KR101260176B1 - 무선 통신 시스템에서 폭주를 판정하고 관리하는 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 폭주를 판정하고 관리하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 수반되는 이점들을 가진, 2개의 새로운 MAC 측정치들을 통한, 특히 IEEE802.11 및 IEEE802.11k 표준들의 컨텍스트에서의 향상된 네트워크 관리 시스템 및 장치에 관한 것이다. 2개의 새로운 측정치들로는 WTRU 업링크 트래픽 부하 측정치 및 AP 서비스 부하 측정치를 들 수 있고, 일반적으로는 OFDM 및 CDMA 2000 시스템들의 컨텍스트에서 적어도 802.11k에 적용되는 바와 같이, 적어도 계층들(1 및 2)에 적용될 수 있지만, 다른 시나리오들에도 적용될 수 있다. 또한, WLAN(Wireless Local Area Network) 시스템에 대해 폭주를 판정하고 통지하는 방법이 제공된다. 또한, 본 발명은, 폭주가 검출될 때, 폭주를 관리하는 방법도 소개한다. 본 발명의 이러한 양상은 주로, CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/ Collision Avoidance) 메커니즘을 사용하는 무선 시스템들에 적용된다. 본 방법들은 다양한 형태들의 선택적으로 구성된 WTRU에 유리하게 실행된다.

Description

무선 통신 시스템에서 폭주를 판정하고 관리하는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING AND MANAGING CONGESTION IN A WIRELESS COMMUNICATIONS SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 메커니즘을 사용하는 WLAN(Wireless Local Area Network) 시스템들에 관한 것으로서, 폭주(congestion)를 판정하고 관리하기 위한 수단을 제공하고, 더 나아가, 무선 통신에 신규한 MAC(medium access control) 측정치들을 제공하는 것에 의해, 네트워크 관리를 향상시킨다.
무선 통신 시스템들은 업계에 널리 공지되어 있다. 일반적으로, 이러한 시스템들은, 서로간에 무선 통신 신호들을 송수신하는 통신국들(communication stations)을 구비한다. 시스템 유형에 따라, 통신국들은 통상적으로 2가지 유형들: 기지국들 또는, 모바일 유닛을 포함하는 WTRU(wireless transmit/receive units) 중 하나이다.
여기에서 사용되는 기지국이라는 용어는 기지국, Node B, 사이트 컨트롤러, 접근점(access point) 또는, 기지국이 관련되어 있는 네트워크로의 무선 액세스를 WTRU에 제공하는, 무선 환경에서의 다른 인터페이스 장치를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기에서 사용되는 WTRU라는 용어는 사용자 장비, 모바일 유닛, 고정 또는 이동 가입자 유닛, 페이저, 또는 무선 환경에서 동작할 수 있는 다른 임의 유형의 장치를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. WTRU은, 전화기들, 비디오 폰들, 및 네트워크 접속들을 갖춘 인터넷 가능 폰(internet ready phone)들과 같은, 개인용 통신 장치들을 포함한다. 또한, WTRU은, 유사한 네트워크 기능들을 가진 무선 모뎀들을 갖춘 PDA들 및 노트북 컴퓨터들과 같은, 휴대용 퍼스널 컴퓨팅 장치들을 포함한다. 휴대용이거나 위치를 변경할 수 있는 WTRU을 모바일 유닛이라고 한다. 일반적으로, 기지국들 또한 WTRU이다.
통상적으로, 각각의 기지국이 적절하게 구성된 WTRU과 동시에 무선 통신을 수행할 수 있는 기지국들의 네트워크가 제공된다. 일부 WTRU은 서로간에 직접적으로, 즉, 기지국을 매개로 네트워크를 통해 중계되지 않고, 무선 통신을 수행하도록 구성되어 있다. 이것을 흔히 피어-대-피어 통신이라고 한다. WTRU가 다른 WTRU과 통신하도록 구성되어 있을 경우, WTRU 자체는 기지국으로서 구성되거나 기지국으로서 동작할 수 있다. WTRU은 네트워크 및 피어-대-피어 통신 기능들을 모두 갖춘 다중 네트워크들에서의 사용을 위해 구성될 수도 있다.
WLAN(wireless local area network)이라고 하는, 하나의 유형의 무선 시스템은 유사하게 장비된 WTRU과 피어-대-피어 통신을 수행할 수 있는 WLAN 모뎀들을 갖춘 WTRU과 무선 통신을 수행하도록 구성될 수 있다. 현재, WLAN 모뎀들은 제조업자들에 의해 다수의 통상적인 통신 및 컴퓨팅 장치들로 통합되고 있다. 예를 들어, 셀룰러 폰들, PDA들(personal digital assistants), 및 랩탑 컴퓨터들은 하나 이상의 WLAN 모뎀들을 갖도록 구축되고 있다.
통상적으로 AP(access points)이라고 하는, 하나 이상의 WLAN 기지국들을 갖춘 일반적인 랜(local area network) 환경은 표준들의 IEEE 802.11 패밀리에 따라 구축된다. 도 1에 나타낸 바와 같은, 예시적인 802.11 LAN(Local Area Network)은, 시스템이 셀들로 부분할(subdivided)되는 아키텍처에 기초한다. 각 셀은 BSS(Basic Service Set)를 구비하고, BSS는, 802.11 시스템들의 컨텍스트에서 일반적으로 스테이션들(STA들)이라고 하는 하나 이상의 WTRU과 통신하기 위해 하나 이상의 AP를 구비한다. AP와 STA들간의 통신은, 무선 STA와 유선 네트워크간의 무선 인터페이스를 정의하는 IEEE 802.11 표준에 따라 수행된다.
무선 LAN(WLAN)은 DS(distribution system)로의 포털을 가진, 단일 AP를 갖는 단일 BSS에 의해 형성될 수 있다. 그러나, 설치들은 통상적으로 수 개의 셀들로 이루어질 수 있고, AP은 DS라고 하는 백본(backbone)을 통해 접속된다.
또한, 도 1에는 MANET(mobile ad-hoc network)도 도시되어 있다. MANET은 무선 링크들에 의해 접속되어 있는 모바일 라우터들(및 관련 호스트들)의 자가-구성 네트워크로서, 임의 토폴로지를 형성하는 결합이다. 라우터들은 자유롭게 무작위로 이동이 자유로우며 스스로를 임의의 조직함으로써, 네트워크의 무선 토폴로지는 빠르게 그리고 예측 불가능하게 변할 수 있다. 이러한 네트워크는 독립형(standalone) 양식으로 동작하거나 더 큰 인터넷에 접속될 수 있다.
상이한 셀들, 그들의 개개 AP 및 DS를 포함하는 상호 접속된 WLAN은 하나의 IEEE 802.11 네트워크로서 보여지며, ESS(Extended Service Set)라고 한다. IEEE 802.11 네트워크는 통상적으로 CSMA/CA(Carrier-Sense Multiple Access / Collision Avoidance) 프로토콜을 사용해 WLAN 네트워크의 노드들(STA들) 사이에서 무선으로 정보를 교환한다. 이러한 프레임워크에서, 전송하고자 하는 STA들은 무선 매체로의 액세스를 위해 경합해야 한다. 경합 메커니즘은 데이터 패킷을 전송하기 전에 (표준에 의해 규정된 한 세트의 규칙들에 따라) 소정 기간 동안 매체가 휴지 상태를 유지할 것을 대기하는 단계를 수반한다. 노드가 채널에 액세스하여 그것의 패킷을 전송하는데 걸리는 시간은 스테이션들의 수 및 데이터 트래픽이 증가함에 따라 증가한다. 이러한 시스템에서의 폭주는, 동일한 매체를 위해 경쟁하는 너무 많은 스테이션들로 인해 매체로의 액세스를 획득하기 위한 시간이 지나치게 길어질 때 발생할 수 있다.
CSMA/CA 프로토콜의 특징으로 인해, 그리고 대부분의 전송들이 베스트 에포트(best effort)라는 것을 고려할 때, 시스템이 폭주를 겪고 있는 것으로 분류되는 경우를 판정하기는 상당히 어렵다. 메트릭들 중 하나의 선택은 폭주를 지시할 수 있는 반면 다른 메트릭은 폭주가 아니라고 지시할 수 있으므로, 아주 복잡한 시스템에서 폭주를 판정하는 것은 단순한 작업이 아니다.
폭주를 지시하는데 사용될 수 있는 몇가지 메트릭들로는 충돌율, 채널 이용, 즉, 매체가 사용(busy) 중인 시간 등을 들 수 있다. 그러나, 이러한 메트릭들이 개별적으로 취해질 경우에는, 이들이 반드시 폭주에 대한 참된 실상을 제시한다고 볼 수는 없다. 예를 들어, 채널 이용 메트릭은 폭주 상황의 정확한 실상을 제시하지 않는다. 채널에 하나의 스테이션만이 존재하며 항상 전송 중일 수 있다. 이 경우, 채널 이용 메트릭은 높을 수 있다. 시스템은 더 이상 다른 스테이션들로부터의 트래픽을 지원할 수 없을 것처럼 보일 수 있다. 그러나, 새로운 스테이션이 채널에 액세스한다면, CSMA/CA 메커니즘으로 인해 여전히 양호한 처리율을 경험할 수 있으며, 이제 채널은 2개의 스테이션들 사이에서 균등하게 공유될 것이다. 소정 시간에 동일 채널을 위해 경합 중이며 각각의 스테이션이 매체에 액세스하기 위해 대기해야 하는 더 길어진 시간 뿐만 아니라 더 많아진 충돌 수로 인해 심각한 지연을 경험 중인 다수의 스테이션들이 존재할 때, 시스템은 실제로 폭주된다.
다른 양상으로, 특히 IEEE 802.11 및 IEEE 802.11k 표준들에 따른 시스템들에는, 현재 한정된 네트워크 관리 기능이 존재한다. 본 발명자들은, 네트워크 관리의 컨텍스트에서, 현재 채용되고 있는 채널 부하 정보(channel loading information)의 유용성에 소정의 제한들이 존재한다는 것을 인지하였다. 또한, 채널-부하 측정치들을 사용하는 것의 제한들을 고려한 후에 좀더 양호한 네트워크 관리를 실현하기 위한 향상된 방법에 대한 필요성도 존재한다. 본 발명은 채널 부하 정보의 컨텍스트에서 IEEE 802.11 및 IEEE 802.11k 표준들과 관련된 향상된 네트워크 관리를 제공한다.
본 발명은 무선 통신 시스템에서 폭주를 판정하고 관리하는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 WLAN(wireless local area network) 시스템에서 폭주를 판정하고 통지하기 위한 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은, 폭주가 검출될 때, 폭주를 관리하기 위한 방법도 제공한다. 본 발명의 하나의 양상은 CSMA/CA를 사용하는 무선 시스템에 적용된다. 바람직하게도, 백오프 절차의 평균 기간, in-BSS(in-Basic Service Set) 지연율(deferral rate), out-of-BSS 지연율, 관련 스테이션들의 수, 평균 WTRU 채널 이용, 및 평균 버퍼 MAC(Medium Access Control) 점유를 포함하는, 몇 개의 메트릭들이 폭주를 판정하는데 사용된다. 폭주를 경감시키기 위해 취해지는 액션들은, 수시 확인 통지/수신 확인 미통지(acknowledged/unacknowledged) 패킷들을 전송 시도하는데 가장 많은 시간을 소요한 순서로 WTRU의 세트를 정렬하는 단계 및 폭주가 경감될 때까지 한번에 하나씩 각각의 WTRU를 차단하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 특히 IEEE 802.11 및 IEEE 802.11k 표준들의 컨텍스트에서, 바람직하게는, 2개의 새로운 MAC 측정치들을 사용함으로써, 네트워크 관리의 향상된 방법을 제공한다. 좀더 구체적으로, 2개의 새로운 측정치들은 STA 업링크 트래픽 부하 측정치 및 AP(Access Point) 서비스 부하 측정치를 포함한다.
본 발명은, 서빙되지 않는 큐잉된 트래픽 요구의 관점에서 STA 전송 부하의 새로운 측정치를 제공하는 전송 큐 사이즈의 MIB(management information base) 표현에 대한 고려들을 포함한다. 또한, 본 발명은, 핸드오프 판정들로써 STA들을 지원하는데 사용될 AP 서비스 부하의 새로운 측정치를 제공하는 AP 서비스 부하의 MIB 표현에 대한 고려들을 포함한다. 이러한 특징들의 구현은 소프트웨어 또는 임의의 여타 편리한 형태일 수 있다. 본 발명의 이러한 양상은 일반적으로, 예를 들어, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 및 CDMA 2000(code division multiple access 2000) 시스템들의 컨텍스트에서 IEEE 802.11k에 따른 시스템에 적용되는 바와 같이, 계층들 1 및 2에 적용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 다른 시나리오들에 대해서도 일반적인 적용성을 가진다.
본 방법들은 선택적으로 구성된 다양한 형태들의 WTRU에 유리하게 실행된다.
일례로써 주어졌으며 첨부 도면들과 관련하여 이해되어야 하는, 바람직한 실시예들에 대한 다음의 설명으로부터 본 발명을 좀더 상세하게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 CSMA/CA 메커니즘을 사용하는 WLAN 시스템들에 관한 것으로서, 폭주를 판정하고 관리하기 위한 수단을 제공하고, 더 나아가, 무선 통신에 신규한 MAC 측정치들을 제공하는 것에 의해, 네트워크 관리를 향상시킬 수 있다.
도 1은 그들의 대응되는 컴포넌트들을 갖춘 종래의 IEEE 802.11 WLAN들에 대한 개략도이다.
도 2 내지 도 9는 무선 통신 시스템들에서 폭주를 판정하고 관리하기 위한 본 발명의 기술들을 도시하는 흐름도들이다. 좀더 구체적으로:
도 2 및 도 2a는 다함께, DR(deferral rate) 및 PER(packet error rate) 메트릭들을 사용해 폭주를 판정하고 수신 확인 미통지(unacknowledged) 패킷들을 전송/재전송 시도하는데 소요된 시간을 판정하는 것에 기초해 WTRU을 차단하는 방법을 제시한다.
도 3은 노드의 부하를 인접 노드들의 통지된 부하들과 비교하는 것에 의해 부하 발산(load shedding)을 관리하는 방법을 제시한다.
도 4는 패킷이 큐의 헤드에 도달하는 것과 패킷을 전송하는 것 사이의 평균 지연에 기초해 WTRU에 통지된 부하를 제공하는 방법을 제시한다.
도 5, 도 6 및 도 7은 각각 인접 노드들에 TQS(transmit queue size), CFTQS(contention-free transmit queue size) 및 CTQS(contention transmit queue size)를 제공하는 방법을 제시한다.
도 8은, WTRU로부터의 서비스된 트래픽 부하 및 미서비스된 트래픽 부하에 대한 평가에 기초해 채널을 관리하기 위해 그리고 WTRU로의 통지를 위한 서비스 부하 스칼라(service load scalar)를 제공하기 위해, 노드에 의해 채용되는 방법을 제시한다.
도 9는, 인접 노드들에 의해 제공되는 부하 스칼라들에 기초해 노드를 선택하기 위해, WTRU에 의해 채용되는 방법을 제시한다.
도 10은 본 발명에 따른 BSS 부하 요소 포맷의 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 액세스 카테고리 서비스 부하 요소 포맷의 도면이다.
도 12는 본 발명에 따라 구성된 통신국이다.
본 발명의 특징들 및 요소들은 바람직한 실시예들에서의 소정 조합들로 설명되지만, 각 특징 또는 요소는 (바람직한 실시예들의 다른 특징들 및 요소들없이) 단독으로 또는 본 발명의 다른 특징들 및 요소들을 갖추거나 갖추지 않은 다양한 조합들로 사용될 수도 있다.
본 발명의 하나의 양상은 채널 폭주의 부하 메트릭을 판정하기 위해 2개의 상이한 접근 방법들: 첫번째, 주로 개개 AP의 부하에 기초하는 BSS(Basic Service Set)-기반 부하 메트릭 및 두번째, 상이한 AP 사이에서 공유되는 부하를 지시하는 메트릭인 채널-기반 부하 메트릭을 도입한다.
BSS-기반 부하 메트릭들은, 높은 부하 조건 및 채널 폭주를 판정하는 메트릭들이다. 2개의 바람직한 BSS-기반 부하 메트릭들로는 in-BSS 지연율 메트릭 및 패킷 오류율 메트릭을 들 수 있다.
DR(Deferral Rate)은, AP가 전송해야 할 하나 이상의 패킷들을 가지고 있는 동안(즉, 그것의 큐가 비어 있지 않은 동안), AP의 수신기가 캐리어 로킹되는(즉, CCA(Clear Channel Assessment)가 사용 중인 조건을 지시하는) 시간의 백분율을 표현하는 측정치이다. 다시 말해, DR은, AP가 전송을 다른 WLAN 노드들로 지연하는데 소요되는 시간량을 표현한다.
in-BSS DR은, AP가 전송해야 할 하나 이상의 패킷들을 가지고 있는 동안, AP의 수신기가 in-BSS 패킷(즉, 그것의 관련된 WTRU 중 하나로부터 유래하는 패킷)으로 캐리어 로킹된 시간의 백분율을 표현한다. 다시 말해, in-BSS DR은, AP가, 그것과 관련된 WTRU 중 하나가 매체의 제어를 취했기 때문에(즉, 패킷을 전송 중이기 때문에), 자신의 전송들을 지연하는데 소요한 시간량을 나타낸다.
in-BSS DR은 시스템에 배치되어 있는 현재의 부하 레벨을 지시하고, 동일한 BSS의 다른 노드로 전송할 필요가 있을 경우, 전송을 지연하는데 소요되는 시간을 측정한다. 낮은 in-BSS 지연 메트릭은, BSS에 대한 부하가 낮다는 것을 지시한다. 높은 in-BSS DR은, 동시에 전송 중인 다수 노드들이 존재하며 따라서 상당한 부하가 존재한다는 것을 지시한다.
전송해야 할 상당량의 데이터를 가진 시스템에 2개의 노드들만이 존재할 경우, DR은 높을 수 있고, 단독으로 사용된다면, 폭주로 지시될 것이다. 그러나, 시스템에 2개의 노드들만이 존재하므로, 이것은 폭주 상황으로 간주되지 않는다. 이러한 상황을 해결하기 위해, 본 발명은 DR 메트릭과 함께 PER(packet error rate)을 사용한다.
PER(Packet Error Rate)은, 총 전송 패킷들의 수에 대한 실패한 전송들(즉, ACK가 수신되지 않은 패킷 전송들) 수의 비이다. 보수적인 데이터 전송 속도들이 사용되는 경우라면, PER 메트릭은, 시스템에서의 충돌율에 대한 양호한 지시이다. 시스템에서의 노드들의 수가 커질수록, 충돌 확률은 높아진다. in-BSS DR 메트릭과 PER 메트릭 모두를 함께 사용하는 것이, 어느 하나의 메트릭이 개별적으로 사용되는 것보다 AP의 부하에 대해 더 양호한 지시를 제공한다.
본 발명에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, in-BSS DR 메트릭 및 PER 메트릭이, 각각, 단계들(S1 및 S3)에서 개별적으로 판정된 다음 단계들(S2 및 S4)에서 소정 기간(예를 들어, 30초)에 걸쳐 평균화된다. 양 메트릭들의 평균들은 단계들(S5 및 S6)에서 폭주의 발생의 신호를 보내는데 사용된다. 좀더 구체적으로, 소정 주기(예를 들어, 30초)에 걸쳐, 단계 S5에서 판정된 in-BSS DR 메트릭이 제 1의 소정 임계치를 초과하고, 단계 S6에서 판정된 PER 메트릭이 주어진 주기(예컨대, 30초)에 걸쳐 제 2의 소정 임계치를 초과한다면, 이것은 폭주의 지시이다.
상술된 기준들에 기초해 폭주 여부가 검출되거나 다른 기술들을 이용해 폭주를 판정하고 나면, 본 발명은 다음의 액션들을 제공한다. 첫번째, S7에서 AP는 BSS(Basic Service Set)의 모든 WTRU을 재전송 시도에 소요된 시간량의 순서로 정렬한다. 소요된 시간은 후술되는 소요 시간 알고리즘(ALGwt)에 따라 판정되는 것이 바람직하다. 좀더 구체적으로, 수신 확인 미통지 패킷들을 가진 WTRU의 세트 또는 리스트가 생성된다. WTRU로의 수신 확인 미통지 패킷 각각에 대해, 패킷을 전송 및 재전송 시도하는데 소요된 총 시간의 합(즉, 패킷 사이즈 / 패킷 전송율 + 각각의 재전송 패킷에 대한 페널티)이 기록된다. 페널티는 재전송과 관련하여 증가된 지연, 즉, CW(congestion window)를 배가(doubling)하는 것으로 인한 백오프 시간(backoff time)을 반영한다. 페널티는, 패킷이 전송을 위해 준비된 시간으로부터 패킷이 매체를 통해 실제로 전송된 시간까지 초래된 추가 지연을 표현한다. 따라서, 이러한 재전송 시간 메트릭은, 충돌들을 수반하는 패킷들을 재전송 중인 스테이션 소요 시간들에 대해 훨씬 크다. 이러한 재전송 시간 메트릭은 선택된 시주기에 걸쳐 정규화된다.
WTRU에 대해 소요된 시간을 판정하기 위한 예시적인 수식이 다음과 같이 주어지는데,
Figure 112011055628798-pat00001
여기에서,
wasted_timeWTRU = WTRU로 수신 확인 미통지 패킷들을 전송 및 재전송 시도하는데 소요된 시간의 합
j
Figure 112011055628798-pat00002
= j번째 패킷
i = j번째 패킷의 i번째 전송
#_pktsj = j번째 패킷의 전송들에 대한 #, 예를 들어, 1, 2, 3, ...
Pkt_sizeij = j번째 패킷의 i번째 전송에 대한 비트 사이즈
Pkt_tx_rateij = j번째 패킷의 i번째 전송에 대한 bps 전송 속도
RTxi >1 = i > 1일 경우 2i-1, 그렇지 않으면 0
Penalty = CWmin*슬롯 시간, 예를 들어, CWmin=32 & 슬롯 시간 = 20㎲
주의: 제 1 전송 이후의 CW는 2×CWmin일 것이다.
#_pktsj는 소정 패킷의 수신 확인 미통지된 전송 수에 대응된다는 것에 주의한다. 패킷이 결국 성공적으로 전송되면, #_pktsj는 정확하게 재전송 수에 대응된다. 패킷이 누락되면(즉, 성공적으로 전송되지 못하면), #_pktsj는 (재전송들의 수 + 1)에 대응된다.
wasted_txtimeSTA의 계산 일례가 다음과 같이 주어진다. AP가 특정 STA로 전송해야 할 20개의 패킷들을 가지고 있다고 가정한다. 전송하는 동안, AP는, 예를 들어, 다음과 같이, 패킷이 성공적으로 수신 확인 통지되었는지의 여부와 패킷 재전송들의 수를 모니터링하고 기록하는데,
GGGGGBBB↓BBB↓GGGGG↑GGGGGG↑BBB↓GGGG
여기에서,
↑ = 속도 증가
↓ = 속도 감소
G = 수신 확인 통지 또는 “양호” 프레임
B = 수신 확인 미통지 또는 “불량” 프레임이다.
첫번째 B는 6번째 패킷이고 이러한 6번째 패킷의 6회 전송들, 즉, BBB↓BBB이 있었다.
#_pkts6 = 6
Pkt_sizei6 = 12000 비트
Pkt_tx_ratei6 = {11.0, 11.0, 11.0, 5.5, 5.5, 5.5} Mbps
RTxi >1*Penalty = {0.0, 640.0, 1280.0, 2560.0, 5120.0, 10240.0} us
7번째 B는 17번째 패킷이고 이러한 17번째 패킷의 3회 전송들, 즉, ↑BBB↓가 있었다.
#_pkts17 = 3
Pkt_sizei17 = 8000 비트
Pkt_tx_ratei17 = {11.0, 11.0, 11.0} Mbps
RTxi >1*Penalty = {0.0, 640.0, 1280.0} us
따라서,
wasted_txtimeSTA = (12000/11e6) + (12000/11e6 + 640.0) + (12000/11e6 + 1280.0) + (12000/5.5e6 + 2560.0) + (12000/5.5e6 + 5120.0) + (12000/5.5e6 + 10240.0) + (8000/11e6) + (8000/11e6 + 640.0) + (8000/11e6 + 1280.0) = 33.76 ms이다.
바람직하게도, WTRU은 단계 S7-4에서 최대에서 최소 시간들로 정렬된다. 그 다음, 프로그램은 단계 S8로 진행한다. 단계 S8(도 2)에서, 정렬된 리스트로부터의 각각의 STA는, 폭주가 경감될 때까지, 최대 시간부터 먼저 차단된다.
또한, 본 발명은, BSS-기반 부하 메트릭들, 관련 WTRU의 수, AP가 MAC에서의 패킷에 관련된 모든 ACKS(acknowledgements)(예를 들어, 단편화(fragmentation))을 수신하는 시간, 및 (버퍼의 사이즈에 기초한) 평균 버퍼 MAC 점유를 포함하는 다른 메트릭들의 사용을 위하여 제공한다.
또한, 본 발명은, 임의의 부하 분산(즉, 차단) 또는 부하 평형을 수행하기 위한 시스템의 필요성을 평가함에 있어 인접 AP의 부하를 고려하는 방법도 제공한다. 예를 들어, 도 3에 나타낸 바와 같이, 단계들 S9 및 S10에서 수집되고 단계들 S11 및 S12에서 인접 AP와 비교될 때, 인접 AP 각각의 부하 역시 높다면, 사용자는 어디에서든 서비스될 확률이 낮을 것이므로, 즉, L1, L2 및 L3 모두가 높으므로(단계 S13), 부하 분산은 지연된다(단계 S14). L1 또는 L2가 좀더 낮은 통지 부하들을 가진다면(단계 S15B), 단계 S16에서, 부하 분산이 수행된다. L3 부하가 L1 및 L2 미만이면, 단계들 S15A 및 S17에 나타낸 바와 같이, AP는 WTRU를 수용할 수 있다.
부하를 그것의 스테이션들(WTRU)에 통지하기 위해, AP는 그것의 부하를 인접 AP, 즉, 예를 들어, AP(x) 및 AP(y)와 관련하여 비교할 수 있다. AP 부하가 그것의 인접 AP에 대해 추정된 부하에 비해 높다면, AP는 (도 3) 단계 S15A에서의 판정에 응답하여 높은 부하를 통지한다. AP 부하가 그것의 이웃들에 대해 추정된 부하에 비해 낮으면, AP는 단계 S15B에서의 판정에 응답하여 낮은 부하를 통지한다.
본 발명의 다른 방법은, 메트릭들을 사용해 매체(즉, 채널) 부하를 판정하는 것이다. 이 메트릭은, WTRU로 하여금 최소 부하의 AP를 선택할 수 있게 한다. 매체 부하 메트릭들은, In-BSS 채널 부하를 가진 BSS가 간단하게 인접 BSS로 지연될 수 있어, AP의 부하가 낮음에도 불구하고, 매체 부하가 높은 경우와 같이, In-BSS 채널 부하가 효과적이지 못할 경우에 사용된다. 이 경우, 통지된 부하는 매체 부하를 표현해야 한다. 이 경우, AP는, 그것이 새로운 WTRU를 지원할 수 있을 경우에만 낮은 부하를 통지한다.
매체 부하의 지시를 제공하는 메트릭은, AP에서의 다운링크 전송을 위해 도 4에 나타낸 방식으로 판정된 백오프 절차를 실행하는데 필요한 평균 기간(Avg D)이다. 좀더 구체적으로, 이 메트릭은, 패킷이 전송을 위해 준비되는(즉, CSMA/CA 액세스 경합이 시작되는) 시간에서, 단계들 S18-S23에서 판정되는 바와 같이, 패킷이 매체를 통해 전송되기 시작하는 시간까지 발생된 매체 액세스 지연을 나타내며, 단계 S24에서 AvgD를 WTRU에 통지한다.
경합 창의 사이즈는 백오프 절차를 실행하는데 필요한 기간에 영향을 미친다. 경합 창의 사이즈는, 수신 중인 노드로부터 수신 확인 통지가 수신되지 않을 때마다 증가된다. 이러한 양상은, 동일한 BSS의 노드들 사이에서 또는 상이한 BSS들 사이에서 충돌들이 발생하는 경우들을 커버한다. 백오프 절차의 카운트다운 동안, 매체가 사용 중인 것으로 감지될 때마다 카운트다운은 보류되는데, 이것은 백오프 절차의 기간을 증가시킨다. 이러한 추가적 양상은, 자신의 BSS 및/또는 인접 BSS들의 WTRU로 인해 매체가 고부하되는 경우들을 커버한다. 단독으로 취해지는 이러한 메트릭은, BSS의 이 노드에 의해 인지되는 폭주에 대한 양호한 지시를 제공한다. 간단하게, 매체가 사용 중인 시간(채널 이용 시간)을 메트릭으로 사용하는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 단 하나의 WTRU가 AP와 관련되어 있으며 대량의 데이터를 전송 또는 수신 중인 일례에서, 채널 이용 메트릭은 폭주에 대한 양호한 지시를 제공하지 않을 것이다. 채널 이용은, 실제로 시스템이 하나의 사용자만을 지원 중일 경우에 높은 폭주를 지시할 것이다. 이러한 AP에 추가되는 제 2 사용자(WTRU)는 쉽게 지원될 수 있다. 단일 사용자 예에서는, 새롭게 제시된 Avg. D 메트릭(즉, 백오프 절차를 실행하기 위한 평균 기간)이 낮은 폭주를 정확하게 지시할 것이다.
AvgD 메트릭은, 백오프 절차를 위해 필요한 짧은 기간이 저부하 매체를 지시하므로, 긴 기간이 고부하 매체를 지시하는 경우에 바람직한 측정치이다. 일례로서, 현재의 IEEE 802.11b 표준을 고려한다. CW(contention window)를 위한 최소값은 32x20μsec = 640μsec이고 최대값은 1023x20μsec = 20.5msec이다. 그러나, 사용 중인 매체를 감지하는 것으로 인한 카운트다운의 보류에 의해 발생되는, 백오프를 실행시키는데 필요한 기간은 CW의 최대값보다 클 수 있다. 이러한 기간 증가는 매체에서의 활동으로 인한 부하의 지시를 제공할 것이다.
본 발명의 맥락에서 MAC 부하 측정치들을 사용하는 이유들로는 다음과 같은 것들을 들 수 있다.
● MAC 계층은, MIB(management information base)를 통해 또는 표준 IEEE 802.11 및 IEEE 802.11k에서의 측정치들을 통해서는 현재 이용 불가능한 많은 정보를 가지고 있다.
● 상부 계층들에 대해 유용한, 본 발명에 의해 제공되는 새로운 정보 항목들은, 이들이 802.11k의 범위내에서 제공될 수는 있지만, 현재 이용 불가능하다.
● IEEE 802.11e는 식별된 CU(channel utilization)를 유용한 부하 정보 항목으로서 가진다.
또한, 본 발명은, WTRU 업링크 부하 정보 및 AP 서비스 부하 정보에 대한 수요가 존재한다는 것도 인지한다. CU 정보에 대한 제한들 중 일부로는 다음과 같은 것들을 들 수 있다.
● 부하 정보는 WTRU 및 AP에서의 핸드오프 판정을 위해 유용하다.
● 잠재적 목표 AP의 CU 정보는 핸드오프 옵션들을 평가할 때의 WTRU에 대해 유용하다.
● CU는, 채널 이용이라고도 하는, 업링크 서빙된 부하(AP로의 모든 WTRU) 및 다운링크 서빙된 부하(WTRU로의 AP)의 합이다.
● 트래픽 부하는, 그러나, 2개 부분들: 서빙된 트래픽 부하 및 미서빙된(큐잉된) 트래픽 부하로 이루어진다.
● 현재로는 CU가 동적이며, 미서빙된, 큐잉된 트래픽 부하 정보를 제공하지는 않는다.
현재로서는, 네트워크가 미서빙된 업링크 트래픽 요구(큐잉된 트래픽 부하)에 액세스할 수 있는 방법이 없다.
네트워크 관리에서의 WTRU UTLM(uplink traffic loading measurements)의 이점들로는 다음과 같은 것들을 들 수 있다.
● 높은 채널 부하는, 서빙된 트래픽이 최대에 근접하다는 것을 지시한다.
● 미서빙된 트래픽 요구가 낮다면, 이것은 최적 채널 관리이다.
● 미서빙된 트래픽 요구가 높다면, 이것은 부-최적(sub-optimal)이다.
● 미서빙된 업링크 트래픽 요구는, AP로 하여금 프레임 시간의 업링크 및 다운링크 세그먼트들을 좀더 양호하게 분할할 수 있게 하는데 상당히 유용하다.
● AP은 최대 트래픽 이용 및 최소 트래픽 차단을 위해 채널을 관리해야 한다.
● WTRU에서의 큐잉된 업링크 트래픽은 전송 지연들 및 잠재적인 채널 차단을 지시한다.
● MAC 전송 버퍼들에 큐잉된 데이터 볼륨은 큐잉된 업링크 부하에 대한 양호한 측정치를 제공한다.
본 발명은 전송 트래픽 부하에 대해 새로운 MAC 관리 정보 기반(MAC MIB) 요소, 즉, TQS(Transmit Queue Size)를 제공한다. TQS는 다음과 같이 정의된다. 새로운 MIB 정보는 3개의 항목들을 포함하는데, 총 TQS는 CFTQS(Contention-free TQS) 및 CFTQS(Contention TQS)의 합으로 이루어진다.
TQS는 바이트의 현재의 MAC 큐 사이즈를 포함한다. TQS는 MAC MIB 802.11 Counters Table에 포함될 수 있다. Dot11Counters Table은 표준에서 정의된 데이터 구조이다. TQS 정보는 도 5에 나타낸 바와 같은 카운터에 의해 구현될 수 있는데, WTRU는, 단계 S25에서, 시스템의 시동시에 TQS 카운터를 0으로 초기화한다. WTRU는, 단계 S26에서, 프레임을 수신하고, 단계 S27에서, 프레임을 MAC 계층에서 큐잉한다. 단계 S28에서, WTRU는 큐잉된 프레임의 바이트 수만큼 TQS 카운터를 증가시킨다. 다른 방법으로, 누적은, 카운트가 메모리에 저장되어, 예를 들어, 프레임의 각 바이트가 큐잉됨에 따라, 현재의 카운트(PC)를 PC+1로 대체하는 것에 의해 증가될 수 있는 소프트웨어 기술을 사용할 수도 있다.
WTRU는, 단계 S29에서, 세션이 개시될 때 PHY(physical) 계층을 채용해 프레임을 전송하고, 단계 S30에서는, 수신 확인 미통지 모드에서 동작 중이거나 프레임이 PHY 전송 후에 AP에 의해 수신 확인 미통지되는 경우에, 전송된 바이트 수만큼 TQS 카운터를 감소시킨다. WTRU는, 단계 S31에서, TQS 카운트를 인접 AP로 통신한다. TQS는 새로운 MIB 요소이다. 모든 MIB 요소들은, 이웃의 MIB로부터 요소들을 검색하도록 수행되는 MIB 쿼리(query)를 통해 필요에 따라 이웃들로 전송된다.
CTQS(contention transmit queue size)는, 예를 들어, 도 6에 나타낸 바와 같이 구현되는데, 이 경우, WTRU는, 단계 S32에서, 시스템의 시동시에 CTQS 카운터를 0으로 초기화한다. WTRU의 MAC 계층은, 단계 S33에서, 경합 프레임을 수신하고, 단계 S34에서, 그것을 MAC 계층의 경합 큐에서 큐잉한다. 단계 S35에서, CTQS 카운터는 수신된 프레임의 바이트 수만큼 증가된다.
WTRU는, 단계 S36에서, 수신 확인 미통지 모드에서 동작 중이거나 프레임이 PHY 전송 이후에 수신 확인 통지되는 경우, PHY 계층을 채용해 프레임을 (예를 들어, AP로) 전송하고, 단계 S37에서는, 무신 확인 미통지 모드에서 또는 프레임이 PHY 계층 전송 이후에 수신 확인 통지되는 경우에서 전송된 바이트 수만큼 CTQS 카운트를 감소시킨다. 단계 S38에서, WTRU는 CTQS 카운터를 인접 AP로 통신한다.
CFTQS(contention free transmit queue size)는, 도 7에 나타낸 바와 같이, CFTQS 카운터를 제공하는 것에 의해 구현되는데, 이 경우, WTRU는, 단계 S39에서, 시스템의 시동시에 CFTQS 카운터를 0으로 초기화한다.
단계 S40에서, WTRU MAC 계층은 무-경합 프레임을 수신하고, 단계 S41에서는, 그 프레임을 CFQ(contention free queue)에서 큐잉한다. 단계 S42에서, WTRU는 CFTQS 카운터를 큐잉된 프레임의 바이트 수만큼 증가시킨다.
단계 S43에서, WTRU는 PHY 계층을 사용해 무-경합 프레임을 전송하고, 단계 S44에서는, 수신 확인 미통지 모드의 또는 프레임이 PHY 계층 전송 이후에 수신 확인 통지되는 경우의 프레임의 전송 바이트 수만큼 CFTQS 카운터를 감소시킨다. 단계 S45에서, WTRU는 카운트를 인접 AP로 통신한다.
도 8은, AP가 MAC MIB 정보를 이용하는 하나의 방식을 나타내는데, 이 경우, AP는, 단계들 S46, S47 및 S48에서, 예를 들어, 각각, WTRU(x), WTRU(y) 및 WTRU(z)로부터, 예를 들어, TSQ, CTQS 및 CFTQS 카운트들 중 하나 이상을 포함하는 MAC MIB 정보를 수신한다. 미서빙된 트래픽을 표현하는 이 데이터는, 업링크 및 다운링크 부하 모두를 포함하는 채널 부하와 같은 서빙된 트래픽 데이터와 조합되고, 단계 S49에서, AP에 의해 평가되며, 단계 S50에서는, 예를 들어, 트래픽을 트래픽 이용을 최대화하고 트래픽 차단을 최소화하도록 조정하는 것에 의해, 서빙된 부하 데이터 및 미서빙된 부하 데이터를 이용해 채널을 관리한다. AP는, 채널 이용을 최적화하기 위해, 미서빙된 업링크 트래픽 데이터에 기초해, 프레임의 업링크 및 다운링크 세그먼트들을 조정할 수도 있다.
본 발명의 맥락에서 AP 서비스 부하 측정치들을 제공하기 위한 고려들로는 다음과 같은 것을 들 수 있다.
WTRU은 핸드오프를 위한 목표 AP로서 다수 AP을 고려할 수 있다. 2개의 AP이 유사한 채널 부하 및 수용 가능한 신호 품질을 가진다면, WTRU는, 어떤 것이 더 양호한 AP인지를 판정할 수 있는 능력을 필요로 한다. AP가 그들의 WTRU의 기존 세트를 서빙할 수 있는 능력 및 추가 WTRU을 서빙할 수 있는 그들의 능력에 관한 정보를 게시할 수 있게 하는 것에 의해, 채널 이용은 최적화될 수 있다. 이 정보는, 그것의 예상 용량에 관한 임의의 AP 특유 정보에 의해 변경된 AP에 대한 다운링크 트래픽 큐 측정치와 유사하다.
다음은 AP 서비스 부하를 제시한다:
새로운 MAC MIB 정보 항목이 WTRU을 그들의 핸드오프 판정들에서 지원하기 위해 제공된다.
(예를 들어, 8개의 2진 비트들에 의해 표현되는) 255-값의 정량적 지시는, 서빙된 부하가 최적이라는 것을 지시하도록(indicate) 정의된 중앙값을 가지며, "현재로는 어떤 WTRU도 서비스하지 않음"에서 "더 이상 새로운 서비스들을 핸들링할 수 없음"에 이르기까지 일정한 기준으로 평가한다(scale). 예를 들어:
0 == 어떤 WTRU도 서빙하고 있지 않음(휴지 AP 또는 WTRU는 AP가 아님)
1 내지 254 == AP 서비스 부하의 스칼라 지시
255 == 더 이상 새로운 서비스들을 수용할 수 없음
이러한 MIB 항목에 대한 정확한 스펙은 구현-의존적이므로 정확하게 특정될 필요는 없다. 최대 이용을 획득하기 위한 세부 정의는 소정 네트워크의 특징들에 맞춰질 수 있다.
새로운 AP 서비스 부하가 MAC dot11Counters Table 또는 MIB의 어느 곳에서 포함될 수 있다.
목표 AP로서 선택될 수 있는 다수 AP을 가진 WTRU는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 채널 부하 및 수용 가능한 신호 품질을 고려하는 것에 추가하여, 단계들 S51, S52 및 S53에 각각 나타낸 AP(x), AP(y) 및 AP(z)로부터 부하 통지들을 수신할 수 있고, 단계 S54에서는, 수신된 AP 통지 부하들(SL 스칼라들)을 평가함으로써 수신된 AP 통지 부하들의 비교에 기초해 판정을 내릴 수 있으며, 단계 S55에서는, AP를 선택한다.
AP 서비스 부하(SL)는 스칼라 값이고, 예를 들어, 서빙된 그리고 미서빙된 트래픽 뿐만 아니라, 예를 들어, 신호 품질 및, 통계 데이터에 기초하는 예상 용량과 같은 다른 데이터에도 기초할 수 있다. AP SL 스칼라는, 도 8의 단계 S50A에 나타낸 바와 같이, 생성되어, 단계 S50B에 나타낸 바와 같이, 인접 WTRU로 통지될 수 있다.
상기 방법들은 선택적으로 구성된 WTRU에 구현되는 것이 바람직하다. 예를 들어, WTRU는, 메모리 장치, 프로세서 및 전송기를 제공하는 것에 의해 무선 네트워크에서의 채널 관리를 지원하도록 구성될 수 있다. 메모리 장치는 WTRU의 MAC 계층에 대한 데이터 프레임들의 큐를 제공하도록 구성되는 것이 바람직하다. 프로세서는 개개 WTRU에서의 미서빙된 큐잉 트래픽 요구를 표현하는 큐 사이즈 데이터를 판정하도록 구성되는 것이 바람직하다. 전송기는 무선 네트워크의 AP에 큐 사이즈 데이터를 통신하도록 구성되는 것이 바람직하고, 그에 의해, 수신 중인 AP는 큐 사이즈 데이터를 이용해 채널 관리를 지원한다. 특히, 프로세서는 시스템 시동시에 큐잉된 데이터 사이즈를 표현하는 카운트를 0으로 초기화하고 WTRU의 MAC 계층에 의해 프레임이 큐잉될 때 프레임의 바이트 수만큼 카운트를 증가시키도록 구성된다. 바람직하게도, 프로세서는, 프레임이 수신 확인 미통지 모드에서 WTRU의 PHY 계층에 의해 전송될 경우 프레임의 바이트 수만큼 카운트를 감소시키도록 구성되어 있다. 다른 방법으로서, 프로세서는, 프레임이 PHY 전송 이후에 수신 확인 통지되는 경우에도, 프레임이 WTRU의 PHY 계층에 의해 전송될 때의 프레임의 바이트 수만큼 카운트를 감소시키도록 구성될 수도 있다.
이러한 WTRU에서, 메모리는 MAC 계층의 경합 및 무경합 큐들을 갖추도록 구성되는 것이 바람직하고 프로세서는 경합 큐에 대한 미서빙된 큐잉 트래픽 요구를 표현하는 CTQS(contention transmit queue-size) 데이터, 무경합 큐에 대한 미서빙된 큐잉 트래픽 요구를 표현하는 CFTQS(contention free transmit queue-size) 데이터, 및 MAC 계층의 모든 전송 데이터 큐들에 대한 미서빙된 큐잉 트래픽 요구를 표현하는 TQS(total transmit queue-size) 데이터를 판정하도록 구성된다.
또한, 이러한 WTRU는. AP로부터, AP에 의해 WTRU로부터 수신된 큐 사이즈 데이터에 기초해 공식화된 서비스 부하 지시자들을 수신하도록 구성되어 있는 수신기 및 수신된 부하 지시자들에 기초해 무선 통신을 위한 AP를 선택하도록 구성되어 있는 컨트롤러를 포함하는 것이 바람직하다.
AP는, 무선 채널들을 통해 AP과 무선 통신할 수 있는 WTRU 및 AP 모두를 위해 무선 네트워크에서의 채널 관리를 제공하도록 구성될 수도 있다. 수신기는 AP의 무선 서비스 범위내에 배치되어 있는 WTRU로부터 수신된 미서빙된 트래픽 요구 데이터를 수신하도록 구성된다. AP는, WTRU로부터 수신된 미서빙된 트래픽 요구 데이터에 기초해 서비스 부하 지시자를 계산하도록 구성되어 있는 프로세서를 갖는 것이 바람직하다. 부하 서비스 지시자를 AP 무선 서비스 범위내의 WTRU에 통지하도록 구성되어 있는 전송기가 포함됨으로써, AP의 AP 무선 서비스 범위내에 배치되어 있는 WTRU은 통지된 부하 서비스 지시자를 사용해 무선 통신을 수행하기 위한 AP의 선택을 지원할 수 있다. 이러한 AP에서, 수신기는 다른 AP로부터 통지된 서비스 부하 지시자들을 수신하도록 구성되는 것이 바람직하고 프로세서는 다른 AP로부터 수신되는 통지된 서비스 부하 지시자들을 사용해 AP와의 통신으로부터 동작 관련되어 있는 WTRU을 차단하는 것에 관한 판정들을 지원하도록 구성되는 것이 바람직하다.
다른 실시예에서, WTRU는 BBS(base service set)에 의해 정의되는 무선 통신 시스템에서의 폭주를 관리하도록 구성된다. WTRU는 in-BSS(in-base service set) DR(deferral rate)을 판정하고 소정 시간 간격에 걸쳐 상기 DR을 평균하도록 구성되어 있는 프로세서를 가진다. 바람직하게도, 프로세서는, 또한, PER(packet error rate)을 판정하고 상기 소정 시간 간격에 걸쳐 상기 PER을 평균하도록 구성된다. 메모리는, BSS의 WTRU와 동작적으로 관련되어 있는 WTRU 각각에 대하여, 데이터를 전송 시도하는데 소요된 시간을 반영하는 비교값들을 저장하도록 구성된다. 상기 평균 DR 및 상기 평균 PER이 소정 임계치들보다 클 경우, 데이터의 전송 시도에 소요된 최대 시간을 반영하는 저장된 비교값을 가진 WTRU로써 시작해, WTRU로부터 동작적으로 관련된 WTRU을 차단하도록 구성되어 있는 송수신기가 포함된다.
이러한 WTRU에서, 프로세서는 30초 정도의 시구간에 걸쳐 DR 및 PER을 평균하도록 구성되는 것이 바람직하고 송수신기는 WTRU와 동작적으로 관련되어 있는 각각의 WTRU에 대해 데이터를 전송 시도하는데 소요된 시간을 반영하는 비교값들을 주기적으로 수신하고 그 비교값들로써 메모리를 업데이트하도록 구성된다.
이러한 WTRU에서, 프로세서는, WTRU가 전송된 데이터 패킷에 응답하여 성공적인 ACK(acknowledge) 또는 NACK(negative acknowledgment)를 수신하는데 걸리는 시간을 측정하고, 비컨 주기 동안 측정된 시간들을 가산하며, 비컨 주기에 의한 합을 정규화하는 것에 의해, 비교 소요 시간 값을 판정하도록 구성될 수도 있다. 그 다음, 송수신기는 데이터를 전송 시도하는데 소요된 시간을 반영하는 현재의 비교값들을 다른 WTRU에 주기적으로 전송하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, AP는, 선택적으로 구성된 컴포넌트들을 제공하는 것에 의해, 무선 통신 시스템에서 무선 통신을 수행할 AP 선택시에 WTRU을 지원하도록 구성될 수도 있다. 바람직하게도, 수신기는 다른 AP의 통지된 부하 지시자들을 수신하도록 구성된다. AP의 통신 부하를 다른 AP로부터 수신되는 통지된 부하 지시자들과 비교하고 상기 비교에 기초해 AP의 조정된 부하를 판정하도록 구성되어 있는 프로세서가 포함된다. 전송기는 조정된 AP 부하를 WTRU에 통지하도록 구성된다. 바람직하게도, 프로세서는, 전송기가 WTRU에 통지하는 부하를 업데이트하기 위해, 상기 비교하고 판정하는 연산들을 주기적으로 수행하도록 구성된다.
이러한 AP에서, 전송기는, 프로세서가 AP의 통신 부하가 다른 AP의 통지된 부하에 비해 낮다고 판정하면 낮은 부하를 통지하고 프로세서가 AP의 통신 부하가 다른 AP의 통지된 부하에 비해 높다고 판정하면 높은 부하를 통지하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서는, 데이터 패킷이 전송을 위해 준비된 시간과 패킷이 실제로 WTRU로 전송되는 시간 사이의 지연을 측정하고, 상기 지연을 소정 주기에 걸쳐 평균하며, 상기 평균 지연을 부하를 지시하는데 이용하는 것에 의해, AP의 통신 부하를 판정하도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에서, 기지국은, 무선 네트워크에서 폭주 상태가 검출될 경우, 그것과의 동작 관련으로부터 WTRU을 차단하도록 구성된다. 기지국은, 각각의 관련된 WTRU에 대해 수신 확인 미통지 패킷들을 전송/재전송 시도하는데 소요된 시간(Tw)을 판정하고 소정 기간에 걸쳐 각각의 관련된 WTRU에 대한 소요 시간(Tw)을 정규화하도록 구성된 프로세서를 가진다. 관련된 WTRU의 리스트 및 그들의 정규화된 개개 소요 시간들을 저장하도록 구성되어 있는 메모리가 제공된다. 송수신기는, 상기 폭주를 경감시키기 위해, 그들의 정규화된 개개 소요 시간들에 기초해 WTRU을 차단하도록 구성됨으로써, 최대 Tw를 가진 WTRU가 먼저 차단된다. 바람직하게도, 상술된 공식에 따라 WTRU의 소요된 전송 시간(Tw)을 계산하도록 구성되는 것에 의한 것과 같이, 프로세서는 재전송들과 관련된 증가 지연을 표현하는 상기 Tw에 페널티를 가산하도록 구성된다.
IEEE 802.11e는, 예를 들어, 음성, 비디오, 베스트 에포트, 및 백그라운드 트래픽과 같은 몇 개의 액세스 카테고리들을 지원한다. 일 실시예에서, 본 발명은 매 액세스 카테고리마다 AP 서비스 부하를 이용하는 것이 바람직하다. BSS 부하 요소는 BSS에서의 현 스테이션 모집단(population), 트래픽 레벨, 및 서비스 레벨에 관한 정보를 포함한다. 도 10은 본 발명에 따른 요소 정보 필드들의 일례를 나타낸다.
길이 필드는 후속 필드들의 옥텟 수로 설정될 것이다. 스테이션 카운트(Station Count) 필드는, 이러한 BSS와 현재 관련되어 있는 STA들의 총 수를 지시하는 무부호 정수로서 해석된다. 단지 일례로써, dot11QoSOptionImplemented, dot11QBSSLoadImplemented, 및 dot11RadioMeasurementEnabled가 모두 참이라면, 비컨 또는 프로브 응답 프레임들에 Station Count 필드는 존재하지 않을 것이다.
채널 유틸라이제이션(Channel Utilization) 필드는, 물리적 또는 가상적 캐리어 감지 메커니즘에 의해 지시되는 바와 같이, AP가, 매체가 사용 중인 것으로 감지한 시간의 백분율로서 정의된다. 이 백분율은 ((채널이 사용 중인 시간/(dot11ChannelUtilizationBeaconIntervals * dot11BeaconPeriod * 1024)) *255)의 이동 평균(moving average)으로서 표현되는데, 여기에서, 채널이 사용 중인 시간은, 캐리어 감지 메커니즘이 채널이 사용 중인 것으로 지시하는 마이크로초 수(the number of microseconds)인 것으로 정의되고, dot11ChannelUtilizationBeaconIntervals은, 평균이 계산되어야 하는 연속적인 비컨 구간들의 수를 표현한다. dot11QoSOptionImplemented, dot11QBSSLoadImplemented, 및 dot11RadioMeasurementEnabled 모두가 참이라면, 비컨 또는 프로브 응답 프레임들에 채널 유틸라이제이션(Channel Utilization) 필드는 존재하지 않을 것이다.
AP 서비스 부하는 AP에서의 서비스 부하에 대한 상대적 레벨의 스칼라 지시일 것이다. 낮은 값은 더높은 값보다 좀더 많은 이용 가능 서비스 용량을 지시할 것이다. 값 0는, 이 AP가 현재로는 어떤 STA도 서빙하고 있지 않다는 것을 지시할 것이다. 0과 254 사이의 값은, DCF 패킷이 전송을 위해 준비된(즉, CSMA/CA 액세스를 시작하는) 시간으로부터 실제 패킷 전송이 시작되는 시간까지 측정된 DCF 전송 패킷들에 대한 평균 매체 액세스 지연의 로그 스케일 표현일 것이다. 1의 값은 50㎲의 지연을 표현하는 한편, 253의 값은 5.5 ms의 지연 또는 5.5 ms를 초과하는 임의의 지연을 표현할 것이다. 254 값은, 추가적인 AP 서비스 용량이 이용될 수 없다는 것을 지시할 것이다. 255 값은, AP 서비스 부하가 이용 불가능하다는 것을 지시할 것이다. AP는, 30초 측정 창과 같은, 소정 시간 창에 걸쳐 DCF 액세스 메커니즘을 사용해 모든 전송 패킷들에 대한 매체 액세스 지연을 측정하고 평균할 것이다. 평균 매체 액세스 지연에 대한 정확도는 +/-200㎲ 일 것이고, 200개 패킷 이상에 걸쳐 평균될 경우에는 그보다 양호할 것이다.
AC(Access Category) 서비스 부하 요소들은 QAP(QoS enhanced APs)에서의 BSS 부하에서만 제공될 수 있다. AC 서비스 부하는 지시된 AC의 서비스들을 위한 QAP에서의 AAD(Average Access Delay)에 대한 스칼라 지시일 것이다. 낮은 값은 더 높은 값보다 짧은 액세스 지연을 지시할 것이다. 값 0는, 이러한 QAP가 현재로는 지시된 AC의 서비스들을 제공하고 있지 않다는 것을 지시할 것이다. 0과 254 사이의 값은, EDCF 패킷이 전송을 위해 준비된(즉, CSMA/CA 액세스를 시작하는) 시간으로부터 실제 패킷 전송이 시작되는 시간까지 측정된 지시된 AC에서의 전송 패킷들에 대한 평균 매체 액세스 지연의 로그 스케일 표현일 것이다. 1의 값은 50㎲ 지연을 표현하는 한편, 253의 값은 5.5 ms의 지연 또는 5.5 ms를 초과하는 임의의 지연을 표현할 것이다. 254 값은, 지시된 AC에서의 서비스들이 현재로는 차단 또는 보류 중이라는 것을 지시할 것이다. 255 값은, AP 서비스 부하가 이용 불가능하다는 것을 지시할 것이다.
QAP는, 연속적인 30초 측정 창과 같은, 소정 시간 창에 걸쳐 EDCF 액세스 메커니즘을 사용해 지시된 AC의 모든 전송 패킷들에 대한 매체 액세스 지연을 측정하고 평균할 것이다. 평균 매체 액세스 지연에 대한 정확도는 +/-200㎲ 일 것이고, 200개 패킷 이상에 걸쳐 평균될 경우에는 그보다 양호할 것이다. AC Service 부하는, 2개의 옥텟 부 요소들(octet sub elements)이 ACI(AC Indication)를 포함하는 제 1 옥텟 및 지시된 AC에 대한 AAD의 측정 값을 포함하는 제 2 옥텟을 갖도록, 도 11에 나타낸 바와 같이 포매팅되는 것이 바람직하다. 도 10 및 도 11에 나타낸 옥텟들은 단지 일례일 뿐이며 임의의 다른 옥텟이 이용될 수도 있다는 것에 주의해야 한다. 표 1은 ACI 인코딩의 일례를 나타낸다.
AC (액세스 카테고리) ACI
베스트 에포트 0
백그라운드 1
비디오 2
음성 3
보유됨 4-255
이제 도 12를 참조하면, 본 발명에 따라 구성된 통신국(100)이 도시되어 있다. 통신국(100)은 AP, WTRU, 또는 무선 환경에서 동작할 수 있는 임의 유형의 다른 장치일 수 있다는 것에 주의해야 한다. 통신국(100)은 통신국(100)의 무선 서비스 범위(108)내에 배치되어 있는 WTRU로부터 미서빙된 트래픽 요구 데이터를 수신하도록 구성되어 있는 수신기(102)를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 통신국(100)은 프로세서(104)를 포함한다. 프로세서(104)는 수신기(102)에 결합되어 복수개 액세스 카테고리들 각각에 대한 BSS 부하 요소를 계산하도록 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 통신국(100)은 전송기(106)를 포함한다. 전송기(106)는 통신국(100)의 서비스 범위(108)내에서 BSS 부하 요소를 통지하도록 구성되는 것이 바람직하다. 그 다음, BSS 부하 요소는 통신국(100)의 서비스 범위(108)내의 다른 통신국들(예를 들어, AP 및/또는 WTRU)에 의해 수신됨으로써, 그들에게 BSS에 관한 정보를 제공할 수 있다.
바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명을 구체적으로 나타내고 설명하였지만, 당업자들은, 상술된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 형태 및 세부 사항들에서의 다양한 변화들이 가능할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
100 : 통신국
102 : 수신기
104 : 프로세서
106 : 전송기
108 : 통신국(100)의 무선 서비스 범위

Claims (54)

  1. 액세스 포인트(AP: access point)에서 사용하기 위한 방법에 있어서,
    서비스 부하 표시자를 생성하는 단계; 및
    상기 서비스 부하 표시자를 단일 메시지의 일부로서 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 서비스 부하 표시자는,
    측정 창(measurement window) 동안에 전송된 베스트 에포트(BE: best effort) 프레임에 대한 평균 액세스 지연의 표시, BE 서비스가 이용 불가능하다는 표시, 또는 BE 프레임에 대한 상기 평균 액세스 지연이 이용가능하지 않다는 표시를 나타내는 BE 지연 필드;
    상기 측정 창 동안 전송된 백그라운드(BK: background) 프레임에 대한 평균 액세스 지연의 표시, BK 서비스가 이용 불가능하다는 표시, 또는 BK 프레임에 대한 평균 액세스 지연이 이용가능하지 않다는 표시를 나타내는 BK 지연 필드;
    상기 측정 창 동안 전송된 비디오(VI: video) 프레임에 대한 평균 액세스 지연의 표시, VI 서비스가 이용 불가능하다는 표시, 또는 VI 프레임에 대한 평균 액세스 지연이 이용가능하지 않다는 표시를 나타내는 VI 지연 필드; 및
    상기 측정 창 동안에 전송된 음성(VO: voice) 프레임에 대한 평균 액세스 지연의 표시, VO 서비스가 이용 불가능하다는 표시, 또는 VO 프레임에 대한 상기 평균 액세스 지연이 이용가능하지 않다는 표시를 나타내는 VO 지연 필드
    를 포함하는 것인, 액세스 포인트에서 사용하기 위한 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 측정 창은 미리결정된 시구간인 것인 액세스 포인트에서 사용하기 위한 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 시구간은 30초인 것인 액세스 포인트에서 사용하기 위한 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 서비스 부하 표시자는 4 옥텟이고, 상기 BE 지연 필드, 상기 BK 지연 필드, 상기 VO 지연 필드 및 상기 VI 지연 필드는 각각이 상기 4 옥텟의 상이한 옥텟인 것인 액세스 포인트에서 사용하기 위한 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    옥텟 내의 값이, 대응하는 액세스 카테고리에 대한 평균 액세스 지연의 스케일링된(scaled) 표시를 나타내는 것인 액세스 포인트에서 사용하기 위한 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    옥텟 내의 값이, 대응하는 액세스 카테고리에 대한 문턱값보다 큰 평균 액세스 지연을 나타내는 것인 액세스 포인트에서 사용하기 위한 방법.
  7. 제 4항에 있어서,
    옥텟 내의 값이, 대응하는 액세스 카테고리에 대한 서비스가 이용불가능함을 나타내는 것인 액세스 포인트에서 사용하기 위한 방법.
  8. 제 4항에 있어서,
    옥텟 내의 값이, 대응하는 액세스 카테고리에 대한 평균 액세스 지연이 이용 가능하지 않음을 나타내는 것인 액세스 포인트에서 사용하기 위한 방법.
  9. 무선 국(STA: station)에서 사용하기 위한 방법에 있어서,
    액세스 포인트(AP)로부터, 단일 메시지의 일부로서 서비스 부하 표시자를 수신하는 단계를 포함하고,
    상기 서비스 부하 표시자는,
    측정 창(measurement window) 동안에 상기 액세스 포인트에 의해 전송된 베스트 에포트(BE: best effort) 프레임에 대한 평균 액세스 지연의 표시, BE 서비스가 이용 불가능하다는 표시, 또는 BE 프레임에 대한 상기 평균 액세스 지연이 이용가능하지 않다는 표시를 나타내는 BE 지연 필드;
    상기 측정 창 동안에 상기 액세스 포인트에 의해 전송된 백그라운드(BK: background) 프레임에 대한 평균 액세스 지연의 표시, BK 서비스가 이용 불가능하다는 표시, 또는 BK 프레임에 대한 평균 액세스 지연이 이용가능하지 않다는 표시를 나타내는 BK 지연 필드;
    상기 측정 창 동안에 상기 액세스 포인트에 의해 전송된 비디오(VI: video) 프레임에 대한 평균 액세스 지연의 표시, VI 서비스가 이용 불가능하다는 표시, 또는 VI 프레임에 대한 평균 액세스 지연이 이용가능하지 않다는 표시를 나타내는 VI 지연 필드; 및
    상기 측정 창 동안에 상기 액세스 포인트에 의해 전송된 음성(VO: voice) 프레임에 대한 평균 액세스 지연의 표시, VO 서비스가 이용 불가능하다는 표시, 또는 VO 프레임에 대한 평균 액세스 지연이 이용가능하지 않다는 표시를 나타내는 VO 지연 필드
    를 포함하는 것인, 무선 국에서 사용하기 위한 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 측정 창은 미리결정된 시구간인 것인 무선 국에서 사용하기 위한 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 시구간은 30초인 것인 무선 국에서 사용하기 위한 방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 서비스 부하 표시자는 4 옥텟이고, 상기 BE 지연 필드, 상기 BK 지연 필드, 상기 VO 지연 필드 및 상기 VI 지연 필드는 각각이 상기 4 옥텟의 상이한 옥텟인 것인 무선 국에서 사용하기 위한 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    옥텟 내의 값이, 대응하는 액세스 카테고리에 대한 평균 액세스 지연의 스케일링된(scaled) 표시를 나타내는 것인 무선 국에서 사용하기 위한 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    옥텟 내의 값이, 대응하는 액세스 카테고리에 대한 문턱값보다 큰 평균 액세스 지연을 나타내는 것인 무선 국에서 사용하기 위한 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    옥텟 내의 값이, 대응하는 액세스 카테고리에 대한 서비스가 이용불가능함을 나타내는 것인 무선 국에서 사용하기 위한 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    옥텟 내의 값이, 대응하는 액세스 카테고리에 대한 평균 액세스 지연이 이용 가능하지 않음을 나타내는 것인 무선 국에서 사용하기 위한 방법.
  17. 액세스 포인트(AP: access point)에 있어서,
    서비스 부하 표시자를 생성하도록 구성된 프로세서; 및
    상기 서비스 부하 표시자를 단일 메시지의 일부로서 전송하도록 구성된 전송기를 포함하고,
    상기 서비스 부하 표시자는,
    측정 창(measurement window) 동안에 액세스 포인트에 의해 전송된 베스트 에포트(BE: best effort) 프레임에 대한 평균 액세스 지연의 표시, BE 서비스가 이용불가능하다는 표시, 또는 BE 프레임에 대한 평균 액세스 지연이 이용가능하지 않다는 표시를 나타내는 BE 지연 필드;
    상기 측정 창 동안에 상기 액세스 포인트에 의해 전송된 백그라운드(BK: background) 프레임에 대한 평균 액세스 지연의 표시, BK 서비스가 이용 불가능하다는 표시, 또는 BK 프레임에 대한 평균 액세스 지연이 이용가능하지 않다는 표시를 나타내는 BK 지연 필드;
    상기 측정 창 동안에 상기 액세스 포인트에 의해 전송된 비디오(VI: video) 프레임에 대한 평균 액세스 지연의 표시, VI 서비스가 이용 불가능하다는 표시, 또는 VI 프레임에 대한 평균 액세스 지연이 이용가능하지 않다는 표시를 나타내는 VI 지연 필드; 및
    상기 측정 창 동안에 상기 액세스 포인트에 의해 전송된 음성(VO: voice) 프레임에 대한 평균 액세스 지연의 표시, VO 서비스가 이용 불가능하다는 표시, 또는 VO 프레임에 대한 평균 액세스 지연이 이용가능하지 않다는 표시를 나타내는 VO 지연 필드
    를 포함하는 것인, 액세스 포인트.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 측정 창은 미리결정된 시구간인 것인 액세스 포인트.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 시구간은 30초인 것인 액세스 포인트.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 서비스 부하 표시자는 4 옥텟이고, 상기 BE 지연 필드, 상기 BK 지연 필드, 상기 VO 지연 필드 및 상기 VI 지연 필드는 각각이 상기 4 옥텟의 상이한 옥텟인 것인 액세스 포인트.
  21. 제 20항에 있어서,
    옥텟 내의 값이, 대응하는 액세스 카테고리에 대한 평균 액세스 지연의 스케일링된(scaled) 표시를 나타내는 것인 액세스 포인트.
  22. 제 20항에 있어서,
    옥텟 내의 값이, 대응하는 액세스 카테고리에 대한 문턱값보다 큰 평균 액세스 지연을 나타내는 것인 액세스 포인트.
  23. 제 20항에 있어서,
    옥텟 내의 값이, 대응하는 액세스 카테고리에 대한 서비스가 이용불가능함을 나타내는 것인 액세스 포인트.
  24. 제 20항에 있어서,
    옥텟 내의 값이, 대응하는 액세스 카테고리에 대한 평균 액세스 지연이 이용 가능하지 않음을 나타내는 것인 액세스 포인트.
  25. 무선 국(STA: station)에 있어서,
    액세스 포인트(AP)로부터, 단일 메시지의 일부로서 서비스 부하 표시자를 수신하도록 구성된 수신기를 포함하고,
    상기 서비스 부하 표시자는,
    측정 창(measurement window) 동안에 상기 AP에 의해 전송된 베스트 에포트(BE: best effort) 프레임에 대한 평균 액세스 지연의 표시, BE 서비스가 이용 불가능하다는 표시, 또는 BE 프레임에 대한 평균 액세스 지연이 이용가능하지 않다는 표시를 나타내는 BE 지연 필드;
    상기 측정 창 동안에 상기 액세스 포인트에 의해 전송된 백그라운드(BK: background) 프레임에 대한 평균 액세스 지연의 표시, BK 서비스가 이용 불가능하다는 표시, 또는 BK 프레임에 대한 평균 액세스 지연이 이용가능하지 않다는 표시를 나타내는 BK 지연 필드;
    상기 측정 창 동안에 상기 액세스 포인트에 의해 전송된 비디오(VI: video) 프레임에 대한 평균 액세스 지연의 표시, VI 서비스가 이용 불가능하다는 표시, 또는 VI 프레임에 대한 평균 액세스 지연이 이용가능하지 않다는 표시를 나타내는 VI 지연 필드; 및
    상기 측정 창 동안에 상기 액세스 포인트에 의해 전송된 음성(VO: voice) 프레임에 대한 평균 액세스 지연의 표시, VO 서비스가 이용 불가능하다는 표시, 또는 VO 프레임에 대한 평균 액세스 지연이 이용가능하지 않다는 표시를 나타내는 VO 지연 필드
    를 포함하는 것인 무선 국.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 측정 창은 미리결정된 시구간인 것인 무선 국.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 시구간은 30초인 것인 무선 국.
  28. 제 25항에 있어서,
    상기 서비스 부하 표시자는 4 옥텟이고, 상기 BE 지연 필드, 상기 BK 지연 필드, 상기 VO 지연 필드 및 상기 VI 지연 필드는 각각이 상기 4 옥텟의 상이한 옥텟인 것인 무선 국.
  29. 제 28항에 있어서,
    옥텟 내의 값이, 대응하는 액세스 카테고리에 대한 평균 액세스 지연의 스케일링된(scaled) 표시를 나타내는 것인 무선 국.
  30. 제 28항에 있어서,
    옥텟 내의 값이, 대응하는 액세스 카테고리에 대한 문턱값보다 큰 평균 액세스 지연을 나타내는 것인 무선 국.
  31. 제 28항에 있어서,
    옥텟 내의 값이, 대응하는 액세스 카테고리에 대한 서비스가 이용불가능함을 나타내는 것인 무선 국.
  32. 제 28항에 있어서,
    옥텟 내의 값이, 대응하는 액세스 카테고리에 대한 평균 액세스 지연이 이용 가능하지 않음을 나타내는 것인 무선 국.
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