JP5112799B2 - 移動局の物理的測定およびmac性能の統計をアクセスポイントの管理情報ベースに格納する方法 - Google Patents

移動局の物理的測定およびmac性能の統計をアクセスポイントの管理情報ベースに格納する方法 Download PDF

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Description

本発明は無線通信システムに関する。より詳細には、本発明は、無線送信/受信ユニット(WTRU)とアクセスポイント(AP)との間で送信電力制御(TPC)情報を転送する方法に関する。
無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)は、その便利さおよび柔軟性のために、より普及してきた。こうしたネットワーク用の新しいアプリケーションが開発されるにつれて、その人気はかなり高まると予想される。
IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)ワーキンググループは、より高いデータ転送速度および他のネットワーク機能を提供するための拡張を含むIEEE802.11ベースライン標準を定義している。IEEE802.11標準に基づいて、ネットワークエンティティは、管理情報ベース(MIB)を含む。MIBは、メディアアクセス制御層(MAC)の層MIBまたは物理(PHY)層のMIBのいずれかとすることができる。MIBテーブル内のデータエントリは、IEEE802.11標準を使用する。
ネットワーク管理エンティティ(NME)は、WLANに接続され、フレームを送信することによって互いに通信する。802.11標準によって定義された3つのタイプのMACフレーム、1)データフレーム、2)制御フレーム、および3)管理フレームがある。また、これらのフレームごとにサブタイプもある。例えば、アクションフレームは、管理フレームのサブタイプである。アクションフレームは、カテゴリによってさらに定義される。現在、アクションフレームカテゴリは、0−スペクトル管理、1−サービス品質の管理、2−直接リンクプロトコル、および3−無線測定と定義されている。
サービスプリミティブとは、標準化されたメッセージ内容を使用した、ステーション管理エンティティ(SME)とMAC層管理エンティティ(MLME)との間など、層エンティティ間またはプロトコルエンティティ間の交換のために使用される内部信号メッセージである。メッセージの特定の形式は、標準では指定されてはいないが、標準は内容を指定している。サービスプリミティブは、一般に、例えば管理の目的であるWTRUから別のWTRUに特定のフレームを送信することによって、特定のアクションを開始し、確認し、または報告するために使用される。
IEEE802.11標準によれば、SMEは、適切なMAC操作を提供するためにWTRUに組み込まれる。SMEは、個別の管理プレーンに存在する、または「横に離れて」存在すると見なすことができる、層に依存しないエンティティである。したがって、SMEは、様々な層管理エンティティからの層依存状況の収集、および層固有パラメータの値を同様に設定するなどの機能に責任を負うと見なされ得る。SMEは、一般に、一般のシステム管理エンティティの代わりにこうした機能を行い、標準管理プロトコルを実装する。
さらに、IEEE802.11標準によれば、WTRUは、その挙動を制御する構成設定をMIBに含む。WLAN無線リソース管理(RRM)との関連でWTRUの挙動を解釈し、性能を向上させるために、APが各WTRUの構成を理解できることが重要である。例えば、WTRUは、そのMIBで、正常に受信されたが、デコードできないデータフレームを追跡する。これは、APが最低レベルのサービス品質をWTRUに提供するための重要な情報である。
RRMは、WLAN管理において最も重要な側面の1つである。WLANは、帯域内干渉の緩和および周波数の再利用を含めて、RRMを実行することによって性能のかなりの向上を達成することができる。効率的なRRMでは、NMEがWTRU固有のTPC関連情報を取り出すことが必要である。従来の無線システムで使用されるMIBデータ構造に関する問題は、WTRUのTPC情報がAPのMIBに格納されないということである。
干渉の緩和は、送信電力量を最低限に抑えることによって、付近の他のユーザの干渉を回避するために無線通信システムで使用される昔ながらの技術である。IEEE802.11h標準は、瞬時送信電力(instantaneous transmit power)およびリンクマージン(link margin)を得るために、BEACONおよびPROBE RESPONSEフレームによる最大許容送信電力のメッセージング、およびTPC REQUESTおよびTPC REPORTフレームによるメッセージングを定義する。APは、BEACONフレームを一斉送信し、またはPROBE RESPONSEフレームで応答する。BEACONフレームは、国フィールド、電力制約フィールド、送信電力フィールド、およびリンクマージンフィールドを含む。国フィールドは、最大法的電力レベルを含む。電力制約フィールドは、最大法的電力レベルと比較したオフセット値を含む。送信電力フィールドは、TPC REPORTフレームの送信に使用される送信電力を示す。リンクマージンフィールドは、BEACONおよびPROBE RESPONSEフレームでゼロに設定されている。
基本サービスセット(BSS)における送信/受信電力レベルおよびリンクマージンなど、WTRUの物理的測定データまたはMAC性能統計情報の要求/報告メッセージングおよび取り出しは、干渉の緩和およびRRMをサポートするための重要なパラメータである。しかし、これらの物理的測定値またはMAC性能統計情報は、L1 PHYまたはL2 MACプロトコルエンティティから外部WLAN RRMエンティティへのインタフェースとして働くSMEに渡されない。SMEは、一般に、MIBに対する読み取り/書き込みを行うインタフェースソフトウェアを含む。例えば、簡易ネットワーク管理プロトコル(SNMP)からコマンドを受信すると、特定のMIBエントリの読み取りがSNMPに報告される。
現在、WLANは、通常、必要とされるよりかなり高い電力レベルで伝送する。TPCでは、他のWTRUに対して必要な干渉を超える干渉を発生させずに、良好な信号受信を常に保証する最低レベルに送信電力を調整することができる。また、効果的な負荷制御、およびBSSレンジ調整を行うことも可能である。レンジ調整、負荷バランシング、最大セル半径は、APの送信電力、およびWTRUの受信機の感度によって決定される。送信電力が適切に制御されない場合、セルの端のWTRUは、APへの接続を維持できなくなり、やむを得ず付近のAPとの再関連付けを行う。したがって、適切な電力制御によって、効果的な負荷制御およびレンジ調整が可能になる。
本発明は、WTRUとAPとの間でTPC情報を転送する方法および無線通信システムである。APは、第1の管理エンティティおよび第2の管理エンティティを含む。WTRUは、第3の管理エンティティを含む。AP内の第1の管理エンティティは、WTRUの送信電力レベルを適応させるかどうかを決定する。第1の管理エンティティは、WTRUの送信電力レベルを適応させることを決定した場合、TPC情報を要求する第1のメッセージをAP内の第2の管理エンティティに送信する。第2の管理エンティティは、第1のメッセージの受信を確認するメッセージを第1の管理エンティティに送信することができる。
AP内の第2の管理エンティティは、TPC情報をAPに提供するようWTRUに要求する第2のメッセージをWTRUに送信する。WTRUが第2のメッセージを受信したことに応答して、WTRU内の第3の管理エンティティは、1または複数の物理的測定を実行して、1または複数のTPCパラメータを決定する。次いで第3の管理エンティティは、物理的測定の結果に関連付けられている要求されたTPC情報を含む第3のメッセージをAPに送信する。
第3の管理エンティティによって実行される測定は、WTRU送信電力レベル測定、リンクマージン測定、クリアチャネルアセスメント(clear channel assessment:CCA)、PSNI(perceived signal-to-noise indication)測定、RSSI(received signal strength indication)測定、およびRCPI(received channel power indication)測定を含む。第1の管理エンティティは、SMEとすることができ、第2および第3の管理エンティティは、MLMEとすることができる。無線通信システムは、WLANとすることができる。
本発明は、例として提供され、添付の図面との関連で理解すべき以下の好ましい例の説明からより詳しく理解されよう。
以下、WTRUは、これに限定されないが、ユーザ機器、移動局、固定式または携帯用サブスクライバユニット、ページャ、または無線環境で動作することができる他の任意の種類の装置を含む。以下で言及するとき、APは、これに限定されないが、基地局、ノードB、サイトコントローラ、または無線環境における他の任意の種類のインタフェース装置を含む。
全体を通じて類似の番号が類似の要素を表す図面を参照して、本発明について説明する。本発明は、WLAN IEEE802.11標準(802.11ベースライン、802.11a、802.11b、および802.11g)にアドオンとして適用され、また、IEEE802.11e、802.11h、802.16にも適用される。
本発明は、UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)、CDMA2000および一般のCDMAに適用されるように、時分割複信(TDD)、周波数分割複信(FDD)、時分割同期CDMA(TDSCDMA)にさらに適用可能であるが、他の無線システムにも適用可能であると考えられる。
本発明の特徴を、集積回路(IC)に組み込んだり、多数の相互接続構成要素を含む回路において構成したりすることができる。
図1Aは、複数のWTRU105、複数のAP110、配信システム(DS)115、NME120、およびネットワーク125を含む無線通信システム100のブロック図である。WTRU105およびAP110は、それぞれの基本サービスセット(BSS)130を形成する。BSS130およびDS115は、拡張サービスセット(ESS)を形成する。APは、ネットワーク125を介してNME120に接続される。無線通信システム100は、WLANとすることができる。
図1Bは、無線通信システム100で使用されるAP110およびWTRU105の構成を示す詳細なブロック図である。AP110は、第1の管理エンティティ150、第2の管理エンティティ155、および第1のMIB160を含む。WTRU105は、第3の管理エンティティ165、第4の管理エンティティ170、および第2のMIB175を含む。MIB160および175は、構成パラメータ、性能測定基準、および障害インジケータの格納に使用される1または複数の記憶装置(カウンタ、レジスタ、または他のメモリ装置)から成る。
第1の管理エンティティ150は、SMEとすることができる。第2の管理エンティティ155は、MLMEとすることができる。第3の管理エンティティ165は、MLMEとすることができる。第4の管理エンティティ170は、SMEとすることができる。
図1Aを参照すると、NME120にあるRRMコントローラ(図示せず)は、ネットワーク125およびDS115を介してAP110と通信する。AP110は、WTRU105と無線で通信する。NME120は、メッセージをAP110に送信して、SNMPや拡張可能なマーク付け言語(XML)など、より高層(層2以上)の管理プロトコルによってAPのBSSにおける許容可能な電力レベルを変更する。NME120は、許容可能な最大値および最小値をAP110のMIB160に書き込む。
AP110のMIB160内のエントリを定期的に読み取り、サービスプリミティブを使用してMACシグナリングフレームを送受信するプロセスが、AP110において実施される。BEACONやTPC REQUEST、MEASUREMENT REQUESTなどのMACシグナリングフレームは、セル内のすべてのWTRU105に伝えられる。
AP110がWTRU105から(TPC REPORTS、MEASUREMENT REPORTSなどの)MACシグナリングフレームを受信するとき、AP110は、報告された測定値を取得し、サービスプリミティブを使用して、AP110のMIB160に性能測定値を書き込む。次いでNME120は、管理プロトコルを介してAP110内のこうしたMIBエントリを読み取り、現在のシステム性能を知る。NME120は、WTRU105の送信電力レベルを制御する。
MIBは、MAC MIBまたはPHY MIBのいずれかとすることができる。ほとんどのRRMユニットは非常に速く応答するMACレベルで動作するため、一般にMAC MIBが好ましい。MIBテーブル内のエントリは、WTRU1つ当たりのテーブルまたは全体的な統計テーブルのいずれかに含まれるものとし、WTRU1つ当たりのテーブルの方が好ましい。こうした物理的測定データをAP110のMIBに格納することによって、外部のエンティティから使用できるようにすることにより、干渉レベルを低く保つことができ、結果的により高いシステム容量が得られる。
図2は、本発明に従ってTPCデータを取得するためにWTRU105とAP110との間の通信をサポートするプロセスを示す。AP110は、対象のWTRU105からTPCデータを取得することを決定すると、TPC要求フレーム205を対象のWTRU105に送信する。TPC要求フレーム205に応答して、WTRU105は、1または複数の要求された物理的測定を実行し、TPC報告フレーム210をAP110に送信する。次いでAP110は、TPCデータをAP110のMIB160に格納して、NME120などの外部エンティティから使用できるようにする。
図1Aおよび図1Bを参照すると、TPCデータを取得するプロセスは、NME120によって開始することもでき、NME120は次に、AP110内の第1の管理エンティティ150をトリガして、プリミティブを第2の管理エンティティ155に送信して、MACシグナリングフレームをWTRU105に送信する。
図3は、1または複数の測定を実行し、WTRU105の固有の物理的パラメータをAP110に報告するようAP110がWTRU105に要求するためにWTRU105とAP110との間の通信をサポートするプロセスを示す。AP110がWTRU105に物理的測定データを要求することを決定すると、AP110は、対象のWTRU105のいくつかの物理的パラメータを測定し、報告する旨の測定要求フレーム305を対象のWTRU105に送信する。測定は、送信電力、リンクマージン、CCA報告、RPI(received power indicator)ヒストグラム報告、または他の任意の物理関連の測定を含み得る。これらは、絶対値、統計平均またはヒストグラム値、または任意のタイプのアルゴリズムまたは最適化ルーチンを使用して計算された値であり得る。要求された測定を実行した後、対象のWTRU105は、測定データをコンパイルし、測定報告フレーム310をAP110に送信する。測定データは、AP110のMIB160に格納され、任意選択で、WTRU105のMIB175に格納される。
WTRU105内のMIB175は、異なる2つのカテゴリの情報を格納する。第1のカテゴリは、信号電力、干渉レベル、雑音ヒストグラムなど、様々な物理的測定値を含む。第2のカテゴリは、CCA busy fraction、平均バックオフ時間、誤りフレームカウンタなど、様々なMAC性能統計情報である。
受信された物理的測定値およびMAC性能統計情報は、AP110のMIB160に格納されると、RRMの責任を負うエンティティから使用できるようになる。MIB160は、MAC MIBまたはPHY MIBのいずれかとすることができる。RRMメッセージングは、MAC層でも行われ、PHY層よりかなり速いため、MAC MIBが好ましい。これらの物理的測定データは、AP110のMIB160に格納することによって外部エンティティから使用できるようになる。したがって、効果的な負荷制御およびBSSレンジ調整が可能になる。
図4は、AP110とWTRU105との間でサービスプリミティブを使用してTPC情報を取得するプロセス400の例を示す信号フロー図である。内部メッセージングは、本発明によって新しく導入されるサービスプリミティブにより行われる。プロセス400を使用して、AP110は、WTRU105からTPCデータを取得し、TPCデータをAP110のMIB160に格納することができる。
AP110は、SME450およびMLME455を含む。WTRU105は、MLME465およびSME470を含む。図4を参照すると、AP110のSME450は、WTRU105の送信電力レベルを適応させるかどうかを決定する(ステップ402)。SME450がステップ402でWTRU105の送信電力レベルを適応させることを決定した場合、ステップ404で、SME450は、TPC情報を要求する第1のメッセージ(MLME−TPCADAPT.req)をAP110のMLME455に送信する。ステップ406で、MLME455は、第1のメッセージ(MLME−TPCADAPT.req)の受信を確認する第2のメッセージ(MLME−TPCADAPT.cfm)をSME450に送信する。ステップ408で、MLME455は、TPC情報を要求する第3のメッセージ(TPC要求フレーム)を対象のWTRU105に送信し、対象のWTRU105のMLME465は、第3のメッセージ(TPC要求フレーム)を受信する。ステップ410で、MLME465は、1または複数の物理的測定を実行して、WTRU送信電力レベル、WTRU受信電力レベル、リンクマージン(すなわち送信電力−受信電力)、PSNI、RSSI、RCPIなどのTPCパラメータを決定する。TPCパラメータを決定する測定値の結果を、SME470に転送し、WTRU105のMIB175に格納しても良い。ステップ412で、対象のWTRU105のMLME465は、要求されたTPC情報を含む第4の信号(TPC報告フレーム)をAP110に送信する。ステップ414で、MLME465は、要求されたTPC情報を含む第5のメッセージ(MLME−TPCREPORT.ind)をSME450に送信する。SME450は、TPC情報が外部のRRMエンティティから使用できるように、要求されたTPC情報をAP110のMIB160に格納することができる。TPC要求は、ステップ416で終了する。
図5は、本発明によるネットワークエンティティ間でTPC情報を転送する方法ステップを含むプロセス500の例を示すフローチャートである。
図1Aに示すように、プロセス500は、少なくとも1つのAP110および少なくともWTRU105を含む無線通信システム100で実施される。図1Bに示すように、AP110は、第1の管理エンティティ150および第2の管理エンティティ155を含む。さらに、図1Bに示すように、WTRU105は、第3の管理エンティティ165および第4の管理エンティティ170を含む。
図5を参照すると、AP110内の第1の管理エンティティ150は、WTRU105の送信電力レベルを適応させるかどうかを決定する(ステップ505)。ステップ505で第1の管理エンティティ150がWTRU105の送信電力レベルを適応させることを決定した場合、ステップ510で、第1の管理エンティティ150は、TPC情報を要求する第1のメッセージをAP110内の第2の管理エンティティ155に送信する。ステップ515で、第2の管理エンティティ155は、第1のメッセージの受信を確認する第2のメッセージを第1の管理エンティティ150に送信する。ステップ520で、第2の管理エンティティ155は、TPC情報の要求を含む第3のメッセージをWTRU105に送信する。ステップ525で、WTRU105内の第3の管理エンティティ165は、第3のメッセージを受信する。ステップ530で、第3の管理エンティティ165は、1または複数の物理的測定を実行して、TPCパラメータを決定する。第3の管理エンティティ165は、物理的測定の結果を第4の管理エンティティ170に転送し、第4の管理エンティティは、物理的測定の結果をMIB175に格納することができる。ステップ535で、第3の管理エンティティ165は、要求されたTPC情報を含む第4のメッセージをAP110に送信する。ステップ540で、AP110内の第2の管理エンティティ155は、第4のメッセージを受信する。ステップ545で、第2の管理エンティティ155は、要求されたTPC情報を含む第5のメッセージを第1の管理エンティティに送信する。次いで要求されたTPC情報を、AP110のMIB160に格納することができる。
本発明は、特に、好ましい実施形態を参照して示され、説明されているが、上述した本発明の範囲から逸脱することなく、形および詳細に様々な変更を加えることができることを当業者であれば理解されよう。
本発明に従って動作する無線通信システムを示すブロック図である。 図1Aの無線通信システムで使用されるAPおよびWTRUの構成を示す詳細なブロック図である。 本発明によるTPC情報を取得するためのWTRUとAPとの間の通信を示す信号フロー図である。 本発明による、測定報告を要求し、受信するためのWTRUとAPとの間の通信を示す信号フロー図である。 本発明によるネットワーク管理エンティティ間でサービスプリミティブを使用してTPC情報を転送するプロセス例を示す信号フロー図である。 本発明によるネットワークエンティティ間でTPC情報を転送する方法ステップを含むプロセス例を示すフローチャートである。
符号の説明
100 無線通信システム
105 WTRU
110 AP
115 配信システム(DS)
120 NME
125 ネットワーク
130 基本サービスセット(BSS)

Claims (22)

  1. 無線通信システムにおいて測定値を交換するためのアクセスポイント(AP)における方法であって、
    ネットワーク管理エンティティ(NME)からのトリガに応答して、第1の管理エンティティから第2の管理エンティティに第1のメッセージを通信することであって、前記第1および第2の管理エンティティは、アクセスポイント(AP)にあること、
    前記第1のメッセージに応答して、前記APから測定要求を無線送信/受信ユニット(WTRU)へ送信すること、
    前記第2の管理エンティティにおいて前記WTRUからの測定結果を受信することであって、前記測定結果は、前記WTRUの送信電力情報およびリンクマージン情報を含むこと、および
    前記測定結果を前記APの管理情報ベース(MIB)に格納することであって、格納された測定結果は、前記NMEにより利用されること
    を備えたことを特徴とする方法。
  2. 前記第2の管理エンティティから前記第1の管理エンティティに、前記第1のメッセージの受信確認である第2のメッセージを通信することをさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記測定結果は、要求された測定値の絶対値を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 前記測定結果は、要求された測定値の統計的平均を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  5. 前記測定結果は、パラメータの時間に対するヒストグラム値を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  6. 前記測定要求は、パラメータの測定値の要求を含み、前記パラメータは、信号対雑音比を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  7. 前記測定要求は、パラメータの測定値の要求を含み、前記パラメータは、RCPI(received channel power indication)を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  8. 前記測定要求は、パラメータの測定値の要求を含み、前記パラメータは、リンク測定値を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  9. 前記測定要求は、パラメータの測定値の要求を含み、前記パラメータは、クリアチャネルアセスメント(clear channel assessment:CCA)を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  10. 前記測定要求は、パラメータの格納された測定値に対する要求であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  11. 前記測定要求は、パラメータの新しい測定値を得るための要求であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  12. アクセスポイント(AP)であって、
    ネットワーク管理エンティティ(NME)からのトリガに応答して、第1のメッセージを通信するように構成された第1の管理エンティティと、
    第2の管理エンティティであって、
    前記第1のメッセージを受信し、
    前記第1のメッセージに応答して測定要求を無線送信/受信ユニット(WTRU)への送信を開始し、
    前記WTRUの送信電力情報およびリンクマージン情報を含む測定結果を前記WTRUから受信する第2の管理エンティティとを備え、
    前記第1の管理エンティティは、前記測定結果を格納するように構成された管理情報ベース(MIB)を含み、格納された測定結果は、前記NMEにより利用されることを特徴とするAP
  13. 前記第2の管理エンティティは、前記第1のメッセージの受信確認である第2のメッセージを、前記第2の管理エンティティから前記第1の管理エンティティに、通信するように構成されていることを特徴とする請求項12に記載のAP
  14. 前記測定結果は、要求された測定値の絶対値を含むことを特徴とする請求項12に記載のAP
  15. 前記測定結果は、要求された測定値の統計的平均を含むことを特徴とする請求項12に記載のAP
  16. 前記測定結果は、パラメータの時間に対するヒストグラム値を含むことを特徴とする請求項12に記載のAP
  17. 前記測定要求は、パラメータの測定値の要求を含み、前記パラメータは、信号対雑音比を含むことを特徴とする請求項12に記載のAP
  18. 前記測定要求は、パラメータの測定値の要求を含み、前記パラメータは、RCPI(received channel power indication)を含むことを特徴とする請求項12に記載のAP
  19. 前記測定要求は、パラメータの測定値の要求を含み、前記パラメータは、リンク測定値を含むことを特徴とする請求項12に記載のAP
  20. 前記測定要求は、パラメータの測定値の要求を含み、前記パラメータは、クリアチャネルアセスメント(clear channel assessment:CCA)を含むことを特徴とする請求項12に記載のAP
  21. 前記測定要求は、パラメータの格納された測定値に対する要求であることを特徴とする請求項12に記載のAP
  22. 前記測定要求は、パラメータの新しい測定値を得るための要求であることを特徴とする請求項12に記載のAP
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