JP4060783B2

JP4060783B2 - 伝送レート制御方法及び伝送レート制御装置

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Publication number: JP4060783B2
Application number: JP2003389375A
Authority: JP
Inventors: 泰弘勝部; 伸一馬場; ファルーク・エム・アンジャム; モムセフ・エラウド
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2023-11-19
Also published as: US8139551B2; US20040095914A1; JP2004289792A

Description

本出願は、２００２年１１月１９日に出願された米国仮出願第60/427,186号の特長に対して権利を主張しており、本明細書では、これを全体的に取り上げている。
本発明は、ネットワーク資源を管理するための、とくに、無線ＬＡＮシステムにおいて音声およびデータを含むアプリケーションにサービス品質（quality of service, QoS）を与えるための方法およびシステムに関する。

ローカルエリアネットワーク（Local Area Network, LAN）は、３０年以上前から存在している。ＬＡＮは、大学、企業、および官庁において幅広く使用されている。ＬＡＮは、以前は有線媒体によって動作していたが、最近では、無線ローカルエリアネットワーク（Wireless Local Area Network, WLAN）の配備および使用の急増が注目されている。ＷＬＡＮは、かつては大企業内のみで見られたが、次第に住宅用、営業用、工業用、公共用に配備されてきている。最近では、キャリアは、広域サービスにＬＡＮおよびＷＬＡＮを一体化して、提供することに取り組んでおり、これは、ネットワーキングの将来において役割を拡大すると考えられる。

音声は、これからも最も中心的な無線アプリケーションであり、ＬＡＮおよびＷＬＡＮの両者は、現在および将来のセルラシステムにおいて完全に一体化するために、高品質の音声サービスを届けなければならない。キャリアは、音声サービスに加えて、テレビ会議のような他のサービスと、インターネットアクセスのようなデータサービスとを提供することを計画している。

図１は、一般的な無線ＬＡＮ環境を示している。一般的な無線ＬＡＮ環境において、ダウンストリーム方向（すなわち、アクセスポイント101からホスト102または103への方向）のウエブブラウジングまたはＦＴＰのようなデータトラヒックが、最も中心的であり、アップストリーム方向（すなわち、ホスト102、103からアクセスポイント101への方向）においては、最少のデータトラヒック量のみである。ユーザは、一般に、送信するよりも、大変多いデータを受信するので、通常は、ダウンストリームにおけるデータ伝送が最も中心的である。しかしながら、アップストリーム方向におけるデータ伝送には、一方のユーザが、大きいファイルを、ｅメールまたはＦＴＰによって、ネットワークに接続されている他方のユーザへ送ることが含まれることがある。理論上では、このやり方で大きいファイルを送るユーザ数が多いときは、アップストリーム方向において送られるデータ量が増加することになる。しかしながら、一般に、アップストリーム方向において送られるデータ量は、ダウンストリーム方向において送られるデータ量よりも大変少ない。図１に示されているように、ダウンストリームのデータ伝送は、アップストリームのデータ伝送よりも大変多い。

他方で、音声伝送は、一般に、アップストリーム方向およびダウンストリーム方向の両者においてほぼ同じである。しかしながら、データ伝送はバンド幅において音声伝送よりも中心的であり、かつ大抵のデータ伝送はダウンストリーム方向であるので、ダウンストリームのデータ伝送が競合し、音声のサービス品質の劣化をもたらす。ダウンストリームのデータ伝送は、アクセスポイントにおいて局所的にダウンストリームの音声伝送を妨害するだけでなく、アップストリームの音声伝送とも競合する。同様に、アップストリームのデータ伝送は、一般に、ダウンストリームのデータ伝送よりも少ないが、ホストにおいて局所的にアップストリームの音声伝送を妨害し、さらに加えて、両方向の音声伝送と競合する。さらにまた、音声伝送は、それ自体でも資源競合を起こす。例えば、アップストリームの音声伝送は、ダウンストリームの音声伝送と競合する。

共用媒体の問題を、サービス品質を考慮して解決することが試みられてきた。しかしながら、今日まで、満足のいく解決案は見付かっていない。この問題を取扱う１つの方法には、共用媒体の優先制御が含まれる。この方法では、より高い優先度を音声伝送に割り当て、より低い優先度をデータ伝送へ割り当てる。音声およびデータのための個々の待ち行列をアクセスポイントに構成し、より高い優先度を音声データの待ち行列に割り当てる。このやり方では、音声パケットが待ち行列内にあるときに、音声パケットをデータパケットを優先して伝送する。しかしながら、この優先制御のみでは、共用無線資源における個々の無線ノード（すなわち、アクセスポイントやホスト）の間の競合の影響を避けるには不十分である。

現在、無線ＬＡＮおよび大抵のベンダは、満足のいくＱｏＳ機能を提供していない。従来技術の方法では、実現するために、アクセスポイントの再設計、ハードウエアのアップグレーディング、およびアクセスプロトコルの変更が必要である。IEEE 802.11の委員会では、無線ＬＡＮ環境においてＱｏＳを与えるアクセスプロトコルに対する新しい標準規格の策定に取り組んでいるが、この実現には、ハードウエアまたはファームウエアの変更も伴う。これは、例えば不便さおよびコストのために、ユーザにとっては問題を含むものであることが分かっている。

したがって、この技術において、例えば、アクセスプロトコルまたはアクセスポイント自体を変更することなく、より良い品質の音声伝送、向上したサービス品質（quality of service, QoS）機能、あるいは、より良い品質の画像またはストリームベースのアプリケーションを与えることが必要とされている。

ネットワークにおけるサービス品質を向上するためのシステム、方法、および装置を提供する。とくに、本発明は、ネットワークにおける音声伝送（または、一定の品質を必要とする他のタイプのパケットストリーム）に対して向上したサービス品質を与える。ネットワークは、例えば、無線ＬＡＮ環境である。

１つの例では、ネットワークは、レート調節機能を備えており、レート調節機能は、ネットワーク内の複数のアクセスポイントに接続されていて、調節されるべきトラヒックの伝送レート（例えば、一般に、データトラヒックのレート）を制御する。レート調節機能は、レート判断機能から、ネットワーク内のアクセスポイントに対応するレート調節パラメータを受信する。調節レート情報はアクセスポイントへ送られ、アクセスポイントは、レート調節機能によって与えられた伝送レートに対応するレートで、レート調節パケットを伝送する。

別の例では、レート調節機能においてレート調節パケットを受信し、パケットを、レート調節およびレート非調節として分類する。例えば、レート調節機能には、ＱｏＳ分類表が含まれ、ＱｏＳ分類表には、各パケットについての、レート調節またはレート非調節の情報と、対応するアドレス情報とのリストが含まれている。アドレス情報は、例えば、ホストまたは無線ホストに対応する。分類されたデータパケットは、アクセスポイント識別モジュールへ送られ、アクセスポイント識別モジュールでは、パケットに対応するアクセスポイントを識別する。この例では、アクセスポイント識別表を使用し、アクセスポイント識別表には、ホストまたは無線ホスト装置間のマッピング情報（例えば、ＩＰアドレスまたはＭＡＣアドレス、等を含む識別情報）と、対応するアクセスポイント識別とが含まれる。アクセスポイント識別には、例えば、アクセスポイントまたはアクセスポイントのＭＡＣアドレスと関係付けられている固有番号または識別子が含まれる。

レート調節パケット（つまり、データパケット）は、レート調節装置へ送られ、関係付けられているアクセスポイントでのパケットの伝送レートを判断される。パケット伝送レート情報は、レート決定機能から受信される。１つの例では、レート決定機能は、アクセスポイント情報、無線ホスト情報、または受信した他の情報（例えば、無線ホスト数、音声セッション数、または音声パケット量）に基づいて、調節レートパラメータを判断する。情報は、レート調節機能、無線ホスト、アクセスポイント、サーバ、または専用管理エンティティ、等を含む種々の源から受信される。情報には、例えば、音声セッション制御情報を含めてもよい。

ダウンストリームまたはダウンリンク方向におけるデータ伝送は、一般に、アップストリームまたはアップリンク方向におけるデータ伝送を上回っている。したがって、ダウンストリームまたはダウンリンク方向におけるデータ伝送は、音声、画像、またはストリームベースの伝送と競合する。アップストリームのデータ伝送が増加すると、アップストリームのデータ伝送も、音声、画像、またはストリームベースの伝送と競合し、サービス品質に影響を与える。本発明では、一方向または双方向におけるデータレートを制御し、例えば、無線ＬＡＮ環境における、音声伝送のサービス品質を向上するための新規なシステム、方法、および装置を提供する。データトラヒックは、レート調節される最も一般的なアプリケーションであり、音声トラヒックは、より良いＱｏＳを与えられる（レート非調節）最も一般的なアプリケーションであるが、本発明において、例えば、パケット分類の規則を単に変更することによって、他のアプリケーションをレート調節するか、または他のアプリケーションにより良いＱｏＳを与えることができる。

本発明は、ネットワークにおいて、例えば、音声伝送、または画像やストリームベースのアプリケーション、等の他の伝送に、向上したＱｏＳを与えるためのシステムおよび方法を提供する。本発明は、例えば、音声伝送がアップストリームおよびダウンストリーム方向の両者においてデータ伝送と競合する場合に、無線ＬＡＮでの音声伝送に応用できる。

１つの実施形態では、データ伝送、とくにダウンストリーム方向におけるデータ伝送が中心的である。したがって、音声伝送に適切な無線バンド幅を与えるように、データレートを制限すると、音声伝送のＱｏＳが向上する。データ伝送のレート制御は、種々のやり方で達成される。ダウンストリームのデータ伝送が最も中心的であるので、ダウンストリームのデータレートが制御される。同様に、アップストリームのデータが多くなると、アップストリームのデータレートも制御される。しかしながら、音声伝送がデータ伝送と競合し難くなるように、何れかの方向（すなわち、ダウンストリームまたはアップストリーム）におけるデータ伝送が制御される。ウエブブラウジングまたはＦＴＰのようなデータトラヒックは、調節されるトラヒックの最も一般的な例であると考えられ、音声トラヒックは、レート非調節トラヒック（向上したＱｏＳを与えられるトラヒック）の最も一般的な例であると考えられ、本発明の概念を変更することなく、パケット分類方式を変更することによって、他のタイプのトラヒックがレート調節されるか、または向上したＱｏＳを与えられることができる。

アップストリームもしくはダインストリーム方向のどちらのデータ伝送が望ましいかに依存して、ネットワーク全体の種々の地点におけるレート制御を行う。例えば、アップストリームのレート制御はホストにおいて行い、ダウンストリームのレート制御は、アクセスポイントにおいて、もしくは、アクセスポイントまたはスイッチに接続されたレート制御用専用装置において、あるいはネットワーク内の任意の場所において行う。

同様に、レート制御は、静的または動的な構成で行われる。静的な構成では、レートは所望のレベルに固定される。例えば、無線ホストは、構成データに基づいて無線ネットワークに接続されると、アップリンクのデータレートを手操作で構成またはネゴシエートする。動的な構成では、レートは可変であり、種々の要件に基づいて変化する。例えば、音声セッション数が多いかどうか、伝送される音声パケット量が多いかどうか、または音声パケットのＱｏＳ状態、などに応じて、データレートを調節する。

レート制御は、ネットワーク内の種々の地点において行われる。図２は、アクセスポイント201、202において、レート制御を行なうときの無線ＬＡＮネットワークの例を示している。この例では、アクセスポイント201、202において、データトラヒックの制御または減速が行われる。レート制御装置203は、アクセスポイント201に一緒に配備され、レート制御装置204は、アクセスポイント202に一緒に配備される。アクセスポイント201、202の各々は、各ホストと通信する。例えば、アクセスポイント201はホスト210、211と通信し、アクセスポイント202はホスト220、221と通信する。スイッチ230は、アクセスポイント201、202の上流側に接続される。スイッチ230は、例えば、レイヤ２スイッチであってもよく、アクセスポイント201、202、およびインターネット240のようなバックボーンネットワークと接続される。この例では、各レート制御装置203、204は、各アクセスポイント201、202と関係付けられていて、対応するホストを制御する。

図３は、無線ＬＡＮネットワークの別の例を示しており、データトラヒックのレート制御または減速は、アクセスポイント201、202の上流側で行われる。この例では、データトラヒックのデータレート制御または減速は、アクセスポイント201、202に対応するレート制御装置203、204によって実行され、レート制御装置203、204は、スイッチ230（例えば、レイヤ２スイッチ）とアクセスポイント201、202との間に位置する。さらに、この例では、各レート制御装置203、204は、特定のアクセスポイント201、202に専用であり、各レート制御装置は、一方のアクセスポイント201または202のデータレートを制御する。

図４は、無線ＬＡＮネットワークの別の例を示しており、レート制御はスイッチ230（例えば、レイヤ２スイッチ）に組込まれている。図４は、各レート制御装置203および204がスイッチ230と一緒に配備されていて、レート制御装置203が単一のアクセスポイント201のみを制御し、レート制御装置204が単一のアクセスポイント202のみを制御していることを示している。

図５は、無線ＬＡＮネットワークの別の例を示しており、レート制御機能は分離されたエンティティとして与えられている。図５に示されているように、レート制御機能は、サーバまたは制御装置310内に与えられる。この例では、データはレート制御装置320へ送られ、レート制御装置320はデータトラヒックをアクセスポイント201、202へ送る。データトラヒックのこの伝送は、各アクセスポイント201、202ごとに定められた特定の制限されたデータレートに基づいている。例えば、ユーザは移動ＩＰを使用し、データパケットを移動ユーザの位置へ送ってもよい。データパケットを、ＩＰヘッダによってカプセル化して、レート制御装置320へ送ってもよい。レート制御装置320が、外側ＩＰヘッダを逆カプセル化して、データを目標の宛先へ送ってもよい。したがって、この例では、データパケットは、レート制御装置320において受信され、対応するアクセスポイント201、202を介して各ホスト210、211、220、221へ分配される。レート制御装置320が、サーバ310に配備され、スイッチ230（例えば、レイヤ２スイッチ）の上流側に配備される。

図６は、無線ＬＡＮネットワークにおけるレート制御装置320の別の例を示している。この例では、レート制御装置320は、多数のアクセスポイント201、202を処理する地点に配備されている。したがって、１つのレート制御装置320は、データレート制御機能を多数のアクセスポイント201、202に与えることができる。さらに加えて、この例では、レイヤ２スイッチまたはイーサネット（登録商標）スイッチ230のようなスイッチが、レート制御装置320と、インターネット240のようなバックボーンネットワークとの間に配備される。レート制御装置320が、レイヤ２スイッチの機能自体を備えていてもよい。この例では、現在使用可能なネットワーク環境を変更したり、アクセスポイント201、202を変えることなく、レート制御装置320を使用する。

レート制御装置320には、データレート制御を実行するためのレート調節機能（rate enforcement function, REF）が含まれる。さらに加えて、レート制御装置320には、レート制御機能を制御し、かつ管理するためのレート決定機能（rate decision function, RDF）も含まれる。例えば、レート決定機能（ＲＤＦ）はデータレートを判断し、データレート情報をレート調節機能（ＲＥＦ）へ与える。さらに加えて、レート決定機能（ＲＤＦ）は、各アクセスポイントごとに調節されるデータレートを動的に判断する。このやり方では、現在の状態に対して、アクセスポイントにおけるデータレートを判断する。

ＲＤＦは、ＲＥＦに関係する情報を供給することによってＲＥＦを制御し、情報には、各アクセスポイントの好ましいデータレートに関する情報が含まれる。図７は、レート調節機能（ＲＥＦ）701およびレート決定機能（ＲＤＦ）720の例を示している。ＲＥＦ701は、データパケットを受信し、データパケットはＱｏＳ分類モジュール710へ送られる。ＱｏＳ分類モジュール710は、ＱｏＳ分類表711と対話し、データパケットをレート調節データパケットまたは非レート調節データパケットとして分類する。

ＱｏＳ分類表711は、多くの形態をとることができ、かつ種々の要素を含むことができる。図８は、ＱｏＳ分類表の１つの例を示している。個々のパケットは、ＱｏＳの分類中に、任意の数のパラメータに基づいて、レート調節またはレート非調節として分類される。１つの例では、ＴＣＰパケット（例えば、ウエブブラウジングまたはＦＴＰのようなデータパケット）は、レート調節として分類され、一方で他のパケットはレート非調節として分類される。この例では、ＱｏＳ分類表は、ヘッダ情報に基づいたキーエントリをもつ。例えば、ヘッダ情報には、ＩＰアドレス、サービスタイプ（Type of Service, TOS）ビット、または格差サービスコードポイント（Differentiated Service Code Point, DSCP）が含まれる。各ノードにおける、この情報で、各パケットに与えられるべきサービス情報の分類またはサービス品質の情報が確定できる。その代りに、より高いレイヤの情報を使用してもよい。より高いレイヤ情報の例には、プロトコルフィールド、ＴＣＰヘッダ、ＵＤＰヘッダが含まれ、より低いレイヤの情報には、ＭＡＣヘッダ、レイヤ２ヘッダが含まれる。しかしながら、ＱｏＳの分類は、これらに制限されない。例えば、ヘッダ情報には、例えば、レイヤ２、レイヤ３、またはレイヤ４のような異なるレイヤからの情報も含まれる。このようにして、レート調節またはレート非調節のようなパケットの分類は、パケットヘッダ内の情報から判断される。

ＱｏＳの分類情報は、手操作で構成されるか、またはＱｏＳ管理プロトコルによって、動的に設定される。このようなプロトコルの例には、リソースリザベーションプロトコル（Resource Reservation Protocol, RSVP）またはサービスレベルアグリーメント（Service Level Agreement, SLA）ネゴシエーションプロトコル、等が含まれる。

図７に示されているＲＥＦ701には、アクセスポイント（Access Point, AP）識別モジュール712も含まれていて、ＡＰ識別モジュール712は、データ（＝レート調節される）パケットを伝送するためのアクセスポイントを識別する。例えば、宛先ＩＰアドレスまたはＭＡＣアドレス情報が与えられる。パケットヘッダ内の宛先アドレスは、宛先アドレス情報を与え、アクセスポイントは、数、または識別子、またはグローバルユニークＭＡＣアドレスを割り当てられ、その結果、アクセスポイントは、パケットの宛先アクセスポイントとして示される。ＡＰ識別表713は、ＡＰ識別モジュール712へ接続され、ＡＰ識別モジュール712は、パケットにアクセスポイントの識別を与える。

図９は、ＡＰ識別モジュール712と関係付けられているＡＰ識別表713の例を示している。パケットがレート調節またはレート非調節として分類される時には、パケットの目標の宛先が検査される。図９は、ＡＰ識別表713の１つの例を示しており、ＡＰ識別表713には、各パケットごとの宛先アドレス情報が含まれている。例えば、ＩＰアドレスまたはＭＡＣ／レイヤ２のアドレスを使用して、アクセスポイントを識別してもよい。ＡＰ識別表713は、対応するアクセスポイントの識別子（すなわち、ＡＰ識別情報）に関係付けられている無線ホストのアドレス情報を含んでもよい。ＡＰ識別情報は、アクセスポイントの任意の識別子であってもよい。図９に示されているように、ＡＰ識別情報は、アクセスポイントに対応する固有番号またはＭＡＣアドレスであってもよい。

したがって、ＲＥＦ701には、ＩＰアドレスまたはＭＡＣアドレスのような無線ホストアドレスと、アクセスポイントのＩＤ番号またはアクセスポイントのＭＡＣアドレスのようなアクセスポイント識別情報との関係のマッピング情報が含まれる。マッピングの関係を設定するには多くのやり方がある。例えば、無線ホストが、接続されるアクセスポイントを認識すると、無線ホストが、そのアドレスと、関係付けられているアクセスポイント識別情報とについてＲＥＦ701へ知らせてもよい。さらに加えて、アクセスポイントが、マッピング情報についてＲＥＦ701へ知らせてもよい。その代りに、管理エンティティのような個々のモジュールを使用して、無線ホストまたはアクセスポイントが、関係付けられているマッピング情報について、個々のモジュール（例えば、管理エンティティ）へ知らせてもよい。次に、個々のモジュールが、マッピング情報についてＲＥＦ701へ知らせてもよい。別の例では、管理エンティティは、最新のマッピング情報を得るためのアクセスポイントを定期的に検査してもよい。図１０は、管理エンティティ1001の例を示しており、管理エンティティ1001が、アクセスポイント201または202、あるいは無線ホスト210、211、220、または221からマッピング情報を受信する。管理エンティティ1001は、マッピング情報をＲＥＦ701へ供給する。

図７は、ＲＥＦ701と関係付けられているＲＤＦ720の例も示している。ＲＤＦ720は、各アクセスポイントにおける調節パケットレートを維持する。ＲＤＦ720には、調節レート表721が含まれており、調節レート表721には、アクセスポイントに対応する調節レートパラメータ（すなわち、レート調節パラメータ）を含んでいる。指定された調節レートパラメータがＲＥＦ701へ送られる。調節レートパラメータには、データレートを調節するためのパラメータか、またはレート制御情報を示すことができるパラメータが含まれる。これらには、平均レート、バーストサイズ、またはピークレート、等が含まれる。調節レートパラメータには、ピークレートのガウス分布か、またはスライディング／ジャンピングウインドウベースのアプローチでの単位時間当りのバイトがさらに含まれる。さらに加えて、調節レートパラメータには、バースト範囲も含まれる。しかしながら、本発明は、パケットレートを制御するために使用するパラメータには制限されない。図１１は、調節レート表の１つの例を示しており、調節レート表には、調節レートパラメータと、調節レートパラメータと関係付けられている対応するアクセスポイントの対応する識別番号とが含まれている。図１１に示されているように、調節レートパラメータには、平均レートまたはバーストサイズ、あるいはこの両者が含まれる。しかしながら、調節レートパラメータは、調節されるパケット伝送レートに関係付けられているパラメータに制限されない。

ＲＤＦ720は、レート制御情報を得て、調節レートパラメータを判断する。レート制御情報は、種々のやり方で得られる。例えば、ＲＤＦ720には、既に記載したように、管理エンティティ1001から情報を得てもよい。図１２は、ＲＤＦ720の例を示しており、このＲＤＦ720は、管理エンティティ1001から各アクセスポイントと関係付けられているアクティブなセッション数についての情報を得て、管理エンティティ1001から受信した情報に基づいて調節レートを判断する。この例では、管理エンティティ1001は、無線ホストと、対応するアクセスポイントとのマッピング情報を有する。この情報は、既に記載し、かつ図１０に示されているように、アクセスポイント201または202、あるいは無線ホスト（210、211、220、または221）の何れかから受信される。管理エンティティ1001には、各無線ホスト（210、211、220、または221）と関係付けられているアクティブな音声セッションについての情報と、アクティブな音声セッションの属性とがさらに含まれる。属性には、例えば、符号化法およびビットレートが含まれる。この情報は、管理エンティティ1001からＲＤＦ720へ供給される。ＲＤＦ720は、この情報を受信し、この情報に基づいて、各アクセスポイント201または202に対して調節されるデータレートを判断する。図１２は、ＲＤＦ720が、管理エンティティ1001と同じ装置に配備されていることを示しているが、ＲＤＦ720は、管理エンティティと一緒に配備される必要はなく、ＲＥＦ701と共に、または個々の装置として、任意の場所に配備されてもよい。ＲＤＦ720は、必要であれば、何らかのプロトコルを用いて、管理エンティティ1001またはＲＥＦ701と情報を通信し、共用してもよい。

ＲＤＦ720は、図１３の例に示されているように、ＲＥＦ701から情報を得てもよい。ＲＥＦ701は、各パケットのＩＰレイヤヘッダにアクセスし、アクティブな音声（より一般的には、レート非調節）のセッション情報を得る。ＲＤＦ720は、この情報を使用して、各対応するアクセスポイントのレート調節パケットのレートを判断する。ＲＤＦ720は、ＲＥＦ701から情報を得て、対応するアクセスポイントにおける調節データレート（より一般的には、調節パケットのレート）を判断する。この例では、ＱｏＳ分類モジュールにおいてパケットを受信し、レート非調節またはレート調節に分類する。ＱｏＳ分類表711にアクセスして、パケットのＩＰヘッダにおいて得た情報に基づいて、パケットのレート調節またはレート非調節の情報を得る。データパケットは、アクセスポイント識別表713から得たマッピング情報に基づいて、アクセスポイント識別モジュール712においてアクセスポイントと関係付けられる。各アクセスポイントにおける音声セッション数と、恐らくは、それらの音声セッションの量とは、レート非調節パケットのＩＰヘッダと、より高いレイヤのヘッダとを調べることによって判断される（770）。この情報は、ＲＤＦ720へ送られて、各アクセスポイントの調節レートが判断される。情報は、調節レート表721へ取入れられ、レート調節装置750へ送られて、アクセスポイントにおけるデータレートが制御される。

さらに図７および図１３に示されているように、データパケット（＝レート調節パケット）は、アクセスポイント識別モジュール712からレート調節装置750へ送られる。レート調節装置750は、ＲＤＦ720から調節レートパラメータを受信し、対応するアクセスポイント760、761、762、763に基づいてパケットレートを調節する。レート調節パケットは、マルチプレクサ764において多重化され、指定されたアクセスポイントへ送られる。これにより、指定されたアクセスポイントから、調節レート以下でパケットが伝送される。

図１４は、ＲＤＦ720が、対応するアクセスポイント201、202に対してレート調節されるパケットレートを判断するためのレート制御情報を得るために使う別の方法を示している。この例では、専用収集装置を無線ホストとして使用する。この特定目的の無線ホスト1402、1404は、無線トラヒックについての情報と、アクティブな音声セッションおよびそれらのトラヒック量についての情報とを収集する。特定目的の無線ホスト1402、1404は、獲得した情報をＲＤＦ720へ供給し、ＲＤＦ720は、対応するアクセスポイント201、202に対して調節されるレートを判断する。さらに加えて、ＲＤＦ720は、その代りに、各アクセスポイント201、202、または無線ホスト1401、1403での、パケットのＱｏＳ状態についての情報を得てもよい。この情報には、待ち行列長、遅延時間、またはロス比、等が含まれる。ＲＤＦ720は、この情報を得るためのアクセスポイント201、202、または無線ホスト1401、1402、1403、1404を周期的にポーリングするか、あるいはアクセスポイント201、202、または無線ホスト1401、1402、1403、1404が、この情報をＲＤＦ720へ周期的に知らせてもよい。

アクセスポイントのアップストリームへデータパケットを伝送するアクセスポイントに接続された、または関係付けられた無線ホストの数は、アクセスポイントで使用可能なパケットレートに影響を与える。このアップリンクのデータパケットは、無線ホストにおいて静的に判断される。したがって、ダウンリンクの調節データレートは、アクセスポイントと関係付けられている無線ホスト数に基づいて、動的に判断される。この例では、アップリンクのデータトラヒックの全てがレート調節される訳ではなく、したがって、アクセスポイントと関係付けられている無線ホスト数は、適切なダウンリンクのパケットレートに影響を与える。これを示す例として、各無線ホストが、１００キロビット秒の最大許容レートでデータトラヒックを伝送するように静的に構成されているとき、アップリンクのデータトラヒックの全ては、１００×Ｎ（なお、Ｎは、無線ホスト数）である。無線ホスト数が増加し、かつアップリンク調節データレートが１００キロビット秒に維持されるときは、動的に構成される最大許容ダウンリンク調節データレートは、それにしたがって低減する。逆に、無線ホスト数がより少なくなるときは、最大許容ダウンリンク調節データレートはより高くなる。このやり方では、無線バンド幅が、より効率的に使用される。

ダウンリンクのデータ伝送は、一般に、アップリンクのデータ伝送よりも多い。しかしながら、アップリンクのデータ伝送が増加すると、アップリンクのデータ伝送は、音声通信と競合する。アップリンクのレート制御は、静的なレート構成または動的なレート構成の何れかによって実行される。静的なレート構成では、無線ホストが無線ネットワークへ接続されるとき、各無線ホストのアップリンク調節データレートを、ＲＤＦからの構成情報に基づいて、手操作で構成する。ＲＤＦは、静的なデータレートを判断し、無線ホストへ情報を送る。したがって、アップリンクデータ伝送レートは、ＲＤＦからの情報に基づいて制御される。その代りに、ＲＤＦおよび無線ホストは、アップリンクデータ伝送レートを調節する静的なデータレートをネゴシエートしてもよい。

アップリンクレート制御は、動的なレート構成によっても実行される。図１５は、無線ホスト210、211、220、221におけるレートの調節の例を示している。さらに加えて、レートの調節は、アクセスポイント201、202においても行なわれる。この例では、ＲＤＦ720は、各無線ホスト210、211、220、221のアップリンクのデータレートを動的に判断して、無線ホスト210、211、220、221の各々へこの情報を供給する。

アップリンク制御は、アクセスポイントから上流側の外部機能として行ってもよい。これは、専用ボックス内か、またはスイッチへ組込んでもよい。図１６は、専用ボックスの場合の例を、多数のアクセスポイント201、202を支援するアップリンクレート制御装置321として示している。さらに加えて、アップリンクレート制御装置321は、ダウンリンクレート制御（図示されていない）と一緒に配置してもよい。次に、ダウンリンクパケットについての上述の方法に類似して、アップリンクパケットを、ＲＥＦにおいてレート調節およびレート非調節のパケットへ分類する。同様に、調節レートはＲＤＦから送られ、レートは、各アクセスポイント（Access Point, AP）に割り当てられる。調節レートはＡＰによって定められるので、ホスト（210,211,220,221）から各ＡＰ（201，202）を経由するアップリンクパケットは、定められたレートで減速される。パケット流が、感知ネットワーク状態に動的に基づいて、その性能を管理する能力を有するプロトコルにしたがうとき、アップリンクパケットは、自立的に減速レートに適応する。転送制御プロトコル（Transport Control Protocol, TCP）は、このようなプロトコルの例である。この構成は、システムの設計をより柔軟にする。

アップリンクパケットおよびダウンリンクパケットの両者をレート調節を取入れるように、図１６に関連した上述の例を適応させることができる。アップリンクの調節レートは、ダウンストリームのレート制御に関係して構成され、動的に管理される。アップリンクでのレート減速およびダウンリンクでのレート減速は、ＡＰごとに定められるので、バンド幅の使用効率が向上する。さらに加えて、無線リンク上を移動するレート非調節パケットを保護することは、制御装置が、レート非調節パケット量に基づいて、ダウンリンクレート調節パケットおよびアップリンクレート調節パケットの全減速レートのみを管理することで実現できる。したがって、ＲＤＦは、アップリンクおよびダウンリンクにおけるレートの分配比を動的に計算して、レート非調節パケットに対するサービス品質を劣化することなく、レート調節パケットにおける使用可能なバンド幅の使用効率を向上する。

このようにして、ネットワークにおける伝送レート制御の新規なシステムおよび方法によって、向上したサービス品質が得られる。レート制御は、ダウンリンクまたはアップリンク方向で行われ、静的または動的に構成される。レート制御は、ネットワーク内の種々の地点において行なわれる。種々の地点には、無線ホスト、アクセスポイント、サーバまたはルータのような個々の装置、またはネットワーク内の個々の位置、等が含まれる。本発明の１つの例において、レート調節機能は、レート調節されるパケットを識別し、かつ各パケットと、対応するアクセスポイントとのマッピングを識別するために与えられる。さらに加えて、レート決定機能は、アクセスポイントの各々または無線ホストの各々に対してレート調節されるレートを判断するために与えられる。

本発明は、多くの形態および実施形態を有することが分かるであろう。本明細書に示されている実施形態は、本発明を制限するのではなく、例証することを意図されており、本発明の意図および技術的範囲から逸脱することなく、変更できることが分かるであろう。

本発明の例示的な実施形態を示し、記載したが、本発明の開示では、幅広い範囲の変形、変更、および代わりが意図されており、いくつかの例では、本発明の開示およびいくつかの特徴が、他の特徴を対応して使用することなく、用いてもよい。したがって、特許請求項は、本発明の技術的範囲にしたがうやり方で幅広く構成されることが分かるであろう。

一般的な無線ＬＡＮネットワークの例を示す図。本発明の態様にしたがう、無線ＬＡＮネットワークの例を示す図。本発明の態様にしたがう、無線ＬＡＮネットワークの例を示す図。本発明の態様にしたがう、無線ＬＡＮネットワークの例を示す図。本発明の態様にしたがう、無線ＬＡＮネットワークの例を示す図。本発明の態様にしたがう、無線ＬＡＮネットワークの例を示す図。本発明の態様にしたがう、レート調節機能（Rate Enforce Function, REF）およびレート決定機能（Rate Decision Function, RDF）の例を示す図。本発明の態様にしたがう、ＱｏＳ分類表の例を示す図。本発明の態様にしたがう、アクセスポイント識別表の例を示す図。本発明の態様にしたがう、管理エンティティの例を示す図。本発明の態様にしたがう、調節レート表の例を示す図。本発明の態様にしたがう、ＲＤＦにおけるアクティブセッション情報の例を示す図。本発明の態様にしたがう、ＲＥＦからの情報を獲得するＲＤＦの例を示す図。本発明の態様にしたがう、無線ホストから情報を獲得するＲＤＦの例を示す図。本発明の態様にしたがう、無線ホストにおけるレート調節の例を示す図。本発明の態様にしたがう、無線ＬＡＮネットワークの例を示す図。

符号の説明

101、201、202、760、761、762、763・・・アクセスポイント、102、103、210、211、220、221、1402、1404・・・ホスト、203、204・・・レート制御装置、230・・・スイッチ、240・・・インターネット、310・・・サーバ、320・・・レート制御装置、321・・・アップリンクレート制御装置、701・・・レート実行機能（ＲＥＦ）、710・・・ＱｏＳ分類モジュール、711・・・ＱｏＳ分類表、712・・・アクセスポイント識別モジュール、713・・・アクセスポイント識別表、720・・・レート判断表（ＲＤＦ）、721・・・実行レート表、750・・・レート実行装置、764・・・マルチプレクサ、1001・・・管理エンティティ。

Claims

複数のアクセスポイントと該複数のアクセスポイントを介して通信を行う複数の無線ホストとを含むネットワークにおける各アクセスポイントと無線ホストとの間の伝送レート制御方法であって、
分類データを含む伝送パケットを受信するステップと、
各分類データに対し、該分類データを含む伝送パケットをレート調節するか否かを示す分類表を用いて、受信された伝送パケット中の前記分類データを基に、該伝送パケットをレート調節パケットとレート非調節パケットのうちのいずれか一方に分類するステップと、
前記受信された伝送パケットに対応するアクセスポイントを識別するステップと、
各アクセスポインに基づいて、各アクセスポイントで前記レート調節パケットを伝送する際の伝送レートを判断するステップと、
を含む伝送レート制御方法。
前記分類データは、前記伝送パケットのヘッダ内の情報であることを特徴とする請求項１記載の方法。
前記ヘッダ内の情報は、ＩＰアドレス、ＴＯＳビット、及びＤＳＣＰビットのうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項２記載の方法。
複数のアクセスポイントと該複数のアクセスポイントを介して通信を行う複数の無線ホストとを含むネットワークにおけるアクセスポイントと無線ホストとの間の伝送レート制御方法であって、
分類データを含む伝送パケットを受信するステップと、
受信された伝送パケット中の前記分類データに基づき、該伝送パケットをレート調節するレート調節パケットとレート調節しないレート非調節パケットのうちのいずれか一方に分類するステップと、
各無線ホストのアドレスと、該アドレスに対応するアクセスポイントの識別情報とを示すＡＰ識別表から、前記受信された伝送パケット中の宛先アドレスに対応する前記アクセスポイントの識別情報を得るステップと、
各アクセスポイントに基づいて、各アクセスポイントで前記レート調節パケットを伝送する際の伝送レートを判断するステップと、
を含む伝送レート制御方法。
前記ネットワークが、無線ＬＡＮネットワークである請求項１記載の方法。
複数のアクセスポイントと該複数のアクセスポイントを介して通信を行う複数の無線ホストとを含むネットワークにおけるアクセスポイントと無線ホストとの間の伝送レート制御方法であって、
分類データを含む伝送パケットを受信するステップと、
受信された伝送パケット中の前記分類データに基づき、該伝送パケットをレート調節するレート調節パケットとレート調節しないレート非調節パケットのうちのいずれか一方に分類するステップと、
前記受信された伝送パケットに対応するアクセスポイントを識別するステップと、
各アクセスポイントに対応する無線ホストに関連付けられているアクティブな音声セッションについての情報を含むホスト情報を基に、各アクセスポイントで前記レート調節パケットを伝送する際の伝送レートを判断するステップと、
を含む伝送レート制御方法。
前記ホスト情報は、各無線ホストと該無線ホストに対応するアクセスポイントとの間のマッピング情報と、各無線ホストに関連付けられているアクティブな音声セッションについての情報とを含む請求項６記載の方法。
前記判断するステップは、各アクセスポイントに対応する無線ホストに関連付けられているアクティブな音声セッションの数を基に、各アクセスポイントで前記レート調節パケットを伝送する際の伝送レートを判断する請求項６記載の方法。
前記ホスト情報は、管理エンティティから受信される請求項６記載の方法。
複数のアクセスポイントと該複数のアクセスポイントを介して通信を行う複数の無線ホストとを含むネットワークにおける各アクセスポイントと無線ホストとの間の伝送レート制御方法であって、
分類データ、宛先アドレス、及びアクティブな音声セッション情報を含むＩＰレイヤヘッダを含む伝送パケットを受信する受信ステップと、
前記分類データを基に、受信された該伝送パケットをレート調節パケットとレート非調節パケットのうちのいずれか一方に分類するステップと、
前記受信された伝送パケット中の前記宛先アドレスに対応するアクセスポイントを識別するステップと、
各アクセスポイントに対応付けられた、レート非調節パケットに分類された前記受信された伝送パケット中の前記アクティブな音声セッション情報を基に、該アクセスポイントで前記レート調節パケットを伝送する際の伝送レートを判断するステップと、
を含む伝送レート制御方法。
複数のアクセスポイントと該複数のアクセスポイントを介して通信を行う複数の無線ホストとを含むネットワークにおける各アクセスポイントと無線ホストとの間の伝送レート制御方法であって、
分類データを含む伝送パケットを受信する受信ステップと、
前記分類データを基に、受信された該伝送パケットをレート調節パケットとレート非調節パケットのうちのいずれか一方に分類するステップと、
前記受信された伝送パケットに対応するアクセスポイントを識別するステップと、
各アクセスポイントに基づいて、各アクセスポイントで前記レート調節パケットを伝送する際の伝送レートを判断するステップと、
各アクセスポイントへ、前記判断するステップで判断された前記伝送レートを供給するステップと、
を含む伝送レート制御方法。
複数のアクセスポイントと該複数のアクセスポイントを介して通信を行う複数の無線ホストとを含むネットワークにおける各アクセスポイントと無線ホストとの間の伝送レートを制御する伝送レート制御装置であって、
分類データを含む伝送パケットを受信する手段と、
各分類データに対し、該分類データを含む伝送パケットをレート調節するか否かを示す分類表を用いて、受信された伝送パケット中の前記分類データを基に、該伝送パケットをレート調節パケットとレート非調節パケットのうちのいずれか一方に分類する分類手段と、
前記受信された伝送パケットに対応するアクセスポイントを識別する識別手段と、
各アクセスポインに基づいて、各アクセスポイントで前記レート調節パケットを伝送する際の伝送レートを判断する判断手段と、
を含む伝送レート制御装置。
前記分類データは、前記伝送パケットのヘッダ内の情報であることを特徴とする請求項１２記載の伝送レート制御装置。
前記ヘッダ内の情報は、ＩＰアドレス、ＴＯＳビット、及びＤＳＣＰビットのうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１３記載の伝送レート制御装置。
複数のアクセスポイントと該複数のアクセスポイントを介して通信を行う複数の無線ホストとを含むネットワークにおける各アクセスポイントと無線ホストとの間の伝送レートを制御する伝送レート制御装置であって、
分類データを含む伝送パケットを受信する手段と、
受信された伝送パケット中の前記分類データに基づき、該伝送パケットをレート調節するレート調節パケットとレート調節しないレート非調節パケットのうちのいずれか一方に分類する分類手段と、
各無線ホストのアドレスと、該アドレスに対応するアクセスポイントの識別情報とを示すＡＰ識別表から、前記受信された伝送パケット中の宛先アドレスに対応する前記アクセスポイントの識別情報を得る手段と、
各アクセスポイントに基づいて、各アクセスポイントで前記レート調節パケットを伝送する際の伝送レートを判断する判断手段と、
を含む伝送レート制御装置。
前記ネットワークが、無線ＬＡＮネットワークである請求項１２記載の伝送レート制御装置。
複数のアクセスポイントと該複数のアクセスポイントを介して通信を行う複数の無線ホストとを含むネットワークにおけるアクセスポイントと無線ホストとの間の伝送レートを制御する伝送レート制御装置であって、
分類データを含む伝送パケットを受信する手段と、
受信された伝送パケット中の前記分類データに基づき、該伝送パケットをレート調節するレート調節パケットとレート調節しないレート非調節パケットのうちのいずれか一方に分類する分類手段と、
前記受信された伝送パケットに対応するアクセスポイントを識別する識別手段と、
各アクセスポイントに対応する無線ホストに関連付けられているアクティブな音声セッションについての情報を含むホスト情報を基に、各アクセスポイントで前記レート調節パケットを伝送する際の伝送レートを判断する判断手段と、
を含む伝送レート制御装置。
前記ホスト情報は、各無線ホストと該無線ホストに対応するアクセスポイントとの間のマッピング情報と、各無線ホストに関連付けられているアクティブな音声セッションについての情報とを含む請求項１７記載の伝送レート制御装置。
前記判断手段は、各アクセスポイントに対応する無線ホストに関連付けられているアクティブな音声セッションの数を基に、各アクセスポイントのデータ伝送レートを判断する請求項１７記載の伝送レート制御装置。
前記ホスト情報は、管理エンティティから受信される請求項１７記載の伝送レート制御装置。
複数のアクセスポイントと該複数のアクセスポイントを介して通信を行う複数の無線ホストとを含むネットワークにおける各アクセスポイントと無線ホストとの間の伝送レートを制御する伝送レート制御装置であって、
分類データ、宛先アドレス、及びアクティブな音声セッション情報を含むＩＰレイヤヘッダを含む伝送パケットを受信する手段と、
前記分類データを基に、受信された該伝送パケットをレート調節パケットとレート非調節パケットのうちのいずれか一方に分類する分類手段と、
前記受信された伝送パケット中の前記宛先アドレスに対応するアクセスポイントを識別する識別手段と、
各アクセスポイントに対応付けられた、レート非調節パケットに分類された前記受信された伝送パケット中の前記アクティブな音声セッション情報を基に、該アクセスポイントで前記レート調節パケットを伝送する際の伝送レートを判断する判断手段と、
を含む伝送レート制御装置。
複数のアクセスポイントと該複数のアクセスポイントを介して通信を行う複数の無線ホストとを含むネットワークにおける各アクセスポイントと無線ホストとの間の伝送レートを制御する伝送レート制御装置であって、
分類データを含む伝送パケットを受信する手段と、
前記分類データを基に、受信された該伝送パケットをレート調節パケットとレート非調節パケットのうちのいずれか一方に分類する分類手段と、
前記受信された伝送パケットに対応するアクセスポイントを識別する識別手段と、
各アクセスポイントに基づいて、各アクセスポイントで前記レート調節パケットを伝送する際の伝送レートを判断する判断手段と、
各アクセスポイントへ、前記判断手段で判断された前記伝送レートを供給する手段と、
を含む伝送レート制御装置。