JP2007511133A - トラフィック予測を利用したＷＬＡＮ（ＷｉｒｅｌｅｓｓＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ；無線ローカルエリアネットワーク）の方法およびコンポーネント - Google Patents

Abstract

ＷＴＲＵ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｒａｎｓｍｉｔ／Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｕｎｉｔ；無線送信／受信ユニット；無線送信／受信ユニット）によって決定されるトラフィック予測の使用を含む通信方法、システムおよびコンポーネントが提供される。本発明は、このＷＴＲＵにおけるトラフィックレベルを決定することによって開始される、ＷＴＲＵとＷＬＡＮＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ；アクセスポイント）の間のＷＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ；無線ローカルエリアネットワーク）中のトラフィックを予測することによって実装されることが好ましい。トラフィック予測情報は、このＷＴＲＵによってこのＡＰへと送信され、ここで、ＷＴＲＵに対して送信されるコマンドの生成に関連してこのトラフィック予測情報を使用して、このＡＰを介してこのＷＬＡＮに対するＷＴＲＵによるアクセスの方法を制御する。ＷＴＲＵは、入場についての命令を受信し、命令を受信し実装して、このＷＴＲＵが使用するコンテンションウィンドウを調整して、データを送信するように構成されることが好ましい。

Description

本発明は、一般にＷＬＡＮ（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ；無線ローカルエリアネットワーク）に関し、詳細には、ＷＬＡＮにおける、特に８０２．１１として知られている１つまたは複数の規格ファミリに準拠したＷＬＡＮにおけるトラフィックを予測するためのシステムおよび方法に関する。

無線通信システムは、当技術分野においてよく知られている。一般に、かかるシステムは、互いの間で無線通信信号を送信し受信する通信局を備える。システムの種類に応じて、通信局は、一般的に２つの種類のＷＴＲＵ（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｔｒａｎｓｍｉｔ／ｒｅｃｅｉｖｅ ｕｎｉｔ；無線送信／受信ユニット）、すなわち基地局または加入者ユニットのうちの一方であり、この加入者ユニットは、モバイルユニットを含んでいる。

本明細書中で使用している用語、基地局は、それだけには限定されないが、この基地局が関連するネットワークに対する無線アクセスをＷＴＲＵに提供する無線環境中における基地局、ノードＢ、サイト制御装置、アクセスポイントまたは他のインターフェーシングデバイスを含んでいる。

本明細書中で使用している用語、ＷＴＲＵは、それだけには限定されないが、無線環境中で動作することが可能な、ユーザ装置、モバイル局、固定加入者ユニットまたはモバイル加入者ユニット、ページャ、あるいは他の任意の種類のデバイスを含んでいる。ＷＴＲＵは、電話、ビデオ電話、ネットワーク接続を有するインターネットレディ電話（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｒｅａｄｙ ｐｈｏｎｅ）などのパーソナル通信デバイスを含んでいる。さらに、ＷＴＲＵは、同様なネットワーク機能を有する無線モデムをもつＰＤＡやノードブックコンピュータなどの携帯型パーソナルコンピューティングデバイスを含んでいる。携帯可能であり、または他の方法で場所を変えることが可能なＷＴＲＵは、モバイルユニットと呼ばれる。一般に基地局もまたＷＴＲＵである。

一般的に、基地局のネットワークは、各基地局が、適切に構成されたＷＴＲＵと同時実行の無線通信を行うことができる場合に実現される。一部のＷＴＲＵは、互いの間で直接に、すなわち基地局を経由したネットワークを介して中継されることなしに、無線通信を行うように構成される。これは、一般にピアツーピア無線通信と呼ばれる。ＷＴＲＵが他のＷＴＲＵと通信するように構成される場合には、ＷＴＲＵは、それ自体、基地局として構成され、基地局として機能することができる。ＷＴＲＵは、ネットワーク機能もピアツーピア通信機能も共に有する複数のネットワーク中において使用するために構成されることが可能である。

ＷＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ；無線ローカルエリアネットワーク）と呼ばれる１つの種類の無線システムは、同様に装備されたＷＴＲＵとのピアツーピア通信を行うこともできるＷＬＡＮモデムを装備したＷＴＲＵと無線通信を行うように構成することが可能である。現在では、ＷＬＡＮモデムは、製造業者によって多数の従来の通信デバイスおよびコンピューティングデバイスに一体化されている。例えば、セルラ電話、携帯型個人情報端末、およびラップトップコンピュータは、１つまたは複数のＷＬＡＮモデムを付けて構築されている。

一般的にＡＰ（ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ；アクセスポイント）と呼ばれる、１つまたは複数のＷＬＡＮ基地局を有する、普及しているＷＬＡＮ環境は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従って構築される。これらのネットワークに対するアクセスは、通常、ユーザ認証手続きを必要とする。かかるシステムについてのプロトコルは、現在、ＷＬＡＮ技術分野において標準化されつつある。かかる１つのプロトコルのフレームワークが、ＩＥＥＥ８０２規格ファミリである。

ＢＳＳ（ｂａｓｉｃ ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｅｔ；基本サービスセット）は、ＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮの基本ビルディングブロックであり、これは、ＳＴＡ（ｓｔａｔｉｏｎ；局）と一般的に呼ばれるＷＴＲＵから構成される。基本的に、互いに通信しあうことが可能なＳＴＡの組は、ＢＳＳを形成することが可能である。複数のＢＳＳは、ＤＳ（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ディストリビューションシステム）と呼ばれるアーキテクチャのコンポーネントを介して相互接続されて、ＥＳＳ（ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｅｔ；拡張サービスセット）を形成する。ＡＰ（ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ；アクセスポイント）は、ＤＳサービスを提供することによってＤＳに対するアクセスを実現するＳＴＡ（Ｓｔａｔｉｏｎ；局）であり、一般に複数のＳＴＡによる、ＤＳに対する同時アクセスを可能にする。

８０２．１１規格により、複数の伝送レート（およびレート間の動的スイッチング）を使用してスループットを最適化することができるようになる。より低いレートは、より高いレートに比べて、雑音の多い環境においてより大きな範囲および／またはより良好な動作を可能にする、より堅牢な変調特性を有する。レートが高くなればなるほど、より良好なスループットがもたらされる。所与の任意の受信地域および干渉状態についての可能な最良の（最高の）レートを常に選択することが、最適化の課題になっている。

この８０２．１１規格の様々なバージョンの現在指定済みのレートについて、以下の表１に示している。

８０２．１１ｇでは、これらのレート６Ｍｂｐｓ、９Ｍｂｐｓ、１２Ｍｂｐｓ、１８Ｍｂｐｓ、２４Ｍｂｐｓ、３６Ｍｂｐｓ、４８Ｍｂｐｓ、および５４Ｍｂｐｓは、ＯＦＤＭ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；直交周波数分割変調）を使用している。このレートの選択は、システムおよびユーザのスループット、範囲、ならびに公正さの観点で、性能に影響を及ぼす可能性がある。

従来から各８０２．１１デバイスには、ただこのデバイスによってしか制御されないレート制御アルゴリズム（Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）が実装されている。特に、ＳＴＡ中におけるＵＬ（ｕｐｌｉｎｋ；アップリンク）レート制御と、ＡＰ中におけるＤＬ（ｄｏｗｎ ｌｉｎｋ；ダウンリンク）レート制御がある。レートスイッチングについてのアルゴリズムは、これらの規格によっては、仕様が指定されていない。このアルゴリズムについては、このＳＴＡ（およびＡＰ）実装形態に任されている。

ＷＬＡＮ技術の急速な出現、ならびに急増する展開およびユーザの数により、ネットワーク容量管理および輻輳回避の観点から新しい課題が創り出されてきている。本発明は、ＷＬＡＮについてのトラフィック予測の実用的な方法を実現し、したがって輻輳の可能性を低減させ、ＱｏＳ（ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ；サービス品質）を向上させるものである。

ＷＴＲＵ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｒａｎｓｍｉｔ／Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｕｎｉｔ；無線送信／受信ユニット）によって決定されるトラフィック予測の使用を含む通信方法、システムおよびコンポーネントが実現される。本発明は、このＷＴＲＵにおけるトラフィックレベルを決定することによって開始される、ＷＴＲＵとＷＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ；無線ローカルエリアネットワーク）ＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ；アクセスポイント）との間のＷＬＡＮ中のトラフィックを予測することによって実装されることが好ましい。このＷＴＲＵは、トラフィックレベル予測を含む接続要求（ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｒｅｑｕｅｓｔ）を作成するように構成されることが好ましい。この接続要求は、このトラフィックレベル予測に部分的に基づいてこの要求を評価するように構成されたＡＰに送信される。このＡＰは、さらにこの評価に応じてアクションを取るように構成される。かかるアクションは、この接続要求を受け入れ、この接続要求を拒否し、またはこの接続要求を部分的に受け入れる信号の生成および送信を含んでいる。このＷＴＲＵは、このＡＰ信号を受信し処理して、これによって、このＷＴＲＵの接続要求に応じてこのＡＰが決定するアクションに従って、このＡＰに対する通信アクセス権を取得するように構成されることが好ましい。

トラフィック予測は、異なるフェーズにおいて、例えば接続フェーズ、および送信フェーズにおいて、またアップリンクとダウンリンクの両方から、例えばＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ；アクセスポイント）側とユーザＷＴＲＵ側の両方から適用することが可能である。この予測されたトラフィック情報を用いて、このＡＰは、ユーザの入場（ａｄｍｉｓｓｉｏｎ）についてのさらにインテリジェントな決定を行うことが可能となり、このＡＰはまた、帯域幅の利用効率を増大させ、衝突を減少させることも可能となる。

このトラフィック予測方法は、ＭＡＣ（ｍｅｄｉｕｍ ａｃｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ；メディアアクセス制御）レイヤおよびアプリケーションレイヤにおいて実装して、すべてのＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルに対してこの方法を適用可能にすることが好ましい。

本発明の一態様においては、ＷＴＲＵ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｒａｎｓｍｉｔ／ｒｅｃｅｉｖｅ ｕｎｉｔ；無線送信／受信ユニット）は、トラフィック輻輳制御機構を有するＷＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ；無線ローカルエリアネットワーク）で使用されるように構成される。このＷＴＲＵは、トランスミッタ、レシーバ、および関連する処理装置を有する。この処理装置は、トラフィック予測情報を生成するように構成される。このトランスミッタは、このＷＴＲＵによって制御エンティティに対して送信される無線通信フレーム中にトラフィック予測情報を埋め込むように構成される。このレシーバは、この制御エンティティに対して送信されるトラフィック予測情報に応答する命令を含む無線通信フレームをこの制御エンティティから受信するように構成される。

このＷＴＲＵは、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠システム中で使用されるように構成され、このトランスミッタは、接続要求フレーム中にトラフィック予測情報を埋め込むように構成されることが好ましい。このレシーバは、送信される埋め込まれたトラフィック予測情報に基づいて、全面的または部分的に接続を認可しまたは拒否する応答命令を受信するように構成されることが好ましい。このＷＴＲＵが、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠システム中で動作するように構成されるときには、このトランスミッタは、ＲＴＳ（ｒｅｑｕｅｓｔ ｔｏ ｓｅｎｄ；送信要求）フレーム中にトラフィック予測情報を埋め込むように構成されることが好ましく、このレシーバは、この制御エンティティからの管理フレーム中で、コンテンションウィンドウ（ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ ｗｉｎｄｏｗ）調整命令を受信するように構成される。

このトランスミッタは、コンテンションウィンドウに基づいてデータを送信するように構成することが可能であり、このレシーバは、コンテンションウィンドウ調整命令を含むことができる命令を制御エンティティから受信するように構成することができる。かかる場合においては、このＷＴＲＵは、コンテンションウィンドウを調整するためのコンテンションウィンドウ制御機構を有し、トランスミッタは、このコンテンションウィンドウに基づいて、この制御エンティティから受信されるコンテンションウィンドウ調整命令に応答する送信を行うことが好ましい。このコンテンションウィンドウ制御機構は、デフォルトの最小コンテンションウィンドウを設定し、この制御エンティティから受信される、増大した無線通信輻輳を示すコンテンションウィンドウ調整命令に応答して、この最小コンテンションウィンドウを増大させることが好ましい。

本発明の別の態様においては、ＷＴＲＵは、ＷＬＡＮにおけるトラフィック輻輳制御機構を実装するように構成される。かかるＷＴＲＵもまた、トランスミッタ、レシーバ、および関連する処理装置を有する。このレシーバは、他のＷＴＲＵが送信する無線通信フレーム中に埋め込まれたトラフィック予測情報を検出するように構成される。この処理装置は、他の通信トラフィックデータと一緒に他のＷＴＲＵから受信されたトラフィック予測情報を評価し、応答命令を生成するように構成されることが好ましい。このトランスミッタは、他のＷＴＲＵに応答する生成された命令を含む無線通信フレームを送信するように構成されることが好ましい。

かかるＷＴＲＵは、１つのアクセスポイントＡＰとしてＩＥＥＥ８０２．１１準拠システム中で動作するように構成されることが好ましい。したがって、このレシーバは、他のＷＴＲＵから受信される接続要求フレーム中に埋め込まれたトラフィック予測情報を検出するように構成されることが好ましい。この処理装置は、他のＷＴＲＵからの接続要求フレーム中で受信されるトラフィック予測情報を評価し、それに基づいて入場認可命令、制限された入場認可命令、または入場拒否命令を生成するように構成されることが好ましい。次いで、このトランスミッタは、この生成された入場命令を他のＷＴＲＵに対して送信するように構成される。

このＡＰのトランスミッタは、複数のＷＴＲＵから受信されるトラフィック予測情報に基づいて、この処理装置が生成するデータコンテンションウィンドウ調整命令を、選択されたＷＴＲＵに送信するように構成されることが好ましい。このＡＰの処理装置は、受信されたトラフィック予測情報を評価することに関連して、選択された輻輳レベルが決定されるときに、コンテンションウィンドウサイズを増大させる命令を生成するように構成されることが好ましい。このＡＰのレシーバは、ＷＴＲＵから送信されるＲＴＳ（Ｒｅｓｕｅｓｔ Ｔｏ Ｓｅｎｔ；送信要求）フレーム中に埋め込まれたトラフィック予測情報を検出するように構成されることが好ましく、このトランスミッタは、管理フレーム中においてコンテンションウィンドウ調整命令を送信するように構成される。

本発明のさらに詳細な理解については、実施例として提供される好ましい実施形態の以下の説明から得ることができ、添付図面を参照して理解することができる。図面中で、同様な要素は、同様な番号によって示されている。

基地局、ＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ；アクセスポイント）、ＳＴＡ（Ｓｔａｔｉｏｎ；局）、ＷＴＲＵ、およびモバイルユニットという用語は、前述のその一般的な意味で使用される。本発明は、それを介して無線アクセスサービスがＷＴＲＵのために提供される１つまたは複数のネットワーク化された基地局を有する無線通信アクセスネットワーク（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｒａｄｉｏ ａｃｃｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋ）を提供するものである。本発明は、モバイルユニットまたはモバイルＳＴＡに関連して使用されるときに、これらが各基地局または他のＡＰが提供する地理的範囲の各区域を介して入り、または移動し、あるいはその両方を行うので、特に有用である。このＷＴＲＵは、８０２．１１（ａ）準拠デバイス、８０２．１１（ｂ）準拠デバイス、８０２．１１（ｇ）準拠デバイス、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）準拠デバイスなどの一体化されまたはインストールされた無線ＷＬＡＮデバイスを有して、互いに通信することが可能である。しかし、提案している本発明は、どのような無線システムにおいても適用可能である。

図１を参照すると、ＷＬＡＮが示されており、ここでＷＴＲＵは、ＮＭＳ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｔａｔｉｏｎ；ネットワーク管理局）１６などの他のネットワークインフラストラクチャと接続することが可能なＡＰ５４を介して無線通信を行う。ＡＰ５４は、ＷＴＲＵ１８、ＷＴＲＵ２０、ＷＴＲＵ２２、ＷＴＲＵ２４、およびＷＴＲＵ２６と通信を行うように示されている。これらの通信は、ＡＰ５４を介して協調し、同期化される。かかる構成はまた、ＷＬＡＮコンテキスト内の基本サービスセット（ＢＳＳ）とも呼ばれる。一般に、このＷＬＡＮシステムは、上記のレートの表に示される異なるデータレートを有するＷＴＲＵをサポートする。場合によっては、ＡＰは、８０２．１１（ｂ）準拠ＷＴＲＵや８０２．１１（ｇ）準拠ＷＴＲＵなど、複数の種類のＷＴＲＵをサポートするように構成される。

本発明者は、トラフィック予測をＡＰが有利に使用して、無線通信のフローを制御可能であることを確認している。トラフィック予測は、ＷＴＲＵからの予測されたトラフィックボリュームである。トラフィックボリュームは、この負荷、トラフィック特性、トラフィック存続期間などを含んでいる。負荷レベルの一実施例は、３つのカテゴリ、すなわち高いカテゴリ、中間のカテゴリ、低いカテゴリのうちの１つにサービスを分類することである。トラフィック特性は、例えばバースト的か、または一定かのどちらかとして選択することが可能である。トラフィック存続期間は、例えば、長期間か、または短期間かのどちらかとして指定することが可能である。

このアプリケーションレイヤにおける一実施例として、オンラインゲームをするユーザは、電子メールを定期的にチェックするユーザよりも高いトラフィックボリュームを有することになる。しかし、異なるコンピュータゲームでは、異なったデータ要求特性を有することもある。あるゲームでは、ビデオストリーミングなど比較的連続的な情報ストリームを必要とすることもある。別のゲームでは、散発的に通信すべき比較的大量のデータ、すなわちバーストデータフローを必要とすることもある。ビデオストリーミングオンラインゲームをしようとしているユーザは、高い連続的なトラフィックのトラフィック予測を行うことができる。電子メールをチェックしようとしているユーザは、低い、バースト的なトラフィックのトラフィック予測を行うことができる。

トラフィック予測を、異なる通信レイヤ間において複数の方法で取得することが可能である。送信中に、ＷＴＲＵは、この送信スループットを秒当たりの合計フレーム数として測定し、この送信スループットをこれに続く時間周期についてのトラフィック予測として使用することが可能である。ユーザが、アプリケーションを起動するときに、このアプリケーション（例えば、ウェブブラウジング、ストリーミングビデオなど）に関連するトラフィックボリュームをトラフィック予測として使用することが可能である。したがって、ＷＴＲＵの処理装置は、ＡＰが検出するために送信される通信フレーム中に埋め込むことが可能な形態で、かかるファクタに基づいてトラフィック予測情報を生成するように構成されることが好ましい。

ＷＬＡＮにおいて、ＷＴＲＵとＡＰの間のユーザ通信は、接続フェーズとして最初に決定されるように、全面的にまたは部分的にアクセス権が認可された後に行われる。この接続フェーズにおいて、このＡＰは、本発明による予測されたトラフィック情報を用いて詳しい情報に基づく決定を行うことが可能である。

現行の８０２．１１規格においては、接続要求は、ネットワークアクセスを要求するが、トラフィックプロファイルを提供することはない。本発明者らは、要求するＷＴＲＵ１８は、このＷＴＲＵが送信または受信することができるトラフィックの種類に関する情報を有することが可能であること、およびこの接続フェーズ中にＡＰ５４に対してかかる情報を提供することが有利であることを確認している。次いで、ＡＰ５４は、接続されるＲＲＭ（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；無線リソース管理）入場制御５６を使用して、このＷＴＲＵが信号で伝えるこの予測されるトラフィックに基づいてこのＷＴＲＵ１８をこのＷＬＡＮに対してどのようにして入る（ａｄｍｉｔ）ことを許すかを決定する。このプロシージャについては、図２に示し、以下で説明している。

ＷＴＲＵ１８が接続要求を開始するときに、このＷＴＲＵ１８は、図２に示す接続要求フレーム１５中で、通信するために必要なこの予測されるトラフィックと予想される時間についてＡＰ５４に通知するように構成される。このＷＴＲＵは、例えば、低レベル、中間レベル、または高レベルなど異なるトラフィックレベルを報告するように構成されることが好ましい。このＷＴＲＵはまた、例えばバースト的または連続的などのデータフロー特性をさらに報告するように構成することもできる。例えば、キーボードなどのユーザインターフェースを提供して、ユーザが、アプリケーション、例えば電子メール、ウェブブラウジング、ゲーム、ネットミーティングなどの観点からトラフィック特性を入力できるようにすることが可能である。

このトラフィック予測報告は、このネットワークの実装形態に応じて必須的またはオプション的であるようにすることが可能である。しかし、ＷＴＲＵが、接続要求においてオプション的にトラフィック予測報告を行う場合には、このＡＰ５４のＲＲＭ５６は、トラフィック予測報告を含まない要求と比べて、かかる要求に対しては選択的に定義された好ましい処理を行うように構成することができる。

ＡＰ５４がＷＴＲＵ１８からトラフィック予測報告を伴う接続要求１５を受信した後に、ＡＰ５４は、この予測に基づいてインテリジェントな決定を行うことが可能である。これを行うために、ＡＰ５４は、この受信されるトラフィック予測報告を考慮に入れることによりネットワーク輻輳を回避するようにして、ＷＴＲＵ１８に対するアクセス権を承認し、拒否し、またはＷＴＲＵ１８に対する制限されたアクセス権を認可することを決定するように構成されることが好ましい。

本発明によれば、ＷＴＲＵ１８とＡＰ５４の間のレートネゴシエーション（ｒａｔｅ ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎ）は、その接続フェーズにおいて実施することができる。ＡＰ５４は、ＡＰ５４がＷＴＲＵ１８に送信する接続応答フレーム１７中にアドミションレートを含めることが好ましい。このアドミションレートが要求レートよりも低い場合には、このＷＴＲＵは、より低いレートを受け入れることが可能かどうかを決定するように構成されることが好ましい。例えば、このＡＰは、このＡＰと通信を行うためにＷＴＲＵが使用する異なるタイプのＷＬＡＮカードについてのトラフィックプロファイルを記憶することが可能である。異なるＷＴＲＵがこれらのカードを使用することができるので、このＷＬＡＮカードは、これらの各サービスを区別する異なるグループに格付けすることが可能である。このＡＰは、異なるサービスに関してのこのトラフィックプロファイルの履歴レコードに基づいて決定を行うことが可能である。

標準の接続要求フォーマットは、８０２．１１規格ファミリ中で定義される。図３に示すように、標準の接続要求フォーマット３０は、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ；メディアアクセス制御）ヘッダ部分３２と、ＣＩＦ（Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄ；機能情報フィールド）３６を含むフレーム本体３４とを含んでいる。このＣＩＰ３６は、容量情報についてのフィールド３６ａと予約フィールド３６ｂとに分割される。ＷＴＲＵがそのトラフィックプロファイルについてＡＰに通知するためには、このＷＴＲＵは、接続要求フレーム３０のＣＩＦ３６中の「予約フィールド」３６ｂのうちの一部分３８を利用することが好ましい。

図４は、このトラフィック予測情報を使用した、この接続フェーズにおけるＡＰの意志決定プロセスの一実施例を示すものである。この実施例においては、すべてのＷＴＲＵは、同じ優先順位を有するものと想定されており、このＡＰは、高トラフィックユーザを承認するときにはより注意深く設計される。このＡＰの意志決定は、異なる実装形態においては異なったものになる可能性がある。

図４の実施例においては、ＡＰは、好ましくは、標準の接続要求フレーム３０のＣＩＦ３６中の「予約フィールド」３６ｂ中で伝えられる低予測レベル、中間予測レベル、または高予測レベルと共に、ＷＴＲＵからの接続要求を受信する。このＡＰは、この要求を処理して、この伝えられた予測、ＡＰ容量、ＡＰトラフィック負荷、および高い場合にはこの負荷がバースト的であるかどうかに基づいてこのＷＴＲＵを承認または拒否する。図４は、これらのファクタに基づいて、このＷＴＲＵを承認するか拒否するかを選択するための一実施例の判定ツリーを提供している。

本発明はまた、ＷＴＲＵを、ＡＰからの接続を取得した後にも使用することが可能な点で有利である。図５は、このトラフィック予測情報を使用して、効率的な帯域幅の利用を維持する好ましい方法を示している。このＡＰは、公正さを得るためにこの予測されたトラフィック情報に基づいてこのネットワークに対する異なるユーザのアクセスに優先順位をつける決定を行うように構成されることが好ましい。

図５の実施例において、送信準備／送信可（ＲＴＳ／ＣＴＳ）プロシージャを使用して、ＷＴＲＵからＡＰへのデータの送信を許可する。このＷＴＲＵは、ステップ４０においてＷＴＲＵが送信するＲＴＳフレーム中のそのトラフィックプロファイルについてこのＡＰに通知する。それに応じて、ステップ４２において、このＡＰは、データ送信についての存続期間を含むＣＴＳ信号を供給する。次いで、ステップ４４において、ＷＴＲＵは、このＣＴＳに従ってデータを送信し、このデータを受信した後に、ステップ４６において、このＡＰは、肯定応答信号（ＡＣＫ）を送信する。

このアクセスを変化させるメカニズムは、このＡＰが、（例えば、ＭＡＣ管理フレームを使用して）このＷＴＲＵにこのＣＷ（コンテンションウィンドウ）のサイズを変更し、またはこのバックオフタイマを変更するようにアドバイスし、それによってこのＷＴＲＵがこの媒体にアクセスすることが可能な頻度を変更するものとすることが可能である。したがって、トラフィック予測情報を決定し送信するようにこれらのＷＴＲＵを構成することに加えて、これらのＷＴＲＵは、これらのＷＴＲＵのコンテンションウィンドウを調整する命令をＡＰから受け入れる可変のコンテンションウィンドウ制御機構を用いて構成されることが好ましい。

パケットデータ伝送では、各パケットについてのランダムバックオフタイム（ｒａｎｄｏｍ ｂａｃｋｏｆｆ ｔｉｍｅ）が、一般的に０とＣＷ−１の間で一様に選択され、ここでＣＷは、そのコンテンションウィンドウ値である。ＣＷは、このパケットについての以前の送信の失敗数に依存する。最初の送信の試みにおいて、ＣＷは、値ＣＷｍｉｎ、すなわち最小コンテンションウィンドウに設定される。失敗の各送信後に、ＣＷは、一般的に最大値、ＣＷｍａｘに至るまで倍増される。正常な送信後には、ＣＷは、一般的に次のパケットに対してはＣＷｍｉｎにリセットされる。ＩＥＥＥ８０２．１１（ｂ）規格に準拠するシステムでは、ＣＷｍｉｎおよびＣＷｍａｘの値は、８０２．１１ｂにおいては３２および１０２４として指定される。

固定したＣＷｍｉｎを有するＷＴＲＵの代わりに、これらのＷＴＲＵは、このＡＰからのトラフィック制御信号に応じてＣＷｍｉｎをリセットする機能を有する比較的低いデフォルトのＣＷｍｉｎを有することが好ましい。全般的に高いトラフィック状態があるときに、ＣＷｍｉｎを増大させて、過剰な衝突およびバックオフを回避することが好ましい。他方、全般的なトラフィック状態が低いときには、これらのＷＴＲＵは、そのデフォルトのＣＷｍｉｎ設定を使用して、どの局も送信しようと試みない不必要なアイドル状態の通信時間（ａｉｒｔｉｍｅ）を回避することが好ましい。

一動作実施例が、図５に示されている。４７においてこのＡＰが輻輳を検出するとき、ステップ４８においてこのＡＰは、１つ（または複数）のある種のＷＴＲＵに対して信号を送信して、それらのコンテンションウィンドウ（ＣＷ）サイズまたはバックオフタイマを増大させる。これらのＷＴＲＵが衝突するときには、ステップ４９に示すように、これらのＷＴＲＵは、新しいＲＴＳ４０’を開始することによりもう一度送信しようと試みる前に、長い時間の間、待つことになる。このようにして、輻輳状況が軽減される。

図６は、通常の送信フェーズ中のＡＰフロー制御の一実施例を示している。図６において、ＡＰは、ＷＴＲＵｘからトラフィックプロファイルを有するＲＴＳフレームを受信し、後で使用するためにこのプロファイルを記憶する。このＡＰが輻輳していない場合、このＡＰは、ＷＴＲＵｘに対してＣＴＳフレームを用いて応答する。しかし、輻輳があるときには、このＡＰは、これらのすべてのＷＴＲＵについての記憶されたプロファイルを使用し、これらのＷＴＲＵとこのＡＰが通信して、どのＷＴＲＵが最大の帯域幅を使用しているかを決定し、このＷＴＲＵをＷＴＲＵｙとして識別する。ＷＴＲＵｘが最大の帯域幅を使用しているＷＴＲＵである（すなわち、ＷＴＲＵｘ＝ＷＴＲＵｙである）場合、このＡＰは、管理フレームを送信して、ＷＴＲＵｘのコンテンションウィンドウを増大させる。そうでない場合には、このＡＰは、ＣＴＳフレームをＷＴＲＵｘに送信し、次いで管理フレームを送信して、ＷＴＲＵｙのコンテンションウィンドウを増大させる。このＡＰフロー制御は、トラフィック予測を伴うＲＴＳを受信する以外の他の手段、例えばタイマによって始動させる（ｔｒｉｇｇｅｒ）ことが可能である。

本発明の特徴および要素については、特定の組合せにおける好ましい実施形態中において説明しているが、各特徴または要素については、（これらの好ましい実施形態の他の特徴および要素を伴わずに）単独で、あるいは本発明の他の特徴および要素を伴い、または伴わない様々な組合せの中で使用することが可能である。

ＷＬＡＮ通信を示すシステム概要図である。 本発明によるシステムの概要を示す図である。 本発明による接続要求フレーム構造を示す図である。 本発明による、接続フェーズにおいて行われるＡＰ決定の一実施例を示すフローチャートである。 本発明の動作を示すシグナリングの流れ図である。 本発明によるＡＰフロー制御の一実施例を示すフローチャートである。

Claims (22)

1. トラフィック輻輳制御機構を有するＷＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ；無線ローカルエリアネットワーク）中で使用するように構成されたＷＴＲＵ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｒａｎｓｍｉｔ／Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｕｎｉｔ；無線送信／受信ユニット）であって、
   トラフィック予測情報を生成するための処理装置と、
   前記ＷＴＲＵにより制御エンティティに対して送信される無線通信フレーム中にトラフィック予測情報を埋め込むように構成されたトランスミッタと、
   前記制御エンティティに対して送信されるトラフィック予測情報に対応する命令を含む無線通信フレームを前記制御エンティティから受信するように構成されたレシーバと
   を備えることを特徴とするＷＴＲＵ。
2. 前記トランスミッタは、接続要求フレーム中にトラフィック予測情報を埋め込むように構成され、前記レシーバは、送信される埋め込まれたトラフィック予測情報に基づいて生成される接続を、全面的または部分的に認可しまたは拒否する応答命令を受信するように構成され、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠システム中で動作するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のＷＴＲＵ。
3. 前記トランスミッタは、コンテンションウィンドウに基づいてデータを送信するように構成され、前記レシーバは、コンテンションウィンドウ調整命令を含むことができる前記制御エンティティからの命令を受信するように構成され、前記ＷＴＲＵは、前記コンテンションウィンドウを調整するためのコンテンションウィンドウ制御機構をさらに備え、前記トランスミッタは、前記コンテンションウィンドウに基づいて前記制御エンティティから受信されるコンテンションウィンドウ調整命令に応答する送信を行い、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠システム中で動作するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のＷＴＲＵ。
4. 前記コンテンションウィンドウ制御機構は、デフォルトの最小コンテンションウィンドウを設定し、増大した無線通信輻輳を示す前記制御エンティティから受信されるコンテンションウィンドウ調整命令に応答して、前記最小コンテンションウィンドウを増大させることを特徴とする請求項３に記載のＷＴＲＵ。
5. 前記トランスミッタは、ＲＴＳ（Ｒｅｓｕｅｓｔ Ｔｏ Ｓｅｎｔ；送信要求）フレーム中にトラフィック予測情報を埋め込むように構成され、前記レシーバは、前記制御エンティティからの管理フレーム中のコンテンションウィンドウ調整命令を受信するように構成され、ＩＥＥＥ８０２．１１準拠システム中で動作するように構成されることを特徴とする請求項３に記載のＷＴＲＵ。
6. ＷＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ；無線ローカルエリアネットワーク）中で使用するために、その中にトラフィック輻輳制御機構を実装するように構成されるＷＴＲＵ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｒａｎｓｍｉｔ／Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｕｎｉｔ；無線送信／受信ユニット）であって、
   他のＷＴＲＵが送信する無線通信フレーム中に埋め込まれたトラフィック予測情報を検出するように構成されたレシーバと、
   他の通信トラフィックデータと共に前記他のＷＴＲＵから受信されたトラフィック予測情報を評価し、応答命令を生成するように構成された処理装置と、
   前記他のＷＴＲＵに応答して生成された命令を含む無線通信フレームを送信するように構成されたトランスミッタと
   を備えることを特徴とするＷＴＲＵ。
7. 前記レシーバは、前記他のＷＴＲＵから受信された接続要求フレーム中に埋め込まれたトラフィック予測情報を検出するように構成され、前記処理装置は、前記他のＷＴＲＵからの接続要求フレーム中で受信されるトラフィック予測情報を評価し、それに基づいて入場（ａｄｍｉｓｓｉｏｎ）認可命令、制限された入場認可命令、または入場拒否命令を生成するように構成され、前記トランスミッタは、前記他のＷＴＲＵに対して前記生成された入場命令を送信するように構成され、アクセスポイントＡＰとしてＩＥＥＥ８０２．１１準拠システム中で動作するように構成されることを特徴とする請求項６に記載のＷＴＲＵ。
8. アクセスポイントＡＰとしてＩＥＥＥ８０２．１１準拠システム中で動作するように構成されることを特徴とする請求項６に記載のＷＴＲＵ。
9. 前記トランスミッタは、複数のＷＴＲＵから受信されるトラフィック予測情報に基づいて前記処理装置が生成するデータコンテンションウィンドウ調整命令を、選択されたＷＴＲＵに対して送信するように構成されることを特徴とする請求項８に記載のＡＰ。
10. 前記処理装置は、選択された輻輳レベルが、受信されたトラフィック予測情報を評価することに関連して決定されるときに、コンテンションウィンドウサイズを増大させる命令を生成することを特徴とする請求項９に記載のＡＰ。
11. 前記レシーバは、ＷＴＲＵから送信されたＲＴＳ（Ｒｅｓｕｅｓｔ Ｔｏ Ｓｅｎｔ；送信要求）フレーム中に埋め込まれたトラフィック予測情報を検出するように構成され、前記トランスミッタは、管理フレーム中におけるコンテンションウィンドウ調整命令を送信するように構成されることを特徴とする請求項９に記載のＡＰ。
12. ＷＴＲＵ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｒａｎｓｍｉｔ／Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｕｎｉｔ；無線送信／受信ユニット）とＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ；アクセスポイント）の間の、ＷＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ；無線ローカルエリアネットワーク）中のトラフィックを制御するための方法であって、
    前記ＷＴＲＵは、
    トラフィックレベルを決定することと、
    接続要求を作成することと、
    前記ＡＰに対して前記接続要求および前記決定されたトラフィックレベルを送信することとを備え、
    前記ＡＰは、
    前記アクセスポイントによる前記接続要求を評価することと、
    前記評価に対応する適切なアクションを前記ＷＴＲＵに対して送信することと
    を備えることを特徴とする方法。
13. 前記ＡＰが送信する前記アクションは、前記接続要求を承認することを備えることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記ＡＰが送信する前記アクションは、前記接続要求を拒否することを備えることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
15. 前記ＡＰが送信するアクションは、前記接続要求を部分的に承認し、制限されたアクセス権を前記ＷＴＲＵに認可することを備えることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
16. 前記ＷＴＲＵが送信する前記接続要求は、ＲＴＳ（Ｒｅｓｕｅｓｔ Ｔｏ Ｓｅｎｔ；送信要求）フレームの一部分として送信されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
17. 前記ＡＰがＣＴＳ(Ｃｌｅａｒ Ｔｏ Ｓｅｎｔ；送信可）を用いて接続要求に対して応答することをさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 前記ＡＰが送信する前記ＣＴＳは、存続期間データを送信して、他のＷＴＲＵに対して相対的に前記ＷＴＲＵによる前記ＡＰに対するアクセスに優先順位をつけることをさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 輻輳の検出に応じてＣＷ（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｗｉｎｄｏｗ；コンテンションウィンドウ）サイズおよびバックオフタイマのうちの一方を変更するＷＴＲＵに対する前記ＡＰの命令をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
20. 前記ＷＴＲＵがＭＡＣヘッダに続くフレーム本体の一部分としてトラフィック情報を送信することをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
21. 前記ＷＴＲＵがＭＡＣヘッダに続くフレーム本体中のＣＩＦ（Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄ；機能情報フィールド）の一部分としてトラフィック情報を送信することをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
22. 前記ＷＴＲＵは、前記ＣＩＦに対する予約部分中における前記トラフィック情報を送信することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
    

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