KR100259363B1

KR100259363B1 - 근거리통신망 제어장치 및 방법

Info

Publication number: KR100259363B1
Application number: KR1019980020617A
Authority: KR
Inventors: 김용환
Original assignee: 김영환; 현대반도체주식회사
Priority date: 1998-06-03
Filing date: 1998-06-03
Publication date: 2000-06-15
Also published as: KR20000000773A

Abstract

본 발명은 근거리통신망 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 종래의 기술에 있어서 IEEE 표준 802.3에 따른 백오프 방법은 네트워크에 연결된 노드가 많을수록 최대 공정성에 의한 최대의 효율을 가지지만 네트워크에 연결된 노드가 적을 때에는 한 노드가 연속적인(back to back) 방식으로 계속 패킷을 전송하여 네트워크를 혼자서 사용하는 캡쳐 효과(capture effect) 현상을 유발함으로써, 네트워크 사용의 공정성을 저하시키는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 네트워크 상에서 패킷을 네트워크로 전송할 때 충돌이 발생하면 재전송 시까지의 시간 간격을 지연시켜 재전송 회수를 억제하는 백오프(backoff)를 할 때 그 노드가 충돌이 발생하기 이전의 동작을 참조하여 백오프 시간을 결정하여 각 노드의 네트워크 사용을 제어하는 장치 및 방법을 제공함으로써, 규모가 작은 네트워크에서 액티브 노드가 적은 경우 발생하는 채널 캡쳐 현상을 방지하고, 모든 노드에 네트워크를 사용할 수 있는 권리를 공평하게 주어 공정성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

근거리통신망 제어장치 및 방법

본 발명은 근거리통신망 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 네트워크 상에서 패킷을 네트워크로 전송할 때 충돌(collision)이 발생하면 재전송(Retransmission) 시까지의 시간 간격을 지연시켜 재전송 회수를 억제하는 백오프(backoff)를 할 때 그 노드(node)가 충돌이 발생하기 이전의 동작을 참조하여 백오프 시간을 결정하여 각 노드의 네트워크 사용에 대한 공정성(Fairness) 및 효율을 향상시키는 근거리통신망 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

종래에는 네트워크 상에서 충돌이 발생하는 경우 IEEE 표준 802.3에 따른 백오프 방법으로는 슬롯 타임(Slot Time)의 정수 배 만큼 기다린 후, 재전송하는 방법을 이용하였다. 상기 정수는 0≤r≥

2^k

로써, 여기서 r은 k = min(n, 10) ---- (식 1)에서 성립되는 r값 중 임의(random)로 선택한 것으로, IEEE 표준 802.3에 따른 백오프 동작은 다음과 같다.

부호분할 다원접속(CDMA)에서는 모든 노드가 공평한 우선권을 가지고 네트워크에 접근하도록 되어 있으나, 어떤 노드라도 한 패킷(Packet)을 전송하기 전에 패킷간 간격(Inter Packet Gap)(이하 "IPG"라 함)동안 네트워크를 아무도 사용하지 않는 다는 것을 확인하고 패킷을 전송해야 된다. 이 IPG은 10㎒ 네트워크에서는 9.6㎲이고, 100㎒에서는 0.96㎲이다. 그러나 첫 번째 노드가 패킷을 전송하고 다른 두 번째 노드에서 패킷을 전송하면 충돌이 발생된다. 그러면 이 충돌에 관련된 노드들에서는 같은 패킷을 재전송 하기 전에 IPG만큼 기다린 후, 백오프 시간만큼 더 기다린 후, 재전송한다. 이때, 백오프 시간은 각각의 노드에서 보통 임의로 선택하게 되어 또 다른 충돌이 발생되지 못하도록 한다.

IEEE 표준 802.3은 상기 과정을 단축된 2진 지수 백오프(truncated binary exponential backoff)라 한다. 원래 한 노드에서 패킷을 전송하다 충돌이 발생하면 전송이 성공할 때까지 또는 충돌에 의해 최대 시도 회수를 초과하여 종결(terminate)될 때까지 선택된 백오프 시간 후에 계속 재전송 해야하며, 백오프 시간은 각각의 노드에서 슬롯 타임의 정수배로 선택된다.

상기 슬롯 타임이란 네트워크에서 최대 왕복 지연시간으로 한 노드에서 다른 노드로 패킷을 전송하고, 전송이 끝났다는 응답을 받을 때까지 걸리는 최대 시간을 의미한다. 이 슬롯 타임은 10㎒ 네트워크에서 51.2㎲이며, 백오프 시 슬롯 타임에 가해질 정수배는 상기 (식 1)에서 구해지고, 여기서 n은 재시도 회수이다.

그러므로, 도 1에 도시된 바와 같이 첫 번째 재전송 시 백오프 시간은 10㎒의 경우 0×슬롯 타임 또는 1×슬롯 타임이 되며, 최대 백오프 시간은 2¹⁰-1(1023)×슬롯 타임이다.

상기에서와 같이 종래의 기술에 있어서 IEEE 표준 802.3은 네트워크에 연결된 노드가 많을수록 최대 공정성에 의한 최대의 효율을 가지지만 네트워크에 연결된 노드가 적을 때에는 한 노드가 연속적인(back to back) 방식으로 계속 패킷을 전송하여 네트워크를 혼자서 사용하는 캡쳐 효과(capture effect) 현상을 유발함으로써, 네트워크 사용의 공정성을 저하시키는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 네트워크 상에서 패킷을 네트워크로 전송할 때 충돌이 발생하면 재전송 시까지의 시간 간격을 지연시켜 재전송 회수를 억제하는 백오프(backoff)를 할 때 그 노드가 충돌이 발생하기 이전의 동작을 참조하여 백오프 시간을 결정하여 각 노드의 네트워크 사용에 대한 공정성 및 효율을 향상시키는 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 전송시의 백오프 시간을 보인 표.

도 2는 본 발명 근거리통신망 제어장치의 일실시예 구성을 보인 블록도.

도 3은 본 발명의 동작 흐름도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

10 : 충돌검출부 20 : 업-다운 카운터

30 : 백오프 제어부 40 : 시간가변부

50 : 선택부 60 : 회수결정부

70 : 재전송부

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 근거리통신망 제어장치의 구성은, 각 노드간의 충돌을 검출하는 충돌검출부와; 상기 충돌검출부에서 검출신호가 입력되면 상기 업-다운 카운터의 출력값(카운트 값)을 입력받아 네트워크 상태를 파악하여 백오프(Backoff) 동작의 시행 유무를 판단하는 백오프 제어부와; 각 노드의 전송시와 수신시에 따라 각각 카운트 값을 '1'만큼 증감하는 업-다운 카운터와; 상기 업-다운 카운터의 출력 값의 크기에 따라 백오프 시간을 가변하는 시간가변부와; 상기 백오프 제어부에서 출력한 제어신호 및 상태 정보에 의해 백오프 방식을 결정하는 선택부와; 재시도 회수를 결정하여 상기 시간가변부에서 결정한 백오프 시간만큼 지연한 후, 출력하는 회수결정부와; 상기 회수결정부에서 결정한 재시도 회수만큼 재전송 하는 재전송부로 구성함을 특징으로 한다.

그리고, 방법에 있어서는 전송이 시작되면 충돌이 발생하는 가를 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 판단결과 충돌이 발생하였으면 각 노드의 상태 및 카운트 값을 읽어들여 재시도 회수 및 백오프 시간을 결정하는 제2 단계와; 상기 제2 단계의 수행 후, 결정된 백오프 시간에 의한 재시도 회수만큼 재전송 중 충돌이 발생하는가를 판단하는 제3 단계와; 상기 제3 단계의 판단결과 충돌이 발생하면 표준 백오프 방식으로 재전송을 한 후, 충돌이 발생하는가를 판단하는 제4 단계와; 상기 제1,3,4 단계의 판단결과 충돌이 일어나지 않으면 전송을 종료하는 제4 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명 근거리통신망 제어장치의 일실시예 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이 각 노드간의 충돌을 검출하는 충돌검출부(10)와; 각 노드의 전송시와 수신시에 따라 각각 카운트 값을 '1'만큼 증감하는 업-다운 카운터(20)와; 상기 충돌검출부(10)에서 검출신호가 입력되면 상기 업-다운 카운터의 출력값(카운트 값)을 입력받아 네트워크 상태를 파악하여 백오프(Backoff) 동작의 시행 유무를 판단하는 백오프 제어부(30)와; 상기 업-다운 카운터(20)의 출력 값의 크기에 따라 백오프 시간을 가변하는 시간가변부(40)와; 상기 백오프 제어부(30)에서 출력한 제어신호 및 상태 정보에 의해 백오프 방식을 결정하는 선택부(50)와; 재시도 회수를 결정하여 상기 시간가변부(40)에서 결정한 백오프 시간만큼 지연한 후, 출력하는 회수결정부(60)와; 상기 회수결정부(60)에서 결정한 재시도 회수만큼 재전송 하는 재전송부(70)로 구성한다.

이와 같이 구성한 본 발명에 따른 일실시예의 동작 과정을 첨부한 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 동작 흐름도로서, 이에 도시한 바와 같이 도 2의 업-다운 카운터(20)에서 전송 및 수신 상태를 체크하여 전송의 경우 카운트 값을 '1' 증가시키고, 수신의 경우에는 '1'감소시켜 카운트한 값을 백오프 제어부(30) 및 시간가변부(40)로 보내는데, 이중 상기 시간가변부(40)는 상기 카운트 값의 크기에 따라 백오프 시간을 가변하도록 한다. 즉 카운트 값이 작은 노드에서는 백오프 시간을 짧게 잡아서 데이터를 전송할 기회를 높여주고, 카운트 값이 큰 노드에 대해서는 백오프 시간을 길게 하여 데이터 전송 기회를 낮게 함으로써, 전체 네트워크에서 각각의 노드가 데이터를 전송할 기회를 균등하게 부여하기 위함이다.

네트워크 전송이 시작되면 충돌검출부(10)는 전송중에 데이터 충돌이 일어나는가를 검출하게 되며, 만약 충돌이 검출되면 충돌검출신호를 상기 백오프 제어부(30)로 보내게 된다. 상기 충돌검출신호를 입력받은 백오프 제어부(30)는 각 노드의 상태를 파악하고, 상기 업-다운 카운터(20)에서 출력한 카운트 값을 입력받는데, 카운트 값이 변화가 없으면 충돌을 발생시킨 각 노드들이 다르게 백오프를 했음에도 불구하고 다시 충돌이 발생하기 이전에 선택되어진 재시도 회수에 '1'을 가산하여 표준 백오프 방식으로 재전송한다.

상기에서 카운트 값에 변화가 있는 경우 상기 백오프 제어부(30)는 가장 최근에 어느 노드가 네트워크를 많이 사용하였는가를 상기 카운트 값으로 판단하게 되는데, 이 판단결과 카운트 값이 '00'이면 재시도 회수를 1로 하여 네트워크를 상용할 기회를 크게 해주고, 카운트 값이 '11'이면 재시도 회수를 가장 큰 4로 주어 네트워크 사용 기회를 줄임으로서, 다른 노드가 네트워크를 사용할 기회를 크게 해준다.

상기에서 서술한 내용을 표 1 및 표 2를 참조하여 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

노드	카운트 값	재시도 회수(n)	가능한 슬롯 타임의 정수배
A	3	4	0∼15
B	0	1	0, 1

상기 표 1에서와 같이 액티브(Active) 노드가 2개(A, B)인 경우 즉, 2개의 노드에서 동시에 전송을 하려고 할 때 A 노드가 최근 몇 번에 걸쳐 전송을 많이 했기 때문에 충돌이 일어나 재전송을 위한 백오프 시 B 노드가 전송할 기회를 많이 주기 위해 재시도 회수를 1로 주고, A 노드는 4로주어 공정성을 유지하도록 한다.

노드	카운트 값	재시도 회수(n)	가능한 슬롯 타임의 정수배
A	3	4	0 ∼ 15
B	0	1	0, 1
C	0	1	0, 1

상기 표 2에서와 같이 액티브(Active) 노드가 3개(A, B, C)인 경우 즉, 3개의 노드에서 동시에 전송을 하려고 할 때 A 노드가 최근 몇 번에 걸쳐 전송을 많이 했기 때문에 B 노드와 C 노드 중 하나가 먼저 전송할 확률이 높게되는데, 만약 B 노드가 전송했다고 가정하면 표 3에서와 같이 C 노드가 네트워크를 사용할 확률이 높아진다.

노드	카운트 값	재시도 회수(n)	가능한 슬롯 타임의 정수배
A	2	3	0 ∼ 8
B	1	2	0, 1, 2, 3
C	0	1	0, 1

상기 백오프 제어부(30)에서 출력한 제어신호 및 상태 정보에 의해 백오프 방식을 선택부(50)에서 결정하여 회수결정부()로 출력하면 이를 입력받은 회수결정부(60)는 재시도 회수를 결정하여 상기 시간가변부(40)에서 결정한 백오프 시간만큼 지연한 후 출력하며, 이를 입력받은 재전송부(70)에서 결정한 재시도 회수만큼 재전송 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 근거리통신망 제어장치 및 방법은 규모가 작은 네트워크에서 액티브 노드가 적은 경우 발생하는 채널 캡쳐 현상을 방지하고, 모든 노드에 네트워크를 사용할 수 있는 권리를 공평하게 주어 공정성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims

각 노드간의 충돌을 검출하는 충돌검출부와; 각 노드의 전송시와 수신시에 따라 각각 카운트 값을 '1'만큼 증감하는 카운터와; 상기 충돌검출부에서 검출신호가 입력되면 상기 업-다운 카운터의 출력값(카운트 값)을 입력받아 네트워크 상태를 파악하여 백오프(Backoff) 동작의 시행 유무를 판단하는 백오프 제어부와; 상기 카운터의 출력 값의 크기에 따라 백오프 시간을 가변하는 시간가변부와; 상기 백오프 제어부에서 출력한 제어신호 및 상태 정보에 의해 백오프 방식을 결정하는 선택부와; 재시도 회수를 결정하여 상기 시간가변부에서 결정한 백오프 시간만큼 지연한 후, 출력하는 회수결정부와; 상기 회수결정부에서 결정한 재시도 회수만큼 재전송 하는 재전송부로 구성함을 특징으로 하는 근거리통신망 제어장치.
전송이 시작되면 충돌이 발생하는 가를 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 판단결과 충돌이 발생하였으면 각 노드의 상태 및 카운트 값을 읽어들여 재시도 회수 및 백오프 시간을 결정하는 제2 단계와; 상기 제2 단계의 수행 후, 결정된 백오프 시간에 의한 재시도 회수만큼 재전송 중 충돌이 발생하는가를 판단하는 제3 단계와; 상기 제3 단계의 판단결과 충돌이 발생하면 표준 백오프 방식으로 재전송을 한 후, 충돌이 발생하는가를 판단하는 제4 단계와; 상기 제1,3,4 단계의 판단결과 충돌이 일어나지 않으면 전송을 종료하는 제4 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 근거리통신망 제어방법.