KR20050074295A - 무선 근거리 네트워크에서 무선 자원 관리 - Google Patents

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Abstract

액세스 포인트와 스테이션을 갖는 무선 근거리 통신망(WLAN)에서 무선 자원 관리(RRM) 방법은 현재 트래픽 채널에서 제1 그룹의 파라미터를 획득하는 단계로 개시한다. 모든 이용가능한 채널에서 제2 그룹의 파라미터에 대하여 측정이 행해진다. 적어도 하나의 파라미터를 사용하는 적어도 하나의 RRM 알고리즘을 선택적으로 호출하여 WLAN의 무선 자원을 자율 관리된다. 이전에 실행된 RRM 알고리즘에 의해 산출된 결과에 따라 RRM 알고리즘이 호출되어, RRM 알고리즘이 무선 자원이 자율 관리되도록 연속 호출된다.

Description

무선 근거리 네트워크에서 무선 자원 관리{RADIO RESOURCE MANAGEMENT IN WIRELESS LOCAL AREA NETWORKS}
본 발명은 무선 근거리 네트워크에서 무선 자원 관리(Radio Resource Management; RRM)을 위한 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 특히, 네트워크를 자기구성하는 RRM 절차에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 공지되어 있다. 통상, 이러한 시스템은 서로 무선 신호를 송수신하는 통신 스테이션을 포함한다. 시스템 유형에 따라, 통신 스테이션은 다음 두 종류 중 하나이다: 기지국 또는 이동 유닛을 포함하는 무선 송수신 유닛(WTRU).
여기서 사용되는 기지국이라는 용어는 기지국, 노드 B, 사이트 제어기, 액세스 포인트, 또는 기지국이 결합되는 네트워크로의 무선 액세스를 WTRU에 제공하는 무선 환경에서의 기타 인터페이스 수단을 포함하지만 이에 국한되는 것은 아니다.
여기서 사용되는 WTRU라는 용어는 사용자 장비, 이동국, 고정 또는 이동 가입자 유닛, 호출기 또는 무선 환경에서 동작할 수 있는 임의 유형의 장치를 포함하지만 이에 국한되는 것은 아니다. WTRU는 전화기, 비디오 폰, 및 네트워크 접속을 갖는 인터넷 대기 폰 등의 개인용 통신 장치를 포함한다. 또한, WTRU는 유사한 네트워크 성능을 갖는 무선 모뎀을 구비한 PDA와 노트북 컴퓨터 등의 휴대용 개인 컴퓨팅 장치를 포함한다. 휴대용 또는 달리 장소를 변경할 수 있는 WTRU는 모바일 유닛이라 불린다.
통상, 기지국의 네트워크는 각 기지국이 적절하게 구성된 WTRU에서 동시 발생하는 무선 통신을 관리할 수 있다. 몇몇 WTRU는 기지국을 통해 네트워크에 중계되지 않고 직접 무선 통신하도록 구성된다. 이는 흔히 피어 투 피어 무선 통신이라 불린다. WTRU는 네트워크와 피어 투 피어 통신 성능을 모두 갖는 다수의 네트워크에서 사용되도록 구성될 수 있다.
무선 근거리 네트워크(WLAN)이라는 무선 통신의 한 유형은 유사하게 구비된 WTRU와의 피어 투 피어 통신을 행할 수 있는 WLAN 모뎀이 구비된 WTRU와의 무선 통신을 행할 수 있도록 구성될 수 있다. WLAN에서, WTRU는 스테이션이라 하고 기지국은 액세스 포인트라 한다.
WLAN과 다른 네트워크에서 무선 통신을 구현하는 2개의 널리 알려진 방식이 있다: 기반구조 모드(infrastructure mode) 및 임시 모드(ad hoc mode). 기반 모드에서, WTRU는 네트워크 기반구조에 대한 액세스 포인트 역할을 하는 기지국을 통해 무선 통신을 행한다. 통신은 기지국을 통해 조정되고 동기화된다. 이러한 구성은 또한 WLAN 컨텍스트 내의 기본 서비스 세트(BSS; basic service set)이라 한다. 기반구조 모드와는 달리, 임시 모드는 네트워크 기반구조를 사용하지 않는다. 임시 모드는 피어 투 피어 통신으로 동작하며, "독립 BSS"라 한다.
하나 이상의 WLAN 액세스 포인트, 즉, 기지국을 갖는 널리 알려진 무선 근거리 네트워크 환경은 IEEE 802.11 표준 군에 따라 구성된다. 이러한 유형의 시스템에 대한 통상의 애플리케이션은 핫 스폿(예를 들어, 공항), 가정 용도 및 업무 용도 등을 포함한다. 이들 시스템이 널리 퍼짐에 따라, 이는 시스템의 동작 및 보수를 간략화할 필요가 있다. 많은 현재 시스템은 사용자로부터 중요 전문가 및 이해를 필요로 한다. 업무 환경에서, 무선 셀 플래너(radio cell planner)가 간섭 및 용량 문제를 방지하도록 시스템의 배치를 계획할 필요가 있다. 가정 시스템에서, 사용자는 블루투스 장치, 전자레인지, 무선 전화기, 및 다른 주변 WLAN 시스템 등의 다른 가정용 장치로부터 간섭을 방지하기에 충분한 지식을 가져야 한다. 간섭은 본질상 시가변이며 이는 정교한 사용자 또는 무선 셀 플래너가 가변 간섭을 주기적으로 다루는 시스템을 사용할 필요가 있음을 의미한다. 물론, 이는 매우 비현실적이고, 이에 따라, 가변 환경에 따라 WLAN 시스템을 자동 관리할 필요가 있다. 본 발명은 두가지 주요 요건을 충족한다: (1) 자체 구성 및 배치의 용이와 (2) 향상된 용량 및 연속 커버리지.
자체 구성과 배치를 용이하게 하기 위해, 급전시에 전송 전력, 주파수, 에너지 검출 임계치 등과 같은 최적 연산 파라미터를 자동 선택하는 액세스 포인트(AP)를 제공하는 것이 바람직하다. 여기서, 인스톨러(installer)로부터는 최소한의 구성 데이터가 요구되거나 전혀 요구되지 않는다. 또한, AP가 주기적으로 환경을 모니터하여 다양한 파라미터를 조절하여 총 수율을 최적화하고 연속적이고 예측가능한 커버리지를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
액세스 포인트와 스테이션을 갖는 무선 근거리 통신망(WLAN)에서 무선 자원 관리(RRM) 방법은 현재 트래픽 채널에서 제1 그룹의 파라미터를 획득하는 단계로 개시한다. 모든 이용가능한 채널에서 제2 그룹의 파라미터에 대하여 측정이 행해진다. 적어도 하나의 파라미터를 사용하는 적어도 하나의 RRM 알고리즘을 선택적으로 호출하여 WLAN의 무선 자원을 자율 관리된다. 이전에 실행된 RRM 알고리즘에 의해 생성된 결과에 따라 RRM 알고리즘이 호출되어, RRM 알고리즘이 무선 자원이 자율 관리되도록 연속 호출된다.
자체 구성 액세스 포인트(AP)는 측정 장치, 자동 전력 및 채널 선택 장치, 부하 균형 장치, 간섭 관리 장치, 및 링크 제어기를 포함한다. 측정 장치는 상기 AP의 환경의 파라미터 그룹을 측정하도록 구성된다. 자동 전력 및 채널 선택 장치는 상기 측정 장치에서 파라미터들을 수신하여, 전송 전력 레벨을 결정하고 상기 파라미터들에 기초하여 채널을 선택하도록 구성된다. 부하 균형 장치는 상기 측정 장치로부터 파라미터를 수신하여, AP간 통신(inter-AP communication)을 사용하지 않고 상기 파라미터 그룹에 따라 AP들 사이의 부하를 균형화하도록 구성된다. 간섭 관리 장치는 측정 장치로부터 파라미터들을 수신하여, 파라미터 그룹에 따라 외부 및 내부 간섭의 보상에 사용되도록 구성된다. 링크 제어기는 상기 측정 장치로부터 파라미터들을 수신하여, 다운링크 품질을 모니터하고 스케줄링과 데이터 레이트를 조절하도록 구성된다.
액세스 포인트(AP)와 스테이션을 갖는 무선 근거리 통신망(WLAN)에서 무선 자원 관리(RRM)를 수행하도록 구성된 집적회로는, 현재 트래픽 채널 모니터링 장치, 측정 장치, 및 관리 장치를 포함한다. 현재 트래픽 채널 모니터링 장치는 현재 트래픽 채널로부터 제1 그룹의 파라미터를 획득하도록 구성된다. 측정 장치는 제2 그룹의 파라미터에 대하여 모든 이용가능한 채널에서 측정을 행하도록 구성된다. 관리 장치는 제1 및 제2 그룹의 파라미터들을 수신하고, 적어도 하나의 파라미터를 사용하는 적어도 하나의 RRM 알고리즘을 선택적으로 호출함으로써 WLAN의 무선 자원을 자율 관리하도록 구성된다.
<실시예>
본 발명은 WLAN 시스템의 최적 성능을 집합적으로 가능하게 하는 분산 무선 자원 관리(RRM)이다. 본 발명은 다음 제약 내에 동작할 수 있다: 802.11a/b/e/g, AP간 통신이 없음, 통상의 AP를 공존, 스테이션에 특별한 요건 없음(즉, 스테이션으로부터 특별 측정 정보가 없음), 및 중앙화된 제어기가 없음. 그러나, 본 발명은 이들 제약들에 구속되지 않고 이들 제약들 중 하나 이상이 제거되면 적용될 수 있다.
본 발명의 결정은 AP가 수신하고 모니터하는 대상에 기초한다. 개별 AP에 의해 취해지는 각 동작은 카오스 및 불안정 시스템을 형성하도록 결합되지 않는다. 시스템은 AP간 통신이 사용되지 않는 때라도 각 AP가 다른 AP와 함께 동작하도록 설계된다. 본 발명은 4개의 주요 특성으로 이루어진다: 자동 전력 및 채널 선택, 부하 균형, 간섭 관리, 및 링크 제어. 또한, 이들 4개의 특징이 함께 동작하여 매우 효율적이고 강건한 RRM 시스템을 형성한다.
I. 자동 전력 및 채널 선택
자동 전력 및 채널 선택(APCS)은 AP가 급전(powered up)되는 경우와 정상 상태 동작 동안의 양자 모두에 사용된다. 이 특성은 초기 설정에서 베이스라인 커버리지 영역과 주파수 채널을 결정한다. 그 후, 이는 필요시(환경에 대한 물리적 변화, 새로운 AP의 설치 및 설치 해제가 있는 경우 등) 이들 파라미터를 조절하기 위해서 주변 환경을 주기적으로 모니터한다. 베이스라인 커버리지 영역은 허용가능 커버리지가 스테이션에 제공된 영역에 대응하고, 베이스라인 범위로 불리는 에지에서 경로 손실로 정의된다. 이 내부 파라미터는 경로 손실 발견 프로세스를 통해 결정되고, 이는 이용가능 채널을 모니터링하여 이 AP로부터 주변 AP로의 경로 손실을 추정한다. 베이스라인 범위는 AP의 현재 전송 전력을 설정할 때 3개의 입력 중 하나로서 사용된다. 다른 두개의 입력은 부하 균형 특성과 간섭 보상 및 회피 특성으로 결정된다. 이들 입력은 커버리지 영역과 필요 수신 전력의 조정을 각각 해결한다. 또한, 베이스라인 범위는, 클리어 채널 평가(CCA) 절차에 사용되는 에너지 검출(ED) 임계치를 설정할 대 여러 입력 중 하나로서 사용되고, 이 클리어 채널 평가 절차는 AP에 의해 사용되어 전송 시도와 패킷 수신 시기를 결정한다.
II. 부하 균형
부하 균형은 AP와 주파수 채널 사이의 부하를 균형화하는데 사용된다. 이는 두개의 상보 메커니즘, 즉 AP 부하 균형 및 채널 부하 균형으로 이루어진다. AP 분하 균형은 AP의 커버리지 영역을 조절한다. 범위 조절은, 이들 AP가 사용하는 주파수 채널에 관계없이, 선택된 AP의 부하와 주변 AP의 부하 사이의 심한 불균형을 젖어하기 위해서 현재 전송 전력을 설정할 대 적용된다.
이 특성의 주요 사용 케이스는 많은 사람들이 짧은 기간 동안 회의실에서 만나는 회의실 시나리오이다. 이 특성은 주변 AP의 커버리지 영역을 일시 증가시키고 서비스하는 AP의 커버리지 영역을 줄여서 회의실 영역에 서비스하는 AP의 증가된 부하를 관리할 수 있게 한다. 이 특성은 두가지 방식으로 이점을 제공한다: 과부하된 AP에 의해 서비스되는 현재의 스테이션은 주변 AP 중 하나에 의해 보다 잘 서비스될 수 있으며, 과부화된 AP의 현재 스테이션은 주변 AP에 대한 하나 이상의 스테이션의 부하해소(offloading)로 인해 매체로의 액세스를 보다 잘 할 수 있다. 이러한 시나리오는 이하 보다 상세히 설명된다.
채널 부하 균형은 상이한 주파수 채널 중에서 부하를 균형화하는데 사용된다. 이는 상이한 채널을 사용하는 AP에서 부하를 주기적으로 액세스하여 실행된다. 부하가 적은 주변 AP에 의해 사용되는 주파수 채널을 사용하는 결정이 취해져서 AP에 의해 서비스되는 BSS에 활동이 없는 경우 채널 변화가 수행된다. 부하 균형 메커니즘은 모두 독립적이고 부하가 채널 및/또는 AP에 걸쳐 균형되지 않는 시나리오에서 긍정적 향상을 제공한다.
III. 간섭 보상 및 회피
간성 보상 및 회피(ICA)는 외부 및 내부 간섭을 보상하는데 사용된다. ICA 특성은 세개의 프로세스로 이루어진다: 저속 간섭 추정, 고속 간섭 추정 및 주파수 선택 이스케이프(frequency selection escape).
통상, 느린 간섭 추정의 목적은 허용가능 품질에 대한 필수 수신 전력을 느리고 연속적으로 추정하는 것이다. 필수 수신 전력은 AP의 현재 전송 전력을 설정하는 3개의 입력 중 하나로서 사용된다. 이는 스테이션에서 수신 전력을 허용가능 데이터 레이트를 달성하도록 결정하기 위해서 성공 및 실패 전송의 모니터링을 통해 수행된다.
고속 간섭 추정 프로세스의 목적은 필수 수신 전력을 신속하게 조절하여 전자레인지, 승가기 등으로 인한 외부 간섭의 갑자기 큰 변화에 대처하는 것이다. 이 간섭은 검출되는 패킷이 없는 경우에 수신 신호 세기 표시(RSSI)의 모니터링을 통해 결정된다.
BSS가 과도하게 높은 혼잡 상황을 경험하거나 간섭이 허용불가능하는 경우, 다른 주파수 채널을 선택하는 시도가 행해진다. 주파수 채널 이스케이프 프로세스는 지연 속도, 패킷 에러 레이트(PER), 및 간섭을 모니터한다. 서비스 방해는 주파수 채널을 변경할 필요가 있으면, 채널 부하 및/또는 간섭이 지원불가능하는 경우에만 채널이 변경된다.
IV. 링크 제어
링크 제어는 채널에 의해 인지되는 다운링크 품질을 모니터하고 스케줄링과 데이터 레이트 모두를 조절하는데 사용된다. 링크 제어는 두개의 프로세스로 이루어진다: 속도 제어 및 스케줄러. 속도 제어는 스테이션에서의 인지된 품질에 따라 데이터 속도를 조절한다. 미싱된 수신응답은 순시 속도를 감소시킬 수 있다. 속도 복구 프로세스는 또한 긍정 수신응답에 대한 속도를 복구하게 한다. 또한, 매체의 현재 부하는 레이트 감소 및 복구의 속도에 영향을 미칠 수 있다.
스케줄러는 낮은 데이터 레이트 전송에 비해 보다 높은 데이터 레이트 전송을 우선시하여 매체의 사용을 최대화를 시도한다. 낮은 데이터 레이트 전송은 동일 데이터량에 대하여 높은 데이터 레이트 전송보다 매체를 보다 더 사용한다. 따라서, 수율 최대화에 있어서, 높은 데이터 레이트 전송을 우선시하는 것이 바람직하다. 그러나, 이러한 방식은 낮은 데이터 레이트 스테이션에 대하여 허용불가능 지연을 유도할 수 있다. 지연을 최소화하기 위해서, 낮은 데이터 레이트 사용자의 현재 지연은 다음 패킷을 송신하도록 선택시에 우선순위와 함께 고려된다.
802.11e 표준은 음성 및 비디오 스트리밍 등과 같은 다른 것에 비해 지연 민감 서비스의 우선순위화를 가능하게 한다. 허용 제어 및 802.11e 기반 스케줄링은 AP가 매체의 사용에 대한 스테이션 요청을 우선시하여 관리한다. 이들 펑션은 최대 지원가능 부하를 AP가 인식할 수 있게 한다. 802.11e에서, 스테이션은 필요한 평균 데이터 레이트 등의 정보를 제공하여 매체로의 액세스를 요청한다. 이는 ap가 매체 상의 현재 또는 후추 부하를 추정하여, 정확한 허용 제어 판정을 가능하게 한다.
V. 알고리즘 아키텍처 개관, 상호작용, 및 타이밍
도 1은 본 발명에 따라 구성된 RRM 시스템(100)의 개관을 나타내는 도면이다. 시스템(100)으로의 입력은 현재 채널(102) 상의 라이브 트래픽과 침묵 기간(104) 동안 행한 측정으로부터 유도된다. 측정(104)은 AP가 전송할 때 행해지며, 모든 이용가능 채널에 대하여 행해진다. 입력(102, 104)은 전체 RRM 시스템(100)을 구성하는 다양한 알고리즘(110 내지 122)에 제공된다. 도 1에서, 사각형은 알고리즘 및 프로세스에/으로부터 입력과 출력을 나타내고, 라운딩된 사각형은 알고리즘 및/또는 프로세스를 나타낸다.
속도 제어/스케줄링, 전력 제어(고속 간섭 추정), EDT 제어, 및 주파수 선택 이스케이프 등의 비교적 신속한 반응 시점을 요구하는 프로세스는 현재 채널로부터 트래픽을 모니터한다. 전력 제어(경로 손실 발견), 전력 제어(부하 균형), 및 주파수 선택 최적화 등의 나머지 프로세스는 비교적 느린 반응 시점을 가지며, 침묵 기간 동안 취해지는 측정에 의존한다. 입력과 출력은 다양한 알고리즘과 프로세스 중에서 조정된다. 예를 들면, 경로 손실 발견 및 부하 균형 프로세스에 의해 결정되는 현재 범위는 EDT 제어 및 주파수 선택에 의해 사용된다.
속도 제어/스케줄링 알고리즘(110)은 현재 채널(102)로부터 수신응답(ACK), CCA 임계치, 및 전송 데이터 레이트를 수신한다. 속도 제어/스케줄링 알고리즘(110)은 현재 동작 조건이 주어진 전송 데이터 레이트를 설정하려 한다. 이는 거의 순시적으로(통상 1초 이내에) 패킷 에러 레이트(즉, 하나 또는 두개의 미싱 ACK), 및 채널 활용에 대응하고, 이에 따라, 그 동작은 다른 프로세스에 거의 독립적이다. 이의 동작 환경은 다른 프로세스에 의해 영향을 받으며, 이는 평균 전송 속도를 높도록 전송속도를 개선시킨다. 예를 들면, 전력 제어(ICA) 알고리즘(112)은 평균 데이터 레이트를 포함하는 여러 인자에 따라 전력을 제어하려 한다.
전력 제어(ICA) 알고리즘(112)은 현재 채널(102)로부터 RSSI 값, ACK, 전송 데이터 레이트, 및 CCA 임계치를 수신하고, 침묵 기간 측정(104)로부터 RSSI 측정 및 CCA 임계치를 수신한다. 전력 제어(ICA) 알고리즘(112)은 스테이션에서 인지 간섭에 대하여 추정하고 조절하며, 제1 가산기(140)에 전달되는 필수 수신 전력값(130)을 산출한다. 전력 제어(ICA) 알고리즘(112)는 두 부분을 포함한다: 고속 전력 제어 및 저속 전력 제어. 고속 전력 제어 알고리즘은 크고 갑작스런 간섭에 대응하여 동작한다. 이는 현재 채널(102) 상의 측정치를 수집하여 주기적으로(대략 매초마다) 또는 필요시마다 동작하여 필수 수신 전력값(130)을 조절한다. 저속 전력 제어 알고리즘은 스테이션에서 인지 품질에 따라 동작한다. 이는 현재 채널(102) 상의 측정치를 수집하여 주기적(대략 매분마다) 또는 필요시 동작하여 필수 수신 전력값(130)을 조절한다.
전력 제어(경로 손실 발견) 알고리즘(114)는 RSSI 침묵 기간 측정치(104)를 수신한다. 전력 제어(경로 손실 경로) 알고리즘(114)은 모든 채널 상의 주변 AP 전송을 모니터링하여 셀의 최적 커버리지 영역의 결정을 시도한다. 셀의 범위는 사용되는 주파수 채널에 독립적이고 주변 AP로의 경로 손실에 의존한다. 전력 제어(경로 손실 발견) 알고리즘(114)은 베이스라인 범위값(132)을 산출사여 이 값을 제2 가산기(142)에 전달한다. 시스템이 안정 상태인 경우, 알고리즘(114)은 침묵 기간 측정치(104)를 주기적으로 수집하여 베이스라인 범위값(132)을 갱신한다. 새로운 AP 발견 동안, 알고리즘(114)은 새로운 AP로부터의 측정치를 침묵 기간 동안 수집하여 베이스라인 범위값(132)을 갱신한다. 새로운 AP는 라우드 패킷(loud packet)을 보다 자주 전송하며, 이는 필수 수집 시간을 대략 1분으로 감소시킨다.
전력 제어(부하 균형) 알고리즘(116)은 현재 채널(102)로부터 RSSI 값과 패킷 구간을 수신하고, 침묵 기간 측정(104)으로부터 ACK와 CCA 임계치를 수신한다. 전력 제어(부하 균형) 알고리즘(116)은 이 AP의 부하와 주변 AP의 부하 사이의 심한 불균형을 정정하기 위해서 커버리지 영역을 조정하도록 사용된다. 부하 균형은 AP에 걸쳐 수행되고 주파수 채널에 독립적이다. 전력 제어(부하 균형) 알고리즘(116)은 범위 조절값(134)을 산출하며, 이는 제2 가산기(142)에 전달된다.
에너지 검출 임계치(EDT) 제어 알고리즘(118)은 현재 채널(102)로부터 패킷 에러 레이트(PER)와 지연 레이트 정보를 수신한다. EDT 제어 알고리즘(118)은 패킷의 전송과 수신이 보두 최적화되도록 EDT 임계치 값(154)을 결정하도록 시도한다. 이는 주로 PER과 지연 속도에 기초한다. EDT 임계치(154)는 셀의 현재 범위와 수신 감도에 의해 한정된다. 이 알고리즘은 상대적으로 신속하게 실행하며 다른 프로세스에 의해 취해지는 동작이 독립적이게 된다. 주파수 채널 변화는 EDT가 EDT 임계치를 최소값(수신 감도)을 리셋하게 한다. EDT 임계치 값(154)의 현재 설정에 영향을 미치는 전력 제어 알고리즘(114, 116)에 의한 현재 범위값(150)의 임의의 변화는 대략 1초 이내에서 조절될 수 있다.
주파수 선택(최적화) 알고리즘(120)은 침묵 기간 측정(104)으로부터 RSSI 측정, CCA 임계치, 및 ACK를 수신한다. 주파수 선택(최적화) 알고리즘(120)은 AP 중에서 이용가능한 채널의 사용을 최적화하는데 사용된다. 이는 AP에 걸쳐서보다는 채널에 대한 일종의 부하 균형을 수행한다. 이는 전력 제어(부하 균형) 알고리즘(116)과 주파수 선택(최적화) 알고리즘(120)에 의해 취해지는 동작이 독립적이고 비충돌적이도록 보장한다. 예를 들면, AP의 커버리지 영역을 증가 또는 감소하는 전력 제어 알고리즘에 의해 취해지는 동작은 모든 채널에 걸쳐 측정에 기초하며, 이에 따라, AP에 대한 임의의 이용가능 채널에 대하여 유효하다. 주파수 선택(최적화) 알고리즘(120)은 채널이 활성이 아닌 경우 새로운 현재 채널(156)을 변경한다.
주파수 선택(이스케이프) 알고리즘(122)은 현재 채널(102)에서 PER 및 지연 속도 정보를 수신하여, 침묵 기간 측정(104)으로부터 RSSI 값, CCA, 및 ACK를 수신한다. 주파수 선택(이스케이프) 알고리즘(122)은 AP 전력(고속 및 저속 간섭 추정), ED 임계치의 증가/감소 (EDT 제어), 또는 전송 데이터 레이트(속도 제어/스케줄링)의 감소가 도움이 되지 않는 상황에서 간섭 및 혼잡의 허용불가능 수준에 대응한다. 주파수 선택(이스케이프) 알고리즘(122)은 일단 호출되어 새로운 현재 채널(156)로 변경되면 대략 30초 내에 반응한다. 현재 채널(156)이 변경되면, 대략 5분의 랜덤 백오프가 새로운 채널이 선택되기 전에 수행된다.
제2 가산기(142)는 베이스라인 범위(132)와 범위 조절(134)을 입력으로 하고, 현재 범위값(150)을 산출한다. 현재 범위 값(150)은 제1 가산기(140)에 대한 제2 입력으로서 제공되고, 이는 제1 입력으로서 필수 수신 전력(130)을 사용하고, 전송 전력값(152)을 생성한다. 또한, 현재 범위값(150)은 개별 알고리즘과 관련하여 상술한 EDT 제어 알고리즘(118), 주파수 선택(최적화) 알고리즘(120), 및 주파수 선택(이스케이프) 알고리즘에 대한 입력으로서 제공된다.
도 2는 다양한 알고리즘의 동작 주파수를 나타낸다. 본 발명은 변화하는 환경에 비교적 신속하게 반응하도록 설계된다. 새로운 AP는 1 또는 2분 내에 발견되고, 시스템은 5분 내에 심각한 부하 불균형을 균형시킬 수 있어 예를 들어 "회의실 시나리오"를 해결한다. 또한, 주파수 선택 이스케이프와 같은 신속 반응은 심각한 간섭 또는 혼잡 상황에 대하여 수십초 내에 반응한다.
VI. 사용 케이스 1: 심각한 외부 간섭
다음 사용 케이스는 심각한 외부 간섭의 갑작스런 발생을 나타낸다. 도 3에 나타낸 기본 네트워크 레이아웃은, 4개의 AP(BSS 1 내지 BSS 4)가 50m X 50m 빌딩으로 설치된다. AP4는 전자레인지가 있는 소형 사무소 부엌 옆에 위치한다.
경험적 테스트에 따라 전자레인지에 의해 발생하는 간섭에 대한 일정한 가정이 행해진다. 전자레인지에 의해 발생되는 간섭은 채널 11에서 최고이고, 채널 6에서는 보다 낮고, 채널 1에서는 더 낮다. 더욱이, 간섭은 전자레인지(즉, BSS4 내에) 주변에 배치되는 경우에만 지원불가능하다.
전자레인지 사용 이전에, 시스템은 다음 상태에 있게 된다: 모든 BSS가 유사한 매체 부하에서 모든 서비스된 스테이션에 대하여 높은 만족도로 동작한다; 모든 AP는 최대 전력 설정 이하의 5㏈에서 전송한다: 모든 스테이션은 최대 전력에서 전송한다.
각 BSS에 대한 초기 채널 할당은 표 1에 주어진다.
BSS ID 초기 채널
1 11
2 1
3 6
4 11
각 BSS에 대한 초기 채널 할당
전자레인지가 켜지면, BSS4가 허용가능한 간섭 레벨을 인지하는 반면 BSS 1과 BSS 3에서의 간섭 레벨은 증가한다.
AP 1과 AP 3에서, 도 4a에 나타낸 바와 같이 이벤트의 다음 시퀀스가 발생한다. 전자레인지 방사로 인하여 인지된 간섭 레벨이 증가하여, AP와 스테이션 모두에 대하여 약 3㏈에 의한 수신기 잡음 바닥을 상승시킨다(단계 402). 패킷 전송 에러는 다운링크 상에서 인지된다(DL; 단계 404). 속도 제어 알고리즘은 패킷 전송 속도를 감소시켜 간섭 문제를 즉시 해결할 수 있다(단계 406). 전력 제어(간섭 추정) 알고리즘은 간섭의 증가를 실현하고 AP 전송 전력을 3㏈만큼 증가시킨다(단계 408). 속도 제어는 결국 각 스테이션에 대하여 원래 전송 속도를 복구한다(단계 410).
AP 4에서, 도 4b에 도시한 바와 같이, 이벤트의 다음 시퀀스가 발생한다. 인지된 간섭 레벨은 전자레인지 방사로 인해 증가하여, AP와 스테이션 모두에 대하여 약 20㏈만큼 수신기 잡음 바닥을 상승시킨다(단계 420). 많은 패킷 전송 에러는 DL과 업링크 상에서 인지된다(UL; 단계 422). 속도 제어 알고리즘은 모든 스테이션에 대한 속도에 감소시킨다(단계 424). 전력 제어 알고리즘은 간섭의 증가를 실현하여 AP 전송 전력을 최대 AP 전송 전력까지 증가시킨다(단계 426). 과도하게 높은 패킷 에러 레이트가 여전히 인지되기 때문에, 주파수 선택 이스케이프 알고리즘이 트리거된다. AP는 채널 11에서 채널 1로 그 채널을 변경하여, 전자레인지가 훨씬 적은 간섭을 생성하게 된다(단계 428). 모든 스테이션은 결합해제되고, 마지막에서는, 재결합된다(단계 430). 전력 제어 알고리즘은 채널 1 상에서 인지된 간섭 레벨에 따라 전송 전력을 감소시킨다(단계 432).
각 BSS에 대한 최종 채널 할당은 표 2에 주어진다.
BSS ID 최종 채널
1 11
2 1
3 6
4 1
각 BSS에 대한 최종 채널 할당
VII. 사용 케이스 2: 회의실 시나리오
50m X 50m의 영역을 커버하는 4개의 AP WLAN 시스템이 있다고 가정한다. 각 AP는 25m X 25m를 커버한다. 이 영역은 주로 하나의 큰 회의실과 하나의 작은 회의실을 갖는 사무실들로 나뉘어진다. 각 사무실은 한명 또는 두면의 사람 사무실이다. 각 종업원은 무선 LAN 액세스를 갖는 랩탑을 갖는다. AP는 도 5에 도시된 바와 같은 영역의 각 사분에 다소 배치된다.
시나리오의 주요 가정은 AP가 균일하게 균형되고, 각각이 전체 부하의 1/4을 담당하여 표 3에 도시한 채널 상에 초기 동작한다는 점 등이다. 각 AP의 전체 부하는 사용되는 AP의 이용가능 성능의 약 10%를 갖는 정도로 낮다.
사분면 초기 채널
좌상(ULQ) 1
우상(URQ) 6
좌하(LLQ) 11
우하(LRQ) 1
각 AP에 대한 초기 채널 할당
도 6에 도시한 바와 같이 다음 이벤트와 동작이 발생한다. 큰 회의는 ULQ 내의 2개의 회의실에서 진행된다. 증가된 활동으로 인해 ULQ AP에 대한 부하가 갑자기 증가하는 반면, 다른 사분면에 대한 부하는 감소한다(단계 602). 5 내지 10분 내에서, 전력 제어(부하 균형)는 충분한 측정치를 수집하여 영향받은 셀의 범위가 감소할 필요가 있는지 결정한다(단계 604). 유사하게, 주변 AP는 ULQ 내의 증가된 부하를 검출하여, AP의 범위를 증가시킨다(단계 606). 이들은 부하가 커버리지 영역에서 적기 때문에 이를 행할 수 있다. 전송 전력의 증가는 이들 스테이션이 그들의 불리한 위치에도 불리하고 주변 AP 중 하나에 대한 접속을 결정하게 하는 이점이 있다.
또한, LRQ AP(ULQ AP와 동일한 채널을 사용)에서의 주파수 선택 최적화는 다른 채널 상의 활동이 현재 사용하는 채널보다 훨씬 적다고 판단하여 주파수를 채널 6 또는 채널 11로 변경시키는 결정을 행한다(단계 610). 실제 변경은 LRQ AP 내의 활동이 없는 경우에만 발생할 수 있다.
ULQ의 프린지 영역에서 스테이션은 다른 AP 사분면에 재결합할 수 있다(단계 612). 몇몇 스테이션은 빌트인 부하 균형 특성을 포함하고, 그 후, 커버리지 영역이 증가함에 따라, 적은 부하의 AP를 용이하게 선택할 수 있다.
상술한 RRM 알고리즘은 AP에 의해 이용될 수 있다. RRM을 수행하는 AP의 컴포넌트는 애플리케이션 특정 집적 회로 등의 단일 집적회로(IC), 다수의 IC, 개별 컴포넌트, 또는 IC(들)와 개별 컴포넌트의 조합일 수 있다.
VIII. 본 발명을 구현하도록 구성되는 액세스 포인트
본 발명에 따라 구성된 AP(700)가 도 7에 도시되어 있다. AP(700)는 AP의 환경 파라미터 그룹을 측정하도록 구성되는 측정 장치(702)를 포함한다. 자동 전력 및 채널 선택 장치(704)는 측정 장치(702)로부터 파라미터를 수신하고 전송 전력 레벨을 결정하며 이 파라미터에 따라 채널을 선택하도록 구성된다. 부하 균형 장치(706)는 측정 장치(702)로부터 파라미터 그룹을 수신하고, AP 내 통신을 사용하지 않고 파라미터 그룹에 따른 AP 사이의 부하를 균형화하도록 구성된다. 간섭 관리 장치(708)는 측정 장치(702)로부터 파라미터 그룹을 수신하고 파라미터 그룹에 따라 외부 및 내부 간섭을 보상하도록 구성된다. 링크 제어기(710)는 측정 장치(702)로부터 파라미터 그룹을 수신하고, 다운링크 품질을 모니터하며, AP 내의 스케줄링 및 데이터 레이트를 조절하도록 구성된다.
IX. 본 발명에 따라 RRM을 수행하도록 구성된 집적 회로
본 발명에 따라 RRM을 수행하도록 구성된 집적 회로(IC; 800)가 도 8에 도시되어 있다. IC(800)는 현재 트래픽 채널로부터 제1 그룹의 파라미터를 획득하도록 구성되는 현재 트래픽 채널 모니터링 장치(802)를 포함한다. 측정 장치(804)는 모든 이용가능한 채널로부터 측정을 행하여 제2 그룹의 파라미터를 획득하도록 구성할 수 있다. 관리 장치(806)는 모니터링 장치(802)로부터 제1 그룹의 파라미터를 모니터링 장치(804)로부터 제2 그룹의 파라미터를 수신한다. 관리 장치(806)는 적어도 하나의 파라미터를 사용하는 적어도 하나의 RRM 알고리즘을 선택적으로 호출하여 WLAN의 무선 자원을 자율 관리하도록 구성된다.
본 발명의 특성 및 요소는 바람직한 실시예의 특정 조합으로 기재되었지만, 각 특성 및 요소는 단독으로 사용되거나(바람직한 실시예의 다른 특성 및 요소 없이) 본 발명의 다른 특성 및 요소와 함께 또는 이들 없이 다양한 조합으로 사용될 수 있다. 본 발명의 특정 실시예들이 나타내고 설명되었지만, 많은 변형 및 변경이 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 당업자에 의해 행해질 수 있다. 상기 설명은 본 발명을 예시하는 것으로서 임의의 특정 발명으로 한정하려는 것이 아니다.
상술한 본 발명에 따르면, 급전시에 전송 전력, 주파수, 에너지 검출 임계치 등 인스톨러에서 필요한 구성 데이터가 최소이거나 전혀 없는 최적 연산 파라미터를 자동 선택하는 액세스 포인트(AP)를 제공함으로써 자체 구성 및 배치가 용이해질 수 있을 뿐만 아니라, AP가 주기적으로 환경을 모니터하여 다양한 파라미터를 조절하여 총 수율을 최적화함으로써 용량 및 연속 커버리지가 향상 될 수 있다.
본 발명의 예로서 주어지는 상세한 설명은 바람직한 실시예의 상세한 설명과 함께 첨부한 도면으로부터 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 다른 RRM 알고리즘 아키텍처의 개략도.
도 2는 도 1에 도시된 RRM 알고리즘 아키텍처에 대한 타이밍의 개략도.
도 3은 외부 간섭 사용 케이스에 대한 시스템 레이아웃의 상부 정면도.
도 4a 및 도 4b는 도 3에 도시된 사용 케이스에서의 액세스 포인트에 의해 취한 동작을 나타내는 흐름도.
도 5는 사무실 기반 회의실 사용 케이스에 대한 시스템 레이아웃의 상부 정면도.
도 6은 도 5에 도시된 사용 케이스에서 액세스 포인트에 의해 취해지는 동작을 나타내는 흐름도.
도 7은 본 발명에 따라 구성된 액세스 포인트의 블록도.
도 8은 본 발명에 따른 무선 자원 관리를 수행하는 집적 회로의 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
704: 자동 전력 및 채널 선택 장치
702: 측정 장치
710: 링크 제어기
706: 부하 균형 장치
708: 간섭 관리 장치
802: 현재 트래픽 채널 모니터링 장치
804: 측정 장치
806: 관리 장치

Claims (12)

  1. 액세스 포인트(AP)와 스테이션을 갖는 무선 근거리 통신망(WLAN)에서 무선 자원 관리(RRM) 방법에 있어서,
    현재 트래픽 채널로부터 제1 그룹의 파라미터들을 획득하는 단계;
    제2 그룹의 파라미터들에 대하여 모든 이용가능한 채널들로부터 측정을 행하는 단계; 및
    적어도 하나의 파라미터를 사용하는 적어도 하나의 RRM 알고리즘을 선택적으로 호출하여 상기 WLAN의 상기 무선 자원을 자율 관리하는 단계
    를 포함하는 무선 자원 관리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 측정 단계는, 상기 AP가 전송하고 있지 않은 침묵 기간 동안 측정을 행하는 단계를 포함하는 무선 자원 관리 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 관리 단계는 이전에 실행된 RRM 알고리즘에 의해 생성된 결과에 기초하여 RRM 알고리즘을 호출하는 단계를 포함하며, 상기 RRM 알고리즘은 상기 무선 자원이 자율 관리되도록 연속 호출될 수 있는 것인, 무선 자원 관리 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 RRM 알고리즘은 속도 제어/스케줄링, 전력 제어, 에너지 검출 임계치 제어, 및 주파수 선택으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인, 무선 자원 관리 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 파라미터는, 수신확인(acknowledgement), 클리어 채널 평가, 전송 데이터 속도, 수신 신호 세기 표시, 패킷 구간, 패킷 에러 레이트, 및 지연 속도(deferral rate)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인, 무선 자원 관리 방법.
  6. 자체 구성 액세스 포인트(AP)에 있어서,
    상기 AP의 환경의 파라미터 그룹을 측정하는 측정 장치;
    전송 전력 레벨을 결정하고 상기 파라미터들에 기초하여 채널들을 선택하는 자동 전력 및 채널 선택 장치;
    AP간 통신(inter-AP communications)을 사용하지 않고 상기 파라미터 그룹에 기초하여 AP들 사이의 부하를 균형화하는 부하 균형 장치;
    상기 파라미터 그룹에 기초하여 외부 및 내부 간섭을 보상하는데 사용되는 간섭 관리 장치; 및
    다운링크 품질을 모니터하고 스케줄링과 데이터 레이트를 조절하는 링크 제어기
    를 포함하는 자체 구성 액세스 포인트.
  7. 자체 구성 액세스 포인트(AP)에 있어서,
    상기 AP의 환경의 파라미터 그룹을 측정하는 측정 수단;
    전송 전력 레벨을 결정하고 상기 파라미터들에 기초하여 채널을 선택하는 자동 전력 및 채널 선택 수단;
    AP간 통신을 사용하지 않고 상기 파라미터 그룹에 기초하여 AP들 사이의 부하를 균형화하는 부하 균형 수단;
    상기 파라미터 그룹에 따라 외부 및 내부 간섭을 보상하는데 사용되는 간섭 관리 수단; 및
    다운링크 품질을 모니터하고 스케줄링과 데이터 레이트를 조절하는 링크 제어 수단
    을 포함하는 자체 구성 액세스 포인트.
  8. 액세스 포인트(AP)와 스테이션을 갖는 무선 근거리 통신망(WLAN)에서 무선 자원 관리(RRM) 집적회로에 있어서,
    현재 트래픽 채널에서 제1 그룹의 파라미터를 획득하는 획득 수단;
    제2 그룹의 파라미터에 대하여 모든 이용가능한 채널에서 측정을 행하는 측정 수단; 및
    적어도 하나의 파라미터를 사용하는 적어도 하나의 RRM 알고리즘을 선택적으로 호출함으로써 상기 WLAN의 상기 무선 자원을 자율 관리하는 관리 수단을 포함하는 무선 자원 관리 집적회로.
  9. 자체 구성(self-configuring) 액세스 포인트(AP)에 있어서,
    상기 AP의 환경의 파라미터 그룹을 측정하도록 구성되는 측정 장치(measuring device);
    상기 측정 장치로부터 파라미터들을 수신하도록 구성되고, 전송 전력 레벨을 결정하고 상기 파라미터들에 기초하여 채널을 선택하도록 구성되는 자동 전력 및 채널 선택 장치(automatic power and channel selection device);
    상기 측정 장치로부터 파라미터들을 수신하도록 구성되고, AP간 통신(inter-AP communication)을 사용하지 않고 상기 파라미터 그룹에 따라 AP들 사이의 부하를 균형화하도록 구성되는 부하 균형 장치(load balance device);
    상기 측정 장치로부터 파라미터들을 수신하도록 구성되고, 상기 파라미터 그룹에 기초하여 외부 및 내부 간섭을 보상하도록 구성되는 간섭 관리 장치(interference management device); 및
    상기 측정 장치로부터 파라미터들을 수신하도록 구성되고, 다운링크 품질을 모니터하고 AP에서의 데이터 레이트와 스케줄링을 조절하도록 구성되는 링크 제어기(link controller)
    를 포함하는 자체 구성 액세스 포인트.
  10. 액세스 포인트(AP)와 스테이션을 갖는 무선 근거리 통신망(WLAN)에서 무선 자원 관리(RRM)를 수행하도록 구성된 집적회로에 있어서,
    현재 트래픽 채널로부터 제1 그룹의 파라미터들을 획득하도록 구성된 현재 트래픽 채널 모니터링 장치;
    제2 그룹의 파라미터들에 대하여 모든 이용가능한 채널들에서 측정을 행하도록 구성된 측정 장치; 및
    상기 모니터링 장치로부터 상기 제1 그룹의 파라미터를 수신하고 상기 측정 장치로부터 상기 제2 그룹의 파라미터를 수신하도록 구성되며, 적어도 하나의 파라미터를 사용하는 적어도 하나의 RRM 알고리즘을 선택적으로 호출함으로써 상기 WLAN의 상기 무선 자원을 자율 관리하도록 구성된 관리 수단
    을 포함하는 집적회로.
  11. 제10항에 있어서, 상기 측정 장치는 상기 AP가 전송하지 않고 있는 침묵 기간 동안 측정을 행하도록 구성된 것인, 집적회로.
  12. 제10항에 있어서, 상기 관리 장치는 이전에 실행된 RRM 알고리즘에 의해 생성된 결과에 기초하여 RRM 알고리즘을 호출하도록 구성되며, 상기 RRM 알고리즘은 상기 무선 자원이 자율 관리되도록 RRM 알고리즘이 연속 호출될 수 있도록 구성된 것인, 집적회로.
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