KR100647745B1 - 대역폭 할당을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

광대역 무선통신 시스템에 있어 대역폭을 요청하고 할당하는 방법 및 장치가 제공된다. 본 발명의 방법 및 장치는 복수개의 CPE가 각각의 기지국에 대역폭 요청 메세지를 연락하게끔 하는 기술의 조합을 포함한다. 일 기술로는 "폴링" 방법을 포함하며, 이에 따라 기지국은 CPE를 개별적으로 혹은 그룹으로 폴링하고 CPE가 대역폭 요청에 응답하게할 목적으로 명확하게 대역폭을 할당한다. 상기 기지국에 의한 CPE 폴링은 CPE 설정 "폴-미 비트"에 응답할 수 있으며, 대체하여 이는 주기적일 수도 있다. 또다른 기술로는 CPE에 이미 할당된 대역폭상에 대역폭 요청을 "피기백"하여 이루어진다. 이 기술에 의하면, 현 활성 CPE는 이미 CPE에 할당된 업링크 대역폭의 이전에 사용되지 않은 부분을 사용하여 대역폭을 요청한다. 상기 CPE는 CPE에 의해 제공된 서비스를 수용하는 방식으로 할당된 업링크 대역폭을 배분할 책임을 진다. 대역폭 할당 기술의 조합을 사용함으로써, 본 발명은 이롭게도 각 기술과 관련된 효율성 잇점을 사용할 수 있다.
광대역 무선통신 시스템, 대역폭, 고객 현장 장비(CPE), 폴링(polling)

Description

대역폭 할당을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR BANDWIDTH ALLOCATION}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광대역 무선 통신 시스템에 있어 기지국과 고객 현장 장비간 대역폭을 효율적으로 할당하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 명세서는 무선 통신 시스템에 있어 대역폭을 할당하기 위한 일 방법 및 장치를 기술한다.
Gilbert, Hadar 및 Klein이 발명한 "무선 통신 시스템내 동적 대역폭 할당용 적응 시분할 듀플렉싱 방법 및 장치(An Adaptive Time Division Duplexing Method and Apparatus for Dynamic Bandwidth Allocation Within a Wireless Communication System)"의 명칭을 갖는 미국 특허 제6,016,311호에 기술된 바에 따르면, 무선 통신 시스템은 복수개의 가입자 무선 기지국 혹은 가입자 유닛(고정 및 휴대용)과 고정된 네트워크 기반 사이에 양방향 통신을 손쉽게 한다. 전형적인 통신 시스템으로는 이동 휴대폰 시스템, 개인휴대통신(PCS) 및 무선전화기를 포함한다. 상기 특허는 본 명세서에 일부로서 참조된다. 이들 무선 통신 시스템의 핵심 목표는 가입자 유닛 사용자와 고정된 네트워크 기반(통상의 유선-회선 시스템)을 접속할 목적으로 복수개의 가입자 유닛과 각 기지국 사이에 요구되는 통신 채널을 제공하려는데 있다. 다중 접속 스킴을 갖는 무선 시스템에 있어서, 시간 "프레임"이 기간 전송 단위로서 사용된다. 각 프레임은 복수 타임슬롯로 세분된다. 몇몇 타임슬롯은 제어의 목적으로 사용되며, 몇몇은 정보 전송의 목적으로 사용된다. 가입자 유닛은 전형적으로는 "동시통화" 형식을 사용하는 기지국과 통신하며, 이에 따라 접속의 양 방향으로 정보를 교환가능한 것이다.
기지국으로부터 가입자 유닛까지의 송신을 통상 "다운링크(downlink)" 전송이라 한다. 한편 가입자 유닛으로부터 기지국까지의 송신은 통상 "업링크(uplink)" 전송이라 한다. 주어진 시스템의 설계 기준에 따라, 종래기술의 무선 통신 시스템은 기지국과 가입자 유닛간 정보 교환을 손쉽게 하도록 시분할 듀플렉싱(time division duplexing; TDD) 혹은 주파수 분할 듀플렉싱(frequency division duplexing; FDD) 방법을 전형적으로 사용한다. 상기 TDD 및 FDD 듀플렉싱 스킴들은 모두 종래 기술분야에 공지된 기술들이다.
근래들어, 광대역 혹은 "광대역" 무선 통신망은 음성, 데이터 및 비디오 서비스와 같은 개선된 광대역 서비스를 배달하도록 제공된다. 광주파수 대역 무선 통신 시스템은 복수 기지국과 복수개의 고정된 가입자국 혹은 고객 현장 장비(CPE)간 양방향 통신을 손쉽게 한다. 계류중인 출원서에 기술되어 있는 한가지 전형적인 광대역 무선통신 시스템을 도 1에 블록도로서 도시하였다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전형적인 광대역 무선 통신 시스템(10)은 복수개의 셀(102)를 포함한다. 각 셀(102)는 일차적으로 기지국(106)과 활성 안테나 어레이(108)을 포함하는 관련 셀 사이트(104)를 포함한다. 각 셀(102)는 셀 기지국(106)과 셀의 가청영역(coverage area)(102)를 통해 고정된 고객 사이트(112)에 위치된 복수개의 고객 현장 장비(CPE)(110)간 무선 접속을 제공한다. 상기 시스템(100)의 사용자로는 가정 및 사업장 고객 모두를 포함할 수 있다. 결과적으로, 상기 시스템의 사용자는 사용법 및 대역폭 요구조건에 있어 다르고 다양한 요구를 갖는다. 각 셀은 수백개 이상의 가정 및 사업장 CPE를 서비스할 수 있다.
도 1의 상기 광대역 무선 통신 시스템(100)은 복수개의 CPE(110)에 실제 "주문형-대역폭(bandwidth-on-demand)" 을 제공한다. CPE(110)은 CPE에 의해 서비스받을 고객에 의해 요청되는 서비스 타입 및 품질에 기초하여 각 기지국(106)으로부터의 대역폭 할당을 요청한다. 광대역 서비스가 다르면 다른 대역폭과 지연요구조건을 갖는다. 고객이 이용가능한 서비스 타입 및 품질은 다양하고 선택가능하다. 주어진 서비스에 대해 특정화된 대역폭 양은 서비스에 의해 요구되는 정보속도 및 서비스 품질에 의해(그리고 또한 대역폭 이용가능성 및 기타 시스템 파라미터를 고려하여) 결정된다. 예를 들어, T1-타입 연속 데이터 서비스는 전형적으로는 운반 지연이 잘 제어되는 다량의 대역폭을 요구한다. 종료시까지, 이들 서비스는 각 프레임상에 일정한 대역폭을 할당할 것을 요구한다. 이와는 대조적으로, 인터넷 프로토콜 데이터 서비스(TCP/IP)와 같은 특정 타입의 데이터 서비스는 폭발적이고, 가끔은 사용되지 않고(특정 순간에 대역폭 0을 요구), 그리고 활성시 편차를 지연하도록 상대적으로 반응이 없는 등의 서비스를 요구한다.
CPE 서비스의 요구조건이 다양하고 한군데 기지국에 의해 다량의 CPE가 서비스됨으로 인하여, 도 1에 도시된 바와 같은 광대역 무선 통신 시스템내 대역폭 할당 프로세스는 성가시고 복잡하게 될 수 있다. 이는 특히 업링크 대역폭 할당시 잘 들어맞는다. 상기 기지국은 선택된 CPE가 어떠한 주어진 시간에 요구할 대역폭이나 서비스 품질에 관하여 선험적 정보를 갖지 않는다. 결과적으로, 업링크 대역폭 할당로 변화하기 위한 요구는 흔하고 다양할 수만은 없다. 업링크 대역폭 요구조건내 이같은 변덕으로 인하여, 선택된 기지국에 의해 서비스되는 많은 CPE는 종종 대역폭 할당 요청을 개시할 필요가 있을 것이다. 제어되지 않는다면, 대역폭 할당 요청은 시스템 성능에 불리하게 악영향을 끼칠 것이다. 검사없이 놔두면, CPE 대역폭 할당 요청을 수용하는데 필요한 대역폭은 실질적인 트래픽 데이터의 송신을 위해 할당된 대역폭에 비해 불균형하게 높을 것이다. 따라서, 광대역 서비스를 제공하는데 이용가능한 통신 시스템 대역폭이 불리하게 저감될 것이다.
따라서, 동적이고 효율적으로 광대역 무선 통신 시스템내에 대역폭을 할당할 수 있는 방법 및 장치에 대한 필요성이 대두되었다. 상기 방법 및 장치는 특정 통신 링크의 필요에 응답하여야 한다. 상기 대역폭 필요는 링크상에 제공된 서비스의 타입 및 사용자 타입을 포함하여 다수의 인자로 인해 다양할 수 있다. 상기 대역폭 할당 방법 및 장치는 활성 대역폭 요청 및 할당 프로세스에 의해 소모된 시스템 대역폭 양 관점에서 효율적이어야 한다. 즉 CPE에 의해 발생되는 복수개의 대역폭 요청은 이용가능한 업링크 대역폭 중 최소 %값을 소모해야 한다. 부가하여, 상기 대역폭 할당 방법 및 장치는 적절한 방법으로 대역폭 요청에 응답하여야 한다. 대역폭은 CPE에 의해 명기된 서비스의 품질을 유지하도록 효율적으로 단시간 프레임내에 우선순위 서비스로 할당되어야 한다. 나아가, 상기 대역폭 할당 방법 및 장치는 상대적으로 다수 CPE로부터 임의로 다수의 대역폭 할당 요청을 처리할 수 있어야 한다. 예를 들어,(100)개의 CPE와 같은 도 1에 도시된 시스템내 다수의 CPE는 업링크상으로 송신을 조정함과 동시에 활성이 되게끔 할 수 있다. 더욱이, 상기 시스템은 물리적 채널상에 대략(100)0개의 CPE를 수용할 수 있다. 따라서, 다수의 CPE에 의해 발생된 대역폭 할당 요청을 처리하고 응답할 수 있는 대역폭 할당 방법 및 장치에 대한 필요성이 대두되었다.
몇몇 종래기술의 시스템들은 분할된 시스템 자원에 액세스하는데 필요한 다수의 데이터 공급원과 관련된 논리적 대기행렬(queue)을 유지함으로써 분할 시스템 자원을 갖는 시스템에서 대역폭 할당 요구조건을 해결하려는 시도가 있었다. 이같은 종래 기술 시스템은 1997년 10월 7일자로 등록된 Karol 등에 의한 미국 특허 제5,675,573호에서 개시된다. 보다 상세하게는, Karol 등은 분할 처리 스킴에 대한 액세스를 다투는 다른 공급원으로부터 정보 흐름내 패킷(packet) 혹은 셀을 각각의 정보 흐름과 관련된 개별 보장 대역폭 요구조건상에서 일차적으로 결정된 순서로 스킴(fabric)에 접근 가능케하는 대역폭 할당 시스템을 개시하고 있다. 부가하여, Karol등에 의해 개시된 상기 시스템은 다른 공급원이 도착 시간 혹은 정보 흐름내 패킷 혹은 셀 도착예정일(due date)과 같은 전체 시스템 기준상에서 이차적으로 결정된 순서로 분할 처리 스킴에 접근 가능케한다. (대역폭 요청 장치와 같은)각 데이터 공급원으로부터의 데이터 패킷 혹은 셀은 별개의 논리적 버퍼를 대기행렬시키면서 처리 스킴에 대한 액세스를 기다린다.
대역폭 할당 요청을 효율적으로 처리하고 응답하기 위한 대역폭 할당 방법 및 장치에 대한 필요성이 대두된다. 상기 대역폭 할당 방법 및 장치는 무선 통신 시스템의 업링크를 요청하는, 흔히 다양한 대역폭 할당을 발생케하는 다수의 CPE를 임의로 수용하여야 한다. 이같은 대역폭 할당 방법 및 장치는 복수 기지국 및 복수 CPE사이에서 교환된 대역폭 요청 제어 메세지에 의해 소모된 대역폭의 양이란 관점에서 효율적이어야 한다. 부가하여, 상기 대역폭 할당 방법 및 장치는 적절하고 정확한 방법으로 대역폭 할당 요청에 응답하여야 한다. 상기 대역폭 할당 방법 및 장치는 또한 상대적으로 다수 CPE에 의해 발생된 다수의 대역폭 할당 요청을 임의로 처리할 수 있어야 한다. 본 발명은 이같은 대역폭 할당 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 광대역 무선 통신 시스템내에서 대역폭을 요청하고 할당하는 새로운 방법 및 장치에 관한 것이다. 상기 방법 및 장치는 대역폭 요청 및 대역폭 할당 목적으로 할당되어야 하는 대역폭의 양을 저감한다. CPE가 대역폭을 요청하게끔하는 기회는 본 발명에 의해 매우 빈틈없이 제어된다. 본 발명은 대역폭 요청 프로세스를 제어하도록 다수의 대역폭 요청 및 할당 기술의 조합을 사용한다. CPE가 관련 기지국에 대역폭 요청 메세지를 전달할 수 있는 다수의 수단이 있다.
이같은 한가지 수단은 "폴링(polling)"기술을 사용함으로써 기지국이 하나이상의 CPE를 폴링하고 CPE가 대역폭 요청에 반응케할 목적으로 특정하게 대역폭을 할당하는 것이다. 기지국에 의한 CPE의 폴링은 CPE에 대한 응답으로 "폴-미 비트(poll-me bit)"를 설정하는 것일 수 있으며, 혹은 주기적일 수도 있다. 본 발명에 의하면, 주기적 폴링은 물리적 채널상에서 개별 CPE, CPE 그룹, 혹은 모든 CPE로 이루어질 수 있다. 개별 CPE를 폴링할 때, 기지국은 CPE가 대역폭 요청에 응답하게끔 업링크 서브프레임 맵내에 업링크 대역폭을 할당함으로써 개별 CPE를 폴링한다. 이와 유사하게, 그룹 폴링에 있어서, 기지국은 CPE가 대역폭 요청에 응답하게끔 업링크 서브프레임 맵내에 업링크 대역폭을 할당함으로써 다수의 CPE를 폴링한다. 상기 CPE는 충돌이 일어나면 할당된 대역폭에 대하여 다투어져야 한다. 대역폭 할당은 CPE에 대한 기지국에 의해 통신되는 명백한 메세지 형태는 아니나, 대역폭 할당이 업링크 서브프레임 맵내에 대역폭을 할당함으로써 은연중에 전달된다.
대역폭 요청 메세지에 의해 소실되는 대역폭 저감에 있어 본 발명에서 사용되는 또다른 수단은 CPE에 미리 할당된 대역폭을 요청하는 "피기백(piggybacking)" 대역폭 요청 기술을 들 수 있다. 이 기술에 의하면, 현 활성 CPE는 CPE에 이미 할당된 업링크 대역폭의 이전에 사용하지 않은 부분을 사용하여 대역폭을 요청한다. 대체하여, 상기 대역폭 요청은 이미 할당되고 데이터 서비스에 의해 현재 사용되고 있는 업링크 대역폭상에서 피기백될 수 있다. 이같은 대체에 의하여, CPE는 데이터를 위해 이전에 사용된 타임슬롯내에 대역폭 요청을 삽입함으로써 데이터 접속에 대해 미리 할당된 대역폭을 도용(steal)한다.
상기 CPE는 CPE에 의해 제공된 서비스를 수용하는 방식으로 할당된 업링크 대역폭을 배분하는 책임을 진다. 상기 CPE는 원래 요청되거나 혹은 기지국에 의해 등록된 것과는 다른 방식으로 할당된 업링크 대역폭을 사용하기에 자유롭다. 상기 CPE는 어떤 서비스가 대역폭을 부여하는데 사용할지를 이롭게 결정하며, 선택된 서비스는 추후 대역폭 요청을 기다려야 한다. 할당된 대역폭을 배분하는 법을 결정하는 CPE를 갖는 일 잇점은 이 작업을 수행함으로써 기지국의 부담을 덜어주는데 있다. 부가하여, 할당된 대역폭을 어떻게 배분할지를 CPE에 지시하는 기지국을 갖는 것에 의해 요구되는 통신 총경비가 제거된다. 대역폭 할당 기술을 조합함으로써, 본 발명은 각 기술과 관련 효율성 잇점을 이롭게 사용한다.
상기 기지국 미디어 액세스 제어("MAC")는 업링크 및 다운링크상의 물리적 채널상에 이용가능한 대역폭을 할당한다. 상기 업링크 및 다운링크 서브프레임에서, 상기 기지국 MAC는 서비스 품질("QoS")에 의해 부여된 우선순위와 법칙에 따라 여러 서비스들 사이에서 이용가능한 대역폭을 할당한다. 상기 기지국 MAC는 이들이 제공하는 각 물리적 채널에 대하여 대기행렬 셋트를 유지한다. 각 물리적 채널 대기행렬 셋트내에서, 각 기지국은 각각의 QoS에 대하여 대기행렬을 유지한다. 상기 대기행렬은 물리적 채널상에 존재하는 CPE로 전달하도록 준비된 데이터를 지지한다. 기지국의 보다 높은 MCA 제어층은, 기지국의 보다 낮은 MAC 제어층에 영향을 주지 않고도, 동일한 QoS에서의 접속간의 액세스의 공유에 관한 임의의 편리한 형평(fairness) 혹은 트래픽 형성 알고리즘을 자유롭게 구현할 수 있다. 특정 CPE에 대해 특정 QoS에서 할당할 대역폭의 양을 결정함에 있어, 상기 기지국은 모든 이용가능한 대역폭을 소모함으로써 개별 CPE를 유지하는데 사용되는 QoS, 변조 및 형평 기준을 감안한다. 일 실시예에 있어서, 상기 기지국은 적응 시분할 듀플렉싱(adaptive TDD; ATDD) 기술을 사용하여 업링크/다운링크 대역폭 할당을 균형화할 것을 시도한다.
상기 업링크 대역폭 할당 방법은 기지국에 의해 상기 데이터 대기행렬이 각 개별 CPE에 대해 배분되고 유지되는 것을 제외하고는, 다운링크 대역폭 할당와 매우 유사하다. 직접 대기행렬 상태를 검사하기보다는, 기지국은 상술한 기술을 사용하여 CPE로부터 대역폭에 대한 요청을 수신하는 것이 바람직하다.
도 1은 본발명에 사용하기 위해 채택된 광대역 무선 통신 시스템을 도시한 도면.
도 2는 본 발명을 실시함에 있어, 도 1의 통신 시스템에 의해 사용될 수 있는 TDD 프레임 및 다중 프레임 구조를 도시한 도면.
도 3은 도 1의 무선 통신에 있어, 복수개의 CPE로 정보를 전달하도록 기지국에 의해 사용될 수 있는 다운링크 서브프레임의 실시예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 대역폭 할당 발명에 사용하기 위해 채택된 전형적인 업링크 서브프레임을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 개별 폴링 기술을 실시하는데 사용되는 정보 교환 시퀀스를 도시한 흐름도.
도 6은 본 발명의 개별 폴링 기술을 도시한 흐름도.
도 7은 본 발명의 멀티캐스트/브로드캐스트 대역폭 할당 기술을 손쉽게하도록 사용되는 전형적인 업링크 서브프레임 맵을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 멀티캐스트 및 브로드캐스트 폴링 기술을 도시한 흐름도.
도 9는 본 발명에 의한 CPE의 폴링을 자극하기 위한 "폴-미"의 사용을 보여주는 흐름도.
도 10은 "폴-미" 비트를 사용하여 폴링을 요청함에 있어 본 발명에 의해 사용되는 메세지 시퀀스를 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 대역폭 요청 피기백 처리를 도시한 흐름도.
도 12는 본 발명에 의해 사용된 다운링크 대역폭 할당 방법을 도시한 도면.
도 13은 본 발명에 의해 사용된 업링크 대역폭 할당 방법을 도시한 도면.
상기 도면내에서 동일한 참조부호와 명칭은 동일 요소를 나타낸다.
후술하는 설명을 통하여, 바람직한 실시예 및 예시는 본 발명을 제한하는게 아닌 예시 목적으로 간주되어야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 광대역 무선 통신 시스템에 있어 대역폭을 할당하기 위한 방법 및 장치를 의미한다. 광대역 무선 통신 시스템, 및 복수 사용자에 의해 분할된 물리적 통신 매체를 갖는 매체(matter)에 대한 임의의 통신 시스템의 한가지 매우 중요한 성능 기준은 시스템이 물리적 매체를 어떻게 효율적으로 사용하는지에 관한 것이다. 무선 통신 시스템은 공유-매체 통신망(shared-medium communication network)이므로, 네트워크에 대한 가입자에 의한 액세스 및 송신이 제어되어야 한다. 무선 통신 시스템에 있어, 미디어 액세스 제어("MAC") 프로토콜은 전형적으로는 물리적 매체에 대한 사용자 액세스를 제어한다. 상기 MAC은 가입자가 물리적 매체상에서 전송하는 것이 허용되는 때를 결정한다. 부가하여, 경쟁(contention)이 일어나면, MAC는 경쟁 프로세스를 제어하고, 발행하는 어떠한 충돌도 해결한다.
도 1에 도시된 시스템에 있어서, 기지국(106)에 존재하는 소프트웨어(일부 실시예에 있어서, 상기 소프트웨어는 기지국과 CPE내 프로세서상에서 수행될 수 있다)에 의해 수행되는 MAC는 모든 CPE(110)에 대한 전송 시간을 제어한다. 상기 기지국(106)은 우선순위, 서비스 타입, 서비스 품질 및 기타 CPE(110)과 관련된 요소를 감안하여 이용가능한 시간내에 전송 요청을 수신하고 상기 요청을 허여한다. 본 발명에서 상술한 바와 같이, 상기 서비스는 PBX로부터 음성 중계선과 같은 CPE(110) TDM 정보에 의해 제공된다. 서비스 스펙트럼의 다른 말단에서, 상기 CPE는 공지된 월드 와이드 웹(www) 혹은 인터넷으로 통화하기 위한 폭발적이나 지연에 내성이 있는 컴퓨터 데이터를 업링크할 수 있다.
기지국 MAC 맵은 업링크와 다운링크 통신 링크 모두에 대하여 대역폭을 할당한다. 이들 맵은 기지국에 의해 개발되고 유지되며, 각각 업링크 서브프레임 맵 및 다운링크 서브프레임 맵이라 한다. 상기 MAC는 T1, E1과 같이 높은 우선순위의 일정 비트 속도(CBR) 서비스 및 이와 유사한 일정 비트 속도 서비스에 의해 부여된 대역폭 요구조건을 수용할 수 있도록 충분한 대역폭을 할당하여야 한다. 또한, 상기 MAC는 인터넷 프로토콜(IP) 데이터 서비스와 같은 보다 낮은 우선순위의 서비스를 통해 잔여 시스템 대역폭을 할당하여야 한다. 상기 MAC는 적절하게 가중된(fair-weighted) 대기행렬 및 라운드-로빈(round-robin) 대기행렬과 같은 여러가지 QoS 의존 기술을 사용하여 보다 낮은 우선순위의 서비스간 대역폭을 분배한다.
도 1에 도시한 통신 시스템의 다운링크는 지점-대-다지점간 기준{즉, 기지국(106)으로부터 복수개의 CPE(110)} 상에서 작동한다. 연관된 다른 계류 출원서에 기술된 바와 같이, 중앙 기지국(106)은 다수 섹터들로 동시에 송신이 가능한 섹터링된 활성 안테나 어레이(108)을 포함한다. 상기 시스템(100)의 일 실시예에 있어서, 상기 활성 안테나 어레이(108)은 6개의 독립적인 섹터들로 동시에 전송한다. 주어진 주파수 채널과 안테나 섹터내에서, 모든 기지국은 동일한 송신을 수신한다. 상기 기지국은 다운링크 방향으로 작동하는 송신국이며, 이는 상방(업링크) 및 하방(다운링크) 전송 주기로 시분할하는 전체 시분할 듀플렉싱을 제외하고는 다른 기지국과 조정해야 할 필요없이 폴링되기 때문이다. 상기 기지국은 섹터(및 주파수)내의 모든 CPE로 브로드캐스팅한다. 상기 CPE는 수신된 메세지 내에서 어드레스를 모니터링하여 자신들에게 어드레싱된 것들만 보유한다.
상기 CPE(110)은 기지국 MAC에 의해 제어되는 요구에 기초하여 업링크를 분할한다. CPE에 의해 사용된 서비스 종류에 따라, 상기 기지국은 업링크상에 폴링되도록 선택된 CPE 연속순위를 발행할 수 있으며, 혹은 상기 송신권은 CPE로부터 요청 수신후 기지국에 의해 허여될 수 있다. 개별적으로 어드레스된 메세지에 부가하여, 또한 모든 CPE에 대한 브로드캐스트뿐만 아니라 멀티캐스트 그룹(제어 메세지 및 비디오 분포는 멀티캐스트 적용예이다)으로 기지국에 의해 메세지가 보내질 수 있다.
본 발명에 따르면, 각 섹터 내에서, CPE는 CPE간 경쟁을 최소화하고 각 사용자 애플리케이션의 지연과 대역폭 요구조건에 대하여 서비스를 가능하게 하는 전송 프로토콜에 부착되어야 한다. 후술하는 바와 같이, 이러한 전송 프로토콜은 폴링 메카니즘을 사용함으로써 달성되며, 백업 메카니즘으로서 사용된 경쟁 프로시저는 주어진 지연 및 반응-시간 제한 실시예에서 실행하기 어려운 모든 CPE의 폴링을 부여하는 보통과는 다른 상태이어야 한다. 경쟁 메카니즘은 또한 장기간동안 비활성인 송신 CPE를 개별적으로 피하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 방법 및 장치에 의해 제공되는 폴링 기술은 액세스 프로시저를 단순화하며, 필요하다면 서비스 애플리케이션이 결정론에 기초하여 대역폭 할당을 수신하는 것을 보장한다. 일반적으로, 데이터 서비스 애플리케이션은 상대적으로 지연에 내성이 있다. 이에 비해, 음성 및 비디오 서비스와 같은 실시간 서비스 애플리케이션은 대역폭 할당이 시기적절한 방식으로 이루어지고 이에 부가하여 매우 타이트하게 제어된 스케줄로 될 것을 요구한다.
프레임 맵-업링크 및 다운링크 서브프레임 맵 제작
본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 기지국(106)은 업링크 및 다운링크 통신 링크에 할당된 대역폭의 서브프레임 맵을 유지한다. 계류중인 관련 출원내에 기술된 바와 같이, 상기 업링크 및 다운링크는 바람직하게는 시분할 양방향 듀플렉싱(혹은 "TDD") 방식으로 멀티플렉싱된다. 일 실시예에 있어서, 프레임은 N개의 연속된 시간 주기 혹은 타임슬롯(여기서 N은 일정하게 유지)을 포함하도록 정의된다. "프레임-기반" 접근법에 따르면, 상기 통신 시스템은 다운링크 전송만을 위한 N1개의 제1 타임슬롯(여기서 N은 N1이상이다)을 동적으로 구성한다. N2개의 잔여 타임슬롯은 업링크 전송만을 위하여 동적으로 구성된다(여기서 N2는 N-N1과 같다). 이러한 TDD 프레임-기반 스킴 하에서, 상기 다운링크 서브프레임이 먼저 전송되고 프레임 동기화에 필요한 정보로 프리픽싱(prefixing)되는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명을 실시하는데 있어 통신 시스템(도 1에 도시된 것과 같은)에 의해 사용될 수 있는 TDD 프레임 및 다중프레임 구조(200)을 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 TDD 프레임은 복수개의 물리적 슬롯(PS)(204)로 세분된다. 도 2에 도시된 실시예에 있어, 상기 프레임은 1밀리세컨드간 지속되며 800개의 물리적 슬롯을 포함한다. 대안적으로, 본 발명은 지속기간이 길거나 짧고, PS가 크거나 작은 프레임을 사용할 수 있다. 이용가능한 대역폭은 특정 소정 PS수 단위내에서 기지국에 의해 할당된다. 공지된 Reed-Solomon 엔코팅 방법과 같은 디지탈 엔코팅의 몇가지 형태는 정보 요소(PI)로서 언급되는 소정 비트 유닛수 이상에서 디지탈 정보상에 수행된다. 이같은 변조는 프레임내에서 다양할 수 있고 선택된 PI를 전송하는데 요구되는 PS수(및 따라서 시간량)를 결정할 수 있다.
계류중인 관련 출원에 기술된 바와 같이, 도 1에 도시된 광대역 무선 통신 시스템의 일 실시예에 있어서, 상기 TDD 프레이밍은 적응형이다. 즉, 다운링크 대 업링크에 할당된 PS수는 시간에 따라 변화한다. 본 대역폭의 할당 방법 및 장치는 도 2에 도시된 것과 유사한 프레임과 멀티프레임을 사용하는 적응 및 고정 TDD 시스템에 모두 사용될 수 있다. 주기적 기능을 돕도록 도 2에 도시된 바와 같이, 다중 프레임(202)는 멀티프레임(206)내로 그룹지어되고, 상기 다중 멀티프레임(206)은 하이퍼프레임(208)내로 그룹지어진다. 일 실시예에 있어, 각 멀티프레임(206)은 2개의 프레임(202)로 이루어지고, 각 하이퍼프레임은 22개의 멀티프레임(206)으로 이루어진다. 다른 프레임, 멀티프레임 및 하이퍼 프레임 구조들을 본 발명에 사용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 각 멀티프레임(206)은 16개의 프레임(202)로 이루어지며, 각 하이퍼프레임은 32개의 멀티프레임(206)으로 이루어진다. 본 발명을 실시하는데 사용되는 전형적인 다운링크 및 업링크 서브프레임을 도 3 및 4에 각각 도시하였다.
다운링크 서브프레임 맵
도 3은 복수개의 CPE(110)에 정보를 전송하기 위해 기지국(106)에 의해 사용될 수 있는 다운링크 서브프레임(300)의 일례를 도시한 도면이다. 상기 기지국은 바람직하게는 다운링크 대역폭 할당을 반영하는 다운링크 서브프레임 맵을 유지한다. 상기 다운링크 서브프레임(300)은 바람직하게는 프레임 제어 헤더(header)(302), 변조 타입에 의해 그룹지어지고 다르게 변조된 데이터를 분리하는데 사용되는 관련 변조 전이 갭(MTG)(306)에 의해 가능하게 분리되는, 복수개의 다운링크 데이터 PS(304){예를 들어, PS(304) 데이터는 QAM-4 변조 스킴을 사용하여 변조되고, PS(304') 데이터는 QAM-16 변조 스킴을 사용하여 변조되는 등} 및 전송/수신 전이 갭(308)을 포함한다. 임의의 선택된 다운링크 서브프레임에 있어, 하나이상의 다르게 변조된 임의의 데이터 블록이 없을 수도 있다. 일 실시예에 있어, 변조 전이 갭(MTG)(306)은 지속기간동안 PS가 0이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임 제어 헤더(302)는 동기화 및 균등화를 목적으로 물리적 프로토콜층(혹은 PHY)에 의해 사용된 프리앰블(preamble)(310)을 포함한다. 상기 프레임 제어 헤더(302)는 또한 PHY(312)및 MAC(314) 모두에 대한 제어 섹션을 포함한다.
상기 다운링크 데이터 PS는 CPE(110)에 데이터와 제어 메세지를 전송하기 위해 사용된다. 상기 데이터는 바람직하게는 (예를 들어, Reed-Solomon 엔코딩 스킴을 사용하여) 인코딩되어, 선택된 CPE에 의해 사용된 현재의 동작 변조에서 전달된다. 상기 데이터는 바람직하게는 미리 정의된 변조 시퀀스; 예를 들어, QAM-4, QAM-16 및 QAM-64의 순서로 전달된다. 상기 변조 전이 갭(306)은 프리앰블을 포함하며, 변조를 분리하는데 사용한다. 상기 프레임 제어 헤더(302)의 PHY 제어부(312)는 바람직하게는 변조 스킴이 변하는 PS(304)의 식별을 지시하는 브로드캐스트 메세지를 포함한다. 최종적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, Tx/Rx 전이 갭(308)은 후술하는 업링크 서브프레임으로부터 다운링크 서브프레임을 분리한다.
업링크 서브프레임 맵
도 4는 본 대역폭 할당 발명에 사용하기 위해 채택된 업링크 서브프레임(400)의 일 실시예를 도시한 도면이다. 본 대역폭 할당 방법 및 장치에 의하면, CPE(110)(도 1)은 관련 기지국(106)에 정보(대역폭 요청 포함)를 전달하도록 업링크 서브프레임(400)을 사용한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 업링크 프레임동안 CPE(110)에 의해 전달된 MAC 제어 메세지의 3가지 주된 부류는 다음과 같다: (1) CPE 등록을 위해 확보해둔 경쟁 슬롯{등록 경쟁 슬롯(402)} 내에서 전송된 것; (2) 대역폭 할당에 대하여 멀티캐스트 및 브로드캐스트 폴링에 응답하도록 확보해둔 경쟁 슬롯{대역폭 요청 경쟁 슬롯(404)} 내에서 전송된 것; 및 개별 CPE에 특정적으로 할당된 대역폭{CPE 스케줄링 데이터 슬롯(406)} 내에서 전송된 것.
상기 경쟁 슬롯{즉, 경쟁 슬롯(402 및 404)}에 대해 할당된 대역폭은 함께 그룹지어지고 소정 변조 스킴을 사용하여 전송된다. 예를 들어, 도 4에 도시된 실시예에 있어, 경쟁 슬롯(402 및 404)는 QAM-4 변조를 사용하여 전송된다. 잔여 대역폭은 CPE에 의해 그룹지어진다. 스케줄링된 대역폭 동안, CPE(110)은 CPE(110)과 관련 기지국(106)사이의 전송에 있어 환경적인 요소의 영향에 의해 결정된 고정 변조로 전송된다. 상기 다운링크 서브프레임(400)은 도 3을 참조하여 상술된 변조 전이 갭(MTG)(306)과 유사한 기능을 제공하는 복수개의 CPE 전이 갭(CTG)(408)을 포함한다. 즉, 상기 CTG(408)은 업링크 서브프레임 동안 다수 CPE(110)으로부터 전송을 분리한다. 일 실시예에 있어서, 상기 CTG(408)은 지속기간 동안 2개의 물리적 슬롯을 갖는다. 전송 CPE는 바람직하게는 CTG(408)의 제2 PS 동안 1 PS 프리앰블을 전송함으로써 기지국이 새로운 CPE(110)에 대한 동기화를 가능케한다. 다중 CPE(110)은 동시에 등록 경쟁 주기로 전송되어 충돌을 낳을 수 있다. 충돌이 발생할 때, 기지국은 응답하지 않을 수 있다.
본 발명의 대역폭 할당 방법 및 장치를 사용함으로써, 스케줄링된 업링크 정보 데이터는 제어 메세지 및 서비스 데이터의 전송을 위해 특정 CPE(110)에 할당된 대역폭을 갖는다. 상기 CPE 스케줄링 데이터는 CPE(110)에 의해 사용된 변조 스킴에 기초하여 업링크 서브프레임(400)내에서 명령받는다. 본 발명에 의해 그리고 후술하는 방식으로, 대역폭은 CPE(110)에 의해 요청되고 추후 관련 기지국(106)에 의해 허여된다. 주어진 TDD 프레임(혹은 경우에 따라서는 대안적으로 적응형 TDD 프레임)내에 선택된 CPE에 할당된 모든 대역폭은 끊임없는 CPE 스케줄링 데이터 블록(406)으로 그룹지어진다. CTG(408)에 대해 할당된 물리적 슬롯은 기지국 업링크 서브프레임 맵내에 선택된 CPE(110)에 대한 대역폭 할당내에 포함된다.
광대역 서비스의 여러 타입을 전송하기 위해 할당된 대역폭{즉, CPE 스케줄링 데이터 슬롯(406)에 대해 할당된 대역폭}, 및 CPE 등록 경쟁 주기를 위해 할당된 대역폭에 부가하여, 상기 대역폭은 또한 추가 대역폭 할당 요청과 같은 제어 메세지에 대하여 기지국 MAC에 의해 할당되어야 한다. 이하에서 보다 상세히 설명될 바와 같이, 본 발명에 의하면, CPE(110)은 관련 기지국(106)의 대역폭 요청을 만듦으로써 대역폭 할당에 대한 변화를 요청한다. 본 발명의 방법 및 장치는 이들 대역폭 할당 요청을 위해 챙겨야 하는 대역폭의 양을 줄인다. 본 발명에 의하면, 대역폭을 요청하기 위한 기회가 잘 들어맞도록 제어된다. 본 발명은 대역폭 요청 프로세스를 꼭 들어맞게 제어하도록 다수의 기술 조합을 이롭게 사용한다. CPE가 관련 기지국에 대역폭 요청 메세지를 전달할 수 있는 다수의 수단이 있다.
예를 들어, 이러한 한가지 수단으로는 "폴링" 기술을 사용함으로써 기지국이 하나이상의 CPE를 폴링하고 상기 CPE가 대역폭 요청을 전달할 목적으로 대역폭을 명확하게 할당하는 것이다. 이 방법에 의하면, 기지국에 의한 CPE의 폴링은 상방으로 "폴-미 비트"를 설정하는 CPE에 응답할 수 있거나 혹은 주기적일 수 있다. 본 발명에 의하면, 주기적 폴링은 개별 CPE{이하 "예약-기반(reservation-based)" 폴링이라 한다}, CPE 그룹(이하 "멀티캐스트" 폴링이라 한다) 혹은 물리적 채널상에 모든 CPE(이하 "브로드캐스트" 폴링이라 한다)에 대해 만들어질 수 있다. 상기 예약-기초 송신에 있어, 기지국은 개별 CPE를 폴링한 다음 그 CPE가 대역폭 요청에 응답하게끔 업링크 대역폭을 할당한다. 이와 유사하게, 멀티캐스트 및 브로드캐스트 폴링에 있어서, 기지국은 다수의 CPE를 폴링한 다음 그 CPE가 대역폭 요청에 응답하게끔 업링크 대역폭을 할당한다. 그러나, CPE에 충돌이 발생하면 할당된 대역폭을 다투어야 한다. 이롭게도, 대역폭 폴링 혹은 대역폭 할당이 CPE에 대하여 기지국에 의해 통신되는 명시된 메세지 형태인 것은 아니다. 오히려, 상기 대역폭 폴링은 대역폭 요청을 전송하기에 충분한 대역폭을 불필요하게 허여하는 것으로 이루어진다. 대역폭 할당은 업링크 서브프레임 맵내에서 발생하는 대역폭 할당을 매개로 하여 암시적이다. 상기 폴링 기술은 도 4 내지 10을 참조하여 후술된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 업링크 대역폭 부분은 대역폭 할당 혹은 CPE 접속 요청을 위하여 주기적으로 할당될 수 있다. 상기 업링크 서브프레임(400)은 복수개의 대역폭 요청 경쟁 슬롯(404)를 포함한다. CPE(110)에 먼저 등록되어야 하며 대역폭 할당을 요청하기에 앞서 기지국과 업링크 동기화를 달성하여야 한다. 따라서 대역폭 요청 경쟁 주기의 길이에 있어 전송시간이 불확실할 수 없다. 결론적으로, 대역폭 요청 경쟁 주기는 일 실시예에 있어서, QAM-4에서 6PS를 필요로 하는 등 단일 PI와 같이 작아질 수 있다. 등록 요청에 따라, 충돌이 일어나면, 기지국은 CPE에 반응하지 않을 수 있다. 그러나 기지국이 CPE로부터 대역폭 요청 메세지를 수신하면, 이는 업링크 서브프레임(400)내에 CPE 추가 스케줄링 데이터(406) 대역폭을 할당함으로써 응답한다. 본 발명에 의해 사용된 다수의 폴링 기술은 경쟁 슬롯(404)를 사용할 필요를 최소화한다. 이 기술에 대하여는 후술한다.
대역폭 요청 메세지에 의해 소모된 대역을 저감하기 위하여 본 발명에 의해 사용된 또다른 수단으로는 CPE에 이미 할당된 대역폭 상에 "피기백" 대역폭 요청 기술을 들 수 있다. 이 기술에 의하면, 현 활성 CPE는 CPE에 미리 할당된 업링크 대역폭의 이전에 사용되지 않은 부분을 사용하여 대역폭을 요청한다. 이에 따라 폴링 CPE를 사용할 필요가 없다. 본 발명의 대체 실시예에 있어서, 대역폭 요청은 할당된 업링크 대역폭상에서 피기백되고 데이터 서비스에 의해 능동적으로 사용된다. 본 대체예에 따르면, CPE는 데이터를 위해 이전에 사용된 타임슬롯 내에 대역폭 요청을 삽입함으로써 데이터 접속을 위해 이미 할당된 대역폭을 도용한다. 이들 피기백 기술에 대하여는 도 11을 참조하여 후술한다.
일단 CPE가 기지국에 의해 대역폭이 할당되면, 기지국이 아닌 CPE는 CPE에 의해 제공된 서비스를 수용할 수 있는 방식으로 업링크 대역폭을 사용할 책임을 진다. 상기 CPE는 원래 기지국에 의해 요청되거나 허여된 것과는 다른 방식으로 이에 대하여 할당된 업링크 대역폭을 사용하기에 자유롭다. 예를 들어, 선택된 CPE에 주어지는 서비스 요구조건은 선택된 CPE가 관련 기지국으로부터 대역폭을 요청한 다음 변할 수 있다. 상기 CPE는 어떤 서비스가 대역폭을 부여하는데 사용할지를 이롭게 결정하며, 선택된 서비스는 추후 대역폭 요청을 기다려야만 한다. 그 말단에서, CPE는 우선순위 서비스 리스트를 유지한다. 보다 높은 우선순위를 갖는 서비스(예를 들어, 고품질 서비스 요구를 갖는 서비스)는 보다 낮은 우선순위를 갖는 서비스(예를 들어, IP-타입 데이터 서비스)에 앞서 대역폭이 할당될 것이다. 상기 CPE가 그 서비스 요구조건에 부합하기에 충분한 대역폭을 갖지 않는다면, CPE는 폴-미 비트를 설정하거나 혹은 대역폭 할당 요청을 피기백함으로써 추가 대역폭 할당을 요구할 것이다.
할당된 대역폭을 배분하는 법을 결정하는 CPE를 갖는 일 잇점은 이 작업을 수행함으로써 기지국의 부담을 덜어준다는데 있다. 부가하여, 할당된 대역폭을 어떻게 배분할지를 CPE에 지시하는 기지국을 갖는 것에 의해 요구되는 통신 총경비가 따라서 제거되며, 그 결과 사용가능한 시스템 대역폭을 증가시킨다. 부가하여, CPE는 데이터 서비스가 고품질의 서비스일 다양한 업링크 대역폭 할당 요구에 대하여 응답하기에 훨씬 좋은 위치에 있다. 따라서, CPE는 기지국일 수 있는 이같은 서비스 요구조건 타입의 필요를 훨씬 잘 수용할 수 있다.
대역폭 할당 요청 프로세스의 효율성을 증진시키도록 본 발명에 의해 사용되는 다수의 기술에 대하여는 후술하는 소단락에서 자세히 설명한다. 이들 기술은 소단락으로 분리하여 기술되더라도, 본 발명의 방법 및 장치는 대역폭 할당 요청에 의해 소모된 대역폭을 저감시킴과 함께 모든 기술을 이롭게 사용한다.
따라서, 본 발명은 이롭게도 각 대역폭 할당 기술과 연관된 효율성 잇점을 이용한다. 예를 들어, 개별 폴링 기술이 대역폭 할당 요청에 대하여 신속한 반응 시간을 제공하는 능력에 관하여 이롭다고 하여도, 대역폭 할당 프로세스에 의해 소모된 대역폭의 양에 관해서는 상대적으로 비효율적이다. 이와 대조적으로, 그룹 폴링 방법은 대역폭 할당 프로세스에 의해 소모된 대역폭에 관하여는 비교적 효율적이나, 대역폭 할당 요청에 응답하는 능력에 관한 효율은 떨어진다. "폴-미" 비트의 사용은 대역폭 소모와 응답 시간 전망을 감안할 때 상대적으로 효율적이다. 부가하여, 피기백 기술은 나아가 대역폭 할당 요청을 보내도록 대역폭 중 이전에 사용하지 않은 부분을 사용함으로써 대역폭 소모 효율을 증진시킨다. 종래 기술의 접근법과는 대조적으로, 본 발명은 효율성을 극대화함과 함께 이들 대역폭 할당 기술 모두를 이용한다는 점에서 이롭다.
폴링(polling)
본 발명에 사용하도록 설계된 도 1의 광대역 무선 시스템(100)의 일 실시예에 있어서, CPE(110)은 CPE(110)이 우선순위로 시스템(100)에 등록될 때 특정 접속 식별자(ID)를 지정한다. 상기 ID는 기지국(106)이 복수개의 CPE(110)과 제어 메세지를 교환할 때 사용된다. 상술한 바와 같이, 대역폭 요구조건 내의 편차(즉, 대역폭 요구조건에 대한 증감)는 압축가능하지 않은 일정 비트 속도, 혹은 연속 허여(continuous grant, CG) 서비스를 제외하고는 시스템(100)에 의해 전달되는 모든 서비스에 필요시된다. 압축가능하지 않은 CG 서비스의 대역폭 요구조건은 접속 설정 및 종료 사이에서 변하지 않는다. 채널화된 T1 서비스와 같은 압축가능한 CG 서비스의 요구조건은 정보에 따라 증감될 수 있다.
이와는 대조적으로, 도 1의 시스템(100)에 의해 손쉽게된 많은 데이터 서비스들은 폭발적이고 지연에 내성을 가진다. 대역폭이 필요로 하는 만큼의 요구 할당에 기초하여 이들 서비스에 제공되기 때문에, 이들 서비스는 통상 요구-할당된 다중 액세스 혹은 "DAMA" 서비스라 한다. CEP(110)이 DAMA 서비스에 대한 대역폭을 요청할 필요가 있을 때, 이는 기지국(106)에 대하여 대역폭 요청 메세지를 전송한다. 상기 대역폭 요청 메세지는 DAMA 서비스에 대한 중간 대역폭 요구조건을 통신한다. 상기 대역폭 요건은 시간에 대해 전형적으로 다양할 수 있다. DAMA 접속에 대한 서비스 품질 혹은 "QoS"는 CPE 접속이 기지국에 초기 설정될 때 설정된다. 따라서, 기지국은 현재 수용하고 있는 어떠한 DAMA 서비스에 대한 액세스 혹은 QoS를 "룩업(look-up)"하는 능력을 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, CPE(110)은 관련 기지국에 대역폭 요청 메세지를 통신하기 위하여 입수가능한 다수의 다른 기술을 갖는다. 하나의 이같은 기술은 기지국에 의한 폴링에 응답하는 대역폭 요청 메세지를 전달하는 것에 의한다. 본 발명에 의해 개시진 폴링 기술에 따르면, 기지국은 대역폭 요청을 만들 목적으로 특정적 선택된 CPE에 대역폭을 할당한다. 상기 대역폭 할당은 개별 CPE 혹은 CPE 그룹에 대해서일 수 있다. 그룹 폴링 기술에 대하여 기술하는 소단락에서 후술될 바와 같이, CPE 그룹에 대한 할당은 대역폭 요청 충돌을 해결하는데 사용되는 대역폭 요청 경쟁 슬롯을 정의한다. 이롭게도, 상기 대역폭 할당은 뚜렷한 메세지 형태로 제작되지는 않으나, 이들은 업링크 서브프레임(400)을 기술하는 전송된 맵내에 대역폭 할당을 증가시키는 형태로 제작된다(도 4). 송신은 CPE 당으로 수행되고, 대역폭은 접속 ID 당으로 요청되며, 대역폭은 CPE 당으로 할당된다. 이들 개념에 대하여는 후술한다.
예약-기초 폴링 기술(개별 폴링)
본 발명의 방법 및 장치에 의하면, CPE가 개별적으로 폴링될 때 선택된 CPE를 폴링하는데 어떠한 뚜렷한 메세지도 전달되지 않는다. 오히려 상기 CPE는 CPE가 대역폭 요청에 응답하기에 충분한 업링크 서브프레임 맵내에 대역폭을 할당한다. 상세하게는 상기 기지국은 선택된 CPE가 대역폭 요청 메세지에 응답하기에 충분한 선택된 CPE에 대하여 CPE 스케줄링 데이터 블록(406)(도 4)에 대역폭을 할당한다. 선택된 CPE가 대역폭을 보다 크게 요청하지 않는다면, 이는 0바이트에 대한 요청으로 회귀한다. 0바이트 요청(요청없음)이 개별 폴링 프로세스가 사용되는데, 응답에 대하여 뚜렷한 대역폭을 할당하기 때문이다.
본 발명에 의하면, 단지 비활성 CPE와 뚜렷하게 폴링하기를 요청하는 활성 CPE가 개별 폴링하는데 적격이다. MAC 패킷 헤더에 각각의 "폴-미" 비트를 설정하지 않은 활성 CPE는 개별적으로 폴링되지 않을 것이다. 이같은 한정은 본 발명에 의한 대역폭 요청 프로세스상에 부여되며 이들은 개별적으로 모든 CPE를 폴링하는 것에 비해 대역폭을 이롭게 저감한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 활성 CPE는 현재 사용중인 변조 스킴을 사용하여 송신에 응답한다. 그러나 비활성 CPE는 QAM-4를 사용하여 응답할 수 있으며 혹은 이와 유사하게 그 전송이 유해환경 조건하라도 기지국에 의해 충분히 검출하는 것을 확고히 하도록 변조 스킴을 확고히 할 수 있다.
본 발명은 이롭게도 채널이 동적으로 추가되거나 드롭될 수 있는 채널화된 T1 서비스와 같은 일정 비트 속도 서비스에 대하여 보다 큰 대역폭에 대한 요청에 적절히 응답하는 것을 확고히한다. 기지국은 일정 비트 속도 서비스에 대한 보다 큰 대역폭에 대한 요청에 빨리 반응할 것을 확고히하도록, 최대 속도로 현재 작동하지 않는 일정 비트 속도 서비스에 할당된 업링크 대역폭은 서비스의 현재 속도와 대역폭 요청을 수용할 정도로 충분히 크다.
개별 폴링에 대한 정보 교환 대기행렬을 도 5에 흐름도로서 도시하였다. 도 5에 도시된 바와 같이, 기지국은 바람직하게는 다른 것중에서, 대역폭 요청 및 할당 프로세스를 제어하는 다수층의 제어 메카니즘 혹은 프로토콜 스택(502, 504 및 506)을 갖는다. 상기 기지국 MAC는 2개의 소도메인으로 세분된다: (1) HL-MAA MAC 도메인(504) 및 LL-MAA MAC 도메인(506). 상기 LL-MAA MAC 도메인은 정확하게 물리적 채널을 연결한다. 각 물리적 채널은 LL-MAA MAC 도메인의 사례를 필요로 한다. 상기 HL-MAA MAC 도메인은 전형적으로 모든 동일한 분야내 다중 물리적 채널을 연결한다. MAC 도메인은 HL-MAA MAC 도메인내 물리적 채널과 관련된 HL-MAA MAC 도메인과 LL-MAA MAC 도메인으로 이루어진다.
도 5에 도시된 바와 같이, 기지국은 대역폭 요청 메세지에 응답하도록 CPE에 대하여 충분한 대역폭을 할당함으로써 CPE를 개별적으로 폴링한다{제어 화살표(508)}. 이같은 대역폭은 업링크 서브프레임(400)에 할당된다. CPE MAC(510)이 선택된 접속 k로 보내는 데이터를 결정하면{전형적으로는 제어 경로(514)를 매개로 하여 보다 큰 CPE제어층(512)에 의해 지시됨으로써 결정됨}, 그런 다음 상기 CPE MAC 제어 메카니즘은 기지국 MAC(506)에 대하여 대역폭 요청(516)을 발행한다. 만약 기지국의 LL-MAA(506)에 의해 결정되는 바와 같이 CPE(110)에 이용가능한 불충분한 대역폭이 있으면, 상기 대역폭 요청은 허여되지 않을 것이다. 그렇지 않다면, 상기 대역폭 요청이 허여되더라도, 이는 업링크 서브프레임(400)내에 CPE에 대한 추가 대역폭을 할당하는 기지국에 의해 CPE MAC(510)에 은연중에 통신될 것이다. 이는 제어 경로(518)을 매개로 하여 도 5에 도시되었다. 그런 다음 상기 CPE는 이에 할당되는 대역폭을 사용하여 업링크로 기지국에 대하여 데이터 전송을 시작할 것이다.
도 6은 본 발명에 의해 제공되는 개별 폴링 기술(600)을 도시한 흐름도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 개별적으로 CPE를 폴링할 목적으로 어떤 대역폭이 이용가능한지를 결정하도록 결정 단계(602)에서 시작한다. 보다 많은 대역폭이 CPE(110)을 개별적으로 폴링하는데 이용가능다면, 상기 방법은 단계(604)를 처리하고 멀티캐스트 혹은 브로드캐스트 폴링 방법을 개시한다. 이같은 멀티캐스트 및 브로드캐스트 폴링 방법에 대하여 소단락으로 나누어 후술한다. 그러나, 충분한 대역폭이 CPE를 개별적으로 폴링할 목적으로 이용가능하다면, 상기 방법은 이들이 "폴-미" 비트 셋트를 갖는 임의의 폴링되지 않은 활성 CPE인지를 결정하는 결정단계(606)으로 진행한다. 만약 그렇게 되면, 상기 방법은 제어점(608)로 진행한다. 만약 그렇지 않다면, 상기 방법은 임의의 폴링되지 않은 비활성 CPE가 존재하는지를 결정하는 결정단계(610)으로 진행한다. 만약 그렇다면, 상기 방법은 제어점(608)로 진행한다. 만약 그렇지 않다면, 상기 방법은 제어점(612)로 진행한다.
본 발명의 방법은 개별적으로 선택된 CPE를 폴링하도록 제어점(608)로부터 단계(614)로 진행한다. 따라서 상기 방법은 보다 큰 대역폭(각각 "폴-미" 비트를 설정함으로써)을 요청하는 단지 폴링되지 않은 활성 CPE와 비활성 CPE가 개별적으로 폴링되는 것을 확고히 한다. 이는 모든 CPE를 개별적으로 폴링하게 되는 폴링 기술에 비해 대역폭을 저감시킨다.
도 6에 도시된 바와 같이, 단계(614)에서, 기지국은 선택된 CPE의 폴링을 개시하고 폴링되는 대로 CPE를 표시한다. 이를 도 6내 캡션란(614')에서 도시하였다. 도 6의 캡션란(614')는 도 3에서 기술한 다운링크 서브프레임 맵(300)을 도시하였다. 상기 MAC 프레임 제어 헤더(302)의 MAC 제어부(314)는 바람직하게는 업링크 서브프레임 맵(400')를 포함한다. 상기 업링크 서브프레임 맵(400')는 기지국이 다운링크를 매개로 하여 CPE로 정보를 전송할 때 CPE MAC에 통신된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 폴링 단계(614)에 반응하여, 기지국 MAC는 업링크내에서 선택된 CPE{CPE는 도 6에서 CPE "k"라 한다}에 부가 대역폭을 할당한다. 이같은 증가된 대역폭 할당은 업링크 서브프레임 맵(400')를 매개로 하여 CPE k에 통신된다. 따라서 어떠한 추가 대역폭도 선택된 CPE를 폴링하려는 요구에 응답하기 위해 필요치 않는다.
도 6에 도시한 바와 같이, 상기 방법은 그런 다음 CPE를 개별적으로 폴링하는데 이용가능한 보다 큰 대역폭을 결정하는 결정 단계(602)로 리턴된다. 폴-미 비트 설정을 갖는 활성 CPE가 없고, 폴링되지 않은 비활성 CPE가 존재하지 않은 것으로 결정될 때(각각 결정 단계 606 및 610에서), 상기 방법은 결정 단계(616)으로 진행된다. 상기 결정 단계(616)에서, 상기 방법은 어떠한 개별 폴링이 수행되었는지를 결정한다. 만약 그렇지 않다면, 상기 방법은 제어점(618)로 진행되고 상기 방법은 종료 단계(620)에서 추후 종료된다. 그러나, 만약 개별 폴링이 수행되었다면, 상기 방법은 폴링되는 CPE(예를 들어, CPE "k")로부터 개별 대역폭 요청을 기다리도록 단계(622)로 진행한다. 도 6의 캡션란(622')에 도시된 바와 같이, 상기 대역폭 요청(430)은 업링크 서브프레임(400)내에서 선택된 CPE에 대해 스케줄링 CPE 스케줄링 데이터 블럭(406)동안 폴링된 CPE(예를 들어, CPE "k")에 의해 발생된다. 일 실시예에 있어서, 모든 데이터는 전송되는 데이터 타입을 지시하는 헤더를 포함한다. 예를 들어, 이들 실시예에 있어서, 제어 메세지는 CPE가 등록될 때 이들에 할당되는 관련 CPE-특정 접속 식별자를 갖는다. 이같은 제어 메세지의 구조는 기지국이 제어 메세지가 대역폭 요구를 결정하게끔 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 어떠한 대역폭 요구가 수신되는지를 결정하도록 단계(622)에서 결정 단계(624)로 진행한다. 만약 그렇지 않다면, 상기 방법은 종료한다. 그러나, 만약 그렇다면, 상기 방법은 대역폭 할당 방법이 개시되는 단계(626)으로 진행된다. 후술하는 바와 같이, 상기 기지국은 요청하는 CPE에 대역폭을 할당하기에 바람직한 대역폭 할당 방법을 사용한다. 상기 대역폭 할당은 업링크 서브프레임 맵(400')에 적당한 변화를 줌으로써 CPE에 지시된다. 상기 방법은 그런 다음 단계(620)에서 종료된다.
경쟁-기반 폴링 기술(멀티캐스트 및 브로드캐스트 폴링)
상술한 바와 같이, 도 6의 개별 폴링 방법중 단계(604)를 참조하면, 만약 CPE를 개별적으로 폴링할 목적으로 이용가능한 충분한 대역폭이 없다면, 본 발명은 멀티캐스트 그룹내에서 CPE를 폴링하는데 사용될 수 있으며, 브로드캐스트 폴링이 기지국에 의해 발행될 것이다. 또한, 이들을 개별적으로 폴링하기에 이용가능한 대역폭이 있는 것보다 큰 비활성 CPE가 있으면, 몇몇 CPE는 멀티캐스트 그룹 내에서 폴링될 수 있으며, 브로드캐스트 폴링이 발행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, CPE의 어드레스 지정은 바람직하게는 다음과 같이 수행된다: 각 CPE는 등록 프로세스에서 사용되는 독특한 불변 어드레스(예를 들어, 일 실시예에 있어서 CPE는 48비트 어드레스를 갖는다)를 할당하고; 그리고 각 CPE는 또한 기초 접속 ID를 부여한다(예를 들어, 일 실시예에 있어서, 상기 CPE는 등록 프로세스동안 16비트의 기본 접속 ID 및 16비트의 제어 접속 ID를 부여한다). 선택된 CPE에 대하여 공급된 각 서비스는 접속 ID를 또한 지정한다. 접속 ID는 기지국 MAC(특히, 기지국 HL-MAA에 의해)에 의해 발생되며, HL-MAA MAC 도메인을 따라 특이하다. 상기 CPE가 기지국에 등록될 때 할당되는 기본 접속 ID는 CPE와 기지국간 MAC 제어 메세지를 교환하도록 기지국 MAC와 CPE MAC에 의해 사용된다. 상기 제어 접속 ID(또한 등록동안 할당됨)은 기지국과 보다 높은 CPE 제어 레벨간 제어와 구조 정보를 교환하도록 기지국과 CPE에 의해 사용된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 특정 접속 ID가 멀티캐스트 그룹 및 브로드캐스트 메세지에 대해 예약된다. 이들 중 일부를 이용가능한 모든 어드레스가 멀티캐스트 이용을 위해 예약되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 있어, 접속 ID중 4개의 가장 현저한 비트가 논리수(십육진수 "Fxxxx")로 설정되면, 상기 어드레스는 멀티캐스트 이용을 위해 제외한 것으로 이해된다. 일 실시예에 있어서, 총 4K 구별되는 멀티캐스트 어드레스가 이용가능하다. 이같은 멀티캐스트 사용의 일 실시예는 비디오 서비스의 배분에 관한 것이다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 모든 지국에 대하여 브로드캐스트를 지시하는데 사용되는 접속 ID는 (0xFFFF)이다(즉, 모든 16비트가 논리값으로 설정된다).
도 5 및 6을 참조로 하여 상술된 개별 폴링 기술과 유사하게, 상기 멀티캐스트 폴링 메세지는 CPE에 대하여 기지국에 의해 뚜렷하게 전송되지 않는다. 오히려, 상기 멀티캐스트 폴링 메세지는 기지국이 업링크 서브프레임 맵내에 대역폭을 할당할 때 CPE에 은연중에 전송된다. 그러나, 개별 폴링을 수행할 때 수행된 바대로 CPE의 기본 접속 ID로 할당된 대역폭을 접촉하면, 상기 기지국은 멀티캐스트 혹은 브로드캐스트 접속 ID에 할당된 대역폭을 접촉한다. 상기 멀티캐스트/브로드캐스트 대역폭 할당은 도 7내에 도시된 멀티캐스트/브로드캐스트 업링크 서브프레임 맵(400")에 도시되었다. 이는 CPE를 개별적으로 폴링할 때 기지국에 의해 사용된 업링크 서브프레임(400)(도 4)과 도 7의 업링크 서브프레임 맵(400")를 비교하도록 지시된다. 도 7은 다운링크의 MAC 제어부내에 전송된 업링크 서브-프레임 맵을 도시한 것이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 사용되는 멀티캐스트/브로드캐스트 업링크 서브프레임 맵(400")는 도 4의 등록 경쟁 슬롯(402)를 맵제작하는 등록 경쟁 슬롯(402")를 포함한다. 그러나, 선택된 CPE의 기본 접속 ID로 할당된 대역폭에 접촉하기보다는, 상기 할당된 대역폭은 예약된 등록 ID와 접촉한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 업링크 서브프레임 맵(400")는 바람직하게는 복수개의 멀티캐스트 그룹 대역폭 요구 경쟁 슬롯(404", 404"')등을 포함한다. 상기 업링크 서브프레임 맵(400")는 또한 브로드캐스트 대역폭 요구 경쟁 슬롯(410)을 포함한다. 최종적으로, 도 4의 업링크 서브프레임과 유사하게, 멀티캐스트 혹은 브로드캐스트 폴링을 개시하도록 본 발명에 의해 사용된 업링크 서브프레임 맵은 복수개의 CPE 스케줄링 데이터 블록(406", 406"')등을 포함하며, 이는 업링크 정보 데이터를 전송하는데 사용된다.
본 발명의 방법 및 장치에 의하면, 멀티캐스트 혹은 브로드캐스트 접속 ID로 송신될 때, 송신된 그룹에 속하는 CPE는 서브프레임 맵(400")내에 할당된 대역폭 요구 경쟁 슬롯{특정화된 그룹에 대한 멀티캐스트 경쟁 슬롯 혹은 브로드캐스트 대역폭 요청 경쟁 슬롯(410)}를 사용하여 대역폭을 요청한다. 충돌 가능성을 줄이기 위하여, CPE의 요구 대역폭만이 멀티캐스트 혹은 브로드캐스트 폴링에 답하게끔 한다. 0-길이 대역폭 요청은 대역폭 요청 경쟁 슬롯에서 가능하지 않다. 일 실시예에 있어서, CPE는 QAM-4 변조를 사용하여 대역폭 요구 경쟁 슬롯{예를 들어, 경쟁 슬롯(404)}내에서 대역폭 요청을 전송한다. 일 실시예에 있어서, 상기 경쟁 슬롯은 1-PS 프리앰블 및 대역폭 요청 메세지를 지지할 크기를 갖는다. 물리적 해결 특성으로 인하여, 상기 메세지는 QAM-4 변조를 사용하여 1PI(혹은 6PS)를 필요로 한다. 이같은 실시예에 있어서, 동일한 CPE로부터의 다중 대역폭 요청 메세지는 대역폭의 사용을 증가시키지 않고 충돌이 일어날 가능성도 없이 단일 대역폭 요청 경쟁 슬롯에 꼭 들어맞는다. 이는 동일한 CPE가 동일한 슬롯내에서 다중 대역폭 요청을 만들게 한다.
멀티캐스트 혹은 브로드캐스트 폴링을 수행할 때, 오차(무효 접속 ID의 검출과 같은)가 발생하면, 상기 기지국은 CPE에 뚜렷한 오차 메세지를 전달한다. 기지국이 소정 시간권내에 오차 메세지나 대역폭 할당에 반응하지 않으면, 충돌이 발생된 것으로 CPE가 추측할 것이다. 이같은 경우에, CPE는 선택된 소정 경쟁 해결 프로세스를 사용한다. 예를 들어, 일 바람직한 실시예에 있어서, CPE는 또다른 경쟁 기회를 백오프하여 시도하도록 공지된 "슬롯 분할된 ALOHA(slot ALOHA)" 경쟁 해결 프로세스를 사용한다.
경쟁 해결 프로세스
적절한 간격내에 모든 CPE를 폴링하기에 불충분한 시간일 때 경쟁이 필요하다. 상기 기지국은 멀티캐스트 그룹 및/또한 모든 CPE 일반(즉, 브로드캐스트)에 대하여 경쟁 주기를 정의할 수 있다. CPE 스케줄링 데이터후, 제어 메세지 및 폴링은 대역폭 요청 혹은 등록 목적으로 경쟁에 대하여 기지국이 TDD 프레임의 상방부내에 모든 사용하지 않은 시간을 할당하게끔 한다. 전형적으로 상기 대역폭 요청 간격은 다수의 PI 길이(예를 들면, 1PI는 QAM-4 변조를 사용하여 6 PS이다)일 것이다. 상기 CPE는 충돌이 일어날 가능성을 줄이도록 이들 간격내 랜덤 시간(폭발 경계상)내에 이들 요청을 전달하여야 한다.
본 발명에 의하면, 요청 간격내에 전달할 CPE 요구는 바람직하게는 이들 간격내에 PI를 임의로 선택하고, 관련된 시작 PS를 요청한다. 이들 무작위화는 충돌 가능성을 최소화한다. 소정 시간권내 요청에 대하여 기지국으로부터 어떠한 응답도 듣지 못하면 충돌이 추정된다. 상기 기지국이 소정 시간권내에 응답받지 못하면, 본 발명의 충돌 해결 프로세스가 개시된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 다음 해결 프로세스를 사용한다: 여기서 초기 백오프(backoff) 파라미터가 i라고 하고 최종 백오프 파라미터가 f라고 하면,
1. 제1 충돌시, CPE는 0과 2i 경쟁 기회간 랜덤 간격을 기다렸다가 다시 시도한다.
2. 또다른 충돌이 발생하면, 그런 다음 간격은 배가되고 CPE를 다시 시도하는 프로세스를 간격이 2f에 도달할 때까지 반복한다.
그래도 CPE가 성공적이지 않으면, 오차는 시스템 제어기로 보고되고 경쟁 프로세스가 중지된다. 본 발명을 실시하는 있어 다른 경쟁 해결 메카니즘들도 사용될 수 있다. 예를 들어, 공지된 Ternary 분지 메카니즘이 경쟁을 해결하는데 사용될 수 있다.
도 8은 본 발명의 멀티캐스트 및 브로드캐스트 폴링 방법(800)을 도시한 흐름도이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 그룹 폴링 방법(800)은 개시 단계(802)로부터 멀티캐스트 폴링용으로 이용가능하기에 충분한 대역폭이 있는지를 결정하는 결정 단계(804)로 진행한다. 충분한 대역폭이 멀티캐스트 폴링용으로 이용가능하면, 상기 방법은 MAC 프레임 제어 헤더(302)의 MAC 제어부(314)내 다음 멀티캐스트 그룹을 송신하도록 단계(806)으로 진행한다. 그러나, 멀티캐스트 폴링을 수행하는데 이용가능한 불충분한 대역폭이 있다면, 상기 방법은 브로드캐스트 폴링을 수행하기에 충분한 이용가능한 대역폭이 있는지를 결정하는 결정단계(808)로 진행한다. 만약 그렇다면, 상기 방법은 단계(810)으로 진행한다. 그렇지 않다면, 상기 방법은 결정단계(812)로 진행한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 단계(810)에서 브로드캐스트 폴링은 MAC 프레임 제어 헤더(302)의 MAC 제어부(314)내에 브로드캐스트 폴링을 배치함으로써 개시된다. 개별 폴링 기술과 유사하게, 상기 멀티캐스트 폴링 메세지는 은연중에 업링크 서브프레임 맵(400")내에 대역폭을 할당함으로써 CPE에 의해 전달된다. 상기 할당된 대역폭은 멀티캐스트 혹은 브로드캐스트 접속 ID와 접촉된다.
결정 단계(812)에서, 상기 방법은 브로드캐스트 혹은 멀티캐스트 폴링이 개시되는지 그 여부를 결정한다. 만약 그렇다면, 상기 방법은 적당한 대역폭 요청 경쟁 슬롯{예를 들어, 대역폭 경쟁 슬롯 기술(404", 404"') 및 도 7의 브로드캐스트 대역폭 요구 경쟁 슬롯 기술(410)에 의해 정의됨}를 모니터링하는 단계(814)로 진행한다. 만약 브로드캐스트 혹은 멀티캐스트 폴링이 개시되지 않는다면, 상기 방법은 제어점(816)으로 진행하고 종료 단계(818)에서 추후 종료한다.
상기 방법은 모니터링 단계(814)로부터 유효(즉, 충돌하지 않는) 대역폭 요구가 검출되는지를 결정하도록 결정 단계(820)으로 진행한다. 유효한 대역폭 요구가 단계(820)에서 검출되지 않으면, 상기 방법은 제어점(816)으로 진행하고, 종료 단계(818)에서 종료한다. 그러나 상기 방법이 유효한 대역폭 요청을 검출하면, 상기 방법은 단계(820)에서 단계(822)로 진행한다. 단계(822)에서 상기 방법은 대역폭이 요청되는 CPE에 대역폭을 할당하도록 간편한 대역폭 할당 알고리즘을 사용한다. 바람직한 대역폭 할당 알고리즘은 도 12 내지 13을 참조하여 상세히 후술한다. 상기 대역폭은 도 8에 도시된 바와 같이, 업링크 서브프레임 맵(400")에 할당된다.
폴-미 비트(Poll-Me Bit)
도 3 내지 8을 참조하여 기술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 현 활성 CPE는 대역폭 할당내에서 변화를 필요로 하는 기지국이 지시하도록 MAC 패킷내에서 "폴-미" 비트 혹은 "우선순위 폴-미" 비트로 설정된다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 선택된 CPE는 MAC 헤더내에 폴-미("PM") 비트를 설정함으로써 폴링을 요청한다. 이와 유사하게, 본 발명에 의하면, 선택된 CPE는 우선순위 폴링이 바람직함을 지시할 목적으로 MAC 헤더내에 우선순위의 폴-미("PPM") 비트를 설정한다.
개별적으로 모든 활성 CPE를 폴링하는 것과 관련된 대역폭 요구조건을 저감하기 위하여, 활성 CPE는 폴-미 비트 중 하나만이 CPE로 설정되면 개별적으로 폴링된다. 기지국이 폴링을 위한 요청을 검출할 때(CPE가 폴-미 비트를 설정할 때), 도 9에 도시된 개별 폴링 기술은 상기 요청을 만족하도록 활성화된다. CEP가 CPE를 폴링하도록 기지국을 자극하는 절차가 도 9에 도시되었다. 대체 실시예에 있어서, "폴-미" 비트를 갖는 다중 패킷은 CPE가 다중 접속을 위한 대역폭 할당 요청을 필요로 하는 것을 지시한다.
도 9는 폴-미 비트가 본 발명에 의해 폴링을 자극하는데 어떻게 사용되는지를 도시한 흐름도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 먼저 후술하는 피기백 기술이 고갈되는지를 결정 단계(902)에서 결정한다. 만약 그렇지 않다면, 상기 방법은 단계(904)로 진행하여 먼저 "피기백"을 수행하도록 시도된다. 그런 다음 상기 방법은 접속이 제1 접속과 동일하게 설정되는 단계(906)으로 진행한다. 이러한 방식으로, 폴-미 비트는 CPE내 각 접속에 대하여 스캐닝된다. 그런 다음 도 9에 도시된 방법은 임의의 대역폭 필요성이 존재하는지를 결정하도록 결정 단계(908)로 진행한다. 만약 그렇지 않다면, 상기 방법은 단계(916)으로 진행하고 다음 접속을 위하여 스캐닝한다. 대역폭 요구가 존재하면, 상기 방법은 결정 단계(910)으로 진행한다. 단계(910)에서 상기 방법은 임의의 보다 많은 패킷이 폴-미 비트를 수용하는데 이용가능한지를 결정한다. 만약 그렇지 않다면, 상기 방법은 단계(910)에서 종료한다. 그러나, 패킷이 이용가능하다면, 상기 방법은 단계(912)로 진행하여 이용가능한 패킷내 폴-미 비트를 설정한다.
도 10은 상술한 "폴-미" 비트를 사용하여 송신을 요청함에 있어 본 발명에 의해 사용되는 메세지 대기행렬을 도시한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 데이터 접속(930)에서 CPE는 MAC 헤더내에 관련 폴-미 비트를 설정함으로써 송신 대기행렬을 개시한다. 상기 기지국 MAC는 선택된 CPE를 개별적으로 폴링함으로써 데이터 메세지(932)를 매개로 하여 응답한다. 상기 응답은 도 10에 도시된 바와 같이 업링크 서브프레임내에서 선택된 CPE에 대역폭을 할당함으로써 이루어진다. 선택된 상기 CPE는 추후 통화 경로(934)로 도시된 대역폭 요구에 응답한다. CPE의 대역폭 요구에 응답하여, 상기 기지국은 대역폭을 허여하고 상기 통신 경로(936)에 도시된 바와 같은 업링크 서브프레임 맵내에 CPE에 대한 대역폭을 할당한다. 선택된 CPE는 그런 다음 상기 데이터를 관련 접속 링크를 매개로 하여 기지국에 전송한다.
"피기백(piggybacking)" 기술
본 발명의 방법 및 장치를 참조로 상술한 바와 같이, 나아가 대역폭 할당 프로세스에 필요한 과다 대역폭을 줄이기 위하여, 현 활성 CPE는 현재의 전송상에 대역폭 요청(혹은 어떠한 다른 제어 메세지)을 "피기백"할 수 있다. 상기 CPE는 현존하는 대역폭 할당의 TC/PHY 패킷내에서 사용하지 않은 대역폭을 사용함으로써 대역폭의 피기백을 달성한다. 이같은 방식에서 초과 대역폭을 사용하는 절차를 도 11에 도시하였다.
도 11에 도시한 바와 같이, 상기 방법은 단계(950)에서 피기백 프로세스를 개시한다. 상기 방법은 CPE가 추가 대역폭을 필요로 하는지를 결정하도록 결정 단계(952)로 진행된다. 만약 그렇다면, 상기 방법은 결정 단계(954)로 진행하며, 그렇지 않다면, 상기 방법은 방법을 종료하는 종료 단계(964)로 진행한다. 결정 단계(954)에서, 상기 방법은 현 할당에 존재하는 임의의 사용되지 않은 바이트를 결정한다. 만약 있다면 상기 방법은 단계(956)에서 사용하지 않는 바이트 내로 대역폭 요청을 삽입하도록 진행된다. 만약 그렇지 않다면, 상기 방법은 결정 단계(958)로 진행된다. 상기 결정 단계(958)에서, 상기 방법은 어떠한 패킷이 CPE에 전체 할당되는지를 결정한다. 상기 결정 단계(958)에서 어떠한 패킷도 발견되지 않는다면, 상기 방법은 단계(960)으로 진행한다. 그러나, 패킷이 할당되면, 상기 방법은 CPE가 폴-미 비트를 설정하는 단계(962)로 진행한다. 그런 다음 상기 방법은 CPE가 관련 기지국에 의해 송신을 대기하는 단계(960)으로 진행한다. 그런 다음 상기 방법은 단계(964)에서 종료한다.
대역폭 할당
상술한 바와 같이, 기지국 MAC는 업링크 및 다운링크 상에 물리적 채널의 이용가능한 대역폭을 할당하는 것을 책임진다. 업링크 및 다운링크 서브프레임내에, 상기 기지국 MAC 순서계획은 서비스 품질(QoS)에 의해 부여된 우선순위 및 법칙에 따라 여러 서비스간 이용가능한 대역폭을 할당한다. 부가적으로, 기지국 MAC의 보다 큰 제어 소층이 하나이상의 물리적 채널에 대하여 할당된다.
다운링크 대역폭 할당 - 일 실시예
상기 다운링크 대역폭이 도 12에 도시된 바와 같이 할당되었다. 상기 기지국 MAC는 이들이 제공하는 각 물리적 채널에 대하여 대기행렬 셋트를 유지한다. 각 물리적 채널 대기행렬이 설정된 내에, 상기 기지국은 각 QoS에 대하여 대기행렬을 유지한다. 상기 대기행렬은 물리적 채널상에 존재하는 CPE로 전송하려고 준비된 데이터를 지지한다. 상기 기지국 프로토콜 스택의 보다 큰 층은 데이터가 개별 대기행렬내에 위치하는 순서대로 책임진다. 상기 기지국의 보다 큰 제어층은 기지국의 보다 작은 MAC 제어층에 영향받지 않고, 동일한 QoS에서 접속간 액세스의 분할에 관한 어떠한 간편한 형평 혹은 정보 분할 알고리즘을 충족하기에 자유롭다. 일단 데이터가 대기행렬내에 존재하면 이는 QoS상에 기초하여 대역폭을 할당하도록 제어의 기지국보다 낮은 레벨(예를 들어, 도 5 내지 10의 BS LL-MAA)을 책임진다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 특정 CPE에 대한 특정 QoS에서 할당하려는 대역폭의 양을 결정함에 있어, 상기 기지국은 모든 이용가능한 대역폭을 소모함에 있어 개별 CPE를 유지하도록 사용되는 QoS, 변조 및 형평 기준을 감안한다. 대역폭은 바람직하게는 QoS 순서로 할당된다. 특정 TDD 프레임내에 전체적으로 전달될 수 없는 대기행렬이 있다면, 적절한 가중 대기행렬과 같은 QoS 특정 형평 알고리즘이 대기행렬내에 사용된다. 각 접속은 그 상대적인 가중치에 기초하여 잔여 이용가능한 대역폭 부분에 부여된다. 가중치 편차는 QoS-의존적이다. 예를 들어, ATM 정보가 단축상 대역폭 한계 혹은 보장에 기초하여 가중될 수 있으며, 이에 반해, IP 접속은 동일한 가중치를 모두 수신할 수 있다. 일단 대역폭이 할당되면, 데이터는 변조 타입에 의해 분류됨에 따라 이같은 방식으로 전송된다.
업링크 대역폭 할당 - 일 실시예
상기 업링크 대역폭 할당 방법은 도 12를 참조로 하여 상술한 다운링크 대역폭 할당 방법과 매우 유사하다. 그러나, 기지국에 의해 유지되는 것보다 상기 데이터 대기행렬은 각 개별 CPE에 의해 배분되고 유지된다. 대기행렬 상태를 직접 검사하기보다는, 상기 기지국은 도 3 내지 11을 참조하여 상술한 기술을 사용하여 CPE로부터 대역폭에 대한 요청을 수신하는 것이 바람직하다. 이같은 대역폭 요청을 사용하면, 상기 기지국은 CPE 데이터 대기행렬 상태의 논리적 화상을 재구축한다. 대기행렬 셋트의 논리적 조사에 기초하면, 상기 기지국은 다운링크 대역폭을 할당함과 동일한 방식으로 업링크 대역폭을 할당한다. 상기 업링크 대역폭 할당 기술을 도 13에 도시하였다.
상술한 바와 같이, 어떠한 선택된 CPE에 대해 할당된 대역폭은 업링크 서브프레임 맵내에 할당된 대역폭의 형태로 선택된 CPE에 전송된다. TDD내 지점에서 시작하면, 업링크 서브프레임 맵은 선택된 CPE에 대한 특정량의 대역폭을 할당한다. 그런다음 선택된 CPE는 그 접속에 대하여 대역폭을 할당한다. 이는 대역폭 할당을 기다리는 동안 우선순위의 데이터를 수신한다면 요청되는 것과는 다른 방식으로 CPE가 그 대역폭을 사용하게끔 한다. 상술한 바와 같이, 상기 대역폭 할당은 대역폭 요청의 동적 성질때문에 일정한 상태가 변화한다. 결과적으로, 선택된 CPE는 프레임-바이-프레임(frame-by-frame) 기준에 의해 허여된 대역폭에 대하여 불필요한 변조를 수신할 수 있다. 상기 선택된 CPE가 모든 대기 데이터를 전송할 필요보다 프레임에 대하여 작은 대역폭이 할당되면, 상기 CPE는 그 대기행렬을 제공하도록 QoS 및 형평 알고리즘을 사용하여야 한다. 상기 CPE는 보다 낮은 QoS 접속으로부터 상술한 피기백 기술을 사용하여 보다 큰 대역폭에 대하여 피기백 요청까지 대역폭을 "도용(steal)"할 수 있다. 이미 최대 대역폭에 있지 않은 TDM 접속은 추가 대역폭에 대한 요청을 피기백하도록 업링크내 충분한 초과 대역폭을 할당하였다.
QoS 특정 형평 알고리즘
업링크 및 다운링크상에 전송하기 위한 데이터는 바람직하게는 서비스 품질(QoS) 지정에 의해 대기행렬로 간다. 상기 데이터는 상술한 바와 같이 QoS 대기행렬 우선순위 순서대로 전송된다. 대기행렬된 데이터가 전송됨에 따라, 현 TDD 프레임동안 모든 대기행렬화된 데이터를 전송하기에 불충분한 대역폭에 대하여 QoS 대기행렬일 수 있다. 이같은 상황이 발생할 때, QoS 특정 형평 알고리즘은 QoS에서 대기행렬화된 데이터의 형평 취급을 확고히하도록 개시된다. 실행될 수 있는 3가지 기초 형평 알고리즘으로는 (1) 연속 허여; (2) 적절히 가중된 대기행렬; 및 (3) 라운드 로빈(robin robin)을 들 수 있다.
상기 MAC는 바람직하게는 대역폭 사용처에 대한 접속을 통제하지 않는다. 통제는 보다 큰 제어층에 의해 수행되어야 한다. 상기 MAC는 모든 계류 데이터가 단축상 한계에 부합되고 전송될 수 있는 것으로 추정된다. 연속 허여 대기행렬은 가장 단순한 형평 알고리즘을 갖는다. 이들 대기행렬내 모든 데이터는 TDD 프레임마다 보내져야 한다. 불충분한 대역폭은 준비시 오차를 나타낸다.
적절하게 가중된 대기행렬(Fair weighted Queuing)
적절하게-가중된 대기행렬은 주어진 QoS에서의 모든 접속이 수신하기에 적절한 이용가능한 대역폭 %를 결정하도록 할당된 가중치를 갖을 것을 필요로 한다. 상기 가중치는 바람직하게는 준비된 접속의 단축 파라미터상에 따라, 3가지 데이터 속도 파라미터 중 1종으로부터 유도된다. 이들 3가지 파라미터로는 (1)현존하는 데이터; (2)보장 속도; 및 (3)평균 속도이다.
실시간 VBR 접속은 현존하는 데이터에 기초하여 적절하게-가중된 대기행렬을 갖는 DAMA 접속으로서 설정된다. 대기행렬내 모든 데이터를 전송하기에 불충분한 대역폭을 갖는 TDD 프레임에서 이같은 타입의 QoS 대기행렬에 대하여, 대기행렬내 각 접속에 대한 가중치가 결정된다. 일 실시예에 있어서, 이같은 가중은 대기행렬내에 현존하는 총 데이터 %로서 나타낸 접속에 대한 현존하는 데이터 양이다. 상기 현존하는 데이터 양이 동적이므로, 이같은 타입의 대기행렬에 대한 가중치는 이들이 영향받은 대기행렬내에 모든 데이터를 보내기에 불충분한 대역폭인지를 TDD 프레임마다 결정하여야 한다.
보장된 속도로 단축된 DAMA 접속에 대해서는, 상기 보장 속도에 기초하여 가중치가 산정된다. 이같은 경우, 가중치는 바람직하게는 대기행렬내 데이터를 현존하는 모든 접속의 총 보장된 속도 %로서 나타낸다. 보장된 속도가 준비되기 때문 에, 가중치는 이들이 사용되는 각 TDD 프레임마다 결정할 필요가 없다. 오히려 대기행렬에 대한 가중치는 이들이 대기행렬내 접속중 일종에 대한 준비 변화(즉, 새로운 접속, 접속 파라미터 변화 혹은 접속 종료)가 있을 때만 결정된다.
평균속도에서 수축된 DAMA 접속에 대하여, 그 가중치는 바람직하게는 평균 속도에 기초하여 산정된다. 상기 가중치는 대기행렬내에 현존하는 데이터를 갖는 모든 접속의 총 평균속도 %로서 나타낸다. 평균 속도가 준비되기 때문에, 가중치는 이들이 사용되는 각 TDD 프레임마다 결정할 필요가 없다. 오히려 대기행렬에 대한 가중은 이들이 대기행렬내 접속중 일종에 대한 준비 변화가 있을 때만 재산정된다.
상술한 모든 경우에 있어서, 대역폭 할당의 입도는 대기행렬내 접속에 대하여 완전한 %-기초 가중된 할당을 제공하기에는 너무 성길 수 있다. 이는 특정 TDD 프레임내에 어떠한 대역폭을 수신하지 않는 몇몇 대기행렬을 낳을 수 있다. 이같은 상태의 형성이 대기행렬내 접속을 가로질러 잘 분배되도록, 대역폭을 수신하지 않는 접속은 대기행렬에 대하여 존재하기에 불충분한 대역폭 상태에서 다음번 우선순위를 부여한다. 보장된 혹은 평균 속도에 기초한 가중을 갖는 대기행렬에 대하여. 몇몇 접속은 이들이 산정된 가중에 기초하여 권리를 준 모든 대역폭을 사용하기에 충분한 데이터를 갖지 않을 수 있다. 이러한 경우, 접속의 사용하지 않은 대역폭은 지급 현존하는 데이터를 갖는 접속에 대하여 적절하게 배분된다.
몇몇 QoS는 데이터를 대기시킬 것을 필요로 한다. 이같은 QoS에서 대기행렬에 넣기 위하여, 한단계 높은 우선순위를 갖는 관련 대기행렬이 있다. 데이터가 준비된 대기 파라미터에 의해 전송되지 않으면, 상기 데이터는 보다 큰 QoS 대기행렬로 이동하고 접속의 상대가중에 상관없이 원래의 대기행렬내 새로운 데이터상에 우선순위를 부여한다.
라운드 로빈(Round Robin) 방식
상기 라운드 로빈 형평 알고리즘은 모든 접속이 동등한 가중을 갖는 최상의 효과 접속을 위해 사용된다. 특정 TDD 프레임 접속내 대기행렬에서 모든 데이터를 전송하도록 불충분한 대역폭이 존재할 때, 대기행렬-특정 최대치까지 대역폭의 블럭을 수신하는 각 접속을 갖는 라운드-로빈 유형으로 대역폭을 할당한다. 대역폭을 수신하지 않는 접속은 불충분한 대역폭상태가 존재하는 다음번에 우선순위를 부여한다.
대역폭 할당 알고리즘
각 TDD 프레임에 대하여, 상기 기지국은 TDD 프레임의 다운링크 부분을 할당하고 이는 CPE에 대한 업링크 대역폭을 할당하도록 업링크 정보의 추정을 수행한다. 상기 CPE는 현존하는 데이터 접속을 위해 할당된 대역폭을 개별적으로 할당한다.
기준 상태 다운링크
도 2에 도시된 바와 같이, ATDD 스플릿(즉, 업링크 및 다운링크에 할당된 대역폭 %)에 기초한 본 발명의 일 바람직한 실시예에 있어, 상기 기지국은 다운링크 전송에 이용가능한 TDD 프레임내 800PS중 상당수를 갖는다. 상기 다운링크 대역폭 할당 알고리즘은 바람직하게는 다음과 같이 진행된다.
우선, 기지국은 PHY 제어용으로 PI에 대해 PS를 그리고 MAC 제어용으로 최소 1 PI로 충분한 PS를 할당한다. 상기 기지국은 바람직하게는 MAC 제어를 위해 할당하도록 PI수를 결정하기 위하여 다운링크 대역폭 할당에 앞서 업링크 대역폭 할당을 수행한다. 일 바람직한 실시예에 있어서, 상기 PHY 제어 및 MAC 제어는 항상 QAM-4 변조를 사용하여 보내진다.
다운링크 연속 허여 현존하는 데이터용 접속을 위해, 상기 기지국은 데이터를 전송하는데 필요한 PI수를 결정한다. 그런다음 이들 수는 각 접속과 관련된 CPE에 대해 사용되는 변조 함수로서 PS로 전환된다. 각 잔여 QoS에 대하여 혹은 이용가능한 대역폭이 전체적으로 할당될 때까지, 상기 기지국은 QoS 대기행렬의 전체 요구를 만족하기에 충분한 대역폭을 갖는지를 결정한다. 만약 그렇다면, 상기 기지국은 필요시되는 대역폭을 할당한다. 그렇지않고 대기행렬을 만족하기에 불충분한 대역폭이 있다면, 상기 기지국은 상술한 대기행렬-특정 형평 알고리즘을 실행한다.
기지국 업링크(Base Station Uplink)
일 바람직한 실시예에 있어서, 도 2를 참조하여 기술한 ATDD 스플릿에 기초하여, 상기 기지국은 업링크 전송용으로 이용가능한 TDD 프레임내 소정 PS수를 갖는다. 상기 기지국은 이들이 제공하는 CPE에 대하여 각 QoS에서 현존하는 데이터 및 제어 메세지의 추정치를 유지하여야 한다. 상기 기지국은 CPE로부터 수신된 대역폭 요구에 기초하여 그리고 실제 데이터 정보의 관찰에 기초하여 데이터 정보를 추정한다. 상기 기지국은 현재 맞물리는 프로토콜에 기초하여(즉, 접속 추정, "폴-미" 비트 사용등) 그리고 기지국의 송신 정책에 기초하여(즉, 개별, 멀티캐스트 및 브로드캐스트) 업링크 제어 메세지 정보를 추정한다. 상기 업링크 대역폭 할당 알고리즘은 다음과 같이 진행된다.
업링크 연속 허여 현존하는 데이터용 접속을 위하여, 상기 기지국은 바람직하게는 데이터를 전송하는데 필요한 PI수를 결정한다. 그런 다음 상기 수는 각 접속과 연관된 CPE에 대해 사용되는 변조에 의해 결정된 바대로 PS수로 전환한다. 최대 대역폭보다 작은 현 대역폭을 갖는 연속 허여 접속은 항상 1) 그 최대 대역; 혹은 2) 현 대역폭+ CG 대역폭변화 메세지를 보내는데 필요한 대역, 보다는 작은 업링크 대역폭이 할당된다.
각 잔여 QoS에 대하여, 혹은 이용가능한 대역폭이 전체적으로 할당될 때까지, 상기 기지국은 QoS 대기행렬의 전체 요구를 만족하고 그런 다음 요구된 대역폭을 할당하기에 충분한 대역폭인지를 결정한다. 혹은, 대기행렬을 만족하는데 충분한 대역폭이 없다면, 상기 기지국은 상술한 바와 같은 대기행렬-특정 형평 알고리즘을 실행한다.
CPE 업링크
상술한 바와 같이, 각 TDD프레임에 대하여, CPE는 각각의 데이터를 전송하도록 업링크 서브프레임의 일부에 할당된다. 상기 CPE의 대역폭 요구조건은 업링크 대역폭을 할당하는데 사용되는 대역폭 요청 정보가 기지국에 수신됨에 따라 변화하기 때문에, 상기 CPE 자체는 현 대역폭 요구조건에 기초하여 할당된 대역폭을 할당할 것을 책임진다. 즉, 상기 CPE는 CPE가 기지국으로부터 대역폭을 요청하는데 사용되는 것과 동일한 방식으로 할당된 대역폭을 데이터 접속에 배분하도록 구성되지는 않는다. 상기 CPE의 업링크 대역폭 할당 알고리즘은 바람직하게는 다음과 같이 진행된다.
업링크 연속 허여 현존하는 데이터용 접속을 위해, 상기 CPE는 데이터를 전송하는데 필요한 PI수를 결정한다. 그런 다음 상기 수는 CPE에 의해 사용되는 변조스킴에 기초하여 PS수로 전환된다. 각 잔여 QoS에 대하여, 혹은 이용가능한 대역폭이 전체적으로 할당될 때까지, 상기 CPE는 QoS 대기행렬의 전체적인 요구를 만족하기에 충분한 대역폭이 있는지를 결정한다. 충분한 대역폭이 있다면, 상기 CPE는 필요시되는 대역폭을 할당한다. 그렇지않고 대기행렬을 만족하기에 충분한 대역폭이 없다면, 상기 CPE는 상술한 대기행렬-특정 형평 알고리즘을 실행한다.
요약
요약하면, 본 발명의 대역폭 할당 방법 및 장치는 광대역 무선 통신 시스템내에 대역폭을 할당하기에 강력하고 매우 효율높은 수단을 포함한다. 본 대역폭 할당 방법 및 장치는 개별 및 그룹 폴링 기술, 경쟁-기초 송신, 피기백, 및 CPE-초기화된 기술의 결합을 사용하여 통신 시스템내에 대역폭을 효율적으로 할당한다. 이롭게도, 현 활성 CPE(연관된 대역폭 할당을 현재 갖는 CPE)는 피기백 혹은 폴-미 비트 방법을 사용하여 보다 큰 대역폭을 요청하게 된다. 부가하여, 본 발명은 추가 대역폭 할당의 CPE를 은연중에 알림으로써 대역폭을 저감한다. 상기 기지국은 업링크 서브프레임 맵내에 CPE에 대한 추가 대역폭을 할당함으로써 추가 대역폭 할당의 CPE를 은연중에 알린다. 이와 유사하게, 상기 기지국은 CPE가 대역폭 요청으로 송신하도록 응답할 수 있는 업링크내 대역폭을 할당함으로써 CPE를 은연중 송신한다.
대역폭 요청을 받아들임에 있어, 상기 기지국은 전송하려는 데이터의 논리적 대기행렬을 세우고 유지한다. 상기 대기행렬은 QoS에 기초하여 기지국에 의해 발전된다. 부가하여, 상기 기지국은 QoS 및 QoS 특이 형평 알고리즘의 결합에 기초하여 대역폭을 할당한다. 기지국보다 CPE 자체는 CPE가 적당하게 결정하는 어떠한 방식으로 서비스에 할당된 대역폭을 배분한다. 따라서, CPE는 원래의 의도된(그리고 요청) 목적과는 다른 방식으로 할당된 대역폭을 사용할 수 있다.
본 발명의 다수의 실시예가 기술되어 있다. 그럼에도 불구하고, 다양한 변조는 발명의 사상내에서 제조될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 본 발명 방법 및 장치는 무선 통신 시스템에 한정하는 것은 아니며 어떠한 타입 통신내에서도 사용될 수 있다. 한가지 이같은 예는 위성 통신 시스템내 발명을 사용할 수 있다. 이같은 통신 시스템에 있어서, 위성은 상술한 바와 같은 기지국을 대체한다. 부가하여, 상기 CPE는 위성으로부터 고정된 거리에서 더이상 길어지지 않는다. 따라서, CPE에 대한 DAMA 서비스를 계획하기란 보다 어려울 것이다. 대체하여 본 발명은 유선 통신 시스템에도 사용될 수 있다. 유선 시스템과 상술한 무선 시스템간 차이는 둘사이의 채널 특성만이 다르다는 것이다. 그러나, 상기 대역폭 할당은 상기 2가지 타입의 시스템사이에서 변하지 않는다. 따라서, 본 발명은 특정 예시된 실시예에 한정하는 것은 아니고, 첨부된 청구범위의 사상에 의해 한정되는 것으로 이해될 것이다.

Claims (29)

  1. 광대역 무선 통신 시스템내에 대역폭을 할당하는 방법 - 상기 무선 통신 시스템은 관련된 해당 기지국과 통신하는 복수개의 고객 현장 장비(customer premise equipment; CPE)를 포함하며, 상기 기지국은 업링크 및 다운링크 통신 경로내에 대역폭 할당을 표시하는 업링크 및 다운링크 서브프레임 맵을 유지함 - 에 있어서,
    (a) 선택된 CPE를 개별적으로 폴링(polling)하기에 충분한 이용가능한 대역폭이 있는지를 결정하는 단계;
    (b) 만약 단계 (a)에서 충분한 대역폭이 이용가능한 것으로 결정되면, 폴링되지 않고 존재하는 비활성 CPE 혹은 폴링하도록 요구하는 폴링되지 않은 활성 CPE가 있는지를 결정하며, 그렇지 않다면 단계 (e)로 진행하는 단계;
    (c) 상기 CPE에 대한 대역폭을 상기 업링크 서브프레임 맵내에 할당함으로써 선택된 CPE를 폴링하는 단계;
    (d) 상기 단계 (a)에서 CPE를 개별적으로 폴링하기에 충분하지 않은 이용가능한 대역폭이 있는 것으로 결정될 때까지 단계 (a) 내지 (c)를 반복함으로써 기타 선택된 CPE를 개별적으로 계속 폴링하는 단계;
    (e) 멀티캐스트 및 브로드캐스트 폴링 프로세스를 개시하는 단계;
    (f) 임의의 개별 CPE 폴(poll)이 단계 (c)에서 개시되었는지를 결정하는 단계;
    (g) 단계 (c)에서 어떠한 개별 CPE 폴도 개시되지 않았다면, 본 방법을 종료하며, 그렇지 않다면 단계 (c)에서 폴링된 CPE로부터 개별적인 대역폭 요청을 대기하는 단계;
    (h) 선택된 CPE로부터 대역폭 요청을 수신하는 단계: 및
    (i) 대역폭 할당 프로세스를 개시하고 단계 (h)에서 수신된 대역폭 요청을 전송한 선택된 CPE에 대하여 상기 업링크 서브프레임 맵 내에 대역폭을 할당하는 단계
    를 포함하는 대역폭 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴링되지 않은 활성 CPE는 상기 CPE와 관련된 폴-미 비트(poll-me bit)를 설정함으로써 단계 (b)에서 폴링을 요청하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 다운링크 서브프레임 맵은 프레임 제어 헤더 및 변조 타입에 의해 그룹화된 복수개의 다운링크 데이터 물리적 슬롯(physical slot; PS)을 포함하며, 상기 복수개의 데이터 물리적 슬롯(PS)는 복수개의 변조 전이 갭(modulation transition gap)에 의해 분리되는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 프레임 제어 헤더는 프리앰블(preamble), 물리적 제어부 및 미디어 액세스 제어(MAC)부를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 업링크 서브프레임 맵은 복수개의 등록 경쟁 슬롯(registration contention slots), 복수개의 대역폭 요청 경쟁 슬롯 및 복수개의 CPE 스케줄링 데이터 슬롯(CPE scheduled data slots)을 포함하며, 상기 등록 경쟁 슬롯, 대역폭 요청 경쟁 슬롯 및 데이터 슬롯은 상기 복수개의 CPE와 관련되고 해당하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 등록 경쟁 슬롯은 관련된 해당 기지국에 등록하는 동안 CPE에 의해 사용되며, 상기 대역폭 요청 경쟁 슬롯은 CPE에 의해 대역폭을 요청하도록 전송하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 CPE 스케줄링 데이터 슬롯은 MAC 제어 메세지 및 데이터를 관련된 해당 기지국들로 전송하기 위해 CPE에 의해 사용되는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  8. 제3항에 있어서, 상기 기지국은 프레임 제어 헤더를 브로드캐스팅함으로써 단계 (c) 동안 폴링되는 상기 선택된 CPE를 알리며, 상기 프레임 제어 헤더는 대역폭 요청에 응답할 목적으로 상기 선택된 CPE에 대해 대역폭이 할당되었음을 지시하는 MAC 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 개별 대역폭 요청은 대역폭 요청 메세지에 대하여 스케줄링 CPE 데이터 슬롯을 모니터링함으로써 단계 (h) 동안 수신되는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  10. 제1항에 있어서, 단계 (e) 동안 개시된 멀티캐스트 및 브로드캐스트 폴링 프로세스는,
    (a) 멀티캐스트 폴을 수행하는데 사용가능한 충분한 대역폭이 있는지를 결정하는 단계;
    (b) 단계 (a)에서 충분한 대역폭이 사용가능한 것으로 결정되면, 폴링되어야 할 다음번 멀티캐스트 그룹을 폴링하고 단계 (a)로 리턴하며, 그렇지 않다면 단계 (c)로 진행하는 단계;
    (c) 브로드캐스트 폴을 수행하는데 사용가능한 충분한 대역폭이 있는지를 결정하는 단계:
    (d) 단계 (c)에서 충분한 대역폭이 사용가능한 것으로 결정되면, 상기 업링크 서브프레임 맵 내에 브로드캐스트 폴을 배치하며, 그렇지 않다면 단계 (e)로 진행하는 단계;
    (e) 단계 (b) 또는 (d)에서 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 폴이 수행되었는지를 결정하는 단계:
    (f) 단계 (e) 동안 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 폴이 수행되어야 할 것으로 결정되면, 상기 업링크 서브프레임 맵에 의해 정의된 대역폭 요청 경쟁 슬롯 내의 대역폭 요청 메세지를 모니터링하며, 그렇지 않다면 멀티캐스트 및 브로트캐스트 폴링 프로세스를 종료하는 단계;
    (g) 유효한 대역폭 요청이 수신되었는지를 결정하는 단계; 및
    (h) 상기 복수개의 CPE에 할당된 대역폭을 반영하도록 상기 업링크 서브프레임 맵을 수정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  11. 제1항에 있어서, 단계 (i)에서 개시된 대역폭 할당 프로세스는 상기 복수개의 CPE내의 복수개의 데이터 대기행렬(data queue)의 논리적 모델을 생성하여 유지하는 단계를 포함하며, 상기 데이터 대기행렬은 서비스 품질 지정(quality of service designations)에 기초하여 정렬되는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  12. 제11항에 있어서, 데이터는 서비스 품질의 대기행렬 우선순위대로 CPE에 의해 전송되는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 서비스 품질의 대기행렬 내의 모든 데이터를 전송하기에 충분하지 않은 대역폭이 있을 때마다 개시되는 서비스 품질 특정 균등 방법(a quality of service specific fairness method)을 포함하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 논리적 모델은,
    (a) 복수개의 연속 허여 데이터 대기행렬(continuous grant data queue);
    (b) 복수개의 적절하게 가중된 데이터 대기행렬; 및
    (c) 복수개의 라운드 로빈(round robin) 방식 데이터 대기행렬
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 연속 허여 데이터 대기행렬 내의 데이터는 업링크 프레임 동안 전송되는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  16. 제14항에 있어서, 적절하게 가중된 데이터 대기행렬 내의 데이터에는 소정의 가중치가 할당되며, 상기 가중치는 상기 데이터가 수신하기에 적당한 대역폭의 퍼센티지(%)를 나타내는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 가중치는 현존하는 데이터, 보장 속도(guaranteed rate) 혹은 평균 속도 가중치 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 라운드 로빈 방식 데이터 대기행렬은 모든 접속이 동일한 가중치를 갖는 가장 효과적인 접속에 대해 사용되는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 접속은, 각 접속이 소정의 최대값까지 대역폭의 블록을 수신하는 라운드-로빈 방식으로 대역폭이 할당되는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  20. 제1항에 있어서, 단계 (h) 동안 수신된 상기 대역폭 요청은 피기백 기술(piggybacking technique)을 사용하여 상기 선택된 CPE에 의해 전송되며, 이에 의해 상기 선택된 CPE는 현존하는 대역폭 할당의 TC/PHY 패킷 내에서 사용되지 않는 대역폭을 사용하여 상기 대역폭 요청을 전송하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 방법.
  21. 광대역 무선 통신 시스템내에 대역폭을 할당하는 장치 - 상기 무선 통신 시스템은 관련된 해당 기지국과 통신하는 복수개의 고객 현장 설비(CPE)를 포함하며, 상기 기지국은 업링크 및 다운링크 통신 경로 내의 대역폭 할당을 표시하는 업링크 및 다운링크 서브프레임 맵 대표를 유지함 - 에 있어서,
    (a) 선택된 CPE를 개별적으로 폴링하기 위한 수단 - 상기 수단은 상기 업링크 서브프레임 맵 내에 상기 선택된 CPE에 대한 대역폭을 할당하기 위한 수단을 포함하고, 임의의 CPE가 관련된 해당 폴-미 비트를 설정함으로써 송신을 요청하는지를 결정하기 위한 수단을 더 포함함 -;
    (b) 선택된 CPE 그룹을 폴링하기 위한 수단 - 상기 수단은 상기 CPE를 개별적으로 폴링하기에 불충분한 대역폭이 있는 경우에만 발동됨 -;
    (c) 상기 폴링 수단에 동작적으로 결합되어, 임의의 CPE가 폴링되었는지를 결정하기 위한 결정 수단;
    (d) 선택된 CPE로부터 대역폭 요청을 수신하기 위한 수신 수단; 및
    (e) 관련된 해당 기지국에 대역폭 요청을 전송하는 선택된 CPE에 대해 상기 업링크 서브프레임 맵 내에 대역폭을 할당하기 위한 대역폭 할당 수단
    을 포함하는 대역폭 할당 장치.
  22. 광대역 무선 통신 시스템내에 대역폭을 할당하는 장치 - 상기 무선 통신 시스템은 관련된 해당 기지국과 통신하는 복수개의 고객 현장 설비(CPE)를 포함하며, 상기 기지국은 업링크 및 다운링크 통신 경로 내의 대역폭 할당을 표시하는 업링크 및 다운링크 서브프레임 맵 대표를 유지함 - 에 있어서,
    (a) 선택된 CPE를 개별적으로 폴링하기 위한 개별 폴링 수단;
    (b) 선택된 CPE 그룹을 폴링하기 위한 수단 - 상기 수단은 상기 CPE를 개별적으로 폴링하기에 불충분한 대역폭이 있는 경우에만 발동됨 -;
    (c) 선택된 CPE에 관련된 폴-미 비트를 설정함으로써 폴링을 개시하기 위한 수단;
    (d) 선택된 CPE에 대하여 할당된 대역폭을 사용하여 선택된 기지국으로 대역폭 요청을 전송하기 위한 피기백 수단; 및
    (e) 관련된 해당 기지국으로 대역폭 요청을 전송하는 선택된 CPE에 대해 상기 업링크 서브-프레임 맵 내에 대역폭을 할당하기 위한 수단 - 상기 개별 폴링 수단, 상기 그룹 폴링 수단, 폴을 개시하기 위한 상기 수단 및 상기 피기백 수단은 선택된 CPE에 대해 대역폭을 효율적으로 요청하는데 사용됨 -
    을 포함하는 대역폭 할당 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 다운링크 서브프레임 맵은 변조 타입에 의해 그룹화된 프레임 제어 헤더 및 복수개의 다운링크 데이터 물리적 슬롯(PS)를 포함하며, 상기 복수개의 데이터 물리적 슬롯(PS)는 복수개의 변조 전이 갭에 의해 분리되는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 프레임 제어 헤더는 프리앰블, 물리적 제어부 및 미디어 액세스 제어(MAC)부를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 장치.
  25. 제24항에 있어서, 상기 업링크 서브프레임 맵은 복수개의 등록 경쟁 슬롯, 복수개의 대역폭 요청 경쟁 슬롯 및 복수개의 CPE 스케줄링 데이터 슬롯을 포함하며, 상기 등록 경쟁 슬롯, 대역폭 요청 경쟁 슬롯 및 데이터 슬롯은 상기 복수개의 CPE에 관련되는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 등록 경쟁 슬롯은 관련된 해당 기지국으로 등록 동안 상기 CPE에 의해 사용되며, 상기 대역폭 요청 경쟁 슬롯은 대역폭을 요청하도록 상기 CPE들에 의해 전송되는데 사용되는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 장치.
  27. 제23항에 있어서, 상기 기지국은 프레임 제어 헤더를 브로드캐스팅함으로써 단계 (c) 동안 폴링되는 상기 선택된 CPE를 알리며, 상기 프레임 제어 헤더는 대역폭 요청에 응답할 목적으로 상기 선택된 CPE에 대역폭이 할당되었다는 것을 지시하는 MAC 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역폭 할당 장치.
  28. 광대역 무선 통신 시스템내에 대역폭을 할당하는 방법 - 상기 무선 통신 시스템은 관련된 해당 기지국과 통신하는 복수개의 고객 현장 장비(customer premise equipment; CPE)를 포함하며, 상기 기지국은 업링크 및 다운링크 통신 경로내에 대역폭 할당을 표시하는 업링크 및 다운링크 서브프레임 맵을 유지함 - 에 있어서,
    (a) CPE들을 개별적으로 폴링하기에 불충분한 대역폭이 있는 경우에만 선택된 CPE 그룹을 폴링하는 단계;
    (b) 선택된 CPE를 개별적으로 폴링하고, 상기 업링크 서브프레임 맵 내에 상기 선택된 CPE에 대해 대역폭을 할당하여 임의의 CPE가 관련된 해당 폴-미 비트를 설정함으로써 폴링을 요청하는지를 결정하는 단계;
    (c) 임의의 CPE가 폴링되었는지를 결정하는 단계;
    (d) 선택된 CPE들로부터 대역폭 요청을 수신하는 단계; 및
    (e) 상기 업링크 서브프레임 맵 내에 관련된 해당 기지국에 대역폭 요청을 전송하는 선택된 CPE에 대해 대역폭을 할당하는 단계
    를 포함하는 대역폭 할당 방법.
  29. 광대역 무선 통신 시스템내에 대역폭을 할당하는 방법 - 상기 무선 통신 시스템은 관련된 해당 기지국과 통신하는 복수개의 고객 현장 장비(customer premise equipment; CPE)를 포함하며, 상기 기지국은 업링크 및 다운링크 통신 경로내에 대역폭 할당을 표시하는 업링크 및 다운링크 서브프레임 맵을 유지함 - 에 있어서,
    (a) CPE들을 개별적으로 폴링하기에 불충분한 대역폭이 있는 경우에만 선택된 CPE 그룹을 폴링하는 단계;
    (b) 선택된 CPE를 개별적으로 폴링하는 단계;
    (c) 선택된 CPE와 관련된 폴-미 비트를 설정함으로써 폴링을 개시하는 단계;
    (d) 선택된 CPE에 할당된 대역폭을 사용하여 선택된 기지국에 대역폭 요청을 전송하는 단계; 및
    (e) 관련된 해당 기지국에 대역폭 요청을 전송하는 선택된 CPE에 대해 상기 업링크 서브프레임 맵 내에 대역폭을 할당함으로써 선택된 CPE에 대한 대역폭을 효율적으로 요청하는 단계
    를 포함하여 이루어지는 대역폭 할당 방법.
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