KR100564761B1 - 하이브리드 내재 토큰 ｃｓｍａ/ｃａ 프로토콜. - Google Patents

하이브리드 내재 토큰 ｃｓｍａ/ｃａ 프로토콜. Download PDF

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Abstract

비 실시간 트래픽과 실시간 트래픽의 QoS(Quality of Service)를 동시에 보장하는 분산 비 동기 방식의 내재적 토큰 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 프로토콜을 개시한다. 상기 내재적 토큰 CSMA/CA 프로토콜은 이를 네트워크 전체 대역폭으로 보면, 음성 트래픽에 일정한 대역을 할당하고 음성 트래픽이 사용하고 남은 잔여 네트워크 대역을 데이터 트래픽이 사용할 수 있도록 허용하는 것이다. 상기 하이브리드(hybrid) 내재 토큰 CSMA/CA 프로토콜은, 소정의 데이터 프레임을 사용하여 네트워크 전체 대역폭 중에서 일정한 대역을 할당받아 음성 트래픽을 실시간 전송할 수 있도록 토큰 패싱(token passing) 프로토콜을 적용하는 단계 및 소정의 다른 데이터 프레임을 사용하여 상기 음성 트래픽에 의하여 할당되지 않은 잉여의 대역을 이용하여 데이터 트래픽을 비 실시간으로 전송할 수 있도록 CSMA/CA 방식을 적용하는 단계를 구비한다.

Description

하이브리드 내재 토큰 ＣＳＭＡ/ＣＡ 프로토콜.{The hybrid inter token Carrier Sensing Multiple Access/Collision Avoidance protocol}
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 종래의 사용 중인 IFS(Inter Frame Space)을 나타내는 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 하이브리드 내재 토큰 CSMA/CA 프로토콜의 DCF(Distributed Coordinate Function)에서 사용하는 IFS(Inter Frame Spaces)들 사이의 관계를 나타내는 다이어그램이다.
도 3은 발명의 하나의 실시 예에 따른 하이브리드(hybrid) 내재 토큰 CSMA/CA 프로토콜을 나타내는 신호흐름도이다.
본 발명은 통신 네트워크에 관한 것으로, 특히, MANET의 MAC 설계 시 고려하여야 하는 프로토콜에 관한 것이다.
MANET(Mobile Ad-Hoc Network)에서 어려운 문제 중의 하나가, 다중으로 액세 스하는 여러 미디어의 요구를 실시간(real time)으로 처리할 수 있는 MAC(Media Access Controller)설계이다. 왜냐하면, MANET는 기지국과 같은 고정 중앙장치가 없고 네트워크 위상(topology)이 자주 바뀌며, 실시간으로 트래픽(traffic)의 QoS(Quality of Service) 요구를 만족시켜야 하고 간편한 휴대성이나 이동성을 만족시키기 위한 배터리의 소형화 및 경량화 한 구조를 가져야 하기 때문이다.
전통적으로 무선 LAN의 MAC에서는, 구성의 단순성과 구현의 용이성으로 인해 비 동기 랜덤 액세스 방식인 CSMA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)를 주로 사용한다. 그러나 "감추어진 터미널(hidden terminal)" 문제가 발생함으로 이를 해결하기 위해 짧은 RTS(Request To Send)프레임 및 CTS(Clear To Send)프레임을 사용한 MACA(Multiple Access with Collision Avoidance) 프로토콜이 제안되었다.
IEEE802.11 워킹그룹에서는 MANET 뿐만 아니라 무선 LAN을 위한 국제표준으로서 MAC 프로토콜을 개발하였다. MAC 프로토콜은 DCF(Distributed Coordinate Function)으로 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)를 사용하는데, 네트워크의 각 장비들은 충돌을 피하기 위해 다른 장비들이 언제 패킷전송을 시도하고 언제 패킷 전송을 보류하는 가를 검사한다. 이러한 랜덤(random) 액세스는 실시간 형 주기적 트래픽에서는 적절하지 못하다. 이를 보완하기 위해 옵션으로 중앙형 PCF(Centralized Point Coordinator Function)에 의해 폴링 기반 실시간 트래픽을 지원한다. 그러나 인프라 구조나 중앙 코디네이터가 없는 MANET 환경에는 부적절한 단점을 가지고 있다. 따라서 이러한 실시간 트래픽의 품질을 보장해 주는 여러 가지 프로토콜이 제안되었다.
MACA/PR(Piggyback Reservation)은 크게 CSMA/CA와 TDM(Time Division Multiplex)의 혼합기반 MAC(Media Access Controller) 프로토콜로 데이터 그램에 대해서는 non-persistent CSMA 방식을 사용한다. 예약 테이블(reservation table)에서 프리윈도우(free window)의 시간을 기다렸다가 채널을 감지(sense) 한 후 <RTS(Request To Send), CTS(Clear To Send)>로 막는 것이 아니라 이웃 노드들에서 관리되는 예약 테이블들의 전파와 유지관리로 얻어진다. 단점은 상기 예약 테이블의 운용이 복잡하다는 것이다. 새로운 노드가 시스템에 추가 될 때 충분한 시간동안 청취(listening)모드로 모든 현재 상태의 예약을 습득(learn)하고 이웃으로부터 예약 테이블을 수신할 때 까지 기다린다. 슬롯(slot)방식에 비해 un-slot의 한 가지 장점은 동기의 어려움으로부터 해방이 되었으나 GPS(Global Positioning System) 등 기술의 발전으로 클록(clock)의 공급과 동기는 무제가 되지 않게 되었다. 따라서 slotted MAC이 관심을 갖게 되고 다양한 방식들이 제안되었다.
E-TDMA(Enhanced Time Division Multiple Access) 등은 talk-spurt 수준에서 예약이 된다. 5 단계의 phase 절차로서 시간이 길게 걸린다. TDMA/FDD 기반은 콜(call) 기반으로 예약되며 묵음(silence) 때문에 이용 율(utilization)이 떨어진다.
PRMA(Packet Reservation Multiple Access)는 TDMA와 slotted ALOHA의 조합인 reservation ALOHA와 유사하다. BS(Broadcasting System)로부터 모든 터미널에 보내지는 previous 프레임의 feedback 패킷 broadcast 기반으로부터 터미널들은 각 슬롯이 사용가능(available) 혹은 예약된 상태(reserved) 인지 인식한다. slotted ALOHA처럼 새로운 정보를 전송할 것이 있는 터미널은 사용가능한 슬롯(available slot)을 액세스하기 위해 경쟁하고 슬롯의 끝에 BS는 전송결과를 알려주기 위한 feedback 패킷을 브로드캐스트(broadcast) 하면 성공적으로 패킷을 BS에 전송한 터미널을 다음 프레임들부터 해당 슬롯을 독점 예약 사용케 된다.
RCF(Reservation Control Frame)는 실시간 트래픽을 위한 슬롯 예약을 하는 프레임을 운용한다. 채널 대역폭을 타임 슬롯으로 나누고 프레임 주기 내에서 타임 슬롯들이 그룹화 된다. 각 슬롯들이 예약(reserved) 혹은 사용가능(available)으로 인식 구분된다. 슬롯예약은 3 방향 핸드 쉐이크(shake)를 사용하며 예약이 성공되면 다음 프레임부터 전송 끝까지 계속 사용할 수 있다. 따라서 실시간 트래픽에 대해서는 TDMA와 유사하고 비 동기 데이터 트래픽에 대해서는 pure CSMA/CA로 동작한다. 슬롯의 동기화는 셀룰러 망에서는 주기적인 파일로트(pilot) 신호를 발생시키는 중앙기지국이 있지만 MANET에서는 이러한 중앙 코디네이터(coordinator)가 없으므로 GPS가 이용될 수 없다.
상술한 바와 같이 여러 가지 슬롯 방식의 프로토콜이 제안되었지만, GPS(Global Position System)를 사용한다든지 중앙제어 역할의 스테이션(station)이 선택되는 등 동기화가 어렵고 운용이 복잡하다는 단점이 있다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 비 실시간 트래픽과 실시간 트래픽의 QoS(Quality of Service)를 동시에 보장하는 분산 비 동기 방식의 내재적 토큰 기반 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) MAC 프로토콜을 제공하는데 있다.
이를 네트워크 전체 대역폭으로 보면, 음성 트래픽에 일정한 대역을 할당하고 음성 트래픽이 사용하고 남은 잔여 네트워크 대역을 데이터 트래픽이 사용할 수 있도록 허용하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 하이브리드 내재 토큰 CSMA/CA 프로토콜은, 실시간으로 서비스를 제공하여야 하는 음성데이터에 대하여는 네트워크 전체 대역폭 중에서 일정한 대역을 할당받아 토큰 패싱 프로토콜을 적용하는 단계 및 비 실시간으로 서비스를 제공하여도 되는 일반 데이터에 대하여는 상기 음성 트래픽에 의하여 할당되지 않은 잉여의 대역을 이용하여 CSMA/CA 방식을 적용하는 단계를 구비한다.
상기 단계에 적용되는 콜 처리를 위하여, 각각 실시간 전송 프레임, 실시간 예약 프레임 및 비 실시간 전송 프레임의 인식을 위하여 3개의 IFS(Inter Frame Space)을 사용한다. 상기 3개의 IFS는 서로 다른 우선순위를 가진다. 예를 들면, 가장 짧은 공간을 가지는 IFS가 가장 우선순위가 높은 경우라고 가정할 수 있다.
상기 3개의 IFS는 DIFS, RIFS 및 SIFS이며, 아래와 같이 정의된다.
DIFS(Distributed coordinate function Inter Frame Space)는, 비 실시간 전송 프레임의 인식을 위하여 사용되며, 미디어가 비지(busy) 상태의 종료로부터 데이터를 실시간으로 전송하는 동안의 시간구간을 나타낸다. 내는 RIFS(Realtime IFS)는, 실시간 예약 프레임의 인식을 위하여 사용되며, 미디어의 비지 상태의 종료로부터 실시간 데이터가 전송되기 전까지의 시간 구간을 나타낸다. SIFS(Shortest IFS)는, 실시간 전송 프레임의 인식을 위하여 사용되며, 미디어의 비지 상태의 종료로부터 실시간 데이터가 전송되기 전까지의 시간구간으로서 상기 RIFS 시간구간보다 짧다.
상기 CSMA/CA 방식을 적용하는 단계는, 채널의 상태를 감시하고 있다가 상기 DIFS 동안 미디어가 비어 있으면 DIFS가 경과한 후 RTS(Request To Send)프레임을 송신하는 단계, SIFS의 시간경과 후 CTS(Clear To Send)프레임 수신하는 단계, SIFS의 시간경과 후 패킷을 전송하는 단계 및 SIFS의 시간경과 후 ACK프레임의 발생시키는 단계를 구비한다.
상기 토큰 패싱 프로토콜을 적용하는 단계는, 음성통화시스템의 관할영역 내에 진입한 스테이션이 토큰 예약 테이블에 예약을 하고 전송차례에 대응되는 토큰번호를 부여 받는 단계, 상기 토큰번호를 부여받은 스테이션이, 다른 스테이션에 의하여 실시간 트래픽이 송신될 때 발생하는 ACK(token #)프레임을 감지하거나 비 실시간 트래픽이 송신될 때 발생하는 ACK(data)프레임을 감지한 경우, 자신의 카운터를 갱신시키는 단계, 상기 갱신된 카운터 값과 부여받은 자신의 토큰번호를 비교하는 단계 및 상기 갱신된 카운터의 값과 자신의 토큰번호의 값이 동일한 경우 현재 송신되는 트래픽이 종료될 때 최선으로 패킷을 전송하는 자격을 부여받는 내재적 토큰 패싱 단계를 구비한다.
상기 토큰 예약 테이블은, 최대 엔트리가 N(N은 실수)으로 설정되어 상기 토 큰 예약 테이블이 모듈(module-N)과 같이 동작하도록 고안되어 있다.
상기 내재적 토큰 패싱 단계는, 토큰의 패싱이 중단됨을 방지하기 위하여, 최대 경쟁 허용 윈도우 타임 동안, 상기 실시간 데이터프레임 또는 비 실시간 데이터프레임의 발생이 없으면 모든 스테이션들이 자동으로 카운터를 1(one) 증가시키는 단계를 더 구비할 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 발명의 하나의 실시 예에 따른 하이브리드 내재 토큰 CSMA/CA 프로토콜에 대하여 설명한다.
- 하이브리드 내지 토큰 CSMA/CA MAC 프로토콜의 동작과 콜 처리 절차
음성 및 데이터 통합 네트워크에서 가장 중요한 점은, 음성 트래픽의 실시간 요구사항을 만족해야 한다는 점이다. 상기 요구사항을 만족시키기 위하여, 음성 트래픽에 대해서는 요구하는 대역폭을 보장하는 반면 데이터 트래픽에 대해서는 대역사용을 제한하여야 한다.
도 1은 종래의 사용 중인 IFS(Inter Frame Space)을 나타내는 다이어그램이다.
도 1을 참조하면, IFS는 SIFS(Short Inter Frame Space), PIFS(PCF Inter Frame Space) 및 DIFS(DIF Inter Frame Space)로 구분된다.
DIFS는 비지 미디어(Busy Medium) 및 컨텐션 윈도우(Contention Window) 사이의 시간 구간을 나타내며, SIFS는 상기 DIFS의 범위 내에서 가장 짧은 시간구간이며, PIFS는 DIFS 및 SIFS의 중간에 해당하는 시간구간을 나타낸다.
SIFS는 주로 제어 프레임에 사용된다. 미디어가 DIFS 시간구간 이상의 시간 동안 아이들(idle) 상태에 있게 되면, 미디어에 대한 액세스가 즉시 개시된다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 하이브리드 내재 토큰 CSMA/CA 프로토콜의 DCF(Distributed Coordinate Function)에서 사용하는 IFS(Inter Frame Spaces)들 사이의 관계를 나타내는 다이어그램이다.
도 2를 참조하면, DCF에서는 3가지의 다른 우선순위를 가지는 IFS를 사용한다.
DIFS(DCF IFS)는 미디어가 비지(busy) 상태의 종료로부터 데이터를 실시간으로 전송하는 동안의 시간구간을 나타낸다. 실시간으로 데이터를 모두 전송하고 나면 백오프(back off)된다.
RIFS(Realtime IFS)는, 미디어의 비지 상태의 종료로부터 실시간 데이터가 전송되기 전까지의 시간 구간이다.
SIFS(Shortest IFS)는 미디어의 비지 상태의 종료로부터 실시간 데이터가 전송되기 전까지의 시간구간으로서 상기 RIFS 시간구간보다 짧게 정의된다.
SIFS는 CTS(Clear To Send)프레임 및 ACK(Acknowledgment)프레임 같은 즉시 의 제어가 필요한 프레임에 사용된다. 또한 이미 토큰을 할당 받은 노드에서 음성과 같은 실시간 프레임 패킷(realtime frame packet, data)을 전송할 때 사용된다. RIFS는 토큰의 할당 및 예약을 요청하는 RTS(Request To Send)프레임과 같은 실시간 예약 프레임에 의해 사용된다. DIFS는 우선순위가 가장 낮고 가장 긴 IFS 길이를 가진다. 따라서 비 실시간 프레임 PKT(non-realtime data)에 의해 사용된다.
- 노드의 구성 요소
일반적으로 노드(mobile terminal 또는 음성 스테이션)는, 토큰 예약 테이블), 카운터 및 레지스터를 구비한다.
토큰 예약 테이블(Token Reservation Table)은 음성통화시스템에 참여 하려는 노드가 주기적으로 매 프레임마다 자신의 전송 대역을 확보할 수 있도록 토큰을 할당받기 위해 예약이 이루어지는 테이블이다.
카운터(Passed Token Counter)는, ACK(token #)프레임 또는 ACK(data)프레임의 개수를 카운트하여 현재 프레임 내에서 지나간 토큰 번호(passed token number)를 계산한다.
레지스터(Token Number Register)는 자신의 전송 차례를 결정짓는 토큰 번호를 저장하는 레지스터이다.
- 음성통화 시스템의 참여절차.
각 노드(음성 스테이션 또는 mobile terminal)는 경쟁기반으로 음성통화시스템에 참여한다. 노드가 영역 내로 영입되어 음성통화시스템에 가입하려면, 충분한 시간동안 네트워크 상의 프레임을 관찰하고, 관찰을 통해 ACK(token #)프레임을 발 견하게 되면 그 노드에 DIFS 기간동안 토큰 예약 테이블의 복사를 요구하며, 토큰 예약 테이블을 받고 난 이후부터 통화시스템에 참여할 수 있다.
이때부터 각 노드는 CTS(token #)프레임, ACK(token #)프레임, ACK(data)프레임, 릴리즈되는(release) 데이터패킷을 계속 관찰하면서 토큰 예약 테이블을 갱신하여야 한다.
카운터는 ACK(token #)프레임을 이용하여 갱신을 수행하다가 ACK(data)프레임을 감지하면, 카운터를 1(one)씩 증가시키는 동작을 한다, 이때 카운터 값이 음성통화시스템에서 대화에 참여할 수 있는 한계 설정값 N 개를 초과하면, 카운터는 다시 1로 리셋(reset)되어, 모듈(mod N)과 유사하게 동작한다.
본 발명에서는 상기 한계 설정값 N을 지정하여 빈 토큰을 할당 받을 수 있는가의 여부에 따라 자동으로 콜 수락 제어(call admission control)가 이루어지도록 고안되었다.
각 노드는 RIFS 동안 미디어가 비어있으면 경쟁방식으로 통화를 원하는 노드에게 RTS프레임을 송신하고 이를 수신한 대응노드는 음성통화테이블로부터 사용가능한 번호(available token #)를 찾아내어 호출자(caller)인 송신노드에게 SIFS 후 CTS(token #)프레임을 통해 상기 번호를 알려준다. 이것이 송신노드의 통화번호 및 토큰번호가 되며 레지스터에 저장된다.
호출자의 상대방이 되는 대응노드는 쌍으로 사용가능한 토큰번호(N/2+available token#)를 선택하여 자신의 레지스터에 저장하고 토큰번호로 사용한다.
각 음성통화 노드들은 CTS(token #)프레임을 감지하면 자기 자신의 토큰 예약 테이블에 해당 토큰번호와 쌍으로 사용가능한 토큰번호(N/2+토큰번호)를 예약으로 표시(mark)함으로써 통화시스템에서 다른 노드가 이 번호를 할당받아서 사용 중에 있음을 표시함으로써 토큰 예약 테이블의 내용을 유지 관리한다.
- 음성전송 절차
활성화된, 다시 말하면, 통화시스템에 참여한 모든 노드(음성 스테이션)는 토큰을 보유한 후 토큰을 홀딩(holding)해야 비로소 패킷을 전송할 수 있다.
토큰을 보유한 음성 스테이션이 데이터 패킷 프레임(PKT) 및 ACK(token #)프레임을 순서대로 감지하거나 RTS 프레임, CTS프레임, 데이터패킷 및 ACK(data)프레임을 순서대로 감지할 때마다 카운팅(counting)하고, 카운터 값과 자신의 토큰 번호와 비교하여 동일한 값이면 자신의 차례로 인지하고 토큰을 홀딩한 것으로 간주한다.
토큰을 홀딩한 음성 스테이션은 SIFS 후 즉시로 패킷을 실시간으로 전송할 수 있다. 수신을 한 음성 스테이션은 SIFS 후 ACK(token #)프레임으로 응답한다. 이때 토큰은 다음 스테이션으로 패싱(passing)된다고 할 수 있다.
토큰 보유자가 전송할 패킷을 가지고 있지 않다면 그 때는 아무 일도 하지 않고, 결국 채널은 한가하게(idle) 남아있게 된다. 채널이 RIFS 이후에도 한가하다면 DIFS 이후에는 'backlogged'데이터 스테이션들이 RTS프레임을 경쟁적 전송할 기회를 갖게 된다.
- 데이터 전송 절차
데이터 스테이션들은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 방식으로 동작한다. 그러나 'backlogged' 데이터 스테이션은 전송하고자 원하는 메시지를 아무 때나 전송할 수 있는 것은 아니다. 데이터 스테이션들은, 채널 상태를 계속 감시하고 있다가 DIFS 동안 미디어가 비어 있으면 IEEE 802.11 표준에서와 같이, DIFS 후 RTS프레임 송신, SIFS, CTS프레임 수신, SIFS, 패킷전송, SIFS, ACK프레임 인식 절차를 순서대로 거쳐 경쟁적 방법으로 전송한다. 이때 ACK 프레임은 ACK(data)프레임이다.
- 토큰의 순환동작
토큰의 패싱은 실시간 트래픽이 한번 송신될 때 발생하는 ACK(token #)프레임의 감지에 의하거나, 비 실시간 트래픽이 한번 송신될 대 발생하는 ACK(data) 프레임의 감지에 의해 카운터가 갱신되면서 이루어진다.
카운터의 저장 값에 1을 더한 값(PTC+1) 값이 자신의 토큰번호와 비교하여 동일하면 다음 차례의 전송을 위한 토큰을 홀딩한 것으로 간주한다.
토큰의 순환동작으로 미루어보며, 임의의 음성 스테이션은 음성토큰을 한번 보유하여 자신의 임무를 달성한 이후 일정한 시간이 지나면 다시 음성토큰을 잡게 되며, 이러한 순환적인 동작을 계속하여 반복하게 된다. 임의의 음성 스테이션이 최대 N번의 토큰 홀딩 후, 동일 음성 스테이션이 다시 음성 토큰을 잡을 것임이 분명하며, 여기서 N은 허용되는 활성화 음성 스테이션의 개수이다.
음성 토큰 순환시간은, 어떤 음성 스테이션이 음성 토큰을 잡은 후 동일한 스테이션이 다시 음성토큰을 잡을 때까지 걸린 시간으로 정의된다.
분명히 음성 토큰 순환시간은 음성 패킷 지연시간의 상한값이고, N번의 토큰 홀딩으로 구성된다. 이러한 N 번의 토큰 홀딩은 음성 전송 일 수 도 있고 데이터 전송일 수도 있다.
본 발명에서는, 토큰의 순환을 방해하는 경우(트래픽이 없다면 발생할 수 있는 경우 및 RTS프레임의 충돌(collision)이 연속적으로 계속 발생하는 경우)를 대비하여 토큰 순환을 감시하는 기능을 가지고 있다. 즉, 컨텐션(contention)이 일어날 수 있는 최대 구간인 윈도우 타임(maximum Contention Window, CW) 동안 전송이 일어나지 않으면 각 노드는 자동으로 카운터에 저장된 값에 1을 더하는(PTC+1) 동작을 하도록 고안되어 있다.
각 노드는 자신의 실시간 전송 후, 다음 실시간 전송을 위해 토큰을 홀딩했을 때까지 트래픽의 발생이 없어 자동으로 PTC를 증가시켜 토큰을 잡게 된 상황이라면, SIFS 후 바로 PKT프레임을 실시간으로 전송하는 것이 아니라 RIFS 후 RTS 프레임의 전송, CTS프레임의 수신, 패킷전송 및 ACK(token #)프레임을 순서대로 감지한 후 자신의 전송을 시작하도록 하여, 혹시 발생할지 모르는 각 스테이션의 카운터 값을 'refresh' 시켜준다.
- 통화종료
통화를 끝내려고 한다면, 연결종료(connection_end) 메시지를 호출자 또는 호출자의 상대방 중 어느 한 쪽에서 먼저 발생시키면 된다. 상기 연결종료 메시지를 접수한 쪽에서 할당된 토큰번호를 아이들(idle)로 환원시키라는 ACK(release token #)프레임을 브로드캐스트(broadcast)한다.
토큰 예약 테이블의 엔트리 개수가 N으로 제한됨에 따라 비어 있는 토큰을 할당받을 수 있는가 없는 가에 의하여 자동 콜 승낙제어(Call Admission Control, CAC)가 이루어진다.
도 3은 발명의 하나의 실시 예에 따른 하이브리드(hybrid) 내재 토큰 CSMA/CA 프로토콜을 나타내는 신호흐름도이다.
도 3을 참조하면, 상기 하이브리드(hybrid) 내재 토큰 CSMA/CA 프로토콜은, 소정의 데이터 프레임을 사용하여 네트워크 전체 대역폭 중에서 일정한 대역을 할당받아 음성 트래픽을 실시간 전송할 수 있도록 토큰 패싱(token passing) 프로토콜을 적용하는 단계(310) 및 소정의 다른 데이터 프레임을 사용하여 상기 음성 트래픽에 의하여 할당되지 않은 잉여의 대역을 이용하여 데이터 트래픽을 비 실시간으로 전송할 수 있도록 CSMA/CA 방식을 적용하는 단계(350)를 구비한다.
토큰 패싱 프로토콜을 적용하는 단계(310)는, 음성통화시스템의 관할영역 내에 진입한 스테이션이 토큰 예약 테이블에 예약을 하고 전송차례에 대응되는 토큰번호를 부여 받는 단계(311), 상기 토큰번호를 부여받은 스테이션이, 다른 스테이션에 의하여 실시간 트래픽이 송신될 때 발생하는 ACK(token #)프레임을 감지하거나 비 실시간 트래픽이 송신될 때 발생하는 ACK(data)프레임을 감지한 경우, 자신의 카운터를 갱신시키는 단계(313), 상기 갱신된 카운터 값과 부여받은 자신의 토큰번호를 비교하는 단계(315) 및 상기 갱신된 카운터의 값과 자신의 토큰번호의 값이 동일한 경우 현재 송신되는 트래픽이 종료될 때 최선으로 패킷을 전송하는 자격을 부여받는 내재적 토큰 패싱 단계(317)를 구비한다.
토큰 패싱 프로토콜을 적용하는 단계(310)는, 토큰의 패싱이 중단됨을 방지하기 위하여, 최대 경쟁 허용 윈도우 타임 동안, 상기 실시간 데이터프레임 또는 비 실시간 데이터프레임의 발생이 없으면 모든 스테이션들이 자동으로 카운터를 1(one) 증가시키는 단계(319)를 더 구비할 수 있다.
CSMA/CA 방식을 적용하는 단계(350)는, 채널의 상태를 감시하고 있다가 상기 DIFS 동안 미디어가 비어 있으면 DIFS가 경과한 후 RTS(Request To Send)프레임을 송신하는 단계(351), SIFS의 시간경과 후 CTS(Clear To Send)프레임 수신하는 단계(353), SIFS의 시간경과 후 패킷을 전송하는 단계(355) 및 SIFS의 시간경과 후 ACK프레임의 발생시키는 단계(357)를 구비한다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드(hybrid) 내재 토큰 CSMA/CA 프로토콜은, 음성 트래픽의 실시간 요구사항에 대해서는 요구하는 대역폭을 보장하며, 데이터 트래픽에 대해서는 대역사용을 제한함으로써, 음성 및 데이터를 전송하 는데 서로의 충돌을 방지할 수 있는 장점이 있다.

Claims (7)

  1. 음성 및 데이터를 송수신하는 통합 네트워크의 프로토콜에 있어서,
    소정의 데이터 프레임을 사용하여 네트워크 전체 대역폭 중에서 일정한 대역을 할당받아 음성 트래픽을 실시간 전송할 수 있도록 토큰 패싱(token passing) 프로토콜을 적용하는 단계; 및
    소정의 다른 데이터 프레임을 사용하여 상기 음성 트래픽에 의하여 할당되지 않은 잉여의 대역을 이용하여 데이터 트래픽을 비 실시간으로 전송할 수 있도록 CSMA/CA 방식을 적용하는 단계를 구비하며,
    상기 소정의 데이터프레임 및 상기 소정의 다른 데이터프레임은,
    복수 개의 IFS(Inter Frame Spaces) 중에 적어도 하나 이상 이용하는 것을 특징으로 하는 하이브리드(hybrid) 내재 토큰 CSMA/CA 프로토콜.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수 개의 IFS는,
    3개의 IFS로서,
    상기 3개의 IFS는 서로 다른 우선순위를 가지며, 각각 실시간 전송 프레임, 실시간 예약 프레임 및 비 실시간 전송 프레임의 인식을 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 내재 토큰 CSMA/CA 프로토콜.
  3. 제2항에 있어서, 상기 3개의 IFS는,
    비 실시간 전송 프레임의 인식을 위하여 사용되며, 미디어가 비지(busy) 상태의 종료로부터 데이터를 실시간으로 전송하는 동안의 시간구간을 나타내는 DIFS(Distributed coordinate function Inter Frame Space);
    실시간 예약 프레임의 인식을 위하여 사용되며, 미디어의 비지 상태의 종료로부터 실시간 데이터가 전송되기 전까지의 시간 구간을 나타내는 RIFS(Realtime IFS) 및
    실시간 전송 프레임의 인식을 위하여 사용되며, 미디어의 비지 상태의 종료로부터 실시간 데이터가 전송되기 전까지의 시간구간으로서 상기 RIFS 시간구간보다 짧은 SIFS(Shortest IFS)인 것을 특징으로 하는 하이브리드 내재 토큰 CSMA/CA 프로토콜.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 CSMA/CA 방식을 적용하는 단계는,
    채널의 상태를 감시하고 있다가 상기 DIFS 동안 미디어가 비어 있으면 DIFS가 경과한 후 RTS(Request To Send)프레임을 송신하는 단계;
    SIFS의 시간경과 후 CTS(Clear To Send)프레임 수신하는 단계;
    SIFS의 시간경과 후 패킷을 전송하는 단계; 및
    SIFS의 시간경과 후 ACK프레임의 발생시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 내재 토큰 CSMA/CA 프로토콜.
  5. 제1항에 있어서, 상기 토큰 패싱 프로토콜을 적용하는 단계는,
    음성통화시스템의 관할영역 내에 진입한 스테이션이 토큰 예약 테이블에 예약을 하고 전송차례에 대응되는 토큰번호를 부여 받는 단계;
    상기 토큰번호를 부여받은 스테이션이, 다른 스테이션에 의하여 실시간 트래픽이 송신될 때 발생하는 ACK(token #)프레임을 감지하거나 비 실시간 트래픽이 송신될 때 발생하는 ACK(data)프레임을 감지한 경우, 자신의 카운터를 갱신시키는 단계;
    상기 갱신된 카운터 값과 부여받은 자신의 토큰번호를 비교하는 단계; 및
    상기 갱신된 카운터의 값과 자신의 토큰번호의 값이 동일한 경우 현재 송신되는 트래픽이 종료될 때 최선으로 패킷을 전송하는 자격을 부여받는 내재적 토큰 패싱 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 내재 토큰 CSMA/CA 프로토콜.
  6. 제5항에 있어서, 상기 토큰 예약 테이블은,
    최대 엔트리가 N(N은 실수)으로 설정되어 상기 토큰 예약 테이블이 모듈(module-N)과 같이 동작하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 내재 토큰 CSMA/CA 프로토콜.
  7. 제5항에 있어서, 토큰 패싱 프로토콜을 적용하는 단계는,
    토큰의 패싱이 중단됨을 방지하기 위하여, 최대 경쟁 허용 윈도우 타임 동안, 상기 실시간 데이터프레임 또는 비 실시간 데이터프레임의 발생이 없으면 모든 스테이션들이 자동으로 카운터를 1(one) 증가시키는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 내재 토큰 CSMA/CA 프로토콜.
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