KR100327416B1 - 무선 데이터 전송 시스템에서 선택적 반복 자동 재전송요구 관리 장치 및 방법 - Google Patents

무선 데이터 전송 시스템에서 선택적 반복 자동 재전송요구 관리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 데이터 전송 시스템에 관한 것으로, 특히 선택적 반복 자동 재전송 요구(Selective Repeat Automatic Repeat reQuest) 관리 장치 및 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 무선 데이터 전송 시스템에서 선택적 반복 자동 재전송 요구(ARQ) 관리 장치는 수신장치에서 수신하지 못한 데이터 프레임의 재전송을 송신장치에 요구하는 데이터 통신 시스템에 있어서, 순서가 있는 데이터 프레임을 수신을 하는 수신 데이터 저장부와, 재전송 요청부터 요청된 적어도 하나 이상의 데이터 프레임이 정해진 시간내에 모두 수신되었는지를 판별하는 수신 시간 확인 장치와, 상기 수신 데이터 저장부를 검사하여 수신되지 않은 적어도 하나 이상의 데이터 프레임의 재전송을 송신장치에 요청하고, 재전송된 데이터 프레임은 수신 데이터 저장부에 저장하고, 수신되지 않은 데이터는 다시 재전송 요청하는 제어부로 구성된다. 이와 같은 구성에 의하여 수신하지 못한 데이터 프레임의 재전송을 송신장치에 요구하는 데이터 통신 시스템의 수신방법에 있어서, 수신되는 순서가 있는 데이터 프레임을 저장하는 제1 단계와, 수신 데이터를 검사하여 수신되지 않은 적어도 하나 이상의 데이터 프레임의 재전송을 송신장치에 요청하는 제2 단계와, 일정시간 내에 요청된 적어도 하나 이상의 데이터 프레임이 모두 수신되었는지를 판별하는 제3 단계로 이루어진다. 따라서, 불필요하게 유지 및 관리되어 시스템 자원을 낭비하는 부정응답(NAK) 재전송 타이머의 개수를 대폭 줄일 수 있다.

Description

무선 데이터 전송 시스템에서 선택적 반복 자동 재전송 요구 관리 장치 및 방법{Apparatus and Method for Selective Repeat Automatic Repeat reQuest in Wireless Data Transmission System}
본 발명은 무선 데이터 전송 시스템에 관한 것으로, 특히 선택적 반복 자동 재전송 요구(Selective Repeat Automatic Repeat reQuest) 관리 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 선택적 반복 자동 재전송 요구(Selective Repeat Automatic Repeat reQuest; 이하 선택적 반복 ARQ라 칭함) 방법은 수신단에 성공적으로 전송되지 못한 데이터 프레임에 대해서만 재전송 요구를 하는 방법으로, 스탑(Stop)-앤(And)-고(Go) ARQ 방식이나 고(Go)-백(Back)-앤(N) ARQ 방식에 비해 효율적이다.
그리고, 수신단에서는 오류가 발생한 데이터 프레임의 재전송을 기다려 프레임 번호에 따라 배열하여야 하므로 그 사이에 도착하는 모든 데이터 프레임을 저장할 수 있는 용량이 큰 버퍼를 가져야 하며 프레임 순서를 정렬하는 복잡한 논리회로가 요구된다.
이러한 선택적 반복 ARQ 방식은 무선 데이터 전송 서비스를 지원하는 IS-95나 코드 분할 다중 접속 2000(cdma2000) 시스템에 전파회선 프로토콜(Radio Link Protocol; 이하 RLP라 칭함)에서 사용되며, IS-707 표준안에 자세히 설명되어 있다.
이와 같은 종래 기술에 따른 선택적 반복 ARQ 방식을 위한 송ㆍ수신단의 구조는 도 1과 같다.
도 1을 참고하면, 송신단(101)으로부터 전송된 데이터들은 수신 데이터 저장부(105)에 프레임 단위로 차례로 저장된다.
상기 수신 데이터 저장부(105)에 저장된 프레임 단위의 데이터들은 제어부(103)의 제어에 의하여 성공적으로 수신되지 못한 프레임들에 대해서 선택적 반복 자동 재전송 요구(ARQ) 방식에 의하여 데이터의 재전송이 요구된다.
상기 선택적 반복 자동 재전송 요구(ARQ) 방식에 의하여 상기 성공적으로 전송되지 못한 소실 프레임에 대하여 수신단(102)으로부터 부정응답(NAK)이 송신단(101)에 전송되고, 이때 상기 각 프레임에 대한 부정응답(NAK)에 대해 각각의 부정응답(NAK) 재전송 타이머가 동작한다.
또한 일정시간 이후에도 전송되지 못한 각 프레임들에 대한 각각의 부정응답(NAK) 중단 타이머가 동작한다.
상기 부정응답(NAK) 재전송 타이머와, 상기 부정응답(NAK) 중단 타이머는 수신시간 확인장치(104)에 구비되어 제어부(103)의 제어를 받는다.
이와 같은 종래 기술에 따른 선택적 반복 ARQ 방식의 동작 원리는 도 2와 같다.
송신단에서는 프레임의 일련번호에 따라 차례대로 프레임을 전송하며, 수신단에서는 일련번호에 따른 순차적인 프레임 수신을 기대한다.
따라서, 도 2에서와 같이 송신단은 프레임 번호가 0인 프레임부터 차례대로 전송을 한다. 하지만, 2번 프레임이 수신되지 않았으므로, 수신단은 1번 프레임을 받은 후 3번 프레임을 수신한다. 이는 2번 프레임이 전송 중 소실되었다는 것을 의미하므로, 수신단은 2번 프레임에 대한 부정응답(NAK#2)을 전송한다. 이 2번 프레임에 대한 부정응답(NAK#2)을 수신한 송신단은 2번 프레임을 재전송한다.
수신단에서는 일반적으로, j번째 프레임에 대한 부정응답(NAK#j)이 전송되면, 부정응답(NAK) 재전송 타이머를 구동시킨다.
상기 부정응답(NAK) 재전송 타이머는 프레임이나 시간단위로 증가하고, 이 값이 특정 임계값에 이르면 만료된다.
상기 부정응답(NAK) 재전송 타이머가 만료될 때까지 요구한 j번째 프레임이 도착하지 않으면, 수신단에서는 j번째 프레임에 대한 부정응답(NAK#j)을 재전송한다. NAK 프레임을 재전송한 후 부정응답(NAK) 재전송 타이머를 재구동시키고 프레임이 수신되기를 기다린다.
이와 같은 원리에 의하여 종래 기술에 따른 부정응답(NAK) 재전송 타이머 관리 방식은 도 3과 같이 나타내어진다.
도 3을 참고하면, 수신단에 데이터 수신이 이루어지면(S10), 수신단은 임의의 프레임 #j(j는 프레임 번호)의 재전송이 필요한지를 판단한다.(S11)
상기 프레임 #j가 수신이 되었다면, 이 프레임 #j를 버퍼에 저장한다.(S12)
그러나, 상기 프레임 #j가 수신이 되지않아 재전송이 필요하다면, 이 j번 프레임에 대한 부정응답(NAK#j)을 송신단에 전송하고, 이와 동시에 부정응답(NAK) 재전송 타이머를 구동시킨다.(S13) 이러한 부정응답(NAK) 재전송 타이머는 재전송이 필요한 프레임 각각에 대해서 구동이 이루어진다.
이러한 부정응답(NAK)과, 이 부정응답(NAK)에 대한 재전송 타이머의 구동은 임의의 프레임 단위 또는 시간 단위동안 반복적으로 이루어진다.(S15)
상기 임의의 프레임 또는 시간 단위마다 전송된 부정응답(NAK)의 전송횟수(i)가 기준횟수(Nth) 이상이 되면, 부정응답(NAK) 중단 타이머가 구동(S16)이 되고, 다시 한 번 부정응답(NAk) 중단 타이머가 만료될 때까지 임의의 프레임 #j의 수신을 체크한다.(S17)
상기 부정응답(NAK) 중단 타이머가 만료된 이후에도 임의의 프레임 #j가 수신이 되지 않으면, 수신단은 상위 계층에 이 사실을 전송한다.
그러나, 이와 같은 선택적 반복 ARQ 방식은 무선 채널의 상태가 좋지 않은 경우에는 연속된 프레임이 동시에 소실될 수 있다.
도 4에서와 같이 1번 프레임까지 수신한 후 채널상의 문제에 의해 8번 프레임이 수신되면 수신단은 2번부터 7번까지의 프레임이 전송 중 소실되었다고 생각하고, 이 프레임들의 재전송을 요구하는 부정응답(NAK)을 전송한다.
이때, 6개의 부정응답(NAK) 재전송 타이머가 동시에 구동되며, 동일한 시각에 만료된다.
이와 같이 동시에 구동되고 만료되는 타이머들을 따로따로 관리하면 시스템 자원의 낭비를 초래한다.
따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 다수의 부정응답(NAK)들에 대해 하나의 부정응답(NAK) 재전송 타이머 또는 하나의 부정응답(NAK) 중단 타이머만을 두어 효율적인 시스템 자원을 제공하는 무선 데이터 통신 시스템에서의 선택적 반복 자동 재전송 요구(Selective Repeat Automatic Repeat reQuest) 관리 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치 특징에 따르면, 수신장치에서 수신하지 못한 데이터 프레임의 재전송을 송신장치에 요구하는 데이터 통신 시스템에 있어서, 순서가 있는 데이터 프레임을 수신을 하는 수신 데이터 저장부와, 재전송 요청부터 요청된 적어도 하나 이상의 데이터 프레임이 정해진 시간내에 모두 수신되었는지를 판별하는 수신 시간 확인 장치와, 상기 수신 데이터 저장부를 검사하여 수신되지 않은 적어도 하나 이상의 데이터 프레임의 재전송을 송신장치에 요청하고, 재전송된 데이터 프레임은 수신 데이터 저장부에 저장하고, 수신되지 않은 데이터는 다시 재전송 요청하는 제어부로 구성된다.
바람직하게, 상기 수신시간 확인 장치는 재전송 요청 시점으로부터 정해진시간을 체크하는 하나의 타이머와, 상기 정해진 시간내 재전송 요청된 프레임의 수신을 체크하는 판별 장치로 구성된다.
이와 같은 구성에 의하여 수신하지 못한 데이터 프레임의 재전송을 송신장치에 요구하는 데이터 통신 시스템의 수신방법에 있어서, 수신되는 순서가 있는 데이터 프레임을 저장하는 제1 단계와, 수신 데이터를 검사하여 수신되지 않은 적어도 하나 이상의 데이터 프레임의 재전송을 송신장치에 요청하는 제2 단계와, 일정시간 내에 요청된 적어도 하나 이상의 데이터 프레임이 모두 수신되었는지를 판별하는 제3 단계로 이루어진다.
바람직하게, 상기 제3 단계에서 데이터가 모두 수신되지 않으면 상기 제1 단계와, 제3 단계를 반복하며, 상기 제3 단계의 시간 측정은 하나의 타이머로 수행되는 것을 특징으로 이루어진다.
도 1은 종래 기술에 따른 선택적 반복 자동 재전송 요구(ARQ)를 위한 송ㆍ수신장치의 블럭도.
도 2는 종래 기술에 따른 선택적 반복 자동 재전송 요구(ARQ) 방법의 원리를 나타낸 도면.
도 3은 종래 기술에 따른 부정 응답(NAK) 재전송 타이머 관리 방식을 나타낸 흐름도.
도 4는 종래 기술에 따른 부정 응답(NAK) 재전송 타이머의 관리를 위한 수신단 버퍼의 구조를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 선택적 반복 자동 재전송 요구(ARQ) 방법의 원리를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 선택적 반복 자동 재전송 요구(ARQ)를 위한 송ㆍ수신장치의 블록도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
201 : 송신단
202 : 수신단
203 : 제어부
204 : 수신시간 확인 장치
205 : 수신 데이터 저장부
206 : 부정응답 재전송 타이머
207 : 부정응답 중단 타이머
208 : 판별 장치
본 발명에서는 동시에 발생한 복수의 부정응답(NAK)에 대하여 하나의 부정응답(NAK) 재전송 타이머만을 두어 선택적 반복 ARQ 관리 장치 및 방법을 제안한다.
또한, 동시에 발생한 복수의 부정응답(NAK)에 대하여 하나의 부정응답(NAK) 중단 타이머만을 두어 선택적 반복 ARQ 관리 장치 및 방법을 제안한다.
그리고, 상기 동시에 발생한 복수의 부정응답(NAK)에 대하여 하나의 부정응답(NAK) 재전송 타이머 또는 부정응답(NAK) 중단 타이머를 이용하기 위하여 부정응답(NAK) 리스트를 구성한다.
상기 부정응답(NAK) 리스트에는 재전송이 요구된 프레임의 일련번호와, 부정응답(NAK) 재전송 타이머, 부정응답(NAK) 중단 타이머의 상태가 기록되고, 요구한 프레임이 수신되면 리스트에서 삭제한다.
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 선택적 반복 자동 재전송 요구(ARQ) 방법의 원리를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 0번과 1번 프레임이 수신단에 도착한 후 수신단의 채널 환경이 악화되어 8번 프레임이 수신되는 경우, 수신단은 2번, 3번, 4번, 5번, 6번, 7번 프레임이 소실되었다고 판단한다.
그러므로, 수신단은 상기 소실된 프레임들에 대한 각각의 부정응답(NAK#2, #3,#4,#5,#6,#7)들을 전송하며, 이와 동시에 상기 각각의 부정응답(NAK#2,#3,#4,#5 ,#6,#7)들에 대하여 하나의 부정응답(NAK) 재전송 타이머를 구동시킨다.
상기 부정응답(NAK) 재전송 타이머가 만료되기전 3번, 5번 프레임만 도착하면 부정응답(NAK) 재전송 타이머의 만료후 2번, 4번, 6번, 7번 프레임에 대한 부정응답(NAK)을 재전송하고, 이와 동시에 부정응답(NAK) 재전송 타이머를 다시 구동시킨다. 이 경우에도 하나의 부정응답(NAK) 재전송 타이머에 의해서 관리된다.
상기 소실된 프레임들에 대한 부정응답(NAK)의 재전송은 프레임 또는 시간단위마다 일정횟수(Nth) 반복된다.
상기 일정횟수(Nth) 이후에도 수신되지 못한 프레임들에 대해서는 마지막으로부정응답(NAK)이 송신단에 전송되고, 이와 동시에 부정응답(NAK) 중단 타이머가 구동된다. 이 경우에도 소실된 복수의 프레임에 대해 하나의 부정응답(NAK) 중단 타이머가 구동된다.
상기 부정응답(NAK) 중단 타이머는 부정응답(NAK) 재전송 타이머와 마찬가지로, 프레임 또는 시간 단위로 증가하고 복수의 프레임에 대한 하나의 부정응답(NAK) 중단 타이머가 구동된다.
상기 부정응답(NAK) 중단 타이머가 종료된 이후에도 수신되지 않은 프레임들에 대해서는 상위 계층에 알려지며, 도착된 프레임들은 수신 데이터 저장부에 저장된다.
상기 부정응답(NAK)을 통해 재전송이 요구된 프레임들은 부정응답(NAK) 리스트에 의해 관리된다.
상기 부정응답(NAK) 리스트에는 재전송이 요구된 프레임의 일련번호와, 부정응답(NAK) 재전송 타이머, 부정응답(NAK) 중단 타이머의 상태가 기록되고, 요구한 프레임이 수신되면 리스트에서 삭제한다.
이와 같은 부정응답(NAK) 리스트는 다음 표 1과 같이 구성된다.
타이머 ID(Identifier) NAK이 전송된 프레임의 일련번호
001 Ox300
Ox301
Ox303
... ...
이와 같은 원리에 의하여 본 발명에 따른 선택적 반복 자동 재전송요구(ARQ)를 위한 송ㆍ수신장치의 블록도는 도 6과 같이 나타낸다.
도 6을 참고하면, 선택적 반복 자동 재전송 요구(ARQ)를 위한 송ㆍ수신단의 구성은 데이터를 전송하는 송신단(201)과, 상기 데이터를 수신하는 수신단(202)과, 상기 송신단(201)으로부터 전송된 데이터를 프레임 단위로 저장하는 수신 데이터 저장부(205)와, 상기 수신 데이터 저장부(205)에 저장된 프레임 번호를 체크하여, 성공적으로 수신되지 못한 프레임에 대한 재전송 요구를 제어하는 제어부(203)와, 상기 제어부의 재전송 요구에 대한 부정응답(NAK)을 위한 타이머 구동과, 상기 타이머의 정해진 시간내 수신되는 데이터 프레임을 체크하는 수신시간 확인장치(204)로 구성된다.
상기 수신시간 확인장치(204)는 상기 수신되지 못한 하나 이상의 프레임들에 대해서 하나의 부정응답(NAK) 재전송 타이머(206)와, 일정시간 이후에도 수신되지 못한 하나 이상의 프레임들에 대해서 하나의 부정응답(NAK) 중단 타이머(207)와, 상기 부정응답(NAK) 재전송 타이머(205)와 부정응답(NAK) 중단 타이머(206)의 정해진 시간내 수신되는 데이터 프레임을 체크하는 판별장치(208)로 구성된다.
따라서, 수신단(202)에 데이터 수신이 이루어지면, 수신단(202)은 복수의 프레임 #j,#k,#...(j, k등은 프레임 번호)들의 재전송이 필요한지를 판단한다.
상기 복수의 프레임들(#j,#k,#...)이 수신이 되었다면, 이 프레임(#j,#k, #...)들을 수신 데이터 저장부(205)에 프레임 단위로 저장한다.
그러나, 상기 복수의 프레임(#j,#k,#...)들 중 프레임 #j,#k가 수신이 되지않아 재전송이 필요하다면 이 j번, K번 프레임에 대한 부정응답(NAK#j,NAK#k)을 송신단(202)에 전송하고, 이와 동시에 복수의 프레임들에 대한 하나의 부정응답(NAK) 재전송 타이머(206)를 구동시킨다.
이러한 부정응답(NAK)과, 이 부정응답(NAK)에 대한 재전송 타이머(206)의 구동은 임의의 프레임 또는 시간 단위마다 반복적으로 이루어진다.
상기 부정응답(NAK) 재전송 타이머(206)의 프레임 또는 시간 단위내에 소실된 프레임 #j, #k가 수신이 되면, 수신된 프레임은 수신 데이터 저장부(205)저장된다.
그러나, 상기 임의의 프레임 #j,#k의 수신이 상기 부정응답(NAK) 재전송 타이머(206)의 프레임 또는 시간 단위동안 수신이 되지 않으면, 이 프레임들(프레임 #j, #k)은 부정응답(NAK) 리스트에 포함된다.
상기 부정응답(NAK) 리스트에 포함된 프레임들은 다시 부정응답(NAK)이 재전송되고, 이와 동시에 하나의 부정응답(NAK) 재전송 타이머(206)가 구동된다.
상기 수신단(202)에서 전송된 부정응답(NAK)의 해당 프레임이 재전송 타이머(206) 만료전까지 수신되는지를 체크한다.
만약, 상기 부정응답(NAK)의 해당 프레임이 수신이 되지 않았다면 수신단(202)은 다시 부정응답(NAK)을 재전송한다. 이때, 상기 전송되는 부정응답(NAK)의 재전송되는 횟수(i)를 체크하여, 부정응답(NAK)의 재전송되는 횟수(i)가 기준횟수(Nth)가 되면 부정응답(NAK) 재전송 타이머(206) 대신에 부정응답(NAK) 중단 타이머(207)를 구동시킨다.
상기 부정응답(NAK) 중단 타이머(207)는 부정응답(NAK) 재전송 타이머(206)와 마찬가지로, 프레임 또는 시간 단위로 증가하고 복수의 프레임에 대한 하나의 부정응답(NAK) 중단 타이머(207)가 구동된다.
상기 부정응답(NAK) 중단 타이머(207)가 종료된 이후에도 수신되지 않은 프레임들에 대해서는 상위 계층에 알려지며, 도착된 프레임들은 수신 데이터 저장부(205)에 저장된다.
상기 부정응답(NAK) 재전송 타이머(206) 또는 부정응답(NAK) 중단 타이머(207)의 정해진 기간내에 데이터 프레임들이 수신되는 지는 판별장치(208)에 의해 수행된다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명은 불필요하게 유지 및 관리되어 시스템 자원을 낭비하는 부정응답(NAK) 재전송 타이머의 개수를 대폭 줄일 수 있다.
특히, 무선 환경에서 발생할 수 있는 연속적인 프레임 소실의 경우에 더욱 효율적이며, 기존의 방법에 비해 복잡도는 증가하지 않는 효과가 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.

Claims (5)

  1. 수신장치에서 수신하지 못한 데이터 프레임의 재전송을 송신장치에 요구하는 데이터 통신 시스템에 있어서,
    순서가 있는 데이터 프레임을 수신을 하는 수신 데이터 저장부와;
    재전송 요청 시점으로부터 적어도 하나 이상의 데이터 프레임이 정해진 시간내에 모두 수신되었는지를 판별하는 수신시간 확인 장치와;
    상기 수신 데이터 저장부를 검사하여 수신되지 않은 적어도 하나 이상의 데이터 프레임의 재전송을 송신장치에 요청하고, 재전송된 데이터 프레임은 수신 데이터 저장부에 저장하고, 수신되지 않은 데이터는 다시 재전송 요청하는 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신 시스템에서의 선택적 반복 자동 재전송 요구 관리 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 수신시간 확인 장치는 재전송 요청 시점으로부터 정해진 시간을 체크하는 하나의 타이머와, 상기 정해진 시간내 재전송 요청된 프레임의 수신을 체크하는 판별 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신 시스템에서의 선택적 반복 자동 재전송 요구 관리 장치.
  3. 수신하지 못한 데이터 프레임의 재전송을 송신장치에 요구하는 데이터 통신 시스템의 수신장치에 있어서,
    수신되는 순서가 있는 데이터 프레임을 저장하는 제1 단계와;
    수신 데이터를 검사하여 수신되지 않은 적어도 하나 이상의 데이터 프레임의 재전송을 송신장치에 요청하는 제2 단계와;
    일정시간 내에 요청된 적어도 하나 이상의 데이터 프레임이 모두 수신되었는지를 판별하는 제3 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신 시스템에서의 선택적 반복 자동 재전송 요구 관리 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제3 단계에서 데이터가 모두 수신되지 않으면 상기 제1 단계와, 제3 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신 시스템에서의 선택적 반복 자동 재전송 요구 관리 방법.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 제3 단계의 시간 측정은 하나의 타이머로 수행되는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신 시스템에서의 선택적 반복 자동 재전송 요구 관리 방법.
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