KR100693035B1 - 패킷 처리 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 패킷 처리 장치 및 그 방법은 실시간 서비스와 많은 양의 데이터를 송수신하는 FTP와 같은 서비스가 하나의 BSS 영역내에서 서비스가 되게 되면, 주기적으로 프레임을 주고 받는 실시간 서비스는 데이터 서비스에 의해 많은 영향을 받게 되어 음성이나 동양상의 끊김 현상이나 지연 현상을 자주 경험할 수 밖에 없다. 그러나, 이중큐를 사용하고 실시간 서비스 단말의 MAC 주소를 링크 리스트 관리하여 실시간 서비스 패킷에 우선 순위를 할당하므로써, 패킷 서비스시 실시간 서비스 패킷 서비스를 처리하고 실시간 서비스 패킷 처리 완료 후 데이터 패킷을 처리하여 음성이나 동영상 프레임에 대해서 서비스를 보장할 수 있도록 한 것이다. 또한, 상기 실시간 서비스 패킷이 오직 음성 패킷인 경우 데이터 단말에 대해 플래그멘테이션 임계 값(Fragmentation Threshold)을 제공하고, 데이터 단말로부터 전송되는 데이터 패킷을 처리함에 있어, 음성 패킷의 최대 지연 가능 시간을 계산하여, 음성 데이터 패킷 사이에 데이터 패킷을 끼워서 처리하도록 함으로써, 데이터 단말의 트래픽에 대한 스루풋(Throughput)을 향상시킬 수 있는 것이다.

Description

패킷 처리 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROCESSING PACKET}
도 1은 일반적인 무선 랜 시스템의 네트워크 연결 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 도 1에서 AP의 내부 블록 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패킷 처리 장치에 대한 내부 블록 구성을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 링크 리스트(Link List) MAC 주소 관리 구조를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 실시간 서비스 패킷 구조를 나타낸 도면.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 바람직한 실시에에 따른 따른 패킷 처리방법에 대한 동작 플로우챠트를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예로서 실시간 서비스 패킷중 음성 패킷과 데이터 패킷을 서비스하기 위하여 데이터 패킷의 플레그멘테이션 크기를 계산하는 방법에 대한 동작 플로우챠트를 나타낸 도면.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예로서, 송수신되는 실시간 서비스 패킷 중 음성 패킷과 데이터 패킷을 처리하는 방법에 대한 동작 플로우챠트를 나타낸 도 면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 액세스 포인트 2a ~ 2e : 무선 랜 서비스 단말
10 : NIC 30 : 프로토콜 스택
200 : 무선 랜 디바이스 드라이버 211 : 음성 수신 큐
212 : 데이터 송신 큐 214 : 실시간 서비스 송신큐
221 : 음성 수신 큐 222 : 데이터 수신큐
224 : 실시간 서비스 수신큐 230 : MAC 어드레스 테이블
240 : 전처리 제어부 250 : 송신 제어부
260 : 수신 제어부
본 발명은 패킷 처리장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 실시간 서비스 패킷(영상/음성 패킷)과 데이터 패킷을 구분하여 처리하기 위한 다중 큐 모델을 제공함과 동시에, 데이터 패킷의 플래그멘테이션 임계 값(Fragmentation Threshold)을 동적으로 조절하도록 하여 효율적이면서 끊김없는 실시간 서비스(음성/영상 서비스)를 제공하는 패킷 처리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
산업사회가 발달함에 따라 정보량은 날로 폭주하고 방대한 정보를 신속 정확하게 이용하고자 하는 이용자의 욕구 또한 급증하게 되었다.
따라서 이와 같은 방대한 정보의 신속, 정확한 교류를 위해서는 필연적으로 고속 데이터 전송 기술을 필요로 하게 되었다. 또한 최근 회로 및 부품 기술의 발달과 허가 없이 사용할 수 있는 주파수 대역의 가용성, 그리고 휴대형 컴퓨터의 보급 등으로 인해 어느 정도의 이동성이 보장 되고 고속의 데이터를 전송 할 수 있는 무선 랜에 대한 관심이 늘어나고 있어 많은 무선 랜 제품들이 업자에 의해 개발 보급되고 있는 실정이다.
초기 무선 랜의 개발 단계에서는 표준적인 아키텍처가 존재하지 않았으나, 근래에는 무선 랜의 표준화중 하나로서, IEEE 802.11위원회에서 권고한 아키텍처에 기반으로 한 표준화가 진행 되었다.
또한 인터넷의 발전과 더불어 기존 IP 네트웍을 그대로 활용해 전화처리를 통합 구현함으로써 전화 사용자들이 시내전화 요금만으로 인터넷 환경에서 시외 및 국제전화 처리를 받을 수 있도록 하는 VoIP 서비스가 널리 이용되고 있다.
이에 따라 IP 네트윅에서도 VoIP 서비스의 QoS를 보장하는 구조로의 전환이 이루어지고 있다. 종래의 IP 네트윅에서는 텍스트 위주 데이터의 효율적인 전송을 목표로 구축되어 왔으며, IP 네트윅의 QoS는 오직 데이터가 손상 및 손실되지 않는 점만이 요구되었다. 그러나 IP 네트윅 기술의 발달로 IP 네트윅을 통해 실시간으로 음성 데이터를 전송하는 것이 가능해졌기 때문에 VoIP 서비스의 QoS를 보장하는 기술이 점차 중요하게 대두되고 있다.
이에 따라 IP 네트윅을 이용하는 무선 랜 시스템에서도 일반 데이터뿐만 아니라 음성/영상 데이터를 처리함과 동시에 음성/영상 데이터의 고품질 처리의 구현을 위해서 QoS의 중요성이 점차 증가되고 있는 추세이다.
이하, IEEE 802.11 표준을 따르는 무선 랜 시스템에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 살펴보기로 한다.
도 1은 일반적인 무선 랜 시스템의 네트워크 연결 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선 랜 시스템은 IP 네트윅과 유선으로 연결된 액세스 포인트(1)(Access Point; 이하에서는 'AP'라 지칭한다), 상기 AP(1)와 무선 랜으로 연결된 무선 랜 서비스 단말(2a ~ 2e)로 구성된다.
무선 랜 서비스 단말(2a ~ 2e)은 무선 랜으로 연결된 AP(1)와 통신을 수행하기 위해 무선 매체에 대해 적합한 MAC 인터페이스 및 물리 계층 인터페이스를 갖는 장치이다. 이는 일반적으로 무선 랜 망 접속 카드(Network Interface Card : 이하에서는 'NIC'라 지칭한다)를 설치하여 데이터의 송수신을 수행한다.
이러한 무선 랜 서비스 단말(2a ~ 2e)은 데이터가 발생되면 이를 아날로그 신호로 변조하여 무선 채널을 통해 전송하며, 무선 랜 서비스 단말(2a ~ 2e)에서 처리하는 데이터 종류에 따라 무선 랜 서비스 단말(2a ~ 2e)은 음성 데이터를 처리하는 VoIP 단말(2a, 2b), 일반 데이터를 처리하는 데이터 단말(2c, 2d) 및 실시간 동영상/음성을 처리하는 실시간 서비스 단말(2e)로 구분될 수 있다. 여기서, VoIP 단말(2a, 2b)는 실시간 서비스 단말의 종류로 분류될 수도 있다.
AP(1)는 무선 랜 서비스 단말(2a ~ 2e)과 같이 무선 매체에 대해 적합한 MAC 인터페이스 및 물리 계층 인터페이스를 갖는 장치로, 무선 랜 서비스 단말(2a ~ 2e)이 IP 네트윅에 연결될 수 있도록 지원한다. 이를 위해 AP(1)는 무선 랜 서비스 단말(2a ~ 2e)들로부터 전송되는 아날로그 신호를 디지털신호로 해석해 낸다. 그리고 이것이 바로 무선 인터넷에서 표준으로 자리 잡은 무선 랜 프레임인 802.11 프레임 패킷이 된다. 이것은 AP(1)와 유선으로 연결된 IP 네트윅으로 전송될 때, 인터넷 프레임인 802.3 프레임 패킷으로 변환되어 TCP(Transmission Control Protocol), UDP(User Datagram Protocol) 혹은 그 외 여러 패킷들로 사용하게 되는 것이다. 이상은 무선 랜 서비스 단말(2a ~ 2e)과 AP(1)의 수신시 동작이며 송신시에는 수신시의 반대의 신호 경로로 동작할 수 있음은 이 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이해할 수 있기 때문에 그 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 AP(1)의 상세 블록 구성을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, AP(1)는 무선 랜 서비스 단말(2a ~ 2e)과의 외부 인터페이스를 수행하기 위한 NIC(10), NIC(10)과 프로토콜 스택(30)간의 내부 인터페이스를 수행하기 위한 무선 랜 디바이스 드라이버(20), 송수신되는 패킷을 통신 프로토콜에 따라 처리하는 프로토콜 스택(30)으로 구성된다.
NIC(10)은 제1 계층의 동작을 지원하는 무선 송수신부(12)와 제2 계층의 동작을 지원하는 MAC 처리부(11)를 포함한다.
무선 매체를 통해 무선 랜 서비스 단말(2a - 2e)로부터 아날로그 신호가 수신되는 경우에는 NIC(10)의 무선 송,수신부(12)는 상기 아날로그 신호를 수신하고, 수신된 아날로그 신호를 MAC 처리부(11)로 제공한다. MAC 처리부(11)는 무선 송수신부(12)로부터 제공되는 아날로그 신호를 복조하여 802.11 프레임 패킷을 생성한 후, 생성된 802.11 프레임 패킷을 무선 랜 디바이스 드라이버(20)로 전송한다.
또한, MAC 처리부(11)가 무선 랜 디바이스 드라이버(20)로부터 802.11 프레임 패킷을 수신하는 경우에는, 수신한 802.11 프레임 패킷을 변조하여 아날로그 신호로 변환하고, 변환된 아날로그 신호를 무선 송수신부(12)로 전송한다. 따라서, 무선 송수신부(12)는 MAC 처리부(11)로부터 전송되는 아날로그 신호를 무선 매체를 통해 무선 랜 서비스 단말(2a - 2e)로 전송한다.
무선 랜 디바이스 드라이버(20)는 수신 큐(22)를 이용하여 NIC(10)으로부터 수신되는 패킷을 처리하여 프로토콜 스택(30)으로 전송하고, 송신큐(21)를 이용하여 프로토콜 스택(30)으로부터 수신되는 패킷을 NIC(10)으로 전송하여 주는 내부 인터페이스 역할을 수행한다.
이를 위해 무선 랜 디바이스 드라이버(20)는 송신 큐(21)와 수신 큐(22)를 각각 구비하여, NIC(10)으로부터 새로운 802.11 프레임 패킷이 생성된 경우, 생성된 802.11 프레임 패킷을 송신 큐(21)에 저장한 후, 이를 선입선출(FIFO ; first in, first out) 방식에 따라 패킷을 처리하여 프로토콜 스택(30)으로 전송한다.
또한, 프로토콜 스택(30)으로부터 송신되는 802.3 프레임 패킷은 수신 큐(22)에 저장하고, 송신 큐(21)와 동일하게 FIFO 방식에 따라 패킷을 처리하여 NIC(10)으로 전송한다.
프로토콜 스택(30)은 각 기기 간 통신 시 해당 프로토콜을 구현해주는 핵심 소프트웨어로서, 무선 랜 디바이스 드라이버(20)로부터 입력되는 802.3 프레임 패킷은 프로토콜 스택(30)을 통해 암호화, 래핑(Wrapping), 프레이밍(Framing) 과정을 거쳐 네트워크 프로토콜에 패키징(Packing)된다. 그리고 패키징된(Packed) 패킷은 IP 네트워크를 통해 클라이언트로 전송된다.
또한, 프로토콜 스택(30)은 IP 네트워크를 통해 수신된 패킷으로부터 주소를 분리하고 언래핑(Unwrapping)한 다음 암호를 해독하는 등 일련의 절차를 거쳐 사용 가능한 패킷 형태로 변환하고, 변환된 패킷을 다시 무선 랜 디바이스 드라이버(20)로 전송한다.
이와 같이 종래의 무선 랜 디바이스 드라이버(20)는 송신 큐(21)와 수신 큐(22)를 각각 구비하여 프레임 패킷의 송수신되는 순서에 따라 프레임 패킷을 해당 큐에 저장한 후, 이를 FIFO 방식에 따라 처리한다.
이는 데이터 패킷, 실시간 서비스 패킷(동영상/음성)을 구별하지 않고 처리하는 것으로, AP(1)에 일반 데이터를 송수신하는 데이터 단말(2c, 2d)만이 접속되어 있는 경우에는 아무 문제없이 사용될 수 있다.
그러나 이러한 무선 랜 디바이스 드라이버(20)의 큐 모델을 사용하는 AP(1)에 데이터 단말(2c, 2d)과 음성 전용 단말인 VoIP 단말(2a, 2b) 및 실시간 서비스(동영상/영상) 전용 단말(2e)이 동시에 접속되는 경우에는 하나의 송신 큐(21) 또는 수신 큐(22)에서 실시간 서비스 패킷(영상/음성 패킷)과 일반 데이터 패킷을 동일한 우선순위로 함께 일괄 처리함에 따라 음성 통화 및 동영상 서비스 품질이 급격히 떨어지는 문제점이 발생하였다.
또한, VoIP 단말로 제공하는 음성 패킷의 크기는 페이로드 크기에 따라 약간 상이하지만 20Byte 내외로 패킷 크기가 작은 반면 데이터 패킷은 상대적으로 패킷 크기가 커, 음성 패킷과 데이터 패킷이 혼재하는 경우 데이터 패킷의 전송 지연에 따른 음성 패킷의 전송 지연이 발생하게 된다.
따라서 음성 패킷의 전송효율은 저하되고, 이에 따라 음성 패킷이 최대 지연 시간 내에 목적지로 전달되지 못하면 음성 패킷의 특성상 음성 통화가 끊기는 현상이 필연적으로 발생하게 되어 VoIP 서비스의 QoS를 보장하기 어렵게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 패킷 처리에 있어 실시간 서비스 단말(예를 들어, VoIP 단말, 실시간 패킷 서비스 단말인 화상 통화 단말)의 패킷의 품질을 보장하기 위해 실시간 서비스 패킷과 일반 데이터 패킷과의 우선 순위를 고려한 이중큐를 사용함으로써, 음성 및 영상과 같은 실시간 서비스 패킷 통신시 효율적이면서 끊김없는 서비스를 제공하기 위한 패킷 처리장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 서비스되는 실시간 서비스 패킷이 오로지 음성 패킷인 경우, 데이터 단말에 대해 플래그멘테이션 임계 값을 제공하고, 데이터 단말로부터 전송되는 데이터 패킷을 처리함에 있어, 음성 패킷의 최대 지연 가능 시간을 계산하여, 음성 데이터 패킷 사이에 데이터 패킷을 끼워서 처리하도록 하여 데이 터 단말의 트래픽에 대한 스루풋도 향상시키도록 하는 패킷 처리 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 패킷 처리장치의 일 측면에 따르면, 실시간 서비스 패킷(영상/음성 패킷)을 처리하는 제1 수신 큐와 데이터 패킷을 처리하는 제2 수신 큐를 구비하여, 적어도 하나 이상의 서비스 단말로부터 수신된 패킷을 처리하여 상기 IP 네트윅으로 전송하는 수신 큐; 상기 실시간 서비스 패킷을 처리하는 제1 송신 큐와 데이터 패킷을 처리하는 제2 송신 큐를 구비하여, 상기 IP 네트윅으로부터 수신된 패킷을 처리하여 상기 적어도 하나 이상의 서비스 단말로 전송하는 송신 큐; 및 설정된 우선 순위에 따라 상기 수신큐와 송신큐에 저장된 실시간 서비스 패킷 및 데이터 패킷을 각각 IP 네트웍 또는 상기 서비스 단말로의 전송을 제어하는 패킷 처리부를 포함할 수 있다.
상기 서비스 단말은, 실시간 음성 및 화상 통화를 서비스하기 위해 실시간 서비스 단말; 데이터 통신 서비스를 위해 데이터 패킷을 처리하는 데이터 단말 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 상기 패킷 처리장치는 송,수신되는 패킷의 종류에 따라 해당 패킷 처리를 위한 우선순위를 설정하는 전처리 제어부; 및 송,수신되는 패킷의 종류를 비교 분석하기 위한 우선 순위 정보를 저장하는 저장부를 더 포함한다. 여기서, 상기 우선 순위 정보는 상기 실시간 서비스 단말의 MAC 어드레스 정보이다.
상기 패킷 처리부는,상기 송,수신되는 패킷 프레임의 소스 어드레스와 상기 저장부에 저장된 실시간 서비스 단말의 MAC 어드레스를 비교 분석하여 매칭되는 MAC 어드레스가 저장부에 존재하는 경우, 해당 패킷을 실시간 서비스 패킷으로 판단하여 상기 제1 송,수신큐에 저장하고, 매칭되는 MAC 어드레스가 존재하지 않는 경우에는 해당 패킷을 데이터 패킷으로 판단하여 해당 데이터 패킷을 상기 제2 송,수신큐에 저장한다.
상기 패킷 처리부는, 상기 제1 수신큐에 저장된 실시간 서비스 패킷을 우선적으로 처리하여 IP 네트워크로 전송한 후, 실시간 서비스 패킷이 모두 전송된 경우 상기 제2 수신큐에 저장된 데이터 패킷을 상기 IP 네트워크로 전송하는 수신 패킷 제어부; 및 상기 제1 송신큐에 저장된 실시간 서비스 패킷을 우선적으로 처리하여 실시간 서비스 단말로 전송한 후, 실시간 서비스 패킷이 모두 전송된 경우 상기 제2 송신큐에 저장된 데이터 패킷을 상기 데이터 단말로 전송하는 송신 패킷 제어부를 포함한다.
상기 수신 패킷 제어부는, 상기 제2 수신큐에 저장된 데이터 패킷을 처리하여 IP 네트워크로 전송중에 상기 제1 수신큐에 새로운 실시간 서비스 패킷이 인입된 경우, 데이터 패킷 전송을 홀딩하고, 상기 제1 수신큐에 새로이 인입된 실시간 서비스 패킷을 상기 IP 네트워크로 모두 전송한 후, 상기 홀딩된 데이터 패킷을 IP 네트워크로 전송한다.
상기 송신 패킷 제어부는, 상기 제2 송신큐에 저장된 데이터 패킷을 처리하여 데이터 단말로 전송중에 상기 제1 송신큐에 새로운 실시간 서비스 패킷이 인입 된 경우, 데이터 패킷 전송을 홀딩하고, 상기 제1 송신큐에 새로이 인입된 실시간 서비스 패킷을 상기 실시간 서비스 단말로 모두 전송한 후 상기 홀딩된 데이터 패킷을 데이터 단말로 전송 처리한다.
상기 실시간 서비스 패킷이 음성 패킷인 경우, 음성 패킷의 평균 전송 지연 가능 시간과 접속된 상기 VoIP 단말 및 데이터 단말의 수를 이용하여 플래그맨테이션 임계값을 계산하여 상기 데이터 단말에 제공한다.
상기 패킷 처리부는, a) 상기 VoIP 단말로부터 음성 패킷이 수신된 경우 수신된 음성 패킷을 우선적으로 처리하고, 상기 음성 패킷의 평균 전송 지연 시간내에서 상기 데이터 단말로부터 전송된 데이터 패킷을 처리하도록 상기 수신큐를 제어하고, b) 상기 VoIP 단말로 전송될 음성 패킷을 우선적으로 처리하고, 상기 음성 패킷의 평균 전송 지연 시간내에서 상기 데이터 단말로 전송될 데이터 패킷을 처리한다.
상기 전처리 제어부에서 음성 패킷의 평균 전송 지연 시간은, 상기 시스템에 접속한 상기 VoIP 단말 및 데이터 단말의 수, 상기 VoIP 단말이 채널을 획득하여 하나의 음성 패킷 전송 완료까지 걸린 시간, 상기 VoIP 단말이 음성 패킷을 전송하는데 실패하여 소비된 시간, 상기 데이터 단말이 채널을 획득하여 하나의 데이터 패킷 전송 완료까지 걸린 시간, 상기 데이터 단말이 데이터 패킷을 전송하는데 실패하여 소비된 시간, 상기 VoIP 단말 또는 데이터 단말의 패킷 전송 성공 확률, 상기 VoIP 단말 또는 데이터 단말의 패킷 전송 실패할 확률, 평균 데이터 패킷의 페이로드 크기, 평균 음성 패킷의 페이로드 크기, 최대 백 오프 수행 횟수 및 상기 시스템의 전송속도를 이용하여 계산한다.
또한, 본 발명에 따른 패킷 처리 방법의 일 측면에 따르면, IP 네트워크로부터 실시간 서비스 패킷(영상/음성 패킷) 또는 데이터 패킷이 수신되는 경우, 수신된 패킷의 종류에 따라 각기 다른 전송큐에 패킷을 각각 저장하는 단계; 상기 전송큐에 저장된 실시간 서비스 패킷을 우선적으로 처리하여 상기 실시간 서비스 패킷을 상기 실시간 서비스 단말로 전송하고, 실시간 서비스 패킷의 전송이 완료된 후 상기 전송 큐에 저장된 데이터 패킷을 처리하여 데이터 단말로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전송큐에 패킷을 저장하는 단계는, 상기 IP 네트워크로부터 수신되는 패킷 프레임의 소스 어드레스와 기 저장된 실시간 서비스 단말의 MAC 어드레스를 비교 분석하여 매칭되는 MAC 어드레스가 존재하는 경우, 해당 패킷을 실시간 서비스 패킷으로 판단하여 상기 실시간 서비스 패킷 송신큐에 저장하고, 매칭되는 MAC 어드레스가 존재하지 않는 경우에는 해당 패킷을 데이터 패킷으로 판단하여 해당 데이터 패킷을 상기 데이터 송신큐에 저장한다.
상기 전송하는 단계에서, 상기 데이터 송신큐에 저장된 데이터 패킷을 처리하여 데이터 단말로 전송중에 상기 실시간 서비스 패킷 송신큐에 새로운 실시간 서비스 패킷이 인입된 경우, 데이터 패킷 전송을 홀딩하고, 상기 실시간 서비스 패킷 송신큐에 새로이 인입된 실시간 서비스 패킷을 상기 실시간 서비스 단말로 모두 전송한 후 상기 홀딩된 데이터 패킷을 데이터 단말로 전송 처리한다.
상기 실시간 서비스 단말 또는 데이터 단말로부터 실시간 서비스 패킷 또는 데이터 패킷이 수신되는 경우 수신된 패킷의 종류에 따라 각기 다른 수신큐에 패킷을 저장하는 단계; 상기 수신큐에 저장된 실시간 서비스 패킷을 우선적으로 처리하여 상기 실시간 서비스 패킷을 상기 IP 네트워크로 전송하고, 실시간 서비스 패킷의 전송이 완료된 후 상기 수신큐에 저장된 데이터 패킷을 처리하여 상기 IP 네트워크로 전송하는 단계를 더 포함한다.
상기 수신큐에 패킷을 저장하는 단계는, 상기 실시간 서비스 단말 또는 데이터 단말로부터 수신되는 패킷 프레임의 소스 어드레스와 기 저장된 실시간 서비스 단말의 MAC 어드레스를 비교 분석하여 매칭되는 MAC 어드레스가 존재하는 경우, 해당 패킷을 실시간 서비스 패킷으로 판단하여 상기 실시간 서비스 패킷 수신큐에 저장하고, 매칭되는 MAC 어드레스가 존재하지 않는 경우에는 해당 패킷을 데이터 패킷으로 판단하여 해당 데이터 패킷을 상기 데이터 수신큐에 저장한다.
상기 전송하는 단계에서, 상기 데이터 수신큐에 저장된 데이터 패킷을 처리하여 IP 네트워크로 전송중에 상기 실시간 서비스 패킷 수신큐에 새로운 실시간 서비스 패킷이 인입된 경우, 데이터 패킷 전송을 홀딩하고, 상기 실시간 서비스 패킷 수신큐에 새로이 인입된 실시간 서비스 패킷을 상기 IP 네트워크로 모두 전송한 후 상기 홀딩된 데이터 패킷을 IP 네트워크로 전송 처리한다.
또한, 본 발명에 따른 패킷 처리장치의 다른 측면에 따르면, 상기 적어도 하나 이상의 서비스 단말로부터 수신된 실시간 서비스 패킷 또는 데이터 패킷을 순차적으로 저장하는 수신 큐; 상기 IP 네트워크로부터 수신되는 실시간 서비스 패킷 또는 데이터 패킷을 서로 다른 큐에 각각 저장하는 송신 큐; 및 설정된 우선 순위 에 따라 상기 송신큐에 저장된 실시간 서비스 패킷 및 데이터 패킷을 각각 IP 네트워크로 전송 제어하고, 상기 수신큐에 저장된 패킷을 순차적으로 처리하여 상기 서비스 단말로 전송을 제어하는 송,수신 제어부를 포함한다.
상기 송,수신 제어부는, 상기 수신큐에 저장된 실시간 서비스 패킷 또는 데이터 패킷을 FIFO 방식으로 순차적으로 처리하여 IP 네트워크로 전송하는 수신 제어부; 및 상기 실시간 서비스 패킷 송신큐에 저장된 실시간 서비스 패킷을 우선적으로 처리하여 실시간 서비스 단말로 전송한 후, 실시간 서비스 패킷이 모두 전송된 경우 상기 데이터 송신큐에 저장된 데이터 패킷을 상기 데이터 단말로 전송하는송신 제어부를 포함한다.
본 발명에 따른 패킷 처리 방법의 다른 측면에 따르면, IP 네트워크로부터 실시간 서비스 패킷(영상/음성패킷) 또는 데이터 패킷이 수신되는 경우, 수신된 패킷의 종류에 따라 각각 실시간 서비스 전송 큐 및 데이터 전송큐에 각각 저장하고, 적어도 하나 이상의 서비스 단말로부터 수신되는 실시간 서비스 패킷 또는 데이터 패킷은 순차적으로 하나의 수신큐에 저장하는 단계; a) 상기 실시간 서비스 전송큐에 저장된 실시간 서비스 패킷을 우선적으로 처리하여 상기 실시간 서비스 패킷을 실시간 서비스 단말로 전송하고, 실시간 서비스 패킷의 전송이 완료된 후 상기 데이터 전송 큐에 저장된 데이터 패킷을 처리하여 데이터 단말로 전송하며, b) 상기 하나의 수신큐에 순차적으로 저장된 실시간 서비스 패킷 또는 데이터 패킷을 순차적으로 IP 네트워크로 전송하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 패킷 처리장치의 또 다른 측면에 따르면, 플래그멘테 이션 임계 값을 계산하고, 서비스 단말로 계산된 플래그멘테이션 임계 값을 제공하는 전처리 제어부; 음성 패킷을 처리하는 음성 수신 큐와 데이터 패킷을 처리하는 데이터 수신 큐를 구비하여, 상기 서비스 단말로부터 수신된 패킷을 처리하여 상기 IP 네트윅으로 상기 처리된 패킷을 전송하는 수신 큐; 음성 패킷을 처리하는 음성 송신 큐와 데이터 패킷을 처리하는 데이터 송신 큐를 구비하여, 상기 IP 네트윅으로부터 수신된 패킷을 처리하여 상기 서비스 단말로 상기 패킷을 전송하는 송신 큐; 및 설정된 우선 순위에 따라 상기 수신큐와 송신큐에 저장된 음성 및 데이터 패킷을 각각 IP 네트웍 또는 상기 서비스 단말로 전송을 제어하는 송수신 제어부를 포함한다.
상기 서비스 단말은, 음성 통화를 서비스하기 위해 음성 패킷을 처리하는 VoIP 단말; 및 데이터 통신 서비스를 위해 데이터 패킷을 처리하는 데이터 단말을 포함한다.
상기 송,수신 제어부는, 상기 VoIP 단말로부터 전송된 음성 패킷을 우선적으로 처리하고, 상기 음성 패킷의 평균 지연 시간 내에서 상기 데이터 단말로부터 전송된 데이터 패킷을 처리하도록 상기 수신 큐를 제어하는 수신 제어부; 및 상기 VoIP 단말로 전송될 음성 패킷을 우선적으로 처리하고, 상기 음성 패킷의 평균 지연 시간 내에서 상기 데이터 단말로 전송될 데이터 패킷을 처리하도록 상기 송신 큐를 제어하는 송신 제어부를 포함한다.
상기 전처리 제어부는, 상기 VoIP 단말의 수가 변동되는 경우, 음성 패킷의 평균 전송 지연 가능 시간과 시스템에 접속된 상기 VoIP 단말 및 데이터 단말의 수 를 이용하여 플래그멘테이션 임계 값을 계산한다.
본 발명에 따른 패킷 처리 방법의 또 다른 측면에 따르면, VoIP 단말의 수가 변동되는 경우, 플래그멘테이션 임계 값을 계산하고, 시스템에 접속된 데이터 단말에 계산된 플래그멘테이션 임계 값을 전송하는 단계; 상기 VoIP 단말 또는 데이터 단말로부터 음성 또는 데이터 패킷이 수신되는 경우, 수신된 패킷의 종류에 따라 패킷에 상응하는 해당 큐에 저장하는 단계; 상기 큐에 저장된 음성 패킷을 우선적으로 처리하여 상기 음성 패킷을 상기 IP 네트윅으로 전송하고, 상기 데이터 패킷을 상기 음성 패킷의 평균 가능 지연 시간(X) 내에 처리하여 상기 데이터 패킷을 상기 IP 네트윅으로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 해당 큐에 저장하는 단계는, 수신된 패킷이 음성 패킷인 경우 음성 패킷을 음성 수신큐에 저장하고, 수신된 패킷이 데이터 패킷인 경우 데이터 패킷을 데이터 수신큐에 저장한다.
상기 플래그멘테이션 임계 값을 전송하는 단계는, 상기 시스템에 접속된 VoIP 단말의 수가 변동되는지를 감지하는 단계; 상기 VoIP 단말의 수가 변동되면, 음성 패킷의 평균 전송 가능 지연 시간(X)을 계산하는 단계; 및 상기 계산된 평균 전송 지연 가능 시간과 상기 시스템에 접속된 상기 VoIP 단말 및 데이터 단말의 수를 이용하여 플래그멘테이션 임계 값을 계산하여, 계산된 플래그멘테이션 임계값을 상기 시스템에 접속된 상기 데이터 단말에 전송하는 단계를 포함한다.
상기 데이터 패킷을 상기 IP 네트윅으로 전송하는 단계는 상기 해당 수신큐에 평균 가능 지연 시간 내에 처리할 음성 패킷이 존재하는 체크하는 단계; 체크결 과, 평균 가능 지연 시간 내에 처리할 음성 패킷이 수신큐에 존재하지 않으면, 상기 데이터 패킷을 처리하여 데이터 패킷을 상기 IP 네트윅으로 전송하는 단계를 더 포함한다.
상기 IP 네트윅으로부터 데이터 패킷 또는 음성 패킷이 수신되는 경우, 수신된 패킷의 종류에 따라 각기 다른 전송큐에 패킷을 저장하는 단계; 상기 전송큐에 저장된 음성 패킷을 우선적으로 처리하여 상기 음성 패킷을 상기 VoIP 단말로 전송하고, 상기 데이터 패킷을 상기 음성 패킷의 평균 가능 지연 시간 내에 처리하여 상기 데이터 패킷을 상기 데이터 단말로 전송하는 단계를 더 포함한다.
상기 데이터 패킷을 상기 데이터 단말로 전송하는 단계는 평균 가능 지연 시간 내에 처리할 음성 패킷이 전송큐에 존재하는 확인하는 단계; 확인 결과, 평균 가능 지연 시간 내에 처리할 음성 패킷이 존재하지 않으면, 상기 데이터 패킷을 처리하여 상기 데이터 단말로 전송하는 단계를 더 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 패킷 처리장치 및 그 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명해 보기로 한다. 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하는데 있어, 무선 랜 시스템의 엑세스 포인트를 예로 하여 설명할 것이나, 본 발명의 패킷 처리장치 및 그 방법은 패킷을 처리하는 모든 패킷 처리장치에 적용될 수 있음을 이 분야의 통상의 지식을 가진자라면 충분히 이해해야 할 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 패킷 처리장치에 대한 내부 블록 구성을 나타낸 도면 으로서, 도 2에 도시된 종래 기술과 중복되는 동일한 구성요소에 대하여는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, AP(1)의 무선 랜 디바이스 드라이버(200)는 송신 큐(210), 수신 큐(220), MAC 어드레스 테이블(230), 전처리 제어부(240), 송신 제어부(250), 및 수신 제어부(260)를 포함한다.
송신 큐(210)는 프로토콜 스택(30)으로부터 수신된 실시간 서비스 패킷(음성/영상)을 처리하는 실시간 서비스 송신큐(214), 프로토콜 스택(30)으로부터 수신된 데이터 패킷을 처리하는 데이터 송신큐(212)를 포함한다.
수신 큐(220)는 NIC(10)로부터 수신된 실시간 서비스 패킷을 처리하는 실시간 서비스 수신 큐(224), NIC(10)으로부터 수신되는 데이터 패킷을 처리하는 데이터 수신큐(222)를 포함한다.
MAC 어드레스 테이블(230)은 AP(1)에 접속된 무선 랜 서비스 단말들(2a ~ 2e)의 각 MAC 어드레스 정보를 저장하고, 저장된 MAC 어드레스 정보에 따라 단말의 종류(실시간 서비스 단말, VoIP 단말, 데이터 단말)를 구분할 수 있도록 한다.
전처리 제어부(240)는 실시간 서비스 패킷의 우선 순위 처리를 위한 명령어를 이용하여 실시간 서비스 단말(2e)의 MAC 주소를 입력하여 MAC 어드레스 테이블(230)에 저장한다. 여기서, 실시간 서비스 단말(2e)에는 VoIP 단말(2a,2b)이 포함될 수 있다.
상기한 실시간 서비스 패킷의 우선순위 처리를 위한 명령어로 MAC 주소가 입력되게 되면 이중큐(데이터 송.수신 큐 및 실시간 서비스 송,수신 큐)모드가 동작 되도록 한다. 여기서, 상기한 명령어는 도 4에 도시된 바와 같이 "iwpriv eth1 svoip_mac_addr xx:xx:xx:xx:xx:xx"가 될 수 있으며, "iwpriv"는 리눅스에서 사용되는 무선랜 디바이스 드라이버(200) private control 명령어, "eth1"는 무선랜 디바이스 드라이버의 인터페이스 이름, "svoip_mac_addr"는 입력할 필드 이름, "xx:xx:xx:xx:xx:xx"는 실제 입력할 실시간 서비스 단말(2e) 및 VoIP 단말(2a, 2b)의 MAC 주소이다.
MAC 어드레스 테이블(230)은 실시간 서비스 단말(2e) 및 VoIP 단말(2a, 2b)의 MAC 주소를 도 4에 도시된 바와 같이 링크 리스트(Linked List)로 관리하며, MAC 어드레스 테이블(230)에 저장 관리되는 MAC 어드레스를 이용하여 AP(1)에 접속한 단말의 종류를 구분하게 되는 것이다. 즉, 패킷이 수신되는 경우 수신되는 패킷내의 소스 어드레스가 상기 MAC 어드레스 테이블(230)에 존재하는 MAC 어드레스인 경우 해당 패킷을 실시간 서비스 단말(2e) 또는 VoIP 단말(2a, 2b)로 전송하기 위한 실시간 서비스 프레임 패킷(영상/음성)이라고 판단하게 되는 것이다. 여기서, 도 4는 본 발명에 따른 링크 리스트(Link List) MAC 주소 관리 구조를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 실시간 서비스 패킷 구조를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 송신 제어부(250)는 AP(1)의 프로토콜 스택(30)으로부터 패킷이 수신되면, 도 5에 도시된 바와 같은 수신된 패킷의 소스 어드레스(Source Address)를 확인하여 MAC 어드레스 테이블(230)에 저장된 실시간 서비스 단말들의 MAC 어드레스와 비교한다.
비교 결과, 프로토콜 스택(30)으로부터 수신된 패킷 프레임의 소스 어드레스 와 매칭되는 실시간 서비스 단말(2e) 또는 VoIP 단말(2a, 2b)의 MAC 주소가 MAC 어드레스 테이블(230)에 존재하면 수신된 패킷을 실시간 서비스 패킷으로 판단하여 해당 패킷을 실시간 서비스 송신큐(214)에 저장한다.
한편, 상기 프로토콜 스택(30)으로부터 수신된 패킷 프레임의 소스 어드레스와 매칭되는 실시간 서비스 단말(2e) 또는 VoIP 단말(2a, 2b)의 MAC 주소가 MAC 어드레스 테이블(230)에 존재하지 않는 경우 수신된 패킷을 데이터 패킷으로 판단하여 해당 패킷을 데이터 송신 큐(212)에 저장한다.
그리고, 송신 제어부(250)는 실시간 서비스 패킷을 우선적으로 처리할 수 있도록 실시간 서비스 송신큐(214)를 제어하고, 실시간 서비스 송신큐(214)에 전송 처리할 실시간 서비스 패킷이 존재하는지 플래그를 체크한다.
실시간 서비스 송신큐(214)의 플래그 체크 결과, 처리해야 할 실시간 서비스 패킷이 존재하지 않을 경우 실시간 서비스 송신큐(214)의 플래그를 리셋한 후, 데이터 송신큐(212)에 존재하는 데이터 패킷의 전송 처리를 제어한다.
수신 제어부(260)는 NIC(10)으로부터 수신된 패킷 프레임의 소스 어드레스(Source Address)를 확인하고, 소스 어드레스를 MAC 어드레스 테이블(230)과 비교한다.
비교 결과, NIC(10)으로부터 수신된 패킷 프레임의 소스 어드레스와 매칭되는 실시간 서비스 단말(2e) 또는 VoIP 단말(2a, 2b)의 MAC 주소가 MAC 어드레스 테이블(230)에 존재하는 경우, 수신 제어부(260)는 수신된 패킷을 실시간 서비스 패킷으로 판단하고, 실시간 서비스 패킷 프레임으로부터 802.11 헤더를 제거한 후 실 시간 서비스 패킷을 실시간 서비스 수신큐(224)에 저장한다.
반면에, NIC(10)으로부터 수신된 패킷 프레임의 소스 어드레스와 매칭되는 실시간 서비스 단말(2e) 또는 VoIP 단말(2a, 2b)의 MAC 주소가 MAC 어드레스 테이블(230)에 존재하지 않는 경우, NIC(10)으로부터 수신된 패킷을 데이터 패킷으로 판단하고 데이터 패킷 프레임으로부터 802.11 헤더를 제거한 후, 데이터 패킷을 데이터 수신 큐(222)에 저장한다.
또한, 수신 제어부(260)는 실시간 서비스 패킷을 우선적으로 처리할 수 있도록 실시간 서비스 수신큐(224)를 제어하고, 실시간 서비스 수신큐(224)에 처리할 실시간 서비스 패킷이 존재하는지 플래그를 체크한다.
실시간 서비스 수신큐(224)의 플래그 체크 결과, 처리해야할 실시간 서비스 패킷이 존재하지 않을 경우 실시간 서비스 수신큐(224)의 플래그를 리셋한 후, 데이터 수신큐(212)에 존재하는 데이터 패킷의 처리를 제어한다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 패킷 처리 장치의 동작에 대하여 살펴보기로 하자.
먼저, 도 3에 도시된 프로토콜 스택(30)으로부터 패킷을 수신하는 경우, 무선 랜 디바이스 드라이버(200)의 송신 제어부(250)는 수신된 패킷 프레임의 소스 어드레스를 확인하여 소스 어드레스와 MAC 어드레스 테이블(230)에 저장된 실시간 서비스 단말(2e) 또는 VoIP 단말(2a, 2b)의 MAC 주소와 매칭되는지를 비교 판단한다.
비교 판단 결과, 송신 제어부(250)는 프로토콜 스택(30)으로부터 수신된 패 킷 프레임의 소스 어드레스와 매칭되는 실시간 서비스 단말(2e) 또는 VoIP 단말(2a, 2b)의 MAC 주소가 MAC 어드레스 테이블(23)내에 존재하는 경우, 상기 수신된 패킷을 실시간 서비스 패킷으로 판단하여 해당 패킷을 실시간 서비스 송신큐(214)에 저장한다.
그러나, 송신 제어부(250)는 프로토콜 스택(30)으로부터 수신된 패킷 프레임의 소스 어드레스와 MAC 어드레스 테이블(23)내의 실시간 서비스 단말(2e) 또는 VoIP 단말(2a, 2b)의 MAC 주소와 매칭되지 않는 경우 상기 수신된 패킷을 데이터 패킷으로 판단하여 해당 패킷을 데이터 송신큐(212)에 저장한다.
이어, 송신 제어부(250)는 실시간 서비스 송신큐(214)에 실시간 서비스 패킷이 존재하는지 실시간 서비스 패킷 플래그를 체크하여 처리할 실시간 서비스 패킷이 존재하는 경우, 해당 실시간 서비스 패킷을 NIC(10)을 통해 해당 목적지 어드레스에 상응하는 해당 실시간 서비스 단말(2e)로 전송하게 되는 것이다.
이와 같이 실시간 서비스 송신큐(214)에 저장된 모든 실시간 서비스 패킷의 전송 처리가 완료되면, 송신 제어부(230)는 데이터 송신큐(212)에 데이터 패킷이 존재하는지를 판단하여 데이터 송신큐(212)에 처리할 데이터 패킷이 저장되어 있는 경우, 해당 데이터 패킷을 목적지 어드레스에 상응하는 해당 데이터 단말(2c, 2d)로 NIC(10)을 통해 전송하게 되는 것이다.
여기서, 송신 제어부(250)는 데이터 송신큐(212)에 저장된 데이터 매 패킷 프레임의 전송 처리중 실시간 서비스 송신큐(214)에 전송할 실시간 서비스 패킷 프레임이 존재하는지 플래그를 체크하게 된다.
데이터 패킷 프레임 전송 처리 중 실시간 서비스 송신큐(214)에 새로운 실시간 서비스 패킷 프레임이 인입(Incoming)되게 되면, 데이터 패킷 프레임 전송 서비스를 블락킹(Blocking)한 후, 실시간 서비스 송신큐(214)에 저장된 실시간 서비스 패킷 프레임의 전송 서비스를 수행하게 되는 것이다.
반대로, NIC(10)으로부터 패킷이 수신되는 경우 수신 제어부(260)는 수신된 패킷 프레임의 소스 어드레스를 확인하여 소스 어드레스와 MAC 어드레스 테이블(230)에 저장된 실시간 서비스 단말(2e) 또는 VoIP 단말(2a, 2b)의 MAC 주소와 매칭되는지를 비교한다.
비교 결과, 수신 제어부(260)는 NIC(10)으로부터 수신된 패킷 프레임의 소스 어드레스와 매칭되는 실시간 서비스 단말(2e) 또는 VoIP 단말(2a, 2b)의 MAC 주소가 MAC 어드레스 테이블(230)내에 존재하는 경우, 상기 수신된 패킷을 실시간 서비스 패킷으로 판단하여 해당 패킷을 실시간 서비스 수신큐(224)에 저장한다.
그러나, 수신 제어부(260)는 NIC(10)으로부터 수신된 패킷 프레임의 소스 어드레스와 MAC 어드레스 테이블(230)내의 실시간 서비스 단말(2e) 또는 VoIP 단말(2a, 2B)의 MAC 주소와 매칭되지 않는 경우 상기 수신된 패킷을 데이터 패킷으로 판단하여 해당 패킷을 데이터 수신큐(222)에 저장한다.
이어, 수신 제어부(260)는 실시간 서비스 수신큐(224)에 실시간 서비스 패킷이 존재하는지 실시간 서비스 패킷 플래그를 체크하여 처리할 실시간 서비스 패킷이 존재하는 경우, 해당 실시간 서비스 패킷을 프로토콜 스택(30)을 통해 IP 네트워크로 전송하게 된다.
이와 같이 실시간 서비스 수신큐(224)에 저장된 모든 실시간 서비스 패킷의 전송 처리가 완료되면, 수신 제어부(260)는 데이터 수신큐(222)에 저장된 데이터 패킷이 존재하는지를 판단하여 데이터 수신큐(222)에 처리할 데이터 패킷이 저장되어 있는 경우, 해당 데이터 패킷을 프로토콜 스택(30)을 통해 IP 네트워크로 전송하게 되는 것이다.
여기서, 수신 제어부(260)는 데이터 수신큐(222)에 저장된 데이터 패킷의 매 프레임의 전송 처리중 실시간 서비스 수신큐(224)에 전송할 실시간 서비스 패킷 프레임이 존재하는지 플래그를 체크하게 되고, 데이터 패킷 프레임 전송처리 중 실시간 서비스 수신큐(224)에 새로운 실시간 서비스 패킷 프레임이 인입(Incoming)되게 되면, 데이터 패킷 프레임 전송 서비스를 블락킹(Blocking)한 후, 실시간 서비스 수신큐(224)에 저장된 실시간 서비스 패킷 프레임 서비스를 수행하게 되는 것이다.
상기에서는, 수신큐(220)를 이중큐(데이터 수신큐(222)와 실시간 서비스 수신큐(224))로 하여 수신된 패킷 프레임의 소스 어드레스를 체크하여 소스 어드레스에 따라 실시간 서비스 패킷을 우선적으로 처리한 후 데이터 패킷을 처리하는 실시예에 대해서만 기술하였으나, 다른 실시예로서 송신큐(21)만 이중 큐로 구성하고, 수신큐는 단일 큐로 구성하여 NIC(10)으로부터 수신된 패킷에 대해서는 FIFO 방식에 따라 수신되는 순서대로 순차적으로 처리할 수도 있다. 즉, 송신큐(210)에서 이중큐로 하여 우선순위에 따라 실시간 서비스 패킷을 처리하여 실시간 서비스 단말(2e) 또는 VoIP 단말(2a, 2b)로 전송 처리하였기 때문에 무선랜 서비스 단말로부터 수신되는 패킷에 대해서는 우선순위에 관계없이 순차적으로 처리할 수도 있는 것이다.
상기한 본 발명에 따른 패킷 처리장치를 이용한 패킷 처리 방법에 대하여 첨부한 도 6a 내지 도 6b를 참조하여 단계적으로 설명하기로 한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 패킷 처리방법에 대한 동작 플로우챠트를 나타낸 도면이다.
먼저, 패킷의 진행 방향이 프로토콜 스택(30) 방향인 수신 데이터 및 패킷의 진행 방향이 NIC(10) 방향인 송신 데이터가 인입(Incoming)되는지 감지한다(S301).
만약, NIC(10)으로부터 수신 패킷의 인입이 감지되면, 수신 패킷이 실시간 서비스 패킷인지 아니면 데이터 패킷인지를 판단한다(S302). 여기서, 수신 패킷이 실시간 서비스 패킷인지 데이터 패킷인지의 판단은 수신 패킷 프레임의 소스 어드레스를 이용하여 판단하는데, 수신 패킷 프레임으로부터 802.11 프레임 패킷의 소스 어드레스(Source Address)를 리드하고, 리딩된 소스 어드레스와 MAC 어드레스 테이블에 저장된 MAC 어드레스를 비교하여 매칭되는 실시간 서비스 단말 또는 VoIP 단말의 MAC 어드레스가 MAC 어드레스 테이블에 존재하는지를 판단한다.
판단결과, 리딩된 소스 어드레스(Source Address)와 매칭되는 MAC 주소가 MAC 어드레스 테이블에 존재하는 경우, 수신 패킷을 실시간 서비스 패킷으로 확인하고, 매칭되는 MAC 어드레스가 MAC 어드레스 테이블에 존재하지 않는 경우 수신 패킷을 데이터 패킷으로 판단하게 되는 것이다.
상기 S302 단계에서 판단 결과, 수신된 패킷이 데이터 패킷인 경우 즉, 수신된 패킷 프레임의 소스 어드레스가 MAC 어드레스 테이블내의 MAC 어드레스와 메칭 되지 않는 경우 수신된 패킷 프레임의 802.11 헤더를 제거하여 802. 11 프레임 패킷을 802.3 프레임 패킷으로 변환한 후 데이터 패킷을 데이터 수신큐에 저장한다(S303).
그러나, 상기 S302 단계에서 수신된 패킷이 실시간 서비스 패킷인 경우 즉, 수신된 패킷 프레임의 소스 어드레스와 매칭되는 MAC 어드레스가 MAC 어드레스 테이블내에 존재하는 경우, 수신된 패킷을 실시간 서비스 패킷으로 판단하고, 수신 패킷 프레임으로부터 802.11 헤더를 제거하여 802. 11 프레임 패킷을 802.3 프레임 패킷으로 변환한 후 데이터 패킷을 실시간 서비스 수신큐에 저장한다(S304).
이어, AP는 실시간 서비스 수신큐에 처리할 실시간 서비스 패킷이 존재하는지 플래그를 체크한다(S305).
플래그 체크 결과, 실시간 서비스 수신큐에 처리할 실시간 서비스 패킷이 존재하는 경우, 실시간 서비스 수신큐에 저장된 실시간 서비스 패킷을 모두 프로토콜 스택을 통해 순차적으로 IP 네트워크로 전송 처리한 후, 실시간 서비스 패킷 플래그를 리셋한다(S306).
한편, 실시간 서비스 수신큐내에 저장된 모든 실시간 서비스 패킷이 처리되면, 무선랜 디바이스 드라이버는 데이터 수신큐에 저장된 데이터 패킷을 프로토콜 스택을 통해 IP 네트워크로 전송한다(S307). 이때 데이터 패킷의 처리는 FIFO 방식에 따라 처리된다.
이와 같이 데이터 수신큐에 저장된 데이터 패킷을 처리하는 도중 무선랜 디바이스 드라이버는 실시간 서비스 수신큐의 플래그를 체크하여 새로운 실시간 서비 스 패킷이 인입되었는지를 체크한다.
체크 결과, 실시간 서비스 수신큐에 새로운 실시간 서비스 패킷이 인입된 경우 데이터 패킷의 처리 동작을 블락킹하고 실시간 서비스 수신큐에 인입된 실시간 서비스 패킷을 처리하게 되는 것이다.
결국, 실시간 서비스 패킷에 대하여 우선순위를 할당하여 먼저 처리하고, 실시간 서비스 패킷이 모두 처리된 후 데이터 패킷을 처리한다. 그리고, 데이터 패킷 처리중 실시간 서비스 패킷이 수신되면 데이터패킷의 서비스를 중단하고 실시간 서비스 패킷을 처리한 후 다시 데이터 패킷 처리를 수행하게 되는 것이다.
한편, 도 6a의 S301 단계에서 프로토콜 스택으로부터 송신 패킷의 인입이 감지된 경우 실시간 서비스 패킷 및 데이터 패킷 처리 동작에 대하여 도 6b를 참조하여 단계적으로 설명하기로 한다.
먼저, 프로토콜 스택으로부터 송신 패킷의 인입이 감지되면, 송신 패킷이 실시간 서비스 패킷인지 아니면 데이터 패킷인지를 판단한다(S401). 여기서, 송신 패킷이 실시간 서비스 패킷인지 데이터 패킷인지의 판단은 도 5에 도시된 바와 같은 송신 패킷 프레임의 소스 어드레스를 이용하여 판단하는데, 송신 패킷 프레임으로부터 802.11 프레임 패킷의 소스 어드레스(Source Address)를 리드하고, 리딩된 소스 어드레스와 MAC 어드레스 테이블에 저장된 MAC 어드레스를 비교하여 매칭되는 실시간 서비스 단말 또는 VoIP 단말의 MAC 어드레스가 존재하는지를 판단한다.
판단결과, 리딩된 소스 어드레스(Source Address)와 매칭되는 MAC 어드레스가 MAC 어드레스 테이블내 존재하는 경우, 수신 패킷을 실시간 서비스 패킷으로 판 단하고, 리딩된 소스 어드레스(Source Address)와 매칭되는 MAC 어드레스가 MAC 어드레스 테이블내 존재하지 않는 경우 수신 패킷을 데이터 패킷으로 판단하게 되는 것이다.
상기 S401 단계에서 프로토콜 스택(30)으로부터 인입되는 송신 패킷이 데이터 패킷인 경우 즉, 송신 패킷 프레임의 소스 어드레스가 MAC 어드레스 테이블내의 MAC 어드레스중 적어도 하나의 MAC 어드레스와도 매칭되지 않는 경우 수신된 패킷 프레임의 802.11 헤더를 제거하여 802. 11 프레임 패킷을 802.3 프레임 패킷으로 변환한 후 데이터 패킷을 데이터 송신큐에 저장한다(S402).
그러나, 상기 S401 단계에서 프로토콜 스택으로부터 송신된 패킷이 실시간 서비스 패킷인 경우 즉, 송신 패킷 프레임의 소스 어드레스가 MAC 어드레스 테이블내에 저장된 실시간 서비스 단말 또는 VoIP 단말들의 MAC 어드레스중 적어도 하나의 MAC 어드레스와 매칭되는 경우 수신된 패킷을 실시간 서비스 패킷으로 판단하고, 수신 패킷 프레임으로부터 802.11 헤더를 제거하여 802. 11 프레임 패킷을 802.3 프레임 패킷으로 변환한 후 데이터 패킷을 실시간 서비스 송신큐에 저장한다(S403).
이어, AP의 무선랜 디바이스 드라이버는 실시간 서비스 송신큐에 처리할 실시간 서비스 패킷이 존재하는지 플래그를 체크한다(S404).
플래그 체크 결과, 실시간 서비스 송신큐에 처리할 실시간 서비스 패킷이 존재하는 경우, 실시간 서비스 송신큐에 저장된 실시간 서비스 패킷을 모두 NIC을 통해 해당 실시간 서비스 단말 또는 VoIP 단말로 전송 처리한 후, 실시간 서비스 패 킷 플래그를 리셋한다(S405).
한편, 실시간 서비스 송신큐내에 저장된 모든 실시간 서비스 패킷이 처리되면, 무선 랜 디바이스 드라이버는 데이터 송신큐에 저장된 데이터 패킷을 NIC를 통해 데이터 단말로 FIFO 방식에 따라 전송 처리된다.
이와 같이 데이터 송신큐에 저장된 데이터 패킷을 처리하는 도중 무선랜 디바이스 드라이버는 실시간 서비스 송신큐의 플래그를 체크하여 새로운 실시간 서비스 패킷이 프로토콜 스택으로부터 인입되었는지를 체크하여 새로운 실시간 서비스 패킷이 실시간 패킷 송신큐에 인입된 경우 데이터 패킷의 처리 동작을 블락킹하고 실시간 서비스 송신큐에 인입된 실시간 서비스 패킷을 실시간 서비스 단말 또는 VoIP 단말로 전송 처리하게 되는 것이다.
결국, 실시간 서비스 패킷에 대하여 우선순위를 할당하여 먼저 실시간 서비스 단말(VoIP 단말 포함)로 전송 처리하고, 실시간 서비스 패킷이 모두 전송 처리된 후 데이터 패킷을 전송 처리한다. 그리고 데이터 패킷 전송 처리중 실시간 서비스 패킷이 프로토콜 스택으로부터 인입되는 경우 데이터 패킷의 전송 서비스를 중단하고 실시간 서비스 패킷을 전송 처리한 후 다시 데이터 패킷 전송 처리를 수행하게 되는 것이다.
상기한 본 발명에 따른 패킷 처리방법과 다른 실시예로서, 송신큐만 이중 큐로 구성하고, 수신큐는 단일 큐로 구성하여 NIC으로부터 수신된 패킷에 대해서는 FIFO 방식에 따라 수신되는 순서대로 순차적으로 패킷을 처리할 수도 있다. 즉, 송신큐를 이중큐로 구성하여 설정된 우선순위에 따라 실시간 서비스 패킷을 처리하여 실시간 서비스 단말로 전송 처리하였기 때문에 무선랜 서비스 단말로부터 수신되는 패킷에 대해서는 우선순위에 관계없이 순차적으로 처리할 수도 있는 것이다.
상기한 본 발명에 따른 바람직한 실시예에서, 프로토콜 스택 또는 NIC을 통해 수신되는 실시간 서비스 패킷이 오직 음성 패킷인 경우에 이중 송수신큐를 이용하여 음성 패킷과 데이터 패킷을 우선 순위에 따라 차별화하여 처리하는 또 다른 실시예에 대하여 도 3,도 7내지 도 9를 참조하여 살펴보기로 하자.
즉, 본 실시예에서는, 서비스되는 실시간 서비스 패킷이 음성 패킷인 경우, 데이터 단말에 대해 플래그멘테이션 임계 값을 제공하고, 데이터 단말로부터 전송되는 데이터 패킷을 처리함에 있어, 음성 패킷의 최대 지연 가능 시간을 계산하여, 음성 데이터 패킷 사이에 데이터 패킷을 삽입하여 처리하도록 함으로써, 데이터 단말의 트래픽에 대한 스루풋을 향상 시킬 수 있도록 한 것이다.
먼저, 도 3에 도시된 전처리 제어부(240)는 고품질의 QoS를 지원하기 위해 AP(1)에 접속한 데이터 단말(2c, 2d)에 플레그멘테이션 임계 값(Fragmentation Threshold)을 제공한다.
이를 위해 전처리 제어부(240)는 AP(1)에 접속한 VoIP 단말(2a, 2b)의 개수 변화에 따라서, 음성 패킷의 평균 지연 가능 시간을 동적으로 계산한다. 그리고 계산된 평균 지연 가능 시간을 이용하여 플래그멘테이션 임계 값(Fragmentation Threshold)을 계산한 후, 이를 AP(1)에 접속한 각 데이터 단말(2c, 2d)에 제공한다.
상기 계산된 플레그멘테이션 임계 값을 수신한 데이터 단말(2c, 2d)은 데이 터 패킷 전송 시에 패킷을 상기 수신된 플레그멘테이션 임계 값 크기에 맞게 나누어 전송하고, 무선 랜 디바이스 드라이버(200)는 플레그멘테이션된 데이터 패킷을 수신하여 처리하게 된다.
플레그멘테이션 임계 값(Fragmentation Threshold)을 계산하는 방법은 이하에서 상세히 설명하도록 한다.
송신 제어부(250)는 AP(1)의 프로토콜 스택(30)으로부터 패킷이 수신되면, 패킷 프레임의 목적지 어드레스(Destination Address)를 확인하여 MAC 어드레스 테이블(230)과 비교한다.
비교 결과, 패킷 프레임의 목적지 어드레스와 매칭되는 VoIP 단말(2a, 2b)의 MAC 주소가 존재하면 수신된 패킷을 음성 패킷으로 판단하여 해당 패킷을 실시간 서비스 송신큐(214)에 저장하고, 패킷 프레임의 목적지 어드레스가 VoIP 단말(2a, 2b)의 MAC 주소와 매칭되지 않으면 수신된 패킷을 데이터 패킷으로 판단하여 해당 패킷을 데이터 송신큐(212)에 저장한다.
그리고, 송신 제어부(250)는 음성 패킷을 우선적으로 처리할 수 있도록 실시간 서비스 송신 큐(214)를 제어하고, 음성 패킷의 평균 지연 시간 내에서 데이터 패킷을 처리하도록 데이터 송신큐(212)를 제어한다.
수신 제어부(260)는 NIC(10)으로부터 수신된 패킷 프레임의 소스 어드레스(Source Address)를 확인하고, 소스 어드레스를 MAC 어드레스 테이블(230)과 비교한다.
비교 결과, MAC 어드레스 테이블(230)에 수신된 패킷 프레임의 소스 어드레 스와 매칭되는 VoIP 단말(2a, 2b)의 MAC 주소가 존재하면, 수신 제어부(260)는 수신된 패킷을 음성 패킷으로 판단하고, 음성 패킷 프레임으로부터 802.11 헤더를 제거한 후 실시간 서비스 수신큐(224)에 음성 패킷을 저장한다.
반면에, MAC 어드레스 테이블(230)에 수신된 패킷 프레임의 소스 어드레스가 VoIP 단말의 MAC 주소와 매칭되지 않으면, 수신된 패킷을 데이터 패킷으로 판단하고 데이터 패킷 프레임으로부터 802.11 헤더를 제거한 후, 데이터 수신큐(222)에 저장한다.
또한, 수신 제어부(260)는 음성 패킷을 우선적으로 처리할 수 있도록 실시간 서비스 수신큐(224)를 제어하고, 음성 패킷의 평균 지연 시간 내에서 데이터 패킷을 처리하도록 데이터 수신큐(222)를 제어한다.
도 3에 도시된 AP(1)의 무선 랜 디바이스 드라이버(200)는 데이터 패킷의 전송 지연에 따른 음성 패킷의 전송 지연을 미연에 방지하기 위해, 전처리 제어부(240)에서 데이터 패킷의 플레그멘테이션 임계값을 계산하고, 계산된 플레그멘테이션 임계값을 AP(1)에 접속한 데이터 단말(2c, 2d)들로 제공한다.
일반적으로, 음성 패킷의 크기는 페이로드 크기에 따라 약간 상이하지만 20Byte 내외로 패킷 크기가 작은 반면, 데이터 패킷은 상대적으로 패킷 크기가 커, 음성 패킷과 데이터 패킷이 혼재하는 경우 데이터 패킷의 전송 지연에 따른 음성 패킷의 전송 지연이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 AP(1)에 접속한 데이터 단말(2c, 2d)들에 데이터 패킷의 플레그멘테이션 임계 값을 제공하고, 이를 수신한 데이터 단말들(2c, 2d)은 일정 크기로 플레그멘테이션된 데이터 패킷을 전송하여, 무선 랜 디바이스 드라이버(200)에서 모든 음성 패킷을 평균 지연 가능 시간 내에 처리될 수 있도록 하는 것이다.
이하에서는 AP(1)의 전처리 제어부(240)에서 플레그멘테이션 임계 값(Fragmentation Threshold)을 계산하는 방법을 상세히 설명하고자 한다.
본 발명의 무선 랜 시스템 환경은 일반적인 무선 랜 시스템의 환경 조건을 따르며, 더욱 상세하게는 다음과 같은 무선 랜 시스템의 환경 조건을 가지게 된다.
a) 프로토콜 : 802.11 WLAN 표준
b) LAN 네트워킹 프로토콜 : DCF(Distributed Coordination Function)를 가지는 CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)
c) 백 오프 방법: 2진 지수 백오프 방법(Binary Exponential Backoff rules)
d) 전송방식 : DSSS(Direct Sequence Spread Sprectrum)
e) 접속 방식 :
e-1) 기본 매커니즘 : 2way 핸드쉐이킹
e-2) RTS/CTS 메커니즘 : 4way 핸드쉐이킹
또한, 본 발명의 패킷 처리장치(예를 들어, 무선 랜 AP의 디바이스 드라이버)는 다음과 같은 가정하에 음성 패킷의 평균 지연 가능 시간 및 음성 패킷의 평균 지연 가능 시간에 따른 플레그멘테이션 임계 값(Fragmentation Threshold) 값을 계산한다.
첫 째, 서비스 단말(데이터 단말, VoIP 단말)로부터 전송되는 패킷간의 데이터 충돌 확률은 일정하고 독립적이라고 가정한다.
둘 째, 숨겨진 터미널은 존재하지 않고, 모든 음성 패킷 사이즈는 코덱에 종류에 따라 일정값을 가진다고 가정한다.
세 째, 패킷 전송을 실패한 서비스 단말은 다른 서비스 단말의 패킷 전송이 모두 완료된 후 패킷의 재전송을 시도함을 가정한다.
그리고, 본 발명에 따른 VoIP 단말의 음성 패킷 평균 전송 지연 가능 시간을 결정짓는 파라메터들은 다음과 같다.
a) AP에 접속한 VoIP 단말 수 : NV
b) AP에 접속한 데이터 단말 수 : ND
c) VoIP 단말이 채널을 획득하여 하나의 음성 패킷 전송완료까지 걸린 시간 : TVsucc
d) VoIP 단말이 음성 패킷을 전송하는데 실패하여 소비된 시간 : TVcoll
e) 데이터 단말이 채널을 획득하여 하나의 테이터 패킷 전송완료까지 걸린 시간 : TDsucc
f) 데이터 단말이 데이터 패킷을 전송하는데 실패하여 소비된 시간: TDcoll
g) VoIP 단말 또는 데이터 단말의 패킷 전송 확률 :(1-P)
h) VoIP 단말 또는 데이터 단말의 패킷 전송 실패(collision) 확률 : P
i) 평균 데이터 패킷의 페이로드 크기 : E[D]
j) 평균 음성 패킷의 페이로드 크기 : E[VoIP]
k) 최대 백 오프 수행 횟수 : m
l) AP 전송 속도 :
Figure 112004025177314-pat00001
Mbps
이러한 환경과 조건하에서 도 3에 도시된 디바이스 드라이버(200)의 전처리 제어부(240)는 음성 패킷의 평균 전송 지연 가능 시간에 따른 플래그멘테이션 임계 값(Fragmentation Threshold)을 계산한다.
음성 패킷의 최대 평균 지연 가능 시간(X)은 음성 통화 시에 최종 목적지 단말에서 끊김없는 음성 통화가 가능하도록 하는 최대 전송 지연 가능 시간이다.
이러한 음성 패킷의 최대 평균 지연 가능 시간(X)은 아래의 [수학식 1]을 이용하여 계산될 수 있다.
Figure 112004025177314-pat00002
음성 패킷의 최대 평균 지연 가능 시간(X)은 최악의 경우를 가정하여 계산된다.
일반적으로, 음성 패킷의 최대 평균 지연 가능 시간(X)이 150ms 이내인 경우 최고 품질의 음질을, 250ms 이내인 경우 높은 품질의 음질을, 350ms 이내인 경우 보통 품질의 음질을, 450ms 이내인 경우 낮은 품질의 음질을 제공하게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 최고 품질의 음질을 제공하기 위하여 음성 패킷의 최대 평균 지연 가능 시간(X)이 150ms 이내 전송될 수 있도록 하는 플래그멘테이션 임계 값(Fragmentation Threshold)을 계산하도록 한다.
Tsrcnode 는 패킷을 전송하고자 하는 무선 랜 서비스 단말에서의 전송 지연 시간이며, 아래의 [수학식 2]를 이용하여 계산될 수 있다.
Figure 112004025177314-pat00003
여기서, Tsrcnode는 코딩의 종류에 따라 고정되는 값을 가지며, 패킷화, 버퍼링 및 I/O 프로세싱시 소요되는 시간은 벤더(vendor)에 의해 미리 제공되는 값이다.
상기한 수학식 1에서의 Tuplink은 패킷을 전송하고자하는 무선 랜 서비스 단말(VoIP 단말 및 데이터 단말)과 AP간 전송 지연 시간이며, 아래의 [수학식3]을 이용하여 계산될 수 있다.
Figure 112004025177314-pat00004
여기서, Tuplink은 무선 랜 시스템의 환경에 따라 가변적인 값을 가진다.
Tuplink(= Tvi)를 계산하는 [수학식3]은 이하에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.
그리고 수학식 1에서 TAP는 AP에서의 전송 지연 시간이며, 아래의 [수학식4]를 이용하여 계산될 수 있다.
Figure 112004025177314-pat00005
여기서, I/O 프로세싱, 큐잉 및 패킷 처리 시 소요되는 시간은 벤더(vendor)에 의해 미리 제공되는 값이므로, AP에서의 전송 지연 시간(TAP)은 고정 값을 가진다.
상기한 수학식 1에서 Tdownlink는 AP와 패킷을 수신하고자 하는 무선 랜 서비스 단말(VoIP 단말 및 데이터 단말)간 전송 지연 시간이며, 아래의 [수학식5]를 이용하여 계산될 수 있다.
Tdownlink = 전송할 패킷의 프레임 사이즈(frame size)/ AP 전송속도(λMbps)
상기한 수학식 1에서 Tdestnode는 패킷을 수신한 무선 랜 서비스 단말(VoIP 단말 및 데이터 단말)의 전송 지연 시간이며, 이때 Tdestnode는 극히 짧은 시간이 소요되므로 무시 가능하다.
이하, 상기 수학식 3에서 무선 랜 서비스 단말(VoIP 단말 및 데이터 단말)과 AP간 패킷 전송 지연 시간(Tuplink)에 대하여 아래의 수학식 6을 참조하여 설명해 보기로 하자.
Tuplink = Tvi = ((NV*TVcoll*P)+(NV*TVsucc *(1-P)))+((ND*TDscoll*P)
+(ND*TDsucc*(1-P)))
여기서, 무선 랜 서비스 단말(VoIP 단말 및 데이터 단말)과 AP간 전송 지연 시간(Tuplink)은 하나의 VoIP 단말이 현재 패킷을 전송한 후에 다음 패킷을 전송할 때 까지 소요되는 최대 대기 시간(Tvi)과 동일하다.
즉, 상기 최대 대기 시간(Tvi)는 DCF 방식에서 하나의 VoIP 단말이 현재 패킷을 전송한 후에 다음 패킷을 전송하고자 하는 경우, 상기한 조건에서와 같이 AP에 접속된 모든 무선 랜 서비스 단말(2a ~ 2d) 각각이 모두 한번씩 패킷을 전송한 후. 다시 패킷을 전송하기 위해 대기해야 하는 시간이다.
여기서, 최대 대기 시간(Tvi = Tuplink)을 결정짓는 파라메터들은 다음과 같다. a) NV는 AP에 접속된 VoIP 단말의 개수이다.
b) ND는 AP에 접속된 데이터 단말의 개수이다.
수학식 1 특히 수학식 3과 6에서 TVcoll는 VoIP 단말이 음성 패킷 전송시 데이터가 충돌(collision)하여 소비된 시간이며, 이는 아래의 [수학식 7]을 이용하여 계산될 수 있다.
Figure 112004025177314-pat00006
수학식 7에서 E[VoIP]는 평균 음성 패킷의 페이로드 크기이고, DIFS(Distributed Coordination Function Inter Frame Space)는 지연 프레임간 가 장 긴 시간 간격, RTS(Ready To Send)는 AP가 데이터를 수신할 준비가 됐음을 나타내는 신호가 전송되기 위해 소요되는 시간이다.
수학식 1 특히 수학식 3과 6에서 TVsucc는 VoIP 단말이 채널을 획득하여 하나의 음성 패킷을 전송 완료하기까지 소비된 시간이며, 이는 아래의 [수학식8]을 이용하여 계산될 수 있다.
Figure 112004025177314-pat00007
여기서, CTS(Clear To Send)는 무선 랜 서비스 단말(VoIP 단말, 데이터 단말)에서 데이터 수신 준비가 됐음을 해당 AP에 접속된 주변 모든 단말들에게 알려주는 신호이며, 이 신호가 전송되기 위해 소요되는 시간, ACK는 패킷의 정상 수신시 이를 알려주기 위한 ACK 패킷이 전송되기 위한 시간, SIFS(Short Inter Frame Space)는 ACK, CTS, polling을 위하여 사용되는 가장 짧은 대기 시간으로 가장 높은 우선순위를 가지며 DIFS 만큼을 기다려야 하는 단말보다 먼저 ACK나 CTS를 보낼 수가 있다.
수학식 1 특히 수학식 3과 6에서 TDcoll은 데이터 단말이 데이터 패킷을 전송 하는데 실패하여 소비된 시간이며, 아래의 [수학식9]를 이용하여 계산될 수 있다.
Figure 112004025177314-pat00008
이때, E[D]는 평균 데이터 패킷의 페이로드 크기이다.
한편, 수학식 1 특히 수학식 3과 6에서 TDsucc는 데이터 단말이 채널을 획득하여 데이터 패킷을 전송 완료하기 까지 소요된 시간이며, 이는 아래의 [수학식10]을 이용하여 계산될 수 있다.
Figure 112004025177314-pat00009
수학식 6에서 P는 VoIP 단말 또는 데이터 단말의 패킷 전송 실패(collision) 확률이며, P는 아래의 수학식11를 이용하여 계산될 수 있다.
Figure 112004025177314-pat00010
이때의 tau 는 랜덤하게 주어진 슬롯 타임에서 VoIP 단말 또는 데이터 단말이 패킷 전송을 수행할 확률이고, 그리고 n 은 패킷 전송 시도 횟수로서, tau 는 각 무선 랜 서비스 단말의 동작(behavior)을 결정하기 위해 Bi-dimensional Markov Chain Model을 사용하는 경우, 아래의 수학식12를 이용하여 계산될 수 있다.
Figure 112004025177314-pat00011
수학식 12에서 m은 최대 백 오프 수행 횟수(maximum backoff stage)이고,
Figure 112004025177314-pat00012
은 무선 랜 서비스 단말(2a ~ 2d)의 분포(stationary distribution)이고, W는 최소 컨텐션 윈도우(minimum contention window)값이다.
아래의 [표 1]은 ITU-T G.7xx 시리즈 코덱의 종류에 따른 음성 패킷의 페이로드(E[VoIP])를 결정짓는 파라미터이다.
Figure 112004025177314-pat00013
이상에서 사용되는 물리적 파라메터들은 아래의 [표 2]에서와 같이 각 전송 방식에 따라 고정 값을 가질 수 있다.
Figure 112004025177314-pat00014
본 발명에서 사용하는 802.11 WLAN 표준에 따른 전송방식은 DSSS 방식을 지원하고, 이 DSSS 방식에 해당하는 물리적 파라메터 값들이 사용된다.
상기에서와 같이 계산된 음성 패킷의 최대 평균 지연 가능 시간(X)은 최적 통화를 위해 150ms 이내가 적당하다. 상기 수학식들에서 코덱의 종류에 따라 음성 패킷의 페이로드 크기(E[VoIP])는 고정되고, X, NV, ND의 값에 따라서 데이터 단말의 평균 데이터 패킷의 페이로드 크기(E[D])가 결정된다.
상기한 수학식 1에서 Tuplink는 아래의 [수학식13]을 이용하여 도출될 수 있다.
Figure 112004025177314-pat00015
상기 수학식 13에 수학식 3을 대입하면, TDsucc가 도출되며, 도출된 TDsucc로부터 E[D]를 계산한다.
상기 계산된 E[D]는 AP에 접속된 모든 데이터 단말의 플래그멘테이션 임계 값의 기준이 되며, 도 3에 도시된 전처리 제어부(240)는 상기 계산된 플래그멘테이션 임계 값을 데이터 단말(2c, 2d)로 전송한다.
AP로부터 플래그멘테이션 임계 값을 수신한 데이터 단말은 이 값을 자신의 MAC 칩에 적용하여 데이터를 플레그멘테이션 한 후 전송하게 된다.
이것은 결국 데이터 단말의 전송 시간을 줄이고, TV1 기간을 감소하게 함으로써 DCF 환경에서 같은 시간내에 VoIP 단말에게 더욱 많은 전송 기회를 부여할 수 있도록 한다. 이에 따라 최종 목적지로의 전송 지연도 감소하게 되는 것이다.
도 7은 플레그멘테이션 임계값을 계산하기 위한 방법에 대한 동작 플로우챠 트이다.
도 7에 도시된 바와 같이, AP의 무선 랜 디바이스 드라이버는 AP에 무선 랜 서비스 단말이 새로이 접속, 접속 해지, 및 재접속 되는지를 감지한다(단계 S11).
무선랜 디바이스 드라이버는 AP(1)에 접속된 VoIP 단말(2a, 2b)의 개수를 체크한다(단계 S12).
그리고, 무선랜 디바이스 드라이버는 음성 패킷 평균 지연 가능 시간을 결정짓는 파라메타들을 이용하여 음성 패킷의 평균 지연 가능 시간을 계산한다(단계 S13).
계산된 평균 지연 시간 내에 데이터 패킷이 처리될 수 있도록 데이터 패킷의 플레그멘테이션 임계 값을 계산하고, 계산된 데이터 패킷의 플레그멘테이션 임계값을 AP(10)에 접속된 데이터 단말(2c, 2d)로 전송한다(단계 S14).
이와 같은 방법에 의해 AP(10)에 접속된 데이터 단말(2c, 2d)들은 AP(10)로부터 플레그멘테이션 임계 값을 제공받고, 데이터 단말(2c, 2d)들은 패킷을 AP(10)로부터 수신한 플레그멘테이션 임계 값으로 분할하여 전송하여 준다.
이에 AP(10)는 도 8a 및 도 8b에 도시된 플로우를 통해 데이터 단말(2c, 2d)들로부터 플레그멘테이션된 데이터 패킷과 VoIP 단말(2a, 2b)로부터 수신한 음성 패킷을 처리하는 방법에 대하여 첨부한 도 8a 및 도 8b를 참조하여 설명하기로 한다.
도 8a 및 도 8b는 AP에서 송,수신되는 음성 패킷과 데이터 패킷을 처리하는 방법에 대한 동작 플로우챠트를 나타낸 도면이다.
먼저, 패킷의 진행 방향이 프로토콜 스택(30) 방향인 수신 데이터 및 패킷의 진행 방향이 NIC(10) 방향인 송신 데이터가 인입(Incoming)되는지 감지한다(단계 S21).
만약 수신 데이터의 인입이 감지되면, 수신 데이터가 실시간 서비스 패킷에 포함되는 음성 패킷인지 확인하기 위해 802.11 프레임 패킷의 소스 어드레스(Source Address)를 리드하고, MAC 어드레스 테이블(230)에 리딩된 소스 어드레스(Source Address)와 매칭되는 어드레스를 가지는 VoIP 단말(2a, 2b)이 존재하는지를 판단한다(단계 S22).
판단결과, 리딩된 소스 어드레스(Source Address)와 MAC 어드레스 테이블(230)내 매칭되는 어드레스를 가지는 VoIP 단말(2a)이 존재하는 경우, 음성 패킷임을 확인하고 802.11 헤더를 제거하여 802. 11 프레임 패킷을 802.3 프레임 패킷으로 변환한 후 실시간 서비스 수신 큐(224)에 저장한다(단계 S23).
실시간 서비스 수신큐(224)는 평균 지연 시간 내에 처리할 음성 패킷이 있는지를 확인한다(단계 S24).
확인 결과, 실시간 서비스 수신큐(224)에 평균 지연 시간 내에 처리할 음성 패킷이 있으면 이를 FIFO 방식에 따라 프로토콜 스택(30)으로 전송한다(단계 S25).
이어, 프로토콜 스택(30)으로부터 전송된 음성 패킷에 대한 ACK 신호가 수신되는지 확인한다(단계 S26).
만약 ACK 신호가 프로토콜 스택(20)으로부터 수신된 경우, 음성 패킷이 성공적으로 전송되었음을 확인하고, 다음 음성 패킷을 처리하기 전에 평균 지연 시간 내에 처리할 음성 패킷이 실시간 서비스 수신큐(224)에 존재하는지를 확인한다(단계 S27).
확인 결과, 실시간 서비스 수신 큐(224)에 처리할 음성 패킷이 없거나, 평균 지연 시간 내에 처리할 음성 패킷이 존재하지 않으면, 데이터 수신 큐(222)에 처리할 데이터 패킷이 존재하는지 확인한다(단계 S28).
확인 결과, 데이터 수신 큐(222)에 처리할 데이터 패킷이 홀딩되어 있는 경우, 홀딩되어 있는 데이터 패킷을 FIFO 방식에 따라 프로토콜 스택(30)으로 전송하여 준다(단계 S29).
상기 S22 단계에서 리딩된 소스 어드레스(Source Address)와 매칭되는 어드레스를 가지는 VoIP 단말(2a, 2b)이 존재하지 않는 경우, 해당 패킷을 데이터 패킷으로 판단하고, 해당 패킷으로부터 802.11 헤더를 제거하여 802.11 프레임 패킷을 802.3 프레임 패킷으로 변환한 후, 변환된 프레임 패킷을 데이터 수신 큐(222)에 저장한다. 그리고 실시간 서비스 수신큐(224)에 평균 지연 시간 내에 처리할 음성 패킷이 있는지를 확인하기 위해 단계 S24로 진행한다(단계 S210).
단계 S21에서 송신 데이터가 전송되었음이 감지되면 802.3 프레임 패킷의 목적지 어드레스(Destination Address)를 리딩하고, MAC 어드레스 테이블(230)에 상기 리딩된 목적지 어드레스(Destination Address)와 매칭되는 어드레스를 가지는 VoIP 단말(2a, 2b)이 있는지 판단한다(단계 S211).
판단 결과, 리딩된 목적지 어드레스(Destination Address)와 매칭되는 어드레스를 가지는 VoIP 단말(2a, 2b)이 존재하는 경우, 해당 패킷을 음성 패킷으로 판 단하여 상기 송신 데이터 패킷을 실시간 서비스 송신 큐(214)에 저장한다(단계 S212).
이어, AP는 실시간 서비스 송신 큐(214)에 처리할 음성 패킷이 있는지 체크한다(단계 S213).
만약, 실시간 서비스 송신 큐(214)에 처리할 음성 패킷이 있으면 음성 패킷을 FIFO 방식에 따라 NIC(10)으로 전송하여 준다(단계 S214).
이어, NIC(10)으로부터 전송된 음성 패킷에 대한 'ACK' 신호가 송신되는 지 확인한다(단계 S215).
'ACK' 신호가 송신되었음이 확인되면, 음성 패킷이 성공적으로 전송되었음을 확인하고, 다음 음성 패킷을 처리하기 전에 평균 지연 시간 내에 처리할 음성 패킷이 실시간 서비스 송신큐(214)에 존재하는지를 체크한다(단계 S216).
실시간 서비스 송신 큐(214)에 처리할 음성 패킷이 없거나, 평균 지연 시간 내에 처리할 음성 패킷이 존재하지 않는 경우 AP는 데이터 송신 큐(212)에 처리할 데이터 패킷이 존재하는지를 체크한다(단계 S217).
만약, 데이터 송신 큐(212)에 처리할 데이터 패킷이 존재한다면, 데이터 패킷을 802.11 프레임 패킷으로 변환한 후, FIFO 방식에 따라 NIC(10)으로 전송한다(단계 S218).
또한, 단계 S211에서 리딩된 목적지 어드레스(Destination Address)와 매칭되는 어드레스를 가지는 VoIP 단말(2a, 2b)이 존재하지 않는 경우, 해당 패킷을 데이터 패킷으로 판단하고, 데이터 패킷 즉, 802.3 프레임 패킷을 데이터 송신 큐(212)에 저장한다(단계 S219). 그리고 실시간 서비스 송신 큐(214)에 평균 지연 시간 내에 처리할 음성 패킷이 존재하는지를 체크한다.
체크 결과에 따라 상기한 방법을 이용하여 반복적으로 음성 패킷과 데이터 패킷 서비스를 수행하게 되는 것이다.
상기에서는 본 발명에 따른 패킷 처리 장치 및 방법을 무선 랜 AP를 실시예로 하여 설명하였으나 본 발명의 패킷 처리장치 및 방법은 패킷을 처리하는 모든 패킷 처리장치에 적용될 수 있음을 이 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이해할 수 있는 것이기 때문에 본 발명의 권리 해석은 후술하는 특허청구범위에 의해 해석되어져야 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 패킷 처리 장치 및 그 방법은 실시간 서비스와 많은 양의 데이터를 송수신하는 FTP와 같은 서비스가 하나의 BSS 영역내에서 서비스가 되게 되면, 주기적으로 프레임을 주고 받는 실시간 서비스는 데이터 서비스에 의해 많은 영향을 받게 되어 음성이나 동양상의 끊김 현상이나 지연 현상을 자주 경험할 수 밖에 없다. 그러나, 이중큐를 사용하고 실시간 서비스 단말의 MAC 주소를 링크 리스트 관리하여 실시간 서비스 패킷에 우선 순위를 할당하므로써, 패킷 서비스시 실시간 서비스 패킷 서비스를 처리하고 실시간 서비스 패킷 처리 완료 후 데이터 패킷을 처리하여 음성이나 동영상 프레임에 대해서 서비스를 보장할 수 있도록 한 것이다.
또한, 상기 실시간 서비스 패킷이 오직 음성 패킷인 경우 데이터 단말에 대해 플래그멘테이션 임계 값(Fragmentation Threshold)을 제공하고, 데이터 단말로부터 전송되는 데이터 패킷을 처리함에 있어, 음성 패킷의 최대 지연 가능 시간을 계산하여, 음성 데이터 패킷 사이에 데이터 패킷을 끼워서 처리하도록 함으로써, 데이터 단말의 트래픽에 대한 스루풋(Throughput)을 향상시킬 수 있는 것이다.

Claims (49)

  1. 패킷 처리장치에 있어서,
    실시간 서비스 패킷(영상/음성 패킷)을 처리하는 제1 수신 큐와 데이터 패킷을 처리하는 제2 수신 큐를 구비하여, 적어도 하나 이상의 서비스 단말로부터 수신된 패킷을 처리하여 IP 네트윅으로 전송하는 수신 큐;
    상기 실시간 서비스 패킷을 처리하는 제1 송신 큐와 데이터 패킷을 처리하는 제2 송신 큐를 구비하여, 상기 IP 네트윅으로부터 수신된 패킷을 처리하여 상기 적어도 하나 이상의 서비스 단말로 전송하는 송신 큐; 및
    설정된 우선 순위에 따라 상기 제1 수신큐와 제1 송신큐에 저장된 실시간 서비스 패킷을 상기 IP 네트웍 및 서비스 단말로의 전송을 제어하고, 실시간 서비스 패킷의 전송이 완료되면, 상기 제2 수신큐 및 제2 송신큐에 저장된 데이터 패킷을 각각 IP 네트웍 또는 상기 서비스 단말로의 전송을 제어하는 패킷 처리부를 포함하되,
    상기 패킷 처리부는, 상기 데이터 패킷 전송 제어중 상기 제1 수신큐와 제1 송신큐에 새로운 실시간 서비스 패킷이 존재하는 경우 데이터 패킷의 전송 제어를 일시 중단하고, 상기 제1 수신큐와 제1 송신큐에 새로이 저장된 실시간 서비스 패킷을 전송 제어한 후 제2 수신큐 및 제2 송신큐에 저장된 데이터 패킷을 IP 네트웍 또는 서비스 단말로 전송제어하는 패킷 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서비스 단말은,
    실시간 음성 및 화상 통화를 서비스하기 위해 실시간 서비스 단말;
    데이터 통신 서비스를 위해 데이터 패킷을 처리하는 데이터 단말 중 적어도 하나를 포함하는 패킷 처리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    송,수신되는 패킷의 종류에 따라 해당 패킷 처리를 위한 우선순위를 설정하는 전처리 제어부; 및
    송,수신되는 패킷의 종류를 비교 분석하기 위한 우선 순위 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하는 패킷 처리장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 우선 순위 정보는 서비스 단말의 MAC 어드레스 정보인 패킷 처리장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 패킷 처리부는,
    상기 송,수신되는 패킷 프레임의 소스 어드레스와 저장부에 저장된 서비스 단말의 MAC 어드레스를 비교 분석하여 매칭되는 MAC 어드레스가 저장부에 존재하는 경우, 해당 패킷을 실시간 서비스 패킷으로 판단하여 상기 제1 송,수신큐에 저장하고, 매칭되는 MAC 어드레스가 존재하지 않는 경우에는 해당 패킷을 데이터 패킷으로 판단하여 해당 데이터 패킷을 상기 제2 송,수신큐에 저장하는 패킷 처리장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 패킷 처리부는,
    상기 제1 수신큐에 저장된 실시간 서비스 패킷을 우선적으로 처리하여 IP 네트워크로 전송한 후, 실시간 서비스 패킷이 모두 전송된 경우 상기 제2 수신큐에 저장된 데이터 패킷을 상기 IP 네트워크로 전송하는 수신 패킷 제어부; 및
    상기 제1 송신큐에 저장된 실시간 서비스 패킷을 우선적으로 처리하여 상기 서비스 단말로 전송한 후, 실시간 서비스 패킷이 모두 전송된 경우 상기 제2 송신큐에 저장된 데이터 패킷을 상기 서비스 단말로 전송하는 송신 패킷 제어부를 포함하는 패킷 처리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수신 패킷 제어부는,
    상기 제2 수신큐에 저장된 데이터 패킷을 처리하여 IP 네트워크로 전송중에 상기 제1 수신큐에 새로운 실시간 서비스 패킷이 인입된 경우, 데이터 패킷 전송을 홀딩하고, 상기 제1 수신큐에 새로이 인입된 실시간 서비스 패킷을 상기 IP 네트워크로 모두 전송한 후, 상기 홀딩된 데이터 패킷을 IP 네트워크로 전송하는 패킷 처 리장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 송신 패킷 제어부는,
    상기 제2 송신큐에 저장된 데이터 패킷을 처리하여 데이터 단말로 전송중에 상기 제1 송신큐에 새로운 실시간 서비스 패킷이 인입된 경우, 데이터 패킷 전송을 홀딩하고, 상기 제1 송신큐에 새로이 인입된 실시간 서비스 패킷을 상기 실시간 서비스 단말로 모두 전송한 후 상기 홀딩된 데이터 패킷을 데이터 단말로 전송 처리하는 패킷 처리장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 패킷 처리부는, 상기 실시간 서비스 패킷이 음성 패킷인 경우, 음성 패킷의 평균 전송 지연 가능 시간과 시스템에 접속된 서비스 단말의 수를 이용하여 플래그맨테이션 임계값을 계산하여 상기 서비스 단말에 제공하는 패킷 처리장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 패킷 처리부는,
    a) 상기 서비스 단말로부터 음성 패킷이 수신된 경우 수신된 음성 패킷을 우선적으로 처리하고, 상기 음성 패킷의 평균 전송 지연 시간내에서 데이터 단말로부터 전송된 데이터 패킷을 처리하도록 상기 수신큐를 제어하고,
    b) 상기 서비스 단말로 전송될 음성 패킷을 우선적으로 처리하고, 상기 음성 패킷의 평균 전송 지연 시간내에서 데이터 단말로 전송될 데이터 패킷을 처리하는 패킷 처리장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전처리 제어부에서 음성 패킷의 평균 전송 지연 시간은,
    시스템에 접속된 VoIP 단말 및 데이터 단말의 수,
    상기 VoIP 단말이 채널을 획득하여 하나의 음성 패킷 전송 완료까지 걸린 시간,
    상기 VoIP 단말이 음성 패킷을 전송하는데 실패하여 소비된 시간,
    상기 데이터 단말이 채널을 획득하여 하나의 데이터 패킷 전송 완료까지 걸린 시간,
    상기 데이터 단말이 데이터 패킷을 전송하는데 실패하여 소비된 시간,
    상기 VoIP 단말 또는 데이터 단말의 패킷 전송 성공 확률,
    상기 VoIP 단말 또는 데이터 단말의 패킷 전송 실패할 확률,
    평균 데이터 패킷의 페이로드 크기,
    평균 음성 패킷의 페이로드 크기,
    최대 백 오프 수행 횟수 및 상기 시스템의 전송속도를 이용하여 계산하는 패킷 처리장치.
  12. 패킷 처리 방법에 있어서,
    IP 네트워크로부터 실시간 서비스 패킷(영상/음성 패킷) 또는 데이터 패킷이 수신되는 경우, 수신된 패킷의 종류에 따라 각기 다른 전송큐에 패킷을 각각 저장하는 단계;
    상기 전송큐에 저장된 실시간 서비스 패킷을 우선적으로 처리하여 상기 실시간 서비스 패킷을 실시간 서비스 단말로 전송하고, 실시간 서비스 패킷의 전송이 완료된 후 상기 전송 큐에 저장된 데이터 패킷을 처리하여 데이터 단말로 전송하는 단계; 및
    상기 데이터 패킷 처리중 상기 전송큐에 새로운 실시간 서비스 패킷이 수신되어 저장된 경우, 데이터 패킷의 처리를 홀딩하고, 상기 전송큐에 새로이 저장된 실시간 서비스 패킷을 처리한 후, 전송큐에 저장된 데이터 패킷을 데이터 단말로 전송하는 단계를 포함하는 패킷 처리방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전송큐에 패킷을 저장하는 단계는,
    상기 IP 네트워크로부터 수신되는 패킷 프레임의 소스 어드레스와 기 저장된 실시간 서비스 단말의 MAC 어드레스를 비교 분석하여 매칭되는 MAC 어드레스가 존재하는 경우, 해당 패킷을 실시간 서비스 패킷으로 판단하여 상기 실시간 서비스 패킷 송신큐에 저장하고, 매칭되는 MAC 어드레스가 존재하지 않는 경우에는 해당 패킷을 데이터 패킷으로 판단하여 해당 데이터 패킷을 상기 데이터 송신큐에 저장하는 패킷 처리방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 전송하는 단계에서,
    상기 데이터 송신큐에 저장된 데이터 패킷을 처리하여 데이터 단말로 전송중에 상기 실시간 서비스 패킷 송신큐에 새로운 실시간 서비스 패킷이 인입된 경우, 데이터 패킷 전송을 홀딩하고, 상기 실시간 서비스 패킷 송신큐에 새로이 인입된 실시간 서비스 패킷을 상기 실시간 서비스 단말로 모두 전송한 후 상기 홀딩된 데이터 패킷을 데이터 단말로 전송 처리하는 패킷 처리방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 실시간 서비스 단말 또는 데이터 단말로부터 실시간 서비스 패킷 또는 데이터 패킷이 수신되는 경우 수신된 패킷의 종류에 따라 각기 다른 수신큐에 패킷을 저장하는 단계;
    상기 수신큐에 저장된 실시간 서비스 패킷을 우선적으로 처리하여 상기 실시간 서비스 패킷을 상기 IP 네트워크로 전송하고, 실시간 서비스 패킷의 전송이 완 료된 후 상기 수신큐에 저장된 데이터 패킷을 처리하여 상기 IP 네트워크로 전송하는 단계를 더 포함하는 패킷 처리방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 수신큐에 패킷을 저장하는 단계는,
    상기 실시간 서비스 단말 또는 데이터 단말로부터 수신되는 패킷 프레임의 소스 어드레스와 기 저장된 실시간 서비스 단말의 MAC 어드레스를 비교 분석하여 매칭되는 MAC 어드레스가 존재하는 경우, 해당 패킷을 실시간 서비스 패킷으로 판단하여 상기 실시간 서비스 패킷 수신큐에 저장하고, 매칭되는 MAC 어드레스가 존재하지 않는 경우에는 해당 패킷을 데이터 패킷으로 판단하여 해당 데이터 패킷을 상기 데이터 수신큐에 저장하는 패킷 처리방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 전송하는 단계에서,
    상기 데이터 수신큐에 저장된 데이터 패킷을 처리하여 IP 네트워크로 전송중에 상기 실시간 서비스 패킷 수신큐에 새로운 실시간 서비스 패킷이 인입된 경우, 데이터 패킷 전송을 홀딩하고, 상기 실시간 서비스 패킷 수신큐에 새로이 인입된 실시간 서비스 패킷을 상기 IP 네트워크로 모두 전송한 후 상기 홀딩된 데이터 패 킷을 IP 네트워크로 전송 처리하는 패킷 처리방법.
  18. 패킷 처리장치에 있어서,
    적어도 하나 이상의 서비스 단말로부터 수신된 실시간 서비스 패킷 또는 데이터 패킷을 순차적으로 저장하는 수신 큐;
    IP 네트워크로부터 수신되는 실시간 서비스 패킷 또는 데이터 패킷을 서로 다른 큐에 각각 저장하는 송신 큐; 및
    설정된 우선 순위에 따라 상기 수신큐 및 송신큐에 저장된 실시간 서비스 패킷을 상기 IP 네트웍 및 서비스 단말로의 전송을 제어하고, 실시간 서비스 패킷의 전송이 완료되면, 상기 수신큐 및 송신큐에 저장된 데이터 패킷을 각각 IP 네트웍 또는 상기 서비스 단말로의 전송을 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는, 상기 데이터 패킷 전송 제어중 상기 수신큐와 송신큐에 새로운 실시간 서비스 패킷이 존재하는 경우 데이터 패킷의 전송 제어를 일시 중단하고, 상기 수신큐와 송신큐에 새로이 저장된 실시간 서비스 패킷을 전송 제어한 후 수신큐 및 송신큐에 저장된 데이터 패킷을 IP 네트웍 또는 서비스 단말로 전송제어하는 제어부를 포함하는 패킷 처리장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 IP 네트워크로부터 수신되는 패킷의 종류에 따라 해당 패킷 처리를 위한 우선순위를 설정하는 전처리 제어부; 및
    IP 네트워크로부터 수신되는 패킷의 종류를 비교 분석하기 위한 우선 순위 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하는 패킷 처리장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 우선 순위 정보는 실시간 서비스 단말의 MAC 어드레스 정보인 패킷 처리장치.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 IP 네트워크로부터 수신되는 패킷 프레임의 소스 어드레스와 저장부에 저장된 실시간 서비스 단말의 MAC 어드레스를 비교 분석하여 매칭되는 MAC 어드레스가 저장부에 존재하는 경우, 해당 패킷을 실시간 서비스 패킷으로 판단하여 상기 실시간 서비스 패킷 송신큐에 저장하고, 매칭되는 MAC 어드레스가 존재하지 않는 경우에는 해당 패킷을 데이터 패킷으로 판단하여 해당 데이터 패킷을 상기 데이터 송신큐에 저장하는 패킷 처리장치.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 수신큐에 저장된 실시간 서비스 패킷 또는 데이터 패킷을 FIFO 방식으로 순차적으로 처리하여 IP 네트워크로 전송하는 수신 제어부; 및
    상기 실시간 서비스 패킷 송신큐에 저장된 실시간 서비스 패킷을 우선적으로 처리하여 실시간 서비스 단말로 전송한 후, 실시간 서비스 패킷이 모두 전송된 경우 상기 데이터 송신큐에 저장된 데이터 패킷을 서비스 단말로 전송하는 송신 제어부를 포함하는 패킷 처리장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 송신 제어부는,
    상기 데이터 송신큐에 저장된 데이터 패킷을 처리하여 데이터 단말로 전송중에 상기 실시간 서비스 패킷 송신큐에 새로운 실시간 서비스 패킷이 인입된 경우, 데이터 패킷 전송을 홀딩하고, 상기 실시간 서비스 패킷 송신큐에 새로이 인입된 실시간 서비스 패킷을 상기 실시간 서비스 단말로 모두 전송한 후 상기 홀딩된 데이터 패킷을 데이터 단말로 전송 처리하는 패킷 처리장치.
  24. 패킷 처리 방법에 있어서,
    IP 네트워크로부터 실시간 서비스 패킷(영상/음성패킷) 또는 데이터 패킷이 수신되는 경우, 수신된 패킷의 종류에 따라 각각 실시간 서비스 전송 큐 및 데이터 전송큐에 각각 저장하고, 적어도 하나 이상의 서비스 단말로부터 수신되는 실시간 서비스 패킷 또는 데이터 패킷은 순차적으로 하나의 수신큐에 저장하는 단계;
    a) 상기 실시간 서비스 전송큐에 저장된 실시간 서비스 패킷을 우선적으로 처리하여 상기 실시간 서비스 패킷을 실시간 서비스 단말로 전송하고, 실시간 서비스 패킷의 전송이 완료된 후 상기 데이터 전송 큐에 저장된 데이터 패킷을 처리하여 데이터 단말로 전송하며,
    b) 상기 하나의 수신큐에 순차적으로 저장된 실시간 서비스 패킷 또는 데이터 패킷을 순차적으로 IP 네트워크로 전송하는 단계; 및
    상기 데이터 패킷을 IP 네트워크 및 데이터 단말로 전송하는 도중 상기 전송큐 및 수신큐에 새로운 실시간 서비스 패킷이 수신되어 저장되는 경우, 데이터 패킷의 전송을 홀딩하고, 상기 전송큐 및 수신큐에 새로이 저장된 실시간 서비스 패킷을 IP 네트워크 및 실시간 서비스 단말로 전송한 후, 전송큐 및 수신큐에 저장된 데이터 패킷을 데이터 단말 및 IP 네트워크로 전송하는 단계를 포함하는 패킷 처리방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 저장하는 단계는,
    상기 IP 네트워크로부터 수신되는 패킷 프레임의 소스 어드레스와 기 저장된 실시간 서비스 단말의 MAC 어드레스를 비교 분석하여 매칭되는 MAC 어드레스가 존재하는 경우, 해당 패킷을 실시간 서비스 패킷으로 판단하여 상기 실시간 서비스 패킷 송신큐에 저장하고, 매칭되는 MAC 어드레스가 존재하지 않는 경우에는 해당 패킷을 데이터 패킷으로 판단하여 해당 데이터 패킷을 상기 데이터 송신큐에 저장하는 패킷 처리방법.
  26. 삭제
  27. 패킷 처리장치에 있어서,
    플래그멘테이션 임계 값을 계산하고, 서비스 단말로 계산된 플래그멘테이션 임계 값을 제공하는 전처리 제어부;
    음성 패킷을 처리하는 음성 수신 큐와 데이터 패킷을 처리하는 데이터 수신 큐를 구비하여, 상기 서비스 단말로부터 수신된 패킷을 처리하여 상기 IP 네트윅으로 상기 처리된 패킷을 전송하는 수신 큐;
    음성 패킷을 처리하는 음성 송신 큐와 데이터 패킷을 처리하는 데이터 송신 큐를 구비하여, IP 네트윅으로부터 수신된 패킷을 처리하여 상기 서비스 단말로 상기 패킷을 전송하는 송신 큐; 및
    a)상기 서비스 단말로부터 전송된 음성 패킷을 우선적으로 처리하고, 상기 음성 패킷의 평균 지연 시간 내에서 상기 서비스 단말로부터 전송된 데이터 패킷을 처리하도록 상기 수신 큐를 제어하고,
    b) 상기 서비스 단말로 전송될 음성 패킷을 우선적으로 처리하고, 상기 음성 패킷의 평균 지연 시간 내에서 상기 서비스 단말로 전송될 데이터 패킷을 처리하도록 상기 송신 큐를 제어하는 제어부를 포함하는 패킷 처리장치.
  28. 제27에 있어서,
    상기 서비스 단말은,
    음성 통화를 서비스하기 위해 음성 패킷을 처리하는 VoIP 단말; 및
    데이터 통신 서비스를 위해 데이터 패킷을 처리하는 데이터 단말을 포함하는 패킷 처리장치.
  29. 삭제
  30. 제27항에 있어서,
    상기 전처리 제어부는,
    VoIP 단말의 수가 변동되는 경우, 음성 패킷의 평균 전송 지연 가능 시간과 시스템에 접속된 상기 VoIP 단말 및 데이터 단말의 수를 이용하여 플래그멘테이션 임계 값을 계산하는 패킷 처리장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 음성 데이터 패킷의 평균 전송 지연 가능 시간은,
    상기 시스템에 접속한 상기 VoIP 단말 및 데이터 단말의 수,
    상기 VoIP 단말이 채널을 획득하여 하나의 음성 패킷 전송 완료까지 걸린 시간,
    상기 VoIP 단말이 음성 패킷을 전송하는데 실패하여 소비된 시간,
    상기 데이터 단말이 채널을 획득하여 하나의 데이터 패킷 전송 완료까지 걸린 시간,
    상기 데이터 단말이 데이터 패킷을 전송하는데 실패하여 소비된 시간,
    상기 VoIP 단말 또는 데이터 단말의 패킷 전송 성공 확률,
    상기 VoIP 단말 또는 데이터 단말의 패킷 전송 실패 확률,
    평균 데이터 패킷의 페이로드 크기,
    평균 음성 패킷의 페이로드 크기,
    최대 백 오프 수행 횟수 및 시스템의 전송속도를 이용하여 계산하는 패킷 처 리장치.
  32. 패킷 처리 방법에 있어서,
    VoIP 단말의 수가 변동되는 경우, 플래그멘테이션 임계 값을 계산하고, 시스템에 접속된 데이터 단말에 계산된 플래그멘테이션 임계 값을 전송하는 단계;
    상기 VoIP 단말 또는 데이터 단말로부터 음성 또는 데이터 패킷이 수신되는 경우, 수신된 패킷의 종류에 따라 패킷에 상응하는 해당 큐에 저장하는 단계;
    상기 큐에 저장된 음성 패킷을 우선적으로 처리하여 상기 음성 패킷을 IP 네트윅으로 전송하고, 상기 데이터 패킷을 상기 음성 패킷의 평균 가능 지연 시간(X) 내에 처리하여 상기 데이터 패킷을 상기 IP 네트윅으로 전송하는 단계를 포함하는 패킷 처리 방법.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 해당 큐에 저장하는 단계는,
    수신된 패킷이 음성 패킷인 경우 음성 패킷을 음성 수신큐에 저장하고, 수신된 패킷이 데이터 패킷인 경우 데이터 패킷을 데이터 수신큐에 저장하는 패킷 처리방법.
  34. 제32항에 있어서,
    상기 플래그멘테이션 임계 값을 전송하는 단계는,
    시스템에 접속된 VoIP 단말의 수가 변동되는지를 감지하는 단계;
    상기 VoIP 단말의 수가 변동되면, 음성 패킷의 평균 전송 가능 지연 시간(X)을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 평균 전송 지연 가능 시간과 상기 시스템에 접속된 상기 VoIP 단말 및 데이터 단말의 수를 이용하여 플래그멘테이션 임계 값을 계산하여, 상기 데이터 단말에 전송하는 단계를 포함하는 패킷 처리방법.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 음성 패킷의 평균 전송 지연 가능 시간은
    상기 시스템에 접속한 상기 VoIP 단말 및 데이터 단말의 수,
    상기 VoIP 단말이 채널을 획득하여 하나의 음성 패킷 전송 완료까지 걸린 시간,
    상기 VoIP 단말이 음성 패킷을 전송하는데 실패하여 소비된 시간,
    상기 데이터 단말이 채널을 획득하여 하나의 데이터 패킷 전송 완료까지 걸린 시간,
    상기 데이터 단말이 데이터 패킷을 전송하는데 실패하여 소비된 시간,
    상기 VoIP 단말 또는 데이터 단말의 패킷 전송 성공 확률,
    상기 VoIP 단말 또는 데이터 단말의 패킷 전송 실패할 확률,
    평균 데이터 패킷의 페이로드 크기,
    평균 음성 패킷의 페이로드 크기,
    최대 백 오프 수행 횟수 및 상기 시스템의 전송속도를 이용하여 계산하는 패킷 처리방법.
  36. 제32항에 있어서,
    상기 데이터 패킷을 상기 IP 네트윅으로 전송하는 단계는
    상기 해당 수신큐에 평균 가능 지연 시간 내에 처리할 음성 패킷이 존재하는 체크하는 단계;
    체크결과, 평균 가능 지연 시간 내에 처리할 음성 패킷이 수신큐에 존재하지 않으면, 상기 데이터 패킷을 처리하여 데이터 패킷을 상기 IP 네트윅으로 전송하는 단계를 더 포함하는 패킷 처리방법.
  37. 제32항에 있어서,
    상기 IP 네트윅으로부터 데이터 패킷 또는 음성 패킷이 수신되는 경우, 수신된 패킷의 종류에 따라 각기 다른 전송큐에 패킷을 저장하는 단계;
    상기 전송큐에 저장된 음성 패킷을 우선적으로 처리하여 상기 음성 패킷을 상기 VoIP 단말로 전송하고, 상기 데이터 패킷을 상기 음성 패킷의 평균 가능 지연 시간 내에 처리하여 상기 데이터 패킷을 상기 데이터 단말로 전송하는 단계를 더 포함하는 패킷 처리방법.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 데이터 패킷을 상기 데이터 단말로 전송하는 단계는
    평균 가능 지연 시간 내에 처리할 음성 패킷이 전송큐에 존재하는 확인하는 단계;
    확인 결과, 평균 가능 지연 시간 내에 처리할 음성 패킷이 존재하지 않으면, 상기 데이터 패킷을 처리하여 상기 데이터 단말로 전송하는 단계를 더 포함하는 패킷 처리방법.
  39. 제32항에 있어서,
    상기 음성 패킷의 평균 가능 지연 시간(X)은 아래의 수학식을 이용하여 산출되는 패킷 처리방법.
    Figure 112004025177314-pat00016
    여기서,
    Figure 112004025177314-pat00017
    는 패킷을 전송하고자 하는 서비스 단말에서의 전송 지연 시간, Tuplink은 패킷을 전송하고자하는 서비스 단말(VoIP 단말 및 데이터 단말)과 시스템간 전송 지연 시간, TAP는 시스템에서 패킷 전송 지연 시간, Tdownlink는 시스템과 패킷을 수신하고자하는 서비스 단말(VoIP 단말 및 데이터 단말)간 전송 지연 시간, Tdstnode는 패킷을 수신한 서비스 단말(VoIP 단말 및 데이터 단말)에 전송 지연 시간이다.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 패킷을 전송하고자 하는 서비스 단말에서의 전송 지연 시간
    Figure 112004025177314-pat00018
    는 아래의 수학식을 이용하여 산출하는 패킷 처리방법.
    Figure 112004025177314-pat00019
    여기서, Tsrcnode은 코딩의 종류에 따라 고정되는 값을 가지며, 패킷화, 버퍼링 및 I/O 프로세싱시 소요되는 시간은 벤더(vendor)에 의해 미리 제공되는 값이다.
  41. 제40항에 있어서,
    상기
    Figure 112004025177314-pat00020
    는 아래의 수학식을 이용하여 계산되는 패킷 처리방법.
    여기서, NV 는 시스템에 접속한 VoIP 단말의 수, ND는 시스템에 접속한 데이터 단말 수, TVsucc는 VoIP 단말이 채널을 획득하여 하나의 음성 패킷 전송완료까지 걸린 시간, TVcoll은 VoIP 단말이 음성 패킷을 전송하는데 실패하여 소비된 시간, TDsucc는 데이터 단말이 채널을 획득하여 하나의 테이터 패킷 전송완료까지 걸린 시간, TDcoll은 데이터 단말이 데이터 패킷을 전송하는데 실패하여 소비된 시간, (1-P)는 VoIP 단말 또는 데이터 단말의 패킷 전송 확률, P는 VoIP 단말 또는 데이터 단말의 패킷 전송 실패(collision) 확률이다.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 VoIP 단말 및 데이터 단말과 시스템간 전송 지연 시간 Tuplink는 하나의 VoIP 단말이 현재 패킷을 전송한 후에 다음 패킷을 전송할 때 까지 소요되는 최대 대기 시간(Tvi)이고, 상기 최대 대기 시간(Tvi)는 DCF 방식에서 하나의 VoIP 단말이 현재 패킷을 전송한 후에 다음 패킷을 전송하고자 하는 경우, 상기한 조건에서와 같이 시스템에 접속된 모든 서비스 단말 각각이 모두 한번씩 패킷을 전송한 후. 패킷을 전송하기 위해 대기해야 하는 시간인 패킷 처리방법.
  43. 제39항에 있어서,
    상기 TAP는 아래의 수학식을 이용하여 결정되는 패킷 처리방법.
    Figure 112004025177314-pat00022
    여기서, TAP는 I/O 프로세싱, 큐잉 및 패킷 처리 시 소요되는 시간은 벤더(vendor)에 의해 미리 제공되는 것으로, 고정 값을 가진다.
  44. 제41항에 있어서,
    상기 TVcoll은 아래의 수학식을 이용하여 결정되는 패킷 처리방법.
    Figure 112004025177314-pat00023
    여기서, E[VoIP]는 평균 음성 패킷의 페이로드 크기이고, DIFS(Distributed Coordination Function Inter Frame Space)는 지연 프레임간 가장 긴 시간 간격, RTS(Ready To Send)는 시스템이 데이터를 수신할 준비가 됐음을 나타내는 신호가 전송되기 위해 소요되는 시간, λ는 시스템의 전송 속도, CTS(Clear To Send)는 서비스 단말(VoIP 단말, 데이터 단말)에서 데이터 수신 준비가 됐음을 해당 AP에 접속된 주변 모든 단말들에게 알려주는 신호이다.
  45. 제41항에 있어서,
    상기 TVsucc은 아래의 수학식을 이용하여 결정되는 패킷 처리방법.
    Figure 112004025177314-pat00024
    여기서, CTS(Clear To Send)는 서비스 단말(VoIP 단말, 데이터 단말)에서 데이터 수신 준비가 됐음을 해당 시스템에 접속된 주변 모든 단말들에게 알려주는 신호이며, 이 신호가 전송되기 위해 소요되는 시간, ACK는 패킷의 정상 수신시 이를 알려주기 위한 ACK 패킷이 전송되기 위한 시간, SIFS(Short Inter Frame Space)는 ACK, CTS, polling을 위하여 사용되는 가장 짧은 대기 시간으로 가장 높은 우선순위를 가지며 DIFS만큼을 기다려야 하는 단말보다 먼저 ACK나 CTS를 보낼 수가 있다.
  46. 제41항에 있어서,
    상기 TDcoll은 아래의 수학식을 이용하여 결정되는 패킷 처리방법.
    Figure 112004025177314-pat00025
    여기서, E[D]는 평균 데이터 패킷의 페이로드 크기, DIFS(Distributed Coordination Function Inter Frame Space)는 지연 프레임간 가장 긴 시간 간격, RTS(Ready To Send)는 시스템이 데이터를 수신할 준비가 됐음을 나타내는 신호가 전송되기 위해 소요되는 시간, λ는 AP의 전송 속도, CTS(Clear To Send)는 서비스 단말(VoIP 단말, 데이터 단말)에서 데이터 수신 준비가 됐음을 해당 시스템에 접속된 주변 모든 단말들에게 알려주는 신호이다.
  47. 제41항에 있어서,
    상기 TDsucc은 아래의 수학식을 이용하여 결정되는 패킷 처리방법.
    Figure 112004025177314-pat00026
    여기서, E[D]는 평균 데이터 패킷의 페이로드 크기, DIFS(Distributed Coordination Function Inter Frame Space)는 지연 프레임간 가장 긴 시간 간격, RTS(Ready To Send)는 시스템이 데이터를 수신할 준비가 됐음을 나타내는 신호가 전송되기 위해 소요되는 시간, λ는 AP의 전송 속도, CTS(Clear To Send)는 서비스 단말(VoIP 단말, 데이터 단말)에서 데이터 수신 준비가 됐음을 해당 시스템에 접속된 주변 모든 단말들에게 알려주는 신호, SIFS(Short Inter Frame Space)는 ACK, CTS, polling을 위하여 사용되는 가장 짧은 대기 시간, ACK는 패킷의 정상 수신시 이를 알려주기 위한 ACK 패킷이 전송되기 위한 시간이다.
  48. 제41항에 있어서,
    상기 P는 아래의 수학식을 이용하여 결정되는 패킷 처리방법.
    Figure 112004025177314-pat00027
    여기서, tau 는 랜덤하게 주어진 슬롯 타임에서 VoIP 단말 또는 데이터 단말이 패킷 전송을 수행할 확률이고, 그리고 n 은 패킷 전송 시도 횟수이다.
  49. 제48항에 있어서,
    상기 tau 는 아래의 수학식을 이용하여 산출되는 패킷 처리방법.
    Figure 112004025177314-pat00028
    여기서, m은 최대 백 오프 수행 횟수(maximum backoff stage)이고, 은 서비스 단말(2a ~ 2d)의 분포(stationary distribution)이고, W는 최소 컨텐션 윈 도우(minimum contention window)값이다.
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