JP4027654B2 - ローカルエリアネットワークにおけるサービスの質を支持するための統一チャネルアクセス - Google Patents

Description

【０００１】
この出願は、２０００年１１月２７日出願で一連番号６０/２５３，２５２の「Ｐｒｏｖａｂｉｌｉｔｙ Ｂａｓｅｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ （ｐ−ｄｃｆ） ｆｏｒ Ｐｒｉｏｒｉｔｉｚｅｄ Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ」なる名称及び２０００年１１月１日出願で一連番号６０/２４４，９９３の「Ａ ＰｒｏｖａｂｉｌｉｔｙＢａｓｅｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ （ｐ−ｄｃｆ） ｆｏｒ Ｐｒｉｏｒｉｔｉｚｅｄ Ｑｕａｌｉｔｙｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ 」なる名称の仮出願の優先権を主張する。なお、この仮出願は、本願に援用する。
【関連出願に対するクロスレファレンス】
この発明は、通例譲渡の特許出願、すなわち、２００１年９月２８日出願で一連番号０９/９６６，３９３、代理人名簿番号ＴＩ−３２７００の「ＳｈａｒｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｃｃｅｓｓ ｉｎ ａｎＯｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ Ｃｏｖｅｒａｇｅ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ」及び２００１年９月２８日出願で一連番号０９/９６６，６３５、代理人名簿番号ＴＩ−３２３７７の「Ａｄａｐｔｉｖｅ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｍａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ａｃｃｅｓｓ」に関するものである。これらの出願は、そっくりそのまま本願に援用する。
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般的にはネットワークに関し、特に、多数のユーザーステーションの間で共通の通信媒体のアクセスを共有する通信ネットワークにおける混成の無競合通信及び競合通信を提供することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信ネットワークは、１つのステーションから他のステーションへコンピュータデータ、音声、音楽、ビディオ等などの形で情報を送信するための送信媒体を使用している。この通信媒体は、配線リンク、光ファイバリンク又は無線リンクであってもよい。無線リンクは、無線周波数、赤外線、レーザ光及びマイクロ波を包含してもよいが、これらに限定されるものではない。ネットワークは、実際、異なる通信リンクの組み合わせを使用してもよい。
各ステーション間で専用の通信リンクを使用する少数のネットワークを除いては、大部分の情報ネットワークは、送信される情報を運ぶために共有送信媒体を使用している。この共用の送信媒体を使用する情報ネットワークの例は、イーサネット（登録商標）、トークンリング及び無線イーサネット（登録商標）を包含している（ＩＥＥＥ８０２．１１）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、多数のステーション間で通信媒体を共有することによって、ステーションがそのそれぞれのデータを送信できるようになるには、かなりの時間を待たなければならない状況が存在する。更に、異なるステーションからの同時の送信が生じてこれらの送信を相互に破壊してしまう状況が存在する。このような状況は、マルチメディアデータの転送に対しサービスの質（ＱｏＳ）を与えると共に無線媒体で希少のスペクトルの効率的な利用をする場合には望ましくない。
音声電話、ビディオ遠隔会議、及び他のリアルタイム双方向対話のような一部の用途では、転送時間の延長で、容認できないレベルまでこの用途の性能が厳しく、かつ迅速に悪化することがある。例えば、音声電話の用途では、１人のユーザが話して他のユーザがこれを聞く間の遅延が、数ミリ秒よりも大きい場合、この遅延は、これらユーザにはかなりのものとなり、電話接続に関するユーザの満足レベルは低下し始める。
【０００４】
最大ネットワーク待ち時間が小さいことを要求する用途で、必要とするサービスレベルを確実に受ける１つの方法は、ステーション間で何らかの形のデータトラフィックのＱｏＳの転送を実施することである。ＱｏＳの転送を行う多くのネットワークでは、ネットワークにおける通信トラフィックは、多くのカテゴリに区分けされ、このカテゴリは、それらの特定の性能要件に従ってパラメータ化され、又は優先順序を付けられる。例えば、２人のユーザ間の電話の会話を行うトラフィックは、２つのコンピュータ間のファイルの転送のためのデータを搬送するトラフィックよりも高い優先順位を与えられる。トラフィックのカテゴリを作り、その互いに異なるカテゴリをパラメータ化し、かつ優先順位を付け、更に、より高いＱｏＳの要求又はより高い優先順位のトラフィックがより良いサービスを受けることを保証することによって、これらのネットワークは、性能保証を行い、かつこれを満足させる。
【０００５】
共有になる通信媒体を使用するネットワークでは、最小のネットワーク性能レベルを保証するために普通使用される１つの技術は、アクセス制御を提供するための分散アルゴリズム又は偶然名チャンスに単に依存せずに、通信媒体に対し集中制御装置による制御アクセスをすることである。調整可能期間の間隔で、この集中制御装置は、送信すべきデータのあるステーションをポーリングし、それらステーションの各々に対し、衝突の恐れなくそれらのステーションがそれぞれのデータを自由に転送する特定の期間を通信媒体に関し与える。ポーリングされた各ステーションは、そのＱｏＳの期待に従ってその媒体に関する時間を得ることを保証される。この方法は、時々、競合のない通信（無競合通信）と呼ぶことにする。
【０００６】
無競合通信の逆は、競合のある通信、すなわち競合通信である。競合通信中に、送信すべきデータを有する各ステーションは、その通信媒体へのアクセスについて他のステーションと競合しなければならない。簡単なアルゴリズムから複雑なアルゴリズムまでが通信媒体へのアクセスを調整する。しかし、アルゴリズムは、非決定論的であって、通常、先着優先方式（Ｆｉｒｓｔ−Ｃｏｍｅ−Ｆｉｒｓｔ−Ｓｅｒｖｅｄ−Ｐａｒａｄｉｇｍ）に基づいているので、ステーションが耐えなければならない待ち時間は、予測することができず、ステーションがそれらのデータを送信できる速度も予測できない。従って、分散競合による通信は、ＱｏＳ転送を実施するためには使用することができない。これは、競合通信が一般的に低いスループットと大きな遅延及びジッタを持つ通信をもたらすということに原因する。
【０００７】
ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ技術仕様においては、無競合通信と競合通信の両方の規定は、２つの別々の通信期間で提供されている。各ビーコン期間は、それぞれ、無競合通信用と競合通信用の無競合期間（ＣＦＰ）と競合期間（ＣＰ）に区分けされ、これら２つの期間において、ステーション間のフレーム交換には互いに異なるアクセスルールとフレームフォーマットが使用される。結果として、ＱｏＳトラフィック転送は、実施するには複雑であり、チャネルのスループット効率は比較的低く、共通チャネル干渉の緩和と帯域幅の共有は簡単ではない。更に、ＩＥＥＥ８０２．１１においては、ＣＦＰはオプションであって、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮの大部分の実装は、無競合通信を支持しない。
従って、要求あり次第、共有通信媒体に関しＣＰ期間に混成の無競合通信と競合通信を提供する方法の必要が生じている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一態様では、共有になる通信媒体において、競合期間に無競合の送信を行う方法であって、共有の通信媒体を捕捉するステップと、送信すべき機会を受信ステーションに許可するステップと、受信ステーションがその送信を完了すると、共有通信媒体を再び捕捉するステップとを有する方法を提供する。
本発明の好適な実施例は、常態では無競合通信を支持しない競合期間に無競合通信が行われることを許可し、これを可能にするという主な利点を有している。無競合通信を行うことによって、ネットワークは、ＱｏＳプランを実行し、保証された小待ち時間及び特定のデータレート通信を必要とする広範な種類の通信用途を支持することができる。
【０００９】
本発明の好適な実施例は、無競合通信の最中に競合通信が起こるのを許容するという付加的な利点を有している。
本発明の好適な実施の形態は、公正さにおいて指数関数的なバックオフに等価であると示されたが、利用可能なネットワークの帯域幅をより良く利用すると共に、ネットワークのステーション数が増大する時に一層優雅に劣化することが示された適用競合通信パラダイムを提供するという更に他の利点を有している。
本発明の上記の特徴は、添付図面に関する次の記載を考慮する時に更に明瞭に理解されよう。
【００１０】
【実施例】
種々の実施例の作成及び使用を以下に詳細に記載する。しかし、本発明は、広範な種類の特定の局面で実施することができる多くの適用可能な本発明の概念を提供するということが理解されるべきである。ここに記載の特定の実施例は、本発明の作成及び使用のための特定の方法を単に例示するものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【００１１】
通信媒体を共有することは、今日利用可能な通信ネットワーク（ネットワーク）の大部分にとって必要である。少数のネットワークにおいてのみ、対をなすユーザ間で通信媒体の専用を許可する十分な資源が存在する。最多数の用途のため、対をなすユーザ間の接続を別にとっておくことは、帯域幅資源を不十分に使用することになる。多くのユーザ間で、通信媒体を共有することは、この通信媒体の更に効率的な使用を考慮することになる。その理由は、１人のユーザが空いている可能性のある時に、他のユーザが送信すべきデータを有する可能性があるからである。共有は、コストを更に効率的にもする。その理由は、情報ネットワークを支援するために媒体の量が更に少なくてよいことになるからである。なお、このことは、共有が仮に使用されなくても、更に多くの「空気」すなわちスペクトルは、ネットワークの支援にのみ使用されなければならない、無線による空中ネットワークの場合にも当てはまる。
【００１２】
しかし、多くのステーション間で通信媒体を共有することは、特定の条件下において同時に媒体に対し、１個以上のステーションがアクセスを望むことができ、あるいは、媒体が既に使用されている時に、ステーションは、アクセスを望んでもよいということを意味する。これは、競合として知られ、競合は、衝突及び待機となる。１つのステーションのみが任意の与えられた時に通信媒体に対するアクセスを行うべきであるので、送信すべきデータを有する他のステーションは、第１のステーションが送信を完了するか、その割り当て時間が過ぎるまで待たなければならない。しかし、それぞれのステーションは、それぞれのデータ送信に使用するチャネル以外に、それぞれの送信時間を調整できる他のチャネルを有してはいないので、それぞれのステーションは、同時に送信を行い、その結果データが成功裏に受信されない可能性がある。この衝突でチャネル帯域幅が浪費され、更にトラフィック転送が遅延される。
【００１３】
遅延が長くなると、大きな待ち時間を持つ通信となる。また、大きなネットワーク待ち時間を許容できない多くの通信用途がある。例えば、音声電話、ビディオ遠隔会議、他のリアルタイム双方向対話などである。これらの用途では、小さい最大ネットワーク待ち時間、最小データ転送速度、及び他のＱｏＳの期待を提供するネットワークが必要である。
【００１４】
ＱｏＳの期待に沿うように工夫された１つの方法には、ネットワークにおけるトラフィックを分類し、異なるトラフィックの種類にＱｏＳパラメータ及び（又は）優先順位を割り当てることである。低ネットワーク待ち時間要件を持つネットワークトラフィックは、ネットワーク待ち時間要件が緩いトラフィックよりも前に確実に便益を受けるようにするために、より高い優先順位を割り当てられ、従って、このより高い優先順位のトラフィックは、待ち時間が少なくてすむ。より低い優先順位を持つトラフィックは、時々或る時間延長して待機することを要求されるが、この延長待ち時間に敏感でない用途のみが低い優先順位を割り当てられる。データ及びファイルの転送のような用途は、低い優先順位を割り当てられ、音声及びビディオの送信のような用途は、高い優先順位を割り当てられる。
【００１５】
他の方法は、無競合通信の使用に関わる。これは、トークンリングネットワークで使用される通信方法に類似している。その場合、ステーションは、「トークン」を有している時のみ通信することができる。無競合通信を実施するネットワークでは、集中制御装置（時々、ポイント調整部又は混成調整部と呼ぶことにする）は、ネットワークにおいてそれぞれのステーションに対し１度に１づつ通信を行い、そのステーションに対して、このステーションは、特定の時間量だけ通信してもよいということを通知する。そのステーションは、その特定の期間だけ自由に通信する。このステーションは、衝突の恐れなしにネットワークの任意の他のステーションに対し通信することができる。
【００１６】
次に図１において、ＩＥＥＥ８０２．１１技術基準、「ＡＮＳＩ/ＩＥＥＥ Ｓｔｄ８０２．１１、１９９９ Ｅｄｉｔｉｏｎ；Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｏｎｏｌｏｇｙ−Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｙｓｔｅｍｓ−Ｌｏｃａｌ ａｎｄ ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋｓ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｐａｒｔ １１： Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ）Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ」による一般的な無線ＬＡＮ設置の図（従来技術）が示してある。これは、本願に援用する。図１は、ＩＥＥＥ８０２．１１のネットワークの基本的な構成ブロックの図解例を示す。
【００１７】
図１は、第１の基本的なサービスの組（ＢＳＳ）１１０と第２のＢＳＳ１２０を示す。ＢＳＳは、ＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークの基本的な構成ブロックであり、会員ステーションが直接通信に参加してもよい包括領域と考えることができる。ＢＳＳは、アクセスポイント（ＡＰ）により開始され、形成され、維持される。ＢＳＳ１１０は、ＡＰ１３０に対応し、ＢＳＳ１２０は、ＡＰ１４０に対応する。ＡＰは、分配システム（ＤＳ）１５０に接続されたステーションである。ＤＳにより多くのＢＳＳは、互いに接続することができ、拡張されたサービスの組（ＥＳＳ）１６０を形成している。ＤＳで使用される媒体は、ＢＳＳで使用される媒体と同じであってもよく、又は異なっていてもよい。例えば、ＢＳＳで使用される媒体は、無線周波数（ＲＦ）であってもよく、ＤＳは、光ファイバを使用してもよい。ＢＳＳ１１０の内部には、ＡＰ１３０と無線ステーション（ＳＴＡ）１７０があり、ＢＳＳ１２０の内部には、ＡＰ１４０とＳＴＡ１８０がある。ＢＳＳは、２個以上のステーションを有してもよく（例えば、ＢＳＳ１個当たり最大約２０ステーションが今日では一般的である）、しかし、それは１個のＡＰを有する。
【００１８】
図１に示すように、ＢＳＳ１１０は、アクセスポイント１３０を介してＤＳ１５０に接続され、第２のアクセスポイント１４０は、ＢＳＳ１２０をＤＳ１５０に接続している。なお、アクセスポイントは、無線ステーションをも含んでおり、任意の他の無線ステーションのようにアクセスされることができる。
ＢＳＳ内のステーションは、例えば、ＢＳＳ１１０内のステーション１３０と１７０は、他のＢＳＳにおけるステーションに干渉せずに互いに通信してもよい。しかし、ＢＳＳ内のステーションは、所望の時にいつも簡単に通信することができるという訳ではない。すなわち、衝突を最小にし性能を最大にするように設計され確立した１組のルールに従わなければならない。
【００１９】
ユーザとは、通信するために他のステーションを使用する他のユーザと通信するステーションを使用する装置又は実体と考えてもよい。従って、本記載の残部においては、ステーションとユーザなる用語は、このまま情報喪失なしに交換可能に使用される。
ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮにおいては、データトラフィック、管理トラフィック、及び制御トラフィックは、「単位」と呼ばれるもので送信される。２つのステーション間で送信されるデータトラフィックと制御トラフィックは、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルデータユニット（ＭＰＤＵ）と呼ばれ、２つのステーション間で送信される管理トラフィックは、ＭＡＣ管理プロトコルデータユニット（ＭＭＰＤＵ）と呼ばれる。単位は、単一のＭＡＣフレーム内に大きすぎて収まらない場合には分断してもよく、従って、多くのＭＡＣフレームに分断してもよい。
【００２０】
タイミングは、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮの重要な態様である。時間スパンは、特定の型の通信を防止又は容認するために使用される。他の時間スパンは、通信の開始及び終了のために使用される。最も普通に言及されるタイムスパンは、ＳＩＦＳ、ＰＩＦＳ及びＤＩＦＳである。ＳＩＦＳは、短いフレーム間間隔であり、ＬＡＮにおいては一般的に最も短い時間スパンである。ＰＩＦＳは、ポイント調整機能（ＰＣＦ）フレーム間間隔である。ＰＩＦＳは、１つのＳＩＦＳプラス１つのスロットタイムに等しい。ＤＩＦＳは、分配調整機能（ＤＣＦ）フレーム間スペースである。ＤＩＦＳは、１つのＰＩＦＳプラス１つのスロットタイムに等しい。スロットタイムは、信号処理遅延及び伝搬遅延に原因してＢＳＳ内の任意のステーションから送信されフレームを他のステーションが検出するのにかかる最大量の時間である。
【００２１】
前述のように、ステーションは、２つの方法の１つで送信してもよい。すなわち、ステーションは、混成調整部（ＨＣ）により開始され制御される無競合通信により送信してもよい。ＨＣは、アクセスポイントの要素であってもよく、又は、ネットワーク上の別個の存在であってもよい。しかし、ＨＣは、このＨＣが制御しようとするステーションと同一のＢＳＳの１部であるものとする。無競合通信中の送信は、衝突なしであることが保証される。それは、与えら有れたＢＳＳ内の１つのステーションのみが一定の時に、通信媒体にアクセスするからである。無競合の通信中に、ＨＣを含むステーションか、又は、ＨＣによりポーリングされるステーションのいづれかが一定の時に送信することができる。ステーションがポーリングされると、ステーションは、特定の時間量の間、媒体へのアクセスを与えられ、その特定の期間中任意の宛先に対して情報を自由に送信できる。
【００２２】
あるいは、ステーションは、ＨＣにより調整される競合通信により送信してもよい。競合通信による送信のために、ステーションは、まず媒体が空いているか否かを決定しなければならず、そのバックオフタイマは、ゼロでなけらばならない。どちらかの条件が満たされない場合、ステーションは、送信をすることができない。しかし、両方の条件が満たされたとしても、衝突は、依然として起こる可能性がある。それは、１個以上のステーションが同時に送信しようと試みていた可能性が有るからである。競合通信による通信は、一般的には遅延が延長された後に、１個以上の再送信を必要とする衝突で悩まされる。
【００２３】
以下に記載する本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１技術基準の現存の分配調整機能（ＤＣＦ）の延長として提供される。それ故、記載のためにこの説明で使用される用語は、ＩＥＥＥ８０２．１１の技術基準で使用された用語を反映する。しかし、本発明で実現されるアイディアは、競合期間に無競合通信を実施したいという希望がある他の情報ネットワークで利用される。それ故、本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１の技術基準に固執する無線ネットワークにのみ適用されるものと解釈されるべきではない。
【００２４】
ＩＥＥＥ８０２．１１の技術基準によれば、無競合通信及び競合通信の両方が支持される。無競合通信は、無競合期間（ＣＦＰ）に支持され、一方、競合通信は、競合期間（ＣＰ）に支持される。不幸にしてＱｏＳ転送を実施するため、ＣＦＰは、ＩＥＥＥ８０２．１１の技術基準ではオプションである。ＣＦＰが提供されたとしても、このＣＦＰは、ＣＰとは異なる１組のアクセスルールとフレームフォーマットを使用する。結果として、無競合期間を提供しない多くのＩＥＥＥ８０２．１１により作られた無線ＬＡＮが存在する。これらのネットワークでは、ネットワークの待ち時間は、一般的には大きく、スペクトル利用効率は、競合及び衝突のために一般的には低い。
【００２５】
次に図２において、この図は、ＩＥＥＥ８０２．１１の無線ＬＡＮ用の基本フレーム構造を示す。この図は、時間関数としての単一のビーコン間隔２００を示す。ＩＥＥＥ８０２．１１の無線ＬＡＮにおけるビーコン間隔２００は、ビーコンフレーム２１０の出現のための所望の（目標とする）時間を表す目標ビーコン送信時間（ＴＢＴＴ）で始まる。ビーコンフレーム２１０は、ＩＥＥＥ８０２．１１の無線ＬＡＮにおけるビーコン間隔２００の実際の初めを示す。
ＩＥＥＥ８０２．１１の技術基準によれば、ビーコン間隔２００は、特定の最大期間までの間続くＣＦＰで始めることができる。しかし、このＣＦＰは、期間ゼロ（０）のものであってもよい。このことは、ＣＦＰが非実在のものであってもよいということを意味する。ＣＦＰの期間がゼロでない場合、ＣＦＰの終は、ＣＦ−Ｅｎｄフレーム２２０により示すされる。
【００２６】
ＩＥＥＥ８０２．１１の技術基準によれば、無競合期間により、ＢＳＳ内からの他の送信による衝突の可能性なしにＢＳＳ内で送信が起り得る。これは、ＢＳＳ内において全ての送信を制御する点調整部と呼ぶことにする中央制御装置を使用することにより可能となる。点調整部は、ＢＳＳ内のアクセスポイントの１部である。点調整部は、自体からＢＳＳ内のステーションに対してデータフレームを送信し、ポーリングフレームを送信し、又はデータを持つポーリングフレームを送信してもよい。ポーリングされたステーションは、ポーリングフレームを受信して、１つのＳＩＦＳ時間期間を経た後にＭＡＣフレームを送信する。もしステーションが送信用のＭＡＣフレームを１個より多く有する場合、ステーションは、付加的な時間を要求するために他の要求をポイント調整部に送ってもよい。この要求は、ポーリングフレームに応答して送られるフレーム内に便乗させてもよい。又は、後で別に送ってもよい。１つのステーションがその送信を完了した後に、点調整部により、調整部自体又は他のステーションが通信媒体にアクセスすることができる。
【００２７】
ＣＦ−Ｅndフレーム２２０は、ＣＦＰの終とＣＰの開始を示す。ＣＰの期間は、実際の全ビーコン間隔期間マイナスＣＦＰの継続期間に等しい。従って、ＣＰは、（もしＣＦＰが存在しない場合）全ビーコン間隔２００の間継続してもよい。
ＣＰは、ＣＦＰが存在しない場合は、ＣＦＰか、またはビーコフレーム２１０の終に開始する。ＩＥＥＥ８０２．１１の技術基準によれば、ＢＳＳ内のステーションは、通信媒体が空いた後に１つのＤＩＦＳ期間よりも早くならず通信媒体へのアクセスの競合を開始してもよい。一般的に、ＣＰ期間中の送信は、少なくとも１つのＤＩＦＳ期間、媒体が空くのを待つことにより達成される。
【００２８】
ＩＥＥＥ８０２．１１では、ネットワークの設計者は、競合アクセス方法を実施することを要求されるが、必ずしも無競合のアクセス方法を実施することは要求されない。それは、前者が必須であると明示され、後者はオプションであるからである。その必須の方法によれば、ステーションが送信すべき情報を有する時、ステーションは、媒体が空いているかを見極めるためにその媒体（米国のＩＥＥＥ８０２．１１の場合、媒体スペクトルは、２．４ＧＨｚと５．７ＧＨｚの産業科学医学（ＩＳＭ）周波数帯にある）をチェックする。設計者は、空きの２つの異なる状態を定義している。この空きの第１の状態は、「物理的な空き」として知られて、媒体で行われる実際の送信が存在しない時であることを意味する。空きの第２の状態は、「仮想的な空き」として知られ、媒体でユーザからは期待された送信が存在しない時である。期待された送信による媒体の使用時間は、各送信されたフレームの「期間」フィールドで符号化され、聴取ステーションにおいて「ネットワーク割り当てベクトル」（ＮＡＶ）で更新される。媒体が空きと考えられるためには、空きの両状態が満足されなければならない。
【００２９】
新しい送信の前にユーザは、０を含むがＣＷは除外する間隔〔０、ＣＷ）から不規則なバックオフ時間を選択する。ここで新しい送信の場合は、ＣＷ＝ＣＷｍｉｎ＋１であり、ＣＷｍｉｎは、技術的な仕様において特定されている所定値である。この間隔は、一般的には、競合窓と呼ばれる。不規則選択のバックオフ時間は、大体がＤＩＦＳ期間に媒体が空いていると決定された後にデクリメントを開始するバックオフタイマの中に設定される。ここで、ＤＩＦＳは、前記の技術基準で定義された所定値でもある。しかし、バックオフタイマは、媒体が大体が空きのままである（空きの両状態）時にデクリメントするだけである。もし媒体がもはや空きでなくなると、バックオフタイマは、デクリメントを停止し、すなわち、バックオフタイマは、媒体がＤＩＦＳの間空いていた後にデクリメントを再び開始する。
【００３０】
バックオフタイマがゼロになると、ユーザは、フレームを送信する。もし衝突が起こると、ユーザは、以前の競合窓〔０、２^*ＣＷ）の２倍の大きさの競合窓から新しい不規則バックオフ時間を選択する。バックオフタイマでその新しいバックオフ時間が満了すると、ユーザは、同一フレームを再び送信する。この送信が又再び失敗すると、ユーザは以前の競合窓〔０、４^*ＣＷ）の２倍の大きさの競合窓から別の不規則バックオフ時間を選択する。競合窓が最大サイズ〔０、ＣＷｍａｘ〕（ＣＷｍａｘは、ＩＥＥＥ８０２．１１で特定された更に別の所定値である）に達すると、競合窓は、フレームの如何なる将来における衝突の発生に関係なくもはや大きさが増大しない。このバックオフ処理は、切り捨て２進指数関数的バックオフとして知られ、送信が成功するまで続行する。フレームは、ＩＥＥＥ８０２．１１の技術基準によりまた定義されてもいる値である再試行限界又は最大生存時間に達すると、落とされてもよい。フレームが成功裏に送信された後又はフレームが落とされた後には、ユーザは、別の新しいフレームの送信準備をして最初の競合窓〔０、ＣＷ）（ここでＣＷ＝ＣＷｍｉｎ＋１）から選ばれた新しいバックオフを行う。
【００３１】
競合期間の終は、別のＴＢＴＴにより示され、その時又はその後、次のビーコンフレーム２４０が点調整部により送信されてもよい。ステーションからの送信又は（及び）その受信確認通知は、次のＴＢＴＴを越え、かくして次のビーコンフレームの到着を遅延させてもよい。
上記のように、ＣＰでは、送信すべきデータを有するステーションは、送信できるようになるまでに長い期間待たなければならないであろう。更に、ＩＥＥＥ８０２．１１の技術基準により特定された競合アクセスアルゴリズムは、まったくバックオフに基づいている。従って、メッセージが送信を如何に長く待っていたかについては考慮されない。これら及び他のファクタのために、上記技術基準で現在特定されているＣＰは、トラフィックの期待性能の保証を支援するには適当でない。
【００３２】
次に図３において、時間空間図は、本発明の好適な実施の態様によるＣＰで実施される無競合通信を示す。図３は、時間関数としての単一のビーコン間隔３００の状態を示し、水平線３０５の上に示したＨＣから発生するフレームトラフィックと、水平線３０５の下に示したステーションから発生するフレームトラフィックが示してある。
前述のように、ビーコン間隔３００は、オプションの無競合期間の開始をも示すビーコン３１０で始まる。もし、通信フレームが無競合期間を有する場合、無競合期間の終わりは、ＣＦＰフレーム３２０の最後により示される。もしＣＦＰが存在せず又はＣＦＰが終了している場合にはＣＰが始まる。
【００３３】
ＩＥＥＥ８０２．１１の技術基準によれば、ＣＰが始まると、送信すべきトラフィックを持つステーションは、競合媒体が空きとなった後１つのＤＩＦＳ期間が経つと通信媒体に対するアクセスの競合を開始してもよい。しかし、もし通信媒体が１つのＤＩＦＳ期間内で再び使用されると、どのステーションもアクセスへの競合は許されない。
【００３４】
本発明の好適な実施の態様によれば、時々交換可能に集中制御装置とも呼ぶことにするＨＣ、アクセスポイント（ＡＰ）、又は、エンハンスト（ＥＡＰ）は、媒体が空いた後に１つのＰＩＦＳ期間が経つと、通信媒体の支配権を握っても良い。それ故、媒体が空いた後１つのＰＩＦＳ期間が経つと、もしＨＣがＭＡＣフレームを送信するならば、ＨＣは、その媒体の制御を行う。これは、１つのスロットタイムだけ遅れて他のステーションが媒体が使用中であると検出するからである。すなわち、これらのステーションが、媒体に関する最後の送信の１つのＰＩＦＳ期間内に媒体が再び使用中であるということを発見し、送信をしないようになるからである。それ故、ＨＣは、無競合通信をＣＰ内で本質的に開始する。無競合通信内においては、全てのフレームは、１つのＰＩＦＳ期間だけ分離され、更に、非ＨＣステーションによる競合及び衝突が発生するのを防止する。
【００３５】
本発明の好適な実施例によれば、ＨＣは、（競合ステーションのために要求される）ＤＩＦＳ期間よりもむしろＰＩＦＳ期間３３０に媒体が空いた後に送信することによって、ＣＰ期間にＢＳＳのステーションによる通信媒体の競合を無効にしてもよい。ＨＣが通信媒体を制御する場合、ＨＣは、それ自体及びＢＳＳの他のステーションのためにポーリングによって無競合通信を作ることができる。本発明の他の好適な実施例では、ＨＣは、ＣＰにおいて無競合通信を開始して、同じＢＳＳ内のステーションによる競合アクセスを介して送信されるフレーム交換シーケンスの終わりに続き、１つのＳＩＦＳ期間媒体が空いていた後に送信により他のステーションからの競合を無効にする。
【００３６】
上記のＰＩＦＳ期間又はＳＩＦＳ期間媒体が空いていた後に、ＨＣは、放送（１つのソースから全ての行き先へ）又は多放送（１つのソースから多くの行き先へ）のＱｏＳデータフレーム、指向された（１つのソから１つの行き先へ）ＱｏＳデータフレーム、又は指向されたＱｏＳ{Ｄａｔａ＋}ＣＦ−Ｐｏｌｌフレームを送ってもよい。表記{Ｄａｔａ＋}は、フレームがオプションでデータを含んでもよいということを意味し、もしフレームがデータを含まない場合、本発明は動作可能のまま残る。図３は、ＰＩＦＳ空き期間３３０の終わりにステーション１に対し送られるＱｏＳＣＦ−Ｐｏｌｌフレーム３４０を示す。
【００３７】
ＱｏＳＣＦ−Ｐｏｌｌフレーム３４０の内部で、ＨＣは、ステーション（ステーション１）のために保存された送信窓（ＴＷ）と呼ばれる時間量を明示する。ＴＷは、ステーションに割り当てられた時間量プラス１つのＱｏＳＣＦ−Ａｃｋフレームを送信するにかかる時間プラス１つのＳＩＦＳ期間の和である。ＴＷは、ステーションがそのデータを送信するためにＨＣが割り当てた時間量プラスポーリングされたステーションからの送信の受信確認通知にかかる時間量（１つのＱｏＳＣＦ−Ａｃｋフレームを送信するに必要な時間）プラス受信確認通知をするステーション（ＨＣ又は他のステーション）がＱｏＳＣＦ−Ａｃｋフレームを送信する前に待つ時間量（ＳＩＦＳ期間）に等価である。ＨＣは、フレーム３０４内において、ＴＷプラス１つのＳＩＦＳの値に等価な持続期間フィールド（ポーリングフレームの終とポーリングの応答の開始との間の時間）をも明示する。
【００３８】
ポーリングされたステーションは、ポーリングフレームを受信する１つのＳＩＦＳの後にＱｏＳデータフレーム３４５を送信し、もし送信が受信確認通知を必要としい場合（すなわち、ＱｏＳＣＦ−Ａｃｋフレームが戻されない場合）、それ自身の送信のための明示した時間全てを使用してもよい。ステーションは、ポーリングフレーム３４０内の期間値マイナス１つのＳＩＦＳとフレーム３４５の計算された送信時間との和に、フレーム３４５の継続期間フィールドを設定する。もしステーションが与えられたＴＷ内で１つより多くのフレームを送る場合には、最後に送信されたフレームの継続期間値マイナス（１つのＳＩＦＳと送信されるフレームの送信時間との和）に等しく、各連続送信フレームの継続期間フィールドを設定する。ポーリングされたステーションからの送信を受信するステーションは、もし受信確認通知が必要とされるならば、その送信の終って１つのＳＩＦＳ期間経つとＱｏＳＣＦ−Ａｃｋフレームを送り、ＱｏＳＣＦ−Ａｃｋフレームの継続期間フィールドを、ゼロに、又は、もしＨＣがＳＩＦＳ又はＰＩＦＳ間隔内に他のフレームを送信すべき場合には、非ゼロ値に設定する。
【００３９】
ポーリングされたステーションがその送信を完了してその受信確認通知を受け取った後に（もし受信確認通知が必要とされる場合）ＨＣがその媒体の制御を保持したいと望むならば、ＨＣは、１つのＳＩＦＳだけ遅れて同一のステーション又は別のステーションに他のフレームを送ることができる。ＨＣは、前に送信したステーションに送信することが要求される受信確認通知にデータを含むようにＱｏＳデータ＋ＣＦ−Ａｃｋ３５０を使用し、期間をＱｏＳＣＦ−Ａｃｋフレームプラス１つのＳＩＦＳの送信時間となるように設定してもよい。受信ステーションは、受信確認通知を送ることが要求されるならば、ＱｏＳＣＦ−Ａｃｋフレーム３５５をＨＣに対して１つのＳＩＦＳだけ遅れて送り、その期間フィールドをゼロに等しく設定する。ＨＣは、ＱｏＳデータ＋ＣＦ−Ｐｏｌｌ３６０を任意のステーション（ステーション４）に送ってもよく、このステーションは、１つのＳＩＦＳの後にＱｏＳデータＣＦ−Ａｃｋフレーム、予約要求（ＲＲ）フレーム、又はポーリング要求（ＰＲ）フレーム３６５で応答し、より大きな送信窓を要求する。
【００４０】
ネットワークのどのステーションも送信データを有しているとは限らないので、ＨＣがネットワークの各ステーションにＱｏＳＣＦ−Ｐｏｌｌフレームを送信し、通信媒体に対し要求されない時間を割り当てることは効率的ではないであろう。その代わり、ＨＣは、送信すべきデータを有していて、無競合通信の使用を望むステーションのリストを維持する。送信すべきデータバーストを有するステーションは、すなわち、無競合通信の使用を望む少なくとも２つのＭＳＤＵは、ＨＣから時間割り当てを要求しなければならない。そうするために、ステーションは、ＨＣに対しポーリング要求（ＰＲ）を送信する。このポーリング要求は、無競合通信又は競合通信を介してＨＣに送信してもよい。各ポーリング要求では、ステーションは、データバーストの送信に必要とされる時間量を含むフィールドを有している。
【００４１】
送信すべき単一のＭＳＤＵを持つステーションは、無競合通信を使用する選択の自由がある。無競合通信は、１つより多くのＭＳＤＵを持つステーションにとっては必要とされないが、無競合通信を使用することにより得られる性能の増大により、１つのステーションが送信すべきＭＳＤＵを１つより多く有している場合には無競合通信を使用することが更に望ましくなる。
単一のＭＳＤＵのため無競合通信を使用することにより得られる性能の増大は、それ程大きくはないので、無競合通信を使用すべき決定は、ステーションに任される。もちろん、特定の時間だけステーションが単一のＭＳＤＵを送信する必要がある場合、生じる可能性のあるどのような性能上の利益にも関係なく無競合通信を使用することが賢明であろう。
【００４２】
図３において、ステーション４は、ＨＣに対しＰＲフレーム３６５を送信した。このＰＲの受信時に、ＨＣは、ＱｏＳ{Ｄａｔａ＋}ＣＦ−Ａｃｋ＋ＣＦＰｏｌｌフレーム３７０を、ＰＲフレームを送ったステーションに送る。このＱｏＳ{Ｄａｔａ＋}ＦＫ−Ａｃｋ＋ＣＦＰｏｌｌフレーム３７０の中には、ＰＲフレームに示されたデータバーストの大きさを送信するに必要な時間より少ない、又はこの時間に等しい、送信窓が含まれている。ステーション４は、かくして、ＱｏＳＤａｔａフレーム３７５を１つのＳＩＦＳだけ後で送る。必要ならば、ＨＣは、データバーストなくなるまで、（ＨＣにおけるなんらかのスケジューリング又は実行されるネットワーク負荷平衡アルゴリズムに依存する）後の時にでステーションに対し更に多くのＱｏＳ{Ｄａｔａ＋}｛ＣＦ−Ａｃｋ＋}ＣＦＰｏｌｌフレームを送る。ＨＣは、なんらかの点で、通信媒体の制御を解除して、他のステーションが、無競合通信の終わって１つのＤＩＦＳだけたった後に媒体に対するアクセスの競合を可能にする。しかし、ＨＣは、媒体の空き間隔の１つのＰＩＦＳの後にフレームを送信することによって、残りのＣＰ３８０において媒体を再び獲得し、従って、ＣＰ内における無競合通信の他の小期間を開始してもよい。
【００４３】
ポーリングの要求及びポーリングフレームの使用は、ＨＣと、非ＨＣステーションとのあいだで通信を実行するための効率的な方法である。しかし、もし共に通信を行う２つ以上の非ＨＣステーションが存在する場合は、ポーリングの要求とＣＦ−Ｐｏｌｌフレームの使用は、多数のポーリングの要求とＣＦ−Ｐｏｌｌフレームが送信されるために効率的でなくなり、厄介なものとなる。
この種の通信を支援するために、本発明は、無競合通信におけるトークンの使用を行う。トークンは、もし受信局が次に送信すべき権利を有するか否かを決定するために使用される受信されたフレーム及びなんらかの特別な資格である。このトークンを有するステーションのみが送信してもよい。トークンは、第１のステーションの送信が完了した時に第１のステーションから第２のステーションへ送られる。
【００４４】
本発明の好適な実施例によれば、ＨＣは、ゼロに設定されたフレーム内のより多くのデータビットを有するステーションに対し、ポーリングフレームを送信することによってトークンを基礎とする通信構造が生じるのを可能にしてもよい。より多くのデータビットをゼロに設定すると、ＨＣは、ステーションがフレームをＨＣに戻すことを要求せず、これによりＨＣが通信媒体の即時の制御を再び得ることになる。その代わりに、ステーションは、自由に他のステーションにフレームを送信することができる。
【００４５】
次に図４において、空間−時間図は、共有通信媒体のＣＰ期間中の無競合通信を示す。図４は、時間の関数としてのビーコン期間の状態を示す。ＣＰの開始時に、ＨＣは、ステーション２に対しＱｏＳＤａｔａ＋ＣＦ−Ｐｏｌｌフレーム４１５を送信することによって、通信媒体の制御を得る。そのフレーム４１５においては、より多くのデータビットが１に設定されている。これにより、ステーション２は、他のステーションに対してでなくＨＣに対しフレームを送り返すことによって、ＨＣに媒体の制御を戻すことになる。
【００４６】
ステーション２は、ＱｏＳＤａｔａ＋ＣＦ−Ｐｏｌｌに対し応答してそのデータを送信し、フレームＱｏＳＤａｔａ＋ＣＦ−Ａｃｋ４２０でＨＣに対しＣＦ−Ａｃｋを戻す。次にＨＣは、ＣＦ−Ａｃｋが前のフレーム４２０の受信を示すステーション１に対しＱｏＳＤａｔａ＋ＣＦ−Ａｃｋ＋ＣＦ−Ｐｏｌｌフレーム４２５を送信する。フレーム４２５において、より多くのデータビットはゼロに設定され、これにより、ステーション１は、通信媒体の制御をＨＣ以外のステーションに転送することができる。ステーション１は、ＱｏＳＤａｔａ＋ＣＦ−Ａｃｋフレーム４３０をステーション４に送り、ステーション４では、ＣＦ−Ａｃｋは、前のフレーム４２５の受信確認通知をする。ステーション４は、媒体を引き取って、ステーション５に対しＱｏＳＤａｔａ＋ＣＦ−Ａｃｋフレーム４３５を送信し、ＣＦ−Ａｃｋは、前のフレーム４３０の受信を通知する。ステーション５は、次にその一連の処理を引きとって続行し、ステーション１に対して逆にＱｏＳＤａｔａ＋ＣＦ−Ａｃｋフレーム４４０を送信し、フレーム４３５についてステーション４に対し受信確認通知もする。この一連の処理が終わるのは、ステーション１がステーション５に対しＱｏＳＣＦ−Ａｃｋフレーム４４５を逆に送信する時である。
【００４７】
本発明の好適な実施例によれば、通信媒体の制御を渡すためにトークンを使用する一連のフレームで許可されたステーションの数には上限がない。しかし、送信できるフレーム数の上限は、ＨＣにより発信局を許可した期間、ＣＰの期間及び、究極的には、ビーコンの間隔期間により決定される。如何なるデータフレームもＴＢＴＴを通して送信できないので、トークンを使用する一連のフレームは、残りのＣＰよりも期間が単に長くはなり得ない。
本発明の他の好適な実施例によれば、一連のフレームを使用するトークンが終わるのは、以前にトークンを受信したステーションが同一の一連のフレームの中で別のフレームを受信する時である。このことは、アクセス制御のためにトークンを使用する一連のステーションが単一の一連処理で１度より多くステーションにデータフレームを送信できないということを意味する。
【００４８】
トークンの使用は、ステーションが他のステーションに送信をして、その同一のステーションからの返信応答を期待する音声電話のような用途では有用である。この種の用途におけるトークンの使用により、管理費用が減少されネットワークのスループット全体が増大される。
又図４において、ＱｏＳＣＦ−Ａｃｋフレーム４４５の送信後、無競合期間が終わる。空きＤＩＦＳ期間の後に、送信すべきトラフィックのあるステーションは、競合通信の使用を開始する。これらのステーションは、ＨＣに対しポーリング要求を送信することができなかったか、又は、そうすることを選ばなかったかである。競合アクセスを使用する競合通信は、後で本明細書で説明する。
【００４９】
競合通信が完了すると、ＨＣは、ＱｏＳＤａｔａ＋フレーム４５５をＰＩＦＳ空き期間の終わりに、ステーション３に対して送信することによって通信媒体の制御を再度得る。ＨＣからステーション３への送信は、同一のＣＰ内で第２の無競合通信期間を開始する。ステーション３は、ポーリング要求フレーム４６０でフレーム４５５に応答する。ポーリング要求フレーム４６０は、無競合通信中に送信された。これは、ステーション３が、通信媒体への独占的なアクセスを行ったからである。ステーション３が通信媒体に対し独占的なアクセス状態になかったならば、ステーション３は、競合通信が開始するまで待たなければならず、競合通信を介してポーリング要求を送信しようとするであろう。
【００５０】
ポーリング要求フレーム４６０に応答して、ＨＣは、ステーション３に対しＱｏＳＣＦ−Ａｃｋフレーム４６５を送信する。ＣＦ−Ａｃｋは、ポーリング要求フレーム４６０についての受信確認通知として使用され、ＨＣ−Ｐｏｌｌは、ステーションに対し、特定量の時間、通信媒体に対する独占的なアクセスを与える。ステーション３は、そのデータを送信し、ＱｏＳＤａｔａ＋ＣＦ−Ａｃｋフレーム４７０でフレーム４６５の受信確認通知をする。ＨＣは、データをステーション２に送信し、ＱｏＳＤａｔａ＋ＣＦ−Ａｃｋフレーム４７５でステーション３のＱｏＳＤａｔａ＋ＣＦ−Ａｃｋフレーム４７０の受信確認通知をする。長い受信確認通知フレームであるＱｏＳＣＦ−Ａｃｋフレーム４８０は、ＱｏＳＤａｔａ＋ＣＦ−Ａｃｋフレーム４７５の受信確認通知のためにステーション２からＨＣに対し送信される。
【００５１】
第２の無競合通信期間は終わる。通信媒体が空きの他のＤＩＦＳ期間の後に、第２の競合通信期間４８５が始まる。第２の競合通信期間４８５が終わるのは、次のＴＢＴＴの到着前にデータトラフィックが送信できないということが決定される時である。
ＣＰにおける無競合通信は、主として、ＨＣがＭＰＤＵ及び（又は）ＭＭＰＤＵをステーション及び（又は）ポーリングステーションに送って、これらステーションからフレーム転送させるためである。程度は落ちるが、無競合通信は、ＭＰＤＵ又はＭＭＰＤＵを送信するためのトークンとしてステーションがフレームの受信を使用することである。無競合通信の主たる目的が、ネットワークにおける一般的な通信のためではないので、無競合通信期間が競合期間全体を消費するには、恐らく、存在するトラフィックでは不十分であろう。
【００５２】
図４は、競合期間に許可されて、ある競合期間に実際に起こり得ることを単に表すものと見るべきである異なる通信方法の例を示す。しかし、単一の競合期間に如何に多くの競合期間及び無競合期間が発生すべきかを明示する特定の要件は存在しない。もし競合期間に無競合通信の必要が存在しない場合、その競合期間にはどのような無競合通信も存在しないであろう。
無競合通信は、短い待ち時間通信を確保するには良好であるが、競合通信の必要は依然として存在する。短いバースト又は単一フレームの送信のために、競合通信は、情報送信のために良好で共通費用の安い方法となり得る。更に、少数のステーションから中規模数のステーションを持つネットワークでは、競合通信は、データを確実に送信する簡単な方法を提供する。又、無競合通信を望むステーションのリストに存在しないステーションの場合、このステーションがポーリング要求（ＰＲ）をＨＣに送信して無競合通信を望むステーションのリストに加えられるように競合通信が要求される。従って、競合通信は、完全には除去できない。
【００５３】
本発明の好適な実施例によれば、競合通信は、ネットワークのトラフィックを、優先順位づけられる異なるトラフィックのカテゴリに分類する。このトラフィックのカテゴリは、各カテゴリ毎の所望の性能レベルに依存して優先順位づけられる。例えば、トラフィックのカテゴリに短い全ネットワーク待ち時間を提供するためには、高優先順位が割り当てられる。優先順位からは、特定の許可確率が割り当てられる。各トラフィックのカテゴリは、許可確率ＴＣＰＰ_iを受信する。ＴＣＰＰ_iは、ｉ番目のトラフィックのカテゴリのためのトラフィックカテゴリの許可確率（ＴＣＰＰ）である。本発明の好適な実施例によれば、ＨＣのような集中制御装置は、ＴＣＰＰを割り当てるために使用することができる。本発明の他の好適な実施例によれば、個々のステーション自体は、ＴＣＰＰを割り当てることができる。
【００５４】
どの実体がＴＣＰＰを割り当てるかに関係なく、本発明の重要態様は、ＴＣＰＰの変更は、固定的ではなく、適用性が有るということである。ＴＣＰＰは、現在のネットワーク状態を反映するように変更することができ、そのように変更されるべきである。この適用性により、ネットワークは、ネットワークの状態およびトラフィック負荷の変更に反応し易くされる。ＴＣＰＰの更新は、一定の時間間隔で行われてもよく、又は、特定のネットワークの性能の測定基準が特定範囲外となるときに行ってもよい。上記のＴＣＰＰの割り当ての場合のように、ＡＣまたは個々のステーションは、更新を行っても良い。
【００５５】
次に図５において、図は、本発明の好適な実施例によるステーションに対し実行されるＴＣＰＰを使用する競合通信のための競合ステーションにより利用されるアルゴリズム５００を示す。本発明の好適な実施例によれば、種々のトラフィックカテゴリの待ち行列でに入れられたトラフィックのフレームを有するステーションは、個々のＴＣＰＰの和を計算することによって、その全許可確率ＰＰを計算する（５１０）。本発明の好適な実施例によれば、空きの待ち行列を有するトラフィックカテゴリは、それらのＴＣＰＰとして０を割り当てられている。
【００５６】
次に、通信媒体は、必要な時間（例えば、ＤＩＦＳ期間）にこの通信媒体が空いているかをチェックされる（５２０）。もし通信媒体が使用中の場合は、アルゴリズム５００は、ブロック５２０に残って、その通信媒体が空きとなるまで待つ。通信媒体が空きになると、競合ステーションは、ＴＣＰＰのいずれかが更新されたか否かをチェックする（５３０）。上記のように、ＴＣＰＰは、ＨＣまたは個々のステーションにより更新されてもよい。
もしＴＣＰＰが更新されていれば、競合ステーションは、全許可確率を計算する（５４０）。次に、競合ステーションは、自体がフレームの送信許可を有しているか否かを判別する（５５０）。その送信許可を有しているか否かを判別するために、競合ステーションは、範囲［０，１）から乱数Ｘを選択する。次に、この乱数Ｘは、全許可確率ＰＰと比較される。もし乱数Ｘが全許可確率ＰＰより小さいか、等しい場合、競合ステーションは、送信許可を有する。
【００５７】
送信許可を与えられた後、競合ステーションは、トラフィックカテゴリ待ち行列からフレームを選択してそれを送信しなければならない（５６０）。フレームは、トラフィックカテゴリＮから選択される。ここで、Ｎは、次の基準を満足する：
もし

なら、Ｎ＝０；そうでなく、
もし

ならば、Ｎ ＝ Ｍ。
ここで、ＴＣＰＰ_iは、トラフィックカテゴリｉのＴＣＰＰであって、もしトラフィックカテゴリｉがステーションから送信すべきトラフィックを持たない場合は、０に設定される。
【００５８】
フレームの送信後、競合ステーションは、受信確認通知を待つ（５６０）。もし競合ステーションが受信確認通知を受信する場合、送信は成功であったことになる。もし競合ステーションが受信確認通知を受信しない場合、送信は失敗であり、競合ステーションは、フレームを再度送信しようと試みるであろう。本発明の好適な実施例によれば、アルゴリズム５００は、再送信がフレームの送信における最初の試みであった場合におけると同じ方法で失敗したフレームの再送信を取り扱う。
フレームを送信し、送信の状態を検証した後、競合ステーションは、通信媒体に対するアクセスに更に競合する必要があるかどうかをチェックする（５７０）。もし競合の更なる必要がなければ、アルゴリズム５００は終了する。
【００５９】
ブロック５５０でもし競合ステーションが送信を許可されなかった場合、競合ステーションは、タイムスロットが空きであったかどうかをチェックする（５８０）。もしタイムスロットが空きであった場合、競合ステーションは、ブロック５３０に戻って次のタイムスロットにおいて再び送信を試みることができる。もしタイムスロットが使用中であった場合、競合ステーションは、媒体がもう一度空きになるのを待たなければならない（５２０）。
【００６０】
次に図６において、図は、本発明の好適な実施例による、ステーションに対し実行されるバックオフを使用する競合通信のために競合ステーションによって使用されるアルゴリズム６００を示す。種々のトラフィックカテゴリの待ち行列で待たされるトラックのフレームを持つステーションは、個々のＴＣＰＰの和を計算することによって、その全許可確率ＰＰを計算し、バックオフタイムＪを計算するためにその全許可確率を使用する（６１０）。バックオフタイムＪは、次の式を用いて計算される：
【００６１】
【数１】

ここで

は、Ｙを越えない最大の整数を示す。本発明の好適な実施例によれば、空きの待ち行列を持つトラフィックカテゴリは、それらのＴＣＰＰとして割り当てられたゼロを有する。
通信媒体は、次に、必要な時間期間（例えば、ＤＩＦＳ期間）にこの通信媒体が空きであるか否かをチェックされる（６２０）。もし通信媒体が使用中の場合、アルゴリズム６００は、ブロック６２０に残ってこの通信媒体が空きになるまで待つ。もし通信媒体が空きであると、競合ステーションは、ＴＣＰＰのいずれかが更新されたかどうかをチェックする（６３０）。上述のように、ＴＣＰＰは、集中制御装置又は個々のステーションにより更新してもよい。
【００６２】
ＴＣＰＰが更新されていると、競合ステーションは、全許可確率ＰＰとバックオフ時間Ｊを再度計算する（６４０）。競合ステーションは、次に、それがフレーム送信の許可を有しているか否かを決定する（６５０）。競合ステーションは、バックオフ時間Ｊをバックオフタイマにロードする。バックオフタイマは、空きスロットが通過する毎に１つだけその内部に記憶した値を減少させる。従って、競合ステーションは、送信の許可を与えられるまではＪの空きのタイムスロットを待たなければならない。
送信許可が与えられた後に、競合ステーションは、トラフィックのカテゴリの待ち行列からフレームを選択して、それを送信しなければならない（６６０）。フレームは、トラフィックカテゴリＮから選択される。ここで、Ｎは、次の基準を満足しなければならない：
【００６３】

ここで、

Ｚは、トラフィックのカテゴリの数であり、ＴＣＰＰ_iは、ステーションから送るべきトラフィックがないトラフィックカテゴリの場合、ゼロに設定される。
フレーム送信後、競合ステーションは、受信確認通知を待つ（６６０）。もし競合ステーションが、受信確認通知を受信すると、送信は成功であったことになる。もし競合ステーションが、受信確認通知を受信しない場合、送信は失敗であって、競合ステーションは、フレームを再度送信しようとするであろう。本発明の好適な実施例によれば、アルゴリズム６００は、再度の送信がフレームの送信の最初の試みであった場合と同じ方法で失敗したフレームの再送信を取り扱う。
【００６４】
フレームを送信し、この送信状態を検証した後、競合ステーションは、通信媒体についての更なる競合が必要かどうかをチェックする（６７０）。もしその競合の必要がなければ、アルゴリズム６００は終了する。
ブロック６５０で競合ステーションが送信を許可されなかった場合、競合ステーションは、タイムスロットが空きであるかをチェックする（６６０）。もしタイムスロットが空きであった場合、バックオフタイマは、自体に記憶された値を１つだけ減少させる（６９０）。競合ステーションは、ブロック６３０に戻ることによって次のタイムスロットで再び送信を試みることができる。もしタイムスロットが使用されている場合、競合ステーションは、媒体がもう１度空きとなるのを待たなければならない（６２０）。
【００６５】
次に図７ａで、このブロック線図は、本発明の好適な実施例による、競合期間中、無競合通信のためのハードウエアの支援を行うＨＣ７００を示す。ＨＣ７００は、無競合通信を制御すると共に競合通信を調整する責務を有するプロセッサ７１０を有している。この競合通信の調整には、無競合通信を望むステーションのリストを維持し、そのリストにステーションを加えたり、そのリストからステーションを除去したり、そのリストのステーションがサービスを受ける順序をスケジュール化したり、ＴＣＰＰ又は競合ウインドウのような競合アクセスパラメータを更新することが含まれるが、これに限定されるものではない。プロセッサ７１０は、無競合通信を望むステーションのリストを記憶するために使用することができるメモリユニット７１５に結合されている。
【００６６】
又、このプロセッサには、一般にトランシーバと呼ばれる送受信ユニット７２０も結合されてもいる。この送受信ユニット７２０は、フレームの送受信を担当する。プロセッサ７１０には、媒体センサユニット７２５も接続されている。媒体センサユニット７２５は、使用中か空きかに関係なく通信媒体７３０の状態を検出する責務がある。送受信ユニット７２０と媒体センサユニット７２５には、通信媒体７３０が結合されている。
本発明の好適な実施例によれば、媒体センサユニット７２５は、一度通信媒体７３０の状態を決定すると、ある値をプロセッサ７１０の内部のレジスタに入れる。例えば、通信媒体７３０が使用中の場合、媒体センサユニット７２５は、そのレジスタに特定の値を与える。媒体センサユニット７２５は、もし通信媒体７３０が空きの場合、そのレジスタに別の値を入れる。本発明の他の好適な実施例によれば、媒体センサユニット７２５は、もし通信媒体７３０が空きの場合には１つの方法で、かつ、通信媒体が使用中の場合は他の方法で、媒体状態フラグを明示する。
【００６７】
本発明の他の好適な実施例によれば、媒体センサユニット７２５は、送受信ユニット７２０の内部にある。送受信ユニット７２０の内部に媒体センサユニット７２５があるので、この媒体センサユニット７２５は、通信媒体７３０の状態を判別するために送受信ユニット７２０に存在するハードウエアの一部を利用することができる。例えば、媒体センサユニット７２５は、通信媒体７３０の状態を検出するために受信機ハードウエアの１部を使用してもよい。
通信媒体７３０は、図７ａにおいて、物理的なワイヤード結合であるとして示してある。しかし、本発明の好適な実施例によれば、通信媒体７３０は、データの送信可能な任意の媒体であってもよい。考えられる種々の通信媒体の例としては、ワイヤ（電力線、電話線、撚り対、同軸ケーブル、多導体ワイヤ等）、光ファイバ（単一モード及び多重モード）、ワイヤレス（無線周波数、赤外線、マイクロ波、レーザ光等）があるが、これに限定はされない。
【００６８】
次に図７ｂで、ブロック図は、プロセッサ７１０を更に詳しく示す。本発明の好適な実施例によれば、プロセッサ７１０は、リストプロセッサ７６０、スケジューラ７６５、及び競合調整部７７０を有している。リストプロセッサ７６０、スケジューラ７６５、及び競合調整部７７０は、プロセッサ７１０の内部で実行される機能であってもよく、又はプロセッサ７１０の内部の専用のハードウエアユニットであってもよい。リストプロセッサ７６０、スケジューラ７６５、及び競合調整部７７０は、時々制御ユニットと呼ぶことにするプロセッサ７１０の演算ユニット７７５に結合されている。演算ユニット７７５は、プログラムの実行及びプロセッサ７１０の種々の機能ユニット間の相互処理を調整するような機能を実施する責務がある。演算ユニット７７５は、プロセッサ７１０とその内部要素をＨＣ７００の残部に接続するバスに結合されている。
【００６９】
リストプロセッサ７６０は、無競合通信を使用してフレームの送信を望むステーションのリストを維持することを担当している。例えば、プロセッサ７１０が無競合通信を望むステーションのことをリストプロセッサ７６０に要求すると、リストプロセッサ７６０は、プロセッサ７１０に対して、そのステーションと、プロセッサ７１０が送信のため如何に多くのフレームを必要とするか及び如何なる優先順位でそのフレームを送信するかを含む、そのステーションの必要物に関する適切な情報とを提供する。ＨＣ７００がステーションからポーリング要求を受信すると、ＨＣ７００は、その要求をリストに記憶するリストプロセッサ７６０に送信する。
【００７０】
スケジューラ７６５は、提供されるサービスが公平であって如何なるステーションも広すぎたり狭すぎたりするネットワークの帯域幅を受けないように、ステーションと送信時間についてのステーションの要求を処理する責務がある。スケジューラ７６５は、互いに異なる優先順位と期間の要求を如何に処理するかを定義する１組の予め明示したルールを使用して動作する。本発明の好適な実施例によれば、スケジューラ７６５は、より高い優先順位の要求を、リストの初め近くに配置し、より短い期間の要求は、一般的には、より長い期間の要求よりもリストの初めにより接近して配置する。
【００７１】
競合調整部７７０は、競合通信のためにステーションによって使用されるＴＣＰＰを更新する責務がある。ＴＣＰＰの更新は、一定の時間間隔で行われるか、ネットワークの特定の性能測定基準が特定の範囲外となる時に行われてもよい。更新した値は、ビーコンフレーム又は他の管理フレームを介して放送してもよい。
本発明は、例示的な実施態様に関して記載されたが、その記載は、限定的な意味で解釈されるべきではない。実施例の種々の変更及び組み合わせ及び本発明の他の実施例の記載に関しては、当業者に明らかであろう。従って、上記の請求の範囲は、この実施例のどのような前記変更をも包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】無線ＬＡＮの代表的な（従来技術）構成を示す図。
【図２】ＩＥＥＥ８０２．１１の技術仕様、バージョン１９９９によるビーコン間隔の基本構造（従来技術）を示す図。
【図３】本発明の好適な実施例による競合期間における無競合通信の使用を示す図。
【図４】本発明の好適な実施例による競合期間にトークンを使用する無競合通信を示す図。
【図５】本発明の好適な実施例による適用性ある、確率をベースにした競合アクセスアルゴリズムを示す図。
【図６】本発明の好適な実施例による適用性ある、バックオフをベースにした競合アクセスアルゴリズムを示す図。
【図７ａ】本発明の好適な実施例による混成調整部を示すブロック線図。
【図７ｂ】本発明の好適な実施例による図７ａに示した混成調整部の内部のプロセッサを示すブロック線図。
【符号の説明】
１１０，１２０ ＢＳＳ
１６０ ＥＳＳ
１７０，１８０ ステーション
１３０，１４０ ＡＰ
７１０ プロセッサ
７１５ メモリ
７２０ 送受信ユニット
７２５ 媒体センサ
７６０ リストプロセッサ
７６５ スケジューラ
７７０ 競合調整部
７７５ 演算ユニット

Claims (36)

1. 共有の通信媒体で競合期間中無競合送信を提供する方法であって、
   （１）前記共有の通信媒体がアイドルとなった後に、点調整間隔機能（ＰＣＦ）フレーム間間隙（ＰＩＦＳ）期間の満了前にフレームを送信することで、その共有の通信媒体を捕捉するステップと、
   （２）受信者に送信を許可するステップと、
   （３）受信者が送信した後に前記共有の通信媒体を再度捕捉するステップと、
   を有し、
   前記補足するステップで送信されるフレームは、前記共有の通信媒体が空きとなった後に短いフレーム間間隙（ＳＩＦＳ）の満了前に混成制御装置により送信されることを特徴とする、
   方法。
2. 前記共有の通信媒体を捕捉する前に前記共有の通信媒体が空きとなるのを待つステップ（０）を更に有する、請求項１記載の方法。
3. 前記フレームは、前記共有の通信媒体が空きとなった後に点調整機能（ＰＣＦ）フレーム間間隙（ＰＩＦＳ）期間の満了前に送信される、請求項１記載の方法。
4. 前記フレームは、データフレームである、請求項１記載の方法。
5. 前記フレームは、制御フレームである、請求項１記載の方法。
6. 前記フレームは、組み合わせデータと制御フレームである、請求項１記載の方法。
7. 前記共有になる通信媒体がＰＩＦＳ期間に空きであった後、ステップ（１）〜（３）を繰り返すステップ（８）を更に有する、請求項１記載の方法。
8. 前記共有になる通信媒体は、複数のステーションにより共有され、前記制御フレームは、如何に長く前記受信者が送信できるかを明示する期間を有し、前記受信者は、前記制御フレームにより明示された期間内に前記送信を完了することができる限り、どのステーションに対してもフレームを送信することができる、請求項５記載の方法。
9. 前記受信者からフレームを受信するステーションは、前記制御フレームにより明示された期間内に前記送信を完了することができる限り、どのステーションに対してもフレームを送信することができる、請求項８記載の方法。
10. フレームを受信するステーションが、前記制御フレームにより明示された期間内にフレームを前もって受信していた場合には、別のフレームを送信するために、前記制御フレームにより明示された期間内に充分な時間が残っていたとしても、前記データ送信は終了する、請求項９記載の方法。
11. 前記許可ステップは、
    前記受信者によるフレーム送信のステップと、
    混成制御装置によるフレーム送信のステップとを有する、請求項１記載の方法。
12. 多数のトラフィックカテゴリが存在し、前記受信者は、制御フレームにより特定された期間内にフレームを送信できる限り、任意のトラフィックカテゴリから前記フレームを送信することができる、請求項１１記載の方法。
13. 多数のトラフィックカテゴリが存在し、前記受信者は、制御フレームにより特定された期間内にトラフィックの多重データフレームを送信できる限り、任意のトラフィックカテゴリからそのトラフィックの多重データフレームを送信することができる、請求項１１記載の方法。
14. 前記混成制御装置は、前記受信者が送信の完了後１つＳＩＦＳ期間が経つとフレームの送信を開始できる、請求項１１記載の方法。
15. 前記共有になる通信媒体は、複数の受信者により共有され、本方法は、更に各受信者がそのフレームの全てを送信し終わるまで前記ステップ（２）と（３）を繰り返すステップを更に有する、請求項１記載の方法。
16. 競合期間が終わるまで前記ステップ（２）と（３）を繰り返すステップを更に有する、請求項１記載の方法。
17. 前記共有になる通信媒体は、複数の受信者により共有され、本方法は、第１の受信者が送信を終了した後には、この第１の受信者が送信すべき別のフレームを有していたとしても、第２の受信者に制御フレームを送信するステップ（４）を更に有する、請求項１記載の方法。
18. 更に各受信者がそのフレームの全てを送信し終わるまで前記ステップ（２）〜（４）を繰り返すステップ（５）を更に有する、請求項１７記載の方法。
19. ステーションは、混成制御装置に制御フレームを送信することによって受信者となる、請求項１記載の方法。
20. 前記混成制御装置は、前記ステーションから制御フレームを受信した時、そのステーションを受信者リストに入れる、請求項１９記載の方法。
21. 前記無競合の送信が終了した後に前記通信媒体を開放するステップ（６）を更に有する、請求項１記載の方法。
22. 前記無競合送信が終了した後に競合アクセスを使用してフレームを送信するステップ（７）を更に有する、請求項１記載の方法。
23. 混成制御装置は、競合通信において競合ステーションにより使用される競合アクセスパラメータを更新し、放送することによって競合アクセスを調整する、請求項２２記載の方法。
24. 前記更新及び放送は、一定の時間間隔で行われる、請求項２３記載の方法。
25. 前記更新及び放送は、特定のネットワークの性能測定が特定範囲外になる時に行われる、請求項２３記載の方法。
26. メモリと、
    このメモリに結合されて、通信媒体に対する無競合のアクセスを管理するための回路を有するプロセッサとを有する集中制御装置において、このプロセッサは、
    無競合の通信を望むステーションのリストを維持するためのリストプロセッサと、
    トラフィックをカテゴライズし、この無競合の通信を望むステーションのリスト内のステーションの任務を果たす順位を調整するスケジューラと、
    競合通信における競合ステーションにより使用される競合アクセスパラメータを更新する競合調整部とを有し、
    前記集中制御装置は、更に、
    前記プロセッサに結合されて、前記通信媒体にデータフレームの送受信をする送受信ユニットと、
    前記プロセッサに結合されて、前記競合媒体の状態を検出する媒体センサと、
    前記通信媒体が空きとなった後に短いフレーム間間隔（ＳＩＦＳ）の満了前に前記フレームを送信する混成制御装置と、
    を有する、集中制御装置。
27. 前記媒体センサユニットは、前記送受信ユニットの内部に存在する、請求項２６記載の集中制御装置。
28. 前記媒体センサは、前記集中制御装置におけるメモリの場所に対し前記通信媒体の状態を出力する、請求項２６記載の集中制御装置。
29. 前記媒体センサは、前記通信媒体の状態に依存する媒体状態フラグを明示する、請求項２６記載の集中制御装置。
30. 前記スケジューラは、先着優先体制で前記ステーションに対し任務を果たす順位を調整する、請求項２６記載の集中制御装置。
31. 前記スケジューラは、トラフィックカテゴリより整理されたリストで前記ステーションに対し任務を果たす順位を調整する、請求項２６記載の集中制御装置。
32. 前記競合調整部は、競合通信のための競合アクセスパラメータの値を更新する、請求項２６記載の集中制御装置。
33. 通信媒体と、
    この通信媒体に結合され、他のステーションと通信可能な少なくとも１つのステーションと、
    前記通信媒体に結合されて無競合の通信期間に通信を管理する集中制御装置とを有し、この集中制御装置は、更に、
    メモリと、
    このメモリに結合されて、通信媒体に対する無競合のアクセスを管理する回路を有するプロセッサと、当該プロセッサは、
    無競合通信を意図するステーションのリストを維持するリストプロセッサと、
    トラフィックをカテゴライズし、前記無競合通信を意図するステーションのリスト中のステーションのサービスを受ける順序をアレンジするスケジューラーと、及び
    競合通信における競合ステーションで用いられる競合アクセス・パラメータを更新する競合調整部と、を備え、
    前記プロセッサに結合されて、前記通信媒体にデータフレームの送受信をする送受信ユニットと、
    前記プロセッサに結合されて、前記競合媒体の状態を検出する媒体センサと、
    前記通信媒体が空きとなった後に短いフレーム間間隔（ＳＩＦＳ）の満了前に前記フレームを送信する混成制御装置と、
    を有する、通信ネットワーク。
34. 前記プロセッサは、さらに、
    無競合の通信を望むステーションのリストを維持するリストプロセッサと、
    この無競合の通信を望むステーションの前記リスト内のステーションの任務を果たす順位を調整するスケジューラと、
    競合通信における競合ステーションにより使用される競合アクセスパラメータを更新する競合調整部と、
    を有する、請求項３３記載の通信ネットワーク。
35. 前記通信媒体は、無線周波スペクトルである請求項３３記載の通信ネットワーク。
36. 前記集中制御装置は、通信ステーションの内部に存在する、請求項３３記載の通信ネットワーク。

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