KR100541878B1

KR100541878B1 - 무선랜의 매체접근 제어의 쓰루풋 향상을 위한 송신요구임계값의 동적 제어 방법 및 그 기록 매체

Info

Publication number: KR100541878B1
Application number: KR1020030098202A
Authority: KR
Inventors: 최우용; 이석규
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2003-12-27
Filing date: 2003-12-27
Publication date: 2006-01-10
Also published as: US7321582B2; US20050141476A1; KR20050067321A

Abstract

본 발명은 IEEE 802.11 기반의 무선 LAN 시스템의 MAC 쓰루풋을 최대화하기 위하여 RTS-CTS 프레임 교환의 임계치인 송신요구 임계치(dot11RTSThrershold)를 BSS 내에 발생하는 트래픽 부하에 따라 동적으로 변화시키기 위한 알고리듬에 관한 것이다.

본 발명의 구성에 의하면, 프레임 전송을 시도한 총시간과 데이터 프레임 전송에 성공한 경우 걸린 시간에 기초하여 새로운 성능지표를 정의한다. 상기 새로운 성능지표의 변화에 따라서 송신요구 임계치를 동적으로 일정 범위내에서 증감시키게 된다.

따라서, 본 발명은 BSS 트래픽 부하에 따라서 동적으로 송신요구 임계치를 변화시킴으로서 MAC 쓰루풋을 최대가 되도록 제어할 수 있다.

MAC, 무선랜, RTS, CTS, DCF, 송신요구 임계치, PLCP

Description

무선랜의 매체접근 제어의 쓰루풋 향상을 위한 송신요구 임계값의 동적 제어 방법 및 그 기록 매체{A method for dynamic control RTS threshold to improve throughput of MAC in wireless LAN system and computer-readable medium thereof}

도 1a 및 도 1b는 DCF 동작 메커니즘을 도시한 타이밍도이다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 성능지표(S)의 추정 알고리듬을 도시한 흐름도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라서, 송신요구 임계치를 갱신하는 방법을 도시한 흐름도이다.

본 발명은 IEEE 802.11 무선 LAN 시스템에서 RTS-CTS 프레임 교환의 선택적인 사용을 규정하는 송신요구 임계값(RTS Threshold)의 동적인 변화를 통하여 MAC 쓰루풋(throughput)을 최대화하는 방법에 관한 것이다.

IEEE 802.11 무선 LAN에서 각각의 스테이션(STA)은 억세스 포인트(AP)와 매체접근 제어(이하, MAC) 계층 서비스를 구현한다. 프레임을 전송하기 전에, 상기 MAC 계층은 경쟁 기반 모드인 DCF(Distribution Coordination Function) 모드와 비경쟁 접근 모드인 PCF(Point Coordination Function)중 하나를 사용하여 네트워크에 접근권을 얻는다.

여기서, DCF는 호환성 있는 물리계층을 갖는 스테이션들과 AP 사이를 무선 매체를 통하여 자동적으로 공유하기 위한 기본적인 접근 프로토콜을 제공한다.

도 1a 및 도 1b는 은 상기 DCF 동작 메커니즘을 도시한 타이밍도이다.

도 1a는 2단계 핸드쉐이크 방식의 DCF 동작 모드를 도시한 타이밍도이다.

스테이션(STA1)이 경쟁 모드로서, 패킷 전송을 위하여 먼저 무선 매체를 이용하고 있는 경우에는 스테이션(STA2)은 무선 매체를 이용을 대기하게 된다.

여기서, 공유 무선 매체에 대하여 스테이션의 접근을 연기시키는 표준 접근 간격(access spacing)이 존재한다. SIFS는 가장 짧은 프레임 간격과 가장 높은 우선 순위를 위한 접근 간격이며, ACK, CTS 프레임 등에 사용되며, DIFS는 DCF 모드에서 데이터 및 관리 프레임이 전송될 때의 시간 간격으로서 SIFS 보다는 긴 간격을 가진다. 도 1a에서 스테이션(STA2)은 스테이션(STA1)이 데이터 수신을 성공하였다는 승인(ACK) 신호를 수신한 경우에 한해서 접근 간격과 백오프 시간을 경과한 후 매체 접근을 시도하게 된다.

도 1b는 데이터 프레임의 크기가 임계치(이하, RTS THRESHOLD 또는 송신요구 임계값이라 칭함)보다 클 경우에 한해서 적용되는 RTS/CTS 동작 메커니즘을 도시한 것이다.

RTS(Request To Send) 프레임은 출발지의 스테이션(STA1)이 목적지의 스테이 션(STA2)에게 프레임을 전송하기 위하여 송신하는 제어 프레임이다. 상기 RTS 프레임은 전술한 송신요구 임계값보다 큰 데이터 프레임에 대해서만 보낼 수 있도록 구성될 수 있다.

CTS(Clear To Send) 프레임은 목적지의 스테이션이 RTS를 수신한 후, 출발지의 스테이션이 데이터 프레임을 보내도 좋다는 의미로 CTS 프레임을 보내게 된다. 이 때 기타 스테이션(STA3) 매체에 접근을 시도하지 않음으로서, 충돌을 회피할 수 있다.

한편, IEEE 802.11의 DCF 프로토콜의 용량을 분석한 선행 연구에서는 분석의 편의상 모든 스테이션이 일정한 길이의 데이터 프레임을 발생시킨다고 가정함으로써 IEEE 802.11의 DCF 프로토콜에서 데이터 프레임의 길이에 따른 선택적인 RTS-CTS 프레임 교환을 지원하지 못했다.

그리고, 이론적인 용량 분석 시에도 BSS(Basic service set) 내의 스테이션이 그리디한(greedy) 트래픽 발생 형태를 가진다고 가정하기 때문에, 일반적인 형태의 트래픽 유형에 대해서 MAC 쓰루풋을 구하기 위한 정확한 솔루션을 제공하지 못했다.

IEEE 802.11에 따르면 데이터 프레임이 특정 임계치 (RTS Threshold 또는 송신요구 임계치)보다 작거나 같을 경우 RTS, CTS 프레임을 사용하지 않고 물리적인 반송파 감지(carrier sense)만을 통하여 데이터 프레임을 전송하며, 데이터 프레임이 RTS 임계치보다 클 경우 RTS, CTS 프레임을 전송한 후 데이터 프레임을 전송한다.

이는 재전송시 무선 매체(Wireless Media)에 미치는 트래픽 부하를 고려하여 비교적 크기가 큰 데이터 프레임의 전송 시에만 RTS, CTS 프레임을 전송함으로써 RTS, CTS 프레임의 계속적인 전송으로 인한 무선 매체의 비효율적인 사용을 막기 위한 것이다.

따라서, 이러한 RTS/CTS 프레임의 사용은 무선 LAN의 용량 분석 시에 반드시 고려되어야 한다. 그리고 데이터 프레임의 전송 시에 RTS/CTS 프레임을 전송할지 하지 않을지를 결정하기 위한 임계치인 송신요구 임계치는 무선 LAN의 용량을 고려하여 무선 LAN의 용량이 최대가 되도록 결정되어야 한다.

그러나, 전술한 바와 같이, 종래 기술은 MAC의 쓰루풋을 최대화시키기 위하여 상기 송신 요구의 임계치를 변화시키는 방법을 제공하는 바가 없었다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, BSS(Basic service set)내에서 트래픽 유형에 상관없이 MAC의 쓰루풋을 최대화하도록 송신요구 임계치를 변화시키는 방법을 제공한다.

전술한 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 송신요구 임계치의 동적 변화 방법은,

(a) MAC 프레임 전송을 시도한 총시간에 대한 데이터 프레임 전송이 성공에 소요된 시간의 비율로 표현되는 성능지표를 초기화 시키는 단계;

(b) 상기 송신요구 임계치의 갱신 주기동안 대기하여, 직전의 성능 지표를 제 1 성능 지표로 설정하고, 상기 제 1 성능 지표 이전의 성능 지표를 제 2 성능 지표로 설정하는 단계; 및

(c) 상기 제 1 성능 지표 및 상기 제 2 성능 지표를 크기를 비교하여, 상기 제 1 성능 지표 및 상기 제 2 성능 지표에 시간적으로 대응하는 과거의 제 1 송신요구 임계치와 제 2 송신요구 임계치의 차분을 현재의 송신요구 임계치에 가산하여 제 3 송신요구 임계치로 갱신하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 성능지표를 추정하는 방법은,

(a) MAC 프레임의 전송을 시도하는 총시간에 대한 데이터 프레임을 성공적으로 전송하는데 소요된 시간의 비율을 상기 성능 지표로 설정하는 단계;

(b) 상기 성능 지표를 초기화 시키는 단계;

(c) 물리 계층의 서비스 프리미티브를 대기하는 단계;

(d) 상기 서비스 프리미티브 전송 시점으로부터 MAC 프레임의 전송 시도 시간을 측정하는 단계;

(e) 상기 MAC 프레임이 데이터 프레임인지를 파악하는 단계;

(f) 상기 단계(e)의 결과에 기초하여 상기 성능 지표를 갱신하여 추정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 구체적인 실시예를 설명하기에 앞서서 본 발명의 실시예에서 사용되는 성능 지표(S)에 대해서 정의한다.

매체접근 제어의 쓰루풋(MAC throughput)은 무선 매체상에서 MAC 프레임을 전송할 수 있는 가용 시간 중에서 순수하게 MAC 프레임 내의 페이로드(payload)를 성공적으로 전송한 시간의 비율로 정의된다. 이 때 MAC 쓰루풋에 영향을 줄 수 있는 요소로는, (1) 데이터 프레임 내의 페이로드(payload)의 크기를 기준으로 RTS-CTS 프레임 사용을 결정하는 임계값인 송신요구 임계치, (2) CW(Collision Window)의 최소값(Cwmin)과 최대값(CWmax), (3) DIFS, 및 (4) SIFS 등이 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 송신요구 임계치 이외의 다른 요소에 대해서는 어떠한 가정 없이 MAC 쓰루풋을 최대로 하는 송신요구 임계치 최적화 알고리듬을 구하고자 한다.

상기 최적화 알고리듬을 위하여, 수학식 1과 같이 성능지표(S)를 정의한다.

앞에서 정의한 성능지표(S)는 전송이 성공 여부에 관계없이 실제 어떤 MAC 프레임이 전송된 총 전송 시간 중에서 전송이 성공한 데이터 프레임의 전송 시간의 비율이다. 이에 반해 원래의 MAC 쓰루풋은 전체 가용 시간 (실제 전송이 일어나지 않는 backoff 시간, DIFS, SIFS 등이 포함) 중에서 데이터 프레임 중 페이로드의 전송 시간의 비율이다.

따라서, 성능지표(S)는 MAC 쓰루풋과 정확하게 일치하지는 않지만 S의 값이 커질수록 원래의 MAC 쓰루풋도 커지기 때문에 성능지표(S)의 값을 최대화함으로써 원래의 MAC 쓰루풋을 최대화할 수 있다.

한편, 억세스 포인트(AP)가 자신의 BSS에 있는 스테이션으로부터 MAC 프레임 을 수신하는 경우, MAC 프레임의 전송 시도 시간(T)은 직전의 PLCP (Physical Layer Convergence Protocol)로부터 수신한 PHY-RXSTART.indication 신호와 PHY-RXEND.indication 신호의 수신 시점으로부터 다음과 같이 계산할 수 있다.

MAC 프레임 전송시도 시간(T) = 직전 PHY-RXEND.indication 수신 시점 - 직전 PHY-RXSTART.indication 수신 시점

여기서, PHY-RXSTART.indication은 PLCP가 유효 시작 프레임의 PLCP 헤더를 수신하였음을 지시하기 위하여 물리계층에서 MAC 계층에 전송하는 서비스 프리미티브이다. 그리고, PHY-RXEND.indication은 MPDU(MAC Protocol Data Unit)의 수신이 종료하였다는 상태를 지시하기 위하여 물리계층이 MAC에 보내는 서비스 프리미티브이다.

PLCP로부터의 서비스 프리미티브 수신시에는 오류가 발생하지 않았으며 CRC (Cyclic Redundancy Check)가 성공한 경우와 그 이외의 경우로 나눌 수 있다. 여기서, PLCP 수신 오류는 PLCP로부터의 PHY-RXEND.indication과 RXERROR을 통하여 알 수 있다.

이 중 첫 번째 경우, 즉 PLCP 수신시 오류가 발생하지 않았고 CRC가 성공하였으며 수신된 MAC 프레임이 데이터 프레임인 경우에는, 성능 지표(S)의 분자(S1)와 분모(S2)의 값은 모두 증가하게 된다.

그리고, 두 번째 경우, 즉 MAC 프레임을 수신하였으나 (a)데이터 프레임이 아니거나 (b) PLCP 수신 오류가 발생하였거나 혹은 CRC가 실패한 경우에는, 데이터 전송은 실패하였으므로, 성능지표(S)의 분모(S2)만 증가하게 된다.

또한, 억세스 포인트가 자신의 BSS 내에 있는 스테이션에 MAC 프레임을 송신하는 경우 MAC 프레임 전송 시도 시간(T)은 직전에 PLCP로부터 PHY-TXSTART.confirm 신호와 PHY-TXEND.confirm 신호의수신 시점으로부터 다음과 같이 계산할 수도 있다.

MAC 프레임 전송 시도 시간(T) = 직전 PHY-TXEND.confirm 수신 시점 - 직전 PHY-TXSTART.confirm 수신 시점

여기서, PHY-TXEND.confirm는 특정 MPDU 전송 완료를 확인시키기 위해 물리계층에서 MAC 계층으로 보내는 서비스 프리미티브이다. 그리고, PHY-TXSTART.confirm는 MPDU 전송을 개시하기 위한 물리계층에서 MAC 계층에서 송신되는 서비스 프리미티브이다.

그런데, 직전에 전송한 MAC 프레임이 유니캐스트(unicast) 데이터 프레임인 경우 PHY-TXEND.confirm 신호 수신후 ACK 종료 시간(ACK　timeout interval) 이내에 PLCP로부터 PHY-RXSTART.indication을 수신하지 않으면, 직전에 전송한 MAC 프레임의 전송이 실패한 것이다. 반면에, PHY-TXEND.confirm 신호 수신후 ACK 종료 시간 이내에 PLCP로부터 PHY-RXSTART.indication을 수신하면 직전에 전송한 MAC 프레임의 전송이 성공한 것이다.

만약 MAC 프레임의 전송이 성공한 경우, 즉 ACK 종료 시간이내에 PHY-RXSTART.indication을 수신한 경우 계산된 MAC 프레임 전송 시도 시간(T)은 성능지표(S)의 분자(S1)와 분모(S2)에 더해져야 한다.

그리고 MAC 프레임의 전송이 실패한 경우 즉 ACK timeout interval 이내에 PHY-RXSTART.indication을 수신하지 못한 경우 계산된 MAC 프레임 전송 시도 시간(T)은 성능지표(S)의 분모(S2)에만 더해져야 한다.

한편, 멀티캐스트 또는 브로드 캐스트 데이터 프레임 전송의 성공 여부는 데이터 프레임의 수신자가 ACK 프레임을 통하여 보고하지 않으므로, 이에 대한 성공여부는 데이터 프레임의 송신자가 알 수 없다.

이에 본 발명의 실시예에서는 편의상 멀티캐스트 혹은 브로드캐스트 데이터 프레임의 송신은 모두 성공한 것으로 간주한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 송신요구 임계치 변화 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

우선, 도 2에 도시된 흐름도에 대해서 순차적으로 설명한다.

단계(S100)에서는, 성능지표(S)의 초기화를 수행하다. 여기서, 데이터 프레 임 전송 성공 시간(S1)과, MAC 프레임 시도 총시간(S2)을 각각 0 으로 설정한다.

단계(S200)에서는 물리 계층 서비스 프리미티브를 대기한다. 여기서, 상기 물리 계층 서비스 프리미티브는 전술한 PHY-RXEND.indication, PHY-RXSTART.indication, PHY-TXEND.confirm 및 PHY-TXSTART.confirm를 포함한다.

여기서, 상기 서비스 프리미티브의 송/수신의 경우는 두가지 케이스로 구분된다.

제 1 케이스는 PLCP 계층으로부터 PHY-RXSTART.indication (RXVECTOR) 신호와 PHY-RXEND.indication (RXERROR) 신호가 시간 차이를 두고 PLCP 계층으로부터 차례대로 수신되는 것이다.

그리고, 제 2 케이스는 PHY-TXSTART.confirm 신호와 PHY-TXEND.confirm 신호가 시간 차이를 두고 PLCP 계층으로부터 차례대로 수신되는 것이다.

단계(S300)는 상기 제 1 케이스와 제 2 케이스를 구분하는 작업을 수행한다.

우선, 만약 제 1 케이스에 해당하는 경우에 대해 상세히 설명하고, 제 2 케이스에 관해서는 도 3을 참조하여 후술하도록 한다.

제 1 케이스의 경우, 즉 PHY-RXSTART.indication (RXVECTOR) 신호와 PHY-RXEND.indication (RXERROR) 신호가 시간 차이를 두고 PLCP 계층으로부터 수신되는 경우에는, 단계(S400)에서, MAC 프레임 전송 시도 시간(T)은 직전 PHY-RXEND.indication 수신 시점에서 직전 PHY-RXSTART.indication 수신 시점까지 걸린 시간으로 설정한다.

다음 단계(S410)에서는 수신된 PHY-RXEND.indication (RXERROR) 신호의 RXERROR 값이 NoError 인지를 판단하여 수신 에러가 있는 지를 판단하게 된다.

만약, 에러가 없거나 CRC 체크가 정상이면, 데이터 프레임의 수신은 성공적으로 이루어졌기 때문에 단계(S420)에서는 이하와 같이, 성능지표(S)를 갱신하게 된다.

S1 <- S1+T,

S2 <- S2+T,

S = S1/S2

그리고 만약 신호의 RXERROR 값이 NoError 이외의 값을 가지거나, CRC에서 에러가 검출되면 단계(S430)에서 다음과 같이 성능지표(S)를 갱신한다.

S2 <- S2+T,

S = S1/S2

단계(S420)와 단계(S430)의 수행이 종료되었으면, 알고리듬은 다시 단계(S200)로 복귀하여 물리계층으로부터의 서비스 프리미티브를 대기한다.

한편, 도 3은 전술한 제 2 케이스의 경우의 처리를 도시하고 있다.

제 2 케이스인 경우, 즉 PHY-TXSTART.confirm 신호와 PHY-TXEND.confirm 신호가 시간 차이를 두고 PLCP 계층으로부터 차례대로 수신되면, 단계(S500)에서 MAC 프레임 전송 시도 시간(T)을 측정한다. 여기서, MAC 프레임 전송 시도 시간(T)은 직전 PHY-TXEND.confirm 신호 수신 시점에서 직전 PHY-TXSTART.confirm 신호 수신 시점까지의 시간에 해당한다.

상기 MAC 프레임 전송 시도 시간(T)이 측정되면, 상기 MAC 프레임이 데이터 프레임인지를 확인한다(S510).

상기 MAC 프레임이 데이터 프레임이 아닌 경우에는 단계(S560)에서 성능지표(S)를 이하와 같이 갱신한다.

S2 <- S2+T,

S = S1/S2

상기 MAC 프레임이 데이터 프레임인 경우에는, 단계(S540)에서 상기 데이터 프레임이 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 프레임인지를 판단한다.

상기 데이터 프레임이 멀티캐스트나 브로드캐스트인 경우에는 전송 성공으로 간주하고, 단계(S550)에서 이하와 같이 성능지표(S)를 갱신한다.

S1 <- S1+T,

S2 <- S2+T,

S = S1/S2

한편, 상기 데이터 프레임이 멀티캐스트 프레임이나 브로드 캐스트가 아닌 경우, 즉 유니캐스트 프레임인 경우에는 단계(S540)에서 프레임이 성공적으로 전송되었는지를 판단한다. 상기 판단 방법은 ACK 종료 시간(timeout interval)내에 PLCP로부터 PHY-RXSTART.indication 신호가 전송되었는지를 판단한다.

단계(S540)에서 전송 성공으로 판단되면, 단계(S550)로 이동하여 S1 및 S2 둘 다를 T 만큼 증가시키게 되고, 전송 실패로 판단되면, 단계(S560)로 이동하여 S2 만을 T 만큼 증가시키게 된다.

단계(S540) 및 단계(S550)의 갱신 과정을 종료하면, 도 2에 도시된 단계(S200)로 복귀하여 물리 계층으로부터의 서비스 프리미티브를 대기하게 된다.

도 2 및 도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명이 제안하는 성능지표(S)가 효과적으로 추정될 수 있다.

이하, 제안된 성능 지표(S)를 이용하여 송신요구 임계치를 갱신하는 방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에서 제안된 알고리듬에서는 송신요구 임계치의 값을 변화시키기 위해 이하의 두 가지 값을 정의한다.

(1) 송신요구 임계치 갱신 주기: U

(2) 송신요구 임계치 변화 단위： V

따라서, 기본적으로 송신요구 임계치는 주기(U)마다 한번씩 크기(V)만큼 커지거나 작아질 수 있다. 그리고 주기(U) 동안 변화된 송신요구 임계치에 따른 성능지표(S)의 값의 변화를 관찰하고 이에 따라 송신요구 임계치의 값을 변화시킨다.

본 발명의 실시예에서, 송신요구 임계치의 변화는 최근 2개의 성능지표(S) 값의 변화에 따른다.

이하, 시간에 따른 성능 지표와 송신요구 임계치를 정의하고, 갱신 룰을 정의한다.

S(1), S(2)는 각각 가장 최근의 S 값과 그 이전의S의 값을 의미하며, Thr(1)과 Thr(2)는 각각 S(1)와 S(2)에 해당되는 송신요구 임계치를 의미한다.

Rule 1: 만약 S(1) > S(2)이면 송신요구 임계치를 다음과 같이 변화시킨다.

송신요구 임계치 <- 송신요구 임계치 + (Thr(1) - Thr(2))

Rule 2: 만약 S(1) < S(2)이면 송신요구 임계치를 다음과 같이 변화시킨다.

송신요구 임계치 <- 송신요구 임계치 + (Thr(2) - Thr(1))

Rule 3: 만약 S(1) = S(2)이면 송신요구 임계치를 각각 0.5의 확률로 V 만큼 증가시키거나 감소시킨다.

여기서, (Thr(1) - Thr(2))와 (Thr(2) - Thr(1))의 절대값은 V이며 앞의 Rule 1, 2, 3에 의하여 송신요구 임계치는 주기(U)마다 한번씩 변화한다. 따라서, 그 변화되는 값은 이전의 송신요구 임계치보다 V 만큼 커지거나 작아진다.

Rule 1, 2에 의하여 송신요구 임계치는 성능 지표(S)가 커지는 방향으로 V 만큼 커지거나 작아진다. 따라서, V 값이 충분히 작을 경우 전술한 Rule 1, 2, 3에 의하여 성능지표(S)를 최대로 하는 송신요구 임계치를 찾을 수 있을 것이다.

하지만 비록 V가 충분히 작지 않다 하더라도 V 에 의해 정의되는 오차 범위내에서 S를 최대로 하는 송신요구 임계치를 찾을 수 있을 것이다.

상기 송신요구 임계치는 최소값과 최대값은 각각 a, c로 정의한다.

단계(S10)에서는 상기 성능지표 및 송신요구 임계값을 초기화한다. 더욱 구체적으로 S(1), S(2), Thr(1), Thr(2)를 0 으로 설정한다.

단계(S20)에서는, 도 2 및 도 3에 도시된 성능 지표(S)의 추정 알고리듬을 초기화 시키고 성능 지표 갱신 주기(U) 동안 대기한다.

단계(S30)에서 상기 U 시간이 경과하면, 성능지표(S)의 갱신을 수행하여, S(1)를 S(2)로 설정하고, 성능지표(S)를 S(1)로 설정한다.

단계(S40)에서는 상기 S(2)와 S(1)의 값을 비교한다. 여기서, 직전의 성능 지표 S(1)가 그 이전의 성능 지표 S(2)보다 큰 경우에는 단계(S50)로 이동한다. 단계(S50)는 제 1 송신요구 임계치 갱신 단계를 수행한다. 단계(S50)에서 수행하는 구체적인 갱신 방법은 이하와 같다.

송신요구 임계값 <= Max[Min[송신요구 임계값+(Thr(1)-Thr(2)) , c] a]

상기 송신요구 임계값이 갱신되면, 현재의 송신요구 임계값은 Thr(1)로 설정되며, 이전의 Thr(1)은 Thr(2)로 설정된다.

상기 제 1 송신요구 임계값 갱신단계가 종료하며, 다시 단계(S20)로 복귀하여 대기하게 된다. 단계(S50)를 거치고 나면, 송신요구 임계값은 하한값과 상한값 사이에서 V 만큼 증가하거나 감소하게 된다. 따라서, 송신요구 임계값은 과거의 성능지표에 기초하여 최대의 쓰루풋을 낼 수 있는 방향으로 변화하게 된다.

한편, S(2)가 S(1)보다 클 경우에는 단계(S61)에서 제 2 송신요구 임계값 갱신을 수행한다. 상기 제 2 송신요구 임계값의 수행의 구체적인 방법은 이하와 같다.

송신요구 임계값 <= Max[Min[송신요구 임계값+(Thr(2)-Thr(1)) , c] a]

즉, 상기 제 2 송신요구 임계값 갱신은 S(2)가 S(1)보다 높은 성능을 가졌다는 사실에 기초하여 현재의 송신요구 임계값을 변화시키게 된다. 한편 송신요구 임계값이 갱신되면, 단계(S50)에서와 같이 현재의 송신요구 임계값은 Thr(1)로 설정되며, 이전의 Thr(1)은 Thr(2)로 설정된다.

한편, S(2)가 S(1)와 같은 경우에는 단계(S62)에서 무작위 함수를 발생 시켜서 0과 1중 어느 하나를 선택하게 된다. 상기 선택 결과에 따라서, 단계(S64)와 단계(S65)는 각각 제 3 송신요구 임계값 갱신과 제 4 송신요구 임계값 갱신을 수행하게 된다. 상기 제 3 송신요구 임계값 갱신과 제 4 송신요구 임계값 갱신의 구체적인 방법은 이하와 같다.

송신요구 임계치 Max[Min[송신요구 임계치 + V, c], a]

송신요구 임계치 Max[Min[송신요구 임계치 - V, c], a]

상기 단계(S50, S61, S64, S65)가 종료되면, 알고리듬의 흐름은 다시 단계(S20)로 복귀하여 최적의 쓰루풋을 위한 송신요구 임계값의 갱신을 계속적으로 수행하고, 이로써 송신요구 임계값은 동적으로 변화할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

전술한 본 발명의 구성에 의하여, BSS 내에서 트래픽 발생 부하에 따라서 MAC 쓰루풋을 최대가 되도록 송신요구 임계치를 동적으로 변화시킬 수 있는 현저한 효과를 구비한다.

Claims

무선랜의 MAC 쓰루풋을 향상시키기 위하여 송신요구 임계치(RTS Threshold)를 동적으로 변화시키는 방법에 있어서:

(a) MAC 프레임 전송을 시도한 총시간에 대한 데이터 프레임 전송에 성공한 총시간의 비율로 표현되는 성능지표를 초기화 시키는 단계;

(b) 상기 송신요구 임계치의 갱신 주기동안 대기하여, 직전의 성능 지표를 제 1 성능 지표로 설정하고, 상기 제 1 성능 지표 이전의 성능 지표를 제 2 성능 지표로 설정하는 단계; 및

(c) 상기 제 1 성능 지표 및 상기 제 2 성능 지표를 크기를 비교하여, 상기 제 1 성능 지표 및 상기 제 2 성능 지표에 시간적으로 대응하는 과거의 제 1 송신요구 임계치와 제 2 송신요구 임계치의 차분을 현재의 송신요구 임계치에 가산하여 제 3 송신요구 임계치로 갱신하는 단계;

를 포함하는 송신요구 임계치를 동적으로 변화시키는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (c) 단계는,

상기 제 1 성능 지표가 상기 제 2 성능 지표 보다 큰 경우에는

상기 송신요구 임계치의 하한값과 상한값사이의 범위에서, 현재 송신요구 임계치에 상기 제 1 송신요구 임계치에서 상기 제 2 송신요구 임계치를 차감한 값을 가산하는 제 1 송신요구 임계치 갱신 단계와;

상기 제 1 성능 지표가 상기 제 2 성능 지표 보다 작은 경우에는

상기 송신요구 임계치의 하한값과 상한값사이의 범위에서, 현재 송신요구 임계치에 상기 제 2 송신요구 임계치에서 상기 제 1 송신요구 임계치를 차감한 값을 가산하는 제 2 송신요구 임계치 갱신 단계

를 포함하는 송신요구 임계치를 동적으로 변화시키는 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 (c) 단계는,

상기 제 1 성능 지표 및 상기 제 2 성능 지표가 동일한 경우에는, 현재의 송신요구 임계치를 상기 제 1 송신요구 임계치와 상기 제 2 송신요구 임계치의 차분만큼 동일한 확률로 증가 또는 감소시키는 제 3 송신요구 임계치 갱신 단계를 더 포함하는 송신요구 임계치를 동적으로 변화시키는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (c) 단계가 종료하면, 상기 (b) 단계로 복귀하여 계속적인 갱신을 수행하는, 송신요구 임계치를 동적으로 변화시키는 방법.
제 1 항 내지 제 4 항의 어느 하나의 항에 있어서,

상기 성능 지표(S)는

으로 정의 되고,

데이터 프레임이 성공적으로 전송된 경우에만 MAC 프레임 전송 시도에 소요된 시간 T가 상기 S1 및 S2에 가산되고, 그 외의 경우에는 상기 시간 T가 S2에만 가산되어 성능 지표가 갱신되는, 송신요구 임계치를 동적으로 변화시키는 방법.
송신요구 임계치(RTS Threshold)를 동적으로 변화시켜 무선랜 시스템의 MAC 쓰루풋을 향상시키기 위하여, 상기 송신요구 임계치를 변화의 기초가 되는 성능 지표를 추정하는 방법에 있어서:

(a) MAC 프레임의 전송을 시도하는 총시간에 대한 데이터 프레임을 성공적으로 전송하는데 소요된 총시간의 비율을 상기 성능 지표로 설정하는 단계;

(b) 상기 성능 지표를 초기화 시키는 단계;

(c) 물리 계층의 서비스 프리미티브를 대기하는 단계;

(d) 상기 서비스 프리미티브 전송 시점으로부터 MAC 프레임의 전송 시도 시간을 측정하는 단계;

(e) 상기 단계(e)의 결과에 기초하여 상기 성능 지표를 갱신하여 추정하는 단계를 포함하는 성능 지표 추정 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 물리계층 서비스 프리미티브는 PHY-RXEND.indication, 및 PHY-RXSTART.indication을 포함하는 성능 지표 추정 방법.
제 7 항에 있어서

상기 단계(d)에서

상기 MAC 프레임 전송 시도 시간은 PHY-RXEND.indication 신호의 수신 시점으로부터 PHY-RXSTART.indication 신호의 수신 시점사이의 시간이며,

상기 단계(e)에서,

상기 MAC 프레임 전송 시도 시간은, 상기 MAC 프레임의 전송을 시도하는 총시간과 상기 데이터 프레임을 성공적으로 전송하는데 소요된 시간에 각각 가산되는 성능 지표 추정 방법.
제 8 항에 있어서,

수신 에러를 체크하는 단계를 더 포함하고,

상게 단계(e)는

상기 수신 에러가 존재한 경우에 상기 MAC 프레임 전송 시도 시간을 상기 MAC 프레임의 전송을 시도하는 총시간에만 가산시키는 단계를 더 포함하는 성능 지표 추정 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 물리계층 프리미티브는 PHY-TXSTART.confirm 신호를 PHY-TXEND.confirm을 포함하는 성능 지표 수신 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 단계(d)에서,

상기 MAC 프레임 전송 시도 시간은, PHY-TXEND.confirm 신호의 수신시점으로부터 PHY-TXSTART.confirm의 수신 시점까지의 시간이고,

상기 단계(e)에서,

상기 MAC 프레임 전송 시도 시간은, 상기 MAC 프레임의 전송을 시도하는 총시간과 상기 데이터 프레임을 성공적으로 전송하는데 소요된 시간에 각각 가산되는 성능 지표 추정 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 단계(e)는,

상기 MAC 프레임이 데이터 프레임인지 판단하는 단계를 더 포함하며,

상기 MAC 프레임이 데이터 프레임이 아닌 경우에는 상기 MAC 프레임 전송 시도 시간은, 상기 MAC 프레임의 전송을 시도하는 총시간에만 가산되는 성능 지표 추정 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 단계(e)는,

상기 데이터 프레임이 유니캐스트 프레임인지를 판단하는 단계를 더 포함하고,

상기 데이터 프레임이 유니캐스트 프레임인 경우에는 프레임 전송 성공 신호를 수신한 경우에만, 상기 MAC 프레임 전송 시도 시간을 상기 MAC 프레임의 전송을 시도하는 총시간과 상기 데이터 프레임을 성공적으로 전송하는데 소요된 시간에 각각 가산하는 성능 지표 추정 방법.
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