KR101228845B1

KR101228845B1 - 무선 네트워크에서 ｑｏｓ 제공을 위해 이소-존 구조의수퍼프레임을 사용하는 매체 시간 할당 및 스케쥴링

Info

Publication number: KR101228845B1
Application number: KR1020077024178A
Authority: KR
Inventors: 리차드 첸
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2005-04-25
Filing date: 2006-04-24
Publication date: 2013-02-01
Also published as: JP4959677B2; TW200707984A; EP1878173B1; ATE499819T1; DE602006020264D1; TWI390909B; EP1878173A1; WO2006114755A1; US20080144597A1; JP2008538878A; US8009657B2; CN101164301A; KR20070118649A; MY146231A; AR054036A1; CN101164301B

Abstract

에어타임 송신 또는 데이터를 위한 에어타임의 인접 블록의 할당이 애플리케이션 스트림을 위한 큰 최대(large maximum) 서비스 구간으로 이끌 수 있다. 이는 다른 애플리케이션이 저-레이턴시 요건을 충족시키는 것을 인접 MAS의 큰 블록이 차단하는 큰 지연 바운드를 야기할 수 있다. 적어도 알려진 방법의 단점을 극복하는 방법 및 네트워크는 무선 네트워크를 통해 정보를 송신하는 것을 포함한다. 이는 수퍼프레임을 할당 존으로 조직하는 단계; 할당 존을 이소-존으로 조직하는 단계; 할당 맵을 생성하는 단계; 애플리케이션 스트림의 로컬 자원, 지연 요건, 및 TSPEC를 기초로 해서 주기적인 서비스 구간 및 매체 시간을 결정하는 단계; 할당 맵을 기초로 해서 필요한 매체 시간 및 주기적인 서비스 구간을 적응시키는 송신 기회를 탐색하는 단계; 및 탐색 단계에서 송신 기회를 발견시에 수퍼프레임 내의 정보를 송신하는 단계를 포함한다.

Description

무선 네트워크에서 ＱＯＳ 제공을 위해 이소-존 구조의 수퍼프레임을 사용하는 매체 시간 할당 및 스케쥴링{MEDIUM TIME ALLOCATION AND SCHEDULING USING ISO-ZONE STRUCTURED SUPERFRAME FOR QOS PROVISIONING IN WIRELESS NETWORKS}

본 출원은 2005년 4월 25일 출원된 이전 US 출원 60/674,495로부터 우선권의 혜택을 주장하는데, 위 출원의 가르침은 본 명세서에 참조문헌으로 병합된다.

무선 통신 대역폭이 채널 변조 기술의 진보와 함께 상당히 증가해 왔는데, 이는 무선 매체를 유선 및 광섬유 솔루션에 대한 실행가능한 대안으로 만든다. 이로써, 데이터 및 음성 통신에서 무선 연결의 사용이 계속해서 증가한다. 이러한 디바이스는 이동 전화기, 무선 네트워크(예컨대, 무선 랜(WLAN))에서의 휴대용 컴퓨터뿐만 아니라, 오디오/비쥬얼 스트리밍, 비디오/오디오 전화기, 무선 네트워크에서의 위치 고정된(stationary) 컴퓨터, 및 휴대용 핸드셋을 포함하는데, 이는 단지 몇 개의 예를 든 것이다.

각 무선 네트워크는 다수의 층 및 서브-층, 이를테면 매체 액세스 제어(MAC) 서브-층 및 물리(PHY) 층을 포함한다. MAC 층은 개방형 시스템간 상호접속(OSI) 스택 내의 데이터 링크층의 두 개의 서브층의 하위층이다. MAC층은 동일한 무선 매체로의 동시 액세스를 요구하는 다수의 사용자 사이에 협력을 제공한다.

MAC층 프로토콜은 네트워크 내의 사용자에 의해 공유되는 방송 매체로의 액세스를 통제하는 다수의 규칙을 포함한다. 알려진 바와 같이, 몇 가지 상이한 다중 접속 기술(종종 MAC 프로토콜로도 언급됨)이 MAC층을 통제하는 프로토콜 내에서 동작하도록 정의되어 왔다. 이는 반송파 감지 다중 접속(CSMA), 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 및 시분할 다중 접속(TDMA)을 포함하나 이에 제한되지 않는다.

표준 및 프로토콜이 음성 및 데이터 트래픽의 제어에서 상당한 개선을 제공하는 반면에, 서비스 품질(QoS) 요건을 뒷받침하는 한편 증가된 채널 속도로 네트워크 접속에 대한 계속된 증가가 프로토콜 및 표준에 대한 계속적인 평가 및 이에 대한 변화를 요구한다. 예컨대, 다수의 알려진 프로토콜, 이를테면 WiMedia Ultra-Wide Band(UWB) MAC 1.0(ECMA 표준 368로 공개됨) 및 그밖의 비-슬롯 기반의 WLAN, 이를테면 IEEE 802.11은 애플리케이션으로부터의 QoS 요건이 애플리케이션 스트림의 트래픽 규격(TSPEC)을 기초로 해서 네트워크 스택의 하위 층으로 통과되는 것을 요구한다. 애플리케이션 스트림의 TSPEC를 수신시에, MAC과 같은 하위 층은 자원을 할당해서 트래픽 스트림이 QoS 요건을 충족시키도록 한다. 다양한 MAC 프로토콜에서, 하나의 이러한 자원은 데이터 또는 다른 정보의 송신에 이용가능한 에어타임(airtime)이다. 이러한 무선 MAC 프로토콜에서의 QoS 제공은 보통 예컨대 TSPEC에 규정된 QoS 요건에 따른 에어타임의 할당을 수반한다. 예컨대, 슬롯 기반의 MAC 프로토콜, 이를테면 WiMedia UWB MAC에서, 매체 접속 슬롯(MAS)(예컨대, 매체 접속 시간)을 할당하기 위한 다양한 방식이 존재하는데, 이는 지연, 전력 절감 등에서 성능 차이를 야기한다.

에어타임 송신 또는 데이터를 위한 에어타임의 인접 블록의 할당이 애플리케이션 스트림을 위한 큰 최대(large maximum) 서비스 구간으로 이끌 수 있다. 이는 다른 애플리케이션이 저-레이턴시 요건을 충족시키는 것을 인접 MAS의 큰 블록이 차단하는 큰 지연 바운드를 야기할 수 있다. 부가적으로, 수퍼프레임의 코스에 대한 시간 할당의 너무 적게 분배된 프레그먼트가 또한 전체 패킷의 성공적인 송신을 인에이블하지 않을 수 있다.

따라서, 필요한 것은, 적어도 설명된 알려진 방법의 단점을 실질적으로 극복하는 방법 및 시스템이다.

예시적인 측면에 따르면, 무선 네트워크를 통해 정보를 송신하는 방법은 수퍼프레임을 복수의 할당 존으로 조직하는 단계; 할당 존을 이소-존(iso-zone)으로 조직하는 단계; 할당 맵을 생성하는 단계; 애플리케이션 스트림의 로컬 자원, 지연 요건, 및 TSPEC를 기초로 해서 주기적인 서비스 구간을 결정하는 단계; 애플리케이션 스트림의 로컬 자원, 지연 요건, 및 TSPEC를 기초로 해서 매체 시간 요건을 결정하는 단계; 할당 맵을 기초로 해서 필요한 매체 시간 및 주기적인 서비스 구간을 적응시키는 송신 기회(transmission oportunity)를 탐색하는 단계; 및 탐색 단계에서 송신 기회를 발견시에 수퍼프레임 내의 정보를 송신하는 단계를 포함한다.

본 발명은 후술하는 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해되는데, 이는 첨부 도면과 함께 읽힐 때 그러하다. 다양한 특색이 반드시 축척에 맞게 작도되지는 않았다는 것이 강조된다. 사실, 치수는 논의의 명료함을 위해 임의로 증가 또는 감소될 수 있다.

도 1은 예시적인 실시예에 따른 매체를 공유하는 무선 통신 네트워크 시스템을 나타내는 도면.

도 2는 예시적인 실시예에 다른 수퍼프레임의 시간-선을 나타내는 도면.

도 3은 수퍼프레임의 2차원 표현을 나타내는 도면.

도 4는 이소-존을 조직하는 방법을 도시하는 흐름도.

도 5는 할당 맵을 생성하는 방법을 도시하는 흐름도.

도 6은 본 발명에 따른 무선 네트워크를 통한 정보의 송신 방법을 도시하는 흐름도.

도 7은 부분적으로 점유된 비컨 존을 구비하는 수퍼프레임의 2차원 표면을 나타내는 도면.

후술하는 상세한 설명에서, 제한이 아닌 설명의 목적으로, 특정 세부사항을 개시하는 예시적인 실시예가 개시되어 있는데, 이는 예시적인 실시예의 철저한 이해를 제공하기 위한 것이다. 그러나, 본 개시물의 혜택을 받는 당업자에게는 그밖의 실시예가 본 명세서에 개시된 특정한 세부사항으로부터 출발한다는 것이 명백할 것이다. 더욱이, 잘-알려진 디바이스, 방법, 시스템 및 프로토콜은 본 발명의 설명을 불명료하게 하지 않도록 생략될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 당업자의 이해범위 내에 있는 이러한 디바이스, 방법, 시스템 및 프로토콜은 예시적인 실시예에 따 라 사용될 수 있다. 마지막으로, 실용적인 모든 곳에서, 유사한 참조 번호는 유사한 특색을 나타낸다.

간단히, 예시적인 실시예에 따라서, 방법 및 시스템이 설명되는데, 이는 분산형 무선 네트워크에서 효율 및 처리량을 개선시킨다. 이 방법 및 시스템은 하나 이상의 애플리케이션 스트림의 지연 요건 및 TSPEC를 충족시킬 최대 서비스 구간을 계산한다. 이는 예컨대, 다수의 "웨이크-업" 동작으로 인한 전력 손실을 최소화하기 위해 인접 MAS(즉, 매체 액세스 시간 부분)를 할당함으로써 성취된다.

본 명세서에 개시된 예시적인 실시예에 따르면, 분산형(즉, 슬롯 기반의) 무선 네트워크가 WiMdeia MAC 1.0 하에서 작동한다. 물론, 이는 단지 예시적이며, 그밖의 MAC 프로토콜이 예시적인 실시예와 연계해서 설명되는 네트워크 내의 디바이스의 이용가능성에 대한 공유를 병합할 수 있다. 이는 현재의 WiMedia MAC 프로토콜뿐만 아니라, 충돌 회피를 구비하는 그밖의 반송파 감지 다중 접속(CSMA/CA) 프로토콜 또는 시분할 다중 접속(TDMA) 프로토콜의 자식(progency)을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 부가적으로, 본 명세서에 설명된 실시예는 또한 IEEE 802.11과 같은, 비-슬롯 기반 매체 접속을 구비하는 WLAN에도 적용할 수 있다. 이러한 프로토콜은 단지 예시적이며 당업자의 이해범위 내의 그밖의 프로토콜이 예시적인 실시예에 따라 이행될 수 있다는 것이 강조된다.

도 1은 예시적인 실시예에 따른 통신 매체(즉, 공존함)를 공유하는 복수의 무선 디바이스 또는 시스템을 포함하는 무선 네트워크 시스템의 개략도이다. 무선 디바이스/시스템(101)은 그들의 송신 범위(102) 내의 그밖의 무선 디바이스(101)에 또는 그로부터 트래픽(104)을 수신 또는 송신(또는 둘 다를)할 수 있다. 더욱이, 일정 무선 디바이스/시스템(101)의 범위 밖에 있으나 일정 디바이스(101')의 범위(102) 내에 있는 그밖의 무선 디바이스/시스템(103)일 수 있다. 무선 디바이스(101)는 트랜시버(110)(예컨대, 임의의 알려진 송신기/수신기 조합, 또는 별개의 송신기 및 수신기), 프로세서(111)(예컨대, 정보 비트를 처리하는 임의의 알려진 디바이스), 및 전력원(112)(예컨대, 배터리)을 포함한다.

도 2는 제1 비컨(201)과 제2 비컨(202) 사이의 수퍼프레임의 시간선(200)이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 비컨의 시작점은 비컨 기간 시작 시간(BPST)으로도 언급되며, 비컨 사이에 미리정해진 시간 기간이 존재한다. 예시적인 실시예에서, 수퍼프레임은 복수의 매체 접속 슬롯(MAS)(203)으로 분할되는데, 이 슬롯은 예시적인 실시예를 유지하는데 있어서 조직된 송신 및 수신을 위해 제공한다. 예시적인 실시예에서, 256개의 슬롯(203)이 존재하는데, 각 슬롯은 약 256㎲의 지속기간을 가져서, 수퍼프레임의 전체 지속기간은 예시적인 실시예에서 약 65.536ms이다(따라서, BPST 사이에 65.536ms임). 물론, 슬롯(203)의 수 및 지속기간은 단지 예시의 목적이며 슬롯(203)의 제한은 결코 아니다.

각 수퍼프레임의 시작시에, 비컨 구간(204)이 존재한다. 본 설명이 계속됨에 따라 더 명확해지는 바와 같이, 비컨 구간(204)은 네트워크(100)의 디바이스/시스템(예컨대 디바이스(101, 103))의 이용가능성 정보의 공유뿐만 아니라, 예시적인 실시예의 무선 네트워크(100)의 그밖의 디바이스/시스템에 트래픽을 전송하기 위한 디바이스/시스템의 요구를 비히클(vehicle)에 제공한다.

비컨 구간(204) 뒤는 서비스 구간(206)이다. 각 서비스 구간은 일정 수의 슬롯을 포함한다. 상이한 애플리케이션 스트림은 상이한 수의 슬롯(203)이 완벽한 패킷 송신을 위한 적합한 매체 접속을 보장할 것을 요구한다. 송신기 내의 프로세서는 데이터 패킷을 송신하기 위해 얼마나 많은 서비스 구간이 필요한지를 결정한다. 이러한 결정은 애플리케이션 스트림의 대역폭 요건, 지연 요건, 및 TSPEC를 분석함으로써 발생한다. 부가적으로, 서비스 구간은 주기적이다(즉, 비컨 구간(204)과 서비스 구간(206)의 몇 개의 사이클에 걸쳐 발생함).

주기적인 서비스 구간을 계산하기 위해, 프로세서(예컨대, 도 1의 프로세서(111))는 TSPEC 및 로컬 자원, 이를테면 버퍼 사이즈에 따라 서비스 레이트(g)를 계산한다. 로컬 자원은 또한, 예컨대, 작동하는 MAC 내의 데이터를 송신하기 위해 송신기에 의해 요구되는 버퍼 공간 및 매체 시간일 수 있다. 프로세서는 또한 계산값(g)을 사용함으로써 애플리케이션 스트림의 버스트 크기에 의해 야기된 대기 지연(d_q)을 계산한다. 최대 서비스 구간(206)은 지연 요건을 기초로 해서 계산될 수 있다. 예컨대, 슬롯-기반 매체 접속 메커니즘, 이를테면 WiMedia UWB는 다음과 같이 계산될 수 있다:

SI≤d_s - d_q

여기서, d_s는 지연 요건이고 d_q는 애플리케이션 스트림의 버스트 크기에 의해야기된 부가적인 대기 지연이다.

도 3은 수퍼프레임(200)의 2차원 표현을 도시한다. 표현의 y-축은 UWB와 같 은 슬롯 기반 시스템 또는 IEEE 802.11과 같은 비-슬롯-기반 시스템을 위한 송신 기회 공간에 대해 아래방향으로 순차적으로 증가하는 MAS이다. 표현의 x-축은 수평 방향(즉, 도면 상의 좌에서 우로)으로 순차적으로 증가하는 할당 존이다. 할당 존(1-15)은 인접 송신 기회 그룹, 예컨대 MAS를 나타낸다. 시간상 순차적으로, x = 2이고 y=1인 MAS가 x = 1이고 y = 15인 MAS를 뒤따른다. 종래 기술에 따르면, MAC의 QoS 요건 및 애플리케이션 구조 요건에 따라서, 유입 애플리케이션 스트림에 고-효율 방식 또는 저-레이턴시 방식 중 하나가 사전할당되었다. 저-레이턴시 방식에서, 데이터 송신은 MAS 슬롯(예컨대 행 성분)에서 독점적으로 발생하는데, 여기서 x = 1, y = 15; x = 2, y= 15, ..., x = 15, y = 15. 4이다. 고-효율 방식에서, 인접 MAS 블록이 사용된다.

MAS가 애플리케이션 서비스 구간 요건뿐만 아니라 인접 MAS 블록 예약 양자를 설명해서 할당되도록, 이소-존(301-304)이 조직되어 효율적인 방식으로 송신 기회를 파싱(parse)하게 할 수 있다.

도 4는 수퍼프레임을 할당 존(1-15)으로 파싱하기 위한 방법을 도시한다. 비-슬롯 기반 시스템에서, 우선, 단계(401)에서, 애플리케이션은 무선 네트워크가 위에서 설명된 공식(formula)에 따라 적응시킬 수 있는 최소 서비스 구간을 결정한다. 애플리케이션은 이후 수퍼프레임의 비컨 구간을 최소 서비스 구간으로 분할해서 단계(402)에서 값(x)을 생성하게 한다. 수퍼프레임 내의 할당 존의 수는 다음 공식을 기초로 해서 단계(403)에서 계산될 수 있다:

여기서, 공식은 x 이상인 최소 정수를 반환한다. 따라서, 할당 존의 수는 기존 애플리케이션의 최소 서비스 구간 및 비컨 구간, 또는 QoS 접속 포인트(QAP)가 지원하고자 하는 애플리케이션의 유형에 따른다. 할당 존의 수(n)는 비컨 기간과 서비스 구간의 곱 이상인 2의 최소 제곱(smallest power)일 것이다.

UWB와 같은 슬롯-기반 시스템에서, 애플리케이션은 수퍼프레임을 수퍼프레임을 2^m 할당 존으로 분할함으로써(402), 수퍼프레임을 할당 존으로 분할할 수 있는데, m = 1, 2,,3, ...이다. 이는 송신 기회롤 위해 파싱될 수 있는 짝수의 할당 존을 보장한다. 예컨대, WiMedia UWB MAC 1.0은 16개의 할당 존(예컨대 도 3의 x-축) 및 16개의 행 성분(예컨대, 도 3의 y-축)으로 구조화된 256 MAS 수퍼프레임을 요구한다.

무선 송신 기회가 슬롯-기반인지 아닌지와 무관하게, 수퍼프레임은 2의 제곱인 다수의 할당 존(n)으로 조직될 수 있다.

애플리케이션 서비스 구간 요건뿐만 아니라 인접 송신 기회 블록의 예약 양자를 효과적으로 설명하기 위해, 일단 수퍼프레임이 할당 존으로 파싱되면, 할당 존은 각각이 인덱스 값을 갖는 이소-존으로 조직된다. 이소-존은 할당 존 지속기간 부분인 주기적 서비스 구간을 갖는다. 도 3은 3, 2, 1, 및 0인 인덱스 값으로 이소-존을 도시한다.

도 5는 수퍼프레임의 할당 존을 이소-존으로 조직하기 위한 흐름도를 도시한다. 단계(501)에서, 애플리케이션은 제1 할당 존을 m-1인 이소-존 인덱스 값으로 표시한다. 이는 도 3 내의 할당 존(1) 일 수 있다. 단계(502)에서, 애플리케이션은 이소-존 인덱스 값을 1만큼 감소시키고 제2 후속 할당 존을 감소된 이소-존 인덱스 값으로 표시한다. 이는 이소-존 인덱스 값(2)이 할당되는 도 3 내의 할당 존(2)일 수 있다. 애플리케이션은 이후, 단계(503)에서 제2 할당 존에 후속하는 제3 할당 존 내에서 제1 할당 존을 미러링한다. 이러한 미러링의 예는 할당 존(1)과 동일한 이소-존 인덱스 값으로 도 3 내의 할당 존(3)을 할당하는 것이다. 이 미러링은 도 3 내의 할당 존(2)의 반대편 상에서 할당 존(1 및 3)을 위한 미러 이미지 이소-존 인덱스 값을 나타낸다.

단계(504)에서, 프로세스가 반복되어, 감소 단계, 표시 단계, 및 미러링 단계가 계속된다. 예컨대, 도 3에서, 할당 존(4)에 1인 이소-존 인덱스 값이 할당되는데 이는 감소 값이다. 이후 할당 존(1)이 미러링 단계를 위해 사용되고 할당 존(5, 6, 및 7)이 할당 존(3, 2, 및 1) 각각의 이소-존 인덱스 값으로 표시된다. 표시가 물리적인 표시일 필요는 없다. 표시는 특별한 할당 존의 이소-존 인덱스 값을 나타내는 비트를 할당하는 것일 수 있다. 이 프로세스는 표시 단계가 할당 존을 0인 이소-존 인덱스 값으로 표시한다고 단계(505)가 결정할 때까지 계속된다. 도 3에서, 이는 할당 존(8)이다. 이는 수퍼프레임의 중간점이다(할당 존(0) 내의 비컨 존을 고려하지 않고도 그러함). 애플리케이션은 이후 단계(506)에서 미러링 및 표시의 부가적인 반복을 수행한다. 예컨대, 일단 도 3 내의 할당 존(8)이 이소-존 인덱스 값(0)으로 표시되면, 할당 존(9 내지 15)을 할당 존(7 내지 1) 각각의 이소-존 인덱스 값으로 표시함으로써 미러링이 발생한다.

표 1은 할당 맵을 도시하는데, 이는 인덱스, 존의 수, 할당 존의 수 및 어떤 할당 존이 어떤 이소-존 인덱스 값을 포함하는지를 나타낸다.

일단 할당 맵이 생성되면, 애플리케이션은 수퍼프레임 내의 송신 기회를 탐색할 수 있다.

도 6은 무선 네트워크를 통한 정보 송신 방법을 도시한다. 단계(601)에서, 애플리케이션은 수퍼프레임을 위에서 언급된 바와 같이 복수의 할당 존으로 조직한다. 단계(602)에서, 애플리케이케이션은 위에서 언급된 바와 같이 할당 존을 이소-존으로 조직한다. 단계(603)에서, 애플리케이션은 할당 맵(예컨대, 표 1)을 생성한다. 단계(604)에서, 애플리케이션은 위에서 언급된 바와 같이, 애플리케이션 스트림의 TSPEC, 지연 요건, 및 로컬 자원을 기초로 해서 주기적인 서비스 구간을 결정한다. 단계(605)에서, 애플리케이션은 위에서 언급된 바와 같이, 애플리케이션 스트림의 TSPEC, 지연 요건, 및 로컬 자원을 기초로 해서 자체의 매체 시간 요건을 결정한다. 단계(606)에서, 애플리케이션은 애플리케이션 맵을 기초로 해서 필요한 매체 시간 및 주기적인 서비스 구간을 적응시키는 송신 기회를 탐색한다. 일단 애플리케이션이 자체의 기간 서비스 구간 및 매체 시간 요건을 충족시키는 이용가능 한 송신 기회가 존재한다고 검출하면, 단계(607)에서 수퍼프레임 내의 정보를 송신한다.

탐색 단계(606)가 애플리케이션의 고-효율 QoS 요건을 위한 송신 기회에 대한 최저 이소-존 인덱스 값으로부터 오름차순으로 탐색한다.

송신 기회를 탐색하는 단계(606)는 저 레이턴시 QoS 요건에 대해 공식

을 사용해서 서비스 구간 요건에 대응하는 다수의 할당 존(k)을 계산하는 것을 포함한다. 이후, 애플리케이션은 탐색이 시작되어야 하는

인 시작 이소-인덱스 값을 결정한다. 이 탐색은 애플리케이션의 저 레이턴시 요건을 따라 송신 기회를 위한 시작 이소-존 인덱스 값으로부터 오름 차순으로 시작한다.

위에서 설명된 특성이 제공되는 경우, 후술하는 원리는 인접 비할당 매체 시간의 크기를 최대화시키고, 따라서 유입 QoS 요청에 대한 요건을 충족시키는 한편 현재 요청의 지연 요건을 만족시킬 기회를 최대화시킨다.

(a) 최적 스케쥴은 상위-인덱스 이소-존에서 스케쥴링하기 전에 하위-인덱스 이소-존에서 항상 시작하는 것이다.

(b) 최적 스케쥴은 현재 할당을 각 이소-존 내에 가능한한 평평하게(as flat as possible) 유지하는 것이다. 이는 실제로 슬롯 기반 매체 접속 내에서 다음의 일반화된 고르게 분산된 MAS 정책(EDMA)을 나타내는데 즉, 각 이소-존 할당은 이소-존 내의 각 할당 존에서 n/k+1보다 많은 MAS를 할당해서는 안 되며, k는 스케쥴이 고려 중인 이소-존 내에서 취하고 있는 할당 존의 수이다.

부가적인 할당 맵(룩-업 테이블(n=16 및 32임))이 표 2 내지 표 4에 도시되어 있다.

도 7은 부분적으로 점유된 비컨 존을 갖는 이소-존 구조를 도시한다. 이 방식으로 형성된 이소-존 구조는 다음과 같은 특성을 갖는다:

1. 이소-존(i)은 2ⁱ개의 할당 존을 포함한다.

2.

이기 때문에, 이소-존 구조는 따라서 수퍼프레임이 오버랩하지 않을 뿐만 아니라, 임의의 유실 할당 구역없이 이러한 방식으로 형성된 m개의 이소-존에 의해 완벽하게 커버된다는 점에서 완벽하다.

3. SI(k)<SI(i),∀k>i; 여기서, SI(i)는 이소-존(i)이 지원하는 원래 서비스 구간을 나타낸다. 이러한 특성은 이소-존(i)이 애플리케이션의 지연 요건을 충족시키는 경우, 이소-존(k), ∀k>i일 것임을 가리킨다.

4. SI({k,i})<SI(k), ∀k>i; 여기서 SI({k,i})는 이소-존(k)에 덧붙여서 이 소-존(i) 내의 할당에 의해 달성되는 최대 서비스 구간을 나타낸다. 이 특성은 이소-존(k)이 애플리케이션의 지연 요건을 충족시키는 경우, 임의의 이소-존(s) 내의 부가적인 할당이 최악의-케이스 지연을 증가시키지 않을 것이라는 것을 가리킨다.

5. 이소-존(i)의 원래 서비스 구간은 이소-존(k), ∀k>i에서 달성될 수 있다.

고-효율 QoS 요건을 위한 예시적인 알고리즘:

매체 시간의 위치를 결정하는 단계에서,고-효율-저-전력 QoS 요건이 이미 매체 시간 지속기간/또는 크기(t(g))(즉 서비스 레이트(g)의 함수임) 형태의 대역폭 요건에 덧붙여서 할당 존의 수(n(e))(즉 효율 인자(e)의 함수임)로서 해석된다. {t(g), n(e)}의 요건 입력이 제공되는 경우, 다음 알고리즘은 할당을 성공시키기 위한 QoS 요청을 만족시키는 확률을 최대화시키는 한편 스케쥴이 매체 시간(t(g))을 할당하기 위해 취하는 할당 존의 수를 최소화시킨다:

1. 모든 할당 존 내의 비할당 매체 시간 계산하기, 즉

2. (n≥t(g))인 경우, 이소-존(0)으로 시작하는 정책(a)에 따라 t(g) 할당하기

3. 각 이소-존 내에서, 정책(b) 뒤따르기

4. 이와 다른 경우, 불충분한 매체 시간 에러 보고하기.

IEEE802.11와 같은 비-슬롯 기반 시스템에서, 일단 위치가 결정되면, QAP 또 는 QSTA에 상주하는 스케쥴러는 알고리즘/메커니즘에 의해 결정된 지속기간과 함께 이 방식으로 결정된 위치에 따라 트래픽 스트림을 스케쥴링할 수 있다.

이러한 개시물의 관점에서, 본 명세서에 설명된 다양한 방법 및 디바이스가 알려진 하드웨어 및 소프트웨어로 구현되어 효율적인 매체 접속 및 분산형 무선 네트워크 내의 공유를 달성할 수 있다는 것이 주목된다. 나아가, 다양한 방법 및 파라미터는 임의의 제한적인 의미에서가 아니라 단지 예로서 포함된다. 이러한 개시물의 관점에서, 당업자는 그들 자신의 기술 및 필요한 장비를 결정하는데 있어서 다양한 예시적인 디바이스 및 방법을 구현해서 이러한 기술을 수행할 수 있으나, 이는 첨부된 청구항의 범위 내에 있다.

본 발명은 무선 네트워크에서 ＱＯＳ 제공을 위해 이소-존 구조의 수퍼프레임을 사용하는 매체 시간 할당 및 스케쥴링에 이용가능하다.

Claims

무선 네트워크를 통해 정보를 송신하는 방법으로서,

수퍼프레임을 복수의 할당 존(1-15)으로 조직하는 단계(601);

할당 존(1-15)을 이소-존(iso-zone, 301-304)으로 조직하는 단계(602);

이소-존(iso-zone, 301-304)에 할당 맵을 생성하는 단계(603);

애플리케이션 스트림의 로컬 자원, 지연 요건, 및 TSPEC(Traffic SPECification)를 기초로 해서 주기적인 서비스 구간을 결정하는 단계(604);

애플리케이션 스트림의 로컬 자원, 지연 요건, 및 TSPEC를 기초로 해서 매체 시간 요건을 결정하는 단계(605);

할당 맵을 기초로 해서 필요한 매체 시간 및 주기적인 서비스 구간을 적응시키는 송신 기회(transmission opportunity)를 탐색하는 단계(606); 및

탐색 단계(606)에서 송신 기회를 발견시에 수퍼프레임 내의 정보를 송신하는 단계(607)를 포함하는, 무선 네트워크를 통해 정보를 송신하는 방법.
제1 항에 있어서,

수퍼프레임을 할당 존으로 조직하는 단계(601)는,

무선 네트워크가 적응시킬 수 있는 최소 서비스 구간을 결정하는 단계(401);

x가 할당 존을 나타내는, 값(x)을 생성하기 위해 수퍼프레임의 비컨 기간을 최소 서비스 구간으로 나누는 단계(402);

공식
을 기초로 해서 할당 존의 수(n)를 결정하는 단계(403)

를 더 포함하되, 상기 공식은 x 이상인 최소 정수를 반환하는, 무선 네트워크를 통해 정보를 송신하는 방법.
제1 항에 있어서,

수퍼프레임을 할당 존으로 조직하는 단계(601)는,

수퍼프레임을 m = (1,2,3,...)인 2^m개의 할당 존으로 나누는 단계(402)를 더 포함하는, 무선 네트워크를 통해 정보를 송신하는 방법.
제1 항에 있어서,

할당 존을 이소-존(301-304)으로 조직하는 단계(602)는,

제1 할당 존을 m-1인 이소-존 인덱스 값으로 표시하는 단계(501);

이소-존 인덱스 값을 1만큼 감소시키는 단계(502);

제2 후속 할당 존을 감소된 이소-존 인덱스 값으로 표시하는 단계(503);

제2 할당 존에 후속하는 제3 할당 존 내에서 제1 할당 존을 미러링하는 단계(504);

표시 단계가 할당 존을 0인 이소-존 인덱스 값으로 표시할 때까지 감소 단계, 표시 단계, 및 미러링 단계를 반복하는 단계(505); 및

하나의 부가적인 미러링 및 표시 단계를 수행하는 단계(506)를 더 포함하는, 무선 네트워크를 통해 정보를 송신하는 방법.
제4 항에 있어서,

미러링 단계(504)는, 후속 할당 존 내에서 표시 단계(503)에 표시된 할당 존 이전의 각 할당 존에 가해진 이소-존 인덱스 값을 표시된 할당 존에 복사하는 단계를 더 포함하는, 무선 네트워크를 통해 정보를 송신하는 방법.
제1 항에 있어서,

할당 맵은 할당 존을 표시된 이소-존 인덱스 값과 상관시키는 표를 포함하는, 무선 네트워크를 통해 정보를 송신하는 방법.
제1 항에 있어서,

송신 기회를 탐색하는 단계(606)는,

애플리케이션의 고-효율 QoS 요건에 대한 송신 기회를 최저 이소-존 인덱스 값으로부터 오름차순으로 탐색하는 단계를 더 포함하는, 무선 네트워크를 통해 정보를 송신하는 방법.
제1 항에 있어서,

송신 기회를 탐색하는 단계(606)는,

BP가 비컨 기간이고, SI가 서비스 구간인, 공식
을 사용해서 서비스 구간 요건에 대응하는 다수의 할당 존(k)을 계산하는 단계;

탐색이 시작되어야 하는 시작 이소-인덱스 값을
으로 결정하는 단계;

애플리케이션의 저 레이턴시 요건에 따른 송신 기회를 시작 이소-존 인덱스 값으로부터 오름차순으로 탐색하는 단계를 더 포함하는, 무선 네트워크를 통해 정보를 송신하는 방법.
무선 네트워크 시스템으로서,

상기 무선 네트워크는 복수의 무선 디바이스(101)를 포함하며, 상기 무선 디바이스 각각은,

신호를 송신하기 위한 송신기(110);

신호를 수신하기 위한 수신기(110); 및

프로세서(111); 및

전원(112)을 포함하되,

프로세서(111)는 수퍼프레임을 복수의 할당 존(1-15)으로 조직하고; 할당 존(1-15)을 이소-존(301-304)으로 조직하며; 이소-존(301-304)에 할당 맵을 생성하고; 애플리케이션 스트림의 로컬 자원, 지연 요건, 및 TSPEC를 기초로 해서 주기적인 서비스 구간을 결정하며; 애플리케이션 스트림의 로컬 자원, 지연 요건, 및 TSPEC를 기초로 해서 매체 시간 요건을 결정하고; 할당 맵을 기초로 해서 필요한 매체 시간 및 주기적인 서비스 구간을 적응시키는 송신 기회를 탐색하며; 탐색 단계에서 송신 기회를 발견시에 수퍼프레임 내의 정보를 송신할 것을 송신기에 지시하는, 무선 네트워크 시스템.