JP2008067350A - 無線通信方法及び無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】単一ＡＣ内の送信フレームをさらに差別化することができるシステム及び方法
【解決手段】方法は、コンテンツサーバのＭＡＣレイヤが、コンテンツサーバの上位レイヤから送信フレームを受信することであって、送信フレームには複数のアクセスカテゴリのアクセスカテゴリが関連付けられ、任意のアクセスカテゴリにはプライマリ優先度が関連付けられ、送信フレームはセカンダリ優先度が関連付けられたコンテンツを含み、受信し、及び、プライマリ優先度に基づいてＭＡＣレイヤパラメータ値を設定することであって、ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つはプライマリ優先度及びセカンダリ優先度に基づいて、ＭＡＣレイヤパラメータ値を使用して無線メディアへのアクセスを求めて競合する。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線ＬＡＮに関し、特に、無線ＬＡＮを経由するトラフィック、例えばビデオトラフィックへのフレームベースの集約及びチャネルアクセスの優先順位付けを提供する。

無線通信の利便性により、ユーザは更に多くのサポートを必要としている。無線ネットワークアドレス上の代表的なアプリケーションにはビデオストリーミング、ビデオ会議又は通信教育等がある。しかし、利用可能な無線帯域幅が制限されているため、８０２．１１ネットワークではサービス品質（ＱｏＳ：Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）管理がますます重要になっている。

ＩＥＥＥ８０２．１１ｅは、音声及びビデオ等、帯域幅に影響を受けやすいアプリケーションをサポートする無線装置のためのＱｏＳメカニズムの定義を提案している。

最初の８０２．１１メディアアクセス制御（ＭＡＣ：Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）プロトコルでは、無線局に対し二つの通信モードが設計された。第１のモードは分散制御機能（ＤＣＦ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）で、搬送波感知多重アクセス／衝突回避方式（ＣＳＭＡ／ＣＡ：Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）に基づいており、リッスン・ビフォア・トーク（ｌｉｓｔｅｎ ｂｅｆｏｒｅ ｔａｌｋ）と呼ばれる。無線局は、ネットワーク上で待機時間の間待機し、それからデータ送信及び衝突検知を開始する。第２のモードは集中制御機能（ＰＣＦ：Ｐｏｉｎｔ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）で、時間に影響を受けやすいトラフィックフローをサポートする。無線アクセスポイントは定期的にビーコンフレームを送信することによって、無線ネットワークに特有のネットワーク識別子及び管理パラメータを通信する。ビーコンフレームを送信する間、ＰＣＦは時間を非競合期間と競合期間とに分割する。ＰＣＦを使用する無線局は、非競合期間中にデータを送信する。

ＤＣＦ及びＰＣＦは、トラフィックタイプ又はトラフィックソース間で違いがないため、ＩＥＥＥはＱｏＳを促進するために両制御のモードに対する拡張を提案した。これらの変更は、重要なサービス要求を満たすと同時に、現在の８０２．１１の標準規格の古いバージョンとの上位互換性を持たせるようにしている。

拡張分散制御アクセス（ＥＤＣＡ：Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ａｃｃｅｓｓ）は、トラフィックカテゴリの概念を導入する。無線局はＥＤＣＡを使用して、メディアが対応するトラフィックカテゴリによって定義される待ち時間の間アイドル状態であることを検出した後、データ送信しようとする。優先度の高いトラフィックカテゴリの方が優先度の低いトラフィックカテゴリより待ち時間が短い。サービスに対する保証があるわけではないが、ＥＤＣＡは確率的な優先度に基づくメカニズムを確立するために、トラフィックカテゴリに基づいて帯域幅を割り当てる。

ＩＥＥＥ８０２．１１ｅＥＤＣＡ標準規格は、トラフィックを４つのアクセスカテゴリ（ＡＣ：Ａｃｃｅｓｓ Ｃａｔｅｇｏｒｙ）、すなわち、音声、ビデオ、ベストエフォート及びバックグラウンドにグループ化することによって、異なるＱｏＳを提供している。上位レイヤからの各フレームは、優先度の値（０〜７）を保持し、ＭＡＣレイヤに伝えられる。優先度の値に基づいて、フレームはＭＡＣレイヤで４つのＡＣに割り当てられる。音声ＡＣは優先度が最も高く、ビデオＡＣは優先度が２番目に高く、ベストエフォートＡＣは優先度が３番目に高く、バックグラウンドＡＣは優先度が最も低い。各ＡＣは、ＡＣ自体の送信キュー及びＡＣ自体のメディアアクセスパラメータのセットを有する。トラフィックの優先度の設定は、メディアアクセスパラメータ、すなわち、ＡＩＦＳ間隔、コンテンションウィンドウ（ＣＷ：Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｗｉｎｄｏｗ）及び送信権（ＴＸＯＰ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ）を使用して、優先度の高いＡＣの方が優先度の低いＡＣより比較的多くのメディアアクセスの機会を有することを保証する。

一般に、フレーム送信間隔（ＡＩＦＳ：Ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）は、無線局がバックオフ又は送信する前に、メディアがアイドル状態であることを検出しなければならない時間間隔である。優先度の高いＡＣほど短いＡＩＦＳ間隔を使用する。コンテンションウィンドウ（ＣＷ、ＣＷｍｉｎ、及びＣＷｍａｘ）は無線局がメディアにアクセスできるまでのバックオフタイムスロットの数を示す。ＣＷは、最小値ＣＷｍｉｎから開始して、最大値ＣＷに達するまで送信に失敗する度に２倍になる。つまり、ＣＷは送信が再試行制限を越えるまで最大値ＣＷｍａｘを保持する。優先度順位の高いＡＣほど小さいＣＷｍｉｎ及びＣＷｍａｘを使用する。ＴＸＯＰは、各ＡＣがメディアへのアクセスできた後に、フレーム送信が許可される最大持続時間を示す。衝突のオーバーヘッドを減少させるため、合計送信時間がＴＸＯＰの持続時間を越えない限り、取得した一つのＴＸＯＰの接続時間内で更に衝突することなく複数のフレームを送信できる。

二つの無線局が互いを監視できないことによって無線局による送信が衝突する可能性を減少させるために、仮想キャリア検知メカニズムが標準に定義される。ある無線局がトランザクションを開始する前に、無線局はＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）と呼ばれる短い制御パケットを最初に送信する。この制御パケットは、送信元アドレス、宛先アドレス及び後続のトランザクションの持続時間（すなわちデータパケット及び各々のＡＣＫ）を含む。次に、宛先となる無線局はＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ ｔｏ Ｓｅｎｄ）と呼ばれる応答制御パケットで応答する（メディアが空いている場合）。この応答制御パケットは、同じ持続時間の情報を含める。ＲＴＳ及び／又はＣＴＳを受信した全ての無線局は、仮想キャリア検知インジケータを設定する。すなわち、任意の持続時間についてネットワーク割り当てベクトル（ＮＡＶ：ｎｅｔｗｏｒｋ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ ｖｅｃｔｏｒ）を設定してメディアを検出するときに、物理キャリア検知とともにＮＡＶを使用する。仮想キャリア検知メカニズムは、ＲＴＳ送信の短い持続時間の間、送信局から「隠れている」無線局による受信側領域での衝突の可能性を減少させるが、これは無線局がＣＴＳを監視し、トランザクション終了までメディアを使用中として「予約」することによる。ＲＴＳの持続時間の情報によって応答した無線局の範囲外にある無線局によるＡＣＫの間に発生する衝突から送信側を保護する。ＲＴＳ及びＣＴＳは短いフレームであるため、これらのフレームはデータパケット全体が送信される場合よりも速く認識されるので（データパケットがＲＴＳより大きいと仮定する）、仮想キャリア検知メカニズムは、衝突のオーバーヘッドを減少させる。仮想キャリア検知メカニズムの規格では、短いデータパケット、すなわち、ＲＴＳ閾値より短いパケットについては、ＲＴＳ／ＣＴＳのトランザクションなしで送信することができる。

これらのメディアアクセスパラメータを用いて、ＥＤＣＡは次のように動作する。

送信局が何らかの送信を開始する前に、送信局は、最初に少なくともＡＩＦＳ間隔の間、チャネルが物理的及び仮想的にアイドル状態であることを検出する必要がある。ＡＩＦＳ間隔の後にチャネルが依然としてアイドル状態であれば、送信局はＲＴＳ送信を開始し、受信局からのＣＴＳ送信を待つ。

送信局は、ＲＴＳ送信中に衝突が発生する場合、又は受信局からＣＴＳが受信されない場合、バックオフ手続きを呼び出し、バックオフカウンタを使用して、０〜ＣＷ（最初はＣＷｍｉｎに設定される）から選択されるランダムなバックオフタイムスロットをカウントダウンする。送信局は、チャネルがアイドル状態であると検出している限り、バックオフカウンタを１ずつ減算する。送信局は、バックオフ手続き中にチャネルのビジー状態を検出した場合、現在のバックオフ手続きを中断して、再びＡＩＦＳ間隔の間、チャネルがアイドル状態であると検出されるまで、バックオフカウンタを一時停止する。ＡＩＦＳ間隔の後に、チャネルが依然としてアイドル状態であれば、送信局は、残っているバックオフカウンタの減算を再開する。

バックオフカウンタがゼロに達すると、送信局はＲＴＳ送信を開始し、受信局からのＣＴＳ送信を待つ。送信局は、ＲＴＳ送信中に衝突が発生する場合、又は受信局からＣＴＳが受信されない場合、ＣＷのサイズを増分させて別のバックオフ手続きを呼び出す。すなわち、上述したように、各送信が成功しなかった後、ＣＷは基本的に、ＣＷｍａｘに達するまで２倍になる。送信が成功した後、ＣＷはそのデフォルト値であるＣＷｍｉｎに戻る。トランザクション中、無線局は、合計送信時間がＴＸＯＰ持続時間を越えない限り、競合することなく、複数のフレームを送信できる。

各ＡＣのＱｏＳ制御レベルは、メディアアクセスパラメータ及びネットワーク中で競合する無線局の数の組み合わせによって決まる。

非ＡＰＱｏＳ無線局（ＱＳＴＡｓ：ｎｏｎ−ＡＰ ＱｏＳ ｓｔａｔｉｏｎｓ）で使用されるＥＤＣＡパラメータのデフォルト値は以下の表のように識別される。ＴＸＯＰ＿Ｌｉｍｉｔ値が０というのは、単一のＭＡＣサービスデータユニット（ＭＳＤＵ：ＭＡＣ ｓｅｒｖｉｃｅ ｄａｔａ ｕｎｉｔ）又はＭＡＣプロトコルデータユニット（ＭＰＤＵ：ＭＡＣ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｄａｔａ ｕｎｉｔ）が交換するＲＴＳ／ＣＴＳ又は、自身へのＣＴＳに加えて、それぞれのＴＸＯＰにおける任意の速度で送信できることを表す。

このため、単一ＡＣ内の送信フレームをさらに差別化することができるシステム及び方法が必要である。従来技術として以下の文献がある。
IEEE Standard for Information technology-Telecommunications and information exchange between systems-Local and metropolitan area networks-Specific requirements; Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, Amendment 8 Medium Access Control (MAC) Quality of Service Enhancements, specifically, section 7.3.2.27 EDCA Parameter Set Element, pages 47-49, and section 9.9.1 HCF contention-based channel access (EDCA), pages:80-85、November 11, 2005 R. Kapoor, M. Cesana, M. Gerla、"Link Layer Support for Streaming MPEG Video over Wireless Links,"、International Conference on Computer Communications and Networks (ICCCN'03)、Dallas、Texas、October 20-22, 2003 Lamia Romdhani, Qiang Ni, and Thierry Turletti、"Adaptive EDCF: Enhanced Service Differentiation for IEEE 802.11 Wireless Ad Hoc Networks,"、IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC'03)、New Orleans、Louisiana、USA、March 16-20, 2003 米国特許第６１０４７５７号明細書 米国特許第６５８７９８５号明細書 米国特許第２００３／０００９７６４号明細書 米国特許第２００３／００７２３７６号明細書 米国特許第２００４／００２７９９１号明細書 米国特許第２００５／００３６５４６号明細書 米国特許第２００５／０２５４４４７号明細書 国際公開第２００６／０６１８０１号パンフレット

本発明の代表的な一形態によると、送信フレームの集約及びチャネルアクセスの優先順位付けのためのシステム及び方法は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ ＥＤＣＡメカニズムに関して、ビデオＡＣ内のビデオフレーム情報を使用する。このシステム及び方法は、ＭＡＣレイヤでのＭＰＥＧフレームのタイプを識別することによって、優先度の異なるＭＰＥＧフレーム毎に送信フレームの集約及びチャネルアクセスの優先順位付けをすることができる。ビデオフレーム間の差別化によって、高い優先度の送信フレームの衝突を少なくすることができる。送信フレームの集約は、待ち時間を短くすることができる。高い優先度のビデオフレームフラグメントの競合を低減することによって、遅延及びジッタを小さくさせ、ビデオ品質を向上させることができる。本発明の実施の形態は、無線ＬＡＮ及びメッシュネットワークを含む無線ネットワークを経由するマルチメディア送信に使用することができる。

本発明の別の実施の形態によると、コンテンツサーバのＭＡＣレイヤが、コンテンツサーバの上位レイヤから送信フレームを受信する方法であって、送信フレームには複数のアクセスカテゴリのアクセスカテゴリが関連付けられ、関連付けられた任意のアクセスカテゴリには第１優先度が関連付けられ、送信フレームは第２優先度が関連付けられたコンテンツを含み、第１優先度に基づいてＭＡＣレイヤパラメータ値を設定し、ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つは第１優先度及び第２優先度に基づいて設定し、ＭＡＣレイヤパラメータ値を使用して無線メディアへのアクセスを求めて競合する方法を提供する。

ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つは、フレーム送信間隔に関する第１のパラメータ値、コンテンションウィンドウの最大値に関する第２のパラメータ値、コンテンションウィンドウの最小値に関する第３のパラメータ値、及びＴＸＯＰに関する第４のパラメータ値のうちのいずれか一つとすることができる。上位レイヤからの送信フレームは、フレーム内符号化フレーム（Ｉフレーム）の断片、予測符号化フレーム（Ｐフレーム）の断片、及び双方向フレーム（Ｂフレーム）の断片のうちのいずれか一つであるビデオＡＣフレームを含むことができる。ＭＡＣレイヤは、送信フレームがＩフレームの断片又はＰフレームの断片を含む場合、送信フレームがＢフレームの断片を含む場合よりも高い優先度で送信フレームを無線メディアに転送することができ、また、ＭＡＣレイヤは、ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つ又は複数のカテゴリを使用してＩフレームの断片、Ｐフレームの断片、及びＢフレームの断片の送信を調停することができ、ＭＡＣレイヤパラメータ値のカテゴリは、フレーム送信間隔に関する第１のパラメータ値、コンテンションウィンドウの最大値に関する第２のパラメータ値、コンテンションウィンドウの最小値に関する第３のパラメータ値、及びＴＸＯＰに関する第４のパラメータ値を含むことができる。本方法は、送信フレームがフレーム内符号化フレーム（Ｉフレーム）の断片、予測符号化フレーム（Ｐフレーム）の断片、又は双方向フレーム（Ｂフレーム）の断片のいずれか一つを含むか判断すること、送信フレームがＩフレームの断片又はＰフレームの断片を含むと判断される場合、ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つを高いアクセス優先度に設定し、及び、送信フレームがＢフレームの断片を含むと判断される場合、ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つを、高いアクセス優先度よりも低いアクセス優先度を設定することをさらに含むことができる。本方法は、コンテンツサーバの上位レイヤのうちの少なくとも一つに常駐する、階層に分けられた符号化プロトコルにより送信フレームを生成することをさらに含むことができる。階層に分けられた符号化プロトコルはＭＰＥＧを含むことができる。ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つは、コンテンツがフレーム内符号化フレーム（Ｉフレーム）の断片、又は双方向フレーム（Ｂフレーム）の断片のいずれかに基づいて異なってもよい。ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つは、コンテンツがＩフレームの断片、又は予測符号化フレーム（Ｐフレーム）の断片のいずれかを含む場合も同じであってもよい。本方法は、特定のビデオフレームのビデオＡＣフレームの断片を含み、送信キューに保留中の送信フレームの数をカウントすることをさらに含むことができ、ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つも送信フレームの数に基づいて設定することができる。本方法は、次の送信フレームを受信し、次の送信フレームが低い優先度のビデオフレームの断片を含まない場合のみ、送信フレーム及び次の送信フレームを単一のＴＸＯＰ中に送信することをさらに含むことができる。本方法は、送信フレームがフレーム内符号化フレーム（Ｉフレーム）の断片、予測符号化フレーム（Ｐフレーム）の断片、又は双方向フレーム（Ｂフレーム）の断片のいずれか一つを含むか判断し、送信フレームがＩフレームの断片又はＰフレームの断片を含むと判断される場合、ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つを高いアクセス優先度に設定し、送信を待っているＢフレームの断片の数をカウントし、送信フレームがＢフレームの断片を含むと判断され、且つ送信を待っているＢフレームの断片の数がしきい値を超える場合、ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つを高いアクセス優先度として設定し、及び、送信フレームがＢフレームの断片を含むと判断され、且つ送信を待っているＢフレームの断片の数がしきい値を超えない場合、ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つを、高いアクセス優先度よりも低いアクセス優先度として設定することをさらに含むことができる。

さらに別の実施の形態によれば、本発明は、ＭＡＣレイヤを備えるシステムであって、このＭＡＣレイヤは、第１の第１優先度の第１の送信フレームを記憶する第１のキューであって、前記第１の送信フレームは第２優先度が関連付けられたコンテンツを含む第１のキューと、第２の第１優先度の第２の送信フレームを記憶する第２のキューと、第１の第１優先度に基づく第１のＭＡＣレイヤパラメータ値及び第２の第１優先度に基づく第２のＭＡＣレイヤパラメータ値を記憶するメモリであって、第１のＭＡＣレイヤパラメータ値の一つは第１の第１優先度及び第２優先度に基づくメモリと、第１のキュー、第２のキュー、及びメモリに接続され、第１のＭＡＣレイヤパラメータ値及び第２のＭＡＣレイヤパラメータ値を使用して無線メディアへのアクセスの競合をするコントローラモジュールとを備える、システムを提供する。

第１のＭＡＣレイヤパラメータ値の一つは、フレーム送信間隔に関する第１のパラメータ値、コンテンションウィンドウの最大値に関する第２のパラメータ値、コンテンションウィンドウの最小値に関する第３のパラメータ値、及びＴＸＯＰに関する第４のパラメータ値のうちのいずれか一つとすることができる。特定の最初の送信フレームがコンテンツサーバの上位レイヤから到着し、特定の最初の送信フレームは、フレーム内符号化フレーム（Ｉフレーム）の断片、予測符号化（Ｐフレーム）の断片、及び双方向フレーム（Ｂフレーム）の断片のうちのいずれか一つであるビデオＡＣフレームを含み、ＭＡＣレイヤは、特定の最初の送信フレームがＩフレームの断片又はＰフレームの断片を含む場合、特定の最初の送信フレームがＢフレームの断片を含む場合よりも高い優先度で特定の第１の送信フレームを無線メディアに転送することができる。ＭＡＣレイヤは、ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つ又は複数のカテゴリを使用してＩフレームの断片、Ｐフレームの断片、及びＢフレームの断片の送信を調停することができ、ＭＡＣレイヤパラメータ値のカテゴリは、フレーム送信間隔に関する第１のパラメータ値、コンテンションウィンドウの最大値に関する第２のパラメータ値、コンテンションウィンドウの最小値に関する第３のパラメータ値、及びＴＸＯＰに関する第４のパラメータ値を含むことができる。本方法は、コンテンツサーバの上位レイヤのうちの少なくとも一つに常駐し、第１の送信フレームの少なくとも一部を生成する、階層に分けられた符号化モジュールをさらに含むことができる。この階層に分けられた符号化プロトコルはＭＰＥＧエンジンを含むことができる。第１の第１優先度の第１の送信フレームはビデオＡＣフレームを含むことができ、第２の第１優先度の第２の送信フレームは、音声ＡＣフレーム、ベストエフォートＡＣフレーム、及びバックグラウンドＡＣフレームのうちのいずれか一つを含むことができ、第２優先度が関連付けられるコンテンツは、予測符号化フレーム（Ｐフレーム）の断片、フレーム内符号化フレーム（Ｉフレーム）の断片、及び双方向フレーム（Ｂフレーム）の断片のうちのいずれか一つを含むことができ、ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つは、コンテンツがＩフレームの断片又はＢフレームの断片のいずれかに基づいて異なってもよい。

さらに別の実施の形態によれば、本発明は、コンテンツサーバの上位レイヤから、複数のアクセスカテゴリのアクセスカテゴリが関連付けられた送信フレームを受信する第１のＭＡＣレイヤ手段であって、任意のアクセスカテゴリには第１優先度が関連付けられ、送信フレームは第２優先度が関連付けられたコンテンツを含む第１のＭＡＣレイヤ手段と、第１優先度に基づいてＭＡＣレイヤパラメータ値を設定する第２のＭＡＣレイヤ手段であって、ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つは第１優先度及び第２優先度に基づく第２のＭＡＣレイヤ手段と、ＭＡＣレイヤパラメータ値を使用して無線メディアへのアクセスを求めて競合する第３のＭＡＣレイヤ手段とを備える、システムを提供する。

送信フレームの集約及びチャネルアクセスの優先順位付けのためのシステム及び方法は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ ＥＤＣＡメカニズムに関して、ビデオＡＣ内のビデオフレーム情報を使用する。このシステム及び方法は、ＭＡＣレイヤでのＭＰＥＧフレームのタイプを識別することによって、優先度の異なるＭＰＥＧフレーム毎に送信フレームの集約及びチャネルアクセスの優先順位付けをすることができる。ビデオフレーム間の差別化によって、高い優先度の送信フレームの衝突を少なくすることができる。送信フレームの集約は、待ち時間を短くすることができる。高い優先度のビデオフレームフラグメントの競合を低減することによって、遅延及びジッタを小さくし、ビデオ品質を向上させることができる。本発明の実施の形態は、無線ＬＡＮ及びメッシュネットワークを含む無線ネットワークを経由するマルチメディア送信に使用することができる。

以下の説明は、当業者が本発明を実施し使用することができるように提供され、特定の用途及びその要件に関連して提供されるものである。実施形態に対する様々な変更が当業者には可能であり、本明細書で定義される一般原理は、これら及びその他の実施形態並びに用途へ、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく適用される。つまり、本発明は図示した実施形態に制限されることを意図するものではなく、本明細書に開示される原理、特徴及び教示と整合する最大範囲に認容されるべきものである。

ＭＰＥＧ規格は、Ｉフレーム、Ｐフレーム、及びＢフレームを「フレーム」と呼ぶ。一方、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅは、無線メディアを経由して伝送されるデータパケットを「フレーム」と呼ぶ。そこで明確にするために、本明細書では、「ビデオフレーム」（例えば、ＭＰＥＧでのフレーム）及び「送信フレーム」（ＩＥＥＥ８０２．１１ｅでのフレーム）と呼ぶことによって用語を区別する。さらに明確にするために、本明細書では、ＭＡＣレイヤのビデオキューに配置される送信フレームを「ビデオ送信フレーム」と呼び、ビデオフレームと区別する。また、単一のタイプ（例えば、Ｉフレーム）の単一のＭＰＥＧビデオフレームは、複数の送信フレームに分けられるため、各送信フレームは、特定のタイプの「ビデオフレームフラグメント」、例えば「Ｉフレームフラグメント」を含む。

本発明の実施形態では、送信フレームの集約及びチャネルアクセスの優先順位付けのためのシステム及び方法は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅＥＤＣＡメカニズムに関して、ビデオＡＣ内のビデオフレーム情報を使用する。このシステム及び方法は、ＭＡＣレイヤでのＭＰＥＧフレームのタイプを識別することによって、異なる優先度のＭＰＥＧフレーム毎に送信フレームの集約及びチャネルアクセスの優先順位付けをすることができる。ビデオフレームを区別することによって、高い優先度の送信フレームの衝突を少なくすることができる。送信フレームの集約は待ち時間を短くすることができる。高い優先度のビデオフレームフラグメントの競合を低減することによって、遅延及びジッタを小さくさせ、ビデオ品質を向上させることができる。本発明の実施形態は、無線ＬＡＮ及びメッシュネットワークを含む無線ネットワークを経由するマルチメディア送信に使用することができる。

背景技術として、Ｈ．２６１、Ｈ．２６２、Ｈ．２６３、又はＨ．２６４のような各種のビデオ圧縮技法は、グループオブピクチャ（ＧＯＰ：Ｇｒｏｕｐ ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅｓ）と呼ばれるピクチャの集まりの送信を含む層状構造が存在する。各ＧＯＰは、様々な情報コンテンツレベルを含む異なったビデオフレームから構成される。例えば、ＭＰＥＧ−２は図１２に示すようにＩ（フレーム内符号化）、Ｐ（予測符号化）、及びＢ（双方向符号化）ビデオフレームを使用する。各種ビデオフレームの中でＩフレームは、実際のピクチャであるが、Ｐフレーム及びＢフレームは、時間的な差分情報を伝達する。Ｐフレームは、ＧＯＰ内における前のＩフレーム又はＰフレームに依存する。Ｂフレームは、ＧＯＰ内における前のＩフレーム又はＰフレーム、及び、次のＩフレーム又はＰフレームに依存する。各種ビデオフレームの依存性を図１３に示す。全体のビデオ品質へ寄与する点で、各種ビデオフレームの重要性は、Ｉ、Ｐ、Ｂの順に重要である。つまり、Ｂフレームの損失又は遅延は、Ｉフレーム又はＰフレームの損失又は遅延と比較してビデオ品質に与える影響は小さい。

上述したように、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ規格は、トラフィックを優先度の異なるアクセスカテゴリ（ＡＣ）にグループ化することによって異なるＱｏＳを実現する。しかし、ＥＤＣＡチャネルアクセスメカニズムは、ビデオフレーム間で区別しない。すなわち、従来のＩＥＥＥ８０２．１１ｅネットワークでは、Ｉフレーム、Ｐフレーム、及びＢフレームは同じに扱われる。これは、Ｉフレームを送信しようとしている無線局が、Ｂフレームを送信しようとしている別の無線局と同じチャネルアクセスの獲得機会を有することを意味する。Ｉフレーム及びＰフレームは、ビデオ品質に対して大きく寄与するため、本発明のシステム及び方法は、Ｉフレーム及びＰフレームの優先度をＢフレームよりも上げる、又はＩフレーム及びＰフレームの優先度をＢフレームと等しくする（また、Ｉフレーム及びＰフレームに対して別々に優先順位を付ける実施形態も可能である）。

図２は、本発明の実施形態によるＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０を組み込んだネットワーク２００の示すブロック図である。ネットワーク２００は、ストリームサーバセットトップボックス（ＳＴＢ：Ｓｅｔ Ｔｏｐ Ｂｏｘ）２１０に接続されるビデオソース（例えば、リアルタイム高精細テレビジョン（ＨＤＴＶ：ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）ソース、ハードディスクドライブ、ビデオ伝送アンテナ等）２０５を含み、ビデオソース２０５は、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０を含むビデオ無線ＬＡＮシステムサーバ２１５に接続される。ビデオ無線ＬＡＮシステムサーバ２１５は、各種ビデオ無線ＬＡＮクライアント２２５、すなわち、ビデオ無線ＬＡＮクライアント２２５ａ、ビデオ無線ＬＡＮクライアント２２５ｂ、及びビデオ無線ＬＡＮクライアント２２５ｃに接続される。各ビデオ無線ＬＡＮクライアント２２５はＨＤデコーダ２３０に接続される。すなわち、ビデオ無線ＬＡＮクライアント２２５ａはＨＤデコーダ２３０ａに、ビデオ無線ＬＡＮクライアント２２５ｂはＨＤデコーダ２３０ｂに、及びビデオ無線ＬＡＮクライアント２２５ｃはＨＤデコーダ２３０ｃに接続される。

一般に、ビデオソース２０５はビデオ信号をＳＴＢ２１０に送信する。ＳＴＢ２１０は、アナログビデオ信号をデジタル化して、デジタルビデオストリームをビデオ無線ＬＡＮシステムサーバ２１５に転送する。ビデオ無線ＬＡＮシステムサーバ２１５は、１対多通信を使用してビデオ無線ＬＡＮクライアント２２５への無線メディアを経由する送信フレームを集約して優先順位を付けるために、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０を使用する。ビデオ無線ＬＡＮクライアント２２５は、送信フレームを受信し、ＨＤデコーダ２３０にビデオストリームを生成し、ＨＤデコーダ２３０は、ビデオストリームを再生信号（例えば、ＨＤＴＶ信号）に変換して、ビデオディスプレイ（例えば、テレビ受像機）に表示する。

主な用途として、飛行機内でのマルチメディアエンターテイメントシステム（例えば、いくつかのマルチメディアサーバが各ビデオクライアントに無線ＬＡＮを経由してサービスを提供する）、無線ゲーム（例えば、何人かのプレーヤが無線ＬＡＮを経由してマルチメディアサーバに接続する）、及びホームビデオシステム（例えばマルチメディアサーバがいくつかの無線ＨＤＴＶに無線ＬＡＮを経由してサービスを提供する）が挙げられる。また、他の用途も存在する。

図３は、本発明の実施形態によるＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０を組み込んだビデオ無線ＬＡＮシステムサーバ２１５を示すブロック図である。ビデオ無線ＬＡＮシステムサーバ２１５は、ＣＰＵ３０５（Ｉｎｔｅｌ Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）マイクロプロセッサ又はＭｏｔｏｒｏｌａ Ｐｏｗｅｒ ＰＣマイクロプロセッサ等）、メモリ３１０（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、仮想メモリ等）、データ記憶装置（例えば、ハードディスクドライブ）３１５、及びＷｉＦｉチップセット３４５（たとえば、ＰＣＩカード）を備え、それぞれ通信チャネル３２０に接続される。ハードドライブ３１５及びメモリ３１０は、異なる装置として示されているが、同じ装置の部分、分散装置、又は仮想メモリ等であってもよい。本明細書における「メモリ」という用語は、永久的な記憶媒体又は一時的な記憶媒体に限定されず、全ての記憶媒体を包含するように意図される。ハードドライブ３１５及び／又はメモリ３１０は、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標） ＸＰ、Ｌｉｎｕｘ、ＩＢＭ（登録商標）
ＯＳ／２オペレーティングシステム、ＭＡＣ ＯＳ、又はＵＮＩＸ（登録商標）オペレーティングシステム等のオペレーティングシステム及び／又は他のプログラムを記憶することができる。

具体的には、メモリ３１０は、コード変換エンジン３３０及びＭＰＥＧエンジン３３５を含むビデオアプリケーション３２５を記憶するとともに、音声／ビデオファイルサーバ３４０を記憶する。ＭＰＥＧエンジン３３５は、ＭＰＥＧの仕様に従ってビデオデータ圧縮を可能にする。コード変換エンジン３３０は、多様な受信装置（例えば、携帯機器、ＰＤＡ、ＰＣ、又はｉＰｏｄ等）に向けてのコード変換（フォーマット又は変換等）を可能にする。ＷｉＦｉチップセット３４５は、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０及び無線アンテナ３５５に接続されるネットワークプロセッサ３５０（例えば、物理レイヤ）を備える。

一般に、ビデオアプリケーション３２５は、音声／ビデオファイルサーバ３４０と対話し、音声／ビデオファイルサーバ３４０は、ハードドライブ３１５に記憶されているビデオファイルにアクセスするとともに、ＷｉＦｉチップセット３４５と対話する。ＭＰＥＧエンジン３３５は、例えば複数のリアルタイムトランスポートプロトコル（ＲＴＰ：Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）フレーム中にＭＰＥＧフレームを挿入し、ＭＰＥＧフレームを挿入したＲＴＰフレームがＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０に転送される。ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、弁別されるプロセスを使用し、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅＥＤＣＡプロセスに基づいて、ＲＴＰフレームを適切なキュー（図４参照）に割り当てる。ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ビデオフレームベースの優先順位付けを行い、優先順位の最も高い送信フレームを決定し、優先順位の最も高い送信フレームをネットワークプロセッサ３５０に送って送信する。

図４は、本発明の実施形態によるビデオフレームベースの差別化を組み込んだビデオ無線ＬＡＮシステムサーバ２１５内のレイヤ４００を示すブロック図である。レイヤ４００は、区別されているＭＡＣレイヤ４１０に接続される上位レイヤ（ＭＡＣレイヤ４１０より上の任意のレイヤ）、例えば図示されているようにアプリケーションレイヤ４０５を含み、区別されているＭＡＣレイヤ４１０は、物理レイヤ（例えば、無線通信）４１５に接続される。本発明の実施形態では、アプリケーションレイヤ４０５は、ＲＴＰフレームを生成してＭＡＣレイヤ４１０に転送するＭＰＥＧエンジン３３５を含む。図６は、アプリケーションレイヤ４０５において従来技術のＭＰＥＧ−２エンジンによって生成されるＲＴＰフレーム６０５の一例を示す。ＲＴＰフレーム６０５は、ビデオデータ６１５及びＲＴＰヘッダ６２０を含む。ＲＴＰフレーム６０５がレイヤ４００からＭＡＣレイヤ４１０に下に流れるにつれ、ヘッダ情報がＲＴＰフレーム６０５に追加され、インターネットプロトコル（ＩＰ：Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）フレーム６１０が生成される。図６は、ＲＴＰフレーム６０５に追加されたユーザデータプロトコル（ＵＤＰ：Ｕｓｅｒ Ｄａｔａ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ヘッダ６２５及びＩＰヘッダ６３０を含むＩＰフレーム６１０である。図７は、ＩＰフレーム６１０のヘッダ７００の詳細である。図示されるように、ヘッダ７００は、図７の例ではＰタイプ（ピクチャタイプ）フレームフラグメントであるビデオフレームのタイプを示す３ビットフラグを含む。ヘッダ７００の他の構成要素は、５ＭＢＺ（０でなければならない）ビット、ＭＰＥＧタイプＴ（ＭＰＥＧ−２）を指定する１ビット、１０ＴＲ（時間参照）ビット、５フラグビット、及び他のフラグを含む。

本発明の実施形態では、ＩＰフレーム６１０を受信すると、区別されているＭＡＣレイヤ４１０が入力送信フレームをＩＥＥＥ８０２．１１ｅ規則に従って各キューに転送する。入力音声送信フレームは、音声キュー４２０に、入力ビデオ送信フレームはビデオキュー４２５に、入力ベストエフォート送信フレームはベストエフォートキュー４３０に、及び入力バックグラウンド送信フレームはバックグラウンドキュー４３５に送られる。各キュー内において、本発明の実施形態では、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、送信フレームを並べ替えない。図示されるように、Ｉフレーム−１からＩフレーム−ｎ及びＰフレーム−１からＰフレーム−ｍが到着順と同じ順序で保持される。

送信フレームは、一般にＩＥＥＥ８０２．１１ｅ手続きを使用して、すなわち、ＡＩＦＳ、ＣＷ、ＣＷｍｉｎ、ＣＷｍａｘ、及びＴＸＯＰを含むＥＤＣＡパラメータを使用して無線メディアへのアクセスを求めて競合する。しかし、本発明の実施形態では、ビデオアクセスキュー内の各送信フレームで選択されるＥＤＣＡパラメータ値は、ＡＣのみに基づくものではない。選択されるＥＤＣＡパラメータ値はビデオフレームのタイプにも基づく。ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ヘッダ７００によって識別されるビデオフレームのタイプを調べ、ＥＤＣＡパラメータ値をビデオフレームのタイプに基づいて動的に設定することによって、アクセス競合及び／又はアクセス持続時間を実施する。

Ｉフレーム及びＰフレームは、Ｂフレームよりも重要であるとみなされるため、Ｉフレーム及びＰフレームのＥＤＣＡパラメータ値における無線チャネルアクセス確率及び／又は無線チャネルアクセス持続時間をＢフレームと比較して大きくするように選択することができる。本発明の実施形態では、ＢフレームのＥＤＣＡパラメータ値はデフォルト値のままであり、Ｉフレーム及びＰフレームのＥＤＣＡパラメータ値は、アクセス確率及びアクセス持続時間（音声送信フレームのＥＤＣＡパラメータ値によって制限される）を大きくするように変更される。

図５Ａは、本発明の実施形態のＥＤＣＡパラメータ値セットの一例である。図示されるように、ＣＷｍｉｎに関するＩフレーム値及びＰフレーム値は、７から５に低くされ、ＣＷｍａｘに関するＩフレーム値及びＰフレーム値は１５から１０に低くされ、ＡＩＦＳＮ（ＡＩＦＳ数）に関するＩフレーム値及びＰフレーム値は２のままであり、ＴＸＯＰに関するＩフレーム値及びＰフレーム値は３．００８から４．５００に大きくされている。

図５Ｂは、図５ＡのＡＩＦＳＮの値を変更した別の例を示す。高い優先度のビデオトラフィック（Ｉ／Ｐフレーム）のＡＩＦＳＮＬ（＝２）及び低い優先度のビデオトラフィック（Ｂフレーム）のＡＩＦＳＮＨ（＝３）がそれぞれ割り当てられる。ここで、ベストエフォート（ＡＣ＿ＢＥ）のＡＩＦＳＮはデフォルト値である３から４に変更される。ＥＤＣＡパラメータの変更は、注目するクラス（ここではビデオ（ＡＣ＿ＶＩ））に限定されず、他のクラスのＥＤＣＡパラメータも変更されて、ビデオフレーム及び他の送信フレームを総合的に調整する。

図５Ｃは、ランダムＡＩＦＳＮの概念を使用することによって、図５ＡのＡＩＦＳＮの値を変更した第２の例である。ＡＩＦＳＮは整数であるが、ＡＩＦＳＮＨはランダムＡＩＦＳＮの方法によって、２又は３にランダムに設定することができる。これは、図５Ｃに示すようにＡＩＦＳＮＨの平均数＝２．５となる。ここで、ベストエフォート（ＡＣ＿ＢＥ）のＡＩＦＳＮはデフォルト値である３に設定される。

図５Ａ〜図５Ｃは、ＥＤＣＡパラメータの複数のカテゴリ（ＣＷｍｉｎ、ＣＷｍａｘ、ＡＩＦＳＮ、及びＴＸＯＰ）を変更した例であり、詳しくは図８で後述する。しかし、ビデオフレームの調停（優先順位付け）は、ＥＤＣＡパラメータのうち少なくとも一つのカテゴリを変更することによって実現できる。

本発明の別の実施形態では、Ｉフレーム及びＰフレームのＥＤＣＡパラメータ値はデフォルトのままであり、ＢフレームのＥＤＣＡパラメータ値における無線メディアアクセス確率及び／又はアクセス持続時間（ベストエフォート送信フレームのＥＤＣＡパラメータ値よって制限される）を低くするように変更される。

図８は、本発明の実施形態によるビデオフレームベースの差別化を組み込んだＩＥＥＥ８０２．１１ｅネットワークで送信フレームを送信する方法８００を示すフローチャートである。方法８００を実施する構造例は、区別されているＭＡＣレイヤ４１０に含まれるＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０である。方法８００は、ステップ８０５で送信するビデオ送信フレームを選択することにより開始される。ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ８１０でビデオ送信フレームがＩ／Ｐフレームフラグメントを含むか否かを判断する。ビデオ送信フレームがＩ／Ｐフレームフラグメント含む場合、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ８２０でＡＩＦＳＮＬを使用することによって、ＥＤＣＡパラメータをＢフレームよりも高い優先度の値に設定し、ステップ８３５に進む。ビデオ送信フレームが、Ｉ／Ｐフレームフラグメントを含んでいない場合、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ８１５でビデオ送信フレームがＢフレームフラグメントを含むか否かを判断する。ビデオ送信フレームがＢフレームフラグメントを含む場合、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ８２５でＡＩＦＳＮＨを使用することによって、ＥＤＣＡパラメータをＩ／Ｐフレームよりも低い優先度の値に設定し、ステップ８３５に進む。ビデオ送信フレームがＢフレームフラグメントを含まない場合、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ビデオ送信フレームがデフォルトタイプを含む（例えば、圧縮されていないビデオトラフィック等）と判断し、ステップ８３０で送信フレームに代わって、デフォルトＥＤＣＡパラメータ値を使用して無線チャネルへのアクセスを求めて競合し、ステップ８０５に戻って別のフレームを選択する。デフォルトＥＤＣＡパラメータ値は、高い優先度のビデオトラフィック及び／又は低い優先度のビデオトラフィックのＥＤＣＡパラメータ値と同じであってもよい。本発明の別の実施形態は、送信フレームがＢフレームフラグメントを含むか否かを判断しなくてもよく、他の全ての送信フレーム（Ｂフレームフラグメントであるものを含む）を低い優先度の値に設定するだけでもよい。また、他の方法も存在する。

ステップ８３５で、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、無線チャネルがＡＩＦＳ持続時間（ビデオフレームのタイプに基づいて得られる）の間アイドル状態になるのを待つ。ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ８４０でメディアがＡＩＦＳ持続時間後にアイドル状態であると判断した場合、ステップ８４５でＡＣ、又はＡＣ内のビデオフレームのタイプに基づくＴＸＯＰを使用して、ビデオ送信フレームを送信する。本発明の実施形態では、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ビデオフレームのタイプ間の変化が発生した場合、Ｉ／ＰフレームからＢフレームへの変化が発生した場合のみ、ＴＸＯＰ持続時間の終了前にビデオ送信フレームの送信を中止することもできる。すなわち、本発明の実施形態では、単一のＴＸＯＰ中に、Ｉ／Ｐフレームフラグメントの後にＢフレームフラグメントが続く場合、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、Ｉ／Ｐフレームフラグメントのみを最後のＩ／Ｐフレームフラグメントまで送信し、同じＴＸＯＰ中のＢフレームフラグメントの送信を中止することができる。

メディアがアイドル状態ではない（例えば、衝突が発生する）場合、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ８５０で指数的バックオフメカニズムによって、０〜ＣＷからランダムな値を選択する。ここで、ＣＷの範囲はＣＷｍｉｎ〜ＣＷｍａｘである。本発明の実施形態では、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ビデオ送信フレームがＩ／Ｐフレームフラグメント、又はＢフレームフラグメントを含むかに基づいて、ＣＷｍｉｎ及びＣＷｍａｘのいずれかの値を選択する。ＣＷ値は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅのようにバイナリ指数的バックオフメカニズムを使用して増加する。バックオフカウンタがゼロに達したときに、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ８５５でステップ８４５と同じ方法に従ってビデオ送信フレームを送信する。ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ８６０で衝突又はエラーが発生したか否かを判断する。衝突又はエラーが発生していない場合、方法８００はステップ８０５に戻る。衝突又はエラーが発生した場合、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ８６５でＣＷを増加させて、より高い値（最大でＣＷｍａｘ）に設定し、０〜ＣＷからランダムな値を選択し、バックオフタイマを減算し、カウンタが再びゼロに達したときに、ステップ８６５に戻ってビデオ送信フレームを送信する。

図９は、本発明の実施形態による優先度継承を含むビデオフレームベースの差別化を組み込んだビデオ無線ＬＡＮシステムサーバ２１５内のレイヤ９００を示すブロック図である。レイヤ９００は、アプリケーションレイヤ９０５、区別されているＭＡＣレイヤ９１０、及び物理レイヤ９１５を含む。アプリケーションレイヤ９０５はアプリケーションレイヤ４０５と同様である。物理レイヤ９１５は、物理レイヤ４１５と同様である。区別されているＭＡＣレイヤ４１０のように、区別されているＭＡＣレイヤ９１０は４つの送信キュー、すなわち音声キュー９２０、ビデオキュー９２５、ベストエフォートキュー９３０、及びバックグラウンドキュー９３５を含む。入力送信フレームは、図４で説明したものと同様に、キューに転送される。

しかし、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、図４で説明した方法とは異なる方法でＥＤＣＡパラメータ値を設定する。図９に示すように、Ｂフレームフラグメント−１〜Ｂフレームフラグメント−ｎがＩフレームフラグメントより先行する。ＢフレームがＩフレームよりも低い優先度のＥＤＣＡパラメータ値を使用する場合、特に、例えば高速アクションシーン中にいくつかのＢフレームフラグメントがある場合に、Ｉフレームフラグメントは、Ｂフレームフラグメントが全て送信されるまで、長い時間待つ必要があり、間接的に不利益を被る。したがって、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、Ｂフレームフラグメントの数がしきい値を超える場合、例えば単一のＴＸＯＰに送信することができる数よりも多い場合、Ｂフレームフラグメントを優先して送信することができる。

図１０は、本発明の実施形態による優先度継承を含むビデオフレームベースの差別化を組み込んだビデオ無線ＬＡＮシステムサーバ２１５の第２のＥＤＣＡパラメータセット１０００を示す表である。この実施形態では、図１０に示すように、しきい値Ｔよりも数が多いＢフレームフラグメントには、Ｉ／Ｐフレームよりも高い優先度を含み、デフォルトの値よりも高い優先度のＥＤＣＡパラメータ値が与えられる。Ｉ／Ｐフレームは、間接的に恩恵を受けることになる。他のＥＤＣＡパラメータ方式も可能であり、例えば、Ｉ／Ｐフレームフラグメントが高い優先度のＥＤＣＡパラメータ値を使用してもよく、Ｔ未満の数のＢフレームフラグメントが低い優先度のＥＤＣＡパラメータ値（例えば、デフォルトの値）を使用してもよく、Ｔを超える数のＢフレームフラグメントが高い優先度のＥＤＣＡパラメータ値（Ｉ／Ｐフレームフラグメントと同じ優先度ＥＤＣＡパラメータ値であるが、必ずしもそうである必要はない）を使用してもよい。特に、確率的メカニズムは非整数タイマ値を使用することができるため、ＥＤＣＡパラメータ値は整数である必要はない。

図１１は、本発明の実施形態による、優先度継承を含むデュアルビデオフレームベース差別化を組み込んだＩＥＥＥ８０２．１１ｅフレームワークで送信フレームを送信する方法１１００を示すフローチャートである。方法１１００を実施する構造の一例は、ＭＡＣレイヤ４１０にあるＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０である。方法１１００は、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０がステップ１１０５で送信する送信フレームを選択することによって開始する。ＭＡＣ／アドレス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ１１１５でメディアがアイドル状態であるか否かを判断する。アイドル状態でない場合、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ１１０７で待機する。メディアがアイドル状態になると、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ１１１０でビデオ送信フレームがＩ／Ｐフレームフラグメントを含むか否かを判断する。送信フレームがＩ／Ｐフレームフラグメントを含む場合、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ１１２０でＡＩＦＳＮＬを使用することによって、ＥＤＣＡパラメータをＢフレームよりも高い優先度の値に設定し、ステップ１１２５でＡＩＦＳ持続時間分、メディアアクセスを延期する。ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ１１３０でメディアがアイドル状態であると判断した場合、さらにステップ１１４０で延期タイマが切れたと判断した場合、ステップ１１４５でビデオ送信フレームを送信する。ステップ１１３５でメディアがアイドル状態でない場合、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ１１３５で１１１５に戻り、ＡＩＦＳカウンタをリセットし、ＡＩＦＳ持続時間の間待機する。ステップ１１４０でタイマが切れていない（且つメディアがまだアイドル状態である）場合、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ１１２５に戻り、引き続きＡＩＦＳ持続時間の間待機する。ステップ１１４５でビデオ送信フレームの送信が成功した場合、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ１１７０でＣＷをＣＷｍｉｎにリセットしてステップ１１０５に戻り、送信する別のビデオ送信フレームを選択する。

ステップ１１４５でビデオ送信フレームの送信が成功しなかった場合、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ１１７５でバイナリ指数的バックオフを使用して、ＣＷｍｉｎ値及びＣＷｍａｘ値（本発明の実施形態では、ビデオフレームのタイプに基づいて得られる）を使用し、ＣＷ値を更新し、０〜ＣＷからランダムな値を選択する。ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ１１８０でメディアがアイドル状態であるか否かを判断する。依然としてメディアがアイドル状態でない場合、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ１１８５でメディアが再び（ＡＩＦＳ持続時間の間）アイドル状態になるのを待つ。メディアがアイドル状態であるとき、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ１１９０でバックオフカウンタを減算する。ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ１１９５でバックオフカウンタがゼロに達したか否かを判断する。ゼロに達していない場合、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ１１８０に戻り、メディアが依然としてアイドル状態であるか否かを判断し、メディアがアイドル状態である場合には、引き続きバックオフカウンタを減算する。バックオフカウンタがゼロに達すると、方法１１００はステップ１１４５に戻り、ビデオ送信フレームを送信する。

ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ１１１５でビデオ送信フレームがＩ／Ｐフレームフラグメントを含まないと判断した場合、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ１１５５でビデオ送信フレームがＢフレームフラグメントを含むか否か、又は特定のＢフレームカウントについてセット中のＢフレームフラグメント数がしきい値数を超えるか否かを判断する。Ｂフレームフラグメントカウントがしきい値数を超える場合、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ１１６５で高い優先度のパラメータ値、例えばＡＩＦＳＮＬ値を使用する。しきい値数を超えない場合、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、ステップ１１６０で低い優先度のパラメータ値、例えばＡＩＦＳＮＨ値を使用する。低い優先度の全てのビデオ送信フレーム、例えばしきい値よりも少ないＢフレームフラグメント、又は圧縮されていないビデオフレームフラグメントを含むビデオ送信フレーム等は、低い優先度のパラメータ値を使用することができる。

方法１１００に示していないが、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェア２２０は、デフォルトＥＤＣＡパラメータ値を使用して非ビデオフレーム（例えば、音声フレーム、ベストエフォートフレーム、及びバックグラウンドフレーム）のＥＤＣＡパラメータを設定することもできる。図１１のフローチャートで考慮していないが、方法１１００は、ビデオフレームのタイプ、且つ／又はフレームのタイプ間の変化に基づいたＴＸＯＰ持続時間差別化を含むことができる。

さらに、本明細書におけるシステム及び方法について、ＭＰＥＧビデオフレームに関して説明しているが、システム及び方法は、対象となるコンテンツがマルチメディア、ビデオ、音声、又は他のコンテンツであっても、階層に分けられた任意のフレーム符号化プロトコルに対して、階層ごとに応用させることが可能である。本発明の実施形態では、単一のアクセスカテゴリ（例えば、競合及び／又は保留についてプライマリ優先度でありデフォルト優先度を含む）に属する任意のコンテンツも、符号化プロトコル（例えば、競合及び／又は保留について調整された優先度であり、デフォルトの値に対して増減された優先度を含む）の階層区分内のコンテンツの優先度に基づいてアクセスカテゴリ内のセカンダリ優先度を含むこともできる。

本発明の好ましい実施の形態について前述した説明は、一例に過ぎず、上述した教示に鑑みて、上述した実施形態及び方法の他の変形及び変更が可能である。ネットワークサイトを分離した別個のサイトとして説明しているが、これらのサイトが統合サイトの一部であってもよく、各々複数のサイトの部分を含んでもよく、又は単一のサイト及び複数のサイトの組合せを含んでもよい、ということを当業者には理解できる。本明細書で示したさまざまな実施の形態を、ハードウェア、ソフトウェア、又はそれらの任意の所望の組合せを使用して実装してもよい。さらに言えば、本明細書で示したさまざまな機能を実装することができる任意のタイプのロジックを使用してもよい。構成要素を、プログラムされた汎用デジタルコンピュータを使用して、特定用途向け集積回路を使用して、又は相互接続された従来の構成要素及び回路のネットワークを使用して実装してもよい。接続は、有線、無線、モデム等であってもよい。本明細書で説明した実施の形態は、網羅的であるようにも限定するようにも意図されていない。

従来技術によるデフォルトＥＤＣＡパラメータを示す表である。 本発明の一実施形態による、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェアを組み込んだネットワークの詳細を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による、ＭＡＣ／アクセス弁別コントローラソフトウェアを組み込んだビデオ無線ＬＡＮシステムサーバの詳細を示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるビデオフレームベースの差別化を組み込んだ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅネットワークにおけるビデオ無線ＬＡＮシステムサーバ内のレイヤを示すブロック図である。 本発明の一実施形態による、ビデオフレームベースの差別化を組み込んだビデオ無線ＬＡＮシステムサーバの第１のＥＤＣＡパラメータセットを示す表である。 本発明の一実施形態による、ビデオフレームベースの差別化を組み込んだビデオ無線ＬＡＮシステムサーバの第２のＥＤＣＡパラメータセットを示す表である。 本発明の一実施形態による、ビデオフレームベースの差別化を組み込んだビデオ無線ＬＡＮシステムサーバの第３のＥＤＣＡパラメータセットを示す表である。 従来技術による、アプリケーションレイヤ及びＭＡＣレイヤでのビデオフレーム及びビデオフレームヘッダを示すブロック図である。 従来技術による、ＭＡＣレイヤでのビデオフレームヘッダの詳細を示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるビデオフレームベースの差別化を組み込んだＩＥＥＥ８０２．１１ｅネットワークで送信フレームを送信する方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による、優先度継承を使用するビデオフレームベースの差別化を組み込んだビデオ無線ＬＡＮシステムサーバのレイヤを示すブロック図である。 本発明の一実施形態による、優先度継承を使用するビデオフレームベースの差別化を組み込んだビデオ無線ＬＡＮシステムサーバの第４のＥＤＣＡパラメータセットを示す表である。 本発明の一実施形態による、デュアルビデオフレームベース差別化を組み込んだＩＥＥＥ８０２．１１ｅネットワークで送信フレームを送信する方法を示すフローチャートである。 従来技術によるＭＰＥＧシーケンスのグループオブピクチャ（ＧＯＰ）を示す。 従来技術によるＩフレーム、Ｐフレーム、及びＢフレームのタイプのフレーム依存性及び符号化順を示す。

Claims (20)

1. コンテンツサーバのＭＡＣレイヤが、前記コンテンツサーバの上位レイヤから送信フレームを受信する方法であって、前記送信フレームには複数のアクセスカテゴリのうちの所与のアクセスカテゴリが関連付けられ、前記関連付けられたアクセスカテゴリには第１優先度が関連付けられ、前記送信フレームは第２優先度が関連付けられたコンテンツを含み、
   前記第１優先度に基づいて複数のＭＡＣレイヤパラメータ値を設定し、前記ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つは前記第１優先度及び前記第２優先度に基づいて設定され、
   前記設定されたＭＡＣレイヤパラメータ値を無線メディアへのアクセスの競合の解決に使用することを特徴とする無線通信方法。
2. 前記ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つは、フレーム送信間隔に関する第１のパラメータ値、コンテンションウィンドウの最大値に関する第２のパラメータ値、前記コンテンションウィンドウの最小値に関する第３のパラメータ値、及びＴＸＯＰに関する第４のパラメータ値のうちの一つであることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
3. 前記上位レイヤからの前記送信フレームは、フレーム内符号化フレーム（Ｉフレーム）の断片、予測符号化フレーム（Ｐフレーム）の断片、及び双方向フレーム（Ｂフレーム）の断片のうちの一つであるビデオＡＣフレームを含み、
   前記ＭＡＣレイヤは、前記送信フレームが前記Ｉフレームの断片又は前記Ｐフレームの断片を含む場合、前記送信フレームが前記Ｂフレームの断片を含む場合よりも高い優先度で、前記送信フレームを前記無線メディアに転送することを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
4. 前記ＭＡＣレイヤは、前記ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つ又は複数のカテゴリを使用して、前記Ｉフレームフラグメント、前記Ｐフレームフラグメント、及び前記Ｂフレームフラグメントの送信を調停し、
   前記ＭＡＣレイヤパラメータ値の前記カテゴリは、フレーム送信間隔に関する第１のパラメータ値、コンテンションウィンドウの最大値に関する第２のパラメータ値、前記コンテンションウィンドウの最小値に関する第３のパラメータ値、及びＴＸＯＰに関する第４のパラメータ値を含むことを特徴とする請求項３に記載の無線通信方法。
5. 前記送信フレームがフレーム内符号化フレーム（Ｉフレーム）の断片、予測符号化フレーム（Ｐフレーム）の断片、又は双方向フレーム（Ｂフレーム）の断片を含むか判断し、
   前記送信フレームが前記Ｉフレームの断片又は前記Ｐフレームの断片を含む場合、前記ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つを高いアクセス優先度に設定し、
   前記送信フレームが前記Ｂフレームの断片を含む場合、前記ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つを、Ｉフレーム又はＰフレームの断片を含む場合に設定される前記高いアクセス優先度よりも低いアクセス優先度に設定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
6. 前記コンテンツサーバの前記上位レイヤのうちの少なくとも一つに常駐し、階層に分けられた符号化プロトコルによって、前記送信フレームを生成することを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
7. 前記階層に分けられた符号化プロトコルはＭＰＥＧを含むことを特徴とする請求項６に記載の無線通信方法。
8. 前記ＭＡＣレイヤパラメータ値は、前記コンテンツがフレーム内符号化フレーム（Ｉフレーム）の断片又は双方向フレーム（Ｂフレーム）の断片のいずれかによって異なることを特徴とする、請求項７に記載の無線通信方法。
9. 前記ＭＡＣレイヤパラメータ値は、前記コンテンツがＩフレームの断片又は予測符号化フレーム（Ｐフレーム）の断片のいずれを含む場合も同じであることを特徴とする請求項８に記載の無線通信方法。
10. 前記無線通信方法は、特定のビデオフレームのビデオＡＣフレームの断片を含み、送信キューに保留中の送信フレームの数を計数し、
    前記ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つは、前記送信フレームの数に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
11. 次の送信フレームを受信し、
    前記次の送信フレームが低い優先度のビデオフレームの断片を含まない場合のみ、前記送信フレーム及び前記次の送信フレームを単一のＴＸＯＰ中に送信することを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
12. 前記送信フレームがフレーム内符号化フレーム（Ｉフレーム）の断片、予測符号化フレーム（Ｐフレーム）の断片、又は双方向フレーム（Ｂフレーム）の断片を含むか判断し、
    前記送信フレームが前記Ｉフレームの断片又は前記Ｐフレームの断片を含む場合、前記ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つを高いアクセス優先度に設定し、
    送信を待っているＢフレームの断片の数を計数し、
    前記送信フレームが前記Ｂフレームの断片を含み、且つ送信を待っている前記Ｂフレームの断片の数がしきい値を超える場合、前記ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つを高いアクセス優先度に設定し、
    前記送信フレームが前記Ｂフレームの断片を含むと判断され、且つ前記送信を待っている前記Ｂフレームの断片の数が前記しきい値を超えない場合、前記ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つを、Ｉフレーム又はＰフレームの断片を含む場合に設定される前記高いアクセス優先度よりも低いアクセス優先度を設定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
13. ＭＡＣレイヤを備えるシステムであって、前記ＭＡＣレイヤは、
    第２優先度が関連付けられたコンテンツを含み、第１の第１優先度の第１の送信フレームを格納する第１のキューと、
    第２の第１優先度の第２の送信フレームを格納する第２のキューと、
    前記第１の第１優先度に基づく第１のＭＡＣレイヤパラメータ値であって、その一つは前記第１の優先度及び前記第２の優先度に基づくものと、前記第２の第１優先度に基づく第２のＭＡＣレイヤパラメータ値とを格納するメモリと、
    前記第１のキュー、前記第２のキュー、及び前記メモリに接続され、前記第１のＭＡＣレイヤパラメータ値及び前記第２のＭＡＣレイヤパラメータ値を無線メディアへのアクセスの競合の解決に使用するコントローラモジュールと、を備える無線通信システム。
14. 前記第１のＭＡＣレイヤパラメータ値は、フレーム送信間隔に関する第１のパラメータ値、コンテンションウィンドウの最大値に関する第２のパラメータ値、前記コンテンションウィンドウの最小値に関する第３のパラメータ値、及びＴＸＯＰに関する第４のパラメータ値のうちの一つであることを特徴とする請求項１３に記載の無線通信システム。
15. 最初の送信フレームがコンテンツサーバの上位レイヤから到着し、
    当該最初の送信フレームは、フレーム内符号化フレーム（Ｉフレーム）の断片、予測符号化（Ｐフレーム）の断片、及び双方向フレーム（Ｂフレーム）の断片のうちの一つであるビデオＡＣフレームを含み、
    前記ＭＡＣレイヤは、前記特定の最初の送信フレームが前記Ｉフレームの断片又は前記Ｐフレームの断片を含む場合、前記特定の最初の送信フレームが前記Ｂフレームの断片を含む場合よりも高い優先度で前記特定の最初の送信フレームを前記無線メディアに転送することを特徴とする請求項１３に記載の無線通信システム。
16. 前記ＭＡＣレイヤは、前記ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つ又は複数のカテゴリを使用して前記Ｉフレームの断片、前記Ｐフレームの断片、及び前記Ｂフレームの断片の送信を調停し、
    前記ＭＡＣレイヤパラメータ値の前記カテゴリは、フレーム送信間隔に関する第１のパラメータ値、コンテンションウィンドウの最大値に関する第２のパラメータ値、前記コンテンションウィンドウの最小値に関する第３のパラメータ値、及びＴＸＯＰに関する第４のパラメータ値を含むことを特徴とする請求項１５に記載の無線通信システム。
17. 前記コンテンツサーバの前記上位レイヤのうちの少なくとも一つに常駐し、前記第１の送信フレームの少なくとも一部を生成する、階層に分けられた符号化モジュールをさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の無線通信システム。
18. 前記階層に分けられた符号化プロトコルはＭＰＥＧエンジンを含むことを特徴とする請求項１７に記載の無線通信システム。
19. 前記第１の第１優先度の前記第１の送信フレームはビデオＡＣフレームを含み、
    前記第２の第１優先度の前記第２の送信フレームは、音声ＡＣフレーム、ベストエフォートＡＣフレーム、及びバックグラウンドＡＣフレームのうちのいずれか一つを含み、
    前記第２優先度が関連付けられる前記コンテンツは、予測符号化フレーム（Ｐフレーム）の断片、フレーム内符号化フレーム（Ｉフレーム）の断片、及び双方向フレーム（Ｂフレーム）の断片のうちのいずれか一つを含み、
    前記ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つは、前記コンテンツがＩフレームの断片又はＢフレームの断片のいずれかに基づいて異なることを特徴とする請求項１８に記載の無線通信システム。
20. コンテンツサーバの上位レイヤから、複数のアクセスカテゴリの一つが関連付けられた送信フレームを受信する第１のＭＡＣレイヤ処理手段であって、前記アクセスカテゴリには第１優先度が関連付けられ、前記送信フレームは第２優先度が関連付けられたコンテンツを含む、第１のＭＡＣレイヤ処理手段と、
    前記第１優先度に基づいてＭＡＣレイヤパラメータ値を設定する第２のＭＡＣレイヤ処理手段であって、前記ＭＡＣレイヤパラメータ値の一つは前記第１優先度及び第２優先度に基づく、第２のＭＡＣレイヤ処理手段と、
    前記ＭＡＣレイヤパラメータ値を使用して無線メディアへのアクセスの競合の解決に使用するする第３のＭＡＣレイヤ処理手段と、を備える無線通信システム。