KR20050059292A - 통신관리방법, 중앙제어국, 통신국, 통신관리 프로그램 및통신관리 프로그램을 저장한 컴퓨터 독취가능한 기록매체 - Google Patents

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Abstract

중앙제어국은, "통신국의 평균 데이터 레이트 등으로부터 통합되는 기준적인 송신권 할당"에 의해 할당되는 송신권 부여시간의, 어느 시각 t0를 기점으로 한 누적치를 표시하는 직선(10)으로부터, "실제의 송신권 할당"에 의해 할당되는 송신권 부여시간의 동시각 t0로부터의 누적치를 표시하는 절선(11)을 뺀 값이, "상기 기준적인 송신권 할당에 의해 전송지연 허용시간에 할당되는 평균 송신권 부여시간의 누적치" (C·Tdelay)보다 작은 어느 일정치(TXOPbound)로 항상 제한된다는 규칙에 따라 송신권 할당을 행한다. 통신 네트워크에 있어서, 중앙제어국의 스케줄링에 대한 유연성을 남겨두면서, 송신국이 통신로에 대해 요구하는 통신로 품질을 실현할 수 있게 한다.

Description

통신관리방법, 중앙제어국, 통신국, 통신관리 프로그램 및 통신관리 프로그램을 저장한 컴퓨터 독취가능한 기록매체{COMMUNICATION MANAGEMENT METHOD, CENTRAL CONTROL STATION, COMMUNICATION STATION, COMMUNICATION MANAGEMENT PROGRAM, AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM STORING COMMUNICATION MANAGEMENT PROGRAM}
본 발명은, IEEE802.11에 따른 무선통신 등과 같이, 복수의 통신국이 하나의 네트워크 경로를 시분할로 공용하는 네트워크에서의 통신을 관리하는 통신관리방법, 중앙제어국, 통신국, 통신관리 프로그램, 통신관리 프로그램을 저장한 컴퓨터 독취가능한 기록매체에 관한 것이다.
최근, LAN(Local Area Network)에 대한 중요도가 증가하고 있다. 이와 같은 네트워크에 있어서, 그에 접속하는 복수의 통신국은, 패킷통신에 관하여 하나의 미디어를 공유하게 된다. 복수의 송신국이 동시에 송신을 행하면 패킷끼리의 충돌이 발생하기 때문에, 상기 충돌을 효율적으로 회피하는 고안이 정의될 필요가 있다.
예를 들어, 무선 LAN을 위한 표준규격인 IEEE802.11 무선통신방식(ANSI/IEEE Std 802.11, 1999년판에 준거하는 방식)에 있어서는, DCF(Distributed Coordination Function)라 칭해지는 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 베이스의 충돌회피방식이 정의되어 있다.
그러나, 이와같은 종래의 네트워크에서는 전체의 송신국에 대해 평등하게 송신권이 주어지기 때문에, 네트워크에 흐르는 트래픽의 총량이 증가하면 1스트림당의 대역이 감소하기 때문에, 각 데이터의 전송지연시간에 제한이 있는 동화상이나 음성 등의 리얼타임의 스트림 데이터를 흐르게 하는 경우에 문제가 된다. 즉, 이와 같은 스트림 데이터는 네트워크가 혼잡해지면 정상으로 전송되지 않게 된다.
그래서, 각 스트림 데이터를 정상으로 전송시키기 위해, 각각의 대역확보 방법이 고안되어 있다. 도5에 나타낸 바와 같이, 대역확보를 행하기 위한 일 방법으로서, 네트워크상의 중앙제어국(102)이 송신국(통신국)(100)의 수신국(통신국)(101)으로의 데이터 송신에 필요한 대역의 일부관리를 행하는 방법이 있다. 이와 같은 방법에서 각 송신국은 이로부터 네트워크로 흐른다고 하는 스트림 데이터의 트래픽 특성에 관한 정보를 중앙제어국에 통지하고, 중앙제어국이 상기 스트림의 전송의 가부판정을 행하고, 수신가능으로 판정한 경우에는 중앙제어국에서 각 송신국에 대해 송신권이 부여된다.
상술한 IEEE802.11 무선통신방식의 경우에는, TGE라 칭해지는 서브그룹에서, 무선네트워크상에서 대역관리를 행하기 위한, HCF(Hybrid Coordination Function)라 칭해지는 중앙제어국의 기능이 논의되고 있다. TGE가 2002년 9월 회의에서 책정한 드래프트(IEEE Std 802.11e/D3.3, 2002에 준거하는 방식)에서는, HC(Hybrid Coord inator)라 불리는 중앙제어국이 네트워크에 속하는 송신국의 트래픽의 송신권의 일부를 관리한다. HC 이외의 통신국은 WSTA(Wireless Station)라 칭한다.
각 WSTA는, 자국에서 송신하려고 하는 데이터의 트래픽 특성 또는 폴링요구 사양에 관한 정보를 HC에 통지한다. 상기 정보는 Traffic Specification(TSPEC)이라 칭해진다. 다만, 데이터의 트래픽 특성에 관한 정보란, 예를 들어, 트래픽의 최소/평균/최대 데이터 레이트, 전송지연 허용시간 등이고, 또한, 폴링요구 사양에 관한 정보란, 폴링하려는 최소/최대시간간격이라는 정보이다. 현재 Draft3.3에 정의되어 있는 주된 TSPEC 정보의 파라미터는 이하와 같다.
즉, TS Info ACK Policy는, ACK(수신확인정보)가 필요한지 어떤지, 및 소망하는 ACK형태를 지정한다. 00: Normal ACK, 10: No ACK, 01: Alternate ACK, 11: Group ACK로 되어 있다.
Direction은, 00: Up link, 10: Down link, 01: Direct link, 11: reserved이다.
Minimum Data Rate는, 트래픽의 최저율(bps단위)을 나타낸다. MAC/PHY Over head는 포함되지 않는다. 0인 경우는 무지정이다.
Mean Data Rate는, 트래픽의 평균율(bps단위)을 나타낸다. MAC/PHY Overhead는 포함되지 않는다. 0인 경우는 무지정이다.
Peak Data Rate는, 트래픽의 최대허용율(bps단위)을 나타낸다. 0의 경우는 무지정이다.
Max Burst Size는, Peak Data Rate로 도착하는, 트래픽의 최대데이터 버스트(octet 단위)를 나타낸다. 이것은 가변레이트 트래픽 또는 버스트 트래픽용의 파라미터이다. 0인 경우는 버스트가 없는 것을 나타낸다.
Nominal MSDU Size는, 통상의 MSDU의 사이즈(octet 단위)를 나타낸다. 다만, MSDU 사이즈란 상위층에서 MAC층에 대해 데이터 송수신을 행하는 때의 데이터의 사이즈로서, 패킷에서 MAC층, 물리층의 헤더부분을 제외한 길이와 같다. MSDU Size = 0인 경우는 무지정이다.
Inactivity Interval은, MSDU의 트래픽이 흐르지 않은 경우에 중앙제어국에 의해 접속이 차단될 때까지의 최대시간(㎲ 단위)을 나타낸다. 0이 지정된 경우에는, Inactivity에 의해 접속이 차단되지 않는다.
Delay Bound는, 트래픽의 MSDU 전송에 허용된 최대시간(㎲ 단위)을 나타낸다. 0인 경우는 무지정이다.
Min PHY Rate는, 트래픽의 최소물리레이트(bps단위)을 나타낸다. 0인 경우는 무지정이다.
Minimum Service Interval은, 트래픽에 대해 송신권이 부여되는 간격의 최소치를 나타낸다. Direction field가 Uplink/Sidelink인 경우에는 HC로부터 폴링이 행해지기 때문에, 상기 파라미터는 연속한 QoS CF-POLL(후술)의 개시시각의 최소간격(㎲ 단위)을 나타내게 된다. 이것은 파워세이브를 행하고 싶은 통신국이 설정하는 파라미터이다.
Maximum Service Interval은, 트래픽에 대해 송신권이 부여되는 간격의 최대치를 나타낸다. Direction field가 Uplink/Sidelink인 경우에는 HC로부터 폴링이 행해지기 때문에, 상기 파라미터는 연속한 QoS CF-POLL(후술)의 개시시각의 최대간격(㎲ 단위)을 나타내게 된다.
Surplus Bandwidth Allowance Factor는, 트래픽의 MSDU 전송에 필요한 상기 레이트에 대해 과도하게 필요하게 되는 시간할당(대역할당)을 나타낸다. 본 필드는 MSDU의 전송에 필요한 대역에 대해, 재송신, MAC/PHY overhead를 포함하는 공간전송 시의 대역비를 나타낸다.
상기 TSPEC 정보를 각 WSTA로부터 수신한 HC는, 각 WSTA로부터의 요구가 만족되도록 각 송신국에 대한 송신권의 부여순서와 부여시간에 관한 계산을 행하고(스케줄링), 상기 스케줄의 결과에 기초하여 각 WSTA에 대한 송신권의 부여를 행한다.
HC로부터 각 국에 부여되는 송신권 부여시간은 TXOP(Transmission Oppor- tunity)라 불린다. HC는 송신권을 부여하려고 하는 WSTA에 향하여 QoS CF-POLL이라 불리는 패킷을 송신함으로써 각 송신국에 대한 TXOP의 부여를 행한다. QoS CF-POLL 패킷에는, TXOP LIMIT라 불리는, 송신권이 부여되는 제한시간에 관한 정보가 포함되어 있고, QoS CF-POLL의 수신주소로 되어 있는 WSTA는, 상기 제한시간내에서의 데이터의 송신이 허용된다.
통신국의 상위층이 통신국의 MAC층에 대해 송신을 의뢰하는 데이터의 단위는 MSDU(MAC Service Data Unit)라 불린다. 실제로 미디어상에 상기 MSDU의 전송이 행해지는 때에는, 패킷이라는 형태로 전송이 행해지지만, 이것은 통상 하나의 MSDU에 대해 MAC층 및 물리층의 프로토콜 헤더가 부가된 것이 된다.
또한, 현재의 드래프트에서는, 송신국이 수신국에 대해 데이터의 송신을 행하는 때에, 수신국측에서 수신확인정보를 얻기 위한 방법으로서 Normal ACK라 불리는 방법과, Group ACK라 불리는 방법의 2종류가 정의되어 있다. 도6a는 Normal ACK를 사용한 방법이고, 도6b는 Group ACK를 사용한 방법을 이용하는 방법이다. 도6에 나타낸 바와 같이, Normal ACK를 사용한 방법에서는 송신국이 패킷(110)을 송신할 때마다 수신국측에서 그의 패킷에 대한 수신확인정보(ACK)(111)를 반송받는다. 한편, Group ACK를 사용한 방법에서는, 송신국이 수신국에 대해 복수의 패킷(110)을 버스트적으로 송신하고, 그의 후송신국이 Group Ack Request라 불리는 패킷(112)을 송신한 경우, 그것이 수신국에 수신되면, 수신국은, 그때까지 송신국으로부터 수신한 패킷에 관한 수신확인정보를 포함하는 Group Ack라 불리는 패킷(113)을 송신국에 대해 반송하는 처리를 행한다.
버스트 전송에 의해 전송되는 패킷수는 고정수일 필요는 없지만, 전형적인 시퀀스로서 도6에 나타낸 바와 같이 고정수(도6에서는 N개)의 패킷이 버스트 전송에 의해 주기적으로 전송되는 패턴을 고려한다. 이 경우의 수 N을 버스트 길이라 칭한다.
Group Ack의 방법을 사용하면 복수의 패킷의 수신확인정보를 한번에 송신국에 통지할 수 있기 때문에, Normal ACK의 방법을 사용하는 경우와 비교하여 대역효율이 양호해진다. 또한, 버스트 길이 N을 길게 설정하면 할수록 대역효율이 양호해진다. 그러나, 역으로 버스트 길이 N을 길게 설정하면 할수록 수신확인정보를 반송하는 빈도가 적어지기 때문에, 동일한 패킷을 일정시간내에 재송신할 수 있는 횟수는 감소하게 된다.
예를 들어, 물리층에 IEEE 802.11a를 사용한 경우, Normal ACK를 사용하여 1 패킷을 전송하기 위해 필요한 시간의 계산방법을 이하에 나타낸다. 즉, 패킷의 종류가 QoS Data 패킷인 경우, 파라미터는,
MSDU 사이즈: L(비트)
물리레이트: R PHY
의 2가지이다. IEEE 802.11a의 물리층에서 사용되는 OFDM 변조방식의 1심볼에 의해 전송되는 비트수 N DBPS의 값은, 도7에 나타낸 바와 같이 물리레이트 R PHY로부터 일의적으로 결정되기 때문에, L(비트)의 MSDU를 전송하는데 필요한 OFDM 심볼수 N SYM은
N SYM = ceiling{(310 + L)/N DBPS}
가 되고, 패킷송신시간 TQoSData는
TQoSData = 20 + 4×N SYM(㎲)
로 제공된다.
상기 QoS Data 패킷을 수신한 때에 수신국이 반송하는 ACK 패킷에 대해서는, 상기 QoS Data 패킷의 물리레이트 R PHY로부터 ACK 패킷의 물리레이트 R PHY(ACK)가 일의적으로 결정되고, R PHY(ACK)로부터 N DBPS의 값이 결정되고(도7 참조), ACK 패킷을 전송하는데 필요한 OFDM 심볼수 N SYM은
N SYM = ceiling(134/N DBPS)
로 계산할 수 있기 때문에, 패킷송신시간 T ACK는
T ACK = 20 + 4×N SYM(㎲)
로 제공된다.
이상의 계산으로부터 QoS Data 패킷과 ACK 패킷의 교환에 걸리는 표준시간 T Normal(L, R PHY)는,
T normal(L, R PHY) = TQoSData + SIFS + T ACK + SIFS(㎲)
로 제공된다. 다만, SIFS는 패킷간의 갭 시간을 나타내고, IEEE 802.11a의 물리층을 사용하는 경우의 구체적인 값은 16(㎲)로 제공된다.
동일하게 Group ACK를 사용하여 1패킷을 전송하기 위해 필요한 평균시간의 계산방법을 이하에 나타낸다.
QoS Data 패킷을 송신하는데 필요한 시간 TQoSData에 대해서는 상기의 Normal ACK의 경우와 동일한 계산식으로 주어진다.
Group ACK Request 패킷을 송신하는데 필요한 시간에 대해서는, 상기 QoS Data 패킷의 물리레이트 R PHY로부터 Group ACK Request 패킷의 물리레이트 R PHY(GAR)가 일의적으로 결정되기 때문에, 도7에서 R PHY(GAR)에 대응하는 N DBPS의 값이 구해지고,
N SYM = ceiling(214/N DBPS)
T GAR = 20 + 4×N SYM(㎲)
에 의해 패킷송신시간 T GAR의 값을 결정한다.
한편, Group ACK 패킷을 송신하는데 필요한 시간에 대해서도, 상기 QoS Data 패킷의 물리레이트 R PHY로부터 Group ACK 패킷의 물리레이트 R PHY(GA)가 일의적으로 결정되기 때문에, 도7에서 R PHY(GA)에 대응하는 N DBPS의 값이 구해지고,
N SYM = ceiling(1238/N DBPS)
T GA = 20 + 4×N SYM(㎲)
에 의해 패킷송신시간 TGA의 값을 결정한다.
이상에서 N개의 QoS Data 패킷과 Group ACK Request/Group ACK 패킷의 교환에 걸리는 표준시간 Tgroup(N)(L, R PHY)는,
Tgroup(N) (L, R PHY) = N·TQoSData + SIFS + T GAR + SIFS + T GA + SIFS (㎲)이고, 버스트 길이 N의 Group ACK 시퀀스를 사용하여 패킷전송을 행하는 때의 1패킷당의 평균송신시간의 표준치 T group(L, R PHY)은,
Tgroup(L, R PHY) = Tgroup(N)/N (㎲)가 된다.
상기의 계산에 있어서, Group ACK를 사용하여 데이터 전송을 행하는 때의 파라미터는 패킷의 MSDU 사이즈, 패킷을 송신하는 물리레이트 및 버스트 길이 N으로 제공되는 것으로 한다.
상기와 같이 Group ACK를 사용하여 전송을 행하는 경우에는 버스트 길이 N에 의해 대역효율이 변화하기 때문에, 중앙제어국이 그의 국에 할당하여 제공해야 하는 TXOP의 시간율도 변화한다. 그러나, Group Ack Request/Group Ack의 패킷은 통신국이 임의의 시간에 나오도록 규정되어 있기 때문에, 사양상에서는 버스트 길이라는 개념은 존재하지 않고, 그것을 중앙제어국에 전달하는 방법도 정의되어 있지 않다. 그 대신에, 제어국은 Surplus Bandwidth Allowance라는 TSPEC 정보를 중앙제어국에 전달할 수 있게 되어 있다. 이것은, Normal ACK를 사용한 경우와 비교하여, 실제로 필요하게 되는 대역(또는 평균송신시간)의 비율에 상당하는 정보이다. Group ACK를 사용하여 버스트 길이 N의 전송을 행하는 통신국이 중앙제어국에 대해 전송하는 Surplus Bandwidth Allowance의 계산방법은 이하와 같다. 즉, TSPEC에 설정해야 하는 Surplus Bandwidth Allowance(Asurp)의 값은,
Asurp = Tgroup(L, R PHY)/Tnormal(L, R PHY)이다.
또한, 현재의 드래프트에서는 명확하게 기술되어 있지 않지만, Surplus Bandwidth Allowance(A surp)의 값 중에는, 패킷 재전송을 위해 필요로 되는 추가대역(또는 추가송신시간)을 송신국측에서 계산하고, 그것을 고려한 값을 신청한다는 규칙으로 될 가능성이 있다. 패킷에러율이 PER로 제공되는 경우에는, 일반적으로,
1 + PER + PER2 + PER3 + ... = 1/(1-PER)배의 대역이 필요하게 되기 때문에, 재전송 대역도 고려한 경우의 Surplus Bandwidth Allowance(A surp')의 값은,
A surp'
= T group (L, R PHY) / T normal (L, R PHY) / (1-PER)
로 제공된다. 다만, 상기 식에서 PER의 값은 통신국측에서 실제로 과거의 통신에서 계측된 패킷 에러율이어도 상관없고, 고정치(전형치)를 사용하도록 해도 된다.
중앙제어국에서 제공된 TXOP의 시간내에서 Normal ACK 또는 Group ACK를 사용하여 실제로 통신을 행하는 경우의 패킷교환 시퀀스의 일 예를 도8에 도시한다. 도8a는 Normal ACK를 사용한 방법이고, 도8b는 Group ACK를 사용한 방법을 이용한 방법이다. Group ACK를 사용하여, N개의 패킷, Group Ack Request, Group Ack의 일련의 시퀀스가 미디어상에 송출되는 주기의 평균시간을 평균 버스트 출력주기(T burst)라 칭하는 것으로 한다.
종래기술로서는, "Draft Supplement to STANDARD FOR Telecommunications and Information Exchange Between Systems - LAN/MAN Specific Requirements - Part 11: Wireless Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) specifications: Medium Access Control(MAC) Enhancements for Quality of Service(QoS), IEEE Std 802.11e/D3.3, 2002가 있다.
이상과 같은 네트워크 시스템에서는, 송신국은 스트림의 특성만을 전달하여 송신권의 할당에 대해서는 전체를 중앙제어국에 "맡기는" 방법으로 되어 있기 때문에, 송신국이 기대하는 타이밍에서 송신국이 기대하는 길이의 송신시간을 제공받는다는 보증을 얻을 수 없다.
예를 들어, 송신국이 고정레이트의 트래픽을 흘리기 위해 스트림의 최소/평균/최대 데이터 레이트에 대응하는 특성파라미터에 동일한 값을 설정하여 중앙제어국에 신청하였어도, 중앙제어국은 송신국에 대해 주기적으로 송신권을 부여해오는 것만은 아니다. 더욱 일반적으로는 중앙제어국은, 더욱 많은 송신국에서의 다종다양한 요구를 동시에 수용하기 위해, 각각의 스트림에 대한 송신권 할당에 착안한 경우에는, 소밀한 어떤 송신권 부여를 행하는 쪽이 보통이다.
예를 들어, 도9의 130 ~ 133은 HC에 의한 여러가지의 스케줄링의 결과를 나타낸다. 120이 QoS CF-POLL 패킷, 121이 송신국에 대해 부여된 TXOP를 나타낸다. 이와 같이 HC가 송신국에서의 동일한 TSPEC의 신청을 수신한 것으로 가정해도, 여러가지의 TXOP를 발생시킬 가능성이 있다. 현재의 드래프트에서는, 중앙제어국이 어느 정도의 시간으로 관측한 경우에 요구한 데이터 레이트에 대응하는 송신시간을 제공하는지에 대해서는 규격범주 외이고, 실장의존으로 되어 있다. 역으로 말하면, 현재의 드래프트에서 정의되어 있는 방법에서는 HC의 스케줄링에 대해 큰 유연성이 부여되어 있다.
다음에, 중앙제어국에서의 송신권의 부여방법에 의존하여 통신로의 신뢰성이 변화한다는 것을 나타낸다. 도10은 도9의 각 폴링에 대해 어느 일정시간에 할당된 TXOP에 대해 가로 줄무늬를 붙인 것이다. 도10으로부터, 폴링(133)에 의해 T1 ~ T2의 시간내에 할당된 TXOP의 량은 폴링(130 ~ 132)과 비교하여 적은 것을 알게된다. 고정레이트의 스트림을 흘리는 경우를 고려하면, 133과 같이 폴링된 경우에는, T1 ~ T2의 시간의 사이에 제공되는 국소적인 송신권 부여레이트가 평균적인 송신권 부여레이트보다 작게 되어 있기 때문에, 시각 T2에 있어서 송신버퍼에 미송신의 MSDU(MAC Service Data Unit)가 많이 쌓이게 된다. 만약 시각 T2에 상위층에서 새로운 MSDU(140)의 송신요구가 도착한 경우를 고려하면, MSDU(140)는 송신버퍼의 최후 끝단에 들어가기 때문에, 133과 같이 폴링된 경우에는 MSDU(140)가 최초로 송출될 때까지 길게 대기하게 된다. 전체의 패킷은 동일한 전송지연 허용시간내에 수신국측에 전달될 필요가 있지만, T1 ~ T2나 T2 ~ T3의 시간이 전송지연 허용시간에 동등하게 되면, 133과 같이 폴링된 경우에는, MSDU(140)에 대한 재전송의 기회가, 130 ~ 132와 같이 폴링된 경우보다 명백하게 감소하는 것을 알게 된다.
재전송의 기회가 감소한다는 것은, 패킷 손실율(Packet Loss Rate, PLR로 기재)이 증가하는 것을 의미한다. 여기서, 패킷 손실율이란, 송신국과 수신국의 사이에서 패킷의 재전송을 반복한 결과로서, 제한시간(즉, 전송지연 허용시간)내에 수신국측에 정상으로 전달되지 않은 패킷의 할당으로 정의된다.
특히, 송신국이 수신국에 대해 복수의 패킷을 버스트적으로 송신하고, 수신국이 복수의 수신패킷에 대한 수신확인정보를 통합하여 송신국에 통지하는 방법을 이용하여 통신을 행하는 경우에는, 재전송을 행하는 빈도가 작아지기 때문에, 상기의 패킷 손실율은 폴링의 차이에 의한 영향을 더욱 심각하게 받게 된다. 수신확인정보를 송신국에 통지하는 빈도를 높이면 폴링에 의한 패킷 손실율의 차이를 작게 할 수 있지만, 수신확인정보의 통지빈도를 너무 높이면 대역효율이 나빠진다. 상기와 같은 버스트 전송의 방법은 원래 대역효율을 높이기 위해 고안된 것이기 때문에, 대역효율을 유지한 그대로의 상태로, 동시에 소망하는 패킷 손실율을 달성할 수 있는 것이 바람직하다. 그러나, 현재의 드래프트에서는, 송신국이 어느 정도의 빈도로 수신국에 대해 수신확인정보의 통지를 요구하면 좋을까에 관한 지침이 나타나 있지 않다.
도15 ~ 도18은, 중앙제어국에서의 여러가지 송신권의 부여방법의 구체예를 나타낸다. 다만, 상기 예에서 중앙제어국은 100 TU의 주기로 송신권 부여를 행하는 것으로 하고, 1주기시간마다 30개의 MSDU가 등간격으로 입력되는 것으로 하고, 각 MSDU의 최대전송 허용시간은 50 TU로 제공되는 것으로 가정한다. (다만, 1TU = 1024 ㎲로 한다.) 상기 도면의 TXOP 중에서의 숫자는, 그의 TXOP에서 출력되는 패킷의 수를 나타낸다. (예 1) ~ (예 4)의 전체의 TXOP 할당에서는 어느 것도 100 TU의 시간 중에 36개의 패킷이 출력되도록 송신권의 부여를 행한다.
다만, 더욱 다양한 패턴의 TXOP 할당에 대해 고찰하기 위해, 각 TXOP 할당에는 변수를 갖게 한다. 도15에 나타내는 TXOP 할당(예 1)은, x개의 MSDU가 연속하여 송출되도록, 균일한 송신권의 부여를 행하고, x가 변수로 된다.
도16에 나타내는 TXOP 할당(예 2)은, 100 TU의 사이에 t(TU)의 시간만큼 송신권 부여가 행해지지 않는 시간이 있고, 나머지 시간에서 패킷의 송출이 균일하게 행해진다. 다만, 3개의 MSDU가 연속하여 송출되도록 송신권 부여를 행하고, t가 변수로 된다.
도17에 나타내는 TXOP 할당(예 3)은, t(TU)의 시간에 3개의 MSDU가 연속하여 송출되도록 균일한 송신권 부여가 행해지고, (100-t)(TU)의 시간에 6개의 MSDU가 연속하여 송출되도록 균일한 송신권 부여가 행해지고, t가 변수로 된다.
도18에 나타내는 TXOP 할당(예 4)은, t(TU)의 시간에 18개의 MSDU가 연속하여 송출되도록 송신권 부여가 행해지고, (100-t)(TU)의 시간에 3개의 MSDU가 연속하여 송출되도록 균일한 송신권 부여가 행해지고, t가 변수로 된다.
도19 ~ 도22는, 도15 ~ 도18에 나타내는 상기의 중앙제어국에서의 구체적인 송신권의 부여방법의 각각에 대해, 패킷 손실율이 어떻게 변화할지에 관한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 다만, 횡축에는, 각 TXOP 할당의 변수를 취한다. 도면에는 최대전송 지연시간의 값도 합하여 기재한다. (최대전송 허용시간이 50 TU라고 가정하기 때문에, 최대전송 지연시간이 50 TU를 초과한 패킷이 패킷 손실로 된다.) 이들 도면으로부터, 일정시간에 할당되어 제공되는 TXOP 할당의 합계 시간이 동일하였어도, 여러가지 송신권의 부여방법에 대해 최대전송 지연시간이나 패킷 손실율이 크게 변화하는 것을 알게 된다.
각각의 스트림계 애플리케이션에는, 통신로에 대해 허용가능한 패킷 손실율이 존재한다. 애플리케이션에 따라서는 PLR = 10-4에서 정상적으로 동작하는 것도 있으면, PLR = 10-8을 필요로 하는 애플리케이션도 있다. 그러나, 현재의 드래프트 사양서에서는, 송신국측에서 중앙제어국에 대해, 송신국의 애플리케이션이 통신로에 대해 기대하는 패킷 손실율에 관한 정보를 전송하는 방법이 존재하지 않는다. 그 때문에, 무선통신로와 같이 에러가 빈발하는 통신로에 있어서는, 송신국은 무슨 방법으로든 기대하는 패킷 손실율을 달성하기 위해 필요한 정보를 중앙제어국에 대해 전송할 필요가 있다.
중앙제어국에 의한 송신권의 할당의 타이밍이 나쁜 것이 원인으로 수신국에서 영상 혼란이 발생한 경우에도, 유저는 송신국 또는 수신국이 고장이라고 감지하게 된다. 이것은 송신국 또는 수신국의 제조업자로서는 바람직하지 않은 사태이다. 현재의 드래프트에서는 송신국에서 중앙제어국에 대해 "스트림의 특성" 이외에 "폴링에 대한 요구사양"에 대해서도 요구할 수 있게 되어 있지만, 결정이 충분하지 않음과 동시에, 각 파라미터를 어떻게 설정해야 할지에 관한 지침이 나타나 있지 않다.
본 발명은 상기의 문제점에 감안하여 이루어진 것으로, 그의 목적은, 특히, 패킷 에러율이 비교적 높은 통신 네트워크에서, 중앙제어국의 스케줄링에 대한 유연성을 남겨두면서, 송신국이 통신로에 대해 요구하는 통신로 품질을 실현할 수 있는 통신관리방법, 중앙제어국, 통신국, 통신관리 프로그램, 통신관리 프로그램을 저장한 컴퓨터 독취가능한 기록매체를 제공하는 것에 있다.
도1은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 네트워크 시스템에서, 전체의 중앙제어국이 만족해야 하는 규칙을 나타내는 도면이다.
도2는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 네트워크 시스템에서, 송신국이 버스트 전송을 행하는 때의 버스트 길이 결정방법을 나타내는 도면이다.
도3은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 네트워크 시스템에서, 전체의 중앙제어국이 만족해야 하는 규칙을 나타내는 도면이다.
도4는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 네트워크 시스템에서, 송신국이 버스트 전송을 행하는 때의 버스트 길이 결정방법을 나타내는 도면이다.
도5는, 중앙제어국을 통한 대역확보의 방법을 나타내는 도면이다.
도6a 및 도6b는, 수신확인정보의 통지에 관한 방법을 나타내는 도면이다.
도7은, 물리레이트와 N DBPS와의 관계를 나타내는 도면이다.
도8a 및 도8b는, TXOP내에서의 패킷송출방법을 나타내는 도면이다.
도9는, 중앙관리국에 의한 송신권 할당의 예를 나타내는 도면이다.
도10은, 중앙관리국에 의한 송신권 할당의 예를 나타내는 도면이다.
도11은, 중앙제어국이 주기적인 송신권 할당을 행하는 경우의 예를 나타내는 도면이다.
도12는, 중앙제어국이 주기적인 송신권 할당을 행하는 경우의 예를 나타내는 도면이다.
도13은, 중앙제어국이 주기적인 송신권 할당을 행하는 경우의 예를 나타내는 도면이다.
도14는, 중앙제어국이 부가적인 송신권 할당을 행하는 경우의 예를 나타내는 도면이다.
도15는, 중앙관리국에 의한 구체적인 송신권 할당의 예(예 1)를 나타내는 도면이다.
도16은, 중앙관리국에 의한 구체적인 송신권 할당의 예(예 2)를 나타내는 도면이다.
도17은, 중앙관리국에 의한 구체적인 송신권 할당의 예(예 3)를 나타내는 도면이다.
도18은, 중앙관리국에 의한 구체적인 송신권 할당의 예(예 4)를 나타내는 도면이다.
도19는, 중앙관리국에 의한 구체적인 송신권 할당의 예(예 1)에 의해 달성되는 성능을 나타내는 도면이다.
도20은, 중앙관리국에 의한 구체적인 송신권 할당의 예(예 2)에 의해 달성되는 성능을 나타내는 도면이다.
도21은, 중앙관리국에 의한 구체적인 송신권 할당의 예(예 3)에 의해 달성되는 성능을 나타내는 도면이다.
도22는, 중앙관리국에 의한 구체적인 송신권 할당의 예(예 4)에 의해 달성되는 성능을 나타내는 도면이다.
도23은, 중앙관리국에 의한 구체적인 송신권 할당의 예(예 1 ~ 4)에 대해, Tbound와 최대전송 지연시간과의 관계를 나타내는 도면이다.
도24는, 중앙관리국에 의한 구체적인 송신권 할당의 예(예 1 ~ 4)에 대해, Tbound와 패킷 손실율과의 관계를 나타내는 도면이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 통신관리방법은, 중앙제어국이, 데이터 송신을 행하는 통신국에서 데이터 수신을 행하는 통신국으로의 데이터 송신 타이밍을 규정함으로써 각 시각에 하나의 통신국에만 송신권으로서 데이터 송신을 허가하는 스케줄링을 행하는 통신관리방법에 있어서, 기준적인 송신권 할당에 의해 상기 중앙제어국으로부터 상기 데이터 송신을 행하는 통신국에 대해 할당되는 평균송신권 부여시간율을 C로 하고, 통신국이 송신하려고 하는 전송데이터의 최대지연 허용시간을 Tdelay로 하는 경우,
식 1: 0 ≤ Tbound < Tdelay
식 2: 0 < C < 1
식 3: TXOPbound = C·Tbound
를 만족하는 파라미터 C, TXOPbound, Tbound를 사용하여, 임의의 시각 t0에 대해, 시간 {t0, t0+t}의 사이에 실제로 부여되는 송신권 부여시간의 누적치가 항상 C·t - TXOPbound 이상의 값이 되도록 송신권 부여의 스케줄을 행하는 것을 특징으로 한다.
이것은 즉, 임의의 시각 t0를 기점으로서 중앙제어국이 통신국에 할당하는 기준적인 송신권 부여시간의 누적치가 t0에서의 경과시간 t에 비례한다고 상정하고(비례계수가 C임), "실제의 송신권 할당"에 의해 할당되는 송신권 부여시간의 임의의 시각 t0로부터의 누적치가, 상기 기준적인 송신권 부여시간의 누적치와 비교하여, 전송지연 허용시간 Tdelay 동안에 할당되는 기준적인 송신권 부여시간의 누적치에 상당하는 량(즉, C·Tdelay)보다 작은 어느 일정치(TXOPbound)보다 작지 않도록 송신권 할당을 행한다는 것이다.
TXOPbound에 대한 시각적 정의를 도1에 나타낸다. 도1은, 전체의 중앙제어국이 만족해야 하는 규칙을 나타낸다. 도1에서 누적의 기점은 t0로 표시되어 있다. 상기의 "기준적인 송신권 할당의 누적치"는 도면 중에서는 직선(10)으로 표시되고, 임의의 관측시간 T에 대해 C·T로 제공된다. 여기서, C는, 중앙제어국으로부터 상기 송신국에 대해 할당되어 제공되는 평균송신권 부여시간율을 나타내는 것으로 한다. 상기의 기준적인 송신권 할당은, 애플리케이션의 데이터 레이트에 상당하는 스루풋을 제공하기 위해 필요한 송신시간 외에, 전송에러로 된 패킷의 재전송을 행하기 위해 여분으로 필요한 송신기간을 포함하는 것이어도 된다. 또한, 여분으로 필요한 송신시간에 관해서는, 통신국측에서 실제로 PER의 계측을 행하여 중앙제어국에 통지하도록 통신규약상에 규정되어 있을 수도 있고, 또는 중앙제어국측에 전형적인 PER을 상정하여 계산을 행하도록 상정되어 있을 수도 있지만, 어느 쪽이어도 상관없다.
또한, 도1 중에서 "실제의 송신권 할당"에 의해 할당되는 송신권 부여시간의 동시각으로부터의 누적치는 절선(11)(절선 B)으로 표시되어 있다.
도1에서 중앙제어국은, "통신국의 평균데이터 레이트 등으로부터 구해지는 기준적인 송신권 할당"에 의해 할당되는 송신권 부여시간의, 어느 시각 t0를 기점으로 한 누적치를 표시하는 직선(10)으로부터, "실제의 송신권 할당에 의해 할당되는 송신권 부여시간의 동시각 t0로부터의 누적치를 표시하는 절선(11)을 뺀 값이, "상기 기준적인 송신권 할당에 의해 전송지연 허용시간에 할당되는 평균송신권 부여시간의 누적치"(C·Tdelay)보다 작은 어느 일정치(TXOPbound)로 항상 제한된다는 규칙에 따라 송신권 할당을 행한다.
도1에는, 시각 t0로부터의 경과시간 t에 대해 송신권 부여시간이 (C·t-TXOPbound)로 정의되는 직선 L을 기입한다. 상기의 구성에 의해, 절선 B가 직선 L을 하회하면, 스케줄이 너무 드문 것을 표시한다. 스케줄이 너무 드물면, 어느 시각에서 상위층으로부터 입력된 MSDU에 대해, 그의 MSDU의 전송지연 허용시간 동안에 중앙제어국으로부터 부여되는 송신권 부여시간합계가 C·Tdelay - TXOPbound = C·(Tdelay - Tbound)보다 작게 되는 것을 나타내고, 그의 MSDU에 대한 재전송의 기회가 그만큼 감소하는 것을 의미한다.
역으로 절선 B가 직선 L을 하회하지 않으면, 송신국의 송신버퍼에 쌓이는 MSDU의 수는, Tbound = TXOPbound/C 시간에 입력되는 MSDU수로 거의 제한되게 된다. 환언하면, 임의의 시각에서 상위층으로부터 입력된 MSDU가 최초로 송신될 때까지 송신버퍼에서 대기하는 시간은 거의 Tbound = TXOPbound/C로 제한되는 것을 의미한다. 이 때문에 각 MSDU는 나머지의 (Tdelay - TXOPbound/C)로 제공되는 시간을 재전송용으로 확보할 수 있게 되고, 게다가, 신뢰성이 높은 데이터 전송을 행할 수 있다.
또한, 상기 구성에 있어서, 통신규약에 따라서는 "기준적인 송신권 할당"의 비례정수 C에 관한 계산식이 규정되지 않고, 중앙제어국이 적절한 비례정수 C를 스스로 계산하는 것과 같은 경우도 있을 수 있다. 이와 같은 경우에는, 중앙제어국의 송신권 부여에 관한 상기 제약조건은 "통신국에서의 미송신 MSDU수가, 전송지연 허용시간 Tdelay보다 작은 어느 일정시간(Tbound)에 입력되는 MSDU수로 항상 제한되도록 성신권 할당을 행한다"는 것으로 표현될 수도 있다. 또는, 중앙제어국의 송신권 부여에 관한 상기 제약조건은, "임의의 시간{t0, t0+t}에 대해, 시간 (t - Tbound)에 입력되는 MSDU를 송신하기 위해 필요한 TXOP 시간이 할당되어 제공되지 않으면 안된다"는 것으로 표현될 수도 있다.
도1에는, 상기의 표현도 나타나 있다. 즉, 도1은, 임의의 시각에서의 송신권 부여시간의 누적치에 대한, 기준치로부터의 차이에 대한 제한(TXOPbound)을 주안으로 그린 경우와, 동일한 제한을 송신권 부여시간의 누적치가 임의의 값을 상회하는 시각에 대한, 기준치로부터의 차이에 대한 제한(Tbound)이라는 관점에서 그린 경우를 나타낸다.
통신국의 송신 데이터에 대한 송신지연 허용시간 Tdelay의 값에 대해서는, 미리 중앙제어국에 설정해도 되고, 통신국이 데이터 전송을 개시하기 전에 중앙제어국에 전달하도록 해도 된다.
파라미터 C, TXOPbound, Tbound의 값에 대해서는, 이 중의 2개의 파라미터의 값을 결정하면 식 3에 의해 나머지의 파라미터의 값도 확정한다. 이들 파라미터의 전체 또는 일부는 중앙제어국이 임의의 결정으로 정해져도 되고, 통신국이 데이터 전송을 개시하기 전에 통신국으로부터 희망치를 취득하고, 그의 값을 참고하여 결정해도 된다. 후자인 경우, 각 통신국의 희망에 따르기 쉽다. 또한, 통신규약에서 결정해도 된다. 또한, 이들 전체 또는 일부의 파라미터는 고정치를 사용해도 된다.
통신국으로부터 TSPEC 등의 정보에 의해, 통신국이 송신의 대기시간으로서 허용할 수 있는 최대치(Maximum Service Interval, Tmax라 기재)의 값이 중앙제어국측에 알려지는 경우에는, Tmax 그 자체, 또는 Tmax의 함수치로서 Tbound 또는 TXOP bound의 값을 결정해도 된다.
상기 중앙제어국은, Tbound 또는 TXOPbound의 구체적인 값을, 통신국측으로부터의 "Normal ACK를 사용할지, Group ACK를 사용할지에 관한 정보"에 따라 결정해도 된다.
상기의 제약조건을 만족하는 스케줄을 발견할 수 없는 경우, 그의 전송을 전부 거절해도 되고, Tbound 또는 TXOPbound를 크게 해도 좋을지를 통신국에 문의하고, 통신국이 승낙하면, Tbound 또는 TXOPbound를 크게 하여 다시 한번 스케줄을 시도하도록 해도 된다.
상기 구성은, IEEE Std 802.11e/D3.3 2002에 준거하는 통신방법을 사용하도록 해도 된다.
송신형태로서는, 노멀 전송(수신측에서의 수신확인정보로서는, Normal ACK를 사용함)이어도 되고, 버스트 전송(수신측에서의 수신확인정보로서는, Group ACK를 사용함)이어도 된다.
이에 의해, 중앙제어국의 스케줄링의 유연성을 남겨두면서, 통신국에 대해 할당하는 송신권 부여시간이 만족시켜야 하는 최저조건을 상기 통신국에 대해 적확하게 나타낼 수 있다. 이것은, 통신국이 특히 버스트 전송의 방법을 사용하여 통신을 행하는 때에, 통신국이 소망하는 패킷 손실율을 달성하기 위한 최대 버스트 길이의 계산을 행하는 것을 가능하게 한다. 그러므로, 통신국이 소망하는 패킷 손실율을 달성할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 관한 통신관리방법은, 중앙제어국이, 데이터 송신을 행하는 통신국으로부터 데이터 수신을 행하는 통신국으로의 데이터 송신 타이밍을 규정함으로써 각 시각에 하나의 통신국에만 송신권으로서 데이터 송신을 허가하는 스케줄링을 행하는 통신관리방법에 있어서, 기준적인 송신권 할당에 의해 상기 중앙제어국으로부터 상기 데이터 송신을 행하는 통신국에 대해 할당되는 평균송신권 부여시간율을 C로 하고, 통신국이 송신하려고 하는 전송 데이터의 최대지연 허용시간을 Tdelay로 하고,
식 4: 0 ≤ T1bound < Tdelay, 0 ≤ T2bound
식 5: 0 < C < 1
식 6: TXOP1bound = C·T1bound,
TXOP2bound = C·T2bound
를 만족하는 파라미터 C, TXOP1bound, TXOP2bound, T1bound, T2bound를 사용하여,
임의의 시각 t0에 대해, 시간 {t0, t0+t} 동안에 실제로 부여되는 송신권 부여시간의 누적치가 항상 C·t - TXOP1bound 이상의 값이 되고, 또한, C·t + TXOP2 bound 이하의 값이 되도록 송신권 부여의 스케줄을 행하는 것을 특징으로 한다.
상기의 구성에 있어서는, {C, TXOP1bound, T1bound}에 의한 제한은 지금까지와 동일하고, 또한 {C, TXOP2bound, T2bound}에 의한 제한이 가해진다. 전자가 드문 스케줄에 대한 제한이 되는 것에 대해 후자는 빽빽한 스케줄에 대한 제한이 된다. 실제로 어느 통신국에 대한 스케줄이 크게 긴밀하여도 그의 통신국의 전송에 지장을 초래하는 일이 없지만, 특정 통신국에 대한 송신권 부여시간에 대한 상한을 설정함으로써 다른 통신국이 참가하기 위한 여유를 더욱 많이 비워둘 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 통신관리방법은, 상기의 구성에 더하여, 상기 중앙제어국의 관리하에서 데이터 패킷을 송신하는 통신국은, 상기 데이터 패킷의 트래픽 특성에 관한 정보를 사전에 상기 중앙제어국에 예약하는 것으로 하고, 상기 중앙제어국이, 상기 기준적인 송신권 할당을 결정하는 때에, 각 통신국으로부터의 트래픽 특성정보를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기의 구성에 의해, 통신국의 요망에 따라 스케줄을 짤 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 통신관리방법은, 상기의 구성에 더하여, 상기 중앙제어국이, 상기 TXOPbound 또는 Tbound의 구체적인 값으로서 고정치를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기의 구성에 의해, 간단한 구성으로 스케줄을 짤 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 통신관리방법은, 상기의 구성에 더하여, 상기 중앙제어국은, TXOPbound 또는 Tbound의 구체적인 값을 통신국측에서의 정보에 기초하여 결정하는 것을 특징으로 한다.
각각의 스트림계 애플리케이션마다, 통신로에 대해 허용가능한 패킷 손실율이 다르다. 작은 패킷 손실율을 요구하는 스트림에 대해서는 TXOPbound(또는 Tbound)의 값은 작게 억제되는 것이 바람직하고, 패킷 손실율이 다소 커도 상관없는 스트림에 대해서는 TXOPbound(또는 Tbound)의 값은 커져도 상관없다. 물론, TXOPbound(또는 Tbound)의 값이 큰 쪽이 스케줄링에 대한 유연성을 크게 취하는 일이 가능하다.
상기의 구성에 의해, 통신국측에서 통신로의 품질에 관한 요구사양의 정보가 입수가능한 경우에는 TXOPbound(또는 Tbound)의 값을 스트림마다 설정함으로써, 각 스트림이 통신로에 대해 요구하는 통신로 품질을 만족시키면서, 스케줄링의 유연성을 최대로 할 수 있다.
이에 의해, 상기의 구성에 의한 효과에 더하여, 통신국의 요망에 따라 스케줄을 짤 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 통신관리방법은, 상기의 구성에 더하여, 상기 중앙제어국은, TXOPbound 또는 Tbound의 구체적인 값을, 통신국측에서의 "폴링하기 원하는 시간간격의 최대치" Tmax의 함수로서 결정하는 것을 특징으로 한다.
현재의 TSPEC에는 "폴링하기 원하는 시간간격의 최대치"를 나타내는 Maximum Service Interval(Tmax)이라는 파라미터가 존재한다. 따라서, 예를 들어, 중앙제어국이, Maximum Service Interval 시간에 부여하는 평균송신권 할당시간, 즉, C·Tmax를 갖고 TXOPbound의 값으로 하는 것은 합리적이라고 고려된다. 또한, TXOPbound를 정확히 C·Tmax로 하는 이외에도, Tmax를 참작하여 TXOPbound를 결정할 수 있다. 동일하게, Tbound를 정확히 Tmax로 하는 이외에도, Tmax를 참작하여 Tbound를 결정할 수 있다.
상기의 구성에 의해, 통신국이 중앙제어국에 대해 TXOPbound 또는 Tbound의 구체적인 값을 결정하기 위한 정보를 TSPEC 파라미터의 수를 증가시키지 않고 통지할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 통신관리방법은, 상기의 구성에 더하여, 상기 중앙제어국은, TXOPbound 또는 Tbound의 구체적인 값을, 통신국측이 통신을 행하려고 하는 복수의 스트림의 "폴링하기 원하는 시간간격의 최대치" Tmax 중에서, 최소치를 갖는 것의 함수로서 결정하는 것을 특징으로 한다.
통신국이 복수의 스트림을 갖는 경우에, 각 스트림은 각각 "폴링하기 원하는 시간간격의 최대치"에 대한 요구를 갖는다고 고려되지만, 그 중에서 최소치를 갖는 것의 함수로서 TXOPbound(또는 Tbound)의 값을 결정하는 것이 합리적이다.
또한, 상기의 구성에 의해, 통신국이 중앙제어국에 대해 TXOPbound 또는 Tbound의 구체적인 값을 결정하기 위한 정보를 TSPEC 파라미터의 수를 증가시키지 않고 통지할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 통신관리방법은, 상기의 구성에 더하여, 상기 중앙제어국은, TXOPbound 또는 Tbound의 구체적인 값을, "통신국이 송신하려고 하는 전송 데이터의 최대지연 허용시간" Tdelay의 함수로서 결정하는 것을 특징으로 한다.
현재의 TSPEC에는 "최대지연 허용시간"을 나타내는 Delay Bound(Tdelay)라는 파라미터가 존재한다. 따라서, 예를 들어, 중앙제어국이, Delay Bound 시간의 반분이나 1/4 등에 상당하는 시간에 부여하는 평균송신권 할당시간, 즉, C·(Tdelay/2)나 C·(Tdelay/4)를 갖고 TXOPbound의 값으로 하는 것은 합리적인 것으로 고려된다.
또한, 상기의 구성에 의해, 통신국이 중앙제어국에 대해 TXOPbound 또는 Tbound의 구체적인 값을 결정하기 위한 정보를 TSPEC 파라미터의 수를 증가시키지 않고 통지할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 통신관리방법은, 상기의 구성에 더하여, 상기 중앙제어국은, TXOPbound 또는 Tbound의 구체적인 값을, 통신국측이 통신을 행한다고 하는 복수의 스트림의 "최대지연 허용시간" Tdelay 중에서, 최소치를 갖는 것의 함수로서 결정하는 것을 특징으로 한다.
통신국이 복수의 스트림을 갖는 경우에, 각 스트림은 각각 "최대지연 허용시간"에 대한 요구를 갖는다고 고려되지만, 그 중에서 최소치를 갖는 것의 함수로서 TXOPbound(또는 Tbound)의 값을 결정하는 것이 합리적이다.
또한, 상기의 구성에 의해, 통신국이 중앙제어국에 대해 TXOPbound 또는 Tbound의 구체적인 값을 결정하기 위한 정보를 TSPEC 파라미터의 수를 증가시키지 않고 통지할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 통신관리방법은, 상기의 구성에 더하여, 송신형태가 버스트 전송인 것을 특징으로 한다.
상기에서 설명한대로 통신국이 버스트 전송(Group ACK)을 사용하여 통신을 행하는 경우에는 수신확인정보가 반송되는 빈도가 감소하기 때문에, 각 패킷의 재전송 횟수를 확보하기 위한 수단으로서, 본 발명에 관한 중앙제어국으로부터 통신국에의 송신권 부여에 관한 제약조건이 더욱 중요한 것이 된다.
이에 의해, 본 발명에 관한 중앙제어국으로부터 통신국에의 송신권 부여에 관한 제약조건의 혜택을 더욱 깊이 향수할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 통신관리방법은, 상기의 구성에 더하여, 상기 중앙제어국이, TXOPbound 또는 Tbound의 구체적인 값을, 통신국측에서의 "Normal ACK를 사용할지, Group ACK를 사용할지에 관한 정보"에 의존하여 결정하는 것을 특징으로 한다.
이전에 설명한대로 Group ACK를 사용하는 경우에는 수신확인정보가 반송되는 빈도가 감소하기 때문에, 동일한 패킷이 있는 횟수만큼 재전송되기 위한 시간은 Normal ACK를 사용하는 경우보다 길어진다. 역으로 말하면, 통신국이 Normal ACK를 사용하여 통신을 행하는 경우에는 Tbound의 값은 전송지연 허용시간 Tdelay에 가까운 값이 선택되어도 나머지의 (Tdelay - Tbound)의 시간에서 충분히 필요한 재전송 횟수를 확보할 수 있는 가능성이 높다. 그러나, 통신국이 Group ACK를 사용하여 통신을 행하는 경우에는 Tbound의 값을 작게 취하여 (Tdelay - Tbound)의 시간을 크게 하지 않으면, 그 시간동안에 충분히 필요한 재전송 횟수가 확보될 수 없는 가능성이 높다. 이상의 이유에 의해 중앙제어국은, 통신국이 Normal ACK를 사용하여 전송을 행할지, Group ACK를 사용하여 전송을 행할지의 정보에 의존하여, TXOPbound 또는 Tbound의 구체적인 값을 결정하는 것이 바람직하다.
상기의 구성에 의해, 통신국의 ACK 전송형태에 적합한 TXOPbound 또는 Tbound의 값을 결정할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 통신관리방법은, 상기 중앙제어국이, 상기의 계산에 기초하여 신규 스트림의 수용가부 판정을 행하는 것을 특징으로 한다.
즉, 중앙제어국이 이미 몇 개인가의 스트림의 폴링을 행하는 상태에 있어서, 통신국측에서 신규 스트림에 대한 폴링요구를 수신한 경우에는, 그들 전체의 스트림의 각각에 대해 상기의 계산에 기초한 송신권 할당이 가능하다고 판정되는 경우에는 신규 스트림의 폴링요구를 수용하고, 송신권 할당이 불가능하다고 판정되는 경우에는 신규 스트림의 폴링요구를 거절한다.
상기의 구성에 의해, 신규 스트림에 대한 수용판정을 적절히 행할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 통신관리방법은, 상기의 통신관리방법을 규정한 통신 네트워크에 있어서, 중앙제어국이 통신국에의 송신권 부여에 관하여 상기 규정을 만족하지 않는다고 통신국측에서 판단되는 경우에, "중앙제어국의 송신권 부여가 최저조건을 만족하지 않음" 또는 "중앙제어국이 원인으로 스트림 데이터의 전송에 지장을 초래함"이라는 뜻을 통신국이 유저에게 통지하는 것을 특징으로 한다.
여기서 고려하는 통신형태에서는, 중앙제어국·송신국·수신국의 3자가 상호 관계하기 때문에, 수신국에서 영상 혼란이 빈번하게 발생한 경우에, 어느 국이 고장인지를 유저가 적확하게 판단하는 것은 곤란하다. 또한, 실제로 중앙제어국에 의한 송신권의 할당의 타이밍이 나쁜 것이 원인으로 수신국에서 영상 혼란이 발생한 경우에도, 유저는 직감적으로 송신국 또는 수신국이 고장이라고 느끼게 된다.
상기의 구성에 의해, 영상 혼란이 빈발하는 상황에서, 영상 혼란이 빈발하는 원인이 송신국이나 수신국에 있는 것은 아니고 중앙제어국에 있다는 것을 유저에게 적확하게 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 통신관리방법은, 상기의 구성에 더하여, 상기 통신국은, 통신로의 패킷 에러율 PER과 패킷 손실율 PLR로부터 소망하는 최대송신횟수 n을,
n = ceiling {log(PLR) / log(PER)}
로서 도출하고, (전송지연 허용시간 - TXOPbound/C)로 주어지는 시간을 상기의 최대송신횟수 n으로 뺌으로써 얻어지는 시간 Tburstmax 이하인 어느 시간을 평균 버스트 출력주기(Tburst)로 정의하고, Tburst 동안에 출력할 필요가 있는 패킷수를 버스트적으로 송신하고, 수신국이 복수의 수신패킷에 대한 수신확인정보를 통합하여 통신국에 통지하는 방법을 이용하여 통신을 행하는 것을 특징으로 한다.
Tburst의 최대치(Tburstmax)에 대한 시각적 도출과정을 도2에 나타낸다. 도2는, 통신국이 버스트 전송을 행하는 때의 버스트 길이 결정방법을 나타낸다.
본 실시형태에서는, 중앙제어국의 폴링에 의해 제공되는 송신시간의 불균일에 의해 발생하는 MSDU 송신까지의 대기시간이 Tbound = TXOPbound/C로 제한되는 것이 통신규약 또는 통신상의 추천장려 등으로 규정된다. 이와 같은 경우에, 송신국이 패킷을 버스트적으로 송신하고, 복수의 패킷에 대한 수신확인정보를 수신국으로부터 통합하여 반송받는 방법을 이용하여 통신을 행하는 경우에는, 송신국이 수신국에 대해 수신확인정보의 반송요구를 행하는 빈도에 관한 지침을 제공할 수 있다. 그리고, 도2에 나타낸 Tburstmax의 산출식에 의해, 임의의 위상으로 입력된 MSDU에 대해 거의 n회의 최대송신횟수를 확보할 수 있게 되기 때문에, 소망하는 패킷 손실율이 거의 달성되게 된다.
따라서, 상기의 구성에 의해, 패킷을 버스트적으로 송신하는 경우에 있어서 소망하는 패킷 손실율을 거의 달성하기 위한 버스트 길이의 최대치를 견적할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 통신관리방법은, 상기의 구성에 더하여, 상기 통신국은, 통신로의 패킷 에러율 PER과 패킷 손실율 PLR로부터 소망하는 최대송신횟수 n을,
n = ceiling {log(PLR)/log(PER)}
로서 도출하고, (전송지연 허용시간 - Tbound)로 제공되는 시간을 상기의 최대송신횟수 n으로 뺌으로써 얻어지는 시간 Tburstmax 이하의 어느 시간을 평균 버스트 출력주기(Tburst)로 정의하고, Tburst 동안에 출력할 필요가 있는 패킷수를 버스트적으로 송신하고, 수신국이 복수의 수신패킷에 대한 수신확인정보를 통합하여 통신국에 통지하는 방법을 이용하여 통신을 행하는 것을 특징으로 한다.
이 경우의 Tburst의 최대치(Tburstmax)에 대한 시각적 도출과정도 도2에 나타나 있다.
따라서, 상기의 구성에 의해, 패킷을 버스트적으로 송신하는 경우에 있어서 소망하는 패킷 손실율을 거의 달성하기 위한 버스트 길이의 최대치를 견적할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 통신관리방법은, 중앙제어국이, 데이터 송신을 행하는 통신국으로부터 데이터 수신을 행하는 통신국으로의 데이터 송신 타이밍을 규정함으로써 각 시각에 하나의 통신국에만 송신권으로서 데이터 송신을 허가하는 스케줄링을 행하는 통신관리방법에 있어서, 상기 통신국은, 통신로의 패킷 에러율 PER과 패킷 손실율 PLR로부터 소망하는 최대송신횟수 n을,
n = ceiling {log(PLR)/log(PER)}
로서 도출하고, 전송지연 허용시간 Tdelay의 값을 상기의 최대송신횟수 n으로 뺌으로써 얻어지는 시간 이하의 시간을, "폴링하기 원하는 시간간격의 최대치" Tmax로서 중앙제어국에 통지하는 것을 특징으로 한다.
네트워크의 통신 프로토콜 규약상 TXOPbound 또는 Tbound의 값이 얼마로 될지 알지 못하는 경우 등은 상기의 식에서 근사적인 성능을 기대하지 않을 수 없다.
상기의 구성에 의해, 임의의 위상에서 전송지연 허용시간을 고려한 경우에, 그 시간내에 반드시 n회의 폴링이 포함되게 된다. 각 폴링에 의해 제공되는 송신시간의 불균일이 크지 않은 경우에는, 임의의 위상에서 입력된 MSDU에 대해 거의 n회의 최대송신횟수가 확보되게 되기 때문에, 소망하는 패킷 손실율이 거의 달성되는 것을 기대할 수 있다.
따라서, 상기의 구성에 의해, 통신규약상 TXOPbound 또는 Tbound의 값이 얼마로 될지 모르는 경우에도 소망하는 패킷 손실율을 거의 달성할 수 있다.
상기 통신국은, PER의 구체적인 값으로서, 자국이 실제로 과거의 통신에 있어서 계측된 값을 사용하도록 구성해도 되고, 고정치(전형치)를 사용하도록 구성해도 된다.
또한, 본 발명에 관한 통신관리방법은, 상기의 구성에 더하여, 상기의 폴링하기 원하는 시간간격의 최대치의 사이에 출력할 필요가 있는 패킷수를 산출하고, 그들의 패킷을 버스트적으로 송신하고, 수신국이 복수의 수신패킷에 대한 수신확인정보를 통합하여 통신국에 통지하는 방법을 이용하여 통신을 행하는 것을 특징으로 한다.
상기에 설명한 바와 같이, 각 폴링에 의해 제공되는 송신시간의 불균일이 크지 않은 경우에는, 임의의 위상으로 입력된 MSDU에 대해 거의 n회의 최대송신횟수가 확보되게 된다. 본 구성은, 패킷을 버스트적으로 송신하고, 수신국이 복수의 수신패킷에 대한 수신확인정보를 통합하여 통신국에 통지하는 방법을 이용하여 통신을 행하는 경우에, 통신국이 수신국에 대해 수신확인정보의 반송요구를 행하는 빈도에 관한 지침을 제공하는 것이다.
따라서, 상기의 구성에 의해, 통신규약상 TXOPbound 또는 Tbound의 값이 얼마로 될지 모르는 경우에 패킷을 버스트적으로 송신하는 경우에도 소망하는 패킷 손실율을 거의 달성할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 통신관리방법은, 상기의 구성에 더하여, 상기 통신국이, 패킷 에러율 PER의 구체적인 값으로서, 통신국측에서 실제로 PER의 계측을 행하여 통지된 값을 사용하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기의 구성에 의해, 더욱 실태에 따른 형태로 필요한 재전송 횟수의 견적을 행할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 통신관리방법은, 상기의 구성에 더하여, 상기 통신국이, 패킷 에러율 PER의 구체적인 값으로서, 고정치를 사용하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기의 구성에 의해, 간단한 구성으로 실장할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 통신관리방법은, 상기의 구성에 더하여, 특히, 무선 네트워크상에서 본 방법을 이용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 통신관리방법은, 상기의 구성에 더하여, 특히, 전등선(파워라인) 네트워크상에서 본 방법을 이용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 통신관리방법은, 상기의 구성에 더하여, IEEE Std 802.11e/D3.3 2002에 준거하는 통신방법을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기의 구성에 의해, 본 발명에 관한 통신관리방법을 IEEE Std 802.11e/D3.3 2002에 적용시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 중앙제어국은, 상기의 통신관리방법에 의해 통신을 관리하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 통신국은, 상기의 통신관리방법에 의해 통신을 행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 통신관리 프로그램은, 컴퓨터에 상기의 통신관리방법에서의 순서를 실행시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 통신관리 프로그램을 저장한 컴퓨터 독취가능한 기록매체는, 상기의 통신관리 프로그램을 저장한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적, 특징 및 우수한 점은, 이하에 나타내는 기재에 의해 충분히 알 것이다. 또한, 본 발명의 이익은, 첨부한 도면을 참조한 다음의 설명에서 명백해질 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 대해 도1 ~ 도8에 기초하여 설명하면, 이하와 같다.
도5 ~ 도8을 이용하여 이미 기술된 설명은 본 실시형태에도 맞고, 그의 설명은 여기서는 생략한다.
IEEE Std 802.11e/D3.3에 대해 본 발명을 응용한 예를 나타낸다. 예를 들어, IEEE Std 802.11e/D3.3에 대해, 본 발명의 포인트인 이하의 2가지가 정의 또는 추천 장려하여 취입된 경우의 예를 나타낸다.
포인트 1
중앙제어국 HC로부터 데이터 송신을 행하는 통신국에 대해 할당되는 "기준적인 송신권 할당율 C"의 값을, TSPEC 정보로부터 이하와 같이 계산한다. 다만, 본 계산에서 PER(패킷 에러율)의 값은 전형치(IEEE 802.11a의 물리층에서는 10%)를 사용하는 것으로 한다.
즉, TSPEC 파라미터로서, Mean Data Rate(Rmean), Minimum PHY Rate(R PHY_MIN), Nominal MSDU Size(B nom), Surplus Bandwidth Allowance(A surp)를 이용한다.
Normal ACK를 상정한 경우에 1 패킷송신에 필요한 시간은,
Tnormal(Bnom, R PHY_MIN)
이지만, Surplus Bandwidth Allowance의 값을 고려한 경우에는, 1 패킷송신에 필요한 평균시간은,
Asurp·Tnormal(Bnom, R PHY_MIN)이다.
패킷 재전송에 의해 여분에 필요한 대역을 고려한 경우에 실제로 1 패킷송신에 필요한 평균시간은,
Tavg = Asurp·Tnormal(Bnom, R PHY_MIN)/(1-PER)이고, 만약 전체시간이 할당되었다고 하면 달성가능한 데이터 레이트는,
R1 = Bnom/Tavg
로 되기 때문에, 상기 스트림에 대한 평균송신권 할당시간율을,
C = Rmean/R1
으로 규정한다.
포인트 2
중앙제어국 HC는, 상기의 "기준적인 송신권 할당율"에 의해 계산되는 송신권 부여시간의 어느 시각을 기점으로 한 누적치로부터, "실제의 송신권 할당"에 의해 할당되는 송신권 부여시간의 동시각으로부터의 누적치를 뺀 값이 C·Tmax로 항상 제한되도록 송신권 할당을 행한다. 여기서, Tmax는, 후술하는 대로 Maximum Service Interval이다.
이상의 2개의 포인트에 기초하여, 어느 통신국이, 이하와 같은 요구를 갖는 MPEG2-TS 동화상(영상) 애플리케이션을 전송하기 위해 중앙제어국에 대해 폴링을 요구하는 경우를 고려한다. 즉,
애플리케이션 데이터 레이트(고정): R(Appli)
애플리케이션의 최대허용 지연시간: Tdelay(Appli)
애플리케이션의 지터한계: Tjitter(Appli)
애플리케이션에 적용한 송신 물리레이트: R PHY(Appli)
트래픽을 검출할 수 없었던 때에 중앙제어국이 통신로를 차단하려는 최소관측시간: Tinact(Appli)
패킷 손실율: PLR이다.
다만, 본 통신국에서는, 대역효율을 높이기 위해 Group ACK를 사용하여 통신을 행하는 것으로 가정한다. 또한, 대역효율을 높이기 위해 1 패킷 중에는 반드시 MPEG2-TS(188 바이트)가 10개 포함되도록 전송을 행하는 것으로 한다.
이 경우에 통신국이 중앙제어국에 대해 설정하는 TSPEC의 계산예를 이하에 나타낸다. 즉, TSPEC 파라미터로서,
Mean Data Rate(Rmean),
Min Data Rate(Rmin),
Peak Data Rate(Rmax),
Maximum Burst Size(Bburst),
Inactivity Interval(Tinact),
Minimum PHY Rate(R PHY_MIN),
Delay Bound(Tdelay),
Nominal MSDU Size(Bnom),
Maximum MSDU Size(Bmax),
Minimum Service Interval(Tmin),
Maximum Service Interval(Tmax),
Surplus Bandwidth Allowance(Asurp)
를 이용한다.
상기 계산예의 내용에 대해 이하에 설명한다.
Min/Mean/Peak Data Rate, Inactivity Interval, Minimum PHY Rate에 대해서는, 그대로 애플리케이션의 정보를 설정하기만 하면 된다.
즉,
Rmean = Rmin = Rmax = R(Appli),
Tinact = Tinact(Appli),
R PHY_MIN = R PHY(Appli)
로 한다.
또한, 애플리케이션의 레이트가 고정레이트이기 때문에, 가변레이트 트래픽용의 파라미터 Max Burst Size는 무지정 (0)으로 한다. 또한, 파워세이브용의 파라미터 Minimum Service Interval도 무지정 (0)으로 한다.
MAC층에 대한 전송지연 허용시간(Delay Bound)의 값은, 애플리케이션으로부터의 최대전송 지연시간에 관한 요구치 Tdelay(Appli)와 애플리케이션으로부터의 지터한계에 관한 요구치 Tjitter(Appli)의 어느 쪽의 값보다도 작은 값이 되도록 설정한다. 즉,
Tdelay ≤ min {Tdelay(Appli), Tjitter(Appli)}
로 한다.
Nominal MSDU Size의 값에 대해서는, 1 패킷에 포함되는 페이로드의 비트사이즈(Bpayload로 표기함)가 188×10×8 비트 고정이기 때문에, 상기 Bpayload의 값에 대해 LLC층, 상위층의 오버헤드를 추가한 값이 된다. 즉,
Bnom = Bpayload + (LLC층/상위층의 오버헤드)
로 한다.
문제가 되는 TSPEC는 나머지의 Maximum Service Interval(Tmax로 표기)과 Surplus Bandwidth Allowance(Asurp로 표기)의 2가지이다.
우선, Tmax 쪽이지만, 기본적으로 통신국은, Tdelay보다 작은 어떤 값을 선택해도 된다. 일 예로서, 하나의 패킷에 대해 원하는 최대송신횟수를 n으로 할 때, 중앙제어국에 대한 Tmax의 초기요구치로서,
Tmax = Tdelay/n
정도의 값을 요구하는 것은 적절하다고 생각된다.
포인트 2로부터, Tmax의 값을 작게 설정하면 HC는 불균일이 적은 폴링을 행하는 것을 기대할 수 있다. 그러나, Tmax의 값이 작은 스트림정도로 HC에 있어서는 스케줄링이 곤란하기 때문에, 작은 Tmax의 값은 HC로부터 수용거부될 가능성이 크다. 최종적인 Tmax의 값은, 통신국과 HC와의 사이의 교섭에 의해 결정되게 된다.
Tmax의 값을 결정하면 평균 버스트 출력주기 Tburst의 최대치를 이끌 수 있다. 우선, 포인트 2로부터 TXOPbound = C·Tmax의 관계가 있다고 생각되기 때문에, TXOPbound/C = Tmax이고, 도2에서 소망하는 패킷 손실율을 달성하기 위해 필요한 평균 버스트 출력주기 Tburst의 최대치 Tburstmax의 값은,
Tburstmax = (Tdelay - Tmax)/n
이 되고, 또한, n은,
n = ceiling {log(PLR)/log(PER)}
로 계산된다. 여기서, ceiling (x)는 x를 초과하지 않는 최대의 정수를 표시한다. 다만, 상기의 계산에 있어서, PER의 값은 실제로 과거의 통신에서 계측된 값을 사용해도 상관없고, 전형적인 값(802.11a의 물리층에서는 PER = 0.1이 전형적인 값)을 사용해도 된다. 상기의 계산에 의해 통신국은, 평균버스트 출력주기 Tburst로서, Tburstmax 이하의 임의의 값을 선택하면, 버스트 전송의 구조를 사용하면서, 소망하는 통신품질을 달성할 수 있다는 것을 알게 된다. 가장 대역효율을 양호하게 하려는 경우는 Tburst = Tburstmax로 하면 된다.
평균 버스트 출력주기 Tburst가 결정되면, 버스트 길이 N을 이하와 같이 결정할 수 있다. 우선, Tburst 시간에 상위층으로부터 입력되는 MPEG2-TS의 비트수는,
Rmean×Tburst
로 제공된다. 따라서, Tburst 기간에 출력되어야 하는 평균 패킷수는,
Rmean×Tburst/Bnom
으로 제공된다. 다만, Bnom은 Nominal MSDU Size를 표시한다. 그러나, 상기의 값은 재전송에 의해 여분으로 송출되어야 하는 패킷수를 고려하지 않는다. 재전송 대역도 고려하면, Tburst 시간에 출력되어야 하는 평균 패킷수 Navg는,
Navg = Rmean×Tburst/Bnom/(1-PER)
로 견적할 수 있다.
따라서, 실제로는 Group ACK를 사용하여,
N = floor {Navg}
로 제공되는 수의 패킷을 버스트 전송하는 것이 좋음을 알게 된다. 여기서, floor(x)는 x를 하회하지 않는 최소의 정수를 표시한다.
이상에서 버스트 길이 N이 결정되면, 전술한 계산, 즉, Group ACK를 사용하여 1패킷을 전송하기 위해 필요한 평균시간의 계산이 가능하게 되기 때문에, Surplus Bandwidth Allowance(Asurp)의 값을 결정할 수 있다.
한편, 중앙제어국 측에서는, 상술한 바와 같이 하여 "기준적인 송신권 할당율 C"의 값의 계산을 행하고, 시간 T동안에 할당되는 TXOP시간의 합계가 평균적으로는 C·T로 되도록 송신권을 부여하고, 송신권 부여시간의 어느 시각으로부터의 누적치의, 이상치로부터의 차이(Diff로 함)가, C·Tmax로 항상 제한되도록(상기 조건을 통신제어조건이라 칭함) 송신권 할당을 행하면 된다.
일반적으로, 중앙제어국에 의한 송신권 할당은 주기적인 경우가 많다. 중앙제어국이 주기적인 송신권 할당을 행하는 경우의 구체적인 예를 도11에 나타낸다. 상기 예에서, 중앙제어국이 송신권 할당을 행하는 주기를 Tperiod라 하고, 어느 통신국에 대한 기준적인 송신권 할당율이 C로 주어지는 것으로 한다. 이 경우 중앙제어국은, 상기 통신국에 대해 평균적으로는 1 주기시간 Tperiod 동안에 C·Tperiod의 송신권을 제공하게 된다.
그래서, 중앙제어국은 C·Tperiod의 송신권을 복수의 TXOP로 분할하여 Tperiod내에 배치를 행하고, 그의 배치가 상기의 통신제어조건을 만족하는지 여부의 검사를 행한다. 통신제어조건은 송신권 부여시간의 임의의 시각에서의 누적치의, 기준치로부터의 부족분이, TXOPbound로 항상 제한되는 것을 요구하지만, 이것은 이하에 나타낸 바와 같은 방법으로 용이하게 확인할 수 있다.
즉, 중앙제어국이 C·Tperiod의 송신권을 도11에 나타낸 바와 같은 TXOP 배치로 분할한 경우에는, 도면에 나타낸 바와 같이, 어느 임의의 시각 t0를 선택하여, "기준적인 송신권 할당에 의해 할당되는 시각 t0로부터의 평균 송신권 부여시간의 누적치"를 표시하는 직선(10) 및, "실제의 송신권 할당에 의해 할당되는 송신권 부여시간의 동시각 t0로부터의 누적치"를 표시하는 절선(11)을 긋고, 절선(11)과 직선(10)의 차이의 최대치와 최소치를 구하고, 그 양자의 차이가 TXOPbound 이하인지 여부로 상기의 통신제어조건이 만족되는지 여부를 판정할 수 있다. 다만, 절선(11)과 직선(10)의 차이는, 절선(11)의 값으로부터 직선(10)의 값을 빼는 것으로 한다. 따라서, 차이의 최대치는 0 이상의 값이 되고, 차이의 최소치는 0 이하의 값이 된다.
도11의 예에서는 시각 t1에서 절선(11)과 직선(10)의 차이가 최대(Diffmax)로 되고, 시각 t2에서 차이가 최소(Diffmin)가 된다. 따라서, Diffmax - Diffmin ≤ TXOPbound가 성립하는 경우에는 상기의 통신제어조건이 만족되고, 성립하지 않는 경우에는 통신제어조건이 만족되지 않는다고 판정할 수 있다. 왜냐하면, 누적의 기점을 시각 t1으로 취한 경우에, 송신권 부여시간의 누적치의 이상치로부터의 부족분이 최대치 Diffmax - Diffmin을 취하는 것이 도면으로부터 명백하기 때문이다. 시각 t1을 기점으로 취한 경우의 누적 그래프를 도12에 나타낸다.
또한, 상기의 문장으로부터 명백한 바와 같이, Diffmax - Diffmin의 값은, 절선(11)에 하접하는 기울기 C의 직선(12)과 절선(11)에 상접하는 기울기 C의 직선(13)과의 그래프상에서의 Y축방향의 차이로 고려하는 것도 가능하다.
또한, 2주기에 걸친 송신권 할당의 누적 그래프를 도13에 나타낸다. 중앙제어국이 주기적인 송신권 부여를 행하는 경우에 통신제어조건이 만족되는지 여부의 판정이, 그의 1주기분의 정보로부터 판정할 수 있는 것은 도13으로부터 명백하다.
다음에, 일시적으로 통신상황이 악화된 경우에 중앙제어국이 할당할 수 있는 송신권 부여시간의 패턴에 대해 고찰한다. 현재의 드래프트에서는, 통신국측에서 미송신상태로 남아있는 MSDU의 수가 QoS Null이라 불리는 패킷 등을 통해 중앙제어국측에 적당히 보고되게 된다. 그리고, 통신상황이 일시적으로 악화되는 등의 원인에 의해, 통신국측에서 미송신 MSDU의 수가 증가한 것을 중앙제어국이 검출한 경우에는, 중앙제어국은 그의 통신국에 대해 통상보다 많은 송신권을 부여하는 경우가 있을 수 있다. 중앙제어국이 어떤 통신국에 대해 주기적인 송신권 할당을 행하는 때에, 일시적으로 통상보다 많은 송신권을 부여하는 경우의 구체예를 도14에 나타낸다. 중앙제어국이 통상보다도 많은 송신권을 일시적으로 부여하는 경우에도 통신제어조건은 항상 만족되는 것은 도면으로부터 확인할 수 있다.
일반적으로, 중앙제어국이 통신제어조건을 만족하는 송신권 할당을 행하는 경우에, 그의 송신권 할당에 대해, 또한, 부가적으로 어떻게 송신권 할당을 추가해도 통신제어조건은 항상 만족된다. 이것은, 부가적인 송신권 할당이 행해지기 전의, 원래의 송신권 할당이, "임의의 시각 t0에 대해, 시간 {t0, t0+t} 동안에 실제로 부여되는 송신권 부여시간의 누적치가 항상 C·t-TXOPbound 이상의 값이 되도록" 송신권 부여를 행하는 것을 고려하면, 그의 규칙을 만족하는 송신권 할당에 대해, 더 부가적인 송신권 할당이 행해진 후에도, 동일한 규칙이 항상 유지되는 것은 명백하다.
도23, 도24는 각각, 중앙제어국이 도15 ~ 도18에 따라 여러가지의 TXOP 할당(예 1) ~ (예 4)를 행한 경우에, 각 TXOP 할당에 의한 Tbound의 값이 실제로 얼마가 될지의 계산을 행하고, 그의 Tbound의 값과 최대전송 지연시간 및 패킷 손실율의 관계가 어떻게 될지를 나타낸 것이다. 이들 도면으로부터, 중앙제어국이 어떻게 송신권 할당을 행해도 Tbound의 값이 제한되어 있으면 최대전송 지연시간이나 패킷 손실율 등의 성능으로서는 거의 동일한 품질이 유지되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 전술한 실시예에 있어서는, TXOPbound(Tbound)의 값이 중앙제어국과 통신국과의 사이의 네고시에이션으로 결정되는 예를 나타내었지만, 중앙제어국이 TSPEC 파라미터의 값을 보고 TXOPbound(Tbound)의 값을 결정한다는 통신규정으로 되는 경우도 고려된다. 구체적으로는 중앙제어국은 TXOPbound(Tbound)의 값을, "폴링하기 원하는 시간간격의 최대치"를 표시하는 TSPEC 파라미터 Tmax의 함수로서 결정하는, 또는 "통신국이 송신하려고 하는 전송 데이터의 최대지연 허용시간"을 표시하는 TSPEC 파라미터 Tdelay의 함수로서 결정한다는 것이 고려된다. 통신국이 복수의 스트림을 갖는 경우에는, 각 스트림이 갖는 복수의 TSPEC 파라미터 중에서 최소의 Tmax의 함수로서 결정하는, 또는 최소의 Tdelay의 함수로서 결정하는 것이 고려된다.
상기 차이 Diff를 작게 억제하기 위한 가장 간단한 실장방법은, 단순히 TXOP를 균등하게 할당하기만 하면 된다. 충분히 균등하게 TXOP를 할당해도 상기 차이 Diff를 C·Tmax 이하로 억제하지 못하는 경우에는, 중앙제어국은, 그의 스트림의 수용을 거부할지, C·Tmax를 약간 큰 값으로 변경하도록(즉, C 및 Tmax의 적어도 일방을 약간 큰 값으로 변경하도록) 통신국에 대해 교섭해야 한다.
그러나, 상기와 같이 균등하게 TXOP를 할당하는 실장에서는, 2번째, 3번째의 스트림의 수용이 곤란하게 된다. 중앙제어국이 더욱 많은 스트림을 동시에 수용하려 하는 경우에는, 각 국이 요구하는 전체의 상기 통신제어조건을 만족하는 TXOP 할당패턴을 중앙제어국이 발견하지 않으면 안된다. 그러나, 상기 문제는 일반적으로 NP 곤란으로 되는 문제에 속하기 때문에, 기본적으로는 전체의 상기 통신제어조건을 만족하는 TXOP 할당패턴을 전원시합 방식으로 검사할 수 밖에 없다. 상기 검사는 중앙제어국이 통신국으로부터 TSPEC를 수신한 단계에서 행해져야 하고, 해답이 보이지 않는 경우, 중앙제어국은 그의 스트림의 수신을 거부하든가, C·Tmax를 약간 큰 값으로 변경하도록 통신국에 대해 교섭해야 한다.
이상에 나타낸 바와 같이, 송신권 부여시간의 실제치와 기준치와의 차이가, 계수 C와 최대허용 지연시간과의 적(積)보다 작은 일정치 TXOPbound로 항상 제한되도록 송신권 부여시간을 설정한다. 즉, 송신권 부여시간의, 각 시각에서의 누적치의 실제치에, 일정한 하한(TXOPbound)을 설정한다. 이에 의해, 송신국이 통신로에 대해 요구하는 통신로 품질을 실현할 수 있다. 즉, 특히 패킷 에러율이 비교적 높은 통신 네트워크에서, 중앙제어국의 스케줄링에 대한 유연성을 남기면서, 중앙제어국이 송신국에 대한 송신시간 할당을 결정하는 때에 고려해야 하는 조건, 또는, 송신국이 버스트 전송을 행하기 위한 버스트 길이 결정에 대한 지침을 제공함으로써, 송신국이 통신로에 대해 요구하는 통신로 품질을 실현할 수 있게 된다.
또한, 상기예에서는 포인트 1로서 C의 값의 도출에,
Tavg = Asurp·Tnormal(Bnom, R PHY_MIN)/(1-PER)
R1 = Bnom/Tavg
C = Rmean/R1
이라는 통신규정의 예를 고려하였다. Asurp의 대신에 Asurp'을 이용하는 경우에는,
Tavg' = Asurp'·Tnormal(Bnom, R PHY_MIN)
R1' = Bnom/Tavg'
C' = Rmean/R1'
이라는 통신규정을 고려하게 되지만, 이 경우에도 완전히 동일하게 본 발명을 응용하는 것이 가능하다.
또한, 상기 예에서는 송신권 부여시간의, 각 시각에서의 누적치의 실제치에 하한(TXOPbound)을 제공하는 것이었지만, 하한과 상한의 양방을 제공할 수도 있다. 즉,
식 4: 0 ≤ T1bound < Tdelay, 0 ≤ T2bound
식 5: 0 < C < 1
식 6: TXOP1bound = C·T1bound,
TXOP2bound = C·T2bound,
를 만족하는 C, TXOP1bound, T1bound, TXOP2bound, T2bound를 이용하여, 임의의 시각 t0에 대해, 시간 {t0, t0+t} 동안에 실제로 부여되는 송신권 부여시간의 누적치가 항상 하한치 C·t - TXOP1bound 이상의 값이 되고, 또한, 상한치 C·t + TXOP2bound 이하의 값이 되도록 송신권 부여의 스케줄을 행하면 된다. 상한치, 하한지는 각각, 도3, 도4의 직선 M, 직선 L로 표시된다.
이상 설명한 통신관리방법은, 상기 통신관리처리를 기능시키기 위한 프로그램으로 실현된다. 상기 프로그램은 컴퓨터로 독취가능한 기록매체에 저장되어 있다.
여기서, 상기 기록매체는, 중앙제어국의 본체와 분리가능하게 구성되는 기록매체로서, 자기테이프나 카세트 테이프 등의 테이프계, 플렉시블 디스크나 하드디스크 등의 자기디스크나 CD-ROM/MO/MD/DVD 등의 광디스크의 디스크계, IC 카드(메모리 카드를 포함)/ 광카드 등의 카드계와 같이, 외부기억장치로서 프로그램 독취장치가 제공되고, 거기에 기록매체를 삽입함으로써 독취가능한 기록매체여도 되고, 또는, 마스크 ROM, EPROM, EEPROM, 플래시 ROM 등에 의한 반도체 메모리를 포함한 고정적으로 프로그램을 담지하는 매체여도 된다.
또한, 본 발명에서는 인터넷을 포함하는 통신 네트워크와 접속가능한 시스템 구성이기 때문에, 통신 네트워크로부터 프로그램을 다운로드하도록 유동적으로 프로그램을 담지하는 매체여도 된다. 또한, 이와 같이, 통신 네트워크로부터 프로그램을 다운로드하는 경우에는, 그의 다운로드용 프로그램은 미리 중앙제어국내에 저장하든지, 또는 다른 기록매체로부터 인스톨되는 것이어도 된다.
또한, 발명을 실시하기 위한 최량의 형태의 항에서 이루어진 구체적인 실시형태 또는 실시예는, 어디까지나, 본 발명의 기술내용을 명확하게 하는 것으로서, 그와 같은 구체예에만 한정하여 협의로 해석되어서는 안되고, 본 발명의 정신과 다음에 기재하는 특허청구범위내에서, 여러가지로 변경하여 실시할 수 있는 것이다.
본 발명은, IEEE 802.11에 규정된 무선통신 등과 같이, 복수의 통신국이 하나의 네트워크 경로를 시분할로 공용하는 네트워크에서의 통신에 관한 것으로, 통신기 등과 같은 용도로 사용할 수 있다.

Claims (28)

  1. 중앙제어국이, 데이터 송신을 행하는 통신국으로부터 데이터 수신을 행하는 통신국으로의 데이터 송신 타이밍을 규정함으로써 각 시각에 하나의 통신국에만 송신권으로서 데이터 송신을 허가하는 스케줄링을 행하는 통신관리방법에 있어서,
    기준적인 송신권 할당에 의해 상기 중앙제어국으로부터 상기 데이터 송신을 행하는 통신국에 대해 할당되는 평균 송신권 부여시간율을 C라 하고, 통신국이 송신하려고 하는 전송 데이터의 최대지연 허용시간을 Tdelay로 하는 경우,
    식 1: 0 ≤ Tbound < Tdelay
    식 2: 0 < C < 1
    식 3: TXOPbound = C·Tbound
    를 만족시키는 파라미터 C, TXOPbound, Tbound를 이용하여,
    임의의 시각 t0에 대해, 시간 {t0, t0+t} 동안에 실제로 부여되는 송신권 부여시간의 누적치가 항상 C·t-TXOPbound 이상의 값이 되도록 스케줄을 행하는 것을 특징으로 하는 통신관리방법.
  2. 중앙제어국이, 데이터 송신을 행하는 통신국으로부터 데이터 수신을 행하는 통신국으로의 데이터 송신 타이밍을 규정함으로써 각 시각에 하나의 통신국에만 송신권으로서 데이터 송신을 허가하는 스케줄링을 행하는 통신관리방법에 있어서,
    기준적인 송신권 할당에 의해 상기 중앙제어국으로부터 상기 데이터 송신을 행하는 통신국에 대해 할당되는 평균송신권 부여시간율을 C라 하고, 통신국이 송신하려고 하는 전송 데이터의 최대지연 허용시간을 Tdelay로 하는 경우,
    식 4: 0 ≤ T1bound < Tdelay, 0 ≤ T2bound,
    식 5: 0 < C < 1,
    식 6: TXOP1bound = C·T1bound,
    TXOP2bound = C·T2bound
    를 만족하는 파라미터 C, TXOP1bound, T1bound, TXOP2bound, T2bound를 이용하여, 임의의 시각 t0에 대해, 시간 {t0, t0+t} 동안에 실제로 부여되는 송신권 부여시간의 누적치가 항상 C·t - TXOP1bound 이상의 값이 되고, 또한, C·t + TXOP2 bound 이하의 값이 되도록 송신권 부여의 스케줄을 행하는 것을 특징으로 하는 통신관리방법.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 중앙제어국의 관리하에서 데이터 패킷을 송신하는 통신국은, 상기 데이터 패킷의 트래픽 특성에 관한 정보를 사전에 상기 중앙제어국에 예약하는 것으로 하고, 상기 중앙제어국이, 상기의 기준적인 송신권 할당을 결정하는 때에, 각 통신국으로부터의 트래픽 특성정보를 사용하는 것을 특징으로 하는 통신관리방법.
  4. 제1 항내지 제3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 중앙제어국이, 상기 TXOPbound 또는 Tbound의 구체적인 값으로서 고정치를 사용하는 것을 특징으로 하는 통신관리방법.
  5. 제1 항내지 제3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 중앙제어국은, TXOPbound 또는 Tbound의 구체적인 값을 통신국측으로부터의 정보에 기초하여 결정하는 것을 특징으로 하는 통신관리방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 중앙제어국은, TXOPbound 또는 Tbound의 구체적인 값을, 통신국측에서의 "폴링하기 원하는 시간간격의 최대치" Tmax의 함수로서 결정하는 것을 특징으로 하는 통신관리방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 중앙제어국은, TXOPbound의 구체적인 값을, 특히, C·Tmax로서 결정하는 것을 특징으로 하는 통신관리방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 중앙제어국은, Tbound의 구체적인 값을, 특히 Tmax로서 결정하는 것을 특징으로 하는 통신관리방법.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 중앙제어국은, TXOPbound 또는 Tbound의 구체적인 값을, 통신국측이 통신을 행하려고 하는 복수의 스트림의 "폴링하기 원하는 시간간격의 최대치" Tmax 중에서, 최소치를 갖는 것의 함수로서 결정하는 것을 특징으로 하는 통신관리방법.
  10. 제5 항에 있어서,
    상기 중앙제어국은, TXOPbound 또는 Tbound의 구체적인 값을, "통신국이 송신하려고 하는 전송 데이터의 최대지연 허용시간" Tdelay의 함수로서 결정하는 것을 특징으로 하는 통신관리방법.
  11. 제5 항에 있어서,
    상기 중앙제어국은, TXOPbound 또는 Tbound의 구체적인 값을, 통신국측이 통신을 행하려 하는 복수의 스트림의 "통신국이 송신하려고 하는 전송 데이터의 최대지연 허용시간" Tdelay 중에서, 최소치를 갖는 것의 함수로서 결정하는 것을 특징으로 하는 통신관리방법.
  12. 제1 항내지 제11 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    송신형태가 버스트 전송인 것을 특징으로 하는 통신관리방법.
  13. 제5 항에 있어서,
    상기 중앙제어국이, TXOPbound 또는 Tbound의 구체적인 값을, 통신국측에서의 "Normal ACK를 사용할지, Group ACK를 사용할지에 관한 정보"에 의존하여 결정하는 것을 특징으로 하는 통신관리방법.
  14. 상기 중앙제어국이, 제1 항내지 제13 항 중 어느 하나의 항에 기재된 계산에 기초하여 신규 스트림의 수용가부 판정을 행하는 것을 특징으로 하는 통신관리방법.
  15. 제1 항내지 제14 항 중 어느 하나의 항에 기재된 통신관리방법을 규정한 통신 네트워크에 있어서, 중앙제어국이 통신국으로의 송신권 부여에 관하여 상기 규정을 만족하지 않는다고 통신국측에서 판단되는 경우에, "중앙제어국의 송신권 부여가 최저조건을 만족하지 않음" 또는 "중앙제어국이 원인으로 스트림 데이터의 전송에 지장을 초래함"이라는 뜻을 유저에게 통지하는 것을 특징으로 하는 통신국.
  16. 상기 중앙제어국이 제1 항내지 제15 항 중 어느 하나의 항에 기재된 통신관리방법을 취하는 경우에, 상기 통신국은, 통신로의 패킷 에러율 PER과 패킷 손실율 PLR로부터 소망하는 최대송신횟수 n을,
    n = ceiling {log(PLR)/log(PER)}
    로서 도출하고, (전송지연 허용시간 - TXOPbound/C)로 주어지는 시간을 상기의 최대송신횟수 n으로 감산하여 얻어지는 시간 Tburstmax 이하의 어느 시간을 평균 버스트 출력주기(Tburst)로 정의하고, Tburst 동안에 출력할 필요가 있는 패킷수를 버스트적으로 송신하고, 수신국이 복수의 수신패킷에 대한 수신확인정보를 통합하여 통신국에 통지하는 방법을 이용하여 통신을 행하는 것을 특징으로 하는 통신관리방법.
  17. 상기 중앙제어국이 제1 항내지 제15 항 중 어느 하나의 항에 기재된 통신관리방법을 취하는 경우에, 상기 통신국은, 통신로의 패킷 에러율 PER과 패킷 손실율 PLR로부터 소망하는 최대송신횟수 n을,
    n = ceiling {log (PLR)/log (PER)}
    로서 도출하고, (전송지연 허용시간 - Tbound)로 제공되는 시간을 상기의 최대송신횟수 n으로 뺌으로써 얻어지는 시간 Tburstmax 이하의 어느 시간을 평균 버스트 출력주기(Tburst)로 정의하고, Tburst 동안에 출력할 필요가 있는 패킷수를 버스트적으로 송신하고, 수신국이 복수의 수신패킷에 대한 수신확인정보를 통합하여 통신국에 통지하는 방법을 이용하여 통신을 행하는 것을 특징으로 하는 통신관리방법.
  18. 중앙제어국이, 데이터 송신을 행하는 통신국에서 데이터 수신을 행하는 통신국에의 데이터 송신 타이밍을 규정함으로써 각 시각에 하나의 통신국에만 송신권으로서 데이터 송신을 허가하는 스케줄링을 행하는 통신관리방법에 있어서,
    상기 통신국은, 통신로의 패킷 에러율 PER과 패킷 손실율 PLR로부터 소망하는 최대송신횟수 n을,
    n = ceiling {log(PLR) / log(PER)}
    로서 도출하고, 전송지연 허용시간 Tdelay의 값을 상기의 최대송신횟수 n으로 뺌으로써 얻어지는 시간 이하의 시간을, "폴링하기 원하는 시간간격의 최대치" Tmax로서 중앙제어국에 통지하는 것을 특징으로 하는 통신관리방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 통신국은, 상기 폴링하기 원하는 시간간격의 최대치의 동안에 출력할 필요가 있는 패킷수를 산출하고, 그들의 패킷을 버스트적으로 송신하고, 수신국이 복수의 수신패킷에 대한 수신확인정보를 통합하여 통신국에 통지하는 방법을 이용하여 통신을 행하는 것을 특징으로 하는 통신관리방법.
  20. 제16 항내지 제19 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 통신국이, 패킷 에러율 PER의 구체적인 값으로서, 통신국측에서 실제로 PER의 계측을 행하여 통지된 값을 사용하는 것을 특징으로 하는 통신관리방법.
  21. 제16 항내지 제19 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 통신국이, 패킷 에러율 PER의 구체적인 값으로서, 고정치를 사용하는 것을 특징으로 하는 통신관리방법.
  22. 제1 항내지 제21 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    특히 무선 네트워크상에서 본 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 통신관리방법.
  23. 제1 항내지 제21 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    특히 전등선(파워라인) 네트워크상에서 본 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 통신관리방법.
  24. 제1 항내지 제22 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    IEEE Std 802.11e/D3.3 2002에 준거하는 통신방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 통신관리방법.
  25. 제1 항내지 제24 항 중 어느 하나의 항에 기재된 통신관리방법에 의해 통신을 관리하는 것을 특징으로 하는 중앙제어국.
  26. 제1 항내지 제24 항 중 어느 하나의 항에 기재된 통신관리방법에 의해 통신을 행하는 것을 특징으로 하는 통신국.
  27. 컴퓨터로 제1 항내지 제24 항 중 어느 하나의 항에 기재된 통신관리방법에서의 순서를 실행시키는 것을 특징으로 하는 통신관리 프로그램.
  28. 제27 항에 기재된 통신관리 프로그램을 저장한 것을 특징으로 하는 통신관리 프로그램을 저장한 컴퓨터 독취가능한 기록매체.
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