WO2004039009A1 - 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

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

明 細 書 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 口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 技術分野

本発明は、 I E E E 8 0 2. 1 1 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。 背景技術

近年、 L AN (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 L A Nのための標準規格である I E E E 8 0 2. 1 1無 線通信方式（AN S I Z I E E E S t d 8 0 2. 1 1 , 1 9 9 9 E d i t i o n に準拠する方式） においては、 D C F ( Distributed Coordination Function) と呼ばれる C S MAZ C A ( Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) ベースの衝突回避方式力 S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 トワークが混み合つてく 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 1 0 2が送信局 （通信局） 1 0 0の受信局 （通信局） 1 0 1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 I E E E 8 0 2. 1 1無線通信方式の場合には、 T G E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、 H C F (Hybrid Coordination Function) と呼ばれる中央制御局の 機能が議論されている。 T G Eが 2 0 0 2年 9月会議において策定した ドラフ ト （ I E E E S t d 8 0 2. 1 1 e /D 3. 3 , 2 0 0 2に 準拠する方式） では、 H C (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。 H C以外の通信局は W S T A (Wireless Station) と呼ばれる。 各 W S T Aは、 自局から送信しょう 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 H Cに通知する。 この 情報は Traffic Specification (T S P E C) 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 Z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 Draft 3. 3に定義されている 主な T S P E C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、 AC K (受信確認情報） が必要か どう 、 および、 望ましい AC K形態を指定する。 00 ： Normal ACK, 10 ： No ACK, 01 ： Alternate ACK, 11 ： Group ACK となってレヽる。

Directionは、 00 ： U 1 ink, 10 ： Down 1 ink, 01 ： Direct 1 ink, 11 ： reservedである ₀

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 データパース ト （octet 単位） を示す。 これは可変レート トラフィ ック あるいはパース 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 MS DUのサイズ （octet 単位） を表 す。 ただし M S D Uサイズとは上位層から MA C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、 'バケツ トから MA C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 【ま、 M S D Uの 卜ラフィ ック力 S流れてレヽな力 つ 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 （ μ s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 M S D U転送に許容された最大時間 (^u s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 ίま、 トラフィ ックに対して送信権力 S付与さ れる間隔の最小値を示す。 Direction field力 S Uplink/Sidelinkの場合 には H C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 Q 0 S C F— P O L L (後述） の開始時刻の最小間.隔 （ s 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 ίま、 トラフィ ック ίこ対して送信権力 付与さ れる間隔の最大値を示す。 Direction fieldが Uplink/Sidelinkの場合 には H C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 Q o S C F— P O L L (後述) の開始時刻の最大間隔 （/z s 単位） を表 すことになる。

Surplus Bandwidth Allowance Factorは、 トラフィ ックの M S D U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 M S D U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 T S P E C情報を各 WS TAから受信した H Cは、 各 WS TA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 W S T Aに対する送信権の付与を行う。

H Cから各局に付与される送信権付与時間は T X O P (Transmission Opportunity) と呼ばれる。 H Cは送信権を与えよ う とする WS TAに向 けて Q o S C F— P O L L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 T X O Pの付与を行う。 Q o S C F— P O L Lパケッ ト には、 T X O P L I M I T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、 Q o S C F— P O L Lの宛先となって いる W S T A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 MA C層に対して送信を依頼するデータの 単位は MS DU (MAC Service Data Unit) と呼ばれている。 実際にメデ ィァ上で上記 M S DUの伝送が行われる際には、 バケツ トという形で伝 送が行われるが、 これは通常は 1つの M S DUに対して MAC層おょぴ 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 N o r m a 1 AC Kと呼ばれる手法と、 G r o u p A C Kと呼ばれる手法の 2 種類が定義されている。 図 6 ( a ) は N o r m a l AC Kを用いた手 法であり、 図 6 ( b ) は G r o u p ACKを用いた手法を用いた手法 である。 図 6に示すように、 N o r m a l AC Kを用いた手法では送 信局がバケツ ト 1 1 0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 （A C K) 1 1 1 を返送してもら う。 一方 G r o u p A C Kを用いた手法では、 送信局が受信局に対して複数のバケツ ト 1 1 0をパース ト的に送信し、 その後送信局が G r o u p A c k R e q u e s t と呼ばれるバケツ ト 1 1 2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 G r o u p A c kと呼ばれるバケツ ト 1 1 3を 送信局に対して返信する処理を行う。

パース ト伝送により伝送されるバケツ 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） のバケツ トがパース 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をパース ト長と呼ぶ。

G r o u A c kの手法を用いると複数のバケツ 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 N o r m a 1 A C K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。 またパース 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、 逆にパース 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、 同一のバケツ 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 I E E E 8 0 2. 1 1 aを使用した場合、 N o r m a 1 A C K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 QoS Dataパケッ トの場合、 パラメータは M S D Uサイズ ： L (bit)

物理レート ： R_PHY .

の 2つである。 I E E E 8 0 2. 1 1 aの物理層で用いられている O F DM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 M S D Uを伝送するのに必要な O F DMシンポル数 NSYMは

NSYM = ceiling { (310 + L) / NDBPS}

となり、 バケツ ト送信時間 TQoSDataは

TQoSData = 20 + X N SYM s)

で与えられる。

上記 QoS Dataバケツ トを受信した際に受信局が返送する A C Kバケツ トについては、上記 QoS Data パケッ トの物理レート RPHYより A C Kパ ケッ トの物理レート RPHY(A C K) が一意に決定され、 RPHY(A C K) より NDBPS の値が決定され （図 7参照）、 A C Kパケッ トを伝送するの に必要な O F DMシンボル数 NSYMは

NSYM = ceiling (134 I NDBPS)

で計算できるため、 パケッ ト送信時間 TACKは

TACK = 20 + 4X NSYM (μ s)

で与えられる。

以上の計算より QoS Dataパケッ トと A C Kパケッ トの交換にかかる標 準時間 T Normal ( L， RPHY ) は

T normal ( L, RPHY ) = TQoSData + SIFS + TACK + SIFS ( μ s) で与えられる。 ただし SIFSはパケッ ト間のギヤップ時間を表し、 I E E

E 8 0 2. 1 1 aの物理層を使用する場合の具体的な値は 16 (μ s)で 与えられる。

同様に G r o u p A C K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。

QoS Dataバケツ トを送信するのに必要な時間 TQoSData については上 記の N o r m a l A C K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 、要な時間については、 上記 QoS Data Ά " 卜の物 ®レー 卜： ΡΗΥより Group ACK Request Λケ ッ トの物理レー ト R PHY (GAR) がー意に決定されるので、 図 7から R PHY(GAR)に対応する NDBPS の値が求められ、

NSYM = ceiling (214 / NDBPS)

T GAR = 20 + 4X NSYM (μ s)

によりパケッ ト送信時間 T GAR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 QoS Data パケッ トの物理レー ト R PHYより Group ACKパケッ トの物理レ ー ト RPHY(GA) がー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 X NSYM (μ s)

によりバケツ ト送信時間 T GAの値が決定する。

以上力、ら N個の QoS Dataパケッ トと G r o u p AC K R e q u e s t /G r o u p A C Kバケツ トの交換にかかる標準時間 T group (N) ( L, R PHY )は、

T group (N) ( L, RPHY )

= N · T QoSData+SIFS+T GAR+SIFS+ T GA+SIFS (μ s) であり、 バース ト長 Nの G r o u p A C Kシーケンスを用いてパケッ ト伝送を行う際の 1バケツ トあたりの平均送信時間の標準値 Tgroup ( L， RPHY ) は

T group ( L, RPHY ) = T group (N) /N (μ s)

となる。

上記の計算において、 G r o u p A C Kを用いてデータ伝送を行う 際のパラメータはバケツ トの M S D Uサイズ、 バケツ トを送信する物理 レー ト、 およびパース ト長 Νで与えられるものと している。

上記のように G r o u p A C Kを用いて伝送を行う場合にはパース 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 T XO Pの時間率も変化する。 しかし G r o u p A c k R e q u e s t /G r o u p A c kのバケツ 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、 仕様上ではパース 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 とレヽぅ T S P E C情報 を中央制御局に伝達できるようになつている。これは、 N o r m a 1 A C K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。 G r o u p AC K を用いてパース 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、 T S P E Cに設定すべき Surplus Bandwidth Allowance ( Asurp) の値は

Asurp = T group ( L, RPHY ) I T normal ( 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 ίま、 ノヽ⁰ケッ ト再送のため【こ必 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。 バケツ トエラ 一率が P E Rで与えられる場合には一般に

1 + P E R + P E R²+ P E R³+... = 1 / ( 1 一 P E R) 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

A surp '

= T group ( L， RPHY ) / T normal ( L, RPHY ) I (ト P E R) で与えられる。 ただし上式において P E R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バケツ 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 T X O Pの時間内で N o r m a 1 A C K もしくは G r o u p A C K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 N o r m a l A C Kを用いた手法であり、 図 8 ( b ) は G r o u p A C Kを用いた手法 を用いた手法である。 G r o u p A C Kを用いて、 N個のパケッ ト、 G r o u p A c k R e q u e s t、 G r o u p A c kの一連のシ 一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、「 D r a f t S u p p l e m e n t t o S T ANDARD F O R T e l e c o mm u n i c a t i o n s a n d I n f o r m a t i o n E x c h a n g e B e t e e n S y s t e rn s ― L A N /M A N S p e c i f i c R e q u i r e m e n t s ― P a r t l l : W i r e l e s s M e d i u m A c c e s s C o n t r o l (MA C) a n d P h y s i c a l L a y e r (P HY) s p e c i f i c a t i o n s : M e d i u m A c c e s s C o n t r o l (MAC) E n h a n c e m e n t s f o r Q u a l i t y o f S e r v i c e ( Q o S ) , I E E E S t d 8 0 2. 1 1 e /D 3. 3 , 2 0 0 2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 Z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 1 3 0〜 1 3 3は H Cによるさまざまなスケジユ ーリ ングの結果を表している。 1 2 0が Q o S C F— P O L Lパケッ ト、 1 2 1が送信局に対して付与された T XO Pを表している。 このように H Cが送信局からの同一の T S P E Cの申請を受信したと仮定しても、 いろいろな T X O P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 ことになつている。 逆に言えば、 現在のドラフ トで定義されている手法では H C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 1 0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 T X O Pに対して横縞を付けたものである。 図 1 0より、 ポーリング 1 3 3により T 1〜T 2の時間内に割り当てら れた Τ Χ Ο Ρの量はポーリング 1 3 0〜 1 3 2 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、 1 3 3のよ うに ポーリングされた場合には、 Τ 1〜Τ 2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 Τ 2 において送信バッファに未送信の M S D U (MAC Service Data Unit) が多く溜まることになる。 仮に時刻 T 2に上位層か ら新しい M S D U 1 4 0の送信要求が来た場合を考えると、 M S D U 1 4 0は送信バッファの最後尾に入れられるため、 1 3 3のようにポーリ ングされた場合には M S D U 1 4 0が最初に送出されるまで長く待たさ れることになる。 全てのバケツ 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、 T 1〜T 2や T 2〜T 3の時間が伝送遅 延許容時間に等しいとすると、 1 3 3のようにポーリ ングされた場合に は、 MS DU 1 4 0に対する再送の機会が、 1 3 0〜 1 3 2のようにポ 一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, P L Rと記載） が増加していることを意味している。 ここで バケツ ト損失率とは、 送信局と受信局との間でバケツ 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 トをパース ト的に送信し、 受信局が複数の受信バケツ 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、 上のバケツ 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。 上記のようなパース 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 所望のバケツ 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 1 5〜図 1 8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 1 0 0 TU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 3 0個の MS DUが等 間隔で入力されるものと し、 各 MS DUの最大伝送許容時間は 5 0 TU で与えられると仮定している。 （ただし、 1 TU= 1 0 2 4 u s とする。） 同図の TXO P中における数字は、 その T X O P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 T X O P割り当て ではどれも 1 0 0 T Uの時間のうちに 3 6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 T X O P割り当てについて考察するた めに、 各 T X O P割り当てには変数を持たせている。 図 1 5に示す T X O P割り当て（例 1 )は、 X個の M S D U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 1 6に示す T X O P割り当て （例 2 ) は、 1 0 0 T Uの間に t (T U) 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 MS DU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 1 7に示す T X O P割り当て （例 3 ) は、 t (TU) の時間に 3個 の M S DU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、（ 1 0 0 - t ) (TU) の時間に 6個の M S DU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 1 8に示す T X O P割り当て （例 4 ) は、 t (T U) の時間に 1 8 個の MS DUが連続して送出されるように送信権付与が行われ、（ 1 0 0 一 t ) (TU) の時間に 3個の M S D U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 1 9〜図 2 2は、 図 1 5〜図 1 8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 T X O P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 5 0 TUであると仮定 しているので、 最大伝送遅延時間が 5 0 T Uを超えたバケツ 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 T X O P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バケツ ト損失率が大きく変化するこどが判る。 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 P L R = 1 0 -⁴で正常に動作するものもあれば、 P L R = 1 0— ⁸ を必要とするアブ リケーシヨンもある。 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ヨ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 御局のスケジユ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ビユー タ読み取り可能な記録媒体を提供することにある 発明の開示

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ユーリ 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、 通信局が送信しょ う とする伝送データの最大遅延許容時間を T de l ay とするとき、

式 1 ： 0≤ T bound < T de l ay

式 2 ： 0 < C < 1

式 3 ： T X O P bound = C · T bound

を満たすパラメータ C、 T X O P bound, T boundを用いて、 任意の時刻 t 0に対して、 時間 { t 0 ， t 0 + 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 — T X O P bound 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 t 0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 t 0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 t 0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 T delay 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 · T delay) よ り も小さなある一定値 （T X O P bound)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。

T X O P bound 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 t 0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 1 0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 P E R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 P E R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 1 1 (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 t 0を起点とした累積値を表す直線 1 0力ゝら、 「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 t 0からの 累積値を表す折れ線 1 1 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 · T delay) より も小さなある一定値 （T XO P bound) 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 t 0からの経過時間 tに対して送信権付与時間が（ C · t - T X O P bound) 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 M S DUに対して、 その M S D U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 · T delay- T X O P bound= C · ( T delay- T bound) より も小さくなることを示しており、 その M S D U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、 送信局の送信パッフ ァに溜まる M S D Uの数は、 Tbound= TX O P bound/ C時間に入力さ れる MS DU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 MS D U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 T bound= T X O P bound/ Cで制限される ことを意味している。 このため各 M S D Uは残りの （T delay— T X O P bound/ 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 MS D U数が、 伝送遅延許容時間 Tdelay より も小さなある一定 時間 （ T bound) に入力される M S D U数で常に制限されるよ うに送信権 割り当てを行う」とレ、う ように表現されているかもしれなレ、。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 { t o, t O + t } に対して、 時間 （ t — T bound) に入力される M S D Uを送信 するために必要な Τ Χ Ο Ρ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 （T X O Pbound) 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。

ノ ラメータ C、 T X O P bound, T bound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 T S P E C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, T max 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 T X O P boundの値を決定してもよレ、。 上記中央制御局は、 Tboundもしくは T X O P boundの具体的な値を、 通信局側からの 「 N o r m a l A C Kを使用する力 、 G r o u p A C Kを使用するカ 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 T X O P bound 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 T X O P bound 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、 I E E E S t d 8 0 2. 1 1 e /D 3. 3 2 0 0

2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、 N o r m a l A C K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、 G r o u p A C K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、 通信局が所望のバケツ ト損失 率を達成するための最大パース ト長の計算を行う ことを可能にする。 そ れゆえ、 通信局が所望のバケツ 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 を許可するスケジユーリ 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 T de lay と し、

式 4 ： 0≤ T 1 bound < T del ay, 0 ≤ T 2 bound

式 5 ： 0 < C < 1

式 6 ： T X O P 1 bound = C · T 1 bound,

Τ X Ο Ρ 2 bound - C · Τ 2 bound

を満たすパラメータ C、T X O P 1 bound, T X O P 2 bound, T 1 bound, T 2 boundを用いて、

任意の時刻 t 0に対して、 時間 { t 0， t 0 + 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 - T X O P 1 bound 以上の値と なり、 かつ、 〇 · t + T X O P 2 bound 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、 T X O P 1 bound, T 1 bound } による制 限はこれまでと同じで、 さらに { C、 T X O P 2 bound, T 2 bound } 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つ 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、 該データバケツ 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 T X O P boundもしくは T bound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、 T X O P boundもしくは T bound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 T X O P bound (もしくは T bound) の値は小さく抑えら れることが望ましく、 バケツ 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 T X O P bound (もしくは T bound) の値は大きくなつて も構わない。 もちろん T X O P bound (もしくは T bound) の値が大きい 方がスケジユーリ 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 T X O P bound (もしくは T bound) 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、 スケジユーリ 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、 T X O P bound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 T S P E C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 とレヽ っ ノ ラメ一タカ S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 TX O P bound の値とすることは合理的であると考えられる。 また、 T XO P boundをちよ う ど C · Tmax とする以外にも、 Tmaxを参酌して TXO P boundを決めることができる。 同様に、 T boundをちよ う ど T max とする 以外にも、 T maxを参酌して T bound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 T XO Pbound もし くは Tbound の具体的な値を決定するための情報を T S P E Cパラメ一 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、 T XO P bound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 T X O Pbound (もしくは Tbound) の値を決定することは理にかなつている。 また上記の構成によ り、 通信局が中央制御局に対して T X O P bound もしくは Tbound の具体的な値を決定するための情報を T S P E Cパラ メ一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、 T X O Pbound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」 T delay の関数と し て決定することを特徴としている。

現在の T S P E Cには 「最大遅延許容時間」 を表す Delay Bound (T delay) 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 力 S、 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 · (TdelayZ 2 ) や C * (Td_elay/ 4 ) をもって T X O P bound 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 T X O P bound もしくは Tbound の具体的な値を決定するための情報を T S P E C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、 T X O Pbound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 T X O P bound (もしく は T bound) の値を決定することは理にかなつている。

また上記の構成によ り、 通信局が中央制御局に対して T X O P bound もしくは Tbound の具体的な値を決定するための情報を T S P E C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 がパース 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パース ト伝送 （G r o u p A C K) 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、 T X O P boundもしくは Tboundの具体的な値を、通信局側か らの 「 N o r m a l ACKを使用する力、、 G r o u p A C K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 G r o u p AC K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 N o r m a 1 A C Kを使用する場合より も長くなる。 逆に言えば、 通信局が N o r m a 1 A C K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 T delay に近い値が選ばれても残 り の （T delay— 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 G r o u p A C Kを使用して通信を行 う場合には Tbound の値を小さく取って （ T delay— 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 N o r m a 1 A C Kを使用して伝送を行う力 、 G r o u p AC Kを使用 して伝送を行う力 、 の情報に依存して、 Τ X O P bound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 A C K伝送形態に適した T X O P bound 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つ 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、 ュ 一ザ一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 P E Rとバケツ ト損失率 P L Rとから 所望の最大送信回数 nを

n =ceiling { log (P L R) /log (P E R)}

として導出し、 （伝送遅延許容時間一 T X O PboundZC) 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 ト数をパース ト的に送信し、 受信局が 複数の受信バケツ 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。

T burst 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、 通信局がパース ト伝送を行う際のパース 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 M S D U送信までの待ち時間が T bound= T X O Pbound/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 MS D U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、 所望のバケツ 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 P E Rとパケッ ト損失率 P L Rとから 所望の最大送信回数 nを

n = ceiling { log (P L R) /log (P E R)}

と して導出し、 （伝送遅延許容時間一 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 ト数をパース 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 合において所望のバケツ 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 P E Rとバケツ ト損失率 P L Rとから所 望の最大送信回数 nを

n - ceiling {log (P L R) /log (P E R)}

として導出し、 伝送遅延許容時間 T delay 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 T X O P bound も しく は T bound 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 M S D U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、 所望のバケツ 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 T X O P bound もしくは T bound 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、 P E R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 一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バケツ 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 M S D U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 パース 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 T X O P bound もしくは T bound 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バケツ 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 P E Rの具体的な値と して、 通信局側で実際に P E R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 P E R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、 I E E E S t d 8 0 2 . 1 1 e / D 3 . 3 2 0 0 2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 I E E E S t d 8 0 2 . 1 1 e / D 3 . 3 2 0 0 2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。 図面の簡単な説明

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、 送信局がパース 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、 送信局がパース ト伝送を行う際のパース 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 ) およぴ図 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 N DBPS との関係を示す図面である。

図 8 ( a ) および図 8 ( b ) は、 T X O P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 1 0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 1 1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 1 2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 1 3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 1 4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 1 5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 1 6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 1 7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 1 8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 1 9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 2 0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 2 1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 2 2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 2 3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、 T bound と最大伝送遅延時間との関係を示す図面である。

図 2 4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、 T bound とバケツ ト損失率との関係を示す図面である。 発明を実施するための最良の形態

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。

I E E E S t d 8 0 2. l i e /Ό 3. 3に対して本発明を応用 した例を示す。 たとえば、 I E E E S t d 8 0 2. 1 1 e /D 3. 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 H C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、 T S P E C情報より以下のよ うに計算する。 ただし本計算において P E R (パケッ トエラー率） の値 は典型値 （ I E E E 8 0 2. 1 1 aの物理層においては 1 0 %) を使 用するものとする。

すなわち、 T S P E Cノ ラメータとして、 Mean Data Rate (R mean)、 Minimum PHY Rate (RPHY— MIN)、 Nominal MSDU Size ( B nom)、 Surplus Bandwidth Allowance ( A surp) を用いる。

N o r m a 1 A C Kを想定した場合に 1パケッ ト送信.に必要な時間 は

T normal ( B nom, RPHY— MIN )

である力 S、 Surplus Bandwidth Allowance の値を考慮した場合に fま、 1 バケツ ト送信に必要な平均時間は

A surp · T normal ( B nom, RPHY一 MIN )

である。

バケツ 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 バケツ ト送信に必要な平均時間は、

Tavg = A surp · T normal ( Β nom, R PHY— MIN ) / ( 1— P E R ) 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

R 1 = B nom / T avg

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 /R 1

と規定する。

ポイント 2.

中央制御局 H C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 MP E G 2— T S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 ： T delay (Appli)

アプリケーショ ンのジッタ限界 ： T jitter (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 ： T inact (Appli)

バケツ ト損失率 ： P L R

である。

ただし、 本通信局では、 帯域効率を上げるために G r o u p A C K 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 MP E G 2— T S ( 1 8 8パイ ト） が 1 0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 T S P E Cの計算例 を以下に示す。 すなわち、 T S P E Cパラメータと して、

Mean Data Rate ( R mean; _N

Min Data Rate (Rmin)、

Peak Data Rate ( R max)、

Maximum Burst Size (B burst)、

Inactivity Interval (Tinact)、

Minimum PHY Rate (RPHY MIN)、 Delay Bound (T delay)、

Nominal MSDU Size ( B nom)、

Maximum MSDU Size ( B max)、

Minimum Service Interval (Tmin)、

Maximum Service Interval (Tmax)、

Surplus Bandwidth Allowance ( A surp)

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、

R mean= Rmin = R max= R (Appli)、

Ί mact= Ί inact (App丄 iノ、

RPHY— MIN= R PHY (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 ヮーセーブ用の/くラメータ MinimumService Interval も無指定 （ 0 ) と する。

MA C層に対する伝送遅延許容時間 （Delay Bound) の値は、 アプリケ ーシヨ ンからの最大伝送遅延時間に関する要求値 Tdelay (Appli) とァ プリ ケーショ ンからのジッタ限界に関する要求値 T jitter (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、

T delay≤min { T delay (Appli)、 T jitter (Appli) } とする。

Nominal MSDU Size の値については、 1バケツ トに含まれるペイ口一 ドのビッ トサイズ （ B payload と表記する） 力 S 1 8 8 X 1 0 X 8 ビッ ト 固定であるため、 この Bpayload の値に対して L L C層、 上位層のォー パーヘッ ドを追加した値となる。 すなわち、

B nom= B payload + ( L L C層 Z上位層のオーバーへッ ド）

とする。

問題になる T S P E Cは残りの Maximum Service Interval ( Tmax と 表記) と Surplus Bandwidth Allowance ( A surp 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

T max= Γ delay/ n

程度の値を要求することは適切であると考えられる。

ポィント 2より、 Tmax の値を小さく設定すれば H C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 H Cにとつてはスケジユ ーリ ングが困難で あるため、 小さい Tmax の値は H C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 H C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 T XO P bound= C · Tmaxの関係 があると考えられるため、 T XO P bound/ C = T maxであり、 図 2にお いて所望のバケツ 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

T burstmax= 、 T delay— T max) Z n

となり、 また、 nは、

n =ceiling {log ( P L R) /log (P E R)}

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、 P E R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 （ 8 0 2. 1 1 aの 物理層では P E R = 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、 平均パース ト出力周期 Tburst と して、 T burstmax以下の任意の値を選べば、パース 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 とすればよレヽ。

平均パース ト出力周期 Tburst が決まれば、 パース 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 M P E G 2— T Sのビッ ト数は

R mean X T burst

で与えられる。 したがって T burst 時間に出力されるべき平均パケッ ト 数は

R mean X T burst/ B nom

で与えられる。 ただし B nomは Nominal MSDU Size を表している。 し力 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 るべき平均バケツ ト数 Navgは Navg= RmeanX Tburst/ B nom/ ( 1 — P E R)

と見積もることができる。

したがって実際には G r o u p A C Kを使用して

N = floor { N avg}

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。

以上でパース ト長 Nが決まれば、 前述の計算、 すなわち、 G r o u p A C Kを用いて 1バケツ 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 T X O P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 · T max 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 1 1 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 T period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 T period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 T X O Pに分割し て T peri od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、 T X O P bound 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 · T per iodの送信権を図 1 1 に示すような T X O P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 t 0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 t 0 からの平均送信権付与時間の累積値」 を表す直線 1 0、 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 t 0から の累積値」 を表す折れ線 1 1 を引き、 折れ線 1 1 と直線 1 0の差の最大 値と最小値を求め、 その両者の差が T X O P bound 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 1 1 と直線 1 0の差は、 折れ線 1 1 の値から直線 1 0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 1 1の例では時刻 t 1 において折れ線 1 1 と直線 1 0の差が最大 ( D i ff max) となり、 時刻 t 2 において差が最小 （D i ffmin) となる。 よって、 D iffmax— D iffmin≤ T X O P bound 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 1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 D i ffmax— D iffmin を取ることが図よ り明らかであるからで ある。 時刻 t 1を起点に取つた場合の累積グラフを図 1 2に示す。 なお上記の文章から明らかなよ うに、 D iffmax - D i ffminの値は、 折 れ線 1 1に下接する傾き Cの直線 1 2 と折れ線 1 1に上接する傾き Cの 直線 1 3 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 1 3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 1 3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 M S D Uの数が Q o S N u l l 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つ 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 M S D U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 1 4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つ 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 t 0に対して、 時間 { t o , t 0 + 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 - T X O P bound 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 2 3、図 2 4はそれぞれ、中央制御局が図 1 5〜図 1 8に従って色々 な T X O P割り当て （例 1 ) 〜 （例 4 ) を行つた場合に、 各 T X O P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 T bound の値と最大伝送遅延時間おょぴバケツ 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、 T X O Pbound (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 T S P E Cパラメータの値を見て T XO P bound( 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 T X Q P bound ( T bound) の値を、 「ポーリ ングして 欲しい時間間隔の最大値」 を表す T S P E Cパラメータ Tmax の関数と して決定する、 もしくは 「通信局が送信しょう とする伝送データの最大 遅延許容時間」 を表す T S P E C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 T S P E Cパラメータ中で最小 の T max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 D iff を小さく抑えるための最も簡単な実装方法は、 単純に T X O Pを均等に割り振るだけでよい。 十分に均等に T X O Pを割り振つ 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カ 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 T X O P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 T X O P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 N P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 TX O P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 T S P E C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 T X O Pbound 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 （T XO Pbound) 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 トヮ ークにおいて、 中央制御局のスケジユーリ 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

T avg = A surp · T normal ( Β nom, R PHY— MIN ) / ( 1— P E R )

R 1 = B nom I T avg

C = R mean / R 1

という通信規定の例を考えた。 A surpの代わりに A surp ' を用いる場合 には

T avg ' =A surp ' · T normal ( Β nom, R PHY_MIN )

R 1 = B nom I T avg

C ' = R mean / R 1 '

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 （ T X O P bound) を設けるものであつたが、 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≤ T 1 bound < T delay, 0≤ T 2 bound

式 5 ： 0 < C < 1

式 6 ： T X O P 1 bound = C · T 1 bound,

Τ X Ο Ρ 2 bound - C · Τ 2 bound

を満たす。、 Τ X Ο Ρ 1 bound, Τ 1 bound, Τ X Ο Ρ 2 bound, Τ 2 bound を用いて、 任意の時刻 t 0に対して、 時間 { t 0 , t 0 + 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 -T X O P 1 bound以上の値となり、 かつ、 上限値 C · t + T X O P 2 bound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 プルディスクやハードディスク等の磁気ディスクや C D—R OM/MO /MD/D V D等の光ディスクのディスク系、 I Cカード (メモリカー ドを含む） Z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 R OM、 E P R OM、 E E P R OM、 フラッシュ R O M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、 本発明においてはィンターネッ 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 トワークからプロダラ 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つ 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 内に格納しておくカ あるいは別な記録媒体からィンス 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。 産業上の利用の可能性

本発明は、 I E E E 8 0 2 . 1 1 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 める。

Claims

1 . 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ユーリ ングを 行う通信管理方法において、 基準的な送信権割り 当てによ求り上記中央制御局から上記データ送信

4

を行う通信局に対して割り 当てられ 8のる平均送信権付与時間率を Cと し、 通信局が送信しょ う とする伝送データの章最大遅延許容時間を T de l ay とするとき、 囲 式 1 ： 0 ≤ T boundく T de l ay 式 2 ： 0 < C < 1 式 3 ： T X O P bound= C · T bound を満たすパラメータ C、 T X O P bound, T boundを用レ、て、 任意の時刻 t Oに対して、 時間 { t 0， t 0 + 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 - T X O P bound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。

2 . 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ユーリ 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、 通信局が送信しょ う とする伝送データの最大遅延許容時間を T de l ay とするとき、

式 4 ： 0 ≤ T 1 bound< T delay, 0 ≤ T 2 bound

式 5 ： 0 < C < 1

式 6 ： T X O P 1 bound= C · T 1 bound,

Τ X Ο Ρ 2 bound: C · Τ 2 bound

を満たすパラメータ C、T X O P 1 bound, T 1 bound, T X O P 2 bound, T 2 boundを用いて、 任意の時刻 t 0に対して、 時間 { t 0， t 0 + 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 一 T X〇 P l bound以上の値となり、 かつ、 〇 · t + T X O P 2 bound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。

3. 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 トラフイ ツ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。

4. 上記中央制御局が、 上記 T X O P bound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。

5. 上記中央制御局は、 T X O P bound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。

6. 上記中央制御局は、 T X O Pbound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。

7. 上記中央制御局は、 T X O P boundの具体的な値を、 特に C · T max 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。

8. 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。

9. 上記中央制御局は、 T X O P bound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」 T max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。

1 0. 上記中央制御局は、 T X O Pboundもしくは Tboundの具体的な 値を、 「通信局が送信しょ う とする伝送データの最大遅延許容時間」 T delay の闋数と 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。

1 1 . 上記中央制御局は、 T X O P bound 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 信しょう 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。

1 2.送信形態がパース ト伝送であることを特徴とする請求の範囲 1な いし 1 1に記載の通信管理方法。

1 3. 上記中央制御局が、 T X O Pbound もしく は Tboundの具体的な 値を、 通信局側からの 「N o r m a 1 A C Kを使用する力 、 G r o u p A C K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。

1 4. 上記中央制御局が、 請求の範囲 1ないし 1 3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。

1 5.請求の範囲 1 ないし 1 4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 一に通知することを特徴とする通信局。

1 6.上記中央制御局が請求の範囲 1ないし 1 5に記載の通信管理方法 を取る場合に、 上記通信局は、 通信路のバケツ トエラー率 P E Rとパケ ッ ト損失率 P L Rとから所望の最大送信回数 nを

n = ceiling { log (P L R) /log (P E R)}

と して導出し、 （伝送遅延許容時間一 T X O P bound/ 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パース ト出力周期 （T burst) と定義し、 T burst の間に出力する必要のあるパケッ ト数をパース ト的に送信し、受信局が 複数の受信バケツ 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。

1 7.上記中央制御局が請求の範囲 1ないし 1 5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 P E Rとパケ ッ ト損失率 P L Rとから所望の最大送信回数 nを

n = ceiling { log (P L R) /log (P E R)} と して導出し、 （伝送遅延許容時間一 T bound) 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 時間を平均パース 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。

1 8. 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、通信路のバケツ トエラー率 P E Rとバケツ ト損失率 P L Rとから所望の最大送信回数 nを

n = ceiling { log ( P L R ) /log ( P E R)}

と して導出し、 伝送遅延許容時間 T delay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。

1 9. 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バケツ ト数を算出し、それらのバケツ トをパー ス ト的に送信し、受信局が複数の受信バケツ 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 1 8に記載の通信管理方法。

2 0. 上記通信局が、 パケッ トエラー率 P E Rの具体的な値と して、 通 信局側で実際に P E R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 1 6ないし 1 9に記載の通信管理方法。

2 1. '上記通信局が、 パケッ トェラー率 P E R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 1 6ないし 1 9に記載の 通信管理方法。

2 2.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 2 1 に記載の通信管理方法。

2 3. 特に電灯線 （パヮーライン） ネッ トヮ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 2 1 に記載の通信管理方法。

2 4. I E E E S t d 8 0 2. l l e /D 3. 3 2 0 0 2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 2 2に記 載の通信管理方法。

2 5.請求の範囲 1ないし 2 4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。

2 6.請求の範囲 1ないし 2 4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。

2 7.コンピュータに請求の範囲 1ないし 2 4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。

2 8.請求の範囲 2 7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。