KR100576834B1

KR100576834B1 - 폴링 기반 무선 랜 시스템의 패킷 재전송 방법

Info

Publication number: KR100576834B1
Application number: KR1020040096596A
Authority: KR
Inventors: 나성국; 어래진; 조진윤; 최미라
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-11-23
Filing date: 2004-11-23
Publication date: 2006-05-10
Also published as: US20060126497A1; EP1659738B1; DE602005019829D1; CN1783768A; EP1659738A1

Abstract

본 발명은 폴링 기반 무선 랜 시스템에서 AP(Access Point)의 패킷 재전송 방법에 관한 것으로, AP에서 임의의 단말에 폴링 메시지를 전송하여 폴링 메시지를 받은 단말(station)만이 경쟁 없이 매체에 접근할 수 있는 제 1 구간과, 경쟁에 의해 매체에 접근할 수 있는 제 2 구간으로 이루어지도록 수퍼 프레임을 스케줄링하는 단계와, 수퍼 프레임의 제 1 구간동안 제 1 전송큐에 저장된 패킷을 해당 단말에 전송하는 단계와, 단말에 전송한 임의의 패킷이 전송실패로 판단된 경우, 해당 패킷을 제 2 구간동안에 재전송하기 위해 제 2 전송큐의 첫부분에 큐잉하는 단계를 포함함으로써, 폴링 기반으로 동작하는 CFP구간의 동작의 패킷전송에 영향을 미치지 않고 효과적으로 재전송 동작을 수행할 수 있다.

폴링, CFP, CP, 재전송, 큐, 수퍼 프레임

Description

폴링 기반 무선 랜 시스템의 패킷 재전송 방법{METHOD FOR RE-TRANSMITTING PACKET OF WIRELESS LAN SYSTEM BASED POLLING}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폴링 기반 무선랜 시스템에서 재전송의 개념을 설명하기 위한 수퍼 프레임의 구성을 보여주는 도면.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 단말에서의 재전송을 위한 수퍼 프레임을 보여주는 도면.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 단말에서의 재전송 동작 흐름도.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 AP에서의 재전송을 위한 수퍼 프레임을 보여주는 도면.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 AP에서의 재전송 동작 흐름도.

본 발명은 폴링 기반 무선 랜 시스템의 패킷 재전송 방법에 관한 것으로, 상세하게는 폴링 기반 QoS(Quality of Service) 보장 알고리즘을 사용하는 무선랜 시 스템에서 패킷 손실률을 줄이기 위한 AP(Access Point)와 단말간의 재전송 방법에 관한 것이다.

무선 랜은 선 없이 데이터를 주고 받을 수 있는 통신 네트워크로서, 이동성과 설치의 용이성 등의 장점으로 인해 사용자 수가 매년 증가하고 있다. 무선 랜을 이용하여 주고 받을 수 있는 정보의 종류도 기존에는 문서 정보, 인터넷을 사용하기 위한 정보 등이 주류였다.

그러나, 최근에는 실시간성을 요구하는 음성 통화 서비스, 다자간 화상 회의 서비스, 실시간 영상 전송 서비스 등을 수용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 따라 최근에는 무선 랜에 접속하여 전화를 주고 받을 수 있는 무선 랜 전화기도 상용화되고 있다.

무선 랜은 실시간성을 필요로 하는 다양한 응용 서비스를 원활히 제공하기 위해서 그러한 서비스를 이용하는 단말/사용자에게 QoS(Quality of Service)를 보장할 수 있어야 한다. 또한, 무선 랜에 연결되어 있는 각각의 단말이 원하는 서비스의 질(Level of service)이 각각 다르므로, 서로 다른 단말들에 대하여 최적의 서비스를 제공할 수 있는 기능도 구현되어야 한다.

오늘날 많이 사용되고 있는 무선 랜 규격들은 이러한 QoS, CoS(Class of Service)를 가능하게 할 수 있는 기능을 내재하고 있거나 관련 기능을 보완하는 절차를 거치고 있다. 북미, 한국을 비롯해 널리 적용되고 있는 IEEE 의 무선 랜 규격도 실시간 정보 전달을 가능하게 하기 위해서 폴링(Polling) 방식에 의한 매체(medium) 접속 제어 기능인 PCF(Point Coordination Function)를 옵션으로 지원하 고 있다.

IEEE 의 무선 랜 표준은 "Standard for Information technology- Telecommunications and information exchange between systems-Local and metropolitan area networks-Specific requirements-Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications" 1999 Edition을 따르고 있다.

이하에서는 줄여서 IEEE 802.11로 표기하도록 한다. IEEE 802.11 표준에는 무선 랜을 구성하는 물리 계층과 매체 접근 제어(Medium Access Control, MAC)에 관한 규정이 정의되어 있다.

MAC 계층은 공유 매체를 사용하는 단말 또는 장치가 매체를 이용/접근할 때 준수해야 할 순서(Order)와 규칙을 정의함으로써 효율적으로 매체의 용량을 이용하게 만든다.

IEEE 802.11는 Distributed Coordination Function(DCF)와 Point Coordination Function(PCF)라는 두 가지 접근 제어 방식(access mechanism)을 정의하였다.

DCF은 IEEE 802.11 규격에 기본사항으로 정의된 접근 제어 방식으로 CSMA/CA라고 알려진 경쟁에 기반한 알고리즘을 사용하고 있다.

CSMA/CA 기반의 무선랜 시스템에서는 단말이 매체가 사용중인지를 검사하여 매체가 사용중인 경우 일정시간 기다렸다가 일정 시간후에 매체가 미사용중인 경우에 백오프 타임을 감소시킨다. 이와 같이 각 단말이 트래픽을 개시하기 위해 기다 리는 일정 시간을 IFS(interframe space)라 한다. MAC 프로토콜 트래픽에는 크게 세 가지의 IFS가 있다. DIFS는 DCF interframe space을 나타내며, PIFS는 PCF interframe space를 나타내며, SIFS는 Short interframe space을 나타낸다.

DCF 방식을 사용하는 단말은 프레임을 보내기 전에 우선 매체가 사용 중인지를 검사한다. 만약 매체가 DIFS(DCF interframe space)보다 크거나 같은 시간 동안 미사용(Idle)상태이면, 프레임을 전송할 수 있게 된다.

이와 반대로 매체가 사용중(busy)이면, 단말은 백오프 절차를 개시하게 되고 백오프 타이머의 값이 0으로 되면 비로소 매체를 점유하여 프레임을 전송한다.

백오프 절차시에는 백오프 타이머(Backoff Timer)에 랜덤(random)한 백오프 타임을 할당한다. 백오프 타임은 다음의 관계식을 따른다.

Backoff Time = random() * slottime

(random()= [0, CW] 구간에서 uniform 한 확률 분포를 갖는 랜덤한 정수)

(CW = Contention Window, CWmin <= CW <= CWmax)

백오프 타이머는 매체가 슬롯타임(slottime)동안 미사용(idle) 상태로 지속될 때마다 슬롯타임 만큼 감소하며, 매체가 어느 한 순간이라도 사용중(Busy)상태가 되면, 감소를 중지한다.

백오프 타이머는 매체가 DIFS 동안 미사용(idle) 상태가 되고 난 후부터 다시 슬롯타임 만큼씩 감소할 수 있다. 이 때의 백오프 타임은 생성된 값이 아니라 설정된 백오프 타임의 범위내에서 무작위로 선택된 값으로 설정된다.

아울러, 임의의 단말에 설정된 백오프 타임은 매체가 미사용 상태에서 타임 슬롯만큼 감소하게 되는데, 전송 경쟁에서 실패하여 재전송 경쟁을 수행해야 할 경우 이전 경쟁과정에서 감소된 값으로부터 타임슬롯만큼씩 감소하게 된다. 이렇게 하여 단말은 백오프 타이머가 0 이 되면 비로소 전송할 수 있다.

이때, 다수의 단말이 동시에 전송을 시도하여 충돌이 발생할 때마다 컨텐션 윈도우(Contention Window(CW))는 기하급수적인(exponential) 형태로 증가한다. 아울러, 백오프 타이머는 새로운 백오프 타임을 갖게 된다.

한편, CW는 전송 성공 후에는 CWmin(최소 CW)으로 돌아간다. 이러한 CW 의 기하급수적인(exponential) 증가는 재 충돌의 확률을 낮춰 네트워크의 안정성을 높이는 역할을 한다.

IEEE 802.11의 DCF는 단말이 매체에 접근하는데 있어서 모든 단말에게 공평한 기회를 줄 수 있는 매체 접근 방식이지만, QoS를 지원하는 무선 랜 시스템을 구축하는 데에는 유용하지 않다.

무선 랜에서의 QoS를 보장하기 위해서 고안된 접근 제어 방식에는 경쟁이 없는 방법(Contention-Free Method)과 경쟁에 기반한 방법(Contention-based Method)이 있다. 폴링(Polling)에 기반한 방식은 대표적인 경쟁이 없는 매체 접속(Media Access) 방법이며, PCF 가 이 방식을 이용한다.

PCF는 중앙 집중적이고, 폴링 방식에 의한 접근 제어 알고리즘으로 AP내에 포인트 코디네이터(Point Coordinator)(PC)라는 장치를 필요로 한다. 포인트 코디네이터는 CF-Poll 이라는 프레임을 전송함으로써 특정 단말에 전송 기회를 준다. PCF가 사용되면, 폴(Poll)을 받은 단말만이 경쟁 없이 전송 기회를 갖는 CFP(Contention-Free Period)와, 경쟁에 의해 매체에 접근할 수 있는 CP(Contention Period)가 번갈아 가며 반복된다.

PCF를 사용하기 위해서 포인트 코디네이터는 내부에 스케줄러(Scheduler)기능이 필요하다. 이것은 포인트 코디네이터가 실시간성 데이터를 보내고자 하는 모든 단말의 전송 시기와 프레임의 크기 등에 대한 정보를 예측하여 매 사이클당 적절히 스케줄링(scheduling)을 하여 단말에게 전송기회를 주어야 하기 때문이다. 만약 적절한 스케줄링이 이루어지지 않을 경우 제한시간 이상의 접근 지연(access delay)을 갖는 단말이 생길 수 있으며, 매체의 전송 효율을 떨어뜨릴 수 있다.

경쟁에 기반한 무선 랜 시스템에서 단말의 전송 경쟁시에 각 단말에 우선순위를 부여하는 방법 중 하나는 CSMA/CA 알고리즘의 사용 시에 우선순위에 따라 DIFS와 백오프 타임을 결정하는 CW를 다르게 적용하는 것이다.

각각의 데이터 트래픽 또는 단말은 DIFS가 작을수록, 그리고 CW 값이 작을수록 높은 우선순위를 갖게 된다.

한편, 대한민국 등록 특허 제 10-0442821호(2004. 07. 23, 대기수 제어 기반의 데이터 전송 방법, 이하 선행특허라 한다)에는 DCF(Distributed Coordination Function)의 기본 기능을 이용하여 PCF의 단점을 극복하는 다중 폴링(multi-polling) DCF 방식에 대한 기술이 소개되어 있다.

선행특허에 소개된 다중 폴링(multi-polling) DCF 방식은 AP에서 폴링하고자 하는 단말들의 ID와 각 단말에 할당한 임의의 대기수 정보를 포함하는 다중 폴링 메시지를 전송하면, 해당 단말에서 그 다중 폴링 메시지를 수신하여 자신에게 할당 된 대기수를 자신의 백오프 타이머에 설정한 후 백오프 절차를 수행하여 매체 접속을 시도하게 된다.

이와 같이 다중 폴링 DCF 방식은 하나의 폴링 메시지에 QoS를 필요로 하는 다수개의 단말(이하, MP-DCF 단말이라 한다.)에 Multi-Poll 또는 비콘(Beacon)을 이용하여 해당 단말들의 대기수를 정의하여 보냄으로써 각 MP-DCF 단말들의 전송기회를 평등하게 줄 수 있다.

그러나, 상술한 바와 같이 QoS를 보장하기 위한 폴링 기반의 매체 접속 제어 방식인 PCF 또는 MPDCF의 경우 패킷 처리에 대하여 해결해야 할 과제가 있다.

즉, PCF 또는 MPDCF와 같은 폴링 기반 스케줄링 방식은 음성 서비스 등 QoS보장이 필요한 서비스에서 각 단말에 전송기회를 균등하게 주기 위해 단말의 접속수를 최대화하는 것을 목적으로 하기 때문에 AP와 단말간의 MAC 자원 사용의 최대화를 위한 방법만이 언급되어 있다. 그러나 음성 서비스 품질에 영향을 미치는 무선상의 데이터 손실률에 대한 새로운 대처방법은 언급되어있지 않다.

802.11 무선랜 MAC에서 일반적으로 사용되는 DCF(Distributed Coordination Function)에서 데이터 손실률을 줄이기 위한 재전송 알고리즘은 ACK와 2ⁿ backoff방식을 사용한다. 그러나, 폴링 기반 스케줄링 방식은 Backoff slot을 기준으로 동작하기 때문에 DCF에서의 재전송 방식을 사용하게 되면 폴링 기반 스케쥴이 깨져 정상적으로 동작하지 않는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 폴링 기반 QOS 보장 알고리즘을 사용하는 무선랜 시스템에서 패킷 손실률을 줄이기 위한 폴링 기반 무선 랜 시스템의 패킷 재전송 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, AP(Access Point)에서 임의의 단말에 폴링 메시지를 전송하여 폴링 메시지를 받은 단말(station)만이 경쟁 없이 매체에 접근할 수 있는 제 1 구간과, 경쟁에 의해 매체에 접근할 수 있는 제 2 구간으로 이루어지도록 수퍼 프레임을 스케줄링하는 단계와, 수퍼 프레임의 제 1 구간동안 제 1 전송큐에 저장된 패킷을 해당 단말에 전송하는 단계와, 단말에 전송한 임의의 패킷이 전송실패로 판단된 경우, 해당 패킷을 제 2 구간동안에 재전송하기 위해 제 2 전송큐의 첫부분에 큐잉하는 단계를 포함하는 폴링 기반 무선 랜 시스템에서 AP의 패킷 재전송 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, AP(Access Point)에서 임의의 단말에 폴링 메시지를 전송하여 폴링 메시지를 받은 단말(station)만이 경쟁 없이 매체에 접근할 수 있는 제 1 구간과, 경쟁에 의해 매체에 접근할 수 있는 제 2 구간으로 이루어지도록 수퍼 프레임을 스케줄링하는 단계와, 수퍼 프레임의 제 1 구간동안 제 1 전송큐에 저장된 패킷을 AP에 전송하는 단계와, AP에 전송한 임의의 패킷이 전송실패로 판단된 경우, 해당 패킷을 제 2 구간동안에 재전송하기 위해 제 2 전송큐의 첫부분에 큐잉하는 단계를 포함하는 폴링 기반 무선 랜 시스템에서 단말의 패킷 재전송 방법을 제공한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폴링 기반 무선랜 시스템에서의 재전송의 개념을 설명하기 위한 수퍼 프레임의 구성을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 재전송을 수행하기 위한 수퍼 프레임은 AP에서 임의의 단말에 폴링 메시지를 제공하여 폴링 메시지(Poll)을 받은 단말만이 경쟁 없이 매체에 접근할 수 있는 제 1 구간과, 경쟁에 의해 매체에 접근할 수 있는 제 2 구간으로 이루어진다.

이때, 수퍼 프레임의 제 1 구간은 단말들이 AP에 단말의 큐에 저장된 패킷들을 전송하는 모드를 수행하고, AP가 임의의 단말에 대하여 AP의 큐에 저장된 패킷들을 전송하는 모드를 수행하도록 스케줄링된다. 여기에서 수퍼 프레임은 하나의 비콘과 다음 주기의 비콘까지의 프레임 구간을 나타낸다.

이하에서는 편의상 제 1 구간에서 단말들이 AP에 단말의 큐에 저장된 패킷들을 전송하는 모드를 수행하는 구간을 VoUp 구간이라 하고, AP가 임의의 단말에 대하여 AP의 큐에 저장된 패킷들을 전송하는 모드를 수행하는 구간을 VoDn 구간이라 명명하도록 한다.

또한, 제 1 구간을 CFP(Contention-Free Period)라 명명하고, 제 2 구간을 CP(Contention Period)라 명명하도록 한다.

따라서, CFP 구간은 하나의 비콘 신호 발생시점부터 무경쟁 종료 신호(CF-END)발생 시점까지의 구간이 되며, CP구간은 무경쟁 종료 신호(CF-END)발생 시점으로부터 다음 비콘 신호 발생시점까지의 구간이 된다.

CFP는 VoUp 구간과 VoDn 구간으로 이루어지는데, VoUp 구간은 AP로부터 폴링 메시지를 받은 단말이 해당 단말의 큐에 저장된 패킷을 경쟁없이 해당 단말에 전송하기 위한 CFP 구간을 의미하고, VoDn 구간은 AP가 AP의 큐에 저장되어 있는 패킷을 경쟁없이 해당 단말에 전송하기 위한 구간을 의미한다.

이때, CFP의 VoUp 구간동안 AP로부터 폴링 메시지를 받은 각 단말은 AP에 자신의 큐에 저장하고 있던 패킷을 전송하고, AP는 단말로부터 패킷이 수신되면 그에 대한 응답 신호를 해당 단말로 해당 패킷을 수신했을때마다 내려준다.

한편, CFP의 VoDn 구간동안 AP는 임의의 단말에 자신의 큐에 저장하고 있던 패킷을 전송하고, 단말은 AP로부터 패킷이 수신되면 그에 대한 응답 신호를 AP로 해당 패킷을 수신했을때마다 올려준다.

CFP 구간의 VoUp 구간동안 AP가 단말로부터 패킷이 수신될때마다 그에 대한 응답 신호를 해당 단말로 내려주기 위해서는 단말이 해당 패킷을 AP에 전송하기 위해 매체를 점유한 후 패킷의 전송을 완료하면 매체의 점유권을 반환하게 된다.

이때, AP가 단말로부터 수신된 패킷에 대하여 응답 신호를 해당 단말로 보내기 위해서는 매체를 점유해야 한다. 이를 위해 AP는 SIFS의 IFS를 이용하여 해당 매체를 점유하여 응답 신호를 해당 단말에 전송한다.

따라서, CFP 구간의 VoUp 구간동안 각 단말은 자신이 AP에 패킷을 전송한 다 음 SIFS 시간이 경과할때 까지 AP로부터 응답 신호가 수신되지 않으면 해당 단말은 자신이 AP에 전송한 패킷이 AP에 수신되지 않았음을 알 수 있다.

따라서, 단말은 전송에 실패한 패킷에 대하여는 CFP 구간이 완료된 다음, CP 구간동안에 해당 패킷을 AP에 전송하기 위한 동작을 수행한다.

이를 위해 단말은 CFP 구간동안 폴링을 이용하여 AP에 패킷을 전송하기 위한 큐(이하에서는 'CF 전송 큐'라고 함)와, CP 구간동안에 경쟁을 통해 매체를 점유한 후 AP에 패킷을 전송하기 위한 큐(이하에서는 'CP 전송 큐'라고 함)를 구비하게 된다.

따라서, 단말은 CFP 구간동안에는 CF 전송 큐에 저장된 패킷을 AP에 전송하는 동작을 수행하고, CP 구간동안에는 CP 전송 큐에 저장된 패킷을 AP에 전송하는 동작을 수행한다.

이때, 단말은 CFP 구간동안에 자신이 AP에 전송하였으나, AP로부터 해당 패킷의 수신에 대한 응답 신호를 받지 못한 패킷에 대하여는 재전송 절차를 수행하여 해당 패킷을 해당 AP에 전송한다.

단말은 CFP 구간동안에 패킷의 전송을 시도했으나 미처 AP에 전송되지 못한 패킷을 재전송하기 위해, 패킷을 전송한 다음 해당 패킷의 전송 성공 여부를 판단하여 전송이 실패한 경우 전송에 실패한 패킷을 구분하여 CFP 구간에 이어 시작되는 CP 구간동안 AP에 전송한다.

단말은 CFP 구간이 완료된 후 CP 구간이 시작되어 매체를 점유하면 최우선적으로 CFP 구간동안 전송되지 못한 해당 패킷을 AP에 재전송을 하는 동작을 수행한 다.

단말은 CFP 구간동안에 전송에 실패한 패킷을 CP 구간에 최우선적으로 전송하기 위해 CFP 구간 동안, 임의의 패킷을 단말에 전송한 후에 설정된 SIFS 시간이 경과하도록 AP로부터 응답 신호가 없는 경우, 해당 패킷을 CP 구간동안에 패킷을 전송하기 위해 구비된 CP 전송 큐의 첫부분에 큐잉한다.

그리고, CFP구간을 마치고 CP 구간이 시작되면 CP 전송큐의 첫부분에 저장되어 있는 해당 패킷을 AP에 전송함으로써 CFP 구간동안 전송을 시도했으나 실패한 패킷에 대한 재전송을 수행한다.

CFP구간 동안에 전송에 실패한 패킷은 CP 전송큐의 첫부분에 큐잉되었음에 따라 CFP 구간을 마치고 CP 구간이 시작되면 CP 구간동안 최우선적으로 AP에 재전송될 수 있게 된다.

마찬가지로, CFP 구간의 VoDn 구간동안 단말은 AP로부터 패킷이 수신될때 마다 그에 대한 응답 신호를 AP로 올려주기 위해서는 AP가 해당 패킷을 단말에 전송하기 위해 매체를 점유한 후 패킷의 전송을 완료하면 매체의 점유권을 반환하게 된다.

이때, AP는 각 단말로부터 수신된 패킷에 대하여 응답 신호를 해당 단말로 보내기 위해서는 매체를 점유해야 한다. 이를 위해 AP는 SIFS의 IFS를 이용하여 해당 매체를 점유하여 응답 신호를 해당 단말에 전송한다.

따라서, CFP 구간의 VoDn 구간동안 AP는 자신이 각 단말에 패킷을 전송한 다음 SIFS 시간이 경과할때 까지 해당 단말로부터 응답 신호가 수신되지 않으면 AP는 자신이 해당 단말에 전송한 패킷이 해당 단말에 수신되지 않았음을 알 수 있다.

따라서, AP는 전송에 실패한 패킷에 대하여는 CFP 구간이 완료된 다음, CP 구간동안에 해당 패킷을 해당 단말에 전송하기 위한 동작을 수행한다.

이를 위해 AP는 CFP 구간동안 폴링을 이용하여 단말에 패킷을 전송하기 위한 큐(이하에서는 'CF 전송 큐'라고 함)와, CP 구간동안에 경쟁을 통해 매체를 점유한 후 해당 단말에 패킷을 전송하기 위한 큐(이하에서는 'CP 전송 큐'라고 함)를 구비하게 된다.

따라서, AP는 CFP 구간동안에는 CF 전송 큐에 저장된 패킷을 해당 단말에 전송하는 동작을 수행하고, CP 구간동안에는 CP 전송 큐에 저장된 패킷을 해당 단말에 전송하는 동작을 수행한다.

이때, AP는 CFP 구간동안에 자신이 해당 단말에 전송하였으나, 해당 단말로부터 해당 패킷의 수신에 대한 응답 신호를 받지 못한 패킷에 대하여는 재전송 절차를 수행하여 해당 패킷을 해당 단말에 재전송한다.

AP는 CFP 구간동안에 패킷의 전송을 시도했으나 미처 해당 단말에 전송되지 못한 패킷을 재전송하기 위해, 패킷을 전송한 다음 해당 패킷의 전송 성공 여부를 판단하여 전송이 실패한 경우 전송에 실패한 패킷을 구분하여 CFP 구간에 이어 시작되는 CP 구간동안 해당 단말에 재전송을 수행한다.

AP는 CFP 구간이 완료된 후 CP 구간이 시작되어 매체를 점유하면 최우선적으로 CFP 구간동안 전송되지 못한 해당 패킷을 해당 단말에 재전송을 하는 동작을 수행한다.

AP는 CFP 구간동안에 전송에 실패한 패킷을 CP 구간에 최우선적으로 전송하기 위해 CFP 구간 동안, 임의의 패킷을 해당 단말에 전송한 후에 설정된 SIFS 시간이 경과하도록 해당 단말로부터 응답 신호가 없는 경우, 전송에 실패한 패킷을 CP 구간동안에 패킷을 전송하기 위해 구비된 CP 전송 큐의 첫부분에 큐잉한다.

그리고, AP는 CFP구간을 마치고 CP 구간이 시작되면 CP 전송큐의 첫부분에 저장되어 있는 해당 패킷을 해당 단말에 전송함으로써 CFP 구간동안 전송을 시도했으나 실패한 패킷에 대한 재전송을 수행한다.

CFP구간 동안에 전송에 실패한 패킷은 CP 전송큐의 첫부분에 큐잉되었음에 따라 CFP 구간을 마치고 CP 구간이 시작되면 CP 구간동안 최우선적으로 해당 AP에 재전송될 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 단말에서의 재전송 절차를 수행하는 수퍼 프레임을 보여주는 도면이다.

도시된 바와 같이 하나의 수퍼 프레임은 하나의 비콘 신호 발생시점부터 무경쟁 종료 신호(CF-END)발생 시점까지의 구간인 CFP 구간과, 무경쟁 종료 신호(CF-END)발생 시점으로부터 다음 비콘 신호 발생시점까지의 구간인 CP구간으로 이루어진다. 이때, CFP 구간은 VoUp 구간과 VoDn 구간으로 이루어진다.

CFP 구간의 VoUp 구간동안에는 AP로부터 폴링 메시지를 받은 단말은 자신의 CF 전송큐에 저장된 패킷(VoUp1, VoUp2, VoUp3)을 경쟁없이 AP에 전송하고, AP는 그에 대한 각 응답 신호(Ack)를 해당 단말에 전송하고 있다.

또한, CFP 구간의 VoDn 구간동안에는 AP가 AP의 CF 전송 큐에 저장되어 있는 패킷(VoDn1, VoDn2)을 경쟁없이 매체를 점유하여 해당 단말에 전송하고, 해당 단말은 그에 대한 각 응답 신호(Ack)를 AP에 전송하고 있다.

이와 같이 정상적인 경우에는 CFP의 VoUp 구간동안 AP는 임의의 단말이 해당 단말의 CF 전송큐에 저장되었던 패킷이 전송하는 경우, 해당 패킷을 수신하게 되고 그에 대한 응답 신호를 해당 단말로 해당 패킷을 수신했을때마다 내려준다.

아울러, 정상적인 경우, CFP의 VoDn 구간동안 단말은 AP가 AP의 CF 전송큐에 저장된 패킷을 전송하는 경우, 해당 패킷을 수신하게 되고 그에 대한 응답 신호를 AP로 해당 패킷을 수신할때마다 올려준다.

그러나, 도시된 바와 같이 CFP 구간의 VoUp 구간동안 AP로부터 폴링 메시지를 받은 각 단말들이 매체를 점유하여 해당 단말의 큐에 저장된 패킷(VoUp1, VoUp2, VoUp3)을 경쟁없이 매체를 점유하여 AP에 전송하였지만, AP는 모든 패킷에 대하여 응답 신호를 전송한 것은 아님을 볼 수 있다.

즉, AP는 임의의 단말이 해당 단말의 CF 전송큐에서 전송한 패킷(VoUp1, VoUp3)에 대하여는 정상적으로 수신하여 그에 대한 각 응답 신호를 해당 단말에 전 송하였지만, 임의의 단말이 해당 단말의 CF 전송큐에서 전송한 패킷(VoUp2)에 대하여는 정상적으로 수신하지 못하여 그에 대한 응답 신호를 해당 단말에 전송하지 않았음을 볼 수 있다. 여기에서, AP에서 응답 신호를 전송하지 않았다는 것은 AP가 해당 단말로부터 해당 패킷을 수신하지 못했음을 의미한다고 볼 수 있다.

CFP 구간의 VoUp 구간동안 각 단말은 자신이 AP에 패킷을 전송한 다음 SIFS 시간이 경과할때 까지 AP로부터 응답 신호가 수신되지 않으면 해당 단말은 자신이 AP에 전송한 패킷이 AP에 수신되지 않았다고 판단한다.

따라서, 도면에서 VoUp2의 패킷을 AP에 전송한 단말은 AP로부터 응답 신호가 수신되지 않았음에 따라 자신이 전송한 패킷이 AP에 수신되지 않았다고 판단하여 CFP 구간이 완료된 다음, CP 구간동안에 전송에 실패한 VoUp 패킷을 AP에 전송하기 위한 동작을 수행한다.

즉, 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 각 단말은 CFP 구간동안 폴링을 이용하여 AP에 패킷을 전송하기 위한 CF 전송 큐와, CP 구간동안에 경쟁을 통해 매체를 점유한 후 AP에 패킷을 전송하기 위한 CP 전송 큐를 구비하고 있다.

따라서, VoUp2의 패킷을 패킷을 AP에 전송한 단말도 CFP 구간동안에는 CF 전송 큐에 저장된 VoUp2의 패킷을 AP에 전송하는 동작을 수행했지만, 전송에 실패했음에 따라 CP 구간에 최우선적으로 전송하기 위해 해당 패킷을 CP 구간동안에 패킷을 전송하기 위해 구비된 CP 전송 큐의 첫부분에 큐잉한다.

그리고, CFP구간을 마치고 CP 구간이 시작되면 CP 전송큐의 첫부분에 저장되어 있는 해당 패킷을 AP에 전송함으로써 CFP 구간동안 전송을 시도했으나 실패한 VoUp2의 패킷을 재전송을 시도한다.

CFP구간 동안에 전송에 실패한 VoUp2의 패킷은 해당 단말에 구비된 CP 전송큐의 첫부분에 큐잉되었음에 따라 CFP 구간을 마치고 CP 구간이 시작되면 CP 구간동안 최우선적으로 AP에 재전송되고, AP는 해당 단말로부터 VoUp2의 패킷을 정상적으로 수신했음을 알리는 응답신호(Ack)을 해당 단말에 전송한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 각 단말에서의 재전송 동작 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 단말은 CFP 구간이 시작되면 AP로부터 멀티 폴링 메시지를 수신하여 폴링 메시지로부터 자신에게 할당된 백오프 타임을 설정하고 매체를 점유하기 위해 백오프 과정을 수행한다(S1). 백오프 과정을 수행하여 매체를 점유한 경우 자신의 CF 전송큐에 AP에 전송할 패킷이 저장되었는지 판단한다(S2). 판단결과 CFP 전송큐에 AP에 전송할 패킷이 있는 경우에는 해당 패킷을 AP에 전송한다(S3). 단말은 AP에 패킷을 전송한 다음 AP로부터 해당 패킷에 대한 응답신호(Ack)가 수신되었는지 여부를 판단한다(S4). 판단결과 패킷을 전송한 후 SIFS 시간이 지나도록 AP로부터 응답 신호가 없는 경우 패킷의 전송에 실패했다고 판단하여 해당 패킷을 CP 구간에서 재전송하기 위해 CP 전송큐의 첫부분에 큐잉한다(S5).

단말은 CFP 구간동안 CF 전송큐에 저장되었던 패킷을 전송하여 응답신호를 받은 경우에는 CFP 구간의 끝을 알리는 CFEND 신호가 수신되었는지 여부를 판단하며 CFP 구간이 경과하여 CP 구간이 시작되기를 기다리게 된다(S6).

아울러 CFP구간에서 전송에 실패한 패킷을 CP 전송큐에 큐잉한 다음에도 CFP 구간의 끝을 알리는 CFEND 신호가 수신되었는지 여부를 판단하며 CFP 구간이 경과 하여 CP 구간이 시작되기를 기다리게 된다.

판단결과 CFEND 프레임이 수신된 경우, 재전송을 수행함으로 인해 다음 수퍼 프레임의 CFP 구간이 침범되는 것을 방지하기 위해 CFEND 프레임이 수신된 시점과 다음 비콘 프레임과의 시간을 계산하여 재전송을 위한 시간이 허용 범위내에 있는지 여부를 판단한다(S7).

판단 결과 CFEND 프레임이 수신된 이후 다음 수퍼 프레임의 CFP구간을 침범하지 않을 정도의 시간이 남아 있는 경우에는 CF 전송큐의 첫부분에 저장되어 있는 재전송용 패킷을 전송하고(S8) CF 전송큐에 저장되어 있는 패킷들을 경쟁을 통해 매체를 점유하여 AP에 전송한다(S9).

판단 결과 CFEND 프레임이 수신된 이후 다음 수퍼 프레임의 CFP구간을 침범하지 않을 정도의 시간이 남아 있지 않은 경우에는 CF 전송큐의 첫부분에 저장되어 있는 재전송용 패킷을 폐기하고(S10) CF 전송큐에 저장되어 있는 패킷들을 경쟁을 통해 매체를 점유하여 AP에 전송한다(S9).

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 AP에서의 재전송 절차를 수행하는 수퍼 프레임을 보여주는 도면이다.

CFP 구간의 VoUp 구간동안에는 AP로부터 폴링 메시지를 받은 단말은 자신의 CF 전송큐에 저장된 패킷(VoUp1, VoUp2)을 경쟁없이 AP에 전송하고, AP는 그에 대한 각 응답 신호(Ack)를 해당 단말에 전송하고 있다.

또한, CFP 구간의 VoDn 구간동안에는 AP가 AP의 CF 전송 큐에 저장되어 있는 패킷(VoDn1, VoDn2, VoDn3)을 경쟁없이 매체를 점유하여 해당 단말에 전송하고, 해당 단말은 그에 대한 각 응답 신호(Ack)를 AP에 전송하고 있다.

CFP 구간의 VoDn 구간동안 AP는 해당 패킷을 해당 단말에 전송하기 위해 매체를 점유한 후 패킷의 전송을 완료하면 매체의 점유권을 반환하게 되고, 단말은 AP로부터 수신된 패킷에 대하여 응답 신호를 해당 단말로 보내기 위해서는 매체를 점유해야 한다. 이를 위해 단말은 SIFS의 IFS를 이용하여 해당 매체를 점유하여 응답 신호를 AP에 전송한다.

그러나, 도시된 바와 같이 CFP 구간의 VoDn 구간동안 AP가 AP의 CF 전송 큐에 저장된 패킷(VoDn1, VoDn2, VoDn3)을 경쟁없이 매체를 점유하여 해당 단말에 전송하였지만, 각 단말이 모든 패킷에 대하여 응답 신호를 전송한 것은 아님을 볼 수 있다.

즉, AP의 CF 전송큐에서 전송한 패킷(VoDn1, VoDn3)에 대하여는 정상적으로 해당 단말에서 수신하여 그에 대한 각 응답 신호가 AP에 수신되었지만, 임의의 단말에게 전송한 패킷(VoUp2)에 대하여는 해당 단말에 정상적으로 전송되지 않아 해당 패킷에 대한 응답 신호가 해당 단말로부터 수신되지 않았음을 볼 수 있다.

CFP 구간의 VoDn 구간동안 AP는 자신이 단말에 패킷을 전송한 다음 SIFS 시간이 경과할때 까지 해당 단말로부터 응답 신호가 수신되지 않으면 자신이 해당 단말에 전송한 패킷이 해당 단말에 정상적으로 전송되지 않았다고 판단한다.

따라서, 도면에서 AP는 VoDn2의 패킷을 임의의 단말에 전송한 후 해당 단말로부터 응답 신호가 수신되지 않았음에 따라 자신이 전송한 패킷이 해당 단말에 전송되지 않았다고 판단하여 CFP 구간이 완료된 다음, CP 구간동안에 전송에 실패한 VoDn2 패킷을 해당 단말에 전송하기 위한 동작을 수행한다.

따라서, VoDn2의 패킷을 패킷을 임의 단말에 전송한 AP도 CFP 구간동안에는 CF 전송 큐에 저장된 VoUp2의 패킷을 해당 단말에 전송하는 동작을 수행했지만, 전송에 실패했음에 따라 CP 구간에 최우선적으로 전송하기 위해 해당 패킷을 CP 구간동안에 패킷을 전송하기 위해 구비된 CP 전송 큐의 첫부분에 큐잉한다.

그리고, CFP구간을 마치고 CP 구간이 시작되면 CP 전송큐의 첫부분에 저장되어 있는 해당 패킷을 해당 단말에 전송함으로써 CFP 구간동안 전송을 시도했으나 실패한 VoDn2의 패킷을 재전송을 시도한다.

CFP구간 동안에 전송에 실패한 VoDn2의 패킷은 AP에 구비된 CP 전송큐의 첫부분에 큐잉되었음에 따라 CFP 구간을 마치고 CP 구간이 시작되면 CP 구간동안 최우선적으로 해당 단말에 재전송되고, AP는 해당 단말로부터 VoDn2의 패킷을 정상적으로 수신했음을 알리는 응답신호(Ack)을 AP에 전송한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 AP에서의 재전송 동작 흐름도이다.

도 5를 참조하면, AP는 CFP 구간이 시작되면 AP로부터 멀티 폴링 메시지를 수신하여 폴링 메시지로부터 자신에게 할당된 백오프 타임을 설정하고 매체를 점유하기 위해 백오프 과정을 수행한다(S11). 백오프 과정을 수행하여 매체를 점유한 경우 자신의 CF 전송큐에 각 단말에 전송할 패킷이 저장되었는지 판단한다(S12). 판단결과 CFP 전송큐에 각 단말에 전송할 패킷이 있는 경우에는 해당 패킷을 해당 단말에 전송한다(S13). 단말은 AP에 패킷을 전송한 다음 AP로부터 해당 패킷에 대한 응답신호(Ack)가 수신되었는지 여부를 판단한다(S14). 판단결과 패킷을 전송한 후 SIFS 시간이 지나도록 AP로부터 응답 신호가 없는 경우 패킷의 전송에 실패했다고 판단하여 해당 패킷을 CP 구간에서 재전송하기 위해 해당 단말에 대하여 할당된 CP 전송큐의 첫부분에 큐잉하고 다음 단말에 대하여 CF 전송큐에 저장된 패킷을 전송을 수행한다(S15).

CFP구간동안 각 단말에 대하여 CF 전송큐에 저장된 패킷을 전송하는 과정을 수행하여 CFP 전송큐에 각 단말에 전송할 패킷이 존재하지는 여부를 판단한 결과 CF 전송큐에 전송할 패킷이 없는 경우에는 CFP 구간의 끝을 알리는 CFEND 신호가 생성되어 각 단말로 전송되었는지 판단하며 CFP 구간이 경과하여 CP 구간이 시작되기를 기다리게 된다(S16).

판단결과 CFEND 프레임이 전송된 경우, 재전송을 수행함으로 인해 다음 수퍼 프레임의 CFP 구간이 침범되는 것을 방지하기 위해 CFEND 프레임이 전송된 시점과 다음 비콘 프레임과의 시간을 계산하여 재전송을 위한 시간이 허용범위내에 있는지 여부를 판단한다(S17).

판단 결과 CFEND 프레임이 수신된 이후 다음 수퍼 프레임의 CFP구간을 침범하지 않을 정도의 시간이 남아 있는 경우에는 CF 전송큐의 첫부분에 저장되어 있는 재전송용 패킷을 전송하고(S18)과 CF 전송큐에 저장되어 있는 패킷들을 경쟁을 통해 매체를 점유하여 해당 단말에 전송한다(S19).

판단 결과 CFEND 프레임이 수신된 이후 다음 수퍼 프레임의 CFP구간을 침범하지 않을 정도의 시간이 남아 있지 않은 경우에는 CF 전송큐의 첫부분에 저장되어 있는 재전송용 패킷을 폐기하고(S20) CF 전송큐에 저장되어 있는 패킷들을 경쟁을 통해 매체를 점유하여 해당 단말에 전송한다(S19).

본 발명에 의하면, 폴링 기반 QOS 보장 알고리즘을 사용하는 무선랜 시스템에서 패킷 손실률을 줄이기 위한 AP와 단말간의 재전송을 수행해야 할 경우 CFP 구간에서 수행하지 않고, CFP 구간이 경과한 후 시작되는 CP 구간을 통해 수행함으로써 폴링 기반으로 동작하는 CFP구간의 동작의 패킷전송에 영향을 미치지 않고 효과 적으로 재전송 동작을 수행할 수 있다.

Claims

AP(Access Point)에서 임의의 단말에 폴링 메시지를 전송하여 폴링 메시지를 받은 단말(station)만이 경쟁 없이 매체에 접근할 수 있는 제 1 구간과, 경쟁에 의해 매체에 접근할 수 있는 제 2 구간으로 이루어지도록 수퍼 프레임을 스케줄링하는 단계;

상기 수퍼 프레임의 제 1 구간동안 제 1 전송큐에 저장된 패킷을 해당 단말에 전송하는 단계;

상기 단말에 전송한 임의의 패킷이 전송실패로 판단된 경우, 해당 패킷을 상기 제 2 구간동안에 재전송하기 위해 제 2 전송큐의 첫부분에 큐잉하는 단계를 포함하는 폴링 기반 무선 랜 시스템에서 AP의 패킷 재전송 방법.
제 1항에 있어서,

상기 수퍼 프레임의 제 2 구간이 시작되면 상기 제 2 전송큐의 첫부분에 저장된 재전송용 패킷을 재전송하는 단계를 포함하는 폴링 기반 무선 랜 시스템에서 AP의 패킷 재전송 방법.
제 1항에 있어서,

상기 수퍼 프레임의 제 2 구간이 시작되면 상기 제 2 전송큐의 첫부분에 저장된 재전송용 패킷을 전송가능한 허용시간내에 있는지 판단하는 단계;

판단 결과 허용시간 범위내에 있는 경우 제 2 전송큐에 저장된 재전송용 패킷을 해당 단말에 재전송하는 단계를 더 포함하는 폴링 기반 무선 랜 시스템에서 AP의 패킷 재전송 방법.
제 3항에 있어서,

판단 결과 허용시간 범위를 초과하는 경우 제 2 전송큐에 저장된 재전송용 패킷을 폐기하는 단계를 더 포함하는 폴링 기반 무선 랜 시스템에서 AP의 패킷 재전송 방법.
제 1항에 있어서, 상기 임의의 패킷에 대한 전송실패 여부는,

해당 단말로부터 상기 전송한 패킷에 대한 응답신호를 수신하지 못한 경우 해당 패킷에 대한 전송이 실패했다고 판단하는 폴링 기반 무선 랜 시스템에서 AP의 패킷 재전송 방법
AP(Access Point)에서 임의의 단말에 폴링 메시지를 전송하여 폴링 메시지를 받은 단말(station)만이 경쟁 없이 매체에 접근할 수 있는 제 1 구간과, 경쟁에 의해 매체에 접근할 수 있는 제 2 구간으로 이루어지도록 수퍼 프레임을 스케줄링하는 단계;

상기 수퍼 프레임의 제 1 구간동안 제 1 전송큐에 저장된 패킷을 AP에 전송하는 단계;

상기 AP에 전송한 임의의 패킷이 전송실패로 판단된 경우, 해당 패킷을 상기 제 2 구간동안에 재전송하기 위해 제 2 전송큐의 첫부분에 큐잉하는 단계를 포함하는 폴링 기반 무선 랜 시스템에서 단말의 패킷 재전송 방법.
제 6항에 있어서,

상기 수퍼 프레임의 제 2 구간이 시작되면 상기 제 2 전송큐의 첫부분에 저장된 재전송용 패킷을 AP에 재전송하는 단계를 포함하는 폴링 기반 무선 랜 시스템에서 단말의 패킷 재전송 방법.
제 6항에 있어서,

상기 수퍼 프레임의 제 2 구간이 시작되면 상기 제 2 전송큐의 첫부분에 저장된 재전송용 패킷을 전송가능한 허용시간내에 있는지 판단하는 단계;

판단 결과 허용시간 범위내에 있는 경우 제 2 전송큐에 저장된 재전송용 패 킷을 상기 AP에 재전송하는 단계를 더 포함하는 폴링 기반 무선 랜 시스템에서 단말의 패킷 재전송 방법.
제 8항에 있어서,

판단 결과 허용시간 범위를 초과하는 경우 제 2 전송큐에 저장된 재전송용 패킷을 폐기하는 단계를 더 포함하는 폴링 기반 무선 랜 시스템에서 단말의 패킷 재전송 방법.
제 6항에 있어서, 상기 임의의 패킷에 대한 전송실패 여부는,

상기 AP로부터 상기 전송한 패킷에 대한 응답신호를 수신하지 못한 경우 해당 패킷에 대한 전송이 실패했다고 판단하는 폴링 기반 무선 랜 시스템에서 단말의 패킷 재전송 방법.