KR20010053296A - 통신 네트워크에서 초기 범위 지정을 위한 시스템,디바이스, 및 방법 - Google Patents

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비센트 비.인그라시아, 알크 엠 아헨
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Abstract

적응성 초기 범위 지정 구조에 대한 장치 및 방법이 제공된다. 그 구조 (도 4)는 제1 (404) 및 제2 (406) 백오프 윈도우 (backoff window) 크기를 사용하여 제1 및 제2 시스템 성능 측정을 취한다. 이어서, 그 구조는 상기의 측정을 근거로 제3 (408) 백오프 윈도우 크기를 결정한다 (408). 그 구조 (도 5)는 먼저 범위 지정 기회를 제공하여 충돌 해결을 위해 제1 백오프 윈도우 크기를 지정하고 (504), 제1 샘플의 범위 지정 기회 슬롯 (slot)에서 제1 성공 결과의 수를 카운트하고, 또한 제1 성공 결과의 확률을 결정한다 (506). 이어서, 그 구조는 추가 범위 지정 기회를 제공하여 충돌 해결을 위해 제2 백오프 윈도우 크기를 지정하고 (508), 적어도 제1 백오프 윈도우 크기와 같은 다수의 범위 지정 기회 슬롯을 스킵 (skip)하고 (510), 제2 샘플의 범위 지정 기회 슬롯에서 제2 성공 결과의 수를 카운트하고, 제2 성공 결과의 확률을 결정하고 (512), 제2 성공 결과의 확률 - 제2 성공 결과의 확률과 같은 분자와, 제2 백오프 윈도우 크기 - 제1 백오프 윈도우 크기와 같은 분모를 갖는 비율 R을 결정하고 (514), 또한 적어도 비율 R을 근거로 제3 백오프 윈도우 크기를 선택한다 (516, 518).

Description

통신 네트워크에서 초기 범위 지정을 위한 시스템, 디바이스, 및 방법 {SYSTEM, DEVICE, AND METHOD FOR INITIAL RANGING IN A COMMUNICATION NETWORK}
오늘날의 정보 시대에서는 그 수가 증가하고 있는 통신 소비자에게 인터넷 억세스 및 다른 온라인 (on-line) 서비스를 제공하는 고속 통신 네트워크에 대한 필요성이 증가하고 있다. 이를 위해, 통신 네트워크 및 기술은 현재 및 미래의 요구를 만족시키도록 발전하고 있다. 특히, 더 많은 수의 단말 사용자에게 이르는 새로운 네트워크가 전개 중이고, 이들 네트워크의 추가 대역폭을 효과적으로 사용하기 위한 프로토콜이 개발되고 있다.
널리 사용되고 있고 가까운 미래에 중요한 위치를 차지하게 될 한가지 기술은 공유 매체 (shared medium) 통신 네트워크이다. 공유 매체 통신 네트워크는 다른 사용자로부터의 조화되지 않는(uncoordinated) 전송이 서로 간섭되도록 단일 통신 채널 (공유 채널)이 다수의 사용자에 의해 공유되는 것이다. 공유 매체 통신 네트워크는 전형적으로 공유 채널로 전송하는 다수의 2차 스테이션 (station)과, 2차 스테이션 전송을 수신하도록 공유 채널의 공통된 수신 단말부에 위치하는 단일 1차 스테이션을 포함한다. 통신 네트워크가 전형적으로 제한된 수의 통신 채널을 가지므로, 공유 매체 통신 네트워크는 다수의 사용자가 단일 통신 채널을 통해 네트워크에 억세스하도록 허용하고, 그에 의해 나머지 통신 채널이 다른 목적으로 사용되도록 허용한다.
한 종류의 공유 매체 통신 네트워크는 공유 채널을 연속적인 시간 슬롯 (time slot)으로 분할한다. 이러한 공유 매체 통신 네트워크에서, 모든 2차 스테이션은 시간 슬롯과 동기화되어야 하므로, 모든 2차 스테이션 전송은 지정된 시간 슬롯내에서 시작하고 종료된다. 그러므로, 2차 스테이션이 공유 매체 통신 네트워크에 연결되거나 공유 매체 통신 네트워크에서 연결을 이루도록 시도할 때, 2차 스테이션은 공유 채널에서 시간 슬롯과 동기화하도록 범위 지정 기능을 실행한다. 범위 지정 기능은 전형적으로 1차 스테이션과 2차 스테이션 사이의 메시지 교환을 포함하고, 그에 의해 2차 스테이션은 전파 지연 및 다른 요소를 보상한 이후에 각 시간 슬롯의 시작과 그 자체를 정렬한다.
공유 매체 통신 네트워크에서 한가지 문제점은 예를 들면, 1차 스테이션의 재설정 또는 재초기화에 이어지는 다수의 2차 스테이션의 범위 지정을 포함한다. 편의상, 1차 스테이션의 재설정 또는 재초기화에 이어지는 다수의 2차 스테이션의 범위 지정은 "초기 범위 지정 (initial ranging)"이라 칭하여진다. 다수의 2차 스테이션이 범위 지정 기능을 동시에 실행하도록 시도할 때, 2차 스테이션은 공유 채널로의 억세스를 경쟁하도록 강요된다. 그러므로, 경쟁 억세스에 의해 발생되는 많은 수의 충돌로 인하여 임의의 2차 스테이션이 범위 지정 기능을 완료하는 것이 어려워진다. 그 결과로, 모든 2차 스테이션이 범위 지정 기능을 완료하는데 필요한 시간은 과도해져, 공유 채널에서 많은 대역폭이 낭비된다.
그래서, 효율적인 초기 범위 지정 처리가 필요하다.
본 발명은 일반적으로 통신 시스템에 관한 것으로, 특별히 통신 네트워크에서 초기 범위 지정 기능을 실행하는 것에 관련된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모범적인 공유 매체 통신 네트워크를 도시하는 블록도.
도 2는 시스템의 제공된 로드 (load)의 함수로 성공 결과의 기대 확률을 도시하는 그래프.
도 3은 시스템의 제공된 로드에 대해 2개의 다른 값으로 맵핑된 똑같은 성공 결과의 확률을 갖는 두 지점을 도시하는 그래프.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 모범적인 적응성 초기 범위 지정 로직을 도시하는 논리적 흐름도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따라 적응성 초기 범위 지정 로직을 도시하는 논리적 흐름도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따라 적응성 초기 범위 지정 로직을 도시하는 논리적 흐름도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 백오프 윈도우 크기 및 범위 지정 기회 회수를 동적으로 업데이트하기 위한 반복 처리를 도시하는 논리적 흐름도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모범적인 1차 스테이션을 도시하는 블록도.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시에에 따른 모범적인 2차 스테이션을 도시하는 블록도.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공유 매체 (shared medium) 통신 네트워크(100)를 도시한다. 공유 매체 통신 네트워크(100)는 다수의 단말 사용자 (1101내지 110N)가 인터넷과 같은 원격 외부 네트워크(108)를 억세스하도록 허용한다. 공유 매체 통신 네트워크(100)는 단말 사용자(110)와 외부 네트워크(108) 사이에 정보를 운송하는 콘딧 (conduit)으로 작용한다.
공유 매체 통신 네트워크(100)는 외부 네트워크(108)에 연결된 1차 스테이션(102)을 포함한다. 1차 스테이션(102)은 채널(106, 107)을 통해 다수의 2차 스테이션(1041내지 104N) (집합적으로 "2차 스테이션(104)"이라 칭하여지는)과 통신한다. 채널(106)은 1차 스테이션(102)에서 2차 스테이션(104)의 "다운스트림 (downstream)" 방향으로 정보를 운반하고, 이후 "다운스트림 채널(106)"이라 칭하여진다. 채널(107)은 2차 스테이션(104)에서 1차 스테이션(102)의 "업스트림 (upstream)" 방향으로 정보를 운반하고, 이후 "업스트림 채널(107)"이라 칭하여진다. 각 단말 사용자(110)는 2차 스테이션(104)을 통해 공유 매체 통신 네트워크(100)에 인터페이스 연결된다.
바람직한 실시예에서, 공유 매체 통신 네트워크(100)는 다운스트림 채널(106) 및 업스트림 채널(107)이 공유된 물리적 매체를 통해 운반되는 분리 채널인 DOC (data-over-cable) 통신 시스템이다. 바람직한 실시예에서, 공유된 물리적 매체는 HFC (hybrid fiber-optic and coaxial cable) 네트워크이다. 다운스트림 채널(106)은 HFC 네트워크를 통해 운반되는 다수의 다운스트림 채널 중 하나이다. 업스트림 채널(107)은 HFC 네트워크를 통해 운반되는 다수의 업스트림 채널 중 하나이다. 다른 실시예에서, 공유된 물리적 매체는 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스트쌍 와이어 등이 될 수 있고, 또한 무선 및 위성 통신을 위한 공기, 대기, 또는 공간을 포함할 수 있다. 또한, 다수의 업스트림 및 다운스트림 채널은 예를 들어 시간-분할 멀티플렉싱/듀플렉싱 (multiplexing/duplexing)을 통한 똑같은 물리적 채널이거나, 예를 들어 주파수-분할 멀티플렉싱/듀플렉싱을 통한 분리된 물리적 채널이 될 수 있다.
바람직한 실시예의 공유 매체 통신 네트워크(100)에서, 다운스트림 채널(106)을 포함한 다운스트림 채널들은 전형적으로 대략 50 MHz 이상의 주파수 대역에 맞추어지지만, 특정한 주파수 대역은 시스템에 따라 변하고, 때로 나라별로 다를 수 있다. 다운스트림 채널(106)과 같이 특정한 다운스트림 채널을 통해 1차 스테이션(102)에 의해 전송되는 정보가 모든 2차 스테이션(104)에 이르므로, 다운스트림 채널은 방송 채널로 분류된다. 특정한 다운스트림 채널에서 수신하도록 동조된 임의의 2차 스테이션(104)은 정보를 수신할 수 있다.
바람직한 실시예의 공유 매체 통신 네트워크(100)에서, 업스트림 채널(107)을 포함한 업스트림 채널들은 전형적으로 대략 5 내지 42 MHz 사이의 주파수 대역에 맞추어지지만, 특정한 주파수 대역은 시스템에 따라 변하고, 때로 나라별로 다를 수 있다. 단 하나의 2차 스테이션(104)만이 소정의 시간에 특정한 업스트림 채널에서 성공적으로 전송될 수 있어, 업스트림 채널이 다수의 2차 스테이션(104) 사이에 공유되어야 하므로, 업스트림 채널은 공유 채널로 분류된다. 업스트림 채널(107)과 같은 특정한 업스트림 채널에서 하나 이상의 2차 스테이션(104)이 동시에 전송하면, 동시에 전송하는 모든 2차 스테이션(104)으로부터 정보를 변조시키는 충돌이 일어난다.
다수의 2차 스테이션(104)이 업스트림 채널(107)과 같은 특정한 업스트림 채널을 공유하도록 허용하기 위해, 1차 스테이션(102) 및 2차 스테이션(104)은 MAC (medium access control) 프로토콜에 관여한다. MAC 프로토콜은 공유 업스트림 채널(107)에 대한 2차 스테이션(104)의 억세스를 조정하기 위한 규칙 세트 및 과정을 제공한다. 각 2차 스테이션(104)은 단말 사용자를 대신하여 MAC 프로토콜에 관여한다. 편의상, MAC 프로토콜에 관여하는 것을 각각 "MAC User"라 칭한다.
바람직한 실시예에서, MAC 프로토콜은 일반적으로 MCNS (Multimedia Cable Network System)라 칭하여지는 프로토콜을 포함하고, 이는 여기서 참고로 포함되는 MCNS Data-Over-Cable Service Interface Specifications Radio Frequency Interface Specification SP-RFI-102-971008 Interim Specification (이후 "MCNS 프로토콜 조건서"라 칭하여지는)명의 문서에서 정의된다. MCNS 프로토콜 조건서는 슬롯 (slot)화된 업스트림 채널을 사용하므로, 업스트림 채널(107)이 미니-슬롯 (mini-slot)이라 칭하여지는 연속적인 시간 슬롯으로 분할된다. 특별히, 업스트림 채널(107)은 미니-슬롯의 스트림으로 모델화되어, 규칙적인 시간점에 시간 분할 다중 억세스 (TDMA)를 제공한다. 미니-슬롯의 사용은 1차 스테이션(102)과 모든 2차 스테이션(104) 사이에 엄격한 타이밍 동기화가 있음을 의미한다. 그래서, 1차 스테이션(102)은 2차 스테이션(104)이 미니-슬롯 경계를 식별하도록 허용하는 시간 기준 신호를 발생한다. 또한, 각 2차 스테이션(104)은 업스트림 채널에서 미니-슬롯에 동기화되는 범위 지정 기능을 실행하도록 요구된다. 1차 스테이션(102)은 각 2차 스테이션(104)이 업스트림 채널에서 미니-슬롯과의 동기화를 성립하여 유지할 수 있도록 범위 지정 기회를 제공한다.
MCNS 프로토콜 조건서는 또한 업스트림 채널(107)을 연속적인 프레임으로 더 분할하고, 여기서 각 프레임은 다수의 미니-슬롯을 포함한다. 1차 스테이션(102)은 MAP로 공지된 대역폭 할당 정보 성분을 포함하는 제어 메시지를 다운스트림 채널(106)로 전송함으로서 2차 스테이션(104)의 그룹에 대역폭을 할당한다. MAP 메시지는 소정의 전송 프레임내에 전송 기회의 할당을 지정한다. 편의상, MAP를 포함하는 제어 메시지는 이후 MAP 메시지라 칭하여진다.
MCNS 프로토콜 조건서에 따라, 각 프레임은 이산적인 간격으로 조직된다. 각 간격은 특정한 MAC 기능을 지지하는데 사용된다. 요구 간격이라 칭하여지는 한 종류의 간격은 콘텐션 모드 (contention mode)에서 예정 요구 메시지 또는 소형 데이터 패킷 (packet)을 전송함으로서 2차 스테이션(104)이 대역폭에 대해 경쟁하도록 허용한다. 데이터 수여 간격이라 칭하여지는 또 다른 종류의 간격은 특정한 2차 스테이션(104)이 지정된 미니-슬롯으로 콘텐션 없이 데이터 패킷을 전송하도록 허용한다. 초기 보존 간격이라 칭하여지는 또 다른 종류의 간격은 2차 스테이션(104)이 업스트림 채널에서 미니-슬롯과의 동기화를 성립하도록 콘텐션 모드에서 범위 지정 요구 메시지를 전송하도록 허용한다.
2차 스테이션(104)이 범위 지정 기능의 일부로 초기 보존 간격에서 범위 지정 요구 메시지를 전송할 수 있기 이전에, 2차 스테이션(104)은 먼저 다운스트림 채널(106)에 동기화된다. 이는 특히 다운스트림 채널(106)에서 변조 및 포워드 (forward) 에러 정정에 동기화되는 것을 포함한다. 2차 스테이션(104)은 이어서 업스트림 채널(107)의 동작 매개변수 세트를 정의하는 UCD (Upstream Channel Descriptor) 메시지에 대해 다운스트림 채널(106)을 모니터한다. 2차 스테이션(104)은 초기 보존 간격을 포함하는 MAP 메시지에 대해 다운스트림 채널(106)을 모니터하고, 초기 보존 간격 동안 범위 지정 요구 메시지를 전송한다.
1차 스테이션(102)은 초기 보존 간격 동안 전송되는 요구의 범위를 지정하도록 업스트림 채널(107)을 모니터한다. 1차 스테이션(102)에 의해 제공되는 각 초기 보존 간격에서, 1차 스테이션(102)은 (1) 2차 스테이션(104)이 초기 보존 간격에 전송하지 않았음을 나타내는 무전송; (2) 단일 2차 스테이션(104)이 초기 보존 간격에 전송하였음을 나타내는 범위 지정 요구 메시지; 또는 (3) 다수의 범위 지정 요구 전송이 충돌되었거나 초기 보존 간격에 전송된 정보가 잡음에 의해 변조되었음을 나타내는 왜곡 메시지를 수신한다. 편의상, 3가지 결과는 각각 아이들 (idle), 성공 (success), 및 왜곡 (garbled)이라 칭하여진다.
1차 스테이션(102)이 특정한 2차 스테이션(104)으로부터 범위 지정 요구 메시지를 수신할 때, 1차 스테이션(102)은 다운스트림 채널(106)을 통해 2차 스테이션(104)에 범위 지정 응답 메시지를 전송한다. 범위 지정 응답 메시지는 2차 스테이션이 업스트림 채널(107)에서 미니-슬롯에 동기화함으로서 범위 지정 기능을 완료하도록 허용한다.
그래서, 범위 지정 요구 메시지를 전송한 이후에, 2차 스테이션(104)은 범위 지정 요구 메시지의 수신을 승인하는 1차 스테이션(102)으로부터의 범위 지정 응답 메시지에 대해 다운스트림 채널(106)을 모니터한다. 2차 스테이션(104)이 1차 스테이션으로부터 범위 지정 응답 메시지를 수신하면, 2차 스테이션(104)은 업스트림 채널(107)에서 미니-슬롯과 동기화하도록 그 타이밍을 조정함으로서 범위 지정 기능을 완료한다. 그러나, 2차 스테이션(104)이 소정의 타임-아웃 (time-out) 주기내에 범위 지정 응답 메시지를 수신하지 못하면, 2차 스테이션(104)은 조정 처리의 일부로 이어지는 초기 보존 간격에서 다시 경쟁한다 (MCNS 프로토콜 조건서의 섹션 7.2.5에서 논의된).
MCNS 프로토콜 조건서에 따라, 조정 처리는 랜덤하게 선택된 수의 범위 지정 기회를 스킵한 이후 경쟁하는 각 2차 스테이션(104)이 범위 지정 요구 메시지를 재전송하는 백오프 (backoff) 구조를 포함한다 (MCNS 프로토콜 조건서의 섹션 6.4.4에서 논의된). 랜덤하게 선택된 수는 초기에 소정의 백오프 윈도우 시작 값과 같은 소정의 백오프 윈도우(W)내에 있어야 하고, 2차 스테이션(104)이 소정의 백오프 윈도우 종료값까지 재경쟁될 때마다 2배가 된다. 1차 스테이션(102)은 MAP 메시지에서 백오프 윈도우 시작값 및 백오프 윈도우 종료값을 지정한다.
1차 스테이션(102)의 한가지 목적은 가능한한 적은 범위 지정 기회를 사용하여 가능한한 신속하게 모든 2차 스테이션(104)의 범위를 지정하는 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 1차 스테이션(102)은 제공된 범위 지정 기회에 대해 성공 결과의 확률을 최대화하려는 시도로 백오프 윈도우 크기 (즉, 백오프 윈도우 시작 및 종료값)를 동적으로 조정한다. 성공 결과의 확률은 특히 경쟁하는 2차 스테이션(104)의 수와 백오프 윈도우 크기를 근거로 한다. 경쟁하는 2차 스테이션(104)의 수가 1차 스테이션(102)에 의해 알려지지 않으므로, 1차 스테이션(102)은 백오프 윈도우 크기를 적절하게 설정하기 위해 경쟁하는 2차 스테이션의 수를 평가하여야 한다.
예를 들어, 전력 공급 중지나 1차 스테이션(102)의 재설정에 이어서, 많은 수의 2차 스테이션(104)이 범위 지정 기능을 완료하도록 시도할 때, 시스템은 종래 기술에 공지된 바와 같이 슬롯화된 ALOHA 시스템에 의해 근사화될 수 있다. 슬롯화된 ALOHA 시스템에서, 콘텐션 기회에 대한 성공 결과의 확률 P(S)은 다음과 같다:
P(S) = G exp(-G)
여기서, G는 시스템의 콘텐션 기회 (즉, 제공되는 로드) 당 도착수를 나타낸다. G의 함수인 성공 확률 P(S)의 플롯은 도 2에 도시된다. 도 2에 도시된 바와 같이, P(S)는 G가 1일 때 0.368의 이론적인 최대값에 이른다. 본 발명의 목적은 P(S)가 이론적인 최대값에 가능한한 가깝게 남아 있도록 백오프 윈도우 크기를 동적으로 조정하는 것이다.
G가 1 보다 작은 플롯 영역은 언더로드 (underload) 영역을 나타낸다. 언더로드 영역은 제공되는 로드의 증가로 P(S)가 증가되므로 안정된 영역으로 생각된다. 그러나, 언더로드 영역에서는 범위 지정 기회의 수가 최적의 범위 지정 기회의 수 보다 크므로, 충돌 결과가 거의 없고 아이들 결과가 많아서, 성공 결과가 거의 없다. 그러므로, 언더로드 영역에서 동작할 때는 성공 확률 P(S)을 증가시키도록 백오프 윈도우 크기를 감소시키는 것이 전형적으로 바람직하다.
G가 1 보다 큰 플롯 영역은 오버로드 (overload) 영역을 나타낸다. 오버로드 영역은 제공되는 로드의 증가로 P(S)가 감소되므로 불안정된 영역으로 생각된다. 그러나, 오버로드 영역에서는 범위 지정 기회의 수가 최적의 범위 지정 기회의 수 보다 작으므로, 충돌 결과가 많고 아이들 결과가 거의 없어서, 성공 결과가 거의 없다. 그러므로, 오버로드 영역에서 동작할 때는 성공 확률 P(S)을 증가시키도록 백오프 윈도우 크기를 증가시키는 것이 전형적으로 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 1차 스테이션(102)은 성공 확률 P(S)의 확률을 용이하게 측정할 수 있다. 특히, 1차 스테이션(102)은 측정된 P(S)를 구하기 위해 일부 범위 지정 기회의 수에 수신된 성공 결과의 실제 수를 카운트하고, 샘플 윈도우에서 범위 지정 슬롯의 수로 나눈다. 그래서, 측정된 P(S)는 샘플 윈도우내에서 성공 결과의 확률을 순간적으로 측정한 것을 나타낸다.
P(S)가 용이하게 측정되고 도 2에 도시된 바와 같이 제공된 로드 G의 함수이므로, 측정된 P(S)는 제공될 로드 G를 평가하여 시스템의 동작 영역을 결정하는데 사용되는 것이 바람직하다. 불행하게도, 측정된 P(S)가 이론적인 최대값 0.368과 정확히 똑같지 않으면, 측정된 P(S)는 제공될 로드 G에 대해 유일한 값으로 맵핑 (mapping)되지 않는다. 측정된 P(S)가 이론적인 최대값 0.368 보다 크면, 측정된 P(S)는 플롯상에 대응점을 갖지 않으므로, 제공될 로드 G가 불확실하다. 한편, 측정된 P(S)가 이론적인 최대값 0.368 보다 작으면, 측정된 P(S)는 플롯상에서 2개의 명확한 점에 맵핑된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 제공될 로드 G = X에 대응하는 언더로드 영역에서 하나와 제공될 로드 G = Y에 대응하는 오버로드 영역에서 하나에 맵핑된다. 그래서, 측정된 P(S) 하나로는 제공될 로드 G를 평가하고 시스템의 동작 영역을 결정하는데 불충분하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 1차 스테이션(102)은 시스템의 동작 영역을 결정하는데 2개의 표시자를 사용한다. 제1 표시자는 2개의 다른 샘플 윈도우에서 측정된 P(S)로부터 계산된 비율 R이다. 제2 표시자는 샘플 윈도우내에서 왜곡 결과 PG의 측정된 확률이다. 각 표시자는 시스템의 동작 영역을 표시하지만, 매개변수 하나로는 정의되지 못한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 1차 스테이션(102)은 각각이 다른 백오프 윈도우 크기를 갖는 2개의 연속적인 샘플 윈도우에서 성공 결과의 확률 P(S)를 측정하고, 다음과 같이 비율 R을 결정한다:
R = [CURR_PS - PREV_PS] / [CURR_W - PREV_W]
여기서, CURR_PS 및 CURR_W는 각각 가장 최근의 샘플 윈도우 동안 성공 결과의 확률 및 백오프 윈도우 크기를 나타내고, PREV_PS 및 PREV_W는 각각 이전 샘플 윈도우 동안 성공 결과의 확률 및 백오프 윈도우 크기를 나타낸다. 시스템이 언더로드 영역에서 동작하면, 백오프 윈도우 크기 W의 감소로 P(S)가 증가되므로, 비율 R은 전형적으로 음수가 된다. 시스템이 오버로드 영역에서 동작하면, 백오프 윈도우 크기 W의 감소로 P(S)가 증가되므로, 비율 R은 전형적으로 양수가 된다. 그래서, R의 부호와 함께 측정된 P(S)는 시스템의 동작 영역을 나타내므로, 백오프 윈도우 크기를 조정하는 근거로 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모범적인 적응성 초기 범위 지정 로직 (logic)을 도시하는 논리적 흐름도이다. 상기에서 논의된 바와 같이, 적응성 초기 범위 지정 구조는 다른 백오프 윈도우 크기를 사용하는 2개의 구별된 성능 측정에 의존한다. 그러므로, 도 4에 도시된 바와 같이, 적응성 초기 범위 지정 구조는 단계(402)에서 시작되어, 단계(404)에서는 제1 백오프 윈도우 크기 (PREV_W)를 사용하여 제1 시스템 성능 측정을 취하도록 진행된다. 제1 시스템 성능 측정은 PREV_PS 및 PREV_W 값을 제공한다. 적응성 초기 범위 지정 구조는 단계(406)에서 제1 백오프 윈도우 크기와 다른 제2 백오프 윈도우 크기 (CURR_W)를 사용하여 제2 시스템 성능 측정을 취한다. 제2 시스템 성능 측정은 CURR_PS, CURR_W, 및 PG 값을 제공한다. 적응성 초기 범위 지정 구조는 단계(408)에서 제1 및 제2 시스템 성능 측정을 근거로 새로운 백오프 윈도우 크기 (즉, CURR_W에 대한 새로운 값)를 결정하고, 단계(499)에서 종료된다.
도 5는 본 발명의 모범적인 제1 실시예에 따라 백오프 윈도우 크기 및 범위 지정 기회의 회수를 조정하는데 비율 R을 사용하는 적응성 초기 범위 지정 로직을 도시하는 논리적 흐름도이다. 단계(502)에서 시작된 이후, 로직은 단계(504)에서 범위 지정 기회를 제공하고, 충돌 해결을 위한 제1 백오프 윈도우 크기를 지정한다. 이어서, 로직은 단계(506)에서 제1 샘플 윈도우내의 제1 성공 결과의 수를 카운트하고 제1 성공 결과의 확률 (PREV_PS)을 결정한다. 제1 성공 결과의 확률 (PREV_PS)은 제1 샘플 윈도우에서 수신된 성공 결과의 수를 제1 샘플 윈도우에서 범위 지정 기회 슬롯의 수로 나눈 것과 같다.
단계(506)에서 제1 성공 결과의 확률을 결정한 이후에, 로직은 단계(508)에서 추가 범위 지정 기회를 제공하고 충돌 해결을 위한 제2 백오프 윈도우 크기를 지정한다. 로직은 단계(510)에서 적어도 제1 백오프 윈도우 크기와 같은 범위 지정 기회 슬롯의 수를 스킵하고, 단계(512)에서 제2 성공 결과의 확률 (CURR_PS)을 결정하도록 제2 샘플 윈도우에서 성공 결과의 수를 카운트한다. 제2 성공 결과의 확률 (CURR_PS)은 제2 샘플 윈도우에서 수신된 성공 결과의 수를 제2 샘플 윈도우에서 범위 지정 기회 슬롯의 수로 나눈 것과 같다.
단계(512)에서 제2 성공 결과의 확률을 결정한 이후에, 로직은 단계(514)에서 CURR_PS, PREV_PS, CURR_W, 및 PREV_W 값을 근거로 비율 R을 계산한다. 이어서, 로직은 새로운 백오프 윈도우 크기를 결정한다. 특히, 비율 R이 양수값이면, 로직은 단계(516)에서 제2 백오프 윈도우 크기 보다 더 큰 새로운 백오프 윈도우 크기를 설정한다. 그러나, 비율 R이 음수값이면, 로직은 단계(518)에서 제2 백오프 윈도우 크기 보다 더 작은 새로운 백오프 윈도우 크기를 설정한다. 로직은 단계(599)에서 종료된다.
불행하게도, 비율 R은 시스템의 동작 영역을 부정확하게 나타낼 가능성이 있다. 비율 R이 시스템의 동작 영역을 부정확하게 나타낼 수 있는 한가지 조건은 CURR_PS 또는 PREV_PS 값 (또는 둘 모두)이 대응하는 샘플 윈도우 동안 실제 제공된 로드 G를 근거로 기대되는 성공 결과의 확률에 비례하지 않을 때이다. 이는 예를 들면, 샘플 윈도우 크기가 비교적 작을 때 (이후 설명될 본 발명의 바람직한 실시예에서의 경우인) 일어날 수 있다. 비율 R이 시스템의 동작 영역을 부정확하게 나타내면, 백오프 윈도우 크기도 부정확하게 조정되어, 이어지는 샘플 윈도우에서 성공 결과의 확률이 증가 되기 보다 감소된다.
그래서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 1차 스테이션(102)은 왜곡 출력의 확률 PG을 측정하고, 시스템의 동작 영역에 대한 제2 표시자로 (즉, 비율 R에 부가하여) PG를 사용한다. 특히, 1차 스테이션(102)은 샘플 윈도우 동안 수신된 왜곡 결과 (즉, 충돌이나 잡음으로 인해 변조된 메시지)의 실제 수를 카운트하고, 샘플 윈도우에서 범위 지정 기회 슬롯의 수로 나누어 PG를 구한다. PG가 매우 작으면, 예를 들어 0.3 보다 작으면, 시스템은 언더로드 영역에서 동작할 가능성이 있으므로, 여기서는 백오프 윈도우 크기를 감소시키는 것이 바람직하다. PG가 매우 크면, 예를 들어 0.8 보다 크면, 시스템은 오버로드 영역에서 동작할 가능성이 있으므로, 여기서는 백오프 윈도우 크기를 증가시키는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 모범적인 제2 실시예에 따라 백오프 윈도우 크기를 조정하는데 왜곡 결과의 확률 PG와 비율 R을 모두 사용하는 적응성 초기 범위 지정 로직을 도시하는 논리적 흐름도이다. 단계(602)에서 시작된 이후, 로직은 단계(604)에서 범위 지정 기회를 지정하고 충돌 해결을 위한 제1 백오프 윈도우 크기를 지정한다. 이어서, 로직은 단계(606)에서 제1 샘플 윈도우내의 제1 성공 결과의 수를 카운트하고 제1 성공 결과의 확률 (PREV_PS)을 결정한다. 제1 성공 결과의 확률 (PREV_PS)은 제1 샘플 윈도우에서 수신된 성공 결과의 수를 제1 샘플 윈도우에서 범위 지정 기회 슬롯의 수로 나눈 것과 같다.
단계(606)에서 제1 성공 결과의 확률을 결정한 이후에, 로직은 단계(608)에서 추가 범위 지정 기회를 제공하고 충돌 해결을 위한 제2 백오프 윈도우 크기를 지정한다. 로직은 단계(610)에서 적어도 제1 백오프 윈도우 크기와 같은 범위 지정 기회 슬롯의 수를 스킵하고, 단계(612)에서 제2 성공 결과의 확률 (CURR_PS) 및 왜곡 결과의 확률 (PG)을 결정하도록 제2 샘플 윈도우에서 성공 결과의 수 및 왜곡 결과의 수를 카운트한다. 제2 성공 결과의 확률 (CURR_PS)은 제2 샘플 윈도우에서 수신된 성공 결과의 수를 제2 샘플 윈도우에서 범위 지정 기회 슬롯의 수로 나눈 것과 같다. 왜곡 결과의 확률 (PG)은 제2 샘플 윈도우에서 수신된 왜곡 결과의 수를 제2 샘플 윈도우에서 범위 지정 기회 슬롯의 수로 나눈 것과 같다.
단계(612)에서 제2 성공 결과의 확률 및 왜곡 결과의 확률을 결정한 이후에, 로직은 단계(614)에서 CURR_PS, PREV_PS, CURR_W, 및 PREV_W 값을 근거로 비율 R을 계산한다. 이어서, 로직은 새로운 백오프 윈도우 크기를 결정한다. 특히, (1) 비율 R이 0 보다 크거나 같고 PG가 0.3 보다 크거나, (2) PG가 0.8 보다 크면, 로직은 단계(616)에서 제2 백오프 윈도우 크기 보다 큰 새로운 백오프 윈도우 크기를 설정한다. 그렇지 않은 경우, 로직은 단계(618)에서 제2 백오프 윈도우 크기 보다 작은 새로운 백오프 윈도우 크기를 설정한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 상기의 원리를 다음의 가정하에서 동작하는 적응성 초기 범위 지정 범위에 적용한다:
1) 초기 범위 지정 동안 경쟁하도록 허용된 2차 스테이션의 최대수는 500이다;
2) 1차 스테이션은 초기 범위 지정 동안 경쟁하는 2차 스테이션의 실제 수를 알지 못한다;
3) 1차 스테이션은 초 당 최대 50회의 범위 지정 기회를 제공할 수 있다;
4) 비록 1차 스테이션은 왜곡 전송의 수 (충돌 및 잡음으로 인해 왜곡된 전송을 포함하는)를 결정할 수 있지만, 1차 스테이션은 특정한 시간 주기 동안 충돌 수를 결정할 수 없다;
5) 각 2차 스테이션은 그 전송이 1차 스테이션에 의해 수신되게 허용하도록 적절한 전송 전력 레벨로 전송한다; 또한
6) 백오프 윈도우 크기는 2의 제곱이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 백오프 윈도우 시작값 및 백오프 윈도우 종료값은 적응성 초기 범위 지정 구조의 동작 동안 공통된 값 CURR_W로 설정된다. 조정 처리 동안, 각 2차 스테이션은 랜덤하게 현재 백오프 윈도우 CURR_W 내에서 한 수를 선택하고, 범위 지정 기회의 선택된 수 만큼 범위 지정 요구의 전송을 연기한다. 범위 지정 요구를 전송하는 각 2차 스테이션은 1차 스테이션으로부터의 범위 지정 응답을 대기한다. 2차 스테이션이 소정의 타임-아웃 주기내에 범위 지정 응답을 수신하면, 범위 지정 처리는 그 2차 스테이션에서 완료되고, 그 2차 스테이션은 이어지는 범위 지정 기회에서 경쟁하지 않는다. 그러나, 2차 스테이션이 소정의 타임-아웃 주기내에 범위 지정 응답을 수신하지 못하면, 그 2차 스테이션은 충돌 해결을 위한 백오프 윈도우로 가장 최근에 수신된 CURR_W의 값을 사용하여 조정 처리에 관여한다. MCNS 프로토콜 조건서에 따라, 본 발명의 바람직한 실시예에서 사용되는 소정의 타임-아웃 주기는 100 msec이다.
바람직한 적응성 초기 범위 지정 구조는 도 7에 도시된 바와 같이, 백오프 윈도우 크기를 동적으로 업데이트하도록 반복적인 처리를 사용한다. 로직은 단계(702)에서 시작하고, 단계(704)에서는 로직의 제1 반복으로 초기 조건을 셋업한다. 특히, 로직의 제1 반복에서, 이전 윈도우 크기 PRE_W는 0으로 설정되고, 초기 윈도우 크기 CURR_W는 256으로 설정되고, 또한 현재 성공 확률 CURR_PS는 0으로 설정된다. 로직은 이어서 단계(706)에서 시작하여 반복적인 단계로 진행한다.
단계(706)에서, 로직은 현재 윈도우 크기 CURR_W를 근거로 범위 지정 기회의 회수 (변수 F로 나타내지는)를 업데이트한다. 이 조정의 목적은 한편에서의 초기 보존 간격과 다른 한편에서의 데이터 수여 간격 사이에 업스트림 대역폭을 공정하게 할당하는 것이다. 특히, 2차 스테이션(104)이 거의 범위 지정 처리를 완료하지 못했을 때, 대역폭 중 많은 비율을 초기 보존 간격에 할당하는 것이 적절하다. 그러나, 점차 더 많은 2차 스테이션(104)이 범위 지정 처리를 완료하고 데이터의 전달을 시작함에 따라, 대역폭의 할당을 초기 보존 간격으로부터 요구 및 데이터 수여 간격으로 쉬프트하는 것이 적절하다. 현재 백오프 윈도우 크기 CURR_W의 값은 제공된 로드의 평가 (경쟁하는 2차 스테이션의 수에 관련된)를 근거로 하므로, 현재 백오프 윈도우 크기 CURR_W는 적절한 범위 지정 기회 회수를 결정하는데 사용된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 각 백오프 윈도우 크기는 특정한 범위 지정 기회 회수와 연관된다. CURR_W가 512이면, F는 초당 50회의 범위 지정 기회로 설정된다. CURR_W가 256이면, F는 초당 40회의 범위 지정 기회로 설정된다. CURR_W가 128이면, F는 초당 30회의 범위 지정 기회로 설정된다. CURR_W가 64이면, F는 초당 20회의 범위 지정 기회로 설정된다. CURR_W가 32이면, F는 초당 15회의 범위 지정 기회로 설정된다. CURR_W가 16이면, F는 초당 10회의 범위 지정 기회로 설정된다. 새로운 범위 지정 기회 회수를 결정한 이후에, MAP 메시지는 새로운 범위 지정 기회 회수에서 범위 지정 기회를 제공하도록 조정된다 (필요한 경우).
단계(706)에서 범위 지정 기회 회수를 업데이트한 이후에, 로직은 시스템에서 현재 백오프 윈도우 크기의 충격을 측정한다. 특히, 단계(706)에서 범위 지정 기회 회수를 업데이트한 이후에, 로직은 먼저 단계(708)에서 PREV_W 범위 지정 기회를 스킵한다. 이어서, 로직은 단계(710)에서 CURR_PS의 값을 PREV_PS로 저장한다. 마지막으로, 로직은 단계(712)에서 소정의 수 N의 샘플 범위 지정 기회 슬롯에서 성공 결과의 수 및 왜곡 결과의 수를 카운트하고, 이들 모두를 각각 N으로 나누어 성공 결과의 확률 CURR_PS 및 왜곡 결과의 확률 PG을 결정한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 소정의 수 N의 샘플 범위 지정 기회 슬롯은 20이다.
단계(708) 내지 (712)에서 시스템에 대한 업데이트 범위 지정 기회 회수 및 현재 윈도우 크기의 충격을 측정한 이후에, 로직은 단계(714)에서 시작하여 시스템에 대한 업데이트 범위 지정 기회 회수 및 현재 윈도우 크기의 측정된 충격을 근거로 백오프 윈도우 크기를 조정한다. 단계(714)에서, PREV_W 및 CURR_W가 모두 최대 윈도우 크기(512)와 같으면 (단계(714)에서 YES), 로직은 단계(718)로 진행된다. 그렇지 않으면 (단계(714)에서 NO), 로직은 단계(716)로 진행된다.
단계(716)에서, 로직은 CURR_PS, CURR_W, PREV_PS, 및 PREV_W를 근거로 비율 R을 계산한다. 로직은 이어서 단계(720)에서 CURR_W가 증가 또는 감소되어야 하는가 여부를 결정한다. 특별히, PREV_W가 0 보다 크고 (1) R이 0 보다 크거나 같고 PG가 0.3 보다 크면, 또는 (2) PG가 0.8 보다 크면 (단계(720)에서 YES), 로직은 단계(724)로 진행되어 CURR_W를 증가시킨다. 그렇지 않으면 (단계(720)에서 NO), 로직은 단계(722)로 진행되어 CURR_W를 감소시킨다.
단계(724)에서, 로직은 CURR_W를 PREV_W로 저장하고, CURR_W를 2로 곱한다. 로직은 이어서 단계(728)에서 CURR_W이 512인 최대 백오프 윈도우 크기를 넘는가를 점검한다. CURR_W가 512 보다 작거나 같으면 (단계(728)에서 NO), 로직은 단계(706)로 재순환된다. 그러나, CURR_W가 512 보다 크면 (단계(728)에서 YES), 로직은 단계(732)에서 CURR_W를 512로 재설정하고, 단계(706)로 재순환된다.
단계(722)에서, 로직은 CURR_W를 PREV_W로 저장하고, CURR_W를 2로 나눈다. 로직은 이어서 단계(726)에서 CURR_W가 8인 소정의 최소 백오프 윈도우 크기에 이르렀나를 점검한다. CURR_W가 8 보다 크면 (단계(726)에서 NO), 로직은 단계(706)로 재순환된다. 그러나, CURR_W가 8과 같으면 (단계(726)에서 YES), 로직은 단계(730)에서 백오프 윈도우 및 범위 지정 기회 회수를 소정의 정상 상태값으로 설정함으로서 적응성 초기 범위 지정 과정을 완료하고, 단계(799)에서 종료된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 정상 상태의 백오프 윈도우 시작값은 2이고, 정상 상태의 백오프 윈도우 종료값은 256이고, 또한 정상 상태 범위 지정 기회 회수는 초당 5회의 범위 지정 기회와 같다.
단계(718)에서, 로직은 CURR_W가 변하지 않고 남겨지는가 감소되어야 하는가 여부를 결정하도록 CURR_PS를 조사한다. CURR_PS가 이론적인 최대값 0.368 보다 크거나 같으면 (단계(718)에서 NO), 로직은 CURR_W를 변화시키지 않고 단계(706)로 재순환된다. 그러나, CURR_PS가 이론적인 최대값 0.368 보다 작으면 (단계(718)에서 YES), 로직은 단계(722)로 진행되어 상술된 바와 같이 CURR_W를 감소시킨다.
로직의 제1 반복은 256인 초기 윈도우 크기 CURR_W를 근거로 CURR_PS의 제1 측정을 구하는데만 사용됨을 주목하여야 한다. 0인 PREV_W의 초기값은 로직이 단계(714)에서 단계(716), 단계(720), 단계(722)로 진행되도록 보장하므로, CURR_W의 값은 128로 감소되어, 로직의 제2 반복에 대해 다른 백오프 윈도우 크기 및 범위 지정 회로를 제공한다. 단계(716)에서 계산된 R의 값은 한 샘플만을 근거로 하여 로직의 제1 반복 동안 사용되지 않으므로 (즉, PREV_PS 및 PREV_W가 모두 0이다), 시스템의 동작 영역에 대한 진정한 표시자가 아니다. 그러나, 로직의 제1 반복 이후, PREV_W 값은 항상 0 보다 크므로, 단계(716)에서 계산된 값 R은 시스템의 동작 영역에 대한 표시자가 된다.
단계(708)에서 PREV_W 범위 지정 기회를 스킵하는 이유는 N개의 샘플 범위 지정 기회 슬롯에서 범위 지정 결과를 조사하기 이전해 새로운 백오프 윈도우를 사용하여 2차 스테이션이 시작되기를 대기하기 때문임을 주목하여야 한다. CURR_W가 특정한 시간(T)에 새로운 백오프 윈도우 크기로 변화될 때, 새로운 백오프 윈도우 크기는 시간(T) 이전에 경쟁하던 2차 스테이션에 영향을 주지 않는다. 이는 시간(T) 이전에 경쟁하던 2차 스테이션이 이전 백오프 윈도우 크기 PREV_W를 사용하고, 시간(T) 이후에 경쟁하는 2차 스테이션은 새로운 백오프 윈도우 크기 CURR_W를 사용하기 때문이다. 그러므로, 시간(T)에 새로운 백오프 윈도우 크기 CURR_W로 변화된 이후에, 이전 백오프 윈도우 크기 PREV_W는 사실상 시간(T)에 이어지는 많아야 PREV_W 범위 지정 기회가 될 수 있고, 그 이후 모든 2차 스테이션은 반드시 새로운 백오프 윈도우 크기 CURR_W를 사용하여야 한다. 적어도 PREV_W 범위 지정 기회를 스킵함으로서, N개의 샘플 점위 지정 기회 슬롯은 새로운 백오프 윈도우 크기 CURR_W내에 있도록 지정되어야 한다.
또한, 백오프 윈도우 크기를 512의 최대치로 제한하는 이유는 많아야 500개의 2차 스테이션이 경쟁하도록 허용되므로 512의 백오프 윈도우 크기를 통해 실제 제공될 로드가 반드시 범위 지정 슬롯 당 하나 이하의 요구가 되기 때문임을 주목하여야 한다. 그러므로, 512의 백오프 윈도우 크기에서 성공 결과의 기대 확률은 전체적인 샘플 윈도우를 통해 측정될 때 이미 0.368 이하이다. 그래서, 백오프 윈도우 크기가 512일 때는 전형적으로 성공 결과의 확률을 증가시키려는 시도에서 백오프 윈도우 크기 및 범위 지정 기회 회수를 감소시키는 것이 바람직하다. 그러나, 성공 결과의 확률 및 왜곡 결과의 확률은 비교적 작은 샘플 윈도우를 통해 측정되기 때문에, 측정된 값이 불균형적으로 커질 가능성이 있어, 백오프 윈도우 크기 및 범위 지정 기회 회수를 의도하지 않게 증가시키게 된다. 증가된 백오프 윈도우 크기는 성공 결과의 확률을 더 낮춘다. 그러므로, 백오프 윈도우 크기가 512에 이를 때, 백오프 윈도우 크기 및 범위 지정 기회 회수는 백오프 윈도우 크기 및 범위 지정 크기가 감소되는 0.368 이후로 측정된 P(S)가 떨어질 때까지 변화되지 않고 남겨진다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모범적인 1차 스테이션(102)을 도시하는 블록도이다. 바람직한 실시예에서, 1차 스테이션(102)은 공통된 새시 (chassis)내에 맞추어진 개별적인 카드에서 실시되는 다수의 기능적 모듈을 포함한다. 공유 매체 통신 네트워크(100)내에서 통신을 가능하게 하기 위해, 1차 스테이션(102)은 적어도 최소 세트의 기능적 모듈을 요구한다. 특히, 최소 세트의 기능적 모듈은 어댑터 모듈 (Adapter Module)(210), MAC 모듈(220), 전송기 모듈(240), 및 수신기 모듈(230)을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 최소 세트의 기능적 모듈은 1차 스테이션(102)이 하나의 다운스트림 채널과 8개까지의 업스트림 채널을 지지하도록 허용한다. 편의상 간략하게, 이후 설명될 모범적인 실시예는 하나의 업스트림 채널(107)을 언급하지만, 종래 기술에 숙련된 자에게는 다수의 업스트림 채널이 유사한 방식으로 지지될 수 있음이 명백하다.
어댑터 모듈(210)은 1차 스테이션(102)과 2차 스테이션(104) 사이에서 데이터 및 제어 메시지의 흐름을 제어한다. 어댑터 모듈(210)은 메모리(212)에 연결된 제어 로직(218)을 포함한다. 제어 로직(218)은 지금까지 설명된 본 발명의 다양한 실시예에 따라 백오프 윈도우 크기 및 범위 지정 기회 회수를 동적으로 조정하기 위한 로직을 포함한다. 특히, 제어 로직(218)은 2차 스테이션(104)으로부터 수신된 범위 지정 요구 메시지, 다른 데이터, 및 제어 메시지를 처리하기 위한 로직을 포함하고, 또한 2차 스테이션(104)으로의 전송을 위한 MAP 메시지, 등록 응답 메시지, 다른 데이터, 및 제어 메시지를 발생하기 위한 로직을 포함한다. 메모리(212)는 제어 로직(218)에 의해서만 사용되는 전용 메모리(216)와, 데이터 및 제어 메시지를 교환하기 위한 MAC 로직(224) (이후 설명될)과 제어 로직(218)에 의해 공유되는 공유 메모리(214)로 분할된다.
제어 로직(218) 및 MAC 로직(224)은 공유 메모리(214)에서 3개 고리 구조 (도시되지 않은)를 사용하여 데이터 및 제어 메시지를 교환한다. 1차 스테이션(104)으로부터 수신된 데이터 및 제어 메시지는 공유 메모리(224)에서 수신 대기열 (queue)로 MAC 로직(224)에 의해 저장된다. 제어 로직(218)에 의해 발생된 제어 메시지는 공유 메모리(214)에서 MAC 전송 대기열로 제어 로직(218)에 의해 저장된다. 2차 스테이션(104)으로의 전송을 위한 데이터 메시지는 공유 메모리(214)에서 데이터 전송 대기열로 제어 로직(218)에 의해 저장된다. 제어 로직(218)은 2차 스테이션(104)으로부터 수신된 범위 지정 요구 및 다른 데이터와 제어 메시지를 구하도록 수신 대기열을 모니터한다. MAC 로직(224)은 2차 스테이션(104)으로의 전송을 위해 MAP 메시지, 범위 지정 응답 메시지, 및 다른 제어 메시지를 구하도록 MAC 전송 대기열을 모니터한다. MAC 로직(224)은 2차 스테이션(104)으로의 전송을 위해 데이터 메시지를 구하도록 데이터 전송 대기열을 모니터한다.
MAC 모듈(220)은 1차 스테이션(102)내에서 MAC 기능을 실시한다. MAC 모듈(220)은 인터페이스(250)를 통해 로컬 메모리 (local memory)(222) 및 공유 메모리(214)에 연결된 MAC 로직(224)을 포함한다. MAC 로직(224)은 공유 메모리(214)에서 MAC 전송 대기열 및 데이터 전송 대기열을 모니터한다. MAC 로직(224)은 인터페이스(253)를 통해 전송기 모듈(240)의 인코더/변조기(241)에 대기열 데이터 및 제어 메시지를 전송한다. MAC 로직(224)은 또한 인터페이스(255)를 통해 수신기 모듈(230)로부터 수신된 데이터 및 제어 메시지를 처리한다. MAC 로직(224)은 인터페이스(250)를 통해 공유 메모리(214)에서 수신 대기열로 수신 데이터 및 제어 메시지를 저장한다.
전송기 모듈(240)은 데이터 및 제어 메시지를 2차 스테이션(104)에 전송하도록 다운스트림 채널(106)에 인터페이스를 제공한다. 전송기 모듈(240)은 다운스트림 채널(106) 및 인코더/변조기(241)에 동작가능하게 연결된 전송기 전치부(242)를 포함한다. 인코더/변조기(241)는 인터페이스(253)를 통해 MAC 로직(224)으로부터 수신된 데이터 및 제어 메시지를 처리하기 위한 로직을 포함한다. 특히, 인코더/변조기(241)는 소정의 세트의 부호화 매개변수에 따라 데이터 및 제어 메시지를 부호화하는 부호화 로직을 포함하고, 소정의 변조 모드에 따라 부호화된 데이터 및 제어 메시지를 변조시키는 변조 로직을 포함한다. 전송기 전치부(242)는 인코더/변조기(241)로부터의 변조 신호를 다운스트림 채널(106)로 전송하는 로직을 포함한다. 특히, 전송기 전치부(242)는 다운스트림 채널(106) 중심 주파수에 동조되기 위한 동조 로직, 및 전송된 변조 신호를 필터 처리하기 위한 필터링 로직을 포함한다. 인코더/변조기(241) 및 전송기 전치부(242)는 모두 전송기 전치부(242)에 대한 다운스트림 채널 중심 주파수와, 인코더/변조기(241)에 대한 변조 모드, 변조 심볼 비율, 및 부호화 매개변수를 포함하여, 조정가능한 매개변수를 포함한다.
수신기 모듈(230)은 특히 2차 스테이션(104)으로부터 데이터 및 제어 메시지를 수신하도록 업스트림 채널(107)로 인터페이스를 제공한다. 수신기 모듈(230)은 업스트림 채널(107) 및 복조기/디코더(231)에 동작가능하게 연결된 수신기 전치부(232)를 포함한다. 수신기 전치부(232)는 업스트림 채널(107)로부터 변조 신호를 수신하기 위한 로직을 포함한다. 특히, 수신기 전치부(232)는 업스트림 채널(107)로 동조되기 위한 로직과, 수신된 변조 신호를 필터 처리하는 필터링 로직을 포함한다. 복조기/디코더(231)는 수신기 전치부(232)로부터 수신된 필터링 변조 신호를 처리하는 로직을 포함한다. 특히, 복조기/디코더(231)는 소정의 변조 모드에 따라 변조된 신호를 복조하기 위한 복조 로직, 및 2차 스테이션(104)으로부터 데이터 및 제어 메시지를 회복하도록 소정의 세트의 복호화 매개변수에 따라 복조 신호를 복호화하는 복호화 로직을 포함한다. 수신기 전치부(232) 및 복조기/디코더(231)는 모두 수신기 전치부(232)에 대한 업스트림 채널 중심 주파수와, 복조기/디코더(231)에 대한 변조 모드, 변조 심볼 비율, 변조 프리앰블 (preamble) 시퀀스, 및 복호화 매개변수를 포함하여, 조정가능한 매개변수를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 1차 스테이션(102)은 수신기 모듈(230) 및 전송기 모듈(240) 모두에 대해 조정가능한 매개변수가 구성된 구성 인터페이스(254)를 포함한다. 구성 인터페이스(254)는 MAC 로직(224)을 복조기/디코더(231), 수신기 전치부(232), 인코더/변조기(241), 및 전송기 전치부(242)에 동작가능하게 연결한다. 구성 인터페이스(254)는 바람직하게 종래 기술에 공지된 바와 같이 SPI (Serial Peripheral Interface) 버스이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 모범적인 2차 스테이션(104)을 도시하는 블록도이다. 2차 스테이션(104)은 단말 사용자(110)와의 인터페이스를 위한 사용자 인터페이스(310)를 포함한다. 단말 사용자(110)에 의해 전송되는 데이터는 사용자 인터페이스(310)에 의해 수신되어 메모리(308)에 저장된다. 2차 스테이션(104)은 또한 메모리(308)에 연결된 제어 메시지 프로세서(304)를 포함한다. 제어 메시지 프로세서(304)는 단말 사용자(110) 대신에 MAC 프로토콜에서 MAC 사용자로 관여한다. 특히, 제어 메시지 프로세서(304)는 업스트림 채널(107)에서 데이터 및 제어 메시지를 전송하도록 동작가능하게 연결된 전송기(302)를 통하여 범위 지정 요구 메시지 및 다른 데이터와 제어 메시지를 1차 스테이션(102)에 전송한다. 제어 메시지 프로세서(304)는 또한 다운스트림 채널(106)에서 데이터 및 제어 메시지를 수신하도록 동작가능하게 연결된 수신기(306)를 통하여 1차 스테이션(102)으로부터 수신된 MAP 메시지, 범위 지정 요구 메시지, 및 다른 데이터와 제어 메시지를 처리한다.
여기서 설명된 모든 로직은 이산적인 구성성분, 집적 회로, FPGA (Field Programmable Gate Array)나 마이크로프로세서와 같이 프로그램가능한 로직 디바이스와 연관되어 사용되는 프로그램가능한 로직, 또는 이들의 조합을 포함하는 다른 수단을 사용하여 실현될 수 있다. 프로그램가능한 로직은 판독 전용 메모리 칩, 컴퓨터 메모리, 디스크, 또는 다른 저장 매체와 같은 유형 매체에 임시로 또는 영구히 고정될 수 있다. 프로그램가능한 로직은 또한 반송파 (carrier wave)에 실현된 컴퓨터 데이터 신호에 고정될 수 있어, 프로그램가능한 로직이 컴퓨터 버스나 통신 네트워크와 같은 인터페이스를 통해 전송되도록 허용한다. 이러한 모든 실시예는 본 발명의 범위내에 포함되도록 의도된다.
본 발명은 기본 내용 및 기본적인 특성으로부터 벗어나지 않고 다른 특정한 형태로 실현될 수 있다. 설명된 실시예는 모든 면에서 제한되는 것이 아니라 설명적인 것으로 생각되어야 한다.

Claims (19)

  1. 공유-매체 (shared-medium) 통신 네트워크에서 콘텐션 (contention) 기초의 매체 억세스 제어 (Medium Access Control, MAC) 프로토콜과 연관되어 초기 범위 지정을 실행하는 방법에 있어서,
    제1 백오프 윈도우 (backoff window) 크기를 사용하여 제1 성공 결과의 확률을 구하도록 제1 시스템 성능 측정을 취하는 단계;
    상기 제1 백오프 윈도우 크기와 다른 제2 백오프 윈도우 크기를 사용하여 제2 성공 결과의 확률을 구하도록 제2 시스템 성능 측정을 취하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 시스템 성능 측정을 근거로 제3 백오프 윈도우 크기를 결정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 시스템 성능 측정을 취하는 단계는:
    범위 지정 기회를 제공하고 충돌 해결을 위해 상기 제1 백오프 윈도우 크기를 지정하는 단계;
    제1 샘플의 N개 범위 지정 기회 슬롯 (slot)에서 제1 성공 결과의 수를 카운트하는 단계; 및
    상기 제1 성공 결과의 수를 N으로 나눈 상기 제1 성공 결과의 확률을 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제2 시스템 성능 측정을 취하는 단계는:
    추가 범위 지정 기회를 제공하고 충돌 해결을 위해 상기 제2 백오프 윈도우 크기를 지정하는 단계;
    적어도 상기 제1 백오프 윈도우 크기와 같은 다수의 범위 지정 기회 슬롯을 스킵 (skip)하는 단계;
    제2 샘플의 N개 범위 지정 기회 슬롯에서 제2 성공 결과의 수를 카운트하는 단계; 및
    상기 제2 성공 결과의 수를 N으로 나눈 상기 제2 성공 결과의 확률을 결정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 N은 20개의 범위 지정 기회 슬롯과 같은 소정의 샘플 크기인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제3 백오프 윈도우 크기를 결정하는 단계는:
    상기 제2 성공 결과의 확률 마이너스 상기 제1 성공 결과의 확률과 같은 분자와, 상기 제2 백오프 윈도우 크기 마이너스 상기 제1 백오프 윈도우 크기와 같은 분모를 갖는 비율 R을 결정하는 단계;
    상기 비율 R이 양수값이면, 상기 제2 백오프 윈도우 크기 보다 큰 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계; 및
    상기 비율 R이 음수값이면, 상기 제2 백오프 윈도우 크기 보다 작은 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 백오프 윈도우 크기 보다 큰 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계는 상기 제2 백오프 윈도우 크기의 2배와 같은 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 백오프 윈도우 크기 보다 작은 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계는 상기 제2 백오프 윈도우 크기의 절반과 같은 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2 시스템 성능 측정을 취하는 단계는:
    상기 제2 샘플의 N개 범위 지정 기회 슬롯에서 왜곡 결과의 수를 카운트하는 단계; 및
    상기 왜곡 결과의 수를 N으로 나눈 왜곡 결과의 확률을 결정하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3 백오프 윈도우 크기를 결정하는 단계는:
    상기 제2 성공 결과의 확률 마이너스 상기 제1 성공 결과의 확률과 같은 분자와, 상기 제2 백오프 윈도우 크기 마이너스 상기 제1 백오프 윈도우 크기와 같은 분모를 갖는 비율 R을 결정하는 단계;
    상기 비율 R이 0 보다 크거나 같고 상기 왜곡 결과의 확률이 0.3 보다 크면, 또는 상기 왜곡 결과의 확률이 0.8 보다 큰 어느 한 경우에, 상기 제2 백오프 윈도우 크기 보다 큰 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계; 및
    그렇지 않으면, 상기 제2 백오프 윈도우 크기 보다 작은 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 백오프 윈도우 크기 보다 큰 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계는 상기 제2 백오프 윈도우 크기의 2배와 같은 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 백오프 윈도우 크기 보다 작은 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계는 상기 제2 백오프 윈도우 크기의 절반과 같은 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 MAC 프로토콜은 멀티미디어 케이블 네트워크 시스템 (Multimedia Cable Network System, MCNS) 프로토콜인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 공유-매체 통신 네트워크에서 콘텐션 기초의 매체 억세스 제어 (Medium Access Control, MAC) 프로토콜과 연관되어 초기 범위 지정을 실행하기 위한 컴퓨터 판독가능 프로그램을 갖춘 컴퓨터 사용가능 매체를 포함하는 장치에 있어서,
    상기 컴퓨터 판독가능 프로그램이:
    제1 백오프 윈도우 크기를 사용하여 제1 성공 결과의 확률을 구하도록 제1 시스템 성능 측정을 취하는 단계;
    상기 제1 백오프 윈도우 크기와 다른 제2 백오프 윈도우 크기를 사용하여 제2 성공 결과의 확률을 구하도록 제2 시스템 성능 측정을 취하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 시스템 성능 측정을 근거로 제3 백오프 윈도우 크기를 결정하는 단계
    를 실행하도록 컴퓨터를 인에이블시키는 컴퓨터 판독가능 프로그램 지시를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 시스템 성능 측정을 취하는 단계는:
    범위 지정 기회를 제공하고 충돌 해결을 위해 상기 제1 백오프 윈도우 크기를 지정하는 단계;
    제1 샘플의 N개 범위 지정 기회 슬롯에서 제1 성공 결과의 수를 카운트하는 단계; 및
    상기 제1 성공 결과의 수를 N으로 나눈 상기 제1 성공 결과의 확률을 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제2 시스템 성능 측정을 취하는 단계는:
    추가 범위 지정 기회를 제공하고 충돌 해결을 위해 상기 제2 백오프 윈도우 크기를 지정하는 단계;
    적어도 상기 제1 백오프 윈도우 크기와 같은 다수의 범위 지정 기회 슬롯을 스킵하는 단계;
    제2 샘플의 N개 범위 지정 기회 슬롯에서 제2 성공 결과의 수를 카운트하는 단계; 및
    상기 제2 성공 결과의 수를 N으로 나눈 상기 제2 성공 결과의 확률을 결정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 N은 20개의 범위 지정 기회 슬롯과 같은 소정의 샘플 크기인 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제3 백오프 윈도우 크기를 결정하는 단계는:
    상기 제2 성공 결과의 확률 마이너스 상기 제1 성공 결과의 확률과 같은 분자와, 상기 제2 백오프 윈도우 크기 마이너스 상기 제1 백오프 윈도우 크기와 같은 분모를 갖는 비율 R을 결정하는 단계;
    상기 비율 R이 양수값이면, 상기 제2 백오프 윈도우 크기 보다 큰 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계; 및
    상기 비율 R이 음수값이면, 상기 제2 백오프 윈도우 크기 보다 작은 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 백오프 윈도우 크기 보다 큰 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계는 상기 제2 백오프 윈도우 크기의 2배와 같은 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 백오프 윈도우 크기 보다 작은 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계는 상기 제2 백오프 윈도우 크기의 절반과 같은 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제2 시스템 성능 측정을 취하는 단계는:
    상기 제2 샘플의 N개 범위 지정 기회 슬롯에서 왜곡 결과의 수를 카운트하는 단계; 및
    상기 왜곡 결과의 수를 N으로 나눈 왜곡 결과의 확률을 결정하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제3 백오프 윈도우 크기를 결정하는 단계는:
    상기 제2 성공 결과의 확률 마이너스 상기 제1 성공 결과의 확률과 같은 분자와, 상기 제2 백오프 윈도우 크기 마이너스 상기 제1 백오프 윈도우 크기와 같은 분모를 갖는 비율 R을 결정하는 단계;
    상기 비율 R이 0 보다 크거나 같고 상기 왜곡 결과의 확률이 0.3 보다 크면, 또는 상기 왜곡 결과의 확률이 0.8 보다 큰 어느 한 경우에, 상기 제2 백오프 윈도우 크기 보다 큰 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계; 및
    그렇지 않으면, 상기 제2 백오프 윈도우 크기 보다 작은 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 백오프 윈도우 크기 보다 큰 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계는 상기 제2 백오프 윈도우 크기의 2배와 같은 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 백오프 윈도우 크기 보다 작은 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계는 상기 제2 백오프 윈도우 크기의 절반과 같은 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 MAC 프로토콜은 멀티미디어 케이블 네트워크 시스템 (Multimedia Cable Network System, MCNS) 프로토콜인 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제10항에 있어서,
    상기 컴퓨터 판독가능 프로그램은:
    상기 제1 백오프 윈도우 크기를 사용하여 상기 제1 성공 결과의 확률을 구하도록 상기 제1 시스템 성능 측정을 취하는 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드 수단;
    상기 제1 백오프 윈도우 크기와 다른 상기 제2 백오프 윈도우 크기를 사용하여 상기 제2 성공 결과의 확률을 구하도록 상기 제2 시스템 성능 측정을 취하는 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드 수단; 및
    상기 제1 및 제2 시스템 성능 측정을 근거로 상기 제3 백오프 윈도우 크기를 결정하는 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
KR10-2000-7015020A 1998-06-30 1999-03-19 통신 네트워크에서 초기 범위 지정을 위한 방법 및 그 지정을 실행하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독가능 매체 KR100427001B1 (ko)

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