KR100887396B1 - Apparatus and method for estimating available bandwidth - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가용 대역폭 예측 장치 및 방법에 관한 것으로서, 수신되는 RSSI 값에 대응하여 미리 설정된 현재 채널 용량을 체크하는 단계와, 현재 어플리케이션 단에서 받은 초당 패킷 수와 크기를 이용하여 채널의 가용 대역폭을 예측하는 단계와, 그리고 상기 가용 대역폭에 대응하여 채널 용량을 조절하는 단계를 진행하여 전송 비트율을 망 상황에 적응적으로 대응함으로써, 망 운용의 효율성을 높일 수 있다.The present invention relates to an apparatus and method for predicting available bandwidth, the method comprising: checking a preset current channel capacity according to a received RSSI value, and predicting an available bandwidth of a channel by using the number and size of packets per second received from a current application stage. And adjusting the channel capacity according to the available bandwidth to adaptively respond to the transmission bit rate according to the network situation, thereby increasing network efficiency.
RSSI, 패킷, 가용 대역폭, WLAN RSSI, Packets, Available Bandwidth, WLAN
Description
도 1은 데이터 처리량과 현재 사용 가능한 데이터 처리량과의 관계를 나타낸 도면,1 is a diagram showing a relationship between data throughput and currently available data throughput;
도 2는 수신 신호 강도(RSSI)와 그 미분 결과를 나타낸 그래프,2 is a graph showing received signal strength (RSSI) and its derivative result;
도 3은 가용 대역폭을 예측하는 과정을 나타낸 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a process of predicting available bandwidth.
본 발명은 가용 대역폭을 예측하는 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 WLAN(Wireless Local Area Network) 단말의 어플리케이션 단(application layer)에서 현재 사용 가능한 WLAN 채널의 가용 대역폭을 예측하여 서버가 현재 채널의 가용 대역폭에 맞게 데이터를 전송할 수 있게 하는 가용 대역폭 예측 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for predicting an available bandwidth, and more particularly, to estimate an available bandwidth of a WLAN channel currently available in an application layer of a wireless local area network (WLAN) terminal. An apparatus and method for predicting available bandwidth for transmitting data in accordance with a bandwidth are provided.
기존의 WLAN에서의 데이터 전송량(throughput)은 IEEE 802.11b UDP에서 식 (1)과 같이 페이로드(payload)의 길이와 현재 채널 용량(channel capacity)에 따라 구하였다[Ramjee Prasas and Luis Munoz “WLANs and WPANs towards 4G wireless”, equ. 5.2 pp.148].Data throughput in the existing WLAN was calculated according to the payload length and the current channel capacity as shown in Equation (1) in IEEE 802.11b UDP [Ramjee Prasas and Luis Munoz “WLANs and WPANs towards 4G wireless ”, equ. 5.2 pp. 148].
--- 식 (1) --- Equation (1)
여기서 Rb는 현재의 채널 용량, L은 페이로드의 길이, TputUDP는 데이터 전송량을 의미한다. 식 (1)에서 구한 데이터 전송량은 페이로드와 현재 채널 용량이 주어졌을 때의 이론적 데이터 전송량을 의미하는 것이다. Where R b is the current channel capacity, L is the payload length, and T putUDP is the amount of data transmission. The data transfer amount obtained in Equation (1) means the theoretical data transfer amount given the payload and the current channel capacity.
그런데, 이 값은 현재 사용되고 있는 트래픽을 고려하지 않은 값으로 가용 대역폭을 의미하는 것은 아니며, 이를 구하기 위해서는 어플리케이션 단에서 Rb에 대한 값을 미리 알아야만 한다.However, this value does not take into account the currently used traffic and does not mean available bandwidth. In order to obtain this value, the value of R b must be known in advance in the application stage.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 비디오 등의 콘텐츠를 WLAN 단말에 전송하는 경우 시간에 따라 변하는 사용 가능한 가용 대역폭을 예측하여 서버의 전송 비트율을 망에 적응적으로 조절하기 위해, RSSI 정보를 이용하여 현재의 채널 용량을 예측하고 현재 어플리케이션 단에서 받은 초당 패킷 수와 크기를 이용하여 채널의 가용 대역폭 을 예측하는 가용 대역폭 예측 장치 및 방법을 제공하는데 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the prior art, and an object of the present invention is to estimate the available bit rate of a server in accordance with time when transmitting content such as video to a WLAN terminal. In order to adaptively adjust to a network, the present invention provides an apparatus and method for predicting available channel capacity by using RSSI information to estimate the current channel capacity and using the number and size of packets per second received from the current application stage. have.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가용 대역폭 예측 장치는, 어플리케이션 단의 수신 신호 강도에 대응하는 미리 설정된 현재 채널 용량을 체크하고, 상기 어플리케이션 단으로부터 수신되는 초당 패킷 수와 크기를 체크하여 현재 트래픽과 데이터 전송량의 연산에 의한 가용 대역폭을 측정하는 가용 대역폭 측정부; 및 상기 가용 대역폭 측정 결과에 대응하여 데이터 인코딩 비트율을 조절하는 인코딩 비트율 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the available bandwidth prediction apparatus of the present invention checks a preset current channel capacity corresponding to a received signal strength of an application terminal, and checks the number and size of packets per second received from the application terminal. Available bandwidth measuring unit for measuring the available bandwidth by the calculation of traffic and data transmission amount; And an encoding bit rate controller for adjusting a data encoding bit rate in response to the available bandwidth measurement result.
또한, 본 발명의 가용 대역폭 예측 장치는, 서버로부터 전달되는 패킷에 대해, 초당 패킷 수와 크기를 체크하는 패킷 체크부; 및 상기 초당 패킷 수와 크기에 대응하는 데이터 전송량과 현재 트래픽의 연산에 의해 구해지는 가용 대역폭을 서버에서 산출할 수 있도록, 상기 체크된 패킷의 초당 패킷 수와 크기를 상기 서버로 피드백하는 피드백부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the available bandwidth prediction apparatus of the present invention, a packet check unit for checking the number and size of packets per second to the packet transmitted from the server; And a feedback unit which feeds back the number and size of packets per second of the checked packets to the server so that the server calculates the amount of data transmission corresponding to the number and size of packets per second and the available bandwidth calculated by the operation of the current traffic. Characterized in that.
한편, 본 발명의 가용 대역폭 예측 방법은, 어플리케이션 단으로부터 수신되는 수신 신호 강도에 대해, 서버에서 상기 수신 신호 강도에 대응하는 미리 설정된 현재 채널 용량(Rb)을 체크하는 단계; 상기 어플리케이션 단으로부터 피드백되는 초당 패킷 수와 크기를 이용하여, 서버에서 채널의 가용 대역폭을 예측하는 단계; 및 상기 가용 대역폭에 대응하여 서버에서 채널 용량을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the available bandwidth prediction method according to the present invention, the step of checking the received signal strength received from the application, the predetermined current channel capacity (Rb) corresponding to the received signal strength in the server; Estimating available bandwidth of the channel at the server using the number and size of packets per second fed back from the application end; And adjusting channel capacity at a server in response to the available bandwidth.
또한, 서버로부터 전달된 초당 패킷 수와 크기를 어플리케이션 단에서 체크하는 단계; 및 상기 초당 패킷 수와 크기에 대응하는 데이터 전송량과 현재 트래픽의 연산에 의해 구해지는 가용 대역폭을 서버에서 산출할 수 있도록, 상기 체크된 패킷의 초당 패킷 수와 크기를 서버로 피드백하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, checking the number and size of packets per second delivered from the server at the application end; And feeding back the number and size of the checked packets per second to the server so that the server can calculate the amount of data transmission corresponding to the number and size of the packets per second and the available bandwidth calculated by the operation of the current traffic. It is characterized by.
이하, 본 발명의 가용 대역폭 예측 장치 및 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the available bandwidth prediction apparatus and method of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 전파의 세기를 측정하는 기준으로 사용되는 값은 수신 신호 강도를 나타내는 RSSI(Received Signal Strength Indicate) 값이다. 이는 WLAN 단말이 이동함에 따라 시변적으로 변하게 된다. 이미 잘 알려진 이동통신단말과 기지국간 핸드오프에서 RSSI 값의 사용용도를 찾아볼 수 있다. 즉, 기지국에 수신되는 RSSI 값을 지속적으로 체크하여 임계값 이하로 떨어질 경우에 핸드오프를 결정하게 되며, 새롭게 인식된 다른 기지국으로 통신이 이루어진다. First, a value used as a reference for measuring the strength of a radio wave is a Received Signal Strength Indicate (RSSI) value indicating a received signal strength. This is time-varying as the WLAN terminal moves. The use of RSSI values can be found in handoffs between well-known mobile communication terminals and base stations. That is, when the RSSI value received by the base station is continuously checked, the handoff is determined when it falls below the threshold value, and communication is performed to another newly recognized base station.
한편, 페이로드(L)와 현재 채널 용량간의 관계를 실험을 통해 아래 [표 1]과 같은 결과를 얻을 수 있다.On the other hand, through the experiment between the payload (L) and the current channel capacity can be obtained as shown in Table 1 below.
[표 1]TABLE 1
[표 1]은 식 (1)에 따른 기존 방식의 데이터 처리량 측정 알고리즘에서의 결과값이다.Table 1 shows the results of the conventional data throughput measurement algorithm according to equation (1).
도 1은 데이터 처리량과 현재 사용 가능한 데이터 처리량과의 관계를 나타낸 도면이다. 도 1에 따라면, 현재 초당 비트수(bps) 즉, 현재 트래픽(BC), 가용 대역폭(BA), 데이터 전송량(T = TputUDP)들의 관계를 다음과 같이 정의할 수 있다.1 is a diagram illustrating a relationship between data throughput and currently available data throughput. According to FIG. 1, the relationship between the current number of bits per second (bps), that is, the current traffic B C , the available bandwidth B A , and the data transmission amount T = T putUDP may be defined as follows.
--- 식 (2) --- Equation (2)
[표 2]TABLE 2
[표 2]는 도 1의 각 상태에 따른 초당 패킷수(P), 초당 비트수(B), 패킷당 비트수(L)를 정의한 표이고, 현재 트래픽에 해당하는 초당 패킷수(PC), 초당 비트 수(BC), 패킷당 비트수(LC)는 단말에서 측정할 수 있다. 따라서 단말의 어플리케이션 단에서 보내려는 페이로드의 길이, 즉 LA에 따라 다음과 같이 L(=LT)을 정의할 수 있다.[Table 2] is a table that defines the number of packets per second (P), the number of bits per second (B), the number of bits per packet (L) according to each state of Figure 1, the number of packets per second (P C ) corresponding to the current traffic , Bits per second (B C ), bits per packet (L C ) can be measured by the terminal. Accordingly, L (= L T ) may be defined as follows according to the length of the payload to be sent from the terminal of the terminal, that is, L A.
--- 식 (3) --- Equation (3)
식 (3)에서 PA는 다음과 같이 구할 수 있다.In Equation (3), P A can be obtained as follows.
--- 식 (4) --- Equation (4)
식 (1)의 L값에 위의 식 (3)을 대입하면 다음과 같이 데이터 전송량을 구할 수 있다.Substituting Equation (3) above into the L value of Equation (1), the data transfer amount can be obtained as follows.
--- 식 (5) --- Equation (5)
식 (5)에서 데이터 전송량은 Rb, PC, BC, LA에 관한 식으로 되어 있으며 Pc, BC는 현재 어플리케이션에서 측정 가능한 값이고 LA는 단말에서 보내려는 페이로드의 길이로 단말에서 알 수 있는 값이다. 따라서 Rb를 알 수 있다면 식 (5)로부터 데 이터 전송량(T = TputUDP)를 구할 수 있고 식 (2)에 따라 현재 가용 대역폭을 구할 수 있다. In Eq. (5), the data transfer amount is R b , P C , B C , L A , where P c , B C are measurable values in the current application, and L A is the length of the payload to be sent from the terminal. This value is known from the terminal. Therefore, if we know R b, we can get the data transfer amount (T = T putUDP ) from Eq. (5) and get the current available bandwidth according to Eq. (2).
Rb는 RSSI(Received Signal Strength Indication) 값을 통하여 예측할 수 있다. WLAN 단말의 벤더(vendor)에 따라 RSSI 값과 Rb의 관계를 제공하고 있고 그에 기반하여 Rb를 예측할 수 있다. R b may be predicted through a Received Signal Strength Indication (RSSI) value. According to the vendor of the WLAN terminal, the relationship between the RSSI value and the R b is provided, and R b can be predicted based on the relationship.
[표 3]TABLE 3
[표 3]은 한 벤더가 제공하는 RSSI와 Rb의 관계를 보여주는 예이다.Table 3 shows an example of the relationship between RSSI and R b provided by a vendor.
위와 같은 방식으로 측정된 RSSI와 WLAN단말의 어플리케이션 단에서 측정된 패킷의 길이를 바탕으로 현재의 처리량을 계산할 수 있다. The current throughput can be calculated based on the packet length measured by the RSSI and the application terminal of the WLAN terminal.
시간에 따라 RSSI 값들을 미분하여 채널 용량의 변화 추이를 예측할 수 있다. 측정된 RSSI 값들은 필터링 - 미디언 필터링(Median filtering)과 같은 로우패스 필터링(lowpass filtering) - 한 뒤 필터링 된 값의 1차 미분값을 이용하며, 도 2와 같이 미분값이 음수이면 원래 해당하는 채널 용량(Rb)에 가중치()를 두어 감 소시킨다. 반대로 미분값이 양수이면 원래 해당하는 채널 용량을 가중치()를 두어 증가시킨다. 도 2에서 R(x)은 측정되는 RSSI 값을 의미하며 R'(x)값은 R(x)값의 1차 미분 값이다. 따라서 WLAN 단말이 이동함에 따라 변하는 RSSI 값을 이용하여 채널 용량(Rb)에 반영한다. The RSSI values may be differentiated over time to predict a change in channel capacity. The measured RSSI values are filtered-lowpass filtering such as median filtering-and then use the first derivative of the filtered value. If the derivative is negative as shown in FIG. The channel capacity (R b ) ) To decrease. Conversely, if the derivative is positive, the original corresponding channel capacity is weighted ( ) To increase. In FIG. 2, R (x) means the RSSI value to be measured, and R '(x) is the first derivative of the R (x) value. Therefore, using the RSSI value that changes as the WLAN terminal moves to reflect the channel capacity (R b ).
위의 내용을 바탕으로 도 3과 같이 WLAN 단말에서 데이터 전송율을 WLAN의 망 상황에 맞게 적응적으로 선택할 수 있다.Based on the above, as shown in FIG. 3, the data rate may be adaptively selected in the WLAN terminal according to the network condition of the WLAN.
즉, RSSI 값 및 LC 값의 파라미터를 측정하고(S1), RSSI 필터링 및 미분을 수행한다(S2). RSSI 값 미분 결과, 미분값이 양수일 경우에는 가중치()를 두어 현재 채널 용량을 증가시키고(S3), 그렇지 않을 경우에는 가중치()를 두어 현재 채널 용량을 감소시킨다(S4). 이후, 현재 채널 용량이 증가되거나 감소된 결과를 고려하여 망 상황에 적응적으로 가용 대용폭을 결정한다(S5). That is, the parameters of the RSSI value and the L C value are measured (S1), and RSSI filtering and derivatives are performed (S2). As a result of the derivative of the RSSI value, if the derivative is positive, the weight ( ) To increase the current channel capacity (S3), otherwise weight ( ) To reduce the current channel capacity (S4). Subsequently, in consideration of the result of the increased or decreased current channel capacity, the available substitute width is determined adaptively to the network situation (S5).
이상에서 몇 가지 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. Although the present invention has been described in more detail with reference to some embodiments, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 가용 대역폭 예측 장치 및 방법은, WLAN의 단말단에서 RSSI값과 어플리케인션 단의 수신된 패킷의 길이를 이용하여 가용 대역폭을 예측함으로써, 서버가 망 상황에 적응적으로 전송 비트율을 조절할 수 있도록 하여 무선망에서의 패킷 손실 등으로 인한 화질 저하를 줄일 수 있다.As described above, the apparatus and method for predicting the available bandwidth according to the present invention estimates the available bandwidth by using the RSSI value and the length of the received packet of the application stage at the terminal of the WLAN, so that the server adapts to the network situation. By adjusting the transmission bit rate, the image quality deterioration due to packet loss in the wireless network can be reduced.
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