ−３２など）も利用することができる。斯かる“実”チェックサム生成アルゴリズムを用いれば、“ノーマル”ＳＳＩＤが仮想ネットワークの指標（またはＣＳＳＩＤ）と間違われる状況が偶然起こる蓋然性は極めて低い。実施の一形態によれば、ブルームフィルタ（ＣＳＳＩＤ）の所定長ｂビットと更にチェックサムの規定長ｐビットが存在しており、その結果、告知を受信する移動ノードは、受信したビーコンにおけるＳＳＩＤを探さなければならない場所（ｂビット部分）とチェックサムを探さなければならない場所（ｐビット部分）とを知る。

図３の最下部に示すように、組み合わせＳＳＩＤ（combined SSID）とチェックサム（ＣＳＳＩＤｓ｜｜チェックサム）とを連結したものは、ＡＰによって定期的に同報されるビーコンのＳＳＩＤフィールドに入れられる。

仮想ネットワーク対応の移動ノードは、（ＣＳＳＩＤｓ｜｜チェックサム）を（受動的に）取得することができる。実施の一形態によれば、それら移動ノードは、最初に、それらがＣＳＳＩＤと考えるものに対してチェックサム生成アルゴリズム（実施の一形態において、定義により、それら移動ノードは仮想ネットワーク対応のノードとして知っている）を適用することによって、チェックサム＝チェックサム（ＣＳＳＩＤｓ）であるかをチェックする。結果として受信ビーコンのチェックサムと適合する場合、移動ノードは、それが仮想ＳＳＩＤの組み合わせであって非仮想ネットワークのＳＳＩＤでないことを（低い誤り率で）知ることになる。次に、自分のＳＳＩＤ（自分が探しているＳＳＩＤ）がＣＳＳＩＤに存在するかどうかをチェックする。当該目的のため、それは既に述べたやり方と同じやり方で、言い換えると、探しているＳＳＩＤに基づいてｂビット・ブルームフィルタを生成したいと思っているかのようなやり方で、ハッシュ関数を適用する。これにより、結果として得られるｂビット・ブルームフィルタにおいてｋビットが設定される（ブルームフィルタはｋ個のハッシュ関数を使用するため）。次に、これらのｋビットは、ビーコンで受信したｂビット・ブルームフィルタにおける対応するビットも設定されているかどうかに関してチェックされる。設定されている場合、そのビーコンを受信した移動ノードは、自分が探していたＳＳＩＤに対応するサービスプロバイダがＡＰによって告知されていたと結論を下すことができる。したがって、そのＳＳＩＤは、移動ノードがそのＡＰに接続するのに利用できる。その後、このチェック作業は、移動ノードが帰属できるまたは移動ノードが探している全てのＳＳＩＤに対して繰り返される（例えば、移動ノードが複数のサービスプロバイダに登録されている場合には、その移動ノードは複数のＳＳＩＤを探す場合がある）。

（ＣＳＳＩＤｓ｜｜チェックサム）を受動的にオーバヒアリングしたことでチェックが行われ、従って、全体の移動ノードのアソシエーションが、あらゆるＳＳＩＤに対してプローブリクエストを送信することに基づく従来技術と比較して、より高速であることが理解できるであろう。プローブリクエストは、一般的に、データトラフィックを含む他のトラフィックと競合する。このため、アソシエーションの遅延が増大する可能性があり、かつローミング時のパフォーマンスが大幅に劣化する可能性がある。

仮想ネットワークに対応していない移動ノードに関して、それらの移動ノードは、告知された（ＣＳＳＩＤｓ｜｜チェックサム）を、それら移動ノードがアソシエーション先とすることができる正規のＳＳＩＤと見なす。

しかしながら、仮想ネットワークに対応していない移動ノードは、“本当の（true）”ＳＳＩＤをＣＳＳＩＤから識別できないので、１つの可能性としてＣＳＳＩＤとネットワークプロバイダの“古典的ＳＳＩＤ”を交互に告知することが考えられる。例えば、ＣＳＳＩＤを含んでいる１つまたは２つ、またはｎ個のビーコンごとに、ＳＰのＳＳＩＤを古典的なやり方で告知することができる。そうすることにより、ノーマルな移動ノードは、通常は、他のものと組み合わされるＳＳＩＤをなお見つけることができ、このＳＳＩＤを用いてＡＰに接続することができる。

これは、例えば、移動ノードが（ＳＳＩＤ＝ＤＯＣＯＭＯのような）特定のＳＳＩＤを探している場合に適用することができる。この移動ノードは、例えば運営事業者によってまだアップグレードされていないという理由から、組み合わせＳＳＩＤからその特定のＳＳＩＤを読み出せるようには仮想化に対応していない。この場合、実施の一形態による１つの可能なソリューションは、正規ＳＳＩＤと組み合わせＳＳＩＤを非常に（または比較的）長い時間間隔で交互に交代させるやり方である。これは１００％正規（複数が組み合わされていない）ＳＳＩＤと１００％組み合わせＳＳＩＤとの間の一種の中間的なソリューション（妥協策）である。

別の可能性として、ＣＳＳＩＤを正規のＳＳＩＤと間違えた移動ノードがあたかもＣＳＳＩＤが正規のＳＳＩＤであるかのようにサービスプロバイダに接続を試みようとする場合がある。こうした要求は、例えばＡＰがユニキャストで“本当のＳＳＩＤ”を送信するといったやり方で、ＡＰによって処理することができ、あるいは移動ノードが接続を開始できるようにその移動ノードに対して利用可能なネットワークを選択することによって処理することができる。

（ＣＳＳＩＤｓ｜｜チェックサム）をオーバヒアリングしている移動ノードは、ネットワークプロバイダＮＰのＩＤをこれまで見ることができなかった。ＮＰのＩＤは、移動ノードが追加的なプローブリクエストを使用することによって選択的にリクエストすることができ、それに対するリプライ（応答）にはＮＰのＩＤが含まれている。

最後に、上記の実施形態は、ＡＰ側であろうが移動ノード側であろうがソフトウェア変更のみが必要とされる点について強調したい。概して言えば、checksum=?checksum(CSSIDs)の正否をチャックした後に、デバイスドライバにおいて、チェック（SSID_of_mobile node=? SSID_broadcasted_by_AP）はチェック（SSID_of_mobile node in? CSSIDs）に置き換えられる。チェック（SSID_of_mobile node in? CSSIDs）の処理コストは、ｋ個のハッシュ関数の処理コストに等しく、これは一般的に無視することができ、ビーコンが２以上のＳＰを告知するにもかかわらず追加のネットワーク負荷はない。

ここで提案されたやり方の利得と誤検出の一例を示すために、集約型ビーコニング法（aggregated beaconing method）が適用されるＩＥＥＥ８０２．１１標準ネットワークの例を紹介する。

ビーコンは、一般的に５０バイト長である。１Ｍｂｐｓで送信されるときは０．４ミリ秒（ｍｓ）の時間がかかる。例えば、ＮＰが５０のＳＰをサポートする場合、５０個のＳＳＩＤを告知する必要がある。別々に告知される場合（後方互換性を残すためには１ＳＳＩＤ又はビーコン）、ビーコン周期の２０％に相当する２０ミリ秒の時間がかかる。本提案によれば、集約されたＳＳＩＤは、単一ビーコン内のＳＳＩＤフィールドに収まり、従って０．４ミリ秒、すなわちビーコン周期の０．４％の時間がかかる。

既に言及したように、本提案においては、仮想ネットワークに対応していない移動ノードが仮想ネットワークに対応しているものと共存することができ、それらのソフトウェア又はハードウェアに何の変更も必要とせずに稼働し得るという意味で後方互換性がある。これは次の様なことに起因する。
・本提案は、標準的なビーコンフォーマットに一切変更を必要としない。
・標準プロトコル動作、すなわちビーコニング、アソシエーション・リクエスト、アソシエーション、データ伝送、およびディスアソシエーション（disassociation）に一切変更がない。

本提案の実現は、ネットワークプロバイダのＡＰのソフトウェアとサービスプロバイダのノードのソフトウェアを、例えばＳＳＩＤの組み合わせに関して本提案方法をサポートできるようにアップデートすることによって実行することができる。

上記の説明は、ＩＥＥＥ８０２．１１標準ネットワークに関連して行われたこと、主要なアイデアは任意の他のネットワークにも適用可能であること、そしてサービスプロバイダ識別子はＩＥＥＥ８０２．１１標準ネットワークの意味におけるＳＳＩＤである必要はないことは理解できるであろう。

ＤＡ フレームの宛先
ＳＡ フレームの送信元
ＢＳＳＩＤ 基本サービスセット識別子
ＦＣＳ フレームチェックシーケンス
ＳＳＩＤ サービスプロバイダ識別子

Claims (13)

1. 仮想ネットワークを実現するためのネットワークノードであって、当該ネットワークノードは、別のノードが接続する可能性がある複数のｍ個のサービスプロバイダを提供するものであり、ここで、ｍはゼロより大きな自然数であり、前記複数のサービスプロバイダが、それぞれ異なるサービスプロバイダ識別子を有し、
   複数のｋ個のハッシュ関数を前記複数のｍ個のサービスプロバイダ識別子の各々に適用するためのモジュールであって、ｋはゼロより大きな自然数であり、前記複数のｋ個のハッシュ関数の各ハッシュ関数は、各サービスプロバイダ識別子に適用されるごとにｂビットのシーケンス内の１ビットを指し示し、指し示されたビットは、前記モジュールによって設定が行われ、これにより、前記ｂビットのシーケンスは、当該ネットワークノードが提供するサービスプロバイダのサービスプロバイダ識別子の圧縮された指標を形成するようになっている、モジュールと、
   当該ネットワークノードによって提供されるサービスプロバイダを告知するために、前記サービスプロバイダのサービスプロバイダ識別子の前記圧縮された指標を含むビーコンを繰り返し送信するためのモジュールと
   を備えるものであるネットワークノード。
2. チェックサム生成アルゴリズムを用いて前記サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標に基づいてチェックサムを生成するとともに、当該ネットワークノードによって送信されるビーコンに前記チェックサムを含ませるためのモジュールを更に備えている請求項１に記載のネットワークノード。
3. 前記サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標に基づいて、その圧縮された指標があたかも単一のサービスプロバイダの指標であるかのようにある移動ノードがあるサービスプロバイダに接続しようとしている場合に、前記移動ノードに当該ネットワークノードで利用可能なサービスプロバイダの指標をユニキャストで送るためのモジュールを更に備えている請求項１または２に記載のネットワークノード。
4. 仮想ネットワークを実現するネットワークノードに接続することができるノードであって、前記仮想ネットワークにおいて前記ネットワークノードは、当該ノードが接続する可能性がある複数のｍ個のサービスプロバイダを提供するものであり、ここで、ｍはゼロより大きな自然数であり、前記複数のサービスプロバイダが、それぞれ異なるサービスプロバイダ識別子を有し、
   前記複数のｍ個のサービスプロバイダを告知するために前記ネットワークノードが送信したビーコンをオーバヒアリングするためのモジュールと、
   複数のｋ個のハッシュ関数を当該ノードが接続したいと思うサービスプロバイダ識別子に適用するためのモジュールであって、ここで、ｋはゼロより大きな自然数であり、前記複数のｋ個のハッシュ関数の各ハッシュ関数は、当該ノードが接続したいと思うサービスプロバイダ識別子に適用されたときに、ｂビットのシーケンス中における設定されるべき１ビットを指し示し、前記ハッシュ関数を適用して設定されたビット群と前記ネットワークノードから受信されたビーコンに含まれるｂビットのシーケンス内の対応するビット群とを比較し、前記ビーコンの中のｂビットは、前記ネットワークノードによって提供される前記サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標を形成しており、当該モジュールが前記対応するビット群が設定されていることを検出した場合には、当該ノードが接続したいと思うサービスプロバイダ識別子に対応するサービスプロバイダが前記ネットワークノードによって提供されていると結論を下すものであるモジュールとを備え、
   前記ハッシュ関数を適用するためのモジュールは、前記ｋ個のハッシュ関数の適用と、当該ノードが接続したいと思うサービスプロバイダに対応する各々のサービスプロバイダ識別子ごとのビット群の比較とを繰り返すものであり、
   当該ノードは更に、前記ネットワークノードによって提供されていると結論が下されたサービスプロバイダの１つとの接続を確立することを試みるためのモジュールを備えるものである、ノード。
5. 前記ネットワークノードから受信されたビーコンにおいて、前記ネットワークノードが提供するサービスプロバイダのサービスプロバイダ識別子の圧縮された指標であるｂビット部分を特定するためのモジュールを更に備え、
   該特定するためのモジュールは、チェックサム生成アルゴリズムを用いて前記サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標に基づいてチェックサムを生成し、生成されたチェックサムを前記ネットワークノードによって送信されたビーコンの中の対応するチェックサムと比較するものであり、前記特定するためのモジュールは、前記２つのチャックサムが一致する場合、前記サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標は実際に複数のサービスプロバイダの指標であると結論を下すように構成されるものである、請求項４に記載のノード。
6. 前記サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標に基づいて、該圧縮された指標があたかも単一のサービスプロバイダの指標であるかのように当該ノードがあるサービスプロバイダに接続しようとしたが、それが実際には複数のサービスプロバイダを示しているために接続に失敗した場合に、前記ネットワークノードにおいて利用可能なサービスプロバイダの指標を、前記ネットワークノードからユニキャストによって受信するためのモジュールを更に備えている請求項４又は５に記載のノード。
7. 仮想ネットワークを実現するための方法であって、前記仮想ネットワークにおいてネットワークノードが、別のノードが接続する可能性がある複数のｍ個のサービスプロバイダを提供するものであり、ここで、ｍはゼロより大きな自然数であり、前記複数のサービスプロバイダは、それぞれ異なるサービスプロバイダ識別子を有し、
   複数のｋ個のハッシュ関数を前記複数のサービスプロバイダ識別子の各々に適用するステップであって、ｋはゼロより大きな自然数であり、前記複数のｋ個のハッシュ関数の各ハッシュ関数は、各サービスプロバイダ識別子に適用されるごとにｂビットのシーケンス内の設定されるべき１ビットを指し示し、これにより、前記ｂビットのシーケンスは、前記ネットワークノードが提供するサービスプロバイダのサービスプロバイダ識別子の圧縮された指標を形成するようになっている、ステップと、
   前記ネットワークノードによって提供されるサービスプロバイダを告知するために、前記ネットワークプロバイダのサービスプロバイダ識別子の前記圧縮された指標を含むビーコンを繰り返し送信するステップと
   を含む方法。
8. チェックサム生成アルゴリズムを用いて前記サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標に基づいてチェックサムを生成するとともに、前記ネットワークノードによって送信されるビーコンに前記チェックサムを含ませるステップを更に含む請求項７に記載の方法。
9. 前記サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標に基づいて、該圧縮された指標があたかも単一のサービスプロバイダの指標であるかのようにある移動ノードがあるサービスプロバイダに接続しようとしている場合に、前記移動ノードに前記ネットワークノードで利用可能なサービスプロバイダの指標をユニキャストで送るステップを更に含む請求項７または８に記載の方法。
10. 仮想ネットワークを実現するネットワークノードにノードを接続するための方法であって、前記仮想ネットワークにおいて前記ネットワークノードは、前記ノードが接続する可能性がある複数のｍ個のサービスプロバイダを提供するものであり、ここで、ｍはゼロより大きな自然数であり、前記複数のサービスプロバイダは、それぞれ異なるサービスプロバイダ識別子を有し、
    前記複数のｍ個のサービスプロバイダを告知するために、前記ネットワークノードが送信したビーコンを前記ノードがオーバヒアリングするステップと、
    複数のｋ個のハッシュ関数を前記ノードが接続したいと思うサービスプロバイダのサービスプロバイダ識別子に適用するステップであって、ここで、ｋはゼロより大きな自然数であり、前記複数のｋ個のハッシュ関数の各ハッシュ関数は、前記ノードが接続したいと思うサービスプロバイダのサービスプロバイダ識別子に適用されたときに、ｂビットのシーケンスの中における設定されるべき１ビットを指し示し、前記ハッシュ関数を適用して設定されたビット群と前記ネットワークノードから受信されたビーコンに含まれるｂビットのシーケンス内の対応するビット群とを比較し、前記ビーコンの中のｂビットは、前記ネットワークノードによって提供されたサービスプロバイダのサービスプロバイダ識別子の圧縮された指標を形成しており、前記ノードが前記対応するビット群が設定されていることを検出した場合には、前記ノードが接続したいと思うサービスプロバイダが前記ネットワークノードによって提供されていると結論を下す、ステップと、
    前記ｋ個のハッシュ関数の適用と、前記ノードが接続したいと思うサービスプロバイダに対応するサービスプロバイダ識別子ごとのビット群の比較とを繰り返すステップと、
    前記ネットワークノードによって提供されていると結論が下されたサービスプロバイダの１つとの接続を確立することを試みるステップと
    を含む方法。
11. 前記ネットワークノードから受信されたビーコンにおいて、前記ネットワークノードが提供するサービスプロバイダのサービスプロバイダ識別子の圧縮された指標であるｂビット部分を特定するステップと、
    チェックサム生成アルゴリズムを用いて前記サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標に基づいてチェックサムを生成するステップと、
    生成されたチェックサムを前記ネットワークノードによって送信されたビーコンの中の対応するチェックサムと比較するステップと、
    前記２つのチャックサムが一致する場合、前記サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標は実際に複数のサービスプロバイダの指標であると結論を下すステップと
    を更に含む請求項１０に記載の方法。
12. 前記サービスプロバイダ識別子の圧縮された指標に基づいて、該圧縮された指標があたかも単一のサービスプロバイダの指標であるかのように前記ノードがあるサービスプロバイダに接続しようとしたが、それが実際には複数のサービスプロバイダを示しているために接続に失敗した場合に、前記ネットワークノードにおいて利用可能なサービスプロバイダの指標を、前記移動ノードが前記ネットワークノードからユニキャストで受信するステップを更に含む請求項１０または１１に記載の方法。
13. コンピュータ上で実行されたときに請求項７ないし１２のいずれか一項に記載された方法を実行することを可能にするコンピュータプログラムコードを有するコンピュータプログラム。