JP2018519742A - 802.11ネットワークのパケットに基づくポリシーに適合したトリガフレーム - Google Patents

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Abstract

アクセスポイントを有する802.11axネットワークにおいて、トリガフレームは、アクセスポイントへのデータアップリンク通信のためにスケジュール化及びランダムリソースユニットをノードに提供する。ネットワークのより効果的な使用を行うために、アクセスポイントは、幾つかのカテゴリのデータをノードに送信させるようにトリガフレームを設計することができる。リソースユニットは、スモールパケット又は幾つかのアクセスカテゴリデータに専用のトリガフレームにおいて定義され得る。リソースユニットの時間長を調整することは、リソースユニットによって搬送され得るデータのタイプを限定することに役立つ。また、同じトリガフレームにおいてリソースユニットについての種々の周波数幅を用いることは、種々のトラフィックタイプが混在する場合にリソースユニットにおけるパディングを減少させるのに役立つ。【選択図】 図10

Description

本発明は、概略としてワイヤレス通信ネットワークに関し、より具体的には、例えば通信複合チャネルを形成するOFDMAサブチャネル(又はリソースユニット)のアップリンク通信のためのランダム割当てに関する。方法の1つの用途は、複数のノードデバイスによってアクセス可能な、衝突回避を伴う搬送波検知多重アクセス(CSMA/CA)を使用するワイヤレス通信ネットワーク上のワイヤレスデータ通信に関する。
IEEE802.11MAC規格は、ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)が物理及び媒体アクセス制御(MAC)レベルで動作しなければならない態様を定義する。通常、802.11MAC(媒体アクセス制御)動作モードは、いわゆる「衝突回避を伴う搬送波検知多重アクセス(CSMA/CA)」技術に基づく競合ベースのメカニズムによる周知の分散協調機能(DCF)を実施する。
802.11の媒体アクセスプロトコル規格又は動作モードは、無線媒体へのアクセスを試みるため、その無線媒体がアイドルになるのを待機する通信ノードの管理に主として向けられる。
802.11ac規格で定義されるネットワーク動作モードは、とりわけ、干渉を非常に受けやすいとされる2.4GHz帯域から5GHz帯域へと移行することで一層広域な周波数の80MHzの連続するチャネルを使用することを可能とすることによって非常に高いスループット(VHT)を提供し、その2つを選択的に結合してワイヤレスネットワークの動作帯域として160MHzのチャネルを得ることができる。
802.11ac規格はまた、Request−To−Send(RTS)及びClear−To−Send(CTS)フレームなどの制御フレームを細かく調整して、可変及び所定の帯域幅20、40又は80MHzの複合チャネルを可能とし、複合チャネルは動作帯域内で連続する1以上のチャネルからなる。160MHz複合チャネルは、160MHz動作帯域内で2つの80MHz複合チャネルの組合せによって可能となる。制御フレームは、対象となる複合チャネルに対するチャネル幅(帯域幅)を指定する。
したがって、複合チャネルは、例えば各々20MHzの、所与のノードがEDCAバックオフ手順を実行して媒体にアクセスする1次チャネル、及び少なくとも1つの2次チャネルから構成される。1次チャネルは通信ノードによって使用されてチャネルがアイドルであるか否か検知し、1次チャネルは1又は複数の2次チャネルを使用して拡張され、複合チャネルを形成することができる。
チャネルアイドル検知は、CCA(クリアチャネルアセスメント)、より詳細にはCCA−Energy Detectを表すCCA−EDを使用して行われる。CCA−EDは、チャネルにおいて非802.11エネルギーを検出してデータ送信をバックオフするノードの能力である。チャネルで検出されるエネルギーが比較される際に基となるED閾値は、例えばそのノードのPHYレイヤの最小感度より20dB高く定義される。帯域内信号エネルギーがこの閾値を超えた場合、媒体エネルギーがその閾値を再び下回るまでCCAはビジーに保持される。
動作帯域の基本20MHzチャネルへのツリー分解を考慮して、幾つかの2次チャネルは、3次又は4次のチャネルと呼ばれる。
802.11acにおいて、全ての送信及びそれによる可能な複合チャネルは、1次チャネルを含む。これはノードが完全な搬送波検知多重アクセス/衝突回避方式(CSMA/CA)及びネットワーク割当てベクトル(NAV)の追跡を1次チャネルのみで実行するためである。他のチャネルは、2次チャネルとして割り当てられ、そのチャネル上でノードはCCA(クリアチャネルアセスメント)、すなわち上記2次チャネルのアイドル又はビジーの状態/ステータスを検出する能力しか有さない。
802.11n又は802.11ac(又は802.11ax)で定義されるような複合チャネルの使用に伴う問題は、802.11n及び802.11acに準拠するノード(すなわち、高スループットのノードを表すHTノード)と他のレガシーノード(すなわち、例えば802.11a/b/gのみに準拠する非HTノード)は、同一のワイヤレスネットワーク内に共存しなくてはならず、そのため20MHzチャネルを共有しなくてはならないことである。
この問題に対処するために、802.11n及び802.11ac規格は、802.11aのレガシーフォーマット(「非HT」という)において制御フレーム(例えば、RTS/CTS、CTS−to−Self又は送信データの正常若しくはエラー受信を確認応答するためのACKフレーム)を複製する能力を与えて、複合チャネル全体にわたって要求されたTXOPの保護を確立する。
これは、複合チャネルに含まれる20MHzチャネルのいずれかを使用して、使用される20MHzチャネルにおいて継続中の通信を認識する任意のレガシー802.11aノードのためのものである。その結果、レガシーノードは、802.11n/acノードに許可された現在の複合チャネルTXOPの終了まで新しい送信を開始することができない。
802.11nによって最初に提案されたように、従来の802.11a又は「非HT」送信の複製が提供されて、使用される複合チャネルを形成する1次及び2次チャネルの双方で2つの同一の20MHz非HT制御フレームが同時に送信されることを可能とする。
この手法は、802.11acのために拡充され、80MHz又は160MHzの複合チャネルを形成するチャネルにわたる複製を可能とした。本明細書の残余の箇所において「複製非HTフレーム」、「複製非HT制御フレーム」又は「複製制御フレーム」は、ノードデバイスが(40MHz、80MHz又は160MHzの)動作帯域の2次20MHzチャネルにわたって、所与の制御フレームの従来の送信又は「非HT」送信を複製することを意味する。
実際に、802.11n/acノードは、新しいTXOPに対して(40MHz以上の)複合チャネルを要求するのに、1次20MHzチャネルでEDCAバックオフ手順を実行する。並行して、クリアチャネルアセスメント(CCA)信号検出などのチャネル検知メカニズムを2次チャネルで実行して、新しいTXOPの開始前のPIFS間隔中(すなわち、バックオフカウンタが満了する前)、アイドル(チャネル状態/ステータスが「アイドル」)である1又は複数の2次チャネルを検出する。
さらに近年、電気電子技術者協会(IEEE)は、802.11axタスクグループを802.11acの後継として公式に認可した。802.11axタスクグループの主な目的は、高密度展開シナリオにおいて使用されるワイヤレス通信デバイスへのデータ速度の向上を図ることにある。
802.11ax規格における近年の開発では、アクセスポイント(AP)を有するワイヤレスネットワーク内の多数のノードによる複合チャネルの使用を最適化することを追求した。実際に標準的なコンテンツは、例えば高精細オーディオビジュアルのリアルタイム及び双方向コンテンツに関連する重大なデータ量を有する。さらにIEEE802.11規格で使用されるCSMA/CAプロトコルの性能は、ノード数及びトラフィック量が増加するにつれて、すなわち、高密度WLANシナリオにおいて急速に低下することがよく知られている。
大規模な衝突及び関連する再送の数は、ネットワーク密度が増加するにつれて実質的に増加する。
問題となる状況は、いわゆる「スモールパケット」、すなわち、例えばMACヘッダ、ワイヤレス媒体へのアクセス待機時間などに起因する、(ペイロードデータ量と比較して)重大なオーバーヘッドに潜在的に苛まれるMACパケットに関わる。スモールパケット数が増加するほど、対応するオーバーヘッドによるネットワーク帯域幅の損失が増大し、その結果、スモールパケットに関連する衝突及び再送の数が増加する。
さらに、MACヘッダによるオーバーヘッドが固定されていても、待機時間はノード数に伴い(アクセスする媒体は、より多数のノードの間で共有されている)、及び衝突数に伴い増加するので、問題となる状況は悪化している。
したがって、確立されたトラフィック(又はAPによって管理されるスケジューリングされたトラッフィック)は、ネットワーク上で伝達されるスモールパケットに苛まれることがある。
しかしながら、スケジュールされたトラッフィックは、AP及びその登録ノードからなる基本サービスセット(BSS)において主要なものではない。
ノードが相互に調整するために、チャネルアクセスの2つの方法:ハイブリッド調整機能(HCF)制御チャネルアクセス(HCCA)及び拡張分散チャネルアクセス(EDCA)を含む新しいHCFが導入された。EDCA及びHCCAの双方は、トラフィックカテゴリ(TC)を定義して、ノードサービスパラメータを識別し、ネゴシエートすることによってQoS(サービスの品質)サポートを調整する。例えば、eメールは低優先度クラスに割り当てられ、Voice over Wireless LAN(VoWLAN)は、高優先度クラスに割り当てられ得る。
4個のアクセスカテゴリが定義される。
AC_BKは、バックグラウンドデータ用の最低優先度であり、
AC_BEは、ベストエフォートデータ用の次の優先度であり、
AC_VIは、ビデオアプリケーション用の優先度であり、
AC_VOは、ボイスアプリケーション用の優先度である。
各アクセスカテゴリは、IEEE802.11規格において定義されるように、実質的に2つのトラフィッククラスを所有する。以降の本明細書において、トラフィッククラス及びアクセスカテゴリは、区別なく使用され、同一の概念を示す。
これらのQoSトラフィックは、本質的に不公平である。衝突及び再送は、802.11axで扱われるような高密度環境において悪化し、そのためワイヤレス媒体の効率が低下する。
これに関連して、マルチユーザ送信は、ダウンリンク及びアップリンクの両方向において異なるユーザへ/からの複数の同時送信を可能とすると考えられている。アップリンクにおいて、マルチユーザ送信は、複数のノードが同時に送信し、MACパケットにわたるオーバーヘッド(ヘッダ、待ち時間)をマチュアライズすることによってネットワーク容量を向上することを可能にすることによって衝突確率を低減するのに使用され得る。
このようなマルチユーザ送信を実際に実行するのに、許可された20MHzチャネルを、例えば直交周波数分割多元接続(OFDMA)技術に基づいて複数のユーザによって周波数領域において共有されるリソースユニット(RU)ともいうサブチャネル(基本のサブチャネル)に分割することが提案されている。
OFDMAは、高度なインフラに基づくワイヤレスネットワークにおいて効率を向上させる新しいキーテクノロジーとして出現したOFDMのマルチユーザ版である。それは、物理レイヤ上のOFDMをMACレイヤ上の周波数分割多重アクセス(FDMA)と組み合わせ、同時性を高めるために、異なるサブキャリア又はトーンが異なるノードに割り当てられることを可能とする。隣接するサブキャリアは類似のチャネル条件であることが多いため、サブチャネルにグループ化される。したがって、OFDMAサブチャネル又はRUは、サブキャリア又はトーンのセットとなる。
現在想定されているように、そのようなOFDMAサブチャネルの細分性は、元の20MHzチャネル帯域よりも高い。通常、2MHz又は5MHzのサブチャネルを最小幅として考えることができ、したがって、単一の20MHzチャネル内に例えば9個のサブチャネル又はリソースユニットを定義する。
マルチユーザのアップリンク、すなわち802.11axアクセスポイント(AP)へのアップリンク送信を許可されたTxOPの間にサポートするのに、802.11axAPは、レガシーノード(非802.11axノード)に対してはそれらのNAVを設定し、802.11axノードに対してはリソースユニットRUの割当てを決定する信号化情報を提供し、データ放出の同期のための基準時間として使用されなければならない。
APがトリガフレーム(TF)を802.11axノードに送信してアップリンク通信をトリガすることが提案されている。
IEEE802.11−15/0365文書は、「トリガ」フレーム(TF)がAPによって送信されて、複数のノードからのアップリンク(UL)マルチユーザ(OFDMA)PPDUの送信を要求することを提案している。それに応じて、ノードは、UL MU(OFDMA)PPDUをトリガフレームに対する即時の応答として送信する。全ての送信装置は同時にデータを送信できるが、結合していないRUの(すなわち、OFDMA方式における周波数の)セットを使用することで、より干渉の少ない送信がもたらされる。
802.11axにおいてマルチユーザ送信を提供するOFDMAは、異なるOFDMAサブチャネル又はRU間で直交性を維持するのに正確なユーザ間シンボル同期を必要とする。
さらに、RU上でPPDUを送信する種々のノードは、PPDU送信の終了を同期させなくてはならない。そうでない場合、ノードがその送信を先に終了すると、不使用のRUがOBSS(Overlapping Base Station Subsystem)ノードによって取得され、そしてそれは新しい送信を開始し得る。
これにより、APによってノードに送信される以降のBlock Acknowledgement(BA)との干渉が生じることがある。
またこれは、他の進行中のPPDUを受信する際に、APを妨害することもある。
それらのPPDU送信の終了を同期させるため、ノードは、トリガフレーム中に示されるTXOP継続時間の終了までそれらのRU上でデータを送信しなくてはならない。実際には、ノードはTXOPの終了前にペイロードデータの送信を終了すると、(IEEE802.11−15/617文書で定義されるような)パディングデータの送信を開始する。
また、目標とする複合チャネルの帯域幅又は幅は、TFフレームにおいてシグナリングされ、20、40、80又は160MHzの値が付加されることを意味する。TFフレームは、1次20MHzチャネル上で送信され、目標とする複合チャネルを形成する他の各20MHzチャネルにおいて複製(再現)される。制御フレームの複製に関して上述したように、その1次チャネルにおいてTFを受信する全ての付近のレガシーノード(非HT又は802.11acノード)が、その後NAVをTFフレームで指定されるTXOP継続時間値に設定することが予想される。これは、これらのレガシーノードが、目標とする複合チャネルのチャネルにTXOP中にアクセスすることを防止する。
リソースユニットRUは特定のノードに対して予約されることができ、その場合、APは、RUが予約されるノードをTF内で示す。そのようなRUは、スケジュール化RUという。示されるノードは、それに対して予約されたスケジュール化RUにアクセスする際、競合を実行する必要がない。
APへの管理されていないトラフィック(例えば、関連ノードからのアップリンク管理フレーム、APに到達予定の関連していないノード又は単に管理されていないデータトラフィック)に関するシステム効率をさらに向上させるため、IEEE802.11−15/0604文書は、以前のUL MU手順に対する新しいトリガフレーム(TF−R)を提案し、OFDMA TXOPへのランダムアクセスを可能とする。言い換えると、リソースユニットRUは、2以上のノードからランダムにアクセスされ得る。そのようなRUをランダムRUといい、TF内でそのように示される。ランダムRUは、データ送信のための通信媒体にアクセスしようとするノード間の競合の基として作用し得る。
ランダムリソース選択手順は、未だ定義されていない。トリガフレームは、スケジュール化RUのみ、又は対象となる複合チャネル内のランダムRUのみを定義し得ることが分かっている。
ランダムリソース選択手順が何を使用したとしても、トリガフレームメカニズムに基づくマルチユーザ送信はノードにわたってオーバーヘッドを相互化することによってネットワーク容量は向上するはずである。実際に、待機時間のオーバーヘッドは、全体的に減少する。
しかしながら、トリガフレームメカニズムは、主に待機時間からパディング時間に移行したオーバーヘッドの問題に依然として苛まれていると考えられている。
正確には、トリガフレームメカニズムは、TXOPの終了に達することを保証し、レガシーノードとの干渉を回避するようにパディングを実行しなくてはならない汎用的なRUしか提供しない。そのようなパディングは、オーバーヘッドの全体のコストを増加させる。いわゆるスモールパケットは割り当てられたRUをほとんど使用しないので、パディングによるこの追加的なオーバーヘッドコストはスモールパケットに対して悪化する。
したがって、特にスモールパケットでは、待機時間の減少による利得がパディングによる損失を補うほど十分ではないことがある。その結果、トリガフレームメカニズムを導入した際に意図した目標とは逆に、総オーバーヘッドは低減されない場合がある。
スモールパケットの状況は別として、異なる種類のデータトラフィックは、通常、送信するデータ量、待ち時間、TxOP継続時間等に関して異なる要件を有する種々のRUにおいて共存する。ノードによって送信される異なるPPDUのこのような異種性は、結果としていくつかのRUにおいて膨大な量のパディングデータを有し、そのためチャネル使用効率を大幅に低下させ得る。
なお、パディングの問題は、異なる経路を通した、すなわち異なるノードを含む異なるRUを通した(ノードからAPまでの)距離及び信号対雑音比の変動(チャネル条件の変化)を用いる異なる変調(変調及び符号化方法)の使用によっても強調され得る。
したがって、この状況を向上し、ネットワーク使用効率におけるパディングの影響を低減する必要がある。
さらに、種々のRUにおいて共存する異なる種類のデータトラフィックも利用して、ネットワーク使用を向上させ得る。
ワイヤレスネットワークにおいてワイヤレス通信方法及びデバイスを提供することが本発明の広義の課題である。ワイヤレスネットワークは、アクセスポイント及び複数のノードを含み、その全てはワイヤレスネットワークの物理媒体を共有する。
本発明は、1以上の上記の制約を克服するために考案された。
この背景において、本発明は、ネットワークの使用を向上し、同様に、通信チャネルにおける衝突に対して向上したメカニズムを有するワイヤレス通信方法を提供することを図る。
本発明は、アクセスポイントが登録ノードに通信チャネルを形成する複数のサブチャネル(すなわちリソースユニット)を提供する任意のワイヤレスネットワークに適用可能である。通信チャネルは、ノードが検知を実行してそれがアイドルかビジーかを判別する基本チャネルである。
本発明は、IEEE802.11axネットワーク(及び将来のバージョン)のAPへのデータ送信に特に適する。
本発明の第1の主実施形態は、アクセスポイントの観点から、アクセスポイント及び複数のノードを備えるワイヤレスネットワークにおけるワイヤレス通信方法を提供し、その方法は、アクセスポイントにおいて、トリガフレームをノードに送信するステップを備え、トリガフレームは、送信機会についてワイヤレスネットワークの少なくとも1つの通信チャネルを予約し、通信チャネルを形成する複数のリソースユニットを定義し、
トリガフレームは、リソースユニットの少なくとも1つにおいて送信されるデータを、限定タイプのデータを有するデータに限定するインジケータを含む。
本発明の同じ第1の主実施形態は、ノードの観点から、アクセスポイント及び複数のノードを備えるワイヤレスネットワークにおけるワイヤレス通信方法を提供し、その方法は、上記ノードの1つにおいて、
トリガフレームをアクセスポイントから受信するステップであって、トリガフレームは、送信機会についてワイヤレスネットワークの少なくとも1つの通信チャネルを予約し、通信チャネルを形成する複数のリソースユニットを定義するものである、ステップ、
リソースユニットの少なくとも1つに対して認可された限定タイプのデータを定義するインジケータをトリガフレームから特定するステップ、
特定された限定タイプのデータに対応するタイプを有するデータをローカル送信メモリから決定するステップ、及び
特定されたデータを上記リソースユニットにおいてアクセスポイントに送信するステップ
を備える。
限定タイプのデータを指定するインジケータのおかげで、アクセスポイントは、ノードを、RUにおいて送信するデータを選択するそれらの処理において駆動又は制御することができる。結果として、APはRUをデータタイプに効率的に適合させることができ、RUの使用を最適化することになる。
関連して、本発明は、複数のノードを備えるワイヤレスネットワークにおいてアクセスポイントとして動作する通信デバイスを提供し、その通信デバイスは、トリガフレームをノードに送信するステップを実行するように構成された少なくとも1つのマイクロプロセッサを備えたアクセスポイントとして動作し、トリガフレームは、送信機会についてワイヤレスネットワークの少なくとも1つの通信チャネルを予約し、通信チャネルを形成する複数のリソースユニットを定義し、
トリガフレームは、リソースユニットの少なくとも1つにおいて送信されるデータを、限定タイプのデータを有するデータに限定するインジケータを含む。
ノードの観点から、本発明はまた、アクセスポイント及び複数のノードを備えるワイヤレスネットワークにおける通信デバイスを提供し、その通信デバイスは、ノードの1つであり、
トリガフレームをアクセスポイントから受信するステップであって、トリガフレームは、送信機会についてワイヤレスネットワークの少なくとも1つの通信チャネルを予約し、通信チャネルを形成する複数のリソースユニットを定義するものである、ステップ、
リソースユニットの少なくとも1つに対して認可された限定タイプのデータを定義するインジケータをトリガフレームから特定するステップ、
特定された限定タイプのデータに対応するタイプを有するデータをローカル送信メモリから決定するステップ、及び
特定されたデータを上記リソースユニットにおいてアクセスポイントに送信するステップ
を実行するように構成された少なくとも1つのマイクロプロセッサを備える。
本発明の実施形態の選択的構成は、従属請求項において規定される。これらの構成の一部はここでは以下に方法に関して説明されるが、本発明の実施形態によるいずれかのノードデバイスに専用のシステム構成に変形され得る。
実施形態では、限定タイプのデータは、ワイヤレスネットワークを介して搬送されるMACパケットに対するスモールMACパケットを定義する。結果として、APは、ノードにそれらのいわゆるスモールパケットを送信させることができる。結果として、ノードは、スモールパケットを送信するためにTXOPを取得する時間を浪費せずにすむことになる。これは、スモールパケットに起因する全体オーバーヘッドコストを低減することに大きく寄与する。結果として、ネットワーク使用が改善される。
具体的な実施形態では、スモールMACパケットは、所定の最大スモールパケットサイズ(すなわち、閾値)未満のパケットサイズを有するMACパケットである。例えば、所定の最大スモールパケットサイズは、802.11規格に従ってワイヤレスネットワークについて設定されたいわゆるRTS閾値パラメータに等しい。RTS閾値パラメータは、いつRTS/CTSハンドシェイクがデータパケットに先行すべきか(すなわち、そこからMACパケットのサイズ)を特定するのに使用される802.11ネットワークの管理可能なパラメータであることが知られている。
結果として、通常はRTS/CTSハンドシェイクなしで扱われる(すなわち、そのためにRTS/CTSに起因するオーバーヘッドが回避されるべき)スモールパケットが、TFを用いるバーストにおいて処理される。
変形例において、スモールMACパケットは、所定の最大オーバーヘッド(すなわち、閾値)、例えば20%又は30%よりも高い、パケットにおけるMACヘッダに起因するオーバーヘッドを有するMACパケットである。もちろん、既に大きな内部オーバーヘッドを有するパケットは、パケットあたりの非常に大きな追加オーバーヘッドを有してしまうことを回避するために、好ましくはともにバーストによって扱われるべきである。
一方又は他方の上記定義を本来的に有するパケットには幾つかのタイプがある。例えば、制御パケットは、元々スモールパケットである。
具体的な実施形態では、所定の最大スモールパケットサイズ又は最大オーバーヘッドは、トリガフレームにおいて指定される。
アクセスポイントの視点からの実施形態では、方法は、1以上の前送信機会のネットワーク統計に基づいて、あるトリガフレームからの所定の最大スモールパケットサイズ又は最大オーバーヘッドを他のものに調整するステップをさらに備えていてもよい。
これら2つの前提は、ネットワーク条件が進化するにつれて、APが効率的にスモールパケットの管理を駆動することを可能とする。
ノードの視点からの実施形態では、ノードのローカル送信メモリは、各々が動的な優先値に関連付けられる複数の順序付けられた送信キューを含み(すなわち、優先値は時間にわたって進化する。802.11方式では、優先値は、各送信キューに関連付けられた競合バックオフカウンタの値に対応する)、
特定された限定タイプのデータに対応するタイプを有するデータを特定するステップが、1以上のスモールパケットのセットから少なくとも1つのスモールパケットを選択することを含み、そのセットは、
最高優先値を有する送信キューからの最初のスモールパケット、
各送信キューからの最初のスモールパケット、
全ての送信キューからの全てのスモールパケット、
スモールパケットのみを格納する送信キューの全てのパケット
のうちの1つからなる。
したがって、ノードにおける戦略が適合され得る。
実施形態では、上記1つのリソースユニットは、802.11規格によって認可された最小周波数幅を有する。現在、20MHzチャネルは最大で9個の同じリソースユニットに、すなわち、2.03MHzの最小周波数幅で分割され得る。この前提は、スモールパケットに対するRUの使用を最適化する。結果として、これはまた、許可された複合チャネルのRUにおいてスモールパケットを送信することができるノードの数を増加させる。
実施形態では、限定トラフィックタイプのデータはトラフィックタイプのデータを定義する。結果として、APは、ノードに特定のTFに応じてある種類のデータを送信させることができる。以下から分かるように、その後APは、ネットワーク帯域幅の使用を最適化するために、許容されるトラフィックタイプに従ってRUを適合させることになる。
具体的な実施形態では、限定タイプのデータは、802.11規格において定義された4個のアクセスカテゴリ、すなわち、バックグランドデータに対するAC_BK、ベストエフォートデータに対するAC_BE、ビデオアプリケーションに対するAC_VI及びボイスアプリケーションに対するAC_VOのうちの1つである。
APの視点からの特定の実施形態では、方法は、複数の所定のトラフィックタイプ(例えば、上記4個のアクセスカテゴリ)から限定トラフィックタイプのデータを、
所定のトラフィックタイプの各々について1以上の前送信機会において受信されたデータの量についてのネットワーク統計、又は
ノードにおいて所定のトラフィックタイプに関連付けられた送信キューのサイズを合計する、所定のトラフィックタイプの各々についての合計キューサイズ
のいずれかに基づいて決定するステップをさらに備える。ノードによって送信されるPPDUの802.11規格MACヘッダが所与のトラフィックタイプに対してそれらのバッファリングされたトラフィックの量をノードが示す「キューサイズ」を含むので、APはそのような情報を各ノードから取得し得る。したがって、APは、各トラフィックタイプについて合計キューサイズの全体的統計を計算し、RUトラフィックタイプに専用の関連のトリガフレームを構築することができる。
ノードの視点からの特定の実施形態では、特定された限定タイプのデータに対応するタイプを有するデータをローカル送信メモリから決定するステップは、決定された限定タイプのデータのみを有するデータを格納する送信キューにおいてデータを選択することを含む。これは、限定タイプのデータが上記定義による4個のアクセスカテゴリの1つである場合に特に当てはまる。その場合、ノードにおける処理は、それは使用されるRUに関連付けられた限定タイプのデータに応じて単一の送信キューにアクセスしさえすればいいので、非常に簡素となる。
ノードの視点からの特定の実施形態では、ノードのローカル送信メモリは、各々が動的優先値及びトラフィックタイプに関連付けられる複数の送信キューを含み、方法は、
データがリソースユニットにおいて送信されるまで、最高優先値から最低優先値の順に従って送信キューを連続的に検討するステップ、及び
連続的に検討される各送信キューについて、通信チャネルにおけるリソースユニットが限定トラフィックタイプを有するかを判定し、肯定的な判定の場合、判定されるリソースユニットにおいて現在検討されている送信キューからデータを送信するステップ
をさらに備える。
この構成は、802.11規格において定義される優先順位を維持するので、ノード間の公平性を維持する。
実施形態では、方法は、限定タイプインジケータを有するトリガフレームを送信する周波数を1以上の前送信機会についてのネットワーク統計に基づいて決定するステップをさらに備える。これは、ノードが特定のデータ(スモールパケット又はトラフィックタイプを有する)を送信する機会の数をAPがネットワーク条件に動的に適合させるので、ネットワーク使用を向上させることに寄与する。
他の実施形態では、方法は、通信チャネルを形成するリソースユニット数を1以上の前送信機会についてのネットワーク統計に基づいて決定するステップをさらに備える。次のTXOP中にデータを送信することができるノード数がネットワーク条件に動的に調整されるので、これはネットワーク使用を向上することに寄与する。
具体的な実施形態では、ネットワーク統計は、
ワイヤレスネットワークにおけるアクセスポイントに登録されたノード数、
1以上の前送信機会中に発生する衝突数又は衝突率(RU数のうちの衝突するRU数)、
アクセスポイントによって受信されるパケットサイズの分布、特に最大パケットサイズに対するパケットサイズ分布(すなわち、スモールパケットを定義する)、
ノードによって送信されるデータ量、
複数の所定のトラフィックタイプのうちの各トラフィックタイプについてノードによって送信されるデータ量、
媒体使用率、例えば所与の期間(例えば、1秒)における媒体ビジー時間の比率
のうちの1以上を含む。
実施形態では、トリガフレームは、少なくとも1つの通信チャネルの全てのリソースユニットについて、すなわち複合チャネル全体について、同じ限定タイプのデータを定義する単一のインジケータを含む。したがって、インジケータに起因するオーバーヘッドが最小化される。
変形例では、トリガフレームは、リソースユニットあたり1つのインジケータを含むことにより、種々のそれぞれのリソースユニットについての種々の限定タイプのデータを定義する。異なるタイプのデータを有するノードは同じ通信チャネル内のそれぞれのRUによって送信することになるので、これは、より多くのノードが現在のTXOP中にデータを送信することを可能とする。
本発明の第2の主実施形態は、アクセスポイントの視点から、アクセスポイント及び複数のノードを備えるワイヤレスネットワークにおけるワイヤレス通信方法を提供し、方法は、アクセスポイントにおいて、トリガフレームをノードに送信するステップを備え、トリガフレームは、送信機会についてワイヤレスネットワークの少なくとも1つの通信チャネルを予約し、通信チャネルを形成する複数のリソースユニットを定義し、少なくとも1つのリソースユニットが所定のリソースユニット周波数幅を有し、
方法は、アクセスポイントにおいて、所定のリソースユニット周波数幅及び所定の最大スモールパケットサイズに基づいて送信機会の継続時間を決定することにより、少なくとも1つのリソースユニットが、所定の最大スモールパケットサイズ未満のパケットサイズを有するMACパケットのみを含むことができる、決定ステップをさらに備える。
この構成は、アクセスポイントがノードにそれらのいわゆるスモールパケット(すなわち、所定の最大パケットサイズ未満のパケットサイズを有するもの)を送信させることを可能とする。これは、リソースユニットの所定幅を条件として適切な態様でTXOPをサイズ決定することによって実現される。
スモールパケットの送信を行わせるこの手法を用いる1つの効果は、それが802.11ax規格に完全に準拠することである。実際に、追加の情報は提供されず、ノードは、依然として同じ処理を実行して、RUの提供に合致するデータを選択している。
関連して、本発明は、複数のノードを備えるワイヤレスネットワークにおけるアクセスポイントとして動作する通信デバイスを提供し、通信デバイスは、トリガフレームをノードに送信するステップを実行するように構成された少なくとも1つのマイクロプロセッサを備えたアクセスポイントとして動作し、トリガフレームは、送信機会についてワイヤレスネットワークの少なくとも1つの通信チャネルを予約し、通信チャネルを形成する複数のリソースユニットを定義し、少なくとも1つのリソースユニットが所定のリソースユニット周波数幅を有し、
マイクロプロセッサはさらに、所定のリソースユニット周波数幅及び所定の最大スモールパケットサイズに基づいて送信機会の継続時間を決定することにより、少なくとも1つのリソースユニットは、所定の最大スモールパケットサイズ未満のパケットサイズを有するMACパケットのみを含むことができる、決定ステップを実行するように構成される。
本発明の実施形態の選択的構成は、従属請求項において規定される。これらの構成の一部はここでは以下に方法に関して説明されるが、本発明の実施形態によるいずれかのノードデバイスに専用のシステム構成に変形され得る。
実施形態では、所定の最大スモールパケットサイズは、802.11規格に従ってワイヤレスネットワークに対して設定されたいわゆるRTS閾値パラメータに等しい。
実施形態では、所定のリソースユニット幅は802.11規格によって認可された最小周波数幅である。
そのようなトリガフレームを送信する周波数又は通信チャネルにおけるリソースユニット数はまた、第1の主実施形態を参照して上述したように動的に決定され得る。
本発明の第3の主実施形態は、アクセスポイントの視点から、アクセスポイント及び複数のノードを備えるワイヤレスネットワークにおけるワイヤレス通信方法を提供し、方法は、アクセスポイントにおいて、
トリガフレームをノードに送信するステップであって、トリガフレームが、送信機会についてワイヤレスネットワークの少なくとも1つの通信チャネルを予約し、通信チャネルを形成する複数のリソースユニットを定義し、複数のリソースユニットが同じ時間長を有する、ステップ
を備え、通信チャネル内のリソースユニットは異なる周波数幅を有する。
本発明の同じ第3の主実施形態は、ノードの視点から、アクセスポイント及び複数のノードを備えるワイヤレスネットワークにおけるワイヤレス通信方法を提供し、方法は、ノードの1つにおいて、
トリガフレームをアクセスポイントから受信するステップであって、トリガフレームが、送信機会についてワイヤレスネットワークの少なくとも1つの通信チャネル及び通信チャネルを形成する複数のリソースユニットを予約し、複数のリソースユニットが同じ時間長を有する、ステップ、及び
リソースユニットの1つにおいてアクセスポイントにデータを送信するステップ
を備え、
通信チャネル内のリソースユニットは異なる周波数幅を有する。
ネットワーク帯域幅の使用が最適化される。これは、異なる周波数幅、すなわち異なる送信能力のリソースユニットを有することによって実現される。
結果として、ノードは、パディングを最小化するために、それらの要求に合うリソースユニットを効率的に選択することができる。
関連して、本発明は、複数のノードを備えるワイヤレスネットワークにおけるアクセスポイントとして動作する通信デバイスが提供し、通信デバイスは、トリガフレームをノードに送信するステップを実行するように構成された少なくとも1つのマイクロプロセッサを備えたアクセスポイントとして動作し、トリガフレームは、送信機会についてワイヤレスネットワークの少なくとも1つの通信チャネルを予約し、通信チャネルを形成する複数のリソースユニットを定義し、複数のリソースユニットは同じ時間長を有し、
通信チャネル内のリソースユニットは異なる周波数幅を有する。
ノードの視点から、本発明はまた、アクセスポイント及び複数のノードを備えるワイヤレスネットワークにおける通信デバイスを提供し、通信デバイスはノードの1つであり、
トリガフレームをアクセスポイントから受信するステップであって、トリガフレームは、送信機会についてワイヤレスネットワークの少なくとも1つの通信チャネル及び通信チャネルを形成する複数のリソースユニットを予約し、複数のリソースユニットが同じ時間長を有する、ステップ、及び
リソースユニットの1つにおいて前記アクセスポイントにデータを送信するステップ
を実行するように構成された少なくとも1つのマイクロプロセッサを備え、
通信チャネル内のリソースユニットは異なる周波数幅を有する。
本発明の実施形態の選択的構成は、従属請求項において規定される。これらの構成の一部はここでは以下に方法に関して説明されるが、本発明の実施形態によるいずれかのノードデバイスに専用のシステム構成に変形され得る。
実施形態では、各リソースユニットは、802.11規格において定義される4個のカテゴリ、すなわち、バックグランドデータに対するAC_BK、ベストエフォートデータに対するAC_BE、ビデオアプリケーションに対するAC_VI、及びボイスアプリケーションに対するAC_VOから選択されたトラフィックタイプのデータに関連付けられる。
具体的な実施形態では、AC_BK及びAC_BEトラフィックタイプに関連付けられたリソースユニットは第1の周波数幅を有し、AC_VOに関連付けられた単数又は複数のリソースユニットは第1の周波数幅の2倍に等しい周波数幅を有し、AC_VIに関連付けられたリソースユニットは第1の周波数幅の4倍に等しい周波数幅を有する。この前提は、RUサイズが、それらが搬送するコンテンツのサイズに適合されるので、帯域幅の使用を最適化する。その結果、小さいコンテンツに専用のリソースユニットは、非常に多いパディングを回避するために、そのようにサイズ決定される。
より具体的な実施形態では、第1の周波数幅は、802.11規格によって認可された最小周波数幅に等しい。現在、20MHzチャネルは最大9個の同一のリソースユニットに分割され、すなわち、最小周波数幅は2.03MHzとなる。これは、リソースユニットを設計する際にアクセスポイントに対する最良の細分性を与えることになる。
具体的な実施形態では、リソースユニットの同じ時間長は、802.11規格に従うワイヤレスネットワークについて設定されたTXOP制限パラメータの4分の1以下である。この前提は、それらの関連のAC_BK、AC_BE、AC_VI又はAC_VOトラフィックタイプに応じてリソースユニットの上記相対サイズ(幅)決定と有利に組み合わせられる。もちろん、RU幅を利用することで、TXOPの継続時間、したがって使用中RUに対するパディングを実質的に低減することが可能となる。
ノードに関する実施形態では、各リソースユニットはデータのトラフィックタイプに関連付けられ、方法は、前記ノードにおいて、
リソースユニットに関連付けられたトラフィックタイプと同じトラフィックタイプを有するデータを1つのリソースユニットにおいて送信するステップ
をさらに備える。
これは、ノードがリソースユニットを用いる態様をアクセスポイントが進めるのに役立つ。アクセスノードは、トリガフレームにおける各リソースユニットに対するトラフィックタイプを定義することができる。
実施形態では、ノードは、各々が動的優先値に対応付けられた、送信されるデータを格納する複数の送信キューを含み、方法は、
最高優先値を有する送信キューにおいて送信されるデータの量に対してリソースユニットの1つが合致するかを判定するステップ、及び
肯定的な判定の場合、合致するリソースユニットにおいて最高優先値を有する送信キューのデータを送信するステップ
をさらに備える。
もちろん、他の送信キューは、それらのコンテンツを適切な(すなわち、正しくサイズ決定された)RUにおいて送信するために、優先順位に従って連続的に検討され得る。
実施形態では、方法は、データをリソースユニットにおいて変調するための変調方式を適合させるステップをさらに備え、適合させるステップは、送信機会内でデータを送信する継続時間を最大化する。これも、通信チャネルにおいて発生するエラーに対してデータを強化しつつ、RUにおけるパディングを減少させることに寄与する。
アクセスポイントに関する実施形態では、各リソースユニットはデータのトラフィックタイプに関連付けられ、方法は、
1以上の前送信機会において受信された各トラフィックタイプに関連するデータについての統計に基づいてリソースユニットの周波数幅を決定するステップ
をさらに備える。
これにより、アクセスポイントは、ノードの要求に対して、すなわちネットワーク条件が進化するにつれてRU設計を動的に調整することになる。
具体的な実施形態では、リソースユニットの周波数幅は、アクセスポイントに登録されたノード数に基づいてさらに調整される。RUの周波数幅が通信チャネルにおいて1以上のRUを追加又は除去することを可能とするように調整され得るので、この前提もノード数に基づいてRU数を調整するのに役立つ。
具体的な実施形態では、トラフィックタイプに関連付けられたリソースユニットの周波数幅は、1以上の前送信機会における関連するトラフィックタイプを有するデータを送信するノードによって使用される変調方式に基づいてさらに調整される。この前提は、送信エラーに対する送信データのロバスト性を強化しつつ、有用なデータの送信が終了するときにRUにおけるパディングを減少させるのに役立つ。
実施形態では、方法は、1以上の前送信機会についてのネットワーク統計に基づいて、通信チャネルを形成するリソースユニット数を特定するステップをさらに備える。
上記に定義されたのと同じ統計が使用され得る。特に、データトラフィックのタイプ(ビデオ、ボイス、バックグランド、ベストエフォート)、各データトラフィックの量、ノード数、各ノードによって用いられる変調方式(MCS)、各RUによって用いられる変調方式(MCS)、定常的トラフィックの識別(ビデオストリーミング、VoIP・・・)又はランダムトラフィック(ウェブブラウジング、制御フレーム・・・)が使用され得る。
本発明の他の態様は、ワイヤレスネットワークのデバイスにおけるマイクロプロセッサ又はコンピュータシステムによって実行されると、上記で規定されるいずれかの方法をデバイスに実行させるプログラムを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体に関する。
非一時的コンピュータ可読媒体は、方法及びノードデバイスに関して上記及び下記に説明するものと同様の構成及び効果を有し得る。
本発明の他の態様は、実質的に添付図面の図8、図9、図10、図11、図12又は図13を参照してここに記載され、図8、図9、図10、図11、図12又は図13に図示される、アクセスポイント及び複数のノードを備えるワイヤレスネットワークにおけるワイヤレス通信方法に関する。
本発明による方法の少なくとも部分は、コンピュータ実装され得る。したがって、本発明は、ここでは全て一般に「回路」、「モジュール」又は「システム」ともいう全体的にハードウェアの実施形態、全体的にソフトウェアの実施形態(ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む)又はソフトウェアとハードウェアを組み合わせた実施形態をとり得る。またさらに、本発明は、媒体で具現されるコンピュータ使用可能プログラムコードを有する表現の任意の有体媒体において具現されるコンピュータプログラム製品の形態をとり得る。
本発明はソフトウェアにおいて実施され得るので、本発明は、任意の適切な搬送媒体におけるプログラム可能装置への提供のためのコンピュータ可読コードとして具現化され得る。有体搬送媒体は、ハードディスクドライブ、磁気テープデバイス又は半導体メモリデバイスなどのような記憶媒体からなり得る。一時的搬送媒体は、電気信号、電子信号、光信号、音響信号、磁気信号又は電磁信号、例えば、マイクロ波又はRF信号などの信号を含み得る。
本発明のさらなる効果は、図面及び詳細な説明の考察によって当業者に明らかとなる。ここでは発明の実施形態を以下の図面を参照することによって、単なる例示として説明する。
図1は、発明の実施形態が実施され得る一般的なワイヤレス通信システムを示す。 図2は、IEEE802.11規格による従来の通信メカニズムを概略的に示すタイムラインである。 図3は、当該技術分野で知られる20MHz、40MHz、80MHz又は160MHzのチャネル帯域幅をサポートする802.11acチャネル割当てを示す。 図4は、802.11axアップリンクOFDMA送信方式の例を示し、ここでAPは、当該技術分野で知られる80MHzチャネル上でOFDMAサブチャネル(リソースユニット)の送信機会を予約するためのトリガフレームを発行する。 図5は、例示のランダム割当てによる例示の通信回線を示す。 図5aは、複合チャネルを形成する8個のRUの使用例を示す。 図6は、本発明の実施形態による通信デバイス又は局の概略図を示す。 図7は、本発明の実施形態によるワイヤレス通信デバイスの概略図を示す。 図8は、アクセスポイントの視点から、フローチャートを用いて、本発明の第1の実施形態の概略ステップを示す。 図9は、ノードの視点から、フローチャートを用いて、本発明の第1の実施形態の概略ステップを示す。 図10は、アクセスポイントの視点から、フローチャートを用いて、本発明の第2の実施形態の概略ステップを示す。 図11は、ノードの視点から、フローチャートを用いて、本発明の第2の実施形態の概略ステップを示す。 図12は、アクセスポイントの視点から、フローチャートを用いて、本発明の第3の実施形態の概略ステップを示す。 図13は、ノードの視点から、フローチャートを用いて、本発明の第3の実施形態の概略ステップを示す。 図14は、第3の実施形態による複合チャネルのRUの設計例を示す。 図15は、本発明の第1、第2及び第3の実施形態によるRU属性をシグナリングするための例示的フォーマットを表す。
ここで、発明を具体的で非限定的な例示の実施形態及び図面の参照によって説明する。
図1は、中央局又はアクセスポイント(AP)110の管理下で幾つかの通信ノード(又は局)101−107がワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)の無線伝送チャネル100にわたってデータフレームを交換する通信システムを示す。無線伝送チャネル100は、単一のチャネル又は複合チャネルを形成する複数のチャネルによって構成される動作周波数帯域によって定義される。
データフレームを送信する共有無線媒体へのアクセスは、同時送信を時空間で分割することによってキャリアを検知して衝突を防止するためのCSMA/CA方式に基づく。
CSMA/CAにおけるキャリア検知は、物理的及び仮想的双方のメカニズムによって実行される。仮想的キャリア検知は、データフレームの送信の前に制御フレームを送信して媒体を予約することによって実現される。
次に、ソースノードは、データフレームの送信の前に、少なくとも1つのDIFS(DCFフレーム間スペースの略)期間アイドルであった媒体を検知するため、物理的メカニズムをまず試行する。
しかしながら、DIFS期間中、共有無線媒体がビジーであると検知した場合、ソースノードは無線媒体がアイドルになるまで待機し続ける。そのようにするため、それは、多数のタイムスロット後に満了するよう指示されるバックオフカウンタをカウントダウンし始める。ここでバックオフカウンタは、0〜CWの間でランダムに選択され、CW(整数)は競合ウィンドウという。このバックオフメカニズム又は手順は、ランダムな間隔、送信時刻を遅らせることによって、共有チャネル上の衝突確率を低減する衝突回避メカニズムに基づいている。バックオフ期間後、媒体がアイドルの場合、ソースノードはデータフレーム又は制御フレームを送信し得る。
ワイヤレスデータ通信の1つの問題は、ソースノードは送信中にリッスンできず、そのためチャネルフェーディング、干渉又は衝突現象によるデータ破壊をソースノードが検出することができないことである。ソースデータは送信されたデータフレームの破壊を認識しないまま無用にフレームを送信し続けるので、アクセス時間を浪費する。
したがって、CSMA/CAの衝突回避メカニズムは、フレームの受信に成功した場合、送信されたデータフレームの肯定応答(ACK)を受信ノードによって提供し、送信されたデータフレームの破壊は起きていないことをソースノードに通知する。
ACKは、データフレームの受信終了時、短フレーム間スペース(SIFS)という期間の直後に送信される。
ソースノードが指定されたACKタイムアウト内にACKを受信しない、又はチャネル上に異なるフレームの送信を検出した場合、データフレームロスと推定することができる。そのような場合、一般的に上述のバックオフ手順に従ってフレーム送信を再スケジューリングする。しかしながら、ACKのみが破壊し、データフレームは受信ノードによって正しく受信された場合であっても、帯域幅の無駄と見なされ得る。
CSMA/CAの衝突回避効率を向上させるため、4方向ハンドシェイクメカニズムが任意に実施される。一実施例は、802.11規格で定義されたRTS/CTS交換として周知である。
RTS/CTS交換は、以下で説明するように、制御フレームを交換して、802.11規格でのTXOPという送信機会の間にデータフレームを送信する前に無線媒体を予約することによって実現されるので、データ送信を更なる衝突から保護する。
図2は、802.11媒体の20MHzチャネルにわたって従来の通信中の3つのノードグループ:送信又はソースノード20、受信、宛先又は送信先ノード21、及び現在の通信には関与しない他のノード22、の動作を示す。
上述したように、データを送信する前にバックオフ処理270を開始する際、局、例えばソースノード20は、そのバックオフタイムカウンタをランダムな値に初期化する。バックオフタイムカウンタは、無線媒体がアイドルと検知されている限りタイムスロット間隔260ごとに一度減分される(図に示すように、カウントダウンはT0、23から開始する)。
チャネル検知は、例えばクリアチャネルアセスメント(CCA)信号検出を使用して実行される。
CCAは、物理媒体依存(PMD)及び物理レイヤ集中プロトコル(PLCP)レイヤの一部として、IEEE802.11−2007規格に定義されるWLANキャリア検知メカニズムである。それは、2つの機能を含む。
キャリア検知(CCA−CS):802.11フレームのプリアンブルを検出及び復号する受信ノードの能力である。PLCPヘッダーフィールドから、その媒体が占有される継続時間を推定することができ、そのような802.11フレームのプリアンブルが検出されると、CCAフラッグがデータ送信の終了までビジーに保持される。
エネルギー検出(CCA−ED):特定の20MHzチャネル内の非802.11エネルギーを検出し、データ送信をバックオフする受信ノードの能力である。実際に20MHzチャネルにわたってエネルギーのレベルが検知され、802.11エネルギーチャネルを有するチャネル状態又はそれを有さないチャネル状態を区別するED閾値と比較される。ED閾値は、例えばノードのPHYレイヤの最小感度より20dB高く定義される。帯域内信号エネルギーがこの閾値を超えた場合、媒体エネルギーが再び閾値を下回るまでCCAはビジーに保持される。
802.11規格における時間単位は、「aSlotTime」パラメータというスロットタイムである。このパラメータはPHY(物理)レイヤによって指定される(例えば、802.11n規格ではaSlotTimeは9μsである)。全ての専用の空間継続時間(例えばバックオフ)は、この時間単位の倍数をSIFS値に加えたものである。
無線媒体チャネル上で送信が検出されると、バックオフタイムカウンタは「凍結」又は中断される(バックオフタイムカウンタを減分させてきた他のノード22に対して、カウントダウンはT1、24で停止する)。
バックオフタイムカウンタのカウントダウンは、DIFS期間の後に、無線媒体が再びアイドルと検知されると再開又は復活する。これは、他のノードについて、ソースノード20に許可された送信機会TXOPが終了し、DIFS期間28が経過した直後のT2、25での場合である。したがって、DIFS28(DCFフレーム間スペース)は、何らかのデータを送信しようとする前にソースノードに対して最小待機時間を定義する。実際に、DIFS=SIFS+2*aSlotTimeである。
バックオフタイムカウンタがT1でゼロ(26)となると、タイマが満了し、対応するノード20はTXOPが許可されるよう媒体へのアクセスを要求し、バックオフタイムカウンタは新しいランダムなバックオフの値を使用して再初期化29される。
RTS/CTS方式を実施する図の例では、データフレーム230を送信したいソースノード20は、T1で、チャネルがDIFSの間にアイドルと検知された直後又は上述のバックオフ期間の直後に、データフレーム自体ではなく、無線媒体を予約するための媒体アクセスリクエストとして動作する特別な短いフレーム又はメッセージを送信する。
媒体アクセスリクエストは、Request−To−Send(RTS)メッセージ又はフレームとして周知である。RTSフレームは、一般にソースノード及び受信ノード(「送信先21」)のアドレス並びに制御フレーム(RTS/CTS)及びデータフレーム230を送信するために無線媒体が予約され得る継続時間を含む。
RTSフレームを受信すると、そして無線媒体がアイドルであると検知される場合、受信ノード21はSIFS期間27(例えば、802.11n規格ではSIFSは16μsである)の後、Clear−To−Send(CTS)フレームとして周知の媒体アクセス応答を用いて応答する。CTSフレームもまた、ソースノード及び受信ノードのアドレスを含み、CTSフレームが送信されるのを開始した時点から計算されたデータフレームの送信に要求された残りの時間を示す。
CTSフレームは、ソースノード20によって、所与の継続時間について共有無線媒体を予約するそのリクエストの確認応答として考えられている。
したがって、ソースノード20は、固有のユニキャスト(1つのソースアドレスと1つの宛先又は送信先アドレス)フレームを使用してデータ230を送信する前に、受信ノード21からCTSフレーム220を受信するものと予想する。
したがって、ソースノード20は、CTSフレーム220を正しく受信すると、そして新たなSIFS期間27の後に、データフレーム230を送信することを可能とされる。
QoSサポートを提供するため、802.11はソースノード20が送信したいデータの優先度について種々のレベルを定義した。レベルは、主にデータの特性に基づいて定義される。
802.11eにおいて、4個のアクセスカテゴリ(AC)が定義される。
AC_BKは、バックグラウンドデータ用の最低優先度を有し、
AC_BEは、ベストエフォートデータ用の次の優先度を有し、
AC_VIは、ビデオアプリケーション用のより高い優先度を有し、
AC_VOは、ボイスアプリケーション用の最高優先度を有する。
各アクセスカテゴリは、IEEE規格802.11e−2005で定義されるような1以上のトラフィッククラスを所持する。
実際には、ソースノード20は、各アクセスカテゴリに対して1つの送信バッファキューを有し、したがって各アクセスカテゴリに対するバックオフカウンタを実装する。4個のACバックオフカウンタの中から最小値を有するバックオフカウンタは、ゼロに到達する最初のものであるので、上述したようにそのノードに対するバックオフカウンタとしてみなされる。
ACKフレーム240は、新たなSIFS期間27の後に、送信されるデータフレームを正しく受信した後に、受信ノード21によって送信される。
ソースノード20が指定されたACKタイムアウト内(一般にTXOP内)にACK240を受信しない場合、又は無線媒体上で異なるフレームの送信を検出した場合、バックオフ手順を再び使用して、フレーム送信を再スケジューリングする。
RTS/CTSの4方向ハンドシェイクメカニズム210/220は802.11規格では任意であるので、ソースノード20はバックオフタイムカウンタがゼロに達した直後に(すなわち、T1で)データフレーム230を送信することが可能となる。
RTS及びCTSフレーム内で定義された送信のために要求された継続時間は、許可された送信機会TXOPの長さを定義し、無線ネットワーク内の任意のリッスンノード(図2中の「他のノード22」)によって読み取られ得る。
そのようにするために、各ノードは、媒体がビジーを継続すると考えられる継続時間を記憶するためのネットワーク割当てベクトル又はNAVとして周知のデータ構造をメモリ内に有する。自身を宛先としていない制御フレーム(RTS210又はCTS220)をリッスンすると、リッスンノード22はNAV(RTSに関連するNAV255及びCTSに関連するNAV250)を、制御フレーム中に指定された、要求された送信の継続時間を用いて更新する。このようにリッスンノード22は、無線媒体がビジーを継続する継続時間をメモリ内に記録する。
他のノード22についての無線媒体へのアクセスは、関連するタイマを中断し31、そしてNAVが満了した時にタイマを再開すること32によって結果的に延期される30。
これにより、リッスンノード22が、その期間任意のデータ又は制御フレームを送信することが防止される。
メッセージ/フレーム衝突又はフェーディングに起因して受信ノードがRTSフレーム210を正しく受信しないことがある。それを受信したとしても、例えばNAVがセットされている(すなわち、他のノードが媒体をすでに予約した)ため、受信ノード21は必ずしもCTS220を用いて応答できるわけではない。いずれの場合でも、ソースノード20は、新しいバックオフ手順に入る。
RTS/CTSの4方向ハンドシェイクメカニズムは、競合処理に伴うメッセージの長さが減少するので、特に大きなフレームに関してシステム性能の点から非常に効率的である。
詳細には、各通信ノードによる完璧なチャネル検知を仮定すると、2つ(以上)のフレームがDIFS28(DCFフレーム間スペース)の後の同一のタイムスロット内で送信される場合又はほぼ同一の時刻T1にバックオフカウンタがゼロになった場合にしか衝突は起こり得ない。ソースノードが双方ともRTS/CTSメカニズムを使用する場合、衝突はRTSフレームに対してしか起こり得ない。CTS応答が受信されないことが短時間で判定されるため、幸いにもそのような衝突はソースノードによって早期に検出される。
上述したように、当初のIEEE802.11MACは、各データフレーム230を受信後、確認応答(ACK)フレーム240を常に送信する。
しかしながら、そのような衝突は、無線ネットワークの最適な機能を制限する。上述したように、種々のワイヤレスノードから同時送信を試みると衝突が生じる。802.11バックオフ手順は、衝突回避のための基本的な解決として、まずDCFモードを導入した。IEEE802.11n/ac/ax規格が出現する中で、バックオフ手順は、モバイル局又はノードの中の分散アクセスをサポートするための基本的なアプローチとして未だに使用されている。
帯域幅集中型アプリケーションに対応する更に高速なワイヤレスネットワークへの増加し続ける要求に応えるために、802.11acは、マルチチャネル動作によるより広い帯域幅送信を目標としている。図3は、20MHz、40MHz、80MHz又は160MHzの複合チャネル帯域幅に対応する802.11acチャネル割当てを示す。
IEEE802.11acは、20MHzチャネルの限られた数の所定のサブセットのサポートを導入して、データを送信するワイヤレスネットワーク上で任意の802.11acノードによる予約のために利用可能な独占的な所定の複合チャネル構成を形成する。
所定のサブセットが図示され、802.11nによってサポートされる20MHz及び40MHzのみと比較して、20MHz、40MHz、80MHz及び160MHzチャネル帯域幅に対応する。もちろん、20MHz成分チャネル300−1から300−8は、より広い通信複合チャネルを形成するように連結される。
802.11ac規格では、各所定の40MHz、80MHz又は160MHzサブセットのチャネルが動作周波数帯域内で連続し、すなわち、動作風端数帯域において順序付けられる複合チャネルにおいて穴(欠落チャネル)が許容されない。
160MHzチャネル帯域幅は、周波数連続であってもよいし周波数連続でなくてもよい2つの80MHzチャネルで構成される。80MHz及び40MHzチャネルは、隣接又は連続する40MHz及び20MHzチャネルの2つの周波数でそれぞれ構成される。
ノードは、「1次チャネル」(300−3)上のエンハンスト分散チャネルアクセス(EDCA)による許可されたTxOPである。もちろん、ある帯域幅を有する各複合チャネルについて、802.11acは1つのチャネルを「1次」として指定し、これは複合チャネルへのアクセスを競合するために使用されることを意味する。1次20MHzチャネルは、同じ基本セットに属する全てのノード(STA)に共通であり、すなわち、同じローカルなアクセスポイント(AP)によって管理され、又はそれに登録される。
しかし、他のいかなるレガシーノード(すなわち、同じセットに属さないもの)も2次チャネルを使用しないことを確実にするために、複合チャネルを予約する制御フレーム(例えば、RTSフレーム/CTSフレーム)がそのような複合チャネルの各20MHzチャネルにわたって複製されることが前提となる。
初期に取り組まれたように、IEEE802.11ac規格は、4個又はさらには8個までの20MHzチャネルが結合されることを可能とする。限られた数(欧州における5GHz帯域においては19個)のチャネルのために、チャネル飽和が問題となる。もちろん、密集した地域では、5GHz帯域は、ワイヤレスLANセルあたり20又は40MHz帯域幅の使用でさえも、確実に飽和しがちになる。
802.11ax規格における開発は、密集環境に対するワイヤレスチャネルの効率及び使用を強化することを図る。
この観点において、マルチユーザ送信構成を検討し、ダウンリンク方向及びアップリンク方向の双方において異なるユーザに複数同時送信を可能とすることができる。アップリンクでは、複数のノードが同時に送信することを可能とすることによって、マルチユーザ送信が衝突可能性を緩和するのに使用され得る。
そのようなマルチユーザ送信を実際に実行するために、許可された20MHzチャネル(300−1から300−4)を、例えば直交周波数分割多元接続(OFDMA)技術に基づいて複数のユーザによって周波数領域において共有されるサブキャリア又はリソースユニット(RU)ともいうサブチャネル410(基本サブチャネル)に分割することが提案されてきた。各RUは多数のトーンによって定義され、20MHzチャネルは242個までの使用可能なトーンを含み得る。
図4を参照してこのマルチユーザ送信を説明する。
OFDMAのマルチユーザ構成によって、APが、競争相手を増加させるために異なるRUを異なるノードに割り当てることが可能となる。これは、802.11ネットワーク内の競合及び衝突を低減するのに役立ち得る。
APが複数のデータを(PLCPヘッダ内の特定の表示によってサポートされる)複数の局に直接送信できるダウンリンクOFDMAとは逆に、トリガメカニズムが種々のノードからのアップリンク通信をAPがトリガするのに採用されてきた。
アップリンクマルチユーザ送信を(プリエンプトされたTxOP中に)サポートするために、802.11axAPは、レガシー局(非802.11axノード)がそれらのNAVを設定するとともに802.11axノードがリソースユニット割当てを決定するためのシグナリング情報を提供しなければならない。
以降の説明において、レガシーという用語は非802.11axノードのことをいい、OFDMA通信に対応しない従前の技術の802.11ノードを意味する。
図4の例に示すように、APは、目標とする802.11axノードにトリガフレーム(TF)430を送信する。目標とする複合チャネルの帯域幅又は幅はTFフレームにおいてシグナリングされ、20、40、80又は160MHzの値が付加されることを意味する。TFフレームは、1次20MHzチャネル上で送信され、目標とする複合チャネルを形成する他の各20MHzチャネルにおいて複製(再現)される。制御フレームの複製に関して上述したように、その1次チャネルにおいてTFを受信する全ての付近のレガシーノード(非HT又は802.11acノード)が、その後NAVをTFフレームで指定される値に順に設定することが予想される。これは、これらのレガシーノードが、目標とする複合チャネルのチャネルにTXOP中にアクセスすることを防止する。
トリガフレームTFは、2以上のノードによってランダムにアクセスされ得る少なくとも1つのリソースユニット(RU)410又は「ランダムRU」を指定し得る。言い換えると、TFにおいてAPによって指定され又は割り当てられたランダムRUは、データを送信するための通信媒体にアクセスしようとするノード間の競合の元となり得る。そのようなランダム割当ての例示的実施形態を図5によって示す。
トリガフレームTFはまた、ランダムRUに加えて又はその代わりに、スケジュール化リソースユニットを指定することができる。スケジュール化RUは所定のノードに対して予約され得るものであり、その場合、そのようなRUにアクセスするための競合は不要である。
この背景において、TFは、RUのタイプ(スケジュール化又はランダム)を指定する情報を含む。例えば、タグが、TFにおいて定義される全てのRUがスケジュール化(タグ=1)又はランダム(タグ=0)であることを示すのに使用されてもよい。ランダムRU及びスケジュール化RUはTF内で混在する場合、ビットマップ(又は他の何らかの同等な情報)が、各RUのタイプを定義するのに使用され得る(ビットマップは、通信チャネルの全体を通してRUの既知の順序に従い得る)。
OFDMAのマルチユーザ構成によって、APが、競争相手を増加させるために異なるRUを異なるノードに割り当てることが可能となる。これは、802.11ネットワーク内の競合及び衝突を低減するのに役立ち得る。
図4の例では、各20MHzチャネルは、通常は5MHzのサイズの4個のサブチャネル又はRU410における周波数領域に細かく分割される。これらのサブチャネル(すなわちリソースユニット)を「サブキャリア」又は「トラフィックチャネル」ともいう。
もちろん、20MHzを分割するRUの数は、4とは異なっていてもよい。例えば、2個から9個のRUが提供され得る(したがって、各々10MHzと約2.2MHzの間のサイズを有する)。
図示するように、全てのRU410は、同じ時間長230(TXOPの長さに対応する)を有する。
図5は、TFにおいて示されるランダムRUにアクセスするノードによって使用され得る例示のランダム割当て手順500による例示の通信線を示す。このランダム割当て手順は、データを送信するネットワークのノードにRUを割り当てるためのノードのバックオフカウンタ値の再使用に基づく。
APは、RUをランダムアクセスで定義するトリガフレームTFを送信する。図の例では、同じ帯域幅の8個のRUが40MHz複合チャネルに対して定義され、TF430が、複合チャネルを形成する2つの20MHzチャネルにおいて複製される。言い換えると、ネットワークは、各20MHzチャネルあたり4個のOFDMAリソースユニットを扱うように構成される。
各ノードSTA1からSTAnは受信APに対する送信ノードであり、その結果として、各ノードは少なくとも1つのアクティブなバックオフ値(最低値を有するACバックオフカウンタに対応する)を有する。
ランダム割当て手順は、アクティブバックオフ510を有する複数のノードのノードについて、競合に対して利用可能な通信媒体のサブチャネル又はRUをトリガフレームから特定する第1のステップ、検討されるノードに対してローカルなアクティブなバックオフの値が、利用可能であるとして検出されたRU数よりも大きいかを確認する第2のステップを備え、その後、データを送信するステップが、バックオフ値に等しい数のRUにおいて実行される。
言い換えると、ランダムRUはTFにおいてインデックス付けされてもよく、各ノードはノードのバックオフ値に等しいインデックスを有するRUを用いる。
図示するように、幾つかのリソースユニット、例えば、インデックスが2(410−2)、5、7及び8とされたRUは使用されなくてもよい。これは、ランダム化処理に起因し、本例では、TFが送信された際に2、5、7又は8に等しいバックオフ値を有するノードがないことに起因する。
図5aは、複合チャネルを形成する8個のRUの使用の例を示す(もちろん、OFDMA RU数は変わり得る)。8個のRUは、同様の設計、すなわち、同じ時間長(TXOP継続時間に対応する)及び同じ周波数幅を有する。
APは、例えば3msの継続時間550並びに多数のランダムRU及び/又はスケジュール化RUを有するTFを送信する。
TFを受信すると、ノードはスケジュール化RUにアクセスし、又はランダムRUへアクセスを競合してから、アクセスされた単数又は複数のRUにおけるそれらのデータをTXOP継続時間900に対応する時間中に送信する。
この例では、ノードによって送信されたデータトラフィックは異種のものであり、すなわち、映像、音声、ウェブアプリケーション、制御フレームなどであり、同じアップリンク(UL)マルチユーザ(MU)OFDMA送信内に混合される。
図示するように、結果として得られるPPDUは、継続時間の観点で他のものとは大きく異なる。
これは、送信されるデータの量がデータタイプによって大きく変動するからである。
これはまた、同じタイプのデータトラフィック又は送信する同じ品質のデータについてさえも、ノードによって使用される変調(変調は、送信ノードとアクセスポイントの間の距離にリンクされる)が実質的に送信継続時間を修正するからである。使用される変調(IEEE802.11acにおけるMCS0〜9)によると、各OFDMシンボルによって搬送されるビット数は変動し、所与のデータ品質について送信継続時間も変動して、シンボル継続時間が固定されることを知る。
例えば、ノードSTA1がウェブブラウジングトラフィック(AC_BE:アクセスカテゴリ・ベストエフォート)を送信し、ノードSTA2が制御フレームを送信し、ノードSTA4がビデオデータフレームの大きな集合(AC_VI:アクセスカテゴリ・ビデオ)を送信し得る。
図示するように、STA4(553)によって送信されるPPDUはUL MU OFDMAの全TXOP継続時間を使用する一方で、STA1(551)によって送信されるPPDUはTXOP継続時間全体にわたってRU#1における信号を維持するのにパディング(552)を必要とする。もちろん、データ送信がTXOP継続時間550未満である場合、ノードはUL MU送信の終了までパドアップ(パディングデータを送信)しなければならない。
図5aのこの例は、あるシナリオにおけるUL MU送信の欠点を示す。
STA7によって送信されるようないわゆる「スモールパケット」は、TXOP230の終了まで信号を有することが必要とされる重大な量のパディングに起因して重大なオーバーヘッドを受ける。この状況を緩和して、スモールパケットが送信される場合のトリガフレームメカニズムの効率を向上する必要がある。
また、ノードによって送信される異なるPPDUの異種性に起因して、大量のパディングデータがRUにわたって送信される。トリガフレームメカニズムをRU間のデータの異種性に適合させる必要がある。
これらの必要性の全ては、特にパディングを減少させることによって、ネットワークの使用を向上することを求めている。
本発明の実施形態は、802.11ac規格の強化において、より正確には802.11axの背景において特定のアプリケーションを見出すものであり、密集したワイヤレス環境が以前の制約を受けることが確認される。
本発明の実施形態は、衝突のリスクを制限しつつ帯域幅のより効率的な使用での改善されたワイヤレス通信を提供する。特に、パディングデータの量を減少させることが求められている。
例示的ワイヤレスネットワークは、IEEE802.11acネットワーク(及び上位バージョン)である。ただし、本発明は、AP110及びマルチユーザ送信によってAPにデータを送信する複数のノード101〜107を備える任意のワイヤレスネットワークに当てはまる。本発明は、帯域幅のより良好な使用を必要とするIEEE802.11axネットワーク(及び将来のバージョン)におけるデータ送信に特に適する。
そのようなネットワークにおけるマルチユーザ送信の例示的管理を、図1〜5を参照して上述した。
本発明の第1の主実施形態は、送信機会のためにワイヤレスネットワークの少なくとも1つの通信チャネルを予約して通信チャネルを形成する複数のリソースユニットを定義することに加えて、トリガフレームは、リソースユニットの少なくとも1つにおいて送信されるデータを、限定されたタイプのデータを有するデータに限定するインジケータを含むものとする。
結果として、ノードは、トリガフレームから、リソースユニットの少なくとも1つに対して認証された限定タイプのデータを定義するインジケータを特定し、ローカル送信メモリから、特定された限定タイプのデータに対応するタイプを有するデータを特定し、特定されたデータを当該リソースユニットにおけるアクセスポイントに送信することができる。
そのようなインジケータを用いることによって、APは、RUの設計に特に適合された特定のデータをノードに送信させることができる。
2つの主な手法が、第1の実施形態について提案される。
一方で、限定タイプのデータは、ワイヤレスネットワーク上で搬送されるMACパケットに対するスモールMACパケットを定義する。図8及び9を参照してより詳細を以下に説明するこの手法は、APが適切なトリガフレームを送信することによっていわゆるスモールパケットの送信を制御するものである。したがって、進行中の通信におけるスモールパケットの量に応じて(APは進行中の通信を介して搬送されるデータを分類できる)、APは、ノードについての全体競合時間及びスモールパケットに起因する全体オーバーヘッドを低減するために、スモールパケットを有するノードの送信バッファを空にすることを決定することができる。
他方で、限定タイプのデータは、トラフィックタイプのデータを定義する。主実施形態は、限定トラフィックタイプのデータについて、802.11規格において定義される4個のアクセスカテゴリ、すなわち、バックグランドデータについてのAC_BK、ベストエフォートデータについてのAC_BE、ビデオアプリケーションについてのAC_VI及びボイスアプリケーションについてのAC_VOのうちの1つに言及する。この手法を、以下に図10及び11を参照してより詳細に説明する。結果として、APは、複合チャネルを形成するRUがそのような特定タイプのデータについて正しく設計されているものとみなすことができるので、ノードに特定トラフィックデータを有するRUを使用させることができる。ここでも、RUを効率的に使用することによって、少ないパディングデータが送信されることになる。これは、ネットワーク帯域幅の使用率を向上する。
本発明の他の主実施形態は、送信機会についてワイヤレスネットワークの少なくとも1つの通信チャネルを予約し、通信チャネルを形成する複数のリソースユニットを定義するトリガフレームにおいて、同じ時間長を有する複数のリソースユニット、通信チャネル内のリソースユニットが異なる周波数幅で定義されるものとする。
したがって、複合チャネルにおいて提供されたRUは、異種データトラフィックに一層適合される。使用されるRUを適切な態様で選択することによって(選択手順の例が以下に示される)、ノードは、送信されるパディングの量を概ね低減する。したがって、ネットワーク帯域幅の使用率が改善される。
例えば、ノードは、ノードの優先AC送信キューにおいて送信されるべきデータの量にリソースユニットの1つが合致するか否かを判定し、肯定的な判定の場合には、合致するリソースユニットの優先AC送信キューのデータを送信することができる。
これらの他の主実施形態の手法を、以下に図12〜14を参照して説明する。
第1の主実施形態の主な手法及び他の主実施形態の手法は、全体パディングを軽減するそれらの利点を加えるために、部分的又は全体的に組み合わせられ得る。
図6は、本発明の少なくとも1つの実施形態を実施するように構成された無線ネットワーク100の通信デバイス600を模式的に示す。通信デバイス600は、好ましくは、マイクロコンピュータ、ワークステーション又は軽量可搬デバイスなどのデバイスであればよい。通信デバイス600は、好ましくは以下が接続される通信バス613を備える。
・CPUで示すマイクロプロセッサなどの中央処理装置611、
・本発明を実施するためのコンピュータプログラムを記憶するための、ROMとして示す読出し専用メモリ607、
・本発明の実施形態による方法の実行コードを記憶するための、そして本発明の実施形態による方法を実施するのに必要な変数及びパラメータを記録するように適合されたレジスタでもある、RAMとして示すランダムアクセスメモリ612、及び
・デジタルデータパケット若しくはフレーム又は制御フレームが伝送される無線通信ネットワーク100、例えば、802.11acプロトコルによるワイヤレス通信ネットワークに接続された少なくとも1つの通信インターフェース602。フレームは、RAMにおけるFIFO送信メモリから送信用のネットワークインターフェースに書き込まれ、又はCPU611において稼働するソフトウェアアプリケーションの制御下でRAM612におけるFIFO受信メモリへの受信及び書込み用のネットワークインターフェースから読み出される。
選択的に、通信デバイス600は、以下の構成要素を含んでいてもよい。
・本発明の1以上の実施形態による方法を実施するためのコンピュータプログラムを記憶するための、ハードディスクなどのデータ記憶手段604、
・ディスク606のためのディスクドライブ605であって、ディスクドライブは、データをディスク606から読み出し、又はデータを当該ディスクに書き込むように適合されている、ディスクドライブ605、
・復号されたデータを表示し、及び/又はキーボード610若しくは他の何らかのポインティング手段によってユーザとのグラフィカルインターフェースとして動作するための画面609。
通信デバイス600は、各々がデータを通信デバイス600に供給するように入力/出力カード(不図示)に接続される例えばデジタルカメラ608などの種々の周辺機器に選択的に接続され得る。
好ましくは、通信バスは、通信デバイス600に含まれ、又はそれに接続される種々の要素の間に通信及び相互運用性を与える。バスの表示は限定的なものではなく、特に、中央処理装置は、直接に又は通信デバイス600の他の要素によって通信デバイス600の任意の要素に命令を通信するように動作可能である。
ディスク606は、例えば書込み可能又はそうでないコンパクトディスク(CD−ROM)、ZIPディスク、USBキー又はメモリカードなどの任意の情報媒体によって、及び一般用語において、マイクロコンピュータ又はマイクロプロセッサによって読出し可能であり、装置に一体化され又はそうでなく、おそらくは取外し可能であり、その実行によって本発明による方法が実施可能となる1以上のプログラムを記憶するように適合された情報記憶手段によって、選択的に置換され得る。
実行可能なコードは、前述したような読出し専用メモリ607、ハードディスク604、又は例えばディスク606などの取外し可能デジタル媒体のいずれかに選択的に記憶され得る。選択的な変形例によると、プログラムの実行コードは、実行される前に、通信デバイスのハードディスク604などの記憶手段の1つに記憶されるために、インターフェース602を介して通信ネットワーク603によって受信可能である。
中央処理装置611は、好ましくは、本発明による単数又は複数のプログラムの命令すなわちソフトウェアコードの部分の実行を制御及び指示するように適合され、その命令は前述の記憶手段の1つに記憶される。電源が投入されると、不揮発性メモリ、例えば、ハードディスク604又は読出し専用メモリ607に記憶された単数又は複数のプログラムが、ランダムアクセスメモリ612又は本発明を実施するのに必要な変数及びパラメータを記憶するためのレジスタに転送され、それが単数又は複数のプログラムの実行可能なコードを含むことになる。
好適な実施形態では、装置は、ソフトウェアを用いて本発明を実施するプログラム可能な装置である。一方、代替として、本発明は、ハードウェアで(例えば、特定用途向け集積回路、すなわちASICの形態で)実施され得る。
図7は、本発明を少なくとも部分的に実施するように適合された通信デバイス又はノード600、AP110又はノード100〜107の1つのいずれかのアーキテクチャを模式的に示すブロック図である。図示するように、ノード600は、物理(PHY)レイヤブロック703、MACレイヤブロック702及びアプリケーションレイヤブロック701を備える。
PHYレイヤブロック703(ここでは802.11規格PHYレイヤ)は、任意の20MHzチャネル又は複合チャネルをフォーマットし、それにおいて変調し、又はそこから復号し、それにより、20MHz幅に基づく送信スロット、MACデータ及び管理フレームを予約してレガシー802.11局と相互作用するように、使用される無線媒体100を介して802.11フレーム、例えば媒体アクセストリガフレームTF430などのフレーム、そしてレガシー20MHzよりも狭い幅(標準的には2又は5MHz)のOFDMAタイプのMACデータフレームをその無線媒体へ/から送信又は受信するタスクを有する。
PHYレイヤブロック703は、20MHzチャネルのアイドル又はビジー状態を検知し、802.11規格に従うMAC702にその結果を報告するCCA能力を含む。強い受信信号強度の信号を検出すると、チャネル使用の表示が生成される。
MACレイヤブロック又はコントローラ702は、好ましくは、従来の802.11axMAC動作を実施するMAC802.11レイヤ704及び本発明を少なくとも部分的に実施するための追加のブロック705を備える。MACレイヤブロック702は、選択的にソフトウェアで実施されてもよく、そのソフトウェアはRAM612に読み込まれ、CPU611によって実行される。
好ましくは、MU管理モジュールという追加のブロック705は、ノード600に関する本発明の実施形態の全部又は一部を実施するように特化した部品を実装する。
例えば、本発明の第1の主実施形態の第1の手法を実施する場合、その例示が図8及び9を参照して以下に記載され、MU管理モジュール705は、スモールパケット(SP)管理モジュール7050を含み、APが図8のアルゴリズムを実施するための「TFハンドラ」サブブロック7051及び/又は各ノードが図9のアルゴリズムを実施するための「RUセレクタ」サブブロック7052を含む。
本発明の第1の主実施形態の第2の手法を実施する場合、その例示が図10及び11を参照して以下に記載され、MU管理モジュール705は、アクセスカテゴリ(AC−又はトラフィックタイプ)管理モジュール7052を含み、それも、APが図10のアルゴリズムの1つを実施するための「TFハンドラ」サブブロック及び/又は各ノードが図11のアルゴリズムを実施するための「RUセレクタ」サブブロックを含む。
本発明の他の主実施形態を実施する場合、その例示が図12〜14を参照して以下に記載され、MU管理モジュール705は、周波数幅管理モジュール7053を含み、それも、APが図12のアルゴリズムを実施するための「TFハンドラ」サブブロック及び/又は各ノードが図14のアルゴリズムを実施するための「RUセレクタ」サブブロックを含む。
図7の例示のノードは、図8〜15を参照して以下に説明するような本発明の全ての実施形態による構成を含む。
図の最上部において、アプリケーションレイヤブロック701は、データパケット、例えば、ビデオストリームのデータパケットを生成及び受信するアプリケーションを実行する。アプリケーションレイヤブロック701は、ISO標準化に従ってMACレイヤ上の全てのスタックレイヤを表す。
図8及び9は、2つのフローチャートを用いて、リソースユニットの少なくとも1つにおいて送信されるデータを限定されたタイプのデータを有するデータに、特にワイヤレスネットワーク上で搬送されるMACパケットに対するスモールMACパケットに限定する本発明の実施形態の概略ステップを示す。図8はアクセスポイントの視点からのフローチャートであり、図9はノードの視点からのフローチャートである。これらは、802.11axワイヤレス媒体におけるマルチユーザOFDMAアップリンクに当てはまる。
スモールパケットは、種々の態様で定義され得る。
まず、スモールMACパケットは、所定の最大スモールパケットサイズ(すなわち、閾値)よりも小さいパケットサイズを有するMACパケットといえる。例えば、所定の最大パケットサイズは、802.11規格によるワイヤレスネットワークについて設定されたいわゆるRTS閾値パラメータに等しい。通常、256ビットに等しい値が選択され得る。閾値サイズは、管理者によって、又はデフォルトの工場設定によって予めAPにおいて設定され得る。
変形例において、スモールパケットは、それらのオーバーヘッドコストに対して定義されてもよい。例えば、スモールMACパケットは、所定の最大オーバーヘッド(すなわち、閾値)よりも高い、パケットにおけるMACヘッダに起因するオーバーヘッドを有するMACパケットとなり得る。標準的な比率は20%又は30%である。
第3の実施形態では、ステップ804を参照して以下に記載される学習メカニズムを用いて閾値(所定の最大スモールパケットサイズ又は所定の最大オーバーヘッド)が動的に決定され得る。
図8は、以下SPトリガフレーム又はSPTFともいう、スモールパケット(SP)の収集に専用のトリガフレームをAPが生成するための例示の処理を示す。
そのようなSPトリガフレームは、ノードに特定のRU(好ましくは、SPTFによって定義される全てのRU又は全てのランダムRU)においてスモールパケットのみを送信させるために構築される。それを実現するために、SPTFは、そのようなスモールパケットへの限定を指定するインジケータを含む。
種々の実施例が考えられる。
例えば、SPTFにおいて指定される限定インジケータは、パケットがスモールパケットか否かを評価する際に上限を与える所定の最大スモールパケットサイズ又は最大オーバーヘッドとなり得る。そのような情報は、図15に示すシグナリングにおいて専用フィールド1522を用いて提供され得る。
変形において、そのような上限は、予め定義され、ネットワークの全てのAP及びノードによって知られていてもよい。そのような場合、TFが全てのRU又は一部のRUのいずれかについてのSPTFであることを示すだけでよい。
実施形態では、限定インジケータは、トリガフレームタイプ、すなわち、SPTFを定義する。それは、SPTFによって定義される全てのRUがスモールパケットに限定されることを示す。言い換えると、トリガフレームは、少なくとも1つの通信チャネルの全てのリソースユニットについて同じ限定タイプのデータを定義する単一のインジケータを含む。
他の実施形態では、限定は、RUレベルで定義され得る。それは、インジケータはRUトラフィックタイプを定義したこと:スモールパケットに限定されたか限定されないかのいずれかを意味する。それは、トリガフレームが、リソースユニット毎に1つのインジケータを含み、したがって種々のそれぞれのリソースユニットについて種々の限定タイプのデータを定義することを意味する。例えば、専用RU SP又はトラフィックタイプフィールドは、特定のRUの使用をスモールパケットの送信に制限するように、図15を参照して以下に説明するようなRU記述において使用され得る。
SPTFにおける特定の限定インジケータの使用に対する変形において、スモールパケットのみが送信されるべきことを明示的に可能とするために、TXOPの継続時間が自発的に非常に短くされるものとしてもよい。この構成を実現するために、APは、所定のリソースユニット周波数幅及び所定の最大スモールパケットサイズに基づいて送信機会の継続時間を特定することによって、少なくとも1つのリソースユニットが、所定の最大スモールパケットサイズより小さいパケットサイズのMACパケットのみを含み得るようにすべきである。好ましくは、所定の最大スモールパケットサイズは、802.11規格によるワイヤレスネットワークについて設定されたいわゆるRTS閾値パラメータに等しく、所定のリソースユニット幅は、802.11規格によって認可された最小周波数幅(20MHzチャネルが9個のRUに分割される場合の2.2MHz)である。
以下に説明するように、SPTF送信のスケジューリングが、スモールパケットオーバーヘッドの削減を最適化するために決定される。これは、1以上の前送信機会におけるネットワーク統計に基づいて、限定タイプインジケータを有するトリガフレームを送信する周波数を決定することを含む。これは、ここに記載する処理の第1のステップ800〜803に対応する。
処理は、新たなイベントが発生したかをAPが判定するステップ799で始まる。新たなイベントが発生した場合、ステップ799は、新たなイベントがMACレベルでのパケットの受信に対応するのか、以下に説明するSPTFタイマの満了に対応するのか、他の何らかのイベントに対応するのかを判定する。
パケットがMACレベルで受信されると、次のステップ800が実行され、その間に、AP(より一般的な態様では、ネットワークにおけるいずれかのノードが、TFを送信することによってTXOPを開始し、その場合、図8がそのようなノードによって実施され得る)が1以上の前TXOP中のワイヤレスネットワークについての何らかの統計を収集する。
例示の統計は、ネットワークにおけるノード数、衝突(衝突したRU)の数又は比率、使用RUの数又は比率、不使用RUの数又は比率、APによって受信されるパケットサイズの分布などを含む。
統計は、新たなMACパケットがAPによって受信及び復号される毎に更新され得る。
次に、ステップ801において、APは、2つの連続するSPトリガフレーム送信間の最大待ち時間を判定する。
判定は、更新された統計に基づいて、2つの連続するSPTF間の最適待ち時間の予め計算されたアバクスを用いて実行され得る。より正確には、アバクスは、ネットワークにおけるノード数の関数及び/又は衝突率(最後のN個のTXOP中の合計RU数のうちの衝突したRU数)の関数として最適待ち時間を求めることができる。
なお、異なるアバクスが異なるAPプロファイル対して:例えばあるアバクスはホットスポットとして動作するAPに対して使用され、あるものはホームセットトップボックスとして動作するAPに対して使用され、あるものはエンタープライズAPとして動作するAPに対して使用されてもよい。これは、よりネットワーク条件に合致することになる。
変形例において、2つの連続するSPTFの間の時間間隔が、学習メカニズムを用いて決定されてもよい。例えば、APは、前TXOP中に幾つかのノードからスモールパケットを受信している。
ステップ800中に特定されるような使用RUの比率及び受信されるスモールパケット数は、スケジューリング間隔を変更するのに使用され得る。例えば、RUの所与の閾値(標準的には80%)が使用される場合、APは、現時間間隔を比率で、通常は2で割ることによって2つのSPTFの間の間隔を短縮し得る。これに対して、RUの小さな使用率(50%未満)は、現時間間隔に比率、通常は2を乗じることによって2つのSPTFの間の間隔を増加させる。
2つのメカニズム(アバクスの使用及び学習メカニズム)が上記に提案されるが、SPTF送信のスケジューリングを適合するのに他の任意のメカニズムが使用されてもよい。
最大待ち時間を決定したステップ801の次に、ステップ802は、次のSPTFが放出されるべき次の時間をAPがスケジューリングすることに備える。したがって、APは、次のSPTFが送信されなければならなくなるまで、以前のSPTFの送信時間及びステップ801で決定された最大待ち時間に基づいて遅延を適合させる。
したがって、ステップ801及び802は、新たなSPTFを送信する前にSPTFタイマを定義する。
次の送信時間が分かると、ステップ803は、いつ遅延/タイマが終了するかをAPが特定することに備える。遅延が完了した場合、SPTFは送信されなければならず、ステップ804が実行される。そうでない場合、SPTFタイマ値は、ステップ802において決定された遅延に従って修正又は調整され(タイマが稼働していない場合、例えば活性化段階中、新たなタイマが待機値とともに開始される)、システムは待機ステップ799に戻り、新たなパケット受信を待機する。
テスト803又はテスト799のいずれかによって検出されるようにSPTFタイマが満了すると、ステップ804が実行される。
ステップ804において、APは、SPTFの特性:例えば、RU数、どれがスケジュール化RUであるのか、及びどれがランダムRUであるのか;スモールパケットに割り当てられたRU数、及びどれが全てのRUからのものか;TXOP継続時間;現在のSPTFについてスモールパケットを定義する最大サイズ又はオーバーヘッドを特定する。
例えば、APは、1以上の前送信機会におけるネットワーク統計に基づいて、あるトリガフレームから他のものへ所定最大スモールパケットサイズ又は最大オーバーヘッドを調整することができる。この情報(最大サイズ又はオーバーヘッド)は、AP内で指定されてノードにスモールパケットの上限を知らせることができる。
また、APは、1以上の前送信機会におけるネットワーク統計に基づいて、通信チャネルを形成するリソースユニット数を特定することができる。ここでも、これは、ノードの必要に応じてネットワーク帯域幅の使用を最適化するものである。
第1の実施形態では、リソースユニット数、所定最大スモールパケットサイズ又は最大オーバーヘッド及びTXOP継続時間は固定され、全てのノードによって知られている。ステップ804は、これらの値を取得するだけである。例えば、最大スモールパケットサイズは、標準的には256バイトに設定され、スモールパケットに専用のRU数(標準的には、40MHz複合チャネルは18個のRUを含む)は複合チャネルにおける可能な総RU数(標準的には20MHzチャネル毎に9個のRU)に等しく、TXOP継続時間は、所定最大スモールパケットサイズを所与のRU数に合わせるように設定される。
より複雑な第2の実施形態では、ステップ804は、所定のアバクスを用いてそれらのTF特性に対する値を取得する。
例えば、スモールパケットに専用のRU数は、所定のアバクスによって設定され得る(通常は、SP RU数をAPタイプ:ホットスポット、ホーム、エンタープライズなどに応じたセルにおけるノード数にリンクさせる)。
同様のメカニズムが、最大スモールパケットサイズを決定するのに使用され得る。
ここでも、TXOP継続時間は、アバクスに基づく最大スモールパケットサイズを所与のアバクスに基づくRU数に合わせるように設定され得る。
アバクスは、本発明を実施するアクセスポイントの評価テスト中にシミュレーションモデル又は実測定を用いて決定され得る。
第3の実施形態では、TF特性を特定するのにステップ804中に学習メカニズムが用いられる。
例えば、スモールパケットに専用のRU数は、スモールパケットに専用の最後のTXOP中に使用RUの比率の関数として特定され得る。使用RU、衝突したRU及び/又は不使用RUの比率は、ステップ800において収集される。そのような比率に基づいて、スモールパケットRU数を特定するのに標準的なアルゴリズムがステップ804において実行され得る:使用RUの比率が80%よりも高い場合にはSP RUの最大数が2倍にされ、比率が50%未満の場合には、SP RUの最大数は2で割られ、それ以外の場合には、SP RUの最大数は変更されない。
なお、20MHzあたりのRU数は、最大RU数、標準的には20MHzチャネル毎に9個のRUを超えないようにすべきである。そのような値(チャネル毎の9個のRU)は、ワイヤレスネットワークセルを開始する時にデフォルト値としてAPによって使用され得る。
もちろん、これらの実施形態の組合せ:例えば、固定の最大スモールパケットサイズ及び動的に決定されるSP RU数は、第1の本実施形態の範囲内とみなすことができる。
ステップ804の次に、ステップ805は、ステップ804において特定された特性を有するSPトリガフレームを作成及び送信する。このSPTF送信は、ネットワークの1以上のノードに、SP TXOP中にランダムRUにおけるそれらの係属中のスモールパケットを送信させる。ステップ805はまた、現在の待機間隔値で開始される新たなSPTFタイマを出射する。
図9は、トリガフレーム、特にスモールパケット(SP)の衝突に専用のTFをノードが処理する例示の処理を示す。
ステップ900において、ノードは、それに宛てられたMACパケットが受信されるまで待機する。
そのようなMACパケットを受信すると、処理は、受信パケットがSPトリガフレームであるか否かをノードが判定するステップ811に進む。
そうするために、ステップ901において、ノードは、TFにおける適切な限定インジケータ(例えば、RUトラフィックタイプフィールド1521、図15参照)を読み出すことによって、TFによって定義される少なくとも1つのRUがスモールパケットに専用か否かを確認する。
そうでない場合、受信MACパケットは従来メカニズムに従って処理され、処理はステップ900にループバックする。特に、APがスモールパケット収集の表示を有さないが非常に短いTXOPでトリガフレームを送信してノードにスモールパケットのみを送信させた場合、ノードは従来の処理を実行し、これは、その送信バッファキューにおける適切な(スモールパケットの)データを探すことになることを意味する。
受信パケットがSPTFの場合、ステップ902が実行され、その間に、ノードはそれが送信するスモールパケットを有するか否かを判定する。
そうするために、ノードはまず、最大スモールパケットサイズ又はオーバーヘッド比率を決定する。ステップ804を参照して上述したように、どのようにしてSPTF特性が定義されるかに応じて、最大スモールパケットサイズ又はオーバーヘッド比率(固定パラメータ)が予め知らされ、SPTFにおいて(例えば各RUのフィールド1522によって、図15参照)送信されることができる。
従来から知られているように、802.11ノードは通常、複数の順序付けされた送信キュー(又はWi−Fiマルチメディア(WMM)待機キュー)を有する。キューは通常、上記のように、トラフィッククラス又はアクセスカテゴリと関連付けられる。各WMM待機キューは、通常はACバックオフカウンタである動的優先値に対応付けられる。
ステップ902中に、ノードは、送信すべきスモールパケットのリスト(SPリスト)を構築する。
第1の実施形態では、最大スモールパケットサイズ又はオーバーヘッドを条件として、最高優先値を有する(すなわち、最小バックオフカウンタの)WMM送信キューからの(キューにおける送信順序に従って)最初のスモールパケットのみが考慮される。したがって、単一のスモールパケットがリストに追加されるので、現在のSP TXOP中にノードによって送信される。
第2の実施形態では、最大スモールパケットサイズ又はオーバーヘッドを条件として、各WMM送信キューからの最初のスモールパケットが考慮される。したがって、最大4個のスモールパケット(4個の802.11WMMキューの場合)がリストに追加されるので、現在のSP TXOP中に送信される。
第3の実施形態では、最大スモールパケットサイズ又はオーバーヘッドを条件として、全てのWMM送信キューからの全てのスモールパケットが考慮される。
第4の実施形態では、ノードは、4個の既存の802.11WMMキューに加えて、スモールパケットしか、それらは送信から生成されるので、待ち行列に入れない(最大スモールパケットサイズ又はオーバーヘッドを条件として)第5の送信キューを維持し得る。この実施形態では、スモールパケットのみを格納する第5の送信キューの全てのパケットが考慮される。
SPリストが構築されると、ステップ903は、SPリストが空か否か(すなわち、送信する1以上のスモールパケットがあるか?)を判定する。
SPリストが空でない場合、ステップ904が実行される。それ以外の場合、処理は、ステップ900にループバックする。
ステップ904において、ノードは、SPリストのスモールパケットの全部又は一部を送信する1又は複数のRUを選択する。
第1の実施形態では、1つのRUのみが、例えば、図5のランダム割当て手順500を用いて、SP RUの中で1つのランダムRUが選択される。
第2の実施形態では、SPリストが複数のパケットを含む場合、複数のRUが、例えばSPリストのパケット毎に1つのRU(例えば、ランダムRU)が選択され得る。ただし、RU毎の複数のパケットも考えられる。
説明の目的のみにおいて、ステップ902で説明した第1及び第2の実施形態については、パケット毎に1つのRUが選択され得る。この構成では、より多い又はより少ない最大スモールパケットサイズに合うようにSP RUが設計されるように、TXOP継続時間は短いことが好ましい。これによってパディングの量が減少する。
ここでも説明の目的において、ステップ902で説明した第3及び第4の実施形態について、(必要であれば1又は複数のRUにおける)SPリストの全てのスモールパケットの送信を可能とするRU数が選択され得る。
複数のRUが選択されるべき場合、ランダム割当て手順が適用され、例えば、全ての必要なRUを選択するのに、図5を参照して上述した手順500が巡回的に適用される。
ステップ904の次に、ノードは、ステップ905において、選択された単数又は複数のRUにおけるSPリストのスモールパケットを送信する。
ステップ902において上述した第1及び第2の実施形態では、SPリストの各スモールパケットは異なるRUに送信され得る。
ステップ902において上述した第3及び第4の実施形態では、スモールパケットは、例えば、TXOP継続時間に従って単数又は複数の選択されたRUを満たすように統合(又は連結)される。スモールパケットが統合される場合、複数のスモールパケットが単一のRU内で送信されるため、TXOP継続時間は従来の時間長のものであればよい。したがって、統合は、パディング量の減少に役立つ。
ステップ905の次に、処理は、ステップ900にループバックする。
ここで、図10及び11は、2つのフローチャートを用いて、リソースユニットの少なくとも1つにおいて送信されるデータを限定されたタイプのデータを有するデータに、特に特定のトラフィックタイプのデータに限定する本発明の実施形態の概略ステップを示す。トラフィックタイプのデータとは、一般に、802.11規格において定義される4個のアクセスカテゴリ、すなわち、バックグランドデータについてのAC_BK、ベストエフォートデータについてのAC_BE、ビデオアプリケーションについてのAC_VI及びボイスアプリケーションについてのAC_VOのことをいう。図10a及び10bはアクセスポイントの視点からの代替のフローチャートであり、図11はノードの視点からのフローチャートである。これらは、802.11axワイヤレス媒体におけるマルチユーザOFDMAアップリンクに当てはまる。
図10aは、以下ではTTトリガフレーム又はTTTFともいう、ノードによって何らかのトラフィックタイプ(TT)の送信をもたらすトリガフレームをAPが生成する例示の処理を示す。この例示の処理では、TTトリガフレームの送信は、予約されたRU数によって駆動される(以下のテスト1003)。
APの初期化中に、OFDMA送信中に割り当てられるRU数が、ステップ1000において予め定義される。この数は、固定されていてもよいし、動的に更新されてもよい。図12〜14の実施形態を参照して以下に説明するように、種々の周波数幅が同じ複合チャネル内のRUについて考えられる。
RU数が分かると、ステップ1001は、1以上の前TXOP中にワイヤレスネットワークについての何らかの統計を収集する際のノードについて構成される。後述するように、これらの統計は、予約される各RUがトラフィックタイプに関連付けられるトラフィックポリシーを定義するのに使用される。
複数のイベント及び統計がAPによって追跡され得る。例えば、
−(衝突RUの)衝突率。そのような比率は、802.11ネットワークセルのノード間での衝突に起因する帯域幅損失の百分率に対応する。
多数の衝突がある場合、多数のノードが同時にワイヤレス媒体へのアクセスを競合する。結果として、APによって駆動される帯域幅共有化は、ワイヤレスアクセスをよりスムーズにし得る。したがって、例えば、衝突率が所定の閾値よりも高い場合、1又は複数のTTトリガフレームが送信され得る。
−トラフィックタイプに関する統計(例えば、4個の802.11アクセスカテゴリ)。統計の例は、ノードによって送信される全体データ量の間の各トラフィックタイプの部分である。これは、所定のトラフィックタイプの各々について1以上の前送信機会において受信されたデータ量についてのネットワーク統計に対応する。
これは、全体トラフィックにおける各トラフィックタイプの部分に基づいてTTトリガフレームの各RUにRUトラフィックタイプを割り当てるAPについてのものである。したがって、トリガフレームプロファイルは、以降、(各データトラフィックの待ち時間などの進化するトラフィック要件に起因して)ネットワークトラフィックが進化するにつれて、生成及び適合され得る。
−全てのノードによって送信されることを待機する全ての対応するトラフィックの合計を表す各トラフィックタイプに対応付けられたキューサイズ。
802.11規格において知られているように、送信パケットのMACヘッダは、送信ノードにおいて待機している所与のトラフィックタイプについてバッファリングされたトラフィックの量を示す「キューサイズ」フィールドを含む。そのような情報に基づいて、APは、所定トラフィックタイプの各々についての合計キューサイズの全体的統計、ノードにおいて所定トラフィックタイプに関連付けられた送信キューのサイズを合計する所定トラフィックタイプについての合計キューサイズを計算することができる。そして、APは、専用トラフィックタイプのRUを定義する関連のTTトリガフレームを構築し得る。
ステップ1001の次に、ステップ1002は、統計を用いて1以上のRUをそれぞれの特定RUトラフィックタイプに特化させる。
トリガフレームの全てのRUが専用トラフィックタイプについて予約されている場合(変形例においては、所定数のRUが専用トラフィックタイプについて予約されている場合)(テスト1003)、トリガフレームは、全てのノードに対して構築及びブロードキャストされる(1004及び1005)。
図10bは、トリガフレームが周期的に送信される場合の図10aの変形である。図10bでは、TTトリガフレームの送信は、予約されたRU数によってではなく(テスト1003以下)、トラフィックポリシーによって、及び主にトラフィックの待ち時間によって駆動される。
統計(待ち時間について異なる要件を有する4個の802.11規格アクセスカテゴリ[ボイス、ビデオ、ベストエフォート、バックグランド]の各々に対応付けられた待ち時間を含む、−ステップ1011)に基づいて、また、どのトラフィックタイプがTTトリガフレームのRUに関連付けられるのかに応じて、APは、ステップ1012において、次のTTトリガフレームを送信する前に時間間隔を決定することができる。最も重大なアクセスカテゴリはビデオアクセスカテゴリであるので、時間間隔は、他のアクセスカテゴリのRUのみを含むTTトリガフレームよりも、ビデオアクセスRUを含むそのようなTTトリガフレームに対して短くなる。
第2のサブプロセスにおいて、APは決定された時間間隔の終了を待機してから(テスト1013)、TTトリガフレームを、それを送信する(ステップ1005)前に準備する(ステップ1004)。
図11は、トリガフレーム、特に図10a又は10bによるAPによって送信されるTTトリガフレームをノードが処理する例示の処理を示す。
TTトリガフレーム、すなわち、限定トラフィックタイプに関連付けられた1以上のRUを定義するトリガフレームを受信すると(テスト1100)、ノードは、それが単一の限定トラフィックを示すTTトリガフレームであるのか否かを確認する(テスト1101)。
1つの限定トラフィックタイプのみがTTトリガフレームにおいて定義されている場合、ノードは、アクセスカテゴリWMMキューを選択する(ステップ1120)。
次に、それは、選択されたACWMMキューにおいて送信されようとしている少なくとも1つのパケットがあるか否かを確認する(ステップ1121)。このようにして、ノードは、決定された限定タイプのデータのみを有するデータを格納する送信キューにおいてデータを選択する。
選択されたASWMMキューにおいて1以上のパケットがある場合、ノードは、例えば図5の手順500を用いて限定トラフィックタイプに関連付けられた1つのランダムRUを選択することによって、限定トラフィックタイプを有する1つ(又はそれ以上)のRUを選択する(ステップ1122)。
次に、ノードは、選択された単数又は複数のRUにおいて、選択されたASWMMキューのパケットでMPDUフレームを送信し(ステップ1123)、送信成功を示すAPからの対応するアクノリッジメントを待機する(ステップ1124)。
2以上の限定トラフィックタイプ(混合トラフィックタイプ)がTTトリガフレームにおいて定義される場合、ノードは、データがリソースユニットにおいて送信されるまで、最高−最低優先値の順に従って送信キューを連続的に検討し、連続的に検討される各送信キューについて、通信チャネルにおけるリソースユニットが限定トラフィックタイプを有するかを判定し、肯定的な判定の場合には、判定されるリソースユニットにおいて現在検討されている送信キューからデータを送信する。
図示するように、ノードはまず、(次の)最高優先度を有するアクセスカテゴリ、すなわち、現在の最小バックオフ値を有するアクセスカテゴリを選択する(ステップ1110)。
次に、ノードは、(次の)最高優先度と同じトラフィックタイプを有するRUを選択するために、受信TTトリガフレームにおいて定義されるRUのリストをパースする(ステップ1111)。
(次の)最高優先トラフィックタイプを有する単一のRUが検出される場合、それが選択される(ステップ1122)。
複数のRUが適切なトラフィックタイプを有する場合、1つの特定のRUを選択するのに、図5の手順500としてランダム割当て手順が使用され得る(ステップ1122)。
RUが選択されると、データ送信を実行するのに上述のステップ1123及び1124が実行される。
TTTFにおいて定義されるいずれのRUも(次の)最高優先トラフィックタイプに一致する専用トラフィックタイプを有しない場合、処理されていないアクセスカテゴリが残っているかが判定され(ステップ1112)、その場合には処理はステップ1110にループバックする。
トラフィックタイプに特有のRUの限定のおかげで、APは、TXOPを種々のタイプのトラフィックに効率的に適合させることができる。
ここで、図12及び13は、2つのフローチャートを用いて、異なる周波数幅、すなわち異なるトーン数を有する通信チャネル内のリソースユニットをトリガフレームが定義する本発明の実施形態の概略ステップを示す。
図12はアクセスポイントの視点からのフローチャートであり、図13はノードの視点からのフローチャートである。これらは、802.11axワイヤレス媒体におけるマルチユーザOFDMAアップリンクに当てはまる。
図12は、異なるRU周波数幅の通信チャネル内のリソースユニットを定義するトリガフレームをAPが生成する例示の処理を示す。
処理は、APがネットワークセル(BSS)におけるトラフィックの統計、例えば各トラフィックタイプに関する統計(例えば、4個の802.11アクセスカテゴリ、ビデオ、ボイス、バックグランド、ベストエフォート)を収集するステップ1200で開始する。統計の例は、ノードによって送信される全体データ量の間の各トラフィックタイプの部分である。他の統計は、登録ノード数、各ノードによって使用される変調方式(MCS)、各RUにおいて使用される変調方式(MCS)、定常トラフィック(ビデオストリーミング、VoIP・・・)又はランダムトラフィック(ウェブブラウジング、制御フレーム・・・)の識別、平均送信継続時間(パディングのない、すなわち、マルチユーザOFDMAアップリンク送信外又はパディング継続時間を除外することによるマルチユーザOFDMAアップリンク送信における送信の継続時間)を含み得る。
次に、ステップ1201において、APは、同時性(すなわち同時)ノード及び/又はトラフィックタイプ数を特定する。
同時性ノード/トラフィックの数は、MU UL TXOPに対して割り当てるRU数を定義するAPによって使用される。例えば、同時ノード/トラフィック数が大きいほど、RU数は大きくなる。
例示目的のため、RU数はN個の前TXOP(おそらくは図12及び13の本実施形態を実施するTXOP)におけるアクティブノード(すなわち、データを送信しているもの)の数に等しく設定されるものとする。この手法は、例えば、各ノードが単一のトラフィックタイプのデータを送信することしかできない場合に用いられる。これはまた、ノードが1つのトラフィックタイプのみのデータを送信させられる場合にも当てはまる。
いずれの場合においても、トラフィックタイプは、各RUに関連付けられる。
したがって、ステップ1202は、特定のノード又はトラフィックについてのTFにおいてRUを予約することになる。
なお、ステップ1202のRU割当ては、完全に可能な場合には対応する数のRUが特定のノードについて設けられるべきことから、各ノード内の同時発生データトラフィックの数を考慮に入れることが好ましい。例えば、ノードはAPによって2つの異なるデータトラフィックを送信し、ビデオストリームはスマートフォンにおけるVoIP通信と共存し得る。
結果として、RU数は、N個の前TXOP(おそらくは図12及び13の本実施形態を実施するTXOP)中に検出されたペア(トラフィックタイプ、送信ノード)の数に等しく設定され得る。
したがって、ステップ1202は、ネットワークの要求を満たすのに提供されるべき最適なRU数を定義し、各RUがそれぞれのトラフィックタイプに専用となる。なお、この最適RU数は、必ずしもこの処理の段階において利用可能な実際のRU数に相関していなくてもよい(これは、最適数は複合チャネルにおける可能なRU数よりも大きいこともあることを意味する)。
次に、ステップ1203及び1204は相互に関連して実行され、矛盾を回避してTXOPの継続時間又はRU数及び対応の周波数幅をまず定義するようにループされ、他は最初に定義された情報に関連して実行され得る。
ステップ1203において、APは、次のMU UL送信の継続時間、すなわち、送信されるべきトリガフレームによってトリガされる次のTXOPを計算する。
そうするために、APは、(例えばN個の前TXOPに、又はステップ1202において特定されたRUに関連付けられたトラフィックタイプに基づいて)どのタイプのデータトラフィックがネットワークにおいて現在搬送されているか、及びそれに応じてTXOP継続時間を調整するために、特に例えば4個の802.11ACに従うデータトラフィックの再区分を特定する。
より一般的には、継続時間は、平均パディングを最小化するために、N(整数)個の前送信の平均継続時間に従って決定され得る。
変形例において、継続時間はまた、何らかのトラフィックに優先度を与えるように決定されてもよい。例えば、1以上の前TXOP中にRUにおいて多数のベストエフォートトラフィックが搬送される場合、例えば(1200において取得された統計に従って)ベストエフォートアクセスカテゴリの標準的な量のデータの送信を可能とする時間を要することによって、短いTXOP継続時間が選択され得る。これに対して、複数のビデオストリームが進行中の場合、好ましくはビデオアクセスカテゴリについて定義されたTXOP限度に近い、より長いTXOP継続時間が選択され得る。
いずれの統計もない場合、TXOP継続時間がビデオアクセスカテゴリ(AC_VI)のTXOP限度継続時間の1/4に設定されることになり、それに応じて、20MHzチャネルにおいて、106トーン幅の1つのRUがビデオ−AC_VI(すなわち、送信する大量のデータのトラフィック)に割り当てられ、52トーン幅の1つのRUがVoIP−AC_VO(すなわち、送信する中程度の量のデータのトラフィック)に割り当てられ、26トーン幅の3個のRUが各々ベストエフォート、バックグランドアクセスカテゴリ(AC_BE、AC_BK)及び制御パケットにそれぞれ割り当てられ、すなわち、20MHz帯域における各トラフィックタイプあたり1つのRUが割り当てられる。
TXOP継続時間が決定されると、APは、ステップ1204において次のTXOPについてRU特性を定義する。
これは、RU数を含む。またさらに、TXOP継続時間が設定されるので、決定されるべき他の主なRU特性はTFを形成する各RUについての周波数幅(トーン数)である。
各トラフィックタイプについてのTXOP継続時間及び送信するデータ量(最適RU割当て及び関連するデータ量のリスト)に従って、APはトーンの観点で(各トラフィックタイプについて)各RUの周波数幅を決定する(送信するデータの量はTXOP継続時間及びRU_width_in_tonesの関数となる)。
次に、APは、TFを定義するために、どのようにして複合チャネルにおいて利用可能なトーンを種々のRUに割り当てるかを判断する。これは、各トラフィックタイプについてのRU_width_in_tonesを考慮に入れる。
例えば、4個のRU_width_in_tones(26個のトーン、52個のトーン、106個のトーン及び242個のトーン)が、20MHzのチャネルに対して定義され得る。
OFDMA MUアップリンクにおける20MHzチャネルについて、RU_width_in_tonesの定義に対する最大RU数は、以下のように定義され得る:26個のトーン毎に9個のRU、52個のトーン毎に4個のRU+26個のトーンの1個のRU、106個のトーン毎に2個のRU+26個のトーンの1個のRU、又は242個のトーンの1個のRU。これらは、可能なRUプロファイルの幅広い組の中の例示のRUプロファイルである。異なるRU_width_in_tonesを混在させる唯一の制約は、チャネルに対する最大トーン数である(例えば、20MHzに対して242個のトーン)。
前述のRUプロファイルの例に戻ると、APは、例えば、20MHzのチャネルにおいて、26個のトーンの3個のRU+52個のトーンの1個のRU+106個のトーンの1個のRUを割り当てることができる。
各トラフィックタイプについてRU_width_in_tonesを条件として、最適RU数としてステップ1202において定義された必要RU数が複合チャネルの容量よりも大きい場合、優先付けが実行される。それは、定常ストリーム、スモールパケットに優先度を与えるように、又は有用なデータの実際の送信継続時間が以前のステップで定義されたTXOP継続時間とは大幅に異なる単数若しくは複数のRUを除外することによって可能な限り多くのパディングを最小化するように、トラフィックカテゴリに基づいて行われ得る。これらのRUは、過小なデータが送信のためにスケジューリングされるものである。
RU特性の割当て及び定義の後に、TXOP継続時間は、有効RUスロットを有する送信継続時間を調整するように(必要であれば)リファインされ得る。
RU周波数幅は、好ましくは、統計に基づいてステップ1202において決定されたようにそれが専用となるトラフィックタイプに基づいて決定される。すなわち、リソースユニットの周波数幅は、1以上の前送信機会において受信された各トラフィックタイプに関するデータについての統計に基づいて決定される。なお、RUは、図10及び11を参照して上述したメカニズムを用いて、TFにおける特定のトラフィックタイプに明示的に割り当てられ得る。
ただし、特定のトラフィックタイプは、TFにおいてシグナリングされなくてもよい。これは、RUを適切なサイズで設計することによって、ノードはRUの利用可能な帯域幅を正しく合わせるデータを選択し、すなわち、意図されたコンテンツ(トラフィックタイプ)が潜在的に指定されるためである。例えば、大きな周波数幅のRUは、潜在的にビデオのような大きなコンテンツに対して専用となる。
RU周波数幅の例は以下の通りである:APは、802.11n規格のTXOP制限パラメータによってもたらされる差異付けを維持するために、バックグランドRU_traffic_typeよりも4倍多いトーンをビデオRU_traffic_typeに、バックグランドRU_traffic_typeよりも2倍多いトーンをボイスRU_traffic_typeに割り当てる。言い換えると、AC_BK及びAC_BEトラフィックタイプに関連付けられる単数又は複数のリソースユニットは第1の周波数幅(例えば、802.11規格によって認可された最小周波数幅、すなわち、20MHzチャネルが9個のRUに分割される場合の2.03MHz)を有し、AC_VOに関連付けられる単数又は複数のリソースユニットは第1の周波数幅の2倍に等しい周波数幅を有し、AC_VIに関連付けられる単数又は複数のリソースユニットは第1の周波数幅の4倍に等しい周波数幅を有する。
AC_BKのRUとAC_VOのRUの間の周波数幅の1/4の比率に起因して、TXOP継続時間は、好ましくは802.11規格によるワイヤレスネットワークについて設定されたTXOP制限パラメータの4分の1以下に設定される。
例示目的のため、802.11n規格は、ビデオアクセスカテゴリ(AC_VI)に対して3.008ms、ボイスアクセスカテゴリ(AC_VO)に対して1.504ms、並びにバックグランド及びベストエフォートアクセスカテゴリ(それぞれAC_BK及びAC_BE)に対して0ms(すなわち、1MPDU)のTXOP制限を定義する。本実施形態を実施する場合、AC_BK及びAC_BEは最小数のトーン(例えば、26個のトーン)で、AC_VOは2倍のトーン、すなわち52個のトーンで、AC_VIは4倍のトーン、すなわち106個のトーンで定義され得る。この構成について、これによりTXOP継続時間を定義するMU UL送信の継続時間は、752μs(3.008ms/4)に設定される。
またさらに、RUに対する周波数幅(トーン数)はまた、APに到達するノードによって使用される(送信継続時間にも影響を与える)変調方式MCSに依存し得る(MCSは各ノードによってだけでなく各ノードにおけるRU毎についても定義され得る)。言い換えると、トラフィックタイプに関連付けられたリソースユニットの周波数幅は、1以上の前送信機会において関連付するトラフィックタイプを有するデータを送信するノードによって使用される変調方式に基づいて調整される。
一方、APはまた、パディングを最小化するとともにBERを最大化するために、使用するMCSを設定することもできる。
全てのRU特性が分かると、ステップ1205においてTFが生成されてネットワーク上に送信され得る。以下に図15を参照して、TFにおける幾つかのRU特性のシグナリングをさらに説明する。
なお、ランダムRUについて、TFは、少なくともTXOP継続時間、ランダムRU数及び各ランダムRUに対する周波数幅(RU_width_in_tones)をシグナリングすべきである。RUが特定のトラフィックタイプに明示的に専用となっている場合、それがTFにおいてRU_traffic_typeフィールドを用いてシグナリングされる。後者は、トーン数がトラフィックタイプ毎に固定されている場合にはRU_width_in_tonesに置き換えられてもよい。
TF送信の次に、APは、ステップ1206においてTXOPの終了を待機し、アクノリッジメントを適宜送信して(1207)OFDMAのTXOP内で複数のユーザから送信されたMPDUの全部又は一部の受信を確認応答する。
好ましくは、ACKフレームが、最初のTF予約によってカバーされた各20MHzチャネルにおいて非HT複製フォーマットで送信される。
次に、ステップ1208において、APは、現在の送信に従ってその統計を更新する。
図13は、ノードがトリガフレーム、特に図12によってAPによって送信されたトリガフレームを処理するための例示の処理を示す。
ステップ1300において、ノードは、複合チャネルを予約するトリガフレームを検出する。そして、TFは、そのコンテンツを解析するために復号される。TFは、複数のRUを定義する。
ステップ1301において、ノードは、TFにおいて指定されたRU特性を用いてRUの1つ(又はそれ以上)を選択する。選択は、送信しなければならないトラフィックタイプに基づいていてもよい。
ノードは、そのnode_AIDに対応するいずれかのスケジュール化RUを選択し、もしあればスケジュール化RUに関連付けられた可能なトラフィックタイプを特定する。これは、RUにおいて適切なデータを送信することである。
ランダムRUについて、ノードは1つ(又はそれ以上)のランダムRUを選択する:
ノードが送信しなければならないトラフィックタイプに対応するシグナリングされたトラフィックタイプを有するもの(例えば、優先ACキュー)。これは、リソースユニットに関連付けられたトラフィックタイプと同じトラフィックタイプを有するデータを1つのリソースユニットにおいてノードに送信させることである、
あるいは、TXOP継続時間を条件として、それが(例えば、優先ACキューから)送信しなければならないデータ量に可能な限り合致するトーンにおける周波数幅を有するもの。これは、ノードが、最高優先値を有する送信キューにおいて送信されるデータ量にリソースユニットの1つが合致するか否かを判定し、肯定的は判定結果の場合のみ、合致するリソースユニットにおいて最高優先値を有する送信キューのデータを送信することを意味する。
ノードは、MCSなどのTFからの他の情報を用いてその送信パラメータを調整することもできる。
次に、選択的ステップ1302において、ノードはリソースユニット(おそらくは複数のリソースユニット)においてデータを変調するための変調方式を適合又は調整することができ、適合することは、送信機会内でデータを送信する継続時間を最大化することである。MCSを減少させるこのステップは、次のMU UL送信についてのTXOP継続時間の関連でパディングを最小化することを図る。ただし、同じ量のデータが、より良いBERで送信される。
次に、ステップ1303において、ノードは、ステップ1201において選択されたそれぞれの1以上のRUにおいてデータを送信する。
ステップ1304において、ノードは、APからのアクノリッジメントを待機する。
送信成功のアクノリッジメントが受信された場合、ノードは、ステップ1305において、バッファリングされたデータをAC送信キューから送出し、処理を終了させる。
図14は、パディングの減少の観点で、図5aの状況と比較した図12及び13の実施形態の利点を示す。利点は、データトラフィック及び/又はノード特性に従って異なるRUプロファイルを選択することによってもたらされる。
図示するように、APは、(トーン数において)異なる周波数幅を有するとともに図5aと比べて短いTXOP継続時間550’を有するRUでTFを送信する。言い換えると、APは、RUの両次元(TXOP継続時間及びトーンにおける周波数幅)を修正してパディングを最適化する。
図の例では、ノードSTA4のPPDUは、図5aと図14の間で同じ量のデータを含む。しかし、図5aにおける使用RUは26個のトーンで構成され、図14における使用RUは80個のトーンで構成されるので、TXOP継続時間は実質的に短縮され、すなわち、本例では約3分割される。
一方、図5aにおいて多量のパディング(MU UL継続時間の50%超)を送信する場合、ノード、例えばSTA1、STA2、STA6は、TXOP継続時間の短縮のおかげで(それ自体が種々のRU周波数幅のおかげで可能となる)、実質的に減少した量のパディングを送信する。
なお、RUが割り当てられていないノード(STA3、STA7及びSTA8はこのMU UL OFDMA送信において送信できない)は、次のMU UL送信において、又はワイヤレス媒体への従来のアクセス(EDCA)を介して送信を行う。
図12及び13の実施形態は、ランダムRU及びスケジュール化RUの双方に適用され得る。
ランダムRUは、スケジュール化RUが使用される前に、APによって駆動されるネットワークセルの作成時に使用され得る。
最初に、AP特性(オフィス、自宅、スタジアム・・・)に従ってセルにおける様々なトラフィックタイプの比率及びセルにおける標準的なノード数を定義する所定の統計が、ランダムRUの初期数を定義するのに使用され得る。TXOP継続時間及びRU周波数幅は、802.11規格のスケールファクタを維持することによって定義されてもよく、例えば、MU UL送信継続時間が750μsに設定される一方で、AC_BK及びAC_BEが26個のトーンで、AC_VOが52個のトーンで、AC_VIが106個のトーンで定義される。
最初のランダムベースの段階は、スケジュール化ベースのモードが使用される前に、各ノードによって送信される単数又は複数のトラフィックタイプ、各ノード及び/又は各RUによって使用される変調などについて学習する学習段階として使用される一時的ステップであってもよい。言い換えると、これは、ステップ1200を参照して上述したような統計をノードが回収又は収集している段階である。
学習段階中に、ランダムRUは、動的に収集される統計に基づいて動的に調整又はリファインされ得る。これは、実際のトラフィック比率及びアクティブな登録ノード数を反映するようにRUを累進的に修正することである。
学習段階の結果は、各RUの幅及び専用ノードに対する各RUの割当ては、現在のネットワーク使用に従って正確に定義可能となることである。好ましくは、RU周波数幅はトラフィックタイプに基づくだけでなく、固定データ量に必要な送信継続時間を大きく修正することができるので変調方式にも基づいて選択される(例えば、変調MCS0が6.5Mbpsのビットレートを与える一方で、変調MCS1が13Mbpsのビットレートを与える)。
次に、スケジュール化RUモードが使用され、APはノードの要求に基づいて特定のノードに指定RUを明示的に割り当てる(例えば、前TXOP中に送信され、又はAPはトラフィック規格、例えば、それらの要求を定義するのに幾つかのノードによって供給されるHCCAにおけるTSPECを用いることができる)。
図15は、「RU情報要素」(1510)のフォーマットを示し、これはTFのスモールパケット属性、TFのトラフィックタイプ属性及び/又はRU周波数幅属性をシグナリングするのに使用され得る。
「RU情報要素」(1510)は、OFDMA TXOPに関するトリガフレーム内に追加情報を埋め込むのにAPによって使用される。それは、好ましくはIEEE802.11−2007規格で定義される「ベンダ固有情報要素」フォーマットに従う。
「RU情報要素」(1510)は、各々が識別に対して専用の属性IDを有する1又は複数のRU属性(1520)のコンテナである。RU IEのヘッダは、要素ID、OUI、OUIタイプ値によって標準化され得る(したがってノードによって容易に識別され得る)。
RU属性1520は、1バイトのRU属性IDフィールド、2バイトの長さフィールド及び可変長の属性固有情報フィールドで構成される共通の一般的フォーマットを有するように定義される。
MACフレームペイロード内の情報要素の使用は説明のみのために与えられ、他の任意のフォーマットが対応可能となり得る。
MACペイロードに追加情報を埋め込む選択は、802.11フレームのPHYヘッダ内で実行されるいかなる修正もレガシーデバイスによるMACヘッダのいずれの復号も成功することを禁止してきたので、媒体アクセスメカニズムとのレガシー準拠性を維持するのに有利である。
図示するように、専用RU属性は以下のフォーマットに従う:
−属性IDは「RU情報」を識別する専用値である。標準で使用されていない、例えば19〜221の範囲の値が選択され得る。この1バイト値は、「RU情報」を開始するタグである。
−属性本体の長さを定義する2バイト長フィールド。
属性本体は、検討された実施形態に従って変わる。属性本体15aは図8及び9のスモールパケットの実施形態に言及し、属性本体15bは図10及び11のトラフィックタイプの実施形態に言及し、属性本体15cは図12及び13の変動RU幅の実施形態に言及する。
スモールパケットモード(図8及び9)を効率的にシグナリングするために、所与のRUについて(又はTR全体について)属性本体15aは以下を含み得る:
RU(又は全てのRU)がスモールパケットに限定されるか(又はTFがSPTFか)を示すSPタイプフィールド1521。SPタイプ(スモールパケットタイプ)に設定されるこのフィールドは、RU(又は全てのRU)が、例えば最大スモールパケットサイズよりも小さいスモールパケットを送信することのみに使用可能であることを受信ノードに示す;
スモールパケットについて最大サイズを明示的に定義するのにAPによって使用される最大スモールパケットサイズフィールド1522。
トラフィックタイプモード(図10及び11)を効率的にシグナリングするために、属性本体15bは以下を含み得る:
トリガフレームがステップ1101の混合モードを指定するか否か(すなわち、同じトラフィックタイプのRUのリストを指定するのか、又は異なる混合トラフィックタイプのRUのリスト指定するのか)を示すTF_typeフィールド1523;
複合チャネルを備えるリソースユニット数を定義するRU_nbフィールド1524。この数は、次のフィールドの入力数も与える;
現在のOFDMAのTXOPの各RUの特性を列挙するRU_listフィールド1525。リスト1525における各入力は、以下のフィールドのセットを含み得る:
RUリストにおける現在のRUのインデックスを指定するRU_indexフィールド;
RUのランダム又はスケジュール化モードを(混合モードの場合にのみ)指定するRU_typeフィールド;
RUによってサポートされるトラフィックタイプを指定するRU_traffic_typeフィールド;及び
スケジュール化RUの場合にノードの識別子を定義する選択的なNode_AIDフィールド。これは、ノードのMACアドレス、関連識別子(AID)又は部分的AIDであればよい。
RU周波数幅(図12及び13)を効率的にシグナリングするために、所与のRUについての属性本体15cは以下を含み得る:
複合チャネルを備えるリソースユニット数を定義するRU_nbフィールド1524。この数は、次のフィールドの入力数も与える;
現在のOFDMAのTXOPの各RUの特性を列挙するRU_listフィールド1525。リスト1525における各入力は、以下のフィールドのセットを含み得る:
RUリストにおける現在のRUのインデックスを指定するRU_indexフィールド;
このRUに対するトーン数を指定するRU_width_in_tonesフィールド;
RUのランダム又はスケジュール化モードを(混合モードの場合にのみ)指定するRU_typeフィールド;
RUによってサポートされるトラフィックタイプを指定するRU_traffic_typeフィールド;
RUについて使用する変調方式を指定する選択的なMCSフィールド;及び
スケジュール化RUの場合にノードの識別子を定義する選択的なNode_AIDフィールド。これは、ノードのMACアドレス、関連識別子(AID)又は部分的AIDであればよい。
上記の種々の属性本体の全部又は一部は、例えば、変動する周波数幅を有するRUのTTトリガフレームでもあるSPトリガフレームを定義するのに組み合わされてもよい。
以上に本発明を特定の実施形態を参照して説明したが、本発明は特定の実施形態に限定されず、当業者には本発明の範囲内にある変更例が明らかなはずである。
多数の更なる変更例及び変形例は、例示のみによって与えられ、本発明の範囲を限定するものではない以上の例示的実施形態を参照した当業者が想起するものであり、それは専ら添付の特許請求の範囲によって特定される。特に、異なる実施形態から異なる特徴が、適宜互換され得る。
特許請求の範囲において、文言「備える」は他の要素又はステップを排除せず、不定冠詞「a」又は「an」は複数のものを排除しない。単に異なる構成が相互に異なる従属請求項に記載されることは、それらの構成の組合せを有利に使用できないことを示すものではない。

Claims (43)

  1. アクセスポイント及び複数のノードを備えるワイヤレスネットワークにおけるワイヤレス通信方法であって、前記アクセスポイントにおいて、トリガフレームを前記ノードに送信するステップを備え、前記トリガフレームが、送信機会について前記ワイヤレスネットワークの少なくとも1つの通信チャネルを予約し、前記通信チャネルを形成する複数のリソースユニットを定義し、
    前記トリガフレームが、前記リソースユニットの少なくとも1つにおいて送信されるデータを、限定タイプのデータを有するデータに限定するインジケータを含む、ワイヤレス通信方法。
  2. アクセスポイント及び複数のノードを備えるワイヤレスネットワークにおけるワイヤレス通信方法であって、前記ノードの1つにおいて、
    トリガフレームを前記アクセスポイントから受信するステップであって、前記トリガフレームが、送信機会について前記ワイヤレスネットワークの少なくとも1つの通信チャネルを予約し、前記通信チャネルを形成する複数のリソースユニットを定義するものである、ステップ、
    前記リソースユニットの少なくとも1つに対して認可された限定タイプのデータを定義するインジケータを前記トリガフレームから特定するステップ、
    前記特定された限定タイプのデータに対応するタイプを有するデータをローカル送信メモリから決定するステップ、及び
    前記特定されたデータを前記リソースユニットにおいて前記アクセスポイントに送信するステップ
    を備えるワイヤレス通信方法。
  3. 前記限定タイプのデータが、前記ワイヤレスネットワークを介して搬送されるMACパケットに対するスモールMACパケットを定義する、請求項1又は2に記載のワイヤレス通信方法。
  4. スモールMACパケットは、所定の最大スモールパケットサイズ未満のパケットサイズを有するMACパケットである、請求項3に記載のワイヤレス通信方法。
  5. 前記所定の最大スモールパケットサイズは、802.11規格に従って前記ワイヤレスネットワークについて設定されたいわゆるRTS閾値パラメータに等しい、請求項4に記載のワイヤレス通信方法。
  6. スモールMACパケットは、所定の最大オーバーヘッドよりも高い、前記パケットにおけるMACヘッダに起因するオーバーヘッドを有するMACパケットである、請求項3に記載のワイヤレス通信方法。
  7. 前記所定の最大スモールパケットサイズ又は最大オーバーヘッドが前記トリガフレームにおいて指定される、請求項4又は6に記載のワイヤレス通信方法。
  8. 1以上の前送信機会のネットワーク統計に基づいて、あるトリガフレームからの前記所定の最大スモールパケットサイズ又は最大オーバーヘッドを他のものに調整するステップをさらに備える、請求項1に従属する場合の請求項4又は6に記載のワイヤレス通信方法。
  9. 前記ノードのローカル送信メモリが、各々が動的な優先値に関連付けられる複数の順序付けられた送信キューを含み、
    前記特定された限定タイプのデータに対応するタイプを有するデータを特定するステップが、1以上のスモールパケットのセットから少なくとも1つのスモールパケットを選択することを含み、前記セットが、
    最高優先値を有する前記送信キューからの最初のスモールパケット、
    各送信キューからの最初のスモールパケット、
    全ての前記送信キューからの全てのスモールパケット、
    スモールパケットのみを格納する送信キューの全てのパケット
    のうちの1つからなる、請求項2に従属する場合の請求項3に記載のワイヤレス通信方法。
  10. 前記1つのリソースユニットが、802.11規格によって認可された最小周波数幅を有する、請求項3に記載のワイヤレス通信方法。
  11. 前記限定タイプのデータが、トラフィックタイプのデータを定義する、請求項1又は2に記載のワイヤレス通信方法。
  12. 前記限定トラフィックタイプのデータが、802.11規格において定義された4個のアクセスカテゴリ、すなわち、バックグランドデータに対するAC_BK、ベストエフォートデータに対するAC_BE、ビデオアプリケーションに対するAC_VI及びボイスアプリケーションに対するAC_VOのうちの1つである、請求項11に記載のワイヤレス通信方法。
  13. 複数の所定のトラフィックタイプから前記限定トラフィックタイプのデータを、
    前記所定のトラフィックタイプの各々について1以上の前送信機会において受信されたデータの量についてのネットワーク統計、又は
    前記ノードにおいて前記所定のトラフィックタイプに関連付けられた送信キューのサイズを合計する、前記所定のトラフィックタイプの各々についての合計キューサイズ
    のいずれかに基づいて決定するステップをさらに備える、請求項1に従属する場合の請求項11に記載のワイヤレス通信方法。
  14. 前記特定された限定タイプのデータに対応するタイプを有するデータをローカル送信メモリから決定するステップが、前記決定された限定タイプのデータのみを有するデータを格納する送信キューにおいてデータを選択することを含む、請求項2に従属する場合の請求項11に記載のワイヤレス通信方法。
  15. 前記ノードのローカル送信メモリが、各々が動的優先値及びトラフィックタイプに関連付けられる複数の送信キューを含み、前記方法が、
    データがリソースユニットにおいて送信されるまで、最高優先値から最低優先値の順に従って前記送信キューを連続的に検討するステップ、及び
    連続的に検討される各送信キューについて、前記通信チャネルにおけるリソースユニットが前記限定トラフィックタイプを有するかを判定し、肯定的な判定の場合、前記判定されるリソースユニットにおいて現在検討されている前記送信キューからデータを送信するステップ
    をさらに備える、請求項2に従属する場合の請求項11に記載のワイヤレス通信方法。
  16. 限定タイプインジケータを有するトリガフレームを送信する周波数を1以上の前送信機会についてのネットワーク統計に基づいて決定するステップをさらに備える請求項1に記載のワイヤレス通信方法。
  17. 前記通信チャネルを形成するリソースユニット数を1以上の前送信機会についてのネットワーク統計に基づいて決定するステップをさらに備える請求項1に記載のワイヤレス通信方法。
  18. 前記ネットワーク統計が、
    前記ワイヤレスネットワークにおける前記アクセスポイントに登録されたノード数、
    前記1以上の前送信機会中に発生する衝突数又は衝突率(RU数のうちの衝突するRU数)、
    前記アクセスポイントによって受信されるパケットサイズの分布、特に最大パケットサイズに対するパケットサイズ分布(すなわち、前記スモールパケットを定義する)、
    前記ノードによって送信されるデータ量、
    複数の所定のトラフィックタイプのうちの各トラフィックタイプについて前記ノードによって送信されるデータ量、
    媒体使用率、例えば所与の期間(例えば、1秒)における媒体ビジー時間の比率
    のうちの1以上を含む、請求項16又は17に記載のワイヤレス通信方法。
  19. 前記トリガフレームが、前記少なくとも1つの通信チャネルの全ての前記リソースユニットについて同じ限定タイプのデータを定義する単一のインジケータを含む、請求項1又は2に記載のワイヤレス通信方法。
  20. 前記トリガフレームが、リソースユニットあたり1つのインジケータを含むことにより、種々のそれぞれのリソースユニットについての種々の限定タイプのデータを定義する、請求項1又は2に記載のワイヤレス通信方法。
  21. アクセスポイント及び複数のノードを備えるワイヤレスネットワークにおけるワイヤレス通信方法であって、前記アクセスポイントにおいて、トリガフレームを前記ノードに送信するステップを備え、前記トリガフレームが、送信機会について前記ワイヤレスネットワークの少なくとも1つの通信チャネルを予約し、前記通信チャネルを形成する複数のリソースユニットを定義し、少なくとも1つのリソースユニットが所定のリソースユニット周波数幅を有し、
    前記方法が、前記アクセスポイントにおいて、所定のリソースユニット周波数幅及び所定の最大スモールパケットサイズに基づいて前記送信機会の継続時間を決定することにより、前記少なくとも1つのリソースユニットが、前記所定の最大スモールパケットサイズ未満のパケットサイズを有するMACパケットのみを含むことができる、決定ステップをさらに備える、ワイヤレス通信方法。
  22. 前記所定の最大スモールパケットサイズが、802.11規格に従って前記ワイヤレスネットワークに対して設定されたいわゆるRTS閾値パラメータに等しい、請求項21に記載のワイヤレス通信方法。
  23. 前記所定のリソースユニット幅が802.11規格によって認可された最小周波数幅である、請求項21に記載のワイヤレス通信方法。
  24. アクセスポイント及び複数のノードを備えるワイヤレスネットワークにおけるワイヤレス通信方法であって、前記アクセスポイントにおいて、
    トリガフレームを前記ノードに送信するステップであって、前記トリガフレームが、送信機会について前記ワイヤレスネットワークの少なくとも1つの通信チャネルを予約し、前記通信チャネルを形成する複数のリソースユニットを定義し、前記複数のリソースユニットが同じ時間長を有する、ステップ
    を備え、前記通信チャネル内のリソースユニットが、異なる周波数幅を有する、ワイヤレス通信方法。
  25. アクセスポイント及び複数のノードを備えるワイヤレスネットワークにおけるワイヤレス通信方法であって、前記ノードの1つにおいて、
    トリガフレームを前記アクセスポイントから受信するステップであって、前記トリガフレームが、送信機会について前記ワイヤレスネットワークの少なくとも1つの通信チャネル及び前記通信チャネルを形成する複数のリソースユニットを予約し、前記複数のリソースユニットが同じ時間長を有する、ステップ、及び
    前記リソースユニットの1つにおいて前記アクセスポイントにデータを送信するステップ
    を備え、前記通信チャネル内のリソースユニットが、異なる周波数幅を有する、ワイヤレス通信方法。
  26. 各リソースユニットは、802.11規格において定義される4個のカテゴリ、すなわち、バックグランドデータに対するAC_BK、ベストエフォートデータに対するAC_BE、ビデオアプリケーションに対するAC_VI、及びボイスアプリケーションに対するAC_VOから選択されたトラフィックタイプのデータに関連付けられる、請求項24又は25に記載のワイヤレス通信方法。
  27. AC_BK及びAC_BEトラフィックタイプに関連付けられた前記リソースユニットが第1の周波数幅を有し、AC_VOに関連付けられた前記リソースユニットが前記第1の周波数幅の2倍に等しい周波数幅を有し、AC_VIに関連付けられた前記リソースユニットが前記第1の周波数幅の4倍に等しい周波数幅を有する、請求項26に記載のワイヤレス通信方法。
  28. 前記第1の周波数幅が、802.11規格によって認可された最小周波数幅に等しい、請求項27に記載のワイヤレス通信方法。
  29. 前記リソースユニットの前記同じ時間長が、802.11規格に従う前記ワイヤレスネットワークについて設定されたTXOP制限パラメータの4分の1以下である、請求項27に記載のワイヤレス通信方法。
  30. 各リソースユニットがデータのトラフィックタイプに関連付けられ、前記方法が、前記ノードにおいて、
    前記リソースユニットに関連付けられた前記トラフィックタイプと同じトラフィックタイプを有するデータを1つのリソースユニットにおいて送信するステップ
    をさらに備える請求項25に記載のワイヤレス通信方法。
  31. 前記ノードが、各々が動的優先値に関連付けられた、送信されるデータを格納する複数の送信キューを含み、前記方法が、
    最高優先値を有する前記送信キューにおいて送信されるデータの量に対して前記リソースユニットの1つが合致するかを判定するステップ、及び
    肯定的な判定の場合、前記合致するリソースユニットにおいて前記最高優先値を有する前記送信キューの前記データを送信するステップ
    をさらに備える請求項25に記載のワイヤレス通信方法。
  32. 前記データを前記リソースユニットにおいて変調するための変調方式を適合させるステップをさらに備え、前記適合させるステップが、前記送信機会内で前記データを送信する継続時間を最大化する、請求項25に記載のワイヤレス通信方法。
  33. 各リソースユニットがデータのトラフィックタイプに関連付けられ、前記方法が、
    1以上の前送信機会において受信された各トラフィックタイプに関連するデータについての統計に基づいて前記リソースユニットの前記周波数幅を決定するステップ
    をさらに備える請求項24に記載のワイヤレス通信方法。
  34. 前記リソースユニットの前記周波数幅が、前記アクセスポイントに登録されたノード数に基づいてさらに調整される、請求項24に記載のワイヤレス通信方法。
  35. トラフィックタイプに関連付けられたリソースユニットの前記周波数幅が、1以上の前送信機会における関連するトラフィックタイプを有するデータを送信する前記ノードによって使用される変調方式に基づいてさらに調整される、請求項24に記載のワイヤレス通信方法。
  36. 1以上の前送信機会についてのネットワーク統計に基づいて、前記通信チャネルを形成するリソースユニット数を特定するステップをさらに備える請求項24に記載のワイヤレス通信方法。
  37. 複数のノードを備えるワイヤレスネットワークにおけるアクセスポイントとして動作する通信デバイスであって、該通信デバイスは、トリガフレームを前記ノードに送信するステップを実行するように構成された少なくとも1つのマイクロプロセッサを備えたアクセスポイントとして動作し、前記トリガフレームは、送信機会について前記ワイヤレスネットワークの少なくとも1つの通信チャネルを予約し、前記通信チャネルを形成する複数のリソースユニットを定義し、
    前記トリガフレームが、前記リソースユニットの少なくとも1つにおいて送信されるデータを、限定タイプのデータを有するデータに限定するインジケータを含む、通信デバイス。
  38. アクセスポイント及び複数のノードを備えるワイヤレスネットワークにおける通信デバイスであって、該通信デバイスが、前記ノードの1つであり、
    トリガフレームを前記アクセスポイントから受信するステップであって、前記トリガフレームが、送信機会について前記ワイヤレスネットワークの少なくとも1つの通信チャネルを予約し、前記通信チャネルを形成する複数のリソースユニットを定義するものである、ステップ、
    前記リソースユニットの少なくとも1つに対して認可された限定タイプのデータを定義するインジケータを前記トリガフレームから特定するステップ、
    前記特定された限定タイプのデータに対応するタイプを有するデータをローカル送信メモリから決定するステップ、及び
    前記特定されたデータを前記リソースユニットにおいて前記アクセスポイントに送信するステップ
    を実行するように構成された少なくとも1つのマイクロプロセッサを備える通信デバイス。
  39. 複数のノードを備えるワイヤレスネットワークにおけるアクセスポイントとして動作する通信デバイスであって、該通信デバイスが、トリガフレームを前記ノードに送信するステップを実行するように構成された少なくとも1つのマイクロプロセッサを備えたアクセスポイントとして動作し、前記トリガフレームが、送信機会について前記ワイヤレスネットワークの少なくとも1つの通信チャネルを予約し、前記通信チャネルを形成する複数のリソースユニットを定義し、少なくとも1つのリソースユニットが所定のリソースユニット周波数幅を有し、
    前記マイクロプロセッサがさらに、所定のリソースユニット周波数幅及び所定の最大スモールパケットサイズに基づいて前記送信機会の継続時間を決定することにより、前記少なくとも1つのリソースユニットが、前記所定の最大スモールパケットサイズ未満のパケットサイズを有するMACパケットのみを含むことができる、決定ステップを実行するように構成された、通信デバイス。
  40. 複数のノードを備えるワイヤレスネットワークにおけるアクセスポイントとして動作する通信デバイスであって、該通信デバイスが、トリガフレームを前記ノードに送信するステップを実行するように構成された少なくとも1つのマイクロプロセッサを備えたアクセスポイントとして動作し、前記トリガフレームが、送信機会について前記ワイヤレスネットワークの少なくとも1つの通信チャネルを予約し、前記通信チャネルを形成する複数のリソースユニットを定義し、前記複数のリソースユニットが同じ時間長を有し、
    前記通信チャネル内のリソースユニットが、異なる周波数幅を有する、通信デバイス。
  41. アクセスポイント及び複数のノードを備えるワイヤレスネットワークにおける通信デバイスであって、該通信デバイスが、前記ノードの1つであり、
    トリガフレームを前記アクセスポイントから受信するステップであって、前記トリガフレームが、送信機会について前記ワイヤレスネットワークの少なくとも1つの通信チャネル及び前記通信チャネルを形成する複数のリソースユニットを予約し、前記複数のリソースユニットが同じ時間長を有する、ステップ、及び
    前記リソースユニットの1つにおいて前記アクセスポイントにデータを送信するステップ
    を実行するように構成された少なくとも1つのマイクロプロセッサを備え、
    前記通信チャネル内のリソースユニットが、異なる周波数幅を有する、通信デバイス。
  42. ワイヤレスネットワークのデバイスにおけるマイクロプロセッサ又はコンピュータシステムによって実行されると、請求項1、2、21、24又は25に記載のワイヤレス通信方法を前記デバイスに実行させるプログラムを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体。
  43. 実質的に添付図面の図8、図9、図10、図11、図12又は図13を参照してここに記載され、図8、図9、図10、図11、図12又は図13に図示される、アクセスポイント及び複数のノードを備えるワイヤレスネットワークにおけるワイヤレス通信方法。
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