JP4808483B2

JP4808483B2 - ワイヤレスネットワーキングにおける干渉問題を軽減する拡張可能なフレームワーク

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Publication number: JP4808483B2
Application number: JP2005351237A
Authority: JP
Inventors: アビシェックアビシェック; ジー．マダバンプーバンピリ; エム．ポンチーニビクトリア
Original assignee: Microsoft Corp
Current assignee: Microsoft Corp
Priority date: 2004-12-03
Filing date: 2005-12-05
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2025-12-05
Also published as: KR101159353B1; KR20060063701A; US7630687B2; EP1667371A1; EP1667371B1; US20060121853A1; JP2006166455A; ATE522044T1; CN1838579B; CN1838579A

Description

本発明は概して、コンピュータシステムに関し、より詳細には、コンピュータシステム用のワイヤレスネットワークに関する。

家庭および企業両方において、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）が激増している。このようなワイヤレスネットワークは、ウェブブラウズ、ファイル転送、視聴覚ストリーミング、メッセージの送受信、および他の目的に使うことができる。ワイヤレスな接続性が広がるにつれ、ワイヤレスネットワーキング帯域内で使われる他の帯域およびオーバーレイ帯域からの高周波（ＲＦ）アクティビティの可能性が、所与のどの場所に対しても増大し、ワイヤレスネットワークのユーザ大部分に対して干渉を生じている。

さらに、ワイヤレスネットワークは、ＲＦスペクトルの２．４ＧＨｚおよび５ＧＨｚ領域内の無認可帯域内で動作するので、他の多くのＲＦデバイスは、こうした周波数上でも情報（またはノイズ）を伝送し、ＷＬＡＮ通信に干渉を引き起こす。ホームワイヤレスネットワークにおいて見られる干渉の様々なソースおよびタイプの例は、緩やかな周期干渉を引き起こす電子レンジと、「スローホッパー（ｓｌｏｗｈｏｐｐｅｒ）」と呼ばれるタイプの干渉を引き起こすコードレス電話と、ブルートゥースヘッドセット（ファストホッパー（ｆａｓｔｈｏｐｐｅｒ）干渉を引き起こす）と、一定のカスタム波形干渉を引き起こすデジタルスペクトル拡散（ＤＳＳ）コードレス電話と、一定の標準波形干渉を引き起こすワイヤレス監視カメラとを含み得る。さらに、近所のＷＬＡＮなど、同一チャネル上で動作する他の近接ＷＬＡＮも、干渉を引き起こし得る。

ワイヤレスネットワーキングにおけるＲＦ干渉は、利用可能なデータレートおよび／または範囲の実質的低減を生じ、ユーザ経験を乏しいものにすることが理解されよう。技術的知識が豊富なユーザは、ネットワークに接続しているデバイスを、別のチャネル上で動作するように設定し直すことによって、恒常的に起こる干渉問題を軽減することができるかもしれないが、干渉ソースの多くは、断続的に伝わるので、別のチャネルに変えることによって、１つの問題が解決されたとしても、さらに検出し解決しにくい、断続的に起こる別の問題がもち上がり得る。

適度なワイヤレス通信経験を提供し、ＲＦ干渉が存在する場合を含めてワイヤレスネットワーキング帯域の全体容量を増加させるソリューションが必要とされる。このようなソリューションは、柔軟性があり、拡張可能であり、ユーザ側に対して技術的知識を要求しないものであるべきである。

簡潔には、本発明は、フレームワークの形のシステムおよび方法を対象とし、このフレームワークによって、ＲＦ信号を監視する機構が、他の機構と協働して、ＲＦ干渉によって引き起こされるワイヤレスネットワーク通信問題を軽減することができる。このような機構は、ＲＦセンサ、ＲＦ署名分析システム、および自己訂正ソフトウェアモジュールなどの干渉処理モジュールを含む。

一実装形態では、このような干渉処理モジュールを相互接続するフレームワークは、堅牢な共存サービス（robust coexistence service）と呼ばれる、コンピュータシステム上で動作するサービスを備え、このサービスは、ワイヤレスネットワークと、ネットワーク通信との間に干渉を及ぼす他の様々なＲＦソースとを共存させることを対象とする。この実装形態において、堅牢な共存サービスは拡張可能かつ管理可能であり、外部干渉処理モジュールをコンピュータのオペレーティングシステムに接続するための、内部モジュールへのインターフェイスを提供する。こうした内部モジュールを介して、独立ハードウェアベンダおよび独立ソフトウェアベンダは、ドライバおよび他のソフトウェアコンポーネントを登録し、自身が必要とするものおよび性能を必要に応じて協議し、本質的には、オペレーティングシステムおよび他のプラグインモジュールを「プラグインする」ための簡単な方法をベンダに提供する。

フレームワークは、ベンダに、オペレーティングシステムのコア機能を活用させ、そうすることによって、コンピュータシステムがＲＦ関連データを検出し処理することを可能にするための、ベンダによる重大なソフトウェアプログラミングの必要性をなくす。この結果、様々なソリューションの展開に、一貫した安定性および堅牢性をもたらし、干渉の影響を軽減する。さらに、堅牢な共存サービスは拡張可能なので、ベンダは、ユーザ経験の強化を一貫して促進する新規の機能（feature）を実装することができる。

フレームワークは、他のことの中でも特に、ワイヤレスネットワーキング通信を、干渉によって引き起こされる問題を軽減するように動的に変えるように、サービスにプラグインされる様々な外部モジュールの動作を相互接続し調整する内部モジュールを含むローカル処理システムコンポーネントを含む。フレームワークは、それぞれ堅牢な共存サービスのインスタンスを実行しているネットワーク内の他のリモートデバイスへの、ローカルに検知された干渉に対応する制御データの通信を調整する情報分散システムも含む。情報分散システムは、干渉関連問題のローカルな軽減に使うためのリモート検知制御データも受け取る。

ＲＦ検知スペクトルハードウェアは、ドライバと、ローカル処理システムの内部データプロバイダモジュールへのインターフェイスとを介して、ローカル処理システムに、検知した未加工ＲＦデータ（raw RF data）を提供する。データプロバイダモジュールは、堅牢な共存サービス（ＲＣＳ）エンジンを介してデータ分類モジュールに結合されることによって、データ分類モジュールに登録した１つまたは複数の分類装置（classifier）にＲＦスペクトルデータを提供する。データ分類モジュールに（ＲＣＳエンジンを介して）結合されたコンシューマモジュールが、分類済みデータを受け取り、コンシューマモジュールに登録した１つまたは複数のアプリケーションプログラムをデータ分類モジュールに提供する。アプリケーションプログラムは、分類済みデータを処理して、干渉に関する可視的な通知を提供し、かつ／またはその振舞いを、たとえば必要とされる帯域幅の量を削減するためにより小さい画像を送るように適合させるなど、何らかのアクションをとる。

次に、堅牢な共存サービスによって判定された、干渉軽減に関する情報が、フィードバックモジュールに渡され、このモジュールから、たとえば、通信周波数を別のチャネルに変え、データが送られるレートを変え、データを送るタイミングを変えることなどによって、干渉を避けるようにネットワーク通信パラメータを制御するために、インターフェイス／ドライバを介して、ネットワーキングコンポーネント）に伝達される。たとえば、ＷＬＡＮミニポートドライバまたはＷＬＡＮＮＩＣが、内部ＷＬＡＮデータとともに分類済みデータを使って、ネットワーキングコンポーネントの動作パラメータを、たとえば、チャネルまたは帯域を切り換え、同一チャネルに留まり、伝送回避を利用し、パケットサイズを削減する（より小さいパケットは、より大きいパケットに比べて衝突の機会がより少なく、衝突した場合、再伝送コストが、再伝送のサイズがより小さいおかげでより少ない）ために断片化を利用するように調節することなどによって、干渉によって引き起こされる問題を軽減するソリューションを判定することができる。

堅牢な共存サービスの別のサブシステムコンポーネントは、コンピュータシステムでローカルに検知された干渉情報を、ネットワーク上の他のリモートデバイスに伝達し、リモートに検知された同様の情報を受け取るトランスポートモジュールを含む情報分散サービスを備える。情報分散サービスは、干渉関連情報を含むピアテーブルを管理するピアプロセスを含み、ピアディスカバリおよびピアフィードバック操作を含むタスクを実施する。ピアフィードバックは、ローカルな軽減に使うために、リモートＲＦ環境で検知された干渉関連情報を活用するのに使うことができる。

以下の詳細な説明を図面と併せ読むことにより、他の利点が明らかになるであろう。

＜例示的な動作環境＞
図１は、本発明を実施することができる、適切なコンピューティングシステム環境の例１００を示す。コンピューティングシステム環境１００は、適切なコンピューティング環境の一例に過ぎず、本発明の使用または機能の範囲に対するどのような限定を示唆することも意図していない。コンピューティング環境１００は、例示的な動作環境１００に示すどのコンポーネントまたはその組合せに関するどのような依存も要件も有していると解釈するべきでない。

本発明は、他の数多くの汎用または専用の通信環境または構成で動作する。本発明とともに使用するのに適切であり得る他の公知のコンピューティングシステム、環境、および／または構成の例は、パーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、ハンドヘルドまたはラップトップ型デバイス、タブレットデバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースのシステム、セットトップボックス、プログラム可能な家電製品、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、上記のシステムまたはデバイスのいずれをも含む分散型コンピューティング環境などを含むが、それに限定されない。

本発明は、コンピュータによって実行される、プログラムモジュールなどのコンピュータ実行可能命令という一般的な状況において説明することができる。概して、プログラムモジュールは、特定のタスクを実施しまたは特定の抽象データタイプを実装するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む。本発明は、通信ネットワークを介してリンクされるリモート処理デバイスによってタスクが実施される分散型コンピューティング環境でも実施することができる。分散型コンピューティング環境では、プログラムモジュールは、メモリ記憶デバイスを含むローカルおよび／またはリモートコンピュータ記憶媒体に置くことができる。

図１を参照すると、本発明を実施する例示的なシステムは、汎用コンピューティングデバイスを、コンピュータ１１０の形で含む。コンピュータ１１０のコンポーネントは、処理ユニット１２０と、システムメモリ１３０と、システムメモリなど様々なシステムコンポーネントを処理ユニット１２０に結合するシステムバス１２１とを含み得るが、それに限定されない。システムバス１２１は、様々なバスアーキテクチャのいずれかを使用するメモリバスまたはメモリコントローラ、周辺バス、およびローカルバスなど、いくつかのタイプのバス構造のいずれでもよい。限定ではなく例として、このようなアーキテクチャは、ＩＳＡ（業界標準アーキテクチャ）バス、ＭＣＡ（マイクロチャネルアーキテクチャ）バス、ＥＩＳＡ（拡張ＩＳＡ）バス、ＶＥＳＡ（米国ビデオ電子装置規格化協会）ローカルバス、およびメザニン（Ｍｅｚｚａｎｉｎｅ）バスとしても知られるＰＣＩ（周辺装置相互接続）バスを含む。

コンピュータ１１０は通常、様々なコンピュータ可読媒体を含む。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ１１０によってアクセスすることができるとともに揮発性媒体および不揮発性媒体、取外し可能媒体および固定式媒体両方を含む、市販されているどの媒体でもよい。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体および通信媒体を含み得る。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータなどの情報を格納するためのどの方法でも技術でも実現される揮発性媒体および不揮発性媒体、取外し可能媒体および固定式媒体を含む。コンピュータ記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリまたは他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）または他の光学ディスク記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶デバイス、あるいは、所望の情報を格納するのに使うことができるとともにコンピュータ１１０によってアクセスすることができる他のどの媒体も含むが、それに限定されない。通信媒体は一般に、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータを、変調データ信号、たとえば搬送波や他の移送機構として具体化し、どの情報配信媒体も含む。「変調データ信号」という用語は、信号中の情報を符号化するように設定されまたは変更される信号特性の１つまたは複数を有する信号を意味する。限定ではなく例として、通信媒体は、有線ネットワークや直接有線接続などの有線媒体、ならびに音響、ＲＦ、赤外線、および他の無線媒体などの無線媒体を含む。上記のどの組合せも、やはりコンピュータ可読媒体の範囲に含めるべきである。

システムメモリ１３０は、コンピュータ記憶媒体を、ＲＯＭ（読出し専用メモリ）１３１およびＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１３２など、揮発性および／または不揮発性メモリの形で含む。ＢＩＯＳ（基本入出力システム）１３３は、たとえば起動中にコンピュータ１１０内部の要素間での情報の転送を助ける基本ルーチンを含み、通常はＲＯＭ１３１に格納される。ＲＡＭ１３２は一般に、処理ユニット１２０に対してただちにアクセス可能な、かつ／または処理ユニット１２０によって現在操作されているデータおよび／またはプログラムモジュールを含む。限定ではなく例として、図１では、オペレーティングシステム１３４、アプリケーションプログラム１３５、他のプログラムモジュール１３６、およびプログラムデータ１３７を示す。

コンピュータ１１０は、他の取外し可能／固定式、揮発性／不揮発性コンピュータ記憶媒体も含み得る。単なる例として、図１では、固定式不揮発性磁気媒体からの読出しまたはそこへの書込みを行うハードディスクドライブ１４１、取外し可能な不揮発性磁気ディスク１５２からの読出しまたはそこへの書込みを行う磁気ディスクドライブ１５１、および、ＣＤＲＯＭや他の光学媒体など取外し可能な不揮発性光ディスク１５６からの読出しまたはそこへの書込みを行う光ディスクドライブ１５５を示す。例示的な動作環境で使うことができる、他の取外し可能／固定式、揮発性／不揮発性コンピュータ記憶媒体は、磁気テープカセット、フラッシュメモリカード、デジタル多用途ディスク、デジタルビデオテープ、固体状態ＲＡＭ、固体状態ＲＯＭなどを含むが、それに限定されない。ハードディスクドライブ１４１は通常、インターフェイス１４０などの固定式メモリインターフェイスによって、システムバス１２１に接続され、磁気ディスクドライブ１５１および光ディスクドライブ１５５は通常、インターフェイス１５０などの取外し可能メモリインターフェイスによって、システムバス１２１に接続される。

上述し、かつ図１に示すディスクドライブおよびそれに関連するコンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、およびコンピュータ１１０のための他のデータの格納を可能にする。図１では、たとえば、ハードディスクドライブ１４１は、オペレーティングシステム１４４、アプリケーションプログラム１４５、他のプログラムモジュール１４６、およびプログラムデータ１４７を格納するものとして示される。こうしたコンポーネントは、オペレーティングシステム１３４、アプリケーションプログラム１３５、他のプログラムモジュール１３６、およびプログラムデータ１３７と同じでも、異なってもよいことに留意されたい。オペレーティングシステム１４４、アプリケーションプログラム１４５、他のプログラムモジュール１４６、およびプログラムデータ１４７には、少なくとも異なるものであることを示すために、ここでは異なる番号を与えてある。ユーザは、タブレットまたは電子デジタイザ１６４、マイクロホン１６３、キーボード１６２、および一般にマウス、トラックボール、またはタッチパッドと呼ばれるポインティングデバイス１６１を介して、コマンドおよび情報をコンピュータ１１０に入力することができる。図１に示していない他の入力デバイスは、ジョイスティック、ゲーム用パッド、衛星パラボラアンテナ、スキャナなどを含み得る。こうしたおよび他の入力デバイスはしばしば、システムバスに結合されたユーザ入力インターフェイス１６０を介して処理ユニット１２０に接続されるが、パラレルポート、ゲームポート、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）など、他のインターフェイスおよびバス構造によって接続することもできる。モニタ１９１または他のタイプの表示デバイスも、ビデオインターフェイス１９０などのインターフェイスを介してシステムバス１２１に接続される。モニタ１９１は、タッチスクリーンパネルなどと統合することもできる。モニタおよび／またはタッチスクリーンパネルは、タブレットタイプのパーソナルコンピュータでのように、コンピューティングデバイス１１０が組み込まれているハウジングに物理的に結合できることに留意されたい。さらに、コンピューティングデバイス１１０などのコンピュータは、出力周辺インターフェイス１９４などを介して接続することができるスピーカ１９５およびプリンタ１９６など、他の周辺出力デバイスも含み得る。

コンピュータ１１０は、リモートコンピュータ１８０など、１つまたは複数のリモートコンピュータへの論理接続を用いて、ネットワーク接続された環境において動作することができる。リモートコンピュータ１８０は、パーソナルコンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、ピアデバイス、または他の共通ネットワークノードでよく、通常、コンピュータ１１０に関連して上述した要素の多くまたはすべてを含むが、図１にはメモリ記憶デバイス１８１のみを示してある。図１に示す論理接続は、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）１７１およびＷＡＮ（ワイドエリアネットワーク）１７３を含むが、他のネットワークも含み得る。このようなネットワーク環境は、会社、企業規模のコンピュータネットワーク、イントラネットおよびインターネットにおいてよく見られる。

ＬＡＮネットワーク環境において使われる場合、コンピュータ１１０は、ネットワークインターフェイスまたはアダプタ１７０を介してＬＡＮ１７１に接続される。ＷＡＮネットワーク環境において使われる場合、コンピュータ１１０は通常、モデム１７２、または、たとえばインターネットなどのＷＡＮ１７３を介して通信を確立する他の手段を含む。モデム１７２は、内部にあっても外部にあってもよく、ユーザ入力インターフェイス１６０または他の適切な機構を介してシステムバス１２１に接続することができる。ネットワーク接続された環境では、コンピュータ１１０に関連して図示したプログラムモジュールまたはその一部は、リモートメモリ記憶デバイスに格納することができる。限定ではなく例として、図１では、リモートアプリケーションプログラム１８５を、メモリデバイス１８１に常駐するものとして示す。図示したネットワーク接続は例示的なものであり、コンピュータ間の通信リンクを確立する他の手段も使うことができることが理解されよう。

＜堅牢な共存サービス＞
本発明は概して、ワイヤレスネットワーク通信に用いられるＲＦスペクトル部において、干渉によって引き起こされる問題を軽減するために様々な（たとえば、サードパーティ）ハードウェアおよびソフトウェアコンポーネントが相互接続している、柔軟かつ拡張可能なフレームワークを対象とする。本発明を実装するための多数のやり方が実行可能であり、その一部のみを本明細書に記載することが理解されよう。例示として、これ以降、主としてプログラミング利便性により、システムの安定性、堅牢性などのためにモジュールに分離されるコンポーネントを参照して本発明を記載する。ただし、このようなモジュール化は必須ではなく、モジュールの少なくともいくつかを組み合わせることも、かつ／または所与のどのモジュールも、より多くのモジュールにさらに分離することもできることが容易に理解できよう。さらに、フレームワークは、ローカル検知干渉データおよびリモート検知干渉データに基づいて軽減を可能にするが、本発明は、どこでデータが検知されるかに関わらず、利益をもたらす。さらに、フレームワークは、本明細書において、主としてコンピュータシステム上で実行されるものとして記載するが、ハードウェア製造元によって、アクセスポイントデバイス、ワイヤレスブリッジなどへの組込のために採用してもよい。このようなものとして、本発明は、本明細書において用いられる特定の例のいずれにも限定されず、コンピューティング全体において利益および利点をもたらす様々な手法で実施することができる。

図２に移ると、ホームネットワーク環境において見ることができるが、当然ながら他の環境でも使うことができ、１つまたは複数の有線ネットワークデバイスに接続することもできるような無線デバイスを含むワイヤレスネットワーク例２００を示してある。図２のネットワーク例２００において、ケーブルモデムやＤＳＬモデムなどのブロードバンドモデム２０２が、ネットワーク２００内部のインターネットデータを送受信する。ワイヤレスアクセスポイント（ワイヤレスルータ）２０４は、通常は有線接続によって（直接または間接的に）ブロードバンドモデム２０２に接続され、他の無線デバイスをブロードバンドルータ２０２に、かつ相互に結合する。

図２に示す他の無線デバイスは、メディアコンピュータシステム２０６、ラップトップコンピュータ２０８、異なるラップトップやデスクトップコンピュータなど、他の何らかのワイヤレスデバイス２１０、視聴覚信号をテレビモニタ２１４に結合するメディアセンターエクステンダ２１２（セットトップボックスに類似）を含む。あるいは、メディアセンターエクステンダを、テレビモニタに直接組み込むことができることに留意されたい。図２に、ＲＦ干渉の１つまたは複数の可能なソース２１６も示す。こうしたソースは、本質的に、コードレス電話などと意図的に同一周波数範囲で動作するか、または電子レンジなどとの動作の副作用として生じるノイズのせいで、ワイヤレスネットワーク通信との干渉を引き起こし得るＲＦ送信を生成するどのようなものでもよい。

例として、メディアセンター２０６がアクセスポイント２０４を介してメディアセンターエクステンダ２１２に視聴覚コンテンツを流す場合を検討する。視聴覚データが流されている間、コードレス電話など、様々な非ネットワーク接続ＲＦソース２１６が、視聴覚ストリームと干渉し得る。メディアセンターエクステンダ２１２が、バッファリングされたどのデータも使い果たすような程度まで、ストリームが中断され、または帯域幅が抑制される可能性があり、その結果、ユーザは、静止した、不安定な、あるいは不正なピクチャおよび／または音を経験することが容易に理解できよう。電話の使用形態でよくあるように、干渉デバイスを頻繁に使用すると、概して予測不可能な事態となり、ユーザをより一層いらだたせる場合がある。

本発明の様々な態様によると、図２の無線デバイスの一部は、図２にＲＣＳインスタンス２２０₁〜２２０₃として示してある、堅牢な共存サービス（ＲＣＳ）のインスタンスを含む。後で説明するように、堅牢な共存サービスは、ワイヤレスネットワーキングにおけるＲＦ干渉の悪影響を、ある程度まで動的に軽減し、またはおそらくなくすことさえもでき、そうすることによって、ユーザのネットワーク利用経験を向上させる機構およびフレームワークを提供する。

図３は、ローカル処理システム３２１と呼ばれる、堅牢な共存サービスの１つのコンポーネントサブシステムと、それが接続された、ローカル処理システムの内部モジュールならびに他の様々なモジュールおよびリソースを示す。概して、後で説明するように、ＲＣＳローカル処理システム３２１は、ワイヤレスネットワーキングコンポーネントを、干渉によって引き起こされる問題を軽減するように動的に制御するのに使うことができる軽減データを生成するために、コンピュータシステムやアクセスポイントなどネットワークノード上で実行される堅牢な共存サービスにプラグインされた様々な外部モジュールを相互接続し、その動作を調整する。この目的のために、ＲＣＳローカル処理システム３２１は、ローカルスペクトルハードウェア、たとえば、ＷＬＡＮチップセットに統合されたスタンドアロンハードウェアおよび／またはハードウェアによって検知されたスペクトルデータを処理する外部モジュールを相互接続し、処理された情報を、軽減目的のために利用可能にする。ＲＣＳ情報分散システム４２１と呼ばれ、図４を参照して記載してある堅牢な共存サービスの別の一部が、堅牢な共存サービスのそれぞれのインスタンスを実行するとともに、他のリモートデバイスで検知され、処理され、そこから受け取られる制御情報を操作しているそうしたリモートデバイスへの制御情報の通信を調整する。言い換えると、ＲＣＳ情報分散システム４２１は、ローカルに入手した制御データを、他のどのリモート堅牢共存サービスでも、それに対応するリモートノードにおける干渉軽減目的に使うために提供し、ローカルノードによって干渉関連軽減に使うために、リモート検知制御データを入手する。

図３に表してあるように、概して、ＲＦ検知スペクトルハードウェアは、検知した未加工ＲＦデータを、ローカル処理システム３２１に提供する。より具体的には、スペクトル検知ハードウェアは、１つまたは複数のスタンドアロンスペクトルチップ（ゲート）３３２₁〜３３２_n、および／またはＷＬＡＮネットワークインターフェイスカード（ＮＩＣ）３３６（もしくは同様の内蔵型回路）に組み込まれ、適切なアンテナなどに結合されたＲＦスペクトルゲート３３４を備える。図３に表してあるように、スペクトルハードウェアは、それぞれの対応するドライバ３３３₁〜３３３_nおよび／または３３５を経由して、カーネルモードＮＤＩＳ（ネットワークドライバインターフェイス仕様）インターフェイスレイヤ３３８を介するなどして、あるいはユーザモードＲＣＳローカル処理システム３２１へのインターフェイスを提供するスペクトルデバイスカーネルモードドライバとして、ローカル処理システム３２１に直接データを伝達する。堅牢な共存サービスは、カーネルに実装することも、カーネルモード分類装置およびカーネルモードコンシューマをサポートすることもできることに留意されたい。完全に示すために、図３には、有線ネットワーク接続のためのＬＡＮミニポート（ＭＰ）ドライバ３３９も示す。やはり完全に示すために、図３には、多数のセンサ、たとえば、スタンドアロンセンサ３３２₁〜３３２_nおよびそのそれぞれのドライバ３３３₁〜３３３_nを、ＲＦスペクトルゲート３３４、およびＲＦデータを操作する統合されたＲＦスペクトルデータプロバイダを含む、ゲート３３４に対応するＷＬＡＮミニポートドライバ３３５とともに示してあることに留意されたい。ただし、干渉問題を軽減するために、複数のＲＦスペクトルセンサが必要とされるわけではないことが容易に理解できよう。実際、軽減を可能にするためのリモート検知ＲＦ制御データが利用可能な場合、所与のシステムにおいて、ローカルセンサは必要とされないことが明らかになるであろう。

ＲＣＳローカル処理システム３２１は、分類装置３４０₁〜３４０_jおよびアプリケーション３４２₁〜３４２_kを含む外部モジュールが堅牢な共存サービス３２１に登録できるための、内部モジュールへのインターフェイスを提供する。ミニポートドライバ３３３₁〜３３３_nも同様に、ユーザモードソフトウェアモジュールを介してプラグ可能であり、必ずしもＮＤＩＳレイヤ３３８を通過する必要はないことに留意されたい。登録の一部として、様々な登録モジュールが、どの分類モジュールによっても理解される、予め定義された汎用形式のデータ、および／または固有形式のデータ（対応する分類装置に経路指定される際にブロブとして扱われる）を含め、それぞれがサポートする１つまたは複数の様々なタイプのデータを識別する。固有形式を使うことができると、カスタマイズされたＲＦセンサおよび分類装置を、フレームワークで使うことが可能になる。データタイプは、予め定義された汎用データおよび固有データタイプの組合せでよい。現在の１組の情報がどのように処理されるべきかを識別するためにプロバイダ、分類装置、コンシューマ、およびドライバを関連させるためのマッピングが、（たとえば、ＲＣＳエンジン３５０内で）入手される。未加工データの少なくとも一部が、予め定義された形式であるかどうかに関する評価を行うことができるように、カスタムデータを正しい分類装置に経路指定する際に、識別子を使うことができ、その場合、どの分類装置も、未加工データの少なくとも一部を消費することができる。あるいは、分類装置は、理解できないデータを受け取り、破棄することができる。

ＲＣＳローカル処理システム３２１において、ＲＣＳエンジン３５０が、その内部モジュール３５２〜３５８の間を接続可能にし、概して、後で述べるように、データを必要に応じて経路指定する。概して、ＲＣＳエンジン３５０は、サービスにおける様々なモジュールの活動を調整し、また、将来使用するために分類装置データを、たとえば記憶装置３６０に格納する。たとえば、記憶装置３６０は、履歴分析に用いることができる、タイムスタンプを押された干渉分類装置情報イベントを保存することができる。

上述した階層機構を介して、システム３２１のデータプロバイダモジュール３５２は、スペクトル検知ハードウェア３３２₁〜３３２_nおよび／または３３４によって検知された未加工データを、どの未加工ＲＦデータならびに他の下層ＭＡＣ（メディアアクセスコントローラ）およびＰＨＹ（物理）層デバイスデータとも一緒に入手する。そこから、データプロバイダモジュール３５２は、未加工データをＲＣＳエンジン３５０に転送し、データは、分類済みデータを処理する１つまたは複数の適切な分類装置に（たとえば、それぞれのデータタイプまたは登録したタイプに基づいて）フォワードされる。一実装形態では、データプロバイダモジュール３５２およびドライバは、識別子（たとえば、ＯＩＤまたはＡＰＩ）を使って、未加工ＲＦデータを、１つまたは複数の対応する分類装置による消費用に渡すことができる。今後開発される新規のドライバを含む、対応するドライバを介して様々なスペクトルセンサを接続することができるので、ドライバモデルの使用は拡張性をもたらすことが容易に理解できよう。

本発明には必要ないが、ローカル処理システム３２１は、必要とされるまで、つまり、何らかのＲＦ干渉が検知されるまでアイドル状態のままでよいことに留意されたい。ローカル処理システム３２１を正しい時間に起こすために、ＮＤＩＳレイヤ３３８を監視し、干渉を指示する１つまたは複数のコンポーネントを備えるトリガ機構３６２を用いることができる。さらに、ある程度の閾値レベルの干渉に到達するまで、トリガ機構３６２は、干渉処理を開始するために、ローカル処理システム３２１を起こさなくてよいことに留意されたい。

ＲＦデータを適切な分類装置に経路指定するために、ＲＣＳエンジン３５０は、未加工データをローカル処理システム３２１のデータ分類モジュール３５４にフォワードする。概して、分類モジュール３５４は、登録した分類装置または分類装置３４０₁〜３４０_jと通信して、未加工のスペクトルデータをそうした分類装置に提供し、分類済みデータと呼ばれる処理済みのデータを、さらに処理するために返す。こうすることによって、やはり拡張性がもたらされ、新規かつ／または改良された分類装置は、プラグインするだけで使用可能になることに留意されたい。

次に、１つまたは複数のプラグ可能モジュールを備える外部分類装置３４０₁〜３４０_jは、本質的に、未加工ＲＦデータを見て、ＲＦ環境で何が起こっているか判定する。この目的のために、分類装置３４０₁〜３４０_jは、未加工ＲＦデータを処理して、署名分析などを実施し、可能な場合はＲＦデータを他のネットワークトラフィック測定値と組み合わせて、データの適切な特性および可能な場合は干渉のソース（たとえば、コードレス電話、電子レンジ、ブルートゥースデバイスなど）を識別し、このような分類済みデータを、さらにアクションをとるために与える。

ローカル処理システム３２１のコンシューマモジュール３５６が、分類済みデータをとり、検知した干渉の言明、ならびにより上位レベルの処理などのために、（ＲＣＳエンジン３５０を介して）分類済みデータを記憶装置３６０に格納し、かつ／または登録したアプリケーションプログラム３４２₁〜３４２_kに経路指定して、干渉を避けるようにプログラムをどのように適合させるか判定することができる。この目的のために、１つまたは複数のアプリケーションプログラムが、ローカル処理システム３２１に登録して、干渉に関する可視的な通知または他の指示を提供し（たとえば、診断アプリケーションが、「コードレス電話が使用中」など、ＲＦ問題についてユーザに入力要求し得る）、かつ／または、干渉関連通信問題をある程度まで軽減するための方法を判定するなど、何らかのアクションをとるのに、分類済みデータを使う。たとえば、分類済みデータは、オーディオ／ビデオストリームアプリケーションプログラムなど、アプリケーションプログラムによって、進行中の伝送の画像サイズを削減するのに使うことができ、そうすることによって、より少ない量のＡ／Ｖストリームデータを伝送する。この目的のために、アプリケーションプログラムは、分類済みデータを、アプリケーションプログラム用のヒントとして使って、その振舞いを調節する際の正当なアクションを決定するための独自のテストを実施することができる。

診断プログラムなど、あるアプリケーションプログラムが通知を操作し、別のプログラムが、分類済みデータおよびどのテスト結果にも基づいて、独自の軽減ソリューションを考案できることに留意されたい。やはり、アプリケーションプログラム用のプラグインモデルのおかげで、フレームワークの拡張特性が容易に明らかである。視聴覚アプリケーション用に軽減決定／アクションを比較的すぐ、たとえば現時点、約１００ミリ秒以内に起こすことが望ましいことにも留意されたい。

次に、堅牢な共存サービスによって判定された干渉軽減関連情報を、（たとえば、ＲＣＳエンジン３５０を介して）フィードバックモジュール３５８に渡すことができ、このモジュール３５８から、情報は、干渉軽減ソリューションを提供する動的な上層ＭＡＣおよび他の適合層を実施するＷＬＡＮミニポートドライバ３３５（またはＷＬＡＮＮＩＣ３３６）に伝達される。例として、ＷＬＡＮミニポートドライバ３３５（またはＷＬＡＮＮＩＣ３３６）は、分類済みデータおよび内部ＷＬＡＮデータから、周波数を別のチャネルに変え、データが送られるレートを変え、データを送るタイミングを（予測可能なパターンで始まり、終わる干渉を避けるように）変えることによって、また、チャネル、レートおよび／またはタイミングソリューションの組合せ、別の帯域への切換え、伝送回避を利用した状態で同一チャネルへ滞留、パケットサイズを削減する（より小さいパケットは、より大きいパケットに比べて衝突の機会がより少なく、衝突した場合、再伝送コストが、再伝送のサイズがより小さいおかげでより少ない）ための断片化の利用などを含む他のやり方で、干渉関連問題を軽減することができると判定することができる。

図４に移ると、上述したように、堅牢な共存サービスの別のサブシステムコンポーネントが、ローカルコンピュータシステムで検知された干渉情報を、ネットワーク上の他のリモートデバイスに伝達し、リモートに検知された同様の情報を受け取って、干渉のローカルな軽減に使用する情報分散サービス４２１を備える。図４に表してあるように、情報分散サービス４２１は、ピアプロセス４７０およびトランスポートモジュール４７２を含む。

ピアプロセスは、ピアテーブル４８０を管理し、ピアディスカバリ４８２、ピアフィードバック４８４を含むタスクを実施し、通信プロトコル４８６によりピア通信も管理する。概して、ピアディスカバリ４８２は、プラグアンドプレイ（ｕＰｎＰ）技術を用いて、たとえば現在の視聴覚ストリームを操作する、堅牢な共存サービスに参加しているワイヤレスノードを発見することができる。

ピアフィードバック４８４は、合意されたプロトコルを用いて、各ノードのＲＦ環境および他の特性を伝達するのに用いられ、干渉が検出されたときなど、適切なときに、かつ／または選択された間隔でアップデートされる。通信プロトコル４８６は、ＲＦ環境の方法、形式およびタイプならびにノード間に分散されるべき、各ノードの他の特性を定義する。適切なプロトコルの１つが、たとえば関連する米国特許出願明細書「Protocol for Exchanging Control Data to Mitigate Interference Problems in Wireless Networking」に記載されている。

トランスポートモジュール４７２は、対応するプロトコルパケットを分配する。パケットを移送する一方法は、有線またはワイヤレスＬＡＮを介して、ＩＰ４９０およびＴＣＰ／ＩＰ４９２層を用いるものである。別の方法は、ＷＬＡＮあるいは同一または別のワイヤレス帯域を使う別のワイヤレス技術を介してリンク層を使うものである。この機構において、パケットを、データと同一チャネルで送ることもでき、たとえば関連する米国特許出願明細書「Use of Separate Control Channel to Mitigate Interference Problems in Wireless Networking」に記載されているように、無認可帯域中の異なるチャネルを使うことも、認可帯域中のチャネルを使うことさえもできる。上記特許に記載されているように、制御情報の交換に別個のチャネルを使う利益は、正規のデータ通信に使用されるチャネルは、干渉時にこのような制御情報を交換することができず、したがって、制御データも、軽減での使用に利用可能でないことに留意されたい。

図５に表してあるように、多数のワイヤレスノードを有する分散ワイヤレスネットワークにおいて、各ノードが、１つまたは複数のスペクトルチップ５３２Ａ、５３２Ｂおよび関連づけられた堅牢な共存サービス５２０Ａ、５２０Ｂのそれぞれのインスタンスを有し得る。各ノードはしたがって、そのそれぞれの情報分散システム４２１Ａ、４２１Ｂを使い、他のノードをリモートピアとして扱って、分類装置の情報を集約することができる。

別の態様は、ＲＣＳ可能なワイヤレスノードによる集団的処理を可能にするローカルピアであり、これは、同一ワイヤレスノード上で実行される別の堅牢な共存類似サービスに基づく。これは、別法として図５に表してあるが、別個のノードとみなされるのではなく、サービスは、同一ノード上で接続され実行されるピアとみなされる。たとえば、チップ単位での堅牢な共存類似サービス）が同一ノード上で実行されている複数のスペクトルチップを有する環境において、堅牢な共存サービス５２０Ａおよび５２０Ｂは、そのそれぞれの情報分散サブシステム４２１Ａおよび４２２Ｂを介して通信することができ、この場合、こうしたサブシステムは互いにピアであるが、ローカルピアであって、リモートピアではない。

さらに、同一ノード上の堅牢な共存類似サービスを組み合わせることにより、たとえば、各堅牢共存サービスが、サービスを自力で完全に機能させる完全な１組のコンポーネントをもたない場合であっても、完全に機能する１組のコンポーネントを入手する選択肢が提供される。したがって、図６は、堅牢な共存類似サービス６２０Ａと、サービス６２０Ａに接続されたＭＡＣとにインターフェイスをとられたアプリケーションプログラム６４２が、完全な機能性を提供するために、堅牢な共存サービス６２０Ｂに接続された分類装置６４０Ｂ、ドライバ６３３Ｂ、およびＲＦスペクトルアナライザ６３２Ｂを補完することを示す。

堅牢な共存サービス３２０の基本動作の説明に移ると、図７は、堅牢な共存サービス３２０の様々な内部モジュールの初期化を示す、時間経過に伴う例（比率は不正確）を表す。あるモジュールの初期化から、別のモジュールを開始し、かつ／または完全に初期化するための情報が必要とされない限り、順序は重要でないことが理解できよう。したがって、図７は、ＲＣＳエンジン３５０を開始し、他の様々なモジュール、たとえば、ＲＦデータプロバイダモジュール３５２、データ分類モジュール３５４、データコンシューマモジュール３５６、およびＷＬＡＮフィードバックモジュール３５８を初期化する堅牢な共存サービス３２０を表す。また、ピアプロセス４７０およびトランスポートモジュール４７２も初期化される。

図８は、以降の内部初期化、列挙、およびＲＦスペクトルセンサ（ＲＦデータプロバイダ）３３２への、そのそれぞれのドライバを介した登録を示す。堅牢な共存サービス３２０は、ＲＦデータプロバイダ３３２の動作パラメータ（たとえば、検出するべき帯域幅、チャネル検出シーケンス、検出間隔など）を選択し設定することができる。

やはり図８に表してあるように、堅牢な共存サービス３２０は、各要求分類装置（たとえば３４０）を登録し、分類装置に、列挙されたＲＦスペクトルセンサ／データプロバイダのリストを提供する。応答において、データ分類モジュールは、リストに載っている１つまたは複数のＲＦデータプロバイダに対する具体的な登録要求を受け取る。アプリケーションの登録およびリモートピア８００への接続も、図８に表してある。

図９は、ＲＦセンサ３３２からデータが受け取られるときの動作を繰り返し示している。上述したように、データは、適切に登録された分類装置（たとえば３４０）に提供され、分類済みデータが返され、次いで、適切に登録されたアプリケーションプログラム３４２にフォワードされる。リモートピア８００など、どのリモートピアにも、対応する制御データを渡すことができ、ローカルピアテーブルが、分類済みデータに基づいて、ローカル制御データでアップデートされる。軽減情報（たとえば、分類済みデータに基づいて、堅牢な共存サービス３２１によって計算されたもの、または分類済みデータ自体）が次いで、上述した通り、ネットワーク接続パラメータを、干渉問題を軽減するように調節するのに使うために、フィードバックモジュールに送られる。

図１０は、リモートピア８００から分類済みデータが受け取られるときの動作を示す。図１０に表してあるように、このリモートに入手した分類済みデータは、適切なアプリケーションプログラム３４２またはＷＬＡＮミニポートドライバ３３５（もしくはＷＬＡＮＮＩＣ３３６）に渡され、こうしたプログラムまたはドライバは、処理済みのデータを使って、ネットワーク接続パラメータを、干渉問題を軽減するように動的に調節する。ピアテーブルもアップデートされる。

上記の詳細な説明からわかるように、ワイヤレスネットワーク通信に用いられるＲＦスペクトル中の干渉によって引き起こされる問題を軽減するように、コンポーネントを相互接続可能にする、柔軟かつ拡張可能なフレームワークが提供される。このフレームワークは、ローカル検知データおよびリモート検知干渉データに基づいて軽減を可能にし、そうすることによって、ＲＦ干渉が存在する場合を含むワイヤレス経験を向上させる。

本発明は、様々な修正形態および代替構成に対して可能であるが、例示した本発明の一部の実施形態を、図面に示し、詳細に上述した。ただし、開示した特定の形に本発明を限定する意図はなく、反対に、本発明の精神および範囲内であるすべての修正形態、代替構成、および等価物を包含することを意図していることを理解されたい。

本発明を組み込むことができるコンピューティング環境を概略的に表すブロック図である。本発明の様々な態様による、堅牢な共存サービスのインスタンスを実行するコンポーネントを含むワイヤレスネットワーク例を概略的に表すブロック図である。本発明の様々な態様による、堅牢な共存サービスのローカル処理システムコンポーネントに接続されたコンポーネントを概略的に表すブロック図である。本発明の様々な態様による、堅牢な共存サービスの情報分散システムコンポーネントに接続されたコンポーネントを概略的に表すブロック図である。本発明の様々な態様による、ＲＦ関連情報の組を相互に伝達する堅牢な共存サービスの２つのインスタンスを概略的に表すブロック図である。本発明の様々な態様による、サービスの一方のみが、検知した１組のＲＦ関連情報を有し、その情報を他方のサービスに伝達する堅牢な共存サービスの、分離された２つのインスタンスを概略的に表すブロック図である。本発明の様々な態様による、堅牢な共存サービスの様々な動作の順序の例を表す図である。本発明の様々な態様による、堅牢な共存サービスの様々な動作の順序の例を表す図である。本発明の様々な態様による、堅牢な共存サービスの様々な動作の順序の例を表す図である。本発明の様々な態様による、堅牢な共存サービスの様々な動作の順序の例を表す図である。

符号の説明

３２１堅牢な共存サービスのローカル処理システム
３３２_n、３３２₁ ＲＦスペクトルセンサ
３３３₁、３３３_n ドライバ
３３４ＲＦスペクトルゲート
３３５ＷＬＡＮＭＰドライバ
３３９ＬＡＮＭＰドライバ
３４０₁、３４０_j 分類装置
３５０ＲＣＳエンジン
３５２データプロバイダモジュール
３５４データ分類モジュール
３５６コンシューマモジュール
３５８ＷＬＡＮフィードバックモジュール
３６０記憶装置
３６２トリガ機構

Claims

ワイヤレスネットワークを介して相互接続され且つ１つ以上の他のノードコンピューティングデバイスとワイヤレスに通信するように構成された複数のノードを含む該ワイヤレスネットワーク内のノードコンピューティングデバイスにおいて、前記ノードコンピューティングデバイスは干渉の影響を受けやすく、そのためワイヤレスノードが干渉関連の通信問題を経験し得るものである、ノードコンピューティングデバイスにおいて、ノード間のワイヤレス通信問題を軽減する方法であって、
自身にプラグインされる様々なプラグ可能なモジュールを有し、ローカルノードコンピューティングデバイス上で実行される堅牢な共存サービス（RCS）において、ワイヤレスネットワーク通信に用いられるＲＦ環境における干渉に対応する未加工データを含む未加工ＲＦスペクトルデータを受け取るステップと、
前記未加工ＲＦスペクトルデータを、前記ローカルノードコンピューティングデバイスにおいてネットワーク通信への前記干渉の影響を軽減するための判定されたソリューションを含む処理されたＲＦスペクトルデータを生成する、前記ローカルノードコンピューティングデバイス内の処理機構に提供するステップとを含み、前記ローカルノードコンピューティングデバイス内の前記処理機構は、
前記干渉が干渉の閾値レベルに到達したことを決定するステップと、
プラグ可能な分類モジュールから登録要求を受信するステップと、
サポートされているデータ形式でＲＦデータプロバイダのリストを前記プラグ可能な分類モジュールへ送信するステップと、
１つ以上の特定のＲＦスペクトルデータプロバイダに登録するために前記プラグ可能な分類モジュールからメッセージを受信するステップと、
前記１つ以上の特定のＲＦスペクトルデータプロバイダを使用して未加工ＲＦスペクトルデータを前記プラグ可能な分類モジュールへ提供するステップであって、前記プラグ可能な分類モジュールは、未加工のＲＦスペクトルデータ特性を識別するように構成され、前記ローカルノードコンピューティングデバイスへプラグイン可能であり、その結果、前記ローカルノードコンピューティングデバイスにおけるＲＦスペクトルデータの分類は拡張可能であり、前記ローカルノードコンピューティングデバイスにおいてインストールされた分類モジュールに依存する、提供するステップと、
前記ローカルノードコンピューティングデバイスが前記ワイヤレスネットワークにおける１つ以上のリモートノードコンピューティングデバイスに対して最初のピアノードであることを前記ローカルノードコンピューティングデバイスが決定するステップと
を含む動作を行い、前記方法はさらに、
ピアプロセスにおいて、前記判定されたソリューションを含む前記処理されたＲＦスペクトルデータを、前記ワイヤレスネットワークにおける前記１つ以上のリモートノードコンピューティングデバイスのうち少なくとも１つのネットワーキングコンポーネントに供給して、前記ローカルノードコンピューティングデバイスにおける前記干渉に基づいて前記１つ以上のリモートノードコンピューティングデバイスにおける前記ネットワーキングコンポーネントを動的に制御するステップであって、前記処理されたＲＦスペクトルデータの軽減動作は、どのプラグ可能なアプリケーションコンポーネントが前記１つ以上のリモートノードコンピューティングデバイスにおいてインストールされているかに依存して拡張可能である、ステップを含むことを特徴とする方法。
前記処理機構の少なくとも１つのコンポーネントを備えるコンポーネントセットを登録するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記処理されたＲＦスペクトルデータに対応する情報を、後で分析するために格納するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
ハードウェアセンサから前記未加工ＲＦスペクトルデータを受け取るドライバをインストールするステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記処理機構は、前記処理機構のコンポーネントとしての複数のプラグ可能な分類モジュールから、登録要求をさらに受信し、各分類装置から、その分類装置によって分類可能なタイプのＲＦスペクトルデータに対応する情報を受け取るステップを含み、前記処理機構に前記ＲＦスペクトルデータを提供するステップは、受け取られるＲＦスペクトルデータの前記タイプに基づいて、前記ＲＦスペクトルデータを少なくとも１つの分類装置に経路指定するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記ワイヤレスネットワーク内のリモートノードコンピューティングデバイスから制御データを受け取るステップであって、前記制御データは、そのデバイスに対応する干渉関連情報を含む、受け取るステップと、前記制御データの少なくとも一部を、前記制御データに基づいて別の軽減ソリューションを判定するコンポーネントに提供するステップと、前記ネットワーキングコンポーネントに前記別の軽減ソリューションを供給するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
実行されると、請求項１に記載の方法を実行するコンピュータ実行可能命令を有することを特徴とする少なくとも１つのコンピュータ可読媒体。