JP5686515B2

JP5686515B2 - 無線ネットワークで中央装置によってウェイク／スリープ・サイクルをスケジューリングする方法

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Publication number: JP5686515B2
Application number: JP2009295738A
Authority: JP
Inventors: リャオニン; フェンチェンジアン; ジュンマシャオ
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Filing date: 2009-12-25
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Description

本発明は、概して、無線ネットワークでの電力管理に関し、より具体的には、無線ネットワークで中央装置によってウェイク／スリープ・サイクルをスケジューリングする方法に関する。

多くのモバイル・アプリケーション（例えば、モバイルＴＶ、ＶＯＤ（Voice on Demand））についての主な制約は、モバイル装置の限られた能力及び寿命である。ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）のような小型のモバイル装置では、無線インターフェースによって使われる電力の割合はシステム全体の消費の最大５０％であると報告されている。無線インターフェースに電力管理モジュールを用いないと、モバイル装置のエネルギは直ちに使い果たされる。従って、無線インターフェースのエネルギ管理は重要な課題となっている。

上記課題を考慮して、スリープモードが無線ネットワークのために提案されている。スリープモードでは、理想的に、移動局（ＭＳ）は、データの送受信がない場合にはスリープ状態に入るよう基地局（ＢＳ）との無線インターフェースをオフし、データの送受信がある場合にのみ起動する。スリープモードは、ＭＳの電力消費を最小限とするとともに、基地局との空中インターフェース・リソースの使用を減らすことを目的とする。また、スリープとウェイクアップとの間の状態遷移もエネルギを消費するので、そのエネルギ消費を最小限とするためにＭＳの無線インターフェースの状態（すなわち、スリープ又はウェイクアップ）遷移をスケジューリングすることも、エネルギ管理の主たる課題である。状態遷移の頻度を減らすために、例えば、ＤＶＢ−Ｈのスライス技術によって、解決法が、バースト様式でデータのバッファリング及び伝送を行うべく、スリープモードについて提案されている。

図１は、先行技術における無線ネットワークでのＭＳの電力節約のためのバースト様式（burst manner）によるスケジューリング方法を示す、例となる図である。図１（ａ）は、図１（ｂ）に示されるバースト様式によるスリープモードとの比較のために、即時送信様式（immediate transmission manner）によるスリープモードを示す。図１（ａ）に示されるように、ＭＳはスリープ時間スロットでスリープ状態に入り、図１（ａ）中にパルス部分によって示されるウェイクアップ時間スロットでデータパケットを送信又は受信すべく起動する。ここで図１（ｂ）を参照すると、バースト様式による周期的なスリープモードが示されている。この場合に、ＭＳのスリープ・サイクル期間はスリープ・ウィンドウとリスニング・ウィンドウとに分けられる。スリープ・ウィンドウでは、ＭＳは、対応する無線インターフェースをオフし、又は無線インターフェースを低電力レベルに置く。リスニング・ウィンドウでは、ＭＳは起動し、すなわち、無線インターフェースをオンし、そのデータパケットを送信及び／又は受信する。ＭＳに到着し又は向けられているパケットはバッファリングされ、次いで、リスニング・ウィンドウ内でバースト様式で送信される。

周期的なスリープモードに入る前に、ＭＳは、リスニング・ウィンドウの（物理（ＰＨＹ）フレームの単位での）長さ、スリープ・ウィンドウの長さ、及びＭＳが周期的なスリープ・サイクルを開始する開始ＰＨＹフレームについて、ＢＳとのネゴシエーションを行う。図１（ｂ）に示されるように、スリープ・ウィンドウは、このＭＳの最大パケット遅延として設定され得る。

図１（ａ）に示される即時送信様式と比較して、バースト様式によるスリープモードは、状態遷移の頻度を明らかに減らすことができる。言い換えると、それは電力消費を削減しうる。しかし、他方で、この解決法は、より長いパケット遅延をもたらしうる。ＩＥＥＥ８０２．１１ネットワークについてのパケット遅延と電力節約との間の得失評価は既に検討されている。

しかし、ＩＥＥＥ８０２．１１電力管理のための既存のスケジューリング方法は、ＱｏＳ（クオリティ・オブ・サービス）が明示的に規定されているＩＥＥＥ８０２．１６ｅのような無線ネットワークで同時に電力を節約し且つＱｏＳ保証を維持するという目的を容易に満足することができない。

加えて、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅシステムに関して、既存の研究は、ウェブ検索サービスのための適応スリープメカニズムと、単一ＭＳ環境とにしか焦点を当てていない。しかし、実際の動作において、通常、ＢＳの領域内には１よりも多いＭＳが存在する。

上述されるように、スリープモードは、ＭＳの電力節約のために無線ネットワークで使用される。スリープモードに関する全ての情報は、ＩＥＥＥ標準規格“ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ−２００５”で与えられている。

ＢＳに関連付けられた複数のＭＳを有する無線ネットワークで、これらのＭＳのトラフィックの伝送は、システム無線リソースが、１のＭＳに専用であるのではなく、全てのＭＳの間で共有されるので、お互いから影響を及ぼされ得る。図２は、先行技術におけるマルチＭＳ無線ネットワークでのリソース・コリジョンを示す図である。図２には、３つの移動局ＭＳ１、ＭＳ２及びＭＳ３が示されており、夫々、単一ＭＳ環境のための従来の電力効率の良いスケジューリング方法に従って、５、１１及び１８の時間スロットのスリープ・サイクル期間を割り当てられている。各スリープ・サイクル期間で、パルス部分は、このＭＳのリスニング・ウィンドウの時間スロットを表す。スリープ・サイクル期間は、一般に、ＭＳで実行されるアプリケーションの最大パケット遅延要求より小さい。さもなければ、サービスのＱｏＳ要求は保証され得ない。

図２に示されるように、時分割プロトコルの下で、１つの時間スロットは、リスニング・ウィンドウとして１つのＭＳにしか割り当てられ得ない。時間スロット１０がその電力節約スケジュールを満足するようリスニング・ウィンドウとしてＭＳ１に割り当てられる場合は、ＭＳ２のスケジュールは同時には満足され得ない。さもなければ、リソース・コリジョンが、図２中に黒塗り部分によって記されるように、時間スロット１０について起こりうる。このようなコリジョンは、また、時間スロット３５、５４及び５５でも起こる。従って、マルチＭＳ環境のためのクオリティ・オブ・サービス（ＱｏＳ）保証を伴う良好な電力節約スケジューリング・アルゴリズムの設計は、より現実的に重要であるが、複雑でもある。

ＩＥＥＥ８０２．１６ｅネットワークについて、複数のＭＳの電力節約スケジューリングを行いながら、同時にＱｏＳ保証を維持すべく、幾つかのスケジューリング・アプローチが提案されている。

文献「Improving mobile station energy efficiency in IEEE802.16e WMAN by burst scheduling」、G.Fang、E.Dutkiewicz、Y.Sun、J.Zhou、J.Shi、Z.Li著、IEEE Globecom、2006年に記載されるアプローチ１では、自身の最大ビットレート要求を達成するよう最短時間を有するＭＳが第１のＭＳとして選択される。ＢＳのスケジューラは、ほぼ全ての帯域幅を集中的に第１のＭＳに割り当て、辛うじて足りるだけの帯域幅を他のアウェイク状態のＭＳに割り当てて、それらの最小限のデータレート要求を保証する。

このアプローチ１は、パケット遅延制約を有する実時間サービスを考慮していない（実時間でないサービスにはこのような制約はない。）。このアプローチは、静的な周期的スケジュールパターンを有するＴＶのようなマルチキャスト・サービスについて効率良くエネルギを節約することができないことが、幾つかの研究で示されている。その上、それは多数のシグナリング交換を必要とし、帯域幅を失わせるのみならず、シグナリング伝達遅延をも導入しうる。実時間サービス及び非実時間サービスを含むデータ・デリバリ・サービスのタイプは、上記のＩＥＥＥ８０２．１６ｅ−２００５標準で定義されていることに留意されたし。この標準規格では、各サービスタイプの定義及び要件に関する全ての情報が与えられている。

文献「Energy efficient integrated scheduling of unicast and multicast traffic in 802.16e WMANs」、Lin Tian等著、IEEE GLOBECOME 2007は、電力を節約するために周期的バースト様式で実時間マルチキャスト・サービスに最初にリソースを割り当てることを提案しているアプローチ２について記載する。このアプローチ２では、残りのリソースは、リソースが最初にマルチキャスト・グループ・メンバのＭＳに、次いでユニキャスト・サービスしか有さないＭＳに割り当てられる順で、非実時間ユニキャスト・サービスに割り当てられる。マルチキャスト・グループ・メンバのＭＳのユニキャスト・サービスに割り当てられるリソースは、そのマルチキャスト・サービスのリソースに隣接する。図３は、アプローチ２の電力効率の良いスケジューリング方法を示す、例となる図である。図３（ａ）は、ＭＳ１からＭＳ４について夫々、ユニキャスト・サービス及びマルチキャスト・サービスに最初に割り当てられるリソースを示す。図３（ｂ）は、各ＭＳのユニキャスト・サービス及びマルチキャスト・サービスに割り当てられるリソースがお互いに隣接するよう割り当てられることを示す。実際には、アプローチ２は、全ての実時間マルチキャスト・サービスの遅延制約は同じであるとする。それは、異なった遅延制約（例えば、ＶｏＩＰ及びビデオ）を有する複数の実時間サービスが存在する一般的環境に拡張され得ない。

文献「Energy Efficient Scheduling with QoS Guarantee for IEEE802.16e Broadband Wireless Access Networks」、Shih-Chang Huang、Rong-Hong Jan、Chien Chen、2007 IWCMCでのアプローチ３に従って、複数のＭＳが異なった遅延制約を伴う実時間サービスを有する場合に、共通のスリープ・サイクル期間は、ＭＳの全てのサービスの中から最小遅延制約を選択することによって決定される。全てのＭＳは、共通スリープ・サイクル期間を有してそれらのデータを受信するよう周期的に休止し起動する。図４は、アプローチ３の電力効率の良いスケジューリング方法を示す。図４に示されるように、この例での共通スリープ・サイクル期間は、５つのＭＳＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＤについて６フレーム長である。ＢＳは、自身がサービスを提供するＭＳに必要とされるフレームの数を計算する。１フレームスロットは１つのＭＳにしか割り当てられ得ないので、ＢＳは、第１のフレームでＭＳＥをスケジューリングし、ＭＳＤ、Ｃ、Ｂ及びＡの開始時間を夫々、各スリープ・サイクル期間内の第２、第４、第５、及び第６のフレームへ遅延させる。このように、割り当てられるフレームは、重なり合うことなく、すなわち、リソース・コリジョンの問題を伴うことなく、スケジューリングされ得る。

アプローチ３の利点は、それが単純なスケジューリング・アルゴリズムを有する点である。しかし、全てのＭＳについての共通スケジューリング・サイクルにより、共通サイクル期間よりも長い遅延制約を有し、よってより長いスリープ・サイクル期間を有するＭＳは、明らかに、単一ＭＳ環境でスケジューリングされるよりも頻繁に状態遷移を行う必要がある。上述されるように、スリープとウェイクアップとの間の状態遷移も大量のエネルギを消費する。これは、一般に、ウェイクアップ状態で消費されるエネルギの１スロット単位より大きい。従って、アプローチ３は、共通スケジューリング期間よりも大きい遅延制約を有してＭＳにとってより多くのエネルギ消費をもたらしうる。

米国特許出願公開第２００８／１８６８９２（Ａ１）号明細書国際公開第２００８／００５６８９（Ａ）号パンフレット米国特許出願公開第２００８／０２５２７９（Ａ１）号明細書

本発明は、上記の従来のアプローチにおける問題を鑑み、ＱｏＳ要求を保証し且つシステム帯域幅を有効利用するよう各移動局（ＭＳ）の最大スリープ・サイクル期間を保つことを可能にするウェイク／スリープ・サイクルのスケジューリング方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に従って、無線ネットワークで中央装置によってウェイク／スリープ・サイクルをスケジューリングする方法が提供される。前記無線ネットワークは少なくとも１つのモバイル装置を有する。当該方法は、システム基準サイクルの整数倍であるウェイク／スリープ・サイクル長を各モバイル装置にあるとするステップと、各モバイル装置のウェイク／スリープ・サイクル内でスリープ期間及びウェイク期間を割り当てるステップと、各モバイル装置のウェイク／スリープ・サイクルを、他のモバイル装置のウェイク／スリープ・サイクルとのウェイク期間のコリジョンを回避するよう配置するステップとを有する。

本発明の一態様に従って、モバイル装置のウェイク／スリープ・サイクルをスケジューリングする方法が提供される。当該方法は、システム基準サイクルの整数倍として定義される長さを有するスリープ／ウェイク・サイクルについてのスケジューリング・データを中央ステーションから受信するステップと、前記スケジューリング・データの関数として適切な回路を起動し且つスリープに設定するステップとを有する。

本発明のこれらの及び他の態様、特徴及び利点は、添付の図面に関連して以下の記載から明らかになるであろう。

本発明の実施形態によれば、ＱｏＳ要求を保証し且つシステム帯域幅を有効利用するよう各移動局（ＭＳ）の最大スリープ・サイクル期間を保つことができる。

先行技術における無線ネットワークでのＭＳの電力節約のためのバースト様式によるスケジューリング方法を示す、例となる図である。先行技術におけるマルチＭＳ無線ネットワークでのリソース・コリジョンを示す図である。先行技術における電力効率の良いスケジューリング方法を示す、例となる図である。先行技術における他の電力効率の良いスケジューリング方法を示す、例となる図である。本発明の原理に従うスケジューリング方法の実施形態を示す、例となる図である。電力効率の良いスケジューリング方法の一実施形態についてのワークフローを示すフローチャートである。ＭＳのスリープ・サイクル期間を調整するための方法のワークフローを示すフローチャートである。

以下の記載では、本発明の実施形態の様々な態様が記載される。説明のために、特定の構成及び詳細が、完全な理解を提供するために挙げられている。しかし、当業者には明らかなように、本発明は、ここで提示される特定の詳細によらずに実行されてよい。

上記のアプローチの欠点を考慮して、無線ネットワークでの様々なタイプのサービスを伴う複数のＭＳのための電力節約スケジューリング方法は、本発明の実施形態に従って提供される。当該方法の一般概念に従って、比較的に静的なサービス・スケジュール・パターンは、最初に、実時間サービスを有するＭＳの電力消費を低減するとともに、それらの最低限のＱｏＳ要求を満足するよう設計される。実時間サービスを有する全てのＭＳの最低ＱｏＳレート及び最大遅延は、夫々のサービス確立において早期にネゴシエーションを行われるので、それは、サービス・スケジューラの観点から予め知られたトラフィックとして考えられ得る。更に、予測不能なトラフィック（例えば、ウェブ検索及びＦＴＰダウンロードによって生ずるトラフィック）は、残りのシステムリソースを十分に利用するとともに、公平性と電力消費の削減とを同時に達成するようオンザフライでスケジューリングされる。

実時間サービスを有するＭＳのスケジューリングについて、図２において上述されたように、リソース・コリジョンの問題がある。当該実施形態の方法に従って、システム基準サイクル期間が最初に決定される。次いで、各ＭＳのスケジューリング・サイクル期間がシステム基準サイクル期間の整数倍として設定される。スリープ・ウィンドウ及びウェイク・ウィンドウが各モバイル装置のウェイク・スリープ／サイクル内で割り当てられ、また、全てのＭＳのスケジューリング・サイクル期間は、お互いの間でウェイク・ウィンドウのコリジョンを回避するよう配置される。この解決法に従って、スケジューリングの開始時に、各ＭＳのスリープモードの開始フレームは、潜在的なリソース・コリジョンを回避するために、１つのシステム・スケジューリング・サイクル内で調整される。すなわち、リソース・コリジョンの問題がスケジューリングの開始時に解決されると、それ以上スケジューリングは、リソース・コリジョンを考慮して、後のスケジューリング・サイクルで必要でない。

この実施形態で、システム基準は、実時間サービスを有する全てのＭＳの遅延制約の最小値より小さい。ＭＳの“遅延制約（delay constraint）”は、ＭＳで実行される全ての実時間サービスの中の最大遅延制約として定義されてよい。

ＭＳのスケジューリング・サイクル期間は、可能な限り大きく設定され得るが、その最大遅延制約より小さい。更に、各ＭＳは、ウェイク・ウィンドウが他のＭＳのスリープ・ウィンドウと衝突しない場合に、可能な限り自身のスリープ・ウィンドウを大きく保つよう設定され得る。

図５は、本発明の原理に従うスケジューリング方法の実施形態を示す。この実施形態は、ＱｏＳ要求を保証し且つシステム帯域幅を有効利用するよう各ＭＳの最大スリープ・サイクル期間を保つことを目標としている。

図２の場合と同様の、３つのＭＳについてのスケジューリングが図５（ａ）に示されている。図５（ａ）に示されるように、３つのＭＳのスリープ・サイクル期間は、システム・スケジューリング・サイクルの整数倍、例えば、この場合には５時間スロットに設定される。一例として、ＭＳ１のスリープ・サイクル期間は５時間スロットとして設定される。これは図２の場合と同じである。ＭＳ２及びＭＳ３のスリープ・サイクル期間は、先行技術として図２に示された１１及び１８時間スロットから、本発明の実施形態に従って、夫々、１０及び１５時間スロットに変更されている。

上記の実施形態で、全てのＭＳの中の最大遅延制約の最小値（この場合には５時間スロット）はシステム・スケジューリング・サイクル期間として設定される。各ＭＳのスケジューリング・サイクル期間は、システム・スケジューリング・サイクル期間の最大の整数倍であるが、その最大遅延制約より小さい。従って、各ＭＳのＱｏＳを保証されたトラフィックを受信するためのリスニング・ウィンドウが計算され得る。システム・スケジューリング・サイクル及び各ＭＳのスケジューリング・サイクル期間をどのように選択すべきかについての詳細は、図６を参照して後述される。

次いで、一例として、第１の最小スケジューリング・サイクルにおいて、各ＭＳのスリープ・サイクル期間の開始フレームは、リソース・コリジョンを回避するよう配置される。結果として、続くスケジューリング・サイクルではリソース・コリジョンは存在しない。

この実施形態に従って、もう１つのステーション（図５（ｂ）に示されるＭＳ４）がシステムに入る場合は、図５（ａ）でのスケジューリングの考えは、新しいトラフィックに適応することができない。システム帯域幅を十分に利用するために、又は代替的に、システム容量を最大限とするために、より大きいスリープ・サイクル期間を有する幾つかのＭＳは短縮され得る。図５（ｃ）で、一例として、ＭＳ２のスケジューリング・サイクル期間は１０フレームから５フレームに短縮されており、相応して、そのリスニング・ウィンドウは２フレームから１フレームに短縮されている。結果として、リソースの１フレームが、図５（ｃ）での最初のシステム・サイクル期間にＭＳ４を配置するために、ＭＳ２によってリリースされる。既存のＭＳに対するこのようなマイナー・チェンジと、新来者ＭＳ４のスケジューリング・サイクル期間を５フレームに設定することとにより、ＭＳ４のトラフィックはシステムに適応することができ、一方で、これらのＭＳの電力消費は削減され得る。より大きいスリープ・サイクル期間をもともと有しているＭＳ２は、ＭＳ４がシステムに加わる当該期間に縮められる。これによって、システムリソースは十分に且つ公平に利用され、同時に、電力消費も削減され得る。

本実施形態の一態様に従って、各ＭＳのスリープ・サイクル期間は、最初に決定された長さに保たれてよい。更に、シグナリング・オーバーヘッドは妥当な水準に保たれ得る。実時間サービスのためのスリープ・パラメータ（スリープ期間、リスニング・ウィンドウ、及び開始フレーム）は、一度だけスケジューラと各ＭＳとの間で交換される。これにより、導入されるシグナリング・オーバーヘッドの量は最小限である。

図６は、電力節約スケジューリング方法の一実施形態のワークフローを示すフローチャートである。説明の便宜上、ここで用いられる表記の意味を表１で与える。様々なタイプのサービス及びそれらのＱｏＳ要求は表２に与えられる。

最初に、ＢＳの領域内にある全てのＭＳは、それらが有するサービスの優先度に従って２つの組に分類される。この実施形態では、一例として、実時間サービスは高い優先度を有し、実時間でないサービスはより低い優先度を有する。このようにして、Ａと表される１つの組は実時間サービスを有するＭＳを含み、バーＡと表される他の組は残りのＭＳを含む。比較的に静的なサービス・スケジュール・パターンは、組ＡにおけるＭＳの電力消費を低減し且つそれらの最低限のＱｏＳ要求（すなわち、“ＱｏＳレート”）を満足するよう設計され得る。更に、予測不能な“非ＱｏＳレート（non-QoS rate）”は、残りのシステムを十分に利用し且つ公平性と電力消費の削減とを同時に達成するようオンザフライでスケジューリングされる。

ここで、“ＱｏＳレート”は、ＱｏＳ保証のための瞬時レート要求として定義される：

R_m,x,y ^q=Min{Min{R_m,x,y,R_m,x,y ^max},Max{R_m,x,y ^em,R_m,x,y ^min}}

なお、Ｒ_{ｍ，ｘ，ｙ} ^ｅｍ、Ｒ_{ｍ，ｘ，ｙ}は、緊急データ（emergency data）を送信するレートと、接続Ｃ_{ｍ，ｘ，ｙ}について全てのバッファリングされたデータを送信するレートとを表す。緊急データは、ξ_{ｍ，ｘ，ｙ}を越える待機期間を有するデータである。従って、接続の“非ＱｏＳレート”は

R_m,x,y ^nq=R_m,x,y-R_m,x,y ^q

と定義される。

“非ＱｏＳレート”トラフィックは、ｒｔＰＳトラフィックの一部と、全てのｎｒｔＰＳ及びＢＥデータとを含む。

その場合に、当該方法は、最初に、実時間サービスを有するＭＳについての静的スケジューリング段階へ進む。この段階は、（ａ）システム・スケジューリング・サイクルを決定するステップ、（ｂ）スリープ・サイクル期間を可能な限り大きく保ちながらリソース・コリジョンを回避するために各ＭＳのスリープ・サイクル期間及びリスニング・ウィンドウを決定するステップ、並びに（ｃ）リソース・コリジョンを回避するよう第１のシステム・スケジューリング・サイクル期間に各ＭＳのスリープモードの開始時間を調整するステップを有する。

ステップ（ａ）の一例として、システム・スケジューリング・サイクルは、下記の式（１）：

T^S=min{T_m ^C,m∈A} （１）

で与えられるように、組Ａに含まれる全てのＭＳの中の最小遅延制約であってよい。

ステップ（ｂ）について、各ＭＳのスリープ・サイクル期間及びリスニング・ウィンドウは、下記の式（２）及び（３）によって与えられる。

実時間サービスを有するＭＳのスケジューリング・サイクルT_m ^Ｓは：

T_m ^S=[T_m ^C/T^Ｓ]・T^S，m∈A （２）

と定義される。

ＭＳのスケジューリング・サイクルは、組Ａに含まれるＭＳのスリープ・サイクル期間として使用される。組Ａに含まれるＭＳのリスニング・ウィンドウＴ_ｍ ^Ｌは：

として定義される。

式（３）で、ＭＳに割り当てられるフレームの数は、フレームの最小容量に基づいて計算される。これは、ＭＳとＢＳとの間のチャネル状態がより良くなる場合にフレームの容量が増大しうるために、予測不能なトラフィックの調整及びスケジューリングの余地を与える。その上、実時間サービス（ＵＧＳ、ｒｔＰＳ）を有するＭＳの周期的なウェイクアップは不可避であるから、ｎｒｔＰＳ接続の“ＱｏＳレート”も送信するよう各リスニング・ウィンドウを十分に利用することがより良い。

相応して、ＭＳのスリープ・ウィンドウは：

T_m ^I=T_m ^S-T_m ^L （フレーム）

である。

上述されるように、第１のシステム・スケジューリング期間における各ＭＳのスリープモードの開始時間は、リソース・コリジョンを回避するようステップ（ｃ）によって調整される。第１のシステム・スケジューリング期間にはコリジョンがないので、続く全てのスケジューリング・サイクルでコリジョンは存在しない。

具体的に、実時間サービスを有するＭＳのスリープ・サイクル期間は：

と定義される。

式（１）に従って、システム・スケジューリング・サイクルは、組Ａに含まれる全てのＭＳの中の最小遅延制約であってよい。代替案として、システム・スケジューリング・サイクル期間の最適値及び各ＭＳのスケジューリング・サイクル期間は、電力効率関数を連帯的に最適化することによって取得され得る。具体的に、ＭＳｍのスケジューリング・サイクルＴ_ｍ ^Ｓを、ＭＳの独立したスリープ・サイクル期間より短いという制約下で、システム・スケジューリング・サイクル期間の整数倍とする。すなわち、数学的に：

T_m ^S=n_m・T^S （４）

なお、整数ｎ_ｍは

を満足する。

明らかに、

である場合に、式（５）は式（２）に等しい。電力効率関数

は２つの変数Ｔ^Ｓ及び変数集合

を有する。最適なシステム・スケジューリング・サイクル期間Ｔ^Ｓ＊及び全てのＭＳの最適なスケジューリング・サイクル期間
［外１］

は、以下：

のように、電力効率関数を最大化することによって得られる。

ＭＳの総トラフィックがシステム容量の範囲内にある限り、最適解の対が式（５）を解くことによって得られる。列挙（enumeration）は最適解を見つける簡単な方法である。しかし、変数空間が大きい場合は、列挙法は演算能力を要するものであり、例えば式（１）、（２）及び（５）のような幾つかの発見的アルゴリズムが代替的に使用されてよい。

図６に示される方法で、新たなＭＳの加入によりＭＳの数が増加する場合に、（ａ）及び（ｂ）のステップで設定される、大きなスリープ・サイクル期間を有するＭＳのスリープ・サイクルは、更なるＭＳを適応させるようシステム帯域幅を十分に利用すべく短くされ得る。スリープ・サイクルを調整するアルゴリズムの一例は図７に示されており、以下でより詳細に記載される。

次に、当該方法はオンザフライのスケジューリング段階に進む。この段階で、スケジューラは、残りの散在するリソースを“非ＱｏＳ”トラフィックに割り当てる。オンザフライのスケジューリングは、（ｄ）フレームが静的段階で割り当てられず、その隣接するＭＳが組Ａに含まれ、送信を待っているデータを有する場合は、サービスの優先度及び公平の原理に従ってその隣接するＭＳにフレームを割り当て、公平性インデックスが閾値より高い場合は、送信されるのを待っている他のＭＳの非ＱｏＳトラフィックのためにフレームをリリースするステップ、（ｅ）優先度、公平性インデックス及びＭＳのチャネル状態に従ってｒｔＰＳ、ｎｒｔＰＳ及びＢＳサービスの非ＱｏＳトラフィックにフレームを割り当て、送信されるのを待っているトラフィックがない場合は、フレームを割り当てられないままとするステップ、並びに（ｆ）等しい状態（例えば、優先度）のサービスを有する組バーＡに含まれる幾つかのＭＳがある場合に、良好なチャネル状態を有するＭＳにリソースを割り当てるステップを有する。背後にある論理的根拠は、送信エラーが高い場合に、データを受信すべく起動することが実際にはＭＳの電力の浪費であることである。

ここで図７を参照すると、図７には、システム帯域幅を十分に利用して更なるＭＳを適応させ、同時に、可能な限り長く各ＭＳにそのスリープ・サイクルを保たせるために、より大きなスリープ・サイクルを有するＭＳのスリープ・サイクル期間を調整する方法のワークフローが示されている。具体的に、組Ａに含まれる各ＭＳのリスニング・ウィンドウが、1つのシステム・スケジューリング・サイクル期間においてリソース・コリジョンを伴わずにはスケジューリングされ得ない場合に、式（６）に示されるように、幾つかのＭＳのスリープ・サイクル期間は短くされるべきである。

なお、ＭＡは、組Ａに含まれるＭＳの数を表す。

ＭＳのスリープ・サイクル期間の調整に関して、幾つかの問題が考慮されるべきである。例えば、どのＭＳが影響をおよぼされうるのか、及び、どれくらいのフレーム長がそれらのスリープ・サイクル期間にあるべきか等。異なる選択は異なる電力節約性能をもたらしうる。図７に示されるアルゴリズムで、スリープ・サイクル期間は、最初に１つのシステム・スケジューリング期間だけ、次いで２つのシステム・スケジューリング期間だけ、といった具合に短縮される。スリープ・サイクル期間調整の繰り返しの夫々で、より大きいリスニング・ウィンドウを有するＭＳが最初に考慮されうる。ＭＳは、そのスリープ期間が短くされる場合に１単位のリソース（例えば、１フレーム）をリリースすることができるＭＳであって、そのスリープ期間を変更するよう最初に選択される。１単位のリソースをリリースすることができないＭＳは、自身のスリープ期間を不変なままとする。全てのＭＳがシステムによって適応され得る場合に、繰り返しは停止しうる。組Ａに含まれる全てのＭＳのスリープ期間がシステム・スケジューリング期間まで短くされ、式（６）での条件が満足され得ない場合は、システムは新来者ＭＳを拒否すべきである。

当然、多数の変更が例示の実施形態に対して行われてよく、他の配置は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の精神及び適用範囲から逸脱することなく考えられてよい。

ＭＳ移動局
Ｔ^Ｓシステム・スケジューリング・サイクル
Ｔ_ｍ ^ＳＭＳのスケジューリング・サイクル
Ｔ_ｍ ^Ｌリスニング・ウィンドウ
Ｔ_ｍ ^Ｉスリープ・ウィンドウ
Ｔ_ｍ ^Ｃスリープ・サイクル期間

Claims

少なくとも１つのモバイル装置を有する無線ネットワークで中央装置によってウェイク／スリープ・サイクルをスケジューリングする方法であって、
システム基準サイクルの整数倍であるウェイク／スリープ・サイクル長を各モバイル装置に帰属させるステップと、
各モバイル装置のウェイク／スリープ・サイクル内でスリープ期間及びウェイク期間を割り当てるステップと、
各モバイル装置のウェイク／スリープ・サイクルを、他のモバイル装置のウェイク／スリープ・サイクルとのウェイク期間のコリジョンを回避するよう配置するステップと
を有し、
実時間サービスを有する全ての前記モバイル装置の中の、実時間サービスに対する遅延制約の最小値は、前記システム基準サイクルとして設定され、
新しいモバイル装置が前記中央装置と結びつく場合に、より長いウェイク／スリープ・サイクル長を有する１又はそれ以上のモバイル装置のウェイク／スリープ・サイクル長は、前記システム基準サイクルのより小さい整数倍に変更される、方法。
各モバイル装置のウェイク／スリープ・サイクルを配置する前記ステップは、他のモバイル装置のウェイク／スリープ・サイクルとのウェイク期間のコリジョンを回避するよう各モバイル装置のウェイク／スリープ・サイクルの開始時間を調整するステップを有する、請求項１記載の方法。
１又はそれ以上のモバイル装置は高い優先度を伴うサービスを有する、請求項１又は２記載の方法。
実時間サービスは前記高い優先度を有する、請求項３記載の方法。
実時間サービスを有するモバイル装置のウェイク／スリープ・サイクル長は、当該モバイル装置の実時間サービスに対する最大遅延要求より短いという制約下で前記システム基準サイクルの最大の整数倍として考えられる、請求項４記載の方法。
モバイル装置のウェイク期間は、当該モバイル装置の実時間サービスのＱｏＳ要求に基づいて設定される、請求項４記載の方法。
モバイル装置のウェイク／スリープ・サイクルをスケジューリングする方法であって、
システム基準サイクルの整数倍として定義される長さを有するスリープ／ウェイク・サイクルについてのスケジューリング・データを中央ステーションから受信するステップと、
前記スケジューリング・データの関数として適切な回路を起動し且つスリープに設定するステップと
を有し、
実時間サービスを有する全ての前記モバイル装置の中の、実時間サービスに対する遅延制約の最小値は、前記システム基準サイクルとして設定され、
前記スケジューリング・データは、他のモバイル装置が前記中央ステーションと結びつく場合に、前記ウェイク／スリープ・サイクルの長さを前記システム基準サイクルのより小さい整数倍へ変更する、方法。