(57)【要約】【課題】無線通信システム及び無線通信方法においてＥＤＣＡを用いて複数のアクセスカテゴリを実装するときにパケットの衝突の危険を低減する。【解決手段】無線ＬＡＮネットワークに含まれる無線通信システムは、スロット情報と、スロット数をカウントするカウンタと、無線メディアを観測し、分散無線アクセスプロトコル、カウンタを用いてカウントされる現在のスロットに対応する現在のスロット番号（ｔ）、及びスロット情報に基づいた現在のスロット中でＭＡＣフレームの送信を観測するメディアアクセス制御作動を含む。メディアアクセス制御は、バックオフカウンタがゼロであり、且つ、ｔ  ｍｏｄ  Ｎ＝ｎiである場合にフレームの送信を開始する。また、メディアアクセス制御は、バックオフカウンタがゼロであり、且つ、無線メディアへのアクセスに効果的なスロットバイアスメカニズムが満たされる場合にフレームを送信する。【選択図】図２
2008109623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ＬＡＮネットワークに含まれるシステムであって、
前記システムは、
スロット情報と、
スロット数をカウントするカウンタと、
無線メディアを観測し、分散無線アクセスプロトコル、前記カウンタによってカウントされる現在のスロットに対応する現在のスロット番号、及び前記スロット情報に基づいて、現在のスロット中でＭＡＣフレームの送信を開始するアクセスコントローラと、
を含むシステム。
【請求項２】
前記スロット情報は、スロット相関情報及びスロットバイアス情報のうちのいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記システムは、
アクセスポイントにおいて動作し、
前記無線ＬＡＮネットワークに含まれる無線局に前記スロット情報を送信するサーバモジュールをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記システムは、前記無線局において動作することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記スロット情報は、ビーコンフレームにおいて更新されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記分散無線アクセスプロトコルは、ＤＣＦ及びＥＤＣＡのうちのいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記分散無線アクセスプロトコルは、ＥＤＣＡを含み、
前記スロット情報は、特定のアクセスカテゴリに対応し、
前記特定のアクセスカテゴリに対応する前記スロット情報は、所定のスロット情報値の中で動的に順に切り替わることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記アクセスコントローラは、バックオフカウンタがゼロであり、且つ、
ｔが前記現在のスロット番号であり、Ｎが前記無線ＬＡＮに備わる無線局の全数であり、ｎiが前記スロット情報として無線局に割り当てられるスロット番号である場合に、ｔｍｏｄＮ＝ｎiを満たすときに前記ＭＡＣフレームを送信することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記アクセスコントローラは、バックオフカウンタがゼロであり、且つ、スロットバイアスメカニズムを満たすときに前記ＭＡＣフレームを送信し、
前記スロットバイアスメカニズムは、前記無線メディアに対してある確率でアクセスを達成することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記スロットバイアスメカニズムは、乱数を生成し、
ｔが前記現在のスロット番号であり、Ｎが前記無線ＬＡＮネットワークに含まれる無線局の全数であり、ｎiが前記スロット情報として無線局に割り当てられるスロット番号である場合に、ｔｍｏｄＮ＝ｎiを満たすときに該乱数を高い確率値と比較し、ｔｍｏｄＮ≠ｎiであるときに該乱数を低い確率値と比較することを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
無線ＬＡＮネットワークに含まれる無線通信システムにおいて実行される無線通信方法であって、
前記無線通信方法は、
無線メディア上で送信されるＭＡＣフレームを識別し、
前記無線メディアを観測し、
スロット数をカウントし、
分散無線アクセスプロトコル、スロットカウンタによってカウントされる現在のスロットに対応する現在のスロット番号、及び、スロット情報に基づいて現在のスロット中に前記ＭＡＣフレームの送信を開始する無線通信方法。
【請求項１２】
前記スロット情報は、スロット割当て情報及びスロットバイアス情報のうちのいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信方法。
【請求項１３】
前記無線通信方法は、アクセスポイントにおいて動作し、該アクセスポイントによって前記無線ＬＡＮネットワークに含まれる無線局に前記スロット情報を送信することを特徴とする請求項１１に記載の無線通信方法。
【請求項１４】
前記無線通信方法は、無線局において動作することを特徴とする請求項１１に記載の無線通信方法。
【請求項１５】
前記スロット情報は、ビーコンフレームにおいて更新されることを特徴とする請求項１１に記載の無線通信方法。
【請求項１６】
前記分散無線アクセスプロトコルは、ＥＤＣＡを含み、
前記スロット情報は、特定のアクセスカテゴリに対応し、
前記特定のアクセスカテゴリに対応する前記スロット情報は、所定のスロット情報値の中で動的に順に切り替わることを特徴とする請求項１１に記載の無線通信方法。
【請求項１７】
前記ＭＡＣフレームの送信は、バックオフカウンタがゼロであり、且つ、
ｔが前記現在のスロット番号であり、Ｎが前記無線ＬＡＮネットワークに含まれる無線局の全数であり、ｎiが前記スロット情報として無線局に割り当てられるスロット番号である場合に、ｔｍｏｄＮ＝ｎiを満たすときに開始されることを特徴とする請求項１１に記載の無線通信方法。
【請求項１８】
前記ＭＡＣフレームの送信を、バックオフカウンタがゼロであり、且つ、スロットバイアスメカニズムを満たすときに開始し、
前記スロットバイアスメカニズムは、前記無線メディアに対してある確率でアクセスを達成することを特徴とする請求項１１に記載の無線通信方法。
【請求項１９】
前記スロットバイアスメカニズムは、乱数を生成し、
ｔが前記現在のスロット番号であり、Ｎが前記無線ＬＡＮネットワークに含まれる無線局の全数であり、ｎiが前記スロット情報として無線局に割り当てられるスロット番号である場合に、ｔｍｏｄＮ＝ｎiを満たすときに該乱数を高い確率値と比較し、ｔｍｏｄＮ≠ｎiであるときに該乱数を低い確率値と比較することを特徴とする請求項１８に記載の無線通信方法。
【請求項２０】
無線ＬＡＮネットワークに含まれる無線通信システムであって、
前記無線通信システムは、アクセスポイントと、少なくとも一つの無線基地局とを備え、
前記アクセスポイントは、
前記アクセスポイント及び前記無線基地局のためにスロット情報を生成するサーバモジュールと、
スロット数をカウントするアクセスポイントカウンタと、
無線メディアを観測し、分散無線アクセスプロトコル、前記アクセスポイントカウンタによってカウントされる現在のスロットに対応する現在のスロット番号、及び、前記スロット情報に基づいて現在のスロット中でＭＡＣフレームの送信を開始するアクセスポイントメディアアクセスコントローラと、
を備え、
前記無線基地局は、
前記サーバモジュールによって生成される前記スロット情報を受信するクライアントモジュールと、
スロット数をカウントする無線基地局カウンタと、
無線メディアを観測し、分散無線アクセスプロトコル、前記無線基地局カウンタによってカウントされる現在のスロットに対応する現在のスロット番号、及び、前記スロット情報に基づいて、現在のスロット中でＭＡＣフレームの送信を開始する無線基地局メディアアクセスコントローラと、
を備える無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ネットワークに関し、特に、無線ＬＡＮにおいてパケット衝突を低減する無線通信システム及び無線通信方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信の利便性により、ユーザは更に多くのサポートを必要としている。無線ネットワークアドレス上の代表的なアプリケーションにはビデオストリーミング、ビデオ会議又は通信教育等がある。しかし、利用可能な無線帯域幅が制限されているため、８０２．１１ネットワークではサービス品質（ＱｏＳ：Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）管理がますます重要になっている。
【０００３】
最初の８０２．１１メディアアクセス制御（ＭＡＣ：Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）プロトコルでは、無線局に対し二つの通信モードが設計された。第１のモードは分散制御機能（ＤＣＦ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）で、搬送波感知多重アクセス／衝突回避方式（ＣＳＭＡ／ＣＡ：Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）に基づいており、リッスン・ビフォア・トーク（ｌｉｓｔｅｎ  ｂｅｆｏｒｅ  ｔａｌｋ）と呼ばれる。無線局は、ネットワーク上で待機時間の間待機し、それからデータ送信及び衝突検知を開始する。第２のモードは集中制御機能（ＰＣＦ：Ｐｏｉｎｔ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）で、時間に影響を受けやすいトラフィックフローをサポートする。ＰＣＦを用いると、無線アクセスポイント（ＡＰ：Ａｃｃｅｓｓ  Ｐｏｉｎｔ）は、定期的にビーコンフレームを送信することによって、無線ＬＡＮに特有のネットワーク識別子及び管理パラメータを通信する。ビーコンフレームを送信する間、ＰＣＦは、時間を、無線局がＤＣＦプロトコルを実行する競合期間とＡＰがＱｏＳの要件に基づいて様々な無線局のアクセスを調整する非競合期間とに分割する。
【０００４】
ＤＣＦ及びＰＣＦは、トラフィックタイプ又はトラフィックソース間で違いがないため、ＩＥＥＥはＱｏＳを促進するために両制御のモードに対する拡張を提案した。これらの変更は、重要なサービス要求を満たすと同時に、現在の８０２．１１の標準規格の古いバージョンとの上位互換性を持たせるようにしている。
【０００５】
拡張分散制御アクセス（ＥＤＣＡ：Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  Ａｃｃｅｓｓ）は、トラフィックカテゴリの概念を導入する。無線局はＥＤＣＡを使用して、メディアが対応するトラフィックカテゴリによって定義される待ち時間の間アイドル状態であることを検出した後、データ送信しようとする。優先度の高いトラフィックカテゴリの方が優先度の低いトラフィックカテゴリより待ち時間が短い。サービスに対する保証があるわけではないが、ＥＤＣＡは確率的な優先度に基づくメカニズムを確立するために、トラフィックカテゴリに基づいて帯域幅を割り当てる。
【０００６】
ＩＥＥＥ８０２．１１ｅＥＤＣＡ標準規格は、トラフィックを４つのアクセスカテゴリ（ＡＣ：Ａｃｃｅｓｓ  Ｃａｔｅｇｏｒｙ）、すなわち、音声、ビデオ、ベストエフォート及びバックグラウンドにグループ化することによって、異なるＱｏＳを提供している。上位レイヤからの各フレームは、優先度の値（０〜７）を保持し、ＭＡＣレイヤに伝えられる。優先度の値に基づいて、フレームはＭＡＣレイヤで４つのＡＣに割り当てられる。音声ＡＣは優先度が最も高く、ビデオＡＣは優先度が２番目に高く、ベストエフォートＡＣは優先度が３番目に高く、バックグラウンドＡＣは優先度が最も低い。各ＡＣは、ＡＣ自体の送信キュー及びＡＣ自体のメディアアクセスパラメータのセットを有する。トラフィックの優先度の設定は、メディアアクセスパラメータ、すなわち、ＡＩＦＳ間隔、コンテンションウィンドウ（ＣＷ：Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ  Ｗｉｎｄｏｗ、ＣＷｍｉｎ、及びＣＷｍａｘ）及び送信権（ＴＸＯＰ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ）を使用して、優先度の高いＡＣの方が優先度の低いＡＣより比較的多くのメディアアクセスの機会を有することを保証する。
【０００７】
一般に、フレーム送信間隔（ＡＩＦＳ：Ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）は、無線局がバックオフ又は送信する前に、メディアがアイドル状態であることを検出しなければならない時間間隔である。優先度の高いＡＣほど短いＡＩＦＳ間隔を使用する。コンテンションウィンドウ（ＣＷ、ＣＷｍｉｎ、及びＣＷｍａｘ）は無線局がメディアにアクセスできるまでのバックオフタイムスロットの数を示す。ＣＷは、最小値ＣＷｍｉｎから開始して、最大値ＣＷに達するまで送信に失敗する度に２倍になる。つまり、ＣＷは送信が再試行制限を越えるまで最大値ＣＷｍａｘを保持する。優先度順位の高いＡＣほど小さいＣＷｍｉｎ及びＣＷｍａｘを使用する。ＴＸＯＰは、各ＡＣがメディアへのアクセスできた後に、フレーム送信が許可される最大持続時間を示す。衝突のオーバーヘッドを減少させるため、合計送信時間がＴＸＯＰの持続時間を越えない限り、取得した一つのＴＸＯＰの接続時間内で更に衝突することなく複数のフレームを送信できる。
【０００８】
二つの無線局が互いを監視できないことによって無線局による送信が衝突する可能性を減少させるために、仮想キャリア検知メカニズムが標準に定義される。ある無線局がトランザクションを開始する前に、無線局はＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ  Ｔｏ  Ｓｅｎｄ）と呼ばれる短い制御パケットを最初に送信する。この制御パケットは、送信元アドレス、宛先アドレス及び後続のトランザクションの持続時間（すなわちデータパケット及び各々のＡＣＫ）を含む。次に、宛先となる無線局はＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ  ｔｏ  Ｓｅｎｄ）と呼ばれる応答制御パケットで応答する（メディアが空いているとき）。この応答制御パケットは、同じ持続時間の情報を含める。ＲＴＳ及び／又はＣＴＳを受信した全ての無線局は、仮想キャリア検知インジケータを設定する。すなわち、任意の持続時間についてネットワーク割り当てベクトル（ＮＡＶ：ｎｅｔｗｏｒｋ  ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ  ｖｅｃｔｏｒ）を設定して、アイドル状態又はビジー状態のメディアを検出するときに、物理キャリア検知とともにＮＡＶを使用する。仮想キャリア検知メカニズムは、ＲＴＳ送信の短い持続時間の間、送信局から「隠れている」無線局による受信側領域での衝突の可能性を減少させるが、これは無線局がＣＴＳを監視し、トランザクション終了までメディアを使用中として「予約」することによる。ＲＴＳの持続時間の情報によって応答した無線局の範囲外にある無線局によるＡＣＫの間に発生する衝突から送信側を保護する。ＲＴＳ及びＣＴＳは短いフレームであるため、これらのフレームはデータパケット全体が送信される場合よりも速く認識されるので（データパケットがＲＴＳより大きいと仮定する）、仮想キャリア検知メカニズムは、衝突のオーバーヘッドを減少させる。仮想キャリア検知メカニズムの規格では、短いデータパケット、すなわち、ＲＴＳ閾値より短いパケットについては、ＲＴＳ／ＣＴＳのトランザクションなしで送信することができる。
【０００９】
これらのメディアアクセスパラメータを用いて、ＥＤＣＡは次のように動作する。
【００１０】
送信局が何らかの送信を開始する前に、送信局は、最初に少なくともＡＩＦＳ間隔の間、チャネルが物理的及び仮想的にアイドル状態であることを検出する必要がある。ＡＩＦＳ間隔の後にチャネルが依然としてアイドル状態であれば、送信局はＲＴＳ送信を開始し、受信局からのＣＴＳ送信を待つ。
【００１１】
送信局は、ＲＴＳ送信中に衝突が発生する場合、又は受信局からＣＴＳが受信されない場合、バックオフ手続きを呼び出し、バックオフカウンタを使用して、０〜ＣＷ（最初はＣＷｍｉｎに設定される）から選択されるランダムなバックオフタイムスロットをカウントダウンする。送信局は、チャネルがアイドル状態であると検出している限り、バックオフカウンタを１ずつ減算する。送信局は、バックオフ手続き中にチャネルのビジー状態を検出した場合、現在のバックオフ手続きを中断して、再びＡＩＦＳ間隔の間、チャネルがアイドル状態であると検出されるまで、バックオフカウンタを一時停止する。ＡＩＦＳ間隔の後に、チャネルが依然としてアイドル状態であれば、送信局は、残っているバックオフカウンタの減算を再開する。
【００１２】
バックオフカウンタがゼロに達すると、送信局はＲＴＳ送信を開始し、受信局からのＣＴＳ送信を待つ。送信局は、ＲＴＳ送信中に衝突が発生する場合、又は受信局からＣＴＳが受信されない場合、ＣＷのサイズを増分させて別のバックオフ手続きを呼び出す。すなわち、上述したように、各送信が成功しなかった後、ＣＷは基本的に、ＣＷｍａｘに達するまで２倍になる。送信が成功した後、ＣＷはそのデフォルト値であるＣＷｍｉｎに戻る。トランザクション中、無線局は、合計送信時間がＴＸＯＰ持続時間を越えない限り、競合することなく、複数のフレームを送信できる。
【００１３】
各ＡＣのＱｏＳ制御レベルは、メディアアクセスパラメータ及びネットワーク中で競合する無線局の数の組み合わせによって決まる。非ＡＰＱｏＳ無線局（ＱＳＴＡｓ：ｎｏｎ−ＡＰ  ＱｏＳ  ｓｔａｔｉｏｎｓ）で使用されるＥＤＣＡパラメータのデフォルト値は図１のように識別される。ＴＸＯＰ＿Ｌｉｍｉｔ値が０というのは、単一のＭＡＣサービスデータユニット（ＭＳＤＵ：ＭＡＣ  ｓｅｒｖｉｃｅ  ｄａｔａ  ｕｎｉｔ）又はＭＡＣプロトコルデータユニット（ＭＰＤＵ：ＭＡＣ  ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ｄａｔａ  ｕｎｉｔ）が交換するＲＴＳ／ＣＴＳ又は、自身へのＣＴＳに加えて、それぞれのＴＸＯＰにおける任意の速度で送信できることを表す。
【００１４】
ハイブリッド制御機能制御チャネルアクセス（ＨＣＣＡ：Ｈｙｂｒｉｄ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ａｃｃｅｓｓ）は、ＰＣＦの概念を用いるが、基本的に、ＤＣＦプロトコルの代わりに、ＥＤＣＡを改良したプロトコルを用いる。すなわち、ＨＣＣＡを用いる場合、ＡＰは、定期的にビーコンフレームを送信する。ビーコンフレームを送信する間、ＨＣＣＡは、時間を、競合期間と非競合期間とに分割する。競合期間中は、ＥＤＣＡプロトコルが用いられる。非競合期間中は、ＡＰがＱｏＳ要件に基づいて、様々な無線局のアクセスを調整する。
【００１５】
ＡＰ制御アクセス、例えば、ＰＣＦ及びＨＣＣＡを用いるネットワークは、複雑な実装及び大きなオーバーヘッドを必要とする。したがって、ネットワーク設計者は、分散無線アクセス、例えば、ＤＣＦ又はＥＤＣＡを用いて、より簡単なネットワークを実装する。しかし、無線局が実行する分散無線アクセス、例えば、ＤＣＦ及びＥＤＣＡ等は、制御されることなく無線メディアへのアクセスを獲得するので、衝突が生じる（特に、多数の無線局が一つの無線チャネルへアクセスを獲得するために競合しているとき）。さらに、異なるＡＣは、低い優先度のパケットが高い優先度のパケットと衝突する機会を排除しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
したがって、分散無線アクセスを実装するネットワークにおいて、例えば、ＥＤＣＡを用いて、複数のアクセスカテゴリを実装するときに、パケットの衝突の危険を低減することができるシステム及び方法が必要とされている。
【００１７】
従来技術として、以下の文献がある。
【特許文献１】米国特許出願公開第６９３４７５２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第６９６７９３７号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００４／０１３７９０７号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／００２１８６４号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００５／００７３９７３号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００５／０２３３７０４号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００５／０２４３７８８号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２００６／０１７１３４８号明細書
【特許文献９】米国特許出願公開第２００６／０１９３２７４号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００６／００３４２１９号明細書
【特許文献１１】欧州特許出願公開第１６１５３９５号明細書
【特許文献１２】国際公開第２００５／００８９３８号パンフレット
【非特許文献１】IEEE 802.11 WG、"Draft Supplement to Part 11: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications: Medium Access Control (MAC) Enhancements for Quality of Service (QoS)"、IEEE 802.11e、Nov. 2005
【非特許文献２】C. Lim, C-H. Choi、"TDM-based coordination function (TCF) in WLAN for high Throughout"、IEEE Global Telecommunications Conference、Vol. 5、pp. 3235-3239、Nov. 2004
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の代表的な一形態によると、無線ＬＡＮネットワークに含まれるシステムであって、スロット情報と、スロット数をカウントするためのカウンタと、無線メディアを観測し、分散無線アクセスプロトコル、カウンタによってカウントされる現在のスロットに対応する現在のスロット番号、及び、スロット情報に基づいて現在のスロット中でＭＡＣフレームの送信を開始するアクセスコントローラと、を含む無線ＬＡＮネットワークに含まれるシステムを提供する。
【００１９】
スロット情報は、スロット割当て情報及びスロットバイアス情報のうちのいずれか一つを含む。システムは、アクセスポイントにおいて動作し、無線ＬＡＮネットワークに含まれる無線局にスロット情報を伝送するサーバモジュールをさらに備えてもよい。サーバモジュールは、無線ＬＡＮネットワークに含まれる無線局の全数、無線局優先度、アクセスカテゴリ優先度、無線局応答時間、無線局情報、及びランダムパターンのうちの少なくとも一つに基づいてスロット情報を生成してもよい。システムは、無線局において動作する。分散無線アクセスプロトコルは、ＤＣＦ及びＥＤＣＡのうちのいずれか一つを含んでもよい。分散無線アクセスプロトコルは、ＥＤＣＡを含み、スロット情報は、特定のアクセスカテゴリに対応し、該特定のアクセスカテゴリに対応するスロット情報は、所定のスロット情報値の中で動的にローテーションする。アクセスコントローラは、バックオフカウンタがゼロであり、且つ、ｔｍｏｄＮ＝ｎiを満たすときに、ＭＡＣフレームを送信する。ただし、ｔは現在のスロット番号であり、Ｎは無線ＬＡＮに備わる無線局の全数であり、ｎiはスロット情報として一つの無線局に割り当てられるスロット番号である。アクセスコントローラは、バックオフカウンタがゼロであり、且つ、スロットバイアスメカニズムを満たすときにＭＡＣフレームを送信し、スロットバイアスメカニズムは、無線メディアに対して所定の確率のアクセスを達成するように動作する。スロットバイアスメカニズムは、乱数を生成し、ｔｍｏｄＮ＝ｎiであるときに該乱数を高い確率値と比較する。ただし、ｔは現在のスロット番号であり、Ｎは無線ＬＡＮネットワークに含まれる無線局の全数であり、ｎiはスロット情報として一つの無線局に割り当てられるスロット番号である。また、スロットバイアスメカニズムは、ｔｍｏｄＮ≠ｎiを満たすときに、該乱数を低い確率値と比較する。
【００２０】
本発明の別の実施の形態によると、無線ＬＡＮネットワークに含まれるシステムにおいて実行される方法であって、無線メディア上で送信するためにＭＡＣフレームを特定し、無線メディアを観測し、スロット数をカウントし、且つ、分散無線アクセスプロトコル、スロットカウンタによってカウントされる現在のスロットに対応する現在のスロット番号、及びスロット情報に基づいて現在のスロット中にＭＡＣフレームを送信することを含む無線ＬＡＮネットワークに含まれるシステムにおいて実行される無線通信方法を提供する。
【００２１】
スロット情報は、スロット割当て情報及びスロットバイアス情報のうちのいずれか一つを含む。無線通信方法は、アクセスポイントにおいて動作し、アクセスポイントによってスロット情報を無線ＬＡＮに備わる無線局に伝送することをさらに含む。無線通信方法は、無線ＬＡＮに備わる無線局の全数、無線局優先度、アクセスカテゴリ優先度、無線局応答時間、無線局情報、及びランダムパターンのうちの少なくとも一つに基づいてスロット情報を生成することをさらに含む。無線通信方法は、無線局において動作する。分散無線アクセスプロトコルは、ＥＤＣＡを含み、スロット情報は、特定のアクセスカテゴリに対応し、無線通信方法は、特定のアクセスカテゴリに対応するスロット情報を所定のスロット情報値の中で動的にローテーションすることをさらに含む。ＭＡＣフレームの送信は、バックオフカウンタがゼロであり、且つ、ｔｍｏｄＮ＝ｎiを満たすときに開始する。ただし、ｔは現在のスロット番号であり、Ｎは無線ＬＡＮに備わる無線局の全数であり、ｎiはスロット情報として一つの無線局に割り当てられるスロット番号である。ＭＡＣフレームの送信は、バックオフカウンタがゼロであり、且つ、スロットバイアスメカニズムを満たすときに開始し、スロットバイアスメカニズムは、無線メディアに対して、所定の確率でアクセスを達成するように動作する。スロットバイアスメカニズムは乱数を生成し、ｔｍｏｄＮ＝ｎiであるとき、該乱数を高い確率値と比較する。ただし、ｔは現在のスロット番号であり、Ｎは無線ＬＡＮに備わる無線局の全数であり、ｎiはスロット情報として一つの無線局に割り当てられるスロット番号である。また、スロットバイアスメカニズムは、ｔｍｏｄＮ≠ｎiを満たすときに、該乱数を低い確率値と比較することができる。
【００２２】
さらに本発明の別の実施の形態によると、無線ＬＡＮネットワークに含まれる無線通信システムであって、アクセスポイント及び無線局に対するスロット情報を生成するサーバモジュールと、スロット数をカウントするＡＰカウンタと、無線メディアを観測し、分散無線アクセスプロトコルに、ＡＰカウンタによってカウントされる現在のスロットに対応する現在のスロット番号、及びスロット情報に基づいて現在のスロット中にＭＡＣフレームを送信するアクセスポイントメディアアクセスコントローラとを備えるアクセスポイントと、サーバモジュールによって生成されるスロット情報を受信するクライアントモジュールと、スロット数をカウントする無線局カウンタと、無線メディアを観測し、分散無線アクセスプロトコル、無線局カウンタによってカウントされる現在のスロットに対応する現在のスロット番号、及びスロット情報に基づいて現在のスロット中にＭＡＣフレームを送信する無線局メディアアクセスコントローラとを備える少なくとも一つの無線局と、を備える無線ＬＡＮに備わる無線通信システムを提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の実施形態は、分散無線アクセスを実装する無線ＬＡＮにおいて公平性及び簡易性を維持しながら、パケット衝突の危険を低減するために、アクセスポイント（ＡＰ）に最小限の情報を付加する。無線ＬＡＮ内のパケット衝突を低減することによって、ネットワークのスループット、ネットワークの待ち時間、及び無線局の電力効率を改善することができる。一般的に、ＡＰは、スロット情報を生成し、スロット情報を無線局に送信する。ＡＰ及び無線局は、スロット情報を用いてスロットを弁別し、パケット衝突の危険を低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下の説明は、当業者が本発明を実施し使用することができるように提供され、特定の用途及びその要件に関連して提供されるものである。実施形態に対する様々な変更が当業者には可能であり、本明細書で定義される一般原理は、これら及びその他の実施形態並びに用途へ、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく適用される。つまり、本発明は図示した実施形態に制限されることを意図するものではなく、本明細書に開示される原理、特徴及び教示と整合する最大範囲に認容されるべきものである。
【００２５】
本発明の実施形態は、分散無線アクセスを実装する無線ＬＡＮにおいて公平性及び簡易性を維持しながら、パケット衝突の危険を低減するために、アクセスポイント（ＡＰ）に最小限の機能を付加する。無線ＬＡＮ内のパケット衝突を低減することによって、ネットワークのスループット、ネットワークの待ち時間、及び無線局の電力効率を改善することができる。一般的に、ＡＰは、スロット情報を生成し、スロット情報を無線局に送信する。ＡＰ及び無線局は、スロット情報を用いてスロットの弁別を達成し、パケット衝突の危険を低減する。本発明の実施形態では、各ＡＰ及び各無線局は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅのＥＤＣＡプロトコルのバックオフ手順を変更する。
【００２６】
図２は、本発明の実施形態による分散無線アクセス及びスロットの弁別を行なう無線ＬＡＮ２００のブロック図である。無線ＬＡＮ２００は、一般的にインターネットと呼ばれる広域ネットワーク（ＷＡＮ：Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）のようなコンピュータネットワーク２１０に接続されるＡＰ２０５を含む。本発明の実施形態では、ＡＰ２０５は、有線接続を介してコンピュータネットワーク２１０に接続されるが、無線接続によって接続されてもよい。無線ＬＡＮ２００は、三つの無線基地局、すなわち、無線局２１５Ａ、無線局２１５Ｂ、及び無線局２１５Ｃを含む（ただし、任意の数の無線局を含んでもよい）。各無線局２１５Ａ、２１５Ｂ及び２１５Ｃは、無線メディアを介してＡＰ２０５と無線通信する。各無線局２１５Ａ、２１５Ｂ及び２１５Ｃは、本明細書において、まとめて無線局２１５と呼ばれるが、それぞれが同じものである必要はない。
【００２７】
ＡＰ２０５は、ＡＰメディアアクセス制御（ＭＡＣ：Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）コントローラ２２０を含み、ＡＰ２０５によって無線メディアへの分散無線アクセスを制御し、且つ、ＡＰ２０５及び無線局２１５によってスロットの弁別を制御するように動作するハードウェア、ソフトウェア及び／又はファームウェアを含む。ＡＰ  ＭＡＣコントローラ２２０の詳細は、図３及び図４を参照して説明する。
【００２８】
無線局２１５Ａは、ＳＴＡ  ＭＡＣコントローラ２２５Ａを含む。また、無線局２１５Ｂは、ＳＴＡ  ＭＡＣコントローラ２２５Ｂを含む。また、無線局２１５Ｃは、ＳＴＡ  ＭＡＣコントローラ２２５Ｃを含む。各ＳＴＡ  ＭＡＣコントローラ２２５Ａ、２２５Ｂ、及び２２５Ｃは、本明細書において、まとめてＳＴＡ  ＭＡＣコントローラ２２５と呼ばれるが、それぞれが同じものである必要はない。ＳＴＡ  ＭＡＣコントローラ２２５は、各無線局２１５によって無線メディアへの分散無線アクセスを制御し、ＡＰ  ＭＡＣコントローラ２２０によって与えられるスロット情報に基づいてスロットの弁別を制御するように動作するハードウェア、ソフトウェア及び／又はファームウェアを含む。
【００２９】
具体的には、本発明の実施形態では、ＡＰ  ＭＡＣコントローラ２２０は、スロット相関によってスロットの弁別を達成する。ＡＰ  ＭＡＣコントローラ２２０は、無線ＬＡＮ２００に備わるＮ個の全ての無線局２１５のｉ番目の無線局２１５に固有の番号ｎiを割り当てる。各ＳＴＡ  ＭＡＣコントローラ２２５は、ＥＤＣＡバックオフメカニズムに従うが、所定の変更を付加して無線メディアにアクセスする。すなわち、ＳＴＡ  ＭＡＣコントローラ２２５のバックオフカウンタがゼロであり、且つ、現在のスロット番号（ｔ）がｔｍｏｄＮ＝ｎiを満たすものと判定される場合、ｉ番目の無線局２１５が送信する。そうでない場合、無線局２１５は、前述した条件を満たす次のスロットまで、送信を延期する。各無線局２１５が、パケット送信を開始すべき自らのスロットを割り当てられる場合、パケット衝突は避けられる。
【００３０】
別の実施形態では、ＡＰ  ＭＡＣコントローラ２２０は、スロットバイアスによってスロットの弁別を達成する。ＡＰ  ＭＡＣコントローラ２２０は、スロットバイアス値を指示するスロット情報を送信する。各ＳＴＡ  ＭＡＣコントローラ２２５は、ＥＤＣＡバックオフメカニズムに従うが、所定の変更を付加して、無線メディアにアクセスする。各無線局２１５は、無線局２１５のバックオフカウンタがゼロであり、且つ、スロット番号及びスロットバイアス値に基づいたスロットバイアスメカニズムを満たすときに送信する。したがって、スロットバイアスメカニズムを用いることによって、ＡＰ  ＭＡＣコントローラ２２０は、他のスロットの使用を妨げることなく、一つ又は複数のスロットを選択するように、各ＳＴＡ  ＭＡＣコントローラ２２５にバイアスをかける。一つ又は複数のスロットを選択するように各無線局２１５にバイアスをかけることによって、パケット衝突の危険を低減することができる。
【００３１】
いくつかの実施形態では、二つ以上の無線局２１５が、同じスロットと関連付ける、又は、同じスロットを選択するようにバイアスをかけることは、当業者に理解できる。また、パケット衝突の危険は低減される。別の実施形態では、スロット情報は、無線局２１５内の各アクセスカテゴリ（ＡＣ）に、スロット相関又はスロットバイアス値を割り当てる。このように、アクセスカテゴリ毎にスロットの弁別を適用して、低い優先度のＡＣパケットよりも高い優先度のＡＣパケットの方が、効率的に無線メディアへアクセスできる。さらに、高い優先度の無線局２１５又はＡＣは、低い優先度の無線局２１５又はＡＣよりも、多くのスロット相関又は高い優先度のスロットが割り当てられる。
【００３２】
ＡＰ２０５は、ネットワーク条件が変化する場合には必ず、更新されたスロット情報を送信する。例えば、ＡＰ２０５は、一つの無線局２１５が無線ＬＡＮ２００に加入する、又は無線ＬＡＮ２００から離脱する度に、更新されたスロット情報を送信する。
【００３３】
図３は、本発明の実施形態によるＡＰ２０５の詳細を示すブロック図である。ＡＰ２０５は、プロセッサ３０５（例えば、Ｉｎｔｅｌ  Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）マイクロプロセッサ又はＭｏｔｏｒｏｌａ  Ｐｏｗｅｒ  ＰＣ（登録商標）マイクロプロセッサ等）、メモリ３１０（例えば、ランダムアクセスメモリ等）、データ記憶デバイス３１５（例えば、磁気ディスク等）、コンピュータネットワークインターフェース３２０、入出力（Ｉ／Ｏ：Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ））３２５（例えば、キーボード、マウス、及びＬＣＤディスプレイ等）、及び、ＷｉＦｉチップセット３３０を備え、それぞれ通信チャネル３５０に接続される。コンピュータネットワークインターフェース３２０は、コンピュータネットワーク２１０に接続されてもよい。メモリ３１０及びデータ記憶デバイス３１５は、異なる装置として図示されるが、メモリ３１０及びデータ記憶デバイス３１５は、同じ装置の一部、分散装置、又は仮想メモリ等にすることは当業者には理解できる。本明細書における用語「メモリ」は、データを恒久的に記憶するメモリ及びデータを一時的に記憶するメモリのいずれの場合も、全てのデータ記憶媒体を網羅することを意図する。
【００３４】
メモリ３１０は、ＷｉＦｉチップセット３３０とコンピュータネットワークインターフェース３２０との間の通信を可能にするブリッジングソフトウェア３４５を格納する。ＷｉＦｉチップセット３３０は、ＡＰ  ＭＡＣコントローラ２２０及び無線アンテナ３４０に接続されるネットワークプロセッサ３３５を含む。ＡＰ  ＭＡＣコントローラ２２０の詳細は、図４を参照して説明する。
【００３５】
図４は、本発明の実施形態によるＡＰ  ＭＡＣコントローラ２２０の詳細を示すブロック図である。ＡＰ  ＭＡＣコントローラ２２０は、スロット情報サーバモジュール４０５及びスロット弁別メディアアクセスコントローラ（ＳＤＭＡＣ：Ｓｌｏｔ−Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｎｇ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）４１０を含む。
【００３６】
スロット情報サーバモジュール４０５は、ＡＰ２０５及び無線局２１５のスロット情報を生成し、各無線局２１５にスロット情報を伝送するハードウェア、ソフトウェア、及び／又は、ファームウェアを含む。本発明の実施形態では、スロット情報サーバモジュール４０５は、無線局２１５をポーリングし、無線ＬＡＮ２００の中に、どの無線局が存在するか判別する。無線ＬＡＮ２００に備わる全ての無線局２１５は、スロット情報サーバモジュール４０５に、識別情報を送信する。スロット情報サーバモジュール４０５は、各無線局２１５が個々のスロット情報を用いて、スロットの弁別ができるようにスロット情報を生成し、無線ＬＡＮ２００内の各無線局２１５にスロット情報を送信する。スロット情報サーバモジュール４０５は、ＡＰ２０５によってスロットを弁別するためのスロット情報をＳＤＭＡＣ４１０に通知する。
【００３７】
本発明の実施形態では、特定のスロット情報がスロット相関を達成する。すなわち、特定の無線局２１５を、特定のスロット（例えば、専用スロット又は共有スロット）、又は、複数のスロット（例えば、複数の専用スロット、複数の共有スロット、又は組み合わせ）に関連付けることができる。スロット情報サーバモジュール４０５によって送信される具体的なスロット情報は、１とＮ（Ｎは無線ＬＡＮ２００内の無線局２１５の全数である）との間の数ｎi及び数Ｎを含む。例えば、スロット情報サーバモジュール４０５は、無線局２１５Ａに、全部で三つのスロットのうちのスロット番号１を割り当て、無線局２１５Ａに、三つのスロットの各グループのうちの最初を使用すべきであることを通知することができる。
【００３８】
別の実施形態では、特定のスロット情報によってスロットバイアスを達成する。すなわち、特定の無線局２１５は、他のスロットよりも優先して特定のスロットを使用し、無線局２１５が他のスロットを使用するのを妨げないようにバイアスをかけることができる。したがって、特定のスロット情報は、確率値、確率値識別子、１とＮとの間の数（既知の確率値に変換される）、及び／又は、加重値（或る確率を達成する）等を含む。該特定のスロット情報は、二つの確率パラメータＰH及びＰLを含む。また、ＰH及びＰLは、フレーム送信確率であり、ノードの全数、及び、高い優先度のノードの全数等のネットワークトポロジによって決まる。例えば、スロット情報サーバモジュール４０５は、スロット情報を与え、３スロット毎のスロット番号１に０．８の確率値を割り当て、他の全てのスロットに０．２の確率値を割り当てるように、無線局２１５Ａに指示することができる。このように、無線局２１５Ａが、スロット番号２又は３よりもスロット番号１を用いる可能性を４倍高くすることができる。無線局２１５は、専用及び共有のいずれの場合も、複数のスロットのために、より高い確率パラメータ、例えば、ＰHを割り当てられることは当業者に理解できる。
【００３９】
スロット情報サーバモジュール４０５は、無線局優先度、ＡＣ優先度、無線局  ＭＡＣアドレス、無線局応答時間、及びランダムなパターン等に基づいてスロット相関及び／又はスロット確率値を各無線局２１５に適合させる。
【００４０】
ＳＤＭＡＣ４１０は、ＡＰ２０５によってスロットを弁別する分散無線アクセスを管理する。また、ＳＤＭＡＣ４１０は、ハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアを含む。例えば、ＳＤＭＡＣ４１０は、スロットの弁別を用いるＥＤＣＡ手順を実装する。本発明の実施形態では、ＡＰ２０５のＳＤＭＡＣ４１０は、ＳＤＭＡＣ４１０のバックオフカウンタがゼロであり、且つ、現在のスロット番号（ｔ）がｔ  ｍｏｄ  Ｎ＝ｎiを満たすと判定するときに送信する。そうでない場合、ＳＤＭＡＣ４１０は、ｔｍｏｄＮ＝ｎiを満たす次のスロットまで送信を延期する。別の実施形態では、ＡＰ２０５のＳＤＭＡＣ４１０は、ＳＤＭＡＣ４１０のバックオフカウンタがゼロであり、且つ、ＳＤＭＡＣ４１０のスロット番号及びスロットバイアス値に基づくスロットバイアスメカニズムが満たされるときに送信する。例えば、ＳＤＭＡＣ４１０は、現在のスロットの場合、乱数Ｘ（例えば、０と１との間でランダムに選択される数）が、スロットバイアス値ＳＢＶi（例えば、０と１との間の数）よりも小さい場合に送信する。すなわち、ＳＤＭＡＣ４１０は、Ｘ［０，１］＜ＳＢＶiである場合に送信する。ＰH及びＰLは、ＳＢＶの例である。ＡＰ２０５によってスロット番号を保持することは、図７を参照して詳細に説明する。
【００４１】
図５は、本発明の実施形態による無線基地局２１５の詳細を示すブロック図である。無線局２１５は、プロセッサ５０５（例えば、Ｉｎｔｅｌ  Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）マイクロプロセッサ又はＭｏｔｏｒｏｌａ  Ｐｏｗｅｒ  ＰＣ（登録商標）マイクロプロセッサ等）、メモリ５１０（例えば、ランダムアクセスメモリ等）、データ記憶デバイス５１５（例えば、磁気ディスク等）、Ｉ／Ｏ５２５（例えば、キーボード、マウス、及びＬＣＤディスプレイ等）、及び、ＷｉＦｉチップセット５３０を備え、それぞれ通信チャネル５５０に接続される。メモリ５１０及びデータ記憶デバイス５１５は、異なるユニットとして図示されるが、メモリ５１０及びデータ記憶デバイス５１５は、同じユニットの一部、分散ユニット、又は仮想メモリ等にすることは当業者に理解できる。本明細書における用語「メモリ」は、永久メモリ及び一時メモリのいずれの場合も、全てのデータ記憶媒体を網羅することを意図する。
【００４２】
ＷｉＦｉチップセット５３０は、無線局ＭＡＣコントローラ２２５、及び無線アンテナ５４０に接続されるネットワークプロセッサ５３５を含む。無線局ＭＡＣコントローラ２２５の詳細は、図６を参照して説明する。
【００４３】
図６は、本発明の実施形態による無線局  ＭＡＣコントローラ２２５の詳細を示すブロック図である。無線局  ＭＡＣコントローラ２２５は、スロット情報クライアントモジュール６０５及びＳＤＭＡＣ６１０を含む。
【００４４】
スロット情報クライアントモジュール６０５は、ＡＰ２０５のスロット情報サーバモジュール４０５からスロット情報を入手するハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアを含む。スロット情報サーバモジュール４０５から、スロット情報クライアントモジュール６０５は、無線ＬＡＮ２００内にどの無線局が存在するかを問い合わせるポーリングを受信する。該ポーリングに応答して、スロット情報クライアントモジュール６０５は、識別情報をスロット情報サーバモジュール４０５に送信する。その後、スロット情報クライアントモジュール６０５は、スロット情報サーバモジュール４０５からスロット情報を受信し、スロット情報を受信することによって、無線局２１５がスロットを弁別できるようにする。
【００４５】
前述したように、本発明の実施形態では、特定のスロット情報がスロット相関を達成する。すなわち、特定の無線局２１５を、特定のスロット（例えば、専用スロット又は共有スロット）に関連付けることができる、又は複数のスロット（例えば、複数の専用スロット、複数の共有スロット、又は組み合わせ）に関連付けることができる。スロット情報サーバモジュール４０５によって送信される具体的なスロット情報は、０とＮ−１（Ｎは無線ＬＡＮ２００内の無線局２１５の全数である）との間の数ｎi及び数Ｎを含む。例えば、スロット情報サーバモジュール４０５は、無線局２１５Ａに、全部で三つのスロットのうちのスロット番号１を割り当て、無線局２１５Ａに、三つのスロットの各グループのうちの最初を使用すべきであることを通知することができる。
【００４６】
前述したように、別の実施形態では、特定のスロット情報がスロットバイアスを達成する。すなわち、特定の無線局２１５は、他のスロットよりも優先して特定のスロットを使用し、無線局２１５が他のスロットを使用するのを妨げないようにバイアスをかけることができる。したがって、特定のスロット情報は、確率値、確率値識別子、０とＮ−１との間の数（既知の確率値に変換される）、及び／又は加重値（或る確率を達成する）等を含む。例えば、スロット情報サーバモジュール４０５は、スロット情報を与え、３スロット毎のスロット番号１に０．８の確率値（ＰH）を割り当て、他の全てのスロットに０．２の確率値（ＰL）を割り当てるように、無線局２１５Ａに指示することができる。このように、無線局２１５Ａが、スロット番号２又は３よりもスロット番号１を用いる可能性を４倍高くすることができる。
【００４７】
スロット弁別メディアアクセスコントローラ（ＳＤＭＡＣ）６１０は、スロット弁別分散メディアアクセスを管理する。また、ＳＤＭＡＣ６１０は、ハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアを含む。例えば、ＳＤＭＡＣ６１０は、スロットの弁別を用いるＥＤＣＡ手順を実行する。本発明の実施形態では、各無線局２１５のＳＤＭＡＣ６１０は、ＳＤＭＡＣ６１０のバックオフカウンタがゼロであり、且つ、現在のスロット番号（ｔ）がｔｍｏｄＮ＝ｎiを満たすと判定するときに送信する。そうでない場合、ＳＤＭＡＣ６１０は、前述した条件を満たす次のスロットまで送信を延期する。別の実施形態では、各無線局２１５のＳＤＭＡＣ６１０は、ＳＤＭＡＣ６１０のバックオフカウンタがゼロであり、且つ、ＳＤＭＡＣ６１０のスロット番号及びスロットバイアス値に基づくスロットバイアスメカニズムが満たされるときに送信する。例えば、ＳＤＭＡＣ４１０は、現在のスロットの場合、乱数Ｘ（例えば、０と１との間でランダムに選択される数）が、スロットバイアス値ＳＢＶi（例えば、０と１との間の数）よりも小さい場合に送信する。すなわち、ＳＤＭＡＣ６１０は、Ｘ［０，１］＜ＳＢＶiである場合に送信する。前述したように、ＰH及びＰLは、ＳＢＶの例である。無線局２１５によってスロット番号を保持することは、図７を参照して詳細に説明する。
【００４８】
図７は、本発明の実施形態によるＥＤＣＡタイミング及びスロットカウント動作を示すタイミング図７００である。タイミング図７００を説明する前に、異なるタイミング成分を簡単に説明する。短フレーム間隔（ＳＩＦＳ：Ｓｈｏｒｔ  Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）は、できる限り迅速に送信される必要があるパケット、例えば、ＡＣＫのような管理フレーム及び制御フレームのために短い間隔を規定する。ＳＩＦＳを用いるフレームでは、複数の無線局が無線メディアにアクセスするために競合することがないので、ＳＩＦＳを用いるパケットに適用させるランダムバックオフメカニズムは存在しない。ＰＣＦフレーム間隔（ＰＩＦＳ：ＰＣＦ  Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）は、ＰＣＦを用いるネットワーク内のデータフレームに用いられる。ＰＩＦＳは、ＰＣＦ及びＰＩＦＳのオーバーヘッド及び柔軟性の欠如に対してまで広く用いられない。ＤＣＦフレーム間隔（ＤＩＦＳ：ＤＣＦ  Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）は、ＤＣＦを用いるネットワーク内のデータフレームに用いられる。そのようなフレームは、ＤＩＦＳ時間の間待機した後に、ランダムバックオフ手順を開始する。ＤＩＦＳは、ＳＩＦＳ及びＰＩＦＳよりも長いので、ＳＩＦＳ又はＰＩＦＳタイミングを用いるトラフィックが、ＤＩＦＳを用いるトラフィックの前に送信する機会を獲得することができる。前述した従来技術のように、フレーム送信間隔（ＡＩＦＳ：Ａｒｂｉｔｒａｒｙ  Ｉｎｔｅｒ−Ｆｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）は、ＥＤＣＡ（異なるアクセス優先度を含む複数のＡＣ）を用いるネットワーク内のデータフレームに用いられる。
【００４９】
図示されるように、ＳＩＦＳ時間が経過した後に、スロットがカウントされる。このため、スロットカウンタが用いられる。バックオフカウンタは、無線チャネルがビジー状態になるときにカウントを中止し、チャネルが再びアイドル状態になった後にＡＩＦＳ時間を再開するので、ＡＩＦＳＮ及びバックオフカウンタ値からスロット番号を生成することは難しい。したがって、測定されたＡＩＦＳ持続時間は分からないので、本発明の実施形態は、専用のスロットカウンタを用いる。
【００５０】
本発明の実施形態では、スロットカウンタは、無線チャネルがアイドル状態に遷移する度に、ＳＩＦＳ時間をリセットする。このように、異なるビジー状態の時間が終了し、競合期間に加わる各無線局２１５は、同時にスロットカウンタを開始（又は再開）する。したがって、ＡＰ２０５及び各無線局２１５は、無線アクセス競合のために同じスロット番号を保持することができる。
【００５１】
図８は、本発明の実施形態によるスロット相関のスロットの弁別を用いて無線メディアへのアクセスを競合する方法８００を示すフローチャートである。方法８００を実行する前に、ＡＰ２０５及び無線局２１５は、スロット情報のパラメータを初期化する。初期化は、ビーコンフレームによって定期的に行われる。方法８００は、ステップ８０２で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０が、上位レイヤのフレームが送信するのを待機することによって始まる。ステップ８０４で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、メディアがアイドル状態であるか否かを判定する。アイドル状態でない場合、方法８００は、ステップ８１４に進む。アイドル状態である場合、ステップ８０６で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、（ＡＩＦＳ持続時間）待機する。ステップ８０８で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、メディアが依然としてアイドル状態であると判定する場合、ステップ８１０で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、ＡＩＦＳ持続時間（すなわち、ＳＩＦＳ＋ＡＩＦＳＮ×ｓｌｏｔ＿ｔｉｍｅ）が経過したか否かを判定する。経過していない場合、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、ステップ８０６に戻り、待機し続ける。ステップ８０８で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、メディアがアイドル状態でないと判定する場合、方法８００は、ステップ８１４に進む。ステップ８１０で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、ＡＩＦＳ持続時間が経過していると判定する場合、ステップ８１２で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、フレームを送信する。その後、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、ステップ８０２に戻る。
【００５２】
ステップ８１４で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、メディアがアイドル状態に遷移するのを待機する。アイドル状態に遷移するとき、ステップ８１６で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、（ＡＩＦＳ持続時間）待機する。ステップ８１８で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、メディアが依然としてアイドル状態であるか否かを判定する。アイドル状態でない場合、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、ステップ８１４に戻り、再び待機する。依然としてアイドル状態である場合、ステップ８２０で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、ＡＩＦＳ持続時間が経過しているか否かを判定する。ＡＩＦＳ持続時間が経過していない場合、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、ステップ８１６に戻り、待機し続ける。ＡＩＦＳ持続時間が経過していた場合、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、ステップ８２２に進み、バックオフ手順を処理する。
【００５３】
ステップ８２２で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、現時点でバックオフ手順が進行中であるか否かを判定する。進行中でない場合、ステップ８２４で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、待機するバックオフスロットの乱数（１〜ＣＷ）を選択する。ステップ８２６で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、待機する。ステップ８２２で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、バックオフ手順が進行中であると判定する場合、ステップ８２８で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、残りのバックオフスロットが経過するのを待機し続け、ステップ８２６に進み、待機し続ける。ステップ８３０で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、メディアが依然としてアイドル状態であるか否かを判定する。メディアがアイドル状態でない場合、ステップ８３２で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、メディアがアイドル状態になるのを待機し、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、ステップ８１４に戻る。依然としてアイドル状態である場合、ステップ８３４で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、バックオフスロットが経過したか否かを判定する。バックオフスロットが経過していない場合、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、ステップ８２６に戻り、待機し続ける。バックオフスロットが経過している場合、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、ステップ８３６に進む。
【００５４】
ステップ８３６で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、現在のスロット番号ｔがｔｍｏｄＮ＝ｎiを満たすか否かを判定する。ｔｍｏｄＮ＝ｎiが満たされる場合、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、ステップ８１２に進み、フレームを送信する。ｔｍｏｄＮ＝ｎiが満たされない場合、ステップ８３８で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、次のスロットを待機する。ステップ８４０で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、メディアが依然としてアイドル状態であるか否かを判定する。依然としてアイドル状態である場合、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、ステップ８３６に戻り、ｔｍｏｄＮ＝ｎiが満たされるか否かを判定する。既にアイドル状態でない場合、ステップ８４２で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、メディアがアイドル状態になるのを待機する。ステップ８４４で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、（ＡＩＦＳ持続時間）待機し続ける。ステップ８４６で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、メディアが依然としてアイドル状態であるか否かを判定する。既にアイドル状態でない場合、方法８００は、ステップ８４２に戻り、メディアが再びアイドル状態になるのを待機する。依然としてアイドル状態である場合、ステップ８４８で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、ＡＩＦＳ持続時間が経過したか否かを判定する。ＡＩＦＳ持続時間が経過していない場合、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、ステップ８４４に戻り、待機し続ける。ＡＩＦＳ持続時間が経過している場合、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、ステップ８３６に戻り、ｔｍｏｄＮ＝ｎiが満たされるか否かを判定する。
【００５５】
図９は、本発明の実施形態によるスロットバイアスのスロットの弁別を用いて無線メディアへのアクセスを競合する方法９００を示すフローチャートである。方法８００を実行する前に、ＡＰ２０５及び無線局２１５は、スロット情報パラメータ（スロットバイアスパラメータ）を初期化する。初期化は、ビーコンフレームによって定期的に行われる。方法９００のステップ８０２〜８３４は、方法８００のステップ８０２〜８３４と同じである。概して、ステップ８０２〜８３４は、ＡＩＦＳ手順及びバックオフ手順を処理する。
【００５６】
ステップ９３６で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、バックオフ時間が経過した後に、区間［０，１］にわたって均一な確率密度関数（ＰＤＦ：Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を用いて、乱数Ｘを生成する。ステップ９３８で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、乱数Ｘが現在のスロットのスロットバイアス値（ＳＢＶ）よりも小さいか否かを判定する。すなわち、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、Ｘ［０，１］＜ＳＢＶiである場合にフレームを送信する。本発明の実施形態では、前述したように、特定のスロット（ｔｍｏｄＮ＝ｎi）に高い確率（ＰH）を割り当てることができる。また、他の全てのスロット（ｔｍｏｄＮ≠ｎi）には、低い確率（ＰL）を割り当てることができる。その後、現在のスロットが特定のスロット（ｔｍｏｄＮ＝ｎi）であるとき、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、値ＸがＰH未満であるか否かを判定する。現在のスロットが特定のスロットでないとき（ｔｍｏｄＮ≠ｎi）、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、値ＸがＰL未満であるか否かを判定する。ステップ９３８で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、その関数が満たされると判定する場合、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０はステップ８１２に進み、フレームを送信する。ステップ９３８で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、その関数が満たされていないと判定する場合、ステップ９４０で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、次のスロットを待機する。ステップ９４２で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、メディアが依然としてアイドル状態であるか否かを判定する。アイドル状態である場合、方法９００は、ステップ９３６に戻り、新たな乱数Ｘを生成する。メディアが既にアイドル状態でない場合、ステップ９４４で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、メディアが再びアイドル状態になるのを待機する。ステップ９４６で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、（ＡＩＦＳ持続時間）待機する。ステップ９４８で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、メディアが依然としてアイドル状態であるか否かを判定する。メディアが既にアイドル状態でない場合、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、ステップ９４４に戻り、メディアが再びアイドル状態になるのを待機する。依然としてアイドル状態である場合、ステップ９５０で、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、ＡＩＦＳ持続時間が経過したか否かを判定する。ＡＩＦＳ持続時間が経過していない場合、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、ステップ９４６に戻り、待機し続ける。ＡＩＦＳ持続時間が経過している場合、ＳＤＭＡＣ４１０／６１０は、ステップ９３６に戻り、別の乱数Ｘを生成する。
【００５７】
図８は、図９の特別な場合（ＰH＝１及びＰL＝０）であることが理解できる。
【００５８】
図１０は、本発明の実施形態によるスロット割当て（スロット相関又はスロットバイアス）の全体的なＡＣローテーション（例えば、ラウンドロビン又は加重ラウンドロビン等）を示す表１０００である。本発明の実施形態は、スロット順序が不公平になるのを避ける。図示されるように、四つのＡＣが、無線メディアへのアクセスを競合している。最初に、ＶＯ−１がスロット番号４（ｎi＝０）に割り当てられ（関連付けられ、又はバイアスをかけられ）る。また、ＶＯ−２がスロット番号１（ｎi＝１）に割り当てられる。また、ＢＥ−１がスロット番号２（ｎi＝２）に割り当てられる。また、ＢＥ２がスロット番号３（ｎi＝３）に割り当てられるように、ＡＣが順序付けられる。一つのフレーム送信の終了時に、全てのＡＰ２０５及び無線局２１５は同期し、割り当てられたスロット番号ｎiをｎi＝（ｎi＋α）ｍｏｄＮのように同時に更新する。ただし、α＜Ｎは、ＡＰ２０５によって割り当てられる任意の整数である。また、無線局２１５のみがシフトしてもよい。前述したように、数ｎiを更新することによって、複数の無線局２１５に同じスロット番号ｎiが割り当てられるのを避ける。図示されるように、ＩＤは、ｎi＝（ｎi＋α）ｍｏｄＮを用いてシフトされる。ただし、α＝１及びＮ＝４である。すなわち、最初の送信後に、ＶＯ−１は、スロット番号１（ｎi＝１）に割り当てられる。また、ＶＯ−２は、スロット番号２（ｎi＝２）に割り当てられる。また、ＢＥ−１は、スロット番号３（ｎi＝３）に割り当てられる。また、ＢＥ−２は、スロット番号４（ｎi＝０）に割り当てられる。第２の送信後に、ＶＯ−１は、スロット番号２（ｎi＝２）に割り当てられる。また、ＶＯ−２は、スロット番号３（ｎi＝３）に割り当てられる。また、ＢＥ−１はスロット番号４（ｎi＝０）に割り当てられる。また、ＢＥ−２は、スロット番号１（ｎi＝１）に割り当てられる。そして、第３の送信後に、ＶＯ−１は、スロット番号３（ｎi＝３）に割り当てられる。また、ＶＯ−２は、スロット番号４（ｎi＝０）に割り当てられる。また、ＢＥ−１は、スロット番号１（ｎi＝１）に割り当てられる。また、ＢＥ−２は、スロット番号２（ｎi＝２）に割り当てられる。
【００５９】
図１１は、本発明の実施形態によるスロット割当ての部分的なＡＣローテーション（例えば、ラウンドロビン、加重ラウンドロビン等）を示す表１１００である。本発明の実施形態は、スロット順序が不公平になるのを避け、ＡＣに基づいて付加的なトラフィック弁別化を与える。図示されるように、四つのＡＣが、無線メディアへのアクセスを競合している。最初に、ＶＯ−１がスロット番号４（ｎi＝０）に割り当てられる。また、ＶＯ−２がスロット番号１（ｎi＝１）に割り当てられる。また、ＢＥ−１がスロット番号２（ｎi＝２）に割り当てられる。また、ＢＥ２がスロット番号３（ｎi＝３）に割り当てられるように、ＡＣが順序付けられる。一つのフレーム送信の終了時に、全てのＡＰ２０５及び無線局２１５は同期し、割り当てられたスロット番号ｎiをｎi＝ＬAC＋（ｎi−ＬAC＋α）  ｍｏｄ  ＮACのように同時に更新する。ただし、ＡＰ２０５は、ＡＣ毎の数｛ＬAC、ＮAC、α｝を含むスロットシフト情報を与える。また、無線局２１５のみがスロット番号をシフトしてもよい。図示されるように、ＩＤは、ｎi＝ＬAC＋（ｎi−ＬAC＋α）  ｍｏｄ  ＮACを用いて求められる。ただし、α＝１、ＬVO＝０、ＮVO＝２、ＬBE＝２、ＮBE＝２である。すなわち、最初の送信後に、ＶＯ−１は、スロット番号１（ｎi＝１）に割り当てられる。また、ＶＯ−２は、スロット番号４（ｎi＝０）に割り当てられる。また、ＢＥ−１は、スロット番号３（ｎi＝３）に割り当てられる。また、ＢＥ−２は、スロット番号２（ｎi＝２）に割り当てられる。第２の送信後に、ＶＯ−１は、スロット番号４（ｎi＝０）に割り当てられる。また、ＶＯ−２は、スロット番号１（ｎi＝１）に割り当てられる。また、ＢＥ−１は、スロット番号２（ｎi＝２）に割り当てられる。また、ＢＥ−２は、スロット番号３（ｎi＝３）に割り当てられる。そして、第３の送信後に、ＶＯ−１は、スロット番号１（ｎi＝１）に割り当てられる。また、ＶＯ−２は、スロット番号４（ｎi＝０）に割り当てられる。また、ＢＥ−１は、スロット番号３（ｎi＝３）に割り当てられる。また、ＢＥ−２は、スロット番号２（ｎi＝２）に割り当てられる。
【００６０】
本発明の好ましい実施の形態について前述した説明は、一例に過ぎず、上述した教示に鑑みて、上述した実施形態及び方法の他の変形及び変更が可能である。ネットワークサイトを分離した別個のサイトとして説明しているが、これらのサイトが統合サイトの一部であってもよく、各々複数のサイトの部分を含んでもよく、又は単一のサイト及び複数のサイトの組合せを含んでもよい、ということを当業者には理解できる。本明細書で示したさまざまな実施の形態を、ハードウェア、ソフトウェア、又はそれらの任意の所望の組合せを使用して実装してもよい。さらに言えば、本明細書で示したさまざまな機能を実装することができる任意のタイプのロジックを使用してもよい。構成要素を、プログラムされた汎用デジタルコンピュータを使用して、特定用途向け集積回路を使用して、又は相互接続された従来の構成要素及び回路のネットワークを使用して実装してもよい。接続は、有線、無線、モデム等であってもよい。本明細書で説明した実施の形態は、網羅的であるようにも限定するようにも意図されていない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】８０２．１１ｇの従来技術のＥＤＣＡ  ＡＣパラメータセットの表である。
【図２】本発明の実施形態のスロットの弁別を用いた無線ＬＡＮを示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態の図２のアクセスポイントを示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態の図３のＡＰ  ＭＡＣコントローラを示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態の図２の無線基地局を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態の図５の無線基地局ＭＡＣコントローラを示すブロック図である。
【図７】本発明の実施形態のスロットカウント動作のタイミングを示すタイミング図である。
【図８】本発明の実施形態のスロット相関を用いて無線メディアへのアクセスを競合を解消する方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態のスロットバイアスを用いて無線メディアへのアクセスを競合を解消する方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態のスロット割当ての全体的なローテーションを示す表である。
【図１１】本発明の実施形態のスロット割当ての部分的なＡＣローテーションを示す表である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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