(57)【要約】      （修正有）【課題】無線ネットワークにおいて適応的にデータスループットを高める方法を提供する。【解決手段】該方法は、フレーム毎にタイムウィンドウを予め定義して、ネットワークにおけるアクティブノードがデータ送信前にデフォルトチャネルでシグナリング交換を行うのに使用するステップと、上述アクセスウィンドウ内で、ネットワークにおける全てのノードがデフォルトチャネルにスキップしてセンシングを行うステップと、上述アクセスウィンドウ内で、アクティブノードはデフォルトチャネルにおいてその宛先ノードとの間でアクセスしてデータ通信を行うチャネルに対してネゴシエーションを行うステップと、チャネルネゴシエーションを完成したソースノードと宛先ノードとのペアは選定した通信チャネルにスキップしてデータ通信を行うステップとを含む。【選択図】図５
2009033746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ネットワークにおいて適応的にデータスループットを高める方法であって、
フレーム毎にタイムウィンドウを予め定義して、ネットワークにおけるアクティブノードがデータ送信前にデフォルトチャネルでシグナリング交換を行うのに使用するステップと、
上述アクセスウィンドウ内で、ネットワークにおける全てのノードがデフォルトチャネルにスキップしてセンシングを行うステップと、
上述アクセスウィンドウ内で、アクティブノードはデフォルトチャネルにおいてその宛先ノードとの間でアクセスしてデータ通信を行うチャネルに対してネゴシエーションを行うステップと、
チャネルネゴシエーションを完成したソースノードと宛先ノードとのペアは選定した通信チャネルにスキップしてデータ通信を行うステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
ネゴシエーションを開始するとき、ソースノードからチャネルアクセス送信請求（ＡＲＴＳ）パケットを送信するステップと、
上述ＡＲＴＳパケットを受信した宛先ノードはチャネルアクセス送信許可（ＡＣＴＳ）パケットをソースノードに送信するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上述ＡＲＴＳパケットに宛先ノードの識別子と、チャネルネゴシエーションのためのソースノード側の情報とが含まれ、
上述ＡＣＴＳパケットにソースノードの識別子と、チャネルネゴシエーションで選定されたチャネルの番号が含まれることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
通信チャネルでデータ通信を行うステップは、データパケット伝送を行う前に送信要求パケット／受信準備完了パケット（ＲＴＳ／ＣＴＳ）の仮想チャネル検出を行う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５】
アクセスウィンドウの長さと各フレームにおけるアクティブノード数とが関連つけられていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
アクセスウィンドウの長さはアクセスメディアのノード数と正比例することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
全てのアクティブノードが既にチャネルネゴシエーションを完成したことを検出した後、上述のアクセスウィンドウステップを終了するステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ソースノードと宛先ノードとのペアは、チャネルネゴシエーションを完成した後、所定の時間内でチャネルネゴシエーション情報を受信しなかった場合、上述デフォルトチャネルでデータ通信を行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
アクセスウィンドウ期間において、各デフォルトチャネルでセンシングするアクティブノードはそれぞれのアクセス遅延タイマーをメンテナンスするステップを更に含み、
アクセス遅延タイマーの初期値は、０より大きく且つチャネルアイドル時の最大アクセス遅延以下であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ノードがデフォルトチャネルアイドルを検出した時、タイマーが計時を開始し、チャネルビジーを検出した時タイマーは初期値
【数１】
2009033746.tif 000023
に設定されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
相応するアクティブノードはその相応するアクセス遅延タイマーの初期値を経過した後、デフォルトチャネルでＡＲＴＳパケットを送信することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
デフォルトチャネルアイドルを検出した後、ＡＲＴＳパケットが上記最大アクセス遅延内にデフォルトチャネルで現れなかったら、全てのアクティブノードがデフォルトチャネルに対するアクセスを完成したと判断し、現在のアクセスウィンドウを終了することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
上述のアクセス遅延タイマーの初期値はソースノードと宛先ノードから構成されるリンクの滞留パケット数と反比例されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
後でＡＲＴＳ／ＡＣＴＳパケットを送信したノードが前のノードの送信したＡＲＴＳ／ＡＣＴＳパケットをセンシングするステップを更に含み、
上記ＡＣＴＳパケットはチャネルネゴシエーション結果を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１５】
ソースノードが選択したデータ通信チャネルにスキップする前に、上記データ通信チャネルの隠れノード保護時間として、センシングした同じチャネルにスキップするノード同士の最長パケットの送信時間長を記録するステップを更に含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１６】
ソースノードと宛先ノードが上述データ通信チャネルにスキップした後、第一時間帯で沈黙を保持し且引き続き上述データ通信チャネルをセンシングし、第二時間帯内でＲＴＳ／ＣＴＳパケットを送信して仮想チャネル検出を行って、データパケットを伝送するステップを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
上述第一時間帯は、ソースノードから上述データ通信チャネルにスキップしてから、該ソースノードがはじめて上述データ通信チャネルのビジーを検出する場合、或いは該ソースノードが継続して上述データ通信チャネルが最長パケット送信時間長だけアイドル状態にあることを検出する場合の二つの場合で先に発生する場合までの時間帯であり、第二時間帯は上述第一時間帯の終わりから該フレームの終わりまでの時間帯であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも二つのソースノードが一つの共同宛先ノードにデータを送信しようとする場合、上述の少なくとも二つのソースノード中の一つが先にデフォルトチャネルで一つのＡＲＴＳパケットを送信した後、デフォルトチャネルで又一つのＡＣＴＳ−ＴＯ−ＩＴＳＥＬＦパケットを送信することによって、宛先からノード送信するＡＣＴＳパケットを模擬することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
上述ＡＣＴＳ−ＴＯ−ＩＴＳＥＬＦパケットとＡＣＴＳパケットのフォーマットは同じであることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
ＡＣＴＳ−ＴＯ−ＩＴＳＥＬＦパケットを送信したソースノードは、ＡＣＴＳ−ＴＯ−ＩＴＳＥＬＦパケットを送信完了した後、すぐ上述データ通信チャネルにスキップし、相応するデータ伝送を行うことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線メッシュネットワークにおいてデータトラフィックがダイナミックに変動する場合に高いデータスループットを取得する方法に係り、特にメディアアクセス制御（ＭＡＣ）においてシステムのデータトラフィックによって適応的にネットワークシステムのスループットを高める方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近来、無線メッシュネットワーク（ＷＭＮ）を無線ネットワークのバックボーンにして、無線リンクを通じて各無線ＬＡＮを一つの統一されたネットワークに接続することが既に提出されている。Ｉ．Ｆ．  ＡｋｙｉｌｄｉｚとＸ．  Ｗａｎｇの発表した「Ａ  ｓｕｒｖｅｙ  ｏｎ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｍｅｓｈ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ」の論文（ＩＥＥＥ  Ｒａｄｉｏ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，  ｐｐ．  ２３−３０，  Ｓｅｐ．  ２００５を参照）ではこれについて記述している。基幹リンクで合成されたデータトラフィックの相似特徴によって、ＷＭＮ設計において、主な問題の一つはどのようにデータトラフィックのジッタがより高い場合に効率的で確実なデータ伝送を提供するかである。このような高いジッタのデータトラフィックによって無線ネットワークシステムのロードがある場合にはゼロに近くなり、ある場合には非常に大きくなる。そのため、データトラフィックがダイナミックに変動する場合により高いデータスループットを取得する必要がある。
【０００３】
現在、ＷＭＮのデータスループットを高める伝統的な方法として、ＩＥＥＥ  ８０２．１１標準のａｄ  ｈｏｃモードでマルチチャネル機能を追加することによって実現している。制御情報のシステムにおける伝送方法によって、従来の技術は二種類に分けられる。一つは個別制御チャネルに基づいてシステムデータスループットを高める方法であり、もう一つはアクセスウィンドウに基づいてシステムデータスループットを高める方法である。個別制御チャネルに基づく方法は一つの個別制御チャネルにおいて、シグナリングの伝送を行う。アクセスウィンドウを採用する方法は各フレームにおける一つの予め定義されたタイムウィンドウ内で、一つのデフォルトチャネルを通じてシグナリング交換を行う。後者に対して、該当タイムウィンドウをアクセスウィンドウ（ＡＷ）と呼ぶ。伝統のＷＭＮにおけるＭＡＣプロトコルは統一に８０２．１１ｓ類プロトコルと呼ばれ、標準化段階にある。
【０００４】
現在既存のＭＡＣ方法は主にどのようにマルチチャネルの環境でチャネル間のアクセスを協調するのか、例えば、マルチチャネル状態における隠れ端末問題に関係し、ＭＡＣプロトコルの動的に変更するトラフィックロードに対する適応能力をどのように高めるかについてはあまり注目してない。実際に、現在のＭＡＣプロトコルにおけるトラフィックロードの適応能力の不足によって、高度に動的なトラフィック環境でネットワークスループットの向上が大きく制限されている。具体的には、アクセスウィンドウに基づくプロトコルタイプに対して、ＡＷのサイズはシステムによって定義される、フレーム毎に固定された静的パラメータである。データトラフィックはフレーム毎に動的に変化しているため、該ＡＷのサイズを正確に設定することは難しい。一方、ＡＷの設定が小さ過ぎると、該アクセスウィンドウの長さが足りなくなり、引き続きのデータ伝送ウィンドウにおいて空いている時間があるにもかかわらず、本フレームのアクティブノード全てがチャネルアクセスすることができなくなる。一方、ＡＷの設定が大きすぎると、後に続くデータ伝送ウィンドウの長さが圧縮される。この場合、全てのアクティブノードがチャネルにアクセスできるが、データ伝送に必要な充分の時間が取得できない。
【０００５】
現在のプロトコルにおいて、ＡＷのサイズが静的であるため、これを利用して全てのフレームにおけるアクティブノードのアクセスとデータ伝送のニーズを満足させることができない。これによって、以上の二種類の場合ともシステムのスループットを制限する。
【０００６】
ＡＷのサイズが静的である原因以外に、現在のプロトコルの中でシステムスループットを制約する要素はチャネルアクセスとデータ伝送が時間上順番に行われることである。マルチチャネル隠れノードの問題を解決するために、アクセスウィンドウにおいてチャネルのアクセスはただいずれかデフォルトチャネルだけを占用すればいいが、既にチャネルアクセスを完成したノードもこの場合はその他のアイドルチャネルにスキップして通信することができない。アクセスウィンドウが終わった後に、全ての既にアクセスしたノードは選定されたチャネルにスキップしてデータ伝送を行うことができる。ここから分かるように、該制限によってシステムスループットを直接低減させ、特にアクセスウィンドウがより大きいとき、即ち、システムのトラフィックロードがより大きい時に顕著である。類似する問題は個別制御チャネルに基づくプロトコルにも存在する。例えば、個別制御チャネルではデータ伝送ができなく、シグナリングパケットの長さが小さい場合、制御チャネルは常にアイドル状態である。
【０００７】
以下、現在無線メッシュネットワークにおけるマルチチャネルＭＡＣプロトコルの現状について説明する。該分野の初期作業は主に制御チャネルのアクセス機制に集中されている。Ｓ．  Ｌ．  Ｗｕ，  Ｃ．  Ｙ．  Ｌｉｎ，  Ｙ．  Ｃ．  ＴｓｅｎｇとＪ．  Ｐ．  Ｓｈｅｕの発表した「Ａ  ｎｅｗ  ｍｕｌｔｉ−ｃｈａｎｎｅｌ  ＭＡＣ  ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ｗｉｔｈ  ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ  ｃｈａｎｎｅｌ  ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ  ｆｏｒ  ｍｕｌｔｉ−ｈｏｐ  ｍｏｂｉｌｅ  ａｄ  ｈｏｃ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ」の論文（ｉｎ  Ｐｒｏｃ．  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｐａｒａｌｌｅｌ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ，  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ  ａｎｄ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ  （ＩＳＰＡＮ），  ２０００を参照）における動的チャネル割当プロトコル（ＤＣＡ）では一種のオンデマンドに基づくチャネル動的割当方法を提出した。該方法は一つの専用のシグナリングチャネルを要求する。又、マルチチャネルの隠れノード問題を解決するために、各ノードは二セットの送受信機を具備することが要求され、一セットの送受信機はデータチャネルのデータ通信に使用され、もう一セットの送受信機は常にシグナリングチャネルをモニタリングする。Ｍ．  ＢｅｎｖｅｎｉｓｔｅとＺ．  Ｔａｏの発表した「Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｍｅｄｉｕｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ｆｏｒ  ＩＥＥＥ  ８０２．１１ｓ  ｍｅｓｈ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ」の論文（ｉｎ  Ｐｒｏｃ．  ＩＥＥＥ  Ｓａｒｎｏｆｆ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，  ２００７を参照）では共通制御チャネル（ＣＣＣ）プロトコルを提出した。該プロトコルでは一種の柔軟なメディアアクセス制御構造を定義し、あらゆるセットを有する送受信機（例えば、一セット、１．５セット、或いは２セット及び以上）のノードと通信するためのである。ＣＣＣプロトコルとＤＣＡプロトコルは類似するところがあるが、ＣＣＣプロトコルはシングルチャネルの環境では８０２．１１ｅにおけるＥＤＣＡモードに退化される。
【０００８】
近年来、該分野の研究重点は既にアクセスウィンドウに基づくメディア制御プロトコルに遷移し、これは該タイプのプロトコルは各ノードが一セットの送受信機を具備することのみを要求するからである。Ｊ．  Ｓｏと  Ｎ．  Ｖａｉｄｙａの発表した「Ｍｕｌｔｉ−ｃｈａｎｎｅｌ  ＭＡＣ  ｆｏｒ  ａｄ  ｈｏｃ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ：  ｈａｎｄｌｉｎｇ  ｍｕｌｔｉ−ｃｈａｎｎｅｌ  ｈｉｄｄｅｎ  ｔｅｒｍｉｎａｌｓ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｓｉｎｇｌｅ  ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ」の文章（ｉｎ  Ｐｒｏｃ．  ＡＣＭ  ＭｏｂｉＨｏｃ’０４，  Ｒｏｐｐｏｎｇｉ，  Ｊａｐａｎ，  Ｍａｙ  ２４−２６，  ２００４）ではマルチチャネルメディアアクセス制御（ＭＭＡＣ：Ｍｕｌｔｉ−ｃｈａｎｎｅｌ  ＭＡＣ）方法を提出している。該方法で、各フレームにおいて一段の固定されたアクセスウィンドウを利用して、各アクティブノード間のチャネル割当を協調する。マルチチャネルの隠れノードの問題を避けるために、データ伝送はＡＷの終わった後に発生する。このタイプの方法に対して、Ｈ．  Ｗｏｅｓｎｅｒ，  Ｊ．  Ｅｂｅｒｔ，  Ｍ．  ＳｃｈｌａｇｅｒとＡ．  Ｗｏｌｉｓｚの発表した「Ｐｏｗｅｒ−ｓａｖｉｎｇ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ  ｉｎ  ｅｍｅｒｇｉｎｇ  ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮｓ：  ｔｈｅ  ＭＡＣ  ｌｅｖｅｌ  ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ」の文章（ＩＥＥＥ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，  Ｊｕｎｅ  １９９８を参照）ではシミュレーションを通じてアクセスウィンドウのサイズの設定がシステムスループットに影響するキーとなる一つの要素だということを指摘している。
【０００９】
このような静的のアクセスウィンドウ問題を解決するために、Ｊ．  Ｍ．  Ｃｈｏｉ，Ｙ．  Ｂ．  ＫｏとＪ．  Ｈ．  Ｋｉｍの発表した「Ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｐｏｗｅｒ  ｓａｖｉｎｇ  ｓｃｈｅｍｅｓ  ｆｏｒ  ＩＥＥＥ  ８０２．１１  ＤＣＦ  ｂａｓｅｄ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ」（ｉｎ  Ｐｒｏｃ．  ＩＦＩＰ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  （ＰＷＣ０３）），  ２００３を参照）  ではＴＩＰＳプロトコルを提出し、該プロトコルによって、ＡＷのネットワークにおけるデータトラフィックに対する一定の適応性を提供できる。ＴＩＰＳプロトコルで、ＡＷウィンドウは二段に分けられる。若し、第一段でいずれかチャネルアクセス請求が提出された場合、ＡＷウィンドウは自動的に第二段の終わりまで延長され、更に多くのノードがチャネルアクセスできるようにする。逆に、若し、第一段でチャネルサクセス請求を受信しなかった場合、ＴＩＰＳは現在フレームにチャネルアクセスを必要とするアクティブノードが無いとし、ＡＷは第一段が終わったあと停止する。該プロトコルはＯＮ／ＯＦＦタイプのデータトラフィックしか区分できないため、それの提供するトラフィック適応性は限られている。
【００１０】
Ｅ．  ＪｕｎｇとＮ．  Ｖａｉｄｙａの発表した「Ａｎ  ｅｎｅｒｇｙ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ＭＡＣ  ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮｓ」の論文（ｉｎ  Ｐｒｏｃ．  ＩＥＥＥ  ＩＮＦＯＣＯＭ，  ２００２を参照）では時間を検出・センシングすることによって動的にＡＷのサイズを変更させ、更によいデータスループットの適応性能を提供する。しかし、該方法はシングルホップ、シングルチャネルのシステム、即ちＷＬＡＮだけに適用される。動的にＡＷのサイズを調整する方法とは違って、Ｊ．  Ｗａｎｇ，  Ｙ．  Ｆａｎｇ，とＤ．  Ｗｕの発表した「Ａ  ｐｏｗｅｒ−ｓａｖｉｎｇ  ｍｕｌｔｉ−ｒａｄｉｏ  ｍｕｌｔｉ−ｃｈａｎｎｅｌ  ＭＡＣ  ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ｆｏｒ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｌｏｃａｌ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ」の論文（ｉｎ  Ｐｒｏｃ．  ＩＥＥＥ  ＩＮＦＯＣＯＭ’０６，  ２００６を参照）では一種のＰＳＭ−ＭＭＡＣ方法を提出している。該方法において、ＡＷはリアルタイムにアクティブノードに対して推定を行い、推定によってパラメータを調整して、システムのデータスループットとエネルギー利用効率を高める。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、無線メッシュネットワークにおいて、データスループットが動的に変動する場合、高いデータスループットを取得する方法を提供し、適応的にＡＷのサイズを調整することによって、システムデータスループットを高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一つの側面によると、無線ネットワークにおいて適応的にデータスループットを高める方法であって、
フレーム毎にタイムウィンドウを予め定義して、ネットワークにおけるアクティブノードがデータ送信前にデフォルトチャネルでシグナリング交換を行うのに使用するステップと、
上述アクセスウィンドウ内で、ネットワークにおける全てのノードがデフォルトチャネルにスキップしてセンシングを行うステップと、
上述アクセスウィンドウ内で、アクティブノードはデフォルトチャネルにおいてその宛先ノードとの間でアクセスしてデータ通信を行うチャネルに対してネゴシエーションを行うステップと、
チャネルネゴシエーションを完成したソースノードと宛先ノードとのペアは選定した通信チャネルにスキップしてデータ通信を行うステップとを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、動的アクセスウィンドウに基づくマルチチャネルＭＡＣ方法ＭＭＡＣ−ＤＡＷＮ（ＤＡＷＮ：動的アクセスウィンドウ）を提出している。各フレームにおけるＡＷサイズと該フレームにおけるアクティブノード数とを関連付ける。アクセス遅延タイマーを採用することによって、ＡＷのサイズがフレームにおけるアクティブノード数と正比例に増える。
【００１４】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、以下に示す実施形態の説明を、以下のような添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施例を図面を参照しながら詳しく説明する。本発明に対する理解を混乱させないために、本発明にとって必要でない細部及び機能を省略する。
【００１６】
本発明において、マルチチャネルに基づくＭＡＣ（ＭＭＡＣ）方法であって、無線ネットワークにおけるデータスループットによって、動的にアクセスウィンドウを変更する方法（ＭＭＡＣ−ＤＡＷＮ）を提出した。
【００１７】
タイムウィンドウＡＷは、フレームごとに予め定義されたものであって、データ送信前にデフォルトチャネルでシグナリング交換を行うことに使用される。本実施例によって、先ず、ＡＷの効率を高めるために、適応的にＡＷのサイズを変更して、各フレームにおけるＡＷのサイズと該フレームにおけるアクティブノードの数とを関連付ける。アクセス遅延タイマーを採用することで、ＡＷのサイズがフレームにおけるアクティブノードの数と正比例に増える。データトラフィックが非常に大きい極端の状況において、ＡＷはデフォルトチャネルで全体フレームの時間を占用することができる。これによって、個別制御チャネルに基づくＭＡＣは本発明のＭＭＡＣ−ＤＡＷＮの高ロード状況での一つの特例になる。
【００１８】
又、ＭＭＡＣ−ＤＡＷＮ方法は、ＡＷ期間にデフォルトチャネルにおけるアクティブノードがチャネルアクセスすることと、その他のチャネルでデータ送信を行うこととをサポートする。このようなパラレルに発生するアクセス／伝送操作はチャネルの利用率を直接向上させることによって、システムスループットを高めた。この効果を実現するために、バックワードデフォルトチャネルセンシング技術を採用してマルチチャネルの隠れノード問題を解決する必要がある（後で記述する）。
【００１９】
マルチホップタイプの業務に対して、本実施例では滞留量に基づくアクセス優先度方法により異なるアクティブノードのＡＷに対するアクセス継続を制御する。該方法はマルチホップ業務における公平性を向上し、システム性能を高める。本実施例によって、マルチホップマルチチャネルＷＭＮの環境で先ずデータトラフィックに対する適応性性能のプロトコルを考慮する。
【００２０】
以下、図１を参照しながら本発明の実施例によるマルチチャネルＭＡＣ方法のＭＭＡＣ−ＤＡＷＮのタイミング図について説明する。図１に示すように、本発明による方法で、等間隔の指示標識（ｂｅａｃｏｎ：ビーコン）によって時間を等長の間隔に分割し、該間隔は又フレームと呼ばれる。本発明において、若しノードａがノードｂの信号を受信できれば、ノードａをノードｂの隣接ノードと呼ぶ。隣接ノードは同じ時刻に同期される。
【００２１】
図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、各フレームの開始は一段のアクセスウィンドウ（ＡＷ）と呼ばれる時間帯であり、該時間帯内で、ネットワークにおける全てのノードはあるチャネルにスキップしてセンシングを行う。簡略化するために、デフォルトチャネルをチャネル１とし（図１を参照）、普遍性を失わない。該アクセスウィンドウ内で、アクティブノード即ち送信しようとするパケットのあるノードはチャネル１でそれの宛先ノード即ちパケットを受信するノードとのデータチャネルのネゴシエーションを行う。そのネゴシエーションの結果、ソースノードと宛先ノードがあるチャネルを選定して、それをデータ通信を行う通信チャネルとする。
【００２２】
該目的を実現するために、ネゴシエーションが始まる時、ソースノードがＡＲＴＳパケットを送信する。ＡＲＴＳパケットを受信した宛先ノードは送信ソースノードにＡＣＴＳフレームを送信する。ＡＲＴＳフレームには宛先ノードの識別子、及びチャネルネゴシエーションのためのソースノード側の一部の情報（該情報内容については後で更に詳しく説明する）が含まれている。ＡＣＴＳフレームにはソースノードの識別子及びチャネルネゴシエーションで選定されたチャネル番号が含まれている。チャネルネゴシエーションが完成されたら、該ソースノードと宛先ノードはすぐそれらによって選定されたチャネルにスキップしてデータ通信を開始する。各データパケットの伝送は送信要求パケット／受信準備完了パケット（ＲＴＳ／ＣＴＳ）仮想チャネル検出から開始し、一つの宛先ノードから送信した、データパケットに対するＡＣＫ確認で終わる。
【００２３】
図１で示すように、第一ペアソースノードと宛先ノードはそれぞれのＡＲＴＳ１とＡＣＴＳ１を受信した後相応する通信チャネルを選定し（例えば、通信チャネルとしてチャネル２を選択）、チャネルネゴシエーションを完成する。その後、該ペアのソースノードと宛先ノードは選定した通信チャネル２で送信要求パケット／受信準備完了パケット（ＲＳＴ／ＣＴＳ）を送信し、仮想チャネル検出を行う。ソースノードは宛先ノードにデータＤＡＴＡ１を送信する。宛先ノードはデータＤＡＴＡ１を受信した後、データパケット受信に対する確認（ＡＣＫ）を送信する。
【００２４】
従来の技術におけるＭＭＡＣ方法と違って、本発明によるＭＭＡＣ−ＤＡＷＮ方法はメディアアクセス制御で二つの基本的な変更を行い、ＭＡＣレイヤーのトラフィックに対する適応性を強化した。先ず、ＭＭＡＣ−ＤＡＷＮにおけるアクセスウィンドウ（ＡＷ）の長さは各フレーム中のアクティブノードの数と関連つけられた変数である。アクセス遅延タイマーを導入することによって、ＡＷのサイズはアクセスメディアの数と正比例する。該適応性は既存のＭＭＡＣ方法におけるＡＷのサイズを設定する問題を避けた。又、本発明によるＭＭＡＣ−ＤＡＷＮ方法で、ＡＷは全てのアクティブノードが既にチャネルアクセスを完成したことを検出した後、停止する。そのため、チャネル１は該フレームの残り時間においてデータパケットの伝送に用いられる。例えば、図１に示すように、あるソースノードと宛先ノードとのペアがＡＲＴＳ４とＡＣＴＳ４を送信した後、ある所定の時間内でチャネルネゴシエーション情報を受信しなければ、データ通信を行っていいし、例えば、チャネルでデータＤＡＴＡ４を送信する。尚、本発明によるＭＭＡＣ−ＤＡＷＮにおけるアクセスウィンドウはデフォルトチャネルだけに作用する。即ち、伝統のＭＭＡＣ方法でデータ通信はＡＷが終わった後になってから開始できることと違って、本発明のＭＭＡＣ−ＤＡＷＮにおいて、チャネルネゴシエーションを完成したソースノードと宛先ノードとのペアはすぐ選定したチャネルにスキップしてデータ通信を行うことができる。このとき、その他のソースノードと宛先ノードとのペアはデフォルトチャネルでパラレルにチャネルネゴシエーションを行う。
【００２５】
本発明のＭＭＡＣ−ＤＡＷＮ方法はバックワードのデフォルトチャネルセンシングを採用して、マルチチャネル隠れノード問題を解決した。即ち、後でチャネルにアクセスするノードが選定した通信チャネルにスキップしてデータ通信を行う時に主動的に先に該チャネルにアクセスしたノードと衝突することを避ける。該内容は後で更に詳しく説明する。
【００２６】
図２（ａ）と図２（ｂ）は、従来のＭＭＡＣ方法と本発明のＭＭＡＣ−ＤＡＷＮ方法のチャネル利用率に対する模式図を示している。その中、図２（ａ）は、従来のＭＭＡＣでのチャネルに対する利用状況を示している。図２（ｂ）は本発明のＭＭＡＣ−ＤＡＷＮのチャネルに対する利用状況を示している。図２（ａ）において、各フレーム中のＡＷの長さは一定であり、ソースノードと宛先ノードとのペアが図２（ａ）に示すＡＷ時間帯におけるシャドウ部分の時間帯でチャネルネゴシエーションを完成した後、ＡＷ時間帯の終わりまで待ってデータ通信を開始しなければならない。しかし、図２（ｂ）で示す本発明のチャネルに対する利用状況では、チャネルネゴシエーションが終わったあと、予定時間が過ぎた後、ソースノードと宛先ノードのネゴシエーションが無いことさえ確定すれば、該チャネルを利用してデータ通信を行うことができる。このように、本発明のＭＭＡＣ−ＤＡＷＮ方法はチャネル利用率を顕著に高めることができる。
【００２７】
本発明の実施例によって、各フレームで一つの完全なメディアアクセスプロセスにはＡＷでデフォルトチャネルにアクセスする；ソースノードと宛先ノードがデフォルトチャネルでチャネルネゴシエーションを行って、データ通信を行うチャネルを確定する；選定したチャネルにアクセスしてデータ伝送を行う。以下でこのプロセスを詳細に説明する。
【００２８】
１．デフォルトチャネルへのアクセス
トラフィック適応のアクセスウィンドウを実現するために、ネットワークにおける各アクティブノードはデフォルトチャネルへのアクセスに対してタイマーに基づく優先順位付きのＣＳＭＡ（ｔｉｍｅｒ−ｂａｓｅｄ  ｐｒｉｏｒｉｔｉｚｅｄ  ＣＳＭＡ）方法を遵守する。該方法によって、ＡＷ期間において、各デフォルトチャネルでセンシングするアクティブノードはそれぞれアクセス遅延タイマーをメンテナンスしている。ネットワークにおけるあるアクティブノードｉにとって、それのアクセス遅延タイマーの初期値は一つのランダムな正数
【数１】
2009033746.tif 000003
で、
【数２】
2009033746.tif 000004
は一つの定数であり、チャネルアイドル時の最大アクセス遅延を表す。ノードはチャネルアイドルを検出した時、タイマーが計時を開始し、チャネルビジーを検出した時タイマーは初期値
【数３】
2009033746.tif 000005
に設置される。
【００２９】
実例として、タイマーはカウントダウン計時の方法を採用してもいいが、本発明はそれに限られない。具体的には、あるタイマーが０までカウントダウンした時、その相応するアクティブノードはチャネル１でＡＲＴＳパケットを送信する。このような方法を通じて、各アクティブノードは各自の
【数４】
2009033746.tif 000006
のサイズ順番にデフォルトチャネルにアクセスする。若しチャネルアイドル後の
【数５】
2009033746.tif 000007
にＡＲＴＳパケットがデフォルトチャネルで現れなかったら、全てのアクティブノードがデフォルトチャネルに対するアクセスを完成したと見なす。そのため、アクセスウィンドウは停止される。各アクティブノードのアクセス順番を制御するために、
【数６】
2009033746.tif 000008
のサイズは該ソースノードと宛先ノードで構成されるリンクの滞留パケット数
【数７】
2009033746.tif 000009
と反比例になるようにオフセットされ、以下の式（１）によって
【数８】
2009033746.tif 000010
を決定する。
【数９】
2009033746.tif 000011
【００３０】
ここで
【数１０】
2009033746.tif 000012
はリンクバッファのサイズを表し、パケットを計量単位とする。
【数１１】
2009033746.tif 000013
である。該設定を通じて、滞留パケット数がより多いリンクがより小さいアクセス遅延
【数１２】
2009033746.tif 000014
を取得する。そのため、更に早くアイドルのデフォルトチャネルに反応し、ＡＲＴＳパケット送信する。尚、
【数１３】
2009033746.tif 000015
によるランダム効果は滞留パケット数が近いリンク間アクセスチャネルの衝突を減少することができる。
【００３１】
２．チャネルネゴシエーション
アクセスウィンドウで、バックワードデフォルトチャネルセンシング方法によってチャネルネゴシエーションができる。即ち、ＡＲＴＳ／ＡＣＴＳパケットを遅く送信したノードは全ての前のその他のノードが送信したＡＲＴＳ／ＡＣＴＳパケットをセンシングすることができる。前のノードのチャネルネゴシエーション結果がＡＣＴＳパケットに含まれているため、前のノードのチャネル選択結果について後のノードは既知である。これらの前のノードのチャネル選択情報は後続のノードのチャネル選択の根拠になり、トラフィックロードの各チャネルでのバランシングを実現する。具体的には、ＡＲＴＳパケットに含まれているソースノード側情報によって、二つの方法でチャネル間のロードバランシング、即ちノードバランシングとパケットバランシングを実現することができる。ノードバランシングはＡＲＴＳパケットに何のトラフィック情報も含まれてない（例えば、現在フレームにおいて送信しようとするパケットの数）場合に適用される。この時、前のノードに最も少なく選択されたチャネルが、現在ノードにとって最高の選好性（ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）を持っている。一方、若し、ＡＲＴＳパケットにロード情報が含まれていれば、ベアリングした前のノードのパケット数が最も少ないチャネルが現在ノードにとって最高の選好性を持っている。
【００３２】
いかなる方法において、デフォルトチャネルを用いるノードロード又はパケットロードを、前のフレームの中でＡＷを減算した残りデータウィンドウが占める割合、即ちデータウィンドウとフレーム長との比で割ることによって、計算する。ソースノードは各チャネルでのロードのノード或いはパケットの数によって各チャネルに対して選好性ソートを行い、該チャネル選択選好性ソートリスト（ＣＰＬ）はＡＲＴＳパケットに含まれて宛先ノードに送信される。宛先ノードはＡＲＴＳパケットを受信した後、Ｊ．  ＳｏとＮ．  Ｖａｉｄｙａの「Ｍｕｌｔｉ−ｃｈａｎｎｅｌ  ＭＡＣ  ｆｏｒ  ａｄ  ｈｏｃ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ：  ｈａｎｄｌｉｎｇ  ｍｕｌｔｉ−ｃｈａｎｎｅｌ  ｈｉｄｄｅｎ  ｔｅｒｍｉｎａｌｓ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｓｉｎｇｌｅ  ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ」（ｉｎ  Ｐｒｏｃ．  ＡＣＭ  ＭｏｂｉＨｏｃ’０４，  Ｒｏｐｐｏｎｇｉ，  Ｊａｐａｎ，  Ｍａｙ  ２４−２６，２００４を参照）で提出した方法によってソースノードのＣＰＬとローカルのＣＰＬとを比較し、最終的に選択チャネルを確定する。選択されたチャネルの番号はＡＣＴＳパケットに含まれてソースノードに送信される。
【００３３】
３．選択チャネルへのアクセス
選択チャネルへアクセスする過程において、マルチチャネル隠れノード問題を避ける必要がある。本発明のＭＭＡＣ−ＤＡＷＮ方法では、バックワードデフォルトチャネルでのＡＲＴＳ／ＡＣＴＳパケットセンシングとＲＴＳ／ＣＴＳパケットに基づく仮想チャネル検出とを結合して該問題を解決する。具体的には、ＡＲＴＳとＡＣＴＳパケットに該リンクにおける各データパケットの送信時間長の情報、即ちパケット長さを送信レートで割る値を付加する。ソースノードが選択したデータ通信チャネルにスキップする前に、ずっと前のアクセスノードの送信したＡＲＴＳとＡＣＴＳパケットをセンシングしたため、それぞれの前のノードのパケット送信時間長はソースノードにとって既知情報である。該ソースノードはセンシングした同じチャネル（例えばチャネルｎ）にスキップするノード同士の最も長いパケット送信時間長を記録し、
【数１４】
2009033746.tif 000016
と表記する。該値はチャネルｎ上の隠れノード保護時間と呼ばれる。ソースノードと宛先ノードがチャネルｎにスキップしてから、ソースノードと宛先ノードの本フレームにおけるチャネルｎでの停留時間は二つの時間帯に分けられる。第一時間帯は遷移段階（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  ｐｈａｓｅ）と呼ばれ、ノードがチャネルｎにスキップしてから該ソースノードがはじめてチャネルｎビジーを検出するまで、或いは該ソースノードが継続してチャネルｎが
【数１５】
2009033746.tif 000017
時間長アイドル状態にあることを検出するまでの時間帯を含む。該時間帯の終点は上述の二つの場合のうち、どちらが先に発生するかによって決められる。第二時間帯は静止段階（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ  ｐｈａｓｅ）と呼ばれ、遷移段階の終わりから該フレームの終わりまでの時間帯を含む。マルチチャネル隠れノード問題を避けるために、ソースノードは第一段階で沈黙を保持し、チャネルｎを継続してセンシングする。第二段階で該ソースノードは標準的なＲＴＳ／ＣＴＳ仮想チャネル検出方法によってデータパケットの伝送を行う。
【００３４】
図３は、本発明の方法によってマルチチャネル隠れノード問題を効果的に解決することを説明する図である。図３に示すように、該実例において、該ソースノードｃと宛先ノードｄがチャネル２にスキップしようとするとき、ノードａがチャネル２で一つのデータパケットをノードｂに送信している（図１を参照）。ノードｃがノードａからより遠いため、ａの出す信号をセンシングできない。それで、ノードｃのチャネル検出結果はチャネル２がアイドルである。しかし、実際にノードｂがノードａから送信した信号を受信しているため、若しノードｃがすぐデータを送信し始める場合、ノードｃからの信号はノードｂでノードａからの信号と衝突が発生し、マルチチャネル隠れノード問題を起こす。しかし、本発明の方法によると、ノードｃは自身或いはノードｂからのＣＴＳパケットをセンシングするまで、即ち、チャネル２がビジーになるまで、或いはノードｃがチャネル２のアイドル状態が一つの隠れノードの保護時間
【数１６】
2009033746.tif 000018
ずっと継続されることを検出したときまで沈黙を保持する必要がある。該ＣＴＳパケットはノードａがノードｂに次のデータパケットを送信する前に行うＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェイクプロセスからのものである。該実例において、ノードｃの隠れノード保護時間はノードａのシングルパケットの送信時間長である。もう一つの可能性の発生はノードａがノードｂに現在パケットを送信完了した後、この二つのノード間は送信しようとするデータパケットがないので、沈黙を保持する。この時、チャネル２は実際に既にアイドルになっている。どの場合にも、隠れノード問題を避けることができる。該実例の第二段階で、ノードｃとｄとがチャネル２における前のノードのバックオフメカニズムと同期を取っているため、残りの時間内で、標準のＲＴＳ／ＣＴＳ仮想チャネル検出方法によって充分に隠れノード問題を避けることができる。
【００３５】
以上、シングルホップ場合にノードがネットワークにアクセスするプロセスについて説明した。マルチホップの無線メッシュネットワークにおいて、シングルホップのソースノードと宛先ノードとのペア以外に、一つのノードは図４（ａ）から図４（ｃ）で示す三つの状況中の一つに属する。図４（ａ）は、あるノードを複数のリンクの共同宛先ノードとすることを示している。図４（ｂ）は、あるノードを複数のリンクの共同ソースノードとすることを示す。図４（ｃ）はあるノードを中継ノードとすることを示す。
【００３６】
図４（ａ）を参照して、あるノードを複数のリンクの共同宛先ノードとする場合を説明する。図４（ａ）に示すように、ノードａとｂは同時にその共同の受信ノードｃにデータを送信しようとする。現在のフレームにおいて、ノードａがまずノードｃと接続を確立し、すでにチャネルネゴシエーションを完成したと仮定する。例えば、すでにチャネル２を選択してデータ通信を行い、ノードａとｃはすでに通信チャネル２に遷移した。ノードｂはバックワードＡＲＴＳ／ＡＣＴＳパケットに対するセンシングによって、ノードｃがすでに通信チャネル２に遷移したことをはっきり知っている。前述の方法と一致し、ノードｃと接続するために、ノードｂはまずデフォルトチャネルで一つのＡＲＴＳパケットを送信し、引き続きデフォルトチャネルで又一つのＡＣＴＳ−ＴＯ−ＩＴＳＥＬＦパケットを送信することによって本来ノードｃから送信すべきのＡＣＴＳパケットを模擬する。該ＡＣＴＳ−ＴＯ−ＩＴＳＥＬＦパケットのフォーマットはＡＣＴＳパケットのフォーマットと一致し、チャネル選択領域に含まれたのは現在ノードｃの所在チャネル即ちチャネル２である。該パケットをセンシングしたその他のノードは該パケットをＡＣＴＳパケットとして処理し、例えば、チャネル選択結果記録等の操作を実行する。ＡＣＴＳ−ＴＯ−ＩＴＳＥＬＦパケットを送信した後、ノードｂはすぐ通信チャネル２に遷移し、前に説明したＭＭＡＣ−ＤＡＷＮ方法における選択したチャネルへアクセスするステップによってノードｃに対してデータ伝送を行う。この場合、各リンクが全て同じフレームにおいてデータ伝送を行うため、高いデータスループットとより低いパケット遅延が実現できる。
【００３７】
以下、図４（ｂ）を参照して、あるノードを複数のリンクの共同ソースノードとする場合を説明する。図４（ｂ）に示すように、ノードａはノードｂとｃに同時にデータを送信する必要がある。この場合に簡単な観察を通じて、ＭＭＡＣ−ＤＡＷＮ方法によると、リンクａ→ｂとリンクａ→ｃの通信とは同じフレームで行うことができないことがわかる。一般性を失わないために、リンクａ→ｂが現在のフレームで先ず接続されたと仮定する。この場合、ノードａは現在フレームにおいてノードｃと接続できない。説明すべきことは、ノードｃは受信ノードであるため、ノードａがｃと接続する前に、ノードｃはノードａがそれにデータを伝送しようとすることを知らない。しかし、ＭＭＡＣ−ＤＡＷＮ方法で、各アクティブソースノードがＡＷにアクセスする順番と各リンク上の滞留パケット数が反比例するが、リンクａ→ｂが本フレームでパケットの伝送を行うことにより滞留パケットの数が減少されるため、次のフレームでノードａは先にノードｃと接続を確立する可能性があり、即ちリンクａ→ｂでなく、リンクａ→ｃであり、ノードｃにパケットを送信することができる。これから分かるように、ＭＭＡＣ−ＤＡＷＮ方法は分散型の方法で共有ソースノードが複数リンク間で交互に行うパケット伝送を実現した。又、このようなリンク間で交互にパケットを伝送する方式はシステムスループットに何の損失も持ってこないが、パケットの平均遅延を増やすことが観察によって実証された。
【００３８】
以下、図４（ｃ）を参照して、あるノードをネットワークにおいて中継ノードとする場合を説明する。図４（ｃ）に示すように、ノードｂはノードａとｃの中継ノードであり、即ちノードｂはリンクａ→ｂの宛先ノードであり、リンクｂ→ｃのソースノードである。本発明のＭＭＡＣ−ＤＡＷＮ方法のこの場合での動作は、前述の二つの場合の総合である。具体的には、若し、現在フレームにおいて、リンクｂ→ｃが先にデフォルトチャネルにアクセスすると、ノードａは依然として該フレームでノードｂと通信を行うことができ、即ち図４（ａ）を参照して説明した場合と同様に、リンクａ→ｂは同じフレームでチャネルアクセスすることができる。逆に、若しリンクａ→ｂが先にデフォルトチャネルにアクセスすると、ノードｂは本フレームでノードｃと接続できない。このような場合、図４（ｂ）を参照して説明した場合と同様に、リンクｂ→ｃは次のフレームでパケット伝送を行う。
【００３９】
以上の説明から分かるように、マルチホップアプリケーションシーンでＭＭＡＣ−ＤＡＷＮ方法は、システムの高いスループットをとてもよく保持できるが、パケットの毎段リンクの平均遅延を増やす。
【００４０】
以下、図５を参照して、無線ネットワークで適応的にデータスループットを高める方法のフローを説明する。該当フローはネットワークにおけるノードがビーコン信号を受信し、新しいフレームを送信することから始まる。先ず、ステップＳ５０１において、ネットワークにおけるノードはデフォルトチャネルをセンシングし、シグナリング交換を行う。次に、ステップＳ５０２において、本ノードに送信しようとするデータパケットがあるかどうかを判断する。若し、ステップＳ５０２で送信しようとするデータパケットがあると判断したら、フローはステップＳ５０３に入る。ステップＳ５０３において、データパケットを送信しようとするソースノードと宛先ノードとの間でネゴシエーションを行い、ソースノードからチャネルアクセス送信請求（ＡＲＴＳ）パケットを送信する。その後、上述ＡＲＴＳを受信した宛先ノードはステップＳ５０４でソースノードにチャネルアクセス送信許可（ＡＣＴＳ）パケットを送信し、これにより、ソースノードと宛先ノード間でチャネルネゴシエーションを行う。次に、ステップＳ５０５において、チャネルネゴシエーションを完成したソースノードと宛先ノードはネゴシエーションしたチャネルにスキップする。その後、ステップＳ５０６において、ソースノードと宛先ノードはＲＴＳ／ＣＴＳ／ＤＡＴＡ／ＡＣＫのプロセスに基づいてデータ伝送を行う。一方、ステップＳ５０２で本ノードに送信しようとするデータパケットがないと判断した場合、フローはステップＳ５０７に入り、受信したＡＲＴＳパケットに含まれている宛先アドレスと自分のアドレスが一致するかを判断することによって、受信しようとするパケットがあるか無いかを判断する。ステップＳ５０７で受信しようとするパケットがあると判断した場合、フローはステップＳ５０８に入る。ステップＳ５０８において、自分がデータパケットを受信すると判断したノードはデータパケットを送信しようとするソースノードとチャネルネゴシエーションを行い、ソースノードにＡＣＴＳを送信することによって、ソースノードと宛先ノードとの通信チャネルを確定する。ステップＳ５０９において、チャネルネゴシエーションを完成したソースノードと宛先ノードはネゴシエーションしたチャネルにスキップする。その後、ステップＳ５１０において、ソースノードと宛先ノードはＲＴＳ／ＣＴＳ／ＤＡＴＡ／ＡＣＫのプロセスに基づいてデータ伝送を行う。
【００４１】
又、若しステップＳ５０７で自分の受信しようとするデータパケットがないと判断した場合、フローはステップＳ５１１に入り、チャネルのアイドル継続時間がチャネルアイドルの最大アクセス遅延
【数１７】
2009033746.tif 000019
に達したかを判断する。若し、チャネルアイドルが最大アクセス遅延に達してなかったら、フローはステップＳ５０１に戻って、デフォルトチャネルについて引き続きセンシングする。若し、ステップＳ５１１でチャネルアイドルが既に最大アクセス遅延に達したと判断すると、フローはステップＳ５１２に入り、該アクセスウィンドウを終了し、デフォルトチャネルをデータ伝送に使用する。
【００４２】
図６乃至９は、本発明による適応的にデータスループットを高める方法と従来のＭＭＡＣ方法とを比較した技術効果の比較図である。これらの図は本発明のＭＭＡＣ−ＤＡＷＮ方法がシングルホップの無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）とマルチホップネットワークにおける性能を示している。ＷＬＡＮの場合に、エリア内に５０ペアのソースノードと宛先ノードを設け（全体ノード数は１００）、且つ任意の一つのノードはその他のノードの送信範囲内にあり、即ち、ノード間でお互いに相手方の送信する信号が受信できると仮定する。システムの利用可能なチャネル数を５とし、各フレーム長さを１０ｍｓとし、各フレームに１００個のタイムスロットが含まれ、遅延タイマーの最大遅延パラメータは
【数１８】
2009033746.tif 000020
であると仮定する。
【００４３】
データパケットの伝送に対して、一回の見事なＲＴＳ＋ＣＴＳ＋ＤＡＴＡ＋ＡＣＫ交換プロセスが１０個タイムスロットを占用すると設定する。ＡＷにおけるデフォルトチャネルへのアクセスに対して、一回の見事なＡＲＴＳ＋ＡＣＴＳハンドシェイクプロセスが２個タイムスロットを占用すると設定する。又、式（１）によってアクティブノードのチャネルアクセス遅延を与える。式（１）の各パラメータ設定は以下のとおりである。
【数１９】
2009033746.tif 000021
【数２０】
2009033746.tif 000022
は同じ確率で以下の数値中の任意の一つを取る：０、０．００５、０．０１、０．０１５、０．０２、０．０２５、０．０３、０．０３５。該設定は、実際にＡＷにおいて各タイムスロットを更に２００個のサブタイムスロットに細分化したことに相当し、各サブタイムスロットは一つのＡＲＴＳパケットのアクセス可能な時刻である。一つのＡＲＴＳフレームが現在のタイムスロットで送信されたら、デフォルトチャネルは次のタイムスロットが終わるまでにビジーチャネルと見なされる。マルチホップネットワーク場合で、エリア内に３０個のノードがあると設定し、ランダムに３０個のノードから５０ペアソースノードと宛先ノードリンクを選出する。このように、あるノードは異なるリンクでのソースノード、宛先ノード、或は中継ノードに繰り返して選択され、前に説明した三種マルチホップアプリケーションにおけるノード状況がランダムに現れる。
【００４４】
ＷＬＡＮのアプリケーションシーンにとって、システム指標はネットワークのスループットとパケットの平均遅延に関連する。マルチホップのアプリケーションシーンにとって、システム性能指標は主にネットワークリンクとスループット（シングルリンクでのスループットの総和）とシングルリンクのパケット平均遅延に関連する。
【００４５】
図６、７は、ＷＬＡＮの場合、本発明のＭＭＡＣ−ＤＡＷＮ方法と従来のＭＭＡＣ方法とによるシステムスループットとパケット平均遅延をそれぞれ示している。ここで、単位のトラフィックロードは、リンク毎、フレーム毎に生じる一つのデータパケットと定義されるか、或は５０パケット／フレームの集成トラフィックに相当する。一つの所定のトラフィックロードに対して、ＭＭＡＣ方法の性能が主に設定したＡＷのサイズによるため、全ての可能なＡＷサイズを走査（ｔｒａｖｅｒｓａｌ）することによって、所定のロードで最大スループットが得られる最適ＡＷサイズを探し、それを該トラフィックでの最適ＡＷと定義する。
【００４６】
図６に示すように、より低いトラフィックロードの場合（０．４単位未満）、二つの方法によるネットワークスループットは類似する。しかし、より高いトラフィックの場合（０．４単位より大きい）で、ＭＭＡＣ−ＤＡＷＮ方法によるスループットは従来のＭＭＡＣ方法のスループットより遥かに大きい。図６からわかるように、最大スループットゲインが約４０％程度（トラフィックが０．６単位より大きくなった後、該ゲインが取得できる）である。トラフィックゲインの顕著な増加はＭＭＡＣ−ＤＡＷＮの強いトラフィック適応特性から得たことを、前述の図２から容易に理解できる。又、図６からわかるように、前述したパラメータの場合でトラフィックロードが０．４単位より大きくなった後、ＭＭＡＣ方法の最適ＡＷサイズは約４０個タイムスロット程度である。簡単化のために、ＭＭＡＣ方法におけるＡＷを４０個タイムスロットに固定する。図７からわかるように、本発明のＭＭＡＣ−ＤＡＷＮ方法において、パケットの平均遅延は伝統ＭＭＡＣ方法における遅延より小さく、特にトラフィックロードが大きい場合に更に顕著である。該特性はＭＭＡＣ−ＤＡＷＮ方法がスループットを高めたことから理解できる。各フレームにおいてＭＭＡＣ−ＤＡＷＮ方法により更に多くのデータパケットが伝送され、それによってシステム中の滞留パケット数が減少され、各パケットの待ち時間が減少される。
【００４７】
図８、９は、マルチホップアプリケーションシーンでのスループットとパケット平均遅延の性能曲線をそれぞれ示している。図８に示すように、本発明のＭＭＡＣ−ＤＡＷＮ方法はマルチホップアプリケーションにおいてシングルホップＷＬＡＮと相当するリンクとスループットを提供できる。これに比べて、マルチホップアプリケーションで従来のＭＭＡＣ方法のスループットは顕著に劣化される。この効果によってマルチホップ場合におけるＭＭＡＣ−ＤＡＷＮのスループットの最大ゲインは５０％に近い。又、図９で示すシングルリンクのパケット平均遅延は二つの方法ともＷＬＡＮアプリケーションより増えた。前のマルチホップアプリケーションに対する検討で提出したように、該遅延の増加は同じソースノードを共有する複数のリンクが異なるフレームで交互にデータ送信を行うことによって起こったのである。一方、図９に示すように、マルチホップアプリケーションでＭＭＡＣ−ＤＡＷＮ方法のパケット平均遅延はＭＭＡＣ方法での遅延より顕著に小さく、トラフィックロードがより大きい時、該遅延の改善は更に顕著である。
【００４８】
ここまで、本発明について好ましい実施例を合わせて説明した。当業者であれば本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、様々な変更、交換及び追加を行ってもよいことが理解されるはずである。そこで、本発明の範囲は前記特定の実施例に限られるものと理解してはならず、添付した請求項の範囲によって限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施例によるマルチチャネルＭＡＣ方法のＭＭＡＣ−ＤＡＷＮのタイミング図である。
【図２】フレームにおいてＡＷがネットワークのデータトラフィックによって変更することを示す図である。
【図３】マルチチャネル隠れノードを説明する図を示す。
【図４】マルチホップ無線メッシュネットワークにおいてソースノードと宛先ノードの相互関係を説明する図を示す。
【図５】無線ネットワークで適応的にデータスループットを高める方法のフローチャートである。
【図６】本発明による適応的にデータスループットを高める方法のシミュレーション図を示す。
【図７】本発明による適応的にデータスループットを高める方法のシミュレーション図を示す。
【図８】本発明による適応的にデータスループットを高める方法のシミュレーション図を示す。
【図９】本発明による適応的にデータスループットを高める方法のシミュレーション図を示す。
【図１】
2009033746.tif 000024
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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