JPWO2004039009A1 - 通信管理方法、中央制御局、通信局、通信管理プログラム、通信管理プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents
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Abstract
中央制御局は、「通信局の平均データレートなどから求められる基準的な送信権割り当て」により割り当てられる送信権付与時間の、ある時刻ｔ０を起点とした累積値を表す直線（１０）から、「実際の送信権割り当て」により割り当てられる送信権付与時間の同時刻ｔ０からの累積値を表す折れ線（１１）を差し引いた値が、「前記基準的な送信権割り当てにより伝送遅延許容時間に割り当てられる平均送信権付与時間の累積値」（Ｃ・Ｔｄｅｌａｙ）よりも小さなある一定値（ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ）で常に制限される、という規則に沿って送信権割り当てを行う。通信ネットワークにおいて、中央制御局のスケジューリングに対する柔軟性を残しつつ、送信局が通信路に対して要求する通信路品質を実現できるようにする。
Description
本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１に則った無線通信等のように、複数の通信局が１つのネットワーク経路を時分割で共用するネットワークにおける通信を管理する通信管理方法、中央制御局、通信局、通信管理プログラム、通信管理プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。
近年、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に対する重要度が増している。このようなネットワークにおいて、それに接続する複数の通信局は、パケット送信に関して１つのメディアを共有することになる。複数の送信局が同時に送信を行うとパケット同士の衝突が発生するため、この衝突を効率良く回避する仕組みが定義される必要がある。
例えば、無線ＬＡＮのための標準規格であるＩＥＥＥ８０２．１１無線通信方式（ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１，１９９９ Ｅｄｉｔｉｏｎに準拠する方式）においては、ＤＣＦ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）と呼ばれるＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）ベースの衝突回避方式が定義されている。
しかしこのような従来のネットワークでは全ての送信局に対して平等に送信権が与えられるため、ネットワークに流れるトラフィックの総量が増加すると１つのストリームあたりの帯域が減少するため、各データの伝送遅延時間に制限があるような動画や音声などのリアルタイムのストリームデータを流す際に問題となる。すなわち、このようなストリームデータはネットワークが混み合ってくると正常に伝送されないことになる。
そこで各ストリームデータを正常に伝送させるために、種々の帯域確保の仕組みが考案されている。図５に示すように、帯域確保を行うための一手法として、ネットワーク上の中央制御局１０２が送信局（通信局）１００の受信局（通信局）１０１へのデータ送信に必要な帯域の一部の管理を行う手法がある。このような手法において各送信局はこれからネットワークに流そうとするストリームデータのトラフィック特性に関する情報を中央制御局に通知し、中央制御局がこのストリームの伝送の可否判定を行い、受け入れ可能と判定した場合には中央制御局から各送信局に対して送信権の付与が行われる。
上述のＩＥＥＥ８０２．１１無線通信方式の場合には、ＴＧＥと呼ばれるサブグループにおいて、無線ネットワーク上で帯域管理を行うための、ＨＣＦ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）と呼ばれる中央制御局の機能が議論されている。ＴＧＥが２００２年９月会議において策定したドラフト（ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１ｅ／Ｄ３．３，２００２に準拠する方式）では、ＨＣ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ）と呼ばれる中央制御局がネットワークに属する送信局のトラフィックの送信権の一部を管理する。ＨＣ以外の通信局はＷＳＴＡ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｔａｔｉｏｎ）と呼ばれる。
各ＷＳＴＡは、自局から送信しようとしているデータのトラフィック特性もしくはポーリング要求仕様に関する情報をＨＣに通知する。この情報はＴｒａｆｆｉｃ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＴＳＰＥＣ）と呼ばれている。ただしデータのトラフィック特性に関する情報とは、例えばトラフィックの最小／平均／最大データレート、伝送遅延許容時間などであり、またポーリング要求仕様に関する情報とは、ポーリングして欲しい最小／最大時間間隔、というような情報である。現在Ｄｒａｆｔ３．３に定義されている主なＴＳＰＥＣ情報のパラメータは以下の通りである。
すなわち、ＴＳ Ｉｎｆｏ ＡＣＫ Ｐｏｌｉｃｙは、ＡＣＫ（受信確認情報）が必要かどうか、および、望ましいＡＣＫ形態を指定する。００：Ｎｏｒｍａｌ ＡＣＫ，１０：Ｎｏ ＡＣＫ，０１：Ａｌｔｅｒｎａｔｅ ＡＣＫ，１１：Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫとなっている。
Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎは、００：Ｕｐ ｌｉｎｋ，１０：Ｄｏｗｎ ｌｉｎｋ，０１：Ｄｉｒｅｃｔ ｌｉｎｋ，１１：ｒｅｓｅｒｖｅｄである。
Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｄａｔａ Ｒａｔｅは、トラフィックの最低レート（ｂｐｓ単位）を示す。ＭＡＣ／ＰＨＹ Ｏｖｅｒｈｅａｄは含まれない。０の場合は無指定である。
Ｍｅａｎ Ｄａｔａ Ｒａｔｅは、トラフィックの平均レート（ｂｐｓ単位）を示す。ＭＡＣ／ＰＨＹ Ｏｖｅｒｈｅａｄは含まれない。０の場合は無指定である。
Ｐｅａｋ Ｄａｔａ Ｒａｔｅは、トラフィックの最大許容レート（ｂｐｓ単位）を示す。０の場合は無指定である。
Ｍａｘ Ｂｕｒｓｔ Ｓｉｚｅは、Ｐｅａｋ Ｄａｔａ Ｒａｔｅで到着する、トラフィックの最大データバースト（ｏｃｔｅｔ単位）を示す。これは可変レートトラフィックあるいはバーストトラフィック用のパラメータである。０の場合はバーストが無いことを示す。
Ｎｏｍｉｎａｌ ＭＳＤＵ Ｓｉｚｅは、通常のＭＳＤＵのサイズ（ｏｃｔｅｔ単位）を表す。ただしＭＳＤＵサイズとは上位層からＭＡＣ層に対してデータ送受信を行う際のデータのサイズのことで、パケットからＭＡＣ層、物理層のヘッダー部分を除いた長さに等しい。ＭＳＤＵ Ｓｉｚｅ＝０の場合は無指定である。
Ｉｎａｃｔｉｖｉｔｙ Ｉｎｔｅｒｖａｌは、ＭＳＤＵのトラフィックが流れていなかった場合に中央制御局により接続が遮断されるまでの最大時間（μｓ単位）を表す。０が指定された場合には、Ｉｎａｃｔｉｖｉｔｙにより接続が遮断されない。
Ｄｅｌａｙ Ｂｏｕｎｄは、トラフィックのＭＳＤＵ転送に許容された最大時間（μｓ単位）を示す。０の場合は無指定である。
Ｍｉｎ ＰＨＹ Ｒａｔｅは、トラフィックの最小物理レート（ｂｐｓ単位）を示す。０の場合は無指定である。
Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌは、トラフィックに対して送信権が付与される間隔の最小値を示す。Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｆｉｅｌｄがＵｐｌｉｎｋ／Ｓｉｄｅｌｉｎｋの場合にはＨＣからポーリングが行われるため、このパラメータは連続したＱｏＳ ＣＦ−ＰＯＬＬ（後述）の開始時刻の最小間隔（μｓ単位）を表すことになる。これはパワーセーブを行いたい通信局が設定するパラメータである。
Ｍａｘｉｍｕｍ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌは、トラフィックに対して送信権が付与される間隔の最大値を示す。Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｆｉｅｌｄがＵｐｌｉｎｋ／Ｓｉｄｅｌｉｎｋの場合にはＨＣからポーリングが行われるため、このパラメータは連続したＱｏＳ ＣＦ−ＰＯＬＬ（後述）の開始時刻の最大間隔（μｓ単位）を表すことになる。
Ｓｕｒｐｌｕｓ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｗａｎｃｅ Ｆａｃｔｏｒは、トラフィックのＭＳＤＵ転送に必要な上記のレートに対して過剰に必要となる時間割り当て（帯域割り当て）を示す。本フィールドはＭＳＤＵの転送に必要な帯域に対して、再送、ＭＡＣ／ＰＨＹ ｏｖｅｒｈｅａｄを含む空間伝送時の帯域の比を表す。
このＴＳＰＥＣ情報を各ＷＳＴＡから受信したＨＣは、各ＷＳＴＡからの要求が満たされるように各送信局に対する送信権の付与順序と付与時間に関する計算を行い（スケジューリング）、このスケジュールの結果に基づいて各ＷＳＴＡに対する送信権の付与を行う。
ＨＣから各局に付与される送信権付与時間はＴＸＯＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ）と呼ばれる。ＨＣは送信権を与えようとするＷＳＴＡに向けてＱｏＳ ＣＦ−ＰＯＬＬと呼ばれるパケットを送信することで各送信局に対するＴＸＯＰの付与を行う。ＱｏＳ ＣＦ−ＰＯＬＬパケットには、ＴＸＯＰ ＬＩＭＩＴと呼ばれる、送信権が付与される制限時間に関する情報が含まれており、ＱｏＳ ＣＦ−ＰＯＬＬの宛先となっているＷＳＴＡは、この制限時間内でのデータの送信が許される。
通信局の上位層が通信局のＭＡＣ層に対して送信を依頼するデータの単位はＭＳＤＵ（ＭＡＣ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）と呼ばれている。実際にメディア上で上記ＭＳＤＵの伝送が行われる際には、パケットという形で伝送が行われるが、これは通常は１つのＭＳＤＵに対してＭＡＣ層および物理層のプロトコルヘッダーが付加されたものとなる。
なお現在のドラフトでは、送信局が受信局に対してデータの送信を行う際に、受信局側から受信確認情報を得るための方法としてＮｏｒｍａｌ ＡＣＫと呼ばれる手法と、Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫと呼ばれる手法の２種類が定義されている。図６（ａ）はＮｏｒｍａｌ ＡＣＫを用いた手法であり、図６（ｂ）はＧｒｏｕｐ ＡＣＫを用いた手法を用いた手法である。図６に示すように、Ｎｏｒｍａｌ ＡＣＫを用いた手法では送信局がパケット１１０を送信するたびに受信局側からそのパケットに対する受信確認情報（ＡＣＫ）１１１を返送してもらう。一方Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫを用いた手法では、送信局が受信局に対して複数のパケット１１０をバースト的に送信し、その後送信局がＧｒｏｕｐ Ａｃｋ Ｒｅｑｕｅｓｔと呼ばれるパケット１１２を送信した場合、それが受信局に受信されると、受信局は、それまでに送信局から受信したパケットに関する受信確認情報を含むＧｒｏｕｐ Ａｃｋと呼ばれるパケット１１３を送信局に対して返信する処理を行う。
バースト伝送により伝送されるパケット数は固定数である必要は無いが、典型的なシーケンスとして図６に示すように固定数（図６ではＮ個）のパケットがバースト伝送により周期的に伝送されるパターンを考える。この場合の数Ｎをバースト長と呼ぶ。
Ｇｒｏｕｐ Ａｃｋの手法を用いると複数のパケットの受信確認情報を一度に送信局に通知することができるためＮｏｒｍａｌ ＡＣＫの手法を用いる場合と比較して帯域効率が良くなっている。またバースト長Ｎを長く設定すればするほど帯域効率が良くなる。しかし、逆にバースト長Ｎを長く設定すればするほど受信確認情報を返信する頻度が少なくなるため、同一のパケットを一定時間内に再送できる回数は減少することになる。
例えば物理層にＩＥＥＥ ８０２．１１ａを使用した場合、Ｎｏｒｍａｌ ＡＣＫを用いて１パケットを伝送するために必要な時間の計算方法を以下に示す。すなわち、パケットの種類がＱｏＳＤａｔａパケットの場合、パラメータは
ＭＳＤＵサイズ：Ｌ（ｂｉｔ）
物理レート：ＲＰＨＹ
の２つである。ＩＥＥＥ ８０２．１１ａの物理層で用いられているＯＦＤＭ変調方式の１シンボルにより伝送されるビット数ＮＤＢＰＳの値は、図７に示すように物理レートＲＰＨＹより一意に決定されるので、Ｌ（ｂｉｔ）のＭＳＤＵを伝送するのに必要なＯＦＤＭシンボル数ＮＳＹＭは
ＮＳＹＭ＝ｃｅｉｌｉｎｇ｛（３１０＋Ｌ）／ＮＤＢＰＳ｝
となり、パケット送信時間ＴＱｏＳＤａｔａは
ＴＱｏＳＤａｔａ＝２０＋４×ＮＳＹＭ（μｓ）
で与えられる。
上記ＱｏＳＤａｔａパケットを受信した際に受信局が返送するＡＣＫパケットについては、上記ＱｏＳＤａｔａパケットの物理レートＲＰＨＹよりＡＣＫパケットの物理レートＲＰＨＹ（ＡＣＫ）が一意に決定され、ＲＰＨＹ（ＡＣＫ）よりＮＤＢＰＳの値が決定され（図７参照）、ＡＣＫパケットを伝送するのに必要なＯＦＤＭシンボル数ＮＳＹＭは
ＮＳＹＭ＝ｃｅｉｌｉｎｇ（１３４／ＮＤＢＰＳ）
で計算できるため、パケット送信時間ＴＡＣＫは
ＴＡＣＫ＝２０＋４×ＮＳＹＭ（μｓ）
で与えられる。
以上の計算よりＱｏＳＤａｔａパケットとＡＣＫパケットの交換にかかる標準時間ＴＮｏｒｍａｌ（Ｌ，ＲＰＨＹ）は
Ｔｎｏｒｍａｌ（Ｌ，ＲＰＨＹ）＝ＴＱｏＳＤａｔａ＋ＳＩＦＳ＋ＴＡＣＫ＋ＳＩＦＳ（μｓ）
で与えられる。ただしＳＩＦＳはパケット間のギャップ時間を表し、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａの物理層を使用する場合の具体的な値は１６（μｓ）で与えられる。
同様にＧｒｏｕｐ ＡＣＫを用いて１パケットを伝送するために必要な平均時間の計算方法を以下に示す。
ＱｏＳＤａｔａパケットを送信するのに必要な時間ＴＱｏＳＤａｔａについては上記のＮｏｒｍａｌ ＡＣＫの場合と同じ計算式で与えられる。
Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫ Ｒｅｑｕｅｓｔパケットを送信するのに必要な時間については、上記ＱｏＳＤａｔａパケットの物理レートＲＰＨＹよりＧｒｏｕｐ ＡＣＫ Ｒｅｑｕｅｓｔパケットの物理レートＲＰＨＹ（ＧＡＲ）が一意に決定されるので、図７からＲＰＨＹ（ＧＡＲ）に対応するＮＤＢＰＳの値が求められ、
ＮＳＹＭ＝ｃｅｉｌｉｎｇ（２１４／ＮＤＢＰＳ）
ＴＧＡＲ＝２０＋４×ＮＳＹＭ（μｓ）
によりパケット送信時間ＴＧＡＲの値が決定する。
一方Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫパケットを送信するのに必要な時間についても、上記ＱｏＳＤａｔａパケットの物理レートＲＰＨＹよりＧｒｏｕｐ ＡＣＫパケットの物理レートＲＰＨＹ（ＧＡ）が一意に決定されるので、図７からＲＰＨＹ（ＧＡ）に対応するＮＤＢＰＳの値が求められ、
ＮＳＹＭ＝ｃｅｉｌｉｎｇ（１２３８／ＮＤＢＰＳ）
ＴＧＡ＝２０＋４×ＮＳＹＭ（μｓ）
によりパケット送信時間ＴＧＡの値が決定する。
以上からＮ個のＱｏＳＤａｔａパケットとＧｒｏｕｐ ＡＣＫ Ｒｅｑｕｅｓｔ／Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫパケットの交換にかかる標準時間Ｔｇｒｏｕｐ（Ｎ）（Ｌ，ＲＰＨＹ）は、
Ｔｇｒｏｕｐ（Ｎ）（Ｌ，ＲＰＨＹ）
＝Ｎ・ＴＱｏＳＤａｔａ＋ＳＩＦＳ＋ＴＧＡＲ＋ＳＩＦＳ＋ＴＧＡ＋ＳＩＦＳ（μｓ）
であり、バースト長ＮのＧｒｏｕｐ ＡＣＫシーケンスを用いてパケット伝送を行う際の１パケットあたりの平均送信時間の標準値Ｔｇｒｏｕｐ（Ｌ，ＲＰＨＹ）は
Ｔｇｒｏｕｐ（Ｌ，ＲＰＨＹ）＝Ｔｇｒｏｕｐ（Ｎ）／Ｎ（μｓ）
となる。
上記の計算において、Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫを用いてデータ伝送を行う際のパラメータはパケットのＭＳＤＵサイズ、パケットを送信する物理レート、およびバースト長Ｎで与えられるものとしている。
上記のようにＧｒｏｕｐ ＡＣＫを用いて伝送を行う場合にはバースト長Ｎにより帯域効率が変化するため、中央制御局がその局に割り与えるべきＴＸＯＰの時間率も変化する。しかしＧｒｏｕｐ Ａｃｋ Ｒｅｑｕｅｓｔ／Ｇｒｏｕｐ Ａｃｋのパケットは通信局が任意の時間に出してよいと規定されているため、仕様上ではバースト長という概念は存在せず、それを中央制御局に伝達する仕組みも定義されていない。その代わりに制御局はＳｕｒｐｌｕｓ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ＡｌｌｏｗａｎｃｅというＴＳＰＥＣ情報を中央制御局に伝達できるようになっている。これは、Ｎｏｒｍａｌ ＡＣＫを使用した場合と比較して、実際に必要となるであろう帯域（もしくは平均送信時間）の比率に相当する情報である。Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫを用いてバースト長Ｎの伝送を行う通信局が中央制御局に対して伝送するＳｕｒｐｌｕｓ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｗａｎｃｅの計算方法は以下の通りである。すなわち、ＴＳＰＥＣに設定すべきＳｕｒｐｌｕｓ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｗａｎｃｅ（Ａｓｕｒｐ）の値は
Ａｓｕｒｐ＝Ｔｇｒｏｕｐ（Ｌ，ＲＰＨＹ）／Ｔｎｏｒｍａｌ（Ｌ，ＲＰＨＹ）
である。
なお現在のドラフトでは明確に記述されていないが、Ｓｕｒｐｌｕｓ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｗａｎｃｅ（Ａｓｕｒｐ）の値の中には、パケット再送のために必要となる追加帯域（もしくは追加送信時間）を送信局側で計算し、それを考慮した値を申請するという規則になる可能性がある。パケットエラー率がＰＥＲで与えられる場合には一般に
１＋ＰＥＲ＋ＰＥＲ２＋ＰＥＲ３＋．．．＝１／（１−ＰＥＲ）倍の帯域が必要となるので、再送帯域も考慮した場合のＳｕｒｐｌｕｓ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｗａｎｃｅ（Ａｓｕｒｐ’）の値は
Ａｓｕｒｐ’
＝Ｔｇｒｏｕｐ（Ｌ，ＲＰＨＹ）／Ｔｎｏｒｍａｌ（Ｌ，ＲＰＨＹ）／（１−ＰＥＲ）
で与えられる。ただし上式においてＰＥＲの値は通信局側で実際に過去の通信において計測されたパケットエラー率でも構わないし、固定値（典型値）を使用するようにしてもよい。
中央制御局から与えられたＴＸＯＰの時間内でＮｏｒｍａｌ ＡＣＫもしくはＧｒｏｕｐ ＡＣＫを用いて実際に通信を行う場合のパケット交換シーケンスの一例を図８に示す。図８（ａ）はＮｏｒｍａｌ ＡＣＫを用いた手法であり、図８（ｂ）はＧｒｏｕｐ ＡＣＫを用いた手法を用いた手法である。Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫを用いて、Ｎ個のパケット、Ｇｒｏｕｐ Ａｃｋ Ｒｅｑｕｅｓｔ、Ｇｒｏｕｐ Ａｃｋの一連のシーケンスがメディア上で送出される周期の平均時間を平均バースト出力周期（Ｔｂｕｒｓｔ）と呼ぶことにする。
従来技術としては、「Ｄｒａｆｔ Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ｔｏ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＦＯＲ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ − ＬＡＮ／ＭＡＮ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ − Ｐａｒｔ １１：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ）ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ：Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＱｏＳ），ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１ｅ／Ｄ３．３，２００２がある。
以上のようなネットワークシステムでは、送信局はストリームの特性だけを伝えて送信権の割り当てについては全てを中央制御局に「任せる」という仕組みになっているため、送信局が期待しているようなタイミングで送信局が期待しているような長さの送信時間を与えてもらえるという保証を得ることができない。
たとえば、送信局が固定レートのトラフィックを流すためにストリームの最小／平均／最大データレートに対応する特性パラメータに同じ値を設定して中央制御局に申請したとしても、中央制御局は送信局に対して周期的に送信権を付与してくれるとは限らない。より一般的には中央制御局は、より多くの送信局からの多種多様な要求を同時に受け入れるために、各々のストリームに対する送信権割り当てに着目した場合には、疎密のある送信権付与を行うことの方が普通である。
たとえば図９の１３０〜１３３はＨＣによるさまざまなスケジューリングの結果を表している。１２０がＱｏＳ ＣＦ−ＰＯＬＬパケット、１２１が送信局に対して付与されたＴＸＯＰを表している。このようにＨＣが送信局からの同一のＴＳＰＥＣの申請を受信したと仮定しても、いろいろなＴＸＯＰを発生する可能性がある。現在のドラフトでは、中央制御局がどのぐらいの時間で観測したときに要求したデータレートに対応する送信時間を提供してくれるかということについては規格範疇外であり、実装依存ということになっている。逆に言えば、現在のドラフトで定義されている手法ではＨＣのスケジューリングに対して大きな柔軟性が与えられている。
次に、中央制御局からの送信権の与え方に依存して通信路の信頼性が変化するということを示す。図１０は図９の各ポーリングに対してある一定時間に割り当てられたＴＸＯＰに対して横縞を付けたものである。図１０より、ポーリング１３３によりＴ１〜Ｔ２の時間内に割り当てられたＴＸＯＰの量はポーリング１３０〜１３２と比較して少ないことが判る。固定レートのストリームを流す場合を考えると、１３３のようにポーリングされた場合には、Ｔ１〜Ｔ２の時間の間で提供される局所的な送信権付与レートが平均的な送信権付与レートよりも小さくなっているため、時刻Ｔ２において送信バッファに未送信のＭＳＤＵ（ＭＡＣ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）が多く溜まることになる。仮に時刻Ｔ２に上位層から新しいＭＳＤＵ１４０の送信要求が来た場合を考えると、ＭＳＤＵ１４０は送信バッファの最後尾に入れられるため、１３３のようにポーリングされた場合にはＭＳＤＵ１４０が最初に送出されるまで長く待たされることになる。全てのパケットは同一の伝送遅延許容時間内に受信局側に伝達される必要があるが、Ｔ１〜Ｔ２やＴ２〜Ｔ３の時間が伝送遅延許容時間に等しいとすると、１３３のようにポーリングされた場合には、ＭＳＤＵ１４０に対する再送の機会が、１３０〜１３２のようにポーリングされた場合よりも明らかに減少していることが判る。
再送の機会が減少しているということは、パケット損失率（Ｐａｃｋｅｔ Ｌｏｓｓ Ｒａｔｅ、ＰＬＲと記載）が増加していることを意味している。ここでパケット損失率とは、送信局と受信局との間でパケットの再送を繰り返した結果として、制限時間（すなわち伝送遅延許容時間）内に受信局側に正常に伝達されなかったパケットの割合と定義される。
特に送信局が受信局に対して複数のパケットをバースト的に送信し、受信局が複数の受信パケットに対する受信確認情報をまとめて送信局に通知する仕組みを用いて通信を行う場合には、再送を行う頻度が少なくなっているため、上のパケット損失率はポーリングの差による影響をより深刻に受けることになる。受信確認情報を送信局に通知する頻度を上げればポーリングによるパケット損失率の差を小さくすることが可能であるが、受信確認情報の通知頻度を上げすぎると帯域効率が悪くなる。上記のようなバースト伝送の仕組みはもともと帯域効率を上げるために考案されたものであるため、帯域効率を保持したままの状態で、同時に所望のパケット損失率が達成できることが望ましい。しかし現在のドラフトでは、送信局がどの程度の頻度で受信局に対して受信確認情報の通知を要求すればよいかに関する指針が示されていない。
図１５〜図１８は、中央制御局からの色々な送信権の与え方の具体例を示している。ただしこの例で中央制御局は１００ＴＵの周期で送信権付与を行っているものとし、一周期時間あたりに３０個のＭＳＤＵが等間隔で入力されるものとし、各ＭＳＤＵの最大伝送許容時間は５０ＴＵで与えられると仮定している。（ただし、１ＴＵ＝１０２４ｕｓとする。）同図のＴＸＯＰ中における数字は、そのＴＸＯＰにおいて出力されるパケットの数を表している。（例１）〜（例４）の全てのＴＸＯＰ割り当てではどれも１００ＴＵの時間のうちに３６個のパケットが出力されるように送信権の付与を行っている。
ただし、より色々なパターンのＴＸＯＰ割り当てについて考察するために、各ＴＸＯＰ割り当てには変数を持たせている。図１５に示すＴＸＯＰ割り当て（例１）は、ｘ個のＭＳＤＵが連続して送出されるように、均一な送信権の付与を行っており、ｘが変数になる。
図１６に示すＴＸＯＰ割り当て（例２）は、１００ＴＵの間にｔ（ＴＵ）の時間だけ送信権付与が行われない時間があり、残りの時間でパケットの送出が均一に行われる。ただし３個のＭＳＤＵが連続して送出されるように送信権付与を行っており、ｔが変数になる。
図１７に示すＴＸＯＰ割り当て（例３）は、ｔ（ＴＵ）の時間に３個のＭＳＤＵが連続して送出されるように均一な送信権付与が行われ、（１００−ｔ）（ＴＵ）の時間に６個のＭＳＤＵが連続して送出されるように均一な送信権付与が行われており、ｔが変数になる。
図１８に示すＴＸＯＰ割り当て（例４）は、ｔ（ＴＵ）の時間に１８個のＭＳＤＵが連続して送出されるように送信権付与が行われ、（１００−ｔ）（ＴＵ）の時間に３個のＭＳＤＵが連続して送出されるように均一な送信権付与が行われており、ｔが変数になる。
図１９〜図２２は、図１５〜図１８に示す上記の中央制御局からの具体的な送信権の与え方のそれぞれに対して、パケット損失率がどのように変化するかに関するシミュレーション結果を示している。ただし横軸には、各ＴＸＯＰ割り当ての変数を取っている。図には最大伝送遅延時間の値も併せて記してある。（最大伝送許容時間が５０ＴＵであると仮定しているので、最大伝送遅延時間が５０ＴＵを超えたパケットがパケット損失となる。）これらの図から、一定の時間に割り与えるＴＸＯＰ割り当ての合計時間が同一であったとしても、色々な送信権の与え方に対して最大伝送遅延時間やパケット損失率が大きく変化することが判る。
各々のストリーム系アプリケーションには、通信路に対して許容可能なパケット損失率が存在する。アプリケーションによってはＰＬＲ＝１０−４で正常に動作するものもあれば、ＰＬＲ＝１０−８を必要とするアプリケーションもある。しかし現在のドラフト仕様書では、送信局側から中央制御局に対して、送信局のアプリケーションが通信路に対して期待するパケット損失率に関する情報を伝達する方法が存在しない。そのため、無線通信路のようにエラーが頻発する通信路においては、送信局は何らかの方法で期待するパケット損失率を達成するために必要な情報を中央制御局に対して伝送する必要がある。
中央制御局による送信権の割り当てのタイミングが悪いことが原因で受信局において映像乱れが発生した場合でも、ユーザーは送信局あるいは受信局が故障していると感じてしまう。これは送信局あるいは受信局の製造業者にとって好ましくない事態である。現在のドラフトでは送信局から中央制御局に対して「ストリームの特性」以外に「ポーリングに対する要求仕様」についても要求できるようになっているものの、決して十分ではないとともに、各パラメータをどのように設定すべきかに関する指針が示されていない。
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、特に、パケットエラー率の比較的高い通信ネットワークにおいて、中央制御局のスケジューリングに対する柔軟性を残しつつ、送信局が通信路に対して要求する通信路品質を実現できる通信管理方法、中央制御局、通信局、通信管理プログラム、通信管理プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
例えば、無線ＬＡＮのための標準規格であるＩＥＥＥ８０２．１１無線通信方式（ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１，１９９９ Ｅｄｉｔｉｏｎに準拠する方式）においては、ＤＣＦ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）と呼ばれるＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）ベースの衝突回避方式が定義されている。
しかしこのような従来のネットワークでは全ての送信局に対して平等に送信権が与えられるため、ネットワークに流れるトラフィックの総量が増加すると１つのストリームあたりの帯域が減少するため、各データの伝送遅延時間に制限があるような動画や音声などのリアルタイムのストリームデータを流す際に問題となる。すなわち、このようなストリームデータはネットワークが混み合ってくると正常に伝送されないことになる。
そこで各ストリームデータを正常に伝送させるために、種々の帯域確保の仕組みが考案されている。図５に示すように、帯域確保を行うための一手法として、ネットワーク上の中央制御局１０２が送信局（通信局）１００の受信局（通信局）１０１へのデータ送信に必要な帯域の一部の管理を行う手法がある。このような手法において各送信局はこれからネットワークに流そうとするストリームデータのトラフィック特性に関する情報を中央制御局に通知し、中央制御局がこのストリームの伝送の可否判定を行い、受け入れ可能と判定した場合には中央制御局から各送信局に対して送信権の付与が行われる。
上述のＩＥＥＥ８０２．１１無線通信方式の場合には、ＴＧＥと呼ばれるサブグループにおいて、無線ネットワーク上で帯域管理を行うための、ＨＣＦ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）と呼ばれる中央制御局の機能が議論されている。ＴＧＥが２００２年９月会議において策定したドラフト（ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１ｅ／Ｄ３．３，２００２に準拠する方式）では、ＨＣ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ）と呼ばれる中央制御局がネットワークに属する送信局のトラフィックの送信権の一部を管理する。ＨＣ以外の通信局はＷＳＴＡ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｔａｔｉｏｎ）と呼ばれる。
各ＷＳＴＡは、自局から送信しようとしているデータのトラフィック特性もしくはポーリング要求仕様に関する情報をＨＣに通知する。この情報はＴｒａｆｆｉｃ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＴＳＰＥＣ）と呼ばれている。ただしデータのトラフィック特性に関する情報とは、例えばトラフィックの最小／平均／最大データレート、伝送遅延許容時間などであり、またポーリング要求仕様に関する情報とは、ポーリングして欲しい最小／最大時間間隔、というような情報である。現在Ｄｒａｆｔ３．３に定義されている主なＴＳＰＥＣ情報のパラメータは以下の通りである。
すなわち、ＴＳ Ｉｎｆｏ ＡＣＫ Ｐｏｌｉｃｙは、ＡＣＫ（受信確認情報）が必要かどうか、および、望ましいＡＣＫ形態を指定する。００：Ｎｏｒｍａｌ ＡＣＫ，１０：Ｎｏ ＡＣＫ，０１：Ａｌｔｅｒｎａｔｅ ＡＣＫ，１１：Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫとなっている。
Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎは、００：Ｕｐ ｌｉｎｋ，１０：Ｄｏｗｎ ｌｉｎｋ，０１：Ｄｉｒｅｃｔ ｌｉｎｋ，１１：ｒｅｓｅｒｖｅｄである。
Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｄａｔａ Ｒａｔｅは、トラフィックの最低レート（ｂｐｓ単位）を示す。ＭＡＣ／ＰＨＹ Ｏｖｅｒｈｅａｄは含まれない。０の場合は無指定である。
Ｍｅａｎ Ｄａｔａ Ｒａｔｅは、トラフィックの平均レート（ｂｐｓ単位）を示す。ＭＡＣ／ＰＨＹ Ｏｖｅｒｈｅａｄは含まれない。０の場合は無指定である。
Ｐｅａｋ Ｄａｔａ Ｒａｔｅは、トラフィックの最大許容レート（ｂｐｓ単位）を示す。０の場合は無指定である。
Ｍａｘ Ｂｕｒｓｔ Ｓｉｚｅは、Ｐｅａｋ Ｄａｔａ Ｒａｔｅで到着する、トラフィックの最大データバースト（ｏｃｔｅｔ単位）を示す。これは可変レートトラフィックあるいはバーストトラフィック用のパラメータである。０の場合はバーストが無いことを示す。
Ｎｏｍｉｎａｌ ＭＳＤＵ Ｓｉｚｅは、通常のＭＳＤＵのサイズ（ｏｃｔｅｔ単位）を表す。ただしＭＳＤＵサイズとは上位層からＭＡＣ層に対してデータ送受信を行う際のデータのサイズのことで、パケットからＭＡＣ層、物理層のヘッダー部分を除いた長さに等しい。ＭＳＤＵ Ｓｉｚｅ＝０の場合は無指定である。
Ｉｎａｃｔｉｖｉｔｙ Ｉｎｔｅｒｖａｌは、ＭＳＤＵのトラフィックが流れていなかった場合に中央制御局により接続が遮断されるまでの最大時間（μｓ単位）を表す。０が指定された場合には、Ｉｎａｃｔｉｖｉｔｙにより接続が遮断されない。
Ｄｅｌａｙ Ｂｏｕｎｄは、トラフィックのＭＳＤＵ転送に許容された最大時間（μｓ単位）を示す。０の場合は無指定である。
Ｍｉｎ ＰＨＹ Ｒａｔｅは、トラフィックの最小物理レート（ｂｐｓ単位）を示す。０の場合は無指定である。
Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌは、トラフィックに対して送信権が付与される間隔の最小値を示す。Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｆｉｅｌｄがＵｐｌｉｎｋ／Ｓｉｄｅｌｉｎｋの場合にはＨＣからポーリングが行われるため、このパラメータは連続したＱｏＳ ＣＦ−ＰＯＬＬ（後述）の開始時刻の最小間隔（μｓ単位）を表すことになる。これはパワーセーブを行いたい通信局が設定するパラメータである。
Ｍａｘｉｍｕｍ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌは、トラフィックに対して送信権が付与される間隔の最大値を示す。Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｆｉｅｌｄがＵｐｌｉｎｋ／Ｓｉｄｅｌｉｎｋの場合にはＨＣからポーリングが行われるため、このパラメータは連続したＱｏＳ ＣＦ−ＰＯＬＬ（後述）の開始時刻の最大間隔（μｓ単位）を表すことになる。
Ｓｕｒｐｌｕｓ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｗａｎｃｅ Ｆａｃｔｏｒは、トラフィックのＭＳＤＵ転送に必要な上記のレートに対して過剰に必要となる時間割り当て（帯域割り当て）を示す。本フィールドはＭＳＤＵの転送に必要な帯域に対して、再送、ＭＡＣ／ＰＨＹ ｏｖｅｒｈｅａｄを含む空間伝送時の帯域の比を表す。
このＴＳＰＥＣ情報を各ＷＳＴＡから受信したＨＣは、各ＷＳＴＡからの要求が満たされるように各送信局に対する送信権の付与順序と付与時間に関する計算を行い（スケジューリング）、このスケジュールの結果に基づいて各ＷＳＴＡに対する送信権の付与を行う。
ＨＣから各局に付与される送信権付与時間はＴＸＯＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ）と呼ばれる。ＨＣは送信権を与えようとするＷＳＴＡに向けてＱｏＳ ＣＦ−ＰＯＬＬと呼ばれるパケットを送信することで各送信局に対するＴＸＯＰの付与を行う。ＱｏＳ ＣＦ−ＰＯＬＬパケットには、ＴＸＯＰ ＬＩＭＩＴと呼ばれる、送信権が付与される制限時間に関する情報が含まれており、ＱｏＳ ＣＦ−ＰＯＬＬの宛先となっているＷＳＴＡは、この制限時間内でのデータの送信が許される。
通信局の上位層が通信局のＭＡＣ層に対して送信を依頼するデータの単位はＭＳＤＵ（ＭＡＣ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）と呼ばれている。実際にメディア上で上記ＭＳＤＵの伝送が行われる際には、パケットという形で伝送が行われるが、これは通常は１つのＭＳＤＵに対してＭＡＣ層および物理層のプロトコルヘッダーが付加されたものとなる。
なお現在のドラフトでは、送信局が受信局に対してデータの送信を行う際に、受信局側から受信確認情報を得るための方法としてＮｏｒｍａｌ ＡＣＫと呼ばれる手法と、Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫと呼ばれる手法の２種類が定義されている。図６（ａ）はＮｏｒｍａｌ ＡＣＫを用いた手法であり、図６（ｂ）はＧｒｏｕｐ ＡＣＫを用いた手法を用いた手法である。図６に示すように、Ｎｏｒｍａｌ ＡＣＫを用いた手法では送信局がパケット１１０を送信するたびに受信局側からそのパケットに対する受信確認情報（ＡＣＫ）１１１を返送してもらう。一方Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫを用いた手法では、送信局が受信局に対して複数のパケット１１０をバースト的に送信し、その後送信局がＧｒｏｕｐ Ａｃｋ Ｒｅｑｕｅｓｔと呼ばれるパケット１１２を送信した場合、それが受信局に受信されると、受信局は、それまでに送信局から受信したパケットに関する受信確認情報を含むＧｒｏｕｐ Ａｃｋと呼ばれるパケット１１３を送信局に対して返信する処理を行う。
バースト伝送により伝送されるパケット数は固定数である必要は無いが、典型的なシーケンスとして図６に示すように固定数（図６ではＮ個）のパケットがバースト伝送により周期的に伝送されるパターンを考える。この場合の数Ｎをバースト長と呼ぶ。
Ｇｒｏｕｐ Ａｃｋの手法を用いると複数のパケットの受信確認情報を一度に送信局に通知することができるためＮｏｒｍａｌ ＡＣＫの手法を用いる場合と比較して帯域効率が良くなっている。またバースト長Ｎを長く設定すればするほど帯域効率が良くなる。しかし、逆にバースト長Ｎを長く設定すればするほど受信確認情報を返信する頻度が少なくなるため、同一のパケットを一定時間内に再送できる回数は減少することになる。
例えば物理層にＩＥＥＥ ８０２．１１ａを使用した場合、Ｎｏｒｍａｌ ＡＣＫを用いて１パケットを伝送するために必要な時間の計算方法を以下に示す。すなわち、パケットの種類がＱｏＳＤａｔａパケットの場合、パラメータは
ＭＳＤＵサイズ：Ｌ（ｂｉｔ）
物理レート：ＲＰＨＹ
の２つである。ＩＥＥＥ ８０２．１１ａの物理層で用いられているＯＦＤＭ変調方式の１シンボルにより伝送されるビット数ＮＤＢＰＳの値は、図７に示すように物理レートＲＰＨＹより一意に決定されるので、Ｌ（ｂｉｔ）のＭＳＤＵを伝送するのに必要なＯＦＤＭシンボル数ＮＳＹＭは
ＮＳＹＭ＝ｃｅｉｌｉｎｇ｛（３１０＋Ｌ）／ＮＤＢＰＳ｝
となり、パケット送信時間ＴＱｏＳＤａｔａは
ＴＱｏＳＤａｔａ＝２０＋４×ＮＳＹＭ（μｓ）
で与えられる。
上記ＱｏＳＤａｔａパケットを受信した際に受信局が返送するＡＣＫパケットについては、上記ＱｏＳＤａｔａパケットの物理レートＲＰＨＹよりＡＣＫパケットの物理レートＲＰＨＹ（ＡＣＫ）が一意に決定され、ＲＰＨＹ（ＡＣＫ）よりＮＤＢＰＳの値が決定され（図７参照）、ＡＣＫパケットを伝送するのに必要なＯＦＤＭシンボル数ＮＳＹＭは
ＮＳＹＭ＝ｃｅｉｌｉｎｇ（１３４／ＮＤＢＰＳ）
で計算できるため、パケット送信時間ＴＡＣＫは
ＴＡＣＫ＝２０＋４×ＮＳＹＭ（μｓ）
で与えられる。
以上の計算よりＱｏＳＤａｔａパケットとＡＣＫパケットの交換にかかる標準時間ＴＮｏｒｍａｌ（Ｌ，ＲＰＨＹ）は
Ｔｎｏｒｍａｌ（Ｌ，ＲＰＨＹ）＝ＴＱｏＳＤａｔａ＋ＳＩＦＳ＋ＴＡＣＫ＋ＳＩＦＳ（μｓ）
で与えられる。ただしＳＩＦＳはパケット間のギャップ時間を表し、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａの物理層を使用する場合の具体的な値は１６（μｓ）で与えられる。
同様にＧｒｏｕｐ ＡＣＫを用いて１パケットを伝送するために必要な平均時間の計算方法を以下に示す。
ＱｏＳＤａｔａパケットを送信するのに必要な時間ＴＱｏＳＤａｔａについては上記のＮｏｒｍａｌ ＡＣＫの場合と同じ計算式で与えられる。
Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫ Ｒｅｑｕｅｓｔパケットを送信するのに必要な時間については、上記ＱｏＳＤａｔａパケットの物理レートＲＰＨＹよりＧｒｏｕｐ ＡＣＫ Ｒｅｑｕｅｓｔパケットの物理レートＲＰＨＹ（ＧＡＲ）が一意に決定されるので、図７からＲＰＨＹ（ＧＡＲ）に対応するＮＤＢＰＳの値が求められ、
ＮＳＹＭ＝ｃｅｉｌｉｎｇ（２１４／ＮＤＢＰＳ）
ＴＧＡＲ＝２０＋４×ＮＳＹＭ（μｓ）
によりパケット送信時間ＴＧＡＲの値が決定する。
一方Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫパケットを送信するのに必要な時間についても、上記ＱｏＳＤａｔａパケットの物理レートＲＰＨＹよりＧｒｏｕｐ ＡＣＫパケットの物理レートＲＰＨＹ（ＧＡ）が一意に決定されるので、図７からＲＰＨＹ（ＧＡ）に対応するＮＤＢＰＳの値が求められ、
ＮＳＹＭ＝ｃｅｉｌｉｎｇ（１２３８／ＮＤＢＰＳ）
ＴＧＡ＝２０＋４×ＮＳＹＭ（μｓ）
によりパケット送信時間ＴＧＡの値が決定する。
以上からＮ個のＱｏＳＤａｔａパケットとＧｒｏｕｐ ＡＣＫ Ｒｅｑｕｅｓｔ／Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫパケットの交換にかかる標準時間Ｔｇｒｏｕｐ（Ｎ）（Ｌ，ＲＰＨＹ）は、
Ｔｇｒｏｕｐ（Ｎ）（Ｌ，ＲＰＨＹ）
＝Ｎ・ＴＱｏＳＤａｔａ＋ＳＩＦＳ＋ＴＧＡＲ＋ＳＩＦＳ＋ＴＧＡ＋ＳＩＦＳ（μｓ）
であり、バースト長ＮのＧｒｏｕｐ ＡＣＫシーケンスを用いてパケット伝送を行う際の１パケットあたりの平均送信時間の標準値Ｔｇｒｏｕｐ（Ｌ，ＲＰＨＹ）は
Ｔｇｒｏｕｐ（Ｌ，ＲＰＨＹ）＝Ｔｇｒｏｕｐ（Ｎ）／Ｎ（μｓ）
となる。
上記の計算において、Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫを用いてデータ伝送を行う際のパラメータはパケットのＭＳＤＵサイズ、パケットを送信する物理レート、およびバースト長Ｎで与えられるものとしている。
上記のようにＧｒｏｕｐ ＡＣＫを用いて伝送を行う場合にはバースト長Ｎにより帯域効率が変化するため、中央制御局がその局に割り与えるべきＴＸＯＰの時間率も変化する。しかしＧｒｏｕｐ Ａｃｋ Ｒｅｑｕｅｓｔ／Ｇｒｏｕｐ Ａｃｋのパケットは通信局が任意の時間に出してよいと規定されているため、仕様上ではバースト長という概念は存在せず、それを中央制御局に伝達する仕組みも定義されていない。その代わりに制御局はＳｕｒｐｌｕｓ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ＡｌｌｏｗａｎｃｅというＴＳＰＥＣ情報を中央制御局に伝達できるようになっている。これは、Ｎｏｒｍａｌ ＡＣＫを使用した場合と比較して、実際に必要となるであろう帯域（もしくは平均送信時間）の比率に相当する情報である。Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫを用いてバースト長Ｎの伝送を行う通信局が中央制御局に対して伝送するＳｕｒｐｌｕｓ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｗａｎｃｅの計算方法は以下の通りである。すなわち、ＴＳＰＥＣに設定すべきＳｕｒｐｌｕｓ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｗａｎｃｅ（Ａｓｕｒｐ）の値は
Ａｓｕｒｐ＝Ｔｇｒｏｕｐ（Ｌ，ＲＰＨＹ）／Ｔｎｏｒｍａｌ（Ｌ，ＲＰＨＹ）
である。
なお現在のドラフトでは明確に記述されていないが、Ｓｕｒｐｌｕｓ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｗａｎｃｅ（Ａｓｕｒｐ）の値の中には、パケット再送のために必要となる追加帯域（もしくは追加送信時間）を送信局側で計算し、それを考慮した値を申請するという規則になる可能性がある。パケットエラー率がＰＥＲで与えられる場合には一般に
１＋ＰＥＲ＋ＰＥＲ２＋ＰＥＲ３＋．．．＝１／（１−ＰＥＲ）倍の帯域が必要となるので、再送帯域も考慮した場合のＳｕｒｐｌｕｓ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｗａｎｃｅ（Ａｓｕｒｐ’）の値は
Ａｓｕｒｐ’
＝Ｔｇｒｏｕｐ（Ｌ，ＲＰＨＹ）／Ｔｎｏｒｍａｌ（Ｌ，ＲＰＨＹ）／（１−ＰＥＲ）
で与えられる。ただし上式においてＰＥＲの値は通信局側で実際に過去の通信において計測されたパケットエラー率でも構わないし、固定値（典型値）を使用するようにしてもよい。
中央制御局から与えられたＴＸＯＰの時間内でＮｏｒｍａｌ ＡＣＫもしくはＧｒｏｕｐ ＡＣＫを用いて実際に通信を行う場合のパケット交換シーケンスの一例を図８に示す。図８（ａ）はＮｏｒｍａｌ ＡＣＫを用いた手法であり、図８（ｂ）はＧｒｏｕｐ ＡＣＫを用いた手法を用いた手法である。Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫを用いて、Ｎ個のパケット、Ｇｒｏｕｐ Ａｃｋ Ｒｅｑｕｅｓｔ、Ｇｒｏｕｐ Ａｃｋの一連のシーケンスがメディア上で送出される周期の平均時間を平均バースト出力周期（Ｔｂｕｒｓｔ）と呼ぶことにする。
従来技術としては、「Ｄｒａｆｔ Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ｔｏ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＦＯＲ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ − ＬＡＮ／ＭＡＮ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ − Ｐａｒｔ １１：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ）ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ：Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＱｏＳ），ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１ｅ／Ｄ３．３，２００２がある。
以上のようなネットワークシステムでは、送信局はストリームの特性だけを伝えて送信権の割り当てについては全てを中央制御局に「任せる」という仕組みになっているため、送信局が期待しているようなタイミングで送信局が期待しているような長さの送信時間を与えてもらえるという保証を得ることができない。
たとえば、送信局が固定レートのトラフィックを流すためにストリームの最小／平均／最大データレートに対応する特性パラメータに同じ値を設定して中央制御局に申請したとしても、中央制御局は送信局に対して周期的に送信権を付与してくれるとは限らない。より一般的には中央制御局は、より多くの送信局からの多種多様な要求を同時に受け入れるために、各々のストリームに対する送信権割り当てに着目した場合には、疎密のある送信権付与を行うことの方が普通である。
たとえば図９の１３０〜１３３はＨＣによるさまざまなスケジューリングの結果を表している。１２０がＱｏＳ ＣＦ−ＰＯＬＬパケット、１２１が送信局に対して付与されたＴＸＯＰを表している。このようにＨＣが送信局からの同一のＴＳＰＥＣの申請を受信したと仮定しても、いろいろなＴＸＯＰを発生する可能性がある。現在のドラフトでは、中央制御局がどのぐらいの時間で観測したときに要求したデータレートに対応する送信時間を提供してくれるかということについては規格範疇外であり、実装依存ということになっている。逆に言えば、現在のドラフトで定義されている手法ではＨＣのスケジューリングに対して大きな柔軟性が与えられている。
次に、中央制御局からの送信権の与え方に依存して通信路の信頼性が変化するということを示す。図１０は図９の各ポーリングに対してある一定時間に割り当てられたＴＸＯＰに対して横縞を付けたものである。図１０より、ポーリング１３３によりＴ１〜Ｔ２の時間内に割り当てられたＴＸＯＰの量はポーリング１３０〜１３２と比較して少ないことが判る。固定レートのストリームを流す場合を考えると、１３３のようにポーリングされた場合には、Ｔ１〜Ｔ２の時間の間で提供される局所的な送信権付与レートが平均的な送信権付与レートよりも小さくなっているため、時刻Ｔ２において送信バッファに未送信のＭＳＤＵ（ＭＡＣ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）が多く溜まることになる。仮に時刻Ｔ２に上位層から新しいＭＳＤＵ１４０の送信要求が来た場合を考えると、ＭＳＤＵ１４０は送信バッファの最後尾に入れられるため、１３３のようにポーリングされた場合にはＭＳＤＵ１４０が最初に送出されるまで長く待たされることになる。全てのパケットは同一の伝送遅延許容時間内に受信局側に伝達される必要があるが、Ｔ１〜Ｔ２やＴ２〜Ｔ３の時間が伝送遅延許容時間に等しいとすると、１３３のようにポーリングされた場合には、ＭＳＤＵ１４０に対する再送の機会が、１３０〜１３２のようにポーリングされた場合よりも明らかに減少していることが判る。
再送の機会が減少しているということは、パケット損失率（Ｐａｃｋｅｔ Ｌｏｓｓ Ｒａｔｅ、ＰＬＲと記載）が増加していることを意味している。ここでパケット損失率とは、送信局と受信局との間でパケットの再送を繰り返した結果として、制限時間（すなわち伝送遅延許容時間）内に受信局側に正常に伝達されなかったパケットの割合と定義される。
特に送信局が受信局に対して複数のパケットをバースト的に送信し、受信局が複数の受信パケットに対する受信確認情報をまとめて送信局に通知する仕組みを用いて通信を行う場合には、再送を行う頻度が少なくなっているため、上のパケット損失率はポーリングの差による影響をより深刻に受けることになる。受信確認情報を送信局に通知する頻度を上げればポーリングによるパケット損失率の差を小さくすることが可能であるが、受信確認情報の通知頻度を上げすぎると帯域効率が悪くなる。上記のようなバースト伝送の仕組みはもともと帯域効率を上げるために考案されたものであるため、帯域効率を保持したままの状態で、同時に所望のパケット損失率が達成できることが望ましい。しかし現在のドラフトでは、送信局がどの程度の頻度で受信局に対して受信確認情報の通知を要求すればよいかに関する指針が示されていない。
図１５〜図１８は、中央制御局からの色々な送信権の与え方の具体例を示している。ただしこの例で中央制御局は１００ＴＵの周期で送信権付与を行っているものとし、一周期時間あたりに３０個のＭＳＤＵが等間隔で入力されるものとし、各ＭＳＤＵの最大伝送許容時間は５０ＴＵで与えられると仮定している。（ただし、１ＴＵ＝１０２４ｕｓとする。）同図のＴＸＯＰ中における数字は、そのＴＸＯＰにおいて出力されるパケットの数を表している。（例１）〜（例４）の全てのＴＸＯＰ割り当てではどれも１００ＴＵの時間のうちに３６個のパケットが出力されるように送信権の付与を行っている。
ただし、より色々なパターンのＴＸＯＰ割り当てについて考察するために、各ＴＸＯＰ割り当てには変数を持たせている。図１５に示すＴＸＯＰ割り当て（例１）は、ｘ個のＭＳＤＵが連続して送出されるように、均一な送信権の付与を行っており、ｘが変数になる。
図１６に示すＴＸＯＰ割り当て（例２）は、１００ＴＵの間にｔ（ＴＵ）の時間だけ送信権付与が行われない時間があり、残りの時間でパケットの送出が均一に行われる。ただし３個のＭＳＤＵが連続して送出されるように送信権付与を行っており、ｔが変数になる。
図１７に示すＴＸＯＰ割り当て（例３）は、ｔ（ＴＵ）の時間に３個のＭＳＤＵが連続して送出されるように均一な送信権付与が行われ、（１００−ｔ）（ＴＵ）の時間に６個のＭＳＤＵが連続して送出されるように均一な送信権付与が行われており、ｔが変数になる。
図１８に示すＴＸＯＰ割り当て（例４）は、ｔ（ＴＵ）の時間に１８個のＭＳＤＵが連続して送出されるように送信権付与が行われ、（１００−ｔ）（ＴＵ）の時間に３個のＭＳＤＵが連続して送出されるように均一な送信権付与が行われており、ｔが変数になる。
図１９〜図２２は、図１５〜図１８に示す上記の中央制御局からの具体的な送信権の与え方のそれぞれに対して、パケット損失率がどのように変化するかに関するシミュレーション結果を示している。ただし横軸には、各ＴＸＯＰ割り当ての変数を取っている。図には最大伝送遅延時間の値も併せて記してある。（最大伝送許容時間が５０ＴＵであると仮定しているので、最大伝送遅延時間が５０ＴＵを超えたパケットがパケット損失となる。）これらの図から、一定の時間に割り与えるＴＸＯＰ割り当ての合計時間が同一であったとしても、色々な送信権の与え方に対して最大伝送遅延時間やパケット損失率が大きく変化することが判る。
各々のストリーム系アプリケーションには、通信路に対して許容可能なパケット損失率が存在する。アプリケーションによってはＰＬＲ＝１０−４で正常に動作するものもあれば、ＰＬＲ＝１０−８を必要とするアプリケーションもある。しかし現在のドラフト仕様書では、送信局側から中央制御局に対して、送信局のアプリケーションが通信路に対して期待するパケット損失率に関する情報を伝達する方法が存在しない。そのため、無線通信路のようにエラーが頻発する通信路においては、送信局は何らかの方法で期待するパケット損失率を達成するために必要な情報を中央制御局に対して伝送する必要がある。
中央制御局による送信権の割り当てのタイミングが悪いことが原因で受信局において映像乱れが発生した場合でも、ユーザーは送信局あるいは受信局が故障していると感じてしまう。これは送信局あるいは受信局の製造業者にとって好ましくない事態である。現在のドラフトでは送信局から中央制御局に対して「ストリームの特性」以外に「ポーリングに対する要求仕様」についても要求できるようになっているものの、決して十分ではないとともに、各パラメータをどのように設定すべきかに関する指針が示されていない。
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、特に、パケットエラー率の比較的高い通信ネットワークにおいて、中央制御局のスケジューリングに対する柔軟性を残しつつ、送信局が通信路に対して要求する通信路品質を実現できる通信管理方法、中央制御局、通信局、通信管理プログラム、通信管理プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る通信管理方法は、中央制御局が、データ送信を行う通信局からデータ受信を行う通信局へのデータ送信タイミングを規定することによって各時刻に１つの通信局にのみ送信権としてデータ送信を許可するスケジューリングを行う通信管理方法において、基準的な送信権割り当てにより上記中央制御局から上記データ送信を行う通信局に対して割り当てられる平均送信権付与時間率をＣとし、通信局が送信しようとする伝送データの最大遅延許容時間をＴｄｅｌａｙとするとき、
式１： ０≦Ｔｂｏｕｎｄ＜Ｔｄｅｌａｙ
式２： ０＜Ｃ＜１
式３： ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ＝Ｃ・Ｔｂｏｕｎｄ
を満たすパラメータＣ、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ、Ｔｂｏｕｎｄを用いて、任意の時刻ｔ０に対して、時間｛ｔ０，ｔ０＋ｔ｝の間に実際に付与される送信権付与時間の累積値が常にＣ・ｔ−ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ以上の値となるように送信権付与のスケジュールを行うことを特徴としている。
これはすなわち、任意の時刻ｔ０を起点として中央制御局が通信局に割り当てる基準的な送信権付与時間の累積値がｔ０からの経過時間ｔに比例すると想定し（比例係数がＣであるとする）、「実際の送信権割り当て」により割り当てられる送信権付与時間の任意の時刻ｔ０からの累積値が、上記基準的な送信権付与時間の累積値と比較して、伝送遅延許容時間Ｔｄｅｌａｙの間に割り当てられる基準的な送信権付与時間の累積値に相当する量（すなわちＣ・Ｔｄｅｌａｙ）よりも小さなある一定値（ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ）よりも小さくならないように送信権割り当てを行うということである。
ＴＸＯＰｂｏｕｎｄに対する視覚的定義を図１に示す。図１は、全ての中央制御局が満足すべき規則を示している。図１において累積の起点はｔ０で示されている。上記の「基準的な送信権割り当ての累積値」は図中では直線１０で示されており、任意の観測時間Ｔに対してＣ・Ｔで与えられる。ここでＣは、中央制御局から該送信局に対して割り与えられる平均送信権付与時間率を表すものとする。上記の基準的な送信権割り当ては、アプリケーションのデータレートに相当するスループットを提供するために必要な送信時間の他に、伝送エラーになったパケットの再送を行うために余計に必要となる送信時間を含むものであってもよい。なお、余計に必要となる送信時間に関しては、通信局側で実際にＰＥＲの計測を行って中央制御局に通知する、というように通信規約上で規定されているかもしれないし、あるいは中央制御局側で典型的なＰＥＲを想定して計算を行う、というように規定されているかもしれないが、そのどちらでも構わない。
また図１中で「実際の送信権割り当て」により割り当てられる送信権付与時間の同時刻からの累積値は折れ線１１（折れ線Ｂ）で示されている。
図１において中央制御局は、「通信局の平均データレートなどから求められる基準的な送信権割り当て」により割り当てられる送信権付与時間の、ある時刻ｔ０を起点とした累積値を表す直線１０から、「実際の送信権割り当て」により割り当てられる送信権付与時間の同時刻ｔ０からの累積値を表す折れ線１１を差し引いた値が、「前記基準的な送信権割り当てにより伝送遅延許容時間に割り当てられる平均送信権付与時間の累積値」（Ｃ・Ｔｄｅｌａｙ）よりも小さなある一定値（ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ）で常に制限される、という規則に沿って送信権割り当てを行っている。
図１には、時刻ｔ０からの経過時間ｔに対して送信権付与時間が（Ｃ・ｔ−ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ）で定義される直線Ｌを書き込んである。上記の構成により、折れ線Ｂが直線Ｌを下回れば、スケジュールが疎すぎることを表す。スケジュールが疎すぎると、ある時刻で上位層から入力されたＭＳＤＵに対して、そのＭＳＤＵの伝送遅延許容時間の間に中央制御局から付与される送信権付与時間合計がＣ・Ｔｄｅｌａｙ−ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ＝Ｃ・（Ｔｄｅｌａｙ−Ｔｂｏｕｎｄ）よりも小さくなることを示しており、そのＭＳＤＵに対する再送の機会がそれだけ減少していることを意味している。
逆に折れ線Ｂが直線Ｌを下回ることがなければ、送信局の送信バッファに溜まるＭＳＤＵの数は、Ｔｂｏｕｎｄ＝ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ／Ｃ時間に入力されるＭＳＤＵ数でほぼ制限されることになる。言いかえると、任意の時刻で上位層から入力されたＭＳＤＵが最初に送信されるまでに送信バッファで待たされる時間はほぼＴｂｏｕｎｄ＝ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ／Ｃで制限されることを意味している。このため各ＭＳＤＵは残りの（Ｔｄｅｌａｙ−ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ／Ｃ）で与えられる時間を再送用に確保できることになり、それゆえ、信頼性の高いデータ伝送を行うことができる。
なお、上記構成において、通信規約によっては「基準的な送信権割り当て」の比例定数Ｃに関する計算式が規定されず、中央制御局が適切な比例定数Ｃを自分で計算するような場合もあり得る。このような場合には、中央制御局の送信権付与に関する上記制約条件は「通信局における未送信ＭＳＤＵ数が、伝送遅延許容時間Ｔｄｅｌａｙよりも小さなある一定時間（Ｔｂｏｕｎｄ）に入力されるＭＳＤＵ数で常に制限されるように送信権割り当てを行う」というように表現されているかもしれない。あるいは、中央制御局の送信権付与に関する上記制約条件は「任意の時間｛ｔ０，ｔ０＋ｔ｝に対して、時間（ｔ−Ｔｂｏｕｎｄ）に入力されるＭＳＤＵを送信するために必要なＴＸＯＰ時間が割り与えられなければならない」というように表現されているかもしれない。
図１には、上記の表現も示している。すなわち、図１は、任意の時刻における送信権付与時間の累積値に対する、基準値からの差に対する制限（ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ）を主眼に描いた場合と、同じ制限を、送信権付与時間の累積値が任意の値を上回る時刻に対する、基準値からの差に対する制限（Ｔｂｏｕｎｄ）という観点で描いた場合とを示している。
通信局の送信データに対する伝送遅延許容時間Ｔｄｅｌａｙの値については、あらかじめ中央制御局に設定しておいてもよいし、通信局がデータ伝送を開始する前に中央制御局に伝えるようにしてもよい。
パラメータＣ、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ、Ｔｂｏｕｎｄの値については、このうちの２つのパラメータの値が決定すれば式３により残りのパラメータの値も確定する。これらのパラメータの全てあるいは一部は中央制御局が任意の取り決めにて決めてもよいし、通信局がデータ伝送を開始する前に通信局から希望値を取得し、その値を参考にして決めてもよい。後者であれば、各通信局の希望に沿いやすい。また、通信規約で決めておいてもよい。なお、これらの全てあるいは一部のパラメータは固定値を用いても良い。
通信局からＴＳＰＥＣなどの情報により、通信局が送信の待ち時間として許容しうる最大値（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ、Ｔｍａｘと記載）の値が中央制御局側で判る場合には、Ｔｍａｘそのものか、あるいはＴｍａｘの関数値としてＴｂｏｕｎｄもしくはＴＸＯＰｂｏｕｎｄの値を決定してもよい。
上記中央制御局は、ＴｂｏｕｎｄもしくはＴＸＯＰｂｏｕｎｄの具体的な値を、通信局側からの「Ｎｏｒｍａｌ ＡＣＫを使用するか、Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫを使用するか、に関する情報」に応じて決めてもよい。
上記の制約条件を満足するスケジュールが発見できない場合、その伝送を全く拒絶してしまってもよいし、ＴｂｏｕｎｄもしくはＴＸＯＰｂｏｕｎｄを大きくしてもいいかを通信局に尋ね、通信局が承諾すれば、ＴｂｏｕｎｄもしくはＴＸＯＰｂｏｕｎｄを大きくして再度スケジュールを試みるようにしてもよい。
上記構成は、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１ｅ／Ｄ３．３ ２００２に準拠する通信方法を用いるようにしてもよい。
送信形態としては、ノーマル伝送（受信側からの受信確認情報としては、Ｎｏｒｍａｌ ＡＣＫを使用する）でもよいし、バースト伝送（受信側からの受信確認情報としては、Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫを使用する）でもよい。
これにより、中央制御局のスケジューリングの柔軟性を残しつつ、通信局に対して割り当てる送信権付与時間の満たすべき最低条件を該通信局に対して的確に示すことができる。このことは、通信局が特にバースト伝送の仕組みを用いて通信を行う際に、通信局が所望のパケット損失率を達成するための最大バースト長の計算を行うことを可能にする。それゆえ、通信局が所望のパケット損失率を達成することを可能にする。
また、本発明に係る通信管理方法は、中央制御局が、データ送信を行う通信局からデータ受信を行う通信局へのデータ送信タイミングを規定することによって各時刻に１つの通信局にのみ送信権としてデータ送信を許可するスケジューリングを行う通信管理方法において、基準的な送信権割り当てにより上記中央制御局から上記データ送信を行う通信局に対して割り当てられる平均送信権付与時間率をＣとし、通信局が送信しようとする伝送データの最大遅延許容時間をＴｄｅｌａｙとし、
式４： ０≦Ｔ１ｂｏｕｎｄ＜Ｔｄｅｌａｙ，０≦Ｔ２ｂｏｕｎｄ
式５： ０＜Ｃ＜１
式６： ＴＸＯＰ１ｂｏｕｎｄ＝Ｃ・Ｔ１ｂｏｕｎｄ，
ＴＸＯＰ２ｂｏｕｎｄ＝Ｃ・Ｔ２ｂｏｕｎｄ
を満たすパラメータＣ、ＴＸＯＰ１ｂｏｕｎｄ、ＴＸＯＰ２ｂｏｕｎｄ、Ｔ１ｂｏｕｎｄ、Ｔ２ｂｏｕｎｄを用いて、
任意の時刻ｔ０に対して、時間｛ｔ０，ｔ０＋ｔ｝の間に実際に付与される送信権付与時間の累積値が常にＣ・ｔ−ＴＸＯＰ１ｂｏｕｎｄ以上の値となり、かつ、Ｃ・ｔ＋ＴＸＯＰ２ｂｏｕｎｄ以下の値となるように送信権付与のスケジュールを行うことを特徴としている。
上記の構成においては、｛Ｃ、ＴＸＯＰ１ｂｏｕｎｄ、Ｔ１ｂｏｕｎｄ｝による制限はこれまでと同じで、さらに｛Ｃ、ＴＸＯＰ２ｂｏｕｎｄ、Ｔ２ｂｏｕｎｄ｝による制限が加わっている。前者が疎なスケジュールに対する制限となっているのに対して後者は密なスケジュールに対する制限となっている。実際にある通信局に対するスケジュールが非常に密であってもその通信局の伝送に支障を来すことはないが、特定通信局に対する送信権付与時間に対する上限を設けることで他の通信局が参加するための余裕をより多く空けておくことができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記中央制御局の管理下でデータパケットを送信する通信局は、該データパケットのトラフィック特性に関する情報を事前に上記中央制御局に予約するものとし、上記中央制御局が、上記の基準的な送信権割り当てを決定する際に、各通信局からのトラフィック特性情報を用いることを特徴としている。
上記の構成により、通信局の要望に応じてスケジュールを組むことができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記中央制御局が、上記ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値として固定値を用いることを特徴としている。
上記の構成により、簡単な構成でスケジュールを組むことができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記中央制御局は、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を通信局側からの情報に基づいて決定することを特徴としている。
各々のストリーム系アプリケーションごとに、通信路に対して許容可能なパケット損失率が異なる。小さいパケット損失率を要求するストリームに対してはＴＸＯＰｂｏｕｎｄ（もしくはＴｂｏｕｎｄ）の値は小さく抑えられることが望ましく、パケット損失率が多少大きくても構わないストリームについてはＴＸＯＰｂｏｕｎｄ（もしくはＴｂｏｕｎｄ）の値は大きくなっても構わない。もちろんＴＸＯＰｂｏｕｎｄ（もしくはＴｂｏｕｎｄ）の値が大きい方がスケジューリングに対する柔軟性を大きく取ることが可能である。
上記の構成により、通信局側から通信路の品質に関する要求仕様の情報が入手可能である場合にはＴＸＯＰｂｏｕｎｄ（もしくはＴｂｏｕｎｄ）の値をストリームごとに設定することにより、各ストリームが通信路に対して要求する通信路品質を満たしながら、スケジューリングの柔軟性を最大にすることが可能である。
これにより、上記の構成による効果に加えて、通信局の要望に応じてスケジュールを組むことができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記中央制御局は、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を、通信局側からの「ポーリングして欲しい時間間隔の最大値」Ｔｍａｘの関数として決定することを特徴としている。
現在のＴＳＰＥＣには「ポーリングして欲しい時間間隔の最大値」を表すＭａｘｉｍｕｍ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ（Ｔｍａｘ）というパラメータが存在する。したがって、たとえば中央制御局が、Ｍａｘｉｍｕｍ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ時間に付与する平均送信権割り当て時間、すなわちＣ・ＴｍａｘをもってＴＸＯＰｂｏｕｎｄの値とすることは合理的であると考えられる。また、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄをちょうどＣ・Ｔｍａｘとする以外にも、Ｔｍａｘを参酌してＴＸＯＰｂｏｕｎｄを決めることができる。同様に、ＴｂｏｕｎｄをちょうどＴｍａｘとする以外にも、Ｔｍａｘを参酌してＴｂｏｕｎｄを決めることができる。
上記の構成により、通信局が中央制御局に対してＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を決定するための情報をＴＳＰＥＣパラメータの数を増やすことなく通知することができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記中央制御局は、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を、通信局側が通信を行おうとする複数のストリームの「ポーリングして欲しい時間間隔の最大値」Ｔｍａｘの中で、最小の値を持つものの関数として決定することを特徴としている。
通信局が複数のストリームを有している場合に、各ストリームはそれぞれ「ポーリングして欲しい時間間隔の最大値」に対する要求を有していると考えられるが、その中で最小の値を持つものの関数としてＴＸＯＰｂｏｕｎｄ（もしくはＴｂｏｕｎｄ）の値を決定することは理にかなっている。
また上記の構成により、通信局が中央制御局に対してＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を決定するための情報をＴＳＰＥＣパラメータの数を増やすことなく通知することができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記中央制御局は、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を、「通信局が送信しようとする伝送データの最大遅延許容時間」Ｔｄｅｌａｙの関数として決定することを特徴としている。
現在のＴＳＰＥＣには「最大遅延許容時間」を表すＤｅｌａｙ Ｂｏｕｎｄ（Ｔｄｅｌａｙ）というパラメータが存在する。したがって、たとえば中央制御局が、Ｄｅｌａｙ Ｂｏｕｎｄ時間の半分や１／４などに相当する時間に付与する平均送信権割り当て時間、すなわちＣ・（Ｔｄｅｌａｙ／２）やＣ・（Ｔｄｅｌａｙ／４）をもってＴＸＯＰｂｏｕｎｄの値とすることは合理的であると考えられる。
また上記の構成により、通信局が中央制御局に対してＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を決定するための情報をＴＳＰＥＣパラメータの数を増やすことなく通知することができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記中央制御局は、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を、通信局側が通信を行おうとする複数のストリームの「最大遅延許容時間」Ｔｄｅｌａｙの中で、最小の値を持つものの関数として決定することを特徴としている。
通信局が複数のストリームを有している場合に、各ストリームはそれぞれ「最大遅延許容時間」に対する要求を有していると考えられるが、その中で最小の値を持つものの関数としてＴＸＯＰｂｏｕｎｄ（もしくはＴｂｏｕｎｄ）の値を決定することは理にかなっている。
また上記の構成により、通信局が中央制御局に対してＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を決定するための情報をＴＳＰＥＣパラメータの数を増やすことなく通知することができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、送信形態がバースト伝送であることを特徴としている。
上で述べたように通信局がバースト伝送（Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫ）を使用して通信を行う場合には受信確認情報が返送される頻度が減るため、各パケットの再送回数を確保するための手段として、本発明に係る中央制御局から通信局への送信権付与に関する制約条件がより重要なものとなる。
これにより、本発明に係る中央制御局から通信局への送信権付与に関する制約条件の恩恵をより深く享受することができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記中央制御局が、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を、通信局側からの「Ｎｏｒｍａｌ ＡＣＫを使用するか、Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫを使用するか、に関する情報」に依存して決定することを特徴としている。
前に述べた通りＧｒｏｕｐ ＡＣＫを使用する場合には受信確認情報が返送される頻度が減るため、同一のパケットがある回数だけ再送されるための時間はＮｏｒｍａｌ ＡＣＫを使用する場合よりも長くなる。逆に言えば、通信局がＮｏｒｍａｌ ＡＣＫを使用して通信を行う場合にはＴｂｏｕｎｄの値は伝送遅延許容時間Ｔｄｅｌａｙに近い値が選ばれても残りの（Ｔｄｅｌａｙ−Ｔｂｏｕｎｄ）の時間で十分に必要な再送回数が確保できる可能性が高い。しかし通信局がＧｒｏｕｐ ＡＣＫを使用して通信を行う場合にはＴｂｏｕｎｄの値を小さく取って（Ｔｄｅｌａｙ−Ｔｂｏｕｎｄ）の時間を大きくしてやらなければ、その時間の間に十分に必要な再送回数が確保できない可能性が高い。以上の理由により中央制御局は、通信局がＮｏｒｍａｌ ＡＣＫを使用して伝送を行うか、Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫを使用して伝送を行うか、の情報に依存して、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を決定することが望ましい。
上記の構成により、通信局のＡＣＫ伝送形態に適したＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの値を決定することができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記中央制御局が、上記の計算に基づいて新規ストリームの受け入れ可否判定を行うことを特徴としている。
すなわち、中央制御局が既に幾つかのストリームのポーリングを行っている状態において、通信局側から新規ストリームに対するポーリング要求を受信した場合には、それら全てのストリームの各々に対して上記の計算に基づいた送信権割り当てが可能と判定される場合には新規ストリームのポーリング要求を受け入れ、送信権割り当てが不可能と判定される場合には新規ストリームのポーリング要求を拒絶する。
上記の構成により、新規ストリームに対する受け入れ判定を適切に行うことができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の通信管理方法を規定した通信ネットワークにおいて、中央制御局が通信局への送信権付与に関して上記規定を満足していないと通信局側で判断される場合に、「中央制御局の送信権付与が最低条件を満たしていない」、もしくは、「中央制御局が原因でストリームデータの転送に支障を来たしている」という旨を通信局がユーザーに通知することを特徴としている。
ここで考えている通信形態では、中央制御局・送信局・受信局の３者が相互に関係しているため、受信局において映像乱れが頻繁に発生した場合に、どの局が故障しているのかをユーザーが的確に判断することは困難である。また実際に中央制御局による送信権の割り当てのタイミングが悪いことが原因で受信局において映像乱れが発生した場合でも、ユーザーは直感的に送信局あるいは受信局が故障していると感じてしまう。
上記の構成により、映像乱れが頻発するような状況において、映像乱れが頻発している原因が送信局や受信局にあるのではなく中央制御局にあるということをユーザーに的確に示すことができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記通信局は、通信路のパケットエラー率ＰＥＲとパケット損失率ＰＬＲとから所望の最大送信回数ｎを
ｎ＝ｃｅｉｌｉｎｇ｛ｌｏｇ（ＰＬＲ）／ｌｏｇ（ＰＥＲ）｝
として導出し、（伝送遅延許容時間−ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ／Ｃ）で与えられる時間を上記の最大送信回数ｎで除することで得られる時間Ｔｂｕｒｓｔｍａｘ以下のある時間を平均バースト出力周期（Ｔｂｕｒｓｔ）と定義し、Ｔｂｕｒｓｔの間に出力する必要のあるパケット数をバースト的に送信し、受信局が複数の受信パケットに対する受信確認情報をまとめて通信局に通知する仕組みを用いて通信を行うことを特徴としている。
Ｔｂｕｒｓｔの最大値（Ｔｂｕｒｓｔｍａｘ）に対する視覚的導出過程を図２に示す。図２は、通信局がバースト伝送を行う際のバースト長決定方法を示している。
本実施形態では、中央制御局のポーリングにより与えられる送信時間のばらつきにより発生するＭＳＤＵ送信までの待ち時間がＴｂｏｕｎｄ＝ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ／Ｃで制限されることが通信規約あるいは通信上の推奨などで規定される。このような場合に、送信局がパケットをバースト的に送信し、複数のパケットに対する受信確認情報を受信局からまとめて返送してもらう仕組みを用いて通信を行う場合には、送信局が受信局に対して受信確認情報の返送要求を行う頻度に関する指針を与えることができる。そして、図２に示したＴｂｕｒｓｔｍａｘの算出式により、任意の位相で入力されたＭＳＤＵに対してほぼｎ回の最大送信回数を確保することができることになるため、所望のパケット損失率がほぼ達成されることになる。
したがって、上記の構成により、パケットをバースト的に送信する場合において所望のパケット損失率をほぼ達成するためのバースト長の最大値を見積もることができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記通信局は、通信路のパケットエラー率ＰＥＲとパケット損失率ＰＬＲとから所望の最大送信回数ｎを
ｎ＝ｃｅｉｌｉｎｇ｛ｌｏｇ（ＰＬＲ）／ｌｏｇ（ＰＥＲ）｝
として導出し、（伝送遅延許容時間−Ｔｂｏｕｎｄ）で与えられる時間を上記の最大送信回数ｎで除することで得られる時間Ｔｂｕｒｓｔｍａｘ以下のある時間を平均バースト出力周期（Ｔｂｕｒｓｔ）と定義し、Ｔｂｕｒｓｔの間に出力する必要のあるパケット数をバースト的に送信し、受信局が複数の受信パケットに対する受信確認情報をまとめて通信局に通知する仕組みを用いて通信を行うことを特徴としている。
この場合のＴｂｕｒｓｔの最大値（Ｔｂｕｒｓｔｍａｘ）に対する視覚的導出過程も図２に示されている。
したがって、上記の構成により、パケットをバースト的に送信する場合において所望のパケット損失率をほぼ達成するためのバースト長の最大値を見積もることができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、中央制御局が、データ送信を行う通信局からデータ受信を行う通信局へのデータ送信タイミングを規定することによって各時刻に１つの通信局にのみ送信権としてデータ送信を許可するスケジューリングを行う通信管理方法において、上記通信局は、通信路のパケットエラー率ＰＥＲとパケット損失率ＰＬＲとから所望の最大送信回数ｎを
ｎ＝ｃｅｉｌｉｎｇ｛ｌｏｇ（ＰＬＲ）／ｌｏｇ（ＰＥＲ）｝
として導出し、伝送遅延許容時間Ｔｄｅｌａｙの値を上記の最大送信回数ｎで除することで得られる時間以下の時間を、「ポーリングして欲しい時間間隔の最大値」Ｔｍａｘとして中央制御局に通知することを特徴としている。
ネットワークの通信プロトコル規約上ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの値がいくらになるか判らない場合などは上記の式で近似的な性能を期待せざるを得ない。
上記の構成により、任意の位相で伝送遅延許容時間を考えた場合に、その時間内に必ずｎ回のポーリングが含まれることになる。各ポーリングにより与えられる送信時間のばらつきが大きくない場合には、任意の位相で入力されたＭＳＤＵに対してほぼｎ回の最大送信回数が確保されることになるので、所望のパケット損失率がほぼ達成されることが期待できる。
したがって、上記の構成により、通信規約上ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの値がいくらになるか判らない場合でも所望のパケット損失率をほぼ達成することができる。
上記通信局は、ＰＥＲの具体的な値として、自局が実際に過去の通信において計測された値を使用するように構成してもよいし、固定値（典型値）を使用するように構成してもよい。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記のポーリングして欲しい時間間隔の最大値の間に出力する必要のあるパケット数を算出し、それらのパケットをバースト的に送信し、受信局が複数の受信パケットに対する受信確認情報をまとめて通信局に通知する仕組みを用いて通信を行うことを特徴としている。
上で述べたように、各ポーリングにより与えられる送信時間のばらつきが大きくない場合には、任意の位相で入力されたＭＳＤＵに対してほぼｎ回の最大送信回数が確保されることになる。本構成は、パケットをバースト的に送信し、受信局が複数の受信パケットに対する受信確認情報をまとめて通信局に通知する仕組みを用いて通信を行う場合に、通信局が受信局に対して受信確認情報の返送要求を行う頻度に関する指針を与えるものである。
したがって、上記の構成により、通信規約上ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの値がいくらになるか判らない場合にパケットをバースト的に送信する場合でも所望のパケット損失率をほぼ達成することができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記通信局が、パケットエラー率ＰＥＲの具体的な値として、通信局側で実際にＰＥＲの計測を行って通知された値を使用することを特徴としている。
したがって、上記の構成により、より実態に沿った形で必要な再送回数の見積もりを行うことができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記通信局が、パケットエラー率ＰＥＲの具体的な値として、固定値を使用することを特徴としている。
したがって、上記の構成により、簡単な構成で実装することができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、特に無線ネットワーク上で本手法を用いることを特徴としている。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、特に電灯線（パワーライン）ネットワーク上で本手法を用いることを特徴としている。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１ｅ／Ｄ３．３ ２００２に準拠する通信方法を用いることを特徴としている。
上記の構成により、本発明に係る通信管理方法をＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１ｅ／Ｄ３．３ ２００２に適用させることができる。
また、本発明に係る中央制御局は、上記の通信管理方法により通信を管理することを特徴としている。
また、本発明に係る通信局は、上記の通信管理方法により通信を行うことを特徴としている。
また、本発明に係る通信管理プログラムは、コンピュータに上記の通信管理方法における手順を実行させることを特徴としている。
また、本発明に係る通信管理プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、上記の通信管理プログラムを格納したことを特徴としている。
本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分わかるであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。
式１： ０≦Ｔｂｏｕｎｄ＜Ｔｄｅｌａｙ
式２： ０＜Ｃ＜１
式３： ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ＝Ｃ・Ｔｂｏｕｎｄ
を満たすパラメータＣ、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ、Ｔｂｏｕｎｄを用いて、任意の時刻ｔ０に対して、時間｛ｔ０，ｔ０＋ｔ｝の間に実際に付与される送信権付与時間の累積値が常にＣ・ｔ−ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ以上の値となるように送信権付与のスケジュールを行うことを特徴としている。
これはすなわち、任意の時刻ｔ０を起点として中央制御局が通信局に割り当てる基準的な送信権付与時間の累積値がｔ０からの経過時間ｔに比例すると想定し（比例係数がＣであるとする）、「実際の送信権割り当て」により割り当てられる送信権付与時間の任意の時刻ｔ０からの累積値が、上記基準的な送信権付与時間の累積値と比較して、伝送遅延許容時間Ｔｄｅｌａｙの間に割り当てられる基準的な送信権付与時間の累積値に相当する量（すなわちＣ・Ｔｄｅｌａｙ）よりも小さなある一定値（ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ）よりも小さくならないように送信権割り当てを行うということである。
ＴＸＯＰｂｏｕｎｄに対する視覚的定義を図１に示す。図１は、全ての中央制御局が満足すべき規則を示している。図１において累積の起点はｔ０で示されている。上記の「基準的な送信権割り当ての累積値」は図中では直線１０で示されており、任意の観測時間Ｔに対してＣ・Ｔで与えられる。ここでＣは、中央制御局から該送信局に対して割り与えられる平均送信権付与時間率を表すものとする。上記の基準的な送信権割り当ては、アプリケーションのデータレートに相当するスループットを提供するために必要な送信時間の他に、伝送エラーになったパケットの再送を行うために余計に必要となる送信時間を含むものであってもよい。なお、余計に必要となる送信時間に関しては、通信局側で実際にＰＥＲの計測を行って中央制御局に通知する、というように通信規約上で規定されているかもしれないし、あるいは中央制御局側で典型的なＰＥＲを想定して計算を行う、というように規定されているかもしれないが、そのどちらでも構わない。
また図１中で「実際の送信権割り当て」により割り当てられる送信権付与時間の同時刻からの累積値は折れ線１１（折れ線Ｂ）で示されている。
図１において中央制御局は、「通信局の平均データレートなどから求められる基準的な送信権割り当て」により割り当てられる送信権付与時間の、ある時刻ｔ０を起点とした累積値を表す直線１０から、「実際の送信権割り当て」により割り当てられる送信権付与時間の同時刻ｔ０からの累積値を表す折れ線１１を差し引いた値が、「前記基準的な送信権割り当てにより伝送遅延許容時間に割り当てられる平均送信権付与時間の累積値」（Ｃ・Ｔｄｅｌａｙ）よりも小さなある一定値（ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ）で常に制限される、という規則に沿って送信権割り当てを行っている。
図１には、時刻ｔ０からの経過時間ｔに対して送信権付与時間が（Ｃ・ｔ−ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ）で定義される直線Ｌを書き込んである。上記の構成により、折れ線Ｂが直線Ｌを下回れば、スケジュールが疎すぎることを表す。スケジュールが疎すぎると、ある時刻で上位層から入力されたＭＳＤＵに対して、そのＭＳＤＵの伝送遅延許容時間の間に中央制御局から付与される送信権付与時間合計がＣ・Ｔｄｅｌａｙ−ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ＝Ｃ・（Ｔｄｅｌａｙ−Ｔｂｏｕｎｄ）よりも小さくなることを示しており、そのＭＳＤＵに対する再送の機会がそれだけ減少していることを意味している。
逆に折れ線Ｂが直線Ｌを下回ることがなければ、送信局の送信バッファに溜まるＭＳＤＵの数は、Ｔｂｏｕｎｄ＝ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ／Ｃ時間に入力されるＭＳＤＵ数でほぼ制限されることになる。言いかえると、任意の時刻で上位層から入力されたＭＳＤＵが最初に送信されるまでに送信バッファで待たされる時間はほぼＴｂｏｕｎｄ＝ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ／Ｃで制限されることを意味している。このため各ＭＳＤＵは残りの（Ｔｄｅｌａｙ−ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ／Ｃ）で与えられる時間を再送用に確保できることになり、それゆえ、信頼性の高いデータ伝送を行うことができる。
なお、上記構成において、通信規約によっては「基準的な送信権割り当て」の比例定数Ｃに関する計算式が規定されず、中央制御局が適切な比例定数Ｃを自分で計算するような場合もあり得る。このような場合には、中央制御局の送信権付与に関する上記制約条件は「通信局における未送信ＭＳＤＵ数が、伝送遅延許容時間Ｔｄｅｌａｙよりも小さなある一定時間（Ｔｂｏｕｎｄ）に入力されるＭＳＤＵ数で常に制限されるように送信権割り当てを行う」というように表現されているかもしれない。あるいは、中央制御局の送信権付与に関する上記制約条件は「任意の時間｛ｔ０，ｔ０＋ｔ｝に対して、時間（ｔ−Ｔｂｏｕｎｄ）に入力されるＭＳＤＵを送信するために必要なＴＸＯＰ時間が割り与えられなければならない」というように表現されているかもしれない。
図１には、上記の表現も示している。すなわち、図１は、任意の時刻における送信権付与時間の累積値に対する、基準値からの差に対する制限（ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ）を主眼に描いた場合と、同じ制限を、送信権付与時間の累積値が任意の値を上回る時刻に対する、基準値からの差に対する制限（Ｔｂｏｕｎｄ）という観点で描いた場合とを示している。
通信局の送信データに対する伝送遅延許容時間Ｔｄｅｌａｙの値については、あらかじめ中央制御局に設定しておいてもよいし、通信局がデータ伝送を開始する前に中央制御局に伝えるようにしてもよい。
パラメータＣ、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ、Ｔｂｏｕｎｄの値については、このうちの２つのパラメータの値が決定すれば式３により残りのパラメータの値も確定する。これらのパラメータの全てあるいは一部は中央制御局が任意の取り決めにて決めてもよいし、通信局がデータ伝送を開始する前に通信局から希望値を取得し、その値を参考にして決めてもよい。後者であれば、各通信局の希望に沿いやすい。また、通信規約で決めておいてもよい。なお、これらの全てあるいは一部のパラメータは固定値を用いても良い。
通信局からＴＳＰＥＣなどの情報により、通信局が送信の待ち時間として許容しうる最大値（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ、Ｔｍａｘと記載）の値が中央制御局側で判る場合には、Ｔｍａｘそのものか、あるいはＴｍａｘの関数値としてＴｂｏｕｎｄもしくはＴＸＯＰｂｏｕｎｄの値を決定してもよい。
上記中央制御局は、ＴｂｏｕｎｄもしくはＴＸＯＰｂｏｕｎｄの具体的な値を、通信局側からの「Ｎｏｒｍａｌ ＡＣＫを使用するか、Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫを使用するか、に関する情報」に応じて決めてもよい。
上記の制約条件を満足するスケジュールが発見できない場合、その伝送を全く拒絶してしまってもよいし、ＴｂｏｕｎｄもしくはＴＸＯＰｂｏｕｎｄを大きくしてもいいかを通信局に尋ね、通信局が承諾すれば、ＴｂｏｕｎｄもしくはＴＸＯＰｂｏｕｎｄを大きくして再度スケジュールを試みるようにしてもよい。
上記構成は、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１ｅ／Ｄ３．３ ２００２に準拠する通信方法を用いるようにしてもよい。
送信形態としては、ノーマル伝送（受信側からの受信確認情報としては、Ｎｏｒｍａｌ ＡＣＫを使用する）でもよいし、バースト伝送（受信側からの受信確認情報としては、Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫを使用する）でもよい。
これにより、中央制御局のスケジューリングの柔軟性を残しつつ、通信局に対して割り当てる送信権付与時間の満たすべき最低条件を該通信局に対して的確に示すことができる。このことは、通信局が特にバースト伝送の仕組みを用いて通信を行う際に、通信局が所望のパケット損失率を達成するための最大バースト長の計算を行うことを可能にする。それゆえ、通信局が所望のパケット損失率を達成することを可能にする。
また、本発明に係る通信管理方法は、中央制御局が、データ送信を行う通信局からデータ受信を行う通信局へのデータ送信タイミングを規定することによって各時刻に１つの通信局にのみ送信権としてデータ送信を許可するスケジューリングを行う通信管理方法において、基準的な送信権割り当てにより上記中央制御局から上記データ送信を行う通信局に対して割り当てられる平均送信権付与時間率をＣとし、通信局が送信しようとする伝送データの最大遅延許容時間をＴｄｅｌａｙとし、
式４： ０≦Ｔ１ｂｏｕｎｄ＜Ｔｄｅｌａｙ，０≦Ｔ２ｂｏｕｎｄ
式５： ０＜Ｃ＜１
式６： ＴＸＯＰ１ｂｏｕｎｄ＝Ｃ・Ｔ１ｂｏｕｎｄ，
ＴＸＯＰ２ｂｏｕｎｄ＝Ｃ・Ｔ２ｂｏｕｎｄ
を満たすパラメータＣ、ＴＸＯＰ１ｂｏｕｎｄ、ＴＸＯＰ２ｂｏｕｎｄ、Ｔ１ｂｏｕｎｄ、Ｔ２ｂｏｕｎｄを用いて、
任意の時刻ｔ０に対して、時間｛ｔ０，ｔ０＋ｔ｝の間に実際に付与される送信権付与時間の累積値が常にＣ・ｔ−ＴＸＯＰ１ｂｏｕｎｄ以上の値となり、かつ、Ｃ・ｔ＋ＴＸＯＰ２ｂｏｕｎｄ以下の値となるように送信権付与のスケジュールを行うことを特徴としている。
上記の構成においては、｛Ｃ、ＴＸＯＰ１ｂｏｕｎｄ、Ｔ１ｂｏｕｎｄ｝による制限はこれまでと同じで、さらに｛Ｃ、ＴＸＯＰ２ｂｏｕｎｄ、Ｔ２ｂｏｕｎｄ｝による制限が加わっている。前者が疎なスケジュールに対する制限となっているのに対して後者は密なスケジュールに対する制限となっている。実際にある通信局に対するスケジュールが非常に密であってもその通信局の伝送に支障を来すことはないが、特定通信局に対する送信権付与時間に対する上限を設けることで他の通信局が参加するための余裕をより多く空けておくことができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記中央制御局の管理下でデータパケットを送信する通信局は、該データパケットのトラフィック特性に関する情報を事前に上記中央制御局に予約するものとし、上記中央制御局が、上記の基準的な送信権割り当てを決定する際に、各通信局からのトラフィック特性情報を用いることを特徴としている。
上記の構成により、通信局の要望に応じてスケジュールを組むことができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記中央制御局が、上記ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値として固定値を用いることを特徴としている。
上記の構成により、簡単な構成でスケジュールを組むことができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記中央制御局は、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を通信局側からの情報に基づいて決定することを特徴としている。
各々のストリーム系アプリケーションごとに、通信路に対して許容可能なパケット損失率が異なる。小さいパケット損失率を要求するストリームに対してはＴＸＯＰｂｏｕｎｄ（もしくはＴｂｏｕｎｄ）の値は小さく抑えられることが望ましく、パケット損失率が多少大きくても構わないストリームについてはＴＸＯＰｂｏｕｎｄ（もしくはＴｂｏｕｎｄ）の値は大きくなっても構わない。もちろんＴＸＯＰｂｏｕｎｄ（もしくはＴｂｏｕｎｄ）の値が大きい方がスケジューリングに対する柔軟性を大きく取ることが可能である。
上記の構成により、通信局側から通信路の品質に関する要求仕様の情報が入手可能である場合にはＴＸＯＰｂｏｕｎｄ（もしくはＴｂｏｕｎｄ）の値をストリームごとに設定することにより、各ストリームが通信路に対して要求する通信路品質を満たしながら、スケジューリングの柔軟性を最大にすることが可能である。
これにより、上記の構成による効果に加えて、通信局の要望に応じてスケジュールを組むことができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記中央制御局は、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を、通信局側からの「ポーリングして欲しい時間間隔の最大値」Ｔｍａｘの関数として決定することを特徴としている。
現在のＴＳＰＥＣには「ポーリングして欲しい時間間隔の最大値」を表すＭａｘｉｍｕｍ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ（Ｔｍａｘ）というパラメータが存在する。したがって、たとえば中央制御局が、Ｍａｘｉｍｕｍ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ時間に付与する平均送信権割り当て時間、すなわちＣ・ＴｍａｘをもってＴＸＯＰｂｏｕｎｄの値とすることは合理的であると考えられる。また、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄをちょうどＣ・Ｔｍａｘとする以外にも、Ｔｍａｘを参酌してＴＸＯＰｂｏｕｎｄを決めることができる。同様に、ＴｂｏｕｎｄをちょうどＴｍａｘとする以外にも、Ｔｍａｘを参酌してＴｂｏｕｎｄを決めることができる。
上記の構成により、通信局が中央制御局に対してＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を決定するための情報をＴＳＰＥＣパラメータの数を増やすことなく通知することができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記中央制御局は、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を、通信局側が通信を行おうとする複数のストリームの「ポーリングして欲しい時間間隔の最大値」Ｔｍａｘの中で、最小の値を持つものの関数として決定することを特徴としている。
通信局が複数のストリームを有している場合に、各ストリームはそれぞれ「ポーリングして欲しい時間間隔の最大値」に対する要求を有していると考えられるが、その中で最小の値を持つものの関数としてＴＸＯＰｂｏｕｎｄ（もしくはＴｂｏｕｎｄ）の値を決定することは理にかなっている。
また上記の構成により、通信局が中央制御局に対してＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を決定するための情報をＴＳＰＥＣパラメータの数を増やすことなく通知することができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記中央制御局は、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を、「通信局が送信しようとする伝送データの最大遅延許容時間」Ｔｄｅｌａｙの関数として決定することを特徴としている。
現在のＴＳＰＥＣには「最大遅延許容時間」を表すＤｅｌａｙ Ｂｏｕｎｄ（Ｔｄｅｌａｙ）というパラメータが存在する。したがって、たとえば中央制御局が、Ｄｅｌａｙ Ｂｏｕｎｄ時間の半分や１／４などに相当する時間に付与する平均送信権割り当て時間、すなわちＣ・（Ｔｄｅｌａｙ／２）やＣ・（Ｔｄｅｌａｙ／４）をもってＴＸＯＰｂｏｕｎｄの値とすることは合理的であると考えられる。
また上記の構成により、通信局が中央制御局に対してＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を決定するための情報をＴＳＰＥＣパラメータの数を増やすことなく通知することができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記中央制御局は、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を、通信局側が通信を行おうとする複数のストリームの「最大遅延許容時間」Ｔｄｅｌａｙの中で、最小の値を持つものの関数として決定することを特徴としている。
通信局が複数のストリームを有している場合に、各ストリームはそれぞれ「最大遅延許容時間」に対する要求を有していると考えられるが、その中で最小の値を持つものの関数としてＴＸＯＰｂｏｕｎｄ（もしくはＴｂｏｕｎｄ）の値を決定することは理にかなっている。
また上記の構成により、通信局が中央制御局に対してＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を決定するための情報をＴＳＰＥＣパラメータの数を増やすことなく通知することができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、送信形態がバースト伝送であることを特徴としている。
上で述べたように通信局がバースト伝送（Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫ）を使用して通信を行う場合には受信確認情報が返送される頻度が減るため、各パケットの再送回数を確保するための手段として、本発明に係る中央制御局から通信局への送信権付与に関する制約条件がより重要なものとなる。
これにより、本発明に係る中央制御局から通信局への送信権付与に関する制約条件の恩恵をより深く享受することができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記中央制御局が、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を、通信局側からの「Ｎｏｒｍａｌ ＡＣＫを使用するか、Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫを使用するか、に関する情報」に依存して決定することを特徴としている。
前に述べた通りＧｒｏｕｐ ＡＣＫを使用する場合には受信確認情報が返送される頻度が減るため、同一のパケットがある回数だけ再送されるための時間はＮｏｒｍａｌ ＡＣＫを使用する場合よりも長くなる。逆に言えば、通信局がＮｏｒｍａｌ ＡＣＫを使用して通信を行う場合にはＴｂｏｕｎｄの値は伝送遅延許容時間Ｔｄｅｌａｙに近い値が選ばれても残りの（Ｔｄｅｌａｙ−Ｔｂｏｕｎｄ）の時間で十分に必要な再送回数が確保できる可能性が高い。しかし通信局がＧｒｏｕｐ ＡＣＫを使用して通信を行う場合にはＴｂｏｕｎｄの値を小さく取って（Ｔｄｅｌａｙ−Ｔｂｏｕｎｄ）の時間を大きくしてやらなければ、その時間の間に十分に必要な再送回数が確保できない可能性が高い。以上の理由により中央制御局は、通信局がＮｏｒｍａｌ ＡＣＫを使用して伝送を行うか、Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫを使用して伝送を行うか、の情報に依存して、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を決定することが望ましい。
上記の構成により、通信局のＡＣＫ伝送形態に適したＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの値を決定することができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記中央制御局が、上記の計算に基づいて新規ストリームの受け入れ可否判定を行うことを特徴としている。
すなわち、中央制御局が既に幾つかのストリームのポーリングを行っている状態において、通信局側から新規ストリームに対するポーリング要求を受信した場合には、それら全てのストリームの各々に対して上記の計算に基づいた送信権割り当てが可能と判定される場合には新規ストリームのポーリング要求を受け入れ、送信権割り当てが不可能と判定される場合には新規ストリームのポーリング要求を拒絶する。
上記の構成により、新規ストリームに対する受け入れ判定を適切に行うことができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の通信管理方法を規定した通信ネットワークにおいて、中央制御局が通信局への送信権付与に関して上記規定を満足していないと通信局側で判断される場合に、「中央制御局の送信権付与が最低条件を満たしていない」、もしくは、「中央制御局が原因でストリームデータの転送に支障を来たしている」という旨を通信局がユーザーに通知することを特徴としている。
ここで考えている通信形態では、中央制御局・送信局・受信局の３者が相互に関係しているため、受信局において映像乱れが頻繁に発生した場合に、どの局が故障しているのかをユーザーが的確に判断することは困難である。また実際に中央制御局による送信権の割り当てのタイミングが悪いことが原因で受信局において映像乱れが発生した場合でも、ユーザーは直感的に送信局あるいは受信局が故障していると感じてしまう。
上記の構成により、映像乱れが頻発するような状況において、映像乱れが頻発している原因が送信局や受信局にあるのではなく中央制御局にあるということをユーザーに的確に示すことができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記通信局は、通信路のパケットエラー率ＰＥＲとパケット損失率ＰＬＲとから所望の最大送信回数ｎを
ｎ＝ｃｅｉｌｉｎｇ｛ｌｏｇ（ＰＬＲ）／ｌｏｇ（ＰＥＲ）｝
として導出し、（伝送遅延許容時間−ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ／Ｃ）で与えられる時間を上記の最大送信回数ｎで除することで得られる時間Ｔｂｕｒｓｔｍａｘ以下のある時間を平均バースト出力周期（Ｔｂｕｒｓｔ）と定義し、Ｔｂｕｒｓｔの間に出力する必要のあるパケット数をバースト的に送信し、受信局が複数の受信パケットに対する受信確認情報をまとめて通信局に通知する仕組みを用いて通信を行うことを特徴としている。
Ｔｂｕｒｓｔの最大値（Ｔｂｕｒｓｔｍａｘ）に対する視覚的導出過程を図２に示す。図２は、通信局がバースト伝送を行う際のバースト長決定方法を示している。
本実施形態では、中央制御局のポーリングにより与えられる送信時間のばらつきにより発生するＭＳＤＵ送信までの待ち時間がＴｂｏｕｎｄ＝ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ／Ｃで制限されることが通信規約あるいは通信上の推奨などで規定される。このような場合に、送信局がパケットをバースト的に送信し、複数のパケットに対する受信確認情報を受信局からまとめて返送してもらう仕組みを用いて通信を行う場合には、送信局が受信局に対して受信確認情報の返送要求を行う頻度に関する指針を与えることができる。そして、図２に示したＴｂｕｒｓｔｍａｘの算出式により、任意の位相で入力されたＭＳＤＵに対してほぼｎ回の最大送信回数を確保することができることになるため、所望のパケット損失率がほぼ達成されることになる。
したがって、上記の構成により、パケットをバースト的に送信する場合において所望のパケット損失率をほぼ達成するためのバースト長の最大値を見積もることができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記通信局は、通信路のパケットエラー率ＰＥＲとパケット損失率ＰＬＲとから所望の最大送信回数ｎを
ｎ＝ｃｅｉｌｉｎｇ｛ｌｏｇ（ＰＬＲ）／ｌｏｇ（ＰＥＲ）｝
として導出し、（伝送遅延許容時間−Ｔｂｏｕｎｄ）で与えられる時間を上記の最大送信回数ｎで除することで得られる時間Ｔｂｕｒｓｔｍａｘ以下のある時間を平均バースト出力周期（Ｔｂｕｒｓｔ）と定義し、Ｔｂｕｒｓｔの間に出力する必要のあるパケット数をバースト的に送信し、受信局が複数の受信パケットに対する受信確認情報をまとめて通信局に通知する仕組みを用いて通信を行うことを特徴としている。
この場合のＴｂｕｒｓｔの最大値（Ｔｂｕｒｓｔｍａｘ）に対する視覚的導出過程も図２に示されている。
したがって、上記の構成により、パケットをバースト的に送信する場合において所望のパケット損失率をほぼ達成するためのバースト長の最大値を見積もることができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、中央制御局が、データ送信を行う通信局からデータ受信を行う通信局へのデータ送信タイミングを規定することによって各時刻に１つの通信局にのみ送信権としてデータ送信を許可するスケジューリングを行う通信管理方法において、上記通信局は、通信路のパケットエラー率ＰＥＲとパケット損失率ＰＬＲとから所望の最大送信回数ｎを
ｎ＝ｃｅｉｌｉｎｇ｛ｌｏｇ（ＰＬＲ）／ｌｏｇ（ＰＥＲ）｝
として導出し、伝送遅延許容時間Ｔｄｅｌａｙの値を上記の最大送信回数ｎで除することで得られる時間以下の時間を、「ポーリングして欲しい時間間隔の最大値」Ｔｍａｘとして中央制御局に通知することを特徴としている。
ネットワークの通信プロトコル規約上ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの値がいくらになるか判らない場合などは上記の式で近似的な性能を期待せざるを得ない。
上記の構成により、任意の位相で伝送遅延許容時間を考えた場合に、その時間内に必ずｎ回のポーリングが含まれることになる。各ポーリングにより与えられる送信時間のばらつきが大きくない場合には、任意の位相で入力されたＭＳＤＵに対してほぼｎ回の最大送信回数が確保されることになるので、所望のパケット損失率がほぼ達成されることが期待できる。
したがって、上記の構成により、通信規約上ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの値がいくらになるか判らない場合でも所望のパケット損失率をほぼ達成することができる。
上記通信局は、ＰＥＲの具体的な値として、自局が実際に過去の通信において計測された値を使用するように構成してもよいし、固定値（典型値）を使用するように構成してもよい。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記のポーリングして欲しい時間間隔の最大値の間に出力する必要のあるパケット数を算出し、それらのパケットをバースト的に送信し、受信局が複数の受信パケットに対する受信確認情報をまとめて通信局に通知する仕組みを用いて通信を行うことを特徴としている。
上で述べたように、各ポーリングにより与えられる送信時間のばらつきが大きくない場合には、任意の位相で入力されたＭＳＤＵに対してほぼｎ回の最大送信回数が確保されることになる。本構成は、パケットをバースト的に送信し、受信局が複数の受信パケットに対する受信確認情報をまとめて通信局に通知する仕組みを用いて通信を行う場合に、通信局が受信局に対して受信確認情報の返送要求を行う頻度に関する指針を与えるものである。
したがって、上記の構成により、通信規約上ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの値がいくらになるか判らない場合にパケットをバースト的に送信する場合でも所望のパケット損失率をほぼ達成することができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記通信局が、パケットエラー率ＰＥＲの具体的な値として、通信局側で実際にＰＥＲの計測を行って通知された値を使用することを特徴としている。
したがって、上記の構成により、より実態に沿った形で必要な再送回数の見積もりを行うことができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、上記通信局が、パケットエラー率ＰＥＲの具体的な値として、固定値を使用することを特徴としている。
したがって、上記の構成により、簡単な構成で実装することができる。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、特に無線ネットワーク上で本手法を用いることを特徴としている。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、特に電灯線（パワーライン）ネットワーク上で本手法を用いることを特徴としている。
また、本発明に係る通信管理方法は、上記の構成に加えて、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１ｅ／Ｄ３．３ ２００２に準拠する通信方法を用いることを特徴としている。
上記の構成により、本発明に係る通信管理方法をＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１ｅ／Ｄ３．３ ２００２に適用させることができる。
また、本発明に係る中央制御局は、上記の通信管理方法により通信を管理することを特徴としている。
また、本発明に係る通信局は、上記の通信管理方法により通信を行うことを特徴としている。
また、本発明に係る通信管理プログラムは、コンピュータに上記の通信管理方法における手順を実行させることを特徴としている。
また、本発明に係る通信管理プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、上記の通信管理プログラムを格納したことを特徴としている。
本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分わかるであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。
図１は、本発明の一実施形態に係るネットワークシステムにおいて、全ての中央制御局が満足すべき規則を示す図面である。
図２は、本発明の一実施形態に係るネットワークシステムにおいて、送信局がバースト伝送を行う際のバースト長決定方法を示す図面である。
図３は、本発明の一実施形態に係るネットワークシステムにおいて、全ての中央制御局が満足すべき規則を示す図面である。
図４は、本発明の一実施形態に係るネットワークシステムにおいて、送信局がバースト伝送を行う際のバースト長決定方法を示す図面である。
図５は、中央制御局を介した帯域確保の仕組みを示す図面である。
図６（ａ）および図６（ｂ）は、受信確認情報の通知に関する仕組みを示す図面である。
図７は、物理レートとＮＤＢＰＳとの関係を示す図面である。
図８（ａ）および図８（ｂ）は、ＴＸＯＰ内でのパケット送出方法を示す図面である。
図９は、中央管理局による送信権割り当ての例を示す図面である。
図１０は、中央管理局による送信権割り当ての例を示す図面である。
図１１は、中央制御局が周期的な送信権割り当てを行う場合の例を示す図面である。
図１２は、中央制御局が周期的な送信権割り当てを行う場合の例を示す図面である。
図１３は、中央制御局が周期的な送信権割り当てを行う場合の例を示す図面である。
図１４は、中央制御局が付加的な送信権割り当てを行う場合の例を示す図面である。
図１５は、中央管理局による具体的な送信権割り当ての例（例１）を示す図面である。
図１６は、中央管理局による具体的な送信権割り当ての例（例２）を示す図面である。
図１７は、中央管理局による具体的な送信権割り当ての例（例３）を示す図面である。
図１８は、中央管理局による具体的な送信権割り当ての例（例４）を示す図面である。
図１９は、中央管理局による具体的な送信権割り当ての例（例１）により達成される性能を示す図面である。
図２０は、中央管理局による具体的な送信権割り当ての例（例２）により達成される性能を示す図面である。
図２１は、中央管理局による具体的な送信権割り当ての例（例３）により達成される性能を示す図面である。
図２２は、中央管理局による具体的な送信権割り当ての例（例４）により達成される性能を示す図面である。
図２３は、中央管理局による具体的な送信権割り当ての例（例１〜４）に対して、Ｔｂｏｕｎｄと最大伝送遅延時間との関係を示す図面である。
図２４は、中央管理局による具体的な送信権割り当ての例（例１〜４）に対して、Ｔｂｏｕｎｄとパケット損失率との関係を示す図面である。
図２は、本発明の一実施形態に係るネットワークシステムにおいて、送信局がバースト伝送を行う際のバースト長決定方法を示す図面である。
図３は、本発明の一実施形態に係るネットワークシステムにおいて、全ての中央制御局が満足すべき規則を示す図面である。
図４は、本発明の一実施形態に係るネットワークシステムにおいて、送信局がバースト伝送を行う際のバースト長決定方法を示す図面である。
図５は、中央制御局を介した帯域確保の仕組みを示す図面である。
図６（ａ）および図６（ｂ）は、受信確認情報の通知に関する仕組みを示す図面である。
図７は、物理レートとＮＤＢＰＳとの関係を示す図面である。
図８（ａ）および図８（ｂ）は、ＴＸＯＰ内でのパケット送出方法を示す図面である。
図９は、中央管理局による送信権割り当ての例を示す図面である。
図１０は、中央管理局による送信権割り当ての例を示す図面である。
図１１は、中央制御局が周期的な送信権割り当てを行う場合の例を示す図面である。
図１２は、中央制御局が周期的な送信権割り当てを行う場合の例を示す図面である。
図１３は、中央制御局が周期的な送信権割り当てを行う場合の例を示す図面である。
図１４は、中央制御局が付加的な送信権割り当てを行う場合の例を示す図面である。
図１５は、中央管理局による具体的な送信権割り当ての例（例１）を示す図面である。
図１６は、中央管理局による具体的な送信権割り当ての例（例２）を示す図面である。
図１７は、中央管理局による具体的な送信権割り当ての例（例３）を示す図面である。
図１８は、中央管理局による具体的な送信権割り当ての例（例４）を示す図面である。
図１９は、中央管理局による具体的な送信権割り当ての例（例１）により達成される性能を示す図面である。
図２０は、中央管理局による具体的な送信権割り当ての例（例２）により達成される性能を示す図面である。
図２１は、中央管理局による具体的な送信権割り当ての例（例３）により達成される性能を示す図面である。
図２２は、中央管理局による具体的な送信権割り当ての例（例４）により達成される性能を示す図面である。
図２３は、中央管理局による具体的な送信権割り当ての例（例１〜４）に対して、Ｔｂｏｕｎｄと最大伝送遅延時間との関係を示す図面である。
図２４は、中央管理局による具体的な送信権割り当ての例（例１〜４）に対して、Ｔｂｏｕｎｄとパケット損失率との関係を示す図面である。
本発明の実施の一形態について図１ないし図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。
図５ないし図８を用いてすでに述べた説明は本実施形態にも当てはまり、その説明はここでは省略する。
ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１ｅ／Ｄ３．３に対して本発明を応用した例を示す。たとえば、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１ｅ／Ｄ３．３に対して、本発明のポイントである以下の２つのことが定義もしくは推奨として取り入れられた場合の例を示す。
ポイント１．
中央制御局ＨＣからデータ送信を行う通信局に対して割り当てられる「基準的な送信権割り当て率Ｃ」の値を、ＴＳＰＥＣ情報より以下のように計算する。ただし本計算においてＰＥＲ（パケットエラー率）の値は典型値（ＩＥＥＥ ８０２．１１ａの物理層においては１０％）を使用するものとする。
すなわち、ＴＳＰＥＣパラメータとして、Ｍｅａｎ Ｄａｔａ Ｒａｔｅ（Ｒｍｅａｎ）、Ｍｉｎｉｍｕｍ ＰＨＹ Ｒａｔｅ（ＲＰＨＹ＿ＭＩＮ）、Ｎｏｍｉｎａｌ ＭＳＤＵ Ｓｉｚｅ（Ｂｎｏｍ）、Ｓｕｒｐｌｕｓ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｗａｎｃｅ（Ａｓｕｒｐ）を用いる。
Ｎｏｒｍａｌ ＡＣＫを想定した場合に１パケット送信に必要な時間は
Ｔｎｏｒｍａｌ（Ｂｎｏｍ，ＲＰＨＹ＿ＭＩＮ）
であるが、Ｓｕｒｐｌｕｓ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｗａｎｃｅの値を考慮した場合には、１パケット送信に必要な平均時間は
Ａｓｕｒｐ・Ｔｎｏｒｍａｌ（Ｂｎｏｍ，ＲＰＨＹ＿ＭＩＮ）
である。
パケット再送により余分に必要となる帯域を考慮した場合に実際に１パケット送信に必要な平均時間は、
Ｔａｖｇ＝Ａｓｕｒｐ・Ｔｎｏｒｍａｌ（Ｂｎｏｍ，ＲＰＨＹ＿ＭＩＮ）／（１−ＰＥＲ）
であり、仮に全ての時間が割り当てられたとすると達成可能なデータレートは
Ｒ１＝Ｂｎｏｍ／Ｔａｖｇ
となるため、このストリームに対する平均送信権割り当て時間率を
Ｃ＝Ｒｍｅａｎ／Ｒ１
と規定する。
ポイント２．
中央制御局ＨＣは、上記の「基準的な送信権割り当て率」により計算される送信権付与時間のある時刻を起点とした累積値から、「実際の送信権割り当て」により割り当てられる送信権付与時間の同時刻からの累積値を差し引いた値がＣ・Ｔｍａｘで常に制限されるように送信権割り当てを行う。ここで、Ｔｍａｘは、後述の通りＭａｘｉｍｕｍ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌである。
以上の２つのポイントに基づき、ある通信局が、以下のような要求を持つＭＰＥＧ２−ＴＳ動画（映像）アプリケーションを伝送するために中央制御局に対してポーリングを要求する場合を考える。すなわち、
アプリケーションのデータレート（固定）：Ｒ（Ａｐｐｌｉ）
アプリケーションの最大許容遅延時間：Ｔｄｅｌａｙ（Ａｐｐｌｉ）
アプリケーションのジッタ限界：Ｔｊｉｔｔｅｒ（Ａｐｐｌｉ）
アプリケーションに適した送信物理レート：ＲＰＨＹ（Ａｐｐｌｉ）
トラフィックを検出できなかった際に中央制御局が通信路を遮断してよい最小観測時間：Ｔｉｎａｃｔ（Ａｐｐｌｉ）
パケット損失率：ＰＬＲ
である。
ただし、本通信局では、帯域効率を上げるためにＧｒｏｕｐ ＡＣＫを使用して通信を行うものと仮定する。また帯域効率を上げるために１パケット中には必ずＭＰＥＧ２−ＴＳ（１８８バイト）が１０個含まれるように伝送を行うものとする。
この場合に通信局が中央制御局に対して設定するＴＳＰＥＣの計算例を以下に示す。すなわち、ＴＳＰＥＣパラメータとして、
Ｍｅａｎ Ｄａｔａ Ｒａｔｅ（Ｒｍｅａｎ）、
Ｍｉｎ Ｄａｔａ Ｒａｔｅ（Ｒｍｉｎ）、
Ｐｅａｋ Ｄａｔａ Ｒａｔｅ（Ｒｍａｘ）、
Ｍａｘｉｍｕｍ Ｂｕｒｓｔ Ｓｉｚｅ（Ｂｂｕｒｓｔ）、
Ｉｎａｃｔｉｖｉｔｙ Ｉｎｔｅｒｖａｌ（Ｔｉｎａｃｔ）、
Ｍｉｎｉｍｕｍ ＰＨＹ Ｒａｔｅ（ＲＰＨＹ＿ＭＩＮ）、
Ｄｅｌａｙ Ｂｏｕｎｄ（Ｔｄｅｌａｙ）、
Ｎｏｍｉｎａｌ ＭＳＤＵ Ｓｉｚｅ（Ｂｎｏｍ）、
Ｍａｘｉｍｕｍ ＭＳＤＵ Ｓｉｚｅ（Ｂｍａｘ）、
Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ（Ｔｍｉｎ）、
Ｍａｘｉｍｕｍ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ（Ｔｍａｘ）、
Ｓｕｒｐｌｕｓ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｗａｎｃｅ（Ａｓｕｒｐ）
を用いる。
この計算例の内容について以下に述べる。
Ｍｉｎ／Ｍｅａｎ／Ｐｅａｋ Ｄａｔａ Ｒａｔｅ、Ｉｎａｃｔｉｖｉｔｙ Ｉｎｔｅｒｖａｌ、Ｍｉｎｉｍｕｍ ＰＨＹ Ｒａｔｅについては、そのままアプリケーションの情報を設定するだけでよい。すなわち、
Ｒｍｅａｎ＝Ｒｍｉｎ＝Ｒｍａｘ＝Ｒ（Ａｐｐｌｉ）、
Ｔｉｎａｃｔ＝Ｔｉｎａｃｔ（Ａｐｐｌｉ）、
ＲＰＨＹ＿ＭＩＮ＝ＲＰＨＹ（Ａｐｐｌｉ）
とする。
またアプリケーションのレートが固定レートなので、可変レートトラフィック用のパラメータＭａｘ Ｂｕｒｓｔ Ｓｉｚｅは無指定（０）とする。またパワーセーブ用のパラメータＭｉｎｉｍｕｍ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌも無指定（０）とする。
ＭＡＣ層に対する伝送遅延許容時間（Ｄｅｌａｙ Ｂｏｕｎｄ）の値は、アプリケーションからの最大伝送遅延時間に関する要求値Ｔｄｅｌａｙ（Ａｐｐｌｉ）とアプリケーションからのジッタ限界に関する要求値Ｔｊｉｔｔｅｒ（Ａｐｐｌｉ）のどちらの値よりも小さい値となるように設定する。すなわち、
Ｔｄｅｌａｙ≦ｍｉｎ｛Ｔｄｅｌａｙ（Ａｐｐｌｉ）、Ｔｊｉｔｔｅｒ（Ａｐｐｌｉ）｝
とする。
Ｎｏｍｉｎａｌ ＭＳＤＵ Ｓｉｚｅの値については、１パケットに含まれるペイロードのビットサイズ（Ｂｐａｙｌｏａｄと表記する）が１８８×１０×８ビット固定であるため、このＢｐａｙｌｏａｄの値に対してＬＬＣ層、上位層のオーバーヘッドを追加した値となる。すなわち、
Ｂｎｏｍ＝Ｂｐａｙｌｏａｄ＋（ＬＬＣ層／上位層のオーバーヘッド）
とする。
問題になるＴＳＰＥＣは残りのＭａｘｉｍｕｍ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ（Ｔｍａｘと表記）とＳｕｒｐｌｕｓ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｗａｎｃｅ（Ａｓｕｒｐと表記）の２つである。
まずＴｍａｘのほうであるが、基本的に通信局は、Ｔｄｅｌａｙよりも小さいどのような値を選んでもよい。一例として、１つのパケットに対して望まれる最大送信回数をｎとするとき、中央制御局に対するＴｍａｘの初期要求値として
Ｔｍａｘ＝Ｔｄｅｌａｙ／ｎ
程度の値を要求することは適切であると考えられる。
ポイント２より、Ｔｍａｘの値を小さく設定すればＨＣはムラの少ないポーリングを行ってくれることを期待することができる。しかしＴｍａｘの値が小さいストリームほどＨＣにとってはスケジューリングが困難であるため、小さいＴｍａｘの値はＨＣから受け入れ拒否される可能性が大きい。最終的なＴｍａｘの値は、通信局とＨＣとの間の交渉により決定されることになる。
Ｔｍａｘの値が決定すれば平均バースト出力周期Ｔｂｕｒｓｔの最大値を導くことができる。まずポイント２よりＴＸＯＰｂｏｕｎｄ＝Ｃ・Ｔｍａｘの関係があると考えられるため、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ／Ｃ＝Ｔｍａｘであり、図２において所望のパケット損失率を達成するために必要な平均バースト出力周期Ｔｂｕｒｓｔの最大値Ｔｂｕｒｓｔｍａｘの値は
Ｔｂｕｒｓｔｍａｘ＝（Ｔｄｅｌａｙ−Ｔｍａｘ）／ｎ
となり、また、ｎは、
ｎ＝ｃｅｉｌｉｎｇ｛ｌｏｇ（ＰＬＲ）／ｌｏｇ（ＰＥＲ）｝
と計算される。ここでｃｅｉｌｉｎｇ（ｘ）はｘを超えない最大の整数を表す。ただし、上記の計算において、ＰＥＲの値は実際に過去の通信において計測された値を使用しても構わないし、典型的な値（８０２．１１ａの物理層ではＰＥＲ＝０．１が典型的な値）を使用しても構わない。上記の計算により通信局は、平均バースト出力周期Ｔｂｕｒｓｔとして、Ｔｂｕｒｓｔｍａｘ以下の任意の値を選べば、バースト転送のしくみを使いながら、所望の通信品質を達成できるということが判る。最も帯域効率を良くしたい場合はＴｂｕｒｓｔ＝Ｔｂｕｒｓｔｍａｘとすればよい。
平均バースト出力周期Ｔｂｕｒｓｔが決まれば、バースト長Ｎを以下のように決めることができる。まずＴｂｕｒｓｔ時間に上位層から入力されるＭＰＥＧ２−ＴＳのビット数は
Ｒｍｅａｎ×Ｔｂｕｒｓｔ
で与えられる。したがってＴｂｕｒｓｔ時間に出力されるべき平均パケット数は
Ｒｍｅａｎ×Ｔｂｕｒｓｔ／Ｂｎｏｍ
で与えられる。ただしＢｎｏｍはＮｏｍｉｎａｌ ＭＳＤＵ Ｓｉｚｅを表している。しかし上記の値は再送により余分に送出されなければならないパケット数を考慮に入れていない。再送帯域も考慮すると、Ｔｂｕｒｓｔ時間に出力されるべき平均パケット数Ｎａｖｇは
Ｎａｖｇ＝Ｒｍｅａｎ×Ｔｂｕｒｓｔ／Ｂｎｏｍ／（１−ＰＥＲ）
と見積もることができる。
したがって実際にはＧｒｏｕｐ ＡＣＫを使用して
Ｎ＝ｆｌｏｏｒ｛Ｎａｖｇ｝
で与えられる数のパケットをバースト伝送すればよいことが判る。ここでｆｌｏｏｒ（ｘ）はｘを下回らない最小の整数を表す。
以上でバースト長Ｎが決まれば、前述の計算、すなわち、Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫを用いて１パケットを伝送するために必要な平均時間の計算が可能になるため、Ｓｕｒｐｌｕｓ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｗａｎｃｅ（Ａｓｕｒｐ）の値を決定することができる。
一方、中央制御局側では、上述のようにして「基準的な送信権割り当て率Ｃ」の値の計算を行い、時間Ｔの間に割り当てるＴＸＯＰ時間の合計が平均的にはＣ・Ｔとなるように送信権を付与し、送信権付与時間のある時刻からの累積値の、理想値からの差（Ｄｉｆｆとする）が、Ｃ・Ｔｍａｘで常に制限される（この条件を通信制御条件と称する）ように送信権割り当てを行えばよい。
一般に中央制御局による送信権割り当ては周期的である場合が多い。中央制御局が周期的な送信権割り当てを行う場合の具体的な例を図１１に示す。この例において、中央制御局が送信権割り当てを行う周期をＴｐｅｒｉｏｄとし、ある通信局に対する基準的な送信権割り当て率がＣで与えられているものとする。このとき中央制御局は、この通信局に対して平均的には一周期時間Ｔｐｅｒｉｏｄの間にＣ・Ｔｐｅｒｉｏｄの送信権を与えることになる。
そこで中央制御局はＣ・Ｔｐｅｒｉｏｄの送信権を複数のＴＸＯＰに分割してＴｐｅｒｉｏｄ内に配置を行い、その配置が上記の通信制御条件を満足するかどうかの検査を行う。通信制御条件は送信権付与時間の任意の時刻からの累積値の、基準値からの不足分が、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄで常に制限されることを要求しているが、これは以下に示すような方法で容易に確認することができる。
すなわち、中央制御局がＣ・Ｔｐｅｒｉｏｄの送信権を図１１に示すようなＴＸＯＰ配置に分割した場合には、図に示すように、ある任意の時刻ｔ０を選択して、「基準的な送信権割り当てにより割り当てられる時刻ｔ０からの平均送信権付与時間の累積値」を表す直線１０、および、「実際の送信権割り当てにより割り当てられる送信権付与時間の同時刻ｔ０からの累積値」を表す折れ線１１を引き、折れ線１１と直線１０の差の最大値と最小値を求め、その両者の差がＴＸＯＰｂｏｕｎｄ以下であるかどうかで上記の通信制御条件が満たされているかどうかを判定することが可能である。ただし折れ線１１と直線１０の差は、折れ線１１の値から直線１０の値を差し引くものとする。したがって差の最大値は０以上の値となり、差の最小値は０以下の値となる。
図１１の例では時刻ｔ１において折れ線１１と直線１０の差が最大（Ｄｉｆｆｍａｘ）となり、時刻ｔ２において差が最小（Ｄｉｆｆｍｉｎ）となる。よって、Ｄｉｆｆｍａｘ−Ｄｉｆｆｍｉｎ≦ＴＸＯＰｂｏｕｎｄが成立する場合には上記の通信制御条件が満たされており、成立しない場合には通信制御条件が満たされない、と判定することが可能である。なぜなら累積の起点を時刻ｔ１に取った場合に、送信権付与時間の累積値の理想値からの不足分が最大値Ｄｉｆｆｍａｘ−Ｄｉｆｆｍｉｎを取ることが図より明らかであるからである。時刻ｔ１を起点に取った場合の累積グラフを図１２に示す。
なお上記の文章から明らかなように、Ｄｉｆｆｍａｘ−Ｄｉｆｆｍｉｎの値は、折れ線１１に下接する傾きＣの直線１２と折れ線１１に上接する傾きＣの直線１３とのグラフ上でのＹ軸方向の差と考えることも可能である。
なお、２周期に渡る送信権割り当ての累積グラフを図１３に示す。中央制御局が周期的な送信権付与を行う場合に通信制御条件が満たされているかどうかの判定が、その一周期分の情報から判定できることは図１３から明らかである。
次に、一時的に通信状況が悪化したときに中央制御局が割り当て得る送信権付与時間のパターンについて考察する。現在のドラフトでは、通信局側で未送信状態で残っているＭＳＤＵの数がＱｏＳ Ｎｕｌｌと呼ばれるパケットなどを介して中央制御局側に適宜報告されることになっている。そして、通信状況が一時的に悪化するなどの原因により、通信局側で未送信ＭＳＤＵの数が増加したことを中央制御局が検出できた場合には、中央制御局はその通信局に対して通常よりも多い送信権を付与することがあり得る。中央制御局がある通信局に対して周期的な送信権割り当てを行っている際に、一時的に通常よりも多い送信権を付与する場合の具体例を図１４に示す。中央制御局が通常よりも多い送信権を一時的に付与している場合にも通信制御条件は常に満足されていることが図より確認できる。
一般的に中央制御局が通信制御条件を満足する送信権割り当てを行っているときに、その送信権割り当てに対して、さらに付加的にどのように送信権割り当てを追加しても通信制御条件は常に満たされる。これは、付加的な送信権割り当てが行われる前の、もとの送信権割り当てが、「任意の時刻ｔ０に対して、時間｛ｔ０，ｔ０＋ｔ｝の間に実際に付与される送信権付与時間の累積値が常にＣ・ｔ−ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ以上の値となるように」送信権付与を行っていることを考えれば、その規則を満たす送信権割り当てに対して、さらに付加的な送信権割り当てが行われた後も、同じ規則が常に保たれることは明らかである。
図２３、図２４はそれぞれ、中央制御局が図１５〜図１８に従って色々なＴＸＯＰ割り当て（例１）〜（例４）を行った場合に、各ＴＸＯＰ割り当てによるＴｂｏｕｎｄの値が実際にいくらになるかの計算を行い、そのＴｂｏｕｎｄの値と最大伝送遅延時間およびパケット損失率の関係がどのようになるかを示したものである。これらの図から、中央制御局がどのように送信権割り当てを行ったとしてもＴｂｏｕｎｄの値が制限されていれば最大伝送遅延時間やパケット損失率などの性能としてはほぼ同一の品質が保たれていることが確認できる。
なお前述の実施例においては、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ（Ｔｂｏｕｎｄ）の値が中央制御局と通信局との間のネゴシエーションで決定される例を示したが、中央制御局がＴＳＰＥＣパラメータの値を見てＴＸＯＰｂｏｕｎｄ（Ｔｂｏｕｎｄ）の値を決定する、という通信規定になっていることも考えられる。具体的には中央制御局はＴＸＯＰｂｏｕｎｄ（Ｔｂｏｕｎｄ）の値を、「ポーリングして欲しい時間間隔の最大値」を表すＴＳＰＥＣパラメータＴｍａｘの関数として決定する、もしくは「通信局が送信しようとする伝送データの最大遅延許容時間」を表すＴＳＰＥＣパラメータＴｄｅｌａｙの関数として決定する、ということが考えられる。通信局が複数のストリームを有している場合には、各ストリームが持つ複数のＴＳＰＥＣパラメータ中で最小のＴｍａｘの関数として決定する、もしくは最小のＴｄｅｌａｙの関数として決定する、ということが考えられる。
上記差Ｄｉｆｆを小さく抑えるための最も簡単な実装方法は、単純にＴＸＯＰを均等に割り振るだけでよい。十分に均等にＴＸＯＰを割り振っても上記差ＤｉｆｆをＣ・Ｔｍａｘ以下に抑えられない場合には、中央制御局は、そのストリームの受け入れを拒否するか、Ｃ・Ｔｍａｘをもう少し大きな値に変更するように（すなわち、ＣおよびＴｍａｘの少なくとも一方をもう少し大きな値に変更するように、）通信局に対して交渉するべきである。
しかし上記のように均等にＴＸＯＰを割り振る実装では、２本目、３本目のストリームの受け入れが困難になる。中央制御局がより多くのストリームを同時に受け入れるようにしたい場合には、各局が要求する全ての上記通信制御条件を満たすようなＴＸＯＰ割り当てパターンを中央制御局が発見できなければならない。しかしこの問題は一般にＮＰ困難とされる問題に属するので、基本的には全ての上記通信制御条件を満足するＴＸＯＰ割り当てパターンを総当たり方式で検査するしかない。この検査は中央制御局が通信局からＴＳＰＥＣを受信した段階で行われるべきであり、解が見つからない場合、中央制御局はそのストリームの受け入れを拒否するか、Ｃ・Ｔｍａｘをもう少し大きな値に変更するように通信局に対して交渉するべきである。
以上に示したように、送信権付与時間の実際値と基準値との差が、係数Ｃと最大許容遅延時間との積より小さい一定値ＴＸＯＰｂｏｕｎｄで常に制限されるように送信権付与時間を設定する。つまり、送信権付与時間の、各時刻における累積値の実際値に、一定の下限（ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ）を設ける。これにより、送信局が通信路に対して要求する通信路品質を実現できる。すなわち、特にパケットエラー率の比較的高い通信ネットワークにおいて、中央制御局のスケジューリングに対する柔軟性を残しつつ、中央制御局が送信局に対する送信時間割り当てを決定する際に考慮しなければならない条件、あるいは、送信局がバースト転送を行うためのバースト長決定に対する指針を与えることで、送信局が通信路に対して要求する通信路品質を実現することが可能になる。
なお、上記例ではポイント１としてＣの値の導出に
Ｔａｖｇ＝Ａｓｕｒｐ・Ｔｎｏｒｍａｌ（Ｂｎｏｍ，ＲＰＨＹ＿ＭＩＮ）／（１−ＰＥＲ）
Ｒ１＝Ｂｎｏｍ／Ｔａｖｇ
Ｃ＝Ｒｍｅａｎ／Ｒ１
という通信規定の例を考えた。Ａｓｕｒｐの代わりにＡｓｕｒｐ’を用いる場合には
Ｔａｖｇ’＝Ａｓｕｒｐ’・Ｔｎｏｒｍａｌ（Ｂｎｏｍ，ＲＰＨＹ＿ＭＩＮ）
Ｒ１’＝Ｂｎｏｍ／Ｔａｖｇ’
Ｃ’＝Ｒｍｅａｎ／Ｒ１’
という通信規定を考えることになるが、この場合でも全く同様に本発明を応用することが可能である。
なお、上記例では送信権付与時間の、各時刻における累積値の実際値に下限（ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ）を設けるものであったが、下限と上限の両方を設けることもできる。すなわち、
式４： ０≦Ｔ１ｂｏｕｎｄ＜Ｔｄｅｌａｙ，０≦Ｔ２ｂｏｕｎｄ
式５： ０＜Ｃ＜１
式６： ＴＸＯＰ１ｂｏｕｎｄ＝Ｃ・Ｔ１ｂｏｕｎｄ，
ＴＸＯＰ２ｂｏｕｎｄ＝Ｃ・Ｔ２ｂｏｕｎｄ
を満たすＣ、ＴＸＯＰ１ｂｏｕｎｄ、Ｔ１ｂｏｕｎｄ、ＴＸＯＰ２ｂｏｕｎｄ、Ｔ２ｂｏｕｎｄを用いて、任意の時刻ｔ０に対して、時間｛ｔ０，ｔ０＋ｔ｝の間に実際に付与される送信権付与時間の累積値が常に下限値Ｃ・ｔ−ＴＸＯＰ１ｂｏｕｎｄ以上の値となり、かつ、上限値Ｃ・ｔ＋ＴＸＯＰ２ｂｏｕｎｄ以下の値となるように送信権付与のスケジュールを行えばよい。上限値、下限値はそれぞれ、図３、図４の直線Ｍ、直線Ｌで表される。
以上説明した通信管理方法は、この通信管理処理を機能させるためのプログラムで実現される。このプログラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納されている。
ここで上記記録媒体は、中央制御局の本体と分離可能に構成される記録媒体であって、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ等の光ディスクのディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系のように、外部記憶装置としてプログラム読み取り装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入することで読み取り可能な記録媒体であってもよいし、あるいは、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ等による半導体メモリを含めた固定的にプログラムを担持する媒体であってもよい。
また、本発明においてはインターネットを含む通信ネットワークと接続可能なシステム構成であることから、通信ネットワークからプログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを担持する媒体であってもよい。なお、このように通信ネットワークからプログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロード用プログラムは予め中央制御局内に格納しておくか、あるいは別な記録媒体からインストールされるものであってもよい。
尚、発明を実施するための最良の形態の項においてなした具体的な実施態様または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。
図５ないし図８を用いてすでに述べた説明は本実施形態にも当てはまり、その説明はここでは省略する。
ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１ｅ／Ｄ３．３に対して本発明を応用した例を示す。たとえば、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１ｅ／Ｄ３．３に対して、本発明のポイントである以下の２つのことが定義もしくは推奨として取り入れられた場合の例を示す。
ポイント１．
中央制御局ＨＣからデータ送信を行う通信局に対して割り当てられる「基準的な送信権割り当て率Ｃ」の値を、ＴＳＰＥＣ情報より以下のように計算する。ただし本計算においてＰＥＲ（パケットエラー率）の値は典型値（ＩＥＥＥ ８０２．１１ａの物理層においては１０％）を使用するものとする。
すなわち、ＴＳＰＥＣパラメータとして、Ｍｅａｎ Ｄａｔａ Ｒａｔｅ（Ｒｍｅａｎ）、Ｍｉｎｉｍｕｍ ＰＨＹ Ｒａｔｅ（ＲＰＨＹ＿ＭＩＮ）、Ｎｏｍｉｎａｌ ＭＳＤＵ Ｓｉｚｅ（Ｂｎｏｍ）、Ｓｕｒｐｌｕｓ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｗａｎｃｅ（Ａｓｕｒｐ）を用いる。
Ｎｏｒｍａｌ ＡＣＫを想定した場合に１パケット送信に必要な時間は
Ｔｎｏｒｍａｌ（Ｂｎｏｍ，ＲＰＨＹ＿ＭＩＮ）
であるが、Ｓｕｒｐｌｕｓ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｗａｎｃｅの値を考慮した場合には、１パケット送信に必要な平均時間は
Ａｓｕｒｐ・Ｔｎｏｒｍａｌ（Ｂｎｏｍ，ＲＰＨＹ＿ＭＩＮ）
である。
パケット再送により余分に必要となる帯域を考慮した場合に実際に１パケット送信に必要な平均時間は、
Ｔａｖｇ＝Ａｓｕｒｐ・Ｔｎｏｒｍａｌ（Ｂｎｏｍ，ＲＰＨＹ＿ＭＩＮ）／（１−ＰＥＲ）
であり、仮に全ての時間が割り当てられたとすると達成可能なデータレートは
Ｒ１＝Ｂｎｏｍ／Ｔａｖｇ
となるため、このストリームに対する平均送信権割り当て時間率を
Ｃ＝Ｒｍｅａｎ／Ｒ１
と規定する。
ポイント２．
中央制御局ＨＣは、上記の「基準的な送信権割り当て率」により計算される送信権付与時間のある時刻を起点とした累積値から、「実際の送信権割り当て」により割り当てられる送信権付与時間の同時刻からの累積値を差し引いた値がＣ・Ｔｍａｘで常に制限されるように送信権割り当てを行う。ここで、Ｔｍａｘは、後述の通りＭａｘｉｍｕｍ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌである。
以上の２つのポイントに基づき、ある通信局が、以下のような要求を持つＭＰＥＧ２−ＴＳ動画（映像）アプリケーションを伝送するために中央制御局に対してポーリングを要求する場合を考える。すなわち、
アプリケーションのデータレート（固定）：Ｒ（Ａｐｐｌｉ）
アプリケーションの最大許容遅延時間：Ｔｄｅｌａｙ（Ａｐｐｌｉ）
アプリケーションのジッタ限界：Ｔｊｉｔｔｅｒ（Ａｐｐｌｉ）
アプリケーションに適した送信物理レート：ＲＰＨＹ（Ａｐｐｌｉ）
トラフィックを検出できなかった際に中央制御局が通信路を遮断してよい最小観測時間：Ｔｉｎａｃｔ（Ａｐｐｌｉ）
パケット損失率：ＰＬＲ
である。
ただし、本通信局では、帯域効率を上げるためにＧｒｏｕｐ ＡＣＫを使用して通信を行うものと仮定する。また帯域効率を上げるために１パケット中には必ずＭＰＥＧ２−ＴＳ（１８８バイト）が１０個含まれるように伝送を行うものとする。
この場合に通信局が中央制御局に対して設定するＴＳＰＥＣの計算例を以下に示す。すなわち、ＴＳＰＥＣパラメータとして、
Ｍｅａｎ Ｄａｔａ Ｒａｔｅ（Ｒｍｅａｎ）、
Ｍｉｎ Ｄａｔａ Ｒａｔｅ（Ｒｍｉｎ）、
Ｐｅａｋ Ｄａｔａ Ｒａｔｅ（Ｒｍａｘ）、
Ｍａｘｉｍｕｍ Ｂｕｒｓｔ Ｓｉｚｅ（Ｂｂｕｒｓｔ）、
Ｉｎａｃｔｉｖｉｔｙ Ｉｎｔｅｒｖａｌ（Ｔｉｎａｃｔ）、
Ｍｉｎｉｍｕｍ ＰＨＹ Ｒａｔｅ（ＲＰＨＹ＿ＭＩＮ）、
Ｄｅｌａｙ Ｂｏｕｎｄ（Ｔｄｅｌａｙ）、
Ｎｏｍｉｎａｌ ＭＳＤＵ Ｓｉｚｅ（Ｂｎｏｍ）、
Ｍａｘｉｍｕｍ ＭＳＤＵ Ｓｉｚｅ（Ｂｍａｘ）、
Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ（Ｔｍｉｎ）、
Ｍａｘｉｍｕｍ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ（Ｔｍａｘ）、
Ｓｕｒｐｌｕｓ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｗａｎｃｅ（Ａｓｕｒｐ）
を用いる。
この計算例の内容について以下に述べる。
Ｍｉｎ／Ｍｅａｎ／Ｐｅａｋ Ｄａｔａ Ｒａｔｅ、Ｉｎａｃｔｉｖｉｔｙ Ｉｎｔｅｒｖａｌ、Ｍｉｎｉｍｕｍ ＰＨＹ Ｒａｔｅについては、そのままアプリケーションの情報を設定するだけでよい。すなわち、
Ｒｍｅａｎ＝Ｒｍｉｎ＝Ｒｍａｘ＝Ｒ（Ａｐｐｌｉ）、
Ｔｉｎａｃｔ＝Ｔｉｎａｃｔ（Ａｐｐｌｉ）、
ＲＰＨＹ＿ＭＩＮ＝ＲＰＨＹ（Ａｐｐｌｉ）
とする。
またアプリケーションのレートが固定レートなので、可変レートトラフィック用のパラメータＭａｘ Ｂｕｒｓｔ Ｓｉｚｅは無指定（０）とする。またパワーセーブ用のパラメータＭｉｎｉｍｕｍ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌも無指定（０）とする。
ＭＡＣ層に対する伝送遅延許容時間（Ｄｅｌａｙ Ｂｏｕｎｄ）の値は、アプリケーションからの最大伝送遅延時間に関する要求値Ｔｄｅｌａｙ（Ａｐｐｌｉ）とアプリケーションからのジッタ限界に関する要求値Ｔｊｉｔｔｅｒ（Ａｐｐｌｉ）のどちらの値よりも小さい値となるように設定する。すなわち、
Ｔｄｅｌａｙ≦ｍｉｎ｛Ｔｄｅｌａｙ（Ａｐｐｌｉ）、Ｔｊｉｔｔｅｒ（Ａｐｐｌｉ）｝
とする。
Ｎｏｍｉｎａｌ ＭＳＤＵ Ｓｉｚｅの値については、１パケットに含まれるペイロードのビットサイズ（Ｂｐａｙｌｏａｄと表記する）が１８８×１０×８ビット固定であるため、このＢｐａｙｌｏａｄの値に対してＬＬＣ層、上位層のオーバーヘッドを追加した値となる。すなわち、
Ｂｎｏｍ＝Ｂｐａｙｌｏａｄ＋（ＬＬＣ層／上位層のオーバーヘッド）
とする。
問題になるＴＳＰＥＣは残りのＭａｘｉｍｕｍ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｉｎｔｅｒｖａｌ（Ｔｍａｘと表記）とＳｕｒｐｌｕｓ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｗａｎｃｅ（Ａｓｕｒｐと表記）の２つである。
まずＴｍａｘのほうであるが、基本的に通信局は、Ｔｄｅｌａｙよりも小さいどのような値を選んでもよい。一例として、１つのパケットに対して望まれる最大送信回数をｎとするとき、中央制御局に対するＴｍａｘの初期要求値として
Ｔｍａｘ＝Ｔｄｅｌａｙ／ｎ
程度の値を要求することは適切であると考えられる。
ポイント２より、Ｔｍａｘの値を小さく設定すればＨＣはムラの少ないポーリングを行ってくれることを期待することができる。しかしＴｍａｘの値が小さいストリームほどＨＣにとってはスケジューリングが困難であるため、小さいＴｍａｘの値はＨＣから受け入れ拒否される可能性が大きい。最終的なＴｍａｘの値は、通信局とＨＣとの間の交渉により決定されることになる。
Ｔｍａｘの値が決定すれば平均バースト出力周期Ｔｂｕｒｓｔの最大値を導くことができる。まずポイント２よりＴＸＯＰｂｏｕｎｄ＝Ｃ・Ｔｍａｘの関係があると考えられるため、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ／Ｃ＝Ｔｍａｘであり、図２において所望のパケット損失率を達成するために必要な平均バースト出力周期Ｔｂｕｒｓｔの最大値Ｔｂｕｒｓｔｍａｘの値は
Ｔｂｕｒｓｔｍａｘ＝（Ｔｄｅｌａｙ−Ｔｍａｘ）／ｎ
となり、また、ｎは、
ｎ＝ｃｅｉｌｉｎｇ｛ｌｏｇ（ＰＬＲ）／ｌｏｇ（ＰＥＲ）｝
と計算される。ここでｃｅｉｌｉｎｇ（ｘ）はｘを超えない最大の整数を表す。ただし、上記の計算において、ＰＥＲの値は実際に過去の通信において計測された値を使用しても構わないし、典型的な値（８０２．１１ａの物理層ではＰＥＲ＝０．１が典型的な値）を使用しても構わない。上記の計算により通信局は、平均バースト出力周期Ｔｂｕｒｓｔとして、Ｔｂｕｒｓｔｍａｘ以下の任意の値を選べば、バースト転送のしくみを使いながら、所望の通信品質を達成できるということが判る。最も帯域効率を良くしたい場合はＴｂｕｒｓｔ＝Ｔｂｕｒｓｔｍａｘとすればよい。
平均バースト出力周期Ｔｂｕｒｓｔが決まれば、バースト長Ｎを以下のように決めることができる。まずＴｂｕｒｓｔ時間に上位層から入力されるＭＰＥＧ２−ＴＳのビット数は
Ｒｍｅａｎ×Ｔｂｕｒｓｔ
で与えられる。したがってＴｂｕｒｓｔ時間に出力されるべき平均パケット数は
Ｒｍｅａｎ×Ｔｂｕｒｓｔ／Ｂｎｏｍ
で与えられる。ただしＢｎｏｍはＮｏｍｉｎａｌ ＭＳＤＵ Ｓｉｚｅを表している。しかし上記の値は再送により余分に送出されなければならないパケット数を考慮に入れていない。再送帯域も考慮すると、Ｔｂｕｒｓｔ時間に出力されるべき平均パケット数Ｎａｖｇは
Ｎａｖｇ＝Ｒｍｅａｎ×Ｔｂｕｒｓｔ／Ｂｎｏｍ／（１−ＰＥＲ）
と見積もることができる。
したがって実際にはＧｒｏｕｐ ＡＣＫを使用して
Ｎ＝ｆｌｏｏｒ｛Ｎａｖｇ｝
で与えられる数のパケットをバースト伝送すればよいことが判る。ここでｆｌｏｏｒ（ｘ）はｘを下回らない最小の整数を表す。
以上でバースト長Ｎが決まれば、前述の計算、すなわち、Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫを用いて１パケットを伝送するために必要な平均時間の計算が可能になるため、Ｓｕｒｐｌｕｓ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ａｌｌｏｗａｎｃｅ（Ａｓｕｒｐ）の値を決定することができる。
一方、中央制御局側では、上述のようにして「基準的な送信権割り当て率Ｃ」の値の計算を行い、時間Ｔの間に割り当てるＴＸＯＰ時間の合計が平均的にはＣ・Ｔとなるように送信権を付与し、送信権付与時間のある時刻からの累積値の、理想値からの差（Ｄｉｆｆとする）が、Ｃ・Ｔｍａｘで常に制限される（この条件を通信制御条件と称する）ように送信権割り当てを行えばよい。
一般に中央制御局による送信権割り当ては周期的である場合が多い。中央制御局が周期的な送信権割り当てを行う場合の具体的な例を図１１に示す。この例において、中央制御局が送信権割り当てを行う周期をＴｐｅｒｉｏｄとし、ある通信局に対する基準的な送信権割り当て率がＣで与えられているものとする。このとき中央制御局は、この通信局に対して平均的には一周期時間Ｔｐｅｒｉｏｄの間にＣ・Ｔｐｅｒｉｏｄの送信権を与えることになる。
そこで中央制御局はＣ・Ｔｐｅｒｉｏｄの送信権を複数のＴＸＯＰに分割してＴｐｅｒｉｏｄ内に配置を行い、その配置が上記の通信制御条件を満足するかどうかの検査を行う。通信制御条件は送信権付与時間の任意の時刻からの累積値の、基準値からの不足分が、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄで常に制限されることを要求しているが、これは以下に示すような方法で容易に確認することができる。
すなわち、中央制御局がＣ・Ｔｐｅｒｉｏｄの送信権を図１１に示すようなＴＸＯＰ配置に分割した場合には、図に示すように、ある任意の時刻ｔ０を選択して、「基準的な送信権割り当てにより割り当てられる時刻ｔ０からの平均送信権付与時間の累積値」を表す直線１０、および、「実際の送信権割り当てにより割り当てられる送信権付与時間の同時刻ｔ０からの累積値」を表す折れ線１１を引き、折れ線１１と直線１０の差の最大値と最小値を求め、その両者の差がＴＸＯＰｂｏｕｎｄ以下であるかどうかで上記の通信制御条件が満たされているかどうかを判定することが可能である。ただし折れ線１１と直線１０の差は、折れ線１１の値から直線１０の値を差し引くものとする。したがって差の最大値は０以上の値となり、差の最小値は０以下の値となる。
図１１の例では時刻ｔ１において折れ線１１と直線１０の差が最大（Ｄｉｆｆｍａｘ）となり、時刻ｔ２において差が最小（Ｄｉｆｆｍｉｎ）となる。よって、Ｄｉｆｆｍａｘ−Ｄｉｆｆｍｉｎ≦ＴＸＯＰｂｏｕｎｄが成立する場合には上記の通信制御条件が満たされており、成立しない場合には通信制御条件が満たされない、と判定することが可能である。なぜなら累積の起点を時刻ｔ１に取った場合に、送信権付与時間の累積値の理想値からの不足分が最大値Ｄｉｆｆｍａｘ−Ｄｉｆｆｍｉｎを取ることが図より明らかであるからである。時刻ｔ１を起点に取った場合の累積グラフを図１２に示す。
なお上記の文章から明らかなように、Ｄｉｆｆｍａｘ−Ｄｉｆｆｍｉｎの値は、折れ線１１に下接する傾きＣの直線１２と折れ線１１に上接する傾きＣの直線１３とのグラフ上でのＹ軸方向の差と考えることも可能である。
なお、２周期に渡る送信権割り当ての累積グラフを図１３に示す。中央制御局が周期的な送信権付与を行う場合に通信制御条件が満たされているかどうかの判定が、その一周期分の情報から判定できることは図１３から明らかである。
次に、一時的に通信状況が悪化したときに中央制御局が割り当て得る送信権付与時間のパターンについて考察する。現在のドラフトでは、通信局側で未送信状態で残っているＭＳＤＵの数がＱｏＳ Ｎｕｌｌと呼ばれるパケットなどを介して中央制御局側に適宜報告されることになっている。そして、通信状況が一時的に悪化するなどの原因により、通信局側で未送信ＭＳＤＵの数が増加したことを中央制御局が検出できた場合には、中央制御局はその通信局に対して通常よりも多い送信権を付与することがあり得る。中央制御局がある通信局に対して周期的な送信権割り当てを行っている際に、一時的に通常よりも多い送信権を付与する場合の具体例を図１４に示す。中央制御局が通常よりも多い送信権を一時的に付与している場合にも通信制御条件は常に満足されていることが図より確認できる。
一般的に中央制御局が通信制御条件を満足する送信権割り当てを行っているときに、その送信権割り当てに対して、さらに付加的にどのように送信権割り当てを追加しても通信制御条件は常に満たされる。これは、付加的な送信権割り当てが行われる前の、もとの送信権割り当てが、「任意の時刻ｔ０に対して、時間｛ｔ０，ｔ０＋ｔ｝の間に実際に付与される送信権付与時間の累積値が常にＣ・ｔ−ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ以上の値となるように」送信権付与を行っていることを考えれば、その規則を満たす送信権割り当てに対して、さらに付加的な送信権割り当てが行われた後も、同じ規則が常に保たれることは明らかである。
図２３、図２４はそれぞれ、中央制御局が図１５〜図１８に従って色々なＴＸＯＰ割り当て（例１）〜（例４）を行った場合に、各ＴＸＯＰ割り当てによるＴｂｏｕｎｄの値が実際にいくらになるかの計算を行い、そのＴｂｏｕｎｄの値と最大伝送遅延時間およびパケット損失率の関係がどのようになるかを示したものである。これらの図から、中央制御局がどのように送信権割り当てを行ったとしてもＴｂｏｕｎｄの値が制限されていれば最大伝送遅延時間やパケット損失率などの性能としてはほぼ同一の品質が保たれていることが確認できる。
なお前述の実施例においては、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ（Ｔｂｏｕｎｄ）の値が中央制御局と通信局との間のネゴシエーションで決定される例を示したが、中央制御局がＴＳＰＥＣパラメータの値を見てＴＸＯＰｂｏｕｎｄ（Ｔｂｏｕｎｄ）の値を決定する、という通信規定になっていることも考えられる。具体的には中央制御局はＴＸＯＰｂｏｕｎｄ（Ｔｂｏｕｎｄ）の値を、「ポーリングして欲しい時間間隔の最大値」を表すＴＳＰＥＣパラメータＴｍａｘの関数として決定する、もしくは「通信局が送信しようとする伝送データの最大遅延許容時間」を表すＴＳＰＥＣパラメータＴｄｅｌａｙの関数として決定する、ということが考えられる。通信局が複数のストリームを有している場合には、各ストリームが持つ複数のＴＳＰＥＣパラメータ中で最小のＴｍａｘの関数として決定する、もしくは最小のＴｄｅｌａｙの関数として決定する、ということが考えられる。
上記差Ｄｉｆｆを小さく抑えるための最も簡単な実装方法は、単純にＴＸＯＰを均等に割り振るだけでよい。十分に均等にＴＸＯＰを割り振っても上記差ＤｉｆｆをＣ・Ｔｍａｘ以下に抑えられない場合には、中央制御局は、そのストリームの受け入れを拒否するか、Ｃ・Ｔｍａｘをもう少し大きな値に変更するように（すなわち、ＣおよびＴｍａｘの少なくとも一方をもう少し大きな値に変更するように、）通信局に対して交渉するべきである。
しかし上記のように均等にＴＸＯＰを割り振る実装では、２本目、３本目のストリームの受け入れが困難になる。中央制御局がより多くのストリームを同時に受け入れるようにしたい場合には、各局が要求する全ての上記通信制御条件を満たすようなＴＸＯＰ割り当てパターンを中央制御局が発見できなければならない。しかしこの問題は一般にＮＰ困難とされる問題に属するので、基本的には全ての上記通信制御条件を満足するＴＸＯＰ割り当てパターンを総当たり方式で検査するしかない。この検査は中央制御局が通信局からＴＳＰＥＣを受信した段階で行われるべきであり、解が見つからない場合、中央制御局はそのストリームの受け入れを拒否するか、Ｃ・Ｔｍａｘをもう少し大きな値に変更するように通信局に対して交渉するべきである。
以上に示したように、送信権付与時間の実際値と基準値との差が、係数Ｃと最大許容遅延時間との積より小さい一定値ＴＸＯＰｂｏｕｎｄで常に制限されるように送信権付与時間を設定する。つまり、送信権付与時間の、各時刻における累積値の実際値に、一定の下限（ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ）を設ける。これにより、送信局が通信路に対して要求する通信路品質を実現できる。すなわち、特にパケットエラー率の比較的高い通信ネットワークにおいて、中央制御局のスケジューリングに対する柔軟性を残しつつ、中央制御局が送信局に対する送信時間割り当てを決定する際に考慮しなければならない条件、あるいは、送信局がバースト転送を行うためのバースト長決定に対する指針を与えることで、送信局が通信路に対して要求する通信路品質を実現することが可能になる。
なお、上記例ではポイント１としてＣの値の導出に
Ｔａｖｇ＝Ａｓｕｒｐ・Ｔｎｏｒｍａｌ（Ｂｎｏｍ，ＲＰＨＹ＿ＭＩＮ）／（１−ＰＥＲ）
Ｒ１＝Ｂｎｏｍ／Ｔａｖｇ
Ｃ＝Ｒｍｅａｎ／Ｒ１
という通信規定の例を考えた。Ａｓｕｒｐの代わりにＡｓｕｒｐ’を用いる場合には
Ｔａｖｇ’＝Ａｓｕｒｐ’・Ｔｎｏｒｍａｌ（Ｂｎｏｍ，ＲＰＨＹ＿ＭＩＮ）
Ｒ１’＝Ｂｎｏｍ／Ｔａｖｇ’
Ｃ’＝Ｒｍｅａｎ／Ｒ１’
という通信規定を考えることになるが、この場合でも全く同様に本発明を応用することが可能である。
なお、上記例では送信権付与時間の、各時刻における累積値の実際値に下限（ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ）を設けるものであったが、下限と上限の両方を設けることもできる。すなわち、
式４： ０≦Ｔ１ｂｏｕｎｄ＜Ｔｄｅｌａｙ，０≦Ｔ２ｂｏｕｎｄ
式５： ０＜Ｃ＜１
式６： ＴＸＯＰ１ｂｏｕｎｄ＝Ｃ・Ｔ１ｂｏｕｎｄ，
ＴＸＯＰ２ｂｏｕｎｄ＝Ｃ・Ｔ２ｂｏｕｎｄ
を満たすＣ、ＴＸＯＰ１ｂｏｕｎｄ、Ｔ１ｂｏｕｎｄ、ＴＸＯＰ２ｂｏｕｎｄ、Ｔ２ｂｏｕｎｄを用いて、任意の時刻ｔ０に対して、時間｛ｔ０，ｔ０＋ｔ｝の間に実際に付与される送信権付与時間の累積値が常に下限値Ｃ・ｔ−ＴＸＯＰ１ｂｏｕｎｄ以上の値となり、かつ、上限値Ｃ・ｔ＋ＴＸＯＰ２ｂｏｕｎｄ以下の値となるように送信権付与のスケジュールを行えばよい。上限値、下限値はそれぞれ、図３、図４の直線Ｍ、直線Ｌで表される。
以上説明した通信管理方法は、この通信管理処理を機能させるためのプログラムで実現される。このプログラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納されている。
ここで上記記録媒体は、中央制御局の本体と分離可能に構成される記録媒体であって、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ等の光ディスクのディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系のように、外部記憶装置としてプログラム読み取り装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入することで読み取り可能な記録媒体であってもよいし、あるいは、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ等による半導体メモリを含めた固定的にプログラムを担持する媒体であってもよい。
また、本発明においてはインターネットを含む通信ネットワークと接続可能なシステム構成であることから、通信ネットワークからプログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを担持する媒体であってもよい。なお、このように通信ネットワークからプログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロード用プログラムは予め中央制御局内に格納しておくか、あるいは別な記録媒体からインストールされるものであってもよい。
尚、発明を実施するための最良の形態の項においてなした具体的な実施態様または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。
本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１に則った無線通信等のように、複数の通信局が１つのネットワーク経路を時分割で共用するネットワークにおける通信に関するものであり、通信機などのような用途に使用可能である。
Claims (28)
- 中央制御局が、データ送信を行う通信局からデータ受信を行う通信局へのデータ送信タイミングを規定することによって各時刻に１つの通信局にのみ送信権としてデータ送信を許可するスケジューリングを行う通信管理方法において、
基準的な送信権割り当てにより上記中央制御局から上記データ送信を行う通信局に対して割り当てられる平均送信権付与時間率をＣとし、通信局が送信しようとする伝送データの最大遅延許容時間をＴｄｅｌａｙとするとき、
式１： ０≦Ｔｂｏｕｎｄ＜Ｔｄｅｌａｙ
式２： ０＜Ｃ＜１
式３： ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ＝Ｃ・Ｔｂｏｕｎｄ
を満たすパラメータＣ、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ、Ｔｂｏｕｎｄを用いて、
任意の時刻ｔ０に対して、時間｛ｔ０，ｔ０＋ｔ｝の間に実際に付与される送信権付与時間の累積値が常にＣ・ｔ−ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ以上の値となるようにスケジュールを行うことを特徴とする通信管理方法。 - 中央制御局が、データ送信を行う通信局からデータ受信を行う通信局へのデータ送信タイミングを規定することによって各時刻に１つの通信局にのみ送信権としてデータ送信を許可するスケジューリングを行う通信管理方法において、
基準的な送信権割り当てにより上記中央制御局から上記データ送信を行う通信局に対して割り当てられる平均送信権付与時間率をＣとし、通信局が送信しようとする伝送データの最大遅延許容時間をＴｄｅｌａｙとするとき、
式４： ０≦Ｔ１ｂｏｕｎｄ＜Ｔｄｅｌａｙ，０≦Ｔ２ｂｏｕｎｄ
式５： ０＜Ｃ＜１
式６： ＴＸＯＰ１ｂｏｕｎｄ＝Ｃ・Ｔ１ｂｏｕｎｄ，
ＴＸＯＰ２ｂｏｕｎｄ＝Ｃ・Ｔ２ｂｏｕｎｄ
を満たすパラメータＣ、ＴＸＯＰ１ｂｏｕｎｄ、Ｔ１ｂｏｕｎｄ、ＴＸＯＰ２ｂｏｕｎｄ、Ｔ２ｂｏｕｎｄを用いて、任意の時刻ｔ０に対して、時間｛ｔ０，ｔ０＋ｔ｝の間に実際に付与される送信権付与時間の累積値が常にＣ・ｔ−ＴＸＯＰ１ｂｏｕｎｄ以上の値となり、かつ、Ｃ・ｔ＋ＴＸＯＰ２ｂｏｕｎｄ以下の値となるように送信権付与のスケジュールを行うことを特徴とする通信管理方法。 - 上記中央制御局の管理下でデータパケットを送信する通信局は、該データパケットのトラフィック特性に関する情報を事前に上記中央制御局に予約するものとし、上記中央制御局が、上記の基準的な送信権割り当てを決定する際に、各通信局からのトラフィック特性情報を用いることを特徴とする請求の範囲１ないし２に記載の通信管理方法。
- 上記中央制御局が、上記ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値として固定値を用いることを特徴とする請求の範囲１ないし３に記載の通信管理方法。
- 上記中央制御局は、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を通信局側からの情報に基づいて決定することを特徴とする請求の範囲１ないし３に記載の通信管理方法。
- 上記中央制御局は、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を、通信局側からの「ポーリングして欲しい時間間隔の最大値」Ｔｍａｘの関数として決定することを特徴とする請求の範囲５に記載の通信管理方法。
- 上記中央制御局は、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄの具体的な値を、特にＣ・Ｔｍａｘとして決定することを特徴とする請求の範囲６に記載の通信管理方法。
- 上記中央制御局は、Ｔｂｏｕｎｄの具体的な値を、特にＴｍａｘとして決定することを特徴とする請求の範囲６に記載の通信管理方法。
- 上記中央制御局は、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を、通信局側が通信を行おうとする複数のストリームの「ポーリングして欲しい時間間隔の最大値」Ｔｍａｘの中で、最小の値を持つものの関数として決定することを特徴とする請求の範囲５に記載の通信管理方法。
- 上記中央制御局は、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を、「通信局が送信しようとする伝送データの最大遅延許容時間」Ｔｄｅｌａｙの関数として決定することを特徴とする請求の範囲５に記載の通信管理方法。
- 上記中央制御局は、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を、通信局側が通信を行おうとする複数のストリームの「通信局が送信しようとする伝送データの最大遅延許容時間」Ｔｄｅｌａｙの中で、最小の値を持つものの関数として決定することを特徴とする請求の範囲５に記載の通信管理方法。
- 送信形態がバースト伝送であることを特徴とする請求の範囲１ないし１１に記載の通信管理方法。
- 上記中央制御局が、ＴＸＯＰｂｏｕｎｄもしくはＴｂｏｕｎｄの具体的な値を、通信局側からの「Ｎｏｒｍａｌ ＡＣＫを使用するか、Ｇｒｏｕｐ ＡＣＫを使用するか、に関する情報」に依存して決定することを特徴とする請求の範囲５に記載の通信管理方法。
- 上記中央制御局が、請求の範囲１ないし１３に記載の計算に基づいて新規ストリームの受け入れ可否判定を行うことを特徴とする通信管理方法。
- 請求の範囲１ないし１４に記載の通信管理方法を規定した通信ネットワークにおいて、中央制御局が通信局への送信権付与に関して上記規定を満足していないと通信局側で判断される場合に、「中央制御局の送信権付与が最低条件を満たしていない」、もしくは、「中央制御局が原因でストリームデータの転送に支障を来たしている」という旨をユーザーに通知することを特徴とする通信局。
- 上記中央制御局が請求の範囲１ないし１５に記載の通信管理方法を取る場合に、上記通信局は、通信路のパケットエラー率ＰＥＲとパケット損失率ＰＬＲとから所望の最大送信回数ｎを
ｎ＝ｃｅｉｌｉｎｇ｛ｌｏｇ（ＰＬＲ）／ｌｏｇ（ＰＥＲ）｝
として導出し、（伝送遅延許容時間−ＴＸＯＰｂｏｕｎｄ／Ｃ）で与えられる時間を上記の最大送信回数ｎで除することで得られる時間Ｔｂｕｒｓｔｍａｘ以下のある時間を平均バースト出力周期（Ｔｂｕｒｓｔ）と定義し、Ｔｂｕｒｓｔの間に出力する必要のあるパケット数をバースト的に送信し、受信局が複数の受信パケットに対する受信確認情報をまとめて通信局に通知する仕組みを用いて通信を行うことを特徴とする通信管理方法。 - 上記中央制御局が請求の範囲１ないし１５に記載の通信管理方法を取る場合に、上記通信局は、通信路のパケットエラー率ＰＥＲとパケット損失率ＰＬＲとから所望の最大送信回数ｎを
ｎ＝ｃｅｉｌｉｎｇ｛ｌｏｇ（ＰＬＲ）／ｌｏｇ（ＰＥＲ）｝
として導出し、（伝送遅延許容時間−Ｔｂｏｕｎｄ）で与えられる時間を上記の最大送信回数ｎで除することで得られる時間Ｔｂｕｒｓｔｍａｘ以下のある時間を平均バースト出力周期（Ｔｂｕｒｓｔ）と定義し、Ｔｂｕｒｓｔの間に出力する必要のあるパケット数をバースト的に送信し、受信局が複数の受信パケットに対する受信確認情報をまとめて通信局に通知する仕組みを用いて通信を行うことを特徴とする通信管理方法。 - 中央制御局が、データ送信を行う通信局からデータ受信を行う通信局へのデータ送信タイミングを規定することによって各時刻に１つの通信局にのみ送信権としてデータ送信を許可するスケジューリングを行う通信管理方法において、
上記通信局は、通信路のパケットエラー率ＰＥＲとパケット損失率ＰＬＲとから所望の最大送信回数ｎを
ｎ＝ｃｅｉｌｉｎｇ｛ｌｏｇ（ＰＬＲ）／ｌｏｇ（ＰＥＲ）｝
として導出し、伝送遅延許容時間Ｔｄｅｌａｙの値を上記の最大送信回数ｎで除することで得られる時間以下の時間を、「ポーリングして欲しい時間間隔の最大値」Ｔｍａｘとして中央制御局に通知することを特徴とする通信管理方法。 - 上記通信局は、上記のポーリングして欲しい時間間隔の最大値の間に出力する必要のあるパケット数を算出し、それらのパケットをバースト的に送信し、受信局が複数の受信パケットに対する受信確認情報をまとめて通信局に通知する仕組みを用いて通信を行うことを特徴とする請求の範囲１８に記載の通信管理方法。
- 上記通信局が、パケットエラー率ＰＥＲの具体的な値として、通信局側で実際にＰＥＲの計測を行って通知された値を使用することを特徴とする請求の範囲１６ないし１９に記載の通信管理方法。
- 上記通信局が、パケットエラー率ＰＥＲの具体的な値として、固定値を使用することを特徴とする請求の範囲１６ないし１９に記載の通信管理方法。
- 特に無線ネットワーク上で本手法を用いることを特徴とする請求の範囲１ないし２１に記載の通信管理方法。
- 特に電灯線（パワーライン）ネットワーク上で本手法を用いることを特徴とする請求の範囲１ないし２１に記載の通信管理方法。
- ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１ｅ／Ｄ３．３ ２００２に準拠する通信方法を用いることを特徴とする請求の範囲１ないし２２に記載の通信管理方法。
- 請求の範囲１ないし２４のいずれかに記載の通信管理方法により通信を管理することを特徴とする中央制御局。
- 請求の範囲１ないし２４のいずれかに記載の通信管理方法により通信を行うことを特徴とする通信局。
- コンピュータに請求の範囲１ないし２４のいずれかに記載の通信管理方法における手順を実行させることを特徴とする通信管理プログラム。
- 請求の範囲２７に記載の通信管理プログラムを格納したことを特徴とする通信管理プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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