JP2006512822A - 無線lanにおける有効ポイント調整機能 - Google Patents
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Abstract
本発明は、無線LAN上のポイント調整機能PCFを向上させるためのシステムおよび方法を提供する。本発明では、競合手順が、PCF内に取り入れられる。ポイント・コーディネータ(PC)が、送信するフレームをもたない移動端末をポーリングする場合、その端末は、PCからのCFポーリングに応答せず、またそのNAV(ネットワーク割当てベクトル)を調整し、SPIFS(S−PCFフレーム間空間)と定義される特別な値にそれを設定する。それが依然として同じ非競合期間CFP中にあり、またそのポーリング期間が終了しているときにこの移動端末上でデータの準備が整った場合、その端末は、媒体の制御を求めて競合することができる。CFP(非競合期間)中に、媒体がSPIFS期間の間アイドル状態であることを検出すると、移動端末は、媒体制御を取得し、準備が整ったデータを送信し始める。したがって、この移動端末は、次のCFPではなくこのCFP中に媒体制御を取得する別の機会を得ることができ、これによって、伝送遅延が低減され得る。
Description
本発明は、無線LANの分野、特に、無線LANにおけるポイント調整機能を向上させるためのシステムおよび方法に関する。
IEEE802.11無線LAN規格は、現在広く受け入れられており、すべての分野に適用されている。IEEE802.11規格の伝送媒体アクセス制御(MAC:Media Access control)の枠組みには、調整機能の2つの方法、すなわち分散調整機能(DCF:Distributed Coordination Function)およびポイント調整機能(PCF:Point Coordination Function)がある。IEEE802.11規格の無線LANには、その2つの方法が共存する。ポイント調整機能は、非競合型のフレーム転送を提供することができるので、オーディオおよびビデオなどのリアルタイム・トラフィックをサポートするために使用され得る。このアクセス方法では、どの移動端末が送信する資格があるかを決定するために、基本サービス・セット(BSS:Basic Service Set)内の基地局の役割を果たすポイント・コーディネータ(PC:Point Coordinator)が使用される。ポイント・コーディネータは非競合期間(CFP:Contention Free Period)の最初に媒体の制御を取得し、このポイント・コーディネータの、2つの送信間の待機時間間隔(PC自体によって設定される)は、分散調整機能でのあらゆる移動端末のそれより短い。したがって、ポイント・コーディネータは、非競合期間(CFP)を通じて媒体制御を保持することができる。基本サービス・セット(BSS)では、ポイント・コーディネータ以外のすべての移動端末は、CFPの最初に、ネットワーク割当てベクトル(NAV:Network Allocation Vector)をCFP最大継続時間に設定する。これによって、移動端末が媒体アクセスを求めて競合することを最もうまく回避し、ポイント・コーディネータだけが媒体制御を取得するようにする。非競合期間の典型的なフレーム伝送が、図1に示されている。図1から、ポイント・コーディネータが各非競合期間の最初に伝送媒体の検出を開始することがわかる。伝送媒体の空きPCFフレーム間空間(PIFS:PCF Inter‐Frame Space)が検出されると、ポイント・コーディネータは、媒体の制御を得て、非競合(CF)パラメータ設定および送出トラフィック指示メッセージ(DTIM:Delivery Traffic Indication Message)を含むビーコン・フレームを送信する。最初のビーコン・フレームを送信した後に、ポイント・コーディネータは、少なくとも短期フレーム間空間(SIFS:Short Inter‐Frame Space)の間待機し、次いで、ポーリング・リストに従って各移動端末にポーリングし始める。ある移動端末がポーリングされる場合、それは、SIFSの後にデータ・フレームを送信する。その移動端末は、送信するデータがない場合、Nullを返送する。別のケースでは、それが送信データを有さず、またCFポーリング・フレームに肯定応答する必要がある場合、その端末は、ポイント・コーディネータに、CF−ACKフレームデータ無しを返信する。したがって、移動端末は、そのポーリング期間後に送信データを有する場合、次の非競合期間または競合期間(CF:contention period)に媒体の制御を取得するまで待機しなければならない。したがって、リアルタイム・トラフィックの伝送遅延は長くなる。
本発明は、無線LAN上のポイント調整機能を向上させるための方法を提供する。
非競合期間に、移動端末がそのポーリング期間後に送信データを有し、またポーリングされるが、ポイント・コーディネータに応答しない少なくとも別の携帯端末が同じ期間内に存在する場合には、この移動端末は、その変数を調整することによって、次のCFPまたはCPではなく該CFPの間に、媒体制御を取得し、データ・フレームの送信を開始する別の機会得ることができる。このようにして、伝送遅延が低減され得る。
本発明の別の目的は、無線LANにおけるポイント調整機能を向上させるためのシステムを提供して、本発明による方法によってシステムの伝送遅延を低減させることである。
本発明の実現:
非競合期間(CFP)および競合期間(CP)を含む無線LANプロトコルの下で使用される、無線LANにおけるポイント調整機能を向上させるための方法。それは、以下のステップを含む。
a.非競合期間に、移動端末は、アクセス・ポイント(AP:access point)のポイント・コーディネータによってポーリングされ、かつ送信データをもたない場合、その変数を所定の値に調整する。
b.データ・フレームの送信の準備が整ったときに、移動端末は、共有媒体の検出を開始する。媒体が空いている場合、この変数は、カウントを開始する。
c.変数がその値までカウントされ、またその媒体が依然として空いている場合、前記移動端末は、媒体制御を取得し、データ・フレームの送信を開始する。
非競合期間(CFP)および競合期間(CP)を含む無線LANプロトコルの下で使用される、無線LANにおけるポイント調整機能を向上させるための方法。それは、以下のステップを含む。
a.非競合期間に、移動端末は、アクセス・ポイント(AP:access point)のポイント・コーディネータによってポーリングされ、かつ送信データをもたない場合、その変数を所定の値に調整する。
b.データ・フレームの送信の準備が整ったときに、移動端末は、共有媒体の検出を開始する。媒体が空いている場合、この変数は、カウントを開始する。
c.変数がその値までカウントされ、またその媒体が依然として空いている場合、前記移動端末は、媒体制御を取得し、データ・フレームの送信を開始する。
本発明の利点は、CFPの間、移動端末の変数を所定の値に調整することによって、端末がデータの準備を整え次第、媒体のアクセスを求めて競合できることである。CFPの間、媒体が十分にアイドル状態であると検出された場合、移動端末は、媒体の制御を取得し、準備が整ったデータを送信し始める。したがって、データを送信するのに次のCFPまで待機する必要はなく、伝送遅延が低減される。
例示するため、添付の図面を参照して、本発明について以下により詳細に説明する。
図2に示すように、CFPの最初に、ポイント・コーディネータは、PIFS期間の最後に媒体の制御を取得し、次いでビーコン・フレームを送信する。最初のビーコン・フレーム送信後に、ポイント・コーディネータは、SIFSの間待機し、次いで、ポーリング・リスト内の最初の移動端末であるSTA1にポーリングし始める。STA1は、送信するデータ・フレームがない場合、PCからのポーリングに応答せず、またそのNAVを、SPIFSと定義された値に設定する。NAV値は、この移動端末上のデータが準備されるまで停止される。
STA1から応答が得られなかったので、ポイント・コーディネータは、ポーリング・リスト内の次の移動端末STA2をポーリングする。STA2がポーリングされているときにSTA1上のデータ・フレームの送信準備が整った場合、STA1は、媒体の検出を開始する。したがって、PCがポーリングを完了し、伝送媒体がアイドル状態に入るときに、STA1は、数を逆に数え始める。共有媒体のアイドル状態時間はSIFSであり、STA1のNVA値は、SPIFSである。上述したように、PIFSはSIFSより長く、したがって、STA2は、媒体の制御を取得し、PCにデータを送信する。STA1は、SIFS期間の後に共有媒体が再びビジー状態になることが分かると、そのNAVをSPIFSに再設定し、媒体を検出し続ける。これは、PCによってポーリングされるときに別の端末が送信データを有している場合は、STA1が媒体制御を取得する機会を有しないことを示している。
その後、ポイント・コーディネータは、STA3のポーリングを続ける。STA3が送信データを有しない場合、換言すると、それがPCのポーリングに応答しない場合、媒体は、PIFS期間の間、アイドル状態である。SPIFSはPIFSより短いので、STA1は、SPIFSの後に媒体制御を取得し、次いでPCにデータ・フレームを送信し始める。したがって、STA3などの他の移動端末がポーリングされたときにPCに応答しない場合、このCFP中に、STA1は、媒体制御を取得する機会を有し、データを送信することができる。このCFPの終わりに、移動端末は、そのNAVを、分散調整機能フレーム間空間(DIFS:Distributed coordination function Inter‐Frame Space)に対応する値に設定し、次いで媒体の制御を求めて競合する。
少なくとも1つの移動端末が同時に媒体の制御を取得し得る問題の観点において、本発明のポイント・コーディネータは、以下の方法でテーブルを確立する。ポイント・コーディネータは、送信するフレームを有しておらず、またそこからのポーリングに応答しない移動端末にポーリングする場合、こうした移動端末を次にテーブルに追加する。テーブル内のすべての移動端末は、媒体制御を取得し得るので、同時に制御を取得する場合、競合が発生する。競合の確率は、テーブル内の移動端末の数が増加するにつれて高まる。したがって、ポイント・コーディネータは、テーブル内の移動端末の数を所定の閾値未満に制限する。競合の確率を最大限減少させるために、閾値は一般に、小さい数に設定される。テーブル内の移動端末の数が閾値に達するときに、ポイント・コーディネータは、そのポーリングに応答しない他の移動端末に特別な制御フレーム(Thresholdout)を送信して、それがそのNAVを変更することを禁じる。それによって、その移動端末は、CFPの間、媒体制御のために競合しない。テーブル内の端末間で競合が発生する場合、移動端末は、次のCFPの間にデータを再送する必要がある。競合がポイント・コーディネータと、テーブル内の移動端末との間で発生する場合、移動端末は、このCFPの間にデータを再送する必要はなく、PCは、共有媒体を検出し始める。媒体のアイドル時間がPIFSである場合、ポイント・コーディネータは、媒体制御を再び取得し、次の移動端末のポーリングを開始する。CFPの最後に、ポイント・コーディネータは、テーブルをクリアする。
図3に示すように、ある無線LANでは、テーブルの閾値は、3に設定されている。最初に、このテーブルは空である。移動端末Mtaは、PCからのポーリングに応答せず、テーブルに追加される。PCからのポーリングに応答しないさらに2つの移動端末MtbおよびMtcがある場合、テーブル内の現在の移動端末数は閾値未満であるので、その両方がやはりテーブルに追加され得る。テーブル内のすべての移動端末のNAVは、媒体制御のために等しく競合し得る。しかし、PCからのポーリングに応答しないもう1つの移動端末が存在する場合、その端末は、テーブルに追加され得ず、端末にそのNAVの変更を禁ずる特別な制御フレームを受信する。したがって、その端末は、CFPの間、競合しない。このようにして、競合する移動端末の数が制限され、競合の確率が減少される。テーブルでは、競合によってデータ・フレームを送信した端末Mtbがテーブルから削除され、したがって、テーブル内の移動端末の数は、閾値より小さくなる。応答しないMteなどの別の端末が存在する場合、それは、テーブルに追加されることができる。CFの間は、テーブルは無用であり、最後のCFPが終了するときにクリアされる。CFPの終了時にテーブル内に依然として移動端末が存在する場合には、競合期間中のその競合力を高め、伝送遅延を減少させるために、そのNAVは、他の移動端末のそれよりも小さく設定される。
図4は、アクセス・ポイント(AP)40、および複数の移動端末(STA)を含む、本発明に従った無線LANのポイント調整機能を向上させるためのシステムを示すブロック図である。図5に示すように、移動端末(STA)は、
所定値設定調整装置501であって、移動端末がアクセス・ポイント(AP)のポイント・コーディネータによってポーリングされかつ送信データを有さない場合、非競合期間において、移動端末のNAVをSPIFSに設定する所定値設定調整装置501と、
カウンタ503であって、データ・フレームの送信準備が整ったときに、移動端末が共有媒体の検出を開始し、並びに、媒体が理想的であるときに、SPIFSに対応する値からカウント・ダウンし始めるカウンタ503と、
媒体の制御を取得するための装置504であって、カウンタが所定の数、たとえば0までカウントし、また装置502によって検出される共有媒体が依然として空いている場合、媒体の制御を取得し、かつデータ・フレームを送信し始める装置504とを含む。
所定値設定調整装置501であって、移動端末がアクセス・ポイント(AP)のポイント・コーディネータによってポーリングされかつ送信データを有さない場合、非競合期間において、移動端末のNAVをSPIFSに設定する所定値設定調整装置501と、
カウンタ503であって、データ・フレームの送信準備が整ったときに、移動端末が共有媒体の検出を開始し、並びに、媒体が理想的であるときに、SPIFSに対応する値からカウント・ダウンし始めるカウンタ503と、
媒体の制御を取得するための装置504であって、カウンタが所定の数、たとえば0までカウントし、また装置502によって検出される共有媒体が依然として空いている場合、媒体の制御を取得し、かつデータ・フレームを送信し始める装置504とを含む。
移動端末(STA)は、媒体制御を取得し、CFPの間にデータを送信した後に、そのNAVを最大CFP値にリセットする。
SPIFSに対応する値は、SIFS<SPIFS<PIFSのように短期フレーム間空間(SIFS)とPCFフレーム間空間(PIFS)との間に規定される。SPIFSは、以下の数式によって得られる。
SPIFS=SIFS+〔1スロット時間・Rand()〕
ただし、Rand()は、間隔〔0,1〕における一様分布から導き出された疑似乱数である。非競合期間中、所定値設定装置501は、一旦、変数を所定の値に調整すると、目標ビーコン送信時間(TBTT:target beacon transmission time)に別のビーコン・フレームを受信したとしても、そのNAVを変更しない。
ただし、Rand()は、間隔〔0,1〕における一様分布から導き出された疑似乱数である。非競合期間中、所定値設定装置501は、一旦、変数を所定の値に調整すると、目標ビーコン送信時間(TBTT:target beacon transmission time)に別のビーコン・フレームを受信したとしても、そのNAVを変更しない。
図6に示すように、所定値設定調整装置602、チャネル状態を検出するための装置603、カウンタ604、および媒体の制御を取得するための装置605のほかに、アクセス・ポイント(AP)は、ポイント・コーディネータ601、ポーリング無データ局のテーブル606、およびフレームThresholdoutを送信するための装置607をも含む。
ポイント・コーディネータ601は、ある量の移動端末が媒体の制御のために競合し得ると決定し、それは、次のように完了される。ポイント・コーディネータ601は、それがポーリングしているときにCFPの間に送信するデータ・フレームを有さない移動端末が次に追加されるテーブル606を確立し、並びに、それは、テーブル内の移動端末の数を、たとえば3などの所定の閾値未満に制限する。
テーブル内の移動端末の数が閾値に達するときに、ポイント・コーディネータ601は、フレームThresholdoutを送信するための装置607に、ポーリングに応答しない他の移動端末に制御信号を送信させて、それらがそのNAVを変更するのを禁じる。
CFPの最後に、CFP期間中に競合によってデータ・フレームを送信する移動端末のNAVは、分散調整機能フレーム間空間(DIFS)に対応する値に設定される。すべての移動端末のNAVが、DIFSに対応するこの値に設定される場合、テーブル内に依然として移動端末が存在するならば、競合期間中のその競合力を増大させるために、そのNAVは、他の移動端末のそれよりも小さく設定される。最後に、ポイント・コーディネータ601は、テーブルをクリアする。
Claims (31)
- 非競合期間(CFP)および競合期間(CP)を含む無線LANプロトコルで使用される、無線LANのポイント調整機能を向上させる方法であって、
a.非競合期間に、移動端末がアクセス・ポイント(AP)によってポーリングされかつ送信データを有していない場合、該移動端末はその変数を所定の値に調整するステップと、
b.前記データ・フレームの送信の準備が整ったときに、前記移動端末は共有媒体の検出を開始し、前記共有媒体が空いている場合、前記変数のカウントを開始するステップと、
c.前記変数が所定の値までカウントされ、また前記共有媒体が依然として空いている場合、前記移動端末は媒体制御を取得し、データ・フレームを送信し始めるステップとを含む方法。 - 前記変数は、前記移動端末のネットワーク割当てベクトル(NAV)であることを特徴とする請求項1に記載の無線LANのポイント調整機能を向上させる方法。
- 前記局は、このCFPの間に媒体制御を取得し、かつデータ・フレームの送信を開始した後に、そのNAVを最大値に調整することを特徴とする請求項2に記載の無線LANのポイント調整機能を向上させる方法。
- 前記所定値は、SPIFSに対応する値であることを特徴とする請求項1に記載の無線LANのポイント調整機能を向上させる方法。
- SPIFSに対応する前記値は、SIFS<SPIFS<PIFSのように、短期フレーム間空間(SIFS)とPCFフレーム間空間(PIFS)の間に規定されることを特徴とする請求項4に記載の無線LANのポイント調整機能を向上させる方法。
- SPIFSは、次の式によって得られ、
SPIFS=SIFS+〔1スロット時間*Rand()〕
ここで、Rand()を間隔〔0,1〕にわたる一様分布から導き出された疑似乱数とする、ことを特徴とする請求項5に記載の無線LANのポイント調整機能を向上させる方法。 - ステップaにおいて、非競合期間中に前記移動端末がその変数を所定の値に調整した後に、前記移動端末は、目標ビーコン送信時間(TBTT)に別のビーコン・フレームを受信したとしても、該移動端末のNAVを変更しないことを特徴とする請求項1に記載の無線LANのポイント調整機能を向上させる方法。
- 前記ポイント・コーディネータは、複数の局が前記共有媒体の制御のために競合し得ると決定することを特徴とする請求項1に記載の無線LANのポイント調整機能を向上させる方法。
- 前記ポイント・コーディネータは、該ポイント・コーディネータがポーリングしているときに、CFP期間中に送信するデータ・フレームを有さない移動端末が次に追加されるテーブルを確立することを特徴とする請求項8に記載の無線LANのポイント調整機能を向上させる方法。
- 前記ポイント・コーディネータは、前記テーブル内の前記局の数を所定の閾値未満に制限することを特徴とする請求項9に記載の無線LANのポイント調整機能を向上させる方法。
- 前記テーブル内の前記移動端末の数が前記閾値に達するとき、前記ポイント・コーディネータは、前記ポイント・コーディネータの前記ポーリングに応答しない前記移動端末に制御信号を送信して、該移動端末が前記変数を変更することを禁じることを特徴とする請求項10に記載の無線LANのポイント調整機能を向上させる方法。
- CFP期間に、前記テーブル内の移動局が競合によってデータ・フレームの送信を達成した場合、前記移動局は、前記テーブルから削除されることを特徴とする請求項11に記載の無線LANのポイント調整機能を向上させる方法。
- CFPの終りに、CFP期間に競合によってデータ・フレームを送信した前記移動端末の変数は、分散(調整機能)フレーム間空間(DIFS)に対応する値に設定され、次いで、前記競合期間に前記共有媒体の制御のために競合することを特徴とする請求項12に記載の無線LANのポイント調整機能を向上させる方法。
- 前記移動端末のすべての変数が、DIFSに対応する値に設定される場合に、前記テーブル内に依然としていくつかの移動端末が存在するならば、競合期間のその競合力を高めるために、その変数が他の移動端末のそれよりも小さく設定されることを特徴とする請求項13に記載の無線LANのポイント調整機能を向上させる方法。
- 前記CFPの終りに、前記ポイント・コーディネータは前記テーブルをクリアすることを特徴とする請求項14に記載の無線LANのポイント調整機能を向上させる方法。
- 前記無線ネットワーク・プロトコルは、IEEE802.11プロトコルであることを特徴とする請求項1に記載の無線LANのポイント調整機能を向上させる方法。
- アクセス・ポイント(AP)および複数の移動端末を含み、拡張型ポイント調整機能(EPCF)を備えた無線LANシステムであって、
前記移動端末は、
所定値設定調整装置であって、移動端末がアクセス・ポイント(AP)によってポーリングされかつ送信データをもたない場合、非競合期間において、カウンタを制御するために前記移動端末の変数を所定値に設定する所定値設定調整装置と、
カウンタであって、前記データ・フレームの送信準備が整ったときに前記移動端末が共有媒体の検出を開始し、並びに、前記共有媒体が空いているときにカウントを開始するカウンタと、
媒体の制御を取得するための装置であって、前記カウンタが所定の数までカウントし、また前記共有媒体が依然として空いている場合、前記媒体の制御を取得しかつデータ・フレームを送信し始める装置とを含む無線LANシステム。 - 前記変数は、前記移動端末のネットワーク割当てベクトル(NAV)であることを特徴とする請求項17に記載の拡張型ポイント調整機能を備える無線LANシステム。
- 前記移動端末は、前記CFP中に媒体制御を取得し、かつデータ・フレームの送信を開始した後に、そのNAVを最大値に調整することを特徴とする請求項18に記載の拡張型ポイント調整機能を備える無線LANシステム。
- 前記所定値が、SPIFSに対応する値であることを特徴とする請求項17に記載の拡張型ポイント調整機能を備える無線LANシステム。
- SPIFSに対応する前記値が、SIFS<SPIFS<PIFSのように、短期フレーム間空間(SIFS)とPCFフレーム間空間(PIFS)の間に規定されることを特徴とする請求項20に記載の拡張型ポイント調整機能を備える無線LANシステム。
- SPIFSは、次の式によって得られ、
SPIFS=SIFS+〔1スロット時間・Rand()〕
ここで、Rand()を間隔〔0,1〕にわたる一様分布から導き出された疑似乱数とする、ことを特徴とする請求項21に記載の拡張型ポイント調整機能を備える無線LANシステム。 - 前記非競合期間中に、一旦、前記所定値設定装置が前記変数を所定の値に設定すると、前記所定値設定装置は、目標ビーコン送信時間(TBTT)に別のビーコン・フレームを受信したとしても、該所定値設定装置のNAVを変更しないことを特徴とする請求項17に記載の拡張型ポイント調整機能を備える無線LANシステム。
- 前記ポイント・コーディネータは、或る量の移動端末が前記共有媒体の制御のために競合し得ると決定することを特徴とする請求項17に記載の拡張型ポイント調整機能を備える無線LANシステム。
- 前記ポイント・コーディネータは、該ポイント・コーディネータがポーリングしているときに、CFP期間中に送信するデータ・フレームを有さない移動端末が次に追加されるテーブルを確立することを特徴とする請求項24に記載の拡張型ポイント調整機能を備える無線LANシステム。
- 前記ポイント・コーディネータは、前記テーブル内の前記携帯端末の数を所定の閾値未満に制限することを特徴とする請求項25に記載の拡張型ポイント調整機能を備える無線LANシステム。
- 前記アクセス・ポイントは制御信号送信装置を含み、
前記テーブル内の前記局の数が前記閾値に達するときに、前記ポイント・コーディネータは、前記ポイント・コーディネータの前記ポーリングに応答しない他の移動端末に制御信号を送信して、該他の移動端末が前記変数を変更することを禁じることを特徴とする請求項26に記載の拡張型ポイント調整機能を備える無線LANシステム。 - CFPの終りに、CFP期間に競合によってデータ・フレームを送信した前記移動端末の変数が、分散調整機能フレーム間空間(DIFS)に対応する値に設定されることを特徴とする請求項27に記載の拡張型ポイント調整機能を備える無線LANシステム。
- 前記移動端末のすべての変数が、DIFSに対応する値に設定される場合に、前記テーブル内に依然として移動端末が存在するならば、競合期間中のその競合力を高めるために、その変数が他の移動端末のそれよりも小さく設定されることを特徴とする請求項28に記載の拡張型ポイント調整機能を備える無線LANシステム。
- 前記CFPの終りに、前記ポイント・コーディネータは、前記テーブルをクリアすることを特徴とする請求項29に記載の拡張型ポイント調整機能を備える無線LANシステム。
- 前記無線ネットワーク・プロトコルは、IEEE802.11プロトコルであることを特徴とする請求項17に記載の拡張型ポイント調整機能を備える無線LANシステム。
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