JP3881385B2 - 無線ａｔｍ用媒体アクセス制御（ｍａｃ）プロトコル - Google Patents

Description

発明の背景
１．発明の分野
この発明は、一般的には、無線ネットワークまたは最小のターンアラウンド・タイムを必要とする他のネットワークに特に関連した、通信ネットワークおよびプロトコルに関する。この発明は、提供される特徴を代替のプロトコルにも同様に適用することができるが、無線ＡＴＭ用の制御プロトコルを特に取り扱う。
２．従来技術の検討
現在、通信ネットワークは、装置間を電線またはケーブルによって相互接続し、これらの電線およびケーブルに沿ってメッセージを送信するプロトコルに従って各装置を動作させることによって形成される。場合によっては、このようなネットワークの一部は、ノード間で電波または赤外線周波数信号を使用する無線接続として実現されることがある。このような無線接続はポイントツーポイントであり、各末端部には単一の通信装置を有し、それぞれは同一の地理的領域において互いに他の装置とは異なる周波数に調整されている。
他方、無線ネットワークは、たとえば電波周波数信号を使用し、装置間の物理的な接続を伴うことなく形成される。ネットワーク上の各装置は同じ周波数に調整され、各装置はこの共通の周波数でメッセージを送信するプロトコルに従って動作する。このプロトコルは、ネットワークのすべての装置間の通信を可能にしてもよいし、あるいは、このプロトコルは、各装置が主装置とのみ通信するように制限してもよい。無線ネットワークは、電線またはケーブルを各装置に通すことを不要にすることによって、有線ネットワークを超える重要な論理的利点を提供する。
マルチメディア技術の利用可能性の増加および情報アクセスに対する要求の増加に伴って、住宅ベースまたはビジネス・ベースの構内通信網（ＬＡＮ）についてのマーケットのポテンシャルが増大している。無線ネットワークのインストールおよび拡張の容易性が、無線ＬＡＮに対する大きな要求を生成していることは確かである。たとえば、中央基地局は、音声、ビデオおよびデータを含む無線サービスを家庭内のすべての通信装置に提供することができ、あるいは、無線基地局は、オフィスのすべての携帯用コンピュータまたは大学構内のすべてのコンピュータ間の通信を提供することができる。一方、首尾よく行うためには、これらの無線ネットワークで使用される技術およびプロトコルは、有線ネットワークのそれらと同等のものよりあまり劣っていてはならず、それらは、既存のネットワークとの互換性、特にサービスおよび管理基準の点についての互換性を提供できるものでなければならない。
過去１０年間に、プロトコルは、ネットワーク内における通信装置の情報の転送を効果的および効率的に管理するために開発されてきた。これらのネットワーク・プロトコルの開発の根底にある前提は、有線ネットワークのインフラのものであった。無線ネットワークでは、有線ネットワークのプロトコルが開発された仮定は、もはや妥当でないこともある。既存のプロトコルのほとんどは、機能的には無線ネットワークに拡張可能ではあるが、それらの有効性および効率は、装置間の直接接続がないことにより不利に影響することもある。
さらに、携帯用のバッテリ電源型装置の存在の可能性が、無線ネットワークに関係する。デスクトップ・コンピュータ、テレビおよびホーム・シアタ・システムのようないくつかの無線装置は、交流線供給源によって電力供給されるが、電話、カメラおよびラップトップ・コンピュータのような多くの無線装置は、バッテリによって電力供給される。無線ネットワーク・プロトコルを提供するには、節電を可能にするアーキテクチャにも配慮しなければならない。このような配慮は、有線ネットワークにはめったになされない。
有線ネットワークにおいてデータ通信用に使用される共通のプロトコルは、非同期転送モード（ＡＴＭ：Asynchronous Transfer Mode）である。ＡＴＭは、さまざまなデータ速度、さまざまなサービス品質（ＱｏＳ：Quality of Service）の要求（たとえば、データの信頼性、遅延の考慮など）およびマルチメディア通信のためのさまざまなコネクションまたはコネクションレスのパラダイムを有する高速データを取り扱うために開発されてきた。ＡＴＭは、ビデオ、オーディオおよびデータを、それぞれに必要となるパラメータを適切に選択することによって同じ媒体に多重化するのによく適している。たとえば、オーディオ・データは、データ・サービスの再隠蔽されるパケット誤りの信頼性を必要としないが、過度の遅延を許容することはできない。ビデオ・データは、一般に、オーディオよりも多くの遅延を許容することができるが、遅延ジッタを許容することはできない。これらの遅延とパケット誤り率の配慮は、コネクション型サービスによってもっともよくサポートされる。コネクション型サービスでは、パラメータが、各接続の開始時に取り決められ、確立される。最良の性能のために、ＡＴＭは、終端間誤り検出アプローチを採用し、有線の光ファイバのような通信媒体に関する誤り率が最小になるという仮定に前提を置いている。端末装置のみが誤りを監視し、誤りが検出されると、再送リクエストが発信側送信機に送られる。また、ＡＴＭは、必要とされるＱｏＳを保証できないいかなるサービスも阻止する。ＡＴＭのこれらの特徴および他の側面は、有線ネットワークのマルチメディア通信にとって非常に有効であるが、存在する無線ネットワーク通信の特徴にとってはまさに逆のファクタである。
現在、無線構内通信網（ＬＡＮ）を構築する努力は、米国のＩＥＥＥ８０２．１１および欧州のＨＩＰＥＲＬＡＮのような登場した標準に、焦点が当てられている。これらの標準は、特に遅延の領域における実時間データ・トラフィックに対するＡＴＭベースのサービス品質（ＱｏＳ）の要求を考慮しない。典型的な無線ネットワークでは、各送信機はアクセスを狙って競い合うので、ネットワークが過負荷になると、遅延は指数関数的に増加する。ほとんどの無線ネットワークは、何らかの型の衝突検出および受信肯定応答プロトコルを使用して動作している。たとえば、各送信機は、静寂な期間を耳を澄ませて聞き、続いてパケットを送信する。別の送信機が同じ時間に送信していないならば、受信機はパケットを受信し、送信機に受信したことを応答する。一方、別の送信機が同時に送信しているならば、衝突が発生し、目的の受信機（群）は、混合したメッセージを受信し、肯定応答は送信されない。肯定応答を受信しないと、各送信機は、同時でないことを期待して、再度、送信を試みる。無線ネットワークは、一般に、より高い誤り率と予期できない遅延を有し、中間誤り検出と訂正を必要とするものとして特徴づけられる。このように、典型的な無線ネットワークは、本来的にＡＴＭトラフィックには適していない。
明らかに、無線ＡＴＭを設計する際の重要な問題は、同じ媒体への複数のユーザ間のアクセス方法を規定する制御プロトコルである媒体アクセス制御（ＭＡＣ：Media Access Control）プロトコルがＡＴＭの基本的な要求、特に遅延考慮の分野における要求を満足しなければならないということである。このようなプロトコルの１つは、欧州のプロジェクトである移動式広帯域システム（ＭＢＳ：Mobile Broadband System）内での使用のために設計された動的スロット割当て（ＤＳＡ＋＋）プロトコルである。しかしながら、このプロトコルは、基地局へのアップリンク通信路および基地局からのダウンリンク通信路がそれぞれ異なる周波数で成し遂げられるという仮定を前提としていた。これは、制御と肯定応答のためのターンアラウンド・タイムを減少させたが、すべての局が２つの別個の干渉しない周波数で送信と受信を収容できることを要求した。
このように、ＡＴＭのような有線ネットワーク・プロトコルの無線ネットワーク・プロトコルへの変換は、典型的には、時間もしくは周波数またはその双方の追加を必要とすることがわかる。この発明の目的は、追加の周波数割当てを必要とすることなく、一方で、ＡＴＭのＱｏＳコンセプトをサポートしながら、ネットワーク内の情報の通信に必要とされる時間を最小とすることにある。提供される発明は、特に無線ＡＴＭネットワークに適用できるが、具体化された原理は、他の有線または無線ネットワーク上で情報を転送するのに必要とされる時間を最小にすることにも等しく適用できる。
発明の要約
本質的に、本発明は、基礎をなすＡＴＭネットワーク構成およびプロトコルと一致して、無線ネットワーク・プロトコルにおける通信媒体へのアクセスを制御するための方法を示している。
この発明によるアクセス制御は、以下の特徴である、
−ターンアラウンド・タイムを最小にする最適化された制御データ・フレーム（ＣＤＦ）構造と、
−アップリンク信号のためのスーパースロット・データ構造と、
−アップリンクおよびダウンリンクのスロット割当てを統合するＭＡＣレベルにおける一般化されたスロット割当て方法と、
−ＭＡＣレベルにおけるバッファ・オーバフロー制御方法と、
−ＭＡＣ管理サービスのためのビーコン・ベースの実現と、
を備えている。
最適化された制御データ・フレーム（ＣＤＦ）は、制御およびダウンリンク情報を１つにまとめ、かつ、各送信機からの制御およびアップリンク情報の送信を最適化することにより、無線ネットワークにおける送信に関連したターンアラウンド・タイムを最小にする。ターンアラウンド・タイムの最小化に加えて、この構造は、非活動期間中に端末装置に他の機能を実行させ、あるいは、バッテリ電源型装置の場合には、これらの非活動期間中、節電させるので、通信パターンに決定的な特徴も提供する。
スーパースロット・アーキテクチャの使用が制御データ・フレームに関連しており、これにより、アップリンク・データ送信にアップリンク制御情報の相乗りを可能にし、各無線装置から中央、すなわち基地システムへの通信を最適化する。この構造は、極小さいオーバヘッド、特に各送信機からの同期パケットに必要とされる極小さいオーバヘッドを可能にする。
ＡＴＭの目的と一致して、一般化されたスロット割当て方法は、各装置に対する定格帯域幅割当てについてのＡＴＭのＱｏＳコンセプトをサポートし、バッファ・オーバフロー制御方法に関連して、パケットのバーストに対する帯域幅の再割当てを可能にする。さらに、残っている余分な帯域幅は、全体の性能およびＱｏＳファクタを最適化するために、装置間に効率的に割り当てられる。
ＡＴＭのＱｏＳコンセプトと一致して、無線ネットワーク上の各装置は、ある時は多くのサービスを要求し、また別の時は少ないサービスを要求するとの分析から、定格レベルのサービスを交渉する。ＡＴＭサーバは、この交渉において、重い負荷のバーストだけでなく、定格負荷もサポートする機能を提供することを見込んでいる。この発明によるバッファ・オーバフロー制御は、この基本的なＡＴＭコンセプトに関連した２つの機能を実行する。それは、バースト期間中におけるバッファ・オーバフローを避けるために送信の優先順位付けを行うことと、同時に、必要に応じて、ＡＴＭのＱｏＳコンセプトに従って動作しない装置にペナルティを科すことにより、ＡＴＭのＱｏＳコンセプトを強制することである。
ＭＡＣサービスの管理のためのビーコン・ベースの実現が、必要に応じて非活動状態の装置にネットワークへのアクセスを回復させるためだけでなく、装置間に必要となる同期時間を減少させるために最適化される。この発明によると、短いビーコン信号期間を、相対的には長いが、規則的な間隔でデータ・フローの中に点在させる。このビーコン内には、タイミングおよび制御信号が存在し、無線ネットワークのより高いレベルの同期および管理を提供する。このより高いレベルの同期および制御を提供することにより、各パケット内の同期および制御のオーバヘッドを最小化することができ、これにより、ネットワーク全体の効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、無線装置のネットワークを示す。
図２は、ＡＴＭの有線および無線通信のための階層化プロトコル・モデルを示す。
図３は、制御データ・フレームの構造を示す。
図４は、スロット割当てのフローチャートを示す。
図５は、ラクシティ・キューの処理のフローチャートを示す。
図６は、ビーコン信号方法を示す。
本発明の好ましい実施例の詳細な説明
図１は、無線端末ＷＴ、基地局ＢＳおよび移動ノードＭＮと呼ばれるハイブリッド局から構成される無線ネットワークを示す。完全を期すため、ゲートウェイＧを介した無線ネットワークの有線ＡＴＭネットワーク１０１への接続も示されている。図１ａおよび１ｂは、集中型の、すなわち基地局アーキテクチャを有する無線ネットワークを示す。図１ｃおよび１ｄは、分散型の、すなわちアドホックなアーキテクチャを示す。図１ａでは、基地局ＢＳは、ツリー接続形態でスイッチング・センタＳＣに接続される。有線ＡＴＭネットワーク１０１からのパケットは、ゲートウェイＧを通って進み、スイッチング・センタＳＣによって適切な基地局ＢＳに向けて送られる。基地局ＢＳは、以下に述べるように、適切な無線端末ＷＴとの間でパケットの送受信を行う。図１ｂでは、基地局ＢＳは、リング接続形態で接続される。パケットは、その宛先の基地局に到達するまで、基地局から基地局に渡される。宛先の基地局は、リングからパケットを消去し、そのパケットを適切な無線端末に送信する。図１ｃでは、各無線装置ＭＮは、基地局としても動作することができ、これにより、ネットワーク上の他のすべての無線装置がその送信を受信することができる。図１ｄでは、転送ノード接続形態が示され、ノード１２０は、ノード１２２と直接通信することはできないが、ノード１２１は、１２０から１２２へパケットを転送する機能を備えている。これらの接続形態のそれぞれにおいて、この発明は、効果的かつ効率的な通信を提供する。理解を容易にするために、図１ａの基地局接続形態を仮定するが、この発明の特徴の他の接続形態への実現は、当業者には明らかである。
図２は、基地局を介した有線および無線のＡＴＭを統合するための階層化プロトコル・モデルを示す。通信路の一方の終端には、ケーブルＴＶ送信機のような有線ＡＴＭ装置２１０がある。通信路の他方の終端には、携帯型テレビのような無線ＡＴＭ装置２３０がある。これらの装置の相互接続は、有線媒体２０１および無線媒体２０２が行う。有線媒体から無線媒体への変換は、基地局２２０においてなされる。この基地局２２０は、たとえばケーブルＴＶプロバイダからのＡＴＭ提供サービスに有線接続された、たとえばある家庭で中央配置されている送信機である。通信路の有線固有の属性は、有線ＰＨＹ（物理：Physical）層２２１および有線ＭＡＣ層２２２に含まれる。これらのプロトコル層は、ＡＴＭレベル２２３において、有線媒体上の物理信号をＡＴＭに従ったデータ・パケットに変換する。このＡＴＭに従ったデータ・パケットは、使用される物理媒体から独立したものである。通信路の無線固有の属性は、無線ＭＡＣ層２２４および無線ＰＨＹ層２２５に含まれる。これらの層は、ＡＴＭに従ったパケットを無線媒体２０２上に送信可能な物理信号に変換する。同様の無線ＭＡＣ層２３４および無線ＰＨＹ層２３５は、無線端末２３０に含まれ、２３３において、これらの物理信号をＡＴＭに従ったデータ・パケットに変換する。無線端末２３０の無線ＭＡＣ層２３４および無線ＰＨＹ層２３５の機能は、基地局２２０において提供されるものよりも著しく劣っていることがあるが、それらが実行する第１の機能である、物理信号のＡＴＭに従った信号への変換およびＡＴＭに従った信号から物理信号への変換は同一である。
基地局と無線端末との間を通信するための制御データ・フレーム（ＣＤＦ）の構造が、図３に示される。この制御データ・フレームは、その名前が意味するように、制御とデータの双方を含んでいる。この発明によると、ＣＤＦは、ターンアラウンド・タイムを最小にし、かつ、この他の点ではランダムなプロセスにおいて送信のための決定的タイミングを提供するように構成される。通常、無線ネットワークでは、ノードが、送信するパケットまたは一組のパケットを有する場合に、そのノードは、静寂な期間が検出される度に各パケットを送信する。前述したように、これは、予想できない遅延および遅延ジッタをもたらす。この発明によると、基地局は、利用可能なデータ・スロットを個々の無線端末に割り当てる。基地局は、図３の基地局信号期間３１０において、すべての無線端末にこの割当てを通知する。基地局は、パケットの受信をいつ開始するのか、いくつの数のパケットを受信するのか、パケットをいつ送信するのか、およびいくつの数のパケットを送信するのかを各無線端末に通知することにより、この割当てを伝達する。そうすることにより、各無線端末は、続いて、その非通信時間を他のタスクに割り当てることができ、あるいは、バッテリ電源型装置の場合には、適切な時間に割り込むようにタイマを設定することができ、そして、その合間に非活動状態に入ることができる。ＣＤＦは可変長であってもよいが、各無線端末は、現ＣＤＦにおける最後のパケットが送信される時を知ることにより、次のＣＤＦが発生する時も知る。選択的に、非常に短いＣＤＦの連続した送信を回避するために、万一、通信すべきパケットがない場合には、信号期間３１０は、次のＣＤＦがいつ発生するかの明示の通知を含むことができる。この信号期間３１０において、基地局は、期間３４０を参照して説明するように、現在非活動状態の無線端末のための一定の順序に配列した情報だけでなく、処理およびメンテナンス・メッセージも含む。
従来の無線通信と一致して、各送信機は、同期パターンを送信するように要求され、目指す受信機（群）に共通のタイミング基準を確立させる。基地局は、信号期間３１０の開始時にその同期パターンを送信する。この同期を各無線端末の受信機ごとに独立に確立しなければならないということを避けるために、パケットが各端末に送信されると、基地局は、信号期間３１０に続いて、すぐに、ダウンリンク・データ期間３２０の間にそのダウンリンク・パケットのすべての送信を行う。すべての無線端末が、信号情報を受信するために基地局に同期しているので、基地局からのパケットを受信するようにスケジューリングされた各無線端末は、そのスケジューリングされた受信時間までこの同期を維持する必要があるだけである。この好ましい実施例では、そうすることにより、バッテリ電源型端末が同期を失うかもしれないので、バッテリ電源型端末が全体的に非活動状態に入ることができないことがあるということに留意すべきである。したがって、この発明と一致して、パケットが基地局から送信される端末の順序を、ある特定の端末が電力制限されているかどうかに依存させてもよい。このようにして、バッテリ電源型端末へのパケットが、最初に基地局から送信され、これにより、これらの端末は、すぐに非活動状態に入っていくことができる。選択的に、再同期パターンを、各送信機に送信されるパケットの各組とともに送信することができる。
ダウンリンク・データ期間３２０は、基地局から無線端末へのすべてのスケジューリングされたデータ・パケットの送信を含んでいる。この発明によると、各無線端末は、そのスケジューリングされたデータ・パケットのすべてを１つの連続した組として受信する。そうすることにより、最初のデータ・パケット内で任意の必要な再同期を達成することができ、それに続くすべてのデータ・パケットは、ペイロードのすべてにデータを含むことができる。これにより、全体のパケット情報転送効率が増加する。また、前述したように、一組の連続パケットのこのスケジューリングされた送信は、無線端末に、それらの非通信時間を効率的に割り当てることを可能にする。
アップリンク・データ期間３３０は、無線端末から基地局へのすべてのスケジューリングされたデータ・パケットの送信を含んでいる。基地局からの送信と同様に、各端末は、その割り当てられた時間に、その割り当てられた数のパケットの連続した送信を開始する。しかし、基地局の送信と異なり、この発明によると、各端末の最初の送信スロットは、スーパースロット（SperSlot）であり、このスーパースロットは、データ・パケットとともに、このデータ・パケットに追加された制御パケットの送信も可能にする。制御情報をデータ・パケットに挿入するよりも、むしろ、このより長い最初のタイム・スロットを割り当てることにより、より大きな効率を可能にする。制御情報がデータ・パケットに含まれることになると、パケット全体を制御用に割り当てる必要があるか、または、元のパケットを、この情報を含むように変更する必要があろう。各送信機からの最初のパケットが、前述したように基地局によってスケジューリングされていることから容易に識別されるので、１または２以上のデータ・パケットを復号して、組み込まれた情報を抽出するよりも、追加された制御情報を抽出することの方がはるかに簡単なこととなる。各無線端末から送信される制御情報は、基地局がネットワークを管理し、帯域幅を割り当てるのに必要となる情報を含んでいる。この制御情報は、無線端末が送信し残しているパケットの数、および、この発明の他の特徴によると、以下に説明するように、それらの優先順位を含んでいる。また、この制御情報は、従来のネットワーク制御プロトコルの典型であるように、処理およびメンテナンス情報を含んでいてもよい。
警報期間３４０は、現在非活動の端末が、活動状態をリクエストするために利用される。確立されたプロトコルに依存して、これは、多くの型を呈する。すぐに注意する必要が必ずしもないならば、ポーリング技術を利用してもよい。たとえば、信号期間３１０において、ホスト局は、現在非活動の端末のリストの中から端末識別子を公表することができる。次のＣＤＦ期間３１０は、ラウンドロビン方式でこのリストからの他の識別された端末を含む。識別された端末が活動状態を必要とするならば、その端末は、期間３４０において信号を送信する。好ましい実施例においては、この信号は極小さくされ、このようなポーリングに割り当てられた時間を減少させる。この信号が存在すると、基地局は、次のＣＤＦにおいてこの端末に１または２以上のアップリンク・スロットを割り当てる。識別された端末は、続いて、その割り当てられたスーパースロットで任意の追加の制御情報を送信する。所望の性能ファクタに依存して、プロトコルを確立することができ、これにより、警報信号を受信すると、識別された端末は、次のＣＤＦにおいてその定格帯域幅を受信する。選択的に、識別された端末は、１つのスロット割当てを受信するだけでもよく、また、この端末から前記スーパースロットに追加された制御情報に含まれる、指定された送信パケット数に依存して、適切な帯域幅が割り当てられる。第１のシナリオでは、過剰な帯域幅が割り当てられることがあり、第２のシナリオでは、過剰な遅延を被ることがある。また、選択的に、パケットおよび適切なアップリンク制御情報の送信を可能にするために、全スーパースロット時間を警報期間３４０の間ずっと割り当てておくこともできる。
警報ポーリングのシナリオでは、多くの非活動状態の端末を含むネットワークは、端末が送信パケットを有する時間とポーリング・プロセスで識別される時間との間に過度の遅延を示すことがある。この発明によると、当業者には明らかであろうが、より適時の応答またはよりよい帯域幅の利用を可能にするために、警報期間３４０を異なった構成にすることができる。たとえば、ある特定の端末がこのような遅延に特に敏感であるならば、ポーリング・シーケンスを、他の端末よりも頻繁にその端末をポーリングするように変更することができる。あるいは、非ポーリングのアプローチを利用してもよい。たとえば、コネクション方式を、この期間内に利用することができる。基地局は、信号期間３１０の間中、この警報期間３４０が発生する時を識別していることになる。警報リクエストを信号で伝える必要のある端末は、この期間中に識別子を単に送信するだけであり、基地局は、先に詳述にしたように、次のＣＤＦにおいてこの端末に１または２以上のスロットを割り当てる。衝突が発生し、識別子が受信されない場合には、次のＣＤＦにおける割当ての欠如のより、リクエストを出している端末は、もう１つの警報リクエストを次の警報期間３４０において生成すべきであることを知る。当業者に明らかなように、サービスをリクエストするためにポーリングと接続との組み合わせに基づくプロセスを利用することもできる。
説明したように、活動状態の各無線端末は、現ＣＤＦの送信後に残っている、基地局に送信すべきパケットの数を基地局に通知する。この数がゼロならば、端末識別子は非活動状態の端末リストに置かれる。この数がゼロでないならば、基地局は、この端末用のスロットを次のＣＤＦにおいて割り当てるべきである。基地局は、他のすべての活動状態の端末からの送信用のスロットのほかに、端末に送信する必要がある受信パケット用のスロットも割り当てなければならない。ＡＴＭの前述した前提と一致して、ピーク活動状態にある、ある期間では、十分な帯域幅がない、すなわち、ＣＤＦ内において送信に必要なパケットの数を収容するのに十分な数のスロットがないことがありうる。ＣＤＦのサイズは可変であり、それ自体、現在のすべてのパケットの送信を収容するために伸ばすことができるが、ＣＤＦのサイズは制限されるべきである。ＣＤＦのサイズは、端末、特に、少なくとも定格サービスを保証する代わりに交渉による帯域幅の割当てに従っている端末が、過剰な遅延を避けるのに十分な頻度でサービスを受けることを保証するように制限されるべきである。好ましい実施例では、ＣＤＦ期間は１ミリ秒より長くない範囲に制限される。現在の技術によると、これは、各ＣＤＦ内において約５０〜１００個のＡＴＭデータ・パケットの送信を可能にする。これらの５０〜１００個のデータ・パケットは、各接続がネットワーク内で行われると、前述した交渉段階の間中、無線端末に名目的に割り当てられる。交渉が成立しない場合、たとえば、基地局が、端末用の最小機能リクエストを満足するのに十分な現在利用可能な帯域幅を有しない場合には、接続は行われない。たとえば、音声通信は典型的には最小の３ＫＨｚの帯域幅を必要とする。基地局が現在利用可能な３ＫＨｚを有しない場合には、話中信号が返される。このような交渉のシナリオは当業者には周知であり、前述したように、接続された各端末が、合意に基づいた定格帯域幅に依存するＱｏＳを保証されるという点を除いて、この発明には関係しない。この定格帯域幅は、概して、各最大ＣＤＦ期間に端末への通信および端末からの通信を行うパケット数に関して特定される。したがって、最大ＣＤＦ期間が１ミリ秒の場合には、毎秒１５キロパケットの帯域幅リクエストが、ＣＤＦあたり定格１５パケットの割当てと一致する。一方、ＡＴＭの前提と一致して、この秒帯域幅あたり１５キロパケットを割り当てられた端末は、短い時間の間に、非常に多くの帯域幅、すなわちその割り当てられたＣＤＦあたり１５パケットより多くの帯域幅を必要とすることがある。
この発明によると、基地局は、各ＣＤＦ内にスロットを割り当て、定格帯域幅を保証し、追加スロットを必要とするこれらの端末に未使用スロットを優先順位に基づく方法で再割当てする。ＡＴＭの前提に一致して、優先順位付けは、特に良好な動作の端末に対して、バッファのオーバフローによるデータ損失のリスクを最小にするように試み、また、任意の未使用割当てを公正に行うように試みる。ＣＤＦはアップリンクとダウンリンクの双方のメッセージを含むので、基地局は、フロー方向に直接配慮することなく、スロットの割当てを管理する。そうすることにより、未使用のダウンリンクの帯域幅を、必要に応じてアップリンクの送信用に割り当てることもでき、これに対応して、未使用のアップリンクの帯域幅を、ダウンリンクの送信用に割り当てることもできる。この説明および以下に続く説明において、基地局のダウンリンクのトラフィックと無線端末のアップリンクのトラフィックとの間の区別はなされない。スロット割当ては、基地局のダウンリンク送信機を、送信トラフィックを有する活動状態にある別の端末として単に処理することによって実行される。明確にするために、ノードという用語は、以後、アップリンクおよびダウンリンクのスロット割当てに関して、無線端末および基地局の双方を包含するものとして使用される。
図４は、この発明によるスロット割当て方法のフローチャートを示す。４０５に示すように、この割当て方法は、このＣＤＦにおいて通信するようにリクエストされた全パケットがそのＣＤＦにおいて利用可能なスロット数より大きいときにのみ実施される必要がある。通信すべきパケット数が利用可能なスロット数よりも小さいならば、すべてのパケットは、４１０において通信するようにスケジューリングされる。
ＣＤＦ内において利用可能なスロットよりも多くのパケットの通信が望まれるならば、どのパケットがこのＣＤＦにおいてスケジューリングされるか、および、どのパケットが次のＣＤＦに延期されるかについての判断を行わなければならない。この延期は、たとえば、ノードのバッファがオーバーフローした場合にはデータ損失の原因になったり、過度の遅延につながる可能性がある。４２０において、必要ならば、ネットワーク全体の平均遅延を最小にし、かつ、ＱｏＳ基準を満たすために、すべてのノードは、少なくともそれらの定格帯域幅の割当てを与えられる。前述したように、基地局が、他のすべての確立された接続およびそれらの定格割当てを考慮に入れて、ある端末に対して利用可能な定格数のスロットを有するならば、基地局はその端末への接続を確立するだけである。このように、ブロック４２０における割当ては、必要に応じて、各ノードがその定格割当てを受信する結果となるように保証される。
活動状態の各ノードへ定格帯域幅まで割り当てた後、スロットが残っているならば、これらのスロットは、送信すべき残りのデータを有するノードに割り当てられるべきである。すべてのノードが無限のバッファを有するならば、残りのスロットのノードへの公平な分配を決定するために、ラクシティ・ファクタ（laxity factor）を利用することができる。以下に述べるように、このようなラクシティ・ファクタは、パケットをすぐに送信する必要があるかどうかの相対的な必要性によりパケットを順序付ける。高いラクシティ・ファクタは、相対的に遅延による影響を受けないことを示し、低いラクシティフ・ァクタは、遅延に対する耐性がほとんどないことを示す。このラクシティ・ファクタに従った割当てにより、低いラクシティ・パケットは最初に割り当てられ、最適なスループットおよび全体の公平さがもたらされる。しかし、注目されるように、このような割当ては、この割当てにおいて、遅延以外の結果を想定していない。実際には、データの損失は、ノードがその割当てを待っている間にデータの累積を収容するのに十分なバッファを有しない場合に発生する。たとえば、ファイル転送は、比較的遅延に敏感ではないが、遅延を起こす各ノードでは、この遅延期間の間に到着し続けるパケットを保持するのに十分なメモリがなければならない。したがって、実際には、遅延とデータ損失のリスクとの双方を、割当てプロセスにおいて考慮しなければならない。
この発明によると、ブロック４３０において、残っているスロットの一部は、バッファのオーバフローによるパケットの損失のリスクを最小にするために割り当てられる。そして、ブロック４６０において、この残っている部分は、公平性を確保しながらスループットを最大にするために割り当てられる。４３０においてデータ損失のリスクを最小にするために割り当てられた部分のサイズは、特定のネットワーク・アーキテクチャおよび構成の関数である。この比率は、固定することができ、たとえば、バッファ・オーバフローの保護用に１／２を、スループットを最大にするために１／２をそれぞれ割り当てることができる。あるいは、この比率は、最初固定しておき、実際の性能に基づくバッファ・オーバフローの可能性の評価に依存して、ある程度までは、基地局またはある他のコントローラによって変更することができる。
ブロック４３０は、図４ｂにさらに詳細に示される。４３３では、残っている送信パケットがゼロでない各ノードに対して、バッファ・オーバフロー・ファクタｂｏｆ（ｉ）が、定格割当てに対する利用可能なバッファの総量の比として計算される。利用可能なバッファは、ノードのバッファのサイズから残っている送信パケットの数を引いたものである。このオーバフロー・ファクタは、基本的には、バッファに残っている定格割当て数の尺度であり、あるいは、ノードのバッファが定格比で満たされているならば、等価的に、バッファがオーバフローする前に残っているＣＤＦの数である。このように、ｂｏｆ（ｉ）が小さいほど、バッファのオーバフローが発生する可能性がより大きいことを示す。
このバッファ・オーバフロー・ファクタは、さらに、ＡＴＭの前提に従って動作するこれらのノードに有利となるように変更される。ＡＴＭの前提は、ノードが、帯域幅の動的な割当てを収容できる十分なバッファを含んでいるということである。一方、バッファ・オーバフロー・ファクタは、バッファのオーバフローがどの程度の速さで発生するかを示す尺度であり、小さなバッファを有するノードにはより高い優先順位が与えられる。４３４では、第２のファクタであるバッファ・サイズ・ファクタｂｓｆ（ｉ）が計算される。このバッファ・サイズ・ファクタは、ネットワークの平均バッファ・サイズと比べた各ノードのバッファ・サイズの修正された比である。バッファが平均バッファ・サイズよりも大きい場合には、この比は１に固定され、これは、バッファ・オーバフロー・ファクタの変更にはつながらない。ノードが平均バッファ・サイズよりも小さなサイズを有する場合には、この比は１より小さくなり、この比は、４３６に示すように、この平均以下のノードに与えられた優先順位を減少させる。
ＡＴＭのもう１つの前提は、ノードが、その定格割当てよりも少ない頻度でリクエストすることにより、その定格割当てよりも多い頻度でリクエストする回数と平衡させるということである。４３５では、第３のファクタである振舞いファクタｂｅｆ（ｉ）が計算される。このファクタは、ノードがその定格よりも少ない割当てをリクエストした回数の比率である。このファクタは、ノードの割当てを十分利用していないことの尺度である。この比は、４３６において、その十分利用していない程度に正比例して、ノードに与えられた優先順位に影響する。
４３６では、全体優先順位ファクタであるバッファ・オーバフロー管理ファクタＢＯＭＦ（ｉ）が計算される。前述したように、この優先順位は、バッファ・オーバフロー・ファクタｂｏｆ（ｉ）に反比例し、バッファ・サイズ・ファクタｂｓｆ（ｉ）および振舞いファクタｂｅｆ（ｉ）によって直接影響される。その結果として生じるＢＯＭＦ（ｉ）が大きくなればなるほど、このノードの与えられるべき優先順位は高くなる。このファクタは、４４２において、各ノードに帯域幅を割り当てるために使用され、ＡＴＭの前提に従って動作するノードに優先権を与えつつ、バッファ・オーバフローを回避する。４３７では、ＢＯＭＦファクタの合計が計算される。４３２〜４３８によって形成されたループで示すように、残っている未割当てのリクエストを有する各ノードについてＢＯＭＦを計算した後、４４１〜４４３によって形成されたループにおいて、これらのノードのそれぞれに割り当てられるオーバフロー割当て総数ＯＡの部分が計算される。４４２において、各ノードは、そのリクエストされた総数になるまで、計算されたＢＯＭＦファクタのすべての合計を基準として、その計算されたＢＯＭＦファクタに正比例した割当てを与えられる。各ノードに対するこの割当ては、４４９において返され、前述したそのノードの定格割当ておよび後述するそのノードのラクシティ割当てに加えられる。
この発明と一致して、ＢＯＭＦファクタは、多くの方法で変更することができる。たとえば、上位閾値は、ノードのバッファ・オーバフロー・ファクタのすべてまたはそれぞれに対して定めることができる。ノードのバッファ・オーバフロー・ファクタがこの閾値を超えると、そのＢＯＭＦをゼロに設定することができる。これにより、オーバフローの危険をほとんど示さないノードに対するオーバフロー割当てを防ぐことができる。同様にして、ＢＯＭＦ（ｉ）を、ある最大数よりも小さくなるように制限することができ、ある１つのノードが、そのバッファ・オーバフロー・ファクタがゼロに近づくにしたがい、割当てを占有することを防ぐ。
４６０では、残っているすべての未割当てのスロットが、ラクシティ・ファクタの優先順位に従って割り当てられる。後述するように、各ノードは、パケットのラクシティ値によってソートされたパケットのキューを保持する。ラクシティは、各パケットが許容できる遅延の尺度である。低いラクシティ値は、パケットがあまり長い遅延を受ける余裕がないことを示す。高いラクシティ値は、遅延に対して比較的許容できることを示す。各ノードは、ラクシティ値の離散的な範囲内でそれらのキューのパケット数を通信する。たとえば、低、中および高の３つの範囲が定められているならば、ノードは、低ラクシティの１５個のパケット、中ラクシティの１８個のパケットおよび高ラクシティの６個のパケットを有することを基地局に通知する。この情報は、端末のスーパースロットの割当ての間に、前述したアップリンク制御情報の一部として基地局に通信される。前述した定格割当てまたはバッファ・オーバフロー割当ての間に、スロットが各ノードに割り当てられると、各ノードに残っているパケット数は、ラクシティ優先順位の順序で更新される。前記例で使用されたノードを用いると、このノードは、定格割当ての間に１２スロット、バッファ・オーバフロー割当てにおいて８スロットの合計２０スロットを割り当てられる。この割当てにおいて、このノードは、１５個の低ラクシティのパケットおよび５個の中ラクシティのパケットを送信する。このノードには、低ラクシティのパケットは残されておらず、１３個の中ラクシティのパケットおよび６個の高ラクシティのパケットが残されている。任意の残っている未割当てのスロットが、低ラクシティのパケットに最初に割り当てられ、続いて中ラクシティのパケットに、そして高ラクシティのパケットに割り当てられる。したがって、別のノードに低ラクシティのパケットが残っている場合には、そのノードは、割り当てられる残りのスロットの数になるまで、その低ラクシティのパケットのすべてについて割当てを受信する。このプロセスは、図４ｃに詳細に示される。４６１〜４６４によって形成されるループは、４６２においてこのラクシティ・レベルを有するパケットのすべてに割り当てるだけの利用可能な十分な数のスロットがなくなるまで、４６３において優先順位の順序でスロットを割り当てる。等しいラクシティ・レベルを有するパケットのすべてに割り当てられるだけの十分なスロットがなくなると、４６６において、割当ては、計算およびキュー管理を容易にするためにラウンドロビン割当て、または公平性のためにランダム割当てにより分散させられる。その結果として生じる各ノードへの割当ては、４６９において返される。各ノードに対する全体の割当て（定格割当て＋オーバフロー割当て＋ラクシティ割当ての合計）は、前述したように次のＣＤＦ期間の開始時にノードに通信される。
図５は、個々のノードにおけるラクシティ・ファクタの割当ておよび使用を詳細に示す。各ノードは、次の送信のために受信されたパケットをラクシティ・キューに置く。各ノードでは、ラクシティ・ファクタは、接続が確立されたときに割り当てられる。このラクシティ・ファクタは、相対的な尺度であり、この接続を介して通信されるべきトラフィックと関連した遅延損失感度に依存して割り当てられる。過剰な遅延を防ぐために、遅延に敏感でないチャネルにも、無限の値が割り当てられる。たとえば、ファイル転送通信チャネルは、接続における各ノードに高いラクシティ・ファクタを割り当てる。他方、音声通信チャネルは、低いラクシティ・ファクタを各ノードに割り当てる。このファクタへ値を正確に割り当てることは重要ではない。重要な点は、値が一貫性を有し、かつ、比較できることである。好ましい実施例では、ラクシティ・ファクタは、接続に沿った各ノードで許容できる最大遅延の時間ユニットに等しく、これにより、これらの数の合計は、許容しうる通信に対して可能な最大終端間遅延となる。各ノードでは、各パケットが到着した時に、指定されたラクシティ・ファクタが各パケットに割り当てられる。パケットのラクシティ・キューへの挿入は、パケットの割り当てられたラクシティ・ファクタの順序で行われる。複数のパケットが同じラクシティ・ファクタを有するならば、それらは、データ損失に対する感度または他のファクタによる順序で置くこともできる。たとえば、データ・パケットは、同じラクシティ・ファクタを有する音声パケットの前に置かれる。
図５ａの５１０において、各ＣＤＦ期間で、ノードは、その送信割当てＴを基地局から受信する。５２０において、Ｔパケットは、もっとも低いラクシティのものが最初にラクシティ・キューから取り除かれ、そして、このＣＤＦ期間中に送信用の送信キューに転送される。５２５において、パケットが残っているならば、それらのラクシティ・ファクタは現時点の１つ前のＣＤＦからの経過時間によって減少させられる。経過時間は５３０で計算され、５４０〜５４２によって形成されるループは、ラクシティ・キューの各パケットに対して減少を実行する。このように、各パケットのラクシティ・ファクタは、次の遅延が問題となる前に残っている時間を示す。
基地局における効果的な割当てのために、無線端末は、各ラクシティ・レベルで送信されるパケットの数を通信しなければならない。これにより、基地局は、高いラクシティ・レベルを有するノードよりも低いラクシティ・レベルを有するノードに多くのスロットを割り当てることができる。この情報は、制御情報を介して基地局に送信される。制御情報は、前述したように、各端末からの最初のパケットに追加されている。一方、ラクシティ・ファクタは、大きな範囲にわたることができ、可能な値のそれぞれにおいてパケットの数を送信することは、まさに時間と帯域幅を消費するプロセスとなりうる。したがって、この発明によると、優先順位ファクタは、ずっと小さな範囲の値に量子化される。この量子化は、たとえば、優先順位ファクタの範囲をＱ個の等しい部分に分割することによって、線型にすることができる。続いて、優先順位スケールのこれらのＱ個のセグメントのそれぞれに含まれるパケットの全体数が基地局に送信される。この発明によると、好ましい実施例は、対数スケールによって、優先順位ファクタの範囲を非線型のセグメントにすることを備えている。そうすると、低いラクシティ値を有するパケットは、より大きく、かつ、すぐに重要ではない値を有するパケットよりも、割当てプロセスにおいて、よりはっきりと区別することができる。
図５ｂは、この発明による量子化を示す。ＮｕｍＰａｃは値の配列である。ＮｕｍＰａｃ（ｑ）は、Ｑ個の可能なラクシティ・レベルのそれぞれ１つにおけるパケット数のカウントを含む。ボックス５６０から５６４はループを表している。このループは、ラクシティ・キューの各パケットに対して実行される。各パケットについての量子化されたラクシティ・レベルは、５６１および５６２における計算によって決定される。５６３において、この量子化レベルに関連したＮｕｍＰａｃは、この結果として生じた量子化レベルとともにパケット数を蓄積する。ラクシティ・キューにあるすべてのパケットに対してこの計算を行った後、その結果として生じたＮｕｍＰａｃ配列内の蓄積は、５６５において、上述したように、端末のスーパースロット割当ての制御情報を介して、これに続く通信のために基地局に返される。基地局は、そのダウンリンク・パケットに対して、同様のラクシティ・レベルの蓄積を行い、ラクシティ割当てが、トラフィックがアップリンクまたはダウンリンクに関係しているかどうかに関係なく、上述したように実行される。
この発明による無線ネットワークの効率をさらに最適化するために、図６に示すように、ビーコン・ベースの同期および管理機能が提供される。定格ＣＤＦ期間よりもずっと長い間隔で、周期的に、ビーコン通信期間６１０に対して、時間が割り当てられる。この信号期間の目的は、長期管理機能を、前述したＣＤＦスロット割当ておよび信号のような短期機能から分離することである。ビーコン信号は、たとえば主同期信号を含む。ネットワーク上のすべての端末は、この同期信号を使用して、それらの局所タイミング信号をおおむね調整し、フィルタ等化および他の調整を行い、あるいは、タスクを維持する。その後、各ＣＤＦにおいて、この同期信号は、より細かい調整を実行するのに必要とされる信号を含む必要がある。ビーコン期間中に収集されるダイナミック・フィルタ・パラメータは、たとえば、より細かい調整を提供するＣＤＦ信号の受信前に、このようなフィルタを直接初期化するために直接使用することができる。
ビーコン期間は、接続確立解除および他の比較的長期またはあまり起こらないイベントだけでなく、前述した接続確立およびＱｏＳ交渉が行われる期間でもある。このより低い周波数のタイミング内にこれらの活動を置くことにより、確立された接続のＱｏＳ上のこのような活動のインパクトは最小にされる。接続確立は、たとえば、１千パケットの通信を必要とすることがある。われわれが、これらの通信を各ビーコンにおいて２０パケットの転送により強制的に発生させ、かつ、ビーコンが後半の各第１０番目ごとにのみ発生するならば、接続を確立するのに５秒を要する。一方、このアプローチを利用したネットワーク上のインパクトは、１千スロットに対するリクエストが、１つのＣＤＦ期間において確立された接続と競争し、そして、この接続が、確立された接続から取り去られる割当てによって１秒未満でなされる場合よりもずっと小さい。接続確立のための効果的な帯域幅を制限することは、各接続を確立するために必要とされる時間を長くするが、接続がいったん確立されると、より大きな性能をもたらす。
さらに、端末の接続および接続解除のための分離方式を維持することは、特に警報期間３４０に関して、前述したＣＤＦ構造および処理において効率をも提供する。このビーコン信号が存在しないと、ＣＤＦ構造およびプロトコルが、任意の潜在的な無線端末からの警報信号を収容しなければならない。このような広範なタスクを、前述したポーリングのシナリオに収容することは、実現不可能であるかもしれない。接続確立をＣＤＦ管理ルーチンから分離することにより、ポーリングに使用される非活動状態の端末リストを、現在も非活動状態である現在接続されている端末のみになるように、最小にすることができる。
周期的なビーコン信号は、より効率的な節電をも可能にする。たとえば、現在未接続の無線電話は、接続がビーコン期間中にのみ確立されることを知っているので、ビーコン期間を監視することができる。この無線電話がそのビーコン内で対処されないならば、この無線電話は、次のスケジューリングされたビーコン期間の直前に自身に割り込みをかけるようにそのクロックを設定し、その合間に非活動状態に入ることができる。
説明した利点を達成するために、ビーコン期間は、非常に規則正しい間隔で発生することが好ましい。ＣＤＦが可変長であるという事実を考慮すると、６２０で示すように、一連のＣＤＦにはギャップが存在することがある。基地局が、各ノードからの特定の送信時間を割り当てるので、ＣＤＦは、６３１から６３３で示すように、極端に長いギャップを避けるために、容易に分割可能である。分割を行うことなく、ギャップ６３２は、ＣＤＦ期間６３１の開始からビーコン期間６１１の開始まで延長される。このようなギャップが、基地局がその制御信号情報（図３の３１０）を送信するために十分長いならば、基地局は、ビーコン期間を避けるために、割り当てられた送信時間をスケジューリングすることができる。ＣＤＦの一部は６３１において送信され、小さなギャップ６３２が生成され、そして、ＣＤＦの残りは６３３において生じる基準によってスケジューリングされる。選択的に、ビーコンの規則性にある変化を許容してもよく、この変化は、ＣＤＦまたはＣＤＦの一部の後にすぐに続いて発生し、これにより、すべての未使用のギャップをそのうちになくすことができる。
これまでの内容は、本発明の原理を示しただけである。したがって、ここでは明らかに述べられず、また示されていないが、当業者は、本発明の原理を組み込み、したがってその思想および範囲内にあるさまざまな装置を考え出すことができるであろう。

Claims (10)

1. 中央ノードに結合される複数のノードを備えており、フレームを介して前記ノード間の通信を行う、通信ネットワークであって、前記フレームは、信号期間とダウンリンク・データ期間とアップリンク・データ期間とを備えており、
   前記中央ノードは、前記信号期間において、前記複数のノードのうちの活動状態にあるノードに、利用可能なデータ期間タイム・スロットを割り当てる手段と、前記ダウンリンクデータ期間において、データ・パケットを前記活動状態にあるノードに送信する手段と、前記アップリンク・データ期間において、前記活動状態にあるノードからデータ・パケットを受信する手段とを、備えており、
   前記活動状態にあるノードのそれぞれは、前記ダウンリンク・データ期間において、前記中央ノードからデータ・パケットを受信する手段と、前記アップリンク・データ期間において、データ・パケットを前記中央ノードに送信する手段とを、備えており、
   前記活動状態にあるノードのそれぞれにとっては、前記アップリンク・データ期間における最初のタイム・スロットは、データ・パケットとともに、このデータ・パケットに追加された制御パケットも前記中央ノードに送信可能にするスーパースロットである、ことを特徴とする通信ネットワーク。
2. 前記フレームは、さらに、警告期間を備えており、
   前記中央ノードは、前記警告期間において、前記複数のノードのうちの非活動状態にあるノードから、活動状態へのリクエストを受信する手段を備えており、
   前記非活動状態にあるノードは、前記中央ノードに、活動状態へのリクエストを送信する手段を備えている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信ネットワーク。
3. 前記複数のノードは無線ノードである、ことを特徴とする請求項１に記載の通信ネットワーク。
4. 前記割り当ては、前記活動状態にあるノードのそれぞれに関する１又は複数の割り当てパラメータに基づいて決定され、
   前記割り当てパラメータは、前記活動状態にあるノードのそれぞれに関する定格割り当てであり、又は、前記活動状態にあるノードのそれぞれのバッファのサイズであり、又は、ＡＴＭのサービス品質パラメータである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信ネットワーク。
5. 前記割り当ては、ラクシティ・レベルに基づいて決定され、このラクシティ・レベルは、すぐに送信する必要があるかどうかの相対的な必要性により、データ・パケットを順序付けており、
   前記活動状態にあるノードのそれぞれは、到着するデータ・パケットに前記ラクシティ・レベルを割り当てる手段を備えており、このラクシティ・レベルは、前記制御パケットの一部として前記中央ノードに通信される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信ネットワーク。
6. 前記活動状態にあるノードのそれぞれは、各ラクシティ・レベルで送信されるべきデータ・パケットの数をカウントする手段を備えており、この数が前記制御パケットの一部として前記中央ノードに通信される、
   ことを特徴とする請求項５に記載の通信ネットワーク。
7. 前記活動状態にあるノードのそれぞれは、ラクシティ・レベルを、より小さな範囲の値に量子化する手段を備えている、ことを特徴とする請求項６に記載の通信ネットワーク。
8. 通信ネットワークにより中央ノードに結合される複数のノードのうちの１つのノードであって、フレームを介して前記ノード間の通信を行い、前記フレームは、信号期間とダウンリンク・データ期間とアップリンク・データ期間とを備えており、
   前記中央ノードは、前記信号期間において、前記複数のノードのうちの活動状態にあるノードに、利用可能なデータ期間タイム・スロットを割り当て、前記ダウンリンクデータ期間において、データ・パケットを前記活動状態にあるノードに送信し、前記アップリンク・データ期間において、前記活動状態にあるノードからデータ・パケットを受信するように構成されており、
   前記複数のノードのうちの１つのノードは、前記ダウンリンク・データ期間において、前記中央ノードからデータ・パケットを受信する手段と、前記アップリンク・データ期間において、データ・パケットを前記中央ノードに送信する手段とを、備えており、
   前記ノードにとっては、前記アップリンク・データ期間における最初のタイム・スロットは、データ・パケットとともに、このデータ・パケットに追加された制御パケットも前記中央ノードに送信可能にするスーパースロットである、
   ことを特徴とするノード。
9. 通信ネットワークにより複数のノードに結合され、フレームを介して前記ノード間の通信を行う、中央ノードであって、前記フレームは、信号期間とダウンリンク・データ期間とアップリンク・データ期間とを備えており、
   前記中央ノードは、前記信号期間において、前記複数のノードのうちの活動状態にあるノードに、利用可能なデータ期間タイム・スロットを割り当てる手段と、前記ダウンリンクデータ期間において、データ・パケットを前記活動状態にあるノードに送信する手段と、前記アップリンク・データ期間において、前記活動状態にあるノードからデータ・パケットを受信する手段とを、備えており、これにより、前記複数のノードのそれぞれは、前記ダウンリンク・データ期間において、前記中央ノードからデータ・パケットを受信し、前記アップリンク・データ期間において、データ・パケットを前記中央ノードに送信するように構成されており、
   前記活動状態にあるノードのそれぞれにとっては、前記アップリンク・データ期間における最初のタイム・スロットは、データ・パケットとともに、このデータ・パケットに追加された制御パケットも前記中央ノードに送信可能にするスーパースロットである、
   ことを特徴とする中央ノード。
10. 中央ノードに結合される複数のノードを備えており、フレームを介して前記ノード間の通信を行う通信ネットワークに用いられる方法であって、前記フレームは、信号期間とダウンリンク・データ期間とアップリンク・データ期間とを備えており、
    当該方法は、
    前記信号期間において、前記複数のノードのうちの活動状態にあるノードに、利用可能なデータ期間タイム・スロットを割り当て、前記ダウンリンクデータ期間において、データ・パケットを前記中央ノードから前記活動状態にあるノードに送信し、前記アップリンク・データ期間において、前記活動状態にあるノードからのデータ・パケットを前記中央ノードで受信するステップと、
    前記ダウンリンク・データ期間において、前記活動状態にあるノードのそれぞれで前記中央ノードからデータ・パケットを受信し、前記アップリンク・データ期間において、データ・パケットを前記活動状態にあるノードのそれぞれから前記中央ノードに送信するステップと、
    を備えており、
    前記活動状態にあるノードのそれぞれにとっては、前記アップリンク・データ期間における最初のタイム・スロットは、データ・パケットとともに、このデータ・パケットに追加された制御パケットも前記中央ノードに送信可能にするスーパースロットである、ことを特徴とする方法。

Images