KR100806664B1 - 무선 네트워크에서 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷전송 방법 및 장치 - Google Patents

무선 네트워크에서 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷전송 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 방법 및 장치에 관한 것으로, 사용자 단말기는 액세스 포인트와 패킷 전송중에 패킷 전송률 감쇄가 소정 기준치 이하가 되는지 판단하는 단계, 패킷 전송률 감쇄가 소정 기준치 이하가 되었다고 판단되는 경우, 상기 사용자 단말기는 주변 단말기들과의 패킷 전송률을 측정하여 상기 액세스 포인트와의 통신을 중계할 중계 단말기를 설정하는 단계, 및 사용자 단말기는 세션 클래스를 분류하여 세션 클래스별로 직접 또는 중계 단말기를 통하여 액세스 포인트와 패킷을 전송하는 단계로 구성되어, 패킷 전송률 감쇄가 발생하는 무선 링크를 가지는 무선 네트워크의 전송 효율 및 세션 품질을 증가시킬 수 있다.

Description

무선 네트워크에서 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 방법 및 장치{Method and apparatus for session-classed packet transmission through relay terminal in a wireless network}
도 1은 종래의 인프라 네트워크 모드에 대한 구성도이다.
도 2는 종래의 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 시스템에 대한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 방법에 대한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 방법에 대한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 장치에 대한 블럭도이다.
도 6은 도 5의 중계 요청 설정부를 보다 구체적으로 나타낸 블럭도의 일 예이다.
도 7은 도 5의 중계 요청 설정부를 보다 구체적으로 나타낸 블럭도의 다른 일 예이다.
도 8은 본 발명에서 추가된 링크를 이용하여 트래픽이 통과하게 되는 경로를 표현한 도면이다.
도 9는 본 발명에 적용되는 장치 프로그램을 표현한 도면이다.
본 발명은 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패킷 전송률 감쇄가 발생하는 무선 링크를 가지는 무선 네트워크의 전송 효율 및 품질을 향상시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 무선 네트워크 통신방식은 액세스 포인트(Access Point, AP)를 기반으로 하는 인프라 네트워크 모드와 1:1 도는 1:N의 임시 네트워크 구성인 애드혹(Ad-hoc) 네트워크 모드로 구분할 수 있다.
인프라 네트워크 모드에서 무선 랜은 이동이 가능한 단말인 무선 사용자 단말기들과 무선 사용자 단말기들의 접속 장치인 액세스 포인트(Access Point, AP)를 포함하고 있다. 기본적으로, 무선 랜의 각 구성요소들은 무선 매체에 대해 적합하게 적용될 수 있도록 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 , IEEE 802.16 등에서 규정하고 있다.
예를 들어, IEEE 802.11의 경우에는 매체 접근 제어(Medium Access Control, MAC) 프로토콜과 물리 계층의 규격을 지원하며, 네트워크 카드(Network Card, NIC)를 통해 무선 랜을 형성한다.
도 1은 종래의 인프라 네트워크 모드에 대한 구성도이다. 도 1을 참조하면, 무선 랜은 액세스 포인트(1), 액세스 포인트(1)와 무선 연결되는 무선 단말들(2, 3)을 포함한다.
이때, 액세스 포인트(1)와 무선 단말들(2, 3)간의 연결은 IEEE 802.11에서 규정하고 있는 MAC 규격과 물리 계층 규격을 따른다.
이와 같이 무선 랜을 구성하는 액세스 포인트(1)와 무선 단말들(2, 3)은 분산 정합 기능(Distributed Coordination Function, DCF), 또는 중심 정합 기능(Point Coordination Function, PCF)을 수행하여 무선 매체를 통해 패킷을 전송한다.
그러나, 종래 도 1과 같은 802.11이나 802.16 인프라 네트워크 모드의 무선 인터페이스에서는 거리에 따른 신호 감쇄나 음영(shadowing)에 따른 신호 감쇄가 발생하고 감쇄에 대한 대처 방법으로서 적응형 변조(adaptive modulation) 등의 기법들을 사용하는 데, 그에 따라 신호가 약한 지역에서는 링크의 패킷 전송률이 감쇄되고, 신호 송수신률이 좋지 않은 다수의 사용자가 있을 경우 다수의 사용자의 링크 전송률 감쇄로 인하여 네트워크 전체의 처리율 (throughput)이 떨어진다는 문제점이 있다. 예를 들면, 802.11g 패킷 전송률 감쇄와 관련되어 54, 48, 36, 24, 18, 12, 11, 9, 6, 5.5, 2, 1 Mbps와 같이 패킷 전송률이 점차적으로 작아지는 것을 볼 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 도 2와 같이 시스템을 구성할 수 있다. 도 2와 같이 액세스 포인트(10)에서 중계 단말(20)까지 그리고 중계 단말(20)에서 사용자 단말(30)까지 다른 주파수와 독립적인 2개의 무선 인터페이스를 사용 해서 중계 시스템을 구성할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(30)과 액세스 포인트(10) 간의 채널이 2Mbps를 지원하고, 사용자 단말(30)과 중계 단말(20)과의 채널이 18Mbps를 지원하며, 중계 단말(20)과 액세스 포인트(10) 간의 채널이 24Mbps를 지원할 때, 이와 같은 구성을 통해서 2Mbps로 액세스 포인트(10)와 통신하는 사용자 단말(30)은 중계 단말(20)을 거치면서 각각 더 높은 대역폭의 18Mbps와 24Mbps의 채널을 통과하게 되어 더 효율적으로 통신을 할 수 있게 된다.
그러나, 도 2와 같이 추가 링크를 설정하는 경우 1) 단말마다 독립적인 2개의 무선 인터페이스를 가져야 하는 문제 2) 주파수 공유를 하지 못하는 문제, 그리고, 이동 중계 단말 자체의 이동성에 의해서 중계 단말 자체가 신호 송수신이 불안정한 음영지역으로 이동하는 현상이 발생할 수 있고, 이와 같은 경우에 의해서 3) 중계 경로를 통한 패킷 송수신이 의미 없어질 수 있다는 문제점이 있다.
상기에서 살펴본 문제점을 해결하기 위해 액세스 포인트와 직접 통신을 수행하는 직접 링크 이외에 중계 단말기를 통한 추가 링크를 설정하고 이를 세션 클래스별로 분류하여 패킷을 전송하도록 하는 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 방법 및 장치를 제공한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 방법은, (a) 사용자 단말기는 액세스 포인트와 패킷 전송중에 패킷 전송률 감쇄가 소정 기준치 이하가 되는지 판단하는 단계; (b) 상기 (a)단 계에서 패킷 전송률 감쇄가 소정 기준치 이하가 되었다고 판단되는 경우, 상기 사용자 단말기는 주변 단말기들과의 패킷 전송률을 측정하여 상기 액세스 포인트와의 통신을 중계할 중계 단말기를 설정하는 단계; 및 (c) 상기 사용자 단말기는 세션 클래스를 분류하여 세션 클래스별로 직접 또는 상기 (b)단계에서 설정된 중계 단말기를 통하여 상기 액세스 포인트와 패킷을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 가진다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 장치는, 액세스 포인트 또는 주변 단말기와의 패킷 전송률을 각각 측정하는 패킷 전송률 측정부; 상기 액세스 포인트와 패킷 전송중에 패킷 전송률이 소정 기준치 이하로 감쇄되었는지 여부를 판단하는 패킷 전송률 감쇄 판단부; 상기 패킷 전송률 감쇄 판단부로부터 패킷 전송률이 소정 기준치 이하로 감쇄되었다는 신호를 입력받는 경우, 상기 패킷 전송률 측정부에서 측정된 주변 단말기들과의 패킷 전송률을 통하여 상기 액세스 포인트와의 통신을 중계할 중계 단말기를 설정하는 중계 단말기 설정부; 세션 클래스를 분류하는 세션 클래스 분류부; 및 상기 세션 클래스별로 직접 또는 상기 중계 단말기 설정부에서 설정된 중계 단말기를 통하여 상기 액세스 포인트와 패킷을 전송하는 패킷 전송부를 포함하는 것을 특징으로 가진다.
또한, 본 발명에 의한 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 방법에 기재된 발명을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 포함하는 것을 특징으로 가진다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 방법에 대한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 먼저, 사용자 단말기는 액세스 포인트와 패킷 전송중에 발생하는 패킷 전송률 감쇄를 측정한다(S300). 여기에서, 패킷 전송률 감쇄를 측정하는 것은 사용자 단말기와 액세스 포인트와의 패킷 전송중에 발생하는 신호대잡음비(SNR) 또는 송수신 데이터율을 기초로 하여 측정한다.
다음으로, 단계S300에서 측정된 패킷 전송률 감쇄가 소정 기준치 이하가 되는지 여부를 판단한다(S310). 단계S310에서의 판단결과, 패킷 전송률 감쇄가 소정 기준치 이하가 아니라고 판단되는 경우에는, 단계S300으로 복귀한다. 한편, 단계S310에서의 판단결과, 패킷 전송률 감쇄가 소정 기준치 이하로 되었다고 판단되는 경우에는, 단계S320으로 진행한다.
단계S320에서는 사용자 단말기는 사용자 단말기 자신과 주변 단말기들과의 패킷 전송률을 측정한다.
다음으로, 단계S320에서 측정된 주변 단말기들과의 패킷 전송률을 기초로 하여 패킷 전송률이 가장 높은 주변 단말기 순서대로 중계 단말기 리스트를 생성한다(S330). 여기에서, 패킷 전송률이 가장 높은 주변 단말기 순서대로 중계 단말기 리스트를 생성하는 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 사용자 단말기와 주변 단말기와의 패킷 전송률 및 거리 등 여러 가지 요소들을 고려하여 중계 단말 기 리스트를 생성할 수 있다.
다음으로, 단계S330에서 작성된 중계 단말기 리스트 중에서 최상위에 있는 주변 단말기로 중계 요청 메시지를 전송한다(S340).
다음으로, 사용자 단말기는 단계S340에서 중계 요청 메시지를 전송한 주변 단말기로부터 중계 허용 메시지 또는 중계 불가 메시지를 전송받는지 여부를 판단한다(S350).
단계S340과 단계S350 사이에서, 사용자 단말기가 단계S340에서 중계 요청 메시지를 전송한 주변 단말기로부터 중계 허용 메시지 또는 중계 불가 메시지를 전송받는 경우에 대하여 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 단계S340에서 중계 요청 메시지를 전송받은 주변 단말기는 자신의 트래픽 상황과 액세스 포인트와의 패킷 전송률을 고려하여 중계를 허용할 것인지 여부를 판단한다. 예를 들면, 주변 단말기는 자신의 트래픽 상황이 사용자 단말기와 액세스 포인트 사이에서 중계 단말기 역할을 수행하지 못할 정도이거나 또는 주변 단말기 자신과 액세스 포인트와의 패킷 전송률이 낮아 사용자 단말기와 액세스 포인트 사이에서 중계 단말기 역할을 수행하지 못할 정도인지 여부를 판단하는 것이다.
주변 단말기에서 중계 단말기 역할을 허용할 것으로 판단되는 경우에는 주변 단말기는 액세스 포인트로 추가 링크 요청 메시지를 전송한다. 한편, 주변 단말기에서 중계 단말기 역할을 허용하지 않을 것으로 판단되는 경우에는 주변 단말기는 사용자 단말기로 중계 불가 메시지를 전송한다.
주변 단말기로부터 추가 링크 요청 메시지를 전송받은 액세스 포인트는 사용자 단말기와의 직접 링크 이외에 주변 단말기를 중계 단말기로 하는 추가 링크를 허용할 것인지 여부를 판단한다.
액세스 포인트에서 추가 링크를 허용할 것으로 판단되는 경우에는 주변 단말기로 추가 링크 허용 메시지를 전송한다. 한편, 액세스 포인트에서 추가 링크를 허용하지 않을 것으로 판단되는 경우에는 주변 단말기로 추가 링크 불가 메시지를 전송한다.
액세스 포인트로부터 추가 링크 허용 메시지를 전송받은 주변 단말기는 사용자 단말기로 중계 전송 메시지를 전송한다. 한편, 액세스 포인트로부터 추가 링크 불가 메시지를 전송받은 주변 단말기는 사용자 단말기로 중계 불가 메시지를 전송한다.
단계S350에서의 판단결과, 중계 불가 메시지를 전송받은 경우에는 단계S330에서 생성한 중계 단말기 리스트 중에서 단계S340에서 중계 요청 메시지를 전송한 주변 단말기를 삭제하고(S365) 단계S340으로 복귀한다. 한편, 단계S350에서의 판단결과, 중계 허용 메시지를 전송받은 경우에는 단계S360으로 진행한다.
단계S360에서 사용자 단말기는 세션 클래스를 분류한다. 여기에서, 세션 클래스를 분류하는 것은 기 설정된 대역폭 이상을 요구하는 세션인지 여부를 통하여 분류하거나 또는 기 설정된 지연 민감도 이상을 요구하는 세션인지 여부를 통하여 분류한다. 기 설정된 지연 민감도 이상이라고 판단되는 경우, 상기 중계 단말기를 통하여 상기 액세스 포인트로 패킷을 전송하는 것보다 상기 액세스 포인트와 직접 패킷을 전송하는 것에 우선 순위를 두도록 세션 클래스를 분류하게 된다.
다음으로, 사용자 단말기는 단계S360에서 분류한 세션 클래스별로 액세스 포인트와의 직접 링크를 통하여 패킷을 송수신하거나 또는 중계 단말기를 통한 추가 링크를 통하여 액세스 포인트와 패킷을 송수신하게 된다(S370).
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 방법에 대한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 먼저, 사용자 단말기는 액세스 포인트와 패킷 전송중에 발생하는 패킷 전송률 감쇄를 측정한다(S400). 여기에서, 패킷 전송률 감쇄를 측정하는 것은 사용자 단말기와 액세스 포인트와의 패킷 전송중에 발생하는 신호대잡음비(SNR) 또는 송수신 데이터율을 기초로 하여 측정하게 된다.
다음으로, 단계S400에서 측정된 패킷 전송률 감쇄가 소정 기준치 이하가 되는지 여부를 판단한다(S410). 단계S410에서의 판단결과, 패킷 전송률 감쇄가 소정 기준치 이하가 아니라고 판단되는 경우에는, 단계S400으로 복귀한다. 한편, 단계S410에서의 판단결과, 패킷 전송률 감쇄가 소정 기준치 이하로 되었다고 판단되는 경우에는, 단계S420으로 진행한다.
단계S420에서 사용자 단말기는 자신과 주변 단말기들과의 패킷 전송률을 측정한다.
다음으로, 단계S420에서 측정된 주변 단말기들과의 패킷 전송률을 기초로 하여 패킷 전송률이 가장 높은 주변 단말기 순서대로 중계 단말기 리스트를 생성한다(S430). 여기에서, 패킷 전송률이 가장 높은 주변 단말기 순서대로 중계 단말기 리스트를 생성하는 것으로 작성하고 있으나, 이에 한정되지 않고 사용자 단말기와 주변 단말기와의 패킷 전송률 및 거리 등 여러 가지 요소들을 종합적으로 고려하여 중계 단말기 리스트를 생성할 수도 있다.
다음으로, 단계S430에서 작성된 중계 단말기 리스트를 포함하는 추가 링크 요청 메시지를 액세스 포인트로 전송한다(S440).
다음으로, 액세스 포인트로부터 중계 단말기 리스트 중에서 액세스 포인트와 주변 단말기 사이에 패킷 전송률이 높은 중계 단말기 리스트를 포함하는 추가 링크 허용 메시지를 전송받는지 여부를 판단한다(S450). 단계S450에서의 판단결과, 추가 링크 허용 메시지를 전송받지 못하는 경우에는 종료한다. 한편, 단계S450에서의 판단결과, 추가 링크 허용 메시지를 전송받은 경우에는 단계S460으로 진행한다.
단계S460에서 사용자 단말기는 추가 링크 허용 메시지에 포함된 중계 단말기 리스트 중에서 최상위에 위치한 주변 단말기에 중계 요청 메시지를 전송한다.
다음으로, 사용자 단말기는 주변 단말기로부터 중계 허용 메시지 또는 중계 불가 메시지를 전송받는지 여부를 판단한다(S470).
단계S460과 단계S470 사이에서, 사용자 단말기가 단계S460에서 중계 요청 메시지를 전송한 주변 단말기로부터 중계 허용 메시지 또는 중계 불가 메시지를 전송받는 경우에 대하여 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 단계S460에서 중계 요청 메시지를 전송받은 주변 단말기는 자신의 트래픽 상황과 액세스 포인트와의 패킷 전송률을 고려하여 중계를 허용할 것인지 여부를 판단한다. 예를 들면, 주변 단말기는 자신의 트래픽 상황이 사용자 단말기와 액세스 포인트 사이에서 중계 단말기 역할을 수행하지 못할 정도이거나 또는 주변 단말기 자신과 액세스 포인트와의 패킷 전송률이 낮아 사용자 단말기와 액세스 포인트 사이에서 중계 단말기 역할을 수행하지 못할 정도인지 여부를 판단하는 것이다.
단계S470에서의 판단결과, 중계 불가 메시지를 전송받은 경우에는 단계S450에서 전송받은 중계 단말기 정보에서 주변 단말기를 삭제하고(S475) 단계S460으로 복귀한다. 한편, 단계S470에서의 판단결과, 중계 허용 메시지를 전송받은 경우에는 단계S480으로 진행한다.
단계S480에서 사용자 단말기는 세션 클래스를 분류한다. 여기에서, 세션 클래스를 분류하는 것은 기 설정된 대역폭 이상을 요구하는 세션인지 여부와 지연에 민감한 세션인지 여부 그리고 트래픽의 군집성(burstness)에 의해서 판단한다. 기 설정된 지연에 민감한 세션의 경우 중계 링크를 통해서 보다 직접 액세스 포인트로 패킷을 전송하는 것을 우선 하도록 하고, 대역폭 을 많이 요구하고, 트래픽의 군집성이 높은 세션은 중계 링크를 통해서 패킷을 전송하는 것에 우선 순위를 두도록 세션 클래스를 분류하게 된다.
다음으로, 사용자 단말기는 단계S480에서 분류한 세션 클래스별로 액세스 포인트와의 직접 링크를 통하여 패킷을 송수신하거나 또는 중계 단말기를 통한 추가 링크를 통하여 액세스 포인트와 패킷을 송수신하게 된다(S490).
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 장치에 대한 블럭도이다.
도 5를 참조하면, 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 장치(500)는 패킷 전송률 측정부(510), 패킷 전송률 감쇄 판단부(520), 중계 설정부(530), 세션 클래스 분류부(540), 패킷 전송부(550)를 포함하여 이루어진다.
패킷 전송률 측정부(510)는 액세스 포인트 또는 주변 단말기와의 패킷 전송률을 각각 측정한다. 여기에서, 패킷 전송률 측정부(510)에서 패킷 전송률 감쇄를 측정하는 것은 세션 클래스별 패킷 전송 장치(500)와 액세스 포인트와의 패킷 전송중에 발생하는 신호대잡음비(SNR) 또는 송수신 데이터율을 기초로 하여 측정하게 된다.
패킷 전송률 감쇄 판단부(520)는 액세스 포인트와 패킷 전송중에 패킷 전송률이 소정 기준치 이하로 감쇄되는지 여부를 판단한다. 패킷 전송률 감쇄 판단부(520)에서의 판단결과, 패킷 전송률 감쇄가 소정 기준치 이하가 되었다고 판단되는 경우에는 중계 설정부(530)로 알려준다.
중계 설정부(530)는 패킷 전송률 감쇄 판단부(520)로부터 패킷 전송률이 소정 기준치 이하로 감쇄되었다는 신호를 입력받는 경우, 패킷 전송률 측정부(510)에서 측정된 주변 단말기들과의 패킷 전송률을 통하여 액세스 포인트와의 통신을 중계할 중계 단말기를 설정한다. 중계 설정부(530)에 대하여 보다 구체적인 것은 도 6 또는 도 7을 참조하기로 한다.
세션 클래스 분류부(540)는 세션 클래스를 분류한다. 세션 클래스를 분류하는 것은 기 설정된 대역폭 이상을 요구하는 세션인지 여부와 지연에 민감한 세션인지 여부 그리고 트래픽의 군집성(burstness)에 의해서 판단한다. 기 설정된 지연에 민감한 세션의 경우 중계 링크를 통해서보다 직접 액세스 포인트로 패킷을 전송하는 것을 우선 하도록 하고, 대역폭 을 많이 요구하고, 트래픽의 군집성이 높은 세션은 중계 링크를 통해서 패킷을 전송하는 것에 우선 순위를 두도록 세션 클래스를 분류하게 된다.
패킷 전송부(550)는 세션 클래스 분류부(540)에서 분류된 세션 클래스별로 직접 링크 또는 상기 중계 단말기 설정부에서 설정된 중계 단말기를 통한 추가 링크를 통하여 액세스 포인트와 패킷을 전송한다.
도 6은 도 5의 중계 설정부(530)를 보다 구체적으로 나타낸 블럭도의 일 예이다. 도 6을 참조하면, 중계 설정부(530)는 중계 단말기 리스트 작성부(600), 중계 요청 송신부(610), 중계 요청 수신부(620) 및 중계 단말기 설정부(630)를 포함하여 이루어진다.
중계 단말기 리스트 작성부(600)는 주변 단말기들과의 패킷 전송률을 통하여 패킷 전송률 순서대로 중계 단말기 리스트를 작성한다. 여기에서, 패킷 전송률이 가장 높은 주변 단말기 순서대로 중계 단말기 리스트를 생성하는 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 사용자 단말기와 주변 단말기와의 패킷 전송률 및 거리 등 여러 가지 요소들을 고려하여 중계 단말기 리스트를 생성할 수 있다.
중계 요청 송신부(610)는 중계 단말기 리스트 작성부(600)에서 작성된 중계 단말기 리스트를 기초로 최상위에 위치한 주변 단말기로 중계 요청 메시지를 전송한다.
중계 요청 수신부(620)는 주변 단말기로부터 중계 허용 메시지 또는 중계 불 가 메시지를 전송받는다.
여기에서, 중계 요청 메시지를 전송받은 주변 단말기는 자신과 상기 액세스 포인트와의 패킷 전송률을 측정하여 중계 단말기 역할을 수행할 수 있는지 여부인 제 1 조건 및 액세스 포인트로 상기 사용자 단말기에 추가 링크를 허용할 것인지 여부인 추가 링크 요청 메시지를 전송하여 액세스 포인트로부터 추가 링크 허용 메시지를 전송받는지 여부인 제 2 조건을 동시에 만족하는 경우에 중계 허용 메시지를 중계 요청 수신부(620)에 전송한다. 상기 제 1 조건 및 제 2 조건을 동시에 만족하지 못하는 경우에는 상기 주변 단말기는 중계 요청 수신부(620)로 중계 불가 메시지를 전송한다.
중계 단말기 설정부(630)는 중계 요청 수신부(620)로부터 중계 허용 메시지를 전송받은 경우에 중계 허용 메시지를 전송한 주변 단말기를 중계 단말기로 설정한다.
도 7은 도 5의 중계 설정부(530)를 보다 구체적으로 나타낸 블럭도의 다른 일 예이다. 도 7을 참조하면, 중계 설정부(530)는 중계 단말기 리스트 작성부(700), 추가 링크 요청 송신부(710), 추가 링크 요청 수신부(720), 중계 요청 송신부(730), 중계 요청 수신부(740) 및 중계 단말기 설정부(750)를 포함하여 이루어진다.
중계 단말기 리스트 작성부(700)는 주변 단말기들과의 패킷 전송률을 측정하여 중계 단말기 리스트를 작성한다.
추가 링크 요청 송신부(710)는 중계 단말기 리스트를 포함하는 추가 링크 요 청 메시지를 액세스 포인트로 전송한다.
추가 링크 요청 수신부(720)는 액세스 포인트로부터 중계 단말기 리스트 중에서 액세스 포인트와 주변 단말기 사이에 패킷 전송률이 높은 중계 단말기 리스트를 포함하는 추가 링크 허용 메시지를 전송받는지 판단한다.
중계 요청 송신부(730)는 추가 링크 요청 수신부(720)에서 추가 링크 허용 메시지를 전송받은 경우, 추가 링크 허용 메시지에 포함된 중계 단말기 리스트 중에서 최상위에 위치한 주변 단말기에 중계 요청 메시지를 전송한다.
중계 요청 수신부(740)는 주변 단말기로부터 중계 허용 메시지 또는 중계 불가 메시지를 전송받는지 여부를 판단한다.
여기에서, 중계 요청 메시지를 전송받은 주변 단말기는 자신과 상기 액세스 포인트와의 패킷 전송률을 측정하여 중계 단말기 역할을 수행할 수 있는지 여부를 만족하는 경우에 중계 허용 메시지를 중계 요청 수신부(740)에 전송한다. 주변 단말기는 중계 단말기 역할을 수행할 수 없다고 판단되는 경우에는 중계 요청 수신부(740)로 중계 불가 메시지를 전송한다.
중계 단말기 설정부(750)는 중계 요청 수신부(740)에서 중계 허용 메시지를 전송받은 경우, 중계 허용 메시지를 전송한 주변 단말기를 중계 단말기로 설정한다. 그 후, 패킷전송률 측정부(510)는 추가된 링크에 대한 전송률을 계속해서 측정해서, 패킷 전송률 감쇄가 지정한 값보다 커질 경우, 중계 설정부에 알리고(530), 중계 설정부(530)는 추가된 링크를 링크 추가의 반대과정으로 제거한다.
도 8은 본 발명에서 추가된 링크를 이용하여 트래픽이 통과하게 되는 경로를 표현한 도면이다. 도 8을 참조하면, A1(physical), A2(mac), A3(tcp/udp,ip), A4(session adaptation), A5(session), A6(access point mac), A7(access point network protocol)이고, 사용자 단말(U1)과 통신하는 상대방은 A8(physical), A9(mac), A10(network, transport protocol), A11(session)에 해당한다. 이중에서 본 발명과 관련된 부분은 사용자 단말(U1), 중계 단말(U2), AP(Access Point)이다.
도 9는 본 발명에 적용되는 장치 프로그램을 표현한 도면이다. 도 9를 참조하면, A1(physical), A2(mac), A3(tcp/udp,ip), A4(session adaptation), A5(session) 계층으로 각각 대응된다.
도 5를 도 9로 대응시키면, 패킷전송률 측정부, 감쇄 판단부, 중계 설정부는 도 9의 S1 속에 들어가는 기능으로, 세션클래스 분류부는 S5 속의 기능으로 볼 수 있다.
좌측은 제어층(control plane), 우측은 데이터층(data plane)에 해당한다. S1은 물리(physical)계층 제어부, S2는 MAC제어부, S3는 세션제어부에 해당하고, S4는 세션데이터스트림, S5는 세션스트림스케줄링부, S6는 TCP/IP, S7은 MAC(Medium Access Control, 매체제어) 계층, S8은 물리층제어부, S12는 물리전송계층을 나타낸다.
S9, S10, S11은 상기의 방법의 실시에 따라 추가 되는 링크(addictive link)를 의미하고, S9는 링크연결계층, S10은 MAC(메체제어) 계층, S11은 물리계층제어부를 의미한다.
S1은 링크 전송률 감쇄를 감지해서 S9, S10, S11을 추가하고, S2, S3에 차례 로 링크가 추가되었음을 알린다.
S2는 802.11이나 802.16의 매체접근제어(Medium Access Control) 방법을 기본으로 하되, 해당 제어 방식을 따르는 S7과 S10을 공통으로 제어하고, 결합해서 하나의 매체제어 프로토콜(MAC Protocol, Media Access Control Protocol)로 수행된다. 즉, S12를 통한 물리 계층에서의 충돌 감지는 공통으로 이루어 지게되고, 미디어에 대한 접근을 위한 전송 스케줄링도 공통으로 하게 된다. S8과 S11은 다른 물리계층 파라미터 집합(Parameter Set)을 가지고, 상기의 파라미터 집합은 물리전송계층 S12와 결합되어, 서로다른 링크 전송률을 가지는 두개의 링크와 유사한 효과를 내게 된다. 상기의 물리계층 파라미터 집합은 802.11이나 802.16의 규격을 유지하면서 변환가능한 변조(modulation) 타입이나 코드 반복(code repetition) 패턴(pattern) 등이 될 수 있다. S6은 일반적인 TCP/IP 프로토콜이고, S9는 단말과 중계단말간의 링크에 대한 전송만을 담당한다.
S5는 세션스트림을 상위계층 트래픽과 하위계층 트래픽 사이에서 패킷을 교환(switching)하고 스케줄링하게 되는데, 스케줄링을 위해서, S3는 A5계층의 세션생성시, 해당되는 세션 ID (session identification)와 원래의 S6-S7-S8 경로를 따르는 것인지, 추가된 S9-S10-S11 경로를 따르는 것인지에 대한 A3계층 정보를 유지해서 적절한 경로로 패킷을 스케줄링 한다. 특히, 중계 단말의 경우 S3와 S5는 단말(U1)과 통신하는 상대방 단말 사이를 분리해서 송수신 종단(end-to-end)을 분리하고, 이와 같은 형태의 송수신 종단의 분리는 단말(U1)에서 상대방 단말로의 상향 트래픽과 상대방 단말에서 사용자 단말(U1)로의 하향 트래픽에 대해서 세션 클래스 별 패킷 전송 제어를 공통된 지점에서 할 수 있도록 하는 장점이 있다. 즉, 상향 트래픽으로 시작된 세션 내에서의 하향 트래픽에 대해서도 상향 트래픽과 같이 세션 클래스별 패킷 전송 제어를 수행할 수 있게 된다.
사용자 단말(U1)에서 송신할 때, S5의 스케줄은 세션의 우선순위에 따라 수행되고, 세션의 우선순위는 S6 - S7 - S8 경로의 세션은 신뢰성 있으면서 지연에 민감한 세션에, S9 - S10 - S11 경로는 군집성(bursty)이 있으면서 높은 대역폭을 요구하는 세션에 우선순위를 둔다. 중계 모드로 동작하는 중계 단말(U2)의 경우, S11 - S10 - S9의 경로를 통해서 들어오는 데이터는 S6-S7-S8로 교환(switching)되어 다시 전송되어야 하는데, 이를 위해서 S3는 두개의 전송 경로에 대한 교환(switching)을 위한 S6에 의한 A3계층에 대한 IP 주소 (Internet Protocol Address), 포트(Port) 정보와 S9에 의한 링크 ID 정보를 유지해서 적절한 경로로 패킷을 스케줄링하는 역할을 한다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD_ROM, 자기테이프, 플로피디스크 및 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명은 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 방법 및 장치에 관한 것으로 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따른 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 방법 및 장치를 통하여 필요할 경우 사용자 단말은 자동으로 중계 단말기를 통한 추가 링크 대역폭을 획득할 수 있고, 무선랜 네트워크에서 중계 단말기를 통한 추가 링크를 통하여 군집성(bursty)이 있고 높은 대역폭을 사용하는 트래픽을 위해서 추가된 대역폭을 사용함으로써 전송 효율을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 데이터를 전송하고자 한 사용자 단말은, 2Mbps의 액세스 포인트와의 통신 채널 대신 각각 12Mbps, 12Mbps의 추가된 중계 단말을 통한 채널의 대역폭을 사용함으로써, 미디어에 접근해야 했던 횟수를 3분의 1로 줄일 수 있어 전송효율이 향상되고, 이로써, 무선 네트워크 전체 링크의 용량 증가를 가져오게 되는 효과를 가져온다. 또한, 대역폭보다 지연에 민감한 세션의 경우 액세스 포인트와의 직접 링크를 통하여 보다 안전하 게 패킷을 전송함으로써 링크에서 패킷의 재전송 확률을 줄이고 지연을 줄여서 전송링크의 품질을 향상시킬 수 있다. 이에 따른, 부수적인 효과로서, 무선망의 커버리지 향상효과를 기대할 수 있다.

Claims (22)

  1. (a) 사용자 단말기는 액세스 포인트와 패킷 전송중에 패킷 전송률 감쇄가 소정 기준치 이하가 되는지 판단하는 단계;
    (b) 상기 (a)단계에서 패킷 전송률 감쇄가 소정 기준치 이하가 되었다고 판단되는 경우, 상기 사용자 단말기는 주변 단말기들과의 패킷 전송률을 측정하여 상기 액세스 포인트와의 통신을 중계할 중계 단말기를 설정하는 단계; 및
    (c) 상기 사용자 단말기는 세션 클래스를 분류하여 세션 클래스별로 직접 링크 또는 상기 (b)단계에서 설정된 중계 단말기를 통한 추가 링크를 통하여 상기 액세스 포인트와 패킷을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세션 클래스를 분류하는 것은 기 설정된 대역폭 이상을 요구하는 세션인지 여부를 통하여 분류하는 것을 특징으로 하는 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 세션 클래스를 분류하는 것은 기 설정된 지연 민감도 이상을 요구하는 세션인지 여부를 통하여 분류하는 것을 특징으로 하는 중계 단말기를 통한 세션 클 래스별 패킷 전송 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기 설정된 지연 민감도 이상이라고 판단되는 경우, 상기 사용자 단말기는 상기 추가 링크를 통하여 상기 액세스 포인트로 패킷을 전송하는 것보다 상기 직접 링크를 통하여 패킷을 전송하는 것에 우선 순위를 설정하는 것을 특징으로 하는 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 패킷 전송률 감쇄 또는 패킷 전송률은 패킷 전송에서의 신호대잡음비(SNR)를 통하여 측정하는 것을 특징으로 하는 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 패킷 전송률 감쇄 또는 패킷 전송률은 패킷 전송에서의 송수신 데이터율을 통하여 측정하는 것을 특징으로 하는 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 (b)단계는
    (b1) 상기 사용자 단말기는 주변 단말기들과의 패킷 전송률을 측정하여 패킷 전송률 순서대로 중계 단말기 리스트를 작성하는 단계;
    (b2) 상기 중계 단말기 리스트를 기초로 최상위에 위치한 주변 단말기로 중계 요청 메시지를 전송하는 단계;
    (b3) 상기 사용자 단말기는 상기 주변 단말기로부터 중계 허용 메시지를 전송받는지 판단하는 단계; 및
    (b4) 상기 (b3)단계에서 중계 허용 메시지를 전송받은 경우에 상기 사용자 단말기는 상기 중계 허용 메시지를 전송한 주변 단말기를 중계 단말기로 설정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 중계 요청 메시지를 전송받은 주변 단말기는 자신과 상기 액세스 포인트와의 패킷 전송률을 측정하여 중계 단말기 역할을 수행할 수 있는지 여부인 제 1 조건 및 상기 주변 단말기는 상기 액세스 포인트로 상기 사용자 단말기에 추가 링크를 허용할 것인지 여부인 추가 링크 요청 메시지를 전송하여 상기 액세스 포인트로부터 추가 링크 허용 메시지를 전송받는지 여부인 제 2 조건을 동시에 만족하는 경우에 상기 중계 허용 메시지를 상기 사용자 단말기에 전송하는 것을 특징으로 하는 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 (b)단계는
    (b1`) 상기 사용자 단말기는 주변 단말기들과의 패킷 전송률을 측정하여 패킷 전송률 순서대로 중계 단말기 리스트를 작성하는 단계;
    (b2`) 상기 사용자 단말기는 상기 중계 단말기 리스트를 포함하는 추가 링크 요청 메시지를 상기 액세스 포인트로 전송하는 단계;
    (b3`) 상기 사용자 단말기는 상기 액세스 포인트로부터 상기 중계 단말기 리스트 중에서 상기 액세스 포인트와 주변 단말기 사이에 패킷 전송률이 높은 중계 단말기 리스트를 포함하는 추가 링크 허용 메시지를 전송받는지 판단하는 단계;
    (b4') 상기 (b3')단계에서 상기 추가 링크 허용 메시지를 전송받은 경우, 상기 사용자 단말기는 상기 추가 링크 허용 메시지에 포함된 중계 단말기 리스트 중에서 최상위에 위치한 주변 단말기에 중계 요청 메시지를 전송하는 단계;
    (b5') 상기 사용자 단말기는 상기 주변 단말기로부터 중계 허용 메시지를 전송받는지 판단하는 단계; 및
    (b6') 상기 (b5')단계에서 중계 허용 메시지를 전송받은 경우, 상기 사용자 단말기는 상기 중계 허용 메시지를 전송한 주변 단말기를 중계 단말기로 설정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 중계 요청 메시지를 전송받은 주변 단말기는 자신과 상기 액세스 포인트와의 패킷 전송률을 측정하여 중계 단말기 역할을 수행할 수 있는지 여부에 대한 조건을 만족하는 경우에 상기 중계 허용 메시지를 상기 사용자 단말기에 전송하는 것을 특징으로 하는 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b)단계에서 설정된 중계 단말기는 상기 사용자 단말기의 패킷 송수신 종단을 분리해서 상기 사용자 단말기와 상기 액세스 포인트의 패킷 전송률을 제어하는 것을 특징으로 하는 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 방법.
  12. 액세스 포인트 또는 주변 단말기와의 패킷 전송률을 각각 측정하는 패킷 전송률 측정부;
    상기 액세스 포인트와 패킷 전송중에 패킷 전송률이 소정 기준치 이하로 감쇄되었는지 여부를 판단하는 패킷 전송률 감쇄 판단부;
    상기 패킷 전송률 감쇄 판단부로부터 패킷 전송률이 소정 기준치 이하로 감쇄되었다는 신호를 입력받는 경우, 상기 패킷 전송률 측정부에서 측정된 주변 단말기들과의 패킷 전송률을 통하여 상기 액세스 포인트와의 통신을 중계할 중계 단말기를 설정하는 중계 설정부;
    세션 클래스를 분류하는 세션 클래스 분류부; 및
    상기 세션 클래스별로 직접 링크 또는 상기 중계 단말기 설정부에서 설정된 중계 단말기를 통한 추가 링크를 통하여 상기 액세스 포인트와 패킷을 송수신하는 패킷 송수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 세션 클래스 분류부에서 상기 세션 클래스를 분류하는 것은 기 설정된 대역폭 이상을 요구하는 세션인지 여부를 통하여 분류하는 것을 특징으로 하는 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 세션 클래스 분류부에서 상기 세션 클래스를 분류하는 것은 기 설정된 지연 민감도 이상을 요구하는 세션인지 여부를 통하여 분류하는 것을 특징으로 하는 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 기 설정된 지연 민감도 이상이라고 판단되는 경우, 상기 추가 링크를 통하여 상기 액세스 포인트로 패킷을 전송하는 것보다 상기 직접 링크를 통하여 패킷을 전송하는 것에 우선 순위를 설정하는 것을 특징으로 하는 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 장치.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 패킷 전송률 측정부는 패킷 전송에서의 신호대잡음비(SNR) 또는 송수신 데이터율을 통하여 패킷 전송률을 측정하는 것을 특징으로 하는 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 장치.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 중계 설정부는
    상기 주변 단말기들과의 패킷 전송률을 통하여 패킷 전송률 순서대로 중계 단말기 리스트를 작성하는 중계 단말기 리스트 작성부;
    상기 중계 단말기 리스트를 기초로 최상위에 위치한 주변 단말기로 중계 요청 메시지를 전송하는 중계 요청 송신부;
    상기 주변 단말기로부터 중계 허용 메시지 또는 중계 불가 메시지를 전송받는 중계 요청 수신부; 및
    상기 중계 요청 수신부에서 중계 허용 메시지를 전송받은 경우에 상기 중계 허용 메시지를 전송한 주변 단말기를 중계 단말기로 설정하는 중계 단말기 설정부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 중계 요청 메시지를 전송받은 주변 단말기는 자신과 상기 액세스 포인트와의 패킷 전송률을 측정하여 중계 단말기 역할을 수행할 수 있는지 여부인 제 1 조건 및 상기 주변 단말기는 상기 액세스 포인트로 추가 링크를 허용할 것인지 여부인 추가 링크 요청 메시지를 전송하여 상기 액세스 포인트로부터 추가 링크 허용 메시지를 전송받는지 여부인 제 2 조건을 동시에 만족하는 경우에 상기 중계 허용 메시지를 상기 중계 요청 수신부로 전송하는 것을 특징으로 하는 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 장치.
  19. 제 12 항에 있어서, 상기 중계 설정부는
    상기 주변 단말기들과의 패킷 전송률을 통하여 패킷 전송률 순서대로 중계 단말기 리스트를 작성하는 중계 단말기 리스트 작성부;
    상기 중계 단말기 리스트를 포함하는 추가 링크 요청 메시지를 상기 액세스 포인트로 전송하는 추가 링크 요청 송신부;
    상기 액세스 포인트로부터 상기 중계 단말기 리스트 중에서 상기 액세스 포인트와 주변 단말기 사이에 패킷 전송률이 높은 중계 단말기 리스트를 포함하는 추가 링크 허용 메시지를 전송받는지 판단하는 추가 링크 요청 수신부;
    상기 추가 링크 요청 수신부에서 상기 추가 링크 허용 메시지를 전송받은 경우, 상기 추가 링크 허용 메시지에 포함된 중계 단말기 리스트 중에서 최상위에 위치한 주변 단말기에 중계 요청 메시지를 전송하는 중계 요청 송신부;
    상기 주변 단말기로부터 중계 허용 메시지를 전송받는지 판단하는 중계 요청 수신부; 및
    상기 중계 요청 수신부에서 중계 허용 메시지를 전송받은 경우, 상기 중계 허용 메시지를 전송한 주변 단말기를 중계 단말기로 설정하는 중계 단말기 설정부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 중계 요청 메시지를 전송받은 주변 단말기는 자신과 상기 액세스 포인트와의 패킷 전송률을 측정하여 중계 단말기 역할을 수행할 수 있는지 여부를 만족하는 경우에 상기 중계 허용 메시지를 상기 중계 요청 수신부에 전송하는 것을 특징으로 하는 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 장치.
  21. 제 12 항에 있어서,
    상기 중계 단말기는 상기 패킷 송수신부의 종단을 분리해서 상기 패킷 송수신부와 상기 액세스 포인트의 패킷 전송률을 제어하는 것을 특징으로 하는 중계 단말기를 통한 세션 클래스별 패킷 전송 장치.
  22. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 발명을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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