KR100664034B1

KR100664034B1 - 무선랜에서의 ＱｏＳ 설정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100664034B1
Application number: KR1020050026693A
Authority: KR
Inventors: 김지혜; 성항동; 김건수; 김종성
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2007-01-03
Also published as: KR20060104481A

Abstract

본 발명은 무선랜에서의 QoS 설정 장치 및 방법에 관한 것으로 특히, IEEE802.11e 의 파라미터 기반 QoS(Quality of Services)를 설정하기 위한 시그널링(signalling)을 어플리케이션에서 실행하도록 함으로써 무선랜 환경에서 QoS(서비스 품질)을 향상시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. 이러한 목적의 본 발명은 서버-클라이언트 기능을 동시에 제공하는 다수의 디바이스가 연결된 무선 랜에 있어서, 상기 다수의 디바이스는 SM(Session Manager)와, 세션수만큼 구비되어 세션정보에 따라 상기 SM으로부터의 사용자 스펙을 Tspec(Traffic Specification)으로 변환하는 적어도 하나 이상의 SQM(Session QoS Manager)과, 임의의 SQM으로부터의 QoS 설정에 관련된 요청에 대해 무선랜 드라이버를 통해 MAC 계층으로 상기 요청 정보를 전달하고 그에 따른 응답을 상기 SQM 모듈로 전달하는 하나의 QSS(QoS Setup/Signalling)와, 클라이언트 모듈을 각기 구비하여 파라미터 기반의 QoS(Quality of Service)를 설정하도록 구성함을 특징으로 한다.

Description

무선랜에서의 ＱｏＳ 설정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SETTING QoS IN WIRELESS LAN}

도1은 일반적인 무선랜 환경에서 서버-클라이언트 시스템의 구성도.

도2는 종래 802.11e 규격에서 파라미터 기반의 QoS 셋업 과정은 보인 신호 흐름도.

도3은 본 발명의 실시 예를 위한 서버-클라이언트 시스템의 구성도.

도4는 도3에서 SQM의 QoS 서비스 과정을 보인 동작 순서도.

도5는 도3에서 QSS의 QoS 서비스 과정을 보인 동작 순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *

100~300 : 디바이스 110,210,310 : 서버

111,211,311 : SM(Session Manager)

112,212,312 : SQM(Session QoS Manager)

120,220,320 : QSS(QoS Setup/Signalling)

130,230,331,332 : 클라이언트

본 발명은 무선통신 기술에 관한 것으로 특히, IEEE 802.11e를 이용한 무선 랜(LAN) 환경에서 QoS 설정 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 노트북, PDA 등의 모바일 기기가 보급되면서 무선 랜을 이용한 파일 전송 등의 데이터 전송 및 스트리밍(streaming) 서비스가 확대되고 있다.

도1은 일반적인 서버와 다중 클라이언트간의 서비스 개념을 보인 신호 흐름도로서 이에 도시된 바와 같이, 서비스 제공을 위한 서버 프로그램이 존재하는 디바이스에는 서비스를 받고자 하는 클라이언트 프로그램들이 존재할 수 있음을 알 수 있다. 또한 각 서버는 다수의 클라이언트에게 서비스를 제공할 수 있음을 알 수 있다. 도1에 도시된 화살표방향은 서비스 제공 방향을 의미한다.

그런데, CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)를 기반으로 하는 무선 랜에서는 서비스 수요가 늘어남에 따라 서비스 품질(Quality of Service : QoS)이 급격하게 떨어지는 현상이 발생하고 있으며, 이는 스트리밍 등의 실시간 서비스에 영향을 주고 있다.

따라서, 무선 랜 환경에서 서비스 품질의 열화를 해소하기 위한 방안이 제시되어야 한다.

IEEE 802.11e 규격에서는 서비스 품질의 열화를 줄이기 위해, 우선순위 기반의 QoS(EDCA)와 파라미터를 기반으로한 QoS(HCCA)를 MAC(Media Access Control) 계층에서 지원하도록 정의하고 있다.

도2는 802.11e 규격에서 정의하고 있는 파라미터 기반의 QoS 셋업 과정을 도시한 것으로 이를 설명하면 다음과 같다.

non-AP(Acess Point) QSTA(QoS station)가 Tspec(Traffic Specification)을 매개변수(parameter)로 하여 ADDTS.request를 전송하면 QAP(QoS AP)의 MAC 계층에서 인지하여 수용 여부를 결정하고 이에 대한 응답을 MAC 계층을 통해 상기 non-AP QSTA에게 전달하게 된다. 즉, non-AP QSTA가 자신이 서비스 받기를 원하는 Tspec을 이용하여 QAP에게 대역폭(bandwidth) 할당을 요청하고, 상기 QAP가 QSTA의 요청을 수용하게 되면 요청받은 만큼의 TXOP(Transmission Opportunity)가 해당 QSTA의 TSID(Traffic Stream Identifier)에게 할당된다.

따라서, 무선랜 MAC 계층에서 대역폭을 할당받게 되면 서비스의 수요가 늘어나더라도 해당 TXOP만큼 해당 서비스를 사용할 수 있게 되어, 서비스 품질의 열화를 줄일 수 있게 된다.

그러나, 종래의 파라미터 기반 QoS 셋업 과정에서는 QoS 셋업 요청을 AP가 아닌 STA만이 할 수 있기 때문에, 네트워크에 속해 있는 각 기기들은 서비스에 참여하는 소스와 목적지가 AP인지 또는 STA인지를 알아야만 MAC 계층을 통해 QoS 셋업 요청을 할 수 있어 서비스 품질의 열화를 충분히 해소시키지 못하는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래의 단점을 개선하기 위하여 IEEE802.11e 의 파라미터 기반 QoS(Quality of Services)를 설정하기 위한 시그널링(signalling)을 어플리케이션에서 실행하도록 함으로써 무선랜 환경에서 QoS(서비스 품질)을 향상시킬 수 있도록 창안한 무선랜에서의 QoS 설정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 무선랜 드라이버와 어플리케이션간의 시그널링을 담당하는 QSS(QoS Setup/Signalling) 모듈과, 사용자 스펙을 세션정보(서버-클라이언트 수)에 따라 변경되는 무선랜 Tspec으로 변환하여 QSS 모듈에게 요청하는 다수의 SQM(Session QoS Manager) 모듈을 분리하여 파라미터 기반의 QoS를 설정하는 과정을 실행하도록 구성함을 특징으로 한다.

상기 QSS 모듈은 서버와 클라이언트 수(세션 수나 어플리케이션 수)에 무관하게 무선랜 디바이스에 하나만 구비되어 멀티 세션의 QoS 설정요청을 처리할 수 있도록 구성한다.

또한, SQM모듈과 QSS모듈을 이용한 QoS 설정방법을 QoS셋업 생성 및 수정, 삭제 방법에도 동일하게 적용함을 특징으로 한다.

그리고, QoS 설정은 무선랜 규격의 up link, down link, bidirectional Link, direct Link의 경우로 구분하여 적용하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예에서는 본 발명의 기술적 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 특히, QoS 방식에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.

도3은 본 발명의 실시 예를 위한 파라미터 기반의 QoS를 지원하는 서버-다중 클라이언트를 구비한 무선랜 네트워크의 구성도로서 이에 도시한 바와 같이, 디바이스(100~300)는 SM(Session Manager)와 n개의 SQM(Session QoS Manager)를 구비한 서버와, 무선랜 드라이버와의 시그널링을 담당하는 QSS(QoS Setup/Signalling) 모듈과, 클라이언트를 포함하여 구성된다.

상기 디바이스(100)는 SM(111)와 n개의 SQM(112)를 구비한 서버(110)와, 무선랜 드라이버와의 시그널링을 담당하는 QSS 모듈(120)과, 클라이언트(130)를 포함하여 구성된다.

상기 디바이스(200)는 SM(211)와 n개의 SQM(212)를 구비한 서버(210)와, 무선랜 드라이버와의 시그널링을 담당하는 QSS 모듈(220)과, 클라이언트(230)를 포함하여 구성된다.

상기 다비이스(300)는 SM(311)와 n개의 SQM(312)를 구비한 서버(310)와, 무선랜 드라이버와의 시그널링을 담당하는 QSS 모듈(320)과, 클라이언트(331,332)를 포함하여 구성된다.

도3에서 굵은 실선은 서비스의 방향을 나타내며, 점선은 무선랜 QoS 셋업 요청을 표시한다.

본 발명의 실시 예로 도시된 도3에서 각각의 디바이스(100~300)가 임의의 클라이언트에게 서비스를 제공하는 과정은 동일함으로, 디바이스(100)를 중심으로 동작을 설명하기로 한다.

SM(111)은 서버 프로그램에 위치하여, 무선 랜 내에 구비된 다수의 클라이언트의 서비스 요청을 처리하는데, 여러 세션을 관리하기 때문에 하나만 구비한다.

SQM 모듈(112-1,112-2)은 세션단위로 QoS를 관리하는 모듈로서, 각각의 세션 하나에 대해서만 관리하므로 세션 수만큼 구비되어야 한다.

이러한 SQM 모듈(112-1,112-2)은 어플리케이션의 사용자 스펙을 MAC 계층의 QoS 요청에 필요한 파라미터, 즉 Tspec(예를 들어, mean data rate, Surplus Bandwidth Allowance, delay bound 등)으로 바꿔 QSS 모듈(120)에게 QoS 셋업 생성을 요청한다.

상기 QSS 모듈(120)은 SQM 모듈(112-1 또는 112-2)로부터 받은 QoS 요청을 무선랜 드라이버에 시그널링하여 실질적인 QoS 셋업 처리한 결과를 상기 SQM 모듈(112-1 또는 112-2)에게 전달한다. 상기 QSS 모듈(120)은 무선 랜 드라이버와의 시그널링이 필요하므로 무선 랜이 장착된 장치별로 하나씩만 구비한다.

상기에서 SQM 모듈(112-1, 112-2)가 QSS 모듈(120)에 QoS 셋업 과정을 설명하였으나, 수정 또는 삭제의 경우에도 동일하게 적용할 수 있음은 물론 디바이스(200)(300)에 각기 구비된 QSS 모듈(220)(320)에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.

한편, SQM 모듈의 동작을 도4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

SQM 모듈은 SM으로부터 무선랜 QoS 셋업 요청이 있으면, 그 SM으로부터 사용자 스펙(user spec)을 전달받아, 이를 Tspec을 만들게 된다.

그런데, Tspec 필드 내의 TSInfo 필드 중 direction 필드는 서비스 방향을 의미하므로 이에 대한 결정은 서비스를 제공하는 서버와 클라이언트의 무선랜 역할(BSS type) 또는 DLP(Direct Link Protocol) 지원 여부에 의해서 달라지게 된다. 이는 파라미터를 기반으로 한 QoS 셋업 요청을 QSTA만이 수행하기 때문이다.

따라서, SQM 모듈은 서버와 클라이언트의 QSS 모듈에게 AP인지 또는 STA인지 를 문의한다.

이에 따라, 서버와 클라이언트 모두 QSTA일 경우 SQM 모듈은 서버와 클라이언트 중 하나의 QSS 모듈로만 QoS 셋업요청 정보를 제공하고 그에 따른 응답을 SM으로 전달한다.

만일, 서버와 클라이언트 중 하나가 AP일 경우에는 어느 것이 AP인지 또는 STA인지 구별할 필요없이, 해당 요청을 서버와 클라이언트의 QSS 모듈로 모두 보내고, 그에 따른 응답 중 "권한없음"의 에러메시지가 아닌 다른 응답값을 SM에게 전달한다. 여기서, 서버와 클라이언트 모두에게 요청을 전달하는 경우를 설명하였으나, STA에게만 서비스를 요청할 수도 있다.

상기 과정은 QoS 셋업 생성에 대해서만 설명하였으나, Tspec을 수정하여 QoS셋업 수정(modification) 및 삭제(Deletion)에도 동일하게 적용할 수 있다.

여기서, 상기 과정을 디바이스(100)를 서버, 디바이스(200)를 클라이언트로 가정하여 SQM 모듈(112-1)이 QoS 셋업을 요청하는 경우를 설명하면 다음과 같다.

SQM 모듈(112-1)은 SM(111)으로부터 QoS 셋업 요청을 받으면 그 SM(111)으로부터의 사용자 스펙을 Tspec로 변환한 후 QSS 모듈(120)(220)에게 AP인지 또는 STA인지를 문의한다.

이때, 서버와 클라이언트 중 하나가 STA인 경우 SQM 모듈(112-1)은 TSinfo 필드 중 direction 필드를 Uplink로 설정하여 QSS 모듈(120)로 전달하고, 상기 direction 필드를 Downlink로 설정하여 QSS 모듈(220)로 전달한다.

이에 따라, QSS 모듈(120)(220)로부터 응답이 오면 SQM 모듈(112-1)은 2개의 응답 중에 "권한없음"이라는 에러 코드가 있는지를 확인하고, "권한없음"이라는 에러 코드가 확인되면 에러 코드가 아닌 응답 값을 SM(111)에게 전달한다.

그리고, 상기에서 서버와 클라이언트가 모두 STA로 판명된 경우 SQM 모듈(112-1)은 DLP의 지원 여부를 확인한다

이때, DLP 지원으로 확인되면 SQM 모듈(112-1)은 TSinfo 필드 중 direction 필드를 directlink로 설정하여 QSS 모듈(120 또는 220)로 전달하고 그에 대한 응답이 있는지 대기한다.

만일 상기에서 DLP 지원이 되지 않는 것으로 확인되면 TSinfo 필드 중 direction 필드를 bidirectionlink로 설정하여 QSS 모듈(120 또는 220)로 전달하고 그에 대한 응답이 있는지 대기한다.

이에 따라, QSS 모듈(120 또는 220)로부터 응답이 오면 SQM 모듈(112-1)은 그 응답값을 SM(111)에게 전달한다.

또한, QSS 모듈의 동작을 도5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

QSS 모듈은 각 무선 디바이스별로 하나만 존재하기 때문에 다중 SQM의 요청을 처리할 수 있어야 한다.

TSInfo 필드의 direction 필드를 채우기 위해 SQM 모듈이 BSS type 정보를 요청하면, QSS 모듈은 무선랜 드라이버의 Mib(management information base)로부터 해당 정보를 가져와서 SQM 모듈에게 전달하게 된다. 여기서, Mib는 망 기기를 감시, 제어하기 위해 사용되는 체계화된 관리 정보 항목들을 의미한다.

SQM 모듈로부터 QoS 셋업 생성이 요청된 경우에는 자신의 BSS Type이 AP인지 STA인지를 확인한다.

이에 따라, AP로 확인된 경우에는 무선랜 드라이버에 시그널링할 필요없이 "권한없음"이라는 에러코드를 SQM 모듈에게 전달하게된다.

반대로, STA로 확인된 경우에는 요청에 따라, ADDTS.request를 무선랜 드라이버로 시그널링한 후 해당 요청에 대한 리턴값을 SQM 모듈에게 전달한다.

상기 QSS에 대한 과정도 QoS 셋업 생성, 수정, 삭제의 경우에 모두 적용할 수 있다.

여기서, QSS 모듈(220)이 SQM 모듈(112-1)의 QoS 요청에 대해 실행하는 과정을 가정하여 설명하면 다음과 같다.

QSS 모듈(220)은 SQM 모듈(112-1)로부터 AP 인지 또는 STA인지에 대한 문의가 있으면 무선랜 드라이버의 Mib로부터 BSS type 정보를 가져오고 이를 상기 SQM 모듈(112-1)로 전달한다.

이후, SQM 모듈(112-1)로부터 QoS 셋업 요청이 있으면 QSS 모듈(220)은 BSS(Basic Synchronized Subset) type이 AP인지를 확인한다.

이에 따라, AP로 확인되면 QSS 모듈(220)은 SQM 모듈(112-1)에게 "권한없음"이라는 에러코드를 전달하고, STA로 확인되면 무선 랜 드라이버를 통해 MAC 계층으로 ADDTs.request를 전달한 후 그에 따른 ADDTS.response를 응답받아 SQM 모듈(112-1)로 전달한다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 802.11e 규격 중 파라미터 기 반의 QoS를 MAC 계층에서 지원하도록 하기 위하여 어플리케이션 계층에서 실질적으로 시그널링함으로써 서비스 품질의 열화를 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 세션정보에 따라서 필드값이 바뀌는 Tspec을 SQM모듈이 만들게 하고, 무선랜 드라이버와 시그널링은 QSS 모듈이 담당하게 함으로써 각 세션의 효율적으로 처리할 수 있도록 한다. 즉, 본 발명은 서버-클라이언트의 수(= 세션 수)에 상관없이 무선랜 디바이스마다 단 하나의 QSS 모듈을 통해 시그널링하므로 효율성을 향상시키는 효과를 달성하게 된다.

Claims

서버-클라이언트 기능을 동시에 제공하는 다수의 디바이스가 연결된 무선 랜에 있어서,

상기 다수의 디바이스는

SM(Session Manager)와,

세션수만큼 구비되어 세션정보에 따라 상기 SM으로부터의 사용자 스펙을 무선랜 Tspec(Traffic Specification)으로 변환하는 적어도 하나 이상의 SQM(Session QoS Manager)와,

임의의 SQM 모듈로부터의 QoS 설정에 관련된 요청에 대해 무선랜 드라이버를 통해 MAC 계층으로 상기 요청 정보를 전달하고 그에 따른 응답을 상기 SQM 모듈로 전달하는 하나의 QSS(QoS Setup/Signalling) 모듈과,

클라이언트 모듈을 각기 구비하여 파라미터 기반의 QoS(Quality of Service)를 설정하도록 구성함을 특징으로 하는 무선랜에서의 QoS 설정 장치.
제1항에 있어서, SM과 SQM 모듈은 서버에 탑재되어

자신을 포함한 다른 디바이스의 QSS 모듈로 QoS 서비스를 요청하도록 구성됨을 특징으로 하는 무선랜에서의 QoS 설정 장치.
제1항에 있어서, SQM 모듈은

SM으로부터 QoS 설정에 관련된 요청에 대해 서버와 클라이언트의 QSS 모듈로 AP(Access Point)인지 또는 STA(Station)인지를 확인한 후 서비스 방향을 결정하도록 구성함을 특징으로 하는 무선랜에서의 QoS 설정 장치.
제3항에 있어서, 서버와 클라이언트가 모두 STA로 확인되면 DLP(Direct Link Protocol)의 지원 여부를 확인하여 서비스 방향을 결정하는 것을 특징으로 하는 무선랜에서의 QoS 설정 장치.
제4항에 있어서, DLP 지원으로 확인되면 direct link를 설정하여 서버 또는 클라이언트의 QSS 모듈로 서비스 요청을 전달하고 그에 따른 응답을 SM에게 전달하는 것을 특징으로하는 무선랜에서의 QoS 설정 장치.
제4항에 있어서, DLP 지원이 되지 않는 것으로 확인되면 bidirectional link를 설정하여 서버 또는 클라이언트의 QSS 모듈로 서비스 요청을 전달하고 그에 따른 응답을 SM에게 전달하는 것을 특징으로하는 무선랜에서의 QoS 설정 장치.
제3항에 있어서,

서버와 클라이언트 중 하나가 STA가 아니라고 확인되면 uplink 설정을 서버로 전달하고 downlink 설정을 클라이언트로 전달하고 그에 따는 에러코드가 아닌 응답값을 SM에게 전달하는 것을 특징으로 하는 무선랜에서의 QoS 설정 장치.
제5항 내지 제7항 중 어느 한항에 있어서, link 설정은 TSinfo 필드 중 direction 필드를 이용하는 것을 특징으로 하는 무선랜에서의 QoS 설정 장치.
제1항에 있어서, QSS 모듈은

SQM 모듈에서의 AP인지 또는 STA인지에 대한 문의에 대해 무선랜 드라이버의 Mib(management information base)로부터 해당 BSS 정보를 가져와서 SQM 모듈에게 전달하는 것을 특징으로 하는 무선랜에서의 QoS 설정 장치.
제1항에 있어서, QSS 모듈은

SQM 모듈에서의 QoS 설정에 관련된 요청에 대해 BSS type이 AP로 확인되면 에러코드를 SQM 모듈로 전달하고

AP가 아닌 경우 무선랜 드라이버를 통해 MAC 계층으로 해당 요청을 전달한 후 그에 따른 응답을 SQM으로 전달하는 것을 특징으로 하는 무선랜에서의 QoS 설정 장치.
제1항에 있어서, QoS 설정에 관련한 요청은

셋업(setup), 수정(modification), 삭제(deletion) 중 하나임을 특징으로 하는 무선랜에서의 QoS 설정 장치.
무선랜 드라이버와 시그널링하는 QSS(QoS Setup/Signalling) 모듈과 분리되어, 세션정보에 따라 사용자 스펙을 Tspec으로 변환하여 QSS 모듈에게 요청하는 SQM(Session QoS Manager) 모듈이 구비되는 무선랜에서의 파라미터 기반의 QoS 설정 방법에 있어서,

SM으로부터 QoS 설정 관련한 요청이 있으면 서버와 클라이언트의 QSS 모듈로 AP(Access Point)인지 또는 STA(Station)인지를 문의하는 단계와,

상기 서버와 클라이언트가 모두 STA로 확인되면 DLP(Direct Link Protocol)을 지원하는지 확인하는 단계와,

상기에서 DLP 지원 여부에 따라 direct link 또는 bidirectional link를 설정하여 서버와 클라이언트 중 하나로 전달하고 그에 따른 응답을 SM에게 전달하는 단계와,

상기에서 서버와 클라이언트 중 하나라도 STA가 아니라고 판단되면 uplink 설정을 서버에 전달하고 downlink 설정을 클라이언트로 전달한 후 그에 따른 에러가 없는 응답값을 SM에게 전달하는 단계를 수행하도록 구성함을 특징으로 하는 무선랜에서의 QoS 설정 방법.
제12항에 있어서, AP 또는 STA의 확인은

서버와 클라이언트에 구비된 SQM 모듈이 무선랜 드라이버의 Mib로부터 획득한 BSS type 정보를 이용하는 것을 특징으로 하는 무선랜에서의 QoS 설정 방법.
제12항에 있어서, link 설정은

Tspec 내의 TSinfo 필드 중 direction 필드를 이용하는 것을 특징으로 하는 무선랜에서의 QoS 설정 방법.
제12항에 있어서, QoS 설정에 관련한 요청은

셋업(setup), 수정(modification), 삭제(deletion) 중 하나임을 특징으로 하는 무선랜에서의 QoS 설정 장치.