(57)【要約】  レート・ネゴシエーション用のＭＳＥ対ＰＥテーブルを計算する方法が開示される。この方法は、ネットワーク中の複数のパケットサイズについての確率値を得て、これらの確率値に基づいて各ＦＥＲのＢＥＲを得る。その後、上限テーブルを得るべく、各ＰＥについてのＭＳＥが、ＢＥＲ値に基づいて計算される。それから下限テーブルを得るべく、上限テーブル中のＭＳＥ値を、２ｄＢ減少させる。その後、ＭＳＥ対ＰＥテーブルは、ＨＰＮＡ２．０仕様中に示されるようなレート・ネゴシエーションに使用することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）複数の各パケットサイズについての複数の各確率値を決定するステップ（４０２）と、
（ｂ）前記複数の確率値を、ビット誤り率（ＢＥＲ）に関する方程式に代入し、多項式を得るステップ（４０４）と、
（ｃ）前記多項式についての複数の根を得るステップ（４０６）と、
（ｄ）前記複数の根について、有用な根を決定するステップ（４０８）と、
（ｅ）前記多項式に、フレーム誤り率（ＦＥＲ）を代入するステップ（４１０）と、
（ｆ）前記代入したＦＥＲについての前記ＢＥＲを得るステップ（４１０）と、
（ｇ）前記ＢＥＲに基づいた各ＰＥ値の平均二乗偏差（ＭＳＥ）を計算するステップ（４１２）と、
を含む、ホームフォンラインネットワークについてのペイロード・エンコーディング（ＰＥ）値に対するＭＳＥを得る方法。
【請求項２】
前記決定するステップ（ａ）は、
（ａ１）前記ネットワーク中において、パケットサイズの周波数を測定するテストを実行するステップと、
（ａ２）各パケットサイズについての複数の確率値を決定するステップとを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記代入するステップ（ｅ）は、
（ｅ１）前記多項式に、第１ＦＥＲを代入するステップと、
（ｅ２）前記多項式に、第２ＦＥＲを代入するステップと、を含み、
前記第１ＦＥＲおよび第２ＦＥＲは、ＨＰＮＡ（Home Phone Line Networking Alliance）仕様によって指定される、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ＢＥＲを得るステップ（ｆ）は、
（ｆ１）第１ＢＥＲに関する第１ＢＥＲを得るステップと、
（ｆ２）第２ＦＥＲに関する第２ＢＥＲを得るステップとを含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記計算するステップ（ｇ）は、
（ｇ１）第１上限テーブル（５０２）を得るように、前記第１ＢＥＲに基づいて各ＰＥ値に関するＭＳＥを計算するステップと、
（ｇ２）第２上限テーブル（５０６）を得るように、前記第２ＢＥＲに基づいて各ＰＥ値に関するＭＳＥを計算するステップとを含む、請求項４記載の方法。
【請求項６】
ＨＰＮＡ仕様に従い、前記第１上限テーブルは、UP-LARQテーブル（５０２）であり、前記第２上限テーブルは、UP-NOLARQテーブル（５０６）である、請求項５記載の方法。
【請求項７】
（ｇ３）前記第１上限テーブル（５０２）についての各ＰＥ値毎の前記ＭＳＥをおよそ２ｄＢ減少させることによって、第１下限テーブル（５０４）を得るステップと、
（ｇ４）前記第２上限テーブル（５０６）についての各ＰＥ値毎の前記ＭＳＥをおよそ２ｄＢ減少させることによって、第２下限テーブル（５０８）を得るステップとをさらに含む、請求項５記載の方法。
【請求項８】
ＨＰＮＡ仕様に従い、前記第１下限テーブルは、DOWN-LARQテーブル（５０４）であり、前記第２上限テーブルは、DOWN-NOLARQテーブル（５０８）である、請求項７記載の方法。
【請求項９】
（ａ）複数のパケットサイズについての複数の確率値を決定するステップ（４０２）と、
（ｂ）前記複数の確率値を、ビット誤り率（ＢＥＲ）に関する方程式に代入し、多項式を得るステップ（４０４）と、
（ｃ）前記多項式についての複数の根を得るステップ（４０６）と、
（ｄ）前記複数の根について、有効な根を決定するステップ（４０８）と、
（ｅ）前記多項式に、第１ＦＥＲを代入するステップ（４１０）と、
（ｆ）前記多項式に、第２ＦＥＲを代入するステップであって、前記第１値および第２値は、ＨＰＮＡ仕様によって指定されるステップ（４１０）と、
（ｇ）前記第１ＦＥＲについての第１ＢＥＲを得るステップ（４１０）と、
（ｈ）前記第２ＦＥＲについての第２ＢＥＲを得るステップ（４１０）と、
（ｉ）第１上限テーブル（５０２）を得るように、前記第１ＢＥＲに基づいて各ＰＥ値に関するＭＳＥを計算するステップ（４１２）と、
（ｊ）第２上限テーブル（５０６）を得るように、前記第２ＢＥＲに基づいて各ＰＥ値に関するＭＳＥを計算するステップ（４１２）と、
（ｋ）前記第１上限テーブル（５０２）についての各ＰＥ値の前記ＭＳＥをおよそ２ｄＢ減少させることによって、第１下限テーブル（５０４）を得るステップ（４１４）と、
（ｌ）前記第２上限テーブル（５０６）についての各ＰＥ値の前記ＭＳＥをおよそ２ｄＢ減少させることによって、第２下限テーブル（５０８）を得るステップ（４１４）と、
を含む、ホームフォンラインネットワークのＰＥ値に対するＭＳＥを得る方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワーク中のデータ伝送、特に、ネットワーク中のデータ伝送のレート（速度）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホームネットワークは、より一般的で、家庭内のコンピュータの接続に望ましいものになってきている。
ホームネットワークの一つのタイプは、その家の中のコンピュータ間のコミュニケーションのため、居住用の家に設置されている電話回線を使用する、ホームフォンラインネットワークである。
ＨＰＮＡ（Home Phone Line Networking Alliance）は、ホームフォンラインネットワークの動作を標準化するために、その仕様を公表している。
最新のＨＰＮＡの仕様は、標準バージョン２．０（ＨＰＮＡ２．０）である。
【０００３】
図１は、ホームフォンラインネットワークを示す。このネットワークは、コントロール・チップ１００を含む。
チップ１００はさらに、媒体独立インタフェース（ＭＩＩ）（Media Independent Interface）１０６、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）１０８、および物理層（ＰＨＹ）１１０を含む。チップ１００は、ＨＰＮＡ２．０を実装する。チップ１００は、電話ジャック１０２によって電話線を通じてデータパケットを含む信号を受信する。
また、ネットワークは、チップ１００と電話線の間の信号を処理するアナログ・フロント・エンド（ＡＦＥ）１０４を有する。
チップ１００は、ＡＦＥ１０４から信号で受信したパケットを処理し、ホストＭＡＣ１１２に信号を出力する。
【０００４】
図２は、ホームフォンラインネットワーク用の典型的なハードウェアソフトウェアインターフェースを示す。
このインターフェースは、ＭＡＣ１０８からフレームを受信するＨＰＮＡ互換のネットワークインターフェースコントローラ（ＮＩＣ）２０６を含む。
ＮＩＣ２０６は、典型的にホストコンピュータ上にあるＨＰＮＡ互換のドライバソフトウェア２０４にフレームを送信する。
その後、ドライバソフトウェア２０４は、ＴＣＰ／ＩＰプロトコル・スタックのような上位層のソフトウェア２０２にフレームを送信する。このＴＣＰ／ＩＰのプロトコル・スタックは、「Windows（登録商標）」のネットワークスタックに相当する。
【０００５】
電話線に関する条件が変わるため、ＨＰＮＡ２．０は、伝送エラーレートに従って、ネットワーク中の２つのステーション間のデータ転送速度の変更を認める。
ライン条件に対してデータ転送速度が速すぎる場合、受信したフレームにおけるエラーのレベルが高まる可能性がある。ライン条件に対してデータ転送速度が遅すぎる場合、データ転送速度は最適化されない。
データ転送速度は、ペイロード・エンコーディング（payload encoding）（ＰＥ）によって決定される。このＰＥは、シンボルレート（シンボル／秒）を掛けた、ビット・ローディング（ビット／シンボル）として定義される。
ＨＰＮＡ２．０の目的は、伝送エラーレートを１０−４未満とすることである。
これは「レート・ネゴシエーション（rate negotiation）」と呼ばれる。
【０００６】
ＨＰＮＡ２．０は、レート・ネゴシエーション・アルゴリズムの一例を示す。
図３は、ＨＰＮＡ２．０によるレート・ネゴシエーションについてのＰＥ選択アルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
【０００７】
まず、1e-3のパケット誤り率（ＰＥＲ）を達成するのに各ＰＥに必要とされる平均二乗誤差（ＭＳＥ）の第１テーブルがコンパイル（編集）される。この第１テーブルは、DOWN-LARQとして定義される。
第２テーブルはまた、1e-6のターゲットＰＥＲでコンパイルされる。この第２テーブルは、DOWN-NOLARQとして定義される。
第３テーブルは、DOWN-LARQとして定義される。この第３テーブルは、UP-LARQ中にＡＳＭＳＥ値をすべて備えるが、２ｄＢ減少する。
第４テーブルはDOWN-NOLARQとして定義される。この第４テーブルはUP-NOLARQ中にＡＳＭＳＥ値をすべて備えるが、２ｄＢ減少する（ステップ３０２）。
リミテッド・オートマティック・リピート・リクエスト（LARQ）は、フレームのヘッダ中の追加の８バイトである。
このLARQは、リンク層のプライオリティ情報を伝え、フレーム再送信の速度を上げるために否定応答プロトコルを提供する。
【０００８】
次に、ＨＰＮＡ２．０の１６フレームの履歴ウィンドウ（history window）が維持される（maintain）（ステップ３０４）。
巡回冗長検査（ＣＲＣ）エラーを有していない履歴ウィンドウ中のフレームのＭＳＥが計算される（ステップ３０６）。
【０００９】
LARQが使用できない場合、そのウィンドウのＭＳＥ以上のＭＳＥを有する上位のＰＥを発見するため、UP-NOLARQテーブルが検索される（ステップ３１０）。
このウィンドウのＭＳＥ以上のＭＳＥを有する下位のＰＥを発見するため、DOWN-NOLARQテーブルが検索される（ステップ３１２）。
【００１０】
LARQが使用できる場合、そのウィンドウのＭＳＥ以上のＭＳＥを有する上位のＰＥを発見するため、UP-LARQテーブルが検索される（ステップ３１４）。
このウィンドウのＭＳＥ以上のＭＳＥを有する下位のＰＥを発見するため、DOWN-LARQテーブルが検索される（ステップ３１６）。
【００１１】
次に、上位のＰＥが現在のＰＥより大きい場合（ステップ３１８）、新たなＰＥは上位のＰＥと等しくなるように設定される（ステップ３２０）。
逆に、下位のＰＥが現在のＰＥよりも小さい場合（ステップ３２２）、新たなＰＥは下位のＰＥと等しくなるように設定される（ステップ３２４）。
そうでなければ、現在のＰＥは新たなＰＥとして維持される（ステップ３２６）。
【００１２】
しかしながら、ＨＰＮＡ２．０は、DOWN-LARQ、DOWN-NOLARQ、UP-LARQ、UP-NOLARQ中の値がどのように計算されるか、明示していない。
【００１３】
従って、レート・ネゴシエーション用のＭＳＥ対ＰＥテーブルを計算する方法が必要とされている。本発明は、そのような要求に向けられるものである。
【発明の概要】
【００１４】
レート・ネゴシエーションについてのＭＳＥ対ＰＥテーブルを計算する方法が開示される。
この方法は、ネットワーク中の複数のパケットサイズについての確率値を得て、これらの確率値に基づいて各ＦＥＲのＢＥＲを得る。
それから上限テーブルを得るべく、各ＰＥについてのＭＳＥが、ＢＥＲ値に基づいて計算される。
その後下限テーブルを得るべく、この上限テーブル中のＭＳＥ値を、２ｄＢ減少させる。
ＭＳＥ対ＰＥテーブルは、それからＨＰＮＡ２．０仕様中に示されるようなレート・ネゴシエーションに使用することができる。
【発明の詳細な説明】
【００１５】
本発明は、レート・ネゴシエーションについてのＭＳＥ対ＰＥテーブルを計算する方法を提供する。
以下の説明は、当業者が本発明を実施できるように記載され、また、特許出願とその要件の下で提供される。好ましい実施例に対する様々な変更は、当業者に極めて明白である。また、この一般的な原則は、他の実施例に適用される。
したがって、本発明は開示された実施例に制限されないが、ここに記述された原則および構造と一致する最も広い範囲に与えられる。
【００１６】
本発明の特徴をより詳しく説明するために、以下の説明と共に、図４および図５を参照して頂きたい。
【００１７】
各ＰＥにおける各レート・ネゴシエーション・テーブル毎に、ＭＳＥが計算される。
フレーム誤り率（ＦＥＲ）が0.0001％のときについてのUP-LARQおよびDOWN-LARQテーブルが作成される。ＦＥＲが0.1000％のときについてのUP-LARQおよびDOWN-LARQテーブルが作成される。
このＦＥＲ値は、ＨＰＮＡ２．０仕様によって決定される。
【００１８】
図４は、本発明に従って、レート・ネゴシエーションについての平均二乗誤差（ＭＳＥ）対ペイロード・エンコーディング（ＰＥ）テーブルを計算する方法の好ましい実施形態の一つを示すフローチャートである。
ＭＳＥの値を計算するためには、ＦＥＲが0.0001％および0.1000％のときのビット誤り率（ＢＥＲ）を知る必要がある。
このＢＥＲは、以下の数式１から得ることができる。
【００１９】
【数１】
2005516470.tif 000003
【００２０】
しかしながら、ネットワーク中のパケットサイズ分布によって、パケットサイズは変化し得る。
したがって、まずパケットサイズの確率値（probabilistic value）が決定される（ステップ４０２）。
ある好ましい実施形態においては、この確率値は、実際のネットワーク中のテストの実行および各パケットサイズの周波数の分析によって得られる。
以下の表１は、パケットサイズの確率値の組を示す。
【００２１】
【表１】
2005516470.tif 000004
【００２２】
その後、各パケットサイズ毎の確率値を、数式（１）に代入する（ステップ４０４）。数式（２）に示すように、複雑な多項式が生じる。
【００２３】
【数２】
2005516470.tif 000005
【００２４】
次に、数式（２）の根（ルート）（roots）を得る（ステップ４０６）。その後有効な根（useful roots）を決定する（ステップ４０８）。この有効な根は、物理的に存在することができる根である。
次に、ＦＥＲをこの多項式に代入する（ステップ４１０）。このＦＥＲは、0.001または0.000001のいずれかである。数式２にＦＥＲが一度挿入されると、ＢＥＲは単一の変数になる。
その後ＦＥＲが0.0001のＢＥＲ、およびＦＥＲが0.000001のＢＥＲを得る。
表１の確率値において、ＦＥＲが0.001のＢＥＲは2.83e-07となり、ＦＥＲが0.000001のＢＥＲは2.83e-10となる。
【００２５】
次に、各ＰＥに対応するＭＳＥの値が、以下の数式（３）を使用して計算される（ステップ４１２）。
【００２６】
【数３】
2005516470.tif 000006
【００２７】
その結果、ＦＥＲが0.001％でＢＥＲが2.83e-10のUP-LARQテーブルと、ＦＥＲが0.1000％でＢＥＲが2.83e-07のUP- NOLARQテーブルが得られる。
その後、DOWN-LARQテーブルおよびDOWN-NOLARQテーブルを得るため、各ＰＥのＭＳＥを２ｄＢ減少させる（ステップ４１４）。
【００２８】
図５は、本発明に従ってレート・ネゴシエーションについてのＭＳＥ対ＰＥテーブルを計算する方法の好ましい実施形態によって生成された、ＭＳＥ対ＰＥテーブルの好ましい実施形態の一例を示す。
UP-LARQテーブル５０２、DOWN-LARQテーブル５０４、UP-NOLARQテーブル５０６およびDOWN-NOLARQテーブル５０８はそれぞれ、複数のＰＥ値およびこれらに対応するＭＳＥ値を含む。
【００２９】
例えば、ＰＨＹ１１０は、現在のＰＥを備える複数のフレームを受信し、各フレームのエラーを計算する。
このエラー値は、フレーム・ステータス・フレーム（ＦＳＦ）の一部として、上位層のドライバソフトウェア２０４に送信される。
ＦＳＦは、各データパケットの直後に送信される別のパケットであって、後のプロセスによって要求される所定のステータス情報を含む。
上位層のドライバソフトウェア２０４は、１６フレームのウィンドウについてのＭＳＥを計算する（ステップ３０４）。
例えば、現在のＰＥが４であり、そのウィンドウのＭＳＥが１５０であると仮定する。
【００３０】
LARQが使用できない場合（ステップ３０８）、上位層ソフトウェア２０４は、１５０以上であるＭＳＥを備える上位のＰＥを発見すべく、UP-NOLARQテーブル５０６を検索する（ステップ３１０）。この例において、上位のＰＥは３である。
その後、上位層ソフトウェア２０４は、１５０以上であるＭＳＥを備えた下位のＰＥを発見すべく、DOWN-NOLARQテーブル５０８を検索する（ステップ３１２）。この例において、下位のＰＥは３である。
上位のＰＥの値である３は、現在のＰＥの値である４よりも小さく（ステップ３１８）、下位のＰＥの値である３は、現在のＰＥの値である４未満である（ステップ３２２）ので、その後、新しいＰＥは３に設定される（ステップ３２４）。
【００３１】
LARQが使用できる場合（ステップ３０８）、上位層ソフトウェア２０４は、１５０以上であるＭＳＥを備える上位のＰＥを発見すべく、UP-LARQテーブル５０２を検索する（ステップ３１４）。この例において、上位のＰＥは３である。
その後、上位層ソフトウェア２０４は、１５０以上であるＭＳＥを備えた下位のＰＥを発見すべく、DOWN-LARQテーブル５０４を検索する（ステップ３１６）。この例において、下位のＰＥは１である。
上位のＰＥの値である３は、現在のＰＥの値である４よりも小さく（ステップ３１８）、下位のＰＥの値である１は、現在のＰＥの値である４未満である（ステップ３２２）ので、その後、新しいＰＥは３に設定される（ステップ３２４）。
【００３２】
ある好ましい実施形態の一つにおいては、テーブル５０２ないし５０８は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）として実装（implement）される。
しかしながら、本発明の趣旨および範囲内の他の実装は可能である。
【００３３】
レート・ネゴシエーションについてのＭＳＥ対ＰＥテーブルを計算する方法が開示された。
この方法は、ネットワーク中の複数のパケットサイズについての確率値を得て、これらの確率値に基づいて各ＦＥＲのＢＥＲを得る。
その後、上限テーブルを得るべく、各ＰＥについてのＭＳＥが、ＢＥＲ値に基づいて計算される。
それから下限テーブルを得るべく、上限テーブル中のＭＳＥ値を、２ｄＢ減少させる。
その後、ＭＳＥ対ＰＥテーブルは、ＨＰＮＡ２．０仕様中に示されるようなレート・ネゴシエーションに使用することができる。
【００３４】
本発明は、以上の実施形態に従って記載されたが、当業者は、これらの実施形態について、本発明の趣旨および範囲内で様々な変形が可能であることを容易に認識できるだろう。
従って、当業者なら、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、数多くの変更は可能であろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ホームフォンラインネットワークを示す図。
【図２】ホームフォンラインネットワーク用の典型的なハードウェア／ソフトウェア間のインターフェースを示す図。
【図３】ＨＰＮＡ２．０による、レート・ネゴシエーションのためのＰＥ選択アルゴリズムの一例を示すフローチャート。
【図４】本発明による、レート・ネゴシエーションのため、平均二乗誤差（ＭＳＥ）対ペイロード・エンコーディング（ＰＥ）テーブルを計算する方法の実施形態を示すフローチャート。
【図５】本発明による、レート・ネゴシエーションのため、ＭＳＥ対ＰＥテーブルを計算する方法の実施形態によって生成された、ＭＳＥ対ＰＥテーブルの具体例を示す図。
【図１】
2005516470.tif 000007
【図２】
2005516470.tif 000008
【図３】
2005516470.tif 000009
【図３（ｃｏｎｔ）】
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【図４】
2005516470.tif 000011
【図５】
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【国際調査報告】
2005516470.tif 000013
2005516470.tif 000014
2005516470.tif 000015