(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス媒体を介する少なくとも１つのワイヤレス・リンクを備え、送信ノード、受信ノード、および前記送信ノードと前記受信ノードとの間の中間ノードを備える通信経路を通じて、事前に割り当てられたサービス品質（Quality of Service）をもって、パケットを送信する方法であって、
複数の優先順位レベルからパケットの優先順位レベルをノードにおいて指定するステップと、
サービスの要求されたレベルに従って、前記通信経路内の少なくとも１つのノードにおいてリソースを予約するステップと、
前記ノードによる前記パケットの送信を開始する前に、前記ワイヤレス媒体が所定のタイム・インターバルにわたって利用可能であるかどうかを検出するステップと、
少なくとも（１）以前に失敗した前記パケットを送信する試みの数と、（２）前記複数の優先順位レベルからの前記パケットの前記優先順位レベルと、に基づいて決定される競合ウィンドウに基づいて、時間遅延を可変的に生成するステップであって、前記競合ウィンドウの最小値の初期値は、前記パケットを送信する試みが失敗する場合、前記競合ウィンドウの最大値に達するまで増分され、前記パケットを送信する試みが成功すると前記最小値は前記初期値にリセットされる、ステップと、
前記ワイヤレス媒体が利用可能となる場合に、前記生成された時間遅延の後に前記パケットの送信を試みるステップと
を備え、高い優先順位レベルおよび低い優先順位レベルのそれぞれにおける以前の送信の失敗の数が同一である場合、前記パケットの前記優先順位レベルが高い場合に、前記パケットの前記優先順位レベルが低い場合に比べてより小さい競合ウィンドウが前記時間遅延を選択するために使用されることを特徴とする方法。
【請求項２】
以前に失敗した前記パケットを送信する試みの少なくとも１つは、前記パケットの送信を試みるときに前記ワイヤレス・リンクがビジー（busy）であることを検出するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記通信経路内のノードにおいて、前記通信経路内の次のノードを発見するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１又は２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
前記通信経路内のノードを管理するノードにおいて、前記通信経路内の次のノードを発見するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記パケットの前記優先順位レベルとして、前記複数の優先順位レベルからの要求された優先順位レベルを使用するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
時間遅延を可変的に生成する前記ステップは、送信の準備ができたノードをバックオフ状態に置くステップと、前記競合ウィンドウ内で前記時間遅延を生成するステップとを含み、前記送信の準備ができたノードが以前に前記パケットの送信に失敗していた場合に前記競合ウィンドウが増大されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
高い優先順位レベルおよび低い優先順位レベルのそれぞれにおける以前の送信の失敗の数が同一である場合、前記パケットの前記優先順位レベルが高い場合に、前記パケットの優先順位レベルが低い場合に比べて前記時間遅延を選択するための前記競合ウィンドウの上端（upper end）がより小さいことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
高い優先順位レベルおよび低い優先順位レベルのそれぞれにおける以前の送信の失敗の数が同一である場合、前記パケットの前記優先順位レベルが高い場合に、前記パケットの優先順位レベルが低い場合に比べて前記時間遅延を選択するための前記競合ウィンドウの下端（lower end）がより小さいことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記通信経路は、前記通信経路内の別のノードとのワイヤレス接続を確立する少なくとも１つのアクセス・ポイントを含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記アクセス・ポイントは、サブネット帯域幅マネージャに関連付けられていることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記アクセス・ポイントに関連付けられている前記サブネット帯域幅マネージャは、前記送信ノードからの、前記少なくとも１つのワイヤレス・リンク上の帯域幅を含むリソースの要求を、引き受けるべきかどうかを決定することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記アクセス・ポイントに関連付けられている前記サブネット帯域幅マネージャは、予約メッセージを生成し、前記予約メッセージを前記通信経路内の次のノードに転送することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記予約メッセージを、前記次のノードが、そのポリシ（policy）および既に割り振られたリソースに基づいて、引き受けることが可能である場合に、前記次のノードは、前記予約メッセージを、前記通信経路内の前記次のノードの次のノードに転送することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記検出するステップにおいて前記ワイヤレス媒体が利用可能であると検出される場合に前記パケットを送信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかに記載の方法をコンピュータが実行することを可能にするように構成されたコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１６】
ワイヤレス・リンクを介してアクセス・ポイントに接続された少なくとも１つのワイヤレス装置に、有線ネットワークへのアクセスに伴うサービス品質保証を提供するアクセス・ポイントであって、
要求されたサービス品質をサポートするためにリソースを予約し、ワイヤレス装置からターゲット装置への通信経路上のノードにおいてリソースを予約する予約メッセージを生成する、サブネット帯域幅マネージャと、
所定のタイム・インターバルの間、ワイヤレス媒体が利用可能であるかどうかを検出し、
前記ワイヤレス媒体が利用可能でない場合、少なくとも（１）以前に失敗した前記パケットを送信する試みの数と、（２）複数の優先順位レベルからの前記パケットの優先順位レベル、とに基づいて決定される競合ウィンドウに基づいて、時間遅延を可変的に生成し、前記競合ウィンドウの最小値の初期値は、前記パケットを送信する試みが失敗する場合、前記競合ウィンドウの最大値に達するまで増分され、前記パケットを送信する試みが成功すると前記最小値は前記初期値にリセットされ、
前記ワイヤレス媒体が利用可能となる場合に、前記生成された時間遅延の後に前記パケットの送信を試みる、
モジュールと
を備え、高い優先順位レベルおよび低い優先順位レベルのそれぞれにおける以前の送信の失敗の数が同一である場合、前記パケットの前記優先順位レベルが高い場合に、前記パケットの優先順位レベルが低い場合に比べてより小さい競合ウィンドウが前記時間遅延を選択するために使用されることを特徴とするアクセス・ポイント。
【請求項１７】
前記予約メッセージは、ＲＳＶＰメッセージであることを特徴とする請求項１６に記載のアクセス・ポイント。
【請求項１８】
前記予約メッセージに対する応答が、前記通信経路内の少なくとも１つのノードが前記要求されたサービス品質を引き受けないことを示す場合に、前記アクセス・ポイントにおいて以前に予約されたリソースを解放する第２モジュールを有することを特徴とする請求項１７に記載のアクセス・ポイント。
【請求項１９】
以前に失敗した前記パケットを送信する試みのうちの少なくとも１つは、前記パケットの送信を試みるときに前記ワイヤレス媒体がビジーであることを検出することを含むことを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれかに記載のアクセス・ポイント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（関連特許の相互参照）
本願は、２０００年２月２３日出願の米国仮特許出願第６０／１８４２９０号に関する。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、全般的に、ワイヤレス・リンク（wireless links）を有するネットワークでのサービス品質（Quality of Service）保証の提供に関する。具体的には、本発明は、ワイヤレス装置（wireless device）をＬＡＮおよび／またはＷＡＮおよび／またはＰＡＮに接続する少なくとも１つのワイヤレス・リンクを有するネットワークでのサービス品質保証の提供に関する。
【０００３】
（発明の背景）
ワイヤレス装置は、直接にもしくは１つまたは複数の基地局を介してのいずれかで、ワイヤレス・チャネルを介して通信する。基地局（base station）は、ある装置からの通信を受信し、それらを、おそらくはネットワークを介して、別の装置に転送する。所与のワイヤレス接続の中断の危険性（risk of disruption）は、所与の基地局が通信する装置に、その装置に対して企画された必要性に対して十分なリソースが使用可能であるとの保証を、提供することを困難にしている。さらに、ワイヤレス装置は、範囲外に移動するか他の要因に起因して信号強度を失うことがあり得る移動装置（mobile device）である。
【０００４】
多くのワイヤレス装置が、キャリア波検知多重アクセス／衝突回避方式（carrier sense multiple access with collision avoidance、「ＣＳＭＡ／ＣＡ」）技術を使用する。ＣＳＭＡによれば、ＣＳＭＡ／ＣＡは「話す前に聞く（listen before talk）」パラダイムに基づくので、各ノード（接続ポイント）は、たとえば当のワイヤレス・チャネルなどの搬送波を監視して、送信を試みる前に他のノードが送信中であるかどうかを検出する。キャリア波検知ワイヤレス・ネットワーク・ノードは、受信器が同一の送信器からのパケットを受け入れようとする範囲より広い範囲内の送信器からの搬送波、すなわち共通のワイヤレス・チャネルを介する伝送、を検知することができる。さらに、搬送波の検知の範囲は、送信器が干渉を引き起こすことができる範囲を超えている。送信しているノードの検出は、実際の検出とすることができ、また、送信ノードが送信を意図するタイム・インターバルを宣言するパラメータに基づく検出すなわちバーチャルな（virtual）検出とすることができる。
【０００５】
すべてのパケットは、競合のない期間にノードによって送信され、意図された送信を他のノードに通知する。それに応答して、他のノードは、ワイヤレス・チャネルの状態の「アイドルまたはビジー」のローカルな知覚だけに基づいて、パケット送信の試みを調整する。このような検知は、所与のノードが、送信を試みる前の所定の期間、ワイヤレス・チャネルがアイドルになるのをだけ待つことに帰着する。ワイヤレス・チャネルで別のノードによる送信を検出することは、現在送信を待っているノードが「バックオフ（backoff）」状態に入ることに帰着する。バックオフ状態の期間（duration）は、共通ワイヤレス・チャネルがアイドルであることを要求されている時間を表し、ＩＥＥＥ  ８０２．１１標準仕様で競合ウィンドウ（contention window）と称する範囲で失敗した前の送信の試みによって決定される範囲、から選択される乱数を使用してセットされることが好ましい。たとえば、Ｏ′Ｈａｒａ、Ｂｏｂ、およびＡｌ  Ｐｅｔｅｒｉｃｋ著、「ＩＥＥＥ  ８０２．１１  ｈａｎｄｂｏｏｋ：Ａ  Ｄｅｓｉｇｎｅｒ′ｓ  Ｃｏｍｐａｎｉｏｎ」、ＩＥＥＥ  Ｐｒｅｓｓ  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ（１９９９年）を参照されたい。しかしながら、ＣＳＭＡ／ＣＡは、サービス品質（「ＱｏＳ」）保証を提供しない。
【０００６】
ＱｏＳは、帯域幅、タイム・スライス、相対優先順位、メモリ、ポート、およびそれらの類似物などのようなリソースで、指定された時間期間内での所望のタスクの実行に必要なリソースの予約（reservation）に関係する。通常は「ベスト・エフォート（best effort）」と称するデフォルトＱｏＳレベルは、必要なときにリソースが使用可能である場合のタスクの実行を表すが、必ずリソースの予約を提供するわけではない。言い換えると、「ベスト・エフォート」は、タスク実行のためのリソースで、そうでなければアイドルのリソース（otherwise idle resources）の提供を表す。より高水準の保証が、「ベスト・エフォート」よりよいものを提供し、これには、次に述べる複数レベルの相対優先順位を含めることができる。
【０００７】
帯域幅などのリソースを単に予約するだけでは、ＱｏＳ保証を効果的に提供するのに不十分である。さらなる混乱のもとは、複数のノードが共通のワイヤレス・チャネルを介してオーバーラップするタイム・インターバル中に、結果として不成功の送信となる送信を試みるために、パケット衝突の可能性が増加することである。パケット衝突は、ノードを接続するワイヤレス・リンクを用いる場合は不可避である。というのは、各ノードが、他のノードの活動についてのかなり遅れた知覚を有するからである。衝突は、隠れたノードに起因しても発生する。たとえば、お互いの検知範囲の外にある２つの送信ノードは、共通の受信器の検知範囲内にある場合に、その共通の受信器で干渉する可能性がある。
【０００８】
タスクによって要求されるリソース、多くの場合タスクそれ自体によって要求されるリソースの予想されるレベルの判定の後に、将来に、配分することができるリソースの予約を信頼性のある形で要求することが可能である。予想されるリソースの必要性について異なるレベルを要求するタスクの網羅的でない例に、大きいファイルの送信、音声リンク、オーディオ−ビデオ・リンク、および対話型ゲーム・アプリケーションのリアルタイム実行の提供が含まれる。
【０００９】
ニュース更新、救急サービス、および類似物などの新しいワイヤレス応用分野は、予約機構すなわち、リアルタイム・アプリケーションの満足な機能を保証する、非デフォルトＱｏＳの可用性から利益を得ることができる、しかし、より大きい通信経路（pass）の一部である可能性があるワイヤレス・リンクの過渡的な性質に起因して、伝送媒体の利用が不十分であることの高い可能性を持たずにリソースを予約することは、困難である。
【００１０】
ワイヤレス・リンクを介するＱｏＳの提供に関する提案には、Ｓｏｂｒｉｎｈｏ、Ｊ．Ｌ．およびＡ．Ｓ．Ｋｒｉｓｈｎａｋｕｍａｒ著、「Ｑｕａｌｉｔｙ−ｏｆ−Ｓｅｒｖｉｃｅ  ｉｎ  Ａｄ  Ｈｏｃ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ」、ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｎ  Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  Ａｒｅａｓ  ｉｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、Ｖｏｌｕｍｅ  １７、Ｎｏ．８、１３５３〜１３６８（１９９９）に記載のブラック−バースト（ｂｌａｃｋ−ｂｕｒｓｔ、「ＢＢ」）競合機構が含まれる。ＢＢによれば、ノードは、共通のワイヤレス・チャネルがアイドルになるまで待つのに費やした時間Ｉｄに比例する持続時間のパルスを用いて、共通のワイヤレス・チャネルへのアクセスを求めて競合する。さらに、ＢＢは、リアルタイム・トラフィックに優先順位を与える。
【００１１】
ＢＢは、ノード間の３タイプのリンクを認識する。第１に、２つのノード間の通信リンクは、あるノードから他のノードへの成功裡のパケットの送信および受信を表す。第２に、他の送信と衝突しているノードの１つから、同一のタイム・インターバル中に他のノードへの送信に起因する２つのノード間の干渉リンクである。最後に、他方のノードが送信中である場合をノードの一方が検知できることを表す２つのノードの間の検知リンクである。当然、２つのノードがその間に通信リンクを有する場合に、これらノードは、それらの間の干渉リンクおよび検知リンクも有する。
【００１２】
ＣＳＭＡ／ＣＡは、ＩＥＥＥ  ８０２．１１標準規格によれば、ノードに対してバックオフ・モードを考慮に入れている。このモードは、そうでなければパケット送信の準備ができている状態である。バックオフ・モード中のノードは、０とｍｉｎ｛３２×２ｃ−１、１．２５５｝（ただし、ｃは、最後の成功裡の送信以降にノードが経験した衝突の数）の間で一様に分布する乱数ｓを選択する。ノードはタイマをセットし、このタイマは共通のワイヤレス・チャネルでの送信の閾値より長い間チャネルがアイドルであると知覚されている間に限ってカウント・ダウンされ、このタイマが０に達したときに、ノードはパケットを（再）送信する。さらに、ノードは、好ましい肯定応答方式の受信に続く送信についての成功または失敗を知る。正しく受信されたパケットの受信側は、有界のタイム・インターバルＩｄ以内に肯定応答パケットを送信する。
【００１３】
ノード間の競合は、ＢＢによれば、ノード間の衝突の解決を受け入れる。ノードは、送信が許可される時点に先だって、共通のワイヤレス・チャネルに関して競合する。競合するノードは、ノードが経験した個々の遅延に比例する持続時間のエネルギーのバーストを送信する（以下では「バースト送信」と称する）。バースト送信の後に、ノードは、共通ワイヤレス・チャネルを監視して、そのノードのバーストが最長であったかどうかを判定する。成功したノードは、送信に進み、他のノードは、共通ワイヤレス・チャネルがもう一度アイドルになるのを待って、競合する。成功したノードは、次の送信の送信将来時刻も選択する。したがって、さまざまなノードが、衝突がなくなる可能性が高いスタッガーされた（時間差が付けられた）タイム・インターバルで送信する。
【００１４】
しかし、この方式は、エネルギーのバースト送信を必要とし、限られた電源リソースを有する装置にとって高価な方式である。追加のハードウェアおよび／またはソフトウェアを使用して、そのようなバーストがパケット送信でないことを検出することも、ＢＢプロトコルを実施するのに必要である。さらに、ワイヤレスおよび他の障害を発生しやすい接続の過渡的な性質が、リアルタイム送信を再同期化するために繰り返してバースト機構を呼び出す可能性が高い。
【００１５】
上で述べたＢＢおよび過渡的リンクでのＷＨＩＴＥＣＡＰ（商標）を含む、ＱｏＳを提供するための提案のもう１つの限界は、ＩＥＥＥ８０２．１１などの既存の標準規格を拡張することの、広く知覚されている必要性に存在する。ＢＢ提案およびＷＨＩＴＥＣＡＰ（商標）提案の両方が、既存の標準規格の拡張を求めている。言い換えると、特定の解決策を受け入れるためには、標準規格協会メンバの間で合意に達する必要がある。
【００１６】
さらに、提案されている標準規格の方向は、ワイヤレス・リンクを介してＱｏＳを提供に対する現在の提案に効果的に対処されていない。たとえば、ＩＥＥＥ  ８０２．１ｐ提案には、パケット伝送に関する複数の優先順位レベルが含まれ、８つまでの優先順位レベルが提案されている。したがって、ＱｏＳプロトコルは、ＱｏＳ保証を引き受ける目的で、衝突を解決する際のベスト・エフォート制約およびリアルタイム制約に加えて、複数の優先順位レベルに対処する必要がある。
【００１７】
（発明の概要）
本明細書に記載の発明は、他の媒体で期待される形でのサービス品質保証を、１つまたは複数のワイヤレス・リンクを含む通信経路を通じての通信に提供するという問題に対処する。本発明は、優先順位と衝突に起因する前の送信失敗とに基づいて、データ・パケットが送信されることを保証する確率論的方式（stochastic scheme）にサブネット帯域幅マネージャ（subnet bandwidth manager、「ＳＢＭ」）を組み合わせることによって、少なくとも１つのワイヤレス・リンクまたはホップを含むエンド・ツー・エンド（終端間）接続を介する改良されたサービス品質（ＱｏＳ）を提供する。ワイヤレス・リンクには、ワイヤレス帯域幅の割振りを追跡するためにＳＢＭを有するアクセス・ポイント（「ＡＰ」）が含まれる。そのＡＰは、送信の権利の競争に成功したステーション（「ＳＴＡ」）への割り振られたタイム・インターバルでの送信を可能とする。基本的には、２面リソース展開方式（two-prong resource deployment）が、以下で記述されるように使用される。
【００１８】
第１面（first prong）には、帯域幅および／またはメモリと、たとえば、伝送経路内の中間ノードのそれぞれでの規定のタイム・インターバルなどの追加リソース、の予約が含まれる。この予約によって、ＳＴＡがパケット上の適当なタグを使用できるようになる。この予約方式では、中間のすべてのノードが、提案された予約に反対しないことが要求される。この予約は、さらに、通信経路の各段階で帯域幅を責任を持つＳＢＭに道具を提供する。
【００１９】
第２面（second prong）には、送信の試みでのＳＴＡ失敗に起因する前の送信失敗に基づく、特定のＳＴＡによる再送信ウィンドウ（期間）の調整（modulating）が含まれる。したがって、送信の失敗が、再送信ウィンドウの変更をもたらす。そのような失敗は、衝突および／または特定のＳＴＡより早期に搬送波の制御を得たもう１つのノード、に起因する可能性がある。
【００２０】
さらに、優先順位を管理する確率論的方式は、より低い優先順位のクライアントを締め出すのではなく、ハイブリッド機構を用いて、最初に送信を試みる確率がより低い状態でそれらが送信を試みることを可能にする。さらに、衝突から回復する確率論的方式によって、同一の優先順位を有するパケットをスタッガーすること（staggering）が可能になる。このハイブリッド方式の総合的な結果は、ユーザを締め出さず、衝突を解決しながら、統計的により高いアクセスの確率でリアルタイム・サービスに適当な帯域幅を許可することである。
【００２１】
本発明の追加の特徴および長所は、例示的実施形態の下記の詳細な説明で、添付図面を参照して進行する説明から明白になる。
【００２２】
特許請求の範囲に、本発明の特徴が詳細に示されているが、本発明は、その目的および長所と共に、添付図面と共に読まれる以下の詳細な説明から最もよく理解することができる。
【００２３】
（発明の詳細な説明）
ワイヤレス装置（wireless device）に接続されたネットワークには、１つまたは複数のワイヤレス・リンク（wireless link）を有する通信経路があると考えられる。ＱｏＳの提供は、ワイヤレス・リンクによって制限される。というのは、ワイヤード・リンク（wired link）と比較して、ワイヤレスの帯域幅が狭く、誤り率が高いからである。さらに、ワイヤレス・リンクを介するフレームのワイヤレス伝送は、通常は、肯定応答が所定の時間期間内に受信されない場合の再送信を必要とする。ワイヤレス・リンクの一時的で障害が多い性質に鑑みて、ワイヤレス・リンクに起因するオーバーヘッドは、ヤイヤード・リンクのオーバーヘッドよりかなり大きい。
【００２４】
ローカル・エリア・ネットワーク仕様を含むワイヤレス・リンクを拡張または変更するのではなく、開示される発明の実施形態では、サブネット帯域幅マネージャ（「ＳＢＭ」）を実施することによってＱｏＳを提供する。ＳＢＭは、たとえば参照によってその全体を本明細書に組み込まれるＲＦＣ２８１４など、既存の仕様に適合し、アクセス・ポイント（「ＡＰ」）に対して密に関連付けられていることが好ましい。ＳＢＭは、ＱｏＳ要求を受信し、ＲＳＶＰ  ＲＥＳＶとも称する予約メッセージを生成して、要求されたＱｏＳに適応するために各ノードにリソースを要求することにおいて、媒介者である。予約メッセージは、現在のノードが要求されたレベルのＱｏＳを提供できる場合に、要求されたリソースの予約の後に、通信経路の次のノードに送信される。通信経路内のノードが、予約要求に対処できない場合には、その予約要求は拒否され、前に予約されたリソースを解放する各ノードを含むその通信経路に沿って返される。本発明の例示的実施形態では、要求を拒否しないことが是認を意味するので、各ノードが要求を肯定的に是認する必要はない。さらに、通信経路内のノードのいくつかは、相互にに管理されることができる。そのような場合に、管理ソフトウェアは、適当な簿記（bookkeeping）アルゴリズムを使用して、リソース割振りを有利に追跡する。
【００２５】
ワイヤレス・リンクの境界を定めるノードは、フレームが送信される時刻をスタッガリングすることによって衝突を回避する確率論的戦略（stochastic strategy）もサポートする。ワイヤレス・リンクの境界を定めるノードは、衝突の場合に遅延を生成する。たとえば、オーバーラップする時間期間中に送信を試みる２つのノードは、乱数を使用して、わずかなオーバーヘッドで衝突回避を達成する。さらに、送信の時点を生成するための乱数範囲は、パケットを送信する確率が、送信失敗の後の次の時間期間中に変化するように、パケットごとにＳＢＭによって取得され。この確率の増加に、上限を設けることができる。さらに、類似する優先順位レベルを有するパケットを、一緒に待ち行列とされて、より低い優先順位を有するパケットよりもより高い優先順位のパケットのより早期の送信を保証する。
【００２６】
本発明の既存の標準規格との互換性は、低減されたトランザクション・コストのためのさまざまな仕様を拡張する提案より有利な立場にあるが、これが制限になることは意図されていない。本発明は部分的にはＱｏＳを提供するために複数の特徴を新規の形で組み合わせているので、本発明はさまざまな既存のおよび将来の標準仕様と共に動作可能であるように、意図されている。本発明は、少なくとも部分的に、適当なコンピューティング環境を作成するためにコンピューティング・デバイスをプログラムすることによって実行されることが好ましい。本発明の以下の詳細な説明に、本発明の実施に適する一般的なコンピューティング環境の説明が含まれる。
【００２７】
前述の装置のいくつかは、ピコネット内であれピコネットに対してリモートであれ、図１に示されたコンピューティング環境に類似するコンピューティング環境を提供する。もちろん、本発明は、図１に示されたリソースおよびサブ・デバイスを必要としない。実際、ピコネット装置には、データ保管用のハード・ドライブなど、図１に示された構成要素の多くが含まれない。
【００２８】
図面に移ると、図では、類似する符号が類似する要素を指すが、本発明が、適当なコンピューティング環境で実施されるものとして図示されている。必要ではないが、本発明を、プログラム・モジュールなど、コンピューティング環境内で実行されるコンピュータ実行可能命令の一般的な文脈で説明する。一般に、プログラム・モジュールには、特定のタスクを実行するか特定の抽象データ型を実施するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などが含まれる。さらに、当業者は、ハンドヘルド・デバイス、マルチ・プロセッサ・システム、マイクロ・プロセッサ・ベースまたはプログラム可能な消費者電子製品、ネットワークＰＣ、ミニ・コンピュータ、メイン・フレーム・コンピュータ、および類似物を含む、他のコンピュータ・システム構成と共に本発明を実践できることを諒解するであろう。本発明は、通信ネットワークを介してリンクされたリモート処理装置によってタスクが実行される分散コンピューティング環境でも実践することができる。分散コンピューティング環境では、プログラム・モジュールを、ローカルとリモートの両方のメモリ・ストレージ・デバイスに配置することができる。
【００２９】
図１に、本発明を実施することができる、適当なコンピューティング・システム環境１００の例を示す。コンピューティング・システム環境１００は、適当なコンピューティング環境の１例にすぎず、本発明の使用の範囲または機能性に関する制限を示すことは意図されていない。コンピューティング環境１００を、例示的動作環境１００に示された１つの構成要素または構成要素の組合せに対する依存性またはそれに関する要件を有するものと解釈してはならない。
【００３０】
本発明は、多数の他の汎用のまたは特殊目的のコンピューティング・システム環境またはコンピューティング・システム構成と共に動作する。本発明と共に使用するのに適する可能性がある周知のコンピューティング・システム、環境、および構成の例には、パーソナル・コンピュータ、サーバ・コンピュータ、ハンドヘルド・デバイスまたはラップトップ・デバイス、マルチ・プロセッサ・システム、マイクロ・プロセッサ・ベースのシステム、セットトップボックス、プログラム可能消費者電子製品、ネットワークＰＣ、ミニ・コンピュータ、メイン・フレーム・コンピュータ、および、上記のシステムまたは装置のいずれかを含む分散コンピューティング環境が含まれるが、これに制限はされない。
【００３１】
本発明を、コンピュータによって実行される、プログラム・モジュールなどのコンピュータ実行可能命令の全般的な文脈で説明することができる。一般に、プログラム・モジュールには、特定のタスクを実行するか特定の抽象データ型を実施するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などが含まれる。本発明は、通信ネットワークを介してリンクされたリモート処理装置によってタスクが実行される分散コンピューティング環境でも実践することができる。分散コンピューティング環境では、プログラム・モジュールを、メモリ・ストレージ・デバイスを含むローカルとリモートの両方のコンピュータ記憶媒体に配置することができる。
【００３２】
図１を参照すると、本発明を実施する例示的システムに、コンピュータ１１０の形の汎用コンピューティング・デバイスが含まれる。コンピュータ１１０の構成要素には、処理ユニット１２０、システム・メモリ１３０、および、システム・メモリを含むさまざまなシステム構成要素を処理ユニット１２０に結合するシステム・バス１２１を含めることができるが、これに制限はされない。システム・バス１２１は、メモリ・バスまたはメモリ・コントローラ、周辺バス、およびさまざまなバス・アーキテクチャのいずれかを使用するローカル・バスを含む複数のタイプのバス構造のいずれかとすることができる。制限ではなく例として、そのようなアーキテクチャには、Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ（ＩＳＡ）バス、マイクロ・チャネル・アーキテクチャ（ＭＣＡ）バス、Ｅｎｈａｎｃｅｄ  ＩＳＡ（ＥＩＳＡ）バス、Ｖｉｄｅｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＶＥＳＡ）ローカル・バス、およびＭｅｚｚａｎｉｎｅバスとも称するＰｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ（ＰＣＩ）バスが含まれる。
【００３３】
コンピュータ１１０には、通常は、さまざまなコンピュータ可読媒体が含まれる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ１１０によってアクセスできる使用可能な媒体のいずれかとすることができ、コンピュータ可読媒体には、揮発性媒体および不揮発性媒体と、取外し可能媒体および取外し不能媒体の両方を含めることができる。制限ではなく例として、コンピュータ可読媒体に、コンピュータ記憶媒体と通信媒体を含めることができる。コンピュータ記憶媒体には、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラム・モジュール、または他のデータなどの情報の保管のためのいずれかの方法または技術で実施される、揮発性および不揮発性の、取外し可能および取り外し不能の媒体が含まれる。コンピュータ記憶媒体には、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュ・メモリ、または他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、ディジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、または他の光学ディスク・ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク・ストレージ、または他の磁気記憶装置、もしくは、所望の情報の保管に使用することができ、コンピュータ１１０によってアクセスできる他の媒体が含まれるが、これに制限はされない。通信媒体は、通常は、搬送波または他のトランスポート機構などの変調されたディジタル信号内でコンピュータ可読命令、データ構造、プログラム・モジュール、または他のデータを実施し、通信媒体には、すべての情報配布媒体が含まれる。用語「変調されたデータ信号」は、その特性の１つまたは複数を、信号内で情報をエンコードする形で設定または変更された信号を意味する。制限ではなく例として、通信媒体には、有線ネットワークおよび直接配線接続などの有線媒体と、音響媒体、ＲＦ媒体、光学媒体、および赤外線媒体などのワイヤレス媒体が含まれる。上記のいずれかの組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲に含まれなければならない。
【００３４】
システム・メモリ１３０には、ＲＯＭ１３１およびＲＡＭ１３２などの揮発性メモリおよび不揮発性メモリの形のコンピュータ記憶媒体が含まれる。起動中など、コンピュータ１１０内の要素の間で情報を転送するのを助ける基本ルーチンを含む基本入出力システム（ＢＩＯＳ）１３３が、通常は、ＲＯＭ１３１に保管される。ＲＡＭ１３２には、通常は、処理ユニット１２０によって即座にアクセス可能または現在操作されつつあるデータおよびプログラム・モジュールが含まれる。制限ではなく例として、図１に、ＯＳ１３４、アプリケーション・プログラム１３５、他のプログラム・モジュール１３６、およびプログラム・データ１３７を示す。しばしば、ＯＳ１３４が、１つまたは複数のアプリケーション・プログラミング・インターフェース（ＡＰＩ）（図示せず）によってアプリケーション・プログラム１３５にサービスを提供する。ＯＳ１３４に、これらのサービスが組み込まれるので、アプリケーション・プログラム１３５の開発者は、これらのサービスを使用するためにコードを開発する必要がない。Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ社の「ＷＩＮＤＯＷＳ（登録商標）」などのＯＳによって提供されるＡＰＩの例は、当技術分野で周知である。
【００３５】
コンピュータ１１０には、他の取外し可能／取外し不能、揮発性／不揮発性のコンピュータ記憶媒体も含めることができる。例としてのみ、図１に、取外し不能不揮発性磁気媒体から読み取り、これに書き込むハード・ディスク・インターフェース１４０、内蔵または外付けとすることができ、取外し可能不揮発性磁気ディスク１５２から読み取り、これに書き込む磁気ディスク・ドライブ１５１、およびＣＤ  ＲＯＭなどの取外し可能不揮発性光ディスク１５６から読み取り、これに書き込む光ディスク・ドライブ１５５を示す。例示的オペレーティング環境で使用することができる他の取外し可能／取外し不能、揮発性／不揮発性のコンピュータ記憶媒体には、磁気テープ・カセット、フラッシュ・メモリ・カード、ＤＶＤ、ディジタル・ビデオ・テープ、半導体ＲＡＭ、および半導体ＲＯＭが含まれるが、これに制限はされない。内蔵または外付けとすることができるハード・ディスク・ドライブ１４１が、通常は、インターフェース１４０などの不揮発性メモリ・インターフェースを介してシステム・バス１２１に接続され、磁気ディスク・ドライブ１５１および光ディスク・ドライブ１５５が、通常は、インターフェース１５０などの取外し可能メモリ・インターフェースによってシステム・バス１２１に接続される。
【００３６】
上で述べ、図１に示したドライブおよびそれに関連するコンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ命令、プログラム・モジュール、および他のデータのストレージをコンピュータ１１０に与える。図１では、たとえば、ハード・ディスク・ドライブ１４１が、ＯＳ１４４、アプリケーション・プログラム１４５、他のプログラム・モジュール１４６、およびプログラム・データ１４７を保管するものとして図示されている。これらの構成要素は、ＯＳ１３４、アプリケーション・プログラム１３５、他のプログラム・モジュール１３６、およびプログラム・データ１３７と同一または異なるのいずれかとすることができることに留意されたい。ＯＳ１４４、アプリケーション・プログラム１４５、他のプログラム・モジュール１４６、およびプログラム・データ１４７は、この図では、それらが異なるコピーである可能性があることを示すために、異なる符号を与えられている。ユーザは、キーボード１６２および、通常はマウス、トラック・ボール、またはタッチ・パッドと称するポインティング・デバイス１６１などの入力装置を介してコンピュータ１１０にコマンドおよび情報を入力することができる。他の入力装置（図示せず）には、マイクロフォン、ジョイ・スティック、ゲーム・パッド、衛星放送用パラボラ・アンテナ、およびスキャナを含めることができる。これらおよび他の入力装置は、しばしば、システム・バスに結合されたユーザ・インターフェース１６０を介して処理ユニット１２０に接続されるが、パラレル・ポート、ゲーム・ポート、またはｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ｓｅｒｉａｌ  ｂｕｓ（ＵＳＢ）などの他のインターフェースおよびバス構造によって接続することもできる。モニタ１９１または他のタイプの表示装置も、ビデオ・インターフェース１９０などのインターフェースを介してシステム・バス１２１に接続される。モニタのほかに、コンピュータに、出力周辺インターフェース１９５を介して接続することができる、スピーカ１９７およびプリンタ１９６などの他の周辺出力装置も含めることができる。
【００３７】
コンピュータ１１０は、リモート・コンピュータ１８０などの１つまたは複数のリモート・コンピュータへの論理接続を使用して、ネットワーク化された環境で動作することができる。リモート・コンピュータ１８０は、パーソナル・コンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、ピア・デバイス、または他のネットワーク・ノードとすることができ、リモート・コンピュータ１８０には、図１ではメモリ・ストレージ・デバイス１８１だけが図示されているが、通常は、コンピュータ１１０に関して上で説明した要素の多くまたはすべてが含まれる。図１に示された論理接続には、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）１７１、パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）、および広域ネットワーク（ＷＡＮ）１７３と、たとえばアンテナを完備したワイヤレス・インターフェース１９８を介するものなどの少なくとも１つのワイヤレス・リンクが含まれるが、他のネットワークも含めることができる。企図されたプロトコルの例には、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（商標）、ＵＰｎＰ（商標）、ＪＩＮＩ（商標）、ＳＡＬＵＴＡＴＩＯＮ（商標）、およびＩＥＴＦ  ＳＬＰに準拠するプロトコルが含まれる。そのようなネット・ワーキング環境は、オフィス、企業全体のコンピュータ・ネットワーク、イントラネット、およびインターネットで平凡なものであるか、近い将来に導入が期待されるものである。
【００３８】
図１に示された、ワイヤレス接続性とＬＡＮ／ＰＡＮ接続性の両方を有するワイヤレス装置は、本発明によるＱｏＳ保証との互換性を有するワイヤレス・リンクの実施に適する。しかし、図１は、ワイヤレス通信が可能な装置の例示的図示であり、当業者に明白であるように、本発明の可能な実施形態を制限するものではない。
【００３９】
ＬＡＮネット・ワーキング環境で使用されるときに、コンピュータ１１０は、ネットワーク・インターフェースまたはネットワーク・アダプタ１７０もしくはワイヤレス送信器を介してＬＡＮ１７１に接続される。ＷＡＮネット・ワーキング環境で使用されるときに、コンピュータ１１０に、通常は、インターネットなどのＷＡＮ１７３を介する通信を確立する、モデム１７２、ワイヤレス・アンテナ、または他の手段が含まれる。内蔵または外付けとすることができるよく知られたモデム１７２は、ユーザ入力インターフェース１６０を介して、または別の適当な手段を介して、システム・バス１２１に接続することができる。ネットワーク化された環境では、コンピュータ１１０に関して図示されたプログラム・モジュールまたはその一部を、リモート・メモリ・ストレージ・デバイスに保管することができる。制限ではなく例として、図１に、リモート・コンピュータ１８０の内蔵または外付けとすることができるメモリ・デバイス１８１に常駐するリモート・アプリケーション・プログラム１８５を示す。図示のネットワーク接続が、例示的であり、コンピュータの間の通信リンクを確立する他の手段を使用することができることを諒解されたい。
【００４０】
以下の説明では、本発明を、特に示されない限り、１つまたは複数のコンピュータによって実行される行為と動作の記号表現とに関して説明する。したがって、折々、コンピュータによって実行される、と称するそのような行為および動作には、構造化された形でのデータを表す電気信号の、コンピュータの処理ユニットによる操作が含まれることを理解されたい。この操作では、データを変換するか、コンピュータのメモリ・システム内の位置でデータを維持し、これによって、当業者に明確に理解される形でのコンピュータの動作の再構成または他の形での変更が行われる。データが維持されるデータ構造は、データのフォーマットによって定義される特定の特性を有する、メモリの物理位置である。しかし、本発明を、前述の文脈で説明するが、以下で説明する行為および動作のいくつかをハードウェアでも実施できることが当業者に諒解されるので、制限的であることは意図されていない。
【００４１】
図２に、コンピューティング環境を示すが、このコンピューティング環境は、サブネット帯域幅マネージャおよび認証ソフトウェア２０５を有するアクセス・ポイント２００（「ＡＰ」）を有して、例示的なワイヤレス装置、すなわち、ウェブ対応セルラー・テレフォン（セル電話）２１０、ラップトップ・コンピュータ２１５、およびディジタイズするパッド２２０によるワイヤレス・リンクを介するネットワークへのアクセスを制御する。これらの装置は、図１に示された一般的なコンピューティング・システムの代替のハードウェア形態である。アクセス・ポイント２００の認証ソフトウェア２０５は、当業者に周知のように、ラディウス（RADIUS）サーバ２２５の助けを得て認証を実行する。
【００４２】
ワイヤレス装置２１０、２１５、または２２０の１つであるラップトップ・コンピュータ２１５は、ネットワークへのアクセスを要求して、必要な帯域幅、時間制約、および類似物を指定する指定されたＱｏＳを用いて、受信ノード（receiving node）２３０と通信する。それに応答して、アクセス・ポイント２００が、ＱｏＳを要求するメッセージをルータ２３５に送信する。ルータ２３５は、サブネット２４０を通るパケット・フローを管理して、要求された、受信ノード２３０への通信アクセスを可能にする。
【００４３】
ＱｏＳを要求するメッセージには、起点ノード、宛先ノード、および通信経路上の中間ノード、この中間ノードがその通信経路を決定する、を記録するデータ構造が含まれる。この例示的実施形態では、起点ノードが、ラップトップ・コンピュータ２１５であり、宛先ノードがコンピュータ２３０である。前述のデータ構造を用いると、起点ノードを先頭とする通信経路がメッセージに記録されるので、現在のノードがリソースの要求を拒否する場合に、前のノードにメッセージを送り返せるようになっている。ＱｏＳ要求を拒否するノードがない場合には、その通信経路、および要求されたＱｏＳをサポートするリソースがその通信経路に沿って予約されたことの確認と共に、メッセージがラップトップ・コンピュータ２１５に返される。
【００４４】
ルータ２３５は、一般に、サーバ２４５、２５０、２５５、および２６０にトラフィックを転送する。リソース・データベース２６５に接続されたサーバ２４５および２５０が、それらによって管理される接続に関するリソース割振りを助ける。図２のさまざまなノードおよびサービスへのすべての接続が、明示的に示されてはいないことに留意されたい。一般に必要ではないが、本発明のこの例示的実施形態では、リソース・データベース２６５が、サブネット２４０を介する受信ノード２３０との通信のためのネットワークへのアクセスの要求を満足するのに十分なリソースが使用可能であるかどうかを判定する際に、ルータ２３５を支援する。この実施形態では、ＱｏＳ要求の拒否の不履行、言い換えるとメッセージを次のノードまたは受信ノード２３０に転送することが、要求されたリソースが使用可能であることを暗示する。本発明の代替実施形態では、一般性を失わずに、肯定の同意を必要とする。
【００４５】
ルータ２３５は、アクセス・ポイント２００によって受信ノード２３０に向けて送信されたメッセージを、さまざまな可能な実施形態の状態の下でサーバ２５５に転送するが、それらの実施形態の一部を本明細書で説明する。サーバ２５５は、サーバ２５５が受信ポイント２３０への通信経路上にあると判定した後に、パケットを受信ノード２３０に転送する。本発明の代替実施形態では、サーバ２５５が、リソース・データベース２６５にアクセスして、要求されたサービス品質を引き受けるのに十分なリソースが存在するかどうかを判定する。さらに、ルータ２３５が、その通信経路指定テーブルを調べた後に、パケットの通信経路を提供する。通信経路のセグメントの判定によって、通信経路セグメント全体に沿ったリソースを予約するのに使用可能なリソースの評価が可能になる。
【００４６】
図３に、パケットの間の不可避の衝突に起因する、リソースの割振りを複雑にするワイヤレス・リンクの顕著な特徴を示す。ワイヤレス・ノードは、まず、アイドル・タイム・スライスを検出するためにリスン（listen  聴取）し、その後に限って送信を試みる。それでも、送信ノードがお互いの送信の意図に気付かないので、ワイヤレス・ノードが複数のノードからの送信を受信する可能性がある。たとえば、範囲３０５内のワイヤレス装置３１０は、ワイヤレス装置３００の送信を受信する。同様に、範囲３１５内のワイヤレス・デバイス３００および３２０は、ワイヤレス・デバイス３１０の送信を受信する。その一方で、ワイヤレス・デバイス３２０に対応する範囲３２５内にあるワイヤレス・デバイス３１０は、ワイヤレス・デバイス３２０の送信を受信するが、ワイヤレス・デバイス３００は、ワイヤレス・デバイス３２０の送信を受信しない。さらに、ワイヤレス・デバイス３００および３２０は、お互いの感知範囲内にない。その結果、ワイヤレス・デバイス３００および３２０は、相互に回避するために媒体を監視することができない。
【００４７】
パケット送信に関連付けられた複数の優先順位レベルがある。ＩＥＥＥ  ８０２．１１ｐ仕様では、異なるタスクのための８つの優先順位レベルが提供される。時間の１スライス内の保証された帯域幅として指定される、パケット送信に関するサービス品質（ＱｏＳ）は、無線リンク上で提供することが困難である。この困難さは、無線リンクの場合に衝突の可能性が高いことと、それに関連する、衝突を克服するオーバーヘッドに起因する。ＱｏＳを必要とする多数の送信が、リアルタイム・タスクでないことにも留意されたい。したがって、そのようなタスクに関するパケット送信の確率は、リアルタイム・タスクが必要とするほど高くする必要がない。そのようなタスクの例が、上限付きタイム・インターバルでのファイル転送であり、これは、非リアルタイムＱｏＳ保証を必要とする。
【００４８】
一般に、異なるタスクに対応する複数のレベルのＱｏＳサービスがある。参照によってその全体を本明細書に組み込まれるＩＥＥＥ  ８０２．１ｐ仕様では、８つのレベルの優先順位が提供される。パケットの処理は、そのパケットに関連付けられたＱｏＳを反映し、このＱｏＳは、一般に、パケットの送信を必要とする特定のタスクに関連付けられたＱｏＳである。本発明の例示的実施形態では、無線パケット用の保証されたＱｏＳの表現が、パケット自体に含まれる。したがって、図４に、割り当てられたＱｏＳを優先順位レベル・タグとしてコード化されたフィールド４０５を伴う例示的なパケット４００を示す。タグの特定の値を含めるために、まずＱｏＳ要求が通信経路全体に沿って是認されて、エンド・ツー・エンドＱｏＳが保証されなければならない。
【００４９】
優先順位レベル・タグのデフォルト値は、「ベスト・エフォート」に対応する。ベスト・エフォートは、時間のスライス中に空き帯域幅が使用可能である場合のパケット送信を指す。ノードまたはサブネットのそれぞれが、それ自体の簿記プロシージャに従って、リソースがベスト・エフォート・サービスに使用可能であるかどうかを判断することができる。「ベスト・エフォート」より高いＱｏＳ保証が、パケットのために使用可能でない場合であっても、ＱｏＳ保証を満たすためにリソースを割り振るときのクッションを提供するために、余分な帯域幅が予約されているので、未使用の容量が使用可能である可能性がある。しかし、ベスト・エフォートに従ってノードからパケットを送信することは、通信経路内の各後続ノードでのベスト・エフォート優先順位での送信をもたらさない。通信経路に沿った各ノードが、独立にその送信決定を行う。
【００５０】
複数レベルのＱｏＳでは、同一の優先順位レベルのパケットが同一のキューに含まれるように、独立のキューを維持することが可能である。あるキューのパケットを別のキューに優先して送信することによって、さらに、ＱｏＳ保証がもたらされる。たとえば、ベスト・エフォート優先順位だけを許可されるパケットは、別のキューに置かれる。さらに、図２のアクセス・ポイント２００が、適当なキューに余地があるときに限ってアクセスを許可する門番として働く。言い換えると、タスクが、要求されたＱｏＳを引き受けることができるときに限って、要求された優先順位レベルを用いてパケットにタグを付け、容量がない場合には、アクセス自体を、アクセス・ポイントでユーザまたはアプリケーションに対して拒否することができる。アクセス・ポイント２００を介するネットワーク接続を探しているモバイル・ユーザは、無線リンクが割愛すべき容量を有しない場合に、「ベスト・エフォート」レベルのサービスを有するアクセスを提供される。代替実施形態では、類似する状況のモバイル・ユーザが、たとえば、サービスを拒否される。
【００５１】
図５に、要求されたＱｏＳを引き受けるためのリソースを予約する方法の例示的ステップを示す。ＱｏＳネゴシエーションは、パケットごとに行われる必要はなく、アプリケーションまたはユーザによって実行されるタスク全体について、指定されたまたは未知の持続時間で行われる必要がある。タスクを実行する過程で送信されるパケットは、ＱｏＳ要求が是認される場合に、要求された優先順位レベルを用いてタグを付けられる。受信ノードにパケットを送信することを望むアプリケーションまたはユーザは、ステップ５００中に、開始ノードの帯域幅管理モジュールに、所期の目的に必要なまたは十分なＱｏＳを要求する。たとえば、帯域幅、メモリ・リソース、ノードによって導入される時間遅延、および多数の他の考慮事項が、ＱｏＳ要求の可能なパラメータである。開始ノードは、ステップ５００中に、送信されるパケットの受信ノードも指定する。開始ノードは、ＲＳＶＰおよびＰａｃｋｅｔ  ＳｃｈｅｄｕｌｅｒなどのＱｏＳ処理機構をホストする。通常、無線ネットワークでは、アクセス・ポイント（ＡＰ）または基地局が、サブネット帯域幅管理（ＳＢＭ）機能性をホストして、共用される無線媒体にまたがってリソースを管理する。通常、ＳＢＭは、予約およびノードの照会を実行する。本発明の実施形態では、開始ノードがネットワークへの無線リンクのアクセス・ポイントでもある。
【００５２】
通信経路内のノードが独立なので、各ノードに照会して、要求されたＱｏＳを引き受けるためのリソースが使用可能であるかどうかを判定する必要がある。その結果、ステップ５０５中に、開始ノードが、リソース予約を評価し、開始する。このために、ステップ５１０中に、ＳＢＭが、受信ノードで終わる通信経路上のノードまたは管理されるサブネットにリソースを要求するメッセージを生成する。このメッセージによって、受信ノードまでの通信経路の記録が可能になり、その結果、ＱｏＳ保証の肯定応答が、特定の通信経路に関係するようになる。しかし、通信経路上のすべてのノードが、この要求に肯定的に合意する必要はない。というのは、通信経路内のネットワークの一部が、それらを介する通信経路およびリソースが、特定のノードではなく管理実体によって保証されるように管理される場合があるからである。たとえば、そのような管理実体は、そのようなネットワークを管理するＳＢＭである可能性がある。
【００５３】
ステップ５１５中に、要求されたリソースが現在のノードで使用不能である場合には、制御がステップ５２０に流れて、ＱｏＳ要求が拒否されたことを前のノードに知らせる。ステップ５２５で、現在のノードが開始ノードである場合には、制御がステップ５５５に移り、ここで、前のノードがＱｏＳを要求するユーザまたはアプリケーションなので、ステップ５００の要求が拒否される。その一方で、ステップ５２５中に、現在のノードが開始ノードでない場合には、制御はステップ５３０に移る。ステップ５３０中に、前のノードが現在のノードになり、制御はステップ５２０に戻る。
【００５４】
ステップ５１５で、要求されたリソースが使用可能である場合には、制御はステップ５３５に移る。ステップ５３５中に、要求されたリソースを予約する。次に、ステップ５４０中に、現在のノードが、それが受信ノードであるかどうかを判定する。現在のノードが宛先ノードである場合には、ステップ５４５中に、タスクが、要求された優先順位レベル・タグを用いてそのパケットにタグを付けることを許可される。この許可は、肯定応答メッセージを開始ノードに返すことによって、タスクに通信される。開始ノードのＱｏＳ処理機構が、優先レベル・タグを割り当てるか、その代わりに、開始ノードがネットワークへの無線リンクのアクセス・ポイントでもある場合の本発明の実施形態の場合に、ＳＢＭが、要求されたタグ値を是認する。後続パケットに、その保証されたＱｏＳを示す優先順位レベル・タグが含まれる。通常、少なくとも３つの使用可能な優先順位レベル・タグがある。タグ値は、リアルタイム・タスクまたは時間制限付きタスクまたはベスト・エフォート・タスクに対応することができる。
【００５５】
現在のノードが受信ノードでない場合には、通信経路内の追加のノードに照会する必要がある。したがって、制御は、ステップ５４０からステップ５５０に移る。ステップ５５０中に、現在のノードが、通信経路内の次のノードに移動され、制御がステップ５１５に渡される。
【００５６】
ＱｏＳの割振りの後に、本発明によるパケットの送信に、図６に示された確率論的方式を使用する衝突回避が含まれる。ステップ６００中に、パケット送信の準備ができているノードが、まずリスンして、媒体が所定のインターバルにわたって空いているかどうかを判定する。所定のインターバルは、デフォルト値に基づくものとすることができ、おそらくは割り当てられたＱｏＳに基づく。本発明の実施形態では、受信ノードが、「受信レディ信号」を送信して、図３に示されているように必ずしも他のノードによって検出可能でないノードが送信を待っていることを、潜在的な送信ノードに示す。「受信レディ」信号の受信は、その持続時間中に信号を検出できない場合であっても、述べられた持続時間に媒体が占有されることを他のノードに示す。
【００５７】
媒体が使用可能である場合には、制御はステップ６０５に移り、パケットを送信する。次に、ステップ６１０中に、肯定応答がタイム・インターバル内に受信されない場合に、制御はステップ６１５に移る。本発明の代替実施形態では、ステップ６１０中に肯定応答を受信できないことを、衝突に起因する送信の失敗と同一の形で扱わない。たとえば、そのような実施形態では、ステップ６１５中に失敗が登録されない。図６に示された例示的実施形態では、ステップ６１５中に、失敗が登録され、パケットがバックオフ状態に入る。バックオフ状態によって、衝突を回避するために、パケットを再送信する前の遅延が導入される。
【００５８】
ステップ６００のテスト中に、チャネルが使用可能でない場合には、制御はステップ６１５に移る。ステップ６１５中に、ノードが、「バックオフ」状態に入り、失敗を登録し、現在ビジーのチャネルが空いた後に、現在のパケットの送信を試みる前の時間遅延を生成する。時間遅延は、パケットの優先順位レベルと、失敗した送信の試みの回数の関数である。複数の優先順位レベルを有するパケットについてこれを達成する戦略の１つを、次に説明する。しかし、本明細書に記載の戦略は、本発明の範囲に対する制限になることを意図されていない。
【００５９】
次に、ステップ６２０中に、競合ウィンドウとも称する、タイム・インターバル内のランダム遅延を生成する。すべての優先順位が同一の遅延を有する本発明の実施形態では、タイム・インターバル・サイズ（以下ではＣＷと称する）が、パケットの優先順位レベルと、そのパケットに関する前に失敗した送信の試みの回数の関数である。本発明の実施形態では、より高い優先順位のパケットが、同一の数の前の失敗を有するより低い優先順位のパケットと比較して、より小さいインターバル内で生成された遅延を有する。その代わりにまたは追加して、より高い優先順位のパケットが、より小さい最小遅延値を有する。その結果、より高い優先順位のパケットについて生成されたランダム遅延は、類似する送信失敗を経験したより低い優先順位のパケットより短くなる可能性がより大きい。たとえば、競合ウィンドウに関する下記の選択は、複数の優先順位レベルおよび失敗した送信の試みの両方を処理することができる。
【００６０】
擬似乱数整数を、区間［０、ＣＷ］上の一様分布から引き出す。ここで、競合ウィンドウ（ＣＷ）パラメータは、最小値ａＣＷｍｉｎから最大値ａＣＷｍａｘまでの範囲である。ＣＷパラメータは、ａＣＷｍｉｎの初期値をとり、ＳＴＡによる送信の試みの不成功の連続中に、最大値ａＣＷｍａｘに達するまで、増分される。ＣＷは、成功裡の送信の後、または送信が打ち切られた場合に、ａＣＷｍｉｎにリセットされる。
【００６１】
ＣＷパラメータの最小値および最大値は、バックログされたより高い優先順位のフレームが、統計的に、同様にバックログされたより低い優先順位のフレームより大きい送信の確率を有することを保証するように変更される。ＩＥＥＥ  ８０２．１ｐタグによって、最低優先順位レベルの０から最高優先順位レベルの７までの範囲にわたる８つの優先順位レベルの１つが提供される。図６の本発明の実施形態は、下記の関係による、優先順位レベルのそれぞれについて別個の組のａＣＷｍｉｎ値およびａＣＷｍａｘ値を提供する。
ａＣＷｍｉｎｉ＞ａＣＷｍｉｎｊ、ただし、優先順位レベルｉ＜優先順位レベルｊ
ａＣＷｍａｘｉ＞ａＣＷｍａｘｊ、ただし、優先順位レベルｉ＜優先順位レベルｊ
増加する優先順位レベルに対するａＣＷｍｉｎ値およびａＣＷｍａｘ値の単調減少によって、より高い優先順位のバックログされたフレームが、同様にバックログされたより低い優先順位のフレームすなわち、チャネルが空いていなかったことに起因する同数の前の送信失敗を有するフレームより高い送信の確率を有することが保証される。
【００６２】
乱数の生成の後に、ステップ６２５中に、ＳＴＡが、ステップ６２０中に得られた乱数から時間遅延を計算して、パケットを送信する将来の時刻を得る。さらに、各パケットは、有効期間（time to live）を有し、有効期間を超えた場合のパケットの処理は、リソースの浪費である。したがって、制御は、ステップ６２５からステップ６３０に移る。
【００６３】
ステップ６３０中に、パケットの送信を再試行し続けることが生産的であるかどうかに関する判定を行う。たとえば、リアルタイム送信を必要とする音声パケットの場合に、パケットを送信する将来の時刻が、パケットの有効期間を超えてはならない。その場合には、制御はステップ６３５に流れる。というのは、もはや有用でないパケットを送信する必要がないからである。その代わりに、パケットがまだ有用である場合には、制御はステップ６４０に流れて、パケットがもう一度送信の準備ができるまで待つ。待つステップの後に、制御はステップ６００に流れて、パケットの送信を再試行する。
【００６４】
上で説明した競合解決方式は、特定のステーションによって、送信を待っているパケットをキューに入れる方式と結合される。本発明の実施形態では、パケットが送信を待っている間に、さまざまなバッファ管理戦略を使用する。たとえば、ステップ６４０中に待っているパケットより高い優先順位のパケットは、より高い優先順位のパケットがより短い待ち時間を有する場合に、取って代わられたパケットがもう１つのバックオフ状態に入ることを強制される場合であっても、送信することができる。さらに、より低い優先順位を有するパケットは、より低い優先順位のパケットの有効期間が、そうでなければより低い優先順位のパケットの破棄をもたらす場合に、より高い優先順位のパケットより早く送信することができる。そのような送信は、より高い優先順位のパケットの要件を満足することを必要とする。本発明は、ローカルバッファ管理戦略のようなものによって制限されることを意図されていない。
【００６５】
本発明の例示的実施形態のもう１つの特徴は、各パケットに割り当てられた優先順位タグ値に基づく、送信用のパケットのキューイングである。最高優先順位のキューの先頭からのパケットの送信によって、異なる優先順位タグ値を有するパケットの管理のオーバーヘッドが減る。そのようなソーティングによって、より高い優先順位のパケットがその待ち期間を完了するか送信に使用可能になる前に、より低い優先順位のパケットが送信の準備ができる場合、またはより低い優先順位のパケットが衝突回避中によりよい乱数を得た場合に、より低い優先順位のパケットを送信できるようになる。さらに、複数のキューを使用することによって、無線通信および関連する障害管理が、有線ＬＡＮ上のパケットによって使用される複数優先順位レベルと効率的にインターフェースできるようになる。前に説明したように、本発明の実施形態では、より低い優先順位のトラフィックが、締め出されるのではなく、より高い優先順位のパケットが、乱数を選択する範囲の適当な操作によって、送信される可能性が高くなる。
【００６６】
本発明のもう１つの特徴は、たとえば図５および６に示された方法を実施する、ステップを実行するためのコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ可読媒体である。
【００６７】
本発明の原理を適用できる多数の可能な実施形態に鑑みて、本明細書で図面に関して説明した実施形態が、例示のみを意図され、本発明の範囲を制限するものとして解釈されてはならないことを諒解されたい。たとえば、当業者は、ソフトウェア内で示された図示の実施形態の要素を、ハードウェアで実施することができ、逆も同様であり、また、図示の実施形態を、本発明の趣旨から逸脱せずに配置および詳細において修正することができることを理解するであろう。したがって、本明細書に記載の本発明は、特許請求の範囲およびその同等物の範囲に含めることができる、そのようなすべての実施形態を企図されている。
【００６８】
特許、特許出願書、および刊行物を含む本明細書で引用されたすべての参考文献が、参照によってその全体を本明細書に組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明が常駐する例示的コンピュータ・システムを全般的に示すブロック図である。
【図２】  本発明の実施形態が機能する、一般的なコンピューティング環境の図である。
【図３】  無線リンクを介して送信されたパケットの間の不可避の衝突を示す図である。
【図４】  優先順位レベル・フィールドを有する例示的パケットを示す図である。
【図５】  要求されたＱｏＳを引き受けるためにリソースを予約する方法の例示的ステップを示す図である。
【図６】  異なる優先順位レベルおよび失敗した送信の試みを有するパケットの送信を管理する確率論的方式を使用して、衝突を回避した状態でのパケット送信を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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