KR100667700B1

KR100667700B1 - 휴대 인터넷 시스템의 단말 장치와 단말 장치에서의 상향데이터 전송 방법

Info

Publication number: KR100667700B1
Application number: KR20040100304A
Authority: KR
Inventors: 이승규; 박남훈; 안지환
Original assignee: 한국전자통신연구원; 에스케이 텔레콤주식회사; 주식회사 케이티프리텔; 삼성전자주식회사; 하나로텔레콤 주식회사; 주식회사 케이티
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2007-01-12
Also published as: US7944824B2; US20090109844A1; CN101112052B; EP1817875A1; CN101112052A; EP1817875B1; JP2008522535A; WO2006059823A1; KR20060061523A; JP4763715B2

Abstract

휴대 인터넷 시스템의 단말 장치에서 상향 데이터를 처리하는 방법에서, 분류기가 발생된 패킷을 등급별로 분류한다. 패킷이 분류된 후 큐 연산 함수의 정보가 순환 큐에 저장되고, 순환 큐에서 함수의 정보가 추출되면서 대기 큐에 큐잉 동작이 수행된다. 그리고 패킷 처리기가 대기 큐에 대기중인 패킷을 처리하여 송출한다.

휴대 인터넷, 단말, 상향, 순환큐, 타스크릿, 쓰레드

Description

휴대 인터넷 시스템의 단말 장치와 단말 장치에서의 상향 데이터 전송 방법 {TERMINAL OF PORTABLE INTERNET SYSTEM AND METHOD OF TRANSMITTING UPLINK DATA IN TERMINAL}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휴대 인터넷 시스템의 단말 장치의 계층 구조를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 단말 장치의 MAC 계층을 나타내는 도면이다.

도 3은 도 2의 패킷 처리기의 개략적인 구조이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상향 데이터 전송 방법을 나타내는 흐름도이다.

본 발명은 휴대 인터넷 시스템의 단말 장치와 단말 장치에서의 상향 데이터 전송 방법 및 기록 매체에 관한 것이다.

휴대 인터넷 시스템은 종래의 무선 LAN(local area network)와 같이 고정된 억세스 포인트를 이용하는 근거리 데이터 통신 방식에 이동성을 지원하는 차세대 통신 방식이며, 현재 IEEE 802.16, IEEE 802.16e 등을 중심으로 표준화가 진행되고 있다. 휴대 인터넷 시스템은 이동 통신 서비스와 같이 기지국 사이에서 가입자 단말 장치의 핸드 오버를 지원하며, 가입자 단말 장치의 이동에 따라 동적인 IP 어드레스 할당을 수행한다.

휴대 인터넷 시스템은 직교 주파수 분할 다중화(OFDM, orthogonal frequency division multiplexing) 방식을 변복조에 사용하고 주파수 분할 다중화(FDMA, frequency division multiple access)/시간 분할 다중화(TDMA, time division multiple access) 방식을 사용자 다중화에 사용하는 시스템이다. 이러한 휴대 인터넷 시스템은 패킷을 등급별로 분류하고 등급에 따른 차별 송출을 위해 QoS(quality of service) 보장 기능을 갖추고 있다. 따라서 단말 장치는 응용 계층의 상향 데이터를 바로 송출하지 않고 대기 큐에 대기시킨 후, 여러 가지 QoS 정책을 적용하여 우선 순위를 부여한 뒤 순위별 송출을 한다.

휴대 인터넷 시스템의 단말 장치에서, 상향 데이터는 분류기를 거쳐 등급별로 분류되어 대기 큐에 저장되고, 대기 큐의 데이터는 패킷 처리기에 의하여 QoS 정책이 적용된 후, 우선 순위별로 송출된다. 이때, 사용자 패킷이 단말 장치내의 분류기에 도착되기 위해서 커널(예를 들어 리눅스 커널) 상에서 인터럽트와 인터럽트 핸들링 루틴이 구동된다. 그리고 인터럽트와 인터럽트 핸들링 루틴은 다시 타스크릿(tasklet)과 연결되고 타스크릿이 분류기를 호출함으로써 사용자 패킷이 분류기에 도착할 수 있다. 즉, 분류기와 대기 큐 연산 관련 루틴들은 타스크릿의 일부로 동작한다.

그리고 대기 큐에서 우선 순위를 적용하여 패킷을 처리하는 부분은 인터럽트 기반으로 데이터가 도착할 때 처리되는 것이 아니라 백 그라운드로 독립적으로 수행되는 데몬(daemon)과 같은 성격을 지니므로, 리눅스 커널의 커널 쓰레드(kernel thread)로 처리된다. 따라서 대기 큐를 공통 데이터로 해서 분류기는 타스크릿으로 운용되고 패킷 처리기는 커널 쓰레드로 운영되면서 상향 데이터가 처리된다.

그런데 타스크릿은 인터럽트에 기반하여 구동되는 루틴이므로 단일 연산을 보장하지 못한다. 즉, 어떤 타스크릿 수행이 완전히 끝나지 않은 상태에서 다른 타스크릿이 구동될 수도 있다. 상향 데이터가 비동기적으로 발생하는 이벤트인데, 이러한 이벤트 발생 빈도가 빈번하면 인터럽트가 자주 발생하므로 여러 타스크릿들이 중첩되어 구동될 수 있다.

그리고 분류기는 항상 대기 큐에 데이터를 저장하기 위하여 큐 삽입 연산을 수행한다. 이러한 큐 삽입 연산은 기본적으로 연결 리스트의 연결 구조를 바꾸는 작업이므로, 큐 삽입 연산 관련 자료 구조의 수정은 상호 배제 형태로 동작하여야 한다. 그렇지 않으면 자료 구조가 비정상적으로 수정되어 올바르지 못한 동작이 발생할 수 있다.

그런데 앞서 설명한 것처럼 분류기는 타스크릿으로 동작하여서 단일 연산을 보장하지 못하므로, 큐 관련 연산의 상호 배제가 보장되지 않아서 큐 관련 자료 구조가 잘못 수정될 위험성이 항상 존재한다. 그리고 자료 구조의 잘못된 수정은 시스템의 중단(fault)을 가져온다는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 휴대 인터넷 시스템 단말 장치가 상향 데이터를 전송할 때 분류기의 큐 연산 수행에서 상호 배제를 보장하는 방법을 제공하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 한 특징에 따르면 매체 접근 제어 계층과 물리 계층을 가지는 휴대 인터넷 시스템의 단말 장치가 제공된다. 단말 장치의 매체 접근 제어 계층은, 분류기, 지연기, 대기 큐 및 패킷 처리기로 이루어진다. 분류기는 패킷을 등급별로 분류하고, 지연기는 상기 분류기에서 패킷이 분류된 후 일정 시간이 경과된 후에 큐 연산 함수를 호출한다. 대기 큐는 상기 큐 연산 함수에 의해 패킷을 저장하고, 패킷 처리기는 상기 대기 큐에 대기중인 패킷을 처리하여 상기 물리 계층으로 송출한다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 상기 지연기는 상기 큐 연산 함수의 번지와 인수를 저장하는 순환 큐를 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 휴대 인터넷 시스템의 단말 장치에서 상향 데이터를 전송하는 방법이 제공된다. 이 방법에 의하면, 패킷이 등급별로 분류되고, 일정 시간이 경과한 후에 큐 연산 함수가 호출된다. 그리고 상기 호출된 큐 연산 함수에 의해 큐잉 동작이 수행된다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 상기 지연 동작은, 큐 연산 함수의 정보가 순환 큐에 저장되고 상기 순환 큐에 저장된 함수 정보가 순차적으로 추출되어서 수행된다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 휴대 인터넷 시스템의 단말 장치 및 단말 장치에서의 상향 데이터 전송 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 단말 장치의 계층 구조는 매체 접근 제어(MAC, medium access control) 계층(100) 및 물리 계층(200)으로 크게 이루어진다. 단말 장치의 응용 계층(도시하지 않음)에서 발생된 상향 데이터는 MAC 계층(100)을 거쳐 물리 계층(200)을 통하여 전송된다.

물리 계층(200)은 변복조, RF 처리 등의 무선 통신 기능을 수행하는 계층이며, MAC 계층(100)은 물리 계층(200) 상부에 위치하는 프로토콜로서 물리 계층(200)의 접근을 관장하는 계층이다. 이러한 MAC 계층(100)은 응용 계층에서 발생된 상향 데이터의 패킷을 등급별로 분류하여 저장한 후, QoS 정책에 따라 우선 순위별로 송출되도록 물리 계층(200)으로 전달한다.

다음, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 단말 장치의 MAC 계층에 대해서 상세하게 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 단말 장치의 MAC 계층을 나타내는 도면이며, 도 3은 도 2의 패킷 처리기의 개략적인 구조이다. 도 2에서는 MAC 계층(100) 중 상향 데이터 처리 구조만을 도시하였다.

도 2를 보면, MAC 계층(100)은 분류기(110), 순환 큐(120), 대기 큐(130) 및 패킷 처리기(140)를 포함하며, 분류기(110)와 패킷 처리기(140)는 QoS 정책 저장기(150)의 QoS 정책에 따라 의사 결정을 하는 구조로 되어 있다. 한쪽의 분류기(110)와 다른 쪽의 대기 큐(130) 및 패킷 처리기(140)는 순환 큐(120)를 공유하고 있다.

상향 데이터 처리기(110)의 분류기(110)는 응용 계층에서 발생된 패킷을 등급별로 분류하고, 큐 관련 연산을 수행할 함수의 주소(pointer)와 인수(argument)를 순환 큐(120)에 저장한다.

순환 큐(120)는 큐의 머리와 꼬리를 두고 있으며, 머리에서는 일반적으로 쓰기 동작이 수행되고 꼬리에서는 읽기 동작이 수행되도록 되어 있으므로, 버퍼의 크기가 허용되는 한 쓰기와 순환 큐(120)에서 쓰기와 읽기가 독립적으로 수행된다. 그리고 순환 큐(120)에 쓰여진 주소, 인수 등의 함수 관련 정보는 커널 쓰레드에 의하여 순차적으로 읽혀지면서 큐 관련 연산을 수행할 함수가 일렬로 호출된다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 분류기(110)가 패킷을 등급별로 분류한 시점에서 일정 시간이 지연된 후에 큐 관련 연산을 수행할 함수가 호출되며, 순환 큐(120)는 함수 호출을 지연하는 지연기 역할을 한다. 순환 큐(120)에서 큐 연산 함수가 순차적으로 호출되면 함수 연산에 의해 대기 큐(130)에 패킷이 저장된다.

패킷 처리기(140)는 대기 큐(130)에 대기중인 패킷을 처리하여 QoS 정책에 따라 우선 순위별로 송출한다. 도 3을 보면, 이러한 패킷 처리기(140)는 수락 제어기(141), 대역폭 관리기(142), 대역폭 제어기(143) 및 우선 순위 제어기(144)를 포함한다.

수락 제어기(141)는 트래픽의 상황을 감안하여 대기 큐(130)에 있는 데이터를 선별하여 버릴지 수용할지를 결정한다. 대역폭 관리기(142)는 대기 큐(130)에 대기중인 데이터를 분석하여 필요한 대역폭을 계산하고, 대역폭 제어기(143)는 계산된 대역폭을 요청한다. 우선 순위 제어기(144)는 확보된 대역폭을 기준으로 하여 대역폭의 길이를 초과하지 않은 범위에서 대기 큐(130)에 대기중인 데이터를 QoS 정책에 따라 우선 순위가 높은 순으로 추출하여 송신한다.

그리고 상향 데이터는 비동기적으로 발생하는 이벤트이므로 분류기(110)는 리눅스 커널의 타스크릿으로 운영되고, 대기 큐(130)와 패킷 처리기(140)는 데몬처럼 끊임없이 순환하면서 반복적으로 동작하므로 커널 쓰레드로 운영될 수 있다. 즉, 순환 큐(120)를 중심에서 공유하면서 한쪽의 분류기(110)는 리눅스 커널의 타스크릿으로 운영되고 다른 쪽의 대기 큐(130)와 패킷 처리기(140)는 리눅스 커널의 커널 쓰레드로 운영될 수 있다.

다음, 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 상향 데이터 전송 방법에 대해서 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상향 데이터 전송 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 상향 데이터가 발생되면 분류기(110)는 상향 데이터 패킷을 QoS 정책에 따라 등급별로 분류하고(S410), 큐 연산을 수행할 함수의 주 소와 인수를 순환 큐(120)에 저장한다(S420). 순환 큐(120)에 저장된 함수의 주소와 인수는 커널 쓰레드에 의해 일정 시간이 지연된 후 읽혀져서 큐 연산을 수행할 함수가 호출된다(S430). 그리고 큐 관련 함수가 호출되면 그 함수의 연산에 의해 분류기(110)에 의해 분류된 패킷이 대기 큐(130)에 저장되는 큐잉(queuing) 동작이 수행된다(S440).

이때, 순환 큐(120)에 저장된 함수 정보는 커널 쓰레드에 의해 순차적으로 읽혀지면서 큐 관련 함수가 일렬로 호출된다. 따라서 큐 관련 연산의 상호 배제가 보장되어서 큐 관련 연산 수행 중 자료 구조가 잘못 수정되는 것이 방지될 수 있다.

패킷 처리기(140)의 수락 제어기(141)는 큐잉 동작이 끝난 대기 큐(130)를 이용하여 수락 제어를 수행한다(S450). 이러한 수락 제어에 의해 네트워크의 트래픽 상황에 따라 중요도가 낮은 패킷이 폐기된다. 이후, 대역폭 관리기(142)는 대기 큐(130)에 대기중인 패킷을 분석하여 필요한 대역폭을 계산하고(S460), 대역폭 제어기(143)는 계산된 대역폭을 요구하여 대역폭을 할당한다(S470). 다음, 우선 순위 제어기(144)는 할당된 대역폭의 길이를 초과하지 않는 범위 내에서 대기 큐(130)에 대기중인 패킷을 우선 순위가 높은 순으로 추출하여 할당된 대역폭에 위치시켜 송출한다(S480). 이와 같이 송출된 패킷은 물리 계층(200)을 통하여 기지국으로 송출된다. 이러한 큐잉 동작과 패킷 처리 동작(S450∼S480)은 데몬과 같이 끊임없이 순환하면서 반복적으로 동작될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 상향 데이터 전송 방법은 프로그램으로 구현되어 단말 장치의 정보 처리기로 실행시킬 수 있는 형태로 기록매체(시디롬, 램, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

이와 같이, 본 발명에서는 분류기가 대기 큐 및 패킷 처리기와 순환 큐를 공유하고, 특히 대기 큐가 타스크릿으로 동작하고 대기 큐와 패킷 처리기가 커널 쓰레드로 동작함으로써, 고장에 강한 상향 데이터 전송이 이루어질 수 있다.

Claims

매체 접근 제어 계층과 물리 계층을 가지는 휴대 인터넷 시스템의 단말 장치에 있어서,

상기 매체 접근 제어 계층은,

패킷을 등급별로 분류하는 분류기,

상기 분류기에서 패킷이 분류된 후 일정 시간이 경과된 후에 큐 연산 함수를 순차적으로 호출하는 지연기,

상기 큐 연산 함수에 의해 패킷을 저장하는 대기 큐, 그리고

상기 대기 큐에 대기중인 패킷을 처리하여 상기 물리 계층으로 송출하는 패킷 처리기

를 포함하는 휴대 인터넷 시스템의 단말 장치.
제1항에 있어서,

상기 지연기는 상기 큐 연산 함수의 번지와 인수를 저장하는 순환 큐를 포함하고, 상기 순환 큐를 통해 상기 큐 연산 함수를 순차적으로 호출하는 휴대 인터넷 시스템의 단말 장치.
제2항에 있어서,

상기 순환 큐에 저장된 상기 큐 연산 함수의 번지와 인수는 커널 쓰레드에 의해 순차적으로 추출되는 휴대 인터넷 시스템의 단말 장치.
제3항에 있어서,

상기 순환 큐는 상기 분류기와 상기 대기 큐에 의해 공유되는 휴대 인터넷 시스템의 단말 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 분류기는 커널의 타스크릿으로 운영되며,

상기 대기 큐와 상기 패킷 처리기는 커널 쓰레드로 운영되는 휴대 인터넷 시스템의 단말 장치.
제5항에 있어서,

상기 커널은 리눅스 커널인 휴대 인터넷 시스템의 단말 장치.
제5항에 있어서,

상기 패킷 처리기는,

상기 대기 큐를 이용하여 수락 제어를 하는 수락 제어기,

상기 대기 큐에 대기중인 패킷을 분석하여 필요한 대역폭을 계산하는 대역폭 관리기,

상기 계산된 대역폭을 요구하여 할당하는 대역폭 제어기, 그리고

상기 대기 큐에 대기중인 패킷을 우선 순위 별로 상기 할당된 대역폭에 위치 시켜 송출하는 우선 순위 제어기

를 포함하는 휴대 인터넷 시스템의 단말 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 등급 및 상기 우선 순위는 QoS(quality of service) 정책에 의해 결정되는 휴대 인터넷 시스템의 단말 장치.
휴대 인터넷 시스템의 단말 장치에서 상향 데이터를 전송하는 방법에 있어서,

패킷을 등급별로 분류하는 제1 단계,

상기 패킷을 분류하고 일정 시간이 경과한 후에 큐 연산 함수를 순차적으로 호출하는 제2 단계, 그리고

상기 호출된 큐 연산 함수로 큐잉 동작을 수행하는 제3 단계

를 포함하는 단말 장치에서의 상향 데이터 전송 방법.
제9항에 있어서,

상기 제2 단계는

상기 패킷을 분류하고 큐 연산 함수의 정보를 순환 큐에 저장하는 단계, 그리고

상기 순환 큐에 저장된 함수 정보를 순차적으로 추출하는 단계

를 포함하는 단말 장치의 상향 데이터 전송 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서,

상기 제1 단계는 타스크릿으로 수행되고,

상기 제3 단계는 커널 쓰레드로 수행되는 단말 장치의 상향 데이터 전송 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서,

상기 큐잉된 패킷에 대해 수락 제어를 수행하는 제4 단계,

상기 수락 제어에 의해 수락된 패킷으로부터 필요한 대역폭을 계산하는 제5 단계,

상기 계산된 대역폭을 할당하는 제6 단계, 그리고

상기 패킷을 우선 순위별로 추출하여 상기 할당된 대역폭에 따라 송출하는 제7 단계

를 더 포함하는 단말 장치의 상향 데이터 전송 방법.