(57)【要約】【課題】  無線ネットワーク、好ましくはＩＥＥＥ８０２．１１標準に準拠したＷＬＡＮ（無線ローカルエリアネットワーク）を通じて移動局との通信を制御する方法を提供する。【解決手段】  ネットワークは少なくとも１つのアクセスポイントを備え、移動局はアクセスポイント経由でネットワークにアソシエートされ、移動局は省電力モードに設定可能であり、データフレームが省電力モードの局によって特定のサービス開始時刻に受信されることが可能である。本発明によれば、サービス開始時刻が、移動局と前記アクセスポイントとの間の既存のスケジュールされた伝送に関する知識および／または他の情報を考慮することにより決定される。これにより、サービス開始時刻に移動局へ送信されるデータフレームの重複をなるべくなくすことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ネットワーク、好ましくはＩＥＥＥ８０２．１１標準に準拠したＷＬＡＮ（無線ローカルエリアネットワーク）を通じて移動局との通信を制御する方法において、前記ネットワークは少なくとも１つのアクセスポイントを備え、前記移動局は前記アクセスポイント経由で前記ネットワークにアソシエートされ、前記移動局は省電力モードに設定可能であり、データフレームが省電力モードの局によって特定のサービス開始時刻に受信されることが可能であり、
前記サービス開始時刻が、移動局と前記アクセスポイントとの間の既存のスケジュールされた伝送に関する知識および／または他の情報を考慮することにより決定されることを特徴とする、移動局との通信を制御する方法。
【請求項２】
前記サービス開始時刻が、前記アクセスポイントにより決定され移動局へ送信されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記サービス開始時刻が、移動局が省電力モードに入る直前に前記アクセスポイントにより該移動局へ送信されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
好ましいサービス開始時刻が移動局によって指示されることを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記サービス開始時刻が、最初のサービス開始時刻と、前記サービス開始時刻の周期的反復を定めるサービス間隔とによって規定されることを特徴とする請求項１−４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
最初のサービス開始時刻および／またはサービス間隔が変更されることを特徴とする請求項１−５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記サービス開始時刻は、前記アクセスポイントにアソシエートされたすべての移動局のスケジュールされたサービス開始時刻の間の時間差が最大になるように決定されることを特徴とする請求項１−６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記サービス開始時刻を決定する際に、前記移動局へ送信される可能性のあるデータフレームの優先度が考慮されることを特徴とする請求項１−７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記サービス開始時刻を決定する際に、前記移動局へ送信される可能性のあるデータフレームの個数が考慮されることを特徴とする請求項１−８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
実際のサービス開始時刻とスケジュールされたサービス開始時刻とのずれが最大値を超えないように保証されることを特徴とする請求項１−９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
相異なる動作状況に対するサービス開始時刻が、計算済みの形であらかじめ利用可能であり、メモリから読み出すだけであることを特徴とする請求項１−１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
あらかじめ計算されたサービス開始時刻が、メモリ内のテーブルの形で保存されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記サービス開始時刻が、アルゴリズムによってリアルタイムで計算されることを特徴とする請求項１−１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記アルゴリズムおよび／または前記テーブルは、交換可能であるか、あるいは、実行時に交換されることを特徴とする請求項１２または１３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、好ましくはＩＥＥＥ８０２．１１標準に準拠したＷＬＡＮ（無線ローカルエリアネットワーク）を通じて移動局との通信を制御する方法に関する。ここで、ネットワークは少なくとも１つのアクセスポイントを備え、移動局はアクセスポイント経由でネットワークにアソシエートされ、移動局は省電力モードに設定可能であり、データフレームが省電力モードの局によって特定のサービス開始時刻に受信されることが可能である。
【背景技術】
【０００２】
無線ネットワークの分野では、ＩＥＥＥ８０２．１１標準に準拠したＷＬＡＮ（無線ローカルエリアネットワーク）が最も広く用いられるようになっている。これは、ラップトップ等のコンピュータをＤＳＬアクセス回線に接続するための個人用途だけでなく、携帯電話３ＧＰＰシステム内でのインターネットへのホットスポットアクセス技術やＩＰマルチメディアサブシステム（ＩＭＳ）へのアクセス技術としても考慮されている。移動局は、例えば電池、蓄電池、あるいは燃料電池の形態の非常に制約された電力資源しか使えないが、ＷＬＡＮに接続されることが比較的多いので、利用可能な限られた電力を節約するための効率的なメカニズムが必要とされる。
【０００３】
ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ標準は、ＡＰＳＤ（自動省電力配信、Automatic Power Save Delivery）により省電力方法を規定している（非特許文献１）。この省電力方法は、インフラストラクチャネットワーク、すなわち、１つまたは複数のアクセスポイントを有するネットワークでも、アドホック／メッシュネットワークでも適用可能である。ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ標準は、スケジュールなしＡＰＳＤ（Ｕ−ＡＰＳＤ、Unscheduled APSD）およびスケジュール付きＡＰＳＤ（Ｓ−ＡＰＳＤ、Scheduled APSD）という２種類の動作モードを区別する。いずれの方法でも、局は、いつＡＰＳＤ省電力モードに入りたいかをアクセスポイントに通知する。その後、移動局は、到来データフレームを受信することができないスリープ状態に入る。
【０００４】
特定の時刻にのみ、移動局はスリープモードから出てデータフレームを受信することができる。したがって、移動局がスリープモードに入った時刻から後、アクセスポイントは移動局にデータフレームを直接転送せず、省電力モードの移動局宛のすべての到来データフレームをバッファリングする。
【０００５】
２つの動作モードは、バッファリングされたデータフレームのその後の処理において異なる。Ｕ−ＡＰＳＤでは、移動局は、未指定の時刻にスリープモードから出て、モード変更をアクセスポイントに通知する。その後、アクセスポイントは、バッファリングされたデータフレームがあれば、対応する局に転送する。
【０００６】
Ｓ−ＡＰＳＤは、アクセスポイントにバッファリングされたデータフレームを送信する際に別の手法に従う。Ｓ−ＡＰＳＤでは、データは、アクセスポイントから移動局へ定期的な間隔で転送される。このために、移動局がＳ−ＡＰＳＤ省電力モードに入ることを通知した後、移動局とアクセスポイントは、どの時点でフレーム配信が実行可能かについて合意する。このように合意されたサービス開始時刻に、移動局はスリープモードから出て、アクセスポイントにより送信されるデータフレームを受信する。
【０００７】
サービス開始時刻について合意する際、それらの時刻は比較的任意に選択可能である。しかし、並行するＳ−ＡＰＳＤプロセスが少数しかない場合であっても、サービス期間の重複が起こり得る。例えば、既にバッファリングされたデータフレームが移動局に転送されている期間中に、次のサービス開始時刻が到来する場合がある。
【０００８】
【非特許文献１】IEEE P802.11e/D13.0, pp.138-141, January 2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
無線チャネルを使用できるのは一時にただ１つのデバイスだけなので、サービス期間が重複すると、移動局がスリープモードから出た後に、サービス期間の前に開始されたデータ伝送が終了するまで待機しなければならない状況が生じる。このような不要な待機時間により、貴重な電力がエネルギーリソースから消費され、移動局の動作時間が短くなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明は、上記のような、移動局との通信を制御する方法において、移動局の電力消費をさらに低減するような方法を実現し、さらに改良するという課題を解決しようとするものである。
【００１１】
本発明によれば、上記の課題は、請求項１に記載の特徴を備えた方法によって解決される。本発明による方法では、サービス開始時刻が、移動局とアクセスポイントとの間の既存のスケジュールされた伝送に関する知識および／または他の情報を用いることにより決定される。
【００１２】
本発明により初めて認識されたこととして、サービス期間の重複は、サービス開始時刻について合意する際の組織的な計画によって効率的に減少させることができる。本発明によれば、アクセスポイントと、このアクセスポイントにアソシエートされた移動局とに関する情報、特に、既にスケジュールされたサービス開始時刻に関する情報が考慮される。これにより、サービス期間の重複が大幅に減少する。このため、他のデータフレームとの衝突が減少し、コネクションの品質がより一定で予測可能なものとなる。これにより、サービス期間の重複による待機時間を完全に回避し、あるいは少なくとも大幅に減少させることができるので、移動局は、はるかに効率的に省電力モードで動作可能となる。
【００１３】
本発明によると、設計をなるべく容易にするため、サービス開始時刻はアクセスポイントにより決定され、対応する移動局へ送信される。これが特に有効である理由は、アクセスポイントは、既存のコネクションに関して、およびそのために必要な制御フレーム等の伝送に関して、既に多くの情報を有しているからである。移動局が省電力モードに入る直前にサービス開始時刻を決定してそれを移動局へ送信すると有益である。なるべく適切にサービス開始時刻を決定するために、移動局が希望のサービス開始時刻を指示するようにすることができる。
【００１４】
なるべく単純に状況を記述するため、複数のサービス開始時刻を、最初のサービス開始時刻と、サービス開始時刻の周期的反復を定めるサービス間隔とによって規定することができる。これにより、１つまたは複数の後続のサービス開始時刻を任意のサービス開始時刻から容易に計算することができる。
【００１５】
好ましくは、サービス開始時刻の決定は、基本的には、最適な最初のサービス開始時刻を見出すことである。特に、サービス間隔どうしが基本的には互いに整数倍の関係にあるＳ−ＡＰＳＤプロセスの場合には、これによりサービス期間の重複を比較的効率的に回避し、あるいは少なくとも大幅に減少させることができる。ただし、場合によっては、サービス間隔どうしの比が不都合であるために、最初のサービス開始時刻を適正にずらしてもサービス期間の重複の減少が非常に限られた範囲でしかできないことが起こり得る。この場合、新たにスケジュールされるサービス開始時刻のサービス間隔をわずかに変化させることにより、重複の減少を実現することが有効となることがある。
【００１６】
なるべく単純で有効な最適化基準は、アクセスポイントにアソシエートされているＳ−ＡＰＳＤ省電力モードの全移動局の個々のスケジュールされたサービス開始時刻間の時間差を最大化することによって与えられる。この基準により、重複を容易に減少させ、さらには完全に回避することができる。
【００１７】
サービス開始時刻を決定する際に、移動局へ送信される可能性のあるデータフレームの優先度をさらに考慮に入れることができる。例えば、ＷＬＡＮに接続されたＩＰ電話の場合には、短いシグナリングフレームや高優先度の音声フレームだけが送信される可能性が高いため、既にスケジュールされたサービス期間と重複するおそれがほとんどないようにサービス開始時刻を割り当てることができる。これに対して、電子メール端末の場合、データフレームの伝送遅延はあまり重要でないため、電子メール端末のサービス開始時刻はよりフレキシブルにスケジュールすることができる。
【００１８】
これに加えて、あるいは別法として、サービス期間中に移動局へ送信されるデータフレームの想定数を、サービス開始時刻を決定する際に考慮に入れることができる。例えばＩＰ電話の場合、サービス開始時刻は比較的密に存在するが、サービス期間当たり送信しなければならないフレーム数はわずかであると考えられる。これに対して、前述のように電子メール端末は、比較的長い間隔で、バッファリングされたデータフレームがあればそれを受信するが、データフレーム数は比較的多いのが普通である。
【００１９】
このため、例えばＩＰ電話の場合には、任意のサービス開始時刻の後に、次のサービス開始時刻が比較的短時間で到来するのに対して、例えば電子メール端末の場合には、あるサービス開始時刻の後、次のサービス開始時刻までには比較的長い時間がかかり得ることをなるべく考慮すべきである。
【００２０】
特に有利な点として、本発明の方法によれば、サービス品質を向上させることができる。特に、サービス開始時刻の計画的なスケジューリングにより、サービス開始時刻が実際にいつ到来するかをかなり正確に予測できる。ほとんどの動作状況の場合、既に開始されたサービス期間の結果として起こるサービス開始時刻の遅延は、ある一定の範囲に限界づけられる。したがって、合意したサービス開始時刻から実際のサービス開始時刻までのずれは、ある最大値を有し、それを超える可能性はほとんどないことが保証される。
【００２１】
特に、高性能のプロセッサを持たないアクセスポイントの場合、さまざまな動作状況に対するサービス開始時刻をオフラインで計算し、計算済みの形で、好ましくはアクセスポイントにある記憶装置に保存しておくと有効である。この場合、テーブルを用いると好ましい。サービス開始時刻をアクセスポイントで決定する時に、メモリに容易にアクセスでき、対応するサービス開始時刻をそこから読み出すことができる。これにより、アクセスポイントのプロセッサに対する負荷が非常に低くなる。
【００２２】
アクセスポイントのプロセッサが十分に高性能である場合、サービス開始時刻は好ましくはリアルタイムで計算される。このために、実用的な既知のさまざまな方法に基づくアルゴリズムを用いることができる。可能なサービス開始時刻を試行錯誤で決定するだけの単純なアルゴリズムから、例えばmax-plus代数に基づく高度に複雑なアルゴリズムまで使用可能である。それに応じて、対応するアルゴリズムの選択は、アクセスポイントで利用可能なリソースの容量によって決まる。
【００２３】
現在の動作状況になるべく適合するように調整可能な方法の設計に関して、アルゴリズムやテーブルは交換可能とすることができる。アクセスポイントの負荷に応じて、対応する最適なアルゴリズムやテーブルを選択できる。また、アクセスポイントのプロセッサが、リアルタイムでサービス開始時刻を決定する際の短期間に高負荷になった場合には、一時的に、サービス開始時刻の決定をテーブルに切り替えると有効なことがある。この高負荷は、例えば、多くの移動局が同時にＳ−ＡＰＳＤ省電力モードへの切り替えを要求する場合に起こり得る。アクセスポイントのプロセッサに対する負荷が再び減少したら、サービス開始時刻を再びリアルタイムで決定することができる。
【００２４】
本発明を有利に実施し改良するためのいくつかの選択肢がある。これに関しては、一方で請求項１に従属する請求項を参照し、他方で図面とともに本発明による方法の好ましい実施例に関する以下の説明を参照されたい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、アクセスポイントと、このアクセスポイントにアソシエートされた移動局とに関する情報、特に、既にスケジュールされたサービス開始時刻に関する情報が考慮される。これにより、サービス期間の重複が大幅に減少する。このため、他のデータフレームとの衝突が減少し、コネクションの品質がより一定で予測可能なものとなる。これにより、サービス期間の重複による待機時間を完全に回避し、あるいは少なくとも大幅に減少させることができるので、移動局は、はるかに効率的に省電力モードで動作可能となる。
【００２６】
図面を参照して行われる本発明の好ましい実施例の説明においては、一般的に好ましい実施形態および改良形態も説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、本発明による方法の実施例の概略図である。図中、相異なるサービス開始時刻およびサービス間隔を有する３種類の配置を示してある。時間軸は横方向に示し、それぞれのサービス開始時刻を縦の矢印で示す。図の最上部は、既にスケジュールされている開始時刻を示し、そこでは、無線チャネルはデータフレームの伝送による占有が確定している。選択した実施例では、これらの開始時刻において、アクセスポイントによりシグナリング目的で送信された周期的送出ビーコン１と、アクセスポイントにより移動局ＭＳ１に対して既にスケジュールされたサービス開始時刻２とが送信されている。セクション（ａ）、（ｂ）および（ｃ）には、別の移動局ＭＳ２に対してスケジュールされるサービス開始時刻３の相異なる可能性を示している。
【００２８】
図の（ａ）部分では、与えられたサービス間隔Ｔ2に対して、スケジュールされた開始時刻と、最初のサービス開始時刻の周期的反復との間の時間差が最大になるように、最初のサービス開始時刻が既に選択されている。最初のサービス開始時刻を決定するために、それをシフトし、個々のサービス開始時刻（移動局ＭＳ２の可能なサービス開始時刻および既にスケジュールされた開始時刻）の間のそれぞれの最小時間差が考慮されている。
【００２９】
最初のサービス開始時刻をシフトすると、一般に、個々の最初のサービス開始時刻に対して相異なる最小時間差が生じる。サービス開始時刻間の最小時間差が最大になるような最初のサービス開始時刻が選択される。複数の最初のサービス開始時刻が見つかる場合には、そのうちの最初のものを選択すればよい。ここで選択される初期サービス開始時刻は、比較的遅い開始であるという欠点がある。したがって、より早い開始が必要なアプリケーションの場合には、別の初期サービス開始時刻を選択すべきである。
【００３０】
そこで、図の（ｂ）部分は、例えば移動局によって提案された、より早い最初のサービス開始時刻を示している。この選択は非常に不利である。というのは、図示した４番目のサービス開始時刻の場合、時間差Ｄ7′が非常に小さくなり、移動局ＭＳ１とＭＳ２のサービス期間の重複が起こりやすくなるからである。
【００３１】
最初のサービス開始時刻がこのようにして実際に選択される場合、これに対応してサービス間隔を調整すると有益である。（ａ）および（ｂ）部分には同一のサービス間隔Ｔ2を有するサービス開始時刻がそれぞれ示されているが、図の（ｃ）部分では、サービス間隔はわずかに短縮されてＴ2′となっている。これがわずかな変化であるにもかかわらず、図の（ａ）部分の時間差Ｄ1あるいはＤ2と同程度の長さの時間差Ｄ7″が生じている。すなわち、個々のサービス開始時刻の最小時間差が類似する結果となる。
【００３２】
図が明確に示しているように、最初のサービス開始時刻をシフトすることにより、サービス期間の重複が生じるが、容易に回避できる。ここで理解されるように、既にスケジュールされたサービス開始時刻に関して非常に異なる時間差が生じ得る。
【００３３】
一般的には、例えば送信されるデータ量およびデータフレームの種類が未知である移動局の場合、図の（ａ）部分に示す方法が、それぞれの他のサービス開始時刻までの最大時間差を与えるであろう。別法として、図の（ｃ）部分に示す解決法も実現可能である。
【００３４】
これに対して、例えば移動局ＭＳ２がＩＰ電話を有することが既知である場合、（ｂ）部分に示す方法を用いることができる。というのは、利用可能な期間Ｄ7′が比較的短くても、比較的少数のデータフレームを送信するには十分のはずだからである。この意味で、想定される送信データフレームに応じて、最初のサービス開始時刻を決定することができる。
【００３５】
最後に、特に指摘しておくが、本発明による教示の上記実施例は、全く任意に選択されたものであり、本発明による教示の実例としての役割を果たすに過ぎず、本発明を上記実施例に限定するものでは全くない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】相異なる最初のサービス開始時刻を有する、本発明による方法の実施例の概略図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  ビーコン
２  既にスケジュールされた移動局ＭＳ１のサービス開始時刻
３  別の移動局ＭＳ２のサービス開始時刻
【図１】
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