JP2009100475A

JP2009100475A - 最小コンテンションウィンドウの調整方法およびその装置

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Publication number: JP2009100475A
Application number: JP2008265292A
Authority: JP
Inventors: 一帆 ▲諭▼; Ichiho Yu; Lei Du; 蕾杜; Yong Bai; 勇白; Arashi Chin; 嵐陳; Akira Yamada; 暁山田; Kei Igarashi; 圭五十嵐
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2007-10-15
Filing date: 2008-10-14
Publication date: 2009-05-07
Also published as: CN101414942A

Abstract

【課題】最小コンテンションウィンドウの調整方法を提供する。また、本発明は最小コンテンションウィンドウの調整装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る最小コンテンションウィンドウの調整方法は、現在上り下り対称サービスのパケットキューを測定して、パケットキューの測定結果を得、パケットキューの測定結果に基づいて最小コンテンションウィンドウの調整値を算出し、該調整値を用いて現在上り下り対称サービスの最小コンテンションウィンドウを更新することを含む。また、本発明に係る最小コンテンションウィンドウの調整装置は測定モジュールと調整モジュールとを含む。本発明では、最小コンテンションウィンドウの調整によって、ＷＬＡＮにおける上り下り公平性を保証すると共に、上り下り対称サービス容量を有効に向上させることを実現することが可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）技術に関し、特にＷＬＡＮにおける最小コンテンションウィンドウの調整方法およびその装置に関する。

電気電子学会（ＩＥＥＥ）８０２．１１標準は、ＷＬＡＮのメディアアクセス制御（ＭＡＣ）レイヤに対してコンテンションフェーズ（ＣＰ）用の分散制御機能（ＤＣＦ）を規定している。アクセスポイント（ＡＰ）無しの通信環境で、ＤＣＦは、キャリア検知多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）プロトコルを採用し、各端末がアクセスチャネルを単独で決定し、アクセスに失敗した場合、バックオフ（ｂａｃｋｏｆｆ）過程に進んでチャネルに再びアクセスすることにより、さらに柔軟かつ有効なアドホック方式の無線通信を提供している。ＩＥＥＥ８０２．１１標準の後、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ標準において拡張型分散チャネルアクセス（ＥＤＣＡ）機能によってＤＣＦが拡張されている。

ＤＣＦやＥＤＣＡのようなコンテンションフェーズ用の機能において、主に、音声、映像、データおよび背景の４つのアクセスタイプが指定されている。各アクセスタイプは、１種のサービスデータに対応し、かつ、それぞれ、３つのパラメータ、即ち最小コンテンションウィンドウ（ＣＷ_ｍｉｎ）、最大コンテンションウィンドウ（ＣＷ_ｍａｘ）および調停用フレーム間隔（ＡＩＦＳ）が配置される。無線ローカルエリアネットワークに共通チャネルが１つのみ存在するため、送信対象サービスパケットを有するポイント（例えば、端末またはＡＰ）間のチャネルコンテンションが必要である。チャネルコンテンションに参加したポイントは、チャネル空きを検出した際、ＡＩＦＳによって決定された余分な時間帯を待ち、その後、ＣＷ_ｍｉｎおよびＣＷ_ｍａｘによりカスタマイズされたサービスのバックオフ遅延を決定し、該バックオフ遅延に対応する時間帯を経た後、このとき、チャネルがやはり空きであれば、チャネルにアクセスする。ここで、バックオフ遅延＝Ｕｎｉｆｏｒｍ（０，ＣＷ）である。そのうち、Ｕｎｉｆｏｒｍ（０，ＣＷ）は０〜ＣＷで均一分布のランダム数を表す。ＣＷはＣＷ_ｍｉｎおよびＣＷ_ｍａｘを端点とする区間にある数であり、かつｉ回目の再伝送の際、ＣＷの計算式がＣＷ（ｉ）＝ｍｉｎ（２^ｉ×ＣＷ_ｍｉｎ，ＣＷ_ｍａｘ）となり、ｍｉｎ（）は括弧内の最小値をとることを表す。

上記説明からわかるように、初回伝送の際、ｉ＝０であるため、ＣＷ（０）＝ｍｉｎ（ＣＷ_ｍｉｎ，ＣＷ_ｍａｘ）＝ＣＷ_ｍｉｎとなる。また、再伝送が行われるたびに、ＣＷは前回の上で倍になる。ＣＷの算出は、主に、ＣＷ_ｍａｘと、現在伝送に対応するＣＷ_ｍｉｎとの間の最小値に注目するため、ＣＷ_ｍｉｎの大きさはＣＷに影響を直接に与え、さらにバックオフ遅延に影響を与える。確率の角度から見れば、ＣＷ_ｍｉｎが小さければ小さいほど、バックオフ遅延も小さくなり、即ち、チャネル空きを検出した後の待ち時間が短くなる。チャネルが共用されるため、待ち時間の短い場合、チャネルへのアクセスに容易に成功する。

従来のＷＬＡＮシステムにおいて、外部ネットワークと本ネットワークとの間の情報伝送が存在する場合、無線ＡＰは下りの方式で外部ネットワークからのあらゆるサービスパケットを、所属するネットワーク内部の端末に転送し、一方、端末は上りの方式でサービスパケットをＡＰに伝送し、ＡＰによってこれらのパケットが外部ネットワークへ送信される。本ネットワーク内部の情報伝送のみが存在する場合、ＡＰを介することなく、各端末の間でサービスパケットのやりとりを直接に行うことができる。このように、ＡＰは、各端末と外部ネットワークとのサービス伝送の関所とみなされてよいが、ＡＰと端末とが同じ方式でチャネルをコンテンションするため、ＡＰで得られるチャネル帯域幅は、各端末で得られるチャネル帯域幅と同じである。しかしながら、ＡＰは、実際に各端末と外部ネットワークとの間のあらゆるサービスを搭載する必要があるため、そのサービス量が単一端末の数倍であり、チャネル帯域幅の制限によって、ＡＰと端末とが伝送能力上で不公平である現象があり、即ち、上り下りの不公平性が生じる。ＷＬＡＮにおける上り下り対称を要するサービス（例えば、音声サービスや映像会話サービス）は、上りおよび下り方向で生じたサービス量が同じであるが、上り下りの不公平性は、このようなサービスの上り下り方向での性能の不一致につながる。ＡＰに緊密に関連する下り方向でのサービス品質は、端末に関連する上り方向でのサービス品質より低くなる。このように、サービス品質が所定の品質閾値を満たすことを保証するために、パケットロス率を低減させるように、該サービスを同時に享受する端末数を減少せざるを得ない。しかし、このようなやり方はＷＬＡＮ内のサービス容量を大いに低減させる。

ＷＬＡＮにおける上り下りの不公平性の問題を解決するために、現在、最も代表的なのは、コンテンションウィンドウ動的制御技術を用いてＣＷ_ｍｉｎを調整することである。コンテンションウィンドウ動的制御技術において、ＣＷ_ｍｉｎによるチャネルアクセス成功率への直接影響を考慮して、ＷＬＡＮ内の端末数を統計することによってＡＰの下り方向での必要な帯域幅を決定し、次いで必要な帯域幅に基づいてＡＰのＣＷ_ｍｉｎを調整する。このような調整技術は、単一のサービス環境で上り下りの不公平性を改善することができる。しかしながら、ネットワークに多種のサービスが存在する場合、ＣＷ_ｍｉｎを調整するとき、各種のサービス間の影響を考慮せずに、１種のサービスのみを出発点とする。例えば、ＷＬＡＮに音声サービスと単純なデータサービスが同時に存在するとすれば、音声サービスでは高い上り下り対称性が要求されるため、音声サービスの端末数を統計し、ＡＰにおいて音声サービスに対応するＣＷ_ｍｉｎを調整することにより、音声サービスの上り下り公平性を保証する。しかし、音声サービスパケットの送信過程で、チャネルコンテンションに参加するデータ端末を１つ加えると、音声サービスの中止またはパケットロスが生じ、サービス品質の大幅の悪化が生じる。そこで、音声通話を同時に行う端末数を減少することによって音声サービス品質の大幅の低下を避ける必要があり、即ち、音声サービス容量を犠牲にして該サービス品質を保証する。多種のサービスが共存する環境で、従来のコンテンションウィンドウ動的制御技術はサービス容量を顕著に改善することができないことがわかる。また、該技術の重点がＡＰに対する変更にあるため、従来のプロトコルに従って配置されたＡＰを改めて配置する必要があり、実現は困難である。

本発明は、ＷＬＡＮにおける上り下り対称サービスの容量を向上させることができる最小コンテンションウィンドウの調整方法を提供している。

本発明に係る最小コンテンションウィンドウの調整方法において、現在上り下り対称サービスのパケットキューを測定して、パケットキューの測定結果を得、パケットキューの測定結果に基づいて最小コンテンションウィンドウの調整値を算出し、該調整値を用いて現在上り下り対称サービスの最小コンテンションウィンドウを調整することを含む。

また、本発明は、ＷＬＡＮにおける上り下り対称サービスの容量を向上させることができる最小コンテンションウィンドウの調整装置を提供している。

本発明に係る最小コンテンションウィンドウの調整装置において、現在上り下り対称サービスのパケットキューを測定して、パケットキューの測定結果を得る測定モジュールと、測定モジュールによって得られたパケットキューの測定結果に基づいて、最小コンテンションウィンドウの調整値を算出し、該調整値を用いて現在上り下り対称サービスの最小コンテンションウィンドウを調整する調整モジュールとを含む。

上記解決手段からわかるように、本発明では、パケットキューの測定によって最小コンテンションウィンドウを調整する。ＷＬＡＮにおけるパケットキューの状況は、対応サービスのニーズを反映できるのみではなく、他のサービスによる該サービスへの影響を反映できる。従って、本発明では、帯域幅がサービスニーズを満たすと共に、他のサービスによる上り下り対称サービスへの影響が配慮されることができ、サービス伝送品質を保証するためにサービス容量を犠牲にする必要がない。これにより、ＷＬＡＮコンテンション環境での上り下り対称サービスの容量を有効に向上させることができる。

本発明の目的、解決手段をさらに明確にするように、以下、図面を参照して実施例を挙げながら、本発明についてさらに詳しく説明する。

本発明は、サービスのパケットキューの記憶によって、上り下り対称サービスに対応する最小コンテンションウィンドウを調整する。

図１は本発明に係る最小コンテンションウィンドウの調整方法の例示的なフローチャートである。図１を参照すると、該方法は下記のステップを含む。

ステップ１０１において、現在上り下り対称サービスのパケットキューを測定して、パケットキューの測定結果を得る。

ステップ１０２において、パケットキューの測定結果に基づいて最小コンテンションウィンドウの調整値を算出し、該調整値を用いて現在上り下り対称サービスの最小コンテンションウィンドウを調整する。

ＷＬＡＮにおいて、端末とＡＰの両方をサービス伝送機器とみなすようにしてよい。端末またはＡＰにかかわらず、送信対象サービスパケットを対応のパケットキューに記憶し、他のタイプのサービスが現れるとき、各パケットキューに変化が生じる。パケットキューの状況は対応サービスのニーズを反映できるのみではなく、他のサービスによる該サービスへの影響を反映できると言える。そこで、図１のプロセスでは、パケットキューの測定によって最小コンテンションウィンドウを調整することにより、帯域幅がサービスニーズを満たすと共に、他のサービスによる上り下り対称サービスへの影響も配慮されることができる。従って、サービス伝送品質を保証するためにサービス容量を犠牲にする必要がない。これにより、ＷＬＡＮコンテンション環境での上り下り対称サービスの容量を有効に向上させることができる。

図２は本発明に係る最小コンテンションウィンドウの調整装置の例示的な構成を示す図である。該装置は図１のプロセスを実行することができる。図２を参照すると、最小コンテンションウィンドウの調整装置は、現在上り下り対称サービスのパケットキューを測定して、パケットキューの測定結果を得る測定モジュールと、測定モジュールによって得られたパケットキューの測定結果に基づいて、最小コンテンションウィンドウの調整値を得て、該調整値を用いて現在上り下り対称サービスの最小コンテンションウィンドウを調整する調整モジュールとを含む。

ここで、パケットキュー長、または、現在上り下り対称サービスのパケットキューのヘッダパケットの該キューでのキューイング遅延を測定することによって、パケットキューの測定を実現するようにしてよい。また、図１と図２の方案が端末に使用されるとき、ＡＰにおける相応サービスの最小コンテンションウィンドウを調整する必要がない。逆に、該方案がＡＰに使用されるとき、端末における相応サービスの最小コンテンションウィンドウを調整する必要がない。以下、複数の実施例によって上記方案を詳しく説明する。

（実施例１）
本実施例において、音声サービスが現在上り下り対称サービスであることを想定する。端末は、自分に記憶される音声パケットキュー長を測定することによって、端末の最小コンテンションウィンドウの調整値を決定する。基本的な原則としては、上り下り対称サービスのパケットキュー長が大きくなる場合、最小コンテンションウィンドウの調整値を、最小コンテンションウィンドウの現在値より小さい数値にとり、パケットキュー長が小さくなる場合、最小コンテンションウィンドウの調整値を、最小コンテンションウィンドウの現在値より大きい数値にとる。また、本実施例において、端末の最小コンテンションウィンドウの初期値はＡＰの最大コンテンションウィンドウより大きい。

図３は本実施例に係る最小コンテンションウィンドウの調整方法のフローチャートである。図３を参照すると、該プロセスは、下記のステップを含む。

ステップ３０１において、音声サービスに対応する最小コンテンションウィンドウを端末の最小コンテンションウィンドウの初期値に決定する。

ネットワークの確立初期、ネットワーク管理者は端末でサポートされるサービスなどの特性に基づいて、端末の最小コンテンションウィンドウの初期値ＣＷ_{ｍｉｎ＿ｉｎｉｔｉａｌ}を決定する。最小コンテンションウィンドウＣＷ_ｍｉｎがその端末における対応サービスのアクセス優先度を決定するものであるため、ネットワーク作業の初期に、ＣＷ_{ｍｉｎ＿ｉｎｉｔｉａｌ}を、ＡＰの最大コンテンションウィンドウＣＷ_{ｍａｘ＿ＡＰ}より大きく設定する。このように、１種のサービスにとって、端末のアクセス優先度はＡＰのアクセス優先度より低く、即ち、ＡＰがチャネル帯域幅を占用する機会は端末より大きくなる。これにより、下りリンク上の性能を改善する。

ステップ３０２〜３０３において、端末における音声パケットキュー長を測定し、音声パケットキュー長が変化したかどうかを判断し、変化した場合、ステップ３０４を実行し、変化していない場合、ステップ３０２に戻る。

ＷＬＡＮにおいて、１種のサービスは、上り下り対称を要求するかどうかにも関わらず、その送信対象サービスパケットがパケットキューにバッファーされる。また、ＡＰと端末はそれぞれのパケットキューを持つ。サービス伝送の際、該サービスのパケットキューのヘッダから、パケットを取り出して送信する。新たなサービスパケットが現れるたびに、該パケットをキューのテールに追加する。具体的な実行の角度から言えば、バッファー方式として、物理上では各種のサービスパケットを１つの領域にバッファーするが、論理上ではサービスタイプに基づいて各種のサービスパケットを異なるパケットキューに区分することが最も代表的である。例えば、音声サービスおよびデータサービスを同時に存在する場合、音声サービスパケットキューおよびデータサービスパケットキューが存在する。音声サービスが持続中であれば、新たな送信対象音声パケットが絶えずに生成される。パケットの送信速度が生成速度より遅く、即ちサービス速度が到達速度より低いとき、パケットキューが長くなる。逆に、送信頻度が生成頻度より高いとき、パケットキューが短くなる。

多種のサービスの共存によって、各種のサービスの端末がチャネルコンテンションで帯域幅を得なければならない。このように、音声サービスがコンテンションでチャネルを得られなければ、新たな音声パケットが絶えずに追加される場合、音声パケットキューが長くなる。この場合、音声サービスに要求された上り下り対称およびサービス品質を保証するために、該サービスのアクセス優先度の調整を考慮する必要がある。もう１つの場合に、新たな音声パケットが生成されなく、即ち、音声サービスが停止されれば、パケットロス率が許容される限り、該サービスのアクセス優先度を低下させることを考慮することができる。これにより、一部の帯域幅を解放して他のサービス、例えばデータサービスに与える。上り下り対称サービスのパケットキュー長の変化を最小コンテンションウィンドウ調整のトリガー条件としてよいことがわかる。

ステップ３０４〜３０５において、現在音声パケットキュー長に基づいて端末の最小コンテンションウィンドウの調整値を算出し、算出された該調整値が該端末の最小コンテンションウィンドウの現在値と一致するかどうかを判断し、一致する場合、ステップ３０２に戻り、一致しない場合、ステップ３０６を実行する。

本実施例において、次の数式１によって端末の最小コンテンションウィンドウの調整値を算出する。

ここで、ＣＷ_{ｍｉｎ＿ｎｅｗ}は最小コンテンションウィンドウの調整値であり、Ｌ_{ｑｕｅｕｅ}はステップ３０２で測定された現在音声パケットキュー長であり、Ｌ_ＭＡＸは端末のバッファー可能な音声パケットの最大数、即ち、音声パケットキューの容量であり、ＣＷ_{ｍｉｎ＿ｉｎｉｔｉａｌ}は所定の端末の最小コンテンションウィンドウの初期値であり、

は天井（ｃｅｉｌｉｎｇ）演算を表す。

到達速度が一定のサービスにとって、音声パケットキューの容量はＬ_ＭＡＸ＝Ｄ_ｔｈ／ｖである。ここで、Ｄ_ｔｈは所定の音声パケットの最大許容キューイング遅延であり、ある音声パケットのキューイング遅延が該値を超えたとき、該パケットが捨てられる。ｖは音声パケットの生成間隔である。

算出された最小コンテンションウィンドウの調整値が現在値と同じである場合、最小コンテンションウィンドウを調整する必要がないため、音声パケットキュー長の測定を引き続き実行して、その変化を感知する。

ステップ３０６において、端末の最小コンテンションウィンドウを、算出された最小コンテンションウィンドウの調整値に更新する。

最小コンテンションウィンドウの調整値が現在値と同じではない場合、音声端末のアクセス優先度を変化させる必要があることが表される。更新後、最小コンテンションウィンドウの現在値は調整値に等しい。また、音声パケットキューが長くなるとき、該調整値が現在値より小さいことで、最小コンテンションウィンドウを更新した後、音声端末のアクセス優先度が向上する。音声パケットキューが短くなるとき、該調整値が現在値より大きいことで、最小コンテンションウィンドウを更新した後、音声端末のアクセス優先度が低減する。

ここまで、本実施例に係る最小コンテンションウィンドウの調整プロセスを完成した。

上記説明からわかるように、本実施例において、まず、端末の最小コンテンションウィンドウの初期値を、ＡＰの最大コンテンションウィンドウより大きく設定する。このように、ネットワーク作業の初期に、端末のアクセス優先度がＡＰより低いため、ＡＰはより高いアクセス優先度を先に得る。優先度の低いサービスがチャネルを先取りすることが現れるとき、端末のサービス到達速度が不変である一方、サービス速度が低くなる。そこで、得られたチャネル帯域幅が少ないため、該端末のサービスパケットキュー長が長くなる。本実施例において、端末のサービスパケットキューが長くなるに従って、該端末の最小コンテンションウィンドウを相応的に縮小させることにより、そのアクセス優先度が向上する。従って、さらに多くのチャネル帯域幅を得、サービス品質要求および容量要求を満たすことができる。端末で得られたチャネル帯域幅の増加に従って、そのサービスパケットキュー長が小さくなる。このように、端末は、サービス品質および容量を保証する場合に、最小コンテンションウィンドウを増大させることで、ＡＰのチャネル占用優先度を向上させる。このとき、ＡＰは、端末の最小コンテンションウィンドウの縮小によってブロックされたサービスパケットを送信することが可能になる。上記ステップ３０２〜３０６をＷＬＡＮで繰り返して行うことにより、ＡＰと端末との間の上り下り公平性を良好に実現することができる。また、サービスニーズを反映するサービスパケットキュー長によって最小コンテンションウィンドウを調整するため、本実施例では、サービス品質を保証することもでき、上り下り公平性を保証すると共に、システムサービス容量の向上を実現する。

また、最小コンテンションウィンドウを調整するための数式に天井演算が存在するため、上り下り対称サービスパケットキューの変化が小さい場合、最小コンテンションウィンドウの現在値と一致する調整値を得る可能性があり、このように、最小コンテンションウィンドウを更新する必要がない。ここからわかるように、本実施例では、サービスパケットキュー長の軽い変動による下位デバイスへの頻繁操作を避け、システムの作業過程を簡略化することもできる。

なお、本実施例では、従来のＷＬＡＮアーキテクチャーを保持した上、端末側で測定や算出などの小さな変更を行うだけで、最小コンテンションウィンドウの調整を実現することができる。実現は簡単で、複雑度は低い。

相応的に、図４は本実施例における最小コンテンションウィンドウの調整装置の構成を示す図である。図４を参照すると、該装置は図２の上に、上り下り対称サービスパケットキューを記憶する記憶モジュールをさらに含む。また、本実施例における測定モジュールは、記憶モジュールにおける現在上り下り対称サービスパケットキュー長を測定することによって、パケットキューの測定を実現する。また、測定モジュールは、測定されたパケットキュー長が変化していない場合、測定を引き続き行い、パケットキュー長が変化した場合、測定されたパケットキュー長を調整モジュールに送信する。測定モジュールは、調整モジュールの通知で測定を引き続き行うようにしてもよい。調整モジュールは、ネットワーク運営の初期に現在上り下り対称サービスの最小コンテンションウィンドウを所定の端末の最小コンテンションウィンドウの初期値に決定し、測定モジュールで得られたパケットキュー長を用いて、端末における該サービスの対応する最小コンテンションウィンドウの調整値を算出し、調整値が最小コンテンションウィンドウの現在値と一致する場合、パケットキューの測定を実行するよう測定モジュールに通知し、調整値が最小コンテンションウィンドウの現在値と一致しない場合、端末における現在上り下り対称サービスの対応する最小コンテンションウィンドウを該調整値に更新する。

（実施例２）
本実施例において、やはり音声サービスが現在上り下り対称サービスであることを想定する。端末は、自分に記憶される音声パケットキューのヘッダパケットの該キューでのキューイング遅延を測定することによって、端末の最小コンテンションウィンドウの調整値を決定する。基本的な原則としては、上り下り対称サービスのパケットキューのヘッダパケットの該キューでのキューイング遅延が所定の現在正常なキューイング遅延より高い場合、最小コンテンションウィンドウの調整値を、最小コンテンションウィンドウの現在値より小さい数値にとり、キューイング遅延が現在正常なキューイング遅延より低い場合、最小コンテンションウィンドウの調整値を、最小コンテンションウィンドウの現在値より大きい数値にとる。また、実施例１と同様に、端末の最小コンテンションウィンドウの初期値がＡＰの最大コンテンションウィンドウより大きい。本実施例は、固定の送信間隔のサービスパケットに適用することができ、非固定の送信間隔のサービスパケットにも適用することができる。

図５は本実施例に係る最小コンテンションウィンドウの調整方法のフローチャートである。図５を参照すると、該プロセスは下記のステップを含む。

ステップ５０１において、音声サービスに対応する最小コンテンションウィンドウを端末の最小コンテンションウィンドウの初期値に決定する。

本ステップは実施例１におけるステップ３０１の操作と同じである。ＣＷ_{ｍｉｎ＿ｉｎｉｔｉａｌ}を同様にＣＷ_{ｍａｘ＿ＡＰ}より大きく設定しなければならない。

ステップ５０２において、所定の測定周期に達するとき、端末の音声パケットキューのヘッダパケットの該キューでのキューイング遅延を測定する。

音声パケットキューにおいて第１送信対象音声パケットをここのヘッダパケットとする。該パケットは音声パケットキューにおいて真っ先に送信されるべきパケットであり、該パケットが送信された後、その直後のパケットがヘッダパケットになる。正常の場合、１つのサービスパケットは、サービスパケットキューに入った後、若干の時間を待たなければ、送信されることができない。この待ち時間はキューイング遅延と呼ばれる。

ヘッダパケットのキューイング遅延を測定することによって、優先度の低いサービスがチャネルを先取りすることがあるかどうかを決定するようにしてよい。具体的に、優先度の低いサービスがチャネルを先取りすることがある場合、チャネルコンテンションにおいて音声サービスが失敗し、もともと時間通りに送信できるヘッダパケットが送信されておらず、該ヘッダパケットが続いて待たざるを得ないため、そのキューイング遅延は異常に増大する。キューイング遅延はサービス品質状況およびチャネル先取り状況を反映できることがわかる。

ヘッダパケットが送信されていなければ、そのキューイング遅延が増大する一方である。従って、測定周期を予め設定し、該測定周期に達するときのみに、該遅延の測定をスタートするようにしてよい。これにより、リアルタイム測定による頻繁操作を避ける。

ここで、ヘッダパケットのキューイング遅延を測定するとき、下記の方式を採用してよい。サービスパケットがキューに追加されたとき、端末で該パケットの初期生成時間を記録し、測定周期に達するたびに、該パケットのキューイング遅延を更新する。このように、該パケットがヘッダパケットになった後、端末は、対応の遅延記録に基づいて該パケットの現在キューイング遅延を決定することができる。

ステップ５０３〜５０４において、測定されたキューイング遅延に基づいて該端末における音声サービスの最小コンテンションウィンドウの調整値を算出し、算出された該調整値が該端末の最小コンテンションウィンドウの現在値と一致するかどうかを判断し、一致する場合、ステップ５０２に戻り、一致しない場合、ステップ５０５を実行する。

本実施例において、次の数式２によって端末の最小コンテンションウィンドウの調整値を算出する。

ここで、ＣＷ_{ｍｉｎ＿ｎｅｗ}は最小コンテンションウィンドウの調整値であり、Ｄ_{ｑｈｅａｄ}はステップ５０２で測定された現在音声パケットキューのヘッダパケットの該キューでのキューイング遅延であり、Ｄ_ｔｈは所定の音声パケットの最大許容キューイング遅延であり、ＣＷ_{ｍｉｎ＿ｉｎｉｔｉａｌ}は所定の端末の最小コンテンションウィンドウの初期値であり、

は天井演算を表す。

ステップ５０５において、端末の最小コンテンションウィンドウを、算出された最小コンテンションウィンドウの調整値に更新する。

本ステップの操作は実施例１におけるステップ３０６と同じである。

実施例１と類似して、本実施例においても、まず端末の最小コンテンションウィンドウの初期値を、ＡＰの最大コンテンションウィンドウより大きく設定する。このように、ネットワーク作業の初期に、ＡＰは端末より高いアクセス優先度を得ることができる。優先度の低いサービスがチャネルを先取りすることが現れるとき、端末のサービス速度が低くなる。そこで、得られたチャネル帯域幅が少ないため、該端末のサービスパケットキューのヘッダパケットのキューイング遅延は異常に増大する。本実施例において、ヘッダパケットのキューイング遅延が最大許容キューイング遅延に近くなるに従って、該端末の最小コンテンションウィンドウを相応的に縮小させることにより、そのアクセス優先度が向上する。従って、さらに多くのチャネル帯域幅を得、サービス品質要求および容量要求を満たすことができる。端末で得られたチャネル帯域幅の増加に従って、そのサービスパケットキューのヘッダパケットのキューイング遅延が正常に戻る。このように、端末は、サービス品質および容量を保証する場合に、最小コンテンションウィンドウを増大させることで、ＡＰのチャネル占用優先度を向上させる。このとき、ＡＰは、端末の最小コンテンションウィンドウの縮小によってブロックされたサービスパケットを送信することが可能になる。上記ステップ５０２〜５０５をＷＬＡＮで繰り返して行うことにより、ＡＰと端末との間の上り下り公平性を良好に実現することができる。また、サービスニーズを反映するヘッダパケットのキューイング遅延によって最小コンテンションウィンドウを調整するため、本実施例では、サービス品質を保証することもでき、上り下り公平性を保証すると共に、システムサービス容量の向上を実現する。

また、本実施例においても、最小コンテンションウィンドウを調整するための数式に天井演算が存在するため、サービスパケットキュー長の軽い変動による下位デバイスへの頻繁操作を避け、システムの作業過程を簡略化することができる。同様に、本実施例も、従来のＷＬＡＮアーキテクチャーを保持した上、端末側で測定や算出などの小さな変更を行うだけで、最小コンテンションウィンドウの調整を実現することができる。実現は簡単で、複雑度は低い。

本実施例において、図４に示す最小コンテンションウィンドウの調整装置の構成を採用してよい。実施例１との主な相違点は、本実施例における測定モジュールが現在上り下り対称サービスパケットキューのヘッダパケットのキューイング遅延を測定することにある。

具体的に、本実施例における記憶モジュールは上り下り対称サービスパケットキューを記憶する。測定モジュールは、記憶モジュールにおける現在上り下り対称サービスパケットキューのヘッダパケットのキューイング遅延の測定によって、パケットキューの測定を実現し、測定されたキューイング遅延を調整モジュールに送信する。測定モジュールは、調整モジュールの通知で測定を引き続き行うようにしてもよい。調整モジュールは、ネットワーク運営初期に現在上り下り対称サービスの最小コンテンションウィンドウを所定の端末の最小コンテンションウィンドウの初期値に決定し、測定モジュールで得られたヘッダパケットのキューイング遅延を用いて、端末における該サービスの対応する最小コンテンションウィンドウの調整値を算出し、調整値が最小コンテンションウィンドウの現在値と一致する場合、パケットキューの測定を実行するよう測定モジュールに通知し、調整値が最小コンテンションウィンドウの現在値と一致しない場合、端末における現在上り下り対称サービスの対応する最小コンテンションウィンドウを該調整値に更新する。

上記は端末を例とする説明であるが、実施例１および実施例２における方法のプロセスと装置は何れもＡＰに用いられることができる。このとき、上記ステップ３０１および５０１における端末の最小コンテンションウィンドウの初期値とＡＰの最大コンテンションウィンドウとの関係の要求を省略してよい。ＡＰに記憶される上り下り対称サービスパケットキューを測定し、測定結果に基づいて、ＡＰにおける現在上り下り対称サービスの最小コンテンションウィンドウの調整値を算出し、調整値が現在値と一致しない場合、ＡＰの最小コンテンションウィンドウを更新する。このとき、図４に示す最小コンテンションウィンドウの調整装置は、全てのモジュールがＡＰに位置し、各モジュールがＡＰのサービスパケットキューおよび最小コンテンションウィンドウに対するものである。

実施例１および実施例２に係る最小コンテンションウィンドウの調整がＡＰに応用される場合、ネットワーク作業の初期段階に、ＡＰで得られた帯域幅が、そのサービス伝送に必要な帯域幅より少ないため、ＡＰのサービスパケットキュー長が長くなり、または、ヘッダパケットのキューイング遅延が異常に増大する。従って、実施例１または実施例２によって、ＡＰは最小コンテンションウィンドウを縮小させる。このように、ＡＰのアクセス優先度が向上することにより、さらに多くのチャネル帯域幅を得、サービス品質要求および容量要求を満たすことができる。アクセス優先度が向上した後、ＡＰの上り下り対称サービスパケットキュー長が小さくなり、または、ヘッダパケットのキューイング遅延の増大が正常より遅くなる。そこで、ＡＰは、サービス品質および容量を保証する場合に、最小コンテンションウィンドウを増大させる。これにより、端末は、ＡＰの最小コンテンションウィンドウの縮小によってブロックされたパケットを送信することが可能になる。従って、ＡＰと端末との間の上り下り公平性を良好に実現できる。また、サービスニーズを反映するサービスパケットキュー長およびヘッダパケットのキューイング遅延に基づいて最小コンテンションウィンドウを調整するため、上り下り公平性を保証すると共に、システムのサービス容量を向上させることもできる。同様に、ＡＰに応用されるこのような方案も、サービスパケットキュー長の軽い変動による最小コンテンションウィンドウの頻繁更新を避け、操作を簡略化することができる。また、端末側で測定や算出などの小さな変更を行うだけで、最小コンテンションウィンドウの調整を実現することができる。実現は簡単で、複雑度は低い。

上記最小コンテンションウィンドウの調整プロセスを実行できる、または、上記最小コンテンションウィンドウの調整装置を含む端末およびＡＰは両方とも図４の上に、図６に示す機器構成を形成することができる。図６を参照すると、該機器は、サービスのチャネルコンテンションおよびサービスパケットの送受信などの操作を実行するために、図４内の記憶モジュール、測定モジュールおよび調整モジュールに加えて、チャネルアクセスモジュール、送信モジュール、チャネル検出モジュール、受信モジュールおよび受信処理モジュールをさらに含む。ここで、チャネルアクセスモジュールおよび送信モジュールは図４内の記憶モジュールとともに、端末またはＡＰ内の送信手段を構成することができる。チャネル検出モジュール、受信モジュールおよび受信処理モジュールは端末またはＡＰ内の受信手段を構成することができる。

上記モジュールを含む端末を例として、送信段階で、記憶モジュールには、サービスタイプに従ってパケットキュー内のパケットをカプセル化して形成されたデータ（ＤＡＴＡ）フレームが記憶されている。チャネルアクセスモジュールは、調整モジュールから最小コンテンションウィンドウ情報を読み取り、該最小コンテンションウィンドウ情報に基づいて、チャネルにアクセスすることができるかどうかを決定する。チャネルにアクセスすることができる場合、記憶モジュールからＤＡＴＡフレームを読み取り、該ＤＡＴＡフレームを送信モジュールに送信する。送信モジュールは、ＤＡＴＡフレームを受信した後、外部へ送信する。受信段階で、チャネル検出モジュールは、チャネルを検出し、チャネルビジーを検出する際、データの受信をスタートするよう受信モジュールに通知する。受信モジュールは、チャネル検出モジュールの指示で、検出されるチャネルからのパケットを受信して、受信処理モジュールに伝送する。受信処理モジュールは、ＤＡＴＡフレームの受信に成功した後、該ＤＡＴＡフレームの受信アドレスが該端末のアドレスと一致すると決定した際、該ＤＡＴＡフレームを送信した機器に確認（ＡＣＫ）パケットを送信するよう送信モジュールに通知する。受信処理モジュールは、ＡＣＫパケットの受信に成功した後、該ＡＣＫパケットの受信アドレスが該端末のアドレスと一致すると決定した際、ＡＣＫパケットの持続時間のフィルドがゼロであるかどうかを検出し、ゼロである場合、伝送終了と判断し、ゼロではない場合、サービスパケットキュー内の後続パケットの送信を準備するよう送信モジュールに通知する。相応的に、送信モジュールは、受信処理モジュールの指示で、ＡＣＫパケット、またはサービスパケットキュー内の後続パケットを送信する。

ＡＰは上記方式に従って、送受信過程を実行するようにしてもよい。

上記は、本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の精神と原則内で行われる種々の修正、均等置換え、改善などは全て本発明の保護範囲内に含まれるべきである。

本発明に係る最小コンテンションウィンドウの調整方法の例示的なフローチャートである。本発明に係る最小コンテンションウィンドウの調整装置の例示的な構成を示す図である。実施例１に係る最小コンテンションウィンドウの調整方法のフローチャートである。実施例１に係る最小コンテンションウィンドウの調整装置の構成を示す図である。実施例２に係る最小コンテンションウィンドウの調整方法のフローチャートである。実施例１または実施例２に係る最小コンテンションウィンドウの調整装置を含む機器の構成を示す図である。

Claims

最小コンテンションウィンドウの調整方法であって、
現在上り下り対称サービスのパケットキューを測定して、パケットキューの測定結果を得、
パケットキューの測定結果に基づいて最小コンテンションウィンドウの調整値を得て、該調整値を用いて現在上り下り対称サービスの最小コンテンションウィンドウを更新する、
ことを含むことを特徴とする方法。
前記現在上り下り対称サービスのパケットキューを測定することは、
サービス伝送機器における現在上り下り対称サービスのパケットキュー長を測定する、
ことを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記パケットキューの測定結果に基づいて最小コンテンションウィンドウの調整値を得ることは、
前記パケットキュー長が大きくなる場合、最小コンテンションウィンドウの調整値を、前記最小コンテンションウィンドウの現在値より小さい数値にとり、前記パケットキュー長が小さくなる場合、最小コンテンションウィンドウの調整値を、前記最小コンテンションウィンドウの現在値より大きい数値にとる、
ことを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記パケットキューの測定結果に基づいて最小コンテンションウィンドウの調整値を得ることは、

によって、前記最小コンテンションウィンドウの調整値を算出し、ここで、前記ＣＷ_{ｍｉｎ＿ｎｅｗ}は最小コンテンションウィンドウの調整値であり、Ｌ_{ｑｕｅｕｅ}は測定された現在上り下り対称サービスのパケットキュー長であり、Ｌ_ＭＡＸは上り下り対称サービスのパケットキューの容量であり、ＣＷ_{ｍｉｎ＿ｉｎｉｔｉａｌ}は所定の前記サービス伝送機器の最小コンテンションウィンドウの初期値であり、

は天井演算を表す、
ことを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記サービス伝送機器における現在上り下り対称サービスのパケットキュー長を測定した後に、
前記現在上り下り対称サービスのパケットキュー長が変化したかどうかを判断し、変化した場合、前記パケットキューの測定結果に基づいて最小コンテンションウィンドウの調整値を算出することを実行し、変化していない場合、前記サービス伝送機器における現在上り下り対称サービスのパケットキュー長を測定することを実行する、
ことをさらに含むことを特徴とする請求項２、３または４の何れか１項に記載の方法。
前記現在上り下り対称サービスのパケットキューを測定することは、
所定の測定周期に達したとき、サービス伝送機器における現在上り下り対称サービスのパケットキューのヘッダパケットの該キューでのキューイング遅延を測定する、
ことを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記パケットキューの測定結果に基づいて最小コンテンションウィンドウの調整値を得ることは、
前記現在上り下り対称サービスのパケットキューのヘッダパケットの該キューでのキューイング遅延が所定の現在正常なキューイング遅延より高い場合、最小コンテンションウィンドウの調整値を、前記最小コンテンションウィンドウの現在値より小さい数値にとり、前記キューイング遅延が所定の現在正常なキューイング遅延より低い場合、最小コンテンションウィンドウの調整値を、前記最小コンテンションウィンドウの現在値より大きい数値にとる、
ことを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
前記パケットキューの測定結果に基づいて最小コンテンションウィンドウの調整値を得ることは、

によって、前記最小コンテンションウィンドウの調整値を算出し、ここで、前記ＣＷ_{ｍｉｎ＿ｎｅｗ}は最小コンテンションウィンドウの調整値であり、Ｄ_{ｑｈｅａｄ}は測定された現在上り下り対称サービスのパケットキューのヘッダパケットの該キューでのキューイング遅延であり、Ｄ_ｔｈは所定の前記現在上り下り対称サービスのパケットの最大許容キューイング遅延であり、ＣＷ_{ｍｉｎ＿ｉｎｉｔｉａｌ}は所定の前記サービス伝送機器の最小コンテンションウィンドウの初期値であり、

は天井演算を表す、
ことを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
前記調整値を用いて現在上り下り対称サービスの最小コンテンションウィンドウを更新することは、前記最小コンテンションウィンドウの現在値を前記調整値に更新することを含むことを特徴とする請求項１、２または６の何れか１項に記載の方法。
前記調整値を用いて現在上り下り対称サービスの最小コンテンションウィンドウを更新する前に、
得られた前記調整値が前記最小コンテンションウィンドウの現在値と一致するかどうかを判断し、一致する場合、前記現在上り下り対称サービスのパケットキューを測定することを実行し、一致しない場合、前記調整値を用いて現在上り下り対称サービスの最小コンテンションウィンドウを更新することを続いて実行する、
ことをさらに含むことを特徴とする請求項１、２または６の何れか１項に記載の方法。
前記現在上り下り対称サービスのパケットキューを測定する前に、現在上り下り対称サービスの最小コンテンションウィンドウを所定の最小コンテンションウィンドウの初期値に決定することをさらに含むことを特徴とする請求項２または６に記載の方法。
前記サービス伝送機器が端末であり、
前記最小コンテンションウィンドウの初期値が、端末の最小コンテンションウィンドウの初期値であり、かつ、該初期値が所定のアクセスポイント（ＡＰ）における現在上り下り対称サービスの最小コンテンションウィンドウの初期値より小さい、
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
前記サービス伝送機器がＡＰであり、
前記最小コンテンションウィンドウの初期値が、ＡＰの最小コンテンションウィンドウの初期値である、
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
最小コンテンションウィンドウの調整装置であって、
現在上り下り対称サービスのパケットキューを測定して、パケットキューの測定結果を得る測定モジュールと、
測定モジュールによって得られたパケットキューの測定結果に基づいて、最小コンテンションウィンドウの調整値を得て、該調整値を用いて現在上り下り対称サービスの最小コンテンションウィンドウを更新する調整モジュールと、
を含むことを特徴とする装置。
所属するサービス伝送機器における上り下り対称サービスのパケットキューを記憶する記憶モジュールをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
前記測定モジュールが、前記記憶モジュールにおける現在上り下り対称サービスのパケットキュー長を測定することによって、パケットキューの測定を実現することを特徴とする請求項１５に記載の装置。
前記測定モジュールは、さらに、測定されたパケットキュー長が変化したかどうかを判断し、前記パケットキュー長が変化していない場合、測定を続いて実行し、前記パケットキュー長が変化した場合、測定されたパケットキュー長を測定結果として、調整モジュールに送信することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
前記測定モジュールが、所定の測定周期に達したとき、前記記憶モジュールにおける現在上り下り対称サービスのパケットキューのヘッダパケットの該キューでのキューイング遅延を測定することを特徴とする請求項１５に記載の装置。
前記調整モジュールが、さらに、現在上り下り対称サービスの最小コンテンションウィンドウを所定のサービス伝送機器の最小コンテンションウィンドウの初期値に決定することを特徴とする請求項１５に記載の装置。
前記調整モジュールは、さらに、前記調整値が前記最小コンテンションウィンドウの現在値と一致するかどうかを判断し、かつ、前記調整値が前記最小コンテンションウィンドウの現在値と一致する場合、パケットキューの測定を実行するよう前記測定モジュールに通知し、前記調整値が前記最小コンテンションウィンドウの現在値と一致しない場合、前記サービス伝送機器における現在上り下り対称サービスの対応する最小コンテンションウィンドウを該調整値に更新し、
前記測定モジュールは、さらに、前記調整モジュールの通知で測定を実行する、
ことを特徴とする請求項１５〜１９の何れか１項に記載の装置。
前記サービス伝送機器が端末またはＡＰであることを特徴とする請求項１５〜１９の何れか１項に記載の装置。