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発明の名称 通信ネットワーク内の無線リンクを評価する方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2003−244162(P2003−244162A)
公開日 平成15年8月29日(2003.8.29)
出願番号 特願2003−24635(P2003−24635)
出願日 平成15年1月31日(2003.1.31)
代理人 【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦 (外3名)
【テーマコード(参考)】
5K033
5K067
【Fターム(参考)】
5K033 AA07 CA01 DA01 DA19 DB20 
5K067 AA33 BB21 GG01 HH21 JJ17 LL01
発明者 ルドヴィック ジャンヌ / パトリック フォンテーヌ / ルノー ドール
要約 課題
本発明は、通信ネットワーク内の無線リンクを評価する方法を提供すること目的とする。

解決手段
少なくとも1つの受信機端末と少なくとも1つの送信機端末を含む通信ネットワーク内での、無線リンクプロービングのレート調整のための方法であって、受信機端末レベルで、それぞれの無線リンクを通して、受信機端末へ、各送信機端末により送られるデータの量を決定するステップと、リンクのプロービングが行われるときには、最も多くの量のデータを送信した送信機端末に対応するリンクをプロービングするステップと、を有することを特徴とする方法により達成される。
特許請求の範囲
【請求項1】 少なくとも1つの受信機端末(A)と少なくとも1つの送信機端末(B,C)を含む通信ネットワーク内での、無線リンクプロービングのレート調整のための方法であって、受信機端末レベルで、−それぞれの無線リンクを通して、受信機端末へ、各送信機端末により送られるデータの量を決定するステップと、−リンクのプロービングが行われるときには、最も多くの量のデータを送信した送信機端末に対応するリンクをプロービングするステップと、を有することを特徴とする、方法。
【請求項2】 データの量を決定するステップは、それぞれの送信機端末に関連するアキュムレータ内に、データの量を考慮する関数の値を累積するステップを有し、且つ、アキュムレータは、その対応する送信器端末についての調査が実行された後にリセットされる、請求項1に記載の方法。
【請求項3】 送信機端末から受信されるデータの量は、対応するアキュムレータに追加される前に重み付けされる、請求項1或は2に記載の方法。
【請求項4】 所定の送信機端末からのデータについて使用される重みは、前記所定の送信機端末により送信されるデータの形式の関数である、請求項3に記載の方法。
【請求項5】 予め定められた数の調査が、予め定められた時間期間に対して受信機端末に割当てられる、請求項1乃至4のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】 プロービングは、実質的に周期的に実行される、請求項5に記載の方法。
【請求項7】 順序付けされ、連鎖された、リストの要素は各送信機端末に関連し、各要素は送信機端末識別子、現在のアキュムレータ値及び、前と次の要素へのポインタを有し、そのリストはアキュムレータの内容を減少させることに従って、順序付けされる、請求項2及び請求項3乃至6のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】 時間の所定の期間に送信していない送信機端末に対応する要素は、リストから削除される、請求項7に記載の方法。
【請求項9】 受信機端末がそれからデータを受信する送信端末と比べて、低いレートでデータを潜在的に送信する送信端末をプロービングするステップを有する、請求項1乃至8のうちいずれか一項に記載の方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、(制限はされないが)IEEE802.11ネットワークのような、通信ネットワーク内の無線リンクを評価する方法に関連する。
【0002】
【従来の技術】無線ネットワークでは、無線リンクを介して通信する2つの装置は、それらの伝送パラメータを動的に設定することが要求されうる。そのようなパラメータは、特に、マルチ−セクタ化アンテナの場合にはエミッタの活性化されたアンテナセクタ又は要素、自動利得調整制御設定、周波数オフセット、物理的モード、データレート又は、他のパラメータを含んでもよい。複数の要素を有するアンテナは、今日では、頻繁に出くわす。最も人気のあるアンテナの1つは、2つの要素が共にフェージング領域にある確率を減少させる、ラムダ/2だけ離れた2つの単純な要素を含む、2次の空間ダイバシティアンテナである。
【0003】適切なパラメータを選択することは、無線リンクの強さと全体的な性能に、直接の影響を有する。確かに、2から5GHzの領域の無線ネットワークは、−他のファクター中で−部屋内を移動する人間に敏感であることが、知られている。この移動は、チャネル特性の大きな変化を引き起こす。この結果、活性化された受信機アンテナ要素の選択は、更新される必要がある。100Hzの更新周期は、人間の移動の速度と比較して、十分であると考えられる。
【0004】2001年10月10日にトムソンライセンシングS.A.により出願された、名称「無線リンク適応のための方法及び装置(Method and devices for radio link adaptation)」の欧州特許出願番号01402592.8は、ETSI BRAN HiperLAN2に基づく無線ネットワークにような、集中化されたネットワーク内の無線リンク評価を実行するように適応された方法と装置を開示している。トムソンライセンシングS.A.の本出願と同日に出願された、名称「非コーディネイテッドネットワーク内の無線リンク適応の方法(Method for radio link adaptaion in a non−coordinated network)」の、他の欧州特許出願は、IEEE802.11に基づく、ネットワークのような非コーディネイテッドネットワークに関連する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】これらの出願では、異なる送信パラメータ値(アンテナ要素、物理的なモード...)を有する無線リンクの評価を実行するために、受信機移動端末は、既知の送信機移動体端末からの予め定められたテストデータの送信をトリガする。
【0006】受信機端末は、幾つかの送信端末からデータを受信でき、そして、フェージングを防ぐために、全ての送信機端末からのリンクを連続して評価することが要求されうる。プロービングは、大きな量のトラフィックをネットワークに発生し、そして、受信機端末の処理資源の多くの部分を使用しうる。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも1つの受信機端末と少なくとも1つの送信機端末を含む通信ネットワーク内での、無線リンクプロービングのレート調整のための方法であって、受信機端末レベルで、−それぞれの無線リンクを通して、受信機端末へ、各送信機端末により送られるデータの量を決定するステップと、−リンクのプロービングが行われるときには、最も多くの量のデータを送信した送信機端末に対応するリンクをプロービングするステップと、を有することを特徴とする方法に関連する。
【0008】受信機端末は、更なる調査を、更なる活性化リンクに帰する。
【0009】本発明の一実施例に従って、データの量を決定するステップは、それぞれの送信機端末に関連するアキュムレータ内に、データの量を考慮する関数の値を累積するステップを有し、且つ、アキュムレータは、その対応する送信器端末についての調査が実行された後にリセットされる、ステップが実行される。
【0010】本発明の一実施例に従って、送信機端末から受信されるデータの量は、対応するアキュムレータに追加される前に重み付けされる。
【0011】本発明の一実施例に従って、所定の送信機端末からのデータについて使用される重みは、前記所定の送信機端末により送信されるデータの形式の関数である。
【0012】本発明の一実施例に従って、予め定められた数の調査が、予め定められた時間期間に対して受信機端末に割当てられる。
【0013】本発明の一実施例に従って、プロービングは、実質的に周期的に実行される。
【0014】本発明の一実施例に従って、順序付けされ、連鎖された、リストの要素は各送信機端末に関連し、各要素は送信機端末識別子、現在のアキュムレータ値及び、前と次の要素へのポインタを有し、そのリストはアキュムレータの内容を減少させることに従って、順序付けされる。
【0015】本発明の一実施例に従って、時間の所定の期間に送信していない送信機端末に対応する要素は、リストから削除される。
【0016】本発明の一実施例に従って、本発明は更に、受信機端末がそれからデータを受信する送信端末と比べて、低いレートでデータを潜在的に送信する送信端末をプロービングするステップを有する。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の他の特徴及び優位点は、添付の図面を参照して説明される、本発明の詳細な、制限的でない実施例の説明を通して、明らかになろう。
【0018】本実施例は、電気電子学会により発行されたIEEE802.11規格に従うネットワーク内の本発明の実行に関連するが、本発明は、制限はされないが、ETSI BRAN HiperLAN2のような、他の情況にも適用されることが可能である。
【0019】リンク評価についての異なる方法が、導入部で述べた2つの特許出願内に記載されている。幾つかの詳細が、本出願内の1つの方法についてのみ与えられる。読者は、更なる情報のために、他の2つの出願を参照すべきである。
【0020】本実施例では、試験されるべきリンクパラメータは、受信機端末のアクティブアンテナ要素であるが、本発明は、もちろんこの特定のパラメータに限定されない。
【0021】IEEE802.11規格に基づくネットワークは、少なくともあるネットワーク構成内の中央化されたコントローラを欠いている。分散コーディネーション機能(Distributed Coordination Function、DCF)モードと呼ばれるモードでは、IEEE802.11は、無線媒体へのアクセスを調整する、搬送波検知メディアアクセス−衝突回避(CSMA−CA)競合ベースの機構を実装する。この機構に従って、送信したい移動体端末は、以下のステップを実行する:−メディアがビジーかどうか(即ち、他の移動体端末が送信しているか)を決定するために、媒体を調べる。
−最小のアイドル期間後にのみ、送信が認可される。
−メディアがビジーである場合には、移動体端末は、ビジー期間の終了を待ち、最小のアイドル期間を待ち、そして、ランダムバックオフ期間に入り、その後に送信を試みる。
【0022】IEEE802.11は、(物理的な搬送波検知と対称的に)’仮想搬送波検知’と呼ばれるメディアアクセス機構を提供し、これは、CSMA/CA機構の発展である。仮想搬送波検知機構の1つの実行は、RTS/CTS機構と呼ばれ、RTSは、送信要求(Ready To Send)を表し、そして、CTSは送信可(Clear To Send)を表す。これらは、次に説明するように、この機構で使用されている2つの短い制御パケットの指定である。
【0023】RTS/CTS機構は、差し迫った送信についての規定された量の時間の間、媒体の予約を行うことを許す。図1は、移動体端末AからDを有するネットワークを示す。活動中のリンクがAとBの間に存在する。このリンクは、例えば、BからAへ、ビデオストリームを送信するのに使用される。他のリンクが、端末Cから端末Aへ存在する。端末Dとの間には、活動中のリンクは存在しない。
【0024】−プロービングとも呼ばれる−リンク評価は、ある特定の受信条件(アンテナ要素、物理的なモード、...)の下で、端末Aに、端末Aへデータを送信することを端末Bに適切に要求させることにより、実行される。信号の受信にリンクされたあるパラメータ(例えば、OFDM個々の搬送波の電力に基づく基準と結果的に結合される全体的な信号電力)を含む、受信された情報は、品質基準を評価するのに使用されることができる。この基準は、一連の受信条件について評価され、そして、最良値が維持される。活動中のリンクについて有効な、その値よりもよい値が見つかった場合には、リンクのパラメータがそれに従って、修正される。
【0025】本出願と同日に出願された前述の欧州特許出願の実施例に従って、この仮想搬送波検知機構が、(空のデータパケットを送った後に)前もって知られる時間で、(端末Bにより送られる受取通知メッセージの形式の下で)予め定められた応答をトリガするのに使用される。
【0026】−第1のステップでは、端末Aは、RTSフレームを送信する。
【0027】−第2のステップでは、現在有効なアンテナ要素の身元と品質基準値が、読み出されそして、レジスタ内に格納される。
【0028】−第3のステップでは、端末Aは、端末Bにより送られる、CTSフレームを待つ。
【0029】−第4のステップで、端末Aは、端末Bからの、入力する送信のために、テーブル内に現在格納されているもの以外のアンテナ要素を選択する。
【0030】−第5のステップで、端末Aは、端末Bにより送られる受取通知(’ACK’)フレームを待つ。
【0031】−第6のステップで、端末AはACKに基づいて、品質基準を評価する。
【0032】−第7のステップで、端末Aは品質基準をレジスタ内に蓄積されたものと比較する。その品質の方が高い場合には、新たなアンテナ要素の身元と品質基準値が記憶される(ステップ8)。
【0033】−第9のステップで、ステップ2から7が他のアンテナ要素に対して繰返されるべきかが決定される。
【0034】−第10と最後のステップで、端末Aは、活動中のリンクについて使用されるアンテナ要素が、変更される必要があるかどうかを確認する。これが真の場合には、リンクパラメータを修正するために必要なステップが取られる。
【0035】このプロービング処理は、種々のイベントによりトリガされることができ、以下のリストは、非網羅的である。
(a)受信された信号の電力レベルが、しきい値以下であるとき;
(b)所定の端末から入ってくる送信が、更に強くなされるべきとき(例えば、及び等時性ストリームの送信の場合に、サービスの中断を防ぐため);
(c)所定の端末から、ある数のパケットを受信した後。
【0036】プロービングのレートは、:(a)チャネルダイナミックス、移動する人の環境では、100Hzの周波数が十分であると一般的には、考えられる;
(b)物理的モードの感度、いくつかの物理的なモードは、他よりもあるチャネル特性にさらに敏感であることが知られている(例えば、ビタビ冗長度3/4の物理的なモードは、冗長度1/2よりも、チャネル形状ファクタに更に敏感である);
(c)ネットワークの負荷、プロービングに使用される帯域幅を減少させるために望ましいので、この帯域は他の目的について要求され;
(d)調査されるリンク上の平均ビットレート、少し使用されるリンクは、多く使用されるリンクよりも、おそらく低い注意に値する(そして、これゆえにより頻度の低いプロービング)、(非網羅的であるリスト)の関数である。
【0037】活動中のリンクでデータパケットが受信されるときには、受信機端末は、対応する品質基準値を決定し、そして、この値をメモリに格納する。ACKフレームのようなテストパケットが、図2の処理に従って、受信されるときには、受信機端末は基準値を決定しそして、活動中のリンクのパラメータを修正するかどうかを決定する。
【0038】本発明に従って、各受信機端末は、ネットワーク又は端末の能力の過負荷を避けるために、(活動中でないリンクを有する端末が存在するときでさえも)全ての送信端末とのリンクの評価のために分割されるために、例えば、本実施例に従って、100Hzの平均レートで、時間期間当りに予め定められた数の調査が割当てられる。本実施例に従って、プロービングは均等に分割されずそして、ある数のファクタに依存する。発明者は、チャネル特性変化の速度は、チャネル毎に変わることを、認識した。幾つかのチャネルは、1秒の期間内に変わらず、一方、(移動する人間又は物体の時のような)他の場合には、非常に速く変化する。従って、活動中のリンクについて使用されるパラメータが実際のチャネル特性と比較して古くなるのを防ぐために、送信機端末毎に、定義された規則は、受信機端末をその調査のレートに動的に適応させる。受信機の処理資源と利用できるネットワーク帯域幅に依存して、平均レートは100Hzより高くてもよい。
【0039】本実施例に従って、所定の送信機端末へ時間期間当りの調査を割り当てるために考慮される1つのファクターは、そのチャネルを通して通過するデータの量である。
【0040】好ましい実施例では、各送信機端末から受信されるデータについての重み付け係数を発生するために、チャネルを介して搬送されるデータの形式が、考慮される。
【0041】両方のファクタは、独立に考慮されうることに注意する。
【0042】データ形式は、’サービスクラス’とも呼ばれ、ここでは、以下の’ビデオ’、’オーディオ/音声’、及び’データ’と考える。サービスクラスは、送信に関する異なる制約を有し、そして、サービスクラス重み付け係数SCiは、サービスの品質のあるレベルの維持に関して、各クラスに、他のクラスより上の優先度を定義する。係数が高くなるほど、対応するサービスクラスの優先度は高くなる。本例のフレームでは、重み係数は、ビデオ、オーディオ及びデータサービスクラスに対してそれぞれ、SCv、SCa及びSCdである。オーディオデータを失うことは隠すことが困難であるので、例えば、SCaは、SCvよりも大きく、一方SCvは、実時間の制約が少ないSCdよりも大きい。
【0043】ネットワーク内の端末は、それらのメディアアクセス制御識別子(MAC Id)により識別される。活動中の接続を有する各送信する端末について、受信する端末は、内部メモリ内に、アキュムレータを維持する。図1では、端末BとCについて端末Aにより維持されているアキュムレータが、示されている。例えば、端末Dから端末Aへ、新たなMAC Idがネットワーク内に現れるときには、端末Aは、一旦新たな送信する端末からデータを受信すると、更にアキュムレータにそのリストを追加する。
【0044】各MAC Idについて、受信する端末は、サービスクラス重み係数SCiを使用して、チャネル重み係数Ciも決定する。幾つかのサービスクラスに対応するデータは、所定の送信機端末から、受信機端末に送られうる。本例の目的ために、受信する端末は、各送信する端末について(即ち、各MAC Idについて)、最も高いデータレートを有するサービスクラスを決定しそして、全体のチャネルについて、対応する係数SCiを使用する。SCi係数の重み付けされた平均を使用することも可能であり、重み付けは、各サービスクラスの相対的な重みの関数である。係数Ciは、所定の送信機端末と受信機端末の間に新たな接続が加えられるたびに、決定されることが可能である。係数SCiの関数としての係数Ciを決定する詳細な処理は、本実施例の範囲外であり、全ての実際的な目的のために、単一に等しい係数が使用され得る。
【0045】調査されるべき次のリンクを選択する処理は、次のようである:−第1のステップでは、(例えば、新たなMACからの新たなパケットが受信されるときに)全てのアキュムレータがゼロにリセットされる。
【0046】−そして、受信機端末が、送信機端末の1つからデータパケットを受信する毎に、対応する係数Ci(リンクで受信されたされた【外1】

*チャネル重み付け係数Ci)で受信されたデータの量を重み付けし、そして、結果を対応するアキュムレータに加える。一般的には、送信機と受信機の両方で大きなバッファをさけるために、ビットレートが高くなるほど、送信誤りを避けることが重要になると仮定される。上述のように、係数Ciは好ましい実施例に従って等しいが、異なるCi係数を使用することは、この規則を、送信されるデータの性質及び/又は優先度に適応させることを可能とする。このように高い係数Ciを対応するMAC Idに単純に帰することにより、低ビットレート送信についてのデータ送信誤りを避けることは可能である。
【0047】−本例に従って、受信機端末は調査を毎100Hzで実行する。調査が当然であるときには、受信機端末はアキュムレータの内容を検査し、どのMAC Idが最も高い内容を有するアキュムレータに対応するかを決定し、MAC Idについての調査を実行し、そして、アキュムレータをリセットする。
【0048】図3のグラフは、端末Aにより維持されているそして3つのノードB,C及びD対応するアキュムレータの内容の進展の例である。Dは、Aと活動中のリンクを有すると考えられる。
【0049】図4のフローチャートは、本実施例に従った処理のステップを示す。
【0050】変形実施例に従って、受信機端末は、送信する端末のMAC Idを表す要素の、連鎖された、順序付けされたリストを実装する。そのリストは、アキュムレータ値の降順に順序付けされる。各要素は、MAC Id、対応するアキュムレータ値及び、前及び次の要素へのポインタを含む。
【0051】パケットが受信されたときに、対応するアキュムレータは更新され、そして、対応する要素は、そのアキュムレータ値をすぐ前の要素のアキュムレータと比較することにより、順序付けされたリスト内の新たな位置に移動され、そして、正しい位置に達するまで、ポインタを更新する。エレメントの初期リストは空である。そのような関連する要素をまだ有しない送信する端末からデータが受信されるときに、要素が、生成される。
【0052】この変形実施例は、調査が開始されるときに毎回、最も大きいアキュムレータ値を捜すアルゴリズムの実行を要求せず、リストの第1の要素内に示されている端末で調査を開始し、アキュムレータ値をリセットしそして、その要素をリストの最後に移動することで十分である。
【0053】オプションで、リスト内に、不活性の送信機端末についての要素を有することを避けるために、受信機端末は、送信機端末が所定の期間中になにもデータを送信しないかどうかを決定し、そのような端末が検出された場合には、対応する要素をリストから削除する。送信機要素が、改めてデータの送信を開始する場合には、新たな要素が生成される。この要素破壊機能を実行するために、追加のカウンタが、各要素に追加される。カウンタはゼロ値に初期化される。カウンタは、その要素がリストの第1の要素であり且つ、この要素のアキュムレータが空であるときには毎回、増加される。これは、送信する端末は、ある時間の間、活性化されていなかったことを意味する。カウンタの値が、予め定められた値例えば、255に達するときには、対応する要素は、壊される。
【0054】上述のカウンタの使用の代わりとして、リストが要素のしきい値数に達するときに、リストの最後を切ることが提案される。
【0055】変形実施例に従って、受信する端末は、将来の活動中のリンクの準備に、活動中のリンクを有しない送信機端末を調査もする。これらの送信機端末は、低周波数で調査される。これらの端末からは、なにもデータが受信されないので、単に低い値の係数を使用することは、可能ではなく、それらのアキュムレータは常にゼロである。
【0056】調査は、実施例に従って、長い期間の間メディアを占有しないように、大体、周期的に実行されが、これは、必要無く、そして、幾つかの調査は連続して又は、不規則な間隔で実行されてもよい。
【0057】
【発明の効果】本発明によって、通信ネットワーク内の無線リンクを評価する方法を提供できる。




 

 


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