(57)【要約】無線マルチホップ中継ネットワークのための、フラグメンテーション及びパッキングのためのホップ・バイ・ホップ及びマルチホップ手法が提供される。そのフラグメンテーション及びパッキングは、基地局(ＢＳ)とアクセス中継局(ＲＳ)とを接続するトンネルの入口局、中間局及び出口局において機能する。関連する中継フラグメンテーション及びパッキングサブヘッダのフォーマットが規定される。さらに、トンネルデータは、番号を付されたブロックを含み、マルチホップ中継ネットワークにおけるフラグメンテーション及びパッキングに適したパケット構成及びリアセンブリのための正確なパケット順序制御を確実にする。
2010537456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線マルチホップ中継ネットワークにおいてパケットを通信する方法であって、該中継ネットワークは１組の移動局と、１組の中継局と、１つの基地局とを含み、或る特定の中継局が或る特定の移動局に直接接続される場合には、該特定の中継局はアクセス中継局であり、該方法は、
前記アクセス局と基地局との間にトンネルを確立することであって、前記アクセス局は該トンネルのための入口局であり、該入口局は前記１組の移動局と通信し、該トンネルの第１の端部にあり、出口局は該基地局と通信し、該トンネルの第２の端部における最後の局であるもの、
前記入口局において１つ又は複数の媒体アクセス制御プロトコルデータユニット(ＭＰＤＵ)から１つのトンネルデータユニットを構成すること、
前記トンネルデータユニットを前記入口局から前記出口局に送信すること、及び
前記出口局において前記１つ又は複数のＭＰＤＵを再構成すること、
を含む、無線マルチホップ中継ネットワークにおいてパケットを通信する方法。
【請求項２】
アップリンクにおいて、前記入口局は前記アクセス局であり、前記基地局は前記出口局である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ダウンリンクアップリンクにおいて、前記入口局は前記基地局であり、前記アクセス局は前記出口局である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記トンネルは、前記１組の移動局と前記基地局との間の複数の異なる個別の接続を統合する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記トンネルは中間中継局を通り、該中間中継局は前記トンネルデータユニットを再構成する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記トンネルデータユニットは１つ又は複数のＭＰＤＵを含み、該ＭＰＤＵのそれぞれは、汎用媒体アクセス制御ヘッダと、オプションの拡張サブヘッダと、オプションのサブヘッダと、ペイロードと、オプションの巡回冗長検査とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記入口局において前記トンネルデータユニットを論理ブロックに分割すること、及び
各前記ブロックに論理シーケンス番号を割り当てることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
単一の論理ブロックが２つの連続したＭＰＤＵにわたって延在する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記入口局又は中間中継局において前記トンネルデータユニットを断片化して、多数のＭＰＤＵを生成することをさらに含み、該断片化が前記トンネルデータユニットの境界間、又は前記ブロックの境界間に適用される、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記入口局と前記出口局との間で前記トンネルデータユニットのための前記ブロックのサイズを取り決めることをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記論理シーケンス番号は１４ビットである、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記論理シーケンス番号は１４ビットブロックシーケンス番号である、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記サブヘッダはフラグメンテーションサブヘッダを含み、前記方法は、
前記１つ又は複数のＭＰＤＵを複数の論理ブロックに分割すること、
各前記ブロックに論理シーケンス番号を割り当てること、及び
前記トンネルデータユニット内の最初のブロックの前記シーケンス番号を前記フラグメンテーションサブヘッダ内に格納すること、
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１４】
前記入口局において複数のトンネルデータユニットをパックして、前記１つ又は複数のＭＰＤＵを生成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記入口局において、又は中間中継局において、１つ又は複数のトンネルデータユニットを別のトンネルデータユニットのフラグメントと共にパックして、１つのＭＰＤＵを生成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記入口局において、又は中間中継局において、２つの異なるトンネルデータユニットの２つのフラグメントをパックして、１つのＭＰＤＵを生成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
パッキングを用いることなく前記ＭＰＤＵを構成するときに、前記トンネルデータユニットのフラグメントの前にフラグメンテーションサブヘッダを挿入することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
パッキングを用いて前記ＭＰＤＵを構成するときに、前記トンネルデータユニットのフラグメントの前にパッキングサブヘッダを挿入することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
パッキングを用いて前記中継ＭＡＣ  ＰＤＵを作成するときに、トンネルデータユニットの前にパッキングサブヘッダを挿入することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は包括的には無線モバイルネットワークに関し、より詳細には、無線マルチユーザマルチホップ中継ネットワークにおけるフラグメンテーション及びパッキングに関する。
【背景技術】
【０００２】
直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)は、多数の無線ネットワーク、たとえばＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ標準規格及びＩＥＥＥ８０２．１６／１６ｅ標準規格に従って設計されているネットワークの物理層(ＰＨＹ)において使用される変調技法である。ＯＦＤＭＡは、ＯＦＤＭに基づくマルチアクセス方式である。ＯＦＤＭＡでは、複数の送受信機(ユーザ)に、直交トーンの別個のセット(サブチャンネル)及びタイムスロットが割り当てられ、それによってこれらの送受信機が同時に通信することができる。一例として、ＩＥＥＥ８０２．１６／１６ｅ標準規格は、１１ＧＨｚを下回る周波数帯域での見通し外(non-line-of-sight)(ＮＬＯＳ)通信のためのマルチチャネルアクセスメカニズムとしてＯＦＤＭＡを採用した。
【０００３】
図１Ａは、従来のＯＦＤＭＡベースのセルラネットワーク１００、たとえば、参照により本明細書に援用されるＩＥＥＥ８０２．１６／１６ｅ標準規格による無線ネットワークを示す。このネットワークは、動作をポイント・ツー・マルチポイント(point-to-multipoint)トポロジに限定し、そこでは、２つのタイプのネットワークエンティティ、すなわち基地局(ＢＳ)及び移動局(ＭＳ)のみが存在する。各局は、送信機及び受信機、すなわち送受信機を備える。
【０００４】
ＢＳは、コネクション(無線チャネル)１０１〜１０３で特定のセルのＭＳとの全通信を管理及び調整する。各ＭＳは、ＢＳのみと直接通信し、ＢＳのみが、インフラストラクチャ１１０すなわちネットワークの「バックボーン」と通信する。すなわち、ＭＳとＢＳとの間には１ホップしかない。ＭＳ間の全通信がＢＳを通過しなければならない。さらに、ＢＳと各ＭＳとの間には１コネクションしかない。
【０００５】
一定のスペクトルに対しコネクションに沿った信号強度が大幅に失われるため、無線サービスのカバレッジエリアは地理的サイズが限られることが多い。さらに、ブロッキング及びランダムフェージングにより、受信障害地域、又はさらにはデッドスポットがもたらされることが多い。従来、この問題は、ＢＳをより高密度で配備することによって対処されてきた。しかしながら、特に、ＢＳのコストが高く、且つ干渉が増大する可能性があるため、この手法はあまり望ましくない。
【０００６】
代替手法として図１Ｂに示すように、中継ベースネットワーク１５０を使用することができる。このネットワークは、複数の移動局(ＭＳ)及び／又は加入者局(ＳＳ)を含む。比較的低コストの中継局ＲＳがＢＳの範囲を拡大する。局のうちのいくつか(ＭＳ１及びＳＳ１)は、コネクションＣ１及びＣ２を使用してＢＳと直接通信する。他の局(ＭＳ２、ＭＳ３及びＳＳ２)は、コネクションＣ３、Ｃ４及びＣ５を使用してＲＳと直接通信し、対応するコネクション１５１を介して２つのホップを使用してＢＳと間接的に通信する。ＲＳとＢＳとの間のリンク(中継リンク)における通信がボトルネックとなり得ることが明らかである。
【０００７】
中継リンクに関するこの問題に実効的に対処するために、トンネリングを用いることができる。２００８年５月８日にTao等によって出願され、参照により本明細書に援用される「Communicating packets in a wireless multi-user multi-hop relay networks」と題する下記特許文献１を参照されたい。
【０００８】
図２に示されるように、トンネル２１０は、アクセスＲＳに関連付けられる種々のＭＳ(ＭＳ３、ＭＳ４及びＭＳ５)によって生成されるか、又はそれらのＭＳに送られることになるパケットを転送するために、マルチホップ基地局(ＭＲ−ＢＳ)とアクセスＲＳ(ＲＳ３)との間に確立される無線接続である。明確にするために、トンネルのための入口局及び出口局が定義される。入口局は、トンネルの第１の端部にある最初の局であり、出口局は、そのトンネルの第２の端部にある最後の局である。
【０００９】
具体的には、アップリンクの場合、アクセスＲＳ(ＲＳ３)が入口局であり、ＢＳが出口局である。ダウンリンクの場合、ＢＳが入口局であり、アクセスＲＳ(ＲＳ３)が出口局である。ダウンリンク及びアップリンクのいずれの伝送の場合でも、ＲＳ３がアクセスＲＳである場合に、入口局と出口局との間の中継パス上にあるＲＳ(ＲＳ１、ＲＳ２)は中間局と呼ばれる。
【００１０】
アクセスＲＳは、ＭＳが直接接続されるＲＳである。したがって、ＲＳ３はＭＳ３〜ＭＳ５のためのアクセスＲＳであり、ＲＳ２はＭＳ２のためのアクセスＲＳであり、ＲＳ１はＭＳ１のためのアクセスＲＳである。
【００１１】
中継リンク上の厳しいスループット及びＱｏＳ要件を満たすために、フラグメンテーション及びパッキングのような従来技法を用いることによって、中継リンク利用効率を改善することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０１０７０６１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図３は、従来のＩＥＥＥ８０２．１６標準規格によるパッキングを示す。図示されるフィールドはＩＥＥＥ８０２．１６標準規格に詳細に記載される。
【００１４】
しかしながら、従来のＩＥＥＥ８０２．１６標準規格において規定されるパッキング及びフラグメンテーションプロトコルは、シングルホップネットワークのために設計されたものであり、それゆえ、結果として、図１Ｂにおいて示されるような中継ネットワークにおいて適用される場合には、その性能は準最適となる場合があり、ネットワークの全容量が制限される場合がある。
【００１５】
結果として、マルチホップ中継ネットワークのためのさらに効率的なフラグメンテーション及びパッキングが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明の実施の形態は、無線マルチホップ中継ネットワークにおけるフラグメンテーション及びパッキングのためのホップ・バイ・ホップ及びマルチホップ方法を提供する。そのフラグメンテーション及びパッキングは、基地局(ＢＳ)とアクセス中継局(ＲＳ)とを接続するトンネルの入口局、中間局及び出口局において機能する。
【００１７】
関連する中継フラグメンテーション及びパッキングサブヘッダのフォーマットが定義される。さらに、この発明の実施の形態はトンネルデータユニットも定義し、正確なパケット順序制御を確保するための仕組みを提供する。それらはいずれもマルチホップ中継ネットワークにおけるフラグメンテーション及びパッキングに適したパケット構成及びリアセンブリのために必要とされる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】従来技術の無線モバイルネットワークの概略図である。
【図１Ｂ】従来技術の無線モバイル中継ネットワークの概略図である。
【図２】トンネル接続を用いる従来技術の無線モバイル中継ネットワークの概略図である。
【図３】従来のＩＥＥＥ８０２．１６標準規格に従って定義されるパッキング動作及び汎用ＭＡＣヘッダ(ＧＭＨ)の概略図である。
【図４Ａ】従来のＩＥＥＥ８０２．１６標準規格に従って定義されるパッキング及びフラグメンテーションの概略図である。
【図４Ｂ】従来のＩＥＥＥ８０２．１６標準規格に従って定義されるパッキング及びフラグメンテーションの概略図である。
【図４Ｃ】従来のＩＥＥＥ８０２．１６標準規格に従って定義されるパッキング及びフラグメンテーションの概略図である。
【図５】この発明の実施の形態による、マルチホップ中継ネットワークにおけるホップ・バイ・ホップフラグメンテーション及びパッキングの概略図である。
【図６】この発明の実施の形態による、マルチホップ中継ネットワークにおけるマルチホップフラグメンテーション及びパッキングの概略図である。
【図７Ａ】この発明の実施の形態によるトンネルデータユニットの概略図である。
【図７Ｂ】この発明の実施の形態によるトンネルデータユニットの概略図である。
【図８】この発明の実施の形態による、入口局におけるフラグメンテーション及びパッキングの概略図である。
【図９】この発明の実施の形態による、中継フラグメンテーションサブヘッダのブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態による、中継パッキングサブヘッダのブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態による、エンド・ツー・エンド順序制御能力を用いる、入口局におけるフラグメンテーション及びパッキングの概略図である。
【図１２】エンド・ツー・エンド順序制御能力を用いないマルチホップ手法において中間局で直面する問題の概略図である。
【図１３】この発明の実施の形態による、エンド・ツー・エンド順序制御を用いるときの中間局におけるフラグメンテーション及びパッキングの概略図である。
【図１４】この発明の実施の形態による、出口局におけるフラグメンテーション及びパッキングの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
定義
本明細書において、以下の用語が定義され、用いられる。
【００２０】
基地局(ＢＳ)
加入者機器とインフラストラクチャ又はネットワークバックボーンとの間の無線通信を提供する機器。
【００２１】
加入者局(ＳＳ)
加入者機器と基地局(ＢＳ)との間の通信を提供する汎用機器セット。
【００２２】
移動局(ＭＳ)
移動している間に又は不特定の場所で使用されるように意図される無線送受信機。ＭＳは、別途特に指定しない限り常に加入者局(ＳＳ)である。
【００２３】
中継局(ＲＳ)
無線送受信機であって、他の局の間でデータを中継すると共に情報を制御し、マルチホップ通信をサポートするプロセスを実行する、無線送受信機。
【００２４】
従来技術において知られているように、各局は送信機及び受信機を備える。また、それらの局は１つ又は複数のアンテナも備えることができる。
【００２５】
コネクション
物理層において、コネクションは、或る局のＲＦ送信機から１つ又は複数の送信アンテナを介して無線チャネルを通り、１つ又は複数の受信アンテナを介して別の局のＲＦ受信機に至る。物理的には、コネクションは、所定の組のサブチャネル及びタイムスロットを使用してＲＦ信号を通信する。
【００２６】
論理層では、コネクションの対象部分は、送信機のプロトコルスタックの媒体アクセス層(ＭＡＣ)から受信機の媒体アクセス層に至る。論理的には、コネクションは、データ及び制御情報を単一ビットストリームとして搬送する。
【００２７】
ＭＡＣサービスデータユニット(ＭＳＤＵ)
所与の層のプロトコルにおいて指定され且つその層のプロトコル制御情報から構成される一組のデータ、及び場合によってはその層のユーザデータを含む、データセット。
【００２８】
ＭＡＣプロトコルデータユニット(ＭＰＤＵ)
プロトコルの所与の層のプロトコルデータユニットであって、それより高い層から来るサービスデータユニットとその層のプロトコル制御情報とを含む、プロトコルデータユニット。バーストは、同じ接続に属する連続したＭＰＤＵのシーケンスである。
【００２９】
従来のＩＥＥＥ８０２．１６におけるパッキング及びフラグメンテーション
図４Ａにおいて示されるように、パッキング及びフラグメンテーションは２つの相補的な技法であり、リンク容量の利用効率を改善するために、数多くの無線通信システムにおいて用いられる。
【００３０】
フラグメンテーション
図４Ｂにおいて示されるように、フラグメンテーションは、１つのＭＳＤＵ４０１が多数のＭＰＤＵ４０２に分割される(断片化される)過程である。フラグメンテーションは、送信機が少なくとも１つの送信すべきＭＰＤＵを有するが、その送信機に割り当てられる無線資源が、１バーストにおいてＭＰＤＵ全体を送信するには不十分であるときに用いられる。
【００３１】
フラグメンテーションを用いない場合には、送信機は通常、そのＭＰＤＵを１バーストにおいて送信するのに十分な資源が将来に割り当てられるまで、アイドル状態のままでいなければならないことになる。
【００３２】
フラグメンテーションを用いる場合、フラグメンテーションを用いなければ不足している資源を用いて、小さくしたＭＰＤＵフラグメントを直ちに送信することができる。フラグメンテーションは多少のプロトコルオーバーヘッドを被るが、割り当てられた貴重な無線チャネル資源上で単にアイドル状態のままでいるよりも効率的である。
【００３３】
パッキング
図４Ｃにおいて示されるように、従来のＩＥＥＥ８０２．１６において定義されるパッキングプロトコルは、可変長の複数のＭＳＤＵ４０１を連結して、１つのＭＰＤＵ４０２にし、パッキングサブヘッダ(ＰＳＨ)４０３を用いて、それらのＭＳＤＵの境界を定める。
【００３４】
ＰＳＨは、直後にあるＭＳＤＵの長さ及びシーケンス番号を含む。図４Ｃにおいて示されるように、各ＭＰＤＵは１つのＭＡＣヘッダ及び１つの巡回冗長検査(ＣＲＣ)しか含まないので、パッキングは生成されるＭＰＤＵの数を減らし、それにより、ＭＡＣヘッダ及びＣＲＣによって被るプロトコルのオーバーヘッドを小さくする。
【００３５】
図４Ａは、無線リンク上で同時に用いられるフラグメンテーション及びパッキングを示す。同時にフラグメンテーション及びパッキングを用いることによって、チャネルを効率的に使用できるようになるが、どのＭＡＣ  ＳＤＵが現時点でフラグメンテーションの状態にあるかを明らかにするために、従うべき指針を必要とする。より具体的には、従来のＩＥＥＥ８０２．１６は、ＰＳＨが存在するときに、個々のＭＡＣ  ＳＤＵ又はＭＡＣ  ＳＤＵフラグメントのためのフラグメンテーション情報が対応するＰＳＨに含まれることを規定する。
【００３６】
ＰＳＨが存在しない場合には、個々のＭＳＤＵフラグメントのためのフラグメンテーション情報は、対応するフラグメンテーションサブヘッダ(ＦＳＨ)内に含まれる。
【００３７】
マルチホップ中継ネットワークにおけるパッキング及びフラグメンテーション
マルチホップ中継ネットワークにおけるフラグメンテーション及びパッキングは、ホップ毎に、又はマルチホップで実行することができる。
【００３８】
ホップ毎
図５に示されるように、フラグメンテーション及びパッキングは、ホップ毎に完了することができる。各ＲＳは、次のホップのためにデータユニット上でフラグメンテーションをさらに実行する前に、先行するホップから受信される中継ＭＡＣ  ＰＤＵフラグメント５０１をリアセンブルし、１つのデータユニット５０２を生成する。この場合、従来のＩＥＥＥ８０２．１６標準規格におけるフラグメンテーション又はパッキング方式を、各中継ホップ上の中継ＭＡＣ  ＰＤＵに対し直接適用することができる。トンネルが用いられるとき、ＩＥＥＥ８０２．１６ＭＡＣ  ＰＤＵの代わりに、中継ＭＡＣ  ＰＤＵに対し、ホップ毎フラグメンテーション及びパッキングが適用される。
【００３９】
ホップ毎解決手法は、従来のＩＥＥＥ８０２．１６ｊドラフト標準規格において定義される集中セキュリティ及び分散セキュリティの両方に有効である。集中セキュリティは、ＭＲ−ＢＳとＭＳとの間の直接のセキュリティセッションを定義し、アクセスＲＳは暗号鍵を持たない。分散セキュリティでは、アクセスＲＳは暗号鍵を有し、ＭＲ−ＢＳとＭＳとの間のトラフィックを解読することができる。
【００４０】
アクセスＲＳとＭＲ−ＢＳとの間の中間ＲＳが、その上位のＲＳ(ダウンリンクの場合)又は下位のＲＳ(アップリンクの場合)が送信する元の中継ＭＡＣ  ＰＤＵの全ての関連するフラグメントをアセンブルするのに成功しない限り、そのフラグメントを転送することができないという制約は、大きな短所になる可能性がある。そのような制約があると、余分なバッファリングが必要となり、それゆえ、付加的な遅延を被ることになるであろう。
【００４１】
マルチホップ
図６において示されるように、フラグメンテーション及びパッキングをマルチホップで完了することができる。各中間ＲＳは、その上位局又は下位局から受信される中継ＭＡＣ  ＰＤＵフラグメントをさらに断片化又はパックすることができ(６０１)、その際に、そのリアセンブリを完了するのに成功している必要はない。
【００４２】
マルチホップ手法は、ＭＲ−ＢＳ(アップリンクの場合)又はアクセスＲＳ(ダウンリンクの場合)に達するまで、リアセンブリ６０１が全く行われないことを意味するとは限らない。マルチホップ手法では、ＲＳは、元の中継ＭＡＣ  ＰＤＵの全てのフラグメントを受信するまで待つ必要はなく、利用可能な帯域幅が存在する場合には、さらなるフラグメンテーション／パッキングを実行して、そのトラフィックを次のホップに転送する。
【００４３】
しかしながら、受信された任意のフラグメントに誤りがあるが、自動再送要求(ＡＲＱ)が実行されない場合には、ＲＳはそのフラグメントを破棄し、フラグメントの残りの部分の転送を成功させることはできない。実際に、ＡＲＱが用いられない場合には、この場合のフラグメントの残りの部分の転送は中継リンク帯域幅を無駄にする。
【００４４】
トンネルデータユニット
図７Ａ及び図７Ｂにおいて示されるように、トンネルデータユニット７０１は、１つ又は複数のＭＰＤＵを含む。トンネルデータユニットは、トンネルの入口局において１つ又は複数のＭＰＤＵから構成される。１つ又は複数のＭＰＤＵは、出口局において再構成される。中間局は、トンネルデータユニットに対し、フラグメンテーション／リアセンブリ及びパッキングのような動作を適用することができる。
【００４５】
本明細書において定義され、且つ上記特許文献１において記載されるように、複数の異なる個別の接続から統合されたトラフィックを転送するために、アクセス中継局とモバイル中継基地局(ＭＲ−ＢＳ)との間に、論理「メガパイプ」、すなわちトンネル２１０が確立される。統合されることになるこれらの個別の接続は、異なる移動局から生じ、いくつかの共通の特徴、たとえば、サービス品質(ＱｏＳ)要件を共有することができる。
【００４６】
制御プレーンにおける関連するオーバーヘッドを最小限に抑えながら、データプレーンにおける効率を大幅に改善し、それにより、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊＭＭＲネットワークが優れた性能を達成できるように、そのようなトンネルの確立、保守及び識別が最適化される。
【００４７】
以下では、入口ＲＳ、中間ＲＳ及び出口ＲＳにおけるトンネルデータユニットに関する動作を別々に記述する。
【００４８】
入口局
ＩＥＥＥ８０２．１６標準規格ＭＡＣ  ＰＤＵを用いて中継ＭＡＣ  ＰＤＵを準備するために、トンネルの入口局におけるホップ毎及びマルチホップ手法はいずれも、以下に記述されるステップに従う。
【００４９】
トンネルデータユニットを構成する
トンネルデータユニット７０１が図７Ａ及び図７Ｂに示される。図７Ａは、１つのＭＰＤＵ７１０のためのトンネルデータユニットを示しており、図７Ｂは、複数の連結されるＭＰＤＵ７１０のためのトンネルデータユニットを示す。図８に示されるようにトンネルデータユニットを構成するために、ＭＰＤＵは複数の論理ブロック８０１に分割され、それらのブロックに論理シーケンス番号ｋが割り当てられる。
【００５０】
トンネルデータユニットのために定義されるようなブロック境界は、従来技術の場合のように、ＭＰＤＵの境界と揃えられる必要はないことに留意されたい。すなわち、単一の論理ブロックが、２つの連続したトンネルデータユニットにわたって延在することができる。さらに、ブロック境界において、又はブロック境界間で、トンネルデータユニット７０１のためにフラグメンテーションを適用することができる。
【００５１】
生成されたトンネルデータユニットを複数のブロックに論理的に分割する
トンネルデータユニット内のブロックのためのブロックサイズは、トンネルが確立されるときに、トンネルの入口局と出口局との間で取り決められる。トンネルデータユニットの長さをブロックサイズによって分割できない場合には、特定のトンネルデータユニット内の最後の論理トンネルブロックのサイズを、取り決められたブロックサイズよりも短くすることができる。
【００５２】
トンネルデータユニットを断片化及びパックし、中継ＭＰＤＵを生成する
図８は、入口局における中継ＭＡＣ  ＰＤＵのためのトンネルデータユニットの構成を示す。フラグメンテーションサブヘッダ及びパッキングサブヘッダのフォーマットは、従来のＩＥＥＥ８０２．１６標準規格に類似である。しかしながら、トンネルは通常、複数のホップに及ぶので、シーケンス番号のラップアラウンドを避けるために、より大きなシーケンス番号が用いられる。
【００５３】
従来のＩＥＥＥ８０２．１６標準規格において定義されるような１１ビットブロックシーケンス番号を用いる代わりに、この発明では、１４ビットブロックシーケンス番号を用いる。結果として、フラグメンテーションサブヘッダ(ＦＳＨ)及びパッキングサブヘッダ(ＰＳＨ)はそれぞれ、図９及び図１０において示されるフォーマットを有する。表内の列は構文９０１、サイズ９０２及び注記９０３である。表内の行は、ヘッダ内の個々のフィールドに対応する。
【００５４】
トンネルデータユニットは２０４８バイト程の大きさにすることができるので、ここで、ＰＳＨ内の「長さ」フィールドは１２ビット長であることに留意されたい。
【００５５】
入口局におけるホップ毎手法及びマルチホップ手法におけるフラグメンテーション及びパッキングの特性が以下に記述される。
【００５６】
入口局におけるホップ毎手法の場合の動作
フラグメンテーション及びパッキングサブヘッダは、ＩＥＥＥ８０２．１６標準規格において定義される通りである。
【００５７】
入口局におけるマルチホップ手法の場合の動作
エンド・ツー・エンド順序制御を用いない場合
図１１に示されるように、エンド・ツー・エンド順序制御が要求されないとき、中継ＭＡＣ  ＰＤＵは、中継ＭＡＣヘッダ(ＲＭＨ)と、拡張中継サブヘッダ(オプション)と、中継サブヘッダ(オプション)と、以下の４つのペイロードのうちの１つと、オプションの中継ＣＲＣとを含む。
【００５８】
ペイロードは以下のものとすることができる。
トンネルデータユニット；
トンネルデータユニットのフラグメンテーションサブヘッダ(ＦＳＨ)及びフラグメント；
トンネルデータユニットのパッキングサブヘッダ(ＰＳＨ)及びフラグメント、並びに一対又は複数対のパッキングサブヘッダ及びトンネルデータユニット、並びに別のトンネルデータユニットの０又は一対のパッキングサブヘッダ及びフラグメント；
トンネルデータユニットのパッキングサブヘッダ及びフラグメント、並びに別のトンネルデータユニットのパッキングサブヘッダ及びフラグメント。
【００５９】
エンド・ツー・エンド順序制御を用いる場合
順次にデータを転送することが望ましいとき、この発明では、図１３に示されるようなエンド・ツー・エンド順序制御を提供する。これは、トンネルデータユニットの最初の論理ブロックのブロックシーケンス番号が常に中継ＭＡＣ  ＰＤＵ内で明示的に搬送されるのを確実にする。
【００６０】
具体的には、中継ＭＡＣ  ＰＤＵがトンネルデータユニットフラグメントを含まない場合であっても、入口ＲＳは、中継ＭＡＣ  ＰＤＵ内にフラグメンテーションサブヘッダを挿入する。この場合、中継ＭＡＣ  ＰＤＵは中継ＭＡＣヘッダと、拡張中継サブヘッダ(オプション)と、中継サブヘッダ(オプション)と、以下の４つのペイロードのうちの１つと、オプションの中継ＣＲＣとを含む。
【００６１】
ペイロードは以下のものとすることができる。
フラグメンテーションサブヘッダ(ＦＳＨ)及びトンネルデータユニット；
トンネルデータユニットのフラグメンテーションサブヘッダ(ＦＳＨ)及びフラグメント；
パッキングサブヘッダ(ＰＳＨ)、トンネルデータユニットのフラグメント、一対又は複数対のパッキングサブヘッダ及びトンネルデータユニット、０又は一対のパッキングサブヘッダ、及び別のトンネルデータユニットのフラグメント；
トンネルデータユニットのパッキングサブヘッダ及びフラグメント、並びに別のトンネルデータユニットのサブヘッダ及びフラグメント。
【００６２】
中継ＭＡＣ  ＰＤＵによって搬送されるトンネルデータユニットにおいてフラグメンテーション又はパッキングが行なわれない場合であっても、全ての中間ＲＳによって、トンネルデータユニットと共に、フラグメンテーションサブヘッダが依然として転送される。しかしながら、フラグメンテーションサブヘッダはわずか２バイト長であり、一方、中継ＭＡＣ  ＰＤＵは通常、それよりも長いので、順序正しいデータ配送を確保することによって被るオーバーヘッドは大きくはなく、正当と認めることができる。
【００６３】
中間局
中間局におけるホップ毎手法の場合の動作
ＭＲ−ＢＳとＭＳとの間においてエンド・ツー・エンドでＡＲＱが実行されるので、いかなるＲＳにおいても再送機構は強要されない。したがって、中継ＭＡＣ  ＰＤＵフラグメントは一度、順序通りに送信される。各フラグメントに割り当てられるブロックシーケンス番号によって、受信側の中間ＲＳは、元のトンネルデータユニットを再生できるようになり、且つ単一のトンネルデータユニットに属する任意のフラグメントの損失を検出できるようになる。
【００６４】
データの損失時に、受信側の中間ＲＳは、新たな最初のフラグメントが検出されるまで、又は断片化されていないトンネルデータユニットが検出されるまで、同じトンネルデータユニットに属する全てのフラグメントを破棄する。
【００６５】
受信側の中間ＲＳが新たな最初のフラグメントを検出した後に、タイマを始動することができる。受信側の中間ＲＳが、元のトンネルデータユニットをリアセンブルするために必要とされる全てのフラグメントを受信するのに成功する前に、タイマが満了する場合には、そのような各フラグメントを受信するのに成功しているか否かに関係なく、そのＲＳは、このトンネルデータユニットに属する全てのフラグメントを破棄する。受信側の中間ＲＳは、元のトンネルデータユニットの再生に成功することができるまで、受信したフラグメントを転送しない。
【００６６】
トンネルデータユニットを再生するのに成功した後に、中間ＲＳは、このトンネルデータユニットを次のホップに転送することができる。必要ならいつでも、フラグメンテーション及びパッキングを適用することができ、入口局におけるホップ毎手法動作に関して規定される手順に従う。
【００６７】
中間局におけるマルチホップ手法の場合の動作
エンド・ツー・エンド順序制御を用いない場合
複数の中継ホップが存在するときに、エンド・ツー・エンド順序制御が強要されない場合には、マルチホップ手法は機能しない。すなわち、アクセス中継がＭＲ−ＢＳに隣接し、且つ中継パス上に中間ＲＳが存在しない場合にのみ、エンド・ツー・エンド順序制御を用いずにマルチホップ手法が機能する。
【００６８】
図１２は、マルチホップ手法が何故機能しないかを示す。図１２は、アクセスＲＳと、２つの中間ＲＳ１２０２とを示す。アクセスＲＳは、ＲＳ１に５つの中継ＭＡＣ  ＰＤＵ(１、２、３、４、５)を送信する。ＲＳ１は、アップリンクにおいて、アクセスＲＳのための上位ＲＳである。
【００６９】
中継ＭＡＣ  ＰＤＵ１及び２は、１つのトンネルデータユニットを構成する２つのフラグメントである。同様に、中継ＭＡＣ  ＰＤＵ４及び５は、１つのトンネルデータユニット７０１を構成する２つのフラグメントである。中継ＭＡＣ  ＰＤＵ３は別個のトンネルデータユニット内にある。アクセスＲＳは、正しい順序において、５つの中継ＭＡＣ  ＰＤＵを送信する。しかしながら、複数の理由のうちのいずれか、たとえば、チャネル誤り、ＨＡＲＱ等に起因して、ＲＳ１は、これらの５つの中継ＭＡＣ  ＰＤＵが送信されたのとは異なる順序において、それらの中継ＭＡＣ  ＰＤＵを受信する場合がある。たとえば、ＲＳ１は、中継ＭＡＣ  ＰＤＵ１、中継ＭＡＣ  ＰＤＵ３、その後、中継ＭＡＣ  ＰＤＵ２を受信する場合がある。
【００７０】
ＲＳ１は、中継ＭＡＣ  ＰＤＵ３を含むトンネルデータユニットを、２つの別個の中継ＭＡＣ  ＰＤＵ１２１１及び１２１２にさらに断片化することを望む場合がある。しかしながら、ＲＳ１は、これらの２つのフラグメントに、正しいブロックシーケンス番号を割り当てることはできない。
【００７１】
具体的には、ＲＳ１が、アップリンク伝送時に下位のＲＳによって、又はダウンリンク伝送時に上位のＲＳによって割り当てられるブロックシーケンス番号に従う場合には、これらの２つの新たなフラグメントに割り当てられるべきブロックシーケンス番号を決定するのは困難である。
【００７２】
中継ＭＡＣ  ＰＤＵ１及び２において指示されるブロックシーケンス番号は連続しているので、中継ＭＡＣ  ＰＤＵ３の順序が正しくないことをＲＳ１はわかっている。しかしながら、中継ＭＡＣ  ＰＤＵ３は順序が正しくないＰＤＵであるので、ＲＳ１は、アクセスＲＳが中継ＭＡＣ  ＰＤＵ３に割り当てた正確なブロックシーケンス番号を確信することはできない。たとえば、ＲＳ１が中継ＭＡＣ  ＰＤＵ３から生成された２つのフラグメントに番号３及び４を割り当てる場合には、これは、アップリンクにおいてＲＳ１の上位ＲＳであるＲＳ２を混乱させるであろう。
【００７３】
ＲＳ１は、ＲＳ１がアクセスＲＳから受信する全ての中継ＭＡＣ  ＰＤＵに対して、局所的な意味を有するブロックシーケンス番号を割り当て直すこともできない。これによって、フラグメンテーション情報を失うことになり、それらのフラグメントを宛先においてリアセンブルできなくなる。
【００７４】
エンド・ツー・エンド順序制御を用いる場合
エンド・ツー・エンド順序制御が強要されるとき、入口局によって生成される各中継ＭＡＣ  ＰＤＵは、この中継ＭＡＣ  ＰＤＵによって搬送されるトンネルデータユニットの最初の論理ブロックのブロックシーケンス番号を明示的に含む。このブロックシーケンス番号は、このトンネルに属するトンネルデータユニットのフローの適切な順序制御を維持する。
【００７５】
受信時に、中間ＲＳは、受信された中継ＭＡＣ  ＰＤＵに含まれるトンネルデータユニットの最初の論理ブロックのブロックシーケンス番号を知る。したがって、そのＲＳは、受信されたトンネルデータユニットにおいて指示されるのと同じシーケンス順序付けに従う限り、さらなるフラグメンテーション又はパッキングを実行することができる。
【００７６】
図１３は、中継ＭＡＣ  ＰＤＵ処理及び構成過程の一例を示す。図に示されるように、次のホップの中間ＲＳは、中継ＭＡＣ  ＰＤＵｊ＋１の到着を待つことなく、中継ＭＡＣ  ＰＤＵｊを転送することができる。実際には、次のホップの中継ＭＡＣ  ＰＤＵは、必要に応じて、中継ＭＡＣ  ＰＤＵｊをさらに断片化することもできる。これは全て、各中継ＭＡＣ  ＰＤＵ内に含まれるブロックシーケンス番号に基づいて、出口局が依然として、受信された中継ＭＡＣ  ＰＤＵの順序を復元できるためである。
【００７７】
出口局ＭＰＤＵ再構成
図１４において示されるように、出口局は、トンネルデータユニット７０１からＭＰＤＵを再構成する。
【００７８】
出口局におけるホップ毎手法の動作
図１４は、出口局における動作を示す。出口局は、先行するホップから受信される中継ＭＡＣ  ＰＤＵからの全ての中継ＭＡＣヘッダ、中継ＭＡＣサブヘッダ、中継ＭＡＣ拡張サブヘッダ及び中継ＣＲＣを除去する。その後、その局はトンネルデータユニットを再生する。その局が任意のフラグメントの損失を検出する場合には、新たな最初のフラグメントが検出されるか、又は断片化されていないトンネルデータユニットが検出されるまで、同じトンネルデータユニットに属する全てのフラグメントを破棄する。
【００７９】
トンネルデータユニットを再生するのに成功した後に、出口局は、トンネルデータユニットを構文解析し、そのような各ＩＥＥＥ８０２．１６ＭＡＣ  ＰＤＵの汎用ＭＡＣヘッダ(ＧＭＨ)に基づいて、トンネルデータユニット内のＩＥＥＥ８０２．１６ＭＡＣ  ＰＤＵを再生することができる。その出口局がＭＲ−ＢＳである場合には、出口局は、さらに処理するために、たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１６標準規格コモンパートサブレイヤ(ＣＰＳ)レイヤ内のＡＲＱのために、再生されたＩＥＥＥ８０２．１６ＭＡＣ  ＰＤＵをプロトコルスタックの上位レイヤに渡す。その出口局がアクセスＲＳである場合には、その局は、ＩＥＥＥ８０２．１６ＭＡＣ  ＰＤＵを関連するＭＳに転送する。
【００８０】
出口局が新たな最初のフラグメントを検出した後に、タイマが始動する。出口局が必要とされる全てのフラグメントを受信し、元のトンネルデータユニットをリアセンブルするのに成功する前に、タイマが満了する場合には、そのような各フラグメントを受信するのに成功したか否かに関係なく、出口局はこのトンネルデータユニットに属する全てのフラグメントを破棄する。
【００８１】
出口局におけるマルチホップ手法の動作
マルチホップ手法では、出口局は、上記のホップ毎手法における出口局の場合と同じような動作を実行する。
【００８２】
出口局が新たな最初のフラグメントを検出した後に、タイマが始動する。しかしながら、ホップ毎手法とは異なり、タイマは、各中間ＲＳ及び出口局においてではなく、出口局においてのみ保持される。
【００８３】
上記の方法は、受信されたＩＥＥＥ８０２．１６ＭＡＣ  ＰＤＵを連結して１つのトンネルデータユニットを生成すること以外に、入口局に任意の付加的な動作を実行するように要求しないので、集中セキュリティ及び分散セキュリティの両方のモードの場合に適用することができる。入口局が１つのトンネルデータユニットに連結されるＩＥＥＥ８０２．１６ＭＡＣ  ＰＤＵの数を判断するために、入口局は、各ＩＥＥＥ８０２．１６標準規格ＭＡＣ  ＰＤＵの汎用ＭＡＣヘッダ(ＧＭＨ)から、各８０２．１６ＭＡＣ  ＰＤＵの長さを決定する。
【００８４】
この発明の精神及び範囲の中で、種々の他の改変及び変更を行なうことができることは理解されたい。添付の特許請求の範囲の目的は、この発明の真の精神及び範囲の中に入るような全ての変形及び変形を包含することである。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
この発明の方法は、数多くの種類の分野に適用することができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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