JP7709641B2

JP7709641B2 - コントローラ、通信システム、制御方法、及びプログラム

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Publication number: JP7709641B2
Application number: JP2023531323A
Authority: JP
Inventors: 裕希坂上; 勝也南; 達也福井; 諒平津上
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; NTT Inc USA
Current assignee: NTT Inc; NTT Inc USA
Priority date: 2021-07-02
Filing date: 2021-07-02
Publication date: 2025-07-17
Anticipated expiration: 2041-07-02
Also published as: JPWO2023276147A1; WO2023276147A1; US20240275563A1

Description

本開示は、複数のアクセスネットワークの通信を制御するコントローラ、通信システム、制御方法、及びプログラムに関する。

近年、同一のネットワーク基盤上に様々なネットワーク要件をもつ複数のサービスやアプリケーションを収容する検討が進められている。そのためには、“端末から端末まで”や“端末からアプリケーションサーバまで”のＥｎｄ－Ｅｎｄ区間において、同一のネットワーク（ＮＷ）に収容された各サービスやアプリケーションが要求する品質を保証しなければならない。

ネットワークのＥｎｄ－Ｅｎｄには、無線と有線の区間にわけることができる。その中でも無線区間では、既存技術としてＩＥＥＥ８０２．１１のＥｎｈａｎｃｅｄＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＣｈａｎｎｅｌＡｃｃｅｓｓ（ＥＤＣＡ）と呼ばれる優先制御機能が存在する（例えば、非特許文献１、２を参照。）。

ＥＤＣＡは端末（宛先）単位での制御であり、サービスおよびアプリケーション単位での品質制御を可能とするようなトラフィックフロー単位での制御が困難だが、非特許文献３の技術を適用することで、サービスおよびアプリケーション単位での品質制御を実現することができる。

ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ－２００５－ＩＥＥＥＳｔａｎｄａｒｄｆｏｒＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ－－Ｌｏｃａｌａｎｄｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎａｒｅａｎｅｔｗｏｒｋｓ－－Ｓｐｅｃｉｆｉｃｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ－－Ｐａｒｔ１１：ＷｉｒｅｌｅｓｓＬＡＮＭｅｄｉｕｍＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）ａｎｄＰｈｙｓｉｃａｌＬａｙｅｒ（ＰＨＹ）Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ－Ａｍｅｎｄｍｅｎｔ８：ＭｅｄｉｕｍＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）ＱｕａｌｉｔｙｏｆＳｅｒｖｉｃｅＥｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｓ「ＱｏＳを実現する無線ＬＡＮ規格ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ」、映像情報メディア学会誌Ｖｏｌ．５７，Ｎｏ．１１（２００３）坂上裕希、相浦一樹、福井達也、他：「無線ＮＷに依存しない集中制御による品質制御技術の提案」、電子情報通信学会総合大会２０２１年３月９日Ｂ－６－５

非特許文献３の送信制御技術は、端末とアクセスポイント間の主信号とコントローラとそれらとの間の制御信号が別の通信手段を用いて送受信されている。しかし、現在複数の無線ネットワークを同時利用すること（つまり、主信号と制御信号とを異なる通信手段で送受信すること）が困難な端末やアクセスポイントが存在しており、このような通信システムには非特許文献３の技術を適用することができない。

また、主信号と制御信号を同一無線ネットワークに収容した場合、互いの信号が衝突することで通信システムが動作しないことが想定される。具体的には、図１のように、スケジューラによって通知されたタイミングに主信号を送信しようとしたタイミングで制御信号が割り込んでスケジュール通りにパケットを送信できない場合や、逆に定期的に通信する制御信号を送信しようとしたタイミングでスケジュール通りにパケットを送信する主信号によって定期通信ができない場合が発生する。このような場合には、正しいスケジューリングおよびスケジューラ通知ができず、通信システムが動作しない。

つまり、同一の無線ネットワークに主信号と制御信号が混在する通信システムでは、非特許文献３の技術でトラフィックフロー単位の制御ができず、サービスおよびアプリケーション単位での品質制御を実現することが困難であるという課題がある。

そこで、本発明は、上記課題を解決するために、同一の無線ネットワークに主信号と制御信号が混在していてもサービスおよびアプリケーション単位での品質制御を実現することができるコントローラ、通信システム、制御方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るコントローラは、ネットワークに含まれる端末及びアクセスポイントから情報を集め、定期的な制御信号の送信タイミングを避けて主信号を送信するスケジュールを計算することとした。

具体的には、本発明に係るコントローラは、無線ネットワークのトラフィックを制御するコントローラであって、
前記無線ネットワークは、１つのアクセスポイントと１又は複数の端末を有し、前記端末と前記アクセスポイントとの間でパケットを主信号として相互に伝送しており、
前記無線ネットワークの前記主信号と同じ周波数帯域を用いて、前記端末又は前記アクセスポイントとの間で制御信号を送受信する送受信器と、
前記制御信号として受信した、前記端末及び前記アクセスポイントが有するトラフィックフロー毎のバッファに蓄積されたパケット量を記憶するデータベースと、
スケジューリング周期毎に、前記データベースが記憶する前記パケット量に基づいて前記バッファから送信するパケットの送信スケジュールを計算すること、前記送信スケジュールを計算するときに、前記無線ネットワークに含まれる全ての前記バッファから送信する総パケット量が、前記無線ネットワークのスループットと前記スケジューリング周期の積を超えないようにする上限制限と前記制御信号の送受信期間を避ける期間制限を加えること、及び前記送信スケジュールを前記送受信器を介して前記端末と前記アクセスポイントに通知すること、を行うスケジューラと、
を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る制御方法は、複数のネットワークのトラフィックを制御する制御方法であって、
前記無線ネットワークは、１つのアクセスポイントと１又は複数の端末を有し、前記端末と前記アクセスポイントとの間でパケットを主信号として相互に伝送しており、
前記無線ネットワークの前記主信号と同じ周波数帯域を用いて、前記端末又は前記アクセスポイントとの間で制御信号を送受信することと、
前記制御信号として受信した、前記端末及び前記アクセスポイントが有するトラフィックフロー毎のバッファに蓄積されたパケット量をデータベースに記憶する、
スケジューリング周期毎に、前記データベースが記憶する前記パケット量に基づいて前記バッファから送信するパケットの送信スケジュールを計算すること、
前記送信スケジュールを計算するときに、前記無線ネットワークに含まれる全ての前記バッファから送信する総パケット量が、前記無線ネットワークのスループットと前記スケジューリング周期の積を超えないようにする上限制限と前記制御信号の送受信期間を避ける期間制限を加えること、及び
前記送信スケジュールを前記端末と前記アクセスポイントに通知すること、
を行うことを特徴とする。

本コントローラは、パケットの送信タイミングのスケジューリング時に、全ての端末及びアクセスポイントからそれぞれが蓄積するパケット量を把握し、総パケット送信量をスループットとスケジュール周期の積以下とする上限制限と制御信号の送受信期間を避ける期間制限を設け、スケジュール計算を行う。当該制限により、主信号と制御信号との衝突を避けることができる。従って、本発明は、同一の無線ネットワークに主信号と制御信号が混在していてもサービスおよびアプリケーション単位での品質制御を実現することができるコントローラ及び制御方法を提供することができる。

前記データベースは、さらに、前記送受信器が前記制御信号を受信した実績及び前記制御信号を送信した実績から前記制御信号を受信する通知周期を前記端末及び前記アクセスポイント毎に記憶し、前記スケジューラは、前記通知周期に基づいて前記期間制限を設定することができる。

前記スケジューラは、予め前記通知周期を設定し、前記端末及び前記アクセスポイントに通知しておくこと、及び前記通知周期に基づいて前記期間制限を設定することとしてもよい。

また、本発明に係る通信システムは、前記コントローラと、１つの前記アクセスポイントと１又は複数の前記端末を有する前記無線ネットワークと、を備える。

さらに、本発明は、前記コントローラとしてコンピュータを機能させるためのプログラムである。本発明のデータ収集装置はコンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。

本発明は、同一の無線ネットワークに主信号と制御信号が混在していてもサービスおよびアプリケーション単位での品質制御を実現することができるコントローラ、通信システム、制御方法、及びプログラムを提供することができる。

本発明の課題を説明する図である。本発明に係る通信システムを説明する図である。本発明に係るコントローラが備えるデータベースを説明する図である。本発明に係るコントローラが備えるデータベースを説明する図である。本発明に係る制御方法を説明する図である。本発明に係る制御方法を説明する図である。本発明に係る制御方法を説明する図である。本発明に係る制御方法を説明する図である。本発明に係る通信システムを説明する図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
図２は、本実施形態の通信システムを説明する図である。本通信システムは、コントローラ１３と、１つのアクセスポイント１２と１又は複数の端末１１を有する無線ネットワーク１５と、を備える。主信号と制御信号は、同一の無線ネットワークを経由し、同じ周波数で通信しているものとする。

コントローラ１３は各端末１１＃ｎ（ｎはＮまでの自然数）および各アクセスポイント１２と接続し、それ以外のネットワーク機器は存在しないものとする。
コントローラ１３は、事前に、接続する各端末１１＃ｎ、アクセスポイント１２、それらが所属する無線ネットワーク１５のスループットについてデータベース部ＤＢに記録しているものとする。

コントローラ１３は、各端末１１および各アクセスポイント１２と接続している。
各端末１１および各アクセスポイント１２は、トラフィックフロー毎のバッファ（フロー単位バッファ部ＦＢ１、ＦＢ２）、もしくはアプリケーション内のバッファでパケットを蓄積し、その蓄積したパケット量を制御信号として所定周期毎にコントローラ１３に通知する。
また、コントローラは、各端末１１およびアクセスポイント１２からの制御信号の送信周期を把握しているものとする。
コントローラ１３は通知された各パケット蓄積量をデータベース部ＤＢに記録する。
コントローラ１３のスケジューリング部ＳＣＨ３は、データベース部ＤＢの情報を元に各フロー単位バッファ部（ＦＢ１、ＦＢ２）のパケット送信スケジュール（トラフィックフロー毎の送信時刻および送信量）を決定する。このとき、スケジューリング部ＳＣＨ３は、上限制限として、スケジュールによる総パケット送信量が、スループットと所定周期（スケジュール周期）の積を超過しないよう計算する。また、スケジューリング部ＳＣＨ３は、期間制限として、データベースＤＢ内の各ノードの通知周期、通知開始時刻及び通知終了時刻より制御信号の通信時間を把握し、制御信号を避けるように主信号の送信スケジュールを計算する。スケジューリングの詳細については後述する。
コントローラ１３は、決定した送信スケジュールを各端末１１およびアクセスポイント１２に通知する。
各端末１１およびアクセスポイント１２は、スケジューラ部（ＳＣＨ１、ＳＣＨ２）が通知された送信スケジュールに従って各フロー単位バッファ部（ＦＢ１、ＦＢ２）へパケットの送信を指示する。
各端末１１およびアクセスポイント１２は、主信号バッファ部（ＭＢ１、ＭＢ２）及び主信号送受信部（ＭＴＲ１、ＭＴＲ２）を介してパケットを送信する。
なお、各端末１１、各アクセスポイント１２、及びコントローラ１３の時刻はＮＴＰ（ＮｅｔｗｏｒｋＴｉｍｅＰｒｏｔｏｃｏｌ）やＰＴＰ（ＰｒｅｃｉｓｉｏｎＴｉｍｅＰｒｏｔｏｃｏｌ）等を用いて同期しているものとする。

具体的には、コントローラ１３は、無線ネットワーク１５のトラフィックを制御するコントローラであって、
無線ネットワーク１５は、１つのアクセスポイント１２と１又は複数の端末１１を有し、端末１１とアクセスポイント１２との間でパケットを主信号として相互に伝送しており、
無線ネットワーク１５の前記主信号と同じ周波数帯域を用いて、端末１１又はアクセスポイント１２との間で制御信号を送受信する送受信器ＣＴＲ３と、
前記制御信号として受信した、端末１１及びアクセスポイント１２が有するトラフィックフロー毎のバッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）に蓄積されたパケット量を記憶するデータベースＤＢと、
スケジューリング周期毎に、データベースＤＢが記憶する前記パケット量に基づいてバッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）から送信するパケットの送信スケジュールを計算すること、前記送信スケジュールを計算するときに、無線ネットワーク１５に含まれる全てのバッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）から送信する総パケット量が、無線ネットワーク１５のスループットと前記スケジューリング周期の積を超えないようにする上限制限と前記制御信号の送受信期間を避ける期間制限を加えること、及び前記送信スケジュールを送受信器ＣＴＲ３を介して端末１１とアクセスポイント１２に通知すること、を行うスケジューラＳＣＨ３と、
を備えることを特徴とする。

本通信システムは、主信号（トラフィックのパケット）の通信手段と同じ通信手段でコントローラ１３とアクセスポイント１２／端末１１との間の制御信号を通信する。具体的には、制御信号は、各端末１１の制御信号送受信部ＣＴＲ１とコントローラ１３の制御信号送受信部ＣＴＲ３との間、及び各アクセスポイント１２の制御信号送受信部ＣＴＲ２とコントローラ１３の制御信号送受信部ＣＴＲ３との間で送受される。

各端末１１および各アクセスポイント１２は、定期的（通知周期毎）にフロー単位バッファ部（ＦＢ１、ＦＢ２）に蓄積されたパケット量を制御信号としてコントローラ１３に通知する。
端末１１は各アプリケーションＡＰ１からのパケットをアプリケーション毎（フロー毎）にバッファ（ＦＢ１＃１～ＦＢ１＃Ｌ／ＦＢ１＃Ｍ）に蓄積する。パケット量通知部ＮＴＦ１は、定期的に各バッファ（ＦＢ１＃１～ＦＢ１＃Ｌ／ＦＢ１＃Ｍ）のパケット蓄積量を確認し、これを制御信号として制御信号送受信部ＣＴＲ１を介してコントローラ１３へ通知する。
また、アクセスポイント１２は上位ネットワーク装置５０からのパケットをアプリケーション毎（フロー毎）にバッファ（ＦＢ２＃１～ＦＢ２＃Ｋ）に蓄積する。パケット量通知部ＮＴＦ２は、定期的に各バッファ（ＦＢ２＃１～ＦＢ２＃Ｋ）のパケット蓄積量を確認し、これを制御信号として制御信号送受信部ＣＴＲ２を介してコントローラ１３へ通知する。
なお、フロー単位バッファ部ＦＢ１をそれぞれアプリケーションＡＰ１が所有していてもよい。

コントローラ１３は、通知されたパケット蓄積量、端末１１、アクセスポイント１２、及びフロー単位バッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）の情報を記録し、それを元にバッファ毎の送信スケジュール（送信時刻と送信量）を決定し、各端末１１および各アクセスポイント１２へ制御信号として通知する。

コントローラ１３の制御信号送受信部ＣＴＲ３は、各端末１１と各アクセスポイント１２から制御信号を受信し、制御信号に含まれるパケット蓄積量、端末１１、アクセスポイント１２、及びフロー単位バッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）の情報をデータベースＤＢに整理する。

図３及び図４は、データベースＤＢに整理された情報の一例を説明する図である。本データベースＤＢは、第１の情報部に次の３つの情報を整理する（図３を参照。）。
・項番：端末１１とアクセスポイント１２の全てのバッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）に対する通し番号である。
・ノード番号：アクセスポイント１２又は端末１１の番号ｎである。
・バッファ番号：各端末１１が保有するバッファＦＢ１の番号、又はアクセスポイント１２保有するバッファＦＢ２の番号である。
・パケット量：それぞれのバッファ番号を持つバッファが保持するパケット蓄積量である。
例えば、項番Ｋ＋２は、無線ネットワーク１５に所属する端末１１＃１が持つフロー単位バッファ部ＦＢ１＃２のパケット蓄積量であり、その量は“Ｂ１１２”であることを意味する。

本データベースＤＢは、第２の情報部に次の３つの情報を整理する（図４を参照。）。
・ノード番号：アクセスポイント１２又は端末１１の番号ｎである。
・通知周期：コントローラ１２から各端末１１への制御信号（例えば、送信スケジュール）が通知される周期、又は各端末１１からコントローラ１２への制御信号（例えば、パケット蓄積量）が通知される周期である。
・通知開始時刻：アクセスポイント１２又は端末１１が制御信号を送信開始する時刻である。
・通知衆力時刻：アクセスポイント１２又は端末１１が制御信号を送信終了する時刻である。

コントローラ１３のスケジューリング部ＳＣＨ３は、後述するスケジューリング方式を利用し、データベース部ＤＢの内容からバッファ毎の送信スケジュール（送信時刻と送信量）を決定する。そして、スケジューリング部ＳＣＨ３は、決定した送信スケジュールを制御信号とし、制御信号送受信部ＣＴＲ３から端末１１やアクセスポイント１２へ送信する。

各端末１１およびアクセスポイント１２は、通知された送信スケジュールの送信時刻と送信量でフロー単位バッファ部（ＦＢ１、ＦＢ２）が蓄積するパケットを取り出して主信号バッファ部（ＭＢ１、ＭＢ２）へ入力する。主信号送受信部（ＭＴＲ１、ＭＴＲ２）は、主信号バッファ部（ＭＢ１、ＭＢ２）のパケットを無線ネットワーク１５へ送信する。

図５は、以上で説明した動作をフローチャートで説明した図である。本実施形態の制御方法は、それぞれの無線ネットワーク１５を介してパケットを相互に伝送する各端末１１及びアクセスポイント１２に対してコントローラ１３が行う送信制御であって、
各端末１１及びアクセスポイント１２のそれぞれのバッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）にトラフィックフロー毎に送信パケットを蓄積すること（ステップＳ１１１、Ｓ１１２、Ｓ１２１，Ｓ１２２）、
それぞれの前記バッファに蓄積されたトラフィックフロー毎の前記送信パケットの蓄積量をコントローラ１３に送信すること（ステップＳ１１３、Ｓ１２３）、
コントローラ１３にて、端末１１及びアクセスポイント１２のそれぞれから受信した前記蓄積量に基づいてトラフィックフロー毎の前記送信パケットの送信スケジュールを決定すること（ステップＳ１３１、Ｓ１３２）、
コントローラ１３から端末１１及びアクセスポイント１２のそれぞれへ前記送信スケジュールを送信すること（ステップＳ１３３）、及び
前記送信スケジュールに従って端末１１及びアクセスポイント１２のそれぞれのバッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）からトラフィックフロー毎の送信パケットを無線ネットワーク１５に送信すること（ステップＳ１１４、Ｓ１２４）
を特徴とする。
ただし、送信スケジュールを決定するときに後述する一定の制限（上限制限と期間制限）を加える。

［スケジューリング方式］
ここで、コントローラ１３のスケジューリング部ＳＣＨ１３が行うスケジューリング方式を説明する。当該スケジューリング方式は任意のもので良いが、ここでは、非特許文献３に開示されているスケジューリング方式を説明する。
［１］公平にスケジューリング
本スケジューリング方式は、端末１１とアクセスポイント１２のフロー単位バッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）のうち、パケットが蓄積されているフロー単位バッファの総数で帯域や時間を割る計算を行う。
以下、パラメータを説明する。
端末１１とアクセスポイント１２を合わせた、パケットが蓄積されているフロー単位バッファの数：ｎ
１ｃｙｃｌｅの時間：Ｔ［ｓｅｃ］
１ｃｙｃｌｅ時間あたりの主信号総送信限界量：Ｚ［Ｂｙｔｅｓ／ｓｅｃ］
最初に蓄積されたパケットを送信する時刻：ｔ_{ｓｔａｒｔ}［ｓｅｃ］

この場合、
フロー単位バッファ＃Ｊの送信量Ｓ_Ｊ［Ｂｙｔｅｓ］は、
フロー単位バッファ＃Ｊの送信時間Ｔ_Ｊ［ｓｅｃ］は、
フロー単位バッファ＃Ｊの送信時刻ｔ_Ｊ［ｓｅｃ］は、
と計算される。

なお、送信を開始するフロー単位バッファの順番は、例えばコントローラ１３のデータベース部ＤＢに整理されている項番の若番から行う、などが考えられる。

［２］帯域重み付けを考慮してスケジューリング
本スケジューリング方式は、端末１１とアクセスポイント１２のフロー単位バッファ（ＦＢ１、ＦＢ２）のうち、パケットが蓄積されているフロー単位バッファの数とそのパケット蓄積量で決定する。
以下、パラメータを説明する。
フロー単位バッファ＃Ｊのパケット蓄積量：Ｂ_Ｊ［Ｂｙｔｅｓ］
１ｃｙｃｌｅの時間：Ｔ［ｓｅｃ］
１ｃｙｃｌｅ時間あたりの送信限界量：Ｚ［Ｂｙｔｅｓ／ｓｅｃ］
全フロー単位バッファに蓄積された全パケットを送信するために必要な時間：Ｔ_ａｌｌ［ｓｅｃ］
全フロー単位バッファに蓄積されたパケットのうち最初にパケット送信する時刻：ｔ_{ｓｔａｒｔ}［ｓｅｃ］

この場合、
とすると、
フロー単位バッファ＃Ｊの送信量Ｓ_Ｊ［Ｂｙｔｅｓ］は、
Ｔ_ａｌｌ≦Ｔの場合、
Ｔ_ａｌｌ＞Ｔの場合、
フロー単位バッファ＃Ｊの送信時間Ｔ_Ｊ［ｓｅｃ］は、
Ｔ_ａｌｌ≦Ｔの場合、
Ｔ_ａｌｌ＞Ｔの場合、
フロー単位バッファ＃Ｊの送信時刻ｔ_Ｊ［ｓｅｃ］は、
Ｔ_ａｌｌ≦Ｔの場合、
Ｔ_ａｌｌ＞Ｔの場合、
と計算される。

なお、Ｔ_ａｌｌ＞Ｔの場合、送信しきれないパケットは、次の送信タイミングに繰り越す。

［上限制限］
ここで、コントローラ１３のスケジューリング部ＳＣＨ１３が行うスケジュール計算において、加えられる上限制限について説明する。

スケジューリングの結果、各フロー単位バッファ部（ＦＢ１、ＦＢ２）から送信するパケット量をｐ_ｉとする。このとき、スケジューリング周期Ｔに送信する総パケット量Ｐは以下のように表現できる。

また、無線ネットワーク１５のスループットＴＰとする。コントローラ１３は、常にどの無線ネットワーク１５に対して以下の関係が成り立つように送信スケジュールを計算する。
［数Ａ２］
Ｔ×ＴＰ≧Ｐ

［期間制限］
期間制限は、無線ネットワーク１５において、主信号と制御信号とが衝突することを避けるために、主信号の送信を制御信号の送受信期間から避ける制限である。例えば、図６のように時間を主信号送信期間Ｔ１と制御信号通知期間Ｔ２とに分ける。

（例１）
図７は、本例を説明する図である。
本例では、データベースＤＢは、さらに、送受信器ＣＴＲ３が制御信号（端末１１やアクセスポイント１２から通知されるパケット蓄積量）を受信した実績及び送受信器ＣＴＲ３が制御信号（端末１１やアクセスポイント１２へ通知される送信スケジュール）を送信した実績から制御信号を受信する通知周期を端末１１及びアクセスポイント１２毎に記憶し（図４参照）、
スケジューラＳＣＨ３は、前記通知周期に基づいて前記期間制限を設定すること
を特徴とする。

図７において、横軸は経過時間、「コントローラ」の箱はコントローラ１３から端末１１又はアクセスポイント１２へ送信スケジュール等を通知する制御信号Ｉ_１、「端末＃ｎ」は端末１１又はアクセスポイント１２からコントローラ１３へパケット蓄積量等を通知する制御信号Ｉ_２である。いずれの制御信号も左端が送信開始時刻、右端が送信終了時刻を表す。また、制御信号Ｉ_１が送信される周期が「スケジュール通知周期」であり、これがスケジューリング周期になる。スケジュール通知周期の間に、各端末１１から制御信号Ｉ_２が複数回送信される。この周期を「パケット量通知周期」とする。

制御信号Ｉ_１と制御信号Ｉ_２の期間が制御信号通知期間Ｔ２であり、制御信号通知期間Ｔ２間が主信号送信期間Ｔ１である。

コントローラ１３は、自身に接続している各端末１１およびアクセスポイント１２からの制御信号Ｉ_２の受信周期を学習してデータベースＤＢへ記録する。具体的には、データベースＤＢは、各端末１１およびアクセスポイント１２のパケット量通知周期、開始時刻、及び終了時刻をある一定回数確認し、それぞれの平均値を図４のように記録する。なお、コントローラ１３から各端末１１やアクセスポイントへ送信される制御信号Ｉ_１については、自身で設定できるため、その設定値をデータベースＤＢに記載すればよい。

スケジューラＳＣＨ３は、図４の情報に基づいて制御信号通知期間Ｔ２を期間制限と設定し、上記の上限制限も考慮して上記の送信スケジュールの計算を行う。

（例２）
図８は、本例を説明する図である。図８の横軸や箱の意味は図７と同じである。
本例では、スケジューラＳＣＨ３は、予め前記通知周期を設定し、端末１１及びアクセスポイント１２に通知しておくこと、及び前記通知周期に基づいて前記期間制限を設定することを特徴とする。

スケジューラＳＣＨ３は、パケット蓄積量等の制御信号Ｉ_２を送信可能な送信可能時間（通知周期、通知開始時刻及び通知終了時刻）を設定して図４のようにデータベースＤＢに記録し、事前に各端末１１およびアクセスポイント１２に対して通知する。また、コントローラ１３から各端末１１やアクセスポイントへ送信される制御信号Ｉ_１についても、自身で設定した設定値をデータベースＤＢに記載する。

各端末１１およびアクセスポイント１２は、制御信号Ｉ_１で通知された通知開始時刻に制御信号Ｉ_２を送信する。スケジューラＳＣＨ３は、図４の情報に基づいて制御信号通知期間Ｔ２を期間制限と設定し、上記の上限制限も考慮して上記の送信スケジュールの計算を行う。

（実施形態２）
コントローラ１３はコンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
図９は、システム１００のブロック図を示している。システム１００は、ネットワーク１３５へと接続されたコンピュータ１０５を含む。

ネットワーク１３５は、データ通信ネットワークである。ネットワーク１３５は、プライベートネットワーク又はパブリックネットワークであってよく、（ａ）例えば或る部屋をカバーするパーソナル・エリア・ネットワーク、（ｂ）例えば或る建物をカバーするローカル・エリア・ネットワーク、（ｃ）例えば或るキャンパスをカバーするキャンパス・エリア・ネットワーク、（ｄ）例えば或る都市をカバーするメトロポリタン・エリア・ネットワーク、（ｅ）例えば都市、地方、又は国家の境界をまたいでつながる領域をカバーするワイド・エリア・ネットワーク、又は（ｆ）インターネット、のいずれか又はすべてを含むことができる。通信は、ネットワーク１３５を介して電子信号及び光信号によって行われる。

コンピュータ１０５は、プロセッサ１１０、及びプロセッサ１１０に接続されたメモリ１１５を含む。コンピュータ１０５が、本明細書においてはスタンドアロンのデバイスとして表されているが、そのように限定されるわけではなく、むしろ分散処理システムにおいて図示されていない他のデバイスへと接続されてよい。

プロセッサ１１０は、命令に応答し且つ命令を実行する論理回路で構成される電子デバイスである。

メモリ１１５は、コンピュータプログラムがエンコードされた有形のコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体である。この点に関し、メモリ１１５は、プロセッサ１１０の動作を制御するためにプロセッサ１１０によって読み取り可能及び実行可能なデータ及び命令、すなわちプログラムコードを記憶する。メモリ１１５を、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードドライブ、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、又はこれらの組み合わせにて実現することができる。メモリ１１５の構成要素の１つは、プログラムモジュール１２０である。

プログラムモジュール１２０は、本明細書に記載のプロセスを実行するようにプロセッサ１１０を制御するための命令を含む。本明細書において、動作がコンピュータ１０５或いは方法又はプロセス若しくはその下位プロセスによって実行されると説明されるが、それらの動作は、実際にはプロセッサ１１０によって実行される。

用語「モジュール」は、本明細書において、スタンドアロンの構成要素又は複数の下位の構成要素からなる統合された構成のいずれかとして具現化され得る機能的動作を指して使用される。したがって、プログラムモジュール１２０は、単一のモジュールとして、或いは互いに協調して動作する複数のモジュールとして実現され得る。さらに、プログラムモジュール１２０は、本明細書において、メモリ１１５にインストールされ、したがってソフトウェアにて実現されるものとして説明されるが、ハードウェア（例えば、電子回路）、ファームウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせのいずれかにて実現することが可能である。

プログラムモジュール１２０は、すでにメモリ１１５へとロードされているものとして示されているが、メモリ１１５へと後にロードされるように記憶装置１４０上に位置するように構成されてもよい。記憶装置１４０は、プログラムモジュール１２０を記憶する有形のコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体である。記憶装置１４０の例として、コンパクトディスク、磁気テープ、読み出し専用メモリ、光記憶媒体、ハードドライブ又は複数の並列なハードドライブで構成されるメモリユニット、並びにユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）フラッシュドライブが挙げられる。あるいは、記憶装置１４０は、ランダムアクセスメモリ、或いは図示されていない遠隔のストレージシステムに位置し、且つネットワーク１３５を介してコンピュータ１０５へと接続される他の種類の電子記憶デバイスであってよい。

システム１００は、本明細書においてまとめてデータソース１５０と称され、且つネットワーク１３５へと通信可能に接続されるデータソース１５０Ａ及びデータソース１５０Ｂを更に含む。実際には、データソース１５０は、任意の数のデータソース、すなわち１つ以上のデータソースを含むことができる。データソース１５０は、体系化されていないデータを含み、ソーシャルメディアを含むことができる。

システム１００は、ユーザ１０１によって操作され、且つネットワーク１３５を介してコンピュータ１０５へと接続されるユーザデバイス１３０を更に含む。ユーザデバイス１３０として、ユーザ１０１が情報及びコマンドの選択をプロセッサ１１０へと伝えることを可能にするためのキーボード又は音声認識サブシステムなどの入力デバイスが挙げられる。ユーザデバイス１３０は、表示装置又はプリンタ或いは音声合成装置などの出力デバイスを更に含む。マウス、トラックボール、又はタッチ感応式画面などのカーソル制御部が、さらなる情報及びコマンドの選択をプロセッサ１１０へと伝えるために表示装置上でカーソルを操作することをユーザ１０１にとって可能にする。

プロセッサ１１０は、プログラムモジュール１２０の実行の結果１２２をユーザデバイス１３０へと出力する。あるいは、プロセッサ１１０は、出力を例えばデータベース又はメモリなどの記憶装置１２５へともたらすことができ、或いはネットワーク１３５を介して図示されていない遠隔のデバイスへともたらすことができる。

例えば、図３のフローチャートのステップＳ１３１～Ｓ１３３を行うプログラムをプログラムモジュール１２０としてもよい。システム１００をコントローラ１３として動作させることができる。

用語「・・・を備える」又は「・・・を備えている」は、そこで述べられている特徴、完全体、工程、又は構成要素が存在することを指定しているが、１つ以上の他の特徴、完全体、工程、又は構成要素、或いはそれらのグループの存在を排除してはいないと、解釈されるべきである。用語「ａ」及び「ａｎ」は、不定冠詞であり、したがって、それを複数有する実施形態を排除するものではない。

（他の実施形態）
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。要するにこの発明は、上位実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１１、１１＃１、１１＃２：端末
１２、１２＃１、１２＃２：アクセスポイント
１３：コントローラ
ＮＷ＃ｊ：無線ネットワーク
５０、５０＃１、５０＃２：上位ネットワーク装置
１００：システム
１０１：ユーザ
１０５：コンピュータ
１１０：プロセッサ
１１５：メモリ
１２０：プログラムモジュール
１２２：結果
１２５：記憶装置
１３０：ユーザデバイス
１３５：ネットワーク
１４０：記憶装置
１５０：データソース
３０１：制御システム

Claims

無線ネットワークのトラフィックを制御するコントローラであって、
前記無線ネットワークは、１つのアクセスポイントと１又は複数の端末を有し、前記端末と前記アクセスポイントとの間でパケットを主信号として相互に伝送しており、
前記無線ネットワークの前記主信号と同じ周波数帯域を用いて、前記端末及び前記アクセスポイントからの制御信号を、前記端末及び前記アクセスポイントごとの通知周期で受信する送受信器と、
前記制御信号として受信した、前記端末及び前記アクセスポイントが有するトラフィックフロー毎のバッファに蓄積されたパケット量、並びに前記制御信号を受信した通知周期、通知開始時刻及び通知終了時刻を前記端末及び前記アクセスポイント毎に記憶するデータベースと、
スケジューリング周期毎に、前記データベースが記憶する前記１の端末から複数回受信した前記制御信号又は前記複数の端末のそれぞれから複数回受信した前記制御信号の前記パケット量に基づいて前記バッファから送信するパケットの送信スケジュールを計算すること、前記送信スケジュールを計算するときに、前記無線ネットワークに含まれる全ての前記バッファから送信する総パケット量が、前記無線ネットワークのスループットと前記スケジューリング周期の積を超えないようにする上限制限を加えること、及び前記送受信器を介して前記送信スケジュールを前記端末及び前記アクセスポイントに通知すること、を行うスケジューラと、
を備え、
前記スケジューラは、
前記データベースに記憶されている通知周期、通知開始時刻及び通知終了時刻を用いて、前記制御信号を通知する通知開始時刻を前記端末及び前記アクセスポイント毎に予測し、
予測した通知開始時刻を避けるように、前記送信スケジュールを前記端末及び前記アクセスポイント毎に計算する、
ことを特徴とするコントローラ。
請求項１に記載のコントローラと、
１つの前記アクセスポイントと１又は複数の前記端末を有する前記無線ネットワークと、
を備える通信システム。
複数の無線ネットワークのトラフィックを制御するコントローラが実行する制御方法であって、
前記無線ネットワークは、１つのアクセスポイントと１又は複数の端末を有し、前記端末と前記アクセスポイントとの間でパケットを主信号として相互に伝送しており、
前記無線ネットワークの前記主信号と同じ周波数帯域を用いて、前記端末及び前記アクセスポイントからの制御信号を、前記端末及び前記アクセスポイントごとの通知周期で受信すること、
前記制御信号として受信した、前記端末及び前記アクセスポイントが有するトラフィックフロー毎のバッファに蓄積されたパケット量、並びに前記制御信号を受信した通知周期、通知開始時刻及び通知終了時刻を前記端末及び前記アクセスポイント毎にデータベースに記憶すること、
スケジューリング周期毎に、前記データベースが記憶する前記１の端末から複数回受信した前記制御信号又は前記複数の端末のそれぞれから複数回受信した前記制御信号の前記パケット量に基づいて前記バッファから送信するパケットの送信スケジュールを計算すること、
前記送信スケジュールを計算するときに、前記無線ネットワークに含まれる全ての前記バッファから送信する総パケット量が、前記無線ネットワークのスループットと前記スケジューリング周期の積を超えないようにする上限制限を加えること、
前記送信スケジュールを計算するときに、前記データベースに記憶されている通知周期、通知開始時刻及び通知終了時刻を用いて、前記制御信号を通知する通知開始時刻を前記端末及び前記アクセスポイント毎に予測し、予測した通知開始時刻を避けるように、前記送信スケジュールを前記端末及び前記アクセスポイント毎に計算すること、及び
前記送信スケジュールを前記端末及び前記アクセスポイントに通知すること、
を行うことを特徴とする制御方法。
請求項１に記載のコントローラとしてコンピュータを機能させるためのプログラム。