JP2009207147A - Multicast method in wireless lan - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for performing multicast transmission at media access control (MAC) layer in the wireless network. <P>SOLUTION: The multicast method in the wireless LAN includes: a step for dividing multicast group members into subgroups and indicating the representative node; a step for multicasting MRTS and waiting for MCTS from the representative node; a step for multicasting data packet to multicast group members after receiving MCTS and recording the number of the data packet transmitted; a step for recording a value indicating whether the data packet transmitted this time was received successfully in bit map field of each MCTS after the representative node received data packet and transmitting MCTS after the expected time; and a step for determining presence/absence of data packet loss by the value of the bit map field of MCTS and transmitting the lost data packet at the time of next transmission of the data packet when a packet loss is present. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、無線ネットワークにおけるマルチキャスト方法に関連し、特に、無線LANにおける信頼性高くマルチキャスト伝送を行う方法に関連し、当該方法は受信メンバーに対してグルーピングを行って、各グループの代表だけが送信側にフィードバック情報を送信することによって、遅延を減少し、マルチキャストプロトコルの効率を高めて、制御パケットのオーバヘッドを減少している。   The present invention relates to a multicast method in a wireless network, and more particularly to a method of performing multicast transmission with high reliability in a wireless LAN. The method performs grouping on a receiving member, and only a representative of each group transmits. By sending feedback information to the side, the delay is reduced, the efficiency of the multicast protocol is increased, and the overhead of the control packet is reduced.

無線ブロードバンドアクセス技術において、IEEE 802.11は既に非常に普及された選択となっている。現在、無線LAN上の多くの重要アプリケーションは全てマルチキャスト伝送に基づいている。これらのアプリケーションには、マルチメディア会議、共有ホワイトボード、遠距離教育、マルチユーザゲームと分散型計算等が含まれ、これらに限られてない。   In wireless broadband access technology, IEEE 802.11 has already become a very popular choice. Currently, many important applications on a wireless LAN are all based on multicast transmission. These applications include, but are not limited to, multimedia conferences, shared whiteboards, distance education, multi-user games and distributed computing.

マルチキャストは、データパケットを一つのソース側から複数の宛先側に送信することを示し、情報のコピーを1グループのアドレスに送信し、これらの情報を希望している全ての受信者に届ける。ユニキャストに比べて、マルチキャストの効率は非常に高い。これは、あらゆる与えられたリンクは多くても一回だけ使用されるため、ネットワークの帯域幅と資源を節約できる。マルチキャスト伝送の資源利用率面でのメリットによって、現在多くの注目を受けている。   Multicast indicates that a data packet is transmitted from one source side to a plurality of destination sides, and a copy of the information is transmitted to a group of addresses, and the information is delivered to all the desired recipients. Compared to unicast, the efficiency of multicast is very high. This saves network bandwidth and resources because every given link is used at most once. Much attention has now been given to the benefits of multicast transmission in terms of resource utilization.

無線ブロードバンドアクセスにおいて、無線LANは非常に流行される選択になっている。家庭か会社かに関係なく、WLANはいずれも広い範囲に適用されている。この点から考慮すると、インターネットにおけるマルチキャストパケットの最後の1ホップは無線LANである可能性が高い。   In wireless broadband access, wireless LAN has become a very popular choice. Regardless of whether it is a home or a company, WLAN is widely applied. Considering this point, there is a high possibility that the last hop of a multicast packet in the Internet is a wireless LAN.

しかし、現在のインターネットのマルチキャスト設計において、通常、全てバックボーンネットで研究され、マルチキャストルート設計とグループメンバーのマネジメントに集中されている。WLANにおいて、MACレイヤーのマルチキャスト伝送をサポートできない。アクセスポイントが、送信する必要の有る送信マルチキャストパケットを見つけた場合は、ただブロードキャストパケットとして処理する。通常、メディアアクセス制御(MAC)レイヤーでは、マルチキャストパケットであるかどうかを考慮しない。そのため、MACレイヤーではマルチキャスト設計を提供しなく、データパケットをブロードキャストとして処理する。この場合、IPレイヤーのマルチキャストパケットがWLANで伝送される時に、以下のような問題が生じる。一方、余分のIP処理オーバヘッドが増える。これは、現在のMACレイヤーがマルチキャストパケットをサポートしないため、WLANにおけるノード(station)がMACレイヤーで受信したのがマルチキャストパケットかブロードキャストパケットかを区分しなくて、又サポートしないマルチキャストパケットも遮蔽できなく、当該パケットを一律にIPレイヤーに転送した後、受信側でマルチキャストアドレスによって当該パケットを受信するかしないかを判断する。これはIPレイヤーの必要ない処理オーバヘッドを増加することになる。一方、マルチキャストパケットがWLANで伝送される時に、チャネルを保留するRTS(送信要求パケット)/CTS(受信準備完了パケット)ハンドシェーク交互仕組みがなく、又誤り改正の再送仕組みもないため、伝送の信頼性がより低い。このように、マルチキャストパケットがリンク誤り或いは衝突によって失われることがある。   However, in the current Internet multicast design, everything is usually studied in the backbone network and concentrated on multicast route design and group member management. The WLAN cannot support multicast transmission of the MAC layer. When the access point finds a transmission multicast packet that needs to be transmitted, the access point simply processes it as a broadcast packet. Normally, the media access control (MAC) layer does not consider whether it is a multicast packet. Therefore, the MAC layer does not provide a multicast design and processes data packets as broadcasts. In this case, the following problems occur when multicast packets of the IP layer are transmitted by WLAN. On the other hand, extra IP processing overhead increases. This is because the current MAC layer does not support multicast packets, so a node (station) in a WLAN does not distinguish between multicast packets and broadcast packets received by the MAC layer, and cannot support unsupported multicast packets. After the packet is uniformly transferred to the IP layer, the receiving side determines whether or not to receive the packet by the multicast address. This increases processing overhead that is not required by the IP layer. On the other hand, when multicast packets are transmitted over WLAN, there is no RTS (transmission request packet) / CTS (reception preparation complete packet) handshake alternating mechanism that holds the channel, and there is no retransmission mechanism for error correction. Is lower. Thus, multicast packets can be lost due to link errors or collisions.

MACレイヤーのマルチキャスト伝送をサポートするために、以下三つの問題を解決するべきである。   In order to support multicast transmission at the MAC layer, the following three problems should be solved.

1.どのように情報衝突をさけるか。再送をサポートするために、グループメンバー(group receivers)はフィードバック情報を送信ノード(通常はアクセスポイント(AP)である)に送信することで情報パケットが正しく受信されたかを通知する。複数のノードが同時にフィードバック情報を送信すると、APで衝突が生じ易い。   1. How to avoid information conflicts. In order to support retransmission, group receivers send feedback information to the sending node (usually an access point (AP)) to inform whether the information packet has been received correctly. When multiple nodes transmit feedback information at the same time, collisions are likely to occur at the AP.

2.どのように制御パケットオーバヘッドを減少するか。信頼性の高い伝送をサポートするために、マルチキャストプロトコルは、RTS(送信要求パケット)、 CTS(受信準備完了パケット)、ACK(確認応答)等の制御パケットを使用する必要がある。ユニキャストの場合、制御パケットのオーバヘッドはあまり高くないが、マルチキャストの場合、グループメンバーの全てがRTS、CTSとACKを送信すると、制御パケットのオーバヘッドは非常に大きい。   2. How to reduce control packet overhead. To support reliable transmission, the multicast protocol needs to use control packets such as RTS (transmission request packet), CTS (reception ready packet), ACK (acknowledgment). In the case of unicast, the overhead of the control packet is not so high, but in the case of multicast, if all the group members transmit RTS, CTS and ACK, the overhead of the control packet is very large.

3.どのように送信速度を調整するか。WLANにおけるユニキャスト伝送は、送信側の自己適応速度調整をサポートする。チャネル条件がよい場合、送信側は送信速度を高め、逆の場合、送信速度を低減する。マルチキャスト伝送において、複数の受信ノードがあるため、それらのチャネル条件の変化は完全に異なる可能性があり、自己適応速度の調整を行う時に、APと複数の受信ノード間のチャネル条件を総合的に考慮するべきである。   3. How to adjust the transmission speed. Unicast transmission in WLAN supports self-adaptive speed adjustment on the transmitting side. When the channel condition is good, the transmission side increases the transmission rate, and vice versa. Since there are multiple receiving nodes in multicast transmission, the channel conditions may change completely. When adjusting the self-adaptive speed, the channel conditions between the AP and the receiving nodes Should be considered.

又、WLANには、例えば、ノートパソコン、携帯電話、PDA等の多種類の端末が存在する。これらの端末間は異種性が存在する。また、異なる端末の異なるアプリケーションに対して異なるQoS(サービス質)が要求される。そのため、現在のIPレイヤーのマルチキャストパケットが直接WLANで伝送されると上述問題がある。これらの問題から、MACレイヤーの信頼性の高いマルチキャストプロトコルを設計するのは非常に必要がある。   In addition, there are various types of terminals such as notebook computers, mobile phones, and PDAs in WLAN. There is heterogeneity between these terminals. Also, different QoS (quality of service) is required for different applications of different terminals. Therefore, there is the above-mentioned problem when the multicast packet of the current IP layer is directly transmitted by WLAN. Because of these problems, it is very necessary to design a reliable multicast protocol in the MAC layer.

従来技術では、信頼性の高いマルチキャスト伝送を実現するために既に複数の方法が提案されている。例えば、J.KuriとS.K.Kaseraの発表した「Reliable multicast in Multi‐Access Wireless LANs」の文章(ACM/Kluwer Wireless Networks Journal, vol. 7, no.4, pp. 359‐369, August 2001を参照); S.K.S.Gupta, V.Shankarの発表した「Reliable multicast MAC Protocol for Wireless LANs」の文章(ICC 2003, pp93‐pp97, 2003を参照); K.TangとM.Gerlaの発表した「MAC Reliable Broadcast in AdHoc Networks」の文章(Proc. IEEE MILCOM 2001, pp. 1008‐1013, Oct. 2001を参照); M.T.Sum, L.Huangの発表した「Reliable MAC layer multicast in IEEE 802.11 wireless networks」の文章(Proc. of ICPP, pp. 527‐536, Aug. 2002を参照); 及びHrishikesh Gossain, Nagesh Nandirajuの発表した「Supporting MAC layer Multicast in IEEE 802.11 Based MANETs: Issues and Solutions」の文章(LCN‘04, 2004を参照)。   In the prior art, a plurality of methods have already been proposed in order to realize highly reliable multicast transmission. For example, J. et al. Kuri and S.K. K. Text of “Reliable multicast in Multi-Access Wireless LANs” published by Kasera (see ACM / Kluwer Wireless Networks Journal, vol. 7, no. 4, pp. 359-369, August 1 K. S. Gupta, V.G. A text of “Reliable multicast MAC Protocol for Wireless LANs” published by Shankar (see ICC 2003, pp93-pp97, 2003); Tang and M.M. Text of “MAC Reliable Broadcast in AdHoc Networks” published by Gerla (see Proc. IEEE MILCOM 2001, pp. 1008-1013, Oct. 2001); T.A. Sum, L .; Hangang's “Reliable MAC layer multicast in IEEE 802.11 wireless networks” (see Proc. Of ICPP, pp. 527-536, Aug. 2002) and Hrishinsh Goss p. layer Multicast in IEEE 802.11 Based MANETs: Issues and Solutions "(see LCN '04, 2004).

上述の従来技術において提出された方法は、以下の二種類に分けられる。第一類は否定フィードバックベースの(NCTS/NACK)仕組み、もう一類は肯定フィードバックベースの(CTS/ACK)仕組みである。通常、否定フィードバックベースによるマルチキャストプロトコルの効率が高いが、その信頼性が劣れる。通常に採用する方法には、負フィードバックベースのマルチキャストプロトコル、例えば、LBP(Leader‐based protocol),DBP(Delayed feedback‐based protocol)とPBP(Probabilistic feedback‐based protocol),及び正フィードバックによるマルチキャストプロトコル、例えば、BMW(ブロードキャストメディアウィンドウプロトコル)とBMMM(一括処理マルチキャストプロトコル)が含まれる。   The methods submitted in the above-described prior art can be divided into the following two types. The first type is a negative feedback based (NCTS / NACK) mechanism, and the other type is a positive feedback based (CTS / ACK) mechanism. Usually, the efficiency of a multicast protocol based on negative feedback is high, but its reliability is poor. Commonly adopted methods include negative feedback-based multicast protocols such as LBP (Leader-based protocol), DBP (Delayed feedback-based protocol) and PBP (Probabilistic feedback-based protocol), and multicast with positive feedback. For example, BMW (Broadcast Media Window Protocol) and BMMM (Batch Processing Multicast Protocol) are included.

LBP(代表ベースのプロトコル:leader based protocol)は、IEEE 802.11のもとで、RTS/CTSハンドシェーク仕組みと応答ACKの誤り訂正仕組みを拡張し、これによってマルチキャスト伝送を信頼性高くサポートする。このような方法において、予め1グループの受信者の中で、一つの代表(leader)を指定する必要がある。ソース側(送信元)はマルチキャストデータパケットを送信する前に、先ず一つのマルチキャストRTSパケット(MRTS)を全てのグループメンバーに送信する。受信グループ中の代表について、既にデータ受信の準備が出来ていれば、MCTS(マルチキャスト受信準備完了パケット)を応答し、逆の場合は、応答しない。受信グループ中のその他のメンバーに対して、データ受信の準備ができていなければ、NCTS(negative CTS)を応答し、逆の場合は応答しない。このハンドシェークプロセスにおいて、受信グループの代表が受信の準備が出来てCTSパケットを送信し、一方、あるメンバーが受信の準備が出来なくて、NCTSパケットを応答するとしたら、このNCTSパケットは、受信グループの代表が送信したCTSパケットとを衝突することになる。ソース側はCTSパケットをセンシングしたら、チャネルを成功に取得したと認定し、マルチキャストデータの送信を始める。データパケットを受信した後、受信グループ中の代表に対して、データパケットが正しく受信されたら、ACKを応答し、逆の場合はNACKを送信する;受信グループのその他のメンバーに対して、成功に受信されたら、応答しなく、逆の場合はNACKを応答する。   LBP (representative base protocol) extends the RTS / CTS handshake mechanism and the error correction mechanism of response ACK under IEEE 802.11, thereby supporting multicast transmission with high reliability. In such a method, it is necessary to designate one leader among a group of recipients in advance. Before transmitting the multicast data packet, the source side (source) first transmits one multicast RTS packet (MRTS) to all group members. If the representative in the reception group is already ready for data reception, it responds with MCTS (multicast reception preparation completion packet), and in the opposite case, it does not respond. If other members in the receiving group are not ready to receive data, NCTS (negative CTS) is returned, and vice versa. In this handshake process, if a representative of a receiving group sends a CTS packet ready to receive, while a member is not ready to receive and responds with an NCTS packet, this NCTS packet It will collide with the CTS packet sent by the representative. When the source side senses the CTS packet, it recognizes that the channel has been successfully acquired and starts transmitting multicast data. After receiving the data packet, for the representative in the receiving group, if the data packet is received correctly, it responds with an ACK, otherwise it sends a NACK; for the other members of the receiving group, it succeeds. If received, it does not respond, otherwise it responds with NACK.

そのため、LBP方法をIEEE 802.11に適用する場合には、受信側がどのようにフィードバックすればよいか判断しにくくなる。この問題は全ての負フィードバックベースのプロトコルに存在する。IEEE 802.11において、衝突或いはリンク誤りが発生すると、受信側は受信パケットを正しく受信できなく、当然ながら、パケットに携帯されている、例えば、パケットタイプ、パケットのソースアドレス、宛先アドレス等のヘッド情報がピックアップできない。そのため、受信側は正しくデータパケットを受信できなかった場合に、負フィードバックをするかしないか、又どのような負フィードバックをするかを決定しにくくなる。例えば、NACKをフィードバックするかNCTSをフィードバックするかを決定し難い。この問題を解決するためにIEEE 802.11プロトコルを修正する余分の仕事が必要である。   Therefore, when the LBP method is applied to IEEE 802.11, it is difficult to determine how the receiving side should provide feedback. This problem exists in all negative feedback based protocols. In IEEE 802.11, when a collision or a link error occurs, the receiving side cannot receive the received packet correctly. Naturally, for example, a head of packet type, packet source address, destination address, etc. Information cannot be picked up. Therefore, it becomes difficult for the receiving side to determine whether or not to perform negative feedback and what kind of negative feedback to perform when the data packet cannot be correctly received. For example, it is difficult to determine whether to feed back NACK or NCTS. Extra work is needed to modify the IEEE 802.11 protocol to solve this problem.

又、LBP方法をIEEE 802.11に適用する場合、ソース側がマルチキャストデータを送信した後、非受信グループの代表メンバーとして、誤りパケットを受信した後、NACKパケットを送信し、これは受信グループ中の代表が送信したACKパケットとぶつかる。この衝突によって、ソース側は受信グループ中の代表がフィードバックしたACKパケットをセンシングできなくなり、当該データパケットを再送する。そのため、送信側は必要のない再送を行ってしまうことになる。データパケットの伝送があるメンバーのところで誤りが発生した時に、当該メンバーはデータパケットのシリアルナンバーを取得できないため、当該データパケットが再送データパケットであるかどうかを判断することができない。従って、当該メンバーは前に成功に当該データパケットを受信したかどうかに関わらず、一律にソース側にNACKパケットをフィードバックする。それで、ソース側は必要のない再送を行うことになる。   In addition, when the LBP method is applied to IEEE 802.11, the source side transmits multicast data, and then receives an error packet as a representative member of the non-receiving group, and then transmits a NACK packet. Collisions with ACK packets sent by the representative. Due to this collision, the source side cannot sense the ACK packet fed back by the representative in the receiving group, and retransmits the data packet. Therefore, the transmission side performs unnecessary retransmission. When an error occurs at a member where a data packet is transmitted, the member cannot obtain the serial number of the data packet, and therefore cannot determine whether the data packet is a retransmission data packet. Therefore, the member uniformly feeds back the NACK packet to the source side regardless of whether the data packet has been successfully received before. Therefore, the source side performs unnecessary retransmission.

また、LBP方法をIEEE 802.11に適用する場合には、さらにキャプチャ効果も生じる。キャプチャ効果とは、一つのノードが同時に二つのパケットを受信した時に、受信電力の強いデータパケットが正しくキャプチャされるということである。ある環境で、受信グループ中の代表はアクセスポイント(AP)に非常に近く、もう一つのノードはAPと離れると想定する。APがCTSを応答し、もう一つのノードがNCTSを応答する場合に、このNCTSはCTSと衝突するべきであるが、キャプチャ効果によって、APが送信したCTSはソース側に正しく受信され、APに離れたノードが送信したNCTS応答を正しく受信することができない。これによって、ソース側は自分がデータを送信してもよいと間違って判断してしまう。   Further, when the LBP method is applied to IEEE 802.11, a capture effect is further generated. The capture effect means that when one node receives two packets at the same time, a data packet with strong reception power is captured correctly. In some circumstances, assume that the representative in the receiving group is very close to the access point (AP) and the other node is away from the AP. If the AP responds with a CTS and another node responds with an NCTS, this NCTS should collide with the CTS, but due to the capture effect, the CTS sent by the AP is correctly received on the source side and An NCTS response transmitted by a remote node cannot be received correctly. As a result, the source side erroneously determines that it can send data.

DBP方法とLBP方法の異なるところは、1)CTSだけでチャネル予約を行う。2)ランダムタイマーで複数CTSの衝突を避ける。   The differences between the DBP method and the LBP method are as follows: 1) Channel reservation is performed only by CTS. 2) Avoid collision of multiple CTS with random timer.

以下DBP方法のプロセスについて説明する。先ず、ソース側は一つのタイムオーバータイマー(周期はT)を起動し、そして、MRTS(マルチキャスト送信要求パケット)を送信してチャネルを予約する。仮に、タイマーの周期がTとする。全ての受信側のメンバーはMRTSをセンシングした後、一つのタイマー(タイマーの周期は{1,2,・・・,L}の中からランダムに選択することができる)を起動する。タイマーの時間になる前に、ノードAがその他のノードが送信したCTSパケットをセンシングしたら、自分のタイマーをキャンセルし、CTSパケットを送信しない。ノードAがCTSパケットをセンシングできなかったら、タイマーの時間になった時に、CTS応答を送信する。ソース側はT時間を待って、CTSパケットを受信したら、データの送信を始める。受信側のメンバーらがデータを正しく受信した後、応答しない。受信したデータに誤りがあった場合、NACKパケットを送信して応答する。PBP方法とDBP方法は非常に似ており、唯一の区別はPBP方法が確率によってCTS衝突を避けることである。   Hereinafter, the process of the DBP method will be described. First, the source side starts one time over timer (period is T), and then reserves a channel by transmitting MRTS (multicast transmission request packet). It is assumed that the timer period is T. After all MR members sense MRTS, they start one timer (the timer period can be selected randomly from {1, 2,..., L}). If the node A senses a CTS packet transmitted by another node before the timer time, the timer is canceled and the CTS packet is not transmitted. If node A cannot sense the CTS packet, it sends a CTS response when the timer expires. The source side waits for T time, and starts receiving data when receiving the CTS packet. The receiving members do not respond after receiving the data correctly. If there is an error in the received data, a NACK packet is transmitted to respond. The PBP and DBP methods are very similar, the only distinction being that the PBP method avoids CTS collisions with probability.

LBP方法と比べて、PBPとDBP方法はチャネルを保留するのに更に多くの時間を必要とする。一方、最適のPBP応答の確率とDBPのランダムタイマー周期を選択するには、このマルチキャストグループの大きさを知る必要があるが、この段階でマルチキャストグループの大きさを取得することが出来ない。そのため、最適な確率或はランダムタイマー周期等のパラメータを取得するためには、余分の情報を取得する必要がある。これはPBPとDBP方法に存在する欠点でもある。   Compared to the LBP method, the PBP and DBP methods require more time to reserve the channel. On the other hand, in order to select the optimal PBP response probability and DBP random timer period, it is necessary to know the size of this multicast group, but the size of the multicast group cannot be acquired at this stage. Therefore, it is necessary to acquire extra information in order to acquire parameters such as an optimal probability or a random timer period. This is also a drawback present in the PBP and DBP methods.

又、従来技術で提出された正フィードバックベースによる方法については、通常、BMW(ブロードキャストメディアウィンドウプロトコル)とBMMM(一括処理マルチキャストプロトコル)方法を採用する。これらの正フィードバックベースの方法は、上述の負フィードバック方法における欠点を克服しているが、その他の問題が起こっている。例えば、BMW方法は、簡単に一つのマルチキャストプロセスを複数のユニキャストと見なしているため、効率が低い。効率を高めるために、BMMM方法が提出された。BMMM方法において、受信側のメンバーのACK応答を協調するために、一つの新しいパケットタイプ(RAK:請求肯定確認)を導入した。RAKパケットはACKパケット前に設定され、受信側のメンバーが順番でACK応答を送信することを指示する。   In addition, as a method based on the positive feedback based on the prior art, a BMW (Broadcast Media Window Protocol) and a BMMM (Batch Processing Multicast Protocol) method are usually employed. Although these positive feedback-based methods overcome the drawbacks of the negative feedback methods described above, other problems are occurring. For example, the BMW method is less efficient because it simply considers one multicast process as multiple unicasts. In order to increase efficiency, a BMMM method was submitted. In the BMMM method, a new packet type (RAK: Billing Acknowledgment) was introduced to coordinate the ACK response of the receiving member. The RAK packet is set before the ACK packet, and instructs the receiving side member to transmit the ACK response in order.

図1ではBMMM方法の基本プロセスを示している。BMMM方法において、有る送信側とn個の受信側がマルチキャスト通信を行うとしたら、前期にn個RTS/CTSの交互を経過した後、送信側はデータパケット(DATA)を送信し始めた。DATA送信を完了した後、送信者はポーリングでRAKパケットを各受信側へ送信する。受信者はRAKパケットを受信した後、送信者にACK応答を送信する。BMMM方法がBMW方法より信頼性が高いが、伝送中にn対RTS/CTS交互とn対RAK/ACK交互の必要があり、その制御パケットのオーバヘッド(RTS、CTS、RAKとACK)が非常に大きい。以下表1で物理レイヤー制御パケットのオーバヘッドとデータパケットのオーバヘッドを示している。

Figure 2009207147
FIG. 1 shows the basic process of the BMMM method. In the BMMM method, if a transmission side and n reception sides perform multicast communication, the transmission side starts transmitting data packets (DATA) after n RTS / CTS alternates in the previous period. After completing the DATA transmission, the sender transmits a RAK packet to each receiving side by polling. After receiving the RAK packet, the receiver sends an ACK response to the sender. The BMMM method is more reliable than the BMW method, but it is necessary to alternate n-to-RTS / CTS and n-to-RAK / ACK during transmission, and the overhead of the control packet (RTS, CTS, RAK and ACK) is very high large. Table 1 below shows the overhead of the physical layer control packet and the overhead of the data packet.
Figure 2009207147

表1で物理レイヤー制御パケットのオーバヘッドとデータパケットのオーバヘッドとを比較し、ここで伝送しようとするデータパケットが512バイトとする。表1からわかるように、伝送データパケットは15タイムスロットを使用しているが、RTS、CTSとACKは120タイムスロットを使用し、伝送データパケットのリソースは全体リソースの10%も届かない。   In Table 1, the overhead of the physical layer control packet is compared with the overhead of the data packet, and the data packet to be transmitted here is 512 bytes. As can be seen from Table 1, the transmission data packet uses 15 time slots, but RTS, CTS and ACK use 120 time slots, and the resources of the transmission data packet do not reach 10% of the total resources.

前の説明からわかるように、既に提出されたマルチキャスト方法はある程度フィードバック衝突問題と制御パケットオーバヘッドの問題を解決したが、依然としてその他の問題が存在する。例えば、単に適用範囲からいうと、これらのマルチキャスト伝送方法は全てIEEE 802.11a/b/gに基づいて設計されたもので、IEEE 802.11nにはうまく適用できない。WLANの発展から見ると、新興する802.11n規格は最高600 Mbpsの伝送速度を有し、次世代無線ネットワーク技術だと公認されている。WLANのスループットを高めるために、IEEE 802.11nでは一部の新しい特徴を導入し、例えば、物理レイヤーのMIMO(マルチ入力マルチ出力)、MACレイヤーのデータ集合(data aggregation)(即ち、ネットワークアクセスポイントは一回に複数のデータパケットを送信する)、576種に達するオプション速度配置等等。前に記述された幾つかのマルチキャストプロトコルは、これらの新しい特徴を考慮してないため、更に高速のマルチキャスト伝送をサポートすることができない。   As can be seen from the previous discussion, while the previously submitted multicast method has solved the feedback collision problem and the control packet overhead problem to some extent, there are still other problems. For example, simply from the scope of application, these multicast transmission methods are all designed based on IEEE 802.11a / b / g and cannot be applied well to IEEE 802.11n. From the viewpoint of WLAN development, the emerging 802.11n standard has a transmission rate of up to 600 Mbps and is recognized as a next-generation wireless network technology. In order to increase WLAN throughput, IEEE 802.11n introduces some new features such as physical layer MIMO (multi-input multi-output), MAC layer data aggregation (ie network access point). (Sends multiple data packets at one time)) Optional speed arrangement reaching 576 types, etc. Some previously described multicast protocols do not take into account these new features and therefore cannot support higher speed multicast transmissions.

信頼性の高いマルチキャスト方法で解決すべきの上述三番目の問題(どのようにマルチキャスト送信速度を調整するか)について、従来技術で既に一部の適応速度調整アルゴリズムを提出している。ユニキャストにおける自己適応速度調整と比べて、マルチキャストにおける自己適応速度調整は、以下の二つの特殊の問題を解決しなければならない。(1)どのように複数のメンバーからのフィードバックによってチャネル条件を取得するか。ユニキャストの場合、通常では、受信ノードが送信したCTSパケットの信号強さによってチャネル条件を判断する。しかし、マルチキャストの場合には、複数の受信ノードが同時にCTSパケットを送信すれば、衝突が生じる。(2)どのように多種類が異なるチャネル条件によって送信速度を調整するか。   Regarding the third problem (how to adjust the multicast transmission rate) to be solved by the reliable multicast method, some adaptive rate adjustment algorithms have already been submitted in the prior art. Compared to self-adaptive speed adjustment in unicast, self-adaptive speed adjustment in multicast has to solve the following two special problems. (1) How to acquire channel conditions by feedback from multiple members. In the case of unicast, the channel condition is usually determined based on the signal strength of the CTS packet transmitted by the receiving node. However, in the case of multicast, a collision occurs if a plurality of receiving nodes transmit CTS packets at the same time. (2) How to adjust the transmission rate according to many different channel conditions.

例えば、J.Villalo´n等が発表した「RSM: a cross‐layer auto rate selection multicast mechanism for multi‐rate wireless LANs」の文章(IEEE Commun., 2007を参照、以下比較文献1と呼ぶ)ではARSM(自動速度選択マルチキャスト)アルゴリズムを提案している。当該方法は、各ノードがCTSパケットを送信する前に、ある時間をバックする。このバック時間はノード自分のチャネル条件によって決められる。チャネル条件がよいと、対応するノードバック時間は長く、チャネル条件が劣れると、対応するノードのバック時間が短い。このように、チャネル条件の最も劣れるノードが優先的にチャネルを使用する。APは第一個目にフィードバックされたCTSを受信すると、このCTSの信号強さによって送信速度を調整する。   For example, J. et al. A text of “RSM: a cross-layer autorate multi-function multi-rate wireless LANs” published by Villalo'n et al. (See IEEE Commun., 2007, referred to as reference SM in the following) Multicast) algorithm is proposed. The method backs a certain time before each node sends a CTS packet. This back time is determined by the node's own channel conditions. When the channel condition is good, the corresponding node back time is long, and when the channel condition is poor, the back time of the corresponding node is short. In this way, the node with the lowest channel condition preferentially uses the channel. When the AP receives the first CTS fed back, the AP adjusts the transmission speed according to the signal strength of the CTS.

Miao Zhao等の提出した「Contention‐Based Prioritized Opportunistic Medium Access Control in Wireless LANs」の文章(IEEE ICC, 2006参照、以下比較文献2と呼ぶ)で一種のCTS衝突検出方法を提案している。当該方法は、全ての受信ノードが同時にCTSパケットを送信すると定義されているが、各ノードが送信するCTSパケットの長さは異なる。チャネル条件がよければ、送信するCTSパケットの長さは長くしてもよく、チャネル条件が悪ければ、CTSパケットの長さは短くしてもよい。こうすると、APで複数のCTSパケットの衝突が生じるが、衝突した後、最も長いCTSパケットは依然としてAPによって検出される。当該方法によって、APはチャネル条件の最もよいノードが送信したCTSパケットを検出できることが理解できる。その後、APはこのCTSの長さによって送信速度を調整する。   In the text of “Contention-Based Prioritized Opportunistic Medium Access Control in Wireless LANs” submitted by Miao Zhao et al. (See IEEE ICC, 2006, hereinafter referred to as Comparative Document 2), a kind of CTS detection is performed. This method is defined such that all receiving nodes transmit CTS packets at the same time, but the lengths of CTS packets transmitted by each node are different. If the channel condition is good, the length of the CTS packet to be transmitted may be increased, and if the channel condition is bad, the length of the CTS packet may be shortened. This causes a collision of multiple CTS packets at the AP, but after the collision, the longest CTS packet is still detected by the AP. By this method, it can be understood that the AP can detect the CTS packet transmitted by the node having the best channel condition. Thereafter, the AP adjusts the transmission rate according to the length of the CTS.

又、Anas Basalamah等の発表した「Rate Adaptive Reliable Multicast MAC Protocol for WLANs」の文章(IEEE VTC, 2006参照、以下比較文献3と呼ぶ)では、優先度に基づく競争方法を提案している。当該方法では一種のブラック衝突(Black Burst:BB)パケットを導入している。全ての受信ノードがCTSパケットを送信する前に、先ずBBパケットを送信してチャネルを占用する。チャネル条件がよければ、BBパケットの長さが長くしてもよく、チャネル条件が悪ければBBパケットの長さが短くしてもよい。受信ノードがBBパケットを送信した後、チャネルセンシングが始まる。BBが同時に送信されたため、BBパケット間は衝突が発生する。しかし、衝突した後、APは依然として最も長いBBパケットをセンシングすることができる。このように、チャネル条件の最もよい受信ノードは最も長いBBパケットを通じてチャネルを占用し、成功にCTSパケットを送信する。APはCTSパケットを受信した後、信号強さによって送信速度を調整する。   Also, in the sentence of “Rate Adaptive Reliable Multicast MAC Protocol for WLANs” published by Anas Basalamah et al. (See IEEE VTC, 2006, hereinafter referred to as Comparative Document 3), a competition method based on priority is proposed. This method introduces a kind of Black Burst (BB) packet. Before all receiving nodes transmit CTS packets, they first transmit BB packets to occupy the channel. If the channel condition is good, the length of the BB packet may be increased, and if the channel condition is bad, the length of the BB packet may be shortened. After the receiving node transmits the BB packet, channel sensing starts. Since BBs are transmitted at the same time, collision occurs between BB packets. However, after a collision, the AP can still sense the longest BB packet. Thus, the receiving node with the best channel condition occupies the channel through the longest BB packet and successfully transmits the CTS packet. After receiving the CTS packet, the AP adjusts the transmission rate according to the signal strength.

上述の三つの方法について、ACM(適応符号化変調)の配置が比較的に少ない時にはよく動ける。例えば、Miao Zhao等が提出した方法で、CTSの長さの変化には4種類の値が規定され、それぞれIEEE 802.11bの四種類のACM配置に対応する。しかし、規格でサポートするACM配置が多い時に、この方法は動けなくなる。例えばIEEE 802.11nで、多くて576種の速度配置をサポートできるため、それに対応して、CTSの長さの変化を576種類に定義すると非常に大きい資源の浪費を持ってくる。これと類似的に、その他の二種類アルゴリズムもこの問題が存在する。   The above three methods work well when the number of ACM (Adaptive Coded Modulation) arrangements is relatively small. For example, in the method submitted by Miao Zhao et al., Four types of values are defined for the change in the length of the CTS, and each corresponds to four types of ACM arrangements of IEEE 802.11b. However, this method cannot work when there are many ACM arrangements supported by the standard. For example, IEEE 802.11n can support at most 576 speed arrangements, and correspondingly, if 576 kinds of CTS length changes are defined, a very large amount of resources are wasted. Analogously, the other two types of algorithms have this problem.

以上に鑑みて、本発明は信頼性の高いMACレイヤーのマルチキャスト伝送方法が必要で、当該方法はACM配置に適用することができる。本出願の同一出願人が2007年11月19日に提出した中国特許出願No.200710186021.7では本発明の一部の具体的な方法を提出しており、ここで当該出願を参考として導入する。   In view of the above, the present invention requires a highly reliable MAC layer multicast transmission method, which can be applied to ACM placement. Chinese patent application No. 10 filed on November 19, 2007 by the same applicant of this application. 200710186021.7 submits some specific methods of the present invention, which are hereby incorporated by reference.

本発明は無線ネットワークのMACレイヤーでマルチキャスト伝送を行う方法を提供し、当該方法は受信グループメンバーをグルーピングし、各サブグループの代表ノードだけがMCTSパケットを送信側にフィードバックし、ACK情報をMCTSパケットに搭載して、マルチキャストプロトコルの効率を高め、制御パケットのオーバヘッドを減少し、複数MRTSの衝突を避け、かつ複数の受信ノードが送信ノードにMCTSをフィードバックする遅延を低減することができる。   The present invention provides a method for performing multicast transmission in a MAC layer of a wireless network, in which the receiving group members are grouped, only the representative node of each subgroup feeds back an MCTS packet to the transmitting side, and ACK information is sent to the MCTS packet. It is possible to improve the efficiency of the multicast protocol, reduce the overhead of the control packet, avoid the collision of multiple MRTS, and reduce the delay of multiple receiving nodes feeding back the MCTS to the transmitting node.

本発明は、マルチキャストグループメンバーに対してグルーピングする方法をさらに提供し、無線ネットワークで行われるマルチキャスト伝送プロセスで、各マルチキャストメンバーともにフィードバック情報を送信することなく、各サブグループ中に一つのノードだけが情報をフィードバックすることによって、複数のノードが送信ノードにCTSをフィードバックする遅延を低減した。   The present invention further provides a method of grouping for multicast group members, and in a multicast transmission process performed in a wireless network, only one node in each subgroup is sent without sending feedback information to each multicast member. By feeding back the information, the delay of multiple nodes feeding back the CTS to the transmitting node was reduced.

無線ネットワークにおけるメディアアクセス制御(MAC)レイヤーで、マルチキャスト伝送を行う方法であって、送信側が、マルチキャストグループメンバーのチャネル条件によって、マルチキャストグループメンバーをサブグループに分け、各サブグループの代表ノードを指示するステップと、送信側が、マルチキャストグループへ送信しようとするデータパケットがあるかを示すマルチキャスト送信要求パケットをマルチキャストグループメンバーにマルチキャストし、各サブグループ代表ノードからのマルチキャスト受信準備完了パケットを待つステップと、送信側が、各サブグループの代表ノードからのマルチキャスト受信準備完了パケットを受信した後、マルチキャストグループメンバーに少なくとも一つのデータパケットをマルチキャストし、現時点に送信したデータパケットの番号を記録するステップと、各サブグループにおける代表ノードがマルチキャストされた少なくとも一つのデータパケットを受信した後、各自のマルチキャスト受信準備完了パケットのビットマップフィールドに今回送信されたデータパケットを成功に受信したかを示す値を記録し、確認応答パケット(ACK)を送信しなく、予定時間周期後送信側にマルチキャスト受信準備完了パケットを送信するステップと、送信側が、各代表ノードからのマルチキャスト受信準備完了パケットのビットマップフィールドに記録された値によって、データパケットロスがあったかを判断し、データパケットロスがあった場合、次回データパケットを送信する時にロスしたデータパケットを、送信しようとする新しいデータパケットとともにマルチキャストするステップとを含む。   A method of performing multicast transmission at a media access control (MAC) layer in a wireless network, in which a transmission side divides multicast group members into subgroups according to channel conditions of the multicast group members and designates a representative node of each subgroup. And a step in which the transmission side multicasts a multicast transmission request packet indicating whether there is a data packet to be transmitted to the multicast group to a multicast group member and waits for a multicast reception preparation completion packet from each subgroup representative node; After receiving the multicast reception preparation completion packet from the representative node of each subgroup, the side maps at least one data packet to the multicast group member. And the number of data packets transmitted at the present time are recorded, and the representative node in each subgroup receives at least one data packet that has been multicasted. Recording a value indicating whether the transmitted data packet has been successfully received, not transmitting an acknowledgment packet (ACK), and transmitting a multicast reception preparation completion packet to the transmission side after a scheduled time period; Based on the value recorded in the bitmap field of the multicast reception ready packet from each representative node, it is determined whether there is a data packet loss. If there is a data packet loss, the lost data packet is sent when the next data packet is transmitted. , Send And a step of multicasting with the new data packet to.

本発明は信頼性の高いMACレイヤーマルチキャスト伝送方法を提供している。当該方法では拡張可能な暗黙型確認(EIA)方法を採用している。当該方法を利用して、MCTSパケットにおいて、確認情報を搭載する方法を通じて、ACKパケットの送信を無くした。又、ACKパケット送信のキャンセルによって、ACK/NACKパケットロスと衝突の確率を避け、一方、MCTSにて最近成功に受信したかを指示するデータパケットの番号を搭載することによって、其の他のプロトコルに存在する必要のない再送問題を解決した。   The present invention provides a reliable MAC layer multicast transmission method. The method employs an extensible implicit type confirmation (EIA) method. By using this method, transmission of ACK packets is eliminated through a method of loading confirmation information in MCTS packets. In addition, by canceling ACK packet transmission, avoiding the probability of ACK / NACK packet loss and collision, while the other protocol is installed by mounting the number of data packet indicating whether it was recently received successfully by MCTS Resolved a resend problem that doesn't need to exist.

本発明によれば、マルチキャストグループメンバーをサブグループ(sub‐group)に分けて、各サブグループの一つの代表ノードが送信側にフィードバック情報を送信し、各マルチキャストグループメンバーがそれぞれ送信側にフィードバック情報を送信する必要がない。そのため、本発明の方法は複数の受信ノードが送信者にMCTSをフィードバックする遅延を低減することができる。   According to the present invention, multicast group members are divided into sub-groups, one representative node of each sub-group transmits feedback information to the transmission side, and each multicast group member returns feedback information to the transmission side. No need to send. Thus, the method of the present invention can reduce the delay of multiple receiving nodes feeding back the MCTS to the sender.

また、本発明は802.11nのMACレイヤーにおける、例えば、データパケット集合(data aggregation)、即ち送信側が一回に受信グループメンバーに複数のデータパケットを送信する等の新特性と複数の送信速度配置を考慮して、マルチキャスト伝送に適応するデータ集合と適応速度調整アルゴリズムを提出した。   In addition, the present invention provides a new characteristic and a plurality of transmission rate arrangements in the 802.11n MAC layer such as, for example, data aggregation, that is, a transmission side transmits a plurality of data packets to a receiving group member at a time. In view of this, a data set and adaptive rate adjustment algorithm adapted to multicast transmission are presented.

従来技術BMMM方法の基本動作プロセスを示す図である。FIG. 3 shows a basic operation process of a prior art BMMM method. 従来技術中のRTSフレームフォーマットを示す図である。It is a figure which shows the RTS frame format in a prior art. 本発明の実施例によってマルチキャスト伝送を行うMRTSのフレームフォーマットを示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an MRTS frame format for performing multicast transmission according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例によってマルチキャスト伝送中のMRTSのフレームフォーマットを示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an MRTS frame format during multicast transmission according to an embodiment of the present invention. 図4で示すMCTSフレームフォーマット中のビットマップ(Bitmap)の一実例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a bitmap (Bitmap) in the MCTS frame format illustrated in FIG. 4. マルチキャストデータパケットのフレームフォーマットを示す図である。It is a figure which shows the frame format of a multicast data packet. WLANにおいてマルチキャストを実行する一実例を示す図である。It is a figure which shows an example which performs a multicast in WLAN. インターネットグループマネジメントプロトコルパケットを利用してチャネル情報を取得するフローチャートである。It is a flowchart which acquires channel information using an Internet group management protocol packet. 本発明によるサブグループ中の代表ノードのフィードバックしたMCTSパケットに付けられたビットマップの一実例を示す図である。It is a figure which shows an example of the bitmap attached to the MCTS packet fed back of the representative node in the subgroup by this invention. 本発明によってAPとかかる受信サブグループの代表ノード間で行われる伝送プロセスを示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a transmission process performed between an AP and a representative node of the receiving subgroup according to the present invention. 本発明実施例によってマルチキャスト伝送方法を実行するフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart which performs the multicast transmission method by this invention Example. 従来技術に比べて本発明の方法によって得られた性能改善のグラフである。6 is a performance improvement graph obtained by the method of the present invention compared to the prior art. 従来技術に比べて本発明の方法によって得られた性能改善のグラフである。6 is a performance improvement graph obtained by the method of the present invention compared to the prior art. 従来技術に比べて本発明の方法によって得られた性能改善のグラフである。6 is a performance improvement graph obtained by the method of the present invention compared to the prior art.

以下図面を参照して、本発明の実施例について詳細に説明し、説明の中で、本発明に対して必要のない詳細と機能を省略して、本発明の理解を混乱させることを防止している。   Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings, and in the description, details and functions that are not necessary for the present invention are omitted to prevent the understanding of the present invention from being confused. ing.

図2で従来技術におけるRTSのフレームフォーマットを示す図である。図2で示すように、802.11で定義する従来技術のRTSフレームには、フレーム制御(frame control)領域、持続時間(duration)領域、DA(宛先アドレス)領域、TA(送信側アドレス)領域、とCRC(巡回冗長検査)が含まれる。その中に、フレーム制御領域はフレームタイプの指定に使用され、持続時間領域はチャネル予約に使用され、CRC領域は受信されたフレームが正しいかどうかを判断するのに使用される。   FIG. 2 is a diagram showing a frame format of RTS in the prior art in FIG. As shown in FIG. 2, a conventional RTS frame defined in 802.11 includes a frame control area, a duration area, a DA (destination address) area, and a TA (transmission side address) area. , And CRC (cyclic redundancy check). Among them, the frame control region is used to specify the frame type, the duration region is used for channel reservation, and the CRC region is used to determine whether the received frame is correct.

図3では本発明の実施例によってMACレイヤーでマルチキャスト伝送を行うMRTSのフレームフォーマットを示している。図3で示すように、本実施例によるMRTSのフレームフォーマットと図2で示す従来技術のRTSフレームフォーマットの唯一の区別は、宛先アドレスを指示するDA領域を受信グループアドレスを示すRA領域に変更したことである。このような変更はフレームの構成フォーマットを変える必要がない。明示すべきことは,このグループアドレスはIPマルチキャストアドレスから転換されたのである。当該分野では、IPアドレスが32ビットで、MACアドレスは48ビットであることが知られている。IPグループアドレスは、全てD類IPアドレスで、その高位の4ビットは全て1110であり、残りの28ビットはMACレイヤーのマルチキャストアドレスのマッピングに使用すればいい。実例として、28ビットを10進数と見なして、それを16進数に転換し、結果は必要のMACアドレスである。   FIG. 3 shows an MRTS frame format for multicast transmission in the MAC layer according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the only distinction between the MRTS frame format according to the present embodiment and the prior art RTS frame format shown in FIG. 2 is that the DA area indicating the destination address is changed to the RA area indicating the reception group address. That is. Such changes do not require changing the frame format. What should be specified is that this group address has been converted from an IP multicast address. In this field, it is known that the IP address is 32 bits and the MAC address is 48 bits. The IP group addresses are all D-type IP addresses, the high-order 4 bits are all 1110, and the remaining 28 bits may be used for mapping the multicast address of the MAC layer. As an illustration, consider 28 bits as a decimal number and convert it to a hexadecimal number, and the result is the required MAC address.

図4では本発明実施例によるマルチキャスト伝送におけるMCTSのフレームフォーマットを示している。図4で示すように、MCTSフレームには、フレーム制御(frame control)領域、持続時間(duration)領域、GA(グループアドレス)領域、TA(送信側アドレス)領域、ビットマップ(Bitmap)フィールドとCRC(巡回冗長検査)が含まれる。その内GA(グループアドレス:Group Address)はIPマルチキャストアドレスから転換されたのであり、それと図3におけるRA領域の生成方法は同じである。Bitmapフィールドを追加したのはIEEE 802.11nにおけるデータ集合の特徴を考慮したためである。即ち、ノードがチャネルを一回占用すると、複数のデータパケットを送信することができる。Bitmapが8ビット(bit)を占用する。あるデータパケットの受信に誤りが発生した時に、Bitmapフィールドにおける該当するビットを0に設定し、逆に、データパケットが正しく受信されたら、Bitmapフィールドにおける該当するビットを1に設定する。上述実施例において、APは一回に多くて8個のデータパケットしか送信できない。しかし、本発明はこれに限られなく、異なるビットを設定することで8個より多く或いは少ないデータパケットを送信することが出来る。   FIG. 4 shows an MCTS frame format in multicast transmission according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the MCTS frame includes a frame control area, a duration area, a GA (group address) area, a TA (transmission side address) area, a bitmap (Bitmap) field, and a CRC. (Cyclic redundancy check) is included. Among them, GA (group address) is converted from the IP multicast address, and the method of generating the RA area in FIG. 3 is the same. The Bitmap field is added because the characteristics of the data set in IEEE 802.11n are taken into consideration. That is, when a node occupies a channel once, a plurality of data packets can be transmitted. Bitmap occupies 8 bits. When an error occurs in reception of a data packet, the corresponding bit in the Bitmap field is set to 0. Conversely, when the data packet is correctly received, the corresponding bit in the Bitmap field is set to 1. In the above embodiment, the AP can only transmit at most 8 data packets at a time. However, the present invention is not limited to this, and more or fewer data packets can be transmitted by setting different bits.

図5ではビットマップ(Bitmap)フィールドの一実例を示している。例えば、仮に、ネットワークAPが一回に5つのデータパケットData(1)、Data(2)、Data(3)、Data(4)とData(5)を送信したとする。データパケットData(2)とData(4)を受信する時に誤りが発生したら、図5で示すように、Bitmapの第二ビットと第四ビットを「0」に設定し、その他のビットを「1」に設定したMCTSをAPにフィードバックする。APが受信ノードのフィードバックしたMCTSを受信した後、そのなかのBitmapフィールドの各ビット値を検出することで、その前に送信したデータパケットの正確性情況を判断することができる。   FIG. 5 shows an example of a bitmap (Bitmap) field. For example, it is assumed that the network AP transmits five data packets Data (1), Data (2), Data (3), Data (4), and Data (5) at a time. If an error occurs when data packets Data (2) and Data (4) are received, the second bit and the fourth bit of Bitmap are set to “0” and the other bits are set to “1” as shown in FIG. Is fed back to the AP. After the AP receives the MCTS fed back by the receiving node, it can determine the accuracy status of the previously transmitted data packet by detecting each bit value in the Bitmap field.

図6では本発明によるマルチキャストデータパケットのフレームフォーマットを説明している。図6で深い色で示す区域に規格で定義している元の1つのAddress 4(6ビット)を三つのStation ID(それぞれ2ビット)に変更した以外に、その他の図6で示すデータパケットのフォーマットはIEEE 802.11で定義したのと同様である。Station IDはノードとAPの初期ネゴシエーションプロセスでAPによって割り当てられたのであり、このプロセスの詳細はIEEE 802.11規格で見れる。つまり、一つのノードとネットワークAPが初期ネゴシエーションプロセスを完成すると、当該ノードは一つの2ビットのStation IDを割り当てられる。IEEE 802.11において、Address 4このフィールドはあまり利用されていない。データがAPからAP送信される時のみに、Address 4フィールドを使用する。そのため、本発明によると、このアイドルのフィールドを利用して、各サブグループの代表ノード(sub‐group leader)のStation IDを通知する。図6では、Station ID 1、Station ID 2、及びStation ID三つのフィールドを示している。   FIG. 6 illustrates the frame format of a multicast data packet according to the present invention. In addition to changing the original Address 4 (6 bits) defined in the standard in the area indicated by the deep color in FIG. 6 to three Station IDs (2 bits each), other data packets shown in FIG. The format is the same as defined in IEEE 802.11. The Station ID was assigned by the AP during the initial negotiation process between the node and the AP, and details of this process can be found in the IEEE 802.11 standard. That is, when one node and the network AP complete the initial negotiation process, the node is assigned one 2-bit Station ID. In IEEE 802.11, Address 4 This field is rarely used. The Address 4 field is used only when data is transmitted from the AP to the AP. Therefore, according to the present invention, the station ID of the representative node (sub-group leader) of each subgroup is notified using this idle field. FIG. 6 shows three fields of Station ID 1, Station ID 2, and Station ID.

図7はWLANでマルチキャストを行う一つの実例を示している。図7に示すように、セル1中のソースノードは、セル2中のマルチキャストグループにデータを送信する。ソースノードの生成したマルチキャストデータパケットは、セル1中のアクセスポイントAP1とセル2中のアクセスポイントAP2を介して、最後にセル2中のマルチキャストグループGに送信される。   FIG. 7 shows an example of performing multicast in WLAN. As shown in FIG. 7, the source node in cell 1 transmits data to the multicast group in cell 2. The multicast data packet generated by the source node is finally transmitted to the multicast group G in the cell 2 via the access point AP1 in the cell 1 and the access point AP2 in the cell 2.

ここで、セル2中のアクセスポイントAP2は、本発明のマルチキャスト方法を利用して受信グループに伝送を行う。説明し易いために、以下表2には、説明中に使用する一部の数値の意味を羅列している。

Figure 2009207147
Here, the access point AP2 in the cell 2 performs transmission to the receiving group using the multicast method of the present invention. For ease of explanation, Table 2 below lists the meanings of some of the numerical values used in the explanation.
Figure 2009207147

セル2中のネットワークAP2のMACレイヤーが上位からのマルチキャストパケットを受信した場合、AP2は先ずIPレイヤーのマルチキャストアドレスをMACレイヤーのアドレスに翻訳する。その後、MRTS/MCTSハンドシェーク仕組みを起動してチャネルを保留する。MRTSを送信する前に、AP2は、先ず自分の出力キューにマルチキャストグループGへ送信すべきのデータパケットがあるかどうかを判断する。あれば、AP2はMRTSパケットにおけるフレーム制御領域のsubtype値を0000(当該値はIEEE 802.11で保留されている)に設定し、マルチキャストグループGに送信すべきデータパケットが有ることを示す。逆に、マルチキャストグループGに送信すべきデータパケットがない場合、AP2はMRTSパケットにおけるフレーム制御領域のsubtype値を0001(この値はIEEE 802.11で保留されている)に設定し、マルチキャストグループGに送信すべきデータパケットがないことを示す。衝突回避プロセスを通じて、チャネルがアイドルの時に、AP2はMRTSのマルチキャストを始める。   When the MAC layer of the network AP2 in the cell 2 receives a multicast packet from the upper layer, the AP2 first translates the IP layer multicast address into the MAC layer address. Thereafter, the MRTS / MCTS handshake mechanism is activated to hold the channel. Before sending the MRTS, AP2 first determines whether there are any data packets in its output queue to be sent to the multicast group G. If there is, AP2 sets the subtype value of the frame control area in the MRTS packet to 0000 (the value is reserved in IEEE 802.11), indicating that there is a data packet to be transmitted to multicast group G. Conversely, when there is no data packet to be transmitted to the multicast group G, the AP 2 sets the subtype value of the frame control area in the MRTS packet to 0001 (this value is reserved in IEEE 802.11), and the multicast group G Indicates that there is no data packet to be transmitted. Through the collision avoidance process, AP2 starts multicasting MRTS when the channel is idle.

AP2からのMRTSパケットを受信した後、各グループメンバーはMRTS中のSubtype値を記録し、受信したMRTSパケットに対して応答し、APにMCTSパケットをフィードバックする。複数のグループGに複数のメンバーがあるため、各メンバーが、全てAP2が送信したMRTSパケットに対して応答し、MCTSパケットをフィードバックすると、AP2は複数の衝突したMCTSパケットを受信する。これらのパケットの衝突を避け、同時に制御パケットのオーバヘッドと遅延を減少するために、本発明の実施例によって、一つの大きいマルチキャストグループを若干のサブグループ(sub‐group)に分ける。大きいマルチキャストグループをグルーピングした後は、各ノードがAP2にMCTSパケットをフィードバックする必要なく、各サブグループのグループメンバー中の一つの代表(leader)が順番にAP2へMCTSパケットをフィードバックすればよい。   After receiving the MRTS packet from AP2, each group member records the Subtype value in the MRTS, responds to the received MRTS packet, and feeds back the MCTS packet to the AP. Since there are a plurality of members in the plurality of groups G, when each member responds to the MRTS packet transmitted by AP2 and feeds back the MCTS packet, AP2 receives the plurality of collided MCTS packets. In order to avoid these packet collisions and at the same time reduce the overhead and delay of the control packet, according to an embodiment of the present invention, one large multicast group is divided into several sub-groups. After grouping a large multicast group, it is not necessary for each node to feed back MCTS packets to AP2, and one leader among group members of each subgroup may feed back MCTS packets to AP2 in order.

以下、どのように大きいマルチキャストグループについてグルーピングを行うか、どのようにグルーピングしたサブグループ中の代表ノードを選択するか、及びどのように各ノードにどのノードが代表ノードであるかを通知するかについて説明する。   Hereafter, how to perform grouping for a large multicast group, how to select a representative node in the grouped subgroup, and how to notify each node which node is the representative node explain.

マルチグループのグループメンバーについてグルーピングする目的は、チャネル条件の接近するノードを一つのサブグループに分けることである。グループ内の一つのメンバーが成功にデータパケットを受信すれば、同じサブグループのその他のメンバーも成功にデータパケットを受信したと見なしてよい。このような前提で、サブグループの全てのノードがAP2にMCTS情報をフィードバックする必要はない。チャネル条件の接近するノードを一つのサブグループに分けるためには、AP2と複数の受信ノード間のチャネル条件を知っておく必要がある。本実施例によって、実例として、インターネットグループマネジメントプロトコル(IGMP:Internet Group Management Protocol)パケットを採用してチャネル条件を取得する。IGMPは一つのグループマネジメントプロトコルであり、インターネットでマルチキャストをサポートしようとすると、先ずIGMPプロトコルをサポートする必要がある。   The purpose of grouping multi-group group members is to divide nodes with close channel conditions into one subgroup. If one member in the group successfully receives a data packet, the other members of the same subgroup may be considered successfully received the data packet. Based on this assumption, it is not necessary for all nodes in the subgroup to feed back MCTS information to AP2. In order to divide nodes with close channel conditions into one subgroup, it is necessary to know channel conditions between AP2 and a plurality of receiving nodes. According to the present embodiment, as an example, an Internet Group Management Protocol (IGMP) packet is adopted to acquire a channel condition. IGMP is a group management protocol. When multicast is to be supported on the Internet, it is necessary to first support the IGMP protocol.

図8はインターネットグループマネジメントプロトコルパケットを利用してチャネル情報を取得するフローチャートを示している。図8で示すように、ノードがマルチキャストグループに加入しようとする場合、先ず、ステップS801で、ネットワーク中のノードは、自分の接続するルータにマルチキャストグループ加入情報(IGMP host Membership report:IGMPホストメンバー報告)を送信してAP或いはルータに登録を行う。ノードが成功にマルチキャストグループに加入した後、ステップS802で、ルータは1秒ごとに加入したノードにクエリ(IGMP host Membership query:IGMPホストメンバークエリ)情報を送信して、加入したノードがグループ内にあるかを確認する。クエリ情報を受信した後、ステップS803で、ノードはAP或いはルータに応答情報(IGMP host Membership response:IGMPホストメンバー応答)を送信する必要がある。最後に、ステップS804で、加入したノードがマルチキャストグループを離れることを希望する場合、AP或いはルータに離れ情報(Leave message)を送信する。   FIG. 8 shows a flowchart for acquiring channel information using an Internet group management protocol packet. As shown in FIG. 8, when a node intends to join a multicast group, first, in step S801, the node in the network sends multicast group join information (IGMP host Membership report: IGMP host member report) to a router to which the node is connected. ) To register with the AP or router. After the node successfully joins the multicast group, in step S802, the router sends query (IGMP host Membership Query) information to the node that joined every second, so that the joined node enters the group. Check if it exists. After receiving the query information, in step S803, the node needs to transmit response information (IGMP host Membership response) to the AP or router. Finally, in step S804, if the joined node wishes to leave the multicast group, it sends away information (Leave message) to the AP or router.

上述プロセスを通じてわかるように、ノードが初期にマルチキャストグループに加入する時及びその後の一秒ごとに、ノードはAP或いはルータにIGMP情報を送信する。APを通じてIGMP情報を観測することによって、APが各グループメンバーからIGMPパケットを受信した後、APは各グループメンバーからの受信信号強さ(RSS)を測定することができる。その後、APは受信したノードのRSS値によって、これらのノードについてグルーピングする。マルチキャストデータパケットフォーマットの制限のため、現在サポートできるサブグループの数は3である。注意すべきことは、本発明がサポートするサブグループの数は3に限られなく、本発明の考え方によって、マルチキャストデータパケットのフォーマットを変えることで、更に多いサブグループの数をサポートすることができる。ネットワークにアクセスする各グループメンバーについてグルーピングした後、各サブグループから一つのノードを代表として選択する。実例として、ポーリング方式を採用して各サブグループの代表を選択することができる。即ち、各サブグループのグループメンバーが順番に本サブグループの代表ノードとし、このように各ノードは全て代表ノードになる機会がある。注意すべきことは、本発明はこれに限られなく、その他の方法を採用して各サブグループの代表ノードを選択してもよく、例えば、かかるサブグループ中の信号強さの最も弱いノードを代表とし、APが当該サブグループの代表のフィードバックしたMCTS情報を受信した後、当該サブグループの各ノードがかかるデータパケットを成功に受信することを確保することができる。   As can be seen through the above process, when a node initially joins a multicast group and every second thereafter, the node sends IGMP information to the AP or router. By observing IGMP information through the AP, after the AP receives an IGMP packet from each group member, the AP can measure the received signal strength (RSS) from each group member. Thereafter, the AP groups these nodes according to the RSS values of the received nodes. Due to limitations of the multicast data packet format, the number of subgroups that can currently be supported is three. It should be noted that the number of subgroups supported by the present invention is not limited to three, and a larger number of subgroups can be supported by changing the format of the multicast data packet according to the concept of the present invention. . After grouping each group member accessing the network, one node is selected from each subgroup as a representative. As an example, a representative of each subgroup can be selected using a polling scheme. That is, the group members of each subgroup are made representative nodes of this subgroup in order, and thus each node has an opportunity to become a representative node. It should be noted that the present invention is not limited to this, and other methods may be adopted to select the representative node of each subgroup. For example, the node having the weakest signal strength in the subgroup is selected. As a representative, after the AP receives the MCTS information fed back from the representative of the subgroup, it can be ensured that each node of the subgroup successfully receives the data packet.

各サブグループの代表ノードを選択した後、サブグループ中のグループメンバーにあるノードが本サブグループの代表に選択されたことを通知する必要がある。前記のマルチキャストデータパケットフォーマットに対する説明からわかるように、マルチキャストデータパケット(Multicast Data)には3つのStation IDフィールドがある。APは各サブグループの代表ノードのID情報をそれぞれこの三つのフィールドに入れることが出来る。マルチキャストメンバーがデータパケットを受信した場合、先ず、データパケットに携帯されたStation IDフィールドが自分のIDと同じであるかどうかをチェックする。同じであれば、当該マルチキャストメンバーは自分が所属するサブグループの代表として選択されたことがわかる。それで、当該ノードはMCTSパケットをAPにフィードバックする必要がある。代表ノードが順番にMCTS情報をAPに送信し、MCTSパケット間の衝突を避けるためには、各代表ノードのMCTSパケットをフィードバックする優先度と、そのIDのマルチキャストデータパケット中の位置とを関連付けて設定すればよい。例えば、ある代表ノードのIDがStation IDフィールド中の第2位に入れられたら、当該ノードがMRTSパケットを受信した後、早速CTSパケットをフィードバックしてはいけなく、TMCTSを待ってからMCTSパケットを送信することを意味する。つまり、APは、データパケットのノードIDフィールドに、各サブグループの代表ノードのノードIDの位置をいれて、前記代表ノードの優先度を指示する。マルチキャストメンバーが、チェックによって、DATAパケット中の3つのStation IDともに自分のIDと異なると、当該ノードは沈黙し、何のフィードバック情報も送信しない。   After selecting the representative node of each subgroup, it is necessary to notify the representative of this subgroup that a node among the group members in the subgroup has been selected. As can be seen from the above description of the multicast data packet format, there are three Station ID fields in the multicast data packet (Multicast Data). The AP can enter the ID information of the representative node of each subgroup in these three fields. When a multicast member receives a data packet, it first checks whether the Station ID field carried in the data packet is the same as its own ID. If they are the same, it can be seen that the multicast member has been selected as the representative of the subgroup to which he belongs. Therefore, the node needs to feed back the MCTS packet to the AP. In order for the representative node to sequentially transmit MCTS information to the AP and avoid collision between MCTS packets, the priority of feeding back the MCTS packet of each representative node is associated with the position in the multicast data packet of that ID. You only have to set it. For example, if the ID of a representative node is placed in the second place in the Station ID field, after the node receives the MRTS packet, it must not feed back the CTS packet immediately, wait for TMCTS, and then send the MCTS packet. Means to send. That is, the AP enters the position of the node ID of the representative node of each subgroup in the node ID field of the data packet, and indicates the priority of the representative node. If the multicast member is checked and the three Station IDs in the DATA packet differ from their own IDs, the node is silent and does not send any feedback information.

AP2は全てのサブグループの代表ノードのフィードバックしたMCTSパケットを成功に受信した後、マルチキャストデータの送信を始める。その後、全てのマルチキャストグループメンバーは、マルチキャストデータを受信する。マルチキャストグループメンバーは、MRTSパケット中のフレーム制御領域中に、その前に記録したsubtype値によって、ACKを応答する必要があるかどうかを決定する。Subtype値が0001であり、APに送信しようとするマルチキャストグループのデータがないことを指示する時だけに、グループメンバーはAPにACKを応答する。逆に、subtype値が0000であって、APにまだマルチキャストグループに送信するデータがあることを示すれば、このような情況では、グループメンバーはAPにACKを応答しなくて、当該データパケットが成功に受信されたかどうかだけを記録すればよい。   AP2 starts to transmit multicast data after successfully receiving the feedback MCTS packets of the representative nodes of all subgroups. Thereafter, all multicast group members receive the multicast data. The multicast group member determines whether it is necessary to respond with an ACK according to the subtype value previously recorded in the frame control area in the MRTS packet. Only when the Subtype value is 0001 and indicates that there is no data of the multicast group to be transmitted to the AP, the group member responds with an ACK to the AP. Conversely, if the subtype value is 0000 and indicates that the AP still has data to send to the multicast group, in such a situation, the group member does not respond to the AP with an ACK, and the data packet It only needs to record whether it was successfully received.

仮に、AP2にマルチキャストグループGに送信すべきデータパケットが複数であるとする。この場合、APはMRTSパケットにおけるsubtypeフィールドを0000に設定する。受信グループメンバーは当該設定を検出したら、ACKを応答する必要がないことがわかる。   Suppose that there are a plurality of data packets to be transmitted to the multicast group G to the AP 2. In this case, the AP sets the subtype field in the MRTS packet to 0000. When the receiving group member detects the setting, it is understood that it is not necessary to respond with an ACK.

一つのセッションプロセス(MRTS/MCTS/DATA)後、AP2は送信したデータパケットが全てのノードに成功に受信されたかどうかがわからない。続いて、AP2は、チャネルを保留するように、次のデータパケットのMRTSハンドシェークプロセスを起動する。このMRTSパケットを受信した後、サブグループの代表ノードは、その前に記録したAPの一回に送信した複数のデータパケットの受信情況を、APにフィードバックするMCTSパケットのBitmapフィールド(Bitmapフィールドに対する詳細な説明は図5に示すBitmap設定実例を参考)に追加する。その後、サブグループ代表ノードはMCTSパケットをAP2に送信する。AP2は全てのサブグループ代表ノードの送信したMCTSパケットを受信した後、MCTSパケットに付けられたBitmapフィールド中の各ビット値に対して「ビット論理積」演算を行って、一つの確認標識confirm_flag値を取得する。APは取得したconfirm_flag値によって、どのように成功に受信できなかったデータパケットを再送するかを判断する。   After one session process (MRTS / MCTS / DATA), AP2 does not know whether the transmitted data packet has been successfully received by all nodes. Subsequently, AP2 activates the MRTS handshake process for the next data packet to suspend the channel. After receiving this MRTS packet, the representative node of the subgroup returns the reception status of a plurality of data packets transmitted at one time of the AP recorded before that to the AP in the Bitmap field (details about the Bitmap field) of the MCTS packet. This description is added to the Bitmap setting example shown in FIG. Thereafter, the subgroup representative node transmits an MCTS packet to AP2. AP2 receives the MCTS packet transmitted from all the subgroup representative nodes, and then performs a “bit AND” operation on each bit value in the Bitmap field attached to the MCTS packet to obtain one confirmation indicator confirm_flag value. To get. Based on the obtained confirm_flag value, the AP determines how to retransmit the data packet that could not be successfully received.

以下、図9の説明を合わせてAPが、どのようにマルチキャストグループメンバーが成功に受信できなかったデータパケットを判断するかを説明する。図9は本発明によるサブグループにおける代表ノードのフィードバックしたMCTSパケットに付けられたビットマップの一実施例を示す図である。仮に、AP2が一回にマルチキャストグループメンバーに8個のデータパケットData(1)、Data(2)、Data(3)、Data(4)、Data(5)、Data(6)、Data(7)とData(8)を送信したとする。図9に示すように、3つのサブグループの代表ノードが、AP2にフィードバックしたMCTSパケットの中に、それぞれ以下のビットマップ(Bitmap)情報が付けられている。仮に、サブグループ1の代表ノード1が、データパケットData(1)、Data(3)、Data(5)、Data(6)、Data(7)とData(8)を成功に受信し、データパケットData(2)とData(4)は成功に受信できなかったとする。この場合、代表ノード1はMCTSパケット中のビットマップフィールドの第1、3、5、6、7番目と8番目のビットを「1」に設定し、成功にデータパケットData(1)、Data(3)、Data(5)、Data(6)、Data(7)とData(8)を受信したことを示す。又、代表ノード1はMCTSパケット中のビットマップフィールドの第2番目と4番目のビットを「0」に設定し、データパケットData(2)とData(4)を成功に受信できなかったことを示す。同様に、サブグループ2の代表ノード2は、データパケットData(1)、Data(2)、Data(5)、Data(6)、Data(7)とData(8)を成功に受信し、データパケットData(3)とData(4)は成功に受信できなかった。それで、代表ノード2はMCTSパケット中のビットマップフィールドの第1、2、5、6、7番目と8番目のビットを「1」に設定し、Data(1)、Data(2)、Data(5)、Data(6)、Data(7)とData(8)を成功に受信したことを示し、また、代表ノード2はMCTSパケット中のビットマップフィールドの第3番目と4番目のビットを「0」に設定し、データパケットData(3)とData(4)を成功に受信できなかったことを示す。これと類似的に、サブグループ3の代表ノード3がデータパケットData(1)、Data(3)、Data(5)、Data(6)とData(8)を成功に受信し、データパケットData(2)、Data(4)とData(7)を成功に受信できなかった。それで、代表ノード3はMCTSパケット中のビットマップフィールドの第1、3、5、6番目と8番目のビットを「1」に設定し、データパケットData(1)、Data(3)、Data(5)、Data(6)とData(8)を成功に受信したことを示す。また、代表ノード3はMCTSパケット中のビットマップフィールドの第2、4番目と7番目のビットを「0」に設定し、データパケットData(2)、Data(4)とData(7)を成功に受信できなかったことを示す。その後、APは代表ノード1〜3のフィードバックしたMCTSパケット中のビットマップフィールドに対応するビットに対して「論理積」演算を行い、確認標識confirm_flag値を取得する。図9中のconfirm_flagに対応する値が示すように、各代表ノードのフィードバックしたビットマップフィールドに対応するビットに対して「論理積」を行うことによって、第1、5、6番目と8番目のビットは「1」であり、第2、3、4番目と7番目のビットは「0」である。それで、APはデータパケットData(2)、Data(3)、Data(4)、Data(7)の伝送に誤りが発生したことを確認し、これらのデータパケットData(2)、Data(3)、Data(4)、Data(7)を再送する。   Hereinafter, how the AP determines a data packet that has not been successfully received by a multicast group member will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram showing an embodiment of a bitmap attached to an MCTS packet fed back from a representative node in a subgroup according to the present invention. Temporarily, AP2 sends eight data packets Data (1), Data (2), Data (3), Data (4), Data (5), Data (6), Data (7) to a multicast group member at a time. And Data (8) are transmitted. As shown in FIG. 9, the following bitmap (Bitmap) information is attached to the MCTS packet fed back to AP2 by the representative nodes of the three subgroups. Assuming that the representative node 1 of the subgroup 1 successfully receives the data packet Data (1), Data (3), Data (5), Data (6), Data (7) and Data (8), and the data packet It is assumed that Data (2) and Data (4) have not been successfully received. In this case, the representative node 1 sets the first, third, fifth, sixth, seventh and eighth bits of the bitmap field in the MCTS packet to “1”, and the data packet Data (1), Data ( 3) Indicates that Data (5), Data (6), Data (7) and Data (8) have been received. In addition, the representative node 1 sets the second and fourth bits of the bitmap field in the MCTS packet to “0” and indicates that the data packets Data (2) and Data (4) have not been successfully received. Show. Similarly, the representative node 2 of the subgroup 2 has successfully received the data packet Data (1), Data (2), Data (5), Data (6), Data (7), and Data (8), and the data. Packets Data (3) and Data (4) could not be received successfully. Therefore, the representative node 2 sets the first, second, fifth, sixth, seventh and eighth bits of the bitmap field in the MCTS packet to “1”, and Data (1), Data (2), Data ( 5), Data (6), Data (7) and Data (8) are successfully received, and the representative node 2 sets the third and fourth bits of the bitmap field in the MCTS packet to “ It is set to “0” to indicate that the data packets Data (3) and Data (4) could not be received successfully. Similar to this, the representative node 3 of the subgroup 3 has successfully received the data packet Data (1), Data (3), Data (5), Data (6) and Data (8), and the data packet Data ( 2) Data (4) and Data (7) could not be received successfully. Therefore, the representative node 3 sets the first, third, fifth, sixth and eighth bits of the bitmap field in the MCTS packet to “1”, and the data packet Data (1), Data (3), Data ( 5) Indicates that Data (6) and Data (8) have been successfully received. Further, the representative node 3 sets the second, fourth and seventh bits of the bitmap field in the MCTS packet to “0”, and succeeds in the data packet Data (2), Data (4) and Data (7). Indicates that it could not be received. Thereafter, the AP performs a “logical product” operation on the bits corresponding to the bitmap field in the MCTS packet fed back by the representative nodes 1 to 3 to obtain the confirmation indicator confirm_flag value. As shown by the value corresponding to confirm_flag in FIG. 9, by performing “logical product” on the bit corresponding to the bitmap field fed back by each representative node, the first, fifth, sixth and eighth The bit is “1”, and the second, third, fourth and seventh bits are “0”. Therefore, the AP confirms that an error has occurred in the transmission of the data packets Data (2), Data (3), Data (4), and Data (7), and these data packets Data (2) and Data (3). , Data (4) and Data (7) are retransmitted.

以下、図10を参照して本発明実施例によるAPとグループメンバーの間で行われる伝送プロセスを説明する。図10で示すように、仮に、マルチキャストグループには、一つの送信側(AP)と三つの受信サブグループがあるとする。まず、APはIGMP情報によってマルチキャストグループについてグルーピングを行い、各サブグループの代表ノードを指定する。送信側(AP)がデータを送信する時に、普通複数のデータパケットを外に送信しようとする。前記のように、データパケットの集合特性に基づいて、送信側は一回に複数のデータパケットを送信できる。第一回にデータパケットを送信する前に、送信側は第一セッションで先ずMRTSを送信し、受信サブグループ中の代表ノード(GH1からGH3)はMCTSを送信して交互を行う。図10では受信サブグループの代表ノードが優先順位によってMCTSパケットを送信してMCTSパケットの衝突を避けることを示している。MRTS/MCT交互が終わった後、送信側は第一回データパケット送信を始める(図10中にシャドーラインのパケット)。ここまで、第一番目のセッションプロセスは終わる。   Hereinafter, a transmission process performed between an AP and a group member according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 10, it is assumed that the multicast group has one transmission side (AP) and three reception subgroups. First, the AP performs grouping for the multicast group based on IGMP information, and designates the representative node of each subgroup. When the transmitting side (AP) transmits data, it usually tries to transmit a plurality of data packets to the outside. As described above, the transmission side can transmit a plurality of data packets at a time based on the collective characteristics of the data packets. Before transmitting the data packet for the first time, the transmitting side first transmits the MRTS in the first session, and the representative nodes (GH1 to GH3) in the receiving subgroup transmit the MCTS to perform the alternate operation. FIG. 10 shows that the representative node of the reception subgroup transmits the MCTS packet according to the priority order to avoid the collision of the MCTS packet. After the MRTS / MCT alternation ends, the transmitting side starts the first data packet transmission (the shadow line packet in FIG. 10). So far, the first session process is over.

其の他のプロトコルにおいて、信頼性の高い伝送を確保するために、受信側は毎回送信されたデータパケットを受信した後ACKパケットを送信して、送信されたパケットを受信したことを確認する。其の他のプロトコルと異なり、本発明において、データパケット送信が終わる前に、即ち、MRTSパケット中のフレーム制御領域のsubtypeフィールドが0000である時に、受信サブグループの代表ノードは各データパケットに対して送信したACKパケットを除去した。その後、第二回セッションプロセスで、第二回データパケットを送信するために、送信側と受信サブグループの代表ノード間は同様にMRTS/MCTS交互を行って初期化を実行する。送信側が第二回目セッションプロセスでMRTSパケットを送信した後、受信サブグループの代表ノードはMCTSパケットをフィードバックする必要がある。前記のように、この時フィードバックされたMCTSは既に変更されたのであり、ここには最近一回成功に受信した最新データパケットの番号を示すBitmapフィールドが含まれている。仮に、送信者が第一回に送信した複数のデータパケットが全ての受信サブグループの代表ノードによって正しく受信され、第二セッションプロセスで各受信サブグループの代表がフィードバックしたMCTSパケットのBitmapフィールドにおける各データパケット番号と対応するビットの値が「1」に設定されたとする。送信側が全ての受信サブグループの代表ノードからフィードバックされたMCTSパケットにおけるBitmapフィールドのデータパケット番号に対応するビット値が全て「1」であることを見つけたら、全ての受信側が第一回に送信された全てのデータパケットを正しく受信したと判断し、第二回伝送データの送信を始めることができる。注意すべきことは、送信側が第一回データパケットを送信した後、ポーリング等のルールによって新しい代表ノードを指示してもよい。むろん、依然として元に指示された代表ノードを使ってもよい。   In other protocols, in order to ensure reliable transmission, the receiving side transmits an ACK packet after receiving the transmitted data packet to confirm that the transmitted packet has been received. Unlike other protocols, in the present invention, before the data packet transmission is completed, that is, when the subtype field of the frame control area in the MRTS packet is 0000, the representative node of the receiving subgroup The ACK packet sent was removed. Thereafter, in the second session process, in order to transmit the second data packet, the MRTS / MCTS alternate is similarly performed between the transmitting side and the representative node of the receiving subgroup to execute initialization. After the transmitting side transmits the MRTS packet in the second session process, the representative node of the receiving subgroup needs to feed back the MCTS packet. As described above, the MCTS fed back at this time has already been changed, and includes a Bitmap field indicating the number of the latest data packet that has been successfully received once recently. If a plurality of data packets sent by the sender at the first time are correctly received by the representative nodes of all the receiving subgroups, and each representative in the Bitmap field of the MCTS packet fed back by the representative of each receiving subgroup in the second session process Assume that the value of the bit corresponding to the data packet number is set to “1”. When the transmitting side finds that the bit values corresponding to the data packet numbers in the Bitmap field in the MCTS packet fed back from the representative nodes of all the receiving subgroups are all “1”, all the receiving sides are transmitted at the first time. It is determined that all data packets have been received correctly, and transmission of the second transmission data can be started. It should be noted that after the transmission side transmits a data packet for the first time, a new representative node may be indicated by a rule such as polling. Of course, the original designated node may still be used.

第二回の複数のデータパケットを送信した後、送信側が第三セッションプロセスで第三回データパケット送信を用意する。同様に、第三回データパケットを送信する前に、送信側と受信側の間でMRTS/MCTS交互を行う。第二回目に送信したデータパケットが伝送中のある代表ノードで失われる可能性があり、送信側がMRTSパケット送信を終わった後、受信サブグループの代表ノードはMCTSパケットをフィードバックする。この時、ある代表ノードらが第二回に送信したデータパケットにおけるあるデータパケットらを失うことがあるため、そのフィードバックされたMCTSパケットのBitmapフィールド中の失われたデータパケット番号とを対応するビットの値は、当該データパケットの紛失によって「0」に設定されることがあり、第二回に送信したデータパケットを成功に受信した受信サブグループの代表ノードがフィードバックしたMCTSパケットのBitmapフィールドに対応するビット値は「1」である。送信側は受信側がフィードバックしたMCTSパケットに対応する位のビットに対して「論理積」演算を行った後で得られた対応する標識が0である場合、受信側が紛失した第二回に送信したデータパケットを判断できる。この場合、送信側は第三セッションプロセスで先ず第二回の送信で紛失されたデータパケットを送信し、その後第三回目に送信しようとするデータパケットを送信する。従って、第四セッションプロセス中で全てのデータパケットを送信し終わるまで、以上のように類推する。   After transmitting the second plurality of data packets, the transmitting side prepares the third data packet transmission in the third session process. Similarly, before transmitting the third data packet, MRTS / MCTS alternate is performed between the transmission side and the reception side. There is a possibility that the data packet transmitted for the second time may be lost at a certain representative node during transmission. After the transmission side finishes the MRTS packet transmission, the representative node of the receiving subgroup feeds back the MCTS packet. At this time, since some representative nodes may lose some data packets in the data packet transmitted the second time, the bit corresponding to the lost data packet number in the Bitmap field of the fed back MCTS packet. The value of may be set to “0” due to the loss of the data packet, and corresponds to the Bitmap field of the MCTS packet fed back by the representative node of the receiving subgroup that has successfully received the data packet transmitted the second time. The bit value to be performed is “1”. If the corresponding indicator obtained after performing a "logical AND" operation on the bit corresponding to the MCTS packet fed back by the receiving side is 0, the transmitting side sent the second time when the receiving side lost Data packets can be determined. In this case, in the third session process, the transmission side first transmits the lost data packet in the second transmission, and then transmits the data packet to be transmitted in the third time. Therefore, the analogy is made as described above until all data packets are transmitted in the fourth session process.

本発明によって、次回データパケットに対して応答するMCTSパケットを利用して受信側が前回に送信されたデータパケットを正しく受信したかを確認し、ACKパケットのオーバヘッドを省く。又、受信側のグループメンバーを受信信号の強さ等の要素によってグルーピングし、かかるサブグループの代表ノードだけがMCTSパケットをフィードバックすることによって、複数の受信ノードが送信ノードにMCTSをフィードバックする遅延を減少することができる。また、送信しようとする新しいデータパケットと前に送信したデータパケットとを一つのセッションプロセスで送信することによって、一部の交互オーバヘッドを省く。   According to the present invention, the MCTS packet that responds to the next data packet is used to check whether the receiving side has correctly received the previously transmitted data packet, thereby eliminating the overhead of the ACK packet. In addition, the group members on the receiving side are grouped according to factors such as the strength of the received signal, and only the representative node of such a subgroup feeds back the MCTS packet, thereby delaying the multiple TSs to feed back the MCTS to the transmitting node. Can be reduced. Also, some alternate overhead is eliminated by transmitting a new data packet to be transmitted and a previously transmitted data packet in one session process.

以下、図10を参照して本発明によるAPとサブグループの代表ノードとの間で行われる伝送プロセスを説明する。先ず、ステップS1101で、送信側(AP)が起動し、APがIGMP情報によってマルチキャストグループに対してグルーピングし、各サブグループの代表ノードを指定する。そして、APが無線ネットワークにMRTSパケットをブロードキャストする。送信側がステップS1102で送信者のタイマーを起動し、タイマーの周期をT=TMCTS+SIFS(表2に各パラメータの具体的な意味を羅列している)に設定して、受信側がフィードバックするMCTSを待つ。受信側はMRTSパケットを受信した後、ステップS1103で、各サブグループの代表ノードは自分の優先度によって、自分がMCTSに対して応答する前に待つべき時間を計算する。各代表ノードの待ち時間の計算は以下のようである。T=m×SIFS+(m‐1)×TMCTS(ここで、mは各代表ノードの優先度)。各代表ノードは自分が計算した待ち時間によって、自分のタイマーの周期をTに設定する。その後、ステップS1104で、各代表ノードはMCTSパケットのBitmapフィールドにおいて受信した複数のデータパケット番号に対応するビットに今回送信したかかるデータパケットを成功に受信したかを指示する値を搭載する。かかるデータパケットを成功に受信できなかったら、対応するビットを0に設定する。かかるデータパケットを成功に受信したら、対応するビットを1(前記のように)に設定する。当該代表ノードのタイマーが時間になって、即ちT時間後、送信側にMCTSパケットを送信する。 Hereinafter, a transmission process performed between an AP and a representative node of a subgroup according to the present invention will be described with reference to FIG. First, in step S1101, the transmission side (AP) is activated, and the AP groups the multicast group according to the IGMP information, and designates the representative node of each subgroup. Then, the AP broadcasts the MRTS packet to the wireless network. In step S1102, the transmission side starts the sender's timer, sets the timer period to T 1 = T MCTS + SIFS (the specific meaning of each parameter is listed in Table 2), and the MCTS that the reception side feeds back. Wait for. After the receiving side receives the MRTS packet, in step S1103, the representative node of each subgroup calculates the time to wait before responding to the MCTS according to its priority. The calculation of the waiting time of each representative node is as follows. T 2 = m × SIFS + (m−1) × T MCTS (where m is the priority of each representative node). Each representative node sets its timer period to T according to the waiting time calculated by itself. Thereafter, in step S1104, each representative node mounts a value indicating whether or not the data packet transmitted this time has been successfully received in bits corresponding to the plurality of data packet numbers received in the Bitmap field of the MCTS packet. If such a data packet is not successfully received, the corresponding bit is set to zero. If such a data packet is successfully received, the corresponding bit is set to 1 (as described above). The timer of the representative node reaches time, that is, after 2 hours T, the MCTS packet is transmitted to the transmitting side.

次に、ステップS1105で、送信側は、自分のタイマーの周期Tになる前に、受信側からMCTSパケットを受信したかを判断する。ステップS1105で、周期Tの前にMCTSパケットを受信していないと判断すると、送信側はステップS1101に戻る。周期Tの前にフィードバックされたMCTSパケットを受信すると、ステップS1106に進み、現在のタイマーをキャンセルし、受信したMCTSパケットのBitmapフィールドから対応する各ビットの値をピックアップして、各ビットの値を記録する。その後、ステップS1107で、送信側は全ての代表ノードがフィードバックしたMCTSパケットを受信したかを判断する。ステップS1107で全ての代表ノードがフィードバックしたMCTSパケットを受信していないと判断すると、ステップS1102に戻って、其の他のMCTSパケットを待つ。ステップS1107で全ての代表ノードがフィードバックしたMCTSパケットを受信したと判断すると、ステップS1108に進む。ステップS1108で、送信側が各代表ノードにフィードバックしたMCTSパケットのビットマップフィールド中の対応するビット分布に対して「論理積」演算を行って、確認標識confirm_flag値を取得する。その後、ステップS1109で、全ての取得されたconfirm_flagに対応する各ビットの値が「0」か「1」かを判断する。取得したかかるビットに対応する値が「1」の場合、代表ノードが送信側の前回送信した複数のデータパケット値に対応するデータパケットを成功に受信し、取得したかかるビットに対応する値が「0」の場合、代表ノードは送信側が前回送信した複数のデータパケット値に対応するデータパケットを成功に受信できなかったことを表明する。 Next, in step S1105, the transmitting side, before the period T 1 of the own timer, determines whether it has received the MCTS packet from the receiving side. In step S1105, it is determined that it has not received the MCTS packet before the period T 1, the transmitting side is returned to step S1101. When the MCTS packet fed back before the period T 1 is received, the process proceeds to step S 1106, the current timer is canceled, the value of each corresponding bit is picked up from the Bitmap field of the received MCTS packet, and the value of each bit Record. Thereafter, in step S1107, the transmitting side determines whether or not the MCTS packet fed back by all the representative nodes has been received. If it is determined in step S1107 that all representative nodes have not received the feedback MCTS packet, the process returns to step S1102 to wait for another MCTS packet. If it is determined in step S1107 that all representative nodes have received the feedback MCTS packet, the process advances to step S1108. In step S1108, the transmission side performs a “logical product” operation on the corresponding bit distribution in the bitmap field of the MCTS packet fed back to each representative node, and obtains a confirmation indicator confirm_flag value. After that, in step S1109, it is determined whether the value of each bit corresponding to all the acquired confirm_flag is “0” or “1”. When the value corresponding to the acquired bit is “1”, the representative node has successfully received the data packet corresponding to the plurality of data packet values transmitted at the previous time on the transmission side, and the value corresponding to the acquired bit is “ In the case of “0”, the representative node indicates that the data packet corresponding to the plurality of data packet values transmitted by the transmitting side last time has not been successfully received.

次に、ステップS1109の判断結果が否定の場合、フローはステップS1110に進み、送信側は成功に受信できなかったデータパケットの数によって、今回送信しようとする複数のデータパケットに、成功に受信できなかったデータパケットを追加し、再送するデータパケットの数と対応する新しいデータパケットを除去する。又、ステップS1109の判断結果が肯定である場合は、代表ノードが、既に今回送信した全てのデータパケットを成功に受信したことを表明する。この場合、ステップS1111に進み、送信側は受信者に新しいデータパケットを送信する。ステップS1110とS1111の後、送信側は、ステップS1112で、受信者に送信しようとする複数のデータパケット(再送のデータパケットを含む可能性がある)を順番に送信する。その後、ステップS1113で、受信サブグループの代表ノードは成功に受信できなかったデータパケットがないかを検出する。かかるデータパケットを成功に受信できなかったら、対応するビットを0に設定する。かかるデータパケットを成功に受信したら、対応するビットを1(前記のように)に設定し、MCTSパケットを構成する。ステップS1113はステップS1104の後に手配されても良く、当該代表ノードのタイマーの時間になった時に、即ちT時間後、送信側にMCTSパケットを送信する。 Next, when the determination result of step S1109 is negative, the flow proceeds to step S1110, and the transmission side can successfully receive a plurality of data packets to be transmitted this time depending on the number of data packets that could not be received successfully. The missing data packet is added, and the new data packet corresponding to the number of data packets to be retransmitted is removed. If the determination result in step S1109 is affirmative, the representative node asserts that all data packets transmitted this time have been successfully received. In this case, the process proceeds to step S1111 and the transmitting side transmits a new data packet to the receiver. After steps S1110 and S1111, in step S1112, the transmission side sequentially transmits a plurality of data packets (which may include retransmission data packets) to be transmitted to the receiver. Thereafter, in step S1113, the representative node of the reception subgroup detects whether there is a data packet that could not be successfully received. If such a data packet is not successfully received, the corresponding bit is set to zero. If such a data packet is successfully received, the corresponding bit is set to 1 (as described above) to construct the MCTS packet. Step S1113 may be arranged after the step S1104, and transmits when it is the time of the timer of the representative node, i.e. T 2 hours later, the MCTS packet to the transmitting side.

又、上記の従来技術の説明で、既に従来技術のWLANにおけるマルチキャストの自己適応速度調整アルゴリズム(上記比較文献1〜3を参考)について記述している。マルチキャストの自己適応速度調整について、二つの問題を解決しなければならない。(1)どのように複数のフィードバック情報の衝突問題を解決するか(2)どのように複数の受信ノードのチャネル情況によって送信速度を調整するか。問題(1)に対して、本発明の提出した方法でMCTSパケットは順番によってフィードバックされたので、フィードバック情報の衝突問題が容易に解決される。上述問題(2)に対して、比較文献1と2ともに最も劣れる受信ノードによって送信速度を調整しており、このようは方法は信頼性を高めることができるが、システム効率を低減させる。比較文献3で提出した方法は、最もよい受信ノードによって速度を調整しており、このような調整方法は極端な考えである。比較文献3の提出した方法によると、よりよいシステムスループットが得られるが、ユーザの信頼性を保証できない。データパケット受信の信頼性とシステムスループット二つの要求を満足させるために、本発明では新しい自己適応速度調整アルゴリズムを提案し、この方法はある程度の信頼性を満足させるだけではなく、同時にシステム平均スループットの最大化を実現できる。   In the above description of the prior art, the multicast self-adaptive speed adjustment algorithm (refer to the above-mentioned comparative documents 1 to 3) in the prior art WLAN has already been described. Two problems must be solved for the self-adaptive speed adjustment of multicast. (1) How to solve the multiple feedback information collision problem (2) How to adjust the transmission rate according to the channel conditions of multiple receiving nodes. For the problem (1), the MCTS packet is fed back in order by the method submitted by the present invention, so that the feedback information collision problem is easily solved. For the above problem (2), the transmission rate is adjusted by the receiving node which is the worst in both comparative documents 1 and 2, and although this method can increase the reliability, it reduces the system efficiency. The method submitted in Comparative Document 3 adjusts the speed according to the best receiving node, and such an adjustment method is an extreme idea. According to the method submitted by Comparative Document 3, a better system throughput can be obtained, but the reliability of the user cannot be guaranteed. In order to satisfy the two requirements of data packet reception reliability and system throughput, the present invention proposes a new self-adaptive rate adjustment algorithm, which not only satisfies a certain degree of reliability, but also at the same time the system average throughput. Maximization can be realized.

本発明によって、自己適応速度調整を一つの限定がある最適化問題と見なして、その最適化関数は以下の数式(1)で示すようである。

Figure 2009207147
According to the present invention, the self-adaptive speed adjustment is regarded as an optimization problem with one limitation, and the optimization function is represented by the following formula (1).
Figure 2009207147

その限定条件は以下の数式(2)によって定義される。

sub PDR>Pthr ……(2)
The limiting condition is defined by the following formula (2).

sub PDR> P thr (2)

ここで、Thraveはマルチキャストメンバーの平均スループットを表示し、Rは一定のACM変調方式での送信速度を示し、BERは一定の信号対雑音比の情況で特定されたACM方式を採用して得られたビット誤り率を示し、SNRはチャネルの信号対雑音比を示し、Nはマルチキャストメンバーの数で、PDR(Packet Delivery Ratio)はデータパケットが成功に受信される比率を示す。IEEE 802.11で、BPSK変調方式を採用すると仮定すると、R=1Mbpsである。以上の数式の中で、データパケットが成功に受信された比率を示すパラメータPDRは一つの信頼性指標であり、以下の数式(3)によって、具体的に定義される。

Figure 2009207147
Here, Thr ave indicates the average throughput of the multicast member, R indicates the transmission speed in a constant ACM modulation method, and BER is obtained by adopting the ACM method specified in the situation of a constant signal-to-noise ratio. SNR is the signal-to-noise ratio of the channel, N is the number of multicast members, and PDR (Packet Delivery Ratio) is the rate at which data packets are successfully received. Assuming that BPSK modulation is employed in IEEE 802.11, R = 1 Mbps. In the above formula, the parameter PDR indicating the rate at which the data packets are successfully received is one reliability index, and is specifically defined by the following formula (3).
Figure 2009207147

ここで、PLR(Packet Loss Rate)はデータパケットのパケットロス確率を示し、BER(Bit Error Rate)はデータパケット中のビット誤り確率を示す。   Here, PLR (Packet Loss Rate) indicates the packet loss probability of the data packet, and BER (Bit Error Rate) indicates the bit error probability in the data packet.

以上の説明から分かるように、このアルゴリズムの最適化目標は平均スループットの最大化であり、限定条件は一定のパケット成功率を満足することである。   As can be seen from the above description, the optimization goal of this algorithm is to maximize the average throughput, and the limiting condition is to satisfy a certain packet success rate.

図12から14は従来技術に比べて本発明の方法によって得られた性能改善のグラフである。   12 to 14 are graphs of performance improvement obtained by the method of the present invention compared to the prior art.

本発明はOPNET 11.5を利用してEIA、LBP、DBP、BMWとIEEE 802.11アルゴリズムを実現している。本発明方法の性能を測定するために、以下の指標を使用している。   The present invention implements EIA, LBP, DBP, BMW and IEEE 802.11 algorithms using OPNET 11.5. The following indicators are used to measure the performance of the method of the present invention.

(1)データパケット成功に受信される比率(PDR):成功に受信されたデータパケットの数/受信すべきデータパケットの数
(2)平均パケット遅延:この遅延は、データパケットがAPのMACレイヤーキューに入った時点から計算し、それがマルチキャストグループグループメンバーに成功に受信されるまでである。
(1) Ratio of successfully received data packets (PDR): number of successfully received data packets / number of data packets to be received (2) Average packet delay: This delay is the MAC layer of the data packet AP It is calculated from the time of entering the queue until it is successfully received by the multicast group group member.

(3)遅延ジッタ
本発明の方法に対する比較で、以下の表3に羅列したパラメータを採用している。

Figure 2009207147
(3) Delay jitter In comparison with the method of the present invention, the parameters listed in Table 3 below are employed.
Figure 2009207147

図12では、PDRがマルチキャストグループメンバーの数によって変化するカーブを示している。図12から分かるように、EIAは最良のPDRを取得している。これは主に二つの理由がある:(1)グループメンバーの順番的なフィードバックによって、APは各サブグループの情報を取得できる。しかし、其の他の負フィードバックに基づくプロトコルにとって、衝突、タイムオバー等原因で、APは全てのサブグループメンバーの情報を取得できない。(2)MCTSに確認情報が搭載されており、ACKパケットロスと衝突による再送を減少する。   FIG. 12 shows a curve in which the PDR changes depending on the number of multicast group members. As can be seen from FIG. 12, the EIA has obtained the best PDR. There are two main reasons for this: (1) With the sequential feedback of group members, the AP can obtain information on each subgroup. However, for other protocols based on negative feedback, the AP cannot obtain information on all subgroup members due to collision, time over, etc. (2) Confirmation information is mounted on the MCTS, and ACK packet loss and retransmission due to collision are reduced.

図13では遅延がマルチキャストグループメンバーの数によって変化するグラフを示している。当該図では遅延マルチキャストのグループメンバの数によって変化するトレンドを比較している。IEEE 802.11にいかなるハンドシェーク仕組みと再送仕組みがないため、その遅延が最も小さい。EIAの遅延はIEEE 802.11の遅延だけより大きい、其の他のアルゴリズムの遅延より小さい。   FIG. 13 shows a graph in which the delay varies depending on the number of multicast group members. This figure compares trends that change depending on the number of group members of the delayed multicast. Since IEEE 802.11 does not have any handshaking mechanism and retransmission mechanism, the delay is the smallest. The EIA delay is larger than the IEEE 802.11 delay and smaller than the other algorithm delays.

図14では遅延ジッタの比較図を示している。図14で示すように、複数のプロトコルが持ってくる異なる遅延ジッタを比較している。図14からわかるように、EIAの遅延ジッタが最も小さい。これは、LBPとDBPについて、一つのセッションにおいて、マルチキャストグループメンバーが二つの制御パケット(CTS/NCTS 和 ACK/NACK)を応答する必要がある。ACK/NACKを応答する時に、ロス或は衝突の可能性があり、次の必要のない伝送を発起する。しかし、本発明はこの問題が存在しない。   FIG. 14 shows a comparison diagram of delay jitter. As shown in FIG. 14, different delay jitters brought by a plurality of protocols are compared. As can be seen from FIG. 14, the delay jitter of EIA is the smallest. For LBP and DBP, a multicast group member needs to respond with two control packets (CTS / NCTS sum ACK / NACK) in one session. When responding with an ACK / NACK, there is a possibility of loss or collision, causing the next unnecessary transmission. However, the present invention does not have this problem.

ここまで、本発明について好ましい実施例を合わせて説明した。当業者であれば本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、様々な変更、交換及び追加を行ってもよいことが理解されるはずである。そこで、本発明の範囲は前記特定の実施例に限られるものと理解してはならず、添付した請求項の範囲によって限定されるものである。   So far, preferred embodiments of the present invention have been described. It should be understood by those skilled in the art that various modifications, replacements and additions can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be understood as being limited to the specific embodiments described above, but is limited only by the scope of the appended claims.

Claims (20)

無線ネットワークにおけるメディアアクセス制御(MAC)レイヤーで、マルチキャスト伝送を行う方法であって、
送信側が、マルチキャストグループメンバーのチャネル条件によって、マルチキャストグループメンバーをサブグループに分け、各サブグループの代表ノードを指示するステップと、
送信側が、マルチキャストグループへ送信しようとするデータパケットがあるかを示すマルチキャスト送信要求パケットをマルチキャストグループメンバーにマルチキャストし、各サブグループ代表ノードからのマルチキャスト受信準備完了パケットを待つステップと、
送信側が、各サブグループの代表ノードからのマルチキャスト受信準備完了パケットを受信した後、マルチキャストグループメンバーに少なくとも一つのデータパケットをマルチキャストし、現時点に送信したデータパケットの番号を記録するステップと、
各サブグループにおける代表ノードがマルチキャストされた少なくとも一つのデータパケットを受信した後、各自のマルチキャスト受信準備完了パケットのビットマップフィールドに、今回送信されたデータパケットを成功に受信したかを示す値を記録し、確認応答パケット(ACK)を送信しなく、予定時間周期後送信側にマルチキャスト受信準備完了パケットを送信するステップと、
送信側が、各代表ノードからのマルチキャスト受信準備完了パケットのビットマップフィールドに記録された値によって、データパケットロスがあったかを判断し、データパケットロスがあった場合、次回データパケットを送信する時にロスしたデータパケットを、送信しようとする新しいデータパケットとともにマルチキャストするステップと
を含むことを特徴とする方法。
A method of performing multicast transmission at a media access control (MAC) layer in a wireless network,
The transmitter divides the multicast group members into subgroups according to the channel conditions of the multicast group members, and indicates the representative node of each subgroup;
A step of multicasting a multicast transmission request packet indicating whether there is a data packet to be transmitted to a multicast group to a multicast group member, and waiting for a multicast reception preparation completion packet from each subgroup representative node;
After the transmission side receives the multicast reception preparation completion packet from the representative node of each subgroup, multicasts at least one data packet to the multicast group member, and records the number of the data packet transmitted at the present time;
After the representative node in each subgroup has received at least one multicast data packet, record a value indicating whether or not the data packet transmitted this time has been successfully received in the bitmap field of its own multicast reception ready packet. Transmitting a multicast reception preparation completion packet to the transmission side after a scheduled time period without transmitting an acknowledgment packet (ACK);
The sending side judges whether there was a data packet loss based on the value recorded in the bitmap field of the multicast reception ready packet from each representative node. If there was a data packet loss, it was lost the next time the data packet was sent Multicasting a data packet with a new data packet to be transmitted.
送信側が、マルチキャスト送信要求パケットを送信する前に、先ず、IPレイヤーのマルチキャストアドレスを、メディアアクセス制御レイヤーのグループアドレスに翻訳するステップを更に含む
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
The method according to claim 1, further comprising the step of the sender side first translating the multicast address of the IP layer into the group address of the media access control layer before transmitting the multicast transmission request packet.
送信側が、チャネル条件の近いマルチキャストグループメンバーを、一つのサブグループに分ける
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
The method according to claim 1, wherein the transmitting side divides multicast group members having close channel conditions into one subgroup.
前記送信側が、各マルチキャストグループメンバーからの信号強さを測定することによって、マルチキャストグループメンバーについてグルーピングする
ことを特徴とする請求項3に記載の方法。
The method according to claim 3, wherein the sender groups the multicast group members by measuring the signal strength from each multicast group member.
前記送信側が、マルチキャストデータパケットにノードIDを設定することによって、各サブグループの代表ノードを指示する
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
The method according to claim 1, wherein the transmitting side indicates a representative node of each subgroup by setting a node ID in a multicast data packet.
前記送信側が、データパケットのノードIDフィールドに各サブグループ代表ノードのノードID位置を入れて、前記代表ノードの優先度を指示する
ことを特徴とする請求項5に記載の方法。
The method according to claim 5, wherein the transmitting side puts a node ID position of each subgroup representative node in a node ID field of a data packet to indicate a priority of the representative node.
前記マルチキャストデータパケットには、三つノードIDフィールドを含む
ことを特徴とする請求項6に記載の方法。
The method of claim 6, wherein the multicast data packet includes a three node ID field.
前記マルチキャストグループメンバーは、多くても三つのサブグループに分けられる
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
The method of claim 1, wherein the multicast group members are divided into at most three subgroups.
前記受信準備完了パケットのビットマップフィールドには、代表ノードが送信側に一回に送信した前記少なくとも一つのデータパケットを、正しく受信したかを指示する各ビットが複数含まれる
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
The bit map field of the reception preparation completion packet includes a plurality of bits each indicating whether the representative node has correctly received the at least one data packet transmitted to the transmission side at a time. Item 2. The method according to Item 1.
代表ノードが一つ或いは一つ以上のデータパケットを成功に受信できなかった場合、前記代表ノードが前記ビットマップフィールド中の成功に受信できなかったデータパケットの番号と対応するビットを「0」に設定するステップを更に含む
ことを特徴とする請求項9に記載の方法。
If the representative node fails to successfully receive one or more data packets, the representative node sets the bit corresponding to the number of data packets that could not be successfully received in the bitmap field to “0”. The method of claim 9, further comprising the step of setting.
代表ノードがデータパケットを成功に受信した場合、前記代表ノードが前記ビットマップフィールド中の成功に受信したデータパケットの番号と対応するビットを「1」に設定するステップを更に含む
ことを特徴とする請求項9に記載の方法。
When the representative node has successfully received the data packet, the representative node further includes a step of setting a bit corresponding to the number of the data packet successfully received in the bitmap field to “1”. The method of claim 9.
前記送信側は、各代表ノードが送信側にフィードバックした受信準備完了パケットのビットマップフィールドに含まれたビット中の対応するビットについて、それぞれ「論理積」演算を行って、マルチキャストグループメンバーの成功に受信できなかったデータパケットの確認標識を確定し、マルチキャストグループメンバーの成功に受信できなったデータパケットを再送するステップを更に含む
ことを特徴とする請求項10或いは11に記載の方法。
The transmitting side performs a “logical product” operation on the corresponding bits included in the bitmap field of the reception ready packet that each representative node has fed back to the transmitting side, so that the multicast group member succeeds. The method according to claim 10 or 11, further comprising the step of establishing a confirmation indicator of a data packet that could not be received and retransmitting the data packet that could not be successfully received by the multicast group member.
「論理積」演算を介したビットの値が0の場合、前記送信側は、番号の当該ビットと対応するデータパケットを成功に受信できなかったと確定する
ことを特徴とする請求項12に記載の方法。
The value of the bit obtained through the "logical product" operation is 0, and the transmission side determines that the data packet corresponding to the bit of the number has not been successfully received. Method.
「論理積」演算を介したビットの値が1の場合、前記送信側は、番号の当該ビットと対応するデータパケットを成功に受信できたと確定する
ことを特徴とする請求項12に記載の方法。
The method according to claim 12, wherein if the value of the bit obtained through the "logical product" operation is 1, the transmitting side determines that the data packet corresponding to the bit of the number has been successfully received. .
前記送信側が、マルチキャスト送信要求パケットにおけるフレーム制御領域subtypeフィールドによって、マルチキャストグループメンバーに送信しようとするデータパケットがあるかを指示する
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
The method according to claim 1, wherein the transmitting side indicates whether there is a data packet to be transmitted to a multicast group member by a frame control region subtype field in the multicast transmission request packet.
前記送信側には、マルチキャストグループメンバーに送信しようとするデータパケットがない場合、送信側はsubtypeフィールドを0001に設定する
ことを特徴とする請求項15に記載の方法。
The method according to claim 15, wherein the transmitting side sets a subtype field to 0001 when there is no data packet to be transmitted to a multicast group member on the transmitting side.
前記送信側には、マルチキャストグループメンバーに送信しようとするデータパケットがある場合、送信側はsubtypeフィールドを0000に設定する
ことを特徴とする請求項15に記載の方法。
The method according to claim 15, wherein if there is a data packet to be transmitted to a multicast group member on the transmitting side, the transmitting side sets a subtype field to 0000.
各代表ノードは、各自の優先度によって、自身がマルチキャスト受信準備完了パケット応答を送信する前に待つべき時間周期を計算し、順番に送信側へマルチキャスト受信準備完了パケットを送信するステップを更に含む
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
Each representative node further includes a step of calculating a time period to wait before sending a multicast reception ready packet response according to its own priority, and sequentially transmitting a multicast reception ready packet to the transmission side. The method of claim 1, wherein:
送信側が送信しようとするデータパケットがないと指示した場合、代表ノードは、最後に送信したデータパケットを受信した後、送信側に確認応答パケットをフィードバックするステップを更に含む
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
The representative node further includes a step of feeding back an acknowledgment packet to the transmission side after receiving the last transmitted data packet when the transmission side indicates that there is no data packet to be transmitted. The method according to 1.
前記送信側が以下の数式によって、マルチキャスト速度について、自己適応速度調整を行い、
Figure 2009207147
その限定条件は、sub PDR>Pthr
ここで、Thraveはマルチキャストメンバーの平均スループットを示し、Rは一定のACM変調方式での送信速度を示し、BERは一定の信号対雑音比の情況で特定ACM方式を採用して得られたビット誤り率を示し、SNRはチャネルの信号対雑音比を示し、Nはマルチキャストメンバーの数で、PDR(Packet Delivery Ratio)はデータパケットが成功に受信される比率を示し、以下の数式によって表示される
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
Figure 2009207147
The sender performs self-adaptive speed adjustment for multicast speed according to the following formula:
Figure 2009207147
The limiting condition is sub PDR> P thr .
Here, Thr ave indicates the average throughput of the multicast members, R indicates the transmission speed in a constant ACM modulation scheme, and BER is a bit obtained by adopting a specific ACM scheme in a constant signal-to-noise ratio situation. Indicates the error rate, SNR indicates the signal-to-noise ratio of the channel, N indicates the number of multicast members, PDR (Packet Delivery Ratio) indicates the rate at which data packets are successfully received, and is expressed by the following equation The method according to claim 1.
Figure 2009207147
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