KR100620124B1 - Method and device of load-based dynamic backoff algorithm to support quality of service in contention-based shared medium - Google Patents

Method and device of load-based dynamic backoff algorithm to support quality of service in contention-based shared medium Download PDF

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Abstract

본 발명은 단일 공유 매체에서 경쟁을 기반으로 하는 매체 접속 제어 장치에서의 백오프 방법 및 장치에 관한 것이다. 경쟁을 기본으로 하는 매체 접근 제어 방법에서는 경쟁으로 인해 충돌이 발생하게 되면 백오프 절차에 들어가게 된다. 본 발명에서는 매체 접근 제어의 과정 중에 실시간으로 계산이 가능한 파라미터 두 가지를 이용하여 효율적이고 적응적으로 백오프 절차를 수행할 수 있는 방법을 제시한다. 기본적인 아이디어는 매체의 상태를 장·단기적으로 측정하여 이를 백오프 절차에서 활용하는 것이다. 이를 통해 충돌의 수를 감소시키고 우선순위에 따른 서비스 품질을 보장할 수 있다. The present invention relates to a backoff method and apparatus in a media access control apparatus based on contention in a single shared medium. In a content-based media access control method, if a collision occurs due to contention, a backoff procedure is entered. The present invention proposes a method for efficiently and adaptively performing a backoff procedure using two parameters that can be calculated in real time during a medium access control process. The basic idea is to measure the state of the medium in the short and long term and use it in the backoff process. This reduces the number of conflicts and ensures quality of service based on priorities.

MAC(Medium Access Control), 백오프 방법(Backoff algorithm), QoS(Quality of Service), 무선 단일 경쟁 매체(Contention-based Wireless Shared Medium)Medium Access Control (MAC), Backoff Algorithm, Quality of Service (QoS), Contention-based Wireless Shared Medium

Description

무선 단일 경쟁 매체에서의 서비스 품질을 보장하는 로드 기반 동적 매체 접속 제어 백오프 방법 및 장치{Method and device of load-based dynamic backoff algorithm to support quality of service in contention-based shared medium} Method and device of load-based dynamic backoff algorithm to support quality of service in contention-based shared medium}             

도 1은 각각의 우선 순위별 프레임을 각각 4개의 별도의 큐에 대응시켜 우선순위별 프레임의 통신을 수행할 수 있도록 하는 도면.FIG. 1 is a diagram illustrating communication of frames of priority by mapping each priority frame to four separate queues.

도 2는 우선순위별로 다른 접근 대기 시간을 가진 뒤 통신을 시도하는 도면.2 is an attempt to communicate after having different access wait times by priority.

도 3은 각 단말의 매체 확보 경쟁을 위해 동작하는 백오프 과정을 나타내는 도면.3 is a diagram illustrating a backoff process that operates for a media acquisition competition of each terminal.

도 4는 효율적인 프레임 송수신을 위해 RTS-CTS-DATA-ACK를 송수신 함으로써 하나의 프레임 전송을 완성하는 방법인 CSMA/CA를 나타내는 도면.4 is a diagram illustrating CSMA / CA, which is a method of completing one frame transmission by transmitting and receiving an RTS-CTS-DATA-ACK for efficient frame transmission and reception.

도 5는 본 발명에서 장기 매체 결정 인자로써 동작하는 예상 충돌율을 예측하는데 쓰이는 LMS 예측기의 개념을 나타내는 도면.FIG. 5 illustrates the concept of an LMS predictor used to predict an expected collision rate operating as a long term media determinant in the present invention. FIG.

도 6은 본 발명에서 단기 매체 결정 인자로써 동작하는 슬롯 이용률의 계산 방법을 나타내는 도면.6 is a diagram illustrating a method of calculating slot utilization, which acts as a short term medium determining factor in the present invention.

도 7은 본 발명에서 우선순위에 따른 매체 결정 계수를 매핑시키는 대응 그래프를 나타낸 도면.7 shows a corresponding graph for mapping media determination coefficients according to priorities in the present invention.

도 8은 본 발명에서 제안하고 있는 백오프 방법을 나타내는 순서도.8 is a flowchart illustrating a backoff method proposed in the present invention.

도 9는 본 발명에 의한 로드 기반 동적 백오프 방법을 지원하기 위한 장치의 개략적 구성도.9 is a schematic structural diagram of an apparatus for supporting a load-based dynamic backoff method according to the present invention;

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

810: 임시 프레임 저장소 820: MAC 주소 테이블 810: Temporary Frame Storage 820: MAC Address Table

830: 프레임 분석기 840: 프레임 제어 정보 발생기 830: frame analyzer 840: frame control information generator

850: 타이머 860: 매체 경쟁 모듈850: Timer 860: Media Competition Module

870: 백오프 타이머 880: 매체 상태 결정 모듈870: backoff timer 880: medium status determination module

881: 장기 매체 결정 인자 계산기 882: 단기 매체 결정 인자 계산기881: long term medium determinant calculator 882: short term medium determinant calculator

883: 매체 결정 계수 계산기 910: MAC 규칙 제어기 883: Media Determination Coefficient Calculator 910: MAC Rule Controller

920: 매체 감지 장치 930: 일반 무선 이동 단말 모듈920: media sensing device 930: general wireless mobile terminal module

940: 안테나 모듈 940: antenna module

본 발명은 무선 단일 매체를 사용하여 통신을 수행하는 장치에서 서비스 품질(Quality of Service)을 보장하면서 충돌이 발생하는 경우 이를 효과적으로 처리하기 위한 동적 매체 접속 제어 백오프(Backoff) 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 단일 매체를 사용하는 통신 장치에서 매체를 사용하기 위한 각 단말의 경쟁으로 나타나는 충돌을 줄이고, 효율적이고 신뢰성 있는 프레임 전송을 통하여 서비스 품질(QoS)를 보장하기 위해 새롭게 설계한 무선 단일 경쟁 매체에서의 서비스 품질을 보장하는 로드 기반 동적 매체 접근 제어(Medium Access control) 백오프 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for dynamic media access control backoff for effectively handling a collision when guaranteeing a quality of service in a device performing communication using a wireless single medium. In particular, in a wireless single competition medium designed to reduce the collision caused by the competition of each terminal to use the medium in a communication device using a single medium, and to guarantee quality of service (QoS) through efficient and reliable frame transmission. A method and apparatus for load-based dynamic media access control backoff to guarantee the quality of service of a service.

일반적으로, 무선 단일 공유 매체를 사용하는 대표적인 표준으로 IEEE에서 제안하고 있는 무선 랜 규격인 IEEE 802.11 WLAN 계열의 표준을 들 수 있다. 이 표준은 ISM 비면허 대역을 사용하여 각 단말간의 통신을 수행할 수 있는 일련의 방법들을 정의하고 있는데 매체의 특징과 규격을 정한 물리계층(PHY), 프레임 송수신 방법을 정의한 데이터 링크(Data Link) 계층의 매체 접속 제어(Medium Access Control)가 그것이다. 현재 IEEE 802.11 워킹 그룹에서는 기존의 IEEE 802.11 계열의 표준에서 서비스 품질(QoS)을 보장할 수 있도록 IEEE 802.11e라는 새로운 표준을 정의하고 있다. IEEE 802.11e의 경우 물리 계층의 정의는 하지 않으며, 매체 접속 제어 계층에서의 방법을 새롭게 정의하고 있다. In general, a representative standard using a wireless single shared medium may be a standard of the IEEE 802.11 WLAN series, a wireless LAN standard proposed by the IEEE. This standard defines a series of methods for communication between terminals using the ISM unlicensed band. The physical layer (PHY), which defines the characteristics and standards of the media, and the data link layer, which defines the method of transmitting and receiving frames. That's Medium Access Control. The IEEE 802.11 Working Group is currently defining a new standard called IEEE 802.11e to ensure quality of service (QoS) in the existing IEEE 802.11 family of standards. In the case of IEEE 802.11e, the physical layer is not defined, but the method in the media access control layer is newly defined.

먼저, 이 기술에서 정의되는 주요 용어와 그 의미를 정의하면 다음과 같다.First, the main terms defined in this description and their meanings are defined as follows.

단말(Station) : 무선 통신 장치를 가지고 각각 독자적으로 프레임 송수신을 수행할 수 있는 장치(노트북, PDA, 무선랜 모듈을 가지는 핸드셋 등)Station: A device capable of independently transmitting and receiving a frame with a wireless communication device (a laptop, a PDA, a handset having a wireless LAN module, etc.)

경쟁(Contention) : 단일 매체로 정의되어 있는 환경에서 동일 전파 범위 안에 있는 각 단말들은 프레임 전송을 위해 매체의 확보를 위한 경쟁을 거치게 된다.Contention: In an environment defined as a single medium, each UE within the same propagation range is subject to contention for frame transmission.

충돌(collision) : 복수개의 단말들이 단일 매체 내에서 같은 시간에 동시에 프레임 전송을 시도했을 경우 충돌이 발생하게 되며 이 때 프레임 충돌 오류로 인해 전송이 실패하게 된다.Collision: When a plurality of UEs attempt to transmit a frame at the same time in a single medium at the same time, a collision occurs. At this time, transmission fails due to a frame collision error.

CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) : 단일 무선 매체에서 충돌이 발생하게 되는 것을 방지하기 위해서 프레임 전송을 시도하기 전에 데이터 프레임보다 작은 크기의 RTS(Request to Send) 프레임을 전송하고 수신 단말로부터 CTS(Clear to Send) 프레임을 받게 되면 실제 데이터 프레임을 전송하는 절차. 데이터 프레임을 완전하게 받게 된 수신 단말측은 송신 단말 측에 ACK(Acknowledgment) 프레임을 전송함으로서 하나의 완전한 프레임의 전송 절차를 끝내게 된다.Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA / CA): Sends a request to send (RTS) frame smaller than the data frame before attempting to transmit the frame in order to prevent collisions in a single wireless medium. The process of transmitting the actual data frame when receiving a clear to send (CTS) frame from the computer. The receiving terminal side receiving the data frame is completed by transmitting an acknowledgment (ACK) frame to the transmitting terminal side.

경쟁 윈도우(Contention Window, CW) : 각각의 단말은 고정 시간으로 정의된 타임 슬롯으로 나누어진 경쟁 윈도우를 가지고 있다. 이를 통해 각 단말은 충돌의 확률을 줄이고 순서적인 프레임 전송을 이룰 수 있다. 그러나 각각의 단말이 같은 경쟁 윈도우 값을 선택하게 되면 충돌이 발생한다.Contention Window (CW): Each terminal has a contention window divided into time slots defined by fixed times. Through this, each terminal can reduce the probability of collision and achieve sequential frame transmission. However, when each terminal selects the same contention window value, a collision occurs.

백오프 과정(Backoff Procedure) : 충돌이 발생하게 되면 단말은 자신의 경쟁 윈도우의 크기를 크게 설정함으로써 충돌의 확률을 줄이고자 시도한다. 이를 백오프 과정이라 한다.Backoff Procedure: When a collision occurs, the terminal attempts to reduce the probability of collision by setting the size of its contention window to be large. This is called a backoff process.

IFS(Interframe Space) : 프레임 전송시 각각의 프레임과 제어 프레임의 송수신이 필요하게 되는데 각 프레임 사이의 여분의 시간 간격을 정의해 놓은 것으로써 SIFS, DIFS, AIFS가 있다.IFS (Interframe Space): When transmitting a frame, each frame and control frame need to be transmitted and received. There are SIFS, DIFS, and AIFS that define an extra time interval between each frame.

SIFS(Short Interframe Space) : 가장 짧은 대기 시간 간격이다. RTS 프레임, CTS 프레임, 데이터 프레임, ACK 프레임 사이는 항상 SIFS 시간 간격만큼 대기한다.SIFS (Short Interframe Space): The shortest waiting time interval. The RTS frame, the CTS frame, the data frame, and the ACK frame always wait for the SIFS time interval.

DIFS(Distributed Interframe Space) : SIFS 시간 간격보다 길다. 프레임의 전송이 성공적으로 끝났음을 감지하게 된 다른 단말들은 매체의 확보를 위한 경쟁에 돌입 하기 전 DIFS 시간 간격만큼 대기한 후 경쟁에 돌입한다.DIFS (Distributed Interframe Space): It is longer than SIFS time interval. The other terminals, which have sensed that the transmission of the frame has been successfully completed, enter into a race after waiting for DIFS time interval before entering the race to secure a medium.

AIFS(Arbitrary Interframce Space) : QoS 지원을 위한 IEEE 802.11e의 경우 매체의 우선순위에 따라 매체를 확보하기 위해 처음 시도하는 대기 시간을 조절할 수 있다. AIFS 대기 시간은 DIFS 대기 시간보다 같거나 길다. 제일 큰 우선순위를 가지는 프레임은 제일 작은 AIFS 대기 시간, 즉 DIFS 대기 시간과 같고 우선순위가 작을수록 AIFS 대기 시간은 커진다.Arbitrary Interframce Space (AIFS): In the case of IEEE 802.11e for QoS support, the waiting time for first attempting to secure a medium can be adjusted according to the priority of the medium. AIFS latency is equal to or longer than DIFS latency. The frame with the highest priority is equal to the smallest AIFS latency, or DIFS latency, and the lower the priority, the larger the AIFS latency.

AC(Access Cartegory) : 우선순위에 따른 조절 인자들을 표시하기 위해 정의한 우선순위의 집합.AC (Access Cartegory): A set of priorities defined to indicate the adjustment factors according to priorities.

앞서 서술한 것과 마찬가지로, 일반적인 무선 랜(Wireless LAN)은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers, [미] 전기전자기술자협회)에서 정의한 IEEE 802.11 표준을 말한다. 이 규격은 크게 두 가지 부분을 정의하고 있는데 실제적인 무선 자원을 정의하는 부분(PHY)과 무선 자원에 접속하기 위한 방법을 정의하는 부분(MAC)으로 나뉘어 진다. 단말에 접속하기 위한 무선 매체로써 적외선(Infrared)과 라디오 주파수(Radio frequency)를 정의하고 있으며, 이 중 라디오 주파수가 많이 쓰이고 있다.As described above, a general wireless LAN is an IEEE 802.11 standard defined by the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). This specification defines two parts, which are divided into a part that defines actual radio resources (PHY) and a part that defines a method for accessing radio resources (MAC). Infrared and radio frequency are defined as a wireless medium for accessing a terminal, and radio frequencies are widely used.

IEEE 802.11은 매체 접속 방법으로 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)를 사용하며, 각 단말들의 경쟁에 의한 매체 확보 방법인 DCF(Distributed Coordination Function)와 베이스 스테이션(base station)에 의한 중앙 통제 방법인 PCF(Point Coordination Function)를 사용한다. 또한 숨겨진 노드의 문제(hidden node problem)와 노출된 노드의 문제(exposed node problem)를 해결하기 위 해 RTS(Request To Send)/CTS(Clear To Send) 교환을 선택적으로 사용할 수 있다.IEEE 802.11 uses Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA / CA) as a medium access method, and central control by a distributed coordination function (DCF) and a base station (base station) PCF (Point Coordination Function) is used. In addition, to solve the hidden node problem and the exposed node problem, the Request To Send (RTS) / Clear To Send (CTS) exchange can be selectively used.

IEEE 802.11은 사용자의 다양한 요구에 맞추어 발전된 표준을 작성 중이며, 특히 QoS를 제공하기 위한 표준으로 IEEE 802.11을 확장한 IEEE 802.11e를 제안하고 있다. IEEE 802.11e의 특징은 각 우선 순위에 따른 접근 대기 시간(interframe space)의 차별화와 충돌의 발생시 동작하는 백오프 기간 동안의 경쟁 윈도우 크기에 차별화를 두는 것이다. 이를 통해 우선순위에 따른 차별화된 서비스를 가능하게 하고 있다. IEEE 802.11 is developing a standard that is developed to meet various needs of users. In particular, IEEE 802.11e is an extension of IEEE 802.11 as a standard for providing QoS. A feature of IEEE 802.11e is that differentiation of access frame (interframe space) according to each priority and differentiation of contention window size during the backoff period operating in the event of a collision. This enables differentiated services based on priorities.

현재 표준화 작성 중인 IEEE 802.11e 의 경우 우선 순위에 따른 QoS를 제공하기 위하여 HCF(Hybrid Coordination Function)를 정의하고 있다. HCF는 경쟁 구간인 CP(Contention Period)와 비경쟁 구간인 CFP(Contention Free Period)를 위해 두 가지의 방법을 추가하고 있는데, CP 에서 사용하는 EDCA와 CFP 에서 사용하는 HCCA(HCF Controlled Channel Access)가 그것이다. 또한 IEEE 802.1D에 기반하여 UP(User Priority)에 따른 QoS를 지원하기 위해 IEEE 802.11e에서는 4개의 AC(Access Cartegory)를 제공한다. 각 AC는 우선순위 레벨에 따라 차별화된 접근 시간인 AIFS[AC](Arbitration Interframe Space)와 경쟁 윈도우 CWmin[AC], CWmax[AC], 전송 시간의 권한인 TXOP[AC](Transmission Oppportunity)를 정의하고, 이런 일련의 파라미터를 통하여 QoS 지원을 가능하게 하고 있다. EDCA의 경우 경쟁을 통하여 매체를 확보하게 되며, 이 때 충돌이 발생하게 되면 백오프 절차를 수행하게 된다. HCCA의 경우 QBSS(QoS Basic Service Set) 내에 위치한 HC(Hybrid Coordinator)가 폴링을 사용하여 프레임의 송수신을 통제한다.IEEE 802.11e, which is currently being standardized, defines HCF (Hybrid Coordination Function) to provide QoS based on priority. HCF adds two methods for contention period (CP), which is a contention period, and contention free period (CFP), which is a contention-free period, which includes the EDCA used by CP and HCF Controlled Channel Access (HCCA) used by CFP. will be. In addition, in order to support QoS according to UP (User Priority) based on IEEE 802.1D, IEEE 802.11e provides four ACs. Each AC defines AIFS [AC] (Arbitration Interframe Space) which is differentiated according to priority level, competition windows CWmin [AC], CWmax [AC], and TXOP [AC] (Transmission Oppportunity) which is authority of transmission time. In addition, QoS support is provided through a series of parameters. In the case of EDCA, the media is secured through competition, and if a collision occurs, a backoff procedure is performed. In the case of HCCA, a hybrid coordinator (HC) located in a QBS (QoS Basic Service Set) uses polling to control transmission and reception of frames.

DCF 모드와 EDCA 모드는 경쟁을 통하여 프레임 전송의 권리를 획득하는 방법이 며, PCF 모드와 HCCA 모드는 각 무선 영역 안에서 중앙 조정자가 위치하여 각각의 단말의 전송 순위를 결정하여 폴링을 통해 통신을 중계하고 통제하는 방식이다. 그래서 DCF 모드와 EDCA 모드에서는 단말들의 경쟁으로 인한 프레임의 충돌이 발생할 수 있으나, PCF 모드와 HCCA 모드에서는 충돌이 발생하지 않는다. 그러나 중요한 문제는 PCF 모드와 HCF 모드의 경우 중앙 조정자(AP)라 기본적인 기반(infrastructure)이 필요하기 때문에 애드 혹 네트워크(Ad hoc Networks)에는 적합하지 않다. DCF mode and EDCA mode is a method of acquiring the right of frame transmission through competition, and PCF mode and HCCA mode relay the communication by polling by determining the transmission rank of each terminal with the central coordinator located in each radio area. And control. Thus, in the DCF mode and the EDCA mode, frame collision may occur due to contention of UEs, but collision does not occur in PCF mode and HCCA mode. However, the important issue is that the PCF and HCF modes are not suitable for ad hoc networks because they require a basic infrastructure because they are central coordinators (APs).

도 1은 IEEE 802.1D의 8개의 UP(User Priority)를 IEEE 802.11e에서 정의하는 4개의 우선순위별 다중 큐로 대응시키는 방법을 보여준다.FIG. 1 shows a method of mapping eight UP (User Priority) of IEEE 802.1D to four priority multi-queues defined in IEEE 802.11e.

EDCA에서는 우선순위가 높은 프레임일수록 전송을 위한 접근 대기 시간이 짧다. 또한 높은 우선순위 일수록 경쟁 윈도우CWmin[AC]와 CWmax[AC]의 크기가 작으며, 결과적으로 상대적으로 적은 타임 슬롯을 사용한 후 프레임 전송을 시도할 수 있게 된다. In EDCA, the higher the priority frame, the shorter the access wait time for transmission. Also, the higher the priority, the smaller the size of the competing windows CWmin [AC] and CWmax [AC], and consequently, frame transmission can be attempted after using a relatively small time slot.

도 2는 각 우선순위에 따라 다른 AIFS[AC] 대기 시간을 사용하는 것을 보여준다.2 shows the use of different AIFS [AC] wait times for each priority.

1. 기존 무선 랜 규격에서의 프레임 전송을 위한 자세한 신호절차1. Detailed Signaling Procedure for Frame Transmission in Existing Wireless LAN Standards

각각의 큐에 전송할 프레임이 존재하게 되면 각 단말(station)은 프레임 전송을 위해 매체 확보에 들어간다. 매체의 사용 유무를 감지하기 위해IEEE 802.11에서는 두 가지의 매체 감지 기법을 사용하는데, 하나는 물리 계층(PHY)에서 행해지는 물리적 반송파 감지(physical carrier sense) 매커니즘이며, 또 다른 하나는 논리적 감지 기능인 가상 반송파 감지(virtual carrier sense) 매커니즘이다. 만약 매체가 비사용 중(idle)임을 감지하면 각 단말은 각각의 우선순위에 따른 대기 시간인 AIFS[AC] 시간만큼 대기 한 후 현재 설정된 경쟁 윈도우에서 랜덤하게 타임 슬롯을 결정하여 타임 슬롯이 0이 될 때까지 타임 슬롯을 줄여나간다. 줄여나가는 과정 동안 먼저 타임 슬롯이 0에 도달한 단말의 전송 시도로 매체의 사용이 감지되면 즉시 동작을 멈추고 매체의 사용이 끝날 때까지 대기하게 된다. 매체의 사용 시간은 헤더 프레임에 포함된 NAV(Network Allocation Vector)를 통해 제공된다. 타임 슬롯의 크기가 0이 되면 각 단말은 즉시 프레임(데이터 프레임 또는 RTS 프레임)을 전송하게 되며, 이 때 만약 동시에 같이 0에 도달한 다른 단말이 존재하게 될 경우 충돌이 발생한다. IEEE 802.11e의 경우 IEEE 802.11과 다르게 우선순위별로 독립적인 4개의 다중 큐로 구성되어 있기 때문에 각 단말마다 각각의 큐에서의 충돌을 방지하기 위한 가상 스케쥴러가 큐를 관리하게 된다.When there is a frame to transmit in each queue, each station enters a medium for frame transmission. In order to detect the use of media, IEEE 802.11 uses two media sensing techniques, one is the physical carrier sense mechanism at the physical layer (PHY), and the other is a virtual sensing function called virtual. It is a virtual carrier sense mechanism. If the UE detects that the medium is idle, each UE waits for AIFS [AC] time, which is a waiting time according to each priority, and then randomly determines a time slot in the currently set competition window so that the time slot is 0. Decrease time slot until During the reduction process, if the use of the medium is detected by the terminal's attempt to transmit the time slot to 0, the operation stops immediately and waits until the use of the medium is finished. The usage time of the medium is provided through a network allocation vector (NAV) included in a header frame. When the size of the time slot becomes zero, each terminal immediately transmits a frame (data frame or RTS frame). At this time, if there is another terminal that has reached zero at the same time, a collision occurs. In the case of IEEE 802.11e, unlike IEEE 802.11, since the queue consists of four independent multiple queues for each priority, the virtual scheduler for preventing collisions in each queue for each terminal is managed by the queue.

도 1과 도 2에서는 애드 혹 네트워크(Ad hoc Networks)에서 매체 확보를 위한 신호 절차로써 CSMA/CA의 방법을 보여주고 있다. CSMA/CA에서는 한 단말이 매체가 DIFS 시간만큼 비사용중(idle)임을 검출하면 백오프 카운터(backoff counter)를 감소시키며, 백오프 시간(backoff time)이 0이 되면 프레임의 전송을 시도한다. 백오프 카운터는 경쟁 윈도우(CW)에서 랜덤하게 선택된다. 충돌은 복수개의 단말에서 같은 백오프 시간이 선택될 때 발생할 수 있다. 충돌이 발생하면 단말들은 그들의 CW 범위를 증가시키며, 새로운 백오프 과정을 반복하기 위해 새롭게 CW를 랜덤하게 선택한다. 이것은 충돌의 원인이 된 단말들은 전보다 큰 경쟁 윈도우(CW)를 선택하게 되는 불이익을 받게 된다는 의미이다. 경쟁 윈도우(CW)의 크기는 표준에서 정의된 최소값으로 시작하며(CWmin), 매체에 부하가 증가하여 충돌이 발생하는 각 시점마다 사전에 정의된 최대값(CWmax)까지 2배씩 증가한다. RTS 프레임이 성공적으로 전송되면 다른 프레임들이 SIFS(Short Inerframe Space)의 간격으로 순서적으로 분리되어 전송된다. 1 and 2 illustrate a method of CSMA / CA as a signaling procedure for securing a medium in ad hoc networks. In CSMA / CA, when a terminal detects that the medium is idle for a DIFS time, the MS decreases the backoff counter and attempts to transmit a frame when the backoff time reaches zero. The backoff counter is randomly selected in the contention window CW. The collision may occur when the same backoff time is selected in a plurality of terminals. When a collision occurs, the terminals increase their CW range and randomly select a new CW to repeat the new backoff process. This means that terminals causing the collision will be disadvantaged to select a larger contention window (CW) than before. The size of the contention window (CW) starts with the minimum defined in the standard (CWmin), and doubles up to a predefined maximum value (CWmax) at each time the load on the medium increases and a collision occurs. If the RTS frame is successfully transmitted, other frames are sequentially separated and transmitted at intervals of a short inerframe space (SIFS).

도 3은 CSMA/CA의 동작 절차를 보여준다. CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)에서는 RTS, CTS, DATA, ACK의 교환 절차를 통하여 하나의 완전한 프레임 전송을 이룬다.3 shows an operation procedure of CSMA / CA. Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA / CA) achieves one complete frame transmission through an exchange procedure of RTS, CTS, DATA, and ACK.

도 4는 각 단말에서 매체 확보 경쟁으로 충돌이 발생할 때 경쟁 방식의 매체 접근 제어에서 사용되는 백오프(Backoff) 방법을 보여주고 있다. FIG. 4 illustrates a backoff method used in contention-based media access control when collision occurs due to contention contention at each terminal.

도 4를 참조하면, 큰 CW와 작은 CW간의 상호 변화를 보여주고 있다. 경쟁윈도우(CW)의 크기가 클수록 충돌 발생 확률을 줄일 수 있어 해결 능력은 커지나 접근 지연은 길어지는 문제점을 가진다.Referring to FIG. 4, a mutual change between a large CW and a small CW is illustrated. As the size of the competitive window (CW) increases, the probability of collision can be reduced, so that the resolution ability increases, but the access delay is long.

PCF 모드는 PC(point coordinator)라 불리는 중앙 조정자의 폴링 방법에 기초하고 있다. PCF 모드의 비경쟁 구간(contention-free period) 동안 PC 단말은 폴링 목록을 지정한다. PC의 폴링 목록을 지정하기 위해 단말은 PC와 결합 과정을 거쳐야 한다. PCF mode is based on the polling method of a central coordinator called a point coordinator (PC). During the contention-free period of the PCF mode, the PC terminal designates a polling list. In order to specify the polling list of the PC, the terminal must go through a combined process with the PC.

상기한 바와 같이, DCF 모드는 네트워크의 기본적인 인프라 구조가 필요하지 않고, 단말들이 서로 통신할 수 있기 때문에 애드 혹(Ad hoc) 환경에 적합하다. 반면에 기본적으로 인프라 구조에 기초한 PCF 모드는 애드혹 환경에는 부적합하지만 제한된 QoS를 제공할 수 있고, 시스템의 부하가 커질 경우 채널의 이용률(utility)을 높일 수 있는 장점이 있다. As described above, the DCF mode does not require the basic infrastructure of the network, and is suitable for an ad hoc environment because terminals can communicate with each other. On the other hand, PCF mode based on infrastructure is inadequate for ad hoc environment, but can provide limited QoS, and can increase channel utilization when system load increases.

2. 기존 무선 랜 표준의 문제점2. Problems of Existing WiFi Standards

비록 IEEE 802.11e가 기존의 방법들을 개선하여 경쟁 모드에서 우선순위에 따른 프레임의 차별화된 서비스를 가능하게 하고 있지만, QBSS내의 단말의 수가 증가하거나 부하가 증가하게 되면 그 성능이 급격하게 감소하는 결과를 보이고 있다. 이런 문제를 해결하기 위해 중앙 통제자인 HC를 통해 폴링을 사용하여 매체의 이용률을 높일 수 있는 HCCA 모드도 정의되어 있으나 이는 네트워크 구성이 고정적인 장소에서 사용할 수 있는 것으로 단말의 이동성을 제한하는 요소가 될 수 있다. 따라서 HCCA 모드의 경우 가변적인 네트워크의 구성을 통해 통신하는 애드 혹 네트워크(Ad-hoc Networks)에는 적합하지 못한 것으로, 중앙 통제자에 의한 조정을 할 수 없기 때문에 경쟁을 통한 EDCA 모드의 성능 향상이 무엇보다도 중요하다고 할 수 있다. Although IEEE 802.11e improves existing methods to enable differentiated services of frames according to priorities in the competitive mode, the performance decreases rapidly as the number of terminals in the QBSS increases or the load increases. It is showing. In order to solve this problem, the HCCA mode is defined to increase the utilization of media by using polling through the central controller HC. However, this can be used in a fixed place where the network configuration can limit the mobility of the terminal. Can be. Therefore, in the case of HCCA mode, it is not suitable for Ad-hoc Networks that communicate through a variable network configuration, and since the adjustment by the central controller is not possible, the performance improvement of the EDCA mode through competition is more important than anything else. It is important.

그러나, 경쟁 구간에서 사용하는 백오프 알고리즘인 BEB(Binary Exponential Backoff algorithm) 방법의 경우 '공정성 문제(fairness problem)'를 가지고 있으며, 특히 매체의 부하가 증가할수록 단말간 매체의 충돌이 급격하게 증가하여 매체 이용률이 현저하게 감소하는 문제점을 가지고 있다. 이는 BEB 방법이 경쟁 윈도우를 고정적으로 정의하여 사용하기 때문에 발생하는 문제이다. 상기 BEB 방법은 충돌이 발생할 때 마다 현재의 경쟁윈도우를 2배씩 증가시켜 프레임 전송을 시도하고 전송이 성공하게 되면 최소 경쟁 윈도우로 돌아가는 방법을 말한다.However, the Binary Exponential Backoff algorithm (BEB) method, which is a backoff algorithm used in the contention period, has a 'fairness problem'. In particular, as the load of the medium increases, the collision of the medium between terminals increases rapidly. There is a problem that the medium utilization rate is significantly reduced. This problem occurs because the BEB method fixedly defines and uses a contention window. The BEB method refers to a method of attempting to transmit a frame by doubling the current contention window each time a collision occurs and returning to the minimum contention window when the transmission is successful.

앞서 서술한 것과 같이 IEEE 802.11 DCF 모드는 각 단말에 원하는 QoS를 지원하지 못한다. 이는 모든 단말들이 같은 파라미터 값과 같은 매체 접근 방법을 사용하기 때문이다. DCF 모드는 같은 시간에 많은 충돌들이 발생하고, 채널의 이용률은 시스템의 부하가 증가함에 따라 감소하게 된다. 충돌의 감소를 위해서 전송할 프레임를 가진 단말들은 전송이 실패할 때 마다 CWmax까지 2배씩 경쟁윈도우(CW)를 증가시키게 된다. 상기 경쟁 윈도우(CW)가 증가하게 되면 충돌 발생 확률은 작아지나, 보다 긴 지연 시간을 가지게 된다. EDCA 모드에서는 DCF의 경우보다 충돌 발생 확률이 커지게 되는데, 이는 높은 우선순위를 가지는 단말들 또는 프레임의 형태들에 다른 것에 비해 작은 CW를 부여하게 되기 때문이다. 시스템의 부하가 증가하게 되면 - 특별히 높은 우선순위의 프레임이 증가하게 되면 - 상대적으로 작은 CW를 가지는 단말들이 매체에 접속하기 위해 경쟁하기 때문에 충돌의 수는 급격하게 증가하게 되고 채널의 이용률이 빠르게 감소되는 원인이 된다. 비록 EDCA 모드가 가상 충돌 회피 방법을 사용하긴 하지만, 이는 각 단말 내부의 충돌을 줄이기 위한 방법일 뿐 단말들의 충돌은 기존의 DCF 모드보다 증가하게 된다. As described above, the IEEE 802.11 DCF mode does not support desired QoS for each terminal. This is because all terminals use the same parameter value and the same media access method. In the DCF mode, many collisions occur at the same time, and the utilization rate of the channel decreases as the load on the system increases. In order to reduce collisions, UEs having frames to transmit increase the contention window (CW) by 2 times to CWmax whenever transmission fails. If the contention window CW increases, the probability of collision decreases, but it has a longer delay time. In the EDCA mode, the collision occurrence probability is greater than in the case of DCF, since a smaller CW is assigned to UEs or frame types having a higher priority than others. As the load on the system increases-especially when higher priority frames increase-the number of collisions increases rapidly and the utilization of the channel decreases rapidly as terminals with relatively small CWs compete to access the medium. It becomes the cause. Although the EDCA mode uses a virtual collision avoidance method, this is only a method for reducing the collision inside each terminal, the collision of the terminals is increased than the existing DCF mode.

높은 부하의 상황에서 충돌을 피하고 처리율을 높이며 지연을 줄이기 위해서 폴링 방법을 사용하는 PCF 모드와 HCCA 모드가 성능을 향상시키는데 사용될 수 있다. 그러나 폴링 방법은 높은 부하에서 성능을 향상시킬 수는 있으나 중앙 조정자의 설치 문제로 애드 혹 네트워크(Ad hoc Networks)에서는 사용하기가 불가능하다는 문제점이 있다.In high load situations, PCF and HCCA modes, which use polling methods to avoid collisions, increase throughput, and reduce latency, can be used to improve performance. However, the polling method can improve performance under high loads, but there is a problem that it cannot be used in ad hoc networks due to the installation problem of the central coordinator.

본 발명은 종래 기술의 백오프 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 기존의 무선 단일 공유 매체를 사용하면서 CSMA/CA 접속 절차를 따르는 통신 시스템에서 기존의 시스템 프레임 구조를 바꾸지 않으면서 타임 슬롯 기반의 백오프 방법을 변경하여 통신 네트워크 내에서의 충돌을 줄이고, 프레임 전송의 성공 가능성을 늘리기 위해, 네트워크의 부하(load)에 따라 경쟁 윈도우(CW)의 크기를 동적으로 조절함으로써 충돌 확률을 줄이고, 서비스 품질(QoS)을 효율적으로 제공함으로써 네트워크의 이용률을 높이는 무선 단일 경쟁 매체에서의 서비스 품질을 보장하는 로드 기반 동적 매체 제어 백오프 방법 및 장치를 제공하는 것이다. The present invention has been proposed to solve the backoff problem of the prior art, and an object of the present invention is to change the existing system frame structure in a communication system that uses the existing wireless single shared medium and follows the CSMA / CA access procedure. Collision probability by dynamically adjusting the size of the contention window (CW) according to the load of the network to change the time slot-based backoff method to reduce collisions in the communication network and increase the probability of successful frame transmission. To provide a method and apparatus for a load-based dynamic media control backoff to ensure the quality of service in a single radio contention medium that reduces the network efficiency, and efficiently provides quality of service (QoS) to increase the utilization of the network.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 무선 단일 공유 매체를 사용하는 통신 시스템의 서비스 품질(QoS)을 보장하는 매체 접속 제어 백오프 방법에 있어서, 프레임 전송시 충돌이 발생하면 경쟁 윈도우의 크기 변경을 위한 장기 매체 결정 인자의 갱신 주기여부를 판단하여 갱신주기마다 충돌율을 계산하여 다음 주기의 예상 충돌율을 계산하는 제1과정; 경쟁 윈도우의 크기 변경을 위한 단기 매체 결정 인자의 갱신 주기여부를 판단하여 갱신주기마다 타임 슬롯의 이용율을 계산하는 제2과정; 상기 갱신 주기 마다 결정되어진 예상 충돌율과 타임 슬롯의 이용율로부터 얻어지는 장기 및 단기 매체 결정 인자를 이용하여 매체 결정 계수를 계산하는 제3과정; 상기 계산된 매체 결정 계수를 이용하여 각 우선순위별 매체 결정 계수를 결정하는 제4과정; 및 상기 결정된 매체 결정 계수를 이용하여 프레임 전송이 성공한 경우 또는 프레임 전송이 실패한 경우에 대한 경쟁 윈도우 크기를 계산하는 제5과정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 무선 단일 경쟁 매체에서의 서비스 품질을 보장하는 로드 기반 동적 매체 접속 제어 백오프 장치에 있어서,프레임 전송시 경쟁 윈도우 결정을 위한 장기 매체 결정 인자로서 제공되는 예상 충돌율을 계산하는 장기 매체 결정 인자 계산기; 상기 경쟁 윈도우 결정을 위한 단기 매체 결정 인자로서 제공되는 타임 슬롯의 이용율을 계산하는 단기 매체 결정 인자 계산기; 및 상기 장기 및 단기 매체 결정 인자를 통하여 상기 경쟁 윈도우 결정을 위한 매체 결정 계수를 결정하는 매체 결정 계수 계산기;로 구성되는 매체 결정 모듈을 구비하는 것을 특징으로 한다.
In order to achieve the above object of the present invention, the present invention provides a medium access control backoff method for guaranteeing a quality of service (QoS) of a communication system using a wireless single shared medium. A first step of calculating an expected collision rate of a next cycle by determining a collision rate for each update cycle by determining whether the long-term medium determination factor for the size change is updated; A second step of determining whether an update period of a short-term medium determining factor for changing a size of a contention window is calculated and calculating a utilization rate of a time slot for each update period; A third step of calculating a medium determination coefficient by using long-term and short-term medium determination factors obtained from the expected collision rate and the time slot utilization determined for each update period; A fourth step of determining the media determination coefficient for each priority by using the calculated media determination coefficient; And a fifth step of calculating a contention window size for the case where the frame transmission succeeds or the frame transmission fails by using the determined medium determination coefficient.
In order to achieve the above object of the present invention, the present invention provides a load-based dynamic medium access control backoff apparatus for guaranteeing the quality of service in a wireless single content medium, as a long-term medium determination factor for contention window determination in frame transmission A long-term medium determinant calculator for calculating the expected collision rate; A short term medium decision factor calculator for calculating a utilization rate of a time slot provided as a short term medium decision factor for determining a contention window; And a medium determination coefficient calculator for determining a medium determination coefficient for the contention window determination through the long term and short term medium determination factors.

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이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기된 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following examples are only for exemplifying the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following examples.

본 발명은 단일 공유 매체에서 경쟁을 기반으로 하는 매체 접속 제어(MAC) 장치에서의 백오프(Backoff) 방법 및 장치에 관한 것이다. 경쟁을 기본으로 하는 매체 접근 제어(MAC: Medium Access Control) 방법에서는 경쟁으로 인해 충돌이 발생하게 되면 백오프(Backoff) 절차에 들어가게 된다. 본 발명에서는 매체 접근 제어(MAC)의 과정 중에 실시간으로 계산이 가능한 파라미터 두 가지를 이용하여 효율적이고 적응적으로 백오프 절차를 수행할 수 있는 방법을 제시한다. 기본적인 아이디어는 매체의 상태를 장·단기적으로 측정하여 이를 백오프 절차를 통해 충돌의 수를 감소시키고 우선순위에 따른 서비스 품질(QoS)을 보장하는 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for backoff in a medium access control (MAC) device based on contention in a single shared medium. In the contention-based medium access control (MAC) method, when a collision occurs due to contention, a backoff procedure is entered. The present invention proposes a method for efficiently and adaptively performing a backoff procedure by using two parameters that can be calculated in real time during a medium access control (MAC) process. The basic idea is to measure the state of the medium in the short and long term and use the backoff procedure to reduce the number of collisions and to ensure quality of service (QoS) according to priorities.

효율적인 백오프(Backoff) 방법은 프레임 전송이 성공할 때와 실패할 때, 현재의 경쟁 윈도우(CW)를 어떻게 처리할지를 정의하는 것이다. 백오프 방법론이 중요한 이유는 기본적인 구조의 변화 없이 매체의 활용성을 높일 수 있기 때문이다. 또한, 애드 혹 네트워크(Ad hoc Networks)와 같이 능동적이고 가변적인 네트워크 망을 구성하는 상황에서는 기존의 HC와 같은 중앙 통제자를 통한 네트워크의 통제가 어렵다는데 있다. 애드 혹 네트워크에서의 단말들은 자율적으로 매체 확보를 위한 경쟁을 통하여 통신을 수행해야 하기 때문에 단일 공유 매체를 사용하는 경우 경쟁 기반의 통신 성능을 높일 수 있는 효율적인 백오프 방법을 찾는 것이 중요하다. An efficient backoff method is to define how to handle the current contention window (CW) when frame transmission succeeds and fails. The backoff methodology is important because it can increase the usability of the media without changing the basic structure. In addition, it is difficult to control the network through a central controller such as HC in an active and variable network such as ad hoc networks. Since the UEs in the ad hoc network must communicate autonomously through the competition to secure the media, it is important to find an efficient backoff method to increase the competition-based communication performance when using a single shared medium.

매체의 이용률을 높일 수 있도록 매체의 상태를 장·단기적으로 모니터링 하여 능동적으로 경쟁 윈도우의 증감에 적용하는 제안된 방법은 다음과 같다. 본 발명의 기본적인 접근 방법은 각 단말의 매체 접속 제어 동작 과정에서 쉽게 알아낼 수 있는 파라미터 두 가지를 정의하고 이를 매체의 상태에 따라 즉각적인 경쟁윈도우(CW)의 크기로 갱신하는데 사용한다는 것이다. 이를 위해 본 발명에서는 장기(long-term) 매체 결정 인자로써 각 단말들의 프레임의 전송 시도 중에 발생하는 예상 충돌율(expected collision rate)을 사용하며, 단기(short-term) 매체 결정 인자로써 백오프(Backoff) 과정시 타임 슬롯의 이용률(slot utilization)을 이용하여 경쟁 윈도우(CW)의 크기를 결정하는데 사용한다. In order to increase the utilization of the medium, the proposed method to monitor the state of the medium in the short and long term and actively apply it to the increase and decrease of the competitive window is as follows. The basic approach of the present invention is to define two parameters that can be easily identified in the media access control operation of each terminal and use them to update the size of the immediate contention window (CW) according to the state of the media. To this end, the present invention uses an expected collision rate that occurs during a frame transmission attempt of each terminal as a long-term medium determining factor, and uses a backoff (short-term medium determining factor). Backoff) is used to determine the size of the contention window (CW) by using the slot utilization of the time slot.

1. 장기 매체 결정 요소(LDF)1. Long-term Medium Determinants (LDF)

먼저 단말에서 시도한 프레임 전송 시도 횟수를 이용하여 충돌율을 정의하고 이를 장기 매체 결정 인자 LDF(Long-term Decision Factor)로써 사용한다. 충돌율은 각 단말 p에서 일정 주기 j동안의 전송 시도 횟수와 충돌의 횟수로 정의된다. 수학식 1과 같이 일정 시간 주기 j동안의 충돌율은 각 단말의 큐에 전송할 프레임이 존재할 경우 이를 전송하기 위해 시도하는 RTS 프레임의 전송 횟수와 프레임 전송이 성공했을 때 받는 ACK 프레임의 수로 쉽게 계산할 수 있다. RTS 프레임의 재전송 시도 횟수는 계속 되는 것이 아니라 재전송 시도 제한 횟수를 정하여 제한한다. 장기 매체 결정 인자는 수학식 1과 같이 계산된다.First, the collision rate is defined using the number of frame transmission attempts attempted by the terminal, and used as a long-term medium decision factor (LDF). The collision rate is defined as the number of transmission attempts and the number of collisions during a certain period j in each terminal p. As shown in Equation 1, the collision rate for a certain period of time j can be easily calculated by the number of transmission of the RTS frame that attempts to transmit a frame to be transmitted in the queue of each UE and the number of ACK frames received when the frame transmission is successful. have. The number of retransmission attempts of the RTS frame is not continuous but is limited by defining a limit of the number of retransmission attempts. The long-term medium determinant is calculated as in Equation 1.

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일정 주기 j 타임 슬롯의 시간마다 결정되는 현재의 충돌율은 앞으로의 (j+1) 구간에서의 경쟁 윈도우의 크기를 결정하는데 충분치 않다. 따라서 본 발명에서는 다음 장구간인 (j+1)주기에서의 충돌율을 LMS(Least Mean Square) 예측기를 사용하여 계산하고 이를 경쟁 윈도우의 크기를 결정하는 예상 충돌율 LDF로써 사용한다. 도 5는 본 발명에서 장기 매체 결정인자로써 동작하는 예상 충돌율을 예측하는데 쓰이는 LMS(Least Mean Square) 예측기의 동작을 보여준다. LMS의 기본적인 동작 절차는 수학식 2, 3에 표시되어 있다. 다음 주기의 예상되는 충돌율(k=1)은 이전 장구간의 실제 충돌율 p개를 사용하여 계산한다. Wn은 예측된 값과 실제 값과의 차이에서 발생하는 에러를 최소화하기 위한 계수 벡터(time varying coefficient vector)이다. LMS 예측기는 현재 네트워크의 혼잡 상태 변화를 긴 구간 시간의 스케일로 정확히 예측함으로써 네트워크 환경에 적응적인 매체 접근 제어를 가능케 할 수 있다. 실제로 사용되는 QBSS 내의 데이터 프레임의 양은 가변적이며, 이에 따른 네트워크 부하가 시간에 따라 변하므로 이를 적극적으로 백오프 방법에 적용시킬 수 있음을 알 수 있다. 수학식 3의

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는 고정된 값으로 충돌율의 변화에 능동적으로 반응할 수 있도록 하기 위해 사용된다.The current collision rate, which is determined every time in a period j time slot, is not sufficient to determine the size of the contention window in a future (j + 1) interval. Therefore, in the present invention, the collision rate in the next long period (j + 1) period is calculated using a Least Mean Square (LMS) predictor and used as an expected collision rate LDF for determining the size of the contention window. FIG. 5 illustrates the operation of a Least Mean Square (LMS) predictor used to predict an expected collision rate operating as a long-term medium determinant in the present invention. The basic operating procedure of the LMS is shown in equations (2) and (3). The expected collision rate (k = 1) of the next period is calculated using the actual collision rates of the previous long sections. Wn is a time varying coefficient vector for minimizing an error occurring in the difference between the predicted value and the actual value. The LMS predictor can accurately predict the congestion state change of the current network on a scale of long interval time, thereby enabling media access control adaptive to the network environment. The amount of data frames in the QBSS actually used is variable, and thus the network load varies according to time, so it can be seen that it can be actively applied to the backoff method. Of equation (3)
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Is a fixed value that can be used to actively respond to changes in the collision rate.

Figure 112004062988720-pat00003
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Figure 112004062988720-pat00004

2. 단기 매체 결정요소(SDF)2. Short-term Media Determinants (SDF)

제안된 발명에서 정의하는 두 번째 요소는 각 단말에서 하나의 프레임을 전송하기 위해 시도하는 경쟁 윈도우(CW)의 값을 이용한 타임 슬롯의 이용률이며, 이를 단기 매체 결정 인자 SDF(Short-term Decision Factor)로써 사용한다. 타임 슬롯의 이용률이 매체의 상태를 결정할 수 있다는 것은 쉽게 알 수 있다. 각 단말의 큐(Queue)에 전송할 프레임이 존재하게 되면 각 단말들은 프레임 전송을 위해 백오프(Backoff) 절차를 거쳐야 하기 때문에 프레임 전송을 위해 사용하는 타임 슬롯의 크기와 다른 단말들에 의해 대기했던 타임 슬롯 시점의 수를 통하여 매체 부하 정도를 유추할 수 있다. 도 6은 각 단말의 백오프와 이와 관련된 슬롯 이용 상황을 설명한다. 먼저 타임 슬롯이 0에 도달한 특정 단말의 전송 시도로 매체의 사용이 감지되면 다른 백오프 절차를 운영 중인 단말들은 타임 슬롯의 감소를 중지하며 그 시점의 타임 슬롯이 사용되었다고 표시한다. 이를 일정 주기 i동안 자신이 설정하였던 전체 백오프 타임 슬롯의 수와 다른 단말에 의해 사용된 타임 슬롯의 수를 이용하여 슬롯 이용률(slot utilization)을 계산한다. 슬롯 이용률을 계산할 때 매체가 사용된 시점에서 프레임의 전송이 성공했는지, 또는 충돌이 발생했는지는 고려하지 않으며 매체의 사용이 감지되면 그 시점의 타임 슬롯은 사용되었다고 본다. The second element defined in the proposed invention is the utilization of time slots using the value of the contention window (CW), which attempts to transmit one frame in each terminal, which is a short-term decision factor (SDF). Use as. It is readily appreciated that the utilization of time slots can determine the state of the medium. When there is a frame to be transmitted in the queue of each terminal, each terminal needs to go through a backoff procedure for the frame transmission, so the size of the time slot used for frame transmission and the time waited by other terminals It is possible to infer the media load degree through the number of slot time points. 6 illustrates a backoff of each terminal and a slot usage situation associated with it. First, when the use of the medium is detected due to a transmission attempt of a specific terminal in which the time slot reaches 0, terminals operating different backoff procedures stop reducing the time slot and indicate that the time slot at that time is used. The slot utilization is calculated using the total number of backoff time slots set by the user and the number of time slots used by other terminals during a predetermined period i. When calculating the slot utilization, it is not considered whether the transmission of the frame was successful or a collision occurred at the time when the medium was used, and when the use of the medium is detected, the time slot at that time is used.

일정 주기 i동안의 시간 동안에 사용된 타임 슬롯을 통한 슬롯 이용률은 다음 수학식 4와 같이 표현된다. The slot utilization rate through the time slot used during the time during the predetermined period i is expressed by the following equation (4).

Figure 112006003980549-pat00034

단기 매체 결정 인자 SDF의 갱신 주기 i는 장기 매체 결정 인자 LDF의 갱신 주기 j보다 현저히 작으며, LDF와 SDF는 한 단말내의 서로 다른 우선순위의 트래픽에 공통적으로 적용된다. LDF와 SDF의 조합을 통해 최종적으로 매체의 상태를 결정하는 매체 결정 계수 Dmedium[AC]를 결정한다. LDF와 SDF의 값의 범위는 [0, 1] 까지 이다.
Figure 112006003980549-pat00034

The update period i of the short term medium determinant SDF is significantly smaller than the update period j of the long term medium determinant LDF, and LDF and SDF are commonly applied to traffic of different priorities in one terminal. The combination of LDF and SDF determines the medium determination coefficient D medium [AC] which finally determines the state of the medium. The range of values for LDF and SDF is up to [0, 1].

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3. 매체 결정 계수(Dmedium[AC])3. Medium determination coefficient (D medium [AC])

예상 충돌율과 슬롯 이용률을 이용하여 LDF와 SDF를 계산하게 되면, 이를 이용하여 최종적으로 경쟁 윈도우(CW)의 값을 정의하기 위한 매체 결정 계수 Dmedium[AC]를 계산한다. 본 발명에서의 Dmedium[AC]는 다음과 같이 정의된다.When the LDF and the SDF are calculated using the expected collision rate and the slot utilization rate, the medium determination coefficient D medium [AC] is finally calculated to define the contention window (CW). D medium [AC] in the present invention is defined as follows.

Figure 112006003980549-pat00006
Figure 112006003980549-pat00006

Figure 112004062988720-pat00007
Figure 112004062988720-pat00007

수학식 5에서 LDF는 i번째 단구간이 속한 장구간 j에서 과거의 충돌율을 이용하여 예측된 다음 장구간 예상 충돌율을 의미하고, SDF는 i번째 단구간에서 측정된 Ui slot을 의미한다. AC_level은 각 AC별로 정의된 값으로 가중 높은 우선순위별로 0, 1, 2, 3으로 정의된다. 0이 제일 높은 우선순위를 가지게 되며, 3이 제일 낮은 우선순위를 가진다.

Figure 112006003980549-pat00008
값은 LDF와 SDF사이의 값의 비중을 결정하기 위한 값이며, 이를 통해 각 우선 순위별 Dmedium[AC] 값을 결정하게 된다. 각 AC에 따라 다른 Dmedium[AC] 값을 사용함으로써 우선순위에 다른 차별화된 서비스를 가능하게 한다. 도 7은 Dmedium[AC]의 반응 곡선을 보여준다.In Equation 5, LDF means the predicted collision rate of the next long term predicted by using the previous collision rate in the long term j to which the i th short segment belongs, and SDF means U i slot measured in the i th short term. . AC_level is a value defined for each AC and is defined as 0, 1, 2, and 3 for each weighted high priority. 0 has the highest priority, and 3 has the lowest priority.
Figure 112006003980549-pat00008
The value is used to determine the specific gravity of the value between the LDF and the SDF, through which the D medium [AC] value for each priority is determined. The use of different D medium [AC] values for each AC enables different differentiated services in priority. 7 shows the response curve of D medium [AC].

4. 제안된 경쟁 윈도우(CW)의 결정 방법4. Determination method of proposed competitive window (CW)

결정된 Dmedium[AC] 값을 이용하여 경쟁 윈도우(CW)의 크기를 다음과 같이 결정한다.The size of the contention window CW is determined as follows using the determined D medium [AC] value.

1) 프레임 전송이 성공한 경우1) When frame transmission is successful

Figure 112004062988720-pat00009
Figure 112004062988720-pat00009

Weight 값은 효과적인 경쟁 윈도우를 결정하기 위해 공통적으로 적용되는 가중치이다. The Weight value is a weight commonly applied to determine an effective competition window.

2) 프레임 전송이 실패한 경우2) When frame transmission fails

프레임 전송이 실패하게 될 때, 경쟁 윈도우의 변경을 위해 스케일 벡터 Vscale[AC]를 정의하며, Vscale[AC]는 수학식 8로부터 구해진 V[AC]로부터 수학식 9를 이용하여 [0.9, 1.1] 사이의 값으로 제한된다.When frame transmission fails, a scale vector V scale [AC] is defined to change a contention window, and V scale [AC] is expressed by using Equation 9 from V [AC] obtained from Equation 8 [0.9, 1.1].

Figure 112004062988720-pat00010
Figure 112004062988720-pat00010

Figure 112004062988720-pat00011
Figure 112004062988720-pat00011

계산된 Vscale[AC]와 함께 각 우선 순위에 따른 PF[AC] 값이 함께 사용된다.Along with the calculated V scale [AC], the PF [AC] values for each priority are used together.

최종적으로 프레임 전송이 실패하였을 때 수학식 10을 이용하여 경쟁 윈도우의 크기를 변경하게 된다. Finally, when frame transmission fails, Equation 10 is used to change the size of the contention window.

Figure 112004062988720-pat00012
Figure 112004062988720-pat00012

PF[AC](Persistence Factor)는 각 우선순위별로 사전에 결정된 고정된 값이 된다. PF[AC]의 사용은 우선순위에 따른 차별적인 경쟁 윈도우의 효과적인 변경을 위하여 사용한다.PF [AC] (Persistence Factor) is a predetermined fixed value for each priority. The use of PF [AC] is used to effectively change the discriminatory competitive window according to priority.

전송 성공시에 사용하는 Dmedium[AC]의 값을 1로 제한하는 이유는 아무리 매체의 상황이 좋지 않더라도 프레임 전송에 성공한 단말의 경쟁 윈도우를 현재 설정되어 있는 경쟁 윈도우의 값보다 커지지 못하게 하기 위함이다. 또한 프레임 전송이 실패한 경우라도 Dmedium[AC] 값의 현재와 과거의 값을 통하여 매체 상태에 따른 값의 변동을 줄 수 있도록 한다.The reason for limiting the value of D medium [AC] used for successful transmission to 1 is to prevent the contention window of a terminal that has successfully transmitted a frame from becoming larger than the contention window currently set, even if the medium is not good. . In addition, even if the frame transmission fails, it is possible to change the value according to the medium state through the present and past values of the D medium [AC] value.

도 8은 본 발명에서 제안하고 있는 백오프 방법을 나타내는 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a backoff method proposed in the present invention.

도 8은 본 발명에서 제안하고 있는 방법에 대한 순서도를 보여준다. 매체 접속 방법인 CSMA/CA 방법과 함께 각 장·단주기별로 인자값을 주기적으로 갱신하여 이를 백오프 방법에 적용한다. 각 인자값은 프레임의 전송을 위한 절차과정 상에서 손쉽게 구할 수 있다. 8 shows a flowchart of the method proposed in the present invention. In addition to the CSMA / CA method, which is a medium access method, the factor value is periodically updated for each long and short period and applied to the backoff method. Each parameter value can be easily obtained in the procedure for transmitting a frame.

먼저 각 단말이 전송할 프레임이 존재하는지를 판단하여[S1], 전송할 프레임이 존재하게 되면 CSMA/CA 방법론에 따라 매체의 사용을 감지한다[S3]. 만약 매체가 비사 용중이라면 프레임의 우선순위에 맞는 AIFS[AC] 만큼 대기한 후[S4], 매체가 비사용중이라면[S5] 자신의 현재 경쟁윈도우에서 랜덤하게 타임 슬롯을 결정한다[S6]. 타임 슬롯을 줄여나가는 과정 동안[S7] 매체의 사용을 감지하게 되면[S8] 타임 슬롯의 감소를 중지하고[S21] 매체가 비사용중일 때까지 대기하게 된다[S20]. 타임 슬롯을 감소시켜나가는 동안 타임 슬롯이 0에 도달하게 되면[S9] CSMA/CA 절차에 따라 RTS, CTS, DATA, ACK 프레임을 송수신하면서 프레임의 전송을 진행한다[S10]. 이 과정 중 타이머를 작동시켜 각 프레임의 송수신 대기 시간이 일정시간을 넘게 되면 충돌이 발생한 것으로 간주한다[S11, S12, S13]. 전송 과정 중 충돌이 발생하여 프레임의 전송이 실패하게 되면 경쟁 윈도우의 크기를 변화시키게 되는데, 이때 다음의 경쟁 윈도우 결정을 위한 장·단주기 인자값을 갱신하게 된다[S14, S15, S16, S17, S22, S23, S24, S25]. 갱신된 인자값을 통하여 매체 결정 계수를 계산한다[S18, S26]. 최종적으로 경쟁 윈도우를 재설정 하게 된다[S19, S27].First, each terminal determines whether there is a frame to transmit [S1], and if there is a frame to transmit, it detects the use of the medium according to the CSMA / CA methodology [S3]. If the medium is not in use, it waits as much as AIFS [AC] corresponding to the frame priority [S4], and if the medium is not in use [S5], the time slot is randomly determined in its current competition window [S6]. If the use of the medium is detected during the process of reducing the time slot [S7], the decrease of the time slot is stopped [S8] and the process is waited until the medium is not used [S20]. When the time slot reaches 0 while reducing the time slot [S9], the frame is transmitted while transmitting and receiving the RTS, CTS, DATA, and ACK frames according to the CSMA / CA procedure [S10]. If the timer is operated during this process and the transmission / reception waiting time of each frame exceeds a predetermined time, it is considered that a collision has occurred [S11, S12, S13]. If a collision occurs during the transmission process and transmission of the frame fails, the contention window size is changed. At this time, the long and short period factor values for determining the next contention window are updated. [S14, S15, S16, S17, S22, S23, S24, S25]. The medium determination coefficient is calculated through the updated factor value [S18, S26]. Finally, the contention window is reset [S19, S27].

도 9는 본 발명에 의한 로드 기반 동적 백오프 방법을 지원하기 위한 장치의 개략적 구성도이다.9 is a schematic structural diagram of an apparatus for supporting a load-based dynamic backoff method according to the present invention.

본 발명에 의한 무선 단일 경쟁 매체에서의 서비스 품질(QoS)을 보장하는 로드 기반 동적 매체 접속 제어 백오프 장치는 전송할 프레임을 임시로 저장하는 임시 프레임 저장소(810)와; 임시 프레임 저장소 내에 위치한 프레임의 목적지를 확인하는 MAC 주소 테이블(820)과; 프레임의 성격을 파악하는 프레임 분석기(830)와; 프레임의 전송에 필요한 정보를 추가하는 프레임 제어 정보 발생기(840)와; 프레임 전송에 따른 시간을 제공하는 타이머(850)와; 경쟁을 통한 프레임 전송을 위한 규칙을 제공하는 매체 경 쟁 모듈(860)과; 백오프(Backoff) 운용시 시간 정보를 제공하는 백오프 타이머(870)와; 경쟁 윈도우(CW) 결정을 위해 계산되는 매체 결정 모듈(880)과; 통신상의 송수신 절차를 총괄하는 MAC 규칙 제어기(910)와; 매체의 사용 유무 상태를 감지하는 매체 감지 장치(920)와; 실제적인 통신을 수행하는 일반 무선 이동 단말 모듈(930); 및 통신을 위한 안테나 모듈(940)로 구성된다. A load-based dynamic media access control backoff apparatus for guaranteeing quality of service (QoS) in a wireless single contention medium according to the present invention includes a temporary frame storage 810 for temporarily storing a frame to be transmitted; A MAC address table 820 identifying a destination of a frame located within the temporary frame store; A frame analyzer 830 for identifying the characteristics of the frame; A frame control information generator 840 for adding information necessary for transmission of the frame; A timer 850 for providing time according to frame transmission; A media contention module 860 for providing rules for frame transmission through contention; A backoff timer 870 for providing time information during backoff operation; A media determination module 880 calculated for determining a contention window (CW); A MAC rule controller 910 which oversees the communication procedures; A medium sensing device 920 for detecting a state of use of a medium; A general wireless mobile terminal module 930 for performing actual communication; And an antenna module 940 for communication.

또한, 상기 매체 결정 모듈(880)은 매체 결정 모듈에 포함되어 장기 매체 결정 인자로써 제공되는 예상 충돌을 계산하는 장기 매체 결정 인자 계산기(881)와; 단기 매체 결정 인자로써 제공되는 타임 슬롯의 이용률을 계산하는 단기 매체 결정 인자 계산기(882); 및 장ㆍ단 매체 결정 인자를 통하여 최종적인 매체 결정 계수를 결정하는 매체 결정 계수 계산기(883)를 포함한다.Also, the medium determination module 880 includes a long term medium determination factor calculator 881 that calculates an expected collision included in the medium determination module and provided as a long term medium determination factor; A short term medium decision factor calculator 882 that calculates a utilization rate of a time slot provided as a short term medium decision factor; And a medium determination coefficient calculator 883 which determines the final medium determination coefficient through the long and short medium determination factors.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. Or it may be modified.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 단일 경쟁 매체에서의 서비스 품질(Quality of Service, QoS)을 보장하는 로드 기반 동적 매체 접속 제어 백오프 방법 및 장치는 매체의 충돌이 발생했을시 동작하는 백오프 동작을 새롭게 정의함으로써 매체의 충돌을 줄이고 매체의 이용률을 높일 수 있음을 기대할 수 있다. 네트워크의 부 하 상태에 따라 매체 결정 계수가 변화하기 때문에 부하가 작을 시에는 경쟁 윈도우를 작은 범위에서 운용할 수 있고, 부하가 커질수록 보다 큰 경쟁 윈도우를 운용함으로써 동적인 매체의 운용을 기대할 수 있는 효과가 있다. As described above, the load-based dynamic media access control backoff method and apparatus for guaranteeing the Quality of Service (QoS) in a wireless single contention medium according to the present invention operate when a media collision occurs. The newly defined off operation can be expected to reduce the collision of the medium and increase the utilization of the medium. As the medium determination coefficient changes according to the load condition of the network, the competitive window can be operated in a small range when the load is small, and the dynamic medium can be expected by operating a larger competitive window as the load becomes larger. It works.

본 발명은 MAC(Medium Access Control) 계층에서의 충돌수를 줄이고 높은 처리율과 차별화된 QoS를 지원한다. 또한, 네트워크 내의 급격한 부하 변화에도 적응적으로 대응할 수 있다. The present invention reduces the number of collisions in the Medium Access Control (MAC) layer and supports high throughput and differentiated QoS. It can also adapt adaptively to sudden load changes in the network.

Claims (10)

무선 단일 공유 매체를 사용하는 통신 시스템의 서비스 품질(QoS)을 보장하는 매체 접속 제어 백오프 방법에 있어서, A medium access control backoff method for guaranteeing a quality of service (QoS) of a communication system using a wireless single shared medium, 프레임 전송시 충돌이 발생하면 경쟁 윈도우의 크기 변경을 위한 장기 매체 결정 인자의 갱신 주기여부를 판단하여 갱신주기마다 충돌율을 계산하여 다음 주기의 예상 충돌율을 계산하는 제1과정;A first step of calculating an expected collision rate of a next cycle by determining a collision rate for each update cycle by determining whether an update period of a long-term medium determination factor for changing a size of a contention window occurs when a collision occurs during frame transmission; 경쟁 윈도우의 크기 변경을 위한 단기 매체 결정 인자의 갱신 주기여부를 판단하여 갱신주기마다 타임 슬롯의 이용율을 계산하는 제2과정;A second step of determining whether an update period of a short-term medium determining factor for changing a size of a contention window is calculated and calculating a utilization rate of a time slot for each update period; 상기 갱신 주기 마다 결정되어진 예상 충돌율과 타임 슬롯의 이용율로부터 얻어지는 장기 및 단기 매체 결정 인자를 이용하여 매체 결정 계수를 계산하는 제3과정; A third step of calculating a medium determination coefficient by using long-term and short-term medium determination factors obtained from the expected collision rate and the time slot utilization determined for each update period; 상기 계산된 매체 결정 계수를 이용하여 각 우선순위별 매체 결정 계수를 결정하는 제4과정; 및 A fourth step of determining the media determination coefficient for each priority by using the calculated media determination coefficient; And 상기 결정된 매체 결정 계수를 이용하여 프레임 전송이 성공한 경우 또는 프레임 전송이 실패한 경우에 대한 경쟁 윈도우 크기를 계산하는 제5과정;A fifth step of calculating a contention window size when the frame transmission is successful or when the frame transmission fails by using the determined medium determination coefficient; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 단일 경쟁 매체에서의 서비스 품질을 보장하는 로드 기반 동적 매체 접속 제어 백오프 방법. A load-based dynamic medium access control backoff method as claimed in claim 1, characterized in that it comprises a. 제 1 항에 있어서, 상기 제1과정은 The method of claim 1, wherein the first process is 일정 주기 동안의 전송 시도 횟수를 계산하는 제1단계;Calculating a number of transmission attempts during a predetermined period; 일정 주기 동안 충돌이 발생한 횟수를 계산하는 제2단계;A second step of counting the number of times a collision occurred during a certain period; 상기 경쟁 윈도우의 크기 변경을 위한 장기 매체 결정 인자의 갱신 주기시 상기 제1 및 제2 단계에서 계산된 전송 시도 횟수와 충돌이 발생 횟수로부터 충돌율을 계산하는 제3단계; 및 A third step of calculating a collision rate from the number of transmission attempts calculated in the first and second steps and the number of collisions during the update period of the long-term medium determination factor for changing the size of the contention window; And 상기 계산된 충돌율을 이용하여 다음 주기 동안 사용될 예상 충돌율을 계산하는 제4단계;A fourth step of calculating an expected collision rate to be used during a next period using the calculated collision rate; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 단일 경쟁 매체에서의 서비스 품질을 보장하는 로드 기반 동적 매체 접속 제어 백오프 방법. A load-based dynamic media access control backoff method as claimed in claim 1, characterized in that it comprises a. 제 2 항에 있어서, 상기 예상 충돌율은 LMS(Least Mean Square) 예측기를 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 무선 단일 경쟁 매체에서의 서비스 품질을 보장하는 로드 기반 동적 매체 접속 제어 백오프 방법. 3. The method of claim 2, wherein the expected collision rate is calculated using a Least Mean Square (LMS) predictor. 제 1 항에 있어서, 상기 제2과정은 The method of claim 1, wherein the second process is 일정 주기 동안의 프레임 전송을 위해 랜덤하게 설정된 경쟁 윈도우 내의 타임 슬롯의 개수를 계산하는 제1단계;Calculating a number of time slots in a contention window randomly set for frame transmission for a predetermined period; 일정 주기 동안 먼저 경쟁 윈도우의 타임 슬롯이 0에 도달한 단말의 프레임 전송 시도로 인해 매체의 사용이 감지되었을 경우 백오프 과정을 정지하고 대기했던 횟수를 계산하는 제2단계; 및 A second step of counting the number of times that the backoff process is stopped and waited when the use of the medium is detected due to a frame transmission attempt of the terminal in which the time slot of the contention window reaches 0 for a predetermined period; And 상기 경쟁 윈도우의 크기 변경을 위한 단기 매체 결정 인자 갱신 주기시 상기 제1 및 제2 단계에서 계산된 값을 이용하여 타임 슬롯의 이용율을 계산하는 제3단계;A third step of calculating a utilization rate of a time slot using values calculated in the first and second steps during a short-term medium determination factor update period for changing the size of the contention window; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 단일 경쟁 매체에서의 서비스 품질을 보장하는 로드 기반 동적 매체 접속 제어 백오프 방법.A load-based dynamic media access control backoff method as claimed in claim 1, characterized in that it comprises a. 제 1 항에 있어서, 상기 각 위선순위별 매체 결정 계수(Dmedium[AC])는 The medium determination coefficient (D medium [AC]) according to claim 1, wherein 상기 장기 매체 결정 인자를 LDF라 하고, 단기 매체 결정 인자를 SDF라 하며,
Figure 112006003980549-pat00035
이고,
Figure 112006003980549-pat00036
은 LDF와 SDF사이의 값의 비중을 결정하기 위한 값이며, AC_level은 각 AC(Access Cartegory)별로 정의된 값으로 가장 높은 우선순위별로 0,1,2,3으로 정의될 때,
Figure 112006003980549-pat00037
에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 무선 단일 경쟁 매체에서의 서비스 품질을 보장하는 로드 기반 동적 매체 접속 제어 백오프 방법.
The long term medium determinant is called LDF, and the short term medium determinant is called SDF,
Figure 112006003980549-pat00035
ego,
Figure 112006003980549-pat00036
Is a value for determining the weight of the value between LDF and SDF, and AC_level is a value defined for each AC (Access Cartegory), and when it is defined as 0,1,2,3 for the highest priority,
Figure 112006003980549-pat00037
A load based dynamic media access control backoff method as claimed in claim 1, wherein the quality of service in a wireless single race medium is calculated.
제 1 항에 있어서, 상기 프레임 전송이 성공한 경우의 경쟁 윈도우의 크기는 The contention window size of claim 1, wherein the contention window is successful when the frame transmission is successful. 장기 매체 결정 인자는 LDF이며, 단기 매체 결정 인자는 SDF이고,
Figure 112006003980549-pat00038
이며,
Figure 112006003980549-pat00039
은 LDF와 SDF사이의 값의 비중을 결정하기 위한 값이고, AC_level은 각 AC(Access Cartegory)별로 정의된 값으로 가장 높은 우선순위별로 0,1,2,3으로 정의되며, Weight 값은 가중치이고, 우선 순위가 고려된 매체 결정 계수는
Figure 112006003980549-pat00040
일 때,
Figure 112006003980549-pat00041
에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 무선 단일 경쟁 매체에서의 서비스 품질을 보장하는 로드 기반 동적 매체 접속 제어 백오프 방법.
The long term medium determinant is LDF, the short term medium determinant is SDF,
Figure 112006003980549-pat00038
Is,
Figure 112006003980549-pat00039
Is a value to determine the weight of the value between LDF and SDF, AC_level is a value defined for each AC (Access Cartegory), and is defined as 0,1,2,3 for the highest priority, and a Weight value is a weight. In this case, the media decision factor with priority
Figure 112006003980549-pat00040
when,
Figure 112006003980549-pat00041
A load based dynamic media access control backoff method as claimed in claim 1, wherein the quality of service in a wireless single race medium is calculated.
제 1 항에 있어서, 상기 프레임 전송이 실패한 경우의 경쟁 윈도우의 크기는 The method of claim 1, wherein the contention window size when the frame transmission fails 경쟁 윈도우의 변경을 위한 스케일 벡터 Vscale[AC]를
Figure 112006003980549-pat00042
로 정의하고, 상기 Vscale[AC]는
Figure 112006003980549-pat00043
(Dmedium[AC] : 위선순위별 매체 결정 계수)로부터 구해진 V[AC]로부터 [0.9, 1.1] 사이의 값으로 정해지며, PF[AC](Persistence Factor)는 각 우선순위별로 사전에 결정된 고정된 값일 때,
Figure 112006003980549-pat00044
에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 무선 단일 경쟁 매체에서의 서비스 품질을 보장하는 로드 기반 동적 매체 접속 제어 백오프 방법.
Scale vector Vscale [AC] to change the contention window.
Figure 112006003980549-pat00042
And Vscale [AC] is
Figure 112006003980549-pat00043
It is set to a value between V [AC] and [0.9, 1.1] obtained from (D medium [AC]: medium determination coefficient for hypocriticality), and PF [AC] (Persistence Factor) is fixed in advance for each priority. Value,
Figure 112006003980549-pat00044
A load-based dynamic medium access control backoff method as claimed in claim 1, characterized in that it is determined by.
무선 단일 경쟁 매체에서의 서비스 품질을 보장하는 로드 기반 동적 매체 접속 제어 백오프 장치에 있어서,A load-based dynamic media access control backoff apparatus for guaranteeing a quality of service in a wireless single competitive medium, 프레임 전송시 경쟁 윈도우 결정을 위한 장기 매체 결정 인자로서 제공되는 예상 충돌율을 계산하는 장기 매체 결정 인자 계산기;A long term medium determinant calculator for calculating an expected collision rate, which serves as a long term medium determinant for contention window determination in frame transmission; 상기 경쟁 윈도우 결정을 위한 단기 매체 결정 인자로서 제공되는 타임 슬롯의 이용율을 계산하는 단기 매체 결정 인자 계산기; 및 A short term medium decision factor calculator for calculating a utilization rate of a time slot provided as a short term medium decision factor for determining a contention window; And 상기 장기 및 단기 매체 결정 인자를 통하여 상기 경쟁 윈도우 결정을 위한 매체 결정 계수를 결정하는 매체 결정 계수 계산기;A media determination coefficient calculator for determining a media determination coefficient for the competition window determination through the long and short term media determination factors; 로 구성되는 매체 결정 모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 단일 경쟁 매체에서의 서비스 품질을 보장하는 로드 기반 동적 매체 접속 제어 백오프 장치. A load-based dynamic medium access control backoff apparatus for guaranteeing a quality of service in a wireless single race medium, comprising: a medium determination module, comprising: a medium determination module; 삭제delete 삭제delete
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