JP7307847B2 - 802.11axネットワークにおけるマルチユーザーEDCA送信モードのQoS管理 - Google Patents
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Description
本発明は、包括的には、通信ネットワークに関し、より具体的には、アクセスポイント(AP)及び複数の非AP局を備える無線ネットワークにおける無線通信方法と、対応するデバイスとに関する。本発明は、データを送信するために、EDCA等の競合を通じてチャネルアクセスを非AP局に提供するとともに、アクセスポイントに許可された送信機会TXOPを分割するサブチャネル(又はリソースユニット)へのセカンダリアクセスを非AP局に提供する通信ネットワークを対象とする。
本発明は、無線通信ネットワークに適用され、特に、802.11ax複合チャネル、及び/又は、例えば、アクセスポイントに許可された802.11ax複合チャネルを形成し、アップリンク通信を行うことを可能にするOFDMAリソースユニットへのアクセスを局に提供する802.11axネットワークに適用される。
IEEE802.11MACファミリーの標準規格(a/b/g/n/ac等)は、無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)が物理レベル及び媒体アクセス制御(MAC)レベルにおいて動作しなければならない方法を規定している。通常、802.11MAC(媒体アクセス制御)動作モードは、いわゆる「衝突回避型キャリア検知多重アクセス」(CSMA/CA)技法に基づく競合ベースのメカニズムに依拠するよく知られた分散協調機能(DCF)を実施する。
元のアクセスDCF方法は、ネットワークの通信チャネルにアクセスするときに、優先順位付けされたデータトラフィックを考慮するように、よく知られた拡張型分散チャネルアクセス(EDCA)方法に改良されている。
EDCAは、トラフィックカテゴリーと、低優先度トラフィックと比較して高優先度トラフィックを異なってハンドリングすることを可能にする4つの対応するアクセスカテゴリーとを規定している。
局におけるEDCAの実施は、種々の優先度においてデータトラフィックをサービングする複数のトラフィックキュー(「アクセスカテゴリー」として知られている)を用いて行うことができる。各トラフィックキューは、それぞれのキューバックオフカウンターに関連付けられている。キューバックオフカウンターは、それぞれのキュー競合パラメーター、例えばEDCAパラメーターからランダムに取り出されたバックオフ値を用いて初期化され、トラフィックキューに記憶されたデータを送信するために通信チャネルにアクセス競合するのに用いられる。
レガシーEDCAパラメーターは、各トラフィックキューのCWmin、CWmax及びAIFSNを含む。CWmin及びCWmaxは、EDCA競合ウインドウCWが所与のトラフィックキューについて選択される選択範囲の下位境界及び上位境界である。AIFSNは、調停フレーム間スペース数(Arbitration Inter-Frame Space Number)を表し、局が、検討対象のトラフィックキューに関連付けられたキューバックオフ値をデクリメントする前に、媒体をアイドルとして検知しなければならないDIFS間隔(AIFS期間を規定する総数)に付加される、タイムスロット(通常は9μs)の数を規定する。これは、EDCAによると、通信チャネルが、それぞれの調停フレーム間スペース持続時間よりも長い期間中、アイドルとして継続的に検知されている限り、局がキューバックオフカウンターを時間とともにデクリメントすることを意味する。
レガシーEDCAパラメーターは、ネットワーク情報をブロードキャストするネットワーク内のAPによって送信されるビーコンフレームに規定することができる。
競合ウインドウCW及びキューバックオフ値はEDCA変数である。
従来のEDCAバックオフ手順は、局が、それぞれの競合ウインドウCWからトラフィックキューバックオフカウンターのバックオフ値をランダムに選択することと、次に、AIFS期間後に媒体をアイドルとして検知すると、バックオフ値をデクリメントすることとからなる。バックオフ値が0に達すると、局は媒体にアクセスすることを許可される。
EDCAキューバックオフカウンターは、したがって、局のために2つの役割を果たす。第1に、EDCAキューバックオフカウンターは、衝突のリスクを低減することによって、局を、媒体に効率的にアクセスすることができる状態にする。第2に、EDCAキューバックオフカウンターは、トラフィックキューに含まれるデータのエージングをミラーリングし(時間が多く経過したデータほど、バックオフ値は小さい)、したがって、EDCAパラメーター(特に、EDCAキューバックオフカウンターのデクリメントの開始を遅延させるAIFSNパラメーター)の異なる値を通じて異なる優先度をトラフィックキューに提供することによって、サービス品質QoSの管理を提供する。
局は、EDCAバックオフ手順を用いて、バックオフベースの競合を通じて通信ネットワークにアクセスする。
最近になって、米国電気電子技術者協会(IEEE)は、802.11axタスクグループを802.11acの後継として公式に承認した。802.11axタスクグループの第1の目標は、高密度展開のシナリオにおいて用いられる無線通信デバイスに対するデータ速度の改善策を模索することにある。
特に、802.11ax標準規格における最近の開発事項は、アクセスポイント(AP)を有する無線ネットワークにおいて複数の局による通信チャネルの使用を最適化しようとするものであった。実際、通常のコンテンツは、例えば、高精細オーディオビジュアルリアルタイム/インタラクティブコンテンツに関係した大量のデータを有し、それらは、要求されるサービス品質QoSを有して送信されるべきである。
さらに、IEEE802.11標準規格において用いられるCSMA/CAプロトコルの性能は、局の数及びトラフィックの量が増加すると、すなわち、高密度WLANのシナリオでは、急速に悪化することがよく知られている。
この状況において、マルチユーザー(MU)送信は、APに許可された送信機会の間に、APから種々のユーザーへのダウンリンク(DL)方向と、種々のユーザーからAPへのアップリンク(UL)方向との双方における複数の同時送信を可能にするように検討されてきた。アップリンクでは、マルチユーザー送信は、複数の非AP局が同時送信することを可能にすることによって衝突確率を軽減するのに用いることができる。
そのようなマルチユーザー送信を実際に行うために、許可された通信チャネルを、例えば、直交周波数分割多重アクセス(OFDMA)技法に基づいて、周波数領域において複数のユーザー(非AP局)によって共有されるリソースユニット(RU)とも呼ばれるサブチャネルに分割することが提案されている。各RUは、複数のトーン(tones)、すなわち、996個までの使用可能なトーンを含む80MHzチャネルによって規定することができる。
OFDMAは、アドバンストインフラストラクチャベースの無線ネットワークにおいて効率を改善する新たなキーテクノロジーとして登場したOFDMのマルチユーザーバリエーションである。OFDMAは、同時性を高めるために、物理レイヤ上のOFDMをMACレイヤ上の周波数分割多重アクセス(FDMA)と組み合わせて、異なるサブキャリアを異なる局に割り当てることを可能にしている。連続するサブキャリアは、同様のチャネル状態を受けることが多く、したがって、サブチャネルにグループ化される。したがって、OFDMAサブチャネル又はRUは、サブキャリアのセットである。
OFDMAのマルチユーザー特性によって、APは、競争を高めるために異なる非AP局に異なるRUを割り当てることが可能になる。これは、802.11ネットワークの内部における競合及び衝突を削減するのに役立つことができる。
OFDMAでは、チャネル帯域幅内のサブキャリアの異なるサブセットを異なるフレーム送信が同時に用いることができる。ダウンリンク方向では、APは、異なる受信側非AP局に並列送信を放出することが可能である。これらの送信は、マルチユーザーダウンリンク送信(MU DL)と呼ばれる。加えて、APは、アップリンク送信スケジュールを非AP局に提供することができ、この種の送信方式は、マルチユーザーアップリンク(MU UL)と呼ばれる。
許可されたTXOPの間に、マルチユーザーアップリンク送信、すなわち、802.11axアクセスポイント(AP)へのアップリンク送信をサポートするために、802.11ax APは、レガシー局(非802.11ax局)がそれらのNAVを設定するとともに、802.11axクライアント局がAPによって提供されるリソースユニットRUの割り当てを決定するためのシグナリング情報を提供しなければならない。
802.11ax標準規格は、APによって局に送信される、マルチユーザーアップリンク通信をトリガーする新たな制御フレーム、すなわちトリガーフレーム(TF)を規定している。
IEEE802.11-15/0365文書は、複数の局からのマルチユーザーアップリンク(MU UL)OFDMA PPDUの送信を要請するために、「トリガーフレーム」(TF)がAPによって送信されることを提案している。TFは、APによって非AP局に提供されるリソースユニットを規定している。これに応答して、局は、トリガーフレームに対する即時応答としてMU UL(OFDMA)PPDUを送信する。全ての送信機が、データを、同時ではあるがRU(すなわち、OFDMA方式における周波数)の互いに素なセットを用いて送信することができ、その結果、干渉の少ない送信が得られる。
リソースユニットRUは、APによって特定の局用に予約することができ、その場合、APは、TFにおいて、RUが予約されている局を表示する。そのようなRUは、スケジューリングされたRUと呼ばれる。表示された局は、スケジューリングされたRUにアクセス競合を行う必要がない。
他方、APは、1つ以上のリソースユニットを802.11ax局に競合ベースのアクセスを通じて提示することができる。これらのRUは、ランダムRUと呼ばれ、APへの管理されていないトラフィックに関するネットワークの効率の改善に寄与する。
幾つかの通信チャネル(通常は20MHz幅の通信チャネル)がAPによって事前取得される(pre-empted)と、トリガーフレームを含む全ての制御フレームが、これらの事前取得されたチャネルのそれぞれにおいて複製される。これは、これらのチャネルのいずれかにおいて動作するレガシー局がそれらのNAVを設定できるようにするためである。
802.11ax標準規格は、局への様々な情報項目をトリガーする幾つかのタイプのトリガーフレームを考慮している。例えば、或るトリガーフレームは、局のトラフィックキューに記憶されたアップリンクデータトラフィックを取り出すのに用いることができる。別の例では、トリガーフレームは、どの802.11ax局が、送信を待機しているアップリンクパケットを保持しているのか及びそれらのパケットの関連サイズ(局トラフィックキューにおけるデータの量)を決定するバッファーステータス報告(BSR)を局に要求するのに用いることができる。
上記から直ちに明らかであるように、マルチユーザーアップリンク媒体アクセス方式(又はOFDMAアクセス方式若しくはRUアクセス方式)は、同時媒体アクセスの試みによって発生する衝突の数を削減することを可能にするとともに、媒体アクセスコストが幾つかの局の間で共有されるので、媒体アクセスに起因したオーバーヘッドも削減される。OFDMAアクセス方式又はRUアクセス方式は、したがって、(高密度802.11セルに関する)従来のEDCA競合ベースの媒体アクセス方式よりも(媒体使用に関して)かなり効率的に見える。
OFDMAアクセス方式又はRUアクセス方式はより効率的に見えるが、EDCAアクセス方式も存続させなければならず、したがって、OFDMAアクセス方式又はRUアクセス方式と共存しなければならない。
これは、主に、依然として媒体にアクセスする機会を得なければならないレガシー802.11局が存在しているが、これらの局がOFDMAアクセス方式又はRUアクセス方式を認識していないことに起因している。また、媒体へのアクセスにおける全体的な公平性を確保しなければならない。
802.11ax局も、例えば、データを別の局に直接送信するために(すなわち、APへのアップリンクトラフィックと異なるピアツーピア(P2P)トラフィック)、従来のEDCA競合ベースの媒体アクセスを通じて媒体にアクセスする機会を得るべきことも、より一層必要である。
そのため、EDCAアクセス方式及びOFDMA/RUアクセス方式の2つの媒体アクセス方式は共存しなければならない。
この共存は不利な側面を有する。
例えば、802.11ax局及びレガシー局は、EDCAアクセス方式を用いると、同じ媒体アクセス確率を有する。しかしながら、802.11ax局は、MUアップリンク又はOFDMAアクセス方式若しくはRUアクセス方式を用いた追加の媒体アクセス機会を有する。
その結果、媒体へのアクセスは、802.11ax局とレガシー局との間で完全に公平ではない。
これらの局間での公平性を多少なりとも回復するために、アクセスされたリソースユニットを介した(すなわち、MU UL OFDMA送信を通じた)データの送信に成功すると、少なくとも1つのEDCAパラメーターの現在の値をペナルティー値(penalized value)又は縮退値(degraded value)に変更して、局がEDCA競合を通じて通信チャネルに再びアクセスする確率を削減する解決策が提案されている。例えば、EDCAパラメーターのために用いられるペナルティー値又は縮退値は、当初の値(すなわち、レガシー値)よりも限定的である。
例えば、APによってデータに予約されたリソースユニットRUにおけるデータの(MU UL OFDMA)送信に成功すると、802.11ax局は、タイマー(以下、高効率マルチユーザーEDCAタイマー(High Efficiency Multi-User EDCA Timer)を表すHEMUEDCATimerで示す)によってカウントダウンされる所定の持続時間の間、MU EDCAモードに切り替わることが提案されている。MU EDCAモードでは、局のEDCAパラメーターのセットは、局がEDCAアクセス方式を通じて通信チャネルに再びアクセスする確率を下げるように変更されている(具体的にはペナルティーを科されている)。
MU EDCAパラメーターのセットのペナルティー値又は縮退値は、APによって(通常、ビーコンフレーム又は関連フレーム内の)専用情報要素において提供される。
この文書に開示された手法は、アクセスされたRUにおいて送信する各トラフィックキューのAIFSNの値のみを増加させる一方、CWmin及びCWmaxを変更せずに維持することを提案する。対応するAIFS期間が増加すると、MU EDCAモードにあるトラフィックキューは、媒体が使用されていないことを検知するとそのキューバックオフカウンターをデクリメントすることを実質的に遅延される。これは、媒体が長時間の間不使用状態にない高密度環境において特に重要である。
局は、MU EDCAモードに切り替わると、そのHEMUEDCATimerのカウントダウンを開始する。HEMUEDCATimerは、送信されるデータが得られるトラフィックキューを問わず、局が、新たに予約されたRUにおけるデータの(MU UL OFDMA)送信に成功するごとに再初期化される。HEMUEDCATimerの初期化値は、MU UL送信の幾つかの新たな機会を包含するように大きな値(例えば、数十ミリ秒)が提案されている。
HEMUEDCATimerメカニズムは、APが予約されたRUを局に提供する限り、局がMU EDCA状態に留まることを意味する。
HEMUEDCATimerが経過すると、MU EDCAモードにあるトラフィックキューは、レガシーEDCAパラメーターを有するレガシーEDCAモードに切り替え復帰され、それによって、キューのMU EDCAモードは終了する。
したがって、レガシーEDCAモード及びMU EDCAモードの二重動作モードのこのメカニズムは、MU EDCAモードにおける局がレガシーEDCAメカニズムを用いて媒体にアクセスする確率を低減することによって、MU ULメカニズムの使用を促進する。
加えて、上記文書は、APによって提供される縮退/ペナルティーパラメーターのセット内のAIFSNパラメーターに特定の値を与えることを提案している。この特定の値は、APが、関係している単数又は複数のトラフィックキューのAIFSNに非常に大きな値を用いるべきことを局に示している。
上記文書に記載されているように、AIFSNのこの非常に大きな値は、同じくAPによって提供されるHEMUEDCATimer値に等しくなるように提案されている。通常、HEMUEDCATimerのタイマー値は、レガシーEDCAモードにおいて最悪のAIFS[i]の0.1ミリ秒未満と比較して、約数十ミリ秒である。
「0」は、AIFSNパラメーターの特定の値に用いられるように提案されている。この値は、通常、AIFSNには認められない(AIFSはDIFSに少なくともに等しくなければならないので)ので、HEMUEDCATimerを用いてAIFSNを設定するコードであるとして局によって直接検出される。
この方式の結果、MU EDCAモードにあるトラフィックキューがEDCA競合を通じて送信機会を許可される頻度は少なくなる。したがって、コード値(現在まで「0」)の使用は、これらのトラフィックキューのEDCAアクセス頻度を少なくすることを目的としていることは明らかに見える。他方、これによって、APにおけるプロセスは簡略され、関係のあるペナルティーAIFSN値を計算する必要はもはやない。
しかしながら、局がペナルティーMU EDCAパラメーターを用いるときにバックオフカウンターが変化することを妨げることによって、このメカニズムは、キューバックオフカウンターが、どのトラフィックキューが従来のEDCA(例えば、最も古いデータが記憶されている)の意味で最も高い送信優先度を有するべきかをもはやミラーリングしないようにする。例えば、局が、この局に専用のスケジューリングされたRUを用いてトリガーフレームを受信すると、この局は、そのバックオフカウンターがフリーズされているので、もはや、それらのバックオフカウンターを用いてそのQoSをハンドリングすることができず、(そのアクセスカテゴリーに関するだけでなく、AC[]キュー内のデータのそれぞれの経年数に関しても)最も高い優先度を有するデータを送信することができない。
したがって、ネットワークにおけるQoSはひどく悪化し、802.11ax標準規格において想定される媒体アクセスペナルティー方式に適合する、トラフィック優先順位付けのための適切なQoS操作を再導入することが必要とされている。
本発明は、上記問題を克服しようとするものである。特に、本発明は、MU UL OFDMA送信の導入によってもたらされたQoSハンドリングの喪失を克服しようとするものである。
802.1eの導入によって、データの優先度は、4つのアクセスカテゴリートラフィックキューとともに、EDCAバックオフメカニズムを介してハンドリングされる。MU UL OFDMA通信の導入によって、MU UL OFDMAリソースユニットを介したデータの送信の際にEDCAバックオフカウンターが変化しないことに起因して、EDCAバックオフカウンターが4つのACトラフィックキューの相対優先度をミラーリングする機能が損なわれている。
したがって、本発明は、ACキューの相対優先度の関係のあるミラーリングを目的として、キューバックオフカウンターに対するEDCA同様の挙動を回復することを目的としている。
この状況において、本発明は、IEEE802.11シリーズ規格に準拠した無線ネットワークを構築する基地局として動作する通信装置であって、AIFSN(Arbitration Inter-Frame Space Number)値に関する情報を含む信号を他の通信装置に送信する第1の送信手段と、OFDMA(直交周波数分割多重アクセス)による通信を行うために前記通信装置が提供するリソースユニットにおいて、所定のアクセスカテゴリーのデータを、前記第1の送信手段によって送信された前記信号に含まれる前記AIFSN値が0である場合、前記所定のアクセスカテゴリーのデータの送信が成功したことに応じて、所定期間、EDCA(拡張分散チャネルアクセス)に基づく前記所定のアクセスカテゴリーのデータ送信を無効とするよう制御する前記他の通信装置から受信する第1の受信手段と、を有する通信装置を提案する。
対照的に、IEEE802.11シリーズ規格に準拠した無線ネットワークを構築する基地局として動作する通信装置の制御方法であって、AIFSN(Arbitration Inter-Frame Space Number)値に関する情報を含む信号を他の通信装置に送信する送信工程と、OFDMA(直交周波数分割多重アクセス)による通信を行うために前記通信装置が提供するリソースユニットにおいて、所定のアクセスカテゴリーのデータを、前記第1の送信手段によって送信された前記信号に含まれる前記AIFSN値が0である場合、前記所定のアクセスカテゴリーのデータの送信が成功したことに応じて、所定期間、EDCA(拡張分散チャネルアクセス)に基づく前記所定のアクセスカテゴリーのデータ送信を無効とするよう制御する前記他の通信装置から受信する受信工程と、を有する、制御方法も提案される。
本発明の他の実施の形態は、複数の局を備える通信ネットワークにおける通信方法を提供する。少なくとも1つの局は、異なる優先度においてデータトラフィックをサービングする複数のトラフィックキューを備え、各トラフィックキューは、該トラフィックキューに記憶されたデータを送信するために通信チャネルにアクセス競合するためのそれぞれのキューバックオフカウンターに関連付けられ、該方法は、前記局において、前記通信チャネルが、それぞれの調停フレーム間スペースAIFS持続時間よりも長い期間中アイドルである(又は使用されていない若しくは利用可能である)として(通常は継続的に)検知されている(これは、各トラフィックキューが、前記ネットワークが依然としてアイドルであるとして検知される新たな連続した各タイムスロットにおいて、そのバックオフカウンターをデクリメントする前に、そのそれぞれのAIFSの間、媒体をアイドルであるとして検出することを意味する)限り、時間とともに前記キューバックオフカウンターをデクリメントすることと、前記通信チャネル上でアクセスポイントに許可された送信機会内に該アクセスポイントによって提供されるアクセスされたリソースユニットにおいて、いずれかのトラフィックキューに記憶されたデータを送信(好ましくは送信成功)すると、該トラフィックキューをレガシー競合モードからMU競合モードに切り替えることと、前記キューバックオフカウンターのうちの1つが満了する(すなわち、経過する、例えば0に達する)と、前記関連付けられたトラフィックキューの現在の(すなわち、満了時の)モードに基づいて、前記通信チャネルにアクセスして前記関連付けられたトラフィックキューに記憶されたデータを送信するのか、又は、前記関連付けられたトラフィックキューからのデータを前記通信チャネルにおいて送信することなく、新たなバックオフ値を取り出して、前記満了したキューバックオフカウンターをリセットするのかを決定することと、を含む。
これらの実施の形態は、バックオフカウンターのデクリメントを元に戻すことができるとともに、802.11ax標準規格において想定されるペナルティー方式を引き続き維持することができる。したがって、トラフィックキュー内のデータのエージングを回復することができ、そのため、QoSを回復することができる。
これは、バックオフカウンターが満了すると、媒体アクセスの提案された制御によって達成される。バックオフカウンターが満了することを回避する従来技術の予防対策に反して、提案された方式は、そのようなバックオフカウンターが0に達することに対する反応型対策(reactive counter-measure)である。したがって、バックオフカウンターの動的な挙動が再び可能である。
これらの実施の形態の結果には、バックオフカウンターがACにおけるデータのエージングを再びミラーリングすることができることが含まれるが、限定的なAIFSN値がもはや必要とされないことも含まれる。
これに対応して、これらの実施の形態は、複数の局を備える通信ネットワークにおける通信局も提供する。該通信局は、異なる優先度においてデータトラフィックをサービングする複数のトラフィックキューであって、各トラフィックキューは、該トラフィックキューに記憶されたデータを送信するために通信チャネルにアクセス競合するためのそれぞれのキューバックオフカウンターに関連付けられている、複数のトラフィックキューと、少なくとも1つのマイクロプロセッサであって、以下のステップ、すなわち、前記通信チャネルが、それぞれの調停フレーム間スペース持続時間よりも長い期間中アイドルであるとして検知されている限り、時間とともに前記キューバックオフカウンターをデクリメントするステップと、前記通信チャネル上でアクセスポイントに許可された送信機会内に該アクセスポイントによって提供されるアクセスされたリソースユニットにおいて、いずれかのトラフィックキューに記憶されたデータを送信すると、該トラフィックキューをレガシー競合モードからMU競合モードに切り替えるステップと、前記キューバックオフカウンターのうちの1つが満了すると、前記関連付けられたトラフィックキューの現在のモードに基づいて、前記通信チャネルにアクセスして前記関連付けられたトラフィックキューに記憶されたデータを送信するのか、又は、前記関連付けられたトラフィックキューからのデータを前記通信チャネルにおいて送信することなく、新たなバックオフ値を取り出して、前記満了したキューバックオフカウンターをリセットするのかを決定するステップと、
を実行するように構成された、少なくとも1つのマイクロプロセッサと、を備える。
を実行するように構成された、少なくとも1つのマイクロプロセッサと、を備える。
この局は、上記で規定された方法と同じ利点を有する。
本発明の任意選択の特徴は、添付の特許請求の範囲に規定されている。これらの特徴のうちの幾つかは、方法に関して以下で説明されるが、それらの特徴は、本発明による任意の通信局に専用化されたシステムの特徴に置き換えることができる。
実施の形態では、前記現在のモードが前記レガシー競合モードである場合、前記局は、前記通信チャネルにアクセスして、前記関連付けられたトラフィックキューに記憶されたデータを送信し、
これに対して、前記現在のモードが前記MU競合モードである場合、前記関連付けられたトラフィックキューからのデータが前記通信チャネルにおいて送信されることなく、前記新たなバックオフ値が取り出されて、前記満了したキューバックオフカウンターがリセットされる。
これに対して、前記現在のモードが前記MU競合モードである場合、前記関連付けられたトラフィックキューからのデータが前記通信チャネルにおいて送信されることなく、前記新たなバックオフ値が取り出されて、前記満了したキューバックオフカウンターがリセットされる。
これによって、802.11ax標準規格において想定されるペナルティー方式を維持することが確保される。すなわち、EDCA方式は引き続き動作する一方、MU EDCAモードにあるトラフィックキューには、回復されたダイナミシティ(dynamicity)を有するその関連付けられたバックオフカウンターが満了した場合であっても、媒体アクセスは許可されない。これが、本発明によって提供される制御である。
幾つかの実施の形態では、前記通信チャネルにアクセスするのか、又は、新たなバックオフ値を取り出すのかを決定することは、前記関連付けられたトラフィックキューに現在記憶されているデータに更に基づいている。この手法によって、特に、MU UL送信に関係していないデータのQoS公平性を維持することを目的として、幾つかのタイプのデータに対してペナルティー方式を調整することが可能になる。
特定の特徴によれば、前記現在のモードが前記レガシー競合モードである場合、又は、前記関連付けられたトラフィックキューに記憶されたデータが、前記アクセスポイントと異なる別の局にアドレス指定されるデータ(すなわち、これはP2Pデータである)を含む場合、前記局は、前記通信チャネルにアクセスして、前記関連付けられたトラフィックキューに記憶されたデータを送信し、これに対して、前記現在のモードが前記MU競合モードであり、前記関連付けられたトラフィックキューに記憶されたデータが、前記アクセスポイントと異なる別の局にアドレス指定されるデータを含まない場合、前記関連付けられたトラフィックキューからのデータが前記通信チャネルにおいて送信されることなく、前記新たなバックオフ値が取り出され、前記満了したキューバックオフカウンターがリセットされる。
この構成では、QoS公平性が、APへのMU UL送信と関係していないので、P2Pトラフィックについて維持される。換言すれば、本発明によって、局が同じACのMU EDCAモードにある場合であっても、P2Pデータについて媒体へのEDCAアクセスが可能になる。
この状況では、通信チャネルへのアクセスの場合に、MU競合モードにある関連付けられたトラフィックキューに記憶され、アクセスポイントと異なる別の局にアドレス指定されるデータのみが、アクセスされた通信チャネルにおいて送信されるようにすることができる。これは、P2Pデータのみが従来のEDCAアクセスにおいて許容される一方、局(又は対応するAC)はMU EDCAモードにあることを意味する。
幾つかの実施の形態では、前記MU競合モードは、前記レガシー競合モードと同じ調停フレーム間スペース持続時間を用いる。本発明の反応型手法に起因して、ペナルティー方式における媒体アクセスに対する制御は、競合パラメーターにもはや依存せず、主として、いずれかのバックオフカウンターの満了の際の現在のモードの追加の検査に依存する。その結果、もはやAIFSNを変更する必要はなく、したがって、AIFSNの変更された値をAPが送信する必要はもはやない。結果として、局及びAPにおける処理は削減されるとともに、ペナルティーEDCAパラメーターを送信する帯域幅の使用も削減される。
特定の実施の形態では、各キューバックオフカウンターは、それぞれの競合ウインドウから取り出される関連付けられたバックオフ値を用いてリセットされ、前記MU競合モードは、前記競合ウインドウのサイズが選択される選択範囲をともに規定する、前記レガシー競合モードと同じ下側境界CWmin及び/又は同じ上側境界CWmaxを用いる。
この構成によって、競合ウインドウを変更せずにすむので、MU競合モード(例えば、MU EDCAモード)に対する入出が簡略化される。ただし、変形形態では、レガシー競合モードとMU競合モードとの間に異なる境界を有することを考えることもできる。
幾つかの実施の形態では、前記方法は、前記局において、前記トラフィックキューを前記MU競合モードに切り替えたときに初期化されるMUモードタイマー(標準規格では、HEMUEDCATimerと呼ばれる)の満了の際にトラフィックキューを前記レガシー競合モードに切り替え復帰することを更に含む。特定の特徴によれば、前記MUモードタイマーは、全ての前記トラフィックキューによって共有され、いずれかのトラフィックキューからのデータが、前記通信チャネル上で前記アクセスポイントに許可されたいずれかの後続の送信機会内に前記アクセスポイントによって提供されるアクセスされたリソースユニットにおいて送信されるごとに、所定の持続時間に再初期化される。これは、局からのデータが、後続の送信機会内にAPによって提供されるRUにおいて送信されることなく、所定の持続時間が経過すると、MU競合モードにある全てのトラフィックキューがMU競合モードを終了することを意味する。
幾つかの実施の形態では、前記アクセスポイントに許可された送信機会内に前記アクセスポイントによって提供されるリソースユニットにおいて送信されたデータは、その関連付けられたキューバックオフカウンターの現在の(すなわち、媒体へのアクセスの際の)バックオフ値に基づいて選択された少なくとも1つのトラフィックキューから取り出される。
したがって、QoSの公平な管理は、本発明を実施すると維持される。
特定の特徴によれば、前記トラフィックキューの選択は、最も小さな現在のバックオフ値を有する単数又は複数の前記トラフィックキューを選択する。したがって、ACキューのEDCAと同様の挙動は維持される。
代替の実施の形態では、前記アクセスポイントに許可された送信機会内に前記アクセスポイントによって提供されるリソースユニットにおいて送信されたデータは、前記アクセスポイントによって示された好ましいトラフィックキューから取り出される。
特定の特徴によれば、前記優先トラフィックキュー表示は、前記アクセスポイントから受信されるトリガーフレームに含まれ、該トリガーフレームは、前記通信チャネル上で前記アクセスポイントに許可される前記送信機会を予約するとともに、前記アクセスされたリソースユニットを含む前記通信チャネルを形成するリソースユニットRUを規定する。
この手法によって、APがQoS管理を駆動することが可能になる。
他の実施の形態では、リセットフラグが各トラフィックキューに関連付けられ、該リセットフラグは、前記トラフィックキューからのデータが送信されることなく、新たなバックオフ値が取り出され、前記関連付けられたキューバックオフカウンターがリセットされるごとに有効にされ、前記トラフィックキューからのデータが送信されるごとに無効にされ、
前記アクセスポイントに許可された送信機会内に前記アクセスポイントによって提供されるリソースユニットにおいて送信されたデータは、前記トラフィックキューに関連付けられた前記リセットフラグの前記有効ステータス又は前記無効ステータスに基づいて選択された少なくとも1つのトラフィックキューから取り出される。
前記アクセスポイントに許可された送信機会内に前記アクセスポイントによって提供されるリソースユニットにおいて送信されたデータは、前記トラフィックキューに関連付けられた前記リセットフラグの前記有効ステータス又は前記無効ステータスに基づいて選択された少なくとも1つのトラフィックキューから取り出される。
好ましくは、前記アクセスポイントに許可された送信機会内に前記アクセスポイントによって提供されるリソースユニットにおいて送信されたデータは、有効にされたリセットフラグを有するトラフィックキューから取り出される。
これらの構成のリセットフラグは、トラフィックキューに関するQoS情報を保存する。実際、新たなバックオフ値の取り出しに起因して、トラフィックキューの優先度が、他のトラフィックキューと比較して失われる場合がある(なぜならば、データは、この場合について新たなバックオフ値の再取り出しされたタイミングでMU EDCAモードにおいて送信されないからである)。したがって、リセットフラグは、どのトラフィックキューが、RUにアクセスしたときに緊急に送信されるべき優先度データを有していたかを示すのに用いられる。
幾つかの実施の形態では、前記方法は、前記局において、前記アクセスされたリソースユニットにおいて送信する少なくとも1つのトラフィックキューについて、新たなバックオフ値を計算し、前記関連付けられたキューバックオフカウンターをリセットすることを更に含む。
この手法は、従来のEDCAと同じ挙動(トラフィックキューが送信するごとに、当該トラフィックキューの新たなバックオフ値)がここに適用されるので、より公平なQoS管理を回復する。
特定の実施の形態では、データが前記アクセスされたリソースユニットの開始時に送信される前記送信トラフィックキューについてのみ、新たなバックオフ値が計算される。通常、最初の送信キューが、アクセスされたリソースユニットにおいてデータの大部分を送信することになっている。他の単数又は複数の送信キューは、(TXOPを与えられた)アクセスされたリソースユニットにおいて利用可能な帯域幅を満たすように少量のデータしか送信しない。この点で、これらの「セカンダリ」キューの新たなバックオフ値を取り出すことは、それらの残りのデータにとって非常に損害を受けやすく、したがって、これは、直接的なOFDMAアクセスを用いた場合よりも長い時間待機しなければならない。結果として、提案された実施態様は、それらの同じ将来の送信確率を維持することによってこれらのセカンダリキューに関して公平性を維持する。
変形形態では、新たなキューバックオフ値が、送信トラフィックキューごとに計算される。したがって、従来のEDCAと正確に同じ挙動が適用されるので、公平なQoS管理が達成される。
幾つかの実施の形態では、前記キューバックオフカウンターをリセットするのに用いられる前記バックオフ値は、それぞれのトラフィックキューにそれぞれ関連付けられた競合パラメーターセットに基づいて計算され、
前記方法は、前記局において、少なくともパラメーター寿命持続時間の間、MU競合モードに留まっているトラフィックキュー(好ましくは、各トラフィックキュー)に関連付けられた前記競合パラメーターセットをデフォルト設定パラメーターセットにリセットすることを更に含む。例えば、前記パラメーター寿命持続時間は、前記MUモードタイマー(HEMUEDCATimer)を初期化するのに用いられる前記所定の持続時間の少なくとも2倍に対応することができる。
前記方法は、前記局において、少なくともパラメーター寿命持続時間の間、MU競合モードに留まっているトラフィックキュー(好ましくは、各トラフィックキュー)に関連付けられた前記競合パラメーターセットをデフォルト設定パラメーターセットにリセットすることを更に含む。例えば、前記パラメーター寿命持続時間は、前記MUモードタイマー(HEMUEDCATimer)を初期化するのに用いられる前記所定の持続時間の少なくとも2倍に対応することができる。
これは、ネットワーク効率を高めることに寄与する。実際、関係しているトラフィックキューが長時間の間MU競合モードに留まっていると、その競合パラメーター、通常、EDCAパラメーターは、実際のネットワーク状態をもはやミラーリングしていない。したがって、それらのパラメーターセットをリセットすることによって、それらが組み込んでいる可能性があるあらゆる古いネットワーク制約が消去される。これによって、トラフィックキューは、ネットワーク状態に関する知識を有しない、ネットワークにおける新たなトラフィックキューのようになる。
他の実施の形態では、前記方法は、前記局において、前記関連付けられたトラフィックキューに記憶されたデータが前記アクセスされた通信チャネルにおいて送信された後、新たなバックオフ値を取り出して、前記満了したキューバックオフカウンターをリセットすることを更に含む。したがって、従来のEDCA方式は、局又はトラフィックキューがレガシーEDCA競合モードにあるときに維持される。
更に他の実施の形態では、前記方法は、前記局において、前記通信チャネル上で前記アクセスポイントに許可された前記送信機会を予約し、前記アクセスされたリソースユニットを含む前記通信チャネルを形成する少なくとも1つのリソースユニットRU(好ましくは、複数のリソースユニット)を規定するトリガーフレームを前記アクセスポイントから受信することを更に含む。これは、RUを宣言する標準規格要件に従う。
更に他の実施の形態では、単数又は複数の前記送信トラフィックキューは、前記アクセスされたリソースユニットにおける前記データの送信に成功したときにのみ、前記MU競合モードに切り替えられる。この構成によって、公平性が保証される。実際、競合モードが切り替わるという基本的な考えにおいて、ペナルティーMU競合モードは、データの送信に成功したことを意味する(ここではRUを通じた)他の送信機会の存在を補償するようにのみ実施されるべきである。
更に他の実施の形態では、前記データが送信される前記アクセスされたリソースユニットはランダムリソースユニットであり、該ランダムリソースユニットの前記アクセスは、前記バックオフ値を取り出して前記キューバックオフカウンターをリセットするのに用いられる競合パラメーターセットとは別個のRU競合パラメーターセットを用いて、競合を通じて行われる。
更に他の実施の形態では、前記データが送信される前記アクセスされたリソースユニットは、スケジューリングされたリソースユニットであり、該スケジューリングされたリソースは、前記アクセスポイントによって前記局に割り当てられる。
もちろん、幾つかの局がスケジューリングされたRUにアクセスする場合があると同時に、他の局はランダムRUにアクセスする場合があり、その結果、同時に様々な局が(1つ以上のACキューについて)MU競合モードにあることになる。
本発明の別の態様は、デバイス内のマイクロプロセッサ又はコンピューターシステムによって実行されると、上記で規定されたような任意の方法を前記デバイスに実行させるプログラムを記憶する、非一時的コンピューター可読媒体に関する。
この非一時的コンピューター可読媒体は、上記方法及び上記デバイスに関して上記及び下記に提示された特徴及び利点と類似の特徴及び利点を有することができる。
本発明による方法の少なくとも幾つかの部分は、コンピューター実施することができる。したがって、本発明は、完全にハードウェアの実施形態の形を取ることもできるし、完全にソフトウェア(ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む)の実施形態の形を取ることもできるし、ソフトウェア態様及びハードウェア態様を組み合わせた実施形態の形を取ることもできる。これらのハードウェア及びソフトウェアは全て、本明細書では「回路」、「モジュール」又は「システム」と総称される。さらに、本発明は、コンピューター使用可能プログラムコードが具現化された任意の有形の表現媒体に具現化されるコンピュータープログラム製品の形を取ることもできる。
本発明はソフトウェアで実施することができるので、本発明は、任意の適した担体媒体においてプログラマブル装置に提供されるコンピューター可読コードとして具現化することができる。有形の担体媒体は、ハードディスクドライブ、磁気テープデバイス又は固体メモリデバイス等の記憶媒体を含むことができる。一時的担体媒体は、電気信号、電子信号、光信号、音響信号、磁気信号又は電磁信号、例えばマイクロ波若しくはRF信号等の信号を含むことができる。
本発明の更なる利点は、図面及び詳細な説明を検討することによって当業者に明らかになる。次に、本発明の実施形態が、以下の図面に関して単なる例として説明される。
次に、図を参照することによって、特定の非限定の例示的な実施形態によって本発明を説明する。
図1は、幾つかの通信局(又は「ノード」)101~107が、同様にネットワークの局として見られる中央局又はアクセスポイント(AP)110の管理下で、無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)の無線送信チャネル100を介してデータフレームを交換する通信システムを示している。無線送信チャネル100は、単一のチャネル又は複合チャネルを形成する複数のチャネルによって構成される動作周波数帯域によって規定される。
以下では、「局」という用語は、任意の種類の局を指す。「アクセスポイント局」という言い回し又は短くした「アクセスポイント」(AP)という言い回しは、アクセスポイント110の役割を果たす局を指す。「非アクセスポイント局」若しくは短くした「非AP局」、又はクライアント局(STA)は、他の局101~107を指す。
データフレームを送信する共有無線媒体へのアクセスは、主に、キャリアを検知するとともに、同時送信を空間及び時間において分離することによって衝突を回避するCSMA/CA技法に基づいている。
CSMA/CAにおけるキャリア検知は、物理メカニズム及び仮想メカニズムの双方によって行われる。仮想キャリア検知は、データフレームの送信前に媒体を予約する制御フレームを送信することによって達成される。
次に、APを含む送信元局すなわち送信局が、まず、データフレームを送信する前に、物理メカニズムを通じて、少なくとも1つのDIFS(DCFフレーム間スペーシングを表す)時間期間の間アイドルである媒体の検知を試みる。
一方、共有無線媒体がDIFS期間の間ビジーであることが検知された場合、送信元局は、無線媒体がアイドルになるまで待機を継続する。
図1の無線通信システムは、WLAN BSS(基本サービスセット)、すなわちAPに事前に登録されている非AP局のグループを管理するように構成された物理アクセスポイント110を備える。APによって管理されるそのようなBSSは、インフラストラクチャBSSと呼ばれる。以下では、BSSという用語は、インフラストラクチャBSSと同等のものとして用いられる。
BSSが確立されると、アクセスポイントは、BSS内において又は他のネットワーク(例えば、有線ネットワーク)からBSS内に(又はその逆に)トラフィックをブリッジすることができる。したがって、BSSの局は、データフレームがBSSの別の局を対象とする場合、それらのデータフレームの中継を担当するAPのみとトークすべきである。
媒体にアクセスするために、APを含む任意の局は、いわゆる競合ウインドウ[0,CW]においてランダムに選ばれた数CW(整数)のタイムスロットの後に満了するように設計されたバックオフカウンターのカウントダウンを開始する。チャネルアクセス方式とも呼ばれるこのバックオフメカニズム又は手順は、送信時刻をランダムな間隔だけ延期し、したがって、共有チャネル上での衝突の確率を削減する衝突回避メカニズムの基本原理である。バックオフ時間が満了した後(すなわち、バックオフカウンターが0に達した後)、送信元局は、媒体がアイドルである場合に、データフレーム又は制御フレームを送信することができる。
サービス品質(QoS)の管理が、IEEE802.11e標準規格に規定されているよく知られたEDCAメカニズムを通じて、そのような無線ネットワークでは局レベルにおいて導入されている。
実際、当初のDCF標準規格では、通信局は、1つの送信キュー/バッファーしか備えていない。しかしながら、先行フレームの送信/再送信が終了するまで、後続のデータフレームを送信することができないので、先行フレームの送信又は再送信の遅延によって、通信がQoSを有することが妨げられていた。
図2aは、サービス品質(QoS)を改善して無線媒体をより効率的に利用するために、アクセスカテゴリーを伴うIEEE802.11e EDCAメカニズムを示している。
802.11e標準規格は、拡張型分散チャネルアクセス(EDCA)及びHCF制御型チャネルアクセス(HCCA)の2つの動作モードを有するハイブリッド調整機能(HCF)と呼ばれる調整機能に依拠している。
EDCAは、当初のアクセスDCF方法の機能を高度化又は拡張する。すなわち、EDCAは、幾つかの特定のタイプのトラフィックが優先されるようにクラスによってネットワークトラフィックを指定して制御するプロトコルであるDiffServ(差別化サービス)と同様に、優先順位付けされたトラフィックをサポートするように設計されている。
EDCAは、分散型で展開が容易なメカニズムを特徴として備えているので、WLANにおいて支配的なチャネルアクセス方式又はメカニズムである。この方式は、局が、アクセスされた通信チャネルを介して、ローカルに記憶されたデータを送信するために、EDCA競合パラメーターを用いて通信ネットワークの少なくとも1つの通信チャネルにアクセス競合する。
フレーム再送信の遅延に起因して満足なQoSを有することができないという上記不備は、複数の送信キュー/バッファーを用いて解決されている。
EDCAにおけるQoSサポートは、4つのアクセスカテゴリー(AC)を導入し、それによって、4つの対応する送信/トラフィックキュー又はバッファー(210)を導入することによって達成される。通常、4つのACは、降順の優先順位による次のもの、すなわち、音声(又は「AC_VO」)、ビデオ(又は「AC_VI」)、ベストエフォート(又は「AC_BE」)及び背景(又は「AC_BG」)である。
もちろん、別の数のトラフィックキューも考慮することができる。
各ACは、ネットワーク上で送信される対応するデータフレームを記憶するそれ自身のトラフィックキュー/バッファーを有する。プロトコルスタックの上位レイヤから到来するデータフレーム、すなわちMSDUは、4つのACキュー/バッファーのうちの1つにマッピングされ、したがって、マッピングされたACバッファーに入力される。
各ACは、それ自身のキュー競合パラメーターのセットも有し、優先度値に関連付けられ、したがって、高優先度又は低優先度のMSDUのトラフィックを規定する。したがって、それぞれ異なる優先度におけるデータトラフィックをサービングする複数のトラフィックキューが存在する。キュー競合パラメーターは、通常、トラフィックキューごとのCWminパラメーター、CWmaxパラメーター、AIFSNパラメーター及びTXOP_Limitパラメーターを含む。CWmin及びCWmaxは、EDCA競合ウインドウCWが所与のトラフィックキューについて選択される選択範囲の下位境界及び上位境界である。AIFSNは、調停フレーム間スペース数を表し、局が、検討対象のトラフィックキューに関連付けられたキューバックオフカウンターをデクリメントする前に、媒体をアイドルとして検知しなければならないSIFS間隔(AIFS期間を規定する総数。図2bを参照)に付加される、タイムスロット(通常は9μs)の数を規定する。TXOP_Limitは、局が要求することができるTXOPの最大サイズを規定する。
すなわち、各AC(及び対応するバッファー)は、そのそれぞれのキューバックオフエンジン211を備える独立したDCF競合エンティティとして動作する。したがって、各キューバックオフエンジン211は、キュー競合パラメーターの使用と、それぞれのトラフィックキューに記憶されたデータをアクセスされた通信チャネルを介して送信するために少なくとも1つの通信チャネルにアクセス競合するのに用いられるそれぞれのキューバックオフカウンターを初期化するための(CWからの)バックオフ値の取り出しとを行うためのそれぞれのトラフィックキュー210に関連付けられている。
競合ウインドウCW及びバックオフ値はEDCA変数であるとして知られている。
その結果、同じ通信局内のACは、例えば、上記で説明したような従来のEDCAアクセス方式を用いて、無線媒体にアクセスして送信機会を取得するために互いに競争する。
AC間のサービス差別化は、異なるCWmin、CWmax、AIFSN及び/又は異なる送信機会持続時間制限(TXOP_Limit)等の、AC間で異なるキューバックオフパラメーターを設定することによって達成される。これは、QoSを調整することに寄与する。
平均してより小さなCWの使用に加えて、(バックオフカウンターのデクリメントを延期する)異なるAIFSN値の使用によって、EDCAにおける高優先度トラフィックが送信される機会は、低優先度トラフィックよりも高くなる。すなわち、高優先度トラフィックを有する局がそのパケットを送信する前の統計的な待機時間は、低優先度トラフィックを有する局よりも平均して短い。
図2aに示す4つのACバッファー(210)を参照すると、バッファーAC3及びAC2は、通常、リアルタイムアプリケーション(例えば、音声AC_VO又はビデオ送信AC_VI)用に予約される。これらのバッファーは、それぞれ最も高い優先度及び2番目に最も高い優先度を有する。
バッファーAC1及びAC0は、ベストエフォート(AC_BE)トラフィック及び背景(AC_BG)トラフィック用に予約される。これらのバッファーは、それぞれ2番目に最も低い優先度及び最も低い優先度を有する。
或る優先度を有する上位レイヤ(例えば、リンクレイヤ)からMACレイヤに到達する各データユニットMSDUは、マッピング規則に従ってACにマッピングされる。図2bは、トラフィッククラスの8つの優先度(IEEE802.1dによる0~7の間のユーザー優先度、すなわちUP)と4つのACとの間のマッピングの一例を示している。データフレームは、その後、マッピングされたACに対応するバッファーに記憶される。
異なるAIFSNの影響は、例えば、図2cに示されている。
各局は、送信を試みる前に媒体がクリアであることを確保するために、固定された時間量を待機しなければならない。DCFを用いると、DIFSは、全てのタイプのトラフィックについて一定である。一方、802.11eを用いると、局が待機しなければならない固定された時間量は、アクセスカテゴリーに依存し、調停フレーム間スペース(AIFS)と呼ばれる。
AIFSを用いると、送信を待機している各トラフィックキュー「i」は、媒体がクリアチャネル評価(CCA)及びネットワーク割り当てベクトル(NAV)を通じて利用可能であると宣言されるまで待機しなければならない。CCA及びNAVについては、省略してここでは論述しない。媒体が利用可能になると、各トラフィックキュー「i」は、その関連付けられたキューバックオフカウンターをデクリメントする前に、対応するAIFS[i]期間(媒体へのアクセスを延期するSIFS期間を含む)を待機しなければならない。
したがって、4つのトラフィックキューのそれぞれは、当該キューに割り当てられた優先度に対応する規定されたフレーム間スペース値を有する。例えば、AC_VOキューは、最も高い優先度であり、したがって、最も小さなフレーム間スペースタイマーを有する。IEEE802.11eによって割り当てられるAIFSタイマー(250)は全て、1つのショートフレーム間スペーシング(SIFS)値に、使用中の物理レイヤ符号化方法(CCK、DSSS、OFDM)によって規定される可変数のスロット時間を加えたもの(AIFSN)として定義される。EDCAパラメーターAIFS数(AIFSN)の値は、アドミニストレーターが構成可能であり、デフォルト値は以下のように規定される。
AC_VO 1SIFS+2*スロット時間(AIFSN=2)
AC_VI 1SIFS+2*スロット時間(AIFSN=2)
AC_BE 1SIFS+3*スロット時間(AIFSN=3)
AC_BG 1SIFS+7*スロット時間(AIFSN=7)
AC_VO 1SIFS+2*スロット時間(AIFSN=2)
AC_VI 1SIFS+2*スロット時間(AIFSN=2)
AC_BE 1SIFS+3*スロット時間(AIFSN=3)
AC_BG 1SIFS+7*スロット時間(AIFSN=7)
AIFSN値は、APが、(例えば、APによって送信されるビーコンフレームに設けられる)いわゆるEDCAパラメーターセット情報要素内において提供することができる。この情報要素内のAIFSNフィールドは4ビット長であり、標準規格において規定された2の最小値と、フィールド長の制限に基づく15の最大値とを有する。
このように、調停フレーム間スペーシングによって、より高い優先度トラフィックキューにおけるフレームほど、他のキューに比べて、それらのランダムバックオフカウンターをデクリメントする前に過度に長く待機する必要がないので、統計的利点を得ることが可能になる。
図は、2つの異なるトラフィックキューに対応する2つのAIFS[i]を示している。この優先順位付けの相違に起因して、一方の優先順位のトラフィックキューは、他方の低い優先順位のトラフィックキューよりも早期にそのバックオフ値のデクリメントを開始することが分かる。この状況は、ネットワークにおけるいずれかの局による新たな各媒体アクセス後に(すなわち、媒体が不使用であると新たに検知されると)繰り返される。
データの送信を開始するために、局におけるトラフィックキューは、最初に、そのバックオフカウンターのバックオフ値をランダムに選択する。このバックオフ値は、上記で既述したように、そのトラフィックキューについて規定された競合ウインドウ値の範囲内になければならない。AIFSパラメーターと同様に、様々なトラフィックキューの競合ウインドウの間の相違は、それらのトラフィックが無線による送信が可能になる前に待機する時間間隔をより短くすることを可能にすることによって、より高い優先度キュー内のトラフィックを優先順位付けするのに役立つ。
適切なAIFS[i]期間が満了すると、各トラフィックキューは、スロット時間が経過するごとにそのキューバックオフカウンター(251)を1つずつデクリメントすることを開始することができる。
次に、トラフィックキュー(又はAC)のEDCAバックオフ手順が終了する(少なくとも1つのバックオフカウンターが0に達する)と、送信局のMACコントローラー(以下の図7における参照符号704)は、このトラフィックキューからのデータフレームを無線通信ネットワーク上に送信するために物理レイヤに送信する。
トラフィックキューは、無線媒体にアクセスする際に同時に動作するので、同じ通信局の2つのトラフィックキューがそれらのバックオフを同時に終了することが起こり得る。そのような状況では、MACコントローラーの仮想衝突ハンドラー(212)が、衝突しているACの間で(図2bに示すような)最も高い優先度を有するACの選択を行い、低い優先度を有するACからのデータフレームの送信をあきらめる。
その後、仮想衝突ハンドラーは、低い優先度を有するACに、増加されたCW値を用いてバックオフ動作を再び開始するように指令する。
図2dは、MACデータフレームと、IEEE802.11e MACフレームのヘッダーに含まれるQoS制御フィールド200との構成を示している。MACデータフレームは、とりわけ、フレーム制御ヘッダー201及びフレーム本体202も含む。図に表すように、QoS制御フィールド200は、2バイトから構成され、以下の情報項目を含む。
-ビットB0~B3は、トラフィックストリームを識別するトラフィック識別子(TID)204を記憶するのに用いられる。トラフィック識別子は、データフレームによって搬送されるデータに対応する送信優先度値(0~7のユーザー優先度UP値。図2b参照)の値を取るか、又は、他のデータストリームの場合、8~15のトラフィックストリーム識別子TSID値の値を取る;
-ビットB4は、ビットB8~B15の意味を区別するために非AP局によって用いられ、以下で詳述される;
-ビットB5及びB6は、データフレームに関連付けられた確認応答ポリシーを指定するACKポリシーサブフィールドを規定する。このサブフィールドは、受信局がデータフレームにどのように確認応答しなければならないのか、すなわち、ノーマルACK、ノーACK又はブロックACKのいずれかを決定するのに用いられる;
-ビットB7は、現在の802.11標準規格によって用いられないことを意味する予備である;及び
-ビットB4が1に設定されている場合、ビットB8~B15は、このフレームを送信する非AP局における所与のTIDのバッファリングされたトラフィックの量を示す「キューサイズ」サブフィールド203を表す。このキューサイズ値は、指定されたTIDについてバッファリングされた全てのパケットの、256オクテットの最も近い倍数に端数を切り上げられた合計サイズであり、256オクテットの単位で表される。フレームを受信するアクセスポイントは、この情報を用いて、局に許可する次のTXOP持続時間を求めることができる。0のキューサイズは、そのTIDについてバッファリングされたトラフィックがないことを示す。255のキューサイズは、そのTID204のサイズが指定されていないか又は不明であることを示す。
-「キューサイズ」の使用に代えて、ビットB4が0に設定されている場合、ビットB8~B15は、「TXOP持続時間要求(TXOP Duration Requested)」サブフィールドを表す。これは、指定されたTIDの送信局の次のTXOPについて求められた、送信局によって必要とされる32μsを単位とした持続時間を示す。もちろん、「TXOP持続時間要求」は、「キューサイズ」と同等の要求を提供する。なぜならば、それらはともに、指定されたTIDについてバッファリングされた全てのパケットを考慮するからである。
-ビットB0~B3は、トラフィックストリームを識別するトラフィック識別子(TID)204を記憶するのに用いられる。トラフィック識別子は、データフレームによって搬送されるデータに対応する送信優先度値(0~7のユーザー優先度UP値。図2b参照)の値を取るか、又は、他のデータストリームの場合、8~15のトラフィックストリーム識別子TSID値の値を取る;
-ビットB4は、ビットB8~B15の意味を区別するために非AP局によって用いられ、以下で詳述される;
-ビットB5及びB6は、データフレームに関連付けられた確認応答ポリシーを指定するACKポリシーサブフィールドを規定する。このサブフィールドは、受信局がデータフレームにどのように確認応答しなければならないのか、すなわち、ノーマルACK、ノーACK又はブロックACKのいずれかを決定するのに用いられる;
-ビットB7は、現在の802.11標準規格によって用いられないことを意味する予備である;及び
-ビットB4が1に設定されている場合、ビットB8~B15は、このフレームを送信する非AP局における所与のTIDのバッファリングされたトラフィックの量を示す「キューサイズ」サブフィールド203を表す。このキューサイズ値は、指定されたTIDについてバッファリングされた全てのパケットの、256オクテットの最も近い倍数に端数を切り上げられた合計サイズであり、256オクテットの単位で表される。フレームを受信するアクセスポイントは、この情報を用いて、局に許可する次のTXOP持続時間を求めることができる。0のキューサイズは、そのTIDについてバッファリングされたトラフィックがないことを示す。255のキューサイズは、そのTID204のサイズが指定されていないか又は不明であることを示す。
-「キューサイズ」の使用に代えて、ビットB4が0に設定されている場合、ビットB8~B15は、「TXOP持続時間要求(TXOP Duration Requested)」サブフィールドを表す。これは、指定されたTIDの送信局の次のTXOPについて求められた、送信局によって必要とされる32μsを単位とした持続時間を示す。もちろん、「TXOP持続時間要求」は、「キューサイズ」と同等の要求を提供する。なぜならば、それらはともに、指定されたTIDについてバッファリングされた全てのパケットを考慮するからである。
802.11e MACフレームフォーマット、より詳細にはQoS制御フィールド200は、ここで説明しているような将来有望な(up and comer)標準規格バージョンについても維持されている。
多くの帯域幅を使用する用途をサポートするより高速な無線ネットワークの増え続ける要求を満たすために、802.11acは、マルチチャネル動作を通じてより大きな帯域幅送信を目標としている。図3は、20MHz、40MHz、80MHz又は160MHzの複合チャネル帯域幅をサポートする802.11acチャネル割り当てを示している。
IEEE802.11acは、データを送信する無線ネットワーク上の任意の802.11ac局による予約に利用可能である独自の既定の複合チャネル構成を形成する20MHzチャネルの限られた数の既定のサブセットのサポートを導入している。
これらの既定のサブセットは、図に示されており、802.11nによってサポートされる20MHz及び40MHzのみと比較して、20MHz、40MHz、80MHz、及び160MHzのチャネル帯域幅に対応する。実際、20MHzコンポーネントチャネル300-1~300-8は、連結されてより広い通信複合チャネルを形成する。
802.11ac標準規格では、各既定の40MHz、80MHz又は160MHzのサブセットのチャネルは、動作周波数帯域内で連続している。すなわち、動作周波数帯域内で順序付けられた複合チャネルには、ホール(欠落したチャネル)が認められていない。
160MHzチャネル帯域幅は、周波数が連続している場合もあるし連続していない場合もある2つの80MHzチャネルからなる。80MHzチャネル及び40MHzチャネルは、それぞれ、2つの周波数が隣接又は連続した40MHzチャネル及び20MHzチャネルからなる。一方、本発明は、チャネル帯域幅のいずれかの組成、すなわち、動作帯域内に連続チャネルのみを含む組成又は非連続チャネルから形成される組成を有する実施形態を有することができる。
局は、「プライマリチャネル」(300-3)上で拡張型分散チャネルアクセス(EDCA)メカニズムを通じてTXOPを許可される。実際、或る帯域幅を有する複合チャネルごとに、802.11acは、1つのチャネルを、複合チャネルへのアクセス競合に用いられることを意味する「プライマリ」として指定する。プライマリ20MHzチャネルは、同じ基本セットに属する全てのクライアント局(STA)、すなわち、同じローカルアクセスポイント(AP)によって管理されるか又は同じローカルアクセスポイント(AP)に登録されている全てのクライアント局に共通である。
一方、他のレガシー局(すなわち、同じセットに属しない局)がセカンダリチャネルを用いないことを確保するために、複合チャネルを予約する制御フレーム(例えば、RTSフレーム/CTSフレーム)がそのような複合チャネルの各20MHzチャネルを介して複製されることが提供される。
上記で取り扱ったように、IEEE802.11ac標準規格は、4つまでの20MHzチャネル、更には8つまでの20MHzチャネルを結合することを可能にしている。チャネルの数が限られていることから(欧州では5GHz帯域内に19個)、チャネル飽和が問題になる。実際、高密度に密集したエリアでは、5GHz帯域は、無線LANセルごとに20MHz又は40MHzの帯域幅を用いても確実に飽和する傾向がある。
802.11ax標準規格における開発事項は、高密度環境の無線チャネルの効率及び使用率を高めようとするものである。
この観点から、種々のユーザーと、アクセスポイントとのダウンリンク(DL)方向及びアップリンク(UL)方向の双方における複数の同時送信を可能にするマルチユーザー(MU)送信特性を検討することができる。アップリンクでは、マルチユーザー送信は、複数の非AP局がAPに同時送信することを可能にすることによって衝突確率を軽減するのに用いることができる。
そのようなマルチユーザー送信を実際に行うために、許可された20MHzチャネル(400-1~400-4)を、サブキャリア又はリソースユニット(RU)又は「トラフィックチャネル」とも呼ばれる少なくとも1つのサブチャネル、好ましくは複数のサブチャネル410(基本サブチャネル)に分割することが提案されている。これらのサブチャネルは、例えば、直交周波数分割多重アクセス(OFDMA)技法に基づいて、複数のユーザーによって周波数領域において共有される。
これについては、図4を参照して説明する。
この例では、各20MHzチャネル(400-1、400-2、400-3又は400-4)は、周波数領域において、サイズ5MHzの4つのOFDMAサブチャネル又はRU410に細分されている。もちろん、20MHzチャネルを分割するRUの数は、4つと異なってもよい。例えば、2つ~9つのRUを提供することができる(したがって、それぞれは10MHz~約2MHzのサイズを有する)。より広い複合チャネル(例えば、80MHz)内に含まれるときは、20MHzよりも大きなRU幅を有することも可能である。
APが複数のデータを複数の局に直接送信することができるMUダウンリンクOFDMA(PLCPヘッダー内部の特定の表示によってサポートされる)に反して、APが様々な非AP局からのMUアップリンク通信をトリガーするトリガーメカニズムが採用されている。
(APによって事前取得されたTXOPの間に)MUアップリンク送信をサポートするために、802.11ax APは、レガシー局(すなわち、非802.11ax局)がそれらのNAVを設定することと、802.11axクライアント局がリソースユニット割り当てを決定することとの双方のシグナリング情報を提供しなければならない。
以下の説明において、レガシーという用語は、OFDMA通信をサポートしていない以前の技術の802.11局を意味する非802.11ax局を指す。
図4の例に示すように、APは、トリガーフレーム(TF)430を対象の802.11ax局に送信する。対象とされる複合チャネルの帯域幅又は幅は、TFフレームにおいてシグナリングされ、これは、20MHz値、40MHz値、80MHz値又は160MHz値がシグナリングされることを意味する。TFフレームは、プライマリ20MHzチャネルを介して送信され、対象とされる複合チャネルを形成する互いの20MHzチャネル上に複製(複写)される。制御フレームの複製に起因して、TFフレーム(又はその複製)をそのプライマリチャネル上で受信するあらゆる連続したレガシー局が、その場合、そのNAVをTFフレームにおいて指定された値に設定することが予想される。これによって、これらのレガシー局がTXOPの間に対象とされる複合チャネルのチャネルにアクセスすることが防止される。
APの決定に基づいて、トリガーフレームTFは、複数のリソースユニット(RU)410を規定することができる。OFDMAのマルチユーザー特性によって、APは、競争を促すために、異なるクライアント局に異なるRUを割り当てることが可能になる。これは、802.11ネットワーク内部の競合及び衝突を低減するのに役立つことができる。
既に論述したように、20MHzよりも大きな幅を有するRUを規定することができる。例として、80MHz通信チャネルを包含するように、したがって、シングルユーザー80MHz通信と容量の点で同等である996トーン(tone)RUをAPによって提供することができる。したがって、そのような80MHz通信は、APによって発行されたトリガーフレームによってトリガーされるという意味で、依然としてRU内でのMU UL通信であることが分かる。
トリガーフレーム430は、幾つかの特定の局用にAPによって予約することができる「スケジューリングされた」RUを指定することができ、この場合、そのようなRUへのアクセス競合はこれらの局に必要とされない。そのようなRU及びそれらの対応するスケジューリングされた局は、トリガーフレームに示される。例えば、各スケジューリングされたRUを用いることを可能にされた局を明示するために、登録時に各局に割り当てられたアソシエーションID(AID)等の局識別子が、各スケジューリングされたRUに関連付けて追加される。そのような送信モードは、従来のEDCAメカニズムと併存し、APに送信されるアップリンクデータは、EDCAキュー210から取り出される。
トリガーフレームTFは、「スケジューリングされた」RUに加えて又はこれに代えて「ランダム」RUも指定することができる。ランダムRUは、BSSの局がランダムにアクセスすることができる。換言すれば、TFにおいてAPによって指定され又は割り当てられたランダムRUは、データを送信するために通信媒体へのアクセスを意図している局の間の競合のための基本要素としての機能を果たすことができる。衝突は、2つ以上の局が同じRUを介して同時に送信を試みるときに発生する。0に等しいAIDを用いて、ランダムRUを識別することができる。
802.11ax標準規格について、802.11axの非AP局によるRU競合用の追加のバックオフカウンター(OFDMAバックオフカウンター、又はOBOカウンター若しくはRUカウンター)に基づくランダム割り当て手順を検討することができる。すなわち、非AP局が当該非AP局間でアクセス競合を行い、ランダムRUを介してデータを送信することを可能にするために、ランダム割り当て手順を検討することができる。RUバックオフカウンターは、EDCAバックオフカウンター211とは全く異なるものである。しかしながら、アクセスされたOFDMA RU410において送信されるデータは、同じEDCAトラフィックキュー210から供給されることを前提とする。
RUランダム割り当て手順は、正のRUバックオフ値を有する複数の802.11ax局(最初に、RU競合ウインドウ範囲内に取り込まれる)のうちの1つの局について、競合に利用可能な通信媒体のサブチャネル又はRU(いわゆる「ランダムRU」)を、受信されたトリガーフレームから決定する第1のステップと、検討対象の局にローカルなRUバックオフ値の値が、利用可能であると検出されたランダムRUの数以下であるか否かを確認する第2のステップと、利用可能であると検出されたランダムRUの数以下であるとの確認に成功した場合に、利用可能であると検出されたRUの中から、その後にデータを送信するRUをランダムに選択する第3のステップとを含む。第2のステップが、利用可能であると検出されたランダムRUの数以下であると確認されない場合、利用可能であると検出されたランダムRUの数だけRUバックオフカウンターをデクリメントするために、第4のステップ(第3のステップの代わり)が実行される。
上記から分かるように、局は、TFが受信されるごとにランダムRUを介してOFDMA送信を実行することを保証されていない。この理由は、少なくとも、RUバックオフカウンターが、トリガーフレームの各受信時に、提案されたランダムRUの数だけデクリメントされ、それによって、(RUバックオフ数の現在の値及び更に受信されたTFのそれぞれによって提供されるランダムRUの数に応じて)後続のトリガーフレームに対してデータ送信が異なったものとなるからである。
図4に戻ると、RUへの様々な可能なアクセスに起因して、RUのうちの幾つかは、利用可能なランダムRUの数よりも小さなRUバックオフ値を有する局がこれらのランダムRUのうちの1つをランダムに選択していないので用いられない(410u)のに対して、他の幾つかのRUは、これらの局のうちの少なくとも2つが同じランダムRUをランダムに選択しているので衝突を起こしている(例として410c)。これは、アクセスするランダムRUのランダムな決定に起因して、衝突が幾つかのRUにわたって発生し得る一方、他のRUは使用されないままであることを示している。
局が、スケジューリングされたRU及び/又はランダムRUを用いてデータをAPに送信すると、APは、各RUにおけるデータの確認応答を行うためのマルチユーザー確認応答(図示せず)を用いて応答する。
スケジューリングされたRU及びランダムRUの双方を含むMUアップリンク(UL)媒体アクセス方式は、特に802.11ax標準規格によって想定されるような高密度環境では、従来のEDCAアクセス方式と比較して非常に効率的であることが分かっている。この理由は、同時媒体アクセスの試みによって生じる衝突の数と、媒体アクセスに起因したオーバーヘッドとがともに削減されるからである。
一方、特に、レガシー802.11局が媒体にアクセスすることを可能にするとともに、802.11ax局も他の非AP局との通信を開始することを可能にするために、EDCAアクセス方式及びMU UL OFDMA/RUアクセス方式は共存しなければならない。
EDCAアクセス方式単独では、全ての局にわたって媒体への公平なアクセスを提供するが、この方式がMU UL OFDMA/RUアクセス方式と関連付けられると、公平性に変動(drift)がもたされる。この理由は、レガシー局と比較して、802.11ax局は、APに許可された送信機会において提供されるリソースユニットを通じてデータを送信する追加の機会を有するからである。
局間の公平性を多少でも回復するために、解決策が提案されている。
例えば、2016年7月13日に出願された同時係属中の英国出願第1612151.9号では、アクセスされたリソースユニットを介した(すなわち、UL OFDMA送信を通じた)データの送信に成功すると、少なくとも1つのEDCAパラメーターの現在の値が、異なる値(MU EDCAパラメーター)に変更される。これは、局が(従来のEDCA)競合を通じて通信チャネルにアクセスする確率を低減するためである。
この枠組みにおいて、局がMU ULメカニズムを用いてそのデータの送信に成功すると直ちに、局がEDCAベースの(すなわち、EDCA媒体アクセス方式を用いた)送信を行う確率を低減するメカニズムが提案されている。この低減は、よく知られたEDCAパラメーターセット(AIFSN、CWmin及びCWmaxから構成される)を変更することによって行われる。
提案されたメカニズムは、アクセスされたMU UL OFDMAリソースユニットにおけるデータの送信の成功に応答して、各送信トラフィックキューをMU EDCAモード(又はMUノード)に設定する。この設定は、HEMUEDCATimerとして知られている所定の持続時間の間行われる。MU EDCAモードは、それぞれのEDCAパラメーターセットが、異なるレガシーEDCAモードにおいて用いられるレガシーEDCAパラメーターセットと異なるMUパラメーターセットに変更されるモードである。
レガシーEDCA競合アクセスモードからMU EDCAモードに切り替えるために、局は、アクセスされたリソースユニットにおける幾つかのデータの送信に成功した全てのトラフィックキューの当該局のEDCAパラメーターセット(AIFSN、CWmin、及び/又はCWmax)を変更することができる。レガシーEDCAモードへの切り替え復帰は、HEMUEDCATimerの満了時に行うことができる。このタイマーは、局が、APによって提供される新たにアクセスされたリソースユニットの間に新たなデータを(いずれかのACから)再び送信するごとに、その初期値にリセットされることに留意されたい。HEMUEDCATimerの初期化値は、MU UL送信の幾つかの新たな機会を包含するために大きな値(例えば、数十ミリ秒)が提案されている。
EDCAパラメーターセットの変更された値(すなわち、4つのトラフィックキューのMUパラメーターセット)は、通常はネットワーク情報を局にブロードキャストするビーコンフレーム内で送信される専用情報要素におけるアクセスポイントによって送信することができる。
本明細書は、MU EDCAモードにある送信トラフィックキューについて、媒体へのEDCAアクセスを行う頻度がより少ない傾向を有する特定の構成を提供する。APは、MU EDCAパラメーターのセット内のAIFSNパラメーターの特定の値(通常は0)を示すことによって、この特定の動作モードを指定する。そのような特定の値は、局について、当該局がMU EDCAモードにおけるそのAIFSNの非常に大きな値を用いることを意味する。この値は、APによって送信されるHEMUEDCATimerに等しい(その値は、レガシーEDCAモードにおける最低のAIFS[i]の0.1ミリ秒未満と比較して大きく、約数十ミリ秒であるべきであることを想起されたい)ものとする。
あいにく、EDCAパラメーター、特にAIFSN値を大幅に変更することによって、公平性の変動を制御する既知のメカニズムは、MU EDCAモードにある各トラフィックキューのキューバックオフカウンターが変化する(デクリメントされる)機会を低減し、それによって、キューの相対優先度を求める際のそれらの効率的な使用率を低下させる。したがって、実際、キューバックオフ値は、どのトラフィックキューが、(例えば、そのトラフィックキューに記憶された最も古いデータを有する)EDCAの意味での最も高い送信優先度を有するべきであるのかをもはやミラーリングしていない。
それゆえ、局が、802.11e標準規格に記載されているようなQoS原理を順守することはもはや可能でない。
ここで、図5aを参照してこのことを説明する。図5aは、上述の文書に記載されているようなMU EDCAモードを実施する802.11axネットワークの一例示的なシナリオを示している。このシナリオでは、APがアップリンクデータを有する局をポーリングするために、全体がランダムである第1のトリガーフレーム(このフレームがランダムRUのみを規定していることを意味する)が、APによって送信され、その後、全体がスケジューリングされている第2のトリガーフレーム(このフレームがスケジューリングされたRUのみを規定している)が続く。
受信機であるアクセスポイントは、アップリンクOFDMAにおいて非AP局に代わって競合を実行するので、アクセスポイントは、どの非AP局がアップリンクパケットを有するのか、及び、それらのバッファー210のサイズがいくつであるのかの双方の表示を認識すべきである。実際、アップリンクパケットを有しない非AP局が、アップリンクOFDMA送信のためにポーリングされた場合、MU UL OFDMA送信用に割り当てられたリソースユニットは無駄になり、したがって、無線媒体の使用率低下をもたらす。
標準規格は、802.11ax局からのバッファーステータス報告を利用して、アクセスポイントによる効率的なMU UL動作をサポートすることができることを提案している。それを行うために、バッファーステータス報告の要求表示を含むトリガーフレーム430-BSRを受信すると、802.11ax局は、そのQoS制御フィールド200にキューサイズサブフィールド203を含むフレームを用いて応答する。バッファーステータス報告の表示は、例えば、トリガーフレーム内に設けられる「トリガータイプ」とすることができ、特定の値は、そのようなバッファーステータス要求を示す。トリガーフレーム430-BSRは、局によってバッファーステータス報告(BSR)用のトリガーフレームとして見られる。
好ましくは、トリガーフレーム430-BSRは、BSSの全ての局に到達するようにAPによってブロードキャストされ、そのほとんど全てのリソースユニットは、全ての局がキューサイズ報告を提供するランダムな機会を有することを可能にするランダムタイプのリソースユニットである。加えて、最大数の局に到達するために、最大数のリソースユニットがトリガーフレーム430-BSRによって提供される。すなわち、最も狭いリソースユニットサイズを有する最も広い通信チャネルが要求される。
バッファー状態報告を取得するTXOP490の持続時間を最小にするために、リソースユニット410-BSR内で送信されるフレームは制限されるべきであり、同じサイズにして非効率なパディングを回避すべきである。例えば、QoS_Nullフレームが、そのような制約を提供するのに適切であるように見える。この特定のQoSデータフレームは、キューサイズ情報を有するが、データペイロードを有しないQoS制御フィールドを含む。
IEEE802.11axの現在のバージョンは、802.11e標準規格に提案されているような1つのみではなく、局の幾つかのトラフィックキュー210、好ましくは全てのトラフィックキュー210を通知するために、場合によっては802.11axフレームのQoS制御フィールドに置き換えて、新たなQoS制御フィールドにおけるキューサイズ情報203の使用、すなわちHE制御を拡張している。
アクセスポイントは、そのBSSの局のセットのバッファー報告を取得すると、スケジューリングされたリソースユニット割り当てを通じて、それらの局を具体的にポーリングすることができる。この割り当ては、データ送信用のトリガーフレーム430-Dを用いて送信される。その後、割り当てられたリソースユニットを有する局は、それらのバッファリングされたデータを、より長いTXOP_TFdata491の間に、それらの割り当てられたリソースユニット410-D内において放出する。複合チャネルの全てのリソースユニットにおけるMU UL/DL OFDMA送信は、時間整列されるべきであるので、割り当てられたリソースユニット内において送信することができるデータがそれ以上ない場合、局はパディングペイロード411-Dを提供することができる。これは、例えば、送信用にバッファリングされたデータがそれ以上ない場合、又は、放出局がいずれの残りのデータフレームもフラグメント化したくない場合に起こり得る。
アクセスポイントは、報告された局のニーズに応じたリソースユニットサイズを管理することができる。アクセスポイントは、報告を送信した局のいずれかに対してTXOP期間中のリソースユニット(複数の場合もある)をスケジューリングすることができる。
局が、リソースユニット410-Dを用いてデータをアクセスポイントに送信すると、アクセスポイントは、各リソースユニットにおけるデータの確認応答を行うためのマルチユーザー確認応答440を用いて応答する。このACKによって、許可されたTXOP期間は終了する。
所与のトラフィックキューのAPによるポーリングと、そのトラフィックキューからのデータのその後のOFDMA送信に起因して、このトラフィックキューは、HEMUEDCATimerに設定されたAIFSNを有するMU EDCAモードに切り替わることができる。他の(送信しない)トラフィックキューのみが、引き続きEDCA方式を用いて通信チャネルにアクセスすることができる。
APによって(例えば、ビーコンフレームのEDCAパラメーターセット情報において)提供されるAIFSN値が0である場合、無線ネットワークへのEDCAアクセスが得られたアクセスカテゴリーのデータは、無線ネットワークを介して送信されない。これによって、MU EDCAモードにある局のトラフィックキューの媒体へのアクセスが防止される。
図に示すこの例では、局STA4が、トラフィックキューAC_VIからのデータの送信のためにAPによってポーリングされている(スロット410-D4)。MU EDCAモードへの切り替えに起因して、トラフィックキューAC_VIは、HEMUEDCATimerが満了しない限り、EDCAアクセスをもはや要求することができない。しかしながら、局STA4は、引き続き、(次のMU UL送信が行われる場合に、他のトラフィックキューが当該次のMU UL送信においてサービングされるまで)他のトラフィックキューのEDCAアクセスを要求することができる。これは、レガシーEDCAモードにあるトラフィックキューAC_VOが、EDCAアクセスを用いて通信チャネルに実際にアクセスすることができ、その後、単一のユーザー送信495-SU(これはTXOP492である)を介して自身を空にするからである。
図5bは、上記で説明したペナルティーメカニズムを更に詳細にしたものである。
この図において、4つの値530は、4つのトラフィックキュー210に関連付けられたキューバックオフカウンターBC[AC](及びそれらのバックオフ値)を表す。キューバックオフカウンターがなり得る異なる状態を区別するためにグラフィカルコードが用いられる。このグラフィカルコードは、図では、凡例として直接提供されている。
図示する第1のフェーズ(各フェーズは、ネットワークが利用可能になったときから、許可されたTXOPの終了までの期間に対応する)では、BC[VI](破線のボックス内のカウンター)が0に達しているが、AP501の最良のキューバックオフ値が4にしか達していないとき、局502がEDCAを通じて媒体にアクセスする。キューバックオフ値をデクリメントする前の黒色の部分540は、AIFS[AC]に対応する(その異なるサイズは図示されていない)。
次に、AC[2](すなわち、AC_VIのトラフィックキュー)からのビデオデータが、許可されたTXOP550の間に送信される。AC_VIの新たなキューバックオフ値が取り出される(黒色のボックス内の白色の数字)。
第2のフェーズでは、AP501が、そのAIFS540及びそのバックオフ値710のカウントダウンの後にネットワークに最初にアクセスし、その後、トリガーフレーム1300を送信する。TF1300は、局502の少なくとも1つのスケジューリングされたRUを提供する。
TF1300は、優先ACを対応するフィールド(0に設定された図13に示す優先ACレベルフィールド1330)に示さない。そのため、局502は、どのACキューが、MU UL OFDMA送信用の対応するデータを選択する最も高い優先度を有するのかを決定する必要がある。
これを行うために、局502は、最も小さな現在のバックオフカウンター値を有するACキューを選択する。本例では、第1のACキュー(VOキューに対応する)が選択される。なぜならば、その関連付けられたキューバックオフ値が(他のACキューの4、6及び12と比較して)1に等しいからである。
したがって、AC_VOからのデータをアクセスされたリソースユニットにおいて送信することができる(560)。
データのMU UL OFDMA送信560に成功した後、対応するトラフィックキューはMU EDCAモードに入り、このモードにおいて、この送信トラフィックキュー、ここではAC_VOのEDCAパラメーターセットが、MU値のセットを用いて変更される。MU EDCAモードにあるトラフィックキューは、太線のボックスを用いて図示されている。
この第2のフェーズの間、送信トラフィックキューAC_VOに関連付けられたキューバックオフカウンター531はフリーズされる。これは、このキューバックオフカウンターが更新されず、その先行値、ここでは「1」を維持することを意味する。
したがって、第3のフェーズは、局502が、キューバックオフ値BC[i]530をデクリメントする前にAIFS[i]タイマーの終了を待機する(565)ことによって、延期された送信状態に入ることで開始する。
非常に大きなAIFSN等のより限定的なEDCAパラメーターを有するMU EDCAモードにあるトラフィックキューの場合、AIFS565の変更された値によって、対応するキューバックオフ値BC[AC]のデクリメントの頻度は少なくなる。そのため、AP501が、媒体へのEDCAベースのアクセスに基づいて新たなトリガーフレーム1300-2を送信するとき、新たなスケジューリングされたRUが提供される局502は、どのトラフィックキューが最も小さな現在のキューバックオフ値を有するのかを決定する。
一方、これは、バックオフ値1を有するBC[3]である。これは、局502が、アクセスされたRUにおいてAC_VOからのデータを再び送信する(570)ことを意味する。
しばらくしてから、幾つかのトラフィックキューがMU EDCAモードに入った場合、特に、全てのトラフィックキューがMU EDCAモードに入った場合、関連付けられたキューバックオフ値はブロックされる。したがって、MU UL OFDMA送信の優先権は、常に同じトラフィックキューに与えられる。バックオフベースのQoS要件は、もはや満たされない。
MU UL OFDMA送信の場合にバックオフカウンターがフリーズすることに起因したバックオフカウンターのダイナミシティの欠如は、バックオフカウンターが引き続きACキューの相対優先度を効率的にミラーリングするように回復されるべきである。有利には、この回復は、MU EDCAモードにあるACキューのEDCAベースの送信確率を低減するペナルティー方式を維持すべきであるとともに、バックオフカウンターの漸進的変化の原理も維持すべきである。
これは、本発明が、特に、ACキューのAIFSNにペナルティーを科さない一方、バックオフカウンター満了時に反応型対策を導入することによって、キューバックオフカウンターのデクリメントを維持することを提案するこの枠組みに含まれている。
キューバックオフカウンターは、通信チャネルが、それぞれの調停フレーム間スペース持続時間よりも長い間、局によってアイドルとして検知される限り、時間とともにデクリメントされることと、いずれのトラフィックキューも、そのトラフィックキューに記憶されたデータを、通信チャネル上でアクセスポイントに許可された送信機会内にアクセスポイントによって提供されるアクセスされたリソースユニットにおいて送信する際に、レガシー競合モードからMU競合モードに切り替えられることとを想起されたい。
したがって、ペナルティー方式を維持しながら、バックオフカウンターのダイナミシティを効率的に回復するために、本発明は、局について、キューバックオフカウンターのうちの1つが満了すると、通信チャネルにアクセスして、関連付けられたトラフィックキューに記憶されたデータを送信するのか、又は、関連付けられたトラフィックキューからのデータを通信チャネルにおいて送信することなく、新たなバックオフ値を取り出して、満了したキューバックオフカウンターをリセットするのかを、関連付けられたトラフィックキューの現在のモードに基づいて決定することを提案する。
実際には、現在のモードがレガシー競合モードである場合、局は、通信チャネルにアクセスして、関連付けられたトラフィックキューに記憶されたデータを送信する。これはレガシーEDCA方式である。そうでない場合、すなわち、現在のモードがMU競合モードである場合、関連付けられたトラフィックキューからのデータが通信チャネルにおいて送信されることなく、新たなバックオフ値が取り出され、満了したキューバックオフカウンターがリセットされる。
通信チャネルにアクセスするのか、又は、新たなバックオフ値を取り出すのかの決定を、関連付けられたトラフィックキューに現在記憶されているデータにも基づいて行う等の僅かな変形形態を考えることができる。例えば、バックオフカウンターが満了した場合であってもデータを送信しないペナルティーを適用するために、非AP局を対象としたデータがMU EDCAモード下の関連付けられたACキューに記憶されていない場合にのみ。
MUモードにある非送信ACキューのバックオフカウンターのデクリメントを元に戻すことによって、EDCAバックオフカウンターのエージングの特徴の回復が保証され、したがって、QoSの回復が保証される。そのため、EDCAバックオフの二重機能は、回復され、局においてACキューの間で相対QoS優先度を適用することを可能にする。
加えて、MUモードの場合にデータを送信することなく、満了したバックオフカウンターをリセットする反応型対策によって、ペナルティーがそのようなMUモードにあるACキューに引き続き適用されることが確保され、EDCAアクセスが削減される。
したがって、本発明は、EDCAアクセスの削減を確保するためにバックオフカウンターを0に到達させることを回避する基本的に予防的な対策である既知の技法と逆に動作する。
更に明らかになるように、本発明の方法は、標準的な環境内、特に802.11デバイスの送信状態機械における実施がより容易である。
次に、図5cを参照して、本発明の1つの実施態様の結果を説明する。図5cは、図5bと同じシーケンスを用いて、ACの間の相対的なEDCAベースの優先度を通じたQoSの回復を示している。
第1のフェーズは同じままである。
第2のフェーズの間に、局502は、TF1300をAP501から受信する。局におけるACキュー選択アルゴリズムは、トラフィックキューAC_VOが、(図5bの例のように)最も小さなキューバックオフ値に起因して最も高い優先度を有すると判断する。MU UL OFDMA送信が、AC_VOからのデータ(AC[3])を用いて行われる。
アクセスされたRUにおけるデータの送信560に成功した後、AC_VOはMU EDCAモード(太線ボックス内のバックオフ値)に入り、本発明の実施形態は、現在の変更されていない関連付けられた競合ウインドウから、送信トラフィックキューAC_VOの新たなバックオフ値531(ここでは値「15」を有する黒色のボックス内の白色の数字)を選択することを企図する。
また、AIFS[AC_VO]は、MU EDCAモードに入るときに変更されない。これは、MUモードに起因したペナルティーが、EDCAパラメーターの縮退を通じて実行されないことを意味する。
次に、第3のフェーズにおいて、バックオフカウンターが、それらのそれぞれのAIFSを所与としてデクリメントされる。ここでは、AC_VOのバックオフカウンター531が、AC_VOがMUモードにある場合であっても、媒体が使用されていないと検知された各タイムスロットについて1つだけデクリメントされる。これは、変更されていない(又は幾つかの実施形態では、非常に僅かにペナルティーを科された)値AIFS[AC_VO]のために取得される。
再び、局502は、TF1300-2をAP501から受信する。局におけるACキュー選択アルゴリズムは、トラフィックキューAC_VIが、最も小さなキューバックオフ値(この時、BC[VO]は値14を有するので)に起因して最も高い優先度を有すると判断する。したがって、アクセスされたRUにおけるMU UL OFDMA送信が、AC_VOからのデータを用いて行われる。
図5bと比較すると、別のトラフィックキューが、AC_VOのバックオフカウンターをリセットするために取り出された新たなバックオフ値532のおかげで、第3のフェーズにおいてMU UL OFDMA送信を要請されることが分かる。したがって、トラフィックキューの間の相対優先度は、OFDMA送信トラフィックキューについて元に戻される。
アクセスされたRUにおけるデータの送信570に成功した後、AC_VIも、MU EDCAモード(太線ボックス内のバックオフ値;一方、AC_VOは既にMU EDCAモードにある)に入り、新たなバックオフ値532(ここでは値「9」を有する黒色のボックス内の白色の数字)が、送信トラフィックキューAC_VI用に競合ウインドウから取り出される。
次に、第4のフェーズにおいて、媒体がアイドルであるとして検知され、バックオフカウンターは、それらのそれぞれのAIFSを所与としてデクリメントされる。ここでは、AC_VO及びAC_VIの2つのACキューがMUモードにある場合であっても、AC_VOのバックオフカウンター531は14から7になる一方、AC_VIのバックオフカウンター532は9から2になる。
同時に、AC_BEのバックオフカウンターは満了し、それによって、AC_BEからのデータの送信が行われる(580)。新たなバックオフ値「15」が、満了したバックオフカウンター533用に取り出される。
次に、第4のフェーズにおいて、媒体がアイドルであるとして検知され、バックオフカウンターは、それらのそれぞれのAIFSを所与としてデクリメントされる。ここでは、SIFS期間後の最初の2つのタイムスロットの間に、AC_VOのバックオフカウンター531は7から5になる一方、AC_VIのバックオフカウンター532は満了する。
トラフィックキューAC_VOは、現在、MUモードにあるので、関連付けられたトラフィックキューからのデータが通信チャネルにおいて送信されることなく、新たなバックオフ値(この例では「8」)が取り出され、満了したキューバックオフカウンター532がリセットされる。結果として、バックオフカウンター、特に、同様に満了するAPのバックオフカウンターのデクリメントは継続する(要するに、デクリメントは停止しない)。したがって、局502は、新たなTF1300-3をAP501から受信し、局におけるACキュー選択アルゴリズムを実行することができる。
例えば、局は、トラフィックキューAC_VOが、最も小さなキューバックオフ値(BC[VI]はその間にリセットされているので)に起因して最も高い優先度を有すると判断する。したがって、アクセスされたRUにおけるMU UL OFDMA送信590が、AC_VOからのデータを用いて行われる。
一方、実施形態では、MUモードにある任意のACキューのリセットを保存することができ、この情報は、送信されるデータを選択するのに用いることができる。例えば、リセットフラグ(図示せず)を各トラフィックキューに関連付けることができる。このリセットフラグは、トラフィックキューからのデータが送信されることなく(すなわち、ACキューがMUモードにあるとき)、新たなバックオフ値が取り出され、関連付けられたキューバックオフカウンターがリセットされるごとに有効にされる(すなわち、TRUEに設定される)。これは、例えば、第5のフェーズの間のトラフィックキューAC_VIに当てはまる(このトラフィックキューは、新たなバックオフ値「8」を用いてリセットされている)。
その場合、局は、TF1300-3を受信したときに、トラフィックキューAC_VIが、TRUEに設定されたリセットフラグを有すると判断する。したがって、アクセスされたRUにおけるMU UL OFDMA送信が、AC_VIからのデータ(図の例に示すようにAC[2])を用いて行われる。これは、アクセスポイントに許可された送信機会内にアクセスポイントによって提供されるリソースユニットにおいて送信されるデータが、トラフィックキューに関連付けられたリセットフラグの有効ステータス又は無効ステータスに基づいて選択された少なくとも1つのトラフィックキューから取り出されることを意味する。特に、アクセスポイントに許可された送信機会内にアクセスポイントによって提供されるリソースユニット590において送信されるデータは、有効リセットフラグを有するトラフィックキューから取り出される。
他方、リセットフラグは、トラフィックキューからのデータが送信されるごとに無効にされる(すなわち、FALSEに設定される)。この例では、AC_VIのリセットフラグは、送信590の成功後にリセットされる。
図に示す実施形態によれば、送信トラフィックキューAC_VIに関連付けられたバックオフカウンター531の新たなバックオフ値(ここでは値「11」を有する黒色のボックス内の白色の数字)が取り出される。
この例示的なシナリオは、EDCAバックオフの機能的な全挙動、ひいてはQoSが回復されることを明確に示しており、特に、トラフィックキューの間の動的である相対的なEDCAベースの優先度が元に戻される。
図6は、本発明の少なくとも1つの実施形態を実施するように構成された無線ネットワーク100の通信デバイス600を概略的に示している。通信デバイス600は、好ましくは、マイクロコンピューター、ワークステーション又は軽量ポータブルデバイス等のデバイスとすることができる。通信デバイス600は、通信バス613を備える。この通信バスには、好ましくは、以下のものが接続されている。
・マイクロプロセッサ等のCPUで示される中央処理装置611;
・本発明を実施するコンピュータープログラムを記憶する、ROMで示される読み出し専用メモリ607;
・本発明の実施形態による方法の実行可能コードと、本発明の実施形態による方法を実施するのに必要な変数及びパラメーターを記録するように適合されたレジスタとを記憶する、RAMで示されるランダムアクセスメモリ612;及び
・デジタルデータパケット若しくはデジタルデータフレーム又は制御フレームが送信される無線通信ネットワーク100、例えば、802.11axプロトコルに従った無線通信ネットワークに接続された少なくとも1つの通信インターフェース602。
フレームは、CPU611において動作しているソフトウェアアプリケーションの制御下で、RAM612内のFIFO送信メモリから送信用のネットワークインターフェースに書き込まれるか、又は、受信用のネットワークインターフェースから読み取られて、RAM612内のFIFO受信メモリ内に書き込まれる。
・マイクロプロセッサ等のCPUで示される中央処理装置611;
・本発明を実施するコンピュータープログラムを記憶する、ROMで示される読み出し専用メモリ607;
・本発明の実施形態による方法の実行可能コードと、本発明の実施形態による方法を実施するのに必要な変数及びパラメーターを記録するように適合されたレジスタとを記憶する、RAMで示されるランダムアクセスメモリ612;及び
・デジタルデータパケット若しくはデジタルデータフレーム又は制御フレームが送信される無線通信ネットワーク100、例えば、802.11axプロトコルに従った無線通信ネットワークに接続された少なくとも1つの通信インターフェース602。
フレームは、CPU611において動作しているソフトウェアアプリケーションの制御下で、RAM612内のFIFO送信メモリから送信用のネットワークインターフェースに書き込まれるか、又は、受信用のネットワークインターフェースから読み取られて、RAM612内のFIFO受信メモリ内に書き込まれる。
任意選択で、通信デバイス600は、以下の構成要素も備えることができる。
・本発明の1つ以上の実施形態による方法を実施するコンピュータープログラムを記憶するハードディスク等のデータ記憶手段604;
・ディスク606からのデータの読み出し又はこのディスク上へのデータの書き込みを行うように適合された、ディスク606のディスクドライブ605;
・復号化されたデータを表示し、及び/又は、キーボード610若しくは他の任意のポインティング手段によるユーザーとのグラフィカルインターフェースとしての機能を果たす、画面609。
・本発明の1つ以上の実施形態による方法を実施するコンピュータープログラムを記憶するハードディスク等のデータ記憶手段604;
・ディスク606からのデータの読み出し又はこのディスク上へのデータの書き込みを行うように適合された、ディスク606のディスクドライブ605;
・復号化されたデータを表示し、及び/又は、キーボード610若しくは他の任意のポインティング手段によるユーザーとのグラフィカルインターフェースとしての機能を果たす、画面609。
通信デバイス600は、任意選択で、例えばデジタルカメラ608等の様々な周辺機器に接続することができる。各周辺機器は、通信デバイス600にデータを供給するために入力/出力カード(図示せず)に接続される。
好ましくは、通信バスは、通信デバイス600に含まれるか又は接続された様々な要素間の通信及び相互運用性を提供する。バスという表現は限定ではなく、特に、中央処理装置は、命令を通信デバイス600の任意の要素に直接又は通信デバイス600の別の要素によって通信するように動作可能である。
ディスク606は、任意選択で、例えば、再書き込み可能若しくは再書き込み不能なコンパクトディスク(CD-ROM)、ZIPディスク、USBキー又はメモリカード等の任意の情報媒体と取り替えることができ、包括的に言えば、情報記憶手段と取り替えることができる。この情報記憶手段は、マイクロコンピューター又はマイクロプロセッサによって読み取ることができ、装置内の組み込まれている場合もあるしそうでない場合もあり、場合によっては着脱可能であり、実行されると、本発明の実施形態による方法を実施することを可能にする1つ以上のプログラムを記憶するように適合されている。
実行可能コードは、任意選択で、読み出し専用メモリ607、ハードディスク604、又は例えば前述したようなディスク606等の着脱可能デジタル媒体のいずれかに記憶することができる。任意選択の変形形態によれば、プログラムの実行可能コードは、実行される前に、ハードディスク604等の通信デバイス600の記憶手段のうちの1つに記憶するために、通信ネットワーク603を用いてインターフェース602を介して受信することができる。
中央処理装置611は、好ましくは、本発明による単数又は複数のプログラムのソフトウェアコードの命令又は部分の実行を制御及び指示するように適合されている。それらの命令は、前述の記憶手段のうちの1つに記憶されている。電源が投入されると、不揮発性メモリ、例えば、ハードディスク604又は読み出し専用メモリ607に記憶された単数又は複数のプログラムは、ランダムアクセスメモリ612内に転送され、ランダムアクセスメモリ612は、その後、単数又は複数のプログラムの実行可能コードと、本発明を実施するのに必要な変数及びパラメーターを記憶するレジスタとを含む。
好ましい実施形態では、本装置は、ソフトウェアを用いて本発明を実施するプログラマブルな装置である。ただし、代替的に、本発明は、ハードウェア(例えば、特定用途向け集積回路、すなわちASICの形態)で実施することもできる。
図7は、本発明を少なくとも部分的に実行するように適合された通信デバイス又はノード600、特に局100~107のうちの1つのアーキテクチャを概略的に示すブロック図である。図示するように、局600は、物理(PHY)レイヤブロック703、MACレイヤブロック702、及びアプリケーションレイヤブロック701を備える。
PHYレイヤブロック703(例えば、802.11の標準化されたPHYレイヤ)は、任意の20MHzチャネル又は複合チャネルのフォーマット、これらのチャネルに対する変調又はこれらのチャネルからの復調を行うタスクを有し、したがって、用いられる無線媒体100を介して802.11フレーム等のフレームを送受信するタスクを有する。これらのフレームは、例えば、レガシー802.11局又はレガシーモードにある802.11ax局とインタラクトする20MHz幅に基づく制御フレーム(RTS/CTS/ACK/トリガーフレーム)、MACデータフレーム及び管理フレーム等のシングルユーザーフレーム(トリガーフレーム用等)、並びに、好ましくはその無線媒体との間の20MHzレガシーよりも小さな幅(通常、2MHz又は5MHz)を有するOFDMAタイプのMACデータフレームである。
MACレイヤブロック又はコントローラー702は、好ましくは、従来の802.11ax MAC動作を実施するMAC802.11レイヤ704と、本発明の実施形態を少なくとも部分的に実行する1つの追加のブロック705とを備える。MACレイヤブロック702は、任意選択で、ソフトウェアで実施することができる。このソフトウェアは、RAM612内にロードされ、CPU611によって実行される。
好ましくは、EDCA媒体アクセスモジュール705と呼ばれる追加のブロックが、局600に関係する本発明の部分を実施する。すなわち、所与のACにリソースユニットにおける送信成功が提供されると、「MUモード」がこのACについて確立されたことを記憶することと、関連付けられたトラフィックキューの競合モードを問わず(特に、それらの関連付けられたトラフィックキューがMUモードにあることに関係なく)、AC(複数の場合もある)の各バックオフカウンターのデクリメントを継続することと、任意選択で、MUモードにあるバックオフカウンターがいつリセットされたのかを記憶することと、MUモードにあるACバックオフが0に減少すると、EDCA媒体アクセスも防止することとを実施する。
MAC802.11レイヤ704及びEDCA媒体アクセスモジュール705は、以下で説明するように二重モード(シングルユーザーEDCA及びマルチユーザーUL OFDMA)の管理を提供するために、互いにインタラクトする。
図の上部において、アプリケーションレイヤブロック701は、データパケット、例えばビデオストリームのデータパケットを生成及び受信するアプリケーションを実行する。アプリケーションレイヤブロック701は、ISO標準化に従ったMACレイヤの上にある全てのスタックレイヤを代表する。
次に、様々な例示的な実施形態を用いて本発明の実施形態を説明する。提案された例は、マルチユーザーアップリンク送信用にAPによって送信されたトリガーフレーム430(図4参照)を用いるが、同等のメカニズムは、集中型環境又はアドホック環境(すなわち、APを有しない)において用いることができる。これは、APに関して以下で説明する動作を、アドホック環境における任意の局が実行することができることを意味する。
これらの実施形態は、主として、OFDMAリソースユニットを考慮することによってIEEE802.11axに関して説明される。しかしながら、本発明の用途は、IEEE802.11axと関連したものに限定されるものではない。
また、本発明は、必ずしも、802.11axにおいて説明されているようなMUアクセス方式の使用に依拠するものではない。同じ媒体への局による同時アクセスを可能にする代替の媒体アクセス方式を規定した他の任意のRUアクセス方式も用いることができる。
図8は、本発明の実施形態による通信局600の一例示的な送信ブロックを示している。
上述したように、局は、チャネルアクセスモジュールを備え、場合によってRUアクセスモジュールを備えることもある。これらの双方のモジュールは、MACレイヤブロック702において実施される。チャネルアクセスモジュールは、以下のものを備える。
異なる優先度にあるデータトラフィックをサービングする複数のトラフィックキュー210;
複数のキューバックオフエンジン211。各キューバックオフエンジンは、EDCAパラメーターのセットを用いるそれぞれのトラフィックキューに関連付けられ、特に、それぞれのトラフィックキューに記憶されたデータを送信するために、少なくとも1つの通信チャネルにアクセス競合するのに、関連付けられたバックオフカウンターによって用いられるそれぞれのキューバックオフ値を計算するそれぞれのトラフィックキューに関連付けられている。これはEDCAアクセス方式である。
異なる優先度にあるデータトラフィックをサービングする複数のトラフィックキュー210;
複数のキューバックオフエンジン211。各キューバックオフエンジンは、EDCAパラメーターのセットを用いるそれぞれのトラフィックキューに関連付けられ、特に、それぞれのトラフィックキューに記憶されたデータを送信するために、少なくとも1つの通信チャネルにアクセス競合するのに、関連付けられたバックオフカウンターによって用いられるそれぞれのキューバックオフ値を計算するそれぞれのトラフィックキューに関連付けられている。これはEDCAアクセス方式である。
RUアクセスモジュールは、キューバックオフエンジンとは別個のRUバックオフエンジン800を備える。このRUバックオフエンジン800は、RU競合パラメーターを用いて、特に、いずれかのトラフィックキューに記憶されたデータをOFDMA RUにおいて送信するために、受信されたTF(例えば、APによって送信されたもの)に規定されたOFDMAランダムリソースユニットにアクセス競合するのに、RUバックオフカウンターによって用いられるRUバックオフ値を計算する。RUバックオフエンジン800は、OFDMAマクサー801と呼ばれる送信モジュールに関連付けられている。例えば、OFDMAマクサー801は、以下で説明するRUバックオフ値が0に達すると、ACキュー210から送信されるデータの選択を担当する。
従来のACキューバックオフレジスタ211は、媒体アクセス要求をEDCAプロトコル(チャネル競合アクセス方式)に沿って駆動するとともに、これと並行して、RUバックオフエンジン800は、媒体アクセス要求をOFDMAマルチユーザープロトコル(RU競合アクセス方式)上に駆動する。
これらの2つの競合アクセス方式は共存するので、局は、以下のバックオフ値の計算に基づく衝突回避を有する媒体アクセスメカニズムを実施する。
-通信媒体がアイドルであると検出された後であって媒体にアクセスする前に、(AIFS期間に加えて)局が待機するタイムスロットの数に対応するキューバックオフカウンター値。これは、縮退状態にあるか又は非縮退状態にあるかにかかわらずEDCAである。
-TXOPが、RUから形成された複合チャネルに対してAP又は他の任意の局に許可された後であって、媒体にアクセスする前に、局が検出するアイドルなランダムRUの数に対応するRUバックオフカウンター値。これはOFDMAである。アイドルなランダムRUの数に基づくRUバックオフカウンターのカウントダウンに対する一変形形態は、時間ベースのカウントダウンに基づくことができる。
-通信媒体がアイドルであると検出された後であって媒体にアクセスする前に、(AIFS期間に加えて)局が待機するタイムスロットの数に対応するキューバックオフカウンター値。これは、縮退状態にあるか又は非縮退状態にあるかにかかわらずEDCAである。
-TXOPが、RUから形成された複合チャネルに対してAP又は他の任意の局に許可された後であって、媒体にアクセスする前に、局が検出するアイドルなランダムRUの数に対応するRUバックオフカウンター値。これはOFDMAである。アイドルなランダムRUの数に基づくRUバックオフカウンターのカウントダウンに対する一変形形態は、時間ベースのカウントダウンに基づくことができる。
図9は、送信する新たなデータ(上位レイヤ、例えばアプリケーションレイヤ701からのMSDUパケット)を受信したときに局600のMACレイヤ702によって実行される主なステップを、フローチャートを用いて示している。この図は、802.11に関連した従来のFIFOフィーディングを示している。
まず開始時において、いずれのトラフィックキュー210も、送信するデータを記憶していない。結果として、キューバックオフ値211は計算されていない。対応するキューバックオフエンジン又は対応するAC(アクセスカテゴリー)は非アクティブであると言われる。データがトラフィックキューに記憶されると直ちに、キューバックオフ値が(対応するキューバックオフパラメーターから)計算され、関連付けられたキューバックオフエンジン又はACはアクティブであると言われる。
局が、媒体上で送信される準備ができたデータを有するとき、このデータは、ACキュー210のうちの1つに記憶され、関連付けられたバックオフ211が更新されることになる。
以下に詳細が提供される。
ステップ901において、新たなデータが、デバイス上でローカルに動作しているアプリケーション(例えば、アプリケーションレイヤ601)、別のネットワークインターフェース、又は他の任意のデータ送信元から受信される。この新たなデータは、局によって送信の準備がなされる。
ステップ902において、局は、どのACキュー210にデータを記憶するべきかを決定する。この動作は、通常、(図2bに示す照合に従って)データにアタッチされたTID(トラフィック識別子)値を調べることによって行われる。
次に、ステップ903は、決定されたACキューにデータを記憶する。これは、データが、当該データと同じデータタイプを有するACキューに記憶されることを意味する。
ステップ904において、従来の802.11ACバックオフ計算が、決定されたACキューに関連付けられたキューバックオフエンジンによって実行される。
決定されたACキューが、ステップ903の記憶の直前に空であった(すなわち、ACが当初非アクティブである)場合、対応するバックオフカウンターの新たなキューバックオフ値を計算する必要がある。
したがって、局は、範囲[0,CW]において選択されたランダムな値に等しくなるようにキューバックオフ値を計算する。ここで、CWは、検討対象のアクセスカテゴリーのCWの現在の値である(802.11標準規格において規定され、例えば、以下のステップ1080において説明するように、本発明の幾つかの実施形態に従って更新される)。ここで、キューバックオフ値は、異なるアクセスカテゴリーの相対優先度を実施するために、AIFSに加算されることを想起されたい。CWは、選択範囲[CWmin,CWmax]から選択される輻輳ウインドウ値であり、双方の境界CWmin及びCWmaxは、検討対象のアクセスカテゴリーに依存する。
その結果、ACはアクティブにされる。
上記パラメーターCW、CWmin、CWmax、AIFSN、及びバックオフ値は、各ACに関連付けられたEDCA競合パラメーター及び変数を形成する。それらは、異なるデータカテゴリーの媒体にアクセスする相対優先度を設定するのに用いられる。
EDCAパラメーター(例えば、CWmin、CWmax、及びAIFSN)は、通常は固定値を有する一方、EDCA変数(CW及びバックオフ値)は、時間及び媒体の可用性とともに変化する。上記から容易に分かるように、本発明のおかげで、MUモードにペナルティーを科すことを適用するとき、EDCAパラメーターを縮退させる必要はもはやない。もちろん、EDCAパラメーターを依然として変更してもよいが、その必要はない。
加えて、(前述したような)UL RU OFDMAのランダムアクセス手順は、局がサポートすることができる。その場合、ステップ904は、必要に応じて、RUバックオフ値を計算することを含むことができる。RUバックオフエンジン800が(例えば、先行ステップ903までトラフィックキューにデータがなかったために)非アクティブであった場合及びAPを宛先とする新たなデータが受信された場合に、RUバックオフ値を計算する必要がある。
RUバックオフ値は、EDCAバックオフ値と同様の方法で、すなわち、専用の競合ウインドウ[0,CWO]及び選択範囲[CWOmin,CWOmax]等の専用のRU競合パラメーターを用いて、計算することができる。
幾つかの実施形態は、リソースユニットを通じて送信することができる(すなわち、MU UL OFDMA送信と互換性がある)データと、送信することができないデータとの間の区別を提供することができることに留意されたい。そのような判定は、ステップ902の間に行うことができ、対応するマーキングアイテムを、記憶されたデータに追加することができる。
そのような場合、RUバックオフ値は、新たに記憶されたデータが、MU UL OFDMA送信(スケジューリングされるもの又はランダムのいずれか)と互換性を有するものとしてマーキングされた場合にのみ計算される。
ステップ904の次に、図9のプロセスは終了する。
データがACキューに記憶されると、局は、図10を参照して以下で説明するようにEDCAアクセス方式を通じて、又は、図11を参照して以下で説明するように1つ以上のトリガーフレームによりAPによって提供されるリソースユニットを通じて、媒体に直接アクセスすることができる。
図10は、本発明の実施形態による、レガシー競合モード及びMU競合モードの双方をハンドリングすることを目的として、従来のEDCA媒体アクセス方式に基づいて媒体にアクセスするステップを、フローチャートを用いて示している。特に、本発明の反応型対策が、この例では、非AP局600によってステップ999において実施される。
明瞭にするために、図9のステップも引用される。これは、AC[]キューにデータが記憶されていることが、一時的なEDCA媒体アクセスの必要条件であるからである。
ステップ1000~1020は、バックオフカウントダウンに基づいて、共有無線媒体上での衝突を削減するためにEDCAメカニズムに導入された従来の待機を示している。ステップ1000において、局600は、媒体を検知して、媒体が利用可能になる(すなわち、検出されたエネルギーがプライマリチャネル上で所与の閾値を下回る)のを待機する。
媒体が、AIFS[i]期間(少なくともDIFS期間。図2d参照)に1つのスロット時間を加えた期間の間に不使用状態になると、ステップ1010が実行される。このステップにおいて、局600は、全てのアクティブ(非ゼロ)AC[]キューバックオフカウンター211を1つだけデクリメントすることを開始する。換言すれば、局は、通信チャネルがアイドルとして検出される基本時間単位ごとにキューバックオフ値をデクリメントする。
次に、ステップ1020において、局600は、ACバックオフカウンターのうちの少なくとも1つが0に達しているか否かを判断する。
ACキューバックオフが0に達していない場合、局600は、別のバックオフタイムスロット(通常9μs)を待機し、したがって、次のバックオフタイムスロットの間に媒体を再び検知するためにステップ1000にループして戻る。これによって、媒体がアイドルとして検知された各新たなバックオフタイムスロットにおいて、それらのそれぞれのAIFS[i]が満了すると直ちに、ACバックオフカウンターをデクリメントすることが可能になる。
少なくとも1つのACキューバックオフが0に達した場合(これは、図5cのシナリオでは3回発生する)、EDCA送信フェーズを開始する従来のステップ1030に自動的には到達しない。
本発明によれば、局は、(ステップ1030から開始する従来のEDCAプロセスを通じて)通信チャネルにアクセスして、関連付けられたトラフィックキューに記憶されたデータを送信するのか、又は、関連付けられたトラフィックキューからのデータを通信チャネルにおいて送信することなく、新たなバックオフ値を取り出して、満了したキューバックオフカウンターをリセットする(これは、MUモードにおけるバックオフカウンターのダイナミシティを回復する本発明の1つの改良である)のかを、満了したキューバックオフカウンターに関連付けられたトラフィックキューの現在のモードに基づいて決定することになる。
この決定ステップは、提案された実施形態において、ステップ1099を通じて実施され、したがって、これによって、EDCA状態機械の通常の挙動は、MUモードにある非AP局600のEDCA媒体アクセスのペナルティーを適用することを目的として変更される。
したがって、新たな検査1099は、満了したキューバックオフカウンターに関連付けられたトラフィックキューがペナルティーMUモードにあるか否かを決定する。トラフィックキューは、「MUモード」を1に設定するフラグ付けをしておくことができ(以下で更に説明するように、ステップ1140によって実行される)、これによって、局600は、トラフィックキューがEDCA媒体アクセスのペナルティーモード下にあることを容易に知る。
この手法の1つの主な利点は、標準的なバックオフデクリメントメカニズム、特に、バックオフカウンターが0に達すると、媒体アクセス要求を開始することを最終的に可能にする基本メカニズムのハードウェア/状態機械を再利用することが引き続き可能であることである。本発明を用いると、この要求は、単に使用モード(MUモードのオン又はオフ)を条件としている。新たな検査1099は、ハードウェアで容易に実施することができる。
検査1099における決定が肯定的である(現在のモードがMUモードにある)場合、局は、いずれのEDCA媒体の試行も延期する。その結果、EDCAアクセスを通じてデータを送信することなく、ステップ904にループして戻り、満了したバックオフカウンターをリセットすることによって、新たなバックオフ値が取り出される。したがって、このステップは、「MUモード」を問わず、EDCAバックオフ管理を再導入する。
リセットする場合、関係しているトラフィックキューに関連付けられたリセットフラグ(図5cのシナリオの上記の説明の際に導入されたもの)を有効にして、このトラフィックキューがリセット前に最も高いQoSを有していたことを記憶することができる。このフラグは、ステップ1030において、OFDMA送信の最優先データ(most priority data)を選択するのに用いられる。
検査1099が、EDCA送信することなくバックオフ値の再取り出しをもたらすとき、EDCAパラメーター/変数CWmin、CWmax及び現在のCWを変更する必要がないことに留意されたい。これは、EDCA送信が許可されていないので、EDCAの媒体の状態について新たなことは何も分かっていないからである(基本的に、それらの値は、EDCA送信の正しい挙動に従って変化する)。そのため、それらの値のいずれの更新も無意味かつ無駄である。
任意選択で、「MUモード」にある対応するトラフィックキューによって多くの時間(例として、HEMUEDCATimer値1425の少なくとも数倍)が費やされたときにのみ、これらのEDCAパラメーター/変数を更新することができる。これは、これまでに確立されたこれらのフリーズされた値が、実際のネットワーク状態をもはやミラーリングしていないからである。したがって、EDCAモードは、これがEDCAを用いた初期(最初)の送信であるかのように、標準化された初期値から開始することができる。換言すれば、局は、少なくともパラメーター寿命持続時間の間MU競合モードに留まっているトラフィックキュー(好ましくは各トラフィックキュー)に関連付けられた競合パラメーターセットをデフォルト設定のパラメーターセットにリセットすることができる。例えば、パラメーター寿命持続時間は、MUモードタイマーを初期化するのに用いられる所定の持続時間(すなわち、HEMUEDCATimerの値)の少なくとも2倍(以上)に対応することができる。
他方、ステップ1099における決定が否定的である(現在のモードがレガシーEDCAモードにある)場合、ステップ1030が実行され、このステップにおいて、局600(より正確には、仮想衝突ハンドラー212)は、0のキューバックオフカウンターを有するとともに最も高い優先度を有するアクティブACキューを選択する。これは、図5cの第1のフェーズ及び第4のフェーズに該当する。
ステップ1040において、この選択されるACから、送信のための適切な量のデータが選択される。
次に、ステップ1050において、局600は、例えば、RTS/CTS交換の実行に成功して、EDCA TXOPが許可された場合に、EDCA送信を開始する。局600は、したがって、許可されたEDCA TXOPの間に、選択されたデータを媒体上で送信する。
次に、ステップ1060において、局600は、EDCA送信が終了したか否かを判断し、終了した場合、ステップ1070が実行される。
ステップ1070において、局600は、送信のステータス(肯定的ack若しくは否定的ack、又はackが受信されない)に基づいて、選択されたトラフィックキューのEDCA競合ウインドウCWを更新する。通常、局600は、CWが、データのACタイプに依存する最大値CWmaxに達するまで、送信が失敗した場合にCWの値を2倍にする。他方、EDCA送信が成功した場合、競合ウインドウCWは、同じくデータのACタイプに依存する最小値CWminに設定される。
改めて、本発明のおかげで、CWmin及びCWmaxは、レガシー競合モード及びMU競合モードの双方において同じものとすることができることを想起されたい。これは、CWmin及びCWmaxが、以下で説明するステップ1170の間に縮退されていないことを意味する。もちろん、本発明は、これらの値が、例えば、APによって発行された管理フレーム(通常はビーコンフレーム)において受信された「MU EDCAパラメーターセット」要素1420に基づいて、MUモードに切り替わったときに(ステップ1170)縮退されることを禁じるものではない。その場合、ステップ1070は、検討対象のトラフィックキューがMUモードにある場合、縮退したCWmin及びCWmaxに関して実行される。
送信データが、そのリセットフラグが有効にされているトラフィックキューから得られる場合、このフラグは無効にされることに留意されたい。実際、取り出される新たなバックオフ値は、その新たな相対優先度をミラーリングする。
次に、選択されたトラフィックキューが、EDCAデータの送信後に空でない場合、新たな関連付けられたキューバックオフカウンターが、ステップ904に戻るループを通じて、[0,CW]からランダムに選択される。これは、関連付けられたトラフィックキューに記憶されたデータが、アクセスされた通信チャネルにおいて送信された後、局が新たなバックオフ値を取り出して、満了したキューバックオフカウンターをリセットすることを意味する。
これによって、図10のプロセスは終了する。
上記で既に導入された、提示された検査1099の僅かな変形形態では、通信チャネルにアクセスするのか、又は、新たなバックオフ値を取り出すのかを決定する検査1099は、満了したトラフィックキューに関連付けられたトラフィックキューに現在記憶されているデータに基づくこともできる。これは、特に、(ペナルティー方式をトリガーした)MU UL送信と関係していないデータのQoS公平性を維持することを意図して、幾つかのタイプのデータに対してペナルティー方式を調整するためである。
非AP局の間のピアツーピア(P2P、すなわち、局対局)データ送信に焦点を当てることにする。
802.11e標準規格に公開されているダイレクトリンクセットアップ(DLS)は、基本サービスセット内で直接的な局対局フレーム転送を可能にする。
その後、802.11z標準規格は、デバイスがアクセスポイントからのサポートなしでより効率の良い直接的な局対局フレーム転送を実行することを可能にするトンネルダイレクトリンクセットアップ(TDLS)を公開している。Wi-Fiアライアンスは、2012年にTDLSの認証プログラムを追加しており、この特徴を、局が従来のインフラストラクチャネットワークに接続するときに相互を直接リンクすることを可能にする技術として説明している。
より一般的には、独立BSS(IBSS)局(すなわち、宛先がどのBSSにも登録されていない)への送信をP2P通信とみなすことができる。
DLS及びTDLSはともに、局が同じアクセスポイントに関連付けられることを要求する。その結果、P2Pグループ内の通信は、インフラストラクチャネットワークの通信と並行して行われると見ることができる(それらはアクセスポイント110を含む)。すなわち、P2P通信及びBSSネットワークに同時に関与する局は、双方のトラフィックモードからのデータとともに提供されるそれらの送信キュー(複数の場合もある)210を有する。
その結果、802.11ax標準規格によって想定されるようなペナルティー方式は、APへのアップリンクトラフィックにペナルティーを科すが、P2P通信のいずれのレガシーEDCAアクセスもブロックする。
この状況に対処するために、上記検査1099は、上記で提案されたように僅かに適合することができる。
特に、適合された検査1099によれば、現在のモードがレガシー競合モードである場合、又は、関連付けられたトラフィックキューに記憶されたデータが、アクセスポイントと異なる別の局をアドレス指定するデータ(すなわち、このデータはP2Pデータである)を含む場合、プロセスはステップ1030に進み、このステップを通じて、局は、通信チャネルにアクセスし、関連付けられたトラフィックキューに記憶されたデータを送信する。
これとは逆に、現在のモードがMU競合モードであり、関連付けられたトラフィックキューに記憶されたデータが、アクセスポイントと異なる別の局をアドレス指定するデータ(すなわち、このデータはP2Pデータである)を含まない場合、プロセスは、ステップ904にループして戻る。これは、関連付けられたトラフィックキューからのデータが通信チャネルにおいて送信されることなく、新たなバックオフ値が取り出されて、満了したキューバックオフカウンターがリセットされることを意味する。
換言すれば、検査1099は、以下のように補正される。
-(MUモードがアクティブである)AND(バックオフが満了したACキューがP2Pトラフィックを保持していない)場合、検査結果は肯定的(yes)となる;
-そうでない場合、検査結果は偽であり、ステップ930に進む。
-(MUモードがアクティブである)AND(バックオフが満了したACキューがP2Pトラフィックを保持していない)場合、検査結果は肯定的(yes)となる;
-そうでない場合、検査結果は偽であり、ステップ930に進む。
ACキューがMUモードにあるが、P2Pデータが存在する(これは、通信チャネルにアクセスしてデータを送信することにつながる)ことによって、検査1099の結果が偽である場合、次のアクセスされたRUにおいて送信することができるAPを対象としたデータとは逆に、そのようなP2Pデータの送信に優先権を与えることが適切であるように見える。これは、データを選択するステップ1040の間に、P2P基準が実施されることを意味する。すなわち、通信チャネルへのアクセスの場合、MU競合モードにある関連付けられたトラフィックキューに記憶され、アクセスポイントと異なる別の局をアドレス指定するデータのみが、アクセスされた通信チャネルにおいて送信される。
P2PデータとAPを対象とするULデータとを区別する様々な方法を局は実施することができる。例えば、2つのタイプのデータの区別は、宛先アドレス(受信機アドレス又は図2dに関するMACデータフレームの「アドレス1」フィールド)を用いて行うことができる。すなわち、APに設定された宛先アドレスはULデータを識別し、それ以外の宛先アドレスはいずれもP2Pデータを識別する。代替的に、(T)DLSピア局又はIBSSの局にダイレクトパスにおいて送信されるペンディングMACフレームには、0に設定されたUPLINK_FLAGパラメーターを割り当てることができる。このUPLINK_FLAGパラメーターが1に設定されている場合、これは、データがAPのみに向かうアップリンク方向のものであることを示す。
本発明のこの変形形態のおかげで、P2Pトラフィックは、局によって引き続き放出することができる。
図11は、RUを規定するトリガーフレーム430を受信すると、RUアクセス方式(ランダムRU又はスケジューリングされたRU)に基づいてリソースユニットにアクセスするステップを、フローチャートを用いて示している。例えば、これは、図5bのフェーズ2又はフェーズ3又はフェーズ5における局502の挙動を示している。
ステップ1110において、局は、トリガーフレーム430が通信ネットワーク内のアクセスポイントから受信されたか否かを判断する。このトリガーフレームは、通信チャネル上でアクセスポイントに許可された送信機会を予約し、通信チャネルを形成するリソースユニットRUを規定するものである。受信された場合、局は、受信されたトリガーフレームの内容を分析する。
ステップ1120において、局は、受信されたトリガーフレームに規定されたRUのうちの1つを介してデータを送信することができるか否かを判断する。この判断は、特にRUのタイプに関する2つの条件のうちの一方又は双方を伴うことができる。
受信されたTFの内容を分析することによって、局は、規定されたRUが、アクセスポイントによって局に割り当てられるスケジューリングされたリソースユニットであるか否かを判断する。これは、受信されたTF内にそれ自身のAIDを探すことによって行うことができる。このAIDは、送信に用いられる特定のスケジューリングされたRUに関連付けられることになる。
また、受信されたTFの内容を分析することによって、局は、1つ以上のランダムRU、すなわち、そのアクセスが専用のRU競合パラメーター(上述のRUバックオフ値800を含む)を用いた競合を通じて行われるRUが、TF内に規定されているか否かを判断する。その場合、局は、(特に、RUバックオフ値800が現在のTFにおいて利用可能なランダムRUの数よりも小さい場合)その現在のRUバックオフ値によって、1つのランダムRUを選択することが可能であるか否かも決定する。
1つのスケジューリングされたRUが局に割り当てられている場合、すなわち、局が1つのランダムRUにアクセスすることを許可されている場合、この局は、用いられるランダムな/スケジューリングされた単数又は複数のRUのサイズを求め、ステップ1130が実行される。そうでない場合、局は、受信されたトリガーフレームに規定されたランダムリソースユニットの数に基づいてRUバックオフ値800をデクリメントし、局は、受信されたTFによって規定されたRU(スケジューリングされた又はランダム)にアクセスすることができないので、プロセスは終了する。
ステップ1130において、局は、送信されるデータが選択されるトラフィックキュー210のうちの少なくとも1つを選択し、データの量が、用いられる選択されたリソースユニットのサイズに達するまで、選択された単数又は複数のキューのデータを送信バッファーに加える。
本発明によるEDCAバックオフカウンターのカウントダウンが復旧され、そのため、それぞれのバックオフ値のダイナミシティが復旧されることによって、バックオフ値は、優先度選択を適用する手段として用いることができる。例えば、これは、関連付けられたキューバックオフ値が最も小さなトラフィックキュー210(複数の場合もある)を選択することによって行うことができる。したがって、トラフィックキューの選択は、EDCAバックオフ211の値に依存する(この方法は、局がEDCA原理を順守することを保証し、さらに、そのデータの正確なQoSを確保する)。
一変形形態では、APは、トリガーフレームのパラメーター内に優先ACを示しておくことができる。したがって、局は、選択したデータが送信されるリソースユニットに関連付けられたデータタイプと一致するデータタイプに関連付けられた非空のトラフィックキューを代わりに選択することができる。そのような指定されたデータタイプは、例えば、AC優先レベルフィールドが1に設定されているとき、図13の優先ACフィールド1340を用いて、トリガーフレームにおいてAPによって示されたトラフィックキューとすることができる。
この変形形態では、アクセスポイントに許可された送信機会内にアクセスポイントによって提供されるリソースユニットにおいて送信されるデータは、アクセスポイントによって示された優先トラフィックキューから取り出される。そして、この優先トラフィックキューの表示は、アクセスポイントから受信されるトリガーフレームに含まれる。このトリガーフレームは、通信チャネル上でアクセスポイントに許可された送信機会を予約し、アクセスされたリソースユニットを含む通信チャネルを形成するリソースユニットRUを規定する。
上記(図5cのシナリオを説明したとき又は新たな検査1099からステップ904にループして戻ったとき)で導入されたリセットフラグに基づく別の変形形態では、局は、好ましくは、その間にリセットされた(すなわち、最後のOFDMA送信以降、トラフィックキューからの送信がない)トラフィックキューからデータを選択することができる。これは、これらのデータに、それらの相対優先度がバックオフカウンターリセットによって僅かに縮退される前に、それらのバックオフ値に起因して所与の時点において最も高い優先度を有する優先権を与えるためである。
データが、リセットフラグが有効にされたトラフィックキューから選択された場合、同リセットフラグは、そのトラフィックキューの相対優先度が、関連付けられたバックオフ値によってのみ与えられるように無効にされることになる。
また、P2Pトラフィックがハンドリングされる場合、ステップ1130は、ULデータ、すなわち、APを対象とするデータの選択に制限することができることに留意されたい。
次に、ステップ1140において、局は、選択されたトラフィックキューが送信トラフィックキューであることを記憶することができる。例えば、選択された最初のトラフィックキュー(すなわち、ステップ1130の最初の実行時)は、プライマリトラフィックキューとして記憶することができ、それ以外の選択されたトラフィックキューはセカンダリトラフィックキューとして記憶することができる。
ステップ1150において、局は、送信バッファーに記憶されたデータの量が、選択されたリソースユニットを満たすのに十分であるか否かを判断する。
そうでない場合には、リソースユニットには、別のACキューをサービングする追加のデータの余裕がまだある。第2のACキュー(セカンダリACと呼ばれる)を、残りのトラフィックキューに関して上記で規定したものと同じ基準を用いて決定することができる。したがって、プロセスは、ステップ1130にループして戻り、このステップの間に、別のトラフィックキューを選択される。そのような方法で、送信バッファーは、選択されたリソースユニットのサイズに達するまで漸次満たされる。
したがって、同じ局の複数の送信トラフィックキューがMU UL OFDMA送信の間に関与することができ、それによって、複数のキューがMU EDCAモードに入ることが分かる。
2つ以上のトラフィックキューからのデータの混合を回避する(すなわち、選択されたRUのデータが単一のトラフィックキューから選択される)一変形形態では、パディングデータを追加して、選択されたRUを完全に満たすことができる。これは、RUの持続時間全体が、レガシー局によって検出することができるエネルギーを有することを確保するためである。
特定のデータ集約規則を実施する別の変形形態によれば、最初に選択されたトラフィックキューが、アクセスされたリソースユニットを完全に満たすのに十分なデータを有していない場合、より高い優先度のトラフィックキューからのデータを選択することができる。
選択されたRUの送信バッファーが満たされると、ステップ1160は、送信バッファーに記憶されたデータのAPへのMU UL OFDMA送信を開始する。このMU UL OFDMA送信は、OFDMAサブチャネルと、受信されたトリガーフレーム、特にRU定義に規定された変調とに基づいている。
次に、送信が実行され、好ましくは、送信が成功する(すなわち、確認応答がAPから受信される)と、ステップ1140において識別された送信キューはMUモードに入る。1つ以上の送信キューは、既にMUモードにある場合がある。
MUモードタイマーを、HEMUEDCATimerを用いて初期化することができ、MUモードタイマーは、時間の進行とともに連続的に経過する。新たな送信1160が成功して終了したときに、MUモードタイマーが既に経過している場合(局が既にMU EDCAモードにあったことを意味する)、局を次のHEMUEDCATimer期間の間、MU EDCAモードに保つために、MUモードタイマーは、再びHEMUEDCATimerに再初期化されることに留意されたい。
したがって、適切な場合には、単数又は複数のトラフィックキューの1つ以上のEDCAパラメーターに適用される単数又は複数の値を単数又は複数のペナルティー値に変更するために、ステップ1170を実行して、それらの単数又は複数の新たな値を求めることができる。
上述したように、ペナルティー方式は、この時、実施形態においてEDCA状態機械の新たなステップ1099を通じて完全に実施されるので、ステップ1170は、この時、(従来技術の文書と比較して)任意選択である。
EDCAパラメーターを変更しないということは、MU競合モードが、レガシー競合モードと同じ調停フレーム間スペース持続時間を用い、また、MU競合モードが、レガシー競合モードと同じ下側境界CWmin及び/又は同じ上側境界CWmaxを用いることを意味する。これらの双方の境界は、競合ウインドウのサイズが選択される選択範囲を規定する。
同じ値を用いることによって、ビーコンフレームにおいてパラメーターを送信するためにAPによって用いられる帯域幅が有利に削減される。実際、「MU EDCAパラメーターセット」要素1420は、HEMUEDCATimer値のみを通知するように大幅に削減することができる。換言すれば、フィールド1421~1424は、1420から除去することができる。
加えて、EDCAバックオフ値は、この時、時間とともに再び変化しているので、幾つかのトラフィックキューの定期的なポーリングが実行され、したがって、局を効率的に駆動するのに、MUモードを終了させる唯一のMUモードタイマーで十分である。
次に、任意選択のステップ1180が実施され、バックオフカウンターによってサポートされるQoS特性も回復され、その結果、バックオフ値は、より頻繁に再計算される。
この任意選択のステップでは、送信トラフィックキューの現在のバックオフ値が0に減少していない場合であっても、送信トラフィックキューごとに新たなEDCAバックオフ値を取り出すことができる。これは、トラフィックキューの間で相対優先度を維持するためである(再取り出しされた値は、他のトラフィックキューに関してペンディング中のトラフィックキューのようにより大きな値となる可能性が高く、したがって、他のトラフィックキューは、次の送信に優先される)。
例えば、局は、アクセスされたリソースユニットにおいて送信する少なくとも1つのトラフィックキューについて、新たなバックオフ値を計算し又は取り出して、関連付けられたキューバックオフカウンターをリセットする。これは、図5cのシナリオの第2のフェーズ及び第3のフェーズの終了時におけるバックオフカウンター531及び532のケースである。
第1の実施形態では、新たなキューバックオフ値は、アクセスされたリソースユニットの開始時にデータが送信される送信トラフィックキューについてのみ計算される。好ましくは、ステップ1140において識別されたプライマリトラフィックキューのみが、新たなキューバックオフ値を用いたリセットに関係する。
第2の実施形態では、新たなキューバックオフ値が、ステップ1140において識別された各送信トラフィックキューについて計算される。
幾つかのバックオフ値が再取り出しされる(したがって、対応するバックオフカウンターがリセットされる)場合であっても、これらの値が再びデクリメントされ、したがって、0に達する新たな機会を提供する状態が続き、この場合、検査1099が、現在の競合モードに従って動作するために再び実行されることが分かる。
本発明の上記実施形態は、UL MUリソースユニットにおけるスケジューリングされたアクセス及びランダムアクセスの双方を用いる場合にペナルティー方式を提供するが、スケジューリングされたRUにおける送信成功にのみ応答してペナルティー方式を適用することのみを想定することができる。これは、(APが、ULアクセスを所与の局に許可(スケジューリング)することを実際に決定した場合)MU EDCAパラメーターにペナルティーを科すこと(1150)が、APの挙動に関して適用されるという意味で動機付けられる。ランダムアクセスされたRUの場合、APは、特定の局を指定せず(すなわち、とりわけ1つの局にペナルティーを科していることを明示的に示さない)、そのため、ペナルティーは、EDCAアクセスモードに適用されるとみなされない。
図12は、上記例においてレガシーEDCAモードに切り替え復帰する局管理を、フローチャートを用いて示している。この管理は、上述したHEMUEDCATimerに基づいている。実際、局は、このMUモードタイマーが経過していない限り、MU EDCAモードに留まる。
したがって、ステップ1210において、HEMUEDCATimerが経過/満了したか否か、すなわち、値0に達したか否かが確認される。
肯定的である場合、局は、例えば、全てのトラフィックキューについて「MUモード」フラグを0に設定することによって、ステップ1220においてEDCAモードに切り替え復帰する。
この実施形態では、全ての縮退したトラフィックキューは、縮退MU EDCAモードを同時に終了するように同じ所定の縮退持続時間HEMUEDCATimerを共有する。この終了は、MUモードが縮退EDCAパラメーターを伴う場合に、レガシーEDCAパラメーターを回復することを意味することができる。
局による新たな各MU UL OFDMA送信成功時におけるMUモードタイマーの再初期化に起因して、MUモードタイマーの満了は、データが、所定の縮退持続時間HEMUEDCATimerの間にAPに許可された後続のTXOP内にAPによって提供されるRUにおいて局から送信されないときにのみ発生することに留意されたい。
次に、プロセスは、ステップ1230において終了する。
図13は、802.11axドラフト標準規格に規定されているようなトリガーフレームの構造を示している。
トリガーフレーム1300は、「ユーザー情報(User Info)」フィールドと呼ばれる専用フィールド1310からなる。このフィールドは、「AC優先レベル(AC Preference Level)」フィールド1330と「優先AC(Preferred AC)」フィールド1340とを含む「トリガー依存共通情報(Trigger dependent Common info)」フィールド1320を含む。
優先ACフィールド1340は、データが、局によって、トリガーフレーム内のその局に割り当てられたRUにおいて送信されるべきACキューを示す2ビットフィールド(0~3の値)である。
AC優先レベルフィールド1330は、優先ACフィールド1340の値が意味を有するものであるか否かを示すビットである。フィールド1330が1に設定されている場合、局は、ステップ1130においてデータを選択するときに優先ACフィールド1340を考慮すべきである。フィールド1330が0に設定されている場合、局は、優先ACフィールド1340の値を問わず、いずれかのACキューからのデータを送信することが可能にされる。
トリガーフレームの他のフィールドは、802.11ax標準規格に規定されている。
APは、EDCAモード及びMUモードの双方のEDCAパラメーターをブロードキャストすることも担当することができる(縮退パラメーター値を有する場合)。APは、好ましくは、802.11セル内の全ての局を構成することに専用化されたよく知られたビーコンフレームを用いてブロードキャストを実行する。APが、EDCAパラメーターをブロードキャストすることができない場合、局は、802.11ax標準規格に規定されているようなデフォルト設定値にフォールバックするように構成されていることに留意されたい。
図14aは、ビーコンフレームにおいてレガシーEDCAパラメーターを記述するのに用いられる標準化された情報要素1410の構造を示している。
フィールド1411、1412、1413、1414は、各トラフィックキュー210に関連付けられたパラメーターを記述する。トラフィックキューごとに、サブフィールド1415が、EDCAパラメーター、すなわち、関連付けられたバックオフ値の減少を開始する前の遅延としてのAIFSNと、最小CWmin及び最大CWmax競合ウインドウの値としてのECWmin及びECWmaxと、最後に、802.11デバイスの最大送信データ時間としてのTXOP制限とを含む。
情報要素の他の全てのフィールドは、802.11標準規格に記載されたものである。
この標準化された情報要素1410は、局が自身をレガシーEDCAモードに構成するために用いられる。
図14bは、本発明による、MUモードのパラメーター値を送信する専用情報要素1420の一例示的な構造を示し、この情報要素は、可能な縮退EDCAパラメーター(存在する場合)と、HEMUEDCATimer値(常に存在する)とを含む。専用情報要素1420は、APによって送信されるビーコンフレームに含めることができる。
専用情報要素1420は、各ACキューについて、MUモードにある局によって用いられる縮退EDCAパラメーター(1421、1422、1423、1424)を含む。この専用情報要素は、HEMUEDCATimerの値を指定するサブフィールド1425も含む。
各サブフィールド1421、1422、1423、1424は、対応するトラフィックキューの縮退AIFSN値(存在する場合)と、縮退ECWmin値及び縮退ECWmax値(これらはレガシーEDCA値と同じものとすることができる)とを含む。AIFSNフィールドの値0は、AIFSが、MU EDCAタイマーサブフィールド1425に設定されたHEMUEDCATimer値に等しいことを示す。
もちろん、MUモードが、レガシーEDCAパラメーターを用いる場合、フィールド1421、1422、1423、1424を省略することができ、それによって、帯域幅使用が削減される。
MU EDCAタイマーサブフィールド1425は、HEMUEDCATimer値を8TUの単位で示す(タイムユニットは1024μsに等しい時間の長さである)。
この例では、非縮退値のセット及び縮退値のセット(存在する場合)、並びにHEMUEDCATimer値は、ビーコンフレーム内で送信され、通信ネットワークについてのネットワーク情報を複数の局にブロードキャストするために、アクセスポイントによって周期的に送信される。変形形態では、それらは、プローブ応答(Probe Response)フレーム又は(再)アソシエーション応答(Association Response)フレームに含めることができる。
本発明は、上記において、特定の実施形態に関して説明されてきたが、本発明は、これらの特定の実施形態に限定されるものではなく、当業者には、本発明の範囲内にある変更形態が明らかであろう。
上記例示の実施形態を参照すると、当業者には、多くの更なる変更形態及び変形形態が想起される。なお、上記例示の実施形態は、専ら例としてのみ与えられ、本発明の範囲を限定することを意図するものはなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ画定される。特に、異なる実施形態からの異なる特徴は、必要に応じて交換することができる。
特許請求の範囲において、「備える/含む」という用語は、他の要素もステップも除外するものではなく、個数が指定されていないものは、単数及び複数のものを含む。異なる特徴が互いに異なる従属請求項に列挙されていることのみをもって、これらの特徴の組み合わせを有利に用いることができないことを示すものではない。
Claims (15)
- IEEE802.11シリーズ規格に準拠した無線ネットワークを構築する基地局と通信する通信装置であって、
OFDMA(直交周波数分割多重アクセス)による通信を行うために前記基地局から割り当てられるリソースユニットにおいて、所定のアクセスカテゴリーのデータを送信する第1の送信手段と、
前記第1の送信手段により前記所定のアクセスカテゴリーのデータの送信が成功したことに応じて、所定期間、当該所定のアクセスカテゴリーについてMU EDCAモードで動作するよう制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段による前記制御が行われる場合であっても、前記基地局とは異なる通信装置宛ての前記所定のアクセスカテゴリーのデータはレガシーEDCAモードで送信可能であることを特徴とする通信装置。 - 前記基地局とは異なる通信装置宛ての前記所定のアクセスカテゴリーのデータ送信はP2P通信であることを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
- 前記基地局とは異なる通信装置宛ての前記所定のアクセスカテゴリーのデータ送信のためのピアツーピアグループへの接続は、前記基地局によって構築されるネットワークへの接続と並行して行われることを特徴とする請求項2に記載の通信装置。
- 前記基地局とは異なる通信装置宛ての前記所定のアクセスカテゴリーのデータ送信は前記基地局によるサポートなしに行われることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の通信装置。
- 前記基地局とは異なる通信装置は、前記基地局にアソシエートされた通信装置であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の通信装置。
- 前記所定期間は、MUEDCATimer(Multi-User EDCA Timer)によって計測される期間であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の通信装置。
- 前記第1の送信手段による前記所定のアクセスカテゴリーのデータの送信が成功した場合とは、前記基地局から確認応答が受信された場合であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の通信装置。
- 前記所定期間を経過した場合、前記制御手段は、前記基地局宛ての前記所定のアクセスカテゴリーのデータの前記レガシーEDCAモードによる送信を有効とするよう制御することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の通信装置。
- 前記レガシーEDCAモードにおいて、競合ウィンドウの下限値と上限値とに基づいて定められた競合ウィンドウを用いて前記所定のアクセスカテゴリーのデータを送信する第2の送信手段を更に有することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の通信装置。
- 前記制御手段が、前記所定のアクセスカテゴリーについてMU EDCAモードで動作するよう制御した場合であっても、前記所定のアクセスカテゴリーとは異なるアクセスカテゴリーのデータ送信はMU EDCAモードで動作するよう制御しないことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の通信装置。
- 前記所定のアクセスカテゴリーは、音声(AC_VO)、ビデオ(AC_VI)、ベストエフォート(AC_BE)、バックグラウンド(AC_BG)のいずれかであることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の通信装置。
- 前記リソースユニットの情報を含むフレームであって、IEEE802.11シリーズ規格に準拠したトリガーフレームを受信する第2の受信手段を更に有し、
前記第1の送信手段は、前記第2の受信手段により前記トリガーフレームを受信したことに応じて、前記所定のアクセスカテゴリーのデータを送信することを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の通信装置。 - 前記レガシーEDCAモードとは、IEEE802.11axよりも前のIEEE802.11規格に従ったEDCAモードであることを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の通信装置。
- IEEE802.11シリーズ規格に準拠した無線ネットワークを構築する基地局と通信する通信装置の制御方法であって、
OFDMA(直交周波数分割多重アクセス)による通信を行うために前記基地局から割り当てられるリソースユニットにおいて、所定のアクセスカテゴリーのデータを送信する送信工程と、
前記送信工程により前記所定のアクセスカテゴリーのデータの送信が成功したことに応じて、所定期間、当該所定のアクセスカテゴリーについてMU EDCAモードで動作するよう制御する制御工程と、
を有し、
前記制御工程における前記制御が行われる場合であっても、前記基地局とは異なる通信装置宛ての前記所定のアクセスカテゴリーのデータはレガシーEDCAモードで送信可能であることを特徴とする制御方法。 - コンピュータを請求項1から13のいずれか1項に記載の通信装置として動作させるためのプログラム。
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