JP2006527570A - データ送信のための連結されたフレーム構造 - Google Patents

Abstract

ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルを用いるワイヤレスネットワークのような、ＭＡＣプロトコルでデータネットワーク上にデータフレーム（２０）を送信する方法で、１個のＰＬＣＰ（Physical Layer Control Procedure）オーバヘッド（１０）のみとともに、ＰＬＣＰプリアンブル（１１）およびヘッダ（１２）を含む複数個のＭＡＣ（Media Access Control）データフレーム（２０）が送信される。この方法に用いられるフレーム構造において、１個の連結されたＭＡＣヘッダ（２４）は、複数個のＭＡＣデータフレーム（２０）に加えられる。

Description

この出願は、２００３年６月１２日にファイルされた米国仮出願整理番号60/478,156、および２００３年７月１６日にファイルされた米国仮出願整理番号60/487,694に基づいて優先権を主張し、すべての記述は、ここに参照として組み込まれる。

本発明は、データ送信技術に関し、そしてより詳しくは、ワイヤレスＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルのような、ＭＡＣプロトコルを用いるデータフレームを能率よく送信するための最適化された方法に関する。本発明は、発明の方法に用いられる新規のフレーム構造にも関する。

ＩＥＥＥ８０２．１１ワイヤレスデータネットワーク規格は、ワイヤレス接続のデータネットワークのための、媒体アクセス制御（（Media Access Control）ＭＡＣ）層および物理（Physical（ＰＨＹ））層を定義する。物理（ＰＨＹ）層のための仕様書は、どのようにしてＭＡＣフレームがオーバヘッド（overhead）の追加の後に空中で送信されるかを明記する。データフレームが高層から届いたとき、ＭＡＣは、フレーム制御シーケンス（Frame Control Sequence（ＦＣＳ））として知られるＭＡＣ層ＣＲＣ（（Cyclic Redundancy Check）巡回冗長検査）と同様に、送信機と送り先（受信機）のアドレスを含むＭＡＣ層ヘッダを加える。それに従って、ＭＡＣは、このフレームが大気中に送信されるべき物理層レートを決定し、物理層にフレームを送る。この層では、フレームは、大気中に送信される前に、物理層制御手順（（Physical Layer Control Procedure）ＰＬＣＰ）およびプリアンブル（preamble）を加えられる。従来型のフレーム構造は、図１および図２に示される。

図１は、ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルに従う送信のためのデータフレームの典型的なフレーム形式を示す。それぞれのフレームは、典型的に、２つの部分を備えている。一方は、ＰＬＣＰプリアンブル部分（preamble portion）１１およびＰＬＣＰヘッダ部分（header portion）１２を含む、ＰＬＣＰオーバヘッド１０であり、そして、他方は、ＭＡＣヘッダ部分２１、ＭＡＣフレームボディ部分２２、およびＣＲＣ部分２３を含む、ＭＡＣデータフレーム２０である。

ＰＬＣＰプリアンブル１１は、ＰＨＹに依存し、このことは、タイミングとシンクロナイゼーション機能に主に用いられる情報を含む。ＰＬＣＰヘッダ１２は、主としてフレームの長さ、送信レート等の情報を含む。

ＭＡＣデータフレーム２０は、図２でさらに詳細に説明される。ＭＡＣヘッダ部分２１は、アドレス情報２１４、および、フレーム制御２１１、継続時間/ＩＤ２１２、シーケンシャル制御２１３等のような、他の情報を含む。ＭＡＣ層ＣＲＣ部分２１３は、フレーム制御シーケンス（ＦＣＳ）として知られる。

ＰＬＣＰオーバヘッド１０は、常に、今日のＩＥＥＥ８０２．１１システムにおける最低の送信レートで、送信される。特に、決められた送信時間は、ＩＥＥＥ８０２．１１aおよびＩＥＥＥ８０２．１１gに対しては２０マイクロ秒であり、そして、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂに対しては１９２マイクロ秒である。現行のＩＥＥＥ８０２．１１規格に従うと、ＭＡＣフレームの最大の大きさは、２３０４バイトであり、それぞれのＭＡＣフレームは、実質的にネットワークスループットを低下させる、ＰＬＣＰオーバヘッド１０を加えられる。さらに、ワイヤレスネットワークの高いエラーレートのために、フレームは、より小さい部分にさらに細分化されるかも知れず、それぞれの部分は、既述のＰＬＣＰオーバヘッド１０を有するだろう。

それぞれのＭＡＣデータフレーム２０は、送り先を示すアドレス情報２１４を含む、ＭＡＣヘッダ２１を有する。ＩＥＥＥ８０２．１１のような現行のＭＡＣプロトコルによれば、アドレス情報２１４は、ＭＡＣデータフレーム２０が同じ送り先に送信されるにも拘わらず、すべてのＭＡＣデータフレーム２０のＭＡＣヘッダ２１に含まれる。これは、最適化されたスループット能率につながらない。

それ故、データネットワークを介するＭＡＣデータフレームの送信により能率のよい改良された方法の技術的な必要性がある。

ある形態において、本発明はデータネットワーク上にデータフレームを送信する新しい方法を提供する。特に、本発明に従えば、複数個のＭＡＣ（媒体アクセス制御）データフレームは、１個のＰＬＣＰ（物理層制御手順）オーバヘッド１０のみとともに、送信される。１個のＰＬＣＰオーバヘッド１０のみが複数個のＭＡＣデータフレームとともに送信されるので、ネットワークのスループットと能率は相当に向上される。

他の形態において、本発明は、データネットワーク上に送信されるべきパケットデータの新規なフレーム構造を提供する。特に、本発明に従えば、このフレーム構造は、複数個の連続したＭＡＣデータフレームおよびただ１個のＰＬＣＰオーバヘッド１０を備えている。

好ましくは、複数個のＭＡＣデータフレームは、ＭＡＣデータフレームの長さと同じようにこの複数個の個数を示す１個の連結されたＭＡＣヘッダを備えている。

好ましい実施例において、もし、複数個のＭＡＣデータフレームが同じ送り先に送信されれば、連結されたＭＡＣヘッダはさらにこの同じ送り先を示し、そして、それぞれのＭＡＣデータフレームのＭＡＣヘッダ部分は、送り先を示す部分を含まない、連結されたＭＡＣヘッダである。これは、さらに、ネットワークのスループットおよび能率を向上させる。

好ましくは、フレーム構造は、ＭＡＣデータフレームの大きさへの限界を有さない。

本発明の前述のそして他の特徴および利益は、添付図面の参照とともに好ましい実施例の以下の詳細な記述を読むことにより、明らかになる。

本発明によれば、ＰＬＣＰプリアンブル１１およびヘッダ１２を含むＰＬＣＰオーバヘッド１０とともにそれぞれのＭＡＣデータフレーム２０を送信する代わりに、ＭＡＣは、フレーム送信の開始の前に、ＰＬＣＰプリアンブル１１およびヘッダ１２を１回のみ送信し、そしてそこで、ＰＬＣＰオーバヘッド１０（つまり、ＰＬＣＰヘッダ１２およびプリアンブル１１）無しに、残るフレーム２０を送信する。ＰＬＣＰプリアンブル１１およびヘッダ１２は、すべての受信機により用いられる。それぞれの受信機は、それ自身にアドレス指定されたＭＡＣフレームのみをデコードする。これは、図３に示されるような連結されたフレーム形式（多様なフレームが１個のフレームに束ねられた）、本発明に従う新規なフレーム構造で成される。

図３に示されるように、バッファに行列待ちされた、複数個の連鎖するＭＡＣデータフレーム２０は、１個のＰＬＣＰオーバヘッド１０を共用する。これは、最初のＭＡＣデータフレーム２０を除いて予定され、ＰＬＣＰオーバヘッド１０は続くフレーム２０から全く除去される。これにより、ＰＬＣＰオーバヘッド１０は、すべての複数個のＭＡＣデータフレーム２０のために１回のみ送信される。これば、ＰＬＣＰオーバヘッド１０が常に最低のレートで送信されるので、それらのＭＡＣデータフレーム２０の送信の能率およびスループットを相当に向上させる。例えば、もし、１０個のＭＡＣデータフレーム２０が在れば、それらのＭＡＣデータフレーム２０のための全部の送信時間は、１個のＰＬＣＰオーバヘッド１０の送信時間の９倍分削減される。この１個のＰＬＣＰオーバヘッド１０の送信時間は、代表的には、ＩＥＥＥ８０２．１１aまたはＩＥＥＥ８０２．１１ｇに対しては２０マイクロ秒であり、もしくはＩＥＥＥ８０２．１１ｂに対しては１９２マイクロ秒である。

好ましくは、複数個のＭＡＣデータフレーム２０は、さらに、連結されたＭＡＣヘッダ部分２４を備え、いつＭＡＣデータフレーム２０が始まり終了するかを受信機が認識できるように、ＰＬＣＰヘッダ１２の次のフレーム２０の数およびその長さに関する情報を提供する。ただ１個の連結されたＭＡＣヘッダ２４は、連結されたフレーム２０の最初に必要とされる。

１個のＰＬＣＰオーバヘッド１０の次のＭＡＣデータフレーム２０の数は、好ましくは、チャネル状態（channel state）の安定性の考察で決定される。連結されたフレーム２０がとても長い場合、もし、チャネル状態が変化すれば、そのフレーム２０に対して有害である。もしチャネルが送信の間に悪くなった場合、プリアンブル１１からのチャネル状態情報を用いる受信機がこのフレームを抽出できるように、連結されたフレーム２０の送信の間の将来のチャネル状態の推定に基づいて、送信所は少数のフレーム２０の後ＰＬＣＰプリアンブル１１を挿入する。

図４は、複数個のＭＡＣデータフレーム２０が同じ送り先に送信される、本発明の他の実施例を示す。この実施例において、連結されたＭＡＣヘッダ２４は、さらに、それぞれのＭＡＣデータフレームのＭＡＣヘッダ２１が圧縮されるとき、共通の送り先を示す。この圧縮されたＭＡＣヘッダ２１ａは、フレーム制御領域２１１、シーケンス制御領域２１３等のような、特にそれぞれのＭＡＣフレーム２０のある領域を含み、そして、共通の送り先を示す部分を含まない。これにより、それぞれのＭＡＣフレーム２０の大きさは、削減され、さらに、図３の実施例と比較して、ネットワークスループットおよび能率を向上することができる。

上記が詳細に好ましい実施例を記述したにも拘わらず、本発明の意図から外れることなく、様々な変更、適用、および改善が当業者により可能であることが認識される。例えば、好ましくは、ＭＡＣデータフレーム２０の大きさは、現行のＩＥＥＥ８０２．１１規格により要求される２３０４バイトに限定されず、それ故、ネットワークスループットはさらに向上され得る。その上、本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルを用いるワイヤレスデータネットワーク環境に限定されず、ＭＡＣプロトコルを有する物理媒体にもまた適用できる。それ故、本発明の保護範囲は、添付する請求項で定義された事項であることが意図される。

ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルを用いるワイヤレスデータネットワークを介する送信のための従来型のパケットデータの典型的なフレーム構造を示す図である。 図１に示されたＭＡＣデータフレームの構成要素を示す図である。 本発明に従う実施例のフレーム構造を示す図である。 本発明に従う他の実施例のフレーム構造を示す図である。

Claims (19)

1. データネットワーク上にデータフレームを送信する方法であって、
   単一のみのＰＬＣＰ（（Physical Layer Control Procedure）物理層制御手順）オーバヘッドとともに、複数個のＭＡＣ（（Media Access Control）媒体アクセス制御）データフレームを送信するステップを備えることを特徴とする方法。
2. 前記ＰＬＣＰオーバヘッドは、ＰＬＣＰプリアンブルおよびＰＬＣＰヘッダを備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ＭＡＣデータフレームは、前記複数個の個数を示す連結されたＭＡＣヘッダを備えることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記連結されたＭＡＣヘッダは、さらに、前記複数個のＭＡＣデータフレームの長さを示すことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記複数個のＭＡＣデータフレームの幾つかの送信の後、前記ＰＬＣＰプリアンブルを挿入するステップをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記ＰＬＣＰオーバヘッドは、前記複数個のＭＡＣデータフレームの最初のものとともに送られることを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. それぞれの前記複数個のＭＡＣデータフレームは、ＭＡＣヘッダ部分、ＭＡＣボディ部分、および、ＣＲＣ（（Cyclic Redundancy Check）巡回冗長検査）部分を備えることを特徴とする請求項２に記載の方法。
8. 前記複数個のＭＡＣデータフレームは、共通の送り先にアドレス指定され、前記連結されたＭＡＣヘッダは、さらに、前記送り先を示し、それぞれのデータフレームの前記ＭＡＣヘッダ部分は、前記送り先を示す部分を含まない圧縮されたＭＡＣヘッダであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記データネットワークは、ワイヤレスデータネットワークであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記ワイヤレスデータネットワークはＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルを用いることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. データネットワークを介する送信のためのパケットデータのフレーム構造であって、
    複数個のＭＡＣ（Media Access Control）データフレームと、
    ＰＬＣＰプリアンブルおよびＰＬＣＰヘッダを含むＰＬＣＰ（Physical Layer Control Procedure）オーバヘッドと、を備え、
    １個の前記ＰＬＣＰオーバヘッドのみが全ての前記複数個のＭＡＣデータフレームに設けられていることを特徴とするフレーム構造。
12. 前記１個のＰＬＣＰオーバヘッドは、前記複数個のＭＡＣデータフレームの最初のものの前に設けられていることを特徴とする請求項１１に記載のフレーム構造。
13. 前記ＭＡＣデータフレームは、前記複数個の個数を示す連結されたＭＡＣフレームヘッダを備えることを特徴とする請求項１２に記載のフレーム構造。
14. 前記連結されたＭＡＣヘッダは、さらに、前記複数個のＭＡＣデータフレームの長さを示すことを特徴とする請求項１３に記載のフレーム構造。
15. 前記連結されたＭＡＣヘッダは、前記ＰＬＣＰオーバヘッドと前記複数個のＭＡＣデータフレームの最初のものとの間に配置されることを特徴とする請求項１４に記載のフレーム構造。
16. それぞれの前記複数個のＭＡＣデータフレームは、ＭＡＣヘッダ部分、ＭＡＣフレームボディ部分、および、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）部分を備えることを特徴とする請求項１２に記載のフレーム構造。
17. 前記連結されたＭＡＣヘッダは、前記複数個のＭＡＣデータフレームの共通の送り先を示し、それぞれのデータフレームの前記ＭＡＣヘッダ部分は、前記送り先を示す部分を含まない圧縮されたＭＡＣヘッダであることを特徴とする請求項１６に記載のフレーム構造。
18. 前記データネットワークは、ワイヤレスデータネットワークであることを特徴とする請求項１７に記載のフレーム構造。
19. 前記前記ワイヤレスデータネットワークはＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルを用いることを特徴とする請求項１８に記載のフレーム構造。

Images