DE602004011279T2

DE602004011279T2 - Verfahren zur Analyse des Datenübertragungsdurchsatzes in einem drahtlosen lokalen Netzwerk

Info

Publication number: DE602004011279T2
Application number: DE200460011279
Authority: DE
Inventors: Ko You-Chang; Cheonan Choong-Ho Cho; LEE Gasan Patent Group LG Hyong-Woo
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2004-02-11
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2024-02-12
Also published as: US7321579B2; JP3849875B2; EP1447937A3; EP1447937A2; KR20040072408A; JP2004248294A; CN100454811C; EP1447937B1; CN1531248A; DE602004011279D1; ATE384372T1; US20040187125A1; KR100474316B1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein drahtloses LAN-(local area network)Kommunikationssystem, und insbesondere auf ein Verfahren zum Analysieren des Datenübermittlungsdurchsatzes in einem drahtlosen LAN-Kommunikationssystem nach dem Standard des ETSI (European Telecommunication Standards Institute).
2. Hintergrund der Erfindung
In einem drahtlosen LAN-(local area network)Kommunikationssystem gibt es Systeme, die auf dem US-amerikanischen Standard des IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) beruhen, und Systeme nach dem Standard des europäischen ETSI (European Telecommunication Standards Institute). Insbesondere ist der Standard IEEE 802.11a für das IEEE repräsentativ und der Standard ETSI BRAN HIPERLAN/2 (im nachfolgenden auch kurz als H/2 bezeichnet) für das ETSI repräsentativ.
1 ist eine Ansicht, die ein drahtloses LAN-Kommunikationssystem gemäß einem beispielhaften Aufbau zeigt. Ein jeweils anderer Aufbau ist ebenfalls möglich. Das drahtlose LAN-Kommunikationssystem kann eine Vielzahl von mobilen Endgeräten MT 10, 15 einschließlich PCs (personal computers) aufweisen, die empfangene Daten verarbeiten, speichern und/oder ausgeben und die Daten über einen vorgegebenen Pfad drahtlos an andere Teilnehmer senden bzw. von diesen empfangen während sie sich in einem bestimmten Gebiet bewegen. Das drahtlose LAN-Kommunikationssystem kann ferner einen Access Point AP 20, der drahtlos mit den vielen Endgeräten 10, 15 verbunden ist, um einen Anforderungspfad vorzugeben und die entsprechenden Daten drahtlos zu senden und zu empfangen, sowie ein öffentliches Kommunikationsnetz 30 zur Verbindung der Endgeräte 10, 15 mit einem anderen Netz über den Access Point AP 20 aufweisen.
Das Endgerät kann ein transportabler oder mobiler PC und dergleichen sein, der verschiedenartige Funktionen einschließlich der Eingabe, der Verarbeitung und der Ausgabe von Daten für sich selbst ausführt, der einschlägige Daten an ein anderes Endgerät 15 sendet und von einem anderen Endgerät 15 empfängt, das drahtlos über den Access Point AP 20 mit ihm verbunden ist, der gleichzeitig mit einem mobilen Endgerät MT eines anderen Netzwerkes über das öffentliche Kommunikationsnetz 30 in Verbindung tritt und einschlägige Daten überträgt bzw. empfängt.
Die vielen Endgeräte 10, 15 verbinden sich mit dem Access Point 20 aus einem LAN (local aerea network). Das LAN ist ein drahtloses LAN, da die Daten über eine drahtungebundene Verbindung übertragen werden.
In dem drahtlosen LAN kann ein Verbindungsverfahren bereitgestellt werden, bei dem sich der Access Point AP 20 als das Subjekt mit einem anderen Teilnehmer verbindet. Ein Ad-hoc-Verfahren kann ebenfalls bereitgestellt werden, bei dem sich jedes Endgerät 10, 15 mit einem anderen der Endgeräte 10, 15 ohne Vermittlung des Access Point AP 20 unmittelbar miteinander verbindet.
2 zeigt einen MAC-Rahmen eines drahtlosen ETSI LAN. In dem drahtlosen ETSI LAN werden Daten über MAC-Rahmeneinheiten gesendet bzw. empfangen. Jedes Endgerät 10, 15 kann drahtlos gesendete bzw. empfangene Daten mit Hilfe der MAC-Rahmeneinheiten mit einer bestimmten Größe klassifizieren. In dem ETSI BRAN HIPERLAN/2 dauert ein MAC-Rahmen 2 ms und besteht aus 500 OFDM Symbolen. Der eine MAC-Rahmen kann eine Signalisierungs-PDU (Protokolldateneinheit) und eine Daten-PDU enthalten.
Die Signalisierungs PDU kann einen Sendekanal (BCH) zur Übermittlung einer Nachricht an alle Endgeräte 10, 15 in einem Servicebereich aufweisen, einen Rahmenkanal (FCH) zur Beschreibung der Struktur eines MAC-Rahmens, einen Access-Feedback-Kanal (ACH) (Zugangsrückkanal) für das Berichten des Ergebnisses einer Anforderung zur Kanalzuweisung bzw. -reservierung, und einen Random Access Channel (RCH) zur Anforderung der Zuweisung bzw. Reservierung eines Kanals als einen Datensende- bzw. Datenempfangspfad. Die BCH, FCH und ACH werden vor der Daten-PDU bereitgestellt und der RCH wird nach der Daten PDU zur Verfügung gestellt.
Die Daten-PDU kann eine UL-(UP-LINK)PDU zur aufwärtsgerichteten Datenübertragung, eine DiL-(direct link)PDU, die im Ad-hoc-Verfahren verwendet wird, in dem sich die vielen Endgeräte unmittelbar und ohne Vermittlung des Access Point AP 20 mitein ander verbinden, und eine DL-(DOWN LINK)PDU zur abwärts gerichteten Datenübertragung umfassen. Die DiL-PDU kann optional sein.
In dem den MAC-Rahmen verwendenden drahtlosen LAN ist eine PDU zur Übertragung von Teilnehmerdaten eine Daten-PDU und kann der Durchsatz des drahtlosen LAN aus der Größe bzw. Menge von übertragenen Teilnehmerdaten und/oder der Anzahl der übertragenen Symbole bestimmt werden.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein allgemeines Verfahren zur Analyse des Datenübermittlungsdurchsatzes in einem drahtlosen LAN entsprechend einem beispielhaften Aufbau zeigt. Ein jeweils anderer Aufbau ist ebenfalls möglich. Das Verfahren zum Analysieren des Datenübermittelungsdurchsatzes kann umfassen das Berechnen einer Anzahl von OFDM Symbolen, die über einen Long Transmit Channel (ICH) in einem drahtlosen LAN mit nur einem einzigen Sektor übertragen werden, wie es in den Schritten S10 und S20 dargestellt ist. Das Verfahren kann ferner das Analysieren des Datenübermittlungsdurchsatzes unter Verwendung der errechneten Anzahl von Symbolen umfassen.
Bei dem Durchsatzanalysierverfahren wird, genauer betrachtet, eine Anzahl von Symbolen der Signalisierungs-PDU des in dem drahtlosen LAN verwendeten MAC-Rahmens, der den einzigen Sektor bildet, berechnet. Die Anzahl der Symbole der Daten-PDU (außer dem ICH) wird berechnet und die berechnete Anzahl der Symbole der Signalisierungs-PDU und die Anzahl der Symbole der Daten-PDU (außer dem ICH) werden von der Anzahl der OFDM Symbole, die in dem einen MAC-Rahmen vorgegeben sind, subtrahiert, wie dies in den Schritten S10 und S20 gezeigt ist. Das Ergebnis der Subtraktion ist die Anzahl der über den ICH übermittelten OFDM Symbole. Der Datenübermittlungsdurchsatz kann durch den Ergebniswert der Subtraktion bestimmt werden, wie dies mit Schritt S30 dargestellt ist.
Wie oben beschrieben, kann das Analysierverfahren für den Datenübermittlungsdurchsatz den Datenübermittlungsdurchsatz des MAC-Rahmens analysieren, der in dem drahtlosen omni type LAN keine Direktheit hat (d. h. wie in dem drahtlosen LAN, das aus einem einzigen Sektor aufgebaut ist).
Jedoch kann in einem drahtlosen LAN, das aus mehreren Sektoren aufgebaut ist, die Servicebereiche in bestimmte Regionen klassifizieren, wenn der Datenübermittlungs durchsatz analysiert wird, im Falle der Verwendung des oben beschriebenen Analysierverfahrens für den Datenübermittlungsdurchsatz der Datenübermittlungsdurchsatz nicht genau analysiert werden, weil der Datenübermittlungsdurchsatz ohne Berücksichtigung der Sektorumschalt-Schutzzeiten zur Klassifikation jedes Sektors analysiert wird.
Bei dem Verfahren zum Analysieren des Datenübermittlungsdurchsatzes kann der Datenübermittlungsdurchsatz nicht genau analysiert werden, da die Anzahl der OFDM Symbole, die bei einer Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeit zur Klassifikation der Übermittlungsdaten durch die Endgeräte belegt werden, nicht berücksichtigt wird.
Hinzu kommt, dass bei dem Verfahren zum Analysieren des Datenübermittlungsdurchsatzes, wie es zuvor beschrieben wurde, durch die DiL PDUs besetzten OFDM Symbole nicht berücksichtigt werden können, weil der Datenübermittlungsdurchsatz bei Verwendung des Ad-hoc-Verfahrens nicht analysiert wird, und dass der Datenübermittlungsdurchsatz somit nicht genau analysiert werden kann.
Ein Artikel von Angela Doufexi et al. mit dem Titel "Throuput Performance of WLANS Operating at 5GHz Based an Link Simulations with Real and Statistical Channels", IEEE VTC'01 Spring, Seiten 766 bis 770, befasst sich mit der Auswertung von Durchsatzleistungen von drahtlosen WLANs entsprechend den HIPERLAN/2 und IEEE 802.11a Standards auf der Grundlage von Verbindungssimulationen mit realen und statistischen Kanälen. Insbesondere untersucht der Aufsatz die Durchsatzleistung im Verhältnis zum Overhead und erkennt, dass Quellen des Overheads Zwischenzeiten, Präambeln, Kopf- bzw. Header-Felder für die PHY- and MAC-Schichten und ACK-Rahmen sind. In dem Aufsatz wird festgestellt, dass der Durchsatz für ein HIPERLAN/2 auf der Grundlage, unter anderem, der PER-(packet error rate)Leistung berechnet wurde. Der Aufsatz enthält eine Gleichung zur Berechnung des Verbindungsdurchsatzes auf der Grundlage von PER, siehe Seite 769, rechte Spalte, 2. Absatz unterhalb der 10.
Die ETSI technische Spezifikation 101 761-1, Version 1.3.1 vom Dezember 2001 spezifiziert Basisdaten-Transportfunktionen für die Datenverbindungssteuerungen (DLC) Schicht des HIPERLAN/2 Breitbandradiozugangsnetzes. Diese technische Spezifikation definiert insbesondere die Struktur eines MAC-Rahmens in einem drahtlosen HIPERLAN/2 System mit mehreren Sektoren, das Sektorumschalt-Schutzzeiten und Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeiten aufweist.
Die HIPERLAN/2 802.11a Standards und die Leistungen deren physikalischer Schichten werden ferner in einem Artikel von Angela Doufexi et al mit dem Titel "A Comparison of the HIPERLAN/2 and IEEE 802.11a Wireless LAN Standards" ausgewertet, der in IEEE Communications Magazine, Mai 2002, Seite 172–180 erschienen ist. Auch dieser Aufsatz anerkennt, dass Overheads in der MAC-Schicht von vielen Faktoren herrühren können, wie einer Zwischenzeit Präambel, Headerfeldern und ACK Rahmen, siehe Seite 177, Kapitel "THROUGHPUT PERFORMANCE", erster Absatz. In dem zweiten Absatz dieses Kapitels wird dann festgestellt, dass der maximale Durchsatz, der von verschiedenen Modi HIPERLAN/2 für verschieden viele mobile Endgeräte aus den Anteilen des MAC-Rahmens bestimmt wird, der durch Nutzlastdaten und/oder Overhead belegt wird.
Abriss der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft ein verbessertes Verfahren zum Analysieren des Datenübermittlungsdurchsatzes in einem drahtlosen HIPERLAN/2 Kommunikationssystem mit mehreren Sektoren. Das Verfahren ist im Patentanspruch 1 angegeben. Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Anwendung eines Aufrundungsfunktion auf eine Summe von Symbolen für alle Sektorumschalt-Schutzzeiten und Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeiten in dem MAC-Rahmen. Dies kann auch die Subtraktion der Anzahl der Symbole, auf die die Aufrundungsfunktion angewendet wurde, die Anzahl der Symbole der Signalisierungs-PDUs und die Anzahl der Symbole der Daten-PDUs (außer dem LCH) von der Anzahl der dem MAC-Rahmen zugewiesenen Anzahl der Symbole umfassen. Der Datenübermittlungsdurchsatz entsprechend dem Ergebnis der Subtraktion kann anschließend angezeigt werden.
Die Anzahl der Symbole der Signalisierungs-PDUs kann die Summe der jeweils durch BCH PDUs mit Präambeln, FCH + ACH PDUs mit Präambeln und RCH PDUs mit Präambeln belegten Symbole sein.
Die Anzahl der Symbole der Daten PDUs (ausgenommen dem LCH) und die Anzahl der Symbole einer DL PDU (ausgenommen dem LCH) und die Anzahl der Symbole einer UL-PDU (ausgenommen dem LCH) umfassen.
Die Anzahl der Daten PDUs (ausgenommen der LCH) kann ferner die Anzahl der Symbole einer DiL PDU (ausgenommen einen LCH) umfassen.
Die Anzahl der Symbole der DL PDU (ausgenommen der LCH) kann gewonnen werden durch Addition der Präambeln und der Anzahl der Symbole des SCH, die von den Endgeräten zu empfangen sind. Die Anzahl der Symbole der UL PDU (ausgenommen der LCH) kann durch Addition der Präambeln und der Anzahl der von den Endgeräten übertragenen Symbole des SCH gewonnen werden. Die Anzahl der Symbole des DiL PDU (ausgenommen der LCH) kann durch Addition der Präambeln und der Anzahl der Symbole des SCH erhalten werden.
Die Berechnung der Anzahl der Symbole des für die Signalisierung reservierten Teils kann gewonnen werden durch Addition der Anzahl der Symbole für BCH PDUs, FCH + ACH PDUs, UL PDU (ausgenommen LCH), DiL PDU (ausgenommen LCH), DL PDUs (ausgenommen LCH) und RCH PDUs, worin jede PDU aus der Anzahl der Sektoren je Basisstation gebildet ist.
Die Anzahl der Symbole der BCH PDUs kann Präambeln und die Anzahl der Symbole des BCH umfassen; die Anzahl der Symbole der FCH + ACH PDUs kann Präambeln und die Anzahl der Symbole der FCH und ACH umfassen, und die Anzahl der Symbole der RCH PDUs kann Präambeln und die Anzahl der Symbole der RCHs umfassen. Die Anzahl der Symbole der UL PDUs (ausgenommen LCH) kann Präambeln und die Anzahl der Symbole der SCHs umfassen; die Anzahl der Symbole des DiL-PDU (ausgenommen LCH) kann Präambeln und die Anzahl der Symbole der SCHs umfassen, und die Anzahl der Symbole der DL PDU (ausgenommen LCH) kann die Präambeln und die Anzahl der Symbole für SCHs umfassen.
Die Anzahl der Symbole des Teils, der der Sektorklassifikation und der Endgeräteklassifikation zugeteilt ist, kann erhalten werden durch Addition der Anzahl der Symbole, die von den Sektorumschalt-Schutzzeiten zwischen den BCH PDUs belegt sind, die Anzahl der Symbole, die durch die Sektorumschalt-Schutzzeiten zwischen den FCH + ACH PDUs belegt sind, die Anzahl der Symbole, die durch die Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeiten zwischen den UL-PDUs belegt sind, die Anzahl der Symbole, die durch die Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeiten zwischen den DiL-PDUs beim Wechsel eines Sendeendgeräts belegt sind, die Anzahl der Symbole, die durch Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeiten nach der letzten DL-PDU belegt sind, und die Anzahl der Symbole, die durch Sektorumschalt-Schutzzeiten zwischen den RCH PDUs durch Sektoren und RCH-Schutzzeiten zur Endgeräteklassifizierung je Sektor belegt sind.
Andere Ziele, Vorteile und hervorstechende Merkmale und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden durch die ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verdeutlicht, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung offenbaren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beigefügten Zeichnungen sind für ein weiteres Verstehen der Erfindung vorgesehen, zeigen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Grundlagen der Erfindung.
Das Nachfolgende gibt eine kurze Beschreibung der Zeichnungen wieder, in denen:
1 eine beispielhafte Ansicht eines drahtlosen LAN-(local aerea network)Kommunikationssystem gemäß einer beispielhaften Anordnung ist;
2 einen MAC-(medium access control)Rahmen in einem drahtlosen LAN nach dem Standard des ETSI (European Telecommunication Standards Institute) gemäß einer beispielhaften Anordnung ist;
3 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Analysieren des Datenübermittlungsdurchsatzes in einem drahtlosen LAN gemäß einer beispielhaften Anordnung zeigt;
4 einen MAC-Rahmen in einem drahtlosen ETSI LAN mit mehreren Sektoren zeigt;
5 die Struktur einer BCH-Protokolldateneinheit (PDU) zeigt, die in einer Umgebung mit mehreren Sektoren gebildet ist;
6 die Struktur von FCH + ACH PDUs zeigt, die in einer Umgebung mit mehreren Sektoren ausgebildet sind;
7 eine Struktur von DL-PDUs von Endgeräten zeigt;
8 eine Struktur von DiL-PDUs von Endgeräten zeigt; 9 eine Struktur von UL-PDUs von Endgeräten zeigt;
10 eine Struktur von RCH PDUs zeigt, die in einer Umgebung mit mehreren Sektoren ausgebildet ist, und
11 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Analysieren des Datendurchsatzes in einem drahtlosen LAN gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das ETSI H/2. Insbesondere in einem MAC-(Medium Access Control) Rahmen, in dem ein drahtloses LAN Daten überträgt, können sich Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf ein Verfahren zum genauen Analysieren der Anzahl der OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) Symbole eines ICH langen Übertragungskanals (Long Transmit Channel), in dem Teilnehmerdaten übermittelt werden, beziehen.
4 zeigt einen MAC-(Medium Access Control)Rahmen in einem drahtlosen LAN (local area network) gemäß dem ETSI-(European Telecommunication Standards Institute)Standard, das mehrere Sektoren verwendet.
Gemäß einem ETSI BRAN HIPERLAN/2 ist jeder MAC-Rahmen 2 ms lang und besteht aus 500 OFDM Symbolen. Ein MAC-Rahmen kann einen BCH (broadcasting channel), einen FCH (frame channel), einem ACH (access feedback channel) und einen RCH (random access channel), die entsprechend durch Sektoren gebildet sind, umfassen und kann ferner einen DL (down link), einen DiL (directional link) und einen UL (up link) aufweisen, die von Endgeräten entsprechend erzeugt worden sind. Der DL, DiL und UL sind Daten-PDUs für die Übertragung von Teilnehmerdaten. Die BCH, FCH, ACH und RCH sind Signalisierungs-PDUs für die Signalisierung. Die BCH, FCH und ACH können vor der Daten-PDU vorgesehen sein und der RCH kann hinter der PDU angeordnet werden. Der MAC-Rahmen, der in einer Umgebung mit mehreren Sektoren verwendet wird, hat Sektorumschalt-Schutzzeiten und Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeiten, die im Zusammenhang mit 4 nicht beschrieben sind.
5 zeigt die Struktur eines BCH PDUs, die in einer Umgebung mit mehreren Sektoren gebildet ist. Ein BCH PDU kann aus einer Anzahl von Sektoren gebildet sein und jede BCH PDU kann eine Präambel zum Starten eines BCH aufweisen. Eine Sektorumschalt-Schutzzeit kann zwischen den BCH PDUs für die Sektorenklassifikation vorgesehen sein. Der BCH ist ein Kanal, in welchem alle Endgeräte empfangen können.
Die Anzahl der OFDM Symbole, der in einer Umgebung mit mehreren Sektoren gebildeten BCH PDUs lässt sich nach folgender Gleichung 1 bestimmen. LBCH = (PräambelBCH + 15 Bytes/3)·NSEC + Δ(NSEC)Sg/UDOFDM = (4 OFDM Symbole + 5 OFDM Symbole)·NSEC + Δ(NSEC)Sg/UDOFDM = 9·NSEC + Δ(NSEC)Sg/UDOFDM OFDM Symbole Gleichung 1, worin bedeuten:

N_sec:: die Anzahl der Sektoren je Access Point,
S_g:: die Sektorumschalt-Schutzzeit (die gegenwärtig weniger als 800 ns beträgt, die aber hier mit 800 ns angenommen wird),
UD_OFDM:: die Einheitszykluszeit der OFDM (4 μs)
Δ(t):: die Deltaschrittfunktion {0, t ≤ 1} {t, andernorts}

In Gleichung 1 dient 9·N_sec zur Berechnung der Anzahl der OFDM Symbole aus Präambeln und BCHs, die als die Anzahl der Sektoren gebildet sind, und dient Δ(N_sec)S_g/UD_OFDM zur Berechnung der Anzahl der OFDM Symbole, die durch eine Sektorumschalt-Schutzzeit erzeugt werden, die aufgrund der mehreren Sektoren gebildet ist.
Um die Anzahl der OFDM Symbole zu berechnen, die durch die in einer Umgebung mit mehreren Sektoren gebildeten BCH PDUs belegt sind, werden nicht nur die Anzahl der OFDM Symbole durch die Präambeln und der BCHs berücksichtigt, sondern auch die Anzahl der durch die Sektorumschalt-Schutzzeiten zur Klassifikation der Sektoreinheiten belegten OFDM Symbole berücksichtigt.
6 zeigt eine Struktur von FCH + ACH PDUs, die in einer Umgebung mit mehreren Sektoren gebildet sind. Die FCH + ACH PDU umfasst nacheinander einen FCH zur Beschreibung einer Struktur eines passenden MAC-Rahmens, eines ACH zum Empfang des Ergebnisses einer Kanalreservierung und eine passende Präambel. Die FCH + ACH PDU kann als eine Anzahl von Sektoren gebildet sein. Folglich kann eine Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeit nach der letzten FCH + ACH PDU vorgesehen werden.
Die Anzahl der OFDM Symbole der FCH + ACH PDU, die in der Umgebung mit mehreren Sektoren gebildet ist, kann mit der nachfolgenden Gleichung 2 berechnet werden: LFCH+ACH = PraambelFCH+ACH + LFCH + LACH·Sg = Δ(Nsec)2 + (27/BpSH)·NIE + 3·Nsec + (Sg(Nsec – 1) + Pg)/UDOFDM) OFDM Symbole Gleichung 2,worin bedeuten

N_IE:: Die Anzahl der IE Blocks in dem ganzen Sektor
BpS_FCH:: Die Anzahl der verschlüsselten Byte je OFDEM Symbol für einen FCH
P_g:: Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeit

In Gleichung 2 dient Δ(N_sec)2 + (27/BpS_FCH)·N_IE + 3·N_sec der Berechnung der Anzahl der OFDM Symbole, die durch die Präambel, FCH und ACH, als die Anzahl der mehreren Sektoren gebildet sind, und dient (Sg(N_sec – 1) + Pg)/UD_OFDM) der Berechnung der Anzahl der OFDM Symbole aufgrund der vielen Sektorumschalt-Schutzzeiten zur Sektorklassifikation und einer Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeit, die der letzten FCH + ACH PDU folgt.
Zur Berechnung der Anzahl von OFDM Symbolen, die durch die PDU der FCH und ACH belegt und in der Umgebung mit mehreren Sektoren gebildet ist, werden nicht nur die Anzahl der OFDM Symbole für die Präambel und die FCH + ACH berechnet, sondern auch die Anzahl der OFDM Symbole bestimmt, die durch die Sektorumschalt-Schutzzeiten und die Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeit belegt werden.
7 zeigt eine Struktur von DL-PDUs für die Endgeräte. Es gibt für jedes der Endgeräte eine DL-PDU. Zwischen den DL-PDUs gibt es keine Schutzzeiten und es gibt eine Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeit nach der letzten DL-PDU. Jede DL-PDU umfasst eine Präambel, einen SCH (Short Transmit Channel) mit Angaben über ein empfangendes Endgerät als einem Kanal zur Signalisierung und einen LCH (Long Transmit Channel), der zum empfangenden Endgerät Daten übertragen hat.
In den DL-PDUs, gebildet aus der Anzahl der Endgeräte, kann die Anzahl der OFDM Symbole, die durch Teile ausgenommen den ICH belegt sind, mit Hilfe der folgenden Gleichung 3 berechnet werden. LDL-LCH = PräambelDL·NDLMT + (9/BpSCH)·NDLSCH + Pg/UDOFDM = 2·NDLMT + (9/BpSSCH)·NDLSCH + (Pg/UDOFDM) OFDM Symbole Gleichung 3,worin bedeuten:

NDL_SCH:: Die Gesamtzahl der SCH in einer Serie von DL-PDUs
NDL_MT:: Die Anzahl der Endgeräte (MT) in einer Serie von DL-PDUs

In Gleichung 3 dient der Ausdruck 2·NDL_MT +(9/BpS_FCH)·NDL_SCH zur Berechnung der Anzahl der OFDM Symbole von Präambeln der DL PDU, die als Anzahl der Endgeräte und dem SCH zur Signalisierung gebildet ist, und dient (P_g/DU_OFDM) der Berechnung der Anzahl der OFDM Symbole der Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeit, die der letzten DL PDU folgt.
Im einzelnen werden in den DL-PDUs, die aus der die Anzahl der Endgeräte gebildet sind, für die Berechnung der Anzahl der OFDM Symbole, die durch Teile bzw. Bereiche, ausgenommen den LCH, belegt sind, nicht nur die Anzahl der OFDM Symbole für jede Präambel und den SCH berechnet, sondern auch die Anzahl der OFDM Symbole aufgrund der Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeit, die der letzten DL PDU folgt, berechnet.
8 zeigt eine Struktur von DiL-PDUs für eine Vielzahl von Endgeräten. Die DiL-PDU ist durch eine Ad-hoc-Methode gebildet, bei der sich viele Endgeräte eines drahtlosen LAN unmittelbar mit dem anderen Endgerät drahtlos verbinden und Datenkommunikation ohne einen Access Point (AP) zu passieren ausführen.
Die DiL-PDU umfasst eine Präambel zur Anzeige eines Übermittlungsbeginns, einen SCH mit Signalisierungsangaben wie einer Quelle und einem Ziel, usw. und einen LCH mit den zu übermittelnden Daten. Eine Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeit wird nicht immer zwischen den DiL-PDUs vorgesehen kann aber zwischen den DiL PDUs eingefügt werden, wenn ein datenübertragendes Endgerät, nämlich eine Quelle gewechselt wird. Wenn zum Beispiel eine Quelle ein erstes Endgerät (MT1) ist und verschiedene DiL PDUs nacheinander ein Ziel bilden, kann keine Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeit zwischen den DiL PDUs vorhanden sein. Es kann eine Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeit zwischen den DiL-PDUs von unterschiedlichen Quellen vorhanden sein.
In den von den Endgeräten gebildeten DiL-PDUs kann die Anzahl der OFDM Symbole, die durch Teile, ausgenommen den LCH, belegt sind, mit der folgenden Gleichung 4 berechnet werden. LDiL-LCH = PräambelDiL·NDiLMT + (9/BpSSCH)·NDiLSCH + (NDiLMT-Diff + 1)Pg)/UDOFDM = 4·NDiLMT + (9/BpSSCH)·NDiLSCH + (NDiLMT-Diff) + 1)Pg/UDOFDM OFDM Symbole Gleichung 4,worin bedeuten:

NDiL_SCH:: Die Anzahl der SCH in einer Serie von DiL-PDUs
NDiL_MT:: Die Anzahl der Endgeräte in einer Serie von DiL-PDUs
NDiL_MT-Diff:: Die Anzahl der Sender bzw. Transmitter mit unterschiedlichem Index zwischen zwei aufeinander folgenden Endgeräten.

In Gleichung 4 dient der Ausdruck 4·NDiL_MT + (9/BpS_SCH)·NDiL_SCH der Berechnung der Anzahl der OFDM Symbole für jede Präambel der DiL-PDUs, die durch die Endgeräte gebildet sind, und für jeden SCH für die Signalisierung, und dient der Ausdruck (NDiL_MT-Diff + 1)P_g/UD_OFDM zur Berechnung der Anzahl der OFDM Symbole einer Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeit, die immer dann erzeugt wird, wenn ein Endgerät (MT) für die Übermittlung von Daten gewechselt wird.
Es gilt insbesondere, dass für die DiL-PDUs, die aus der Anzahl der Endgeräte gebildet sind, für die Berechnung der Anzahl der von Teilen, außer dem ICH, belegten OFDM Symbole nicht nur die Anzahl der OFDM Symbole für jede Präambel und dem SCH berechnet wird, sondern auch die Anzahl der OFDM Symbole von Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeiten, die immer dann erzeugt werden, wenn ein Endgerät MT zur Übermittlung von Daten gewechselt wird, berechnet wird.
9 zeigt eine Struktur von UL-PDUs für eine Vielzahl von Endgeräten. Wenn viele Endgeräte Daten an den Access Point AP übertragen, wird eine UL-(up link)PDU als die Anzahl der Endgeräte gebildet und jede UL-PDU wird über eine Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeit klassifiziert.
Die UL PDU umfasst eine Präambel, einen SCH mit Information von Endgeräten als einem Signalisierungskanal und einem LCH, der Daten an ein Ziel zu übermitteln hat.
In der durch die Endgeräte gebildeten UL PDU kann die Anzahl der OFDM Symbole, die durch Teile mit Ausnahme des ICH belegt sind, mit der folgenden Gleichung 5 berechnet werden. LUL-SCH = PräambelUP·NULMT + (9/BPSSCH)·NULSCH + (Δ(NULMT)Pg)/UDOFDM = PREUL·NULMT + (9/BPSSCH)·NULSCH + (Δ(NULMT)Pg)/UDOFDM OFDM Symbole Gleichung 5,worin bedeuten:

NUL_SCH:: Die Gesamtzahl der SCH in einer Serie von UL-PDUs
NUL_MT:: Die Anzahl der Endgeräte in einer Serie von UL-PDUs
P_g:: Die Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeit
PRE_UL:: Die Anzahl der UL Präambeln (einer kurzen Präambel ist der Wert 3 zugeteilt und einer langen Präambel ist der Wert 4 zugeteilt).
BPS_SCH:: Die Anzahl der verschlüsselten Byte je OFDM Symbol für einen SCH

In Gleichung 5 dient der Ausdruck PRE_UL·NUL_MT + (9/BpS_SCH)·NUL_SCH zur Berechnung der Anzahl der OFDM Symbole für die Präambeln der durch Endgeräte gebildeten UL PDU und den SCH für die Signalisierung, und der Ausdruck (Δ(NUL_MT)P_g)/UD_OFDM dient der Berechnung der Anzahl der OFDM Symbole durch Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeiten zur Klassifizierung der Endgeräte-MT Einheiten in der UL-PDU.
Genauer gesagt, werden in der UL-PDU, die aus der Anzahl der Endgeräte gebildet ist, für die Berechnung der Anzahl der OFDM Symbole belegt durch Teile, mit Ausnahme des LCH, nicht nur die Anzahl der OFDM Symbole durch jede Präambel und den SCH berechnet sondern auch die Anzahl der OFDM Symbole aufgrund der Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeiten für die Klassifizierung der Einheiten MT.
10 zeigt eine Struktur von RCH PDUs, die in einer Umgebung mit mehreren Sektoren gebildet sind. RCH PDUs zur Übermittlung eines Kanalreservierungs-Anforderungssignals von vielen Endgeräten an den Access Point AP werden durch Sektoreinheiten entsprechend einer Sektorumschalt-Schutzzeit klassifiziert. RCH PDUs in Sektoren werden mittels MT-(Endgeräte)Einheiten durch jede RCH Schutzzeit klassifiziert. Jede RCH PDU kann eine Präambel und einen RCH enthalten.
Die Anzahl der OFDM Symbole des in der Umgebung mit mehreren Sektoren gebildeten RCH PDU kann mit der folgenden Gleichung 6 berechnet werden. LRCH = (PräambelRCH + 9/3)·NRCH + (NRCHPg + Δ(Nsec)Sg)/UDOFDM = PRERCH + 3)·NRCH + (NRCHPg + Δ(Nsec)Sg)/UDOFDM OFDM Symbole Gleichung 6,worin bedeuten:

N_RCH:: Die Gesamtzahl der RCH in dem gesamten Sektor
PRE_RCH:: Die Zahl der Präambeln für den RCH (zugeteilt als Wert 3 für eine kurze Präambel und Wert 4 für eine lange Präambel).

In Gleichung 6 dient der Ausdruck (PRE_RCH + 3)·N_RCH zur Berechnung der Anzahl der OFDM Symbole für eine Präambel und einen RCH für eine RCH PDU, die in einer Umgebung mit mehreren Sektoren gebildet ist, und dient der Ausdruck (N_RCHP_g + Δ(N_SCH)S_g)/UD_OFDM der Berechnung der Anzahl der OFDM Symbole von Sektorumschalt-Schutzzeiten zur Klassifikation jedes Sektors und von RCH Schutzzeiten zur Klassifikation eines RCH von jedem Endgerät.
Im einzelnen werden zur Berechnung der Anzahl der OFDM Symbole der in der Umgebung mit mehreren Sektoren gebildeten RCH PDU nicht nur die Anzahl der OFDM Symbole von einer Präambel und einem RCH, die durch jedes Endgerät erzeugt werden, berechnet, sondern auch die Anzahl der OFDM Symbole, die durch Sektorumschalt-Schutzzeiten zur Klassifikation jedes Sektors und durch RCH Schutzzeiten für die Klassifikation RCH jedes Endgeräts gebildet werden, errechnet.
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Analysieren des Datenübermittlungsdurchsatzes in einem drahtlosen LAN gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Andere Betriebsweisen, Folgen der Arbeitsschritte und Ausführungsformen liegen ebenfalls im Bereich der vorliegenden Erfindung.
Im Block S100 umfasst das Verfahren zur Bestimmung, ob der Durchsatz eines drahtlosen LAN, der Daten durch MAC-Rahmen-Einheiten übermittelt, zu analysieren ist. Die Anzahl der OFDM Symbole, die durch Sektorumschalt-Schutzzeiten zur Sektorklassifikation und Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeiten zur Endgeräteklassifikation in einen MAC-Rahmen belegt sind, werden durch eine Aufrundungsfunktion (Begrenzungsfunktion) im Block S110 berechnet. Die Anzahl der OFDM Symbole einer Daten-PDU (ausgenommen ein LCH), die Anzahl der OFDM Symbole einer Signalisierungs-PDU und die Anzahl der OFDM Symbole, die durch die Aufrundungsfunktion errechnet wurden, werden von der Anzahl der OFDM Symbole, die in dem MAC-Rahmen voreinstellt ist, subtrahiert, wie dies im Block S120 dargestellt ist. Durch Berücksichtigung der Anzahl der OFDM Symbole, die durch Sektorumschalt-Schutzzeiten belegt sind, die in dem MAC-Rahmen in einer Umgebung mit mehreren Sektoren gebildet sind, und der Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeiten, die in dem MAC-Rahmen für die Endgeräteklassifikation gebildet sind, kann der Datenübermittlungsdurchsatz des mit mehreren Sektoren betriebenen drahtlosen LANs genau analysiert werden, wie dies im Block S130 dargestellt ist.
In dem drahtlosen LAN in der Umgebung mit mehreren Sektoren wird die Anzahl der OFDM Symbole, die für einen MAC-Rahmen reserviert ist, durch einen speziellen Wert zugeteilt. Der eine MAC-Rahmen kann einen Signalisierungskanal umfassen, einen Kanal für die Übertragung von Teilenehmerdaten, Sektorumschalt-Schutzzeiten zur Klassifikation von Kanälen durch Sektoren; Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeiten zur Klassifikation jeder Kanal-PDU von Endgeräten und RCH-Schutzzeiten. Der Datenübermittlungsdurchsatz eines drahtlosen LAN in einer Umgebung mit mehreren Sektoren kann als eine Quantität bzw. Menge der durch einen MAC-Rahmen übermittelten Daten beschrieben werden. Es wird die Menge der durch eine LCH eines MAC-Rahmens übermittelbaren Daten gemessen. Hierzu wird die Anzahl der OFDM Symbole, die von dem einen MAC-Rahmen den verbleibenden Teilen mit Ausnahme eines LCH zugeteilt sind, berechnet und die errechnete Anzahl der OFDM Symbole kann von einem speziellen Wert, der dem MAC- Rahmen zugeteilt wurde, subtrahiert werden. Ein sich ergebender Wert ist die Anzahl der OFDM Symbole, die über den ICH des einen MAC-Rahmens übertragbar ist.
Die Anzahl der OFDM Symbole, die von einem MAC-Rahmen den verbleibenden Teilen außer dem ICH zugeteilt wurde, nämlich die Anzahl der OFDM Symbole, die den Teilen, die keine Teilnehmerdaten haben, können aus der Addition der OFDM Symbole bzw. mit Hilfe der Gleichungen 1 bis 6 ermittelt werden. Wenn hierbei die Gleichung 4 berücksichtigt wird, ist es zum Analysieren des Datenübermittlungsdurchsatzes des drahtlosen LAN unter Einschluss des Ad-hoc-Verfahrens, und wenn die Gleichung 4 nicht berücksichtigt wird, dient es dem Analysieren des Datenübermittlungsdurchsatzes des drahtlosen LAN einschließlich des Ad-hoc-Verfahrens.
Die Anzahl der OFDM Symbole, die durch den LCH des einen MAC-Rahmens in einer Umgebung mit mehreren Sektoren belegt ist, kann mit Hilfe der Gleichung 7 berechnet werden. Zum Beispiel kann die Gesamtzahl der OFDM Symbole, die dem einen MAC-Rahmen zugeteilt ist, 500 betragen.
Hier kann ein durch Addition der Sektorumschalt-Schutzzeiten (S_g) zur Sektorklassifikation, der Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeiten (P_g) zur Endgeräteklassifikation und der RCH Schutzzeiten erhaltener Wert (das Gleiche gilt für P_g) die Anzahl der OFDM Symbole über eine Aufrundungsfunktion (ceiling function) angeben.
Die Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeit kann entweder 2 μs, 2,8 μs, 4 μs und 12 μs entsprechend der ETSI BRAN HIPERLAN/2 MAC Schicht betragen und die Sektorumschalt-Schutzzeit kann mit 800 ns (0,8 μs) festgelegt sein. Zusätzlich ist die Länge eines OFDM Symbols 4 μs. Folglich können die Summe der Sektorumschalt-Schutzzeiten, der Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeiten und der RCH-Schutzzeiten nicht immer ein Mehrfaches der Zahl 4 sein. Es ist daher möglich, eine Analyse des Datenübertragungsdurchsatzes mit den OFDM Symboleinheiten über die Ausführung einer Aufrundungsfunktion zu machen.
Die Sektorumschalt-Schutzzeiten, die Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeiten und die RCH-Schutzzeiten können nicht in anderen Verfahren zur Analyse des Datenübermittlungsdurchsatzes in drahtlosen LANs berücksichtigt werden. Durch ihren Einschluss in Teilen (parts), die keine Teilnehmerdaten enthalten, kann der Datenübermittlungsdurchsatz eines drahtlosen LAN in der Umgebung mit mehreren Sektoren gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genau analysiert werden.
Wegen der genauen Analyse des Datenübermittlungsdurchsatzes kann außerdem die Ausbildung eines drahtlosen LAN Kommunikationssystems einer Umgebung mit mehreren Sektoren optimiert werden.
In einem Verfahren zum Analysieren des Datenübermittlungsdurchsatzes in einen drahtlosen LAN gemäß einer beispielhaften Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung, können verschiedene Operationen ausgeführt werden, wie das Analysieren des Datenübermittlungsdurchsatz in einem drahtlosen LAN mit mehreren Sektoren der eine Sektorumschalt-Schutzzeit und eine Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeit berücksichtigt, so dass der Datenübermittlungsdurchsatz genau analysiert werden kann.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in der Lage sein, die Ausbildung eines drahtlosen LAN-Kommunikationssystems in einer Umgebung mit mehreren Sektoren auf der Basis einer genauen Analyse des Datenübermittlungsdurchsatzes zu optimieren.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen und Vorteile sind nur beispielhaft und dürfen nicht als die vorliegende Erfindung einschränkend ausgelegt werden.

Claims

Verfahren zum Analysieren des Datenübermittlungsdurchsatzes in einem drahtlosen HIPERLAN/2-Kommunikationssystem mit mehreren Sektoren, umfassend: – Erfassen solcher Teile eines MAC-Rahmens, die für die Signalisierung, Sektorklassifikation und Endgeräteklassifikation reserviert sind, – Berechnen einer Anzahl von Symbolen für Sektorumschalt-Schutzzeiten und Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeiten und einer Anzahl von Symbolen für Signalisierungs-PDUs und Daten-PDUs ausgenommen LCHs in dem MAC-Rahmen anhand der erfassten Teile, – Subtrahieren (S120) der ermittelten Anzahl von Schutzzeitsymbolen und der ermittelten Anzahl von Symbolen für Signalisierungs-PDUs und Daten-PDUs von der Gesamtzahl der dem MAC-Rahmen zugeteilten Symbole zur Ermittlung einer Anzahl von Symbolen für die Datenübermittlung in dem MAC-Rahmen und – Anzeigen (S130) des Datenübermittlungsdurchsatzes auf Grundlage des Ergebnisses der Subtraktion.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Berechnung der Anzahl der Schutzzeitsymbole die Anwendung einer Aufrundungsfunktion auf eine Summe von Symbolen für alle Sektorumschalt-Schutzzeiten und Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeiten in dem MAC-Rahmen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Berechnung der Anzahl der Symbole für Signalisierungs-PDUs und Daten-PDUs das Addieren der Anzahl der Symbole für BCH PDUs, FCH + ACH PDUs, UL PDUs ausgenommen ICH, DiL PDUs ausgenommen LCH, DL PDUs ausgenommen ICH und RCH PDUs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Anzahl der Symbole für BCH PDUs Präambeln und die Anzahl der Symbole für BCHs angibt, die Anzahl der Symbole für FCH + ACH PDUs Präambeln und die Anzahl der Symbole für FCHs und ACHs angibt und die Anzahl der Symbole für RCH PDUs Präambeln und die Anzahl der Symbole für RCHs angibt.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Anzahl der Symbole für UL PDUs ausgenommen ICH Präambeln und die Anzahl der Symbole für SCHs angibt, die Anzahl der Symbole für DiL PDUs ausgenommen ICH Präambeln und die Anzahl der Symbole für SCHs angibt und die Anzahl der Symbole für DL PDUs ausgenommen LCH Präambeln und die Anzahl der Symbole für SCHs angibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Anzahl der Schutzzeitsymbole aus der Summe der Symbole, welche von Sektorumschalt-Schutzzeiten zwischen BCH PDUs und zwischen FCH + ACH PDUs belegt werden, ferner der Symbole, die von Ausbreitungsverzögerungs-Schutzzeiten zwischen UL PDUs, zwischen DiL PDUs bei Wechsel eines Sendeendgeräts und nach der letzten DL PDU belegt werden, sowie der Symbole, welche von Sektorumschalt-Schutzzeiten zwischen RCH PDUs unterschiedlicher Sektoren und RCH-Schutzzeiten zwischen RCH PDUs innerhalb desselben Sektors belegt werden, berechnet wird.