JP2007143146A - 無線ネットワークでのパケット伝送装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線ネットワークでのパケット伝送装置及び方法を提供する。
【解決手段】移動端末の移動性値を算出する移動性算出部と、移動端末が送受信するパケットの重複伝送数Ｎ値を決定するためのＮ値決定情報と、移動性算出部により算出された移動性値とを入力されてＮ値を決定する重複伝送調節部と、重複伝送調節部により決定されたＮ値に従ってデータリンク階層から伝送されたパケットを物理階層にＮ回重複伝送するパケット重複伝送部と、を備える無線ネットワークでのパケット伝送装置。パケットの重複伝送数Ｎ値を決定するためのＮ値決定情報を入力され、入力されたＮ値決定情報を利用してＮ値を決定する。決定されたＮ値に従ってデータリンク階層から伝送されたパケットを物理階層にＮ回重複伝送する無線ネットワークでのパケット伝送方法。これにより、高速移動する端末へのパケットロスを防ぐ。
【選択図】 図３

Description

本発明は、無線ネットワークでのパケット伝送装置及び方法に係り、より詳細には、移動端末の移動性程度によってパケットの重複伝送数を調節してパケットの送受信率を向上させうる、無線ネットワークでのパケット伝送装置及び方法に関する。

無線通信技術の発展につれて無線端末の使用が普遍化しつつ、無線端末ユーザは、速く移動する交通手段内部でも無線端末を利用してパケットを円滑に送受信できる安定した通信サービスを受けることを所望する。移動端末間のデータが通信階層によって伝送される過程を、図１を参照して説明する。

図１は、従来技術による移動端末の通信階層によるデータ伝送のフローチャートである。前記図１に表示された通信階層は、開放型システム間の相互接続（Ｏｐｅｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ；以下、ＯＳＩ）参照モデルのうち一部階層を示したものとみなすこともできる。ＯＳＩ参照モデルとは、相異なる機種のコンピュータやネットワーク間の接続を円滑にするために制定された通信関連標準モデルであり、一般的に７階層に分類され、各階層の役割は次の通りである。

まず、１階層（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ；物理階層）は、上位階層から降りたビット列を伝送媒体を通じていかなる電気的信号に伝送するかを担当し、２階層（Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｌａｙｅｒ；データリンク階層）は、信号レベルのデータビットらが前記物理階層を通過して形成されたデータブロックの伝送を担当し、前記データブロックの開始と終了とを認識する同期化問題と、エラーを検出して復元するエラー問題を担当する。３階層（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌａｙｅｒ；ネットワーク階層）は、送信側と受信側との間に見られない論理的なリンクを構成し、データをパケット単位で分割して伝送した後に組立て、パケット伝送の最適の経路を探すルーティング機能を提供する役割を担当し、４階層（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ；伝送階層）は、ユーザとユーザ、コンピュータとコンピュータとの連結を確立して維持し、送受信システム間の論理的な安定及び均一なサービス提供を担当し、５階層（Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｌａｙｅｒ；セッション階層）は、セッションを確立して順次的な対話のフローを円滑にするために同期化機能を提供する役割を担当し、６階層（Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ；表現階層）は、データを表現する方式を扱う階層であり、相異なるデータ表現を互いに可能にする標準インターフェースを提供する役割を担当し、７階層（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ；応用階層）は、最上位階層であり、ユーザの応用プログラムがネットワーク環境に接近する窓口の役割を行う。

前記ＯＳＩ７階層は再び２つのグループに分けられるが、上位階層（伝送階層、セッション階層、表現階層、応用階層）は利用者がメッセージを送受信するのに使われ、下位階層（物理階層、データリンク階層、ネットワーク階層）は、メッセージがホストを通過可能にする役割を行う。

前記図１を無線端末のパケット伝送に適用すれば、７階層（応用階層）で生成されたパケットは、６階層（表現階層）と５階層（セッション階層）を経て４階層（伝送階層）を通過しつつセッション階層から渡されたデータをセグメント単位で分割して番号を付け、エラー検出コードを追加して通信フローを制御し、３階層（ネットワーク階層）を通過しつつ目的地にパケット伝達のための最適の経路を探すルーティング機能を行う。２階層（データリンク階層）を通過しつつ同期化問題とエラー問題を解決して、次の階層である１階層にパケットを伝達させ、１階層（物理階層）を通じて無線でパケットを目的地に到達させる。

前記のようなパケットの伝送過程を表す現在の技術は、モビリティーの低い環境ではパケット流失が発生する場合が少ないので、現在の伝送方式をそのまま使用してもパケット伝送率が高い。しかし、高速で動く移動手段内で移動端末を使用する場合のようにモビリティーの高い環境ではパケット流失率が増加し、したがって、パケットの再伝送が頻繁に発生する。また、パケットの再伝送が頻繁に発生すれば、全体ネットワークのトラフィックが増加し、これによりパケット流失率も増加し、さらに、パケット伝送が遅延される時間も順次長くなるという問題が発生するので、モビリティーの高い環境で前記のような問題を解決するための方法が要求される。
韓国公開特許第２００３−０５５３３１号公報

本発明は、前記のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする技術的課題は、高速で移動する環境で移動端末を利用した無線通信時に発生するパケット流失とパケット伝送遅延の問題を解決することによって、パケットの流失とパケットの伝送遅延時間を低減できる無線ネットワークでのパケット伝送装置及び方法を提供するところにある。

本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されず、言及されていない他の目的は下の記載から当業者に明確に理解されうる。

前述した目的を達成するために本発明の一実施形態による無線ネットワークでのパケット伝送装置は、移動端末の移動性値を算出する移動性算出部と、前記移動端末が送受信するパケットの重複伝送数Ｎ値を決定するためのＮ値決定情報と、前記移動性算出部により算出された移動性値とを入力されて前記Ｎ値を決定する重複伝送調節部と、前記重複伝送調節部により決定された前記Ｎ値に従ってデータリンク階層から伝送されたパケットを物理階層にＮ回重複伝送するパケット重複伝送部と、を備える。
また、本発明の一実施形態による無線ネットワークでのパケット伝送方法は、ａ）パケットの重複伝送数Ｎ値を決定するためのＮ値決定情報を入力されるステップと、（ｂ）前記入力されたＮ値決定情報を利用して前記Ｎ値を決定するステップと、（ｃ）前記決定されたＮ値に従ってデータリンク階層から伝送されたパケットを物理階層にＮ回重複伝送するステップと、を備える。

本発明の実施形態による無線ネットワークでのパケット伝送装置及び方法を利用すれば、高速で移動する環境で移動端末を利用した無線通信時に発生するパケット流失とパケット伝送遅延の問題を解決できる。

また、既存データ伝送階層と独立的に動作するので、いかなる無線通信システムでも安定した通信を提供できる。

本発明の効果は以上で言及した効果に制限されず、言及していないさらに他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解されうる。

その他の実施例の具体的な事項は詳細な説明及び図面に含まれている。本発明の利点及び特徴、そしてこれを達成する方法は添付された図面に基づいて詳細に後述されている実施例を参照すれば明確になる。しかし、本発明は以下で開示される実施例に限定されるものではなく、この実施例から外れて多様な形に具現でき、本明細書で説明する実施例は本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野で当業者に発明の範ちゅうを完全に報せるために提供されるものであり、本発明は請求項及び発明の詳細な説明により定義されるだけである。一方、明細書全体にわたって同一な参照符号は同一な構成要素を示す。

以下、本発明の望ましい実施形態によってあらかじめ定義された、無線ネットワークでのパケット伝送装置及び方法を説明するためのブロック図またはフローチャートを参照してさらに詳細に説明する。

図２は、本発明の一実施形態によるパケット伝送装置の全体構成を示す図面であり、図３は、細部構成を示す図面である。

前記図２に示したパケット伝送装置の全体構成は、重複伝送調節部１００、移動性算出部２００及びパケット重複伝送部３００を備える。

重複伝送調節部１００は、無線移動通信で移動端末が送受信するパケットを重複伝送するための重複伝送数Ｎ値を決定するためのＮ値決定情報を入力され、前記入力されたＮ値決定情報を利用してＮ値を決定する役割を行う。ここで、パケットとは、データの束であり、両地点間にデータを連続的に伝送せずに伝送するデータを適当な大きさに分けてパケットの形態に構成した後、パケットを一つずつ送る方法でパケットを伝送する。それぞれのパケットは、一定大きさのデータだけでなくデータ宛先、アドレスまたは制御符号などの制御情報まで含んでいる。そして、前記Ｎ値決定情報とは、前記パケットを送受信する移動端末の移動性値を算出するための移動性算出因子と前記Ｎ値を算出するための初期情報値とを含むが、前記初期情報値とは、重複伝送の臨界値である最小移動性値α及び前記パケットの重複伝送数の上限値（Ｎ_ｍａｘ）を含む意味である。最小移動性値と重複伝送数の上限値については図４で後述する。移動性算出因子は、単位時間の間のホストの受信パワーの変化、または、基地局と移動端末との距離変化などを例として挙げることができる。

一方、前記重複伝送調節部１００は、情報入力部１１０及びＮ値決定部１２０を備える。情報入力部１１０は、移動性算出因子と初期情報値を含む前記Ｎ値決定情報を入力され、必要な場合はメッセージプロセシング過程を経て前記α値とＮ_ｍａｘ値などを抽出する役割を行う。また、後述する移動性算出部２００内の移動性演算部２２０から移動端末の移動性値を入力される役割を行うこともある。そして、Ｎ値決定部１２０は、情報入力部１１０から前記抽出されたα値とＮ_ｍａｘ値などを含む初期情報値を入力され、また、情報入力部１１０から前記移動性値についての情報を伝達される。そして、前記移動性値及びα値とＮ_ｍａｘ値などを含む初期情報値を入力されて所定アルゴリズムによって前記Ｎ値を決定するが、Ｎ値を決定する詳細な過程については後述する。

移動性算出部２００は、パケットを送受信する移動端末の移動性値を算出して重複伝送調節部１００に前記移動性値についての情報を提供する役割を行うが、前記図３を参照して移動性算出部２００の細部構成を説明すれば、移動性算出部２００は、移動性算出因子検出部２１０及び移動性演算部２２０を備えている。移動性算出因子検出部２１０は、システム管理者により移動性算出因子を入力された重複伝送調節部１００の情報入力部１１０から前記移動性算出因子を検出して収集する役割を行う。移動性演算部２２０は、移動性算出因子検出部２１０から前記移動性算出因子を伝達され、前記因子を利用して前記移動端末の移動性値を演算する役割を行う。移動性演算部２２０による移動性演算方法は既に公知の技術であり、本発明では詳細な説明を省略する。

一方、移動性演算部２２０により演算された移動性値についての情報は再び重複伝送調節部１００の情報入力部１１０に伝えられ、移動性演算部２２０から前記移動性値を伝達された情報入力部１１０は、前述したように前記移動性値についての情報をＮ値決定部１２０に知らせる。したがって、前記移動性値を入力されたＮ値決定部１２０は、既に持っている初期情報値（α値とＮ_ｍａｘ値など）についての情報を利用してＮ値を決定するが、Ｎ値決定過程に使われる所定アルゴリズムによってＮ値を決定する過程を、図４を参照して詳細に説明する。

図４は、本発明の一実施形態によるパケット伝送装置でパケットの重複伝送数Ｎ値を決定する過程を示す図面である。前記図４の左側グラフィックを参照して移動性算出の臨界値といえる最小移動性値（α）を選定できる。横軸は、移動性値を表し、縦軸はパケットの受信率を表すが、移動性が低くなるほどパケットの受信率は高くなり、移動性が高くなるほどパケットの受信率は低くなるので、移動性と受信率とは反比例の関係である。“Ｂｅｓｔ ｐｏｉｎｔ”を過ぎて“Ｅｎｄｕｒｅ ｐｏｉｎｔ”に至れば、パケットの受信率は顕著に減少してユーザが通信に難しさを感じるので、最小移動性値（α）は“Ｂｅｓｔ ｐｏｉｎｔ”と“Ｅｎｄｕｒｅ ｐｏｉｎｔ”との間に選定する。したがって、移動性値がα値以下である時は、パケットの受信率が良好であるのでパケットを重複伝送する必要がなく、Ｎ値も算出する必要がないが、移動性値がα値以上である時は、パケットの受信率が劣化し始めるのでパケットを重複伝送する必要があり、したがって、前記Ｎ値を算出する必要がある。

前記Ｎ値は、パケットを重複伝送する回数を意味するものであり、パケットの流失を防止するためのものであるが、Ｎ値が一定値以上に大きくなれば、かえってネットワークのトラフィックを増加させてパケットの伝送遅延が起きるので、Ｎ値は上限値の制限がなければならない。このような上限値Ｎ_ｍａｘを選定する過程を表すことが、前記図４の右側グラフである。前記グラフから分かるように、移動性値がいかほど高くなっても重複伝送数は上限値Ｎ_ｍａｘに制限される。すなわち、Ｎ_ｍａｘ以上を重複して伝送すれば、ネットワークに負荷を起こすので、上限値として制限することである。そして、前記所定アルゴリズムは下記（式１）により具現される。

ここで、前記Ｎは、パケットの重複伝送数を意味し、前記Ｍは、現在の移動端末の移動性値を意味し、前記αは、前述したように一種の臨界値であって、前記Ｎ値を算出するための基準になる最小移動性値を意味し、前記Ｎ_ｍａｘは、前記Ｎの上限値を意味し、前記Ｃは、一種の調整定数である。前記（式１）を説明すれば、現在の移動性値と最小移動性値αとの差を指数関数の指数として、その差が大きくなるほどＮ値は指数関数スケールに増加するということが分かる。これを表したものが、前記図４の下にあるグラフであるが、移動性値が増加するにつれてＮ値も指数関数的に増加するが、ある瞬間から、すなわち、Ｎ_ｍａｘからはこれ以上増加せずに一定に維持されるということが分かる。

一方、前記のような方式によりＮ値が決定されれば、パケット重複伝送部３００は、Ｎ値決定部１２０から前記Ｎ値についての情報を受信し、ＯＳＩ参照モデルのデータリンク階層３０から伝送されたパケットを物理階層にＮ回重複伝送する。

前記のような実施例で使われる“部”という用語、すなわち、“モジュール”あるいは“テーブル”は、ソフトウェアまたはＦＰＧＡまたはＡＳＩＣのようなハードウェア構成要素を意味し、モジュールは所定の役割を行う。しかし、モジュールはソフトウェアまたはハードウェアに限定されるものではない。モジュールはアドレッシングできる保存媒体に位置すべく構成されても良く、１つまたはそれ以上のプロセッサーを再生させるように構成されても良い。したがって、一例としてモジュールはソフトウェア構成要素、オブジェクト向けソフトウェア構成要素、クラス構成要素及びタスク構成要素のような構成要素と、プロセス、関数、属性、プロシージャー、サブルーチン、プログラムコードのセグメント、ドライバー、ファームウェア、マイクロコード、回路、データ、データベース、データ構造、テーブル、アレイ及び変数を含む。構成要素とモジュール内で提供される機能はより少数の構成要素及びモジュールに結合されるか、追加的な構成要素とモジュールにさらに分離されうる。のみならず、構成要素及びモジュールはディバイスまたは保安マルチメディアカード内の１つまたはそれ以上のＣＰＵを再生させるように具現されることもある。

図５は、本発明の一実施形態によるパケット伝送方法の全体フローを示す図面である。前記図５を参照してパケット伝送方法のフローを説明する。まず、情報入力部１１０は、パケットの重複伝送数Ｎ値を決定するためのＮ値決定情報を入力される（Ｓ１０２）。ここで、前記Ｎ値決定情報は、前記パケットを送受信する移動端末の移動性値を算出するための移動性算出因子及び前記Ｎ値を算出するための初期情報値を含み、前記初期情報値は、重複伝送の基準になる最小移動性値（α）と前記パケットの重複伝送数の上限値（Ｎ_ｍａｘ）とを含む値である。

一方、Ｎ値決定部１２０は、前記入力されたＮ値決定情報を利用して前記Ｎ値を決定する過程を行うが、この過程を説明すれば、移動性算出部２００が情報入力部１１０から伝達された前記移動性算出因子を利用して前記移動端末の移動性値を算出するステップ（Ｓ１０４）を行う。移動性値を算出する方式は、公知の技術であり、ここでは詳細な説明は省略する。前記のように算出された前記移動性値についての情報を情報入力部１１０が再び受信してＮ値決定部１２０に伝達し、これを伝達されたＮ値決定部１２０は、前記移動性値と事前にあらかじめ収集した基礎情報値とを利用する所定アルゴリズムによってＮ値を決定する（Ｓ１０６）。前記所定アルゴリズムは、下記（式１）により具現される。ここで、前記Ｎは、パケットの重複伝送数を意味し、前記Ｍは、現在の移動端末の移動性値を意味し、前記αは、前述したように一種の臨界値であり、前記Ｎ値を算出するための基準になる最小移動性値を意味し、前記Ｎ_ｍａｘは、前記Ｎの上限値を意味し、前記Ｃは、一種の調整定数である。

前記（式１）についての詳細な説明は、パケット伝送装置の説明部分で前述したので、ここでは省略する。

次いで、ＯＳＩ参照モデルでデータリンク階層と物理階層との間にパケットの重複伝送を担当するパケット重複伝送階層を生成するステップ（Ｓ１０８）を行い、前記決定されたＮ値についての情報によって前記パケット重複伝送階層は、前記データリンク階層から伝送されたパケットを前記物理階層に重複伝送するステップ（Ｓ１１０）を行う。

一方、本発明の権利範囲は、前記のようなパケット伝送方法をコンピュータで実行するためのプログラムコードを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体にもおよぶことは当業者に自明である。

以上、添付図を参照して本発明の実施例を説明したが、本発明が属する技術分野で当業者ならば本発明がその技術的思想や必須特徴を変更せずとも他の具体的な形に実施されうるということが理解できるであろう。したがって、前述した実施例は全ての面で例示的なものであって、限定的なものではないと理解せねばならない。本発明の範囲は詳細な説明よりは特許請求の範囲により表れ特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその等価概念から導かれるあらゆる変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれると解釈されねばならない。

本発明の無線ネットワークでのパケット伝送装置及び方法は、移動端末機に好適に用いられる。

従来技術による移動端末の通信階層によるデータ伝送のフローを示す図である。 本発明の一実施形態によるパケット伝送装置の全体構成を示す図である。 本発明の一実施形態によるパケット伝送装置の細部構成を示す図である。 本発明の一実施形態によるパケット伝送装置でパケットの重複伝送数Ｎ値を決定する過程を示す図である。 本発明の一実施形態によるパケット伝送方法の全体フローを示す図である。

符号の説明

１０ 伝送階層
２０ ネットワーク階層
３０ リンク階層
４０ 物理階層
１００ 重複伝送調節部
１１０ 情報入力部
１２０ Ｎ値決定部
２００ 移動性算出部
２１０ 移動性算出因子検出部
２２０ 移動性演算部
３００ パケット重複伝送部

Claims (13)

1. 移動端末の移動性値を算出する移動性算出部と、
   前記移動端末が送受信するパケットの重複伝送数Ｎ値を決定するためのＮ値決定情報と、前記移動性算出部により算出された移動性値とを入力されて前記Ｎ値を決定する重複伝送調節部と、
   前記重複伝送調節部により決定された前記Ｎ値に従ってデータリンク階層から伝送されたパケットを物理階層にＮ回重複伝送するパケット重複伝送部と、を備える無線ネットワークでのパケット伝送装置。
2. 前記Ｎ値決定情報は、
   前記移動性値を算出するための移動性算出因子及び前記Ｎ値を算出するための初期情報値を含み、
   前記初期情報値は、重複伝送の基準になる最小移動性値（α）及び前記パケットの重複伝送数の上限値（Ｎ_ｍａｘ）を含む請求項１に記載の無線ネットワークでのパケット伝送装置。
3. 前記移動性算出部は、
   前記重複伝送調節部から前記移動性算出因子を検出する移動性算出因子検出部と、
   前記移動性算出因子検出部から検出された前記移動性算出因子を入力されて前記移動性値を演算する移動性演算部と、を備える請求項２に記載の無線ネットワークでのパケット伝送装置。
4. 前記重複伝送調節部は、
   前記Ｎ値決定情報及び前記移動性演算部により演算された前記移動性値についての情報を入力される情報入力部と、
   前記情報入力部から前記Ｎ値決定情報に含まれた初期情報値及び前記移動性値についての情報を入力されて所定アルゴリズムによって前記Ｎ値を決定するＮ値決定部と、を備える請求項３に記載の無線ネットワークでのパケット伝送装置。
5. 前記所定アルゴリズムは、下記（式１）により具現されるが、前記Ｎは、パケットの重複伝送数、前記Ｍは、現在の移動端末の移動性値、前記αは、前記Ｎ値を算出するための基準になる最小移動性値、前記Ｎ_ｍａｘは、前記Ｎの上限値、前記Ｃは、調整定数である請求項４に記載の無線ネットワークでのパケット伝送装置。
   

   
6. 前記移動性算出因子検出部は、前記情報入力部から前記移動性算出因子を検出する請求項４に記載の無線ネットワークでのパケット伝送装置。
7. 前記パケット重複伝送部は、前記Ｎ値決定部により決定されたＮ値に従って前記データリンク階層から伝送されたパケットを前記物理階層に重複伝送する請求項４ないし６のうちいずれか１項に記載の無線ネットワークでのパケット伝送装置。
8. （ａ）パケットの重複伝送数Ｎ値を決定するためのＮ値決定情報を入力されるステップと、
   （ｂ）前記入力されたＮ値決定情報を利用して前記Ｎ値を決定するステップと、
   （ｃ）前記決定されたＮ値に従ってデータリンク階層から伝送されたパケットを物理階層にＮ回重複伝送するステップと、を含む無線ネットワークでのパケット伝送方法。
9. 前記Ｎ値決定情報は、前記パケットを送受信する移動端末の移動性値を算出するための移動性算出因子及び前記Ｎ値を算出するための初期情報値を含み、前記初期情報値は、重複伝送の基準になる最小移動性値（α）及び前記パケットの重複伝送数の上限値（Ｎ_ｍａｘ）を含む請求項８に記載の無線ネットワークでのパケット伝送方法。
10. 前記（ｂ）ステップは、
    （ｂ１）前記移動性算出因子を利用して前記移動端末の移動性値を算出するステップと、
    （ｂ２）前記初期情報値及び前記移動性値を利用する所定アルゴリズムによって前記Ｎ値を決定するステップと、を含む請求項９に記載の無線ネットワークでのパケット伝送方法。
11. 前記所定アルゴリズムは、下記（式１）により具現されるが、前記Ｎは、パケットの重複伝送数、前記Ｍは、現在の移動端末の移動性値、前記αは、前記Ｎ値を算出するための基準になる最小移動性値、前記Ｎ_ｍａｘは、前記Ｎの上限値、前記Ｃは、調整定数である請求項１０に記載の無線ネットワークでのパケット伝送方法。
    

    
12. 前記（ｃ）ステップは、
    （ｃ１）前記データリンク階層と前記物理階層との間にパケットの重複伝送を担当するパケット重複伝送階層を生成するステップと、
    （ｃ２）前記決定されたＮ値についての情報によって、前記パケット重複伝送階層が前記データリンク階層から伝送されたパケットを前記物理階層に重複伝送するステップと、を含む請求項１１に記載の無線ネットワークでのパケット伝送方法。
13. 請求項８ないし１２のうちいずれか１項に記載の方法をコンピュータで実行するためのプログラムコードを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。

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