KR100631270B1 - 패킷 응집 전송 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 패킷 응집 전송 장치에서는 상위 계층으로부터 다양한 목적지 주소와 트래픽 타입의 매체접속제어 서비스 데이터 유닛(MSDU)들을 전달받고, 상기 MSDU들을 목적지 주소별로 분류하고, 상기 목적지 주소 별로 분류된 MSDU들을 트래픽 타입에 따라 분류하고, 상기 목적지 주소와 트래픽 타입이 동일한 MSDU들을 매체접속제어 프로토콜 데이터 유닛 (MPDU)으로 응집하고, 상기 MPDU 들 중 목적지 주소가 동일한 MPDU들을 물리계층 프로토콜 데이터 유닛(PPDU)으로 응집하고, 상기 목적지 주소가 다른 PPDU들을 하나의 프레임에 실어 전송한다. 본 발명에 따른 패킷 응집 전송 장치에서는 상위계층으로부터 전달되는 패킷들을 목적지 주소와 트래픽 타입에 따라 계층적으로 응집하여 목적지별 데이터 유닛으로 묶어 전송함으로써 목적지 단말에 대한 최적의 전송율로 데이터 전송이 가능하다.
패킷 응집 (packet aggregation), 매체접속제어 서비스 데이터 유닛(MSDU), 매체접속제어 프로토콜 유닛 (MPDU), 물리계층 서비스 데이터 유닛 (PSDU), 물리계층 프로토콜 데이터 유닛(PPDU)

Description

패킷 응집 전송 장치{DATA TRANSMISSION APPARATUS USING PACKET AGGREGATION}
도 1은 무선통신시스템에서의 일반적인 프레이밍 과정을 설명하는 개념도;
도 2는 종래의 MSDU 응집 방법을 설명하기 위한 개념도;
도 3은 종래의 MPDU 응집 방법을 설명하기 위한 개념도;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 계층적 패킷 응집 방법을 설명하기 위한 개념도; 그리고
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 계층적 패킷 응집 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 다중 방송파 기반의 무선 통신 시스템에서 자원 효율성을 높이기 위한 패킷 응집(aggregation) 전송 장치에 관한 것이다.
일반적으로 통신 시스템에서는 상위 계층의 데이터를 효율적으로 전송하기 위해 계층적 프레임 구조를 이용한다. 특히, IEEE 802.11 및 802.16과 같은 무선 통신 표준들에서는 무선 자원의 효율성을 극대화 하기 위해 매체접속제어 (media access control layer: MAC) 계층과 물리(PHY)계층에서의 프레임 응집에 대한 연구 및 개발이 이루어지고 있다.
도 1은 무선통신시스템에서의 일반적인 프레이밍 과정을 설명하는 개념도이다.
도 1에서 보는 바와 같이, MAC 계층에서는 상위 계층 데이터 (MAC Service Data Unit: MSDU) (110) 를 수신하여 MAC 헤더(111)를 붙여 MAC 프로토콜 데이터 유닛 (MAC protocol Data Unit: MPDU)(11)를 구성한다. 상기 MAC 헤더(111)에는 송신측 주소 (source address: SA)와 수신측 주소 (destination address: DA) 등 다양한 정보들이 포함된다. 상기 MSDU는 트래픽 특성에 따라 분류되며 트래픽 아이디 (TID)로 구분된다. MPDU (11) 는 PHY 서비스 데이터 유닛 (PYS Service Data Unit)으로서 물리계층에 전달되어 PHY 헤더(121)가 더해져 PHY 프로토콜 데이터 유닛 (PPDU)(12)를 구성하게 된다.
상기 PHY 헤더(121)에는 변조 및 부호화 방식 등 전송방식을 결정하는 파라미터들이 포함된다. 상기 PPDU(130)에는 무선상으로 전송되기 전에 채널 추정 및 동기 정보를 포함하는 프리앰블 (preamble)(131)이 붙여진다.
상기와 같은 프레이밍 과정에서 데이터를 응집하는 방법으로서 MSDU 응집과 MPDU 응집이 있다.
도 2는 종래의 MSDU 응집 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2에서 보는 바와 같이, MSDU 응집 방법에서는 동일한 DA (DA1)와 TID (TID1)을 갖는 MSDU들(210, 220, 230)이 하나의 MAC 헤더(DA1)(215)과 함께 MPDU(21)로 구성된다. 이 과정에서 하나의 MAC 헤더(215)를 제외한 중복되는 MAC 헤더들이 제거함으로써 자원 효율을 높일 수 있다. 이러한 방식은 특정 연결 세션의 트래픽이 매우 버스트한 특성을 갖는 경우 효과가 크다. 그러나 MSDU들(210, 220, 230)의 응집을 위해서는 미리 정해진 수의 MSDU들이 누적될 때까지 버퍼링이 필요하고 이로 인해 지터 및 지연 변이가 커지기 때문에 실시간 트래픽(real time traffic)에는 적용하기 어려운 단점이 있다.
또한, 이러한 방식은 짧은 패킷들을 응집하는 경우에는 좋은 효과를 기대할 수 있지만 MPDU의 최대 길이가 2000 내지 3000 바이트 이내인 경우가 일반적이므로 길이가 긴 패킷들을 응집하는 경우 성능이 떨어진다.
도 3은 종래의 MPDU 응집 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3에서 보는 바와 같이, MPDU 응집 방법에서는 DA(315, 325, 335)와 TID (310, 320, 330)가 동일하지 않아도 다양한 목적지 주소를 갖는 MPDU들(31, 31, 33)로 하나의 PPDU(130)를 구성하여 전송할 수 있기 때문에 주로 접속노드 (access point: AP)에서 효과적이다. 이 방식에서는 전송 기회를 얻는 순간 DA와 TID에 관계없이 전송 가능한 MPDU들을 응집하기 때문에 지터나 지연 시간에 영향을 주지 않는다.
그러나, 모든 수신 단말에 대한 변조방식 및 전송방식 관련 정보를 하나의 PHY 헤더에 실을 수 없기 때문에 각 수신 단말의 채널 상황이 동일하지 않더라도 동일한 전송율, 특히, 수신 단말들 중 가장 열악한 채널 상태를 갖는 단말의 전송율에 맞추어야 하기 때문에 자원 낭비가 심하다.
또한, 모든 단말들이 자신은 물론 목적지가 다른 단말들에 대한 MPDU들도 모두 받아야 하기 때문에 자원 낭비를 가져올 뿐만 아니라 목적지가 자신인 MPDU들을 구별해 내기 위해 모든 MPDU들의 헤더를 참조해야 하기 때문에 처리 지연이 길어지는 단점을 가진다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로 본 발명의 목적은 상위계층으로부터 전달되는 패킷들을 목적지 주소와 트래픽 타입에 따라 계층적 응집을 수행하여 목적지별 데이터 유닛으로 묶어 전송함으로써 목적지 단말에 대한 최적의 전송율로 데이터 전송이 가능한 패킷 응집 전송 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 단말별로 최적의 전송율로 데이터를 전송하기 때문에 지연에 민감한 실시간 트래픽 서비스의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 패킷 응집 전송 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 동일 목적지 주소 혹은 동일 트래픽 타입을 가지는 패킷들을 응집하여 이들이 공유하는 하나의 MAC 헤더를 붙여 전송하므로 자원 효율성을 증가시킴은 물론 각 단말에 대해 최적의 전송율로 데이터 전송이 이루어지므로 전체 시스템 성능을 향상시킬 수 있는 패킷 응집 전송 장치를 제공하는 것 이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 패킷 응집 전송 방법에서는 상위 계층으로부터 데이터를 전달받고, 상기 데이터를 목적지 주소와 트래픽 타입에 따라 분류하고, 상기 목적지 주소와 트래픽 타입이 동일한 데이터들을 제1전송 단위로 묶고, 동일한 목적지 주소를 갖는 제1전송 단위들을 제2전송 단위로 묶고, 서로 다른 목적지 주소를 갖는 제 2 전송 단위들을 하나의 프레임에 실어 전송한다.
바람직하게는 상기 제1전송 단위는 상기 목적지 주소와 트래픽 타입 정보를 포함하는 하나의 매체접속제어 헤더(MAC header)를 포함한다.
바람직하게는 상기 제2전송 단위는 상기 목적지 주소를 포함하는 하나의 헤더(PHY header)를 포함한다.
바람직하게는 상기 프레임은 변조 및 전송 방식 정보를 포함하는 프레임 헤더를 포함한다.
바람직하게는 상기 데이터는 매체접속제어 서비스 데이터 유닛(MSDU)이고, 상기 제1전송단위는 매체접속제어 프로토콜 데이터 유닛 (MPDU)이고, 상기 제2전송단위는 물리계층 프로토콜 데이터 유닛 (PPDU)이다.
본 발명의 다른 일 국면에 있어서의 패킷 응집 전송 방법에서는 상위 계층으로부터 다양한 목적지 주소와 트래픽 타입의 매체접속제어 서비스 데이터 유닛(MSDU)들을 전달받고, 상기 MSDU들을 목적지 주소별로 분류하고, 상기 목적지 주소 별로 분류된 MSDU들을 트래픽 타입에 따라 분류하고, 상기 목적지 주소와 트래픽 타입이 동일한 MSDU들을 매체접속제어 프로토콜 데이터 유닛 (MPDU)으로 응집하 고, 상기 MPDU 들 중 목적지 주소가 동일한 MPDU들을 물리계층 프로토콜 데이터 유닛(PPDU)으로 응집하고, 상기 목적지 주소가 다른 PPDU들을 하나의 프레임에 실어 전송한다.
바람직하게는 상기 MPDU는 목적지 주소와 트래픽 타입을 표시하는 하나의 MAC 헤더를 포함한다.
바람직하게는 상기 PPDU는 목적지 주소를 표시하는 하나의 PHY 헤더를 포함한다.
바람직하게는 상기 프레임은 변조 및 전송 방식에 대한 정보를 포함하는 프레임 헤더를 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 계층적 패킷 응집 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 계층적 패킷 응집 방법에서는 수신 단말 별로 MSDU 또는 MPDU 응집을 수행하여 PSDU를 구성하고 각 PSDU 별로 수신 단말에 적합한 전송 방식 정보를 갖는 PHY 헤더를 붙여 PPDU를 구성한다. 이렇게 구성된 PPDU 들은 하나의 무선프레임에 매핑 되고 무선프레임에 프레임 헤더가 더해진 후 전송된다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 계층적 패킷 응집 방법을 설명하기 위한 개념도이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 편의상 상위 계층으로부터 4개의 MSDU들이 전달되는 경우의 예를 설명한다.
도 4에서, 상위 계층으로부터 전달된 MSDU들 (410, 420, 430, 440)은, MAC 계층에서, 상기 MSDU 들이 전송될 수신 단말에 따라 MAC 헤더가 더해져 MPDU들이 생성된다. 따라서, 단말#1(미도시)로 전송될 MSDU들(410, 420, 430)에는 목적지 주소가 DA1으로 설정된 MAC 헤더 (415, 425, 435)가 더해지고 단말#2(미도시)로 전송될 MSDU (440)에는 목적지 주소가 DA2로 설정된 MAC 헤더(445)가 더해져 대응하는 MPDU들 (41, 42, 43, 44)를 구성하게 된다.
한편, 상기 MSDU들(410, 420, 430, 440)은 상위 계층의 트래픽 유형에 따라 분류되며 트래픽 ID (TID) 에 의해 구분된다. 상기 MAC 헤더에는 상위 계층의 트래픽 유형을 표시하는 타입(type) 필드가 있어 응집된 MSDU들의 트래픽 타입(TID)에 대한 정보를 제공한다.
이와 같이 구성된 MPDU들(41, 42, 43, 44)들 중 MAC 헤더의 목적지 주소가 DA1인 MPDU들 (41, 42, 43)과 MAC 헤더의 목적지 주소가 DA2인 MPDU(44)는 각각 미리 정해진 길이의 PSDU들(450, 460)로 응집된 후 해당 단말에 대한 변조 및 전송 방식 정보를 포함하는 각각의 PHY 헤더(451, 461)가 더해져 PPDU들(45, 46)을 구성한다.
MPDU들의 응집 과정에서 동일한 DA를 갖는 MAC 헤더를 포함하며 TID가 같은 MPDU들은 공통되는 MAC 헤더 하나 만을 남기고 나머지는 제거된다. 따라서, 도 4에서는 동일한 TID를 가진 MPDU들(41, 42)들은 공통의 MAC 헤더 하나와 함께 PPDU(45)에 맵핑되고 TID가 다른 MPDU (43)은 자신의 MAC 헤더(435)와 함께 PPDU(45)에 맵핑 된다. 만약 상기 MPDU(43)과 동일한 DA와 동일한 TID를 가진 MPDU 들이 함께 PPDU(45)에 맵핑되어야 하는 상황이라면, 나머지 MPDU들은 MAC 헤더 없이, 다시 말해, MSDU의 상태로 맵핑되는 것이 바람직하다.
이렇게 구성된 PPDU들 (45, 46)은 미리 정해진 길이의 무선 프레임(470)에 매핑 되고 프레임 헤더(471)가 더해진 후 전송된다.
이 경우, 동일한 목적지 주소(DA)를 갖는 MPDU들을 응집시킴으로써, 다시 말해 단말 별로 데이터를 응집시킴으로써, 중복되는 MAC 헤더를 줄 일 수 있을 뿐만 아니라 각 단말에 대한 최적의 전송률로 해당 MPDU들을 전송할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 계층적 패킷 응집 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5에서, 먼저 상위 계층으로부터 MSDU를 받으면 (S501), MAC 계층에서는 상기 MSDU의 목적지 주소(DA) 와 TID를 확인하여 목적지 주소(DA)별로 MSDU들을 분류한다 (S502). DA별로 MSDU들에 대한 분류가 끝나면, 동일한 DA를 갖는 MSDU들 중 동일한 트래픽 아이디 (TID)를 가진 MSDU들을 분류하고(S503) 동일한 목적지 및 동일한 TID를 가진 MSDU들을 응집시켜 MSDU 그룹을 생성한다(S504). 이렇게 생성된 MSDU 그룹에 하나의 MAC 헤더를 붙여 MPDU를 형성한다(S505). 상기 MAC 헤더에는 동일한 DA와 동일한 TID 타입 정보가 포함된다. 다시 말해, 동일한 DA와 동일한 TID를 가지는 MSDU들을 응집하여 하나의 MPDU를 형성한다. 이렇게 생성된 동일한 DA를 갖는 MPDU들에 PHY 헤더를 붙여 PPDU가 생성되고 (S507) 서로 다른 DA를 갖는 PPDU들이 하나의 무선 프레임에 실려 프레임 헤더와 함께 전송된다(S508).
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 패킷 응집 전송 장치에서는 상위계층으로부터 전달되는 패킷들을 목적지 주소와 트래픽 타입에 따라 다중 응집하여 목적지별 데이터 유닛으로 묶어 전송함으로써 목적지 단말에 대한 최적의 전송율로 데이터 전송이 가능하다.
또한, 본 발명의 패킷 응집 전송 장치에서는 목적지 단말에 대한 최적의 전송율로 데이터를 전송하기 때문에 지연에 민감한 실시간 트래픽 서비스의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 패킷 응집 전송 장치에서는 동일 목적지 주소 혹은 동일 트래픽 타입을 가지는 패킷들을 응집하여 이들이 공유하는 하나의 MAC 헤더를 붙여 전송하므로 자원 효율성을 증가시킴은 물론 각 단말에 대해 최적의 전송율로 데이터 전송이 이루어지므로 전체 시스템 성능이 향상된다.

Claims (10)

  1. 무선통신 시스템의　송수신　장치　내의　패킷　응집　장치에　있어서,
    상위　계층으로부터　전달받은　데이터를　목적지　주소에　따라　분류하고, 상기　목적지　주소와　트래픽　타입이　동일한　데이터들을　제1전송　단위로　결집하고, 동일한 목적지　주소를　갖는　상기　제1전송　단위들을　제2전송　단위로　결집하여 전송하는　것을　특징으로　하는　패킷　응집　장치.
    　
  2. 제1항에　있어서,
    상기　제1전송　단위는　상기　목적지　주소를　포함하는　매체접속제어　헤더(MAC header) 및　복수의　목적지　주소가　동일한　데이터들을　포함하는　것을　특징으로　하는　패킷　응집　장치.
  3. 제1항에　있어서,
    상기　제2전송　단위는　상기　목적지　주소를　포함하는　하나의　물리계층　헤더(PHY header) 및　제2전송　단위의　서브프레임들로서　복수의　상기　제1전송　단위들을　포함하는　것을　특징으로　하는　패킷　응집　장치.
    　
  4. 제1항에　있어서,
    상기　데이터는　매체접속제어　서비스　데이터　유닛(MAC Service Data Unit: MSDU)인　것을　특징으로　하는　패킷　응집　장치.
    　
  5. 제1항에　있어서,
    상기　제1전송단위는　매체접속제어　프로토콜　데이터　유닛(MAC Protocol Data Unit: MPDU)인　것을　특징으로　하는　패킷　응집　장치.
    　
  6. 제5항에　있어서,
    상기　MPDU는　목적지　주소와　트래픽　타입　정보를　포함하는　하나의　매체접속제어　헤더(MAC header)를　포함하는　것을　특징으로　하는　패킷　응집　장치.
    　
  7. 제1항에　있어서,
    상기　제2전송단위는　물리계층　헤더　헤더와　물리계층　프로토콜서비스　데이터　유닛(PHY Service Data Unit: PSDU)을　포함하는　것을　특징으로　하는　 패킷　응집　장치.
  8. 제1항에　있어서,
    상기　데이터는　MSDU(MAC Service Data Unit)이고, 상기　제1전송단위는　MPDU(MAC Protocol Data Unit)이고, 상기　제2전송단위는　PPDU(PHY Protocol Data Unit)인　것을　특징으로　하는　패킷　응집　장치.
    　
  9. 제8항에　있어서,
    상기　MPDU는　목적지　주소　및 트래픽　타입　정보　중 적어도 하나를　포함하는　하나의　매체접속제어　헤더(MAC header)를　포함하는　것을　특징으로　하는　패킷　응집　장치.
    　
  10. 제8항에　있어서,
    상기　PPDU는　목적지　주소를　포함하는　물리계층 헤더(PHY header)를　포함하는　것을　특징으로　하는　패킷　응집　장치.
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