KR100749413B1 - 무선랜 시스템에서 트래픽 스트림 수락 제어 방법 및 그프로그램이 기록된 기록 매체 - Google Patents

무선랜 시스템에서 트래픽 스트림 수락 제어 방법 및 그프로그램이 기록된 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 IEEE 802.11e에서, 가용한 서비스 대역폭과 새로운 트래픽 스트림의 서비스 요구 사항을 감안한 트래픽 스트림 수락 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 구성에 의하면, 트래픽 스트림 추가 메시지로부터 미리 정해진 최대 전송률(PRi), 전송 지연시간의 한계치(DBi), 최대 버스트 크기(Li)에 기초하여 현재 요구되는 서비스 전송률을 산출하여, 상기 요구되는 서비스 전송률이 상기 여분의 서비스 전송률보다 작을 경우에 트래픽 스트림을 수락한다. 상기 트래픽 스트림이 수락되면 상기 요구되는 서비스 전송률 만큼 상기 여분의 서비스 전송률은 감산된다.
따라서, 본 발명의 구성에 의하면 현재 이용가능한 총 서비스 전송률과 트래픽 스트림 추가 메시지에서 요구되는 서비스 전송률을 모두 고려하여 효율적인 트래픽 스트림 수락 제어를 수행할 수 있다.
무선랜, HCF, 트래픽 스트림, 서비스 전송률, 스테이션, 억세스 포인트

Description

무선랜 시스템에서 트래픽 스트림 수락 제어 방법 및 그 프로그램이 기록된 기록 매체{A method for controlling acceptance of traffic stream in wireless LAN system and computer-readable medium including the program thereof}
도 1은 본 발명의 실시예에 따라서 트래픽 스트림의 도착시간을 도시한 타이밍도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전송 버퍼의 버퍼상태를 도시한 타이밍도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 스트림 수락 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명은 IEEE 802.11e에서, 가용한 서비스 대역폭과 새로운 트래픽 스트림의 서비스 요구 사항을 감안한 트래픽 스트림 수락 제어 방법에 관한 것이다.
IEEE 802.11e는 음성이나 영상등과 같이 대역폭에 민감한 응용을 지원하기 위한 무선 장치를 위해 QoS(Quality of Service) 메커니즘을 정의하고 있다.
초기의 IEEE 802.11의 매체 접근 제어(MAC) 프로토콜은 충돌 방지를 위하여 반송파 감지를 이용한 DCF(Distributed Coordination Function)에 기초하여 디자인되었다. 이러한 DCF는 데이터를 전송하기 전에 소정의 시간을 대기하여 충돌을 감지함에 의해 조정(coordination)기능을 수행할 수 있었다. 그러나, DCF는 무선 매체의 접근에 대한 어떠한 우선순위를 제공하지 못했다.
따라서, 다른 선택사항인 PCF(Point Coordination Function)는 시간 제한적인 비경쟁 프레임전달을 MAC 계층에서 선택적으로 사용할 수 있도록 제공되었다. 상기 PCF 동작 모드는 스테이션들로부터의 프레임 전송을 제어하기 위하여 포인트 조정기가 억세스 포인트(AP)내에 존재한다. 따라서, 모든 스테이션들은 각 비경쟁 전송 주기의 시작 시점에서 그들의 NAV(Network Allocation Vector)값을 설정함으로써 포인트 조정기의 제어를 받는다. 또한, 스테이션들은 선택적으로 비경쟁 폴(CF poll, Contention-Free poll) 프레임에 응답할 수도 있다.
그러나, 상기 DCF 및 PCF 는 트래픽 타입들을 차별화할수 없기 때문에 IEEE는 802.11e 규격에서 상기 두가지 모드의 QoS를 향상시키기 위해 개선된 방안을 제안하였다.
IEEE에서 제안하는 새로운 채널 접속 방식은 HCF(Hybrid Coordination Function)과 EDCF(Enhanced DCF)이며, 이는 경쟁기반의 접속 방식과 폴링 방식을 함께 이용한다.
EDCF는 기존의 DCF를 보완한 것으로 4개의 트래픽 카테고리 별로 IFD(Inter Frame Space)와 초기 경쟁 윈도우(CWmin)를 상이하게 함으로써 트래픽 카테고리별로 서비스를 차별화하기 위한 방식이다.
HCF 폴링 방식은 트래픽 규격요소를 이용하여 트래픽 카테고리별로 서비스 수준을 정의하고 이를 바탕으로 HC(Hybrid Coordination)가 정의된 수준에 맞는 폴링을 각 스테이션별로 실시하게 한다. 또한 음성과 같은 시간 지연에 민감한 서비스를 위해서는 ACK 프레임의 전송을 하지 않을 수도 있게 함으로써 실시간 서비스에 보다 적합하도록 하였다.
한편, HCF 프로토콜에 따르면 어떤 스테이션과 억세스 포인트간의 트래픽 스트림 전송 서비스를 위해서는 상기 스테이션으로부터 트래픽 스트림 추가 메시지를 억세스 포인트가 전송 받아서 이에 대한 응답 메시지를 스테이션에 전송하는 트래픽 스트림 설정 과정이 필요하다.
이 때, 스테이션으로부터 트래픽 스트림 추가 메시지를 전송받은 억세스 포인트는 스테이션이 요청한 트래픽 스트림을 자신의 BSS(Basic Service Set)에 허용할지 하지 않을지를 결정하여야 하며 이에 대한 결정을 응답 메시지로써 스테이션에 통보하여야 한다.
한편, 이러한 트래픽 스트림 수락 제어를 효율적으로 수행하기 위해서는 새로운 트래픽 스트림의 서비스 요구 사항과 현재 가용한 서비스 대역폭을 고려한 트래픽 스트림 수락 제어 알고리듬이 필요하다. 그러나, 현재 IEEE 802.11e 규격에서는 무선 LAN시스템에서 이러한 가용한 서비스 대역폭과 새로운 트래픽 스트림의 서비스 요구 사항을 고려한 수락 제어 방식이 제안되어 있지 않다.
따라서, 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 IEEE 802.11e 무선랜 시스템에서 BSS 내의 현재 이용가능한 서비스 대역폭과 새로운 트래픽 스트림의 서비스 요구사항을 고려한 트래픽 스트림 수락 제어 방법을 제공한다.
전술한 본 발명의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 특징에 따른 트래픽 스트림 제어 방법은,
가용한 총 서비스 전송률을 여분의 서비스 전송률로 초기화하는 단계;
트래픽 스트림 추가 메시지 또는 트래픽 스트림 삭제 메시지를 수신할 때까지 대기하는 단계;
상기 트래픽 스트림 추가 메시지를 수신하면, 상기 트래픽 스트림 추가 메시지에 포함된 미리 정해진 최대 전송률(PRi), 전송 지연시간의 한계치(DBi), 최대 버스트 크기(Li)에 기초하여 현재 요구되는 서비스 전송률을 산출하는 단계;
상기 서비스 전송률과 상기 여분의 서비스 전송률을 비교하여 트래픽 스트림을 수락할 지를 판단하는 단계; 및
상기 트래픽 스트림을 수락할 경우 상기 산출된 서비스 전송률을 상기 여분의 서비스 전송률에서 감산하여 상기 여분의 서비스 전송률을 갱신하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 트래픽 스트림 수락 제어 방법은, 트래픽 스트림 삭제 메시지를 수신하는 단계와, 상기 트래픽 스트림 추가 메시지에 대응하는 트래픽 스트림의 서비스 전송률을 상기 여분의 서비스 전송률에 가산하여 상기 여분의 서비스 전송률을 갱신하는 단계를 더 포함한다.
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 동일한 도면 부호를 붙였다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 스트림 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라서 트래픽 스트림의 도착시간을 도시한 타이밍도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 트래픽 스트림(TSi)은 일정한 간격(Di)(초)을 가지고 계속적으로 도착하는 것으로 모델링된다. 도 1에서 Li (bits) 와 Pi (초)는 각각 버스트의 크기와 버스트 구간의 길이를 나타내며 하나의 버스트는 여러 개의 MPDU (MAC Protocol Data Units)로 구성된다.
일반적으로 버스트의 크기(Li)와 버스트 구간의 길이(Pi)는 가변적이며 상기 Li와 Pi가 커질수록 트래픽 스트림의 전송 지연시간의 서비스 품질은 나빠진다. 본 발명에서는 최악의 경우의 전송 지연시간이, 스테이션으로부터 전송된 트래픽 스트림 추가 메시지에 규정된 전송 지연시간의 한계치(DBi)보다 항상 작도록 함으로써 트래픽 스트림의 서비스 품질을 만족시키고자 한다.
이를 위하여, 버스트 크기(Li)를 트래픽 스트림 추가 메시지에 규정된 최대 버스트 크기로 정의하면, 버스트 구간의 길이(Pi)는 수학식 1과 같이 정의할 수 있다.
Figure 112003049860071-pat00001
수학식 1에서 PRi는 트래픽 스트림 추가 메시지에 규정된 최대 전송률 (bits/second)을 의미한다. 따라서, 버스트 구간 길이(Pi)는 최대 버스트 크기를 전송하는 데 소요되는 최소 시간으로 정의될 수 있다.
그리고, 트래픽 스트림 추가 메시지에 규정된 평균 전송률(MRi)(bits / second)로부터 버스트 도착 간격(Di) (초)를 수학식 2과 같이 구할 수 있다.
Figure 112003049860071-pat00002
즉, 버스트 도착 간격은, 동일 트래픽 크기에 대하여 평균 전송률에서 소요되는 시간과 최대 전송률에서 소요되는 시간의 차분에 대응하게 된다.
본 발명에서는 각 트래픽 스트림에 일정한 서비스 전송률(Si)(bits / second)을 할당하여 전송 서비스를 제공하고자 한다.
만약 트래픽 스트림(TSi)의 서비스 전송률(Si)이 평균 전송률(MRi)보다 크거나 같고 최대 전송률(PRi)보다 작은 경우 트래픽 스트림(TSi)의 전송 버퍼의 상태( Bi)는 도 2와 같이 등락을 반복하는 형태를 가지며 변화한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전송 버퍼의 버퍼상태를 도시한 타이밍도이다.
여기서 버퍼의 상태라 함은 전송 버퍼에 있는 비트수이다.
한편, 트래픽 스트림(TSi)의 서비스 전송률(Si)이 평균 전송률(MRi)보다 작은 경우 트래픽 스트림(TSi)은 무한대의 평균 대기시간을 경험하게 되며 서비스 전송률(Si)이 최대 전송률(PRi)보다 크거나 같은 경우 트래픽 스트림(TSi)의 전송 대기시간은 없다.
트래픽 스트림(TSi)의 서비스 전송률(Si)이 평균 전송률(MRi)보다 크거나 같고 최대 전송률(PRi)보다 작은 경우에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 버퍼의 상태(Bi)의 상승 기울기와 감소 기울기는 각각 (PRi - Si)과 Si가 된다.
따라서 최대 전송 버퍼의 상태,
Figure 112003049860071-pat00003
를 수학식3 과 같이 구할 수 있다.
Figure 112003049860071-pat00004
앞의 식에 있는 최대 전송 버퍼의 상태(
Figure 112006024676702-pat00005
) 와 Pi의 식을 이용하면 트래픽 스트림(TSi)이 경험하는 최대 전송 대기 시간(Ti)을 수학식 4과 같이 구할 수 있다.
Figure 112003049860071-pat00006
수학식 4로부터 트래픽 스트림 추가 메시지에 규정된 전송 지연시간의 한계치(DBi)를 만족하는 최소 서비스 전송률(Si)을 수학식 5과 같이 구할 수 있다.
Figure 112003049860071-pat00007
만약 수학식 5로부터 구해진 서비스 전송률(Si)이 트래픽 스트림 추가 메시지에 규정된 평균 전송률(MRi) 보다 작은 경우 실제 사용되는 서비스 전송률은 평균 전송률(MRi)이 되어야 한다.
왜냐 하면, 전술한 바와 같이 평균 전송률(MRi)보다 작은 서비스 전송률(Si)을 가지고 트래픽 스트림을 서비스할 경우 트래픽 스트림(TSi)은 무한대의 평균 대기시간을 경험하게 되기 때문이다.
이상의 설명에 기초하여, 어떤 BSS에서 가용한 총 서비스 전송률을 R(bits / second)이라고 할 때 스테이션으로부터 트래픽 스트림 추가 메시지를 전송 받은 후 억세스 포인트에서 트래픽 스트림의 수락 혹은 거절을 결정하기 위한 트래픽 스트 림 수락 제어 알고리듬을 이하 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 스트림 수락 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
단계(S100)에서, 현재 여분의 서비스 전송률을 AR로 정의하고, 가용한 총서비스 전송률(R)을 상기 여분의 서비스 전송률(AR)로 초기화한다.
가용한 총서비스 전송률(R)이 초기화되고 나면, 억세스 포인트는 스테이션으로부터의 트래픽 스트림 추가 메시지 또는 트래픽 스트림 삭제 메시지를 대기한다(S200).
단계(S300)에서는 스테이션으로부터 수신된 메시지가 있는 경우 이를 트래픽 추가 메시지인지 트래픽 삭제 메시지인지를 판단하여 트래픽 추가 메시지인 경우에는 단계(S500)로 이동하여 서비스 전송률(Si)를 산출한다.
만약, 최대 전송률(PRi), 전송 지연시간의 한계치(DBi), 최대 버스트 크기(Li)를 포함한 트래픽 스트림 추가 메시지를 수신하면 서비스 전송률(Si)은 수학식 6과 같이 계산된다.
Figure 112003049860071-pat00008
즉, 전술한 바와 같이, 수학식 5에 의한 서비스 전송률을 산출하고 상기 산출된 서비스 전송률이 평균 전송률 보다 작은 경우에는 평균 전송률을 서비스 전송 률로 채택하게 된다.
만약 수신된 메시지가 트래픽 스트림 삭제 메시지인 경우에는 여분의 서비스 전송률에 트래픽 스트림 삭제 메시지에 대응하는 서비스 전송률을 추가로 더하여 여분의 서비스 전송률을 갱신하고 다시 단계(S200)으로 복귀하게 된다(S400).
한편, 단계(S500)에서 서비스 전송률이 산출되면, 단계(S510)에서는 여분의 서비스 전송률(AR)과 산출된 서비스 전송률(Si)을 비교한다(S510).
만약, 여분의 서비스 전송률(AR)이 산출된 서비스 전송률(Si) 보다 크거나 같으면, 수신한 트래픽 스트림 추가 메시지에 해당되는 트래픽 스트림을 수락한다(S520).
상기 트래픽 스트림이 수락되면, 현재의 여분의 서비스 전송률(AR)에서 수락된 서비스 전송률(Si)를 차감하여 여분의 서비스 전송률(AR)을 갱신한다(S530).
한편, 여분의 서비스 전송률(AR)이 산출된 서비스 전송률(Si)보다 작으면 수신한 트래픽 스트림 추가 메시지에 해당하는 트래픽 스트림을 수락하지 않고 단계(S200)으로 돌아가게 된다(S540).
도 3에 도시된 실시예를 요약하면, 단계(S500)는 억세스 포인트에서 수신한 트래픽 스트림 추가 메시지에 해당되는 트래픽 스트림을 위한 서비스 전송률(Si)를 계산하는 과정이며, 단계(S530)는 현재 여분의 서비스 전송률(AR)과 단계(S500)에서 계산한 서비스 전송률(Si)을 바탕으로 트래픽 스트림 추가 메시지에 해당되는 트래픽 스트림을 수락하여 여분의 서비스 전송률(AR)을 갱신시킨다.
그리고, 단계(S400)는 현재 서비스 중인 트래픽 스트림에 대한 트래픽 스트림 삭제 메시지를 수신한 경우 트래픽 스트림 삭제 메시지에 해당되는 트래픽 스트림에 할당된 서비스 전송률을 현재 추가로 가용한 서비스 전송률로 전환하여 여분의 서비스 전송률(AR)을 갱신시킨다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따를 경우, 현재 가용한 서비스 전송률과 전송된 트래픽 스트림의 요구 사항을 모두 고려하여 트래픽 스트림의 수락여부를 결정할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 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.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은, IEEE 802.11e 무선 LAN 환경에서 실시간 데이터 서비스를 현재 가용한 서비스 대역폭과 요청된 서비스 전송률을 모두 고려하여 효율적으로 운영할 수 있는 트래픽 스트림의 수락을 수행할 수 있는 현저한 효과를 구비한다.

Claims (7)

  1. 무선랜 시스템에서 트래픽 스트림의 수락을 제어하는 방법에 있어서;
    가용한 총 서비스 전송률을 여분의 서비스 전송률로 초기화하는 단계;
    트래픽 스트림 추가 메시지 또는 트래픽 스트림 삭제 메시지를 수신할 때 까지 대기하는 단계;
    상기 트래픽 스트림 추가 메시지를 수신하면, 상기 트래픽 스트림 추가 메시지에 포함된 미리 정해진 최대 전송률(PRi), 전송 지연시간의 한계치(DBi), 최대 버스트 크기(Li) 및 평균 전송률(MRi)에 기초하여 현재 요구되는 서비스 전송률을 산출하는 단계;
    상기 요구되는 서비스 전송률과 상기 여분의 서비스 전송률을 비교하여 트래픽 스트림을 수락할 지를 판단하는 단계; 및
    상기 트래픽 스트림을 수락할 경우 상기 산출된 서비스 전송률을 상기 여분의 서비스 전송률에서 감산하여 상기 여분의 서비스 전송률을 갱신하는 단계
    를 포함하는 트래픽 스트림 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    트래픽 스트림 삭제 메시지를 수신하는 단계와,
    상기 트래픽 스트림 추가 메시지에 대응하는 트래픽 스트림의 서비스 전송률을 상기 여분의 서비스 전송률에 가산하여 상기 여분의 서비스 전송률을 갱신하는 단계를 더 포함하는 트래픽 스트림 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서
    상기 요구되는 서비스 전송률은 이하의 식에 의해 구해지는 트래픽 스트림 제어 방법.
    Figure 112006024676702-pat00009
  4. 제 3 항에 있어서
    상기 전송 지연시간의 한계치(DBi)는 현재 이용 가능한 총 서비스 전송률과 요구되는 서비스 전송률로부터 정해지는 트래픽 스트림 제어 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 여분의 서비스 전송률이 갱신되면, 트래픽 스트림 추가 메시지 또는 트래픽 삭제 메시지를 대기하는 단계로 복귀하는 트래픽 스트림 제어 방법.
  6. 무선랜 시스템에서 트래픽 스트림 수락 제어 기능을 포함한 프로그램이 기록된 컴퓨터가 읽기 가능한 기록 매체에 있어서:
    가용한 총 서비스 전송률을 여분의 서비스 전송률로 초기화하는 기능;
    트래픽 스트림 추가 메시지 또는 트래픽 스트림 삭제 메시지를 수신할 때까지 대기하는 기능;
    상기 트래픽 스트림 추가 메시지를 수신하면, 상기 트래픽 스트림 추가 메시지에 포함된 미리 정해진 최대 전송률(PRi), 전송 지연시간의 한계치(DBi), 최대 버스트 크기(Li) 및 평균 전송률(MRi)에 기초하여 현재 요구되는 서비스 전송률을 산출하는 기능;
    상기 서비스 전송률과 상기 여분의 서비스 전송률을 비교하여 트래픽 스트림을 수락할 지를 판단하는 기능; 및
    상기 트래픽 스트림을 수락할 경우 상기 산출된 서비스 전송률을 상기 여분의 서비스 전송률에서 감산하여 상기 여분의 서비스 전송률을 갱신하는 기능
    을 포함하는 프로그램이 기록된 컴퓨터가 읽기 가능한 기록 매체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    트래픽 스트림 삭제 메시지를 수신하는 기능과,
    상기 트래픽 스트림 추가 메시지에 대응하는 트래픽 스트림의 서비스 전송률을 상기 여분의 서비스 전송률에 가산하여 상기 여분의 서비스 전송률을 갱신하는 기능를 더 포함하는 프로그램이 기록된 컴퓨터가 읽기 가능한 기록 매체.
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