KR100900942B1 - 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송을위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송을 위한 방법에 있어서, (a) 송신노드가 변경인터페이스 채널을 수신노드의 고정인터페이스 채널로 변경하는 단계; (b) 상기 송신노드가 상기 변경인터페이스를 통해서 상기 수신노드의 상기 고정인터페이스로 패킷을 순방향 송신하는 단계; 및 (c) 상기 수신노드가 채널변경을 필요로 하는 상기 수신노드의 변경인터페이스를 사용하지 않고 상기 수신노드의 상기 고정인터페이스를 통해서 채널변경 없이 상기 송신노드의 상기 변경인터페이스로 패킷을 역방향 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송을 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 종래기술에서 발생하는 패킷 전송시 빈번한 채널변경을 방지하여 채널변경 소요시간 및 응답 패킷 지연을 감소시켜 전송속도의 향상을 제공해주는 효과가 있다.
MAC, HMCP, 채널변경
Description
도 1a는 종래 기술인 하이브리드 멀티채널 매체접근제어 프로토콜 (Hybrid Multi-Channel Medium Access Control Protocol: HMCP)을 예시한 도면,
도 1b는 멀티홉(Multi-Hop) 무선네트워크 환경에서 종래 기술인 하이브리드 멀티채널 매체접근제어 프로토콜 (Hybrid Multi-Channel Medium Access Control Protocol: HMCP)을 예시한 도면,
도 1c는 종래 기술인 HMCP가 적용되어 패킷전송 흐름을 TCP 계층에서 본 도면,
도 2는 본 발명의 실시예로, 노드 간의 패킷전송을 위한 채널설정을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시예로, 노드 간의 패킷전송 흐름을 TCP 계층에서 본 도면,
도 4는 본 발명의 실시예로, 송신노드가 마지막 패킷을 알리기 위한 패킷 설정을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일시 예로, 역방향 송신시 데이터 패킷에 ACK 패킷을 피기백(Piggyback)하여 전송하는 것을 나타낸 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
101: 고정인터페이스
102: 변경인터페이스
400: MAC 헤더
412: 서브타입
520: RTS (Request To Send)
530: CTS (Clear To Send)
540: 데이터 1 패킷
본 발명은 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 종래기술에서 발생하는 빈번한 채널변경을 방지하기 위해 수신노드로부터 송신노드 방향으로의 역방향 송신시 채널변경 없이, 순방향 송신에서 설정된 채널을 사용하여 역방향 송신함으로써 빈번한 채널변경을 방지하여 채널변경 소요시간 및 ACK패킷 지연을 감소시켜서 전송속도를 향상을 제공하는 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송을 위한 방 법 및 장치에 관한 것이다.
무선네트워크 기술의 발전에 따라, 무선네트워크는 중앙 컨트롤 역할을 하는 기지국과 같은 액세스포인트(Access Point)의 유무에 따라 액세스포인트가 있는 인프라스트럭처 무선네트워크(Infrastructure Wireless Network)와 액세스포인트가 없는 인프라스트럭처리스 무선네트워크(Infrastructureless Wireless Network)로 나누어질 수 있다. 인프라스트럭처 무선네트워크(Infrastructure Wireless Network)에는 기지국(Base Station)이 있는 휴대 이동통신망, 무선 액세스포인트(Access Point)를 포함한 무선랜(Wireless LAN)이 그 예가 된다. 여기서 액세스포인트(Access Point)는 네트워크에서의 라우팅(Routing)기능을 수행한다. 인프라스트럭처리스 무선네트워크(Infrastructureless Wireless Network)는 라우팅(Routing)기능을 하는 액세스포인트(Access Point)가 존재하지않는 환경에서 복수의 노드(Node)들로만 이루어진 무선네트워크를 의미한다. 따라서, 노드(Node)들은 액세스포인트(Access Point)의 라우팅(Routing)기능을 수행할 수 있어야 한다. 이러한, 인프라스트럭처리스 무선네트워크(Infrastructureless Wireless Network)를 애드혹 무선네트워크(Ad-Hoc Wireless Network)라고도 한다. 상기 애드혹 무선네트워크는 하나 이상의 노드를 경유해서 송신노드에서 수신노드로 패킷이 전송되는 멀티홉(Multi-Hop) 무선네트워크일 수 있다.
한편, 특정 주파수 스펙트럼을 가지는 채널(Channel: CH)을 1개만 사용하는 무선네트워크에서 복수의 노드(Node)들이 통신을 하기 위해서는, 복수의 노드들이 채널에 접근하기 위한 경쟁(Contention)을 해야한다. 또한, 상기 채널은 다른 무선 네트워크에서 사용중인 채널과의 간섭(Interference)를 발생시킬 수도 있다. 따라서, 1개의 채널만을 사용하는 무선네트워크에서 발생할 수 있는 경쟁(Contention)과 간섭(Interference) 현상은 데이터 전송속도의 저하와 네트워크 용량(Capacity) 저하를 일으킨다.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위해서, 멀티채널(Multi-Channel)을 사용하는 무선네트워크 기술이 나타나게 되었으며, 그 대표적인 예가 복수의 채널을 사용하는 무선랜(Wireless LAN) 기술표준인 IEEE 802.11이다. 예를 들면, 미국에서의 IEEE 802.11e는 12개의 채널까지 제공된다. 한편, 인터페이스 가격 감소로 인해 노드에 2개 이상의 인터페이스가 장착됨으로써, 멀티 인터페이스를 통한 통신이 가능해졌다.
이러한 멀티채널을 사용하는 무선네트워크에서, 멀티인터페이스를 가진 노드들간의 매체접근제어 (Medium Access Control: MAC, 이하 "MAC"이라 칭함) 프로토콜로써 하이브리드 멀티채널 매체접근제어 프로토콜 (Hybrid Multi-Channel Medium Access Control Protocol: HMCP, 이하 "HMCP"라 칭함)이 제안됐다. 상기 HMCP에서, 각 노드들은 자신이 보유한 복수의 인터페이스를 두가지 그룹으로 나누어 사용한다. 첫번째 그룹에서의 인터페이스는 고정인터페이스(Fixed Interface)로써, 고정된 채널이 할당되어 수신시에 사용되는 인터페이스이다. 또 다른 그룹에서의 인터페이스는 변경인터페이스(Switchable Interface)로써, 동적인 채널변경을 통해 송신의 목적으로만 사용되는 인터페이스이다. 즉, 패킷 송수신 과정은 패킷 송신 측의 변경인터페이스의 채널을 패킷 수신 측의 고정인터페이스의 채널로 변경한 후 송신함으로써 이루어진다. 이러한 전송방식으로 수행되는 HMCP는 고정된 채널을 통해서 수신하기 때문에 채널 협상(Negotiation) 오버헤드가 없으며, 동적인 채널 할당을 통해 송신하므로 채널의 이용도를 높일 수 있는 장점이 있다. 따라서, HMCP는 현존하는 멀티 채널 멀티 인터페이스 MAC 프로토콜 중 가장 좋은 성능을 보인다.
하지만, 종래기술인 HMCP는 패킷 송신시 변경인터페이스(Switchable Interface)에서의 빈번한 채널변경으로 인한 전송속도 지연의 문제점을 발생시킨다. 이러한 전송속도 지연은 채널변경을 하는 데 소요되는 시간과 TCP(Transmission Control Protocol: TCP, 이하 "TCP"라 칭함)계층에서의 데이터 패킷에 대한 응답 패킷인 ACK (Acknoledge)패킷의 지연으로 발생한다. TCP메커니즘에서 송신방식은 ACK 패킷이 적정시간 내 송신노드로 전송되는 것에 매우 민감하게 작용하는 방식이다. 즉, 송신노드에서는 수신노드가 데이터 패킷을 잘 수신했음을 수신노드가 전송한 ACK 패킷을 통해서 확인할 수 있고, ACK 패킷을 수신한 이후에, 송신노드에서는 혼잡윈도우사이즈(Congestion Window Size: cwnd)를 늘려서 전송속도를 높일 수 있는데, HMCP에서는 발생되는 ACK 패킷 지연(Delay)으로 인해 혼잡윈도우사이즈를 빨리 늘릴 수 없어 전송속도의 저하가 발생하는 것이다. 또한, 송신노드에서 ACK 패킷지연을 패킷손실(Packet Loss)로 판단하여 불필요한 패킷 재전송(Packet Retransmission)을 유발시킬 수도 있어서, 전송속도의 저하를 더욱 심각하게 발생시킬 수 있다.
상기 기술한 종래기술 HMCP의 개념과 문제점을 도 1a, 도 1b, 및 도 1c를 참 조하여 상세히 설명한다.
도 1a는 종래 기술인 하이브리드 멀티채널 매체접근제어 프로토콜 (Hybrid Multi-Channel Medium Access Control Protocol: HMCP)을 예시한 도면이다.
도 1a는 3개의 채널(1번, 2번, 및 3번)이 사용가능한 애드혹 무선네트워크 환경에서, 노드A(100)가 노드B(110)와 노드C(120)로 각각 데이터 패킷을 전송하는 상황에 대한 채널할당을 예시한 도면으로써, 노드A(100), 노드B(110), 및 노드C(120)는 각기 수신용 고정인터페이스와 송신용 변경인터페이스를 하나씩 가지고 있다고 가정한다. 즉 노드A(100)의 고정인터페이스(101)에는 1번 채널, 노드B(110)의 고정인터페이스(111)에는 2번 채널(20), 노드C(120)의 고정인터페이스(121)에는 3번 채널이 할당되어있다. 노드A(100), 노드B(110), 및 노드C(120)의 변경인터페이스의 채널은 전송 상에 수신 측의 고정인터페이스의 채널에 맞추어서 할당한다.
도 1a를 참조하면, 노드A(100)가 노드B(110)에 패킷을 송신할 때, 노드A(100)는 변경인터페이스(102)의 채널을 노드B(110)의 고정인터페이스(111)의 2번 채널(10)로 변경하고 송신한다. 이후에, 노드A(100)가 노드C(120)로 패킷을 송신하려고 하면, 2번 채널(10)로 되어있는 노드A(100)의 변경인터페이스(102)의 채널을 노드C(120)의 고정인터페이스(121)의 3번 채널(20)로 다시 변경하여야만 한다. 즉, 서로 다른 채널을 사용하는 고정인터페이스를 가진 노드들에게 송신할 경우 빈번한 채널변경이 불가피하다. 참고로, 최대 크기의 패킷 하나를 54Mbps의 전송속도로 송신하는데 필요한 시간이 약 800μsec인데 반하여, 실제로 IEEE 802.11 네트워크 인 터페이스 카드에서 채널변경에 소요되는 시간은 약 5 msec 정도가 된다. 이러한 채널변경 소요시간은 상당히 큰 오버헤더(Overhead)로 작용하게 되는 문제점을 발생시킨다.
도 1b는 멀티홉(Multi-Hop) 무선네트워크 환경에서 종래 기술인 하이브리드 멀티채널 매체접근제어 프로토콜 (Hybrid Multi-Channel Medium Access Control Protocol: HMCP)을 예시한 도면이다.
도 1b는 멀티홉 애드혹 무선네트워크 환경에서, 송신노드A(130)가 중계노드B(140)를 경유하여 수신노드C(150)로 패킷을 전송하는 상황이고, 송신노드A(130), 중계노드B(140), 및 수신노드C(150)는 각기 수신용 고정인터페이스와 송신용 변경인터페이스를 하나씩 가지고 있다고 가정한다. 즉 송신노드A(130)의 고정인터페이스(131)에는 1번 채널, 중계노드B(140)의 고정인터페이스(141)에는 2번 채널, 수신노드C(150)의 고정인터페이스(151)에는 3번 채널이 할당되어있다.
도 1b는 TCP메커니즘에 의해 하나의 데이터 패킷이 송신노드A(130)에서 중계노드B(140)를 경유하여 수신노드C(150)로 송신되고, 수신노드C(150)는 데이터 패킷을 수신한 것에 대한 응답으로 ACK 패킷를 송신노드A(130)를 향해 송신하는 것에 대하여 설명한 도면이다.
먼저, 송신노드A(130)가 데이터 패킷을 중계노드B(140)로 송신하기 위해서는 송신노드A(130)의 변경인터페이스(132)의 채널을 중계노드B(140)의 고정인터페이스(141)의 2번 채널로 할당해야 한다. 할당 후, 송신노드A(130)는 변경인터페이 스(132)를 통해 중계노드B(140)의 고정인터페이스(141)로 데이터 패킷을 송신한다. 다음으로, 중계노드B(140)가 송신노드A(130)로부터 수신한 데이터 패킷을 수신노드C(150)로 송신하기 위해서는, 중계노드B(140)의 변경인터페이스(142)의 채널을 수신노드C(150)의 고정인터페이스(151)의 3번 채널로 할당해야 한다. 할당 후, 중계노드B(140)는 변경인터페이스(142)를 통해 수신노드C(150)의 고정인터페이스(151)로 데이터 패킷을 송신한다. 수신노드C(150)는 송신노드A(130)가 송신한 데이터 패킷을 수신하고, 수신한 것에 대한 응답 패킷인 ACK 패킷을 송신노드A(130)를 향해 송신하게 된다. ACK 패킷송신시, 수신노드C(150)는 변경인터페이스(152)를 중계노드B(140)의 고정인터페이스(141)의 2번 채널로 할당하고 ACK 패킷을 중계노드B(140)의 고정인터페이스(141)로 송신한다. 다음으로, 중계노드B(140)는 수신한 ACK 패킷을 송신노드A(130)로 송신하기 위해서 이미 3번 채널로 설정된 변경인터페이스(142)를 송신노드A(130)의 고정인터페이스(131)의 1번 채널로 채널변경을 하고 ACK 패킷를 송신노드A(130)로 송신할 수 있다.
이러한 한 개의 데이터 패킷 및 ACK 패킷 송수신에 의해 발생한 중계노드B(140)의 변경인터페이스(142)에서 발생한 채널변경은 수많은 패킷으로 된 파일 전송시에는 매우 빈번하게 발생할 수가 있다. 이러한 빈번한 채널변경의 발생은 데이터 패킷에 대한 응답 패킷인 ACK 패킷의 지연을 발생시키고, 이로 인한 송신노드A(130)에서 혼잡윈도우사이즈를 빨리 늘리지 못함과 ACK 패킷의 지연으로 인한 송신노드A(130)에서의 불필요한 데이터 패킷 재전송(Packet Retransmission)으로 인해 전송속도의 저하가 발생하는 문제점이 있다.
도 1c는 종래 기술인 HMCP가 적용된 패킷전송 흐름을 TCP 계층에서 본 도면이다. 도 1c는 도 1b에서의 멀티홉 애드혹 무선네트워크 환경에서 TCP메커니즘을 이용하여 데이터 패킷과 ACK 패킷를 전송하는 것을 TCP계층에서 본 흐름도이다. 단, TCP계층에서 보면 중계노드B(140)는 보이지 않지만, 채널변경을 설명하기 위해 중계노드B(140)도 사용해서 도면을 그려 설명한다. 또한, 송신노드A(130), 중계노드B(140), 및 수신노드C(150)는 각기 수신용 고정인터페이스와 송신용 변경인터페이스를 하나씩 가지고 있다고 가정한다. 즉 송신노드A(130)의 고정인터페이스(131)에는 1번 채널, 중계노드B(140)의 고정인터페이스(141)에는 2번 채널, 수신노드C(150)의 고정인터페이스(151)에는 3번 채널이 할당되어있다.
도 1c를 참조하면, 송신노드A(130)가 중계노드B(140)를 경유하여 수신노드C(150)로 TCP 메커니즘을 이용하여 데이터 패킷(P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8)을 전송하는 상황이고, 간단한 설명을 위해 송신노드A(130)에서는 혼잡윈도우사이즈(cwnd)를 4로 고정해서 설정하여 데이터 패킷을 전송하는 것으로 가정하였다.
혼잡윈도우사이즈가 4이므로, 송신노드A(130)는 자신의 변경인터페이스를 중계노드B(140)의 고정인터페이스의 2번 채널로 설정하여, 데이터 패킷 4개(P1, P2, P3, P4)를 순차적으로 2번 채널을 통해서 먼저 중계노드B(140)로 송신하고, 이어서 중계노드B(140)은 자신의 변경인터페이스를 수신노드C(150)의 고정인터페이스의 3번 채널로 설정하여, 전달받은 데이터 패킷 4개(P1, P2, P3, P4)를 수신노드C(150)으로 순차적으로 송신한다. 수신노드C(150)는 첫번째 패킷(P1)을 수신하고, 수신노 드C의 변경인터페이스 채널을 중계노드B(140)의 고정인터페이스의 2번 채널로 설정하여, 첫번째 데이터 패킷(P1)에 대한 응답인 ACK패킷(ACK 1)을 중계노드B(140)으로 송신한다. 첫번째 데이터 패킷(P1)에 대한 ACK패킷(ACK 1)을 수신한 중계노드B(140)는 ACK 1 패킷을 송신노드A(130)로 송신하기 위해서, 이미 변경인터페이스에 설정된 3번 채널을 송신노드A(130)의 고정인터페이스의 1번 채널로 채널변경을 하고 ACK 1 패킷을 송신노드A(130)으로 송신한다. 나머지 ACK 2 패킷, ACK 3 패킷, 및 ACK 4 패킷도 송신노드A(130)으로 송신된다. 이하, 다섯번째 데이터 패킷(P5), 여섯번째 데이터 패킷(P6), 일곱번째 데이터 패킷(P7), 및 여덟번째 데이터 패킷(P8)도 전술한 네 개의 데이터 패킷(P1, P2, P3, P4)들과 마찬가지로 전송된다.
채널변경으로 인해 송신노드A는 첫번째 데이터 패킷(P1)에 대한 ACK 패킷(ACK 1) 수신이 늦어졌음을 알 수 있다. 그로 인해, 송신노드A(130)에서는 혼잡윈도우사이즈 4이기에 보낼 수 없었던 5번째 데이터 패킷을 늦게 송신할 수 있게 된다. 따라서, 첫번째 데이터 패킷(P1)에 대한 응답시간(Round Trip Time)이 채널변경으로 인해 늘어났음을 알 수 있다. 이러한 응답시간(Round Trip Time)이 수많은 패킷으로 된 파일을 전송해야 하는 상황에서는 심각하게 증가하여 전송속도를 매우 저하시키는 문제점이 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 종래기술인 HMCP에서 발생하는 빈번한 채널변경을 방지하기 위해 수신노드로부터 송신노드 방향으로의 역방향 송 신시 채널변경 없이, 순방향 송신에서 설정된 채널을 사용하여 역방향 송신함으로써 빈번한 채널변경을 방지하여 채널변경 소요시간 및 ACK패킷 지연을 감소시켜서 전송속도를 향상시키는데 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 한 측면에 따른, 변경인터페이스 및 고정인터페이스를 포함한 멀티인터페이스가 구비된 송신노드 및 수신노드로 이루어진 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송 방법에 있어서, (a) 송신노드의 변경인터페이스의 채널을 수신노드의 고정인터페이스에 할당된 특정 채널로 변경하여 할당하는 단계; (b) 상기 송신노드의 상기 변경인터페이스에서 상기 특정 채널을 통해 상기 수신노드의 상기 고정인터페이스로 패킷을 순방향 송신하는 단계; 및 (c) 상기 수신노드의 상기 고정인터페이스에서 상기 특정 채널을 통해 상기 송신노드의 상기 변경인터페이스로 패킷을 역방향 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 한 측면에 따른, 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서, 송신노드의 변경인터페이스의 채널이 수신노드의 고정인터페이스에 할당된 특정 채널로 변경되어 할당된 이후, 상기 송신노드의 상기 변경인터페이스에서 송신된 데이터 패킷을 상기 특정 채널을 통해 상기 고정인터페이스로 수신하는 수신노드에 있어서, 상기 수신노드의 상기 고정인터페이스에서 상기 특정 채널을 통해 상기 송신노드의 상기 변경인터페이스로 응답 패킷을 송신하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 수신노드를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시예로, 노드 간의 패킷전송을 위한 채널설정을 나타낸 도면이다.
도 2는 멀티홉 애드혹 무선네트워크 환경에서, 송신노드A(130)가 중계노드B(140)를 경유하여 수신노드C(150)로 패킷을 전송하는 상황이고, 송신노드A(130), 중계노드B(140), 및 수신노드C(150)는 각기 수신용 고정인터페이스와 송신용 변경인터페이스를 하나씩 가지고 있다고 가정한다. 즉 송신노드A(130)의 고정인터페이스(131)에는 1번 채널, 중계노드B(140)의 고정인터페이스(141)에는 2번 채널, 수신노드C(150)의 고정인터페이스(151)에는 3번 채널이 할당되어있다.
도 2는 하나의 데이터 패킷이 송신노드A(130)에서 중계노드B(140)를 경유하여 수신노드C(150)로 송신되고, 수신노드C(150)는 데이터 패킷을 수신한 것에 대한 응답으로 ACK 패킷을 송신노드A(130)를 향해 송신하는 것에 대하여 설명한 도면이다.
먼저, 송신노드A(130)가 데이터 패킷을 중계노드B(140)로 송신하기 위해서는 송신노드A(130)의 변경인터페이스(132)의 채널을 중계노드B(140)의 고정인터페이스(141)의 2번 채널로 할당해야 한다. 할당 후, 송신노드A(130)는 변경인터페이스(132)를 통해 중계노드B(140)의 고정인터페이스(141)로 데이터 패킷을 송신한다. 다음으로, 중계노드B(140)가 송신노드A로부터 수신한 데이터 패킷을 수신노드C(150)로 송신하기 위해서는, 중계노드B(140)의 변경인터페이스(142)의 채널을 수신노드C(150)의 고정인터페이스(151)의 3번 채널로 할당해야 한다. 할당 후, 중계노드B(140)는 변경인터페이스(142)를 통해 수신노드C(150)의 고정인터페이스(151)로 데이터 패킷을 송신한다.
수신노드C(150)는 송신노드A(130)가 송신한 데이터 패킷을 수신하고, 수신한 것에 대한 응답 패킷인 ACK 패킷을 송신노드A(130)를 향해 역방향 송신하게 된다. ACK 패킷을 역방향 송신시, 수신노드C(150)는 ACK패킷을 송신시 사용하는 변경인터페이스(152)를 사용하지 않고, 3번 채널로 이미 설정된 고정인터페이스(151)를 통해서 중계노드B(140)의 변경인터페이스로 ACK패킷을 역방향 송신한다. 이어서, 중계노드B(140)는 수신한 ACK 패킷을 송신노드A(130)로 송신하기 위해서 채널변경을 해야하는 송신용도의 변경인터페이스(142)를 사용하지않고, 2번 채널로 이미 설정된 고정인터페이스(141)를 통해서 채널변경 없이 송신노드A(130)의 변경인터페이스(132)로 송신한다.
본 발명에서는 송신노드가 패킷전송을 할 때, 송신노드는 마지막 패킷을 MAC헤더에 표시하여 송신함으로써, 수신노드가 전송 상 수신해야 할 패킷을 신속히 인지할 수 있게 해준다. 이러한 마지막 패킷 표시를 통해, 2계층인 MAC계층에서도 특 정 주소(Address) 및 포트번호(Port Number)를 가지는 송신노드에서 특정 주소(Address) 및 포트 번호(Port Number)를 가지는 수신노드로 전송되는 하나의 트래픽 플로우(Traffic Flow)의 끝을 상위 계층의 도움없이 신속히 인식할 수 있게 된다. 이러한 인식을 통해 채널변경에 대한 유무 판단을 할 수도 있다.
송신해야 할 마지막 패킷에 대한 표시를 위한 MAC헤더 내 표시는, MAC헤더 내 연구용 등을 위해서 사용하지 않고 예약해둔 예약필드를 사용함으로써 마지막 패킷을 표시할 수 있다. MAC헤더 내 예약필드를 사용한 마지막 패킷 표시방법은 도 4를 참조하여 더 상세히 설명한다.
상기 방식에서의 채널변경 없이 패킷 전송함으로써, 즉 역방향 채널과 순방향 채널을 동일하게 사용함으로써, 순방향 송신과 역방향 송신간의 채널접근(Channel Access)의 경쟁(Contention)이 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명은 상기 경쟁(Contention) 발생시, 패킷의 유형에 따른 차별화된 우선순위를 둠으로써 중요하고 시간에 민감한 패킷을 보호해준다. 또한 본 발명에서는 채널접근시 우선순위를 높게 해주는 패킷유형에 TCP와 같이 신속한 응답이 성능을 결정하는 상위 프로토콜 또는 애플리케이션의 응답 패킷, 네트워크에서의 라우팅 기능을 수행하기 위한 컨트롤 패킷(Control Packet), 채널상태, 채널변경, 큐(Queue)의 상태, 및 스케줄링(Scheduling)에 영향을 주는 컨트롤 정보와 관련된 패킷, 네트워크와 노드 상태를 측정, 및 응답시간(RTT) 측정을 위한 프로브 패킷(Probe Packet), 및 네트워킹을 위한 중요한 브로드캐스트(Broadcast) 패킷을 포함하여 정의한다. 상기 나열된 높은 우선순위의 패킷들은 우선순위가 낮은 패킷보다 채널접근을 빠르게 하여 신속히 전송이 되도록 보호된다.
또한, 본 발명은 전송속도의 향상과 채널 이용성의 향상을 위해, 역방향 전송시 있을 수 있는 데이터 패킷에 ACK패킷을 피기백(Piggyback)시켜 송신하는 방법을 채널변경 없이 패킷 전송하는 것에 추가로 포함시켜 제안한다. 상기 피기백(Piggback)방식을 이용한 패킷전송에 대한 것은 도 5를 참조하여 더 상세히 설명한다.
또한, 본 발명에서는 역방향 송신 상의 패킷 최대크기에 대한 임계값 또는 전송 최대시간에 대한 임계값을 설정하여 역방향 패킷 전송하는 것을 추가로 제안한다.
도 3은 본 발명의 실시예로, 노드 간의 패킷전송을 TCP 계층에서 본 도면이다.
도 3은 도 2에서의 네트워크 환경에서 TCP메커니즘을 이용하여 데이터 패킷과 ACK 패킷을 전송하는 것을 TCP계층에서 본 흐름도이다. 단, TCP계층에서 보면 중계노드B는 보이지 않지만, 채널변경을 설명하기 위해 중계노드B(140)도 사용해서 도면을 그려 설명한다. 또한, 송신노드A(130), 중계노드B(140), 및 수신노드C(150)는 각기 수신용 고정인터페이스와 송신용 변경인터페이스를 하나씩 가지고 있다고 가정한다. 즉 송신노드A(130)의 고정인터페이스(131)에는 1번 채널, 중계노드B(140)의 고정인터페이스(141)에는 2번 채널, 수신노드C(150)의 고정인터페이스(151)에는 3번 채널이 할당되어있다.
도 3을 참조하면, 송신노드A(130)가 중계노드B(140)를 경유하여 수신노드C(150)로 TCP 메커니즘을 이용하여 데이터 패킷(P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8)을 전송하는 상황이고, 간단한 설명을 위해 송신노드A(130)에서는 혼잡윈도우사이즈(cwnd)를 4로 고정해서 설정하여 데이터 패킷을 전송하는 것을 가정한다.
혼잡윈도우사이즈가 4이므로, 송신노드A(130)는 자신의 변경인터페이스를 중계노드B(140)의 고정인터페이스의 2번 채널로 설정하여, 데이터 패킷 4개(P1, P2, P3, P4)를 순차적으로 2번 채널을 통해서 먼저 중계노드B(140)로 송신하고, 이어서 중계노드B(140)은 자신의 변경인터페이스를 수신노드C(150)의 고정인터페이스의 3번 채널로 설정하여, 전달받은 데이터 패킷 4개(P1, P2, P3, P4)를 수신노드C(150)로 순차적으로 송신한다. 수신노드C(150)는 중계노드B(140)가 송신한 데이터 패킷(P1, P2, P3, P4)을 순차적으로 3번 채널을 통해서 수신하고, 수신한 것에 대한 응답 패킷인 ACK 패킷을 데이터 패킷(P1, P2, P3, P4) 각각에 대해서 송신노드A(130)를 향해 역방향 송신하게 된다. ACK 패킷을 역방향 송신시, 수신노드C(150)는 첫번째 송신된 데이터 패킷(P1)에 대한 ACK 패킷(ACK 1)을 송신용도의 변경인터페이스(152)를 사용하지 않고, 3번 채널로 이미 설정된 고정인터페이스(151)를 통해서 중계노드B(140)의 변경인터페이스로 ACK 패킷을 역방향 송신한다. 이어서, 중계노드B(140)는 수신한 ACK 패킷(ACK 1 패킷)을 송신노드A(130)로 송신하기 위해서 채널변경을 해야하는 송신용도의 변경인터페이스(142)를 사용하지않고, 2번 채널로 이미 설정된 고정인터페이스(141)를 통해서 채널변경 없이 ACK 1 패킷을 송신노드A(130)의 변경인터페이스(132)로 송신한다. 이러한 방식으로 수신된 ACK 1 패킷에 의해서 송신노드A(130)은 다섯번째 데이터 패킷(P5)을 빠르게 송신할 수 있게 된다. 이하, 나머지 ACK 2 패킷, ACK 3 패킷, 및 ACK 4 패킷도 중계노드B(140)에서의 채널변경 없이 빠르게 송신노드A(130)로 송신된다.
상기 도 1c와 비교하면, 중계노드B(140)에서 채널변경이 발생하지 않아, 채널변경 소요시간과 응답시간(Round Trip Time)이 줄어들었음을 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예로, 송신노드가 마지막 패킷을 알리기 위한 패킷 설정을 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이 802.11 표준의 MAC 헤더(400) 내 프레임컨트롤 필드(410) 내 패킷의 타입(type)을 나타내는 필드(411)와 부가적인 타입(type)설명을 위한 서브타입(subtype) 필드(412)가 존재한다. 이 서브타입(subtype) 필드(512)에 있는 예약 필드(reserved value)를 사용하여 마지막 패킷임을 알리는 방법이 가능하다.
기본적으로 타입(type) 값이 10(2)(이진수표현)인 경우 데이터(Data)를 의미하므로 subtype에 사용하지 않는 1000(2)(이진수표현)에서 1111(2)(이진수표현)까지를 마지막 패킷임을 의미하는 값으로 사용하여 패킷을 구분할 수 있다.
도 4에 나타난 필드(field) 뿐만 아니라 다른 필드(field)의 예약 필드(reserved value)의 사용 역시 가능하다.
도 5는 본 발명의 실시예로, 역방향 송신시 데이터 패킷에 ACK 패킷을 피기 백(Piggyback)하여 전송하는 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 노드A(500)가 노드B(510)로 데이터 패킷을 전송하는 과정을 MAC계층에서 본 흐름도이다. 노드A(500), 및 노드B(510)는 각기 수신용 고정인터페이스와 송신용 변경인터페이스를 하나씩 가지고 있다고 가정한다. 즉 노드A(500)의 고정인터페이스(501)에는 1번 채널, 노드B(510)의 고정인터페이스(511)에는 2번 채널이 할당되어있다.
MAC계층에서 노드A(500)가 데이터 패킷을 전송하기 위해서는, 데이터 패킷 전송 전에 RTS(Request To Send)/CTS(Clear To Send) 컨트롤 메시지를 브로드캐스트(Broadcast)하여 핸드쉐이크(Handshake)를 해야만 한다. 노드A(500)가 RTS 컨트롤 메시지를 브로드캐스트(Broadcast)하는 이유는 해당 채널을 앞으로 자신(노드A)이 사용할 것이므로 충돌(Collision)을 막기 위해 다른 노드들은 패킷전송을 못하게 하기 위한 것이다. 상기 RTS 컨트롤 메시지를 수신한 이웃 노드들(노드A의 무선 신호 전송 범위 내에 있는 노드들)은 CTS 컨트롤 메시지로 응답함으로써 노드A(500)가 데이터 패킷을 송신하는 것을 허락하게 된다.
도 5를 참조하면, 노드A(500)가 데이터1 패킷(540)을 노드B(510)로 송신하기 위해서, 노드A의 변경인터페이스를 노드B(510)의 고정인터페이스의 2번 채널로 설정하고, 2번 채널을 통해서 RTS 컨트롤 메시지를 브로드캐스트(Broadcast)한다. 상기 브로드캐스트(Broadcast)된 RTS 컨트롤 메시지를 수신한 노드B(510)는 채널변경을 필요로 하는 변경인터페이스를 사용하지 않고 고정인터페이스의 2번 채널을 통해서 CTS 컨트롤 메시지를 브로드캐스트(Broadcast)한다. 상기 CTS 컨트롤 메시지 는 노드A(500)가 브로드캐스트(Broadcast)한 RTS 컨트롤 메시지에 대한 응답 메시지로써, 노드A(500)가 데이터 패킷을 전송해도 된다는 허락의 의미를 가진다. 이렇게, RTS/CTS 핸드쉐이크(Handshake)를 거친 후, 노드 A(500)는 2번 채널을 통해서 노드B로 데이터1 패킷(540)을 송신하고, 그에 대한 응답으로 MAC 레벨 ACK 1 패킷(560)을 노드B로부터 2번 채널을 통해서 수신하게 되는데, 만약, 이때 노드B(510)가 송신할 데이터 10 패킷(550)이 있는 경우, 노드B(510)는 데이터 10 패킷(550)에 ACK 1 패킷(560)을 피기백(Piggyback)시켜 노드A(500)로 송신할 수 있다. ACK 1 패킷(560)이 피기백(Piggyback)된 데이터 10 패킷(550)을 수신한 노드A(500)는 데이터 1 패킷(540)에 이어서 데이터 2 패킷(570)을 RTS/CTS 핸드쉐이크(Handshake)를 수행하고 전송할 수 있다. 상기 피기백(Piggyback) 전송방식은 데이터 패킷과 ACK 패킷을 동시에 보냄으로써 채널의 이용률을 높여준다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 종래기술에서 발생하는 패킷 전송시 빈번한 채널변경을 방지하여 채널변경 소요시간 및 ACK 패킷 지연을 감소시켜 전송속도의 향상을 제공해주는 효과가 있다.
Claims (12)
- 삭제
- 변경인터페이스 및 고정인터페이스를 포함한 멀티인터페이스가 구비된 송신노드 및 수신노드로 이루어진 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송 방법에 있어서,(a) 송신노드의 변경인터페이스의 채널을 수신노드의 고정인터페이스에 할당된 특정 채널로 변경하여 할당하는 단계;(b) 상기 송신노드의 상기 변경인터페이스에서 상기 특정 채널을 통해 상기 수신노드의 상기 고정인터페이스로 패킷을 순방향 송신하는 단계; 및(c) 상기 수신노드의 상기 고정인터페이스에서 상기 특정 채널을 통해 상기 송신노드의 상기 변경인터페이스로 패킷을 역방향 송신하는 단계를 포함하되,상기 송신 노드는 패킷의 MAC헤더 내 사용하지 않는 예약 필드를 사용하여 마지막 패킷을 표시하여 패킷을 전송하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송 방법.
- 삭제
- 변경인터페이스 및 고정인터페이스를 포함한 멀티인터페이스가 구비된 송신노드 및 수신노드로 이루어진 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송 방법에 있어서,(a) 송신노드의 변경인터페이스의 채널을 수신노드의 고정인터페이스에 할당된 특정 채널로 변경하여 할당하는 단계;(b) 상기 송신노드의 상기 변경인터페이스에서 상기 특정 채널을 통해 상기 수신노드의 상기 고정인터페이스로 패킷을 순방향 송신하는 단계; 및(c) 상기 수신노드의 상기 고정인터페이스에서 상기 특정 채널을 통해 상기 송신노드의 상기 변경인터페이스로 패킷을 역방향 송신하는 단계를 포함하되,역방향 송신 상의 패킷 최대크기 임계값 또는 전송 최대시간 임계값을 설정하여 패킷 전송하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송 방법.
- 변경인터페이스 및 고정인터페이스를 포함한 멀티인터페이스가 구비된 송신노드 및 수신노드로 이루어진 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송 방법에 있어서,(a) 송신노드의 변경인터페이스의 채널을 수신노드의 고정인터페이스에 할당된 특정 채널로 변경하여 할당하는 단계;(b) 상기 송신노드의 상기 변경인터페이스에서 상기 특정 채널을 통해 상기 수신노드의 상기 고정인터페이스로 패킷을 순방향 송신하는 단계; 및(c) 상기 수신노드의 상기 고정인터페이스에서 상기 특정 채널을 통해 상기 송신노드의 상기 변경인터페이스로 패킷을 역방향 송신하는 단계를 포함하되,역방향 송신 시, 상기 수신 노드가 전송할 ACK 패킷 패킷을 전송할 데이터 패킷에 피기백(Piggyback)하여 패킷 전송하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송 방법.
- 삭제
- 변경인터페이스 및 고정인터페이스를 포함한 멀티인터페이스가 구비된 송신노드 및 수신노드로 이루어진 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송 방법에 있어서,송신노드의 변경인터페이스의 채널을 수신노드의 고정인터페이스에 할당된 특정 채널로 변경하여 할당하여, 상기 송신노드의 상기 변경인터페이스에서 상기 특정 채널을 통해 상기 수신노드의 상기 고정인터페이스로 패킷을 순방향 송신하고, 상기 수신노드의 상기 고정인터페이스에서 상기 특정 채널을 통해 상기 송신노드의 상기 변경인터페이스로 패킷을 역방향 송신하며, 상기 순방향 송신과 상기 역방향 송신 간의 채널접근의 경쟁이 발생하면, 패킷마다 차별화된 우선순위에 근거하여 채널접근이 허용되되,채널접근 경쟁 발생시, 신속한 응답이 성능을 결정하는 프로토콜 또는 애플리케이션에서 사용되는 응답 패킷에 높은 우선순위를 주어 상기 응답 패킷을 전송하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송 방법.
- 변경인터페이스 및 고정인터페이스를 포함한 멀티인터페이스가 구비된 송신노드 및 수신노드로 이루어진 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송 방법에 있어서,송신노드의 변경인터페이스의 채널을 수신노드의 고정인터페이스에 할당된 특정 채널로 변경하여 할당하여, 상기 송신노드의 상기 변경인터페이스에서 상기 특정 채널을 통해 상기 수신노드의 상기 고정인터페이스로 패킷을 순방향 송신하고, 상기 수신노드의 상기 고정인터페이스에서 상기 특정 채널을 통해 상기 송신노드의 상기 변경인터페이스로 패킷을 역방향 송신하며, 상기 순방향 송신과 상기 역방향 송신 간의 채널접근의 경쟁이 발생하면, 패킷마다 차별화된 우선순위에 근거하여 채널접근이 허용되되,채널접근 경쟁 발생시, 네트워크에서의 라우팅 기능을 수행하기 위한 컨트롤 패킷(Control Packet)에 높은 우선순위를 주어 상기 컨트롤 패킷을 전송하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송 방법.
- 변경인터페이스 및 고정인터페이스를 포함한 멀티인터페이스가 구비된 송신노드 및 수신노드로 이루어진 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송 방법에 있어서,송신노드의 변경인터페이스의 채널을 수신노드의 고정인터페이스에 할당된 특정 채널로 변경하여 할당하여, 상기 송신노드의 상기 변경인터페이스에서 상기 특정 채널을 통해 상기 수신노드의 상기 고정인터페이스로 패킷을 순방향 송신하고, 상기 수신노드의 상기 고정인터페이스에서 상기 특정 채널을 통해 상기 송신노드의 상기 변경인터페이스로 패킷을 역방향 송신하며, 상기 순방향 송신과 상기 역방향 송신 간의 채널접근의 경쟁이 발생하면, 패킷마다 차별화된 우선순위에 근거하여 채널접근이 허용되되,채널접근 경쟁 발생시, 채널상태, 채널변경, 큐(Queue)의 상태, 스케줄링(Scheduling)에 영향을 주는 컨트롤 정보와 관련된 패킷에 높은 우선순위를 주어 상기 패킷을 전송하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송 방법.
- 변경인터페이스 및 고정인터페이스를 포함한 멀티인터페이스가 구비된 송신노드 및 수신노드로 이루어진 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송 방법에 있어서,송신노드의 변경인터페이스의 채널을 수신노드의 고정인터페이스에 할당된 특정 채널로 변경하여 할당하여, 상기 송신노드의 상기 변경인터페이스에서 상기 특정 채널을 통해 상기 수신노드의 상기 고정인터페이스로 패킷을 순방향 송신하고, 상기 수신노드의 상기 고정인터페이스에서 상기 특정 채널을 통해 상기 송신노드의 상기 변경인터페이스로 패킷을 역방향 송신하며, 상기 순방향 송신과 상기 역방향 송신 간의 채널접근의 경쟁이 발생하면, 패킷마다 차별화된 우선순위에 근거하여 채널접근이 허용되되,채널접근 경쟁 발생시, 네트워크와 노드 상태를 측정하거나, 응답시간(RTT)을 측정하기 위한 프로브 패킷(Probe Packet)에 높은 우선순위를 주어 상기 프로브 패킷을 전송하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송 방법.
- 변경인터페이스 및 고정인터페이스를 포함한 멀티인터페이스가 구비된 송신노드 및 수신노드로 이루어진 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송 방법에 있어서,송신노드의 변경인터페이스의 채널을 수신노드의 고정인터페이스에 할당된 특정 채널로 변경하여 할당하여, 상기 송신노드의 상기 변경인터페이스에서 상기 특정 채널을 통해 상기 수신노드의 상기 고정인터페이스로 패킷을 순방향 송신하고, 상기 수신노드의 상기 고정인터페이스에서 상기 특정 채널을 통해 상기 송신노드의 상기 변경인터페이스로 패킷을 역방향 송신하며, 상기 순방향 송신과 상기 역방향 송신 간의 채널접근의 경쟁이 발생하면, 패킷마다 차별화된 우선순위에 근거하여 채널접근이 허용되되,채널접근 경쟁 발생시, 네트워킹을 위한 중요한 브로드캐스트(Broadcast) 패킷에 높은 우선순위를 주어 상기 브로드캐스트 패킷을 전송하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송 방법.
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| KR1020070043175A KR100900942B1 (ko) | 2007-05-03 | 2007-05-03 | 멀티채널 멀티인터페이스 무선네트워크에서의 패킷전송을위한 방법 및 장치 |
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Family
ID=40285566
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| KR101070613B1 (ko) * | 2010-11-22 | 2011-10-07 | 주식회사 정보보호기술 | 멀티 무선 칩을 이용한 채널 고정 스캐닝 시스템 및 그 방법 |
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| KR102010670B1 (ko) * | 2017-12-14 | 2019-08-13 | 순천향대학교 산학협력단 | 저전력 광역 네트워크에서 트래픽 특성을 고려한 이중 채널 매체 접근 제어 방법 및 장치 |
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|---|---|---|---|---|
| US20050105487A1 (en) | 2003-11-18 | 2005-05-19 | Interdigital Technology Corporation | Method and system for providing channel assignment information used to support uplink and downlink channels |
| US20060114869A1 (en) | 2004-11-30 | 2006-06-01 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Multi-hop multi-channel wireless communication system |
-
2007
- 2007-05-03 KR KR1020070043175A patent/KR100900942B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| US20050105487A1 (en) | 2003-11-18 | 2005-05-19 | Interdigital Technology Corporation | Method and system for providing channel assignment information used to support uplink and downlink channels |
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