DE202004017120U1

DE202004017120U1 - Komponenten im drahtlosen lokalen Netzwerk (WLAN), die Verkehrsprognosen nutzen

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Publication number: DE202004017120U1
Application number: DE202004017120U
Authority: DE
Original assignee: InterDigital Technology Corp
Current assignee: InterDigital Technology Corp
Priority date: 2003-11-05
Filing date: 2004-11-05
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2014-11-06
Also published as: ATE452482T1; AU2004310346A1; KR20050089785A; JP2007511133A; CN2746667Y; KR100667722B1; EP1680880A2; AR046362A1; KR100968797B1; WO2005048499A2; TW200525940A; IL172955A0; TW200612689A; WO2005048499A3; CN1985468A; NO20062472L; MXPA06003549A; KR20050043698A; CA2536663A1; EP1680880B1

Abstract

Drahtlose Sende/Empfangseinheit (WTRU), die für die Verwendung in einem drahtlosen lokalen Netzwerk (WLAN) konfiguriert ist, welches ein vordefiniertes drahtloses Rahmenformat verwendet und eine Verkehrsüberlastungssteuerung hat, wobei die WTRU aufweist:
einen Sender und einen Empfänger, die so konfiguriert sind, daß sie drahtlose Kommunikationen in dem vordefinierten Rahmenformat senden und empfangen;
eine Verarbeitungseinheit, die mit diesem Sender und Empfänger verbunden ist und die so konfiguriert ist, daß sie empfangene Kommunikationsrahmen und Formatinformation für die Übertragung in Rahmen verarbeitet;
wobei die Verarbeitungseinheit so konfiguriert ist, daß sie Verkehrsprognoseinformation erzeugt und Verkehrsprognoseinformation in drahtlose Kommunikationsrahmen einbettet;
wobei der Sender so konfiguriert ist, daß er drahtlose Kommunikationsrahmen, die Rahmen mit eingebetteter Verkehrsprognoseinformation aufweisen, an eine Steuerungsfunktionseinheit sendet;
wobei der Empfänger so konfiguriert ist, daß er drahtlose Kommunikationsrahmen von der Steuerungsfunktionseinheit empfängt, die Anweisungen aufweisen, die auf die Verkehrsprognoseinformation, welche von der Verarbeitungseinheit in an die Steuerungsfunktionseinheit gesendete Rahmen eingebettet wurde,...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein drahtlose lokale Netzwerke (WLANs) und insbesondere ein System zur Verkehrsprognose in einem WLAN, insbesondere in WLANs, die einem oder mehreren der Standardfamilie, die als 802.11 bekannt ist, entsprechen.
Drahtlose Kommunikationssysteme sind auf dem Fachgebiet wohl bekannt. Im allgemeinen weisen derartige Systeme Kommunikationsstationen auf, die untereinander drahtlose Kommunikationssignale senden und empfangen. Abhängig von der Art des Systems sind die Kommunikationsstationen typischerweise eine von zwei Arten drahtloser Sende/Empfangseinheiten (WTRUs): Basisstationen oder Teilnehmereinheiten, die mobile Einheiten umfassen.
Der Begriff Basisstation, wie er hier verwendet wird, umfaßt eine Basisstation, einen Node B, eine Standortsteuerung, einen Zugangspunkt oder jede andere Art von Schnittstellenvorrichtung in einer drahtlosen Umgebung, welche WTRUs mit einem drahtlosen Zugang zu einem Netzwerk versorgt, zu dem die Basisstation gehört, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Der Begriff WTRU, wie er hier verwendet wird, umfaßt ein Benutzergerät, eine Mobilstation, eine feste oder mobile Teilnehmereinheit, einen Funkrufempfänger oder jede andere Art von Vorrichtung, die fähig ist, in einer drahtlosen Umgebung zu arbeiten, ist jedoch nicht darauf beschränkt. WTRUs umfassen persönliche Kommunikationsgeräte, wie etwa Telefone, Videotelefone und internetbereite Telefone, die Netzverbindungen haben. Außerdem umfassen WTRUs tragbare persönliche Computergeräte, wie etwa PDAs und Notebook-Computer mit drahtlosen Modems, die ähnliche Netzwerkfähigkeiten haben. WTRUs, die tragbar sind oder anders ihren Stand ort ändern können, werden als mobile Einheiten bezeichnet. Im allgemeinen sind Basisstationen auch WTRUs.
Typischerweise wird ein Netzwerk aus Basisstationen bereitgestellt, wobei jede Basisstation fähig ist, gleichzeitig drahtlose Kommunikationen mit geeignet konfigurierten WTRUs zu führen. Einige WTRUs sind so konfiguriert, daß sie drahtlose Kommunikationen direkt untereinander führen, d.h. ohne über eine Basisstation durch ein Netzwerk weitergeleitet zu werden. Dies wird üblicherweise drahtlose Partern-zu-Partner-Kommunikation genannt. Wenn eine WTRU so konfiguriert ist, daß sie mit anderen WTRUs kommuniziert, kann sie selbst als eine Basisstation konfiguriert sein und arbeiten. WTRUs können für die Verwendung in mehreren Netzwerken sowohl mit Netzwerk- als auch Partner-zu-Partner-Kommunikationsfähigkeiten konfiguriert sein.
Eine Art von drahtlosem System, das ein drahtloses lokales Netzwerk (WLAN) genannt wird, kann so konfiguriert werden, daß es drahtlose Kommunikationen mit WTRUs führt, die mit WLAN-Modems ausgestattet sind, die auch fähig sind, Partner-zu-Partner-Kommunikationen mit ähnlich ausgestatteten WTRUs zu führen. Gegenwärtig werden WLAN-Modems von den Herstellern in viele herkömmliche Kommunikations- und Computergeräte integriert. Zum Beispiel werden Mobiltelefone, PDAs und Laptop-Computer mit einem oder mehreren WLAN-Modems gebaut.
Beliebte WLAN-Umgebungen mit einer oder mehreren WLAN-Basisstationen, typischerweise als Zugangspunkte (AP) bezeichnet, werden nach den IEEE 802.11-Standards gebaut. Der Zugang zu diesen Netzwerken erfordert gewöhnlich Benutzerauthentifizierungsverfahren. Protokolle für derartige System werden gegenwärtig auf dem Gebiet der WLAN-Technologie standardisiert. Ein derartiges Protokoll-Rahmenwerk ist die IEEE 802-Familie von Standards.
Ein Grunddienstsatz (BSS) ist der grundlegende Baustein eines IEEE 802.11-WLAN, und dieser besteht aus WTRUs, auf die typischerweise als Stationen (STAs) Bezug genommen wird. Im Grunde kann der Satz von STAs, die sich miteinander unterhalten können, einen BSS bilden. Mehrere BSS sind durch eine architektonische Komponente, die Verteilungssystem (DS) genannt wird, miteinander verbunden, um einen erweiterten Dienstesatz (ESS) zu bilden. Ein Zugangspunkt (AP) ist eine Station (STA), die einen Zugang zu dem DS bereitstellt, indem er DS-Dienste bereitstellt und allgemein durch mehrere STAs einen gleichzeitigen Zugang zu dem DS ermöglicht.
Die 802.11-Standards ermöglichen mehrere Übertragungsraten (und dynamisches Umschalten zwischen Raten), die verwendet werden sollen, um den Durchsatz zu optimieren. Die niedrigeren Raten haben robustere wesentliche Modulationseigenschaften, die eine größere Reichweite und/oder einen besseren Betrieb in rauschigen Umgebungen ermöglichen als die höheren Raten. Die höheren Raten liefern einen besseren Durchsatz. Es ist eine Optimierungsherausforderung, immer die beste (höchst) mögliche Rate für jede gegebene Abdeckungs- und Interferenzbedingung auszuwählen.
Die aktuell spezifizierten Raten für verschiedene Versionen des 802.11-Standards sind in Tabelle 1 wie folgt dargelegt:
Tabelle 1: 802.11-Standard-Datenraten
Für 802.11g verwenden die Raten 6, 9, 12, 18, 24 36, 48 und 54 MBit/s orthogonale Frequenzteilungsmodulation (OFDM). Die Auswahl der Rate kann die Leistung in Form von System- und Benutzerdurchsatz, Reichweite und Ordnungsmäßigkeit beeinflussen.
Herkömmlicherweise hat jedes 802.11-Gerät einen Ratensteuerungsalgorithmus in sich implementiert, der ledig lich durch dieses Gerät gesteuert wird. Insbesondere eine Ratensteuerung für die Aufwärtsstrecke (UL) in STAs und eine Ratensteuerung für die Abwärtsstrecke (DL) in APs. Der Algorithmus für die Ratenumschaltung ist durch die Standards nicht spezifiziert. Er bleibt der STA- (und AP-) Implementierung überlassen.
Das schnelle Aufkommen der WLAN-Technologie und die anschwellende Anzahl von Einsätzen und Benutzern hat im Hinblick auf die Verwaltung der Netzkapazität und die Vermeidung von Überlastung neue Herausforderungen geschaffen. Diese Erfindung stellt ein praktisches Verfahren für die Verkehrsprognose für WLANs zur Verfügung, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Überlastung verringert wird und die Dienstqualität (QoS) verbessert wird.
Es werden ein System und Komponenten, insbesondere geeignet zur Anwendung eines Kommunikationsverfahrens, bereitgestellt, welche die Verwendung von Verkehrsprognosen umfassen, die durch eine drahtlose Sende/Empfangseinheit (WTRU) bestimmt werden. Bevorzugt wird die Erfindung implementiert, indem der Verkehr in einem drahtlosen lokalen Netzwerk (WLAN) zwischen einer WTRU und einem WLAN-Zugangspunkt (AP) prognostiziert wird, welcher beginnt, einen Verkehrspegel an der WTRU zu bestimmen. Die WTRU ist bevorzugt so konfiguriert, daß sie Verbindungsanforderungen erzeugt, die eine Verkehrspegelprognose enthalten. Die Verbindungsanforderung wird an den AP gesendet, welcher so konfiguriert ist, daß er die Anforderung teilweise auf der Basis der Verkehrspegelprognose auswertet. Der AP ist ferner so konfiguriert, daß er ansprechend auf die Auswertung eine Maßnahme ergreift. Derartige Maßnahmen umfassen die Erzeugung und Übertragung von Signalen, welche die Verbindungsanforderung annehmen, die Verbindungsanforderung ablehnen oder die Verbindungsanforderung teilweise annehmen. Die WTRU ist bevorzugt so konfiguriert, daß sie die AP-Signale empfängt und verarbeitet, um dadurch entsprechend der von dem AP an der WTRU bestimmten Maßnahme einen Verbindungszugang zu dem AP zu erhalten.
Die Verkehrsprognose kann in verschiedenen Phasen, z.B. der Verbindung und Übertragung und sowohl auf der Aufwärtsstrecke als auch der Abwärtsstrecke, z.B. auf Zugangspunktseite und WTRU-Benutzerseite angewendet werden. Mit der prognostizierten Verkehrsinformation kann der AP intelligentere Entscheidungen über die Benutzerzulassung treffen, und er kann auch die Effizienz der Bandbreitennutzung erhöhen und Kollisionen verringern.
Das Verkehrsprognoseverfahren wird bevorzugt auf einer Medienzugriffssteuerungsschicht (MAC-Schicht) und einer Anwendungsschicht implementiert, um es für alle IEEE 802.11-Protokolle anwendbar zu machen.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine drahtlose Sende-Empfangseinheit (WTRU) für die Verwendung in einem drahtlosen lokalen Netzwerk (WLAN) mit Verkehrsüberlastungssteuerung konfiguriert. Die WTRU hat einen Sender, einen Empfänger und eine zugehörige Verarbeitungseinheit. Die Verarbeitungseinheit ist so konfiguriert, daß sie Verkehrsprognoseinformation erzeugt. Der Sender ist so konfiguriert, daß er Verkehrsprognoseinformation in drahtlose Kommunikationsrahmen einbettet, die von der WTRU an eine Steuerungsfunktionseinheit übertragen werden. Der Empfänger ist so konfiguriert, daß er von der Steuerungsfunktionseinheit drahtlose Kommunikationsrahmen empfängt, welche auf Verkehrsprognoseinformation, die an die Steuerungsfunktionseinheit übertragen wird, ansprechende Anweisungen umfassen.
Bevorzugt ist die WTRU für die Verwendung in einem IEEE 802.11-konformen System konfiguriert, und der Sender ist so konfiguriert, daß er Verkehrsprognoseinformation in Verbindungsanforderungsrahmen einbettet. Der Empfänger ist bevorzugt so konfiguriert, daß er ansprechende Anweisungen empfängt, die eine Verbindung als Ganzes oder teilweise auf der Basis von übertragener eingebetteter Verkehrsprognoseinformation gewähren oder ablehnen. Wenn die WTRU so konfiguriert ist, daß sie in einem IEEE 802.11-konformen System ar beitet, ist der Sender bevorzugt so konfiguriert, daß er Verkehrsprognoseinformation in Sendeanforderungsrahmen (RTS-Rahmen) einbettet, und der Empfänger ist so konfiguriert, daß er Konfliktfenster-Anpassungsanweisungen in Verwaltungsrahmen von der Steuerungsfunktionseinheit empfängt.
Der Sender kann so konfiguriert werden, daß er Daten auf der Basis eines Konfliktfensters überträgt, und der Empfänger kann so konfiguriert werden, daß er Anweisungen von der Steuerungsfunktionseinheit empfängt, welche Konfliktfenster-Anpassungsanweisungen aufweisen können. In einem derartigen Fall hat die WTRU bevorzugt eine Konfliktfenstersteuerung zum Anpassen des Konfliktfensters, worauf der Sender die Übertragung ansprechend auf Konfliktfenster-Rnpassungsanweisungen aufbaut, die von der Steuerungsfunktionseinheit empfangen werden. Die Konfliktfenstersteuerung legt bevorzugt ein vorgegebenes minimales Konfliktfenster fest und vergrößert das minimale Konfliktfenster ansprechend auf Konfliktfenster-Anpassungsanweisungen, die von der Steuerungsfunktionseinheit empfangen werden und eine erhöhte drahtlose Kommunikationsüberlastung widerspiegeln.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine WTRU so konfiguriert, daß sie eine Verkehrsüberlastungssteuerung in einem WLAN implementiert. Eine derartige WTRU hat auch einen Sender, einen Empfänger und eine zugehörige Verarbeitungseinheit. Der Empfänger ist so konfiguriert, daß er eingebettete Verkehrsprognoseinformation in drahtlosen Übertragungsrahmen, die von einer anderen WTRU übertragen werden, erkennt. Die Verarbeitungseinheit ist bevorzugt so konfiguriert, daß sie empfangene Verkehrsprognoseinformation von der anderen WTRU in Verbindung mit anderen Kommunikationsverkehrsdaten auswertet und eine darauf ansprechende Anweisung erzeugt. Der Sender ist bevorzugt so konfiguriert, daß er drahtlose Kommunikationsrahmen überträgt, die ansprechend auf die andere WTRU erzeugte Anweisungen umfaßt.
Eine derartige WTRU ist bevorzugt so konfiguriert, daß sie in einem IEEE 802.11-konformen System als ein Zugangspunkt AP arbeitet. Der Empfänger als solches ist bevor zugt so konfiguriert, daß er eingebettete Verkehrsprognoseinformation in einem empfangenen Anforderungsrahmen von einer anderen WTRU erkennt. Die Verarbeitungseinheit ist bevorzugt so konfiguriert, daß sie in einem Verbindungsanforderungsrahmen von der anderen WTRU empfangene Verkehrsprognoseinformation auswertet und darauf basierend eine Zugangserlaubnis-, eine eingeschränkte Zugangserlaubnis- oder eine Zugangsablehnungsanweisung erzeugt. Der Sender wird dann so konfiguriert, daß er die erzeugte Zugangsanweisung an die andere WTRU überträgt.
Der Sender des AP ist bevorzugt so konfiguriert, daß er Datenkonfliktfenster-Anpassungsanweisungen, die von der Verarbeitungseinheit auf der Basis von Verkehrsprognoseinformation erzeugt werden, welche von mehreren WTRUs empfangen wird, an ausgewählte WTRUs sendet. Die Verarbeitungseinheit des AP ist bevorzugt so konfiguriert, daß sie eine Anweisung zur Vergrößerung der Konfliktfenstergröße erzeugt, wenn in Verbindung mit der Auswertung von empfangener Verkehrsprognoseinformation ein ausgewählter Überlastungspegel bestimmt wird. Der Empfänger des AP ist bevorzugt so konfiguriert, daß er eingebettete Verkehrsprognoseinformation in von WTRUs übertragenen Sendeanforderungsrahmen (RTS-Rahmen) erkennt, und der Sender ist so konfiguriert, daß er in Verwaltungsrahmen Konfliktfenster-Anpassungsanweisungen überträgt.
Ein detaillierteres Verständnis der Erfindung kann aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform gewonnen werden, die beispielhaft gegeben wird und die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu verstehen ist, wobei gleiche Elemente durchweg mit gleichen Ziffern bezeichnet sind:
1 ist ein Systemübersichtsdiagramm, das eine WLAN-Kommunikation darstellt.
2 ist ein Diagramm, das einen Überblick über ein System gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist ein Diagramm einer Verbindungsanforderungs-Rahmenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Flußdiagramm, das ein Beispiel einer AP-Entscheidungsfindung in einer Verbindungsphase gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
5 ist ein Signalisierungsflußdiagramm, das den Betrieb der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist ein Flußdiagramm, das ein Beispiel für die AP-Flußsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Akronymtabelle
Die Begriffe Basisstation, Zugangspunkt (AP), Station (STA), WTRU und mobile Einheit werden in ihrer allgemeinen Bedeutung, wie weiter oben beschrieben, verwendet. Die vorliegende Erfindung stellt ein drahtloses Funkzugangsnetz mit einem oder mehreren vernetzten Basisstationen zur Verfügung, durch die ein drahtloser Zugangsdienst für WTRUs zur Verfügung gestellt wird. Die Erfindung ist insbesondere nützlich, wenn sie in Verbindung mit mobilen Einheiten oder mobilen STAs verwendet wird, während diese in die jeweiligen Bereiche der geographischen Abdeckung, die von jeweiligen Basisstationen oder anderen APs bereitgestellt wird, eintreten oder sich hindurch bewegen. Die WTRUs können eine integrierte oder installierte drahtlose WLAN-Vorrichtung, wie etwa eine 802.11(a)-, 802.11(b)-, 802.11(g)- oder Bluetoothkonforme Vorrichtung haben, um miteinander zu kommunizieren.
Die vorgeschlagene Erfindung ist jedoch in jedem drahtlosen System anwendbar.
Bezug nehmend auf 1 ist ein WLAN dargestellt, bei dem WTRUs drahtlose Kommunikationen über einen Zugangspunkt (AP) 54 durchführen, der mit einer anderen Netzwerkstruktur, wie etwa einer Netzverwaltungsstation (NMS) 16 verbunden sein kann. Der AP 54 ist als Kommunikationen mit der WTRU 18, der WTRU 20, der WTRU 22, der WTRU 24 und der WTRU 26 durchführend gezeigt. Die Kommunikationen werden durch den AP 54 koordiniert und synchronisiert. Eine derartige Konfiguration wird in WLAN-Kontexten auch als ein Grunddienstsatz (BSS) bezeichnet. Im allgemeinen unterstützt das WLAN-System, wie in der Ratentabelle weiter oben widergespiegelt, WTRUs mit verschiedenen Datenraten. In einigen Fällen ist ein AP so konfiguriert, daß er mehrere Arten von WTRUs, wie etwa 802.11(b)-konforme WTRUs ebenso wie 802.11(8)-konforme WTRUs unterstützt.
Der Erfinder hat erkannt, daß die Verkehrsprognose von einem AP vorteilhaft genutzt werden kann, um den Fluß von drahtlosen Kommunikationen zu steuern. Die Verkehrsprognose ist das prognostizierte Verkehrsvolumen von WTRUs. Das Verkehrsvolumen umfaßt die Last, wesentliche Verkehrseigenschaften, die Verkehrsdauer, etc. Ein Beispiel für Lastpegel ist Dienste in eine von drei Klassen zu klassifizieren: hoch, mittel, niedrig. Die wesentlichen Verkehrseigenschaften können zum Beispiel zwischen diskontinuierlich oder konstant ausgewählt werden. Die Verkehrsdauer kann zum Beispiel zwischen einer langen oder kurzen Zeitspanne ausgewählt werden.
Als ein Beispiel auf der Anwendungsschicht wird ein online spielender Benutzer ein höheres Verkehrsvolumen haben als ein Benutzer, der regelmäßig nach seinen Emails schaut. Jedoch haben verschiedene Computerspiele verschiedene wesentliche Datenbedarfseigenschaften. Eines, wie zum Beispiel das Anschauen von Videos während des Abrufens, kann einen relativ konstanten Informationsfluß benötigen, ein anderes kann unregelmäßig die Kommunikation relativ großer Datenmen gen, d.h. einen unstetigen Datenstrom, erfordern. Ein Benutzer, der beabsichtigt, ein Online-Spiel mit Video während des Abrufens zu spielen, ist fähig, eine Verkehrsprognose für hohen kontinuierlichen Verkehr zu liefern. Ein Benutzer, der beabsichtigt, seine Email anzuschauen, ist fähig, eine Verkehrsprognose für niedrigen unstetigen Verkehr zu liefern.
Eine Verkehrsprognose kann zwischen verschiedenen Kommunikationsschichten auf mehrere Weisen erzielt werden. Während der Übertragung kann eine WTRU den Sendedurchsatz als Gesamtanzahl der Rahmen pro Sekunde messen und ihn als Verkehrsprognose für die folgende Zeitspanne verwenden. Wenn ein Benutzer eine Anwendung startet, kann das mit dieser Anwendung (z.B. Surfen im Web, Abrufen und Anschauen von Videos, etc.) verbundene Verkehrsvolumen als Verkehrsprognose verwendet werden. Entsprechend ist eine Verarbeitungseinheit einer WTRU bevorzugt so konfiguriert, daß sie Verkehrsprognoseinformation auf der Basis derartiger Faktoren in einer Form erzeugt, die in übertragene Kommunikationsrahmen für die Erkennung durch einen AP eingebettet werden kann.
In einem WLAN werden Benutzerkommunikationen zwischen einer WTRU und einem AP durchgeführt, nachdem, wie anfänglich in einer Verbindungsphase bestimmt, ein Zugang als Ganzes oder teilweise gewährt wurde. In der Verbindungsphase kann der AP mit prognostizierter Verkehrsinformation gemäß der vorliegenden Erfindung eine informierte Entscheidung treffen.
In den aktuellen IEEE 802.11-Standards fordert eine Verbindungsanforderung einen Netzwerkzugang, aber stellt kein Verkehrsprofil zur Verfügung. Die Erfinder haben erkannt, daß eine anfragende WTRU 18 Information bezüglich der Art des Verkehrs, den die WTRU senden oder empfangen kann, haben kann, und daß es vorteilhaft ist, derartige Verkehrsinformation einem AP 54 während der Verbindungsphase zur Verfügung zu stellen. Der AP 54 verwendet dann eine zugehörige Funkressourcenverwaltungs- (RRM-) Zugangssteuerung 56, um auf der Basis des von der WTRU signalisierten prognostizierten Verkehrs zu entscheiden, wie die WTRU 18 zu dem WLAN zugelassen wird. Das Verfahren ist in 2 dargestellt und weiter unten erklärt.
Wenn die WTRU 18 eine Verbindungsanforderung einleitet, ist die WTRU 18 so konfiguriert, daß sie den AP 54 in dem in 2 gezeigten Verbindungsanforderungsrahmen 15 über den prognostizierten Verkehr und die erwartete für die Kommunikation benötigte Zeit informiert. Die WTRU ist bevorzugt so konfiguriert, daß sie verschiedene Verkehrspegel, zum Beispiel niedrig, mittel oder hoch, meldet. Die WTRU kann auch so konfiguriert sein, daß sie zusätzlich eine wesentliche Datenlußeigenschaft, zum Beispiel unstetig oder stetig, meldet. Eine Benutzerschnittstelle, zum Beispiel eine Tastatur, kann vorgesehen sein, um einem Benutzer zu ermöglichen, wesentliche Verkehrseigenschaften im Hinblick auf die Anwendung, zum Beispiel Email, Websurfen, Spielen, Netzkonferenzen, etc. einzugeben.
Der Verkehrsprognosebericht kann abhängig von der Netzwerkimplementierung obligatorisch oder optional sein. Wenn eine WTRU jedoch optional einen Verkehrsprognosebericht in einer Verbindungsanforderung bereitstellt, kann die RRM 56 des AP 54 so konfiguriert sein, daß sie für derartige Anforderungen im Vergleich zu Anforderungen, die keinen Verkehrsprognosebericht enthalten, eine selektiv definierte bevorzugte Behandlung bereitstellt.
Wenn ein AP 54 einmal eine Verbindungsanforderung 15 mit einem Verkehrsprognosebericht von der WTRU 18 empfängt, kann der AP 54 auf der Basis der Prognose eine intelligente Entscheidung treffen. Um dies zu tun, ist der AP 54 bevorzugt so konfiguriert, daß er auf eine Weise entscheidet, die WTRU 18 zu akzeptieren, sie abzulehnen oder ihr eingeschränkten Zugang zu gewähren, die eine Netzwerküberlastung vermeidet, indem der empfangene Verkehrsprognosebericht berücksichtigt wird.
Gemäß der Erfindung kann eine Ratenaushandlung zwischen der WTRU 18 und dem AP 54 bevorzugt in der Verbindungsphase durchgeführt werden. Bevorzugt nimmt der AP 54 eine Zugangsrate in einen Verbindungsantwortrahmen 17 auf, den er an die WTRU 18 sendet. Wenn die Zugangsrate niedriger als eine angeforderte Rate ist, ist die WTRU bevorzugt so konfiguriert, daß sie entscheidet, ob sie eine niedrigere Rate akzeptieren kann. Zum Beispiel kann der AP die Verkehrsprofile für verschiedene Arten von WLAN-Karten, die von WTRUS zum Kommunizieren mit dem AP verwendet werden, speichern. Da diese Karten von verschiedenen WTRUs verwendet werden können, können die WLAN-Karten in verschiedene Gruppen eingeteilt werden, um zwischen den jeweiligen Diensten zu unterscheiden. Der AP kann auf der Basis vergangener Datensätze des Verkehrsprofils eine Entscheidung bezüglich verschiedener Dienste fällen.
Standard-Verbindungsanforderungsformate sind in der 802.11-Standardfamilie definiert. Wie in 3 gezeigt, weist ein Standard-Verbindungsanforderungsformat 30 einen Medienzugriffssteuerungs- (MAC-) Anfangsblockteil 32 und einen Rahmenkörper 34, der ein Fähigkeitsinformationsfeld (CIF) 36 aufweist, auf. Das CIF 36 ist in ein Feld 36a für Kapazitätsinformation und ein reserviertes Feld 36b unterteilt. Damit eine WTRU einen AP über ihr Verkehrsprofil informiert, verwendet die WTRU bevorzugt einen Teil 38 des "reservierten Felds" 36b in dem CIF 36 eines Verbindungsanforderungsrahmens 30.
4 stellt ein Beispiel für das AP-Entscheidungsfindungsverfahren in der Verbindungsphase unter Verwendung der Verkehrsprognoseinformation dar. In diesem Beispiel wird angenommen, daß alle WTRUs die gleiche Priorität haben und der AP so konstruiert ist, daß er vorsichtiger ist, wenn er Benutzern mit hohem Verkehr Zugang gewährt. Die AP-Entscheidungsfindung kann in verschiedenen Implementierungen verschieden sein.
In dem Beispiel von 4 empfängt ein AP eine Verbindungsanforderung von einer WTRU, für die, bevorzugt in dem "reservierten Feld" 36b in dem CIF 36 eines Standard-Verbindungsanforderungsrahmens 30, entweder ein niedriger, mittlerer oder hoher Prognosepegel kommuniziert wird. Der AP verarbeitet die Anfrage, um die WTRU auf der Basis der kom munizierten Prognose, der AP-Kapazität, der AP-Verkehrslast und ob die Last, falls sie hoch ist, unstetig ist, zuzulassen oder abzulehnen. 4 stellt einen Beispiel-Entscheidungsbaum für die Auswahl zu Verfügung, die WTRU auf der Basis dieser Faktoren zu akzeptieren oder abzulehnen.
Die Erfindung kann auch vorteilhaft verwendet werden, nachdem eine WTRU von einem AP eine Verbindung erhalten hat. 5 stellt eine bevorzugte Methodik dar, in der Verkehrsprognoseinformation verwendet wird, um eine effiziente Bandbreitennutzung aufrechtzuerhalten. Der AP ist bevorzugt so konfiguriert, daß er auf der Basis der Verkehrsprognoseinformation eine Entscheidung zur Priorisierung des Zugangs verschiedener Benutzer zu dem Netzwerk trifft, um Gerechtigkeit zu erzielen.
In dem Beispiel von 5 wird ein Sendeaufforderungs-/Sendeerlaubnis- (RTS/CTS-) Verfahren verwendet, um das Senden von Daten von einer WTRU an einen AP zu ermöglichen. Die WTRU informiert den AP über ihr Verkehrsprofil in einem RTS-Rahmen, den sie in Schritt 40 sendet. Darauf ansprechend liefert der AP in Schritt 42 ein CTS-Signal, das eine Dauer für die Datenübertragung umfaßt. Die WTRU sendet dann in Schritt 44 Daten gemäß der CTS, und nach Empfang der Daten sendet der AP in Schritt 46 ein Bestätigungssignal (ACK).
Der Mechanismus, um den Zugang zu verändern, kann sein, daß der AP der WTRU (z.B. unter Verwendung eines MAC-Verwaltungsrahmens) empfiehlt, die Größe des Konfliktfensters (CW) zu ändern, oder den Rückkopplungszeitschalter zu ändern, wodurch die Frequenz geändert wird, mit der die WTRU Zugang zu dem Medium haben kann. Neben der Konfiguration der WTRUs, so daß sie Verkehrsprognoseinformation bestimmen und übertragen, sind die WTRUs folglich bevorzugt mit einer veränderbaren Konfliktfenstersteuerung konfiguriert, um Anweisungen von einem AP anzunehmen, um das Konfliktfenster der WTRUs anzupassen.
Für die Paketdatenübertragung wird ein zufälliger Rückkopplungszeitschalter für jedes Paket, typischerweise gleichmäßig zwischen 0 und CW-1 ausgewählt, wobei CW der Konfliktfensterwert ist. CW hängt von der Anzahl vorhergehender Übertragungsfehler für dieses Paket ab. Bei einem ersten Übertragungsversuch wird CW auf einen Wert CWmin, d.h. ein minimales Konfliktfenster, eingestellt. Nach jeder nicht erfolgreichen Übertragung wird CW typischerweise bis zu einem Maximalwert CWmax verdoppelt. Nach einer erfolgreichen Übertragung wird CW typischerweise für das nächste Paket auf CWmin zurückgesetzt. Für ein System, das zum IEEE 802.11(b)-Standard konform ist, werden die Werte von CWmin und CWmax in 802.11b als 32 und 1024 bestimmt.
Statt daß die WTRUS ein festes CWmin haben, haben die WTRUs bevorzugt ein relativ niedriges vorgegebenes CWmin mit der Fähigkeit, CWmin ansprechend auf Verkehrssteuerungssignale von dem AP zurückzusetzen. Wenn es hohe Gesamtverkehrsbedingungen gibt, wird CWmin bevorzugt erhöht, um übermäßige Kollisionen und Rückkopplungen auf der anderen Seite zu vermeiden. Wenn die Gesamtverkehrsbedingungen niedrig sind, verwenden die WTRUs bevorzugt ihre vorgegebenen CWmin-Einstellungen, um unnötige freie Sendezeit, während der keine Station zu senden versucht, zu vermeiden.
Ein Betriebsbeispiel ist in 5 gezeigt. Wenn der AP bei 47 eine Überlastung erkennt, sendet er in Schritt 48 ein Signal an (eine) gewisse WTRU(s), um ihre Konfliktfenstergröße (CW-Größe) oder ihren Rückkopplungszeitschalter zu vergrößern. Wenn diese WTRUs in Schritt 49 dargestellte Kollisionen haben, warten sie für eine längere Zeit, bevor sie versuchen, wieder zu senden, indem sie eine neue RTS 40' beginnen. Auf diese Weise wird die Überlastungssituation abgemildert.
6 stellt ein Beispiel für die AP-Flußsteuerung während einer normalen Übertragungsphase dar. In 6 empfängt ein AP einen RTS-Rahmen mit einem Verkehrsprofil von der WTRUx und speichert das Profil für die spätere Verwendung. Wenn der AP nicht überlastet ist, antwortet er der WTRUx mit einem CTS-Rahmen. Wenn es jedoch eine Überlastung gibt, verwendet er die gespeicherten Profile aller WTRUs, mit denen er kommuniziert, um zu bestimmen, welche WTRU die meiste Bandbreite verwendet, und identifiziert sie als WTRUy. Wenn die WTRUx die WTRU ist, welche die meiste Bandbreite verwendet (d.h. WTRUx = WTRUy), sendet der AP einen Verwaltungsrahmen, um das Konfliktfenster der WTRUx zu vergrößern. Andernfalls sendet der AP einen CTS-Rahmen an die WTRUx und sendet dann einen Verwaltungsrahmen, um das Konfliktfenster der WTRUy zu vergrößern. Die AP-Flußsteuerung kann durch andere Mittel als den Empfang einer RTS mit Verkehrsprognose, zum Beispiel einen Zeitschalter, ausgelöst werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und Komponenten, insbesondere geeignet zur Anwendung eines Kommunikationsverfahren, welche die Verwendung von Verkehrsprognosen umfassen, die von einer drahtlosen Sende/Empfangseinheit (WTRU) bestimmt werden. Bevorzugt wird die Erfindung durch Prognostizieren von Verkehr in einem drahtlosen lokalen Netzwerk (WLAN) zwischen einer WTRU und einem WLAN-Zugangspunkt (AP) implementiert, der damit beginnt, einen Verkehrspegel bei der WTRU zu bestimmen. Die Verkehrsprognoseinformation wird von der WTRU an den AP gesendet, wo sie in Verbindung mit der Erzeugung von an die WTRUs gesendeten Befehlen, verwendet wird, um die Art des Zugangs durch WTRUs zu dem WLAN über den AP zu steuern. WTRUs empfangen Anweisungen bezüglich des Zugangs und sind bevorzugt so konfiguriert, daß sie Anweisungen empfangen und implementieren, um das von der WTRU zur Übertragung von Daten verwendete Konfliktfenster anzupassen.
Obwohl die Merkmale und Elemente der vorliegenden Erfindung in den bevorzugten Ausführungsformen in bestimmten Kombinationen beschrieben sind, kann jedes Merkmal oder Element allein (ohne die anderen Merkmale und Elemente der bevorzugten Ausführungsformen) oder in verschiedenen Kombinationen mit oder ohne andere Merkmale und Elemente der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Claims

Drahtlose Sende/Empfangseinheit (WTRU), die für die Verwendung in einem drahtlosen lokalen Netzwerk (WLAN) konfiguriert ist, welches ein vordefiniertes drahtloses Rahmenformat verwendet und eine Verkehrsüberlastungssteuerung hat, wobei die WTRU aufweist: einen Sender und einen Empfänger, die so konfiguriert sind, daß sie drahtlose Kommunikationen in dem vordefinierten Rahmenformat senden und empfangen; eine Verarbeitungseinheit, die mit diesem Sender und Empfänger verbunden ist und die so konfiguriert ist, daß sie empfangene Kommunikationsrahmen und Formatinformation für die Übertragung in Rahmen verarbeitet; wobei die Verarbeitungseinheit so konfiguriert ist, daß sie Verkehrsprognoseinformation erzeugt und Verkehrsprognoseinformation in drahtlose Kommunikationsrahmen einbettet; wobei der Sender so konfiguriert ist, daß er drahtlose Kommunikationsrahmen, die Rahmen mit eingebetteter Verkehrsprognoseinformation aufweisen, an eine Steuerungsfunktionseinheit sendet; wobei der Empfänger so konfiguriert ist, daß er drahtlose Kommunikationsrahmen von der Steuerungsfunktionseinheit empfängt, die Anweisungen aufweisen, die auf die Verkehrsprognoseinformation, welche von der Verarbeitungseinheit in an die Steuerungsfunktionseinheit gesendete Rahmen eingebettet wurde, ansprechen.
WTRU nach Anspruch 1, die so konfiguriert ist, daß sie in einem IEEE 802.11-konformen System arbeitet, wobei die Verarbeitungseinheit so konfiguriert ist, daß sie Verkehrsprognoseinformation in Verbindungsanforderungsrahmen einbettet, und der Empfänger so konfiguriert ist, daß er ansprechende Anweisungen empfängt, die eine Verbindung gewähren oder ablehnen und die als Ganzes oder teilweise auf der Grundlage von übertragener eingebetteter Verkehrsprognoseinformation erzeugt wurden.
WTRU nach Anspruch 1 oder 2, die so konfiguriert ist, daß sie in einem IEEE 802.11-konformen System arbeitet, wobei der Sender so konfiguriert ist, daß er auf der Basis eines Konfliktfensters Kommunikationsrahmen sendet, und der Empfänger so konfiguriert ist, daß er Anweisungen von der Steuerungsfunktionseinheit empfängt, welche Konfliktfenster-Anpassungsanweisungen aufweisen können, wobei die WTRU ferner eine Konfliktfenstersteuerung aufweist, um das Konfliktfenster anzupassen, woraufhin der Sender Übertragungen ansprechend auf von der Steuerungsfunktionseinheit empfangene Konfliktfenster-Anpassungsanweisungen aufbaut.
WTRU nach Anspruch 3, wobei die Konfliktfenstersteuerung ein vorgegebenes minimales Konfliktfenster einstellt und das minimale Konfliktfenster ansprechend auf von der Steuerungsfunktionseinheit empfangene Konfliktfenster-Anpassungsanweisungen, die eine erhöhte drahtlose Kommunikationsüberlastung widerspiegeln, erhöht.
WTRU nach Anspruch 3 oder 4, die so konfiguriert ist, daß sie in einem IEEE 802.11-konformen System arbeitet, wobei die Verarbeitungseinheit so konfiguriert ist, daß sie Verkehrsprognoseinformation in Sendeanforderungsrahmen (RTS-Rahmen) einbettet, und der Empfänger so konfiguriert ist, daß er Konfliktfenster-Anpassungsanweisungen in Verwaltungsrahmen von der Steuerungsfunktionseinheit empfängt.
Basisstation, die für die Verwendung in einem drahtlosen lokalen Netzwerk (WLAN) konfiguriert ist und die ein vordefiniertes drahtloses Rahmenformat verwendet und so konfiguriert ist, daß sie eine Verkehrsüberlastungssteuerung implementiert, wobei die Basisstation aufweist: einen Sender und einen Empfänger, die so konfiguriert sind, daß sie drahtlose Kommunikationen in dem vordefinierten Rahmenformat senden und empfangen; eine mit dem Sender und Empfänger verbundene Verarbeitungseinheit, die so konfiguriert ist, daß sie empfangene Kommunikationsrahmen und Formatinformation für die Übertragung in Rahmen verarbeitet; wobei die Verarbeitungseinheit so konfiguriert ist, daß sie Verkehrsprognoseinformation erkennt, die in drahtlose Kommunikationsrahmen eingebettet ist, welche von dem Empfänger von einer drahtlosen Sende/Empfangseinheit (WTRU) empfangen wird; wobei die Verarbeitungseinheit so konfiguriert ist, daß sie empfangene Verkehrsprognoseinformation von der WTRU in Verbindung mit anderen Kommunikationsverkehrsdaten auswertet, um einen ansprechenden Befehl zu erzeugen und um ansprechende Anweisungen in einen formatierten Kommunikationsrahmen aufzunehmen; und wobei der Sender so konfiguriert ist, daß er drahtlose Kommunikationsrahmen mit ansprechend erzeugten Anweisungen an die WTRU sendet.
Basisstation nach Anspruch 6, die so konfiguriert ist, daß sie in einem IEEE 802.11-konformen System als ein Zugangspunkt AP arbeitet, wobei die Verarbeitungseinheit so konfiguriert ist, daß sie eingebettete Verkehrsprognoseinformation in einem empfangenen Verbindungsanforderungsrahmen von der WTRU erkennt, daß sie in einem Verbindungsanforderungsrahmen von der WTRU empfangene Verkehrsprognoseinformation auswertet und darauf basierend eine Zugangsbewilligungs-, eine eingeschränkte Zugangsbewilligungs- oder eine Zugangsablehnungsanweisung erzeugt, und der Sender so konfiguriert ist, daß er die erzeugte Zugangsbewilligungsanweisung, die von der Verarbeitungseinheit in einen Übertragungsrahmen aufgenommen wird, an die WTRU überträgt.
Basisstation nach Anspruch 6 oder 7, die so konfiguriert ist, daß sie in einem IEEE 802.11-konformen System als ein Zugangspunkt AP arbeitet.
AP nach Anspruch 8 , wobei der Sender so konfiguriert ist, daß er an ausgewählte WTRUs Datenkonfliktfenster-Anpassungsanweisungen in Kommunikationsrahmen überträgt, welche von der Verarbeitungseinheit auf der Basis empfangener Verkehrsprognoseinformation von mehreren WTRUs erzeugt wurden.
AP nach Anspruch 9, wobei die Verarbeitungseinheit so konfiguriert ist, daß sie eine Anweisung erzeugt, um die Konfliktfenstergröße zu erhöhen, wenn in Verbindung mit der Auswertung empfangener Verkehrsprognoseinformation ein ausgewählter Überlastungspegel bestimmt wird.
AP nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Verarbeitungseinheit so konfiguriert ist, daß sie in Sendeaufforderungsrahmen (RTS-Rahmen) eingebettete Verkehrsprognoseinformationen, die von WTRUS gesendet werden, erkennt, und der Sender so konfiguriert ist, daß er Konfliktfenster-Anpassungsanweisungen in Verwaltungsrahmen überträgt.