KR100643298B1 - 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 장치 및 방법 - Google Patents

향상된 무선 통신 성능을 제공하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 무선 네트워크 환경에서 실시간 트래픽의 지연 시간을 감소시키거나, 비실시간 트래픽의 처리량을 증가시키는 소정의 파라미터를 실험에 의해 산출하고, 산출된 파라미터를 액세스 포인트 및 스테이션에 적용한 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 장치는 실시간 트래픽의 지연 시간을 감소시키거나, 비실시간 트래픽의 처리량을 증가시키는 EDCA 파라미터 및 상기 EDCA 파라미터에 대응되는 소정의 검색 정보를 저장하는 저장부와, 네트워크에 참여한 각 스테이션으로부터 전송할 데이터의 접근 종류 및 실시간 트래픽 부하의 양 중 적어도 하나가 포함된 정보를 수신하는 수신부와, 상기 수신된 정보가 참조되어 선택된 상기 검색 정보에 대응되는 EDCA 파라미터를 검색하는 파라미터 검색부 및 상기 검색된 EDCA 파라미터를 송신하는 송신부를 포함한다.
IEEE 802.11e, EDCA 파라미터, 실시간 트래픽, 비실시간 트래픽

Description

향상된 무선 통신 성능을 제공하는 장치 및 방법{Apparatus and method for providing enhanced wireless communication}
도 1은 IEEE 802.11 표준에 의한 CSMA/CA의 동작 방식을 나타낸 도면이다.
도 2는 IEEE 802.11e에 의한 우선 순위별 네트워크 서비스를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 향상된 무선 통신 성능에 의한 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 장치를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 EDCA 파라미터를 추출하는 장치를 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실험예에 따른 파레토 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 EDCA 파라미터를 실험에 의해 추출하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
410 : 수신부 420 : 트래픽 환경 분석부
430 : 저장부 440 : 파라미터 검색부
450 : 송신부
본 발명은 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선 네트워크 환경에서 실시간 트래픽의 지연 시간을 감소시키거나, 비실시간 트래픽의 처리량을 증가시키는 소정의 파라미터를 실험에 의해 산출하고, 산출된 파라미터를 액세스 포인트 및 스테이션에 적용한 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적인 유선 랜(IEEE 802.3 표준)과는 달리 무선 랜(IEEE 802.11)의 MAC(Media Access Control) 프로토콜은 전송 중의 충돌을 감지하지 못한다. 이러한 이유로 무선 랜은 액세스 포인트(Access Point)에서 각 스테이션(station)을 폴링(polling)하여 사용 여부를 제어함으로써 충돌의 발생을 방지하는 PCF(Point Coordinator Function) 방식과 난수를 이용한 충돌 회피를 근간으로 하는 DCF(Distributed Coordination Function) 방식을 사용하고 있다. PCF는 DCF상에서 구현이 되며, IEEE 802.11 표준에서도 DCF는 필수적 사항이지만 PCF는 선택 사항으로 명시되어 있다.
DCF는 기본적으로 CSMA/CA(Carrier Sense Multi Access/Collision Avoidance)로 동작한다. 이는 각 스테이션으로 하여금 평소에 반송파를 감지하여 채널의 유휴함(idleness)을 판단하게 함으로써 여러 스테이션간에 공유된 채널을 통하여 데이터 전송 시에는 충돌을 회피하도록 하는 것이다. 이를 위해서 IEEE 802.11에서는 도 1과 같은 분산 프레임간 간격(DIFS, Distributed Inter-Frame Space)과 지연 시간(Back-off)의 두 가지 대기 시간을 가진다. 프레임간 간격(IFS, Inter-Frame Space)은 채널이 유휴함으로 판단하는데 소요되는 시간으로써 제어 패킷과 데이터 패킷은 서로 다른 프레임간 간격을 사용한다. 하지만, 모든 스테이션이 동일한 분산 프레임간 간격동안 채널의 유휴함을 확인한 후 즉시 데이터 패킷을 전송한다면 빈번한 충돌이 발생할 수 있는데, 이를 위하여 지연 시간 카운터(Back-off counter)가 사용될 수 있다. 지연 시간 카운터는 스테이션에 의한 데이터 전송 시마다 0 ~ 경쟁 윈도우의 수-1 중 임의의 값으로 선택되는데, 분산 프레임간 간격보다 긴 유휴시간이 발생된 경우, 채널이 유휴한 동안 매 슬롯 시간(slot time)마다 1씩 감소한다. 그리고, 지연 시간 카운터가 0이 되면 데이터가 전송될 수 있다. 스테이션에 의한 데이터 전송 후에 충돌 등의 전송 실패가 발생한 경우 경쟁 윈도우의 값은 기존 값의 두 배가 되며, 이 값을 기준으로 새로운 지연 시간 카운터가 설정된다. 경쟁 윈도우 값은 최소값과 최대값이 정의될 수 있는데, 초기 경쟁 윈도우의 값은 최소값으로 설정되고, 전송 실패로 인하여 증가되는 경쟁 윈도우의 값은 최대값 이하로 한정된다.
이와 같은 무선 네트워크 환경(IEEE 802.11)에서 분산 프레임간 간격 및 경쟁 윈도우는 모든 트래픽에 대해 동일하게 정의되어 있기 때문에 트래픽의 종류에 따른 차별화된 네트워크 서비스를 제공할 수 없다.
도 2는 IEEE 802.11e에 의한 우선 순위별 네트워크 서비스를 나타낸 도면이다.
트래픽의 종류에 따른 차별화된 네트워크 서비스를 제공하기 위하여 IEEE 802.11e 표준안에서는 트래픽을 하나 이상의 접근 종류(Access Category)로 분류하고, 각 접근 종류별로 독립된 분산 프레임간 간격 및 경쟁 윈도우를 갖도록 정의하고 있다. 이러한 방법을 EDCA라 하는데, EDCA에서는 기존의 분산 프레임간 간격을 임의 프레임간 간격(AIFS, Arbitration Inter-Frame Space)으로 표현한다. 한편, 임의 프레임간 간격과 최소 경쟁 윈도우 및 최대 경쟁 윈도우를 포함하여 EDCA 파라미터라 한다.
IEEE 802.11e 표준안에서의 EDCA 접근 종류는 백그라운드(Background), 최선 노력(Best Effort), 동영상(Video) 및 음성(Voice)으로 분류되는데, 그 종류에 따라 EDCA 파라미터가 참조되어 트래픽 전송 정책이 결정되는 것이다. 접근 종류는 다시 실시간 접근(음성, 동영상) 및 비실시간 접근(백그라운드, 최선 노력)으로 분류될 수 있다.
이와 같이, IEEE 802.11e 표준안에는 EDCA 파라미터에 대한 권장 값은 존재하지만, 이는 성능 관점에서 볼 때 최선의 파라미터 값이 아니라는 문제점이 남아있다.
본 발명은 IEEE 802.11e 무선 네트워크 환경에서 EDCA 파라미터를 제어하여 실시간 트래픽의 지연 시간을 감소시키거나, 비실시간 트래픽의 처리량을 증가시키는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 장치는 실시간 트래픽의 지연 시간을 감소시키거나, 비실시간 트래픽의 처리량을 증가시키는 EDCA 파라미터 및 상기 EDCA 파라미터에 대응되는 소정의 검색 정보를 저장하는 저장부와, 네트워크에 참여한 각 스테이션으로부터 전송할 데이터의 접근 종류 및 실시간 트래픽 부하의 양 중 적어도 하나가 포함된 정보를 수신하는 수신부와, 상기 수신된 정보가 참조되어 선택된 상기 검색 정보에 대응되는 EDCA 파라미터를 검색하는 파라미터 검색부 및 상기 검색된 EDCA 파라미터를 송신하는 송신부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 EDCA 파라미터를 추출하는 장치는 접근 종류별 스테이션의 수 및 실시간 트래픽 부하의 양 중 적어도 하나가 포함된 정보를 수신하는 트래픽 환경 수신부와, 임시 EDCA 파라미터를 선택하는 파라미터 선택부와, 상기 수신된 정보에 대응되는 트래픽을 발생할 모의 스테이션을 생성하고, 상기 선택된 임시 EDCA 파라미터를 상기 모의 스테이션에 적용하여 상기 모의 스테이션의 통신 성능을 실험하는 네트워크 시뮬레이터와, 상기 선택된 임시 EDCA 파라미터 중 상기 실험된 결과를 참조하여 실시간 트래픽의 지연 시간을 감소시키거나, 비실시간 트래픽의 처리량을 증가시키는 EDCA 파라미터를 추출하는 파라미터 추출부 및 상기 추출된 EDCA 파라미터를 저장하는 파라미터 저장부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 방법은 네트워크에 참여한 각 스테이션으로부터 전송할 데이터의 접근 종류 및 실시간 트래픽 부하의 양 중 적어도 하나가 포함된 정보를 수신하는 단계와, 상기 수신된 정보가 참조되어 선택된 상기 검색 정보에 대응되는 EDCA 파라미터를 검색하는 단계 및 상기 검색된 EDCA 파라미터를 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 EDCA 파라미터를 추출하는 방법은 접근 종류별 스테이션의 수 및 실시간 트래픽 부하의 양 중 적어도 하나가 포함된 정보를 수신하는 단계와, 임시 EDCA 파라미터를 선택하는 단계와, 상기 수신된 정보에 대응되는 트래픽을 발생할 모의 스테이션을 생성하고, 상기 선택된 임시 EDCA 파라미터를 상기 모의 스테이션에 적용하여 상기 모의 스테이션의 통신 성능을 실험하는 단계와, 상기 선택된 임시 EDCA 파라미터 중 상기 실험된 결과를 참조하여 실시간 트래픽의 지연 시간을 감소시키거나, 비실시간 트래픽의 처리량을 증가시키는 EDCA 파라미터를 추출하는 단계 및 상기 추출된 EDCA 파라미터를 저장하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발 명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 향상된 무선 통신 성능에 의한 시스템을 나타낸 도면으로서, 시스템은 파라미터 추출 장치(300), 액세스 포인트(310) 및 스테이션(320)을 포함하여 구성된다.
파라미터 추출 장치(300)는 임의의 네트워크 환경에서 각 스테이션의 통신 성능을 최적화하는 EDCA 파라미터를 추출하는 역할을 한다. 즉, 실시간 트래픽의 지연 시간을 감소시키거나, 비실시간 트래픽의 처리량을 증가시키는 EDCA 파라미터를 추출하는 것이다.
EDCA 파라미터를 추출하기 위하여 파라미터 추출부(300)는 사용자 또는 별도의 장치로부터 소정의 트래픽 환경 정보를 수신하고, 수신된 트래픽 환경 정보에 따른 모의 스테이션을 생성한 후에 생성된 모의 스테이션에 의해 발생되는 트래픽을 최적화하기 위한 EDCA 파라미터를 추출하고, 이를 저장한다.
여기서, 트래픽 환경 정보는 접근 종류별 스테이션의 수 및 실시간 스테이션에 의해 발생된 부하(이하, 실시간 트래픽 부하라 한다)의 양 중 적어도 하나가 포 함된 정보로서, 접근 종류는 다시 백그라운드, 최선 노력, 동영상 및 음성으로 구분된다. 다만, 백그라운드와 최선 노력은 실질적인 차이가 없으므로 비실시간으로 이를 대표한다.
저장된 EDCA 파라미터는 차후 실험 시에 이용될 수도 있는데, 파라미터 추출 장치(300)는 선행 실험 시의 결과를 참조하여 임시EDCA 파라미터를 선택하고, 선택된 임시 EDCA 파라미터를 모의 스테이션에 적용하여 최적의 EDCA 파라미터를 추출한다. 이러한 과정은 반복적으로 수행될 수 있으며, 반복적으로 수행되어 추출된 결과는 갱신되어 저장된다.
파라미터 추출 장치(300)에 의해 추출된 EDCA 파라미터는 해당 트래픽 환경 정보에 대응되어 액세스 포인트(310)에 저장되는데, 액세스 포인트(310)는 저장된 EDCA 파라미터 중 선택된 EDCA 파라미터를 실제 스테이션에 적용하여 각 스테이션의 통신 성능을 최적화하는 역할을 한다.
액세스 포인트(310)는 파라미터 추출 장치(300)에 의한 모의 실험 결과 중 가장 최적의 결과인 EDCA 파라미터를 비콘 패킷에 포함하여 각 스테이션(320)으로 송신하고, EDCA 파라미터를 수신한 스테이션(320)은 수신된 EDCA 파라미터에 따라 네트워크를 사용하게 된다. 이 때, 액세스 포인트(310)는 실시간 트래픽을 발생하는 스테이션(이하, 실시간 스테이션이라 한다)으로부터 수시로 트래픽 상세 패킷을 수신하거나 비실시간 트래픽을 발생하는 스테이션(이하, 비실시간 스테이션이라 한다)으로부터 임의의 패킷을 수신하여, 새로운 스테이션(320)의 참여, 기존 스테이션(320)의 탈퇴 또는 기존 스테이션(320)의 접근 종류의 전환에 따른 새로운 EDCA 파라미터를 검색하고 검색된 EDCA 파라미터를 각 스테이션(320)으로 송신할 수도 있다.
EDCA 파라미터는 서비스 품질(Quality Of Service)이 보증된 무선 네트워크를 이용하고자 하는 스테이션(320)이 필요로 하는 정보인데, 백그라운드, 최선 노력, 동영상 및 음성의 4가지 접근 종류에 대한 차별화된 우선권을 부여하는 파라미터 값이 정의되어 있다. 즉, 각 스테이션(320)은 액세스 포인트(310)로부터 EDCA 파라미터를 수신하여 자신이 송신하려는 데이터의 접근 종류에 해당하는 EDCA 파라미터에 따라 데이터를 송신하는 것이다.
하지만, 최선 노력과 백그라운드를 구별할 실질적인 필요성이 없으므로 본 발명에서는 최선 노력과 백그라운드를 비실시간으로 취급하여 같은 EDCA 파라미터를 사용한다고 가정한다. 즉, 본 발명에서의 접근 종류는 비실시간, 동영상 및 음성를 포함하여 구성된다.
각 접근 종류에 대한 파라미터 요소로는 임의 프레임간 간격, 최소 경쟁 윈도우 및 최대 경쟁 윈도우가 포함된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 장치를 나타낸 블록도로서, 장치(이하 액세스 포인트라 한다)는 수신부(410), 저장부(430), 트래픽 환경 분석부(420), 파라미터 검색부(440) 및 송신부(450)를 포함하여 구성된다.
저장부(430)는 실시간 트래픽의 지연 시간을 감소시키거나, 비실시간 트래픽의 처리량을 증가시키는 EDCA 파라미터를 저장하는 역할을 한다. 저장부(430)에 저 장된 EDCA 파라미터는 실험에 의해 산출된 정보인데, 실험에 사용된 트래픽 환경 정보에 따라 그 결과가 달라지므로 추가로 수행된 실험에 의해 산출된 보다 효율적인 결과 값으로 갱신될 수도 있다. 이하, 저장부(430)에 저장된 EDCA 파라미터에 대응되는 트래픽 환경 정보를 검색 정보라 한다.
한편, 접근 종류별 스테이션의 수에 따라 무선 통신 성능이 달라지므로, 모든 스테이션 수의 조합에 따른 실험을 수행하여야 하나 이는 현실적으로 불가능하므로, 스테이션 수의 임의적 값에 따른 실험이 수행될 수 있다. 즉, 모의 실험을 수행하는 사용자는 네트워크에 참여하는 스테이션의 수를 1, 2, 5, 10, 20, 50와 같이 임의로 정하고, 경우에 따라 적절히 가감함으로써 실험을 수행하는 것이다.
또한, 실시간 트래픽 부하의 양에 따라서도 무선 통신 성능이 달라질 수 있는데, 이에 따라 모의 실험을 수행하는 사용자는 네트워크에 참여하는 스테이션의 수와 마찬가지로 실시간 트래픽 부하의 양을 임의로 선택하여 실험할 수 있다.
결국, 본 발명에서 정의하는 무선 통신 성능은 접근 종류별 스테이션의 수 및 실시간 트래픽 부하의 양에 의해 결정될 수 있는 것이다.
실험 시, 실시간 트래픽 부하는 모든 실시간 스테이션에 의해 균일하게 발생되고, 비실시간 스테이션의 패킷 큐(packet queue)는 항상 차있도록 패킷이 부과된다고 가정한다. 이에 따라, 최악의 네트워크 환경에 적용할 수 있는 EDCA 파라미터 추출이 가능해진다.
또한, 다음의 IEEE 802.11e 표준안의 EDCA 파라미터 조건에 부합하지 않는 파라미터에 의한 실험은 제외될 수 있다.
AIFS[ACi] ≥ AFIS[ACj], 0 ≤ i < j ≤ 3
CWmin[ACi] ≥ CWmin[ACj], 0 ≤ i < j ≤ 3
CWmax[ACi] ≥ CWmax[ACj], 0 ≤ i < j ≤ 3
CWmin[AC] > CWmax[AC]
여기서, AIFS는 임의 프레임간 간격, CWmin는 최소 크기의 경쟁 윈도우, CWmax는 최대 크기의 경쟁 윈도우를 의미하며, AC는 접근 종류를 의미하는 것으로서, AC0, AC1, AC2, AC3는 각각 백그라운드, 최선 노력, 동영상 및 음성을 의미한다. 본 발명에서는 백그라운드와 최선 노력을 대표하는 비실시간 접근 종류를 사용함으로써 AC0와 AC1은 하나의 접근 종류로 간주된다.
또한, 음성 트래픽에서의 임의 프레임간 간격은 2로 고정한다. 이는 음성 트래픽에서의 임의 프레임간 간격이 증가하게 되면, 다른 나머지 트래픽에서의 임의 프레임간 간격과 비슷해짐으로써 음성 트래픽과 나머지 트래픽의 충돌 가능성이 높아지는 것을 방지하기 위한 것인데, IEEE 802.11e에서 표준으로 허용하는 음성 트래픽에서의 임의 프레임간 간격의 최소값은 2이므로, 위와 같은 조건을 가정한다.
이와 같은 조건에 따른 실험 결과는 비실시간 트래픽의 처리량(throughput), 동영상 트래픽과 음성 트래픽의 지연 시간을 축으로 하는 3차원 곡면으로 나타나는데, 비실시간 트래픽과 동영상 트래픽만을 고려한 실험 결과는 도 6와 같은 2차원의 파레토 곡선(Pareto curve)으로 나타난다. 본 발명의 실험 결과에 따른 그래프 의 점은 각 설정 즉, 접근 종류별 스테이션의 수 및 실시간 트래픽 부하의 양을 단계별로 조정하고 EDCA 파라미터의 값을 임의로 입력한 경우의 결과이나, 도 6에서는 특정 설정에서의 결과를 나타낸 것이다. 즉, 도 6은 3가지 접근 종류를 실시간(동영상)과 비실시간의 2가지로 단순화한 상태에서2개의 실시간 스테이션에 의해 각각 1 Mbps의 시간당 전송량이 존재하고, 5개의 비실시간 스테이션에 의해 각각 2 Mbps의 시간당 전송량이 존재할 때의 그래프이다. 여기서, 세로 축은 실시간 트래픽의 지연 시간을 나타내고, 가로 축은 비실시간 트래픽의 처리량을 나타내는데, 실시간 트래픽의 지연 시간은 낮고, 비실시간 트래픽의 처리량은 많을수록 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 것이므로, 도 6에서의 실선은 실험 상에서 최적의 설정임을 알 수 있다. 이에 따라, 실선과 중첩되는 각 점에서의 설정이 저장부(430)에 저장되는 것인데, 그 결과는 접근 종류별 스테이션의 수 및 실시간 트래픽 부하의 양에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 각 값의 전환으로 인한 추가적인 실험이 가능하며 그에 따라 산출된 보다 효율적인 결과가 저장부(430)에 갱신되어 저장될 수도 있다.
참고적으로, 도 6은 접근 종류를 실시간(동영상) 및 비실시간 트래픽으로 가정하고 실험한 결과로서, 실험 결과가 실제 네트워크에 적용되기 위하여는 3가지 접근 종류 모두에 대한 실험이 수행되는 것이 바람직하다.
이 때, 산출된 결과를 참조하여 추가적인 실험이 수행되는 경우 선행된 설정에 의한 실험 결과보다 낮은 효율의 결과가 명백히 예상되는 경우에는 추가적인 실험이 수행되지 않을 수도 있다. 즉, 실시간 트래픽 처리량이 실시간 트래픽 부하의 양보다 작거나, 실시간 트래픽 처리량이 실시간 트래픽 부하의 양과 같더라도 파레토 곡선에 포함되지 못하는 것이 명백한 설정들은 실험에서 제외될 수 있는 것이다. 다음은 이러한 조건을 나열한 것으로서, ACj는 ACi보다 상대적으로 높은 우선 순위를 나타내며, 언급되지 않은 다른 파라미터는 동일하다고 가정한다.
조건 1 : ACi 임의 프레임간 간격을 감소시키면, ACj 트래픽과 ACi 트래픽간의 충돌 가능성이 높아지고, 이에 따라 ACj트래픽 처리량은 증가하지 않으므로, ACj트래픽 처리량을 증가시키기 위하여 ACi임의 프레임간 간격을 감소시키는 실험은 수행되지 않을 수 있다.
조건 2 : ACi 최소 경쟁 윈도우의 값을 감소시키면 ACj트래픽과 ACi 트래픽간의 충돌 가능성이 높아지고, 이에 따라 ACj트래픽 처리량은 증가하지 않으므로, ACj트래픽 처리량을 증가시키기 위하여 ACj최저 경쟁 윈도우의 값을 감소시키는 실험은 수행되지 않을 수 있다.
조건 3 : ACi최대 경쟁 윈도우의 값을 감소시키면 ACj트래픽과 ACi트래픽간의 충돌 가능성이 높아지고, 이에 따라 ACj 트래픽 처리량은 증가하지 않으므로, ACj 트래픽 처리량을 증가시키기 위하여 ACi최대 경쟁 윈도우의 값을 감소시키는 실험은 수행되지 않을 수 있다.
조건 4 : ACi 임의 프레임간 간격이 ACj 임의 프레임간 간격과 ACj 최대 경쟁 윈도우의 합보다 큰 경우, ACj 스테이션에 의한 패킷은 항상 ACi 스테이션에 의한 패킷보다 우선하므로 효과적인 네트워크 환경을 제공하는데 이 때, ACi 임의 프레임간 간격이 필요 이상으로 큰 경우 ACi 트래픽의 지연 시간이 커지고, 이로 인해 처리량까지 감소하므로 ACi 임의 프레임간 간격은 작을수록 효과적이다. 따라서, 위와 같은 조건에서 이전의 ACi 임의 프레임간 간격보다 큰 값에 의한 추가적인 실험은 수행되지 않을 수 있다.
조건 5 : 특정 접근 종류의 트래픽이 네트워크 상에 존재하지 않는 경우, 존재하지 않는 트래픽에 대한 EDCA 파라미터는 영향을 미치지 않으므로, 존재하지 않는 트래픽에 대한 EDCA 파라미터는 임의의 값으로 고정시켜 놓고, 존재하는 트래픽에 대한 EDCA 파라미터만을 조정하여 실험한다.
수신부(410)는 실시간 스테이션으로부터 트래픽 상세 패킷을 수신하거나 비실시간 스테이션으로부터 임의의 패킷을 수신하는 역할을 한다. 수신된 패킷은 트래픽 환경 분석부(420)로 전달된다.
트래픽 환경 분석부(420)는 수신부(410)로부터 전달 받은 패킷을 참조하여 트래픽 환경을 분석 한다. 즉, 접근 종류별 스테이션의 수와 실시간 트래픽 부하의 양을 확인하는 것인데, 트래픽 상세 패킷에 포함된 접근 종류 및 시간당 전송량을 이용하여 접근 종류별 스테이션의 수와 실시간 트래픽 부하의 양을 확인하는 것이다. 한편, 비실시간 스테이션은 트래픽 상세 패킷을 송신하지 않는데, 수신부(410) 로부터 전달 받은 패킷이 트래픽 상세 패킷이 아닌 임의의 패킷인 경우 이를 비실시간 스테이션에 의한 패킷으로 간주한다.
여기서, 비실시간 트래픽의 경우에는 사용자에게 그 지연 시간은 중요하게 작용하지 않는다. 즉, 문서와 같은 데이터의 경우 프레임 간의 지연 시간은 사용자에 의해 무시될 수 있으나, 전체 소요 시간은 중요하게 작용할 수도 있다. 따라서, 비실시간 트래픽의 평가 기준은 단위 시간 당 처리량이 된다.
한편, 실시간 트래픽의 경우에는 단위 시간 당 처리량 및 프레임 간의 지연 시간이 중요하게 작용한다. 특히, 음성의 경우 프레임 간의 지연 시간은 그 의미를 파악함에 있어서 치명적으로 작용할 수도 있다. 따라서, 실시간 트래픽의 평가 기준은 단위 시간 당 처리량이 완전히 처리되는 가정하에 지연 시간이 된다.
트래픽 환경 분석부(420)에 의해 확인된 정보는 파라미터 검색부(440)로 전달된다.
파라미터 검색부(440)는 트래픽 환경 분석부(420)로부터 전달 받은 트래픽 환경 정보를 이용하여 실시간 트래픽의 지연 시간을 감소시키거나, 비실시간 트래픽의 처리량을 증가시키는 EDCA 파라미터를 저장부(430)에서 검색하는 역할을 한다. 즉, 전달 받은 트래픽 환경 정보와 저장부(430)에 저장된 검색 정보를 비교하여 동일하거나 유사한 검색 정보를 추출하고, 추출된 검색 정보에 대응되는 EDCA 파라미터를 추출하는 것이다.
이 때, 파라미터 검색부(440)는 기존에 저장된 기본 EDCA 파라미터를 추출할 수도 있다. 예를 들어, 트래픽 환경 정보 즉, 접근 종류별 스테이션의 수 및 실시 간 트래픽 부하의 양을 참조하여 이와 동일하거나 가장 근접한 검색 정보가 없는 경우 저장부(430)에 기 저장된 기본 EDCA 파라미터를 추출하는 것이다. 즉, 트래픽 환경 정보와 동일하거나 유사한 검색 정보가 존재하는 경우 검색 정보에 대응되어 저장된 EDCA 파라미터를 송신부(450)로 전달하고, 트래픽 환경 정보와 동일하거나 유사한 검색 정보가 존재하지 않는 경우 기본 EDCA 파라미터를 추출하여 송신부(450)로 전달한다.
여기서, 트래픽 환경 정보와 검색 정보는 동일한 구성 요소를 가지고 있는 정보로서 각 구성 요소는 동일하거나 유사한 값을 가질 수 있다. 이 때, 유사는 사용자에 의해 임의로 선택될 수 있는 개념으로서, 예를 들어 그 값의 차이가 5%미만인 경우 유사하다고 할 수 있다.
구체적인 예를 들면, 저장된 검색 정보 중 접근 종류별 스테이션의 수가 30개이고, 실시간 트래픽 부하의 양이 100MB인 검색 정보가 있을 때, 검색된 트래픽 환경 정보는 접근 종류별 스테이션의 수가 29개이고, 실시간 트래픽 부하의 양이 101MB이면, 저장된 검색 정보와 검색된 트래픽 환경 정보는 유사하다고 판단할 수 있으며, 이 경우 저장된 검색 정보에 대응되는 EDCA 파라미터가 추출되는 것이다.
송신부(450)는 전달 받은 EDCA 파라미터를 네트워크에 참여한 스테이션에 송신하는 역할을 한다. 이 때, EDCA 파라미터는 비콘 패킷에 포함되어 송신될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 EDCA 파라미터를 추출하는 장치를 나타낸 블록도로서, EDCA 파라미터를 추출하는 장치는 트래픽 환경 수신부(510), 파라미터 선택부(520), 네트워크 시뮬레이터(530), 파라미터 추출부(540) 및 파라미터 저장부(550)를 포함하여 구성된다.
트래픽 환경 수신부(510)는 접근 종류별 스테이션의 수 및 실시간 트래픽 부하의 양 중 적어도 하나가 포함된 정보(트래픽 환경 정보)를 수신하는 역할을 한다. 즉, 사용자는 실험 대상이 되는 트래픽 환경을 입력하여야 하는 것인데, 이는 별도의 장치에 의해 자동으로 생성된 후에 입력될 수도 있다. 수신된 정보는 네트워크 시뮬레이터(530)로 전달된다.
파라미터 선택부(520)는 전체 EDCA 파라미터 조합 중 소정의 조건에 부합되는 임시 EDCA 파라미터를 선택하는 역할을 한다. 여기서, 파라미터 선택부(520)는 실시간 트래픽의 지연 시간을 감소시키거나, 비실시간 트래픽의 처리량을 증가시킬 가능성이 있는 임시 EDCA 파라미터만을 선택하는데, 이는 다시 말해, 실시간 트래픽의 지연 시간을 감소하지 못하고, 동시에 비실시간 트래픽의 처리량을 증가시키지 못하는 것이 명백한 임시 EDCA 파라미터는 선택하지 않는다는 것이다. 이에 대한 조건은 전술하였으므로 생략하기로 한다.
네트워크 시뮬레이터(530)는 트래픽 환경 수신부(510)에 의해 수신된 트래픽 환경 정보에 대응되는 데이터를 전송할 모의 스테이션을 생성하고, 파라미터 선택부(520)에 의해 선택된 임시 EDCA 파라미터를 모의 스테이션에 적용하여 통신 성능을 실험하는 역할을 한다. 즉, 복수의 모의 스테이션에 선택된 다양한 임시 EDCA 파라미터를 적용한 각 경우의 실시간(음성, 동영상) 트래픽의 지연 시간과 비실시간 트래픽의 처리량을 산출하는 것이다.
산출된 결과에 따라 비실시간 트래픽의 처리량, 동영상의 지연 시간 및 음성의 지연 시간을 축으로 하는 3차원 그래프가 형성되는데, 형성된 그래프에 해당하는 값이 테이블로 변환되어 저장될 수도 있다. 즉, 접근 종류별 스테이션의 수 및 실시간 트래픽 부하의 양에 대응되어 최적인 EDCA 파라미터가 테이블의 형태로 저장되는 것이다.
파라미터 추출부(540)는 임시 EDCA 파라미터 중 네트워크 시뮬레이터에 의해 산출된 모의 실험 결과를 참조하여 실시간 트래픽의 지연 시간을 감소시키거나, 비실시간 트래픽의 처리량을 증가시키는 EDCA 파라미터를 추출하는 역할을 한다. 즉, 파라미터 선택부(520)에 의해 선택된 임시 EDCA 파라미터 중 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 EDCA 파라미터만을 추출하는 것이다.
파라미터 저장부(550)는 파라미터 추출부(540)에 의해 추출된 EDCA 파라미터를 저장하는 역할을 한다. 파라미터 저장부(550)에 저장된 EDCA 파라미터는 별도의 통신 수단을 통하여 액세스 포인트(310)로 전달될 수 있는데, 액세스 포인트(310)는 이를 실제 스테이션에 송신하여 향상된 무선 통신 성능을 제공한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
수신부(410)는 네트워크에 참여한 각 스테이션으로부터 트래픽 환경 정보가 포함된 패킷을 수신한다(S710). 즉, 접근 종류별 스테이션의 수 및 실시간 트래픽 부하의 양을 산출하기 위한 정보가 포함된 패킷 수신하는 것인데, 구체적으로 실시간 트래픽에 대한 정보를 수신하기 위해서는 트래픽 상세 패킷을 수신하고, 비실 시간 트래픽에 대한 정보를 수신하기 위해서는 임의의 패킷을 수신한다. 여기서, 트래픽 상세 패킷에는 데이터의 접근 종류 및 실시간 트래픽 부하의 양이 포함되어 있다.
수신된 패킷은 트래픽 환경 분석부(420)로 전달되는데, 트래픽 환경 분석부(420)는 전달 받은 패킷을 참조하여 트래픽 환경을 분석한다(S720). 즉, 접근 종류별 스테이션의 수와 실시간 트래픽 부하의 양을 확인하는 것인데, 트래픽 상세 패킷에 포함된 접근 종류 및 시간당 전송량을 이용하여 접근 종류별 실시간 스테이션의 수와 실시간 트래픽 부하의 양을 확인하고, 임의의 패킷을 이용하여 비실시간 스테이션의 수를 확인한다.
확인된 트래픽 환경 정보는 파라미터 검색부(440)로 전달되고, 파라미터 검색부(440)는 저장부(430)에 저장된 검색 정보 중 전달 받은 트래픽 환경 정보와 동일하거나 유사한 것이 있는지 검색한다. 그리하여, 트래픽 환경 정보와 동일하거나 유사한 검색 정보가 있으면, 검색된 검색 정보에 대응되어 저장된 EDCA 파라미터를 추출하고, 트래픽 환경 정보와 동일하거나 유사한 검색 정보가 없으면, 기 저장된 기본 EDCA 파라미터를 추출한다(S730).
파라미터 검색부(440)에 의해 추출된 EDCA 파라미터는 송신부(450)로 전달되고, 송신부(450)는 전달 받은 EDCA 파라미터를 네트워크에 참여한 스테이션으로 송신한다(S740).
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 EDCA 파라미터를 실험에 의해 추출하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
트래픽 환경 수신부(510)는 접근 종류별 스테이션의 수 및 실시간 트래픽 부하의 양이 포함된 트래픽 환경 정보를 수신한다(S810). 수신된 데이터는 네트워크 시뮬레이터(530)로 전달되고, 네트워크 시뮬레이터(530)는 전달 받은 정보에 대응되는 모의 스테이션을 생성한다. 즉, 소프트웨어적으로 가상의 스테이션을 생성하는 것인데, 모의 스테이션의 기능을 수행하기 위한 실제의 스테이션이 사용될 수도 있다. 사용자는 실시간 스테이션의 수, 비실시간 스테이션의 수 및 실시간 트래픽 부하의 양 중 적어도 하나를 임의로 조정하여 입력할 수 있다.
파라미터 선택부(520)는 전체 EDCA 파라미터 중 소정 조건에 따른 임시 EDCA 파라미터를 선택한다(S820).
여기서, 조건은 IEEE 802.11e의 EDCA 파라미터에 부합하지 않는 EDCA 파라미터 선택을 제외하는 조건을 의미하는 것으로서, 조건 대해서는 전술하였으므로 생략하기로 한다.
또한, 파라미터 선택부(520)는 실시간 트래픽의 지연 시간을 감소하지 못하고, 동시에 비실시간 트래픽의 처리량을 증가시키지 못하는 것이 명백한 EDCA 파라미터는 선택하지 않는데, 이에 대한 조건도 전술하였으므로 생략하기로 한다.
파라미터 선택부(520)에 의해 선택된 임시 EDCA 파라미터도 네트워크 시뮬레이터(530)로 전달되는데, 네트워크 시뮬레이터(530)는 전달 받은 임시 EDCA 파라미터를 생성된 모의 스테이션에 적용하여 통신 성능을 모의 실험한다(S830).
참고적으로, 네트워크 시뮬레이터(530)에 의한 모의 실험은 실험 속도의 향상을 위하여 별도의 장치에 의해 구현될 수도 있다.
모의 실험 결과는 파라미터 저장부(550) 또는 별도의 저장 수단에 임시로 저장될 수 있는데, 파라미터 추출부(540)는 임시 EDCA 파라미터 중 저장된 모의 실험 결과를 참조하여 실시간 트래픽의 지연 시간을 감소시키거나, 비실시간 트래픽의 처리량을 증가시키는 EDCA 파라미터를 추출한다(S840).
파라미터 추출부(540)에 의해 추출된 EDCA 파라미터는 파라미터 저장부(550)에 저장된다(S850).
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 장치 및 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, IEEE 802.11e 무선 네트워크 환경에서 실시간 트래픽의 지연 시간을 감소시키거나, 비실시간 트래픽의 처리량을 증가시키는 EDCA 파라미터 값을 적용함으로써 향상된 무선 통신 성능을 제공할 수 있는 장점이 있다.
둘째, EDCA 파라미터 값을 동적으로 조정함으로써 실시간 트래픽의 지연 시간 및 비실시간 트래픽의 처리량 간의 상관 관계를 조절할 수 있는 장점도 있다.

Claims (20)

  1. 실시간 트래픽의 지연 시간을 감소시키거나, 비실시간 트래픽의 처리량을 증가시키는 EDCA 파라미터 및 상기 EDCA 파라미터에 대응되는 소정의 검색 정보를 저장하는 저장부;
    네트워크에 참여한 각 스테이션으로부터 전송할 데이터의 접근 종류 및 실시간 트래픽 부하의 양 중 적어도 하나가 포함된 정보를 수신하는 수신부;
    상기 수신된 정보가 참조되어 선택된 상기 검색 정보에 대응되는 EDCA 파라미터를 검색하는 파라미터 검색부; 및
    상기 검색된 EDCA 파라미터를 송신하는 송신부를 포함하는 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 실시간 트래픽은 동영상 트래픽 및 음성 트래픽 중 적어도 하나를 포함하는 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 비실시간 트래픽은 백그라운드 트래픽 및 최선 노력 트래픽 중 적어도 하나를 포함하는 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 검색 정보는 상기 접근 종류별 스테이션의 수 및 실시간 트래픽 부하의 양 중 적어도 하나를 포함하는 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 접근 종류는 비실시간, 동영상 및 음성 중 적어도 하나를 포함하는 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 EDCA 파라미터는 상기 접근 종류별 임의 프레임간 간격, 최저 경쟁 윈도우 및 최대 경쟁 윈도우 중 적어도 하나를 포함하는 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 저장된 EDCA 파라미터는 상기 임의 프레임간 간격, 최저 경쟁 윈도우 및 최대 경쟁 윈도우 중 적어도 하나의 값을 변경하는 실험에 의해 산출된 정보인 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 파라미터 검색부는 상기 수신된 정보가 참조되어 선택된 상기 검색 정 보에 대응되는 EDCA 파라미터가 없는 경우 저장된 기본 EDCA 파라미터를 검색하는 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 장치.
  9. 접근 종류별 스테이션의 수 및 실시간 트래픽 부하의 양 중 적어도 하나가 포함된 정보를 수신하는 트래픽 환경 수신부;
    임시 EDCA 파라미터를 선택하는 파라미터 선택부;
    상기 수신된 정보에 대응되는 트래픽을 발생할 모의 스테이션을 생성하고, 상기 선택된 임시 EDCA 파라미터를 상기 모의 스테이션에 적용하여 상기 모의 스테이션의 통신 성능을 실험하는 네트워크 시뮬레이터;
    상기 선택된 임시 EDCA 파라미터 중 상기 실험된 결과를 참조하여 실시간 트래픽의 지연 시간을 감소시키거나, 비실시간 트래픽의 처리량을 증가시키는 EDCA 파라미터를 추출하는 파라미터 추출부; 및
    상기 추출된 EDCA 파라미터를 저장하는 파라미터 저장부를 포함하는 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 임시 EDCA 파라미터 및 EDCA 파라미터는 상기 접근 종류별 임의 프레임간 간격, 최저 경쟁 윈도우 및 최대 경쟁 윈도우 중 적어도 하나를 포함하는 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 장치.
  11. 네트워크에 참여한 각 스테이션으로부터 전송할 데이터의 접근 종류 및 실시간 트래픽 부하의 양 중 적어도 하나가 포함된 정보를 수신하는 단계;
    상기 수신된 정보가 참조되어 선택된 상기 검색 정보에 대응되는 EDCA 파라미터를 검색하는 단계; 및
    상기 검색된 EDCA 파라미터를 송신하는 단계를 포함하는 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 실시간 트래픽은 동영상 트래픽 및 음성 트래픽 중 적어도 하나를 포함하는 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 비실시간 트래픽은 백그라운드 트래픽 및 최선 노력 트래픽 중 적어도 하나를 포함하는 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 검색 정보는 상기 접근 종류별 스테이션의 수 및 실시간 트래픽 부하의 양 중 적어도 하나를 포함하는 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 접근 종류는 비실시간, 동영상 및 음성 중 적어도 하나를 포함하는 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 방법.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 EDCA 파라미터는 상기 접근 종류별 임의 프레임간 간격, 최저 경쟁 윈도우 및 최대 경쟁 윈도우 중 적어도 하나를 포함하는 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 저장된 EDCA 파라미터는 상기 임의 프레임간 간격, 최저 경쟁 윈도우 및 최대 경쟁 윈도우 중 적어도 하나의 값을 변경하는 실험에 의해 산출된 정보인 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 방법.
  18. 제 11항에 있어서,
    상기 EDCA 파라미터를 검색하는 단계는 상기 수신된 정보가 참조되어 선택된 상기 검색 정보에 대응되는 EDCA 파라미터가 없는 경우 저장된 기본 EDCA 파라미터를 검색하는 단계를 포함하는 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 방법.
  19. 접근 종류별 스테이션의 수 및 실시간 트래픽 부하의 양 중 적어도 하나가 포함된 정보를 수신하는 단계;
    임시 EDCA 파라미터를 선택하는 단계;
    상기 수신된 정보에 대응되는 트래픽을 발생할 모의 스테이션을 생성하고, 상기 선택된 임시 EDCA 파라미터를 상기 모의 스테이션에 적용하여 상기 모의 스테이션의 통신 성능을 실험하는 단계;
    상기 선택된 임시 EDCA 파라미터 중 상기 실험된 결과를 참조하여 실시간 트래픽의 지연 시간을 감소시키거나, 비실시간 트래픽의 처리량을 증가시키는 EDCA 파라미터를 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 EDCA 파라미터를 저장하는 단계를 포함하는 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 임시 EDCA 파라미터 및 EDCA 파라미터는 상기 접근 종류별 임의 프레임간 간격, 최저 경쟁 윈도우 및 최대 경쟁 윈도우 중 적어도 하나를 포함하는 향상된 무선 통신 성능을 제공하는 방법.
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