JP4237239B2 - 無線ネットワークにおいて媒体へのアクセスを保証する方法 - Google Patents
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Description
本発明は対話型アプリケーション、通信用アプリケーションやゲーム用のリアルタイム音声・映像データ等、時間依存度が高いデータのストリーミングで利用される無線媒体へのアクセス制御に関する。移動無線端末間、およびアクセスポイントや基地局と移動端末の間での通信セッション設定で満足すべきサービス品質を得るために、アクセス局を制御するネットワークレイヤはセッションのサービス品質がどのように提供されるかを知っている必要がある。アクセスポイントの制御下にある移動端末およびデータトラフィックが増えるにつれて、アクセスポイントと移動端末の間でリアルタイムにデータを送信するためのサービスレベルを維持することがますます必要になる。
ＩＥＥＥ８０２．１１等の無線のＬＡＮにおいて、局（ＳＴＡ）とアクセスポイント（ＡＰ）の間でクリティカルな制御および接続情報を交換するために共通の無線媒体を用いる。制御および接続情報は、ＳＴＡやＡＰのデータ送信要求に従って周期的またはオンデマンド的に任意の時点で生起する管理フレームの形式で交換される。ＳＴＡとＡＰの間のクリティカル／非クリティカルなデータ交換は無線媒体を争奪（競合）しながら行われる。これではクリティカルなデータ交換の予測が困難になるため、無線媒体上のリアルタイムなデータストリーミングはほぼ不可能になる。
ほとんどのネットワークにおいて、データストリームに対するサービス品質は主にインターネット・プロトコル（ＩＰ）またはアプリケーションレイヤで扱われる。無線ネットワークにおけるあらゆるネットワーク条件の下でデータストリームに対して満足すべきサービス品質が得られることをより効率的に保証するために、無線媒体へのアクセス管理を担うレイヤ２（または媒体アクセスコントローラ）がアクセス局を制御できることが必要になる。本発明の目的は、データ接続のサービス品質を保証すべく、より高次レイヤに何らかの制御機能を持たせることである。
本発明が解決しようとする別の問題は、無線媒体の媒体アクセスコントローラが直面する要求遅延の減少である。ほとんどのリアルタイム音声・映像送信において、無線媒体への常時接続が必須である。ある場合には、音声・映像データが媒体アクセスコントローラ（ＭＡＣ）に保持される時間は一定、かつ指定された時間内でなければならない。リアルタイムデータがＭＡＣレイヤに留まり得る最長時間より長く保持された場合、必要とされるリアルタイム送信特性はもはや得られない。
ある種の無線ネットワークにおいて媒体アクセスは主に、アドホック（個別対応）方式で上位レイヤからＭＡＣレイヤまで押し出されたデータストリームに基づいている。ほとんど場合、無線媒体へのアクセスの割り当てはアドホック方式による。リアルタイムのクリティカルなデータストリームにおいて、データストリームからのデータパケットが指定時間に送信できるように、無線媒体のアクセスが保証されたタイムスロットを設けることが必要である。本発明はデータストリーム送信のために媒体へのアクセス時間が保証されるように、ＭＡＣレイヤにおける上位のレジスタデータストリームを可能にする局を提供する。
従来技術を用いたすべてのデータストリーム送信のために無線媒体を争奪する過程において、管理およびユーザーデータの両方が同じ媒体へのアクセスチャネルを用いる。これにより、中央アクセスポイントにより制御される局数が増加するにつれて、無線媒体における衝突の確率が増える。本発明は、局がデータストリームを登録する権利を争奪する際に異なるチャネルを、また、登録されたデータストリーム送信に対して１個の排他的なタイムスロットを提供する。本技術はさらに、局が排他的なチャネルへのデータストリームの登録を争奪するためのタイムスロットを割り当てるため動的機能を提供する。異なるデータ交換用に別々のタイムスロット用いることにより、中央アクセスポイントと局の間での制御データ交換により好都合な帯域幅を割り当てる。
従来技術において、上位レイヤからのデータ送信は無線媒体を争奪し、衝突により大量の帯域幅を浪費していた。本発明により無線パケットネットワークにおいて上位レイヤからのデータストリームにコネクション型特性を持たせることが可能になる。
本発明は、帯域幅、待ち時間、ジッター、およびそれら３個のパラメータがその最大値にある発生周期あるいは発生期間を指定することによりデータストリームが特定のサービスレベルを媒体アクセスレイヤに要求できるようにすることにより上述の問題を解決する。無線媒体へのアクセスを管理することが主な任務である媒体アクセスレイヤはこれらのパラメータに基づいて媒体アクセスタイムスロットを割り当てる。無線媒体へアクセスするためのタイムスロットの割り当ては中央コーディネータにより扱われる。割り当てを行なう機構は通常アクセスポイントに実装される。また、その他の端末に存在する場合もある。中央のコーディネータとのデータ接続を要求している局は、特定のサービスレベルで送信を行なうためには特定のタイムスロット内で他局と競合する必要がある。データストリームの送信のために局が求めるサービスレベルは次いで中央コーディネータにより決定され、要求局に最終割り当てが送信される。要求されたサービスレベルに基づくデータ接続が一旦登録されたならば、コーディネータは要求局がデータ送信するために周期的に帯域幅を割り当てる。
具体的には本発明の特徴は、以下のように表現される。
すなわち本発明は、無線媒体により通信を行う端末から、所定の品質が確保された通信の要求であるＱｏＳ登録要求を受信して、通信要求の登録を行う方法であって、前記無線媒体の確保要求を受け付ける制御フレームを前記端末に送信して、複数の端末間の競合を制御するための競合制御区間を開始するステップと、前記競合制御区間において、前記端末から前記確保要求を受信するステップと、前記端末からの前記確保要求の受信が成功した場合には、前記競合制御区間と異なり、かつ、伝送品質が無保証の非ＱｏＳ区間において、前記確保要求を送信した前記端末にポーリングを行うステップと、前記非ＱｏＳ区間において、前記ポーリングの受信に応答した前記端末から前記ＱｏＳ登録要求を受信するステップであって、前記ＱｏＳ登録要求は、所定の品質が確保された前記通信を行うＱｏＳ区間で必要な要件を含むステップと、前記無線媒体の使用可能な条件に基づいて、前記必要な要件による通信を許可するか否かを判断するステップと、通信を許可する場合に、前記非ＱｏＳ区間において、前記端末と前記必要な要件とを登録するステップとを含み、これにより上記目的が達成される。
前記方法は、前記必要な要件による通信を許可するか否かを示すＱｏＳ応答を前記端末に送信するステップをさらに含んでいてもよい。
前記ＱｏＳ応答は、通信の許可のみを示す応答であり、前記ＱｏＳ応答の送信後に、前記必要な要件に基づいて定められた許可内容をさらに送信するステップを含んでいてもよい。
前記必要な要件は、最小帯域幅、平均帯域幅、最大帯域幅、許容される最長待ち時間、許容される待ち時間の揺らぎ、媒体確保と媒体確保の間に要求される最小間隔、媒体確保と媒体確保の間に要求される最大間隔、再送信およびプリアンブル、プロトコルオーバヘッドに必要な追加の帯域幅の少なくとも１つを含んでいてもよい。
前記方法は、複数の端末から前記確保要求を受信した場合に、前記競合制御区間において、前記確保要求の受信が成功した各端末の識別番号のリストを示す情報を含む通知を前記複数の端末に送信するステップをさらに含んでいてもよい。
前記複数の端末の各々が通信を行う前に、毎回通信可能か否かを検出して通信を行う競合区間において、前記リストに識別番号が記述されていた端末以外の端末から前記ＱｏＳ登録要求を受信するステップであって、前記ＱｏＳ登録要求は、所定の品質が確保された前記通信を行うＱｏＳ区間で必要な要件を含むステップと、前記無線媒体の使用可能な条件に基づいて、前記必要な要件による通信を許可するか否かを判断するステップと、通信を許可する場合に、前記競合区間において、前記端末と前記必要な要件とを登録するステップとを含んでいてもよい。
前記複数の端末の各々が通信を行う前に、毎回通信可能か否かを検出して通信を行う競合区間において、前記リストに識別番号が記述されていた端末以外の端末からポーリング要求を受信するステップと、前記ポーリング要求に基づいて、前記非ＱｏＳ区間において前記端末にポーリングを行うステップと、前記非ＱｏＳ区間において、前記ポーリングの受信に応答した前記端末から前記ＱｏＳ登録要求を受信するステップであって、前記ＱｏＳ登録要求は、所定の品質が確保された前記通信を行うＱｏＳ区間で必要な要件を含むステップと、前記無線媒体の使用可能な条件に基づいて、前記必要な要件による通信を許可するか否かを判断するステップと、通信を許可する場合に、前記非ＱｏＳ区間において、前記端末と前記必要な要件とを登録するステップとを含んでいてもよい。
また、本発明は、無線媒体により通信を行う端末から、所定の品質が確保された通信の要求であるＱｏＳ登録要求を受信して、通信要求の登録を行う方法であって、複数の端末の各々が通信を行う前に、毎回通信可能か否かを検出して通信を行う競合区間において、特定の端末から前記ＱｏＳ登録要求を受信するステップであって、前記ＱｏＳ登録要求は、所定の品質が確保された前記通信を行うＱｏＳ区間で必要な要件を含むステップと、前記無線媒体の使用可能な条件に基づいて、前記必要な要件による通信を許可するか否かを判断するステップと、通信を許可する場合に、前記競合区間において、前記端末と前記必要な要件とを登録するステップとを含み、これにより上記目的が達成される。
また、本発明は、無線媒体により通信を行う端末から、所定の品質が確保された通信の要求であるＱｏＳ登録要求を受信して、通信要求の登録を行う方法であって、複数の端末の各々が通信を行う前に、毎回通信可能か否かを検出して通信を行う競合区間において、特定の端末からポーリング要求を受信するステップと、前記ポーリング要求に基づいて、前記競合制御区間と異なり、かつ、伝送品質が無保証の非ＱｏＳ区間において前記端末にポーリングを行うステップと、前記非ＱｏＳ区間において、前記ポーリングの受信に応答した前記端末から前記ＱｏＳ登録要求を受信するステップであって、前記ＱｏＳ登録要求は、所定の品質が確保された前記通信を行うＱｏＳ区間で必要な要件を含むステップと、前記無線媒体の使用可能な条件に基づいて、前記必要な要件による通信を許可するか否かを判断するステップと、通信を許可する場合に、前記非ＱｏＳ区間において、前記端末と前記必要な要件とを登録するステップとを含み、これにより上記目的が達成される。
前記必要な要件は、最小帯域幅、平均帯域幅、最大帯域幅、許容される最長待ち時間、許容される待ち時間の揺らぎ、データパケットのサイズ、媒体確保と媒体確保の間に要求される最小間隔、媒体確保と媒体確保の間に要求される最大間隔、再送信およびプリアンブル、プロトコルオーバヘッドに必要な追加の帯域幅の少なくとも１つを含んでもよい。
前記必要な要件は、最小帯域幅、平均帯域幅、最大帯域幅、許容される最長待ち時間、許容される待ち時間の揺らぎ、データパケットのサイズ、媒体確保と媒体確保の間に要求される最小間隔、媒体確保と媒体確保の間に要求される最大間隔、再送信およびプリアンブル、プロトコルオーバヘッドに必要な追加の帯域幅の少なくとも１つを含んでもよい。
本発明は、無線媒体上にデータストリームを送信する際に要求されるネットワークアクセスサービスレベルを数量化するためにパラメータ表記を利用する。上位ネットワークレイヤはパラメータ表記を用いた接続要求に基づいて、無線媒体へのアクセスが一定期間保証されるようなネットワーク接続要求を媒体アクセスコントローラに送ることができる。本発明はまた無線媒体へアクセスするユーザーデータおよび必須制御データに対して異なるタイムスロットをスケジューリングする機構も提供する。長時間にわたる競合をさらに減らすために、制御データに対して可変タイムスロットを採用することにより遅延を改善する。
本発明を利用することにより、リアルタイムおよび非リアルタイムのアプリケーションが同時にサービスを受けられ、しかもリアルタイムアプリケーションに求められるＱｏＳが維持できる。さらに、本発明ではまたＱｏＳ登録要求を競合なしに送信して、従来技術に比べてよりタイムリーにアクセスポイント（ＡＰ）に届けることが可能になる。本発明の総合的な効果は、ＡＰ内の局数が増加するにつれてデータストリームが直面する無線媒体の遅延を減らし、より予測可能とすることである。本発明は、ＡＰの種類の決定を、ＡＰが対応可能な局数に基づく規模に見合って行なえるアプローチを提供する。
また、本願発明によると、端末台数より少ないスロット数を用いても、効果的に、受信端末にデータの送信権利、Ｑｏｓデータを割り当てることが可能になる。すなわち、従来技術では、例えば端末数が１０００台というように多い場合、端末を競合されるためのスロットが１０００用意されなければならなくなり、登録処理だけで、無線帯域（利用時間）を消費してしまうが、本願発明によると、判断基準の符号により、台数を少なくすることができる。
また、本願発明によると、端末数の数より、少ない競合スロットで、端末の登録処理が可能になる。例えば、０．５×Ｎで、０．５は、１以下の数でいいので、Ｌを１以下の少数とするとスロット数は、Ｌ×Ｎでもよい。
また、本願発明によると、端末数の数より、少ない競合スロットで、端末の登録処理が可能になる。例えば、０．５×Ｎで、０．５は、１以下の数でいいので、Ｌを１以下の少数とするとスロット数は、Ｌ×Ｎでもよい。
以下の実施の形態においては、図９に示すような無線ＬＡＮ（Wireless Local Area Network）のシステムを説明する。このシステムは、主局であるアクセスポイントＡＰと、周辺局（ＳＴＡ）である複数の端末Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄ，Ｔｅで構成される。データは、アクセスポイントＡＰと端末Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄ，Ｔｅの６局いずれかひとつの局から、別の局に送られる。複数の局から同時に無線で信号が発信されると、信号の衝突が生じる。そこで主局であるアクセスポイントＡＰが、端末から送信要求を受け付け、無線媒体を確保する優先順位を定め、その順番で送信が行われるよう、スケジューリングを行う。この意味でアクセスポイントＡＰは、「媒体コーディネータ」とも呼ばれる。また、端末からの送信要求には、送信信号の品質に関する情報も送られ、希望する品質に合致した送信速度や送信方式が確保される。
なお、アクセスポイントＡＰは以下に説明する機能を有する端末である。逆にその機能を有していれば上述の端末Ｔａ〜ＴｅであってもアクセスポイントＡＰになりうる。
ユーザの端末に提供するネットワークの通信品質を制御する技術の総称をクオリティ・オブ・サービス（Quality of Service; ＱｏＳ）という。ＱｏＳはまた、このような技術を使って通信品質の制御を行うサービスを示すこともある。通信品質に影響を及ぼすパラメータには、遅延時間や遅延の揺らぎ(ばらつき)、データ損失率、ピーク伝送速度などがある。これらを調整して、ネットワーク内の通信量が集中した場合でも、映像の伝送、音声の伝送などアプリケーションごとにＱｏＳ条件を保証しつつ一定のスループットが確保できるようにする。
図１０は、本発明による無線データ通信の全体の動作が示されている。図において「登録」と示されている期間において、アクセスポイントＡＰは、端末Ｔａ〜Ｔｅから、伝送速度等の所望の品質が確保された通信の要求である「ＱｏＳ登録要求」を受け付け、その要求の内容に基づいて端末の登録を済ませる。この登録は「ＱｏＳ登録」と称される。図では「登録」の区間は、ＱｏＳ区間（ループＤ）、従来方式の伝送区間（ループＥ）、および、競合ベースの伝送区間（ループＦ）とは別の区間として示されている。しかし後述のように、「登録」区間は、従来方式の伝送区間（ループＥ）、および／または、競合ベースの伝送区間（ループＦ）を含んでいてもよい。
以下では、「登録」と表示されている区間の終了の時点で、ＱｏＳ要求が登録されているとする。この登録をＱｏＳ登録という。本発明は、このＱｏＳ登録を行う種々の手法に関する。図１０に示す例では、端末Ｔａ、ＴｂおよびＴｃがＱｏＳ登録を受けているとする。なお、ＱｏＳ登録の方法の詳細は図１４〜図１８を参照して説明する。ＱｏＳ登録が終了すると、ループＤと表示された区間において、登録内容で割り当てられたスケジュールに従い、端末からのデータ送信が開始される。
ループＤの最初のＱｏＳ区間では端末Ｔａが送信を行う。ＱｏＳ区間の最初にアクセスポイントＡＰが端末Ｔａに対してポーリングを行い、端末Ｔａに送信の許可を与える。ＱｏＳ区間にアクセスポイントＡＰが発するポーリングフレームは、ＱｏＳポーリングと称される。ＱｏＳポーリングを受けて、端末Ｔａはデータを送信する。ＱｏＳポーリングに基づいて行うデータ伝送は、ＱｏＳ伝送と呼ばれ、登録内容に基づいて伝送品質が保証されている。ＱｏＳ伝送が必要とされるのは、例えばＴＶ、ラジオ等のリアルタイムで再生する必要のあるデータである。送信相手は、自身（Ｔａ）以外のいずれかの局、すなわちアクセスポイントＡＰ，端末Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄ，Ｔｅのいずれかである。ループＤの２番目のＱｏＳ区間では、同様なＱｏＳポーリングを合図に端末Ｔｂが送信を行う。３番目のＱｏＳ区間では同様なＱｏＳポーリングを合図に端末Ｔｃが送信を行う。ループＤにはこれら３つのＱｏＳ区間が含まれている。図１０では、ループＤは１回実行されているが、複数回繰り返し行ってもよい。
続いて従来方式による定期的なポーリングによる通信が行われる。図では、従来方式の通信を行う区間は、ループＥとして示されている。従来方式のポーリングは、ＱｏＳポーリングとは異なり、非ＱｏＳポーリングと呼ばれる。非ＱｏＳポーリングに基づいて行うデータ伝送は、非ＱｏＳ（non-QoS）伝送と呼ばれる。非ＱｏＳ伝送が利用されるのは、例えばテキストデータ、メール等の厳密なリアルタイム性を要求されないデータである。非ＱｏＳ伝送は、各端末がアクセスポイントＡＰによりデータの伝送を制御される点ではＱｏＳ伝送と同じであるが、伝送品質に保証がされない点でＱｏＳ伝送と異なる。アクセスポイントＡＰおよび端末の双方は、非ＱｏＳポーリングとＱｏＳポーリングとを識別可能である。ループＥは複数回繰り返し行ってもよい。
続いて、ポーリングのない競合ベースの通信が行われる。図ではこの競合ベースの通信を行う区間が、ループＦとして示されている。競合ベースの通信は、他の端末から送信された伝送信号が一定時間検出されなかった場合にのみ通信可能と判断してデータを送信する通信である。競合ベースのデータ伝送は、コンテンション（contention）ベース伝送とも呼ばれる。ループＦも複数回繰り返し行ってもよい。なお必要であれば、アクセスポイントＡＰが競合ベースの通信の開始時間と終了時間とを各端末に知らせるようにしてもよい。これにより、各端末は、その区間でのみパケットの検出の有無を判断するようになり、動作を簡略化できる。
ループＥまたはＦは、あってもよいし、なくてもよい。また、ループＤ，Ｅ，Ｆの現れる順番は、登録の際に決められた順番となり、ループＥまたはループＦが先頭に現れ、ループＤが２番目または３番目に現れてもよい。
ループＤ，Ｅ，Ｆを含めてループＣと言う。またループＣと登録の区間とを含めてループＢと言う。ループＢを集めたループをループＡと言う。図３にループＡからＦまでの階層的な構成が示されている。
図１１にＱｏＳ登録のための動作が示されている。登録手続き開始後、アクセスポイントＡＰは全ての周辺端末に対し、信号の送信のためのタイムスロットを確保したいかどうか、すなわち確保要求を受け付ける信号４０１（図４Ａ）を発信する。この動作は、競合制御（Control Contention; CC）とよばれる。この信号４０１に対し、伝送のためにタイムスロットを確保する必要がある端末は、確保要求 (Reservation Reauest; ＲＲ) 信号４０５（図４Ｂ）を出す。図１１に示す例では、端末Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃが確保要求信号４０５を出力し、端末Ｔｄ，Ｔｅからは、確保要求信号が出力されなかった場合を示している。確保要求が受け付けられる動作は図５のフローチャートに示されている。
アクセスポイントＡＰは、確保要求ＲＲがあった端末に対し、送信にどの程度の品質が要求されるのか、またどのような方式の送信を要求しているのかを知るため、ＱｏＳ登録に関する端末の要求情報を収集する。この要求情報はＱｏＳ登録要求フレーム４０７（図４Ｃ）に盛り込まれ、アクセスポイントＡＰからのポーリング信号に応答して、確保要求があった端末からアクセスポイントＡＰに送信される。
アクセスポイントＡＰは、要求情報を収集した後、確保要求があった端末Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃに対し、どのような内容、順番で、送信許可を与えるかをスケジューリングする。このスケジュールの作成の詳細は図６のフローチャートに示されている。
スケジュールが決定されると、アクセスポイントＡＰは、確保要求があった端末Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃに対し、確認のため、ＱｏＳ要求応答フレーム４１７（図４Ｄ）を送信する。これにより確保要求があった端末Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃは、自己がＱｏＳ登録されたか否かを認識する。その後、ループＤ（図１０）のＱｏｓ区間において、確保要求があった端末Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃが、ＱｏＳポーリングに基づいて割り当てられたデータ送信を行う。
図１３Ａ〜１３Ｃは、帯域幅についてのＱｏＳ登録の具体例を説明する図である。図１３Ａに示すように、使用可能帯域幅が２４Ｍｂｐｓの無線媒体において、端末ＴａおよびＴｃが既にＱｏＳ登録を受け、それぞれ１０Ｍｂｐｓおよび６ＭｂｐｓのＱｏＳ伝送が許可されているとする。この時点では、残りの使用可能帯域幅は、８Ｍｂｐｓである。図１３Ｂでは、新たに端末Ｔｂが確保要求ＲＲを出し、ＱｏＳ登録要求フレーム４０７（図４Ｃ）を用いて６ＭｂｐｓのＱｏＳ伝送を要求する。その結果アクセスポイントＡＰは、端末Ｔｂに対して、割り当てた帯域幅を６ＭｂｐｓとしてＱｏＳ登録を行う。登録された内容はＱｏＳ要求応答フレーム４１７（図４Ｄ）に記述され端末Ｔｂに伝えられる。このとき残りの使用可能帯域幅は、２Ｍｂｐｓである。なお図２０Ｂは、ＱｏＳ要求応答フレーム４１７に含まれる帯域幅割り当て情報４１９の具体的な内容を示す。
図１３Ｃはさらに、別の端末Ｔｄが６ＭｂｐｓのＱｏＳ伝送を要求してきた場合を示す。現在残された使用可能帯域幅は２Ｍｂｐｓであるので、アクセスポイントＡＰは、このとおりの要求ではスケジューリングできない。よってアクセスポイントＡＰは、受容不許可を示す情報を端末Ｔｄに送信する（図１３Ｃ上段、および図２０Ａのパラメータ４３５）。この結果、端末ＴｄはＱｏＳ登録されなかったと認識する。
また別の方法として、アクセスポイントＡＰは、受容不許可を示す情報とともに、またはそれに代えて、現時点で使用可能な帯域幅（この例では２Ｍｂｐｓ）を示す情報を送信してもよい。端末Ｔｄは、６Ｍｂｐｓを要求したにもかかわらず２Ｍｂｐｓの帯域幅が示された情報を受信すると、６ＭｂｐｓでのＱｏＳ登録が不許可であり、かつ現在は２Ｍｂｐｓしか使用できないことを認識する。端末Ｔｄは、２Ｍｂｐｓの帯域幅でもよい場合には、ＱｏＳ登録要求フレーム４０７（図４Ｃ）を用いて２ＭｂｐｓのＱｏＳ伝送を要求する。その結果、アクセスポイントＡＰは、端末Ｔｄに対して、帯域幅２Ｍｂｐｓを割り当てＱｏＳ登録を行う（図１３Ｃ下段）。
なお図１３Ａ〜１３Ｃの表現は、端末Ｔａが最初にＱｏＳ伝送を許可され、端末Ｔａの伝送が終了した後で端末ＴｃのＱｏＳ伝送が許可されるという意味ではなく、単に使用を許可された帯域幅を模式的に示したに過ぎない。実際には、端末Ｔａ〜ＴｄのＱｏＳ伝送の順番は時間等に基づいて変化する。よって、媒体を用いて伝送されているデータは、実際には端末Ｔａ〜Ｔｄの各々からの種々のデータがインターリーブされた状態で伝送されている点に留意されたい。以上、ＱｏＳ登録の具体例を説明した。
次に、ＱｏＳ登録を行うための具体的な手順を説明する。本明細書では、５種類の手順を説明する。具体的には、
１．競合制御（ＣＣ）および確保要求（ＲＲ）を用いたＱｏＳ登録（図１４）
２．確保要求（ＲＲ）が失敗した場合の、競合ベース（コンテンションベース）のデータ伝送区間でのＱｏＳ登録（図１５）
３．確保要求（ＲＲ）が失敗した場合の、非ＱｏＳポーリング要求を用いたＱｏＳ登録（図１６）
４．確保要求（ＲＲ）を用いない、競合ベース（コンテンションベース）のデータ伝送区間でのＱｏＳ登録（図１７）
５．確保要求（ＲＲ）を用いない、非ＱｏＳポーリング要求を用いたＱｏＳ登録（図１８）
である。
１．競合制御（ＣＣ）および確保要求（ＲＲ）を用いたＱｏＳ登録（図１４）
２．確保要求（ＲＲ）が失敗した場合の、競合ベース（コンテンションベース）のデータ伝送区間でのＱｏＳ登録（図１５）
３．確保要求（ＲＲ）が失敗した場合の、非ＱｏＳポーリング要求を用いたＱｏＳ登録（図１６）
４．確保要求（ＲＲ）を用いない、競合ベース（コンテンションベース）のデータ伝送区間でのＱｏＳ登録（図１７）
５．確保要求（ＲＲ）を用いない、非ＱｏＳポーリング要求を用いたＱｏＳ登録（図１８）
である。
以下、説明の簡単化のために、端末ＴａをＱｏＳ登録するとして説明する。登録手順の説明には、図の上方に記載された「ＱｏＳ登録」区間、「ＱｏＳ伝送」区間等を適宜参照する。また、以下の括弧で示す番号は、上に示した５種類の手順の番号に対応する。
（１）競合制御（ＣＣ）および確保要求（ＲＲ）を用いたＱｏＳ登録
図１４は、競合制御（ＣＣ）および確保要求（ＲＲ）を用いてＱｏＳ登録を行う際の、データの授受を示す図である。まずアクセスポイントＡＰは、ＱｏＳ登録区間においてＱｏＳ登録を希望する端末を受け付ける競合制御（ＣＣ）を行う。ＱｏＳ区間にデータストリームを送信するためにＱｏＳ登録を希望する端末Ｔａは、競合制御（ＣＣ）に応答して、所定の競合制御間隔の期間内（例えば、数ｍｓ内）に、確保要求（ＲＲ）信号をアクセスポイントＡＰに送信する。競合制御間隔は、所定時間長のスロットに分けられている。
図１４は、競合制御（ＣＣ）および確保要求（ＲＲ）を用いてＱｏＳ登録を行う際の、データの授受を示す図である。まずアクセスポイントＡＰは、ＱｏＳ登録区間においてＱｏＳ登録を希望する端末を受け付ける競合制御（ＣＣ）を行う。ＱｏＳ区間にデータストリームを送信するためにＱｏＳ登録を希望する端末Ｔａは、競合制御（ＣＣ）に応答して、所定の競合制御間隔の期間内（例えば、数ｍｓ内）に、確保要求（ＲＲ）信号をアクセスポイントＡＰに送信する。競合制御間隔は、所定時間長のスロットに分けられている。
なお、確保要求（ＲＲ）信号の送信タイミングは以下のとおりである。アクセスポイントＡＰは、マスタークロックを管理しており、各端末は、そのマスタークロックに同期したクロックを有する。各端末は、クロックに基づいてスロットの開始時刻になったことを検出すると、その時刻に確保要求（ＲＲ）信号を送信する。よってアクセスポイントＡＰは、スロットの開始時刻を基準として受信した信号を判断すれば、スロットに複数の確保要求（ＲＲ）信号が競合しているか否かを容易に判断できる。なお、確保要求（ＲＲ）信号を受信するための時間には多少の余裕を持たせてもよい。この場合には、スロットの開始時刻から所定の時間幅の範囲内に複数の確保要求（ＲＲ）信号を受信したか否かを判断すればよい。アクセスポイントＡＰは、時間スロットに１つの確保要求（ＲＲ）信号のみを正しく受信した場合にはその要求を受け入れ、複数の確保要求（ＲＲ）信号が競合した場合および確保要求（ＲＲ）信号が正しく受信できなかった場合にはその要求を受け付けない。
アクセスポイントＡＰは、確保要求（ＲＲ）が受け入れられたか否かを各端末に示すため、再び競合制御（ＣＣ）期間を設け、制御フレーム（図４Ａ）を各端末に送信する。制御フレーム４０１には確保要求（ＲＲ）が受け入れられた端末の各々を識別するための識別番号のリスト４００が含まれている。端末は制御フレーム４０１を参照することにより、自己の確保要求（ＲＲ）が受け入れられたか否かを容易にかつ迅速に判断できる。なお制御フレーム４０１の競合スロット長および競合スロット持続期間は０に設定されており、確保要求（ＲＲ）は受け付けられていない。
次のＱｏＳ伝送区間では、例として、既にＱｏＳされている端末Ｔｃが、アクセスポイントＡＰからのＱｏＳポーリングに基づいて、ＱｏＳデータを送信している状態を表している。
次に従来方式の非ＱｏＳ伝送区間で、アクセスポイントＡＰは、先の確保要求（ＲＲ）に基づいて端末Ｔａに対して非ＱｏＳポーリングを行う。この非ＱｏＳポーリングは、アクセスポイントＡＰが端末Ｔａに対して、ＱｏＳパラメータを送信する機会を与えたことを意味する。ＱｏＳパラメータとは、登録を希望する具体的な値（パラメータ）であり、図４ＣのＱｏＳ登録要求フレーム４０７を利用して送信される。なおＱｏＳ登録要求フレーム４０７は、ポーリング間隔４１５として最小媒体確保間隔、最大媒体確保間隔を含んでいてもよく、さらに追加の帯域幅、最大データ速度、遅延限界（待ち時間）のパラメータを含んでいてもよい。
端末Ｔａは、非ＱｏＳポーリングを受けて、アクセスポイントＡＰに対してＱｏＳ登録要求フレーム（図１４の"Qos Regist"）を送信する。アクセスポイントＡＰは、無線媒体の使用可能な条件に基づいて、ＱｏＳ登録要求フレームに記述された要求が受容可能であれば、そのＱｏＳパラメータに基づいて端末Ｔａを登録し、ＱｏＳ要求応答フレーム（図１４の"QoS response"）を端末Ｔａに送信する。この時点で端末ＴａのＱｏＳ登録が完了する。端末Ｔａは、次のＱｏＳ伝送区間から、ＱｏＳポーリングを与えられＱｏＳ伝送を行うことができる。
ここで端末Ｔａに送信されたＱｏＳ要求応答フレームを説明する。図４Ｄは、ＱｏＳ要求応答フレーム４１７の例を示す図である。ＱｏＳ要求応答フレーム４１７は、対象となる局アドレスを特定する情報４１８と、帯域幅割り当て情報４１９と、直接送信の可能性を示す情報４２０とを含む。このうち、帯域幅割り当て情報４１９には、端末Ｔａに与えられた帯域幅に関する情報が多数含まれている。図２０Ｂは、帯域幅割り当て情報４１９の詳細を示す図である。帯域幅割り当て情報４１９は、スケジューリング間隔４２３、最小／最大ポーリング間隔４２４、４２５、最小／最大確保持続期間４２６、４２７、予約帯域幅４２８、保証遅延限界（境界）４２９、保証ジッター限界（境界）４３０、保証再送信能力４３１等を含む。このうち最小／最大ポーリング間隔４２４、４２５は、端末Ｔａに対してＱｏＳポーリングが行われる最小および最大の間隔を示す。また最小／最大確保持続期間４２６、４２７は、ＱｏＳポーリングを受けた後に媒体を確保できる最小／最大の期間を示す。これらの例をQoS_Regis_Parameter {}として後述する。
以上説明したように、端末Ｔａは、このように帯域幅割り当て情報４１９を参照することによりＱｏＳ登録を受けた内容を知ることができる。なお端末Ｔａ以外の端末は、端末ＴａへのＱｏＳポーリングを傍受することにより、現在がＱｏＳ区間であること、および、ＱｏＳポーリング持続期間の範囲を知ることもできる。
以下では異なる種類のＱｏＳ登録の手順を説明するが、いずれの場合も、端末は、ＱｏＳ要求応答フレーム４１７（特に帯域幅割り当て情報４１９）を参照することにより、ＱｏＳ登録を受けた内容を確認できる。
（２）確保要求（ＲＲ）が失敗した場合の、競合ベースのデータ伝送区間でのＱｏＳ登録
図１５は、確保要求（ＲＲ）が失敗した場合に、競合ベースのデータ伝送区間でＱｏＳ登録を行う際のデータの流れを示す図である。競合制御（ＣＣ）区間の同一のスロットにおいて複数の端末（図では端末Ｔａと端末Ｔｂ）が同時に確保要求（ＲＲ）を送信していた場合には、アクセスポイントＡＰはいずれの確保要求（ＲＲ）も受け付けない。このため端末Ｔａは、確保要求（ＲＲ）が失敗したことをＱｏＳ登録区間の２度目の競合制御（ＣＣ）で通知され、確保要求（ＲＲ）が受け付けられなかったことを認識する。
図１５は、確保要求（ＲＲ）が失敗した場合に、競合ベースのデータ伝送区間でＱｏＳ登録を行う際のデータの流れを示す図である。競合制御（ＣＣ）区間の同一のスロットにおいて複数の端末（図では端末Ｔａと端末Ｔｂ）が同時に確保要求（ＲＲ）を送信していた場合には、アクセスポイントＡＰはいずれの確保要求（ＲＲ）も受け付けない。このため端末Ｔａは、確保要求（ＲＲ）が失敗したことをＱｏＳ登録区間の２度目の競合制御（ＣＣ）で通知され、確保要求（ＲＲ）が受け付けられなかったことを認識する。
すると次の競合ベースのデータ伝送区間において、端末ＴａはアクセスポイントＡＰに対して直接ＱｏＳ登録要求フレーム（図１５の"QoS Regist"）を送信する。アクセスポイントＡＰは、そのフレームに記述された、端末Ｔａが要求するＱｏＳパラメータを分析し、無線媒体の使用可能な条件に基づいて要求が受容可能か否かを判断する。要求が受容可能であればそのＱｏＳパラメータに基づいて端末Ｔａを登録し、ＱｏＳ要求応答フレームを端末Ｔａに送信する。この時点で端末ＴａのＱｏＳ登録が完了する。端末Ｔａは、次のＱｏＳ伝送区間から、ＱｏＳポーリングを与えられＱｏＳ伝送を行うことができる。
（３）確保要求（ＲＲ）が失敗した場合の、非ＱｏＳポーリング要求を用いたＱｏＳ登録
図１６は、確保要求（ＲＲ）が失敗した場合に、非ＱｏＳポーリング要求を用いてＱｏＳ登録を行う際のデータの授受を示す図である。上述の（２）の場合と同様、端末Ｔａが、確保要求（ＲＲ）が失敗したことをＱｏＳ登録区間の２度目の競合制御（ＣＣ）において認識した場合を考える。
図１６は、確保要求（ＲＲ）が失敗した場合に、非ＱｏＳポーリング要求を用いてＱｏＳ登録を行う際のデータの授受を示す図である。上述の（２）の場合と同様、端末Ｔａが、確保要求（ＲＲ）が失敗したことをＱｏＳ登録区間の２度目の競合制御（ＣＣ）において認識した場合を考える。
端末Ｔａは、その後の競合ベースの伝送区間において、非ＱｏＳポーリングを求める要求（図１６の"Poll Request"）をアクセスポイントＡＰに送信する。
するとアクセスポイントＡＰは、後続の非ＱｏＳ伝送区間において端末Ｔａに対して非ＱｏＳポーリングを行い、端末Ｔａに非ＱｏＳのデータ伝送の機会を与える。端末Ｔａは、非ＱｏＳポーリングに基づいてアクセスポイントＡＰに対してＱｏＳ登録要求フレーム（図１６の"Qos Regist"）を送信する。ＱｏＳ登録要求フレームを受け取ったアクセスポイントＡＰは、上記（２）で説明した処理と同じ処理を行い、無線媒体の使用可能な条件に基づいて要求が受容可能であれば、そのＱｏＳパラメータに基づいて端末Ｔａを登録し、ＱｏＳ要求応答フレームを端末Ｔａに送信する。登録されると、端末Ｔａは次のＱｏＳ伝送区間からＱｏＳポーリングに基づいて、ＱｏＳ伝送を行うことができる。
（４）確保要求（ＲＲ）を用いない、競合ベースのデータ伝送区間でのＱｏＳ登録
図１７は、競合ベースのデータ伝送区間のみでＱｏＳ登録を行う際のデータの授受を示す図である。上記（２）との相違点は、上記（２）は確保要求（ＲＲ）が失敗した場合の処理であるのに対し、この（４）の場合には競合制御（ＣＣ）の区間が設けられている必要はなく、よって確保要求（ＲＲ）が失敗したか否かは問題とはならないことである。
図１７は、競合ベースのデータ伝送区間のみでＱｏＳ登録を行う際のデータの授受を示す図である。上記（２）との相違点は、上記（２）は確保要求（ＲＲ）が失敗した場合の処理であるのに対し、この（４）の場合には競合制御（ＣＣ）の区間が設けられている必要はなく、よって確保要求（ＲＲ）が失敗したか否かは問題とはならないことである。
端末Ｔａは、競合ベースのデータ伝送区間において、アクセスポイントＡＰに対して直接ＱｏＳ登録要求フレーム（図１７の"Qos Regist"）を送信する。ＱｏＳ登録要求フレームを受け取ったアクセスポイントＡＰは、上記（２）で説明した処理と同じ処理を行い、無線媒体の使用可能な条件に基づいて要求が受容可能であれば、そのＱｏＳパラメータに基づいて端末Ｔａを登録し、ＱｏＳ要求応答フレームを端末Ｔａに送信する。登録されると、端末Ｔａは次のＱｏＳ伝送区間からＱｏＳポーリングを与えられ、ＱｏＳ伝送を行うことができる。
（５）確保要求（ＲＲ）を用いない、非ＱｏＳポーリング要求を用いたＱｏＳ登録
図１８は、非ＱｏＳポーリング要求を用いてＱｏＳ登録を行う際のデータの授受を示す図である。上記（３）との相違点は、上記（３）は確保要求（ＲＲ）が失敗した場合の処理であるのに対し、この（５）の場合には競合制御（ＣＣ）の区間が設けられている必要はなく、よって確保要求（ＲＲ）が失敗したか否かは問題とはならないことである。
図１８は、非ＱｏＳポーリング要求を用いてＱｏＳ登録を行う際のデータの授受を示す図である。上記（３）との相違点は、上記（３）は確保要求（ＲＲ）が失敗した場合の処理であるのに対し、この（５）の場合には競合制御（ＣＣ）の区間が設けられている必要はなく、よって確保要求（ＲＲ）が失敗したか否かは問題とはならないことである。
端末Ｔａは、まず競合ベースの伝送区間において、非ＱｏＳポーリングを求める要求（図１６の"Poll Request"）をアクセスポイントＡＰに送信する。
するとアクセスポイントＡＰは、後続の非ＱｏＳ伝送区間において端末Ｔａに対して非ＱｏＳポーリングを行い、端末Ｔａに非ＱｏＳのデータ伝送の機会を与える。端末Ｔａは、非ＱｏＳポーリングに基づいてアクセスポイントＡＰに対してＱｏＳ登録要求フレーム（図１８の"Qos Regist"）を送信する。ＱｏＳ登録要求フレームを受け取ったアクセスポイントＡＰは、上記（２）で説明した処理と同じ処理を行い、無線媒体の使用可能な条件に基づいて要求が受容可能であれば、そのＱｏＳパラメータに基づいて端末Ｔａを登録し、ＱｏＳ要求応答フレームを端末Ｔａに送信する。登録されると、端末Ｔａは次のＱｏＳ伝送区間からＱｏＳポーリングを与えられ、ＱｏＳ伝送を行うことができる。
以上、ＱｏＳ登録を行うための５種類の手順を説明した。
上述した５種類の手順では、アクセスポイントＡＰが送信したＱｏＳ要求応答フレーム４１７に基づいて、端末Ｔａは自己がＱｏＳ登録を受けたこと、および、その具体的な内容を認識できるとしている。しかしこの方式では、端末Ｔａが、ＱｏＳ登録を受けられたか否かを早急に認識したい場合に問題となる場合がある。その理由は、帯域割り当て情報（４２３〜４３１）の計算負荷は非常に高いため、生成にはある程度時間を要すると考えられるからである。そこで図１９に示すように、従来方式の非ＱｏＳ区間において、アクセスポイントＡＰはまず、ＱｏＳ登録の許可／不許可のみを示す情報４３５（図２０Ａ）をＱｏＳ要求応答フレームに含めて端末Ｔａに送信してもよい。このときＱｏＳ要求応答フレームには、帯域幅割り当て情報４１９は含まれていない。そしてアクセスポイントＡＰは、スケジューリングが終了して帯域幅割り当て情報４１９の内容が完全に計算された後で、帯域幅割り当て情報４１９を改めて端末Ｔａに送信すればよい。このようにＱｏＳ要求応答フレームの内容を分割して送信することもできる。
以下、各構成や動作を個別に、かつ詳細に説明する。
本節では無線ランのネットワークに適用されたＯＳＩモデルのレイヤ２においてネットワークリソースを制御する装置を開示する。本発明をより理解しやすくするために、以下の定義を用いる。
・「パケット」とはデータネットワーク上で送信できる任意のフォーマットで表わされたデータの自己完結した単位である。
・「リソース」とは、基本的に共有された無線チャネルを利用可能な時間を表す。
・用語「ＷＭ」は無線媒体を表わす。
・用語「ＱｏＳ」はサービス品質を表わす。
・用語「ＭＡＣ」は媒体アクセスコントローラを表わす。
本節では無線ランのネットワークに適用されたＯＳＩモデルのレイヤ２においてネットワークリソースを制御する装置を開示する。本発明をより理解しやすくするために、以下の定義を用いる。
・「パケット」とはデータネットワーク上で送信できる任意のフォーマットで表わされたデータの自己完結した単位である。
・「リソース」とは、基本的に共有された無線チャネルを利用可能な時間を表す。
・用語「ＷＭ」は無線媒体を表わす。
・用語「ＱｏＳ」はサービス品質を表わす。
・用語「ＭＡＣ」は媒体アクセスコントローラを表わす。
以下の記述において、説明の都合上、本発明を徹底的に理解いただくために特定の数、時間、構造およびその他のパラメータを提示する。以下の段落で本発明を実施する方法の例を挙げる。しかし、これほど詳細を指定せずとも本発明が実施可能であることは当業者には明らかであろう。
図１は、レイヤ２のサービスアクセスポイントまたはデータリンクレイヤ制御経由で受信した接続要求に基づいてデータ送信をスケジューリングするために用いられる装置を構築または実装するのに必要なサブコンポーネントを図解する。
図１に、番号（１１１）を付与した媒体アクセスコントローラ経由でのＷＭへのアクセスをスケジューリングする装置の全体図を示す。媒体アクセスコントローラは媒体アクセスを可能にする標準化されたインタフェース、プロトコルおよびデータフォーマットの組を有する。物理レイヤを通じて外に送信される必要がある制御および生データの両方ともＭＡＣを通り抜ける必要がある。次いでＭＡＣはＷＭを介して物理レイヤおよび最終宛先へデータを送る。番号（１０２）を付与されたサービスアクセスポイントに到着する制御メッセージに対してデータ接続を確立するために、これらの接続要求メッセージは接続サービスインタフェース（１０６）により捕捉される。接続サービスインタフェース（１０６）において、管理または制御メッセージが最終宛先とのコネクション・オリエンテッド接続あるいは専用帯域割り付けの要求をするか否かが判定される。制御または管理メッセージが常時接続を確立する必要がない場合、接続サービスインタフェースは、管理フレームを実行し、または番号（１０５）で示すデータルート経由でＭＡＣに転送するエンティティが処理するように、管理および制御メッセージを経路変更する。ルート（１０５）を通過する制御メッセージはまた、アドホック方式で上位レイヤから送られる制御メッセージでもあり得る。ルート（１０４）と（１０５）を通過するデータストリームは固定した媒体アクセス時間を持たず、ＷＭから送信時間を取得するのを主にＭＡＣレイヤに依存している。
図１に、番号（１１１）を付与した媒体アクセスコントローラ経由でのＷＭへのアクセスをスケジューリングする装置の全体図を示す。媒体アクセスコントローラは媒体アクセスを可能にする標準化されたインタフェース、プロトコルおよびデータフォーマットの組を有する。物理レイヤを通じて外に送信される必要がある制御および生データの両方ともＭＡＣを通り抜ける必要がある。次いでＭＡＣはＷＭを介して物理レイヤおよび最終宛先へデータを送る。番号（１０２）を付与されたサービスアクセスポイントに到着する制御メッセージに対してデータ接続を確立するために、これらの接続要求メッセージは接続サービスインタフェース（１０６）により捕捉される。接続サービスインタフェース（１０６）において、管理または制御メッセージが最終宛先とのコネクション・オリエンテッド接続あるいは専用帯域割り付けの要求をするか否かが判定される。制御または管理メッセージが常時接続を確立する必要がない場合、接続サービスインタフェースは、管理フレームを実行し、または番号（１０５）で示すデータルート経由でＭＡＣに転送するエンティティが処理するように、管理および制御メッセージを経路変更する。ルート（１０５）を通過する制御メッセージはまた、アドホック方式で上位レイヤから送られる制御メッセージでもあり得る。ルート（１０４）と（１０５）を通過するデータストリームは固定した媒体アクセス時間を持たず、ＷＭから送信時間を取得するのを主にＭＡＣレイヤに依存している。
データパス（１１２）を通過するデータストリームは、特定の時間間隔でＭＡＣが無線媒体を取得する仕方との親和性が高いデータ送信である。ルート（１１２）を通過するデータストリームの発生源は、時間依存度が高いデータストリームであり、特定の宛先と接続指向接続サービスを要求する。これらのデータストリームは（１０２）からの接続要求メッセージに基づいて接続サービスインタフェースからサービスアロケータ（１０７）に渡される。サービスアロケータにおいて、実行されたタスクには異なるデータストリームに対応したサービスレベルが含まれる。それはさらに、サービスアロケータが媒体にアクセスすべく発信できるように、現在有効および無効なデータ接続の組を維持している。接続リソースマッパー（１０８）において、割り当ては、媒体アクセススロットアロケータがＷＭから収集できる優先度と利用可能なリソースに基づいている。媒体アクセススロットアロケータはデータストリーム要求に基づいてそれぞれの無線媒体アクセスのタイミング情報を提供／管理する。すべての無線媒体アクセスの時間間隔は媒体アクセススロットアロケータ（１０９）により制御される。所定のＱｏＳレベルを達成するための機構を提供する媒体アクセススロットアロケータの詳細な実施例を図２に示す。
図２にＱｏＳを提供すべく無線媒体コーディネータが用いる手段を示す。ＱｏＳ無線媒体のコーディネータの動作を詳細に理解いただくために図３も参照する。ＱｏＳ要求登録／スケジューリング（２０１）、ＱｏＳ媒体確保（２０２）、従来方式の媒体確保（２０３）、および競合ベースの媒体アクセス機構（２０４）の４個のサブタスクを含む動作が無線媒体コーディネータにより繰り返し実行されている。ＱｏＳ要求登録／スケジューリング（２０１）、およびＱｏＳ媒体確保（２０２）は無線媒体で ＱｏＳサービスを提供する動作である。ＱｏＳサービスを登録するために、以下の構造体QoS_Regis_Parameter に示すようなパラメータを登録目的に用いることができる。すなわち、品質が保証された送信のためのタイムスロットを確保したい各端末からは、次のようなパラメータがアクセスポイントに送られる。
QoS_Regis_Parameter {
/* 登録されたデータストリームが要求する最大帯域幅 */
INTEGER Maximum_Bandwidth;
/* 登録されたデータストリームが要求する平均帯域幅 */
INTEGER Average_Bandwidth;
/* 登録されたデータストリームが要求する最小帯域幅 */
INTEGER Minimum_Bandwidth;
/* データストリームが耐えられる最長待ち時間 */
INTEGER Maximum_Latency;
/* データストリームが耐えられる平均待ち時間 */
INTEGER Average_Latency;
/* データストリームが耐えられる最大ジッター */
INTEGER Maximum_Jitter;
/* データストリームが耐えられる平均ジッター */
INTEGER Average_Jitter;
/* 帯域幅の最大バーストが許容される最長時間 */
INTEGER Time_MAXBandwidth;
/* 許容される最長待ち時間 */
INTEGER Time_MAXLatency;
/* 許容される待ち時間の揺らぎ */
INTEGER Fluctuation_Time_Latency;
/* データパケットのサイズ */
INTEGER data_packet_size
/* 媒体確保と媒体確保の間に要求される最小間隔 */
INTEGER Min_dedication_Interval;
/* 媒体確保と媒体確保の間に要求される最大間隔 */
INTEGER Max_dedication_Interval;
/* 再送信およびプリアンブル、プロトコルオーバヘッドなどの非データのために必要な追加の帯域幅 */
INTEGER Extra_bandwidth
}
/* 登録されたデータストリームが要求する最大帯域幅 */
INTEGER Maximum_Bandwidth;
/* 登録されたデータストリームが要求する平均帯域幅 */
INTEGER Average_Bandwidth;
/* 登録されたデータストリームが要求する最小帯域幅 */
INTEGER Minimum_Bandwidth;
/* データストリームが耐えられる最長待ち時間 */
INTEGER Maximum_Latency;
/* データストリームが耐えられる平均待ち時間 */
INTEGER Average_Latency;
/* データストリームが耐えられる最大ジッター */
INTEGER Maximum_Jitter;
/* データストリームが耐えられる平均ジッター */
INTEGER Average_Jitter;
/* 帯域幅の最大バーストが許容される最長時間 */
INTEGER Time_MAXBandwidth;
/* 許容される最長待ち時間 */
INTEGER Time_MAXLatency;
/* 許容される待ち時間の揺らぎ */
INTEGER Fluctuation_Time_Latency;
/* データパケットのサイズ */
INTEGER data_packet_size
/* 媒体確保と媒体確保の間に要求される最小間隔 */
INTEGER Min_dedication_Interval;
/* 媒体確保と媒体確保の間に要求される最大間隔 */
INTEGER Max_dedication_Interval;
/* 再送信およびプリアンブル、プロトコルオーバヘッドなどの非データのために必要な追加の帯域幅 */
INTEGER Extra_bandwidth
}
図３に上述の４サブタスク間の詳細な関係を示す。ループＡ（３０１）の持続期間は任意の所定の時間間隔により決定される。この所定の時間間隔は、無線ネットワークの能力に基づいていても、あるいはネットワークノードが送信する必要のあるリアルタイムデータの種類に依存していてもよい。ネットワークノードとは、端末および／またはアクセスポイントＡＰを意味する。ループＡ（３０１）内で、ＱｏＳ要求登録およびスケジューリング（２０１）サブタスクが実行される回数と、ループＢ（３０２）の持続期間が、所定の時間間隔により決定される。ＱｏＳ要求登録／スケジューリング（２０１）はループＢ（３０２）が１回行われる際に１回だけ実行され、それはループＡ（３０１）が１回行われる際に少なくとも１回繰り返される。ループＣ（３０３）が１回行われる際に、ＱｏＳ媒体確保（２０２）、従来方式の媒体確保（２０３）および競合ベースの媒体アクセス機構（２０４）の３サブタスクは任意の順序で実行可能である。シーケンス（３０７）は、３個のサブタスクの少なくとも１個を含んでいれば妥当と見なされる。ループＣはループＢが１回行われる際に少なくとも１回繰り返される。
ＱｏＳ要求登録およびスケジューリング（２０１）の実行中に、無線媒体コーディネータは競合の制御を開始すべく制御フレーム（４０１）を送る。競合の制御は効率的な機構であり、割り当てられたスロット内での衝突を解決するためにＣＳＭＡ／ＣＡ機構におけるようなランダムバックオフは不要で、局は次の到着スロットのために直ちに競合を再開することができる。「ランダムバックオフ」とは、無線回線が使用中であることを検知した場合に、端末がランダム過程で待機時間を決めて次の検知を行うまで待機する機構をいう。制御フレーム（４０１）は、判断基準コード（４０２）、競合スロット長（４０３）および競合スロット持続期間（４０４）等のフィールドを含む。判断基準コードフィールド（４０２）は、無線受信局が、割り当てられた競合用スロット内で、競合できるか否かの資格を得るために使用するものであり、コーディネータが符号を割り振り、その内容に合致した受信端末のみが競合に参加できることになる。競合スロット長フィールド（４０３）は、媒体コーディネータが割り当てた固定持続期間スロットの個数を指定する。競合スロット持続期間（４０４）フィールドは個々のスロットの持続期間を示す。持続期間は通常、受信側が制御フレーム（４０１）を受信した時点で、応答フレーム（４０５）を媒体コーディネータへ返送するのに必要な時間に設定されている。応答フレーム（４０５）は媒体確保要求持続期間（４０６）で構成されていて、局がＱｏＳ登録要求フレーム（４０７）を送信するのに必要な媒体確保の持続期間を表わす。ＱｏＳ登録要求フレーム（４０７）は上述の構造体QoS_Regis_Parameterのすべての値を満たすフィールドを含む。
応答フレーム（４０５）は、局が媒体コーディネータに登録を要求したとき、および図５の動作が行なわれた後で判断基準コード（４０２）により指定された基準を満たして首尾良くスロットを選択したときのみ送信される。基準コードフィールドに指定された基準を満たす無線局は、自身の判断で割り当てられたスロット内で送信用に任意のスロットを選択することができる。選択の目的は、割り当てられたスロットの使用効率を高めるために他局と衝突する可能性を最小にすることである。図５にこのような選択をするための方法を示す。
１．確率値ｐｒを選択する（５０１）。例：１／競合スロット長（４０３）。
２．送信対象スロットが決定されるまで、あるいはすべての割り当てられたスロットを調べた後で送信用スロットの決定に失敗するまで、以下のステップを実行する。
ａ．乱数を取得する（５０２）。
ｂ．乱数値がｐｒより大きくない場合、ループから抜け出してステップ（５０３）へ行く。
ｃ．乱数値がｐｒより大きくない確立がより高い、新しいランダム値ｐｒ値を発生させる（５０４）。
３．現ラウンド内においてステップ２のｐｒより大きい乱数を局が選択する回数はカウンタ（５０６）で表わされ、送信前にスキップすべき割り当てられたスロットの個数である（５０３）。
２．送信対象スロットが決定されるまで、あるいはすべての割り当てられたスロットを調べた後で送信用スロットの決定に失敗するまで、以下のステップを実行する。
ａ．乱数を取得する（５０２）。
ｂ．乱数値がｐｒより大きくない場合、ループから抜け出してステップ（５０３）へ行く。
ｃ．乱数値がｐｒより大きくない確立がより高い、新しいランダム値ｐｒ値を発生させる（５０４）。
３．現ラウンド内においてステップ２のｐｒより大きい乱数を局が選択する回数はカウンタ（５０６）で表わされ、送信前にスキップすべき割り当てられたスロットの個数である（５０３）。
以下は、割り当てられたスロットの使用効率を高めるべく、確保要求（ＲＲ）受信のために与えられるスロット数を示す競合スロット長（４０３）の値を決定するために無線媒体のコーディネータが用いる方法である。競合の制御を開始する媒体コーディネータは競合スロット長フィールド（４０３）の初期値として所定の値を用いる。競合スロット長（４０３）の後続値は、以前に競合を制御していた間に衝突を経験したスロットの使用効率と個数を参照して決定される。例えば、以前に競合を制御していた間にある程度無送信状態が発生した場合には競合スロット長を減らし、以前に競合を制御していた間にある程度の衝突が発生した場合には競合スロット長を増やす。
競合制御区間が終了した後、媒体コーディネータは応答フレーム（４０５）を受信している個々の局に対し、ＱｏＳ要求フレーム（４０７）を競合や衝突を経験することなく媒体コーディネータへ送信可能にする媒体確保の持続期間要求を許容する。これによりフレームは首尾良く送信され、よりタイムリーに宛先に届く可能性が高まる。また、ＱｏＳ要求フレーム（４０７）のフィールドが表わすトラフィック要求もスケジューラへの入力パラメータに変換される。スケジューラの機能は、すべての受信されたトラフィック要求がそれぞれ満たされるように媒体確保のスケジュールを提供することである。
図６に、ＱｏＳ予約要求を要求リストに変換する動作のフローを示す。リストはスケジューラ（６０６）が媒体確保のスケジュールを生成するための入力として用いられる。以下にフローを説明する。
ｉ．ＱｏＳ予約要求リストが空でなければ処理要求を取り出し（６０１）、さもなければステップ（６０５）へ進む。
ｉｉ．ここで要求された媒体確保の数Ｎｉを計算する（６０３）のに必要な要件を入力パラメータに変換する（６０２）。
ａ．データサイズ＝名目ＭＳＤＵサイズ（１４０）を含むパケット送信に必要な合計持続期間を計算し、値を変数Ｄｉに保存する。
ｂ．トラフィック送信に必要な実際の帯域幅を計算する。
ｃ．ループＡの持続期間内に実際の帯域幅要求を実現するためにトラフィック送信に必要な媒体確保の合計持続期間を計算し、値を変数Ｔｉに保存する。
ｄ．Ｔｉに対するループＡの持続期間の比（ループＡ持続時間／Ｔｉ）を計算し、値を変数Ｒｉに保存する。
ｉｉｉ．ステップ（６０３）で得られたパラメータを要求に関連付けて、利用可能な帯域幅が要求よりも小さければ要求リストに保存する(６０４)。
ｉｖ．ステップ（６００）に進む。
ｖ．要求の優先順位とＮｉを用いて要求リストをソートする（６０５）。
ｉｉ．ここで要求された媒体確保の数Ｎｉを計算する（６０３）のに必要な要件を入力パラメータに変換する（６０２）。
ａ．データサイズ＝名目ＭＳＤＵサイズ（１４０）を含むパケット送信に必要な合計持続期間を計算し、値を変数Ｄｉに保存する。
ｂ．トラフィック送信に必要な実際の帯域幅を計算する。
ｃ．ループＡの持続期間内に実際の帯域幅要求を実現するためにトラフィック送信に必要な媒体確保の合計持続期間を計算し、値を変数Ｔｉに保存する。
ｄ．Ｔｉに対するループＡの持続期間の比（ループＡ持続時間／Ｔｉ）を計算し、値を変数Ｒｉに保存する。
ｉｉｉ．ステップ（６０３）で得られたパラメータを要求に関連付けて、利用可能な帯域幅が要求よりも小さければ要求リストに保存する(６０４)。
ｉｖ．ステップ（６００）に進む。
ｖ．要求の優先順位とＮｉを用いて要求リストをソートする（６０５）。
図７に、要求リストに基づいてスケジューラが媒体確保のスケジュールを生成するために実行する動作のフローを示す。
要求リストの各要求に対して、
ｉ．送信用の媒体確保シーケンスを媒体確保がより長い持続期間にマージする（７０１）ことにより、値Ｎｉを最小限に減らす。Constraint_List_Aで示す以下の制約に違反することなく最大持続期間値から開始できる。
ａ．持続期間は（ポーリング間隔／Ｒｉ）を超えないか、または
ｂ．ポーリング間隔内に送信されたデータ全体が最大限バーストサイズを超えない。
ｉ．送信用の媒体確保シーケンスを媒体確保がより長い持続期間にマージする（７０１）ことにより、値Ｎｉを最小限に減らす。Constraint_List_Aで示す以下の制約に違反することなく最大持続期間値から開始できる。
ａ．持続期間は（ポーリング間隔／Ｒｉ）を超えないか、または
ｂ．ポーリング間隔内に送信されたデータ全体が最大限バーストサイズを超えない。
図１２は、マージ前とマージ後のＱｏS期間を示す。同じ端末に対する複数のＱｏＳ期間はひとつのＱｏＳ期間にまとめられ、アクセスポイントＡＰから出されるポーリングの回数を減らすことができる。
ｉｉ．ステップ（７０１）の出力に基づいてスケジュールを生成する（７０２）。
ｉｉｉ．スューリング実行の間、現在のトラフィック要求のための媒体確保Medium_Dedication_Aが、スケジューリング中の他の媒体確保Medium_Dedication_Bと衝突した場合、以下の動作を実行する
ａ．必要パラメータを計算する（７０３）。
１．Medium_Dedication_Aの持続期間（８０１）を取得し、値を変数ａに保存する。
２．Medium_Dedication_Bの持続期間（８０２）を取得し、値を変数ｂに保存する。
３．現行スケジュールの各媒体確保間の間隔（８０３）を取得し、値を変数ｃに保存する。
４．Medium_Dedication_A の衝突していない持続期間（８０４）を計算し、値を変数ｄに保存する。
５．衝突がMedium_Dedication_Aの冒頭で始まらなかった場合、ｄをゼロに設定する。
６．Medium_Dedication_Aの衝突している持続期間（８０５）を計算し、値を変数ｅに保存する。
ｂ．ｄがゼロではなく、かつｂ＜（ｄ＊ｃ／ａ−ｄ）である場合、 Medium_Dedication_Aをより小さい媒体確保に分割して間隔が（ｄ＊ｃ／ａ−ｄ）に等しくなるようにする(７０４)。
ｃ．さもなければ、Medium_Dedication_Aの元々の開始時点をMedium_Dedication_Bの後に移す（７０６）。この行為がConstraint_List_Aに反するなら、この要求は拒絶されてスケジュールから取り除かれる。
ｄ．Medium_Dedication_AとMedium_Dedication_Bを組み合わせる（７０５）。
ｉｉ．ステップ（７０１）の出力に基づいてスケジュールを生成する（７０２）。
ｉｉｉ．スューリング実行の間、現在のトラフィック要求のための媒体確保Medium_Dedication_Aが、スケジューリング中の他の媒体確保Medium_Dedication_Bと衝突した場合、以下の動作を実行する
ａ．必要パラメータを計算する（７０３）。
１．Medium_Dedication_Aの持続期間（８０１）を取得し、値を変数ａに保存する。
２．Medium_Dedication_Bの持続期間（８０２）を取得し、値を変数ｂに保存する。
３．現行スケジュールの各媒体確保間の間隔（８０３）を取得し、値を変数ｃに保存する。
４．Medium_Dedication_A の衝突していない持続期間（８０４）を計算し、値を変数ｄに保存する。
５．衝突がMedium_Dedication_Aの冒頭で始まらなかった場合、ｄをゼロに設定する。
６．Medium_Dedication_Aの衝突している持続期間（８０５）を計算し、値を変数ｅに保存する。
ｂ．ｄがゼロではなく、かつｂ＜（ｄ＊ｃ／ａ−ｄ）である場合、 Medium_Dedication_Aをより小さい媒体確保に分割して間隔が（ｄ＊ｃ／ａ−ｄ）に等しくなるようにする(７０４)。
ｃ．さもなければ、Medium_Dedication_Aの元々の開始時点をMedium_Dedication_Bの後に移す（７０６）。この行為がConstraint_List_Aに反するなら、この要求は拒絶されてスケジュールから取り除かれる。
ｄ．Medium_Dedication_AとMedium_Dedication_Bを組み合わせる（７０５）。
スケジューリングの結果、要求が受容可能である場合、無線媒体コーディネータはＱｏＳ要求応答フレーム（４１７）を要求局に返送することにより応答する。ＱｏＳ要求応答フレーム（４１７）は局アドレス（４１８）、受容または受容不許可を示す情報（図２０Ａの４３５）および直接送信の可能性（４２０）を含む。
ＱｏＳ応答として、媒体コーディネータは、受付可否を示すＱｏＳ応答フレーム（４１７）とスケジューリングの結果を示す帯域幅割り当て情報フレーム（４２１）を別々のフレームで、ＱｏＳ登録が成功したＳＴＡに送り返す。媒体コーディネータは、端末のＱｏＳ登録を受付できるかどうかを判断するのにわずかの時間しか必要としない。しかし、帯域割り当て情報（４２３〜４３１）を生成するためには、ある程度時間を要すると考えられる。それらの情報の生成は計算負荷が非常に高いからである。そこで、図１９に示すようにＱｏＳ要求応答フレーム（４１７）を分割して、図２０Ａに示すように許可／不許可を示す情報（４３５）を記述したフレームと、具体的な帯域幅割り当て情報（４１９）を記述したフレームとを別々に局に応答するようにした。具体的には、受付可否を示すＱｏＳ応答フレーム（４１７）を先に送信し、その後生成に時間を要する帯域幅割り当て情報フレーム（４２１）を送信する。これにより、媒体コーディネータの情報処理能力が不足していた場合でも、局はＱｏＳ登録の可否を知ることができ、次の処理に迅速に移ることができる。
従来方式の媒体確保サブタスクにおいて、無線媒体コーディネータは、収集された情報や要求、およびネットワーク状態の監視結果に基づいて無線局に対する媒体アクセス持続期間を割り当てる。
競合ベースのサブタスクにおいて、各無線局は標準手続きに基づいて媒体を争奪し、勝者はフレーム交換のシーケンスあるいは一定の持続期間が完了するまで媒体を所有するが、それは最小時間で済む。
以上説明した本発明の実施の形態によれば、本発明は以下のように特徴付けられる。
第１の局面としては、無線媒体へのアクセスを制御するネットワークプロトコルレイヤのサービスアクセスポイントから受信したリソース要求に基づいてネットワークリソースや無線媒体の割り当てを調整する装置であって、
ｉ．上位レイヤネットワーク接続の要求を捕捉し、接続許可を適宜返送し、許したサービスパラメータを生成する機能ブロックである接続サービスインターフェースと、
ｉｉ．媒体アクセスを可能にする媒体アクセス制御用のパラメータを用いて媒体アクセス制御の前記サービスアクセスポイントから受信したネットワーク接続要求（群）のマッピングを行なう接続リソースマッパーと、
ｉｉｉ．受信した前記接続要求に基づくアクセス時間や送信速度を含む、利用可能でかつ制御されたネットワークリソースの割り当てを行なうサービスアロケータと、
ｉｖ．所望のサービスレベルに適合する接続要求やデータ送信要求の接続を行なう媒体アクセススロットアロケータとを含むことを特徴とする装置である。
ｉ．上位レイヤネットワーク接続の要求を捕捉し、接続許可を適宜返送し、許したサービスパラメータを生成する機能ブロックである接続サービスインターフェースと、
ｉｉ．媒体アクセスを可能にする媒体アクセス制御用のパラメータを用いて媒体アクセス制御の前記サービスアクセスポイントから受信したネットワーク接続要求（群）のマッピングを行なう接続リソースマッパーと、
ｉｉｉ．受信した前記接続要求に基づくアクセス時間や送信速度を含む、利用可能でかつ制御されたネットワークリソースの割り当てを行なうサービスアロケータと、
ｉｖ．所望のサービスレベルに適合する接続要求やデータ送信要求の接続を行なう媒体アクセススロットアロケータとを含むことを特徴とする装置である。
第１の局面では、必要とされる接続の種類を指定して、データストリームが（ｉ）接続指向および（ｉｉ）非接続指向の２種類の送信サービス要求を許すことにより、上位ネットワークレイヤから要求された送信サービスが単一の媒体アクセスレイヤを経由して行なえることを保証してもよい。
第２の局面としては、要求されたサービスレベルに基づいて最初に媒体アクセスコントローラから送信されたデータストリームを登録することにより無線媒体アクセスにおいて指向された接続をエミュレートする手段であって、
ｉ． ビット／秒で表された平均帯域幅を示すパラメータまたは代表値
ｉｉ． 一定の時間間隔にわたる単位時間に必要な無線媒体時間で表された平均帯域幅示すパラメータまたは代表値
ｉｉｉ． 単位時間に媒体アクセルポイントにおいて測定される、送信器および受信器の間でのデータパケット間の平均待ち時間を示すパラメータまたは代表値
ｉｖ． 単位時間に受信側における、媒体アクセスポイントにおいて測定された入来データパケット間の平均ジッタを示すパラメータまたは代表値
ｖ． ビット／秒で表された最大帯域幅を示すパラメータまたは代表値
ｖｉ． 一定の時間間隔にわたる単位時間に必要な無線媒体時間で表された最大帯域幅示すパラメータまたは代表値 ｖｉｉ． 単位時間に媒体アクセルポイントにおいて測定される、送信器および受信器の間でのデータパケット間の最大待ち時間を示すパラメータまたは代表値
ｖｉｉｉ． 単位時間に受信側における、媒体アクセスポイントにおいて測定された入来データパケット間の最大許容ジッタを示すパラメータまたは代表値
ｉｘ． 単位時間での最小ポーリング間隔を示すパラメータまたは代表値
ｘ． 単位時間での最大ポーリング間隔を示すパラメータまたは代表値
ｘｉ． 再送信、ぷ利案ブル、およびプロトコルオーバーヘッドによる帯域幅のロスを取り扱うのに必要な、追加の帯域幅を示すパラメータまたは代表値
ｘｉｉ．伝送の各バースト（各バーストは単数または複数のデータパケットから構成される）内のデータパケットのサイズ、を基本パラメータとして含むことを特徴とする手段である。
ｉ． ビット／秒で表された平均帯域幅を示すパラメータまたは代表値
ｉｉ． 一定の時間間隔にわたる単位時間に必要な無線媒体時間で表された平均帯域幅示すパラメータまたは代表値
ｉｉｉ． 単位時間に媒体アクセルポイントにおいて測定される、送信器および受信器の間でのデータパケット間の平均待ち時間を示すパラメータまたは代表値
ｉｖ． 単位時間に受信側における、媒体アクセスポイントにおいて測定された入来データパケット間の平均ジッタを示すパラメータまたは代表値
ｖ． ビット／秒で表された最大帯域幅を示すパラメータまたは代表値
ｖｉ． 一定の時間間隔にわたる単位時間に必要な無線媒体時間で表された最大帯域幅示すパラメータまたは代表値 ｖｉｉ． 単位時間に媒体アクセルポイントにおいて測定される、送信器および受信器の間でのデータパケット間の最大待ち時間を示すパラメータまたは代表値
ｖｉｉｉ． 単位時間に受信側における、媒体アクセスポイントにおいて測定された入来データパケット間の最大許容ジッタを示すパラメータまたは代表値
ｉｘ． 単位時間での最小ポーリング間隔を示すパラメータまたは代表値
ｘ． 単位時間での最大ポーリング間隔を示すパラメータまたは代表値
ｘｉ． 再送信、ぷ利案ブル、およびプロトコルオーバーヘッドによる帯域幅のロスを取り扱うのに必要な、追加の帯域幅を示すパラメータまたは代表値
ｘｉｉ．伝送の各バースト（各バーストは単数または複数のデータパケットから構成される）内のデータパケットのサイズ、を基本パラメータとして含むことを特徴とする手段である。
第３の局面としては、データストリームのサービスレベルがクオリティ・オブ・サービス・レベルを要求する端末またはエンティティから受信したサービスレベルパラメータに基づいて実現できるように、可変長タイムスロットを周期的および非周期的な仕方で割り当てることにより、無線媒体との間でデータストリームを受送信するのに必要なサービスレベル品質に基づいてネットワークノードが無線媒体を予約することを特徴とする手段である。
第４の局面としては、ｉ．シグナリング、ネットワーク管理およびクリティカルなデータを担う制御データストリームと、
ｉｉ．（ｉ）で送られてきた制御ストリームを介して首尾よく交渉されたネットワークリソース予約の結果として動的に割り当てられたリアルタイム情報を送るユーザーデータストリームと、
ｉｉｉ．サービス品質予約を必要としないユーザーデータストリームと、
ｉｖ．（ｉ）、（ｉｉ）および（ｉｉｉ）における完全な割り当ての結果、媒体アクセス時間を割り当てられていないユーザーデータストリームの各データストリーム送信タイプに対して、決定論的に媒体アクセス時間と送信時間を保証するために媒体アクセス時間を予め割り当てる手段である。
ｉｉ．（ｉ）で送られてきた制御ストリームを介して首尾よく交渉されたネットワークリソース予約の結果として動的に割り当てられたリアルタイム情報を送るユーザーデータストリームと、
ｉｉｉ．サービス品質予約を必要としないユーザーデータストリームと、
ｉｖ．（ｉ）、（ｉｉ）および（ｉｉｉ）における完全な割り当ての結果、媒体アクセス時間を割り当てられていないユーザーデータストリームの各データストリーム送信タイプに対して、決定論的に媒体アクセス時間と送信時間を保証するために媒体アクセス時間を予め割り当てる手段である。
第５の局面としては、各種の無線媒体アクセスについて時間境界を予め規定することにより、第２の局面において説明したパラメータにより特定されるクオリティ・オブ・サービスでデータストリームのクオリティ・オブ・サービス登録を行うための登録やスケジューリングの実行時間の動的割り当て、サービス品質を満たすスケジューリングされた無線媒体アクセス、未登録データストリームのスケジューリングされた無線媒体アクセス、データストリームによる無線媒体へのアクセス競合を可能にする手段である。
第６の局面としては、中央無線媒体アクセスコントローラを介して登録が行なえるように無線媒体上のサービス品質登録を争奪する方法であって、
ｉ．前記中央無線媒体アクセスコントローラが制御する登録無線局の総数Ｎに対して、初期段階でサービス品質データストリーム登録用に０．５Ｎ個の無線媒体アクセスタイムスロットを割り当てるステップと、
ｉｉ．媒体アクセスタイムスロット予約長の個数を衝突が検出されたスロットの個数の２倍に増やすことにより、検出される衝突の個数に基づく媒体アクセスタイムスロットを追加割り当てするステップと、
ｉｉｉ．衝突スロットが全く検出されなかった場合、先行フレームにおける未使用タイムスロットの個数Ｍとして、先に割り当てられた個数またはタイムスロットからＭ／２を減じることにより現時点で予約されえる媒体アクセスタイムスロットの個数を減らすステップとを含むことを特徴とする方法である。
ｉ．前記中央無線媒体アクセスコントローラが制御する登録無線局の総数Ｎに対して、初期段階でサービス品質データストリーム登録用に０．５Ｎ個の無線媒体アクセスタイムスロットを割り当てるステップと、
ｉｉ．媒体アクセスタイムスロット予約長の個数を衝突が検出されたスロットの個数の２倍に増やすことにより、検出される衝突の個数に基づく媒体アクセスタイムスロットを追加割り当てするステップと、
ｉｉｉ．衝突スロットが全く検出されなかった場合、先行フレームにおける未使用タイムスロットの個数Ｍとして、先に割り当てられた個数またはタイムスロットからＭ／２を減じることにより現時点で予約されえる媒体アクセスタイムスロットの個数を減らすステップとを含むことを特徴とする方法である。
第７の局面としては、リアルタイムアプリケーションサービスと同時に非リアルタイムアプリケーションサービスに対するサービス品質を提供するために無線媒体をいくつかのフェーズに分割する手段であって、前記フェーズは、
ｉ． 第２の局面において説明したパラメータを用いて要求されたサービスレベルに基づいて、データストリームのＱｏＳ要求登録を行い、登録されたまたは許容されたデータストリームを伝送する時刻をスケジューリングし、
ｉｉ． 中央制御局におけるストリームに対して、第２の局面において説明した要求されたパラメータに基づいて登録されたストリームに対して伝送時間が割り当てられるＱｏＳ媒体確保を行い、
ｉｉｉ． データを伝送する無線ネットワークにおいて伝送時間が予め定められ、無線端末に割り当てられる従来の媒体確保を行い、
ｉｖ． 伝送時間が無線ネットワークの端末により開始されるべく残っている、競合ベース媒体アクセスを行う。
ｉ． 第２の局面において説明したパラメータを用いて要求されたサービスレベルに基づいて、データストリームのＱｏＳ要求登録を行い、登録されたまたは許容されたデータストリームを伝送する時刻をスケジューリングし、
ｉｉ． 中央制御局におけるストリームに対して、第２の局面において説明した要求されたパラメータに基づいて登録されたストリームに対して伝送時間が割り当てられるＱｏＳ媒体確保を行い、
ｉｉｉ． データを伝送する無線ネットワークにおいて伝送時間が予め定められ、無線端末に割り当てられる従来の媒体確保を行い、
ｉｖ． 伝送時間が無線ネットワークの端末により開始されるべく残っている、競合ベース媒体アクセスを行う。
第７の局面では、フェーズは反復的に実行され、各反復は一回のＱｏＳ要求登録とスケジューリング段階および段階ｉｉ．、ｉｉｉ．およびｉｖ．のシーケンスを複数回含み、正当なシーケンスは前記３フェーズの少なくとも１個で構成されてもよい。
第８の局面としては、
ｉ．媒体をどれくらいの期間確保する必要があるかを提示するために予約要求を送信しようとする無線局が競合を制御すること可能になり、
ｉｉ．予約要求が無線コーディネータに時間拘束的に到達するように予約要求を送信すべく無線局の要求に従い無線コーディネータが媒体確保を割り当てることを含むＱｏＳ要求予約およびスケジューリング手段である。
ｉ．媒体をどれくらいの期間確保する必要があるかを提示するために予約要求を送信しようとする無線局が競合を制御すること可能になり、
ｉｉ．予約要求が無線コーディネータに時間拘束的に到達するように予約要求を送信すべく無線局の要求に従い無線コーディネータが媒体確保を割り当てることを含むＱｏＳ要求予約およびスケジューリング手段である。
第９の局面としては、競合が制御されている間にスロットを選択することにより競合を回避する手段であって、
ｉ．値１／Ｎ（ここにＮは任意の競合スロット長に等しい）を選択するステップと、
ｉｉ．送信が成功するまで新しい乱数値を決定するステップと、
ｉｉｉ．現ラウンド内で局がステップｉｉにおいて１／Ｎより大きい乱数を選択する回数は割り当てられたスロットで送信前にスキップされたものの個数に等しい。
ｉ．値１／Ｎ（ここにＮは任意の競合スロット長に等しい）を選択するステップと、
ｉｉ．送信が成功するまで新しい乱数値を決定するステップと、
ｉｉｉ．現ラウンド内で局がステップｉｉにおいて１／Ｎより大きい乱数を選択する回数は割り当てられたスロットで送信前にスキップされたものの個数に等しい。
第９の局面では、スロット内の送信が成功したことを判定する上述の第ｉｉ項に記載の方法は、
ｉ．任意の競合スロット長に等しいＮを用いて確率Ｐｒ＝１／Ｎを取得するステップと、
ｉｉ．乱数を取得するステップと、
ｉｉｉ．前記乱数がステップｉで決定したＰｒ以下であれば、上述した第９の局面の第ｉｉｉ項を実施するステップと、
ｉｖ．乱数がステップｉｉｉでのＰｒ値をなるべく超えないように新しいＰｒ値を生成するステップとを含んでいてもよい。
ｉ．任意の競合スロット長に等しいＮを用いて確率Ｐｒ＝１／Ｎを取得するステップと、
ｉｉ．乱数を取得するステップと、
ｉｉｉ．前記乱数がステップｉで決定したＰｒ以下であれば、上述した第９の局面の第ｉｉｉ項を実施するステップと、
ｉｖ．乱数がステップｉｉｉでのＰｒ値をなるべく超えないように新しいＰｒ値を生成するステップとを含んでいてもよい。
第１０の局面としては、媒体確保のスケジュールを生成する手段であって、
ｉ．ＱｏＳ登録要求変換の段階と、
ｉｉ．媒体確保のスケジュール生成の段階とを含むことを特徴とする手段である。
ｉ．ＱｏＳ登録要求変換の段階と、
ｉｉ．媒体確保のスケジュール生成の段階とを含むことを特徴とする手段である。
第１０の局面では、上述の第ｉ項に記載のＱｏＳ要求変換を実行する手段は、
ｉ．各ＱｏＳ要求に対して確保する必要がある媒体の個数を計算するステップと、
ｉｉ．ステップｉで得られた値に従って要求をソートするステップとを含んでいてもよい。
ｉ．各ＱｏＳ要求に対して確保する必要がある媒体の個数を計算するステップと、
ｉｉ．ステップｉで得られた値に従って要求をソートするステップとを含んでいてもよい。
第１０の局面では、上述の第ｉ項に記載の要求に対して確保する媒体の個数を計算する手段が、
ｉ．パケットを送信するのに必要な合計持続期間を計算するステップと、
ｉｉ．前記要求に必要な実際の帯域幅を計算するステップと、
ｉｉｉ．実際の帯域幅要求を実現するために反復間隔の間に確保された媒体の必要とされる合計持続期間を計算するステップと、
ｉｖ．確保が必要な媒体の個数を計算するステップと、
ｖ．前記要求にステップｉｖで得られた値を関連付けるステップとを含んでいてもよい。
ｉ．パケットを送信するのに必要な合計持続期間を計算するステップと、
ｉｉ．前記要求に必要な実際の帯域幅を計算するステップと、
ｉｉｉ．実際の帯域幅要求を実現するために反復間隔の間に確保された媒体の必要とされる合計持続期間を計算するステップと、
ｉｖ．確保が必要な媒体の個数を計算するステップと、
ｖ．前記要求にステップｉｖで得られた値を関連付けるステップとを含んでいてもよい。
第１０の局面では、媒体確保のスケジュールを生成する手段は、
ｉ．各要求に対して送信の媒体確保シーケンスを、前記要求が指定する制約条件に違反しないように持続期間がより長い媒体確保に結合することにより上述のステップｉｖで計算された値を最小限まで減らすことにより媒体確保のスケジュールを生成するステップと、
ｉｉ．ステップｉで得られた媒体確保のスケジュールを単一のスケジュールに結合するステップとを含んでいてもよい。
ｉ．各要求に対して送信の媒体確保シーケンスを、前記要求が指定する制約条件に違反しないように持続期間がより長い媒体確保に結合することにより上述のステップｉｖで計算された値を最小限まで減らすことにより媒体確保のスケジュールを生成するステップと、
ｉｉ．ステップｉで得られた媒体確保のスケジュールを単一のスケジュールに結合するステップとを含んでいてもよい。
第１１の局面としては、２個の衝突する媒体確保のスケジュールを単一のスケジュールに結合する手段であって、
ｉ．衝突している媒体確保を１個づつスケジュールするステップと、
ｉｉ．前記スケジュールの１個のうちの衝突している媒体確保を、持続期間がより短いいくつかの媒体確保に分割して、前記衝突している媒体確保の開始時点から次の媒体確保の開始時点またはそのスケジュールの終了時点までの間隔に収まるように分配するステップとを含むことを特徴とする手段である。
ｉ．衝突している媒体確保を１個づつスケジュールするステップと、
ｉｉ．前記スケジュールの１個のうちの衝突している媒体確保を、持続期間がより短いいくつかの媒体確保に分割して、前記衝突している媒体確保の開始時点から次の媒体確保の開始時点またはそのスケジュールの終了時点までの間隔に収まるように分配するステップとを含むことを特徴とする手段である。
第１２の局面としては、２個の媒体確保のスケジュールを組み合わせる際に衝突する媒体確保を打開する手段であって、
ｉ．スケジュールＢにおける媒体確保と衝突するスケジュールＡにおける媒体確保の持続期間を取得するステップと、
ｉｉ．スケジュールＡにおける媒体確保と衝突するスケジュールＢにおける媒体確保の持続期間を取得するステップと、
ｉｉｉ．衝突する媒体確保の開始時点から次の媒体確保の開始時点またはスケジュールＡの終了時点までの持続期間を計算するステップと、
ｉｖ．スケジュールＡにおける衝突する媒体確保のうち衝突していない部分の持続期間を計算するステップと、
ｖ．スケジュールＡにおける衝突する媒体確保のうち衝突している部分の持続期間を計算するステップと、
ｖｉ．衝突する媒体確保を、（ｄ＊ｃ／ａ−ｄ）に等しい間隔でいくつかのより小さい媒体確保の分割するステップとを含むことを特徴とする手段である。
ｉ．スケジュールＢにおける媒体確保と衝突するスケジュールＡにおける媒体確保の持続期間を取得するステップと、
ｉｉ．スケジュールＡにおける媒体確保と衝突するスケジュールＢにおける媒体確保の持続期間を取得するステップと、
ｉｉｉ．衝突する媒体確保の開始時点から次の媒体確保の開始時点またはスケジュールＡの終了時点までの持続期間を計算するステップと、
ｉｖ．スケジュールＡにおける衝突する媒体確保のうち衝突していない部分の持続期間を計算するステップと、
ｖ．スケジュールＡにおける衝突する媒体確保のうち衝突している部分の持続期間を計算するステップと、
ｖｉ．衝突する媒体確保を、（ｄ＊ｃ／ａ−ｄ）に等しい間隔でいくつかのより小さい媒体確保の分割するステップとを含むことを特徴とする手段である。
１０１ 管理、制御、および生データフロー
１０２ サービスアクセスポイント
１０３ データリンク制御レイヤ
１０４ データルート
１０５ データルート
１０６ 接続サービスインタフェース
１０７ サービスアロケータ
１０８ 接続リソースマッパー
１０９ 媒体アクセススロットアロケータ
１１０ 媒体アクセスコントローラ
１１１ 媒体アクセスコントローラ
１１２ データルート
２０１ ＱｏＳ要求登録／スケジューリング
２０２ ＱｏＳ媒体確保
２０３ 従来方式の媒体確保
２０４ 競合ベースの媒体アクセス機構
３０１ ループＡ
３０２ ループＢ
３０３ ループＣ
３０４ ループＤ
３０５ ループＥ
３０６ ループＦ
３０７ シーケンス
４０１ 制御フレーム
４０２ 基準コード
４０３ 競合スロット長
４０４ 競合スロット持続期間
４０５ 応答フレーム
４０６ 媒体確保要求持続期間
４０７ ＱｏＳ登録要求フレーム
４０８ 送信元アドレス
４０９ 宛先アドレス
４１０ 名目ＭＳＤＵサイズ
４１１ 最小データ速度
４１２ 平均データ速度
４１３ 最大バーストサイズ
４１４ ジッター境界
４１５ ポーリング間隔
４１６ 要求優先順位
４１７ ＱｏＳ要求応答フレーム
４１８ 局アドレス
４１９ 帯域幅割り当て情報
４２０ 直接送信
５０１ 確率値ｐｒを選択
５０２ 乱数を取得
５０３ スロットのカウンタ番号がなくなるまで待つ
５０４ 新しいｐｒ値を再生成
５０５ 送信
５０６ カウンタ
５０７ 新しいｐｒ値を再生成
６０１ 処理要求を取り除く
６０２ 必要な要件を入力パラメータに変換
６０３ 媒体確保の数を計算する
６０４ 要求を計算された入力パラメータと一緒に要求リストに保存する
６０５ 要求リストをソート
６０６ スケジューラ
７０１ 送信の媒体確保シーケンスを媒体確保のより長い持続期間にマージする
７０２ スケジュールを生成する
７０３ ａ，ｂ，ｃ，ｄを計算する
７０４ Medium_Dedication_Aをより小さい媒体確保に分割する
７０５ Medium_Dedication_AとMedium_Dedication_Bを組み合わせる
７０６ Medium_Dedication_Aの元々の開始時点をMedium_Dedication_Bの後に移す
８０１ Medium_Dedication_Aの持続期間
８０２ Medium_Dedication_Bの持続期間
８０３ 現行スケジュールの各媒体確保間の間隔
８０４ Medium_Dedication_A の衝突していない持続期間
８０５ Medium_Dedication_Aの衝突している持続期間
１０２ サービスアクセスポイント
１０３ データリンク制御レイヤ
１０４ データルート
１０５ データルート
１０６ 接続サービスインタフェース
１０７ サービスアロケータ
１０８ 接続リソースマッパー
１０９ 媒体アクセススロットアロケータ
１１０ 媒体アクセスコントローラ
１１１ 媒体アクセスコントローラ
１１２ データルート
２０１ ＱｏＳ要求登録／スケジューリング
２０２ ＱｏＳ媒体確保
２０３ 従来方式の媒体確保
２０４ 競合ベースの媒体アクセス機構
３０１ ループＡ
３０２ ループＢ
３０３ ループＣ
３０４ ループＤ
３０５ ループＥ
３０６ ループＦ
３０７ シーケンス
４０１ 制御フレーム
４０２ 基準コード
４０３ 競合スロット長
４０４ 競合スロット持続期間
４０５ 応答フレーム
４０６ 媒体確保要求持続期間
４０７ ＱｏＳ登録要求フレーム
４０８ 送信元アドレス
４０９ 宛先アドレス
４１０ 名目ＭＳＤＵサイズ
４１１ 最小データ速度
４１２ 平均データ速度
４１３ 最大バーストサイズ
４１４ ジッター境界
４１５ ポーリング間隔
４１６ 要求優先順位
４１７ ＱｏＳ要求応答フレーム
４１８ 局アドレス
４１９ 帯域幅割り当て情報
４２０ 直接送信
５０１ 確率値ｐｒを選択
５０２ 乱数を取得
５０３ スロットのカウンタ番号がなくなるまで待つ
５０４ 新しいｐｒ値を再生成
５０５ 送信
５０６ カウンタ
５０７ 新しいｐｒ値を再生成
６０１ 処理要求を取り除く
６０２ 必要な要件を入力パラメータに変換
６０３ 媒体確保の数を計算する
６０４ 要求を計算された入力パラメータと一緒に要求リストに保存する
６０５ 要求リストをソート
６０６ スケジューラ
７０１ 送信の媒体確保シーケンスを媒体確保のより長い持続期間にマージする
７０２ スケジュールを生成する
７０３ ａ，ｂ，ｃ，ｄを計算する
７０４ Medium_Dedication_Aをより小さい媒体確保に分割する
７０５ Medium_Dedication_AとMedium_Dedication_Bを組み合わせる
７０６ Medium_Dedication_Aの元々の開始時点をMedium_Dedication_Bの後に移す
８０１ Medium_Dedication_Aの持続期間
８０２ Medium_Dedication_Bの持続期間
８０３ 現行スケジュールの各媒体確保間の間隔
８０４ Medium_Dedication_A の衝突していない持続期間
８０５ Medium_Dedication_Aの衝突している持続期間
Claims (8)
- 親局が、子局からのデータパケットの送信を許可する帯域確保期間を周期的に設定する帯域確保要求受付方法であって、
前記子局が希望する前記帯域確保期間の周期を示す情報を含むＱｏＳ要求信号を前記子局から受信し、
前記ＱｏＳ要求信号に基づいて前記子局に対して設定される帯域確保期間の周期を示す情報を含む帯域確保スケジュールを算出し、
前記帯域確保スケジュールを示す情報を含んだＱｏＳ応答信号を前記子局に送信し、
前記子局に対して前記帯域確保スケジュールに基づいて前記帯域確保期間を周期的に設定する帯域確保要求受付方法。 - 前記帯域確保期間では、前記子局に対してＱｏＳポーリング信号を送信することにより、前記子局による送信が許可される請求項１記載の帯域確保要求受付方法。
- 子局が、自局からのデータパケットの送信が許可される帯域確保期間を親局から周期的に取得する帯域確保要求方法であって、
自局が希望する前記帯域確保期間の周期を示す情報を含むＱｏＳ要求信号を前記親局に送信し、
前記ＱｏＳ要求信号に基づいて自局に対して設定される帯域確保期間の周期を示す情報を含む帯域確保スケジュールを算出した親局から、前記帯域確保スケジュールを示す情報を含んだＱｏＳ応答信号を受信し、
前記親局から前記帯域確保スケジュールに基づいた周期的な前記帯域確保期間の設定を受ける帯域確保要求方法。 - 前記帯域確保期間では、ＱｏＳポーリング信号を前記親局から受信することにより、自局からの送信が許可される請求項３記載の帯域確保要求方法。
- 子局からのデータパケットの送信を許可する帯域確保期間を周期的に設定する親局であって、
前記子局が希望する前記帯域確保期間の周期を示す情報を含むＱｏＳ要求信号を前記子局から受信するＱｏＳ要求信号受信部と、
前記ＱｏＳ要求信号に基づいて前記子局に対して設定される帯域確保期間の周期を示す情報を含む帯域確保スケジュールを算出するスケジュール算出部と、
前記帯域確保スケジュールを示す情報を含んだＱｏＳ応答信号を前記子局に送信するＱｏＳ応答信号送信部と、
前記子局に対して前記帯域確保スケジュールに基づいて前記帯域確保期間を周期的に設定する帯域確保期間設定部とを備えた親局。 - 前記帯域確保期間設定部は、ＱｏＳポーリング信号を前記子局に送信するＱｏＳポーリング送信部を含み、
前記帯域確保期間では、前記子局に対してＱｏＳポーリング信号を送信することにより、前記子局からの送信が許可される請求項５記載の親局。 - 自局からのデータパケットの送信が許可される帯域確保期間を親局から周期的に取得する子局であって、
希望する前記帯域確保期間の設定周期を示す情報を含むＱｏＳ要求信号を前記親局に送信するＱｏＳ要求信号送信部と、
前記ＱｏＳ要求信号に基づいて自局に対して設定される前記帯域確保期間の周期を示す情報を含む前記帯域確保スケジュールを算出した前記親局から、前記帯域確保スケジュールを示す情報を含んだＱｏＳ応答信号を受信するＱｏＳ応答信号受信部とを備え、
前記親局から前記帯域確保スケジュールに基づいた周期的な前記帯域確保期間の設定を受ける子局。 - ＱｏＳポーリング信号を前記親局から受信するＱｏＳポーリング信号受信部をさらに備え、
前記帯域確保期間では、前記親局からＱｏＳポーリング信号を受信することにより自局からの送信が許可される請求項７記載の子局。
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