JP4111708B2 - 通信ネットワークにおけるネットワークトラヒック負荷を適応制御する方法および集中制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にはネットワークに関し、特に、多数のユーザの間で共通通信媒体へのアクセスを共用する通信ネットワークに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信ネットワークは通信媒体を用い、コンピュータデータ、音声、音楽、ビデオ、などの形式の情報を、ユーザの間で、またはユーザとサービスプロバイダとの間で伝送する。通信媒体は、ワイヤリンク、光ファイバリンク、または無線リンクでありうる。無線リンクは、無線周波数、赤外線、レーザ光、およびマイクロ波のリンクを含みうるが、これらに制限されるわけではない。実際に、ネットワークは、異なる通信リンクの組合せを用いうる。それぞれのユーザ間において専用の通信リンクを用いる少数のネットワークを除外すれば、多くの情報ネットワークは、送信情報を搬送するために共用通信媒体を用いる。共用通信媒体を用いる情報ネットワークの例には、イーサネット（登録商標）、トークンリング、および無線イーサネット（登録商標）（ＩＥＥＥ８０２．１１）が含まれる。
【０００３】
共用通信媒体を用いるネットワークにおいては、共用媒体へのアクセスは、ユーザの部分集合が媒体を支配し、他のユーザが媒体を使用しえない状況を阻止するように制御されなければならない。阻止されなければならないもう１つの状況は、余りにも多くのユーザが同時に情報を送信しようとし、ネットワークのどこでも情報パケットが相互に衝突するために、どのユーザも情報を満足に送信しえなくなる状況である。
【０００４】
イーサネット（登録商標）のような、あるネットワークは、これらの状況を阻止しない。イーサネット（登録商標）ネットワーク上のユーザは、媒体が空き状態にあることを検出されている限り、ユーザが（データパケットの形式の）情報を発生しうるようになるや否や、その情報を、それと同じ多さ、同じ速度で、自由に送信しうる。もし多数のユーザからの２つまたはそれ以上のデータパケットの間に衝突が起これば、バックオフ機構が動作し始め、衝突しているユーザを衝突から回復させ、将来の衝突が起こる確率を減少させる。このデータの混乱があっても、少数から中程度の数のユーザを有するネットワークの場合は十分に動作するが、レイテンシおよびスループットパフォーマンスは、ユーザの数が増大するのに伴い激しく劣化する。
【０００５】
トークンリングネットワークにおいては、ユーザが「トークン」を所有している場合にのみ、ユーザはデータを送信しうる。トークンは、一人のユーザから次のユーザへ環状に転送される特殊な制御パケットであり、それゆえトークンリングという名称がある。トークンの所有者は媒体を支配し、データを自由に送信しうる。しかし、トークンリングネットワークは非効率的である。そのわけは、送信すべきデータをもたないユーザもトークンを得るので、貴重なネットワークの帯域幅を浪費し、一方送信すべき大量のデータを有するユーザは、ネットワークを回って進むトークンを待った後でなければ、データの送信を再開しえない。
【０００６】
無線イーサネット（登録商標）（ＩＥＥＥ８０２．１１）においては、２つのタイプの媒体共用が行われる。競合アクセスと呼ばれる第１のタイプの媒体共用においては、もしユーザが、十分な期間の間媒体が空き状態であったことを検出すれば、ユーザはデータを自由に送信しうる。無競合アクセスと呼ばれる第２のタイプの媒体共用においては、集中制御装置が媒体へのアクセスを制御する。ユーザは、そのユーザが集中制御装置によりポーリングされ終わった後にのみデータを送信しうる。無競合アクセス中は、ネットワークはトークンリングネットワークと同様に動作し、一方競合期間中は、ネットワークはイーサネット（登録商標）と同様に動作する。本質的に、無線イーサネット（登録商標）は、イーサネット（登録商標）およびトークンリングネットワークの双方の特徴を組合わせている。
【０００７】
ＩＥＥＥ８０２．１１においては、ネットワークの設計者は、競合アクセスの方法を実現することを要求されるが、必ずしも無競合アクセスの方法を実現することは要求されない。そのわけは、前者は必須のものとして指定されるが、後者はオプションのものであるからである。必須の方法によれば、局が送信すべき情報を有する時は、その方法は媒体をチェックし（米国内のＩＥＥＥ８０２．１１においては、媒体スペクトルは２．４ＧＨｚおよび５．２ＧＨｚの産業−科学−医学用（ＩＳＭ）周波数帯にある）、媒体が空き状態にあるかどうかを調べる。設計者は、２つの異なる空き状態を定めている。第１の空き状態は、「物理的空き」として公知であり、それは媒体上で実際の伝送が行われていない時の状態である。第２の空き状態は、「仮想的空き」として公知であり、それはネットワークにおいてユーザからの予期された送信がない時の状態である。空き状態にあると考えられる媒体においては、双方の空き状態が対処されなければならない。
【０００８】
新しい送信の前に、ユーザは区間〔０，ＣＷ）からランダムバックオフ時間を選択する。この区間は０を含むが、ＣＷは含まない。ただし、新しい送信に対しては、ＣＷ＝ＣＷｍｉｎ＋１であり、ＣＷｍｉｎは技術仕様において指定される所定値である。この区間は、一般に競合ウィンドウと呼ばれる。このランダムに選択されたバックオフ時間は、バックオフタイマ内に置かれ、このタイマは、媒体がＤＩＦＳ間隔の間空き状態にあったと決定された後に減少を始める。ただし、ＤＩＦＳもまた、規格において定義された所定値である。しかし、このバックオフタイマは、媒体が空き状態（双方の空き状態）に留まっている時にのみ減少する。もし媒体がもはや空き状態でなくなれば、バックオフタイマは減少を停止し、バックオフタイマは、媒体がＤＩＦＳの間空き状態になった後に減少を再開する。
【０００９】
バックオフタイマがゼロに到達した時に、ユーザはフレームを送信する。もし衝突が起これば、ユーザは、前の競合ウィンドウの２倍の大きさの競合ウィンドウ〔０，２^*ＣＷ）から新しいランダムバックオフ時間を選択する。新しいバックオフ時間を有するバックオフタイマが満了した後に、ユーザは同じフレームを再び送信する。もしその送信が再び失敗すれば、ユーザは、前の競合ウィンドウの２倍の大きさの競合ウィンドウ〔０，４^*ＣＷ）から別のランダムバックオフ時間を選択する。競合ウィンドウが、０およびＣＷｍａｘを含む最大範囲〔０，ＣＷｍａｘ〕（ただしＣＷｍａｘは、ＩＥＥＥ８０２．１１において指定された別の所定値）に達した時は、競合ウィンドウは、フレームの将来の衝突の発生にかかわらず、もはやサイズを増大されない。このバックオフプロセスは、切捨て２進指数バックオフ（ｔｒｕｎｃａｔｅｄ ｂｉｎａｒｙ ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ ｂａｃｋｏｆｆ）として公知であり、送信が成功するまで続けられる。フレームは、もしそれが、やはりＩＥＥＥ８０２．１１規格により定められた再試行限度または最大寿命に達したならば、除去される。フレームの送信が成功した後、またはフレームが除去された後、ユーザは、別の新しいフレームの送信の準備として、ＣＷ＝ＣＷｍｉｎ＋１である競合初期ウィンドウ〔０，ＣＷ）から選択された新しいバックオフを行う。
【００１０】
競合アクセスにおける切捨て２進指数バックオフプロセスの欠点は、それがネットワーク上の現在の負荷を区別しないことであり、すなわち、それは、二人またはそれ以上のユーザが相互に衝突しているかどうかにかかわらず、常に競合ウィンドウを２倍する。切捨て２進指数バックオフプロセスは、ネットワーク条件に適応しない。適応しないことにより、切捨て２進指数バックオフプロセスは、ネットワーク負荷およびネットワーク条件にかかわらず同様に動作する。この結果、送信する機会が多い時に、ユーザは、負荷の少ないネットワークにおいて過度な量の時間を待たなければならなくなる。切捨て２進指数バックオフプロセスのもう１つの欠点は、競合が増加すると、送信すべきデータを有するそれぞれのユーザが、新しい送信または再試行送信のために同じ切捨て２進指数バックオフプロセスを用いるように自動的に要求されるために、スループットおよびレイテンシパフォーマンスが劣化することである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、ネットワーク負荷の変化に応答して共用媒体への競合アクセスを最適に制御する、適応性のある方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの特徴は、通信ネットワークにおけるネットワークトラヒック負荷を適応制御する方法を提供していることであり、その方法においては、まずネットワークトラヒック負荷を測定し、測定されたネットワークトラヒック負荷に基づきネットワークパフォーマンスメトリックを計算し、ネットワークトラヒック負荷を調整する。
【００１３】
本発明のもう１つの特徴は、共用通信媒体に対する競合アクセスを制御する方法を提供していることであり、その方法においては、ネットワークにおいてサポートされているそれぞれの異なるトラヒックカテゴリに対し許可確率の集合を割当て、次にそれぞれのユーザ局が、その局から送信すべきトラヒックを有するトラヒックカテゴリに基づき総合許可確率を計算する。次に諸局は、それらそれぞれの総合許可確率を用い、通信媒体へアクセスするために相互に競合しなければならない。アクセスが得られた時は、その局はデータを送信しうる。この時、現在のネットワーク負荷条件に従って許可確率は更新される。このプロセスは、トラヒックが送信され終わるまで繰返される。
【００１４】
本発明の主な利点は、集中機構および分散機構を組合せることにより、情報ネットワークにおける共用媒体への競合アクセスの適応制御を可能にすることである。本発明は、（集中化された方法の場合には）ネットワークにおける諸局とアルゴリズム制御装置との間に顕著な量の通信を必要としない。分散化された方法の場合には、諸局間の通信は不必要である。
【００１５】
本発明のさらなる利点は、本発明が、利用可能な媒体の空き時間を、空き時間のままにしておかずに、データの送信のために利用することである。
本発明のさらにもう１つの利点は、本発明が、ネットワークトラヒックの優先順位の高いトラヒックカテゴリを優先的に処理し、それらのカテゴリが、ネットワークトラヒックの優先順位の低いトラヒックカテゴリよりも早くネットワークへのアクセスを許されるように保証することである。
本発明の上述の諸特徴は、添付図面を参照しつつ以下の説明を考察することにより、さらに明らかに理解されよう。
【００１６】
【発明の実施の形態】
さまざまな実施例の構造および使用法を以下に詳述する。しかし、本発明は、さまざまな特定の状況において具体化されうる多くの応用可能な発明上の概念を提供していることを認識すべきである。説明される特定の実施例は、本発明を構成しかつ用いる特定の方法の単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を制限するものではない。
【００１７】
通信媒体の共用は、今日利用可能である大部分の通信ネットワークのために必要である。ユーザ対の間に通信媒体を提供しうる十分なリソースを有するネットワークは少数のみである。ユーザ対の間に接続を提供する大抵の目的のためには、帯域幅リソースは非効率的に使用される。多数のユーザの間での通信媒体の共用は、媒体のもっと効率的な使用を可能にする。そのわけは、一人のユーザが空き状態にある時に、別のユーザが送信すべきデータを持っていることがあるからである。共用はまた、情報ネットワークをサポートするために必要な媒体を小量とするために、費用効率を高める。このことは、空間を媒体とする無線ネットワークにおいても同様であり、その場合は、もし共用が行われなければ、より多くの「空間（ａｉｒ）」すなわちスペクトルが、ネットワークをサポートするために用いられなければならない。
【００１８】
しかし、通信媒体の共用は、ある状況において、一人より多いユーザが同時に媒体へのアクセスを所望でき、または、媒体がすでに使用中である時にユーザがアクセスを所望できることを意味する。これは競合として公知である。競合を処理するためには、（アロハ（Ａｌｏｈａ）プロトコルのように）全く競合を処理しない場合から、（トークンリングプロトコルのように）媒体に対し一時に一人のユーザのみのアクセスを与える場合まで、多くの異なる方法が用いられてきた。
【００１９】
ここで図１を参照すると、ＩＥＥＥ８０２．１１規格「ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ規格８０２．１１、１９９９年版；情報技術−システム間の電気通信および情報交換−ローカルエリアネットワークおよびメトロポリタンエリアネットワーク−特定の要求、第１１部：無線ＬＡＮ媒体アクセス制御（ＭＡＣ）および物理レイヤ（ＰＨＹ）仕様」による典型的な無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）の設備の図（従来技術）が示されている。前記規格は、ここで参照してその内容を本願に取り込むこととする。図１は、ＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークの基本構成ブロックを示している。
【００２０】
図１は、第１の基本サービスセット（ＢＳＳ）１１０および第２のＢＳＳ１２０を示している。ＢＳＳは、ＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークの基本構成ブロックであり、その中でメンバー局が直接通信に参加しうるカバレージエリアと考えられうる。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、分布システム（ＤＳ）１５０に接続された局である。ＤＳは、多数のＢＳＳが互いに相互接続して、拡張サービスセット（ＥＳＳ）１６０を形成しうるようにする。ＤＳにおいて用いられる媒体は、ＢＳＳにおいて用いられる媒体と同じであってもよく、あるいは異なっていてもよく、例えば、ＢＳＳが用いる媒体が無線周波（ＲＦ）であり、一歩、ＤＳが光ファイバを用いることもありうる。ＢＳＳ１１０の内部にはＡＰ１３０および無線局（ＳＴＡ）１７０があり、一方、ＢＳＳ１２０の内部にはＡＰ１４０およびＳＴＡ１８０がある。ＢＳＳは２つより多くの局を含みうる（例えば、ＢＳＳあたり最大約２０局が今日一般的である）が、それの有するＡＰは１つである。
【００２１】
図１に示されているように、ＢＳＳ１１０はアクセスポイント１３０を経てＤＳ１５０に接続されており、第２のアクセスポイント１４０はＤＳ１５０をＢＳＳ１２０に接続している。アクセスポイントもまた無線局を含み、他の無線局と同様にアドレス指定されうることに注意すべきである。
【００２２】
ＢＳＳ内の局、例えば、ＢＳＳ１１０内の局１３０および１７０は、他のＢＳＳ内の局と干渉することなしに、相互に通信しうる。しかし、ＢＳＳ内の諸局は、それらが望む時に必ず簡単に通信することはできない。それらは、衝突を最少化しパフォーマンスを最高化するように設計された、確立されたルールのセットに従わなければならない。
【００２３】
ユーザとは、通信のために他の局を用いつつある他のユーザと通信するために局を用いる装置または機関と考えられる。従って、この説明の残部においては、局という用語と、ユーザという用語とは、情報の損失なしに交換可能である用語として用いる。
【００２４】
前述のように、局は２つの方法の一方により通信する。局は、集中制御装置によるポーリングの後の無競合期間中に通信しうる。集中制御装置はアクセスポイントの成分であってもよく、あるいはネットワーク上の別個のエンティティであってもよい。しかし、集中制御装置は、それが制御している局と同じＢＳＳの部分であるべきである。無競合期間中の通信は、無衝突であることが保証されている。そのわけは、与えられた時刻において、与えられたＢＳＳ内の１つの局のみが通信媒体に対しアクセスするからである。その局がポーリングされ終わると、任意の宛先へ最大量までの情報を送信するために、媒体へのアクセスを与えられる。
【００２５】
あるいは、その局は、競合期間中に送信を試みうる。競合期間中に送信するためには、局はまず、媒体が空き状態にあり、かつそのバックオフ時間が満了しているかどうかを決定しなければならない。もしいずれかの条件が満足されていなければ、局は送信しえない。しかし、たとえ双方の条件が満たされていても、なお衝突は起こりうる。そのわけは、１つより多くの局が同時に送信を試みているかもしれないからである。競合期間中の送信は、一般に衝突により苦しめられ、それは長い遅延の後の再送信を必要とする。
【００２６】
ここで図２を参照すると、その時間−空間図（従来技術）は、ＩＥＥＥ８０２．１１技術仕様による競合期間中の通信を示している。図２は、時間の関数としての通信媒体の時間−空間図２００を示している。この時間−空間図は、ある期間の間通信媒体が使用中（ブロック２１０）であり、もう１つの期間の間通信媒体が空き状態（時間スパン２１５）にあることを示している。第３の時間スパン２２０は、分散調整機能（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ＣｏｏｒｄｉｎａｔｉｎｇＦｕｎｃｔｉｏｎ）（ＤＣＦ）フレーム間スペース（ＤＩＦＳ）と呼ばれる。
【００２７】
ＤＩＦＳは、競合アクセスにより通信する局をトリガする時間スパンであり、もし局のバックオフタイマがゼロならばデータを送信させ、もし局のバックオフタイマがゼロでなければそのタイマを減少させる。局は、もし送信の終りの短いフレーム間スペース（ＳＩＦＳ）内において、アドレス指定した局から受理通知を受信すれば、送信に成功したと考え、その場合のＳＩＦＳの値もまた８０２．１１規格に定められている。
【００２８】
競合期間中に通信する局は、もし媒体がＤＩＦＳ境界において空き状態にあることが決定されており、またもしそのバックオフタイマが満了していれば、送信しうる。ＤＩＦＳのもう１つの見方は、もし媒体が（物理的および仮想的の双方において）ＤＩＦＳ期間の間空き状態にあったとすれば、局はそのバックオフカウンタが満了していたとしても、媒体に対し自由に競合しうるということである。
【００２９】
使用中期間２１０の間は、他の局は媒体へのアクセスを許されないので、それらの局はアクセスを延期しなければならない（スパン２５０）。空き期間２３０の間は、局はもしそのバックオフタイマがゼロであれば自由に送信しうる。もしそのバックオフタイマがゼロでなければ、かつもし媒体が空き状態のままになっていれば、そのバックオフタイマは、それぞれのタイムスロット２４０が満了する毎に減少せしめられる。もし媒体が使用中であれば、バックオフタイマは、どれだけ多くのタイムスロット２４０が満了しているかにかかわらず凍結される。バックオフタイマは、媒体が再び空き状態になったと決定された後に、そのカウントダウンを再開する。バックオフタイマは、媒体が空き状態になった１ＤＩＦＳ後までは、カウントダウンを開始しない。
【００３０】
本発明は、以下に説明するように、ＩＥＥＥ８０２．１１技術規格における現存の競合アクセスアルゴリズムを置換するものである。従って、説明の目的上、説明において用いられる用語は、ＩＥＥＥ８０２．１１技術規格において用いられている用語を反映している。しかし、本発明において具体化される着想は、多数のユーザが通信媒体を共用する他の情報ネットワークにおいても適用される。従って、本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１技術規格に固執する無線ネットワークにのみ適用可能であると解釈すべきではない。
【００３１】
ここで図３ａを参照すると、本発明の実施例による、ハイブリッド制御装置により実行される適応集中競合アクセスアルゴリズム３００のブロック図が示されている。本発明の実施例によれば、アルゴリズム３００は、ハイブリッド制御装置（ＨＣ）により実行される。ＨＣは、無競合期間および競合期間の双方における無線ネットワークの帯域幅使用およびネットワークの動作の管理と、無競合アクセスおよび競合アクセスの双方と、に責任を有する。ＨＣは前述の集中制御装置に類似しているが、ＨＣの方が一般に多くの機能性を有する。多くの場合、ＨＣという用語と集中制御装置という用語とは、交換可能であるものとして用いられる。通常は、ＢＳＳ毎に１つのＨＣが存在し、そのＨＣは通常アクセスポイント（ＡＰ）内にある。ＨＣを含むアクセスポイントは、一般に拡張アクセスポイント（ＥＡＰ）と呼ばれる。
【００３２】
アルゴリズム３００は、無線ネットワークにおいてサポートしているそれぞれのトラヒックカテゴリに対し許可確率を割当てることにより（ブロック３１０）、無線ネットワークの起動中に開始される。本発明の実施例によれば、異なるトラヒックカテゴリへ割当てられる値は、無線ネットワークの構成中に指定された所定値である。それぞれのトラヒックカテゴリ許可確率（ＴＣＰＰ）は確率であるから、区間〔０，１〕内にある。区間〔０，１〕は、ＴＣＰＰが、０および１を含め、０と１との間の値を有しうることを示すが、ＴＣＰＰは実際には、一般に１よりも著しく小さい。さらに、高い優先順位を有するトラヒックカテゴリは、大きいＴＣＰＰを割当てられる。本発明のもう１つの実施例によれば、無線ネットワークの動作の過程中に、ＴＣＰＰは媒体の負荷状態を反映して変化しうる。本発明のさらにもう１つの実施例によれば、ＴＣＰＰが変化する時には、ＴＣＰＰはメモリ内へセーブされるので、次に無線ネットワークが再初期化される時には、セーブされたＴＣＰＰが復元され、デフォルト初期値の代わりに用いられうる。
【００３３】
トラヒックカテゴリとは、ＢＳＳ内の諸局間におけるデータトラヒック転送のサービスの品質（ＱｏＳ）をサポートするための優先権付与技術における、無線ネットワーク上を搬送されるデータトラヒックのパーティショニングである。ＱｏＳのサポートは、ネットワークが使用可能なレベルの通信を配信しうるように、音声トラヒック、またはビデオトラヒックのような、あるクラスのネットワークトラヒックが十分な特別待遇を受けることを保証するために必要である。例えば、本発明の実施例によれば、無線ネットワーク上のデータトラヒックは、少なくとも８つの異なるカテゴリの１つの中へ分類される。データが受けるサービスのレベルは、そのデータが入れられたカテゴリにより決定される。本発明の実施例によれば、異なるトラヒックカテゴリに対する許可確率は、１．０より小さいか、または１に等しくなるように加算される。
【００３４】
アルゴリズム３００が、異なるトラヒックカテゴリのための許可確率へ初期値を割当てた後に、アルゴリズム３００は、更新の動作相へ入り（ブロック３２０および３３０）、そこでそれはネットワークのパフォーマンスを絶えず注意してモニタする。もしネットワークのパフォーマンスが満足なものでなければ、アルゴリズム３００は、媒体の負荷を変化させるためにＴＣＰＰを変更する。もし媒体の負荷が、（十分なトラヒックが存在すると仮定して）小さ過ぎれば、ＴＣＰＰにはもっと大きい値が割当てられ、それにより媒体の負荷は大きくなる。一方、もし媒体の負荷が大き過ぎれば、ＴＣＰＰにはもっと小さい値が割当てられ、媒体の負荷は小さくなる。すなわち、このアルゴリズムは自己適応性を有する。しかし、本発明の実施例によれば、アルゴリズム３００は、媒体において（空き状態、満足できる送信、または衝突のような）イベントが起こった後に、直ちにＴＣＰＰを更新する必要はない。代わりに、アルゴリズム３００は、更新間隔が満了するまで待つ。更新間隔が満了した時に、アルゴリズム３００は諸局のためのＴＣＰＰを更新する。
【００３５】
本発明の実施例によれば、更新間隔は固定された時間間隔である。固定された更新間隔の１つが満了した時に、アルゴリズム３００はＴＣＰＰを更新する。もしＴＣＰＰが、現在のネットワーク条件に対し誤っていれば、次の更新間隔が開始された時にそれらのＴＣＰＰは訂正される。
【００３６】
本発明のもう１つの実施例によれば、アルゴリズム３００は、いくつかの更新間隔にわたりネットワークパフォーマンスデータを維持し、その多重更新間隔からのデータを、ＴＣＰＰに対する更新の決定に用いる。異なる更新間隔からのデータは、異なる重み付けをされる。例えば、最も最近の更新間隔からのデータは、最も古い更新間隔からのデータよりも大きく重み付けされる。あるいは、それぞれの更新間隔からのデータに等しく重み付けしてもよい。多重更新間隔を含めると、ＴＣＰＰ、従って得られる媒体へのトラヒック負荷は、極めて大きい値と極めて小さい値との間で振動することを防止される。
【００３７】
本発明のもう１つの実施例によれば、更新間隔は固定された時間間隔ではない。その代わりとして、アルゴリズム３００は、ネットワークパフォーマンスをモニタする。アルゴリズム３００は、ネットワークパフォーマンスのメトリックを計算し、これらのメトリックを、ＴＣＰＰを更新すべき時を決定するために用いる。例えば、もしアルゴリズム３００が、空き時間の、衝突時間に対する比が悪化したことに気付けば、アルゴリズム３００はＴＣＰＰを更新してネットワークパフォーマンスを修正しうる。
【００３８】
本発明の実施例によれば、更新は、ネットワークパフォーマンスのメトリックが受入れ可能な範囲の外へ出た時に行われる。ネットワークパフォーマンスの１つのメトリックは、媒体が空き状態にある時間の量の、媒体が衝突状態にある時間の量に対する比である。最適のパフォーマンスは、この比が１にほぼ等しい時に得られる。本発明の実施例によれば、もしこの比が、εをある所定のスレショルド値として範囲（１−ε，１＋ε）の外へ出れば、アルゴリズム３００はＴＣＰＰ値を更新する。例えば、もし空き状態のために媒体が無駄にする時間の量が、衝突のために媒体が無駄にする時間の量よりも少なければ、媒体が過負荷であることを示しており、アルゴリズム３００はＴＣＰＰの値を減少させる。ＴＣＰＰの値を減少させることにより、ネットワークにおけるトラヒックの量は減少し、従って、衝突のために媒体が無駄にする時間の量も減少する。
【００３９】
ここで図３ｂを参照すると、そのブロック図は、本発明の実施例により、無線局において実行される適応集中競合アクセスアルゴリズム３５０を示している。アルゴリズム３５０は、図３ａに示されているアルゴリズム３００に類似している。図３ａのアルゴリズム３００はハイブリッド制御装置において実行されるが、アルゴリズム３５０は無線局において実行される。本発明の実施例によれば、ＢＳＳ内のそれぞれの局はアルゴリズム３５０のコピーを実行する。
【００４０】
アルゴリズム３５０はブロック３５５において開始され、そこでそれはハイブリッド制御装置から、それぞれのトラヒックカテゴリのための許可確率の割当てを受取る。ＴＣＰＰを受取った後、局は、もし送信すべきトラヒックがなければアイドル状態となる。その局は、ブロック３６０において、送信すべきトラヒックを得るまで待つ。
【００４１】
局が送信すべきトラヒックを有する時は、局はそのトラヒックをカテゴリ化し、理想的にはトラヒックカテゴリ毎に１つのキューに入るように、それらをキュー内へ配置する。局は次に、局が有するトラヒックのための特定のトラヒックカテゴリにおける全ての個々の許可確率を加算することにより、総合許可確率ＰＰを計算する（ブロック３６５）。例えば、もし局が、カテゴリ１、２、および５内にトラヒックを有すれば、総合許可確率ＰＰは、トラヒックカテゴリ１、２、および５におけるＴＣＰＰの和である。
【００４２】
総合許可確率ＰＰを計算した後に、局は、ハイブリッド制御装置がＴＣＰＰを更新したかどうかを調べるためのチェックを行う（ブロック３７０）。もし更新していれば、局は総合許可確率ＰＰを再計算する（ブロック３７５）。アルゴリズム３５０は次に、媒体へのアクセスのための競合を定める（ブロック３８０）。競合アクセスアルゴリズムは、以下において説明する。もし競合が許可されていれば、局は、キューに入れたあるトラヒックを送信しうる。あるトラヒックが送信されてから、局は、ほかにキューに入れられているトラヒックがあるかどうかを調べるためのチェックを行わなければならない（ブロック３８５）。もしほかにキューに入れられているトラヒックがあれば、アルゴリズム３５０はブロック３７０へ復帰する。もしほかにキューに入れられているトラヒックがなければ、アルゴリズム３５０はブロック３６０へ復帰し、送信すべき新しいトラヒックを待つ。もし競合が許可されていなければ、キューに入れられているトラヒックは１つも送信されず、アルゴリズム３５０はブロック３７０へ復帰する。
【００４３】
ここで図４を参照すると、そのブロック図は、本発明の実施例による適応分散競合アクセスアルゴリズム４００を示している。図３ａおよび図３ｂに示され、かつ上述されたアルゴリズム３００および３５０は、集中アルゴリズムであり、その意味は、ハイブリッド制御装置と呼ばれる集中制御装置が存在し、それが、アルゴリズムの動作を制御するか、またはアルゴリズムの動作を制御するデータ／情報を供給するということである。アルゴリズム４００は分散アルゴリズムであり、その意味は、集中制御装置が存在せず、アルゴリズム４００が、外部ソースからの（データトラヒック以外の）入力なしに、それ自身を制御するということである。
【００４４】
本発明の実施例によれば、アルゴリズム４００は、ネットワーク内のそれぞれの局において実行される。アルゴリズム４００は、競合局が送信すべきトラヒックを有するかどうかを調べるためのチェックを、その競合局が行うことにより開始される（ブロック４１０）。もしその局が、送信すべきトラヒックを有していなければ、アルゴリズム４００はブロック４１０に留まり、その局にトラヒックが到着するのを待つ。もしその局が送信すべきトラヒックを有すれば、局はそのトラヒックをキュー内へ、それらのキューのトラヒックカテゴリに従って配置し、そのキュー内においてトラヒックを有するそれぞれのトラヒックカテゴリに対し許可確率を割当てる（ブロック４２０）。トラヒックを持たないトラヒックカテゴリの許可確率は、ゼロにセットされる。
【００４５】
トラヒックをキュー内に配置した後に、局は、ＴＣＰＰの加算を行うことにより、総合許可確率ＰＰを計算する（ブロック４３０）。局は、そのキュー内においてトラヒックを有する全てのトラヒックカテゴリにおける許可確率を加算する。例えば、もし局が、カテゴリ１、２、および５内にトラヒックを有すれば、総合許可確率ＰＰは、トラヒックカテゴリ１、２、および５におけるＴＣＰＰの和である。キューに入れられたトラヒックを持たないトラヒックカテゴリのＴＣＰＰはゼロにセットされているので、それらのＴＣＰＰをゼロでないＴＣＰＰと加算しても総合許可確率ＰＰに対しなんら影響はなく、同等の結果となる。ブロック４４０においては、局は、それが加算を行ってから、アルゴリズム４００がいずれかのＴＣＰＰを更新したかどうかをチェックする。もしアルゴリズムがＴＣＰＰを更新していれば、局は総合許可確率ＰＰを再計算する（ブロック４５０）。
【００４６】
このアルゴリズム４００は分散アルゴリズムであるので、ＴＣＰＰを更新する集中制御装置はない。代わりに、アルゴリズム４００は、それ自身で更新を行う。ネットワークパフォーマンスと、局が送信しつつあるトラヒックのパフォーマンスとを、局がモニタしていることにより、アルゴリズム４００はＴＣＰＰのチェックを調整する。本発明の実施例によれば、キューに入れられたトラヒックを有する局のみが、ＴＣＰＰの更新を行う。本発明のもう１つの実施例によれば、キューに入れられたトラヒックを有するトラヒックカテゴリのみが、アルゴリズム４００により更新される資格があり、キューに入れられたトラヒックをもたないトラヒックカテゴリのＴＣＰＰはゼロ（０）であり、更新されない。アルゴリズム４００は、どのようにＴＣＰＰを調整すべきかを決定することを助けるさまざまなメトリックを用いる。
【００４７】
本発明の実施例によれば、更新間隔は固定された時間間隔である。固定された更新間隔の１つが満了した時に、アルゴリズム４００はＴＣＰＰを更新する。もしＴＣＰＰが、現在のネットワーク条件に対し誤っていれば、次の更新間隔が開始された時にそのＴＣＰＰは訂正される。
【００４８】
本発明のもう１つの実施例によれば、更新間隔は固定された時間間隔ではない。その代わりとして、アルゴリズム４００は、ネットワークパフォーマンスをモニタし、もし空き時間の、衝突時間に対する比が悪化したことに気付けば、アルゴリズム４００はＴＣＰＰを更新してネットワークパフォーマンスを修正しうる。
【００４９】
本発明の実施例によれば、ネットワークパフォーマンスの１つのメトリックは、媒体が空き状態にある時間の量の、媒体が衝突状態にある時間の量に対する比である。最適のパフォーマンスは、この比が１にほぼ等しい時に得られる。本発明のもう１つの実施例によれば、もしこの比が、εをある所定のスレショルド値として範囲（１−ε，１＋ε）の外へ出れば、アルゴリズム４００はＴＣＰＰ値を調整する。例えば、もし空き状態のために媒体が無駄にする時間の量が、衝突のために媒体が無駄にする時間の量よりも多ければ、アルゴリズム４００は許可確率の値を増加させる。これは、ネットワークにおけるトラヒックの量を増加させ、媒体の空き時間を減少させ、従って、ネットワークの利用を改善する。
【００５０】
局がパフォーマンスを測定するために用いうる、もう１つのネットワークパフォーマンスメトリックは、局自身が送信するトラヒックの相対パフォーマンスである。もし局が送信する大量のトラヒックが衝突を起こすならば、局は、送信しつつあるトラヒックの量を減少させるために、関連するトラヒックカテゴリのＴＣＰＰを減少させうる。これはネットワークにおける総合トラヒックを減少させ、衝突率を減少させる。この特定のメトリックは、比較的にモニタするのが簡単である。そのわけは、局には、それが送信するトラヒックと、いずれの１つが衝突したかと、がわかるからである。
【００５１】
アルゴリズム４００は次に、媒体へのアクセスのための競合を定める（ブロック４５０）。競合アクセスアルゴリズムは、以下において説明する。もし競合が許可されていれば、局は、キューに入れたあるトラヒックを送信しうる。あるトラヒックが送信されてから、局は、ほかにキューに入れられているトラヒックがあるかどうかを調べるためのチェックを行わなければならない（ブロック４７０）。もしほかにキューに入れられているトラヒックがあれば、アルゴリズム４００はブロック４４０へ復帰する。もしほかにキューに入れられているトラヒックがなければ、アルゴリズム４００はブロック４１０へ復帰し、新しいトラヒックが送信のために局に到着するのを待つ。もし競合が許可されていなければ、キューに入れられているトラヒックは１つも送信されず、アルゴリズム４００はブロック４４０へ復帰する。
【００５２】
通信媒体へのアクセスの競合は、多数のユーザがその通信媒体を共用する場合には決定的に重要である。もし競合アクセスのためのアルゴリズムが適切に設計されていなければ、ネットワークの利用可能な帯域幅のかなりの量が、多数のユーザにより送信されたデータ間の衝突によるか、または全く送信がないために空き状態にあることにより無駄になる。
【００５３】
ＩＥＥＥ８０２．１１技術規格は、衝突を減少させて解決するために、切捨て２進指数バックオフとして公知である方法を用いる競合アクセスアルゴリズムを指定している。局が送信すべきトラヒックを得る前に、その局は、０を含むがＣＷを含まない競合ウィンドウ〔０，ＣＷ）からランダムバックオフ時間を選択する。ただし、ＣＷ＝ＣＷｍｉｎ＋１であり、ＣＷｍｉｎは技術規格において指定された値である。そのランダムバックオフ時間は、バックオフカウンタ内に置かれる。そのバックオフカウンタは、媒体を空きスロットが通過する毎にカウントダウンし、すなわち、局が送信を待つ間にもし媒体が使用中になれば、バックオフカウンタは減少しない。しかし、バックオフカウンタは、媒体がＤＩＦＳ期間の間空き状態になるまで、カウントダウンを開始、または再開せず、このＤＩＦＳの値もまた技術規格において指定される。バックオフカウンタがゼロに到達した時に局は送信する。もし衝突が起これば、局は競合ウィンドウ〔０，２^*ＣＷ）から別のランダムバックオフ時間を選択しなければならない。もし衝突が起こり続ければ、競合ウィンドウは衝突が起こる毎にサイズを２倍にされ続けるが、最大サイズ〔０，ＣＷｍａｘ〕は超えない。ただしＣＷｍａｘは、技術規格において指定された別の値である。
【００５４】
技術規格に述べられている競合アクセスアルゴリズムは、軽度および中程度の媒体負荷に対しては役立つが、負荷が増大すると非効率的になり故障さえする。バックオフタイマの満了を待つ間に費やされる時間は、低い媒体負荷の場合には空き状態によりかなりの量のネットワーク帯域幅を無駄にし、高い媒体負荷の場合には衝突によりかなりの量のネットワーク帯域幅を無駄にする。これは、競合アクセスアルゴリズムが、ＢＳＳ内の活動状態にある全ての局からの総合的な媒体装荷の責任をもたないからである。
【００５５】
ここで図５ａを参照すると、そのブロック図は、本発明の実施例による、確率に基づく媒体競合アルゴリズム５００を示している。本発明の実施例によれば、競合アルゴリズム５００は、送信すべきトラヒックを有するそれぞれの局において実行される。競合アルゴリズム５００は、ネットワーク内のそれぞれの局に存在するが、送信すべきトラヒックを有する局においてのみ動作する。競合アルゴリズム５００は、図３ｂのブロック３８０および図４のブロック４６０において通信媒体へアクセスを行い、もし媒体へのアクセスが得られたならばデータを送信するために用いられる、競合アルゴリズムの例である。
【００５６】
競合アルゴリズム５００は、競合局が乱数Ｘを発生することにより開始される（ブロック５１０）。本発明の実施例によれば、乱数Ｘは、区間〔０，１〕上に一様に分布する確率変数から発生せしめられる。指数、カイ二乗、ガウス、などのような他のタイプの分布を有する乱数も用いられうるが、それらのゆがんだ分布は、ある送信を他の送信よりも有利に扱うことになる。乱数Ｘを発生した後に、競合局はブロック５２０において、それを総合許可確率ＰＰと比較する。この総合許可確率ＰＰは、図３ｂのステップ３６５および図４のステップ４３０において計算されたものであり、キューに入れられたトラヒックを有する全てのトラヒックカテゴリにおける個々の許可確率の和である。
【００５７】
もし乱数Ｘが総合許可確率ＰＰより小さいか、またはそれに等しければ、局は通信媒体へアクセスすることを許される。局は、トラヒックカテゴリＮからのトラヒックを送信し、ただしＮは以下の基準から選択される（ブロック５３０）。
【００５８】
【数４】

ここで、ＴＣＰＰ_iは、トラヒックカテゴリｉにおける許可確率であって、もしトラヒックカテゴリｉが局から送信すべきトラヒックをもたなければゼロにセットされる。
【００５９】
上記の式は、もっと簡単にいうと、もしＸが区間
【数５】

内にあれば、カテゴリＮ内のトラヒックは送信される、ということができる。Ｎ＝０という特殊な場合があり、その場合は、上記区間は（０，ＴＣＰＰ₁〕となる。トラヒックの送信後、競合アルゴリズム５００は終了する（ブロック５５０）。
【００６０】
ここで図５ｂを参照すると、そのグラフ表示図は、トラヒックカテゴリＮを乱数Ｘによって選択する上述の基準を示している。数直線５７０は、０と１との間の区間を示す。数直線５７０は、いくつかのセグメントを示しており、それぞれのセグメントはトラヒックカテゴリ許可確率に等しい。第１のセグメント５８０はトラヒックカテゴリ０のＴＣＰＰを表し、第２のセグメント５８５はトラヒックカテゴリ１のＴＣＰＰを表す。第３のセグメント５５９はトラヒックカテゴリＮのＴＣＰＰを表す。最終セグメントの終りが、数直線の終りと一致する必要はないことに注意すべきである。最終セグメントの終りは、総合許可確率ＰＰに等しい。
【００６１】
目盛り５９５は、数直線５７０上における乱数Ｘの位置を表す。目盛り５９５は、トラヒックカテゴリＮのＴＣＰＰを表すセグメント５９０の内部にあるので、局はトラヒックカテゴリＮからトラヒックを送信しうる。
【００６２】
もし乱数Ｘが総合許可確率ＰＰよりも大きければ、局は通信媒体にアクセスすることを許されない（ブロック５４０）。媒体アクセスのための競合が許されないので、競合アルゴリズム５００は終了する。競合が拒否されたので、トラヒックは送信されておらず、局は、後に再び競合することを許された時に、再び競合アクセスを試みなければならない。もし他局がトラヒックを送信しなければ、局は同じ競合アルゴリズム５００を用い、まさに次のタイムスロット中に再び競合しうる。
【００６３】
本発明の実施例によれば、もし局が媒体内への送信を許されたが、その送信が成功せず、例えば、それが他局からの送信と衝突すれば、その局は、媒体がＤＩＦＳ期間の間空き状態になった後に、同じ競合アルゴリズム５００を用いて再び競合を試み、それはいまは、図３ｂのブロック３７０および３７５、および図４のブロック４４０および４５０により、異なるＴＣＰＰ、従ってＰＰの値を有する。競合アルゴリズム５００が用いられる毎に、ブロック５２０および図５ｂにおいて用いるために、新しい乱数Ｘが、前に発生された乱数とは無関係に発生される。
【００６４】
ネットワークパフォーマンスを改善するために、確率に基づく競合アクセスをどのように用いるべきかの例をあげると、次のようになる。もしネットワークにおけるトラヒックが、単一のタイムスロット内に容易に適合する短い諸データフレームから成り、かつ１つのトラヒックカテゴリのみが存在し、またもしネットワーク内に通信する５つの局があったとすれば、トラヒックカテゴリのための許可確率は０．２０にセットされうる。その時統計的には、５つの空きスロットのシーケンス内のそれぞれの空きスロット中において、５つの局の１つが媒体へアクセスすることを許される。これは、確率に基づく競合アクセスを用いる利点を示す。そのわけは、空きスロットが利用可能となると直ちに、それがトラヒックを満足に送信するために用いられる十分な確率が得られるからである。
【００６５】
ここで図６ａを参照すると、そのブロック図は、本発明の実施例による、バックオフに基づく媒体競合アルゴリズム６００を示している。本発明の実施例によれば、競合アルゴリズム６００は、送信すべきトラヒックを有するそれぞれの局において実行される。競合アルゴリズム６００は、ネットワーク内のそれぞれの局に存在するが、送信すべきトラヒックを有する局においてのみ動作する。競合アルゴリズム６００は、図３ｂのブロック３８０および図４のブロック４６０において通信媒体へアクセスを行い、もし媒体へのアクセスが得られたならばデータを送信するために用いられる、競合アルゴリズムの例である。
【００６６】
競合アルゴリズム６００は、競合局が乱数Ｘを発生することにより開始される（ブロック６１０）。本発明の実施例によれば、乱数Ｘは、区間〔０，１〕上に一様に分布する確率変数から発生せしめられる。この乱数Ｘは、次にバックオフ時間Ｊを計算するために用いられる（ブロック６２０）。バックオフ時間Ｊは、次の式を用いて計算される。
【００６７】
【数６】
Ｊ＝〔ｌｏｇ（Ｘ）／ｌｏｇ（１−ＰＰ）〕
ただし、〔Ｙ〕はＹを超えない最大の整数を表す。
【００６８】
本発明の実施例によれば、バックオフ時間Ｊの計算に用いられる対数は、１０を底とする対数である。しかし、自然対数を用いても同等の結果が得られる。例えば、もしＸ＝０．３３およびＰＰ＝０．４５ならば、次のようになる。
【００６９】
【数７】
Ｊ＝〔ｌｏｇ（０．３３）／ｌｏｇ（１−０．４５）〕
＝〔ｌｏｇ（０．３３）／ｌｏｇ（０．５５）〕
＝〔−０．４８／−０．２６〕
＝〔１．８５〕
＝１．０
もしＸ＝０．０５およびＰＰ＝０．４５ならば、Ｊ＝５．０となる。
【００７０】
バックオフ時間Ｊは、空きタイムスロットをカウントダウンするバックオフタイマ内に置かれる。しかし、バックオフタイマは、媒体がＤＩＦＳの間空き状態になるまで、カウントダウンしない。バックオフタイマが満了した時に（ブロック６３０）、局は送信する。局は、トラヒックカテゴリＮからのトラヒックを送信し、ただしＮは以下の基準から選択される（ブロック６４０）。
【００７１】
【数８】

ここで、
【数９】

、Ｚはトラヒックカテゴリの数であり、ＴＣＰＰ_iは、局から送信すべきトラヒックをもたないトラヒックカテゴリにおいてはゼロにセットされる。
【００７２】
上式は次のように簡単に言える。もしＣ^*Ｘが区間
【数１０】

内にあれば、カテゴリＮ内のトラヒックは送信される。Ｎ＝０という特殊な場合があり、その場合は、上記区間は（０，ＴＣＰＰ₁〕となる。上述の基準は、図６ｂにグラフ形式で示されている。トラヒックの送信後、競合アルゴリズム６００は終了する（ブロック６６０）。
【００７３】
本発明の実施例によれば、もし局が媒体内への送信を許されたが、その送信が成功せず、例えば、それが他局からの送信と衝突すれば、その局は、媒体がＤＩＦＳ期間の間空き状態になった後に、同じ競合アルゴリズム６００を用いて再び競合を試み、それはいまは、図３ｂのブロック３７０および３７５、および図４のブロック４４０および４５０により、異なるＴＣＰＰ、従ってＰＰの値を有する。競合アルゴリズム６００が用いられる毎に、ブロック６２０および図６ｂにおいて用いるために、新しい乱数Ｘが、前に発生された乱数とは無関係に発生される。
【００７４】
ここで図７を参照すると、そのブロック図は、本発明の実施例による集中競合アクセスのためのハードウェアサポートを有するハイブリッド制御装置（ＨＣ）７００を示している。ＨＣ７００は、ネットワークにおいてサポートされるそれぞれのトラヒックカテゴリのための、許可確率の割当て、保持、および更新に責任があるプロセッサ７１０を有する。プロセッサ７１０は、ＴＣＰＰをメモリ７２０内に記憶する。
【００７５】
ＨＣ７００は、通信媒体７４０に結合せしめられたネットワークモニタ７３０を有する。ネットワークモニタ７３０は、媒体上の負荷をモニタし、媒体が空き状態にあった時間の量、媒体が衝突状態にあった時間の量、媒体が満足な送信状態にあった時間の量、満足に送信されたフレームの数、不満足に送信されたフレームの数、などのようなネットワークパフォーマンスメトリックを発生する。ネットワークモニタ７３０が発生したパフォーマンスメトリックは、ＴＣＰＰを更新するためにプロセッサ７１０により用いられる。例えば、もし媒体の空き時間の、媒体の衝突時間に対する比が、１より遥かに小さい（＜＜）か、または遥かに大きい（＞＞）とすれば、ＴＣＰＰに対する調整は、その比が１よりわずかにに小さい（＜）か、またはわずかに大きい（＞）時に行われる調整よりも大きい。
【００７６】
パフォーマンスメトリックは、ＴＣＰＰを強制的に更新するためにも用いられる。本発明のもう１つの実施例によれば、パフォーマンスメトリックは、ＴＣＰＰの更新をトリガするために用いられる。例えば、もし媒体の空き時間の、媒体の衝突時間に対する比が、εを所定値とする時に間隔（１−ε，１＋ε）の外にあれば、ＴＣＰＰは更新される。
【００７７】
本発明のもう１つの実施例によれば、ＴＣＰＰの更新が必要な時は、プロセッサ７１０に対し、更新の必要を通知するための更新フラグ（図示せず）が表明される。この更新フラグは、（更新が一定の時間間隔で行われる場合には）満了したタイマにより表明され、または、（不規則な時間間隔で行われる更新の場合は）パフォーマンスメトリックが所望範囲の外へ出た時にネットワークモニタ７３０により表明される。その時、プロセッサ７１０は、所定の固定量だけ、またはパフォーマンスメトリックに依存する可変量だけ、ＴＣＰＰに対する調整を行う。
【００７８】
図７には、通信媒体７４０が物理接続であるように示されている。しかし、本発明の実施例によれば、通信媒体７４０は、データを伝送しうるどのような媒体でもよい。異なる可能な通信媒体の例には、ワイヤ（電力線、電話線、ツイストペア、同軸ケーブル、多導体ワイヤ、など）、光ファイバ（シングルモードおよびマルチモード）、無線（高周波無線周波数、赤外線、マイクロ波、レーザ光、など）が含まれるが、これらに制限されるわけではない。
【００７９】
ここで図８を参照すると、そのブロック図は、本発明の実施例による、集中競合アクセスおよび分散競合アクセスの双方のためのハードウェアサポートを有する局８００を示している。本発明の実施例によれば、局は、集中制御装置からのＴＣＰＰを受入れうべきであり（集中動作）、または、それ自身のＴＣＰＰを発生しうるべきである（分散動作）。図８に示されている局８００は、いずれのモードにおいても動作しうる。
局８００は、とりわけＴＣＰＰの受信または割当て、および保持に責任があるプロセッサ８１０を有する。プロセッサ８１０は、ＴＣＰＰを記憶するメモリ８２０に結合している。
【００８０】
プロセッサ８１０には、媒体競合ユニット８３０も結合している。媒体競合ユニット８３０は、通信媒体８４０へのアクセスの競合に対し責任を有する。本発明の実施例によれば、通信媒体８４０へのアクセスのために競合する方法は、確率的競合、および適応バックオフを用いる競合を含めていくつかある。局８００が通信媒体８４０に対するアクセスを得た時は、その局は、プロセッサ８１０およびメモリ８２０の双方に結合している送信機８５０を用いてデータを送信する。
【００８１】
分散アクセス機構をサポートするために、局はさらにネットワークモニタ８６０を有する。ネットワークモニタ８６０は、図７において説明したネットワークモニタ７３０と同様に働く。ネットワークモニタ８６０は、ＴＣＰＰに対する調整を助けるため、またＴＣＰＰの更新を強制的に行う時を知るための、ネットワークのパフォーマンスメトリックを保持する。
【００８２】
本発明のもう１つの実施例によれば、ＴＣＰＰの更新が必要な時は、プロセッサ８１０に対し、更新の必要を通知するための更新フラグ（図示せず）が表明される。この更新フラグは、（更新が一定の時間間隔で行われる場合には）満了したタイマにより表明され、または、（不規則な時間間隔で行われる更新の場合は）パフォーマンスメトリックが所望範囲の外へ出た時にネットワークモニタ８６０により駆動される。
【００８３】
ここで図９を参照すると、その時間−空間図９００は、本発明の実施例による確率に基づく競合アルゴリズムの動作を示している。時間−空間図９００は、通信媒体上のトラヒックフレームを時間の関数として示す。
【００８４】
時間空間図９００は、通信媒体のスーパフレームの開始時から始まる。通信媒体のスーパフレームの開始時は、通信媒体におけるターゲットビーコン送信時刻（ＴＢＴＴ）により示されている。ビーコンフレーム９０５は一般に、ＴＢＴＴにおいて、またはＴＢＴＴの後に、アクセスポイント（またはハイブリッド制御装置）により送信され、全ての局を共通のタイムベースに同期させ、また全ての局に媒体アクセスの準備をさせるために用いられる。ビーコンフレーム９０５はまた、更新されたＴＣＰＰをＢＳＳ内の諸局へ一斉送信するためにも用いられる。
【００８５】
ＩＥＥＥ８０２．１１技術仕様によれば、スーパフレームは、無競合期間および競合期間の２部分に分解される。無競合期間はゼロ期間、または指定された最大期間までのものでありうる。競合期間は、スーパフレームの残りの期間の間持続する。無競合期間の終りは、ＣＦ終了フレーム９１０により示される。
【００８６】
ブロック９１５は、通信媒体が、１つの分散調整機能（ＤＣＦ）フレーム間スペース（ＤＩＦＳ）より長い期間にわたり空き状態にないことを示し、このＤＩＦＳは、局が媒体のために競合できる前に、通信媒体に対し待たなければならない時間の最小量である。強調されている領域９２０は、通信媒体における空きＤＩＦＳ期間を示す。
【００８７】
通信媒体が１ＤＩＦＳ期間の間空き状態にあれば、送信すべきトラヒックを有する局は、アクセスのために競合し始めることができる。本発明の実施例によれば、その局は、空きスロット９２５毎に１回、アクセスのために競合しうる。図９は、局が、ある他の局が媒体へのアクセスを得る前に（ブロック９３０として示されている）、４つの空きスロットにおいて競合を試みることを示しており、他の局が媒体へのアクセスを得た時には、その局はアクセスを得る試みを停止する。
【００８８】
第２のＤＩＦＳの媒体空き間隔の後には、その局は、再び媒体へのアクセスを得ることを試みる。数回の試みの後に、その局は媒体へのアクセスを得て、あるトラヒックフレームを送信しうるようになる（ブロック９３５）。点線のブロック９４０は、その局が期待する受理通知を示すが、その局が送信したフレームのアドレス指定された局から、それを受信していない。すなわち、ブロック９３５における送信は失敗したのである。
【００８９】
第３のＤＩＦＳの空き間隔が始まり、局は再びアクセスを得ることを試みるが、いくつかの空きスロットが通過した後に、スーパフレームの終りが到着しつつあり、局が有するトラヒックを送信するための、また対応する受理通知を受信するための、十分な時間がないと局が決定した時は、局は試みをやめる。このプロセスは、次のスーパフレームが開始されると繰返される。
【００９０】
適応性アルゴリズムは、そのアルゴリズムが動作する条件に依存して、そのアルゴリズムの働き方を変える能力を有する。上述のように、通信媒体上の負荷に依存してＴＣＰＰおよびバックオフ時間の量を動的に再割当てする適応性アルゴリズムは、ネットワーク内のユーザが、現在の条件を最もよく利用するために通信方法を変えうるようにする。ＴＣＰＰおよびバックオフ時間は、まさに、媒体上の負荷の関数としてユーザの行動を調整するために変化させうるネットワークアクセスパラメータの２つの例である。
【００９１】
本発明のもう１つの実施例によれば、媒体上の負荷が変化する時に、ユーザの行動を調整するために変化させうるもう１つのネットワークアクセスパラメータは、競合ウィンドウのサイズである。競合ウィンドウは、前述のように、そこから乱数を選択する区間である。この数は、次にバックオフタイマをセットするために用いられる。競合ウィンドウの例は、空き状態の通信媒体における最初の競合のためのバックオフ時間を選択するために用いられるウィンドウ〔０，ＣＷ）である。
【００９２】
もし競合ウィンドウが、例えば〔０，２^*ＣＷ）に拡大されれば、ユーザが送信を試みる前に待たなければならない媒体空き時間の平均量は、最初の競合ウィンドウ〔０，ＣＷ）の１／２ＣＷではなく、ＣＷとなる。競合ウィンドウの拡大の効果は、媒体上の総合負荷を減少させることである。もし競合ウィンドウが減少すれば、媒体上の総合負荷は増加する。
【００９３】
本発明のもう１つの実施例によれば、媒体上の負荷が変化した時にユーザの行動を調整するために変化するもう１つのネットワークアクセスパラメータは、ＤＩＦＳ期間の値である。ＩＥＥＥ８０２．１１技術規格によれば、ＤＩＦＳ期間は、媒体が空き状態になった後に、ユーザが媒体のために競合することを試みる前に待たなければならない時間の量である。ＤＩＦＳ期間は固定値であり、ネットワークの適切な動作のためには決定的に重要である。しかし、もしＤＩＦＳ期間が変化したとしても、ＤＩＦＳ期間が適切なネットワーク機能を保証する最小値よりも小さくならない限り、媒体が空き状態になった後にユーザが待たなければならない時間の量は、媒体負荷に依存して調整されうる。
【００９４】
本発明の実施例によれば、ＤＩＦＳ期間はトラヒックカテゴリの優先順位に依存して変化する。高い優先順位を有するトラヒックカテゴリは、小さいＤＩＦＳ値を割当てられ、従って、通信媒体が空き状態になった後に待たなければならない時間の量が短くなる。低い優先順位のトラヒックカテゴリは、大きいＤＩＦＳ値を割当てられ、それらのトラヒックカテゴリは、待たなければならない時間の量が長くなる。本発明のもう１つの実施例によれば、ＳＩＦＳ、ＰＩＦＳ、ＥＩＦＳ（拡大フレーム間スペース）のような他の時間間隔もまた、トラヒックカテゴリの優先順位に依存して変化しうる。上述のように、ＳＩＦＳ、ＰＩＦＳ、ＥＩＦＳの時間間隔が、適切なネットワーク機能のために要求される最小値より小さくなるように調整されない限り、時間間隔の調整はネットワークに対し不利な影響は与えない。
【００９５】
一般に、ネットワークトラヒック負荷は、さまざまなネットワークアクセスパラメータにより制御される。これらのアクセスパラメータは、局が共用通信媒体へのアクセスの競合を開始しうる時を決定する。ＩＥＥＥ８０２．１１技術規格により指定されているように、アクセスパラメータは静的なものであり、ネットワーク条件を反映して変化することはできない。アクセスパラメータは、トラヒックが時間に影響されやすい情報であるか、または時間に影響されにくいファイル転送であるかにかかわらず、ネットワーク内の全てのトラヒックに対し同じである。
【００９６】
本発明は、現在のネットワーク条件をモニタしてアクセスパラメータを変化させ、ネットワークパフォーマンスを改善する方法を開示している。本発明はまた、優先順位を付与されたネットワークトラヒックを用い、高い優先順位のネットワークトラヒックが、低い優先順位のネットワークトラヒックに対し特別待遇を受けることを保証する。
【００９７】
本発明を説明用の実施例に関連して説明してきたが、この説明は限定的な意味に解釈すべきではない。説明用の実施例のさまざまな改変および組合せ、および本発明の他の実施例は、本説明を参照する時当業者にとって明らかとなろう。従って、添付の特許請求の範囲は、そのような改変または実施例のいずれをも包含するように意図されている。
【００９８】
以上の説明に関して更に以下の項を開示する。
（１）共用通信媒体を有する通信ネットワークにおけるネットワークトラヒック負荷を適応制御する方法において、
前記ネットワークトラヒック負荷を決定するステップと、
前記ネットワークトラヒック負荷に基づきネットワークパフォーマンスメトリックを計算するステップと、
前記ネットワークパフォーマンスメトリックに基づき前記ネットワークトラヒック負荷を調整するステップと、
を含む前記方法。
【００９９】
（２）前記共用通信媒体が複数の局により共用され、送信すべきトラヒックを有する局のみが、トラヒック負荷をモニタし、ネットワークパフォーマンスメトリックを計算し、かつトラヒック負荷を調整する、第１項記載の方法。
【０１００】
（３）前記ネットワークパフォーマンスメトリックが、前記共用通信媒体が空き状態にある時間の量と、前記共用通信媒体が衝突状態にある時間の量と、前記共用通信媒体が満足すべき伝送状態にある時間の量と、満足に送信されたフレームの数と、不満足に送信されたフレームの数と、これらの組合せと、から成るグループから選択される、第１項記載の方法。
【０１０１】
（４）前記ネットワークトラヒック負荷を決定するステップが、前記共用通信媒体のことごとくのタイムスロットにおける前記共用通信媒体の状態をモニタするステップを含む、第１項記載の方法。
（５）前記ネットワークトラヒック負荷を決定するステップが、ハイブリッド制御装置により行われる、第４項記載の方法。
【０１０２】
（６）前記共用通信媒体が複数の局により共用され、前記ネットワークトラヒック負荷を決定するステップがそれぞれの局により行われる、第４項記載の方法。
（７）前記調整ステップが、
前記ネットワークパフォーマンスメトリックに基づき、ネットワークアクセスパラメータに対する調整を計算するステップと、
前記ネットワークアクセスパラメータを決定するステップと、
を含む、第１項記載の方法。
【０１０３】
（８）前記共用通信媒体が複数の局により共用され、前記ネットワークアクセスパラメータがそれぞれの局により決定される、第７項記載の方法。
（９）前記ネットワークアクセスパラメータが、競合ウィンドウサイズ、トラヒックカテゴリ許可確率、ＤＩＦＳ値、ＰＩＦＳ値、ＳＩＦＳ値、ＥＩＦＳ値、更新間隔値、更新間隔スレショルド、バックオフ時間量、およびこれらの組合せから成るグループから選択される、第７項記載の方法。
【０１０４】
（１０）前記ネットワークアクセスパラメータがハイブリッド制御装置により決定される、第７項記載の方法。
（１１）前記共用通信媒体が複数の局により共用され、前記ネットワークアクセスパラメータがそれぞれの局へビーコンフレームにより送信される、第７項記載の方法。
【０１０５】
（１２）共用通信媒体を有する通信ネットワークにおけるネットワークトラヒックを適応制御する方法において、
（１）トラヒックカテゴリ許可確率を決定するステップと、
（２）総合許可確率ＰＰを計算するステップと、
（３）前記共用通信媒体へのアクセスを競合するステップと、
（４）更新されたトラヒックカテゴリ許可確率を決定するステップと、
（５）バッファされたトラヒックが送信されるまでステップ（２）からステップ（４）までを繰返すステップと、
を含む前記方法。
【０１０６】
（１３）トラヒックカテゴリ許可確率を決定するステップが、集中制御装置が前記トラヒックカテゴリ許可確率を割当てるステップを含む、第１２項記載の方法。
（１４）前記共用通信媒体が複数の局により共用され、トラヒックカテゴリ許可確率を決定するステップが、それぞれの局が前記トラヒックカテゴリ許可確率を割当てるステップを含む、第１２項記載の方法。
【０１０７】
（１５）複数のトラヒックカテゴリが存在し、トラヒックカテゴリ許可確率がそれぞれのトラヒックカテゴリに対し割当てられる、第１２項記載の方法。
（１６）総合許可確率ＰＰを計算するステップが、それぞれのトラヒックカテゴリに対し割当てられた前記トラヒックカテゴリ許可カテゴリを加算するステップである、第１５項記載の方法。
【０１０８】
（１７）前記共用通信媒体が複数の局により共用され、前記総合許可確率計算ステップが送信すべきトラヒックを有する局により行われる、第１２項記載の方法。
（１８）前記アクセス競合ステップが、
競合している局が送信を許可されるかどうかを決定するステップと、
適切なトラヒックカテゴリからのトラヒックを送信するステップと、
を含む、第１２項記載の方法。
【０１０９】
（１９）前記決定ステップが、
乱数Ｘを発生するステップと、
前記競合している局に、前記乱数Ｘが前記総合許可確率ＰＰより小さいか、または前記総合許可確率ＰＰに等しい場合に限り、送信の許可を与えるステップと、
を含む、第１８項記載の方法。
【０１１０】
（２０）適切なトラヒックカテゴリからのトラヒックを送信する前記ステップが、トラヒックカテゴリＮからのトラヒックを送信するステップを含み、ここでＮは、
【数１１】

であり、ただしＴＣＰＰ_iは、トラヒックカテゴリｉにおけるトラヒックカテゴリ許可確率であって、もしトラヒックカテゴリｉが前記競合している局から送信すべきトラヒックをもたなければゼロにセットされる、第１８項記載の方法。
【０１１１】
（２１）前記アクセス競合ステップが、
バックオフタイマをセットするステップと、
競合している局が送信しうるかどうかを決定するステップと、
適切なトラヒックカテゴリからのトラヒックを送信するステップと、
を含む、第１２項記載の方法。
【０１１２】
（２２）バックオフタイマをセットする前記ステップが、
乱数Ｘを発生するステップと、
前記乱数Ｘに基づきバックオフ時間を計算するステップと、
前記バックオフタイマを前記バックオフ時間にセットするステップと、
を含む、第２１項記載の方法。
【０１１３】
（２３）バックオフ時間を計算する前記ステップが、Ｊ＝〔ｌｏｇ（Ｘ）／ｌｏｇ（１−ＰＰ）〕を用い、ここで〔Ｙ〕はＹを超えない最大の整数を表し、ＰＰは前記総合許可確率である、第２２項記載の方法。
【０１１４】
（２４）前記決定ステップが、
前記共用通信媒体が使用中である時にバックオフタイマを凍結するステップと、
前記共用通信媒体が、点調整機能のフレーム間スペース期間の間空き状態であった後に、バックオフタイマを減少させるステップと、
前記バックオフタイマが満了するまで待つステップと、
を含む、第２１項記載の方法。
【０１１５】
（２５）適切なトラヒックカテゴリからのトラヒックを送信する前記ステップが、トラヒックカテゴリＮからのトラヒックを送信するステップを含み、ここでＮは、
【数１２】

であり、ただし
【数１３】

、Ｚはトラヒックカテゴリの総数であり、ＴＣＰＰ_iは、トラヒックカテゴリｉにおけるトラヒックカテゴリ許可確率であって、もしトラヒックカテゴリｉが前記競合している局から送信すべきトラヒックをもたなければゼロにセットされる、第２１項記載の方法。
【０１１６】
（２６）更新されたトラヒックカテゴリ許可確率を決定する前記ステップが、前記媒体が空き状態にある時間量の、前記媒体が衝突状態にある時間量に対する比が、最適値からどれだけ遠いかに比例する量だけ、前記トラヒックカテゴリ許可確率を更新する、第１２項記載の方法。
【０１１７】
（２７）更新されたトラヒックカテゴリ許可確率を決定する前記ステップが、一定の固定時間間隔毎に行われる、第１２項記載の方法。
（２８）前記共用通信媒体が複数の局により共用され、更新されたトラヒックカテゴリ許可確率を決定する前記ステップが、送信すべきトラヒックを有するそれぞれの局により行われる、第１２項記載の方法。
【０１１８】
（２９）更新されたトラヒックカテゴリ許可確率を決定する前記ステップが集中制御装置において行われる、第１２項記載の方法。
（３０）更新されたトラヒックカテゴリ許可確率を決定する前記ステップが、規則的な時間間隔で行われ、ネットワークパフォーマンスメトリックによりトリガされる、第１２項記載の方法。
【０１１９】
（３１）前記ネットワークパフォーマンスメトリックが、εを所定値とする時に間隔（１−ε，１＋ε）の外部にある、前記媒体が空き状態にある時間量の、前記媒体が衝突状態にある時間量に対する比である、第３０項記載の方法。
【０１２０】
（３２）メモリと、
前記メモリに結合したプロセッサであって、前記プロセッサがトラヒックカテゴリ許可確率を発生しまた更新する回路を含む前記プロセッサと、
共用通信媒体および前記プロセッサに結合せしめられたネットワークモニタであって、前記ネットワークモニタがネットワークパフォーマンスメトリックを保持する回路を含む前記ネットワークモニタと、
前記プロセッサに結合せしめられる確率更新信号フラグであって、前記確率更新信号フラグが前記プロセッサに前記トラヒックカテゴリ許可確率を更新するように通知する前記確率更新信号フラグと、
を含む集中制御装置。
【０１２１】
（３３）前記確率更新信号フラグが規則的な時間間隔で表明される、第３２項記載の集中制御装置。
（３４）ネットワークパフォーマンスメトリックが規定値を超えた時に、前記確率更新信号フラグが表明される、第３２項記載の集中制御装置。
【０１２２】
（３５）前記トラヒックカテゴリ許可確率の送信のための送信機をさらに含む、第３２項記載の集中制御装置。
（３６）前記トラヒックカテゴリ許可確率の更新に続いて、前記トラヒックカテゴリ許可確率の送信が行われる、第３５項記載の集中制御装置。
【０１２３】
（３７）メモリと、
前記メモリに結合したプロセッサであって、前記プロセッサがトラヒックカテゴリ許可確率を発生しまた更新する回路を含む前記プロセッサと、
共用通信媒体および前記プロセッサに結合せしめられた媒体競合ユニットであって、前記媒体競合ユニットが前記共用通信媒体へのアクセスを競合する前記媒体競合ユニットと、を含む局において、前記媒体競合ユニットが、
前記共用通信媒体に結合せしめられる媒体状態フラグであって、前記媒体状態フラグが前記共用通信媒体の状態を表す前記媒体状態フラグと、
前記共用通信媒体および前記プロセッサに結合せしめられる局状態フラグであって、前記局状態フラグが送信のための前記局の状態を示す前記局状態フラグと、を含み、
前記局が、前記プロセッサおよび前記共用通信媒体に結合せしめられた送信機をさらに含み、前記送信機が情報を送信する、
前記局。
【０１２４】
（３８）タイマが事前指定された数の空きスロットを数え終わった時に、前記局状態フラグが表明される、第３７項記載の通信局。
（３９）前記プロセッサが発生した乱数が、前記プロセッサが計算した総合許可確率より小さいか、またはそれに等しい時に、前記局状態フラグが表明される、第３７項記載の通信局。
【０１２５】
（４０）前記共用通信媒体が空き状態にあることが前記通信媒体により検出された時に、前記媒体状態フラグが表明される、第３７項記載の通信局。
（４１）前記媒体状態フラグおよび前記局状態フラグの双方が表明された時に、前記局が情報を送信することを許可される、第３７項記載の通信局。
【０１２６】
（４２）前記共用通信媒体および前記プロセッサに結合せしめられたネットワークモニタであって、前記ネットワークモニタはネットワークパフォーマンスメトリックを計算する前記ネットワークモニタと、
前記プロセッサに結合せしめられる確率更新信号フラグであって、前記確率更新信号フラグは前記トラヒックカテゴリ許可確率が更新を必要とすることを示す前記確率更新信号フラグと、
をさらに含む、第３７項記載の局。
【０１２７】
（４３）前記プロセッサは、確率更新信号フラグが表明された時に前記トラヒック確率許可確率を更新する、第４２項記載の通信局。
（４４）前記確率更新信号フラグが一定の時間間隔で表明される、第４３項記載の通信局。
（４５）前記確率更新信号フラグは、ネットワークパフォーマンスメトリックが事前指定された値を超えた時に表明される、第４３項記載の通信局。
【０１２８】
（４６）前記プロセッサに結合せしめられるトラヒックカテゴリ許可確率更新フラグをさらに含み、前記トラヒックカテゴリ許可確率更新フラグは前記トラヒックカテゴリ許可確率が更新され終わったことを示す、第３７項記載の通信局。
（４７）前記局が集中制御装置から前記トラヒックカテゴリ許可確率を受取る、第４６項記載の通信局。
【０１２９】
（４８）前記トラヒックカテゴリ許可確率更新フラグは、前記局が前記トラヒックカテゴリ許可確率の更新を受取った時に表明される、第４６項記載の通信局。
（４９）前記プロセッサは、前記トラヒックカテゴリ許可確率更新フラグが表明された時に新しい総合許可確率を計算する、第４８項記載の通信局。
【０１３０】
（５０）共用通信媒体と、
前記共用通信媒体に結合した少なくとも２つの局であって、それぞれの局が相互に通信することができる前記少なくとも２つの局と、を含む通信ネットワークにおいて、それぞれの局が、
メモリと、
前記メモリに結合したプロセッサであって、前記プロセッサがトラヒックカテゴリ許可確率を発生しまた更新する回路を含む前記プロセッサと、
前記共用通信媒体および前記プロセッサに結合せしめられた媒体競合ユニットであって、前記媒体競合ユニットが前記共用通信媒体へのアクセスを競合する前記媒体競合ユニットと、を含み、前記媒体競合ユニットが、
前記共用通信媒体に結合せしめられる媒体状態フラグであって、前記媒体状態フラグが前記共用通信媒体の状態を表す前記媒体状態フラグと、
前記共用通信媒体および前記プロセッサに結合せしめられる局状態フラグであって、前記局状態フラグが送信のための前記局の状態を示す前記局状態フラグと、を含み、
前記局が、前記プロセッサおよび前記共用通信媒体に結合せしめられた送信機をさらに含み、前記送信機が情報を送信する、
前記通信ネットワーク。
【０１３１】
（５１）前記局の１つが集中制御装置をさらに含む、第５０項記載の通信ネットワーク。
（５２）それぞれの局が、それ自身のトラヒックカテゴリ許可確率を指定しまた更新する、第５０項記載の通信ネットワーク。
（５３）集中制御装置をさらに含む、第５０項記載の通信ネットワーク。
【０１３２】
（５４）通信ネットワークにおける共用通信媒体に対する競合は、空き状態にある多くのネットワーク帯域幅の浪費と、衝突から回復してのデータの送信と、の間の精密平衡動作を含む。本発明は、共用媒体に対するアクセスのための新しい競合適応概念と、確率およびバックオフを用いる競合アクセスのための新しい適応アルゴリズムと、を含む。１つの実施例においては、共用通信媒体を有する通信ネットワークにおけるネットワークトラヒック負荷を適応制御する方法は、トラヒックカテゴリ許可確率を決定するステップ（３５５）と、総合許可確率ＰＰを計算するステップ（３６５）と、を含む。次に、前記共用通信媒体へのアクセスを競合するステップが行われる。次に、更新されたトラヒックカテゴリ許可確率が決定される（３７５）。ＰＰを計算するステップと、競合するステップと、更新するステップとは、バッファされたトラヒックが送信されるまで繰返される。
【０１３３】
本願は、２０００年１２月１８日付出願の「競合アクセスの最適制御のための適応アルゴリズム」と題する仮特許出願第６０／２５６，４２１号に対する優先権を主張する。その仮出願は、ここで参照して、その内容を本願に取り込むこととする。
【０１３４】
（関連出願に対するクロスリファレンス）
本発明は、出願者を共通とする、２００１年９月２８日付出願の「ローカルエリアネットワークにおけるサービスの品質（ＱｏＳ）をサポートするための統一されたチャネルアクセス」と題する特許出願第０９／９６７，１６４号、代理人事件番号ＴＩ−３２１５９、および２００１年９月２８日付出願の「オーバラップするカバレージ環境における共用通信チャネルアクセス」と題する特許出願第０９／９６６，３９３号、代理人事件番号ＴＩ−３２７００に関連する。これらの出願は、ここで参照することにより、その内容の全体を本願に取り込むこととする。
【図面の簡単な説明】
【図１】無線ローカルエリアネットワークの代表的な（従来技術の）構成を示す。
【図２】無線ローカルエリアネットワークにおける、競合期間中の（従来技術の）競合アクセスを示す時空図である。
【図３ａ】本発明の実施例による、ハイブリッド制御装置において実行される適応集中競合アクセスアルゴリズムを示す。
【図３ｂ】本発明の実施例による、無線局において実行される適応集中競合アクセスアルゴリズムを示す。
【図４】本発明の実施例による適応集中競合アクセスアルゴリズムを示す。
【図５】ａは、本発明の実施例による、確率に基づく媒体競合アルゴリズムを示す。ｂは、本発明の実施例による、送信するために特定のトラヒックカテゴリからトラヒックを選択するアルゴリズムのグラフ表示図である。
【図６】ａは、本発明の実施例による、バックオフに基づく媒体競合アルゴリズムを示す。ｂは、本発明の実施例による、送信するために特定のトラヒックカテゴリからトラヒックを選択するアルゴリズムのグラフ表示図である。
【図７】本発明の実施例による、集中競合アクセスのための組込みサポートを有するアクセスポイントを示す。
【図８】本発明の実施例による、集中競合アクセスおよび分散競合アクセスの双方のための組込みサポートを有する局を示す。
【図９】本発明の実施例による、確率に基づく媒体競合アルゴリズムの動作を示す時間−空間図である。
【符号の説明】
７１０ プロセッサ
７２０ メモリ
７３０ ネットワークモニタ
７４０ 通信媒体
８１０ プロセッサ
８２０ メモリ
８４０ 通信媒体
８６０ ネットワークモニタ

Claims (16)

1. 共用通信媒体を有する通信ネットワークにおけるネットワークトラヒックを適応制御する方法において、
   トラヒックカテゴリ許可確率を決定するステップと、
   総合許可確率ＰＰを計算するステップと、
   共用通信媒体へのアクセスを競合するステップであって、競合局が送信を許可されるかどうか決定し、適切なトラヒックカテゴリからトラヒックを送信することを含む該アクセス競合ステップと、
   前記媒体が空き状態にある時間量の、前記媒体が衝突状態にある時間量に対する比が、最適値からどれだけ遠いかに比例する量だけ、前記トラヒックカテゴリ許可確率を更新するステップと
   更新されたトラヒックカテゴリ許可確率を決定するステップと、
   バッファされたトラヒックが送信されるまで上記の各ステップを繰り返すステップとを含み、該繰り返すステップにおいては、複数のトラヒックカテゴリがあって、トラヒックカテゴリ許可確率が、各トラヒックカテゴリに割り当てられて、総合許可確率ＰＰの計算が各トラヒックカテゴリに割り当てられたトラヒックカテゴリ許可確率の総和である
   前記方法。
2. トラヒックカテゴリ許可確率を更新するステップが、集中制御装置が前記トラヒックカテゴリ許可確率を割当てるステップを含む、第１項記載の方法。
3. 前記共用通信媒体が複数の局により共用され、前記トラヒックカテゴリ許可確率の更新は、各局がトラヒックカテゴリ許可確率を割り当てることを含む、第１項記載の方法。
4. 前記共用通信媒体が複数の局により共用され、前記総合許可確率計算ステップが送信すべきトラヒックを有する局により行われる、第１項記載の方法。
5. 前記決定ステップが、
   乱数Ｘを発生するステップと、
   前記競合している局に、前記乱数Ｘが前記総合許可確率ＰＰより小さいか、または前記総合許可確率ＰＰに等しい場合に限り、送信の許可を与えるステップと、
   を含む、第１項記載の方法。
6. 前記アクセス競合ステップが、
   バックオフタイマをセットするステップと、
   競合している局が送信しうるかどうかを決定するステップと、
   適切なトラヒックカテゴリからのトラヒックを送信するステップと、
   を含む、第５項記載の方法。
7. 前記バックオフタイマをセットするステップが、
   前記乱数Ｘに基づきバックオフ時間を計算するステップと、
   前記バックオフタイマを前記バックオフ時間にセットするステップと、
   を含む、第６項記載の方法。
8. 前記バックオフ時間を計算するステップが、Ｊ＝〔ｌｏｇ（Ｘ）／ｌｏｇ（１−ＰＰ）〕を用い、ここで〔Ｙ〕はＹを超えない最大の整数を表し、ＰＰは前記総合許可確率である、第７項記載の方法。
9. 前記決定ステップが、
   前記共用通信媒体が使用中である時にバックオフタイマを凍結するステップと、
   前記共用通信媒体が、点調整機能のフレーム間スペース期間の間空き状態であった後に、バックオフタイマを減少させるステップと、
   前記バックオフタイマが満了するまで待つステップと、
   を含む、第６項記載の方法。
10. 適切なトラヒックカテゴリからのトラヒックを送信する前記ステップが、トラヒックカテゴリＮからのトラヒックを送信するステップを含み、ここでＮは以下の式を満たすものであって、
    

    

    であり、ただし
    

    

    、Ｚはトラヒックカテゴリの総数であり、ＴＣＰＰ _i は、トラヒックカテゴリｉにおけるトラヒックカテゴリ許可確率であって、もしトラヒックカテゴリｉが前記競合している局から送信すべきトラヒックをもたなければゼロにセットされる、第６項記載の方法。
11. 更新されたトラヒックカテゴリ許可確率を決定する前記ステップが、一定の固定時間間隔毎に行われる、第１項記載の方法。
12. 前記共用通信媒体が複数の局により共用され、更新されたトラヒックカテゴリ許可確率を決定する前記ステップが、送信すべきトラヒックを有するそれぞれの局により行われる、第１項記載の方法。
13. 前記更新されたトラヒックカテゴリ許可確率を決定するステップが集中制御装置において行われる、第１項記載の方法。
14. 前記更新されたトラヒックカテゴリ許可確率を決定するステップが、規則的な時間間隔で行われ、ネットワークパフォーマンスメトリックによりトリガされる、第１項記載の方法。
15. 前記ネットワークパフォーマンスメトリックが、εを所定値とする時に間隔（１−ε，１＋ε）の外部にある、前記媒体が空き状態にある時間量の、前記媒体が衝突状態にある時間量に対する比である、第１４項記載の方法。
16. 共用通信媒体を有する通信ネットワークにおけるネットワークトラヒックを適応制御する方法において、
    乱数Ｘを生成するステップと、
    トラヒックカテゴリ許可確率を決定するステップと、
    総合許可確率ＰＰを計算するステップと、
    競合する局が送信を許可されるかどうか決定するステップと、
    トラヒックカテゴリＮからトラヒックを送信し、ここにＮは以下の式を満たすものであって
    

    

    であり、ＴＣＰＰ _i は、トラヒックカテゴリｉにおけるトラヒックカテゴリ許可確率であって、もしトラヒックカテゴリｉが前記競合している局から送信すべきトラヒックをもたなければゼロにセットされ、
    更新されたトラヒックカテゴリ許可確率を決定するステップと、
    バッファされたトラヒックが送信されるまで上記の各ステップを繰り返すステップとを含み、該繰り返すステップにおいては、複数のトラヒックカテゴリがあって、トラヒック カテゴリ許可確率が、各トラヒックカテゴリに割り当てられて、総合許可確率ＰＰの計算が各トラヒックカテゴリに割り当てられたトラヒックカテゴリ許可確率の総和である
    前記方法。

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