(57)【要約】複数の局を有し、スーパーフレーム内でネットワーク上をデータフローが移動するローカルエリアネットワークは、ネットワーク上の１つの局からネットワーク上の別の局へのデータフローに送信仕様を付与するための送信仕様コントローラを含む、ローカルエリアネットワーク内のチャンネルリソースを管理するための機構と、データ送信を成功裏に完了した局に対する送信機会を終了させ、よってスーパーフレームの長さを変えるためのＴＸＯＰ機構とを備える。複数の局を有し、スーパーフレーム内でネットワーク用データフローが移動するローカルエリアネットワークでサービスの品質を提供する方法は、ネットワーク上の１つの局からネットワーク上の別の局へのデータフローに送信仕様を付与するための送信仕様コントローラを含む、ローカルエリアネットワーク内のチャンネルリソースを管理する工程と、データ送信を成功裏に完了した局に対し、ＴＸＯＰ機構により送信機会を終了させ、スーパーフレームの長さを変える工程とを備える。
2005517321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の局を有し、スーパーフレーム内でネットワーク上をデータフローが移動するローカルエリアネットワークにおいて、
ネットワーク上の１つの局からネットワーク上の別の局へのデータフローに送信仕様を付与するための送信仕様コントローラを含む、ローカルエリアネットワーク内のチャンネルリソースを管理するための機構と、
データ送信を成功裏に完了した局に対する送信機会を終了させ、よってスーパーフレームの長さを変えるためのＴＸＯＰ機構とを備えた、サービス品質を提供するためのスケジューラ。
【請求項２】
送信仕様の機能として、必要とされるバッファサイズを予測するためのバッファサイズ予測器を含む、請求項１記載のスケジューラ。
【請求項３】
前記バッファサイズ予測器がバッファサイズを最小にする、請求項２記載のスケジューラ。
【請求項４】
必要とされるポーリングインターバルに対する完了したポーリングインターバルとして、連続するスーパーフレーム中、前記ＴＸＯＰ機構が局のＴＸＯＰ時間を延長したり短縮したりする、請求項１記載のスケジューラ。
【請求項５】
前記ＴＸＯＰ時間がＴTXOPであり、ここでＴTXOPは次の式、
【数１】
2005517321.tif 000006
で示され、
ここでＴTXOP,Avgは同意した送信レートにおける平均データレートをサポートするのに必要なＴＸＯＰ時間に対応し、ＴTXOP,Min.Data RateおよびＴTXOP,Max.Data Rateはそれぞれ最小データレートおよび最大データレートに対応する、請求項４記載のスケジューラ。
【請求項６】
複数の局を有し、スーパーフレーム内でネットワーク上をデータフローが移動するローカルエリアネットワークでサービスの品質を提供する方法において、
ネットワーク上の１つの局からネットワーク上の別の局へのデータフローに送信仕様を付与するための送信仕様コントローラを含む、ローカルエリアネットワーク内のチャンネルリソースを管理する工程と、
データ送信を成功裏に完了した局に対し、ＴＸＯＰ機構により送信機会を終了させ、ＴＸＯＰの長さを変える工程とを備えた、ローカルエリアネットワークにおいてサービスの品質を提供する方法。
【請求項７】
送信仕様およびチャンネル状態の機能として、必要とされるバッファサイズを予測することを含む、請求項６記載の方法。
【請求項８】
バッファサイズを最小にすることを更に含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
必要が予測されるスループットの機能として、必要とされるバッファサイズを予測することを含む、請求項６記載の方法。
【請求項１０】
バッファサイズを最小にすることを更に含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
ＴＸＯＰ機構により可変サイズを有するＴＸＯＰの長さを設定することを更に含み、必要とされるポーリングインターバルに対する完了したポーリングインターバルの機能として、連続するスーパーフレーム中、前記ＴＸＯＰ機構が局のＴＸＯＰ時間を延長したり短縮したりする、請求項６記載の方法。
【請求項１２】
ＴＸＯＰの長さを設定する前記工程がＴＸＯＰ時間をＴTXOPとして設定することを含み、ここで、ＴTXOPは次の式、
【数２】
2005517321.tif 000007
で示され、
ここで、ＴTXOP,Avgは同意した送信レートにおける平均データレートをサポートするのに必要なＴＸＯＰ時間に対応し、ＴTXOP,Min.Data RateおよびＴTXOP,Max.Data Rateはそれぞれ最小データレートおよび最大データレートに対応する、請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は２０００年３月１６日に出願された「マルチメディア有線／無線コンテント同期化システムおよび方法」を発明の名称とする米国特許出願第０９／５２７，４７８号；２００１年２月２８日に出願された「無線ＬＡＮを使用したサービス品質」を発明の名称とする米国特許出願第０９／７９５，５３９号および２００１年３月５日に出願された「無線データネットワークの変更可能な、および変更できないパラメータにダイナミックに適合するための方法、およびチャンネルをダイナミックに変更するための自動化方法」を発明の名称とする米国特許出願第０９／８００，３３４号に関連する出願である。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）および誤り率が比較的高いチャンネルを利用するその他のネットワークにおけるサービス品質（ＱｏＳ）、および特にその他の無秩序なシステムに秩序をもたらす簡単なスケジューラに関する。
【背景技術】
【０００３】
（発明の背景）
無線ネットワークにおいてサービス品質を提供することは矛盾することであると考えることができる。かかるネットワークで使用されるチャンネルは、到達距離が短く、その他の無線ネットワークからの妨害があり、電磁波などのその他のソースがあることに起因し、これまでの有線ＬＡＮと比較した場合、信頼性が低い。本明細書で使用する「サービス品質」なる用語は、レイテンシー、ジッター、スループットおよび誤り率等の、すなわち、パケットが抜け落ちる率に対して所定の目標を満たすようなデータ対象を送信することであると理解することができる。
【０００４】
変調および符号化における技術革新により、より高いデータレートでより高い信頼性の送信が行われるにつれ、無線ネットワークのためにＱｏＳを提供できる可能性も実現可能となっている。ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮワーキンググループのうちのＩＥＥＥ８０２．１１ｅタスクグループは８０２．１１規格に対するＱｏＳ拡張案を提案した。無線ＬＡＮにおけるかかるＱｏＳはホームネットワークに対して実現できるこの技術を使用して、この規格がオーディオビジュアル（ＡＶ）コンテントの伝送を行えるようにできる。この目的のために、この発明はＡＶアプリケーション条件を満たすのに適当な態様で、無線による送信のスケジュールを定めるのに使用されるスケジュールアルゴリズムについて説明している。
【０００５】
２００１年７月１７日にレウング他に付与された「無線通信システムにおけるブロードバンドサービスのためのダイナミックリソース割り当て方法および装置」を発明の名称とする米国特許第６，２６２，９８０号は、無線ネットワークにおける多数の基地局の送信をコーディネートするためのスケジュールアルゴリズムについて述べているが、リアルタイムのＡＶ伝送をするためのレイテンシー、ジッターおよびバンド幅のＱｏＳ目標をどのように達成するかについては教示も示唆もしていない。
【０００６】
２００１年５月８日にパンカジ他に付与された「通信システムにおいてリソースを割り当てるためのシステム」を発明の名称とする米国特許第６，２２９，７９５号は、リソースのコンテントに基づく割り当てについて述べている。
【０００７】
２０００年１２月５日にパステルナーク他に付与された「高サービス品質スケジューリングによる無線ＡＴＭネットワーク」を発明の名称とする米国特許第６，１５７，６１４号は、ＶＣごとのスケジューリングを使った無線ＡＴＭネットワークについて述べている。
【０００８】
２０００年７月２５日にホコソロ他に付与された「パケットデータ送信をスケジューリングするための方法」を発明の名称とする米国特許第６，０９４，４２６号は、ソフトハンドオフ技術について述べている。
【０００９】
２０００年４月１１日にガンツ他に付与された「適応型メディア制御」を発明の名称とする米国特許第６，０４９，５４９号は、無線ＬＡＮにおけるＱｏＳアプリケーションについて述べている。
【００１０】
１９９７年６月１０日にレイチャドリ他に付与された「無線ＡＴＭシステムのためのマルチサービスメディアアクセス制御プロトコル」を発明の名称とする米国特許第５，６３８，３７１号は、厳格なＴＤＭＡネットワークのための制御システムについて述べている。
【００１１】
サブネットバンド幅マネージャー（ＳＢＭ）ＲＦＣ２８１４；すなわちｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｅｔｆ．ｏｒｇ／ｒｆｃ／ｒｆｃ２８１４．ｔｘｔでは、ＲＳＶＰに基づくアドミッション制御Ｖ．ＩＥＥＥ８０２−スタイルのネットワークのためのプロトコルは、ＳＢＭクライアントの相互対話のための仕様を定めているが、ストイキオアスティックまたはポイントコーディネートされたマルチアクセスシステムからの送信の機会をどのようにスケジューリングするかを表示していない。
【００１２】
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｅｔｆ．ｏｒｇ／ｒｆｃ／ｒｆｃ２２１０．ｔｘｔでは、統合サービスＲＦＣ２２１０と共にリソースリザベーションプロトコル（ＲＳＶＰ）を使用することについて、このインターネットエンジニアリングタスクフォース（ＩＥＴＦ）仕様に記載されており、このプロトコルの使用はＱｏＳを維持するのにＲＳＶＰクライアントの間でどの情報要素を送るかを決定し、バンド幅管理エンティティの間で送られる情報について記述している。参考文献は情報に基づくポリシーをどのように実現するかについては教示していない。
【００１３】
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｓ．ｕｔｅｘａｓ．ｅｄｕ／ｕｓｅｒｓ／ＵＴＣＳ／ｔｅｃｈｒｅｐｏｒｔｓ／ｉｎｄｅｘ／ｈｔｍｌ／Ａｂｓｔｒａｃｔｓ．１９９８．ｈｔｍｌでは、モック他によるマルチメディアタスクのリアルタイムスケジューリング、ＴＲ−９８−１４は、ネットワークを通して特定のタスクをスケジューリングできるかどうかを判断するための技術について述べている。更にこの論文は、再送信の統計的数値を含むデータ送信のモニタに基づくポーリングポリシーについて検討しており、通信リソースを割り当てることは、収集された再送信の統計値に従ってデータレートの条件を調整することを含む。この参考文献は失敗したポール信号のための期間の適応化についても記述していないし、更にポール信号を分配し、送信期間時に機会を均一に送信するためのポーリングポリシーの定義も定めていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、無線キャリアセンスマルチアクセス（ＣＳＭＡ）ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）のためのＱｏＳ機構を提供することにある。
【００１５】
本発明の別の目的は、チャンネルリソースを割り当てる時を決定する無線ＬＡＮにおける「ポイントコーディネートされた」機能、すなわち集中機能によりポール信号をスケジューリングするための方法を提供することにある。
【００１６】
本発明の更に別の目的は、ソースメディアアクセス制御（ＭＡＣ）サービスアクセスポイントから対応する受信機のサービスアクセスポイントへ与えられる際のレート、レイテンシーおよびジッターのＱｏＳ目標を維持するのに、バンド幅管理エンティティからの入力に基づくポーリングシーケンスの決定を提供することにある。
【００１７】
本発明の別の目的は、無線で種々の局へ送信されるポーリングシーケンスの形態で許可され、送信仕様が与えられたストリームに対し、送信機会を割り当てることに主要機能があるスケジューラを提供することにある。
【００１８】
この本発明の概要と目的は、本発明の特徴を迅速に理解できるように記載したものである。添付図面を参照し、次の本発明の好ましい実施例の詳細な説明を読めば、本発明についてより完全に理解できよう。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
（発明の概要）
本発明はＱｏＳ目的を満たすよう、ＣＢＲフローのスケジュールを定めるための機構および方法を提案するものであり、特にＳＭＡシステムで使用するのに適している。本発明は周期的ＶＢＲだけでなく、非周期的フローにも適用できる。本発明は送信機および受信機におけるバッファサイズを最小にし、本発明のＱｏＳ目的をより容易に満たすために１つのインターバル内で可変サイズのＴＳＰＥＣおよびＴＳＰＥＣの均一な分散を考慮したものである。更に本発明はＴＳＰＥＣアプリケーションのためのバッファサイズを予測する。しかしながら、この特徴は送信キューへの厳密なＣＢＲインフローに対してキューサイズの予測を行う必要がない場合には簡略化できる。
【００２０】
複数の局を有し、スーパーフレーム内でネットワーク上をデータフローが移動するローカルエリアネットワークは、ネットワーク上の１つの局からネットワーク上の別の局へのデータフローに送信仕様を付与するための送信仕様コントローラを含む、ローカルエリアネットワーク内のチャンネルリソースを管理するための機構と、データ送信を成功裏に完了した局に対する送信機会を終了させ、よってスーパーフレームの長さを変えるためのＴＸＯＰ機構とを備える。
【００２１】
複数の局を有し、スーパーフレーム内でネットワーク用データフローが移動するローカルエリアネットワークでサービスの品質を提供する方法は、ネットワーク上の１つの局からネットワーク上の別の局へのデータフローに送信仕様を付与するための送信仕様コントローラを含む、ローカルエリアネットワーク内のチャンネルリソースを管理する工程と、データ送信を成功裏に完了した局に対し、ＴＸＯＰ機構により送信機会を終了させ、スーパーフレームの長さを変える工程とを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（好ましい実施例の詳細な説明）
本発明は、チャンネルリソースを割り当てる時を決定する無線ＬＡＮにおける「ポイントコーディネートされた」機能、すなわち集中機能によりポールをスケジューリングするための方法に関するものである。以下、簡単に局と称す複数の無線ＬＡＮ局がＱｏＳ目標をより高度のレイヤーに維持できるように、ポール信号は適当な時間シーケンスで生じる。このポールスケジューリングは失敗したポール信号、基本周期の変化、輻湊に基づくトラヒックのストイキオアスティック期間に起因する「スーパーフレーム」および他の局のデータフローに付与された送信機会（ＴＸＯＰ）の早期終了を考慮してダイナミックに更新される。本明細書では、「スーパーフレーム」とは、アクセスポイントによって送信されるビーコン信号の間の時間として定義され、「ビーコン信号」とは無線ネットワークを識別し、タイミング情報を提供するのに使用される信号である。
【００２３】
本発明の方法は、ソースメディアアクセス制御（ＭＡＣ）サービスアクセスポイント（ＳＡＰ）から対応する受信機のサービスアクセスポイントへ与えられる際のレート、レイテンシーおよびジッターのＱｏＳ目標を維持するのに、バンド幅管理（ＢＷＭ）エンティティからの入力に基づくポーリングシーケンス決定方法を提供する。
【００２４】
先に述べたように、本発明の方法は、チャンネルリソースを割り当てる時を決定する無線ＬＡＮにおける「ポイントコーディネートされた」機能、すなわち集中機能によりポール信号をスケジューリングすることを考慮したものである。本発明のポイントコーディネート機能（ＰＣＦ）はスーパーフレーム中、すなわち８０２．１１システムのために定められた時間中の任意の時間にポール信号が生じることを認めているので、古い仕様である８０２．１１規格とは異なっている。古い仕様である８０２．１１システムにおけるスーパーフレーム時間は、一般に１０ミリ秒〜１００ミリ秒の間にある。
【００２５】
従来技術と本発明との間には次のような違いがある。
１．従来のネットワークスケジューラはパケットに基づくネットワークが無接続のキュー指向なネットワークであるという事実に依拠している。ほとんどのスケジューラはキューサイズを最小にし、トランジット時間を最小にするよう、ネットワーク上のパケットに対する特定のルートを決定している。実際に、これらスケジューラは一般にネットワークレイヤーで作動する。統合サービスにおけるＩＥＴＦ３，４の発案は、インターネットを通したある種の「パラメータ化された」ＱｏＳをネットワークレイヤーでも提供しようとしている。しかしながら、レイテンシーおよびジッターに対するリアルタイムのＱｏＳ目標を維持することは基本的にはインターネットでは適当ではなく、一方、民生用ＡＶでは、かかる維持は重要である。ソファーから約１メートルしか離れていないテレビを使用する際に、誰もテレビのリモコンを使用しようとは思わないし、放送されているウェブにアクセスするのにかかる時間待とうとは思わない。本発明の機構および方法はＩＥＴＦに基づくＱｏＳ努力とは対照的に、ユーザーの見地からコンテントのリアルタイムの制御に対する解決案を提供しようとするものである。
【００２６】
２．本発明の方法は、無線による、および無線ＬＡＮにおける無線だけを通した所定のスループット／誤り率条件を受けるエンドツーエンドのレイテンシーおよびジッターを最小にするためにスケジューリングを実行できるようにするものである。物理レイヤー（ＰＨＹ）−ＭＡＣ、アプリケーション適応化／レイヤー／カプセリングレイヤーおよびアプリケーション自体を除くプロトコル要素は検討する必要はない。本発明の目的のためには、ネットワークレイヤーはないが、本発明はエンドツーエンドＱｏＳを提供するのに、ネットワークレイヤー内でＱｏＳ要素と相互対話することが可能である。
【００２７】
３．本発明の予定するアプリケーションはホーム無線ネットワークを通して民生用ＡＶの送信をすることである。従って、この結果得られるスケジューラはパケットをバックボーンとするネットワークに存在するスケジューラに対して極端に簡単である。これらネットワークでは、送信の遅延、ホップ数などを最小にするのに、一般に「最短ルート」のダイナミックプログラミングアルゴリズムが使用されている。本発明のスケジューラは複数の局（ＳＴＡ）にバンド幅を割り当て、これら局からのフローを時間的に均一に分散させ、失敗した、または早期に終了した送信に対してダイナミックな調整を行う。本発明のスケジューラは有線パケットネットワークスケジューラよりも計算上極端に簡単である。このスケジューラの主な機能は、許可され、送信仕様（ＴＳＰＥＣ）を付与したストリームに対し、送信機会を割り当てることにある。この割り当ては無線により種々の局へ送信されるポーリングシーケンスの形態をとる。
【００２８】
本発明のスケジューラは８０２．１１ｅバンド幅マネージャー（ＢＭ）および８０２．１１ｅストリームマネージャー（ＳＭ）とインターフェースする。フローまたはストリームが許可された時に、バンド幅マネージャーがＴＳＰＥＣを発生し、これを送信する。ＴＳＰＥＣとはある局から１つ以上の強化された局（ＥＳＴＡ）への所定のデータフローに関連したＱｏＳ目標を示す対象である。本発明のスケジューラは送信仕様コントローラを含むローカルエリアネットワーク内のチャンネルリソースを管理するための機構を含む。
【００２９】
スケジューラは必要に応じて、設定され、ＴＳＰＥＣＳを付与したフローを有するＳＴＡヘＴＸＯＰを割り当てる。それぞれのスーパーフレームの開始時前、許可されたフローを有するすべての局のために、各フローに対応する各局に一組のＴＸＯＰが割り当てられる。これらＴＸＯＰは送られたＱｏＳ＋コーディネート機能ポール信号（ＣＦ−ポール）を通してＴＸＯＰを付与した個々のＥＳＴＡに対し既知となっている。本発明のスケジューラはデータ送信を成功裏に完了した局に対する送信機会を終了させ、よってスーパーフレームの長さを変えるためのＴＸＯＰ機構を含む。
【００３０】
これらＣＦ−ポールはＴＸＯＰ限度の期間を越えない１つ以上のＭＡＣサービスデータユニット（ＭＳＤＵ）を送るのにＥＳＴＡが使用できる、ヘッダーのＱｏＳ制御フィールド（ＩＥＥＥ８０２．１１ｅの§§７．２．２および７．１．３．５）内の情報を提供する。
【００３１】
各スーパーフレームの間でポール信号が送られる。ハイブリッドコーディネータ（ＨＣ）はＣＦ−ポールからの応答を聴取する。送信されたデータの受信を確認すると、すなわちＨＣが意図する受信者である時のデータの受信時に、ＨＣは送信に成功したことを表示するカウンタを更新する。これによってキューサイズを推定できる。実際には上記のことは、ストリーム／ＢＷ管理エンティティにより行われ、スケジューラによっては実行されない。スケジューラの機能はスケジュールを定め、単にポール信号が不正確に受信されたとき、またはＴＸＯＰが早期に終了したときにデータをリカバーすることである。
【００３２】
本発明のスケジューラは（１）スーパーフレームサイズおよびその他の管理情報ブロック（ＭＩＢ）パラメータと、（２）再試行情報を含むと見なされる（すなわちＴＳＰＥＣをバンド幅マネージャーから変えるという命令がスケジューラに出されるまで、ＴＳＰＥＣが変更されないと見なされる）許可されたストリームおよびそれらのＴＳＰＥＣと、（３）フローの統計値の知識を必要とする。
【００３３】
スケジューラ（１）はスーパーフレーム内の局へ割り当てるべき特定の時間の割り当てへのＴＳＰＥＣの変換を実行し、（２）ＴＸＯＰ割り当てに対応するポーリングシーケンスを作成する。このシーケンスはスーパーフレーム中の一定ビットレート（ＣＢＲ）および可変ビットレート（ＶＢＲ）周期ストリームに対し、スーパーフレーム中の平均として周期的であり、非連続的、非周期的または特定されない非周期的ストリームに対して予測可能である。
【００３４】
本発明のスケジューラに対し、多数の仮定を真であると見なさなければならず、これら仮定を真にするように、本発明のスケジューラを内蔵するシステムを構成しなければならない。
１．バンド幅（ＢＷ）またはストリーム、マネージャーを介してＴＳＰＥＣパラメータの実際のモニタを行う。本発明のスケジューラはあらかじめ同意したＴＳＰＥＣに基づき、ＴＸＯＰを割り当てる。この割り当てはスーパーフレームごとに行われる。
２．所定のフローに対するパラメータは下記の表１に記載され、解釈されたパラメータであり、下記の表２には８０２．１１ａおよび８０２．１１ｅのパラメータが示されている。
３．ＴＸＯＰが割り当てられる時間中にＨＣが実際にこれらを割り当てることができ、またはこれらを割り当てできない状態からリカバーできる。
【００３５】
４．ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ§９．１０のＨＣＦアクセスルールは次のとおりである。詳細には、
４．１．ＨＣが１つのＰＣＦインターフェーススペーシング（ＰＩＦＳ）に対するＷＭアイドルを検出し、許可されたフレーム交換シーケンスのうちの最初のフレームを送信する。
４．２．ＨＣがＥ−ＤＣＦ  ＳＴＡ（§９．１０．１）よりも短い時間待つことにより、ＥＳＴＡへＱｏＳトラヒックを送り、ＥＳＴＡへＱｏＳ＋ＣＦ−ポールを発行するためのＷＭの制御を行う。
４．３．単位時間（ＴＵ）内のＣＦＰまたはドット１１メディアムオキュパンシィリミット、すなわち最大時間量の間で、ポイントコーディネータ（ＰＣ）がメディアに対する分散コーディネート機能（ＤＣＦ）アクセスの少なくとも１つのインスタンスを可能にするのに十分長い間の制御を再リンクイッシングすることなく無線メディアの利用を制御できる場合、ＴＸＯＰはターゲットビーコン送信時間（ＴＢＴＴ）、すなわちドット１１ＣＦＰＭａｘ時間を越えるようには延長しない。
４．４．コンテンションのない時間（ＣＦＴ）はビーコンに従い、ＨＣからのＣＦ−ＥＮＤによって終了する。
４．５．ＴＸＯＰごとに暗黙に多数のパケットを送ることができる。
【００３６】
５．ストリームの受け入れに関する判断を行うのにバンド幅マネージャーがスケジュールアルゴリズムを使用するように、バンド幅マネージャーとスケジューラとが相互作用し、スケジューラはポール信号が受信されなかったことを知り、このことをバンド幅マネージャーに通知し、バンド幅マネージャーはＭＳＢＵの送信に成功したトラックを維持する。
６．ＴＳＰＥＣ／割り当てをサポートするのに十分なリンクマージンがある。スケジューラはこのマージンをチェックしない。スケジューラはＴＸＯＰを割り当てるだけである。リンク特性が変わった場合、バンド幅マネージャーには１つのＴＳＰＥＣを更新する役割が課される。
７．ＶＢＲトラヒックに対し、バンド幅マネージャーおよびスケジューラは利用できるトラヒックを予測できる。すなわちトラヒックフローは固定されており、エルゴード的であるので、所定のＴＳＰＥＣに対し、平均レートをサポートできるだけでなく、ピークレートを所定のパーセント時間に達成できることが解る。
【００３７】
８．本発明のスケジュール方法によってＴＸＯＰが割り当てられ、ＴＸＯＰの残りのプールが作成される。スケジューラは送信機会の割り当てに基づき、新しいストリームを許可できることを判断できる。現在のところ、ＳＴＡに基づき、ＴＸＯＰが割り当てられるが、本発明の範囲内では他の変形も可能である。
【００３８】
【表１】
2005517321.tif 000003
【００３９】
【表２】
2005517321.tif 000004
【００４０】
スケジューリングアルゴリズム
本発明のスケジューラは本発明の方法を実行するためのスケジューリングアルゴリズムを含む。ＳＴＡが送信しなければならないのはどのフローであるかをスケジューラが知らない場合、当業者に明らかな若干の変更を行うだけで、このアルゴリズムを使用できる。スケジューラはＴＳＰＥＣを維持するのにＳＴＡに割り当てる必要のある純時間量について知っているだけでよい。このスケジューリングアルゴリズムは、（１）スーパーフレームにわたって均一に各局のための各フローに対するＴＸＯＰを割り当てようと試み、（２）交渉により決定されたレートで送るのにＴＸＯＰを割り当て、（３）まず最初に優先的にＣＢＲトラヒックに進むよう、同じ遅延／ジッター仕様で低い遅延／ジッタートラヒックを割り当てるべきである。
【００４１】
このスケジューリングアルゴリズムは２つのモードで働く。すなわち（１）スーパーフレームごとにそのスーパーフレームの前でポール信号を介したＴＸＯＰのスケジュールが決定された割り当てを実行するモード、および（２）スーパーフレームの間にポール信号に対する応答をモニタするモードがある。ＰＩＦＳの後で考慮された局からの送信がない場合、ポーリングリスト内の次のフローがポーリングされる。
【００４２】
本発明の方法のスケジューリングアルゴリズムは、（１）各ＳＴＡに対するフローの数、（２）各フローに対するＴＳＰＥＣ、および（３）スーパーフレームサイズ、ポーリングインターバルおよびＭＩＢ内のその他の変数を感知する。
【００４３】
各スーパーフレーム送信前に各スーパーフレームに対して、
１．ＨＣまたはＳＴＡによって割り当てられたランクは引き分け状態を獲得した周期的ストリームと共に、最高の遅延／ジッターから最低の遅延／ジッターまでの遅延／ジッター特性に関係して流れる。
２．各ＳＴＡに対し：
２．１  まず周期的トラヒックの推定が行われる。これは次のように行われる。
２．１．１  各フローに対する純キューサイズの推定が行われる。ｑkがスーパーフレームｎにおけるキューのステートである場合、ｑk+1が次のように推定される。
【００４４】
ｑk＋ｄk＋ｄ(2)k／２                                    （１）
【００４５】
ここでｄkは第１の差、すなわちｑk−ｑk-1であり、ｄ(2)kは第２の差、すなわちｑk−ｑk-2である。平均的ＴＸＯＰの長さ、すなわちＴTXOP,Avgはキューの長さｄk＋ｄ’k／２、正または負の推定された差を送信するのにかかる時間量（本書ではＴ’ＴＸＯＰ、Ａｖｇと称す）に比例して変化する。
【００４６】
２．１．２  当初、キューサイズを取り込み、交渉で決定された送信レートでそのキューサイズを送信するのにどれだけ時間がかかるかを決定し、その時間インターバルをジッター／遅延バウンドに従ってスーパーフレームに適合するＴＸＯＰへ分割することにより、ＴＸＯＰサイズおよび時間長さを決定する。
【００４７】
連続するスーパーフレーム中、次のようにリクエストされたポーリングインターバルに対する実際の、すなわち完了したポーリングインターバルに基づき、局のＴＸＯＰ時間を延ばしたり縮めたりする。
【００４８】
【数１】
2005517321.tif 000005
【００４９】
ここで、ＴTXOP,Avgは同意した送信レートで平均データレートをサポートするのに必要なＴＸＯＰ時間に対応し、ＴTXOP,Min.Data RateおよびＴTXOP,Max.Data Rateは最小データレートおよび最大データレートにそれぞれ対応する。数値上の複雑さが問題となる場合、除算に対する近似を行ってもよい。送信キューへのフローが安定状態に留まることを保証するように最初の計算を実行し、チャンネルにわたるレートマッチングが実行されるのを保証するように第２の計算を実行する。チャンネル容量に近いか、またはこれを越えた場合、バンド幅マネージャーがこれら割り当てられたＴＸＯＰの長さをモニタし、ＴＸＯＰのリクエストを再交渉すると考えられる。
【００５０】
２．２  周期的フローに対し、ＴＸＯＰをリクエストするＳＴＡに対し、前の割り当てにオーバーラップしないポーリングインターバル上で均一に離間するように割り当てられたＴＸＯＰへ送信を割り当てる。
２．３  スーパーフレーム内のこのフローに対応する各ポーリングインターバルに対し、ＴＸＯＰの割り当てを行う。
【００５１】
ＴＸＯＰの長さ＝（ポーリングインターバルにわたる平均データレート）×（ビーコン＋ＤＣＦ周期＋再試行＋オーバーヘッド時間）                （３）
【００５２】
周期的トラヒックは長期「接続」と見なされるが、このトラヒックはＶＢＲトラヒックだけでなく、ＣＢＲトラヒックともなり得る。しかしながらこのトラヒックはビーコンおよびＤＣＦインターバルによりスーパーフレームにわたって均一に生じることはない。ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ規格はデータレートの意味が若干不明確である。データレートは送られる実際のペイロードデータを意味するものと考えられ、このペイロードデータはポーリングインターバル中、ＭＡＣに流入するペイロードに等しいと考えられる。従って、適当に定義されたＴＳＰＥＣではバッファオーバーフローまたはアンダーフローはない。すなわちスケジューリングアルゴリズムはバッファサイズを正しく予測する。
【００５３】
３．非周期的フローを有するＳＴＡに対して、非周期的トラヒックのためのＴＸＯＰはポーリングインターバル上で均一に離間しており、前の割り当てにはオーバーラップしない。スーパーフレーム内のこのフローに対応する各ポーリングインターバルに対し、次の長さを有するＴＸＯＰが割り当てられる。
【００５４】
ＴＸＯＰの長さ＝（ポーリングインターバルにわたる平均データレート）×（ビーコン＋ＤＣＦ周期＋再試行＋オーバーヘッド時間）                （４）
【００５５】
４．最後に、個々のＳＴＡに対する割り当てに基づき、複合スケジュールが発生される。これら割り当ては個々の局に送られたＱｏＳ  ＣＦ−ポールを介して局へ送られる。現在ではＩＥＥＥ８０２．１１ｅ規格では、特定のフローではなく局にＴＸＯＰが割り当てられる。しかしながら、各ＳＴＡは（ａ）これに割り当てられたフローを認識しており、、かつ（ｂ）基本的にはスケジュールポリシーについて認識しているか、またはチャンネル上のポーリングをモニタすることにより、ＳＴＡは特定の送信機会に対して特定のフローを割り当てることができる。
【００５６】
各スーパーフレーム送信中に各フレームに対し：
１．ある局がＣＦ−ポールに応答した場合、スケジュールが維持される。
２．局がＣＦ−ポールに応答しなかった場合、スケジュールは次のように変更される。
２．１  ＣＦ−ポールから進んだ純時間に比例した時間だけ、すべての連続するＴＸＯＰを進める。
２．２  式２〜４に従ってＴＸＯＰの時間を短縮する。次のスーパーフレームに対しては予定どおりのスケジュールを再開するが、ＴＸＯＰの時間は上記式に従って延長する。
２．３  特定の局からの失敗したＣＦ−ポールを記録し、次にスーパーフレームの終了時にＢＷマネージャーへレポートする。
２．４  ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ§９．１０．１．２に関し、ＣＦ−ポールに応答しなかった局は送信に合わせるのにコンテンション時間が十分に長いことを条件に、すなわちＭＰＤＵが送信される前にビーコンが予想されないことを条件に、送信のためのコンテンション時間を使用できる。
３．コンテンションインターバルがＱｏＳ−ＣＦ−ポールを分離すると、チャンネルが利用できることをＮＡＶおよび物理的キャリア検出機構が表示した場合に、ＣＦ−ポールが送信される。ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ§９．１０．２．１。
【００５７】
実施例
この例では、スーパーフレーム中に２つの局に対する送信機会の割り当てを検討し、失敗したポール信号の発生だけでなく、コンテンションインターバルによるポーリングされた機会または送信機会に対する影響について述べる。明確にするため、この例はＰＳ−ポールが存在しないシナリオのための例である。
【００５８】
次に図１を参照し、１つの局に対して行われた公称ＴＸＯＰ割り当てについて説明する。信号化時間、例えばＱｏＳ−ＣＦ−ポール、ＳＩＦＳ、ＰＩＦＳなどは縮尺どおりには記載されていないが、明確にするために拡大して示されている。アプリケーションのバンド幅、遅延およびジッター条件に関する知識により、バンド幅マネージャーは送信機会の長さを決定する。例えばジッターの遅延が５０ｍｓ未満であるという仕様になっている場合、ＴＸＯＰは平均として５０ｍｓよりも長く離間してはならない。しかしながら、再送信、ビーコン内での変動などを考慮するように、受信機側ではまだバッファが必要である。
【００５９】
本例では局１に割り当てられたフローは５０ｍｓだけ離間するようなスケジュールが定められた、インターバル当たり２回定められるＴＸＯＰを局が有することを求めると考えられる。ピークジッターが５０ｍｓ以下に厳格に限定されることを保証する必要がある場合、失敗した送信および／またはコンテンション期間が延びる可能性を考慮して送信機会をオーバー割り当てする必要がある。
【００６０】
第１の局に割り当てを行った後、第２の局の割り当てを行う。ＴＸＯＰが１００ｍｓだけ離間するようなスケジュールとなるように、第２の局がジッターおよび遅延を許容できると考える。この割り当てが図２に示されている。
【００６１】
図３には局１に対し、失敗したＱｏＳ  ＣＦ−ポールの効果が示されている。このケースでは、本発明の方法により、失敗したＱｏＳ  ＣＦ−ポールの場合にＰＩＦＳの後でＨＣがＱｏＳ  ＣＦ−ポールに対して進められた相対的時間に従い、ＴＸＯＰ時間が短縮された状態で第２局をポーリングする。ＴＸＯＰ時間は次の式で示される。
【００６２】
ＴTXOP＝（実際のポーリングインターバル／（ポーリングインターバル））ＴTXOP,Avg,（５）
【００６３】
図４にはスケジュールが決定されたＱｏＳ  ＣＦ−ポールに対するＴＸＯＰを遅らせることに対する「ＭＰＤＵランオーバー」の効果が示されている。局１に対するＴＸＯＰは延長された状態で示されている。上記式を適用することにより、局１に対する連続するＴＸＯＰ（図示せず）は短縮されている。
【００６４】
以上で、無線ネットワークにおいてＱｏＳを提供するための方法およびシステムについて説明した。添付した特許請求の範囲に記載した本発明の範囲内で、更に変形および変更が可能であることが理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】１つの局に対して行われる公称ＴＸＯＰ割り当てを示す。
【図２】第２局に対して行われる割り当てを示す。
【図３】局１に対し、失敗したＱｏＳ  ＣＦ−ポールの効果を示す。
【図４】「ＭＰＤＵのランオーバー」の効果を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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