JP2005530378A - 無線ネットワークでの帯域幅管理 - Google Patents

Abstract

【課題】無線ネットワークでの帯域幅管理
【解決手段】好ましい実施形態によれば、アクセス・ポイントは、８０２．１１無線ＬＡＮ内のアクセス・ポイント間でネットワーク帯域幅の動的負荷均衡化を実現する。アクセス・ポイントは、ＲＴＳ／ＣＴＳプロトコルを使用して過大なネットワーク帯域幅量を使用している単一デバイスが利用可能な帯域幅を削減する。アクセス・ポイントは、ネットワーク・チャネルを独占しているデバイスを被制限者リストに記載し、被制限者リストに記載されたどのクライアントにもＣＴＳを返さないことによって、ネットワーク上の帯域幅を調整する。クライアントのネットワーク使用が、ネットワーク・ユーザ数によって設定される、ポリシで決定された閾値を下回ったときには、そのクライアントはリストから除かれ、アクセス・ポイントはそのクライアントからのＲＴＳにＣＴＳで応答する。

Description

本発明は、一般に、データ通信に関し、詳細には、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）でのデータ通信に関する。具体的には、本発明は、ＬＡＮへの無線アクセス管理を対象とする。

デジタル通信およびパーソナル通信システムの前進と共にパーソナル無線通信の必要が急速に拡大している。最近数年間の無線電波技術の進歩および無線電話システムの成長率は、無線アクセスを介した場所に依存しない通信を求める巨大な市場需要を示すものである。現在の無線ネットワーク・アーキテクチャの多くは、主に、音声通信および広域範囲のために設計され、最適化されている。パーソナル・コンピュータおよび携帯用コンピュータ、ローカル・エリア・ネットワークの普及と共に、ファイル・サーバ・アクセス、クライアント／サーバ実行、電子メールなどのデータ・サービスおよびアプリケーションが分散計算処理をサポートするＬＡＮ環境への無線アクセスを必要とするようになることが予見される。ＬＡＮや広域ネットワーク（ＷＡＮ）などの有線ネットワークとやりとりするモバイル機器を利用してデータ・トラフィックを伝送する無線通信システムの使用が普及している。オフィス・ビルや企業構内のあらゆる場所で移動勤務員に連絡を取ることができ、それによって生産性が増大する。例えば、小売店や倉庫などは、無線通信システムをモバイル・データ端末と共に使用して在庫状況を追跡し在庫を補充することができる。運輸産業は、大規模な屋外保管施設でそうしたシステムを使用して入荷と出荷を正確に記録することができる。製造施設では、そうしたシステムは、部品、完成製品および不良品を追跡するのに有用である。データ・トラフィックの特性およびプロファイルは、音声トラフィックのものとはまったく異なるので、無線アクセス・プロトコルは、データ・トラフィックの非常に動的でバースト性の高い性質に効率よく適応する必要がある。

典型的な無線通信システムは、しばしばシステム・バックボーンと呼ばれる、ケーブル媒体で相互接続された多数の固定アクセス・ポイント（基地局とも呼ばれる）を含む。

各アクセス・ポイントには地理的セルが関連付けられる。このセルは、アクセス・ポイントが、許容可能な誤り率でデータ端末や電話などのモバイル機器との間でデータを送受信するのに十分な信号強度を有する地理的領域である。通常、アクセス・ポイントは、各アクセス・ポイントからのセル領域範囲の組み合わせが建物または敷地を完全にカバーできるようにバックボーンに沿って配置される。８０２．１１（ｂ）では、１アクセス・ポイントは１１Ｍｂｐｓを提供し、それが多数のユーザによって共用される。ＷＬＡＮの場合には、しばしば、データ容量を増大させるために各セルが大幅にオーバーラップしている。というのは、ネットワークの容量は、アクセス・ポイント数の関数であるからである。したがって、ユーザは、通常、任意の所与の場所においていくつかの異なるアクセス・ポイントにアクセスすることができる。

電話、ページャ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、データ端末などのモバイル機器は、システム全体にわたってセルからセルへ持ち運ばれるように設計される。各モバイル機器は、そのモバイル機器とそのモバイル機器が登録されているアクセス・ポイントの間の無線通信によってシステム・バックボーンとやりとりすることができる。モバイル機器があるセルから別のセルに移動する際に、そのモバイル機器は、通常、前のセルのアクセス・ポイントへの登録を解除し、新しいセルに関連付けられたアクセス・ポイントに登録することになる。

最近、ＩＥＥＥ８０２．１１規格と呼ばれる無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）の規格が採用されており、産業界、科学界および医学界で受け入れられている。ＷＬＡＮ用のＩＥＥＥ８０２．１１規格は、２，４００〜２，４８３．５ＭＨｚのＩＳＭ（工業、科学、医療）帯域で動作するシステムのための規格である。ＩＳＭ帯域は世界中で利用可能であり、スペクトラム拡散システムの無認可の運用を可能にするものである。ＩＥＥＥ８０２．１１ＲＦ伝送は、様々なデータ転送速度で複数の信号方式（変調）を使用して無線システム間で単一データ・パケットを送達する。最新のＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮは、ダイレクト・シーケンス・スペクトラム拡散伝送に、２．４ＧＨｚに近い周波数帯域を使用する。ブルートゥース規格（ｗｗｗ．ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ．ｃｏｍ参照）と呼ばれる、最近採用された別の短距離規格も発展している。ブルートゥース規格は、その周波数ホッピング・スペクトラム拡散伝送にＩＥＥＥ８０２．１１規格とほぼ同じ範囲の周波数を使用する、低コスト短距離無線接続である。一部の用途では、ＩＥＥＥ８０２．１１を用いたシステムを、ブルートゥース規格を用いた他のシステムと同時に使用することが適当である。

ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ技術では、アクセス・ポイントとクライアント機器の間に共用伝送媒体がある。アクセス・ポイントは１度に１クライアントからのデータだけしか受信できないため、所与のクライアントがそのチャネルを独占し、事実上、他のクライアントが利用可能なスループットが減少することがある。そのため、例えば、しばしば帯域幅を要求するクライアントに、不相応な帯域幅量が許可されることがある。この問題は、ＷＬＡＮがデータ・パケット・ベースの技術であることによってさらに悪化する。デジタル・セルラ・システムでは、伝送は接続に基づくものであり、そのため、デジタル・セルラ・セットアップ回路はクライアントに帯域幅を保証することができる。ＷＬＡＮクライアントの場合、データ伝送は事実上バースト性が高く、そのため、１伝送全体を通しての帯域幅は保証され得ない。したがって、当分野では、無線ＬＡＮ上の単一のクライアントがネットワーク帯域幅を独占するのを阻止するシステムおよび方法が強く求められている。

好ましい実施形態によれば、無線ローカル・エリア・ネットワークでの帯域幅利用度管理の方法およびシステムが提供される。無線ローカル・エリア・ネットワークは、無線媒体によってアクセス・ノードを介してネットワークにアクセスする複数のクライアントを含む。各クライアントによって利用される帯域幅は、アクセス・ノードを介して監視し、現在、帯域幅利用度の閾値レベルを超えているクライアントを識別するリストが動的に維持される。この閾値レベルは、アクセス・ノードを介して帯域幅を利用しているクライアント数の関数として決定される。次いで、そのリストに記載されたクライアントから受け取られた送信要求信号に応答した送信可信号の伝送が阻止される。

別の実施形態では、アクセス・ノードを介して各クライアントによって利用される帯域幅を監視すること、現在、アクセス・ノードを介して帯域幅を利用しているクライアント数の関数として決定される帯域幅利用度の閾値レベルを超えているクライアントを識別するリストを動的に維持すること、およびそのリストに記載されたクライアントから受け取られた送信要求信号に応答した送信可信号の伝送を阻止することを含む、無線ローカル・エリア・ネットワークでの帯域幅利用度管理の方法が提供される。

別の実施形態では、無線媒体によってアクセス・ノードを介してネットワークにアクセスする複数のクライアントを含む無線ローカル・エリア・ネットワークでの帯域幅利用度管理の方法が提供される。この方法は、複数のクライアントの各クライアントごとの個別伝送帯域幅利用度およびアクセス・ノードを介して利用可能な合計伝送帯域幅を決定すること、各クライアントごとの個別伝送帯域幅利用度を、複数のクライアントのクライアント数の関数として設定される閾値伝送帯域幅利用度と比較すること、個々のクライアントの個別伝送帯域幅が閾値伝送帯域幅利用度より大きいという判定に応答して、その個々のクライアントによる送信要求への送信可応答を妨げ、それによって、その個々のクライアントの個別伝送帯域幅が閾値伝送帯域幅利用度より大きいと判定されなくなるまで、その個々のクライアントがアクセス・ノードを介して追加の帯域幅を利用するのを阻止する。

さらに、別の実施形態では、無線ローカル・エリア・ネットワークでの帯域幅利用度を管理するシステムが提供される。アクセス・ノードは、無線ローカル・エリア・ネットワーク中のクライアント間の無線接続を提供する。複数のクライアントが無線媒体によってそのアクセス・ノードを介してネットワークにアクセスし、アクセス・ノードは、そのアクセス・ノードを介して各クライアントによって利用される帯域幅を監視する。また、記憶装置が、現在、帯域幅利用度の閾値レベルを超えているクライアントを識別するリストを動的に維持し、帯域幅利用度の閾値レベルは、アクセス・ノードを介して帯域幅を利用しているクライアント数の関数として決定され、アクセス・ノードは、リストに記載されたクライアントから受け取られた送信要求信号に応答した送信可信号を送信しない。

本発明の新規の特徴と思われる特性は、添付の特許請求の範囲に記載される。ただし、本発明自体、ならびにその好ましい使用形態、その他の目的および利点は、以下の例示的実施形態の詳細な説明を添付の図面と併せて読めば、最もよく理解されるであろう。

次に各図、具体的には、図１を参照すると、本発明の好ましい実施形態に従って実装された、複数の遠隔局１０、１２、１４、１６と計算処理システム中のアプリケーションおよびデータの間の通信を可能にするローカル・エリア無線システムが示されている。この計算処理システムは、通常、参照番号２４で一般的に示す、複数のワークステーションまたはパーソナル・コンピュータ（簡単にするために図示せず）が接続されたローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）の、モニタ２０およびキーボード２２が接続された無線ネットワーク・マネージャ（ＷＮＭ）または無線ネットワーク・コントローラ（ＷＮＣ）１８（ＷＮＭまたはＷＮＣは通常コンピュータ・システムに挿入されたカードである）を含む。また、このＬＡＮには、遠隔局１０、１２、１４、１６がやりとりする１つまたは複数のアクセス・ポイント２６、２８も接続される。これらのアクセス・ポイントは、本発明に従って、遠隔局の共通無線チャネルへのアクセスを調整する一定の無線システム管理機能を提供するために増大される。遠隔局間の通信は、アクセス・ポイント２６、２８を介した中継によってサポートされる。図２により詳細に示すように、アクセス・ポイント２６または２８は、従来のマイクロコンピュータとすることができ、バス・スロットに挿入され、ＬＡＮケーブル３２に接続されたＬＡＮアダプタ３０を有する。ＷＮＭ１８も、通常は、やはり従来のマイクロコンピュータであり、ハード・ディスク・ドライブ（図示せず）など１つまたは複数の直接アクセス記憶装置（ＤＡＳＤ）を含み、バス・スロットに挿入され、ＬＡＮケーブル３２に接続されたＬＡＮアダプタ３４を有する。ＬＡＮアダプタ３０、３４およびＬＡＮケーブル３２は、ＬＡＮソフトウェアと共にＬＡＮ２４を構成する。ＬＡＮ２４は、従来設計のものである。アクセス・ポイント２６または２８は、基地局のバス・スロットに挿入されるプリント回路カードとして実装されたＲＦ送受信アダプタ３６も備える。送受信アダプタ３６は、従来設計のスペクトラム拡散送受信機を含む。送受信アダプタ３６は、１つまたは複数の遠隔局１０、１２、１４、または１６との無線リンク４０を確立するためのアンテナ３８を備える。遠隔局自体は、従来設計のハンドヘルドまたはラップトップ・コンピュータとすることができ、アクセス・ポイントと同様に、アンテナ４２と、やはりそのコンピュータのバス・スロットに挿入されるプリント回路カードとして実装された送受信アダプタ４４とを備える。送受信アダプタ４４は、送受信アダプタ３６と同様に、類似の設計のスペクトラム拡散送受信機を含む。基地局および遠隔局は、さらに、それぞれ、参照番号４６、４８で一般的に示す、それぞれの送受信アダプタをサポートするソフトウェアを備える。

図３に、図１の遠隔局とアクセス・ポイントの両方に共通の無線システムを示す。この無線システムは、コンピュータのバス・インターフェース５２を介してコンピュータ５０に接続された送受信アダプタ３６または４４を含む。送受信機部分自体は、市販のスペクトラム拡散送受信機とすることのできるＲＦ送受信機５４と、インターフェース５８を介して送受信機を制御する専用マイクロプロセッサ・システム５６とに分けられる。マイクロプロセッサ・システム５６は、送受信機部分とコンピュータ部分５０とのインターフェースを提供するシステム・インターフェース６０をさらに含む。このマイクロプロセッサ・システムは、通常はリアルタイム・マイクロプロセッサ・システムの、高分解能時間間隔決定ハードウェアまたは「タイマ」を含む専用のマイクロプロセッサ６２を備える。マイクロプロセッサ６２は、メモリ・バス６４によって、プログラム記憶６６およびデータ記憶６８と、それぞれ、バス・インターフェース５２、ＲＦ送受信機５４への接続を提供するインターフェース５８、６０とに接続される。プログラム記憶６６は、通常、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）であり、データ記憶６８は静的または動的ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭまたはＤＲＡＭ）である。受信または送信されるパケットは、データ記憶６８に保持され、シリアル・チャネルと、マイクロプロセッサ６２の一部である直接メモリ・アクセス（ＤＭＡ）コントローラ（図示せず）との制御下で、インターフェース５８を介してＲＦ送受信機５４との間でやりとりされる。これらのシリアル・チャネルの機能は、データをカプセル化し、ＨＤＬＣ（ハイレベル・データ・リンク制御）パケット構造で情報を制御し、パケットをシリアル形式でＲＦ送受信機５４に提供することである。

ＲＦ送受信機５４を介してパケットが受け取られると、シリアル・チャネルはパケットの宛先アドレスをチェックし、エラーの有無をチェックし、パケットを非直列化してデータ記憶６８に入れる。シリアル・チャネルは、特定のアダプタ・アドレスおよびブロードキャスト・アドレスを認識する機能を持つ必要がある。コンピュータ５０は、１つまたは複数のユーザ・アプリケーション・プログラム７２をサポートするオペレーティング・システム７０を走らせる。オペレーティング・システム７０は、通信マネージャ７４を含むことができ、あるいは通信マネージャ７４自体をコンピュータ上にインストールされたアプリケーション・プログラムとすることもできる。どちらの場合も、通信マネージャ７４は、オペレーティング・システム７０を介してデバイス・ドライバ７６を制御する。デバイス・ドライバ７６は、バス・インターフェース５２を介して送受信アダプタ３６または４４とやりとりする。

好ましい実施形態では、無線ネットワークは、ローカル・エリア通信用の１つまたは複数の周波数帯域にアクセスできる無線接続システムを提供する、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠して動作する。このシステムは、ＩＥＥＥ規格８０２．１１「直接拡散方式物理層仕様」に従うことができる。あるいは、このシステムは、ＩＥＥＥ規格８０２．１１「周波数ホッピング方式物理層仕様」、または変動する変調およびデータ転送速度でパケットの各部分を伝送する他の任意のプロトコルを利用して用いることもできる。この規格は、３つの物理的方法および２つのネットワーク・タイプを定義する。それら３つの異なる物理層の方法には、無線周波数を使用する２方法と赤外線を使用する１方法が含まれる。２つの無線物理層は２．４ＧＨｚ周波数範囲で動作し、一方は、周波数ホッピング方式（ＦＨＳＳ）を使用し、他方は直接拡散方式（ＤＳＳＳ）を使用する。１つの赤外線物理層は、ベースバンド赤外線を使用して動作する。この規格では、１Ｍｂｐｓと２Ｍｂｐｓの無線データ転送速度が定義される。ＩＥＥＥ８０２．１１規格は、２つのネットワーク・タイプを定義し、一方はアドホックネットワークであり他方はインフラストラクチャである。アドホックネットワークは、単に、無線媒体を介した互いの相互通信範囲内にある局だけからなるネットワークである。アドホックネットワークでは、無線クライアントは有線ネットワークまたはアクセス・ポイントを必要とせずに相互にやりとりする。インフラストラクチャは、無線クライアントに有線ネットワークへのアクセスを提供する１つまたは複数のアクセス・ポイントを含む。

８０２．１１規格の適用範囲は、物理（ＰＨＹ）ネットワーク層および媒体アクセス制御（ＭＡＣ）ネットワーク層に限られる。ＰＨＹ層は、国際標準化機構の７階層開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）ネットワーク・モデルで定義される最下位層に直接対応する。ＭＡＣ層は、ＯＳＩ第２層の上側半分を構成する論理リンク制御（ＬＬＣ）機能を持つ、その同じモデル第２層の下側半分に対応する。この規格は、実際、３つの異なるＰＨＹ層のうちの１つの選択を指定し、そのうちのいずれも単一のＭＡＣ層の基礎となり得る。具体的には、この規格は、赤外光を使用してデータを伝送する光ベースのＰＨＹ、および異なるタイプのスペクトラム拡散無線通信を利用する２つのＲＦベースのＰＨＹを提供する。赤外線ＰＨＹは、通常は、範囲が限られ、最も実用的には、１部屋内で実装される。他方、ＲＦベースのＰＨＹは、相当な領域をカバーし、実際、セルラ様の構成で配備されると、構内全体をカバーするのに使用することができる。

赤外線ＰＨＹは、１Ｍｂｐｓのピーク・データ転送速度を任意選択での２Ｍｂｐｓの速度と共に提供し、パルス位置変調（ＰＰＭ）を利用する。ＲＦＰＨＹは、直接拡散方式（ＤＳＳＳ）と周波数ホッピング方式（ＦＨＳＳ）の選択を含む。名前が示唆するように、ＤＳＳＳもＦＨＳＳも、伝送信号が、雑音に遭遇しても正確に受け取られ、復号化されるように、伝送帯域を人工的に拡散する。

８０２．１１では、ＤＳＳＳＰＨＹは、１Ｍｂｐｓと２Ｍｂｐｓ両方のピーク・データ転送速度を定義する。前者は、ＤＢＰＳＫ（Differential Binary Phase Shift Keying、差動２値位相偏移変調）を使用し、後者は、ＤＱＰＳＫ（DifferentialQuadraturePhase Shift Keying、差動４相位相偏移変調）を使用する。この規格は、１Ｍｂｐｓで動作するようにＦＨＳＳＰＨＹを定義し、任意選択での２Ｍｂｐｓ動作を可能にする。このＰＨＹは２または４レベルのＧＦＳＫ（GaussianFrequencyShift Keying、ガウス周波数偏移変調）を使用する。ＤＳＳＳ ＷＬＡＮもＦＨＳＳ ＷＬＡＮも同じ周波数帯域で動作し、どちらも、米国、欧州、アジアの全域にわたってサイト・ライセンスも許可も必要としない。ＩＥＥＥ８０２．１１規格は、ＷＬＡＮが、世界中の規制機関がスペクトラム拡散での使用のために除外している２．４ＧＨｚ帯域で動作するものと規定している。

ＲＦＰＨＹの重要な利点の１つは、多数の別個のチャネルを持ち得ることである。このチャネル化（channelization）は、ＡＬＡＮユーザが、総スループットを増大させるために、またはローミング・クライアントをサポートするセルラの様なチャネル配列を配備するために、同じ領域または隣接する領域にチャネルを配置できるようにする。ＤＳＳＳの場合には、異なるチャネルは、単に、異なる周波数帯域を使用するだけである。ＦＨＳＳの場合には、使用されるホッピング・シーケンスがあるチャネルと次のチャネルを区別するが、すべてのチャネルは、同じ広周波数帯域で動作する。

一般に、８０２．１１仕様は、拡散１ＭＨｚ信号を搬送するのに使用される１３のＤＳＳＳチャネルを定義する。各チャネルは５ＭＨｚ間隔で位置する新しい中心周波数とオーバーラップする。米国での配備では、この規格は、ＦＣＣによって割り振られたＩＳＭ帯域幅で１１の独立のＤＳＳＳチャネルを定義する。欧州の大部分、および欧州の規制機関の先導に従うアジアの大部分では、ＤＳＳＳ実装形態は、１３チャネルを利用し得る。ただし、日本では、割り振られた帯域幅は単一のチャネルだけしかサポートしない。米国および欧州では、このチャネル定義は、３つの周波数隔離チャネルがコロケーションのために利用可能であることを保証する。他方、ＦＨＳＳシステムは、米国および欧州では、７９ホップまたは中心周波数を使用し、日本では２３ホップを使用するように規定されている。通常、ＦＨＳＳシステムは、各ホップで２０ミリ秒間存在する（dwell）。この仕様は、７８の異なるホッピング・シーケンスを定義し、各独立のホッピング・シーケンスがチャネルとして定義される。しかし、実際には、ほんの少数のチャネルだけしか相互に近接して配備され得ない。

ＢＳＳ構成は、単一のＷＬＡＮセルまたはチャネルでの論理サーバとして働くアクセス・ポイント（ＡＰ）を利用する。ノードＡとノードＢの間の通信は、実際には、ノードＡからＡＰに流れ、次いで、ＡＰからノードＢに流れる。ＡＰは、ブリッジング機能を実施して複数のＷＬＡＮセルまたはチャネルを接続し、ＷＬＡＮセルを有線企業ＬＡＮに接続するのに必要である。

８０２．１１規格は、ＭＡＣ層が肯定応答を処理し、およびＭＡＣ層が失われたフレームを再送信するものと規定し、その結果、利用可能な帯域幅がより効率よく使用され、肯定応答がより迅速に生じる。８０２．１１フレーム・フォーマットは、５０マイクロ秒のフレーム間スペーシングを利用する。この規格は、ＣＲＣチェックが正しい場合には、各フレームの終了の１０マイクロ秒後に受信側局が肯定応答を送信することを必要とする。１０マイクロ秒の制限は、受信側局が、５０マイクロ秒のフレーム間スペーシングが過ぎるのを待った場合に必要とされるように、媒体アクセスのために他のノードと競合するのではなく、その電波の制御を即座に獲得できることを保証する。ＭＡＣの上層で肯定応答を処理するＬＡＮは、その厳密なタイミング要件を満たすことができず、したがって、本質的に、媒体アクセスのために競合し、各肯定応答を伝達するための標準フレームを送信する。ＭＡＣ層実装形態は、媒体アクセスの待ち時間を不要にし、肯定応答が、どんな場合にも他のアクティビティが発生しないはずのフレーム間スペーシング期間の一部を使用できるようにする。

８０２．１１で採用された衝突回避方式は、他のノードがアクティブに送信している間は局が送信を回避することを必要とする。８０２．１１は、隠れ端末の干渉を防ぐための任意選択の送信要求（ＲＴＳ）／送信可（ＣＴＳ）規定を含む。８０２．１１受信機は、ＲＴＳ／ＣＴＳをサポートする必要があるが、送信機ではサポートは任意選択である。この機構を使用するために、送信側ノードは、所与の長さのフレームを送信するのに必要な固定の時間量を予約するよう求めるＲＴＳ要求をＡＰに送信する。媒体が利用可能であると、ＡＰは、要求された時間量の間送信側ノードに無線へのアクセスを保証する、すべての局が受信することのできるＣＴＳメッセージを同報送信する。

好ましい実施形態によれば、アクセス・ポイント内のハードウェアおよびファームウェアは、８０２．１１無線ＬＡＮ内のアクセス・ポイント間の動的負荷均衡化を可能にする。アクセス・ポイントは、ＲＴＳ／ＣＴＳプロトコルを使用して、ＬＡＮ上のその他のクライアントが利用可能な帯域幅量を制限する、過大な帯域幅量を使用している単一のデバイスが利用可能な帯域幅を削減する。前述のように、８０２．１１プロトコルは、各クライアントは、そのクライアントがＬＡＮを介して情報を送信するのに必要とする持続時間と共にＲＴＳを送信するものと規定している。アクセス・ポイントが空いており、別のクライアントにサービスしていない場合には、そのアクセス・ポイントはＣＴＳを送信し、ＲＴＳに定義された持続時間の間ＬＡＮ上で他のクライアントを「締め出す」（すなわち、帯域幅での要求を拒否する）。アクセス・ポイントがＣＴＳで応答しなかった場合には、クライアントは、ＣＴＳを受信するまで規則的な間隔でＲＴＳを再送信し続ける。本発明の好ましい実施形態によれば、アクセス・ポイントは、チャネルを独占しているデバイスを被制限者リストに記載し、被制限者リストに記載されたどのクライアントにもＣＴＳを返さないことによってネットワーク上の帯域幅を調整する。

図４に、本発明の好ましい実施形態による、無線ローカル・エリア・ネットワークでの帯域幅利用度を追跡する方法の流れ図を示す。プロセスは、ステップ３００から開始し、ステップ３０２に進んでローカル・エリア・ネットワーク内の各アクティブ・クライアントごとの総帯域幅利用度が計算される。好ましい実施形態では、これらの帯域幅チェックは、ネットワークＯＤＩ第３層で信号を監視し、帯域幅使用を識別することによって処理される。ＯＤＩ第４層にあるファームウェアは、アクセス・ポイント上のすべての接続にわたって使用される帯域幅の割合を追跡し、その変化を追跡する。これは、各クライアントのＩＰアドレスを追跡し、定義された期間に各クライアントによって送信されたデータ・パケット数を数えることによって実施される。例えば、好ましい実施形態では、この期間は１０分間に設定され、その期間内の各アクティブ・クライアントごとの総帯域幅利用度が測定される。この期間は、システム設計者またはユーザによって事前に定義されるポリシによって設定され得る。ファームウェアは、個々のクライアントによって使用される帯域幅の割合を、そのクライアントによって送信されたパケット数を、そのクライアントによって利用されたアクセス・ポイントの合計帯域幅で割ることによって計算する。１アクセス・ポイントの合計帯域幅は、チャネル帯域幅にそのアクセス・ポイントにおけるチャネル数を掛けることによって計算される。例えば、１チャネル帯域幅当たり毎秒１１メガビット（１１Ｍビット／秒／チャネル）のアクセス・ポイントでは、合計１１チャネルが毎秒１２１メガビット（１２１Ｍビット／秒）の合計帯域幅を持つことになる。

図４に戻ると、プロセスは、次いで、判断ブロック３０４に進み、個々のクライアントの総帯域幅利用度が事前設定の閾値レベルより大きいかどうかが判定される。閾値レベルもやはりポリシによって決定される。好ましい実施形態では、ポリシは、無線ＬＡＮに現在１人のアクティブ・ユーザだけしかいない場合には、閾値レベルを５０％に設定する。アクティブ・クライアントは、所定の時間間隔（すなわち１０分間）内で帯域幅を利用しているクライアントであると定義される。ポリシは、無線ＬＡＮ上のアクティブ・クライアントが１人より多く１０人より少ないときには、閾値レベルを２０％に設定する。ポリシは、アクティブ・クライアントが１０人より多く５０人より少ないときには、閾値レベルを１０％に設定する。ユーザが５０人を上回ると、閾値レベルは５％に設定される。もちろん、別の好ましい実施形態では、閾値は、例えば、地域に基づくポリシなど、ユーザ数以外の基準に基づいて決定されるポリシとすることもできる。

ステップ３０４で、所与のクライアントの総帯域幅利用度が閾値レベルより大きいと判定された場合には、ステップ３０６に進み、閾値レベルを超えているクライアントが被制限者リストに記載されているかどうかが判定される。被制限者リストは、現在の閾値レベルを超える総帯域幅利用度を有するクライアントのクライアントＩＰアドレスのリストである。被制限者リストはアクセス・ポイントに記憶され、ステップ３０６の間にアクセスされる。ステップ３０６で、閾値を超えているクライアントが被制限者リストに記載されていないと判定された場合には、ステップ３０８に進み、その閾値を超えているクライアントが、アクセス・ポイントに記憶されている被制限者リストに付加される。その後、プロセスはステップ３０２に戻って、再度、各アクティブ・クライアントごとの総帯域幅を計算する。ステップ３０６で、閾値を超えているクライアントが被制限者リストに記載されていると判定された場合には、ステップ３０２に戻る。

判断ブロック３０４に戻ると、個々のクライアントの総帯域幅利用度が閾値以下であると判定された場合には、判断ブロック３１０に進み、閾値レベルを超える総帯域幅を利用していないと判定された個々のクライアントが被制限者リストに記載されているかどうか判定される。そのクライアントが被制限者リストに記載されていない場合には、ステップ３０２に戻り、総帯域幅利用度が再度計算される。個々のクライアントが、被制限者リストに記載されていたが、ステップ３０４で、もはやその総帯域幅利用度の閾値レベルを超えていないと判定された場合には、ステップ３１２に進み、そのクライアントが被制限者リストから除かれる。その後、プロセスはステップ３０２に戻る。

次に、図５を参照すると、本発明の好ましい実施形態による、無線ローカル・エリア・ネットワークでの帯域幅利用度を管理する方法の流れ図が示されている。プロセスはステップ４００から開始し、そのアクセス・ポイントにおいて無線ネットワークに接続されたクライアントからＲＴＳが受け取られているかどうかの判定を示す、判断ブロック４０２に進む。アクセス・ポイントがＲＴＳを受け取っていない場合には、判断ブロック４０２に戻って、ＲＴＳの受信を待つステップを繰り返す。クライアントからＲＴＳが受け取られている場合には、判断ブロック４０４に移り、受け取られたＲＴＳを送信したクライアントが被制限者リストに記載されているかどうか判定する。アクセス・ポイントに記憶されている被制限者リストがサーチされて、帯域幅を要求しているクライアントのＩＰアドレスが見つかったかどうか判定される。そのクライアントのＩＰアドレスが被制限者リスト上で見つかった場合には、その帯域幅利用度が現在の閾値を超えており、アクセス・ポイントはそのクライアントのＲＴＳにＣＴＳで応答しない。これによってそのアクセス・ポイントは、ネットワーク帯域幅を要求し、ＲＴＳを送信している他のクライアントからアクセス可能な状態のままとされる。判断ブロック４０４で、クライアントが被制限者リストに記載されていないと判定された場合には、ステップ４０６に進み、アクセス・ポイントは、ＣＴＳでそのクライアントに応答し、要求されたチャネルをそのクライアントのために開放する。ＲＴＳで要求された持続期間が切れると、プロセスは判断ブロック４０２に戻り、アクセス・ポイントは新しいＲＴＳの受信を待つ。

時間の経過と共に、被制限者リストは動的に更新され、被制限クライアントの帯域幅利用度は、そのクライアントが連続して帯域幅の追加を拒否されるために、最終的には、閾値を下回ることになる。クライアントの帯域幅利用度が閾値を下回ると、そのＩＰアドレスは被制限者リストから除かれ、その後、ステップ４０２におけるそのクライアントから受け取られたＲＴＳは、判断ブロック４０４を経た後、ステップ４０６でサービスされる。クライアントは所与の帯域幅に達するまでそのＲＴＳを送信し続けるので、それが閾値レベルを下回り、チャネルが空いた後で、最終的にＣＴＳを受信することになる。

図６に、本発明の別の好ましい実施形態による、無線ローカル・エリア・ネットワークでの帯域幅利用度管理の方法の流れ図を示す。プロセスはステップ５００から開始し、ステップ５０２に進み、無線ＬＡＮ内のクライアントによる帯域幅利用度が監視される。次いで、ステップ５０４に進み、現在、無線ＬＡＮ内の帯域幅利用度の閾値レベルを超えているクライアントを識別するリストがアクセス・ノード内に動的に維持される。閾値レベルは、帯域幅にアクセスしているユーザ数の関数としてポリシによって設定される。このリストは、クライアントがその帯域幅利用度を低下させ、定義された閾値レベルを下回ると、それがリストから外されるように動的に維持される。次いで、プロセスはステップ５０６に進み、ステップ５０４で生成されたリストに記載されたクライアントからＲＴＳが受け取られたときには、ＲＴＳに応答したＣＴＳの送信が阻止される。その後、プロセスは、プロセス・フローを繰り返す。以上、本発明を好ましい実施形態を参照して具体的に図示し説明してきたが、本発明の精神および範囲を逸脱することなく本発明に様々な形式および内容の変更を加え得ることを、当分野の技術者は理解するであろう。

本発明の好ましい実施形態に従って実装された、複数の遠隔局、計算処理システム中のアプリケーションおよびデータの間の通信を可能にする無線システムを示す図である。 本発明の好ましい実施形態による、無線システムの基地局および遠隔局を示す図である。 本発明の好ましい実施形態による、図１の遠隔局と基地局の両方に共通の無線システムを示す図である。 本発明の好ましい実施形態による、無線ローカル・エリア・ネットワークでの帯域幅利用度を追跡する方法を示す流れ図である。 本発明の好ましい実施形態による、無線ローカル・エリア・ネットワークでの帯域幅利用度を管理する方法を示す流れ図である。 本発明の別の好ましい実施形態による、無線ローカル・エリア・ネットワークでの帯域幅利用度管理の方法を示す流れ図である。

Claims (15)

1. 無線媒体によってアクセス・ノードを介してネットワークにアクセスする複数のクライアントを含む無線ローカル・エリア・ネットワークでの帯域幅利用度管理の方法であって、
   前記アクセス・ノードを介して各クライアントによって利用される帯域幅を監視すること、現在、帯域幅利用度の閾値レベルを超えているクライアントを識別するリストを動的に維持すること、および前記リストに記載されたクライアントから受け取られた送信要求信号に応答した送信可信号の伝送を阻止すること
   を含む方法。
2. 前記監視するステップが、
   前記複数のクライアントの各クライアントごとの個別伝送帯域幅利用度および前記アクセス・ノードを介して利用可能な合計伝送帯域幅を決定すること、および
   各クライアントごとの前記個別伝送帯域幅利用度を、前記複数のクライアントのクライアント数の関数として設定される閾値伝送帯域幅利用度と比較すること
   を含み、
   前記阻止するステップが、個々のクライアントの個別伝送帯域幅が前記閾値伝送帯域幅利用度より大きいと判定されなくなるまで、前記個々のクライアントが前記アクセス・ノードを介して追加の帯域幅を利用するのを阻止する
   請求項１に記載の方法。
3. クライアントから送信要求信号を受け取ったことに応答して、前記クライアントが前記リストに記載されているかどうか判定するために前記リストにアクセスするステップ
   をさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記閾値レベルが、前記アクセス・ノードを介した前記合計利用可能帯域幅の関数として決定される請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
5. 前記アクセス・ノードに前記リストを記憶するステップをさらに含む、請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
6. 前記リストで各クライアントが一意のインターネット・プロトコル・アドレスによって識別される、請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
7. 前記無線ローカル・エリア・ネットワークがＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠して動作する、請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
8. 前記閾値レベルが、前記アクセス・ノードを介して帯域幅を利用しているクライアント数の関数として決定される、請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
9. 無線ローカル・エリア・ネットワークでの帯域幅利用度を管理するシステムであって、
   前記無線ローカル・エリア・ネットワークでクライアント間の無線接続を提供するアクセス・ノードと、
   無線媒体によって前記アクセス・ノードを介して前記ネットワークにアクセスし、前記アクセス・ノードによって前記アクセス・ノードを介して各クライアントが利用する帯域幅が監視される複数のクライアントと、
   現在、帯域幅利用度の閾値レベルを超えているクライアントを識別するリストを動的に維持する記憶装置とを含み、
   前記アクセス・ノードは、前記リストに記載されたクライアントから受け取った送信要求信号に応答して送信可信号を伝送しない、
   システム。
10. 前記複数のクライアントの各クライアントごとの個別伝送帯域幅利用度および前記アクセス・ノードを介して利用可能な合計伝送帯域幅を決定する手段と、
    各クライアントごとの前記個別伝送帯域幅利用度を閾値伝送帯域幅利用度と比較する手段と、
    個々のクライアントの個別伝送帯域幅が前記閾値伝送帯域幅利用度より大きいという決定に応答して、前記個々のクライアントによる送信要求への送信可応答を妨げ、それによって、前記個々のクライアントの個別伝送帯域幅が前記閾値伝送帯域幅利用度より大きいと判定されなくなるまで、前記個々のクライアントが前記アクセス・ノードを介して追加の帯域幅を利用するのを阻止する手段と
    をさらに含む、請求項９に記載のシステム。
11. 前記アクセス・ノードが、クライアントから送信要求信号を受け取ったことに応答して、前記クライアントが前記リストに記載されているかどうか判定するために前記リストにアクセスする、請求項９または１０に記載のシステム。
12. 前記閾値レベルが、前記アクセス・ノードを介した前記合計利用可能帯域幅の関数として決定される、請求項９ないし１１のいずれかに記載のシステム。
13. 前記リストで各クライアントが、一意のインターネット・プロトコル・アドレスによって識別される、請求項９ないし１２のいずれかに記載のシステム。
14. 前記無線ローカル・エリア・ネットワークが、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠して動作する、請求項９ないし１３のいずれかに記載のシステム。
15. 前記閾値レベルが、前記アクセス・ノードを介して帯域幅を利用しているクライアント数の関数として決定される、請求項９ないし１４のいずれかに記載のシステム。

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