KR20070086060A

KR20070086060A - 전력 제어 기능을 구비한 멀티캐스트 통신 시스템

Info

Publication number: KR20070086060A
Application number: KR1020077013185A
Authority: KR
Inventors: 볼프강 오. 부데; 살바도르. 이. 볼레꼬 리바스
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2007-08-27
Also published as: JP2008524898A; CN101080938A; EP1829394A1; WO2006064418A1; US20090247089A1

Abstract

IEEE 802.11 순응 네트워크에 대한 멀티캐스트 통신을 송신하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 데이터 스트림을 멀티캐스트 통신으로서 각 네트워크 링크에 대해 송신기로부터 복수의 수신기로 송신하는 단계, 시간 내 선택된 시점에서 피드백 신호를 선택된 수신기로부터 수신하는 단계 및 수신된 신호와 독립적으로 데이터 스트림의 송신을 조정하는 단계를 포함한다.

Description

전력 제어 기능을 구비한 멀티캐스트 통신 시스템{MULTICAST COMMUNICATION SYSTEM WITH POWER CONTROL}

본 발명은 멀티캐스트 통신 시스템에 관한 것이며, 특히 IEEE 802.11 표준을 사용하는 멀티캐스트 통신에 관한 것이다.

멀티캐스트 통신을 위해 IEEE 802.11 순응 시스템을 사용하는 것이 바람직하지만, IEEE 802.11 표준은 {ToDS(To Distribution System)비트 세트를 가지고 송신되는 프레임을 제외하고} 방송 또는 멀티캐스트 프레임 상에 MAC-레벨(Medium Access Control, 매체 접속 제어)복구를 제공하지 않는다. 그 결과, 진행된 트래픽의 신뢰성과 관련하여, 간섭, 충돌 또는 시변(time-varying) 채널 특성으로부터 손실 프레임의 증가된 확률로 인해, 그러한 트래픽에 대한 신뢰도가 감소된다. ToDS 비트 세트를 구비하여 STA(Station, 기지국)으로부터 전달된 임의의 방송 또는 멀티캐스트 MPDU(MAC 프로토콜 데이터 유닛)은, CSMA/CA(Carrier-Sense Multiple Access/Collision Avoidance, 캐리어-감지 다중 접속/충돌 회피)의 기본 접속 과정에 일치시키는 것에 더하여, RTS/CTS(Ready to Send/Clear to Send, 송신대기/송신삭제)교환에 대한 규칙에 복종하는데, 왜냐하면 MPDU가 AP(Access Point,접속점)으로 향하기 때문이다.

유니캐스트는 하나의 정보가 한 점에서 또다른 점으로 송신되는 통신을 설명하기 위해 사용되는 용어이다. 이 경우, 단지 하나의 송신기와 하나의 수신기가 존재한다.

멀티캐스트는 하나의 정보가 하나 이상의 점에서 다른 점의 세트로 송신되는 통신을 설명하기 위해 사용되는 용어이다. 이 경우 하나 이상의 송신기가 존재할 수 있고, 그 정보는 한 세트의 수신기로 분배된다 (수신기가 없을 수 있거나, 임의의 수의 수신기가 존재할 수 있다).

멀티캐스트 클라이언트는 (특정 멀티캐스트 그룹 어드레스에 가입함으로써)한 스트림의 패킷이 수신되도록, 이전에 선택하였을을 때만 그것들을 수신한다. 그룹의 멤버쉽은 동적이고 (국부 클라이언트 어플리캐이션에 의해 차례로 정보가 주어지는) 수신기에 의해 제어된다.

멀티캐스트 모드는, 클라이언트 그룹이 동시에 데이터의 공동 세트를 요청하는 경우, 또는 상기 클라이언트가 필요할 때까지 공통 데이터를 수신하고 저장(캐싱)할 수 있을 때 유용하다. 한 그룹의 클라이언트에 의해 요청되는 동일한 데이터에 대한 공통 요구가 존재하는 경우에, 멀티캐스트 송신은 (N 개의 별도의 유니캐스트 클라이언트에 비해 대역폭의 1/N 까지) 상당한 대역폭 감소를 제공할 수 있다.

결과적으로, IEEE 802.11 순응 시스템에서 패킷 송신의 성공(또는 실패)에 대한 현재 피드백 정보의 부족 또는 수신 터미널의 관점에서, 링크 상태는 송신 과정을 통해 검출되는 링크 상태 변화로 송신 파라미터(예, 데이터 속도, 채널 코딩 구조, 변조 및 송신 전력)의 동적 적응을 허용하는 솔루션의 설계를 방해한다.

그러한 핸디캡은, 다량의 데이터가 멀티캐스트 목적지 그룹으로 송신되는, 멀티캐스트 통신이 오디오 또는 비디오 스트리밍 목적을 위해 사용될 때, 훨씬 더 분명해진다.

그러나 IEEE 802.11 표준은, 신뢰성 있는 패킷상 MAC-레벨 인지 메커니즘을 유니캐스트 통신의 경우에 제공하는데, 이는 링크 적응 및 전력 제어 정책이 명백하게 나타나는 것을 가능하게 한다.

2003년 5월에 미국, 알래스카, 앙코래지에서의 IEEE 국제 통신 회의 (ICC'03)의 회의록(볼륨 2, pp.1108-1113, 11-15)에서 J.del Prado, S. Choi의 "수신된 신호 강도 측정을 거친 IEEE 802.11 WLAN에 대한 링크 적응 전략(Link Adaptation Strategy for IEEE 802.11 WLAN via Received Signal Strength Measurement)"에서 설명된 것과 같이, 일부 간단하지만, 가치있는 링크 적응 솔루션은 RSSI(수신된 신호 강도 인덱스) 및 들어오는 피드백 정보로부터의 아마도 배경 잡음의 측정, ACK(인지 프레임) 또는 주기적 비컨과 같은 제어 또는 관리 프레임의 측정에 의존한다. 그러한 방법은 하나의 단자와 접속점 사이에 업링크와 다운링크 상태가 대칭인 것으로 대략 평가될 수 있다는 가정에 의존한다. 결과적으로, 인지 메시지가 송신 터미널로 되보내진다면, 그러한 알고리즘은 더 수정되지 않고, 멀티캐스트 통신의 경우에 적용될 수 있다.

더욱이, {D. Qiao, S. Choi와 K.G. Shin에 의한 2002년 10월-12월 모바일 계산에 관한 IEEE 회보(Trans. On Mobile Computing, TMC) 볼륨 1, 페이지 278 내지 292, 4번에서 "IEEE 802.11a 무선 랜에 대한 굿풋 분석 및 링크 적응(Goodput Analysis and Link Adaptation for IEEE 802.11a Wireless LANs)" 및 Grilo, M, Nunes에 의한 2003년 10월 20-24일, 로컬 컴퓨터 네트워크에 관한28번째 IEEE 연례 컨퍼런스 회의록(LCN'03), 볼륨 1, 페이지 334 내지 345에서 로컬 컴퓨터 네트워크(LCN'03)상에서 "IEEE 802.11a/h/e WLANs에서 유니캐스트 및 멀티캐스트에 대한 링크 적응 및 송신 전력 제어" 에서 나타난 것과 같은} 비-RSSI 기반의, 일부 더 개선된 링크-적응 구조는, 링크 상태과 교환된 트래픽 특성에 관한 더욱 더 고품질인 정보가 수집되어, 이후 송신측으로 피드백되는 한, 채택될 수 있다.

그러나, 후자 군의 접속법을 사용하여 개선된 성능이 유지될 수 있다 할지라도, 전자 군은, AP를 통해 모든 트래픽(기반 구조 모드로 동작할 때)이 중계되는 그 AP가 여전히 개선된 디바이스(enhanced device)라면, 임의 종류의 수신 터미널(비-개선 수신 터미널 포함)에 의해 이용될 수 있다.

본 발명의 일 양상에 따라, IEEE 802.11 순응 네트워크에서 멀티캐스트 통신을 전달하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은,

(ⅰ) 데이터 스트림을 개별 네트워크 링크에 대한 송신기로부터 복수의 수신기로 송신하는 단계와,

(ⅱ) 복수의 수신기로부터 하나의 수신기를 선택하고, 선택된 수신기로부터 피드백 신호의 생성을 위한 시점을 선택하는 단계와,

(ⅲ) 선택된 시점에서 선택된 수신기로부터 피드백 신호를 수신하는 단계와,

(ⅳ) 수신된 피드백 신호에 의존하여 상기 데이터 스트림의 송신을 조정하는 단계를 포함하며,

여기서 데이터 스트림은 멀티캐스트 메시지의 시퀀스로서 복수의 수신기로 송신된다.

본 발명의 또다른 양상에 따라, IEEE 802.11 순응 네트워크가 제공되며, 이 네트워크는,

멀티캐스트 데이터 스트림을 각 네트워크 링크에 대한 복수의 수신기로 송신하도록 동작가능한 송신기(4)와,

복수의 수신기로서, 각 수신기는 송신기로부터 데이터 스트림을 수신하도록 동작가능한, 복수의 수신기(6a, 6b, 6c)와,

복수의 수신기 중 하나를 선택하고, 피드백 신호의 생성을 위한 시점을 선택하도록 동작가능한 선택 수단

을 포함하며,

여기서 각 수신기(6a,6b,6c)는, 그 시점에서, 상기 선택 수단에 의해 발행된 선택 신호의 수신에 응답하여, 피드백 신호를 송신기(4)로 제공하도록 동작 가능하다.

본 발명의 또다른 양상에 따라, IEEE 802.11 순응 네트워크에 대한 송신기가 제공되며, 상기 송신기는,

멀티캐스트 데이터 스트림을 각 네트워크 링크에 대한 복수의 수신기로 송신하도록 동작가능한 송신 유닛과,

복수의 수신기 중 하나를 선택하고, 피드백 신호를 생성하기 위한 시점을 선택하도록 동작가능한 선택 유닛

을 포함하며,

여기서 상기 송신기는 선택 신호를 선택된 수신기로 발행하고, 그 시점에서 선택된 수신기로부터 피드백 신호를 수신하도록 동작가능하다.

본 발명의 또다른 양상에 따라, IEEE 802.11 순응 네트워크에서 사용하기 위한 수신기가 제공되며, 상기 수신기는,

송신기로부터 멀티캐스트 데이터 스트림을 수신하도록 동작 가능한 수신 유닛과,

피드백 신호의 생성을 위한 시점을 선택하도록 동작가능한 선택 수단과,

선택된 시점에서, 피드백 신호를 네트워크의 수신기로 제공하도록 동작가능한 피드백 유닛을 포함한다.

일 실시예에서, 각 수신기는 시점을 선택하도록 동작가능한 타이머를 포함한다. 그러한 경우, 각 수신기는 수신기에 의한 피드백 신호의 공급시 자신의 타이머를 리셋할 수 있다.

피드백 신호는 수신기에서 수신 품질을 설명하는 파라미터를 포함할 수 있거나, 연이은 메시지를 송신하기 위해 송신기에 대해 제안된 송신 파라미터를 포함할 수 있다.

송신기의 선택 유닛은 유니캐스트 선택 메시지를 선택된 수신기로 송신할 수 있고, 선택된 수신기로부터 유니캐스트 메시지의 형태로 피드백 신호를 수신할 수 있다.

상기 피드백 신호는 멀티캐스트 메시지로서 제공될 수 있다. 더욱이, 상기 피드백 신호는 등가의 피드백 신호가 아직 공급되지 않았을 경우에만 공급될 수 있다.

●멀티캐스트 그룹을 형성하는 수신 터미널의 수로써, 이 수는 구내(in home) 시나리오에 대해 적절한 것으로 예상되는 수

●IEEE 802.11 표준에 의해 사용되는 회선-기반 매체 접속 제어 구조(contention-based medium access control scheme(CSMA/CA)

●패킷 재송신(ARQ)에 대해 어떠한 오프닝도 포함하지 않을 수 있는 오디오 및 비디오 스트리밍 어플리케이션에 관련한 실시간 QoS-관련 제한점을 고려하는 멀티캐스트 통신의 경우에 대해,

멀티캐스트 그룹의 모든 멤버로부터, 각각의 단일 패킷 전달이 인지될 유니캐스트 통신에 대해 고안된 리젬블링(resembling)은 관련 오버헤드로 인해 피드백 메커니즘을 제공하기 위해 적절한 접근법인 것으로 나타나지 않는다. 따라서, 전술된 이슈에 따라, 그러한 피드백 해법은 선택적이어야 한다. 그 결과, 결과적인 링크-적응/전력 제어 구조는 유니캐스트 통신 상대(counterpart)보다 덜 정확한 결과를 아마도 야기할 것이나, 여전히 효율적이다.

반면, 선택적인 피드백은 엄청난 양의 인입 패킷-손실의 두드러지는 링크 상태 저하와 같은, 구 이벤트에 의한 검출이 발생할 때만 수신 터미널의 피드백 정보를 송신 단자로 보내는 것이다. 링크 품질 변화 또는 전송 실패에 대한 그러한 피드백 정보는 수신 단자에 의해 모든 그것의 상대로 보고되어야 한다. 그러나, 이후, 단자의 링크 상태에 대한 송신 측으로 보고하기 위해, 선택적인 피드백은 대신 수신 터미널이 폴링되는 것이다.

링크 상태 및 송신 상황에 대한 피드백 정보를 전달하고 사용하기 위해 사용가능한 두 가지 옵션이 있다:

1. 데이터-링크 층에서

2. 더 높은 OSI 스택층(stack layer)에서

제 1 옵션은 링크 적응 메커니즘의 더 빠른 응답을 허용하는데, 이것은 퍼(per) 데이터-링크 패킷 기반으로 동작할 수도 있으며, 따라서, 비-상관된 트래픽 어플리케이션(예, 파일 송신)에 대해 선호될 수 있다. 반면, 제 2 선택은 (RSSI 측정에 의존하는 구조보다) 훨씬 더 정교한 링크 적응 구조의 사용에 알맞을 수 있다. 그러한 제 2 선택은 더 느린 적응 응답을 얻을 수 있으나, 여전히 매우 상관된 트래픽(예, 스트리밍)에 대해 여전히 효과적이다.

교환 트래픽의 종류와 밀접하게 연관된 것은 패킷상 인지 정책 대 블록-인지-기반 정책의 선택이다. 다시, 제 1 정책은 비-상관된 트래픽에 가장 적합한 반면, 제 2정책은 상관된 트래픽에 더 적합하다.

유사하게는, 피드백 메커니즘을 트리거하는 데 앞장서는 단자와 관련한 다른 대안예가 존재한다. 한편으로는 피드백이 멀티캐스트 통신의 송신 터미널에 의해 요청될 수 있으나, 반면 피드백은 수신 단자들 중 하나를 결정할 때 발행될 수 있다.

도 1은 멀티캐스트 통신 시스템을 도시하는 도면.

도 2는 본 발명의 일 양상의 구현 방법을 도시하는 도면.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에서 타이밍을 도시하는 도면.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에서 타이밍을 도시하는 도면.

도 1은 IEEE 802.11에 순응하고, 본 발명에 따라 이용가능한 네트워크를 도시한다. 네트워크(1)는 콘텐트 제공자(2), 송신기(4) 및 복수의 수신기(6a,6b,6c)를 포함한다. 임의의 수의 수신기(6)가 제공될 수 있고, 명료함을 위해 도 1에서 단지 3개만 도시됨이 이해될 것이다. 송신기(4)는, 데이터 스트림을 수신기로 송신함으로써, 네트워크 링크(5a,5b,5c)를 통해 멀티캐스트 통신을 수신기(6a,6b,6c)와 수행하는 것이 가능하다. 상술된 바와 같이, IEEE 802.11 순응 네트워크는 적합한 링크 수행 피드백이 부족하기 때문에 그러한 멀티캐스트 통신에 직접적으로 적합하지는 않다. 본 발명의 실시예들은 링크 적응을 가능하도록 하기 위해 그러한 링크 수행 정보를 제공하도록 기술된다. 네트워크(1)의 동작은 이제 도 2의 흐름도를 참조하여 설명될 것이다.

도 2는 본 발명의 제 1 양상을 실시하는 방법을 도시하고, 도 3은 제 1 실시예에서 신호 전달의 타이밍을 도시한다.

송신기(4)는 멀티캐스트 통신이 시작되는 단계 i에서 멀티캐스트 통신 패킷(또는 교환 트래픽의 속성 및 패킷상 또는 블록 인지 정책이 사용중인지의 여부에 의존하여, 한 행 내 특정 량의 패킷)을 송신한다.

이후 수신기 중 하나가 선택된다(단계 ⅱ). 이 선택은 송신기(4)에 의해 또는 하나 이상의 수신기에 의해 이루어질 수 있다. 이 바람직한 실시예에서, 상기 송신기는 수신기를 선택하는데, 보다 구체적으로 AP가 수신기를 선택한다.

이후, 송신기(4)는 영-길이 프레임과 같은 선택 신호(즉, 데이터 페이로드가 없는 더미 메시지)를, 유니캐스트 통신 모드를 이용하여 멀티캐스트 그룹의 수신기(6a,6b,6c) 중 선택된 하나로 송신한다.

IEEE 802.11 표준에 부합하여, 수신된 유니캐스트 메시지에 대한 응답으로서, 선택된 수신기는 피드백 신호를 인지 메시지의 형태로 송신기(4)로 되보낸다. 링크 수행 정보는 이후 RSSI 측정을 통해 메시지 수신시 추출될 수 있다. 그러한 구조는, 많이 존재하는, 어떠한 알고리즘적인 수정의 필요가 없는 유니캐스트-모드-고안 링크 적응 구조 중 임의의 하나를 사용할 수 있게 한다.

본 발명의 이러한 바람직한 실시예에서, 피드백 메커니즘은 송신기에 의해 구동된다. 그러므로, 송신기(4)가, 멀티캐스트 데이터 패킷이 퍼 패킷 또는 퍼 블록 기반으로 인지될 것으로 예상되는지의 여부를 결정하고, 필요시 멀티캐스트 수신 그룹과 관련한 수신 단자 수에 의존하여 블록 크기와 교환 트래픽의 지연 제한을 선택하고, 요청된 각각의 인지에 대해 선택 신호를 발행함으로써 수신 단자들 중 하나를 선택하는 것이 가능하다.

각 수신기들로부터 피드백 정보를 요청하기 위해 송신기(4)에 의해 사용될 구조로서, 두 가지 대안예가 이 실시예의 문맥에 설명되었으며, 피드백 요청 메시 지를 계획하기 위한 임의의 적합한 알고리즘을 사용하는, 추가적인 대안예가 가능하다.

1. 피드백은 수신기의 라운드-로빈(round-robin) 시퀀스에 따라, 즉, 미리 결정된 시퀀스에 따라 계획되는데, 이 시퀀스는 수신기가, 멀티캐스트 그룹에 가입하거나 그 그룹을 떠날 때 변경될 수 있다. 그러한 경우, 수신기 리스트는 어떠한 이벤트 발생시 갱신된다.

2. 피드백은 수신기의 균일하게 분포된 랜덤 시퀀스에 따라 계획된다.

이러한 바람직한 실시예는 데이터-링크 층에서 동작하며, 송신기 요청 피드백 정책에 의존한다. 인지는 교환 트래픽에 의존하여 패킷 방식이거나 블록 방식일 수 있으며, 트래픽의 적시성(timeliness) 제한은 계속되는 멀티캐스트 송신에 의해 전달되고, 선택적인 피드백 정책은 미리 결정된 또는 랜덤 시퀀스에 따라 한번에 단 하나의 수신기로부터의 피드백 정보 폴링으로 구성된다.

이제, 피드백이 수신기의 균일하게 분포된 랜덤 시퀀스에 따라 계획될 때, 본 발명의 제 1 바람직한 실시예의 구현에 관련한 단계 및 이슈의 설명이 따를 것이다. 우선, 피드백 메시지가 계획되기 전에 송신되어야 하는 멀티캐스트 패킷의 수로서, 값 P를 평가하는 것이 필요하다.

이상적으로, P는 멀티캐스트 통신 구조에서 피드백을 사용함으로써 초래하는 오버헤드를 고려함으로써 선택되어야 한다. 이 오버헤드는 이상적으로는 유니캐스트 경우에 대해 관측되는 것을 평균하여 너무 많이 초과하지 않아야 한다. 다시 말해, 매체 경합(medium contention) 지속 기간과 피드백 요청의 두 가지 예상되는 상태와 P 패킷의 송신 및 전파 시간으로 분할된 대응하는 피드백 응답 시간으로 인한 오버헤드는 SIFS(Short Inter-Frame Space) 지속기간과 인지 메시지 송신 시간의 합 사이의 비율을 초과하지 않아야 한다. 따라서, P에 대한 바람직한 값은 P>=3이다.

보다 정확하게는, P>= 1+(Tc+TDD)/(SIFS+TTACK)이며, 여기서 Tc는 평균 매체 경합 시간이며, TDD는 더미 패킷을 송신하는데 필요한 시간이고, SIFS는 짧은 인터-프레임 공간(short inter-frame space)이며, TTACK는 ACK 메시지를 송신하기 위해 필요한 시간이다.

더욱이, 사용중인 송신 모드나 송신될 트래픽의 종류와 같은 추가적인 인자, 예컨대 지연(적시성) 정확도는 P값의 선택에 대해 고려될 수 있다. 실제로, P값은 고정된 크기의 시간 창에서 Tc의 마지막으로 관측된 N개의 값의 평균값을 사용함으로써 및 TTD<<Tc 및 TTACK<<SIFS로 가정함으로써 적응적으로 계산될 수 있다. 추가로, IEEE 802.11e의 경우, 접속 카테고리는 상이한 종류의 트래픽 또는 소스에 대해 상이한 우선순위를 할당하는데 사용될 수 있다. 유사하게, P 값에는 접속 카테고리 값에 다른 상이한 값이 할당될 수 있다. 피드백 빈도 관련 값의 선택은 링크 적응 구조의 효율성을 수신 단자로 스트리밍되는 효율적인 데이터 속도와 균형 맞춰야한다.

피드백을 제공하도록 선택된 수신기의 선택은, 언급된 바와 같이, 사용가능한 수신기의 랜덤 선택에 기초할 수 있다. 이러한 랜덤 선택을 생성하는 일 예시적인 방법은 구간[0,1]에서 균일 확률 밀도 함수를 따르는 랜덤 변수값 u를 평가하는 것이다. 랜덤 수 생성기로부터 샘플링된 결과 출력(u0)이, R이 멀티캐스트 수신 그룹에서 수신기의 수인 구간[(r-1)/R,r/R]에 속한다고 하면, r은 구간[1,R]에서 양의 정수이다. 이후 수신기 리스트에서 r번째 수신기는 관련된 링크 상태에서 폴링될 다음 수신기로서 선택된다.

소스 단자는 P 패킷 중 (1+ceil((R*u0-r+1)*(P-1)))을 함수 ceil(x)가 다음과 같이 정의되는 멀티캐스트 수신 그룹으로 송신한다. 만약 x-a+b에서 b가 개구간(0,1)에 속한다면, a는 양의 정수이다. 만약 b<.5이면, ceil(x)=a이다. 그렇지 않으면, ceil(x)=a+1이다.

그러므로, 송신기가 임의의 수신기로부터의 링크 상태에 대한 임의의 피드백을 획득하기 전에, 적어도 하나의 패킷 수신이 보증된다.

본 발명의 이 실시예의 실제 구현에 있어서,

●송신기(4)는 유니캐스트 통신 모드를 사용하여, 피드백 요청을 링크상태에 대한 피드백 요청 신호를 주는 미리 선택된 수신기로 보낸다. 피드백 요청은 바람직하게는 더미 데이터 패킷이다.

●IEEE 802.11 표준인 신뢰성 있는 구조를 사용하여, 송신기(4)는 선택된 수신기에 의해 ACK(피드백) 메시지를 되보내며, 그 피드백 메시지로부터 링크 적응 알고리즘이 개시될 수 있다.

●송신기(4)는 멀티캐스트 통신 모드로 다시 전환하고, P 패킷 중 진행중인 (P-1-ceil((R*u0-r+1)*(P-1)))을 멀티캐스트 수신 그룹으로 보낸다.

●사용가능한 수신기 리스트는 링크 적응 알고리즘의 결과 출력에 따라 갱신 될 수 있다. 만약, 상기 링크 적응 알고리즘에 의해 선택된 송신 모드의 마지막 N개의 값을 포함하는 슬라이딩 시간 창을 따라 평균적으로 결과적인 송신 모드는 폴링 전에 사용중인 모드보다 훨씬 덜 로버스트한 것으로 관찰되면, 이 사실은 그 수신기에 대한 링크 상태가 안정적이고 선호됨을 지적하여, 다음 라운드의 일부에 대해 대응하는 수신기를 폴링하는 것이 스킵될 수, 즉 수신기 리스트로부터 일시적으로 등록 해지될 수 있다.

그러한 절차는, 단지 상기 링크가 마지막 폴링 라운드에 대해 평균적으로 가장 선호하는 링크 상태임을 나타내는 그 수신기를 수신기 리스트에서 제거할 뿐만 아니라, 그것의 수신 쪽 상대와 비교시 매우 심각한 링크 상태를 나타내는 것을 제거하여 더 개선될 수 있는데, 왜냐하면, 그 절차가 스트리밍 어플리케이션 요건에 따라 충분한 대역폭을 제공하기에 비효율적인 송신 모드를 요청하여, 모든 멀티캐스트 그룹 멤버에 대한 서비스의 품질의 수용할 수 없는 저하를 초래할 수 있기 때문이다.

그러한 일시적인 제외는 특정 타임-아웃에 도달하지 않거나 링크 상태상 임의의 급격한 저하가 어느 수신기에 대해서도 관측되지 않는 한 유지(hold)되어야 하는데, 왜냐하면 후자가 멀티캐스트 그룹에서 하나 이상의 수신기에 영향을 미치는 인접한 간섭 소스의 효과를 나타낼 수 있기 때문이다.

요약하면, 최적의 성능은 만약 (송신기에 의해 주기적으로 송신되는) 인입 비컨 프레임으로부터 RSSI 측정 기반의 링크-적응 구조를 사용하여 본 발명의 양상에 따른 양상을 구현하는 송신기가, 제시된 폴링 구조에 따라 수신기로부터 피드백 신호를 검색하는 개선된 접속점과 함께 사용되고 수신된 ACK 메시지에서 RSSI 측정으로부터 정보를 획득할 수 있는 링크-적응 구조를 통합한다면, 획득될 수 있다.

이 실시예에서, 단지 접속점만이 본 발명의 이점을 수용하기 위해 개선되어야 한다는 점이 관측되어야 한다. 이것은, 왜냐하면, 제 1 실시예에서, 수신 단자가 IEEE 802.11 표준에 따라야 하기 때문에 단순히 인지 메시지로 더미 메시지에 응답하고, 이것이 링크-적응 알고리즘에 대한 모든 요청된 정보가 추출되는 것으로부터 기인하기 때문이다.

이제 본 발명의 바람직한 제 2 실시예가 도 4의 타이밍도를 참조하여 설명될 것이다. 도 4에서, 일부 신호 전달이 도시되어 있으며, 다음과 같이 명칭이 명기되어 있다.

a) 멀티캐스트 송신 프레임을 나타낸다.

b) 유니캐스트 피드백 요청을 나타낸다.

c) 품질 저하 피드백 신호를 나타낸다.

d) 품질 개선 피드백 신호를 나타낸다.

제 2 실시예에서, 피드백을 제공하기 위한 수신기의 선택은 수신기 자체에 의해 수행된다. 이 경우, 선택된 수신기는 이전의 실시예에서처럼 동시적이라기보다는, 링크 상태와 시간 창에 대한 송신 상태에 대한 피드백 정보를 반환한다.

상기 수신기들은 링크 품질 및 패킷 송신 상태(예, 패킷 넘버링, 손상된 패킷등으로 인해 검출된 손실 패킷)에 대해 관측한다.

링크 상태의 대량의 저하 또는 개선이 임의의 수신기에 의해 관측될 때, 상 기 수신기들은 송신 단자로 그러한 변화에 대해 보고하기 위해 매체와 경쟁한다. 그러한 목적을 위해, 선택적인 피드백 요구를 만족하기 위해 일부 규칙이 적용된다.

1. 매체로의 접속은 가장 큰 링크 상태 변경을 검출하는 그러한 수신 단자들에 대해 우선 되어야 한다. 예를 들어, 링크 상태에 대한 피드백에 대해 매우 더 긴 백-오프(back-off) 기간은 더 작은 관측된 링크 상태 변화로 할당될 수 있다.

2. 제한된 수(Lr)의 수신 단자는 각 송신 라운드 이후에 임의의 피드백 정보를 보내도록 허용되어야 한다.

3. 잉여 피드백 정보는 가능할 때마다 회피되어야 한다(예, 일부 링크 적응 솔루션에 대해 두 개의 터미널이 유사한 링크 상태 변화를 보고하는 것에는 아무런 이득이 없다). 추가적으로, 유사한 링크 상태로 단자들을 검출하기 위해, 링크 품질 측정 단계가 멀티캐스트 세션(session)의 시작 동안 수행될 수 있다.

결과적으로, 임의의 보고 피드백 메시지가 멀티캐스트 송신 모드를 사용함으로써 소스와 멀티캐스트 그룹 멤버의 나머지로 송신되어야 하고, 따라서, 일단 Lr 수신기가 보고되었거나, 또는 매체 상태가 소스 단자에 의해 캡쳐되었을 때, 송신이 일반적으로 진행된다.

본 경우에 대해, 피드백 정보의 비-송신기-유니캐스트-요청된 속성으로 인해, 기본적인 링크 적응 알고리즘은, 그것의 유니캐스트 통신 모드 구현에 대해, 이에 따라 수정될 필요가 있고, 따라서 비-개선 송신기와 수신기의 공존을 허용하지 않을 것이다.

그러나, 그러한 접근법은 각 수신기에서 링크 적응이 실행되는 것 또한 허용한다. 이에 따라, 소스로 되보내질 피드백 정보는 수신기에서 계산된 추천된 송신 파라미터 세팅으로 단지 구성될 수 있다.

제 1 실시예와 유사하게, 결국은 수신기 리스트에서 수신기들 중 하나를 피드백 메시지를 발행하도록 폴링될 수 있다. 이 메시지는 상기 결정 기준을 보충하는 것으로 이해될 것인데, 왜냐하면, 심지어 링크 품질에 있어서 엄청난 변화가 없을지라도 신중하게 조정된 구간에서의 일부 피드백이 송신되어야 하기 때문이다. 이것은 엄청난 링크 저하가 추가적인 임의의 피드백 메시지의 송신을 억제하는 경우에 대해 보호한다. 대신, 수신기들은, 단순히 선택되기만 한 랜덤 수에 의존하여, 피드백 메시지를 송신하는지의 여부를 국부적으로 결정할 수 있다. 랜덤 시퀀스의 설계는 두 개의 그러한 피드백 메시지가 매체 상에서 경쟁하는 기회가 매우 낮음을 보증해야 한다.

제 2 바람직한 실시예를 고려할 때, 다음의 구현 단계와 이슈가 연관된다.

송신기는 디폴트 타이머 구간 크기로서 T를 평가한다. 이 값은 멀티캐스트 수신 그룹에서 모든 수신기에 알려지게 된다. 그러한 값은 PHY 모드에 따라 선택될 수 있다.

송신기는 적어도 하나의 패킷을 멀티캐스트 수신 그룹으로 멀티캐스팅한다. 수신 이후 즉시, 그 수신기들은 구간[0,1]에서 확률적인 타이머를 계획한다.

독립적으로, 각 수신기는 구간[0,1]에서 균등 확률 분포 함수를 따르는 랜덤 변수 uk를 평가한다.

이후, 수학적인 변환 X()은 랜덤 수 생성기로부터 샘플링된 값 uk에 적용된다. 결국, 결과적인 양은 T+deltaT와 곱해진다.

추가 항목 델타T는 각 수신기에 의해 독립적으로 또한 계산될 수 있다. 그것은 수신기의 링크 상태 상태 상에서 송신기에 보고하기 위해 우선 가중치를 부여하는 결정 파라미터인데, 즉, 수신기의 링크 상태 또는 송신 파라미터 제안을 송신기에 피드백하기 위해 수신기 가운데 우선순위를 카운트하는데 사용된다. 그에 따라 그러한 값이 계산될 수 있는 일부 일시적인 우선 순위 표준은 이미 언급되었다.

반면, 수학적 변환 X()은 확률적인 타이머에 대한 누적 밀도 함수의 역힘수로 선택되는데, 왜냐하면, 송신기에서 피드백 메시지의 기대값과 타이머 메커니즘으로 인한 피드백 지연 기간(latency)의 기대값이 지수적으로 분포하기 때문이다.

는 타이머에 대해 적합한 선택으로 나타난다. 대안으로서, 2003년 런던 통신 심포지엄에서 M. Nevokee, W.H.Chong, S. Olafsson의 "멀티캐스트 통신에서 피드백 제어를 위한 최적화된 타이머-기반 방법(An Optimized Timer-Based Method for Feedback Control in Multicast Communication)"에서의 시프트 지수 법칙(shifted power law)이 있다. 성형 파라미터(shaping parameter) a와 b를 가지는,

역시 사용될 수 있다. 만약 랜덤 변수 X가 누적 확률 함수로서 F(x)를 가진 다면, 랜덤 변수 u=F(x)는 구간[0,1]에서 균일하게 분포된 랜덤 변수인, 잘 알려진 통계 결과를 이용하여 상기 변환이 계산된다. 그러므로, X는 누적 밀도 함수의 역함수를 균일하게 분포된 랜덤 변수로 적용함으로써 생성될 수 있다.

타이머들 중 하나가 만료되자마자, 관련된 수신기는

1. 마지막 스트리밍 에피소드에 대한 응답으로, 다른 어떠한 피드백 메시지도 다른 수신기에 의해 이전에 송신되지 않은 경우에 한해 피드백 메시지를, 멀티캐스트 모드로 송신기와 멀티캐스트 수신 그룹의 나머지 멤버로 송신하거나,

2. 임의의 다른 수신기가 이미 마지막 라운드 동안 동일한 소스에 임의의 피드백을 제공한 경우, 수신기의 피드백을 억제한다.

따라서, 수신기는,

1. 스트리밍 소스 터미널(들)의 MAC 어드레스를 구분할 수 있어야 하며, 이는 터미널이 수신 그룹에 참여할 때마다, 멀티 캐스트 수신 그룹에 의해 사용중인 T 값과 유사한 형태로 획득될 수 있다.

2. 스트리밍 에피소드가 시작될 때마다 플래그(flag)를 설정하고, 피드백 응답이 수신기에 의해서 송신되거나 멀티캐스트 수신 그룹의 임의의 다른 멤버로부터 수신될 때마다 플래그를 리셋해야 한다. 플래그 상태는 일단 타이머가 만료될 때 수신기가 임의의 피드백을 소스로 송신할 것인지의 여부를 나타낸다. 추가적으로, 수신기는 개별적인 소스 MAC 어드레스와 T에 대한 값을 등록해야할 뿐만 아니라, 또한 상이한 스트리밍 소스에 대한 피드백 억제 플래그를 분리해야 한다.

요약하면, 바람직한 제 2 실시예는 상부 OSI 스택층에서 구현될 수 있고, 피 드백 발행 정책에 의존하며, 다시 교환 트래픽의 속성에 의존하여 패킷상 또는 그룹 인지를 채택하고, 상기 선택적인 피드백 정책은 제한된 피드백에 존재하는데, 이는 관측된 링크 상태 저하 또는 개선 및 잉여 없음(no redundancy)의 연관성에 따라 우선순위 선정된다(예, 우선순위로 인해, 모든 송신 라운드 후에, 만약 있다면, 단지 가장 큰 감소 및 개선이 보고된다).

이러한 제 2 실시예를 위해, 송신중인 접속점과 수신 단자 둘 모두는 개선된 디바이스이어야 한다(즉, 본 발명에 따라 수정된 디바이스). 제 2 실시예에서, 수신 단자들 스스로가 링크 상태, 송신 상태 정보를 결정하고 수집하며

a) 링크 적응 알고리즘을 수행하고 바람직한 송신 파라미터 설정을 송신기로 피드백하거나

b) 수집된 정보를 처리하는 송신기로 단순히 수집된 정보를 피드백한다.

본 발명은 멀티캐스트 통신 시스템 및 특히 IEEE 802.11 표준을 사용하는 멀티캐스트 통신에 이용가능하다.

Claims

IEEE 802.11 순응 네트워크에 대한 멀티캐스트 통신을 전달하는 방법으로서, 상기 방법은,

(ⅰ) 데이터 스트림을 각 네트워크 링크 상의 송신기로부터 복수의 수신기로 전달하는 단계와

(ⅱ) 복수의 수신기로부터 한 개의 수신기를 선택하고, 선택된 수신기로부터 피드백 신호의 생성에 대한 시점을 선택하는 단계와

(ⅲ) 상기 선택된 시점에서 상기 선택된 수신기로부터 피드백 신호를 수신하는 단계와

(ⅳ)상기 수신된 피드백 신호에 따라 데이터 스트림의 송신을 조정하는 단계

를 포함하는데, 여기서 데이터 스트림은 멀티캐스트 메시지의 시퀀스로서 복수의 수신기로 송신되는, 멀티캐스트 통신을 전달하는 방법.
제 1항에 있어서, 수신기를 선택하고 시점을 선택하는 단계(ⅱ)는 네트워크의 송신기에서 수행되고, 유니캐스트 선택 메시지를 상기 선택된 수신기로 송신하는 단계를 포함하며, 상기 피드백 신호는 유니캐스트 메시지로서 선택된 수신기로부터 송신기로 반환되는, 멀티캐스트 통신을 전달하는 방법.
제 1항에 있어서, 수신기를 선택하고 시점을 선택하는 단계(ⅱ)는 선택된 수 신기에서 수행되고, 상기 피드백 신호는 멀티캐스트 메시지로서 송신기 및 다른 수신기로 공급되는, 멀티캐스트 통신을 전달하는 방법.
제 3항에 있어서, 시점의 선택은 선택된 수신기에서 독립적인 타이머를 사용하여 수행되고, 피드백 신호의 공급은 피드백 신호가 다른 수신기들 중 하나로부터 수신되지 않은 경우에만 수행되는, 멀티캐스트 통신을 전달하는 방법.
제 4항에 있어서, 수신기에 의해 피드백 신호의 공급시, 수신기의 독립적인 타이머가 리셋되고 재시작되는, 멀티캐스트 통신을 전달하는 방법.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 수신기에 의해 송신된 상기 피드백 신호는 수신기에서 수신 품질을 설명하는 파라미터를 포함하는, 멀티캐스트 통신을 전달하는 방법.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 수신기에 의해 송신된 상기 피드백 신호는, 송신기가 후속하는(subsequent) 메시지를 송신하기 위해 제안된 송신 파라미터를 포함하는, 멀티캐스트 통신을 전달하는 방법.
IEEE 802.11 순응 네트워크로서, 상기 네트워크는,

멀티캐스트 데이터 스트림을 각 네트워크 링크 상의 복수의 수신기로 송신하 도록 동작 가능한 송신기(4)와

복수의 수신기로서, 각각이 송신기로부터 데이터 스트림을 수신하도록 동작 가능한 복수의 수신기(6a,6b,6c)와,

복수의 수신기 중 하나를 선택하고, 피드백 신호의 생성을 위한 시점을 선택하도록 동작 가능한 선택 수단을 포함하며,

여기서 각 수신기(6a,6b,6c)는 상기 시점에서 상기 선택 수단에 의해 발행된 선택 신호의 수신에 대한 응답으로 피드백 신호를 송신기(4)로 제공하도록 동작가능한, IEEE 802.11 순응 네트워크.
제 8항에 있어서, 상기 선택 수단은 송신기(4)에 의해 제공되며, 유니캐스트 선택 메시지를 선택된 수신기로 송신하도록 동작가능하며, 상기 송신기는 유니캐스트 메시지로서 선택된 수신기로부터 피드백 신호를 수신하도록 동작가능한, IEEE 802.11 순응 네트워크.
제 8항에 있어서, 상기 선택 수단은 수신기(6a, 6b, 6c)중 적어도 하나에 의해 제공되고, 상기 수신기는 멀티캐스트 메시지로서 각 피드백 신호를 송신기 및 다른 수신기들로 송신하도록 동작가능한, IEEE 802.11 순응 네트워크.
제 10항에 있어서, 각 수신기는 등가의 피드백 신호가 다른 수신기들 중 하나에 의해 공급되지 않은 경우에만 그러한 피드백 신호를 공급하도록 동작가능한, IEEE 802.11 순응 네트워크.
IEEE 802.11 순응 네트워크를 위한 송신기로서, 상기 송신기는,

멀티캐스트 데이터 스트림을 각 네트워크 링크 상의 복수의 수신기로 송신하도록 동작 가능한 송신 유닛과,

복수의 수신기들 중 하나를 선택하고 피드백 신호를 생성하기 위한 시점을 선택하도록 동작가능한 선택 유닛을 포함하며,

여기서 상기 송신기는 상기 시점에서 선택 신호를 선택된 수신기로 발행하고, 선택된 수신기로부터 피드백 신호를 수신하도록 동작 가능한, IEEE 802.11 순응 네트워크를 위한 송신기.
IEEE 802.11 순응 네트워크에서 사용하기 위한 수신기로서, 상기 수신기는,

송신기로부터 멀티캐스트 데이터 스트림을 수신하도록 동작가능한 수신 유닛과,

피드백 신호의 생성을 위한 시점을 선택하도록 동작가능한 선택 수단과,

선택된 시점에서, 네트워크 링크 성능을 나타내는 피드백 신호를 제공하도록 동작가능한 피드백 유닛

을 포함하는, IEEE 802.11 순응 네트워크에서 사용하기 위한 수신기.