JP2011503986A - 物理レイヤの伝送レートを選択する方法 - Google Patents

Abstract

本発明の課題は、802．11WMMのEDCAモードに適した特定の物理レートをもたらす方法を提供することであり、この方法は端末だけでなくアクセスポイントにも適用可能である。本方法の目的は、802．11の物理レートを選択することであり、その物理レートは、WMM AC（アクセスカテゴリ）各々のトラフィック条件にとって最も適したものである。AC各々について、本方法は、特定の物理レートに対するIPLR（IPパケット損失率）を保証し、これは伝送されるコンテンツの性質に相応しいものである。BK（バックグラウンド）及びBE（ベストエフォート）の場合に、本方法は使用されるCUE（チャネル利用予測）を最適化し、VI（ビデオ）及びVO（音声）のACについて最大の帯域幅を提供し、速やかな遅延限界（delay bound）（すなわち、最大IP遅延伝送（IPDT））を保証し、この条件が満たされる場合、使用されるCUEは最適化される。

Description

本発明は通信に関連する。特に、本発明は無線通信システムにおける物理レイヤ伝送レート又は物理レートを選択する方法に関連する。

無線ネットワークは、家庭環境に好ましいネットワークと考えられる。無線ネットワークを介したマルチメディアアプリケーションは、ネットワーク帯域幅を有効利用してネットワーキングを行うことや、ビデオ及び音声のサービス品質（QoS）条件に合うリソースを算出すること、という新たな問題を招いている。無線ネットワークは、例えば、アクセスポイント及び多数の端末（STA）により構築され、端末は例えば電話機、無線機、ビデオフォン、テレビジョン、コンピュータ、映像再生機等である。このような通信システムにおける信号は、チャネルを介して、端末又はアクセスポイントから端末又はアクセスポイントへリンクされる。

無線マルチメディアエクステンション（WME：Wireless Multimedia Extensions）は、WiFiマルチメディア（WMM）としても知られており、これはIEEE802.11eドラフトスタンダードに基づくWiFiアライアンス相互運用認証（interoperability certification）である。これは、IEEE802.11ネットワークに対して基本的なサービス品質（QoS）を提供する。トラフィックの仕様は802．11eスタンダードに規定されている。これは、特性を規定するパラメータ及びトラフィックフローの予想QoSを含む。

第１世代WiFiネットワーク（すなわち、802.11b）は、ベストエフォートトラフィック（すなわち、TCPトランスポート）を意図していた。

端末（STA）又はアクセスポイント（AP）内で使用されるレート制御アルゴリズム（RCA）の目的は、最大の帯域幅を提供することである：これは、AP（アクセスポイント）又はSTA（端末）各々により使用されるCUE（チャネル利用予測）を最小化することを意味する。

最高の物理レート（phyrate：physical rate）を利用すると送信時間は減るが、再送回数を増やしてしまうので、各アルゴリズムに固有の方法により、物理レート値と再送又は再試行レート（Retry Rate）との間の最善の妥協案を探すことになる。「再送レート」は再送を評価する１つの方法であり、Nパケットに対する割合として定義される（全再送回数／N）。

再送を引き起こす２つの原因が存在することに起因して、問題が生じる：
−無線状態の劣化（これは、ビットエラーレート（BER）を増やす）。

−他のAPs及びSTAsから送信されたパケットとの衝突。無線チャネル検出の応答時間及びパフォーマンスに起因して、衝突率はシミュレーションによる衝突率よりもかなり大きくなってしまうことが確認されている。

不都合なことに、HW（ハードウェア）によって再送の問題に対処する実用的な方法は無い。

さらに、衝突に起因する再送レート（衝突再送レートと言及される）と、BERに起因する再送レート（BER再送レートと呼ばれる）とを独立に測定する方法も無い。

そして、WiFiNWにおいて衝突を検出することは不可能である。

音声、インタラクティブビデオ、非インタラクティブビデオ及び関連するシグナリングのようなリアルタイムメディアをRTP（トランスポートプロトコル）により伝送することを最適化するため、IEEE／WiFiアライアンスは、WMM（WiFiメーカーモデル（WiFi manufacturer mode））における優先制御の仕組みを規定し、これはAC（アクセスカテゴリ）に基づく競合チャネルアクセス（contention channel access）を規定する。無線リンクにおけるQoSを改善するため、４つのAC（アクセスカテゴリ）が導入されている：BK（バックグランド）カテゴリ、BE（ベストエフォート）カテゴリ、VI（ビデオ）カテゴリ及びVO（音声）カテゴリである。

WMM優先制御法はQoSパフォーマンスパラメータ値を一切保証しない。しかしながら、WMM優先制御を行うと、事実上、多くの様々な動作を改善できることが確認されている。

実際には、標準仕様で規定されている衝突回避の優先制御は限られている：
AC間の優先度は絶対的ではなく相対的である：各トラフィックフローの衝突率は、他の全てのトラフィックフローとの衝突確率の結果であり、その衝突確率は、WMM衝突回避法による衝突確率によって小さくなっている（すなわち、確率を乗算している）。

−衝突回避法は、１つの未使用チャネルをいくつかのSTA又はAPが待機している場合にのみ使用される。チャネルがすでに未使用（free）である場合、同時アクセス同士の間で衝突回避法は使用されない。

−TXOP（送信機会）法は、同じ媒体アクセスにおいて複数のパケットを送信することで、帯域パフォーマンスを向上させ、同時アクセスの確率を減らすが、媒体の空きを待つ遅延時間が増えてしまう。

したがって、衝突回避法は、音声又はビデオメディアのような散発的な又は周期的な送信よりも、連続的な送信（典型的には、バルク送信又はバースト送信）の方が良く機能する。

J.C.Bicketによる文献“Bit−rate selection in wireless networks”には、無線リンクにおいてスループットを最大化するビットレート選択法の評価が説明されている。しかしながら、この方法はWMM優先制御を考慮していない。

全てのACに共通の物理レートを提供する既存の帯域幅指向のRCAアルゴリズム（bandwidth oriented RCA）は、WMM環境において機能するにはするが、この環境に相応しいものではない。

本発明の課題は、衝突回避法を提供することである。

本発明の一形態による方法は、
無線マルチメディア（WMM）環境において帯域幅を最適化するように物理レイヤの伝送レートを選択する方法であって、前記無線マルチメディア環境は、少なくとも１つの端末（STA）又はアクセスポイント（AP）から少なくとも１つの端末（STA）又はアクセスポイント（AP）へのトラフィック送信を、異なるアクセスカテゴリ（AC）を用いて優先制御し、異なるパケットサイズは、端末（STA）又はアクセスポイント（AP）により伝送されるトラフィックタイプに対応しており、当該方法は、
アクセスカテゴリ（AC）各々における１つのアクセスカテゴリ（AC）の中でパケットサイズ各々に特有のパラメータを決定するステップと、
該パラメータを用いて、前記アクセスカテゴリ（AC）の１つ及びパケットサイズに対する物理レイヤの伝送レートを選択するステップと
を有する方法である。

本発明は、無線マルチメディア（WMM）環境において最大の帯域幅をもたらすように物理レートを選択する方法を含み、少なくとも１つの端末（STA）又はアクセスポイント（AP）から少なくとも１つの端末（STA）又はアクセスポイント（AP）へのトラフィック送信を優先制御し、様々なパケットサイズは、端末（STA）又はアクセスポイント（AP）により伝送されるコンテンツの性質に対応しており、各々のアクセスポイント（AP）は自身のアクセスカテゴリ（AC）により区別される。本発明は、アクセスカテゴリ（AC）各々における１つのアクセスカテゴリ（AC）の中でパケットサイズレンジ各々に特有のパラメータを決定すること、及びこれらのパラメータを用いてアクセスカテゴリ（AC）に対応する物理レートを選択することを特徴とする。

好ましくは、アクセスカテゴリ（AC）各々における１つのアクセスカテゴリ（AC）の中で特有のパラメータは、マルチレート再送回数（MRN）及び各ACの上限再送回数（ERN）の２つの特定の値を表す。

好ましくは、アクセスカテゴリ（AC）各々に特有のパラメータは、パケット損失率基準（IPLR）及び伝送遅延基準（IPDT）のようなサービス品質（QoS）基準を表す。

さらに本方法は：
各物理レート及び各アクセスカテゴリについて、先ずパケット損失率基準（IPLR）を評価し、次に伝送遅延基準（IPDT）を評価し；各物理レートについて、各AP又はSTAが使用するチャネル利用予測（CUE：Channel Usage Estimation）を推定し；そして、最大パケット損失率基準（IPLR）に対する予測IPDT及び予測CUEの最適化に対応する物理レートを選択する（IPLRは様々なパケットサイズについてAC条件を満たす。）。

サービス品質（QoS）基準が変化した場合、ある物理レートから別の物理レートに変わるように、上記の選択は動的であることが好ましい。

好ましくは、パケット損失率（IPLR）の評価は、同じACにおけるパケット送信に必要な送信（試行）回数に対するアーラン（Erlang）分布モデル又は指数分布モデルの数学的特徴に基づく。

好ましくは、各パケットの伝送遅延（IPDT）の測定は、開始状態及び終了状態により決定され、開始状態は、関連する（対象の）アクセスカテゴリ（AC）又は端末（STA）の送信バッファが、送信する新たなパケットで最後まで満たされたことに対応し、終了状態は送信に対する肯定応答を受信したことに対応する。

好ましくは、各アクセスカテゴリ（AC）に対する品質基準（QoS）は、百分率で表現される。

好ましくは、IPパケット伝送遅延（IPDT）パーセンタイル（割合）（percentile）の推定を行う際、IPパケット伝送遅延（IPDT）のガンマ分布モデルの数学的特徴が使用され、主要な入力は、各パケットに対するパケット伝送遅延（IPDT）の平均値及びパケット伝送遅延（IPDT）の分散である。

好ましくは、パケット伝送遅延（IPDT）パーセンタイル推定は、範囲外、品質基準（QoS）からの逸脱、又は困難な送信状況を示すユーザアプリケーションの警告として使用される。

好ましくは、IPLR推定は、範囲外、品質基準（QoS）からの逸脱、又は困難な送信状況を示す、ユーザ又はアプリケーションの警告として使用される。

好ましくは、本方法はアクセスポイントにも端末にも使用可能である。

上記及びその他の本発明の特徴及び利点は、以下の説明を参照することでさらに明確になるであろう。実施例は、以下の観点から説明される。

−PER、再送レート、上限再送回数及びIPLR間の関係と、関連する事項；
−再送レートはACにより管理されるべき；
−マルチレートパラメータは各ACについて固有であるべき；
−RCA WMM設計において遭遇する問題；
−CUE及びIPDT間の相互関係についての説明；
−IPRL推定に関する送信回数分布モデルとその影響についての説明；
−平均瞬時測定及び平均瞬時推定ツールボックス；
−IPDTパーセンタイル及びIPLRパフォーマンス間の関係；
−IPLR、IPDTパーセンタイル推定及び平均CUE測定におけるパケットサイズ変化の影響；
−IPLR測定、推定及び比較；
−IPDLパーセンタイル測定、推定及び比較；
−送信パフォーマンスに対する物理レートサンプリングの影響；
−GIPLR及びGIPDTの推定及び測定；
−物理レート選択におけるグローバルIPLR及びグローバルIPDT状態及び相対的影響；
−グローバルな及び物理レート毎のパフォーマンス推定の関係と、統計的一時的ウインドウ及びサンプリングレートに対する影響；
−低速及び高速適応サンプリング管理；
−サンプルされた物理レートの選択；
−測定、評価及びパフォーマンス結果に対するマルチレート法の影響についての説明；
−連続的なパケット損失（SLP）管理；
−RCAインスタンスの開始フェーズ及びRCAインスタンスの学習フェーズ；
−RCAインスタンスの高速及び低速適応フェーズ；
−RCA WMMにより使用されるWiFiデータ及び様々な情報のまとめ；
−様々な装置のRCA WMM実現プロファイル例。

WMMにおけるAC各々は、それ自身のパラメータ群（AIFS、CWMIN、CWMAX及びTXOP）を有する。より現実的なCUE評価を行うため、このパラメータ群は、CUE計算や、様々な物理レート間の比較に導入されるべきである。そうでないと、CUEの計算により、RCAは、現在の物理レートに対して最適でない選択肢を招いてしまう。

これらの追加的な改善があったとしても、帯域幅指向のRCAアルゴリズム（bandwidth oriented RCA）は、ACベースの伝送モデルにとって最適ではないままである。なぜなら、WMM ACモデルの第１目的は、最良の帯域幅を提供することではなく、伝送されるコンテンツのQoSパフォーマンスを改善することだからであり、これは、パケット損失率及び伝送遅延についてある種の保証を与えることを意味する。

帯域幅指向のRCAの原理は、トラフィックフロー各々により消費されるCUE（チャネル利用予測）を最小化することである。

これらの方法による様々な事項の理解を促すため、ある共通の長さを有し、毎秒Nフレームのトラフィックフローについて、CUEの計算を簡略化する。

CUE％＝N（1＋Collision Retry％＋BER Retry％）（AIFS（AC）＋AverageCW（AC，Retry％）＋POH＋8（MacHeader＋L）／Phyrate）＋SIFS＋ACK）
−CUE％：毎秒Nパケットのパケットフローにより使用されるCUEのパーセンタイル、割合又は百分率；
−N：１秒当たりのパケット数；
−Collision Retry％：衝突に起因するパケット再送レート；
−BER Retry％：BERに起因するパケット再送レート；
−DIFS：DIFS遅延；
−AIFS：目下のACのAIFS遅延；
−AverageCW（AC，Retry％）：平均衝突ウインドウ（この値は、ACに依存し、現在の再送レートにも依存する）；
−Retry％：全体的なパケット再送レート（Retry％＝Collision Retry％＋BER Retry％）；
−POH：物理オーバーヘッド遅延；
−MacHeader：MACヘッダバイト数；
−L：パケット長；
−Phyrate：bpsによる現在の物理レート；
−SIFS：SIFS遅延；
−ACK：ACK遅延；
帯域幅指向のアルゴリズムは、AC各々の特殊性を効率的に管理する必要がある。

パケットサイズは多かれ少なかれACに関連している：
VO又はVIのACを利用するパケットサイズは、通常的には非常に一様であり、典型的な値は、例えば、次のとおりである：
○ 172バイト（50fpsのG711コーデックの音声メディアの場合）、
○ 768バイト（ビデオフォンの場合）、
○ 1328バイト（標準的なTVの場合）。
BE及びBKのACに対するパケットサイズは一様ではない。なぜなら、ファイル転送、HTMLページ、VoIP、V2IP、IPTV及び様々なシグナリングプロトコル等を含む全てのタイプのトラフィックが存在し得るからである。

外乱ないし混乱（external perturbation）はBERを増やし（それに応じて現在の物理レートを変化させ）、BERの増加は再送レートに影響する。ガウシアンモデルの場合、PER（パケットエラーレート）は、Pbは小さいという近似が成り立つ場合、次のように与えられる：
PER＝1−（1−Pb）^L≒L・Pb
−Pb：現在のBER
−L：パケット長。

したがって、BERが同じ場合、長いパケットよりも短いパケットの方が低い再送レートをもたらす。帯域幅指向のRCAは、様々なパケットレンジ（例えば、250B、1600B、3000B）について異なるRCAインスタンスを使用している。パケットサイズが同じであっても、WMM衝突回避法に起因して、衝突再送レートはAC各々に固有である。したがって、上記のCUEの数式によれば、異なる再送レートは、RCAが、同じパケットサイズに対して異なる物理レートを異なるACに応じて選択するようにすべきである。

AIFS及びバックオフ時間もAC各々に固有である。VoIPのような小さなフレームの場合、この時間は物理レートに依存しない（独立である）が、送信遅延のかなりの部分を占める。例えば、54Mbpsにおいて、VO ACの場合CUEの29％であり、BE ACの場合CUEの43％である。したがって、同じパケットサイズの場合、再送レートに応じて、AIFS及びバックオフ時間も、RCAが、同じパケットサイズに対して異なる物理レートを異なるACに応じて選択するようにすべきである。

これは、以下のことを意味する：
−２つの異なるアクセスカテゴリ（AC）に属するパケット同士の衝突確率は、同じアクセスカテゴリ（AC）に属する２つのパケット同士の衝突確率よりもかなり低い。

−あるアクセスカテゴリにおいて、衝突確率は、媒体への同時アクセス回数に関連付けられる。
さらに、各ACに関連するWMMパラメータ値（すなわち、AIFS、CWMIN、CWMAX、TXOP）は、使用されているCUE等に関連付けられる。

VoIPアプリケーションの場合、G711コーデックに必要な帯域幅は、約80Kbpsであり（G729ならば44Kbpsである）、トランスポートプロトコルはVO ACに関連し、フレームサイズはIPレベルで172バイトでありフレーム期間は20msのVOトラフィックである。

音声メディアに関するITU勧告G.1010要求条件によれば、音声のエンドトゥエンドの遅延は400msを超えてはならず、目標値（ターゲット値）は150msである。（150msより長い）400msの目標値でさえ、達成及び保証することは既に困難なので、WiFiリンクがこのエンドトゥエンドの深刻な劣化要因になるべきではない。

コーデック適応ジッタバッファは、ある遅延変動（典型的には、VoIPの場合に60ms）を許容する。遅延変動がジッタバッファ時間を越える場合、欠落したパケットと遅すぎるパケットとの間の相違を音声デコーダは区別できない。したがって、VO ACの20msの最大遅延限界は、音声のエンドトゥエンド遅延に関する深刻な劣化を回避するための適切な目標であると思われる。

別のG.1010エンドトゥエンドの音声メディア条件は、許容可能なパケット損失率であり、１％ないし５％の範囲内でコーデックに関連付けられている（コーデックタイプ及び関連するパケット欠落対処法に依存する。）。したがって、IPLRパフォーマンス目標は、VO ACの場合、0．5％未満でなければならない。

ビデオフォンの場合、ビデオに必要な一般的な待機幅は、利用可能な帯域幅に依存して、64Kbpsないし512Kbpsの範囲内にあり、典型的なパケットサイズは700Bであり、相対的なパケット間隔は87msないし10msの範囲内にある。ITU勧告に従うと、エンドトゥエンドの遅延は、80msの追加的なリップシンク条件（lip sink requirement）とともに150msより接近している必要があり、パケット損失率は１％未満である。したがって、NWセグメントの適切な目標は、80msの最大遅延限界及び0．5％未満のパケット損失率である。

IP TVアプリケーションの場合、典型的な帯域幅は6Mbpsであり、典型的なパケットサイズは1356Bであり、パケット間隔は1．77msである。ITU勧告に従うと、エンドトゥエンドの遅延は10s未満であり（この遅延は、TVチャネルが変更される場合、ユーザフィードバックに対して長すぎるかもしれない。）、パケット損失率は0．1％未満である。

VI ACは、ビデオフォン及びIP−TVアプリケーションにより共有されるので、VI ACのQoSパフォーマンス条件は、次のようになる：
−VI AC最大遅延限界：80ms
−VI AC最大IPLR：0．05％。

HTML、電子メール、データバルク等のようなBE及びBKトラフィックの場合、典型的な帯域幅は一定ではなく、パケットサイズは可変であり、使用されるプロトコルはTCP又はUDPに基づくものである。さらに、各ホスト（例えば、PC）は、複数のIPコネクションをオープンにしている（一般的には、ウェブブラウジングアプリケーションにより行われる。）。HTMLブラウジングに関するITUG.1010要求条件によれば、エンドトゥエンドの遅延はページ当たり2sないし4sの範囲内であり、パケット損失率は0である。したがって、
−BE及びBK ACの場合、WiFiセグメントに対する事実上の遅延限界パフォーマンスはない。

−UDPパケットだけでなくTCPパケットについてもPLRに関する厳格な条件が存在し、WiFi再送遅延は、TCP又はUDP再送よりもかなり効率的である。PLRはできるたけ低く、要求条件は0．01％より低いことを要する。

−さらに、BE及びBK ACは、CUE利用を最小化し、WiFiNWがBE及びBK ACに対して最良の帯域幅を提供するようにする。

以下の説明において、ACの最大遅延限界条件は、MaxIPDTと言及され、ACの最大許容パケット損失はMaxIPLRと言及される。

音声又はビデオのような連続的なメディアの場合、最大遅延限界は、それがパケット数（packet population）として報告されるか否かを意味すする。したがって、非常に高い割合のパケット数に対するIPDTパーセンタイル条件（例えば、音声について99％より高い、ビデオについて99．9％より高い等）において、最大遅延限界条件が変更される。

WiFiNWにおけるパケット送信の最小送信遅延は、速やかな送信による物理送信時間（典型的には1ms未満で構築される）と等価なので、IPDVパーセンタイル値（パケット数の割合に対するIP遅延変動、例えば、99％、99．5％、99．9％）は、常に、（同じパケット数の割合の）IPDTパーセンタイル値未満で近い値である。したがって、第１近似では、WiFiノードのIPDVパーセンタイルとIPDTパーセンタイルは等価である。したがって、WiFiNWにおいてIPDVパーセンタイルに対して固有の条件を課す必要も実益もない。

IPLR及びIPDTパーセンタイルIPDVに加えて、リアルタイムメディアは帯域幅条件を有し、（DDTS及びTSPECプロシジャを用いる）レイヤ２の管理及び制御を考察する場合に必要になる。様々な送信キューにおける輻輳状況を避けるため、平均送信遅延（又は平均IPDT）は、常に、リアルタイムのパケット間隔未満にすべきである。例えば、
−音声メディアの場合、コーデックパケット間隔は典型的には20ないし40msの間にあり、IPDTパーセンタイルは20msである。これは、IPDTパーセンタイルが平均IPDT条件よりも優先することを意味する。

−標準的なIPTVメディアの場合、ビデオパケット間隔は典型的には約1．75msであり、IPDTパーセンタイル条件は80msである。これは、平均IPDT条件が、IPDTパーセンタイル条件よりも優先することを意味する。

＜PER、再送レート、上限再送回数及びIPLR間の関係と、関連する事項＞
パケットの誤る確率はPER（パケットエラーレート）と等価である。PERの一部分はBERに起因し、送信各々について一定であり、PERの別の部分は衝突に起因し、送信各々について同じでない。しかしながら、ある特殊な環境における第１近似では、PERは全ての送信について一定であると考えてよいことが確認されている。この近似が良好に合うのは、CW（コンテンションウインドウ）が、ACのCW最大値により規定されている場合である（すなわち、VI及びVO ACの場合は２回目の送信であり、BE ACの場合は８回目の送信である）。PER及び再送レート（Retry Rate）の間の関係は次のとおりである：

PERは１未満なので、再送レート（Retry Rate）は速やかに収束する級数であり、PERの通常の値に対して最大再送レートの値をもたらす。

実際には、送信回数は上限再送回数（ERN）の値により制限され、上限再送回数はパケットを破棄する前に再送する回数を決める（例えば、８回）。現在のRCA実現例の場合、この回数は全てのAC及び全てのパケットサイズについて同じである。

これは、特定のERNの値の場合に、最大IPLRのAC条件を満足するため、再送レートは次の数式を満たす必要があることを意味する： MaxIPLR＜PER^ERN。この再送レートの値は、上限再送レート（ERR）と言及される。例えば、ERNが８であり、VOmaxIPLRが0．5％であった場合、再送レートは100％を超えるべきではない。このレベルの再送レートは非常に高く見えるが、例えばロングレンジ、急速な劣化又は環境状況において容易に達成可能である。

したがって、そのような状況では、最大再送レートを制御しない帯域幅指向RCAは、より良好なCUEをもたらす物理レートを選択するかもしれないが、IPLRは伝送されるコンテンツに対応していない。

PER値はパケットサイズに直接的に関連するので、PER＝1−（1−Pb）^L≒L・Pb、１つの方向、全てのパケットサイズについて一様な振る舞いを示すようにするため、パケットサイズの範囲全体にわたってERNが様々に設定され、より小さいパケットが、より少ないERN値を有するようにしてもよい。

したがって、ERNは、AC各々の１つのACにおいて、パケットサイズの範囲にわたって設定可能にすべきである。

ACに関するERN値各々について、RCAは、AC IPLR条件に合う再送レートの物理レートを選択すべきである。

そして、原則として、帯域幅指向のRCAは再送レートを制御しないので、如何なるIPLR条件も保証することができず、この点を解決するのが本発明である。

＜帯域幅指向RCAは、VoIPやV2IPモビリティには相応しくない＞
VoIP又はV2IPアプリケーションを使用する装置は、移動装置であるかもしれない。さらに、上記のパフォーマンス条件において、これらの移動WiFi装置の重要な特質は、レンジ又は範囲（range）があることである。レンジは、HWパフォーマンスに関連するだけでなく、物理レートにも関連する：より低い物理レートは、安定的な良好なレンジをもたらす。帯域幅指向RCAが、より低い物理レートを選択することになるのは、低い物理レートに起因するCUEの増加が、低い再送レートに起因するCUEの減少により補填される場合のみである。9MbpsのVoIPストリームの場合、RCAは、35％の再送レートを改善し、6Mbpsの物理レートを選択する必要があることを、CUE計算は示す。

衝突再送レートが、例えば約15％であった場合、総合的な再送レートは約50％になることが考えられる。50％の再送レートの場合、99．9％以上のパケットを送信するのに必要な送信回数は、6回であることを、計算例は示している。対応するIPDL99．9（すなわち、99．9％のパケットに対する最大伝送遅延）は、自由な空きチャネルを待機する時間及び衝突再送レートに起因して、ターゲットの20msよりもかなり長くなってしまうことが、確認されている。そのようなIPDT99．9及び同じ値を有する関連するIPDV99．9（99．9％のトラフィックに対するIP遅延変動）は、WiFiによる音声送信を有意義でないものにしてしまう。

結論：
−原則として、帯域幅指向RCAは、IPDT及びIPDV条件を何ら保証しない。

−WiFiを介する音声（ボイスオーバWiFi）を利用する一定のモバイル通信サービスにとって、このことは、障害となる問題になり、本発明はこの点に対処する。

＜再送レートはACにより管理されるべき＞
既存の帯域幅指向RCAアルゴリズムがWMM ACとともに使用される場合、たとえ物理レート選択にWMMパラメータ及びパケットサイズを考慮したとしても、これらのアルゴリズムは最良の帯域幅の最適化をもたらさない。

一般的な状況の場合、衝突確率の値はAC各々のWMMパラメータ値に関連しているので、衝突に起因する再送レートは、各方向について固有であり、個々の方向におけるパケットサイズや、パケットサイズにおける各ACについて固有であることが、実環境のシミュレーション結果により示されている。

同じサイズのパケットに対する衝突再送レートは、AC各々について固有であり、再送レートは、物理レートの比較及び選択に使用されるCUE測定における主要事項の１つであるので、帯域幅指向RCAは、パケットサイズレンジによるだけでなく、ACによる物理レートの管理にも有益である。

＜マルチレートパラメータは各ACについて固有であるべき＞
帯域幅を最適化するため、RCAは、サンプリング又はプロービング法を用いて、様々なパケットサイズ及び様々な物理レートについてCUE統計量を生成する。これらの統計量は、信頼できるようにするため、非常に多くのパケットを必要とするので、統計結果は、無線状態の潜在的な変動に対して事実上大きな遅延を有する。

無線状態の急激な劣化や不規則なパケットサイズの変化は、パケット欠落を招き、このような問題に対処するため、RCAは、通常「マルチレート」と呼ばれる仕組みを使用する。この方法は、マルチレート再送回数（MRN）の超過に基づいて、１つのパケットテンポラリ物理レート変化（one packet temporary phyrate change）を強制し、上限再送回数（ERN）の超過におけるパケットの欠落を許容する：
−マルチレート再送回数は、物理レートを減らす前に、同じ速度で連続的な最大再送回数を決定する（例えば、４）。

−上限再送回数は、パケットを欠落させる前の再送回数を決定する（例えば、１２）。
現在の既存のRCAでは、これら２つの数は全てのACについて同じである。

マルチレート法は、再送の主要原因がBERであった場合に、IPLRを減らす上で実益がある。再送の主要原因が衝突であった場合、マルチレート法は、いくらかの無駄な遅延とかなりの追加的なCUE消費を招き、状況をさらに悪化させてしまう。マルチレート法はブラインド法（blind mechanism）であるので、そのような方法の実益は、ビデオストリームの場合に特に得られ、その場合、より低い物理レートを利用することが、CUEに使用されるパーセントグローバル（percent Global）に大きく影響する。

何らかの効率化を図るには、物理レートの低減は劇的でなければならないことが確認されており（例えば現在の物理レートよりも２段階）、さらに、そのような状況において、11Mbps、5．5Mbpsのような非OFDM物理レートにおいて実益があり、12Mbps、9Mbps、6MbpsのOFDM物理レートはスキップされてもよいことが確認されている。

さらに、RCAがこの方法を使用する場合、AC各々について、マルチレート再送回数（MRN）及び上限再送回数（ERN）の特定の値を持つことに実益がある。例えば、
−音声メディアの場合、IPDT99．5は20ms未満であるべきであり、パケット損失は0．5％未満であることが考えられる。この場合、RCAは、MRNを小さくし、無線状況変化に対してなおいっそう反応する機会を有するようにし、ERNを小さくし、もはや有用ではない音声パケットを送信することを避けるべきである。

−ビデオメディアの場合、IPDT99．9は80ms未満であるべきであり、パケット損失は0．1％未満であるべきである。複数のビデオストリームが同時に存在していた場合（例えば、アップストリーム及びダウンストリーム）、衝突確率は高いので、MRN及びERNは、VIACの場合、VOクラスの場合より大きくてもよい。

−BK及びBEクラスの場合、IPDT99．9は200ms未満でなければならず、パケット損失率は0．01％未満でなければならない。MRN及びERNは、BE及びBK ACの場合、VI ACの場合より大きくてもよい。

これらの具体例をまとめると、以下のようになる。

−帯域幅指向アルゴリズムは、様々なACを介して伝送するリアルタイムメディアについては適切でなく、リアルタイムメディアは、IPRL、IPDVパーセンタイル及びIPDTパーセンタイルについて何らかの保証を必要とする。

−以下の事項を考慮して、特にAC各々について物理レートを管理することは、パフォーマンスにおけるいくつもの実益がある：
−ACの特殊性、主にWMMパラメータ、衝突再送レート
−そのACにより伝送されるコンテンツタイプ、及び関連するQoS条件。
これが本発明の主目的である。

＜RCA4WMM設計において遭遇する問題＞
RCA4WMMに関する第１の問題は、以下の事項に起因する：
−WiFi通信は安定的でなく、BERRは非常に急激にしかも非常に頻繁に変化する。

−IPトラフィックはバースト的であり、このため、衝突率は非常に高速に変換する。例外はリアルタイムメディアトラフィックであり、これは、周期的であり、不変の又は準不変の（quasi permanent）スループットを要求する。

−WiFi IPLRパーセンタイル又はIPDTパーセンタイルの測定値による基準は、ハイレイテンシ基準（遅延が大きい基準）であり、信頼できる結果を得るまでに多数のパケットを必要とする（2000ないし20000個）。

さらに、以下の事項も存在する：
−ミドルレイテンシ（middle latency）基準：平均再送レート、平均CUE、平均IPDT、IPDT分散。これらは、より限定された数のパケットを必要とし、IPLR及びIPDTパーセンタイル推定の入力として使用される。

−ローレイテンシ（low latency）基準又はアラーム：
○連続的な失敗回数（マルチレート法において使用される）。

○一連の欠落パケット。
したがって、RCAにおいて、ローレイテンシ基準は、システムの現在のパフォーマンスを定める。現在のパフォーマンスは、IPDTを改善したり、CUEを改善したりするための目標（目標値）を決定する。ミドルレイテンシ基準は、目標値に達するために行う処理（アクション）を選択するのに必要な測定値をもたらす。アラームはファイアマン（fireman）として機能する。

適応的なRCAに関する第２の問題は、動作に先立って、無線環境の評価及び測定を先に行う必要があることである。この点に関し、RCAインスタンス各々はいくつかのフェーズを使用している：
−開始フェーズ：このフェーズは、デフォルト状態の決定及び統計処理の初期化に対応する。

−学習フェーズ：このフェーズは、例えば、様々な物理レートの平均CUE、IPDT分散、平均IPDT又は平均再送レート等のような何らかの環境測定値を取得するのに必要な期間に対応する。学習フェーズの長さは、第１群の有効な統計量を生成するのに必要なサンプル数に依存する。

−適応フェーズ：このフェーズは安定的な期間に対応し、ロー、ハイ及びミドルレイテンシ基準により物理レートの選択が行われる。

＜CUE及びIPDT間の相互関係についての説明＞
後述の説明を理解するために、IPDT（IP伝送遅延）及びCUE最適化法間の関係について、若干の説明が必要である。

CUEは１つのフレームを送信するのに必要な中期的な時間比率である。CUE最適化法は、より低い平均CUEをもたらす物理レートを選択及び使用することを含む。RCAがその物理レートを変更するのは、RCAが、伝送レート及び再送レートの間でより良い妥協案を見出した場合であり、その状況において：
−RCAが物理レートを増やす場合：
○BERに起因する平均再送レートは増加することになる。

○パケット当たりの平均伝送遅延は減少することになる（CUE改善値による）。

○衝突に起因する平均再送レート及び平均的な遅延待ち時間は、通常、減少する。なぜなら、他のSTA又はAPは解放されたCUE（feed CUE）による恩恵を受けるからである。しかしながら、このCUEの数％のゲインは、全てのNW端末及びアクセスポイントの間で共有されるので、衝突再送レートや平均待ち時間に対する大きな影響はない。

−RCAが物理レートを減らす場合：
○BERに起因する平均再送レートは減少することになる。

○パケット当たりの平均伝送遅延は減少することになる（CUE改善値による）。

○衝突に起因する平均再送レート及び平均的な遅延待ち時間は、通常、減少する。なぜなら、他のSTA又はAPは解放されたCUE（feed CUE）による恩恵を受けるからである。しかしながら、このCUEの数％のゲインは、全ての参加者の間で共有されるので、衝突再送レートや平均待ち時間に対する大きな影響はない。

IPパケットの伝送遅延（IPDT）は、次式により表現される：

この数式において、WaitingTimeForFreeMediumは、このWiFiNWにおける他の端末又はアクセスポイントのトラフィック全体に完全に依存し、隣接するWiFiNWにも依存する。実環境において、以下のことが確認されている：
−たとえトラフィックがなかったとしても、外乱のある環境（perturbed environment）では、WaitingTimeForFreeMediumの値は、送信値（CUE（phyrate，Try））を上回る。

−WaitingTimeForFreeMediumの値は、ACに関連付けられ、WMMパラメータ値に関連付けられる。

−WaitingTimeForFreeMedium遅延の分散は、例えば、最大IPDT値の80％に及ぶほど寄与する。

−IPDT値に対する平均的なWaitingTimeForFreeMediumの影響は、大なり小なり送信回数に比例し、これは、個々の待ち時間が、平均的なWaitingTimeForFreeMediumを何度か超えた場合でさえ成立する。

−送信失敗（又は送信成功）の確率は、上述したように、準定常的な第１近似により考慮される。

現在のACについて新たな物理レートがより低い（又は等しい）CUEをもたらす場合にのみ、RCAは物理レートの変更を行うことについて考察する：個々の送信各々に対するWaitingTimeForFreeMediumは、上述したように、物理レート変更に対して大きくは影響しない。

したがって、より良いCUEに対する物理レート変更に関し、IPDTの数式における影響は次のようになる：
−CUE（phyrate，CW）の項は、CUEの改善に従うことになり、より小さくなる。

−Phyrateが小さくなると、

の項は小さくなる。なぜなら、BERに起因する再送回数が小さくなるからであり、したがって、IPDTパーセンタイル（例えば、99％）も改善される。

−Phyrateが大きくなると、

の項は大きくなる。なぜなら、BERに起因する再送回数が大きくなるからである。したがって、IPDTパーセンタイルの改善は実際には予測可能ではない。なぜなら、CUEの改善は、

の増加による影響を補償したりしなかったりするからである。

また、CUEを劣化させる低い物理レートの選択は（BERに起因する再送回数は顕著には低くならないからである）、

の項の影響に依存して、IPDTを劣化させるかもしれないし劣化させないかもしれない。

したがって、CUEが改善されたとしても、IPDTに対する物理レート変更の影響は、常には予測可能でなく、IPDTに対する物理レートの影響を知る唯一の方法は、それを測定することである。

＜IPRL推定に関する送信回数分布モデルとその影響についての説明＞
送信回数分布モデルとして、アーラン（Erlang）分布又は指数分布モデルを利用可能なことが確認されている。指数分布モデルの場合：
λは平均伝送レートにより与えられる（μ＝λ⁻¹）。

累積分布は、F（x）＝1−e^−λx又は1−e^−λ／μにより与えられる。

最大送信回数は、RCAのERN（例えば、8）及び最大IPLR（例えば、0．5％）により与えられ、ERNは以下の条件を満たす必要がある：

RCAは、平均伝送レート（又は平均再送レート）を測定及び／又は制御することで、送信に関するIPLRを制御することもできる。

指数分布に基づくIPLR推定に使用される主な入力は、平均再送レート測定値である。信頼できる結果を得るため、この平均再送レート測定値は、IPLRの直接的な測定の場合（例えば、１％のIPLRの測定は少なくとも5000サンプルを要する）と比較して十分に少なくなければならない（例えば、１％のIPLRに対して200サンプル）。

指数分布モデルに基づくIPLR推定を利用することで、RCAは、IPLR変動に対してさらに良好に反応できるようになる。

＜IPDT分布モデルとRCAにおける影響についての説明＞
IPDT文モデルとしてガンマ分布を利用可能なことが確認されている。

ガンマ分布モデルの場合：
−ガンマ分布は

により表現され、Γ（k）は、ガンマ関数である：

−k及びλは遅延パケットの平均及び分散により与えられる。

−累積分布は、

により与えられ、Γ（k，x）は上限不完全ガンマ関数（upper incomplete Gamma function）である：

IPDTがx値より優れている何パーセントかのパケットを与える関数F（x）は、次式で表現される：

幾つかの近似により、上記の数式は次のように書ける：

これらの数式によれば、IPDT_Percentの値はIPDTパーセンタイルを表し、割合又はパーセント（Percent）はパーセンタイル（例えば、99％又は99．9％）を表す。IPDT_Percentは、以下の数式により推定可能である。

ガンマ分布に基づくIPDLパーセンタイル推定に使用される主要な入力は、平均IPDT及びIPDT分散測定値である。信頼できる結果を得るため、この平均再送レート測定値は、IPDTの直接的な測定の場合（例えば、IPDT99の測定は少なくとも5000サンプルを要する）と比較して十分に少なくなければならない（例えば、99％のIPDTに対して200サンプル）。

ガンマ分布モデルに基づくIPDTパーセンタイル推定を利用することで、RCAは、IPDTパーセンタイル変動に対してさらに良好に反応できるようになる。

＜平均瞬時測定及び平均瞬時推定ツールボックス＞
先ず、本願における、送信パラメータの測定、推定、評価及び値の間の相違を明らかにする必要がある。

−「測定（measurement）」という用語は、物理的な送信パラメータ値が現実の測定値である場合に使用され、例えば、平均IPDT、平均CUE、送信回数、IPDTパーセンタイル、IPLR等が測定される。送信パラメータについて有効な測定値を得るため、平均IPDT又は平均CUEのような種類のものは、限られたサンプル数しか必要としないが、IPLRやIPDTパーセンタイルのような種類のものは多数のサンプルを必要とする。

−「推定（estimation）」という用語は、数学的な分布特性を利用して、送信パラメータ値を限られた数のサンプルにより推定する場合に使用される：典型的には、IPDLパーセンタイル及びIPLRパーセンタイルが推定される。サンプル分布が分布モデルに従っている場合、推定による結果は、同程度のサンプル数であった場合、実際の測定よりも事実上正確であるが、サンプル分布が分布モデルにしたがっていなかった場合、そうではない。

−「評価（evaluation）」という用語は、測定又は推定の用法が、RCAの説明レベルでは区別しなくて良い場合に使用される。

−「値（value）」という用語は、送信パラメータの測定又は推定の結果を同定（特定）するために使用される。

RCA4WMMにより使用されるツールボックスは、いくつものサブシステムを含む：
−IPLR推定（又は測定）
−IPDTパーセンタイル推定（又は測定）
−IPLR推定及びCUE推定に使用される送信回数及び平均送信回数の測定
−IPDTパーセンタイル推定に使用される、IPDT、平均IPDT及びIPDT分散の測定。

これら全ての平均測定又は推定は、幾つかの方法を含む：
−スライディング移動平均（SMA: Sliding Moving Average）。この方法の主な欠点は、スライディングウィンドウの各サンプルを保存することを受け入れる必要があることである。

−連続的累積平均法（Successive Cumulative Average method）。ウインドウサイズは以前に使用したものと同じである。この方法の主な欠点は、新たな平均値を提供できるようになる前に、ウインドウサイズに等しい程度のサンプル数を必要とすることである。

−指数移動平均（EMA：Exponential Moving Average）及びMEMA（Multiple EMA）法。

EMAの数式は、
EMA（n）＝（S（n）*a）＋（EMA（n−1））*（1−a）
であり、ここで、
−S（n）は最後のサンプル値である。

−平滑化因子（smoothing factor）は、a＝2／（1＋N）であり、Nは期間内のサンプル数である。

SMAに対するEMAの主な利点は、全てのサンプルを保存しなくてよいことであり、主な欠点は指数的な重みを有することであり、最も最近のデータに対して多くの重みを与える。この影響を修正し、かつ重みを分散させるため、マルチEMA（MEMA）が使用される。その原理は、第１のEMAの出力を第２のEMAの入力として使用し、その第２のEMAの出力を第３のEMAの入力として使用する、等々である。これら全てのEMAは同じ平滑化因子を有する。以下の説明において、測定値又は推定値を得るのに使用される一連のMEMAの数を、MEMA因子と呼ぶ。

等価的な時間ウインドウに対する、IPLR、IPDTパーセンタイル又は平均CUEを一貫して比較するため、平滑化因子及びMEMA因子（すなわち、連続EMA数）は、例えば、平均再送レート、平均IPDT又はIPDT分散に対して共通であるべきである。

中間的なEMA及び最終的なEMA結果における過剰な相違が生じないようにするため、EMA又はMEMAを、（既知である場合）現在の値又は実際の値を反映する値に初期化することが考えられる。

＜IPDTパーセンタイル及びIPLRパフォーマンス間の関係＞
IPDTパーセンタイル及びIPLRは、上限再送回数を介して関連付けられる：この回数が小さすぎた場合、（送信回数がかなり制限されるので）IPDTパーセンタイルの値は良くなるが、同じ理由でIPLRは高くなる。

したがって、IPLR及びIPDTパーセンタイルの測定又は推定を常に一緒に考察する必要がある。AC及びパケットレンジに対応するRCAにおいて、関連するIPLRパフォーマンスが、AC IPLR条件を満たす場合にのみ、IPDTパーセンタイルパフォーマンス値が有効になる。したがって、AC階層条件において、IPLR条件がIPDTパーセンタイル条件以前に生じている。

＜IPLR、IPDTパーセンタイル推定及び平均CUE測定におけるパケットサイズ変化の影響＞
RCAにおける問題の１つは、上述したように、全てのパケットが同じサイズを有していないことに起因する。

−パケットサイズは、PERに直接的に影響し、したがって平均再送レートにも影響する。

−平均再送レートは、IPLRの推定に使用される主要な入力、ERNに依存する。

−パケットサイズ及び平均再送レートは、平均CUEの測定に使用される主要な入力である。

−IPDTパーセンタイルも影響を受ける。なぜなら、各パケットのIPDT値は、パケットサイズ及び送信回数に関連しているからである。

（ACにおける及びパケットサイズカテゴリにおける）パケットサイズ分布は、サンプル物理レート及び公称物理レート（nominal phyrate）に対して同様であるという仮定に基づいて、平均IPLR、IPDTパーセンタイル及びCUEが様々な物理レートについて比較される。

したがって、SMAのパケット数又はEMA若しくはMEMAの平滑化因子は、適切に調整される。この値は、AC各々のトラフィックの特定の性質に起因して、AC毎に異なる。

＜IPLR測定、推定及び比較＞
最良の物理レートを選択するため、RCAは、IPLRに対する候補物理レートの影響の評価を行う必要がある。IPLRを比較する際、幾つかの可能な方法は、複雑さの程度が異なり、異なるサンプル数を必要とし、異なる信頼性及び反応性（追従性）をもたらす：
−IPLR測定。上述したように、この方法は信頼できるが、有効な測定をもたらすために多くのパケットを必要とし、それ故に、VoIPのような少ない帯域幅のトラフィックの場合、十分な追従性（実環境に対する追従性）を提供しない。

−指数分布特性に基づくIPLR推定。上述したように、この推定は、上記のものより信頼性は低いが、VoIPのような少ない帯域幅のメディアに対しても必要な追従性をもたらす。さらに、この方法は、AC条件以外のIPLRパーセンタイルの物理レートを、RCAが破棄すること許容する。

上述したように、指数分布モデルによれば、最大IPLR条件及び平均再送レート間の直接的な関連性が得られる：

これは次のことを意味する：
−特定の物理レートについて又は全体的に、平均再送レート（MeanRetryRate）は、ある既知の値を超えることができず、このACに対する最大IPLR条件を満たす。

−これらの平均再送レートを用いて、様々な物理レートのIPLRが比較されてもよい。

＜IPDLパーセンタイル測定、推定及び比較＞
最良の物理レートを選択するため、RCAは、IPDTパーセンタイルに対する候補物理レートの影響を知る必要がある。IPDTパーセンタイルを比較する際、幾つかの可能な方法は、複雑さの程度が異なり、異なるサンプル数を必要とし、異なる信頼性及び反応性（追従性）をもたらす：
−IPDT測定。上述したように、この方法は信頼できるが、有効な測定をもたらすために多くのパケットを必要とし、それ故に、十分な追従性（実環境に対する追従性）を提供しない。

−平均IPDT。分布モデルに関連して、平均IPDT分散は平均CUE分散にしたがい（ただし、増幅される）、それ故に、IPDTパーセンタイルに対する良好なインジケータ（指標）とは考えられない。

−平均IPDT＋IPDT標準偏差：このインジケータ（指標）は上記のものよりも適切であるが、例えば99．9％のような高いパーセンタイルのパケットの変動を反映することは困難である。

−ガンマ分布特性に基づくIPDTパーセンタイル推定。上述したように、この推定は、実際の測定よりも信頼性は低いが、VoIPのような少ない帯域幅のメディアに対しても必要な追従性をもたらす。さらに、この方法は、AC条件以外のIPDTパーセンタイルの物理レートを、RCAが破棄すること許容する。

＜送信パフォーマンスに対する物理レートサンプリングの影響＞
IPLR、IPDT又はCUEを改善できる機会を得るため、IPDT及び現在の物理レート以外の他の物理レートは、IPLR、IPDT及びCUEパフォーマンス推定又は測定用に試行又はサンプリングされるべきである。

物理レート試行（サンプリング）法の代替法は、物理レートプロービング法（Phyrate Probing Method）である。IPLR、IPDT及びCUEパフォーマンスを様々な物理レートについて測定するために、プロービング法は、帯域外のフェイクパケット（fake packet）を使用し、対域内の実際のパケットをサンプリング法としては使用しない。物理レートプロービングが、実際のトラフィックに如何なる附加的な外乱（perturbation）を持ち込むことも回避するならば、物理レートプロービングパケットは、各フローに使用されるCUEを大幅に増やす（例えば、少なくとも10％以上）。WiFiNW内にVoIPのような多数の小さな帯域幅のストリームが存在していた場合、CUEに対するプロービングの影響は、実際の被害となり、例えば実際のストリームの66％に達するプロービングを要する。プロービング法が、様々な物理レートを比較する本発明に十分に匹敵する場合、残りのRCA4WMMの説明は、サンプリング法を使用するだけであり、このRCAのCUEパフォーマンス目標に対して尚いっそう適している。

既存のRCA法の場合、物理レートサンプリング率の典型的な値は、パケット分布に対して10％であり、あるいは２つの物理レートが一緒にサンプリングされる場合、５％の２倍である。この10％のパケットがある物理レートを使用し、通常の物理レートよりも悪い（又はより良い）IPLR及びIPDTパーセンタイルパフォーマンスを有する。IPLR及びIPDTパーセンタイルパフォーマンスは、パケット分布の１％の欠落又は１％より少ない過剰なIPDTにより規定され、物理レートサンプリングは、全体的な送信パフォーマンスに対して劇的な影響を有する。

したがって、
−サンプルされる又は公称の物理レートを利用して送信された全てのパケットが、ACパフォーマンス条件を満たしていることを、RCAインスタンスは確認すべきである。これらのグローバルなパフォーマンス推定は、グローバルIPLR（GIPLR）及びグローバルIPDT（GIPDT）推定（又は測定）と呼ばれる。

−RCAインスタンスは、公称の又はサンプルされる物理レート各々について、IPLR、IPDTパーセンタイル及び平均CUE評価値を提供し、物理レートパフォーマンスを比較できるようにし、新たな公称物理レートを選択できるようにし、全体的なパフォーマンスを改善する。

＜GIPLR及びGIPDTの推定及び測定＞
グローバルIPLR評価については、推定方法が好ましい。しかしながら、送信される全てのパケットが評価に使用される場合、その測定方法は、IPTVのように、少なくとも、多くの帯域幅のアプリケーション用と考えられる。

GIPLRの推定は、次式により行われる：

−１ないしｎは、現在のRCAインスタンスに使用するサンプルされる物理レート及び公称の物理レートの各々を示す。

−TrafficRatio_nは、この物理レートで送信されるトラフィックの割合を表す。

−IPLRnについては上述したとおりである。

グローバルIPDTパーセンタイル評価については、推定方法が好ましい。しかしながら、全てのパケットが評価に使用される場合、その測定方法は、IPTVのように、少なくとも、多くの帯域幅のアプリケーション用と考えられる。

GIPDTの推定は、次式のように行われる：

−１ないしｎは、現在のRCAインスタンスに使用するサンプルされる物理レート及び公称物理レートの各々を示す。

−TrafficRatio_nは、この物理レートで送信されるトラフィックの割合を表す。

−IPDT_nは、物理レートｎのGIPDT_Percentである。上述したように、GIPDT_Percentは次のように計算される：

GIPLR及びGIPDT条件を保証する別の方法は、サンプルされる又は公称の物理レート各々が最大IPLR及び最大IPDT条件を満たすことを確認することである。この状況において、
−サンプル物理レートのIPLR又はIPDTが、パフォーマンス条件未満であった場合、この物理レートに対する試行（サンプリング）は中断され、グローバルパフォーマンスをさらに劣化させないようにする。

−公称物理レートのIPLR及び／又はIPDTがパフォーマンス条件未満であった場合、グローバルIPLR及び／又はIPDTパフォーマンス評価が、最大IPLR及び／又は最大IPDTパフォーマンスを超える前に、物理レート変更が早められる。

このモードにおいて、GIPLRが、

というグローバル条件を満たしている限り、IPLRパフォーマンスを過剰に死守することを避けるため、最大IPLRターゲットは、サンプル公称物理レートについて異なってもよく、例えば、最高のサンプル物理レートの最大IPLRは最大GIPLRより高くてもよく、公称物理レートIPLRの最大IPLRは最大IPLRより低くてもよい。

このモードにおいて、GIPLRが、

というグローバル条件を満たしている限り、IPLRパフォーマンスを過剰に死守することを避けるため、最大IPDTターゲットは、サンプル公称の物理レートについて異なってもよく、例えば、最高のサンプル物理レートの最大IPDTは最大GIPDTより高くてもよく、公称物理レートIPDTの最大IPDTは最大IPDTより低くてもよい。

＜物理レート選択におけるグローバルIPLR及びグローバルIPDT状態及び相対的影響＞
上述したように、送信される全てのパケットデータは、GIPLR及びGIPDTをもたらすように使用される。したがって、RCAインスタンス各々は、グローバルIPLR及びIPDTの評価が、送信に安定的な状態をもたらしていることを考慮すべきである。

RCAは、以下のIGPLR及びGIPDT状態を特定する。

−悪いIPLR状態：GIPLR値が最大IPLRを超えている。

−悪いIPDT状態：GIPLRは最大IPLR未満であるが、GIPDTが最大IPDTを超えている。

−良いIPDT状態：GIPLR及びGIPDTが、ともに最大IPLR及び最大IPDT未満である。

RCAは、GIPLR及びGIPDTの現在の状態に関連して、したがって、IPLR、IPDTパーセンタイル及びCUEというパフォーマンス基準優先度にしたがって、物理レートの選択を管理する。

−悪いIPLR状態の場合、RCAは、IPLRを改善する（すなわち、より低い物理レートの）公称の物理レート及びサンプルされた物理レートを選択する。

−悪いIPDT状態の場合、RCAは、公称の物理レート及びサンプルされた物理レートを選択し、その物理レートは、IPDTを改善するが、IPLR推定値は最大IPLR条件に適合している。

−良いIPDT状態の場合、RCAは、公称の物理レート及びサンプルされた物理レートを選択し、その物理レートは、CUEを改善するが、IPLR及びIPDT推定値は最大IPLR及び最大IPDT条件に適合している。

＜グローバルな及び物理レート毎のパフォーマンス推定の関係と、統計的一時的ウインドウ及びサンプリングレートに対する影響＞
サンプルされる物理レート及び公称物理レートのIPLR、IPDTパーセンタイル及びCUEパフォーマンス間の一貫した有効な比較を行うため、IPLR、IPDT及びCUEを評価するのに使用される様々なSMA、EMA（又はMEMA）が、理想的には、同じ重み付けによる同じ時間ウインドウに全て属する同数のデータパケットにより、導出される。EMA及びMEMAの場合は、同じ平滑化因子及び同じEMA因子を使用することを意味する。

さらに、矛盾した評価を回避し、首尾一貫した判定を行うため、グローバルパフォーマンスの評価及び物理レートパフォーマンスの評価に使用する一時的ウインドウ（temporal window）は、理想的には同じものである。これは、EMA及びMEMAの場合、サンプリング率に関連して、異なる平滑化因子のグローバルEMA及び物理レート評価を利用することを含み、例えば、サンプリング率が1／20であり、グローバル平滑化因子が1％の場合、サンプリング平滑化因子は17，2である。理想的なサンプリング平滑化因子のおおよその近似は、以下の数式を用いることで得られる：
−サンプリング平滑化因子＝グローバル平滑化因子／サンプリング率
しかしながら、これら全ての措置を考慮したとしても、サンプリング評価は送信パケットのごく一部分しか使用していないので（例えば、５％）、サンプリング評価は、送信パケット全ての測定を利用するグローバルIPLR又はIPDTパーセンタイル評価よりも、事実上低い信頼性である。このため、グローバルレベルで行われた評価結果と物理レートサンプリングレベルで行われた評価結果との間に、いくらかの不一致及び矛盾が生じるかもしれない。これら全ての状況により、RCAは先ずグローバル評価を考慮すべきである。これらの誤差を減らす方法は、公称物理レートパフォーマンス、公称物理レートで送信されたパケット全ての測定値を、特定のサンプリング平滑化因子（グローバル平滑化因子に対するよりも、およそ10％高い）とともに、評価することであり、サンプル物理レートにおいて同じ時間ウインドウをカバーする：
−公称平滑化因子＝（グローバル平滑化因子）／（1−サンプル物理レート数×サンプリング率）
さらに、変動する無線環境又は移動度に対する反応性（追従性）を改善するため、グローバルIPLR及びIPDTパーセンタイル評価に短い時間ウインドウを使用することが有益である。

＜低速及び高速適応サンプリング管理＞
物理レートサンプリングレート（PSR）は、公称及びサンプル物理レートのパフォーマンス（例えば、CUE、平均IPDT、再送レート．．．）を測定するために使用されるレートである。

サンプリングレートの選択は、適応遅延の短縮という一方の側と、IPLR、IPDT及びCUE評価における信頼性という他方の側との間の「妥協」である。

−高いサンプリングレートは、速やかに測定結果を取得するのに使用され、したがって、環境の様々な変動に応じて速やかに物理レートを適合させる。移動する場合や送信を開始する場合、速やかに適合することは必須である。

−低いサンプリングレートは、公称物理レートにおいて頻繁に使用され、送信パフォーマンス（IPLR、IPDT及びCUE）を最適化するために使用され、このモードの場合、RCAは、上記のモードよりも低い追従性を有する。

困難な「妥協」を避けるため、２つの適応モードが規定される。

−トラフィックが、始まる場合、再開する場合、又は悪い状況にある場合、高速適応モードが使用される。高速適応モードおけるRCAの目的は、最良のパフォーマンスをもたらす物理レートをできるだけ速やかに特定することである。

−RCAが使用する最良の物理レートを知っていた場合、低速適応モードが使用される。低速適応モードにおけるRCAの目的は、最適なIPLR、IPDT及び／又はCUEグローバルパフォーマンスをもたらすことである。

高速又は低速適応モードにおいて首尾一貫した動作を行うため、各々について、物理レート適応条件を指定して、：
−各ACについて、通常モードにおいて、物理レート低速適応期間（PSAP：Phyrate Slow Adaptation Period）条件を指定する（例えば、VOの場合は1．5s、VIクラスの場合は1．5s、BE又はBKクラスの場合は3s）。PSAPは、物理レートの潜在的な変動に対する目標遅延、すなわち物理レート適応速度を規定する。

−上記の条件を満たす物理レート適応サンプリング期間（PASP：Phyrate Adaptive Sampling Period）を得る。サンプリング期間は、公称及びサンプル物理レートを測定するのに使用される。PASPは現在の平均的な出力パケット間隔（MIPP：Mean Interdeparture Packet Period）より低くはならず、MIPPは事実上の利用可能な最大サンプリング期間を異呈する。

−物理レート高速適応反復値（PFAI：Phyrate Fast Adaptation Iteration）を指定する。この値は、実行する物理レート変化に対する残り反復回数を規定し、RCAが適応的な最適値に近づくようにする。PFAIカウンタは、目下のACについてトラフィックをそれぞれ開始する際に初期化又は再初期化され、物理レートの変更各々に応じて減らされる。PFAIが0に等しくない限り、システムは、高速適応モードのままであり、PASPとして現在のMIPPを使用する。

−PSAP及びPFAI初期値は、AC各々について固有である。

物理レート適応サンプリング期間（PASP）は、次のようにして与えられる：
−物理レート高速適応モードの場合（すなわち、PFAI≠0）：PASP＝MIPP
○PASP＝MIPP
−物理レート低速手高モードの場合（すなわち、PFAI＝0）：PASP＝PSAP／N.n
○PSAPは、公称物理レート及びサンプル物理レートの測定に対する物理レート変更期間である。

○ｎは測定される物理レートの数である（例えば、２つのサンプル物理レートと１つの公称物理レートの場合は、３）。

○Ｎは、有効な測定又は推定を行うために様々なEMA又はMEMAにより必要なパケット数を規定する。EMA又はMEMAの場合、これは、（累積重み＞80％）をもたらすのに必要なサンプル数であり、例えば、0，2 17の平滑化因子による三重EMAの場合、17サンプルである。

○PASP＝MIPPの場合、高速適応期間内なので、PAPSPは、現在の平均出力パケット間隔（MIPP）より高くすべきでない。

○例えば、VO PSAP＝1．5s、N＝25、n＝3、PASP＝20msである。

一般的な低速適応モードにおいて、同じPSAP（物理レート低速適応期間）及び同じNの場合、PASP（物理レート適応サンプリング期間）値はメディアに依存しない。この点、メディアに依存する対応する適応サンプリング比率（ASR）と異なる。ASRは、ASR＝（MIPP／PASP）*（n−1）／nにより与えられる。ここで、1．5sのPSAPの具体例は以下のとおりである：
○20msMIPPにおいて、64kbpsG711コーデックの場合、ASR＝66％である。

○1．77msMIPPにおいて、6mpsIPTVの場合、ASR＝6％である。

○12msMIPPにおいて、512kbpsのビデオフォンの場合、ASR＝40％である。

したがって、物理レート低速適応モードにおいて、サンプリングは、より良いIPDT及びCUEパフォーマンスに対して最適化される。

RCAは以下のものに対するパケット間隔測定を使用する：
−平均出力パケット間隔（MIPP）の計算及び測定。

−トラフィック開始又はトラフィック再開の検出。

○トラフィック再開は、トラフィックが数秒間中断していたことを意味する（例えば、5sより長く、20sより短い）。この状況では、PFAIカウンタを、各ACに固有の反復回数に初期化し直すことで、システムは物理レート高速適応モードに戻る。

○トラフィック開始は、20s及びPFAIより長い期間にわたってトラフィックが存在しなかったことを意味する。

○最小及び最大トラフィック再開遅延値及びトラフィック開始遅延値は、各ACに対して固有である。ベストエフォートトラフィック。

MIPP測定値はEMA又はMEMA法に基づく：
−MIPPがPASPより小さいか否かを確認するため、MIPP EMA値は、目下のACに対する現在のPASP値とともに初期化される必要がある。

−全ての測定に同じ時間ウインドウを使用するため、平滑化因子及びMEMA因子は、サンプル物理レート評価に使用されたものと同じである。

＜サンプル物理レートの選択＞
物理レートサンプリングの目的は、RCAが、より良いIPLR、より良いIPDT又はより良いCUE利用をもたらす物理レートを選択する機会を与えることである。以下の説明は、サンプルする物理レートをどのように選択するかという問いに答える。

先ず、RCAは、現在の目標パフォーマンスを実現できない物理レートを捨てるべきであり、現在の目標パフォーマンスは、IPLR、IPDTパーセンタイル又はCUEである：
−IPLR：
より低い物理レートは、より少ない再送レートをもたらすので、より良いIPLRパフォーマンスをもたらす。しかしながら、OFDM及び非OFDM間の境界の物理レートはスキップされるべきである：
−−5．5MBは、6MBよりも常に低い再送レートを与える（5．5が利用可能である場合、6Mbpsはスキップされる必要がある。）。

−−11MBは、9MB及び12Mbsよりも常に低い再送レートを与える（11Mbsが利用可能である場合、9MB及び12Mbはスキップされるべきである。）。

−IPDTパーセンタイル：
上述したように、IPDTパーセンタイルの傾向を知る方法はない：測定又は評価することだけが真の答えをもたらす。

しかしながら、RCAは、同じIPLR例外（IPLR exception）をサンプリング物理レート選択に適用し、悪いGIPLRパフォーマンスやGIPDTパフォーマンスを避けるべきである。

−CUE:
上述したように、CUEの傾向を知る方法はない：測定又は評価することだけが真の答えをもたらす。

しかしながら、RCAはより低い物理レートを選択するべきではなく、より低い物理レートは、再送しない場合でさえ、現在の物理レートにおいてより多くのCUEを消費する（これは、より高い物理レートでは可能でない。）。

RCAは、同じIPLR例外（IPLR exception）をサンプリング物理レート選択に適用し、悪いGIPLRパフォーマンスやGIPDTパフォーマンスを避けるべきである。

サンプルする物理レートを選択する簡易な方法は、公称物理レートに隣接する物理レートを選択することである：
−両方とも可能な場合は、１つ上位の及び１つ下位の隣接する物理レート。

−公称物理レートより上位のレートが無かった場合、１つ下位の隣接する物理レート。

−公称物理レートより下位のレートが無かった場合、１つ上位の隣接する物理レート。

物理レート改善を促すため、より複雑な方法を利用して、サンプルされる物理レートを選択する。例えば：
−傾向が変わった場合に速やかな適合性（adaptation）と低い反応性（reactivity）をもたらす方法：
○最後の物理レート選択が公称物理レートを減らしていた場合、２つの隣接する下位の物理レート。

○最後の物理レート選択が公称物理レートを増やしていた場合、２つの隣接する上位の物理レート。

○最後の物理レート選択が公称物理レートを維持していた場合、隣接する１つ上位の及び１つ下位の物理レート。

○公称物理レートより上位の利用可能なレートがなかった場合、隣接する１つ下位の物理レート。

○公称物理レートより下位の利用可能なレートがなかった場合、隣接する１つ上位の物理レート。

−傾向が変わった場合に速やかな適合性（adaptation）と低い反応性（reactivity）をもたらし、より良い物理レートを簡易に検出する方法：
○隣接する２つの下位の物理レート：
■最後の物理レート選択が公称物理レートを減らしていた場合。

■又は、サンプルされた物理レートの２つが２つの隣接する上位の物理レートであった場合において、最後の物理レート選択が公称物理レートを維持していた場合。

■又は、公称物理レートよりも上位の唯１つの利用可能な物理レート（例えば、54Mbps）があった場合。

○隣接する２つの上位の物理レート：
■最後の物理レート選択が公称物理レートを増やしていた場合。

■又は、サンプルされた物理レートの２つが２つの隣接する下位の物理レートであった場合において、最後の物理レート選択が公称物理レートを維持していた場合。

■又は、公称物理レートよりも下位の唯１つの利用可能な物理レート（例えば、1Mbps）があった場合。

−傾向が変わった場合に速やかな適合性（adaptation）と低い反応性（reactivity）をもたらし、追加的な物理レートサンプリングにより、CUE及びIPDTについて低いパフォーマンスをもたらす方法：
○隣接する２つの下位の物理レート及び１つの上位の物理レート：
■最後の物理レート選択が公称物理レートを減らしていた場合。

■又は、サンプルされた物理レートの２つが２つの隣接する上位の物理レートであった場合において、最後の物理レート選択が公称物理レートを維持していた場合。

■又は、公称物理レートよりも上位の唯１つの利用可能な物理レート（例えば、54Mbps）があった場合。

○隣接する２つの上位の物理レート及び１つの下位の物理レート：
■最後の物理レート選択が公称物理レートを増やしていた場合。

■又は、サンプルされた物理レートの２つが２つの隣接する下位の物理レートであった場合において、最後の物理レート選択が公称物理レートを維持していた場合。

■又は、公称物理レートよりも下位の唯１つの利用可能な物理レート（例えば、1Mbps）があった場合。

○公称物理レート（例えば、54Mbps）よりも上位のレートが無かった場合、隣接する２つの下位の物理レート：
○公称物理レート（例えば、1Mbps）よりも下位のレートが無かった場合、 隣接する２つの上位の物理レート：
−等々．．．
これら全ての方法は長所と短所を有する。RCAは様々な方法を使用する又は各ACに対する様々な方法を組み合わせて使用する：
−速やかな適合性をもたらす方法は、VoIPに必要とされる移動（モビリティ）に特に適している。

−ある方法は、次に隣接する物理レートに対するサンプリングを制限することで、パケット損失の危険性を減らす。

−CUE利用を最適化する他の方法は、BE及びBKに特に適している。

以下の説明では、最も簡易な方法のみを用いて、理解を促す。

＜測定、評価及びパフォーマンス結果に対するマルチレート法の影響についての説明＞
上述したように、マルチレート法の原理は、ある仮定に基づいて、同じレートにおける幾つかの試行の後に物理レートを減らし、その仮定では、RCAは、より低い物理レートを使用することで悪い状況を効率的に回復できる。

平均CUE及び平均IPDT測定に関し、この原理は次のように考えられる：CUE及びIPDT測定に対するマルチレート法の影響は、関連するパケットの統計量に含まれる。したがって、マルチレート法を利用することは：
−再送レート測定には影響しない。そして、IPLRを評価するのに使用される指数分布モデルは、さほど関連しない。

−IPDT測定には影響しない。そして、IPDTパーセンタイルを評価するのに使用されるガンマ分布モデルは、さほど関連しない。

−平均CUEを計算する方法に影響する。１つのパケットを送信するのに使用されるCUE時間は、試行する個々の物理レートを考慮した個々の指向のCUE時間の合計である。

パフォーマンスに関し、マルチレート法を利用すると、パフォーマンスに何らかの影響がある。この方法はIPLR及びIPDTパーセンタイルに関する過剰品質を与えるが、特に輻輳した環境において低い物理レートを頻繁に利用することに起因して、かなりの追加的なCUE消費を代償とする。

＜連続的なパケット損失（SLP）管理＞
連続的なパケット損失（SLP：Successive Packet Lost）は、現在、この物理レートを使う送信は不可能であることを示す非常に低いレイテンシのイベント（low latency event）である。複数の一時的又は永続的な理由がある：
−ユーザの移動（すなわち、圏外の端末）。

−パケットサイズの増大。

−障害物の移動。

−一時的に混乱した環境（例えば、電子レンジ、他のWiFiNWsのブルートゥース送信）。

−アクセスポイントの不具合（例えば、電力供給不足）。

−等々。

しかしながら、原因を特定する方法はないので、その状況がどの程度続くかを知る方法もなく、適切に回復する方法も不明であり、これは特に無線送信の場合に生じる。

SLP状態は、ある特定の物理レートを利用する際に生じ、例えば、上位のサンプル物理レート、公称物理レート又は全ての物理レートにおいて生じる：したがって、SLP状態は物理レートにより検出される必要がある。

待機及び監視法（wait and see strategy）を含む幾つかの方法が可能である。しかしながら、グローバル目標RCA4WMMがQoSであり、QoSの主要な条件がパケット損失を回避することであった場合、このRCAインスタンスの短期的な目標は、ワーキング物理レートを探すことである。検出された混乱は全ての物理レートに影響を及ぼしているが、SLP状態をもたらしている物理レート未満の物理レートでは影響が少ないという仮定に基づいて、SLPを想定した場合の対策は：
−SLP状態を引き起こす物理レートが、上位のサンプル物理レートであった場合、
■その上位の物理レートをサンプリングする現在のプロセスを停止する。

−SLP状態を引き起こす物理レートが、公称物理レート又は下位のサンプル物理レートであった場合、
■SLP状態を招く物理レートより低い公称物理レートを選択してサンプルする（試行する）。

＜RCAインスタンスの開始フェーズ＞
RCAインスタンスの開始フェーズは、目下の方向について及び目下のACとパケットレンジについて、如何なるトラフィックも以前に設定されていなかった場合に開始される。

RCAインスタンスが最初の公称物理レートを選択する方法は幾つか存在し、それらは優先順に：
−同じレンジのパケットサイズとともに、他のACの現在の公称物理レートを選択すること。

−何らかのACの他のレンジのパケットサイズの現在の公称物理レートを選択すること（より大きなパケットサイズレンジは小さくものより好ましい）。

−RSSI測定値を使用して、STA及びAPによりサポートされる基本の及び運用の物理レートの中から１つの物理レートを選択する。

初期の物理レート値に基づいて、サンプルする２つの物理レートが選択される（例えば、隣接する１つ低い物理レート及び隣接する１つ高い物理レート）。

物理レート選択に加えて、
−サンプリングモードが初期化される：
物理レート高速適応反復（PFAI）カウンタ
物理レート適応サンプリング期間（PASP）
−測定及び推定 が開始される：
○グローバル
■平均伝送レート測定に基づくGIPLR推定
■平均IPDT、IPDT分散に基づくGIPDTパーセンタイル推定
■MIPP
■SPC（サンプリングパケットカウンタ）
○（サンプルされる物理レートを含む）物理レート各々に固有・ローカル
■平均伝送レート測定に基づくIPLR推定
■平均IPDT、IPDT分散、IPLRに基づくIPDTパーセンタイル推定
■平均CUE
■SLP（連続的なパケット損失）。

＜RCAインスタンスの学習フェーズ＞
このフェーズは、公称のサンプルされる物理レートを用いて、十分な数のパケット（例えば、N＝25）を送信するのに必要な期間に対応し、以下の量の第１の有効な推定値を求める：
−公称のサンプルされる物理レートに対する、IPLR、IPDT及びCUE
−GIPLR及びGIPDT。

このフェーズの間に：
−SLP状態が生じた場合、RCAは上述したように動作してそれを処理する。

−パケット送信の再開又はリスタート状態が生じた場合、これは影響しない。

様々なEMA又はMEMA測定が有効である場合（すなわち、Nパケット中のデータにより開始される）、RCAインスタンスは適応フェーズに入る。

＜RCAインスタンスの高速及び低速適応フェーズ＞
この適応フェーズは、RCAに対する通常のワーキングフェーズである。このフェーズにおいて、使用するサンプリング方法が（高速又は低速適応）、FPAIカウンタ及びMIPPにより示される。

このフェーズの間において、以下のイベントの際に公称物理レート変更が生じる：
−（上述したような）SLP（連続的なパケット損失）状態。

−全てのGIPDT状態において、良い状態から悪い状態にGIPLR状態が変化したこと。

−GIPLRが良い状態である場合に、良い状態から悪い状態にGIPDT状態が変化したこと。

−（上述したような）リスタート状態。

−RCAが送信する新たなパケットを有し、サンプルされる公称物理レートのIPLR、IPDT及びCUE推定の全てが有効な状態にある場合（SPCにより示される）、使用される様々なMEMAが、十分なサンプル数により導出される。

IPLR、IPDTパーセンタイル及びCUE推定が有効であり、RCAが送信する新たなパケットを有する場合、現在のGIPL及びGIPDT状態に関連して、公称物理レート変更が生じる：
−GIPLRが悪い状態であった場合（すなわち、GIPLR＞maxIPLR）、物理レート各々のIPLRパフォーマンス各々が何であろうとも、RCAは、公称のサンプルされる物理レートとして低い物理レートを選択する。利用可能な下位の物理レートが無かった場合、RCAはより良い状態になるのを待つだけである。

−最低の物理レートは、新たな公称物理レートになる。

−サンプルされる最高の物理レートは、除外される。

−RCAは、サンプルする新たな物理レートを選択している（例えば、新たな現在の物理レートより低い物理レート）。より低い利用可能なサンプルする物理レートが無かった場合、RCAはその物理レートでサンプルするだけである。

−新たなサンプルされる物理レートのEMAが、新たな現在の物理レートのEMAS値とともに開始される。

−GILPRは良い状態であるが（すなわち、GIPLR＜maxIPLR）、GIPDTは悪い状態である場合（すなわち、GIPDTパーセンタイル＞maxIPDT）、RCAは、最良のIPDTをもたらす物理レートを選択する。

○それが既に公称物理レートであった場合、RCAは、より良いIPDTパフォーマンスを待機するだけである。

○サンプルされた物理レートの１つであった場合、RCAは、そのIPLR評価がmaxIPLR条件を満足することを確認する。

○満足していなかった場合、RCAは、より良いパフォーマンスを待つだけである。

○満足していた場合、最良のサンプルされた物理レート（例えば、最下位の物理レート）は、新たな公称物理レートになる。

○サンプルされた過去の物理レート（例えば、最上位の物理レート）は、除外される。

○RCAは、サンプルする新たな物理レートを選択している（例えば、新たな現在の物理レートより低い物理レート）。新たなサンプルされる物理レートのEMAが、新たな現在の物理レートのEMAS値とともに開始される。

−GILPRは良い状態であり（すなわち、GIPLR＜maxIPLR）、GIPDTも良い状態であった場合（すなわち、GIPDTパーセンタイル＜maxIPDT）、RCAは、最良のCUEをもたらす物理レートを選択する。

○それが既に公称物理レートであった場合、RCAは、より良い状態を待機するだけである。

○サンプルされた物理レートの１つであった場合（例えば、最上位の物理レート）、
■IPLR及びIPDTパーセンタイルの評価が、目下のACの最大IPLR及びIPDTパーセンタイル条件未満であることを、RCAは確認する。

●そうでなかった場合、RCAはより良い状態を待機するだけである。

●そうであった場合、この物理レートが新たな公称物理レートになる。

○サンプルされた過去の物理レート（例えば、最下位の物理レート）は、除外される。

○RCAは、サンプルする新たな物理レートを選択している（例えば、新たな現在の物理レートより高い物理レート）。新たなサンプルされる物理レートのEMAが、新たな現在の物理レートのEMAS値とともに開始される。

−様々なMEMAの収束時間を改善するため、全てのEMAは、開始フェーズにおいて、一貫した値に初期化されるべきであり、学習フェーズの後に、様々なEMAは、使用するサンプルされた又は公称の物理レートに固有に与えられた値により初期化されるべきである。

−AC条件に依存するが、最も困難な条件は最大IPLR又は最大IPDT条件であり、これは次のことを意味する：その条件がWiFiNWにとって現実的でなかった場合、RCAはそれら全てを満足することはできない。

−過剰に小さな再送回数は、到達できない最大IPLRを招く。

−IPRLに対する指数分布モデル及びガンマ分布モデルは、物理レートパフォーマンスを比較する際には信頼できるが、IPLR及びIPDT推定を提供する際には信頼性が低い。過剰に小さなIPDT条件（例えば、0．05％未満）又は最大IPDT条件に対する過剰に高い割合（例えば、99．9％以上）は、非現実的な推定を招き、これはMEMAにおける非常に小さな平滑化因子を招き、したがって変動する状況に対して非常に反応性が鈍くなる。

＜RCA WMMにより使用されるWiFiデータ及び様々な情報のまとめ＞
RCAは、コンフィギュレーションを反映するいくつものデータ、及び無線システムから得られる入力を使用している：
−目下の方向に対するRSSI信号。この値は、初期の物理レートをRCAが決定するために使用される。

−ロング又はショートプリアンブルモード（CUE計算に使用される）。

−ロング又はショートスロット時間（CUE計算に使用される）。

−基本的な及び運用の物理レート（CUE計算に使用され、どの物理レートがサンプルに必要かを決定するのに使用される。）。

−現在のAC情報。

○現在のAC（VI，VO，BE，BK）。

○WMMパラメータ（AIFS，CW MIN，CW MAX，TXOP）の値。

○目標の最大IPDR値。

○目標の最大IPDT値。

○物理レート低速適応期間（PSAP）値。

○トラフィック開始時における物理レート高速適応反復（PSAI）値。

○トラフィック再開時における物理レート高速適応反復（PSAI）値。

○最大の連続的なパケット損失数。

○低速及び高速サンプリング測定及びグローバル測定に対する一貫した平滑化因子及びMEMA因子。

○マルチレート再試行回数（MRN）及び上限再試行回数（ERN）。

○トラフィック開始期間の値。

○最小及び最大のトラフィック再開期間の値。

−物理レートサンプリングモード及びパラメータに関連する固有のデータ（例えば、各パケットレンジに関連する）：
○平均出力パケット間隔（MIPP）。

○物理レート高速適応反復（PFAI）カウンタ。

○物理レート適応サンプリング期間（PASP）及び関連するサンプリングタイマ。

○公称の及びサンプルされる物理レート。

−最後に送信したフレーム情報。これは以下を含む（例えば、パケットレンジ各々に関連する）／
○送信済み／未送信：（GIPRL統計値に使用される。）。

○現在の物理レート（平均CUE計算に使用される。）。

○試行回数（IPLR及び平均CUE計算に使用される。）。

○パケットサイズ（平均CUE計算に使用される。）。

○全ての試行、バックオフ時間及び空きチャネル待ち時間を含む伝送遅延（サンプルされた物理レートのIPDT及びGIPDT推定に使用される。）。

−グローバル測定及び推定に関する具体的なデータ（各パケットレンジインスタンスに関連する。）：
○平均GIPDT、GIPDT分散、GIPDTパーセンタイル推定値。

○グローバル平均試行レート及びGIPLR推定値。

○測定及び推定の有効状態を示すサンプルのカウンタ。

−サンプルされた又は公称の物理レート各々に対する具体的なデータ（各パケットレンジインスタンスに関連する。）：
○物理レート値。

○平均IPDT、IPDT分散、IPDTパーセンタイル推定値。

○平均試行レート及びIPLR推定。

○平均CUE測定。

○サンプリングパケットカウンタ（SPC）。これは、妥当であると考えられる十分なパケットデータにより、IPLR、IPDTパーセンタイル及びCUEの測定及び推定がなされた時を示す。

○現在の連続的なパケット損失（SLP）カウンタ。

＜様々な装置のRCA4WMM実現プロファイル例＞
装置に依存して、本発明によるいくつかの実現例は、次のように考えられる：
−一般的なWiFiアクセスポイント。

−WiFi電話（一定の移動カバレッジ状況における使用を含む）。

−WiFiビデオフォン（一定の移動カバレッジ状況における使用を含む）。

−WiFi IPSTB。

−PC／PDA。

一般的なWiFiアクセスポイントは、如何なるタイプのアプリケーションをも網羅し（カバーし）、APは、RC4WMMアルゴリズムを完全に実装し、様々なタイプのアプリケーションをカバーすべきである。さらに、WMMモードが有効でない状況にも対応するため、特殊なコンフィギュレーションが必要である。その場合、APは、そのコンフィギュレーションにおいて、ユーザインターフェースの代替的なプロファイルを提示し、例えば、１つは帯域幅指向であり、別の１つはリアルタイムメディア指向である：
−帯域幅指向プロファイルの場合、BE／BK ACクラスのRCA4WMMパラメータ群が、最適なものと考えられる。

−リアルタイムメディア指向プロファイルの場合、VI ACクラスのRCA4WMMパラメータ群は、約100msまで拡張された最大IPDT値であり、ACは、リアルタイムメディア及び帯域幅指向の目標同士の間の妥協点と考えられる。

WiFi電話は、メモリ履歴（メモリフットプリント）及びCPU利用について制約をともなう装置であるので、音声メディア、シグナリングに対して優れたIPLR、ロングレンジ、モビリティ及び速やかな適応性等に相応しいIPLR及びIPDTパーセンタイルを目標とする簡易なRCAを提供する必要がある。WiFi電話は２つのACを利用している：
−BE AC：これは、本質的にはシグナリングに又は場合によってはデータ伝送に使用されるTCP又はUDPベースのプロトコル（例えば、DHCP、SIP、DNS、HTPP）に使用される。

−VO AC：これは、VoIP及び様々な固定（又は可変のビットレートの）コーデックに使用される。

したがって、WiFi電話用のRCAは、以下をサポートすべきである：
−BE及び１つのVO ACに対する１つのRCAインスタンス。

−移動用の選択的なマルチレート対応（サポート）。

−物理レート高速適応モード。帯域幅の利用度は非常に少ないので、低速適応モードのサポートが選択肢として考えられる。

−グローバルな、物理レート毎の、IPLR及びIPDTパーセンタイル推定。

−連続的なパケット損失管理。

WiFiビデオフォンは、上記のVoIPの制約にインタラクティブビデオの制約をRCAに加えた装置である。

−VI AC:これは、RTP及びRTCPに対するものである。ビデオストリームは64kbps及び512kpsの範囲内である。RTCPパケットは、ビデオパケットと比較して著しく小さい。

したがって、WiFiビデオフォン用のRCAは、以下をサポートすべきである。

−BE AC及び１つのVO ACに対して１つのRCAインスタンス。

−VI ACに対して２つのインスタンス（RTP及びRTCP）。

−移動用の選択的なマルチレート対応（サポート）。

−物理レート高速及び低速適応モード。帯域幅の利用度は非常に少ないので、低速適応モードは、インタラクティブビデオに必要である。

−VI、VO及びBEのACに対する平均IPDTの最適化。

−連続的なパケット損失管理。

ストレージ容量を備えたWiFi IPSTBは、家庭ネットワークにおけるAVプレーヤ及びコンテンツサーバ双方と考えられる装置である。コンテンツは、A／Vコンテンツを含むが、画像、HTMLページをも含んでよい。これはV2IP及びビデオフォンをもたらす。この種の環境の場合、直接的なリンクモードをサポートすることは、必須事項と考えられる、あるいは少なくとも好ましい特性であると考えられる。

IPTVやVODのようなA／Vサーバアプリケーションは、利用可能なCUEの多くの割合を占める必要があるので、他のアプリケーションのためにCUEを節約できるという実益がある。この種のアプリケーションの場合、適応サンプリングを行うことは、サンプリングに必要なCUE利用を減らすことができる。

IP、STB及びAPは移動可能な装置ではないので、マルチレート手段の必要性はなく、たとえ備えていたとしても、起動することは推奨されない。したがって、この種の装置の場合、アルゴリズムの完全実装が必要とされる。

PC又はPDAは、汎用の多目的装置であるので、この種の装置の場合、RC4の完全実装を避けることは困難である。

本発明のユーザ側の主な利点は、WiFiネットワークを用いて、VoIP、V2IP、IP TV及びVODのようなアプリケーションを提供できることであり、WiFiNWは、インタラクティブなメディア及び非インタラクティブなリアルタイムメディアだけでなく、ベストエフォートのトラフィックに対しても特定のQoS条件を目標として物理レートを選択する。

QoS条件はAC各々について指定されるので、物理レート選択基準もAC各々について固有である。QoS条件が満たされている限り、RCA4WMMは、帯域幅指向RCAとは異なり、同じ挙動を示す。したがって、WiFiNWのグローバルパフォーマンスは、リアルタイム及び非リアルタイムのコンテンツタイプ各々に対して、最適化され適合される。

さらに、VO又はVIメディアに適したAC毎の個別管理を行うことで、RCA4WMMは困難な全ての妥協を回避し、パフォーマンスを改善する。帯域幅指向RCA、RCA4WMMを比較すると、BE及びBK AC用の物理レート選択は、適応サンプリング法により、より多くの帯域幅を提供し、これはHTMLブラウジングやデータバルク送信に必要とされ、VoIP又はIPTVのようなQoSパフォーマンスを要求する他のコンテンツによって劣化させられない（その逆も同様）。

様々な環境及び利用に適合させることに関し、さらなる恩恵が見出される：
−本発明はWMMでないシステムにも使用されてよい。その場合、選択されるRCAパラメータコンフィギュレーションは、BE ACコンフィギュレーションでもよい。

−本発明は、WiFi端末だけでなく、WiFiアクセスポイントにも使用されてよい。AP及びSTA双方に本発明が使用される場合、得られる恩恵は最大になる。既存のIEEE802．11標準仕様と十分に両立可能（compatible）であり、802．11a、b、g及びそれ以降に対しするWMMにおいて全て実現可能である。

−本発明はHWに依存しない。本発明は、必要な情報をSWに提供することが可能な如何なるHWによって実現されてもよい。

−本発明はHWの特性にも依存しない。しかしながら、例えばレンジや帯域幅のような結果的なグローバルなパフォーマンスは、明らかに、HW及び他の全てのWiFi実現手段（同じネットワークに属するもの）に依存する。

−例えば、ショート及びロングプリアンブル、ショート及びロングスロット時間、基本及び運用データレート等のような様々なWiFiパラメータの全てが、たとえ、CUE及びIPDTパフォーマンス並びに選択されたレートに影響したとしても、本発明はこれらの様々なWiFiパラメータ及びコンフィギュレーションに依存しない。

−本発明は、WMMパラメータ群（AIFS、CWMIN、CWMAX、TXOP）のような全てのパラメータが、たとえ、CUE及びIPDTパフォーマンス並びに選択されたレートに対して影響したとしても、本発明はこれらのWMMパラメータ群に依存しない。

−本発明は、PSD及びAPSD手段にも両立可能（compatible）である。

AC アクセスカテゴリ
AIFS フレーム間スペース調整
AP アクセスポイント
BE ベストエフォート
BER ビットエラーレート
BERR BERR再送レート
BK バックグラウンド
CRR 衝突再送レート
CUE チャネル利用予測
CW 衝突ウインドウ
EDCA エンハンスト分散チャネルアクセス
EIFS 拡張フレーム間スペース
EMA 指数移動平均
ERN 上限再送回数
GIPDT グローバルIPDT
GIPLR グローバルIPLR
HWレベル ハードウェアレベル
IP インターネットプロトコル
IPDT IP伝送遅延
ITU 国際通信機構
IPLR IPパケット損失率
MAC 媒体アクセス制御
MEMA 多重EMA
MIPP 平均的な出力パケット間隔
NW ネットワークレベル
PFAI 物理レート高速適応反復
POH 物理オーバーヘッド遅延
RSAP 物理レート低速適応間隔
QoS サービス品質
RCA レート制御アルゴリズム
RR 再送レート
RTCP リアルタイムトランスポート制御プロトコル
RTP レシーバトランスポートプロトコル
SLP 連続的なパケット損失
SMA スライディング移動平均
STA 端末
TCP 伝送制御プロトコル
TXOP 送信機会
UDP ユーザデータプロトコル
VI ビデオ
VO 音声
WMM WiFiマルチメディア
WME 無線マルチメディア拡張

Claims (12)

1. 無線マルチメディア（WMM）環境において帯域幅を最適化するように物理レイヤの伝送レートを選択する方法であって、前記無線マルチメディア環境は、少なくとも１つの端末（STA）又はアクセスポイント（AP）から少なくとも１つの端末（STA）又はアクセスポイント（AP）へのトラフィック送信を、異なるアクセスカテゴリ（AC）を用いて優先制御し、異なるパケットサイズは、端末（STA）又はアクセスポイント（AP）により伝送されるトラフィックタイプに対応し、当該方法は、
   アクセスカテゴリ（AC）各々における１つのアクセスカテゴリ（AC）の中でパケットサイズ各々に特有のパラメータを決定するステップと、
   該パラメータを用いて、前記アクセスカテゴリ（AC）の１つ及びパケットサイズに対する物理レイヤの伝送レートを選択するステップと
   を有する方法。
2. アクセスカテゴリ（AC）各々における１つのアクセスカテゴリ（AC）の中で特有の前記パラメータは、各ACのマルチレート再送回数（MRN）及び上限再送回数（ERN）の値を表す、請求項１記載の方法。
3. アクセスカテゴリ（AC）各々に特有の前記パラメータは、AP又はSTA各々により使用されるサービス品質基準（QoS）及びチャネル利用予測（CUE）を表す、請求項１記載の方法。
4. 前記サービス品質基準（QoS）は、パケット損失率基準（IPLR）又は伝送遅延基準（IPDT）を表す、請求項３記載の方法。
5. 前記サービス品質（QoS）基準が変化した場合、ある物理レートから別の物理レートに変化するように、前記の選択は動的である、請求項４記載の方法。
6. 同じACにおけるパケット送信に必要な送信回数に対するアーラン（Erlang）分布モデル又は指数分布モデルの数学的特徴に基づいて、パケット損失率（IPLR）の評価を行う、請求項４記載の方法。
7. 各パケットの伝送遅延（IPDT）の測定は、開始状態及び終了状態により決定され、開始状態は、対象のアクセスカテゴリ（AC）又は端末（STA）の送信バッファが、送信する新たなパケットで最後まで満たされたことに対応し、終了状態は送信に対する肯定応答を受信したことに対応する、請求項４記載の方法。
8. 各アクセスカテゴリ（AC）に対する前記品質基準（QoS）は、百分率で表現される、請求項４記載の方法。
9. IPパケット伝送遅延（IPDT）パーセンタイルの推定を行う際、IPパケット伝送遅延（IPDT）のガンマ分布モデルの数学的特徴が使用され、主要な入力は、各パケットに対するパケット伝送遅延（IPDT）の平均値及びパケット伝送遅延（IPDT）の分散である、請求項４記載の方法。
10. パケット伝送遅延（IPDT）パーセンタイルの推定は、範囲外、品質基準（QoS）からの逸脱、又は困難な送信状況を示すユーザ又はアプリケーションの警告として使用される、請求項９記載の方法。
11. IPLR推定は、範囲外、品質基準（QoS）からの逸脱、又は困難な送信状況を示す、ユーザ又はアプリケーションの警告として使用される、請求項６記載の方法。
12. 当該方法はアクセスポイント又は端末において使用可能である、請求項１ないし１１の何れか１項に記載の方法。