KR102188306B1 - 통신 시스템에서 패킷 전송 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 모바일 장치에서 패킷의 전송 시점을 결정하는 방법에 있어서, 모바일 장치에서 패킷의 전송 시점을 결정하는 방법에 있어서, 동작 중인 적어도 하나의 어플리케이션으로부터 패킷의 전송 요청을 검출하는 과정과, 제1 전송 시점에서 패킷을 전송할 시에 예측되는 제1 전력 소모량과 제2 전송 시점에서 패킷을 전송할 시에 예측되는 제2 전력 소모량을 획득하는 과정과, 상기 제1 전력 소모량과 상기 제2 전력 소모량을 비교하여 전력 이득을 결정하는 과정과, 상기 결정한 전력 이득을 기반으로 상기 제1 전력 소모량이 상기 제2 전력 소모량보다 크다는 비교 결과에 응답하여 상기 제1 전송 시점으로부터 지연된 상기 제2 전송 시점에서 상기 패킷을 전송하는 과정을 포함한다.

Description

통신 시스템에서 패킷 전송 방법 및 장치{A METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING PACKET IN A COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 통신 시스템에서 패킷 전송을 위한 시점을 결정하는 패킷 전송 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 모바일 장치의 모뎀에 대한 상태를 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 설명의 편이상, 모바일 장치가 일 예로, LTE (Long Term Evolution) 기기인 경우를 가정하여 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시 예는 하기의 상태 전이를 통한 지연 시간이 적용될 수 있는 통신 기기들에게 적용 가능하다.
도 1을 참조하면, 패킷의 송/수신이 없는 유휴 상황에서 모바일 장치의 모뎀은 셀룰러 네트워크와의 통신 채널이 해제된 RRC (Radio Resource Control)_IDLE (100) 상태에 머무른다. 그리고, 패킷의 송/수신을 위해서는 상기 모뎀이 셀룰러 네트워크와 통신 채널이 형성된 RRC_CONNECTED(110) 상태로 상태 전이(105)된다. 이러한 상태 전이(105) 시 상당한 전력 오버헤드가 발생한다. 이를 방지하기 위해 RRC_CONNECTED(110) 상태의 모뎀은 패킷 송/수신이 완료된 후 모뎀이 RRC_IDLE 상태로 전이(120)될 때까지 일정 시간을 지연시킨다. 이때, 지연 시간을 tail time 이라고 부른다. 만약, tail time 동안 이어지는 패킷 송/수신이 없다면 많은 전력이 낭비되게 된다.
이러한 낭비를 막기 위해 모바일 장치에서는 전송 지연 가능한 패킷 전송 요청이 발생하는 경우, 해당 패킷의 전송을 지연시켜 다음에 발생하는 다른 패킷과 함께 전송함으로써 모뎀에 의해 소모되는 전력을 절감하는 기법을 사용할 수 있다. 그러나, 이러한 패킷 전송 지연을 이용할 경우, 해당 패킷의 전송 지연으로 인해 전력이 낭비되는 상황이 발생할 수 있다.
본 발명은 통신 시스템에서 모뎀 상태를 고려하여 패킷 전송 지연으로 인한 전력 이득(Pgain)을 예측하고, 상기 예측한 전력 이득에 기반하여 패킷 전송 시점을 결정하는 패킷 전송 방법 및 장치를 제안한다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법은; 모바일 장치에서 패킷의 전송 시점을 결정하는 방법에 있어서, 동작 중인 적어도 하나의 어플리케이션으로부터 패킷의 전송 요청을 검출하는 과정과, 제1 전송 시점에서 패킷을 전송할 시에 예측되는 제1 전력 소모량과 제2 전송 시점에서 패킷을 전송할 시에 예측되는 제2 전력 소모량을 획득하는 과정과, 상기 제1 전력 소모량과 상기 제2 전력 소모량을 비교하여 전력 이득을 결정하는 과정과, 상기 결정한 전력 이득을 기반으로 상기 제1 전력 소모량이 상기 제2 전력 소모량보다 크다는 비교 결과에 응답하여 상기 제1 전송 시점으로부터 지연된 상기 제2 전송 시점에서 상기 패킷을 전송하는 과정을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 장치는; 패킷의 전송 시점을 결정하기 위한 장치에 있어서, 제어부의 제어에 따라 패킷을 전송하는 송수신부와, 동작 중인 적어도 하나의 어플리케이션으로부터 상기 패킷의 전송 요청을 검출하고, 제1 전송 시점에서 패킷을 전송할 시에 예측되는 제1 전력 소모량과 제2 전송 시점에서 패킷을 전송할 시에 예측되는 제2 전력 소모량을 획득하고, 상기 제1 전력 소모량과 상기 제2 전력 소모량을 비교하여 전력 이득을 결정하고, 상기 결정한 전력 이득을 기반으로 상기 제1 전력 소모량이 상기 제2 전력 소모량보다 크다는 비교 결과에 응답하여 상기 제1 전송 시점으로부터 지연된 상기 제2 전송 시점에서 상기 패킷을 전송하도록 상기 송수신부를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따라 모바일 장치에서 패킷 전송 지연으로 인한 전력 이득을 모뎀의 상태와 어플리케이션의 네트워킹 패턴에 기반하여 예측하고, 패킷 전송 지연으로 인한 전력 이득이 있을 것으로 예측되는 경우에만 패킷 전송 지연을 수행함으로써, 모바일 장치의 모뎀에서 전력 소모를 감소시키는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 모바일 장치의 모뎀에 대한 상태를 설명하기 위한 도면,
도 2는 일반적인 모바일 장치의 모뎀에서 전력 소모를 나타낸 그래프의 일 예,
도 3a는 일반적인 패킷 전송 지연의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 3b는 일반적인 패킷 전송 지연의 다른 예를 도시한 도면,
도 3c는 일반적인 패킷 전송 지연의 다른 예를 도시한 도면,
도 4a는 본 발명의 실시 예에 따라 RRC_CONNECTED 상태의 모뎀이 패킷 전송 지연 시 발생하는 전력 이득을 계산하는 일 예를 도시한 도면,
도 4b는 본 발명의 실시 예에 따라 RRC_IDLE 상태의 모뎀이 패킷 전송 지연 시 발생하는 전력 이득을 계산하는 일 예를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 패킷 전송 지연 시 전력 이득을 계산하고, 이를 기반으로 패킷의 전송 시점을 스케쥴링하는 전체 동작 흐름도의 일 예,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치의 구성도의 일 예,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 일반적인 패킷 전송 지연 대비 본 발명의 실시 예에 따른 패킷 전송 지연 시 전력 이득을 비교한 결과 그래프.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 도면상에 표시된 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호로 나타내었으며, 다음에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
일반적인 모바일 장치에서 모뎀의 RRC_CONNECTED 상태는 앞서 설명한 도 1에 도시한 바와 같이 3가지 서브 상태로 세분화될 수 있다.
도 1을 참조하면, RRC_CONNECTED(110) 상태는 실질적인 패킷의 송/수신을 수행하는 CRX(Continuous Reception, 112) 상태와, 미리 결정된 주기마다 불연속 수신을 수행하는 short DRX(Discontinuous Reception, 114) 상태, 및 상기 short DRX(114) 상태의 주기 보다 긴 주기로 불연속 수신을 수행하는 long DRX(116) 상태를 포함한다.
도 2는 일반적인 모바일 장치의 모뎀에서 전력 소모를 나타낸 그래프의 일 예이다. 설명의 편의상, 도 1의 모뎀에 대한 상태를 참조하여 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, RRC_CONNECTED 상태인 모바일 장치의 모뎀에서 패킷 p의 송/수신이 시점 't=0'에서 발생한 경우를 가정하자. 이 경우, 미리 결정되어 있는 tCRX(200)동안 송/수신할 패킷이 발생하지 않으면, 113단계에서 CRX(110) 상태의 모뎀이 short DRX(114) 상태로 상태 전이한다. 이때, tCRX(200)은 해당 모뎀이 유휴 상태일 때 CRX 상태에 머무르는 시간으로 정의된다. 이후, 상기 short DRX(114)인 모뎀이 미리 결정된 tSDRX(202)동안 송/수신할 패킷이 발생하지 않으면, 다시 115단계에서 Long DRX(116) 상태로 상태 전이한다. 여기서, tSDRX(202)는 유휴 상태의 모뎀이 short DRX(114) 상태에서 머무르는 시간으로 정의된다. 마지막으로, Long DRX(116) 상태의 모뎀이 미리 결정된 미리 결정된 tLDRX(204)동안 송/수신할 패킷이 발생하지 않으면, 120단계에서 상기 모뎀은 전력 소모를 최소화하기 위한 RRC_IDLE(100) 상태로 상태 전이한다. 이때, tLDRX(204)는 모뎀이 유휴 상태일때 long DRX(116) 상태에서 머무르는 시간으로 정의된다.
결과적으로, RRC_CONNECTED(110) 상태의 모뎀이 RRC_IDLE(100) 상태로의 상태 전이하는 동안 앞서 설명한 tail time이 소요된다. 상기 tail time 즉, ttail은 앞서 설명한 각 상태의 천이 시간들의 합으로 하기 <수학식 1>과 같이 계산된다.
<수학식 1>
ttail =tCRX+tSDRX+tLDRX
도 2에 도시한 바와 같이, RRC_CONNECTED(110) 상태의 모뎀이 RRC_IDLE(100) 상태로의 상태 전이하는 동안, 각 서브 상태 별로 해당 전력들이 소모된다. CRX 구간의 모뎀에서 소요되는 전력 PCRX는 short DRX 구간에서 소요되는 전력 PSDRX보다 높고, long DRX 구간에서 소요되는 전력 PLDRX는 PSDRX보다 낮은 전력이 소모되도록 설정되어 있다. 그러므로, RRC_CONNECTED(110) 상태의 모뎀이 RRC_IDLE(100) 상태로의 상태 전이하는 tail time에서 발생하는 전력을 방지하는 패킷 전송 지연 방법이 도입되었다.
도 3a는 일반적인 패킷 전송 지연의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 모뎀에 전송 요청된 패킷이 발생하는 주기가 일정한 경우를 도시하고 있다. 구체적으로, tx=0인 시점(300)에서 이전 패킷 pprev가 발생하고, pprev의 tail time이 끝나기 전인 tr 시점(302)에서 현재 패킷 pc가 발생하고, pc의 tail time이 끝나기 전인 tr'시점(304)에서 다음 패킷 pnext가 발생한 경우를 가정하자. 이 경우, 해당 패킷의 발생 시점은 이전 패킷의 발생 시점으로부터 동일한 간격을 갖는 경우를 가정하자.
그리고, pc가 전송 지연이 가능한 패킷인 경우를 가정하자. 여기서, t=0인 시점(300), tr 시점(302) 및 tr`시점(304) 각각에서 표기된 전력량은 해당 패킷의 전송 이후 발생하는 tail time에서의 전력 소모량을 나타낸다. 이 경우, 모뎀이 pc 를 다음 패킷 pnext의 전송 시점인 tr'시점(304)까지 전송 지연시킨 후, tr'시점(304)에서 pc 및 pnext를 함께 전송함으로써, tr시점(302)와 tr`시점(304)에 대응하는 시구간(306)에서 pc 의 tail time으로 인해 발생하는 전력량이 감소하게 된다.
도 3b는 일반적인 패킷 전송 지연의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 3b를 참조하면, 모뎀에 전송 요청된 패킷이 발생하는 주기가 일정하지 않은 경우를 도시하고 있다. 구체적인 예로, tx=0인 시점에서 이전 패킷 pprev가 발생하고, pprev의 tail time이 끝나기 전인 tr 시점에서 현재 패킷 pc가 발생하고, pc의 tail time이 끝나고 일정 시간 이후, tr'시점에서 다음 패킷 pnext가 발생한 경우를 가정하자. 즉, pprev의 발생 시점으로부터 pc가 발생한 시점까지의 시구간(310)과, 상기 pc의 발생 시점으로부터 pnext가 발생한 시점까지의 시구간(312)의 길이가 상이하다. 즉, 해당 어플리케이션에서는 패킷의 발생 시점이 불규칙하여 정확한 전송 발생 시점이 예측하기 어려운 경우이다. 이 경우, 모뎀은 pnext의 발생 시점인 tr'을 잘못 예측하거나 pc의 최대 지연 한계에 도달하여, tr'시점 이전에 위치한 td(314)에서 pc를 전송 지연시켜 전송할 수 있다. 그러면, pc의 기존 전송 시점보다 전송 지연은 되었으나, 전송 지연된 시점 td(314)가 pnext의 발생 시점이 일치하지 않음에 따라, td(314)로부터 tr'시점까지의 시구간에서 pc에 대한 tail time으로 인한 전력 소모가 발생하게 된다. 이 경우, 전송을 지연하기 전의 총 전력 중 전송을 지연한 후의 총 전력 대비 차이에 해당하는 전력량 즉, 빗금친 A와, 전송을 지연한 후의 총 전력 중 전송을 지연하기 전의 총전력 대비 차이에 해당하는 전력량 즉, 빗금친 B를 비교하여, 빗금친 B가 큰 경우가 발생할 수 있다. 이에 따라, 전송 지연을 통해서 오히려 전력 소모량이 증가할 수 있다.
도 3c는 일반적인 패킷 전송 지연의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 3c를 참조하면, 도 3b와 마찬가지로, 모뎀에 전송 요청된 패킷이 발생하는 주기가 일정하지 않은 경우의 다른 예이다. 이 경우에도, pnext의 발생 시점인 tr'을 정확하게 예측하기 어려워, pc를 tr'시점 이전에 위치한 td 시점까지 전송 지연시켜 전송할 수 있다. 마찬가지로, pc의 기존 전송 시점보다 전송 지연은 되었으나, 전송 지연된 시점 td가 pnext의 발생 시점이 일치하지 않음에 따라, td로부터 tr'시점까지의 시구간에서 pc에 대한 tail time으로 인한 전력 소모가 발생하게 된다. 이 경우, 전송을 지연하기 전의 총 전력 중 전송을 지연한 후의 총 전력 대비 차이에 해당하는 전력량 즉, 빗금친 C와, 전송을 지연한 후의 총 전력 중 전송을 지연하기 전의 총전력 대비 차이에 해당하는 전력량 즉, 빗금친 D를 비교하여, 빗금친 D가 큰 경우가 발생할 수 있다. 이에 따라, 전송 지연을 통해서 오히려 전력 소모량이 증가함을 알 수 있다.
그러므로, 이하, 본 발명의 실시 예에서는 모바일 장치의 모뎀에서 전송 요청된 패킷이 발생하면, 발생한 패킷에 전송 지연을 적용할 경우 발생 가능한 전력 이득을 모델링한다. 그리고, 모델링된 결과를 반영하여 해당 패킷들의 전송 시점을 스케쥴링한다. 구체적으로, 모델링된 전력 이득이 양수인 경우에만, 해당 패킷에 대해 전송 지연을 적용한다. 그리고, 모델링된 전력 이득이 '0' 이하인 경우에는, 해당 패킷에 전송 지연을 적용하지 않고, 기존의 전송 시점에서 전송한다.
구체적으로, 본 발명의 실시 에는 크게 세 부분으로 구성된다. 첫 번째로, 모바일 장치의 모뎀에 대한 현재 상태 및 향후 상태 변화를 예측한다. 그리고, 두 번째로, 예측한 결과를 이용하여 패킷 전송 지연 적용 시 발생 가능한 전력 이득을 계산한다. 마지막으로, 계산된 전력 이득의 결과값에 따라 해당 패킷의 전송 시점을 스케줄링한다.
-모뎀의 현재 상태 및 향후 상태 변화를 예측
이하, 본 발명의 실시 예에서는 모바일 장치의 모뎀에 대한 현재 상태를 예측하기 위해서, 상기 모뎀에서 가장 최근에 송수신한 패킷의 송수신 시점을 이용할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 모뎀은 가장 마지막으로 송수신한 패킷의 송수신 시점으로부터 앞서 설명한 RRC_CONNECTED 상태의 서브 상태들 각각으로의 상태 전이를 위한 지연 시간 즉, t CRX , t SDRX , t LDRX 에 대응하는 구동 시간을 갖는 상태 변화 타이머를 구동시킨다. 그리고, 가장 최근에 송수신한 패킷의 송수신 시점으로부터, 또는 해당 모뎀의 현재 상태에 대응하는 시점으로부터 해당 상태 변화 타이머의 구동시간만큼 시간이 흘렀는지를 체크하여 현재 상태를 결정할 수 있다. 다른 실시 예에 따라 해당 모뎀이 자신이 RRC 상태를 알려주는 인터페이스(interface)를 제공하는 경우, 상기 인터페이스를 사용하여 상기 모뎀의 현재 상태를 획득할 수도 있다.
그리고, 모뎀의 향후 상태 변화는 모뎀에서 현재 동작 중인 어플리케이션들 각각에 대한 네트워킹 패턴을 사용하여 예측할 수도 있다. 즉, 각 어플리케이션에 대해 일정 기간의 학습을 통해 해당 어플리케이션의 네트워킹 패턴(networking pattern)을 검출하고, 이를 사용하여 다음 전송 시점을 예측한다. 예를 들어, 미리 결정된 시간 동안 어플리케이션 A가 30초 간격으로 서버와 패킷을 송수신함을 확인한 경우를 가정하자. 그러면, 현재 어플리케이션 A가 동작 중인 상태에서 10초 전에 패킷을 서버와 교환한 경우를 가정하면, 모뎀은 20초 후에 다음 패킷에 대한 송/수신이 발생할 것이라고 예측할 수 있다.
-패킷 전송 지연 적용시 발생하는 전력 이득(Pgain) 계산
본 발명의 실시 예에 따라 해당 패킷에게 예측한 결과를 기반으로 전송 지연을 적용할 경우에 대한 전력 이득(Pgain)은 하기 <수학식2>와 같이 정의될 수 있다.
<수학식 2>
Pgain = 해당 패킷에게 전송 지연을 적용하지 않을 경우 전력 소모량 - 해당 패킷에게 전송 지연을 적용한 경우 전력 소모량
그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 모뎀은 해당 패킷의 전송 요청 시점에서 현재 상태와, 향후 상태를 예측한 결과에 따라 총 9개의 실시 예로 분류하여 Pgain을 계산한다. 먼저, 모뎀의 현재 상태는 크게 RRC_CONNECTED 상태와 RRC_IDLE 상태로 분류된다.
도 4a는 본 발명의 실시 예에 따라 RRC_CONNECTED 상태의 모뎀이 패킷 전송 지연 시 발생하는 전력 이득을 계산하는 일 예를 도시한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 모뎀의 패킷 전송 지연 시 발생하는 전력 이득은 총 5개의 케이스(case)로 분류하여 계산될 수 있다.
Case 1-1은 다음 패킷 pnext의 전송 요청 시점 tr'이 현재 패킷 pc의 전송 요청 시점 tr(400)과 이전 패킷 pprev의 전송시점 tx로부터 tail time ttail(402)에 대응하는 시구간 사이에서 발생한 경우(
Figure 112014083789273-pat00001
)이다. 이 경우, 상기 <수학식 2>에 따른 전력 이득을 계산하면, P gain는 항상 '0'보다 큰 값으로 계산되므로, 패킷 전송 지연을 적용할 수 있다.
Case 1-2는 다음 패킷 pnext의 전송 요청 시점 tr'이 이전 패킷 pprev의 ttail(402)가 끝난 시점으로부터 현재 패킷 pc의 ttail(404)이 끝나는 시점에 대응하는 시구간 사이에서 발생하는 경우(
Figure 112014083789273-pat00002
)이다. 이 경우, 상기 <수학식 2>에 따른 Pgain는 하기 <수학식 3>과 같이 계산된다.
<수학식 3>
Figure 112014083789273-pat00003
여기서, PPM은 모뎀이 RRC_CONNECTED에서 RRC_IDLE 상태 전이 시 발생하는 전력량을 나타낸다.
Case 1-3은 다음 패킷 pnext의 전송 요청 시점 tr'이 현재 패킷 pc의 ttail(404)이 끝나는 시점으로부터 현재 패킷 pc에게 패킷 전송 지연을 적용할 수 있는 최대 지연 가능 시간 td(406)에 대응하는 시구간 내에서 발생한 경우(
Figure 112014083789273-pat00004
)이다. 이 경우, 상기 <수학식 2>에 따른 pgain는 하기 <수학식 4>와 같이 계산된다.
<수학식4>
Figure 112014083789273-pat00005
상기한 바와 같이 계산된 Case 1-3의 P gain는 항상 0 이상의 값을 가지므로, 패킷 전송 지연을 적용할 수 있다.
Case 1-4는 다음 패킷 pnext의 전송 요청 시점 tr'이 상기 최대 지연 가능 시간 td (406)으로부터 전송 지연된 pc의 ttail(408)에 대응하는 시구간 내에서 발생하는 경우(
Figure 112014083789273-pat00006
)이다. 이 경우, 상기 <수학식 2>에 따른 P gain는 하기 <수학식 5>와 같이 계산된다.
<수학식 5>
Figure 112014083789273-pat00007
Case 1-5는 다음 패킷 pnext의 전송 요청 시점 tr'이 전송 지연된 pc의 ttail(408)에 대응하는 시구간 이후에 발생한 경우(
Figure 112014083789273-pat00008
)이다. 이 경우, 상기 <수학식 2>에 따른 P gain는 하기 <수학식 6>과 같이 계산된다.
<수학식 6>
Figure 112014083789273-pat00009
상기한 바와 같이, Case 1-5에 대해 계산되는 P gain는 항상 0이하의 값을 갖는다. 이에 따라, Case 1-5의 상황에서 패킷 전송 지연을 적용할 경우, 오히려 전력이 낭비되므로, 본 발명의 실시 예에서는 패킷 전송 지연을 적용하지 않는다.
도 4b는 본 발명의 실시 예에 따라 RRC_IDLE 상태의 모뎀이 패킷 전송 지연 시 발생하는 전력 이득을 계산하는 일 예를 도시한 도면이다.
도 4b를 참조하면, 모뎀의 패킷 전송 지연 시 발생하는 전력 이득은 총 4개의 케이스(case)로 분류하여 계산될 수 있다.
Case 2-1은 다음 패킷 pnext의 전송 요청 시점 tr'이 현재 패킷 pc의 전송 요청 시점 tr(400)로부터 pc의 ttail(404)이 끝나는 시점 사이에 대응하는 시구간 사이에서 발생하는 경우(
Figure 112014083789273-pat00010
), 상기 <수학식 2>에 따른 P gain는 하기 <수학식 7>과 같이 계산된다. 이 경우, 계산된 P gain는 항상 0보다 큰 값을 갖는다.
<수학식 7>
Figure 112014083789273-pat00011
Case 2-2은 다음 패킷 pnext의 전송 요청 시점 tr'이 pc의 ttail(404)이 끝나는 시점으로부터 현재 패킷 pc에게 패킷 전송 지연을 적용할 수 있는 최대 지연 가능 시간 td(406)에 대응하는 시구간 내에서 발생한 경우(
Figure 112014083789273-pat00012
), 상기 <수학식 2>에 따른 P gain는 하기 <수학식 8>과 같이 계산된다. 이 경우에도, 계산된 P gain는 항상 0보다 큰 값을 갖는다.
<수학식 8>
Figure 112014083789273-pat00013
Case 2-3은 다음 패킷 pnext의 전송 요청 시점 tr'이 현재 패킷 pc에게 패킷 전송 지연을 적용할 수 있는 최대 지연 가능 시간 td(406)으로부터 전송 지연된 pc의 ttail이 끝나는 시점에 대응하는 시구간 내에서 발생한 경우(
Figure 112014083789273-pat00014
), 상기 <수학식 2>에 따른 Pgain는 하기 <수학식 9>와 같이 계산된다. 이 경우에도, 계산된 Pgain는 항상 0보다 큰 값을 갖는다.
<수학식 9>
Figure 112014083789273-pat00015
마지막으로, Case 2-4는 다음 패킷 pnext의 전송 요청 시점 tr'이 최대 지연 가능 시간 td(406)만큼 전송 지연된 pc의 ttail이 끝나는 시점 이후 시구간 내에서 발생한 경우(
Figure 112014083789273-pat00016
), 상기 <수학식 2>에 따른 Pgain는 0으로 계산된다.
결과적으로, 도 4b의 4가지 실시 예 중 2-4 case를 제외한 나머지 case는 Pgain 의 값이 모두 0보다 큰 양수로 계산되므로, 해당 패킷에게 전송 지연을 적용할 수 있다. 그리고, 2-4 case의 경우에는, Pgain의 값이 0이므로, 전송 지연을 적용하지 않는다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 모뎀은 상기 <수학식 2>에 따라 계산된 전력 이득이 0이하인 경우(Pgain ≤ 0)에, 전송 요청된 패킷에 대해 전송 지연을 적용하지 않고, 기존의 전송 시점에서 해당 패킷을 전송하도록 스케쥴링한다.
-패킷 스케줄링 기법
본 발명의 실시 예에 따른 모뎀은 전송 요청된 패킷에 대해 전송 지연의 적용이 가능한 지 여부를 확인한다. 구체적으로, 패킷의 전송 요청을 전달한 어플리케이션이 현재 사용자와의 상호 작용이 가능 (user-interactive)한 장치 예를 들어, 터치 스크린 (touch screen), 스피커 (speaker) 및 마이크 (mic) 등을 사용하는 지 여부를 확인한다. 만약, 상기 어플리케이션이 사용자와의 상호 작용이 가능한 장치를 사용하는 경우, 해당 패킷은 패킷 전송 지연이 적용 불가능한 패킷으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 스마트폰의 화면을 장악하고 있는 웹 브라우저 (web browser), 백그라운드에서 음악을 재생 중인 음원 제공 어플리케이션 등을 포함할 수 있다. 만약, 상기 어플리케이션이 사용자와의 상호 작용이 가능한 장치를 사용하지 않는 경우, 해당 패킷을 패킷 전송 지연이 적용 가능한 패킷으로 판단할 수 있다.
상기 확인 결과, 패킷 전송 지연이 불가능한 패킷일 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 모뎀은 패킷 전송 지연 없이 해당 패킷의 전송 요청 시점에서 상기 패킷을 전송하도록 스케쥴링한다.
상기 확인 결과, 전송 요청된 패킷이 패킷 전송 지연이 가능한 패킷이면, 상기 패킷에 대해 패킷 전송 지연으로 인한 Pgain을 계산한다. 그리고, 계산된 P gain값 값이 0보다 큰 경우에만, 상기 패킷의 전송을 지연한다.
그리고, 본 발명의 실시 예에서는 해당 패킷에 전송 지연을 적용하기로 결정한 경우, 이미 전송 지연이 적용된 패킷들의 존재 여부를 확인한다. 그리고, 전송 지연된 패킷들이 존재하면, 현재 패킷의 전송 지연 시 존재하는 패킷들을 함께 전송한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 패킷 전송 지연 시 전력 이득을 계산하고, 이를 기반으로 패킷의 전송 시점을 스케쥴링하는 전체 동작 흐름도의 일 예이다.
도 5를 참조하면, 500단계에서 모바일 장치의 모뎀은 현재 동작 중인 어플리케이션들을 모니터링하여 상기 어플리케이션들 중 적어도 하나의 어플리케이션으로부터 패킷의 전송 요청이 수신되었는 지 확인한다. 상기 확인 결과, 전송 요청의 미수신 상태이면, 계속해서 패킷의 전송 요청이 수신될 때까지 상기 모니터링 동작을 수행한다.
상기 확인 결과, 패킷의 전송 요청이 수신된 경우, 505단계에서 상기 모뎀은 전송 요청된 패킷이 전송 지연이 적용 가능한 패킷인지 여부를 검사한다.
상기 검사 결과, 상기 전송 요청된 패킷이 패킷 전송 지연이 적용 불가능한 경우, 510단계에서 상기 모뎀은 이미 전송 지연이 적용된 패킷들이 존재하는 지 확인한다. 만약, 전송 지연된 패킷들이 존재할 경우, 상기 전송 요청된 패킷을 존재하는 패킷들과 함께 전송한다.
상기 검사 결과, 상기 요청된 패킷이 전송 지연이 적용 가능한 패킷일 경우, 515단계에서 상기 모뎀은 상기 요청된 패킷의 패킷 전송 지연 시 전력 이득을 계산하기 위해서 현재 상태를 확인한다. 그리고, 520단계에서 상기 모뎀은 향후 상태 변화의 예측을 위해 시스템에 동작 중인 어플리케이션들 각각의 네트워킹 패턴 중 매칭되는 패턴들을 찾는다. 525단계에서 상기 모뎀은 상기 매칭되는 패턴을 통해 어플리케이션들 각각의 다음 패킷에 대한 송/수신 시점을 예측하고, 그 중 가장 가까운 시점을 다음 패킷 송/수신 예측 시점으로 결정한다.
530단계에서 상기 모뎀은 상기 확인한 모뎀의 현재 상태와 상기 결정한 다음 패킷 송/수신 예측 시점을 이용하여 상기 요청된 패킷에 대해 전송 지연으로 인한 전력 이득을 계산한다. 상기 전력 이득을 계산하는 실시 예들은 앞서 설명한 도 4a 내지 도 4b의 case들로 설명될 수 있다.
그리고, 535단계에서 상기 모뎀은 계산된 전력 이득이 0을 초과하는 지 확인한다. 상기 확인결과, 계산된 전력 이득이 0이하의 값이면, 510단계로 진행하여 상기 요청된 패킷에 대해 전송 지연을 적용하지 않고 바로 전송한다. 이 경우에도, 기존의 전송 지연이 적용된 패킷들이 존재하면 상기 요청된 패킷과 함께 이들을 바로 전송한다.
상기 확인 결과, 상기 계산된 전력 이득이 0 이상의 양수이면, 540단계에서 상기 모뎀은 상기 요청된 패킷에 대해 상기 결정한 다음 패킷 송/수신 예측 시점을 기반으로 전송 지연을 적용하고, 상기 요청된 패킷에 대해 최대 지연 가능 시간까지 타이머를 설정한다. 그리고, 상기 요청된 패킷에 대해 설정된 상기 타이머의 구동 시간이 만료되면, 존재하는 패킷 전송 지연이 적용된 패킷들과 함께 상기 요청된 패킷을 전송한다.
도 6은 본 발병의 실시 예에 따른 모바일 장치의 일 예이다.
도 6을 참조하면, 모바일 장치(600)는 일 예로, 제어부(602)와, 송수신부(604)와, 패킷 전송 지연 적용 여부 판단부(606) 및 전력 이득 계산부(608)를 포함한다. 이러한 모바일 장치의 구성은 일 예로서 도시한 것일 뿐, 사업자의 의도나 실시 예에 따라 서브 유닛들이 하나의 유닛으로 통합되거나 보다 세분화될 수 있다.
상기 제어부(602)는 모바일 장치에서 현재 구동 중인 어플리케이션들을 모니터링한다. 상기 송수신부(604)를 통해서 상기 어플리케이션들 중 패킷의 전송 요청한 어플리케이션을 감지하면, 상기 제어부(602)는 상기 패킷이 전송 지연이 적용 가능한 지 여부를 판단하도록 상기 패킷 전송 지연 적용 여부 판단부(606)를 제어한다. 상기 패킷 전송 지연 적용 여부 판단부(606)는 앞서 설명한 505단계에 상응하게 동작한다. 상기 패킷이 전송 지연이 가능한 경우, 상기 제어부(602)는 상기 전력 이득 계산부(608)가 상기 패킷의 전송 지연 시 발생 가능한 전력 이득을 계산하도록 제어한다. 상기 계산 동작은 도 5의 525단계 내지 530단계에 상응하게 동작한다. 상기 제어부(602)는 상기 계산된 전력 이득이 양수인지 판단하고, 양수이면, 예측한 다음 패킷 송/수신 예측 시점을 이용하여 상기 패킷에 전송 지연이 적용되도록 상기 송수신부(604)를 제어한다. 상기 전력 이득이 0 이하의 값이면, 상기 패킷이 바로 전송되도록 상기 송수신부(604)를 제어한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 일반적인 패킷 전송 지연 대비 본 발명의 실시 예에 따른 패킷 전송 지연 시 전력 이득을 비교한 결과 그래프이다.
도 7을 참조하면, 일 예로, 모바일 장치에서 총 7개의 어플리케이션이 사용하는 경우를 가정하였다. Foreground 에서는 실시간 스포츠 문자 중계를 수행하는 LiveScore 어플리케이션을 실행중이며, 상기 어플리케이션은 60초 간격으로 데이터를 갱신한다. 그리고, background에서는 BBC News, Facebook, ESPN, Bloomberg, Naver Line, 기상청 각각의 어플리케이션을 수행하였다. 상기 어플리케이션들을 200분 동안 실행시키고, 그 동안의 총 소모 전력을 Monsoon Power Monitor로 측정하였다.
그 결과, 200분 동안 스마트폰의 총 전력 소모량은 9,020J로 측정되었으며, 지연 가능한 패킷들의 최대 지연 가능 시간에 따른 전력 절감량을 나타낸 도 7에서는, 최대 지연 가능 시간이 43초일 때, 457J (5.1%) 절감 가능함을 나타내고 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시 예에서는, 전송 지연 시 획득 가능한 전력 이득을 계산하고, 계산된 전력 이득이 양수인 경우에만 해당 패킷에 전송 지연을 적용한다. 이에 따라 전송 지연을 적용함에 따라 전력 손해가 발생하는 상황을 방지할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (18)

  1. 모바일 장치에서 패킷의 전송 시점을 결정하는 방법에 있어서,
    동작 중인 적어도 하나의 어플리케이션으로부터 패킷의 전송 요청을 검출하는 과정과,
    제1 전송 시점에서 패킷을 전송할 시에 예측되는 제1 전력 소모량과 제2 전송 시점에서 패킷을 전송할 시에 예측되는 제2 전력 소모량을 획득하는 과정과,
    상기 제1 전력 소모량과 상기 제2 전력 소모량을 비교하여 전력 이득을 결정하는 과정과,
    상기 결정한 전력 이득을 기반으로 상기 제1 전력 소모량이 상기 제2 전력 소모량보다 크다는 비교 결과에 응답하여 상기 제1 전송 시점으로부터 지연된 상기 제2 전송 시점에서 상기 패킷을 전송하는 과정을 포함하는 패킷의 전송 시점을 결정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전송 시점은, 상기 패킷의 다음 전송 시점이고,
    여기서, 상기 다음 전송 시점은 상기 적어도 하나의 어플리케이션에 대응하는 미리 결정된 패턴을 기반으로 결정됨을 특징으로 하는 패킷의 전송 시점을 결정하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    전송 시점이 지연된 패킷들이 존재하는지 결정하는 과정과,
    상기 전송 시점이 지연된 패킷들이 존재하면, 상기 패킷들과 함께 상기 패킷을 전송하는 과정을 더 포함하는 패킷의 전송 시점을 결정하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    다음 패킷의 전송 요청 시점이 상기 패킷의 전송 요청 시점 및 이전 패킷의 전송 시점으로부터 미리 정해진 시점까지의 시점 간격으로 생성되는 경우, 상기 제2 전송 시점에서 상기 패킷을 전송하는 과정을 더 포함하는 패킷의 전송 시점을 결정하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    다음 패킷의 전송 요청 시점이 상기 패킷의 미리 정해진 시점이 종료된 시점으로부터 상기 패킷의 상기 전송 시점을 지연시킬 수 있는 최대 지연 허용 시점까지의 시점 간격으로 생성되는 경우, 상기 제2 전송 시점에서 상기 패킷을 전송하는 과정을 더 포함하는 패킷의 전송 시점을 결정하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 결정한 전력 이득을 기반으로 상기 제1 전력 소모량이 상기 제2 전력 소모량보다 작다는 비교 결과에 응답하여 상기 제1 전송 시점에서 상기 패킷을 전송하는 과정을 더 포함하는 패킷의 전송 시점을 결정하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 결정한 전력 이득을 기반으로 상기 제1 전력 소모량이 상기 제2 전력 소모량보다 작다는 비교 결과에 응답하여 전송 시점이 지연되는 패킷들이 존재하는지를 결정하는 과정과,
    상기 전송 시점이 지연되는 패킷들이 존재하는 경우, 상기 전송 시점이 지연되는 패킷들과 함께 상기 패킷을 전송하는 과정을 더 포함하는 패킷의 전송 시점을 결정하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 어플리케이션이 현재 사용자와 상호 작용이 가능한 장치를 사용하지 않는 경우, 상기 패킷의 상기 전송 시점을 지연시킬 수 있는 것으로 결정하는 과정을 더 포함하는 패킷의 전송 시점을 결정하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 현재 사용자와 상호 작용이 가능한 장치는 터치 스크린, 스피커 및 마이크로폰 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 패킷의 전송 시점을 결정하는 방법.
  10. 패킷의 전송 시점을 결정하기 위한 장치에 있어서,
    제어부의 제어에 따라 패킷을 전송하는 송수신부와,
    동작 중인 적어도 하나의 어플리케이션으로부터 상기 패킷의 전송 요청을 검출하고, 제1 전송 시점에서 패킷을 전송할 시에 예측되는 제1 전력 소모량과 제2 전송 시점에서 패킷을 전송할 시에 예측되는 제2 전력 소모량을 획득하고, 상기 제1 전력 소모량과 상기 제2 전력 소모량을 비교하여 전력 이득을 결정하고, 상기 결정한 전력 이득을 기반으로 상기 제1 전력 소모량이 상기 제2 전력 소모량보다 크다는 비교 결과에 응답하여 상기 제1 전송 시점으로부터 지연된 상기 제2 전송 시점에서 상기 패킷을 전송하도록 상기 송수신부를 제어하는 제어부를 포함하는 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제2 전송 시점은,
    상기 패킷의 다음 전송 시점이고,
    여기서, 상기 다음 전송 시점은 상기 적어도 하나의 어플리케이션에 대응하는 미리 결정된 패턴을 기반으로 결정됨을 특징으로 하는 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제어부는,
    전송 시점이 지연된 패킷들이 존재하는지 결정하고, 상기 전송 시점이 지연된 패킷들이 존재하면, 상기 패킷들과 함께 상기 패킷을 전송하도록 상기 송수신부를 제어함을 특징으로 하는 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 제어부는,
    다음 패킷의 전송 요청 시점이 상기 패킷의 전송 요청 시점 및 이전 패킷의 전송 시점으로부터 미리 정해진 시점까지의 시점 간격으로 생성되는 경우, 상기 제2 전송 시점에서 상기 패킷을 전송하도록 상기 송수신부를 제어함을 특징으로 하는 장치.
  14. 제10항에 있어서, 상기 제어부는,
    다음 패킷의 전송 요청 시점이 상기 패킷의 미리 정해진 시점이 종료된 시점으로부터 상기 패킷의 상기 전송 시점을 지연시킬 수 있는 최대 지연 허용 시점까지의 시점 간격으로 생성되는 경우, 상기 제2 전송 시점에서 상기 패킷을 전송하도록 상기 송수신부를 제어함을 특징으로 하는 장치.
  15. 제10항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 결정한 전력 이득을 기반으로 상기 제1 전력 소모량이 상기 제2 전력 소모량보다 작다는 비교 결과에 응답하여 상기 제1 전송 시점에서 상기 패킷을 전송하도록 상기 송수신부를 제어함을 특징으로 하는 장치.
  16. 제10항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 결정한 전력 이득을 기반으로 상기 제1 전력 소모량이 상기 제2 전력 소모량보다 작다는 비교 결과에 응답하여 전송 시점이 지연되는 패킷들이 존재하는지를 결정하고,
    상기 전송 시점이 지연되는 패킷들이 존재하는 경우, 상기 전송 시점이 지연되는 패킷들과 함께 상기 패킷을 전송하도록 상기 송수신부를 제어함을 특징으로 하는 장치.
  17. 제10항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 적어도 하나의 어플리케이션이 현재 사용자와 상호 작용이 가능한 장치를 사용하지 않는 경우, 상기 패킷의 상기 전송 시점을 지연시킬 수 있는 것으로 결정함을 특징으로 하는 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 현재 사용자와 상호 작용이 가능한 장치는 터치 스크린, 스피커 및 마이크로폰 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 장치.
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