(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体アクセス・プロトコルを使用して、通信ネットワーク中の複数のステーションの事前選択されたステーション・グループ間で通信するマルチキャスト通信方法であって、
ソース・ステーションからターゲット・ステーションに媒体を予約する要求メッセージを送信し、
前記ターゲット・ステーションから送信可メッセージを受信し、
前記送信可メッセージに応答して、前記ソース・ステーションが、シーケンス番号を含んだいくつかの順次データ・フレームのシーケンスを、前記ターゲット・ステーションのグループに送信するステップと、
前記送信するステップによって前記ターゲット・ステーションが正常に受信した前記順次データ・フレームの数を、前記ソース・ステーションが前記ターゲット・ステーションのグループ中の選択された前記ターゲット・ステーションにポーリングすることにより確認するステップと
前記ソース・ステーションが前記ターゲット・ステーションにバースト終りメッセージを送信し、前記ターゲット・ステーションによって受信された最後の順次データ・フレーム番号の次の番号をフレーム番号として識別するバースト終り確認メッセージを前記ターゲット・ステーションから受信して、前記媒体の予約を終了するステップとを含むマルチキャスト通信方法。
【請求項２】
請求項１に記載のマルチキャスト通信方法において、
前記媒体を予約する要求するメッセージに先んじて、
リンク・アドレスおよびローカル媒体アドレスを使用して各ステーションでローカル・アドレス・マッピングを実現することによって媒体アクセス・レベルのアドレス競合解決を実施する機構を提供するアドレス競合解決プロセスをさらに含み、したがって、二重媒体アクセス・アドレスの検出時に、前記ローカル・アドレス・テーブルが更新されて、前記ローカル・アドレス・テーブル中の新しい媒体アクセス・アドレスを使用して再マッピングすることを含むマルチキャスト通信方法。
【請求項３】
請求項１に記載のマルチキャスト通信方法において、
前記ポーリングすることにより確認するステップでは、
前記ターゲット・ステーションに個別に向けたポーリング・フレームを送信することによって、前記事前選択されたステーション・グループによって受信された順次データ・フレームの数の肯定応答を要求する第１ステップと、
前記ターゲット・ステーションからシーケンス肯定応答メッセージを受信する第２ステップと、
前記事前選択されたステーション・グループの前記ターゲット・ステーションがすべてポーリングされるまで、前記第１ステップと、前記第２ステップを繰り返すことにより確認するマルチキャスト通信方法。
【請求項４】
請求項１に記載のマルチキャスト通信方法において、
通信リンク制御手段が前記マルチキャスト通信方法を開始し、前記ターゲット・ステーションが受信した順次データ・フレームの数が、本来送信されたフレームの数よりも少ない場合に、前記バースト終り確認メッセージの受信に応答するマルチキャスト通信方法。
【請求項５】
請求項１に記載のマルチキャスト通信方法において、
前記ポーリングすることにより確認するステップは、
前記ソース・ステーションが、前記正常に受信した順次データ・フレームの数を、所定の時間内に確認できない場合、順次ポーリングを繰り返すことを含むマルチキャスト通信方法。
【請求項６】
請求項４に記載のマルチキャスト通信方法において、
前記通信リンク制御手段が、本来送信されるべき前記順次データ・フレームの残りを、
前記ターゲット・ステーションに再送信するステップを含むマルチキャスト通信方法。
【請求項７】
請求項６に記載のマルチキャスト通信方法において、
前記通信リンク制御手段が、前記媒体を予約する要求を開始させて、
前記順次データ・フレームの残りを、前記ターゲット・ステーションに再送信するステップを含むマルチキャスト通信方法。
【請求項８】
媒体アクセス・プロトコルを使用して、
媒体の予約をさせ、順次データ・フレームを送信させ、前記媒体の予約を終了させるソース・ステーションと、
前記媒体の予約をさせ、この順次データ・フレームを受信させ、前記媒体の予約を終了させる複数のターゲット・ステーションと、
を含み、事前選択されたステーション・グループの間で通信を行うマルチキャスト通信装置であって、
前記順次データ・フレームは、フレームのシーケンス番号を含み、
前記送信は、前記事前選択されたステーション・グループの中の前記ターゲット・ステーション・グループ宛てであり、
前記ソース・ステーションに、前記ターゲット・ステーションが正常に受信した前記順次データ・フレームの数を、ポーリングすることにより確認させ、
前記媒体の予約の終了は、前記ソース・ステーションが前記ターゲット・ステーションにバースト終りメッセージを送信し、前記ターゲット・ステーションによって受信された最後の順次データ・フレーム番号の次の番号をフレーム番号として識別するバースト終り確認メッセージを前記ターゲット・ステーションから受信して、前記媒体の予約を終了させることを特徴とするマルチキャスト通信装置。
【請求項９】
請求項８に記載のマルチキャスト通信装置において、前記媒体の予約の際に、
アドレス競合解決プロセス用の手段をさらに含み、前記アドレス競合解決プロセス用の手段は、
リンク・アドレスおよびローカル媒体アドレスを使用してステーションでローカル・アドレス・マッピングを実現することによって、媒体アクセス・レベルのアドレス競合解決を行い、したがって、二重媒体アクセス・アドレスの検出に応答して、前記ローカル・アドレス・テーブルが更新されて、前記ローカル・アドレス・テーブル中の新しい媒体アクセス・アドレスを使用して再マッピングされる手段を備えるマルチキャスト通信装置。
【請求項１０】
請求項８に記載のマルチキャスト通信装置において、
前記ポーリングすることによる確認は、
前記事前選択されたステーション・グループ中の前記ターゲット・ステーションに個別に向けたポーリング・フレームを送信することによって、前記ターゲット・ステーションによって正常に受信された順次データ・フレームの数の肯定応答を要求するポーリングをさせ、
前記ターゲット・ステーションからシーケンス肯定応答メッセージを受信させ、
前記事前選択されたステーション・グループの前記ターゲット・ステーションがすべてポーリングされるまで、前記ポーリングと前記シーケンス肯定応答メッセージの受信を繰り返させることに基づくマルチキャスト通信装置。
【請求項１１】
請求項８に記載のマルチキャスト通信装置において、
通信リンク制御手段がマルチキャスト通信を開始し、前記ターゲット・ステーションが正常に受信した順次データ・フレームの数が、本来送信されたフレームの数よりも少ない場合に、前記バースト終り確認メッセージの受信に応答させるマルチキャスト通信装置。
【請求項１２】
請求項８に記載のマルチキャスト通信装置において、
前記ポーリングによる確認に対して、所定の時間内で前記ソース・ステーションに受信データ・フレーム数を確認させられなかった場合、再度ソース・ステーションに確認させるマルチキャスト通信装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載のマルチキャスト通信装置において、
前記通信リンク制御手段が、本来送信されるべき前記順次データ・フレームの残りを、
前記ターゲット・ステーションに再送信させるマルチキャスト通信装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のマルチキャスト通信装置において、
前記通信リンク制御手段が、前記媒体を予約する要求を開始させて、
前記順次データ・フレームの残りを、前記ターゲット・ステーションに再送信させるマルチキャスト通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信と、その通信環境で性能を向上させるように設計された拡張および方法を有する媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルの分野にある。
【０００２】
【従来の技術】
いくつかのステーションを有する通常の無線通信ネットワーク環境では、各装置（ネットワーク・ステーション）は、ＭＡＣ層およびリンク層を有すると見なすことができ、ＭＡＣ層プロトコルおよびリンク層プロトコルの使用を必要とすることになる。リンク層は、アドレス発見、アドレス競合解決、接続セットアップ、情報データ交換、および切断のサービスの提供を担う。いくつかのネットワークでは、媒体へのアクセス権を得るのに必要なセットアップ・オーバーヘッドのために、長い待ち時間がしばしば大きな考慮事項である。通常のネットワーキング環境では、リンク層プロトコルは、データの終端間送達を確実にすることを担うことになる。これを達成するために、通常のリンク層はポーリング・プロセスを取り込むことになり、このポーリング・プロセスにより、制御フレームがソース装置とターゲット装置の間で定期的に交換されて、送信されたデータ・フレームの受信が確認される。長い待ち時間を被るネットワークでは、このタイプのポーリング・プロセスを利用することによって受けるオーバーヘッドが非常に高くつく（スループットで測定して）可能性がある。ネットワーク中にあるすべての装置の総コストを考慮すると、ネットワーク全体に対する累積効果は、さらにより高くつく。無線ネットワークでは、待ち時間は、ステーションがチャネルへのアクセス権を得るのにかかる時間によって測定することができる。
【０００３】
無線環境では、ビット・エラー率は、いずれかの特定ステーションで受信された信号の質、および受信側での信号対雑音比（ＳＮＲ）に依存する。一般にＳＮＲは、送信側から受信側までの距離、送信電力、および環境自体（例えばオープン・スペース、地理空間の特徴、その環境で使用される材料）に依存する。送信電力が固定で、所与の環境であるとすれば、いずれかの受信側でのＳＮＲは、送信側からの距離ならびに受信側での干渉レベル（例えば電力で測定して）に依存する。この干渉は、環境（例えば赤外線伝送の光源）によって、または他の端末から送信された信号によって生成される可能性がある。一般に、変調、符号化、または信号処理の技術を使用して、干渉特性に応じて受信側でのＳＮＲを改善することができる（J. PoakisおよびM. Salehiの「Communication systems Engineering」, Prentice Hall, 1994参照）。赤外線無線媒体の場合では、反復符号化に基づくプロセスが、F. Gfeller, W. Hirt, M. de Lange, Beat Weissによって「Wireless Infrared Transmission: How To Reach All Office Space」, Proceedings of IEEE VTC, Atlanta, April 1996の中で提案されている。このプロセスでは、無線チャネル中で各記号がｎ回送信される（したがって反復符号化という用語が使用される）。ｎを反復率（Ｒ）と呼ぶことにする。受信側は、ｎ個の記号を受信し、復号化決定を行う。このとき、ｎを増加させるにつれて記号を正しく受信する確率が高くなり、いずれかの受信側で所与のビット・エラー率（ＢＥＲ）または信号対雑音比（ＳＮＲ）がある場合に、ｎは、正しい記号を受信する確率が事前定義済みのレベルよりも高くなる形で求めることができる。この結果、所与の受信側で記号を事前定義済みの確率で正しく受信するのに必要とされる反復率Ｒは、受信側での干渉レベルならびに送信側からの距離に依存する。したがって、ＳＮＲが地理的配置および干渉に依存するため、受信側で所与のＢＥＲを達成するのに必要な反復率は、無線ネットワーク内のすべての接続にとって固定というわけではない。
【０００４】
無線ＣＳＭＡ／ＣＡネットワーク中の分散ＭＡＣプロトコルは、しばしば非対称ノードまたは隠れノードに悩まされる。この問題に対処する一般的なプロセスの１つは、ＲＴＳ／ＣＴＳスタイルのＭＡＣプロトコルである。ここで、いずれかの分散プロトコルまたは調整プロトコルを使用して共用媒体にアクセスする問題を考察する（M. Schwartzの「Telecommunications Networks; Protocols, Modelling and Analysis」, 1987参照）。一般に、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルの選択肢を使用するいずれかの無線端末が、媒体へのアクセスを調整する信号を送信する必要がある場合、そのような信号は、その媒体を使用するすべての端末に聞こえることが必要である。ＭＡＣプロトコル、媒体調整、または予約にとって重要な情報を運ぶいずれかの信号を、予約記号または制御記号と呼ぶことにする（制御記号は、分散ＭＡＣ中のどの無線端末からも、また、調整ＭＡＣ中の中央調整によって送信することができる）。各フレーム中にあるすべての予約記号の集合は、ＭＡＣプロトコルの規則および仕様に従うのに使用される予約情報を伝える。情報記号またはデータ記号と呼ぶ他のタイプの信号または記号もあり、これらは、高位層のプロトコル・データ・ユニットなどの情報を送信側から特定の受信側または受信側グループ（マルチキャストの場合）に転送するのに使用される。これらの記号は、どんな予約または制御の意味も持たず、したがって、共用無線媒体を使用するすべての端末に聞こえる必要はない。ここで、予約記号または制御記号が、共用媒体を使用するすべての端末には聞こえない場合、すべてのステーションがＭＡＣプロトコル規則に正しく従うことにはならず、予約信号を受信しないいずれかのステーションが、許可なくその媒体にアクセスしようとする可能性がある。この結果、衝突が起こる確率が高く、そのＭＡＣプロトコルに応じてネットワーク・スループットが低下する可能性がある。言い換えれば、予約の信頼性は、共用媒体にアクセスするすべてのステーションが予約記号を受信する確率に依存し、媒体のスループットは、予約の信頼性に依存する。このとき、ＭＡＣプロトコルの設計における重要な問題の１つは、反復率Ｒの選択である。ステーションＪでの受信記号エラー確率が事前定義済みレベル未満であるように、ステーションＩからステーションＪへの送信レートをＣ（Ｉ，Ｊ）と定義する。所与の最大送信レートＣｍａｘの場合に、Ｒ＝１であって各記号が１回だけ送信されるとすると、Ｃｍａｘ／（Ｉ，Ｊ）は、端末Ｉが記号をＪに送信するのに使用する反復率Ｒ（Ｉ，Ｊ）を定義する。反復率Ｒ（Ｉ，Ｊ）の選択に関しては、共用媒体にアクセスするすべてのステーションにすべての送信（予約およびデータ）が聞こえるように、すべての記号を最大反復符号化率で送信することを選択することができる。しかしこれは、達成可能な最低のスループットをもたらすことになる。
【０００５】
好ましい実施形態によって本明細書に述べる方法は、制御（または予約）フレーム内またはデータ・フレーム内、あるいはその両方の、すべての記号が反復率Ｒｍａｘで送信されるプロセスを提供し、反復率Ｒｍａｘは、干渉範囲内にあるすべてのステーションが高い確率で正しく記号を復号化できる十分な高さである。V. Bhargavan、A. Demers、S. Shenker、L. Zhangによって「MACAW: A Media Access Protocol for Wireless LANs」, Proceeding of SIGCOMM 94, London, England, August 1994に記述されている、送信要求（ＲＴＳ）および送信可（ＣＴＳ）に基づくランダム・アクセス・プロトコルを考慮されたい。反復符号化を使用するマルチレート通信に関する前述の考察に鑑みて、ＲＴＳパケットおよびＣＴＳパケットは反復符号化率Ｒｍａｘで送信すべきであり、それにより、無線媒体を共用するすべての端末は、そのような制御パケットまたは制御フレームを事前定義された高い確率で受信することができる。この場合の問題は、第１に、高い率で反復符号化されたＲＴＳパケットまたはＣＴＳパケットは、それらの伝送時間、したがってＭＡＣプロトコルの衝突ウィンドウを増加させ、スループットも低下させることである。さらに、バースト予約の実行によって延長された時間にわたってチャネルが予約されると、その予約に参与していない他の端末は、そのチャネルが使用中であることを知り、どんな送信も控える必要がある。予約がＲｍａｘで行われるときでも、いくつかのステーションが予約交換を取り逃がす可能性があることに留意されたい。この場合にまた、この問題を解決するためにすべての情報をＲｍａｘで送信することもできるが、これは、スループットが非常に低くなることになる。
【０００６】
この問題の解決法（米国特許第５８１８８２６号に定義されている）は、制御フレームの本体に対する反復率ＲをＲｍａｘ以下にすることである。すなわち、制御フレームの本体は、それらの宛先がその本体を高い確率で受信および復号化できるような反復率で送信される。ヘッダは常にＲｍａｘで反復符号化され、したがって、送信側の干渉範囲内にあるすべてのステーションは、高い確率でそれを受信および復号化することができる。もしＭＡＣ本体がＲｍａｘの反復符号で送信されるとすれば、それらは、ずっと長い送信時間、したがってより大きな衝突ウィンドウを有する可能性があるため、このプロセスは、スループットを向上させ、予約制御フレーム（例えばＲＴＳ／ＣＴＳ）の送信上の衝突ウィンドウを低減する。いずれかのフレーム（予約フレームまたはデータ・フレーム）の、何らかの予約特有の情報を運ぶすべてのヘッダ・フィールドは、Ｒｍａｘで反復符号化されてフレーム・ヘッダ中にある。ヘッダ中では、物理層が必要とする任意のプリアンブル（または他の任意のフィールド）に加え、以下に定義するフィールドが使用される。ソース・アドレスおよび宛先アドレスは、フレーム本体の中にあり、反復率Ｒで送信されると仮定する。フィールドは以下の通りである。
【０００７】
１．予約識別（ＲＩＤ）−このフィールドは、進行中の予約試行またはデータ交換に関連するＩＤを識別する。ＲＩＤは堅固なヘッダ中にあるため、送信ステーションが干渉する可能性のあるすべてのステーションに高い確率で聞こえる。ＲＩＤは、予約ごとに静的またはランダムな方式で定義される。すなわち、予約を開始するステーションは、宛先ステーションごとに一意的に定義された事前定義済みＲＩＤを有することもでき、各予約試行およびデータ交換の全持続時間にわたってランダムなＲＩＤを選択することもできる。ＲＩＤのもう１つの代替用法は、それをステーションのグループに対して定義するものである。この場合、同じＲＩＤを有するすべてのステーションは共通の反復率Ｒを有することになり、これにより、それらすべては、そのグループのどのメンバの送信も受信および復号化することができる。あるグループに割り当てられたＲＩＤであってそのステーションに割り当てられたものとは異なるＲＩＤを有するデータ・フレームまたは制御フレームを受信したステーションは、その送信を無視することになる。言い換えれば、どんなステーションも、物理層でそれ自体のグループに属するステーションから送信された信号と組み合おうとする。
【０００８】
２．フレーム・タイプ−このフィールドは、フレームのタイプを定義する。第１に、フレームがデータ・フレームか制御フレームかを定義する。第２に、定義された各タイプ内でフレームのサブタイプを定義する。データ・フレームの場合は、次のタイプが定義される。すなわち、（１）予約交換を使用して送信されるフレームである予約済みデータ・フレーム、および（２）完全な予約交換を経ずに送信されるフレームである予約なしデータ・フレームである。制御フレームの場合は、少なくとも次のフレーム・タイプが定義される。すなわち、送信要求（ＲＴＳ）、送信可（ＣＴＳ）、バースト終り（ＥＯＢ）、バースト終り確認（ＥＯＢＣ）、および肯定応答（ＡＣＫ）フレームである。
【０００９】
３．予約時間−このフィールドは、媒体が予約される時間量を定義する。このフィールドは、ＲＴＳとＣＴＳの両方の制御フレーム中で搬送される。データ・フレーム中で使用されるとき、これは、データ・ペイロードのサイズをバイトで記述する。これはまた、ブロック長（ＢＬ）とも呼ばれる。
【００１０】
４．反復率ＲＲは、要求ステーションがそのデータを送信するのに使用すべき最良のデータ転送率を定義する。最後に、ＲＲ＊フィールドは、データを送信するためにターゲット・ステーションによって推奨される転送率を定義する。
【００１１】
図１に示すように、このプロトコル方法は、送信要求（ＲＴＳ）および送信可（ＣＴＳ）フレーム交換に基づいて、各データ送信の開始前に媒体を予約する。このプロセスでは、ステーション（Ａ）がステーション（Ｂ）にＲＴＳを送信することになる。ステーション（Ｂ）は、ＲＴＳフレームを受信すると、ステーション（Ａ）にＣＴＳで応答する。この交換は、（Ａ）および（Ｂ）が、定義されたいくらかの期間にわたってその媒体を予約しており、次にデータを交換することになることを、他のすべてのステーションに告知する。この交換が聞こえた他のすべてのステーションは、次の期間の媒体競合まで静かにしていることが期待される。予約された期間は、予約時間（ＲＴ）と呼ばれる。予約された期間の終りは、参与している２つのステーション間のフレーム交換ハンドシェークによって告知される。ステーション（Ａ）は、バースト終り（ＥＯＢ）要求をステーション（Ｂ）に送信し、ステーション（Ｂ）は、バースト終り確認（ＥＯＢＣ）で応答する。個々のステーションは、実際に予約を勝ち取る前に複数回にわたって競合する可能性がある。ステーションが媒体を競合して待機する可能性のある時間を、競合時間と呼ぶことにする。
【００１２】
ＥＰ−Ａ−０８１８９０５は、ＲＴＳ／ＣＴＳに基づく分散媒体アクセス制御プロトコルの通信ネットワークおよび方法を開示するが、ここでは、共用媒体が第１に２つの参与ステーション用に予約されるように、階層的な形で媒体予約が行われる。他のすべてのステーションは、その参与側用に予約された時間中は静かにしている。ステーションの役割は、予約内で交換可能である。
【００１３】
ＥＰ−Ａ−０５７０２２０は、送信されるデータ・フレーム内のフレーム・シーケンス情報を調整することによって、順番の違うデータおよび肯定応答情報の送信を容易にする、シリアル・データ・ネットワーク用の肯定応答プロトコルを開示する。
【００１４】
ＵＳ−Ａ−５５８８００９は、ページング信号およびメッセージを送信する方法および装置を開示する。
【００１５】
ＵＳ−Ａ−４４２２１７１は、識別番号を含めたデータ・フレームおよび肯定応答を固定間隔で連続して伝送することを利用して、長い伝播遅延パスを介して、例えば衛星を介してステーション間で多量のディジタル・データを通信し、エラー・チェックおよび再送が必要かどうかの判定を行う方法およびシステムを開示する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の一態様によるフレームワークは、従来技術にみられる困難を克服し、多大な性能（スループットで測定して）利得を達成することのできる結合を提供する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様は、通信ネットワーク中の媒体アクセス・プロトコルを使用していくつかのステーション間で通信する方法を提供するが、この方法では、伝送媒体の予約を取るのに成功したステーションに伝送媒体アクセス権が与えられ、予約内のプロトコルによってデータ伝送検証が行われる。この方法の一実施形態では、別のステーションに通信するために媒体を予約したいと思ったネットワーク中のステーションは、通信媒体上で、その媒体を予約する要求メッセージをあるステーションからネットワーク中の受信側ステーションに送信することになる。次いで、受信ステーションである他方のステーションは、予約確認メッセージを送信し、これは予約を要求するステーションによって受信され、予約を要求するステーションは、予約確認メッセージに応答して、順番になったデータ・フレームのシーケンス（連続した番号が付いていることが好ましい）を受信側ステーションに送信する。順番になったデータ・フレームのシーケンスを送信した後、送信ステーションは、伝送終了メッセージ（バースト終りメッセージ）を受信側ステーションに送信し、受信側ステーションは、元の順序で受信されたフレームの数を識別する伝送終了確認（バースト終り確認）を送信ステーションに送信することによって、これを確認する。
【００１８】
元の順序で受信されたフレームの数を識別する、受信側ステーションからの伝送終了確認は、その順序から予期される、送信ステーションからの次のフレームを識別することによってこれを達成することが好ましい。識別された次のフレームが正しくない、すなわち送信されたシーケンス中の最後のフレームよりも１つ大きい番号以外のフレーム番号である場合（いくつかのデータが失われたか、または順番が違っていることを示す）、通信障害があったことは明らかであり、送信ステーションは、（例えばその通信機能によって）この問題に応答できることが好ましい（例えばそのハードウェアまたはソフトウェアの設計によって、例えば通信を開始する制御層またはリンク層中で、伝送終了確認の受信時に）。
【００１９】
ステーションは、順番になったデータ・フレームのシーケンスの残りが受信側に送信されるようにすることが好ましい。これに対するある手法では、通信機能は、媒体を予約する要求を開始させて、元の送信が達成されたのと同様の方式で残りを送信するように適合される。
【００２０】
本発明の別の態様は、通信用媒体を使用して、通信ネットワーク中の事前選択されたステーション・グループの間でマルチキャスト通信する方法を提供するが、この方法では、ステーション・グループとの通信を必要とするステーションが、ターゲット・ステーションに向けられた媒体を予約する要求メッセージを送信し、ターゲット・ステーションはそれに応答して、送信可メッセージを送信ステーションに送信し返し、送信ステーションは、送信可メッセージに応答して、順次データ・フレーム（フレーム番号などの順序付け情報を搬送する）を、事前選択された受信側ステーション・グループのメンバに同時に送信する。送信ステーションは、事前選択されたステーション・グループ中の選択されたステーションを（例えばそれらに個別に対処することによって）ポーリングし、選択されたステーションによって受信された順次データ・フレームの数の肯定応答を、それらのステーションに向けたポーリング・フレームを送信することによって要求する。これらのステーションは、それに応答してシーケンス肯定応答メッセージを送信し、それらは送信ステーションによって受信される。これらのステップは、事前選択されたステーション・グループ中の選択されたすべてのステーションがポーリングされるまで繰り返される。この後、送信ステーションは、媒体の予約を終了するためにバースト終りメッセージをターゲット・ステーションに送信し、ターゲット・ステーションはそれに応答して、フレームが元の順番でいくつ受信されたかを識別するバースト終り確認メッセージを送信するが、これは、送信された元の順序で受信された最後のフレームに対する、次の順のフレーム番号をバースト終り確認中に含めることによって識別することが好ましい。
【００２１】
例えば、いくつかのデータ・フレームが受信されなかったり間違った順序で受信されたりしたためにデータ伝送が首尾よく完了しなかった場合、元の順序で受信されたフレームの後に、それらのフレームに対してプロセスを繰り返すことができる。例えば、４フレームのシーケンスの最初の２フレームだけが正しい順番で受信された場合、後の２フレームは、後続の伝送予約で再送することができる。
【００２２】
本発明の別の態様では、ポーリングされるステーションから事前選択された期間内に肯定応答が受信されない場合、送信ステーションは、ポーリングされるステーションのポーリングを繰り返す。
【００２３】
本明細書中の本発明の一態様は、リンク層中で利用できる役割を無線ＭＡＣプロトコル中に取り込む。この手法が実行可能であったことは明らかでなかったが、多くの実験および開発の後、大きな利点が実現できることが後に分かった。本発明の概念はまた、長い待ち時間を被る可能性のある他のタイプのＭＡＣプロトコルにもよく適応する。しかし、ここではそれらについて詳しく述べない。本明細書で述べる方法は、ＲＴＳ／ＣＴＳに基づく通常の分散ＭＡＣプロトコルを使用して性能（スループットで測定して）を向上させるのに使用することができる。媒体が予約されれば、要求するステーションは、今度はそのデータを自由に送信することができる。後続の実用例は、このデータ交換のより効率的な方法を提供するように設計されている。
【００２４】
順次データ転送モードは、ＭＡＣが、予約内部でＭＡＣレベルの順次データ・フレームを送信し、フレームが順に首尾よく受信されたかどうかを示すフィードバックをターゲット・ステーションから即座に得ることを可能にする。これは、図２に示すようなＭＡＣ  ＳＤＡＴＡフレーム本体中のＳＥＱフィールドを使用して達成される。ターゲットＥＯＢＣ応答フレームは、ターゲット・ステーションからのシーケンス結果を搬送する。
【００２５】
グループキャスト転送モードは、グループ・マルチキャスト中の各メンバからＭＡＣユーザにターゲット・ステーション・フィードバックを即座に提供することのできる、ＭＡＣレベルの信頼性あるマルチキャスト（グループ・アドレス）データ転送プロセスを提供する。
【００２６】
アドレス競合解決プロセスは、ＭＡＣプロトコル（すなわちリンク制御プロトコル）のユーザを巻き込むことなくＭＡＣレベルのアドレス競合解決を実施する機構を提供する。ＭＡＣは、リンク・アドレスおよびローカルＭＡＣアドレスを使用してローカル・アドレス・マッピングを実現することになる。二重ＭＡＣアドレスの検出時に、ローカル・アドレス・テーブルが更新され、テーブル中の新しいＭＡＣアドレスを使用して再マッピングされる。競合解決プロセスは、上位プロトコル層から隔離され、変化のどんな自覚も持たない。
【００２７】
【発明の実施の形態】
このセクションでは、背景のところで述べた反復符号化によって分散ＣＳＭＡ／ＣＡタイプのＭＡＣプロトコルを使用する本発明の方法を説明する。この発明は、図２に詳しく示すように、いくつかの新しいフレーム・タイプ、制御フレーム、ヘッダ、およびＭＡＣ本体のフィールドを含む。
【００２８】
３つの新しいフレーム・タイプ、すなわち順次データ・フレーム（ＳＤＡＴＡ）、順次ポール・フレーム（ＳＰＯＬＬ）、および順次肯定応答（ＳＡＣＫ）フレームが、ＭＡＣプロトコルを補足するように発明された。ＳＤＡＴＡフレームには、フレームのＭＡＣ本体に新しいシーケンス・フィールドが追加されている。ＳＰＯＬＬフレームは、リモート・ユニキャスト宛先アドレス（ＤＡ）フィールドがＭＡＣ本体中に含まれる単純なヘッダである。ＳＡＣＫフレームは、ＳＰＯＬＬのＭＡＣ本体中に含まれる（ＤＡ）フィールドと同一であるべきリモート・ユニキャスト・ソース・アドレス（ＳＡ）を有する単純なヘッダである。ＳＰＯＬＬは、前に送信したデータが首尾よく順に受信されたかどうかを識別するためにリモート・ステーションをポーリングするのに使用される。ＳＡＣＫフレームは、ＰＯＬＬへのターゲット・ステーション応答を提供する。
【００２９】
ＥＯＢＣヘッダもまた修正されて、前に送信されて首尾よく順にエラーなしで受信されたデータ・フレームに対する状況をフィードバックする手段をターゲット・ステーションに提供するための新しいシーケンス（ＳＥＱ）フィールドが追加された。
【００３０】
プロセス１：順次データ転送モード
本発明の基礎は、ＭＡＣレベルで送信されるデータ・フレームに順序付け特徴を与えて、リンク層ポーリングへの依存性を低減することである。首尾よく順に受信されたフレームは、上位リンク層にすぐに確認され、ポーリング・シーケンスを必要としないことになる。長い待ち時間を被るネットワークでは、これは貴重な節約である。長い待ち時間を被らないネットワークでもなお、いくつかの性能利得を実現することになる。図３に示すこのプロセスでは、ステーション（Ａ）は、事前に定義されたＲＴＳ／ＣＴＳプロセスを使用してチャネルを競合する。このプロセスは２つのステーション間でのデータのバーストのみに適用可能なため、（Ａ）からのＲＴＳフレームのＭＡＣ本体中にある宛先フィールドは、特定のターゲット・ステーション（Ｂ）に向けられたユニキャスト・アドレスであることが必要とされる。（Ｂ）からＣＴＳを受信すると、要求ステーション（Ａ）は、（Ｂ）に順次データ（ＳＤＡＴＡ）フレームを送信し始める。（Ｂ）に送信されるＳＤＡＴＡフレームは、ＭＡＣ本体中の宛先アドレス（ＤＡ）にユニキャスト・アドレス・フィールドを使用することが必要とされる。予約バースト内の連続する各ＳＤＡＴＡフレームは、ＭＡＣ本体のＳＥＱフィールド中に増分する番号を備える。最後のＳＤＡＴＡフレームが送信された後、次いで（Ａ）は、ＥＯＢフレームを使用して予約の終了を開始する。ＥＯＢフレームを受信すると、（Ｂ）は（Ａ）にＥＯＢＣを返して、終了ハンドシェークを完了する。（Ｂ）から（Ａ）に返されるＥＯＢＣは、予約バーストの間に元のシーケンスで首尾よく受信されたフレームの数を示す新しいＳＥＱフィールドを含む。両方のステーション上のＳＥＱカウンタが、予約の終りにリセットされる。シーケンス・カウンタは、周知のどんな位置で開始してもよいが、使用される典型的な値は０または１である。ステーション（Ａ）が予約の終了時にステーション（Ｂ）に４フレームを送信することになる場合、ターゲット・ステーションは、順序から予期される次のフレームを要求ステーションに通知することになる。フレームが違う順序で受信された場合、ターゲット・ステーション（Ｂ）は、そのシーケンス・カウンタの増分を中止し、要求ステーション（Ａ）に、データがその元のシーケンスと違う順番で受信された時点から再送するように伝える。要求ステーション（Ａ）は、この情報をＭＡＣのリンク層ユーザに渡すことができる。すべてのデータ・フレームが正しく受信されたとＭＡＣのユーザに通知された場合は、もはやリモート・ステーションをポーリングしてこの情報を発見する必要はない。ポーリングの必要性は、この場合、ＥＯＢＣフレームが失われた場合だけしか必要とならない。考えられる２つの結果がステーション（Ａ）で起こる可能性がある。ＥＯＢＣフレームが（Ａ）によって受信された場合、リンク層は、どのフレームが失われたかをすぐに知ることになり、すぐにエラー回復を開始することができる。しかし、ＥＯＢＣフレームが失われた場合、リンク層は、どのフレームが首尾よく受信されたかが分からず、ポーリング・シーケンスが必要となる。この完全なプロセスは、リンク層オーバーヘッドの貴重な削減をもたらし、ステーションが媒体を競合するのに費やす時間量を削減する。
【００３１】
順次データ転送モードの場合の疑似コード説明：
0003763515.tif 000002
【００３２】
プロセス２：ＳＰＯＬＬフレームおよびＳＡＣＫフレームによるグループキャスティング
多くのネットワーキング・プロトコルは、グループ・アドレッシングまたはマルチキャスト・アドレッシング方式の概念を使用する。基本原理は、複数のステーションによって共用される固有アドレスを提供するものである。データがグループ・アドレスに送信されると、グループ・アドレス上でリッスン（ｌｉｓｔｅｎ）するすべてのステーションがデータを受信することになる。この形のアドレッシング・プロセスの背後にある主な誘因は、これによって単一の送信要求が複数のステーションに同時に聞こえるようになることである。しかし、無線プロトコル方式では、すべてのターゲット・ステーションに送信ソース装置が聞こえるかどうか確かではないことがよくある。グループキャスティングに伴う基本的な着想は、データが実際にその元の順序で首尾よく受信されたことを確認できるようにすることによって、グループ・アドレッシング（マルチキャスト）に信頼性のある転送モードを提供することである。これがすべてＭＡＣレベルで行われることは、上位プロトコル層でこのプロセスを使用しても達成できない追加の性能（スループットで測定して）利益をもたらす。グループキャスティング転送モードは、伝送がこの場合、意図された複数の受信側に関係することを除いては、順次データ転送モードと同様である。
【００３３】
図４に示すように、このプロセスでは、ソース・ステーション（Ａ）は、ターゲット装置（Ｂ）と媒体を競合および予約することになる。ターゲット・ステーション（Ｂ）は、任意選択でグループの一部であってもよい。媒体が予約されると、（Ａ）は、マルチキャスト（グループ）宛先アドレス（ＤＡ）を使用してＳＤＡＴＡフレームのバーストを送信する。このシナリオでは、（Ｂ）は、グループ・アドレス上でリッスンするグループのメンバであることが予期される。４つの順次データ・フレームを送信することとし、前述のプロセスで述べたように、ＳＥＱパラメータが連続する各ＳＤＡＴＡごとに増分される。要求ステーション（Ａ）がＳＤＡＴＡフレームのシーケンスを送信し終えると、次いで要求ステーション（Ａ）は、グループの各メンバを個別にポーリングすることに移る。要求ステーションはまた、任意選択で、グループの選択サブセットだけをポーリングすることを選択してもよい。ソース・ステーション（Ａ）が具体的なグループ・アドレスに関連付けられたすべてのリモート・ステーションを知ることができるようにするために、グループ登録プロシージャを定義する必要がある。次いで（Ａ）は、グループの個々のメンバそれぞれをポーリングすることに移る。ポーリング・プロシージャは、（Ａ）が、ＭＡＣ本体中のユニキャスト（ＤＡ）によって識別されるターゲット・ステーションにＳＰＯＬＬフレームを送信することによって完了する。ＳＰＯＬＬフレームが向けられたターゲット・ステーションは、ＳＡＣＫフレームで応答する。ＳＡＣＫフレームのヘッダは、ターゲット・ステーションからのＳＥＱフィールドを備え、この予約バースト中でターゲット・ステーションに受信されることが順序から予期される次のフレームを識別する。ＳＡＣＫフレームの本体は、応答ステーションに対する（ＳＡ）フィールドを含み、ＳＰＯＬＬフレーム中に提供された（ＤＡ）と同一である。（Ｂ）からのＳＡＣＫ応答が失われて（Ａ）で受信されない場合に対処するために、要求ステーション（Ａ）上にはタイムアウト機能が組み込まれている。このような場合、（Ａ）は、予約内でＳＰＯＬＬフレームの再送を試みて、前述のプロシージャを繰り返すことができる。（Ａ）がＳＰＯＬＬへの応答を得ようとすることのできる回数を制御するために、再試行限度が定義される。次いで、（Ａ）と次のターゲット装置との間のＳＰＯＬＬおよびＳＡＣＫの交換は、グループに含まれるあらゆるユニキャスト（ＤＡ）アドレスに対して繰り返される。グループ中のすべてのターゲット装置がポーリングされると、ソース・ステーション（Ａ）は、ＥＯＢ／ＥＯＢＣハンドシェーク終了を使用して予約を終了する。要求ステーション（Ａ）はまた、ターゲット・ステーション（Ｂ）を明示的にポーリングしてＳＥＱ結果を受信するオプション機能も有し、あるいはＥＯＢＣフレーム中のＳＥＱフィールドに依拠することもできる。ＳＥＱフィールドをＥＯＢＣ上に提供することは、予約の確立に使用されるステーションをポーリングする必要性を除去する。すべてのステーションがポーリングされ、予約が終了した後、ＭＡＣは、上位リンク層に送信済みデータの状況を報告する。すべてのステーションが意図されたデータを受信していれば、リンク層でそれ以上の処理は必要ない。しかし、データ損失が検出された場合は、リンク層は、そのエラー回復プロシージャを実施することができる。図４に示す例では、ステーション（Ａ）および（Ｃ）が４つのフレームすべてをそれらの元のシーケンスで正しく受信した状況を見ることができる。しかし、ステーション（Ｂ）は、最初の２つのフレームしか正しく受信していない。リンク層は、この場合、リンク層回復を実施するときにこの情報を使用することができる。
【００３４】
グループキャスティング・データ転送モードの場合の疑似コード説明：
0003763515.tif 000003
0003763515.tif 000004
【００３５】
プロセス３：ローカル・アドレス・マッピングによるアドレス競合検出
すべてのＭＡＣ層プロトコルは、何らかの形のアドレッシング・プロトコルを使用して、各ステーションを一意的に識別する。通常は、リンク・プロトコルが、アドレス衝突を識別してそれらを解決する手続きをとることを担うことになる。この新しい発明の利点は、ＭＡＣが上位層のリンク制御プロトコルよりも迅速かつ容易にアドレス競合を検出し解決できることである。ＭＡＣプロトコルはまた、ＭＡＣアドレスのローカル・マッピングを実現して、上位層プロトコルから動的プロセスを分離する。これによりＭＡＣは、上位層リンク・プロトコルを巻き込む必要なく、新しいＭＡＣアドレスを再割当てすることができる。
【００３６】
このプロセスで、本発明のこの態様は、ＭＡＣプロトコルがアドレス競合解決の役割を担うことを含む。ソース・ステーションは、受信した、（ＳＡ）フィールドを使用しているすべてのＭＡＣフレームをリッスンする。これらのフレームの例には、すべてのタイプのＤＡＴＡフレームおよびＳＡＣＫフレームが含まれる。（ＳＡ）が合致する値で検出され、フレームがエラーなしで（すなわちＣＲＣエラーが検出されることなく）受信された場合、競合が検出されて報告される。ＭＡＣプロトコルは、受信した、（ＳＡ）を搬送するあらゆるフレームに対してこのチェックを実施する。検出時に、ＭＡＣは、それ自体のＭＡＣアドレスに対する新しい値を再割当てし、アドレス・マッピング・テーブルを更新する。ＭＡＣステーションはまた、それが通信しているすべてのステーションにその新しいアドレスを通知する必要がある。このプロセスはまた、ネットワーク中の他のステーションを代表して二重アドレスを解決するのに適用することもできる。これは、リンク制御アドレスとＭＡＣアドレスの対を有するアドレス・マッピング・テーブルを使用して達成される。アドレス・テーブル中で識別されるものと異なるＬＣアドレスと対になる、受信されたＭＡＣアドレスは、競合の所有ステーションを識別するのに使用される。
【００３７】
以上の記述では、述べた本発明の実施形態をより完全に理解するために、疑似コードの例を提供した。目的と通信ネットワーク・ステーションに使用される装置とに応じて、疑似コードの様々な応用が当業者には明白であり、疑似コードは、ソフトウェア、マイクロ・コード、またはハードウェア実装のベースに使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  予約プロセスの図である。これは、要求ステーションとターゲット・ステーションの間で予約をセットアップして終了するプロトコル・フローを例証する。
【図２】  本発明用に作成された新しいフレーム・タイプの図である。この図は、発明された新しいＭＡＣフレームのヘッダおよび本体中で使用されるフィールドを記述する。
【図３】  ２つだけのステーション間の順次データ転送シナリオの図である。これは、要求側とターゲット・ステーションの間の予約プロセスおよび順次情報交換を表す。
【図４】  グループキャスト・データ転送の図である。これは、要求側と複数のターゲット・ステーションの間の順次データ交換を表す。
【図１】
0003763515.tif 000005
【図２】
0003763515.tif 000006
【図３】
0003763515.tif 000007
【図４】
0003763515.tif 000008