JP2006020069A - Method and apparatus of radio communicating and program - Google Patents

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Akihiro Iori
明宏 庵
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of radio communication which can autonomously realize the insurance of a radio resource necessary for each traffic in each radio communication apparatus. <P>SOLUTION: The radio communication apparatus includes (a) an arrival rate operation which obtains a data arrival rate according to a traffic, and (b) a radio resource control unit which controls autonomously the assigning amount of the radio resource corresponding to each traffic based on the obtained data arrival rate. Consequently, the radio resource necessary for each traffic can be autonomously assured. As a result, the influence of a delay and a jitter can be eliminated as much as possible. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

1つの発明は、無線ネットワークを構成する無線通信装置に関する。無線通信装置は、半導体チップ、処理ボード、通信カード、アダプタその他の回路デバイスとして実現される他、当該回路デバイスを搭載又は装着可能な電子機器としても実現される。
また、この発明は、無線通信方法としても実現される。また、この発明は、無線通信方法を実現するプログラムとしても実現される。
One aspect of the present invention relates to a wireless communication device constituting a wireless network. The wireless communication device is realized as a semiconductor chip, a processing board, a communication card, an adapter, and other circuit devices, and also as an electronic device on which the circuit device can be mounted or mounted.
The present invention is also realized as a wireless communication method. The present invention is also realized as a program for realizing a wireless communication method.

今日、無線ネットワークの普及が急速に進んでいる。これに伴い、動画データや音声データの送信機会が増えている。このため、これらデータの性質に応じたQoS(Quality of Service)制御技術の確立が求められている。なお、既存のQoS制御技術の大半は、通信経路に沿って無線リソースを事前に確保する方式を採用する。
ところが、無線ネットワークの場合、フェージングや隠れ端末などの影響により、通信状態が絶えず変化する。このため、単位時間あたりに伝送可能なデータ量や通信経路が頻繁に変化する。このように不安定な無線環境下では、有線ネットワークで用いるような資源予約型のQoS制御技術はうまく機能しない。
現在、かかる無線ネットワークに適したQoS制御技術の一つに、IEEE802.11e がある。IEEE802.11e は、2つのQoS制御技術を採用する。一つは、EDCA(Enhanced
Distributed Channel Access )であり、一つはHCCA(HCF Controlled Channel Access)である。
このIEEE802.11e は、「どのように無線リソースを要求するか」という手法については規定するが、「どのくらいの無線リソースを割り当てるか」という手法については規定していない。
このため、具体的なQoS制御技術については、従来より様々な提案が行われている。例えば、特許文献1がある。特許文献1には、各端末に対する通信回線の割り当て順序を決定し、その順序に従って通信回線(無線リソース)の割り当てを決定する手法が開示されている。
特開2002−112321号公報
Today, wireless networks are rapidly spreading. Along with this, opportunities for transmission of moving image data and audio data are increasing. For this reason, establishment of QoS (Quality of Service) control technology according to the nature of these data is required. Note that most of the existing QoS control technologies employ a method of securing radio resources in advance along the communication path.
However, in the case of a wireless network, the communication state constantly changes due to the influence of fading and hidden terminals. For this reason, the amount of data that can be transmitted per unit time and the communication path frequently change. In such an unstable wireless environment, the resource reservation type QoS control technique used in the wired network does not function well.
Currently, there is IEEE 802.11e as one of QoS control technologies suitable for such wireless networks. IEEE 802.11e employs two QoS control technologies. One is EDCA (Enhanced
Distributed Channel Access), and one is HCCA (HCF Controlled Channel Access).
This IEEE802.11e prescribes a method of “how to request radio resources” but does not prescribe a method of “how much radio resources are allocated”.
For this reason, various proposals have been made for specific QoS control techniques. For example, there is Patent Document 1. Patent Document 1 discloses a technique for determining the communication line assignment order for each terminal and determining communication line (wireless resource) assignment according to the order.
JP 2002-112321 A

しかし、特許文献1は、アクセスポイントその他の特定装置が、“通信回線”を集中管理する手法を採用する。このため、集中管理方式を採用しない無線ネットワークには適応することができない。また、集中管理方式の場合、管理できる“通信回線”は、アクセスポイントと通信可能な範囲に限られる。   However, Patent Document 1 employs a technique in which an access point and other specific devices centrally manage “communication lines”. For this reason, it cannot be applied to a wireless network that does not employ a centralized management method. Further, in the case of the centralized management method, the “communication line” that can be managed is limited to the range that can communicate with the access point.

本発明者は以上の事実認識に基づき、以下の通信方法を提案する。
すなわち、トラフィック別のデータ到着レートに基づいて、各トラフィックに対応する無線リソースの割り当て量を自律的に制御する無線通信方法を提案する。これにより、各トラフィックに必要な無線リソースを自律的に確保できる。結果として、遅延とジッターの影響を極力無くすことができる。
ここでの「トラフィック」には、最終的な宛先が同じ場合のみならず、同じ中継先をもつトラフィックを一体として扱う場合も含めることができる。
なお、トラフィック別のデータ到着レートは、サービスクラス別に求めることが望ましい。サービスクラス別に無線リソースの割り当て量を制御することにより、クラス別のアクセス制御を実現できる。
また、制御では、トラフィック別のデータ到着レートに基づいて割り当て量の基準値を決定し、トラフィック別の残存パケット長と残存無線リソース量を用いて基準値を修正することが望ましい。
ここで、トラフィック別の残存パケット長は割り当て量の増加に用い、残存無線リソース量は割り当て量の削減に用いるのが望ましい。
The inventor proposes the following communication method based on the above fact recognition.
That is, a radio communication method is proposed that autonomously controls the allocated amount of radio resources corresponding to each traffic based on the data arrival rate for each traffic. Thereby, the radio | wireless resource required for each traffic can be ensured autonomously. As a result, the influence of delay and jitter can be eliminated as much as possible.
The “traffic” here can include not only the case where the final destination is the same, but also the case where traffic having the same relay destination is handled as a unit.
The data arrival rate for each traffic is preferably obtained for each service class. By controlling the amount of radio resources allocated for each service class, access control for each class can be realized.
In the control, it is desirable to determine a reference value for the allocation amount based on the data arrival rate for each traffic and to correct the reference value using the remaining packet length and the remaining radio resource amount for each traffic.
Here, it is desirable that the remaining packet length for each traffic is used for increasing the allocated amount, and the remaining radio resource amount is used for reducing the allocated amount.

発明に係る通信手法の採用により、各トラフィックに必要な無線リソースの確保を、各無線通信装置において自律的に実現できる。   By adopting the communication method according to the invention, it is possible to autonomously secure radio resources necessary for each traffic in each radio communication device.

以下、発明に係る通信手法を採用する通信装置の実施形態例を説明する。
なお、本明細書で特に図示又は記載されない部分には、当該技術分野の周知又は公知技術を適用する。
また以下に説明する実施形態は、発明の一つの実施形態であって、これらに限定されるものではない。
Hereinafter, exemplary embodiments of a communication apparatus that employs the communication method according to the invention will be described.
In addition, the well-known or well-known technique of the said technical field is applied to the part which is not illustrated or described in particular in this specification.
The embodiment described below is one embodiment of the present invention and is not limited thereto.

(1)通信方式の概要
以下、アドホックネットワークについて説明する。アドホックネットワークは、アクセスポイントを必要としない無線通信装置(以下、「ノード」という。)のみで構成される無線ネットワークをいう。
アドホックネットワークのMAC(Media Access Control)層には、2種類のビーコンが規定されている。通常のビーコン(以下、「正規ビーコン」という。)と、追加のビーコン(以下、「補助ビーコン」という。)との2つである。
ビーコンは、無線デバイスのアベイラビリティと存在を通知するパケットである。
正規ビーコンは、アドホックネットワークを構成する各ノードが1つ送信するビーコンをいう。
一方、補助ビーコンは、周囲のノードよりも優先的にデータを送信できる権利を取得したノードが、正規ビーコンとは別に送信するビーコンをいう。
図1(A)に、ノードA、B、Cに対応する正規ビーコン1の配置例を示す。また、図1(B)に、ノードAが補助ビーコン3を1つ追加的に送信する場合の配置例を示す。
補助ビーコンの送信タイミングは、他のビーコンの送信期間と衝突しないように各ノードが自律的に調停する。なお、データは、各ビーコンの送信から一定期間内に任意のタイミングで送信される。
補助ビーコン3を取得したノードは、補助ビーコンの送信から一定時間、他のノードに優先してデータを送信できる。この期間3Aを、TGP(Transmission Guarantee Period)区間と呼ぶ。なお、このTGP区間は、TPP(Transmission Prioritized Period)区間とも呼ばれる。
他方、TGP区間以外の期間3Bは、FAP(Fairness Access
Period )区間と呼ぶ。FAP区間では、各ノードがCSMA(正確にはPSMA)を用いて公平に送信機会を競う。
(1) Overview of Communication Method Hereinafter, an ad hoc network will be described. An ad hoc network refers to a wireless network composed only of wireless communication devices (hereinafter referred to as “nodes”) that do not require an access point.
Two types of beacons are defined in the MAC (Media Access Control) layer of the ad hoc network. There are two types: a normal beacon (hereinafter referred to as “regular beacon”) and an additional beacon (hereinafter referred to as “auxiliary beacon”).
A beacon is a packet that notifies the availability and presence of a wireless device.
A regular beacon is a beacon transmitted by each node constituting an ad hoc network.
On the other hand, an auxiliary beacon is a beacon transmitted separately from a regular beacon by a node that has acquired the right to transmit data with priority over surrounding nodes.
FIG. 1A shows an arrangement example of regular beacons 1 corresponding to nodes A, B, and C. FIG. 1B shows an arrangement example when the node A additionally transmits one auxiliary beacon 3.
Each node autonomously mediates the transmission timing of the auxiliary beacon so as not to collide with the transmission period of other beacons. The data is transmitted at an arbitrary timing within a certain period from the transmission of each beacon.
The node that has acquired the auxiliary beacon 3 can transmit data with priority over other nodes for a certain period of time after transmission of the auxiliary beacon. This period 3A is called a TGP (Transmission Guarantee Period) period. This TGP section is also called a TPP (Transmission Prioritized Period) section.
On the other hand, the period 3B other than the TGP section is FAP (Fairness Access).
Period) called a section. In the FAP section, each node competes for transmission opportunities fairly using CSMA (more precisely, PSMA).

本実施形態では、補助ビーコンの送信によって得られるTGP区間を利用して優先度の高いデータを送信する。
なお、QoS制御をユーザ又はアプリケーションに提供するには、補助ビーコンをいくつ割り当てるかを決める機構や、TGP区間にどのような順番でパケットを送出するかを決定する機構などが必要となる。
以下、これら機構の実施例を説明する。もっとも、実施例では、狭義のQoS(帯域予約などを伴う絶対的な優先制御)は提供しない。すなわち、伝送帯域、遅延、ジッター(遅延揺らぎ)などは保証しない。
代わりに、以下の実施例は、CoS(Class of Service )と呼ばれる相対的な優先制御を提供する。これは優先クラスに分類されたトラフィックに対し、非優先クラスよりも相対的に高品質なサービスを提供するものである。
以下の実施例では、2種類のクラスを用意する場合について説明する。2種類のクラスは、優先クラス(TGPクラス)と、非優先クラス(FAPクラス)の2つである。
優先クラスとは、TGP区間を用いて優先的に送信されるクラスをいう。
一方、非優先クラスとは、FGP区間を用いて送信機会が公平に与えられるクラスをいう。非優先クラスは、優先度が指定されていない場合に用いられる。
これら2種類のクラスを用い、サービス品質の保証はしないが、なるべく低遅延で低ジッターのデータ伝送が可能な伝送帯域を確保する手法を提案する。また、CoS制御を自律分散的に実現する手法を提案する。
In this embodiment, data with high priority is transmitted using a TGP section obtained by transmitting an auxiliary beacon.
In order to provide QoS control to the user or application, a mechanism for determining how many auxiliary beacons are allocated, a mechanism for determining the order in which packets are transmitted in the TGP period, and the like are required.
Hereinafter, examples of these mechanisms will be described. However, the embodiment does not provide narrowly defined QoS (absolute priority control with bandwidth reservation or the like). That is, transmission bandwidth, delay, jitter (delay fluctuation), etc. are not guaranteed.
Instead, the following embodiment provides a relative priority control called CoS (Class of Service). This provides a relatively higher quality service for traffic classified into the priority class than in the non-priority class.
In the following embodiment, a case where two types of classes are prepared will be described. The two types of classes are a priority class (TGP class) and a non-priority class (FAP class).
The priority class is a class that is preferentially transmitted using the TGP section.
On the other hand, the non-priority class refers to a class in which transmission opportunities are given fairly using the FGP section. The non-priority class is used when priority is not specified.
We propose a method that uses these two types of classes and does not guarantee service quality, but ensures a transmission band that can transmit data with as low delay and low jitter as possible. We also propose a method to realize CoS control in an autonomous and distributed manner.

(2)ノード構成
図2に、アドホックネットワークを構成する各ノードの構成例を示す。ノード11は、ルーティング部13、クラス分け部15、出力待ちキュー17、パケットスケジューラ19、QoS管理部21、トークン生成部23、補助ビーコン管理部25を主要モジュールとして有する。
ルーティング部13は、パケットのルーティングを実行するデバイスである。ルーティング経路は3つである。
1つは、上位層(アプリケーション)11Aから入力されたパケットを隣接ノードに出力する経路である。1つは、隣接ノードから受信したパケットを上位層(アプリケーション)11Aに出力する経路である。1つは、隣接ノードから受信したパケットを他の隣接ノードに転送する経路である。なお、隣接ノードとは、ビーコンが届く範囲のノードをいう。
いずれの場合も、ルーティング部13に届く以前にパケットが所属するクラス(FAPクラスかTGPクラス)が指定されている。
ルーティング部13は、転送先となる隣接ノード(ホップ先)が決まると、パケットをクラス分け部15に出力する。
クラス分け部15は、パケットを対応する出力待ちキュー17に振り分けるデバイスである。この他、クラス分け部15は、TGPクラスのトラフィックについて転送先別(ホップ先別)にデータ到着レート等の計測にも使用される。計測された各種統計値は、QoS管理部21の参照対象となる。
(2) Node Configuration FIG. 2 shows a configuration example of each node configuring the ad hoc network. The node 11 includes a routing unit 13, a classification unit 15, an output waiting queue 17, a packet scheduler 19, a QoS management unit 21, a token generation unit 23, and an auxiliary beacon management unit 25 as main modules.
The routing unit 13 is a device that performs packet routing. There are three routing paths.
One is a path for outputting a packet input from the upper layer (application) 11A to an adjacent node. One is a path for outputting a packet received from an adjacent node to the upper layer (application) 11A. One is a path for transferring a packet received from an adjacent node to another adjacent node. An adjacent node refers to a node in a range where a beacon reaches.
In any case, the class (FAP class or TGP class) to which the packet belongs is specified before reaching the routing unit 13.
The routing unit 13 outputs the packet to the classification unit 15 when an adjacent node (hop destination) serving as a transfer destination is determined.
The classifying unit 15 is a device that distributes packets to the corresponding output waiting queue 17. In addition, the classification unit 15 is also used for measuring the data arrival rate and the like for each transfer destination (for each hop destination) of traffic of the TGP class. The various statistical values measured are to be referred to by the QoS management unit 21.

出力待ちキュー17は、転送先別(ホップ先別)及びクラス別に用意したキューの集合である。図2の場合、TGPクラス用及びFAPクラス用のそれぞれについて、各N個のキューが転送先別に用意されている。
なお、用意したN個のキューに対して隣接ノードの数が少ない場合、一部のキューは使用されない。
パケットスケジューラ19は、各キューからパケットを取り出して送信するデバイスである。具体的には、物理層に出力される。
パケットスケジューラ19は、送出レートを平滑化するため、トークンバケット法を採用する。すなわち、パケットスケジューラ19は、一定速度で生成されるトークンをトークンバケットに溜めておき、溜まっているトークンの量だけパケットを送信する手法を採用する。
なお、パケットスケジューラ19は、パケットの送信後、送信した分だけトークンバケット内のトークンを減らす。
QoS管理部21は、クラス分け部15で計測されたトラフィック到着レートその他の値を用いて、取得する補助ビーコン数を決定し、補助ビーコン管理部25に通知するデバイスである。
また、QoS管理部21は、TGPクラスの各キューに対応するトークンレートを決定し、トークン生成部23に通知する。ここで、トークンレートとは、トークンバケットに溜めるトークンの生成スピードをいう。
トークン生成部23は、各キュー別に指定されたトークンレートでトークンを生成するデバイスである。生成されたトークンは、各キューに対応して用意されたトークンバケットに溜められる。
補助ビーコン管理部25は、QoS管理部21の決定した数の補助ビーコンを確保するデバイスである。補助ビーコンが不足する場合、補助ビーコン管理部25は、可能な限り必要な数の補助ビーコンの取得を試みる。ただし、補助ビーコン管理部25は、不足が生じても特に例外処理などは行わない。
以上、QoS管理部21、トークン生成部23、補助ビーコン管理部25の3つが、無線リソース制御部としての機能を提供する。すなわち、データ到着レートに基づいて、各トラフィックの伝送に必要なだけの補助ビーコンを自律的に獲得する機能を提供する。
The output waiting queue 17 is a set of queues prepared for each transfer destination (for each hop destination) and for each class. In the case of FIG. 2, N queues are prepared for each transfer destination for each of the TGP class and the FAP class.
When the number of adjacent nodes is small with respect to the prepared N queues, some queues are not used.
The packet scheduler 19 is a device that extracts and transmits packets from each queue. Specifically, it is output to the physical layer.
The packet scheduler 19 employs a token bucket method in order to smooth the transmission rate. In other words, the packet scheduler 19 employs a technique in which tokens generated at a constant speed are stored in a token bucket, and packets are transmitted by the amount of the stored tokens.
The packet scheduler 19 reduces the number of tokens in the token bucket by the amount transmitted after the packet is transmitted.
The QoS management unit 21 is a device that determines the number of auxiliary beacons to be acquired using the traffic arrival rate and other values measured by the classification unit 15 and notifies the auxiliary beacon management unit 25 of the number.
Further, the QoS management unit 21 determines a token rate corresponding to each queue of the TGP class, and notifies the token generation unit 23 of the token rate. Here, the token rate refers to the generation speed of tokens accumulated in the token bucket.
The token generation unit 23 is a device that generates a token at a token rate specified for each queue. The generated tokens are stored in a token bucket prepared for each queue.
The auxiliary beacon management unit 25 is a device that secures the number of auxiliary beacons determined by the QoS management unit 21. When the auxiliary beacons are insufficient, the auxiliary beacon management unit 25 tries to acquire as many auxiliary beacons as possible. However, the auxiliary beacon management unit 25 does not particularly perform exception processing even if a shortage occurs.
As described above, the QoS management unit 21, the token generation unit 23, and the auxiliary beacon management unit 25 provide a function as a radio resource control unit. That is, it provides a function of autonomously acquiring auxiliary beacons necessary for transmission of each traffic based on the data arrival rate.

(3)各部の処理内容
続いて、各モジュールで実行される具体的な処理内容を詳述する。ただし、ルーティング部13の処理内容は既存の技術であるので説明を省略する。
(a)クラス分け部の処理
ルーティング処理の終わったパケットは、クラス分け部15に渡される。クラス分け部15は、ヘッダ情報に含まれる優先度(クラス)と、転送先となる隣接ノードのアドレスに基づいて、隣接ノード数×2個だけ用意されたキューにパケットを振り分ける。図2の場合、隣接ノード数はN(Nは自然数)である。
クラス分け部15には、MAC層で保持できる最大パケット数を超えるパケットが流入する場合、そのパケットを廃棄する機構が設けられている。この方式を、Tail Drop 方式という。
なお、MAC層が確保するバッファの大半が一方のクラスのトラフィックで占有されると、他方のクラスのトラフィックがほとんど流れないという問題が発生する。
クラス分け部15には、この問題を避けるための機能も設けられている。すなわち、クラス分け部15には、両クラスのパケットを振り分ける(Enqueueする)際に、クラス別の最大パケット数を超えないか否かをチェックする機能が設けられている。
クラス別の最大パケット数を超える場合、クラス分け部15は、パケットを廃棄する。なお、クラス別の最大パケット数は、QoS管理部21から与えられる。
(3) Processing contents of each unit Next, specific processing contents executed in each module will be described in detail. However, since the processing content of the routing unit 13 is an existing technology, a description thereof will be omitted.
(A) Processing of Classification Unit The packet for which routing processing has been completed is passed to the classification unit 15. Based on the priority (class) included in the header information and the address of the adjacent node that is the transfer destination, the classifying unit 15 distributes the packet to the queue prepared by the number of adjacent nodes × 2. In the case of FIG. 2, the number of adjacent nodes is N (N is a natural number).
The classification unit 15 is provided with a mechanism for discarding packets that exceed the maximum number of packets that can be held in the MAC layer. This method is called a tail drop method.
Note that if most of the buffer reserved by the MAC layer is occupied by one class of traffic, the other class of traffic hardly flows.
The classifying unit 15 is also provided with a function for avoiding this problem. That is, the classifying unit 15 has a function of checking whether or not the maximum number of packets for each class is exceeded when the packets of both classes are distributed (enqueued).
When exceeding the maximum number of packets for each class, the classifying unit 15 discards the packet. The maximum number of packets for each class is given from the QoS management unit 21.

図3に、この処理機能を実現する処理手順例を示す。
まず、クラス分け部15は、入力パケットが、優先パケットか非優先パケットかを判断する(プロセスP1)。すなわち、クラス分け部15は、入力パケットがTGPクラスのパケット(TGPパケット)かFAPクラスのパケット(FAPパケット)かを判断する。
まず、プロセスP1で否定結果が得られた場合を説明する。
FAPパケットであった場合、クラス分け部15は、出力待ちキュー17に入っている総てのパケット数と閾値LimBUFとを比較する(プロセスP2)。ここで、閾値LimBUFは、各ノードが保持可能なパケットバッファ数の限界値(定数)である。
総パケット数が閾値LimBUF以上のとき、クラス分け部15は、入力パケットを廃棄する(プロセスP3)。
廃棄後、クラス分け部15はプロセスP1に戻り、次の入力パケットについて前述した判断を開始する。
一方、総パケット数が閾値LimBUF未満のとき、クラス分け部15は、FAPパケットの総数が閾値LimFAPと比較する(プロセスP4)。ここで、閾値LimFAPは、FAPパケットの上限数(変数)である。閾値LimFAPは、QoS管理部21から与えられる。
FAPパケットの総数が閾値LimFAP以上のとき、クラス分け部15は、入力パケットを廃棄する(プロセスP3)。
一方、FAPパケットの総数が閾値LimFAP未満のとき、クラス分け部15は、入力パケットを対応するキューの最後に追加する(プロセスP5)。
FIG. 3 shows an example of a processing procedure for realizing this processing function.
First, the classification unit 15 determines whether the input packet is a priority packet or a non-priority packet (process P1). That is, the classification unit 15 determines whether the input packet is a TGP class packet (TGP packet) or an FAP class packet (FAP packet).
First, a case where a negative result is obtained in the process P1 will be described.
If it is an FAP packet, the classification unit 15 compares the total number of packets in the output waiting queue 17 with the threshold value LimBUF (process P2). Here, the threshold value LimBUF is a limit value (constant) of the number of packet buffers that each node can hold.
When the total number of packets is equal to or greater than the threshold value LimBUF, the classification unit 15 discards the input packet (process P3).
After discarding, the classification unit 15 returns to the process P1 and starts the above-described determination for the next input packet.
On the other hand, when the total number of packets is less than the threshold value LimBUF, the classifying unit 15 compares the total number of FAP packets with the threshold value LimFAP (process P4). Here, the threshold LimFAP is the upper limit number (variable) of FAP packets. The threshold LimFAP is given from the QoS management unit 21.
When the total number of FAP packets is equal to or greater than the threshold value LimFAP, the classification unit 15 discards the input packet (process P3).
On the other hand, when the total number of FAP packets is less than the threshold LimFAP, the classification unit 15 adds the input packet to the end of the corresponding queue (process P5).

次に、プロセスP1で肯定結果が得られた場合を説明する。
TGPパケットであった場合も、クラス分け部15は、出力待ちキュー17に入っている総てのパケット数と閾値LimBUFとを比較する(プロセスP6)。総パケット数が閾値LimBUF以上のとき、クラス分け部15は、入力パケットを廃棄する(プロセスP7)。廃棄後、次の入力パケットについて前述した判断を開始する。
一方、総パケット数が閾値LimBUF未満のとき、クラス分け部15は、TGPパケットの総数が閾値LimTGPと比較する(プロセスP8)。ここで、閾値LimTGPは、TGPパケットの上限数(定数)である。閾値LimTGPは、QoS管理部21から与えられる。
TGPパケットの総数が閾値LimTGP以上のとき、クラス分け部15は、入力パケットを廃棄する(プロセスP7)。
一方、TGPパケットの総数が閾値LimTGP未満のとき、クラス分け部15は、入力パケットを対応するキューの最後に追加する(プロセスP9)。この後、クラス分け部15は、最大蓄積パケット数N_PRIを更新すると共に(プロセスP10)、データ到着レートを更新する(プロセスP11)。
ここで、最大蓄積パケット数N_PRIとは、一定期間内におけるキュー内のTGPパケットの最大値をいう。この例の場合、一定期間を1スーパーフレームとする。
また、データ到着レートとは、ある一定期間内に到着したTGPパケットの合計バイト数をいう。この例の場合、一定期間を1スーパーフレームとする。
なお、最大蓄積パケット数N_PRI及びデータ到着レートは、TGPクラスのキューに書き込まれたTGPパケットについて求める。
Next, a case where a positive result is obtained in the process P1 will be described.
Even in the case of a TGP packet, the classification unit 15 compares the number of all packets in the output waiting queue 17 with the threshold value LimBUF (process P6). When the total number of packets is equal to or greater than the threshold value LimBUF, the classification unit 15 discards the input packet (process P7). After discarding, the above-described determination is started for the next input packet.
On the other hand, when the total number of packets is less than the threshold value LimBUF, the classifying unit 15 compares the total number of TGP packets with the threshold value LimTGP (process P8). Here, the threshold LimTGP is the upper limit number (constant) of TGP packets. The threshold LimTGP is given from the QoS management unit 21.
When the total number of TGP packets is equal to or greater than the threshold value LimTGP, the classifying unit 15 discards the input packet (process P7).
On the other hand, when the total number of TGP packets is less than the threshold LimTGP, the classification unit 15 adds the input packet to the end of the corresponding queue (process P9). Thereafter, the classification unit 15 updates the maximum accumulated packet number N_PRI (process P10) and updates the data arrival rate (process P11).
Here, the maximum accumulated packet count N_PRI refers to the maximum value of TGP packets in the queue within a certain period. In this example, a certain period is one superframe.
The data arrival rate refers to the total number of bytes of TGP packets that arrive within a certain period. In this example, a certain period is one superframe.
Note that the maximum accumulated packet number N_PRI and the data arrival rate are obtained for the TGP packets written in the TGP class queue.

(b)QoS管理部の処理
QoS管理部21では、補助ビーコン数BN、トークン生成レートTR、クラス別の最大パケット数LimFAP、LimTGPが計算される。計算に必要な情報は、データ到着レート、最大蓄積パケット数N_PRI、その時点での実効転送速度の3つである。
これらの情報は、クラス分け部15から定期的に取り込まれる。この実施例の場合、これらの情報は、1スーパーフレーム毎に取得される。
なお、生成された補助ビーコン数BNは、補助ビーコン管理部25で使用される。また、生成されたトークン生成レートTRは、トークン生成部23で使用される。また、最大パケット数LimFAP、LimTGPは、クラス分け部15で使用される。
次に、これら各値の計算例を示す。
まず、最大パケット数LimFAP、LimTGPの計算例を示す。
LimFAP=LimBUF−N_PRI−N_SURPLUS
LimTGP=LimBUF−N_MIN
ここで、LimFAPは、取り込み可能なFAPパケットの最大パケット数である。
LimBUFは、各ノードが保持できる最大パケット数である。
N_PRIは、TGPパケットの最大蓄積パケット数である。N_PRIは、初期化時(起動時)に定数として与えられ、その値が保持される。
N_SURPLUSは、TGPパケットの増加を吸収するためのパケットバッファ数である。
LimTGPは、取り込み可能なTGPパケットの最大パケット数である。
N_MINは、FAPパケット用に最低限確保すべきパケットバッファ数である。
なお、この例の場合、平滑処理後の最大蓄積パケット数N_PRIを計算に使用する。
(B) Processing of QoS Management Unit The QoS management unit 21 calculates the auxiliary beacon number BN, the token generation rate TR, and the maximum packet numbers LimFAP and LimTGP for each class. Information necessary for the calculation includes three items: a data arrival rate, a maximum number of stored packets N_PRI, and an effective transfer rate at that time.
These pieces of information are periodically fetched from the classification unit 15. In this embodiment, these pieces of information are acquired every superframe.
The generated auxiliary beacon number BN is used by the auxiliary beacon management unit 25. The generated token generation rate TR is used by the token generation unit 23. The maximum packet numbers LimFAP and LimTGP are used in the classifying unit 15.
Next, calculation examples of these values will be shown.
First, a calculation example of the maximum number of packets LimFAP and LimTGP will be shown.
LimFAP = LimBUF-N_PRI-N_SURPLUS
LimTGP = LimBUF-N_MIN
Here, LimFAP is the maximum number of FAP packets that can be captured.
LimBUF is the maximum number of packets that each node can hold.
N_PRI is the maximum accumulated number of TGP packets. N_PRI is given as a constant at the time of initialization (at the time of activation), and its value is held.
N_SURPLUS is the number of packet buffers for absorbing the increase in TGP packets.
LimTGP is the maximum number of TGP packets that can be captured.
N_MIN is the minimum number of packet buffers to be reserved for FAP packets.
In this example, the maximum accumulated packet number N_PRI after the smoothing process is used for the calculation.

次に、補助ビーコン数BNとトークン生成レートTRの計算例を示す。
基本的には、これらの値は、トラフィックのデータ到着レートARに比例し、実効転送速度に反比例するように算出する。
ただし、この実施例では、パケットやトークンの滞留が発生しないように、出力待ちキュー17に残存するバイト数(残パケット長)やトークンバケットに残っているトークン量も計算に用いる。トークンの残量は、残存無線リソースを与える値として用いられる。
すなわち、残パケット長に応じて補助ビーコン数とトークンレートを大きくする修正を加える。また、残存するトークン量(残トークン量)に応じてトークンレートを小さくする修正を加える。
なお、残パケット長やトークン量をそのまま用いると、修正量が大きくなりすぎる場合がある。このため、実施例では、残パケット長とトークン量をそれぞれ4分の1に演算したものを修正に使用する。
従って、実施例におけるトークンレートTRの計算式は次式となる。
TR=AR+(残パケット長−残トークン量)/4
また、実施例における補助ビーコン数BNの計算式は次式となる。本実施例では、補助ビーコン数BNの計算時に、残パケット数を2分の1に修正したものを使用する。
BN=(AR+残パケット長/2)÷(補助ビーコン1つ当たりの転送可能バイト数)
Next, a calculation example of the auxiliary beacon number BN and the token generation rate TR will be shown.
Basically, these values are calculated so as to be proportional to the traffic data arrival rate AR and inversely proportional to the effective transfer rate.
However, in this embodiment, the number of bytes remaining in the output queue 17 (remaining packet length) and the amount of tokens remaining in the token bucket are also used in the calculation so that packets and tokens do not stay. The remaining amount of the token is used as a value that gives the remaining radio resource.
That is, a modification is made to increase the number of auxiliary beacons and the token rate according to the remaining packet length. Also, a modification is made to reduce the token rate according to the remaining token amount (remaining token amount).
If the remaining packet length and token amount are used as they are, the correction amount may become too large. For this reason, in this embodiment, the remaining packet length and the token amount calculated by a quarter are used for correction.
Therefore, the calculation formula of the token rate TR in the embodiment is as follows.
TR = AR + (remaining packet length−remaining token amount) / 4
Moreover, the calculation formula of the number of auxiliary beacons BN in the embodiment is as follows. In this embodiment, when the number of auxiliary beacons BN is calculated, the number of remaining packets is corrected to one half.
BN = (AR + remaining packet length / 2) / (number of transferable bytes per auxiliary beacon)

図4に、この処理機能を実現する処理手順例を示す。
まず、QoS管理部21が、クラス分け部15からトラフィックのデータ到着レートARを取得する(プロセスP21)。
この実施例の場合、QoS管理部21は、取得したデータ到着レートARを平滑化する。QoS管理部21は、平滑化したデータ到着レートARを取り込み、トークンレートTRの仮の値に設定する(プロセスP22)。
次に、QoS管理部21は、優先トラフィック用の出力待ちキューにパケットが残存しているか否かを判定する(プロセスP23)。
パケットが残存していた場合、QoS管理部21は、残パケット長の4分の1をトークンレートTRに加算する(プロセスP24)。この加算処理により、修正前に比べてトークンレートTRの値が大きくなる。トークンレートTRが大きくなることで、TGPパケットの送信が促進される。
この加算処理が終了すると又はパケットが無かった場合、QoS管理部21は、トークンバケットにトークンが残存しているか否かを判定する(プロセスP25)。
トークンが残存していなかった場合、QoS管理部21は、残トークン量の4分の1をトークンレートTRから減算する(プロセスP26)。この減算処理により、修正前に比べてトークンレートTRの値が小さくなる。トークンレートTRが小さくなることで、トークンの過剰蓄積が抑制される。
この減算処理が終了すると又はトークンが無かった場合、QoS管理部21は、決定したトークンレートTRをトークン生成部23に通知する(プロセスP27)。
FIG. 4 shows a processing procedure example for realizing this processing function.
First, the QoS management unit 21 acquires the traffic data arrival rate AR from the classification unit 15 (process P21).
In this embodiment, the QoS management unit 21 smoothes the acquired data arrival rate AR. The QoS management unit 21 takes in the smoothed data arrival rate AR and sets it to a temporary value of the token rate TR (process P22).
Next, the QoS management unit 21 determines whether or not a packet remains in the output waiting queue for priority traffic (process P23).
If the packet remains, the QoS management unit 21 adds a quarter of the remaining packet length to the token rate TR (process P24). By this addition process, the value of the token rate TR becomes larger than before the correction. By increasing the token rate TR, transmission of the TGP packet is promoted.
When the addition process is completed or there is no packet, the QoS management unit 21 determines whether or not a token remains in the token bucket (process P25).
If no token remains, the QoS management unit 21 subtracts a quarter of the remaining token amount from the token rate TR (process P26). By this subtraction process, the value of the token rate TR becomes smaller than before the correction. By reducing the token rate TR, excessive token accumulation is suppressed.
When this subtraction process ends or when there is no token, the QoS management unit 21 notifies the token generation unit 23 of the determined token rate TR (process P27).

続いて、QoS管理部21は、現在の通信速度(実効転送速度)を取得し、補助ビーコン1つ当たりの転送可能バイト数TBを計算する(プロセスP28)。
次に、QoS管理部21は、データ到着レートARをトークンレートTRで割り、必要な補助ビーコン数BNを求める(プロセスP29)。
かかる後、QoS管理部21は、優先トラフィック用の出力待ちキュー17にパケットが残存しているか否かを判定する(プロセスP30)。
パケットが残存していた場合、QoS管理部21は、残パケット長の2分の1を補助ビーコン1つ当たりの転送可能バイト数TBで割り、その送信に必要な補助ビーコン数を求める。QoS管理部21は、算出された補助ビーコン数をプロセスP29で算出された補助ビーコン数BMに加算する(プロセスP31)。
この加算処理が終了すると又はパケットが無かった場合、QoS管理部21は、補助ビーコン数BMをビーコン管理部25に通知する(プロセスP27)。
Subsequently, the QoS management unit 21 acquires the current communication speed (effective transfer rate), and calculates the transferable byte number TB per auxiliary beacon (process P28).
Next, the QoS management unit 21 divides the data arrival rate AR by the token rate TR and obtains the necessary number of auxiliary beacons BN (process P29).
Thereafter, the QoS management unit 21 determines whether or not a packet remains in the priority traffic output waiting queue 17 (process P30).
When the packet remains, the QoS management unit 21 divides the half of the remaining packet length by the transferable byte number TB per auxiliary beacon, and obtains the number of auxiliary beacons necessary for the transmission. The QoS management unit 21 adds the calculated number of auxiliary beacons to the number of auxiliary beacons BM calculated in process P29 (process P31).
When this addition process ends or when there is no packet, the QoS management unit 21 notifies the beacon management unit 25 of the auxiliary beacon number BM (process P27).

(c)トークン生成部とパケットスケジューラの処理
トークン生成部23では、QoS管理部21が決定したトークンレートTRに従ってトークンが生成され、対応するトークンバケットに追加される。実施例の場合、トークン生成部23は、生成したトークンをスーパーフレームの先頭毎に加算する。
パケットスケジューラ19は、TGPトラフィック用キューとFAPトラフィック用キューのそれぞれから、パケットを取り出して送信する。
パケットスケジューラ19は、TGP区間の間、全ての転送先に対する出力機会が平等になるようにTGPトラフィック用キューを選択する。すなわち、パケットスケジューラ19はラウンドロビン法に従い、TGPトラフィック用のN個の出力待ちキューを巡回的に選択する。
同時に、パケットスケジューラ19は、トークンバケットを用いてTGPパケットの送出量を制限し、トラフィックを平滑化する。なお、TGPパケットの送信時、パケットスケジューラ19は、送信分のパケット長をトークンバケットからトークンを削減する。
一方、パケットスケジューラ19は、FAP区間の間、ラウンドロビン法に従い、全ての転送先に対する出力機会が平等になるようにFAPトラフィック用キューを選択する。すなわち、パケットスケジューラ19はラウンドロビン法に従い、FAPトラフィック用のN個の出力待ちキューを巡回的に選択する。ただし、パケットスケジューラ19は、トークンバケットなどを用いた送出レートの制限は行なわない。
(C) Processing of Token Generation Unit and Packet Scheduler The token generation unit 23 generates a token according to the token rate TR determined by the QoS management unit 21 and adds it to the corresponding token bucket. In the case of the embodiment, the token generation unit 23 adds the generated token for each head of the super frame.
The packet scheduler 19 extracts and transmits packets from each of the TGP traffic queue and the FAP traffic queue.
The packet scheduler 19 selects a TGP traffic queue so that output opportunities for all transfer destinations are equal during the TGP interval. That is, the packet scheduler 19 cyclically selects N output waiting queues for TGP traffic according to the round robin method.
At the same time, the packet scheduler 19 uses a token bucket to limit the amount of TGP packets sent and smooth the traffic. When transmitting the TGP packet, the packet scheduler 19 reduces the token length from the token bucket to the packet length for transmission.
On the other hand, the packet scheduler 19 selects a queue for FAP traffic so that output opportunities for all transfer destinations are equal during the FAP period according to the round robin method. That is, the packet scheduler 19 cyclically selects N output queues for FAP traffic according to the round robin method. However, the packet scheduler 19 does not limit the transmission rate using a token bucket or the like.

図5及び図6に、この処理機能を実現する処理手順例を示す。
まず、パケットスケジューラ19は、現時点がTGP区間に属するか否かを判断する(プロセスP41)。
ここでは、否定結果が得られた場合について説明する。
FAP区間であった場合、パケットスケジューラ19は、最後に参照したFAPトラフィック用キューの次のキューを参照する(プロセスP42)。そして、パケットスケジューラ19は、参照したキューにパケットがあるか否かを判断する(プロセスP43)。
ここで、パケットが無かった場合、パケットスケジューラ19は、プロセスP41に戻る。一方、パケットが存在した場合、パケットスケジューラ19は、キューの先頭に位置するパケットを取り出す(プロセスP44)。
続いて、パケットスケジューラ19は、現在のFAP区間で更にパケットの送信が可能な否かを判断する(プロセスP45)。
送信可能であった場合、パケットスケジューラ19は、参照したキューに別のパケットがあるか否かを判断する(プロセスP46)。ここで、肯定結果が得られた場合、パケットスケジューラ19はプロセスP44に戻り、次の先頭パケットを読み出す。
これに対し、プロセスP45で送信できないと判断された場合又はプロセスP46でパケットが存在しないと判断された場合、パケットスケジューラ19は、それまでの処理で取り出してあったパケット群を現在のFAP区間にまとめて送信する。この後、パケットスケジューラ19は、プロセスP41に戻って前述した判断を繰り返す。
5 and 6 show an example of a processing procedure for realizing this processing function.
First, the packet scheduler 19 determines whether or not the current time belongs to the TGP section (process P41).
Here, a case where a negative result is obtained will be described.
If it is the FAP section, the packet scheduler 19 refers to the queue next to the last-referenced FAP traffic queue (process P42). Then, the packet scheduler 19 determines whether or not there is a packet in the referred queue (process P43).
If there is no packet, the packet scheduler 19 returns to the process P41. On the other hand, if there is a packet, the packet scheduler 19 takes out the packet located at the head of the queue (process P44).
Subsequently, the packet scheduler 19 determines whether or not further packet transmission is possible in the current FAP section (process P45).
If transmission is possible, the packet scheduler 19 determines whether there is another packet in the referenced queue (process P46). Here, when a positive result is obtained, the packet scheduler 19 returns to the process P44 and reads the next head packet.
On the other hand, when it is determined that the process P45 cannot transmit or when the process P46 determines that there is no packet, the packet scheduler 19 sets the packet group extracted in the process so far to the current FAP section. Send all at once. Thereafter, the packet scheduler 19 returns to the process P41 and repeats the above-described determination.

次に、プロセスP41で肯定結果が得られた場合について説明する。
TGP区間であった場合、パケットスケジューラ19は、最後に参照したTGPトラフィック用キューの次のキューを参照する(プロセスP48)。そして、パケットスケジューラ19は、参照したキューにパケットがあるか否かを判断する(プロセスP49)。
ここで、パケットが無かった場合、パケットスケジューラ19は、プロセスP41に戻る。一方、パケットが存在した場合、パケットスケジューラ19は、キューの先頭に位置するパケットの長さがトークン量より大きいか否かを判断する(プロセスP50)。
パケット長がトークン量より大きい場合、パケットスケジューラ19は、先頭パケットは取り出さず、以前に取り出してあったパケット群をまとめて送信する(プロセスP54)。なお、1つもパケットを取り出していない場合は、何も送信しない。
これに対し、パケット長とトークン量が同じである場合又は小さかった場合、パケットスケジューラ19は、先頭パケットを取り出し、その分をトークン量から減算する(プロセスP51)。
続いて、パケットスケジューラ19は、現在のTGP区間で他のパケットを送信可能であるか否かを判断する(プロセスP52)。
ここで、肯定結果が得られた場合、パケットスケジューラ19は、参照したキューに別のパケットがあるか否かを判断する(プロセスP53)。ここでも肯定結果が得られた場合、パケットスケジューラ19はプロセスP50に戻り、次の先頭パケットの長さとトークン量を比較する。
これに対して、プロセスP52で送信できないと判断された場合又はプロセスP53でパケットが存在しないと判断された場合、パケットスケジューラ19は、参照したキューから取り出してあったパケット群を現在のTGP区間にまとめて送信する。この後、パケットスケジューラ19は、プロセスP41に戻って前述した判断を繰り返す。
パケットスケジューラ19では、かかる処理が繰り返し実行される。
Next, a case where a positive result is obtained in process P41 will be described.
If it is the TGP section, the packet scheduler 19 refers to the queue next to the last-referenced TGP traffic queue (process P48). Then, the packet scheduler 19 determines whether or not there is a packet in the referenced queue (process P49).
If there is no packet, the packet scheduler 19 returns to the process P41. On the other hand, when there is a packet, the packet scheduler 19 determines whether or not the length of the packet located at the head of the queue is larger than the token amount (process P50).
When the packet length is larger than the token amount, the packet scheduler 19 does not extract the first packet, and transmits the previously extracted packet group collectively (process P54). If no packet is extracted, nothing is transmitted.
On the other hand, when the packet length and the token amount are the same or small, the packet scheduler 19 takes out the first packet and subtracts the amount from the token amount (process P51).
Subsequently, the packet scheduler 19 determines whether another packet can be transmitted in the current TGP section (process P52).
Here, when a positive result is obtained, the packet scheduler 19 determines whether there is another packet in the referred queue (process P53). If a positive result is also obtained here, the packet scheduler 19 returns to the process P50 and compares the length of the next top packet with the token amount.
On the other hand, if it is determined that the process P52 cannot transmit or if the process P53 determines that no packet exists, the packet scheduler 19 sets the packet group taken out from the referenced queue to the current TGP section. Send all at once. Thereafter, the packet scheduler 19 returns to the process P41 and repeats the above-described determination.
The packet scheduler 19 repeatedly executes such processing.

(d)実験結果
本発明者は、前述したノードについて伝送実験を行った。以下、2つの実験例について実験結果を説明する。
(d−1)実験例1
図7に、ネットワークトポロジーの一例を示す。このネットワークでは、各ノードが自分以外の全ノードのビーコンを受信できるものとする。
図中、丸印は各ノードを示す。また、丸印内の数字は各ノードを識別する番号である。ここで、隣接するノード間の距離は5〔m〕とする。
実験は、このネットワーク上に、優先度を異にする次の2つのトラフィックを流すことで行った。
(i)FAPトラフィック
ノード“1”→“2”→“3”→“5”で与えられる経路上に、20〔Mbps〕のCBR(Constant Bit Rate )トラフィックを、0.5秒目から9.5秒目までの9秒間流す。
(ii)TGPトラフィック
ノード“0”→“2”→“3”→“4”で与えられる経路上に、20〔Mbps〕のCBR(Constant Bit Rate )トラフィックを、4.5秒目から9.5秒目までの5秒間流す。
(D) Experimental Results The present inventor conducted a transmission experiment on the nodes described above. Hereinafter, experimental results will be described for two experimental examples.
(D-1) Experimental example 1
FIG. 7 shows an example of the network topology. In this network, each node can receive the beacons of all nodes other than itself.
In the figure, circles indicate each node. The numbers in the circles are numbers for identifying each node. Here, the distance between adjacent nodes is 5 [m].
The experiment was conducted by flowing the following two traffics with different priorities on this network.
(I) FAP traffic 20 [Mbps] CBR (Constant Bit Rate) traffic on the route given by the nodes “1” → “2” → “3” → “5” from the 0.5 second to 9. Run for 9 seconds to 5 seconds.
(Ii) TGP traffic 20 [Mbps] CBR (Constant Bit Rate) traffic on the route given by the nodes “0” → “2” → “3” → “4” from the 9th to the 9th. Run for 5 seconds until the 5th second.

この際のスループットを図8に、遅延量を図9に、補助ビーコン数を図10に示す。
図8に示すように、TGPトラフィックのスループットは、ほぼ期待値と一致することが確認された。すなわち、スループットは、ほぼ20〔Mbps〕であり、FAPトラフィックよりも優先的に送信されていることが確認された。
一方、FAPトラフィックのスループットは、TGPトラフィックの送信開始に伴って低下し、ほぼ10〔Mbps〕に低下することが確認された。
また、図9に示すように、TGPトラフィックの遅延量は、時間の経過に伴って低下し、ほぼ3〜40〔msec〕で安定した。一方、FAPトラフィックの遅延量は、TGPトラフィックの送信開始に伴って増加し、ほぼ8〜90〔msec〕で安定した。
また、図10に示すように、TGPトラフィックが流れるノード“0”、“2”、“3”の補助ビーコン数はいずれも安定している。また、各ノードの補助ビーコン数の合計も安定的に推移することが確認できた。
FIG. 8 shows the throughput at this time, FIG. 9 shows the delay amount, and FIG. 10 shows the number of auxiliary beacons.
As shown in FIG. 8, it was confirmed that the throughput of the TGP traffic almost coincided with the expected value. That is, the throughput is almost 20 [Mbps], and it has been confirmed that transmission is preferentially performed over FAP traffic.
On the other hand, it has been confirmed that the throughput of FAP traffic decreases with the start of transmission of TGP traffic and decreases to approximately 10 [Mbps].
Moreover, as shown in FIG. 9, the delay amount of the TGP traffic decreased with the passage of time and stabilized at about 3 to 40 [msec]. On the other hand, the delay amount of FAP traffic increased with the start of transmission of TGP traffic, and stabilized at about 8 to 90 [msec].
Also, as shown in FIG. 10, the numbers of auxiliary beacons at nodes “0”, “2”, and “3” through which TGP traffic flows are all stable. Moreover, it was confirmed that the total number of auxiliary beacons at each node also changed stably.

(d−2)実験例2
図11に、ネットワークトポロジーの他例を示す。ただし、このネットワークでは、各ノードが隣接ノードのビーコンのみを受信可能とし、隣接しないノードのビーコンは受信できないものとする。
図12に、この関係を示す。なお、隣接ノード間の距離は最短でも8〔m〕とする。
実験は、このネットワーク上に、優先度を異にする次の2つのトラフィックを流すことで行った。
(i)FAPトラフィック
ノード“1”→“2”→“3”→“5”で与えられる経路上に、15〔Mbps〕のCBR(Constant Bit Rate )トラフィックを、0.5秒目から9.5秒目までの9秒間流す。
(ii)TGPトラフィック
ノード“0”→“2”→“3”→“4”で与えられる経路上に、15〔Mbps〕のCBR(Constant Bit Rate )トラフィックを、4.5秒目から9.5秒目までの5秒間流す。
(D-2) Experimental example 2
FIG. 11 shows another example of the network topology. However, in this network, it is assumed that each node can receive only beacons from adjacent nodes and cannot receive beacons from non-adjacent nodes.
FIG. 12 shows this relationship. Note that the distance between adjacent nodes is at least 8 [m].
The experiment was conducted by flowing the following two traffics with different priorities on this network.
(I) FAP traffic 15 [Mbps] CBR (Constant Bit Rate) traffic on the route given by the nodes “1” → “2” → “3” → “5” from the 0.5 second to 9. Run for 9 seconds to 5 seconds.
(Ii) TGP traffic 15 [Mbps] CBR (Constant Bit Rate) traffic on the route given by the nodes “0” → “2” → “3” → “4” Run for 5 seconds until the 5th second.

この際のスループットを図13に、遅延量を図14に、補助ビーコン数を図15に示す。
図13に示すように、TGPトラフィックのスループットは、ほぼ期待値と一致することが確認された。すなわち、スループットは、ほぼ15〔Mbps〕であり、FAPトラフィックよりも優先的に送信されていることが確認された。
一方、FAPトラフィックのスループットは、TGPトラフィックの送信開始に伴って低下し、ほぼ6〔Mbps〕に低下することが確認された。
また、図14に示すように、TGPトラフィックの遅延量は、時間の経過に伴って低下した。一方、FAPトラフィックの遅延量は、TGPトラフィックの送信開始に伴って増加した。
また、図15に示すように、TGPトラフィックが流れるノード“0”、“2”、“3”の補助ビーコン数はいずれも安定している。また、各ノードの補助ビーコン数の合計もやや変動が増えるものの、比較的安定して推移することが確認できた。
The throughput at this time is shown in FIG. 13, the delay amount is shown in FIG. 14, and the number of auxiliary beacons is shown in FIG.
As shown in FIG. 13, it was confirmed that the throughput of the TGP traffic almost coincided with the expected value. That is, it was confirmed that the throughput was approximately 15 [Mbps] and was transmitted with priority over the FAP traffic.
On the other hand, it has been confirmed that the throughput of FAP traffic decreases with the start of transmission of TGP traffic and decreases to approximately 6 [Mbps].
Moreover, as shown in FIG. 14, the delay amount of the TGP traffic decreased with the passage of time. On the other hand, the delay amount of FAP traffic increased with the start of transmission of TGP traffic.
Also, as shown in FIG. 15, the numbers of auxiliary beacons at nodes “0”, “2”, and “3” through which TGP traffic flows are all stable. In addition, although the total number of auxiliary beacons at each node also slightly increased, it was confirmed that it was relatively stable.

(4)実施形態の効果
以上説明した制御機能の採用により、各トラフィックに必要な伝送帯域を、各ノードで自律分散的に確保できる。この結果、アプリケーションに応じた優先度によるデータ伝送を実用的な品質で実現できる。
(5)他の実施形態
(a)前述の実施形態では、非優先クラスに割り当て可能な最大パケット数LimFAPを、LimBUF−N_PRI−N_SURPLUSと定義した。
この場合、TGPパケットの最大パケット数N_PRIが大きくなるに伴って、LimFAPの値は小さくなる。
その一方で、LimFAPの値が小さくなりすぎると、非優先クラスをほとんど伝送できなくなる。従って、LimFAPが事前に設定した基準値を下回る場合には、少なくともLimFAPの値を基準値まで引き上げることが望ましい。
例えば、TGPパケットの増加を吸収するためのパケットバッファ数N_SURPLUSを強制的に小さくすれば良い。また、TGPパケットの最大パケット数N_PRIを強制的に小さくすれば良い。
(b)前述の実施形態では、トラフィックの途絶後も補助ビーコンの確保をしばらく継続する方式を採用する。
しかし、継続時間が長すぎると無駄に無線リソースが消費されることの弊害が大きくなる。従って、トラフィック無しが一定期間続いたら、そのデータ到着レートを強制的にゼロに設定する機能を搭載することが望ましい。例えば、無入力期間が10スーパーフレームに亘って継続したら強制的にデータ到着レートを強制的にゼロに設定する方式を採用することが望ましい。
このように、データ到着レートをゼロに変更することにより、無線リソースを早期に解放できる。
(4) Effect of Embodiment By adopting the control function described above, a transmission band necessary for each traffic can be secured in an autonomous and distributed manner at each node. As a result, data transmission with a priority according to the application can be realized with practical quality.
(5) Other Embodiments (a) In the above-described embodiment, the maximum number of packets LimFAP that can be assigned to a non-priority class is defined as LimBUF-N_PRI-N_SURPLUS.
In this case, the value of LimFAP decreases as the maximum number of TGP packets N_PRI increases.
On the other hand, if the value of LimFAP becomes too small, the non-priority class can hardly be transmitted. Therefore, when LimFAP falls below a preset reference value, it is desirable to raise at least the value of LimFAP to the reference value.
For example, the number of packet buffers N_SURPLUS for absorbing the increase in TGP packets may be forcibly reduced. Further, the maximum number of TGP packets N_PRI may be forcibly reduced.
(B) In the above-described embodiment, a method is adopted in which securing of the auxiliary beacon is continued for a while after the traffic is interrupted.
However, if the duration time is too long, the adverse effect of consuming radio resources unnecessarily increases. Therefore, it is desirable to install a function for forcibly setting the data arrival rate to zero when there is no traffic for a certain period. For example, it is desirable to employ a method for forcibly setting the data arrival rate to zero when the no-input period continues for 10 superframes.
Thus, by changing the data arrival rate to zero, radio resources can be released early.

(c)前述の実施形態では、通信機能をハードウェア的に実現する場合について説明した。もっとも、同じ機能をファームウェア又はソフトウェアとして実現することもできる。これらのプログラムは、光学式記憶媒体(光ディスク、フォログラム媒体その他)、磁気記録媒体(ハードディスクその他)、半導体メモリに格納される。
(d)前述した無線通信装置には、商品形態に応じて様々な装置が含まれる。例えば、携帯情報端末(携帯型のコンピュータ、携帯電話機、携帯型ゲーム機、電子書籍等)、無線LAN装置(無線ルーター、子機、アクセスポイント)、時計、ゲーム機器、コンピュータ、ビデオカメラ、デジタルカメラ、スキャナ、印刷装置、画像再生装置(例えば、光ディスク装置、ホームサーバー)、モニタ、テレビジョン受像器、発明に係る機能を搭載した処理ボードや処理カードが含まれる。
なお、いずれの場合にも、筐体と、アンテナ、送受信回路を共通構成とし、商品形態に応じた周辺装置が組み合わされて構成される。例えば、携帯情報端末であれば、前述の構成に加え、操作入力部、表示部その他のユーザーインターフェースを有する。また例えば、ビデオカメラやデジタルカメラであれば、前述の構成に加え、カメラユニットや撮像された映像データを記憶媒体に保存するための書き込み回路を有する。
(e)前述の実施例には、発明の趣旨の範囲内で様々な変形例が考えられる。また、本明細書の記載に基づいて創作される各種の変形例及び応用例も考えられる。
(C) In the above-described embodiment, the case where the communication function is realized by hardware has been described. However, the same function can also be realized as firmware or software. These programs are stored in an optical storage medium (optical disk, follower medium, etc.), magnetic recording medium (hard disk, etc.), and semiconductor memory.
(D) The above-described wireless communication device includes various devices depending on the product form. For example, portable information terminals (portable computers, mobile phones, portable game machines, electronic books, etc.), wireless LAN devices (wireless routers, slave units, access points), watches, game machines, computers, video cameras, digital cameras , A scanner, a printing device, an image reproducing device (for example, an optical disc device, a home server), a monitor, a television receiver, and a processing board and a processing card equipped with the functions according to the invention.
In any case, the casing, the antenna, and the transmission / reception circuit have a common configuration, and are configured by combining peripheral devices according to the product form. For example, a portable information terminal has an operation input unit, a display unit, and other user interfaces in addition to the above-described configuration. For example, in the case of a video camera or a digital camera, in addition to the above-described configuration, a camera unit and a writing circuit for storing captured video data in a storage medium are provided.
(E) Various modifications can be considered in the above-described embodiments within the scope of the gist of the invention. Various modifications and application examples created based on the description of the present specification are also conceivable.

正規ビーコンと補助ビーコンの配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of a regular beacon and an auxiliary beacon. 無線通信装置の内部構成例を示す図である。It is a figure which shows the internal structural example of a radio | wireless communication apparatus. クラス分け部の処理手順例を示す図である。It is a figure which shows the example of a process sequence of a classification part. QoS管理部の処理手順例を示す図である。It is a figure which shows the process sequence example of a QoS management part. パケットスケジューラの処理手順例を示す図である。It is a figure which shows the process sequence example of a packet scheduler. パケットスケジューラの処理手順例を示す図である。It is a figure which shows the process sequence example of a packet scheduler. アドホックネットワークのトポロジー例を示す図である。It is a figure which shows the topology example of an ad hoc network. 図7に示すネットワークについて測定したスループットを示す図である。It is a figure which shows the throughput measured about the network shown in FIG. 図7に示すネットワークについて測定した遅延量を示す図である。It is a figure which shows the amount of delay measured about the network shown in FIG. 図7に示すネットワークについて測定した補助ビーコン数を示す図である。It is a figure which shows the number of auxiliary beacons measured about the network shown in FIG. アドホックネットワークのトポロジー例を示す図である。It is a figure which shows the topology example of an ad hoc network. ビーコンの受信状態を示す図である。It is a figure which shows the reception state of a beacon. 図11に示すネットワークについて測定したスループットを示す図である。It is a figure which shows the throughput measured about the network shown in FIG. 図11に示すネットワークについて測定した遅延量を示す図である。It is a figure which shows the amount of delay measured about the network shown in FIG. 図11に示すネットワークについて測定した補助ビーコン数を示す図である。It is a figure which shows the number of auxiliary beacons measured about the network shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

11 ノード
13 ルーティング部
15 クラス分け部
17 出力待ちキュー
19 パケットスケジューラ
21 QoS管理部
23 トークン生成部
25 補助ビーコン管理部
11 Node 13 Routing unit 15 Classification unit 17 Output queue 19 Packet scheduler 21 QoS management unit 23 Token generation unit 25 Auxiliary beacon management unit

Claims (9)

トラフィック別のデータ到着レートに基づいて、各トラフィックに対応する無線リソースの割り当て量を自律的に制御する
ことを特徴とする無線通信方法。
A radio communication method characterized by autonomously controlling the allocated amount of radio resources corresponding to each traffic based on a data arrival rate for each traffic.
請求項1に記載の無線通信方法において、
前記トラフィックのデータ到着レートは、サービスクラス別に求める
ことを特徴とする無線通信方法。
The wireless communication method according to claim 1,
A wireless communication method, wherein the data arrival rate of the traffic is obtained for each service class.
請求項1に記載の無線通信方法において、
前記制御では、トラフィック別のデータ到着レートに基づいて割り当て量の基準値を決定し、トラフィック別の残存パケット長と残存無線リソース量を用いて基準値を修正する
ことを特徴とする無線通信方法。
The wireless communication method according to claim 1,
In the control, the reference value of the allocation amount is determined based on the data arrival rate for each traffic, and the reference value is corrected using the remaining packet length and the remaining radio resource amount for each traffic.
請求項3に記載の無線通信方法において、
前記修正は、トラフィック別の残存パケット長に応じた割り当て量の増加と、残存無線リソース量に応じた割り当て量の削減とにより行う
ことを特徴とする無線通信方法。
The wireless communication method according to claim 3,
The radio communication method according to claim 1, wherein the correction is performed by increasing an allocation amount according to a remaining packet length for each traffic and reducing an allocation amount according to a remaining radio resource amount.
トラフィック別にデータ到着レートを求める到着レート演算部と、
求められたデータ到着レートに基づいて、各トラフィックに対応する無線リソースの割り当て量を自律的に制御する無線リソース制御部と
を有することを特徴とする無線通信装置。
An arrival rate calculator for determining the data arrival rate for each traffic;
A radio communication apparatus comprising: a radio resource control unit that autonomously controls an allocation amount of radio resources corresponding to each traffic based on a determined data arrival rate.
請求項5に記載の無線通信装置において、
前記トラフィックのデータ到着レートは、サービスクラス別に求める
ことを特徴とする無線通信装置。
The wireless communication device according to claim 5, wherein
The wireless communication apparatus characterized in that the data arrival rate of the traffic is obtained for each service class.
請求項5に記載の無線通信装置において、
前記制御では、トラフィック別のデータ到着レートに基づいて割り当て量の基準値を決定し、トラフィック別の残存パケット長と残存無線リソース量を用いて基準値を修正する
ことを特徴とする無線通信装置。
The wireless communication device according to claim 5, wherein
In the control, the reference value of the allocation amount is determined based on the data arrival rate for each traffic, and the reference value is corrected using the remaining packet length and the remaining radio resource amount for each traffic.
請求項7に記載の無線通信装置において、
前記修正は、トラフィック別の残存パケット長に応じた割り当て量の増加と、残存無線リソース量に応じた割り当て量の削減とにより行う
ことを特徴とする無線通信装置。
The wireless communication device according to claim 7, wherein
The radio communication apparatus according to claim 1, wherein the correction is performed by increasing an allocation amount according to a remaining packet length for each traffic and reducing an allocation amount according to a remaining radio resource amount.
無線通信装置に搭載されるコンピュータに、
トラフィック別のデータ到着レートに基づいて、各トラフィックに対応する無線リソースの割り当て量を自律的に制御する処理を実行させる
ことを特徴とするプログラム。
In a computer installed in a wireless communication device,
A program characterized by executing a process for autonomously controlling the allocated amount of radio resources corresponding to each traffic based on a data arrival rate for each traffic.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008312017A (en) * 2007-06-15 2008-12-25 Ricoh Co Ltd Image processor, add-in board, and electric apparatus
JP2015019369A (en) * 2013-07-09 2015-01-29 インテル コーポレイション Traffic management equipped with egress control

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