JP2014500689A - マルチチャネルパケット伝送のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

パケットを伝送する方法であって、前記パケットが、複数のフローの中に備えられ、それらのフローが、受信されるフローの受付けを制御するフロー特性を備える。同一のサービスクラスを有する、受け付けられた受信される複数のフローが、キューに挿入される。前記キューに対応するコミットされた情報レート値、および識別された、コミットされた情報レート値に応じた前記キューを伝送するのに利用可能な帯域幅が、識別される。キューの伝送の順序は、キューのサービスクラス、および識別された帯域幅に基づいて確立される。複数のフレームから同一サイズの複数のセルが生成され、さらにこれらのセルが、伝送のために定義された順序に従って複数の個別の伝送チャネルの間で分配される。また、送信機器および受信機器も開示される。

Description

本発明は、パケット伝送に関する。変形形態において、本発明は、パケット無線伝送に関する。

一部のワイヤレス通信システムは、パケット無線パラダイムに基づく。そのようなシステムの例が、いわゆるイーサネット（登録商標）無線システムである。そのようなパケット無線システムは、通常、以下の機能を伴う伝送スキームを要求する：
− ポイントツーポイントマルチリンク無線機器の利用可能な帯域幅を可能な限り完全に活用する
− 高いレベルのＱｏＳ（サービス品質）、トラフィック集約、および廃棄優先を可能な限り保証する
− パケットまたはフレームの動的受付け制御
− ハードウェア障害が生じた場合の迅速な復旧
− 単一の、または複数の無線障害またはマルチリンクスループット変化が生じた場合にトラフィックに影響が全く、またはほんのわずかしかない。

ＩＥＥＥ８０２．１ＡＸ−２００８

前述の要件に鑑みて、新世代のポイントツーポイントマルチリンクワイヤレスシステムのアーキテクチャを設計する際に新たなアプローチが所望される。レガシー無線機器（例えば、Ｎ：１、Ｎ＋１、または１＋１）上、またはレガシーマルチリンク構成（Ｎ＋０などの）上で利用可能な知られている保護スキームは、通常、パケットが統計的に単一のリンクにマッピングされることを要求する。しかし、マルチリンクシステムにおいて可能な限り完全な負荷分散を実現するために、ほとんどの条件、またはすべての条件において、受信されるサービスの間で何らかの種類の優先度階層を保存するフロー／対話ごとの保護エンジンも望ましい。そのようなエンジンが、好ましくは供給される対話／フローを妨げることなしに、リアルタイムで、さらにトランスペアレントに動作することがさらに望ましい。

無線アプリケーションにおいて、利用可能なスペクトルが限られているため、無線リソース（帯域幅）を浪費することは望ましくない。したがって、利用可能なリソースを完全に（または少なくとも効率的に）活用することを可能にする、巧みに設計されたトラフィック分散機構が、通常、要求される。したがって、低い優先度のフロー／対話を破棄するとともに、高い優先度のフロー／対話を保存することを自律的に、さらに動的に行うことができるインテリジェントなフロー／対話ごとの保護スキームが所望される。

さらに、適応符号化変調（変調パラメータ、符号化パラメータ、および、場合によりその他のパラメータが、通常、無線リンク上に存在する条件に応じて適応させられる）の導入とともに、一部のレガシー無線システムによって通常提供されるソリューションである静的アプローチの欠点を克服すること、または少なくとも実質的に未然に防ぐことができるソリューションによってトラフィック集約およびパケット保護が実行されることが望ましくなる。無線伝播状態により無線帯域幅が変化する場合はいつでも、トラフィックの影響が可能な限り抑えられて、保護効率を向上させるとともに、潜在的に「無瞬断」条件に近づくことが所望される。

デジタル無線伝送システムの場合のように、伝送リソース（帯域幅）の利用可能性が限られるほど、パケットベースのトラフィックのために無線マルチリンク伝送システムにおいてパラレルな伝送リソースから利用可能な帯域幅を効果的に利用することが、より望ましくなる。

前述したシナリオに加えて、制御下に保たれる必要があり得る別の変数が、システムのレイテンシである。トラフィック伝送のために１回につき１つのチャネルを使用して、パケットごとに経験される遅延は、通常、単一のリンクによって与えられる遅延である。逆に、マルチリンクアレイ全体を単一の仮想リンクと見なすことによって、レイテンシが、システムのパフォーマンスを向上させるように低減され得る。

前述の問題に対処するいくつかのソリューションが、既に知られている。

そのような知られているソリューションの１つは、ＬＡＧ、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＸ−２００８として知られる規格のリンク集約に基づく。

ＬＡＧ、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＸ−２００８（以降、簡略にするため、ＬＡＧと呼ぶ）によって提示されるいくつかの機能の網羅的でない簡単な説明が、以下に与えられる：
− ＬＡＧにおいて実現され得る負荷分散は、通常、マルチリンク伝送システムにわたって分散されるトラフィックの統計に強く依存する。典型的な実施形態は、利用可能な複数のチャネルにわたってトラフィックをランダムに分配するハッシュアルゴリズムに基づく。このハッシュ関数は、通常、パケット自体のいくつかの特定の／標準のフィールドの内容に作用する。このアプローチは、利用可能な全帯域幅の効果的な利用を保証しない可能性があり、さらに結果は、トラフィックがＩＰ−ＳＥＣ（ＩＰパケットへの認証および暗号化を使用してＩＰトラフィックにセキュリティをもたらすことと関係する、インターネットプロトコルセキュリティを表す）などの機構を用いて暗号化される場合、さらに劣悪であり得る。
− 標準のＬＡＧは、通常、高い信頼度を有する物理層（例えば、ファイバまたは銅線）を扱う。そのような物理層の運用ステータスは、通常、「機能している」または「機能していない」と容易に呼ぶことが可能であり、「機能している」は、帯域幅の１００％が利用可能であることに対応し、「機能していない」は、帯域幅の０％が利用可能であることに対応する。そのようなステータスの変化は、主として、機器または線路の障害（例えば、ハードウェア障害）に起因し得るので、通常、極めて稀にしか生じない。その結果、或るリンクが「機能していない」ステータスに変化した場合、トラフィックに対する影響は、その影響が、稀なイベントであるものとされる障害に由来するという理由でのみ、容認され得る。逆に、物理層が、適応変調を用いた無線である場合、ステータスは、１００％の帯域幅が利用可能であること、または１００％未満（例えば、７５％、５０％、２５％、または０％）の帯域幅が利用可能であることに対応する可能性があり、そのようなステータスの変化は、無線伝播状態に起因する、例えば、気象条件に起因する可能性があるので、より頻繁に生じ得る（このことは、無線媒体の通常の、予期される振舞いである）。
− 複数のリンクのうちの１つが利用できなくなると、合計スループットが、通常、低下する：標準のＬＡＧは、通常、低優先度のトラフィックの廃棄しか保証しない。通常のシナリオは、以下のとおりであり得る：ＬＡＧが、ディストリビュータが、受信される対話が物理インターフェースのセットにわたって分配することを予測する。対話は、対話のトラフィックタイプ／サービスタイプまたは優先度にかかわらず分配される。一度分配されると、ＱｏＳ機構が、物理インターフェースにだけ適用され、集約されたトラフィックには適用されない。そのようにして、物理インターフェースがすべての高い優先度のトラフィックで過負荷になった場合、高い優先度のトラフィックさえ破棄され得る。終わりに、ＬＡＧがまず分配し、次に、物理インターフェース上でＱｏＳを有する優先度を扱う。
− 標準のＬＡＧは、並べ替えが企図されていないため、同時に複数のリンクにわたって対話を分配することを、通常、許さない。このことは、保証されない負荷分散につながる。複数の対話が様々な帯域幅プロファイルを有する場合、各対話を１つを超えないチャネルに割り当てることは、完全なマルチリンクの利用可能な帯域幅を十分に活用することを、通常、可能にしない。通常、各単一のリンクの残りの帯域幅は、残っている利用可能な容量に入ることが可能な対話が存在しないため、無駄になる。
− 標準のＬＡＧは、異なる容量を有する複数のリンクを有することも、これらの容量を動的に変更することも許さない。さらに、この標準は、２つの方向で異なる２つの容量を有するリンクを許さない。この非対称の状況は、適応符号化変調の存在する状態で容易に生じ得る。

ＭＬ−ＰＰＰ（ＲＦＣ１７１７、ＲＦＣ２６８６）によって提案されるいくつかの機能の網羅的でない簡単な説明が、以下に与えられる：
− リンクごとのセッションが、リンク能力（例えば、レート、フォーマット、圧縮など）を交換するために、通常、確立されなければならない。このネゴシエーション機構の結果、適応符号化変調のため、自らの容量を動的に変化させる複数のリンクにわたってＭＬ−ＰＰＰインスタンスを適用し、さらに無瞬断トラフィック分散を保証することは、通常、困難である。
− 適応符号化変調の使用は、ワイヤレス媒体上の異なる伝播状態のため非対称のリンク帯域幅に潜在的につながり得る（通常、無線ビットレートは、両方向で対称である。しかし、伝播現象は、順方向と逆方向で異なり得るので、このことは、ビットレートが非対称になる一時的な状況につながり得る）。
− パディングが企図される。ＭＬＰＰＰが、複数のリンクにわたるパケット断片化およびパケット分散を予期する。通常、断片は、同一のサイズ／長さである。パケットが整数個の断片に分割され得ない場合はいつでも、最後の断片が、完全な断片サイズ／長さに達するようにパディングされる。

したがって、パケット保護、すなわち、供給されるトラフィックを著しく妨げることのないトラフィック分散は、通常、前述の技術を使用しても利用可能ではない。

本発明の実施形態は、パケットを伝送する方法を特徴とし、前記パケットがフレームを備える複数のフローの中に備えられ、各フローが、少なくともコミットされた情報レート値とサービスクラスとを備える対応する複数のフロー特性を備え、方法が：
− 受信されるフローの受付けを制御すること、
− 受け付けられたフローの中に含まれるフレームを断片の中にマッピングすること、
− 同一のサービスクラスを有する複数の断片をキューに挿入すること、
− 前記キューに対応するコミットされた情報レート値を獲得すること、
− 前記獲得された、コミットされた情報レート値に応じて前記キューの伝送に利用可能な帯域幅を識別すること、
− キューのサービスクラス、および識別された帯域幅に基づいて、キューに関する伝送の順序を定義すること、
− 複数の断片から同一のサイズの複数のセルを生成すること、
− 伝送のために定義された順序に従って複数の個別の伝送チャネルの間に複数のセルを分配することを備える。

いくつかの特定の実施形態によれば、断片は、バイト数の点で決められたサイズを有し、さらにフレームを断片の中にマッピングするステップは：
− フレームのサイズが断片の決められたサイズより小さい場合、断片の中にフレーム全体をマッピングすること、または
− フレームのサイズが断片の決められたサイズより大きい場合、フレームを、より小さいサイズの部分に細分し、さらに前記部分のうちの１つまたは複数を断片の中にマッピングすることを備える。

一部の特定の実施形態によれば、前記複数のチャネルのうちの１つまたは複数は、前記セルのうちの１つまたは複数を受け取ることに先立って或る負荷を有し、さらに複数の個別の伝送チャネル上に複数のセルを前記分配することは、チャネルにさらに負荷がかけられるのに先立って、かかっている負荷がより小さいチャネルにより大きな負荷をかけることによって行われる。

いくつかの特定の実施形態によれば、受信されるフローのフレームは、フレームフィールドを備え、さらに前記受信されるフローは、受付けのために制御される前に、前記フローの中に備えられたフレームの１つまたは複数のフレームフィールドに応じて分類される。

いくつかの特定の実施形態によれば、この方法は、パケット無線伝送の際に使用される。

いくつかの特定の実施形態によれば、この方法は、前記複数の個別の伝送チャネルの各チャネル上の無線リソースの使用を監視して、それによりそのような伝送のために使用される無線リンク上に存在する負荷の知識を維持することをさらに備える。

本発明の一部の実施形態は、パケットを伝送するための送信機を特徴とし、前記パケットが、フレームを備える複数のフローの中に備えられ、各フローが、少なくともコミットされた情報レート値とサービスクラスとを備える対応する複数のフロー特性を備え、送信機が：
− 受信されるフローの受付けを制御するための受付け制御モジュールと、
− 受け付けられたフローの中に含まれるフレームを断片の中にマッピングするため、および同一のサービスクラスを有する複数の断片をキューに挿入するための圧縮−断片化モジュールと、
− 前記キューに対応するコミットされた情報レート値を獲得するため、前記獲得された、コミットされた情報レート値に応じて前記キューの伝送に利用可能な帯域幅を識別するため、およびキューのサービスクラス、および識別された帯域幅に基づいて、キューに関する伝送の順序を定義するためのスケジューラと、
− 複数の断片から同一のサイズの複数のセルを生成するためのセルジェネレータと、
− 伝送のために定義された順序に従って複数の個別の伝送チャネルの間に複数のセルを分配するためのディスパッチャとを備える。

いくつかの特定の実施形態によれば、前記複数のチャネルのうちの１つまたは複数は、前記セルのうちの１つまたは複数を受け取ることに先立って或る負荷を有し、さらに前記ディスパッチャは、チャネルにさらに負荷がかけられるのに先立って、かかっている負荷がより小さいチャネルにより大きな負荷をかけることによって、複数の個別の伝送チャネル上に前記複数のセルを分配するように構成される。

いくつかの特定の実施形態によれば、受信されるフローのフレームは、フレームフィールドを備え、さらに送信機は、受付けのために制御される前に、前記フローの中に備えられたフレームの１つまたは複数のフレームフィールドに応じて前記受信されるフローを分類するためのクラシファイアをさらに備える。

いくつかの特定の実施形態によれば、クラシファイアは、圧縮および／もしくは断片化のタイプ、ならびに／またはサービスクラス、ならびに／または断片を挿入するためのキューを特定するようにさらに構成される。

いくつかの特定の実施形態によれば、送信機は、パケット無線伝送を実行するように構成される。

いくつかの特定の実施形態によれば、ディスパッチャは、前記複数の個別の伝送チャネルの各チャネル上の無線リソースの使用を監視して、それによりそのような伝送のために使用される無線リンク上に存在する負荷の知識を維持するために構成される。

本発明のいくつかの実施形態は、伝送されたパケットを受信するための受信機を特徴とし、この受信機が：
− フローのペイロード情報を備える複数のセルを受信するための、各セルが前記セルの順序を識別するための識別子フィールドを備えるコレクタモジュールと、
− 前記受信されたセルを、前記セルが乱れた順序で受信された場合に、受信された各セルの識別子フィールドの順序に従って並べ替えるための並べ替えモジュールと、
− 受信された各セルのペイロードを抽出するため、および前記ペイロードからビットストリームを生成し、さらにこのビットストリームを断片に分離するためのセルターミネータ−ディフレーマと、
− 前記断片からフレームを再構築するようにそれぞれが構成された複数の伸張モジュールとを備える。

いくつかの特定の実施形態によれば、受信機は、無線伝送を介して伝送されたパケットを受信するように構成される。

本発明のいくつかの実施形態は、送信機と受信機とを備える、または本明細書で提案される送信機および受信機を組み込んだトランシーバを備える、パケット送受信システムを特徴とする。

本発明のいくつかの実施形態は、プログラムがコンピュータ上またはマシン上で実行されると本明細書で提案されるパケットを伝送する方法のステップを実施する、コンピュータ実行可能プログラム製品またはマシン実行可能プログラム製品を特徴とする。

本発明のこれら、およびさらなる特徴および利点が、添付の図面の助けを借りて、後段の説明、および特許請求の範囲において、限定するためにではなく、例示するために、より詳細に説明される。

従来のポイントツーポイントマルチリンク無線伝送システムを示す例示的な概略図である。 一部の実施形態によるポイントツーポイントマルチリンク無線伝送システムを示す例示的な概略図である。 図２のポイントツーポイントマルチリンク無線伝送システムの送信側を示す例示的な概略図である。 図２のポイントツーポイントマルチリンク無線伝送システムの受信側を示す例示的な概略図である。

本明細書で提案されるソリューションのよりよい理解のために、例示的な知られているシステムの簡単な説明が、図１を参照してまず与えられる。この図において、知られているポイントツーポイントマルチリンク無線機器の可能な１つの物理的実現形態のための概念的なスキームが１として表される。この図に示されるとおり、受信されるトラフィック１０が、その受信されるトラフィックを独立した複数の無線チャネル１３に分離することを担う送信機モジュール１２を備える屋内ユニット１１に入力される。前記独立した無線チャネル１３のそれぞれが、送信されるべき信号のアナログサムを実行する分岐モジュール１５を経由して、参照符号１６によって全体的に示されるポイントツーポイント無線接続を介して独立したチャネルを送信することを担うそれぞれのマイクロ波送信ユニット１４に入力される。

受信側で、それらの個々のチャネルが、受信された信号内でそれらの異なる無線チャネルを区別し、さらにフィルタリングすること、およびその後、それらの個々のチャネルをそれぞれのマイクロ波受信機ユニット２４に転送することを可能にする分岐モジュール２５によって受信される。受信側の各マイクロ波受信機ユニット２４は、独立したそれぞれのチャネル２３を、元のトラフィック２０を再構築すること、および再構築されたトラフィックを外部の機器に転送することを担う受信モジュール２２を備えるベースバンド処理ユニット２１に向けて転送する。

知られているポイントツーポイントマルチリンク無線伝送システムの前段の説明は、単に例示的であり、さらに他の物理的実現形態も可能である。しかし、異なる構成が使用される場合でさえ、入力トラフィックが複数の個別の無線チャネルにわたって分散される際の、前述した無線リソースの効率的な利用の問題は、通常、そのような異なる構成においてもやはり存在する。

図２は、一部の実施形態によるポイントツーポイントマルチリンク無線伝送システムの例示的な概略図を示す。図２において、図１の要素と同様の要素には同様の参照符号が与えられている。

送信側で、送信機構が、無線を介して送信するための受信される複数のフローを受け取る。これらのフローは、様々なタイプ（例えば、様々なＣｏＳ）、または様々なサイズ（例えば、様々なＣＩＲ、または一般にビットレート）であり得る一方で、無線チャネルは、チャネル空間および／またはスループットが異なり得る。

本明細書で提案される実施形態によれば、送信機は、送信のためのプロセス全体を通して、複数の無線チャネルのアレイを、自身の特性（例えば、スループットまたは遅延）を動的に変化させる単一の仮想チャネルと「見なす」ように構成されるものと述べることができる。その仮想チャネルの特性のそのような変化は、１つまたは複数の無線チャネルに影響を与える無線伝播状態または無線伝播障害に依存し得る。

本明細書の脈絡において、仮想チャネルという用語は、物理無線チャネルの複合体を指す。そのようなチャネルは、物理無線チャネルではないが、利用可能なスループットや遅延など、物理無線チャネルと実質的に同一のパラメータを有するために、仮想と呼ばれる。

次に図２を参照すると、受信されるトラフィックフロー１０が、処理装置１７を備える屋内ユニット１１に入力される。処理装置１７は、そのフローを処理することを担い、さらに、図３に関連してさらに詳細に説明されるとおり、そのような処理されたフローを、送信のために出力チャネルに供給する。複数のマイクロ波送信ユニット１４が、分岐モジュール１５経由で、参照符号１６によって全体的に示されるポイントツーポイント無線接続を介して、その処理されたフローを送信することを担う。マイクロ波送信ユニット１４は、屋内ユニットであっても、屋外ユニットであってもよい。

受信側で、フローの複数の部分を備える複数のセルが、分岐モジュール２５によって受信され、さらにそれぞれのマイクロ波受信機ユニット２４に入力される。受信側の各マイクロ波受信機ユニット２４が、それらのセルを、元のトラフィック２０を再構築し、さらに図４に関連してさらに詳細に説明されるとおり、そのトラフィックを外部の機器に転送するために、受信されたセルを処理することを担う処理装置２７に転送する。マイクロ波受信機ユニット２４は、屋内ユニットであっても、屋外ユニットであってもよい。

概念上、この伝送プロセスは、限定するためではなく、例示のために、以下に述べる好ましい特徴に要約され得る：
１．フロー受付け制御：動的受付け制御プロセスは、好ましくは、仮想チャネル特性に依存してリアルタイムで実行される。そのようなフロー受付け制御手順は、特定のサービスのために構成された、所望されるサービスレベル契約を保証するために、受信されるフローのうちのいくつか、またはすべてを受け付けることが可能である。そのような受付け制御は、それらのフローの中に通常存在する情報であり、かつ、例えばコミットされた情報レートまたはピーク情報レート、サービスのタイプ、およびＣｏＳとして表現される、対応するトラフィック記述子に応じて実行され得る。
２．圧縮および断片化：無線帯域幅最適化を実現し、さらにより高いＣｏＳに属するフレームに関する遅延の変化を小さくするために（これらのフレームは、より低いＣｏＳを有するパケットの複数の断片間で伝送される可能性があるので）、フレーム圧縮および／またはフレーム断片化を適用することができる手順。そのような事例において、元のフレームから獲得される断片は、好ましくは、最小限の長さに達するためのパディングをされない。これはシステムが任意の適切な長さの断片で動作することができることによる。
３．輻輳管理およびその結果のアクション：無線チャネルスループットの低下、および／または入力フローレートの増加の結果、仮想チャネルの利用可能な帯域幅が十分でない場合、パケットをキューに入れ、さらに以下を破棄するプロセスを適用することができる機構が、好ましくは、使用される：
ａ．保証された入力レートより高いがピークレート未満の入力レートを有する、（最低のＣｏＳからまず始めて）より低い優先度のＣｏＳに対応するフロー（すなわち、いわゆる「イエロー」パケット）に対応するフレーム、または
ｂ．保証された入力レートの範囲内の入力レートを有する、（最低のＣｏＳからまず始めて）より低い優先度のＣｏＳに対応するフロー（すなわち、いわゆる「グリーン」パケット）に対応するフレーム、または
ｃ．フローが属するＣｏＳにかかわらず、現在の仮想チャネルの利用可能な帯域幅がそのようなフローを維持するのに十分でない場合に限って適用可能である、保証された入力レートの範囲内の入力レートを有するフローすべて、または
ｄ．ａからｃまでの任意の組み合わせ。

前述のプロセスは、好ましくは、ａからｃまでの前述した順序で実行されるが、このことは、必須ではなく、他の順序が適用されてもよい。

前述したとおり、フローには、１つが、顧客が事業者に代金を支払うコミットされた情報レートであるＣＩＲであり、もう１つが、事業者との加入契約によって保証されているとは見なされない、顧客が消費することを許された最大ビットレートであるピーク情報レート（ＰＩＲ）である、２つの主なパラメータをとりわけ含む、いわゆるトラフィック記述子が、通常、関連付けられている。したがって、これら２つの値の中間の帯域幅ｚ、すなわち、ＣＩＲ＜ｚ＜ＰＩＲは、通常、上乗せ分（すなわち、コミットされたものより大きい）と見なされ、さらに特定の契約に基づいて、機器は、必要な場合、ＣＩＲを超えるすべてのそのようなパケット（いわゆる「イエローパケット」）を破棄することを許される。

コミットされた情報レートは、通常、ゼロ、またはゼロでない正の値であり得る値と関係することに留意されたい。これに関して、ＣＩＲに関するゼロの値は、輻輳が生じた場合に（例えば、無線帯域幅が低下して障害または無線信号伝播問題が生じた場合に）トラフィックを伝送することのコミットが全くされないことを意味する。そのような値は、フローの特性を含むデータベースの中で入手可能であり得る。
４．スケジューリングプロセス：フローのＣＩＲ／ＰＩＲに応じて、各フローのための帯域幅を、好ましくは、確保することができ、かつ伝送のためにより高いＣｏＳを優先する、仮想チャネル上のフレーム伝送をスケジュールするための手順。さらに、このスケジューリングプロセスは、実際の仮想チャネルの利用可能な帯域幅と厳密に関係することが可能であり、したがって、（フェージング速度制御のいくつかの条件下で）供給されるトラフィックに大きな影響を与えることなしに、適応変調スキームにおける任意の変化、および無線が利用できない条件にさえも、動的および自動的に従うことができる可能性がある。
５．ディスパッチ機能：１００％の仮想チャネル帯域幅利用率を目標として、可能な限り完全に負荷分散動作を実行するのに使用される「トラフィックに無関知の」ディスパッチ基準のセット。これらのディスパッチ基準は、無線チャネルのスループットが変化した際、または一時的に利用できなくなった際のフロー再割当てまたは（フェージング速度制御の特定の条件下で）トラフィックの影響を暗示しない。

「トラフィックに無関知の」という表現は、ディスパッチ動作が、フローの元のＣｏＳにかかわらず、複数のセル（複数のフローの複数の部分を備える）に対して実行されるため、ＣｏＳを考慮に入れないディスパッチ動作を指す。

受信側で、受信されたデータは、再び組み合わされて、フレームストリームとして再構築される。この動作は、好ましくは、同一のＣｏＳで（セルの形態で最初に受け取られた）フレームの順序を変更することなしに実行されて、それにより無線チャネルが様々なスループットおよび様々な遅延で機能している場合でさえ、そのような動作の遅延を最小限に抑える。セルが乱れた順序で受け取られた場合、セルは、受信機側で並べ替えられる。

次に、伝送手順、およびそのような手順を実行するための手段のより詳細な説明が、図３を参照して与えられる。

図３は、図２のポイントツーポイントマルチリンク無線伝送システムの送信機器３００の例示的な概略図である。

受信されるフロー３０１が、送信機器３００に入力されるものと想定され、さらに、好ましくは、事前にプロビジョニングされたフレーム−フィールドの組み合わせに従ってクラシファイア３０２において分類される。

フレームは、通常、フィールドを備える。そのようなフィールドのいくつかの例が、以下であり得る：知られているフィールドである、ｓｒｃ／ｄｓｔ ＭＡＣアドレス、ｓｒｃ／ｄｓｔ ＩＰアドレス、ＶＬＡＮ ＴＡＧ、ＭＰＬＳラベル、ＶＬＡＮ ＴＡＧ優先ビット、ＭＰＬＳラベル優先ビット。しかし、フィールドは、これらのフィールドだけに限られず、その他のフィールドが存在することも可能である。前述した分類は、そのようなフィールドの組み合わせに基づき得る。

この分類プロセスは、好ましくは、本明細書でフロー特性とも呼ばれる受信されるフローと関係する情報を備える、本明細書でフローデータベースと呼ばれるデータリポジトリ３０３の中を調べることが可能である。そのようなフロー特性は、例えば、情報の中でもとりわけ、コミットされた情報レート、特定のフローに適した圧縮スキーム、およびサービスクラスを備え得る。フローは、フロー特性が様々であり得る。クラシファイアモジュールは、受信されるフローを識別すること、または区別すること、ならびにフレームのサービスクラス、適用されるべき圧縮／断片化タイプ、フローＣＩＲ＋ＰＩＲを特定すること、およびそれに応じて、断片が挿入されるべきキューをさらに特定することを担い得る。

受付け制御モジュール３０４が、フローがシステムに受け付けられ得るか否かを定義するため、およびその結果、そのような情報でフローデータベース３０３を更新された状態に保つために、好ましくは、使用される。

受付け制御判定は、個別の各フローのコミットされた情報レート値（ＣＩＲ）を考慮することによって行われ得る。そのような判定は、分類された第ｉ番のフローに関連するＣＩＲ_ｉが、伝送のために考慮される仮想チャネルに収まるかどうかを評価することによって行われ得る。トラフィック転送処理とは独立に、受付け制御ロジックが、以下：

をフローごとに保証することが可能であり、ただし、Ｎは、システムに供給されるフローの総数を表し、Ｂ_Ａｃｔは、チャネルのアレイにおいて利用可能な実際の帯域幅を表し、Ｍは、０（フローが全く受け付けられない）からＮ（すべてのフローが受け付けられる）までの範囲内であり得る、システムに受け付けられたフローの現在の数を表す。Ｂ_Ａｃｔが、受信されるすべての保証されたフローの集約を満たすのに十分に大きくはない場合、受付け制御ロジックは、最低のＣｏｓから始めて、最高のＣｏＳに向かい、受け付けられたフローによって要求される合計帯域幅がＢ_Ａｃｔの中に収まるまで、転送プロセスからフローを１つずつ除外することが可能である。

フローデータベース３０３は、受信されるフローに関連する以下の情報を提供し得る：
− 受け付ける、または受け付けない
− ＣｏＳ
− 圧縮スキーム
サービスタイプに基づいて、システムは、受信機が再挿入することができる、受信されるフレームの中に存在する一部の、またはすべての「除去可能な」フィールド（このため、それらのフィールドは、送信側で除去可能である）を除去する様々な圧縮スキームをサポートすることが可能である。そのような除去されたフィールドは、それらのフィールドが、受信機と送信機の両方によって動的に学習され得るため、または再構築方法が、取り除かれた情報をプロビジョニングから獲得しているため、（例えば、受信機側で）再挿入され得る。

送信機器３００は、図３で全体的な参照符号３０５によって示されるいくつかの圧縮−断片化エンジンを備え得る。そのような圧縮−断片化エンジン３０５は、各フローに関する特定の圧縮／断片化スキームを特定するために、データベースなどの圧縮リポジトリ３０６を調べることが可能である。

フローは、バイト数の点で様々なサイズであり得ることに留意されたい。しかし、システムにおいて使用される断片は、バイト数の点で所定のサイズを有し得る。そのような所定のサイズは、フレームの全体的サイズより大きいことが可能である。そうである場合、フレーム全体が、（フレームより大きいサイズを有する）断片の中にマッピングされる。しかし、フレームが、断片に関して決められたサイズより大きいサイズを有する場合、フレームは、より小さいサイズの複数の部分に細分され、さらにフレームの前記より小さい複数の部分を断片の中にマッピングすることによって断片の中にマッピングされる。

フローデータベース３０３の中で定義されたＣｏＳに基づいて、各断片が、対応するキュー（図で全体的な参照符号３０７によって示される）の中に挿入され得る。このことは、好ましくは、圧縮−断片化エンジン３０５によって行われる。そのような挿入は、好ましくは、同一のＣｏＳを有するフローが同一のキューに挿入されるように行われる。しかし、同一のキューを共有する異なるＣｏＳを有することも可能である。

送信機器は、受け付けられたフローを備えるキュー３０７の伝送のために利用可能な帯域幅を識別するように構成されたスケジューラ３０８をさらに備える。実際には、フローに関するＣＩＲ値は、フローデータベース３０３の中で見出され得る。スケジューラ３０８は、同一のキュー内の各フローのＣＩＲ値が満たされることを保証するように構成される。このことは、知られているアルゴリズムによって行われ得る。このことは、キューが、そのようなキューに利用可能な帯域幅を超える帯域幅を要求しないことを確実にし得る。

スケジューラ３０８は、ＣｏＳ、およびキューごとの帯域幅に応じて伝送順序を定義するようにさらに構成され、好ましくは、フローディスパッチ基準に関与しない。

このようにして、スケジューラ３０８は、断片の順序付けられたシーケンスを生成する。断片のシーケンスは、断片を連結することによってビットストリームを生成するためにセルジェネレータ３０９に入力される。さらに、セルジェネレータ３０９は、そのビットストリームを特定のバイトサイズで分割して、セルを作成する。

セルジェネレータ３０９は、好ましくは、利用可能な伝送チャネルの間で、効率的で、好ましくは、完全な負荷分散を得るために使用される。セルサイズ（バイト数の点で）は、固定であるとともに、事前定義され、さらにＣバイト（Ｃは、一定の正の整数である）に対応する。好ましくは、そのような「セル」を作成する際、無線チャネルエラーに対する堅牢性を高め、さらに受信側で帯域幅利用および再構築遅延を最小限に抑えるために最適のオーバーヘッドが追加される。セルは、フレーム全体、またはフレームの部分を備え得る。無線チャネルが、様々なタイプのマイクロ波送信機によって扱われる場合はいつでも、特定の無線機器特性に対してセルサイズおよびセル構造を最適化するために、異なる無線チャネルごとに異なるセルサイズを予見することが適切であり得る。

次に、その「セル」ストリームが、複数の個別の伝送チャネル（全体的な参照符号３１１で示される）の間にその複数のセルを分配するためにディスパッチャ３１０に入力される。好ましくは、ディスパッチャ３１０は、個別の各チャネル上に存在する実際の負荷の知識を有するか、またはそのような負荷を測定することができる。１つのチャネルにおける負荷は、別のチャネルにおける負荷とは異なり得る。そのような知識を用いて、ディスパッチャは、受信されるセルを、好ましくは、１つずつ、他の無線インターフェースと比べて、かかっている負荷がより小さい無線インターフェース（伝送チャネル）３１１に分配することが可能である。

ディスパッチャの機能の限定的でない説明が後段で与えられる。

各無線インターフェースに異なるタイマを関連付けて、最低限のディスパッチ基準が実現され得る。各タイマは、特定の無線インターフェースが完全なセルを送るのにかかる時間の長さに応じて規則的に満了する。適応符号化変調が存在する状態で無線ビットレートを変えることにより、タイマも変化する。タイマ満了時に、送られる準備のできた次のセルが、タイマが満了した無線インターフェースに向けて転送される。継続的にタイマに応えることによって、各無線インターフェースに、その無線インターフェースのスループットに応じてディスパッチャによって負荷が加えられることが可能である。

等しいサイズのセルを使用することは、各セルが、無線インターフェース上の事前定義された量の帯域幅を消費しているものと想定されるため、分配基準を相当に簡単にする。したがって、各無線インターフェース３１１に関する無線リソースの利用を監視することによって、ディスパッチャ３１０は、無線リンク上に存在する負荷の知識を絶えず有することが可能であり、さらに、このため、利用可能なリソースを効率的に利用することが可能である。

異なる条件に起因して、セルごとに無線チャネル上で異なる遅延を経験し得ることに留意されたい。したがって、無線チャネルから受信されたセルは、送信されたセルストリームを再構築するために受信機器によって適切に再び組み合わされる。この動作を実行するのに生じるさらなるレイテンシは、好ましくは、可能な限り低減され得る。

次に、受信手順、およびそのような手順を実行するための手段の詳細な説明が、図４を参照して与えられる。

図４に示されるとおり、参照符号４０１で全体的に示される、受信されるセルのアレイが、受信機器４００によって受信される。受信される複数のセル４０１のそれぞれが、図３に関連して説明されるとおり、複数の断片を備え得る。

この複数のセル４０１が、好ましくは、受信されるセルの多重化をもたらすためのマルチプレクサの形態のコレクタモジュール４０２に入力される。

次に、これらのセルが、コレクタ４０２から出力されて、セルの並べ替えを、そのような並べ替えが必要である場合に担う並べ替えモジュール４０３に入力される。各セルには、セルの伝送順序に従って送信側で挿入されたシーケンス番号が付いていることが可能である。そのようなシーケンス番号は、送信側でセルジェネレータ３０９によってセルのヘッダフィールドの中に挿入され得る。したがって、受信側で、並べ替えブロックモジュール４０３が、元のシーケンスを、そのような順序が伝送中に失われている場合でさえ、回復することができる。

順序どおり受け取られた、または伝送中に順序の乱れが生じている場合に並べ替えられた後の、元のシーケンスが、次に、セルターミネータ−ディフレーマ４０４に入力される。次に、セルのペイロードが、セルターミネータ−ディフレーマ４０４によって抽出される。セルペイロードから、断片が形成される。

キューデマルチプレクサ４０５が、セルターミネータ−ディフレーマ４０４から、形成された断片を受け取り、さらに各断片のヘッダの中に含まれる情報に応じてフレームの１つまたは複数の断片にキューを割り当てる。複数のそのようなキューが、参照符号４０６で図４に全体的に示される。

次に、割り当てられたフレームの断片を含むキューが、フレームを再構築する目的でフレームを伸張するためにそれぞれが構成された、それぞれの伸張モジュール４０７に入力される。この伸張する動作は、フレームの元の（断片化前の）構造、または標準の構造による構築をフレームにもたらすために、オーバーヘッドなどのさらなる情報をフレームに組み込むことを備え得る。複数の伸張モジュールが、参照符号４０７で図４に全体的に示される。個別の各フレームに、そのようなフレームを再構築するためにどのようなデータが追加されるべきかに関する情報を得るために、伸張モジュール４０７は、データベースなどの圧縮データリポジトリ４０８を調べることができる。

次に、再構築されたフレームがマルチプレクサに入力される。マルチプレクサ４０９は、伸張モジュール４０７から受け取られた、複数の再構築されたフレームを多重化して、要求される用途に応じてシステムのさらなる段階に転送される出力フロー４１０にすることを担う。

図３の送信機器および図４の受信機器が、パケット無線伝送システムにおいて使用され得る。

さらに、図３の送信機器および図４の受信機器は、無線通信を介してパケットの送受信を実行することができる単一の機器、例えば、トランシーバに組み込まれ得る。

データリポジトリ３０３、３０６、および４０８は、１つの機器に組み込まれて、送信機器および受信機器によって共通のソースとして使用されてもよく、または別々に使用される異なる機器であってもよい。別々に使用される異なる機器である場合、そのようなデータリポジトリの間でデータを交換するためのリンクが存在し得る。

リンク集約またはマルチリンクＰＰＰなどの知られているシステムに優る、本明細書で提案されるソリューションの有利な特徴および特性のいくつかの概略を以下に示す：
− 本明細書で提案されるソリューションは、供給されるトラフィックのパケットサイズおよびビットレートにかかわらず、１００％までの集約された帯域幅利用率に達し得る、無関知のディスパッチスキームのお陰で、他の技術が使用される場合に、そうであり得るように、均衡のとれていないトラフィック分散による影響を受けることはない（前述のポイント５で説明されるとおり）。
− 本明細書で提案されるソリューションは、伝播現象のために帯域幅が通常、大幅に、さらに急に変化するマイクロ波無線環境において典型的である、動的な輻輳状況を容易に扱うことができる（前述のポイント３で説明されるとおり）。適応変調が状態を変える、または無線リンクが利用できないと宣言される／見なされる事例において、本明細書で提案される伝送スキームは、ＣｏＳごと、およびフローごとの事業者が見込むＳＬＡが保証されているように保つことを目的とする、結論としてのアクションを行う。
− 本明細書で提案されるソリューションは、ＭＡＣ層より下位に位置付けられ得るコネクションレス技術であり、さらにマルチリンクポイントツーポイント接続における２つの機器の間でトランスペアレントなトランスポート機構をもたらすことができる。単一のリンクがそれぞれそのスループットをリアルタイムで変化させ得る場合でさえ、通信チャネルを開くために、関与する機器によってセッションが確立される必要は全くない。
− 本明細書で提案されるソリューションは、適応変調が存在する状態における無線フェージング状態のために２つの方向で異なるスループット値を有する物理無線リンクで本来的に動作することができる。そのような状態において、単一の無線チャネル内で、ビットレートは、他方の伝送方向のビットレートより大きいことも、小さいことも可能である。
− 本明細書で提案されるソリューションは、見込まれるＳＬＡを保証し、さらに供給されるトラフィック上の順序の乱れを回避し、様々なチャネル空間および様々なスループットを有する異種のリンクを扱うことが可能である。
− 本明細書で提案される無線通信を介したパケットの伝送は、（フェージング速度のいくつかの条件下で）受信される各フローによって伝送されるサービスを実質的に妨げること、またはそのようなサービスに実質的に影響を与えることなしに、対話をリアルタイムで分配する能力を有する。
− 本明細書で提案されるソリューションは、このソリューションの断片化能力のお陰で、供給されるトラフィックの下位部分を扱うことができる。他の技術とは異なり、元のフレームから得られる断片は、システムが、任意の長さの断片で動作することができるので、最小限の長さに達するようにはパディングされない。
− 無線帯域幅の通常は高価なリソースの利用が、より効率的になる。
− 本明細書で提案されるシステムは、無線帯域幅の利用可能性が変化した際、無瞬断適応を実行することができる。

本明細書で提案されるソリューションは、主として、マルチリンク無線機器の脈絡で提示されるものの、このソリューションは、他のタイプのパケットインターフェース（例えば、イーサネットインターフェース）を有する機器にも同様に適用され得る。

本明細書で提案される送信機、受信機、トランシーバ、およびシステムは、ハードウェアデバイス、ソフトウェアモジュール、またはハードウェアデバイスとソフトウェアモジュールの組み合わせであり得るブロックを含み得る。

この方法は、有利には、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、および／またはマイクロプロセッサなどを含む手段で実施されることが可能であり、さらに、好ましい実施形態において、超高速集積回路ハードウェア記述言語（ＶＨＤＬ）もしくはＣプログラミング言語などのソフトウェアプログラムを介して、またはそのようなソフトウェアプログラムと一緒に実施されることが可能である。したがって、保護の範囲は、そのようなプログラムまで拡張され、さらにメッセージを内部に有するコンピュータ可読記憶手段に加えて、そのようなコンピュータ可読記憶手段は、このプログラムがコンピュータ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはマイクロプロセッサなどのマシン上で実行されるときに方法の１つまたは複数のステップを実施するための、プログラムコード手段を含むものと理解される。

本発明の様々な実施形態は、そのような組み合わせが相性がよく、かつ／または補完的である限りで組み合わされ得る。

さらに、特許請求の範囲に記載される手段に対応する構造のリストは、網羅的ではないこと、および本発明の範囲を逸脱することなく、記載される構造に等価な構造が代用され得るものと当業者には理解されることに留意されたい。

また、説明され、対応する請求項に記載される本発明の方法のステップの順序は、提示され、説明される順序に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく変わり得ることにも留意されたい。

本発明のいずれのブロック図も、本発明の原理を実現する例示的な回路の概念図を表すことが当業者には認識されよう。同様に、いずれのフローチャート、流れ図、状態遷移図、擬似コードなども、コンピュータ可読媒体において実質的に表されることが可能な、したがってそのようなコンピュータまたはプロセッサが明示的に示されるか否かにかかわらずコンピュータまたはプロセッサによって実行され得る、様々なプロセスを表すことが認識されよう。

Claims (15)

1. パケットを伝送する方法であって、
   前記パケットが、フレームを備える複数のフローの中に備えられ、各フローが、少なくとも、コミットされた情報レート値と、サービスクラスとを備える、対応する複数のフロー特性を備え、方法が、
   受信されるフローの受付けを制御するステップと、
   受け付けられたフローの中に含まれるフレームを断片の中にマッピングするステップと、
   同一のサービスクラスを有する複数の断片をキューに挿入するステップと、
   前記キューに対応するコミットされた情報レート値を獲得するステップと、
   前記獲得された、コミットされた情報レート値に応じて前記キューの伝送に利用可能な帯域幅を識別するステップと、
   キューのサービスクラス、および識別された帯域幅に基づいて、キューに関する伝送の順序を定義するステップと、
   複数の断片から同一のサイズの複数のセルを生成するステップと、
   伝送のために定義された順序に従って複数の個別の伝送チャネルの間に複数のセルを分配することを備える、方法。
2. 断片が、バイト数の点で決められたサイズを有し、さらにフレームを断片の中にマッピングするステップが、
   フレームのサイズが断片の決められたサイズより小さい場合、断片の中にフレーム全体をマッピングするステップ、または
   フレームのサイズが断片の決められたサイズより大きい場合、フレームを、より小さいサイズの部分に細分し、さらに前記部分のうちの１つまたは複数を断片の中にマッピングするステップを備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記複数のチャネルのうちの１つまたは複数が、前記セルのうちの１つまたは複数を受け取ることに先立って或る負荷を有し、さらに複数の個別の伝送チャネル上に複数のセルを前記分配することが、チャネルにさらに負荷がかけられるのに先立って、かかっている負荷がより小さいチャネルにより大きな負荷をかけることによって行われる、請求項１または２に記載の方法。
4. 受信されるフローのフレームが、フレームフィールドを備え、さらに前記受信されるフローが、受付けのために制御される前に前記フローの中に備えられたフレームの１つまたは複数のフレームフィールドに応じて分類される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. パケット無線伝送の際に使用される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. パケットを伝送するための送信機であって、
   前記パケットが、フレームを備える複数のフローの中に備えられ、各フローが、少なくとも、コミットされた情報レート値と、サービスクラスとを備える、対応する複数のフロー特性を備え、送信機が、
   受信されるフローの受付けを制御するための受付け制御モジュールと、
   受け付けられたフローの中に含まれるフレームを断片の中にマッピングするため、および同一のサービスクラスを有する複数の断片をキューに挿入するための圧縮−断片化モジュールと、
   前記キューに対応するコミットされた情報レート値を獲得するため、前記獲得された、コミットされた情報レート値に応じて前記キューの伝送に利用可能な帯域幅を識別するため、およびキューのサービスクラス、および識別された帯域幅に基づいて、キューに関する伝送の順序を定義するためのスケジューラと、
   複数の断片から同一のサイズの複数のセルを生成するためのセルジェネレータと、
   伝送のために定義された順序に従って複数の個別の伝送チャネルの間に複数のセルを分配するためのディスパッチャとを備える、送信機。
7. 前記複数のチャネルのうちの１つまたは複数が、前記セルのうちの１つまたは複数を受け取ることに先立って或る負荷を有し、さらに前記ディスパッチャが、チャネルにさらに負荷がかけられるのに先立って、かかっている負荷がより小さいチャネルにより大きな負荷をかけることによって、複数の個別の伝送チャネル上に前記複数のセルを分配するように構成される、請求項６に記載の送信機。
8. 受信されるフローのフレームが、フレームフィールドを備え、さらに送信機が、受付けのために制御される前に前記フローの中に備えられたフレームの１つまたは複数のフレームフィールドに応じて前記受信されるフローを分類するためのクラシファイアをさらに備える、請求項６または７のいずれか一項に記載の送信機。
9. クラシファイアは、圧縮および／または断片化のタイプ、および／またはサービスクラス、および／または断片を挿入するためのキューを特定するようにさらに構成される、請求項８に記載の送信機。
10. パケット無線伝送を実行するために構成された、請求項６から９のいずれか一項に記載の送信機。
11. ディスパッチャが、前記複数の個別の伝送チャネルの各チャネル上の無線リソースの使用を監視して、それによりそのような伝送のために使用される無線リンク上に存在する負荷の知識を維持するように構成される、請求項６から９のいずれか一項に記載の送信機。
12. 伝送されたパケットを受信するための受信機であって、
    フローのペイロード情報を備える複数のセルを受信するための、各セルが前記セルの順序を識別するための識別子フィールドを備えるコレクタモジュールと、
    前記受信されたセルを、前記セルが乱れた順序で受信された場合に、受信された各セルの識別子フィールドの順序に従って並べ替えるための並べ替えモジュールと、
    受信された各セルのペイロードを抽出するため、および前記ペイロードからビットストリームを生成し、さらにビットストリームを断片に分離するためのセルターミネータ−ディフレーマと、
    前記断片からフレームを再構築するためにそれぞれが構成された複数の伸張モジュールとを備える、受信機。
13. 無線伝送を介して伝送されたパケットを受信するように構成された、請求項１２に記載の受信機。
14. 請求項６から１１のいずれか一項に記載の送信機と、請求項１２から１３のいずれか一項に記載の受信機とを備えるパケット送受信システム。
15. 本文書で提案されるパケットを伝送する方法のステップを、プログラムがコンピュータ上、またはマシン上で実行されると、実施するための、コンピュータ実行可能プログラム製品またはマシン実行可能プログラム製品。

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