KR101348623B1 - 무선 근거리통신망의 송신 장치 및 수신 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 근거리통신망에서 서로 다른 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 가지는 트래픽(traffic)에 대한 플로우(flow)를 MAC(Medium Access Control) 계층에서 제어(control)하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 수신부, 수신 대기열(RX Queue) 및 수신확인 전송부를 포함하는 무선 LAN에서의 수신 장치가 제공된다. 수신부는 패킷을 수신한다. 수신 대기열은 수신된 패킷을 디코딩한다. 수신확인 전송부는 패킷이 성공적으로 수신되었음을 알리는 메시지를 전송한다. 수신 대기열이 풀(Full) 상태인 경우, 수신확인 전송부는 소정의 시간만큼 패킷이 성공적으로 수신되었음을 알리는 메시지의 전송을 보류한다.
본 발명에 따르면, 트래픽에 대한 플로우를 효과적으로 제어하고, 다양한 QoS를 만족시킬 수 있다.

Description

무선 근거리통신망의 송신 장치 및 수신 장치{TRANSMITTER AND RECEIVER IN WIRELESS LOCAL AREA NETWORK}

본 발명은 무선 근거리통신망에서의 송신 장치 및 수신 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 다른 서비스 품질을 가지는 트래픽(traffic)에 대한 플로우(flow)를 MAC(Medium Access Control) 계층에서 제어(control)하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

스마트폰과 같은 무선 근거리통신망(LAN: Local Area Network)을 사용하는 장치의 보급으로, 기업과 공공기관은 좀 더 나은 서비스를 위해 광범위한 무선 LAN을 구축하고 있으며, 스마트폰의 어플리케이션을 통한 다양한 서비스가 개발/사용되고 있다.

스마트폰에서는 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 가지는 트래픽(traffic)이 발생하게 된다. 예를 들어, 지연에 민감한 음성 트래픽(voice traffic)과 성능에 민감한 대용량의 최선형 트래픽(best effort traffic)이 동시에 발생할 수 있으며, 서로 다른 QoS를 가지는 트래픽으로 인해 송수신 장치의 부하가 높아진다. 따라서, 서로 다른 QoS를 가지는 트래픽에 대한 적절한 플로우 제어(flow control) 방법이 요구된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해, 무선 LAN에서 송수신 장치의 내부 구성 요소를 새로운 방법으로 운용하여, 서로 다른 QoS를 가지는 트래픽에 대한 플로우를 제어하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명은 서로 다른 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 가지는 트래픽(traffic)에 대한 플로우(flow)를 제어하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명은 무선 근거리통신망의 송수신 장치에서 다양한 QoS를 가지는 트래픽이 동시에 발생한 경우, QoS를 고려하여 트래픽에 대한 플로우를 제어하는 방법을 제공한다.

본 발명은 지연에 민감한 음성 트래픽(voice traffic)과 성능에 민감한 대용량의 최선형 트래픽(best effort traffic)이 동시에 발생하는 경우, 트래픽을 효과적으로 제어하고, 다양한 QoS를 만족시키는 방법을 제공한다.

본 발명은 수신확인(ACK: ACKknowledge)을 제어하여 수신 플로우를 제어하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 수신부, 수신 대기열(RX Queue) 및 수신확인 전송부를 포함하는 무선 근거리통신망(LAN: Local Area Network)에서의 수신 장치가 제공된다. 수신부는 패킷을 수신한다. 수신 대기열은 수신된 패킷을 디코딩한다. 수신확인 전송부는 패킷이 성공적으로 수신되었음을 알리는 메시지를 전송한다. 수신 대기열이 풀(Full) 상태인 경우, 수신확인 전송부는 소정의 시간만큼 패킷이 성공적으로 수신되었음을 알리는 메시지의 전송을 보류한다.

본 발명에 따르면, 무선 근거리통신망의 송수신 장치에서 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 가지는 트래픽이 동시에 발생한 경우, 트래픽에 대한 플로우를 QoS를 고려하여 효과적으로 제어할 수 있다.

본 발명에 따르면, 지연에 민감한 음성 트래픽(voice traffic)과 성능에 민감한 대용량의 최선형 트래픽(best effort traffic)이 동시에 발생하는 경우, 트래픽을 효과적으로 제어하고, 다양한 QoS를 만족시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 수신 플로우를 효과적으로 제어하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 수신 대기열이 풀 상태인 경우, 패킷을 수신한 후 드롭(drop)하는 방법보다 패킷을 정상적으로 처리할 수 있는 확률을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 LAN에서의 송신 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 TQR을 수행하는 방법을 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 RLC와 TQR을 연동한 RA를 수행하는 방법을 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 LAN에서의 수신 장치를 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 ACK 제어 기반의 수신 플로우를 제어하는 방법을 나타낸 개략도이다.

본 발명은 무선 근거리통신망(LAN: Local Area Network)에서의 송수신 장치가 송수신하는 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 가지는 트래픽(traffic)을 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 다중-클래스(multi-class)로 표현되는 다양한 QoS의 트래픽이 혼재되어 존재하는 경우, 송신을 효율적으로 처리하기 위한 플로우 제어(flow control) 방법, 수신시 시스템의 부하를 고려한 플로우 제어 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.

본 발명이 제공하는 무선 LAN에서 서로 다른 QoS를 가지는 트래픽에 대한 플로우를 MAC(Medium Access Control) 계층에서 제어(control)하는 방법은 다음과 같은 특징이 있다.

1. 송신 대기열(TX Queue)이 풀(Full) 상태인 경우, 복수의 접근 범주(AC: Access Categoty) 각각을 송신 대기열 재배열(TQR: TX Queue Rearrangement)하여 송신 플로우(TX flow)를 제어한다.

2. 재전송 제한 제어(RLC: Retry Limit Control)와 TQR을 연동한 레이트 적응(RA: Rate Adaptation)을 통해 송신 플로우를 제어한다.

3. 수신 대기열(RX Queue)이 풀(Full)인 상태인 경우, 수신확인(ACK: ACKknowledge) 전송을 제어하여 수신 플로우(RX flow)를 제어한다.

이하, 본 발명에 관한 내용을 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 LAN에서의 송신 장치를 나타낸 개략도이다.

송신 플로우의 제어는 TQR에 해당하는 MAC S/W(MAC software, 100) 단계와 MAC H/W(MAC hardware, 200) 단계로 구성된다. TQR은 송신 대기열(110)의 상태에 기반하여 IP(Internet Protocol) 계층으로부터 전달되어 내려오는 트래픽의 QoS 종류에 대응하여 각각의 AC(120, 121, 122, 123)에 가중치(weight)를 주어, AC(120, 121, 122, 123)에 속하는 대기열(queue)의 길이를 동적으로 운영하는 것이다. MAC H/W(200)는, 플로우 제어 블록에 의해 설정된 제어 레지스터(control register)의 각각의 AC에 대한 재전송 제한 값을 사용하여, 패킷을 전송한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 TQR을 수행하는 방법을 나타낸 개략도이다.

도 2를 참조하면, 대기열의 크기(QS: Queue Size)는 송신 대기열 카운트(N: TX Queue Count)와 가중치(W, Weight)에 기반하여 결정된다. 예를 들어, N이 50이고, W가 20일 경우, QS는 수학식 1과 같이 10으로 결정된다.

또한, TQR을 위해 표 1와 같은 알고리즘을 이용할 수 있다.

여기서, 표 1의 TQR 알고리즘을 위한 파라미터(parameter)는 표 2와 같이 정의된다.

ACidx	접근 범주 인덱스
Fidx	접근 범주 인덱스에 대한 풀 카운트(Full Count for ACidx)
Bidx	접근 범주 인덱스에 대한 필요 버퍼 카운트(Need Buffer Count for ACidx)
Widx	접근 범주 인덱스에 대한 큐 할당 가중치(Queue Assign Weight for ACidx) (단, 모든 AC에 대한 가중치의 합은 100임)
QSidx	접근 범주 인덱스에 대한 대기열 크기(Queue Size for ACidx)

표 1을 참조하면, 일반적인 무선 LAN에서의 QoS를 고려하여 초기 파라미터를 설정하고, 송신 시스템을 운영하는 가운데, 송신 지연으로 특정 AC의 대기열이 풀(Full) 상태가 되면, 먼저 해당 AC의 접근 범주 인덱스에 대한 필요 버퍼 카운트(Bidx)를 증가시킨다. 풀 상태가 되는 모든 경우마다 TQR을 하게 되면 송신 시스템에 오히려 부하를 줄 수 있기 때문에, Bidx가 기준 크기, 예를 들어 접근 범주 인덱스에 대한 대기열 크기(QSidx)의 10%를 넘는 경우, TQR을 수행한다. 단, 모든 AC에 대해 각각 TQR을 수행하는 것이 아니라, 풀 상태인 AC에 대해 관련 인덱스(idx)를 조정하여도 Bidx가 QSdix의 10%를 넘은 경우, 모든 AC에 대해 TQR을 수행한다.

다시 도 2를 참조하면, TQR을 수행한 경우, 각각의 AC(120, 121, 122, 123)의 가중치 및 대기열의 크기가 조정된다. 대기열의 크기를 결정함에 있어서, 소수점 이하는 표 2의 알고리즘처럼 올림(ceiling) 함수 또는 내림(floor) 함수를 이용할 수 있다. 예를 들어, 보편적으로 자주 발생하는 트래픽에 대한 AC인 BE(Best Effort, 121) 또는 VO(VOice, 123)에 대해서는 올림 함수를 사용하고, 나머지 AC(120, 122)에 대해서는 내림 함수를 사용할 수 있다. 가중치를 결정함에 있어서, 풀 상태인 AC3(123)의 가중치(W3)는 3만큼 증가하고, 나머지 AC(120, 121, 122)의 가중치(W0, W1, W2)는 1만큼 감소할 수 있다.

한편, 특정 AC의 가중치가 1인 경우, 상기 가중치는 감소될 수 없다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 경우, 풀 상태인 AC의 가중치를 2씩 증가시킨다.

도 3을 참조하면, 각각의 AC(120, 121, 122, 123)의 가중치가 1, 40, 10, 49인 경우(W0=1, W1=40, W2=10, W3=49), AC0(120)의 가중치(W0)는 1이기 때문에, 감소될 수 없고, AC3(123)의 가중치(W3)를 2만큼 증가시킨다. 즉, 각각의 AC(120, 121, 122, 123)의 가중치는 1, 39, 9, 51로 조정된다(W0=1, W1=39, W2=9, W3=51).

단, 상기 실시예는 시스템의 특성을 고려하여 구현시 W의 최솟값을 0으로 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 RLC와 TQR을 연동한 RA를 수행하는 방법을 나타낸 개략도이다.

무선 LAN 표준은 재전송에 관련하여 패킷을 길이에 따라 LRL(LongRetryLimit)과 SRL(ShortRetryLimit)으로 구분하여 규정한다. RTSThreshold는 LRL과 SRL을 구분하는 기준이 되는 값이며, LRL, SRL 및 RTSThreshlod의 초기값은 4, 7, 3000으로 각각 설정된다. 즉, 3000 바이트(byte) 이상의 패킷의 경우, 최대 4번까지 재전송을 시도하고, 3000 바이트보다 작은 경우, 최대 7까지 재전송을 시도한다.

그러나, 실제의 경우, 재전송 기준치만을 사용하지 않고 다른 기능과 연동하여, 플로우 제어를 수행하는 경우가 많다. 예를 들어, 버퍼 오버플로우 레이트(Buffer Overflow Rate)와 패킷 에러 레이트(Packet Error Rate)를 사용하여 재전송 기준치를 조절하는 방법이 있다.

본 발명은 RLC와 TQR을 연동한 RA를 수행하여 송신 플로우 제어를 한다.

도 4를 참조하면, SRL, LRL 및 레이트(Rate)가 하나의 엔트리(entry)로 구성된 4-엔트리(4-entry) 테이블이 각각의 AC(120, 121, 122, 123)를 위해 사용된다. 패킷의 재전송이 발생하면, 패킷은 SRL 열 또는 LRL 열의 재전송 제한 값(Retry Limit)과 패킷의 재전송 횟수를 비교하여 해당하는 레이트로 재전송된다. 즉, 최초의 재전송은 원래의 레이트(Rate1)로 수행되지만, 재전송 횟수가 증가함에 따라 이후의 재전송은 레이트를 낮추어 수행된다(Rate1 -> Rate2 -> Rate3 -> Rate4).

또한, RA를 수행함에 있어서, RLC는 TQR과 연동될 수 있다. 다시 도 4를 참조하면, 최초의 재전송은 SRL 열의 재전송 제한 값에 기반하여 결정된 레이트로 수행되지만, 특정 AC, 예를 들어 AC3(123)의 대기열이 풀 상태인 경우, 이후의 AC3(123)에 대한 패킷의 재전송은 SRL1 열의 재전송 제한 값에 기반하여 결정된 레이트로 수행된다. 즉, AC3(123)의 대기열이 풀 상태인 경우, 이후의 패킷 재전송은 이전의 패킷 재전송에서 사용한 재전송 제한 값의 오른쪽 값이 사용된다(SRL -> SRL1 -> SRL2). 그러나, 패킷의 재전송이 소정의 시간, 예를 들어 10초 동안 발생하지 않으면, 다시 원래대로 SRL 열의 재전송 제한 값이 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 송신 과정에서 다양한 QoS를 가지는 트래픽에 대한 플로우를 효과적으로 제어하는 장치 및 방법을 제공한다. 이하에서는 수신 과정에서 트래픽에 대한 플로우를 제어하는 장치 및 방법을 기술한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 LAN에서의 수신 장치를 나타낸 개략도이다.

무선 LAN에서는, 노 ACK(No ACK) 모드와 같은 특별한 경우를 제외하고, 패킷이 성공적으로 수신되었음을 알리는 메시지인 ACK을 전송한다.

도 5를 참조하면, 수신 플로우의 제어는 수신된 트래픽을 처리하는 MAC S/W(300) 단계와 ACK 제어(ACK control) 기반의 수신 플로우 제어를 수행하는 MAC H/W(400) 단계로 구성된다.

수신부(RX, 410)는 패킷을 수신한다.

수신 대기열(310)은 수신된 패킷을 디코딩한다.

수신확인 전송부(ACK 전송부, 420)는 패킷이 성공적으로 수신되었음을 알리는 메시지를 전송한다.

한편, 수신 시스템의 MAC 계층은, 전송하고자 하는 트래픽의 특성을 알 수 있는 송신 시스템의 MAC 계층과 달리, 수신하고자 하는 트래픽의 특성을 알 수 없다. 수신 시스템이 수신하고자 하는 트래픽의 특성을 알기 위해서는 반드시 패킷을 디코딩해야하고, 디코딩하기 위해서는 반드시 패킷을 수신해야하기 때문이다. 따라서, 수신 시스템에서는 수신하고자 하는 트래픽의 특성에 따른 플로우 제어가 불가능하다.

따라서, 수신 시스템의 능력에 비해 많은 트래픽이 들어오는 경우, 트래픽의 처리를 더 빨리 하거나, 송신 시스템의 전송 속도를 감소시켜야한다. 본 발명은 송신 시스템의 전송 속도를 감소시키는 방법으로 상술한 문제점을 해결하고자한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 ACK 제어 기반의 수신 플로우를 제어하는 방법을 나타낸 개략도이다.

도 6을 참조하면, MAC H/W(400)는 플로우 제어 블록(320)에 의해 설정된 제어 레지스터의 플래그(Flag)와 카운트(Count)를 사용하여 ACK 기반의 수신 플로우 제어를 수행한다. 상기 플래그는 ACK 제어 온/오프(On/Off) 플래그로서, 플래그가 온(On)인 경우, 수신확인 전송부(420)는 소정의 시간만큼 ACK 전송을 보류한다. 상기 소정의 시간은 제어 레지스터의 카운트를 이용하여 결정될 수 있다. 즉, 수신확인 전송부(420)는 카운트의 크기만큼 ACK의 전송을 보류할 수 있다.

수신 대기열(310)이 풀 상태인 경우, 플로우 제어 블록(320)는 제어 레지스터의 플래그를 온 시키고, 카운트를 설정한다. 수신확인 전송부(420)는 상기 카운트의 크기만큼 ACK의 전송을 보류하여, 송신 시스템이 패킷을 재전송하도록 한다.

본 발명에 따른 수신 플로우 제어 방법은 수신 대기열이 풀 상태인 경우, 패킷을 수신한 후 드롭(drop)하는 방법보다 패킷을 정상적으로 처리할 수 있는 확률을 증가시키는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 무선 근거리통신망에서의 송신 장치에 있어서,
   패킷에 대한 플로우를 제어하는 플로우 제어 블록; 및
   상기 패킷을 송신하는 송신부를 포함하며,
   상기 플로우 제어 블록은 복수의 접근 범주 중 특정 접근 범주에 속하는 송신 대기열(TX Queue)이 풀(full) 상태인 경우 상기 특정 접근 범주에 대한 가중치를 증가시키고 나머지 접근 범주에 대한 가중치를 감소시켜 상기 송신 대기열의 크기를 조정하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 플로우 제어 블록은,
   상기 특정 접근 범주에 속하는 송신 대기열이 풀인 경우 상기 특정 접근 범주에 대한 필요 버퍼의 크기를 증가시키고, 상기 필요 버퍼의 크기가 기준 크기를 넘는 경우 상기 송신 대기열의 크기를 조정하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 기준 크기는 상기 송신 대기열의 크기의 10%인 것을 특징으로 하는 송신 장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 송신 장치는 상기 패킷의 재전송을 제어하는 재전송 제어 블록을 포함하며,
   상기 재전송 제어 블록은 상기 패킷의 재전송 횟수에 기반하여 상기 패킷의 송신 레이트(rate)를 결정하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 재전송 제어 블록은 상기 접근 범주의 상태에 기반하여 상기 패킷의 송신 레이트(rate)를 결정하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
   
6. 무선 근거리통신망에서의 수신 장치에 있어서,
   패킷을 수신하는 수신부;
   상기 패킷에 대한 플로우를 제어하는 플로우 제어 블록;
   상기 패킷을 디코딩하는 수신 대기열(RX Queue); 및
   상기 패킷이 성공적으로 수신되었음을 알리는 메시지를 전송하는 수신확인 전송부를 포함하며,
   상기 수신확인 전송부는 상기 수신 대기열의 상태에 기반하여 상기 메시지의 전송을 제어하되, 상기 수신 대기열이 풀(full) 상태인 경우 송신 시스템의 패킷 전송 속도가 감소되도록 소정 시간만큼 상기 메시지의 전송을 보류하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
   
7. 삭제
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 플로우 제어 블록은 제어 레지스터의 플래그를 설정하며,
   상기 플래그가 온(on) 상태이고, 상기 수신 대기열의 상태가 풀(full) 상태인 경우,
   상기 수신확인 전송부는 소정 시간만큼 상기 메시지의 전송을 보류하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
   
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 플로우 제어 블록은 제어 레지스터의 카운트를 설정하며,
   상기 소정 시간은 상기 카운트에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
   

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