KR100603951B1 - 무선 패킷 통신 장치 및 방법 - Google Patents

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가부시키가이샤 엔티티 도코모
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Abstract

복수의 패킷 전송시에 중복된 대기 시간 및 중복된 정보의 부가를 감소시킴으로써 전체적인 시스템 용량을 증대시킬 수 있는 무선 패킷 통신 장치 및 방법이 개시되어 있다.
패킷, 대기, 정보, 부가, 무선, 통신, 멀티캐스트

Description

무선 패킷 통신 장치 및 방법{WIRELESS PACKET COMMUNICATION APPARATUS AND METHOD}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 패킷 통신 장치(송신)의 구성을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 패킷 통신 장치(수신)의 구성을 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 동작 원리를 설명하기 위한 선도.
도 4는 통신 단말이 복수의 패킷을 연결하여 송신할 때까지의 일련의 동작을 설명하기 위한 데이터 선도.
도 5는 연결 패킷의 송신함에 있어서의 통신 단말에서의 동작 순서를 나타낸 흐름도.
도 6은 복수의 패킷 연결 유닛들 사이의 스위칭 방법을 설명하기 위한 선도.
도 7은 송신 큐의 선택 순서를 예시하는 흐름도.
도 8은 무선 송신 속도 관리 데이터 베이스에 저장되는 정보의 일례를 예시하는 테이블.
도 9는 연결 패킷 기능의 실행 유무를 확인하기 위한 방법(파트 I)의 일례를 예시하는 선도.
도 10은 연결 패킷 기능의 실행 유무를 확인하기 위한 방법(파트 II)의 일례를 예시하는 선도.
도 11은 송신 통신 단말로부터 연결 패킷 기능의 이용을 요청하는 동작의 일례를 예시하는 선도.
도 12는 기존의 시스템의 패킷 송신 동작의 일례를 예시하는 선도.
도 13은 각 수신 통신 단말의 Ack 패킷 송신을 제어하는 방법을 설명하기 위한 선도.
도 14는 연결 패킷의 암호화 송신을 설명하기 위한 데이터 선도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11: 외부 인터페이스 12: 송신 버퍼
13: 연결 패킷 송신 제어기 14: 멀티캐스트 어드레스 관리부
15: 연결 패킷 송신기 접수부 16: 송신기
17: 수신기 18: 안테나
21: 패킷 길이 검출기 22: 연결 패킷 제어기
23: 패킷 연결기 24: 카운터
25: 타이머 30: 수신 버퍼
31: 연결 패킷 수신 제어기 32: 연결 패킷 송신 기능 요청부
41: Ack 패킷 송신 타이밍 제어기 42: 연결 패킷 해체부
511 ~ 513: 송신 큐 a ~ 송신큐 c
611 ~ 613: 패킷 연결 유닛 a ~ 패킷 연결 유닛 c
70: 패킷 송신 유닛
본 발명은 일반적으로 말하면 무선 패킷 통신 장치 및 방법에 관한 것으로, 상세히 말하면 무선 LAN(Local Area Network: 근거리 통신망)이나 셀룰러 통신 등에서 이용되는 무선 패킷 통신 시스템에 있어서 복수의 패킷을 연결시켜 통신하는 무선 패킷 통신 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선 LAN 방법의 대표적인 표준 규격으로 IEEE 801.11이 있다. 이 IEEE 802.11에서는, 복수의 무선 단말이 동일 주파수 자원을 공유하여 이용하기 때문에, 무선 액세스 제어 방법으로서 CSMA/CA{Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance: 무선 LAN의 MAC(Media Access Control: 매체 액세스 제어)층에 있어서의 액세스 제어 방법}을 채용하고 있다.
CSMA/CA는 유선 에더넷(등록상표)과 유사한 방식으로 무선이 비워져 있을 때 전송을 허가한다. 구체적으로, 이용하는 주파수대가 다른 단말에 의해서 사용되고 있지 않은지 여부를 판정하고, 그것이 사용되고 있지 않은 경우, 추가의 랜덤 대기 시간(random waiting time) 후에 패킷을 전송한다. 이에 의하여, 패킷의 충돌을 회피하여, 복수의 단말이 동일한 무선 주파수대를 공유하는 것이 가능해진다.
또한, 전술한 바와 같은 CSMA/CA는 패킷 통신 방법으로, 수신기가 정확한 타이밍으로 읽을 수 있도록 하기 위한 동기 신호(무선 프리앰블), 패킷의 복조 및 에러 검출에 필요한 정보 아이템 등이 포함되는 무선 헤더, 그리고 데이터 링크 층의 헤더인 MAC 헤더가 하나의 패킷에 하나씩 부가된다.
패킷 송신시에 필요해지는 이러한 중복적인 대기 시간 및 정보 아이템은 모든 패킷에 대하여 균등하게 부가되기 때문에, 페이로드(payload) 길이가 짧은 경우에는 중복적인 대기 시간 및 정보 아이템이 지배적으로 되며, 따라서 스루풋(throughput)이 극도로 열화된다. 또한, 무선 전송 속도가 고속화하여 페이로드의 송신 시간이 짧아지면, 역시 마찬가지로 중복적인 대기 시간이나 정보 아이템이 지배적으로 되므로 스루풋 특성의 상한치가 더 낮은 값으로 저하하게 된다.
그러므로, 이러한 문제를 해결하는 방법으로서, 복수의 패킷을 하나의 패킷에 연결하여 송신하는 방법이 다수 제안되어 있다.
예를 들면, 비특허문헌 1에 나타나 있는 방법으로는, 특정한 하나의 단말에 대하여 연속해서 송신하는 일정 개수의 패킷 사이에서 필요한 CSMA/CA 에 관한 랜덤 대기 시간을 감소시키는 방법이 제안되어 있다.
비특허문헌 2에 나타나 있는 방법으로는, MAC 층에 컨테이너(Container)라고 하는 새로운 프레임을 정의함으로써 연속해서 송신되는 일정 개수의 패킷의 연결을 실현하는 방법이 제안되어 있다.
비특허문헌 3에는, 연속하여 송신되는 일정 개수의 패킷을 MAC 층에서 연결하여 송신하는 방법이 제안되어 있다.
비특허문헌 1
Jean Tourrihes, “Packet Frame Grouping: Improving IP multimedia performance over CSMA/CA", HP Labs Technical Reports, HPL-97-132, OCT. 1997
비특허문헌 2
"IEEE Std 802.l1e/D1 (Draft Supplement to IEEE Std 802.11, 1999 Edition)", Mar 2001
비특허문헌 3
M. Gruteser, A. Jain, J. Deng, F. Zhao, D. Grunwald, “Exploiting Physical Layer Power Control Mechanisms in IEEE 802.1lb Network Interface", University of Colorado at Boulder Technical Report, CU-CS 1 524-01, Dec 2001
그러나, 관련 기술의 방법으로는, 음성 데이터가 패킷으로 송신되는 VoIP(Voice Over IP)와 같은 특정한 단말에 대하여 짧은 데이터 아이템이 산발적으로 발생되는 경우, 복수의 패킷을 연결하기 위해서는 긴 대기 시간이 필요하다. 다시 말해서, 이에 의해서 초래되는 지연 시간은 실시간 특성을 필요로 하는 VoIP의 서비스 품질을 열화시키는 문제를 초래한다.
예를 들면, 음성 압축 방식으로 G 729 코덱(codec)을 이용하는 경우, 60 바이트의 IP(Internet Protocol) 패킷이 20 ms 마다 발생한다. 이더넷(등록상표)의 페이로드 길이의 최대치 인 1500 바이트까지 쌓아 올리고자 하는 경우, 500 ms (20 ms x 25)의 지연이 초래된다.
전술한 비특허문헌 1, 비특허문헌 2 및 비특허문헌 3 모두 하나의 단말로 번지가 지정된(addressed) 패킷들을 연결하는 방법이 채용하고 있기 때문에, 동일한 문제가 발생한다.
본 발명의 일반적인 목적은 관련 기술의 한계 및 단점에 의하여 초래되는 한 가지 이상의 문제를 실질적으로 경감시키는 무선 패킷 통신 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
전술한 문제점을 감안하여, 본 발명의 보다 구체적인 목적은 복수의 패킷의 송신시에 중복적인 대기 시간 및 중복적인 정보 아이템의 부가를 감소시킴으로써 전체 시스템의 용량을 증대시킬 수 있는 무선 패킷 통신 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 무선 패킷 통신 장치가 무선 채널을 공유하여 패킷 통신을 행하는 무선 패킷 통신 시스템에 있어서의 무선 패킷 통신 장치는 송신 버퍼 내에서 송신선 어드레스(destination address)가 다른 적어도 두 개의 연결 대상 패킷을 검출하도록 구성된 검출 유닛과, 검출된 패킷을 연결하여 검출된 패킷의 대응하는 송신선 어드레스로 멀티캐스트 송신(multicast-transmit)하도록 구성되는 연결 패킷 송신 제어 유닛을 포함한다.
본 발명의 실시예의 상기 무선 패킷 통신 장치는 복수의 패킷의 전송시 중복적인 시간과 중복적인 정보 아이템의 부가를 감소시킴으로써 전체 시스템의 용량을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 무선 패킷 통신 장치가 무선 채널을 공유하여 패 킷 통신을 행하는 무선 시스템에 있어서의 무선 패킷 통신 방법은 송신 버퍼 내에서, 송신선 어드레스가 다른 적어도 두 개의 연결 대상 패킷을 검출하는 단계와, 검출된 패킷을 연결하는 단계로서 검출된 패킷의 송신선 어드레스로 멀티캐스트 송신하기 위한 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예의 상기 무선 패킷 통신 방법은 복수의 패킷 전송시에 중복적인 시간과 중복적인 정보 아이템의 부가를 감소시킴으로써 전체 시스템의 용량을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 목적 및 추가의 특징은 첨부 도면과 함께 후술하는 상세한 설명을 읽으면 명확해질 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 및 도 2는 무선 패킷 통신 장치의 구성을 예시하는 블록도로서, 도 1은 송신측 무선 패킷 통신 장치의 구성을 예시하고 있고, 도 2는 수신측 무선 패킷 통신 장치의 구성을 예시하고 있다. 우선, 송신측 무선 패킷 통신 장치의 구성을 설명하고, 그 후 수신측 무선 패킷 통신 장치의 구성을 설명한다.
(송신측 무선 패킷 통신 장치의 설명)
도 1에서, 11은 송신될 패킷이 입력되는 외부 인터페이스, 12는 송신을 대기하고 있는 패킷을 보존하는 송신 버퍼(예컨대, 메모리), 13은 연결 대상 패킷을 검출하여 그것을 멀티캐스트 어드레스로 번지 지정되는 패킷으로 캡슐화하여(encapsulating) 송신하는 연결 패킷 송신 제어기, 14는 멀티캐스트 어드레스가 각 단말로 할당되도록 패킷 연결에 이용될 멀티캐스트 어드레스를 관리하는 멀티 캐스 트 어드레스 관리부, 15는 수신측의 무선 패킷 통신 장치로부터 패킷 연결 기능 요청을 접수하는 연결 패킷 송신 기능 접수부, 16은 패킷을 무선주파수 신호로 변환하여 송신하는 송신기, 17은 통신 상대인 다른 무선 패킷 통신 장치로부터 송신된 패킷을 수신하는 수신기, 18은 송신기(16)와 수신기(17)에 접속되는 안테나이다.
상기 연결 패킷 송신 제어기(13)는, 패킷 길이 검출기(21), 연결 패킷 제어기(22), 패킷 연결기(23), 카운터(24) 및 타이머(25)로 구성된다. 패킷 길이 검출기(21)는 송신될 패킷의 패킷 길이를 검출하고, 카운터(24)는 연결 대상 패킷의 바이트 수 및 패킷 수를 카운트하며, 타이머(25)는 패킷 연결 처리를 위해 필요한 패킷 대기 시간을 카운트하고, 연결 패킷 제어기(22)는 패킷 길이 검출기(21), 카운터(24), 타이머(25) 및 멀티캐스트 어드레스 관리부(14)와의 조정 처리를 담당하며, 패킷 연결기(23)는 연결 대상 패킷들을 연결하고, 멀티캐스트 어드레스로 번지 지정되는 패킷으로 캡슐화하여, 그 연결된 패킷들을 송신기(16)로 출력한다.
또한, 전술한 바와 같은 멀티캐스트 어드레스 관리부(14)는, 연결 패킷 송신 제어기(13)로부터의 조회가 있는 경우에, 패킷 송신선(送信先) 어드레스(transmission destination address)에 대하여 멀티캐스트 어드레스를 할당하는 기능과, 연결 패킷 송신 기능 접수부(15)로부터의 요청이 있는 경우에 무선 패킷 통신 장치에 대하여 할당될 어드레스로 회답하는 기능을 갖는 기능을 갖는다.
(수신측 무선 패킷 통신 장치)
도 2에서, 외부 인터페이스(11), 송신기(16), 수신기(l7) 및 안테나(18)는 상기 송신측 무선 패킷 통신 장치에서 예시된 바와 같은 외부 인터페이스(11), 송 신기(16), 수신기(17)와 동일한 기능을 갖는다. 따라서, 그 설명은 생략하고, 여기에서는, 전술한 송신측 무선 패킷 통신 장치와 다른 점만 설명된다.
도 2에서, 30은 수신된 연결 패킷을 일시적으로 축적하는 수신 버퍼, 31은 연결된 패킷을 수신 및 해체하고, 적절한 타이밍으로 Ack를 송신하는 연결 패킷 수신 제어기, 32는 송신측의 무선 패킷 통신 장치에 대하여 연결 패킷 송신 기능의 이용을 요청하고 멀티캐스트 어드레스를 취득하는 연결 패킷 송신 기능 요청부이다.
또한, 상기 연결 패킷 수신 제어기(31)는, Ack 패킷 송신 타이밍 제어기(41)와, 연결 패킷 해체부(42)로 구성되어 있다. 연결 패킷 해체부(42)는 연결된 패킷로부터 자국(自局)으로 번지 지정된 패킷을 인출하는 기능이 있고, Ack 패킷 송신 타이밍 제어기(41)는 자국으로 번지 지정된 패킷의 연결된 패킷 내에서의 위치로부터 AcK 패킷의 송신 타이밍을 검출하여 그 Ack가 송신기(l6)로부터 송신되게 하는 기능을 갖는다.
다음, 본 실시예의 동작 원리를 도 3을 참조하여 설명한다. 이하에서는, 본 발명의 무선 통신 패킷 장치를 통신 단말로 약칭하고 송신측의 통신 단말을 통신 단말 A1, 동보 통지를 받는 수신측의 통신 단말을 통신 단말 B2, 통신 단말 C3, 통신 단말 D4로 약칭하여 설명한다.
도 3에서, 통신 단말 B2로 번지 지정된 개별 패킷, 통신 단말 C3으로 번지 지정된 개별 패킷, 통신 단말 D4로 번지 지정된 개별 패킷, 다시 말해서 송신선이 다른 개별 패킷이 축적되어 있는 것으로 가정한다. 상기 각각의 개별 패킷은 개별 적인 송신선 어드레스를 나타내는 MAC 헤더와 데이터 부분의 페이로드(payload)로 구성된다.
통신 단말 A1은 송신 버퍼 내에 축적되어 있는 패킷이 연결 대상 패킷인지 여부를 판정한 후, 연결 대상 개별 패킷(여기에서는, 통신 단말 B2 내지 통신 단말 D4로 번지 지정된 개별 패킷으로 가정한다)을 연결한다. 이때, MAC 헤더가 개별 패킷의 패킷 길이에 관한 정보 아이템을 포함하고 있지 않은 경우에는, 개별 패킷의 선두에 패킷 길이를 나타내는 정보를 삽입한다. 연결 대상 패킷의 판정 방법은 아래에서 설명된다.
통신 단말 A1은, 통신 단말 B2, 통신 단말 C3 및 통신 단말 D4로 번지 지정된 개별 패킷을 연결한 후, 연결된 패킷에 무선 프리앰블(preamble), 무선 헤더, 멀티캐스트 어드레스를 나타내는 MAC 헤더를 부가하고 그것을 캡슐화하여, 멀티캐스트 송신(동보 통지)을 행함으로써 송신선 MAC 어드레스로서 지정된 멀티캐스트 어드레스로 전송한다. 여기에서는, 통신 단말 B2 내지 통신 단말 D4가 동일한 멀티캐스트 그룹에 참가하고 있는 것으로 가정된다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 본 실시예는 모든 통신 단말이 대등한 기능을 갖는 무선 애드-호크 네트워크(ad-hoc network)에서의 동작 방법을 예시하고 있지만, 본 발명이 이러한 형태로 한정되지 않는다. 예를 들면, 기지국과 이동국으로 구성되는 것 같은 이동 통신 시스템에도 적용하는 것이 가능하다.
다음, 도 4를 이용하여, 통신 단말이 복수의 패킷을 연결하여 송신할 때까지의 일련의 동작을 설명한다. 도 4는 통신 단말 A1이 통신 단말 B2, 통신 단말 C3, 통신 단말 D4로 번지 지정된 패킷을 연결하는 과정의 상태 천이를 예시하고 있다.
(상태 1)
최초의 상태에서, 통신 단말 A1의 송신 버퍼(12)에는, 송신을 대기하고 있는 통신 단말 B2, 통신 단말 C2 및 통신 단말 D4 중 하나로 번지 지정되는 패킷이 하나씩 존재한다. 각 패킷의 선두에는, 각 패킷의 송신선인 통신 단말 B2, 통신 단말 C3 및 통신 단말 D4의 대응하는 송신선 어드레스의 정보 아이템을 포함하는 MAC 헤더가 부가되어 있다.
(상태 2)
상태 2에서, 통신 단말 A1은 송신 버퍼 내의 이들 세 가지 패킷을 연결하고 패킷 길이를 나타내는 정보 아이템(길이 필드)을 각 패킷의 선두에 부가한다.
(상태 3)
상태 3에서, 통신 단말 A1은 전술한 바와 같이 하여 작성된 연결 패킷의 선두에 멀티캐스트 어드레스의 송신선 정보를 포함하는 MAC 헤더를 부가한다. 마지막으로, 무선 헤더와 무선 프리앰블을 패킷의 선두에 부가하고 멀티캐스트 어드레스로 그 패킷을 송신한다.
다음, 연결 패킷의 송신과 관련된 통신 단말 A1에서의 동작을, 도 5의 흐름도를 참조하여 상술한다.
도 5에서, 우선 연결 패킷의 송신 처리가 시작되면, 연결 패킷 송신 제어기의 연결 패킷 제어기(22)는, 송신 버퍼로부터 인출한 연결 대상 패킷의 수를 카운트하는 카운터 C{카운터(24)의 기능에 대응함}를 0으로(C = 0}, 그리고 인출 패킷 의 총 패킷 길이 M을 0으로(M = 0) 초기화한다. 또한, 연결 패킷의 총수 N의 최저치인 N1, 패킷 대기 시간 T의 최대치인 T1, 연결 대상 패킷들의 패킷 길이 L의 최대치인 L1, 그리고 인출된 패킷의 총 패킷 길이 M의 최대치 M1을 설정한다 (단계 S1).
단계 S2에서, 연결 패킷 제어기(22)는 연결 대상 패킷 수를 카운트하는 카운터 C의 값이 O 인지 여부를 판정하고, 긍정이면(단계 S2에서 YES) 단계 3으로 이행하여, 송신 버퍼(12)내에 송신을 대기하고 있는 패킷의 유무를 판정한다. 이 판정이 긍정인 경우(단계 S3에서 YES), 단계 S4로 이행하여, 타이머{타이머(25)의 기능에 대응함}의 초기화 및 연결 패킷의 송신을 위한 동작이 시작된다.
한편, 송신 버퍼로부터 연결 대상 패킷이 사전에 인출되었기 때문에 카운터 C의 값이 O이 아닌 것으로 판정된 경우, 연결 패킷 제어기(22)는 단계 S5로 이행하여, 송신 버퍼(12)내에 축적되어 있는 패킷의 경과 시간을 판정한다. 구체적으로, 타이머 값 T가 설정치 T1 이하인지 여부를 판정한다. 타이머 값 T가 설정치 T1을 초과하고 있는 것으로 판정되면(단계 S5에서 NO), 송신 버퍼로부터 인출된 패킷의 총수 N이 설정치 N1 이상인지 여부를 판정한다(단계 S7).
연결 패킷 제어기(22)는, 단계 S7의 판정으로 패킷의 총수 N이 설정치 N1 이하인 것으로 판정하는 경우(단계 S7에서 NO), 패킷 연결기(23)에서의 처리를 바이패스하고, 송신 버퍼(12) 내에 축적된 패킷을 연결하지 않고 각 패킷을 단독 패킷으로 송신한다(단계 S15).
한편, 단계 S7에서의 판정에서 패킷의 총수 N이 설정치 N1 이상인 것으로 판 정되면(단계 S7에서의 YES), 패킷 연결기(23)는 송신 버퍼(12) 내에 축적된 패킷을 인출하여 모두 연결하고(단계 S12), 멀티캐스트 어드레스로 번지 지정된 패킷을 연결된 패킷에 캡슐화하고(단계 S13), 그 연결된 패킷을 송신한다(단계 S14).
단계 S5로 돌아가서, 연결 패킷 제어기(22)는 단계 S5에서 타이머 값 T가 설정치 T1 이하인 것으로 판정한 경우(단계 S5에서 YES), 송신 버퍼(12) 내에 송신을 대기하고 있는 패킷이 있는지 여부를 판정한다(단계 S6). 이러한 판정에서, 송신 버퍼(12) 내에 송신 대기 패킷이 없는 것으로 판정되는 경우(단계 S6에서 NO), 이들 일련의 동작을 반복하는 반면, 송신 대기 패킷이 있는 것으로 판정되는 경우(단계 S6에서 YES), 단계 S8로 이행한다.
연결 패킷 제어기(22)는 송신 버퍼(12) 내에 축적되어 있는 송신 대기 패킷을 인출하여(단계 S8) 인출된 패킷의 패킷 길이 L이 미리 설정된 설정치 L1 이하인지 여부를 판정(단계 S9)한다. 전술한 바와 같이, 패킷의 선두에 패킷 길이를 나타내는 정보 아이템이 삽입되어 있으면, 연결 패킷 제어기(22)는 그 패킷 길이를 나타내는 정보를 읽어내서 그것을 설정치 L1과 비교한다.
연결 패킷 제어기(22)는, 단계 S9에서의 판정에서, 상기 패킷 길이 L이 설정치 L1을 초과한 것으로 판정한 경우(단계 S9에서 NO), 송신 버퍼(12)로부터 인출된 패킷을 연결하지 않고 단독 패킷으로 패킷들을 송신한다(단계 S15).
반면에, 상기 패킷 길이 L이 설정치 L1을 초과하지 않는 것으로 판정된 경우, 연결 패킷 제어기(22)는 단계 S10으로 이행하여, 송신버퍼로부터 인출된 패킷 수의 카운터 C에 1을 더하고, 인출된 패킷의 총 패킷 길이 M에 패킷 길이 L을 더한 다.
단계 S11에서는, 그렇게 인출된 패킷의 총 길이 M이 설정치 M1 이상인지 여부가 판정된다. 이 판정에서, 긍정인 경우(단계 S11에서 YES), 패킷 연결기(23)는 인출된 패킷 모두를 연결하여(단계 S12), 그것들을 멀티캐스트 어드레스로 번지 지정된 패킷으로 캡슐화하여(단계 S13), 그 캡슐화된 패킷을 송신한다(단계 S14).
한편, 단계 Sl1의 판정에서 부정인 경우(단계 S11에서 NO), 단계 S2로 돌아가서 루프 처리가 행하여진다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 통신 단말에 따르면, 송신선이 다른 짧은 패킷을 검출하고 연결하여, 연결된 패킷을 멀티캐스트 어드레스로 번지 지정된 패킷으로 캡슐화하여 송신함으로써, 개별 패킷의 선두에 부가되는 헤더 및 패킷 송신 전의 대기 시간을 감소시킬 수 있다. 그러므로, 실시간 처리를 요구하는 애플리케이션에서도 스루풋의 개선 및 시스템 용량의 확대 효과를 얻을 수 있다. 나아가, 송신되는 패킷수가 감소함에 따라, 통신 단말의 소비 전력을 저감하는 것이 가능해진다.
본 발명에 따른 통신 단말에서는, 패킷의 무선 전송 속도가 다른 경우에 패킷이 개별적으로 송신되는 것은 아니다. 그러므로, 본 실시예에 따른 통신 단말은 송신 버퍼 내에 무선 전송 속도마다 독립된 큐를 마련하여 다른 무선 전송 속도에 대해서 패킷들을 병렬로 연결시키는 기능을 갖는다.
이하, 이러한 기능을 갖는 통신 단말의 동작을, 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한다. 도 6은 통신 단말에서의 복수의 패킷 연결 유닛을 절환하는 방법을 설 명하는 도면이다.
본 실시예에 따른 통신 단말은 무선 전송 속도마다 다른 큐(송신 큐)를 제공한다. 예를 들면, 송신 큐 a(511)는 무선 전송 속도 a용이고, 송신 큐 b(512)는 무선전송속도 b용이며, 송신 큐 c(513)는 무선 전송 속도 c용이다 라고 하는 것과 같은 방식으로 마련된다. 다음, 이러한 송신 큐의 선택 방법에 관해서 설명한다. 도 7은 송신 큐의 선택 순서를 예시하는 흐름도이다.
도 7에서, 패킷이 송신 버퍼에 입력되면(단계 S21), 패킷 송신에 이용될 무선 전송 속도가 검출된다(단계 S22). 예를 들면, 도 8에 도시되어 있는 바와 같은 데이타 베이스에 저장된 송신선 어드레스에 대응하는 무선 전송 속도의 정보를 읽어냄으로써 각 패킷의 무선 전송 속도가 검출된다. 단계 S23에서는, 상기 검출된 무선 전송 속도를 기초로, 송신 큐{도 6에 도시된 송신 큐(511, 512, 513 )에 대응함}를 선택하여 패킷을 저장한다.
도 6으로 돌아가면, 송신 큐(511, 512, 513)로부터 출력되는 패킷은,패킷 연결 유닛 a(61l), 패킷 연결 유닛 b(612) 및 패킷 연결 유닛 c(613)에 입력되어, 무선 전송 속도마다 패킷 연결 처리를 행한다. 패킷 연결 유닛 a(611) 패킷 연결 유닛 b(612) 및 패킷 연결 유닛 c(613) 각각에서 패킷의 연결 처리가 완료된 후에는, 공통 패킷 송신 유닛(70)을 이용하여 송신이 이루어진다.
그러므로, 본 실시예의 통신 단말에 따르면, 이용되는 무선 전송 속도에 따 라 병렬 패킷 연결 유닛을 절환함으로써, 무선 전송 속도가 다른 애플리케이션에 있어서도 스루풋의 개선 효과 및 시스템 용량의 확대 효과를 얻을 수 있다.
또한, 패킷 연결을 요구하는 하나의 통신 단말에 대하여 복수의 멀티캐스트 어드레스를 부여하는 것도 가능하다. 또한, 통신 단말은, 복수의 멀티캐스트 어드레스로 번지 지정된 패킷을 수신하는 것도 가능하다. 다시 말해서, 심지어 송신되는 패킷의 무선 전송 속도가 변경된 경우, 캡슐화를 위하여 이용되는 멀티캐스트 어드레스의 변경(예컨대, 도 6에 도시된 패킷 연결 유닛의 변경 또는 송신 큐의 변경)에 의하여, 무선 전송 속도가 다른 패킷의 연결 동작이 실행될 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 실시예의 통신 단말은 송신선이 다른 짧은 패킷을 연결하는 기능을 갖는다. 이 패킷 연결 기능을 송신측 통신 단말과 수신측 통신 단말 쌍방이 이용하기 위해서는, 연결 패킷을 수신하는 수신측의 통신 단말은 송신측 통신 단말이 패킷 연결 기능을 갖추고 있는 지 여부를 알고 있을 필요가 있다.
그러므로, 본 실시예의 통신 단말은 패킷 연결 기능 유무 확인 기능을 갖는다. 이러한 기능의 실현 방법은, 예를 들면 도 9에 도시된 바와 같이, 통신 단말 A1이 주기적으로 수신측 통신 단말 B(여기에서는, 설명의 간결을 기하기 위하여, 통신 단말 B2만이 예시되고, 다른 통신 단말 C3 및 통신 단말 D4는 생략됨)에 통지되고 있는 비콘 패킷(beacon packet)에 연결 패킷 기능의 실장 유무를 나타내는 정보를 부가하는 방법이나, 통신 단말 B2가 통신 단말 A1에 대하여 연결 패킷 기능의 실장 유무를 조회하는 방법이 있다.
상기 방법 중 어느 것에 의하여 연결 패킷 기능의 실장 유무가 확인되면, 수신측 통신 단말은 이 연결 패킷 기능의 이용 요구를 송신측의 통신 단말로 보낼 필요가 있다. 이러한 동작을 실현하는 예로는, 예를 들면 도 11에 도시된 바와 같이, 수신측의 통신 단말 B2가 송신측의 통신 단말 A1에 요구 패킷을 송신한다. 이 요구 패킷을 수신한 통신 단말 A1은 연결 패킷 기능의 이용의 허가와 연결 패킷을 송신하는 경우에 이용될 멀티캐스트 어드레스의 정보 아이템을 통신 단말 B2로 송신한다.
전술한 연결 패킷 기능의 실장 유무 확인 기능으로, 송신측과 수신측 쌍방의 통신 단말에서 연결 패킷 기능의 실장이 존재한다고 하는 판정이 완료되면, 수신측 통신 단말로 번지 지정된 복수의 패킷이 통신 단말 A1에서 연결되어 하나의 연결 패킷으로서 송신된다.
그러나, 송신된 전파가 복수의 전파 경로를 통과함에 따라 발생하는 멀티패스 페이딩(multi-path fading)으로 인하여, 그리고 패킷의 충돌로 인하여, 송신된 패킷이 수신측의 통신 단말에 반드시 정확하게 도달하여야만 하는 것은 아니다. 그러므로, 통상 패킷 수신 후에 수신측 통신 단말이 도달 확인으로 "Ack 패킷"을 송신측으로 반송함으로써 패킷 배송의 신뢰성을 향상시키고 있다. 다만, 본 발명에 있어서의 통신 단말은 복수의 단말로 번지 지정된 패킷을 하나의 패킷으로 연결하여 송신하기 때문에, 각 수신 통신 단말에서의 Ack 패킷 송신의 제어 방법이 필요해진다. 그러므로, 본 실시예의 통신 단말은 각 수신측 통신 단말에서 Ack 패킷 송신 제어 기능을 갖는다.
도 12는 기존 시스템의 패킷 송신 동작의 예를 예시하는 선도이다. 도 12에 예시되어 있는 바와 같이, 통신 단말 B2, 통신 단말 C3 및 통신 단말 D4로 번지 지정된 각 패킷에는, 고정된 대기 시간 및 랜덤 대기 시간을 거친 후, 무선 프리앰블, 무선 헤더 및 MAC 헤더가 부가된 후에 송신된다. 이 경우, 통신 단말 A1은 통신 단말 D로 번지 지정된 패킷, 통신 단말 B로 번지 지정된 패킷, 그리고 통신 단말 C로 번지 지정된 패킷의 순으로 송신한다. 각 수신측의 통신 단말 B2, C3 및 D4는 패킷 수신 후의 일정 시간의 대기 시간의 후에 응답 확인으로 Ack 메시지를 송신한다. 후속 패킷의 송신에도 같은 동작이 반복된다.
도 13은 각 수신 통신 단말의 Ack 패킷 송신의 제어 방법을 설명하기 위한 선도이다.
도 13에 도시되어 있는 바와 같이, 통신 단말 A1로부터 송신된 연결 패킷을 수신한 통신 단말 B2, 통신 단말 C3 및 통신 단말 D4는 각각 개별 패킷이 연결 패킷에 삽입되어 있는 순서로 Ack 메시지를 회신한다. 본 실시예의 경우, 통신 단말 D4, 통신 단말 B2, 통신 단말 C3의 순서로 Ack 메시지가 회신된다. 송수신의 절환과 관련된 시간 및 전파로 길이의 차이에 의한 송신 타이밍의 오프셋을 보상하기 위해서, 각 Ack 사이에는 일정한 시간 갭이 필요하다.
본 실시예에서는, 개별 패킷이 통신 단말 D4로 번지 지정된 패킷, 통신 단말 B2로 번지 지정된 패킷, 통신 단말 C3로 번지 지정된 패킷의 순서로 연결 패킷에 삽입되어 있다. 이 연결 패킷은 고정된 길이의 대기 시간과 랜덤 대기 시간 후에 무선 프리앰블, 무선헤더 및 MAC가 부가되어 송신된다.
각 수신측의 통신 단말 B2, C3 및 D4에 연결 패킷이 수신된 후, 통신 단말 D4는 고정 대기 시간 Tgap의 경과 후에 Ack를 통신 단말 A1로 가장 먼저 송신한다. 여기에서, Ack의 송신 시간을 Tack라 가정하면, 통신 단말 B2의 순서는 두 번째가 되기 때문에, 연결 패킷 수신 후 Tack + 2Tgap의 경과 후에 Ack가 송신된다. 마지막으로, 통신 단말 C3는 연결 패킷 수신 후 2Tack + 3Tgap의 경과 후에 Ack를 통신 단말 A1로 송신한다.
그러므로, 본 실시예에서는, 각 수신 통신 단말의 Ack 패킷의 송신을 제어함으로써, 연결 패킷 송신시의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 전술한 실시예는 연결 패킷의 송신이 비암호화 송신(unencrypted transmission)이라고 하는 가정을 포함하고 있지만, 본 실시예의 통신 단말에 암호화 송신을 적용하는 것도 가능하다.
도 14는 연결 패킷의 암호화 송신을 설명하는 선도이다. 도 14에 예시되어 있는 바와 같이, 통신 단말 B2, 통신 단말 C3 및 통신 단말 D4로 번지 지정된 개별 패킷은 각각 다른 암호 키로 암호화된다. 다시 말해서, 패킷 암호화를 위하여, 통신 단말 B2로 번지 지정된 패킷은 통신 단말 A1과 통신 단말 B2와의 사이에서 고유의 암호 키를 사용하고, 통신 단말 C3로 번지 지정된 패킷은 통신 단말 A1과 통신 단말 C3과의 사이에서 고유의 암호 키를 사용하며, 통신 단말 D4로 번지 지정된 패킷은 통신 단말 A1과 통신 단말 D4와의 사이에서 고유의 암호 키를 패킷의 암호화에 사용한다(도 14(1) 내지 도 14(3)참조).
또한, 연결 패킷의 암호화를 위하여, 연결 패킷을 캡슐화 한 패킷은 동일한 멀티캐스트 어드레스를 공유하는 모든 통신 단말에 대하여 동일한 암호 키를 사용한다(도 14(4) 참조).
그러므로, 본 실시예에 따르면, 연결 패킷을 암호화하여 송신함으로써 확실한 연결 패킷 송신을 실현할 수 있다.
본 출원은 2003년 8월 7일자로 일본 특허청에 출원된 일본 우선권 특허 출원 제2003-206607을 기초로 한 것으로, 그 전체 내용은 인용에 의하여 본 명세서에 포함된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 패킷 길이가 짧은 개별 패킷을 복수 연결하고, 멀티캐스트 어드레스로 번지 지정된 패킷으로 캡슐화하여 송신한다. 이에 의하여, 종래의 문제가 되어 왔던 중복된 대기 시간이나 중복된 정보의 부가가 감소되기 때문에, 시스템 전체의 용량을 증대시킬 수 있음과 아울러, 스루풋 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 송신하는 패킷의 수가 감소되기 때문에, 장치의 소비 전력을 저감하는 것이 가능하다.

Claims (13)

  1. 복수의 무선 패킷 통신 장치가 무선 채널을 공유하여 패킷 통신을 행하는 무선 패킷 통신 시스템의 무선 패킷 통신 장치에 있어서,
    송신 버퍼 내에서 송신선 어드레스가 다른 적어도 두 개의 연결 대상 패킷을 검출하도록 구성된 검출 유닛과,
    상기 검출된 패킷을 연결하여 상기 검출된 패킷의 대응하는 송신선 어드레스로 멀티캐스트 송신하도록 구성된 연결 패킷 송신 제어 유닛
    을 포함하는 무선 패킷 통신 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 검출 유닛은
    송신 버퍼 내의 패킷들의 패킷 길이를 검출하도록 구성된 패킷 길이 검출 유닛과,
    상기 검출된 패킷 길이를 미리 설정된 패킷 길이와 비교하여 그 비교를 기초로 상기 연결 대상 패킷을 판정하는 연결 판정 유닛
    을 포함하는 것인 무선 패킷 통신 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 송신 버퍼 내의 패킷의 대응하는 송신선 어드레스로부터 그 패킷의 무선 전송 속도를 검출하도록 구성된 무선 전송 속도 검출 유닛을 더 포함하고,
    상기 연결 판정 유닛은 상기 패킷 길이의 비교 및 검출된 패킷의 무선 전송 속도를 기초로 상기 연결 대상 패킷을 판정하는
    것인 무선 패킷 통신 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 연결 패킷 송신 제어 유닛은
    상기 연결 판정 유닛에 의하여 연결 대상으로 판정된 패킷을 연결하여, 멀티캐스트 어드레스로 번지 지정된 패킷을 상기 연결된 패킷에 캡슐화하도록 구성된 패킷 연결 유닛을
    더 포함하는 것인 무선 패킷 통신 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 연결 패킷 송신 제어 유닛은
    멀티캐스트 어드레스를 상기 연결된 패킷의 송신선 어드레스로서 설정하도록 구성된 멀티캐스트 어드레스 설정 유닛을
    더 포함하는 것인 무선 패킷 통신 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 연결 패킷 송신 제어 유닛은
    상기 패킷의 송신선 어드레스와 무선 전송 속도를 대응시켜(correlate) 관리하도록 구성된 데이터 베이스를
    더 포함하는 것인 무선 패킷 통신 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 연결 패킷 송신 제어 유닛은
    송신 버퍼 내의 패킷의 총수를 측정하도록 구성된 패킷 카운트 유닛을 더 포함하며,
    상기 패킷의 측정된 총수가 일정 개수를 초과하는 경우, 상기 연결된 패킷이 상기 멀티캐스트 어드레스로 번지 지정된 패킷으로 캡슐화되어 송신되는
    것인 무선 패킷 통신 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 연결 패킷 송신 제어 유닛은
    상기 송신 버퍼 내의 패킷의 대응하는 대기 시간을 측정하도록 구성된 타이머를 더 포함하고,
    상기 측정된 대기 시간이 소정 시간을 경과한 경우, 상기 연결된 패킷이 상기 멀티캐스트 어드레스로 번지 지정된 패킷으로 캡슐화되는
    것인 무선 패킷 통신 장치.
  9. 제1항에 있어서, 송신측 무선 패킷 통신 장치로부터 송신된 상기 연결된 패킷의 수신을 제어하도록 구성된 연결 패킷 수신 제어 유닛을 더 포함하고, 상기 연결 패킷 수신 제어 유닛은
    상기 연결된 패킷을 수신하고, 상기 수신된 연결된 패킷으로부터 자국(自局)(Own station)으로 번지 지정된 패킷을 인출하도록 구성된 패킷 해체 유닛과,
    상기 자국으로 번지 지정된 패킷을 수신 버퍼에 축적하도록 구성된 수신 버 퍼 유닛을
    더 포함하는 것인 무선 패킷 통신 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 연결 패킷 수신 제어 유닛은
    상기 패킷 해체 유닛으로부터 인출된 자국으로 번지 지정된 패킷의 위치로부터 Ack 패킷의 송신 타이밍을 검출하여 그 검출된 송신 타이밍에서 상기 송신측 무선 패킷 통신 장치로 Ack를 송신하도록 구성된 Ack 패킷 송신 타이밍 제어 유닛을
    더 포함하는 것인 무선 패킷 통신 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 연결 패킷 송신 제어 유닛은
    상기 송신 버퍼 내의 패킷의 대응하는 송신선 어드레스로부터 그 패킷의 해당 무선 전송 속도를 검출하도록 구성된 무선 전송 속도 검출 유닛과,
    상기 검출된 대응하는 무선 전송 속도에 따라 상기 해당 패킷을 연결하도록 구성된 복수의 패킷 연결 유닛을
    더 포함하는 것인 무선 패킷 통신 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 연결 패킷 송신 제어 유닛은 상기 검출된 무선 전송 속도에 따라 병렬로 배열된 패킷 연결 유닛들을 스위칭하는
    것인 무선 패킷 통신 장치.
  13. 복수의 무선 패킷 통신 장치가 무선 채널을 공유하여 패킷 통신을 행하는 무선 패킷 통신 시스템의 무선 패킷 통신 방법에 있어서,
    송신 버퍼 내에서, 송신선 어드레스가 다른 적어도 두 개의 연결 대상 패킷을 검출하는 단계와,
    상기 검출된 패킷을 연결하는 단계로서, 이 연결된 패킷을 상기 검출된 패킷의 송신선 어드레스로 멀티캐스트 송신하기 위한, 상기 검출된 패킷을 연결하는 단계
    를 포함하는 무선 패킷 통신 방법.
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