JP7105971B2 - リソースユニットを実装するｉｅｅｅ８０２．１１ネットワークにおける修復された公平性 - Google Patents

Description

本発明は、一般に通信ネットワークに関し、より具体的には、競合を介してノードにチャネルアクセスを提供し、データを送信するために、アクセスポイントに付与された送信機会（ＴＸＯＰ）を分割するサブチャネル（またはリソースユニット）への２次アクセスをノードに提供する通信ネットワークに関する。

本発明は、アクセスポイントに付与された８０２．１１ａｘ複合チャネルを形成し、アップリンク通信が実行されることを可能にする８０２．１１ａｘ複合チャネルおよび／またはＯＦＤＭＡリソースユニットへのアクセスをノードに提供する、無線通信ネットワーク、特に８０２．１１ａｘネットワークにおけるアプリケーションを見出す。

ＩＥＥＥ８０２．１１ ＭＡＣ規格は、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）が物理および媒体アクセス制御（ＭＡＣ））レベルで動作する方法を定義する。典型的には、８０２．１１ ＭＡＣ（媒体アクセス制御）動作モードは、いわゆる「衝突回避を伴うキャリアセンス多重アクセス」（ＣＳＭＡ／ＣＡ）技術に基づく競合ベースのメカニズムに依存する周知の分散調整機能（ＤＣＦ（Distributed Coordination Function））を実装する。

８０２．１１媒体アクセスプロトコル規格または動作モードは、無線媒体へのアクセスを試みるように、無線媒体がアイドル状態になるのを待つ通信ノードの管理に主として向けられる。

ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ規格によって定義されたネットワーク動作モードは、他の手段の中でも、干渉の影響を非常に受けやすいと考えられる２.４ＧＨｚ帯から５ＧＨｚ帯へ移動することにより、超高スループット（ＶＨＴ（Very High Throughput））を提供し、それにより、８０ＭＨｚのより広い周波数連続チャネルが使用されることを可能にし、そのうち２つは任意選択的に無線ネットワークの動作帯域として１６０ＭＨｚチャネルを得るために組み合わされ得る。

８０２．１１ａｃ規格では、ＲＴＳ（Request-To-Send）フレームやＣＴＳ（Clear-To-Send）フレームなどの制御フレームを調整して、動作帯域内で連続する１つ以上の通信チャネルからなる、２０、４０、８０ＭＨｚのさまざまな所定の帯域幅の複合チャネルを可能にする。１６０ＭＨｚ動作帯域内の２つの８０ＭＨｚ複合チャネルの組み合わせにより、１６０ＭＨｚ複合チャネルが可能となる。制御フレームは、対象の複合チャネルに対するチャネル幅（帯域幅）を指定する。

したがって、複合チャネルは、所与のノードが媒体にアクセスするためのＥＤＣＡバックオフ手順を実行するプライマリ（１次）チャネルと、例えばそれぞれ２０ＭＨｚの少なくとも１つのセカンダリ（２次）チャネルとからなる。

ＥＤＣＡ（拡張分散チャネルアクセス（Enhanced Distributed Channel Access））は、トラフィックカテゴリと４つの対応するアクセスカテゴリを定義し、優先度（優先順位）の低いトラフィックとは異なる優先度のトラフィックを処理することを可能にする。

ノードにおけるＥＤＣＡの実装は、それぞれの複数のキュー（待ち行列）バックオフエンジンが関連する異なる優先度でデータトラフィックを処理するために複数のトラフィックキューを使用して行うことができる。キューバックオフエンジンは、関連するトラフィックキューに格納されたデータを送信するために、複合チャネルへのアクセスを争うための、それぞれのキューバックオフ値を含むキュー競合パラメータを使用するように構成される。

ＥＤＣＡバックオフ手順のおかげで、ノードは、一般に、計算されたキューバックオフカウンタまたは値に基づいて、キューバックオフパラメータに基づく競合型アクセスメカニズムを使用して通信ネットワークにアクセスすることができる。

プライマリチャネルは、チャネルがアイドルであるかどうかを検知するために通信ノードによって使用され、プライマリチャネルは、セカンダリチャネルを使用して拡張されて複合チャネルを形成することができる。プライマリチャネルは単独でも使用できる。

動作帯域を基本的な２０ＭＨｚチャネルにツリー分割すると、いくつかのセカンダリチャネルは３次または４次チャネルと呼ばれる。

８０２．１１ａｃでは、すべての送信、したがって可能な複合チャネルは、プライマリチャネルを含む。これは、ノードがプライマリチャネルでのみフルキャリア検出多重アクセス／衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）およびネットワーク割り当てベクトル（ＮＡＶ）トラッキングを実行するためである。他のチャネルは、セカンダリチャネルとして割り当てられ、ノードは、ＣＣＡ（クリアチャネルアセスメント）の能力、すなわち、前記のセカンダリチャネルのアイドル状態またはビジー状態の検出のみを有する。

８０２．１１ｎまたは８０２．１１ａｃ（または８０２．１１ａｘ）で定義されている複合チャネルの使用に関する問題は、複合チャネル（８０２．１１ｎおよび８０２．１１ａｃ準拠ノードまたは高スループットノードを表す「ＨＴノード」）を使用するノードに準拠するノード）は、複合チャネルを使用することができないレガシーノードと共存しなければならないが、従来の２０ＭＨｚチャネル（すなわち、例えば８０２．１１ａ／ｂ／ｇのみに準拠した非ＨＴノード）のみに依存し、それにより同じ２０ＭＨｚチャネルを共有する必要があることである。

この問題に対処するために、８０２．１１ｎおよび８０２．１１ａｃと８０２．１１ａｘ規格では、８０２．１１ａレガシーフォーマット（「非ＨＴ」と呼ばれる）の２０ＭＨｚチャネルを使用して、複合チャネル全体にわたって要求されたＴＸＯＰの保護を確立するために、送信されたデータの正しい受信または誤った受信を確認するための制御フレーム（ＲＴＳ／ＣＴＳまたはＣＴＳ－ｔｏ－ＳｅｌｆまたはＡＣＫフレームなど）を複製する可能性がある。

これは、複合チャネルに関与する２０ＭＨｚチャネルのいずれかを使用して、２０ＭＨｚチャネルで進行中の通信を認識しているレガシー８０２．１１ａノードの場合である。結果として、レガシーノードは、８０２．１１ｎ／ａｃ／ａｘノードに許可された現在の複合チャネルＴＸＯＰの終わりまで、新しい送信を開始することができなくなる。

８０２．１１ｎによって最初に提案されたように、従来の８０２．１１ａまたは「非ＨＴ」送信の複製が提供され、２つの同一の２０ＭＨｚ非ＨＴ制御フレームが、使用された複合チャネルを形成するプライマリおよびセカンダリチャネルの両方で同時に送信される。

８０２．１１ａｃが８０ＭＨｚまたは１６０ＭＨｚ複合チャネルを形成するチャネル上で複製を可能にするために、このアプローチは広がっている。本文書の残りにおいて、「複製された非ＨＴフレーム」または「複製された非ＨＴ制御フレーム」または「複製された制御フレーム」は、ノード装置が、（４０ＭＨｚ、８０ＭＨｚまたは１６０ＭＨｚ）動作帯域のセカンダリ２０ＭＨｚチャネル上で、所与の制御フレームの従来のまたは「非ＨＴ」送信を複製することを意味する。

実際には、新しいＴＸＯＰに対する複合チャネル（４０ＭＨｚ以上）を要求するために、８０２．１１ｎ／ａｃノードは前述のようにプライマリ２０ＭＨｚチャネルでＥＤＣＡバックオフ手順を実行する。並行して、セカンダリチャネル上のクリアチャネルアセスメント（ＣＣＡ）信号検出といったチャネル検出メカニズムを実行して、新しいＴＸＯＰの開始前（つまり、キューバックオフカウンタが期限切れになる前）のＰＩＦＳ間隔の間で、アイドルである（チャネル状態が「アイドル」）チャネルを検出する。

最近では、電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）が８０２．１１ａｃの後継として８０２．１１ａｘタスクグループを正式に承認した。８０２．１１ａｘタスクグループの主な目標は、高密度の展開シナリオで使用される無線通信装置に対するデータ速度の向上を目指すことである。

８０２．１１ａｘ規格における最近の進展では、アクセスポイント（ＡＰ）を有する無線ネットワークにおける複数のノードによる複合チャネルの使用を最適化することを試みた。実際、典型的なコンテンツは、例えば高精細オーディオビジュアルのリアルタイムおよびインタラクティブコンテンツに関連する重要なデータ量を有する。さらに、ＩＥＥＥ８０２．１１規格で使用されるＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルの性能は、ノード数およびトラフィック量が増加するにつれて、すなわち高密度ＷＬＡＮシナリオにおいて急速に悪化することはよく知られている。

このコンテキストでは、マルチユーザ（ＭＵ）送信は、ＡＰに許可された送信機会の間に、ダウンリンク（ＤＬ）およびアップリンク（ＵＬ）の両方の方向で異なるユーザとの間で複数の同時送信を可能にすると考えられている。アップリンクでは、マルチユーザ送信は、複数のノードが同時に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ために使用することができる。

このようなマルチユーザ送信を実際に実行するために、許可されたチャネルを、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おり、これは、例えば、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）技術を使用することができる。各ＲＵは、多数のトーンによって定義され、８０ＭＨｚチャネルは、最大９９６個の使用可能なトーンを含む。

ＯＦＤＭＡは、高度なインフラストラクチャベースの無線ネットワークの効率を改善するための新しい重要技術として浮上してきたＯＦＤＭのマルチユーザバリエーションである。これは、物理レイヤ上のＯＦＤＭとＭＡＣレイヤ上の周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）とを組み合わせ、異なるサブキャリアを異なるノードに割り当てて同時性を高めることを可能にする。隣接するサブキャリアはしばしば同様のチャネル条件を経験し、したがってサブチャネルにグループ化される。すなわち、ＯＦＤＭＡサブチャネルまたはＲＵはサブキャリアの集合である。

現在想定されているように、そのようなＯＦＤＭＡサブチャネルの粒度は、元の２０ＭＨｚチャネル帯域よりも細かい。典型的には、２ＭＨｚまたは５ＭＨｚのサブチャネルは、最小の幅として考えられ、したがって、例えば、単一の２０ＭＨｚチャネル内の９つのサブチャネルまたはリソースユニットを定義する。

ＯＦＤＭＡのマルチユーザ機能は、競争を増やすためにＡＰが異なるノードに異なるＲＵを割り当てることを可能にする。これにより、８０２．１１ネットワーク内の競合や衝突を減らすのに役立つ。

ＡＰが複数のデータを（ＰＬＣＰヘッダ内の特定の指示によってサポートされる）複数の局に直接送信することができるダウンリンクＯＦＤＭＡとは対照的に、ＡＰに対して、様々なノードからのアップリンク通信をトリガするトリガメカニズムが採用されている。

先取りされたＴＸＯＰの間にマルチユーザアップリンク、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はレガシーノード（非８０２．１１ａｘノード）にＮＡＶを設定するためのシグナリング情報を提供し、８０２．１１ａｘノードのためにＡＰによって提供されるリソースユニットＲＵの割り当てを決定しなければならない。

ＡＰがアップリンク通信をトリガするために、８０２．１１ａｘノードにトリガフレーム（ＴＦ）を送信することが提案されている。

文書ＩＥＥＥ８０２．１１－１５／０３６５は、複数のノードからのアップリンク（ＵＬ）マルチユーザ（ＯＦＤＭＡ）ＰＰＤＵの送信を求めるために、ＡＰによって「トリガ」フレーム（ＴＦ）が送信されることを提案している。ＴＦは、ＡＰによってノードに提供されるリソースユニットを定義する。応答して、ノードは、トリガフレームへの即時応答としてＵＬ ＭＵ（ＯＦＤＭＡ）ＰＰＤＵを送信する。すべての送信機は、同時にデータを送信することができるが、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使用して、より少ない干渉で送信を行うことができる。

対象となる複合チャネルの帯域幅または幅は、ＴＦフレームで通知される。つまり、２０、４０、８０、または１６０ＭＨｚの値が追加される。ＴＦフレームは、プライマリ２０ＭＨｚチャネルを介して送信され、必要に応じて、ターゲットの複合チャネルを形成する互いの２０ＭＨｚチャネルに複製される。制御フレームの複製について上述したように、そのプライマリチャネル上でＴＦを受信するすべての近くのレガシーノード（非ＨＴまたは８０２．１１ａｃノード）は、そのＮＡＶをＴＦフレームで指定された値に順番に設定することが期待される。これにより、これらのレガシーノードは、ＴＸＯＰ中に、ターゲットとする複合チャネルのチャネルにアクセスすることができなくなる。

リソースユニットＲＵは、特定のノードに対して予約することができ、その場合、ＡＰは、ＴＦ内で、ＲＵが予約されているノードを示す。そのようなＲＵは、スケジュールされたＲＵと呼ばれる。示されたノードは、それに予約されたスケジュールされたＲＵにアクセスする際に競合を行う必要はない。

ＡＰへの管理されていないトラフィック（例えば、関連するノードからのアップリンク管理フレーム、ＡＰに到達しようとしている関連のないノード、または単に管理されていないデータトラフィック）に関するシステムの効率をより良くするために、リソースユニットは競合ベースのアクセスを介してＡＰによって８０２．１１ａｘノードに提案される。言い換えれば、リソースユニットＲＵは、（ＡＰに登録されたノードのグループの）複数のノードによってランダムにアクセスすることができる。このようなＲＵはランダムＲＵと呼ばれ、ＴＦでそのように示される。ランダムＲＵは、データを送信するために通信媒体にアクセスしようとするノード間の競合の基礎として働くことができる。

例示的なランダムリソース選択手順は、文書ＩＥＥＥ８０２．１１－１５／１１０５に定義されている。この手順によれば、各８０２．１１ａｘノードは、ＲＵバックオフ値を含むＲＵ競合パラメータを使用して、ランダムＲＵの１つへのアクセスを競合するために、ＯＦＤＭＡまたはＲＵ（リソースユニット用）バックオフエンジンと呼ばれる専用のバックオフエンジンを維持する。そのＯＦＤＭＡまたはＲＵバックオフ値がゼロになると（例えば、新しいＴＦ-Ｒフレームごとにそこで定義されたランダムなＲＵの数だけデクリメントされる）、ノードはＲＵアクセスに適格になり、したがって、受信されたトリガフレーム内で定義されたすべてのランダムＲＵの中からランダムに１つのＲＵを選択する。次に、選択されたＲＵを使用して、トラフィックキューの少なくとも１つのデータを送信する。

上記から容易に明らかなように、マルチユーザアップリンク媒体アクセス方式（またはＯＦＤＭＡまたはＲＵアクセス方式）は、同時媒体アクセス試行によって生成された衝突の数を減少させる一方で、媒体アクセスコストはいくつかのノード間で共有されるために媒体アクセスに起因するオーバーヘッドを削減する。したがって、ＯＦＤＭＡまたはＲＵアクセス方式は、従来のＥＤＣＡ競合ベースの媒体アクセス方式（高密度８０２．１１セルの場合）よりも（媒体使用量に関して）かなり効率的であるように見える。

ＯＦＤＭＡまたはＲＵアクセス方式はより効率的であるように思われるが、ＥＤＣＡアクセス方式もまた生存し、したがってＯＦＤＭＡまたはＲＵアクセス方式と共存しなければならない。

これは、例えば、ＯＦＤＭＡまたはＲＵアクセス方式を認識していないレガシー８０２．１１ノードの存在のためである。

これはまた、８０２．１１ａｘノードが、従来のＥＤＣＡ競合ベースの媒体アクセスを介して媒体へのアクセスを得る、例えば、別のノードに（すなわち、ＡＰへのアップリンクトラフィックとは異なるトラフィックのために）データを送信する機会を有するべきであるということもまた必要である。したがって、ＥＤＣＡとＯＦＤＭＡ／ＲＵの２つのアクセス方式が共存する必要がある。

この共存には欠点がある。

例えば、８０２．１１ａｘノードおよびレガシーノードは、ＥＤＣＡアクセススキームを使用して同じ媒体アクセスの確立を有する。しかし、８０２．１１ａｘノードは、ＭＵアップリンクまたはＯＦＤＭＡまたはＲＵアクセス方式を使用する追加の媒体アクセス機会を有する。

その結果、８０２．１１ａｘノードとレガシーノードの間では、媒体へのアクセスが完全に公平ではない。

本発明の広い目的は、通信ネットワークにおける改善された公平な通信方法および装置を提供することである。通信ネットワークは、複数のノードと、いくつかのノード（例えば、８０２．１１ａｘノード）が登録されたアクセスポイントと、通信ネットワークの物理媒体を共有するすべてのノード（８０２．１１ａｘおよびレガシーノードを含む）を含む。

本発明は、１つ以上の前述の制限を克服するために、特に、（第２のアクセス方式を実装していない）レガシーノードと拡張ノード（例えば、第２のアクセス方式を実装している８０２．１１ａノード）の両方に公平なアクセスを提供する通信方法を提供するために考案された。

本発明は、レガシーノードに関して良好なレベルの公正さを維持しながら、８０２．１１セルの効率を改善するために、第２のより効率的なアクセス方式（８０２．１１ａｘにおけるＭＵアップリンクまたはＯＦＤＭＡまたはＲＵアクセス方式）の使用を任意に促進することもできる。これにより、（ＲＵの）ネットワーク帯域幅をより効率的に使用できるようになり、衝突のリスクが制限される。

本発明は、ランダムなＲＵまたはスケジュールされたＲＵまたはその両方のリソースユニットが、許可された送信機会内でＡＰへのＭＵアップリンクに対して提供される、無線ネットワーク等の任意の通信ネットワークに適用することができる。ＲＵは、１つ以上の通信チャネルのサブチャネルである。通信チャネルは、ノードがアイドルであるかビジーであるかを決定するためにセンシングを実行する基本チャネルである。

本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｘネットワーク（および将来のバージョン）のノードからＡＰへのデータアップリンク送信に特に適しており、この場合、ＲＵはＯＦＤＭＡを使用してアクセスされる。本発明の実施形態は、２つの競合するアクセス方式（１つは通信チャネルに、もう１つは同時にアクセスされるＲＵなどにすることができる）を提供するならば、８０２．１１ａｘ以外の任意の通信ネットワークと同様に、ノード間（ＡＰなし）に適用することができる。

この状況において、本発明の実施形態は、複数のノードを含む通信ネットワークにおける通信方法を提供し、少なくとも１つのノードは、（例えば、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、チャネル競合パラメータを使用して通信ネットワークの少なくとも１つの通信チャネルへのアクセスを競合するように構成されたチャネルアクセスモジュールを有する。そして、
方法は、ノードにおいて、
通信チャネル上の他のノードに許可された送信機会内の別のノードによって提供される（すなわち、定義された）アクセスされたリソースユニットを介して（ローカルに記憶された）データを送信する。したがって、リソースユニットは、他のノードに許可されるそのような送信機会の一部を形成する。そして、
アクセスされたリソースユニットを介してデータを送信することに応答して、少なくとも１つのチャネル競合パラメータの現在の値を（ペナルティが付与された）値に変更または更新して、チャネルアクセスモジュールによる競合を介してノードが通信チャネルにアクセスする確率を低減する。

したがって、本発明は、通信ネットワークの公正さを修復する。これは、アクセスされたＲＵを介してマルチユーザアップリンクを効率的に使用するノードに対して、（この方式を使用して通信チャネルにアクセスする確率を低減するために）従来のチャネルアクセス方式にペナルティを課すことによって達成される。実際、レガシーノードは、ＲＵアクセス方式を実装するノードと比較して、通信チャネルにアクセスするより多くの機会が提供される。

本発明はまた、従来のＥＤＣＡアクセス方式ではなく、マルチユーザアップリンクを実装するノードのためのリソースユニットの使用を促進し、より良いネットワーク効率をもたらす。これは、従来のチャネルアクセス方式に適用されるペナルティがリソースユニットの使用を増加させ、それによってノード間の媒体アクセスコストの共有を増加させるためである。

対応して、本発明の実施形態は、複数のノードを含む通信ネットワーク内に通信装置形成ノードを提供し、通信装置形成ノードは、
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、チャネル競合パラメータを用いて通信ネットワークの少なくとも１つの通信チャネルへのアクセスを競合するように構成されたチャネルアクセスモジュールと、
通信チャネル上の他のノードに許可された送信機会内で、別のノードによって提供されるアクセスされたリソースユニットを介してローカルに記憶されたデータを送信するように構成された通信モジュールと、
データ送信モジュールによりアクセスされたリソースユニットを介してデータを送信することに応答して、チャネルアクセスモジュールの少なくとも１つのチャネル競合パラメータの現在の値をペナルティが付与された値に修正し、チャネルアクセスモジュールによる競合を介してノードが通信チャネルにアクセスする確率を低減するように構成されたコントローラとを有する。

装置は、上記の方法と同じ利点を提供する。

アクセスポイントの観点からの本発明の実施形態は、アクセスポイントと、アクセスポイントに登録された複数のノードとを含む通信ネットワークにおける通信方法を提供し、少なくとも１つのノードは、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、チャネル競合パラメータを使用して通信ネットワークの少なくとも１つの通信チャネルへのアクセスを競合するように構成されたチャネルアクセスモジュールを含む。そして、
方法は、アクセスポイントにおいて、
１つ以上のノードによってアクセスされる通信チャネルと、１つ以上のノードによってアクセスされるリソースユニットとのいずれかを介して、１つ以上のノードからデータを受信することであって、各リソースユニットは通信チャネル上のアクセスポイントに許可された送信機会内でアクセスポイントにより１つ以上のノードへ提供される、ことと、
受信されたデータの履歴からペナルティ値を決定することと、
少なくとも１つのノードに、決定されたペナルティ値を送信し、ノードを駆動して、アクセスされたリソースユニットを介してノードがデータを送信する際に、送信されたペナルティ値に基づいて少なくとも１つのチャネル競合パラメータの現在の値をペナルティが付与された値に修正し、そのチャネルアクセスモジュールによる競合を介してノードが通信チャネルにアクセスする確率を低減すること（そのようにノードを駆動すること）を含む。

ノードがチャネル競合パラメータを調整するために使用するペナルティ値に作用することにより、アクセスポイントは、通信ネットワークをより公平に使用して効率的にノードを駆動することができる。更に、ペナルティ値の適切な値は、従来のチャネルアクセス方式の使用と比較して、ＲＵアクセス方式の効率的な使用を促進するのに役立ち得る。

これに対応して、本発明の実施形態は、アクセスポイントおよび複数のノードを含む通信ネットワーク内にアクセスポイントを形成する通信装置を提供し、少なくとも１つのノードは、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、チャネル競合パラメータを用いて、通信ネットワークの少なくとも１つの通信チャネルへのアクセスを競合するように構成されたチャネルアクセスモジュールを有する。そして
通信装置形成アクセスポイントは、
１つ以上のノードによってアクセスされる通信チャネルと、１つ以上のノードによってアクセスされるリソースユニットとのいずれかを介して、１つ以上のノードからデータを受信することであって、各リソースユニットは通信チャネル上のアクセスポイントに許可された送信機会内でアクセスポイントにより１つ以上のノードへ提供される、ことと、
受信したデータの履歴からペナルティ値を決定するように構成されたペナルティ決定モジュールと、を有し、
通信モジュールは更に、少なくとも１つのノードに、決定されたペナルティ値を送信し、ノードを駆動して、アクセスされたリソースユニットを介してノードがデータを送信する際に、送信されたペナルティ値に基づいて少なくとも１つのチャネル競合パラメータの現在の値をペナルティが付与された値に修正し、そのチャネルアクセスモジュールによる競合を介してノードが通信チャネルにアクセスする確率を低減する（そのようにノードを駆動する）ように構成される。

装置形成アクセスポイントは、上記の方法と同じ利点を提供する。

本発明の実施形態の任意の特徴は、添付の特許請求の範囲に定義される。これらの機能のいくつかは、本発明の実施形態による任意のデバイス専用のシステム機能に入れ替えることができるが、方法を参照して以下で説明する。

例えば、チャネルアクセスモジュールは、異なる優先度でデータトラフィックを処理するための少なくとも１つのキューバックオフエンジンおよび関連トラフィックキューを含み得る。各キューバックオフエンジンは、関連するトラフィックキューに格納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つの通信チャネルへのアクセスを競合するために、それぞれのキューバックオフ値を含むキュー競合パラメータを使用する。それらは、従来のＥＤＣＡトラフィックキューであってもよく、対応するエンジンは媒体上の競合であってもよい。その場合、チャネル競合パラメータはそれらのキュー競合パラメータである。

また、ノードは、チャネルアクセスモジュールとは別個のＲＵアクセスモジュールを含み、アクセスされたリソースユニット上にローカルに格納されたデータを送信するために、通信チャネル上の他のノードに許可された送信機会内で他のノードによって提供される少なくとも１つのリソースユニットへのアクセスを管理するように構成される。

実際には、ＲＵアクセスモジュールは、スケジュールされたＲＵおよびトリガフレーム内に提供されるランダムＲＵの両方を処理することができる。スケジュールされたＲＵは、受信されたトリガフレームの内容を読み取るだけで検出される。ランダムなＲＵに関しては、ＲＵアクセスモジュールは、ＲＵバックオフ値を含むＲＵ競合パラメータを使用して、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（またはより一般的にはチャネルアクセスモジュール）を含むことができ、いずれかのトラフィックキューに格納されたデータをアクセスされたランダムリソースユニットを介して送信するために、通信チャネル上の他のノードに許可された送信機会内で、他方のノードによって提供された少なくとも１つのランダムリソースユニットへのアクセスを競合する。ＲＵバックオフ値は、通常、新たに受信された各トリガフレームで、受信したＴＦで宣言されたランダムＲＵの数だけ減分される。したがって、ランダムＲＵへの競合が効率的に達成される。

実施形態では、現在の値およびペナルティが付与された値は非ゼロ値である。実際には、ペナルティが付与されたノードによって媒体への次のアクセスを統計的に遅延させるために、ペナルティが付与された値が現在の値よりも大きくされる。

他の実施形態では、方法は更に、ノードにおいて、通信ネットワークにおける他のノード（通常はアクセスポイント）からトリガフレームを受信することであって、当該トリガフレームは、通信チャネル上の前記他のノードに許可された前記送信機会を予約し、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）を定義する、ことを含み、
受信されたトリガフレームは、キュー競合パラメータのペナルティが付与された値を得るために現在の値が適用されるペナルティ値を含む。

この構成により、通常はＡＰである他のノードが、通信ネットワークをより公平に使用してノードを効率的に駆動し、より効率的なＲＵアクセス方式（アクセスコストの共有による）の使用を促進することが可能になる。

更に他の実施形態では、方法は更に、ノードにおいて、アクセスポイントからビーコンフレームを周期的に受信することであって、各ビーコンフレームは、複数のノードへ通信ネットワークに関するネットワーク情報をブロードキャストする、ことを含み、
受信されたビーコンフレームは、キュー競合パラメータのペナルティが付与された値を得るために現在の値が適用されるペナルティ値を含む。

これにより、一般にネットワーク全体の概観を有するアクセスポイントがノードに対して効率的な初期ペナルティ値を周期的に設定することが可能になる。

特定の実施形態では、方法は更に、ノードにおいて、キュー競合パラメータのペナルティが付与された値を取得するために現在の値に適用される最終ペナルティ値を取得するために、トリガフレームに含まれるペナルティ値を用いて、ビーコンフレームに含まれるペナルティ値を変更することを含む。これは、適用されるペナルティ値が、別のノード、好ましくはアクセスポイントによって提供される指示を与えられた場合に、どのように時間とともに進展することができるかを示す。ペナルティ値は、新しいビーコンフレームごとに容易にリセットされ得ることに留意されたい。もちろん、リセットのための他の周期性を使用することもできる。

他の実施形態では、受信されたビーコンフレームまたは受信されたトリガフレームは、それぞれのデータタイプに関連付けられた複数のペナルティ値を含み、方法は更に、ノードにおいて、変更するために、チャネル競合パラメータに対応するトラフィックキューに関連付けられたデータタイプに基づいて複数のペナルティ値を選択することを含む。実際に、いくつかの特定のキュー競合パラメータは、異なる優先度を有するトラフィックキュー（例えば、ＥＤＣＡ）と関連付けられてもよい。したがって、この実施形態は、それぞれの異なるデータタイプに対するペナルティを調整することを可能にする。

他の実施形態では、チャネル競合パラメータの現在の値をペナルティが付与された値に修正することは、アクセスされたリソースユニットにおいて送信されたデータの量に依存する。様々な量のデータを送信する様々なノードが、異なる大きさでペナルティを課されることを理解することができる。

したがって、この構成は、ノードがＯＦＤＭＡ／ＲＵＲＵアクセス方式を介してのみデータの量を減らす場合に、ノードに強くペナルティを与えることを有利に回避する。

さらに他の実施形態では、変更されたチャネル競合パラメータは、キューバックオフ値を含み、キューバックオフ値は、（通常、対応するトラフィックキューにデータストアを送信するために）ゼロに達すると通信チャネルにアクセスするために、時間の経過と共に減少する。この構成により、すぐにノードにペナルティを加えることができる。

例えば、キューバックオフ値を変更することは、ペナルティ値をキューバックオフ値に加えることを含む。これは、キューバックオフ値のカウントダウンのために通信チャネルにアクセスする前にノードが（ペナルティ値の追加分だけ）長く待機することを意味する。

特定の特徴によれば、追加されたペナルティ値は、キューバックオフ値が最初に選択された競合ウィンドウサイズの関数である。この規定により、ペナルティのために、それぞれの現在の確率を考慮して変更され得る各トラフィックキューに同様の影響を与えることが可能になる。実際、競合ウィンドウサイズが大きければ大きいほど、全体的にキューのバックオフ値は高くなる。したがって、公平であるために、トラフィックキューへの影響は、好ましくは競合ウィンドウに比例するようにされる。

より正確には、追加されたペナルティ値は、競合ウィンドウサイズのサイズが選択される選択範囲の競合ウィンドウサイズ（ＣＷと示す）と下限境界ＣＷ_ｍｉｎとの間の比率の関数である。この規定は、有利には、チャネル競合パラメータに影響を及ぼすネットワーク負荷の推定値を考慮する。実際には、上記の比率は、ノードによる以前のアクセス間の多数の連続した衝突を実質的に反映している（ＣＷが各衝突で通常２倍になるため、ＣＷ_ｍｉｎから開始する）。

いくつかの実施形態では、変更されたチャネル競合パラメータは、キューバックオフ値が最初に選択される競合ウィンドウのサイズを含み、キューバックオフ値は、ゼロに達すると通信チャネルにアクセスするために、時間の経過と共にノードによって減少される。この構成では、新しい選択キューのバックオフ値だけがペナルティベースの変更の影響を受けるため、将来のためにノードにペナルティを課す。

特定の実施形態では、変更されたチャネル競合パラメータは、競合ウィンドウのサイズが選択される選択範囲を定義する下限境界ＣＷ_ｍｉｎおよび／または上限境界ＣＷ_ｍａｘを含む。これは、将来のためにノードにペナルティを課すことにも貢献する。

他の特定の実施形態では、競合ウィンドウサイズまたは下限境界または上限境界を変更することは、ペナルティ値を乗算することを含む。

本発明のいくつかの実施形態では、データが送信されるアクセスされたリソースユニットは、ランダムなリソースユニットであり、そのアクセスは、別個のＲＵ競合パラメータを使用して競合によって行われる。

他の実施形態では、データが送信されるアクセスされたリソースユニットは、スケジュールされたリソースユニットであり、スケジュールされたリソースは、アクセスポイントによってノードに割り当てられる。

もちろん、いくつかのノードはスケジュールされたＲＵにアクセスすることができ、他のノードはランダムＲＵに同時にアクセスすることができる。従って、本発明によるペナルティは、異なるタイプのＲＵにアクセスするよりも、様々なノード上で同時に発生し得る。

いくつかの実施形態では、他方のノードは、ノードが登録する通信ネットワークのアクセスポイントである。この規定は、有利には、アクセスポイントの中心位置を利用する。実際、アクセスポイントはネットワーク全体の概要を把握しているため、ペナルティ処理のためにノードを効率的に駆動することができる。

いくつかの実施形態では、現在の値をペナルティが付与された値に修正することは、アクセスされたリソースユニットを介してデータを正常に送信することに応答する、したがって、ノードは、ＲＵを介した正常な送信の場合にのみ、従来のＥＤＣＡアクセスのためにペナルティを課される。

したがって、この規定は、（送信が成功すると）考慮されるノードに対して機能する媒体アクセス方式を支持する傾向がある。その結果、ネットワークの全体的な効率が改善される。

特定の実施形態では、チャネルアクセスモジュールは、異なる優先度でデータトラフィックを処理するためのトラフィックキューを含み、方法は、送信するデータが選択されるトラフィックキューの少なくとも１つを選択することを更に含む。このような選択ステップは、リソースユニットへのＯＦＤＭＡアクセスが特定のトラフィックキューにリンクされないために必要とされる。

特定の特徴によれば、１つのトラフィックキューを選択することは、
関連性が最も低いキューバックオフ値を有するトラフィックキューを選択すること、
トラフィックキューから１つの空ではないトラフィックキューをランダムに選択すること、
最大量のデータ（すなわち、最も負荷がかかる）を格納するトラフィックキューを選択すること、
関連するトラフィック優先度が最も高い、空ではないトラフィックキューを選択すること、
選択すべき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する空でないトラフィックキューを選択すること、のうちの１つを含む。

別の特定の特徴によれば、ノードは（例えば、上記のＲＵアクセスモジュールを介して）、通信チャネル上で他のノードに許可された送信機会内で他のノードによって提供された少なくとも１つのランダムなリソースユニットへのアクセスを競合するためにＲＵバックオフ値を含み、方法は更に、ノードにおいてトリガフレームを受信すると、受信したトリガフレームに定義されたランダムリソースユニットの数に基づいてＲＵバックオフ値を減少させることを含み得る。

また、方法は更に、ノードにおいて、通信チャネルがアイドルとして検出される各基本時間単位のキューバックオフ値（チャネルアクセスモジュール内にあれば）を減少させることを含み得る。

他の実施形態では、方法は更に、ノードにおいて、データを送信するステップの後に、アクセスポイントに送信すべきデータがトラフィックキューに残っていないときに、トラフィックキューに対応するキューバックオフ値をクリアすることを含む。空でない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は、ゼロに達すると通信チャネルにアクセスするために、経時的にノードによって減少される。もちろん、この動作は、データを送信するステップの後に空になるトラフィックキューごとに行うことができる。

ノードを駆動するアクセスポイントでの動作に関して、実施形態は、ペナルティ値を決定することが、アクセスポイントにデータを送信するためにノードによってアクセスされる通信チャネルおよびリソースユニットの全帯域幅使用量に対する、アクセスポイントにデータを送信するためにノードによってアクセスされるリソースユニットの帯域幅使用量との比率に基づいて、現在のペナルティ値を更新することを含むことを提供する。帯域幅の使用は、ノードによって送信されたデータの量として見られ、したがって、アクセスされたリソースユニット、および、場合によってはアクセスされた通信チャネルを介して伝達される。言い換えれば、アクセスポイントは、ノードによって適用されるペナルティ値を調整するために、受信データの高い割合がリソース単位を使用して伝達されるか否かを考慮する。

これにより、ＡＰは、従来のＥＤＣＡアクセス方式およびＯＦＤＭＡ／ＲＵアクセス方式のいずれか一方を優先させるために、ノードによって適用されるペナルティ値を細かく調整することが可能になる。これは、上記比率が実質的にペナルティの効率を反映しているからである。したがって、それに基づいて、ＡＰは、他の基準（例えば、セル内のノードの密度）を考慮してペナルティが現在十分であるかどうかを決定し、それに応じて送信されるペナルティ値を調整することができる。

実施形態では、現在のペナルティ値は、比率の評価が所定の目標閾値未満になるたびに増加する。これは、従来のチャネル（ＥＤＣＡ）アクセス方式を使用する際にノードにペナルティを課すことであり、これにより、リソースユニットを介したＭＵアップリンクの使用を促進する。

特定の実施形態では、現在のペナルティ値は、比率の評価が所定の目標閾値より高くなるたびに減少する。これは、衝突が発生するリスクを低減するために、ＲＵを介したＭＵアップリンクの促進を逆に減少させることである。

いくつかの実施形態では、ペナルティ値を少なくとも１つのノードに送信することを決定することは、衝突を経験するアクセスされたリソースユニットの数と、アクセスポイントにデータを送信するためにノードによってアクセスされるリソースユニットの総数との比率に依存する。再び、アクセスポイントは、衝突の危険性が高すぎる状況まで、ＭＵアップリンクの使用を促進することができる。

さらに他の実施形態では、ペナルティ値は、複数のノードに対して、通信チャネル上でアクセスポイントへの送信機会を予約し通信チャネルを形成するトリガフレームにおいて送信されるか、または、通信ネットワークについてのネットワーク情報をブロードキャストするビーコンフレームにおいて送信される。

更に他の実施形態では、アクセスポイントは、同じデータタイプを有する受信データの履歴から各データタイプに対するペナルティ値を決定し、
少なくとも１つのノードに、それぞれのデータタイプに関連づけられた複数のペナルティ値を送信する。

本発明の別の態様は、複数のノードを有する通信システムに関し、そのうちの少なくとも１つは、上で定義した通信装置形成ノードである。

特に、通信システムは、上述のようにアクセスポイントを形成する通信装置を更に含み得る。

本発明の別の態様は、通信ネットワークの通信装置内のマイクロプロセッサまたはコンピュータシステムによって実行されると、通信装置に上記のような任意の方法を実行させるプログラムを格納する非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体に関する。

非一時的なコンピュータ可読媒体は、上記の方法および装置に関連して上述および後述するものに類似する特徴および利点を有することができる。

本発明の別の態様は、図１０、図１１ａ、または添付の図面の図１０および図１１ａに関連して実質的にここで説明するように、複数のノードを含む通信ネットワークにおける通信方法に関する。

本発明による方法の少なくとも一部は、コンピュータで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、完全にソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、またはソフトウェアおよびハードウェアの態様を組み合わせた実施形態の形態を取り得る。「回路」、「モジュール」または「システム」である。さらに、本発明は、媒体に具体化されたコンピュータ使用可能プログラムコードを有する表現の任意の有形媒体に具体化されたコンピュータプログラム製品の形態を取ることができる。

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、任意の適切なキャリア媒体上のプログラマブル装置に提供するためのコンピュータ可読コードとして実施することができる。有形のキャリア媒体は、ハードディスクドライブ、磁気テープデバイスまたは固体メモリデバイスなどのような記憶媒体を含むことができる。過渡キャリア媒体は、電気信号、電子信号、光信号、音響信号、磁気信号または、マイクロ波またはＲF信号等の電磁信号などの信号を含み得る。

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り当業者には明らかになるであろう。本発明の実施形態を、以下の図面を参照して、単なる例として説明する。
図１は、本発明の実施形態を実装することができる典型的な無線通信システムを示す。 図２ａは、アクセスカテゴリを含むＩＥＥＥ８０２．１１ｅ ＥＤＣＡを示す。 図２ｂは、アクセスカテゴリを含むＩＥＥＥ８０２．１１ｅ ＥＤＣＡを示す。 図３は、当技術分野で知られているように、２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、８０ＭＨｚまたは１６０ＭＨｚの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す。 図４は、８０２．１１ａｘアップリンクＯＦＤＭＡ送信方式の一例を示し、ＡＰは、当該技術分野で知られているように、８０ＭＨｚチャネル上のＯＦＤＭＡサブチャネル（リソースユニット）の送信機会を予約するためのトリガフレームを発行する。 図５は、本発明の実施形態による通信装置またはステーションの概略図を示す。 図６は、本発明の実施形態による無線通信装置の概略図を示す。 図７は、本発明の実施形態による通信ノードの例示的な送信ブロックを示す。 図８は、本発明の実施形態において、送信するための新しいデータを受信するとき、ノードのＭＡＣ層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す。 図９は、本発明の実施形態において、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す。 図１０は、本発明の実施形態によるＲＵを定義するトリガフレームを受信すると、ＲＵまたはＯＦＤＭＡアクセス方式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す。 図１１ａは、フローチャートを使用して、本発明の実施形態による１つまたは複数のペナルティ値を計算し送信するためのアクセスポイントの一般的なステップを示す。 図１１ｂは、８０２．１１ａｘ規格で定義されたトリガフレームの構造を示す。

本発明は、特定の非限定的な例示的な実施形態および図面を参照して説明される。

図１は、いくつかの通信ノード（またはステーション）（ＳＴＡ）１０１～１０７が、中央ステーションまたは当該ノードが登録されるアクセスポイント（ＡＰ）１１０の管理の下で、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）の無線伝送チャネル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す。無線送信チャネル１００は、単一チャネルまたは複合チャネルを構成する複数のチャネルからなる動作周波数帯域によって定義される。

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、キャリアを検知し、同時送信を時空間で分離することによって衝突を回避するために、ＣＳＭＡ／ＣＡ技術に基づく。

ＣＳＭＡ／ＣＡにおけるキャリアセンスは、物理的メカニズムと仮想的メカニズムの両方によって実行される。仮想キャリア検知は、データフレームの送信に先立って制御フレームを送信して媒体を予約することによって達成される。

次に、データフレームを送信する前に、少なくとも１つのＤＩＦＳ（ＤＣＦフレーム間スペーシングを表す）時間期間にアイドル状態になっている媒体を検知するために、ＡＰを含む送信元ノードまたは送信ノードが最初に物理的メカニズムを試行する。

しかし、共有無線媒体がＤＩＦＳ期間中ビジーであることが検知された場合、ソースノードは、無線媒体がアイドルになるまで待機し続ける。

媒体にアクセスするために、ノードは、競合ウィンドウ[０，ＣＷ]でランダムに選択された多数のタイムスロットの後に期限切れになるように設計されたカウントダウンバックオフカウンタを開始する。ＣＷ（整数）は競合ウィンドウとも呼ばれ、バックオフ選択間隔の上限（または競合ウィンドウサイズ）を決定する。このバックオフメカニズムまたは手順は、チャネルアクセス方式とも称され、ランダム間隔に対する送信時間を延期する衝突回避メカニズムの基礎であり、したがって共有チャネル上の衝突の可能性を低減する。バックオフ期間の後（すなわち、バックオフカウンタがゼロになる）、ソースノードは、媒体がアイドルである場合、データまたは制御フレームを送信することができる。

無線データ通信の１つの問題は、送信中に送信元ノードが聴取することができず、したがってソースノードがチャネルフェージングまたは干渉または衝突現象によるデータ破損を検出しないことである。ソースノードは、送信されたデータフレームの破損を認識せず、フレームを不必要に送信し続け、アクセス時間を無駄にする。

したがって、ＣＳＭＡ／ＣＡの衝突回避メカニズムは、フレームが成功して受信された場合、受信ノードによる送信されたデータフレームの肯定応答（ＡＣＫ）を提供し、送信されたデータフレームの破損が発生していないことをソースノードに通知する。

ＡＣＫは、ＳＩＦＳ（Short InterFrame Space）と呼ばれる時間の直後に、データフレームの受信の終了時に送信される。

ソースノードが、指定されたＡＣＫタイムアウト内にＡＣＫを受信しない場合、またはチャネル上で異なるフレームの送信を検出する場合、ソースノードはデータフレーム損失を推定し得る。その場合、一般に、上述のバックオフ手順に従ってフレーム送信を再スケジューリングする。

ＣＳＭＡ／ＣＡの衝突回避効率を向上させるために、４ウェイハンドシェイクメカニズムを任意に実装する。１つの実装は、８０２．１１規格で定義されているＲＴＳ／ＣＴＳ交換として知られている。

ＲＴＳ／ＣＴＳ交換は、８０２．１１規格でＴＸＯＰと呼ばれる送信機会の間にデータフレームを送信する前に無線媒体を予約するために制御フレームを交換することからなり、したがって、さらなる衝突からデータ送信を保護する。４ウェイＣＴＳ／ＲＴＳハンドシェイキングメカニズムは周知であるので、ここではこれ以上説明しない。詳細は標準規格を参照されたい。

ＲＴＳ／ＣＴＳの４ウェイハンドシェイクメカニズムは、競合プロセスに関わるメッセージの長さを短縮するので、特に大きなフレームに関して、システム性能の点で非常に効率的である。

詳細には、各通信ノードによる完全なチャネル検出を仮定すると、衝突は、ＤＩＦＳ（ＤＣＦフレーム間空間）後の同じタイムスロット内で２つ（またはそれ以上）のフレームが送信されたとき、または自身のバックオフカウンタがほぼ同時にゼロになったときに起こり得る。両方のソースノードがＲＴＳ／ＣＴＳメカニズムを使用する場合、この衝突はＲＴＳフレームに対してのみ発生する。幸いにも、そのような衝突は、ＣＴＳ応答が受信されなかったことがすぐに判定されるので、ソースノードによって早期に検出される。

図２ａおよび図２ｂは、サービス品質（ＱｏＳ）を向上させるために、アクセスカテゴリを含むＩＥＥＥ８０２．１１ｅ ＥＤＣＡを示す。オリジナルのＤＣＦ規格では、通信ノードは１つの送信キュー／バッファのみを含む。しかし、前フレームの送信／再送信が終了するまで次のデータフレームを送信することができないので、前フレームの送信／再送の遅延により、通信にＱｏＳが発生することが防止される。

ＩＥＥＥ８０２．１１Ｅは、無線媒体のより効率的な使用を可能にするために、サービス品質（ＱｏＳ）向上を提供する際に、この欠点を覆している。

この規格は、ハイブリッドコーディネーション機能（ＨＣＦ）と呼ばれる調整機能に依存し、これは拡張分散チャネルアクセス（ＥＤＣＡ）とＨＣＦ制御チャネルアクセス（ＨＣＣＡ）の２つの動作モードを有する。

ＥＤＣＡは、オリジナルのアクセスＤＣＦメソッドの機能を強化または拡張する。ＥＤＣＡは、ＤｉｆｆＳｅｒｖ（Differentiated Services（差別化サービス））に類似した優先順位付きトラフィックのサポートのために設計されている。これは、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ごとにネットワークトラフィックを指定および制御するプロトコルである。

ＥＤＣＡは、分散された、容易に配備されるメカニズムを備えているため、ＷＬＡＮの主要なチャネルアクセス方式またはメカニズムである。この方式は、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ノードが送信するために、チャネル競合パラメータを用いて通信ネットワークの少なくとも１つの通信チャネルへのアクセスを競合する。

フレーム再送の遅延により満足できるＱｏＳを得ることができないという上記欠点は、複数の送信キュー／バッファによって解決される。

ＥＤＣＡにおけるＱｏＳサポートは、４つのアクセスカテゴリ（ＡＣ）と、それによる対応する４つの対応する送信/トラフィックキューまたはバッファ（３１０）の導入によって達成される。もちろん、別の数のトラフィックキューが考えられてもよい。

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格納するための独自のトラフィックキュー／バッファを有する。プロトコルスタックの上位レイヤから到着するデータフレーム、すなわちＭＳＤＵは、４つのＡＣキュー／バッファのうちの１つにマッピングされ、マッピングされたＡＣバッファに入力される。

各ＡＣには、チャネル競合パラメータまたは「キューバックオフパラメータ」の独自のセットもあり、優先度値に関連付けられているため、ＭＳＤＵの優先度の高いトラフィックまたは低い優先度のトラフィックが定義される。したがって、異なる優先度でデータトラフィックを処理するための複数のトラフィックキューが存在する。

これは、各ＡＣ（および対応するバッファ）が、それぞれのキューバックオフエンジン３１１を含む独立したＤＣＦ競合エンティティとして機能することを意味する。したがって、各キューバックオフエンジン３１１は、それぞれのトラフィックキューに格納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つの通信チャネルへのアクセスを競合するために使用される、それぞれの計算されたキューバックオフ値を含むキュー競合パラメータを使用するために各トラフィックキューに関連付けられる。

その結果、同じ通信ノード内のＡＣが互いに競合して無線媒体にアクセスし、例えば上記のような従来のＥＤＣＡまたはチャネル競合方式を使用して送信機会を得る。

ＡＣ間のサービス差別化は、異なる競合ウィンドウパラメータ（ＣＷ_ｍｉｎ、ＣＷ_ｍａｘ）、異なるＡＩＦＳ（Arbitration Interframe Spaces（調停用フレーム間隔））、および異なる送信機会持続時間限界（ＴＸＯＰ_Ｌｉｍｉｔ）など、ＡＣ間の異なるキューバックオフパラメータを設定することによって達成される。

ＥＤＣＡを使用すると、優先度の高いトラフィックは、優先度の低いトラフィックよりも送信される可能性が高くなる。優先度の高いトラフィックを持つノードは、優先度が低いトラフィックのノードより平均してパケットを送信する前に少し待つ（低いＣＷ）。

４つのＡＣバッファ（２１０）が図２ａに示されている。

バッファＡＣ３およびＡＣ２は、通常、リアルタイムアプリケーション（例えば、音声またはビデオ像伝送）のために予約される。それらはそれぞれ、最高の優先度と最後の１つの最高の優先度を持っている。

バッファＡＣ１およびＡＣ０は、ベストエフォートおよびバックグラウンドトラフィック用に予約されている。それらはそれぞれ、最後の１つが最低の優先度と最低の優先度を持っている。

優先度を有する上位レイヤ（例えば、リンクレイヤ）からＭＡＣレイヤに到着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（ユーザ優先度またはＵＰ、ＩＥＥＥ８０２，１ｄによる０～７）および４つのＡＣの８つの優先度間のマッピングの例を示している。その後、データフレームは、マッピングされたＡＣに対応するバッファに格納される。

トラフィックキュー（またはＡＣ）のバックオフ手順が終了すると、送信ノードのＭＡＣコントローラ（図６の参照番号６０４）は、無線通信ネットワークへの送信のために、このトラフィックキューから物理レイヤにデータフレームを送信する。

ＡＣは無線媒体にアクセスする際に同時に動作するので、同じ通信ノードの２つのＡＣがバックオフを同時に終了することがある。そのような状況では、ＭＡＣコントローラの仮想衝突ハンドラ（２１２）は、競合するＡＣ間で（図２ｂに示すように）最も高い優先度を有するＡＣの選択を動作させ、低い優先度を有するＡＣからのデータフレームの送信を断念する。

次に、仮想衝突ハンドラは、より低い優先度を有するそれらのＡＣに、増加したＣＷ値を使用してバックオフ動作を再び開始するように命令する。

ＡＣの使用に起因するＱｏＳは、ＭＡＣデータフレーム、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ ＭＡＣフレームのヘッダに含まれるＱｏＳ制御フィールドにおいてシグナリングされてもよい。

帯域幅を必要とするアプリケーションをサポートする高速ワイヤレスネットワークの需要に対応するため、８０２．１１ａｃはマルチチャネル動作を通じてより広い帯域幅の伝送をターゲットとする。図３は、２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、８０ＭＨｚまたは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す。

ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃは、限られた数の事前定義された２０ＭＨｚチャネルのサブセットのサポートを導入して、無線ネットワーク上の任意の８０２．１１ａｃノードがデータを送信するために予約可能な唯一の予め定義された複合チャネル構成を形成する。

予め定義されたサブセットは図に示されており、８０２．１１ｎによりサポートされる２０ＭＨｚと４０ＭＨｚと比較して、２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、８０ＭＨｚ、１６０ＭＨｚのチャネル帯域幅に対応している。実際、２０ＭＨｚの複合チャネル３００－１～３００－８は、より広い通信複合チャネルを形成するように連結されている。

８０２．１１ａｃ規格では、予め定義された各４０ＭＨｚ、８０ＭＨｚまたは１６０ＭＨｚ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、動作周波数帯域で順序付けられた複合チャネル内のホール（欠落チャネル）は許されない。

１６０ＭＨｚのチャネル帯域幅は、周波数が連続していてもいなくてもよい２つの８０ＭＨｚチャネルで構成されている。８０ＭＨｚおよび４０ＭＨｚチャネルは、それぞれ、２つの周波数隣接または隣接する４０ＭＨｚおよび２０ＭＨｚチャネルからそれぞれ構成されている。しかし、本発明は、チャネル帯域幅の構成、すなわち、連続チャネルのみを含むか、または動作帯域内の非連続チャネルで形成された実施形態を有することができる。

ノードは、「プライマリチャネル」（３００－３）上の拡張分散チャネルアクセス（ＥＤＣＡ）メカニズムを介してＴＸＯＰを許可される。実際に、帯域幅を持つ各複合チャネルでは、８０２．１１ａｃは、複合チャネルへのアクセスを競合するために使用されることを意味する「プライマリ」として１つのチャネルを指定する。プライマリ２０ＭＨｚチャネルは、同じ基本セットに属し、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、または登録されるすべてのノード（ＳＴＡ）に共通である。

しかし、他のレガシーノード（すなわち、同じセットに属さない）がセカンダリチャネルを使用しないことを保証するために、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）は、そのような複合チャネルの各２０ＭＨｚ上で複製される。

先に述べたように、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ規格は、最大４つ、または８つの２０ＭＨｚチャネルを結び付けることを可能にする。チャネル数が限られているため（ヨーロッパの５ＧＨｚ帯域では１９）、チャネル飽和が問題になる。確かに、人口密度の高い地域では、無線ＬＡＮセルあたり２０または４０ＭＨｚの帯域幅使用でも５ＧＨｚ帯域が飽和する傾向がある。

８０２．１１ａｘ規格の開発は、高密度環境向けに無線チャネルの効率と使用を向上させることを目指している。

この観点では、ダウンリンク（ＤＬ）方向およびアップリンク（ＵＬ）方向の両方で異なるユーザとの間で複数の同時送信を可能にするマルチユーザ（ＭＵ）送信機能を考慮することができる。アップリンクでは、マルチユーザ送信は、複数のノードが同時に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ために使用することができる。

このようなマルチユーザ送信を実際に実行するために、許可されたチャネルを、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おり、これは、例えば、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）技術を使用することができる。

これを、図４を参照して説明する。

ＯＦＤＭＡのマルチユーザ機能は、ＡＰが、競争を増やすために異なるノードに異なるＲＵを割り当てることを可能にする。これにより、８０２．１１ネットワーク内の競合や衝突を減らすのに役立つ。

ＡＰが複数のデータを（ＰＬＣＰヘッダ内の特定の指示によってサポートされる）複数のノードに直接送信することができるダウンリンクＯＦＤＭＡとは対照的に、ＡＰに対して、様々なノードからのアップリンク通信をトリガするトリガメカニズムが採用されている。

（先取りされた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は両方のレガシーノード（非８０２．１１ａｘノード）に対してＮＡＶを設定するため、および、８０２．１１ａｘノードに対してリソースユニットＲＵの割り当てを決定するために、シグナリング情報を提供しなければならない。

以下の説明では、レガシーという用語は、非８０２．１１ａｘノードを指し、これは、ＯＦＤＭＡ通信をサポートしない従来技術の８０２．１１ノードを意味する。

図４の例に示されるように、ＡＰは、トリガフレーム（ＴＦ）４３０を、対象の８０２．１１ａｘノードに送信する。対象となる複合チャネルの帯域幅または幅は、ＴＦフレームで通知される。つまり、２０、４０、８０、または１６０ＭＨｚの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、対象の複合チャネルを形成する各他の２０ＭＨｚチャネル上で複製される。制御フレームの複製について上述したように、そのプライマリチャネル上でＴＦを受信するすべての近くのレガシーノード（非ＨＴまたは８０２．１１ａｃノード）は、そのＮＡＶをＴＦフレームで指定された値に順番に設定することが期待される。これにより、これらのレガシーノードは、ＴＸＯＰ中に、対象の複合チャネルのチャネルにアクセスすることができなくなる。

ＡＰの決定に基づいて、トリガフレームＴＦは、ネットワークのノードによってランダムにアクセス可能な複数のリソースユニット（ＲＵ）４１０または「ランダムＲＵ」を定義することができる。すなわち、ＴＦにおいてＡＰによって指定また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にアクセスしようとするノード間の競合の基礎として役立つことがある。衝突は、２つ以上のノードが同じＲＵを介して同時に送信しようとしたときに発生する。

その場合、トリガフレームは、ランダムアクセスのためのトリガフレーム（ＴＦ-Ｒ）と呼ばれる。ＵＬ送信のためのＲＵを得るために、複数のノードがＵＬ ＭＵ（アップリンクマルチユーザ）ランダムアクセスを実行することを可能にするために、ＡＰによってＴＦ-Ｒが発行されてもよい。

トリガフレームＴＦは、ランダムＲＵに加えて、またはその代わりに、スケジュールされたリソースユニットを指定してもよい。スケジュールされたＲＵは、これらのノードにそのようなＲＵにアクセスするための競合が必要でない場合には、特定のノードに対してＡＰによって予約されてもよい。そのようなＲＵおよびそれらの対応するスケジュールされたノードは、トリガフレームに示される。例えば、登録時に各ノードに割り当てられたアソシエーションＩＤ（ＡＩＤ）といったノード識別子は、各スケジュールされたＲＵを使用することが許可されているノードを明示的に指示するために、各スケジュールされたＲＵに関連して追加される。

ランダムなＲＵを識別するために、０に等しいＡＩＤが使用され得る。

ＯＦＤＭＡのマルチユーザ機能は、ＡＰが競争を増やすために異なるノードに異なるＲＵを割り当てることを可能にする。これにより、８０２．１１ネットワーク内の競合や衝突を減らすのに役立つ。

図４の例では、各２０ＭＨｚチャネル（４００－１、４００－２、４００－３または４００－４）は、周波数領域において、典型的にはサイズ５ＭＨｚの４つのサブチャネルまたはＲＵ４１０に細分される。

もちろん、２０ＭＨｚチャネルを分割するＲＵの数は４つとは異なる場合がある。例えば、２つから９つのＲＵが提供されてもよい（したがって、それぞれが１０ＭＨｚから約２ＭＨｚの間のサイズを有する）。

ノードがＡＰにデータを送信するためにＲＵを使用すると、ＡＰは、各ＲＵのデータを確認応答するための確認応答（図には示されていない）で応答する。

文書ＩＥＥＥ８０２．１１－１５／１１０５は、ＴＦによって示されるランダムＲＵにアクセスするためにノードによって使用される例示的なランダム割り当て手順を提供する。ＲＵ競合方式と呼ばれるこのランダム割当て手順は、上述したチャネルアクセスモジュールとは別の専用ＲＵアクセスモジュールによって管理され、アクセスされたリソースユニット上にローカルに記憶されたデータを送信するために、通信チャネル上の他のノードに許可される送信機会で、他のノード（通常はＡＰ）が提供する少なくとも１つのリソースユニットへのアクセスを管理するように構成される。好ましくは、ＲＵアクセスモジュールは、ランダムＲＵへのアクセスを争うために、計算されたＲＵバックオフ値を含むＲＵ競合パラメータを使用する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を含む。

すなわち、ＲＵ競合方式は、データを送信するためにランダムＲＵにアクセスするときに専用の競合を許可するために、８０２．１１ａｘノード内のＯＦＤＭＡまたはＲＵバックオフカウンタ／値（またはＯＢＯ）と呼ばれる新しいバックオフカウンタに基づいている。

各ノードＳＴＡ１～ＳＴＡｎは、受信ＡＰに関して送信ノードであり、その結果、各ノードは、キューバックオフエンジンとは別個のアクティブＲＵバックオフエンジンを有し、いずれかのトラフィックキューＡＣに格納されたデータを送信するために、通信チャネル上で許可された送信機会を分割する少なくとも１つのランダムリソースユニットへのアクセスを競合するために使用されるＲＵバックオフ値（ＯＢＯ）を計算する。

ランダム割当て手順は、アクティブなＲＵバックオフ値ＯＢＯを有する複数のノードのノードに対して、競合のために利用可能な通信媒体のランダムなサブチャネルまたはＲＵをトリガフレームから決定する第１のステップと、考慮されているノードにローカルなアクティブＲＵバックオフ値ＯＢＯの値が利用可能な検出されたランダムＲＵの数よりも大きくないかどうかを検証する第２のステップと、検証が成功した場合、データを送信するために利用可能な検出されたランダムＲＵの中からランダムＲＵをランダムに選択する第３のステップを含む。第２ステップが検証されない場合、第３ステップの代わりに第４ステップが実行されて、ＲＵバックオフ値ＯＢＯを、利用可能な検出されたＲＵの数だけ減少させる。

図に示すように、利用可能なランダムＲＵの数よりも少ないＲＵバックオフ値ＯＢＯを有するノードは、これらのランダムＲＵのうちの１つをランダムに選択しないため、いくつかのリソースユニットは使用されなくてもよい（４１０ｕ）。一方、これらのノードのうちの２つが同じＲＵをランダムに選択したため、他のいくつかは衝突する（例として）。

ＭＵアップリンク媒体アクセス方式は、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判明している。これは、同時媒体アクセス試行によって生成される衝突の数および媒体アクセスによるオーバーヘッドが共に低減されるためである。

しかし、ＥＤＣＡアクセス方式とＭＵアップリンクＯＦＤＭＡ／ＲＵアクセス方式とは共存しなければならず、特にレガシー８０２．１１ノードが媒体にアクセスし、８０２．１１ａｘノードでさえもＡＰ以外のノードとの通信を開始できるようにする必要がある。

ＥＤＣＡアクセス方式だけでは、すべてのノードを通じてメディアへの公正なアクセスが提供されますが、ＭＵアップリンクＯＦＤＭＡ／ＲＵアクセス方式との関連性により、公平性が損なわれる。これは、レガシーノードと比較して、８０２．１１ａｘノードは、別のノード、特にＡＰに付与された送信機会で提供されるリソースユニットを介してデータを送信する追加の機会を有するからである。

このドリフトは可能な限り低減されるべきである。

本発明の広い目的は、通信ネットワークにおける改善された公平な通信方法および装置を提供することである。

これを達成するために、本発明は、ノード上のペナルティ値を用いてチャネル（またはＥＤＣＡ）競合パラメータ、特にＥＤＣＡバックオフカウンタを更新して、リソースユニットを介してデータを送信する追加の機会を利用することを提案する。したがって、チャネル競合パラメータに適用されるペナルティ値は、ノードが従来の（ＥＤＣＡ）競合を介して新たな通信チャネルにアクセスする可能性を低減することができる。

ペナルティ値は、好ましくは、システムの概要を有するＡＰによって提供され、ノードにローカルな情報（例えば、送信されるデータの量またはその現在の競合ウィンドウ）に基づいて調整され得る。

例えば、ペナルティ値は、ノードによるＯＦＤＭＡ送信の成功時に、ＥＤＣＡバックオフカウンタの現在の値に加えられる。したがって、通信チャネルに新たにアクセスする確率は、ノードがリソースユニットに正常にアクセスしてその上でデータを送信するたびに調整され、通常は低減される。

したがって、本発明は、ノードが、通信チャネル上の他のノードに許可された送信機会内で（ノードに）提供されたアクセスされたリソースユニットを介してローカルに格納されたデータを別のノード（例えばＡＰ）によって送信するときに行われる。本発明によれば、ノードは、アクセスされたリソースユニットを介してデータを送信することに応答して、少なくとも１つのチャネル競合パラメータの現在の値をペナルティが付与された値に修正して、ノードが競合を介して通信チャネルにアクセスする確率を低減する。

本発明の実施形態の別の態様は、各ノードがアクセスされたリソースユニットを介してデータを送信する際に、送信されたペナルティ値に基づいて少なくとも１つのチャネル競合パラメータの現在の値をペナルティが付与された値に修正する際に、ＡＰ側においてノードを効率的に駆動することを行う。これはやはり、これらのノードが競合によって通信チャネルにアクセスする可能性を低減するためである。なぜなら、それらは、ＡＰに許可された送信機会を分割するリソースユニットによって提供されるデータを送信する追加の機会を使用したからである。

使用中、ＡＰは、１つまたは複数のノードによってアクセスされる通信チャネルと、１つまたは複数のノードによってアクセスされるリソースユニットのうちのいずれか１つを介して、１つまたは複数のノードからデータを受信する。各リソースユニットは、通信チャネル上のアクセスポイントに許可された送信機会内でアクセスポイントにより提供される。

したがって、ＡＰは、受信したデータの履歴に関する統計を構築し、次いで、受信したデータの履歴からペナルティ値を決定することができる。

上記のようにノードを駆動するために、ＡＰは決定されたペナルティ値をノードに送信する。

図５は、本発明の少なくとも１つの実施形態を実装するように構成された無線ネットワーク１００の通信装置５００を概略的に示す。通信装置５００は、好ましくは、マイクロコンピュータ、ワークステーション、または軽い携帯装置などの装置であってもよい。通信装置５００は、通信バス５１３を有し、それは好ましくは、以下のものと接続される。

・ＣＰＵと示されるマイクロプロセッサのような中央処理装置５１１、
・本発明を実施するためのコンピュータプログラムを記憶するための、ＲＯＭと示される読み出し専用メモリ５０７、
・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ために必要な変数およびパラメータを記録するように適合されたレジスタとを記憶するＲＡＭと示されるランダムアクセスメモリ５１２、
・例えば、８０２．１１ａｘプロトコルによる無線通信ネットワークである、デジタルデータパケットまたはフレームまたは制御フレームが送信される無線通信ネットワーク１００に接続された少なくとも１つの通信インタフェース５０２。フレームは、ＲＡＭ５１２内のメモリを送信するためのＦＩＦＯからネットワークインタフェースに書き込まれ、ＣＰＵ５１１内で動作するソフトウェアアプリケーションの制御下でＲＡＭ５１２内のＦＩＦＯ受信メモリへの受信および書き込みのためのネットワークインタフェースから読み出される。

オプションとして、通信装置５００は、以下のコンポーネントを含むこともできる。

・本発明の１つまたは複数の実施形態による方法を実施するためのコンピュータプログラムを格納するための、ハードディスクなどのデータ記憶手段５０４、
・ディスク５０６からのデータの読み出しまたはデータの書き込みを行うディスクドライブ５０５、
・キーボード５１０または任意の他のポインティング手段によって、デコードされたデータを表示するための、および／または、ユーザとのグラフィカルインタフェースとしての役割を果たすためのスクリーン５０９。

通信装置５００は、例えば、８０２．１１ａｘプロトコルによる無線通信ネットワークと オプションで接続することができ、それぞれは通信装置５００にデータを供給するために入出力カード（図示せず）に接続される。

好ましくは、通信バスは、通信装置５００に含まれるか、または通信装置５００に接続された様々な要素間の通信および相互運用性を提供する。バスの表現は限定的ではなく、特に、中央処理装置は、通信装置５００の任意の要素に、または通信装置５００の別の要素によって命令を直接通信するように動作可能である。

ディスク５０６は、例えば、コンパクトディスク（ＣＤ－ＲＯＭ）、書き換え可能か否か、ＺＩＰディスクか、ＵＳＢキーかメモリカードのような任意の情報媒体と、装置内に組み込まれているか否かにかかわらず、取り外し可能であり、その実行によって本発明による方法を実現可能な１つ以上のプログラムを記憶するように構成されている、マイクロコンピュータまたはマイクロプロセッサにより読み取り可能な、一般的には情報記憶手段に、オプション的に置き換えられ得る。

実行可能コードは、任意選択的に、ハードディスク５０４上の読み出し専用メモリ５０７、または例えば上述したようなディスク５０６のような取り外し可能なデジタル媒体のいずれかに格納することができる。オプションの変形例によれば、プログラムの実行可能コードは、実行される前に、通信装置５００の記憶手段の１つ、例えばハードディスクに格納されるために、インタフェース５０２を介して通信ネットワーク５０３によって受信されることができる。

中央処理装置５１１は、好ましくは、前述の記憶手段のうちの１つに記憶された本発明による１つまたは複数のプログラムのソフトウェアコードの命令または部分の実行を制御および指示するように構成されている。電源投入時に、不揮発性メモリ、例えばハードディスク５０４または読み出し専用メモリ５０７に記憶されたプログラムまたはプログラムは、ランダムアクセスメモリ５１２に転送され、ランダムアクセスメモリ５１２は、プログラムまたはプログラム、ならびに本発明を実施するために必要な変数およびパラメータを記憶するためのレジスタを含む。

好ましい実施形態では、この装置は、ソフトウェアを使用して本発明を実施するプログラム可能な装置である。しかしながら、代替として、本発明は、ハードウェア（例えば、特定用途向け集積回路またはＡＳＩＣの形態）で実施されてもよい。

図６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、通信装置またはノード５００、特にノード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。図示されるように、ノード５００は、物理（ＰＨＹ）レイヤブロック６０３、ＭＡＣレイヤブロック６０２、およびアプリケーションレイヤブロック６０１を含む。

ＰＨＹレイヤブロック６０３（ここでは８０２．１１標準化されたＰＨＹレイヤ）は、フレームをフォーマットし、任意の２０ＭＨｚチャネルまたは複合チャネル上のフレームを変調または復調し、したがって使用される無線媒体１００を介してフレームを送信または受信するタスクを有する。フレームは、８０２．１１フレーム、例えば、許可された送信機会におけるリソースユニットを定義する媒体アクセストリガフレームＴＦ４３０、レガシー８０２．１１ステーションと相互作用するための２０ＭＨｚ幅に基づくＭＡＣデータおよび管理フレーム、ならびに、その無線媒体への／からの、２０ＭＨｚレガシー（典型的には２または５ＭＨｚ）よりも小さい幅を有するＯＦＤＭＡタイプのＭＡＣデータフレームである。

ＭＡＣレイヤブロックまたはコントローラ６０２は、好ましくは、従来の８０２．１１ａｘ ＭＡＣ動作を実施するＭＡＣ ８０２．１１レイヤ６０４と、本発明を少なくとも部分的に実行するための追加のブロック６０５とを備える。ＭＡＣレイヤブロック６０２は、ソフトウェアで実装されてもよく、ソフトウェアはＲＡＭ５１２にロードされ、ＣＰＵ５１１によって実行される。

好ましくは、ＥＤＣＡパラメータ更新モジュール６０５と呼ばれる追加ブロックは、ノード５００に関する本発明の部分、すなわち、アクセスされたリソースユニットを介してデータを送信する際の１つまたは複数のチャネル／ＥＤＣＡ競合パラメータのペナルティが付与された値への変更、またはアクセスポイントの場合にノードに送信されるペナルティ値の計算を実装する。

ＭＡＣ ８０２．１１レイヤ６０４およびＥＤＣＡパラメータ更新モジュール６０５は、以下に説明するように、キューバックオフエンジンを処理するチャネルアクセスモジュールおよびＲＵバックオフエンジンを処理するＲＵアクセスモジュールの管理を提供するために、互いに相互作用する。

図の上部で、アプリケーションレイヤブロック６０１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し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６０１は、ＩＳＯ標準化に従ってＭＡＣレイヤの上にある全てのスタックレイヤを表す。

本発明の実施形態を、様々な例示的な実施形態を用いて説明する。提案された例は、マルチユーザアップリンク送信のためにＡＰによって送信されたトリガフレーム４３０（図４参照）を使用するが、同等のメカニズムが集中型環境またはアドホック環境（すなわちＡＰなし）で使用され得る。これは、ＡＰを参照して以下に説明される動作が、アドホック環境内の任意のノードによって実行され得ることを意味する。

これらの実施形態は、ＯＦＤＭＡリソースユニットを考慮することによって主にＩＥＥＥ８０２.１５ａｘのコンテキストで説明される。しかしながら、本発明の適用はＩＥＥＥ８０２．１１ａｘのコンテキストに限定されない。

また、本発明は、８０２．１１ａｘに記載されているようなＭＵアクセス方式の使用に必ずしも依存しない。ノードによる同一媒体への同時アクセスを可能にする代替媒体アクセス方式を規定する他のＲＵアクセス方式も使用することができる。

図７は、本発明の実施形態による通信ノード５００の例示的な送信ブロックを示す。

上述したように、ノードは、チャネルアクセスモジュールと場合によってはＲＵアクセスモジュールとを含み、両方ともＭＡＣレイヤブロック６０２に実装される。チャネルアクセスモジュールは、
異なる優先度でデータトラフィックをサービスするための複数のトラフィックキュー２１０と、
複数のキューバックオフエンジン２１１であって、それぞれがキュー競合パラメータを使用するため、特に、それぞれのトラフィックキューに格納されたデータを送信するために少なくとも１つの通信チャネルへのアクセスを競合するために使用される、それぞれのキューバックオフ値を計算するためにそれぞれのトラフィックキューに関連付けられる、キューバックオフエンジンを含む。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７００であって、ＲＵ競合パラメータを使用するため、特に、ＯＦＤＭＡ ＲＵ内のいずれかのトラフィックキューに格納されたデータを送信するために、（例えばＡＰによって送信される）ＴＦにおいて定義されたＯＦＤＭＡリソースユニットへのアクセスを競合するために使用される、ＲＵバックオフ値を計算するための、ＲＵバックオフエンジンを含む。ＲＵバックオフエンジン７００は、ＯＦＤＭＡマルチプレクサ７０１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、後述するＲＵバックオフ値ＯＢＯがゼロになると、ＡＣキュー２１０から送信されるデータを選択するＯＦＤＭＡマルチプレクサ７０１が担当する。

従来のＡＣキューバックオフレジスタ２１１は、ＥＤＣＡプロトコル（チャネル競合方式）に沿って媒体アクセス要求を駆動し、同時に、ＲＵバックオフエンジン７００は、ＯＦＤＭＡマルチユーザプロトコル（ＲＵ競合方式）に媒体アクセス要求を駆動する。

これらの２つの競合方式が共存するとき、ソースノードは、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装する。

‐通信媒体がアイドルであることが検出された後、ノードがその媒体にアクセスする前に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値。これはＥＤＣＡである。

‐ＴＸＯＰがＡＰに、またはＲＵで形成された複合チャネルを介して他のノードに許可された後、媒体にアクセスする前にノードが検出するアイドルランダムＲＵの数に対応するＲＵバックオフカウンタ値（ＯＢＯ）。これはＯＦＤＭＡである。アイドルランダムＲＵの数に基づいてＯＢＯをカウントダウンする変形は、時間ベースのカウントダウンに基づき得る。

本発明の実施形態では、チャネルアクセスモジュールによる競合を介してノードが通信チャネルにアクセスする可能性を低減するために、ＥＤＣＡパラメータ更新モジュール６０５は、チャネル／ＥＤＣＡアクセスモジュールの少なくとも１つのチャネル競合パラメータ（バックオフ２１１またはＡＣキュー２１０の競合ウィンドウ）の現在の値をペナルティが付与された値に修正することを、各ノードに対して担当する。

ＭＵ ＵＬ送信方式（すなわちリソースユニットを介して）を使用するノードによるデータの送信、好ましくは成功裏に送信されると、ＥＤＵパラメータ更新モジュール６０５は、ＥＤＣＡ競合パラメータの１つまたはいくつかにペナルティ値を適用する。

これは、レガシーノードと８０２．１１ａｘノードとの間の媒体アクセス機会に関する公平性を修復する一方で、リソースユニットへのアクセスによる追加のアクセス機会から利益を得るため、ＭＵ ＵＬメカニズムの使用を促進するためである。

一般的に言えば、ペナルティ値は、予め定義されるか、またはＡＰから得られるか、またはローカルに計算される。例えば、ＡＰは、現在の競合パラメータ値に適用される最終的なペナルティ値を得るために、ＴＦまたはビーコンフレームに、直接適用されるペナルティ値またはローカル計算で使用されるペナルティ値を送信することができる。図２ｂに示すトラフィックタイプのそれぞれに対応して、いくつかのペナルティ値を送信または計算することもできる。最終ペナルティ値のローカル計算は、競合パラメータの更新をトリガするためにノードによって送信されるデータの量を含むことができる。これは、ノードがＯＦＤＭＡスキームを介してデータの量を減らす場合にのみ、ノードが強くペナルティが付与されることを避けるためである。それは、考慮されるノードに対してローカルな競合ウィンドウの現在の値を含み得る。

最後に、ペナルティ値が１つ以上の現在のＥＤＣＡバックオフ値に適用、例えば追加され得る、および／または、乗算係数として、ローカル競合ウィンドウに適用され得る。もちろん、使用されるペナルティ値は、ＥＤＣＡバックオフ値に適用された場合、およびローカルコンテンションウィンドウに適用された場合に異なる場合がある。

図８は、フローチャートを使用して、送信すべき新しいデータを受信するときのノード５００のＭＡＣレイヤ６０２によって実行される主なステップを示す。それは、８０２．１１のコンテキストでの従来のＦＩＦＯ供給を示す。

当初、いずれのトラフィックキュー２１０も送信するデータを格納しない。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または対応するＡＣ（アクセスカテゴリ）が非アクティブであると言われている。データがトラフィックキューに格納されるとすぐに、キューバックオフ値は（対応するキューバックオフパラメータから）計算され、関連するキューバックオフエンジンまたはＡＣがアクティブであると言われる。

ノードが媒体上で送信可能なデータを有する場合、データはＡＣキュー２１０の１つに格納され、関連付けられるバックオフ２１１は更新されるべきである。

ステップ８０１で、装置上で実行中のアプリケーションローカル（例えば、アプリケーションレイヤ６０１から）、別のネットワークインタフェースから、または他のデータソースから新しいデータが受信される。新しいデータは、ノードによって送信される準備が整っている。

ステップ８０２で、ノードは、どのＡＣキュー２１０にデータを格納すべきかを決定する。この操作は、通常、データに添付されたＴＩＤ（トラフィック識別子）の値をチェックすることによって実行される（図２ｂに示されている一致に従って）。

次に、ステップ８０３で、決定されたＡＣキューにデータを格納する。これは、データがデータと同じデータタイプを持つＡＣキューに格納されていることを意味する。

ステップ８０４において、従来の８０２．１１ＡＣバックオフ計算が、決定されたＡＣキューに関連する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８０３の記憶の直前に空であった場合（すなわち、ＡＣがもともと非アクティブである場合）、対応するバックオフカウンタのための新しいキューバックオフ値を計算する必要がある。

次に、ノードは、範囲[０，ＣＷ]＋ＡＩＦＳで選択されたランダム値に等しいとしてキューバックオフ値を計算する。ここで、ＣＷは、考慮されるアクセスカテゴリ（例えば、８０２．１１規格で定義され、例えば、以下のステップ１０８０で説明される本発明のいくつかの実施形態に従って更新される）に対するＣＷの現在の値であり、ＡＩＦＳは、データのＡＣ（すべてのＡＩＦＳ値は８０２．１１規格で定義されている）に依存し、異なるアクセスカテゴリの相対的な優先度を実装するように設計されたオフセット値である。ＣＷは、選択範囲［ＣＷ_ｍｉｎ，ＣＷ_ｍａｘ］から選択される輻輳ウィンドウ値であり、境界ＣＷ_ｍｉｎおよびＣＷ_ｍａｘの両方が、考慮されるアクセスカテゴリに依存する。

その結果、ＡＣはアクティブになる。

上記パラメータＣＷ、ＣＷ_ｍｉｎ、ＣＷ_ｍａｘ、ＡＩＦＳ、およびバックオフ値は、各ＡＣに関連するチャネルまたはキュー競合パラメータを形成する。これらは、データの異なるカテゴリのメディアにアクセスするための相対的な優先度を設定するために使用される。

これらのパラメータのうちのいくつかは、通常は固定値（例えば、ＣＷ_ｍｉｎ、ＣＷ_ｍａｘ、ＡＩＦＳ）を有し、他の２つのパラメータ（ＣＷおよびバックオフ値）は、時間および中程度の利用可能性に応じて進化する。

また、ステップ８０４は、必要に応じてＲＵバックオフ値ＯＢＯ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７００が非アクティブであった場合（例えば、前のステップ８０３までトラフィックキュー内にデータがなかったため）、ＡＰ宛ての新しいデータが受信された場合、ＲＵバックオフ値ＯＢＯを計算する必要がある。

ＲＵバックオフ値ＯＢＯは、ＥＤＣＡバックオフ値と同様に、すなわち専用コンテンションウィンドウ[０，ＣＷＯ]および選択範囲[ＣＷＯ_ｍｉｎ，ＣＷＯ_ｍａｘ]などの専用ＲＵコンテンションパラメータを使用して計算することができる。

いくつかの実施形態は、リソースユニットを介して送信することができる（すなわち、ＯＦＤＭＡ送信と互換性がある）データと、そうでないデータとを区別することができることに留意されたい。そのような決定は、ステップ８０２の間に行うことができ、対応するマーキング項目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ＯＢＯは、新たに格納されたデータがＯＦＤＭＡ送信と互換性があるとしてマークされた場合にのみ計算される。

ステップ８０４の次に、図８のプロセスは終了する。

データがＡＣキューに格納されると、ノードは、図９を参照して以下に示すようなＥＤＣＡアクセス方式を介して、または、図１０を参照して以下に参照するように、１つまたは複数のトリガフレームを介してＡＰによって提供されるリソースユニットを介して、直接媒体にアクセスすることができる。

図９は、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す。

ステップ９００～９２０は、共有無線媒体上の衝突を低減するためにＥＤＣＡメカニズムに導入された従来の待機を記述する。ステップ９００において、ノード５００は、それが利用可能になるのを待つ媒体を検出する（すなわち、検出されたエネルギーは、プライマリチャネル上の所与の閾値未満である）。

バックオフタイムスロットまたは「ＤＩＦＳ期間」の間に媒体が空になると、ステップ９１０が実行され、ノード５００はすべてのアクティブ（非ゼロ）ＡＣ []キューバックオフカウンタ２１１を１だけデクリメントする。言い換えれば、ノードは、通信チャネルがアイドルとして検出される各基本時間単位ＤＩＦＳのキューバックオフ値をデクリメントする。

次に、ステップ９２０において、ノード６００は、ＡＣバックオフカウンタの少なくとも１つがゼロに達したかどうかを判定する。

ＡＣキューバックオフがゼロにならない場合、ノード５００は別のバックオフタイムスロット（典型的には９μｓ）を待っているので、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９００にループバックする。

少なくとも１つのＡＣキューバックオフがゼロに達すると、ノード５００（より正確には仮想衝突ハンドラ２１２）がゼロキューバックオフカウンタを有し、最も高い優先度を有するアクティブＡＣキューを選択するステップ９３０が実行される。

ステップ９４０において、適切な量のデータが、この選択されたＡＣから送信のために選択される。

次に、ステップ９５０において、ノード５００は、例えばＲＴＳ／ＣＴＳ交換が成功裏に実行されてＴＸＯＰが許可された場合、ＥＤＣＡ送信を開始する。したがって、ノード５００は、許可されたＴＸＯＰ中に、選択されたデータを媒体上に送信する。

次に、ステップ９６０において、ノード５００は、ＥＤＣＡ送信が終了したかどうかを判断し、この場合、ステップ９７０が実行される。

ステップ９７０において、ノード５００は、送信の状態（肯定または否定のＡＣＫ、または受信されないＡＣＫ）に基づいて、選択されたトラフィックキューの競合ウィンドウＣＷを更新する。典型的には、ノード５００は、送信が失敗した場合、ＣＷが８０２．１１規格によって規定された最大値ＣＷ_ｍａｘに達し、データのＡＣタイプに依存するまで、ＣＷの値を２倍にする。一方、ＥＤＣＡ送信が成功した場合、競合ウィンドウＣＷは、８０２．１１規格によっても定義され、データのＡＣタイプにも依存する最小値ＣＷ_ｍｉｎに設定される。

次に、選択されたトラフィックキューがＥＤＣＡデータ送信後に空でない場合、ステップ８０４と同様に、新たに関連付けられるキューバックオフカウンタが[０，ＣＷ]からランダムに選択される。

これは、図９のプロセスを終了する。

本発明の実施形態によれば、例えば、そのようなキューバックオフカウンタ値および／またはＡＣ競合ウィンドウ、および／またはＣＷ_ｍｉｎおよび／またはＣＷ_ｍａｘを含む少なくとも１つのチャネル競合パラメータの現在の値は、ペナルティが付与された値に修正することができる。これは、ＲＵへのＯＦＤＭＡアクセスによっていくつかのノードに提供される追加の媒体アクセス機会のためにドリフトされていてもよい公平性を修復するために、ノードがＥＤＣＡ競合を介し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。

したがって、ゼロでない現在の値は、劣化された、したがって非ゼロのペナルティが付与された値に修正することができる。

このような修正は、ノードが通信チャネル上の別のノード、通常はＡＰに許可された送信機会の一部を形成するアクセスされたリソースユニット上にローカルに記憶されたデータを送信するときに行われる。言い換えれば、図１０を参照して今説明したように、ＲＵへのＯＦＤＭＡアクセス中である。

図１０は、フローチャートを用いて、ＲＵを定義するトリガフレームを受信した場合にＲＵまたはＯＦＤＭＡアクセス方式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示す。

ステップ１０１０において、ノードは、通信ネットワーク上のアクセスポイントからトリガフレームが受信されたかどうかを判定する。トリガフレームは、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を定義する。そうであれば、ノードは受信したトリガフレームの内容を分析する。

ステップ１０２０において、ノードは、受信したトリガフレームに定義されたＲＵの１つを介してデータを送信できるか否かを判定する。判定は、特にＲＵのタイプに関する２つの条件の一方または両方を含むことができる。

受信したＴＦの内容を分析することによって、ノードは、定義されたＲＵがノードへのアクセスポイントによって割り当てられたスケジュールされたリソースユニットであるか否かを判定する。これは、送信に使用さ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ＡＩＤが、受信されたＴＦ内のそれ自身のＡＩＤを探すことによって行われ得る。

また、受信したＴＦの内容を分析することにより、ノードは、ＴＦに１つ以上のランダムＲＵが定義されているか否か、すなわち、専用のＲＵ競合パラメータ（上記のＯＢＯ値７００を含む）を用いた競合を介してなされているアクセスかを判定する。その場合、ノードはまた、その現在のＯＢＯ値７００が１つのランダムＲＵが選択されることを可能にするかどうかを決定する（特に、ＯＢＯ７００がＴＦのランダムＲＵの数より少ない場合）。

１つのスケジュールされたＲＵがノードに割り当てられるか、または１つのランダムＲＵにアクセスすることが許可される場合、ノードは、使用されるランダム／スケジュールされたＲＵまたはＲＵのサイズを決定し、ステップ１０３０が実行される。そうでない場合、ノードは、受信されたトリガフレームに定義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ＯＢＯ７００をデクリメントし、ノードは、受信したＴＦによって定義されたＲＵ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１０３０において、ノードは、送信されるデータが選択されるトラフィックキュー２１０の少なくとも１つを選択し、選択された１つまたは複数のキューのデータを、使用さ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、送信バッファに追加する。

現在のトラフィックキューを選択するための様々な基準が関与され得る。

例えば、これは、
最も関連するキューバックオフ値を有するトラフィックキューを選択すること、最も関連するキューバックオフ値を有するトラフィックキュー２１０を選択すること、
トラフィックキューから１つの空ではないトラフィックキューをランダムに選択すること、
最大量のデータ（すなわち、最も負荷がかかる）を格納するトラフィックキューを選択すること、
関連するトラフィック優先度が最も高い空でないトラフィックキューを選択する（図２ｂに示すＡＣカテゴリが与えられている）こと、
リソースユニットに関連付けられたデータタイプに一致するデータタイプに関連付けられた、選択すべきデータが送信されるべき非空きトラフィックキューを選択する（前記データタイプは、前記ＡＰが前記ＲＵを定義するときに前記ＴＦの専用フィールドに定義されてもよい）ことにより、なされ得る。

次に、ステップ１０４０において、ノードは、ＲＵにおける送信のために、現在のトラフィックキューから選択されたデータの量を表す情報の項目を格納する。例えば、ノードは、現在のトラフィックキューから選択されたデータの量を挿入することによって、放出するキューのリストを更新する。

この放出するキューのリストは、各トラフィックキューについて、送信バッファに入れられるデータの量を含むテーブルを介して実装することができる。

この情報の項目は、本発明の教示に従っていくつかの競合パラメータが修正される方法を調整するために使用されてもよい。そのような情報の項目に依存する実施形態を以下に説明する。

ステップ１０５０で、ノードは、送信バッファに格納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定する。

そうでなければ、リソースユニットにおいて、追加データのための余地がある。したがって、プロセスは、同じ選択基準を使用して別のトラフィックキューが選択されている間、ステップ１０３０にループバックする。このようにして、送信バッファは、選択されたリソースユニットサイズに達するまで徐々に満たされる。

２つ以上のトラフィックキュー（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）からのデータを混合することを回避する変形例では、選択されたＲＵを完全に満たすためにパディングデータを追加することができる。これは、ＲＵ期間全体がレガシーノードによって検出されるエネルギーを有することを保証するためである。

いったん送信バッファが選択されたＲＵについて一杯になると、ステップ１０６０は、送信バッファに格納されたデータのＯＦＤＭＡ送信をＡＰに開始する。ＯＦＤＭＡ送信は、受信されたトリガフレーム、特にＲＵ定義において定義されたＯＦＤＭＡサブチャネル及び変調に基づく。

次に、送信が行われた後、好ましくは送信が成功すると（すなわち、ＡＰから確認応答が受信される）、ステップ１０７０で、それまたはそれらをペナルティが付与された値に修正するために、１つまたは複数のトラフィックキューの１つまたは複数のＥＤＣＡパラメータに適用される１つまたは複数のペナルティ値を決定する。

いくつかの実施形態は、ステップ１０７０におけるペナルティの値を決定することが考えられる。

第１の実施形態では、受信されたトリガフレーム（ステップ１０１０において）は、１つ以上のキュー競合パラメータ（例えば、ＡＣバックオフ値）のペナルティが付与された値を得るためにノードによって１つ以上の現在の値に適用される１つ以上のペナルティ値を含む。したがって、ペナルティ値はＴＦから検索される。

このようなペナルティ値をＡＰによって計算し、それをＴＦに追加する例示的な実施形態を、図１１ａおよび図１１ｂを参照して以下に説明する。

第１の実施形態の変形では、受信ビーコンフレームは、１つ以上のキュー競合パラメータ（例えば、ＡＣ バックオフ値）のペナルティが付与された値を得るために、ノードによって１つ以上の現在の値に適用される１つ以上の（デフォルトで）ペナルティ値を含む。

実際、８０２．１１規格は、通信ネットワークのすべてのノードに８０２．１１ネットワーク情報をブロードキャストするフレームとしてビーコンフレームを定義する。ビーコンフレームは、約１００ミリ秒ごとに周期的に送信され、ノードまたはＡＰによって複数のネットワークアクセスが行われる。したがって、考慮されるノードは、アクセスポイントからそのようなビーコンフレームを周期的に受信し、各ビーコンフレームは、複数のノードへの通信ネットワークに関するネットワーク情報をブロードキャストする。

いくつかのトリガフレームが２つの連続するビーコンフレーム間でＡＰによって送信されるので、実施形態は、第１のビーコンフレームから検索されたペナルティ値をデフォルトのペナルティ値として使用し、これを、次のビーコンフレームの前の各連増するトリガフレームから検索されたペナルティ値に基づいて、（置換を介してまたは修正を介して）デフォルトでペナルティ値に更新することを提供する。このようにして、適用されるペナルティ値を経時的に調整することができる。ＡＰは、キュー競合パラメータのペナルティが付与された値を取得するために現在の値が適用された最終的なペナルティ値を得るために、ビーコンフレームに含まれるペナルティ値を修正するためにトリガフレームに含まれるペナルティ値を使用する。

第２の実施形態では、ペナルティ値は、規格により定義される固定値であり、ＡＰから送信されない。したがってそれは、ノードによってローカルメモリから読み出される。

第３の実施形態では、ステップ１０６０で送信されたデータの量に基づいて、ＥＤＣＡ／チャネル競合パラメータに適用されるペナルティの値が決定され得る。この情報は、ステップ１０４０で更新されたリストから読み出すことができる。データの量は、データの基準量の倍数、典型的には２５６バイトとして表現することができる。

第３の実施形態では、ノードは、このデータ量にペナルティ係数を乗算する。このアプローチは、ステップ１０６０でアクセスされたリソースユニットにおいて送信されたデータの量に応じて、ノードがチャネル競合パラメータの現在の値をペナルティが付与された値に修正することを可能にする。

上述した第１の実施形態は、ペナルティ係数を読み出すために使用されてもよく、それは、ＴＦから、ビーコンフレームから（およびおそらくは更新されて）読み出されてもよく、あるいは固定値であってもよい。

実際に送信されるデータの量を考慮すると、ＯＦＤＭＡ方式を介してデータの量を減らすだけのノードに強くペナルティを与えることを避けることができる。

第４の実施形態では、ＥＤＣＡ／チャネルパラメータに適用されるペナルティ値は、トラフィックキューの優先度に依存し、すなわち考慮されるデータタイプに依存する（図２ｂ参照）。

この場合、ノードはペナルティ値のセットを検索し、各値は特定のＡＣキューまたはデータタイプに関連付けられる。もちろん、これらのペナルティ値の各々は、上記の第１、第２および第３の実施形態のいずれかに従って計算されてもよい。

特に、受信ビーコンフレームまたは受信トリガフレームは、それぞれのデータタイプに関連付けられた複数のペナルティ値を含むことができる。その場合、ノードは、修正されるチャネル競合パラメータに対応するトラフィックキューに関連付けられたデータタイプに基づいて、複数のものからからペナルティ値を選択する。

ペナルティ値が読み出されると、ＥＤＣＡ／チャネル競合パラメータを実際に修正するために、ステップ１０８０が実行される。上述のように、これは、ノードに対するＥＤＣＡ送信の確率を低減することである。

広く知られているように、ＥＤＣＡ送信確率は主に２つのパラメータによって制御される。第１に、各ＡＣキュー２１０の輻輳ウィンドウＣＷのサイズ、およびＡＣ／キューバックオフ２１１の現在の値は、通信チャネルはゼロに達する。ＥＤＣＡパラメータはまた、境界ＣＷ_ｍｉｎ、ＣＷ_ｍａｘ、および調停用フレーム間隔ＡＩＦＳを含む。

したがって、ペナルティ値を適用することによって１つ以上のＥＤＣＡパラメータを修正するステップ１０８０は、これらの要素の１つまたはいくつかに対して動作し得る。

実施形態では、修正されたチャネル競合パラメータは、キューバックオフ値、例えば全てのキューバックオフ値２１１を含む。

他の実施形態では、修正されたチャネル競合パラメータは、キューバックオフ値２１１が最初に選択される競合ウィンドウＣＷのサイズを含む。

ペナルティ値は、各ＭＵ ＵＬ送信で動的に計算されることができるので、ＡＣキューの輻輳ウィンドウサイズだけでなく、現在のキューバックオフ値または値２１１も修正することに価値がある。

キューバックオフ値２１１の変更に関して、ノードは、そのようなキューバックオフ値、好ましくは各キューバックオフ値２１１に、検索されたペナルティ値を（したがって、オフセットとして使用される）追加し得る（１つの特定のペナルティ値が、ステップ１０７０の第４の実施形態を参照して上で説明したように、各データタイプまたはＡＣ優先度毎に使用されない限り）。

様々なＥＤＣＡキューに同様に影響を及ぼすようにする変形例では、オフセット値として使用されるペナルティ値は、対応する輻輳ウィンドウサイズ（必要に応じて各トラフィックキューに対して行われる）に基づいて調整され得る。言い換えると、キューバックオフ値に加えられるペナルティ値は、キューバックオフ値が最初に選択された競合ウィンドウのサイズの関数である。実際、競合ウィンドウサイズが大きければ大きいほど、全体的にキューのバックオフ値は高くなる。したがって、公平であるために、トラフィックキューへの影響は、好ましくは競合ウィンドウに比例するようにされる。

例えば、追加されたペナルティ値（オフセットとして使用される）は、競合ウィンドウサイズＣＷと選択範囲の下限ＣＷ_ｍｉｎとの間の比率を用いて、以前に検索されたペナルティ値（ステップ１０７０）の積として計算され、ＣＷが選択される。結果として、ペナルティは、公平かつ効率的になるように、ネットワーク負荷の見積もりも考慮に入れる。

競合ウィンドウサイズＣＷ（すべてのＣＷまたはＡＣキューの１つの特定のＣＷのいずれか）の変更に関しては、ＣＷにステップ１０７０で決定されたペナルティ係数を乗算することによって行われ得る。

ＣＷが選択される選択範囲を定義するする下限境界ＣＷ_ｍｉｎおよび／または上限境界ＣＷ_ｍａｘにも同様の修正を行うことができる。

ＯＦＤＭＡアクセスは、１つまたは複数のトラフィックキュー２１０を空にしてもよいことに留意することができる。この状況が与えられると、ＥＤＣＡバックオフ値２１１とそれらの関連トラフィックキュー２１０の内容との間の一貫性を保証するために、アクセスポイントに送信されるデータが、データを送信するステップの後にトラフィックキューに残らない場合、ステップ１０８０において、ノードは、トラフィックキューに対応するキューバックオフ値をクリア（すなわち、非アクティブ化）してもよい。

本発明は、ＥＤＣＡ／チャネル競合パラメータの調整（ペナルティ処理）を行うことにより、レガシーノードと８０２．１１ａｘノードとの間の公平性を修復する（後者がＡＰによって提供されるＲＵを介して媒体にアクセスする追加の機会が与えられている）。

上述したように、ＡＰは、ノードに１つ以上のペナルティ値を提供することができる。それらは送信されたＴＦまたはビーコンフレームに追加されてもよい。

説明の目的のために、ＡＰによるこのようなペナルティ値の計算および提供を、図１１ａを参照してここで説明する。

上述したように、ＡＰは、ノードから受信したデータの履歴から（ＥＤＣＡまたはＯＦＤＭＡ送信を介して）ペナルティ値を決定する。そして、
ノードに決定されたペナルティ値を送信し、ノードを駆動し、アクセスされたリソースユニットを介してデータを送信しているノード上で、送信されたペナルティ値に基づいて、１つ以上のＥＤＣＡ／チャネル競合パラメータの現在の値をペナルティが付与された値に修正する（そのようにノードを駆動する）。ここでもまた、これは、ノードが競合によって通信チャネルにアクセスする確率を低減し、それによってレガシーノードに対する公平性を修復することである。

図１１ａは、フローチャートを使用して、ＡＰが１つ以上のペナルティ値を計算して送信するための一般的なステップを示す。もちろん、ＡＰがペナルティ値を送信しない場合、ＡＰは従来の処理を実行する。

ステップ１１００は、１つ以上のノードによってアクセスされる通信チャネル、または１つまたは複数のノードによってアクセスされるリソースユニット、またはその両方でノードからデータを受信すると、ＡＰによって連続的に実行され、各リソースユニットは、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の部分を形成する。したがって、ステップ１１００は、各ノードからの新しいデータパケットを受信するたびに行われる。

ステップ１１００において、ＡＰは、２つの媒体アクセス方式、ＥＤＣＡアクセス方式、およびＯＦＤＭＡ／ＲＵアクセス方式の使用に関するローカル統計を更新する。

したがって、ＡＰは、２つの媒体アクセス方式の一方または他方を介して新しいパケットを受信するたびに、両方の方式のそれぞれを介して受信されたデータ量に関する内部統計を更新する。

履歴は、古いイベントに関係なく、通信ネットワークの現在の状況を効率的に反映するために、移動時間ウィンドウに基づくことができる。例えば、移動時間ウィンドウは、複数のビーコンフレーム周期性（例えば、約５００ｍｓのウィンドウを表す５つのビーコンフレームの周期性）として定義される。移動時間ウィンドウは、例えば、ビーコンフレームから開始し得る。変形例では、スライド時間ウィンドウであってもよい。

変形例では、以下に説明するペナルティ値の最後の送信から履歴が作成されてもよい。このような送信が基準に条件付けされている場合は、特に適用される。

依然としてステップ１１００において、２つの媒体アクセスの使用の相対的な比率、すなわち、ノードによってアクセスされる（ＥＤＣＡおよびＯＦＤＭ）通信チャネルとリソースユニットの全帯域使用量に対する、データをアクセスポイントに送信するためにノードによってアクセスされる（ＯＦＤＭＡを介して）リソースユニットの帯域幅使用量との比率は、内部統計を更新するために評価されてもよい。この比率は、ペナルティの効率の推定値を与える。

ＡＰは、２つの媒体アクセス方式の効率に関する内部統計を、例えば考慮される基本セットに対する各媒体アクセスで発生する衝突の数を数えることによって、任意に更新することができる。このような追加の統計は、ネットワークの現在の使用に関して、ペナルティプロセスがどれほど有益であるかを示すものである。したがって、オプションのステップ１１１５を参照して以下に説明するように、ペナルティ値を送信するか否かを決定するために使用されてもよい。

履歴に関する統計が時間の経過と共に進化するにつれて、ＡＰはノードに送信される新たなペナルティ値を時々計算する。これがステップ１１１０である。後者は、例えばノードから各データパケットを受信すると周期的にトリガされるか、または新しいビーコンフレームおよび／または新しいトリガフレームのそれぞれを準備するときにより効率的にトリガされる。

実施形態では、ＡＰにローカルな現在のペナルティ値が、上述の帯域幅使用率の現在の推定値に基づいて更新される。ＡＰを起動するとき、または履歴／統計をリセットするときの初期ペナルティ値は０（ペナルティなし）に設定できる。

ペナルティ値は、最小値（上記の例では０）から禁止ＥＤＣＡアクセス方式に対応する最大値までのペナルティ範囲内で定義することができる。実施形態では、ペナルティ値は、ペナルティ範囲内の離散値を取ることができる。たとえば、０％から１００％までのペナルティ範囲をパーセンテージで定義すると、ペナルティ範囲は１０をとり得る。すなわち、０％、１０％、２０％などである。離散値を使用すると、システムが安定する。

例えば、現在のペナルティ値は、比率の評価が予め定義された目標閾値（例えば、セル管理者によって定義された２０％または標準によって設定される２０％）よりも小さいたびに増加する。このような増加は、ＭＵ ＵＬ ＯＦＤＭＡ媒体アクセス方式の使用率が目標閾値に達するまで行われる。従って、８０２．１１ａｘノードのためのＭＵ ＵＬ ＯＦＤＭＡ媒体アクセスの使用を促進する。

一方、現在のペナルティ値は、比率の評価が所定の目標閾値よりも高くなるたびに減少する。これは、衝突が発生するリスクを低減するために、ＲＵを介したＭＵアップリンクの促進を逆に減少させることである。

さらに、このように計算されたペナルティ値を送信するか否かを決定することは、２つの媒体アクセス方式の効率に関する統計に基づくことができる。例えば、現在のペナルティ値を送信することを決定することは、衝突を経験するアクセスされたリソースユニットの数と、データをアクセスポイントに送信するためにノードによってアクセスされるリソースユニットの総数との比率に依存し得る。

一例として、ＭＵ ＵＬ ＯＦＤＭＡ媒体アクセスの促進は、衝突したリソースユニットの比率が低いままである（所定の閾値よりも低い）場合に、（ペナルティ値または新しいペナルティ値を送信することによって）強化することができる。他方、衝突したリソースユニットの比率が高すぎる場合、ＭＵ ＵＬ ＯＦＤＭＡ媒体アクセスの促進は（ペナルティ値または新しいペナルティ値を送信しないことによって）低減されるべきである。

変形例では、ペナルティ値は、ＭＵ ＵＬ媒体アクセス方式の使用率を最適化するために、規格によって提供される固定値（したがって、ＡＰにローカルに格納される）であり、計算され得る。したがって、ＡＰは、この値をローカルメモリからのみ取り出すことができる。

したがって、ステップ１１１０の次に、ＡＰは、ステップ１１１５において、衝突ベースの比率が低いか高いかを任意に決定する。高い場合、ステップ１１１０で計算されたペナルティ値は送信されない（図には示されていない）。

それ以外の場合、ＡＰはペナルティ値をノードに送信する。

実施形態では、ペナルティ値は、通信チャネル上のアクセスポイントに送信機会を確保し、通信チャネルを形成するリソースユニットＲＵを定義する次のトリガフレームで送信される。したがって、ペナルティの現在の値が、ノードに送信される次のトリガフレームに挿入されるステップ１１２０が実行される。これは、図１１ｂに示すように、トリガフレームのトリガ依存情報フィールド（Trigger-dependent Common Info）１１８０にペナルティ値を挿入することによって行うことができる。

図１１ｂは、８０２．１１ａｘドラフト規格で定義されているトリガフレームの構造を示す。

トリガフレーム１１６０は、共通情報フィールド（Common Info）と呼ばれる専用フィールド１１７０から構成される。このフィールドは、ペナルティ値を挿入することができる「トリガ依存の共通情報」フィールド１１８０を含む。

トリガフレームの他のフィールドは、８０２．１１ａｘ規格で定義されている。

ペナルティ値がトリガフレームに挿入されると、ステップ１１３０で、ペナルティ値がノードに送信される。

これらの実施形態は、ペナルティ値がＡＰによって動的に計算される場合に有利に使用される。

他の実施形態では、ペナルティ値は、通信ネットワークに関するネットワーク情報を複数のノードにブロードキャストする次のビーコンフレームで送信される。したがって、ペナルティ値が次のビーコンフレームに挿入されるステップ１１４０が実行される。これは専用の情報要素にＰＰを挿入することによって行うことができる。

次に、ステップ１１５０が実行され、ペナルティ値を含むビーコンフレームがすべてのノードに送信される。

これらの他の実施形態は、ペナルティ値がＡＰによってローカルメモリから検索された固定値である場合に有利に使用される。

上記のステップ１０７０の第４の実施形態を参照すると、各データタイプ（またはＡＣの優先度）に対応する１組のペナルティ値が計算され、ＡＰによって送信されるべきである。アクセスポイントは、同じデータタイプを有する受信データの履歴から、各データタイプに対するペナルティ値を（ステップ１１１０と同様に）決定することを意味する。ＡＰは、各データタイプに関連付けられた複数のペナルティ値をノードに送信する。

本発明を特定の実施形態を参照して上で説明してきたが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にある当業者には明らかである。

多くの更なる修正および変形は、添付の請求項により単独で決定される、本発明の範囲を限定することを意図したものではない、例としてのみ与えられる、前述の例示的な実施形態を参照して、当業者に示唆されるであろう。特に、異なる実施形態の異なる特徴は、適切な場合には入れ替えることができる。

特許請求の範囲において、「含む（comprising）」という単語は他の要素またはステップを排除するものではなく、不定冠詞「a」または「an」は複数を除外しない。異なる特徴が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの特徴の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。

１００ 無線送信チャネル、１０１～１０７通信ノード（ＳＴＡ）、１１０ アクセスポイント（ＡＰ）

Claims (14)

1. 複数のノードを含む通信ネットワークにおける通信方法であって、
   前記複数のノードのうちの少なくとも１つのノードが、
   前記通信ネットワークを構築する他のノードから送信される、IEEE802.11シリーズ規格に準拠したトリガフレームを受信する受信工程と、
   前記受信工程で受信したトリガフレームによってリザーブされたリソースユニットを介してデータを送信する送信工程と、
   前記リソースユニットを介したデータの送信が成功した場合に、EDCA（Enhanced Distributed Channel Access）に基づく通信を所定期間制限するための制御を行う制御工程と、
   を有することを特徴とする通信方法。
2. 前記制御工程では、前記リソースユニットを介したデータの送信が成功した場合であって、且つ、前記他のノードから送信される所定のパラメータの値が所定値である場合に、前記制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
3. 前記所定のパラメータの値は、前記トリガフレームに含まれることを特徴とする請求項２に記載の通信方法。
4. 前記所定のパラメータの値は、前記他のノードから送信されるビーコンフレームに含まれることを特徴とする請求項２に記載の通信方法。
5. 前記所定のパラメータの値は、複数のデータカテゴリの各々に関連付けられた複数の値を含むことを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載の通信方法。
6. 前記制御工程は、前記複数の値のうちの１つに基づいて、所定のデータカテゴリにおけるEDCAに基づく通信を制限するための制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の通信方法。
7. 前記制御工程は、EDCAに基づく通信に係るチャネル競合パラメータの値を更新することによって前記制御を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の通信方法。
8. 前記チャネル競合パラメータの値はバックオフ値を含み、
   前記バックオフ値は、ゼロに達するまで経時的に前記ノードによって減算されることを特徴とする請求項７に記載の通信方法。
9. 前記リソースユニットを介したデータの送信に成功した場合とは、前記他のノードから前記データに対する確認応答を受信した場合であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の通信方法。
10. 前記リソースユニットを介したデータの送信とは、直交周波数分割多元接続を用いたマルチユーザアップリンクによるデータの送信であることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の通信方法。
11. 前記制御工程は、前記ノードが前記通信ネットワークの通信チャネルにアクセスする確率を低減させるように前記制御を行うことを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の通信方法。
12. 前記他のノードは、IEEE802.11シリーズ規格に準拠したアクセスポイントであることを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載の通信方法。
13. 通信ネットワークを構築する他の通信装置から送信される、IEEE802.11シリーズ規格に準拠したトリガフレームを受信する受信手段と、
    前記受信手段で受信したトリガフレームによってリザーブされたリソースユニットを介してデータを送信する送信手段と、
    前記リソースユニットを介したデータの送信が成功した場合に、EDCA（Enhanced Distributed Channel Access）に基づく通信を所定期間制限するための制御を行う制御手段と、
    を有することを特徴とする通信装置。
14. コンピュータに請求項１から１２の何れか１項に記載の通信方法を実行させるためのプログラム。

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