KR20040060964A - Ｉｅｅｅ 802.11ｅ 경쟁/자원 예약 프로토콜을 사용한무선 랜 상의 최적 서비스 스테이션 - Google Patents

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KR20040060964A KR10-2004-7006631A KR20047006631A KR20040060964A KR 20040060964 A KR20040060964 A KR 20040060964A KR 20047006631 A KR20047006631 A KR 20047006631A KR 20040060964 A KR20040060964 A KR 20040060964A
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Abstract

IEEE 802.11e 표준을의 제어된 경쟁/자원 예약 프로토콜을 사용하여 무선 근거리 통신망(LAN)상에서 국(STA)을 최적으로 서비스하는 방법이 개시되어 있다. 무선 LAN은 기본 서비스 세트(BSS)로서 액세스 포인트에 공중링크된 이동 또는 고정식의 다수의 STAs를 포함한다. 하이브리드 조정자(HC)는 액세스 포인트와 함께 위치되어, IEEE 표준 802.11(e)에 규정된 제어된 경쟁/자원 에약 프로토콜을 사용하여 BSS에 대역폭을 할당한다. HC는 경쟁 제어(CC) 프레임을 전송하고 선택된 슬롯 구간 수를 갖는 제어된 경쟁 구간(CCI)을 초기화한다. HC는 제어된 경쟁 구간(CCI)이라 칭하는 특정한 시간 구간동안 STA 경쟁자로부터 대역폭 요구를 나타내는 자원 예약(RR)을 수신한다. 여러 파라미터가 각 CC에 설치되어, 경쟁 제어한다. 여러 파라미터는 제어되어 무선 매체의 효율적인 사용을 최적화하고 무선 매체를 위한 경쟁중인 RR 프레임에 대한 액세스 지연을 감소시킨다.

Description

ＩＥＥＥ 802.11Ｅ 경쟁/자원 예약 프로토콜을 사용한 무선 랜 상의 최적 서비스 스테이션{OPTIMALLY SERVING STATIONS ON WLANS USING CONTENTION/RESOURCE RESERVATION PROTOCOL IEEE 802.11E}
IEEE 802.11은 무선 근거리 통신망(WLAN) 표준을 개발한 실제 표준이다[802.11, 802.11a, 802. 11b]
최근에, 상기 표준은 802.11 내에서 서비스 품질(QoS)의 지원 규정을 보완하기 위하여 개발되기 시작하였다. 이 작업은 802.11e 태스크 그룹에 의해 실행되었고, 가장 최근에 개발된 QoS 확장을 위한 초안(현재 본 출원의 문서)은 [802.11e]에서 찾아 볼수 있다. 무선 매체의 집중 제어를 토대로 한 [802. 11e]에서 사용하기 위한 한 세트의 프로토콜이 제안되었다. 이 프로토콜 세트에서, 경쟁 자유 기간(Contention Free Periods:CFPs) 및 경쟁 자유 버스트(Contention Free Bursts:CFBs)라 칭하는 특정 기간 동안, 스테이션들(STA)은 하이브리드 조정자(HC: Hybrid Coordinator)로부터 허가받을 때에만 무선 매체를 사용할 수 있다. 이 HC는 무선 매체상에 대역폭을 할당하고 QoS 요구를 부합시키도록 하는 역활을 한다. HC는 일반적으로, STA를 폴링(polling)함으로써 매체를 STA가 사용하도록 허가한다. 이는, 제한된 시간 동안 매체의 제어를 STA에 전송한다.
802.11e 초안에서 제기된 문제는, 서비스중인 STA를 위한 대역폭 변경 요구를 HC가 어떻게 인식하도록 할 것인가이다. 우선적으로, 이를 행하기 위하여 802.11e에 포함된 프로토콜이, 802.11 공동체(community)의 [00/33]에 제안되어 있다. 이 프로토콜을 경쟁 제어/자원 예약(Contention Control/Resourse Reservation:CC/RR) 프로토콜이라 칭한다. 이 프로토콜에서, HC는 경쟁 제어(CC) 프레임을 전송함으로써 자원 예약(RR) 프레임에 의해 사용하기 위한 매체를 허가한다. RR 프레임 만이 CC 프레임에 의해 규정된 시간 기간 동안 전송될 수 있다. 이 시간 기간을 제어된 경쟁 구간(Controlled Contention Interval:CCI)이라 칭한다. RR 프레임은 이들을 전송하는 STA의 대역폭 요구를 나타낸다. CCI를 위한 여러 파라미터가 CC 프레임에 의해 규정되어 있다. 이들은 허가 확률(PP:Permission Probability), 제어된 경쟁 기회 수(CC_OPs), 및 다가오는 CCI 동안 매체에 대해서 어느 트래픽 카테고리(TC 또는 우선순위)가 RR 프레임에 대해 경쟁하는지를 나타내는 플래그 세트를 포함한다. STA가 CC 메시지를 수신하고 적절한 TC 동안 RR을 전송하기를 원할 때, 이 프로토콜은 0 및 1 사이의 랜덤 수를 선택한다는 것을 나타낸다. 랜덤 수가 PP값보다 작거나 같은 경우, STAs는 RR을 전송하도록 허가된다. 이는 전송할 CC-OP를 랜덤하게 선택한다(주의: 현재 802.11e의 초안은 PP 값을 제거하여, 허가된 TC를 전송할 때마다 CCI 동안 STAs가 RR을 전송하도록 한다). 다른 STAs가 RR 프레임을 전송할 수 있기 때문에, 다수의 RRs이 CC_OP로 전송되고, (RF 포착 효과로 인해 경쟁함에도 불구하고 정확하게 수신될 수 있지만)어떤 것도 정확하게 수신되지 않을 가능성이 있다. 이와 같은 CC_OP는 충돌(collided) 또는 "통화 중(busy)"으로 간주된다. 단지 하나의 RR이 CC_OP로 전송되는 경우, (있을 수 있는 무선 매체상의 간섭 또는 전파 문제로 인해, 어쨌든 손실되지만) 이는 아마도 정확하게 수신될 것이다. 최종적으로, 일부 CC-OPs가 어떠한 RR도 포함하지 않고, 어떤 의미에선, 이들 "빈(empty)" CC_OPs는 매체의 대역폭을 낭비할 것이다.
[00/331 및 802.11e]가 전체 프로토콜, 필요로 되는 프레임 포맷과, 전송된 CC 파라미터들이 STA에 의해 사용되는 방법을 나타내지만, 주요 파라미터를 HC에 의해 결정하고 설정하는 방법에 대해서 나타내고 있지 않다. CC/RR 프로토콜을 위한 파라미터를 유용하게 설정하여, 매체의 효율적인 사용을 위한 성능(performance)을 최적화하는 방법이 본 기술 분야에서 필요로된다.
본 출원은 2000년 10월 31일에 출원되어 본 발명의 양수인에 양도된 발명의 명칭이 "Methods For Allocating Controlled Opportunities In A Mediaplex Controlled Interval" 인 가출원 번호 60/335,504호의 이점을 주장한 것으로서, 이 특허 출원의 전체 내용은 본원에 참조되어 있다.
본 발명은 무선 통신 방법 및 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 IEEE 802.11e 표준의 제어된 경쟁/자원 예약 프로토콜을 사용하여 무선 랜 상의 스테이션들에 대해 최적으로 서비스하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
도1은 IEEE 802.11(e) 프로토콜을 사용하고 본 발명의 원리를 포함한 무선 LAN을 도시한 도면.
도2A는 도1의 무선 LAN에서 수행되는 CC/RR 프로토콜을 도시한 도면.
도2B는 도2A의 CC/RR 프로토콜에서 제어된 경쟁 구간을 도시한 도면.
도2C는 도2A의 CC/RR 프로토콜에서 예약 요청 프레임을 도시한 도면.
도3은 MS 경쟁자들의 단일 CCI 서비스하는 95%에 대한 그래프.
도4는 슬롯당 성공 확률 대 슬롯 수의 그래프.
도5는 소정수의 경쟁자들 및 4개의 슬롯을 지닌 소정 성공수의 확률표.
도6은 오버헤드를 갖지 않는 경쟁자들 및 소정 슬롯수에 대한 CCI 효율성에 대한 표.
도7은 하나의 슬롯 오버헤드를 지닌 경쟁자들 소정 슬롯수에 대한 CCI 효율성에 대한 표.
도8은 2개의 슬롯 오버헤드를 지닌 경쟁자들 및 소정 슬롯수에 대한 CCI 효율성에 대한 표.
도9는 최적의 슬롯 할당을 지닌 소정수의 경쟁자들에 대한 전체 다중-CCI 효율성에 대한 표.
도10은 도1의 무선 LAN에서 경쟁자들의 수를 추정하는 순서도.
도11은 IEEE 802.11(e)의 CC/RR 프로토콜을 사용하여 도1의 무선 LAN에서 경쟁자들에 최적으로 서비스하는 순서도.
IEEE 802.11(e) 프로토콜 하에서 동작하는 무선 LANs은 다수의 이동 STAs(MS)를 서비스하는 액세스 포인트를 포함한다. 이 프로토콜은 경쟁 자유 기간(CFPs) 및 경쟁 자유 버스트(CFBs)라 칭하는 특정 시간 기간 동안 무선 매체를집중 제어한다. 하이브리드 조정자(HC)는 통상적으로, 액세스 포인트와 함께 배치되며, MS 경쟁자들(contenders)간에 대역폭을 할당한다. HC는 경쟁 제어(CC) 프레임을 규칙적으로 전송하며, 이는 슬롯화된 구간의 선택된 수를 갖는 제어된 경쟁 구간(CCI)을 초기화한다. HC는 제어된 경쟁 구간(CCI)이라 칭하는 CC의 특정 시간 구간 동안 MS 경쟁자로부터의 대역폭 요구를 나타내는 자원 예약(RR)을 수신한다. 각 CCI는 다수의 슬롯 또는 제어된 경쟁 기회(CC_OP), 선택적인 허가 확률(PP) 및 어느 트래픽 카테고리(TC)가 CC_OPs동안 경쟁될 수 있는지를 나타내는 한세트의 플래그를 포함하는 여러 파라미터를 갖는다. MS 경쟁자가 CC를 수신할 때, RR이 전송되어 MS 경쟁자의 대역폭 요구를 규정하고, PP 보다 작은 랜덤 수를 인출하는데 성공한 경우 CC_OP 슬롯을 할당받는다. 다른 MS 경쟁자가 RR 프레임을 전송할 수 있기 때문에, 충돌 가능성이 존재하여 어느 것도 CCI에 수신되지 않는데, 이것이 대역폭을 낭비하게 하거나, 일부 CC_OP 또는 슬롯은 RR을 포함하지 않는데, 이것이 또한 대역폭을 낭비하게 한다. 알고리즘은 CCI 파라미터를 설정하여, 매체의 효율적인 사용을 최적화하고 무선 매체에 대해서 경쟁하는 RR 프레임 동안 액세스 지연을 감소시킨다. 효율적인 사용은 네트워크 서비스 시간 또는 대역폭 사용율과 관련하여 정의된다. 이 알고리즘은 다음과 같이 가정된다: 첫 번째, 각 CCI가 하나 이상의 슬롯 또는 CC-OP를 포함한다; 두 번째, CCI에서 CC_OPs의 수에 대해 제한하지 않거나 적어도 크게 제한하지 않는다; 세 번째, 경쟁자의 수에 대한 완전한 지식 또는 추정을 이용할 수 있다. 이 알고리즘은 값, 즉, (a) 경쟁자에 서비스하기 위한 사이클을 종료하기 위하여 Empty_CCIs의 선택된 수로서 규정된 Max_Empty_CCI및 (b) HC가 단일 CCI에서 서비스하고자 하는 최대 경쟁자의 수로서 규정된 Max_Contender를 저장한다. 단계 1에서, 카운터 Empty_CC는 0으로 설정된다. 단계 2는 사전 CCI 결과 및 트래픽 모델을 토대로 경쟁자의 수를 추정한다. 단계 3은 경쟁자의 수가 1 보다 작은지를 결정하기 위한 테스트를 행한다. "아니오" 조건이 Empty_CCI 카운터를 0으로 리셋한다. "예"는 Empty_CCI 카운터를 증분시킨다. 단계3은 Cntndrs>저장된 Max_Cntndrs인지에 대한 테스트를 시작하는 단계4로 진행된다. "예"는 단계5에서 허가 확률 Max_Cntndrs/Contender를 계산하고 Cntndrs = Max_Cntndrs를 설정한다. "아니오" 조건은 1의 허가 확률을 나타낸다. 단계(4 및 5)는 최적의 CC_OPs를 결정하고 1 또는 2 슬롯으로서 오버헤드(overhead)를 근사화하는 단계6로 진행된다. 단계6은 테스트 "CC_OPs < 1"를 수행하는 단계 7로 진행된다. "예" 조건은 CC_OPs를 +1로 설정하고 단계 8로 진행된다. "아니오" 조건은 또한, 테스트 Empty_CCI<Max_Empty_CCI를 행하는 단계 8로 진행된다. "아니오"라면, 이 공정은 종료되고, "예"라면, CCI가 행해지고 이 공정은 단계2로 복귀하여 순환된다.
본 발명의 한 가지 양상은, 결과를 STA에 보고하는데 필요로 되는 슬롯의 수 또는 오버헤드를 고려하지 않고, 슬롯을 토대로 또는 전체 CCI를 토대로 효율성을 계산하는 경쟁중인 STAs의 수와 동일한 CC_OPs 또는 슬롯의 수를 설정한다. 오버헤드가 하나 또는 2개의 슬롯이라고 가정되는 오버헤드를 고려할 때, 이 효율성은 낮게된다.
또 다른 양상은 다수의 연속되는 CCIs를 사용하는데, 이는 모든 CCI가 존재하는 경쟁자의 수에 대한 최적의 슬롯수를 사용하여 효율성을 최대화한다.
또 다른 양상은, 경쟁자의 수가 최종 CCI 이후 예측된 경쟁자 도달만큼 증가되는 최종 CCI에서 통화중 슬롯 수의 2배로서 추정되는 경쟁자 도달 레이트(arrival rate) 또는 사전 CCI 결과를 토대로 MS 경쟁자의 수를 추정한다.
또 다른 양상은 허가 확률을 계산하여 CCI의 경쟁자의 예측된 수를 제한하여 경쟁자 수 및 최대 허가된 슬롯수를 제공하고, 계산된 확률을 토대로 경쟁자의 수를 제한한다.
첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 본 발명을 보다 잘 이해할 수 있을 것이다.
본 발명을 설명하기 전, 본 발명을 보다 잘 이해하도록 하기 위하여IEEE 802.11 무선 LAN 표준에 대해 간략히 기술한다.
IEEE 802.11 표준은 구내 영역에서 네트워킹을 지원하는데 필요한 무선(over-the-air) 프로토콜을 규정한다. 이 표준은 구내 영역내에서 고정식, 휴대식, 및 이동식 STAs의 무선 접속성을 규정한다. 802.11 표준의 논리적인 아키텍쳐는 논리적인 링크 제어기(LLC)와 인터페이스하고 공유된 매체 물리층을 위한 액세스 제어 기능을 제공하는 매체 액세스 제어(Medium Access Control:MAC)를 포함한다. 802.11 표준의 주요 서비스는 액세스 포인트 및 STA에서 네트워크 인터페이스 카드에서 LLC 간에 매체 액세스 제어 서비스 데이터 유닛(MSDU)을 전달하는 것이다. 물리층은 주파수 호핑 또는 직접 시퀀스(DS) 변조로 2.4 GHz ISM 주파수 대역에서 동작하도록 규정된다. 다른 물리층이 또한 규정된다. MAC 층은 논리 링크 제어층의 지원시 공유된 매체 물리층을 위하여 액세스 제어 기능을 제공한다.
WLANs에 의해 사용되는 매체는 종종, 매우 많은 잡음이 있어 신뢰할 수 없다. MAC는 프레임 교환 프로토콜을 수행하여, 프레임 소스가 프레임이 목적지에 성공적으로 전달될 때를 결정하도록 한다. 이 최소 MAC 프레임 교환은 2개의 프레임, 즉 소스로부터 목적지로 전송되는 프레임 및 이 프레임이 정확하게 수신되었는지의 목적지로부터의 확인으로 이루어진다. 멀티캐스트 프레임은 확인되지 않는다.MAC는 5개의 타이밍 구간을 인지한다. 2개의 구간은 물리층에 의해 결정되고 짧은 인터프레임 공간(short interframe space:SIFS) 및 슬롯 시간을 포함한다. 3개의 부가적인 구간, 즉 PCF 인터페이스 공간(PIFS), 분산된 인터프레임 공간(DIFS) 및 확장된 인터프레임 공간(EIFS)은 은 2개의 기본 구간으로부터 구축된다. PIFS는 SIFS + 1 슬롯 시간과 동일하며, DIFS는 SIFS + 2 슬롯 시간과 동일하며, EIFS는 다른 구간 보다 훨씬 크다. 존재하는 경우, 포인트 조정 기능(PCF:Point Coordination Function)은 폴 및 응답 프로토콜을 사용하여, 매체에 대한 경쟁을 해결한다. 액세스 포인트에 위치된 포인트 조정자(PC)는 트래픽을 STAs에 전달하는 동안 트래픽을 위하여 STAs를 폴링한다. PCF는 PIFS를 사용하여, 매체의 제어를 포착하고 유지한다. PC는 경쟁 자유 기간(CFP)라 칭하는 동작 기간을 시작한다. CFP는 표준 분산 제어 기능이 동작하는 경쟁 기간(CP)으로 변경된다.
물리 및 가상 캐리어 감지 메커니즘 둘다를 조합하면은, 매체가 통화중인 지 또는 유휴(idle)인지 여부를 MAC가 결정하게 한다. 매체가 DIFS의 구간 동안 사용되지 않으면, MAC는 백-오프(back-off) 요구조건을 충족하는 경우 프레임의 전송을 시작할 수 있다. DIFS 이후 매체가 유휴 상태가 될때의 시간은 이를 충족하기 위하여 사용된다. 물리 또는 가상 캐리어 감지 메커니즘은 매체가 DIFS 구간 동안 사용중이라는 것을 나타내면, MAC는 유휴 상태(지연상태)를 유지하고 매체가 소거되도록 대기한다. 주기적으로, 비콘 프레임(beacon frame)은 PIFS 타이밍을 사용하여 매체에 액세스 한 후 PC에 의해 전송된다.
PC가 매체를 제어한 후, 트래픽은 네트워크의 STAs에 전달되고, STAs는 폴링된 경우, 경쟁 자유 기간 동안 트래픽을 전달한다. PC는 또한, 경쟁-자유 폴(CF-POLL) 프레임을 경쟁-자유 서비스를 요청하는 이들 STAs에 전송한다. 요청하는 STA는 수신된 각 CF-POLL에 대한 하나의 프레임을 전송할 수 있다. 전송할 트래픽이 존재하지 않는 경우, STA는 널 데이터 프레임(null data frame)에 응답한다. STA로부터 PC로 전송되는 프레임은 PC로부터 막 수신되는 데이터 프레임의 확인을 포함할 수 있다. 이 PC는 CFP가 진행중일 때 프레임 시퀀스간의 SIFS의 최소 간격을 사용할 수 있다. PC가 데이터 프레임을 STA에 전송할 때, 응답하는 프레임은 데이터 및 확인 프레임 간의 SIFS 구간을 사용하는 확인을 포함한다. PC가 폴 프레임을 전송할 때, 널 데이터 프레임은 PC에 응답하여 최소로 전송되며, 또 다시 SIFS 타이밍을 사용한다. 확인 및 폴은 데이터 프레임상에서 "피기백(piggyback)되어", 광범위한 각종의 허용된 프레임 시퀀스를 허가한다. PC는 응답이 PIFS 구간 만료전에 초기화되지 않는 경우 다음 프레임을 전송할 수 있으며, 또는 충족하는 경우 백-오프될 수 있다.
802.11 표준에 대한 부가적인 상세 내용이 1999년 Macmillian Technical Publishing(International Standard Book No. 1-57870-081-7)에 J.Gyer가"Wireless LANs-Implementing Inter-Operable Networks"라는 명칭으로 발표한 간행물 및 뉴욕주, 뉴욕에 소재한 IEEE(ISBN 07381-1855-9)에 의해 1999년에 R.O'Hara 및 A. Petrick 이IEEE 802.11 Handbook-A Designer's Companion라는 명칭으로 발표한 간행물에 개시되어 있다.
지금부터 본 발명에 대해 설명하면, 도1은 IEEE 802.11 무선 LANs을 통해서 음성, 오디오 및 비디오의 전송을 포함하여, 서비스 품질(QoS) 요구조건으로 LAN 애플리케이션을 지원하기 위하여 MAC 절차를 규정하는 (미공개된) IEEE 802.11(e) 표준을 구현하는 WLAN(100)을 개시한다. IEEE 802.11(e) 표준은 IEEE 802.11 표준에 관한 기존의 정의를 수정한 새로운 정의를 포함한다. 본 발명이 근간으로 하는 802.11(e) 정의를 토대로 바람직한 실시예가 설명될 것이다. 802.11 및 802.11(e) 정의간의 차이에 대한 설명은 본 발명을 이해하고 인지하는데 필요치 않다.
WLAN(100)은 기본 서비스 세트(BSS)로서 서비스하는 MS(101, 102 및 103)를 포함하고, 일 실시예로서 U-NII(Unlicensed National Information Infrastructure) 대역 또는 802.11(e)의 요구조건에 부합하는 다른 주파수 대역을 통해서 액세스 포인트(105)에 공중 링크된다. 액세스 포인트(105) 또는 무선 로컬 브리지는 BSS를 유선 네트워크(111)(예를 들어, PSTN)에 링크되는 유선 경로(107)와 인터페이스시키는데, 상기 유선 네트워크는 다른 네트워크, 예를 들어, 인터넷에 링크될 수 있다. 액세스 포인트(105)는 유선 경로(113 및 115)를 통해서(또는, 무선 경로를 통해서) 확장된 서비스 세트(ESS)에서 다른 액세스 포인트(105a...105n)에 링크될 수 있다.Wireless LANs Implementing Inter-operable Networks, supra pages 44 and 53에 무선 로컬 또는 원격 브리지로서 기능하는 액세스 포인트에 대해 보다 상세히 설명되어 있다.
액세스 포인트(105)와 함께 배치되고 이에 접속되는 하이브리드 조정자(HC)(117)는 대역폭을 무선 매체(104)상에 할당하는 역활을 한다. HC는 하이브리드 조정 기능으로 규정된 MSDU 처리 규칙 및 프레임 교환 시퀀스를 구현하는 포인트 조정자(PC)로서 작용한다. HC는 경쟁 기간 및 경쟁-자유 기간 동안 동작하고 전송 기회(TXOP)를 STAs에 할당하는 것과 제어 경쟁 구간의 초기화를 포함한 대역폭 관리를 수행한다. 하이브리드 조정 기능을 수행시, 분산된 조정 기능(DCF) 및 포인트 조정 기능(PCF)은 QoS 설비에 필요로되는 MSDUs를 선택적으로 처리한다.
STAs(101, 102 및 103)는 이동 STAs가 확장된 서비스 세트(extended service set:ESS) 내에서 자유롭게 로밍되도록 하는데 필요한 분산 서비스를 제공하는 액세스 포인트를 통해서 완전 접속된 무선 네트워크로서 동작하는데, 상기 확장된 서비스 세트에서 APs들이 서로 통신하여, 한 BSS를 또 다른 BSS로 트래픽을 전달하고 한 BSS로부터 또 다른 BSS로 이동 STAs의 이동을 용이하게 한다. 각 AP는 BSS로부터 수신된 통신이 BSS내의 목적지로 다시 중계되거나 또 다른 AP와 관게되는 BSS로 진행되거나 ESS 내에 없는 목적지로의 유선 네트워크 기반구조로 전송되는지 여부를 결정하는 분산 서비스 층을 포함한다. 분산 시스템에 대한 부가적인 상세 사항이IEEE 802.11 Handbook-A Designer's Companion, supra, at pages 12-15에 개시되어 있다.
HC는 QoS 설비(facility)를 포함하는데, 이는 한 세트의 향상된 기능, 포맷, 프레임 교환 시퀀스 및 관리 오브젝트를 제공하여 양방향 무선 링크 당 8개의 트래픽 카테고리 또는 스트림의 선택적인 처리를 지원한다. 트래픽 카테고리는 MAC 데이터 서비스 내의 서비스 품질을 지원하는 MAC 엔터티에 대한 MSDUs를 구별하기 위하여 보다 높은 층의 엔터티에 사용가능한 임의의 식별자이다. 상이한 트래픽 카테고리에 속하는 MSDUs의 처리는 MSDU에 대해 표시된 상대 우선순위 뿐만 아니라 특정 트래픽 카테고리, 링크 및 방향에 대한 트래픽 상세의 외부 관리 엔터티에 의해 제공될 수 있는 다른 파리미터의 값을 토대로 가변될 수 있다.
지금부터, 도2A를 참조하면, 제어 경쟁/자원 예약 프로토콜은 단일 CFP 기간 = 1 및 하나 이상의 비콘 구간으로 이루어진 QoS 기본 서비스 세트(QBSS)에서 경쟁-자유 반복 구간인 슈퍼프레임(200)과 관련하여 설명된다. 슈퍼프레임은 경쟁-자유 기간(202) 및 경쟁 기간(204)을 포함한다. 경쟁-자유 기간(202)은 포인트 조정 기능(PCF) 또는 하이브리드 조정 기능(HCF)이 활성화되고 전송 권리가 무선 매체에 대한 내부-BSS 경쟁 없이도 프레임 교환시키도록 하는 포인트 조정자(PC) 또는 하이브리드 조정자(HC)에 할당될 때 BSS의 동작 동안의 시간 기간이다. 경쟁 기간은 분산 조정 기능(DCF) 또는 하이브리드 조정 기능(HCF)이 활성화되고 전송 권리가 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access Algorithm with Collision Avoidance)를 사용하는 무선 매체(WM)에 대한 전달 경쟁을 하면서 STAs에서 원격으로 결정되거나 향상된 STA 또는 하이브리드 조정자에 할당될때 BSS의동작 동안의 시간 기간이다.
슈퍼프레임은 규칙적인 간격으로 AP에 의해 BSS에 전송되는 비콘 메시지를 지닌 하이브리드 조정자로부터 초기화된다. 비콘 메시지는 도메인(ID), 액세스 포인트의 WLAN 네트워크 ID, 통신 품질 정보 및 셀 탐색 임계값을 포함한다. 도메인 ID는 동일한 WLAN 로밍 네트워크에 속하는 이동 STAs 및 액세스 포인트를 식별한다. 비콘을 청취하는 이동 STA는 동일한 도메인(ID)으로 비콘 메시지만을 해석한다. 비콘 메시지에 관한 부가적인 상세 사항은Wireless LANs-Implementing Inter-Operable Networks, supra at pages 210-212에 개시되어 있다.
CFP(202)는 경쟁 제어 프레임(CC)(208)를 포함하는데, 이 기간 동안, 향상된 STAs는 품질 요구조건을 지닌 LAN 애플리케이션을 지원하는 DCF 기반으로 한 경쟁 및 통화중 BSS의 매우 높은 가변 지연없이도 HC로부터 전송 기회를 요청할 수 있다. 제어된 경쟁의 각각의 인스턴스는 HC에 의해 규정되는 기준에 부합하는 예약 요청을 전송할 필요가 있는 STAs의 세트중에서 만 발생한다. 제어된 경쟁은 제어된 경쟁 구간(CCI)동안 발생하는데, 이 CCI의 시작 시간 및 지속 기간은 HC에 의해 결정된다. CCI 동안 수신되는 RF 프레임의 정확한 수신은 다음 전송된 프레임에서 확인된다. 각 제어된 경쟁 구간(CCI)(210)은 CC 제어된 프레임의 종료후 PIFS 구간을 시작한다. 단지 HC만이 CC 제어된 프레임을 전송하도록 허가된다. CC 프레임은 CP 및 CFP 동안 전송될 수 있는데, 이 CP 및 CFP는, CC프레임 및 상기 CC 프레임을 따르는 CCI의 무결성(entirety)이 단일 CP 또는 CFP내에서 부합되도록 하는 제한을겪는다. CC를 초기화할 때, HC는 CCI 기회 또는 슬롯 수와 관련하여 CCI의 길이를 제공하고 CCI 및 슬롯의 지속기간을 규정하는 서브타입 CC의 제어 프레임을 생성하여 전송한다. 슬롯의 지속기간은 CC 프레임 이외에 하나의 SIFS를 전송하는데 사용되는 바와 같은 동일한 데이터 레이트로 예약 요청 프레임, 코딩 및 프리엠블 옵션을 전송하기 위한 다수의 마이크로초이다.
도2B는 CC 프레임(210)을 보다 상세히 도시한 것이다. 프레임은 프레임 제어 필드(219)로 시작한다. 지속기간/ID 필드(211)는 마이크로초에서 CCI + 2 PIFS의 지속기간을 규정하는 2개의 옥텟(octets)이다. CCI 길이 필드(213)는 CC 프레임을 따르는 CCI에서 CC_OP의 수를 규정하는 단일 옥텟이다. 0의 CCI 길이 값은 사전에 수신된 예약 요청(RR) 프레임에 대해 피드백을 제공하기 위하여 배타적으로 사용되는 CC 프레임에 사용되고, 새로운 CCI를 초기화하지 않는다. 허가 확률(PP) 필드(214)는 후술되는 바와 같이 경쟁중인 STAs중에서 재생 필드(playing field)를 균일(level)하게 하기 위하여 포함될 수 있다. CC_OP 지속기간 필드(215)는 각 CC_OP의 지속기간을 규정하는 단일의 옥텟이다. CC_OP 지속기간은 CC 프레임 이외에 하나의 SIFS를 전송하는데 사용되는 바와 같이 동일한 데이터 레이트로 예약 요청 프레임, 코딩 및 프리엠블 옵션을 전송하기 위한 마이크로초의 수이다. 트래픽 카테고리 필드(217)는 어느 트래픽 카테고리가 다가오는 CCI 동안 매체에 대해서 RR 프레임과 경쟁하는지를 나타낸다.
도2C는 프레임 제어 필드(219); 0으로 설정되는 지속기간/ID 필드(221); 기본 서비스 세트를 위한 BSSID 필드(223); 및 요청된 전송 지속기간 또는 큐 크기와함께 요청이 이루어지는 트래픽 ID를 포함하는 서비스 필드(225)의 품질을 포함하는 예약 요청(RR) 프레임(216)을 개시한다. 관련 식별자(AID: Association Identifier)는 요청 및 프레임 검사 시퀀스 필드(229)를 전송하는 STA의 관련 식별을 포함한다.
도2A를 참조하면, 제어된 경쟁의 각각의 인스턴스는 CC 제어 프레임의 종료 후 PIFS 구간을 시작하는 제어된 경쟁 구간(CCI)동안 발생한다. HC만이 CC 제어 프레임을 전송하는데 허가된다. CC 프레임은 CP 및 CFP 동안 전송될 수 있는데, 이 CP 및 CFP는, CC프레임 및 상기 CC 프레임을 따르는 CCI의 무결성(entirety)이 단일 CP 또는 CFP내에서 부합되도록 하는 제한을 겪는다.
제어된 경쟁을 초기화할 때, HC는 우선순위 마스크, CC_OP의 지속기간 및 CCI 내의 CC_OPs 수를 포함하는 서브타입 CC의 제어 프레임을 생성하여 전송할 것이다. 우선순위 마스크는 HC가 특정 CCI 내에서 요청을 허가하는 우선순위 값의 서브셋을 규정하도록 하여, 고 부하 조건하에서 충돌 가능성을 감소시킨다.
서브타입 CC의 제어 프레임을 수신시, STA(s)는 CCI 응답 절차를 다음과 같이 수행한다.
a) 수신된 CC 프레임에서 CCI 길이 값이 0이거나, STA가 계류중인 요청을 갖지 않는 경우, STA는 CCI 이후, CC 프레임의 지속기간/ID 필드에서 표시된 마이크로초와 동일한 CC 프레임의 종료 이후의 경과시간에 의해 결정될 때까지 더 이상 전송을 행하지 않는다.
b) 트래픽의 우선순위가 CC 프레임의 우선순위 마스크 필드에서 0으로 설정되는 비트 위치에 대응하여 요청이 계류중인 트래픽 카테고리(TC)에 속한 경우, 현재 CCI 동안 TC에 대한 요청은 전송되지 않는다. 각 STA는 각 CCI 동안 단지 하나의 요청을 전송할 수 있다. 그러나, 새롭거나 수정된 전송 기회의 필요시 다수의 TCs를 지닌 STA는 CC 프레임의 우선순위 마스크 필드 및 값을 토대로 요청을 전송하는 TC를 선택하도록 허가된다. 이 단계의 끝에서, 각 잠재적 경쟁중인 STA는 현재의 CCI 동안 전송될 정확하게 한 요청을 선택하지 않는 단계(c)로 진행하거나, 모든 다른 STAs는 CCI가 완료된 후까지 더 이상 전송을 행하지 않는다.
(c) STA는 트래픽 카테고리 및 전송 지속기간 또는 전송 카테고리 큐 크기를 식별하는 서비스 제어된 필드의 품질의 값을 지닌 서브타입(RR)의 제어 프레임을 전송한다. RR 전송의 시작은 다수의 마이크로초에 의한 CC 프레임의 종료를 따른다. RR은 CCI를 초기화하는 CC 프레임과 동일한 데이터 레이트로 전송될 것이다. 그 이유는 네트워크 할당 벡터가 설정되어 있기 때문에 RR 프레임을 전송하거나 RR을 결정한 후에는 전송될 수 없는데, STA는 CCI가 완료된 후까지 더 이상 전송할 수 없다.
지금부터, CC 파라미터의 적절한 설정에 대해 참조하면, 우선, 기본 판단시에 어떤 정보를 이용할지를 고려하여야 한다. 한 조각의 정보는 RR 프레임을 전달하고자 하는 경쟁중인 STAs(경쟁자)의 수의 추정이다. 각 STA는 CCI 당 단지 하나의 RR을 배치하고자 한다고 가정하자. 단일 CCI 동안 RR을 성공적으로 배치하기 위한 일정한 확률이 바람직한 경우, 경쟁자의 수가 많으면 많을수록 필요로 되는 CC_OPs(타임 슬로 또는 단지 슬롯)의 수도 크게된다 라는 것이 당업자에게는 명백하다. 실패된 RR을 배치하는 비용은 낭비되는 대역폭(충돌 또는 충돌된 슬롯)의 지연(delay) 및 정도이다. 그러나, 슬롯의 수를 과다 준비하는 비용 또한 낭비된 대역폭(빈 슬롯)이다. 본 출원 전체에 걸쳐서, 용어 RR 및 경쟁자 뿐만아니라 CC_OPs 및 슬롯은 상호 호환되어 사용된다는 점에 유의하라.
지연 및 낭비된 대역폭 뿐만 아니라 대역폭이 낭비되는 방법간에는 명백하게 어떤 균형이 존재한다. 시스템의 구성에 따라서, 실패된 RR의 지연 비용은 높거나 낮을 수 있다. 모든 바람직한 RR 프레임이 수신될 때까지, HC가 (연속적으로 CCI를 초기화하는) 연속적으로 CC 프레임을 전송하도록 구성된 경우, 실패된 RR의 지연 영향은 대단히 낮을 수 있다. 다른 한편으로, (우선순위 트래픽을 고려하기 위하여 또는 수행을 간단히 하기 위하여) CCI간에 실질적인 갭이 존재하는 경우, 실패에 대한 많은 지연 패널티가 있을 수 있다.
분석하기 위하여, 일부 시스템 가정이 필요로 된다. 우선, CCI 당 최대수의 CC_OPs가 존재하지 않는다 라고 가정하자. 많은 시스템에서, 이와 같은 최대수가 존재할 수 있다. 이상적으로, 허가 확률(PP)은 경쟁자의 수를 제한하고자 하는 경우에 사용되어, CCI 내에서 적당한 성공 확률을 보장하게 한다. 그러나, 개시된 본 발명은 PP 없이 동작할 수있고, 본 발명의 예시된 예들은 허가 확률을 필요로 하지 않는다. 본 출원은 CCI에서 CC_OPs의 수에 대한 제한이 존재하지 않는다 라고 가정한 것이다(이는 종종, 실제 있을 수 있을 것이다).
또 다른 가정은, 경쟁자의 수에 대해 완벽하게 알고 있다는 것이다. 실제로, 이런 경우는 존재하지 않는다. 그러나, 개시된 본 발명은 또한, 이 입력에 대해 불완전한 지식으로 동작할 수 있다. 경쟁자 수에 대한 추정은 여러 가능한 알고리즘들중 한 알고리즘을 사용하여 행해질 수 있다.
사전 CCI 결과 또는 경쟁자 도달 레이트에 대한 지식이 존재하지 않는 경우, 초기에는 경쟁자가 존재하지 않는다라고 가정한다. 각 CCI는 (심지어 경쟁자가 존재하지 않는 경우 조차도) 하나 이상의 CC_OP를 포함하여야 한다. 최종 CCI로부터의 데이터가 이용가능한 경우, 이 데이터는 경쟁자의 수를 추정하는데 사용된다. 예를 들어, 초기 추정한 경쟁자의 수가 제로이고 제1 CCI에 하나의 CC_OP가 존재하고 CC_OP가 통화중이라고 검출되면, 충돌이 있을 수 있다. 이는, 아마도 2명의 경쟁자가 존재한다는 것을 의미한다. 따라서, 이 방법은 통화중으로서 검출된 각 CC_OP(슬롯)에 대한 2개의 수신되지 않은 RR 프레임(경쟁자)이 존재한다 라고 가정한다.
게다가, 트래픽 패턴의 관찰 또는 기존의 트래픽 사양을 토대로, 최종 CCI 이후, 새로운 경쟁자의 수를 추정할 수 있다. 예를 들어, 현재 트래픽 부하가 초당 대략 5개의 새로운 웹 페이지 액세스를 생성시키고(이들 각각은 RR을 전송하는데 필요로된다) 최종 CCI 이후 200 밀리초가 걸린다면, 시스템은 하나 이상의 RR(경쟁자)이 아마도 서비스를 위하여 대기하고 있다 라고 가정할 수 있다. 그 후, 사전 CCI로부터 경쟁자 추정은 추정된 부가적인 경쟁자를 고려하여 갱신된다.
상이한 서비스 카테고리(클래스)를 위한 CCI 레이트가 서로 격리될 수 있다는 점에 유의하라. 즉, CCI에서 카테고리 필드를 적절하게 설정함으로써, 단일 카테고리 또는 카테고리 세트는 다른 것들을 제외할 만큼 서비스될 수 있다. 예를 들어, 침묵 삭제(silence suppression)된 음성은 웹 브라우징 트래픽 보다 빈번한 CCIs를 필요로 한다. 음성 트래픽을 서비스하기 위한 CCIs는 10밀리초 마다 전송될 수 있는 한편, 웹 브라우징 CCIs는 200 밀리초 또는 심지어 주기적으로 전송될 수 있다. 이 성능은 유용할 수 있는데, 그 이유는 많은 수의 RR(경쟁자)이 종종, 보다 작은 수의 RR 보다 효율적으로 서비스될 수 있다는 것을 나타내기 때문이다. 웹 브라우징 트래픽이 보다 작은 시간 임계값이기 때문에, 이 트래픽을 위한 CCIs간에서 보다 긴 구간을 가질 수 있어, 음성 트래픽으로 서비스되는 경우에 가능한 것 보다 큰 효율성을 허용한다.
지금까지 제공된 가정을 따르면, 경쟁자 세트에 서비스하기 위한 가장 효율적인 방식이 무엇인가하는 문제점이 제기된다. 그러나, 우선적으로 어떤 것이 효율적인 것인지에 대해 규정하여야 한다. 이를 행하기 전에, 경쟁자에 무엇을 서비스할 지를 규정하여야 한다. 이 애플리케이션의 경우에, 경쟁자에 서비스하는 것은 RR이 정확하게 수신하여 다음의 CC 프레임에서 수신 통지에 응답하거나 경쟁자를 폴링함으로써 내재적인 통지를 제공하는 것으로서 규정된다. 이것이 제공되면, RR을 수신하여 이의 수신을 경쟁자에 통보하는데 필요한 시간을 최소화하는 것으로서 효율성이 규정될 수 있다. 보다 효율적인 방법은 보다 덜 효율적인 방법 보다 시간이 덜 드는 방식으로 경쟁자의 세트에 서비스하는 것이다. 이 시간은 랜덤하게 가변되어, 평균 시간 또는 이 평균에 대한 가능한 시간 분산이 고려되어야 한다. 예를 들어, 평균보다 차라리, 소정 조건 세트에서 시간의 95%에서 경쟁자에 서비스하는데 충분한 시간을 측정할 수 있다.
서비스 시간 효율성에 대한 또 다른 정의는 대역폭 효율성이다. 이는 매체의 점유에 의해 분할된 링크상에 서비스되는 RR의 수이다. 이 경우에, 가장 효율적인 프로토콜은 RR 당 매체상의 최소 시간을 소비하는 프로토콜이다. 매체 점유의 정의는 빈 및 충돌된 CC-OPs를 포함하여 배타적으로 RR에 의해 사용하기 위하여 예약된 모든 시간을 포함한다. 수신 통지를 셀수 없는 경우, 대역폭 효율성은 대략 서비스 시간 효율성의 평균과 등가이다. 그러나, 이의 엠퍼시스(emphasis)는 상이하게 된다. 요청에 응답하는데 필요로되는 시간에 대해 집중하기 보다 오히려, 매체에 대한 대역폭이 낭비되지 않도록 행하는데 집중한다. 대역폭 효율성은 본 발명의 촛점이다. 그러나, 어떤 의미에선, 평균 서비스 시간을 또한 본 발명에 의해 최소화하는 것으로 간주된다.
상기 효율성에 대한 가정 및 정의가 제공되면, 서비스중인 경쟁의 설계 및 분석 방법을 개시할 수 있다. 종래 기술에 따라 적용된 한가지 직접적인 방법은, 단일의 CCI에서 모든 경쟁자에 서비스하고자 하는 것이다. 예를 들어, 시간의 95%에서 모든 경쟁자가 CCI 내에서 서비스받도록 하는 CCI를 구성하는 것이 바람직할 수 있다. 그 후, CCI에 필요로되는 슬롯 또는 CC-OPs의 수로 분할된 서비스받는 모든 경쟁자의 수로서 대역폭 효율성을 측정할 수 있다.
소정 수의 경쟁자를 위하여 이와 같이 CCI를 구성하는 것은 확률 이론 또는 어떤 수학식의 작용에 대한 기본적인 이해를 필요로 한다. 부록 A는 이와 관련한 일부 주요한 수학식 및 계산을 포함한다. 가변하는 경쟁자의 수에 대한 이 결과의 효율성은 도3에 제공되어 있다. 대역폭 효율성은 경쟁자의 수가 1을 초과할 때 크게 떨어진다. 이 방법은 내무 낮은 대역폭 효율성을 갖는다는 것이 명백하다.
모든 경쟁자에 서비스하기 위하여 단일 CCI를 사용하는 방식이 지닌 주요한 문제점은, 2번의 기회가 없다는 것이다(이는 CCIs간에 긴 시간이 존재한다라고 추정된다). 또한, 첫 번째 시도(shot)에서 모든(또는 거의 모든) 경쟁자를 입수하여야 할 필요가 있다. 경쟁자에 서비스하는데 사용될 다수의 CCIs를 고려하면, 대역폭 효율성을 위하여 각 CCI를 최적화할 수 있다. 충분한 CCIs를 연결함으로써, 상당한 서비스 확률로 모든 경쟁자에 서비스 할 수 있다. 대역폭 효율성을 위하여 CCI를 최적화하면, 정의에 따라서, 평균적으로 가능한 대부분의 경쟁자에 서비스할 수 있다. 또한, 모든 경쟁자에 서비스하는데 최소 시간이 걸려야 한다. 따라서(최소한 평균적으로) 서비스 시간은 또한 이 방식으로 최적화된다.
CCI 효율성의 최적화는 여러 가지 다양한 방식으로 고려될 수 있다. 한 가지 방식은 한 슬롯(CC-OP)당을 토대로 한다. 또 다른 방식은 CCI 내의 전체를 토대로 한다. 최종적으로, 세 번째 방식은 다수의 CCI에 걸쳐 있는 전체를 토대로 한다. 모두 세가지 방식이 본원에 고려된다. 슬롯 당을 토대로 한 경우에, 각 경쟁자가 랜덤하게 슬롯을 취하는 경우, 특정 슬롯을 취하는 이들 확률은 1/(슬롯 수)이다. 각 경쟁자는 슬롯내에서 독립적으로 경쟁한다. 이항식 분산(binomial distribution)이 이와 같은 상황을 위하여 생성되었다는 것이 널리 공지되어 있다. 경쟁자의 수가 슬롯의 수와 같을 때, 이 분산은 최대화된다는 것을 보여준다. 이의 증명은 부록B에 제공되어 있다.
이 설명을 추가로 입증하기 위하여, 도4를 고려하자. 도4의 값은 부록C에서발견된다. 도4는, (적어도 고려된 값의 제한된 범위에서) 슬롯의 수가 경쟁자의 수와 동일할 때 성공 확률이 최대화된다는 것을 명백하게 보여준다. 일부 다른 관심 사항은, 곡선의 피크(최대 성공 확률)는 경쟁자의 수가 증가할 때 낮아지고 주요 로브(lobe)(피크)는 넓게되어, 감소된 민감도 대 슬롯의 수를 나타낸다.
단지 슬롯 데이터 당을 토대로 하면, 각 CCI 동안 슬롯의 수가 경쟁자의 수와 동일하게 설정될때 이상적인 수행성능이 성취된다는 것이 예측된다. 그러나, 이것은, 각 슬롯에서의 결과가 실제로 아닐때 서로 독립적이 된다라고 가정된다. 다음 예를 고려하자. 4개의 슬롯 및 3명의 경쟁자가 있다라고 가정되면, 단일 슬롯에서 성공 확률 값은 다음과 같이 계산될 수 있다.
각 슬롯에 대한 이 결과가 독립적인 경우, 모두 4개의 슬롯에서 성공 확률은 다음과 같이 계산될 수 있다.
물론, 단지 3명의 경쟁자만이 존재하기 때문에, 4개의 성공이 있을수 없고, 응답은 제로가 되어야 한다. 명백하게, CCI의 상이한 CC_OPs에서의 결과가 독립적이 아니다. 그러므로, 슬롯 당 솔루션은 전체 CCI의 효율성을 최적화 한다라고 가정될 수 없다. 3명의 경쟁자의 경우에, CCI 효율성 당 상술된 4개의 슬롯 케이스는 실제로, CCI에서 1, 2 및 3의 확률에 대해서 가중된 평균이고, 이 경우에 다음과같이 될 수 있다.
여기서, Ps(x)는 CCI에서 정확하게 x 성공 확률이다. 각 슬롯에서 분산이 상호종속적이기 때문에, 단일의 슬롯 효율성은 CCI에 대한 전체 효율성과 동일하게 될 이유가 없다. 이를 위한 카운터 예로서, 슬롯이 독립적인 경우, 합산에 기여하는 Ps(4)의 유한 확률이 존재한다라고 하자. 그 후, 슬롯이 현재 독립적인 경우, 단일의 슬롯 효율성과 동일하게 될 CCI에 대한 평균 효율성을 예측한다. 그러나, Ps(4)가 제로(슬롯이 독립적이 아니다)가 되어야 한다는 것을 이미 알고 있다. 상호종속적인 경우에, Ps(1) 내지 Ps(3)에 대한 항은, 평균 CCI 효율성이 단일 슬롯 효율성과 동일하게 되도록 될 수 있지만, 이를 예측할 이유는 없다.
각 CC_OP에서 상호종속적인 분산을 지닌 CCI에 대한 전체 효율성이 단일 독립적인 CC_OP의 효율성과 동일하게 된다는 것은 획기적인 것이다. 그러나, 이는 많은 작업 비트를 필요로 한다는 것을 나타낸다. 도5의 표에서 반영된 바와 같은 부록 D를 우선 고려하면, 4개의 슬롯 및 최대 7명의 경쟁자에 대한 데이터 샘플이 제공된다. 이는 슬롯 수 및 충돌 관심 세트가 제공되면 경쟁자들간의 어떤 특정 세트의 성공/충돌 발생 확률을 계산하기 위한 식을 도출한다. 부록 E에서, 프로그램은 부록D의 등식을 사용하여 슬롯 및 경쟁자의 수가 제공된 경우 CCI에서 소정 성공 수에 대한 확률을 계산하도록 규정된다. 그 후, 이 프로그램은 최대 16명의 경쟁자 및 16개의 슬롯에 대한 소정 성공 수에 대한 확률을 생성시키는데 사용된다.
부록 F에서, 부록 E로부터의 값은 CCI 효율성 당 최대 16개의 슬롯 및 16명의 경쟁자의 경우에 대해 계산하는데 사용된다. 이 효율성은 CC 프레임의 오버헤드를 가지고 또한 갖지 않고 평가된다. 도6은 오버헤드 없이 효율성 데이터를 제공한다. 이들에 대해 최소한 오버헤드가 없는 경우, 부록 F는 부록 C에서 도출된 바와 같은 단일 독립 슬롯(CC_OP)에 대한 것과 동일하게 될 효율성을 보여준다. 이는 일반적인 경우를 입증할 수 없지만, 이 애플리케이션의 경우에, 등가성이 이 애플리케이션에서 가장 큰 이득 값을 유지한다 라고 가정된다. 슬롯 케이스 당 효율 값이 계산을 위하여 수치적으로 덜 집중되기 때문에, 이들 등식은, 본원에서 입증되지 않았지만, 오버헤드 효율 값없이 CCI당 구하는데 사용될 수 있다. 이들은 결국 많은 수의 슬롯 및 경쟁자에 대한 효율성의 평가를 용이하게 한다. 중요한 점은, 경쟁자와 동일한 수의 슬롯을 사용한 최적성이 슬롯 결과 당에 대해서 행한 것처럼 오버헤드 결과 없이 CCI 당 유지되어야 하는 것이다.
부록 F에서 또 다른 중요한 평가는, 도7에 도시된 바와 같이, 오버헤드를 포함한 효율성이다. CC 프레임은 CCI를 개시하는데 필요로되고, 제2 CC 프레임은 성공적인 RR 프레임을 다시 경쟁자에 보고하는데 사용될 수 있다. 이 제2 CC 프레임은 또 다른 CCI를 개시하도록 하여, 대부분의 경우에, 사전 CCI로부터 결과를 보고하는데 사용되는 CC 프레임의 부분만이 오버헤드로서 카운트되어야 한다. 물리층(PHY) 데이터 레이트 또한 CC/RR 프로토콜이 어떻게 사용되는지에 대한 사항과 같은 802.11에서 여러 파라미터의 변화로 인해 오버헤드를 평가하는 정확한 방법은 없다.
CC 프레임 오버헤드의 정확한 추정이 곤란하지만, 양호한 근사치는 존재하지 않는다. CC 프레임의 크기는 사전 CCI로부터 보고되는 성공적인 RR의 수로 변화되고 항상 RR 프레임보다 적어도 약간 크게된다. 그러나, 제1 근사화 정도와 CC 및 RR 프레임은 거의 동일한 크기가 된다. 따라서, CC 프레임의 오버헤드는 대략 분석시 사용되는 "슬롯"의 크기이다. 이 가정은, 오버헤드가 CCI 당 하나 및 두 개의 슬롯간에서처럼 추정될 수 있다는 것을 의미한다. 오버헤드 값이 일반적으로 2개의 슬롯이라기 보다 차라리 하나의 슬롯에 보다 근접하다라고 간주된다.
도7 및 도8의 데이터를 고려하자. 도7부터 살펴보면, 우선, 최적의 동작 포인트가 도6에서 데이터로부터 시프트된다는 것을 알 수 있다. 슬롯 = 최적의 경쟁자 대신에, 슬롯=경쟁자 +1 이 최적으로 된다. 또한, 오버헤드를 고려하지 않으면, 경쟁자의 수가 적으면 적을 수록 보다 효율적으로 된다는 점에 주목하라. 오버헤드가 없으면, 임의의 다른 경쟁자의 수보다 효율적으로 2명의 경쟁자에게 항상 서비스 할 수 있다. 도7에서, 최고 효율성의 수는 16명의 경쟁자인 경우이다. 도8과 유사하게, 9명의 경쟁자의 값이 도달될 때까지 슬롯=경쟁자+1을 사용하는 것이 보다 효율적이다. 이로부터, 슬롯=경쟁자 + 2를 사용하는 것이 보다 효율적이다.
최적의 동작 포인트는, 도7 및 도8의 데이터간에서 규정된다. PHY 및 CC/RR 사용에 대한 상세사항이 공지되었다면, 보다 정확한 분석이 가능하다. 시스템은 동작이 시작될 때, 오버헤드 없이 효율표 및 이 지식이 제공되면 동작 포인트에 대한 정확한 효율성을 계산할 수 있다. 부록 D-F에서 식이 어렵지만, (오버헤드가 없으면, 부록 C의 식은 CCI 효율 당 작용할 수 있다는 가정을 토대로 한)훨씬 간단한세트가 부록 G에서 찾아볼 수 있다. 충분한 처리력으로, 식은 현재 오버헤드 및 경쟁자의 수의 추정을 토대로 실시간에서 필요로 되는 최적의 효율성을 계산할 수 있다. 우선, 경쟁자의 수를 추정할 수 있다. 그 후, 슬롯=경쟁자로 시작하여 최대 효율성이 구해질 때까지 하나씩 슬롯 수를 증분시킨다. 이 수는 항상 슬롯=경쟁자의 1 내지 2 슬롯 내에 있어야 한다.
"최적의 값이 슬롯=경쟁자로부터 벗어난 1 내지 2 값 보다 크게 드리프트할 수 있는가"가 질의될 수 있다. 부록 G의 식은 최대 50명의 경쟁자의 값을 조사하는데 사용된다. 이들 수는 통상적으로 802.11 기반 구조에서 예측할 수 있는 어떤 것 보다 훨씬 크다. 이들 많은 수에 대해서, 최적 포인트는 한 슬롯 오버헤드에 대한 슬롯=경쟁자 및 2 오버헤드 슬롯에 대한 슬롯=경쟁자 +2이다.
"오버헤드를 지닌 효율성이 특정한 경쟁자의 수에 대한 피크를 초과하는가?"에 대한 질의가 있을 수 있다는 것이 또 다른 문제이다. 오버헤드가 없으면, 2명의 경쟁자에 대해 50%에서 효율성 피크는 영구히 감소될 것 같다. 오버헤드가 있으면, 효율성은 우선 증가한 후 결국 오버헤드가 없는 경우와 같이 감소되어, 경쟁자의 수가 최적으로 되는 피크를 발생시키는 것으로 예측될 수 있다. 이 응답은 피크가 존재하지 않는다는 것이다. 오버헤드가 없으면, 경쟁자의 수가 무한대로 될 때 효율성 제한이 exp(-1) 또는 대략 0.3679가 된다는 것이 부록B의 끝에 입증되어 있다. 오버헤드 솔루션이 영구히 감소되지 않지만, 이는 결코 36.79% 아래로 떨어지지 않는다. 오버헤드 솔루션의 경우에, 경쟁자의 수가 무한대로 진행할 때, 오버헤드는 그다지 중요하지 않게된다(그 이유는, 경쟁자의 수가 증가할 때 조차도 일정하게 되기 때문이다). 오버헤드 솔루션이 또한, 36.79% 솔루션에 근사하게 된다. 그러나, 작은 수의 경쟁자의 경우에, 오버헤드는 상당히 효율성에 나쁜 영향을 미쳐, 이를 36.79% 포인트 아래로 이끈다. 위에서부터 36.79% 솔루션에 근사화하는 오버헤드 솔루션이 존재하지 않지만, 오버헤드 솔루션이 아래에서부터 이에 근사화게 된다. 그러나, 오버헤드 솔루션은 이에 결코 도달하지 않음으로, 이들은 결코 (적어도 실제 파라미터 값에 대해서)피크가 되지 않는다.
그러나, 또 다른 문제는 최적의 솔루션의 신뢰성(robustness)에 관한 것이다. 초기에 제공된 경쟁자를 추정하기 위한 간단한 알고리즘을 사용하는 경우, 경쟁자에 대한 과-추정 보다 경쟁자에 대해 과소추정할 것으로 여겨진다. 이는, 2 이상의 경쟁자가 충돌하는 경우, 2명의 경쟁자가 충돌한 것처럼 시스템에 동일하게 보이기 때문이다. 이는 통상적으로, 3방향 또는 그 이상의 충돌이라기 보다 양방향 충돌이기 때문에, 단지 2명의 경쟁자 만이 제공되는 것으로 추정할 수 있다. 다행스럽게도, 우리는 슬롯의 수를 "최적의" 동작 포인트로 설정한 경우, 과소추정하는 것이 상당히 신뢰성이 있다. 도7의 데이터로부터 가장 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 경쟁자의 수를 작은 수로 과소추정하고 이 값에 대한 최적의 슬롯 수를 사용하면 효율성면에서 많은 패널티를 부여하지 않는다.
지금까지, 단일 슬롯 및 단일 CCI 내에서 2레벨에서의 대역폭 효율성을 추정하는 것에 대해서 개시하였다. 다음 레벨은 다수의 CCI에 대한 효율성이다. 소정수의 계류중인 RRs을 추정하면, 이들을 다수의 CC를 통해서 전달하는데 어떤 메커니즘의 가장 효율적인지를 질의할 수 있다. 물론, 문제는 충돌로 인해, 모든 RR이 소정 CCI 동안 성공적으로 될 수 없다는 것이다. 이는, 부가적인 RR이 도달되지 않는 경우 조차도, 다수의 CCI가 모든 바람직한 RR 프레임을 전달하도록 할 수 있다는 것을 의미한다. 다수의 CCI를 통해서 RR을 전달하기 위한 최적의 전략은 무엇이고 효율적인 것은 무엇인지에 대한 질문이다.
모든 CCI가 경쟁자의 수에 대해 최적의 슬롯수를 사용한다라고 하면, 전체 효율성이 최적화되는 것이 명백하다. 본 발명은 최소한 이와 같은 내용에 대한 가정이다. 부록 H는 오버헤드를 가지고 또한 갖지 않고 다수의 CCI에 대한 효율성 문제를 분석한다. 도9는 전체 효율값을 제공한다. 이들은 다음과 같이 예측된다.
오버헤드가 없으면, 효율성은 경쟁자의 수가 증가할 때 연속적으로 감소한다. 또한, 효율성은 항상 소정수의 경쟁자에 대한 단일의 CCI 경우 보다 항상 높다. 이는, 충돌이 발생할 때, 경쟁자가 보다 작은 경쟁자 풀(pool)로부터 서비스되기 때문이다. 따라서, 이들은 보다 효율적으로 서비스될 수 있다. 오버헤드가 있다면, 경쟁자 풀이 많으면 많을 수록, 서비스는 보다 효율적으로 되기 때문에, 효율성은 일정하게 증가한다. 그러나, 동일한 수의 경쟁자에 대한 효율성은 최적의 단일 CCI에 비해 작은데, 그 이유는, 충돌이 발생하여 단지 일부 경쟁자만이 충족되는 경우, 나머지 경쟁자는 보다 덜 효율적으로 서비스받게 될 보다 작은 경쟁자 풀로부터 서비스 받기 때문이다.
최종적으로, 도10에 개시된 바와 같이, 경쟁자의 수를 추정하는 방법 (1000)을 고려하는 CC/RR 프로코톨에 대한 최적의 효율성을 실현하도록 설계된 알고리즘을 개시할 수 있다. 이 방법은 단계(1001)에서 개시되고 테스트는 단계(1003)에서수행되어, 사전 CCI 또는 경쟁자 도달 레이트에 대한 지식이 공지되었는지 여부를 결정한다. "아니오" 조건이 공정을 단계(1005)로 진행시키는데, 이 단계에서, 경쟁자 추정은 "0"으로 설정되며, 그 후, 이 방법은 단계(1011)에서 종료된다. 단계 (1003)에 대한 "예" 조건은 공정을 단계(1007)로 진행시키는데, 이 단계에서, 경쟁자 추정은 최종 CCI에서 통화중 슬롯의 수보다 2배로 설정된다. 단계(1009)에서, 경쟁자 추정은 최종 CCI 이후 예측된 경쟁자 도달만큼 증가되는데, 여기서, 예측된 경쟁자 도달은 애플리케이션 실행 또는 과거 내력에 대한 지식을 사용하여 계산된다. 예를 들어, 20RRs/초의 평균이 최종 5분에 걸쳐서 수신되고 최종 CCI 이후 100밀리초인 경우, 대략 2개의 RRs이 현재 전송을 위하여 큐잉된다라고 가정된다. 경쟁자 추정은 이에 따라서 조정되고 공정은 단계(1011)에서 종료한다.
도11은 CC/RR 프로토콜(1100)에서 최적으로 서비스하는 경쟁자를 위한 방법의 순서도인데, 이는 본 발명의 단지 한가지 가능한 실현 방법이다. 이 순서도에 개시된 실현 방법은 본 발명의 원리를 유지하는 유일한 방법이 아니다. 도11은 예시를 위한 것이지 제한하고자 하는 것은 아니다. 우선, 최적의 솔루션이 순환되어야 한다는 것이 명백하다. 모든 경쟁자는 단일 CCI에서 서비스되도록 보장할 수 없다. 또한, 다수의 CCI가 필요로 된다. 새로운 자원 예약 서비스 사이클(CCIs 세트)이 초기화될 때, 사이클이 종료될 수 있을때를 추적하는 것이 바람직할 수 있다. 더 이상 경쟁자가 존재하지 않는 경우, 아마도 사이클을 종료하기를 원한다.
도11에서, 이 방법은 단계(1101)에서 시작되고, 카운터는 도2A에 도시된 CCI 구간에서 Empty_CCIs의 수에 대해 단계(1103)에서 0으로 설정된다. 경쟁자 수에 대한 추정은 예를 들어, 도10의 방법을 사용하여 단계(1105)에서 행해진다. 테스트는 단계(1107)에서 수행되어, 경쟁자의 수가 1 보다 작은지 여부를 결정한다. "예"가 단계(1109)에서 개시되고 경쟁자가 없는 CCI가 발생될 때마다, 값 Empty_CCI는 증분된다. "아니오" 조건이 단계(1111)에서 개시되고, 경쟁자를 지닌 CCI가 발생될 때마다, 제로로 리셋된다. 단계(1109 및 1111)는 단계(1113)로 전달되는데, 이 단계에서, 테스트가 수행되어 Cntndrs가 Max_Cntndrs 보다 큰지 여부를 결정한다. 2개의 가변하는 Cntndrs가 추정된 경쟁자 수를 추적한다. 가변 Cntndrs>Max_Cntndrs는, 경쟁자의 수를 제한하여 CCI에서 최대 CC_OPs의 수를 제한하도록 보장한다. "예" 조건은 Max_Cntndrs/Cntndr로서 단계(1115)에서 허가 확률을 계산하여 Cntndrs = Max_Cntndr을 설정한다. 단계(1113)에 대한 "아니오" 조건은 허가 확률을 단계(1117)에서 1로 설정한다. 단계(1115 및 1117) 둘다는 방법을 단계(1119)로 진행시켜, 최적의 CC_OPs 슬롯을 결정한다. 그러나, 허가 확률의 개념이 이를 실현시에 사용되고 최적 CC_OPs를 결정하는 단계(1119)는 막연하게 규정되기 때문에, 경쟁자의 수를 직접적으로 제어하는 것이 용이하게 된다. 파라미터 Perm_Prob는 CC 프레임에서 전송되고 경쟁자의 수를 제어하도록 사용되어, 경쟁자 대 슬롯의 비가 오버헤드 조건에서 최적으로 되도록 한다. 이는 통상적으로 1로 설정된다(그 결과 모든 경쟁자는 경쟁하게 될 것이다). 그러나, CC_OPs의 수가 제한될때, 허가 확률은 Max_Cntndrs/Cntndrs의 비로 설정되어 매체상의 최적의 수행성능을 위한 경쟁자 풀을 감소시킨다. 최적 CC_OPs 블록 결정이 실행될 때, 최대수의 CC-OPs로 매핑하도록 값 Max_Cntndrs가 선택된다는 점에 유의하라. 단계(1112)에서, 테스트가 수행되어, CC_OPs의 수가 1보다 작은지 여부를 결정한다. 파라미터 CC_OPs는 CCI에서 CC_OPs의 수를 추적한다. CC_OPs는 직접적으로 감시될 수 있고 이에 최대 적용될 수 있다. 이는 여전히, 본 발명의 영역내에 있다. 또한, 도11에서 알수 있는 바와 같이, 도시된 실현을 위해선 CCI 내에 최소한 하나의 CC_OP가 항상 존재하여야만 한다. 실제 표준은 CC_OPs를 갖지 않는 CCI의 확률을 고려하고, 이와 같은 실시는 여전히 본 발명의 영역내에 있다. "예" 조건은 단계(1123)에서 CC_OPs의 수를 1로 설정한다. "아니오" 조건은 이 공정을 단계(1125)로 진행시키는데, 이 단계에서, 테스트가 수행되어 Empty CCI 슬롯의 수가 Max_Empty_CCI 슬롯 보다 작은지 여부를 결정한다. "아니오" 조건은 단계(1127)에서 종료한다. "예" 조건은 단계(1129)를 개시시켜 이 방법을 재시작시킨다. 파라미터 Empty_CCI가 값 Max_Empty_CCI에 도달되면, 서비스 사이클 또한, 종료된다. 서비스 사이클의 종료를 추적/개시하는 다른 방법이 또한 사용될 수 있고, 이는 여전히 본 발명의 영역내에 있다. CCIs가 행해진 후, 또 다른 검사가 단계(1131)에서 수행되어, 어떤 RRs이 수신되는지 여부를 검사한다. 만일 수신되었다면, 순서도는 단계(1103)로 진행하며, 이 단계에서, Empty_CCI는 리셋된다. 만일 수신되지 않았다면, 순서도는 단계(1105)로 진행한다.
본 발명의 중요한 요소는 "최적 CC_OPs를 결정"하는 단계(1119)이다. 이 용어 최적은 본원에서 매우 막연하게 사용되었는데, 그 이유는 본 발명의 영역내에 있는 것으로 간주되는 최적도이기 때문이다. 제1 근사화로서, 이 블록은 간단히 CC_OPs=Cntndrs로 설정될 수 있다. 이는 실제로 최적의 양호한 근사이고 본 발명의 영역내에 있다. 그러나, 오버헤드를 고려하면 약간 더 최적화되고 보다 신뢰성있는솔루션을 발생시킬 수 있다. 상술된 바와 같이, 오버헤드는 PHY 및 CC/RR을 구현하는 특정사항에 좌우된다. 일반적으로, 1 내지 2 CC_OPs 내에 있는 것으로 간주되지만, 대부분의 수행시에 1에 보다 근접한 것으로 간주된다.
일 예로서, 1MBPS에서 실행하는 기본적인 802.11 직접 시퀀스(DS) PHY에 대한 다음의 계산을 고려하자. MAC 프레임 크기는 RR에 대해선 144비트이며, CC 당 144 비트 + 각 CC에서 피드백 당 16 비트이다. 1MBPS에서, 이것은 RR 프레임의 MAC 부분에 대해 144 마이크로초로 변환되고 CC 프레임에서 각 피드백을 위하여 144 마이크로초 + 16 마이크로초로 변환된다. 이 레이트에서 모든 프레임에 대한 PHY 오버헤드는 192 마이크로초이다. 현재 프로토콜은 10마이크로초인 각 CC_OP에서 RR 전에 짧은 인터프레임 공간(SIFS)을 필요로하고, PCF 인터프레임 공간(PIFS)은 30마이크로초인 각 CC 프레임 전에 필요로된다. 이는, RR이 346 마이크로초를 필요로 하고 피드백이 없는 각 CC는 366 마이크로초를 필요로하고 각 피드백은 16 마이크로초이다. 따라서, 피드백이 없다면, 각 CC는 1.06 CC_OPs 오버헤드를 나타낸다. 연속적인 CCIs에 대해선, 모든 CCs 전 SIFS를 사용할 수 있지만 SIFS를 사용하는 피드백이 없는 제1 CCs는 정확하게 하나의 CC_OP 오버헤드이다.
피드백에 대해서, 단지 성공적인 RRs이 피드백을 필요로하고 이들중 일부는 직접 폴링을 통해서 내재적인 피드백을 얻을 수 있다. 모든 CC-OP가 피드백을 필요로하는 성공적인 RR을 포함하는 경우, 전체 부가적인 오버헤드는 4.6%이다. RRs의 기껏해야 단지 50%만이 성공적이라고 예측되기 때문에, 이 값은 약 2.3%로 캐핑(capped)되고 일반적으로 보다 작게된다. 연속적인 CCI가 사용되는 경우, 통상적으로, 단지 하나의 CC 프레임 오버헤드만이 존재하게 될 것이다. 따라서, 1.09 CC_OPs의 총 오버헤드가 예측된다. 최종 CCI는 부가적인 CC 프레임을 필요로하고, 전체 CC 프레임은 오버헤드로서 카운트되어야 한다. 그러나, 다음 서비스 사이클까지 피드백을 지연시키는 것이 허용될 수 있는데, 이 경우에, 부가적인 CC 프레임 패널티가 발생되지 않는다. 또한, 상술된 바와 같이, 피드백은 RR을 전송하는 STA를 단지 폴링함으로써 내재적으로 행해질 수 있다.
바람직한 경우, 오버헤드는 간단히, 하나의 CC-OP로서 근사화될 수 있는데, 이 경우에, "최적CC-OPs 결정"이라칭하는 블록은 CC_OPs = Cntndrs + 1를 설정한다. 경쟁자를 주정하는데 사용되는 이 방법이 과소추정하는 경향이 있다면, 이는 Cntndrs + 1을 사용하는데 유용하다는 점에 주목하라. 이는 본 발명의 영역내에 있다. 그러나, 정확한 추정이 특정 수행시 오버헤드를 위하여 공지되어 있다면(즉, 상기 제공된 예에서 1.09 CC_OPs), 이 오버헤드를 위하여 맞추어진 도6-9와 같은 표를 생성시킬 수 있다. 이는 최적의 값이 CC_OPs = Cntndrs +1인 경우이지만, Cntndrs의 어떤 값에 대해선, 정확한 값은 CC_OPs = Cntndrs +2이다. 일반적으로, 이와 같은 합성으로부터의 이득은 매우 작다(<1% 효율성). 그러나, 이것은 본 발명의 영역내에 있다. 유사하게, CC/RR 프로토콜의 사용 방법이 구성되어 있기 때문에, 오버헤드는 항상, 2 CC-OPs(모든 CCI에 대해 사용되는 2CCs)이고 피드백으로 인해 가능한 다소 크게된다. 사용된 이 방법이 경쟁자의 수를 과소추정하는 경향이 있기 때문에, "최적 CC_OPs 결정"이라 하는 블록은 CC-OPs = Cntndrs + 2를 설정한다. 이 모든 것은 본 발명의 영역내에 있는 것으로 간주된다. 그러나, 바람직한 실시예는 CC_OPs = Cntndrs +1로 간주된다. 또한, 상술된 바와 같이, PHY 특징은 동적이고, 이 개시 내용에 제공된 식을 토대로 실시간에서 최적의 값을 계산하기 위하여 수행된다. 이는 또한 본 발명의 영역내에 있는 것으로 간주된다.
최종적으로, 지금까지 취급되지 않은 것은, 경쟁자의 수가 실제로 랜덤하게 가변될 수 있고 이와 관련한 개시된 실시예는 이 랜덤 변수를 소정 상수로서 취급하였다. "최적 CC-OPs 결정"은 보다 복잡한 통계적 방법을 사용하여 본원에 개시된 것 보다 훨씬 더 선택된 CC-OPs의 값을 상세히 설명한다. 그러나, 구해진 어떠한 값도 CC-OPs = Cntndrs의 값과 근사하게 되고, 이와 같은 방법은 본 발명의 영역내에 있는 것으로 간주된다.
본 명세서에 포함된 부록은 다음과 같다:
부록 A : Number of Slots Required to Satisfy All Contendrs A Given Percent of Time.
부록 B : Maximizing the Probability of One Success with the Binomial distribution.
부록 C : Table of per Slot Probability of Success Given the Number of Contenders and the Number of Slots.
부록 D : Probability of given number of success and multi-contender collisions for a single CCI.
부록 E : Table for Probabilities for a given number of Success in a CCI given the total Number of Contenders and Number of Slots.
부록 F : Computation of Overall Efficiency during CCI 및,
부록 G : Efficient Equations for Computing per CCI Efficiency with Overhead
본 발명이 바람직한 실시예와 관련하여 도시되고 설명되었지만, 청구범위에 규정된 바와 같은 본 발명의 원리 및 영역을 벗어남이 없이 각종 변경을 행할 수 있다.

Claims (15)

  1. IEEE 802.11e 표준의 제어된 경쟁/자원 예약 프로토콜(Controlled Contention/Resource Reservation protocol)을 사용하여 무선 LANs상의 STAs(Stations)에 최적으로 서비스하는 방법으로서,
    (a) 경쟁 제어(Contention Control:CC) 프레임들을 전송하고 선택된 수의 슬롯화된 구간들을 갖는 제어된 경쟁 구간(Controlled Contention Intervals:CCI)을 개시하는 단계와,
    (b) 상기 제어된 경쟁 구간(CCI) 동안 STA 경쟁자들로부터 대역폭 요구들을 상세화하는 자원 예약들(Resource Reservations:RR)을 수신하는 단계와,
    (c) 성공적인 RRs에 대한 피드백을 포함하는 경쟁 제어를 위하여 적어도 제어된 경쟁 기회들(CC_OP)의 수 또는 슬롯화된 구간들을 포함하는 여러 파라미터들을 각 CC 프레임에 인스톨하는 단계와,
    (d) 무선 매체의 효율적인 사용을 최적화하고 무선 매체에 대해 경쟁하는 RR 프레임들에 대한 액세스 지연들을 감소시키기 위해, 상기 여러 파라미터들을 제어 및 설정하는 단계를 포함하는, 무선 LANs 상의 STAs에 최적으로 서비스하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    (e) 선택적인 허가 확률(Permission Probability:PP)을 상기 파라미터들에 포함시키는 단계를 더 포함하는, 무선 LANs 상의 STAs에 최적으로 서비스하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    (f) 어느 트래픽 카테고리들(TC)이 상기 CC_0Ps에 대해 경쟁할 수 있는지를 나타내는 플래그들의 세트를 상기 파라미터들에 포함시키는 단계를 더 포함하는, 무선 LANs 상의 STAs에 최적으로 서비스하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    (g) STA 경쟁자들의 수를 추정하는 단계를 더 포함하는, 무선 LANs 상의 STAs에 최적으로 서비스하는 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    (h) 슬롯들 또는 CC_OPs의 수를 STA 경쟁자들의 수로 설정하는 단계를 더 포함하는, 무선 LANs 상의 STAs에 최적으로 서비스하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    (i) 오버헤드 CCI를 고려하기 위하여 상기 파라미터들을 조정하는 단계를 더 포함하는, 무선 LANs 상의 STAs에 최적으로 서비스하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    (j) 각 CCI에서 STA 경쟁자들의 수와 동일한 CC_OPs의 수를 설정하면서 CCIs를 연결시키는(concatenating) 단계를 더 포함하는, 무선 LANs 상의 STAs에 최적으로 서비스하는 방법.
  8. IEEE 802.11e 표준의 제어된 경쟁/자원 예약 프로토콜을 사용하여 무선 LANs 상의 STAs에 최적으로 서비스하는 방법으로서,
    (a) 카운터 Empty_CC를 O으로 설정하는 단계와,
    (b) CC/RR 프로토콜 및 알려진 트래픽 패턴들에 대한 사전 결과들에 따라서 경쟁자들의 수를 추정하는 단계와,
    (c) 경쟁자들의 수가 1 보다 작은지를 결정하기 위하여 테스트를 수행하는 단계와,
    (d) 최적의 CC_OPs를 결정하고 오버헤드를 1 또는 2 슬롯들로서 근사화시키는 단계와,
    (e) 테스트 "CC_OPs <1"을 수행함으로써, "예" 조건이면 CC_OPs를 +1로 설정하고 "아니오" 조건이면 단계(f)로 이동하는 단계와,
    (f) 테스트 Empty_CCI <Max_Empty_CCI를 수행함으로써, "아니오" 조건이면 상기 프로세스를 종료시키고 "예" 조건이면 상기 프로세스를 단계(b)로 복귀시키는 단계를 포함하는, 무선 LANs 상의 STAs에 최적으로 서비스하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    (g) CC_OPs = STA 경쟁자들의 수+1로 설정하는 단계를 더 포함하는, 무선 LANs 상의 STAs에 최적으로 서비스하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    (h) CC_OP = STA의 # 수+2로 설정하는 단계를 더 포함하는, 무선 LANs 상의 STAs에 최적으로 서비스하는 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    (g) 허가 확률(Permission Probability)을 계산하는 단계로서, 경쟁자들>최대 경쟁자들 인 경우, 허가 확률 = Max_Cntndrs/Cntndrs 및 Cntndrs = Max_Cntndrs이고; 그렇지 않다면, "아니오" 조건은 허가 확률 = 1로 설정하며; 그렇지 않다면, cntndrs를 그대로 두는, 상기 계산 단계와,
    (h) 상기 Empty_CCI를 0으로 재설정하는 단계로서, "예" 조건은 상기 Empty_CCI 카운터를 증가시키는, 상기 재설정 단계를 더 포함하는, 무선 LANs상의 STAs에 최적으로 서비스하는 방법.
  12. IEEE 802.11e 표준의 제어된 경쟁/자원 예약 프로토콜을 사용하여 무선 LANs상의 STAs에 최적으로 서비스하는 장치로서,
    (a) 성공적으로 수신된 자원 예약들에 대한 피드백을 제공하고 선택된 수의 슬롯화된 구간들을 갖는 제어된 경쟁 구간들(CCI)을 개시하는 경쟁 제어(CC) 프레임들을 전송하는 전송 장치와,
    (b) 상기 제어된 경쟁 구간(CCI)이라 칭하는 특정 시간 구간 동안 STA 경쟁자들로부터 대역폭 요구들을 상세화하는 자원 예약들(RR)을 수신하는 수신 장치와,
    (c) 경쟁 제어를 위하여 여러 파라미터들을 각 CC 프레임에 인스톨하는 인스톨 장치와,
    (d) 무선 매체의 효율적인 사용을 최적화하고 상기 무선 매체에 대해 경쟁하는 RR 프레임들에 대한 액세스 지연을 감소시키고 대역폭 효율성을 유지시키기 위하여, 여러 파라미터들을 제어하는 제어 장치를 포함하는, 무선 LANs 상의 STAs에 최적으로 서비스하는 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    (e) 다수의 슬롯 또는 제어된 경쟁 기회들(CC_OP), 허가 확률(PP) 및 어느 트래픽 카테고리들(TC)이 상기 CC_OPs에 대해 경쟁할 수 있는지를 나타내는 플래그들의 세트를 상기 파리미터들에 포함시키는 선택 장치를 더 포함하는, 무선 LANs 상의 STAs에 최적으로 서비스하는 장치.
  14. IEEE 802.11e 표준의 제어된 경쟁/자원 예약 프로토콜을 사용하여 무선 LANs 상의 STAs에 최적으로 서비스하는 시스템으로서,
    (a) 통신 목적을 위하여 기본 서비스 세트로서 액세스 포인트에 무선 링크되는 복수의 스테이션들과,
    (b) 스테이션 전송 기회들의 할당 및 상기 스테이션들간의 제어된 경쟁 구간의 개시를 포함하는 액세스 관리 대역폭 관리를 수행하기 위하여 상기 액세스 포인트에 결합되는 하이브리드 조정자(hybrid coordinator)와,
    (c) 성공적으로 수신된 자원 예약들에 대한 피드백을 제공하고 선택된 수의 슬롯화된 구간들을 갖는 제어된 경쟁 구간들(CCI)을 개시하는 경쟁 제어(CC) 프레임들을 전송하는 전송 장치와,
    (d) 제어된 경쟁/자원 예약 프로토콜을 사용하여 스테이션들을 최적으로 서비스하기 위하여 제어된 경쟁 구간(CCI)라 칭하는 특정 시간 구간 동안 STA 경쟁자들로부터의 대역폭 요구들을 상세화하는 자원 예약들(RR)을 수신하는 수신 장치를 포함하는, 무선 LANs 상의 STAs에 최적으로 서비스하는 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    (e) 다수의 슬롯들 또는 제어된 경쟁 기회들(CC_OP), 허가 확률(PP) 및 어느 트래픽 카테고리(TC)가 CC_OPs에 대해 경쟁할 수 있는지를 나타내는 플래그들의 세트를 상기 파리미터들에 포함시키는 선택 장치를 더 포함하는, 무선 LANs 상의 STAs에 최적으로 서비스하는 시스템.
KR1020047006631A 2001-10-31 2002-10-28 Ｉｅｅｅ 802.11ｅ 경쟁/자원 예약 프로토콜을 사용한무선 랜 상의 최적 서비스 스테이션 KR100802974B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US33550401P 2001-10-31 2001-10-31
US60/335,504 2001-10-31
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