JP5449353B2 - グループ共有分散型予約プロトコル - Google Patents

Description

本出願は、２００８年７月２８日に出願された米国仮出願番号61/084071の利益を請求する。

本発明は、一般に、ブロック送信技術に関する。

無線媒体（ＷｉＭｅｄｉａ）媒体アクセス制御（ＭＡＣ）規格の一部として規定される分散型予約プロトコル（ＤＲＰ）は、ＷｉＭｅｄｉａベース無線ネットワークに接続された装置間の同時通信に対するメカニズムを提供する。このために、装置は、データを送信する前に、媒体アクセススロット（ＭＡＳ）とも称される時間スロットを割り当てる。ＤＲＰは、ＭＡＳユニキャスト及びマルチキャスト予約を確立、修正、維持、解放及び終了する規則のセットを規定することを可能にする。ユニキャスト予約は、予約オーナ及び予約ターゲットを含み、マルチキャスト予約は、単一の予約オーナ及び複数の予約ターゲットからなる。全てのターゲットは、マルチキャストアドレスを持ち、予約オーナは、同時に全てのターゲットにトラフィックを送信する。

場合により、ソース装置からデスティネーション装置に送られるデータトラフィックは、前記データが前記デスティネーション装置に到着する前に１以上の中間リンクを通過する。例えば、図１に示される無線ネットワーク１００において、ソース装置１１０−１からのトラフィックは、転送装置１１０−２までリンク（ホップ）１２０−１２上で送信され、デスティネーション装置１１０−３までリンク１２０−２３上で送信される。ソース装置が直接的にデスティネーション装置に到達することができない場合、又はソースとデスティネーション装置との間の直接リンク上で低いデータレートのみがサポートされる場合に、マルチホップ送信が要求される。

このようなマルチホップ送信に対して、ＤＲＰは、送信を扱うことができるＭＡＳ及びデータフレームのサイズを制限しながら、各リンクに対してＭＡＳを予約する。結果として、マルチホップ通信の各ホップに対する各ＭＡＳの終点において少なくとも１つの休止期間が存在する。図２に示されるように、ＭＡＳ２００−Ｎ（ここでＮは整数）は、リンク１２０−１２に対して予約され、ＭＡＳ２００−（Ｎ＋１）は、１２０−２３リンクに対して予約される。加えて、データフレーム送信は、ＭＡＳ、すなわち予約ブロックの境界を越えないので、ＭＡＳ２００−Ｎと２００−（Ｎ＋１）との間に休止期間２１０が存在する。ＤＲＰは、転送装置１１０−２において受信されたデータフレームが、デスティネーション装置１１０−３にデータを送信する前に開始するようにＭＡＳ２００−（Ｎ＋１）を待機すべきであることを管理する。これは、ソース装置とデスティネーション装置との間の端末間待ち時間を大幅に増大させる。

したがって、ＷｉＭｅｄｉａベース無線ネットワークにおいてマルチホップ送信の待ち時間を減少させるメカニズムを提供することは有利である。

本発明の特定の実施例は、無線ネットワークにおけるグループ共有（group shared）分散型予約を作成する方法を含む。前記方法は、前記無線ネットワーク内の装置の分散型予約利用可能性に関する情報を収集するステップと、前記収集された情報に基づいて前記グループ共有分散型予約に含まれるべき共有装置のグループを選択するステップと、前記共有装置のグループ内の各装置に予約要求を送信するステップと、前記予約要求を承認する装置のみを含むように前記共有装置のグループを更新し、これにより媒体アクセス時間スロットのグループ共有分散型予約を作成するステップとを有する。

本発明の特定の実施例は、無線ネットワークにおける媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層転送に対する方法をも含む。前記方法は、ソース装置と近隣装置との間の各無線リンクに関するリンク品質情報を収集するステップと、前記近隣装置の分散型予約利用可能性に関する情報を収集するステップと、前記収集された情報に基づいてＭＡＣ層転送に参加する装置のグループを選択するステップと、媒体アクセス時間スロットのグループ共有分散型予約を作成するステップとを有し、前記グループ共有分散型予約は、前記ＭＡＣ層転送に参加するように選択された装置を含む。

本発明の特定の実施例は、無線ネットワーク上の送信に対するグループ共有分散型予約プロトコル情報要素（ＧＳＤＲＰ−ＩＥ）のフレーム構造を形成する装置を更に含み、前記ＧＳＤＲＰ−ＩＥは、前記ＧＳＤＲＰ−ＩＥがグループ共有分散型予約の情報要素であることを示す所定の値を持つ要素ＩＤフィールドと、ストリームインデックス及び分散型予約利用可能性情報要素（ＩＥ）要求を含む制御フィールドと、前記ＧＳＤＲＰ−ＩＥがターゲットとしている装置のアドレスを含む複数のアドレスフィールドと、前記制御フィールド及び前記アドレスフィールドのサイズを指定する長さフィールドとを含む。

本発明と見なされる対象は、本明細書の結末における請求項において具体的に指摘され、はっきりと請求されている。本発明の前述の及び他のフィーチャ及び利点は、添付の図面を併用して以下の詳細な説明から明らかになる。

無線ネットワークの概略図である。 マルチホップ通信のＭＡＳ予約を示す図である。 本発明の一実施例によって構築されるグループ共有ＤＲＰ情報要素の概略図である。 本発明の一実施例によって実施される予約交渉プロセスを示すフローチャートである。 ＧＳＤＲＰを使用するマルチホップ通信に対するＭＡＳ予約のプロセスを示す図である。 ＧＳＤＲＰを使用して実行される高速ＭＡＣ層転送プロセスを示す図である。 本発明の一実施例によって実施される高速ＭＡＣ層転送プロセスを表現するフローチャートである。

本発明により開示される実施例が、ここの革新的な教示の多くの有利な使用の例でしかないことに注意することは重要である。一般に、本出願の明細書においてなされる記載は、必ずしも様々な請求される発明のいずれも限定しない。更に、一部の記載は、一部の発明フィーチャに当てはまることができるが、他に当てはまらなくてもよい。一般に、他の示されない限り、単数形の要素は、複数であってもよく、一般性を失うことなしに逆も同様である。図面において、同様の数字は、複数の図を通して同様の部分を示す。

情報要素及び予約規則を含むグループ共有分散型予約プロトコル（ＤＲＰ）は、本発明の特定の実施例によって開示される。前記グループ共有ＤＲＰは、無線ネットワーク、特にＷｉＭｅｄｉａベース無線ネットワーク内の端末間待ち時間を減少させるのに使用されることができる。より具体的には、ここに開示される前記グループ共有ＤＲＰは、ＷｉＭｅｄｉａベース無線ネットワークにおけるマルチホップ送信の待ち時間を減少させるように構成されることができる。

前記グループ共有ＤＲＰの基礎は、本発明の原理によって構築される情報要素（ＩＥ）（以下"ＧＳＤＲＰ−ＩＥ"）である。図３に示されるように、ＧＳＤＲＰ−ＩＥ３００は、ＧＳＤＲＰ−ＩＥ３００が前記グループ共有ＤＲＰの情報要素であることを示す所定の値を持つ要素ＩＤフィールド３１０と、長さフィールド３２０と、制御フィールド３３０と、ＧＳＤＲＰ−ＩＥ３００が送信される装置のアドレスを含む複数Ｍの装置アドレスフィールド（まとめて３４０として示される）とを含む。長さフィールド３２０は、制御フィールド３３０及びアドレスフィールド３４０のサイズ、すなわちバイト数を特定する。制御フィールド３３０は、ストリームインデックス及びＤＲＰ利用可能性ＩＥ要求を含むが、これらに限定されない制御情報を保持する。前記ストリームインデックスは、ＧＳＤＲＰ−ＩＥ３００が扱うトラフィックフローをユニークに示すのに使用される。前記ＤＲＰ利用可能性情報要素（ＩＥ）要求は、装置がＤＲＰ利用可能性ＩＥで応答すべきか否かを示す。本発明の一実施例において、前記ＤＲＰ利用可能性ＩＥ要求の値は、表１にリストされる値の１つであることができる。

図４は、本発明の一実施例によって実施される予約交渉プロセスを示す非限定的かつ典型的なフローチャート４００を示す。前記交渉プロセスの目的は、２つの装置間のデータ送信に対してＭＡＳを予約することである。２つの異なる情報要素、すなわち、ＧＳＤＲＰ−ＩＥ（例えば、ＧＳＤＲＰ−ＩＥ３００）及び現在のバージョンのＤＲＰ規格に規定される標準的なＤＲＰ−ＩＥが、この目的で使用されることができる。Ｓ４１０において、開始装置は、前記グループ共有ＤＲＰ予約に含まれるべき１以上の装置のＤＲＰ利用可能性を収集する。このために、ＧＳＤＲＰ−ＩＥは、（制御フィールド３３０内の）前記ＤＲＰ利用可能性ＩＥ要求がアドレスフィールド３４０において指定された装置からであるか又は前記開始装置の近隣装置からであるかに依存して値"０１"又は"１０"のいずれか一方に設定される装置に送信される。利用可能性要求を受信する装置は、前記装置が前記開始装置に対するＭＡＳを予約することができるか否かを示すＤＰＲ利用可能性ＩＥで応答する。

Ｓ４２０において、前記開始装置は、前記収集された利用可能性情報に基づいて前記グループ共有ＤＰＲ予約に含まれるべき装置のグループを選択する。前記選択された装置のアドレスは、新しく作成されるＧＳＤＲＰ−ＩＥにおいて指定される。Ｓ４３０において、前記新しく作成されるＧＳＤＲＰ−ＩＥは、標準的なＤＲＰ−ＩＥと一緒に、前記グループ内の全ての装置に送信される。前記ＧＳＤＲＰ−ＩＥ及び前記ＤＲＰ−ＩＥは、前記ＩＥの前記制御フィールドの一部である個別のストリームインデックスサブフィールドに対して同じ値を含む。

Ｓ４４０において、前記ＤＲＰ−ＩＥ及び前記ＧＳＤＲＰ−ＩＥを受信する各装置は、両方のＩＥが有効であるかどうかを確認する。前記確認は、両方のＩＥが同じストリームインデックス値を持つかどうか及び前記ＧＳＤＲＰ−ＩＥが受信装置アドレスを含むかどうかを含むことができる。両方の確認が肯定的な回答を生じる場合、Ｓ４５０において、前記受信装置は、前記予約要求が拒絶されるか又は承認されるかを示すＤＲＰ−ＩＥで応答する。前記予約要求が他の既存の予約と競合しない場合、前記受信装置は、前記予約を許可し、そうでなければ、前記受信装置は、前記予約を否定する。具体的には、予約が許可される場合、前記受信装置は、前記受信されたＤＲＰ−ＩＥと同じ予約ステータスを持つＤＲＰ−ＩＥを送り返すことにより前記予約の承認を示す。拒絶された予約は、前記予約ステータスにおいて前記予約が確立されなかったことを特定することにより示される。

Ｓ４４０において実行される前記確認の一方が、否定的な回答を生じる場合、Ｓ４４５において、前記受信装置は、前記予約を否定する。Ｓ４６０において、装置から送信された全てのＤＲＰ−ＩＥ応答は、前記開始装置において受信され、前記グループは、前記予約要求を承認した装置のみを含むように更新される。

グループ共有ＤＲＰ予約を作成することにより、休止期間無しで装置間でデータを送信することを可能にし、より多くのデータフレームが単一ＭＡＳ中に送信されることができると理解されるべきである。図２に示される例に戻ると、本発明は、ソース装置１１０−１が前記開始装置である場合に、転送装置１１０−２とデスティネーション装置１０３とを含むＤＲＰ予約の共有グループを作成することにより待ち時間を減少させるのに使用されることができる。図５に示されるように、３つのデータフレームが、ＭＡＳ２００−Ｎ及び２００−（Ｎ＋１）中に送信されることができ、ここで休止期間がフレーム送信の間で要求されない。加えて、転送装置１１０−２において受信されるフレームは、デスティネーション装置１１０−３にデータを送信するＭＡＳ２００−（Ｎ＋１）の開始を待機しない。

上記の交渉プロセスは、本発明の特定の実施例によって開示される装置のグループに対してＤＲＰ予約を実行するプロセスの一部として提供される１つのプロセスでしかない。他のプロセスは、グループ共有ＤＲＰ予約を修正及び終了することを含むが、これらに限定されない。

グループ共有ＤＲＰ予約を終了するために、予約オーナ（すなわち開始装置）は、前記グループ内の装置に前記ＤＲＰ−ＩＥ及び前記ＧＳＤＲＰ−ＩＥを除去する又は送信することを停止する。結果として、前記グループ内の全ての装置は、対応するＤＲＰ−ＩＥを送信することを停止する。

本発明の特定の実施例によると、標準的なＤＲＰ予約及び既存のグループ共有ＤＲＰ予約は、修正されることができる。具体的には、ユニキャスト／マルチキャストＤＲＰ予約の予約オーナは、前記予約をグループ共有ＤＲＰ予約に修正することができる。これは、利用可能性に基づいて既存のＤＲＰ予約に参加する装置を選択することにより実行される。この場合、予約オーナは、前記ＤＲＰ予約のＤＲＰ−ＩＥのものと同じストリームインデックスフィールドの値を持つＧＳＤＲＰ−ＩＥを送信する。前記選択された装置は、前記ＧＳＤＲＰ−ＩＥの前記アドレスフィールド（例えば、フィールド３４０）に含まれる。前記ＧＳＤＲＰ−ＩＥ及びＤＲＰ−ＩＥを受信する各装置は、上で詳細に記載されたプロセスを使用して既存のＤＲＰ予約に参加する要求を承認する又は拒絶することができる。

予約オーナは、前記予約に割り当てられた前記装置のグループを変更することによりＤＲＰ予約（即ち、予約されるＭＡＳ）を修正することもできる。この目的で、前記予約オーナは、第一に、前記修正されたグループに含まれるべき装置を決定する。この場合、対応するＧＳＤＲＰ−ＩＥ内の前記アドレスフィールド（例えば、フィールド３４０）は、新しいグループ内の装置のみのアドレスを指定するように修正される。前記グループから除去された装置は、もはや確立された予約に割り当てられていない対応するＤＲＰ−ＩＥを送信することを停止する。前記ＧＳＤＲＰ−ＩＥに新しく加えられた装置は、ＤＲＰ−ＩＥで応答する場合に承認ステータスを設定することにより前記確立された予約に参加する。承認ステータスは、前記予約が他の既存の予約と競合しない場合にのみ送信され、そうでなければ、前記装置は、応答ＤＲＰ−ＩＥにおいて拒絶ステータスを設定することにより前記確立された予約を拒絶する。

本発明の他の実施例によると、前記グループ共有ＤＲＰは、高速ＭＡＣ層転送プロセスを実施するのに使用されることができる。図６に示されるように、このプロセスは、前記グループ内の転送装置が単一のＭＡＳにおいて次々にデータフレームを転送し、同じＭＡＳにおいて複数のデータフレームを送信することをも可能にする。

図７は、本発明の一実施例によって実施される高速ＭＡＣ層転送プロセスを表現する典型的かつ非限定的なフローチャート７００を示す。

Ｓ７１０において、ソース装置は、近隣装置との無線リンクに関するリンク品質情報を要求する。Ｓ７２０において、前記ソース装置は、上述のようにＤＲＰ利用可能性を送信するように前記近隣装置に要求する。Ｓ７３０において、前記リンク品質情報及び装置のＤＲＰ利用可能性に基づいて、前記ソース装置は、前記高速ＭＡＣ層転送に参加する装置のグループを選択する。Ｓ７４０において、ソース装置は、新しいグループ共有ＤＲＰ予約を初期化するか、又はこれ自体とターゲット装置との間の既存の予約を修正するか、又は前記選択された装置のグループを使用するかのいずれかである。予約が確立される又は成功裏に修正される場合、前記予約されたＭＡＳは、前記高速ＭＡＣ層転送に使用されることができる。

ここに記載された前記グループ共有ＤＲＰ予約方法及び情報要素は、ＵＷＢベース無線パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）、ＷｉＭｅｄｉａベース無線ネットワーク、又は時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）若しくはスーパーフレームベース無線ネットワークを含むが、これらに限定されない通信システムにおいて実施されることができる。

前述の詳細な説明は、本発明が取ることができる多くの形式の少数を記載している。前述の詳細な説明が、本発明が取ることができる選択された形式の説明として理解され、本発明の規定に対する限定として理解されないことが意図される。本発明の範囲を規定すると意図されるのは、全ての同等物を含む請求項のみである。

より好ましくは、本発明の原理は、ハードウェア、ファームウェア及びソフトウェアの組み合わせとして実施される。更に、前記ソフトウェアは、好ましくは、プログラム記憶ユニット又はコンピュータ可読媒体上に具体的に実施されるアプリケーションプログラムとして実施される。前記アプリケーションプログラムは、如何なる適切なアーキテクチャを有するマシンにアップロードされ、実行されることもできる。好ましくは、前記マシンは、１以上の中央処理ユニット（ＣＰＵ）、メモリ及び入出力インタフェースのようなハードウェアを持つコンピュータプラットフォーム上で実施される。前記コンピュータプラットフォームは、オペレーティングシステム及びマイクロ命令コードを含むこともできる。ここに記載された様々なプロセス及び機能は、このようなコンピュータ又はプロセッサが明示的に示されるか否かにかかわらず、ＣＰＵにより実行されることができる前記マイクロ命令コードの一部として、前記アプリケーションプログラムの一部として、又はこれらの組み合わせのいずれかであることができる。加えて、追加のデータ記憶ユニット及び印刷ユニットのような様々な他の周辺ユニットが、前記コンピュータプラットフォームに接続されることができる。

Claims (15)

1. 無線ネットワークにおいてグループ共有分散型予約を作成する方法において、前記方法が、
   前記無線ネットワーク内の装置の分散型予約利用可能性に関する情報を収集するステップと、
   前記収集された情報に基づいて前記グループ共有分散型予約に含まれるべき共有装置のグループを選択するステップと、
   前記共有装置のグループ内の各装置に予約要求を送信するステップと、
   １以上の媒体アクセス時間スロットの予約ブロックを共有する装置のグループが作成され、前記予約要求を承認する装置のみを含むように前記共有装置のグループを更新するステップと、
   を有し、
   データフレームが、１つの媒体アクセス時間スロット中に前記装置のグループ内の装置を通ってソース装置からデスティネーション装置まで送信される、方法。
2. 前記装置の分散型予約利用可能性に関する情報を収集するステップが、前記ネットワーク内の前記装置に共有分散型予約プロトコル情報要素（ＧＳＤＰＲ−ＩＥ）を送信するステップを有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記ＧＳＤＲＰ−ＩＥが、少なくとも、前記ＧＳＤＲＰ−ＩＥがグループ共有分散型予約の情報要素であることを示す所定の値を持つ要素ＩＤフィールドと、ストリームインデックス及び分散型予約利用可能性情報要素（ＩＥ）要求を含む制御フィールドと、前記ＧＳＤＲＰ−ＩＥが送信される装置のアドレスを含む複数のアドレスフィールドと、前記ＧＳＤＲＰ−ＩＥのサイズを指定する長さフィールドとを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記共有装置のグループを選択するステップが、各選択された装置のアドレスを含む新しいＧＳＤＲＰ−ＩＥを作成するステップを有する、請求項３に記載の方法。
5. 前記予約要求を送信するステップが、前記共有装置のグループ内の各装置に前記新しいＧＳＤＲＰ−ＩＥ及びＤＲＰ−ＩＥを送信するステップを有する、請求項４に記載の方法。
6. 前記ＧＳＤＲＰ−ＩＥ及び前記ＤＲＰ−ＩＥを受信する各装置が、
   前記新しいＧＳＤＲＰ−ＩＥ及び前記ＤＲＰ−ＩＥが有効であるかどうかを確認するステップと、
   前記予約要求が拒絶されるか又は承認されるかを示すＤＲＰ−ＩＥで応答するステップと、
   を実行する、請求項５に記載の方法。
7. 前記グループ共有分散型予約を終了するステップを有する、請求項１に記載の方法。
8. 前記グループ共有分散型予約を修正するステップを有する、請求項１に記載の方法。
9. 前記無線ネットワークが、少なくともＷｉＭｅｄｉａベースのネットワークである、請求項１に記載の方法。
10. 無線ネットワークにおいてグループ共有分散型予約を作成するプロセスをプロセッサに実行させるコンピュータ実行可能コードを記憶したコンピュータ可読媒体において、前記プロセスが、
    前記無線ネットワーク内の装置の分散型予約利用可能性に関する情報を収集するステップと、
    前記収集された情報に基づいて前記グループ共有分散型予約に含まれるべき共有装置のグループを選択するステップと、
    前記共有装置のグループ内の各装置に予約要求を送信するステップと、
    前記予約要求を承認する装置のみを含むように前記共有装置のグループを更新し、これにより媒体アクセス時間スロットのグループ共有分散型予約を作成するステップと、
    を有し、
    データフレームが、１つの媒体アクセス時間スロット中に前記装置のグループ内の装置を通ってソース装置からデスティネーション装置まで送信される、コンピュータ可読媒体。
11. 無線ネットワークにおける媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層転送に対する方法において、前記方法が、
    ソース装置と前記ソース装置の近隣装置との間の各無線リンクに関するリンク品質情報を収集するステップと、
    前記近隣装置の分散型予約利用可能性に関する情報を収集するステップと、
    前記収集されたリンク品質情報及び前記近隣装置の分散型予約利用可能性に関する情報に基づいて前記ＭＡＣ層転送に参加する装置のグループを選択するステップと、
    媒体アクセス時間スロットのグループ共有分散型予約を作成するステップであって、前記グループ共有分散型予約が、前記ＭＡＣ層転送に参加することを選択された装置を含む、当該作成するステップと、
    を有し、
    データフレームが、１つの媒体アクセス時間スロット中に前記装置のグループ内の装置を通ってソース装置からデスティネーション装置まで送信される、方法。
12. 前記選択された装置を含むように既存のグループ共有分散型予約を修正するステップを有する、請求項１１に記載の方法。
13. 前記ＭＡＣ層転送が、単一の媒体アクセス時間スロット中に前記ソース装置からデスティネーション装置まで１以上の転送装置を通って複数のデータフレームを送信することを可能にし、前記ソース装置、前記デスティネーション装置、及び前記１以上の転送装置が、前記グループ共有分散型予約内である、請求項１１に記載の方法。
14. 実行される場合に無線ネットワークにおける媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層転送のプロセスをプロセッサに実行させるコンピュータ実行可能コードを記憶したコンピュータ可読媒体において、前記プロセスが、
    ソース装置と前記ソース装置の近隣装置との間の各無線リンクに関するリンク品質情報を収集するステップと、
    前記近隣装置の分散型予約利用可能性に関する情報を収集するステップと、
    前記収集されたリンク品質情報及び前記近隣装置の分散型予約利用可能性に関する情報に基づいて前記ＭＡＣ層転送に参加する装置のグループを選択するステップと、
    媒体アクセス時間スロットのグループ共有分散型予約を作成するステップであって、前記グループ共有分散型予約が、前記ＭＡＣ層転送に参加することを選択された装置を含む、当該作成するステップと、
    を有し、
    データフレームが、１つの媒体アクセス時間スロット中に前記装置のグループ内の装置を通ってソース装置からデスティネーション装置まで送信される、コンピュータ可読媒体。
15. 無線ネットワーク上の送信に対してグループ共有分散型予約プロトコル情報要素（ＧＳＤＲＰ−ＩＥ）のフレーム構造を形成する装置において、前記ＧＳＤＲＰ−ＩＥが、
    前記ＧＳＤＲＰ−ＩＥがグループ共有分散型予約の情報要素であることを示す所定の値を持つ要素ＩＤフィールドと、
    ストリームインデックス及び分散型予約利用可能性情報要素（ＩＥ）要求を含む制御フィールドと、
    前記ＧＳＤＲＰ−ＩＥがターゲットとする装置のアドレスを含む複数のアドレスフィールドと、
    前記制御フィールド及び前記アドレスフィールドのサイズを指定する長さフィールドと、
    を含み、
    データフレームが、１つの媒体アクセス時間スロット中に前記装置のグループ内の装置を通ってソース装置からデスティネーション装置まで送信される、装置。

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