KR0159796B1 - 패킷 전송 시스템에서 경합의 가능성 및 부적절한 자원할당의 가능성을 감소시키기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

패킷 전송 시스템에서 경합의 가능성 및 부적절한 자원할당의 가능성을 감소시키기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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윌리엄 케이. 도스
카렌 이. 로빈즈
알. 리 해밀톤
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안쏘니 제이. 살리 주니어
모토롤라 인크.
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Abstract

요청 트래픽 경합 및 부적절한 자원 할당의 가능성을 감소시키기 위한 패킷 전송 시스템(100)은 통신 제어기(110) 및 패킷 전송 서비스를 요청하는 다수의 원격 요청 유니트(112)를 포함한다. 요청(302)의 수신에 응답하여, 제어기(110)은 패킷 전송 자원(304 310)이 이용 가능한 때에 요청 유니트(112)에 승인(306)을 전송하고, 패킷 전송 자원(304 310)이 이용될 수 없을 때에 요청 확인응답을 전송한다. 각각의 원격 유니트(112)는 제어기(110)에 요청(302)를 전송하고 미해결 요청(302) 개수(Q)의 함수로서 결정된 간격(T)를 갖는 제1 타이머를 개시하기 위한 장치 구성 및 방법 단계들을 포함한다. 원격 유니트(112)는 확인응답(306)을 수신한 때에, 간격(T) 보다 더 긴 간격(T1)을 갖는 제2 타이머를 개시한다. 제1 타이머나 제2 타이머 중 하나가 완료한 때에, 원격 유니트(112)는 중복 요청(302)를 전송하게 된다. 원격 유니트(112)에 의해 전송되는 중복 요청의 수를 제한함으로써, 본 발명은 요청 트래픽 경합 및 부적절한 자원 할당의 가능성을 감소시킬 수 있도록 작동된다.

Description

[발명의 명칭]
패킷 전송 시스템에서 경합의 가능성 및 부적절한 자원할당의 가능성을 감소시키기 위한 방법 및 장치
[발명의 상세한 설명]
[발명의 분야]
본 발명은 패킷 전송 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는, 패킷 전송 시스템 내에서의 요청 트래픽 경합을 감소시켜 궁극적으로는 자원이 부적절하게 할당될 수 있는 가능성을 감소시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
[발명의 배경]
패킷 전송 서비스는 이전부터 사용되어 왔으며, 일반적으로 무선 및 유선 음성 및/또는 데이타 통신과 같은 통신 시스템 내에서 이용되어 왔다. 패킷 전송 서비스는 또한 예를 들어, 시분할 다중 접근(TDMA), 주파수 분할 다중 접근(FDMA), 코드 분할 다중 접근(CDMA) 또는 이들의 임의의 조합과 같은 널리 공지된 접근 체계에 의해 시스템 자원을 효율적으로 할당하는 디지탈 통신 시스템과 관련하여 사용되어 왔다. 시스템 자원에서는 사용자 정보의 전송을 용이하게 하기 위해 통신 채널들로 분할되어 있는 무선 주파수 스펙트럼이 포함될 수 있다.
디지탈 패킷 전송 시스템에서, 요청 유니트(requesting unit)가 시스템 자원들을 얻어 사용하려고 할 때 개시할 수 있는 몇가지 접근 절차가 있다. 이들 접근 절차는 요청 유니트가 실행하고자 하는 동작의 유형을 시스템에게 알려준다. 이러한 동작은 발신, 위치 보고, 등록 및 페이지 응답을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
전형적인 접근 절차는 다음과 같이 요약될 수 있는데, 요청 유니트가 요청 채널을 통해 시스템 접근 요청을 통신 제어기에 전달하고, 재시도 타이머를 개시하고, 제어기로부터 유니트에 언제 어떤 채널이 사용될 수 있는 지를 알려주는 대역 승인 메시지(bandwidth grant message)를 기다린다. 재시도 타이머가 완료되기 이전가지 통신 제어기가 요청에 응답하지 못하면, 요청 유니트는 요청(중복 요청)을 재전송한다. 이 절차는 요청 유니트가 자원의 타당한 할당(대역 승인)을 수신하거나, 또는 최대 재시도 회수에 도달하거나, 패킷 수명 타이머가 완료되어 요청 유니트에 중단을 알려줄 때까지 계속된다.
TDMA 시스템에서, TDMA 프레임당 몇가지의 요청이 제어기에 의해 수신된다. 이들 요청은 요청을 만족시키는데 이용될 수 있는 시간 슬롯이 할당될 때까지 메모리에 저장된다(대기열에 있게 된다). 각 요청 유니트의 요청은 식별될 수 있는 식별 정보를 포함한다. 그러므로, 통신 제어기는 특정 정보를 수신하여 한 유니트의 접근 요청과 다른 유니트에 의한 요청을 구별하는데 이용한다. 그러나, 일반적으로, 요청은 제어기가 요청 중인 유니트에 의한 요청을 서로 구별할 수 있도록 하기 위한 정보를 포함하고 있지 않다. 따라서, 제어 유니트는, 요청 유니트가 요청을 재전송할 때마다, 상기 수신된 요청이 유니트의 처음 시도인지 아니면 이에 연속되는 다음 시도인지를 판단할 방법이 없다. 따라서, 전술한 시나리오에 따르면 시스템 자원이 부적절하게 할당될 가능성이 크다.
제어기가 요청한 유니트의 초기 요청에 대해 재시도 간격 내에 응답하지 못하면, 요청 유니트는 중복 요청을 발송한다. 제어기는 상기 중복 요청과 다른 요청들과의 관계에 관한 정보를 수신하지 않기 때문에, 제어기가 이미 진행 중인 요청과 중복 요청을 상관시킬 수 없다. 이로 인해, 제어기는 두 요청 모두를 처리하여 동일한 요청 유니트에 대해 동일한 자원을 할당하게 된다. 요청 유니트는 먼저 수신된 대역 승인에 응답하게 되기 때문에, 이후에 후속적으로 승인된 모든 자원들은 사용되지 않게 되어 결국 낭비되는 문제점이 있다.
사용되지 않은 자원은 결국 다시 서비스 상태로 돌아오기 때문에, 이러한 자원의 부적절한 할당이 가끔 발생한다고 해서 시스템의 성능에 큰 해를 미치는 것은 아니다. 그러나, 부적절한 할당의 발생이 증가되거나 사용량이 많은 기간 중에 이러한 부적절한 할당이 발생하면, 현대의 디지탈 통신 시스템의 효율적인 동작에 막대한 지장을 초래하게 된다. 그러므로, 디지탈 통신 시스템에서 요청 트래픽 경합을 감소시키고 궁극적으로 부적절한 자원 할당의 가능성을 감소시키기 위해, 원거리의 유니트에 의해 전송되는 중복 접근 요청의 수를 제한하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이 매우바람직하다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 RF 패킷 전송 시스템의 블럭도이다.
제2도는 제1도에 도시된 사용 모듈 및 제어 블럭도이다.
제3도는 제1도의 RF 패킷 전송 시스템에 의해 사용되는 TDMA 프레임 구조.
제4도는 본 발명에 따른 프레임 제어 블럭의 구성도이다.
제5도는 본 발명에 따른 요청 대기열의 구조이다.
제6도는 본 발명에 따른 TDMA 프레임 자원을 스케줄링하기 위해 제1도의 제어 모듈에 의해 실행된 단계의 흐름도이다.
제7도는 요청 트래픽의 경합 및 부적절한 자원 할당의 가능성을 감소시키기 위해 제1도의 사용자 모듈에 의해 실행된 단계의 흐름도이다.
제8도는 본 발명에 따른 요청 재시도 간격을 설정하기 위해 제1도의 사용자 모듈에 의해 실행된 단계의 흐름도이다.
제9도는 본 발명에 따른 승인 간격을 설정하기 위해 제1도의 사용자 모듈에 의해 실행된 단계의 흐름도이다.
[발명의 개요]
요약하여 서술하면, 본 발명은 다수의 원격 유니트들이 통신 제어기에 요청들을 전송함으로써 통신 제어기로부터 패킷 전송 서비스를 요청하는 패킷 전송 시스템에 있어서 요청 트래픽의 경합 및 부적절한 자원 할당의 가능성을 감소시키기 위한 방법 및 장치이다. 각각의 원격 유니트는 통신 제어기에 요청을 전송하고 미해결된 요청 개수의 함수로서 제1 타이머 간격을 설정하기 위한 방법 단계들 및 장치 구성을 포함한다. 원격 유니트는 확인응답(acknowledgement)을 수신하면, 원격 유니트는 제1 타이머 간격보다 더 긴 지속시간을 갖는 제2 타이머 간격을 설정한다. 제1 또는 제2 타이머 간격 중 하나가 종료할 때에만 원격 유니트는 중복 요청을 전송한다. 원격 유니트에 의해 전송되는 중복 유니트의 수를 제한함으로써, 본 발명은 요청 트래픽 경합의 가능성을 감소시킨다.
통신 제어기는 원격 유니트들로부터 요청을 수신하고 저장하기 위한 장치 구성 및 이들을 위한 방법 단계들을 포함한다. 제어기는 요청 수신에 응답하여, 통신 자원들이 이용 가능한 경우에는 원격 유니트에 승인(grant)을 전송하고 자원들이 현재 이용 가능하지 않은 경우에는 확인응답을 전송한다. 자원이 즉시 이용될 수 없을 때 확인응답을 사용함으로써 부적절한 자원 할당의 가능성을 감소시킨다.
[양호한 실시예에 대한 상세한 설명]
본 발명에 관하여, 원격 유니트의 재시도 간격을 상대적으로 짧게 설정하면, 손실되거나 불명료한 서비스 요청과 관련된 지연으로부터 패킷 전송 시스템을 보호할 수 있다. 그러나, 불행히도 재시도 간격이 짧으면, 패킷 전송 시스템에 중복 요청의 발생과 관련된 문제 (즉, 요청 채널의 충돌 및 부적절한 자원 할당 가능성)가 발생한다. 원격 유니트 재시도 간격을 길제 하면 중복 요청의 가능성은 감소되는 경향이 있으나, 통신 제어기에서 초기 요청이 손실되거나 불명확한 경우에는 패킷 전송 시스템에 허용될 수 없는 지연이 발생하는 문제점이 있다. 초기 요청이 수신될 때 원격 유니트가 중복 요청을 발송할 가능성을 줄이고 수신되지 않았을 때 빠른 반환 시간(turnaround time)을 보장하기 위해, 본 발명은 통신 제어기가 요청의 수신에 응답하여, 패킷 전송 자원들이 즉시 이용 가능한 경우에는 원격 유니트에 승인을 전송하고, 또는 패킷 전송 자원들이 현재 이용 가능하지 않은 경우에는 원격 유니트에 확인응답을 전송하도록 한다. 원격 유니트는 확인응답을 수신한 후에 승인 타이머 간격을 설정한다. 승인 타이머 간격은 재시도 간격보다 길게 설정한다. 재시도 간격이나 승인 타이머 간격 중 하나가 종료한 경우에 한하여 원격 유니트는 중복 요청을 전송한다.
통신 제어기로 하여금 요청 확인응답 (초기 요청이 수신되었음에 대한 확인)을 전송하도록 하고, 좀더 긴 승인 시간 간격을 이용함으로써 사용량이 많은 기간 중의 요청 트래픽 충돌 및 부적절한 자원 할당으로부터 패킷 전송 시스템을 보호할 수 있다. 원격 유니트의 재시도 간격은 이제 빠른 반환 보호를 패킷 전송 시스템에 제공하기 위해 상대적으로 짧게 설정될 수 있다.
본 발명은 무선 및 유선 패킷 전송 시스템에서 이용될 수 있다. 제1도는 제어 모듈(CM)(110)이 다수의 사용자 모듈(UM)(112)과 통신하기 위해 RF 통신을 사용하는 무선 지역 통신망(LAN)을 포함하는 무선 주파수이 패킷 전송 시스템(100)을 도시한 것이다. 각각의 UM(112)는 단말기, 개인 컴퓨터 또는 다른 정보 입/출력 장치와 같은 1개 이상의 사용자 장치(114)에 접속되어 있다. CM(110)은 데이타 채널(120)에 의해 패킷 데이타 네트워크(118)에 접속되며, 데이타 채널(120)에는 유선 또는 광학 링크 등이 포함될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
CM(110)은 도시된 네트워크 내에서 통신들을 제어하고 연관되어 있는 UM(112)를 통해 정보를 데이타 네트워크(118)로부터 사용자 장치(114)로 보낸다. CM(110)은 또한 1개의 UM(112)로부터 정보를 수신하고 정보를 다른 UM(112)에 중계시킴으로써 국부 통신을 제어한다. 데이타 네트워크(118)은 이더넷 네트워크(Ethernet network), 토큰 링 네트워크(a Token Ring network), 또는 널리 공지되어 있는 다른 네트워크로 구성될 수 있다. CM(110)과 UM(112) 사이를 오가는 정보는 후술하는 바와 같이 패킷 형태로 되어 있다.
제2도는 제1도에 도시된 바와 같이 사용자 모듀(112)를 도시하는 블럭도이다. 통신 제어기(200)은 판독 전용 메모리(204), 랜던 액세스 메모리(206) 및 네트워크 인터페이스(208)에 연관되어 있는 마이크로프로세서(202)를 포함한다. 네크워크 인터페이스(208)은 다양한 주변 장치와 통신하기 위한 적당한 레지스터 및 라인 구동기로 구성된다.
2-웨이 라디오(228), 이더넷 I/O 장치(230), 및 토큰 링 I/O 장치(232)를 포함하는 이러한 다수의 장치가 버스(116)을 통해 UM(112)에 접속된 것으로 도시되어 있다. 각 주변 장치(228 내지 232)는 버스 인터페이스(236, 238 및 240)을 각각 포함한다. 이들 인터페이스는 버스(116) 상에서의 통신을 위해 필요한 레지스터 및 라인 구동기를 제공하고 또한 이들 자원이 집적 소자 내에서 이용될 수 없는 경우에는 MPU, RAM 및 ROM을 포함할 것이다.
라디오(228)은 제1도에 도시된 바와 같이 CM(110)과 RF 통신을 위해 1개 이상의 안테나(224)를 포함한다. 도시된 다른 주변 장치들, 예를 들어 이더넷 I/O 장치(230) 및 토큰 링 I/O 장치(232)는, 적합한 입출력 장치에 의해 실질적으로는 어떠한 형태의 패킷 정보도 UM(112)에 결합될 수 있음을 나타낸 것에 지나지 않는다. 또한, 각 UM(112)도 제2도의 구성을 취할 수 있다.
양호한 실시예가 통신 제어기(200)에 다양한 주변 장치들을 접속시키는 네트워크 인터페이스 (IN) 버스(116)을 보여주고 있지만, IN 버스(116)은 TDM 버스, 양방향 버스 또는 본 기술 분야에 공지되어 있는 패킷 스위치로 대체될 수 있다.
제3도는 제1도의 RF 패킷 전송 시스템(100)에 의해 사용되는 TDMA 프레임 구조를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 프레임 구조(300)은 접근 요청(Access Request) 필드(302), 데이타_확인응답(Data_Ack) 필드(304), 요청_확인응답 또는 승인(Request_Ack or Grant) 필드(305), 프레임 동기화(Frame Synchronization) 필드(308), 및 데이타(Data) 필드(310)을 포함한다. 본 발명에 따른 각 TDMA 프레임은 2 마이크로초의 길이이다.
접근 요청 필드(302)는 여러개의 TDMA 타임 슬롯으로 구성되며, 이 필드는 UM(112)이 데이타 필드(310) 내의 데이타 타임 슬롯에 접근하기 위해 CM(110)에 요청을 보내기 위해 사용된다. 양호한 실시예에 따르면, 접근 요청 필드(302) 내에 12개의 타임 슬롯이 있다. 이들 통신 자원들의 할당은 특정 응용에 따라 변할 수 있다.
데이타_확인응답 필드(304)는 선행 TDMA 프레임의 데이타 필드(310)에서 수신된 데이타 패킷에 대한 확인응답(데이타_확인응답)를 보내기 위해 CM(110) 및 UM(112) 모두에 의해 사용되는 여러개의 TDMA 타임 슬롯으로 구성된다. 양호한 실시예에 따르면, 이렇게 이용할 수 있는 타임 슬롯은 4개가 있는데, 2개는 UM에서 CM으로 전송하는데 할당되고, 나머지 2개는 CM에서 UM으로 전송하는데 이용된다.
요청_확인응답/승인 필드(306)은 요청 확인응답(request_ack) 또는 대역 승인 표시를 UM(112)에 보내기 위해 CM(110)에 의해 사용되는 2개의 TDMA 타임 슬롯을 포함한다. 대역 승인은 UM(112)으로 하여금 데이타 필드(310)의 데이타 타임 슬롯 중 특정한 것을 사용하도록 한다. 요청_확인응답은 UM(112)으로 하여금 자원(데이타 또는 데이타_확인응답용 타임 슬롯)이 이용가능하게 될 때까지, 이하에 설명되는 바와 같은, 선택적인 동작을 수행하도록 한다. 이와 같이, 요청_확인응답/승인 필드(306)에 예약된 자원들은 이중 기능을 갖는다.
프레임 동기 필드(frame synchronization field, 308)은 CM(110)의 서비스 영역 내의 모든 UM(112)들에 프레임 동기화 정보를 보내기(broadcast) 위해 CM(110)에 의해 사용되는 3개의 TDMA 타임 슬롯을 포함한다. UM(112)는 이 정보를 이용하여 그들의 TDMA 프레임을 CM(110)의 타임 프레임에 동기시키고 그들 자신과 CM(110) 사이의 통신 경로의 신호 품질을 측정한다.
데이타 필드(310)은 데이타를 보내기 위해 CM(110) 및 UM(112) 양자에 의해 여러개의 TDMA 타임 슬롯을 포함한다. 양호한 실시예에 따르면, TDMA 프레임 당 이용될 수 있는 이러한 타임 슬롯은 4개가 있다. 이들 4개의 타임 슬롯들은 사용되는 특정 응용에 따라 다양한 방법으로 할당될 수 있음을 본 분야의 숙련된 기술자들은 알 수 있을 것이다. 또한, 상술한 필드가 TDMA 프레임(300)에 나타나는 순서 뿐만 아니라 아니라 필드 당 타임 슬롯의 수는 본 발명을 벗어나지 않는 범위에서 변경이 가능하다.
제4도에는 CM(110)가 도시되어 있고 프레임 제어 블럭(FCB)로 불리우는 RAM(206) 데이타 구조를 유지한다. FCB(400)은 CM(110)이 상술한 통신 자원들을 프레임 단위로 할당하는 것을 관리할 수 있도록 해준다. 도시된 바와 같이, FCB(400)은 다음의 정보 필드로 구성된다. 이용가능한_데이타_슬롯 필드(Data_Slots_Available field, 402)는 현재 프레임에서 얼마나 많은 데이타 타임 슬롯이 할당에 이용될 수 있는지에 관한 정보를 포함한다. 이용가능한_확인응답-슬롯 필드(Ack_Solts_Available field)(404)는 다음 프레임에서 얼마나 많은 수의 데이타_확인응답 타임 슬롯들이 할당에 이용될 수 있는 지에 관한 정보를 포함한다. 할당된_데이타_슬롯 필드(Data_Slots-Allocated field)(406)은 현재 프레임에서 얼마나 많은 수의 데이타 타임 슬롯이 할당되었는지에 관한 정보를 포함한다. 다음_이용가능한_승인 필드(Next_available_Grant field)(408)은 본 발명에 따른 대역 승인 또는 요청_확인응답의 전송에 이용가능한 다음 승인 타임 슬롯의 식별을 포함한다. 다음_이용가능한_확인응답 필드(Next_available_Ack field)(410)은 할당에 이용가능한 다음 데이타_확인응답 타임 슬롯의 식별을 포함한다.
대기열_개시(Queue_Start) 및 대기열_종료(Queue_End)(412 및 414)은 제2도의 RAM(206) 내의 원형 링크 리스트(circularly linked list) 내의 개개의 요청 구조(240)를 가리킨다. 각 요청 구조(420)은 하나의 요청에 응답하여 TDMA 프레임 자원드을 스케줄링하는데 필요한 정보를 포함한다. 설명한 바와 같이, 요청 구조(420)은 다음의 정보 필드로 구성된다. 데이타_슬롯_할당(Data_Slots_Alloc) 필드(422)는 이 요청에 할당되었던 현 프레임 내의 데이타 타임 슬롯 수를 포함한다. 데이타_슬롯_요청(Data_Slots_Req) 필드(424)는 현재의 요청을 완료하기 위해 다음 프레임에서 요청되는 데이타 타임 슬롯의 수를 포함한다. 제어 필드(426)은 승인 또는 요청 확인응답 전송에 첨부된 정보를 제어하기 위한 색인을 포함한다. 다음 필드(428)은 링크된 리스트 내의 다음 요청 구조(420)에 대한 색인을 포함한다.
대기열_개시 필드(412)는 데이타의 전송을 위해 자원들을 스케줄링하기 위한 정보를 포함하는 제1 리스트 구조(420)을 가리키고 있다. 대기열_종료 필드(414)는 새로운 요청 스케줄링 정보를 유지하는데 이용될 수 있는 첫번째의 빈(empty) 리스트 구조(420)을 가리킨다. 대기열_개시 및 대기열_종료 필드가 동일한 위치를 가리키고 있다면 대기열은 비어 있는 것이다.
앙호한 실시예에 따르면, 각각의 수신된 요청은 제2도의 MPU(202)에 의해 대응하는 요청 구조(420)으로 맵핑된다.
본 발명에 따르면, 수신된 각각의 요청은 메모리에 저장된다. 제5도는 CM(110) 요청 대기열(500)의 구조를 도시한 것이다. 이해되는 바와 같이, 대기열(500)은 RAM(206) 내에 유지된다. 동작 중에, CM(110)에 의해 수신된 제1 요청은 다음_요청 포인터(502)에 의해 색인된 위치에서 선입선출(FIFO) 형식을 대기열에 저장된다. 각각의 연속하는 요청들이 연속적인 메모리 위치에서 대기열에 저장된다. 양호한 실시예에 따르면, 요청 대기열은 임의의 한 시점에 최대한 6개의 요청들이 저장될 수 있는 길이 L을 갖는다. 대기열의 길이를 비교적 짧게 유지함으로써, 요청 및 승인 재시도 간격 모두의 지속기간을 제한하는 것이 가능하고, 이에 따라 손실된 요청들 및/또는 승인과 관련된 지연을 감소시킬 수 있다.
대기열(500)은 다음_요청 포인터(502)에 부가하여, 다음_요청_확인응답 포인터(Nest_request_Ack poknter)(504)를 유지한다. 이 포인터의 목적은 확인응답되지 않았던 가장 오래된 UM 요청을 식별하는 것이다. 여분의 승인 타임 슬롯이 이용가능하면, 이를 이용하여 요청을 발송한 UM(112)에 요청 확인응답을 보냄으로써 UM에 그의 요청이 수신되었고 자원(데이타 타임 슬롯 및 데이타-확인응답 타임 슬롯)은 현재 이용가능하지 않음을 알려준다.
마지막으로, 대기열(500)은 확인응답되지 않은 가장 오래된 요청을 색인하는 다음_승인 포인터(Nest_grant pointer)(506)을 포함한다. 어떠한 요청도 확인응답되지 않은 경우에, 다음_요청_확인응답 포인터(504) 및 다음-승인 포인터(506)은 동일한 요청을 가리킬 것이다. 다음_승인 포인터(506)의 기능은 대역 승인 할당을 수신하에 될 다음 요청을 가리키는 것이다.
CM(110)은, 상기정보들을 갖추고, 제2도의 ROM(204) 내에 저장된 시스템 동작 명령들의 명령 및 제어하에서, FCB를 모니터하여 현 프레임 동안 얼마나 많은 수의 데이타, 데이타_확인응답 및 승인 타임 슬롯이 이용가능하고 또는 할당될 수 있는지에 대한 정보를 계속하여 얻는다. 적어도 1개의 데이타 타임 슬롯 및 1개의 데이타_확인응답 타임 슬롯이 이용가능한 한, CM(110)은 자원들을 들어오거나 대기 중에 있는 요청에 대해 자원을 승인할 것이다. 따라서, 각각 새로운 프레임이 개시될 때마다, CM(110)은 FCB를 재검토하고, 이미 서비스된 요청을 제거하고, 할당 가능한 데이타, 승인, 및 데이타_확인응답 타임 슬롯을 스케줄링하고, 현재 할당되어 있는 타임 슬롯의 수 및 유형을 갱신하다.
제6도는 본 발명에 따라 TDMA 프레임 자원을 스케줄링하기 위해 ROM(204)에 저장된 운영 시스템 명령의 통제 하에서 CM(110)의 통신 제어기(200)에 의해 실행되는 단계들의 흐름도이다. 개시 블럭(600)에서 시작하여, 흐름은 블럭(602)로 진행하는데, CM(110)은 UM(112)들로부터 요청들을 수신한다. 이들 요청들은 블럭(604)에서 제5도의 요청 대기열(500)에 저장된다. 흐름은 블럭(606)으로 진행하여 통신 제어기(200)이 스케줄링 인터럽트에 대기한다. 상술한 바와 같이, 각각의 TDMA 프레임(300)은 2 마이크로초 길이이다. 새로운 각 프레임의 개시시, 스케줄링 인터럽트가 TDMA 프레임(300)의경계들을 정하도록 설계된 제2도의 네트워크 인터페이스 장치(208)에 의해 발생된다. 네트워크 인터페이스 장치(208)로부터 발생된 스케줄링 인터럽트는 제어기(200)의 MPU(202)에 이용가능한 프레임 자원에 대한 스케줄링(할당)을 시작하도록 알린다.
결정 블럭(608)에서, 통신 제어기는 데이타 타임 슬롯이 할당에 이용될 수 있는지를 판단하기 위해 제4도의 FCB(400)을 모니터한다. 이용 가능한 경우, 흐름은 제어기가 데이타_확인응답 타임 슬롯이 할당에 이용될 수 있는지를 판단하기 위해 FCB를 모니터하는 결정 블럭(610)으로 진행한다. 이용 가능하다고 판단된 경우, 흐르은 요청중인 UM으로의 전송을 위해 승인 타임 슬롯이 스케줄링되는 블럭(612)로 진행한다. 블럭(614)에서는, 현재 프레임의 자원 상태를 반영하기 위해, FCB(400), 요청 구조(420) 및 요청 대기열(500)이 모두 갱신된다. 이 결과로서, 서비스된 요청은 이제 요청 대기열(500)으로부터 삭제되고, 이에 대응하는 요청 구조(420)이 서비스를 위해 복귀되고, FCB 필드(402-414)는 갱신된 자원을 수신하고 제5도의 다음_승인 포인터(506)은 승인 타임 슬롯의 수신에 이용될 수 있는 다음 요청을 지적하도록 증가된다.
블럭(614)에서 모든 갱신 동작이 완료되면, 흐름이 결정 블럭(698)로 복귀하여 다른 데이타 타임 슬롯 및 데이타_확인응답 타임 슬롯이 할당을 위해 스케줄링된다. 이 프로세스는 모든 TDMA 프레임(300)의 데이타 타임 슬롯(310) 또는 데이타_확인응답 타임 슬롯(304)가 할당될 때까지 계속된다.
현재의 모든 프레임 데이타 타임 슬롯이나 데이타_확인응답 타임 슬롯이 할당되고 나면, 흐름은 결정 블럭(608 또는 610)으로부터 결정 블럭(616)으로 진행되어 승인 타임 슬롯(306)이 현재 프레임에서 할당에 이용될 수 있는 지의 여부를 결정하기 위한 검사가 실행된다. 이용될 수 있다면, 흐름은 결정 블럭(618)로 진행하여 현재 요청 대기열(500)에 확인응답되지 않은 요청들이 하나라도 저장되어 있는 지를 판단하기 위한 검사를 수행한다. 이러한 요청이 제5도의 다음_요청_확인응답 포인터(504)에 의해 색인된 위치에 존재한다면, 흐름은 블럭(620)으로 진행하여 승인 타임 슬롯(306)이 요청 중인 UM에 요청 확인응답 메시지를 전송하도록 스케줄링한다. 블럭(622)에서, 제4도의 FCB(400) 및 요청 대기열(500)은 현재 프레임의 자원 상태를 다시 반영하도록 갱신된다. 이러한 결과로써, FCB 필드(408)은 대역 승인 또는 요청 확인응답을 보내는데 사용될 수 있는 다음 승인 슬롯을 식별하도록 변헝되고, 제5도의 다음_요청_확인응답 포인터(504)는 요청 대기열 내의 다음의 확인응답되지 않은 요청을 가리키도록 증가된다.
블럭(622)에서 모든 갱신 동작이 완료되며, 흐름은 결정 블럭(616)으로 복귀하여 나머지 모든 승인 타임 슬롯이 요청 확인응답의 전송을 위애 스케줄링된다. 모든 승인 타임 슬롯(306)이 할당되었거나, 대기열에 확인응답되지 않은 요청들이 전혀 남아있지 않을 때, 흐름은 결정 블럭(616 또는 618)로부터 블럭(602)로 진행하여 상술한 스케줄링 프로세스가 다음 TDMA 프레임에 대해 반복되도록 할 것이다.
제7도는 제1도의 패킷 전송 시스템(100)에서 복수의 요청을 전송할 가능성을 감소시키기 위해 ROM(204)에 저장된 시스템 동작 멍령에 의해 프로그래된 MPU(202)의 명령 및 제어 하에서 UM(112)의 통신 제어기(200)에 의해 실행되는 단계들의 흐름도이다. 개시 블럭(700)에서 시작하여, 흐름은 통신 제어기가 RAM(206) 재시도 계수기를 1로 설정하는 블럭(702)로 진행하는데, 이때 계수기의 수는 UM(112)에 의해 발송된 요청의 수의 개수를 나타낸다. 블럭(704)에서, 요청중인 UM은 라디오(228)을 통해 CM(110)에 요청을 보낸다. 블럭(706)에서, 제어기(200)은 다음 방정식에 의해 결정되는 지속기간을 갖는 재시도 타이머를 개시한다.
Q Uniform (0,2R-1)/S + T (1)
여기서, Q는 서비스되지 않앗던 메모리에 저장된 미해결된 요청 개수; R은 전송된 중복 패킷의 수; T는 CM(110)이 재시도 간격 내에 요청에 응답할 것을 보장하는데 필요한 최소한의 시간량; S는 CM(110)으로부터 패킷 전송 서비스를 요청하기 위해 UM(112)에 이용할 수 있는 TDMA 프레임 당 타임 슬롯의 수이다. 알 수 있는 바와 같이, 함수 Uniform(0,2R-1)은 균일한 확률 분포에 기초하여 0 내지 2R-1사이의 값 중 임의의 값을 제공한다.
양호한 실시예에 따르면, T는 다음 방정식에 따라 결정된다:
T = (L-1)/(N-1) (2)
여기서, L은 요청 대기열(500)의 길이이고 N은 TDMA 프레임 당의 승인 타임 슬롯(306)의 수이다.
앙호한 실시예에 따르면, L은 6이고, N은 2이므로, T = 5 TDMA 프레임 또는 10 마이크로초이다. 재시도 간격이 종료하면, 요청중인 UM(112)는 이하에 설명되는 바와 같이 중복 요청을 발송할 것이다.
결정 블럭(708)에서, 요청 확인응답이 CM(110)으로부터 수신되었는지를 결정하기 위한 검사가 실행된다. 수신되지 않았다고 가정하면, 요청 승인이 CM(110)으로부터 수신되었는지를 판단하기 위한 검사가 블럭(710)에서 실행된다. 수신되지 않았다고 가정하면, 블럭(706)에서 설정된 재시도 타이머가 종료하였는지를 판단하기 위한 검사가 블럭(712)에서 실행된다. 재시도 타이머가 종료하지 않은 경우, 흐름은 결정 블럭(708)로 복귀된다.
블럭(708)에서 요청 확인응답이 수신되었다고 가정하면, 흐름은 블럭(714)로 진행하여 제어기(200)이 재시도 타이머를 디스에이블시키고 다음 방정식에 의해 결정된 지속기간을 갖는 승인 타이머를 개시한다.
Q Uniform (0,2R-1)/S + T1(3)
여기서, Q는 서비스되지 않고 메모리에 저장된 미해결 요청 개수; R은 중복 요청이 전송된 횟수; T1는CM(110)이 요청 확인응답을 전송했을 때 CM(110)이 승인으로 UM(112)에 응답할 것을 보장하는데 필요한 최소한의 시간량; S는 CM(110)으로부터 패킷 전송 서비스를 요청하는 UM(112)에 이용할 수 있는 TDMA 프레임당 타임 슬롯의 수이다.
양호한 실시예에 따르면, T1은 다음의 방정식에 따라 결정된다:
T1=N1/N2(2L-1) (4)
여기서, N1은 최대 크기의 데이타 패킷을 통신하는데 필요한 데이타 타임 슬롯의 수이고, N2은 TDMA 프레임 당 데이타 타임 슬롯의 총수이며, L은 요청 대기열(500)의 길이이다. 양호한 실시예에 따르면, N1= 1, N2=4, L = 6이다. 따라서, T1= 11 TDMA 프레임 또는 22 마이크로초이다. 승인 타이머가 종료할 때, 요청중인 UM(112)에 이하에 설명하는 바와 같이 중복 요청을 발송한다.
결정 블럭(716)에서, CM(110)으로부터 승인이 수신되었는지를 판단하기 위한 검사가 실행된다. 수신되지 않은 경우, 흐름은 블럭(714)에서 설정된 승인 타이머가 종료하였는지를 판단하기 위한 검사가 실행되는 블럭(718)로 진행한다. 승인 타이머가 종료하지 않은 경우, 흐름은 브럭(716)으로 복귀한다. 승인 타이머가 CM(110)으로부터의 승인을 수신하기 이전에 종료한 경우, 흐름은 블럭(720)으로 진행하여, RAM(206) 재시도 계수기를 증가시키고 흐름은 UM(112)가 중복 요청을 발송하게 될 블럭(704)로 복귀한다.
CM(110)으로부터 수신된 승인이 블럭(710 또는 716) 중 하나에서 검출되는 경우, 흐름은 블럭(722)로 진행하며, 요청 UM(112)은 단계(724)로 들어가기 전에 데이타를 전송하기 위해 이용가능한 TDMA 타임 슬롯을 사용하게 된다.
CM(110)으로부터의 요청 확인응답 또는 승인을 수신하기 전에 재시도 타이머가 종료하였다고 결정 블럭(712)에서 판단되면, 흐름은 블럭(726)으로 진행하여 RAM(206) 재시도 계수기를 증가시키고 흐름은 다시 블럭(704)로 복귀하여 UM(112)이 중복 요청을 발송하도록 할 것이다. UM(112)에 의해 전송되는 중복 요청들의 수를 제한함으로써, 본 발명은 가능한 요청 트래픽 경합을 감소시키고, 궁극적으로는 부적절한 시스템 자원 할당을 감소시키게 된다. 이 방법은 CM(110)의 처리 지연으로 인해 UM이 복수의 요청을 발송하게 되는 경향이 있을 때 통신량이 많은 기간 동안 특히 바람직하다.
제8도는 본 발명에 따른 요청 재시도 간격을 설정하기 위해 UM(112)에 의해 실행되는 단계들의 흐름도이다. 블럭(800)에서 시작하여, 흐름은 제2도의 통신 제어기(200)의 MPU(202)가 요청 대기열(500)을 재검토하여 대기열에 저장된 미해결된 요청들의 수(Q)를 결정하는 블럭(810)으로 진행한다. 양호한 실시예에 따르면, 미해결된 요청들은 CM에 의해 확인응답되지 않았던 것들이다. 따라서, 미해결된 요청들은 CM으로부터 각기 요청 확인응답 또는 승인을 수신해야만 한다. 이전에 전송된 요청과 관련하여, UM이 요청 확인응답을 수신한다는 것은, 미해결된 등급에서 상기 요청을 제거하기 위한 충분한 확인이 된 것임을 이해해야 한다.
블럭(820)에서, RAM(206) 재시도 계수기가 검토되어 이 요청과 관련하여 UM(112)에 의해 발송된 중복 요청들의 수(R)를 판단한다. 블럭(830)에서, 최소 재시도 간격이 상기 식(2)에 따라 설정된다. 블럭(840)에서, 프레임 구조(300)이 모니터되어 시스템 자원을 요청하기 위해 UM(112)에 이용될 수 있는 타임 슬롯의 수(S)가 결정된다. 블럭(850)에서, 요청 재시도 간격이 상기 식(1)에 따라 설정된다.
제9도는 본 발명에 따른 승인 간격을 설정하기 위해 실행되는 단계들의 흐름도이다. 블럭(900)에서 시작하여, 흐름은 제2도의 제어기(200)의 MPU(202)가 요청 대기열(500)을 판독하여 미해결 요청 개수(Q))를 결정하는 블럭(910)으로 진행한다. 상술한 바와 같이, 미해결 요청들은 CM으로부터 요청 확인응답 또는 승인 중 하나를 아직도 수신해야만 하는 것들이다. 블럭(920)에서, RAM(206) 재시도 계수기가 질의되어 이 요청과 관련하여 UM(112)에 의해 발생된 중복 요청의 수(R)을 결정한다. 블럭(930)에서, 최소 승인 간격이 상기 식(4)에 따라 설정된다.
블럭(940)에서, 제3도의 프레임 주고(300)이 모니터되어 시스템 자원들을 요청하기 위해 UM(112)에 이용될 수 있는 타임 슬롯의 수(S)를 결정한다. 그 다음에, 블럭(950)에서, 승인 시간 간격이 상기 식(3)에 따라 설정된다.
UM(112)에 의해 전송된 중복 접근 요청들의 수를 제한함으로써, 본 발명은 요청 트래픽 경합의 가능성을 줄이는 작용을 한다. 경합을 감소시킴으로써 얻을 수 있는 장점 중의 하나는 부분적으로 시스템 프로세싱 및 복귀 지연의 감소에 의한 처리 능력의 향상이다. 본원 발명에 의해 제안된 개선된 자원 스케줄링과 관련한 경합의 감소는 자원의 부적절한 할당과 관련된 지연을 감소시키고, 이에 따라 전체 시스템 처리 능력이 더욱 개선된다. 이 방법은 사용자 트래픽이 많은 동안 요청 트래픽 경합의 가능성이 증가될 때 특히 유익하다.

Claims (13)

  1. TDMA 패킷 전송 시스템 - 다수의 원격 유니트가 상기 시스템 내의 통신 제어기에 접근 요청을 전송함으로써 상기 제어기로부터의 TDM 자원을 요청 - 에서 요청 경합 및 부적절한 자원 할당의 가능성을 감소시키기 위한 통신 제어기에 있어서, 상기 다수의 원격 유니트로부터 접근 요청을 수신하기 위한 수신기, 상기 수신기에 결합되어, 수신된 요청에 응답하여 TDM 자원이 이용 가능한 때를 판단하기 위한 제어수단, 및 상기 제어 수단에 결합되어, 요청을 수신한 때에 그리고 TDM 자원이 이용 가능하지 않은 때에만 요청한 원격 유니트에 확인응답(acknowledgement)을 전송하고, 요청을 수신한 때에 그리고 TDM 자원이 이용 가능한 때에 원격 유니트에 승인(grant)을 전송하기 위한 송신기를 포함하는 통신 제어기.
  2. 제1항에 있어서, 수신된 요청을 저장하기 위한 메모리를 더 포함하는 통신 제어기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수신기는 TDM 수신기인 통신 제어기.
  4. TMDA 패킷 전송 시스템 - 다수의 원격 유니트가 상기 시스템 내의 통신 제어기에 접근 요청을 전송함으로써 상기 제어기로부터의 TDM 자원을 요청 - 에서 요청 경합 및 부적절한 자원 할당의 가능성을 감소시키기 위한 원격 유니트에 있어서, 상기 통신 제어기에 접근 요청을 전송하기 위한 송신기, 상기 송신기에 결합되어, 상기 원격 유니트에 의해 발생된 미해결 접근 요청 개수의 함수로서 결정되는 제1 간격을 갖는 제1 타이머를 개시하기 위한 수단, 상기 송신기에 결합되어, 패킷 전송 자원이 이용 가능하디 않을 때 상기 타이머오신 제어기로부터 확인응답을 수신하기 위한 수신기, 및 상기 수신기 및 상기 제1 타이머에 결합되어, 상기 제1 타이머를 디스에이블(disable)시키고 상기 확인응답의 수신에 대한 함수로서 상기 제1 간격보다 더 긴 간격을 갖는 제2 타이머 개시하기 위한 수단을 포함하며, 상기 송신기는, 상기 제1 및 제2 타이머에 결합되어, 상기 제1 간격 또는 상기 제2 간격 중 하나가 종료한 때에 상기 제어기에 중복 요청(duplicate request)을 전송하는 원격 유니트.
  5. 제4항에 있어서, TDM 자원은 자푸사 스펙트럼 및 TDM 타임 슬롯(TDM time slot)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 원격 유니트.
  6. 제4항에 있어서, 미해결 UM(112)요청 개수(a number of outstanding request) Q를 결정하기 위한 수단, 전송된 요청 개수 R을 결정하기 위한 수단, 최소 재시도 간격 T를 설정하기 위한 수단, 상기 통신 제어기로부터의 TDM 자원을 요청하는데 이용 가능한 TDM 프레임 당 타임 슬롯의 수 S를 결정하기 위한 수단, 및 Q Uniform(0,2R-1)/S + T의 함수로서 상기 제1 타이머 간격을 계산하기 위한 수단을 더 포함하는 원격 유니트.
  7. 제4항에 있어서, 미해결 요청 개수 Q를 결정하기 위한 수단, 전송된 요청 개수 R을 결정하기 위한 수단, 최소 승인 간격 시간 T1를 설정하기 위한 수단, 상기 통신 제어기로부터의 TDM 자원을 요청하는데 이용 가능한 TDM 프레임 당 타임 슬롯의 수 S를 결정하기 위한 수단, 및 Q Uniform(0,2R-1)/S + T1의 함수로서 상기 제2 타이머 간격을 계산하기 위한 수단을 더 포함하는 원격 유니트.
  8. TDMA 패킷 전송 시스템 - 다수의 원격 유니트가 통신 제어기에 복수의 요청을 전송함으로써 상기 통신 제어기로부터 TDM 자원을 요청함 - 에서 요청 트래픽 경합 및 부적절한 자원 할당의 가능성을 감소시키는 방법에 있어서, 원격 유니트에서 요청을 전송하고 이에 따라 제1 타이머 - 상기 제1 타이머는 상기 원격 유니트에 의해 발생된 미해결 요청 개수의 함수로서 결정되는 동적인 간격(dnamic interval)을 갖음 -를 개시하는 단계, 상기 제어기로부터 확인응답을 수신하는 단계, 상기 제1 타이머를 디스에이블시키고 확인응답의 수신에 대한 함수로서, 상기 제1 간격보다 지속기간이 더 긴 제2 간격을 갖는 제2 타이머를 개시하는 단계, 및 상기 제1 또는 제2 타이머가 종료한 때에만 중복 요청을 전송하는 단계를 수행함으로써, 요청 트래픽 경합의 가능성을 감소시키고, 상기 통신 제어기에서 상기 원격 유니트로부터 요청을 수신하는 단계, 메모리에 상기 요청을 저장하는 단계, 요청이 수신된 때에 그리고 TDM 자원이 이용 가능한 때에 상기 원격 유니트에 승인을 전송하는 단계, 및 요청이 수신된 때에 그리고 TDM 자원이 이용 가능하지 않은 때에 상기 원격 유니트에 확인응답을 전송하는 단계를 수행함으로써, 부적절한 TDM 자원 할당의 가능성을 감소시키는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 미해결 요청 개수 Q를 결정하고, 전송된 요청 개수 R을 결정하고, 최소 재시도 간격 시간 T를 설정하고, 상기 통신 제어기로부터의 패킷 전송 서비스를 요청하는데 이용 가능한 TDM 프레임 당 타임 슬롯의 S를 결정하며, Q Uniform (0,2R-1)/S + T의 함수로서 상기 제1 간격을 계산함으로써, 상기 제1 타이머 간격을 설정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 최소 재시도 간격 T를 설정하는 단계가 요청을 저장하기 위한, 길이 L의 대기열(queue)을 제공하는 단계, 확인응답을 전송하는데 이용 가능한 TDMA 프레임 당 타임 슬롯의 수 N을 결정하는 단계, 및 (L-1)/(N-1)의 함수로서 상기 최소 재시도 간격 시간 T를 계산하는 단계를 더 포함하는 방법.
  11. 제8항에 있어서, 확인응답을 수신한 때에 상기 원격 유니트가 상기 제1 타이머를 디스에이블시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  12. 제8항에 있어서, 미해결 요청 개수 Q를 결정하고, 전송된 요청 개수 R을 결정하고, 최소 승인 타이머 간격 T1를 설정하고, 상기 통신 제어기로부터 패킷 전송 서비스를 요청하는데 이용 가능한 TDM 프레임 당 타임 슬롯의 수 S를 결정하며, Q Unirorm (0,2R-1/S + T1의 함수로서 상기 제2 타이머 간격을 계산함으로써, 상기 제2 타이머 간격을 설정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 최소 승인 시간 간격 T1을 설정하는 단계가 요청을 저장하기 위한, 길이 L의 대기열을 제공하는 단계, 최대 크기의 데이타 패킷을 통신하는데 필요한 데이타 슬롯의 수와 동일하게 수 N1을 결정하는 단계, TDMA 프레임당 데이타 타임 슬롯의 총 개수와 동일하게 수 N2를 결정하는 단계, 및 N1/N2(2L-1)의 함수로서 상기 시간 T1을 계산하는 단계를 더 포함하는 방법.
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