(57)【要約】ＡＴＩＭウィンドウのサイズを動的に調整することに基づき、ＩＢＳＳ（独立基本サービス・セット）のＷＬＡＮ（無線ローカル・エリア・ネットワーク）における電力管理用の装置および方法が提供される。本発明では、各ＳＴＡは、最後に感知したアドホック・トラフィック指示メッセージのＡＴＩＭフレーム送信と、ＡＴＩＭウィンドウの終端との差異を利用して、ＡＴＩＭウィンドウのサイズを増減するかどうかを決定する。ＩＢＳＳの各ＳＴＡは、そのＡＴＩＭウィンドウのサイズを含むビーコンを送信しようと競合し、勝者のウィンドウ・サイズが、このＩＢＳＳのすべてのＳＴＡによって採用される。
2006519541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線ＳＴＡ（ステーション）を有するネットワークの無線ＳＴＡによる電力管理方法であって、
（ａ）ネットワークの状態を観察するステップと、
（ｂ）前記ネットワークの状態の観察結果に従って、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを変更するステップと、
（ｃ）前記変更されたＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズの採用について、前記複数のＳＴＡの他のＳＴＡと競合するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記ネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１１  ＩＢＳＳ（独立基本サービス・セット）のＷＬＡＮ（無線ローカル・エリア・ネットワーク）であり、
前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウは、ＡＴＩＭ（アドホック・トラフィック指示メッセージ）ウィンドウである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記観察ステップ（ａ）はさらに、
（ａ．１）前記複数のＳＴＡのいずれかのＳＴＡによってＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームが送信された時間を記録するステップを含み、
前記変更ステップ（ｂ）はさらに、
（ｂ．１）前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウが有効期限において期限切れになったとき、前記有効期限と前記記録時間の差としてＧＡＰを計算するステップと、
（ｂ．２）前記ＧＡＰの計算値が所定のＭＡＸ＿ＧＡＰよりも大きい場合、前記ＳＴＡについての前記Ｄａｔａ＿ＡｌｅｒｔウィンドウのサイズＤＡ＿ＳＩＺＥを、あらかじめ設定されたＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズの最小値ＤＡ＿ＭＩＮと、ＤＡ＿ＳＩＺＥ−ＤＡ＿ＤＥＣＲの大きいほうに設定するステップとを含み、ＤＡ＿ＤＥＣＲは、前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを減分するあらかじめ設定された量であり、すなわち、
ｉｆ
ＧＡＰ＞ＭＡＸ＿ＧＡＰ
ｔｈｅｎ
ＤＡ＿ＳＩＺＥ＝ｍａｘ［ＤＡ＿ＭＩＮ，ＤＡ＿ＳＩＺＥ−ＤＡ＿ＤＥＣＲ］
である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１１  ＩＢＳＳ（独立基本サービス・セット）のＷＬＡＮ（無線ローカル・エリア・ネットワーク）であり、
前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウは、ＡＴＩＭ（アドホック・トラフィック指示メッセージ）ウィンドウであり、
前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームは、ＡＴＩＭフレームである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記観察ステップ（ａ）はさらに、
（ａ．２）前記複数のＳＴＡの送信先ＳＴＡに送信するための、前記ＳＴＡによってバッファされた非通知Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームの数ＮＯ＿ＤＡを追跡するステップを含み、
前記変更ステップ（ｂ）はさらに、
（ｂ．３）前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウが期限切れになり、前記ＮＯ＿ＤＡの追跡結果が、所定のＭＡＸ＿ＮＯ＿ＤＡよりも大きいとき、前記ＳＴＡについての前記Ｄａｔａ＿ＡｌｅｒｔウィンドウのサイズＤＡ＿ＳＩＺＥを、あらかじめ設定されたＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズの最大値ＤＡ＿ＭＡＸと、ＤＡ＿ＳＩＺＥ＋ＤＡ＿ＩＮＣＲの小さいほうに設定するステップとを含み、ＤＡ＿ＩＮＣＲは、前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを増分するあらかじめ設定された量であり、すなわち、
ｉｆ
ＮＯ＿ＤＡ＞ＭＡＸ＿ＮＯ＿ＤＡ
ｔｈｅｎ
ＤＡ＿ＳＩＺＥ＝ｍａｘ［ＤＡ＿ＭＡＸ，ＤＡ＿ＳＩＺＥ＋ＤＡ＿ＩＮＣＲ］
である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１１  ＩＢＳＳ（独立基本サービス・セット）のＷＬＡＮ（無線ローカル・エリア・ネットワーク）であり、
前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウは、ＡＴＩＭ（アドホック・トラフィック指示メッセージ）ウィンドウであり、
前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームは、ＡＴＩＭフレームであり、
前記ビーコンは、前記変更されたＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記競合するステップは、所定の周期的なＴＢＴＴ（ターゲット・ビーコン送信時間）において行われ、
前記競合するステップ（ｃ）はさらに、
（ｃ．１）前記ＳＴＡによって変更された前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを含むビーコンを送信するステップを含み、前記複数のＳＴＡの１つのＳＴＡの前記ビーコンは、前記競合の勝者である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１１  ＩＢＳＳ（独立基本サービス・セット）のＷＬＡＮ（無線ローカル・エリア・ネットワーク）であり、
前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウは、ＡＴＩＭ（アドホック・トラフィック指示メッセージ）ウィンドウであり、
前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームは、ＡＴＩＭフレームである、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記競合するステップは、所定の周期的なＴＢＴＴ（ターゲット・ビーコン送信時間）において行われ、
前記競合するステップ（ｃ）はさらに、
（ｃ．１）前記ＳＴＡによって変更された前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを含むビーコンを送信するステップを含み、前記複数のＳＴＡの１つのＳＴＡの前記ビーコンは、前記競合の勝者である、請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
前記ネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１１  ＩＢＳＳ（独立基本サービス・セット）のＷＬＡＮ（無線ローカル・エリア・ネットワーク）であり、
前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウは、ＡＴＩＭ（アドホック・トラフィック指示メッセージ）ウィンドウであり、
前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームは、ＡＴＩＭフレームである、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記観察ステップ（ａ）はさらに、
（ａ．２）前記複数のＳＴＡの送信先ＳＴＡに送信するための、前記ＳＴＡによってバッファされた非通知Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームの数ＮＯ＿ＤＡを追跡するステップを含み、
前記変更ステップ（ｂ）はさらに、
（ｂ．３）前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウが期限切れになり、前記ＮＯ＿ＤＡの追跡結果が、所定のＭＡＸ＿ＮＯ＿ＤＡよりも大きいとき、前記ＳＴＡについての前記Ｄａｔａ＿ＡｌｅｒｔウィンドウのサイズＤＡ＿ＳＩＺＥを、あらかじめ設定されたＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズの最大値ＤＡ＿ＭＡＸと、ＤＡ＿ＳＩＺＥ＋ＤＡ＿ＩＮＣＲの小さいほうに設定するステップとを含み、ＤＡ＿ＩＮＣＲは、前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを増分するあらかじめ設定された量であり、すなわち、
ｉｆ
ＮＯ＿ＤＡ＞ＭＡＸ＿ＮＯ＿ＤＡ
ｔｈｅｎ
ＤＡ＿ＳＩＺＥ＝ｍａｘ［ＤＡ＿ＭＡＸ，ＤＡ＿ＳＩＺＥ＋ＤＡ＿ＩＮＣＲ］
である、請求項３に記載の方法。
【請求項１２】
前記ネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１１  ＩＢＳＳ（独立基本サービス・セット）のＷＬＡＮ（無線ローカル・エリア・ネットワーク）であり、
前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウは、ＡＴＩＭ（アドホック・トラフィック指示メッセージ）ウィンドウであり、
前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームは、ＡＴＩＭフレームである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記競合するステップは、所定の周期的なＴＢＴＴ（ターゲット・ビーコン送信時間）において行われ、
前記競合するステップ（ｃ）はさらに、
（ｃ．１）前記ＳＴＡによって変更された前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを含むビーコンを送信するステップを含み、前記複数のＳＴＡの１つのＳＴＡの前記ビーコンは、前記競合の勝者である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１１  ＩＢＳＳ（独立基本サービス・セット）のＷＬＡＮ（無線ローカル・エリア・ネットワーク）であり、
前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウは、ＡＴＩＭ（アドホック・トラフィック指示メッセージ）ウィンドウであり、
前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームは、ＡＴＩＭフレームである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
複数の無線ＳＴＡ（ステーション）を有するネットワークの無線ＳＴＡによる電力管理装置であって、
ネットワークの状態を観察し、
前記ネットワークの状態の観察結果に従って、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを変更し、
前記変更されたＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズの採用について、前記複数のＳＴＡの他のＳＴＡと競合するように構成された制御コンポーネントを備える、装置。
【請求項１６】
前記制御コンポーネントはメモリを備え、
前記制御コンポーネントはさらに、
周期的に、ＴＢＴＴ（ターゲット・ビーコン送信時間）において、前記ＳＴＡの前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを含むビーコンを送信して、前記複数のＳＴＡの他のすべてのＳＴＡのビーコンと競合し、１つのビーコンが前記競合に勝ち、前記制御コンポーネントはさらに、
勝者ビーコンの前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを採用し、
前記複数のＳＴＡのいずれかのＳＴＡによってＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームが送信された時間を前記メモリに記録し、
前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウが有効期限において期限切れになったとき、前記有効期限と前記記録時間の差としてＧＡＰを計算し、
前記ＧＡＰの計算値が、所定のＭＡＸ＿ＧＡＰよりも大きいとき、前記ＳＴＡの前記Ｄａｔａ＿ＡｌｅｒｔウィンドウのサイズＤＡ＿ＳＩＺＥを、あらかじめ設定されたＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズの最小値ＤＡ＿ＭＩＮと、ＤＡ＿ＳＩＺＥ−ＤＡ＿ＤＥＣＲの大きいほうに設定するように構成され、ＤＡ＿ＤＥＣＲは、前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを減分するあらかじめ設定された量であり、すなわち、
ｉｆ
ＧＡＰ＞ＭＡＸ＿ＧＡＰ
ｔｈｅｎ
ＤＡ＿ＳＩＺＥ＝ｍａｘ［ＤＡ＿ＭＩＮ，ＤＡ＿ＳＩＺＥ−ＤＡ＿ＤＥＣＲ］
であり、前記制御コンポーネントはさらに、
前記複数のＳＴＡの送信先ＳＴＡに送信するための、前記ＳＴＡによってバッファされた非通知Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームの数ＮＯ＿ＤＡを追跡し、
前記ＮＯ＿ＤＡの追跡結果が、所定のＭＡＸ＿ＮＯ＿ＤＡよりも大きいとき、前記ＳＴＡについての前記Ｄａｔａ＿ＡｌｅｒｔウィンドウのサイズＤＡ＿ＳＩＺＥを、あらかじめ設定されたＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズの最大値ＤＡ＿ＭＡＸと、ＤＡ＿ＳＩＺＥ＋ＤＡ＿ＩＮＣＲの小さいほうに設定するように構成され、ＤＡ＿ＩＮＣＲは、前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを増分するあらかじめ設定された量であり、すなわち、
ｉｆ
ＮＯ＿ＤＡ＞ＭＡＸ＿ＮＯ＿ＤＡ
ｔｈｅｎ
ＤＡ＿ＳＩＺＥ＝ｍａｘ［ＤＡ＿ＭＡＸ，ＤＡ＿ＳＩＺＥ＋ＤＡ＿ＩＮＣＲ］
である、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記ネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１１  ＩＢＳＳ（独立基本サービス・セット）のＷＬＡＮ（無線ローカル・エリア・ネットワーク）であり、
前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウは、ＡＴＩＭ（アドホック・トラフィック指示メッセージ）ウィンドウであり、
前記Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームは、ＡＴＩＭフレームである、請求項１６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＢＳＳ（独立基本サービス・セット）のＷＬＡＮ（無線ローカル・エリア・ネットワーク）における電力管理に関する。より詳細には、本発明は、ＩＥＥＥ（米国電気電子技術者協会）８０２．１１  ＩＢＳＳ  ＷＬＡＮにおける電力管理に関する。最も詳細には、本発明は、ＡＴＩＭ（アドホック・トラフィック指示メッセージ）ウィンドウのサイズをトラフィックの状態に適応させることによって、ＩＢＳＳ  ＷＬＡＮにおけるスループットおよび節電を最適化することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＷＬＡＮ（無線ローカル・エリア・ネットワーク）は、支配的なネットワーク技術になりつつある。このように普及が拡大しているのは、携帯型無線装置およびこれらの装置にサービスを行う通信ネットワークの要求が爆発的に拡大しているためである。
【０００３】
ＷＬＡＮは、インフラストラクチャＢＳＳおよびＩＢＳＳ（独立ＢＳＳ）の２つのタイプのネットワークをサポートする。ＢＳＳ（基本サービス・セット）は、ＷＬＡＮの基本構成単位である。各ＢＳＳは、少なくとも２つのＳＴＡ（ステーション）からなる。
【０００４】
図１ａを参照すると、ＳＴＡ１００が中央ＡＰ（アクセス・ポイント）１３０を介して通信するインフラストラクチャＢＳＳが示されている。中央ＡＰは、発信元ＳＴＡ１００からトラフィック１２０を受け取り、そのトラフィック１２０を送信先ＳＴＡ１００に中継する。図１ｂを参照すると、各ＳＴＡ１００が、ＡＰの助けなしで他のＳＴＡ１００と直接通信する（１１０）（アドホック・ネットワークとしても知られている）独立ＢＳＳまたはＩＢＳＳが示されている。すなわち、ＩＢＳＳ内ではすべてのトラフィックがピア・ツウ・ピアなので、アドホック・ネットワーク内の各ＳＴＡ１００は、互いの無線の範囲内にある場合には、別のＳＴＡ１００と通信することができる。
【０００５】
ＷＬＡＮの多くは、電池駆動の携帯デバイスに応用される。したがって、ＷＬＡＮカードの電力消費は、ＩＢＳＳ  ＷＬＡＮの全体的な電力管理における重要なファクタである。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格のＷＬＡＮは、アクセス方法としてＣＳＭＡ／ＣＡ（搬送波感知多重アクセス／衝突回避方式）を利用する。この方式では、ステーションは、アイドル期間中連続してメディアを監視することを必要とする。その結果、アイドル・モードで消費される電力が、送信または受信のモードで消費される電力よりもかなり小さくなることはない。
【０００６】
ＷＬＡＮにおける節電は、適当と認められるときはいつでも、ＳＴＡを低電力消費モード、すなわちスリープ・モードに移行させることによって実現される。この間、ＷＬＡＮカードはメディアを監視しない。スリープ・モードに入ることは、ＷＬＡＮカードをオフにすることと異なることに留意されたい。というのは、ＷＬＡＮカードをオフの状態からオンにするには、ＷＬＡＮカードをスリープ・モードから起動させるよりも、はるかに長い時間とはるかに多くの電力がかかることになるからである。
【０００７】
スリープ・モードにより、かなりの電力が節約される。ただし、スリープ・モードでは電力が節約されるが、スリープ・モードのＳＴＡは、ネットワークの残りの部分から完全に分離される。スリープ・モードでは、ＳＴＡは、パケットを送信することもできないし、受信することもできない。このことから、あるＳＴＡに送信すべきパケットがあり、送信先ＳＴＡがスリープ・モードの状態にあるとき、「送信先ＳＴＡがこれらのパケットを受信し得るように起動させるにはどうするか」という問題が生じる。すなわち、挑戦課題（チャレンジ）は、発信元ステーションがパケットを送信することを決定したときにちょうどよいタイミングで、送信先ステーションを起動させることである。
【０００８】
この問題を解決するために、ＩＢＳＳ  ＷＬＡＮでは、Ｄａｔａ＿ＡｌｅｒｔメッセージおよびＤａｔａ＿Ｗｉｎｄｏｗを使用して、ＩＢＳＳについての電力管理を実施する。図３に、ＩＢＳＳ  ＷＬＡＮの動作を示す。ＴＢＴＴ（ターゲット・ビーコン送信時間）３３０として知られている所定の間隔で、ＩＢＳＳのすべてのＳＴＡが起動し、ＩＢＳＳ  ＷＬＡＮ内でビーコン生成が分配されるので、これらのＳＴＡはそれらのビーコン３１０を送信しようと競合する。ＩＢＳＳ内の各ＳＴＡは、ＴＢＴＴ３３０においてビーコン３１０を送信する準備を整え、ランダム遅延を利用してメディアにアクセスしようと、ＩＢＳＳ内の他のすべてのＳＴＡと競合する。この競合に勝ったＳＴＡは、他のすべての待ち状態のビーコン送信を取り消す。したがって、ビーコンが失敗する場合を除き、１つのビーコン間隔３００当たり１つのビーコン３１０が送信される。
【０００９】
ビーコンの直後に発生する所定の長さのウィンドウは、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０として確保され、この間は、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０および対応する受信通知３６０しか送信することができない。Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０はトラフィック通知であり、発信元ＳＴＡにより使用され、データ・フレームが発信元ＳＴＡにバッファされており、送信先ＳＴＡへの送信待ち状態であることを送信先ＳＴＡに知らせる。Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０（およびその受信通知３８０）は、通常のデータ・フレームと同じＤＣＦ（分散コーディネーション機能）のルールに従うことによって競合を解決する。Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０が終了する前に送信することができないＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０は、次のＴＢＴＴ３３０に続く次のＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０中に送信される。
【００１０】
ＳＴＡのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０、３７５への送信または受信が成功しなかった場合、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０が終了した後で、このＳＴＡは、現在のビーコン間隔３４０中にこのＳＴＡへのトラフィックはないと仮定することができ、そのため、次のＴＢＴＴ３３０まで、スリープ（低電力モード）に戻ることができる。そうでない場合には、ＳＴＡは、データ・フレーム３６５の送信および受信通知３７０の受信を開始することもできるし、あるいは、データ・フレーム３８５を受信し、受信通知３９０を送信するために、ビーコン間隔３４０全体を通じて受信モードのままでいることもできる。Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０の間に通知されたデータしか、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０が終了した後で送信し得ないことに留意されたい。
【００１１】
現在の電力管理手法では、ＩＢＳＳの存続期間全体を通じて、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを固定サイズにすることが必要とされる。ＩＢＳＳでは、ＩＢＳＳを開始するＳＴＡによってＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズが決定される。Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズは、ＴＢＴＴ３３０において勝者ＳＴＡによって送信されるビーコン３３０によるＩＢＳＳパラメータ・セットの要素に含まれる。Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズは、プローブ要求フレームに応答するプローブ応答フレーム内でも入手可能である。新しいＩＢＳＳの組を生成するＳＴＡは、ビーコン３３０およびプローブ応答フレームにおいてＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０のサイズの値を設定し、既存のＩＢＳＳに参加すると、ＳＴＡは、そのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを、そのＳＴＡが受信したビーコン３３０またはプローブ応答フレームにおいて指定された値に更新する。
【００１２】
先行技術のＩＢＳＳ  ＷＬＡＮの電力管理方式は以下のように要約することができる。ＳＴＡは、短い周期で周期的に起動し、その間、他のどのＳＴＡも起動していることがわかっている。この期間中にＳＴＡは、それがバッファしたパケットについて、その送信先ＳＴＡを「予約」しようと試みる。この期間の終了時に、ＳＴＡは規定によって、この期間中にこのＳＴＡが、なんらかの送信先ＳＴＡを予約しない限り、あるいは、送信先ＳＴＡとして予約されない限り、スリープに戻る。
【００１３】
この先行技術の電力管理方式は、ビーコン間隔３００を２つの相互に排他的な区間に分割する。すなわち、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔトラフィック通知３５０および対応する受信通知３８０しか送信することができないＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０と、ビーコン間隔の残りの部分３４５である。
【００１４】
Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０が小さすぎる場合、このＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０中に、すべてのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０を送信することができない。その結果、現在のビーコン間隔３００内で送信することができたはずの非通知トラフィックのデータ・フレームは、次のビーコン間隔３００まで待たなければならない。このため、不必要な遅延が生じ、チャネル帯域が無駄になる。
【００１５】
逆に、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０のサイズが大きくなると、それに対応して、対応するデータ・フレーム３６５およびそれらの受信通知３８０の送信を行うことのできる現在のビーコン間隔内でのデータ送信に残された時間３４５が短くなる。Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０が大きすぎる場合、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０の終端に向かう時間のかなりの部分がアイドル状態になる。データ・フレームは、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０中は送信できず、ビーコン間隔３００の残りの部分３４５の間でしか送信できないので、この場合も帯域が無駄になる。
【００１６】
したがって、ＩＢＳＳなどの動的なネットワーク環境では、単一の最適なＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズはない。最適なＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズは、ＩＢＳＳ内のＳＴＡの数およびトラフィックの負荷などのファクタによって決まる。一般的な経験則として、あるトラフィックの負荷までは、ＳＴＡの数が多く、ネットワークの負荷が大きいほど、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０を大きくしなければならない。逆も同様である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって、最適な性能を得るために、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズをネットワークの状態に適応させることが求められている。
【００１８】
Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０は、ＩＥＥＥ８０２．１１  ＡＴＩＭ（アドホック・トラフィック指示メッセージ）ウィンドウに対応するものである。ネットワークの状態の観察結果に適応して、ＡＴＩＭウィンドウのサイズを変更する提案がなされている。Eun-Sun Jung、Nitin Vaidya、「An Energy Efficient MAC Protocol for Wireless LANs」、INFOCOM’2002の論文では、著者らは、各ＳＴＡが、そのＡＴＩＭウィンドウのサイズを局所的に適応させる手法を提案している。この文献の内容全体をここに参照により組み込み、本明細書で完全に述べられているものとする。その結果、各ＳＴＡのＡＴＩＭウィンドウのサイズを異なるものにし得る。この手法の潜在的な問題は、ＡＴＩＭウィンドウが小さいＳＴＡからのデータ・フレームと、ＡＴＩＭウィンドウが大きいＳＴＡからのＡＴＩＭフレームの間の競合であり、これは、ＡＴＩＭウィンドウ３４０は、トラフィック通知をデータ送信から切り離すように設計されるという基礎原理に反する。さらに、送信先ＳＴＡは、そのＡＴＩＭウィンドウのサイズが小さいためにスリープ・モードにあるので、送信先ＳＴＡがＡＴＩＭフレームの一部を受信し得ない可能性がある。
【００１９】
ＩＢＳＳのすべてのＳＴＡが、同じＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを使用する電力管理方式におけるこの問題の解決策は、ネットワークの負荷の状態に応じて動的に適応することである。
【００２０】
ＢＳＳのすべてのＳＴＡを同期させるために、ＩＥＥＥ８０２．１１規格では、周期的なビーコンを使用するタイミング同期機能を定義する。このビーコンは、そのフィールド内で定義した情報を伝えることによって、他の目的にも役立つ。例えば、ＡＴＩＭ／Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズは、ＩＢＳＳについてのビーコン内のＩＢＳＳパラメータ・セットの要素に含まれる。
【００２１】
ＴＢＴＴ（ターゲット・ビーコン送信時間）３３０として知られている所定の間隔で、ＩＢＳＳ内のすべてのＳＴＡが起動し、ＩＢＳＳ  ＷＬＡＮ内でビーコン生成が分配されるので、これらのＳＴＡはそれらのビーコン３１０を送信しようと競合する。ＩＢＳＳ内の各ＳＴＡは、ＴＢＴＴ３３０においてビーコン３１０を送信する準備を整え、ランダム遅延を利用してメディアにアクセスしようと、ＩＢＳＳ内の他のすべてのＳＴＡと競合する。この競合に勝ったＳＴＡは、事実上、他のすべての待ち状態のビーコン送信を取り消す。したがって、ビーコンが失敗する場合を除き、ビーコン間隔３００ごとに１つのビーコンが送信される。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明では、各ＳＴＡは、そのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを、現在のＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０が期限切れになった後で、そのＳＴＡが適切とみなした値に更新する。ＳＴＡのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０の新しいサイズは、このＳＴＡによって観察されたネットワークの状態に基づくものである。このＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズは、各ＳＴＡによってそのビーコンに組み込まれる。各ＴＢＴＴ３３０において、ＩＢＳＳのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズは、コンテンションに勝ってビーコンを送信するＳＴＡによって決定されるサイズに設定される。他のすべてのＳＴＡは、この勝者ビーコンを受信し、それらのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを、この勝者ビーコン３１０に含まれるサイズに設定し直す。
【００２３】
先行技術のＩＥＥＥ８０２．１１規格では、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０は、ＡＴＩＭ（アドホック・トラフィック指示メッセージ）ウィンドウであり、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０は、ＡＴＩＭフレームである。したがって、本発明の装置および方法により、ＩＢＳＳ  ＷＬＡＮのＳＴＡは、所与のビーコン間隔中にＳＴＡによってなされたネットワーク状態の観察結果を利用し、これらの観察結果を用いてＡＴＩＭウィンドウ３４０のサイズを調整することができる。次いで、これらのＳＴＡが、次のＴＢＴＴ３３０においてそれらのビーコンを送信しようと競合するとき、各ＳＴＡは、その調整済みＡＴＩＭウィンドウ・サイズを含み、この勝者ＳＴＡのサイズは、進行中のビーコン間隔用のＡＴＩＭウィンドウ・サイズとして他のすべてのＳＴＡに受け入れられる。
【００２４】
本発明の上記その他の特徴および利点は、添付の図面で例示する好ましい実施形態の以下のより詳細な説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下の説明では、本発明を完全に理解するために、特定の構造、電力管理技術など、具体的な細部を述べるが、これらは例であり、限定的なものではない。しかし、当業者には、ここで述べる具体的な細部と異なる他の実施形態で本発明を実施し得ることが明らかであろう。
【００２６】
国際規格ＩＳＯ／ＩＥＤ８８０２−１１、「情報技術−電気通信および情報の交換用のエリア・ネットワーク」、１９９９年版で定義される先行技術の８０２．１１規格では、ＡＴＩＭウィンドウのサイズは、ＩＢＳＳを確立するＳＴＡによって設定され、このＩＢＳＳの存続期間は、サイズが固定される。この文献全体をここに参照により組み込む。このＩＢＳＳに参加するどのＳＴＡも、そのＡＴＩＭウィンドウのサイズをこの固定サイズのＡＴＩＭウィンドウに設定する。
【００２７】
好ましい実施形態では、本発明は、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウが期限切れになった後で、各ＳＴＡがそのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを、このＳＴＡが適切とみなす値に設定することができる装置および方法を提供する。各ＳＴＡの決定は、個々のＳＴＡによって観察されたネットワークの状態に基づくものである。
【００２８】
図１ｂに、本発明の実施形態を適用する代表的なネットワークを示す。図１ｂに示すように、複数のＳＴＡ１００は、すべてのトラフィックがピア・ツウ・ピアになるように、複数の無線チャネル１１０を介して無線リンクにより互いに通信する。図１ｂに示すＩＢＳＳネットワークは、この説明では小規模であることに留意されたい。実際には、ほとんどのネットワークは、はるかに多数の携帯ステーション１００を含む。
【００２９】
本発明の主要な基本方針は、各無線ＳＴＡ１００による電力の使用を最適化する、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを調整する仕組みを提供することであり、それによって、各ビーコン間隔３００内で、最大数のデータ・フレーム３６５がＳＴＡ１００間で送信される。本発明は、各ＳＴＡが新しいＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズを選択する際に用いるルールを以下のように設ける。
【００３０】
１．各ＳＴＡは、現在のＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０中に、そのＳＴＡが無線を介して感知した最後のＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０の完了時間を常時監視する。Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０が期限切れになった後で、各ＳＴＡは、最後のＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０の完了と、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０の終端との差異を計算する。この差異が、所定の閾値ＭＡＸ＿ＧＡＰよりも大きい場合、このＳＴＡは、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０のサイズを、所定のＤＥＣＲ＿ＡＭＴだけ小さくする。Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズに関して、あらかじめ設定された最小値ＤＡ＿ＭＩＮがあることに留意されたい。
【００３１】
２．各ＳＴＡは、それがバッファした非通知Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０の数を常時監視する。Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０が期限切れになった後で、非通知Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレーム３５０の数が、所定の閾値ＭＡＸ＿ＦＲよりも大きい場合、このＳＴＡは、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０のサイズを、所定のＩＮＣＲ＿ＡＭＴだけ大きくする。Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズに関して、あらかじめ設定された最大値ＤＡ＿ＭＡＸがあることに留意されたい。好ましい実施形態では、ＳＴＡは、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０のサイズを最大値ＤＡ＿ＭＡＸよりも大きくしない。
【００３２】
これら２つのルールを用いることによって、各ＳＴＡは、このＳＴＡが観察したばかりのネットワークの状態に適切なＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０のサイズを選択することができる。次のＴＢＴＴにおいて、すなわち、次のビーコン時間において、すべてのＳＴＡは、それらのビーコンを送信しようと競合する。最終的には、１つのＳＴＡが勝つことになる。この勝者ビーコンを受信する他のどのＳＴＡも、それ自体の待ち状態のビーコンを取り消し、そのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０のサイズを、勝者ビーコン内で指定された値に更新する。
【００３３】
上記で論じたＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズの適応ルールにより、異なるＳＴＡによって選択されるＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウのサイズが異なり得ることに留意されたい。ただし、最終的には、この分散ビーコン・コンテンション方式では、１つのビーコンしか勝つことができず、勝者のＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０のサイズが、すべてのＳＴＡによって、ＴＢＴＴ３３０の後のビーコン間隔内で採用される。
【００３４】
先行技術のビーコン生成ルールによれば、各ＳＴＡがコンテンションに勝つ確度は等しい。というのは、バックオフ遅延は、すべてのＳＴＡに共通なコンテンション・ウィンドウにおいて均一に分配されるからである。そのため、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０の新しいサイズの予想値は、各ＳＴＡによって選択されたＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０のすべてのサイズの平均値である。
【００３５】
好ましい実施形態では、ＳＴＡがビーコン・コンテンションに勝つ確率を、そのＳＴＡの所望のＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０のサイズに応じて変更し得る。例えば、より大きなサイズのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０を選択したＳＴＡが、ビーコン・コンテンションに勝つ確度を高くすることができる。これは、帯域がパケットの遅延よりも問題にならないときに特に望ましい。より大きなサイズのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０を選択したＳＴＡがコンテンションに負け、小さなサイズのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０が採用された場合、バッファされたパケットの一部は、次のビーコン間隔まで待たなければならないことがある。これは単に、この小さなサイズのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ中に、これらのパケットを通知することができないからである。このコンテンションに勝つ確度は、コンテンション・ウィンドウのサイズＣＷ＿ＳＩＺＥをより小さくすることによって大きくなる。したがって、より大きなサイズのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０を選択したＳＴＡは、より小さなコンテンション・ウィンドウのサイズＣＷ＿ＳＭＡＬＬを用いて、それらのビーコンを送信する。これは、ビーコンのコンテンションの目的では、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔ３４０のサイズとコンテンション・ウィンドウのサイズには、負の相関関係があることを示唆している。
【００３６】
図１ｂおよび図２を参照すると、図１ｂのＷＬＡＮ内のＩＢＳＳの各ＳＴＡ１００は、図２のブロック図に示す構造を有するシステムを含み得る。各ＳＴＡ１００は、受信機２００、復調器２１０、メモリ２２０、電力管理回路２３０、制御プロセッサ２４０、タイマ２５０、変調器２６０、および送信機２７０を含み得る。図２のシステム２８０は、説明のための単なる例である。この説明では、特定の携帯ＳＴＡを説明するのに一般に用いる用語を引用することがあるが、この説明および概念は、図２に示すものと異なる構造を有するシステムを含めて、他の処理システムに等しく適用される。
【００３７】
無線メディアは、ブロードキャスト・メディアであり、どのＳＴＡ１００もある範囲内でこのメディアを介してトラフィックを感知することができ、そのＳＴＡが最後に感知したＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームの時間を記録する。Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０が終了すると、ＳＴＡ１００はどれも、記録した時間と、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０が終了した時間との間の時間を計算する。動作においては、受信機２００および送信機２７０は（図示しない）アンテナに結合されて、受信信号および所望の送信データが、それぞれ復調器２１０および変調器２６０を介して変換される。現在のビーコン間隔３００の開始時間ＴＢＴＴおよび最後に感知したＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔの時間は、メモリ２３０に記憶される。Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０が終了すると、制御プロセッサ２４０は、最後に感知したＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔと、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０が終了した時間のＧＡＰを計算する。
【００３８】
ＧＡＰ＝時間（Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウの終端）−時間（最後に感知したＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔ）
ＧＡＰの計算値が、所定のＭＡＸ＿ＧＡＰよりも大きい場合、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０のサイズを所定の量だけ小さくするが、いかなる場合でも、あらかじめ設定した最小サイズよりも小さくすることはできない。
【００３９】
ｉｆ
ＧＡＰ＞ＭＡＸ＿ＧＡＰ
ｔｈｅｎ
ＮＥＷ＿ＤＡ＿ＳＩＺＥ＝ＭＡＸ［ＤＡ＿ＭＩＮ，ＯＬＤ＿ＤＡ＿ＳＩＺＥ−ＤＡ＿ＤＥＣＲ］
非通知Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームの数ＮＯ＿ＤＡが、所定のＭＡＸ＿ＮＯ＿ＤＡよりも大きい場合、Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０のサイズを所定の量ＤＡ＿ＩＮＣＲだけ大きくするが、いかなる場合でも、あらかじめ設定した最大サイズＤＡ＿ＭＡＸよりも大きくすることはできない。
【００４０】
ｉｆ
ＮＯ＿ＤＡ＞ＭＡＸ＿ＮＯ＿ＤＡ
ｔｈｅｎ
ＮＥＷ＿ＤＡ＿ＳＩＺＥ＝ＭＩＮ［ＤＡ＿ＭＡＸ，ＯＬＤ＿ＤＡ＿ＳＩＺＥ＋ＤＡ＿ＩＮＣＲ］
非通知Ｄａｔａ＿Ａｌｅｒｔフレームの数に基づいて、制御プロセッサ２４０は、ＳＴＡ１００がそのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０のサイズを大きくすべきかどうかを判定する。制御プロセッサ２４０は、このＳＴＡ１００についてのＤａｔａ＿Ａｌｅｒｔウィンドウ３４０の新しいサイズを計算し、それをメモリ２３０に記憶して、次にＴＢＴＴにおいて、そのビーコン内ですべてのＳＴＡに送信する。
【００４１】
本発明の好ましい実施形態の例を参照して本発明を説明してきたが、当業者なら、添付の特許請求の範囲内で実施する本発明の真の趣旨および範囲から逸脱することなく、上記で説明した本発明の実施形態に様々な改変を加えることができよう。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１ａ】インフラストラクチャＢＳＳのＷＬＡＮを示す図である。
【図１ｂ】独立ＢＳＳまたはＩＢＳＳのＷＬＡＮを示す図である。
【図２】本発明の実施形態による特定のＩＢＳＳ内の各ＳＴＡの簡略ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態によるＩＢＳＳ内での電力管理動作を示す図である。
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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