(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は分散化ネットワークトポロギー（ｔｏｐｏｌｏｇｙ）におけるアド−ホック（ａｄ−ｈｏｃ）ネットワークに基盤とした広帯域（ＵＷＢ：Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ）個人用無線ネットワーク（ＷＰＡＮ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）にてストリーム送受信のためのデータスロットを割当てる方法を提案する。【解決手段】本発明は、新たに生成されたストリームを含んだ送受信すべき各ストリーム別に割当て可能なデータスロットの個数を算出する。割当て可能なデータスロットの個数が設定データスロットの個数より小さければ、前記新たに生成されたストリームのためのデータスロットの割り当てを諦める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のデータスロットのうち、少なくとも１つのデータスロットを用いてストリームを伝送する少なくとも２つのデバイスから構成された分散化個人用無線ネットワークにおいて前記ストリームを伝送するためのデータスロットを割り当てるデータスロット割当方法であって、
データスロットを既に割り当てた第１データストリームと新たに生成された第２データストリームとに改めて割り当てるデータスロットの個数を計算するステップと、
前記第１データストリームに改めて割り当てられるデータスロットの個数が前記第１データストリームの伝送に必要な最小データスロットの個数である設定データスロットの個数より少ない場合には、前記第１データストリームに設定データスロットを割り当て、前記第２データストリームを伝送しないか、または前記第２データストリームを、前記計算された第２データストリームに割り当てられるデータスロットの個数から前記設定データスロットの個数とこの設定データスロットを割り当てられた第１データストリームに改めて割り当てられる予定だったデータスロットの個数との差を引いたデータスロットの個数により伝送できるように調整して、前記第２データストリームを伝送し、前記データスロットを既に割り当てたデータストリームに改めて割り当てられるデータスロットの個数が前記設定データスロットの個数以上である場合には、前記計算された新たに割り当てるデータスロットにより前記第１データストリームと前記第２データストリームを伝送するステップと、
を含むことを特徴とするデータスロット割当方法。
【請求項２】
前記デバイスは、データストリームを伝送するために最低限必要なデータスロットからなる最低データスロットの個数、最大データスロットの個数、サービス品質の満足度を含んだ情報を生成し、生成した情報を伝送することを特徴とする請求項１に記載のスロット割当方法。
【請求項３】
前記サービス品質の満足度は式（１）により求められることを特徴とする請求項２に記載のスロット割当方法。
【数１】
2006287937.tif 000009
（式（１）において、ＳｏＱは、サービス品質満足度、Ｄは、最大データスロットの個数、Ｒは、最低データスロットの個数、Ｓは、割り当てられたデータスロットの個数を示す。）
【請求項４】
前記設定データスロットの個数は、前記最低データスロットの個数であることを特徴とする請求項３に記載のデータスロット割当方法。
【請求項５】
前記データストリームは少なくとも２つのサービスクラスのうち１つのサービスクラスを有し、前記サービスクラス別に相異なる前記設定データスロットの個数を有することを特徴とする請求項１に記載のデータスロット割当方法。
【請求項６】
前記デバイスは、データストリームを伝送するために最低限必要なデータスロットからなる最低データスロットの個数、最大データスロットの個数、サービスクラス、前記サービスクラスを保つための最低データスロットの個数、サービス品質の満足度を含んだ情報を生成し、この生成した情報を伝送することを特徴とする請求項５に記載のデータスロット割当方法。
【請求項７】
前記設定データスロットの個数は、前記サービスクラスを保つための最低データスロットの個数であることを特徴とする請求項６に記載のデータスロット割当方法。
【請求項８】
前記情報は、共有制御チャネルを用いて伝送することを特徴とする請求項６に記載のデータスロット割当方法。
【請求項９】
前記ストリーム伝送が求められたデバイスは、隣接デバイスにデータスロットの割り当てを要請することを特徴とする請求項５に記載のデータスロット割当方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線モバイルアド−ホック（ａｄ−ｈｏｃ）ネットワークに基づいた個人用無線ネットワークのための媒体アクセス制御のうちデータスロット割り当てのための、分散化個人用無線ネットワークのデータスロット割当方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
個人用無線ネットワークは約１０ｍ内外の個人的な領域で動作するものとして定義される。米国電気電子技術者業界（ＩＥＥＥ：Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）は、このような個人用無線ネットワークの標準を定めている。広帯域（ＵＷＢ）通信技術は、このような個人的な領域で数百Ｍｂｐｓを超える伝送率を提供することができる。個人用無線ネットワークにおいて、媒体（ｍｅｄｉｕｍ）は相互間の通信のためにすべてのデバイス間で共有される。それは、デバイスの媒体接近を制御するための媒体接近制御方法を必要とする。ひいては、いずれの方法でネットワークに接近できるか、願望の伝送率で別のデバイスにデータを伝送できるか、媒体を最適に使用できるかが必要である。
【０００３】
個人用無線ネットワークのための媒体接近制御は、集中化と分散化との接近方法で設計される。集中化接近では、各デバイスがすべてのデバイスのための媒体接近を管理、且つ調節するために、全体のネットワークのために動作する。すべてのデバイスはネットワークへの参加やチャネルタイムの割り当てのような媒体接近のために集中化された調整者（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ）の助けを要請する。分散化接近では、媒体接近はネットワークのすべてのデバイスに均一に分散される。そしてすべてのデバイスは互いの媒体接近を管理する負担を共有する。
【０００４】
図１は、従来の個人用無線ネットワークを示した図面である。
図１に示すように、ネットワークは、ＩＥＥＲ８０２．１５．３に基づいた集中化媒体接近制御方法を支援し、ピコネット（ｐｉｃｏＮｅｔ）というネットワークを含んでいる。ピコネットにおける１つのデバイスはＰＮＣ（ＰｉｃｏＮｅｔ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ）１０と呼ばれ、調整者として動作する。ＰＮＣ１０はデバイスがネットワークに接続されることの許容、別のデバイスにデータを伝送するチャネル（タイムスロット）の割り当て、同期のための機能を提供する。それがアド−ホック型に構成される、集中化個人用無線ネットワークシステムである。
【０００５】
図２は、集中化された調整者を有しない個人用無線ネットワークを示す図面である。
図２に示すように、個人用無線ネットワークは、点で表した数個のデバイスを含んでいる。各デバイスを中心に描かれた円は該当デバイスの通信可能範囲を示す。
【０００６】
図２に示すネットワークは、分散化媒体接近制御方式を支援する。すべてのデバイスは協同し、新たなデバイスの参加許容、別のデバイスにデータ伝送のための各デバイスのチャネルタイム割り当て、同期方法および電力節減などのような、媒体接近制御を行うために必要な情報を互いに共有する。従って、ネットワークに含まれるいずれのデバイスも専用調整者ではない。これがアド−ホック（ａｄ−ｈｏｃ）型で形成された分散化ＷＰＡＮシステムである。
【０００７】
分散化媒体接近制御方式は、スーパーフレーム（ｓｕｐｅｒｆｒａｍｅ）というタイミング概念に依存する。スーパーフレームは、固定された長さの時間を有し、タイムスロット（以下、適宜「スロット」という。）と呼ばれる多数の時間窓で分割される。また、タイムスロットは、媒体接近スロット（ＭＡＳ：Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｓｌｏｔ）とも呼ばれる。ほとんどのタイムスロットは、デバイスがビーコンを送信するために使用される。そして、残りのスロットはデータを送信するために使用される。ビーコンが送信されるスロットは「ビーコンスロット」と呼ばれ、データが送信されるスロットは「データスロット」と呼ばれる。ビーコン区間（ＢＰ：Ｂｅａｃｏｎ  Ｐｅｒｉｏｄ）の長さは、データ区間の長さより小さく形成され得る。ビーコンスロットはスーパーフレームのスロットにわたって分配されるか、スーパーフレームの開始部分に表れることができる。また、ビーコンの数は固定されたり、あるいは分散化媒体接近制御方式の他の構成に接続されながら変化したりする場合もある。
【０００８】
図３は、従来のスーパーフレームの構造の一例を示す図面である。
図３に示すように、スーパーフレームの構造は、マルチバンドＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）  Ａｌｌｉａｎｃｅ  Ｄｒａｆｔ  ｖ０．５によって定義されたものを基礎とする。それは、２５６個の媒体アクセススロット（ＭＡＳ：Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｓｌｏｔ）を含んでいる。ａ１０は、ビーコンスロットからなるビーコン区間を意味し、ａ２０はネットワークの別のデバイスにデータストリーム（データ）を伝えるためにネットワークの別のデバイスにより使用されることが可能な媒体アクセススロットからなるデータ区間を意味する。スーパーフレームの長さは６４ｍｓであり、各媒体アクセススロットの長さは２５６μｓである。
【０００９】
スーパーフレームに対する情報は各デバイスが割り当てられたビーコン区間を構成しているビーコンスロットでブロードキャストされる。隣接デバイスは、次のスーパーフレームで伝達されたスーパーフレームに対する情報を用いる。スーパーフレームの開始時間はビーコン区間の開始により決定され、それはビーコン区間開始時間（ＢＰＳＴ：Ｂｅａｃｏｎ  Ｐｅｒｉｏｄ  Ｓｔａｒｔ  Ｔｉｍｅ）により定義される。
【００１０】
デバイスは、ビーコンを伝送するために、ビーコン区間で使用しない自由ビーコンスロットを探索しなければならない。ひいて、デバイスは互いに通信するために自由データスロットを必要とする。なぜなら、自由データスロットが存在しない場合、ストリームの送受信が求められるデバイスはストリームを送受信できなくなるからである。従って、自由データスロットが存在しない場合であっても円滑にストリームを送受信できる様々な方案が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、分散化ネットワークトポロギー（ｔｏｐｏｌｏｇｙ）におけるアド−ホック（ａｄ−ｈｏｃ）ネットワークに基づいた広帯域（ＵＷＢ:Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ）個人用無線ネットワーク（ＷＰＡＮ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）においてストリーム送受信が必要な少なくとも２つのデバイスがデータスロットを効率よく割り当て、その割り当てたデータスロットを使用する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するために、本発明は、複数のデータスロットのうち、少なくとも１つのデータスロットを用いてストリームを伝送する少なくとも２つのデバイスから構成された分散化個人用無線ネットワークにおいて前記ストリームを伝送するためのデータスロットを割り当てるデータスロット割当方法であって、データスロットを既に割り当てた第１データストリームと新たに生成された第２データストリームとに改めて割り当てるデータスロットの個数を計算するステップと、前記第１データストリームに改めて割り当てられるデータスロットの個数が前記第１データストリームの伝送に必要な最小データスロットの個数である設定データスロットの個数より少ない場合には、前記第１データストリームに設定データスロットを割り当て、前記第２データストリームを伝送しないか、または前記第２データストリームを、前記計算された第２データストリームに割り当てられるデータスロットの個数から前記設定データスロットの個数とこの設定データスロットを割り当てられた第１データストリームに改めて割り当てられる予定だったデータスロットの個数との差を引いたデータスロットの個数により伝送できるように調整して、前記第２データストリームを伝送し、前記データスロットを既に割り当てたデータストリームに改めて割り当てられるデータスロットの個数が前記設定データスロットの個数以上である場合には、前記計算された新たに割り当てるデータスロットにより前記第１データストリームと前記第２データストリームを伝送するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、必要とするデータレートより高いデータレートが割り当てられた場合、不要なデータレートを別のストリームの伝送に使用することによって、データレートを無駄なく、効率よくストリームを送受信することができる。
また、必要とするデータレートより高いデータレートが割り当てられた場合であって、不要なデータレートによっては、別のストリームを伝送することが出来ないときには、別のストリームを不要なデータレートにより伝送できるように調整することにより、データレートを無駄なく、効率よくストリームを送受信することができる。
また、必要とするデータレートより高いデータレートが割り当てられた場合であって、不要なデータレートによっては、別のストリームを伝送することが出来ないときには、別のストリームをそのデータレートで伝送しないことにより、先に伝送することが決まっているストリームを優先的に伝送することができる。
分散化個人用無線ネットワークにおいて、ストリームを伝送するためのデータスロットを割り当てることによって、サービスクラスに応じて相異なるデータレートを支援することにより、効率よくストリームを送受信できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。
発明を実施するための最良の形態において、Ｋは、ビーコン区間を介して登録されたデータストリームの数である。即ち、１つのスーパーフレームを用いて送信されるデータストリームの数を意味し、データストリームの数はビーコン区間に含まれているビーコンスロットによって認知される。ｊは、Ｋ個のデータストリームのうちｊ番目データストリームを意味する。
【００１５】
また、ＢＷは、スーパーフレームを構成しているデータスロットの個数を意味する。即ち、ＢＷは実際のデータを伝送できる区間の長さを意味する。ｎは、ｎ番目スーパーフレームを意味する。もちろん（ｎ＋１）番目スーパーフレームを構成しているデータスロットの使用方法は、ｎ番目スーパーフレームを構成しているビーコンスロットの情報を用いる。
【００１６】
Ｓｊ、ｎは、ｎ番目スーパーフレームでｊ番目データストリームにおいて支援されるデータレートあるいはデータスロット（ＭＡＳ）の個数を意味する。Ｒｊはｊ番目データストリームで必要な最小データレートまたは最小データスロットの個数を意味し、Ｄｊはｊ番目データストリームに割り当てられる最大データレートまたは最大データスロットの個数を意味する。
ＳｏＱｊ、ｎはｎ番目スーパーフレームでｊ番目データストリームにてＱｏＳの満足度を意味する。ＳｏＱｊ、ｎは、次式に基づいて獲得される。
【００１７】
【数２】
2006287937.tif 000003
【００１８】
以下、図面に基づいて本実施形態に係るデータスロット割当方法について詳説する。本実施形態においては、各デバイスはＳｏＱＦを求める。ＳｏＱＦは式（２）により求める。
図４は、本発明の一実施の形態に係るＱｏＳ情報要素（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｅｌｅｍｅｎｔ：ＩＥ）を構成しているフィールドを示している図面である。ＱｏＳ情報要素は、共通制御チャネルを用いて伝送する。
図４に示すように、ＱｏＳ  ＩＥは、ストリームインデックス、最低データレート（Ｒｅｑｕｉｒｅｄ  ＤＲ）、最大データレート（Ｄｅｓｉｒｅｄ  ＤＲ）、ＳｏＱＦを含んでいる。
【００１９】
図５は、本発明の一実施の形態に係るデバイス１（ＤＥＶ１）ないしデバイス４（ＤＥＶ４）からなるアド−ホックネットワークにおいて各デバイスデータを伝送する一例を示す図面である。
図５に示すように、デバイス１とデバイス２はデータを送受信し、デバイス１とデバイス３はデータを送受信し、デバイス３とデバイス４はデータを送受信する。
【００２０】
下記の表１は、２１０個のＭＡＳにより３６０Ｍｂｐｓのデータレートを支援するアド−ホックネットワークを構成しているデバイス１ないしデバイス４が割り当てられたＤＲ（タイムスロット）を示している。
【００２１】
【表１】
2006287937.tif 000004
【００２２】
表１によると、データストリームの個数が６であり、各データストリームは６０Ｍｂｐｓのデータレートを割当てられる。よって、式（２）によるとＳｏＱＦは１となる。
【００２３】
図５に示すように、データストリームＡないしデータストリームＦが送受信される時点においてデバイス３がデバイス２に伝送するデータストリームＧが発生したと仮定する。この場合、デバイス３はデバイス２にデータストリームＧを伝送するためにデータストリームＡないしデータストリームＦを伝送するため割当てたデータスロットの一部を必要とする。表２は、デバイス３がデータストリームＡないしデータストリームＦを伝送するために割当てたデータスロットの一部のデータスロットを再割当てられる一例について示している。
【００２４】
【表２】
2006287937.tif 000005
【００２５】
各データストリームは、同一のＤＲを割当てられることを原則としているが、同じＤＲが割当てられない場合、新たに加えられたデータストリームより既にＤＲを割り当てているデータストリームに高いＤＲを割当てる。
【００２６】
表２によると、デバイス３がデバイス２にデータストリームＧを伝送するためには、データストリームＡないしデータストリームＦを伝送するため割当てたデータスロットの一部を割当てるとしても、データストリームＡないしデータストリームＦに割当てられるＤＲは最低ＤＲより大きい。したがって、データストリームＡないしデータストリームＦは再割当てるＤＲによって伝送される。ここで、最低ＤＲとは、データストリームを伝送するための最低レート（Ｒａｔｅ）であって、予め決定されているものをいう。
【００２７】
しかしながら、再割当てられたＤＲが最低のＤＲより小さい場合、ストリームＡないしストリームＦはストリームＧのために自分が割当てられたデータスロットの一部を諦めない。即ちＳｏＱＦが０より小さい場合、ストリームＡないしストリームＦは自分の割当てられたデータスロットの一部をストリームＧの伝送のため諦めない。
例えば、同じＤＲを割り当てることができない場合、新たに加えられたストリームに既存のストリームより低いＤＲを割り当てることもできる。すなわち、最低ＤＲより低いストリームを割り当てる可能性もある。
【００２８】
下記の式（３）はデータストリームＧについてデータスロットの一部を割当てる場合に再調整されるＳｏＱＦを算出する一例を示している。
【００２９】
【数３】
2006287937.tif 000006
【００３０】
式（３）および表２によると、ＢＷは３６０Ｍｂｐｓであり、Ｋは７であり、Ｄｊは６０Ｍｂｐｓであり、Ｒｊは４０Ｍｂｐｓである。従って、再調整されるＳｏＱＦは表２と同じく０.５７１になる。
【００３１】
以下、本発明の他の実施形態について詳説する。他の実施形態によると、サービスクラスに応じてデータストリームに割当てるＤＲを相違にする方法を提案する。
図６は、本発明の他の実施の形態に係るＱｏＳ情報要素（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｅｌｅｍｅｎｔ：ＩＥ）を構成しているフィールドを示している図面である。
【００３２】
図６に示すように、ＱｏＳ  ＩＥは、ストリームインデックス、最低データレート（Ｒｅｑｕｉｒｅｄ  ＤＲ）、最大データレート（Ｄｅｓｉｒｅｄ  ＤＲ）、サービクラス、ＳｏＱｍｉｎ_ｃｌａｓｓ，ＳｏＱＦ_ｃｌａｓｓを含む。ＳｏＱｍｉｎ_ｃｌａｓｓは該当のサービスクラスを有するデータストリームにて保障されるべき最低ＱｏＳ満足度を意味する。同じサービスクラスを有するデータストリームは同じＱｏＳｍｉｎ_ｃｌａｓｓを有する。ＳｏＱＦ_ｃｌａｓｓは該当のデータストリームに割当てられるＱｏＳ満足度を意味する。ここで、ＱｏＳ満足度は、データストリームに割り当てられるサービスの満足度をいう。また、最低ＱｏＳ満足度は、予め設定された、最低限満たさなければならないサービスの満足度をいう。
【００３３】
以下、図５に基づいて、本発明の他の実施形態について詳説する。表３は本発明の他の実施の形態に係るサービスクラスの異なるデータストリームに割当てるＤＲを示す図面である。表３は２１０個のＭＡＳにより３６０Ｍｂｐｓのデータレートを支援しているアド−ホックネットワークを構成しているデバイス１ないしデバイス４が割当てられたＤＲについて示している。
【００３４】
【表３】
2006287937.tif 000007
【００３５】
表３によると、データストリームの個数は６であり、各データストリームには６０Mbpsのデータレートが割当てられる。従って、式（３）によるとＳｏＱＦ_ｃｌａｓｓは１となる。
図５に示すように、データストリームＡないしデータストリームＦが送受信される時点においてデバイス３がデバイス２に伝送されるデータストリームＧが発生したと仮定する。この場合、デバイス３はデバイス２にデータストリームＧを伝送するために、データストリームＡないしデータストリームＦを伝送するため割当てたデータスロットの一部を必要とする。表４はデバイス３がデータストリームＡないしデータストリームＦを伝送するために割当てられたデータスロットの一部のデータスロットを再割当てられる一例について示している。
【００３６】
【表４】
2006287937.tif 000008
【００３７】
同じサービスクラスを有するデータストリームは同じＤＲが割当てられることを原則とするが、同じＤＲを割当てることができない場合、既に割り当てられたＤＲの内最低ＤＲについては確保し、新たに加えられたデータストリームに最低ＤＲ以外の部分のＤＲを割り当てる。すなわち、新たに加えられたデータストリームより既にＤＲが割り当てられたデータストリームに高いＤＲを割当てる。
【００３８】
また、再割当てられたＤＲがＳｏＱｍｉｎ_ｃｌａｓｓより小さい場合、データストリームＡないしデータストリームＦは既に割り当てられたＤＲの内最低ＤＲについては確保し、データストリームＧに最低ＤＲ以外の部分のＤＲを割り当てる。すなわち、自分の割当てられたデータスロットの一部をストリームＧの伝送のために自分が割当てられたデータスロットの一部を諦めない。即ち、ＳｏＱＦ_ｃｌａｓｓがＳｏＱｍｉｎ_ｃｌａｓｓより小さい場合、データストリームＡないしデータストリームＦは既に割り当てられたＤＲの内最低ＤＲについては確保する。
【００３９】
以上、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を図示および説明してきたが本発明の技術的範囲は、前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】従来の個人用無線ネットワークを示す図面である。
【図２】集中化された調整者を有しない個人用無線ネットワークを示す図面である。
【図３】従来のスーパーフレームの構造の一例を示す図面である。
【図４】本発明に係る分散化個人無線ネットワークのＱｏＳ情報要素を構成しているフィールドを示す図面である。
【図５】本発明に係る分散化個人用無線ネットワークを構成しているデバイスの相互間に送受信されるデータストリームを示す図面である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係るＱｏＳ情報要素（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｅｌｅｍｅｎｔ：ＩＥ）を構成しているフィールドを示している図面である。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図３】
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