(57)【要約】  制御とデータが分離されたワイヤレス通信技術が記載される。一実施態様において、１以上のワイヤレスチャンネル上でデータパケットを送信して、上記１以上のワイヤレスチャンネルのデータレートより低いデータレートを有する少なくとも１つの他のワイヤレスチャンネル上で上記データパケットに関する制御データを送信することを含む方法が記載される。
2008546275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上のワイヤレスチャンネル上でデータパケットを送信するステップと、
前記１以上のワイヤレスチャンネルのデータレートより低いデータレートを有する少なくとも１つの他のワイヤレスチャンネル上で前記データパケットに関する制御データを送信するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記制御データが事前予約を指定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記制御データが競合解決を提供するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記制御データの送信が無線機を使用して実行され、前記データパケットの送信が１以上の他の無線機を使用して実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記制御データの送信が無指向性アンテナを使用して実行され、前記データパケットの送信が指向性アンテナを使用して実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記制御データの送信が９００ＭＨｚより下の周波数で実行され、前記データパケットの送信が９００ＭＨｚより上の周波数で実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記データパケットの送信中に、同時に１以上の他のパケットに関する制御データを送信するステップを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
アプリケーションからデータを受信するステップと、
前記受信データからの前記データパケットを、前記制御チャンネル上で通信される単一の予約により指定される期間の間、前記１以上のワイヤレスチャネル上の通信のために構成されるパケット列に形成するステップとを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
もしあれば、前記パケット列内に含まれた前記データパケットの何れが受信されなかったかを指示する単一の確認応答を受信するステップを更に備えることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
１以上のワイヤレスチャンネル上で１組のデータパケットを送信するステップと、
少なくとも１つの他のワイヤレスチャンネル上で制御データを送信し、前記制御データが別の組のデータパケットを送信するために前記１以上のワイヤレスチャンネル上で時間を予約するように構成されるステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記予約時間中に、前記別の組のデータパケットを送信するステップを更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記別の組のデータパケットが前記１組のデータパケットの送信に続いて前記１以上のワイヤレスチャンネル上で送信されるように構成されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記制御データの送信が９００ＭＨｚより下の周波数で実行され、前記データパケットの送信が９００ＭＨｚより上の周波数で実行されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記コントロールデータの送信が無指向性アンテナを使用して実行され、前記データパケットの送信が指向性アンテナを使用して実行されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記データパケットを、前記予約時間の間、前記１以上のワイヤレスチャンネル上の通信のために構成されるパケット列に形成するステップと、
もしあれば、前記パケット列内に含まれた前記データパケットの何れが受信されなかったかを指示する単一の確認応答を受信するステップとを更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
１以上のワイヤレスチャンネル上で１組のデータパケットを送信するステップと、
前記１組のデータパケットの送信中に、同時に少なくとも１つの他のワイヤレスチャンネル上で別の組のデータパケットに関する競合制御データを送信するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記競合制御データの送信が無指向性アンテナを使用して実行され、前記１組のデータパケットの送信が指向性アンテナを使用して実行されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記１以上のワイヤレスチャンネルが９００ＭＨｚより上の周波数で動作し、前記少なくとも１つのチャンネルが９００ＭＨｚ以下の周波数で動作することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
アプリケーションからデータを受信するステップと、
前記受信データからの前記１組のデータパケットを、前記制御チャンネル上で通信される単一の予約により指定される期間の間、前記１以上のワイヤレスチャンネル上の通信のために構成されるパケット列に形成するステップとを更に備えることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
もしあれば、前記パケット列内に含まれた前記データパケットの何れが受信されなかったかを指示する単一の確認応答を受信するステップを更に備えることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にワイヤレスネットワークに関し、特にワイヤレスネットワークの制御とデータの分離に関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザーは、増加し続ける種類の目的のために、利用されることができる増加し続ける種類の装置にアクセスする。例えば、ユーザーは、携帯電話で話し、携帯情報端末を使用して人と会う約束を予定に入れ、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）で文書を編集し、ゲーム機でゲームをし、ディジタルビデオレコーダーから録画されたテレビ番組を見ることなどをする可能性がある。これらの装置の各々は、特定のタスクを実行すること対象としているかもしれないが、これらの装置の１つを別のものに通信で接続することは多くの場合望ましい。例えば、携帯情報端末は、スケジュールを共有するためにデスクトップＰＣに通信で接続される可能性がある。
【０００３】
加えて、これらの装置の各々は、装置の機能を更に増加している周辺機器を有する可能性がある。例えば、ヘッドセットは携帯電話で利用される可能性があり、衛星利用測位システム（ＧＰＳ）レシーバは携帯情報端末で利用される可能性があり、プリンタはパーソナルコンピュータで利用される可能性があり、プレーヤが「面と向かって」対戦できるように、別のゲーム機がゲーム機に接続される、などの可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの装置の接続の中で人気のある１つの技術は、ワイヤレス通信である。その名の通り、ワイヤレス通信は、装置が通信するために物理的に接続される必要がないように利用される可能性がある。しかし、装置の機能が増加し続けるにしたがい、装置の間で共有される情報量もまた増加し、それによりワイヤレス接続上で利用可能な帯域幅が消費されている。同様に、装置の数が増加し続けるにしたがい、全体として装置により消費されるワイヤレス帯域幅の全体の量も増加している。
【０００５】
従って、ワイヤレス通信の技術改善の継続的な需要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
制御とデータが分離されたワイヤレス通信技術が記載される。一実施態様において、１以上のワイヤレスチャンネル上でデータパケットを送信するステップと、上記１以上のワイヤレスチャンネルのデータレートより低いデータレートを有する少なくとも１つの他のワイヤレスチャンネル上で上記データパケットに関する制御データを送信するステップとを含む方法が記載される。例えば、上記少なくとも１つのチャンネルが９００ＭＨｚより下の周波数で動作する一方で、上記１以上のワイヤレスチャンネルが周波数約９００ＭＨｚで動作する可能性がある。
【０００７】
別の実施態様において、１以上のワイヤレスチャンネル上で１組のデータパケットを送信するステップと、上記１組のデータパケットの送信中に、少なくとも１つの他のワイヤレスチャンネル上で制御データを送信するステップを含む方法が記載される。この制御データは、別の組のデータパケットを送信するために上記１以上のワイヤレスチャンネル上で時間を確保するように構成される。
【０００８】
更なる実施態様において、１以上のワイヤレスチャンネル上で１組のデータパケットを送信するステップと、上記１組のデータパケットの送信中に、同時に少なくとも１つの他のワイヤレスチャンネル上で別の組のデータパケットに関する競合制御データを送信するステップを含む方法が記載される。
同じ参照番号は、同様の構造および構成要素を参照するために説明の例において利用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
［概要］
ワイヤレスネットワークの通信のための制御とデータの分離が記載される。無認可のワイヤレスネットワークの使用のために割り当てられる無線スペクトルは、一般的に非連続の周波数帯域（以下、「スライス」、「スライバ」、および「チャンネル」とも称する）に分配される。しかしながら、例えばＩＥＥＥ  ８０２．１１のような従来の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルは、効率が悪く、データ伝送帯域幅の減少となる連続した帯域のみで動作する。一実施態様において、以前はデータ伝送に不適当であると考えられた制御目的のより低い周波数帯の未使用のスペクトルのスライバを利用することにより、無線インフラとマルチホップ無線ネットワークとの能力を改善させる分離チャンネルプロトコルが記載される。このように、上記プロトコルは、競合解決オーバヘッドを例えばアプリケーションのような「上位レイヤ」から受信されるデータの伝送に利用されることになるデータチャンネルと比較して低レート（例えば、９００ＭＨｚ以下）の分離されたチャンネルへ移動させることにより、スループットを向上させることができる。上記プロトコルは、制御とデータの分離送信のために様々な技術を組み込むことができる。例えば、上記プロトコルは、制御チャンネル上の「事前予約」およびデータチャンネル上の「データ集約」などを組み込むことにより同時にチャンネル競合とデータ伝送を許容することができ、その更なる説明は、以下の段落で見いだされることができる。
【００１０】
以下の説明において、上記プロトコルを使用するために構成された例示的な環境が記載される。次いで、例示的な環境と、更に他の環境においても実施可能な例示的な手順が記載される。
【００１１】
［例示的な環境］
図１は、データチャンネルと制御チャンネルを分離したワイヤレスプロトコルを使用するように実施可能な例示的な実施態様による環境１００の図である。上記環境は、ワイヤレスアーキテクチャ１０４を使用して、一方が他方に通信で接続される第１クライアント１０２（１）と第２クライアント１０２（２）を含む。クライアント１０２（１）、１０２（２）は、ワイヤレスアーキテクチャ１０４を通して通信するための様々な方法で構成されうる。例えば、１以上のクライアント１０２（１）、１０２（２）は、例えばデスクトップコンピュータ、移動局、娯楽機器、携帯電話、ゲーム機などのようなコンピュータ装置として構成される可能性がある。さらに、１以上のクライアント１０２（１）、１０２（２）は、例えば無線プリンタのような周辺機器として構成される可能性がある。このように、クライアント１０２（１）、１０２（２）は、相当なメモリとプロセッサリソースを有する、例えばパーソナルコンピュータ、ゲーム機のようなフルリソース装置から、限定されたメモリおよび／または処理リソースを有する例えば周辺装置のような低リソース装置まで及ぶ可能性がある。以下の説明の目的のために、クライアント１０２（１）、１０２（２）は、ワイヤレスアーキテクチャ１０４の「ノード」としても引用される可能性がある。
【００１２】
ワイヤレスアーキテクチャ１０４は、クライアント１０２（１）、１０２（２）の各々に複数のプロトコル構成要素を更に含むように例示され、各々は、データ集約プロトコル１０６（１）、１０６（２）、チャンネル予約および競合解決プロトコル１０８（１）、１０８（２）、およびデータ列管理プロトコル１１０（１）、１１０（２）を含むように例示される。データ集約プロトコル１０６（１）、１０６（２）は、特定の目的地のパケットを一連のパケットに集約する役割を果たす機能を表現する。例えば、データ集約プロトコル１０６（１）、１０６（２）は、目的地毎の集約をサポートするために、各々の隣接したノードに対する別々の待ち行列を保持することができる。
【００１３】
チャンネル予約および競合解決プロトコル１０８（１）、１０８（２）は、制御チャンネル１１４上で「送信要求」（ＲＴＳ）および「送信可」（ＣＴＳ）パケットを取り交わすことによりデータ集約プロトコル１０６（１）、１０６（２）から受信されるパケット列についてデータチャンネル１１２上の競合を解決し、時間を確保する機能を表現する。チャンネル予約および競合解決プロトコル１０８（１）、１０８（２）は、「事前予約」も実行し、その更なる説明は、以下の段落に見いだすことができる。
【００１４】
データ列管理プロトコル１１０（１）、１１０（２）は、各々のクライアント１０２（１）、１０２（２）の各々のバッファ１１６（１）、１１６（２）を管理するワイヤレスアーキテクチャ１０４の機能を表現する。例えば、バッファ１１６（１）、１１６（２）は、例えば無線機のような各々の送受信器１１８（１）、１１８（２）を利用して、送信されあるいは受信されたパケットをバッファするために利用される可能性がある。データ列管理プロトコル１１０（１）、１１０（２）は、選択的に、上記列の受信されたパケットの確認応答パケット（ＡＣＫ）を送信し、失われたパケットの再送をサポートする可能性もある。これらのプロトコル構成要素の各々は、より詳細に以下の段落で記載される。
【００１５】
［データ集約プロトコル１０６（１）、１０６（２）］
データ集約プロトコル１０６（１）、１０６（２）は、指定された閾値より大きい全体サイズを有する一連のパケットを構築し、制御チャンネル１１４上の単一の予約を使用して上記列を送信するために利用される可能性がある。例えば、データ集約プロトコル１０６（１）、１０６（２）は、制御チャンネル１１４上の各々の予約が例えばパケット列のような相対的に「大きい」パケットの時間を確保できるので、制御チャンネル１１４が性能のボトルネックにならないように構成される。
【００１６】
ＲＴＳ−ＣＴＳ交換は、送信機と受信機の間の通信のためのデータチャンネル１１２を確保する。このように、パケット列と連動して予約機構を使用するために、上記列のパケットは共通の行き先を有する。しかし、例えばアプリケーションモジュール１２０（１）、１２０（２）のような上位レイヤからの連続するパケットは、複数の行き先を有する可能性がある。それゆえ、データ集約プロトコル１０６（１）、１０６（２）は、各々の目的地へのパケットを別々に集約するために利用される可能性がある。
【００１７】
データ集約プロトコル１０６（１）、１０６（２）は、例えば他のクライアントのような各々の既知の隣接体への待ち行列を保持することができる。上位レイヤから保留のパケットがない行き先へのパケットを受信するときはいつでも、データ集約プロトコル１０６（１）、１０６（２）は新しいパケット列を組み立てることができる。パケット列のサイズがデータ集約プロトコル１０６（１）、１０６（２）のパラメータである閾値（以下「集約許容値」と称する）に等しいとき、上記パケット列はスケジューリングとそれに続く送信のためにチャンネル予約および競合解決プロトコル１０８（１）、１０８（２）へ送信される。
【００１８】
データ集約プロトコル１０６（１）、１０６（２）は、集約許容値に達しなかった場合でも、各々のパケットが配信されることを確実にするために、部分的に構築されたパケット列が新しいパケットのために待機できる最大時間を指定する「集約タイムアウト」と呼ばれる別のパラメータを利用する。このように、単一の行き先への複数のパケットが利用可能でないときでも、上記パケットは上記集約タイムアウトパラメータにより指定されるように送信される。
【００１９】
例えば、タイマーは構築される各々のパケット列に関連させることができ、新しいパケットが列に追加されるときはいつでも、集約タイムアウトの値にリセットされる。タイマーが期限切れになるとき、タイマーに関連されたパケット列は、たとえパケット列のサイズが集約許容値未満であっても、スケジューリングのためにチャンネル予約および競合解決プロトコル１０８（１）、１０８（２）に、「渡される」。それゆえ、タイムアウト機構は、データ集約プロトコル１０６（１）、１０６（２）により導入される最大の遅延に関する上限が存在することを保証する。
【００２０】
データ集約プロトコル１０６（１）、１０６（２）は、パケット列のパケットの数に基づく閾値を使用することに加えて、パケット列のパケットの全体サイズに基づく閾値を使用するように拡張できる。個々のパケットのサイズがかなり変化するときこの拡張は有用であるかもしれない。
【００２１】
一実施態様において、各々の競合解決のための試みのために送信されるデータの平均サイズは、パケットを一連のパケットに集約し、単一の競合解決機能で列全体のデータチャンネルを確保するのに顕著な性能改善を達成するために十分に大きい。このように、データ集約技術を使用することにより、パケット列のサイズは、データチャンネル上で通信される「パケット」のサイズを効果的に増大する。例えば、データ集約プロトコル１０６（１）、１０６（２）は、平均パケット列サイズが閾値より大きいように、データチャンネル１１２のスループットの改善が制御チャンネル１１４のデータレートより大きいように、利用される可能性がある。
【００２２】
［チャンネル予約および競合解決プロトコル１０８（１）、１０８（２）］
チャンネル予約および競合解決プロトコルは、２つの部分、すなわち予約プロトコルと、競合プロトコルとを含む。予約プロトコルは、データチャンネルの予約にために送信機と受信機との間で、例えばＲＴＳとＣＴＳパケットのような制御パケットを交換する。
【００２３】
予約プロトコルは、送信のために予約される可能性のあるパケット列の最大数をいつでも指示するパラメータ「先行予約許容値」を有し、すなわちこれは事前予約である。データ集約プロトコル１０６（１）、１０６（２）がパケット列を予約プロトコルに渡すとき、送信を待機している既に予約済みパケットの数が先行予約許容値未満である場合、次いで新しい予約が開始される。そうでなければ、後に予約機会が生じるまで、パケット列は例えば各々のバッファ１１６（１）、１１６（２）を介してバッファされる。
【００２４】
各々のクライアント１０２（１）、１０２（２）上の各々のチャンネル予約および競合解決プロトコル１０８（１）、１０８（２）は、データチャンネル１１２上の通信を既に予定された予約を追跡するために予約表を保持する可能性もある。予約を開始する送信機は、関連するパケット列を送信し、確認応答（ＡＣＫ）を受信するために利用される時間「Ｔ」を最初に計算する。次いで、送信機は、データチャンネルがＴ期間の間連続的に空いているとき、ＲＴＳ−ＣＴＳ交換の推定終了時間から開始する最も早い時間「Ｅ」について予約表を調査する。このペア（Ｅ、Ｔ）は、ＲＴＳの中で送信される。また、受信機も、期間（Ｅ、Ｔ）が実際に空いているかどうかをチェックするためにその予約表を調査する。期間（Ｅ、Ｔ）の間にチャンネルが空いている場合、次いで（Ｅ、Ｔ）はＣＴＳに返送される。そうでなければ、Ｅの後の次の可能な時間（「Ｅ１」として示される）が選択され、チャンネルが期間Ｔの間空いており、そして（Ｅ１、Ｔ）はＣＴＳに返送される。受信機は、ＣＴＳ内で送信されるペアをその予約表に追加する。送信機があるペア（Ｅ、Ｔ）を有するＣＴＳを受信するとき、それは上記ペアが予約表の入力と衝突するかどうかチェックする。衝突がない場合、予約は成功し、（Ｅ、Ｔ）が予約表に追加される。そうでなければ、新しい予約の試みが開始される。
【００２５】
ＲＴＳあるいはＣＴＳパケットは、エラーあるいは衝突により失われる可能性がある。それゆえ予約プロトコルは、衝突が発生したとき、競合ウィンドウを２倍にする再送手順を使用することができる。成功した予約が送信機により完了されるとき、パケット列は時間Ｅでデータチャンネル上の送信が予定される。このプロトコルは、以下の説明においてより詳細に記載される。
【００２６】
事前予約は、競合解決およびデータ伝送期間の変動を「隠す」ために利用されることができる。例えば、事前予約は、そのパケットの受信に関する制御パケットの項目を指定することによりノード間の緩やかな同期を提供することができる。予約間隔は、データ列を送信するために利用される時間の量が伝達遅れ時間の原因となるが、クロックドリフトエラーを起こすほど長くならないように、十分に大きく設定される。例えば、予約先行許容値は、限られた倍数のデータパケットを送信するために利用される期間に等しくなるように設定される可能性があり、それにより互いに重なり合う２つの送信に起因するデータパケット衝突を防止する。
【００２７】
［データ列管理プロトコル１１０（１）、１１０（２）］
データ列管理プロトコル１１０（１）、１１０（２）は、単一の送信機会の間、パケットのバーストを送信するために利用されることができる。しかし、根底にあるデータチャンネルはエラーがあるかもしれないので、パケット列内のいくつかのパケットは失われ、あるいは破損される可能性がある。それゆえ、これらのパケットは再送信される。一実施態様において、単一の確認応答パケット（ＡＣＫ）がパケットバーストの終わりで利用される選択的確認応答技術が使用される。例えば、確認応答パケットは、どのパケットが正確に受信されたかを指示するビットマップを利用することができる。受信された確認応答パケットに基づいて、パケット列の失われ、および／または破損されたパケットが新しいパケット列に組み立てられ、上述したように予約プロトコルから予約を獲得した後に再送信される。確認応答パケットがパケット列送信の終わりで受信されない例において、パケット列は再送信される可能性がある。
【００２８】
一実施態様において、各々のパケット列は、「再送閾値」と称される指定された閾値を下回る回数だけ再送信される。各々のパケット列はシーケンス番号を有することができ、パケット列内の個々のパケットはパケット列と関連する番号により識別されることができる。このように、パケット列送信管理は、個々のパケットの別々の確認応答（すなわちＡＣＫ）を送信せず実施されることができるが、むしろパケット列内に複数のパケットを記述する単一の確認応答が送信されることができる。
【００２９】
一実施態様において、受信されたパケットは、例えばアプリケーションモジュール１２０（１）、１２０（２）のような上位レイヤに順番に通信される。パケット列内のパケットが失われるが、以降のパケットが正しく受信されるとき、受信されたパケットはバッファされることができる。失われたパケットが再送後に受信された後、バッファされたパケットの各々は、一方からもう一方に順番に通信される。タイムアウトは、列内の１以上のパケットがこれまで受信されていない場合、次いでタイムアウトが期限切れになった後、その後受信されたパケットが順番から外れ上位のレイヤへ転送されるのを確実にするために、バッファと関連されることができる。
【００３０】
図２は、図１のデータチャンネル１１２と制御チャンネル１１４を使用して実行される例示的な実施態様のデータ伝送２００の図である。上述したように、プロトコルは、別々のデータおよび制御チャンネル１１２、１１４を供給する。プロトコルは、チャンネルへのアクセスを制御し、かつチャンネル予約のための例えば送信要求（ＲＴＳ）および送信可（ＣＴＳ）のような制御パケットを使用するために、衝突防止を有する搬送波検出多重アクセス方式（ＣＳＭＡ／ＣＡ）を利用することができる。
【００３１】
上述したように、従来のワイヤレス通信技術は、単にデータチャンネル上だけで実施された。それゆえ、上記チャンネル上でデータを伝送するとき、衝突を防ぐために利用される競合解決は、データチャンネル上でも実行された。しかし、競合解決は、例えばプロトコルそれ自体内に存在するそのデータの伝送のために使用される制御データと対照的に、送信アプリケーションから受信アプリケーションで有用なデータのような「有用な」データを伝送することなく、チャンネルの利用可能な帯域幅を使用するオーバヘッドをもたらす。それゆえ、競合解決段階が上述したように制御チャンネル１１４へ移動される場合、高レートデータチャンネル上のスループットが向上される可能性がある。一実施態様において、図２の例示的なデータ伝送２００に示すように、制御チャンネル１１４上の競合解決段階は、データチャンネル１１２上のデータ伝送と平行して、すなわち同時に実行される。パケット「ｉ」が図２のデータ伝送パケット（ｉ）２０２で例示されるデータチャンネル１１２上で伝送されている間、「ｉ＋１」パケットの競合解決が図２の「パケット（ｉ＋１）の競合解決２０４」として例示される制御チャンネル１１４上で実行される。このように、データ伝送は、競合解決が制御あるいはデータ伝送のために従来利用されなかった相対的に狭帯域のデータチャンネル上で実行される一方で、相対的に広帯域のデータチャンネル上で実行されることができる。
【００３２】
図３は、事前予約技術なしで図１のデータチャンネル１１２および制御チャンネル１１４を使用して実行される例示的な実施態様におけるデータ伝送３００の図である。制御チャンネル１１４上のパケット「ｉ＋１」の競合解決がデータチャンネル上のパケット「ｉ」の伝送終了により完了しない場合、データチャンネル１１２は競合解決の完了までアイドル３０２のままとなる可能性がある。
【００３３】
競合解決は、あるとしても、選択された「バックオフ」値およびＲＴＳおよび／またはＣＴＳ衝突に依存する可能性があるので、競合解決に様々な量の時間がかかる可能性がある。加えて、データ伝送期間はデータパケットのサイズに依存し、それはパケット毎に変化する可能性がある。更に、競合解決のための時間は、制御チャンネル１１４のデータレートに部分的には依存する可能性があるが、一実施態様において、プロトコルは、競合解決およびデータパケット伝送の期間の変動の影響を受けない。更に、制御チャンネルは、データチャンネルアイドル３０６に後続するアイドル期間を生じさせる可能性があるアイドル期間３０４を遭遇する可能性もある。アイドル期間を防止し、競合解決の異なる期間に対処するために、事前予約技術がデータチャンネル１１２と制御チャンネル１１４のアイドルタイムを制限し、除去さえするように使用される可能性があり、その更なる説明は、以下の図に関して見いだされる。
【００３４】
図４は、事前予約技術と連動して図１のデータチャンネル１１２および制御チャンネル１１４を使用して実行される例示的な実施態様のデータ伝送４００の図である。事前予約は、例えばクライアント１０２（１）、１０２（２）のような各々のノードが「ｋ」パケットについて「先行して予約する」ことを可能にする技術であり、ここで「ｋ」はプロトコルパラメータである。それゆえ、データチャンネル上のノード送信パケット「ｉ」は、制御パネル上で交換される変更されたＲＴＳ−ＣＴＳパケットを使用して、最大「ｋ」追加パケットまでデータチャンネルを予約することができる。このように、事前予約は、別々のチャンネルの使用を通して時間内の競合解決とデータ伝送とを切り離すために利用される。例えば、事前予約が使用されないとき、パケット「ｉ＋２」の競合解決が平均より長くかかる場合、次いでパケット「ｉ＋２」の競合解決が完了されるまでデータチャンネル１１２はアイドル状態である。一方で、パケット「ｉ」のデータ伝送がパケット「ｉ＋１」の競合解決より長くかかるとき、事前予約が図４のデータ伝送４００に示すように使用されない限り、制御チャンネル上のアイドルタイムは利用されない。事前予約技術は、競合解決の平均期間がデータ伝送の平均期間より小さい限り、制御チャンネルが性能のボトルネックでないことを確実にする「ｋ」の慎重に選択された値を利用することができる。
【００３５】
［指向性アンテナの拡張］
指向性通信は、ワイヤレスネットワークの能力を向上させるために利用されうる。従って、プロトコル、は指向性通信を活用するために、無指向性と同じく指向性アンテナでも利用されることができる。例えば、ＲＴＳおよびＣＴＳパケットが無指向性で送信される無指向性ＲＴＳ−ＣＴＳ技術が利用されることができ、データおよび確認応答パケットが指向性で交換される。別の例では、ＲＴＳおよびＣＴＳパケットが指向性で送信される指向性ＲＴＳ−ＣＴＳ技術が利用されることができる。通信のために使用される方向は、事前に発見される可能性がある。指向性ＲＴＳおよびＣＴＳが使用されるとき、空間的な再利用が向上する。しかし、指向性ＲＴＳ−ＣＴＳは、「受信障害」として公知の問題に起因して、ある種のトポロジにおいて貧弱な性能となる可能性があり、その例が以下に記述される。
【００３６】
ノードＡとＢが従来の指向性ＲＴＳ−ＣＴＳ交換の後に通信していると仮定する。ノードＣは、Ｂと通信することを望み、指向性ＲＴＳを開始する。しかし、Ｂは、Ａの方向へビームを形成し、ＲＴＳを受信することに失敗する。ノードＣは、ＣＴＳが無いことを輻輳によるＲＴＳ衝突のサインであると誤って解釈し、そのバックオフを増加し、従ってスループットを低下させる可能性がある。このように、指向性ＲＴＳ−ＣＴＳの使用が近隣のいくつかのノードが進行中の通信を感知しないことを引き起こすので、受信障害が生じる可能性がある。
【００３７】
一実施態様において、データチャンネル１１２上で指向性送信を使用する一方で、無指向性送信が制御チャンネル１１４上で利用される。このように、指向性アンテナの空間的な再利用の利益は、上述した受信障害の問題を経験することなく実現される。ノードＣが制御チャンネル上でノードＢへのＲＴＳ送信を開始するとき、Ａとのデータ通信がデータチャンネル上で進行しているので、ノードＢはＣＴＳに応答することができる。その結果、制御チャンネルアーキテクチャは、受信障害の性能の不利益を被らずに、方向アンテナの空間的な再利用の利益を活用する解決策を提供する。これらの利益は、上述された制御チャンネルアプローチを使用する利益に加えられる可能性がある。無指向性制御チャンネルの使用はまた、隣接体の発見の問題を単純化する。
【００３８】
一実施態様において、制御チャンネル１１４の無指向性ＲＴＳ−ＣＴＳの有効距離は、データチャンネル１１２上の指向性送信の有効距離と少なくとも同じ大きさである。制御チャンネル１１４が上述したようにデータチャンネル１２２より低い周波数で動作するとき、制御チャンネル１１４は対応してより大きな有効距離をサポートすることができることに注意する必要がある。更に、追加の有効距離が所望される場合、制御チャンネル上の伝送パワーは適切に増加されることが可能であり、その更なる説明は、以下の段落に関連して見いだされる。
【００３９】
［制御チャンネル有効距離］
データおよび制御チャンネル１１２、１１４は、異なるデータレートを有する他に、異なる有効距離を有することもある。有効距離の正確な差異は、例えば出力レベルおよび環境要因などのいくつかの要因に依存するが、おそらく制御チャンネルの有効距離はデータチャンネルの有効距離より大きい。
【００４０】
制御チャンネルは、より低い周波数帯に位置されることが期待され、従って一定の伝送パワーに対して、制御チャンネルはより小さい経路損失をうけ、隠れ端末の影響を減少させることとなる。例えば、伝送が別の伝送と干渉する可能性がある有効距離（すなわち「干渉有効距離」）は、伝送有効距離より長い。データチャンネルの干渉有効距離に近い制御チャンネル有効距離を使用して、干渉領域の各々のノードは、近くに迫る伝送を通知される可能性があり、それゆえデータパケット衝突を防止し、更に最大の空間的使用を可能にする。例えば、制御チャンネル有効距離がデータチャンネル有効距離よりかなり大きいとき、制御チャンネルは不必要に大きな領域を確保する可能性があり、空間的再利用を減少させる。
【００４１】
例えば、別々のチャンネルアプローチにより、ＲＴＳ−ＣＴＳ送信は、ＤＡＴＡ−ＡＣＫ送信のための異なるチャンネル上で実行される。従って、より長い有効距離のＲＴＳ−ＣＴＳ送信を使用することは、データチャンネル上のデータ伝送と干渉しない。より長い有効距離を有する制御チャンネルは、上述したように指向性アンテナを使用するときにも効果的である。
【００４２】
［例示的な手順］
以下の説明は、上述したシステムおよび装置を利用して実施されるワイヤレス通信技術を記述する。上記手順の各々の態様は、ハードウェア、ファームウェア、またはソフトウェア、またはその組合せで実施されうる。上記手順は、１以上の装置により実行される機能を指定する１組のブロックとして示され、かつ必ずしも各々のブロックにより機能を実行するために示される順序に限定されるわけではない。以下の説明の部分において、図１の環境１００および図２のシステム２００が参照される。
【００４３】
図５は、データおよび制御情報が各々のデータおよび制御チャンネル上で同時に通信される例示的な実施態様の手順５００を示すフローチャートである。データは、ワイヤレスネットワーク上の通信のために、上位レイヤからプロトコルレイヤで受信される（ブロック５０２）。例えば、ワイヤレスアーキテクチャ１０４はプロトコルレベルで実施される可能性があり、そしてアプリケーションモジュール１２０（１）、１２０（２）は、データがどのように通信されるかについて詳細を感知していない。
【００４４】
上位レイヤから受信されたデータは、各々が複数のパケットを有する１以上のパケット列に形成される（ブロック５０４）。例えば、データ集約プロトコルが複数のパケットを形成するために利用されることができ、次いで上述したように、それらのパケットを１以上のパケット列に形成することができる。
【００４５】
制御データは、パケット列のうちの少なくとも１つの通信の事前予約および競合解決を実行するために制御チャンネル上で送信される（ブロック５０６）。例えば、送信機は、パケット列がその間に通信されるべき特定の時間のスケジューリングを確認するために受信機により利用される制御チャンネル上でＲＴＳパケットを送信することができる。
【００４６】
応答は、少なくとも１つのパケット列がその間に通信されるべき特定の時間を指示する制御チャンネル上で受信される（ブロック５０８）。上述の例を続けて、送信機は、特定の時間を確認し、異なる時間を提案するなどを行う制御チャンネル上でＣＴＳパケットを受信することができる。
【００４７】
この例では、少なくとも１つのパケット列が特定の時間にデータチャンネル上で送信され、このデータチャンネルは、制御チャンネルから分離されている（ブロック５１０）。例えば、パケット列は、周波数約９００ＭＨｚを有するように構成されるデータチャンネル１１２上で送信され、一方制御チャンネル１１４は、９００ＭＨｚを下回る周波数を有する。このように、データチャンネル１１２は、制御チャンネル１１４のそれより高いデータスループットレートを有することができる。
【００４８】
少なくとも１つのパケット列がデータチャンネル上で送信される一方で、制御データは、別の１つのパケット列の通信の事前予約および競合解決を実行するために制御チャンネル上で送信される（ブロック５１２）。例えば、別の１つのパケット列は、プロトコルレイヤにより「上位」レイヤから受信されるデータから形成されうる（ブロック５０２）。別のパケット列を形成するデータの受信は、送信、受信および上述した送信の前に、および／またはその間に、実行されうる（すなわちブロック５０６−５１０）。
【００４９】
応答は、別のパケット列がその間に通信されるべき別の特定の時間を指示して受信される（ブロック５１４）。次いで、別のパケット列は、データチャンネル上で別の特定の時間に送信される（ブロック５１６）。追加データがワイヤレスネットワーク上の伝送のために上位レイヤから受信されるので、この手順５００は繰り返され可能性がある。
【００５０】
一般に、ここに記述される機能のいずれも、ソフトウェア、例えば固定ロジック回路のようなファームウェア、手動処理、あるいはこれらの実施態様の組合せを使用して実施されうる。ここで使用される用語「モジュール」、「機能」、および「ロジック」は、一般にソフトウェア、ファームウェア、あるいはソフトウェアとファームウェアの組合せを示す。ソフトウェア実施態様の場合、モジュール、機能、あるいはロジックは、例えばＣＰＵあるいは複数のＣＰＵのようなプロセッサ上で実行されるとき、指定されたタスクを実行するプログラムコードを示す。プログラムコードは、１以上のコンピュータ可読メモリ装置内に格納されうる。記述された通信技術の特徴は、プラットフォームに依存せず、この技術が様々なプロセッサを有する様々な商業的なコンピュータプラットフォーム上で実施されうることを意味する。
【００５１】
［結論］
一実施態様において、分離プロトコルとＩＥＥＥ  ８０２．１１プロトコルは、低周波、低データレートチャンネル上で制御部分、および高周波、高データレートチャンネル上でデータ部分を機能させる。低レートチャンネル（すなわち「データチャンネル」）上で生じる競合解決は、データパケットを交換するために使用される。このプロトコルはまた、制御チャンネルがデータチャンネルのボトルネックにならないことを確実にするために、事前パケット予約およびデータ集約を実行するために利用されることもできる。更に、このプロトコルは、チャンネルアービトレーションとデータ伝送を同時に実行することができる。
【００５２】
本発明は、構造上の特徴および／または方法論的な動作について固有な言語で記述されたが、添付の特許請求の範囲に定義される本発明が、必ずしも記述された特定の特徴または動作に限定されるわけではないことが理解されるべきである。むしろ、特定の特徴および動作は、請求された発明を実施する例示的な形態として開示されている。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】分離されたデータチャンネルと制御チャンネルを有するワイヤレスプロトコルを使用するように実施可能な例示的な実施態様の環境の図である。
【図２】図１のデータチャンネルと制御チャンネルを使用して実行される例示的な実施態様のデータ伝送の図である。
【図３】事前予約技術のない図１のデータチャンネルと制御チャンネルを使用して実行される例示的な実施態様のデータ伝送の図である。
【図４】事前予約技術と連動して図１のデータチャンネルと制御チャンネルを使用して実行される例示的な実施態様のデータ伝送の図である。
【図５】データ情報と制御情報が各々データチャンネルと制御チャンネル上で同時に通信される例示的な実施態様の手順を示すフローチャートである。
【図１】
2008546275.tif 000003
【図２】
2008546275.tif 000004
【図３】
2008546275.tif 000005
【図４】
2008546275.tif 000006
【図５】
2008546275.tif 000007