JP6430526B2 - マルチユーザＷｉＦｉ帯域幅の割当方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、帯域幅の割当てに関し、具体的には本発明は、接続のクオリティが不十分なクライアントが全体的なリンクのクオリティを低下させないように、物理層の接続品質に基づいて各ＷｉＦｉクライアントに割り当てられる帯域幅を動的に制限する。

マルチキャスト及びブロードキャストの用途では、データは、有線ネットワーク及び無線ネットワークの少なくとも一方を介してサーバから複数の受信機に伝送される。本明細書で使用するマルチキャストシステムとは、サーバが同じデータを複数の受信機に同時に伝送するシステムであり、それらの受信機は、受信機の数を上限として全受信機のサブセットを形成する。ブロードキャストシステムとは、サーバが同じデータを受信機の全てに同時に伝送するシステムである。即ち、マルチキャストシステムは、その定義上、ブロードキャストシステムを含み得る。

本明細書で使用する「クライアント」という用語は、ステーション、クライアントステーション、モバイルステーション、モバイル端末、モバイル装置、ノード、ラップトップコンピュータ（ラップトップ）、ノートブックコンピュータ（ノートブック）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、デュアルモードスマートフォン、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）、ｉＰｏｄ（登録商標）、ｉＰａｄ（登録商標）、タブレット、又はネットワークに接続可能な他の任意の無線装置を含むが、それらに限定されない。

複数のクライアントが無線ルータ、ゲートウェイ、又はアクセスポイント（ＡＰ）に接続された状態では、高速の変調方式を使用できるように、全てのクライアントの接続のクオリティが高いことが理想的である。この場合、各クライアントは、データを送信又は受信するために短い持続時間を使用する。しかし、あるクライアントの接続のクオリティが不十分な場合、低速の変調方式を使用しなければならない。低速の又はより低速の変調方式は、同等のデータ量を送受信するために、より長い時間を必要とする。そのため、リンクのクオリティが不十分である（接続が不十分である）クライアントは、その通信のために過度の通信時間を必要とし、リンクのクオリティが良好である（接続が良好である）残りのクライアントのためのチャネル容量を低下させてしまう。

様々なサービス品質（ＱｏＳ）メカニズムが従来技術として知られているが、それらのＱｏＳメカニズムは、事前に設定されたサービス品質カテゴリに基づくものである。これらのＱｏＳメカニズムは何れも、リンクの質に応じたＷｉＦｉの輻輳問題に具体的に対処していない。

複数のクライアントが無線ルータ、ゲートウェイ、又はアクセスポイント（ＡＰ）に接続された状態では、高速の変調方式を使用できるように、全てのクライアントの接続のクオリティが高いことが理想的である。この場合、各クライアントは、データを送信又は受信するために短い持続時間を使用する。しかし、あるクライアントの接続のクオリティが不十分な場合、低速の変調方式を使用しなければならない。低速の又はより低速の変調方式は、同等のデータ量を送受信するために、より長い時間を必要とする。そのため、リンクのクオリティが不十分である（接続が不十分である）クライアントは、その通信のために過度の通信時間を必要とし、リンクのクオリティが良好である（接続が良好である）残りのクライアントのためのチャネル容量を低下させてしまう。

本発明は、どのクライアント（例えば、リンクのクオリティが不十分なクライアント）も単位時間当たりに調節可能な割合よりも少ないチャネルを使用するように、当該クライアントが送信又は受信可能なデータ量を動的に制限する。

加入者アクセスポイントにおいて一般利用者（パブリックユーザ）のデータスループットを制御する方法は、一般利用者が加入者アクセスポイントにおいて接続を確立したか否かを判定することと、一般利用者の物理層データレートを測定することと、最大使用制限時間を取得することと、測定された物理層データレートと最大使用制限時間とに応じて、単位時間当たりに転送されるデータ量を制限することとを含む。

本発明は、以下の詳細な説明を添付図面と併せて読むことにより、最も良く理解される。図面は、以下で簡潔に説明する次の図を含む。

本発明の加入者アクセスポイントの例示的な実施形態のフローチャートである。 本発明の加入者アクセスポイントの例示的な実施形態のブロック図である。

本発明は、データ帯域幅の割当てを物理層のリンク速度に関連付ける。あるクライアントのリンク速度が遅い場合、そのクライアントがチャネル上でアクティブになる時間が平均してより短い時間になるように、当該クライアントのデータ帯域幅が減らされる。例えばクライアントがアクセスポイントに近づくことでリンク速度が改善する場合、データ帯域幅が増加し得る。このようにして、単一のクライアントが通信チャネルを独占することを許可された（許容された）平均時間が目標の持続時間よりも短く保たれる（維持される）。この持続時間は、クライアントの等級に応じて異なり得る。

クライアントには、サービスプロバイダによって様々な等級が割り当てられ得る。例えば、コムキャスト社等のサービスプロバイダは、契約者宅内設備（アクセスポイント）のホットスポット機能を使用可能である。特定のアクセスポイントを所有する個人加入者は優先度の高いクライアントとして分類される場合があり、より長時間チャネルを使用できる。個人加入者アクセスポイントに接続する利用者は優先度の低いクライアントとして分類され、より短時間しかチャネルを使用できない。このようにして、一般クライアント（利用者）が物理層のリンク速度が遅い接続を有していたとしても、そのことがホットスポット（アクセスポイント）を有する個人加入者のスループットに悪影響を及ぼすことはない。

本発明は、特定数のクライアントを含む特定の状況で必要とされ得る適切な時間的制約を伴う、物理層の接続速度の平均に基づくものである。

クライアントの様々な等級の制限を管理するパラメータは、それら自体に適応性があり得る。

より全体的なデータ帯域幅の使用パターンに基づいて、特定の又は全ての等級のクライアントについて本発明のデータ帯域幅の方法を有効及び無効にすることができることが有益であり得る。

以下の内容は、本発明の一例である。あるクライアントに許可された（許容された）最大データ帯域幅が４Ｍｂ／ｓである場合、例えばチャネルの最大使用制限時間が１０％であるとする。その場合、データ帯域幅の制限が以下の表に照らして決められる。

本発明は、一般利用者向けのホットスポットとして機能するアクセスポイントにおいて実施される。即ち、本発明は、個人加入者（顧客）の宅内設備（アクセスポイント）の一部として適用することができる。

図１は、本発明の加入者アクセスポイントの例示的な実施形態のフローチャートである。ステップ１０５において、データレート制限時間割当モジュールは、一般利用者（クライアント）が加入者アクセスポイント（機器）に接続したか否かを判定するための検査を行う。加入者アクセスポイントに一般利用者が接続していなかった場合、一般利用者が加入者アクセスポイントに接続するまで、この処理はステップ１０５に戻る。一般利用者が加入者アクセスポイントに接続した場合、ステップ１１０において、加入者アクセスポイントは、一般クライアントの物理層データレートを測定する。ステップ１１５において、加入者アクセスポイントが、接続している一般利用者のデータレートを記憶システムから取得する。本発明は、データレート制限時間が、物理層の接続速度の平均と、クライアントの様々な等級の制限とに基づくことを意図している。クライアントの様々な等級の制限は適応性があるので、サービスプロバイダがデータレート使用制限時間データベースを更新できるようにサービスプロバイダへのインタフェースが備えられることが更に意図されている。サービスプロバイダは、全体的な使用パターンに基づいて、特定の等級のクライアントのデータ帯域幅を有効又は無効にできてもよい。これにはまた、サービスプロバイダからのデータベースに対する更新も必要になり得る。ステップ１２０において、測定された物理層データレートと、データベースから取得されるデータレート使用制限時間とに基づいて、加入者アクセスポイントが、接続している一般利用者に対して単位時間当たりのデータレートを割り当てる。ステップ１２５において、加入者アクセスポイントは、他の一般利用者が加入者アクセスポイントに接続したか否か、又は既に接続している一般利用者の物理層データレートが変化（上昇又は低下）したか否かを判定する検査を行う。他の一般利用者が加入者アクセスポイントに接続していない場合、又は既に接続している一般利用者の物理層データレートが変化（上昇又は低下）した場合、この処理はステップ１０５に進む。他の一般利用者が加入者アクセスポイントに接続した場合、この処理はステップ１１０に進む。

図２は、本発明の加入者アクセスポイントの例示的な実施形態のブロック図である。一般利用者が加入者アクセスポイント（ホットスポット）にアクセスする一般利用者インタフェースが設けられている。一般利用者は、加入者アクセスポイント（ホットスポット）と双方向通信することができる。一般利用者インタフェースは、物理層データレート測定モジュールと双方向通信する。物理層データレート測定モジュールは、接続している一般利用者の物理層データレートを測定する。物理層データレート測定モジュールは、単位時間当たりデータレート割当モジュールと双方向通信する。単位時間当たりデータレート割当モジュールは、測定された物理層データレートと、記憶システムから取得される使用制限時間とに基づいて、単位時間当たりのデータレートの使用量を、接続している一般利用者に割り当てる。単位時間当たりデータレート割当モジュールは、記憶システムと双方向通信する。サービスプロバイダが単位時間当たり最大使用量データベースを更新するサービスプロバイダインタフェースが設けられている。

本発明は、様々な形態のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、専用プロセッサ、又はそれらの組合せによって実施され得ることが理解される。専用プロセッサは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）の少なくとも一つを含み得る。好ましくは、本発明は、ハードウェアとソフトウェアとの組合せとして実装される。更に、好ましくは、ソフトウェアは、プログラム記憶装置上で明白に具体化されるアプリケーションプログラムとして実装される。アプリケーションプログラムは、任意の適切なアーキテクチャを含むマシンにアップロードされ、当該マシンによって実行され得る。好ましくは、マシンは１個又は複数個の中央処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース等のハードウェアを有するコンピュータプラットフォーム上に実装される。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も含む。本明細書に記載の様々なプロセス及び機能は、オペレーティングシステムによって実行されるマイクロ命令コードの一部、又はアプリケーションプログラムの一部（又はその組合せ）であり得る。加えて、追加のデータ記憶装置及び印刷装置等の他の様々な周辺装置がコンピュータプラットフォームに接続され得る。

添付図面に示されている構成システムの構成要素及びプロセスステップの一部が好ましくはソフトウェアによって実装されるため、システムの構成要素（又はプロセスステップ）間の実際のつながりは、本発明をプログラムする方法に応じて異なり得ることが更に理解される。当業者であれば、本明細書の内容に基づいて、本発明のこれらの及び同様の実装形態又は構成を考えることができる。

Claims (7)

1. 加入者アクセスポイントにおいて転送されるデータ量を制限する方法であって、
   前記加入者アクセスポイントとの接続が確立されているか否かを判定することと、
   前記接続の物理層データレートを測定することと、
   単位時間当たりの最大チャネル使用量を取得することと、
   前記測定された物理層データレートと、前記単位時間当たりの最大チャネル使用量とに応じて、単位時間当たりに転送されるデータ量を制限することと、
   を含み、
   前記加入者アクセスポイントとの接続を確立した追加の一般利用者がいる場合、又は、既に接続している一般利用者の物理層データレートが変化した場合、前記測定すること、前記取得すること、及び前記制限することが繰り返される、
   前記方法。
2. 前記加入者アクセスポイントが個人加入者アクセスポイントである、請求項１に記載の方法。
3. 前記個人加入者アクセスポイントが公衆ホットスポットとして動作する、請求項２に記載の方法。
4. 加入者アクセスポイントにおいて転送されるデータ量を制限する加入者アクセスポイントであって、
   接続を確立する双方向ユーザインタフェースと、
   前記接続の物理層データレートを測定するモジュールであって、前記接続の物理層データレートを測定する前記モジュールは、前記双方向ユーザインタフェースと双方向通信する、前記モジュールと、
   単位時間当たりの最大チャネル使用量を含む記憶システムと、
   単位時間当たりに転送されるデータ量を制限するモジュールであって、前記単位時間当たりに転送されるデータ量を制限する前記モジュールは、前記接続の前記物理層データレートを測定する前記モジュールと双方向通信し、また、前記記憶システムと双方向通信し、前記接続に対して前記単位時間当たりに転送されるデータ量を制限する前記モジュールは、前記測定された物理層データレートと、前記記憶システムから取得される前記単位時間当たりの最大チャネル使用量とに応じて、前記単位時間当たりに転送される前記データ量を制限する、前記モジュールと、
   を含み、
   前記接続を確立した追加の一般利用者がいる場合、又は、既に接続している一般利用者の物理層データレートが変化した場合、前記測定すること、前記取得すること、及び前記制限することが繰り返される、
   前記加入者アクセスポイント。
5. 前記記憶システムに含まれる前記単位時間当たりの最大チャネル使用量を更新するサービスプロバイダインタフェースを更に含む、請求項４に記載の加入者アクセスポイント。
6. 前記加入者アクセスポイントが個人加入者アクセスポイントである、請求項４に記載の加入者アクセスポイント。
7. 前記個人加入者アクセスポイントが公衆ホットスポットとして動作する、請求項６に記載の加入者アクセスポイント。

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