KR101544819B1 - 애드혹 네트워크에서 충돌을 회피하는 데이터 전송 방법 및 장치 - Google Patents

애드혹 네트워크에서 충돌을 회피하는 데이터 전송 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

애드혹 네트워크에서 충돌을 회피하는 데이터 전송 방법을 공개한다. 본 발명은 전송하고자 하는 데이터 패킷의 전송로인 통신 채널의 상태를 확인하는 단계; 상기 통신 채널이 유휴상태임을 확인하면, 상기 데이터 패킷의 종류에 따른 전송우선순위 정보를 보관하고 있고, 상기 전송우선순위 정보 중 헬로우 메시지 패킷(BE: Best Effort)의 전송우선순위 정보가 변경된 QoS(Quality of Service) 메커니즘 정보를 기반으로 일정시간 대기하는 단계; 및 상기 대기하는 단계가 끝나면 상기 통신 채널이 여전히 유휴상태임을 확인한 후 상기 데이터 패킷을 전송하는 단계를 포함한다.

Description

애드혹 네트워크에서 충돌을 회피하는 데이터 전송 방법 및 장치{Data transmission method and apparatus for avoiding collision in ad-hoc network}
본 발명은 애드혹 네트워크에 관한 것으로, 특히 애드혹 네트워크에서 충돌을 회피하는 데이터 전송 방법 및 장치에 관한 것이다.
상용화되어 널리 사용되고 있는 IEEE 802.11 기술은 미국전기전자학회(IEEE: Institute of Electrical and Electronics engineers)의 작업 그룹에서 개발한 근거리 무선 통신에 관한 표준으로서, 물리 계층과 매체 접근 제어(MAC: Medium Access Control)에 관한 표준으로 MAC 계층은 공유 매체를 사용하는 장치 또는 단말이 매체를 이용할 때 고려해야 하는 순서와 규칙을 정의하여 효율적으로 매체를 이용할 수 있게 한다. IEEE 802.11의 MAC은 Distributed Coordination Function(DCF)와 Point coordination Function(PCF)라는 두 가지 접근 제어 방식을 정의하고 있다.
DCF는 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)기반 경쟁 방식을 통해 매체 접근을 제어하는 방식으로 일반 Best Effort 트래픽을 지원하기 위한 방식이다. CSMA/CA는 데이터 흐름을 감지하여 네트워크가 사용 중이 아니면 바로 패킷을 보내지 않고, 예비신호를 먼저 보내 데이터 전송 중 패킷 충돌을 회피하는 방법으로 데이터가 전송된 이후에는 충돌이 일어나지 않는 방식이다.
CSMA/CA는 노드들이 항상 네트워크의 반송파를 감지하고 있다가, 통신채널이 유휴상태일 때 QoS 메커니즘에 기록된 시간만큼 기다렸다가 데이터 패킷을 전송하는 방식이다. QoS 메커니즘에서 노드들간의 우선 순위를 정하고, 이를 재 설정하는 데에는 여러 가지 방법들이 사용된다.
종래의 802.11 CSMA 프로토콜에서는 패킷 충돌을 막기 위해 매체 사용 예약 타이머 역할을 하는 NAV 값을 설정하여 주변 노드들이 임시적으로 전송할 데이터 패킷이 있다 할지라도 NAV 시간만큼 기다린 후 전송을 시도하게 된다.
도1을 참고하면, NAV를 이용하는 것은 주변 노드들 즉, 제4, 5, 6 노드들이 헬로우 메시지 패킷(Hello Message Packet)을 전송하여 제1 노드로부터 제2 노드를 거쳐 제3 노드로 이어지는 voice session을 방해하는 것을 막기 위함이다.
하지만 일반적인 데이터 패킷 전송과 달리 해당 voice session의 경우에는 음성 수집 시간과 실제 통신채널 사용시간에 큰 차이가 발생한다. 여기서 음성 수집 시간이란 음성데이터가 하나의 음성패킷으로 변환되는 시간을 말하며, 실제 통신채널 사용시간은 음성패킷이 제1 노드로부터 제2 노드를 거쳐 제3 노드에 전송되는 시간을 말한다. 제2 노드와 같은 중계 노드들은 음성 수집 시간내에 음성패킷을 중계 전송해야한다.
따라서 NAV를 이용하여 주변 노드들의 전송을 억제하려 한다면, 즉 제2 노드와 제4, 5, 6 노드의 경쟁에서 항상 제2 노드가 이기게 하려면, 실제 통신채널을 사용하는 시간 동안을 NAV로 설정하는 것이 아닌 음성 수집 시간만큼의 NAV를 설정해야 한다. 이에 따라 음성패킷의 전송은 voice session과 같이 안정적일 수 있다. 그러나 앞서 설명한 바와 같이 NAV를 설정하도록 MAC protocol을 변경한다면, 제4, 5, 6 노드 뿐만 아니라 제2 노드 또한 음성 수집 시간만큼의 NAV를 설정하게 된다. 그렇게 되면, 제2 노드는 제 때에 제1 노드로부터 수신한 음성패킷을 제3 노드로 전송하지 못하게 된다.
즉, 한 번의 음성 수집 시간 동안 제1 노드로부터 제2 노드를 거쳐 제3 노드에 하나의 음성 패킷이 전송되어야 하는데, 제2 노드가 음성 수집 시간만큼의 NAV를 설정하게 되면, 해당 전송이 불가능하게 된다.
따라서 NAV를 이용하는 방법으로는 주변 노드들이 voice session에 참여하고 있는 노드들과의 채널 점유 경쟁에서 항상 지도록 하는 방법을 적용하기 힘들다.
본 발명은 무선 애드혹 네트워크에서 소스 노드가 목적지 노드까지 음성패킷을 전송할 때 주변 노드들이 OLSR 라우팅 프로토콜에서 사용되는 루트 정보를 수집하기 위한 헬로우 메시지 패킷을 전송하여 충돌이 일어날 상황을 사전에 회피하기 위한 데이터 전송 방법 및 장치에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 애드혹 네트워크에서 충돌을 회피하는 데이터 전송 방법은 전송하고자 하는 데이터 패킷의 전송로인 통신 채널의 상태를 확인하는 단계; 상기 통신 채널이 유휴상태임을 확인하면, 상기 데이터 패킷의 종류에 따른 전송우선순위 정보를 보관하고 있고, 상기 전송우선순위 정보 중 헬로우 메시지 패킷(BE: Best Effort)의 전송우선순위 정보가 변경된 QoS(Quality of Service) 메커니즘 정보를 기반으로 일정시간 대기하는 단계; 및 상기 대기하는 단계가 끝나면 상기 통신 채널이 여전히 유휴상태임을 확인한 후 상기 데이터 패킷을 전송하는 단계를 포함한다.
음성패킷의 전송우선순위가 상기 헬로우 메시지 패킷 보다 높을 수 있도록 상기 QoS 메커니즘 정보에 포함된 상기 헬로우 메시지 패킷의 전송우선순위 정보를 변경하는 단계 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 변경하는 단계는 상기 전송우선순위 정보 중 AIFS(Arbitration InterFrame Space)의 인자인 AIFSN((Arbitration InterFrame Space Number)값을 이용하여 상기 헬로우 메시지 패킷의 AIFS값이 음성패킷의 AIFS와 상기 전송우선순위 정보 중 하나인 백오프를 합친 값보다 크게 되도록 변경하는 것을 특징으로 한다.
상기 AIFS는 상기 QoS 메커니즘 정보에 포함된 상기 AIFSN에 의해 구해지는 것으로서, 상기 데이터 패킷이 전송되기 전 대기하는 시간을 나타내며, 데이터 패킷 종류 중 음성패킷에 해당하는 값이 가장 낮은 것을 특징으로 한다.
상기 확인하는 단계는 전송하고자 하는 상기 데이터 패킷을 종류별로 데이터 저장부에 저장하는 단계; 및 상기 데이터 저장부에 저장된 상기 데이터 패킷을 전송하기 위해 상기 데이터 패킷의 전송로인 통신 채널의 상태를 확인하는 단계 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터 저장부는 상기 데이터 패킷이 종류별로 저장되어 상기 데이터 패킷의 전송우선순위를 나타내고, 상기 데이터 패킷이 전송 전 대기하는 장소인 것을 특징으로 한다.
상기 대기하는 단계는 상기 통신 채널이 유휴상태임이 확인되면, 데이터 저장부에 저장된 상기 데이터 패킷의 전송우선순위정보 중 AIFS와 백오프를 합친 시간 동안 대기하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 애드혹 네트워크에서 충돌을 회피하는 데이터 전송 장치는 전송하고자 하는 데이터 패킷의 전송로인 통신 채널의 상태를 확인하는 채널상태확인부; 및 상기 통신 채널이 유휴상태임을 확인하면, 상기 데이터 패킷의 종류에 따른 전송우선순위 정보를 보관하고 있고, 상기 전송우선순위 정보 중 헬로우 메시지 패킷(BE: Best Effort)의 전송우선순위 정보가 변경된 QoS(Quality of Service) 메커니즘 정보를 기반으로 일정시간 대기하고, 일정시간 대기가 끝나면 상기 통신 채널이 여전히 유휴상태임을 확인한 후 상기 데이터 패킷을 전송하는 전송부를 포함한다.
음성패킷의 전송우선순위가 상기 헬로우 메시지 패킷 보다 높을 수 있도록 상기 QoS 메커니즘 정보에 포함된 상기 헬로우 메시지 패킷의 전송우선순위 정보를 변경하는 파라미터 변경부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 파라미터 변경부는 상기 전송우선순위 정보 중 AIFS(Arbitration InterFrame Space)의 인자인 AIFSN(Arbitration InterFrame Space Number) 값을 이용하여 상기 헬로우 메시지 패킷의 AIFS값이 상기 음성패킷의 AIFS와 상기 전송우선순위 정보 중 하나인 백오프를 합친 값보다 크게 되도록 변경하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터 패킷이 종류별로 저장되어 상기 데이터 패킷의 전송우선순위를 나타내고, 상기 데이터 패킷이 전송 전 대기하는 장소인 데이터 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전송부는 상기 통신 채널이 유휴상태임이 확인되면, 데이터 저장부에 저장된 상기 데이터 패킷의 전송우선순위정보 중 AIFS와 백오프를 합친 시간 동안 대기하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 802.11e 프로토콜에서 이용하는 QoS 메커니즘 정보를 변경하여 voice session 중간에 들어오는 헬로우 메시지 패킷의 충돌을 회피함으로써 적은 무선자원을 사용하는 네트워크 환경에서 음성패킷을 전송할 수 있게 된다.
도 1은 종래기술을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 애드혹 네트워크에서 충돌을 회피하는 데이터 전송 방법을 간략히 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 QoS 메커니즘 정보를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 802.11e 프로토콜에서 데이터 패킷의 종류에 따른 통신채널 접근 방식을 간략히 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일실시에에 따른 애드혹 네트워크에서 충돌을 회피하는 데이터 전송 장치를 간략히 나타내는 블록도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “...부”, “...기”, “모듈”, “블록” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 애드혹 네트워크에서 충돌을 회피하는 데이터 전송 방법을 간략히 나타내는 흐름도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 애드혹 네트워크에서 충돌을 회피하는 데이터 전송 방법은 데이터 패킷을 데이터 저장부에 저장하는 단계(S101), 통신채널 상태 확인 단계(S103), 일정시간 동안 대기하는 단계(S105), 통신채널 상태 재확인 단계(S107) 및 데이터 패킷 전송 단계(109)를 포함한다.
데이터 패킷을 데이터 저장부에 저장하는 단계(S101)는 애드혹 네트워크를 구성하는 노드들이 전송하고자 하는 데이터 패킷을 전송 전에 임시로 데이터 저장부에 저장하는 단계이다. 애드혹 네트워크는 복수개의 노드들의 연결로 이루어져있으며, 이러한 노드들은 전송 가능한 거리 내에 있는 다른 노드들에게 데이터 패킷을 전송할 수 있다.
전송하고자 하는 데이터 패킷의 종류에는 여러 종류가 있으며, 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 패킷의 종류는 배경(Background), 헬로우 메시지(Best Effort), 영상패킷(Video) 및 음성패킷(Voice)를 포함할 수 있다.
데이터 저장부는 이러한 데이터 패킷이 전송되기 전에 일시적으로 머무르는 장소로서 일반적인 우선순위를 나타내는 큐라 할 수 있다. 이러한 데이터 저장부는 데이터 패킷을 종류별로 저장할 수 있다. 또한, 데이터 저장부는 데이터 패킷을 종류별로 저장함으로써, 데이터 패킷 간의 전송우선순위를 나타내는 것이라 할 수 있다.
통신채널 상태 확인 단계(S103)는 전송하고자 하는 데이터 패킷을 데이터 저장부에 저장한 노드가 전송 전 통신채널 상태를 확인하는 단계이다. 애드혹 네트워크에서 노드들은 통신채널을 공유하고 있다. 통신채널이란 멀리 떨어진 장소간에 데이터를 전송하는 통신 매체에 의해서 제공되는 통신로로서, 어느 하나의 노드가 통신채널을 이용하고 있다면, 다른 노드들은 전송이 끝날 때까지 대기해야 한다.
따라서, 데이터 패킷을 전송하기 위해서는 먼저 통신채널의 상태를 확인해야 한다. 통신채널의 상태 확인은 CSMA/CA 프로토콜에서 사용하는 방법으로 작은 용량의 패킷을 전송하여 통신채널이 사용되고 있는지 확인할 수 있다. 통신채널의 상태는 유휴(Idle)상태 및 사용중(Busy)상태를 포함할 수 있다. 유휴상태란 통신채널에서 데이터 패킷 전송이 이루어지지 않고 있는 상태를 말하며, 사용중 상태는 이와 반대되는 상태라 할 수 있다.
통신채널 상태 확인 단계는 데이터 패킷을 전송하기 위해 이러한 통신채널의 상태 중 유휴상태를 확인하기 위한 것이라 할 수 있다.
일정시간 동안 대기하는 단계(S105)는 전송하고자 하는 데이터 패킷을 보유한 노드가 통신채널이 유휴상태임을 확인하면, 데이터 패킷의 종류에 따라 일정시간 동안 대기하는 단계이다. 데이터 패킷의 종류에 따른 대기시간은 802.11e 프로토콜의 QoS(Quality of Service) 메커니즘 정보에 기설정 되어 있다.
QoS 메커니즘 정보는 데이터 패킷을 전송할 때 다른 곳에서 전송되는 패킷과의 충돌을 회피하여 데이터 전송률을 높이기 위해 만들어진 통신규약이라 할 수 있다. 이러한 QoS 메커니즘 정보는 충돌을 회피하기 위해 데이터 패킷의 종류별로 대기시간을 설정한 것이라 할 수 있다.
여기서 기설정된 QoS 메커니즘 정보는 본 발명의 일실시예에 따라 변경될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 일실시예에 따른 애드혹 네트워크는 적은 무선 자원을 사용하는 환경으로서, 데이터 패킷 중 음성패킷을 전송할 때 일반적인 데이터 패킷 전송과는 달리 음성 데이터가 음성패킷으로 전환되는 음성 수집시간이 음성패킷이 소스노드로부터 목적지노드에 전송되는 실제 통신채널 사용시간보다 큰 경우가 발생할 수 있다.
QoS 메커니즘 정보는 이러한 점을 고려하여 수정이 필요하다. 본 발명은 데이터 패킷 종류 중 음성패킷을 가장 우선적으로 전송하는 것을 염두에 두고 있으며, 수시로 발생하는 헬로우 메시지 패킷과의 충돌을 회피해야 한다. 헬로우 메시지 패킷은 애드혹 네트워크를 구성하는 노드들이 일정 시간마다 주위 노드에 전송하여 주변 노드 위치를 확인할 때 필요한 것으로서, 기본적으로 음성패킷 보다 낮은 전송우선순위를 가지지만, 음성패킷의 전송 중에 전송되어 충돌을 발생시킬 수 있다.
이러한 문제점은 헬로우 메시지 패킷의 우선순위정보를 수정하여 충돌을 회피할 수 있다. 충돌을 회피하기 위해 사용되는 우선순위정보로는 두 가지가 있으며, 첫 번째는 프레임 간 공간을 이용하는 IFS(Interframe Space)가 있다. IFS는 통신채널이 유휴상태임이 판명되더라도 전송을 늦추어서 충돌을 회피하며, 유휴상태의 채널이 발견된 즉시 전송되지 않게 하기 위한 대기시간이라 할 수 있다.
통신채널은 유휴 상태인 것처럼 보일지라도 멀리 떨어진 노드에서 이미 전송을 시작했을지 모르기 때문에 바로 전송을 해버리면 충돌이 일어나게 된다. 따라서, 데이터 패킷을 전송하기 위한 노드들은 IFS 동안 기다리는 것이다.
IFS는 데이터 패킷의 종류에 따라 우선순위를 규정하는 것에 사용될 수 있다. 예컨대, 짧은 IFS 시간을 갖도록 하는 것은 우선순위를 간접적으로 높여 주는 것이고, IFS 시간을 길게 주는 것은 우선순위를 낮게 주는 것이라 할 수 있다. 이러한 IFS는 여러 개의 종류가 있으며, 그 종류로는 SIFS(Shortest InterFrame Space), PIFS(PCF InterFrame Space), DIFS(DCF InterFrame Space) 및 AIFS(Arbitration InterFrame Space)가 있다.
충돌을 회피하기 위해 사용되는 우선순위정보 중 다른 것으로는 백오프 시간을 이용하는 것이다. 백오프 시간은 다툼구간(Contention window)을 이용하여 구해질 수 있다. 다툼구간은 슬롯(slot)으로 나뉘어져 있는 일정 시간이라 할 수 있다. 전송할 준비가 되면 노드는 임의의 수를 선택하고 그 수만큼 기다린다.
그 동안 노드는 매 슬롯 시간 뒤에 채널을 감지하게 되며 이때 채널이 사용중인 것을 감지하면 타이머를 멈추고 채널이 유휴상태인 것 이 감지되면 다시 타이머를 작동한다. 이러한 이유는 가장 오래 기다린 노드가 우선순위를 가지게 하기 위함이다.
통신채널 상태 재확인 단계(S107)는 대기시간만큼 기다린 노드가 최종 데이터 패킷을 전송하기 전에 통신채널 상태를 재확인하는 단계이다. 통신채널 상태를 재확인하는 이유는 앞서 설명한 바와 같이 우선순위가 높은 데이터 패킷을 먼저 전송하기 위함이다.
예컨대, 음성패킷과 헬로우 메시지 패킷을 전송하는 노드가 동시에 있다면, 통신채널이 유휴상태임은 동시에 확인할 수 있다. 이후 데이터 패킷 종류에 따른 대기시간이 지나면 음성패킷의 대기시간이 짧으므로 음성패킷을 전송하고자 하는 노드는 먼저 통신채널 상태를 확인할 수 있다. 따라서 음성패킷을 전송하고자 하는 노드는 먼저 음성패킷을 전송하게 된다.
뒤늦게 헬로우 메시지 패킷의 대기시간이 지난 노드는 통신채널을 재확인 하면, 이미 음성패킷이 전송되고 있으므로, 통신채널이 사용중 상태임을 확인하게 되어 랜덤한 백오프 시간이 적용되어 슬롯 시간마다 통신채널 상태를 확인하게 된다. 여기서 백오프 시간은 다툼구간이 정해지면 설정되는 것으로서, 최종 대기 시간이 종료되는 것은 이러한 백오프 시간이 모두 경과한 것이라 할 수 있다.
데이터 패킷 전송 단계(S109)는 통신채널이 대기 이후에도 여전히 통신채널이 유휴상태임을 확인하면 최종 데이터 패킷을 전송하는 단계이다. 예컨대, 도1을 참고하면, 음성패킷을 전송하고자 하는 제1 노드가 통신채널이 유휴상태임을 확인하면 음성패킷을 제2 노드에 전송하고, 제2 노드는 음성패킷을 제3 노드에 중게전송한다. 음성패킷이 최종 제3 노드에 전송되기 전에는 헬로우 메시지 패킷을 전송하고자 하는 다른 노드들(제4 노드, 제5 노드, 제6 노드)은 계속 대기하게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 QoS 메커니즘 정보를 나타내는 도면이다.
도 3을 참고하면, QoS 메커니즘 정보에는 AC(Access Categories) 즉, 데이터 패킷을 5가지 종류로 분류한 것이 포함된다. AC의 종류는 배경(BK:Background), 헬로우 메시지 패킷(BE: Best Effort), 영상패킷(VI: Video), 음성패킷(VO: Voice) 및 Legacy DCF를 포함할 수 있다.
QoS 메커니즘이란 데이터 패킷을 종류에 따라 다르게 처리하는 방식이라 할 수 있다. QoS 메커니즘의 목적은 높은 우선순위의 데이터 패킷을 낮은 우선순위의 데이터 패킷으로부터 보호하는 것이라 할 수 있다. 이렇게 구분된 데이터 패킷들은 각각의 노드들에서 각각 다른 데이터 저장부에 저장되게 된다. 이러한 방법은 데이터 패킷에 우선순위를 두어서 지연에 민감한 영상이나 음성 데이터를 우선적으로 처리하도록 할 수 있다.
contention window(CW)는 다툼 구간을 나타내는 것으로서, CW값에 따라 백오프 값이 정해진다. 백오프 시간은 이전 충돌에 대한 재충돌 감소를 위한 대기시간으로서, CW값에 따라 랜덤하게 정해진다. 여기서 CWmin은 다툼구간의 최소값을 나타내고, CWmax는 다툼구간의 최대값을 나타낸다. 높은 우선순위의 데이터 패킷 일수록 작은 CWmin[AC]와 CWmax[AC]를 가진다.
AIFSN(Arbitration InterFrame Space Number)은 충돌회피를 위한 프레임 간격을 나타내는 AIFS(Arbitration InterFrame Speace)의 인자로서, 데이터 패킷의 종류별로 우선순위를 두는 값이라 할 수 있다. 일반적인 802.11e QoS 메커니즘 정보에 따르면 헬로우 메시지 패킷은 AIFSN 값이 3으로서, 음성패킷의 값과 큰 차이가 없어 음성패킷이 전송되는 도중에 전송되어 음성패킷과 충돌할 위험성이 존재한다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 헬로우 메시지 패킷의 AIFSN 값은 수학식 1과 같이 정해 질 수 있다.
Figure 112014063887685-pat00001
수학식 1에서 AIFS는 802.11e 프로토콜에서 프레임간 대기 시간을 나타낸다. AIFSN은 AIFS의 인자이며, SlotTIme은 슬롯 시간을 나타낸다. SIFS(Short InterFrame Space)는 가장 짧은 지연시간을 나타내는 것으로서, RTS(Request to send), CTS(Clear to Sent) 및 ACK(Acknowledge)와 같은 작은 크기의 패킷을 전송할 때 사용되고 있다.
헬로우 메시지 패킷의 AIFSN은 헬로우 메시지 패킷의 AIFS 값이 음성패킷의 AIFS와 최대 백오프 시간을 합친 값보다 크게 되도록 정해지는 것이 바람직하다. 여기서 최대 백오프 값은 수학식 2와 같다.
Figure 112014063887685-pat00002
수학식 2에서 최대 백오프 값은 이전 충돌에 대한 재충돌 감소를 위한 최대 대기시간을 나타내고, CWmin 값은 경쟁구간의 최대값을 나타낸다. SlotTime은 슬롯 시간을 나타낸다.
일실시예로, 이러한 수학식1 과 수학식2를 통해 헬로우 메시지 패킷의 AIFSN 값은 변경될 수 있다. 헬로우 메시지 패킷의 AIFS의 값은 이러한 AIFSN 값 통해 음성패킷의 AFIS와 최대 백오프를 합친 값 보다 크게 설정될 수 있다. 따라서, 음성패킷을 전송하고자 하는 노드는 통신채널이 유휴 상태일 때 항상 통신채널에 대한 접근 권한을 우선적으로 가져가게 된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 802.11e 프로토콜에서 데이터 패킷의 종류에 따른 통신채널 접근 방식을 간략히 나타내는 개념도이다.
도 4의 (a)는 종래의 802.11e 프로토콜에서 종류에 따라 AC별로 나누어진 데이터 패킷의 통신채널 접근 방식을 나타낸다.
도4의 (a)를 참고하면, SIFS는 16us, PIFS는 25us, DIFS는 34us, AIFS는 AC별로 다르게 설정되므로, 34us와 같거나 크게 설정될 수 있다. 슬롯 시간은 9us로 설정되어 있다.
여기서, 높은 전송우선순위(high priority) AC는 음성 패킷(AC_VO)이 될 수 있으며, 중간 전송우선순위(medium priority) AC는 영상 패킷(AC_VI)가 될 수 있고, 낮은 전송우선순위(low priority) AC는 헬로우 메시지 패킷(AC_BE) 및 배경(AC_BK)이 될 수 있다.
AC에 속하는 데이터 패킷은 AIFS[AC]와 CW값으로 정해지는 백오프(backoff) 값이 적을수록 높은 전송우선순위를 가지는 것이라 할 수 있다.
도 4의 (b)는 AIFS값이 변경된 헬로우 메시지 패킷과 음성패킷의 통신채널 접근 방식을 나타낸다.
도 4의 (b)를 참고하면, 헬로우 메시지 패킷의 AIFS는 음성패킷의 AIFS와 백오프를 합친 값보다 크게 설정되었음을 알 수 있다.
음성패킷을 보낼 노드와 헬로우 메시지 패킷을 전송할 노드가 통신채널이 유휴상태임(Channel Idle)을 동시에 확인하면 각각의 노드는 각각의 데이터 패킷의 AIFS와 백오프를 합한 시간만큼 기다린 후 통신채널에 대한 접근을 시도한다.
통신채널의 유휴상태는 모든 노드에게 동시에 알려지므로, 음성 패킷을 보내야 하는 노드와 헬로우 메시지 패킷을 보내야 하는 노드가 있을 경우, 먼저 AIFS와 백오프 시간을 합친 시간만큼 기다린 노드가 통신채널을 점유한다.
예컨대, 헬로우 메시지 패킷의 AIFS를 음성패킷의 AIFS와 최대 백오프 시간을 합친 값 보다 크게 잡으면, 애드혹 네트워크를 구성하는 각각의 노드는 전송할 데이터 패킷이 있는 경우, 통신채널이 유휴상태임을 확인하면 항상 음성패킷을 전송하는 노드가 통신채널에 접근하는 권한을 우선적으로 가져가게 된다.
도 5는 본 발명의 일실시에에 따른 애드혹 네트워크에서 충돌을 회피하는 데이터 전송 장치를 간략히 나타내는 블록도이다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 애드혹 네트워크에서 충돌을 회피하는 데이터 전송 장치는 데이터 저장부(510), 채널상태확인부(520), 파라미터 변경부(530) 및 전송부(540)를 포함한다.
데이터 저장부(510)는 전송하고자 하는 데이터 패킷을 종류에 따라 저장하는 일반적인 우선순위 큐라고 할 수 있다. 데이터 저장부(510)는 데이터 패킷이 종류별로 저장되고 데이터 패킷의 전송우선순위를 나타내는 것이라 할 수 있다. 또한, 데이터 저장부(510)는 데이터 패킷을 전송할 노드가 전송 전 임시로 보관하는 장소라 할 수 있다.
채널상태 확인부(520)는 전송하고자 하는 데이터 패킷의 전송로인 통신 채널의 상태를 확인한다. 채널상태 확인부(520)는 라우팅 프로토콜에서 사용하는 적은 용량의 패킷을 통신채널에 수시로 전송하여 통신채널이 유휴상태인지 확인할 수 있다.
파라미터 변경부(530)는 상기 QoS 메커니즘 정보에 포함된 상기 헬로우 메시지 패킷의 전송우선순위 정보 중 AIFSN의 값을 변경할 수 있다. 파라미터 변경부는 전송우선순위 정보 중 AIFS의 인자인 AIFSN 값을 통해 헬로우 메시지 패킷의 AIFS값이 음성패킷의 AIFS와 Backoff를 합친 값보다 크게 되도록 변경할 수 있다.
이는 음성패킷을 전송하는 노드가 데이터 패킷을 전송하는 노드 보다 항상 먼저 통신채널을 이용하도록 하기 위함이다. 이를 통해 적은 무선 자원을 사용하는 애드혹 네트워크 환경에서 음성패킷은 소스노드로부터 목적지노드까지 안전하게 전송될 수 있다.
전송부(540)는 통신채널이 유휴상태임을 확인하면, 데이터 패킷의 종류에 따른 전송우선순위 정보를 보관하고 있고, 데이터 패킷의 종류 중에 헬로우 메시지 패킷(BE: Best Effort)의 전송우선순위 정보를 변경한 Qos(Quality of Service) 메커니즘 정보를 기반으로 일정시간 대기하고, 일정시간 대기가 끝나면 통신채널이 여전히 유휴상태임을 확인한 후 데이터 패킷을 전송할 수 있다.
전송부(540)는 데이터 패킷의 AIFS와 백오프 시간을 합친 시간 동안 대기한 후 통신채널이 여전히 유휴상태인지 확인한 후 데이터 패킷을 전송할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
410: 음성패킷
420: 헬로우 메시지 패킷
510: 데이터 저장부
520: 채널상태 확인부
530: 파라미터 변경부
540: 전송부

Claims (12)

  1. 전송하고자 하는 데이터 패킷의 전송로인 통신 채널의 상태를 확인하는 단계;
    상기 데이터 패킷 중 음성패킷의 전송우선순위가 헬로우 메시지 패킷(BE: Best Effort) 보다 높을 수 있도록 QoS(Quality of Service) 메커니즘 정보에 포함된 상기 헬로우 메시지 패킷의 전송우선순위 정보를 변경하는 단계;
    상기 통신 채널이 유휴상태임을 확인하면, 상기 데이터 패킷의 종류에 따른 전송우선순위 정보를 보관하고 있고, 상기 전송우선순위 정보 중 상기 헬로우 메시지 패킷의 전송우선순위 정보가 변경된 상기 QoS 메커니즘 정보를 기반으로 일정시간 대기하는 단계; 및
    상기 대기하는 단계가 끝나면 상기 통신 채널이 여전히 유휴상태임을 확인한 후 상기 데이터 패킷을 전송하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서 충돌을 회피하는 데이터 전송 방법.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서, 상기 변경하는 단계는
    상기 전송우선순위 정보 중 AIFS(Arbitration InterFrame Space)의 인자인 AIFSN((Arbitration InterFrame Space Number)값을 이용하여 상기 헬로우 메시지 패킷의 AIFS값이 음성패킷의 AIFS와 상기 전송우선순위 정보 중 하나인 백오프를 합친 값보다 크게 되도록 변경하는 것
    을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서 충돌을 회피하는 데이터 전송 방법.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 AIFS는
    상기 QoS 메커니즘 정보에 포함된 상기 AIFSN에 의해 구해지는 것으로서, 상기 데이터 패킷이 전송되기 전 대기하는 시간을 나타내며, 데이터 패킷 종류 중 음성패킷에 해당하는 값이 가장 낮은 것
    을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서 충돌을 회피하는 데이터 전송 방법.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 확인하는 단계는
    전송하고자 하는 상기 데이터 패킷을 종류별로 데이터 저장부에 저장하는 단계; 및
    상기 데이터 저장부에 저장된 상기 데이터 패킷을 전송하기 위해 상기 데이터 패킷의 전송로인 통신 채널의 상태를 확인하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서 충돌을 회피하는 데이터 전송 방법.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 데이터 저장부는
    상기 데이터 패킷이 종류별로 저장되어 상기 데이터 패킷의 전송우선순위를 나타내고, 상기 데이터 패킷이 전송 전 대기하는 장소인 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서 충돌을 회피하는 데이터 전송 방법.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 대기하는 단계는
    상기 통신 채널이 유휴상태임이 확인되면, 데이터 저장부에 저장된 상기 데이터 패킷의 전송우선순위정보 중 AIFS와 백오프를 합친 시간 동안 대기하는 것
    을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서 충돌을 회피하는 데이터 전송 방법.
  8. 전송하고자 하는 데이터 패킷의 전송로인 통신 채널의 상태를 확인하는 채널상태확인부;
    상기 통신 채널이 유휴상태임을 확인하면, 상기 데이터 패킷의 종류에 따른 전송우선순위 정보를 보관하고 있고, 상기 전송우선순위 정보 중 헬로우 메시지 패킷(BE: Best Effort)의 전송우선순위 정보가 변경된 QoS(Quality of Service) 메커니즘 정보를 기반으로 일정시간 대기하고, 일정시간 대기가 끝나면 상기 통신 채널이 여전히 유휴상태임을 확인한 후 상기 데이터 패킷을 전송하는 전송부; 및
    음성패킷의 전송우선순위가 상기 헬로우 메시지 패킷 보다 높을 수 있도록 상기 QoS 메커니즘 정보에 포함된 상기 헬로우 메시지 패킷의 전송우선순위 정보를 변경하는 파라미터 변경부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서 충돌을 회피하는 데이터 전송 장치.
  9. 삭제
  10. 제8 항에 있어서, 상기 파라미터 변경부는
    상기 전송우선순위 정보 중 AIFS(Arbitration InterFrame Space)의 인자인 AIFSN(Arbitration InterFrame Space Number) 값을 이용하여 상기 헬로우 메시지 패킷의 AIFS값이 상기 음성패킷의 AIFS와 상기 전송우선순위 정보 중 하나인 백오프를 합친 값보다 크게 되도록 변경하는 것
    을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서 충돌을 회피하는 데이터 전송 장치.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 데이터 패킷이 종류별로 저장되어 상기 데이터 패킷의 전송우선순위를 나타내고, 상기 데이터 패킷이 전송 전 대기하는 장소인 데이터 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서 충돌을
    회피하는 데이터 전송 장치.
  12. 제8 항에 있어서, 상기 전송부는
    상기 통신 채널이 유휴상태임이 확인되면, 데이터 저장부에 저장된 상기 데이터 패킷의 전송우선순위정보 중 AIFS와 백오프를 합친 시간 동안 대기한 후 상기 통신 채널이 여전히 유휴상태임이 확인되면 상기 데이터 패킷을 전송하는 것
    을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서 충돌을 회피하는 데이터 전송 장치.
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