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KR20060085240A - 전송 트래픽 조정 방법, 전송 트래픽 조정 시스템, 통신프로그램 및 집적 회로 - Google Patents

전송 트래픽 조정 방법, 전송 트래픽 조정 시스템, 통신프로그램 및 집적 회로 Download PDF

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KR20060085240A
KR20060085240A KR1020067004535A KR20067004535A KR20060085240A KR 20060085240 A KR20060085240 A KR 20060085240A KR 1020067004535 A KR1020067004535 A KR 1020067004535A KR 20067004535 A KR20067004535 A KR 20067004535A KR 20060085240 A KR20060085240 A KR 20060085240A
Authority
KR
South Korea
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traffic
stations
attempts
value
transmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1020067004535A
Other languages
English (en)
Inventor
춘 팅 초우
사이 샨카 난다고팔란
프라도 파본 야비에르 델
Original Assignee
코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. filed Critical 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Publication of KR20060085240A publication Critical patent/KR20060085240A/ko
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

사전결정된 주기 동안 통신 매체(112) 상에서 전송할 배타적 액세스를 위해 경쟁(S232)하는 무선 스테이션(108-1 내지 108-N)은 단일 타이밍 파라미터를 이용하는 공통의 외부 제어기(104)에 의해 조정된다(S204). 전송 액세스에서의 시도는 동시에 만료되는 각각의 지연에 의해 스테이션이 매체가 휴지 상태임을 감지할 때 스테이션에 의해 공통 속도로 선행된다. 지연은 의사 랜덤으로 선택되어 각각의 액세스 시도 시에 스테이션들 사이의 충돌을 방지한다(S208). 어떤 전송 시도도 성공하지 못한 긴 기간의 시간 주기 동안 스테이션에 의한 각각의 예상 전송 시도 횟수로 곱해질 때의 디폴트, 즉 스테이션에 적용되는 각각의 지연(S204)의 초기 값은 모든 스테이션(S312)에 공통인 일정한 값과 동일한 각각의 곱셈을 산출한다. 따라서, 디폴트 값은 제어기가 전파점유 시간 호기를 조정하게 하는 노브로서 작용한다.

Description

전송 트래픽 조정 방법, 전송 트래픽 조정 시스템, 통신 프로그램 및 집적 회로{FAIR RATE ALLOCATION ON AN IEEE 802.11E COMMUNICATION MEDIUM}
본 발명은 일반 통신 매체 상의 경쟁 스테이션들 사이의 공정한 채널 액세스에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 단일 튜닝 파라미터를 사용하여 액세스를 공정하게 조정하는 것에 관한 것이다.
무선 근거리망(LAN) 내의 스테이션들은 그 위치에 따라 전송 속도가 상이하기 때문에, 스테이션들에 의한 일반 통신 매체로의 전송 액세스의 조정이 복잡하다.
유선 네트워크에서 공정한 데이터 전송 스케줄링은 경쟁 트래픽으로의 리소스 할당 수단으로서 오랫동안 광범위하게 연구되고 있다. 일반적으로, 공정한 스케줄링의 목적은 시스템 리소스가 공유하는 경쟁 트래픽 흐름을 할당하는 것이다. 이러한 기본적 기능으로, 공정한 스케줄링은 다양한 목적에 사용될 수 있다. 한편, 공정한 스케줄링은 욕심을 내거나 잘못 행동하는 사용자가 다른 사용자들을 궁핍하게 하는 것을 방지할 수 있으며, 그에 따라 사용자들 사이에 공정성을 달성할 수 있다. 반면, 공정한 스케줄링은 희망하는 사용자들에게 더 많은 리소스를 할당하여 서비스 차별화를 달성할 수 있다. 공정한 스케줄링은 주로 일반화된 프로세서 공유 방식에 기반을 두고 있으며, 그 성능을 접근시키기 위한 수많은 스케줄링 알고리즘이 제안되고 있다. 최초에는 유선 네트워크용으로 설계된 이들 스케줄링 알고리즘은 무선 통신 서비스 및 애플리케이션의 급속한 성장을 처리하도록 적응된다. 그러나, 유선/이동 네트워크에서 공정성을 강화하는 솔루션을 갖는 유선 네트워크에는 즉석의 새로운 도전이 여러 가지 있다.
IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 무선 LAN은 공정성을 구현하는 방법이 문제가 되는 예를 제공한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 802.11 LAN(100)은 두 가지 모드, 즉, 인프라구조 모드와 특별 임시 모드(ad hoc)에서 동작할 수 있다. 인프라구조 모드에서, 스테이션은 단지 프레임을 제어용 스테이션 또는 액세스 점(AP)(104)으로/으로부터 전송/수신한다. AP(104)는 "슈퍼 스테이션"으로 간주될 수 있는데, 이는 AP(104)가 무선 LAN(100)에서 프레임을 모든 다른 스테이션들(108-1 내지 108-N)로부터 전송/수신할 수 있는 유일한 스테이션이기 때문이다. 이 기능은 스테이션들이 서비스 품질(QoS) 기본 서비스 집합(QoS Basic Service Set: QBSS) 내의 다른 이웃들과 직접 통신하게 함으로써 IEEE 802.11e(LAN의 서비스 품질에 대한 새로운 표준)에서 강화되고 있다. QBSS는 동일한 매체 액세스 제어(Medium Access Control: MAC) 프로토콜을 실행하고 동일한 공용 매체로의 액세스를 경쟁하는 다수의 무선 QoS 스테이션(QSTA)을 포함한다. 스테이션은 전송용으로 여러 가지 동시 발생 트래픽 흐름을 가질 스케줄링할 수 있 고, 또한 무선 매체(112) 내의 공유 무선/채널로의 액세스를 위해 다른 스테이션들과 경쟁할 수도 있다.
공정성 제공은, 개념적으로는, 그러한 네트워크에서 2개의 스테이지, 즉, 각 스테이션에서 스케줄러가 자신의 로컬 트래픽 흐름(116-1 내지 116-N)을 스케줄링하여 그들 사이에서 공정성을 보증하는 PFF(per-flow fairness) 스테이지와, 전체 네트워크 내의 모든 스테이션들(108-1 내지 108-N)이 무선 리소스가 공정하게 공유될 수 있도록 제어되어야 하는 PSF(per-station fairness) 스테이지로 분할될 수 있다.
양측 유형의 공정성, 즉 PFF 및 PSF는 공정한 제공 시스템 범위를 제공하도록 유지되어야 한다. 무선 스테이션이 유선 노드로서 스케줄링되어 PFF을 달성하더라도, 스테이션들 사이의 공동작업이 없는 경우, PSF이 문제된다. 일반 솔루션은 AP가 모든 스테이션들로부터/로 프레임 전송을 스케줄링하게 한다. AP가 개별 스테이션의 트래픽 흐름에 관한 정보를 갖지 않기 때문에, 이들 스테이션은 자신들의 큐/트래픽 상태 정보를 AP에 제공하여 그 AP에서의 스케줄러가 적절히 기능할 수 있게 할 필요가 있다. 예를 들어, 적어도 스케줄러는 스테이션이 전송할 패킷을 갖고 있는지를 알 필요가 있으며, 가장 공정한 스케줄링 알고리즘은 전송 순서의 정확한 계산을 위해 개별 패킷의 도착 시간과 같은 상세한 정보를 더 많이 요구한다. 그러나, 이 상태 정보의 중계에 있어서의 지연은 그 정보가 AP에 의해 사용될 때 그 정보를 쓸모 없게 만든다. 이 정보의 보다 빈번한 전송은 그러한 문제점을 완화시킬 수 있지만, 실질적인 제어 오버헤드를 유발할 것이다. 따라서, PSF을 달성하기 위한 더 양호하고 더 강인한 방식은 AP 상에서의 중계 대신에 분산형 스케줄링 알고리즘을 사용하는 것이다.
많은 기존의 무선 네트워크는 1 이상의 물리적 전송 속도를 지원한다. 802.11 무선 LAN은 초 당 11, 5.5, 2 및 1메가비트(Mbps)를 지원할 수 있고, 802.11a 무선 LAN은 8개까지의 상이한 속도를 지원할 수 있다. 채널 조건, 특히 AP로부터의 거리에 따라, 무선 스테이션은 상이한 전송 속도를 선택하여 전송 성공 가능성을 증가시킬 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 예를 들어, 스테이션(108-N)은 1Mbps를 선택하여 데이터 프레임을 AP로/로부터 전송/수신할 수 있고, 스테이션(108-1)은 11Mbps를 선택한다. 그러한 네트워크에서 스테이션들 사이의 공정한 리소스 공유를 규정하는 것은 신중을 요하는데, 이는 동일한 양의 트래픽을 갖는 상이한 스테이션들을 서비스하는 데 상이한 전송 속도를 사용하면 상이한 양의 전파점유시간을 스테이션들에 할당해야 하기 때문이다. 따라서, 공정한 시스템 처리량 공유는 다수의 전송 속도를 지원하는 시스템 내에서 더 이상 공정한 전파점유시간 공유와 같은 뜻이 아니다. 이러한 위치 종속 전송 속도는 유선 네트워크 내에 존재하지 않으며, 이에 따라 이러한 특성을 고려하지 않고서 기존의 (유선 네트워크용으로 설계된) 스케줄링 알고리즘을 적용하면 스테이션의 무선 리소스 오용을 초래하게 될 것이다.
무선 네트워크에서 잘 알려져 있는 또 다른 속성은 높은 전송 오류 가능성 및 그 고유한 위치 종속성이다. 각각의 무선 스테이션은 다중경로 페이딩 및 전자기 간섭으로 인해 상이한 전송 오류 가능성을 경험할 수 있다. PSF에 영향을 미치 는 위치 종속 전송 속도와는 달리, 위치 종속 오류는 스테이션 내의 트래픽 흐름 중 PFF에 주로 영향을 미친다. 예를 들어, 도 1의 스테이션(104)의 흐름(116-1)은 높은 전송 오류 수준을 경험하지만, 흐름(116-2)은 오류가 없다. 전형적인 솔루션은 채널 조건이 명확해질 때 가외 전파점유시간을 갖는 오류를 경험한 흐름을 보상하는 것이다. 그러나, 더 높은 오류 속도를 갖는 흐름은 더 많은 전파점유시간을 사용하여 전송 오류에 의해 야기된 처리량 손실을 보상한다. 오류가 있기 쉬운 흐름에 의한 무선 리소스 과용은 전체 시스템 처리량을 감소시킨다. IEEE 802.11 무선 LAN에서, 각각의 프레임은 전송 실패의 경우에 재시도 한도 횟수(=7)까지 재전송될 것이다. 이 매체 액세스 제어(MAC) 계층 전송 메커니즘은 상기의 스케줄러가 수행한 바와 같이 오류가 있기 쉬운 흐름을 간접적으로 보상하여, 무선 리소스를 과용한다. 따라서, 무선 네트워크에서 사용될 스케줄링 알고리즘은 또한 MAC 계층 재전송 메커니즘에 의해 야기된 불공정성을 어드레스할 수 있어야 한다.
본 발명은 종래기술에서의 상기 단점을 어드레스하도록 이루어진다. 본 발명의 목적은, 통신 매체 상에서 동시에 최대 한 번 성공적으로 전송할 수 있으며, 매체 상에서 전송하고자 재시도하기 전에 적용되는 제각각의 실질적 지연을 동시에 공통 속도로 만료하는 스테이션들을 갖는 네트워크 상의 각 PSF 및 PFF 시스템 범위를 구현하는 것이다.
간단히, 단일 파라미터가 사전정의된 주기 동안 매체로의 배타적인 전송 액세스를 얻고자 하는 시도의 수를 조정하는 데 사용된다. 조정은 임의의 주어진 하나 이상의 스테이션에 대해 실시되며, 여러 지연 중 선택된 대응하는 지연에 대응하는 값에 기초하여 제각각의 디폴트 양을 파라미터의 값으로 지정함으로써 달성된다. 그 값은 시도 중 각각의 시도의 결과에 응답하여 갱신된다. 시도 중 제각각의 시도의 디폴트 양과 예상 속도의 곱셈은, 상기 시도 중 어떤 것도 성공하지 못하는 주기 동안과 스테이션들이 계속해서 비축되는 동안, 긴 기간에 걸쳐서 제각각 사전정의된 상수에 접근한다.
본 명세서에 기술된 본 발명의 세부사항은 이하에 나열된 도면을 참조하여 설명된다.
도 1은 특유의 무선/이동 네트워크를 도시하는 흐름도,
도 2는 본 발명에 따라 스테이션에서 실행가능한 프로세스의 예를 예시하는 흐름도,
도 3은 본 발명에 따라 스테이션 제어기에 관한 프로세스의 예를 예시하는 흐름도,
도 4는 본 발명에 따라 스테이션 제어기에서 실행가능한 다른 프로세스의 예를 예시하는 흐름도,
도 5는 본 발명에 따른 시뮬레이션 결과의 테이블 쌍.
본 발명에 따라, 또한 예시적이면서 비제한적인 예로서, PFF 및 PSF이 도 1에 도시한 바와 같은, 특히 IEEE 802.11e 하에서 동작하는 무선 LAN(100)에 적용된다. 이 표준 특징 서비스 품질(QoS)은 4개의 상이한 사용자 우선순위(UP) 클래스에 기초하여 QoS 스테이션(QSTA)에서 패킷화하는 것을 보증한다. 따라서, 예를 들어, 911 호출은 전화로부터의 전형적인 짧은 메시징 서비스(SMS)보다 더 높은 우선순위 클래스를 사용할 수 있다. QSTA 및 QoS 제어기 또는 AP(QAP)는 하이브리드 조정 기능(hybrid coordination function: HCF)을 갖는 QoS 설비를 구성한다. (이 HCF는 QoS에 대한 이번 IEEE 802.11e 드래프트 표준에 정의되어 있는 새로운 조정 기능이다.) HCF는 두 가지 동작 모드, 즉, EDCA(enhanced distributed channel access)로 알려진 경쟁 기반 채널 액세스 기능과, HCCA(HCF controlled channel access)로 알려진 폴링(polling)에 기초한 채널 액세스 기능을 갖는다. 본 발명의 원리는 우선순위의 트래픽을 처리하며 인프라구조 모드, 즉 QSTA에서 QAP로의 통신 및 그 반대의 통신과 관련하여 이하에서 설명될 EDCA에 적절히 적용된다.
EDCA 하에서, QSTA는 동시에 최대 한번 성공적으로 전송할 수 있다. 제각각의 비성공적인 전송 시도를 유발하며 상이한 스테이션들의 동시에 시도되는 전송 사이의 충돌을 방지하기 위해, QSTA는 충돌 방지(CMSA/CA) 프로토콜을 갖는 캐리어 감지 다중 액세스 하에서 동작한다. 각각의 QSTA(108-1 내지 108-N)는 매체(112)(예, 전송 채널)가 사용 중인지 또는 휴지 상태인지 감지하고, 매체가 사용 중인 것으로 검출되는 경우에는 전송을 연기한다. 그렇지만, 충돌은 다른 QSTA의 각 QSTA 의 활동도에 의해 지연 인식으로 인해 완전히 제거될 수 없다. QSTA는 QSTA가 프레임 또는 매체 액세스 제어(MAC) 서비스 데이터 유닛(MSDU)의 형태로 트래픽을 전송하는 동안의 경계 간격인 전송 호기(TXOP) 경쟁한다. TXOP 동안, 또는 충돌이나 그 밖의 요인에 의해 시도된 전송의 결함이 알려질 때까지, 승인(ACK) 타이머의 만료에 의해서, 임의의 QSTA는 매체가 사용 중임을 감지하며, 그에 따라 전송을 시도하지 않을 것이다. 충돌을 방지하기 위해서, TXOP 또는 충돌을 경험한 QSTA는 전송을 재시도하기 전 두 개의 연속적 상이한 시간 주기 동안 대기해야 한다. 제 1 시간 주기는 임의적인 프레임간 간격(AIFS)으로 알려져 있다. 이것은 각각의 QSTA가 전송 시도 이전에 매체가 휴지상태임을 인지해야 하는 시간 간격이다. 제 2 시간 간격은 백오프 간격이라고 호칭된다. 백오프 간격은 지속시간 aSlotTime의 일련의 동일한 타임 슬롯으로 이루어지며, 이 간격은 채널이 명료한 것으로 감지되는 주기 동안 슬롯 단위로 감소함으로써 만료한다. 백오프 간격은 의사 랜덤으로, 즉 의사 난수의 슬롯으로 선택되므로, 동시에 전송하고자 하는 2개 이상의 QSTA의 확률이 작다. 의사 랜덤 선택이 이루어지는 간격은 그 하한으로서 0을 가지며 상한으로서 CW * aSlotTime을 갖는데, CW는 경쟁 윈도우를 나타낸다. 충돌 사건을 감소시키기 위해, CW의 슬롯 수는 공식 CW:=2(CW+1)-1 따른 충돌 후에 QSTA에 대해 증가되며, 매번 CWmax의 최대 값에 의존하고, 패킷을 제거하는 MAC 재시도 한도 달성에 의존한다. 한편, 사전정의된 시간 주기, 즉 임의의 성공적 TXOP에 대한 배타적 전송 액세스를 얻기 위한 임의의 성공적 시도는 QSTA에 대한 CW를 그 디폴트 양 CWmin으로 리셋한다. CW를 증가시켜 충돌의 재발을 방지하지만, 이는 또한 TXOP를 얻기 위한 QSTA의 시도의 횟수 또는 빈도를 감소시킨다. 사실상, DECA는 CWmin, CWmax, AIFS 및 TXOP 각각은 UP 클래스에 의해 변화하게 한다. 더 높은 값의 첫 번째 3개의 파라미터는 배타적 전송 액세스(이후, "ETAA")를 얻기 위한 시도의 수를 감소시키는 반면, 더 높은 값의 마지막 파라미터는 ETAA에는 영향을 미치지 않지만 더 많은 전송 시간을 제공한다. UP에 대한 그들의 함수 관계로 인해, 파라미터는 각각 이후에 CWmin[UP], CWmax[UP], AIFS[UP] 및 TXOP[UP]로 표기될 것이다. 이들 액세스 파라미터는 주기적으로 브로드캐스트되는 비컨 신호에서 AP(104)로부터 다른 스테이션(116-1 내지 116-N)으로 제공되며, 임의의 특정 브로드캐스트로 갱신될 수 있다.
UP에 의한 액세스 파라미터의 편차는 최초의 IEEE 802.11 표준에서 발견되지 않은 IEEE 802.11e의 새로운 특징이다. 802.11 하에서, 각각의 무선 스테이션(WSTA 또는 STA)은 시간 간격 세트 전체에 걸쳐 전송되며, ACK 타이머는 우선순위 클래스에 의해 변화하는 간격 어디에서도 시간 간격 세트 전체에 걸쳐 만료되는데, 이 개념은 802.11에는 존재하지 않는다. 또한, 802.11e에 대응하는 802.11 목적지 프레임간 간격(DIFS)은 일정하다. 그 결과, STA는 전송을 동시에 재시도하기 이전에 공통 속도로 백오프 지연을 만료한다. 즉, STA 전송의 종료 시 또는 충돌이나 다른 유형의 결함 전송 시도가 알려져 있는 경우, 또한 DIFS 간격 후에, 각각의 STA는 공시적으로 제각각의 백오프를 슬롯 단위로 만료하며, 후속 전송 시도는 STA 가 백오프 슬롯으로부터 실행될 때 착수된다. 또한, 후속 시도 시, 백오프의 만료는 매체가 다시 한번 주기 DIFS 동안 휴지 상태가 될 때까지 연기된다.
IEEE 802.11 하에서 백오프의 록-스텝(lock-step) 만료는 긴 시간 주기 동안 관찰될 때의 충돌들 사이의 평균 백오프를 STA 사이에 균등화한다. 그 이유는 다음과 같다. 먼저, 간단히 2개의 STA로 구성되는 네트워크를 고려할 때, 충돌들 사이에서의 각각의 백오프는 제 1 충돌 직후의 백오프를 제외하고 간격 [0-CW min ]*aSlotTime으로부터 의사 랜덤으로 선택된다. 제 1 충돌 직후의 이들 백오프조차도 동일한 간격으로부터 선택된다. 따라서, 2개의 STA 각각에 대한 백오프의 예상 평균 즉 평균값은 동일하며, 백오프 직후를 고려한 경우에 다소 더 높다 해도 aSlotTime*CWmin/2와 거의 동일하다. 그러나, 충돌들 사이의 시간이 증가하기 때문에, 예상 평균은 각 STA에 대해 aSlotTime*CWmin/2에 근접하다. 긴 시간 주기는 랜덤 백오프를 갖는 시스템 내의 충돌의 희소성 때문으로 추정될 수 있다. 2개보다 많은 STA를 고려할 때, 모든 STA가 충돌 내에 포함되는 것은 아니며, 임의의 특정 시간에 소정 충돌 가능성이 증가하는데, 사실상 성공적 전송 리셋 CW는 예상 평균이 긴 기간에 걸쳐서 N개의 STA에 대해 aSlotTime*CWmin/2에 여전히 근접한다. 제각각의 STA의 백오프 간격이 동시적으로 만료하기 때문에, 가정한 동일 길이의 시간 전체에 걸쳐서 STA는 계속해서 백로그(backlog)되며, 백오프 간격의 평균 길이가 동일하기 때문에 각 STA에 대한 백오프 간격의 수는 동일하다. 더욱이, 백오프의 수가 ETAA의 수와 동일하므로, 각 STA에 대한 ETAA의 수는 동일하다. 그 결과, 각각의 STA에는 전파점유시간의 공정한 공유가 허용된다. STA가 계속해서 백로그되지 않을 수도 있는 가능성은 이 공정성으로부터 저하되지 않는데, 이는 STA가 어떤 트래픽도 전송하지 않는 시간에 전송 호기를 놓칠 것을 불평할 수 없기 때문이다. 즉, 각 STA는 동일한 수의 호기를 취하여 STA 사이에서 변화하지 않는 시간 주기 동안 포괄적인 전송 액세스를 얻는다. 충돌이나 오류로 인해 몇몇 STA에 의한 호기의 낭비, 또는 호기를 이용하는 몇몇 스테이션의 고/저 전송률로 인한 능력/무능은 모두에 허용되는 잠재적으로 동일한 전파점유시간의 PSF에 영향을 미치지 않는다.
이것은 모두 IEEE 802.11e와 교환되는데, 이는 우선순위를 갖는 액세스 파라미터의 편차가 백오프의 록스텝(lockstep) 만료를 차단하기 때문이다. 특히, AIFS[UP]는 QoS 우선순위 클래스 UP에 따라 변화하여, 더 짧은 AIFS[UP] 지연을 갖는 클래스가 다른 클래스 이전의 백오프 슬롯의 만료를 시작하고 이에 의해 백오프의 록스텝 만료를 파괴하게 한다.
본 발명에 따르면, 백오프 간격의 록스텝 만료는 단일 타이밍 파라미터 CWmin[UP]를 사용자 우선순위 UP에 기초하여 전송 액세스에 대해 공정한 공유 호기를 공급하는 방식으로 전송 액세스를 정확하게 조정하는 "노브(knob)"로서 사용함으로써 복원된다.
본 발명에 따른 록스텝 만료로 인해, 또한 간단히 2개의 스테이션을 갖는 네트워크를 고려하면, 더 간단히 상이한 각각의 UP를 갖는 스테이션으로서 스테이션 (1)에 대한 충돌들 사이의 평균 백오프는 스테이션(2)에 대해서 aSlotTime*CW min [UP1] 및 aSlotTime * CW min [ UP2 ]이다. 이것은 또한 제 1 충돌의 효과, 및 충돌들 사이의 시간이 증가하기 때문에 최소화되는 영향을 배제한다. 백오프가 동시적으로 만료하기 때문에,
Figure 112006015615491-PCT00001
이며, n1은 충돌들 사이의 스테이션(1)에 대한 백오프 간격의 수, n2는 충돌들 사이의 스테이션(2)에 대한 백오프의 수, E[n1] 및 E[n2]는 n1 및 n2의 각각의 평균 또는 예상 값이며, ":"은 두 가지 양 사이의 비율을 표시하며, "
Figure 112006015615491-PCT00002
"은 "거의 동일한" 것을 의미한다.
전술한 바와 같이 다수의 상이한 UP의 다수의 QSTA 경우에서도, 엄격한 품질은 긴 기간에 걸쳐 접근한다. 다른 방식을 진술하면, 임의의 스테이션 i에 대해, 곱셈 E[ni]*CWmin[UPi]은 긴 기간에 걸쳐서 사전정의된 상수에 접근하고, QSTA는 계속해서 백로그되는데, 이 때의 상수는 i에 따라 변화한다.
사실상, 배타적 전송 액세스(ETAA)에서의 시도 수는 CWmin[UP]에 반비례한다. 여기에는 전송 액세스의 공정한 공유 조정에 대한 키가 있다. 대조적으로, 더 높은 우선순위 패킷에 대한 지연을 감소시킴으로써 조정하기 위해 IEEE 802.11e 하에서 AIFS[UP]를 사용하면, 더 많은 전송 호기 및/또는 더 큰 전파점유시간을 초래할 수 있지만, 경험적 관찰을 통하는 경우가 있다면 그러한 경우를 얼마나 제외할 것인지가 명확하지 않다. 따라서, AIFS[UP]는 본 발명의 단일 시간 파라미터 CWmin[UP]과 같은 정확한 노브가 아니며, 이에 따라 CWmin[UP]가 본 발명에 따라 전파점유시간 호기의 공정한 공유를 제공하는 데 사용되는 정확도 및 유용성으로 사용될 수 없다.
상기의 분석은 각각의 QSTA가 하나의 UP의 트래픽을 처리하는 것을 가정하고 있지만, 분석은 QSTA 전체에 분포되더라도 각각의 QSTA가 동일한 각각의 UP를 계속해서 처리하는 시간 주기 동안 유지된다. 즉, 각각의 STA가 동일한 각각의 UP를 계속해서 처리하는 긴 기간 주기 동안, 상기 시도 중 어느 것도 성공하지 못하는 동안, 및 스테이션이 계속해서 백로그되는 동안, 곱셈 E[ni]*CWmin[UP]는 사전정의된 상수에 접근한다. UP가 QSTA 전체에 분포되는 경우에도 효율적이고 정확한 전송 호기 노브로서 CWmin[UP]를 사용하는 것은 본 발명의 의도된 범주 내에 있다.
도 2는 본 발명에 따른 QSTA에서의 트래픽 전송의 예를 예시한다. QSTA에 의해 전송될 트래픽은 세션들로 분할되며, 각각의 세션은 패킷 또는 MSDU와 같은 트래픽 또는 트래픽 흐름의 집합을 포함한다. 세션은 또한, 예를 들어 각각의 QSTA에 의해 전송되는 모든 트래픽을 포함할 수 있다. 각각의 세션에는 UP가 허용되며, CWmin[UP]에서 초기에 설정된 세션에 대한 CW가 포함되고(단계 S204), 백오프 간격이 선택된다(단계 S208). QSTA가 전송할 준비가 되어 언제나 QSTA가 계속해서 트래픽으로 백로그될 때(단계 S212), QSTA는 무선 매체가 휴지상태인지를 CSMA/CA 프로토콜 하에서 감지한다. 매체가 AIFS보다 더 적은 경우에 대해 휴지 상태인 것으로 감지되는 경우, AIFS는 리셋되고(단계 S216, S220), 그렇지 않은 경우에는 백오프 간격의 만료가 시작된다(단계 S224). 그 중에서도 또한 IEEE 802.11e와 대조적으로, AIFS는 UP에 따라 변화하기 때문에, 백오프 만료가 록스텝 내에 있게 되어 전송 전파점유시간에 대한 공정한 액세스를 조정하는 정확한 노브를 CWmin[UP]에 제공한다. 단계 S212에서 QSTA가 준비되지 않은 경우, 즉 백로그되지 않은 경우, 록스텝 방식에서의 다른 QSTA는 액세스를 시도하여 매체가 사용 중인 것으로 감지되게 한다. 따라서, 액세스 시도로부터 빠진 QSTA는 QSTA가 다시 백로그될 추후 시간에 다른 QSTA와 함께 재동기화한다. 최종 슬롯이 만료할 때(S228), QSTA는 TXOP 동안 세션을 포함하는 하나 이상의 패킷을 전송하도록 시도한다(S232). QSTA가 ACK의 수신에 의해서 전송이 성공한 것으로 판별하는 경우(단계 S236), 다음 세션이 처리된다(단계 S240). 이와 달리, QSTA가 ACK 타이머의 만료에 의해서 전송이 성공적이지 않은 것으로 판별하는 경우, CW를 증가시키고 새로운 CW에 기초하여 백오프를 선택함으로써 세션이 반복되는 전송 시도가 이루어진다(S244). 다양한 QSTA(108-1 내지 108-N)의 각각의 전송 속도와 무관하게, 각각의 QSTA는 세션의 우선순위, 즉 전파점유시간의 공정한 공유에 따라서만 변화하는 전파점유 동안 전송을 위한 호기를 세션에 제공한다.
도 3은 본 발명에 따라 CWmin[UP]가 정확한 대역폭 할당 노브로서 사용되는 동일한 전송률의 QSTA에 전송 전파점유시간을 할당하는 방법의 예를 예시한다. 우 선, 상이한 UP에 의해 사용되는 대역폭이 관측된다(단계 304). 이것은, 예를 들어 이상적이거나 바람직한 채널 조건 하에서 이루어진다. 그러면, CWmin[UP]는 각각의 관측된 클래스 대역폭에 반비례하도록 설정된다(S308). 이러한 처음의 두 가지 단계는 네트워크 구성 시에 선험적으로 실행될 수 있다. 네트워크 동작이 시작된 후, AP(104)가 정확한 CWmin[UP] 대역폭 할당 노브에 의해서 대역폭에 대해 임의의 조정을 실행한다(S312). 대역폭은 보장되지 않는다. 대신, 목적은 전파점유시간의 공정한 공유에 대한 호기를 보증하는 것이며, 공정한 공유는 우선순위에 의해 결정되고, PSF이 성공적인 전송만을 기초로 하는 경우에 전체 시스템 성능을 저하시킬 수 있는 오류 경향 QSTA에 대해 원상으로 복구된다.
도 4는 본 발명에 따라 공정한 할당의 제 2 단계, 즉 PFF을 구현하는 방법을 설명하는 흐름도이다. AP에 의한 결함 전송 시도에 있어서(단계 S404), 그에 따라 재시도 한도가 예상되는 경우(단계 S408), 다음 프레임이 처리된다(단계 S412). 이와 달리, 재시도 한도가 초과되지 않은 경우, 프레임이 재전송된다(단계 S416). 프레임이 속하는 세션은 재전송 시도 덕분에 더 많은 AP의 재전송을 소비할 것이다. PFF을 보완하고 유지시킴에 있어서, 다른 세션에는 더 많은 전송 호기가 부여된다(단계 S420). 추가의 전송 호기는 확장된 TXOP의 형태일 수 있으며, 그 결과, 세션은 추가의 프레임으로 증대될 수 있다.
주요 관심사항은 위치 종속인 각 흐름 불공평성을 갖기 때문에, 또한 AP(104)가 인프라구조 모드에서 상이한 목적지로 향하는 흐름을 갖는 IEEE 802.11e 이기 때문에, PFF에 대해 전술한 로컬 스케줄러 기능은 AP(104) 내에만 위치할 수 있다. 이것은 분산형 각 스테이션 조정에 기인하는 것에 추가로 실현되는 효율성이다.
도 5는 본 발명에 따른 시뮬레이션 결과의 두 가지 테이블을 도시한다. 시뮬레이션은 802.11e의 현재 EDCA 모드와 유사한 DCF 모드에서 동작하는 IEEE 802.11 STA를 가정했다. 인프라구조가 또한 가정되었다. 또한, 전송률 11, 5.5, 2, 및 11 Mbps의 선택과, 7의 재시도 한도가 채택되었다. 각각의 스테이션은 계속해서 백로그되는 것으로 가정되며, 각각의 스테이션은 각 전송 호기의 프레임만을 전송할 수 있다. 또한, 스테이션은 동일한 전송률을 갖는 것으로 가정되었다. 스테이션으로부터 전송될 트래픽의 우선순위 또는 할당된 가중치에 반비례하도록 설정된 단일 타이밍 파라미터 CWmin[UP]에 의한 조정 덕분에, 테이블 1에서는 각각의 스테이션의 전송 호기의 실질적 공유가 할당된 우선순위를 따르는 것으로 관찰된다. CWmin[UP] 노브는 4개의 UP 각각이 2개의 스테이션이 아닌 4개의 스테이션에 적용되는 테이블 2에서 더 큰 충실도를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시예로 고려되는 것이 도시되고 설명되고 있지만, 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않는 형태 또는 세부사항으로 다양한 수정 및 변경이 구현될 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명은 설명하고 예시한 정확한 형태로 제한되는 아니며, 첨부한 청구의 범위의 범주 내에 있는 모든 수정을 포괄하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (20)

  1. 통신 매체(112) 상에서의 트래픽 전송을 조정하는 방법으로서,
    상기 매체 상에서 동시에 최대 한번 성공적으로 전송할 수 있는 다수의 스테이션들(108-1 내지 108-N) - 상기 다수의 스테이션들은 상기 매체 상에서 전송을 시도하기 전에 적용되는 각각의 실제 지연들을 동시에 공통 속도로 만료함 - 을 제공하는 단계(S224, S228, S232)와,
    상기 지연들 중 하나에 대응하는 값이 선택됨에 따라 각각의 디폴트 양으로서 자신의 값을 지정함으로써, 단일 타이밍 파라미터를 사용하여(S204), 사전정의된 주기 동안 상기 다수의 스테이션들 중 임의의 주어진 하나 이상의 스테이션이 배타적 전송 액세스를 얻기 위한(S204, S244) 시도의 횟수를 조정하되(S232), 상기 시도들 중 어느 것도 성공하지 못하는 긴 기간의 주기 동안, 및 상기 스테이션들이 계속해서 백로그되는 동안, 상기 시도 중 각각의 시도의 상기 디폴트 양과 예상 속도의 곱셈은 제각각 사전정의된 상수에 근접하되(S312), 상기 값은 상기 시도들 중 각각의 시도의 결과에 반응하여 갱신되는 단계를 포함하는
    전송 트래픽 조정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디폴트 양은 상기 지연들 중 상기 대응하는 지연이 선택되는 범위 상에 서 각각의 상한을 나타내는(S208)
    전송 트래픽 조정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 갱신 단계는 상기 시도들 중 각각의 성공하지 못한 시도들에 대해 갱신되는 상기 값을 증가시키고, 상기 시도들 중 각각의 성공한 시도들에 대해 대응하는 디폴트 값으로 갱신되는 상기 값을 리셋하는(S204, S244)
    전송 트래픽 조정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이션들은 상기 매체(112)에 의해 상기 트래픽을 무선으로 전송하는
    전송 트래픽 조정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 디폴트 값은, 각각의 데이터 전송 속도와 상관없이, 동일한 서비스 품질(QoS) 우선순위의 상기 시도들 중 각각의 시도에 대해 동일한
    전송 트래픽 조정 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 스테이션들 중 임의의 스테이션에 의해 전송되는 상기 트래픽의 일부는 각각의 우선순위의 세션들로 분할되며, 상기 예상 속도 및 상기 디폴트 양은 상기 각각의 우선순위에 따른 우선순위에 의해 변화하는(S204)
    전송 트래픽 조정 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 트래픽의 일부는 제어기에 의해 상기 스테이션들로 전송되며, 상기 트래픽 일부는 세션들로 분할되고(S420), 상기 세션은 프레임들로 분할되며(S416), 상기 제어기는 상기 프레임들 중 하나의 프레임에 대한 전송 시에 성공하지 못한 시도에 기초하여 다른 세션의 프레임에 대한 여분의 전송 호기를 따르는(S420)
    전송 트래픽 조정 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    자신의 값으로서 지정하는 상기 단계는 상기 트래픽의 상이한 우선순위 클래스에 의해 실제로 사용되는 대역폭을 관찰하고, 상기 디폴트 값 중 상기 관찰된 대역폭에 반비례하는 각각의 값을 설정하는 단계(S304, 308)를 수반하며,
    상기 예상 속도 중 각각의 속도 면에서 임의의 주어진 목표 증가 또는 감소를 충족하기 위해 단일의 재지정 인스턴스를 수반하는(S312)
    전송 트래픽 조정 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이션은 상기 매체가 상기 각각의 실제 지연들을 적용하기 전의 사전결정된 주기 동안 휴지상태임을 감지하고, 상기 사전결정된 주기는 서비스 품질(QoS) 우선순위에 의해 변화하지 않으며, 상기 예상 속도 및 상기 디폴트 양은 상기 우선순위에 의해 변화하는(S204)
    전송 트래픽 조정 방법.
  10. 통신 매체 상에서의 트래픽 전송을 조정하는 시스템으로서,
    상기 매체 상에서 동시에 최대 한번 성공적으로 전송(S224, S228, S232)할 수 있는 다수의 스테이션들(108-1 내지 108-N) - 상기 다수의 스테이션들은 상기 매체 상에서 전송을 시도하기 전에 적용되는 각각의 실제 지연들을 동시에 공통 속도로 만료함 - 과,
    상기 지연들 중 하나에 대응하는 값이 선택됨에 따라 각각의 디폴트 양으로서 자신의 값을 지정함으로써, 단일 타이밍 파라미터를 사용하여(104, S204), 사전 정의된 주기 동안 상기 다수의 스테이션들 중 임의의 주어진 하나 이상의 스테이션이 배타적 전송 액세스를 얻기 위한(S204, S244) 시도의 횟수를 조정하는(S232) 제어기를 포함하되,
    상기 시도들 중 어느 것도 성공하지 못하는 긴 기간의 주기 동안, 및 상기 스테이션들이 계속해서 백로그되는 동안, 상기 시도 중 각각의 시도의 상기 디폴트 양과 예상 속도의 곱셈은 제각각 사전정의된 상수에 근접하고(S312), 상기 값은 상기 시도들 중 각각의 시도의 결과에 반응하여 갱신되는
    전송 트래픽 조정 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 디폴트 양은 상기 지연들 중 상기 대응하는 지연이 선택되는 범위 상에서 각각의 상한을 나타내는(S208)
    전송 트래픽 조정 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 갱신은 상기 시도들 중 각각의 성공하지 못한 시도들에 대해 갱신되는 상기 값을 증가시키고, 상기 시도들 중 각각의 성공한 시도들에 대해 대응하는 디폴트 값으로 갱신되는 상기 값을 리셋하는(S204, S244)
    전송 트래픽 조정 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어기는 액세스 점을 포함하고,
    상기 스테이션들은 상기 매체(112)에 의해 상기 트래픽을 무선으로 전송하는
    전송 트래픽 조정 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 디폴트 값은, 각각의 데이터 전송 속도와 상관없이, 동일한 서비스 품질(QoS) 우선순위의 상기 시도들 중 각각의 시도에 대해 동일한
    전송 트래픽 조정 시스템.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 다수의 스테이션들 중 임의의 스테이션에 의해 전송되는 상기 트래픽의 일부는 각각의 우선순위의 세션들로 분할되며, 상기 예상 속도 및 상기 디폴트 양은 상기 각각의 우선순위에 따른 우선순위에 의해 변화하는(S204)
    전송 트래픽 조정 시스템.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 트래픽의 일부는 제어기에 의해 상기 스테이션들로 전송되며, 상기 트래픽 일부는 세션들로 분할되고(S420), 상기 세션은 프레임들로 분할되며(S416), 상기 제어기는 상기 프레임들 중 하나의 프레임에 대한 전송 시에 성공하지 못한 시도에 기초하여 다른 세션의 프레임에 대한 여분의 전송 호기를 따르는(S420)
    전송 트래픽 조정 시스템.
  17. 제 10 항에 있어서,
    자신의 값으로 지정하는 상기 단계는 상기 트래픽의 상이한 우선순위 클래스에 의해 실제로 사용되는 대역폭을 관찰하고, 상기 디폴트 값 중 상기 관찰된 대역폭에 반비례하는 각각의 값을 설정하는 단계(S304, 308)를 수반하며,
    상기 예상 속도 중 각각의 속도 면에서 임의의 주어진 목표 증가 또는 감소를 충족하기 위해 단일의 재지정 인스턴스를 수반하는(S312)
    전송 트래픽 조정 시스템.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 스테이션은 상기 매체가 상기 각각의 실제 지연들을 적용하기 전의 사 전결정된 주기 동안 휴지상태임을 감지하고, 상기 사전결정된 주기는 서비스 품질(QoS) 우선순위에 의해 변화하지 않으며, 상기 예상 속도 및 상기 디폴트 양은 상기 수선순위에 의해 변화하는(S204)
    전송 트래픽 조정 시스템.
  19. 컴퓨터 판독가능 매체 내에 저장되어 통신 매체(112) 상에서의 트래픽 전송을 조정하게 하는 통신 프로그램으로서, 컴퓨터로 하여금,
    상기 매체 상에서 동시에 최대 한번 성공적으로 전송할 수 있는 다수의 스테이션들(108-1 내지 108-N) - 상기 다수의 스테이션들은 상기 매체 상에서 전송을 시도하기 전에 적용되는 각각의 실제 지연들을 동시에 공통 속도로 만료함 -을 제공하는 단계(S224, S228, S232)와,
    상기 지연들 중 하나에 대응하는 값이 선택됨에 따라 각각의 디폴트 양으로서 자신의 값을 지정함으로써, 단일 타이밍 파라미터를 사용하여(S204), 사전정의된 주기 동안 상기 다수의 스테이션들 중 임의의 주어진 하나 이상의 스테이션이 배타적 전송 액세스를 얻기 위한(S204, S244) 시도의 횟수를 조정하되(S232), 상기 시도들 중 어느 것도 성공하지 못하는 긴 기간의 주기 동안, 및 상기 스테이션들이 계속해서 백로그되는 동안, 상기 시도 중 각각의 시도의 상기 디폴트 양과 예상 속도의 곱셈은 제각각 사전정의된 상수에 근접하되(S312), 상기 값은 상기 시도들 중 각각의 시도의 결과에 반응하여 갱신되는 단계를 실행하게 하는
    통신 프로그램.
  20. 제 19 항의 상기 프로그램 및 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는(S312) 집적 회로.
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