KR101400753B1 - 서비스 패킷의 서비스 품질 레벨에 따라 동작하는 중계기및 중계기의 동작 방법 - Google Patents

서비스 패킷의 서비스 품질 레벨에 따라 동작하는 중계기및 중계기의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

중계기가 개시된다. 중계기는 대상 중계 노드로부터 종단 중계 노드까지 발생하는 잔여 딜레이 정보를 저장하는 딜레이 정보 저장부, 상기 잔여 딜레이 정보를 이용하여 이웃 노드로부터 수신된 복수의 서비스 품질 레벨들을 갖는 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정하는 순서 결정부 및 상기 결정된 순서에 따라 상기 서비스 패킷들을 처리하는 처리부를 포함한다.
딜레이, 지터, QoS, 서비스 품질 레벨, 패킷, 순서, 중계기, 멀티 홉

Description

서비스 패킷의 서비스 품질 레벨에 따라 동작하는 중계기 및 중계기의 동작 방법{RELAY TO OPERATE ACCORDING TO QUALITY OF SERVICE LEVEL OF SERVICE PACKET AND METHOD OF OPERATING RELAY}
본 발명은 멀티 홉 네트워크에 속하는 중계기가 추후 발생될 수 있는 딜레이를 예측하여 다양한 서비스 품질 레벨들을 갖는 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정하는 기술과 관련된 것이다.
중계기는 경제적이면서도 효율적으로 기지국의 셀 커버리지를 확대하고, 데이터 전송률을 확대하는 기능을 수행한다. 따라서, 최근 중계기를 이용한 통신 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
특히, 복수의 중계기들로 구성된 멀티 홉 네트워크에 관한 기술이 관심을 받고 있다. 예를 들어, IEEE 802. 16e은 복수의 중계기들로 구성된 멀티 홉 네트워크에 관한 사항을 기술하고 있다.
복수의 중계기들을 이용하여 멀티 홉 네트워크를 구성하는 경우, 소스 노드로부터 전송되는 서비스 패킷들은 복수의 중계기들을 통하여 목적 노드로 전송된다. 중계기들 각각은 수신된 서비스 패킷을 다양한 기법을 이용하여 처리하여 이 웃하고 있는 중계기 또는 목적 노드로 처리된 서비스 패킷을 전달한다. 이 때, 중계기들 각각이 서비스 패킷을 처리하는 과정에 딜레이(delay)가 발생한다.
또한, 각각의 서비스 패킷들은 서로 다른 서비스 품질(Quality of Service) 레벨들을 가지고 있을 수 있으며, 서비스 품질 레벨에 따라 서로 다른 요구되는 딜레이 조건이 달라진다. 예를 들어, A 서비스 패킷에게 요구되는 딜레이 조건과 B 서비스 패킷에게 요구되는 딜레이 조건은 서로 다를 수 있다.
중계기가 복수의 서비스 패킷들을 수신하는 경우, 서비스 패킷들이 수신되는 순서만을 고려하여 수신된 서비스 패킷들을 처리하는 데에는 여러 가지 문제가 발생할 수 있다.
예를 들어, 중계기가 첫 번째로 A 서비스 패킷을 수신하고, 두 번째로 B 서비스 패킷을 수신한 경우를 가정한다. 이 때, A 서비스 패킷보다 B 서비스 패킷이 보다 엄격한 요구되는 딜레이 조건을 갖고 있는 경우, 중계기가 A 서비스 패킷을 먼저 처리한다면, B 서비스 패킷에게 요구되는 딜레이 조건이 만족되지 않을 수 있는 문제가 발생한다.
따라서, 중계기가 수신된 서비스 패킷들의 서비스 품질 레벨을 고려하여 효과적으로 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정할 수 있는 기술이 필요하다.
본 발명의 일실시예에 따른 중계기는 대상 중계 노드로부터 목적 노드까지 발생하는 잔여 딜레이 정보를 저장하는 딜레이 정보 저장부, 상기 잔여 딜레이 정보를 이용하여 이웃 노드로부터 수신된 복수의 서비스 품질 레벨들을 갖는 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정하는 순서 결정부 및 상기 결정된 순서에 따라 상기 서비스 패킷들을 처리하는 처리부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 중계기는 소스 노드로부터 대상 중계 노드까지 발생하는 딜레이 평균값을 저장하는 딜레이 정보 저장부, 상기 딜레이 평균값 및 수신된 복수의 서비스 품질 레벨들을 갖는 서비스 패킷들이 전송되는 동안 실제로 발생한 실제 딜레이 정보를 기초로 상기 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정하는 순서 결정부 및 상기 결정된 순서에 따라 상기 서비스 패킷들을 처리하는 처리부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 중계기의 동작 방법은 대상 중계 노드로부터 목적 노드까지 발생하는 잔여 딜레이 정보를 저장하는 단계, 상기 잔여 딜레이 정보를 이용하여 이웃 노드로부터 수신된 복수의 서비스 품질 레벨들을 갖는 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정하는 단계 및 상기 결정된 순서에 따라 상기 서비스 패킷들을 처리하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 중계기의 동작 방법은 소스 노드로부터 대상 중계 노드까지 발생하는 딜레이 평균값을 저장하는 단계, 상기 딜레이 평균값 및 수신된 복수의 서비스 품질 레벨들을 갖는 서비스 패킷들이 전송되는 동안 실제 로 발생한 실제 딜레이 정보를 기초로 상기 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정하는 단계 및 상기 결정된 순서에 따라 상기 서비스 패킷들을 처리하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국의 딜레이 정보 수집 방법은 기지국이 하향링크 딜레이 측정 요청 메시지를 상기 기지국의 자식 중계 노드들로 전달하는 단계, 상기 기지국이 상기 자식 중계 노드들로부터 상기 하향링크 딜레이 측정 요청 시지에 응답하여 생성된 딜레이 측정 회신 메시지를 수신하는 단계 및 상기 기지국이 상기 딜레이 측정 회신 메시지를 기초로 상기 기지국으로부터 단말까지 발생하는 하향링크 총 딜레이 정보를 추출하는 단계를 포함한다.
본 발명은 다양한 서비스 품질 레벨들을 갖는 서비스 패킷들을 지터 또는 요구되는 딜레이 조건을 고려하여 처리 순서를 결정함으로써 서비스 품질 레벨에 따른 요구 조건을 효과적으로 만족시킬 수 있는 중계기 및 중계기의 동작 방법을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 중계기들 각각이 딜레이 측정 요청 메시지에 따라 각각의 하향링크 딜레이를 측정하고, 하향링크 누적 딜레이 정보를 전달하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 기지국(Base Station, BS)은 기지국과 중계 노드들(RS3, RS5, RS6)과 연결될 수 있는 단말들까지 경로에서 발생하는 총 딜레이 정보를 테이블로 관리한다. 기지국이 관리하는 테이블에 저장되는 총 딜레이 정보는 초기 상태에서 모두 '0'으로 초기화된다.
기지국은 중계기 1(Relay Station 1, RS1) 및 중계기 4로 딜레이 측정 요청 메시지를 전송한다. 기지국으로부터 전송된 딜레이 측정 요청 메시지는 하향링크 누적 딜레이 정보 및 하향링크 총 딜레이 정보를 포함하며, 하향링크 누적 딜레이 정보 및 하향링크 총 딜레이 정보는 각각 '0'으로 초기화된 상태로 중계기 1로 전송된다.
중계기 1은 기지국으로부터 전송된 딜레이 측정 요청 메시지에 응답하여 자신의 큐잉(queueing) 딜레이를 측정한다. 중계기 1의 큐잉 딜레이가 ①인 경우, 중계기 1은 하향링크 누적 딜레이 정보를 ①로 설정하여 딜레이 측정 요청 메시지를 중계기 2(RS2)로 전달한다. 이 때, 하향링크 총 딜레이 정보는 0으로 유지된다.
중계기 2는 중계기 1로부터 전송된 딜레이 측정 요청 메시지에 응답하여 자신의 큐잉 딜레이를 측정한다. 중계기 2의 큐잉 딜레이가 ②인 경우, 중계기 2는 중계기 1의 하향링크 누적 딜레이 정보를 ①+②로 업데이트한다. 그리고, 중계기 2는 업데이트된 하향링크 누적 딜레이 정보와 하향링크 총 딜레이 정보를 포함하는 딜레이 측정 요청 메시지를 중계기 3(RS3)으로 전달한다.
중계기 3은 중계기 2로부터 전송된 딜레이 측정 요청 메시지에 응답하여 자신의 큐잉 딜레이를 측정한다. 그리고, 중계기 2에 의해 업데이트된 하향링크 누 적 딜레이 정보를 이용하여 하향링크 총 딜레이 정보를 계산한다. 즉, 중계기 3의 큐잉 딜레이가 ③인 경우, 하향링크 총 딜레이 정보는 ①+②+③으로 계산된다.
또한, 중계기 4는 기지국으로부터 전송된 딜레이 측정 요청 메시지를 수신한다. 이 때, 딜레이 측정 요청 메시지는 중계기 5와 연결되는 단말에 대한 하향링크 누적 딜레이 정보, 하향링크 총 딜레이 정보뿐만 아니라 중계기 6과 연결되는 단말에 대한 하향링크 누적 딜레이 정보, 하향링크 총 딜레이 정보를 포함한다.
중계기 4는 자신의 큐잉 딜레이를 측정하고, 하향링크 누적 정보를 ④로 업데이트하여 중계기 5 및 중계기 6으로 딜레이 측정 요청 메시지를 전달한다.
중계기 5는 중계기 4로부터 전송된 딜레이 측정 요청 메시지에 응답하여 자신의 큐잉 딜레이를 측정하고, 하향링크 총 딜레이 정보를 계산한다. 즉, 중계기 5의 큐잉 딜레이가 ⑤인 경우, 하향링크 총 딜레이 정보는 ④+⑤로 계산된다.
중계기 6도 중계기 5와 마찬가지로 자신의 큐잉 딜레이를 측정하여 하향링크 총 딜레이 정보를 ④+⑥로 계산한다.
결국, 중계기 3, 중계기 5, 중계기 6은 각각의 하향링크 총 딜레이 정보를 계산할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 중계기들 각각이 딜레이 측정 회신 메시지를 이용하여 하향링크 총 딜레이 정보를 전달하고, 상향링크 누적 딜레이 정보를 전달하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 중계기 3은 중계기 2로 딜레이 측정 회신 메시지를 전송한다. 중계기 3이 하향링크 총 딜레이 정보를 ①+②+③으로 계산한 경우, 계산된 하향링크 총 딜레이 정보(①+②+③)를 중계기 2로 전달한다. 이 때, 중계기 3은 자신이 상향링크 통신을 하는 경우 발생하는 큐잉 딜레이를 측정하고, 측정된 큐잉 딜레이를 상향링크 누적 딜레이 정보로 중계기 2로 전달한다. 여기서, 중계기 3이 상향링크 통신을 하는 경우, 큐잉 딜레이는 ③이다.
중계기 2는 중계기 3으로부터 전송된 딜레이 측정 회신 메시지에 응답하여 중계기 2가 상향링크 통신을 하는 경우 발생하는 큐잉 딜레이를 측정한다. 그리고, 중계기 2는 상향링크 누적 딜레이 정보를 ③+②로 업데이트하고, 업데이트된 상향링크 누적 딜레이 정보를 중계기 1로 전달한다. 게다가, 중계기 2는 중계기 3으로부터 전달받은 하향링크 총 딜레이 정보(①+②+③)를 중계기 1로 전달한다.
중계기 1은 딜레이 측정 회신 메시지에 응답하여 중계기 1이 상향링크 통신을 하는 경우 발생하는 큐잉 딜레이를 측정하고, 상향링크 누적 딜레이 정보를 ③+②+①로 업데이트한다. 그리고, 중계기 1은 업데이트된 상향링크 누적 딜레이 정보와 하향링크 총 딜레이 정보(①+②+③)를 기지국으로 전달한다.
또한, 중계기 5는 중계기 4로 하향링크 총 딜레이 정보(④+⑤) 및 중계기 5가 상향링크 통신을 하는 경우 발생하는 큐잉 딜레이(⑤)를 전달한다. 마찬가지로, 중계기 6은 중계기 6이 상향링크 통신을 하는 경우 발생하는 큐잉 딜레이(⑥) 및 하향링크 총 딜레이 정보(④+⑥)를 중계기 4로 전달한다.
중계기 4는 중계기 5 및 중계기 6으로부터 전송된 딜레이 측정 회신 메시지를 수신한다. 그리고, 중계기 4는 딜레이 측정 메시지를 통하여 중계기 5 및 중계기 6과 관련된 하향링크 총 딜레이 정보가 ④+⑤ 및 ④+⑥임을 파악한다.
이 때, 중계기 4는 딜레이 측정 회신 메시지에 응답하여 중계기 4가 상향링크 통신을 하는 경우 발생하는 큐잉 딜레이(④)를 측정한다. 그리고, 중계기 4는 중계기 5로부터 전달받은 상향링크 누적 딜레이 정보(⑤)를 ⑤+④로 업데이트하고, 중계기 6으로부터 전달받은 상향링크 누적 딜레이 정보(⑥)를 ⑥+④로 업데이트한다.
게다가, 중계기 4는 딜레이 측정 회신 메시지를 기지국으로 전달한다. 결국, 기지국은 중계기 3, 중계기 5, 중계기 6과 관련된 각각의 하향링크 총 딜레이 정보 및 상향링크 총 딜레이 정보를 수집할 수 있다.
이후, 기지국은 수집된 하향링크 총 딜레이 정보 및 상향링크 총 딜레이 정보를 모든 자식 중계기들(RS1, RS2, RS3, RS4, RS5, RS6)로 전달할 수 있다. 따라서, 모든 자식 중계기들(RS1, RS2, RS3, RS4, RS5, RS6)은 하향링크 총 딜레이 정보 및 상향링크 총 딜레이 정보를 인지할 수 있다.
더 나아가서, 모든 자식 중계기들 자식 중계기들(RS1, RS2, RS3, RS4, RS5, RS6)은 하향링크 총 딜레이 정보 및 상향링크 총 딜레이 정보를 인지할 수 있으므로, 잔여 딜레이 정보도 파악할 수 있다.
예를 들어, 하향링크 통신을 하는 경우, 기지국으로부터 중계기 3과 연결된 단말까지의 하향링크 총 딜레이 정보는 ①+②+③이다. 이 때, 중계기 2가 수집한 하향링크 누적 딜레이 정보는 ①이므로, 중계기 2로부터 중계기 3과 연결된 단말까지 남아있는 딜레이와 관련된 중계기 2의 잔여 딜레이 정보는 ②+③이다.
또 다른 예를 들어, 하향링크 통신을 하는 경우, 중계기 1의 잔여 딜레이 정보는 하향링크 총 딜레이 정보와 같은 ①+②+③이다.
결국, 각각의 자식 중계기들(RS1, RS2, RS3, RS4, RS5, RS6)은 하향링크 총 딜레이 정보 및 상향링크 총 딜레이 정보와 하향링크 누적 딜레이 정보 및 상향링크 누적 딜레이 정보를 파악하고 있으므로, 각각의 잔여 딜레이 정보를 파악할 수 있다.
이 때, 각각의 자식 중계기들(RS1, RS2, RS3, RS4, RS5, RS6)은 서비스 패킷을 수신하는 경우, 수신된 서비스 패킷에 대해 미래에 발생할 수 있는 딜레이를 잔여 딜레이 정보를 통하여 예측할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 각각의 자식 중계기들(RS1, RS2, RS3, RS4, RS5, RS6)은 수신된 서비스 패킷에 대해 미래에 발생할 수 있는 딜레이를 잔여 딜레이 정보를 통하여 예측함으로써, 서비스 패킷들이 갖고 있는 요구되는 딜레이 조건을 효율적으로 만족시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 대상 중계 노드에 대하여 잔여 딜레이 정보 및 누적 딜레이 정보를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 기지국(BS)과 단말은 화살표 방향으로 표시된 바와 같이 상향링크 통신을 수행하고 있다. 상향링크 통신이 수행되는 경우, 기지국은 목적 노드에 대응되고, 단말은 소스 노드에 대응된다. 만약, 하향링크 통신이 수행된다면, 기지국은 소스 노드에 대응되고, 단말은 목적 노드에 대응될 것이다.
소스 노드 및 목적 노드 사이에는 멀티 홉들(multi hops)을 구성하는 중계기들(RS1, RS2, RS3)이 존재한다. 소스 노드로부터 전송되는 서비스 패킷은 중계기들(RS1, RS2, RS3)을 거쳐 목적 노드로 전송되며, 전송되는 과정에서 큐잉 딜레 이가 발생한다.
소스 노드로부터 복수의 서비스 품질 레벨을 갖는 복수의 서비스 패킷들이 전송되는 경우, 중계기들(RS1, RS2, RS3) 각각은 미리 저장하고 있는 잔여 딜레이 정보를 이용하여 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정한다. 특히, 중계기들(RS1, RS2, RS3) 각각은 서비스 패킷들 각각에 대하여 요구되는 딜레이 조건을 고려하여 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정할 수 있다.
이하에서는, 도 3과 관련하여서는 중계기 2(RS2)가 대상 중계 노드로서 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정하는 경우에 대해 설명한다.
중계기 2는 소스 노드로부터 중계기 2까지 발생하는 누적 딜레이 정보 및 소스 노드로부터 목적 노드까지 발생하는 총 딜레이 정보를 미리 저장하고 있다. 여기서, 총 딜레이 정보는 하향링크 총 딜레이 정보 또는 상향링크 총 딜레이 정보일 수 있고, 누적 딜레이 정보는 하향링크 누적 딜레이 정보 또는 상향링크 누적 딜레이 정보일 수 있다. 이 때, 중계기 2는 총 딜레이 정보 및 누적 딜레이 정보를 기초로 잔여 딜레이 정보를 계산할 수 있다.
그리고, 중계기 2는 수신된 서비스 패킷들 각각이 요구하는 딜레이 조건과 잔여 딜레이 정보를 비교하여 서비스 패킷들 각각에 대하여 요구되는 딜레이 조건을 위반할 수 있는 가능성을 판단한다. 결국, 중계기 2는 그 판단 결과를 이용하여 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정할 수 있다.
예를 들어, 중계기 2가 A, B, C 서비스 패킷을 순차적으로 수신한 경우를 가정한다. 이 때, 중계기 2는 잔여 딜레이 정보를 이용하여 A, B, C 서비스 패킷 각각에 대하여 요구되는 딜레이 조건을 위반할 수 있는 가능성을 판단할 수 있다. 판단 결과, 딜레이 조건을 위반할 수 있는 가능성이 C, B, A 서비스 패킷 순으로 높은 경우, 중계기 2는 처리 순서를 C, B, A 서비스 패킷 순서로 결정할 수 있다.
여기서, 중계기 2가 수신된 서비스 패킷의 서비스 품질 레벨에 따라 요구되는 딜레이를 treq, 잔여 딜레이 정보를 tr, 그 서비스 패킷이 소스 노드로부터 중계기 2까지 전송되는 동안 실제로 발생한 딜레이를 ts라고 가정한다. 여기서, 중계기 2는 소스 노드가 서비스 패킷에 대해 time stamping함으로써 수신된 서비스 패킷의 time stamp 위치를 파악함으로써 실제로 발생한 딜레이를 파악할 수 있다. 이 때, 요구되는 딜레이 조건을 위반할 수 있는 가능성은 하기 수학식 1로부터 판단될 수 있다.
K={treq-(tr+ts)}
상기 수학식 1을 참조하면, K가 작을수록 서비스 패킷에 요구되는 딜레이 조건을 위반할 수 있는 가능성이 높은 것으로 판단될 수 있다. 이 때, 중계기 2가 n 개의 서비스 패킷들을 수신하는 경우, 중계기 2는 각각의 서비스 패킷들에 대하여 하기 수학식 2와 같이 Kn을 계산하여 서비스 패킷들에 요구되는 딜레이 조건을 위반할 수 있는 가능성을 판단할 수 있다.
Kn={treq _n-(tr _n+ts _n)}
(n은 자연수로서 서비스 패킷들 각각의 인덱스임.)
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 대상 중계 노드가 다양한 서비스 품질 레벨들을 갖는 서비스 패킷들을 처리하는 것을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 대상 중계 노드인 중계기 1은 중계기 2, 중계기 3 및 중계기 4로부터 복수의 서비스 패킷들을 수신한다. 즉, 중계기 1은 중계기 2로부터 QoS 레벨 1, QoS 레벨 2, QoS 레벨 3을 가지는 A, B, C 서비스 패킷을 수신하고, 중계기 3으로부터 QoS 레벨 1을 가지는 D 서비스 패킷을 수신한다. 그리고, 중계기 1은 중계기 4로부터 QoS 레벨 2를 가지는 E 서비스 패킷을 수신한다.
중계기 2는 단순히 A, B, C, D, E 서비스 패킷이 수신된 순서에 따라 A, B, C, D, E 서비스 패킷을 처리하는 것이 아니라, A, B, C, D, E 서비스 패킷에 대하여 요구되는 딜레이 조건을 위반할 수 있는 가능성에 따라 A, B, C, D, E 서비스 패킷을 처리하는 순서를 결정할 수 있다.
예를 들어, A, B, C, D, E 서비스 패킷 중 E 서비스 패킷이 가장 늦게 수신되더라도, E 서비스 패킷에 대해 요구되는 딜레이 조건이 엄격하여 그 딜레이 조건을 위반할 수 있는 가능성이 높은 경우, 중계기 2는 E 서비스 패킷을 가정 먼저 처 리할 수 있다.
따라서, 본 발명은 요구되는 딜레이 조건을 효율적으로 만족시킬 수 있는 중계기를 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 다양한 서비스 품질 레벨들을 갖는 서비스 패킷들을 지터 조건을 고려하여 처리하는 대상 중계 노드를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 중계기(RS)는 QoS 레벨 1, QoS 레벨 2, QoS 레벨 3을 가지는 A, B, C 서비스 패킷을 수신하며, 수신된 A, B, C 서비스 패킷을 처리하여 기지국(BS)로 전송한다.
이 때, A, B, C 서비스 패킷 각각은 QoS 레벨 1, QoS 레벨 2, QoS 레벨 3을 가지므로, A, B, C 서비스 패킷 각각에 대하여 요구되는 지터(jitter) 조건이 서로 다를 수 있다. 여기서, 지터 조건은 수신된 서비스 패킷의 딜레이가 변동하는 범위에 대한 조건을 의미한다.
본 발명의 일실시예에 따라 지터 조건을 고려하여 서비스 패킷들을 처리하는 대상 중계 노드는 종단 중계 노드일 수 있다. 즉, 상향링크 통신일 경우, 대상 중계 노드는 기지국과 연결된 중계 노드일 수 있으며, 하향링크 통신일 경우, 대상 중계 노드는 단말과 연결된 중계 노드일 수 있다.
중계기는 A, B, C 서비스 패킷 각각에 대하여 요구되는 지터 조건을 위반할 가능성을 하기 수학식 3에 기재된 Mn을 이용하여 판단할 수 있다.
Mn={D(t)m_n-ts _n+xn}
D(t)m_n=aD(t-1)m_n+(1-a)ts _n
(n: 서비스 패킷의 인덱스, a: 0부터 1까지 범위 내에 속하는 실수, D(t)m_n: 현재 시점에서 n 서비스 패킷에 대한 딜레이 평균값, D(t-1)m_n: 이전 시점에서 n 서비스 패킷에 대한 딜레이 평균값, ts _n: n 서비스 패킷에 대해 실제로 발생한 딜레이, xn: n 서비스 패킷에 대해 요구되는 지터 조건)
상기 수학식 3을 참조하여, 중계기는 A, B, C 서비스 패킷 각각에 대한 MA, MB, MC를 계산할 수 있다. 이 때, 중계기는 MA, MB, MC의 크기가 작은 순서에 따라 A, B, C 서비스 패킷을 처리한다. 예를 들어, 중계기가 A, B, C 서비스 패킷을 순차적으로 수신하더라도, 처리 순서를 C, B, A 서비스 패킷 순으로 결정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 대상 중계 노드가 A, B, C 서비스 패킷을 수신한 경우, A, B, C 서비스 패킷의 수신 시간 및 딜레이 평균값을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, A, B, C 서비스 패킷은 각각 tA, tB, tC 시간만큼 실제 딜레이를 가지고 대상 중계 노드로 도착한다. 이 때, 설명의 편의를 위해 A, B, C 서비스 패킷 각각에 대한 딜레이 평균값 및 요구되는 지터 조건 D(t)m 및 xn으로 모두 같다고 가정한다.
A 서비스 패킷은 너무 일찍 대상 중계 노드로 도착하였음을 알 수 있다. 이 때, 대상 중계 노드는 A 서비스 패킷을 D(t)m-tA 시간만큼 홀딩한 후, A 서비스 패킷을 처리한다.
대상 중계 노드는 B, C 서비스 패킷 각각에 대해 MB, MC 를 계산한다. 이 때, MC가 MB보다 작으므로, 대상 중계 노드는 C 서비스 패킷을 B 서비스 패킷보다 먼저 처리한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 중계기를 나타낸 블록도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 중계기는 딜레이 정보 저장부(710), 순서 결정부(720) 및 처리부(730)를 포함한다.
먼저, 요구되는 딜레이 조건을 고려하여 서비스 패킷들을 처리하는 중계기에 대해 설명한다.
딜레이 정보 저장부(710)는 대상 중계 노드로부터 목적 노드까지 발생하는 잔여 딜레이 정보를 저장한다. 이 때, 딜레이 정보 저장부(710)는 소스 노드로부터 상기 목적 노드까지 발생하는 총 딜레이 정보 및 상기 소스 노드로부터 상기 대상 중계 노드까지 발생하는 누적 딜레이 정보의 차를 기초로 계산된 상기 잔여 딜레이 정보를 저장할 수 있다. 또한, 딜레이 정보 저장부(710)는 상기 잔여 딜레이 정보를 미리 결정된 시간마다 업데이트할 수 있다. 그리고, 딜레이 정보 저장 부(710)는 통계적으로 생성된 상기 잔여 딜레이 정보를 저장할 수 있다.
또한, 순서 결정부(720)는 상기 잔여 딜레이 정보를 이용하여 이웃 노드로부터 수신된 복수의 서비스 품질 레벨들을 갖는 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정한다.
이 때, 순서 결정부(720)는 상기 잔여 딜레이 정보를 이용하여 상기 서비스 패킷들 각각이 요구하는 딜레이 조건을 위반할 수 있는 가능성을 판단하고, 상기 판단된 딜레이 조건을 위반할 수 있는 가능성에 따라 상기 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정할 수 있다.
이 때, 순서 결정부(720)는 상기 판단된 딜레이 조건을 위반할 수 있는 가능성이 큰 순서로 상기 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정할 수 있다.
이 때, 순서 결정부(720)는 상기 서비스 패킷들이 상기 소스 노드로부터 상기 대상 중계 노드까지 전송되는 동안 실제로 발생한 실제 딜레이 정보를 기초로 상기 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정할 수 있다.
또한, 처리부(730)는 상기 결정된 순서에 따라 상기 서비스 패킷들을 처리한다.
이하에서는, 요구되는 지터 조건을 고려하여 서비스 패킷들을 처리하는 중계기에 대해 설명한다.
딜레이 정보 저장부(710)는 소스 노드로부터 대상 중계 노드까지 발생하는 딜레이 평균값을 저장한다. 이 때, 딜레이 정보 저장부(710)는 상기 딜레이 평균값을 미리 결정된 시간마다 업데이트한다.
또한, 순서 결정부(720)는 상기 딜레이 평균값 및 수신된 복수의 서비스 품질 레벨들을 갖는 서비스 패킷들이 전송되는 동안 실제로 발생한 실제 딜레이 정보를 기초로 상기 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정한다.
이 때, 순서 결정부(720)는 상기 딜레이 평균값 및 상기 실제 딜레이 정보를 이용하여 상기 서비스 패킷들 각각이 요구하는 지터 조건을 위반할 수 있는 가능성을 판단하고, 상기 판단된 지터 조건을 위반할 수 있는 가능성에 따라 상기 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정할 수 있다.
이 때, 순서 결정부(720)는 상기 딜레이 평균값 및 상기 실제 딜레이 정보를 이용하여 상기 서비스 패킷들 각각에 대한 실제의 지터를 계산하고, 상기 계산된 실제의 지터를 이용하여 상기 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정할 수 있다.
또한, 처리부(730)는 상기 결정된 순서에 따라 상기 서비스 패킷들을 처리한다.
도 7에 도시되었으나, 설명되지 아니한 사항은 도 1 내지 도 6을 통하여 이미 상세히 설명한 바 있으므로 이하 생략한다.
본 발명에 따른 중계기의 동작 방법 및 기지국의 딜레이 정보 수집 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것 들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 중계기들 각각이 딜레이 측정 요청 메시지에 따라 각각의 하향링크 딜레이를 측정하고, 하향링크 누적 딜레이 정보를 전달하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 중계기들 각각이 딜레이 측정 회신 메시지를 이용하여 하향링크 총 딜레이 정보를 전달하고, 상향링크 누적 딜레이 정보를 전달하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 대상 중계 노드에 대하여 잔여 딜레이 정보 및 누적 딜레이 정보를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 대상 중계 노드가 다양한 서비스 품질 레벨들을 갖는 서비스 패킷들을 처리하는 것을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 다양한 서비스 품질 레벨들을 갖는 서비스 패킷들을 지터 조건을 고려하여 처리하는 대상 중계 노드를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 대상 중계 노드가 A, B, C 서비스 패킷을 수신한 경우, A, B, C 서비스 패킷의 수신 시간 및 딜레이 평균값을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 중계기를 나타낸 블록도이다.

Claims (23)

  1. 대상 중계 노드로부터 목적 노드까지 발생하는 잔여 딜레이 정보를 저장하는 딜레이 정보 저장부;
    상기 잔여 딜레이 정보를 이용하여 이웃 노드로부터 수신된 복수의 서비스 품질 레벨들을 갖는 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정하는 순서 결정부; 및
    상기 결정된 순서에 따라 상기 서비스 패킷들을 처리하는 처리부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 순서 결정부는
    상기 잔여 딜레이 정보를 이용하여 상기 서비스 패킷들 각각이 요구하는 딜레이 조건을 위반할 수 있는 가능성을 판단하고, 상기 판단된 딜레이 조건을 위반할 수 있는 가능성에 따라 상기 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 순서 결정부는
    상기 판단된 딜레이 조건을 위반할 수 있는 가능성이 큰 순서로 상기 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 순서 결정부는
    상기 서비스 패킷들이 소스 노드로부터 상기 대상 중계 노드까지 전송되는 동안 실제로 발생한 실제 딜레이 정보를 기초로 상기 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 딜레이 정보 저장부는
    소스 노드로부터 상기 목적 노드까지 발생하는 총 딜레이 정보 및 상기 소스 노드로부터 상기 대상 중계 노드까지 발생하는 누적 딜레이 정보의 차를 기초로 계산된 상기 잔여 딜레이 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 딜레이 정보 저장부는
    상기 잔여 딜레이 정보를 미리 결정된 시간마다 업데이트하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 딜레이 정보 저장부는
    통계적으로 생성된 상기 잔여 딜레이 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 서비스 패킷들 각각은 서비스 품질 레벨에 따라 요구되는 딜레이 조건을 갖는 것을 특징으로 하는 중계기.
  9. 기지국이 하향링크 딜레이 측정 요청 메시지를 상기 기지국의 자식 중계 노드들로 전달하는 단계;
    상기 기지국이 상기 자식 중계 노드들로부터 상기 하향링크 딜레이 측정 요청 메시지에 응답하여 생성된 딜레이 측정 회신 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 기지국이 상기 딜레이 측정 회신 메시지를 기초로 상기 기지국으로부터 단말까지 발생하는 하향링크 총 딜레이 정보를 추출하는 단계
    를 포함하고,
    상기 자식 중계 노드들 각각은 상기 하향링크 딜레이 측정 요청 메시지에 응답하여 순차적으로 생성된 상기 자식 중계 노드들 각각의 하향링크 딜레이 정보를 상기 자식 중계 노드들 각각의 하위 노드로 전달하고,
    상기 자식 중계 노드들 중 종단 중계 노드는 상기 자식 중계 노드들 각각의 하향링크 딜레이 정보를 기초로 생성된 상기 하향링크 총 딜레이 정보를 포함하는 상기 딜레이 측정 회신 메시지를 생성하는 것을 특징으로 하는 기지국의 딜레이 정보 수집 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기지국이 상기 딜레이 측정 회신 메시지를 기초로 상기 단말로부터 상기 기지국까지 발생하는 상향링크 총 딜레이 정보를 추출하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 자식 중계 노드들 각각은 상기 딜레이 측정 회신 메시지에 응답하여 순차적으로 상기 자식 중계 노드들 각각의 상향링크 딜레이 정보를 생성하고, 상기 자식 중계 노드들 각각의 상향링크 딜레이 정보를 포함하는 상기 딜레이 측정 회신 메시지를 상기 자식 중계 노드들 각각의 상위 노드로 전달하는 것을 특징으로 하는 기지국의 딜레이 정보 수집 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기지국이 상기 상향링크 총 딜레이 정보를 상기 자식 중계 노드들로 전달하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국의 딜레이 정보 수집 방법.
  12. 소스 노드로부터 대상 중계 노드까지 발생하는 딜레이 평균값을 저장하는 딜레이 정보 저장부;
    상기 딜레이 평균값 및 수신된 복수의 서비스 품질 레벨들을 갖는 서비스 패킷들이 전송되는 동안 실제로 발생한 실제 딜레이 정보를 기초로 상기 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정하는 순서 결정부; 및
    상기 결정된 순서에 따라 상기 서비스 패킷들을 처리하는 처리부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 서비스 패킷들 각각은 서비스 품질 레벨에 따라 요구되는 지터 조건을 갖는 것을 특징으로 하는 중계기.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 순서 결정부는
    상기 딜레이 평균값 및 상기 실제 딜레이 정보를 이용하여 상기 서비스 패킷들 각각이 요구하는 지터 조건을 위반할 수 있는 가능성을 판단하고, 상기 판단된 지터 조건을 위반할 수 있는 가능성에 따라 상기 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 순서 결정부는
    상기 딜레이 평균값 및 상기 실제 딜레이 정보를 이용하여 상기 서비스 패킷들 각각에 대한 실제의 지터를 계산하고, 상기 계산된 실제의 지터를 이용하여 상기 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 딜레이 정보 저장부는
    상기 딜레이 평균값을 미리 결정된 시간마다 업데이트하는 것을 특징으로 하는 중계기.
  17. 대상 중계 노드로부터 목적 노드까지 발생하는 잔여 딜레이 정보를 저장하는 단계;
    상기 잔여 딜레이 정보를 이용하여 이웃 노드로부터 수신된 복수의 서비스 품질 레벨들을 갖는 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 순서에 따라 상기 서비스 패킷들을 처리하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기의 동작 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 순서를 결정하는 단계는
    상기 잔여 딜레이 정보를 이용하여 상기 서비스 패킷들 각각이 요구하는 딜레이 조건을 위반할 수 있는 가능성을 판단하고, 상기 판단된 딜레이 조건을 위반할 수 있는 가능성에 따라 상기 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 중계기의 동작 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 순서를 결정하는 단계는
    상기 서비스 패킷들이 소스 노드로부터 상기 대상 중계 노드까지 전송되는 동안 실제로 발생한 실제 딜레이 정보를 기초로 상기 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 중계기의 동작 방법.
  20. 소스 노드로부터 대상 중계 노드까지 발생하는 딜레이 평균값을 저장하는 단계;
    상기 딜레이 평균값 및 수신된 복수의 서비스 품질 레벨들을 갖는 서비스 패킷들이 전송되는 동안 실제로 발생한 실제 딜레이 정보를 기초로 상기 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 순서에 따라 상기 서비스 패킷들을 처리하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기의 동작 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 순서를 결정하는 단계는
    상기 딜레이 평균값 및 상기 실제 딜레이 정보를 이용하여 상기 서비스 패킷들 각각이 요구하는 지터 조건을 위반할 수 있는 가능성을 판단하고, 상기 판단된 지터 조건을 위반할 수 있는 가능성에 따라 상기 서비스 패킷들을 처리하는 순 서를 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 중계기의 동작 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 순서를 결정하는 단계는
    상기 딜레이 평균값 및 상기 실제 딜레이 정보를 이용하여 상기 서비스 패킷들 각각에 대한 실제의 지터를 계산하고, 상기 계산된 실제의 지터를 이용하여 상기 서비스 패킷들을 처리하는 순서를 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 중계기의 동작 방법.
  23. 제9항 내지 제11항 또는 제17항 내지 제22항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.
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