KR100847013B1 - 데이터 전송 지연 감소를 위한 매체 접근 제어프로토콜에서의 다중 재전송 처리 방법 및 이를 위한 다중재전송 처리 장치 - Google Patents

데이터 전송 지연 감소를 위한 매체 접근 제어프로토콜에서의 다중 재전송 처리 방법 및 이를 위한 다중재전송 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 데이터 전송 지연 감소를 위한 매체 접근 제어 프로토콜에서의 다중 재전송 처리 방법 및 이를 위한 다중 재전송 처리 장치에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, N개의 수신기에 대한 데이터 전송을 상기 설정된 순서에 따라 순차적으로 진행하되, 현재 번째 수신기로 데이터를 전송하고, 전송성공 여부를 감시하는 제1 단계, 현재 번째 수신기로의 데이터 전송을 실패하면, 전송 실패한 수신기에 대한 데이터 전송을 보류하고, 다음 번째 수신기에 대해 제1 단계를 수행하는 제2 단계 및 현재 번째 수신기로의 데이터 전송을 성공하면, 전송 보류된 수신기가 있는지를 확인한 후, 있으면, 보류된 수신기에 대해 제1 단계를 수행하고, 없으면, 다음 순서의 수신기에 대해 제1 단계를 수행하는 제3 단계를 포함하는 매체 접근 제어 프로토콜에서의 다중 재전송 처리 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 전송에 실패한 데이터와 다른 목적지 주소를 갖는 데이터의 전송을 동시에 제어함으로써 데이터 전송 지연을 최소화하여 고속 데이터 처리를 가능케 한다.
무선 랜, 매체 접근 제어, ACK 프레임, 재전송

Description

데이터 전송 지연 감소를 위한 매체 접근 제어 프로토콜에서의 다중 재전송 처리 방법 및 이를 위한 다중 재전송 처리 장치{Control Apparatus and Method of Retransmission on MAC for Multiple Receiver to Reduce Data Transmission Delay}
도 1은 일반적인 데이터 프레임과 ACK 프레임의 송수신을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 두 개의 전송 목적지로 데이터 프레임을 전송하고, 이에 대한 응답으로 ACK 프레임을 수신하는 송신기의 다중 재전송 처리 과정을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 세 개의 전송 목적지로 데이터 프레임을 전송하고, 이에 대한 응답으로 ACK 프레임을 수신하는 송신기의 다중 재전송 처리 과정을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중 재전송 모드를 이용한 ACK 프레임의 수신에 따른 데이터 프레임의 재전송을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다중 재전송 처리 장치를 도시한 블록도이다.
본 발명은 데이터 전송 지연 감소를 위한 매체 접근 제어 프로토콜에서의 다중 재전송 처리 방법 및 이를 위한 다중 재전송 처리 장치에 관한 것이다.
무선 랜(Wireless LAN) 기술은 유선 케이블의 설치와 유지 보수에 따른 비용부담이 크고, 사용자의 이동에 따른 네트워크 토폴로지(Topology)의 변경에 유연한 대처가 어려운 유선 랜 기술의 문제점을 개선하기 위한 것이다. 최근, 다양한 무선 통신 단말의 증가로 인해, 유선 케이블의 설치 없이, 무선 주파수(Radio Frequency) 기술을 이용하여 데이터의 송수신이 가능한 무선 랜 기술이 더욱 부각되고 있다.
무선 랜 기술은 홈 네트워크, 기업 무선 네트워크 및 핫 스팟(Hot Spot) 등과 같은 다양한 무선 사용자 환경에서 광범위하게 사용되고 있다. 기존 상용 무선 랜 기술은 이더넷 기술의 확장으로서 1999년에 발표된 IEEE 802.11b 표준을 근간으로 베스트 에포트(Best Effort) 서비스를 제공하고 있다. 그러나, 무선 랜 사용자들은 전송 데이터의 손실이 전혀 없는 완전한 멀티미디어 스트리밍의 전달을 요구하고, 이로 인해, 무선 랜 환경에서 비디오 또는 멀티미디어 스트리밍과 같은 애플리케이션에 대한 서비스 품질(Quality of Service: 이하 QoS라 칭함)의 고려가 필수적이다.
대역폭 확장을 통한 무선 랜 서비스의 QoS 향상은 전체 무선 네크워크의 혼잡도 증가와 상대적인 전송 속도의 감소를 유발하고, 이로 인해 높은 혼잡도의 네 트워크에서도 엄격한 QoS를 요구하는 애플리케이션의 서비스를 보장하기 위해 새로운 메커니즘이 필요하게 되었다. 이는 기존의 무선 랜 기술에서 보다 향상된 매체 접근 제어(Medium Access Control: 이하 MAC이라 칭함) 프로토콜을 연구하는 촉매가 되었다.
CSMA/CA 프로토콜은 패킷 데이터의 전송 중 데이터의 충돌이 발생하지 않도록 하여 손실 없는 데이터의 전송을 가능케한다. 이러한 CSMA/CA 기술을 기반으로 IEEE 802.11 규격에서 정의되는 분산 정합 기능(Distributed Coordination Function: 이하 DCF라 칭함) 프로토콜은 비동기식 전송방식으로 MAC 프로토콜을 이용하는 모든 무선 단말에 대하여 FIFO(First In First Out) 전송 큐(Queue)로 동작한다.
DCF 프로토콜은 IEEE 802.11 규격의 기반이 되는 기본적인 MAC 프로토콜로서, 경쟁 기반의 채널 접근 방식이다. 동일한 채널을 공유하는 무선 단말들은 각기 다른 무선 단말이 데이터 전송을 시작하는 시점을 알 수 없으므로, 무선 단말 상호간에 송수신되는 데이터가 충돌할 가능성이 존재한다. DCF 프로토콜은 이러한 충돌 및 히든 노드 문제(Hidden Node Problem)의 발생을 방지하기 위하여, 특정 무선 단말 간의 데이터 송수신이 수행되는 동안 가상 채널 기법을 이용하여 다른 무선 단말의 채널 경쟁 참여를 방지한다. 여기에서, 가상 채널 기법이란, 특정 무선 단말 간의 데이터 송수신에 요구되는 시간 값을 데이터 송수신에 참여하고 있지 않은 다른 무선 단말의 채널 값(Network Allocation Vector)으로 설정하여, 설정된 값 동안 무선 채널이 유휴상태라고 하더라도 가상 채널이 사용 중이라고 판단하도 록 하는 것이다.
IEEE 802.11의 MAC 프로토콜은 무선 매체를 접근하는데 있어 CSMA/CA를 이용하는 DCF 전송 방식을 기반으로 DIFS 시간이 지난 후에 시작되는 기본적인 백 오프(Back Off) 전송 방식을 통해 데이터 전송을 시작하며, 이에 대한 응답 ACK 프레임을 ACK 프레임 수신 타이머가 종료될 때까지 기다린 후, ACK 프레임을 수신하지 못하여 전송이 실패하면 DIFS 시점에서 다시 재전송을 위한 백 오프 과정을 수행한다. 만약, 설정된 최대 재전송 횟수 이전에 전송이 성공하거나 또는 최대 재전송 횟수와 동일한 횟수만큼의 전송이 실패하면, 송신 프레임을 포기하는 폐기(Discard) 과정을 수행하고, 다음 번 전송 데이터를 전송한다. 이때, 백 오프 과정을 포함하는 경쟁 윈도우(Contention Window)의 범위는 재전송 횟수에 비례하여 증가한다.
이와 같이, 동일한 무선 채널을 사용하는 다른 무선 단말을 목적지 주소로 하는 데이터 프레임은 이전 데이터의 전송이 완료된 후에 전송이 시작될 수 있으므로 고속 데이터의 처리에 대한 요구가 증가하고 있는 무선 랜 시스템에 있어 지연 요소로 작용될 수 있으며, 궁극적으로 네트워크 성능을 저하시킬 수 있다는 단점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 전송에 실패한 데이터와 동일한 무선 채널을 사용하되 다른 데이터 전송 목적지를 갖는 응답(Acknowledgement: 이하 ACK라 칭함) 프레임의 전송 시점의 지연을 방지하는 데 이터 전송 지연 감소를 위한 매체 접근 제어 프로토콜에서의 다중 재전송 처리 방법 및 이를 위한 다중 재전송 처리 장치를 제공한다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 특징에 따른 데이터 전송 지연 감소를 위한 매체 접근 제어 프로토콜에서의 다중 재전송 처리 방법은, N개의 수신기에 대한 데이터 전송을 상기 설정된 순서에 따라 순차적으로 진행하되, 현재 번째 수신기로 데이터를 전송하고, 전송성공 여부를 감시하는 제1 단계, 현재 번째 수신기로의 데이터 전송을 실패하면, 전송 실패한 수신기에 대한 데이터 전송을 보류하고, 다음 번째 수신기에 대해 제1 단계를 수행하는 제2 단계 및 현재 번째 수신기로의 데이터 전송을 성공하면, 전송 보류된 수신기가 있는지를 확인한 후, 있으면, 보류된 수신기에 대해 제1 단계를 수행하고, 없으면, 다음 순서의 수신기에 대해 제1 단계를 수행하는 제3 단계를 포함한다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 다른 특징에 따른 데이터 전송 지연 감소를 위한 매체 접근 제어 프로토콜에서의 다중 재전송 처리를 구현하는 다중 재전송 처리장치는, 데이터 전송이 보류된 수신기의 목록을 저장하는 메모리부 및 N 개의 수신기에 대한 데이터 전송을 수행하되, 제M 수신기부터 a개의수신기에 대한 데이터 전송을 실패하면, 제M 수신기부터 제M+a-1 수신기를 메모리부에 저장하고, 제M+a 수신기로의 데이터 전송을 성공하면, 메모리부에 저장된 수신기로 상기 전송 보류된 데이터를 재전송하는 제어부를 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명 이 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. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 ”포함“한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 일반적인 데이터 프레임과 ACK 프레임의 송수신을 도시한 블록도이다.
CSMA/CA 기반의 무선 단말은 DCF 프로토콜을 기반으로 데이터 프레임을송신하고, 수신기는 이에 대한 응답으로 ACK 프레임을 송신한다. 이때, ACK 프레임을 전송하는 무선 단말은 DCF 인터프레임 스페이스(DCF Interframe Space: 이하 DIFS라 칭함)보다 짧은 시간 간격인 프레임의 최소 간격(Shorter Inter Frame Space: 이하 SIFS라 칭함) 이후에 ACK 프레임을 전송한다. 이로 인해 동일한 채널을 사용하는 무선 단말 상호간에 송수신되는 ACK 프레임에 대하여 다른 데이터와의 충돌 가능성은 존재하지 않는다.
여기에서, 동일한 DCF 무선 랜을 구성하는 무선 단말들은 물리계층에 따라 고정되어 있는 DIFS 값과 각 단말에서 임의의 경쟁 윈도우(Contention Window, 이하 CW라 칭함) 값을 갖는다. SIFS는 IEEE 802.11에서 규정하는 네 종류의 IFS 중 전송 데이터 프레임 간 시간 간격이 가장 적으며, 연속적인 데이터 프레임의 전송을 위해 사용된다. SIFS 또한 물리계층에 따라 고정된 값을 가지며, 프레임을 전송한 무선 단말이 다른 프레임을 수신할 수 있을 때까지의 최소 시간을 의미한다.
송신기는 데이터 프레임을 전송한 후, 이에 대한 응답으로 수신기로부터 전송되는 ACK 프레임을 수신한다. 이때, 송신기는 ACK 수신 타이머가 종료되기 전까지 수신기로부터 ACK 프레임을 수신하여야 데이터 프레임의 전송이 성공하였다고 판단한다. 만약, ACK 수신 타이머의 종료 전에 ACK 프레임을 수신하지 못한 송신기는 수신기가 송신한 ACK 프레임 전송이 실패하였다고 판단하고, 올바른 ACK 프레임을 수신에 성공할 때까지 기전송한 데이터 프레임의 재전송을 기설정된 재전송 최대 횟수만큼 반복한다.
ACK 프레임 수신에 실패한 송신기의 데이터 프레임 재전송은 DIFS와 임의의 백오프 경쟁 윈도우 기간이 지난 후에 채널이 유휴인 경우에 정상적으로 수행된다. 송신기는 송신에 실패한 데이터 프레임 재전송 과정을 ACK 프레임 수신에 성공할 때까지 지속하고, 기설정된 최대 재전송 횟수까지 반복할 수 있다. DCF 프로토콜은 프레임의 최대 재전송 횟수를 데이터의 길이에 따라 다르게 정의한다. 즉, 데이터의 길이가 RTS 한계값(Threshold) 보다 짧은 경우, 최대 재전송 횟수는 7이 되고, 데이터의 길이가 RTS 한계값 보다 길면 최대 재전송 횟수는 4가 된다. 한편, CW 값의 범위는 ACK 프레임의 수신이 실패하여 데이터 프레임의 재전송 횟수가 증가함에 따라 2의 지수씩 증가하며, 일정한 값에 도달하면 재전송 최대 횟수만큼 재전송이 반복되는 과정에서 CW 값의 범위를 최대로 유지한다.
도 1은 송신기가 제1 수신기로 전송하는 데이터 프레임의 길이가 RTS 한계값(Threshold) 보다 짧고, 송신기가 제1 수신기로 최대 재전송 횟수까지 데이터 프레임을 전송하고 나서야 제1 수신기로부터 올바른 ACK 프레임을 수신한다고 가정한 것이다. 여기에서, 데이터 프레임의 길이가 RTS 한계값보다 짧으므로 데이터 프레임의 재전송은 최대 재전송 횟수에 따라 7회 반복된다.
이 때, 하나의 데이터 프레임 전송이 성공하는데 소요되는 전송지연 시간 T를 일반화하여 나타내면, 수학식 1과 같다.
Figure 112006042245883-pat00001
(여기에서, D는 DIFS 시간, M은 최대 재전송 횟수, rm은 0 = m = M에서의 CW값, A는 제1 수신기로 데이터 프레임이 전송되는 시간, S는 SIFS 시간 Ack는 ACK 프레임이 무선 채널을 통해 전송되는 시간, m과 M은 자연수)
이때,
Figure 112006042245883-pat00002
는 데이터 프레임의 초기 전송시간이며,
Figure 112006042245883-pat00003
은 상기 전송된 데이터 프레임의 제1차 재전송 시간이다. 한편,
Figure 112006042245883-pat00004
는 ACK 프레임의 제M차 재전송 시간과 SIFS 시간이 지난 이후의 ACK 프레임이 수신되는 되는 시간을 표시한 것이다.
일반적으로 송신기의 데이터 전송은 하나의 수신기에 대해서만 이루어지지 않으며, 본 발명의 실시예에서는 적어도 세 개의 수신기를 대상으로 데이터를 전송한다고 가정한다. 먼저, 하나의 송신기가 두 개의 수신기로 데이터 프레임을 전송하는 경우를 살펴본다. 최대 재전송 횟수인 M 회에 걸쳐 제1 수신기로 데이터 프레임을 전송한 후에, 비로서 ACK 프레임을 수신한 송신기가 제2 수신기로 1회 데이터 프레임을 전송하여 ACK 프레임을 수신하였다고 가정하면, 이에 소요되는 전송지연 시간 T는 다음과 같다.
Figure 112006042245883-pat00005
(여기에서, B는 제2 수신기로 데이터 프레임이 전송되는 시간)
수학식 2는 수학식 1로 나타낸 전송시간에 제2 수신기를 향한 데이터 프레임의 전송시간과 SIFS 시간 이후에 제2 수신기로부터 송신된 ACK 프레임 수신시간을 더한 것이다. 이제, 수학식 2로 나타낸 일반적으로 하나의 송신기로부터 두 개의 수신기로의 데이터 프레임을 순차적으로 전송한 과정과는 다른, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 프레임의 전송을 살펴본다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 두 개의 전송 목적지로 데이터 프레임을 전송하고, 이에 대한 응답으로 ACK 프레임을 수신하는 송신기의 다중 재전송 처리 과정을 도시한 블록도이다.
송신기는 데이터 프레임을 제1 수신기로 전송한다. ACK 수신 타이머의 종료 전에 제1 수신기로부터 ACK 프레임을 수신하지 못하여 데이터 프레임 전송에 실패한 송신기는 다중 재전송 모드를 시작하여 다른 전송 목적지를 가지는 데이터 프레임이 존재하는지의 여부를 판단한다. 이때, 제2 수신기를 데이터 전송 목적지로 가지는 데이터 프레임이 존재하면, 제1 수신기로 이전에 전송에 실패한 데이터 프레임을 재전송하는 대신, 제2 수신기로 데이터 프레임을 전송한다. 만약 존재하지 않으면, 제1 수신기로의 이전에 전송에 실패한 데이터 프레임을 제1 수신기로 전송함으로써 정상적인 재전송 과정을 반복한다.
한편, 제1 수신기와는 다른 데이터 전송 목적지를 갖는 데이터 프레임이 존재하는 경우 송신기가 제2 수신기로 향하는 데이터 프레임을 전송하고 또 제2 수신기로부터 적절한 ACK 프레임이 도착하면, 채널 상황이 정상적이므로 제1 수신기로 향하는 데이터의 송신 실패로 인해 증가된 CW값의 범위를 재조정하여 다시 초기값으로 설정한다. 그리고 초기화된 CW 값의 범위를 사용하여 제1 수신기로의 이전에 전송에 실패한 데이터 프레임의 재전송을 시작한다. 도 2는 다중 재전송 모드를 이용하여 제1 수신기와 제2 수신기로 ACK 프레임을 번갈아 전송한 송신기가 최대 재전송 횟수인 M회에 걸쳐 데이터 프레임을 재전송한 후에 제1 수신기로부터 적절한 ACK 프레임을 수신하는 경우를 예시한 것이다. 이때 소요되는 전송지연 시간 T 는 다음과 같다.
Figure 112006042245883-pat00006
수학식 2로 나타낸 일반적인 데이터 프레임 송신이 성공하는데에 소요되는 전송지연 시간과 수학식 3으로 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 다중 재전송 모드에 소요되는 전송지연 시간을 비교하면 다음과 같다.
Figure 112006042245883-pat00007
여기에서,
Figure 112006042245883-pat00008
은
Figure 112006042245883-pat00009
보다 적은 값을 가지므로, 본 발명의 실시예에 따 른 다중 재전송 모드에 소요되는 전송지연 시간이 일반적인 데이터 프레임의 송신에 소요되는 전송지연 시간에 비해 짧다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 다중 재전송 모드를 이용한 ACK 프레임 재전송이 일반적인 경우보다 전송지연이 적다.
이제, 하나의 송신기가 세 개의 수신기를 대상으로 데이터 프레임을 전송하는 경우를 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 세 개의 전송 목적지로 데이터 프레임을 전송하고, 이에 대한 응답으로 ACK 프레임을 수신하는 송신기의 다중 재전송 처리 과정을 도시한 블록도이다.
송신기는 데이터 프레임을 제1 수신기로 전송하고, ACK 수신 타이머의 종료 전에 제1 수신기로부터 ACK 프레임을 수신하지 못하면, 다중 재전송 모드를 시작하여 다른 데이터 전송 목적지를 가지는 데이터 프레임이 존재하는지의 여부를 판단한다. 이때, 제2 수신기를 데이터 전송 목적지로 가지는 프레임이 존재하면, 제2 수신기로 데이터 프레임을 전송하고, 존재하지 않으면, 제3 수신기를 데이터 전송 목적지로 하는 프레임의 존재 여부를 판단한다.
제2 수신기를 데이터 전송 목적지로 하는 데이터 프레임이 존재하여 송신기가 이를 전송한 경우, 제2 수신기로부터 ACK 프레임을 수신하지 못하면, 송신기는 다시 다른 데이터 전송 목적지를 가지는 프레임이 존재하는지의 여부를 판단한다. 한편, 제2 수신기로부터 성공적으로 적절한 ACK 프레임을 수신하면, 재전송으로 인해 증가된 CW값의 범위를 재조정하여 초기값으로 설정한 후, 전송 실패한 제1 수신기로의 데이터 프레임 재전송을 시작한다.
한편, 제2 수신기로의 데이터 프레임 전송에 실패하고, 제3 수신기를 데이터 전송 목적지로 가지는 데이터가 존재하면, 송신기는 제3 수신기를 데이터 전송 목적지로 하는 프레임의 전송을 수행한다. ACK 수신 타이머가 종료되기 전에 송신기가 제3 수신기로부터 ACK 프레임을 수신하면, 재전송으로 인해 증가된 CW값의 범위를 재조정하여 초기값으로 설정한 후, 제1 수신기와 제2 수신기로의 데이터 프레임 전송을 재개한다. 반면, 송신기가 제3 수신기로의 데이터 프레임 전송을 실패하면, 제2 수신기로의 데이터 프레임 전송에 실패한 경우와 동일한 과정을 수행한다.
도 3은 이상과 같이 설명한 본 발명의 실시예에 따른 다중 재전송 모드를 이용한 데이터 프레임 재전송 처리과정 중 일부를 도시한 것으로, 이는 일반적인 하나의 송신기와 3 개의 수신기 간의 데이터 프레임 재전송과 본 발명의 실시예에 따른 데이터 프레임 재전송에 소요되는 전송 지연을 비교하기 위한 것이다. 이를 위해, 제1 수신기와 제2 수신기로의 데이터 프레임 전송에 실패하고, 제3 수신기로부터의 ACK 프레임을 수신하여 데이터 프레임 송신에 지속적으로 성공하는 경우의 송신기의 재전송 수행 과정을 도시하였다. 도시한 바와 같이, 송신기의 제1 수신기와 제2 수신기로의 최대 재전송 횟수인 M이 동일하고, 송신기가 최대 재전송 횟수까지의 재전송을 수행한 후에야 비로서 제1 수신기와 제2 수신기로의 데이터 프레임 전송에 성공한 경우, 이때 소요되는 전송지연 시간 T는 다음과 같다.
Figure 112006042245883-pat00010
(여기에서, C는 제3 수신기로 데이터 프레임이 전송되는 시간)
반면, 본 발명의 실시예에 따른 다중 재전송 모드를 적용하지 않는 일반적인 재전송 시에는 다음과 같다. 송신기는 제1 수신기로의 데이터 프레임 전송에 성공할 때까지, 데이터 프레임의 최대 재전송 횟수인 M회에 걸쳐 전송하여 ACK 프레임 수신에 성공한 후, 이를 제2 수신기와 제3 수신기에 대하여도 동일하게 진행한다. 이 경우에 소요되는 전송지연 시간 T는 다음과 같다.
Figure 112006042245883-pat00011
수학식 5로 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 다중 재전송 모드에 소요되는 전송지연 시간과 수학식 6으로 나타낸 일반적인 데이터 프레임의 송신에 소요되는 전송지연 시간을 비교하면 다음과 같다.
Figure 112006042245883-pat00012
여기에서,
Figure 112006042245883-pat00013
은
Figure 112006042245883-pat00014
보다 적은 값을 가지므로, 본 발명의 실시예에 따른 다중 재전송 모드에 소요되는 전송지연 시간이 일반적인 데이터프레임 송수신에 소요되는 전송지연 시간에 비해 짧다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 다중 재전송 모드를 이용한 데이터 프레임의 재전송에 소요되는 시간은 일반적인 재전송에서 요구되는 전송 지연의 경우보다 짧다. 이는, 다중 재전송 모드를 이용한 전송지연이 송신기와 제1 수신기 및 제2 수신기 간의 데이터 프레임 재전송으로 인하여 요구되는 최대 범위의 CW를 백오프 지연에 포함하지 않기 때문이다.
이제, 본 발명의 실시예에 따라 다중 재전송 모드를 이용하는 송신기가 네 개의 데이터 전송 목적지로 하는 프레임을 전송하는 재전송 처리과정을 설명한다. 이때에도, 앞선 경우에서와 마찬가지로 제1, 제2 및 제3 수신기로의 데이터 프레임 전송의 성공은 최대 재전송 횟수인 M회에 이르러서야 성공한다고 가정한다.
일반적인 ACK 프레임 송수신 과정은 송신기가 제1 수신기로 데이터 프레임을 최대 재전송 횟수인 M회에 걸쳐 전송한 후, 제1 수신기로부터 ACK 프레임을 수신하고, 이를 제2 수신기와 제3 수신기에 대하여 동일하게 진행한다. 반면, 본 발명의 실시예에 따른 다중 재전송 모드를 이용하면, 제1 수신기, 제2 수신기 및 제3 수신기로 데이터 프레임을 번갈아 전송한 송신기가 최대 재전송 횟수인 M회에 걸쳐 데이터 프레임을 전송한 후에 제1 수신기, 제2 수신기 및 제3 수신기로부터 ACK 프레임을 수신한다. 이때 일반적인 데이터 프레임 송신에 소요되는 전송지연 시간과 본 발명의 실시예에 따른 ACK 프레임 송수신에 소요되는 전송지연 시간을 비교하면 다음과 같다
Figure 112006042245883-pat00015
여기에서,
Figure 112006042245883-pat00016
은
Figure 112006042245883-pat00017
보다 적은 값을 가지므로, 본 발명의 실시예에 따른 다중 재전송 모드에 소요되는 전송지연 시간이 일반적인 ACK 프레임 송수신에 소요되는 전송지연 시간에 비해 짧다.
수학식 8을 일반화하여 송신기가 N 개의 데이터 전송 목적지로 데이터 프레임을 전송하는 다중 재전송 처리과정을 진행할 때 일반적인 데이터 프레임 송수신에 소요되는 전송지연 시간과 본 발명의 실시예에 따른 데이터 프레임 송수신에 소요되는 전송지연 시간을 비교하면 다음과 같다.
Figure 112006042245883-pat00018
여기에서,
Figure 112006042245883-pat00019
은
Figure 112006042245883-pat00020
보다 적은 값을 가지므로, 본 발명의 실시예에 따른 다중 재전송 모드에 소요되는 전송지연 시간이 일반적인 데이터 프레임 송수신에 소요되는 전송지연 시간에 비해 짧다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중 재전송 모드를 이용한 ACK 프레임의 수신에 따른 데이터 프레임의 재전송을 도시한 순서도이다.
먼저, 백 오프를 통해 채널을 획득한 송신기는 데이터 생성 순서에 따라 제일 먼저 생성된 데이터를 해당 데이터 전송 목적지로 전송한다(S101). 이하, 설명의 편의를 위해, 송신기가 전송하는 데이터 중 제일 먼저 전송에 실패한 데이터의 전송 목적지 번호를 N이라고 하고, 이때 데이터가 전송되는 목적지를 제N 수신기라고 한다. 만약 제N 수신기에 대한 데이터 프레임의 전송에 성공한다면 데이터 전 송 목적지 번호 N은 증가하지 않는다고 가정한다. 송신기는 자신이 생성한 데이터 프레임을 전송할 수신기의 목적지 번호를 저장하고, 송신기에 도착하는 데이터 프레임의 도착 순서에 의거하여 각 수신기로의 데이터 프레임 전송을 수행한다.
S101 단계에서, 송신기는 제N 수신기로 데이터 프레임을 전송한다. S101 단계 이후에, 송신기는 ACK 수신 타이머의 종료 이전에 제N 수신기로부터 적절한 ACK 프레임을 수신하는지를 판단하고(S102), 만약 송신기의 ACK 수신 타이머가 종료되기 이전에 제N 수신기로부터 적절한 ACK 프레임을 수신하면, 다중 재전송 모드를 시작하지 않고 다음에 도착한 데이터의 송신을 계속 진행한다. 반면, 송신기의 ACK 수신 타이머가 종료되기 전에 제N 수신기로부터 적절한 ACK 프레임이 도착하지 않아 제N 수신기로의 데이터 프레임 전송에 실패하였다고 판단되면(S102), 송신기는 제N 수신기에 대한 데이터 프레임의 재전송을 보류한 채, 데이터 전송 목적지 번호 N에 해당하는 제N 수신기와 다른 주소를 전송 목적지로 하는 데이터 프레임이 존재하는지의 여부를 판단한다(S103). 이 판단 결과, 제N 수신기와 다른 목적지 주소를 전송 목적지로 하는 데이터 프레임이 존재하면, 데이터 전송 목적지 번호 N을 "b" 만큼 증가시키고(S104), 제N+b 수신기로 데이터 프레임을 전송한다(S105).
참고로, 데이터가 처음으로 전송되는 목적지 번호 N과 데이터 전송 목적지 번호의 증가량인 "b"는 "1"로 설정하는 것이 일반적이고, 본 발명의 실시예에 따른 다중 재전송 모드를 이용한 데이터 프레임의 재전송을 도시한 도 4는 이를 기반으로 도시한 것이다
S105 단계를 수행한 송신기는 ACK 수신 타이머의 종료 이전에 제N+b 수신기 로부터 ACK 프레임을 수신하는지의 여부를 판단한다(S106). 만약, S106 단계의 판단 결과, 제N+b 수신기로부터 적절한 ACK 프레임을 수신하여 데이터 프레임 전송에 성공하면, 데이터 전송 목적지 번호 N을 다시 "b" 만큼 감소시키고(S107), 송신기는 제일 먼저 전송에 실패한 데이터의 전송 목적지 번호에서부터 감소된 N값 사이에 있는 전송 목적지 번호에 대하여 전송 실패한 데이터 프레임이 존재하는지 판단한다(S108). 판단 결과, 이전에 전송 실패한 데이터 프레임이 존재하면, 전송 실패한 데이터 프레임을 기설정된 순서에 따른 해당 수신기로 재전송하고(S109), ACK 프레임의 수신 여부에 따른 데이터 프레임의 송신 성공 여부를 판단한다(S110). 이때, S107 단계의 기설정된 순서라 함은 제일 먼저 전송에 실패한 데이터의 전송 목적지 번호에서부터 감소된 N값까지 재전송이 요구되는 데이터 프레임의 도착 순서를 의미한다.
한편, S106 단계의 판단 결과, 제N+b 수신기로의 데이터 프레임 전송에 실패하면, 송신기는 S103 단계 이후를 반복한다.
S110 단계의 판단 결과, 데이터 프레임의 전송에 실패하면, 송신기는 데이터 송신에 실패하여 재전송이 요구되는 전체 수신기의 수(ND)와 기설정된 순서에 의하여 N을 시작으로 재전송이 이루어진 수신기의 수(NR)가 일치하는지를 판단한다(S111). 이 결과, 전체 수신기의 수(ND)와 현 번째의 데이터 재전송이 이루어진 수신기의 수(NR)가 일치하면, S103 단계 이후를 수행하고, 일치하지 않으면, S108 단계 이후를 반복하여 재전송이 요구되는 모든 수신기에 대하여 재전송을 수행한 다.
반면, S110 단계의 판단 결과, 데이터 프레임의 전송에 성공한 송신기는 데이터 송신에 실패하여 재전송이 요구되는 전체 수신기의 수(ND)와 기설정된 순서에 의하여 N을 시작으로 재전송이 이루어진 수신기의 수(NR)를 "1"씩 감소시키고(S112), 두 값이 일치하는지를 판단한다(S113). 판단 결과, 일치하지 않으면, S108 단계 이후를 반복하고, 일치하면, 재전송이 요구되는 전체 수신기의 수(ND)가 "0"과 동일한지 판단한다(S114). 만약 S114 단계의 판단 결과 데이터 재전송이 요구되는 전체 수신기의 수(ND)가 "0"과 일치하면 프레임 다중 재전송 처리 과정을 종료하고, S110의 판단 결과가 일치하지 않으면, S103 이후 단계의 과정을 반복하여 수행한다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 프레임의 다중 재전송은 송신기의 데이터 전송 목적지 개수인 N이 일정 수준 이상 큰 값인 경우, 데이터 프레임의 전송에 실패한 송신기가 데이터 프레임 재전송을 위하여 대기하여야 하는 시간이 너무 길어지고, 이로 인해 오히려 전체 네트워크 시스템의 성능을 저하시킬 수 있다.
송신기의 백 오프를 위해 필요한 시간 Tbo는 수학식 10과 같고, 이를 참조하면 송신기의 데이터 전송 목적지의 개수가 최대 8개 이하인 경우에 한하여, 본 발명의 실시예에 따른 다중 재전송 모드를 이용한 데이터 프레임 재전송 전송지연이 일반적인 데이터 프레임 재전송의 전송지연 시간에 비해 짧다.
Figure 112006042245883-pat00021
(여기에서, CWmin은 최소 CW값)
이와 같은 단점을 보완하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 다중 재전송 모드 작동을 위한 다중 재전송 처리장치를 도 5로 나타내었다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다중 재전송 처리 장치를 도시한 블록도이다.
도 5로 도시한 바와 같이, 다중 재전송 처리 장치(200)는 제어부(210), 제1 메모리(220) 및 제2 메모리(230)를 포함한다.
제1 메모리(220)는 송신기와 데이터 전송이 예약된 복수의 수신기 목록을 저장한다. 제2 메모리(230)는 송신기의 데이터 프레임 전송에 실패한 수신기의 목록을 저장하고, 만약 데이터 프레임 재전송을 통해 ACK 프레임의 수신에 성공하면, 해당 수신기를 목록에서 삭제한다. 제어부(210)은 제1 메모리(220)와 제2 메모리(230)의 수신기 목록의 저장과 삭제 및 복수의 수신기에 대한 재전송 순서를 제어한다.
송신에 실패하여 전송이 보류된 복수의 데이터 프레임이 존재하는 경우, 일 반적으로 다중 재전송 처리 장치(200)에 의해 수행되는 복수의 수신기에 대한 데이터 프레임의 재전송(도 4의 S107)은 데이터 프레임의 전송이 보류된 순서에 따라 순차적으로 수행된다. 그러나, 이로 인해 특정 수신기에 다른 수신기보다 오랜 대기시간을 부여할 수 있고, 이를 방지하기 위해 제어부(210)는 데이터 프레임의 순차적인 재전송뿐 아니라 아래에 기술하는 다른 순서를 적용하는 데이터 프레임 재전송을 수행할 수 있다. 또한, 제어부(210)는 송신기의 데이터 전송 목적지 수, 즉 송신기와 데이터 전송이 예약된 수신기의 수가 8개를 초과하는 경우, 아래에 기술하는 다른 순서를 적용하는 데이터 프레임 재전송을 수행할 수 있다.
제어부(210)는 제2 메모리(230)에 저장된 데이터 프레임의 전송이 보류된 수신기의 목록 중 전송 보류 순서에 따라 순서에 우선하는 수신기 중 N개의 수신기에 대해서만 데이터 프레임의 재전송을 수행하고, 아직 데이터 프레임의 전송을 시도하지 못한 다음 수신기로 데이터 프레임을 전송한다. 이후, 다시 재전송을 수행할 때가 되면, 송신기는 데이터 프레임 재전송을 수행하지 않았던 수신기에 대해 재전송을 수행한다. 제어부(210)는 채널의 사정에 따른 ACK 프레임 수신 성공률에 따라 우선적으로 재전송을 수행하는 N개의 수신기의 개수를 변환하고, 이로 인해 일반적인 데이터 프레임 재전송보다 전송지연 시간이 짧은 데이터 프레임 재전송을 실현할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
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.
전술한 구성에 의하여, 데이터 프레임의 전송의 실패로 인한 재전송으로 인해, 동일한 무선 채널을 사용하되 다른 데이터 목적지를 갖는 데이터 프레임의 전송 시점의 지연을 방지한다.
또한, 본 발명은 전송에 실패한 데이터와 다른 목적지 주소를 갖는 데이터의 전송을 동시에 제어함으로써 송신기에서 소요되는 전송 지연시간을 줄이므로 전체적인 네트워크 성능을 향상시킬 수 있으며, QoS를 고려한 고속 데이터 처리가 가능하다.

Claims (8)

  1. 하나의 송신기가 데이터 전송이 예약된 복수의 수신기로 설정된 순서에 따라 데이터를 전송하기 위한 매체 접근 제어 프로토콜에서의 다중 재전송 처리 방법에 있어서,
    N개의 수신기에 대한 데이터 전송을 상기 설정된 순서에 따라 순차적으로 진행하되,
    현재 번째 수신기로 데이터를 전송하고, 전송성공 여부를 감시하는 제1 단계;
    현재 번째 수신기로의 데이터 전송을 실패하면, 전송 실패한 수신기에 대한 데이터 전송을 보류하고, 다음 번째 수신기에 대해 상기 제1 단계를 수행하는 제2 단계; 및
    현재 번째 수신기로의 데이터 전송을 성공하면, 전송 보류된 수신기가 있는지를 확인한 후, 있으면, 보류된 수신기에 대해 상기 제1 단계를 수행하고, 없으면, 다음 순서의 수신기에 대해 상기 제1 단계를 수행하는 제3 단계
    를 포함하는 매체 접근 제어 프로토콜에서의 다중 재전송 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3 단계는,
    현재 번째 수신기로의 데이터 전송을 성공하면, 보류된 수신기에 대해 전송 보류된 순서에 따라 상기 제1 단계를 수행한 후, 전송 성공한 수신기의 다음 번째 수신기로 상기 제1 단계를 수행하는 매체 접근 제어 프로토콜에서의 다중 재전송 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3 단계는,
    현재 번째 수신기로의 데이터 전송을 성공하면, 보류된 수신기에 대해 전송 보류 순서에 따라 순서에 우선하는 N 개의 수신기에 대해 상기 제1 단계를 수행한 후, 전송 성공한 수신기의 다음 번째 수신기로 상기 제1 단계를 수행하는 매체 접근 제어 프로토콜에서의 다중 재전송 처리 방법.
    (여기에서, N은 1 ≤ N < M 인 자연수, M은 전송 보류된 수신기의 수)
  4. 하나의 송신기가 데이터 전송이 예약된 N 개의 수신기로 설정된 순서에 따라 데이터를 전송하기 위한 매체 접근 제어 프로토콜에서의 다중 재전송 처리를 구현하는 다중 재전송 처리 장치에 있어서,
    데이터 전송이 보류된 수신기의 목록을 저장하는 메모리부; 및
    상기 N 개의 수신기에 대한 데이터 전송을 수행하되, 제M 수신기부터 a개의수신기에 대한 데이터 전송을 실패하면, 데이터 전송을 실패한 상기 제M 수신기부터 제M+a-1 수신기를 메모리부에 저장하고, 제M+a 수신기로의 데이터 전송을 성공하면, 상기 메모리부에 저장된 수신기로 상기 전송 보류된 데이터를 재전송하는 제어부
    를 포함하는 매체 접근 제어 프로토콜에서의 다중 재전송 처리를 구현하는 다중 재전송 처리 장치.
    (여기에서, N은 M+a+1 ≤ N인 자연수, M은 M < N 인 자연수, a는 1 이상의 자연수)
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 메모리부에 저장되는 상기 보류된 수신기의 저장 순서에 따라 상기 데이터 재전송을 수행하는 매체 접근 제어 프로토콜에서의 다중 재전송 처리를 구현하는 다중 재전송 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제M 수신기부터 데이터를 재전송하되, 제M+b 수신기까지의 재전송 후, 제M+a+1 수신기로의 데이터 전송을 수행하는 매체 접근 제어 프로토콜에서의 다중 재전송 처리를 구현하는 다중 재전송 처리 장치.
    (여기에서, b는 0 ≤ b ≤ a 인 자연수)
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 재전송이 성공하면, 상기 메모리부에 저장된 수신기의 목록에서 재전송을 성공한 수신기를 삭제하는 매체 접근 제어 프로토콜에서의 다중 재전송 처리를 구현하는 다중 재전송 처리 장치.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터는 응답 프레임인 매체 접근 제어 프로토콜에서의 다중 재전송 처리 장치.
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