KR20020043566A - Method and System for Frequency Spectrum Resource Allocation - Google Patents
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Abstract
복수의 무선 주파수(RF) 송신기 및/또는 수신기 사이에서 주파수 스펙트럼의 한 개 또는 그 이상의 부분을 할당하는 시스템 및 방법이 제공된다. 이 시스템은, 복수의 RF 송신기 및/또는 수신기의 요구량에 응답하여 주파수 스펙트럼을 동적으로 할당하는 허브 스테이션을 구비한다. 이 요구량에 근거하여, 허브 스테이션은 복수의 RF 송신기 및/또는 수신기로 구성된 1개 또는 그 이상의 그룹의 성능 상태를 분석하여, 할당된 주파수 스펙트럼의 이용을 최적화한다.Systems and methods are provided for allocating one or more portions of a frequency spectrum between a plurality of radio frequency (RF) transmitters and / or receivers. The system includes a hub station that dynamically allocates a frequency spectrum in response to the requirements of a plurality of RF transmitters and / or receivers. Based on this requirement, the hub station analyzes the performance state of one or more groups of multiple RF transmitters and / or receivers to optimize the use of the assigned frequency spectrum.
Description
무선 통신 시스템은, 무선 주파수(RF) 채널을 통해 다수의 원격지국(예를 들면, 원격장치) 사이에서 음성, 데이터 및 비디오 정보의 전송 및 수신을 제공한다. RF 스펙트럼은 그 자체의 특성에 의해 제한되며, 그 결과 스펙트럼의 아주 적은 부분만이 특정한 산업에 할당될 수 있다. 따라서, 위성통신 또는 휴대전화 산업과 같은 사업분야에서, 설계자들은 가능한 한 많은 원격장치가 할당된 주파수 스펙트럼을 엑세스할 수 있도록 하기 위해 제한된 스펙트럼을 효율적으로 할당하도록 끊임없이 요구받고 있다.A wireless communication system provides for the transmission and reception of voice, data and video information between multiple remote stations (e.g., remote devices) via radio frequency (RF) channels. The RF spectrum is limited by its own characteristics, so that only a small portion of the spectrum can be assigned to a particular industry. Thus, in the field of business such as the satellite communications or cellular phone industry, designers are constantly being asked to efficiently allocate limited spectrum in order to allow as many remote devices as possible to access the assigned frequency spectrum.
이와 같은 요구를 만족시키는 한가지 방법으로는 1개 또는 그 이상의 변조기술을 구현하는 것을 들 수 있다. 시분할 다중접속(TDMA), 주파수 분할다중접속(FDMA), 코드분할 다중접속(CDMA) 등의 일부 변조기술은 효율적인 스펙트럼 이용을 입증한 바 있다. 이들 각각의 접속기술은 본 발명이 속하는 기술분야에서 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 설명을 생략한다. 일반적으로, 이들 각각의 기술은 다수의 경합하는 원격장치들(예를 들면, 사용자들)에 의해 스펙트럼의 특정한 단편을 액세스하는 방법을 제공한다. 그러나, 스펙트럼의 특정한 단편을 다수의 사용자에게 할당할 때, 이들 기술은 전파 상태의 변동을 설명하지 못하거나 이러한 변화에 맞추지 못한다. 예를 들면, TDMA 기술을 사용하는 위성 시스템에서는, 일반적으로, 사용자가 허브 스테이션(hub station)과 통신할 수 있는 기간에 해당하는 (소정의 주파수 상의) 특정한 주기적인 타임슬롯이 사용자에게 할당된다. 다수의 사용자가 허브 스테이션과 통신할 수 있도록 하기 위해, 다수의 중첩하지 않는 타임슬롯이 다수의 사용자에게 각각 할당된다. 그러나, 거의 모든 무선 시스템에서는, 한 개 또는 그 이상의 구간에 걸쳐 신호 전파가 예측불가능한 열화를 겪을 수 있다. 일반적으로, 무선매체에 열화를 도입시키는 다수의 물리 현상이 존재한다. 예를 들면, 위성 통신 시스템에서는, 기후 상태(예를 들면, 폭풍우)나 환경적인 간섭에 의해 신호 열화가 일어날 수 있다. 육상 기반의 통신 시스템에 있어서는, 다경로 전파 및 송신기와 수신기 사이의 거리 변화와 같은 물리 현상에 의해 신호 열화가 일어날 수 있다. 이와 같은 신호 열화는 일부 사용자에 대한 채널 성능에 악영향을 미치지만, 다른 사용자에 대해서도 반드시 악영향을 미치는 것은 아니다.One way to meet this need is to implement one or more modulation techniques. Some modulation techniques, such as time division multiple access (TDMA), frequency division multiple access (FDMA), and code division multiple access (CDMA), have demonstrated efficient spectrum utilization. Each of these connection technologies is well known in the art to which the present invention pertains, and therefore, description thereof is omitted here. In general, each of these techniques provides a method of accessing a particular fragment of the spectrum by a number of competing remotes (eg, users). However, when assigning particular fragments of the spectrum to multiple users, these techniques do not account for or adapt to variations in propagation conditions. For example, in satellite systems using TDMA technology, a particular periodic timeslot (on a given frequency) is generally assigned to a user corresponding to a period during which the user can communicate with a hub station. In order to enable multiple users to communicate with the hub station, multiple non-overlapping timeslots are each assigned to multiple users. However, in almost all wireless systems, signal propagation may experience unpredictable degradation over one or more intervals. In general, there are a number of physical phenomena that introduce degradation into a wireless medium. For example, in a satellite communication system, signal degradation may occur due to weather conditions (for example, storms) or environmental interference. In land-based communication systems, signal degradation can occur due to physical phenomena such as multipath propagation and distance change between transmitter and receiver. Such signal degradation adversely affects channel performance for some users but does not necessarily adversely affect other users.
더구나, 이들 복잡한 접근기술은 다수의 사용자 사이에서의 할당된 스펙트럼의 이용의 변화를 수용하지 않거나 이러한 변화에 대응하지 않는다. 예를 들면, 특정한 기간 동안에, 한 사용자는, 현재의 대역폭으로 전송되는 경우에 과도한 길이의 시간이 걸릴 수 있는 정보량을 전송하는 것이 필요할 수 있다. 동일한 기간 동안에, 다른 사용자는 이와 같은 필요성을 갖지 않으며 휴지 상태에 있을 수 있다. 이와 같은 상황은, 특히, 한 개의 통신국과 다른 통신국 사이에서 데이터가 버스트 또는 패킷들(즉, 비트들의 집단)로 송신되는 인터넷 등의 데이터 통신망에서는 일상적이다. 이러한 망의 집중적인 특성으로 인해 종래의 주파수 스펙트럼 이용이 비효율적으로 된다.Moreover, these complex approaches do not accommodate or respond to changes in the use of allocated spectrum among multiple users. For example, during a particular period of time, a user may need to transmit an amount of information that may take an excessive length of time if transmitted over the current bandwidth. During the same period, other users do not have this need and may be at rest. This situation is particularly common in data communications networks, such as the Internet, in which data is transmitted in bursts or packets (ie, a group of bits) between one communication station and another. The intensive nature of these networks makes the use of conventional frequency spectrum inefficient.
따라서, 모든 사용자들이 할당된 스펙트럼에 적절히 액세스할 수 있도록, 사용자의 요구와 성능에 따라 주파수 스펙트럼 이용을 동적으로 할당할 필요성이 산업계에서 대두되어 왔다.Thus, there has been a need in the industry to dynamically allocate frequency spectrum usage in accordance with the needs and performance of users so that all users have adequate access to the allocated spectrum.
발명의 요약Summary of the Invention
전술한 한계를 극복하기 위해, 본 발명은 주파수 스펙트럼 이용을 최적화하는 방법 및 시스템을 제공한다. 본 발명은 복수의 RF 송신기 사이에서 무선 주파수(RF) 스펙트럼의 적어도 일부분을 할당하는 방법을 제공한다. 이 방법은 복수의 RF 송신기 내부에 존재하는 복수의 송신기로 구성된 그룹의 총체적 요구량(aggregate demand)을 감시하는 과정을 포함한다. 이 그룹은 적어도 한 개의 RF 송신기를 구비한다. 이 방법은, 감시된 요구량에 응답하여, 송신기 그룹의 상대적인 데이터 폭주를 판정하는 과정을 더 포함한다. 이 방법은, 최저의 폭주량을 갖는 그룹으로부터 복수의 다른 RF 송신기들 중에서 적어도 한 개의 송신기로 RF 스펙트럼의 적어도 일부를 할당하는 과정을 더 포함한다.To overcome the above limitations, the present invention provides a method and system for optimizing the use of frequency spectrum. The present invention provides a method of allocating at least a portion of a radio frequency (RF) spectrum among a plurality of RF transmitters. The method includes monitoring the aggregate demand of a group of a plurality of transmitters existing within a plurality of RF transmitters. This group has at least one RF transmitter. The method further includes determining, in response to the monitored demand amount, relative data congestion of the transmitter group. The method further includes allocating at least a portion of the RF spectrum from the group with the lowest amount of congestion to at least one of the plurality of other RF transmitters.
더구나, 본 발명은 복수의 RF 송신기 사이에서 무선 주파수(RF) 스펙트럼의 적어도 일부를 할당하는 시스템을 제공한다. 이 시스템은, 각각의 RF 채널을 통해 데이터를 송신하도록 각각 구성된 복수의 RF 송신기를 구비한다. 이 시스템은, 복수의 RF 송신기와 통신하는 허브 송수신기를 더 구비한다. 허브 송수신기는 복수의 RF 송신기로 구성된 그룹의 총체적 요구량을 감시하도록 구성된다. 이 그룹은 적어도 한 개의 RF 송신기를 구비한다. 허브 송수신기는, 최저의 총체적 요구량을 갖는 RF 송신기 그룹으로부터 복수의 다른 RF 송신기들 중에서 적어도 한 개의 송신기로 RF 스펙트럼의 일부를 재할당하도록 더 구성된다.Moreover, the present invention provides a system for allocating at least a portion of a radio frequency (RF) spectrum among a plurality of RF transmitters. The system includes a plurality of RF transmitters, each configured to transmit data on each RF channel. The system further includes a hub transceiver for communicating with the plurality of RF transmitters. The hub transceiver is configured to monitor the aggregate requirement of a group of multiple RF transmitters. This group has at least one RF transmitter. The hub transceiver is further configured to reallocate a portion of the RF spectrum from the group of RF transmitters with the lowest overall requirement to at least one of the plurality of other RF transmitters.
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 무선 통신 시스템의 다수의 원격지국 사이에서 주파수 스펙트럼의 할당을 최적화하는 것에 관한 것이다.The present invention relates generally to wireless communication systems. In particular, the present invention relates to optimizing the allocation of frequency spectrum among a plurality of remote stations in a wireless communication system.
본 발명의 전술한 발명내용, 특징부와 이점은 다음의 첨부도면과 연계하여 주어지는 이하의 상세한 설명을 참조하면 더욱 더 명백해질 것이다:The foregoing invention, features and advantages of the present invention will become more apparent with reference to the following detailed description given in conjunction with the accompanying drawings in which:
도 1은 본 발명이 구현될 수 있는 일반적인 위성 통신 시스템의 블록도이다.1 is a block diagram of a general satellite communication system in which the present invention may be implemented.
도 2는 본 발명에 따른 기지국과 다수의 원격장치를 구비한 무선 통신 시스템의 블록도이다.2 is a block diagram of a wireless communication system having a base station and a plurality of remote devices in accordance with the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 무선 통신 시스템의 2개 또는 그 이상의 그룹 사이에서 주파수 스펙트럼을 할당할 것인지 여부를 판정하는 과정을 나타낸 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a process of determining whether to allocate a frequency spectrum between two or more groups of the wireless communication system shown in FIG.
도 4는 도 2에 도시된 무선 통신 시스템의 한 개 또는 그 이상의 그룹의 총체적 요구량을 판정하는 과정을 설명하는 흐름도이다.FIG. 4 is a flow chart illustrating a process of determining an aggregate requirement of one or more groups of the wireless communication system shown in FIG. 2.
도 5는 도 2에 도시된 무선 통신 시스템의 1개 또는 그 이상의 원격장치 그룹들 사이에서 폭주를 판정하고 주파수 스펙트럼을 재할당하는 과정을 설명하는 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a process of determining congestion and reallocating a frequency spectrum between one or more groups of remote devices in the wireless communication system shown in FIG.
도 6은 도 2에 도시된 무선 통신 시스템의 원격장치 그룹들의 예를 나타낸 테이블이다.6 is a table illustrating an example of remote device groups of the wireless communication system shown in FIG.
도 7은 도 2에 도시된 무선 통신 시스템의 그룹들의 변화 예를 나타낸 테이블이다.FIG. 7 is a table illustrating an example of changing groups of the wireless communication system illustrated in FIG. 2.
도 8은 주파수와 시간의 함수로서 원격장치들 사이에서 주파수 스펙트럼을 재할당하는 과정의 일 실시예를 나타낸 그래프이다.8 is a graph illustrating one embodiment of the process of reallocating the frequency spectrum between remote devices as a function of frequency and time.
도 9는 원격장치에 대한 서비스 품질 운용 영역들 중에서 3가지 영역을 나타낸 그래프이다.9 is a graph illustrating three areas of service quality management areas for a remote device.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 원격장치 통신을 동적으로 스케줄링하는 과정을 나타낸 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating a process of dynamically scheduling remote device communication according to another embodiment of the present invention.
도 11은 주파수와 시간의 함수로서 원격장치 통신을 스케줄링하는 과정의 결과를 예시적으로 나타낸 그래프이다.11 is an exemplary graph illustrating the results of a process of scheduling remote device communication as a function of frequency and time.
이하의 설명은 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안되며, 단지 본 발명의 일반적인 원리를 설명하기 위해 주어진 것이다. 이하의 설명 전체에 걸쳐서동일한 구성요소에는 동일한 참조부호를 사용하였다. 본 발명의 범주는 청구범위를 참조하여 정해져야만 할 것이다.The following description should not be construed as limiting the invention, but is merely given to illustrate the general principles of the invention. The same reference numerals are used for the same components throughout the following description. The scope of the invention should be defined with reference to the claims.
도 1은 본 발명이 구현될 수 있는 예시적인 시스템(150)을 나타낸 블록도이다. 이 시스템(150)은 위성 링크를 통해 고속의 신뢰할 수 있는 인터넷 통신 서비스를 제공한다.1 is a block diagram illustrating an exemplary system 150 in which the present invention may be implemented. The system 150 provides a fast and reliable internet communication service over a satellite link.
특히, 이 시스템(150)은 인터넷(102)에 접속된 1개 또는 그 이상의 콘텐트 서버(100)를 구비하는 한편, 인터넷은 허브 스테이션(104)에 접속된다. 허브 스테이션(104)은, 콘텐트 서버(100)에 디지털 데이터를 요구하고 콘텐트 서보로부터 이 데이터를 수신하도록 구성된다. 또한, 허브 스테이션(104)은 위성(106)을 거쳐 복수의 원격장치(108A-108N)와 통신한다. 예를 들면, 허브 스테이션(104)은 순방향 상향링크(110)를 통해 위성(106)으로 신호를 송신한다. 위성(106)은 순방향 상향링크(110)로부터 신호를 수신하고, 이들 신호를 순방향 하향링크(112) 상에서 재전송한다. 이때, 순방향 상향링크(110)와 순방향 하향링크(112) 전체는 순방향 링크로 불린다. 원격장치(108A-108N)는, 허브 스테이션(104)으로부터 원격장치 고유의 동보전송 메시지를 수신하기 위해, 순방향 링크를 포함하는 1개 또는 그 이상의 채널을 감시한다.In particular, the system 150 has one or more content servers 100 connected to the Internet 102, while the Internet is connected to the hub station 104. Hub station 104 is configured to request digital data from content server 100 and receive this data from content servos. The hub station 104 also communicates with a plurality of remote devices 108A- 108N via satellite 106. For example, hub station 104 transmits signals to satellite 106 via forward uplink 110. Satellite 106 receives signals from forward uplink 110 and retransmits these signals on forward downlink 112. At this time, the entire forward uplink 110 and the forward downlink 112 is called a forward link. Remotes 108A-108N monitor one or more channels, including the forward link, to receive remote-specific broadcast messages from hub station 104.
마찬가지로, 원격장치(108A-108N)는 역방향 상향링크(114)를 통해 위성(106)으로 신호를 송신한다. 위성(106)은 역방향 상향링크(114)로부터 신호를 수신하고, 이들 신호를 역방향 하향링크(116) 상에서 재송신한다. 역방향 상향링크(114)와 역방향 하향링크(116)는 함께 역방향 링크로 불린다. 허브 스테이션(104)은원격장치(108A-108N)에서 메시지를 추출하기 위해 역방향 링크를 포함하는 1개 또는 그 이상의 채널을 감시한다.Similarly, remote devices 108A- 108N transmit signals to satellite 106 via reverse uplink 114. Satellite 106 receives signals from reverse uplink 114 and retransmits these signals on reverse downlink 116. Reverse uplink 114 and reverse downlink 116 together are called reverse links. Hub station 104 monitors one or more channels, including the reverse link, to extract messages from remote devices 108A- 108N.
시스템(150)의 일 실시예에 있어서, 각각의 원격장치(108A-108N)는 복수의 시스템 사용자에 접속된다. 예를 들면, 도 1에서, 원격장치 108A는 구내정보 통신망(116)에 접속되는 것으로 도시되어 있으며, 한편으로 구내정보 통신망은 사용자 단말들(118A-118N)의 그룹에 접속된다. 사용자 단말들(118A-118N)은 개인용 또는 네크워크 컴퓨터, 프린터, 디지털 계기 판독장치 등과 같은 수많은 형태의 구내 노드 중에서 한가지 형태일 수 있다. 사용자 단말들(118A-118N) 중에서 한 개를 향하는 순방향 링크를 통해 메시지가 수신될 때, 원격장치 108A는 이것을 구내정보 통신망(116)을 거쳐 적절한 사용자 단말(118)로 전달한다. 마찬가지로, 사용자 단말(118A-118N)은 구내정보 통신망(116)을 거쳐 원격장치 108A로 메시지를 송신할 수 있다.In one embodiment of system 150, each remote device 108A-108N is connected to a plurality of system users. For example, in FIG. 1, the remote device 108A is shown connected to the local area network 116, while the local area network is connected to a group of user terminals 118A- 118N. The user terminals 118A-118N may be one of a number of types of premises nodes, such as personal or network computers, printers, digital instrument readers, and the like. When a message is received over a forward link destined for one of the user terminals 118A- 118N, the remote device 108A forwards it to the appropriate user terminal 118 via the local area network 116. Similarly, user terminals 118A- 118N may send messages to remote device 108A via premises network 116.
시스템(150)의 일 실시예에 있어서, 원격장치(108A-108N)는 복수의 사용자에게 인터넷 서비스를 제공한다. 예를 들면, 사용자 단말 118A는 월드 와이드 웹을 액세스하기 위해 브라우저 소프트웨어를 실행하는 개인용 컴퓨터일 수 있다. 브라우저가 사용자로부터 웹 페이지나 삽입된 객체에 대한 요청을 받으면, 사용자 단말 118A는 공지된 기술에 따라 요청 메시지를 생성한다. 사용자 단말 118A는, 마찬가지로 공지된 기술을 사용하여, 구내정보 통신망(116)을 거쳐 원격장치 108A로 요청 메시지를 전달한다. 요청 메시지에 근거하여, 원격장치 108A는 역방향 상향링크(114) 및 역방향 하향링크(116)의 채널을 통해 무선 링크 요청을 생성하여송신한다. 허브 스테이션(104)은 역방향 링크를 거쳐 무선 링크 요청을 수신한다. 무선 링크 요청에 근거하여, 허브 스테이션(104)은 인터넷(102)을 거쳐 해당 콘텐트 서버(100)로 요청 메시지를 전달한다.In one embodiment of system 150, remote devices 108A-108N provide Internet services to a plurality of users. For example, user terminal 118A may be a personal computer running browser software to access the World Wide Web. When the browser receives a request for a web page or an embedded object from the user, the user terminal 118A generates a request message according to a known technique. User terminal 118A likewise transmits the request message to remote device 108A via premises network 116 using well known techniques. Based on the request message, the remote device 108A generates and transmits a radio link request through the channels of the reverse uplink 114 and the reverse downlink 116. Hub station 104 receives a radio link request over a reverse link. Based on the radio link request, the hub station 104 forwards the request message to the corresponding content server 100 via the Internet 102.
요청 메시지에 응답하여, 콘텐트 서버(100)는 요청된 페이지나 객체를 인터넷(102)을 거쳐 허브 스테이션(104)으로 전달한다. 허브 스테이션(104)은 요청된 페이지나 객체를 수신하고, 무선 링크 응답을 생성한다. 허브 스테이션은 순방향 상향링크(110)와 순방향 하향링크(112)의 채널을 거쳐 무선 링크 응답을 송신한다.In response to the request message, the content server 100 delivers the requested page or object to the hub station 104 via the Internet 102. Hub station 104 receives the requested page or object and generates a radio link response. The hub station transmits a radio link response over the channels of forward uplink 110 and forward downlink 112.
원격장치 108A는 무선 링크 응답을 수신하고, 대응하는 응답 메시지를 구내정보 통신망(116)을 거쳐 사용자 단말 118A로 전달한다. 이와 같은 식으로, 사용자 단말 118A와 콘텐트 서버(100) 사이에 양방향 링크가 수립된다.The remote device 108A receives the radio link response and forwards the corresponding response message to the user terminal 118A via the local area network 116. In this way, a bidirectional link is established between the user terminal 118A and the content server 100.
전술한 것과 같이, 본 발명은 원격장치들의 요구량의 변화에 응답하여 주파수 스펙트럼 이용을 최적화하는 방법 및 시스템을 제공한다. 무선 시스템에 있어서 특정한 원격장치의 채널의 상태를 평가하기 위한 다수의 방법이 존재한다. 한가지 일반적인 방법은 원격장치로부터 수신한 신호의 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio: SNR)를 추정하는 과정을 포함한다. SNR은, 신호에 추가된 노이즈의 에너지에 대한, 소정의 대역폭 및/또는 시간 간격에 걸친 (보통 데시벨, 즉 dB로 표시되는) 신호의 에너지의 측정값에 해당한다. 일반적으로, "노이즈"는 원격장치들 중에서 한 개의 원격장치에 의해 송신된 신호와 허브 스테이션(104)에 의해 수신된 신호 간의 차이를 칭한다. 채널의 SNR이 높을수록, 채널 성능이 더 좋다.As mentioned above, the present invention provides a method and system for optimizing the use of frequency spectrum in response to changing demands of remote devices. There are a number of methods for evaluating the state of a channel of a particular remote device in a wireless system. One common method involves estimating the signal-to-noise ratio (SNR) of a signal received from a remote device. SNR corresponds to a measure of the energy of a signal (usually expressed in decibels, ie dB) over a predetermined bandwidth and / or time interval, relative to the energy of noise added to the signal. Generally, "noise" refers to the difference between the signal transmitted by one of the remotes and the signal received by the hub station 104. The higher the SNR of the channel, the better the channel performance.
채널 성능을 특정하는 또 다른 일반적인 방법은 채널의 비트 에러율(biterror rate: BER)을 추정하는 과정을 포함한다. 간단히 말하면, BER은 송신된 비트들의 총수에 대한 잘못 수신된 비트들의 수의 분율로 표시된다. BER은 백분율 또는 더욱 일반적으로는 비율로서 표현된다. 사실상, BER은 채널 내부의 비트 에러의 확률의 측정값에 해당한다. BER이 낮을수록, 채널 성능이 우수하다.Another general method of specifying channel performance involves estimating the bit error rate (BER) of a channel. In short, BER is expressed as a fraction of the number of incorrectly received bits relative to the total number of transmitted bits. BER is expressed as a percentage or more generally a ratio. In fact, BER corresponds to a measure of the probability of a bit error within the channel. The lower the BER, the better the channel performance.
도 2는 본 발명에 따른 허브 스테이션(210)과 대표적인 원격장치들(212, 214, 216, 232, 234, 252, 254)을 구비한 무선 통신 시스템(200)의 블록도를 나타낸 것이다. 이 시스템(200)은, 다수의 원격장치를 갖는 (도 1에 도시된 것과 같은) 위성 기반의 무선 시스템이나 다른 형태의 무선 시스템(예를 들면, 휴대전화)을 구비할 수 있다. 이 시스템(200)은 본 발명을 구현하기 위해 TDMA, FDMA, 임의의 다른 액세스 기술 또는 이들 액세스 기술들의 조합을 채용할 수 있다. 시스템(200)에 있는 원격지국의 수는 단지 예를 들기 위한 것이므로, 이 시스템(200)은 임의의 원하는 수의 허브와 원격지국을 구비할 수 있다.2 shows a block diagram of a wireless communication system 200 with a hub station 210 and representative remote devices 212, 214, 216, 232, 234, 252, 254 in accordance with the present invention. The system 200 may include a satellite based wireless system (such as shown in FIG. 1) or other type of wireless system (eg, a cellular phone) with multiple remote devices. The system 200 may employ TDMA, FDMA, any other access technology, or a combination of these access technologies to implement the present invention. Since the number of remote stations in the system 200 is for illustrative purposes only, the system 200 may have any desired number of hubs and remote stations.
이들 원격장치는 각각의 원격장치의 할당된 데이터 전송율에 근거하여 (종종, 원격장치들의 "캠프(camp)"로 불리는) 복수의 원격장치들로 구성된 2개 또는 그 이상의 운용 그룹으로 분류된다. 일 실시예에 있어서, 시스템(200)은 3개의 원격장치 그룹, 즉 그룹 32, 그룹 64 및 그룹 128을 구비한다. 그룹 32는 32kbps의 데이터 전송율에서 동작하는 1개 또는 그 이상의 원격장치를 포함한다. 그룹 64는 64kbps의 데이터 전송율에서 동작하는 1개 또는 그 이상의 원격장치를 포함하고, 그룹 128은 128kbps의 전송율에서 동작하는 1개 또는 그 이상의 원격장치를 구비한다. 일반적으로, 허브 스테이션(210)은 원격장치 212, 214 및 216으로 32kbps의 데이터 전송율을 할당함으로써, 이들 원격장치를 그룹 32에 배치할 수 있다. 마찬가지로, 허브 스테이션(210)은 원격장치 232 및 234에 64kbps의 데이터 전송율을 할당함으로써, 이들 원격장치를 그룹 64에 배치할 수 있다. 마지막으로, 허브 스테이션은 원격장치 252 및 254에 128kbps의 데이터 전송율을 할당함으로써, 이들 원격장치를 그룹 128에 배치할 수 있다.These remote devices are classified into two or more operating groups consisting of a plurality of remote devices (often called "camps" of remote devices) based on the assigned data transfer rate of each remote device. In one embodiment, the system 200 has three remote device groups, namely group 32, group 64 and group 128. Group 32 contains one or more remote devices operating at a data rate of 32 kbps. Group 64 includes one or more remotes operating at a data rate of 64 kbps, and group 128 includes one or more remotes operating at a 128 kbps data rate. In general, the hub station 210 can place these remotes in group 32 by assigning a data rate of 32 kbps to the remotes 212, 214, and 216. Similarly, the hub station 210 can place these remotes in group 64 by assigning data rates of 64 kbps to the remotes 232 and 234. Finally, the hub station can place these remotes in group 128 by allocating a data rate of 128 kbps to the remotes 252 and 254.
허브 스테이션(210)은 원격장치 각각의 채널 상태에 근거하여 데이터 전송율을 결정하고, 각각의 원격장치에 이 데이터 전송율을 할당한다. 채널 상태는, 허용가능한 신호 성능(예를 들면, SNR)을 여전히 유지하면서, 할당된 데이터 전송율을 유지하기 위한 채널의 능력을 표시한다. 일 실시예에 있어서, 허브 스테이션(210)은, 각각의 원격장치에서 수신된 신호들에 근거하여, 연속적으로 또는 소정의 기간에 채널 성능을 감시하도록 구성된다. 더욱 상세하게는, 허브 스테이션(210)은 소정의 기간에 걸쳐 SNR을 측정하여, 각각의 원격장치의 채널 성능을 평가할 수 있다. SNR 임계값은 하부 임계값(예를 들면, 8dB)과 상부 임계값(예를 들면, 11dB)을 포함할 수 있다. 이와 같은 비교결과에 근거하여, 허브 스테이션(210)은 각각의 원격장치에 대해 현재 할당된 데이터 전송율을 변경할지 여부와, 이에 따라, 원격장치를 한 그룹으로부터 다른 그룹으로 재분류할 것인지 여부를 판정한다.Hub station 210 determines the data rate based on the channel status of each of the remote devices, and assigns this data rate to each remote device. The channel state indicates the channel's ability to maintain the assigned data rate while still maintaining acceptable signal performance (eg, SNR). In one embodiment, the hub station 210 is configured to monitor channel performance continuously or for a predetermined period of time based on the signals received at each remote device. More specifically, the hub station 210 can measure the SNR over a period of time to evaluate the channel performance of each remote device. The SNR threshold may comprise a lower threshold (eg 8 dB) and an upper threshold (eg 11 dB). Based on this comparison, the hub station 210 determines whether to change the currently assigned data rate for each remote device and, accordingly, whether to reclassify the remote device from one group to another. do.
예를 들면, 원격장치 232로부터 수신된 신호의 측정된 SNR이 하부 및 상부 임계값 내부에 속하는 경우에, 허브 스테이션(210)은, 원격장치 232가 최적의 데이터 전송율에서 동작하고, 이에 따라 할당된 데이터 전송율의 변화가 불필요하다고 판정하게 된다. 측정된 SNR이 상부 임계값을 넘는 경우에, 허브 스테이션(210)은원격장치 232의 채널이 더 높은 데이터 전송율을 견딜 수 있다고 판정한다. 따라서, 허브 스테이션(210)은 원격장치 232가 그것의 데이터 전송율을 64kbps로부터 더 높은 데이터 전송율, 예를 들면 128kbps로 상승하도록 명령할 수 있다. 한편, 측정된 SNR이 하부 임계값보다 낮은 경우에, 허브 스테이션(210)은, 원격장치 232의 채널 이용이 허용될 수 없어, 그것의 현재 할당된 데이터 전송율이 감소되어야만 한다고 판정한다. 따라서, 허브 스테이션(210)은 원격장치 232가 그것의 데이터 전송율을 64kbps로부터 더 낮은 데이터 전송율, 예를 들면 32kbps로 줄이도록 명령할 수 있다. 허브 스테이션(210)은 모든 원격장치들에 대한 채널 이용을 최적화하기 위해 이와 같은 과정을 반복할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 각각의 원격장치의 평균 송신전력은 영향을 받지 않으며 이와 같은 과정 전체에 걸쳐 거의 일정하게 유지된다.For example, if the measured SNR of the signal received from the remote device 232 falls within the lower and upper thresholds, the hub station 210 may operate at the optimal data rate and the remote device 232 may be allocated accordingly. It is determined that the change of the data rate is unnecessary. If the measured SNR exceeds the upper threshold, the hub station 210 determines that the channel of the remote device 232 can withstand higher data rates. Thus, hub station 210 may instruct remote device 232 to raise its data rate from 64 kbps to a higher data rate, for example 128 kbps. On the other hand, if the measured SNR is lower than the lower threshold, the hub station 210 determines that the channel usage of the remote device 232 cannot be allowed, so that its currently allocated data rate should be reduced. Thus, hub station 210 can instruct remote device 232 to reduce its data rate from 64 kbps to a lower data rate, for example 32 kbps. The hub station 210 may repeat this process to optimize channel usage for all remote devices. In one embodiment, the average transmit power of each remote device is not affected and remains nearly constant throughout this process.
더구나, 허브 스테이션(210)은 각각의 원격장치의 요구량의 변화에 응답하여 할당된 주파수 스펙트럼의 부분을 이들 원격장치들에게 동적으로 할당하도록 구성된다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "요구량"은 특정한 순간에 원격장치가 교환하거나 송신하기를 원하는 정보의 양(예를 들면, 비트 단위로 표시되는 데이터)을 칭한다. 일반적으로, 시스템(200)은, 각각의 원격장치가 주기적으로, 또는 요청될 때, 그 자신의 현재 요구량을 허브 스테이션(210)으로 보고하고나 송신할 때 이용되는 예약 채널과 같은 채널을 사용한다. 일 실시예에 있어서, 허브 스테이션(210)은 그룹 단위 기준으로 원격장치들의 종합적인 요구량(이하, "총체적 요구량"이라 한다)을 판정하도록 구성된다. 이하에서 더욱 상세히 설명하는 것과 같이, 그룹32, 64 및 128 각각의 총체적 요구량에 적어도 부분적으로 근거하여, 허브 스테이션(210)은 각각의 그룹 32, 64 및 128에 할당될 주파수 스펙트럼의 부분을 결정한다. 이와 같이 함으로써, 허브 스테이션(210)은 원격장치 그룹의 폭주와 송신 지연을 연속적으로 줄이며, 원격장치 그룹들 사이에서 주파수 이용을 최적화한다.Moreover, the hub station 210 is configured to dynamically allocate portions of the allocated frequency spectrum to these remotes in response to changes in the requirements of each remote. As used herein, the term “required amount” refers to the amount of information (eg, data expressed in bits) that a remote device wants to exchange or transmit at a particular moment. In general, system 200 uses a channel, such as a reservation channel, that is used when reporting or transmitting its own current demand to hub station 210, either periodically or when requested. . In one embodiment, the hub station 210 is configured to determine the overall requirements of the remote devices (hereinafter referred to as "total requirements") on a group basis. As described in more detail below, the hub station 210 determines the portion of the frequency spectrum to be assigned to each of the groups 32, 64, and 128, based at least in part on the aggregate requirements of each of the groups 32, 64, and 128, respectively. . By doing so, the hub station 210 continuously reduces the congestion and transmission delay of the remote device group and optimizes frequency usage among the remote device groups.
일 실시예에 있어서, 그룹 32, 64 및 128 각각의 총체적 요구량을 결정하기 전에, 각각의 원격장치에 할당된 서비스 품질(quality of service: QoS)을 검사하는 것이 바람직하다. 일반적으로, QoS는 각각의 원격장치에 대한 보증된 공칭 처리율 레벨(예를 들면, 비트 단위의 데이터의 양) 또는 (kbps로 표시되는) 데이터 전송율을 특정할 수 있다. QoS는 일반적으로, 원격장치와 서비스 제공자, 예를 들면 허브 스테이션(210)의 소유자 간의 구독 계약에 따라 각각의 원격장치로 할당된다. 본 명세서에 있어서, 용어 "QoS"는 허브 스테이션(210)이 원격장치에 관련되거나 원격장치로 제공된 성능 품질을 분류하기 위해 사용될 수 있는 1개 또는 그 이상의 기준을 칭한다.In one embodiment, it is desirable to check the quality of service (QoS) assigned to each remote device before determining the overall requirements of each of groups 32, 64, and 128. In general, QoS may specify a guaranteed nominal throughput level (e.g., amount of data in bits) or data rate (in kbps) for each remote device. QoS is generally assigned to each remote device according to a subscription agreement between the remote device and the service provider, eg, the owner of the hub station 210. As used herein, the term “QoS” refers to one or more criteria that the hub station 210 can use to classify the quality of performance associated with or provided to a remote device.
일반적으로, 허브 스테이션(210)은 원격장치들 사이에서 주파수 스펙트럼의 1개 또는 그 이상의 부분을 할당하기 위해 임의의 통신 파라미터를 사용할 수 있다. 통신 파라미터는, 원격장치 그룹의 총체적 요구량, 한 개의 원격장치의 개별적인 요구량, 서비스 품질, 채널 성능(예를 들면, SNR 또는 BER 측정값), 그룹에 존재하는 원격장치들의 수, 전파 경로(예를 들면, 거리, 지형 등), 무선 통신 시스템(200)의 성능에 영향을 미치는 다른 파라미터, 또는 이들 파라미터의 조합을 포함할 수 있다. 이하에서 더 설명하는 것과 같이, 이 통신 파라미터에 근거하여,허브 스테이션(210)은 원격장치 그룹(또는 한 개의 원격장치)의 성능의 현재 또는 예상된 상태를 판정하여, 주파수 스펙트럼의 1개 또는 그 이상의 부분을 할당한다.In general, hub station 210 may use any communication parameter to allocate one or more portions of the frequency spectrum between remote devices. The communication parameters include the total requirements of the group of remotes, the individual requirements of one remote, the quality of service, the channel performance (e.g., SNR or BER measurements), the number of remotes present in the group, the propagation path (e.g. Distance, terrain, etc.), other parameters affecting the performance of the wireless communication system 200, or a combination of these parameters. As will be described further below, based on this communication parameter, hub station 210 determines the current or expected state of performance of a group of remote devices (or one remote device) to determine one or more of the frequency spectrum. Allocate the above part.
도 3은 도 2에 도시된 시스템의 2개 또는 그 이상의 원격장치 그룹 사이에서 주파수 스펙트럼을 재할당할지 여부를 판정하는 과정을 설명하는 흐름도이다. 전술한 것과 같이, 일 실시예에 있어서, 원격장치들은 그룹 32, 64 및 128로 분류되며, 이들 그룹 사이에서 분배된다. 이 과정은, 시스템(200)이 각각의 원격장치에 대한 채널 성능을 검사하기 위한 알고리즘을 개시할 때, 블록 300에서 시작한다. 예를 들면, 이 알고리즘은, 허브 스테이션(210)가 신속히 액세스를 할 수 있는 장치 내부 또는 장치 상에 프로그래밍된 종래의 펌웨어와 같은 임의의 마이크로프로세서 기반의 명령을 사용하여 구현될 수 있다. 블록 310에서, 시스템(210)은 제 1 원격장치(예를 들면 원격장치 232)에서 수신된 신호에 귀를 기울임으로써 채널을 감시한다. 일 실시예에 있어서, 각각의 원격장치는 주기적인 기간 동안 소정의 또는 다른 사용가능한 채널을 통해 허브 스테이션(210)으로 신호를 송신할 수 있다. 허브 스테이션(210)은 원격장치 232에서 도착한 신호들의 신호 에너지와 노이즈 성분을 측정한다. 전술한 것과 같이, 허브 스테이션은 원격장치 232에 대해 소정의 기간(예를 들면, 100 밀리초)에 걸쳐 SNR을 계산한다.3 is a flow chart illustrating a process of determining whether to reassign a frequency spectrum between two or more groups of remote devices in the system shown in FIG. As mentioned above, in one embodiment, remote devices are classified into groups 32, 64, and 128, and are distributed between these groups. This process begins at block 300 when the system 200 initiates an algorithm to check channel performance for each remote device. For example, this algorithm may be implemented using any microprocessor-based instructions, such as conventional firmware programmed on or within the device to which the hub station 210 can quickly access. At block 310, system 210 monitors the channel by listening to a signal received at a first remote device (eg, remote device 232). In one embodiment, each remote device may transmit a signal to the hub station 210 over a predetermined or other available channel for a periodic period of time. The hub station 210 measures signal energy and noise components of signals arriving from the remote device 232. As mentioned above, the hub station calculates the SNR for the remote device 232 over a period of time (eg, 100 milliseconds).
판정 블록 320에서, 허브 스테이션(210)은 측정된 SNR에 근거하여 원격장치 232의 현재 할당된 데이터 전송율을 변경할 것인지 여부를 판정한다. 전술한 것과 같이, 허브 스테이션(210)은 측정된 SNR을 비교하기 위해 하부(예를 들면, 8dB) 임계값과 상부(예를 들면, 11dB) 임계값을 갖도록 프로그래밍된다. 하부 및 상부 임계값 사이의 범위는 현재 할당된 데이터 전송율에 대해 충분한 채널 성능을 표시한다. 따라서, 측정된 SNR이 하부 및 상부 임계값 사이에 속하면, 이 과정은 블록 330으로 진행하여, 허브 스테이션(210)이 원격장치 232에 대해 현재 할당된 데이터 전송율을 유지한다. 이와 같은 경우에, 과정은 블록 370으로 진행하여, 허브 스테이션(210)이 후술하는 것과 같이 그룹 내부의 모든 원격장치들을 검사하였는지 여부를 판정한다.At decision block 320, the hub station 210 determines whether to change the currently assigned data rate of the remote device 232 based on the measured SNR. As mentioned above, the hub station 210 is programmed to have a lower (eg, 8 dB) threshold and an upper (eg, 11 dB) threshold to compare the measured SNR. The range between the lower and upper thresholds indicates sufficient channel performance for the currently allocated data rate. Thus, if the measured SNR falls between the lower and upper thresholds, the process proceeds to block 330 where the hub station 210 maintains the data rate currently assigned for the remote device 232. In such a case, the process proceeds to block 370 to determine whether the hub station 210 has examined all remote devices within the group as described below.
하부 임계값보다 작은 SNR의 범위는 현재 할당된 데이터 전송율에 대해 노이즈 레벨이 비교적 높은 바람직하지 않은 채널 성능을 표시한다. 따라서, 측정된 SNR이 하부 임계값보다 작은 값에 속하는 경우에는, 과정이 블록 340으로 진행하여, 허브 스테이션(210)은 원격장치 232가 그것의 현재 할당된 데이터 전송율을 64kbps로부터 더 낮은 데이터 전송율, 예를 들면 32kbps로 줄이도록 명령한다. 따라서, 이와 같은 경우에, 허브 스테이션(210)은 원격장치 232를 그룹 64로부터 그룹 32로 재분류한다. 반면에, 상부 임계값보다 높은 SNR의 범위는 현재 할당된 데이터 전송율에 대해 노이즈 레벨이 비교적 낮은 채널의 불충분한 이용을 표시한다. 따라서, 블록 320에서, 측정된 SNR이 상부 임계값보다 큰 값에 속하면, 과정은 블록 350으로 진행하여, 허브 스테이션(210)은 원격장치 232가 그것의 현재 할당된 데이터 전송율을 64kbps로부터 더 높은 데이터 전송율, 예를 들면 128kbps로 증가시키도록 명령한다. 따라서, 이와 같은 경우에는, 허브 스테이션(210)이 원격장치 232를 그룹 64로부터 그룹 128로 재분류한다.A range of SNRs below the lower threshold indicates undesirable channel performance with a relatively high noise level for the currently assigned data rate. Thus, if the measured SNR belongs to a value less than the lower threshold, the process proceeds to block 340 where the hub station 210 determines that the remote device 232 has its current allocated data rate lower than 64 kbps, For example, to reduce it to 32 kbps. Thus, in this case, hub station 210 reclassifies remote device 232 from group 64 to group 32. On the other hand, a range of SNRs above the upper threshold indicates inadequate use of channels with relatively low noise levels for the currently assigned data rate. Thus, at block 320, if the measured SNR belongs to a value greater than the upper threshold, the process proceeds to block 350, where the hub station 210 indicates that the remote device 232 has set its current allocated data rate higher than 64 kbps. Command to increase the data rate, for example 128 kbps. Thus, in this case, the hub station 210 reclassifies the remote device 232 from group 64 to group 128.
블록 360에서, 허브 스테이션(210)은 예약 채널을 통해 원격장치 232의 요구량을 나타내는 1개 또는 그 이상의 신호를 수집한다. 허브 스테이션(210)은 이 요구량을 나중에 검색하기 위해 액세스가능한 메모리(미도시)에 기억한다. 요구량 신호의 수집 타이밍은 본 발명에 있어서 중요하지 않으므로, 각각의 원격장치의 SNR 측정 전에, 측정 중에, 또는 측정 후에 수행될 수 있다. 예를 들면, 허브 스테이션(210)은, 도 3에 도시된 과정을 개시하기 전에, 모든 원격장치의 요구량을 수집하여 기억할 수 있다. 블록 370에서, 허브 스테이션(210)은 모든 원격장치로부터의 요구량이 얻어졌는지 여부를 판정한다. 그 이상의 원격장치의 요구량이 여전히 필요한 경우에는, 과정이 블록 310으로 되돌아가 남은 원격장치의 SNR을 측정하고 지금까지 설명한 과정을 반복할 수 있다. 이와 달리, 과정은 블록 360으로 되돌아가 예약 채널을 통해 남아 있는 원격장치의 요구량을 수집할 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 이들 단계들 중에서 1개 또는 그 이상이 병렬로 수행될 수 있다.At block 360, hub station 210 collects one or more signals indicative of the requirements of remote device 232 over the reservation channel. Hub station 210 stores this requirement in an accessible memory (not shown) for later retrieval. The timing of acquisition of the demand signal is not critical to the present invention and can be performed before, during or after the SNR measurement of each remote device. For example, the hub station 210 may collect and store the requirements of all remote devices before starting the process shown in FIG. In block 370, the hub station 210 determines whether the demand from all remote devices has been obtained. If more remote device requirements are still needed, the process returns to block 310 to measure the SNR of the remaining remote device and repeat the process described so far. Alternatively, the process may return to block 360 to collect the remaining requirements of the remote device via the reservation channel. In one embodiment, one or more of these steps may be performed in parallel.
한편, 모든 원격장치의 요구량이 수집된 경우에, 허브 스테이션(210)은 블록 380에서 그룹 32, 64, 128 중에서 1개 또는 그 이상이 상대적으로 폭주 상태에 있는지 여부를 판정한다. 이 과정을 도 4를 참조하여 이하에서 더욱 상세히 설명한다. 허브 스테이션(210)이 어떠한 폭주도 검출되지 않았다고 판정하면, 과정은 블록 310으로 진행하여, 전체 과정을 다시 실행한다. 선택적으로, 과정은 이 단계에서 종료하고 나중에 재개시할 수도 있다. 한편, 허브 스테이션(210)이 그룹 32, 64 및 128 중에서 1개 또는 그 이상이 폭주 상태에 있다고 판정하면, 최저의 폭주 상태에 있는(즉, 최상의 성능 상태를 갖는) 그룹으로부터 다른 그룹으로 주파수 스펙트럼을 재할당하도록 과정이 진행된다. 따라서, 블록 390에서, 허브 스테이션(210)은 최저의 폭주 상태에 있는 그룹의 할당된 주파수 스펙트럼 부분을 감소시키고, 다른 그룹들의 할당된 주파수 스펙트럼 부분을 증가시킨다. 이와 같은 과정을 도 5를 참조하여 이하에서 더욱 상세히 설명한다. 상기한 과정은 블록 390에서 종료한다.On the other hand, when the requirements of all remote devices have been collected, the hub station 210 determines at block 380 whether one or more of the groups 32, 64, 128 are in a relatively congested state. This process will be described in more detail below with reference to FIG. 4. If the hub station 210 determines that no congestion was detected, the process proceeds to block 310 to execute the entire process again. Optionally, the process may end at this stage and resume later. On the other hand, if the hub station 210 determines that one or more of the groups 32, 64, and 128 are in a congested state, the frequency spectrum from the group in the lowest congestion state (ie, having the best performance state) to the other group The process proceeds to reassign. Thus, at block 390, the hub station 210 reduces the assigned frequency spectrum portion of the group in the lowest congestion state and increases the assigned frequency spectrum portion of the other groups. This process will be described in more detail below with reference to FIG. 5. The above process ends at block 390.
도 4는 1개 또는 그 이상의 그룹의 총체적 요구량을 판정하는 도 3에 도시된 블록 380에서 실행되는 과정을 설명하는 흐름도이다. 이 과정은 블록 400으로 시작한다. 전술한 것과 같이, 허브 스테이션(210)은 그룹 32, 64 및 128 각각의 상대적인 폭주를 판정하도록 구성될 수 있다. 블록 410에서, 허브 스테이션(210)은 예약 채널을 통해 원격장치의 요구량을 감시한다. 전술한 것과 같이, 요구량은 특정한 순간에 원격장치가 교환하거나 전송하기를 원하는 (비트 단위로 표시되는) 데이터의 양을 나타낸다. 블록 420에서, 허브 스테이션(210)은 원격장치에 할당된 QoS를 검사하여 수신된 요구량을 평가한다. 허브 스테이션(210)은 보통 그것의 통신가능 영역 안에서 동작하는 각각의 원격장치의 QoS를 기억하거나, 적어도 그것을 액세스한다. 요구량을 평가함으로써, 허브 스테이션(210)은 원격장치의 QoS를 검사하여, QoS가 자원의 할당이 전체 요구량을 만족시킬 수 있도록 하는지 여부를 판정한다. 판정 블록 430에 따라서, QoS가 원격장치의 전체 요청된 요구량을 만족시킬 수 있으면, 블록 440에서, 허브 스테이션(210)은 그룹 32, 64 및 128 중에서 한 개의 총체적 요구량을 평가할 때 전체 요구량을 참작하게 된다. 한편, QoS가 요청된 요구량을 허용하지 않으면, 허브 스테이션(210)은 블록 450에서 원격장치에 대한 감소된 요구량을 결정하고(즉, 요구량의 크기를 줄이고), 그룹의 총체적 요구량을 평가할 때 감소된 요구량을 고려한다.FIG. 4 is a flow diagram illustrating the process performed in block 380 shown in FIG. 3 for determining the overall requirement amount of one or more groups. This process begins with block 400. As described above, the hub station 210 may be configured to determine the relative congestion of groups 32, 64, and 128, respectively. At block 410, the hub station 210 monitors the remote device's requirements over a reservation channel. As mentioned above, the demand represents the amount of data (expressed in bits) that the remote device wishes to exchange or transmit at a particular moment. In block 420, the hub station 210 examines the QoS assigned to the remote device to evaluate the received demand. Hub station 210 usually remembers, or at least accesses, the QoS of each remote device operating within its communicable area. By evaluating the requirements, the hub station 210 checks the QoS of the remote device to determine whether the QoS allows the allocation of resources to meet the overall requirements. According to decision block 430, if the QoS can meet the overall requested requirement of the remote device, then at block 440, the hub station 210 takes into account the overall requirement when evaluating the overall requirement of one of groups 32, 64, and 128. do. On the other hand, if QoS does not allow the requested requirement, hub station 210 determines the reduced requirement for the remote at block 450 (i.e., reduces the size of the requirement), and decreases when evaluating the overall requirement of the group. Consider the requirements.
예를 들면, 원격장치 212에는 이 원격장치가 초당 32 킬로비트에 이르는 데이터를 교환할 수 있도록 하는 QoS 기준이 할당됨으로써, 매분마다 1.92(즉, 약 2) 메가비트의 평균 데이터 양을 제공할 수 있다. 12:00:00 시에, 원격장치 212가 1 메가비트를 송신하면, 허브 스테이션(210)은 원격장치 212의 QoS를 검사하여, 약 2 메가비트까지의 데이터가 허용된다고 결정한다. 따라서, 12:00 시에, 허브 스테이션(210)은 그룹 32에 대한 총체적 폭주를 평가하기 위해 전체 1 메가비트를 참작한다. 그러나, 12:00:30 시(즉, 30초후)에, 원격장치 212가 2 메가비트를 송신하기 위한 요구량을 요청하면, 허브 스테이션(210)은, 원격장치 212의 QoS에 근거하여, 1분 간격의 시간에 대해, 즉 12:00:00-12:00:01 동안에 약 1 메가비트의 요구량이 허용된다고 결정한다. 따라서, 12:00:30에 그룹 32에 대한 총체적 폭주를 평가하기 위해, 허브 스테이션(210)은 2 메가비트로부터 1 메가비트로 요구량의 크기를 줄인다.For example, remote device 212 is assigned a QoS criterion that allows the remote device to exchange data up to 32 kilobits per second, providing an average amount of data of 1.92 (ie, approximately 2) megabits per minute. have. At 12:00:00, if remote device 212 transmits 1 megabit, hub station 210 checks the QoS of remote device 212 to determine that up to about 2 megabits of data is allowed. Thus, at 12:00, the hub station 210 takes into account the total 1 megabit to assess the total congestion for group 32. However, at 12:00:30 (i.e., after 30 seconds), if the remote device 212 requests a requirement for transmitting 2 megabits, the hub station 210 will take 1 minute based on the QoS of the remote device 212. For the time of the interval, i.e. during 12: 00: 00-12: 00: 01, we determine that a requirement of about 1 megabit is allowed. Thus, to evaluate the total congestion for group 32 at 12:00:30, hub station 210 reduces the size of the requirement from 2 megabits to 1 megabit.
각각의 그룹에 대해, 허브 스테이션(210)은 그룹 내부의 모든 원격장치들의 종합적인 요구량에 근거하여 그룹의 총체적 요구량을 산출한다. 따라서, 판정 블록 460에서, 그룹의 모든 원격장치로부터 요구량이 수집되었는지 여부를 파악하기 위해 검사한다. 더 이상의 원격장치들의 요구량이 수집되어야 하는 상태이면, 이 과정은 블록 410으로 되돌아간다. 반면에, 허브 스테이션(210)이 그룹의 모든 원격장치에서 요구량이 수집되었다고 판정하면, 과정은 블록 470으로 진행한다. 한 개의 그룹의 총체적 요구량을 판정하기 위해, 허브 스테이션(210)은 블록 470에서 그룹의 모든 원격장치들의 요구량 및/또는 감소된 요구량을 합산한다. 총체적 요구량은 이 그룹에 대한 비트들의 큐(queue)에 대한 (평균) 길이의 측정값을 나타낸다. 허브 스테이션(210)은 모든 그룹 32, 64 및 128에 대해 이 과정을 반복하고, 폭주 분석을 수행하기 위해 모든 그룹의 총체적 요구량을 그 자신의 메모리에 기억할 수 있다. 상기한 과정은 블록 480에서 종료한다.For each group, the hub station 210 calculates the group's total requirement based on the overall requirement of all remote devices in the group. Thus, at decision block 460, a check is made to see if a requirement has been collected from all remote devices in the group. If the requirement of more remotes is to be collected, the process returns to block 410. On the other hand, if the hub station 210 determines that the demand has been collected at all remote devices in the group, the process proceeds to block 470. To determine the aggregate requirement of one group, the hub station 210 sums the requirements and / or reduced requirements of all remotes in the group at block 470. Overall demand represents a measure of the (average) length for a queue of bits for this group. Hub station 210 may repeat this process for all groups 32, 64, and 128, and store the total requirements of all groups in its own memory to perform congestion analysis. The above process ends at block 480.
원격장치들의 각각의 그룹에 대한 폭주를 분석하는 다수의 방법이 존재한다. 일 실시예에 있어서, 허브 스테이션(21)은 최저의 폭주 상태를 갖는 그룹에 대한 각각의 그룹의 폭주를 결정한다. 도 5는 2개 또는 그 이상의 원격장치 그룹들 사이에서 폭주를 결정하고 주파수 스펙트럼을 재할당하는 과정을 설명하는 흐름도이다. 이 과정은 블록 500에서 시작한다. 블록 510에서, 허브 스테이션(210)은, 일반적으로 가장 짧은 큐 길이를 갖는 그룹에 해당하는 최저의 폭주 상태에 있는 그룹을 식별한다. 일단 최저의 폭주 상태를 갖는 그룹이 확인되면, 허브 스테이션(210)은 블록 520에서 다른 그룹들의 큐 길이를 최저의 폭주 상태를 갖는 그룹과 비교한다. 이와 같은 비교에 의해, 허브 스테이션은 한 그룹의 큐 길이를 최저의 폭주 상태를 갖는 그룹의 큐 길이로 나눔으로써 잉여 비트의 백분율을 계산할 수 있다. 이 잉여 비트의 백분율은 최저의 폭주 상태를 갖는 그룹에 대한 어느 한 개의 그룹의 폭주 정도를 표시한다. 예를 들면, 그룹 32, 64 및 128 각각의 평균 큐 길이는 각각 100, 300 및 250 메가비트이다. 이 예에서, 100 메가비트의 큐 길이를 갖는 그룹 32는 최저의 폭주 상태를 갖는 그룹을 표시한다. 그룹 64에 대한 잉여 비트의 백분율은 300%(즉, 300/100)이고, 그룹 128에 대한 백분율은 250%(즉, 250/100)이다.이 예에서 나타낸 것과 같이, 임의의 그룹의 큐 길이는 항상 최저의 폭주 상태를 갖는 그룹의 큐 길이보다 크기 때문에(또는 동일하기 때문에), 잉여 비트의 백분율은 100% 이상의 수치에 해당한다.There are a number of ways to analyze congestion for each group of remotes. In one embodiment, hub station 21 determines the congestion of each group for the group with the lowest congestion state. 5 is a flow chart illustrating the process of determining congestion and reallocating frequency spectrum between two or more groups of remote devices. This process begins at block 500. At block 510, the hub station 210 identifies the group that is in the lowest congestion state that generally corresponds to the group with the shortest queue length. Once the group with the lowest runaway state is identified, hub station 210 compares the queue lengths of the other groups to the group with the lowest runaway state at block 520. By such a comparison, the hub station can calculate the percentage of excess bits by dividing the queue length of one group by the queue length of the group with the lowest congestion. The percentage of this excess bit indicates the degree of congestion of either group relative to the group with the lowest congestion state. For example, the average queue lengths of each of groups 32, 64, and 128 are 100, 300, and 250 megabits, respectively. In this example, group 32 with a queue length of 100 megabits indicates the group with the lowest runaway state. The percentage of excess bits for group 64 is 300% (i.e. 300/100) and the percentage for group 128 is 250% (i.e. 250/100). As shown in this example, the queue length of any group Since is always greater than (or equal to) the queue length of the group with the lowest congestion, the percentage of surplus bits corresponds to a number greater than or equal to 100%.
블록 530에서, 허브 스테이션 210은, 그룹들의 상대적인 폭주에 근거하여, 최저의 폭주 상태를 갖는 그룹으로부터 다른 그룹으로 주파수 스펙트럼의 일부를 재할당하는 것이 필요한지 여부를 판정한다. 일 실시예에 있어서, 허브 스테이션(210)은 잉여 비트의 백분율에 그것의 판정의 근거를 둔다. 예를 들면, 허브 스테이션(210)은 200% 또는 그 이상의 잉여 비트의 백분율을 갖는 그룹들에 대해서만 주파수 스펙트럼을 재할당하도록 구성될 수 있다. 따라서, 상기한 수치예에 근거하면, 허브 스테이션(210)은 그룹 32에서 주파수 스펙트럼 부분을 제거하고, 그것을 그룹 64 및 128로 할당할 수 있다. 따라서, 주파수 스펙트럼의 재할당이 폭주를 완화시키도록 보증되면, 과정이 블록 540으로 진행한다. 반면에, 주파수 스펙트럼의 재할당이 보증되지 않으면, 상기한 과정은 블록 560에서 종료한다.At block 530, the hub station 210 determines whether it is necessary to reallocate a portion of the frequency spectrum from the group with the lowest runaway state to another group based on the relative congestion of the groups. In one embodiment, hub station 210 bases its determination on the percentage of excess bits. For example, the hub station 210 may be configured to reallocate the frequency spectrum only for groups that have a percentage of excess bits of 200% or more. Thus, based on the numerical example described above, the hub station 210 may remove the frequency spectrum portion from group 32 and assign it to groups 64 and 128. Thus, if reallocation of the frequency spectrum is guaranteed to mitigate congestion, then the process proceeds to block 540. On the other hand, if reassignment of the frequency spectrum is not guaranteed, the above process ends at block 560.
블록 540에서, 허브 스테이션(210)은 최저의 폭주 상태를 갖는 그룹으로부터 다른 그룹으로 할당될 주파수 스펙트럼의 양(즉, 대역폭의 크기)를 결정한다. 대역폭은 일반적으로 무선 송신기 등의 송신 채널을 통해 일정한 기간에 송신될 수 있는 데이터의 양을 칭한다. 통상적으로, 대역폭은 초당 사이클(헤르쯔 또는 Hz) 또는 초당 비트(bps)로 표시된다. 최저의 폭주 상태를 갖는 그룹으로부터 다른 그룹으로 재할당될 대역폭의 양을 최소화하는 것이 바람직하다. 재할당된 대역폭의 양을 최소화함으로써, 큐 진동(queue oscillation)의 확률, 따라서 시스템 불안정이줄어든다. 큐 진동은 보통 최저의 폭주 상태를 갖는 그룹과 다른 그룹들 사이에서 앞뒤로, 즉 진동식으로 폭주가 이동하는 것을 말한다.In block 540, the hub station 210 determines the amount of frequency spectrum (ie, the size of the bandwidth) to be allocated from the group with the lowest runaway state to another group. Bandwidth generally refers to the amount of data that can be transmitted over a period of time over a transmission channel, such as a wireless transmitter. Typically, bandwidth is expressed in cycles per second (hertz or Hz) or bits per second (bps). It is desirable to minimize the amount of bandwidth to be reallocated from the group with the lowest runaway state to another group. By minimizing the amount of reallocated bandwidth, the probability of queue oscillation and thus system instability is reduced. Queue vibration usually refers to the movement of the runaway back and forth, ie, vibrating, between the group with the lowest runaway state and the other groups.
큐 진동을 최소화하기 위해서는, 최저의 폭주 상태를 갖는 그룹으로부터 다른 그룹으로 대역폭을 단계적으로 재할당하는 것이 바람직하다. 일 실시예에 있어서는, 단계적인 방식을 사용하여, 허브 스테이션(210)이 대역폭을 단위 증분식으로 더 높은 폭주 상태를 갖는 그룹으로 재할당할 수 있다. 예를 들어, 상기한 수치예를 사용하면, 허브 스테이션(210)은 64kbps의 대역폭을 그룹 32로부터 그룹 64로 재할당하고, 128 kbps의 대역폭을 그룹 32로부터 그룹 128로 재할당할 수 있다. 대역폭을 재할당하는 목적은 더 큰 폭주를 갖는 그룹 내부의 폭주를 완화시키기 위한 것이다. 따라서, 블록 550에서, 허브 스테이션(210)은 최저의 폭주 상태를 갖는 그룹으로부터 다른 그룹으로 주파수 스펙트럼 부분을 재할당한다. 이 재할당 과정은 블록 560에서 종료한다.In order to minimize queue vibration, it is desirable to reallocate the bandwidth step by step from the group with the lowest runaway state to another group. In one embodiment, using a phased approach, hub station 210 may reallocate bandwidth in units of increments into a group with a higher congestion. For example, using the numerical example described above, the hub station 210 can reallocate 64 kbps of bandwidth from group 32 to group 64 and 128 kbps of bandwidth from group 32 to group 128. The purpose of reallocating bandwidth is to mitigate congestion within the group with greater congestion. Thus, at block 550, the hub station 210 reallocates the frequency spectrum portion from the group with the lowest runaway state to another group. This reallocation process ends at block 560.
일 실시예에 있어서, 허브 스테이션(210)은 연속적으로, 또는 소정의 기간 동안 도 5에 도시된 과정을 반복한다. 다른 그룹들의 폭주의 완화는 최저의 폭주 상태를 갖는 그룹의 폭주 발생가능성을 증가시킬 수 있다. 그러나, 그룹의 폭주를 연속적으로 감시하고 원격장치 그룹들 사이에서 할당된 주파수 스펙트럼을 재할당하는 허브 스테이션(210)의 능력으로 인해, 한 개의 그룹에서의 폭주 발생가능성이 줄어든다. 더구나, 연속적인 감시와 주파수 스펙트럼의 재할당은 원격장치들 사이에서 주파수 이용을 최적화한다.In one embodiment, the hub station 210 repeats the process shown in FIG. 5 continuously or for a period of time. Mitigation of congestion in other groups may increase the likelihood of congestion in the group with the lowest congestion condition. However, the hub station 210's ability to continuously monitor group congestion and reassign the allocated frequency spectrum between groups of remote units reduces the likelihood of congestion in one group. Moreover, continuous monitoring and reallocation of the frequency spectrum optimizes frequency utilization among remote devices.
도 6은 도 2에 도시된 원격장치 그룹들의 예를 나타낸 테이블이다. 전술한것과 같이, 허브 스테이션(210)은 각각의 원격장치를 이 원격장치에 할당된 데이터 전송율에 근거하여 캠프 또는 그룹에 할당한다. 이 테이블(600)에서, 허브 스테이션(210)은 원격장치 212-224 및 244-246에 32kbps의 데이터 전송율을 할당하므로, 이들 원격장치는 그룹 32에 속한다. 마찬가지로, 허브 스테이션(210)은 원격장치 232-242에 64kbps의 데이터 전송율을 할당하므로, 이들 원격장치는 그룹 64에 속한다. 마지막으로, 허브 스테이션(210)은 원격장치 252-270에 128kbps의 데이터 전송율을 할당하므로, 이들 원격장치는 그룹 128에 속한다. 전술한 것과 같이, 데이터 전송율은, 일반적으로, 그것의 채널 성능, 예를 들면 각각의 원격장치로부터 송신되어 허브 스테이션(210)에서 수신된 신호의 측정된 SNR에 근거하여, 각각의 원격장치에 할당된다. 위에서 설명한 것과 같이, SNR이 최적의 범위에 속하면, 원격장치의 현재 할당된 데이터 전송율이 유지된다. SNR이 하부 임계값보다 낮은 값 또는 상부 임계값보다 큰 값에 속하면, 원격장치의 데이터 전송율을 이에 따라 감소하거나 증가한다. 각각의 원격장치 그룹을 추적하고 갱신하기 위해, 허브 스테이션(210)은 테이블 600을 메모리 내부에 또는 쉽게 액세스할 수 있는 곳에 유지한다.FIG. 6 is a table showing an example of the remote device groups shown in FIG. 2. As discussed above, hub station 210 assigns each remote to a camp or group based on the data rate assigned to that remote. In this table 600, the hub station 210 assigns data rates of 32 kbps to remotes 212-224 and 244-246, so these remotes belong to group 32. Similarly, hub station 210 assigns data rates of 64 kbps to remote devices 232-242, so these remote devices belong to group 64. Finally, the hub station 210 assigns a data rate of 128 kbps to the remote devices 252-270, so these remote devices belong to group 128. As mentioned above, the data rate is generally assigned to each remote device based on its channel performance, e.g., the measured SNR of the signal transmitted from each remote device and received at the hub station 210. do. As described above, if the SNR falls within the optimal range, the currently allocated data rate of the remote device is maintained. If the SNR belongs to a value lower than the lower threshold or higher than the upper threshold, then the data rate of the remote device is decreased or increased accordingly. To track and update each group of remote devices, hub station 210 keeps table 600 in memory or where it can be easily accessed.
도 7은 그룹 32, 64 및 128의 변화의 예를 나타낸 테이블이다. 본 실시예에 있어서, 테이블 700은, 원격장치 244 및 246이 더 이상 그룹 32에 속하지 않고, 그룹 64에 속하는 것을 나타내고 있다. 일반적으로, 원격장치 244 및 246의 그룹화의 변화는, 각각의 원격장치 244 및 246의 채널의 측정된 SNR이 상부 임계값보다 큰 값에 속한다는 것을 나타낸다. 이 경우에, 허브 스테이션(210)은 원격장치 244및 246이 그들 각각의 데이터 전송율을 32kbps로부터 64kbps로 증가시키도록 명령한다. 이에 따라, 허브 스테이션(210)은 테이블 600을, 원격장치 244 및 246이 그룹 64에 속하는 것을 나타낸 테이블 700으로 갱신한다.7 is a table showing examples of changes in groups 32, 64, and 128. In the present embodiment, the table 700 indicates that the remote devices 244 and 246 no longer belong to group 32, but belong to group 64. In general, the change in grouping of remotes 244 and 246 indicates that the measured SNR of the channels of each remote 244 and 246 belongs to a value that is greater than the upper threshold. In this case, hub station 210 commands remote devices 244 and 246 to increase their respective data rates from 32 kbps to 64 kbps. Accordingly, hub station 210 updates table 600 with table 700 indicating that remote devices 244 and 246 belong to group 64.
도 8은 주파수와 시간의 함수로서 원격장치들 사이에서 주파수 스펙트럼을 재할당하는 과정을 나타낸 그래프이다. 그래프 800은 각각의 그룹에 할당된 주파수 스펙트럼(예를 들면, 대역폭) 부분을 표시하는 종축을 포함한다. 더욱 상세하게는, 그래프 800은 대역폭 832가 그룹 32에 할당되고, 대역폭 864가 그룹 64로 할당되며, 대역폭 828이 그룹 128로 할당된 것을 나타낸다. 또한, 그래프 800은 시간 영역 T를 표시하는 횡축을 포함한다. T=0에서 시작하여, 그래프 800은, 각각의 원격장치가 통신할 수 있는 구간이 원격장치 번호로 표시된 박스(또는 타임슬롯)로 표시되는 것을 나타낸다.8 is a graph illustrating the process of reallocating the frequency spectrum between remote devices as a function of frequency and time. Graph 800 includes a vertical axis that indicates the portion of the frequency spectrum (eg, bandwidth) assigned to each group. More specifically, graph 800 shows that bandwidth 832 is assigned to group 32, bandwidth 864 is assigned to group 64, and bandwidth 828 is assigned to group 128. In addition, graph 800 includes a horizontal axis representing the time domain T. Starting at T = 0, graph 800 indicates that the interval with which each remote device can communicate is indicated by a box (or timeslot) indicated by the remote device number.
예를 들면, 구간 0-t3동안에, 그래프 800은, 원격장치 212에 타임슬롯 212와 반송파 주파수 F8이 할당되고, 이 원격장치가 32kbps의 데이터 전송율로 그룹 32에서 동작하고 있는 것을 나타낸다. 동일한 구간 0-t3동안에, 그래프 800은, 원격장치 214에 타임슬롯 214와 반송파 주파수 F7이 할당되고, 이 원격장치가 32kbps의 데이터 전송율로 그룹 32에서 동작하고 있는 것을 나타낸다. 구간 0-t2동안에, 그래프 800은, 원격장치 232에 타임슬롯 232와 반송파 주파수 F9이 할당되고, 이 원격장치가 64kbps의 데이터 전송율로 그룹 64에서 동작하고 있는 것을 나타낸다. 구간0-t1동안에, 그래프 800은, 원격장치 252에 타임슬롯 252와 반송파 주파수 F10이 할당되고, 이 원격장치가 128kbps의 데이터 전송율로 그룹 128에서 동작하고 있는 것을 나타낸다.For example, during interval 0-t 3 , graph 800 shows that time slot 212 and carrier frequency F 8 are assigned to remote device 212, and the remote device is operating in group 32 at a data rate of 32 kbps. During the same interval 0-t 3 , graph 800 shows that time slot 214 and carrier frequency F 7 are assigned to remote device 214 and the remote device is operating in group 32 at a data rate of 32 kbps. During interval 0-t 2 , graph 800 shows that time slot 232 and carrier frequency F 9 are assigned to remote device 232, and the remote device is operating in group 64 at a data rate of 64 kbps. During interval 0-t 1 , graph 800 shows that time slot 252 and carrier frequency F 10 are assigned to remote device 252, and the remote device is operating in group 128 at a data rate of 128 kbps.
본 실시예에 있어서는, 그룹 32의 원격장치들에 대한 타임슬롯의 지속기간이 그룹 64의 원격장치들에 대한 타임슬롯의 지속기간보다 2배 길고, 그룹 128의 원격장치들에 대한 타임슬롯보다 4배 길다는 것을 알 수 있다. 다수의 그룹 사이에서의 타임슬롯들의 지속기간 사이의 관계는 일반적으로 할당된 데이터 전송율의 함수이다. 예를 들면, 64kbps의 데이터 전송율이 32kbps의 데이터 전송율의 2배이기 때문에, 그룹 64의 타임슬롯의 지속기간이 그룹 32의 타임슬롯의 지속기간의 절반이 될 것으로 예상된다. 이와 같은 타임슬롯/주파수 구조는 다양한 동작 데이터 전송율을 갖는 TDMA 및 FDMA 시스템의 구현을 간단하게 한다. 마지막으로, 모든 그룹에서, 각각의 원격장치는 동시에 한 개의 타임슬롯보다 많은 타임슬롯을 점유하지 않는다는 것을 알 수 있다. 한 개의 타임슬롯의 점유는 단일채널 송수신기 시스템의 동작을 단순화시킨다. 일단 각각의 그룹에 대한 주파수 스펙트럼 부분이 결정되면, 허브 스테이션(210)은 허브 스테이션(210) 내부에 구현된 임의의 표준을 사용하여 1개 또는 그 이상의 타임슬롯/주파수를 (그룹 내부의) 특정한 원격장치에 할당할 수 있다. 본 발명은 이와 같은 시스템에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 특징부와 호환가능한 임의의 타임슬롯/주파수 구조를 사용하여 구현될 수도 있다.In this embodiment, the duration of the timeslot for remotes in group 32 is twice as long as the duration of timeslots for remotes in group 64, and is 4 times the timeslot for remotes in group 128. It can be seen that the ship is long. The relationship between the duration of timeslots between multiple groups is generally a function of the assigned data rate. For example, since the data rate of 64 kbps is twice the data rate of 32 kbps, the duration of the group 64 timeslots is expected to be half the duration of the group 32 timeslots. This time slot / frequency structure simplifies the implementation of TDMA and FDMA systems with various operational data rates. Finally, in all groups, it can be seen that each remote device does not occupy more than one timeslot at the same time. Occupancy of one timeslot simplifies the operation of a single channel transceiver system. Once the frequency spectrum portion for each group is determined, the hub station 210 can specify one or more timeslots / frequency (within the group) using any standard implemented within the hub station 210. Can be assigned to a remote device. The present invention is not limited to such a system and may be implemented using any timeslot / frequency structure compatible with the features of the present invention.
그래프 800은, 할당된 주파수 스펙트럼을 재할당하기 위해 허브 스테이션의판정에 응답하여 그룹들 사이에서 각각의 대역폭을 변화시킨 예를 예시한 것이다. 도 8에 도시된 것과 같이, 시간 T=t4에, 허브 스테이션(210)은 원격장치 그룹들 사이에서 주파수 스펙트럼 할당을 변경한다. 더욱 상세하게는, 그래프 800은, 각각의 대역폭 828 및 864의 크기가 2배가 되고, 이에 따라 대역폭 832가 줄어들은 것을 나타내고 있다. 따라서, T=t4이전에 그룹 128이 한 개의 타임슬롯만을 사용가능하도록 하는 대신에, T=t4이후에 그룹 128의 원격장치들은 2개의 동시발생하는 타임슬롯을 사용할 수 있다. 예를 들면, 시간 T=t4에, 원격장치들 270 및 268은 128kbps의 할당된 데이터 전송율(대역폭 828)로 동시에 통신하는 것을 알 수 있다. 마찬가지로, T=t4이전에 그룹 64가 한 개의 타임슬롯만을 사용가능하도록 하는 대신에, T=t4이후에 그룹 64의 원격장치들은 2개의 동시발생하는 타임슬롯을 사용할 수 있다. 예를 들면, 시간 T=t4에, 원격장치들 240 및 242는 64kbps의 할당된 데이터 전송율(대역폭 864)로 동시에 통신하는 것을 알 수 있다. 한편, T=t4이전에 그룹 32가 8개의 동시발생하는 타임슬롯을 사용가능하도록 하는 대신에, T=t4이후에 그룹 32의 원격장치들은 단지 2개의 타임슬롯만을 사용가능한 상태가 된다. 이와 같은 예시는, 각각의 그룹 64 및 128의 상대적인 폭주에 응답하여, 위에서 상세히 설명한 것과 같이, 허브 스테이션(210)은 이러한 폭주가 최저의 폭주 상태를 갖는 그룹 32로부터 그룹 64 및 128로 주파수 재할당을 보증하도록 결정하였다는 것을 나타내고 있다.Graph 800 illustrates an example of varying each bandwidth between groups in response to a determination of a hub station to reassign the assigned frequency spectrum. As shown in FIG. 8, at time T = t 4 , hub station 210 changes the frequency spectrum allocation between groups of remote devices. More specifically, graph 800 shows that the bandwidths 828 and 864 each doubled in size, resulting in a reduction in bandwidth 832. Thus, instead of T = t 4 prior to the group 128 to be used only one time slot to the remote device of the T = t 4 after the Group 128 may be used to generate two simultaneous time slots. For example, at time T = t 4 , it can be seen that remote devices 270 and 268 communicate simultaneously at an assigned data rate (bandwidth 828) of 128 kbps. Similarly, instead of the T = t 4 prior to the group 64 to be used only one time slot, the remote device of the T = t 4 after the Group 64 may be used to generate two simultaneous time slots. For example, at time T = t 4 , it can be seen that remote devices 240 and 242 simultaneously communicate at an assigned data rate (bandwidth 864) of 64 kbps. On the other hand, T = t 4, instead of to enable the time slots to transfer the groups 32 occurs eight concurrent to, T = t 4 the remote device of the group 32 after are the only possible states using only two time slots. This example, in response to the relative congestion of each of the groups 64 and 128, as detailed above, the hub station 210 reassigns the frequency from group 32 to group 64 and 128 where such congestion has the lowest congestion. Indicates that a decision was made to guarantee.
더구나, 그래프 800은 1개 또는 그 이상의 원격장치의 데이터 전송율의 변화예를 나타낸다. 도 8에 도시된 것과 같이, T=t5이전에는, 그룹 32의 타임슬롯 244 및 246으로 나타낸 것과 같이, 각각의 원격장치 244 및 246이 32kbps의 데이터 전송율로 그룹 32(대역폭 832)에서 동작하고 있었다는 것을 알 수 있다. 그러나, 시간 T=T5이후에는, 그룹 64의 타임슬롯 244 및 246에 도시된 것과 같이, 원격장치 244 및 246이 64kbps의 데이터 전송율로 그룹 64(대역폭 864)에서 동작하고 있다. 따라서, 그래프 800은, 구간 t4-t5중의 임의의 시간에, 허브 스테이션(210)이 원격장치 244 및 246에 할당된 데이터 전송율을 32에서 64kbps로 변경하도록 결정하였다는 것을 나타낸다. 위에서 상세히 설명한 것과 같이, 허브 스테이션(210)은, 그것의 판정을 각각의 원격장치 244 및 246의 채널에 대한 측정된 SNR에 근거를 두고 있다. 이 예에서는, SNR이 상부 임계값(예를 들면, 11dB)보다 큰 값에 속하므로, 데이터 전송율의 증가를 보증한다. 따라서, 허브 스테이션(210)은 원격장치 244 및 246이 그들 각각의 데이터 전송율을 상승시키도록 명령한다.Moreover, graph 800 shows an example of a change in the data rate of one or more remote devices. As shown in FIG. 8, before T = t 5 , as shown by timeslots 244 and 246 of group 32, each remote device 244 and 246 operates in group 32 (bandwidth 832) at a data rate of 32 kbps. You can see that it was. However, after time T = T 5 , as shown in timeslots 244 and 246 of group 64, remote devices 244 and 246 are operating in group 64 (bandwidth 864) at a data rate of 64 kbps. Thus, graph 800 indicates that at any time in intervals t 4 -t 5 , the hub station 210 has decided to change the data rate assigned to remote devices 244 and 246 from 32 to 64 kbps. As described in detail above, the hub station 210 is based on its determination of the measured SNR for the channels of each of the remote devices 244 and 246. In this example, the SNR belongs to a value larger than the upper threshold value (e.g., 11 dB), thus ensuring an increase in the data rate. Thus, hub station 210 commands remote devices 244 and 246 to increase their respective data rates.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서는, 역방향 링크 자원들이 원격장치들의 특정한 캠프들로 사전에 할당되지 않는다. 도 9는 이와 같은 환경에서 동작하는 특정한 원격장치, 예를 들면 원격장치 212(도 2 참조)에 대한 3가지 서비스 품질 운용 영역을 예시적으로 나타낸 그래프이다. 전술한 것과 같이, QoS는 일반적으로 원격장치와 서비스 제공자 간의 구독 계약에 따라 각각의 원격장치로 할당된다. 할당된 데이터 전송율에 무관하게, QoS는 할당된 평균 데이터 전송율을 특정한다. 할당된 데이터 전송율은, 원격장치에 자원이 할당될 때, 원격장치가 채널을 통해 정보를 송신할 수 있는 속도를 지정하는 한편, 할당된 평균 데이터 전송율은 원격장치가 예를 들어 서비스 제공자로부터 구입한 연장된 기간에 걸친 평균 데이터 전송율을 반영한다. 예를 들면, 원격장치가 256kbps의 할당된 데이터 전송율과 32kbps의 할당된 평균 데이터 전송율을 가지면, 원격장치가 256kbps의 전송율에서 버스트들로 송신하더라도, 버스트들이 유휴 기간에 의해 시간상으로 분산되어, 원격장치의 평균 데이터 전송율을 약 32kbps로 감소시킨다. 즉, 이와 같은 원격장치의 송신의 평균 튜디사이클은 기껏해야 약 1/8이 된다.In yet another embodiment of the present invention, reverse link resources are not previously allocated to specific camps of remote devices. FIG. 9 is an exemplary graph illustrating three quality of service areas for a particular remote device, such as remote device 212 (see FIG. 2), operating in such an environment. As mentioned above, QoS is generally assigned to each remote device according to a subscription agreement between the remote device and the service provider. Regardless of the assigned data rate, QoS specifies the assigned average data rate. The assigned data rate specifies the rate at which the remote device can send information over the channel when resources are allocated to the remote device, while the assigned average data rate is determined by the remote device, for example from a service provider. Reflects the average data rate over an extended period of time. For example, if a remote device has an assigned data rate of 256 kbps and an averaged data rate of 32 kbps, even if the remote device transmits in bursts at a 256 kbps rate, the bursts are distributed over time by an idle period, Decreases the average data rate to about 32 kbps. That is, the average tudy cycle of such remote device transmission is at most about one eighth.
도 9의 종축(402)은 원격장치 212에 대한 현재의 평균 데이터 전송율의 범위를 표시한 것이다. 원격장치의 계약에 따라, 원격장치(212)는 할당된 평균 데이터 전송율(404)(예를 들면, 32kbps)을 구독하였다. 이 값보다 낮은 평균 데이터 전송율은 IN 영역(406)으로 표시된다. 일 실시예에 있어서는, 원격장치 212가 그것의 할당된 평균 데이터 전송율(404)을 초과하도록 허용하여, OUT 영역(414)에서 동작할 수 있도록 하는 것이 바람직할 수 있다. OUT 영역(414)은, 원격장치 212가 그것의 할당된 평균 데이터 전송율(404)보다 큰 값에서 동작할 수 있는 평균 데이터 전송율의 범위를 표시한다. 따라서, OUT 영역(414)은 할당된 평균 데이터 전송율(404) 내지 최대 평균 데이터 전송율(408)(예를 들면 48kbps)의 범위를 갖는 평균 데이터 전송율을 표시한다. 도 9에 더 도시된 것과 같이, 하드 드롭(HARD DROP) 영역(412)은 최대 평균 데이터 전송율(408)보다 큰 평균 데이터 전송율을 표시한다.The vertical axis 402 of FIG. 9 indicates a range of current average data rates for the remote device 212. In accordance with the contract of the remote device, the remote device 212 subscribes to the assigned average data rate 404 (eg, 32 kbps). An average data rate lower than this value is indicated by IN region 406. In one embodiment, it may be desirable to allow remote device 212 to exceed its assigned average data rate 404 so that it can operate in OUT region 414. OUT area 414 indicates a range of average data rates at which remote device 212 can operate at a value greater than its assigned average data rate 404. Thus, the OUT area 414 indicates an average data rate ranging from the assigned average data rate 404 to the maximum average data rate 408 (eg 48 kbps). As further shown in FIG. 9, the hard drop (HARD DROP) region 412 indicates an average data rate greater than the maximum average data rate 408.
일 실시예에 있어서, 할당된 평균 데이터 전송율(404)은 원격장치 운용자와 허브 스테이션의 소유자 또는 운용자 사이의 구독 계약에 따라 특정한 원격장치와 연관된다. 예를 들면, 서비스 제공자는 비교적 낮은 할당된 평균 데이터 전송율(404)을 구입함으로써 인터넷 서비스 제공과 관련된 운용 비용을 저감하기를 원할 수 있다. 구독자의 수와 시스템에 대한 수요가 증가함에 따라, 서비스 제공자는, 아마 더 많은 비용을 지불하고, 더 높은 할당된 평균 데이터 전송율(404)을 구매할 수 있다.In one embodiment, the assigned average data rate 404 is associated with a particular remote device in accordance with a subscription agreement between the remote device operator and the owner or operator of the hub station. For example, a service provider may wish to reduce operating costs associated with providing Internet services by purchasing a relatively low assigned average data rate 404. As the number of subscribers and the demands on the system increase, the service provider may pay a higher price and purchase a higher assigned average data rate 404.
원격장치와 관련된 서비스 레벨(404)의 품질은 허브 스테이션에 의해 기억된다. 일 실시예에 있어서, 허브 스테이션은 원격장치 식별자와 이와 관련된 할당된 평균 데이터 전송율(404)을 기억하는 테이블들을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 이 테이블들은 구독 정보가 추가되거나 변경될 때 허브 스테이션에 의해 갱신된다.The quality of service level 404 associated with the remote is stored by the hub station. In one embodiment, the hub station includes tables that store the remote device identifier and the associated average data rate 404 associated therewith. In one embodiment, these tables are updated by the hub station when subscription information is added or changed.
각각의 허브 스테이션은, 원격장치에서의 송신이 할당된 평균 데이터 전송율(404)을 초과할 수 있는 값에 해당하는 데이터 전송율을 규정하는데 사용되는 범위 파라미터를 기억한다. 이 범위 파라미터는 최대 평균 데이터 전송율(408)에 대한 값을 제공함으로써 OUT 영역(414)의 크기를 규정한다. 이 범위 파라미터는, 일반적인 시스템 용도, 허브 스테이션의 용량 및 기타 인자에 근거하여 선택될 수 있다. 최대 평균 데이터 전송율의 사용은, 시스템 자원이 사용가능하더라도, 원격장치의 평균 데이터 전송율을 인위적으로 제한하여, 더 높은 할당된 데이터 전송율의 구입을 조장한다. 또 다른 실시예에 있어서는, 다른 원인에 따라 최대 평균데이터 전송율을 제한하기 위해 동일한 메카니즘이 채용될 수 있다.Each hub station stores a range parameter used to define a data rate corresponding to a value at which transmission at the remote device may exceed the assigned average data rate 404. This range parameter defines the size of the OUT area 414 by providing a value for the maximum average data rate 408. This range parameter may be selected based on general system usage, capacity of the hub station, and other factors. The use of the maximum average data rate artificially limits the average data rate of the remote device, even if system resources are available, to encourage the purchase of a higher assigned data rate. In another embodiment, the same mechanism may be employed to limit the maximum average data rate for other reasons.
본 실시예에 있어서, 본 발명은 가용 통신 자원 안에서 시스템(200)의 원격장치 통신을 스케줄링하는 방법 및 시스템을 제공한다. 전술한 것과 같이, 허브 스테이션(210)은 예약 채널을 통해 각각의 원격장치의 요구량을 연속적으로 수신할 수 있다. 본 실시예에서, 허브 스테이션(210)은 각각의 도착한 요구량을 선입선출(first in first out: FIFO) 기준으로 큐에 배치한다.In this embodiment, the present invention provides a method and system for scheduling remote device communications of system 200 within available communication resources. As described above, the hub station 210 may continuously receive the requirements of each remote device over the reservation channel. In this embodiment, the hub station 210 queues each arrived request on a first in first out (FIFO) basis.
일 실시예에 있어서, 허브 스테이션(210)은, 이전의 일부 기간에 걸친 원격장치에 대한 현재의 평균 데이터 전송율에 적어도 부분적으로 근거하여, 각각의 원격장치 요구량을 분류하거나 구분한다. 전술한 것과 같이, 허브 스테이션(210)은 소정의 기간(예를 들면, 10,30, 60초 또는 기타 원하는 간격)에 걸친 이동평균에 근거하여 현재의 평균 데이터 전송율을 산출할 수 있다. 이동평균은 소정의 지나간 기간 동안에 송신된 데이터 양을 이 소정의 기간으로 나누어 정해진다.In one embodiment, hub station 210 classifies or categorizes each remote device requirement based, at least in part, on a current average data rate for the remote device over the previous some time period. As mentioned above, the hub station 210 may calculate the current average data rate based on a moving average over a predetermined period (eg, 10,30, 60 seconds or other desired interval). The moving average is determined by dividing the amount of data transmitted during a predetermined past period by this predetermined period.
예를 들어, 원격장치가 48kbps의 할당된 평균 데이터 전송율과 60 kbps의 최대 평균 데이터 전송율을 갖고, 허브 스테이션이 원격장치의 평균 데이터 전송율을 결정하기 위해 60초의 소정의 기간을 사용한다고 가정하자. 더구나, 장시간의 유휴 상태 이후인 12:00:01에, 원격장치 212가 1 메가비트의 데이터의 송신을 완료하였다고 가정하자. 따라서, 12:00:02까지는, 원격장치의 현재의 평균 데이터 전송율이 약 17 kbps(즉, 1 메가비트/60초)이며, 이것은 원격장치를 IN 영역(406)에 놓이게 한다. 12:00:30 시에, 원격장치 212는 2 메가비트의 데이터의 송신을 완료한다. 1 및 2 메가비트 송신을 고려하면, 시간 12:00:31에서의 원격장치 212의 현재의 평균데이터 전송율은 50kbps(3 메가비트/60초)이며, 이것은 원격장치 212의 운용 지점을 OUT 영역(414)에 놓이게 한다. 마지막으로, 12:00:45에, 원격장치 212가 3 메가비트의 데이터의 송신을 완료하면, 시간 12:00:46에서의 원격장치 212의 현재의 평균 데이터 전송율은 약 100kbs(즉, 6 메가비트/60초)가 되며, 이것은 원격장치의 운용 지점을 하드 드롭 영역(412)에 놓이게 한다. 시간이 계속 경과함에 따라, 원격장치 212가 더 이상의 데이터를 송신하지 않는 경우에는, 원격장치의 현재 평균 데이터 전송율이 결국 OUT 영역(414)을 거쳐 IN 영역(406)에 속하게 된다.For example, suppose the remote has an assigned average data rate of 48 kbps and a maximum average data rate of 60 kbps, and the hub station uses a predetermined period of 60 seconds to determine the average data rate of the remote. Furthermore, suppose that at 12:00:01 after a long idle state, the remote device 212 has completed transmitting 1 megabit of data. Thus, until 12:00:02, the current average data rate of the remote is about 17 kbps (ie 1 megabit / 60 seconds), which places the remote in the IN area 406. At 12:00:30, remote device 212 completes the transmission of 2 megabits of data. Considering 1 and 2 megabit transmissions, the current average data rate of remote device 212 at time 12:00:31 is 50 kbps (3 megabits / 60 seconds), which means that the operating point of remote device 212 is moved to the OUT area ( 414). Finally, at 12:00:45, when remote device 212 completes the transmission of 3 megabits of data, the current average data rate of remote device 212 at time 12:00:46 is about 100kbs (i.e. 6 megabytes). Bit / 60 seconds), which places the operating point of the remote device in the hard drop area 412. As time elapses, if the remote device 212 is no longer transmitting any more data, then the current average data rate of the remote device will eventually belong to the IN area 406 via the OUT area 414.
도 10은 원격장치 통신을 동적으로 스케줄하는 과정의 제 2 실시예를 설명하는 흐름도이다. 이 과정은 시작 블록 804에서 개시된다. 전술한 것과 같이, 일 실시예에 있어서, 허브 스테이션(210)은 시스템(200)(도 2 참조)을 통해 데이터를 통신하기를 원하는 각각의 원격장치로부터 요구량 요청을 수신하고, 이에 대응하는 항목을 FIFO 큐 내부에 배치한다. 블록 808에서, 허브 스테이션(210)은, 예를 들면, 방금전에 설명한 것과 같이, FIFO 큐 내부의 첫 번째 항목에 대응하는 제 1 원격장치의 현재 평균 데이터를 결정한다.10 is a flow chart illustrating a second embodiment of a process for dynamically scheduling remote device communications. This process begins at start block 804. As noted above, in one embodiment, the hub station 210 receives a request for requirements from each remote device that wishes to communicate data via the system 200 (see FIG. 2), and selects the corresponding item. Place inside a FIFO queue. At block 808, the hub station 210 determines the current average data of the first remote device corresponding to the first item in the FIFO queue, for example, as just described.
블록 812에서, 허브 스테이션(210)은 원격장치 212의 현재 평균 데이터 전송율이 이 원격장치를 하드 드롭 영역(412)(도 9 참조)에서 동작하는 것으로 분류하고 있는지 여부를 판정한다. 소정의 구간(예를 들면, 이전의 60초)에 걸쳐 이 원격장치에 의해 송신된 데이터의 양에 근거하여, 원격장치 212가 하드 드롭 영역(412)에서 동작하고 있으면, 과정은 블록 816으로 진행하여, 허브 스테이션(210)이 현재의 요구량 항목을 FIFO 큐의 최종 위치에 배치한다. 요구량을 충족시키는 것을 나중으로 지연시킴으로써, 허브 스테이션(210)은 이 시점에서 원격장치 212에 대역폭/타임슬롯을 부여하는 것을 거부하여, 시간상으로 앞으로 이동하면서 원격장치의 현재 평균 데이터 전송율을 줄이게 된다. 또 다른 실시예에 있어서는, 요구량 항목이 큐에서 제거되며, 큐 내부에서 교체되지 않는다.At block 812, the hub station 210 determines whether the current average data rate of the remote device 212 classifies the remote device as operating in the hard drop area 412 (see FIG. 9). If the remote device 212 is operating in the hard drop area 412 based on the amount of data sent by this remote device over a predetermined interval (eg, the previous 60 seconds), the process proceeds to block 816. Hub station 210 then places the current requirement item at the last position in the FIFO queue. By later delaying meeting the requirements, hub station 210 refuses to assign bandwidth / timeslot to remote device 212 at this point, reducing the current average data rate of the remote device as it moves forward in time. In yet another embodiment, the requirement item is removed from the queue and not replaced inside the queue.
한편, 원격장치 212가 소정의 구간 동안 하드 드롭 영역(412)에서 동작하지 않는 경우에는, 과정이 블록 820으로 진행하여, 허브 스테이션(210)은 원격장치 212가 OUT 영역(414)에서 동작하고 있는지를 판정한다.On the other hand, if the remote device 212 does not operate in the hard drop area 412 for a predetermined period, the process proceeds to block 820 where the hub station 210 determines whether the remote device 212 is operating in the OUT area 414. Determine.
소정의 구간에 걸친 원격장치의 현재의 평균 데이터 전송율에 근거하여, 원격장치 212가 OUT 영역(414)에서 동작하고 있으면, 블록 824로 과정이 진행하여, 허브 스테이션(210)이 In/Out 비트를 사용한 무작위 조기 드롭[Random Early Drop(RED) with In/Out bit(REO)] 등과 같은 한쌍의 알고리즘의 OUT 버전을 수행한다. 일 실시예에 있어서, RED 및 RIO 알고리즘은 허브 스테이션 내부의 게이트웨이에 의해 실행된다. 일반적으로, RED 알고리즘은 평균 큐 길이를 계산하며, 평균 큐 길이가 특정한 드롭핑(dropping) 임계값을 초과할 때, 게이트웨이는 특정한 확률을 갖는 요구량 요청을 무작위로 폐기하게 되는데, 이때 정확한 확률은 허브 스테이션에 존재하는 큐 길이의 함수이다.Based on the current average data rate of the remote device over the predetermined interval, if the remote device 212 is operating in the OUT area 414, the process proceeds to block 824 where the hub station 210 clears the In / Out bits. Perform an OUT version of a pair of algorithms, such as Random Early Drop (RED) with In / Out bit (REO). In one embodiment, the RED and RIO algorithms are executed by a gateway inside the hub station. In general, the RED algorithm calculates an average queue length, and when the average queue length exceeds a certain dropping threshold, the gateway randomly discards demand requests with a certain probability, with the correct probability being the hub. This is a function of the queue length that exists at the station.
소정의 구간에 걸친 원격장치의 현재 평균 데이터 전송율에 근거하여, 원격장치 212가 IN 영역(406)에서 동작하고 있는 경우에는, 블록 828로 과정이 진행하여, 제 2 무작위 조기 드롭(RED) 알고리즘이 실행된다. 일반적으로, 드롭핑 임계값은 OUT 패킷들에 비해 IP 패킷들에 대해 더 길이가 긴 큐 길이를 반영하며, 큐 길이의 전체 범위에 걸쳐 OUT 패킷을 폐기할 확률은 IN 패킷을 폐기할 확률보다 크거나 같다. RED 및 RIO 알고리즘과 게이트웨이에 더욱 상세한 내용에 대해서는, http://diffserv.lcs.mit.edu/Papers/exp-alloc-ddc-wf.pdf를 통해 입수가능한 Clark, D. and Fang, W., Explicit Allocation of Best Effort Packet Delivery Service를 참조하기 바란다.Based on the current average data rate of the remote device over the predetermined interval, if remote device 212 is operating in IN region 406, the process proceeds to block 828 where the second random early drop (RED) algorithm is applied. Is executed. In general, the dropping threshold reflects a longer queue length for IP packets compared to OUT packets, and the probability of discarding OUT packets over the entire range of queue lengths is greater than the probability of discarding IN packets. Or the same. For more details on RED and RIO algorithms and gateways, see Clark, D. and Fang, W., available at http://diffserv.lcs.mit.edu/Papers/exp-alloc-ddc-wf.pdf. See Explicit Allocation of Best Effort Packet Delivery Service.
블록 824 또는 828에서 요구량 요청이 RED 알고리즘을 통과하지 않으면(즉, 폐기되면), 블록 816으로 과정이 되돌아가, 허브 스테이션(210)이 요구량 항목을 FIFO 큐의 최종 위치에 배치하거나 FIFO 큐에서 이 요청을 폐기한다. 반면에, 블록 824 또는 828에서 원격장치 212의 요구량 요청이 RED 알고리즘을 통과하면, 블록 830으로 과정이 진행한다.If the requirement request does not pass the RED algorithm at block 824 or 828 (ie, is discarded), the process returns to block 816 where the hub station 210 places the requirement item at the last position in the FIFO queue or at the FIFO queue. Discard the request. On the other hand, if the requirement request of the remote device 212 in the block 824 or 828 passes the RED algorithm, the process proceeds to block 830.
블록 830에서, 허브 스테이션(210)은 원격장치 통신을 스케줄링한다. 더욱 상세하게는, 원격장치 통신을 스케줄에 넣기 위해, 허브 스테이션(210)은 원격장치 212의 할당된 데이터 전송율과 적합한 대역폭을 결정한다. 할당된 데이터 전송율에 근거하여, 허브 스테이션(210)은, 원격장치 212가 원하는 양의 데이터를 교환할 수 있도록 허용하는 기간에 걸쳐, 이와 같은 대역폭이 사용가능한(즉, 다른 원격장치 송신을 위해 이미 스케줄에 넣어지지 않은) 다음 시간 T를 결정한다. 본 실시예에 있어서, 할당된 데이터 전송율은, 원격장치가 적절히 데이터를 전송할 수 있는 가장 높은 전송율 또는 전송율 그룹으로 유지되는 것이 바람직하다.At block 830, the hub station 210 schedules remote device communication. More specifically, in order to schedule remote device communication, hub station 210 determines the appropriate data rate and appropriate bandwidth of remote device 212. Based on the assigned data rate, the hub station 210 may use this bandwidth (i.e., for another remote device transmission already) over a period of time allowing the remote device 212 to exchange the desired amount of data. Determine the next time T) that is not scheduled. In the present embodiment, the assigned data rate is preferably maintained at the highest rate or group of rates at which the remote device can properly transmit data.
블록 834에서, 허브 스테이션(210)은, 다음 요구량 항목이 스케줄에 넣어지기를 기다리면서 FIFO 큐 내부에 존재하는지 여부를 판정한다. 일 실시예에 있어서, 도 10의 과정은 요구량 항목들의 큐를 처리하기 위해 연속적으로 실행된다. FIFO 큐 내부에 다른 요구량 항목이 존재하면, 과정은 블록 808로 진행하여, 허브 스테이션(210)이 전술한 것과 같이 요구량 항목을 처리하게 된다. 한편, 요구량 항목이 FIFO 큐 내부에 존재하지 않는 경우에는, 과정이 블록 840에서 종료하거나, 단순히 다음 요구량 항목의 도착을 기다린다.At block 834, the hub station 210 determines whether it is inside the FIFO queue, waiting for the next requirement item to be scheduled. In one embodiment, the process of FIG. 10 is executed continuously to process a queue of requirement items. If there is another requirement item in the FIFO queue, the process proceeds to block 808 where the hub station 210 processes the requirement item as described above. On the other hand, if the requirement item does not exist inside the FIFO queue, the process ends at block 840 or simply waits for the arrival of the next requirement item.
도 11은 주파수와 시간의 함수로서 1개 또는 그 이상의 원격장치를 스케줄링하는 과정의 결과 예를 나타낸 그래프이다. 그래프 800(도 8)과 유사하게, 그래프 850은 시간을 표시하는 횡축과 주파수 스펙트럼을 표시하는 종축을 포함한다. 대역폭 842는 시스템(200)에 의해 통신하기 위해 사용가능한 전체 대역폭을 표시한다. 그래프 850의 다수의 번호가 부여된 블록들은, 이에 대응하는 지정된 원격장치가 데이터를 통신하도록 스케줄에 넣어졌을 때의 대역폭과 타임슬롯을 나타낸 것이다. 일례로서, 원격장치 252는 지정된 중심 주파수 F와 주변 주파수에서 시간 T9과 T10 사이에서 송신하도록 스케줄에 넣어진 것으로 표시되어 있다. 예시를 위해, 원격장치 212에 필요한 대역폭을 대역폭 844로 표시한다.11 is a graph showing an example of the result of a process of scheduling one or more remote devices as a function of frequency and time. Similar to graph 800 (FIG. 8), graph 850 includes a horizontal axis representing time and a vertical axis displaying frequency spectrum. Bandwidth 842 indicates the total bandwidth available for communicating by system 200. The numbered blocks in graph 850 represent the bandwidth and timeslot when the corresponding designated remote device is scheduled to communicate data. As an example, the remote device 252 is marked as scheduled to transmit between times T9 and T10 at the designated center frequency F and the surrounding frequency. For illustrative purposes, the bandwidth required for the remote device 212 is indicated by the bandwidth 844.
전술한 것과 같이, 원격장치 212의 요청을 스케줄에 넣기 위해, 허브 스테이션(210)은 요청된 대역폭 844가 사용가능한 시간을 검사한다. 시간 T10에, 그것의 각각의 주파수 및 대역폭에서 스케줄에 넣어지지 않은 타임슬롯 846이 존재할 수 있다. 그러나, 이 타임슬롯 846은 원격장치 212가 필요한 대역폭을 충족시키지 않는다. 허브 스테이션(212)은, 불충분한 대역폭이 존재하기 때문에 이 타임 슬롯 846에 원격장치 212를 스케줄에 집어넣지 않는다. 따라서, 허브 스테이션(210)은다음 가용 타임슬롯을 검사하여, 원격장치 212에 필요한 대역폭 844가 존재하는지 여부를 판정한다. 시간 T11에, 허브 스테이션(210)은 원격장치 212의 데이터 전송율과 적합한 충분한 대역폭을 갖는 타임슬롯 212를 발견한다. 이에 따라, 허브 스테이션은, 한 개의 타임슬롯 또는 필요한 경우에는 다수의 타임슬롯의 지속기간에 대한 시간 T11에 원격장치 212를 스케줄에 집어넣는다. 허브 스테이션이 송신의 스케줄링을 계속함에 따라, 이 허브 스테이션은 타임슬롯 846에 다른 원격장치 통신을 스케줄에 집어넣을 수 있게 된다.As discussed above, to schedule the request of remote device 212, hub station 210 checks the time when the requested bandwidth 844 is available. At time T10, there can be an unscheduled timeslot 846 at its respective frequency and bandwidth. However, this timeslot 846 does not meet the required bandwidth of remote device 212. Hub station 212 does not schedule remote device 212 in this time slot 846 because of insufficient bandwidth. Accordingly, hub station 210 examines the next available timeslot to determine whether there is a bandwidth 844 required for remote device 212. At time T11, hub station 210 finds timeslot 212 with sufficient data bandwidth and the data rate of remote device 212. Accordingly, the hub station schedules the remote device 212 at time T11 for the duration of one timeslot or, if necessary, multiple timeslots. As the hub station continues to schedule transmissions, it may be able to schedule other remote device communications in timeslot 846.
전술한 발명내용을 고려하면, 본 발명은 복수의 통신국 사이에서 주파수 스펙트럼 이용을 최적화하는 방법 및 시스템에 대한 어려해 동안에 걸친 과제를 해결한 것이라는 점을 알 수 있다. 이 시스템 및 방법은 요구량과 주파수 이용의 변화에 응답하여 할당된 주파수 스펙트럼을 동적으로 재할당한다.In view of the above-described invention, it can be seen that the present invention solves a difficult problem over a method and system for optimizing the use of frequency spectrum among a plurality of communication stations. This system and method dynamically reallocates the allocated frequency spectrum in response to changes in demand and frequency utilization.
전술한 것 이외의 다양한 실시예가 본 발명의 범주에 포함된다. 예를 들면, 일 실시예에 있어서, 할당된 데이터 전송율은 다수의 이산 데이터 전송율로 양자화되지 않으며, 그 대신에, 각각의 원격장치는, 임의의 특정한 데이터 전송율 그룹에 상관없이, 또는 단순히 훨씬 작은 전송율 세분화를 갖는 그룹을 사용하여, 원격장치가 동작할 수 있는 최대 데이터 전송율을 송신한다. 본 발명은, 육상 환경과 같이 도 1을 참조하여 위에서 설명한 것 이외에도, 다양한 운용 환경에 적용할 수 있다.Various embodiments other than the above are included in the scope of the present invention. For example, in one embodiment, the assigned data rate is not quantized to multiple discrete data rates; instead, each remote device may be capable of transmitting data regardless of any particular data rate group, or simply much smaller rates. Using groups with granularity, transmit the maximum data rate that the remote can operate on. The present invention can be applied to various operating environments in addition to those described above with reference to FIG. 1 as in the land environment.
본 발명은 본 발명의 사상이나 본질적인 특징부를 벗어나지 않으면서 다른특정한 형태로 구현될 수 있다. 전술한 실시예는 모든 점에서 단지 예시적인 것으로 생각되어야 하며 제한적으로 고려되어서는 안된다. 따라서, 본 발명의 범주는, 전술한 상세한 설명보다는 첨부된 청구항에 의해 특정된다. 이들 청구항의 의미와 균등물의 범위에 속하는 모든 변경은 본 발명의 범주에 포함되어야만 할 것이다.The invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential features thereof. The foregoing embodiments are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive. Accordingly, the scope of the invention is defined by the appended claims rather than the foregoing description. All changes which come within the meaning and range of equivalency of the claims are to be embraced within their scope.
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