KR100912523B1 - ＩＥＥＥ 802.16/와이브로 시스템의 ｒｔＰＳ 클래스 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 ＩＥＥＥ 802.16/와이브로 시스템의 rtPS(real time polling service) 클래스가 개시된다. 본 발명에 따른 IEEE 802.16/와이브로 시스템의 rtPS 스케줄링 방법은, (a) IEEE 802.16/와이브로 시스템이 구현된 망에 위치하는 SS(subscriber station)는 자신의 응용 계층(application layer)으로부터 전달되는 시점의 정보를 나타내는 타임스탬프(timestamp)를 업 링크 데이터에 기입하는 단계; 및 (b) SS가 BS로부터 폴링을 받은 후, 업 링크 데이터에 기입된 타임스탬프와 현재 시각을 비교하여 소정 시간 이상의 차이가 나는 경우, 업 링크 데이터를 드롭(drop)하는 제1 드롭 단계를 구비한다. 본 발명에 의하면, rtPS의 오버헤드를 해결하고, 낭비되는 대역폭(Bandwidth)을 효율적으로 사용하여, 보다 많은 사용자에게 서비스 기회를 제공한다.
802.16, rtPS

Description

ＩＥＥＥ 802.16/와이브로 시스템의 ｒｔＰＳ 클래스 {real time Polling Service class in ＩＥＥＥ 802.16/WiBro system}
본 발명은 IEEE 802.16/와이브로(Wibro) 시스템의 서비스 클래스(traffic class)에 관한 것으로서, 특히 rtPS 클래스에 관한 것이다.
IEEE 802.16 프로토콜은 새로운 무선 광대역(Broad Band) 망을 위한 물리 계층(Physical layer) 및 매체 접근 제어(Medium Access Control : 이하, MAC) 계층에 대한 프로토콜이다.
IEEE 802.16/와이브로 망은, 크게 기지국(Base Station, 이하 BS), 사용자 단말(Subscriber Station, 이하 SS), 액세스 라우터(Access Router) 등으로 이루어진다. IEEE 802.16 프로토콜이 적용된 부분은 BS와 SS 사이의 구간이다.
도 1은 일반적인 IEEE 802.16/와이브로 망(network)의 구조도이다.
도 1을 참조하면, IEEE 802.16/와이브로 망은 IEEE 802.16 프로토콜을 지원하는 사용자 단말인 SS(101), SS와의 연결(connection)들을 제어 및 관리하는 기지국인 BS(102), BS를 통해 전달받은 트래픽을 인터넷 백본망에 전송하는 액세스 라우터(103)로 구성되어 있다.
이러한 802.16/와이브로 시스템은 기본적으로 다양한 서비스 품질(Quality of Service, 이하 'QoS' )를 제공한다. SS의 응용 계층(application layer)에서 제공하는 서비스에 따라서 전송할 수 있는 대역폭(bandwidth) 등, 여러 가지 제공하는 QoS 파라미터들(parameters)이 달라진다. 즉, 802.16/와이브로 시스템은 유선 네트워크와는 달리 무선 매체의 특성 및 환경에 따라 데이터 전송률과 같은 물리적 매체 특성이 급격하게 변할 수 있다.
상기 IEEE 802.16 시스템에서는 SS 에게 QoS를 보장하기 위하여 서비스 클래스를 정의하고 있다. 즉, IEEE 802.16 시스템에서 QoS를 보장하기 위하여 불필요한 그랜트 서비스(Unsolicited Grant Service, 이하 'UGS'), 실시간 폴링 서비스(Real-Time Polling Service, 이하 'rtPS'), 비실시간 폴링 서비스(non-Real-Time polling Service, 이하 'nrtPS') 및 최선형 서비스(BES, Best Effort Service, 이하 'BES') 와 같은 서비스 클래스로 정의하고 있으며, 또한 상기와 같은 서비스 클래스에 따른 스케줄링(scheduling)을 정의하고 있다.
UGS는 고정된 크기와 주기적인 간격의 전송을 가지는 실시간 데이터 전송 서비스를 위한 것으로서 대표적인 예로서, VoIP 서비스 등이 있다.
rtPS는 실시간 대역폭 요청 및 폴링, 가변적 데이터 스케줄링 및 쉐이핑을 위한 것으로서 대표적인 예로서, 비디오 전화, 비디오 게임 및 VOD 등이 있다.
nrtPS는 최소 데이터 처리율 보상 및 패킷 손실에 민감한 서비스를 위한 것으로 대표적인 예로서, 대용량 FTP, 멀티미디어 이메일 등이 있다.
BES는 공평 스케줄링 및 효율적인 데이터 재전송 서비스를 위한 것으로서 대 표적인 예로서, 웹 브라우징 이메일, 단문 전송 서비스, 저속 파일 전송 등이 있다.
본 발명은 rtPS에 관한 것이다.
예를 들어, UGS 클래스는 rtPS에 비해,주기적인 서비스 제공을 보장받기 때문에 스케줄링 알고리즘에 있어서 특별히 고려해 줘야하는 점이 적다. rtPS의 경우에는 실시간 서비스를 목적으로 하므로 지연(latency)에 민감하고, UGS에 비해서 우선권(priority)이 떨어진다.
또한, rtPS 스케줄링은 실시간 트래픽 특성을 만족시켜야 하며, SS가 필요한 Bandwidth의 양을 BS로 알려줄 수 있는 방법을 지원해야 한다.
이러한 요구사항을 만족시키기 위해서 BS는 특정 SS에게 주기적인 폴링(Polling)을 수행하며, 폴링을 받은 특정 SS는 자신이 필요한 양만큼의 대역 요청(Bandwidth request)을 한다.
따라서 BS와 SS 간의 데이터 전송 효율을 최적화할 수 있는 장점을 가지지만, 명시적으로 대역 요청을 해야 하기 때문에 UGS에 비해 오버헤드가 존재하며, 그러한 오버헤드는 실시간 서비스를 저해하는 단점이 있다.
rtPS 클래스에 적합한 효율적인 알고리즘을 제안함으로써, 낭비되는 대역폭(Bandwidth)을 효율적으로 사용하여, 보다 많은 서비스 기회를 제공하는 시스템이 요구된다.
본 발명의 기술적 과제는 rtPS의 오버헤드와 같은 문제점을 해결할 수 있는, IEEE 802.16/와이브로 시스템의 rtPS(real time polling service) 스케줄링 방법/시스템을 제공하는 데에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 IEEE 802.16/와이브로 시스템의 rtPS(real time polling service) 스케줄링 방법은, (a) IEEE 802.16/와이브로 시스템이 구현된 망에 위치하는 SS(subscriber station)는 자신의 응용 계층(application layer)으로부터 전달되는 시점의 정보를 나타내는 타임스탬프(timestamp)를 업 링크 데이터에 기입하는 단계; 및 (b) SS가 BS로부터 폴링을 받은 후, 업 링크 데이터에 기입된 타임스탬프와 현재 시각을 비교하여 소정 시간 이상의 차이가 나는 경우, 업 링크 데이터를 드롭(drop)하는 제1 드롭 단계를 구비한다.
타임스탬프는, 업 링크 데이터가 SS의 응용 계층으로부터 물리 계층(PHY)과 매체 접근 제어 계층(MAC)에 전달되는 시점의 정보이다.
소정 시간은, 바람직하게는, 200 [mili-second]인 것을 특징으로 한다.
rtPS 스케줄링 방법은, (c) 상기 (b)단계에서 소정 시간 이하인 경우, SS가 BS에게 대역 요청(Bandwidth request)하는 단계; 및 (d) 상기 (c)단계 후에 BS가 SS에게 대역 할당하는 단계를 더 구비한다.
rtPS 스케줄링 방법은, (e) 상기 (d) 단계에서 SS가 대역 할당을 받은 후, 업 링크 데이터에 기입 된 타임스탬프와 현재 시각을 비교하여 소정 시간 이상의 차이가 나는 경우, 업 링크 데이터를 드롭하는 제2 드롭 단계를 더 구비한다.
rtPS 스케줄링 방법은, (f) t상기 (e)단계에서 소정 시간 이하인 경우, SS가 BS에게 업 링크 데이터를 전송하는 단계를 더 구비한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른, IEEE 802.16/와이브로 시스템에 구현되는 rtPS(real time polling service) 스케줄링 시스템은, IEEE 802.16/와이브로 시스템이 구현된 망에 위치하는 SS(subscriber station); 및 IEEE 802.16/와이브로 시스템이 구현된 망에 위치하는 BS(base station)를 구비하며, SS는 자신의 응용 계층(application layer)으로부터 전달되는 시점의 정보를 나타내는 타임스탬프(timestamp)를 업 링크 데이터에 기입하는 타임스탬프 기입부를 구비한다.
SS는, BS가 SS에 폴링(polling)하면, 업 링크 데이터에 기입된 타임스탬프와 현재 시각을 비교하여 소정 시간 이상의 차이가 나는 경우, 업 링크 데이터를 제1 드롭(drop)하는 데이터 드롭부를 구비한다.
SS는, 소정 시간 이하인 경우, BS에게 대역 요청(Bandwidth request)하는 대역 요청부를 구비한다.
SS 내에 구비되는 데이터 드롭부는, SS가 대역 할당을 받은 후, 업 링크 데이터에 기입 된 타임스탬프와 현재 시각을 비교하여 소정 시간 이상의 차이가 나는 경우, 업 링크 데이터를 제2 드롭한다.
따라서 본 발명에 있어서, IEEE 802.16/와이브로 시스템의 rtPS 클래스에 적합한 스케줄링 방법 및 시스템은 rtPS의 오버헤드를 해결하고 낭비되는 대역폭(Bandwidth)을 효율적으로 사용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, IEEE 802.16/와이브로 시스템의 rtPS 클래스에 적합한 스케줄링 방법 및 시스템을 제공한다. 본 발명은 rtPS의 오버헤드를 해결하고, 낭비되는 대역폭(Bandwidth)을 효율적으로 사용하여, 보다 많은 사용자에게 서비스 기회를 제공하는 효과가 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
IEEE 802.16 프로토콜은 무선 광대역(Broad Band) 망을 위한 물리 계층(physical layer, PHY) 및 매체 접근 제어(Medium Access Control : 이하, MAC) 계층에 대한 프로토콜이다. 아래의 도 2에서 계층 구조를 설명한다.
도 2는 사용자 단말(Subscriber Station, 이하 SS) 계층 구조의 예시도(200)이다. 도 2를 참조하면, SS는 IEEE 802.16 프로토콜에 관한 물리 계층(PHY)과 매체 접근 제어 계층(MAC)을 가진다. 물리 계층(PHY)과 매체 접근 제어 계층(MAC)의 상위에는 순차적으로 IP 계층, TCP 계층 및 응용 계층(application layer)이위치한다.
이러한 계층 구조는, 사용자가 하부 계층 구조에 접근하지 않는 상태에서도, 응용(application)을 구동할 수 있게 한다. 본 발명에서는 응용 계층(application layer)으로부터 데이터가 물리 계층(PHY) 및 매체 접근 제어 계층(MAC)에 전달되는 시점이 중요하며, 그 이유는 아래의 도 3에서 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 rtPS(real time polling service) 스케줄링 방법을 나타내는 도면이다. 도 3에 도시된, SS(101)와 BS(102)는 IEEE 802.16/와이브로 시스템이 구현된 망(network)에 위치한다.
도 2와 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 rtPS 스케줄링 방법을 설명한다.
먼저 SS(101)는, 타임스탬프(timestamp)를 업 링크 데이터(Uplink Data)에 기입한다(S310). 여기서, 업 링크 데이터란 SS(101)가 BS(102)에 전송할 데이터를 말한다. 타임스탬프란 업 링크 데이터가 SS(101)의 응용 계층(application layer, 도 2)으로부터 IEEE 802.16 프로토콜에 관한 물리 계층(PHY)과 매체 접근 제어 계층(MAC)에 전달되는 시점의 정보를 나타낸다. 타임스탬프는 뒤에 지연(latency) 정도를 측정하는 기준으로 이용된다.
IEEE 802.16/와이브로 시스템이 구현된 망에 위치하는 BS(102)는 SS(101)에 폴링(polling)하는 단계(S320)를 수행한다.
SS(101)는 폴링을 받은 후, 업 링크 데이터에 기입된 타임스탬프와 현재 시각을 비교하여 소정 시간 이상의 차이가 나는 경우, 업 링크 데이터를 드롭(drop)하는 제1 드롭 단계(S330)를 수행한다.
여기서, 소정 시간은 일반적으로 200 [mili-second]이다. rtPS는 실시간 서비스로서, 예를 들어, 비디오 전화, 비디오 게임 및 VOD 등의 서비스를 제공함에 있어 200 [mili-second] 이상의 지연(latency)이 발생하는 경우에는 문제가 된다. 따라서, 소정 시간 이상이 지연된 업 링크 데이터는 차라리 전송을 포기하는 것이 바람직하다. 이는 낭비되는 대역폭(Bandwidth)을 효율적으로 사용하게 한다.
다음 단계로, 업 링크 데이터에 기입된 타임스탬프와 현재 시각을 비교하여 소정 시간 이하인 경우, SS(101) BS(102)에게 대역 요청(Bandwidth Request)하는 단계(S340)를 수행한다.
SS(101)의 대역 요청에 응답하여, BS(102)는 SS(101)에게 대역 할당하는 단계(S350)를 수행한다.
SS(101)는 대역 할당을 받은 후, 업 링크 데이터에 기입된 타임스탬프와 현재 시각을 비교하여 소정 시간 이상의 차이가 나는 경우, 업 링크 데이터를 드롭하는 제2 드롭 단계(S360)를 수행한다. 이는 제1 드롭 단계(S330)에서의 수행방식과 동일하다. 본 발명에 따른 스케줄링 방법은 이처럼, 2단계(제1 드롭, 제2 드롭)에 걸쳐 지연(latency)를 체크함으로써, 할당받은 대역폭을 좀 더 효율적으로 사용할 수 있다.
SS(101)는 대역 할당을 받은 후, 업 링크 데이터에 기입된 타임스탬프와 현재 시각을 비교하여 소정 시간 이하인 경우, BS에게 업 링크 데이터를 전송(S370)한다.
도 3과 같은 동작을 수행하는 rtPS(real time polling service) 스케줄링 시스템은 IEEE 802.16/와이브로 시스템이 구현된 망에 위치하는 SS(101); 및 BS(102)를 구비한다.
SS(101)는 BS(102)에 전송할, 업 링크 데이터가 자신의 응용 계층(application layer)으로부터 전달되는 시점의 정보를 나타내는 타임스탬프(timestamp)를 그 업 링크 데이터에 기입한다.
또한, BS(102)가 SS(101)에 폴링(polling)하면, SS(101)는 업 링크 데이터에 기입된 타임스탬프와 현재 시각을 비교하여 소정 시간 이상의 차이가 나는 경우, 업 링크 데이터를 제1 드롭한다. 그 소정 시간은, 바람직하게는, 200 [mili-second]인 것을 특징으로 한다.
업 링크 데이터에 기입된 타임스탬프와 현재 시각을 비교하여 소정 시간 이하인 경우, SS(101)는 BS(102)에게 대역 요청(Bandwidth request)하고, 이에 응답하여 BS(102)는 SS(101)에게 대역 할당한다.
또한, SS(101)는 대역 할당을 받은 후, 업 링크 데이터에 기입된 타임스탬프와 현재 시각을 비교하여 소정 시간 이상의 차이가 나는 경우, 업 링크 데이터를 제2 드롭한다. 이는 제1 드롭과정과 동일하다. 본 발명에 따른 스케줄링 시스템은 이처럼, 2단계(제1 드롭, 제2 드롭)에 걸쳐 지연(latency)를 체크함으로써, 할당받은 대역폭을 좀 더 효율적으로 사용할 수 있다.
SS(101)는 대역 할당을 받은 후, 업 링크 데이터에 기입된 타임스탬프와 현재 시각을 비교하여 소정 시간 이하인 경우, BS에게 업 링크 데이터를 전송한다.
본 발명에 따른, IEEE 802.16/와이브로 시스템에 구현되는 rtPS(real time polling service) 스케줄링 시스템은, SS(101); 및 BS(102)를 구비하며, SS(101)는 자신의 응용 계층(application layer)으로부터 전달되는 시점의 정보를 나타내는 타임스탬프(timestamp)를 업 링크 데이터에 기입하는 타임스탬프 기입부(미도시)를 구비한다. 타임스탬프 기입부(미도시)는 SS(101) 내에 구현 될 수 있으며, 당업자에게 용이한 구성요소이므로 자세한 설명은 생략한다.
SS(101)는, BS(102)가 SS에 폴링(polling)하면, 업 링크 데이터에 기입된 타임스탬프와 현재 시각을 비교하여 소정 시간 이상의 차이가 나는 경우, 상기 업 링크 데이터를 제1 드롭(drop)하는 데이터 드롭부(미도시)를 구비한다.
또한, 데이터 드롭부(미도시)는, SS(101)가 대역 할당을 받은 후, 업 링크 데이터에 기입 된 타임스탬프와 현재 시각을 비교하여 소정 시간 이상의 차이가 나는 경우, 업 링크 데이터를 제2 드롭한다.
SS(101)는, 상술한 소정 시간 이하인 경우, BS(102)에게 대역 요청(Bandwidth request)하는 대역 요청부(미도시)를 구비한다.
이상에서는 도면에 도시된 구체적인 실시예를 참고하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하므로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자라면 이로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등 및 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 보호 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면에 대한 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 일반적인 IEEE 802.16/와이브로 망(network)의 구조도이다.
도 2는 사용자 단말(Subscriber Station) 계층 구조의 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 rtPS(real time polling service) 스케줄링 방법을 나타내는 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 설명
101 : SS(Subscriber Station)
102 : BS(Base Station)
103 : AR(Access Router)

Claims (11)

  1. IEEE 802.16/와이브로 시스템의 rtPS(real time polling service) 스케줄링 방법에 있어서,
    (a) 상기 IEEE 802.16/와이브로 시스템이 구현된 망에 위치하는 SS(subscriber station)는 업 링크 데이터가 상기 SS의 응용 계층(application layer)으로부터 물리 계층과 매체 접근 제어 계층으로 전달되는 시점의 정보를 나타내는 타임스탬프(timestamp)를 상기 업 링크 데이터에 기입하는 단계; 및
    (b) 상기 SS가 BS로부터 폴링을 받은 후, 상기 업 링크 데이터에 기입된 타임스탬프와 현재 시각을 비교하여 소정 시간 이상의 차이가 나는 경우, 상기 업 링크 데이터를 드롭(drop)하는 제1 드롭 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 rtPS 스케줄링 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 타임스탬프는,
    상기 업 링크 데이터가 상기 SS의 응용 계층으로부터 물리 계층(PHY)과 매체 접근 제어 계층(MAC)에 전달되는 시점의 정보인 것을 특징으로 하는 rtPS 스케줄링 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 소정 시간은,
    200 [mili-second]인 것을 특징으로 하는 rtPS 스케줄링 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 rtPS 스케줄링 방법은,
    (c) 상기 (b)단계에서 소정 시간 이하인 경우, 상기 SS가 상기 BS에게 대역 요청(Bandwidth request)하는 단계; 및
    (d) 상기 (c)단계 후에 상기 BS가 상기 SS에게 대역 할당하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 rtPS 스케줄링 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 rtPS 스케줄링 방법은,
    (e) 상기 (d) 단계에서 SS가 대역 할당을 받은 후, 상기 업 링크 데이터에 기입 된 타임스탬프와 현재 시각을 비교하여 상기 소정 시간 이상의 차이가 나는 경우, 상기 업 링크 데이터를 드롭하는 제2 드롭 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 rtPS 스케줄링 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 rtPS 스케줄링 방법은,
    (f) 상기 (e)단계에서 상기 소정 시간 이하인 경우, 상기 SS가 상기 BS에게 상기 업 링크 데이터를 전송하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 rtPS 스케줄링 방법.
  7. IEEE 802.16/와이브로 시스템에 구현되는 rtPS(real time polling service) 스케줄링 시스템에 있어서,
    상기 IEEE 802.16/와이브로 시스템이 구현된 망에 위치하는 SS(subscriber station); 및
    상기 IEEE 802.16/와이브로 시스템이 구현된 망에 위치하는 BS(base station)를 구비하며,
    상기 SS는 업 링크 데이터가 상기 SS의 응용 계층(application layer)으로부터 물리 계층과 매체 접근 제어 계층으로 전달되는 시점의 정보를 나타내는 타임스탬프(timestamp)를 상기 업 링크 데이터에 기입하는 타임스탬프 기입부를 구비하는 것을 특징으로 하는 rtPS 스케줄링 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 SS는,
    상기 BS가 상기 SS에 폴링(polling)하면, 상기 업 링크 데이터에 기입된 타임스탬프와 현재 시각을 비교하여 소정 시간 이상의 차이가 나는 경우, 상기 업 링크 데이터를 제1 드롭(drop)하는 데이터 드롭부를 구비하는 것을 특징으로 하는 rtPS 스케줄링 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 소정 시간은,
    200 [mili-second]인 것을 특징으로 하는 rtPS 스케줄링 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 SS는,
    상기 소정 시간 이하인 경우, 상기 BS에게 대역 요청(Bandwidth request)하는 대역 요청부를 구비하는 것을 특징으로 하는 rtPS 스케줄링 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 데이터 드롭부는,
    상기 SS가 대역 할당을 받은 후, 상기 업 링크 데이터에 기입 된 타임스탬프와 현재 시각을 비교하여 상기 소정 시간 이상의 차이가 나는 경우, 상기 업 링크 데이터를 제2 드롭하는 것을 특징으로 하는 rtPS 스케줄링 시스템.
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