JP5605919B2 - ランダム・アクセス・ネットワークにおける通信リンクのチャネル損失レートおよびコリジョン損失レート計算のための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、ランダム・アクセス・ネットワークに関し、より正確には、このようなネットワークにおける動作中のパケット損失の計算に関する。

ここでの「ランダム・アクセス・ネットワーク」は、例えば、ＡＬＯＨＡやキャリア検知多重アクセス（ＣＳＭＡ：Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）などのような、ランダム・アクセス（または、「コンテンション・ベースの（ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ−ｂａｓｅｄ）」）媒体アクセス制御（ＭＡＣ：Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）プロトコルに基づいてノードが動作するネットワークを意味する。従って、固定（通信）ネットワークの場合もあれば、無線（通信）ネットワークの場合もあり、特に、ＩＥＥＥ８０２．１１ネットワーク（即ち、例えばＷｉＦｉタイプの無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ））、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ネットワーク（または、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標））、または、衛星ネットワークである。ＡＬＯＨＡ ＭＡＣプロトコルでは、各ノードは、ランダム・バックオフを使用するだけで媒体に対するコンテンションを行うが、ＣＳＭＡ ＭＡＣプロトコルでは、各ノードは、さらに、ランダム・バックを行う前にキャリア検知を使用すると考えることがでる。

当業者であれば理解できるであろうが、ランダム・アクセス・ネットワークにおける動作中、パケット損失は、チャネル・エラーによって生ずることもあるし、コリジョンによって生ずることもある。

ここでの「コリジョン損失」は、受信機ノードに２つ以上のパケットが同時に到達する（または「コリジョン（衝突）を起こす」際に生じるパケット損失を意味する。

さらに、ここでの「チャネル・エラー損失」は、同時のパケット送信を伴わない、送信機ノードと受信機ノードの間の（無線）チャネル（またはリンク）によるパケット損失である。（無線）チャネルの挙動は、特に、ノードの位置、さらに／または、送信パワー、さらに／または、受信信号の強度、さらに／または、（無線）ハードウェアの実施態様、さらに／または、環境要因に依存するものであると考えられよう。

ネットワーク動作の間のパケット損失は、所定のプロービング時間ウインドウ（時間窓）の間に各ノード間で送信されるプローブ・パケット群によって測定することができる。この場合、パケット損失レートは、所定のプロービング時間ウインドウの間に損失の生じたプローブ・パケットの部分（割合）である。残念ながら、ランダム・アクセス・ネットワークの動作中に、測定されたパケット損失レートの２つのコンポーネント、即ち、チャネル損失レートおよびコリジョン損失レートを分離する（または計算する）ことはより困難であるものの、これは、以下の２つの点で興味深い。

まず、この分離により、ランダム・アクセスＭＡＣプロトコルおよびデータ・レート適応化メカニズムの効率的な協働が可能となる。ランダム・アクセス・プロトコルおよびデータ・レート適応化メカニズムは、パケット損失を生じさせる複数の異なる原因を取り扱うことを目的とするものであると考えることができよう。ランダム・アクセスＭＡＣプロトコルは、キャリア検知およびコンテンション・ウインドウ適応化を行うことによって、コリジョンによる損失を取り扱うことを目的とする一方で、データ・レート適応化メカニズムは、変調データ・レートの適応化を行うことによって、個々のリンクにおけるチャネル品質を向上させることを目的とする。ランダム・アクセスＭＡＣプロトコルおよびデータ・レート適応化メカニズムでは、どちらもスループット効率と、パケット損失回避とがトレードオフの関係にあるが、これらは、双方とも、正しい動作のために、パケット損失の原因についての情報を必要とする。残念ながら、この情報は、既存の（無線）規格の物理（ＰＨＹ）層の仕様によって提供されるものではない。従って、全てのランダム・アクセスＭＡＣプロトコルは、パケット損失がコリジョンによることを想定しているため、（ＣＳＭＡ／ＣＡの場合）コンテンション・ウインドウ・サイズを増加させ、または、（ＡＬＯＨＡの場合）バックオフ確率を上昇させる。さらに、全てのデータ・レート適応化メカニズムは、パケット損失が悪いチャネル品質によることを想定しているため、各ビットに利用可能な送信パワーを増加させることにより、変調データ・レートを減少させてビット・エラー確率を低下させる。従って、これらのメカニズムが、パケット損失の原因を正確に確定できない場合には、不必要、または、誤ったアクションを行うことで、動作が非効率となることがある。

第２に、この分離により、ランダム・アクセス・ネットワークにおけるキャパシティ推定、トラフィック最適化、さらに、アドミッション制御を正確に行うことができるようになる。時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）などのようなスケジューリングされたアクセスＭＡＣプロトコルを使用したネットワークとは異なり、当業者にとって、ランダム・アクセスＭＡＣプロトコルを使用したネットワークをモデル化し、最適化することは困難であることが知られている。トラフィックの最適化には、利用可能な各リソースに最適にトラフィックを割り当てるために、トラフィックに依存しないネットワークの状態（リンク・キャパシティ）の測定が必要である。このトラフィックに依存しないネットワーク状態の正確な推定には、コリジョンは、トラフィックがネットワーク内で一旦割り当て済みである場合にのみ生ずることがあるため、コリジョンが存在しない場合のリンク・キャパシティの測定が必要である。（トラフィックに依存する）コリジョン損失および（トラフィックに依存しない）チャネル・エラー損失は、従って、トラフィックを割り当ててランダム・アクセス・ネットワークのパフォーマンスを最適化できるようにするためのリンク・キャパシティの適切なサイズ決めにとって重要である。

チャネル損失とコリジョン損失とを分離するために提案されている解決法は、大まかに、２つのクラスに分類される。これらは、２段階クラス（ｔｗｏ−ｐｈａｓｅ ｃｌａｓｓ）および連続クラス（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃｌａｓｓ）である。２段階クラスの解決法においては、ネットワークは、定期的に動作を停止してチャネル損失レートを測定する。連続クラスの解決法においては、ネットワーク動作が停止されることはない。

より正確には、２段階クラスの解決法は、ネットワーク動作の時間を、測定の段階と通常のネットワーク動作の段階との２つの段階に分割することに基づいている。測定の段階の間は、通常のネットワーク動作が停止され、各ノードは、順次送信技術（ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を実行して各プローブ・パケットを順次スケジューリングされた方法でブロードキャストしなければならない。一度には、１つのノードしか送信を行わないため、この解決法は、Ｏ（Ｎ）測定を使用して（Ｎは、ネットワークにおけるノードの数）、プロービング・ウインドウの間、ネットワークにおける全ての通信リンクのチャネル損失レートを測定することができる。次に、このプロービング・ウインドウのコリジョン・レートが後続する通常のネットワーク動作段階の測定されたパケット損失レートから抽出される。

残念ながら、これらの２段階クラスの解決法は、実用的でなく、運用可能なネットワークには、適用できないように思われる。実際、２段階クラスの解決法は、ネットワークの測定のためだけに、ネットークのダウンタイムの延長を伴うものである。十分な統計を収集するために、各ノードは、測定段階の間に数十秒の送信を必要とする。このことは、Ｊｉｔｅｎｄｒａ Ｐａｄｈｙｅ氏らの文献「静的マルチホップ無線ネットワークにおけるリンク干渉の推定（Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｉｎｋ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ Ｓｔａｔｉｃ Ｍｕｌｔｉ−ｈｏｐ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、Ｂｅｒｋｅｌｅｙ、ＣＡ、２００５年１０月、Ｌｉｌｉ Ｑｉｕ氏らの文献「無線干渉の一般的モデル（Ａ ｇｅｎｅｒａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ａｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ、モントリオール、カナダ、２００７年９月、Ａｎａｎｄ Ｋａｓｈｙａｐ氏らの文献「８０２．１１ベースの無線ネットワークにおけるリンク・キャパシティのモデル化への測定ベースのアプローチ（Ａ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ−ｂａｓｅｄ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｌｉｎｋ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｎ ８０２．１１−ｂａｓｅｄ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋｓ）」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ａｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ、モントリオール、カナダ、２００７年９月、Ｃｈａｒｌｅｓ Ｒｅｉｓ氏らの文献「静的無線ネットワークにおける配信および干渉の測定ベースのモデル（Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ−ｂａｓｅｄ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｓｔａｔｉｃ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋｓ）」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２００６ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ， ａｎｄ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｆｏｒ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、ピサ、イタリア、２００６年９月、に記載されている。従って、各測定段階により、２０〜３０個のノードを有する小さなネットワークでさえも、数分のネットワークのダウンタイムが生じることがある。

さらに、運用可能なネットワークにおける順次技術（ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）の実施には、各ノードを調整し、これらのノードが２つの段階間での切り換えを行えるようにするための信号伝達プロトコルが必要である。信号伝達プロトコル自体が負荷の発生源となり、一般的なネットワーク環境（例えば、マルチホップ、または分散型の環境）で実施することが困難である。

連続クラスは、送信される各パケットのパケット損失の原因を検出することを試行するパケットごとの解決法、さらに、受動的監視技術からなる。この受動的監視技術では、追加的な監視装置が受信したパケットを「探り出し（傍受し）（ｓｎｉｆｆ）」、グローバル情報を用いて損失レートを推定する役割を果たす集中ポイントにパケット・タイミング情報を送信する。

連続クラスの第１の解決法は、Ｓ． Ｒａｙａｎｃｈｕ氏らの文献「８０２．１１における無線パケット損失の診断：弱い信号からのコリジョンの分離（Ｄｉａｇｎｏｓｉｎｇ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐａｃｋｅｔ Ｌｏｓｓｅｓ ｉｎ ８０２．１１：Ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｆｒｏｍ Ｗｅａｋ Ｓｉｇｎａｌ）」、ＩＥＥＥ ＩＮＦＯＣＯＭ ２００６、バルセロナ、スペイン、に記載されている。この第１の解決法は、アクセス・ポイント（ＡＰ：Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ）に接続されたクライアントからなるシングルホップ・ネットワークである、８０２．１１無線ＬＡＮにおいてパケット毎に損失の原因の診断を試行する。クライアントによって送信され、アクセス・ポイントで受信エラーが生じた各パケットについて、アクセス・ポイントは、このエラーを有するパケットのコピーを用いて受信確認を行う。そこで、クライアントは、統計技術を使用して、パケットがコリジョン損失により破損したものであるか、チャネル損失により破損したものであるかを判定する。所定の時間ウインドウ（時間窓）の間のチャネル・エラーにより破損したパケットの部分をカウントすることによって、チャネル損失レートおよびコリジョン損失レートを推定するためにこの技術を使用することができる。

この第１の解決法には、幾つかの欠点がある。第１に、追加的な受領確認パケットにより、負荷が発生する（そして、この負荷は、通信リンクが損失が多い場合に増加する）。第２に、受領確認パケットは、損失がないことが想定されているが、実際には、受領確認パケットにも、チャネル損失およびコリジョン損失が生じる。第３に、チャネル損失レートおよびコリジョン損失レートの推定は、アクセス・ポイントで受信された破損したパケットに対してのみ行われ、送信後、アクセス・ポイントで受信されていないパケットについての推定は行われない。第４に、この推定は、クライアント／アクセス・ポイントの無線ＬＡＮ環境に特化したものであり、パケット内でのビット・エラーおよびシンボル・エラーについての情報を提供するアクセス・ポイントからの特別なタイプのフィードバックを利用する。

連続クラスの第２の解決法は、Ｋ． Ｗｈｉｔｅｈｏｕｓｅ氏らの文献「コリジョン検出および回復のためのキャプチャ効果の利用（Ｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇ ｔｈｅ ｃａｐｔｕｒｅ ｅｆｆｅｃｔ ｆｏｒ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｃｏｖｅｒｙ）」、ＥｍＮｅｔＳ−１１、２００５年、に記載されている。この第２の解決法は、センサ・ネットワークにおいてキャプチャが存在する場合に２つのコリジョンのタイプの検出を試行する。これらは、強いパワーのパケットが、それぞれ、最初と最後に来る、ストロンガー・ファースト（ｓｔｒｏｎｇｅｒ−ｆｉｒｓｔ）およびストロンガー・ラスト（ｓｔｒｏｎｇｅｒ−ｌａｓｔ）である。ストロンガー・ファーストのコリジョンにおいては、新たなエクストラ終了シンボルを見つけることによって受信機ノードは、コリジョンを検出する。ストロンガー・ラストのコリジョンにおいては、受信機ノードは、別のパケットの受信の間に新たなプレアンブルを見つけることによって、コリジョンを検出する。

この第２の解決法は、幾つかの欠点を有する。第１に、この解決法は、検出が成功するという限定的なコリジョンのシナリオにのみ適用される（コリジョンを生じさせる送信には、送信開始時間と受信パワーにおける十分な差が存在するはずである）。第２に、ストロンガー・ラスト検出には、送信機ノード側での変更を必要とする（新たなエクストラ終了シンボル）。第３に、この検出には、大抵の既存の規格によっては提供されない通信パラメータに対するローレベル・アクセスを必要とする。

連続クラスの第３の解決法は、Ｊ． Ｙｕｎ氏らの文献「ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮにおけるＲＦエネルギー期間に基づいたコリジョン検出（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＲＦ ｅｎｅｒｇｙ ｄｕｒａｔｉｏｎ ｉｎ ＩＥＥＥ８０２．１１ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ）」、Ｃｏｍｓｗａｒｅ、２００６、ニューデリー、インド、に記載されている。この解決法は、このようなイベントの間のＲＦエネルギーおよびその変化を測定することによって、８０２．１１無線ＬＡＮにおけるコリジョンを検出することを目的としている。コリジョンのＲＦエネルギー期間は、個々の送信のＲＦエネルギー期間よりも長いことが主に想定されている。ベーシック・サービス・セット（ＢＳＳ：Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ）のアクセス・ポイントは、チャネル上のＲＦエネルギー期間を測定し、この結果をクライアントにブロードキャストする。そこで、クライアントは、以前の送信スケジュールの期間に対し、この期間をチェックすることによって、コリジョンを検出する。

この第３の解決法は、幾つかの欠点を有する。第１に、この解決法は、無線ＬＡＮのシナリオに特化したものであり、８０２．１１規格によって提供されないローレベル・アクセスおよびＭＡＣ層の変更を必要とする。第２に、この解決法は、アクセス・ポイントからクライアントにＲＦエネルギー情報を返送する通信を行うためにかなりの負荷をもたらすことがある。

連続クラスの第４の解決法は、Ｓ． Ｗｏｎｇ氏らの文献「８０２．１１無線ネットワークのためのロバストなレート適応化（Ｒｏｂｕｓｔ ｒａｔｅ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ ｆｏｒ ８０２．１１ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋｓ）」、ＡＣＭ Ｍｏｂｉｃｏｍ、 ２００６、Ｌｏｓ Ａｎｇｅｌｅｓ、ＣＡ、さらに、Ｊ．Ｋｉｍ氏らの文献「ＣＡＲＡ：ＩＥＥＥ ８０２．１１無線ＬＡＮのためのコリジョン意識レート適応化（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ−ａｗａｒｅ ｒａｔｅ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ ｆｏｒ ＩＥＥＥ８０２．１１ ＷＬＡＮｓ）」、ＩＥＥＥ ＩＮＦＯＣＯＭ ２００６、バルセロナ、スペイン、に記載されている。この第４の解決法は、８０２．１１無線ＬＡＮにおいて、コリジョンを検出してインテリジェント・データ・レート適応化を実行するためのデータ送信に先立って、ＲＴＳ／ＣＴＳ ＭＡＣ層制御メッセージを使用することに基づいている。各ＲＴＳ／ＣＴＳパケットの失敗は、コリジョンに起因する。なぜならば、これらのパケットは小さく、最小の変調データ・レートで送信され、成功したＲＴＳ／ＣＴＳの後のデータ・パケットの失敗は、チャネル損失に起因するからである。負荷を低減するために、コリジョンが検出されたときにのみ、適応的にＲＴＳ／ＣＴＳメカニズムが有効になる。

この第４の解決法には幾つかの欠点がある。第１に、この解決法は、８０２．１１の無線ＬＡＮおよびデータ・レート適応化メカニズムに特化したものである。第２に、コリジョンおよびチャネル・エラー・レートの計算は、８０２．１１のＲＴＳ／ＣＴＳメカニズムが常に有効であることを必要とする。しかしながら、実際には、ＲＴＳ／ＣＴＳは、通常、負荷が大きいため、特に、高い変調データ・レートのときは、有効にはされない。第３に、この解決法は、８０２．１１規格によってサポートされない８０２．１１のＭＡＣプロトコルの変更を必要とする。

連続クラスの第５の解決法は、Ｙ．Ｃｈｅｎｇ氏らの文献「ジグゾー：エンタープライズ８０２．１１分析のパズルの解決（Ｊｉｇｓａｗ：ｓｏｌｖｉｎｇ ｔｈｅ ｐｕｚｚｌｅ ｏｆ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ ８０２．１１ ａｎａｌｙｓｉｓ）」、ＡＣＭ ＳＩＧＣＯＭＭ、２００６、ピサ、イタリア、およびＲ． Ｍａｈａｊａｎ氏らの文献「実際に活動している無線ネットワークのＭＡＣレベルでの挙動の分析（Ａｎａｌｙｓｉｎｇ ｔｈｅ ＭＡＣ−ｌｅｖｅｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｉｎ ｔｈｅ ｗｉｌｄ）」、ＡＣＭ ＳＩＧＣＯＭＭ、２００６、ピサ、イタリア、に記載されている。この第５の解決法は、監視ノードおよびグローバル・ネットワークの情報を使用してパケットの重なりを計算することからなる受動的監視技術に基づいている。監視ノードは、通常のノードの周りで受信される全てのパケットを「探し出し（傍受し）（ｓｎｉｆｆ）」、これらを中央のサーバに報告する専用のハードウェア機器である。中央のサーバは、グローバル・リファレンスに基づいて全てのタイミングを計算し、どのパケットが時間的に重なるかを判定する役割を果たす。

この第５の解決法には幾つかの欠点がある。第１に、第５の解決法は、実施が複雑であり、全ての情報を中央のサーバに通信するため通信負荷が生ずる。第２に、第５の解決法は、正確な推定を行うために、中央のサーバにおいて、グローバルな最新のネットワーク情報を必要とする。このようなグローバルな情報を用いた場合でも、コリジョン損失またはチャネル損失を推測することは容易ではない。なぜならば、パケットの重なりは、一般的には、モデル化することが困難な物理的なキャプチャにより、必ずしも、コリジョン損失を生じさせるものではないからである。第３に、受動的監視技術の予測パワーは、監視ノードがどの程度密に配置されているかに大いに依存している。なぜならば、密度が高くなるほど監視ノードが所与の通信リンクに近接している可能性が高くなるからである。

本発明の目的は、ランダム・アクセス・ネットワークの動作中に、測定されたパケット損失レートの２つのコンポーネント、即ち、チャネル損失レートおよびコリジョン損失レートの推定（または、計算）を可能にする方法およびその方法に関連する装置を提供することにある。

より正確には、本発明は、ランダム・アクセスＭＡＣプロトコルを使用したネットワークの複数のノードの間で確立された少なくとも１つの通信リンクのチャネル損失レート（ｐ_ｃｈ）およびコリジョン損失レート（ｐ_ｃｏｌｌ）を計算するように意図された方法を提供する。

この方法は、
ｉ）プロービング・ウインドウ（ｐｗ）内の時間を分割し、各プロービング・ウインドウ（ｐｗ）の間に、送信機ノードからこの送信機ノードにリンクされた受信機ノードに選択された数Ｓのプローブ・パケットを送信するステップと、
ｉｉ）プロービング・ウインドウ（ｐｗ）の間にこの通信リンク上で損失の生じたプローブ・パケットに基づいてパケット損失レート（ｐ）を測定するステップと、
ｉｉｉ）Ｓよりも小さなサイズＷｋを各々が有する、プロービング・ウインドウ（ｐｗ）よりも小さな複数のスライディング・ウインドウ（ｓｗ_ｉ ^（Ｗｋ））を用いて各プロービング・ウインドウ（ｐｗ）を走査してチャネル損失のみが生じるスライディング・ウインドウ（最小のパケット損失レートを生じさせると推定されるスライディング・ウインドウ）を識別し、次に、この識別されたスライディング・ウインドウ（ｓｗ_ｉ ^（Ｗｋ））に基づいてこの通信リンク上のチャネル損失レート（ｐ_ｃｈ）を計算するステップと、
ｉｖ）測定されたパケット損失レート（ｐ）からチャネル損失レート（ｐ_ｃｈ）を減算することによって、この通信リンク上のコリジョン損失レート（ｐ_ｃｏｌｌ）を計算するステップと、を含む。

Ｓは、（プローブ・パケットの）数であり、さらに、このウインドウが含むことのあるパケットの数を単位として、ウインドウのサイズを定義する。

本発明の方法は、別個に、または、組み合わされて考慮される追加的な特徴、特に、以下の特徴を含む。

ステップｉ）において、送信機ノードは、ネットワーク層パケットであるプローブ・パケットを送信することができる。

ステップｉ）において、データ・パケット内に挿入される専用の制御パケットまたは専用のデータとして送信されるプローブ・パケットを実施することができる。

ステップｉ）において、各プロービング・ウインドウ（ｐｗ）を時間ウインドウとすることができる。

ステップｉ）において、プロービング・ウインドウ（ｐｗ）の間に送信される各プローブ・パケットは、プローブ・パケットであることを示すビットを含むことがある。

変形例においては、ステップｉ）において、各プロービング・ウインドウ（ｐｗ）は、Ｓ個の関連付けられたプローブ・パケットの各々におけるシーケンス番号によって定義される。

ステップｉｉｉ）において、各プロービング・ウインドウ（ｐｗ）は、１つのプローブ・パケットを単位として走査することができる。

ステップｉｉｉ）において、サイズＷｋを有するプロービング・ウインドウ（ｐｗ）の各スライディング・ウインドウ（ｓｗ_ｉ ^（Ｗｋ））について、このスライディング・ウインドウ（ｓｗ_ｉ ^（Ｗｋ））のサイズ（または、プローブの数）Ｗｋを用いてスライディング・ウインドウ（ｓｗ_ｉ ^（Ｗｋ））の間に損失の生じたプローブ・パケットの数（ｎ_ｉ ^（Ｗｋ））を分割することによって一次パケット損失レート（Ｐ_ｉ ^（Ｗｋ））を判定し、次に、最小サイズＷ_ｍｉｎとＳとの間に含まれる選択された数の異なるサイズＷｋについて、これらの判定を再現し、次に、関連付けられた判定された一次パケット損失レート（ｐ_ｉ ^（Ｗｋ））から、異なるサイズＷｋの各々について、二次パケット損失レート（ｐ^（Ｗｋ））を判定し、次に、異なるサイズＷｋのうち、チャネル損失レート（ｐ_ｃｈ）の最良の推定値を提供するサイズＷｋを判定することができる。

ステップｉｉｉ）において、選択された値以下のサイズＷｋに関連付けられた各二次パケット損失レート（ｐ^（Ｗｋ））を測定されたパケット損失レート（ｐ）に依存した可変の閾値と比較し、次に、これらの比較した二次パケット損失レート（ｐ^（Ｗｋ））のうちの少なくとも１つがこの可変の閾値よりも大きい場合にＳを判定サイズとして選択し、サイズＳに対応する、測定されたパケット損失レート（ｐ）の値をチャネル損失レート（ｐ_ｃｈ）に割り当て、これらの比較した二次パケット損失レート（ｐ^（Ｗｋ））がこの可変の閾値以下である場合に定式ａｌｎ（Ｗｋ）＋ｂの対数曲線により、判定された二次パケット損失レート（ｐ^（ｗｋ））のシーケンスを近似計算し、次に、最も高い曲率を有するこの対数曲線のポイント（Ｐ_ｌｃ）を判定し、この判定されたポイント（Ｐ_ｌｃ）に対応するサイズＷｋを判定サイズとして選択し、次に、この判定されたサイズＷｋに関連付けられている二次パケット損失レート（ｐ^（Ｗｋ））の値をチャネル損失レート（ｐ_ｃｈ）に割り当てることができる。

選択された値は、Ｓ／２とすることができる。

可変の閾値は、（１−ε）．ｐとすることができる。ここで、εは、例えば、０よりも大きく、１よりも小さい選択されたパラメータである。例えば、εは、［０．００５，０．０１５］の間隔内で選択することができる。

異なるサイズＷｋのうちの１つに関連付けられている各二次パケット損失レート（ｐ^（Ｗｋ））は、このサイズＷｋのために判定されている一次パケット損失レート（ｐ_ｉ ^（Ｗｋ））の最小値となることがある。

最小のサイズＷ_ｍｉｎは、チャネル損失レートの最も粗い推定に対応することがある。最小のサイズＷ_ｍｉｎは、条件として提供されることもあれば、プローブ・パケットの最大送信レートなど、ネットワーク・プロパティに依存することもある。

本発明は、さらに、ランダム・アクセスＭＡＣプロトコルを使用したネットワークの複数のノードの間で確立された少なくとも１つの通信リンクのチャネル損失レート（ｐ_ｃｈ）およびコリジョン損失レート（ｐ_ｃｏｌｌ）をオンラインで計算するように意図された装置を提供する。

この装置は、
送信機ノードから受信機ノードに通信リンク上でＳ個のプローブ・パケットが送信されるプロービング・ウインドウ（ｐｗ）の間にこの通信リンク上で損失が生じたプローブ・パケットに基づいてパケット損失レート（ｐ）を測定するように構成された測定手段と、
Ｓよりも小さなサイズＷｋを各々が有する、プロービング・ウインドウ（ｐｗ）よりも小さな複数のスライディング・ウインドウ（ｓｗ_ｉ ^（Ｗｋ））を用いて各プロービング・ウインドウ（ｐｗ）を走査してチャネル損失のみが生じるスライディング・ウインドウ（最小のパケット損失レートを生じさせると推定されるスライディング・ウインドウ）を識別し、次に、この識別されたスライディング・ウインドウ（ｓｗ_ｉ ^（Ｗｋ））に基づいてこの通信リンク上のチャネル損失レート（ｐ_ｃｈ）を計算するように構成された第１の計算手段と、
測定されたパケット損失レート（ｐ）から計算されたチャネル損失レート（ｐ_ｃｈ）を減算することによって、この通信リンク上のコリジョン損失レート（ｐ_ｃｏｌｌ）を計算するように構成された第２の計算手段（ＣＭ２）と、を含む。

サイズＷｋを有するプロービング・ウインドウ（ｐｗ）の各スライディング・ウインドウ（ｓｗ_ｉ ^（Ｗｋ））について、このスライディング・ウインドウ（ｓｗ_ｉ ^（Ｗｋ））のサイズＷｋでこのスライディング・ウインドウ（ｓｗ_ｉ ^（Ｗｋ））の間に損失の生じたプローブ・パケットの数（ｎ_ｉ ^（Ｗｋ））を分割することによって一次パケット損失レート（Ｐ_ｉ ^（Ｗｋ））を判定し、
次に、最小サイズＷ_ｍｉｎとＳとの間に含まれる選択された数の異なるサイズＷｋについて、これらの判定を再現し、
次に、関連付けられた判定された一次パケット損失レート（ｐ_ｉ ^（Ｗｋ））から、異なるサイズＷｋの各々について、二次パケット損失レート（ｐ^（Ｗｋ））を判定し、
次に、異なるサイズＷｋのうち、チャネル損失レート（ｐ_ｃｈ）の最良の推定値を提供するサイズＷｋを判定するようにこの第１の計算手段をさらに構成することができる。

選択された値以下のサイズＷｋに関連付けられた各二次パケット損失レート（ｐ^（Ｗｋ））を測定されたパケット損失レート（ｐ）に依存した可変の閾値と比較し、
次に、これらの比較した二次パケット損失レート（ｐ^（Ｗｋ））のうちの少なくとも１つがこの可変の閾値よりも大きい場合にＳを判定サイズとして選択し、サイズＳに対応する、測定されたパケット損失レート（ｐ）の値をチャネル損失レート（ｐ_ｃｈ）に割り当て、これらの比較した二次パケット損失レート（ｐ^（Ｗｋ））がこの可変の閾値以下である場合に定式ａｌｎ（Ｗｋ）＋ｂの対数曲線により、判定された二次パケット損失レート（ｐ^（ｗｋ））のシーケンスを近似計算し、次に、最も高い曲率を有するこの対数曲線のポイント（Ｐ_ｌｃ）を判定し、この判定されたポイント（Ｐ_ｌｃ）に対応するサイズＷｋを判定サイズとして選択し、次に、この判定されたサイズＷｋに関連付けられている二次パケット損失レート（ｐ^（Ｗｋ））の値をチャネル損失レート（ｐ_ｃｈ）に割り当てるようにこの第１の計算手段をさらに構成することができる。

異なるサイズＷｋのうちの１つに関連付けられている各二次パケット損失レート（ｐ^（Ｗｋ））を、このサイズＷｋのために判定されている一次パケット損失レート（ｐ_ｉ ^（Ｗｋ））の最小値から判定するようにこの第１の計算手段をさらに構成することができる。

本発明は、さらに、ランダム・アクセスＭＡＣプロトコルを使用したネットワーク内に通信するように意図され、上述した装置のうちの１つを含む、（通信）ノードを提供する。

本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明および添付の図面を検討することによってより明確になるであろう。

互いにリンクされ、各々が本発明に従った装置の実施の形態の例を備えた４つの通信機器（または、ノード）を含むネットワークの例を模式的かつ機能的に示す図である。

添付図面は、本発明を完全にするだけでなく、必要であれば、その定義に寄与するものである。

本発明の目的は、ランダム・アクセス・ネットワーク（ＷＮ）（即ち、ランダム・アクセスＭＡＣプロトコルを使用したネットワーク）の２つのノード（Ｎｊ）間に確立された少なくとも１つの通信リンクの上で測定されたパケット損失レートの２つのコンポーネント（チャネル損失レートおよびコリジョン損失レート）をオンラインで計算するように意図された方法およびその方法に関連する装置（Ｄ）を提供することにある。

以下の説明において、ネットワーク（ＷＮ）は無線タイプのものであり、より正確には、ＩＥＥＥ８０２．１１ネットワーク（例えば、ＷｉＦｉネットワーク）であると考える。しかしながら、本発明はこのタイプのネットワークに限定されるものではない。実際、本発明は、ランダム・アクセスＭＡＣプロトコルを使用したノード（または、ネットワーク機器）を含むどのようなタイプのネットワークにも関する。従って、ネットワークがイーサネット（登録商標）のようなランダム・アクセスＭＡＣプロトコルを使用した有線のネットワークとなる場合もある。

さらに、本発明は、マルチホップ・タイプのネットワーク（即ち、ルータまたは、ルータ間に接続された（または、リンクされた）アクセス・ポイントを含むもの）だけでなく、シングルホップ・タイプのネットワーク（ユーザ（または、クライアント）に無線通信機器を提供する基地局（または、これに相当する無線ネットワーク機器）を含むもの）にも関する。シングルホップ・タイプの無線ネットワークは、マルチホップ・タイプの無線ネットワークの特定の場合のものであると考えることができよう。

図示された例においては、各ノードＮｊは、ネットワークＷＮのアクセス・ポイントであるか、アクセス・ポイントを介してネットワークＷＮに接続されたユーザの携帯電話である。より一般的には、ノードは、（ルータまたはアクセス・ポイントなどのような）ネットワーク機器である場合や、（携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、据え置き型コンピュータ、または、ラップトップなどのような）ユーザの通信機器である場合がある。

さらに、図示された例においては、ノード・インデックスｊは、１〜４に変化するが、ノードＮｊの数は、４より大きくてもよいし、小さくてもよい。

上述したように、本発明は、（ランダム・アクセス）ネットワークＷＮの２つのノードＮｊおよびＮｊ’（ｊ≠ｊ’）間のチャネル損失レートおよびコリジョン損失レートをオンラインで計算するように意図された方法を提案する。

この方法は、（ｉ）コリジョン損失がチャネル損失に依存しておらず、パケット損失がコリジョンによって増加すること、（ｉｉ）干渉およびコリジョンがバースト性のある損失パターンを生じさせること、（ｉｉｉ）コリジョンが存在しないときに各損失が独立して生じることを想定している。

このような方法は、少なくとも部分的には、本発明に従った少なくとも１つの装置Ｄによって実施することができる。

図１において模式的に示されているように、本発明に従った装置Ｄは、ネットワークＷＮの幾つかの（好ましくは、各々の）ノードＮｊ内に位置させることができる。しかしながら、この装置Ｄもまた、ノードＮｊに結合されたネットワーク機器または要素であったり、管理機器など、ネットワークＷＮに結合されたネットワーク機器であったりする場合がある。

従って、装置Ｄは、少なくとも部分的には、ソフトウェア・モジュールからなるものでもよく、または、電子回路やハードウェア・モジュールからなるものでもよく、または、ハードウェア・モジュールおよびソフトウェア・モジュールを組み合わせたものであってもよい（この場合、装置Ｄは、さらに、ハードウェア・モジュールとソフトウェア・モジュールの間の相互作用を可能にするソフトウェア・インタフェースを含む）。

複数の装置Ｄが各ノードＮｊに分散配置される場合には、これらの装置Ｄの各々が、ノードＮｊのための計算を行う。ネットワーク全体、またはネットワークの一部に１つの装置Ｄのみが存在する場合には、この集中配置された装置Ｄが全てのノードＮｊまたはネットワークの一部に属する各ノードＮｊのための計算を行う。

本発明に従った方法は、４つの主ステップを含む。

この方法の第１の主ステップ（ｉ）は、プロービング・ウインドウｐｗ内の時間を分割すること、さらに、各プロービング・ウインドウｐｗの間に、送信機ノードＮｊ（例えば、Ｎ１）からこの送信機ノードＮｊにリンクされた受信機ノードＮｊ’（例えば、Ｎ２）に選択された数Ｓのプローブ・パケットを送信することからなる。

重要な点として、２つのノードＮｊが互いにリンクされ、双方が装置Ｄを備えている場合に、これらは互いに同じ数Ｓのプローブ・パケットを同じサイズのプロービング・ウインドウｐｗの間に送信する。Ｓは、リンクされたノードの各ペアの受信機ノードと送信機ノードの双方にとって既知の調整可能なパラメータである。

例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇの無線メッシュ・ネットワークにおいては、各プロービング・ウインドウｐｗの間に送信されるプローブ・パケットの数Ｓは、２００〜１２８０の範囲にあり、各プロービング・ウインドウｐｗの期間は、２分〜１５分の範囲にある。

この第１の主ステップ（ｉ）は、各ノードＮｊにより、このノードＮｊに関連付けられた装置Ｄの制御の下で実施することができる。

プロービング・ウインドウｐｗは、時間ウインドウとして実施される場合もあれば、プローブ・パケットにおけるシーケンス数を用いることによって実施される場合もある。

プローブ・パケットは、好ましくは、ネットワーク層パケットである。送信されるプローブ・パケットは、専用の制御パケットとして実施されることもあれば、ノードＮｊのペアの間で交換されるデータ・パケット内に挿入される専用のデータとして実施されることもある。さらに、ＭＡＣ層においては、プローブ・パケットは、ブロードキャスト送信またはユニキャスト送信のいずれかにマッピングすることができる。

プローブ・パケットに担持されている情報（および／またはプローブ・パケットを定義する情報）は、プロービング・ウインドウｐｗの実施態様に依存する。プロービング・ウインドウｐｗが時間ウインドウとして実施される場合には、各プローブ・パケットは、プローブ・パケットであることを示す少なくとも１つのビットを含む。プロービング・ウインドウｐｗがシーケンス番号によって定義される場合には、プロービング・ウインドウｐｗの間に送信される各プローブ・パケットは、そのプロービング・ウインドウｐｗのシーケンス番号を定義する１つ以上のビットを含み、さらに、プローブ・パケットであることを示す１つのビットを含むことがある。

この方法の第２の主ステップ（ｉｉ）は、プロービング・ウインドウｐｗの間に考慮されている通信リンク上で損失の生じたプローブ・パケットに基づいてパケット損失レートｐを測定することである。

プロービング・ウインドウｐｗの間に測定されるパケット損失レートｐは、このプロービング・ウインドウｐｗの間に受信機ノードＮｊ’によって効果的に（そして正確に）受信されたプローブ・パケットの数とプロービング・ウインドウｐｗの間に送信機ノードＮｊによって送信されたプローブ・パケットの数Ｓとの比と等しい。

この第２の主ステップ（ｉｉ）は、装置Ｄの測定手段（またはモジュール）ＭＭによって、関連付けられた受信機ノードＮｊ’が提供する受信したプローブ・パケットに関する情報に基づいて実施することができる。

この方法の第３の主ステップ（ｉｉｉ）は、チャネル損失のみが生じるスライディング・ウインドウ（即ち、最小のパケット損失レートを生じさせると推定されるスライディング・ウインドウ）を識別するために、Ｓ（即ち、プロービング・ウインドウｐｗのサイズ）よりも小さなサイズＷｋを各々が有する、プロービング・ウインドウｐｗよりも小さなスライディング・ウインドウｓｗ_ｉ ^（Ｗｋ）を用いて各プロービング・ウインドウを走査することからなる。次に、この識別されたスライディング・ウインドウｓｗ_ｉ ^（Ｗｋ）に基づいて、この通信リンク上のチャネル損失レートｐ_ｃｈを計算する。

スライディング・ウインドウのインデックスｉは、１〜Ｍに変化する。ここで、Ｍ（プロービング・ウインドウｐｗに含まれるスライディング・ウインドウｓｗ_ｉ ^（Ｗｋ）の数）は、これらのスライディング・ウインドウｓｗ_ｉ ^（Ｗｋ）のサイズＷｋに依存する。

この第３の主ステップ（ｉｉｉ）は、測定手段ＭＭに結合された、装置Ｄの第１の計算手段（またはモジュール）ＣＭ１によって実施することができる。

例えば、１つのプローブ・パケットをステップ（単位）として各プロービング・ウインドウｐｗを（ＣＭ１によって）走査することができる。これにより、Ｓ−Ｗｋ＋１の開始位置が提供される。各開始位置は、プロービング・ウインドウｐｗ内のスライディング・ウインドウｓｗ_ｉ ^（Ｗｋ）の開始に対応する。

スライディング・ウインドウの識別は、以下のように行われる。

例えば、サイズＷｋを有するプロービング・ウインドウｐｗの各スライディング・ウインドウｓｗ_ｉ ^（Ｗｋ）について、一次パケット損失レートｐ_ｉ ^（Ｗｋ）を（ＣＭ１によって）判定することにより開始することができる。これは、チャネル・エラーにより、このスライディング・ウインドウｓｗ_ｉ ^（Ｗｋ）の間に損失の生じたプローブ・パケットの数ｎ_ｉ ^（Ｗｋ）を、このスライディング・ウインドウｓｗ_ｉ ^（Ｗｋ）のサイズＷｋで分割することによって行うことができる（即ち、ｐ_ｉ ^（Ｗｋ）＝ｎ_ｉ ^（Ｗｋ）／Ｗｋ）。

次に、選択された数Ｎの異なるサイズＷｋについて、一次パケット損失レートｐ_ｉ ^（Ｗｋ）の判定を（ＣＭ１によって）再現する。これらの異なるサイズは、最小のサイズＷ_ｍｉｎとＳとの間に含まれている。換言すれば、Ｎ個の異なるサイズＷｋについて、Ｎ個の群の一次パケット損失レートｐ_ｉ ^（Ｗｋ）を（ＣＭ１によって）判定する。

例えば、最小のサイズＷ_ｍｉｎは、ネットワークＷＮによってサポートされるチャネル損失レートの最も粗い推定に対応する。例えば、最小のサイズＷ_ｍｉｎが１０である（即ち、１０個のサンプルである）ことは、０.１単位で、零（０）〜１．０の範囲の１１個の損失レートに対応する。

そして、関連付けられた群の一次パケット損失レートｐ_ｉ ^（Ｗｋ）から、Ｎ個の異なるサイズＷｋの各々について、二次パケット損失レートｐ^（Ｗｋ）を（ＣＭ１によって）判定することができる。

例えば、Ｎ個の異なるサイズＷｋのうちの１つに関連付けられた各二次パケット損失レートｐ^（Ｗｋ）は、関連付けられたサイズＷｋについて判定されている一次パケット損失レートｐ_ｉ ^（Ｗｋ）の最小値として推定される。

Ｎ個の異なるサイズＷｋについて、Ｎ個の二次パケット損失レートｐ^（Ｗｋ）がそれぞれ推定されると、これらのＮ個の異なるサイズＷｋの中でチャネル損失レートｐ_ｃｈの最良の推定値を提供するサイズＷｋを（ＣＭ１によって）判定することができる。

このサイズ判定は、チャネル損失のみが生じるスライディング・ウインドウｓｗ_ｉ ^（Ｗｋ）を識別することを目的とする。実際、チャネル損失レートｐ_ｃｈのみの測定に使用するのに十分に長いコリジョンのない期間が存在することを示すことができる。従って、このような期間が識別されると、ｐ_ｃｈの良好な推定値を与えるのに十分に大きなサイズＷｋを判定しなければならないが、このサイズＷｋは、最終的に、コリジョン損失の期間に入り込むほど大きなものではない。

最大のサイズＳを判定サイズＷｋとして選択するように決める場合には、コリジョン損失とチャネル損失の双方を含む測定されたパケット損失レートｐである１つのサンプルのみを提供することとなる。従って、このような判定サイズＷｋの選択では、２つの損失のタイプを識別できるものではなく、従って、チャネル損失を過大に推定することになる。

次に、非常に小さなサイズを判定サイズＷｋとして選択するように決める場合には、非常に小さな損失をキャプチャする（捉える）ことがある（上述のｐ_ｉ ^（Ｗｋ）を与える等式における「ｍｉｎ」演算子は、損失が十分に稀である場合には０を生み出す）。従って、これは、チャネル・エラー・レートｐ_ｃｈを過小に推定することになる。小さなサイズＷｋでは、二次的なパケット損失レートｐ^（Ｗｋ）の推定値は、ｐよりも小さい。これは、ウインドウの中には損失が少なすぎるものが存在するからである（チャネル損失を正確に「平均して算出する（ａｖｅｒａｇｅ ｏｕｔ）」には十分に長いものではないからである）。そこで、ｐ^（Ｗｋ）は、Ｗｋ＝Ｓ（ｐ^{（Ｗｋ＝ｓ）}＝ｐ）の測定されたパケット損失に達するまでサイズＷｋと共に増加する。

従って、これらのことを考慮して、以下、良好な結果を提供するサイズ判定（またはフィルタ）の例を提案する。

例えば、まず、選択された値以下であるサイズＷｋに関連付けられた、各々の推定された（または、判定された）二次パケット損失レートｐ^（Ｗｋ）を（ＣＭ１によって）選択することができる。例えば、この選択された値は、Ｓ／２である。

次に、これらの選択された二次パケット損失レートｐ^（Ｗｋ）の各々と可変の閾値とを（ＣＭ１によって）比較することができる。後者は、例えば、（第２の主ステップ（ｉｉ）の間に得られる）測定されたパケット損失レートｐに依存することがある。このような可変の閾値は、（１−ε）・ｐとすることができる。ここで、εは、例えば、０よりも大きく、１よりも小さい選択されたパラメータである。（ε∈］０，１［）。より好ましくは、εは、［０．００５，０．０１５］の間隔内で選択される。例えば、εは、０．０１（または、１％）である。

比較された二次パケット損失レートｐ^（Ｗｋ）の少なくとも１つが可変の閾値よりも大きい場合、これは、ｐ^（Ｗｋ）が急激に増加し、ｐに速く到達することを意味し、チャネル損失レートｐ_ｃｈが測定されたパケット損失レートｐに近いことを強く示している。従って、判定サイズとしてＳを（ＣＭ１によって）選択することができ、従って、（このサイズＳに対応する）測定されたパケット損失レートｐの値をチャネル損失レートｐ_ｃｈに（ＣＭ１によって）割り当てることができる。

次に、全ての比較された二次パケット損失レート（ｐ^（Ｗｋ））が可変の閾値以下である場合、例えば、定式ａｌｎ（Ｗｋ）＋ｂの対数曲線により、判定された二次パケット損失レート（ｐ^（ｗｋ））のシーケンスを（ＣＭ１によって）近似計算することができる。次に、（ＣＭ１によって）最も高い曲率を有するこの対数曲線のポイントＰ_ｌｃを判定し、この判定されたポイントＰ_ｌｃに対応するサイズＷｋ^＊を判定することができる。

従って、（判定されたポイントＰ_ｌｃに対応する）サイズＷｋ^＊を判定サイズとして（ＣＭ１によって）選択することができ、（この判定サイズＷｋ^＊に関連付けられている）二次パケット損失レートｐ（Ｗｋ^＊）の値をチャネル損失レートｐ_ｃｈに（ＣＭ１によって）割り当てることができる（即ち、ｐｃｈ＝ｐ^{（Ｗｋ＊）}）。曲率が最高の点は、関数ｐ^{（Ｗｋ＊）}が急激に増加し、ｐに早く到達する良好に定義されたポイントであり、チャネル損失レートｐ_ｃｈが測定されたパケット損失レートｐに近いことを強く示している。

この方法の第４の主ステップ（ｉｖ）は、測定されたパケット損失レートｐから計算された（または、推定された）チャネル損失レートｐ_ｃｈを減算することによって、考慮されている通信リンク上のコリジョン損失レートｐ_ｃｏｌｌを、計算することからなる（即ち、ｐ_ｃｏｌｌ＝ｐ−ｐ_ｃｈ）。

第４の主ステップ（ｉｖ）は、装置Ｄの第２の計算手段（または、モジュール）ＣＭ２によって実施することができ、この第２の計算手段ＣＭ２は、その測定手段ＭＭおよび第１の計算手段（または、モジュール）ＣＭ１に結合されている。

上述したように、本発明は、１つの通信リンクのみに適用されるものではない。実際、本発明は、各通信リンクのエンドポイント・ノード（または、そこでの関連する装置Ｄ）が上述したような送信機動作（プローブ・パケットの送信）および受信機動作（チャネル損失レートおよびコリジョン損失レートの計算）を実行する、ランダム・アクセス・ネットワークの幾つかの通信リンクに同時に適用されることもある（全ての通信リンクに同時に適用されることさえある）。さらに、無線ネットワークにおいては、本発明は、ブロードキャスト・プローブを用いて実施することができる。この場合、この無線ネットワークにおける全ての通信リンクについて、チャネル損失レートおよびコリジョン損失レートを計算するためにＯ（Ｎ）測定を必要とする。

本発明は、ネットワーク層でのパケット受信タイミングの統計的なプロパティに基づいており、特に、以下のものを含む幾つかの利点を提供する。

測定値の収集のために、ネットワーク動作を停止する必要がない。

ネットワーク技術に依存していないため、どのようなランダム・アクセス・ネットワーク上でも動作する（マルチホップ・ネットワークにもシングルホップ・ネットワークに適用することができる）。

既存のネットワーク規格に対するローレベル情報またはＭＡＣ層の変更が不要である。

本発明による負荷は比較的小さく、その負荷は、プロービング・ウインドウのパラメータＳを調節することによって制御することができる。通常、プロービングは、数秒毎にプローブ・パケットを送信することによって、ネットワーク層上で実行される。

本発明は数多くのアプリケーション、特に、ランダム・アクセス・ネットワークにおけるキャパシティ推定、トラフィック／トポロジー最適化、アドミッション制御、さらに、データ・レート適用化メカニズムの効率的な設計に適用することができる。

本発明は、例示的な目的のみで上述した方法、装置、およびノード（または、通信機器）の各実施の形態に限定されるものではなく、以下の請求の範囲内で、当業者によって考慮される可能性のある全ての代替的な実施の形態を包含するものである。

Claims (12)

1. ランダム・アクセスＭＡＣプロトコルを使用してネットワークの複数のノードの間で確立された少なくとも１つの通信リンクのチャネル損失レートをオンラインで計算する方法であって、
   ｉ）プロービング・ウインドウ内の時間を分割し、各プロービング・ウインドウの間に、送信機ノードから当該送信機ノードにリンクされた受信機ノードに選択された数Ｓのプローブ・パケットを送信するステップと、
   ｉｉ）プロービング・ウインドウの間に前記通信リンク上で損失の生じたプローブ・パケットに基づいてパケット損失レートｐを測定するステップと、
   ｉｉｉ）Ｓよりも小さなサイズＷｋを各々が有する、プロービング・ウインドウよりも小さな複数のスライディング・ウインドウを用いて各プロービング・ウインドウを走査してチャネル損失のみが生じるスライディング・ウインドウを識別し、次に、当該識別されたスライディング・ウインドウに基づいて前記通信リンク上のチャネル損失レートを計算するステップと、
   を含むことを特徴とする、前記方法。
2. ｉｖ）前記測定されたパケット損失レートｐから前記計算されたチャネル損失レートを減算することによって、前記通信リンク上のコリジョン損失レートを計算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。
3. 前記ステップｉ）において、前記送信機ノードは、ネットワーク層パケットであるプローブ・パケットを送信することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記ステップｉ）において、前記送信されるプローブ・パケットは、専用の制御パケットまたはデータ・パケット内に挿入される専用のデータの形態で実施されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 前記ステップｉ）において、各プロービング・ウインドウが時間ウインドウであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記ステップｉ）において、プロービング・ウインドウの間に送信される各プローブ・パケットは、プローブ・パケットであることを示すビットを含むことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 前記ステップｉ）において、各プロービング・ウインドウは、Ｓ個の関連付けられたプローブ・パケットの各々におけるシーケンス番号によって定義されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記ステップｉｉｉ）において、各プロービング・ウインドウは、より小さなスライディング・ウインドウを使用した１つのプローブ・パケットを単位として走査され、各々のスライディング・ウインドウのサイズはＳよりも小さい、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記ステップｉｉｉ）において、サイズＷｋを有するプロービング・ウインドウの各スライディング・ウインドウについて、前記スライディング・ウインドウの前記サイズＷｋで前記スライディング・ウインドウの間に損失の生じたプローブ・パケットの数を分割することによって一次パケット損失レートを判定し、次に、最小サイズＷ_ｍｉｎとＳとの間に含まれる選択された数の異なるサイズＷｋについて、前記判定を再現し、次に、前記異なるサイズＷｋの各々に関連付けられた前記判定された一次パケット損失レートから、前記異なるサイズＷｋの各々について、二次パケット損失レートを判定し、次に、前記異なるサイズＷｋのうち、チャネル損失レートの最良の推定値を提供するサイズＷｋを判定することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記ステップｉｉｉ）において、選択された値以下のサイズＷｋに関連付けられた各々の判定された一次パケット損失レートを、前記測定されたパケット損失レートｐによって決まる可変閾値と比較し、前記可変閾値は（１−ε）・ｐであり、ここで、εは、０よりも大きく、１よりも小さい選択されたパラメータであることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. ランダム・アクセスＭＡＣプロトコルを使用してネットワークの複数のノードの間で確立された少なくとも１つの通信リンクのチャネル損失レートをオンラインで計算する装置であって、
    送信機ノードから受信機ノードに前記通信リンク上でＳ個のプローブ・パケットが送信されるプロービング・ウインドウの間に前記通信リンク上で損失が生じたプローブ・パケットに基づいてパケット損失レートを測定するように構成された測定手段と、
    Ｓよりも小さなサイズＷｋを各々が有する、プロービング・ウインドウよりも小さな複数のスライディング・ウインドウを用いて各プロービング・ウインドウを走査してチャネル損失のみが生じるスライディング・ウインドウを識別し、次に、当該識別されたスライディング・ウインドウに基づいて前記通信リンク上のチャネル損失レートを計算するように構成された第１の計算手段と、
    を含むことを特徴とする、前記装置。
12. ランダム・アクセスＭＡＣプロトコルを使用してネットワーク内に通信するように意図されたノードであって、請求項１１に記載の装置を含むことを特徴とする、前記ノード。
    

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