(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
優先リンクのチャネルの劣化による配信エラー率及び競合リンクの数及び競合リンクの単位時間あたりに成功したパケット配信数を計算するステップと（１０１）、
待機時間中の前記優先リンクのエラー率を計算するステップと（１０２）、
衝突発生中の前記優先リンクのエラー率を計算するステップと（１０３）、
ステップ（１０２）により得られた前記待機時間中の前記優先リンクの前記エラー率とステップ（１０３）により得られた前記衝突発生中の前記優先リンクの前記エラー率とを比較するステップと（１０４）、
前記待機時間中と前記衝突発生中の前記優先リンクの前記エラー率が相互に等しいとき、優先リンクのパケット配信数を仮定したトラフィックレベルとして使用するステップと（１０５）、
そして、余剰バンド幅を計算するステップと（１０７）、
前記待機時間中と前記衝突発生中の前記優先リンクの前記エラー率が相互に等しくないとき、前記優先リンクのパケット配信数を増加し、ステップ（１０２）へと戻るステップと（１０６）、の各ステップを含むことを特徴とする余剰バンド幅の評価方法（１）。
【請求項２】
時分割モデルを、前記待機時間中の前記優先リンクの前記エラー率の計算するステップ（１０２）に利用することを特徴とする請求項１記載の余剰バンド幅の評価方法（１）。
【請求項３】
衝突ダイナミックレートを、前記衝突発生中の前記優先リンクの前記エラー率を計算するステップ（１０３）に利用することを特徴とする請求項１記載の余剰バンド幅の評価方法（１）。
【請求項４】
前記余剰バンド幅は、最大許容数で得られた前記優先リンクのトラフィックレベルと前記優先リンクの実トラフィックレベルとの差により計算される（１０７）ことを特徴とする請求項１記載の余剰バンド幅の評価方法（１）。
【請求項５】
無線ローカルエリア（シングルホップ）ネットワークの規格である８０２．１１プロトコルに対するトラフィックの評価に利用されることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１つに記載の余剰バンド幅の評価方法（１）。
【請求項６】
無線ローカルエリア（シングルホップ）ネットワークの規格である８０２．１１プロトコルに適用できることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１つに記載の余剰バンド幅の評価方法（１）。
【請求項７】
無線メスネットワーク（マルチホップネットワーク）の規格である８０２．１１プロトコルに対するトラフィックの評価に利用されることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１つに記載の余剰バンド幅の評価方法（１）。
【請求項８】
無線メスネットワーク（マルチホップネットワーク）の規格である８０２．１１プロトコルに適用できることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１つ、又は、請求項７記載の余剰バンド幅の評価方法（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線メスネットワークにおける余剰バンド幅を計算するための余剰バンド幅の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線メッシュネットワーク（ＷＭＮ）とは、各ノードへの少なくとも２つの通信経路を有する無線ノードから構成された通信ネットワークのことである。無線メッシュネットワークのインフラは無線リンクにより相互に連結されたアクセスポイント／メッシュルーターノードから構成される。無線メスネットワークはメスゲートウェイノード（ｍｅｓｓ  ｇａｔｅｗａｙ  ｎｏｄｅ）を経由し、インターネット又は企業内ＬＡＮのような他の有線ネットワークに接続される。無線メスネットワークアーキテクチャーは、伝統的な無線ローカルエリアネットワークの場合のように、有線ポートへの接続の必要がないことがピア無線装置から作られるように、特定の通信エリアをカバーする高いバンド幅の無線ネットワークの提供に向けた重大な第一歩となる。
【０００３】
ＷＭＮの展開によるより良い品質を提供するためのキーとなるステップは、無線ネットワークリンク／パスのトラフィック処理容量を評価することにある。ネットワークリンク／パス容量とシステムの現在のスループットとの間の差は、現在の条件の下でまだ満たされることができる付加的なユーザデマンドを識別する。その差が、余剰バンド幅として知られる。以前に、アドホック無線ネットワークのフレームワークの中で、技術論争がされている。
【０００４】
ＷＭＮの発展と広範囲への展開の妨げとなる主な課題の一つは、ネットワークノード上で容易に実施できる正確なトラフィック処理能力評価方法の欠如にある。ＷＭＮは共有の無線リソースに対して相互に取り組んでいる無線リンクの規格である８０２．１１を利用し、これらのリンクの通信は、外部干渉、衝突及び無線チャネルの劣化のような動的な変化が生じる傾向がある。これらの条件下では、無線リンクは有線の場合と比べると、その既存の負荷をうまく処理してどれほどのトラフィックを処理できるかを予測することは非常に困難である。しかし、利用可能な無線リンクに対するトラフィック処理容量の正確な評価（この技術においては、公式には、余剰バンド幅と呼ぶ。）が、ＷＭＮにおける効果的なルーティング及びリソースに対して非常に重要となる。
【０００５】
ＩＥＥＥ８０２．１１の第１のアクセス方法は、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づいたＤＣＦ（分散協調機能）を用いる。無線ネットワークにおける余剰バンド幅の評価における課題に対し、２つの基本的なアプローチがある。即ち、１）能動型（又は割り込み型）と２）受動型（又は非割り込み型）の方法がある。受動型の方法においては、プローブパケットが、リンク特性の調査若しくは無線リンクを飽和するために送られ、飽和点で生じる遅れ変動に基づく余剰バンド幅を評価する。もう１つの技術として、“ハロー（Ｈｅｌｌｏ）”パケットを隣接ノードトラフィックへ挿入するという方法がある。これらのパケットはローカル利用可能なバンド幅の情報を他のノードへ運ぶ。その結果、余剰バンド幅の評価に利用するようにコンテンションレベルが推定される。能動型の方法の主な欠点は外部からのコントロールパケットによる重大なオーバーヘッドが生じることにある。
【０００６】
余剰バンド幅を評価する受動型によるアプローチは、追加プローブパケットがシステムへ導入されていないので、割り込み型ではない。１つの有名な技術的な方法に“リッスン（ｌｉｓｔｅｎ）”方法と呼ばれるものがある。それは、チャネルアイドル比を推定するためにチャネルアクティビティを聞くことに基づく。この比は過剰評価に関係するバックオフ及び衝突に対する平滑化定数又は重み付け係数により調整される。この調整されたアイドル比は余剰バンド幅を得るために物理的なデータレートで増加する。しかしながら、８０２．１１無線ネットワーク特性によれば、経験的に割り当てられた重み付け係数が、評価プロセスにおいて、重大な誤りを生じさせる。もう１つの“時間測定”方法と呼ばれる受動型の技術は、データパケット配信が成功して完了するまでに経過した時間を測定することに基づく。この測定された遅延がパケットサイズにより標準化され、その逆数の値が余剰バンド幅として得られる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、この技術は、飽和状態が近づくにつれてシステムの動的変化に対するモデルとならない。従って、リンク間及びフロー間の競合の影響を低下させる容量を考慮することができない。
【０００８】
本発明の目的は、ネットワークノード上で容易に実行でき、正確なトラフィック処理能力を正しく評価できる余剰バンド幅の評価方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る余剰バンド幅の評価方法（１）は、
優先リンクのチャネルの劣化による配信エラー率及び競合リンクの数及び競合リンクの単位時間あたりに成功したパケット配信数を計算するステップと（１０１）、
待機時間中の前記優先リンクのエラー率を計算するステップと（１０２）、
衝突発生中の前記優先リンクのエラー率を計算するステップと（１０３）、
ステップ（１０２）により得られた前記待機時間中の前記優先リンクの前記エラー率とステップ（１０３）により得られた前記衝突発生中の前記優先リンクの前記エラー率とを比較するステップと（１０４）、
前記待機時間中と前記衝突発生中の前記優先リンクの前記エラー率が相互に等しいとき、優先リンクのパケット配信数を仮定したトラフィックレベルとして使用するステップと（１０５）、
そして、余剰バンド幅を計算するステップと（１０７）、
前記待機時間中と前記衝突発生中の前記優先リンクの前記エラー率が相互に等しくないとき、前記優先リンクのパケット配信数を増加し、ステップ（１０２）へと戻るステップと（１０６）、の各ステップを含む。
【００１０】
また、本発明に係る余剰バンド幅の評価方法（１）は、
時分割モデルを、前記待機時間中の前記優先リンクの前記エラー率の計算するステップ（１０２）に利用する。
【００１１】
また、本発明に係る余剰バンド幅の評価方法（１）は、
衝突ダイナミックレートを、前記衝突発生中の前記優先リンクの前記エラー率を計算するステップ（１０３）に利用する。
【００１２】
また、本発明に係る余剰バンド幅の評価方法（１）は、
前記余剰バンド幅は、最大許容数で得られた前記優先リンクのトラフィックレベルと前記優先リンクの実トラフィックレベルとの差により計算される（１０７）。
【００１３】
また、本発明に係る余剰バンド幅の評価方法（１）は、
無線ローカルエリア（シングルホップ）ネットワークの規格である８０２．１１プロトコルに対するトラフィックの評価に利用される。
【００１４】
また、本発明に係る余剰バンド幅の評価方法（１）は、
無線ローカルエリア（シングルホップ）ネットワークの規格である８０２．１１プロトコルに適用できる。
【００１５】
また、本発明に係る余剰バンド幅の評価方法（１）は、
無線メスネットワーク（マルチホップネットワーク）の規格である８０２．１１プロトコルに対するトラフィックの評価に利用される。
【００１６】
また、本発明に係る余剰バンド幅の評価方法（１）は、
無線メスネットワーク（マルチホップネットワーク）の規格である８０２．１１プロトコルに適用できる。
【００１７】
本発明の目的を達成するために実行される余剰バンド幅の評価方法が、添付図面に示される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る余剰バンド幅を評価する方法のフローの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明に係る余剰バンド幅を評価する方法のフローの概略図である。
【００２０】
本発明の目的である余剰バンド幅を評価する方法において、ネットワークアクティビティが測定され、ネットワークオペレーション上の関連がある統計量が、自ら自身が決めるのではなく、無線チャネル上でブロードキャストされた、受信する／オーバーヒアリングするＤＡＴＡ−ＡＣＫメッセージの複数の無線ノードの固有の能力を十分に引き出すことにより得られる。（この固有の能力は、８０２．１１プロトコル特性から生じる。）
【００２１】
本発明に係る方法において、無線リンクの余剰バンド幅が解析的な評価技術により計算される。余剰バンド幅は、これらの計算の結果として評価されるので、通信バンド幅の適合性に関して、より良いルーティングの決定（例えば、より高い余剰バンド幅を持つリンクがルーティングの決定において有利に働く。）が可能となり、そして／又は、フローアドミッションコントロールプロセス（例えば、もし利用可能なパスとなる余剰バンド幅がある場合だけ新しいフローを受ける。）に対する利用率を予測することが可能となる。
【００２２】
余剰バンド幅の評価方法（１）は、優先リンクのチャネルの劣化による配信エラー率及び競合リンクの数及び競合リンクの単位時間あたりに成功したパケット配信数を計算するステップと（１０１）、待機時間中の前記優先リンクのエラー率を計算するステップと（１０２）、衝突発生中の前記優先リンクのエラー率を計算するステップと（１０３）、ステップ（１０２）により得られた前記待機時間中の前記優先リンクの前記エラー率とステップ（１０３）により得られた前記衝突発生中の前記優先リンクの前記エラー率とを比較するステップと（１０４）、前記待機時間中と前記衝突発生中の前記優先リンクの前記エラー率が相互に等しいとき、優先リンクのパケット配信数を仮定したトラフィックレベルとして使用するステップと（１０５）、そして、余剰バンド幅を計算するステップと（１０７）、前記待機時間中と前記衝突発生中の前記優先リンクの前記エラー率が相互に等しくないとき、前記優先リンクのパケット配信数を増加し、ステップ（１０２）へと戻るステップと（１０６）、の各ステップを含む。
【００２３】
余剰バンド幅を評価する本発明に係る方法（１）において、エラー率に関連する優先リンクのチャネル劣化が、優先リンクのソースノード及び計算されたパケット配信レートの合計を測定することにより計算され、得られた優先リンクの衝突率を利用することにより計算される。これは、パケット配信エラーが、優先リンクの衝突発生及び隠れノードによる影響及びチャネル劣化から構成されるからである。これに加えて、競合リンクの競合リンク数と単位時間あたりの成功したパケット配信数が、優先リンクのトランスミッタノードによりオーバーヒアリングされたＤＡＴＡ−ＡＣＫパケットを利用することにより、優先リンクのソースノード測定を実行するために使用されるアップデート期間中に計算される。この測定経過の間、ＤＡＴＡ−ＡＣＫペアが、それらのソースとデスティネーションノードアドレスとにより分類される。競合リンクのチャネルの劣化による配信エラーレートが、余分な情報として、レベル３のプロトコルで使用される“ハロー（Ｈｅｌｌｏ）”パケットに組み込まれ、それらは周期的に隣接ノードへ送られる。
【００２４】
従って、優先リンクは、それが送信機兼受信機ノードだという“Ｈｅｌｌｏ”パケットの内容から、同じコンテンションドメインをそれ自身と共有する競合リンクのチャネルの劣化による配信エラーレートを推定する。
【００２５】
８０２．１１ＤＣＦ法において、利用可能な優先リンクの一時のリソースの全てが、バックオフ目的、又は、優先リンクでのパケット配信アクティビティのため、又は、そのリンクの飽和状態が発生したときの競合リンクでのパケット配信アクティビティのためのいずれかにおいて使われる。仮定飽和点における優先リンクのパケット配信エラー率の評価のため、優先リンクが飽和点で機能し競合リンクが飽和レベルより下であると仮定した時分割モデルを利用する。提案したモデルでは、ネットワークの送信パケットサイズ（ビット）、リンクの物理的レート（ビット／秒）及び８０２．１１指数関数的バックオフ機構の標準パラメータが利用される。好ましいオプションとして、配信エラー率に基づく隠れノードもまた仮定飽和点における優先及び競合リンクのパケットエラーレートの評価に関して、先のモデルに導入することができる。さらに、優先リンクの飽和点及び衝突率に基づく隠れノードにおけるパケット送信率を利用することにより優先リンクの仮定飽和点での配信エラー率を評価するために、飽和されていない競合リンクの８０２．１１に標準的に準拠したポストバックオフの振る舞いと待ち行列理論概念とを結合することにより、競合リンクの送信率を計算する衝突ダイナミックモデルが展開される。この代替モデルもまた優先リンクの仮定飽和点での配信エラー率を評価するために、優先リンクのパケットエラー率、競合するリンク数及び単位時間あたりの競合するリンクの成功したパケット配信数を利用する
【００２６】
優先リンクの配信エラー率が、時分割モデルと衝突ダイナミックモデルとの両方のモデルにおいて考慮される。なぜなら、衝突率は（競合するリンク又は衝突に基づく隠れノード）は、ダイナミック方式で優先リンクのトラフィックレベル次第で増減する。チャネル障害から生じるパケット配信エラーレートは、トラフィックとは独立したものであるため、増加しない。結論において、仮定飽和点では、現在の状態とトラフィックデータを考慮すれば、優先リンクはあるパケット配信エラー率を有する。従って、独立したアプローチを採用する両方のモデルにおける優先リンクの配信エラー率の評価は、優先リンクのトラフィックが、仮定的に値を増加するときに、同じ値に収束することに気づく。優先リンクは既述した収束現象が発生した点が飽和状態となるように、飽和した優先リンクの成功したパケット配信の最大の配信量は、収束点で仮定した優先リンクのトラフィックレベルと等しくなるようにうまく予測される。
【００２７】
方法において、簡単に、優先リンクにおける成功したパケット配信値は仮定的に増加し、優先リンクの時分割モデル及び優先リンクの競合するリンク衝突モデルによって作り出された衝突率に関する評価が、同じ値へと収束されることが予測される。従って、優先リンクの成功したパケット送信の最大許容数が、その方法が終わる点での仮定的なトラフィックレベルとして評価される。優先リンクのバンド幅の評価が、最大許容数で得られた優先リンクのトラフィックレベルと優先リンクの実トラフィックレベルとの差により計算される。
【００２８】
本発明に係る余剰バンド幅の評価方法は、無線ローカルエリア（シングルホップ）及び無線メスネットワーク（マルチホップネットワーク）の規格である８０２．１１プロトコルに適用できる。加えて、上述した方法は、無線ローカルエリア（シングルホップ）及び無線メスネットワーク（マルチホップネットワーク）の規格である８０２．１１上のトラフィックを評価することに利用することができる。
【００２９】
本発明（１）に係る余剰バンド幅の評価方法の実施態様は変形することができる。即ち、本発明に係る範囲はこれらの例により限定されるものではない。本発明は、原則的に、請求項にて開示されているとおりである。
【図１】
0005328928.tif 000002