(57)【要約】    【課題】  無線ＬＡＮのトラフィックを効率的にスケジューリングする方法およびシステムを提供し、リアルタイム・アプリケーション向けに要求されるサービス品質のレベルを維持しつつ、ネットワークがリアルタイムと非リアルタイムのアプリケーション両方を同時にサービスできるようにする。    【解決手段】品質保証されたトラフィックのスケジューリングを行い、このスケジュールを最適化することにより、品質保証されたトラフィックのサービスに必要な合計時間を短縮（集中型ネットワーク調整器エンティティにより調整される）して、非リアルタイム・トラフィック向けに利用可能な帯域幅を増やす。このようなスケジューラの一つのアプリケーションは、家庭用ＷＬＡＮで見られるようなＡＶストリームを搬送するＷＬＡＮである。さらに、無線ネットワーク内の全てのノードに対してスケジュールを通知して、節電特徴を実施することにより、電池寿命を最適化して携帯用ネットワーク・アクセス端末のサイズと重量を軽減する。【選択図】図３
2005065240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ネットワークにおいて、時間制限付き反復トラフィック、およびランダム生成トラフィックを含む２種の異なるタイプのトラフィックを送信するシステムであって、
前記時間制限付き反復トラフィックの送信期間および前記ランダム生成トラフィックの送信期間を含む反復フレーム持続期間と、
前記無線ネットワークのノード間の帯域幅管理、リソース・スケジューリング、および時間調整を司る集中型調整ノードと、
他のノードとの間で情報の送受信が可能な少なくとも１個の無線ノードと、を含むシステム。
【請求項２】
一定のサービス品質レベルを要求するトラフィックを送信するシステムであって、
無線ネットワークのノード間の帯域幅管理、リソース・スケジューリング、および時間調整を司るとともに、送信ノードによってそれに供給されたストリーム要求の解釈、およびストリーム要求に基づいてストリーム受入許可制御およびストリームのスケジューリングを実行可能な集中型ネットワーク調整器と、
各々のトラフィック・ストリーム要求を集中型調整器に対して指定可能な複数のノードと、を含むシステム。
【請求項３】
無線ネットワークにおいて所定のレベルのサービス品質を要求するトラフィックを集中型調整ノードがスケジューリングする方法であって、
トラフィック・ストリームの開始を希望するノードからのストリーム固有の要求を受信するステップと、
前記ノードが要求する帯域幅およびネットワーク上で利用可能なリソースに基づいてストリーム受入許可制御を行なうステップと、
時間制限付き反復トラフィックの送信期間およびランダム生成トラフィックの送信期間を含む反復フレーム持続期間を有する無線ネットワークにおいて、サービス品質を要求するトラフィックが利用できる最大持続期間に基づいてトラフィック・スケジュールを生成するステップと、
全てのストリームに対する媒体使用許可同士の間隔のうち最大許容可能間隔の要求に基づいてスケジュールの妥当性を検証するステップと、
無線ネットワーク・フレームにおける調整済みトラフィック送信の要求持続期間の短縮幅を計算してスケジュールを最適化するステップと、
全ての無線ネットワーク・フレームの開始時点で全てのステーションに対してスケジュール情報をブロードキャストするステップと、を含む方法。
【請求項４】
時間制限付き反復トラフィックの送信期間およびランダム生成トラフィックの送信期間を含む反復フレーム持続期間を有する無線ネットワークにおいて所定のレベルのサービス品質を要求するトラフィックをスケジューリングするシステムであって、
トラフィック・ストリームの開始を希望するノードからのストリーム固有の要求を受信し、前記ノードが要求する帯域幅およびネットワーク上で利用可能なリソースに基づいてストリーム受入許可制御を行ない、サービス品質を要求するトラフィックが利用できる最大持続期間に基づいてトラフィック・スケジュールを生成し、全てのストリームに対する媒体使用許可同士の間隔のうち最大許容可能間隔の要求に基づいてスケジュールの妥当性を検証し、無線ネットワーク・フレームにおける調整済みトラフィック送信の要求持続期間の短縮幅を計算してスケジュールを最適化し、全ての無線ネットワーク・フレームの開始時点でネットワークの全ノードに対してスケジュール情報をブロードキャストする集中型調整ノードを含むシステム。
【請求項５】
前記ストリーム固有の要求の受信ステップは、
ストリームの宛先アドレスに関する情報およびストリームの特徴を記述するパラメータに関する情報を受信するステップを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
ストリーム受入許可制御の動作はさらに、
フレーム長および送信に付随するオーバーヘッド、並びにストリームの特徴を記述するパラメータを含む無線ネットワークに固有の情報に基づいて、各ネットワーク・フレームが持続する間にストリームをサービスすべく要求された時間を計算するステップと、
ストリームに付随する必要なリソースを利用可能なネットワーク資源と比較して、ストリームの受入を許可できるか否か決定するステップと、を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記計算ステップはさらに、
各ネットワーク・フレームが持続する間にストリームをサービスすべく要求された最大持続期間における媒体使用許可の整数値を計算するステップと、
前記整数値を用いて、送信速度、物理層オーバーヘッド、および再送信補償係数を考慮しつつ実際の送信時間を計算するステップと、を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
サービス品質を要求するトラフィック用のネットワーク・フレームにおける最大持続期間内の媒体使用許可に対するトラフィック・スケジュールの生成はさらに、
無線ネットワークに対する媒体使用許可の最大持続期間に基づいて、ストリームのサービスに必要な媒体使用許可の最小数を計算するステップと、
各ストリームに必要な媒体使用許可の最小数の増加を最小限に抑える仕方で各ストリームに必要な媒体使用許可の最小数を切り上げ、その切り上げにより、全てのストリームをサービスすべく要求された媒体使用許可の最小数の最大値の因数である一組の数が得られるステップと、
前記切り上げステップにおいて決定された必要な媒体使用許可の数の最大値に基づいて、調整済み送信に利用可能なフレームの一部を一様な使用許可間隔に分割するステップと、
各使用許可間隔における未使用時間の分散を最小化しつつ異なるストリームの媒体使用許可を使用許可間隔に割当てるステップと、を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項９】
前記分割ステップはさらに、
ネットワーク・フレームで最大数の媒体使用許可を有するストリームに対する一連の媒体使用許可の反復同士の間隔と定義される使用許可間隔のグローバル・パラメータを、パラメータを用いて計算するステップを含み、前記パラメータは、
調整済み送信用に利用可能なネットワーク・フレームの最大持続期間と、
全てのストリームのためにネットワーク・フレーム毎の要求媒体使用許可の最大値と、を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記割当てステップはさらに、
利用可能な持続期間を各使用許可間隔内で時間単位で追跡するためのデータ構造を生成するステップと、
前記データ構造を用いて各使用許可間隔で利用可能なリソースを追跡し、各使用許可間隔における未使用時間の分散を最小化しつつ周期的に媒体使用許可を異なる使用許可間隔に割当てるステップと、
特定のストリームに媒体使用許可を割当てることが不可能な場合、前記特定ストリームに対する使用許可間隔毎の要求媒体使用許可の値を、全てのストリームのサービスに必要な媒体使用許可の最小数の最大値から二番目に大きい因数に切り上げて、異なる使用許可間隔への媒体使用許可の割当てを再度試みるステップと、を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記データ構造は、各ネットワーク・フレームの調整済み送信期間が分割されている使用許可間隔の数に対応する要素の数を含むベクトルを含み、各要素は計算済みの使用許可間隔の持続期間に初期化されている、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記媒体使用許可の割当てはさらに、使用許可割当て間隔のストリーム固有のパラメータを計算するステップを含み、ここで、前記使用許可割当て間隔のストリーム固有のパラメータは、特定のストリームに媒体使用許可が割当てられる必要がある使用許可間隔の周期であり、入力パラメータは、全ての受入許可されたストリームについてネットワーク・フレーム毎の要求媒体使用許可の組である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記検証ステップはさらに、
最大媒体使用許可間隔と、無線ネットワーク・フレームにおける最後の媒体使用許可から媒体使用許可のスケジューリングにより決定された次フレームにおける同一ストリームの最初の媒体使用許可までの期間との差異を計算するステップと、
最大媒体使用許可間隔と最後の媒体使用許可の持続期間との差異におけるいずれかの値が負値であるか否かを判定するステップであって、負値は、ストリームの最大媒体使用許可間隔に対するストリーム要求が満たされていないことを示し、負値の場合要求ストリームは受入を許可されないステップと、を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項１４】
前記計算ステップはさらに、
使用許可間隔毎の最大時間短縮幅の上限を計算する媒体使用許可のスケジューリングにより決定されたように、最大媒体使用許可間隔と、無線ネットワーク・フレームにおける最後の媒体使用許可から次フレームにおける同一ストリームの最初の媒体使用許可までの期間との計算済みの差異を用いて調整済み送信期間の可能な短縮幅の上限を計算するステップと、
使用許可間隔毎の実際の短縮をデータ構造内の全ての要素の最小値として決定してスケジューリングが実行された後で各使用許可間隔内の利用可能な持続期間を追跡し、使用許可間隔毎の最大時間短縮幅の上限を決定するステップと、
使用許可間隔毎の実際の短縮幅だけ使用許可間隔を短縮してストリームに割当てられる媒体使用許可を再スケジュールするステップと、を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項１５】
さらに、媒体調整器から到着した最適化済みスケジュールを通知するステップを含み、前記最適化済みスケジュールは、
ストリームの送信元アドレスと、
媒体使用許可の相対時刻と、
媒体使用許可の持続期間と、
ストリームの宛先アドレスを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
無線ネットワークでのノードは、最適化済みスケジュールを格納したフレームを含む、媒体調整器から送信されたブロードキャスト・フレームの受信時にローカル時計を調節することによりタイミング同期化を行なうことができる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
さらに前記最適化済みスケジュールを節電モードで用いて、
媒体調整器から最適化済みスケジュールを信号開始ＣＴＰパケットの一部として送信して、新しい無線ネットワーク・フレームの開始をシグナリングするステップと、
各ノードにおいて、受信したスケジュールに基づいて送信調整期間中にノードが始動して送信すべき時点およびノードが送信を待機している時点を決定して、送信調整期間の残りの期間中ノードが節電モードで動作できるようにするステップと、を含み、
最後に登録されたスケジュールを用いて媒体調整器が全てのノードに対して次のスケジュールを受信するまで受信器の電源をオンにしておくよう通知することができる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記ノードが媒体調整器からの追加帯域幅を動的に要求する方法であって、さらに、
認められた媒体使用許可が持続する間に増強用帯域幅要求フレームを媒体調整器へ送信するステップを含み、
媒体調整器はスケジュールの最適化により得られた調整済み送信期間の短縮の程度に応じて、増強用媒体使用許可を要求しているステーションに与えることができる、請求項１４に記載の方法。
【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おいて、サービス品質（ＱｏＳ）を要求するトラフィックのスケジューリングおよび受入許可の制御を行なう一方、非ＱｏＳ感応型トラフィックに利用可能な帯域幅を最適化するシステムを提供する。無線ネットワークの調整ステーションに配置された場合、集中型帯域幅管理および追跡方法と、新しいトラフィック・ストリームの受入を、それらの帯域幅やサービス間隔要求に基づいて許可できるか否かを確かめる方法を提供する。ストリームの受入を許可したならば、本発明で述べる技術を用いて無線ネットワークやフレーム内でトラフィックをスケジューリングして、非ＱｏＳトラフィックで利用可能な帯域幅を最大化すべくスケジュールを最適化することができる。本発明はまた、より小型・軽量な移動無線ネットワーク端末の設計につなげるべく、節電特徴を実装すべく個々のステーションで利用可能な、ネットワークに付随する全ノードに対してスケジュールを通知し、それにより電池の寿命を最適化する方法について述べる。
【背景技術】
【０００２】
無線ＬＡＮは日常生活に普及しており、職場や家庭の殆どあらゆる場所に存在し（ユビキタス）、高い接続性を提供しつつ、情報に依存する我々のライフスタイルの質的向上をもたらしている。通信技術における新たな発展により、無線ネットワーク上の物理的送信速度は今やＡＶ送信を行なうのにほぼ十分なレベルである。しかし、ＡＶトラフィック・ストリーム固有の性質の故に、エンドユーザーの満足を得るにはネットワークは一定のＱｏＳレベルを提供できなければならない。本発明は、（ＡＶ等）時間感応型トラフィックと、（従来のファイル転送アプリケーション等）非時間感応型トラフィックを同じ無線ネットワーク上で処理およびスケジューリング可能なシステムに関する。
【０００３】
非特許文献１に、コンピュータと他の装置を無線によりネットワーク接続する、費用対効果の高いソリューションについて述べている。信号処理と変調技術に対する拡張とともに、新しい物理層を用いてより高いデータ速度をサポートすべく標準が拡張された。例えば、非特許文献２、および非特許文献３を参照されたい。
【非特許文献１】“ローカルおよびメトロポリタン・エリア・ネットワーク固有の要求（Ｌｏｃａｌ  ａｎｄ  Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ）−第１１部：無線ＬＡＮ媒体アクセス制御（ＭＡＣ）および物理層（ＰＨＹ）仕様（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ）ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）”、ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ  ８０２.１１ −１９９９、ＩＥＥＥ、１９９９年８月号
【非特許文献２】“ローカルおよびメトロポリタン・ネットワーク固有の要求（Ｌｏｃａｌ  ａｎｄ  Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ）−第１１部：無線ＬＡＮ媒体アクセス制御（ＭＡＣ）および物理層（ＰＨＹ）仕様（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ）ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）：２.４ＧＨｚ帯域におけるより高速な物理層拡張（Ｈｉｇｈｅｒ−Ｓｐｅｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ  Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ  ｉｎ  ｔｈｅ  ２．４ＧＨｚ  Ｂａｎｄ）”、ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ  ８０２．１１ｂ−１９９９、ＩＥＥＥ、１９９９年９月号
【非特許文献３】“ローカルおよびメトロポリタン・ネットワーク固有の要求（Ｌｏｃａｌ  ａｎｄ  Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ）−第１１部：無線ＬＡＮ媒体アクセス制御（ＭＡＣ）および物理層（ＰＨＹ）仕様（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ）ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）：５ＧＨｚ帯域におけるより高速な物理層拡張（Ｈｉｇｈｅｒ−Ｓｐｅｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ  Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ  ｉｎ  ｔｈｅ  ５ＧＨｚ  Ｂａｎｄ）”、ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ  ８０２.１１ａ−１９９９、ＩＥＥＥ、１９９９年９月号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在策定中である標準の最新バージョンは、ＱｏＳをサポートすべくＭＡＣ層に対する拡張の形式をとるが、これはＡＶ装置向けの必須要件である。例えば、“ＬＡＮ／ＭＡＮ仕様の要件に対するドラフトの補足−第１１部：無線媒体アクセス制御（ＭＡＣ）および物理層（ＰＨＹ）仕様（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ）ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）：サービス品質（ＱｏＳ）向けＭＡＣ拡張（ＭＡＣ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｓ  ｆｏｒ  Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ（Ｑｏｓ））”、ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ  ８０２.１１ｅ／Ｄ４.０、２００２年１１月号を参照されたい。本標準はＡＶトラフィックをサポートするプロトコルと仕組みを規定するが、それを実現するシステムについては記載していない。
【０００５】
ＩＥＥＥ  ８０２.１１ｅは無線ネットワークにおけるスループットを向上させ、ＱｏＳを提供すべくＭＡＣレベルのプロトコルと仕組みを指定するが、それを実現可能なシステムは提供しない。無線ＬＡＮの人気とユビキタス性が高まるにつれて、それらを介したＡＶやマルチメディア送信等のより新しいアプリケーションが開発されつつある。本発明は、無線ネットワークにおけるスケジューリングと受入許可制御、すなわちネットワーク内で集中型媒体調整器に任された役割に関する問題を扱う。本標準は、無線ネットワークの各スーパーフレームが持続する間にＱｏＳトラフィック用に使われる可能性のある帯域幅の最大値を制限する属性を指定する。本発明は、利用可能なリソースと所定の要求に応じてトラフィック・ストリーム受入許可を決定する問題を扱う。また、無線帯域幅を最も効率的に利用すべく最適化されたスケジュールを生成する問題を解決する。
【０００６】
素子技術の向上に伴ない、電子装置は着実に小型化が進む一方で、機能が急速に拡大しつつある。携帯無線計算機器はすでに登場しているが、電池の寿命を延ばし、より小型で軽量の端末を提供すべく電力消費を最小限にするニーズは留まるところを知らない。本発明はまた、無線ネットワークの集中型調整ノードがステーションに節電特徴を導入することにより性能を向上させるための仕組みについても述べる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、集中型媒体調整器に対し、無線ネットワークにおけるトラフィック・ストリームの要求をリソース要求に翻訳する系統立った方法を提供することにより、無線ネットワークにおける受入許可制御およびスケジューリングの問題を解決する。これは、無線媒体上でＱｏＳトラフィック用に予約されている時間をより小さい時間区間に分割して、これらの区間内で異なるノードが自身のストリームを送信する機会をスケジューリングすることにより、ＱｏＳを要求するステーションからのトラフィックをスケジューリングする方法を提供する。スケジューリングは、媒体への個々のアクセス数を最適化するのと同時に、各区間における未使用時間の分散を最小化する仕方で行なわれる。本発明は、所定のストリーム要求に応じてスケジュールを最適化する方法を提供する。また、ネットワーク内の全てのノードに対してスケジュールを通知する方法および個々のノードがこの情報を利用して節電および同期化を行なうための仕組みを提供する。
【０００８】
本発明を用いて、ＩＥＥＥ８０２.１１ｅで議論された各種の無線ローカルエリア・ネットワークのハイブリッド調整器（ＨＣ）における受入許可制御、およびスケジューリングを行なうことができる。トラフィック・ストリームの送信を希望する、ネットワークに付随するノードは最初に自身の要求をネットワークのＨＣに通知する。ＨＣはこれらの要求を帯域幅要求に変換して、ストリームの要求を満たす故に受入を許可するか、またはストリームをサポート可能な別のパラメータの組を提案する必要があるか、あるいはストリームを一切サポートすることができないかを決定する。処理の次の段階で、ＨＣによりスケジューリングが行なわれ、無競合期間の動作に必要な時間を最小化することにより無競合トラフィック用に媒体が利用できる時間を増やすべく、スケジュールを最適化する。
【０００９】
本発明はまた、スケジュールを通知することによりポーリングがもたらすオーバーヘッドを減らす新しい技術について述べる。さらに個々のノードがスケジュール通知技術を用いて、電池駆動による携帯機器に必須の節電モードを実装することができる。
【００１０】
従って本発明の態様は、無線ネットワークにおいて、時間制限付き反復トラフィックおよびランダム生成トラフィックを含む２種の異なるタイプのトラフィックを送信するシステムを提供する。本システムは、時間制限付き反復トラフィックの送信期間およびランダム生成トラフィックの送信期間を含む反復フレーム持続期間と、無線ネットワークのノード間の帯域幅管理、リソース・スケジューリング、および時間調整を司る集中型調整ノードと、他のノードとの間で情報の送受信が可能な少なくとも１個の無線ノードと、を含む。
【００１１】
本発明の別の態様は、一定のサービス品質レベルを要求するトラフィックを送信するシステムを提供することである。本システムは、無線ネットワークのノード間の帯域幅管理、リソース・スケジューリング、および時間調整を司るとともに、送信ノードによってそれに供給されたストリーム要求の解釈、およびストリーム要求に基づいてストリーム受入許可制御およびストリームのスケジューリングを実行可能な集中型ネットワーク調整器と、各々のトラフィック・ストリーム要求を集中型調整器に対して指定可能な複数のノードと、を含む。
【００１２】
本発明の別の態様は、時間制限付き反復トラフィックの送信期間およびランダム生成トラフィックの送信期間を含む反復フレーム持続期間を有し、無線ネットワークにおいて所定のレベルのサービス品質を要求するトラフィックをスケジューリングするシステムを提供する。本システムは、トラフィック・ストリームの開始を希望するノードからのストリーム固有の要求を受信し、当該ノードが要求する帯域幅およびネットワーク上で利用可能なリソースに基づいてストリーム受入許可制御を行ない、サービス品質を要求するトラフィックが利用できる最大持続期間に基づいてトラフィック・スケジュールを生成し、全てのストリームに対する媒体使用許可の最大許容可能間隔の要求に基づいてスケジュールの妥当性を検証し、無線ネットワーク・フレームにおける調整済みトラフィック送信の要求持続期間の短縮幅を計算してスケジュールを最適化し、全ての無線ネットワーク・フレームの開始時点でネットワークの全ノードに対してスケジュール情報をブロードキャストする集中型調整ノードを含む。
【００１３】
本発明のさらに別の態様は、無線ネットワークにおいて所定のレベルのサービス品質を要求するトラフィックを、集中型調整ノードがスケジューリングする方法を提供する。本方法は、トラフィック・ストリームの開始を希望するノードからのストリーム固有の要求を受信し、当該ノードが要求する帯域幅およびネットワーク上で利用可能なリソースに基づいてストリーム受入許可制御を行ない、時間制限付き反復トラフィックの送信期間およびランダム生成トラフィックの送信期間を含む反復フレーム持続期間を有する無線ネットワークにおいて、サービス品質を要求するトラフィックが利用できる最大持続期間に基づいてトラフィック・スケジュールを生成し、全てのストリームに対する媒体使用許可同士の間隔のうち最大許容可能間隔の要求に基づいてスケジュールの妥当性を検証し、無線ネットワーク・フレームにおける調整済みトラフィック送信の要求持続期間の短縮幅を計算してスケジュールを最適化し、全ての無線ネットワーク・フレームの開始時点でネットワークの全ノードに対してスケジュール情報をブロードキャストするステップを含む。ストリーム固有の要求の受信は、ストリームの宛先アドレスに関する情報およびストリームの特徴を記述するパラメータに関する情報の受信を含んでいてよい。
【００１４】
ストリーム受入許可制御を実行する方法はさらに、フレーム長および送信に付随するオーバーヘッド、並びにストリームの特徴を記述するパラメータを含む無線ネットワークに固有の情報に基づいて、各ネットワーク・フレームが持続する間にストリームをサービスすべく要求された時間を計算するステップを含んでいてよい。この点に関して、本方法はストリームに付随する必要なリソースを、利用可能なネットワーク・リソースと比較して、ストリームの受入を許可できるか否か決定するステップを含んでいてよい。計算ステップは、各ネットワーク・フレームが持続する間にストリームをサービスすべく要求された最大持続期間における媒体使用許可の整数値を計算し、同整数値を用いて、送信速度、物理層オーバーヘッド、および再送信補償係数を考慮しつつ実際の送信時間を計算するステップを含んでいてよい。
【００１５】
サービス品質を要求するトラフィック用のネットワーク・フレームにおける最大持続期間内の媒体使用許可に対するトラフィック・スケジュールの生成はさらに、無線ネットワークに対する媒体使用許可の最大持続期間に基づいて、ストリームのサービスに必要な媒体使用許可の最小数を計算し、各ストリームに必要な媒体使用許可の最小数の増加を最小限に抑える仕方で各ストリームに必要な媒体使用許可の最小数を切り上げるステップを含んでいてよく、切り上げの結果全てのストリームをサービスすべく要求された媒体使用許可の最小数の最大値の因数である一組の数が得られ、切り上げステップにおいて決定された必要な媒体使用許可の数の最大値に基づいて、調整済み送信に利用可能なフレームの一部を一様な使用許可間隔に分割して、各使用許可間隔における未使用時間の分散を最小化しつつ、異なるストリームの媒体使用許可を使用許可間隔に割当てるステップを含んでいてよい。分割ステップはさらに、ネットワーク・フレームで最大数の媒体使用許可を有するストリームに対する一連の媒体使用許可の反復期間と定義されるグローバル・パラメータを計算するステップを含んでいてよく、その計算において、調整済み送信用に利用可能なネットワーク・フレームの最大持続期間、および全てのストリームのためにネットワーク・フレーム毎の要求媒体使用許可の最大値を含むパラメータを用いる。割当てステップはさらに、利用可能な持続期間を各使用許可間隔内で時間単位で追跡するためのデータ構造を生成して、同データ構造を用いて各使用許可間隔で利用可能なリソースを追跡し、各使用許可間隔における未使用時間の分散を最小化しつつ周期的に媒体使用許可を異なる使用許可間隔に割当て、特定のストリームに媒体使用許可を割当てることが不可能な場合、その特定のストリームに対する使用許可間隔毎の要求媒体使用許可の値を、全てのストリームのサービスに必要な媒体使用許可の最小数の最大値から二番目に大きい因数に切り上げて、異なる使用許可間隔への媒体使用許可の割当てを再度試みるステップを含む。データ構造は、各ネットワーク・フレームの調整済み送信期間が分割されている使用許可間隔の数に対応する要素の数を含むベクトルを含んでいてよく、各要素は計算済みの使用許可間隔の持続期間に初期化されている。  
【００１６】
媒体使用許可の割当てはさらに、使用許可割当て間隔のストリーム固有パラメータを計算するステップを含み、ここで、使用許可割当て間隔のストリーム固有パラメータは、特定のストリームに媒体使用許可が割当てられる必要がある使用許可間隔の周期であって、入力パラメータは、全ての受入許可されたストリームについてネットワーク・フレーム毎の要求媒体使用許可の組である。
【００１７】
検証ステップは、最大媒体使用許可間隔と、無線ネットワーク・フレームにおける最後の媒体使用許可から媒体使用許可のスケジューリングにより決定された次フレームにおける同一ストリームの最初の媒体使用許可までの期間との差異を計算して、最大媒体使用許可間隔と最後の媒体使用許可の持続期間との差異におけるいずれかの値が負値であるか否かを判定するステップであって、負値はストリームの最大媒体使用許可間隔に対するストリーム要求が満たされていないことを示し、負値の場合要求ストリームは受入を許可されないステップを含む。
【００１８】
計算ステップはさらに、最大媒体使用許可間隔と、無線ネットワーク・フレームにおける最後の媒体使用許可から使用許可間隔毎の最大時間短縮幅の上限を計算する媒体使用許可のスケジューリングにより決定された次フレームにおける同一ストリームの最初の媒体使用許可までの期間との計算済みの差異を用いて、調整済み送信期間の可能な短縮幅の上限を計算し、使用許可間隔毎の実際の短縮をデータ構造内の全ての要素の最小値として決定してスケジューリングが実行された後で各使用許可間隔内の利用可能な持続期間を追跡し、使用許可間隔毎の最大時間短縮幅の上限が決定されて、使用許可間隔毎の実際の短縮幅だけ使用許可間隔を短縮してストリームに割当てられた媒体使用許可を再スケジューリングするステップを含む。
【００１９】
本方法はまたさらに、媒体調整器から到着した最適化済みスケジュールを通知するステップを含み、最適化済みスケジュールはストリームの送信元アドレス、媒体使用許可の相対時刻、媒体使用許可の持続期間、およびストリームの宛先アドレスを含んでいてよい。無線ネットワークでのノードは、最適化済みスケジュールを格納したフレームを含む、媒体調整器から送信されたブロードキャスト・フレームの受信時にローカル時計を調節することによりタイミング同期化を行なうことができる。最適化済みスケジュールは節電モードで用いてもよく、これは媒体調整器から最適化済みスケジュールを信号開始ＣＴＰパケットの一部として送信して、新しい無線ネットワーク・フレームの開始をシグナリングし、各ノードにおいて、受信したスケジュールに基づいて送信調整期間中にノードが始動して送信すべき時点およびノードが送信を待機している時点を決定して、送信調整期間の残りの期間中ノードが節電モードで動作できるようにして、最後に登録されたスケジュールを用いて媒体調整器が全てのノードに対して次のスケジュールを受信するまで受信器の電源をオンにしておくよう通知することができる。
【００２０】
ノードはまた、媒体調整器に対し帯域幅の追加を動的に要求することができるが、これは許された媒体使用許可が持続する間に増強用帯域幅要求フレームを媒体調整器へ送信することを含み、媒体調整器はスケジュールの最適化により得られた調整済み送信機間の短縮の程度に応じて、増強用媒体使用許可を要求しているステーションに与えることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、リアルタイム・アプリケーション向けに要求されるサービス品質のレベルを維持しつつ、ネットワークがリアルタイムと非リアルタイムのアプリケーション両方を同時にサービスできる。また、品質保証されたトラフィックのスケジュールを最適化することにより、品質保証されたトラフィックのサービスに必要な合計時間を短縮（集中型ネットワーク調整器エンティティにより調整される）して、非リアルタイム・トラフィック向けに利用可能な帯域幅を増やすことができる。さらに、無線ネットワーク内の全てのノードに対してスケジュールを通知して、例えば、節電特徴を実施することにより、電池寿命を最適化して携帯用ネットワーク・アクセス端末のサイズと重量を軽減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の上述および他の目的、特徴、および利点は、添付図面を参照しつつ、非限定的な例として与えられた以下に述べる好適な実施形態から明らかであろう。
【００２３】
以下に示す詳細はあくまでも例であり、本発明の実施形態の解説のみを目的とするものであって、本発明の原理および概念的な態様を最も有用かつ理解しやすいと思われる仕方で提示すべく記載されている。この点に関して、本発明を基本的な理解するのに必要である以上には詳しく本発明の構造の細部は提示しないものとする。記載と図面を合わせれば、本発明を如何なる方式で実施するかは当業者には明らかである。
【００２４】
本セクションにおいて、ＷＬＡＮネットワークで一定レベルのＱｏＳを提供しつつトラフィックの送信をスケジューリングする装置および方法を開示する。本発明を理解しやすくするために、以下の定義を用いる。
【００２５】
“ＷＬＡＮ”は、無線ローカルエリア・ネットワークを指す。これは無線アクセス技術を通じて移動端末に対しＬＡＮサービスを提供すべく任意の数の機器を含む。
【００２６】
“ノード”は、ＷＬＡＮが提供するサービスにアクセス可能な機器を指す。
【００２７】
“媒体”は、ＷＬＡＮが動作する無線チャネルを指す。
【００２８】
“媒体調整器（ＭＣ）”は、ＷＬＡＮの動作を制御する集中型ノードを指す。
【００２９】
“スーパーフレーム”は、媒体調整器により他の全てのノードに適用されるネットワーク・フレームのタイミング構造を指す。
【００３０】
“被制御送信期間（ＣＴＰ）”は、スーパーフレームの一部であって、各種のノードからの送信が媒体調整器により制御および調整される期間を指す。
【００３１】
“ランダム送信期間（ＲＴＰ）”は、スーパーフレームの一部であって、ノードが独立して媒体を求めて競合して相互にデータを送信する可能性がある期間を指す。
【００３２】
“最大ＣＴＰ持続期間”は、ＣＴＰ向けに利用可能なスーパーフレームの時間の長さの上限を指す。
【００３３】
“信号開始ＣＴＰフレーム”は、新しいスーパーフレームおよびＣＴＰの開始を記録すべく媒体調整器により周期的に送信されるフレームを指す。これは全てのノードに共通であってＷＬＡＮが正常に動作するために必須の情報を含む。
【００３４】
“信号停止ＣＴＰフレーム”は、ＣＴＰの終了およびＲＴＰの開始を記録すべく媒体調整器により送信されるフレームを指す。
【００３５】
“ストリーム”は、特定の属性を共有し、ネットワークに転送されるパケットの集合である。
【００３６】
“媒体使用許可（ＭＧ）”は、スーパーフレームが持続する間にＭＣにより特定のノードやストリームに割当てられる持続期間を指す。
【００３７】
“スケジュール要素”は、異なるノードやストリームに媒体使用許可を割当てるためのスケジュールを含むフレームの情報要素を指す。
【００３８】
“ストリーム固有の要求（ＳＳＲ）”は、ストリームがＷＬＡＮに期待するサービス要求を指定した属性のリストである。
【００３９】
“最大媒体使用許可間隔”は、一連の媒体使用許可の合間にストリームが許容できる最大の許容可能間隔を指定するストリーム固有の要求のパラメータである。
【００４０】
“遅延限界”は、ストリームに属しているパケットが許容できる最大遅延であって、それ以後の情報はもはや正しくない。
【００４１】
“スケジューリング区間”は、スケジュールが計算される対象期間である。
【００４２】
“使用許可間隔”は、ＳＦＤ毎の要求媒体使用許可の最大数を有するストリームに属する２個の媒体使用許可の間隔である。
【００４３】
“使用許可割当てベクトル”（ＧＡＶ）は、ＣＴＰが持続する間にチャネルの割当てを追跡するために使われるデータ構造である。使用許可間隔の個数に対応する多くの要素からなり、その各々は適切な時間単位に、媒体使用許可持続期間の長さで初期化されている。
【００４４】
“媒体クレジット”は、各使用許可間隔において利用可能な未使用時間の長さである。その値は使用許可割当てベクトルの要素に保存されており、ＣＴＰが持続する間のチャネル使用を追跡するために使われる。
【００４５】
“ＳＦＤ間隣接ＭＧ間遅延”は、前のスーパーフレームの最後のＭＧと、次のスーパーフレームにおける同一ストリームの最初ＭＧとの間の期間と定義される。
【００４６】
以下の記載において、説明を目的として、本発明を徹底的に理解するため、具体的な数、時間、構造、プロトコル名その他のパラメータを開示する。しかし、これらの具体的詳細がなくても本発明を実施可能であることは当業者であれば明らかである。他の例で、本発明を無用に分かりにくくしないため、公知のコンポーネントやモジュールをブロック図で示す。
【００４７】
本発明の理解を徹底すべく、以下に動作シーケンス、情報データ構造、および計算技術を示す。ある種のデータ構造が使われているが、それらは単に本発明の実装例としての役割を果たすに過ぎない。現実の実装において、新しい情報を加えたり、実際に使われる状況に応じて特定の部分を省略する場合があることは当業者には明らかである。
【００４８】
図１に、いくつかのノードからなる典型的なＷＬＡＮネットワークを示す。ネットワークを用いて、異なるタイプのデータを異なる送信要求でノード間を送信することができる。例えば、ファイル転送アプリケーションを実行しているノードは保証された送信速度を要求せず、むしろ、データ配信の保証を必要とするかもしれない。他方、例えばＡＶストリームを送信しているノードは、保証された帯域幅を一定の時間間隔で必要とするであろう。従って、この場合はネットワークにおける資源割当てが強調される。ネットワークが異なるトラフィック要求を伴なうノードのニーズを満足させる必要があるため、スーパーフレームは２個の部分（１個はＱｏＳを要求する送信を支援し、もう１個は非ＱｏＳトラフィック用）に分割される。ネットワーク上のリソースおよびスーパーフレームのタイミングを制御すべく、媒体調整器１０１と呼ばれるＷＬＡＮのノードの１個が、媒体へのアクセスを制御して、他の全てのノード同士のタイミングを調整するためにさらなる役割を引き受ける。
【００４９】
図２に、ＷＬＡＮスーパーフレーム２０１の構造を示す。図示するように、ＷＬＡＮスーパーフレーム２０１は２個のセクション、すなわち１）その期間中はチャネルへのアクセスがＭＣ１０１により制御され、従ってＱｏＳ送信が実現可能な被制御送信期間２０２、および２）ランダム送信期間２０３に分割される。ＣＴＰ２０２は、音声やビデオストリームのように、反復性を有する時間感応かつ遅延に下限があるトラフィックの送信に用いられる。ＣＴＰ持続期間の長さは最大ＣＴＰ持続期間２０４により限定されていて、それに従って媒体調整器が媒体へのアクセス制御を終える。これは、スーパーフレーム内に若干のＲＴＰが持続期間を持たせて、ＣＴＰが持続する間にステーションが統合を要求したり帯域幅に対する要求等の制御情報をシグナリング可能にすべく行なわれる。ＲＴＰ２０３が持続する間のチャネルへのアクセスは競合に基づいて、各々のノードで実行される分散アクセス・プロトコルを用いてよい。ＣＴＰおよび新しいスーパーフレームの開始はＭＣ１０１による信号開始ＣＴＰフレーム２０５の送信により記録される。信号開始ＣＴＰフレーム２０５の送信は、媒体調整器により定義されてＷＬＡＮ内の全てのノードに通知されている周期的間隔で生じる。信号停止ＣＴＰ２０６フレームは、ＣＴＰ２０２の終了およびＲＴＰ２０３の開始を示す。ＲＴＰ２０３が持続する間に媒体へのアクセスを求めて競合するノードは、信号開始ＣＴＰフレーム２０５の反復により定義されるように、自身の送信が次のスーパーフレーム内へずれ込まないことを保証する。
【００５０】
ＣＴＰ２０２が持続する間にスケジューリングされたトラフィックは音声／ビデオ・ストリームのように反復する性質であるため、ＭＣ１０１は宛先ステーションへ正常かつタイムリーに配信することを保証すべくあらゆる努力が必要である。媒体調整器１０１ノードは、全てのスーパーフレームの開始を記録する信号開始ＣＴＰフレーム２０５の一部であるスケジュール要素によりスケジューリングされた媒体使用許可を通知することにより、同一ネットワークの一部をなす別の無線ノードへのアクセスを許可する。
【００５１】
ＭＣ１０１が実行したスケジューリング処理の概要を図３に示す。ストリームの送信を望むノードは最初に、媒体調整器１０１に対してストリーム固有の要求（恐らくＲＴＰ２０３が持続する間に送信されたフレームの形式で）を指定する。ステップ３０１でストリーム固有の要求（ＳＳＲ）を受信したならば、ＭＣ１０１は要求ストリーム要件へのサービス提供に十分なリソースがＣＴＰ２０２で利用可能であるか否かを検証すべくステップ３０２で予備チェックを行なう。要求帯域幅がＣＴＰ２０２で利用可能な分を超えている場合、ＭＣ１０１はＳＳＲを拒否して、ステップ３０３で既存のスケジュールに戻る。ＣＴＰ２０２に十分な帯域幅が存在するとＭＣ１０１が判定した場合、ステップ３０４で実際のＣＴＰ持続期間を最大ＣＴＰ持続期間２０４に設定し、それに基づいて新しいスケジュールが計算される。全てのストリームに対するスーパーフレーム全体にわたって割当てられた使用許可間隔の間の遅延が、各ストリームそれぞれの最大媒体使用許可間隔を満足するか否かを判定するチェックがステップ３０５において実行される。新しいストリームの導入により上述の制約が崩れる場合、ＳＳＲは拒否されて、ＭＣ１０１はステップ３０３で既存のスケジュールに戻る。そうでない場合、ＣＴＰ持続期間の短縮幅がステップ３０６で計算され、新しいスケジュールがステップ３０７で生成される。次いでステップ３０８において、スケジュールは信号開始ＣＴＰフレーム２０５の一部であるスケジュール要素を介して無線ネットワーク内の全てのノードにブロードキャストされる。ステップ３０９において、新しいＳＳＲが受信されたか否かが判定される。新しいＳＳＲが受信されたなら、処理はステップ３０１から続行される。さもなければ、新しいＳＳＲが受信されていなければ、処理はステップ３０８から続行される。
【００５２】
図４に、ストリーム固有の要求により指定されるパラメータを示す。宛先アドレスフィールド４０１はＳＳＲにより指定されたストリームの予定受信側を指定する。平均データ速度４０２は、ストリームに属するパケット送信のＳＳＲ制限内での平均データ速度を指定する。最大媒体使用許可間隔４０３は、このＳＳＲがサービスするストリームに発行された２個の連続する媒体使用許可の開始時点間の最大許容可能間隔を指定する。最大媒体使用許可間隔を指定することはストリームの遅延限界を考慮していることに留意されたい。名目ペイロードサイズ４０４はＭＡＣへ配信されたＳＳＲが指定するストリームのデータパケットの平均サイズを指定し、最小物理送信速度４０５は送信側とストリームの宛先ノードの間でサポート可能な最小データ送信速度を指定する。ノードはまた、オプションとして誤受信された送信等のために再送信を考慮すべく再送信補償係数４０６を指定してもよい。
【００５３】
ＳＳＲを受信したならば、媒体調整器１０１は最初に、現在のスケジューリング区間が持続する間にストリームをサービスするために必要なトータル時間を計算する。ストリームをサービスするための要求パケット数は式（１）に示すように、平均データ速度とスーパーフレームの持続期間の積を名目ペイロードサイズで除算した商に等しいか大きい整数値として計算される。
【００５４】
（式１）
あるスーパーフレームが持続する間にストリームをＳＳＲｉでサービスするための要求パケット数の計算式。
要求パケット数ｉ＝［（平均データ速度ｉ×スーパーフレーム持続期間）／名目ペイロードサイズｉ］
【００５５】
要求パケット数が計算されたならば、式（２）に示すように、要求パケット数と名目ペイロードサイズの積を最小物理送信速度で除算して、送信システムの物理層がもたらすオーバーヘッドと合計することにより、要求された実際のチャネル時間を決定する計算が行なわれる。
【００５６】
（式２）
各スーパーフレームが持続する間にストリームをＳＳＲｉと一緒にストリームを送信するチャネルで要求された実際の時間の計算式。
要求された実際のチャネル時間ｉ＝要求パケット数ｉ×（名目ペイロードサイズｉ／最小物理送信速度ｉ）＋物理層オーバーヘッド
【００５７】
式（３）に示すように、要求チャネル時間を得るために、ＳＳＲによりオプションとして指定される再送信補償係数によりオプションとして調整可能である。
【００５８】
（式３）
不良チャネル条件等による再送信を補償すべく、再送信補償係数が要求する実際のチャネル時間を調整したものに基づく、使用されたチャネル時間の計算。
要求チャネル時間ｉ＝要求された実際のチャネル時間ｉ×再送信補償係数ｉ
【００５９】
明示的には述べないが、全ての計算において媒体調整器１０１は、信号開始ＣＴＰ２０５および信号停止ＣＴＰフレーム２０６の送信用に必要なスーパーフレームの有限な持続期間を考慮しているものと想定される。
【００６０】
ストリームの受入を許可するためには、サービスするのに十分な無線帯域幅が存在することをＭＣ１０１は保証しなければならない。従って、全てのストリームに対する要求送信時間の合計は最大ＣＴＰ持続期間を下回らなければならない。この条件が満足されない場合、媒体調整器１０１はａ）利用可能な無線帯域幅に等しい平均データ速度４０２を有する代替的なＳＳＲを提案するか、またはｂ）ストリームを拒否して既存のスケジュールを戻るかのいずれかを行なう必要がある。
【００６１】
上で計算した要求チャネル時間から、ＭＣ１０１はストリームをサービスするためにスーパーフレーム持続期間毎の要求媒体使用許可の最小値を決定しなければならない。式（４）に示すように、ＳＦＤ毎の要求媒体使用許可は、要求チャネル時間および最大許容媒体使用許可持続期間（ＷＬＡＮネットワーク用の定数）との商から得られた結果に等しいか大きい整数である。
【００６２】
（式４）
スーパーフレーム持続期間（ＳＦＤ）毎の要求媒体使用許可数は、最大媒体使用許可持続期間に基づいていて、無線ネットワーク用の定数である。
ＳＦＤ毎の要求媒体使用許可数ｉ＝［要求チャネル時間ｉ／最大媒体使用許可持続期間］
【００６３】
全てのストリームに対するＳＦＤ毎の要求媒体使用許可の値のうち最大値が選択されて、最初の非素数整数へ切り上げられる。他の全てのストリームの場合、ＳＦＤ毎の要求媒体使用許可の値が上で選択された値の因数でない場合、因数となるように切り上げる。従って、これらの値はＳＦＤ毎の要求媒体使用許可の新しい組を構成して、引き続きスケジュールを計算するために利用される。
【００６４】
全体的な使用許可間隔６０１（すなわち、ＳＦＤ毎の要求最大媒体使用許可を有するストリームの媒体使用許可の周期）は図６に示すように、ＣＴＰが持続する間に、最大ＣＴＰ持続期間と全てのストリームに対するＳＦＤ毎の要求媒体使用許可の最大値の商から得られた結果で決定される。全体的な使用許可間隔の計算を式（５）に示す。
【００６５】
（式５）
全体的な使用許可間隔は、ＳＦＤ毎の要求媒体使用許可の最大数を有するストリームの媒体使用許可の周期、すなわち次式である。
使用許可間隔＝最大ＣＴＰ持続期間／ｍａｘ（ＳＦＤ毎の要求媒体使用許可ｉ）
【００６６】
使用許可間隔を選択したならば、各使用許可間隔が持続する間の使用時間の分散を最小にすべく、スケジューラはここで各ストリームに対する媒体使用許可を整理する必要がある。これは、全ての静的持続期間の最小値を最大にすべく行なわれる（すなわち、ＭＣが送信をスケジューリングしない使用許可間隔が持続する間の持続期間）。これを行なう仕組みを図５Ａおよび５Ｂのフローチャートで示す。最初に、ステップ５０１において全てのストリームに対して、要素の数がＳＦＤ毎の要求媒体使用許可の最大値に等しいベクトル（使用許可割当てベクトル（ＧＡＶ）と呼ばれる）が生成される。このベクトルの各要素の値はステップ５０２において、各使用許可間隔が持続する間に媒体使用許可の割当てに利用可能な持続期間で以って初期化される。最初は、割当てがなされていないため、ベクトルの各要素は上述の式（５）から得られるように、使用許可間隔時間単位の値を有する。
【００６７】
ステップ５０３において処理は異なるストリームに対するＳＦＤ毎の要求媒体使用許可の数の降順でサブルーティン（５０３０）へ進み、全てのストリームに対するＳＦＤ毎の要求媒体使用許可の最大値をステップ５０３内のストリームに対するＳＦＤ毎の要求媒体使用許可で除算して得られた結果として、使用許可割当て間隔を計算する。図５Ｂを参照するに、サブルーティン（５０３０）を実行して各ストリームに媒体使用許可を割当てる。（５０３１）において使用許割当て間隔は式（６）から計算されるが、これは問題のストリームに関する媒体使用許可がスケジューリングされる周期（使用許可間隔に関して）を示す。
【００６８】
（式６）
特定のストリームに対する使用許可割当て間隔は、その周期でストリームに媒体使用許可を割当てる必要がある、使用許可間隔に関する周期に関して計算される。
使用許可割当て間隔ｉ＝ｍａｘ（ＳＦＤ毎の要求媒体使用許可ｉ）／ＳＦＤ毎の要求媒体使用許可ｉ
【００６９】
ステップ５０３２において、ＧＡＶの最初の使用許可割当て間隔要素のうち（その使用許可間隔が持続する間に割当てられない時間単位に関して）最大値ｙを有する要素ｘが探索される。ステップ５０３３において、最大値ｙが現在のストリームの媒体使用許可を超える場合、集合的にステップ５０５５で示す処理により、対応する使用許可間隔に媒体使用許可が割当てられる。ステップ５０３４において、最初に割当てられた媒体使用許可から使用許可割当て間隔の周期で、後続の媒体使用許可が使用許可間隔に割当てられる。使用許可間隔に対して媒体使用許可が割当てられると、ステップ５０３５で対応する媒体クレジットの数が上述のＧＡＶの各使用許可間隔要素から減算される。ステップ５０３３における最大値ｙが現在のストリームの媒体使用許可を超えない場合、特定のストリームに対する使用許可間隔のいずれに対しても媒体使用許可を割当てることができない。その結果、処理はステップ５０３６から継続し その特定ストリームに対するＳＦＤ毎の要求媒体使用許可が、全てのストリームに対するＳＦＤ毎の要求媒体使用許可の最大値の次に大きい因数へ切り上げられ、ステップ５０３３において再びそのストリームに対する媒体使用許可を際割当てすることが試みられる。次いで、再度図５Ａを参照するに、ステップ５０４において、全てのストリームに対して“ 媒体使用許可割当て” 処理が行なわれたか否かが判定される。全てのストリームに対して処理が行われた場合、処理は終わる。さもなければ、処理はステップ５０３、従ってステップ５０３０のサブルーティンから続行する。
【００７０】
図６に、異なるストリームに対する媒体使用許可の割当ておよび使用許可間隔内でのそれらの配置を示す。上述の処理から最大ＣＴＰ持続期間を利用する暫定スケジュールが得られる。ここで、スーパーフレーム全体にわたって、各ストリームに対する最大媒体使用許可間隔パラメータ４０３に関するスケジュールを検証すべく適合テストが行なわれる。各ストリームについて、ＳＦＤ間隣接ＭＧ間遅延が計算される。図番６０２はストリーム１用のＳＦＤ間隣接ＭＧ間遅延の例を示す。上で計算された値から、全てのストリームについて、式（７）に示すように、最大媒体使用許可間隔とＳＦＤ間隣接ＭＧ間遅延の差として定義されるパラメータｘが計算される。
【００７１】
（式７）
全てのストリームについて、最大媒体使用許可間隔とＳＦＤ間隣接ＭＧ間遅延の差を表わすパラメータが以下のように計算される。
ｘｉ＝最大媒体使用許可間隔ｉ−ＳＦＤ間隣接ＭＧ間遅延ｉ
【００７２】
いずれかのストリームについてパラメータｘが負値であることが判明した場合、少なくとも１個のストリームのＳＳＲに違反するため、スケジュールは不適合である。万一そのような場合には、ＭＣ１０１は受入許可を求めているストリームのＳＳＲを拒否して、残りのストリームに対する既存スケジュールへ戻らねばならない。
【００７３】
上で得られたスケジュールは、時間制限付きトラフィックのスケジューリング用の最大ＣＴＰ持続期間の利用に基づいている。これによりＲＴＰ送信に利用可能な時間を最小限に短縮できる。上述の式（７）に示す適合テストに合格したならば、ＣＴＰが持続する間に全てのストリームをサービスすべく要求された時間を最小にすべくスケジュールを最適化することができる。これにより、ＭＣ１０１がＲＴＰをより早く開始して、ＲＴＰが持続する間にノードによる送信機会を増やすことが可能になる。ＣＴＰが持続する間における最大許容可能短縮は、全てのストリームにわたるパラメータｘの最小値で与えられ、式（８）で計算される。
【００７４】
（式８）
最大媒体使用許可間隔に違反しないためのＣＴＰの最大の短縮幅は、ＳＳＲで指定されるように、全ての受入許可されたストリームについて式（７）で計算されるパラメータの最小値に決定される。
最大ＣＴＰ短縮＝ｍｉｎ（ｘｉ）
【００７５】
ＣＴＰの短縮幅は、各種の使用許可間隔の中で一様に再分配されなければならない。使用許可間隔毎の最大短縮幅は、式（９）に示すように、最大ＣＴＰ短縮幅を、全てのストリームに対するＳＦＤ毎の要求媒体使用許可の最大値により除算することにより得られる。
【００７６】
（式９）
使用許可間隔毎の最大短縮幅は、最大ＣＴＰ短縮幅を全ての使用許可間隔の中で一様に分配することにより計算される。
使用許可間隔毎の最大短縮幅＝最大ＣＴＰ短縮幅／ｍａｘ（ＳＦＤ毎の要求媒体使用許可ｉ）
【００７７】
再び図６を参照するに、スケジューリング処理による媒体使用許可の割当てのために、特定の使用許可間隔内で十分な“空き時間”６０３が存在しない可能性があるという事実により、使用許可間隔毎の実際の短縮幅は使用許可間隔毎の最大短縮幅より小さい場合がある。従って、実際の短縮幅は最終的に、使用許可間隔毎の最大短縮幅および使用許可割当てベクトルで利用可能な媒体クレジットの中から最小値が選ばれ、式（１０）で表わされる。
【００７８】
（式１０）
使用許可間隔毎の実際の短縮幅は式（９）で計算され、スケジューリング処理が持続する間に異なる使用許可間隔に割当てられた媒体クレジットの数が変化するために、使用許可間隔毎の最大短縮幅より小さい可能性がある。
使用許可間隔毎の実際の短縮幅＝ｍｉｎ（使用許可間隔毎の最大短縮幅、ｍｉｎ（使用許可割当てベクトルｉ））
【００７９】
ここで図７を参照するに、新しい使用許可間隔７０１は、先の使用許可間隔６０１から、上の計算で得られた使用許可間隔毎の実際の短縮幅を減算することにより計算される。使用許可間隔内の媒体使用許可の相対位置は、図７に示すように、再スケジューリング後でも図６の場合と同じままである。帯域幅の使用を最適化するための再スケジューリング処理の結果、実際のＣＴＰ持続期間７０２が最大ＣＴＰ持続期間７０３より小さくなり、その結果７０４と同等の帯域幅を正味節約することになる。
【００８０】
ＷＬＡＮは分散システムであるため、スケジュールが計算されたならばＭＣ１０１は全てのノードにその旨を通知しなければならない。スケジューリングされた時点で各ノード／ストリームに媒体使用許可を個別に通知することで生じるオーバーヘッドを最小にすべくＭＣ１０１は、信号開始ＣＴＰフレーム２０５のスケジューリング要素を介してＣＴＰの開始時点でスケジュールを通知する。信号開始ＣＴＰフレーム２０５を受信すると、各ノードは自身の時計を同期させて、図８に示すスケジュール情報を解釈する。スケジュール要素はストリームの送信元８０１、送信の発生がスケジューリングされている相対時刻８０２、媒体使用許可の持続期間８０３、および宛先ノードのアドレス８０４に関する情報を含んでいる。上述の情報から、ストリームの送信元であるノードは、送信器に電源投入する時期およびその期間を決定することができる。同様に、ストリームを受信する予定のノードはＣＴＰが要求する持続期間だけ“始動”し、残りの期間は電源を落として電池を節約することができる。スケジューリング要素の最終行８０５は、持続期間が０である、媒体調整器から送信されたブロードキャスト送信を表わす。これは受信側により、スケジューリングされたＣＴＰ持続期間の終わりであって、次の信号開始ＣＴＰフレーム２０５が受信されるまで自身の受信器に電源投入していなければならないと解釈される。
【００８１】
ＣＴＰが持続する間、媒体の状態不良その他の結果としてノードが送信でエラーを検出したならば、媒体調整器に対し媒体使用許可の追加という形式で帯域幅の補充を動的に要求することができる。媒体調整器１０１は次いで、図８に示すスケジュール要素と類似の形式をとる適切なシグナリング・フレームにより媒体使用許可の補充を発行することにより、これらのノードをサービスすることを決定できる。補充された媒体使用許可の合計持続期間は、帯域幅７０４の合計節約を超えてはならない。補充された使用許可の終了時点（あるいは補充使用許可が発行されない場合はＣＴＰの終了時点）で、媒体調整器は信号停止ＣＴＰ２０６を送信するが、これはＣＴＰ持続期間の終了およびＲＴＰ持続期間の開始を通知するブロードキャスト・フレームである。
【００８２】
本発明について、実施形態の例を参照しつつ記載してきたが、使用した用語は限定目的の用語ではなく、記載と図解のための用語である点を理解されたい。本発明の態様の範囲と概念から逸脱することなく、添付の請求項の範囲内で、現行の記載および補正に述べるような変更が可能である。本発明を特定の手段、材料、および実施形態に言及しつつ記載してきたが、本発明は上で開示した詳細に限定されるものではない。むしろ、本発明は、添付の請求項の範囲内にある、全ての同機能の構造、手段および利用法を包含する。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、無線ネットワークに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】媒体調整器を含む複数のノードを含む、無線通信ネットワークの例である。
【図２】本発明の一態様による、時間制限トラフィックおよび非時間制限トラフィックを送信するための持続期間を含む、無線ＬＡＮスーパーフレームの例である。
【図３】本発明の一態様による、ＣＴＰ持続期間の間に媒体の使用許可のスケジューリングにおいて媒体調整器が従う手続き、媒体調整器が新しいＳＳＲを受信した場合の受入許可制御のチェックを示す図である。
【図４】本発明の一態様による、ストリームの送信の開始を望むノードにより媒体調整器へ送られるＳＳＲメッセージ・フレームの一部である要素を例示する。
【図５Ａ】本発明の一態様による、媒体の使用許可を使用許可間隔に割当てつつ、各使用許可間隔で未使用時間の分散を最小化しつつ、媒体調整器が従う手続きを例示するフローチャートである。
【図５Ｂ】本発明の一態様による、図５Ａのフローチャート例のサブルーティン処理を例示するフローチャートである。
【図６】本発明の一態様による、図５Ａ、５Ｂで述べた手続きを用いて、スケジューリング区間を最大ＣＴＰ持続期間に設定した状態で使用許可間隔内での媒体使用許可の配置を例示する。
【図７】本発明の一態様による、使用許可間隔を短縮して、ＣＴＰ持続期間の利用を最適化することにより帯域幅を節約して、得られる最終のスケジュールを例示する。
【図８】本発明の一態様による、信号開始ＣＴＰフレームの一部を構成するスケジュール要素に格納されている情報を例示する。
【符号の説明】
【００８５】
１０１  媒体調整器
２０１  ＷＬＡＮスーパーフレーム
２０２  被制御送信期間
２０３  ランダム送信期間
２０４  最大ＣＴＰ持続期間
２０５  信号開始ＣＴＰフレーム
２０６  信号停止ＣＴＰフレーム
４０１  宛先アドレスフィールド
４０２  平均データ速度
４０３  最大媒体使用許可間隔
４０４  名目ペイロードサイズ
４０５  最小物理送信速度
４０６  再送信補償係数
６０１  使用許可間隔
６０２  ＳＦＤ間隣接ＭＧ間遅延
６０３  空き時間
７０１  新しい使用許可間隔
７０２  実際のＣＴＰ持続期間
７０３  最大ＣＴＰ持続期間
７０４  正味節約時間
８０１  ストリームの送信元
８０２  送信の発生がスケジューリングされている相対時刻
８０３  媒体使用許可の持続期間
８０４  宛先ノードのアドレス
【図１】
2005065240.tif 000003
【図２】
2005065240.tif 000004
【図３】
2005065240.tif 000005
【図４】
2005065240.tif 000006
【図５Ａ】
2005065240.tif 000007
【図５Ｂ】
2005065240.tif 000008
【図６】
2005065240.tif 000009
【図７】
2005065240.tif 000010
【図８】
2005065240.tif 000011