TWI434548B - 無線通信系統中決定及管理壅塞之方法及裝置 - Google Patents

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Description

無線通信系統中決定及管理壅塞之方法及裝置
本發明是關於無線通訊領域。本發明尤其是關於使用一載波感測多重存取/碰撞避免(CSMA/CA)機制的無線區域網路(WLAN)系統，並且提供用以決定和管理擁擠的裝置，且更藉由在無線通訊中創新的媒體存取控制(MAC)測量來增強網路管理。
無線通訊系統係為熟習此技藝人士所熟知，一般來說，此種系統包含通訊站台，其係互相傳輸和接收無線信號。根據系統的形式，通訊站台典型地為下列兩種形式其中之一：基地台或無線傳輸/接收單元(WTRUs)，其係包含行動單元。
本文中所提到的專用術語「站台(STA)」，其包含但並未限制於，一基地台、一節點B、一站台控制器、存取點或是在無線環境下任何形式的介面裝置，其可提供WTRUs無線存取與該基地台相連之網路。
本文中所提到的專用術語「WTRU」，其包含但並未限制於，一使用者設備、行動台站、一固定或行動用戶單元、一呼叫器或可在一無線環境下操作之任何形式之裝置。WTRU包含個人通訊裝置，例如：電話、視訊電話、以及具有網路連接的網際網路電話。此外，WTRUs還包含可攜式計算裝置，例如：PDAs及具有含類似網路功能之無線數據機的筆記型電腦。可攜式或是可改變位置的WTRUs係稱為行動單元，一般來說，基地台亦為WTRUs。
典型地，係提供一種基地台網路，其中，每一個基地台可以以適當配置的WTRUs實施同時發生的無線通訊，有些WTRUs係配置以直接互相引導無線通訊，亦即，不需要透過一網路經由一基地台中繼傳輸，這通常稱作點對點無線通訊。當一WTRU配置以與其他WTRUs通訊時，可配置其自身之功能作為一基地台，WTRUs可被配置用於具備網路和點對點通訊能力的多重網路中。
一種稱為無線區域網路(WLAN)之無線系統形式，其係配置以使用配置WLAN數據機實施無線通訊，其亦可以相似配備的WTRU進行點對點通訊。一般來說，WLAN數據機已經由製造商整合入許多傳統的通訊和計算裝置，舉例來說，行動電話、個人數位助理、以及膝上型輕便電腦亦內建一或多個WLAN數據機。
一種普遍具有一或多個WLAN基地台的的區域網路環境，典型地稱為存取點，係根據IEEE 802.11摽準家族建立，第1圖所示為一種802.11區域網路(LAN)之範例，其係基於一種架構，其中該系統係再細分成胞元，每一個胞元包含一個基礎服務集(BSS)，其包含至少一AP，用以與一或多個WTRUs通訊，其在802.11系統中一般係稱作站台。在一AP和STAs之間的通訊係根據802.11標準實施，該標準定義了介於無線STA和有線網路之間的空氣介面。
一無線LAN(WLAN)可由一單一BSS及一單一AP，其具有一入口通往一目的系統(DS)所形成，然而，稱為DS之裝置典型地係由七個胞元所組成，而AP係透過主幹連接。
第1圖亦圖示了一種行動點對點網路(ad-hoc network,MANET)。一MANET係為一種自我配置的行動路由器網路(且與主機相連)，其係藉由無線鏈結所連接-鏈結的聯合會形成一種多變的拓樸，因此，網路的無線拓樸可快速的改變並且不可預測，此種網路可於一獨立的電腦方式運作，或是可以連接至較大的網際網路。
一種互連的WLAN其包含不同的胞元，其個別的APs和DS，係見於IEEE 802.11網路中，、且稱為一延伸服務集(ESS)，IEEE 802.11網路典型地使用一載波感測多重存取/碰撞避免(CSMA/CA)通訊協定，以在該WLAN網路之節點(或STAs)之間無線地交換資訊。在此架構下，欲傳輸之STAs必須相互競爭以存取該無線媒體，該競爭機制會牽涉到，在傳輸一資料封包之前，必須等待該媒體維持閒置一段特定時間(根據在標準中所規定之一組法則)，當站台的數量及資料流量增加時，節點存取該頻道且傳輸其封包所花費的時間便會增加。當獲准存取該媒體因太多站台競爭同一個媒體而變得無法忍受時，在此系統中便會發生擁擠。
由於CSMA/CA通訊協定的特性，且考慮到大多數傳輸係採取最大速率，當一系統被歸類為遭受擁擠時實在很難判定，在一個如此複雜的系統中判定擁擠不是一個簡單的工作，因為選擇一種尺度可能會指示其為擁擠而選擇另一種尺度卻不會。
數種可用以指示擁擠的尺度包括：碰撞率、頻道利用，亦即媒體忙碌的時間等。然而，單獨使用這些尺度並不能給予真正的擁擠狀況，舉例來說，頻道利用尺度無法給予擁擠情況的正確狀況。一站台可能單獨在一頻道上且總是在傳輸，在此案例中，頻道利用尺度將會過高，這會使得該系統好像無法支援更多來自其他站台的流量，然而，如果一個新的站台存取該頻道，其仍可藉由CSMA/CA機制的優點而得到好的產能，因為該頻道將接著均等地在兩個站台間共享。事實上，當有數個站台於一給定時間競爭同一個頻道，且由於每一個站台等待存取該媒體必須花費較長時間而感覺到嚴重的延遲時，該系統才處於擁擠狀態，亦即較高的碰撞次數。
在另一方面，現今在網路管理功能上有所限制，尤其是在相容於IEEE 802.11及802.11k標準的系統中。發明人發現，在現行網路管理規定中所使用的頻道負載資訊的有效性有數種限制，在考慮到使用聘到負載測量的限制後，亦需要一種改善的方法以達成較佳的網路管理，因此，本發明在頻道負載資訊的規定中，提供了增強關於IEEE 802.11及IEEE 802.11k標準的網路管理。
本發明提供一種用以判定和通知在一無線區域網路(WLAN)系統中之擁擠的方法。本發明亦提供一種用以在當偵測到擁擠時管理擁擠的方法。本發明的一個樣態是實施於使用CSWMA/CA之無線系統中。較佳地，使用數種尺度來偵測擁擠，其包含：倒退程序的平均持續時間、基礎服務集(in-BSS)內延遲率、BSS外延遲率、相連站台數量、平均WTRU頻道利用、以及平均緩衝媒體存取控制(MAC)佔用。舒緩擁擠的行動，較佳地包含：依最浪費時間於嘗試傳輸確認/非確認封包為順序來排序該組WTRUs，且一次一個中斷每個WTRU直到擁擠情況舒緩。
本發明亦提供一種網路管理的方法，尤其是在IEEE 802.11及IEEE 802.11k標準中，其較佳地係透過使用兩個(2)個新的MAC測量，尤其，兩個(2)新的測量包含STA上鏈流量負載測量，以及一存取點(AP)服務負載測量。
本發明包含考慮代表傳輸佇列大小之管理資訊基礎(MIB)，其提供一個新的STA傳輸負載測量，其係關於非服務，置於佇列的流量請求。本發明更包含考慮代表AP服務負載的MIB，其提供一個新的AP服務負載測量，其係幫助STAs之換手決定。這些特徵的實施可以軟體或任何其他方便的形式，本發明之樣態一般來說適用於，舉例來說，當應用於一IEEE 802.11k相容系統中，正交頻分多工(OFDM)及碼分多重存取2000(CDMA 2000)系統中的層1及層2，然而，本發明大體上亦適用於方案。
本方法較佳地係實施於不同形式選擇配置的WTRU。藉由下文中一較佳實施例之描述、所給予的範例，參照對應的圖式，本發明可獲得更詳細地瞭解，其中：
儘管本發明之特徵和元件皆於實施例中以特定組合方式所描述，但實施例中每一特徵或元件能獨自使用，而不需與較佳實施方式之其他特徵或元件組合，或是與/不與本發明之其他特徵和元件做不同之組合。
本發明之一樣態引進了兩個不同的方法以決定頻道擁擠的負載尺度；第一，一基礎服務集(BSS)為基礎的負載尺度，其主要係基於個別APs之負載；第二，一頻道基礎的負載尺度，其係為一種尺度指示不同APs之間所共享的負載。
BSS基礎的負載尺度係為決定高負載狀況及頻道擁擠的尺度。兩個較佳的BSS基礎負載尺度為：BSS內延遲率尺度，以及封包錯誤率尺度。
延遲率(DR)係為一種測量，其表示當AP具有一或多個封包欲傳輸時(亦即，其佇列並非為空)，AP的接收器之載波封鎖的時間百分比(亦即，頻道淨空評估(CCA)指示一忙碌狀態)，換句話說，DR表示AP花在延遲傳輸給其他WLAN節點的時間量。
BSS內延遲率表示當AP具有一或多個封包欲傳輸時，該AP的接收器之載波封鎖於一BSS內封包(亦即，一封包由與其相連WTRUs之一所產生的封包)的時間百分比，換句話說，BSS內DR表示AP花費在其自身傳輸的時間量，其係因為其相連的WTRUs之一已經控制了該媒體(亦即，係為傳輸一封包)。
BSS內延遲率係為置於一系統中現行負載等級的指示，且當有需要在同一個BSS中傳輸至另一個節點時，測量在延遲一傳輸所耗費的時間。一個低的BSS內延遲尺度表示BSS的負載很低，一個高的BSS內延遲尺度表示有很多節點在同一時間傳輸，且因此有一個明顯的負載。
在僅有兩個節點在系統中且有明顯量的資料欲傳輸的例子中，延遲率可能會很高，且如果單獨使用將會指示出擁擠，然而，因為在系統中僅有兩個節點，這並不應該式微擁擠狀況，為了對付此一情況，本發明使用了封包錯誤率(PER)而非延遲率尺度。
封包錯誤率(PER)係為失敗傳輸量(亦即，未接收到ACK之封包傳輸)與傳輸封包總量的比例。當使用舊有的的資料傳輸率時，PER尺度係為在系統中一種很好的碰撞率指示。在一系統中節點數量越大，碰撞的機率就越大。一起使用BBS內延遲率尺度及PER尺度提供了比單獨使用尺度更佳的AP負載指示。
在本發明中，如第2圖所示，BBS內延遲率尺度及PER尺度係分別在步驟S1及S3所決定，且接著分別在步驟S2及S4中在一預設時間(例如：30秒)中平均。兩個尺度得平均係用以在步驟S5及S6中發送擁擠發生的信號。更精確地說，在依給予的時間內(例如：30秒)，當BSS內延遲率(DR)尺度超過一第一預設門檻值時，其係於步驟S5所判定，且該PER尺度超過一第二預設門檻值時，其係於步驟S6判定，則此便為一種擁擠的指示。
不管根據上述所提出的準則，或是利用其他判定擁擠的技術是否偵測到擁擠，本發明提供了下述兩個動作：第一，在步驟S7，該AP將所有在一基礎服務集(BSS)中的WTRUs，依嘗試重新傳輸所耗費的時間量為順序進行排序。浪費的時間較佳地係根據下列所述之浪費時間演算法ALGwt來判定，更精確地說，產生一組或一個具有非確認封包的WTRUs表，對每該非確認封包至一WTRUs而言，紀錄所有嘗試傳輸及重新傳輸封包所耗費的浪費時間總和(亦即，封包大小/封包傳輸率加上每一重新傳輸封包之損失)，該損失反應了與重新傳輸相關的延遲增加，亦即，由於雙倍於擁擠窗(CW)之倒退窗，該損失表示了，該封包準備傳輸之時間對封包在媒體上確實傳輸的時間所增加的延遲，此重新傳輸時間尺度因此遠大於站台在碰撞後浪費時間重新傳輸封包，該重新傳輸時間尺度係在一所選時間中正規化。
一個WTRU浪費時間之公式範例係表示如下： 其中：wasted _time WTRU =嘗試傳輸所花費的浪費時間以及重新傳輸非確認封包至一WTRU的總和
j =j th 封包
i =j th 封包之i th 傳輸
#_pkts j =j th 封包之傳輸號碼，例如：1、2、3…
Pkt _size ij =j th 封包之i th 傳輸的位元大小
Pkt _tx _rate ij =j th 封包之i th 傳輸之傳輸率，其單位為bps
RTx i >1 =2 i -2 ，其係當i >1時，否則該值為0
Penalty =CW min *時槽時間，例如：CW min =32且時槽時間=20μs
附註：在傳輸之後，CW 將是2 xCW min
注意對應一給予封包之非確認傳輸的數量，如果該封包終於成功地傳輸，則#_pkts j 對應確實重新傳輸的數量，如果封包被丟棄了(亦即，從未成功地被傳輸)，則#_pkts j 對應(重新傳輸數量+1)。
一個計算wasted _txtime STA 的範例係如下進行：假設一AP具有20封包欲發送至一特定的STA，在傳輸的路線時間，該AP監控並紀錄該封包是否已經成功地被確認，且該封包重新傳輸之數量，舉例來說，係如下：GGGGGBBBBBBGGGGGGGGGGGBBBGGGG
其中，=速率增加
=速率下降
G=確認或是好訊框
B=非確認或是壞訊框
第一個B是第六個封包，且此第六個封包有六個傳輸，亦即BBBBBB。
#_pkts 6 =6
Pkt _size i 6 =12000位元
Pkt _tx _rate i 6 ={11.0,11.0,11.0,5.5,5.5,5.5}Mbps
RTx i >1 *Penalty ={0.0,640.0,1280.0,2560.0,5120.0,10240.0}us
第七個B是第十七個封包，且此第十七個封包有三個傳輸，亦即BBB。
#_pkts 17 =3
Pkt _size i 17 =8000位元
Pkt _tx _rate i 17 ={11.0,11.0,11.0}Mbps
RTx i >1 *Penalty ={0.0,640.0,1280.0}us
因此：wasted _txtime STA =(12000/11e6)+(12000/11e6+640.0)+(12000/11e6+1280.0)+(12000/5.5e6+2560.0)+(12000/5.5e6+5120.0)+(12000/5.5e6+10240.0)+(8000/11e6)+(8000/11e6+640.0)+(8000/11e6+1280.0)=33.76ms
較佳地，WTRUs係在步驟S7-4由最大時間排序到最低時間，而本程式接著進行步驟S8(第2圖)，由該排序表中的每一個STA係首先由最大時間中斷，直到擁擠舒緩為止。
本發明亦提供其他尺度的使用：BBS基礎負載尺度、相連WTRUs之數量、存取點接收與在每體存取控制(MAC)之封包相關之所有確認(ACKs)之時間(例如：分段)，以及平均緩衝MAC佔用(基於該緩衝大小)。
本發明更提供一種方法，其考慮到鄰近APs之負載，以幫助系統以執行任何的負載卸除(亦即，中斷連結)或是負載平衡。舉例來說，如第3圖所示，如果每該鄰近APs之負載太高，其係步驟S9及S10所收集，且與在步驟S11及S12之鄰近AP比較，負載卸除將會延遲(步驟S14)，因為使用者由其他地點(亦即L1、L2及L3)服務的機率很低，因為其負載亦高(步驟S13)。在步驟S16中，如果L1或L2具有較低的通知負載(步驟S15B)，則會執行負載卸除，如果L3負載低於L1及L2，則AP可接受一WTRU，如同步驟S15A及S17所示。
AP負載與其鄰近APs之估測負載相比較高時，則在步驟S15A，該AP便因應該高負載判定(第3圖)。當該AP負載其鄰近APs之估測負載相比較低時，則在步驟S15B，該AP便因應該低負載判定。
本發明之另一種方法便是使用決定媒體(亦即頻道)負載之尺度，該尺度使得該WTRU可選擇最低負載AP。媒體負載尺度係用於下列狀況中，其係當BSS內頻道負載無效率時，像是當一具有BSS內頻道之BSS可輕易低受到鄰近BSS之延遲，而因此儘管AP負載很低，但媒體負載卻很高。在此狀況下，該通知負載應該代表媒體負載，在此狀況下，當AP能支援新的WTRU時，AP僅會通知其為低負載。
可給予指示該媒體負載之尺度係為，執行該倒退程序所需之平均時間(Avg D)，其係以第4圖所示於一AP之下鏈傳輸之方法判定，更精確地說，此尺度表示，由一準備好傳輸之封包時間(亦即，開始CSMA/CA存取競爭)至封包開始在媒體上傳輸的時間所產生的媒體存取延遲，其係在步驟S18至S23，並在步驟S24將Avg D告知WTRUs。
競爭窗的大小影響執行倒退程序所需的時間，競爭窗大小會在當一確認未由該接收節點所收到時增加，此樣態會涵蓋到同一BSS或不同BSSs節點間的碰撞發生的情形。在倒退程序之倒數期間，當感測到媒體處於忙碌狀態時，其會增加倒退程序之時間，因而便會停止倒數程序，此一額外的樣態會涵蓋到因自身BSS及/或鄰近BSSs之WTRUs導致媒體高度負載的情況。單獨執行程序在該BSS中的節點感測到競爭時提供了一種好的競爭指示。亦可僅單純的考慮使用媒體忙碌時間(頻道利用)作為尺度，然而，在僅有一WTRU與該存取點(AP)相連且傳輸或接收大量資料的狀況下，該頻道利用尺度並不能提供一種好的競爭指示，事實上當系統僅支援一使用者時，頻道利用將指示其為高競爭狀態，在單一使用者的例子中，新提出的Avg D尺度(亦即執行倒退程序的平均時間)將正確地指示其為低競爭。
由於執行倒退程序所需時間低時便指示其為負載輕的媒體，而較長的的執行時間便指示其為負載高的媒體，因此Avg D尺度係為一種較佳的測量方式。舉例來說，考慮現行的IEEE 802.11b標準，競爭窗(CW)的最小值為32x20μsec=640μsec，而最大值係為1023x20μsec=20.5msec，然而，執行倒退窗所需時間可能大於CW的最大值，由於感測到媒體為忙碌，因而引發倒數暫停。由於媒體中的活動，此時間增加將會指示負載狀況。
本發明內文中使用MAC負載測量的理由如下：
1)MAC層擁有較多的資訊，其目前在IEEE 802.11及IEEE 802.11k標準中經由管理資訊基礎(MIB)或經由測量是無法獲得的。
2)本發明所提供對較上層有用的新資訊項目，目前是無法獲得的，儘管其可以在802.11k之範圍內提供。
3)IEEE 802.11e認為頻道利用(CU)為一種有效的負載資訊項目。
本發明亦認為有WTRU上鏈負載資訊及AP服務負載資訊項目。
本發明亦認為有WTRU上鏈負載資訊及AP服務負載資訊的需要，CU資訊的一些限制包含：
1)負載資訊對WTRU及AP中的換手決定很有用。
2)當幫助換手選擇時，可能的目標AP之CU資訊對WTRU很有用。
3)CU係為上鏈服務負載(所有WTRUs至AP)及下鏈服務負載(AP至所有WTRUs)之總和，亦稱為頻道利用。
4)然而，流量負載包含了兩個部分：服務流量負載和非服務(置於佇列)流量負載。
5)CU目前未提供動態、非服務、置於佇列流量負載資訊。
目前網路沒有辦法存取非服務上鏈流量請求(置於佇列的流量負載)。
在網路管理中的WTRU上鏈流量負載測量(UTLM)尺度包含：
1)高的頻道負載表示服務流量接近最大值。
2)如果非服務流量請求低，則為理想的頻道管理。
3)如果非服務流量請求高，則為此理想。
4)非服務上鏈流量請求在使AP在訊框時間中能有較佳的分給上鏈和下鏈片段方面非常有用。
5)AP需要管理頻道之最大流量利用及最小流量封鎖。
6)在WTRUs置於佇列之流量表示傳輸延遲以及可能的頻道封鎖。
7)資料置於MAC傳輸緩衝區之大小提供了一種置於佇
(MAC MIB)元件，命名為傳輸佇列大小(TQS)，傳輸佇列大小係定義如下：新的MIB資訊包含三(3)個項目：總傳輸佇列大小(TQS)，其係由無競爭TQS(CFTQS)及競爭TQS(CFTQS)所組成。
TQS包含以位元表示的現行MAC佇列，TQS可包含在一MAC MIB 802.11計數表中，點11計數表係為在標準中以定義的資料結構。TQS資訊可以計數器實施，如第5圖所示，在步驟S25，WTRU在系統啟動後將該TQS計數器初始為零。在步驟S26，WTRU接收一個訊框，且在步驟27，在該MAC層中將訊框置於佇列中。在步驟S28，該WTRU藉由在佇列中訊框的位元數增量該計數器，或者，累積計算可使用軟體技術執行，其中一計數器可儲存於一記憶體中，且藉由，舉例來說，以PC+1取代目前的計數(PC)來完成增量，其係當訊框的每一個位元都置於佇列時。
在步驟S29，當一階段初始時，WTRU便利用實體(PHY)層傳輸一個訊框，且在步驟30，藉由傳輸位元的數量減量該TQS計數器，其係當運作於非確認模式或是當一訊框由一AP在PHY傳輸後確認。在步驟S31，WTRU將TQS計數傳送至鄰近的APs。TQS係為一種新的MIB元件，如果需要的話，經由一MIB詢問，所有的MLB元件係被傳輸至鄰近的MIB，其係執行以擷取來自一鄰近MIB之一元件。
競爭傳輸佇列大小(CTQS)係，舉例來說，如第6圖實施，其中在步驟S32，WTRU在系統開始後將該CTQS計數器初始為零。在步驟S33，該WTRU之MAC層接收競爭訊框，且在步驟S34，將其置於MAC層之競爭佇列中。在步驟S35，CTQS計數器係藉由在該接收訊框之位元數增量。
在步驟S36，當運作於非確認模式或當該訊框在PHY傳輸之後已經確認時，利用PHY層傳輸該訊框(舉例來說，至一AP)，且在步驟S37，藉由在在未確認模式或是當一實體層傳輸後確認該訊框時所傳輸之位元數減量。在步驟S38，該WTRU將該CTQS計數傳輸至鄰近的APs。
該無競爭傳輸佇列大小(CFTQS)係如第7圖藉由提供一CFTQS實施，其中在步驟S39，WTRU在系統開始後將CFTQS計數器初始為零。
在步驟S40，WTRU MAC層接收一無競爭訊框，且在步驟S41，將該訊框置於無競爭佇列(CFQ)中。在步驟S42，WTRU藉由在該佇列訊框中的位元數增量該CFTQS計數器。
在步驟S43中，該WTRU使用PHY層傳輸一無競爭訊框，且在步驟S44中，藉由在未確認模式或當該訊框在實體層傳輸後確認時，在訊框中所傳輸之位元數減量該CFTQS計數器。在步驟S45，WTRU便將該計數傳輸至鄰近APs。
第8圖所示為一種一AP利用MAC MIB資訊之方法，其中該AP在步驟S46、S47、及S48，舉例來說，分別由WTRU(x)、WTRU(y)、以及WTRU(z)接收MAC MIB資訊，其包含一或多個TSQ、CTQS及CFTQS計數。此表示非服務流量之資料，係與服務流量資料結合，該服務流量資料例如頻道負載，包含了上鏈和下鏈負載，且係由該AP在步驟S49評估，以及在步驟S50，利用該服務和非服務負載資料管理該頻道，舉例來說，其係藉由調整該流量至最大流量利用及最小流量封鎖。該AP可根據非服務上鏈流量資料調整訊框的上鏈和下鏈片段，以便使頻道利用達到最佳化。
於本發明中提供AP服務負載測量的考量係包含如下：
WTRU可將多個APs視為目標APs以換手，如果兩個APs具有相似的頻道負載和可接收的信號品質，則WTRU需要一種可判定哪一個為較佳AP的能力。藉由使APs公告關於其服務現存WTRUs及服務額外WTRUs之能力資訊，頻道利用便可最佳化。此資訊類似於AP之下鏈流量佇列測量，其係由關於任意AP所預期之能力的AP特定資訊修改。
下文說明了AP服務負載：
一個新的MAC MIB資訊項目係提供以幫助WTRUs於其換手決定上。
一個在255值尺度的量化指示(舉例來說，由8個二位元表示)，由「目前未服務任何WTRU」至「無法處理任何新的服務」，其中定義中間點指示該服務負載已達最佳化，舉例而言：
0==未服務任何WTRU(閒置AP或WTRU並非為一AP)
1至254==AP服務負載之數量指示
255==無法接受任何新的服務
此MIN項目的確切規格係獨立實施，且不需要嚴謹的定義，為獲得最大效用的詳細定義可以為特定網路的特性量身定作。
AP服務負載可包含於MAC點11計數表或在MIB之其他位置。
一個具有多APs可選為目標AP之WTRU，除了考量頻道負載及可接受信號品質外，如第9圖所示，尚能接收分別來自AP(x)、AP(y)、以及AP(z)之負載通知，如步驟S51、S52、以及S53所示，且在步驟S54中，評估所接收的AP通知負載(SL數量)，且因此可根據所接收的AP通知負載比較做出決定，並在步驟S55中選擇一AP。
該AP選擇負載(SL)係為一純量值，且舉例來說，係基於服務和非服務流量，而且，在其他資料方面，例如：信號品質以及預期能力，舉例來說，係基於統計資料。該AP SL純量可由如第8圖之步驟S50A所產生，並如步驟S50B所示，通知鄰近的WTRUs。
上述方法較佳地係於選擇性配置WTRUs中實施，舉例來說，一WTRU可配置以在一無線網路中幫助頻道管理，其係藉由提供一記憶體裝置、一處理器、以及一傳輸器。該記憶體裝置較佳地係配置以替該WTRU之媒體存取控制(MAC)層提供一資料訊框佇列。該處理器較佳地係配置以判定代表在個別WTRU上之非服務、置於佇列的流量請求的佇列大小資料。該傳輸器較佳地係配置以將該佇列大小資料傳輸至該無線網路之存取點(APs)，藉此，一接收AP考使用該佇列大小資料以幫助頻道管理。該處理器更配置以將代表佇列資料大小之計數在系統開始時初始為零，且當該訊框由該WTRU之媒體存取控制(MAC)層置於佇列時，藉由在訊框中的位元數增量該計數。該處理器較佳地係配置以在一訊框由該WTRU之一實體層以非確認模式傳輸時，藉由在一訊框中之位元數減量該計數。另一方面，該處理器亦可配置以在該訊框在一PHY傳輸後已經確認時，藉由該WTRU之實體(PHY)層傳輸之訊框位元數減量該計數。
在此種WTRU中，記憶體較佳地係以媒體存取控制(MAC)層之競爭和無競爭佇列配置，且該處理器係配置以判定，表示無競爭佇列之非服務、置於佇列的流量請求的競爭傳輸佇列大小(CTQS)資料，以及表示媒體存取控制(MAC)層之所有傳輸資料佇列之非服務、置於佇列的流量請求的傳輸佇列大小(TQS)資料。
此類WTRU較佳地包含：一接收器，其係配置以接收來自APs的服務負載指示器，其係由該AP根據接收自WTRUs之佇列大小資料所訂定；以及一控制器，其係配置以選擇無線通訊之AP，其係基於該接收的負載指示器。
一存取點(AP)，其係配置以在一無線網路中，提供存取點(APs)和無線傳輸接收單元(WTRUs)之頻道管理，該WTRUs係可透過無線頻道與其他APs進行無線通訊。一接收器係配置以接收非服務流量請求資料，其係接收自位於該AP之無線服務範圍內的WTRU。該AP較佳地具有一處理器，其係配置以計算一服務負載指示器，其係根據接收自WTRUs之非服務流量請求資料。更包含一傳輸器，其係配置以將該服務負載指示器向在該AP無線服務範圍內的WTRU通知，藉此，位於該AP之AP無線服務範圍內之WTRUs可使用該通知服務負載指示器，以幫助選擇進行無線通訊之AP。在此AP中，該接收器較佳地係配置以由其他APs接收通知服務負載指示器，且該處理器較佳地係配置以幫助決定關於中斷與該AP通訊之相連WTRUs的連結。
在另一實施例中，一無線傳輸接收單元(WTRU)係配置以管理在由一基礎服務集(BSS)所定義之無線通訊系統中的競爭。該WTRU具有一處理器，其係配置以辦定一基礎服務集內(in-BSS)延遲率(DR)以及並平均在一給予時間間隔中的DR。較佳地，該處理器係配置以判定封包錯誤率(PER)，且平均在一給予時間間隔中的PER。一記憶體係配置以儲存比較值，其係反應花費在嘗試傳輸資料給每該在BSS中與該WTRU相連之WTRU之浪費時間。更包含一收發機，其係配置以中斷相連的WTRUs連接，其係由具有一儲存比較值反應花費最大嘗試傳輸時間的WTRU開始，其係當該平均DR及平均PER大於所給定的門檻值時。
在此WTRU中，該處理器較佳地係配置以平均在以三十秒為順序之時間間隔中的DR和PER，且該收發機係配置以週期地接收和跟新該記憶體的比較值，其係反應花費在嘗試傳輸資料給每該在BSS中與該WTRU相連之WTRU之浪費時間。
在此種WTRU中，該處理器亦可配置以判定一比較浪費時間值，其係藉由測量WTRU在接收因應一傳輸資料封包之成功確認(ACK)或負確認(NACK)方面所花費的時間，將其加上在一信標期間的測量時間，並將總和對該信標期間正規化。該收發機接著較佳地配置以週期地傳輸目前的比較值，其係反應花費在嘗試傳輸資料至其他WTRUs之浪費時間。
一存取點AP亦可配置以幫助無線傳輸接收站台(WTRUs)，以在一無線通訊系統中選擇一進行無線通訊之存取點(AP)，其係藉由提供選擇性配置的元件。較佳地，一接收器係配置以接收其他APs之通知負載指示器。更包含一處理器，其係配置以比較該AP之通訊負載及來自其他APs之接收通知負載指示器，並根據該比較判定該AP之一調整負載。一傳輸器係配置以將該調整AP負載通知WTRUs。較佳地，該處理器係配置以週期地執行該比較和判定操作，以便更新該傳輸器通知WTRUs之負載。
在此種AP中，當該處理器判定該AP之通訊負載與其他APs之通訊負載相比較低時，該傳輸器係被配置以通知一低負載，且當該處理器判定該AP之通訊負載與其他APs之通訊負載相比較高時，該傳輸器係被配置以通知一高負載。再者，該處理器可被配置以判定該AP之通訊負載，其係藉由測量介於一資料封包準備傳輸之時間以及該資料封包確實傳輸至WTRU之時間之間的延遲，平均在一給予時間內之延遲，並且利用該平均延遲來指示負載。
在另一實施例中，一基地台係配置以在當一無線網路中偵測到競爭狀況時，中斷與其相連的WTRUs。該基地台具有一處理器，其係配置以判定花費在嘗試傳輸/重新傳輸每該相連WTRU之非確認封包的浪費時間(Tw)，並且將在一給定時間之每該相連WTRU之浪費時間Tw正規化。更包含一記憶體，其係配置以儲存相連WTRUs表，以及個別的正規化浪費時間。一收發機係配置以根據其正規化的浪費時間中斷WTRUs之連接，以便舒緩該競爭，藉此，具有較大Tw之一WTRU係優先中斷。較佳地，該處理器係配置以增加損失至該Tw，其係表示關於重新傳輸的增加延遲，其係藉由例如配置以計算WTRUs之浪費傳輸時間(Tw)，其係根據上文所述之方程式。
IEEE 802.11e支援數種存取類型，舉例來說，語音、視訊、最大速率、以及背景流量。在一實施例中，本發明較佳地使用每存取類型之AP服務，該BSS負載元件包含在目前站台的資訊、流量等級、以及在BSS中的服務等級。第10圖所示為根據本發明之元件資訊欄位之範例。
長度欄位在下列欄位中應該設為一組八位元之數量。站台計數欄位係作為一無號整數，其指示目前與此BSS相連之STAs數量。如果，舉例來說，點11QoS選擇實施、點11QBSS負載實施、以及點11無線測量致能係為真時，站台計數欄位不應該出現在信標或探針回應訊框中。
頻道利用欄位係定義為AP感測該媒體為忙碌之時間百分比，其係由實體或虛擬載波感測機制指示。此百分比表示為一移動平均，其係((頻道忙碌時間/(點11頻道利用信標間隔*點11信標時期*1024))*255)，其中頻道忙碌時間係定義為該載波感測機制指出一頻道忙碌指示之微秒數，而點11頻道利用信標間隔表示在計算平均期間，連續信標間隔的數量。如果，舉例來說，點11QoS選擇實施、點11QBSS負載實施、以及點11無線測量致能係為真時，該頻道利用欄位不應該出現在信標或探針回應訊框中。
AP服務負載應該為在一AP上之服務負載的相對等級，其係為一純量指示。一個低的值表示比高的值有更多的服務容量。值為零則表示AP目前無法服務任何STA，值介於0到254應該為對數量，其係表示DCF傳輸封包之平均媒體存取延遲，其係由DCF封包準備好傳輸(亦即開始CSMA/CA存取)開始測量，直到封包確實傳輸起始時間。值為1表示一個50μs的延遲，同時值為253表示一個5.5ms的延遲或是任何大於5.5ms的延遲。值為254表示無額外AP服務容量存在。值為255表示AP服務負載不存在。AP應該測量並平均所有傳輸封包之媒體存取延遲，其係在一預設時間窗中使用DCF存取機制，例如一個三十秒測量窗。當平均至少200個封包時，平均媒體存取延遲之精確度應為+/-200μs或或更佳。
存取類型(AC)負載元件僅在QoS增強APS(QAPS)上可於BSS負載中提供，該AC服務負載應該為一純量之QAP上的平均存取延遲(AAD)指示，用以指示存取類型。一個低的值表示比高的值較短的延遲，值為零則表示QAP目前無法為指示AC提供服務，值介於0到254應該為對數量，其係表示在指示AC上傳輸封包之平均媒體存取延遲，其係由EDCF封包準備好傳輸(亦即開始CSMA/CA存取)開始測量，直到封包確實傳輸起始時間。值為1表示一個50μs的延遲，同時值為253表示一個5.5ms的延遲或是任何大於5.5ms的延遲。值為254表示在指示AC上的服務目前為值封鎖或中斷。值為255表示目前該AC服務負載不存在。
QAP應該測量和平均在指示AC上之所有傳輸封包之媒體存取延遲，其係在一預設時間窗中使用EDCF存取機制，例
QAP應該測量和平均在指示AC上之所有傳輸封包之媒體存取延遲，其係在一預設時間窗中使用EDCF存取機制，例如一個連續三十秒測量窗。當平均至少200個封包時，平均媒體存取延遲之精確度應為+/- 200μs或或更佳。AC服務負載較佳地係如第11圖所示格式化，兩個八位元組的子元件，第一個八位元組包含該AC指示(ACI)，而該第二八位元組包含該指示AC之該ADD測量值。值得注意的是，第10圖和第11圖所示之八位元組僅係提供作為範例使用，亦可使用任何其他的八位元組。表1所示為ACI編碼範例。
現在請參照第12圖，所示為根據本發明所配置之一通訊站台100。值得注意的是，該通訊站台100可為一存取點(AP)、WTRU或是其他可於無線環境中運作的任何裝置。該通訊站台100較佳地包含一接收器102，其係配置以接收來自WTRUs站台100之服務範圍108內之該BBS負載元件。該BSS負載元件接著可由其他在該通訊站台100之服務範圍108內之無線站台所接收(例如：存取點及/或WTRUs)，藉此，提供他們關於該BSS之資訊。
儘管本發明已經透過較佳實施例描述，其他不脫附本發明之申請專利範圍之變型對熟習此技藝之人士來說還是顯而易見的。上述說明書內容係以說明為目的，且不會以任何方式限制特別發明。
100．．．通訊站台
102．．．接收器
104．．．處理器
106．．．傳輸器
108．．．服務範圍
第1圖所示為一傳統的IEEE 802.11 WLANs及其對應的元件概要圖；
第2-9圖係為本發明在無線通訊系統中，用以判定和管理擁擠的技術流程圖，尤其是；
第2圖及第2A圖一同表示本發明一種判定擁擠之方法，其係使用延遲率(DR)及封包錯誤率(PER)尺度，並根據判定試著傳輸/重新傳輸非確認封包所浪費的時間中斷WTRUs。
第3圖所示為一種管理方法，藉由比較節點的負載及鄰近節點所通知的負載卸除負載；
第4圖所示為一種方法，用以提供一通知負載給WTRUs，其係根據在一封包抵達佇列頂端及封包傳輸之間的平均延遲；
第5圖、第6圖及第7圖所示為一種方法，分別提供一傳輸佇列大小(TQS)、無競爭傳輸佇列大小(CFTQS)以及競爭傳輸佇列大小(CTQS)給鄰近節點；
第8圖所示為一種由一節點使用以管理一頻道之方法，其係根據由WTRUs之服務及非服務流量負載之評估，且提供一服務負載量以通知該WTRUs。
第9圖所示為一種由WTRUs所使用之方法，用以根據由鄰近節點所提供之負載數量選擇一節點；
第10圖所示為根據本發明之BSS負載元件格式圖；
第11圖所示為根據本發明之存取類別服務負載元件格式圖；以及
第12圖所示為根據本發明配置之通訊站台。

Claims (27)

  1. 一種在一存取點(AP)中使用的方法，該方法包含：產生一訊息，針對一語音類型、一視訊類型、一最大速率類型、以及一背景流量類型的每一個，該訊息包含一平均存取延遲之一尺度代表，該尺度代表表示該複數個存取類型之一個別存取類型為無效，或是該平均存取延遲之該尺度代表為無法取得的，其中該平均存取延遲係從一封包準備好傳輸的一時間量測至一實際封包傳輸起始時間；以及傳輸該訊息至一無線傳輸/接收單元(WTRU)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該平均存取延遲係於一預先決定之期間內所量測。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該期間為30秒。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該尺度代表為八個二進位位元尺度代表。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該八個二進位位元尺度代表包含從1至252之數值，其為針對該複數存取類型的其中之一的一平均存取延遲之一尺度代表。
  6. 一種存取點(AP)，包含：一處理器，配置以產生一訊息，針對一語音類型、一視訊類型、一最大速率類型、以及一背景流量類型的每一個，該訊息包含一平均存取延遲之一尺度代表，該尺度代表表示一服務為無效，或是該平均存取延遲之該尺度代表為無法取得的，其中該平均存取延遲係從一封包準備好傳輸的一時間量測至一實際封包傳輸起始時間；以及一傳送器，配置以傳輸該訊息至一無線傳輸/接收單元(WTRU)。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之AP，更包括一接收器，設置以從另一個AP接收一服務負載指示。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之AP，其中該平均存取延遲係於一預先決定之期間內所量測。
  9. 如申請專利範圍第8項之AP，其中該期間為30秒。
  10. 如申請專利範圍第6項之AP，其中該尺度代表為八個二進位位元尺度代表。
  11. 如申請專利範圍第10項之AP，其中該八個二進位位元尺度代表包含從1至252之數值，其為針對該複數存取類型的其中之一的一平均存取延遲之一尺度代表。
  12. 一種在一無線傳輸/接收單元(WTRU)中使用的方法，該方法包含：接收一訊息，針對一語音類型、一視訊類型、一最大速率類型、以及一背景流量類型的每一個，該訊息包含一平均存取延遲之一尺度代表，該尺度代表表示一服務為無效，或是該平均存取延遲之該尺度代表為無法取得的；以及根據該訊息選擇一存取點(AP)，其中該訊息為於該AP的一平均存取延遲之一指示，該平均存取延遲是從一封包準備好傳輸的一時間量測至一實際封包傳輸起始時間。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該訊息包含八個二進位位元尺度代表，該八個二進位位元尺度代表包含從1至252之數值，其為針對該複數存取類型的其中之一的一平均存取延遲之一尺度代表。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該平均存取延遲係於一預先決定之期間內由該AP所量測。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該尺度代表為八個二進位位元尺度代表。
  16. 一種無線傳輸/接收單元(WTRU)，包含：一接收器，配置以接收一訊息，針對一語音類型、一視訊類型、一最大速率類型、以及一背景流量類型的每一個，該訊息包含一平均存取延遲之一尺度代表，該尺度代表表示一服務為無 效，或是該平均存取延遲之該尺度代表為無法取得的；以及一處理器，配置以根據該訊息選擇一存取點(AP)，其中該訊息為於該AP的一平均存取延遲之一指示，該平均存取延遲是從一封包準備好傳輸的一時間量測至一實際封包傳輸起始時間。
  17. 如申請專利範圍第16項之WTRU，其中該訊息包含八個二進位位元尺度代表，該八個二進位位元尺度代表包含從1至252之數值，其為針對該複數存取類型的其中之一的一平均存取延遲之一尺度代表。
  18. 如申請專利範圍第16項之WTRU，其中該平均存取延遲係於一預先決定之期間內由該AP所量測。
  19. 如申請專利範圍第16項之WTRU，其中該尺度代表為八個二進位位元尺度代表。
  20. 一種無線傳輸/接收單元(WTRU)，包含：一接收器，配置以從一存取點(AP)接收一訊息，針對一語音類型、一視訊類型、一最大速率類型、以及一背景流量類型的每一個，該訊息包含一平均存取延遲之一尺度代表，該尺度代表表示該複數個存取類型之一個別存取類型為無效，或是該平均存取延遲之該尺度代表為無法取得的，其中該平均存取延遲係從一封包準備好傳輸的一時間量測至一實際封包傳輸起始時間；以及一處理器，配置以解碼該訊息。
  21. 如申請專利範圍第20項之WTRU，其中該平均存取延遲之該尺度代表包含從1至252之一數值。
  22. 如申請專利範圍第20項之WTRU，其中該平均存取延遲係於一預先決定之期間內由該AP所量測。
  23. 如申請專利範圍第20項之WTRU，其中該平均存取延遲之該尺度代表為八個二進位位元尺度代表。
  24. 一種在一無線傳輸/接收單元(WTRU)中使用的方法，該方法包含：從一存取點(AP)接收一訊息，針對一語音類型、一視訊類 型、一最大速率類型、以及一背景流量類型的每一個，該訊息包含一平均存取延遲之一尺度代表，該尺度代表表示該複數個存取類型之一個別存取類型為無效，或是該平均存取延遲之該尺度代表為無法取得的，其中該平均存取延遲係從一封包準備好傳輸的一時間量測至一實際封包傳輸起始時間；以及解碼該訊息。
  25. 如申請專利範圍第24項之方法，其中該平均存取延遲之該尺度代表包含從1至252之一數值。
  26. 如申請專利範圍第24項之方法，其中該平均存取延遲係於一預先決定之期間內由該AP所量測。
  27. 如申請專利範圍第24項之方法，其中該平均存取延遲之該尺度代表為八個二進位位元尺度代表。
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