(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのアクセス・ポイント無線局（４０）と、
媒体アクセス制御（ＭＡＣ）パラメータに従って前記少なくとも一つのアクセス・ポイント無線局（４０）と無線通信する複数のノード（１０）であって、各々が前記少なくとも一つのアクセス・ポイント無線局（４０）との無線通信について前記ＭＡＣパラメータの関数であるサービス品質（ＱｏＳ）閾値を有する複数のノード（１０）と
を備えた無線構内通信網（ＷＬＡＮ）（３８）であって、
前記複数のノード（１０）の各々が、当該ノード（１０）に対応する前記ＭＡＣパラメータの個別制御を提供するように構成されている制御器（１６）を含んでおり、該制御器（１６）は、
当該ノード（１０）についての前記ＭＡＣパラメータの少なくとも一部についての現在の設定を測定し、
システム・モデル出力を生成するために、当該ノード（１０）の前記ＭＡＣパラメータの前記少なくとも一部についての前記現在の設定をＷＬＡＮシステム・モデルに入力して、
該システム・モデル出力に基づいて、当該ノード（１０）についての前記ＭＡＣパラメータの少なくとも１個の設定を、当該ノード（１０）についての前記ＱｏＳ閾値を満たすように適応化するようにプログラムされており、
前記ＱｏＳ閾値は、最小信号スループット・レベル及び最大信号時間遅延の少なくとも一方を含んでおり、前記制御器（１６）はさらに、信号スループットが当該ＷＬＡＮ（３８）の前記複数のノード（１０）の台数を問わず最大化されるように前記少なくとも１個のＭＡＣパラメータの前記設定を適応化させるようにプログラムされている、無線構内通信網（ＷＬＡＮ）（３８）。
【請求項２】
少なくとも一つのアクセス・ポイント無線局（４０）と、
媒体アクセス制御（ＭＡＣ）パラメータに従って前記少なくとも一つのアクセス・ポイント無線局（４０）と無線通信する複数のノード（１０）であって、各々が前記少なくとも一つのアクセス・ポイント無線局（４０）との無線通信について前記ＭＡＣパラメータの関数であるサービス品質（ＱｏＳ）閾値を有する複数のノード（１０）と
を備えた無線構内通信網（ＷＬＡＮ）（３８）であって、
前記複数のノード（１０）の各々が、当該ノード（１０）に対応する前記ＭＡＣパラメータの個別制御を提供するように構成されている制御器（１６）を含んでおり、該制御器（１６）は、
当該ノード（１０）についての前記ＭＡＣパラメータの少なくとも一部についての現在の設定を測定し、
システム・モデル出力を生成するために、当該ノード（１０）の前記ＭＡＣパラメータの前記少なくとも一部についての前記現在の設定をＷＬＡＮシステム・モデルに入力して、
該システム・モデル出力に基づいて、当該ノード（１０）についての前記ＭＡＣパラメータの少なくとも１個の設定を、当該ノード（１０）についての前記ＱｏＳ閾値を満たすように適応化するようにプログラムされており、
前記複数のノード（１０）の各々は、前記ＱｏＳ閾値を満たすために前記少なくとも１個のＭＡＣパラメータの収束傾向について利用者に通報するように構成されている表示器（１０８）を含んでいる、無線構内通信網ＷＬＡＮ（３８）。
【請求項３】
前記制御器（１６）はさらに、前記少なくとも１個のＭＡＣパラメータの前記設定を適応化させるために前記ＷＬＡＮシステム・モデルの勾配降下に基づく最適化を実行するようにプログラムされており、前記少なくとも１個のＭＡＣパラメータの前記設定は、複数の繰り返しステップにわたって適応化され、
前記複数の繰り返しステップの各々の繰り返しステップにおける前記少なくとも１個のＭＡＣパラメータの前記設定の前記適応化は、前記勾配降下に基づく最適化の勾配剰余に基づいている、請求項１または２に記載のＷＬＡＮ（３８）。
【請求項４】
前記制御器（１６）はさらに、
第一の繰り返し速度で前記複数の繰り返しステップの各々を実行し、
前記ＱｏＳ閾値を満たしたら、ＷＬＡＮ動作を監視するために、前記第一の繰り返し速度よりも時間的に長い第二の繰り返し速度で前記複数の繰り返しステップを実行する
ようにプログラムされている、請求項３に記載のＷＬＡＮ（３８）。
【請求項５】
前記少なくとも１個の適応化されるＭＡＣパラメータはコンテンション・ウィンドウのサイズを含んでいる、請求項１乃至４のいずれかに記載のＷＬＡＮ（３８）。
【請求項６】
前記ＭＡＣパラメータの前記少なくとも一部は、第一のＭＡＣパラメータ及び第二のＭＡＣパラメータを含んでおり、前記第一のＭＡＣパラメータはＭＡＣ層肯定応答回数測定値であり、前記第二のＭＡＣパラメータは信号再送回数測定値である、請求項１乃至５のいずれかに記載のＷＬＡＮ（３８）。
【請求項７】
前記複数のノード（１０）は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅプロトコルに従って前記少なくとも一つのアクセス・ポイント無線局（４０）と無線通信している、請求項１乃至６のいずれかに記載のＷＬＡＮ（３８）。
【請求項８】
前記ＱｏＳ閾値の前記満たすステップは、前記少なくとも１個のＭＡＣパラメータを前記ＱｏＳ閾値の予め決められた百分率の範囲内に収束させるステップを含んでいる、請求項１乃至７のいずれかに記載のＷＬＡＮ（３８）。
【請求項９】
前記少なくとも一つのアクセス・ポイント無線局（４０）は、
前記複数のノード（１０）の各々についての前記ＱｏＳ閾値に基づいて当該ＷＬＡＮ（３８）に残存している残留帯域幅の量を決定し、
前記残存する残留帯域幅の量が付加的なノード（１０）の受付を支持する場合には、該付加的なノード（１０）の当該ＷＬＡＮ（３８）への受付を許す
ようにプログラムされている、請求項１乃至８のいずれかに記載のＷＬＡＮ（３８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、無線構内通信網（ＷＬＡＮ）における通信に関し、さらに具体的には、サービス品質（ＱｏＳ）を満たすための無線通信プロトコルの動的調節に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ＬＡＮについての米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）８０２．１１規格は、工場、オフィス、家庭及び医療等の多くの環境において網を設定するための機構として普及しつつある。ＷＬＡＮは、基盤施設の配備及び編成が容易であり、網装置との接続性を有しつつ網装置の移動性を有するため、有線ＬＡＮよりも好まれている。ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルは、無線通信を制御するための媒体アクセス制御（media access control：ＭＡＣ）層を含んでいる。基本的な８０２．１１ＭＡＣ層は、ＷＬＡＮの多数のノードの間で無線媒体を共有するために分散協調機能（Distributed Coordination Function：ＤＣＦ）を用いている。ＤＣＦは、ノードの間で媒体を共有するために衝突回避機能付き搬送波感知多重アクセス方式（ＣＳＭＡ／ＣＡ）及びオプションの８０２．１１ＲＴＳ／ＣＴＳ（送信要求受信準備完了）に頼っている。レガシー８０２．１１の主な制限は、様々な形式のトラフィックの間でのサービス品質の差別化をサポートすることができないことである。すなわち、あらゆる形式のトラフィックを網において等しい公平性によって取り扱う。この属性は、ベスト・エフォート型トラフィックには十分であるが、実時間動画のような遅延及びスループットに敏感なトラフィックの場合には、優先順位の高いトラフィックが共有無線媒体の配分を多く取る優先順位制御の枠組みが必要とされる。（注：帯域幅は主にバックオフのため低下し、衝突回避のためではない。衝突はＣＳＭＡ及びＲＴＳ／ＣＴＳによって部分的には予防される）。
【０００３】
かかるＱｏＳ差別化を提供するために、元来の８０２．１１ＭＡＣは、点協調機能（Point Coordination Function：ＰＣＦ）と呼ばれるもう一つの協調機能を定義している。各ノードがアクセス・ポイント（ＡＰ）を介して網に接続されているときに、各ＡＰは、規則的間隔で（通常は０．１秒毎に）「ビーコン」・フレームを送信する。これらのビーコン・フレーム同士の間に、ＰＣＦは二つの期間を画定する。すなわち、無競争期間（Contention Free Period：ＣＦＰ）及び競争期間（Contention Period：ＣＰ）である。ＣＰでは、単にＤＣＦを用いる。ＣＦＰでは、ＡＰは各々の局に一度に１個ずつ無競争ポーリング（ＣＦ−Ｐｏｌｌ）パケットを送信して、各局にパケットを送信する権利を与える。ＡＰが協調制御局（coordinator）となる。これにより、ＱｏＳのさらに十分な管理が可能になる。しかしながら、前述のように、ＰＣＦはサポートが限定的であり、またトラフィックのクラスを定義しておらず、集中型協調を必要としており、動的性質の強い環境には適しない。
【０００４】
レガシー８０２．１１はＱｏＳの十分なサポートを有しないため、異なる重要度レベルにおいてトラフィック同士の間を差別化する優先順位付きトラフィック配布を有する８０２．１１ｅと呼ばれる新たな規格が登場した。この新たな規格は、異なるサービス・クラス毎に別個のＭＡＣパラメータを設けることによりＱｏＳを達成する。すなわち、８０２．１１ｅは、新たな協調機能である混成協調機能（Hybrid Coordination Function：ＨＣＦ）を介してＤＣＦ及びＰＣＦを強化する。ＨＣＦの範囲内では、レガシー８０２．１１ＭＡＣにおいて定義されていたものと同様に、二つのチャネル・アクセス方法すなわちＨＣＦ制御式チャネル・アクセス（ＨＣＣＡ）及び拡張型分散チャネル・アクセス（ＥＤＣＡ）がある。ＥＤＣＡ及びＨＣＣＡの両方がトラフィック・クラス（ＴＣ）を定義している。例えば、電子メールには優先順位の低いクラスを割り当て、無線ＬＡＮ通話（ＶｏＷＬＡＮ）には優先順位の高いクラスを割り当てることができる。
【０００５】
ＥＤＣＡでは、８０２．１１ｅは異なるトラフィック・クラス毎に異なるＭＡＣパラメータ（ＴＸＯＰ、ＣＷ、ＡＩＦＳ、ＲＬ）を設けることによりサービス品質の差別化を達成する。送信権（Transmit Opportunity：ＴＸＯＰ）は、一つの局が可能な限り多くのフレームを送信し得る（送信に掛かる時間がＴＸＯＰの最大時間を超えない限りにおいて）区切られた時間区間である。一つのフレームが大き過ぎて単一のＴＸＯＰでは送信することができない場合には、このフレームを小フレームに分割する。加えて、ＥＤＣＡは、アクセス・カテゴリ、並びに各々のクラスについてのコンテンション・ウィンドウ・サイズ（ＣＷｍｉｎ［ＡＣ］）、フレーム送信間隔（Arbitration Interframe Space：ＡＩＦＳ［ＡＣ］）及びフレーム再送限度（Frame Retransmission Limit：ＲＬ［ＡＣ］）を含め各々のチャネルにアクセスするための多数の独立したバックオフ実体を含んでいる。優先順位の低いトラフィック・クラス及び優先順位の高いトラフィック・クラスについて異なるＭＡＣパラメータを用いると、優先順位の高いトラフィックには優先順位の低いトラフィックよりも送信機会が多く与えられる。
【０００６】
ＨＣＣＡ（ＨＣＦ（混成協調機能）制御型チャネル・アクセス）は、レガシー８０２．１１におけるＰＣＦと同様のものである。しかしながら、ＰＣＦ（この場合には２個のビーコン・フレームの間の間隔がＣＦＰ及びＣＰの２種の期間に分割される）とは対照的に、ＨＣＣＡでは、ＣＰ（８０２．１１ｅでは制御アクセス相（ＣＡＰ）と呼ぶ）の間の殆ど任意の時刻にＣＦＰを開始することが可能になり、異なるトラフィック・クラスについてのさらに十分な制御が可能になる。ＣＡＰは、フレームを局に送りたいとき、又はフレームを局から受け取りたいときにはいつでも無競争態様で混成協調制御局（事実上アクセス・ポイント（ＡＰ）である）によって開始される。ＣＡＰの間に、混成協調制御局（ＨＣ。ＡＰでもある）は媒体へのアクセスを制御する。ＨＣＣＡはまた、トラフィック・クラス（ＴＣ）に加えて新たなトラフィック・ストリーム（ＴＳ）を定義し、これにより、各々のノードでのトラフィック・セッションについてのＱｏＳを制御して、個々のパケット待ち行列に影響を及ぼすことを可能にする。このことはすなわち、ＨＣは毎局の待ち行列管理に限らず、一種の毎セッション型サービスを提供し得ることを意味する。ＨＣは、各々のトラフィック・クラス（ＴＣ）について待ち行列の長さについての情報を与えることにより、これらのストリーム又はセッションをＨＣ自身が選択した任意の態様で協調させることができる。ＨＣは、この情報を用いて、一つのノードに他のノードよりも高い優先順位を与えることもできるし、又はそのスケジューリング機構をさらに十分に調節することもできる。加えて、各ノードにはＴＸＯＰが与えられる。すなわち、各ノードは、ＨＣによって選択された所与の時間にわたって多数のパケットを一列に送信することができる。ＨＣＣＡを用いると、ＱｏＳを実装したノードは、特定の送信パラメータ（データ速度、ジッタ等）を要求する能力も有するものとなり、Ｗｉ−Ｆｉ網においてさらに実効的に作動するＶｏＩＰ及び動画ストリーミングのような応用が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６９６５９２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
８０２．１１ｅは標準的な動作条件の下ではサービス・クラス同士の間を差別化することができるが、８０２．１１ｅパラメータは性質が静的であり、すなわち全ての網条件の下で最適である訳ではない。ＷＬＡＮにおける網条件が変化すると、８０２．１１ｅパラメータはこれらの変化した条件に適応することができない。また、異なるトラフィック・クラス毎の既定パラメータは、ベスト・エフォート型の動画及び音声トラフィックのみを特定的にサポートすることしか想定されていない。このため、８０２．１１ｅ既定パラメータは幾つかの応用では不適当になる。例えば、パラメータの静的性質のため、８０２．１１ｅ既定パラメータは、信号スループット及び信号遅延の各閾値レベルを満たさなければならないような病院環境の患者の監視に用いられる医療装置のＱｏＳ要件を満たすことに関しては不適当になる。
【０００９】
従って、ＱｏＳ要件を満たすためのＭＡＣパラメータの動的調節を可能にする装置及び方法を設計することが望ましい。また、個々のノードにおいて得られるローカルの知識のみを用いて分散型態様でＭＡＣパラメータを自動設定することを可能にすると共に、ＭＡＣパラメータを個々のノードのＱｏＳ要件に基づくものとするシステム及び方法が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ＷＬＡＮのノードについてＱｏＳ要件を満たすように複数の動作パラメータを設定するシステム及び方法を提供する。ＱｏＳ要件を満たす動作パラメータは、ノードによって取得されてＷＬＡＮのローカルな解析モデルに挿入されるローカルな測定値によって決定される。
【００１１】
本発明の一観点によれば、無線構内通信網（ＷＬＡＮ）が、少なくとも一つのアクセス・ポイント無線局と、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）パラメータに従って少なくとも一つのアクセス・ポイント無線局と無線通信する複数のノードであって、各々が少なくとも一つのアクセス・ポイント無線局との無線通信についてＭＡＣパラメータの関数であるサービス品質（ＱｏＳ）閾値を有する複数のノードとを含んでいる。複数のノードの各々は、当該ノードに対応するＭＡＣパラメータの個別制御を提供するように構成されている制御器を含んでいる。制御器は、ノードについてのＭＡＣパラメータの少なくとも一部についての現在の設定を測定し、システム・モデル出力を生成するために、ノードのＭＡＣパラメータの少なくとも一部についての現在の設定をＷＬＡＮシステム・モデルに入力して、このシステム・モデル出力に基づいて、ノードについてのＭＡＣパラメータの少なくとも１個の設定を、ノードについてのＱｏＳ閾値を満たすように適応化するようにプログラムされている。
【００１２】
本発明のもう一つの観点によれば、無線構内通信網（ＷＬＡＮ）のノードについて複数の動作パラメータを選択する方法が、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）パラメータ及び無線信号トラフィック特性に基づいてＷＬＡＮのローカルな解析モデルを導くステップと、ノードにおいてＭＡＣパラメータの一部のローカルな測定値を取得するステップと、ＭＡＣパラメータの上述の一部の取得されたローカルな測定値をローカルな解析モデルに適用することによりノードについて達成されたサービス品質（ＱｏＳ）を決定するステップとを含んでいる。この方法はまた、ローカルな解析モデルの適応型最適化を実行するステップと、ノードのＱｏＳ閾値を満たすように、適応型最適化に基づいてノードのＭＡＣパラメータの少なくとも１個を修正するステップとを含んでいる。
【００１３】
本発明のさらにもう一つの観点によれば、無線構内通信網（ＷＬＡＮ）ノードのための制御器が、ＷＬＡＮノードからの無線信号送信であって複数の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）パラメータによって制御される無線信号送信についてのサービス品質（ＱｏＳ）要件を設定するようにプログラムされている。制御器はまた、複数のＭＡＣパラメータ及び無線信号送信の信号トラフィック特性に基づくＷＬＡＮのモデルを生成し、ＷＬＡＮノードからＭＡＣ層肯定応答及び信号再送の測定値を受け取って、ＷＬＡＮノードから受け取ったＭＡＣ層肯定応答及び信号再送を生成されたＷＬＡＮモデルに挿入するようにプログラムされている。制御器はさらに、ＷＬＡＮノードによる無線信号送信についてのＱｏＳ要件を満たす複数のＭＡＣパラメータの少なくとも１個について望ましい値を決定するために、受け取ったＭＡＣ層肯定応答及び信号再送の挿入を行なった後に、生成されたモデルの適応型最適化を実行し、ＷＬＡＮノードによる無線信号送信についてのＱｏＳ要件を満たすために、適応型最適化に基づいて複数のＭＡＣパラメータの少なくとも１個を上述の望ましい値に修正するようにプログラムされている。
【００１４】
本発明のその他様々な特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び図面から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
図面は、本発明を実施するのに現状で思量される好適実施形態を示す。
【図１】本発明による無線構内通信網（ＷＬＡＮ）ノードのブロック模式図である。
【図２】本発明の一実施形態によるＷＬＡＮに接続されたノードのブロック模式図である。
【図３】本発明の一実施形態による手法を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態による手法を示す流れ図である。
【図５】本発明の一実施形態によるノード用のユーザ・インタフェイスのブロック模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１には、発明を具現化し得る適当な計算装置１０の一例が示されている。計算装置１０は適当な計算環境の一例に過ぎず、発明の用途又は機能の範囲に関する如何なる制限も示唆するものではない。計算装置１０が、例示的な演算装置１０に示されている構成要素の任意の一つ又は組み合わせに関する何らかの依存又は要件を有するものと解釈すべきでない。
【００１７】
図１に示すように、計算装置１０は、無線移動式装置の形態の利用者局又は利用者ノードを含んでいる。後にあらためて詳述するように、ノード１０は、無線構内通信網（ＷＬＡＮ）へのアクセス向けに設定されている。最も基本的な構成としては、ノード１０は、少なくとも処理ユニット１２及びメモリ１４を含んでいる。計算装置の正確な構成及び形式に依存して、メモリ１４が揮発型（ＲＡＭ等）であってもよいし、非揮発型（ＲＯＭ、フラッシュ・メモリ等）であってもよいし、これら２種の何らかの組み合わせであってもよい。処理ユニット１２及びメモリ１４は、制御器１６に含まれており制御器１６の一部を形成している。
【００１８】
ノード１０はまた、付加的な特徴／機能を有し得る。例えば、ノード１０はまた、限定しないが磁気式又は光学式のディスク又はテープを含む付加的な記憶装置（着脱自在式及び／又は非着脱自在式）を含んでいてよい。かかる付加的な記憶装置は、図１では着脱自在式記憶装置１８及び非着脱自在式記憶装置２０によって示されている。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ読み取り可能な命令、データ構造、プログラム・モジュール又は他のデータのような情報の記憶のための任意の方法又は技術として具現化された揮発型及び非揮発型の着脱自在式及び非着脱自在式媒体を含んでいる。ノード１０はまた、ノードが他の装置と通信することを可能にする１又は複数の通信接続２２を含み得る。通信接続２２は、例えば音響式、ＲＦ式、赤外線式及び他の無線媒体を介したＷＬＡＮとの通信を提供する。前述のように、本書で用いられるコンピュータ読み取り可能な媒体との用語は、記憶媒体及び通信媒体の両方を包含する。
【００１９】
ノード１０はまた、キーボード、マウス、ペン、音声入力装置、指触式入力装置等のような１又は複数の入力装置２４を有し得る。入力装置２４はまた、アナログ又はディジタルの信号入力を含み得る。表示器、スピーカ、プリンタ等のような１又は複数の出力装置２６が含まれていてもよい。これらの装置全てが当技術分野では周知であるので、ここでは立ち入って議論する必要はない。ノード１０にはまた、バッテリ・パック等のような可搬型電源２８が設けられている。電源２８は、ノード１０による計算及び無線データ送信のための電力を提供する。
【００２０】
次に、図２を参照すると、ノード１０はさらに、様々な形式の無線網と無線通信するためのネットワーク・インタフェイス・カード（ＮＩＣ）３０を含んでいる。ＮＩＣ３０は送信器３２を含んでおり、送信器３２はアンテナ３４と結合されて、データを適当な周波数チャネルを介して無線送信する。受信器３６もアンテナ３４に結合されており、網から無線送信された通信パケットを受信する。ネットワーク・インタフェイス・モジュール３０及びアンテナ３４は図１の通信接続２２の一部である。一実施形態では、ネットワーク・インタフェイス・カード３０は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ無線接続を介した無線構成設定サービスを用いて、基盤施設網及びアド・ホック網を含めた網の構成設定を容易にする。例示的なネットワーク・インタフェイス・カードはＰＣＭＣＩＡ無線カードである。
【００２１】
無線ネットワーク・インタフェイス・カードを介して、ノード１０は様々な形式の無線網と通信することができる。例えば、図２に示す環境では、ノード１０は（付加的なノード１０と共に）ＷＬＡＮ３８の一部を構成しており、ＷＬＡＮ３８の内部の１又は複数のアクセス・ポイント無線局（すなわちアクセス・ポイント）４０を介してＷＬＡＮ３８に無線接続されている。ノード１０は、プローブ要求を送信し、アクセス・ポイントによって送信されるプローブ応答信号を走査することにより、定期的に能動的に走査することにより網に属する装置を検索する状態となることができる。代替的には、ノード１０は、アクセス・ポイント４０によって送信されるビーコンを走査することにより受動的に検索を行なってもよい。
【００２２】
続けて図２を参照して述べると、制御器１６は、ネットワーク・インタフェイス・カード３０の動作を制御するネットワーク・ドライバ・インタフェイス規格（ＮＤＩＳ）のインタフェイス４２を含んでいる。本発明の各実施形態によれば、例示的なＮＤＩＳインタフェイス４２はＩＥＥＥ８０２．１１ｅプロトコルに従っており、送信器３２及び受信器３６を介して送受される網のトラフィックに関する統計データを含んでいる。一実施形態によれば、制御器１６はまた、ＮＤＩＳインタフェイス４２に結合されて１又は複数の統計学的パラメータを受け取るネットワーク・モニタ４４を含んでいる。制御器１６はさらに、後にあらためて詳述するように、統計学的パラメータを受け取って、衝突確率のような確率を決定するためにこれらのパラメータに対して演算を施す統計計算エンジン４６を含んでいる。これらの確率は制御器１６に含まれている適応型パラメータ・エンジン４８に送信されて、ＮＤＩＳインタフェイス４２によって保持されるＭＡＣ層についての新たなパラメータを決定してＱｏＳの差別化を提供する。
【００２３】
次に、図２と併せて図３を参照すると、ブロック図が、ＷＬＡＮにおけるＱｏＳの差別化を提供するためのコンピュータ利用型の方法／手法５０を示している。実施形態の一例では、手法５０はＷＬＡＮの８０２．１１ｅの具現化形態のＭＡＣ層の少なくとも１個のパラメータの適応化のためのものである。明確に述べると、図３に示す手法５０は、各々のノード／装置毎に要求されるＱｏＳに従ってＣＷのサイズを変更するコンテンション・ウィンドウ（ＣＷ）パラメータの更新を提供する。ＣＷに対するサイズ制限は、１本のチャネルにわたって試行される送信回数の関数としてのＷＬＡＮシステム効率に影響を及ぼすため、ＣＷを決定するための適応型方法は望ましい。チャネルが混雑している場合には、送信を試みている各装置によってチャネルがビジーとなっていることを意味し、小さい固定されたＣＷ値では、全ての装置が送信を行なう機会時間が過度に小さくなる。小さい固定されたＣＷは、衝突を生じてスペクトル効率を浪費する。ＣＷを増加させると衝突確率は低下する。また、待ち時間コストは衝突とバックオフとを足した時間コストよりも遥かに小さい。しかしながら、ＷＬＡＮシステムが少数の装置しか含まない場合には、衝突確率は極く低い。従って、過度に大きいＣＷ値は、フレームを送信するのに装置を不必要に待たせる。ＣＷの減少はデータ送信を促進して、システムのスループットを高める。従って、任意の所与の時刻での装置台数及び衝突の可能性に依存して、効率的な送信にとって適正なＣＷを経時的に変化させることができる。従って、適応型ＣＷ計算が好ましい。
【００２４】
ＭＡＣ層におけるＣＷサイズの適応化に関して記載し図示しているが、ＣＷではなく他の又は追加のＭＡＣパラメータを修正し得るものとも想到される。加えて、手法５０は、８０２．１１ｅではなく、更新８０２．１１プロトコル（例えば８０２．１１ｎ）のような他の無線通信プロトコルにも適用され得るものとさらに想到される。
【００２５】
本発明の一実施形態によれば、毎ノード／毎無線装置のレベルに対する適応型ＣＷ計算は分散形式のＷＬＡＮの制御として具現化され、このようにして、ＷＬＡＮの各々のノード毎に当該ノードについて無線送信に望ましいパケット送信のスループット・レベル及び時間遅延を定義するＱｏＳを保証する。各々のノード１０の制御器１６は、後にあらためて詳述するように、ＷＬＡＮについての８０２．１１ｅ規格の枠組みの下で作用するＣＷサイズを適応化する分散型適応型アルゴリズムを実行するように構成されており、ローカルな計算を用いてＱｏＳ要件（すなわちスループット及び遅延）を満たす８０２．１１ｅ動作パラメータを動的に選択する。分散型制御方式では、ＷＬＡＮ３８のノード１０の各々の制御器１６が、ＷＬＡＮ動作条件の個々の観測に基づいて手法５０を別個に適用する。すなわち、各々のノードにおいて取得されるローカルな測定に基づいて、また各々のノードのＱｏＳ要件に基づいて、各々のノードが、自身のＱｏＳ要件を満たすことを可能にする自身のＣＷサイズの適当な適応化を決定する。
【００２６】
図３を参照すると、個々のノード１０における手法５０は、当該ノード５２についてのＱｏＳ要件（すなわちスループット及び遅延）の初期設定／決定を基礎とする。ノードについてのＱｏＳ要件はノードの用途によって決まり、ノードが自身の関連する用途に従って作用することを可能にする何らかのＱｏＳ閾値が設定される。例えば、病院設定では、ＤＡＳＨ装置（ＥＣＧ、心拍数及び血圧のような患者監視データを収集するために用いられる装置）は、患者監視要件によるＣＩＴＲＩＸ装置（患者データを遠隔観察するために用いられる装置）とは異なるＱｏＳ要件を有し得る。
【００２７】
手法５０においてはまた、ノード１０におけるＷＬＡＮシステムのローカル解析モデル５４であって８０２．１１ｅＭＡＣ層の挙動を捉えるローカル解析モデル５４が設計される。このローカル解析モデルは、ＭＡＣ層パラメータ（コンテンション・ウィンドウ、ＡＩＦＳ、再送）並びにトラフィック特性（パケット生成速度及びサイズ）に基づく。これらのパラメータは、Ｎ個方程式の系（ＷＬＡＮの各々の個々のノード毎に一つの系。各々のノードが自身の複数のパラメータ値を有する）として現われ、この方程式系を解いて均衡の取れた状態でのＷＬＡＮの状態（衝突確率、コンテンション・ウィンドウ・バックオフ、再送、達成スループット、遅延）を決定することができる。
【００２８】
各々のパラメータの最適値は、各々のノードのＱｏＳ要件に基づいて決定される。但し、前述のように、コンテンション値のサイズは本発明ではＱｏＳ要件を達成するように制御され、一方、他の全てのパラメータは８０２．１１ｅにおける様々なクラスに割り当てられた既定値に保っておく。生成された解析モデル５４に従って、ＭＡＣパラメータ及びＷＬＡＮの状態を定義するトラフィック特性から方程式系が形成される。一つの方程式では、システムにおいて期待されるバックオフの数は下式によって与えられる。
【００２９】
【数１】
0005358292.tif 000002
式中、Ｋｉ＝パケットを送信する最大試行回数、ｂｉ＝第ｉノードの最小ＣＷ、２ｒｂｉ＝最大ＣＷ、及びｒ＝最大値に達するまでＣＷのサイズを２倍にした回数である。加えて、Ｐａｉ＝試行確率（ノードが汎用スロットにおいてデータを送信する確率）、及びＰｃｉ＝衝突のため送信が延期される確率である。パケットを送信するために、ノード１０は現在のＣＷサイズから無作為にスロット番号を選択する。衝突が存在する又はチャネルがビジーである場合には、ＣＷサイズは次回の試行については２倍になる。バックオフの期待される数については、各回の衝突毎に、最大ＣＷ値に達するまでＣＷサイズが２倍にされることが分かる。この後には、ＣＷサイズは一定のままになるが、再送又は試行は最大送信限度（Ｋｉ）に達するまで続行する。
【００３０】
この解析モデルによれば、パケットの再送の確率は単純に衝突確率Ｐｃｉの幾何分布となる。このように、期待される送信回数は下式によって与えられる。
【００３１】
【数２】
0005358292.tif 000003
汎用スロットにおいて送信する試行確率Ｐａｉは、期待される再送スロットとバックオフ・スロットとの比であり、下式によって与えられる。
【００３２】
【数３】
0005358292.tif 000004
次に、あるノードについての衝突確率は、汎用スロットにおいてパケット送信が他の何らかのノードからのもう一つのパケット送信と衝突する率である（すなわちパケットの送信を同時に試みる少なくとも一つの他のノードが存在する）。従って、衝突確率は下式のとおりになる。
【００３３】
【数４】
0005358292.tif 000005
試行確率及び衝突確率から、スループット方程式を導くことが可能である。新たなパケットが生成されるときに、８０２．１１ｅプロトコルにおけるパケット生成と送信成功との間の時間は下式によって与えられる。
【００３４】
【数５】
0005358292.tif 000006
式中、Ｌｉ＝平均パケット長、Ｂｉ＝パケット送信用スロットにおける定数オーバヘッド、Ｔｓｌｏｔ＝定数スロット時間、Ｒｉ＝データ速度、及びＡＩＦＳＮ＝ＡＩＦＳ数又は送信試行までにノードが待機する調停スロット時間数である。
【００３５】
このように、実際の達成スループットは下式によって計算され得る。
【００３６】
【数６】
0005358292.tif 000007
式中、Ｃはこの系について想定される解析モデルのあらゆる不正確さに対処するために幾つかの初期測定の後に算出される定数である。すなわち、ＴＸＯＰ限度はスループット計算においては考慮されず、従って、解析的スループットと実際のスループットとの間には差が生じ、この差に定数Ｃで対処する。
【００３７】
このように、上述のような式１〜式６は、ＷＬＡＮシステムの解析モデルを定義している。解析モデルは上述のようにして生成され具現化されて、ＱｏＳ要件を満たすためにＷＬＡＮのノードについての複数の動作パラメータを設定するものと想到される。さらに、ＷＬＡＮシステムの解析モデルが生成された後に、ＷＬＡＮのノードについての複数の動作パラメータの設定に関して後の利用のためにこのモデルを記憶しておいてもよいし、このモデルを用いて後の利用のためにルックアップ・テーブルを生成しておいてもよいものと想到される。すなわち、ＱｏＳ要件を満たす動作パラメータの決定／設定時に、計算を高速化するために、ノードは、（新たなシステム・モデルを生成するのではなく）記憶されたＷＬＡＮの解析的モード又は解析モデルを表わすルックアップ・テーブルにアクセスし得るものと想到される。
【００３８】
解析的スループットの計算（ＱｏＳ要件に関連するもの）を可能にするために、ＭＡＣ層パラメータの少なくとも一部の値を得て各方程式に代入することができる。本発明によれば、ローカルに測定可能な値のみを用いて、ノードの各々についてＭＡＣパラメータ値が推定される。すなわち、各々のノードについて、ノードからのローカルに取得されたデータを用いて、解析的スループットを満たす解析モデルの最適パラメータを決定する。実施形態の一例では、ＭＡＣ層の肯定応答５６及び信号再送５８（すなわちパケット再送率）をノードにおいてローカルに測定する。
【００３９】
衝突確率６０を近似するために（式４を見よ）、パケットは衝突のみによって失われるものと仮定する。このように、ノードにおけるパケット再送率５８を考察することにより、衝突率を推定することができる。あるノードについて測定された平均再送回数Ｒを用い、この測定を解析モデルに適用して５８、次式を解くことにより衝突確率を推定することができる６０。
【００４０】
【数７】
0005358292.tif 000008
試行確率はＣＷサイズ６２（すなわち既知の既存のＣＷサイズ）に基づき、また衝突に直接関連付けられているので、既知のＣＷサイズ及び式７において推定された衝突確率の値を次いで用いて、試行確率６４を推定する。
【００４１】
達成スループット６６を近似するために、スループット方程式（式６）の比例定数Ｃを先ず近似する。Ｃは、網が安定したと想定された後の達成スループットに基づいて近似される（測定されたＭＡＣ層肯定応答５６を用いて推定される）。次いで、定数Ｃを下記のようにして算出する。
【００４２】
【数８】
0005358292.tif 000009
このようにして、所要のスループット５２（ＱｏＳ閾値／要件を満たすのに必要とされるもの）と近似された達成スループット６６との間のスループット差６８を得ることができる。
【００４３】
ローカルな測定の取得、並びにこれらローカルな測定及びＷＬＡＮの解析モデル（式１〜式８に示すような）に基づくＭＡＣパラメータの近似から、ＣＷ値と衝突確率とスループットとの間の関係を記述する方程式系が得られ、この方程式系を解いてＱｏＳ要件を満たすＣＷサイズを決定することができる。各々のノード１０についての非線形方程式系は下式のとおりである。
【００４４】
【数９】
0005358292.tif 000010
スループット要件を満たす各々のノードについてのＣＷ値を求めるために、この方程式系を解く。Ｎ台のノードについて、３×Ｎの方程式を解くと、各々のノードについて３個の未知数の値が得られる。非線形方程式は閉じた形態の解を有しないので、勾配降下法に基づく最適化７２の形態の適応型アルゴリズムを用いて、未知数の値の次善の推定値を算出し、これらの値が最適化された値に収束するまでこのステップを繰り返す。グローバルな最適化は３Ｎ個の方程式の連立解（解析解又は数値解）を必要とし、これらの方程式にはあらゆるノードについてのパラメータが要求される。分散型解決のためには、各々のノードが、式９に示す自身の特定の方程式系の部分勾配に基づいた自身の部分解を算出するに留まる。このことについて以下に詳述する。
【００４５】
式９から、勾配降下法に基づく適応型アルゴリズムは、スループット方程式の制約を満たすＣＷ値の次善の推定値を求めることを試みることが分かる。すなわち、ＱｏＳについてのスループット要件を満たすＣＷ値の次善の推定値が決定される。適応型アルゴリズムが分散されると、ローカルな測定のみを用いてスループット方程式を分散型態様で解いて次のＣＷが算出される。この適応型アルゴリズムの分散型態様はすなわち、ＷＬＡＮ３８の各々のノード１０が方程式を計算して解くことを意味する。このように、分散型アルゴリズムでは、スループット要件を満たすＣＷ値をこれらの方程式の組（式９）の分散型数値解によって求める。各々の時間周期毎に、単一の勾配降下のステップを実行して、ＣＷ値の次善の推定値を求める。この値を次の時間周期に用い、この後に算出された統計値を勾配降下の次回のステップに入力する。
【００４６】
各々の個々のノードについての式９の方程式の組は、グローバルな知識なくしては解き得ないことが認められよう。従って、ＣＷ値のローカルな計算が可能になるように他のノードのパラメータを消去する。このことを行なうために、式９の三つの方程式の系を簡約する。最初に、式１からのＰａｉをＦｉに代入して式からＰｃｉを消去する。Ｆｉはｂｉ及びＰａｉのみの関数であるので、下式が成り立つ。
【００４７】
【数１０】
0005358292.tif 000011
加えて、
【００４８】
【数１１】
0005358292.tif 000012
であるので、汎関数Ｇを下記のように書き直すことができる。
【００４９】
【数１２】
0005358292.tif 000013
式１２のπｉを消去するために、他のノードに属する方程式を考察する。すなわち、ノードｉのみが自身のＣＷ（ｂｉ）を変化させるが網の残部は同じままであるものと仮定し、また単一のノードのみがＣＷを変化させ、この変化が小さいときには、πｉは擬似定数  （すなわち個々の確率に比べて極めて緩慢に変化する）であると仮定する。このことは下記のように推定され得る。
【００５０】
【数１３】
0005358292.tif 000014
次に、ノードの台数が多く１台のノードのみが小量だけＣＷ値を変化させたときに、πｉを擬似定数であるものと解釈する（実際には他のノード試行確率の関数であるが、個々の確率に比べて極めて緩慢に変化する）。この理由は、多数のノードについて、何らかの任意のスロットにおいて送信を行なう確率Ｐａは１／（ｂｉ）に比例するからである。すなわち、Ｐａは、他のノードの試行確率に独立の値に収束する。このように他のノードのＣＷ値が同じままである場合にはπｉを定数であると考えてよい。
【００５１】
次いで、ニュートンの剰余法を用いて次の一次方程式を解いて、ｂｉの次善の推定値を求めることができる。
【００５２】
【数１４】
0005358292.tif 000015
【００５３】
【数１５】
0005358292.tif 000016
上の式を単純化すると、ＣＷ値についての次善の推定値は下式によって与えられる。
【００５４】
【数１６】
0005358292.tif 000017
ここから分かるように、式１６は、２個の未知数に関する二つの汎関数の偏微分を算出する。このことは本質的に、方程式系を数値的に解くニュートン−ラフソンのステップ又は勾配降下ステップである。このステップは各々のノードにおいて行なわれ、このステップではノードに利用可能な情報のみが用いられる。
【００５５】
ノードに必要とされるＱｏＳを達成する望ましいＣＷサイズをこのようにして求めるために、上の方法ステップを解が収束するまで繰り返す。しかしながら、ＷＬＡＮシステムのグローバルな知識（すなわち他のノードから取得されるデータ）は存在しないため、単一のステップをローカルな知識によって実行することはできても降下を完了まで行なうことができない。従って、各々のステップの後に、実際の網統計値を測定すると、これらの測定値が降下の次段のステップの入力となる。すなわち、解析モデルにおける未知の要素（すなわち他のノードに属する各方程式からの値）をローカルな統計的測定値から推定する。式１４の右辺に現われている実際の網スループットを用いて、ここでは解析モデルを用いて右辺の残差を計算する代わりに、測定からの推定値を用いる（すなわちＭＡＣ層肯定応答）。これにより、システムに実際のフィードバックが与えられる。式１４の左辺の勾配は、解析モデルを用いて算出される。ＣＷのサイズを決定する解の収束が必ずしも完全でなくてもよいことが認められよう。すなわち、適応型アルゴリズムの許容差を、例えば、一旦達成スループット（及びその対応するＣＷサイズ）がＱｏＳ閾値に要求されるスループットの１０％以内に達したら適応型アルゴリズムの勾配降下演算を止めるように設定することができる。
【００５６】
式１６の収束時間を改善するために、ＣＷの更新周期を短縮する。例えば、更新周期を１Ｈｚの値に設定することができる。更新時間間隔を短縮する直接の効果は、測定される統計値のばらつきの大きな増大である。ＣＷの変化を安定させるために、ＣＷサイズの変化をＣＷの現在のサイズの２分の１に制限し、すなわち（ｂｉｔ（ｄｉｆｆ）≦（ １／２）２ｂｉｔ−１）とする。また、大きいばらつき効果を平滑化するために、解析的勾配を算出するのに用いられる統計値の測定差を制限する。上の各ステップは、適応型アルゴリズムを様々な網条件について完全に安定にしつつ高速収束を導く。
【００５７】
勾配降下法に基づく適応型アルゴリズムが、高トラフィックの場合にはＷＬＡＮシステムの合計スループットを最適化すると有利である。上述の適応型アルゴリズムを用いて、網スループットを最大化する最適ＣＷ値を求める。このことを行なうために、ＷＬＡＮ網スループット限度（Ｔｌｉｍｉｔ）を、網においてトラフィックを発生するノードを単一とすることにより求める。２台以上のノードが存在する場合には、ノードの各々に要求されるスループット値はＴｌｉｍｉｔ／ｎと設定される。このことは、適応型アルゴリズムが、各々のノードが等しい帯域幅配分を有する状態で網スループット限度に適合するように試みることを意味する。このように、解析的勾配方式は、殆ど平坦で限度に極く近接したＷＬＡＮシステムの合計スループットを保つことができる。このことは、ＣＷサイズが増大すると、衝突確率、再送、及びパケット脱落が著しく小さくなることからの帰結である。多数のノードの場合も、ＷＬＡＮ網は単一ノードのシナリオ（衝突を有しない）と同様に挙動するので、システムの近最適スループットが達成される。
【００５８】
このように、上述のシステムの「スケーラビリティ」は、合計スループットが殆ど定数のままとなるため多数のノードを有するＷＬＡＮを可能にする。ＷＬＡＮに付加的なノードを加える状況において（すなわち受付制御）、このことは、付加的なノード１０の受付を許すか否かについてのＷＬＡＮ制御器（例えば図２のアクセス・ポイント無線局４０）による分析を遥かに単純にする。すなわち、受付制御において、アクセス・ポイント４０は通例では、現在のＱｏＳ割当を見て、新たなノード１０がシステムに加わることを可能にする残留帯域幅を検索する。解析的勾配アルゴリズムによれば、ＷＬＡＮシステムのスループットが一定のままであるため、ノード１０を受け付ける前後に算出される残留帯域幅は同じままとなり、ノードを受け付けるか否かに関するアクセス・ポイント４０についての極く単純な判定となる。反対に、既定８０２．１１ｅプロトコルの静的パラメータでは、ＷＬＡＮシステムの合計スループットはノードの数が増すほど低下するので、新たなノードを受け付けることがＱｏＳの割当に違反するか否かを推定することが困難である。ＷＬＡＮシステムの合計スループットは新たなノードが加わると共に低下するので、残留帯域幅のより早期の計算は有効でなくなる。
【００５９】
ここで図４を参照すると、図３の方法／手法５０の流れ図が掲げられ、手法５０を一連の逐次的ステップとして示している。図４に示すように、手法７６は、指定されたノード７８についてのＱｏＳ要件（すなわちスループット及び遅延）の設定／決定から開始する。ノードについてのＱｏＳ要件はノードの用途によって決まり、ノードが関連する用途に従って作用することを可能にするような何らかのＱｏＳ閾値が設定される。ノードについてのＱｏＳ要件の設定／決定の後に、８０２．１１ｅＭＡＣ層の挙動を捉えておりＭＡＣ層パラメータ及びトラフィック特性に基づくＷＬＡＮシステムの解析モデルが設計される８０。これらのパラメータは、Ｎ個方程式の系として現われて、この方程式系を解くと、衝突確率、ＣＷバックオフ、再送、達成スループット及び信号遅延の値を含め、均衡の取れた状態におけるＷＬＡＮの状態を決定することができる。尚、各々のノードにおいてはこれらＮ個の方程式の１個のみが個々に実現されて利用可能となり、すなわちＮ個方程式の系モデル全体が全てのノードにわたって分散されて現われることを特記しておく。
【００６０】
ＷＬＡＮシステムの測定は各々のノードにおいてローカルに行なわれ８２、これらの測定値を当該ノードによって保持される解析モデルへの入力として用いる。実施形態の一例では、ＭＡＣ層肯定応答及び再送の回数を測定して、解析モデルに適用する８４と、勾配降下に基づく分散型アルゴリズムの具現化が可能になる。８０２．１１ｅの枠組みでは、ＭＡＣ層肯定応答及び再送の両方が各々のノードにおいてローカルに入手可能である。
【００６１】
ローカルに測定されたパラメータの解析モデルへの入力に基づいて、ノードは分散型適応型アルゴリズムを適用して８６、ＣＷサイズを適応させてＱｏＳ要件（すなわちスループット及び遅延）を満たす。適応型アルゴリズムは、解析的勾配降下法を用いてＣＷサイズを動的に選択するように作用する。図４に示すように、複数回の測定及びＭＡＣパラメータの更新が、勾配降下に基づく最適化の間に行なわれる。このように、勾配降下アルゴリズムを適用すると、達成ＱｏＳ（スループット及び遅延に基づくもの）の決定が現在のＣＷサイズに基づいて行なわれる８８。そして、達成ＱｏＳがノードについての設定／決定されたＱｏＳ要件を満たすか否かについての決定が行なわれる９０。さらに明確に述べると、達成スループットがＱｏＳ閾値を満たすのに必要とされる所要のスループットの望ましい百分率の範囲内に入るか否かの決定９０が行なわれる。達成スループットがノードについてのＱｏＳ要件を満たさない場合には９２、ＣＷのサイズを修正する９４。次いで、手法はＭＡＣ層肯定応答及び再送の回数の測定に戻り８２、これらの測定を解析モデルに適用して８４、更新後のスループット、衝突率、及びバックオフ率を決定し、修正後のＣＷサイズに基づいて達成ＱｏＳの決定を行なう８８。すなわち、剰余法を用いて一連のＣＷサイズを決定し、解析モデルの勾配剰余に基づいて次のＣＷサイズを算出する。ブロック８２〜９０において実行される決定／適用の各々の系列が、勾配降下に基づく適応型アルゴリズムの「ステップ」９６を画定する。測定／フィルタリングのこれら一連のステップ９６は（ＣＷサイズ９４に対する修正と共に）、達成スループットがノードについてのＱｏＳ要件を満たす９８まで繰り返される。ＣＷサイズが望ましい値に収束するときの高速性は、ステップ９６の各々が実行される速度を調節することにより制御され得る。従って、例えば、収束が１分間以内に生ずることが望ましい場合には、更新時間周期を１Ｈｚの値に設定すればよい。ＱｏＳ要件を満たすようにＣＷサイズを調節するときに、ステップ９６の速度を望ましい速度に名目的に固定することができる。
【００６２】
達成スループットがノードについてのＱｏＳ要件を満たす９８（すなわち何らかの予め定義された許容量の範囲内にある）ときには、ＣＷに対するさらなる修正はこのときには必要とされない。このように、ＱｏＳを満たしたら、ステップ９６が実行される速度に対して修正を施す１００。修正１００の適用の後に、第一の速度よりも長い第二の周期的速度（例えば０．１Ｈｚ速度）でステップ９６を実行する。これにより、ステップ９６によって記述されるアルゴリズムを、ＷＬＡＮ動作及び所属機器構成の変化に応じて周期的に再開してパラメータ（例えばＣＷサイズ）を更新することが可能になり、このようにしてＷＬＡＮ動作の「監視」を可能にする。ステップ９６のアルゴリズムは、予め決められた時間／速度（すなわち繰り返し速度を段階的に変化させる予め決められた修正１００）において再開することができる。代替的に、本発明のもう一つの実施形態では、修正１００は、ノード１０による近傍の他のアクセス・ポイント及び／又は他の無線局ノードの存在の認識（ＮＩＣ３０及びＮＤＩＳインタフェイス４２による）に依存していてもよい。（図２を参照せよ。）この認識は、アクセス・ポイントを検出する既存の８０２．１１機構を用いてアクセス・ポイントに送られるパケットの特定のＭＡＣアドレスを観察することにより行なわれ得る。アクセス・ポイントと通信しているノードの台数変化又は新たなアクセス・ポイントを認識したら、ノードは、環境が他のノードの移動性又は自身の移動性によって変化したと判定して、ステップ９６の周期的測定速度に対する修正／更新１００を行なう。
【００６３】
本発明の一応用においては、上述の毎ノード・レベルでの適応型ＣＷ計算を、ＷＬＡＮを介した患者監視を含む病院網において具現化し得るものと想到される。かかる環境では多くの医療装置に対し、これらの装置からの無線トラフィックは重大な患者データを含んでいるため、ＱｏＳ（スループット及び遅延）閾値を満たして、これらのＱｏＳ尺度を保証することが要求される。例えば、前述のように、ＤＡＳＨ装置、ＣＩＴＲＩＸ装置及びＩＰ通話装置のような無線装置はかかるＱｏＳ要件を有する。トラフィックが極めて重要な患者データから成っているため、ＱｏＳ尺度をこの環境において保証する必要がある。
【００６４】
次に図５を参照すると、一実施形態による例示的なＤＡＳＨモジュール１０２が示されている。ＤＡＳＨモジュール１０２は、図２に関して図示して説明したノード１０の一般的な設計に従っており、従って、上で詳述したように、モジュールがＷＬＡＮシステムと通信し接続することを可能にする関連する特徴を含むものと理解される。モジュール１０２はさらに、利用者が現在のＷＬＡＮ環境、モジュールによって達成されつつあるＱｏＳのレベル、及び適応型アルゴリズムの収束状態（すなわちＣＷサイズの収束）を理解することを可能にするユーザ・インタフェイス１０４を搭載して含んでいる。すなわち、ユーザ・インタフェイス１０４は、適応型アルゴリズムによって提供される網環境の推定に照らして衝突率、スループット及び遅延データを示すグラフ／波形表示部１０７を含み得る。加えて、信号強度測定もまた、無線環境の理解を容易にするように表示器１０６に表示され得る。
【００６５】
ＱｏＳアルゴリズムの進行、並びに所要のスループット及び遅延への収束にアルゴリズムがどれほど接近したかについても、一定数の表示灯１０８のような視覚的表示器によってユーザ・インタフェイス１０４に表示され得る。一実施形態では、赤、黄及び緑の表示器１１０、１１２、１１４を用いて性能レベルを表示する。赤の表示器１１０は、モジュール１０２の制御器（図示されていない）が現在の網条件の下ではＱｏＳを提供することが可能でないと決定したときに作動する。黄の表示器１１２は、ＱｏＳが可能となるように適応型アルゴリズムが進行しているが、ＱｏＳが望ましい許容差の範囲内になるようにはアルゴリズムがまだ収束していないと制御器が決定したときに作動する。緑の表示器１１４は、アルゴリズムが収束して所要のＱｏＳが達成されたと制御器が決定したときに作動する。制御器に含まれる傾向識別器が、達成スループット及び遅延に関するかかる収束データを提供する。以上では、視覚的表示器を組み入れたものとして説明したが、ＤＡＳＨモジュール１０２は、達成スループットがモジュール定義のＱｏＳ要件を満たしたとき又は満たしていないときに異なる音色で動作する聴覚的表示器を含み得るものとも想到される。
【００６６】
開示した方法及び装置の技術的寄与は、ＷＬＡＮにおけるＱｏＳ要件を満たすために無線通信プロトコルを動的に調節するコンピュータ利用型の手法を提供することである。ＱｏＳ要件を満たすために必要とされる無線通信プロトコルが算出されて、ＷＬＡＮの分散形式の制御として毎ノードのレベルで調節される。
【００６７】
従って、本発明の一実施形態によれば、無線構内通信網（ＷＬＡＮ）が、少なくとも一つのアクセス・ポイント無線局と、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）パラメータに従って少なくとも一つのアクセス・ポイント無線局と無線通信する複数のノードであって、各々が少なくとも一つのアクセス・ポイント無線局との無線通信についてＭＡＣパラメータの関数であるサービス品質（ＱｏＳ）閾値を有する複数のノードとを含んでいる。複数のノードの各々は、当該ノードに対応するＭＡＣパラメータの個別制御を提供するように構成されている制御器を含んでいる。制御器は、ノードについてのＭＡＣパラメータの少なくとも一部についての現在の設定を測定し、システム・モデル出力を生成するために、ノードのＭＡＣパラメータの少なくとも一部についての現在の設定をＷＬＡＮシステム・モデルに入力して、このシステム・モデル出力に基づいて、ノードについてのＭＡＣパラメータの少なくとも１個の設定を、ノードについてのＱｏＳ閾値を満たすように適応化するようにプログラムされている。
【００６８】
本発明のもう一つの実施形態によれば、無線構内通信網（ＷＬＡＮ）のノードについての複数の動作パラメータを選択する方法が、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）パラメータ及び無線信号トラフィック特性に基づいてＷＬＡＮのローカルな解析モデルを導くステップと、ノードにおいてＭＡＣパラメータの一部のローカルな測定値を取得するステップと、ＭＡＣパラメータの上述の一部の取得されたローカルな測定値をローカルな解析モデルに適用することによりノードについて達成されたサービス品質（ＱｏＳ）を決定するステップとを含んでいる。この方法はまた、ローカルな解析モデルの適応型最適化を実行するステップと、ノードのＱｏＳ閾値を満たすように、適応型最適化に基づいてノードのＭＡＣパラメータの少なくとも１個を修正するステップとを含んでいる。
【００６９】
本発明のさらにもう一つの実施形態によれば、無線構内通信網（ＷＬＡＮ）ノードのための制御器が、ＷＬＡＮノードからの無線信号送信であって複数の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）パラメータによって制御される無線信号送信についてのサービス品質（ＱｏＳ）要件を設定するようにプログラムされている。制御器はまた、複数のＭＡＣパラメータ及び無線信号送信の信号トラフィック特性に基づくＷＬＡＮのモデルを生成し、ＷＬＡＮノードからＭＡＣ層肯定応答及び信号再送の測定値を受け取って、ＷＬＡＮノードから受け取ったＭＡＣ層肯定応答及び信号再送を生成されたＷＬＡＮモデルに挿入するようにプログラムされている。制御器はさらに、ＷＬＡＮノードによる無線信号送信についてのＱｏＳ要件を満たす複数のＭＡＣパラメータの少なくとも１個について望ましい値を決定するために、受け取ったＭＡＣ層肯定応答及び信号再送の挿入を行なった後に、生成されたモデルの適応型最適化を実行し、ＷＬＡＮノードによる無線信号送信についてのＱｏＳ要件を満たすために、適応型最適化に基づいて複数のＭＡＣパラメータの少なくとも１個を上述の望ましい値に修正するようにプログラムされている。
【００７０】
本発明は好適実施形態に関して説明されており、明示的に述べた以外の均等構成、代替構成及び改変が可能であり特許請求の範囲内に含まれることを認められよう。
【符号の説明】
【００７１】
１０  計算装置
１４  メモリ
１６  制御器
３４  アンテナ
３８  ＷＬＡＮ
５０、７６  ＷＬＡＮにおけるＱｏＳの差別化を提供するためのコンピュータ利用型の方法／手法
９６  勾配降下に基づく適応型アルゴリズム
１０２  ＤＡＳＨモジュール
１０４  ユーザ・インタフェイス
１０６  表示器
１０７  グラフ／波形表示部
１０８  表示灯
１１０  赤の表示器
１１２  黄の表示器
１１４  緑の表示器
【図１】
0005358292.tif 000018
【図２】
0005358292.tif 000019
【図３】
0005358292.tif 000020
【図４】
0005358292.tif 000021
【図５】
0005358292.tif 000022