KR20070106024A - 서비스 차별화된 무선 네트워크에서 ＱｏＳ를 측정하고감시하는 방법 - Google Patents

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Abstract

무선 네트워크(100)는 복수의 무선 스테이션(QSTA)(102)과 액세스 포인트(QAP)(101)를 포함한다. QAP 또는 하나 이상의 QSTA 또는 둘 다는 지연 데이터 또는 대기열 데이터 또는 둘 다를 하나 이상의 트래픽 유형마다 측정한다. QSTA나 QAP의 네트워크 파라미터는, 측정된 지연 데이터, 대기열 길이 또는 둘 다에 기초하여 조정될 수 있다. 무선 통신 방법도 설명된다.

Description

서비스 차별화된 무선 네트워크에서 ＱｏＳ를 측정하고 감시하는 방법{MEASURING AND MONITORING QOS IN SERVICE DIFFERENTIATED WIRELESS NETWORKS}
본 발명은 복수의 무선 스테이션(QSTA)과 액세스 포인트(QAP)를 포함하는 무선 네트워크와 그러한 네트워크에서의 무선 통신 방법에 관한 것이다.
데이터와 음성 통신에서 무선 연결의 사용이 계속해서 증가하고 있다. 이 때문에, 무선 근거리 네트워크(WLAN)를 유선 또는 광 섬유 솔루션(optical fiber solution)에 대한 실행 가능한 대안으로 만드는 채널 변조 기술의 향상을 통해 무선 통신 대역폭이 상당히 증가하였다.
알려져 있는 것처럼, 표준이 종종 WLAN을 지배한다. 그러한 표준 중 하나가 IEEE 802.11이다. IEEE 802.11은 WLAN의 매체 액세스 제어(MAC) 하위층과 물리(PHY)층에 대한 규격(specification)을 커버하는 표준이다.
음성 및 데이터 트래픽의 제어에서의 상당한 개선을 위해 802.11 표준이 제공되었지만, 서비스 품질(QoS: quality-of-service) 요구사항을 지원하면서 증가된 채널 속도로 네트워크 액세스에 대한 요구의 계속되는 증가는 표준 및 그것에 대한 특정 변화의 계속된 평가를 초래하였다. 예컨대, 네트워크에서 레거시(legacy) 음성과 데이터 트래픽의 계속되는 지원뿐만 아니라, WLAN's에서의 실시간 멀티미디어 서비스(예컨대, 스트리밍 비디오)에 대한 지원에 많은 노력이 이루어졌다. IEEE 802.11E는 이러한 논쟁거리를 어느 정도까지 다루고 있다.
802.11E 표준은 공통 채널을 통해, 멀티미디어와 레거시 트래픽을 송신해야 하는 필요성으로부터 생겼다. 알 수 있는 것처럼, 멀티미디어 트래픽은 상이한 양의 대역폭을 요구하고, 많은 레거시 애플리케이션보다 채널로의 상이한 액세스 잠재 시간을 요구한다. 매체로의 액세스의 좌표를 통해 네트워크의 효율을 개선하려는 시도에서, 네트워크의 액세스 포인트(QAP) 또는 호스트는 다양한 방법 중 하나에 의해 매체로의 액세스를 부여한다. 이러한 매체로의 액세스 부여는 기준에 기초하고, 종종 서비스 차별화로서 언급된다.
WLAN의 동작 채널의 액세스/사용을 조정하려고 시도하기 위해 사용된 한 가지 기술은 폴링(polling)이다. 폴링은 무선 스테이션(QSTA)이 스트림 요구 사항과 같은 일정한 요구사항으로 QAP에 송신을 보내는 공정이다. 각 QSTA는 QAP로의 적용의 요구 사항을 송신하게 되고, 이러한 QAP는 요구 사항에 따라 매체(채널)를 예약한다. 이러한 방식으로, 매체로의 액세스는 일반적인 애플리케이션 유형에 의하기 보다는 특정 액세스 요구 사항에 의해 부여된다. 이러한 유형의 매체 액세스 예약은, 트래픽 규격(TSPEC) 절충이라고 부르고, 서비스 차별화의 한 유형이다.
요청을 수신한 후, QAP는 그러한 요청을 거절하거나 받아들인다. 받아들여진 스트림을 구비한 QSTA는, 표시된 지속 기간에 대한 부여 채널 액세스 권리를 효율적으로 부여하는 발행된 폴이다.
또 다른 우선 순위 선정 방법이 802.11E 표준에서 예측된다. 이 방법은 애 플리케이션을 트래픽 부류로 분류하고, 각 클래스는 액세스의 상이한 우선 순위를 가진다. 이러한 방법에서, 트래픽의 각 클래스 또는 트래픽 유형은 더 낮은 우선 순위의 트래픽과는 상이한 확률의 채널로의 액세스를 가진다.
위에서 개요가 설명된 서비스 차별화(채널 액세스 부여 또는 채널 우선 순위)의 방법이 무선 시스템의 성능을 상당히 증가시킨 데 반해, 증가된 애플리케이션 요구 사항은 추가적인 개선을 요구한다. 한 가지 알려진 개선 사항은 제안된 보정안인 802.11H와 802.11K에서 구현되는 다양한 채널 데이터의 감시와 측정을 통한 것이다.
제안된 802.11H 보정안은, 특정 레이더 디바이스가 송신하지 않는 것을 보장하기 위해 주파수를 감시하는 단계를 포함한다. 이들 디바이스가 송신한다면, QAP는 예컨대 레이더와의 간섭을 회피하기 위해, QSTA가 상이한 채널 주파수로 변경할 것을 요청한다.
제안된 802.11K 보정안은 현재의 QAP에 의해 이웃하는 QAP를 고려한 정보와, QAP 또는 다른 QSTA로부터 숨겨진 노드에 대한 정보와, 한정된 시간 기간 동안에 획득되는 잡음 히스토그램을 감시하고 측정하는 단계를 포함한다.
802.11H와 802.11K의 측정 및 감시 기술은 무선 네트워크에서의 네트워크 관리 능력을 개선하는 데 있어 유용할 수 있다. 하지만, 이들 알려진 네트워크 측정 및 감시 기술은 서비스 차별화된 네트워크의 필요성에 숙련되지 않다. 예컨대, 현재의 측정 및 감시 방법은 상이한 트래픽 유형을 차별화하는데 실패하였다.
IEEE 802.11K(예컨대, QoS Metrics Report라는 제목의 섹션 IEEE 802.1t tgK-D4.0 섹션 7.3.2.22.10)는 서비스 차별화된 무선 네트워크에서 데이터를 감시, 저장, 요청 및 보고하는 것을 요구한다. 이는 QSTA로 하여금, 레거시(legacy) 802.11 네트워크에서 한정된 관리 정보 베이스(MIB) 카운터, 예컨대 802.11e MIB를 포함하는 QAP에 측정된 통계량(statistics)을 보고하는 것을 허용한다. 하지만, 이러한 측정은 평균 지연을 측정하는 일반적인 기술을 요구한다. 이는 802.11 디바이스에서의 구현에 있어 최적은 아니다. 예컨대, 표준 방법을 사용하여 n개의 샘플의 평균 지연을 계산하기 위해서는, QSTA가 n개의 값을 저장하고, n-1번의 덧셈과 1번의 나눗셈을 수행해야 한다. 그러므로 요청된 샘플의 개수에 따라, 표준 방법은 큰 메모리와 계산 요구 사항을 초래할 수 있다. 따라서, 이는 더 나은 생활이 유행하는 이동 디바이스에서의 전력 자원을 소모시킬 수 있다.
종래 기술의 방법에 따르면, 평균 지연 측정 전류를 유지하기 위해서는, QSTA가 모든 새로운 성공적으로 송신된 프레임이나 모든 버려진 프레임에 관해 평균 지연을 갱신해야 하는데, 이는 재시도 한계에 도달하였거나 지연 경계를 놓쳤기 때문이다. 종래 기술에서의 갱신은 특히 트래픽 속도가 높은 경우 갱신된 평균 지연을 유지하기 위해 높은 계산 및 저장 비용을 필요로 한다.
예시적으로, 데이터는 지연 데이터와 대기열 데이터가 있다. 예시된 실시예에서는, 지연 데이터나 대기열 데이터 또는 둘 다가 액세스 카테고리마다, 트래픽 스트림마다, 사용자 우선 순위마다, 또는 스테이션마다 수집될 수 있다. 이들 트래픽 유형은 단지 예시적인 것이고, 이들 데이터는 무선 분야의 당업자의 범위 안에 있는 다른 트래픽 유형에 관해 수집될 수 있다는 점이 주목된다.
유리하게, 데이터로의 액세스는 달성되는 QoS의 레벨과 시스템 상태(지연, 대기열 길이 등)의 지식을 알게 한다. 게다가, 이들 데이터로 QAP는 일어나고 있거나 경향이 지속된다면 일어날 수 있는 문제(지연 또는 수용할 수 없는 대기열 길이), 즉 문제가 어디서 일어나는지와 그러한 문제의 중요도를 인지할 수 있다. 이후 QAP는 그러한 문제를 해결하기 위한 시도로 바로잡거나(corrective) 가라앉히는(mitigating) 단계를 취할 수 있다. 또한, 이들 데이터로 QSTA는 이웃하는 네트워크에 합류하는 결정 또는 매체에 액세스하기 위해 더 많은 양의 시간을 요청하는 결정과 같은 특정 결정을 행할 수 있다.
그러므로 필요한 것은, 전술한 알려진 방법과 장치의 적어도 결점을 극복하는 무선 통신에 관한 방법, 디바이스 및 컴퓨터 판독 가능한 매체이다.
일 실시예에 따르면, 무선 네트워크는 MAC, PHY, QoS 파라미터를 측정하기 위한 처리기, QoS 파라미터의 사례를 샘플링하기 위한 이벤트 샘플링기(event sampler), 이전에 계산된 QoS 파라미터를 저장하기 위한 디바이스, 측정된 QoS 파라미터에 기초하여 이전에 계산된 QoS 파라미터를 조정하기 위한 수단 및 MAC, PHY 또는 MAC과 PHY 둘 다의 적어도 하나의 네트워크 파라미터를 조정하기 위한 제어기를 포함한다.
또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 무선 통신 방법은 샘플링 동작에서 QoS 계량 파라미터를 측정하는 단계, 측정된 QoS 계량 파라미터를 메모리에 저장하는 단계, 저장된 측정된 QoS 계량 파라미터에 기초하여 일련의 QoS 계량 파라미터의 평균을 갱신하는 단계 및 상기 갱신된 평균에 적어도 부분적으로 기초한 적어도 하나의 네트워크 파라미터를 조정하는 단계를 포함한다.
이러한 실시예들은 첨부 도면과 함께 읽을 때 다음 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 다양한 특징이 반드시 비율에 맞게 그려질 필요가 없다는 것이 강조된다. 실제로, 그 치수는 토론의 명확화를 위해 임의로 증가하거나 감소할 수 다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 무선 근거리 네트워크의 블록도.
도 2는 지연 또는 대기열 데이터 또는 두 다를 예시적인 실시예에 따라 획득 및 저장하는 방법의 흐름도.
도 3은 종래 기술의 방법을 사용하는 지연 갱신 처리 방법의 흐름도.
도 4는 평균 지연을 갱신하는 방법의 흐름도.
도 5는 평균 지연을 결정하는 디바이스를 도시하는 도면.
도 6은 측정된 QoS 파라미터에 기초하여 네트워크 파라미터를 조정하는 디바이스를 도시하는 도면.
다음 상세한 설명에서, 제한하는 것이 아닌 설명을 위해, 특정 세부 사항을 개시하는 예시적인 실시예가 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해 전개된다. 하지만, 본 개시물의 이익을 가진 당업자에게는, 본 발명이 본 명세서에 개시된 특정 세부 사항으로부터 벗어나는 다른 실시예에서 실시될 수 있다는 것이 분명해질 것 이다. 더욱이, 공지된 디바이스, 방법 및 자료의 설명은, 본 발명의 설명을 애매모호하게 하지 않도록 생략될 수 있다. 가능하다면, 처음부터 끝까지 동일한 숫자가 동일한 특징을 가리키게 된다.
도 1은 일 실시예에 따른 네트워크(100)를 도시한다. 이 네트워크(100)는 복수의 QSTA's(102)에 무선 기반구조(infrastructure)(미도시)에 의해 연결되는 적어도 하나의 QAP(101)를 포함한다. 이 실시예에서 4개의 QSTA's(102)가 도시되었음이 주목된다. 이는 이 실시예의 토론에서 명확성을 증진시키기 위해 그렇게 된 것이다.
QSTA's(102)는, 개인용 컴퓨터, 가전 기구, 핸드셋, PDA(personal digital assistant) 및 네트워크를 거쳐 사용할 수 있게 연결된 다른 디바이스와 같은 예시적으로 휴대 가능한 디바이스이다. 예시적인 실시예에 따라, 네트워크(100)와 그것의 요소는 실질적으로 IEEE 802.11 표준과 그것의 부류를 따른다. 예시적으로, 네트워크(100)는 WiFi 네트워크 또는 다른 유형의 무선 근거리 네트워크(WLAN)이다. 이러한 네트워크(100)는 또한 본 발명의 애플리케이션의 실시예의 수정예와 개선예를 포함한다.
동작시 QAP(101)는 다양한 QSTAs(102) 사이의 통신을 명령한다. 이 때문에 QAP(101)는 QSTA(102)에 의해 음성, 비디오 및 데이터의 송신을 조정한다. 일 실시예에 따르면, QSTAs(102)는 QAP(101)를 통해서만 또 다른 QSTA와 연결된다. 또 다른 실시예에 따르면, QSTA's는 먼저 QAP(101)에 송신해야만 하는 필요성 없이 하나 이상의 QSTA's와 통신할 수 있다. 전자의 실시예를 업링크(uplink)라고 부르고, 후 자의 실시예를 다이렉트(direct) 링크라고 부른다. WLAN(100)의 이들 양상의 세부 사항은 본 실시예의 일반적인 이해와 밀접한 관련이 있고, 이들 세부 사항은 일반적으로 당업자에게 알려져 있다. 이와 같이, 본 실시예의 설명을 애매모호하게 하는 것을 피하기 위해, 이들 세부 설명은 포함되지 않는다.
도 2는 일 실시예에 따라 지연 데이터 또는 대기열 데이터 또는 둘 다를 획득 및 저장하는 방법의 흐름도이다. 도 2의 방법은 도 1의 네트워크(100)에 관련하여 설명된다. 이는 단지 예시적인 것이고, 이러한 방법은 다른 유형의 무선 네트워크에서 구현될 수 있다고 예측된다는 점이 강조된다. 앞서 언급하였듯이, QAP(101) 또는 QSTA(102) 또는 둘 다는 바람직하게 선택된 트래픽 유형 또는 다양한 트래픽 유형의 지연 또는 대기열 데이터를 획득하고 저장한다. 이 때문에, 특정 실시예에서는 QAP가 지연 또는 대기열 데이터를 획득하고 저장한다. 다른 실시예에서는, 하나 이상의 QSTA(102)가 지연 또는 대기열 데이터를 획득하고 저장한다. 또 다른 실시예에서는, QAP(101)와 하나 이상의 QSTA(102)가 지연 또는 대기열 데이터를 획득한다.
단계(201)에서는 QAP(101) 또는 QSTA(102)가 통계치와 측정 파라미터를 선택한다. 이들 파라미터는 평균 지연, 최대 지연, 최소 지연, 지연의 표준 편차 또는 분산, 및 지연의 히스토그램이 포함되나 이들에 제한되지 않는다. 유사하게, QAP(101) 또는 QSTA(102)는 이 대기열에 관련하여 다음 통계치 및 측정 파라미터, 즉 평균 대기열 길이, 최대 대기열 길이, 최소 대기열 길이, 그러한 대기열 길이의 표준 편차 또는 분산, 및 그러한 대기열 길이의 히스토그램으로부터 선택할 수 있 다.
단계(202)에서는, QAP(101) 또는 QSTA(102) 또는 둘 다, 원하는 트래픽 유형 또는 복수의 트래픽 유형마다 선택된 파라미터의 원하는 데이터를 획득한다. 다시 말해서, 이들 트래픽 유형에는, 액세스 카테고리, 트래픽 스트림, 사용자 우선 순위 또는 스테이션이 포함되지만, 이들에 제한되지 않는다. 이 데이터의 획득은 선택된 트래픽 유형에서의 특정 파라미터에 관해 성능을 감시함으로써 이루어진다. 예컨대, QAP(101)는 비콘(beacon) 간격 또는 서비스 간격에 걸쳐 액세스 카테고리마다 지연을 감시할 수 있는데, 이는 이러한 간격에서의 평균 지연을 결정하기 위해서이다. 대안적으로, 밀접한 관계가 있는 데이터를 획득하는 것은, 한 노드에 의해 또 다른 노드를 요청하는 것을 통해 이루어질 수 있다. 예컨대, QAP가 QSTA로부터의 트래픽 유형에 관련된 지연 또는 대기열 데이터를 원한다면, 요청을 거쳐 QSTA로부터 이들 데이터를 획득할 수 있다.
단계(203)에서는 선택적으로, 하나 이상의 QSTA(102)가 획득된 데이터를 QAP(101)에 전송한다. 이러한 전송은 QAP(101)로부터 QSTA(102)로의 전송을 위한 요청 결과이거나 QSTA(102)로부터 QAP(101)로의 자발적인 전송일 수 있다.
단계(204)에서는, QSTA(102) 또는 QAP(101)가 관련 데이터를 저장한다. 더욱이, 계산이 이루어져야 한다면 이들은 단계(204)에서 실행될 수 있다. 예컨대, QAP(101)는 데이터의 규정된 많은 개수의 패킷에 걸친 대기열 길이의 통계적 평균치를 원할 수 있다. 단계(204)에서는, 단계(202)에서 데이터를 획득한 후, QAP(101)가 그러한 평균을 계산할 수 있다.
단계(205)에서는, 필요하다면 획득된 데이터에 기초하여, QAP(101) 또는 QSTA(102)가 자신의 기능을 바꿀 수 있다. 이러한 기능 바꿈은 다양한 행동 중 하나일 수 있다. 더욱이, 2개 이상의 행동이 종속하는 QSTA 또는 QAP에 의해 취해질 수 있다. 예시적으로, 만약 최대 지연에 관련된 데이터를 획득한 후, QAP(101)가, 그러한 최대 지연이 스트리밍 비디오에 대해 임계의 허용 가능한 지연의 한참 아래에 있다는 것을 결정한다면, QAP(101)는 최대 지연으로 인해 훨씬 낮은 임계치를 가지는 다른 유형의 데이터(예컨대, 음성)의 패킷에 할당된 시간을 증가시킬 수 있다. 이렇게 함으로써, 스트리밍 비디오는 그것의 임계 최대 지연 아래로 유지될 수 있고{비록, 이제는 QAP에 의해 취해진 치료 행동(curative action) 전보다는 더 큰 지연을 가지지만}, 다른 데이터는 더 신속하게 통신이 이루어질 수 있다. 이로 인해, 비디오 통신의 품질을 희생하지 않고서도 이들 다른 유형의 데이터에 관한 처리량과 효율이 증가하게 된다.
주목할 만한 사실은, 단계(202, 204)에서의 데이터의 획득과 저장이, 단계(205)의 행동이 수행되기 전에 완료될 필요가 없다는 점이다. 예컨대, 매 액세스마다 카테고리의 대기열 길이의 획득 동안 임계 한계에 가까워진다면, QAP(101)는 임계치에 도달하거나 초과하는 것을 회피하기 위해 일정한 치료 행동을 취할 수 있다.
단계(205)의 치료 행동을 완료한 후, 단계(201)에서 시작하여 공정은 원하는 대로 반복될 수 있다. 물론, 특정 시간 기간이나 원하는 데이터 포인트의 개수가 완료되기 전에 행동이 취해진다면, 계속된 획득 저장 및 데이터의 분석이 단 계(202, 204)마다 계속될 수 있음이 주목된다. 더욱이, 이러한 예시적인 방법은 필요한 만큼 단계(202 내지 205)의 병렬 실행을 예상한다.
도 3은 지연 갱신을 처리하는 방법의 흐름도이다. 단계(301)에서, 이러한 과정이 시작된다. 단계(302)에서 QSTA 또는 QAP는 지연 측정을 개시한다. 이 지연 측정은 예컨대 지연 데이터(즉, 지연 시간) 또는 대기열 길이(즉, 대기열에 있는 자리)의 측정일 수 있다. 단계(303)에서, QSTA 또는 QAP는 프레임이 전송되는 것을 기다리고, 이후 단계(304)에서 그 프레임을 전송한다. QSTA 또는 QAP는 단계(305)에서 성공적으로 전송되었는지를 확인한다. 이는 예컨대 QSTA 또는 QAP가 통신하는 디바이스로부터의 확인 프레임(ACK)을 수신함으로써 이루어질 수 있다. QSTA 또는 QAP가 ACK를 수신하지 않으면, 단계(306)에서 그 프레임을 재전송할지를 결정한다. 이러한 결정은, 예컨대 재시도 한계에 도달되는지에 기초한다. 재시도 한계에 도달되면, QSTA 또는 QAP가 단계(307)에서의 프레임을 버리고, 지연 한계를
dk = (현재 시각) - (프레임 도착 시각)
의 값으로 설정하며, 여기서 dk는 지연 샘플을 나타낸다. 만약 재시도 한계가 단계(306)에서 도달되지 않는다면, 그 프레임은 단계(304)로 되돌아가 재전송된다. 하지만 QSTA 또는 QAP가 단계(305)에서 ACK를 수신하게 되면, QSTA 또는 QAP가 단계(308)로 진행하고, 그 프레임 지연을
dk = (ACK 수신 시각) - (프레임 도착 시각)
의 값으로 설정한다.
QSTA 또는 QAP는 모든 새로운 지연 샘플(dk)을 단계(307)나 단계(308)로부터 일련의 샘플 중에서 n개 중 하나로서 저장한다. 이러한 저장은 QSTA 또는 QAP에서의 메모리 공간을 필요로 한다. 이후 QSTA 또는 QAP에서의 처리기는 이후 수학식에 의해 단계(310)에서 평균 지연을 갱신하고, 여기서 D는 평균 지연이며, n은 샘플의 개수, 그리고 d는 측정된 프레임 지연이다. 도 3의 방법을 사용하여 n개의 샘플의 평균 지연을 계산하기 위해, QSTA 또는 QAP는 n개의 값을 저장해야 하고, 계산을 수행하기 위해 n-1개의 덧셈과 1개의 나눗셈을 수행해야 한다. 평균 지연을 결정하기 위해 필요로 하는 샘플의 개수에 따라, 큰 메모리 요구 조건(예컨대, 모든 n개의 샘플을 저장하기 위해)과 높은 계산 요구 조건(예컨대, 전술한 기능을 수행하기 위해)을 초래하게 된다.
도 4는 단계(401 내지 408)가 도 3의 단계(301 내지 308)와 동일한 본 발명에 따른 방법을 도시하고, 본 명세서에서는 간단하게 하기 위해 설명되지 않는다. QSTA 또는 QAP 내의 처리기는 도 3을 참조하여 설명된 방법보다는 더 간단하고 더 효율적인 방식으로 평균 지연 측정 단계(409)를 생성한다. 단계(409)에서는, QSTA 또는 QAP 내의 처리기가 다음 수학식 1, 즉
Dk = (1-2-n)Dk -1 + 2- ndk
에 따라 k개의 샘플 후의 D를 추정하기 위해 이동 평균(moving average)을 사용함으로써 평균 지연(Dk)을 생성하고, 여기서 Dk는 예컨대 단계(408)에서 전송 스트림에서 성공적으로 전송된 k번째 프레임에 관해 측정된 지연이다. 또한, Dk는 프레임이, 버려지기 전에 MAC 층 대기열에 머무른 시간의 총량으로 설정될 수 있는데, 이 MAC 층 대기열에서 n은 새롭게 측정된 값에 비교되어 추정된 값에 주어진 가중치(weight)를 결정한다{단계(407)에 의한 것처럼}.
수학식 1은 다음 수학식 2, 즉
Dk = Dk -1 + 2-n[dk - Dk -1]
과 같이 다시 쓰여질 수 있다. 수학식 2는 갱신시마다 QSTA 또는 QAP 내의 처리기에서 오직 3개의 기본 연산을 필요로 한다. 이들 연산은 1번의 빼기(예컨대, dk - Dk -1), 1번의 더하기(예컨대, + 연산) 및 1번의 시프트(shift)(예컨대, 2-n, 여기서 n은 비트 개수이다)이다. QSTA 또는 QAP 내의 메모리에 대한 요건은 도 3의 방법보다 훨씬 간단하고, 오직 2개 값{예컨대, 추정된 지연(Dk -1), 측정된 지연(dk)}의 저장을 필요로 한다. QSTA 또는 QAP 내의 처리기에 대한 요건은 도 3의 방법보다 훨씬 간단하고, 샘플 갱신(예컨대, 1개의 더하기, 1개의 빼기, 1개의 시프트)으로부터 평균 지연을 결정하기 위해 실행될 3개의 기본 연산(예컨대, 1개의 더하기, 1개이 빼기, 1개의 시프트)만을 필요로 한다. 또한, 사용자는 응용 필요 조건(즉, 전력 절감, 처리 속도, 이전에 샘플링된 데이터 등의 상대적인 가중치 등)에 의존하는 n개의 값을 설정할 수 있다. 또한, n은 미리 결정될 수 있고 또는 QSTA 또는 QAP가 관리 프레임, 예컨대 측정 요청 프레임에서의 n개의 값을 포함할 수 있다. 또한, 단계(407)의 추정된 지연은, 예컨대 IEEE 802.11k 드래프트(draft) D2.0에서 한정된 STA 통계 보고 프레임에서 QSTA에 의해 QAP에 보고될 수 있다.
QAP는 또한 측정 응답 프레임에서의 현재의 추정된 지연을 송신하는 측정 프레임 요청을 QSTA에 보낼 수 있다. QAP는 이러한 정보를, 예컨대 그것의 일정 정책(scheduling policy)을 최적화하기 위해 사용하게 된다.
또한, 수학식 2에 따라 추정된 지연은, 현재의 802.11e MIB에서의 QoS 정보를 제공하는 dont11QoSCounters 표에 있는 dot11QoSMSDUDelay라고 부르는 새로운 속성(attribute)으로서 한정될 수 있다. 이러한 정보를 가지고, QSTA는 지연 강제 사항(constraint)이 얼마나 잘 만족되는지를 확인할 수 있게 된다. 예컨대, QSTA는 경계 지연 쪽으로 지연의 증가하는 경향을 확인할 수 있게 되고, 이는 중요한(critical) 적용에 관한 경고(alarm)로서 해석될 수 있다. 일단 추정된 지연이 주어진 임계값(QoS 경고 임계값)에 도달하게 되면, QSTA는 QoS를 HC와 다시 절충하려고 시도하거나 패킷 손실을 회피하기 위한 임의의 다른 행동을 취하려고 시도할 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 방법을 달성하기 위한 디바이스를 도시한다. 디바이스(500)는 값(Dk)을 저장하기 위한 메모리(501)와 값(dk)을 저장하기 위한 메모리(502)를 포함한다. 감산기(subtractor)(503)는 메모리(502, 501)로부터 각각 dk와 Dk의 값을 검색함으로써 수학식 2로부터의 빼기 연산을 수행한다. 우측 시프 터(Right shifter)(504)는 수학식 2의 시프트 연산을 수행한다. 가산기(505)는 우측 시프터(504)의 출력과 메모리(501)로부터의 Dk의 저장된 값을 더한다. 이후 메모리(501)는 수학식 2에 따라 갱신된 Dk의 새로운 값을 저장한다.
도 6은 디바이스(500)를 포함하는 QSTA 또는 QAP를 도시한다. QSTA 또는 QAP(600)는 메모리(602)와 처리기(603)를 포함하는 MAC 제어기(601)를 포함한다. 메모리(602)와 처리기(603) 중 어느 하나 또는 둘 다는 제어기(601)의 외부에 위치할 수 있고, QSTA 또는 QAP(600)의 다양한 요소들 사이에서 공유될 수 있다. MAC 제어기(601)는 QSTA 또는 QAP(600)가 그것의 동작하는 네트워크로 액세스하는 시기를 제어한다. MAC 제어기(601)는 PHY 디바이스(604)에 언제 송신 또는 수신할지를 지시한다. MAC 제어기(601)는 당해 분야에 알려진 임의의 MAC 제어기일 수 있다. PHY 디바이스(604)는 안테나(605), 송수신기(606) 및 전원장치(power supply)(607)를 포함한다. 안테나(605), 송수신기(606) 및 전원장치(607) 중 어느 하나 또는 이들 모두는, PHY 디바이스(604)의 외부에 위치할 수 있고, QSTA 또는 QAP(600)의 다양한 요소들 사이에서 공유될 수 있다. PHY 디바이스(604)는 관련 분야에 알려진 임의의 PHY 디바이스일 수 있다. PHY 디바이스(604)는 지연 데이터나 대기열 길이와 같은 적어도 하나의 QoS 파라미터를 측정하는 처리기(608)에 결합된다. 이벤트 샘플러(609)는 QoS 파라미터를 샘플링하기 위해 특정 순간에 처리기(608)를 샘플링한다. 샘플링된 값은 dk라는 값으로 메모리(502)에 입력된다. 디바이스(500)의 출력 값(Dk)은 MAC 제어기(601)와 PHY 디바이스(604) 중 어느 하나 또는 둘 다의 네트워 크 파라미터를 제어하는 제어기(610)로 입력된다. 이후 MAC 제어기(601) 및/또는 PHY 디바이스(604)는 제어기(610)의 출력에 기초하여 MAC이나 PHY 중 어느 하나의 네트워크 파라미터를 조정한다. 네트워크 파라미터의 예에는, 예컨대 전송 또는 백오프(back off) 카운터를 감소시키기 전에, 일정 정책, 회선 쟁탈(contention) 창(window) 최소값, 회선 쟁탈 창 최대값, 전송 기회, 매체 감지 시간이 포함된다.
알 수 있는 바와 같이, 바라는 트래픽 유형(들)에 관한 지연 및 대기열 정보가 도 1의 실시예와 연계하여 설명된 것과 같은 네트워크에서의 교정(remedial) 행동을 위해 모아지고 저장되며 사용될 수 있다. 게다가, 도 2의 실시예의 방법은 모으고, 저장하며 사용하는 것을 행하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 지연 및 대기열 데이터는, 상부(upper) 층으로부터 QSTA로의 일부 더 높은 레벨의 네트워크 프로토콜 명령이나 QAP에 의한 QSTA로의 측정 요청과 같은 외부 자극에 응답하여 감시되거나 수집될 수 있다. 또한 지연 및 대기열 데이터는, 몇 가지만 예를 든다면 네트워크 폭주(congestion)나 주기적인 감시와 같은 외부 자극에 응답하여 감시되거나 수집될 수 있다.
전술한 바와 같이, 지연 및 대기열 데이터가 모아질 수 있는 다수의 예시적인 트래픽 유형이 존재한다. 이들 데이터를 획득하는 데 있어 분명한 이점이 존재한다. 일부 예시적인 이점이 현재 예를 통해 설명된다.
잘 알려진 것처럼, 액세스 카테고리는 802.11 표준 하에 한정되는 MAC 층에서의 데이터 유형의 부류(class)들이다. 이들 카테고리에는 비디오 카테고리, 베스트 에포트(best effort) 카테고리, 음성 카테고리 및 배경 트래픽 카테고리가 포함 되지만 이에 제한되지 않는다. 특별한 액세스 카테고리의 지연 또는 대기열 길이를 알게 됨으로써, 카테고리에서의 추가 전송에 관한 결정이 이루어질 수 있다. 예컨대, 비디오 카테고리의 대기열 길이가 너무 크다면, 다른 감시된 정보로부터, QSTA는 또 다른 QAP를 알게 되고, 이 QSTA는 능력(capability)이나 그것의 현재 상태에 대해 이웃하는 그것의 QAP(이웃 QAP들)에 요청할 수 있다. 이후 QSTA는 비디오 데이터를 서비스하기 위해 이웃하는 QAP와의 결합(association)을 생성할 것을 결정할 수 있다.
또 다른 유형의 트래픽 데이터는 트래픽 스트림이다. 트래픽 스트림의 요구 조건은 TSPEC에서의 QSTA에 의해 전송된다. 알 수 있는 것처럼, QAP는 그러한 요구 조건에 기초한 요청 QSTA에 관한 타임 슬롯을 유지할 수 있다. 그러므로 대기열은 각 트래픽 스트림에 관해 유지된다. 트래픽 스트림 제공의 지연 또는 대기열의 측정은, 그러한 QSTA로부터 앞으로의 전송에 관한 결정하는 데 있어 이점을 얻게 된다. 예컨대, QAP로부터 추가 시간을 요청하거나 데이터 속도를 변경하는 데 있어 유용할 수 있다.
또 다른 알려진 트래픽 유형은, 사용자 우선순위(UP)에 기초하여 차별화된다. UP는 MAC 층에서 액세스 카테고리마다 보통 2개의 UP를 지닌 액세스 카테고리로 맵핑된다. 알려진 것처럼, 각 액세스 카테고리는 채널이나 매체에 액세스하는 상이한 확률을 가진다. UP는 더 높은 층에 있고, 액세스 카테고리에 맵핑된다. 알 수 있는 것처럼, 사용자 우선 순위마다 지연 또는 대기열 길이를 아는 것은 사용자 우선 순위에 기초하여 더 효율적으로 데이터를 전송하는 데 사용될 수 있다. 예컨 대, 특정 평균 지연 값 아래에 있는 특정 UP에 속하는 데이터를 전송하는 것이 바람직할 수 있다. UP에 관한 MAC에서 대하게 되는 실제 지연을 알게 됨으로써, 이후 MAC은 UP 트래픽의 지연을 바람직한 한계 내로 가져오기 위해, 네트워크 파라미터를 변경할 수 있다.
마지막으로, 지연이나 대기열 길이 또는 둘 다는 트래픽 유형마다 대신, 스테이션마다 모아질 수 있다. 이러한 예시적인 실시예에서는, 원하는 데이터를 수집하기 위해 필요로 하는 계산 저장소와 측정 자원의 개수가 더 적어진다. 이러한 식으로, 앞서 논의된 것처럼 데이터에 기초한 임의의 가능한 교정 행동을 결정하기 위해, 지연 또는 대기열 길이가 QSTA 또는 QAP 또는 둘 다에 의해 사용될 수 있다. 예컨대, QSTA가 수용할 수 없는 지연을 경험하게 되면, QAP로부터 더 많은 양의 시간을 요청하거나 결합을 생성할 또 다른 QAP를 찾을 수 있게 된다.
본 발명은 빈번한 QoS 감시를 필요로 하는 임의의 무선 시스템이나 응용에 적용 가능하다. 추정된 지연에 관한 간단한 메커니즘으로, 스테이션은 지원된 QoS로 궁극적인 문제를 확인하고, 수용할 수 없는 지연과 패킷 손실을 회피하기 위해 사전 행동 동작을 취할 수 있다.
이들 개시물에 비추어, 예시된 실시예의 무선 네트워크에서 측정하는 것과 감시하는 것에 관련하여 설명된 다양한 방법, 디바이스 및 네트워크가, 하드웨어와 소프트웨어에서 구현될 수 있음이 주목된다. 더욱이, 다양한 방법, 디바이스 및 파라미터가 오직 예를 통해 포함되고 임의의 제한적인 의미로 사용된 것은 아니다. 이들 개시물에 비추어, 당업자라면 첨부된 청구항의 범주 내에 유지하면서, 그들 자체의 기술과 이들 기술을 실행하기 위해 필요한 기기를 결정하는 데 있어, 다양한 예시적인 방법, 디바이스 및 네트워크를 구현할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 복수의 무선 스테이션(QSTA)과 액세스 포인트(QAP)를 포함하는 무선 네트워크와 그러한 네트워크에서의 무선 통신 방법에 이용 가능하다.

Claims (8)

  1. 무선 네트워크에서 QoS 계량 값을 결정하는 방법으로서,
    샘플링 동작에서 QoS 계량 파라미터를 측정하는 단계(202),
    측정된 QoS 계량 파라미터를 메모리에 저장하는 단계(204),
    저장된 측정 QoS 계량 파라미터에 기초하여 일련의 QoS 계량 파라미터의 평균을 갱신하는 단계(408) 및
    상기 갱신된 평균에 적어도 부분적으로 기초한 적어도 하나의 네트워크 파라미터를 조정하는 단계(205)를
    포함하는, 무선 네트워크에서 QoS 계량 값을 결정하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 QoS 계량 파라미터는 지연 데이터, 대기열 길이 또는 둘 다를 포함하는, 무선 네트워크에서 QoS 계량 값을 결정하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 갱신 단계는 더하기 연산, 빼기 연산 및 다음 수학식
    Dk = (1-2-n)Dk -1 + 2- ndk
    에 따른 시프트(shift) 연산을 더 포함하는, 무선 네트워크에서 QoS 계량 값을 결정하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 조정 단계(205)는 일정 정책(scheduling policy), 회선 쟁탈 창(contention window) 최소값, 회선 쟁탈 창 최대값, 전송 기회 한계값, 전송 또는 백오프(back off) 카운터를 감소시키기 전의 매체 감지 시간을 조정하는 단계를 더 포함하는, 무선 네트워크에서 QoS 계량 값을 결정하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 조정 단계(205)는 QAP(101)나 QSTA(102)에서 일어나는, 무선 네트워크에서 QoS 계량 값을 결정하는 방법.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 조정 단계(205)는 QoS 레벨이 소정의 한계 내에 있는 것을 보장하기 위해, QAP(101)와 QSTA(102) 사이의 절충(negotiation)을 행하는 단계(203)를 더 포함하는, 무선 네트워크에서 QoS 계량 값을 결정하는 방법.
  7. QoS 파라미터를 조절하기 위한 디바이스로서,
    MAC 제어기(601),
    PHY 제어기(602),
    QoS 파라미터를 측정하기 위한 처리기(608),
    상기 QoS 파라미터의 사례(instance)를 샘플링하기 위한 이벤트 샘플링기(event sampler)(609),
    이전에 계산된 QoS 파라미터를 저장하기 위한 메모리(501),
    측정된 QoS 파라미터에 기초하여 이전에 계산된 QoS 파라미터를 조정하기 위 한 디바이스(500),
    MAC, PHY 또는 MAC과 PHY의 적어도 하나의 네트워크 파라미터를 조정하기 위한 제어기(610)를
    포함하는, QoS 파라미터를 조절하기 위한 디바이스.
  8. 컴퓨터 판독 가능한 매체로서,
    샘플링 동작에서 QoS 계량 파라미터를 측정하기 위한 기계 판독 가능한 코드,
    측정된 QoS 계량 파라미터를 메모리에 저장하는 기계 판독 가능한 코드,
    저장된 측정 QoS 계량 파라미터에 기초하여 일련의 QoS 계량 파라미터의 평균을 갱신하는 기계 판독 가능한 코드 및
    상기 갱신된 평균에 적어도 부분적으로 기초한 적어도 하나의 네트워크 파라미터를 조정하는 기계 판독 가능한 코드를
    포함하는, 컴퓨터 판독 가능한 매체.
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