KR102282792B1 - 무선랜에서의 트래픽 제어장치 및 그 장치의 구동방법 - Google Patents

무선랜에서의 트래픽 제어장치 및 그 장치의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선랜에서의 트래픽 제어장치 및 그 장치의 구동방법에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 무선랜에서의 트래픽 제어장치는, 주변에 위치하는 복수의 단말장치와 통신하는 트래픽 제어장치로서, 복수의 단말장치로부터 상향링크(UP)의 제1 모드에서 데이터 프레임을 수신하는 통신 인터페이스부, 및 복수의 단말장치로부터 성공적으로 수신되는 데이터의 길이 및 상향 처리율을 근거로 하향링크(DL)의 제2 모드로 전환하여 복수의 단말장치로 데이터를 전송하되, 복수의 단말장치 중 하나인 제1 단말장치에서 지정 시간 내에 데이터 프레임이 미수신될 때 상향링크의 제3 모드로 동작하여 복수의 단말장치 중 다른 하나인 제2 단말장치로 데이터 상향 전송 권한을 주어 데이터 프레임을 수신한 후 하향링크(DL)의 제2 모드로 전환하여 제2 단말장치로 데이터를 하향 전송하도록 통신 인터페이스부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

무선랜에서의 트래픽 제어장치 및 그 장치의 구동방법{Apparatus for Controlling Traffic in WLAN and Driving Method Thereof}
본 발명은 무선랜에서의 트래픽 제어장치 및 그 장치의 구동방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 가령 액세스포인트(AP) 등의 무선랜 통신장치로서 주변의 단말장치와 비참여 경쟁 방식으로 데이터를 송수신하여 처리율(throughput)의 성능을 항상시키고 상하향 링크간의 공정성(fairness)을 공급하며, 특정 단말을 위한 지연 서비스 품질(QoS)을 보장하는 무선랜에서의 트래픽 제어장치 및 그 장치의 구동방법에 관한 것이다.
IEEE 802.11 표준은 애드혹 모드(ad-hoc mode)와 인프라스트럭처 모드(infrastructure mode)의 두 종류의 방식을 정의하고 있다. 애드혹 모드는 AP(access point) 없이 단말들 간에 직접적으로 통신하는 방식이고, 반면 인프라스트럭처 모드는 여러 단말들이 AP와 통신하는 방식이다. 인프라스트럭처 모드에서 단말들은 CSMA/CA(carrier sense multiple access with collision avoidance)로 알려져 있는 DCF 모드를 이용하여 AP와 통신한다. DCF 모드에서 단말은 채널의 상황을 감지하다가 채널이 DIFS(distributed interframe space) 시간만큼 유휴 상태가 지속되면 전송을 수행하기 시작한다.
반면에, 채널이 혼잡(busy) 상태일 경우 DIFS만큼 유휴 상태가 유지될 때까지 기다린 후 충돌확률을 낮추기 위하여 랜덤백오프 알고리즘(random backoff algorithm)을 이용하여 백오프 타이머(backoff timer)를 설정하고 이 시간을 줄여가면서 위와 같은 과정을 반복한다. 하나의 AP와 해당 AP에 등록된 여러 단말들이 경쟁을 통해 전송 기회를 얻기 때문에 단말의 수가 늘어날수록 충돌의 발생 확률이 증가하여 전체 처리율 저하와 상하향 링크 간의 처리율 불균형이 점점 심각해진다.
지금까지 많은 연구들이 위에서 언급한 문제점들을 해결하고자 하였으나 방법에 있어서 단말들의 하드웨어 또는 소프트웨어의 수정이 불가피한 문제가 있다.
한국등록특허공보 제10-1558112호(2015.09.30) 한국등록특허공보 제10-1024874호(2011.03.18) 한국공개특허공보 제10-2014-0084171호(2014.07.04)
본 발명의 실시예는 가령 액세스포인트(AP) 등의 무선랜 통신장치로서 주변의 단말장치와 비참여 경쟁 방식으로 데이터를 송수신하여 처리율의 성능을 항상시키고 상하향 링크간의 공정성을 공급하며, 특정 단말을 위한 지연 서비스 품질(QoS)을 보장하는 무선랜에서의 트래픽 제어장치 및 그 장치의 구동방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 무선랜에서의 트래픽 제어장치는, 주변에 위치하는 복수의 단말장치와 통신하는 트래픽 제어장치로서, 상기 복수의 단말장치로부터 상향링크(UP)의 제1 모드(mode)에서 데이터 프레임을 수신하는 통신 인터페이스부, 및 상기 복수의 단말장치로부터 성공적으로 수신되는 데이터의 길이 및 상향 처리율(throughput)을 근거로 하향링크(DL)의 제2 모드로 전환하여 상기 복수의 단말장치로 데이터를 전송하되, 상기 복수의 단말장치 중 하나인 제1 단말장치에서 지정 시간 내에 데이터 프레임이 미수신될 때 상향링크의 제3 모드로 동작하여 상기 복수의 단말장치 중 다른 하나인 제2 단말장치로 데이터 상향 전송 권한을 주어 데이터 프레임을 수신한 후 하향링크(DL)의 상기 제2 모드로 전환하여 상기 제2 단말장치로 데이터를 하향 전송하도록 상기 통신 인터페이스부를 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 제1 모드에서 동작 중 상기 제3 모드로 동작하여 상기 복수의 단말장치와 비참여 경쟁 방식으로 통신할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 복수의 단말장치로부터 성공적으로 수신되는 데이터의 길이가 지정 조건을 만족할 때까지 데이터 프레임을 수신하여 상향 처리율을 측정하고, 상기 제1 모드가 종료되면 하향링크(DL)의 제2 모드로 전환하여 상기 측정한 상향 처리율 이상이 될 때까지 상기 복수의 단말장치로 데이터를 하향 전송할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로 전환되는 스위칭 시간 동안에 전송되는 데이터의 전송이 완료된 후 상기 제1 모드를 종료시킬 수 있다.
상기 제어부는, 단말장치마다 타이머를 설정하여 각 단말장치로부터 전송되는 데이터 프레임의 지정 시간을 계산할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 무선랜에서의 트래픽 제어장치의 구동방법은, 주변에 위치하는 복수의 단말장치와 통신하는 트래픽 제어장치의 구동방법으로서, 상기 복수의 단말장치로부터 상향링크(UP)의 제1 모드(mode)에서 데이터 프레임을 통신 인터페이스부에서 수신하는 단계, 및 제어부가, 상기 복수의 단말장치로부터 성공적으로 수신되는 데이터의 길이 및 상향 처리율을 근거로 하향링크(DL)의 제2 모드로 전환하여 상기 복수의 단말장치로 데이터를 전송하되, 상기 복수의 단말장치 중 하나인 제1 단말장치에서 지정 시간 내에 데이터 프레임이 미수신될 때 상향링크의 제3 모드로 동작하여 상기 복수의 단말장치 중 다른 하나인 제2 단말장치로 데이터 상향 전송 권한을 주어 데이터 프레임을 수신한 후 하향링크(DL)의 상기 제2 모드로 전환하여 상기 제2 단말장치로 데이터를 하향 전송하도록 상기 통신 인터페이스부를 제어하는 단계를 포함한다.
상기 제어하는 단계는, 상기 제1 모드에서 동작 중 상기 제3 모드로 동작하여 상기 복수의 단말장치와 비참여 경쟁 방식으로 통신할 수 있다.
상기 제어하는 단계는, 상기 복수의 단말장치로부터 성공적으로 수신되는 데이터의 길이가 지정 조건을 만족할 때까지 데이터 프레임을 수신하여 상향 처리율을 측정하고, 상기 제1 모드가 종료되면 하향링크(DL)의 제2 모드로 전환하여 상기 측정한 상향 처리율 이상이 될 때까지 상기 복수의 단말장치로 데이터를 하향 전송할 수 있다.
상기 제어하는 단계는, 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로 전환되는 스위칭 시간 동안에 전송되는 데이터의 전송이 완료된 후 상기 제1 모드를 종료시킬 수 있다.
상기 제어하는 단계는, 단말장치마다 타이머를 설정하여 각 단말장치로부터 전송되는 데이터 프레임의 지정 시간을 계산할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 가령 무선랜(WLAN) 통신을 수행하는 액세스포인트에서 상하향 데이터 처리율의 저하를 초래하지 않으면서 지연 서비스 품질을 보장할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예는 기존 소프트웨어의 간단한 수정만으로도 기존의 통신장치들과 호환성을 유지할 수 있어 서비스 개선시에도 비용이 절약될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선랜에서의 트래픽 제어시스템을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에서 사용되는 전송 모드와 각 전송 모드의 전송시간을 보여주는 도면,
도 3은 전송 모드 간 전송 절차를 보여주는 도면,
도 4는 도 1의 트래픽 제어장치의 세부구조를 예시한 블록다이어그램,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선랜에서의 트래픽 제어방법을 나타내는 도면, 그리고
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선랜에서의 트래픽 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선랜에서의 트래픽 제어시스템을 나타내는 도면, 도 2는 본 발명의 실시예에서 사용되는 전송 모드와 각 전송 모드의 전송시간을 보여주는 도면, 그리고 도 3은 전송 모드 간 전송 절차를 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선랜에서의 트래픽 제어시스템(90)은 복수의 단말장치(100), 통신망(110) 및 콘텐츠 등을 제공하는 서비스제공장치의 일부 또는 전부를 포함하며, 여기서 통신망(110)은 트래픽 제어장치(111)를 더 포함할 수 있다.
여기서, "일부 또는 전부를 포함한다"는 것은 서비스제공장치와 같은 일부 구성요소가 생략되어 트래픽 제어시스템(90)이 구성되거나, 서비스제공장치의 일부 또는 전부가 통신망(110)을 구성하는 네트워크장치(예: 무선교환장치 등)에 통합되어 구성될 수 있는 것 등을 의미하는 것으로서, 발명의 충분한 이해를 돕기 위하여 전부 포함하는 것으로 설명한다.
복수의 단말장치(100)는 액세스포인트(AP) 등의 트래픽 제어장치(111)와 통신을 수행하는 사용자 단말장치를 포함한다. 사용자 단말장치는 통상 스테이션(Station: STA)이라 명명되기도 한다. 복수의 단말장치(100)는 사용자 단말장치로서, 무선통신이 가능한 랩탑컴퓨터, 태블릿PC, 스마트폰 등 모바일 기반의 사용자 장치를 포함하며, 이러한 복수의 단말장치(100)는 트래픽 제어장치(111)와 근거리 무선통신(WLAN)을 수행할 수 있다. 근거리 무선통신으로서 와이파이(Wi-Fi), 지그비(Zigbee), 블루투스 및 적외선 통신 등 다양한 통신이 가능할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 복수의 단말장치(100)는 그 중에서도 무선랜, 와이파이라고 부르는 좁은 지역을 위한 컴퓨터 무선 네트워크에 사용되는 IEEE 802.11 표준에 따라 통신을 수행할 수 있다.
복수의 단말장치(100)는 트래픽 제어장치(111)와 통신을 수행하여 상향링크(Up Link)를 통해 데이터를 전송하고, 하향링크(Downlink)를 통해 데이터를 내려받는다. 복수의 단말장치(100)가 하나의 트래픽 제어장치(111)에 접속하여 데이터를 전송하는 관계로, 가령 채널 즉 상향링크 채널이 혼잡 상태에 있는 경우에는 경쟁을 통해 전송 기회를 갖는 하나의 단말장치(100)가 데이터를 전송하게 된다. 무엇보다 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 제어장치(111)는 복수의 단말장치(100)와 비참여 경쟁 방식으로 데이터를 수신한다. 다시 말해, 복수의 단말장치(100)는 경쟁 방식을 데이터를 전송할 수 있다 하더라도 트래픽 제어장치(111)는 비참여 경쟁 방식으로 데이터를 수신할 수 있다. 여기서, "비참여 경쟁 방식"이란 경쟁을 통해 하나의 단말장치(혹은 제1 단말장치)(MSn)가 데이터를 전송하게 되어 있으나, 지정 시간 내에 데이터가 수신되지 않을 때, 트래픽 제어장치(111)는 다른 단말장치(혹은 제2 단말장치)(MSn+1)에 가령 일시적으로 데이터 전송을 위한 권한을 부여하고 권한을 부여한 해당 단말장치(MSn+1)로부터 데이터가 수신되면 그에 대한 응답으로 하향링크를 통해 데이터를 내려주는 동작을 수행할 수 있다. 큰 틀에서는 경쟁 방식으로 데이터를 전송하지만, 세부적으로는 경쟁 단말의 수를 줄임으로써 충돌 확률을 낮추기 위하여 비참여 경쟁 방식을 수행한다고 볼 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 트래픽 제어장치(111)는 통신망(110)을 구성하는 하나의 구성요소일 수 있다. 다시 말해, 통신망(110)은 복수의 사용자 단말장치(100)가 가령 유무선 인터넷 등을 통해 외부장치, 가령 다양한 서비스를 제공하는 서비스 서버에 접속하여 서비스를 이용할 수 있도록 중간자의 역할을 수행한다고 볼 수 있다. 통신망(110)은 유무선 통신망을 모두 포함한다. 가령 통신망(110)으로서 유무선 인터넷망이 이용되거나 연동될 수 있다. 여기서, 유선망은 케이블망이나 공중 전화망(PSTN)과 같은 인터넷망을 포함하는 것이고, 무선 통신망은 CDMA, WCDMA, GSM, EPC(Evolved Packet Core), LTE(Long Term Evolution), 와이브로(Wibro) 망 등을 포함하는 의미이다. 물론 본 발명의 실시예에 따른 통신망(110)은 이에 한정되는 것이 아니며, 가령 클라우드 컴퓨팅 환경하의 클라우드 컴퓨팅망, 5G망 등에 사용될 수 있다. 가령, 통신망(110)이 유선 통신망인 경우 통신망(110) 내의 액세스포인트는 전화국의 교환국 등에 접속할 수 있지만, 무선 통신망인 경우에는 통신사에서 운용하는 SGSN 또는 GGSN(Gateway GPRS Support Node)에 접속하여 데이터를 처리하거나, BTS(Base Station Transmission), NodeB, e-NodeB 등의 다양한 중계기에 접속하여 데이터를 처리할 수 있다.
통신망(110)은 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 제어장치(111)와 같은 액세스포인트를 포함한다. 여기서의 액세스포인트는 건물 내에 많이 설치되는 펨토(femto) 또는 피코(pico) 기지국과 같은 소형 기지국을 포함한다. 펨토 또는 피코 기지국은 소형 기지국의 분류상 단말장치(100) 등을 최대 몇 대까지 접속할 수 있느냐에 따라 구분된다. 물론 액세스포인트는 단말장치(100) 등과 지그비 및 와이파이 등의 근거리 통신을 수행하기 위한 근거리 통신모듈을 포함할 수 있다. 액세스포인트는 무선통신을 위하여 TCP/IP 혹은 RTSP(Real-Time Streaming Protocol)를 이용할 수 있다. 여기서, 근거리 통신은 와이파이 이외에 블루투스, 지그비, 적외선, UHF(Ultra High Frequency) 및 VHF(Very High Frequency)와 같은 RF(Radio Frequency) 및 초광대역 통신(UWB) 등의 다양한 규격으로 수행될 수 있다. 이에 따라 액세스포인트는 데이터 패킷의 위치를 추출하고, 추출된 위치에 대한 최상의 통신 경로를 지정하며, 지정된 통신 경로를 따라 데이터 패킷을 다음 장치, 예컨대 서비스 서버와 같은 외부장치 등으로 전달할 수 있다. 액세스포인트는 일반적인 네트워크 환경에서 여러 회선을 공유할 수 있으며, 예컨대 라우터(router), 리피터(repeater) 및 중계기 등이 포함된다.
본 발명의 실시예에 따른 트래픽 제어장치(111)는 가령 액세스포인트(AP)로서 복수의 단말장치(100)와 IEEE 802.11 표준에 따라 무선랜 통신을 수행할 수 있다. 트래픽 제어장치(1110)는 복수의 단말장치(100)와 원활한 통신을 수행하기 위하여 상하향 링크간의 처리율 공정성을 유지하면서, 동시에 데이터 패킷을 전송하는 복수의 단말장치(100)간에 충돌 확률을 줄이기 위한 동작을 수행한다. 이를 위하여 트래픽 제어장치(111)는 비참여 경쟁 방식으로 통신을 수행한다. 좀더 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 제어장치(111)는 비참여 경쟁 방식의 통신을 수행하기 위해 도 2에서와 같이 제1 모드 내지 제3 모드로 동작한다. 제1 모드는 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이 DCF 상향링크 모드를 의미하고, 제2 모드는 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이 하향링크 모드를 의미하며, 제3 모드는 도 2의 (c)에서와 같이 CTS 상향링크 모드를 의미할 수 있다. 여기서, 상향링크는 업링크라 명명될 수도 있다. 도 2의 (a) 내지 (c)는 각 모드에 사용되는 데이터 패킷 구조를 보여준다고 볼 수 있다. 통상적으로 데이터 패킷은 헤더부와 페이로드부로 구분되며, 헤더부는 페이로드부의 데이터 생성과 관련한 부가 정보를 포함하며, 페이로드부는 화소 데이터와 같은 실질적인 데이터를 포함한다고 볼 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 트래픽 제어장치(111)는 처리율의 성능을 항상시키고 상하향 링크간의 공정성(fairness)을 공급하며, 특정 단말장치(100)를 위한 지연 서비스 품질(QoS)를 보장하기 위해서 위의 제1 내지 제3 모드로서 DCF 상향링크 모드(uplink mode), 하향링크 모드(Downlink mode), 그리고 CTS 상향링크 모드(uplink mode)를 사용한다. 각 모드는 기존 WLAN의 DCF 모드에서 사용하는 프로토콜을 간단히 수정함으로써 얼마든지 구현 가능할 수 있다. 따라서, 기존 방식들과 완벽히 호환이 가능함에 따라 지금까지 상용화된 IEEE 802.11 단말들에 위와 같은 성능 제공이 가능할 수 있다. 통상적으로 모드(mode)라 함은 기기 따위가 작동되는 특정 방식을 의미하며, 더 정확하게는 특정 조건 혹은 제어 명령에 동작하는 일련의 과정을 의미할 수 있다. 예를 들어, 하향링크 모드로 동작하는 경우 요청신호를 전송하여 데이터의 전송이 가능하지 상대 기기에서 응답(ACK)이 있을 때 데이터를 전송하고, 데이터 전송이 완료되고 상대 기기로부터 완료 통보가 있을 때 비로소 특정 모드에서의 동작이 완료되는 것이며, 이러한 일련의 동작이 하나의 세트(set)로서 동작하는 것을 의미할 수 있다. 물론 본 발명의 실시예에서는 그러한 의미나 동작에 특별히 한정하지는 않을 것이다.
도 3은 도 1의 복수의 단말장치(100) 중 하나인 제1 단말장치(MSn)와 다른 하나인 제2 단말장치(MSn+1)가 어떠한 방식으로 주변의 트래픽 제어장치(111)와 통신을 수행하는지 보여주고 있다. DCF 상향링크 모드는 모든 단말장치(100)들이 기존 방식의 DCF 모드처럼 서로 간의 경쟁을 통해 전송 기회를 획득한다. 하지만, DCF 상향링크 모드는 기존의 802.11 DCF 모드와는 달리 AP, 즉 트래픽 제어장치(111)가 경쟁에 참여하지 않는 것이 특징이다. 이와 같이 트래픽 제어장치(111)의 비참여 경쟁 방식의 제공은 경쟁 단말장치(100)의 수를 줄임으로써 충돌 확률을 낮출 수 있다. 그리고 하향링크 모드에서는 트래픽 제어장치(111)가 백오프 타임(backoff time)과 DIFS와는 무관하게 SIFS(Short Inter Frame Space) 시간 후에 임의의 단말장치, 가령 제2 단말장치(MSn+1)로 데이터를 전송하고 그 제2 단말장치(MSn+1)로부터 SIFS 시간 후에 응답신호(ACK)를 수신받게 된다. 이러한 하향링크 모드에서 트래픽 제어장치(111)가 DIFS보다 짧은 SIFS 후에 데이터를 전송하므로 다른 단말장치(100)들은 전송을 시도하지 않아 충돌 발생을 억제할 수 있다. 또한, 백오프 타임과 DIFS로 인한 오버헤드를 SIFS로 줄임으로써 전체 처리율 향상에도 기여할 수 있다. CTS 상향링크 모드는 특정 단말장치(100)에게 지연 서비스 품질을 보장하기 위하여 사용된다. DCF 상향링크 모드는 경쟁을 통해 통신이 이루어지므로 단말장치(100)의 수가 늘어날수록 하나의 단말장치(100)가 데이터를 전송하기까지의 시간이 증가하게 된다. 이러한 상황에서 VoIP(Voice Over Internet Protocol) 서비스와 같이 전송 지연에 민감한 특정 단말장치(100)는 전송할 기회를 자주 얻지 못함에 따라 지연 서비스 품질을 보장받기가 어려워진다. 이때, CTS 상향링크 모드로의 전환를 통해서 해당 특정 단말장치(100)에 전송 기회를 부여하여 지연 서비스 품질을 제공하는 것이 가능할 수 있게 된다.
한편, 외부장치는 다양한 형태의 서비스를 제공하는 콘텐츠 서버 등을 포함한다. 대표적으로, 포털 서비스를 제공하는 포털 서버 등이 이에 해당된다. 또한, 다양한 회사들이 웹상의 홈페이지 등을 통해 다양한 콘텐츠를 제공할 수 있다.
도 4는 도 1의 트래픽 제어장치의 세부구조를 예시한 블록다이어그램이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 제어장치(111)는 통신 인터페이스부(400), 제어부(410), 트래픽 관리부(420) 및 저장부(430)의 일부 또는 전부를 포함한다.
여기서, "일부 또는 전부를 포함한다"는 것은 저장부(430)와 같은 일부 구성요소가 생략되어 트래픽 제어장치(111)가 구성되거나, 트래픽 관리부(420)와 같은 일부 구성요소가 제어부(410)와 같은 다른 구성요소에 통합되어 구성될 수 있는 것 등을 의미하는 것으로서, 발명의 충분한 이해를 돕기 위하여 전부 포함하는 것으로 설명한다.
통신 인터페이스부(400)는 제어부(410)의 제어하에 복수의 단말장치(100)와 통신을 수행한다. 본 발명의 실시예에 따라 통신 인터페이스부(400)는 무선랜, 가령 와이파이 통신을 위한 통신모듈을 포함하며, 해당 통신모듈은 IEEE 802.11 표준의 통신을 수행할 수 있다.
통신 인터페이스부(400)는 제어부(410)의 제어하에 비참여 경쟁 방식으로 단말장치(100)과 통신을 수행한다. 다시 말해, 복수의 단말장치(100)가 서로 간의 경쟁을 통해 전송 기회를 획득할 수도 있지만, 특정 상황에서는 트래픽 제어장치(110)에서 특정 단말장치(100)에 데이터 전송 권한을 부여하고 권한을 부여받은 단말장치(100)로부터 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들어, VoIP 패킷 데이터 전송이 있는 경우 해당 단말장치(100)로 전송 권한을 부여하여 선순위로 데이터를 처리하고 이에 응답할 수 있다.
또한, 통신 인터페이스부(400)는 복수의 단말장치(100)로부터 지정 시간 동안 성공적으로 수신되는 데이터의 길이가 지정 조건을 만족할 때 처리을을 계산하고 계산한 처리율을 근거로 데이터 처리를 수행하되, 지정 단말장치(100)로부터 데이터 패킷이 수신될 때 기설정된 타이머(timer)를 통해 시간을 계산한 후 정상적인 데이터 수신이 없을 때, 해당 시간 동안만 다른 단말장치(100)에 전송 권한을 주어 처리율을 일정하게 유지하면서 경쟁에 참여하는 단말장치(100)의 수를 줄여 충돌 확률을 줄일 수 있다. 그 결과 지연 서비스 품질이 요구되는 특정 단말장치(100)의 경우에도 신속한 데이터 처리가 가능할 수 있다.
제어부(410)는 트래픽 제어장치(111)를 구성하는 도 4의 통신 인터페이스부(400), 트래픽 관리부(420) 및 저장부(430)의 전반적인 제어 동작을 담당한다. 예를 들어 제어부(410)는 복수의 단말장치(100)로부터 데이터 전송 요청이 있을 때, 트래픽 관리부(420)의 가령 스케줄링 동작에 따라 데이터를 처리할 수 있다. 다시 말해, 복수의 단말장치(100)와 트래픽 제어장치(111)는 데이터 송수신 처리를 위하여 상향링크를 통해 단말장치(100)로부터 데이터를 수신하고, 하향링크를 통해 복수의 단말장치(100)로 데이터를 내려보낸다. 이의 과정에서 모든 단말장치(100)에게 공정하게 데이터를 전송해야만 시간 딜레이를 줄일 수 있다. 물론 우선순위가 부여되어 데이터가 처리될 수도 있지만, 음성과 같은 경우에는 사용자들이 청각적으로 시간 지연에 대하여 빠르게 감지할 수 있으므로 선처리하는 것이 바람직하다.
트래픽 관리부(420)는 본 발명의 실시예에 따른 통신 동작 즉 비참여 경쟁 방식의 동작을 수행할 수 있다. 트래픽 관리부(420)는 제1 모드, 가령 DCF 상향링크 모드에서 복수의 단말장치(100)로부터 데이터가 수신되는 경우, 성공적으로 수신되는 데이터만을 계산하여 상향 처리율을 측정한다. 만약 데이터의 길이가 짧으면 DCF 상향링크 모드동안 한개 이상의 데이터를 단말장치(100)들로부터 수신하는 것이 가능하여 계속해서 상향 처리율을 측정한다.
DCF 상향링크 모드가 끝나면 트래픽 관리부(420)는 제2 모드인 하향링크 모드로 전환 즉 스위칭하고 단말장치(100)들로 데이터를 전송한다. DCF 상향링크 모드에서 하향링크 모드로의 스위칭은 정해진 스위칭 시간에 트래픽 관리부(420) 즉 트래픽 제어장치(111)로의 데이터 전송이 완료된 뒤에 이루어지게 된다. 하향링크 모드에서 트래픽 관리부(420)는 측정한 상향 처리율과 일치 또는 초과할 때까지 임의의 단말장치(100)들에게 데이터를 연속적으로 전송을 수행한다. 이 과정을 반복하여 트래픽 관리부(420)는 상하향링크 간의 처리율 공정성을 유지할 수 있다. 그러나 단말장치(100)의 수가 늘어날수록 DCF 상향링크 모드에서 단말장치(100)간의 충돌 확률이 증가하고 하나의 단말장치(100)가 데이터를 전송하기 위해 필요한 시간 역시 증가하게 된다. 이러한 상황은 전체 처리율의 저하를 초래하고 지연 서비스 품질(QoS)이 요구되는 특정 단말장치(100)는 지연 서비스 품질을 제공받기가 어려워진다.
이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 관리부(420)는, 지연 서비스 품질을 보장하기 위해 특정 단말장치(100)가 상향링크로 데이터를 전송할 때 해당 단말장치(100)를 위한 타이머를 설정한다. 타이머 값은 상향 전송 후 지속적으로 증가하게 되고 트래픽 관리부(420)는 특정 단말장치(100)로부터 데이터를 받을 때마다 해당 타이머를 재설정한다. 만약 타이머가 일정 기준값(혹은 문턱값, 임계값)을 초과하였는 데에도 그 타이머에 해당하는 특정 단말장치(100)가 데이터를 전송하지 못하였을 경우 트래픽 관리부(420)는 특정 단말장치(100)로 CTS를 전송한다. 그때 CTS를 수신받은 특정 단말장치(100)는 상향 전송할 권한을 얻게 되고 경쟁과 상관없이 전송을 수행하게 된다. 특정 단말장치(100)를 위한 하향링크 전송은 특정 단말장치(100)의 상향 전송이 끝나자마자 바로 하향링크 모드로 전환하여 하향 전송을 수행함으로써 특정 단말장치(100)에게 상하향 전송을 위한 지연 서비스 품질을 보장해 줄 수 있게 된다.
저장부(430)는 제어부(410)의 제어하에 처리되는 다양한 정보 및 데이터를 임시 저장할 수 있다. 여기서, 정보라 함은 도 2에서 볼 때 헤더부에 포함되는 부가 정보 등을 포함하거나 간단한 요청 및 응답 신호를 의미할 수 있다. 또한, 데이터는 도 1의 페이로드부에 포함되는 화소데이터와 같은 실질적인 데이터를 의미할 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예에서는 그러한 용어의 개념에 특별히 한정하지는 않을 것이다.
나아가, 본 발명의 다른 실시예로서 제어부(410)는 CPU 및 메모리를 포함할 수 있으며, 원칩화하여 형성될 수 있다. CPU는 제어회로, 연산부(ALU), 명령어해석부 및 레지스트리 등을 포함하며, 메모리는 램을 포함할 수 있다. 제어회로는 제어동작을, 그리고 연산부는 2진비트정보의 연산동작을, 그리고 명령어해석부는 인터프리터나 컴파일러 등을 포함하여 고급언어를 기계어로, 또 기계어를 고급언어로 변환하는 동작을 수행할 수 있으며, 레지스트리는 소프트웨어적인 데이터 저장에 관여할 수 있다. 상기의 구성에 따라, 가령 도 1의 트래픽 제어장치(111)의 동작 초기에 트래픽 관리부(420)에 저장되어 있는 프로그램을 복사하여 메모리 즉 램(RAM)에 로딩한 후 이를 실행시킴으로써 데이터 연산 처리 속도를 빠르게 증가시킬 수 있을 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선랜에서의 트래픽 제어방법을 나타내는 도면이다.
설명의 편의상 도 5를 도 1과 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 제어장치(111)는 복수의 단말장치(100)로부터 상향링크의 제1 모드에서 데이터 프레임을 수신한다(S500). 여기서, 제1 모드는 DCF 상향링크 모드로서, 기존의 DCF 모드에서 서로 간의 경쟁을 통해 복수의 단말장치(100)가 전송 기회를 획득하지만, 트래픽 제어장치(111)는 경쟁에 참여하지 않는 것에 차이가 있다고 볼 수 있다. 즉 AP로서의 트래픽 제어장치(111)는 비참여 경쟁 방식을 수행하여 경쟁 단말장치(100)의 수를 줄여 충돌 확률을 낮춘다.
또한, 트래픽 제어장치(111)는 복수의 단말장치(100)로부터 성공적으로 수신되는 데이터의 길이 및 상향 처리율을 근거로 하향링크(DL)의 제2 모드로 전환하여 복수의 단말장치(100)로 데이터를 전송하고, 복수의 단말장치(100) 중 하나인 제1 단말장치(MSn)에서 지정 시간 내에 데이터 프레임이 미수신될 때 상향링크의 제3 모드로 동작하여 복수의 단말장치(100) 중 다른 하나인 제2 단말장치(MSn+1)로 데이터 상향 전송 권한을 주어 데이터 프레임을 수신한 후 하향링크(DL)의 제2 모드로 전환하여 제2 단말장치(MSn+1)로 데이터를 하향 전송할 수 있다(S510). 여기서, 상향링크의 제3 모드는 CTS 상향링크 모드를 의미한다. 반면, 상향링크의 제1 모드는 DCF 상향링크 모드를 나타낸다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 데이터 패킷 구조가 상당히 다른 것을 알 수 있다.
물론 이의 과정에서 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 제어장치(111)는 지연 서비스 품질을 보장하기 위하여 특정 단말장치(100)로부터 상향링크로 데이터가 전송될 때 해당 단말장치(100)를 위한 타이머를 설정하고 데이터를 수신할 때마다 타이머를 재설정하며, 이러한 타이머를 통해 지정 시간을 측정할 수 있다. 이와 같이 시간을 특정하여 기준값을 초과해도 데이터가 수신되지 않을 때, 트래픽 제어장치(111)는 특정 단말장치(100)에 상향 전송 권한을 부여하여 가령 일시적으로 또는 일회성으로 데이터를 처리할 수 있다.
상기한 내용 이외에도 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 제어장치(111)는 다양한 동작을 수행할 수 있으며, 기타 자세한 내용은 앞서 충분히 설명하였으므로 그 내용들로 대신하고자 한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선랜에서의 트래픽 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
설명의 편의상 도 6을 도 1과 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 복수의 단말장치(STA: Station)(100)는 DCF 상향링크 모드(혹은 제1 모드)에서 트래픽 제어장치(111)로 데이터 프레임을 전송한다(S600). 특정 단말장치(100)는 데이터 전송을 성공적으로 마치거나 충돌 또는 좋지 못한 무선 채널 상황으로 인해 전송을 실패할 수도 있다.
이때, 트래픽 제어장치(111)는 성공적으로 전송된 데이터만을 계산하여 상향 처리율을 측정하고, 데이터의 길이가 짧으면 DCF 상향링크 모드 동안 한개 이상의 데이터를 단말장치(100)로부터 수신하는 것이 가능하며 계속해서 상향 처리율을 측정한다(S610).
DCF 상향링크 모드가 끝나면 트래픽 제어장치(111)는 하향링크 모드(혹은 다운링크 모드, 제2 모드)로 전환하고 단말장치(100)들에게 데이터를 전송한다(S611 ~ S615). DCF 상향링크 모드에서 하향링크 모드로의 전환은 정해진 스위칭 시간에 트래픽 제어장치(111)로의 데이터의 전송이 진행되고 있는 경우도 발생할 수 있으므로 이러한 진행 중인 데이터의 전송이 완료된 뒤에 이루어지는 것이 바람직하다. 하향링크 모드에서 트래픽 제어장치(111)는 측정한 상향 처리율과 일치 또는 초과할 때까지 임의의 단말장치(100)들에게 데이터를 연속적으로 전송한다. 이 과정을 반복하여 트래픽 제어장치(111)는 상하향링크 간의 처리율 공정성을 유지할 수 있게 된다.
그러나, 단말의 수가 늘어날수록 DCF 상향링크 모드에서 단말장치(100)간의 충돌 확률이 증가하고 하나의 단말장치(100)가 데이터를 전송하기 위해 필요한 시간 역시 증가하게 된다. 이러한 상황은 전체 처리율의 저하를 초래하고 지연 서비스 품질이 요구되는 특정 단말장치(100)는 QoS를 제공받기가 어려워진다.
이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 제어장치(111)는 지연 QoS를 보장하기 위해 특정 단말장치(100)가 상향링크로 데이터를 전송할 때 해당 단말장치(100)를 위한 타이머를 설정하고 타이머 값은 상향 전송 후 지속적으로 증가하게 되고 트래픽 제어장치(111)는 특정 단말장치(100)로부터 데이터를 받을 때마다 해당 타이머를 재설정하며, 만약 타이머가 일정 기준값을 초과하였는 데에도 그 타이머에 해당하는 특정 단말장치(100)이 데이터를 전송하지 못하였을 경우 트래픽 제어장치(111)는 특정 단말장치(100)로 CTS를 전송하고(혹은 제3 모드로 동작하고), 그때 CTS를 수신받은 특정 단말장치(100)는 상향 전송할 권한을 얻게 되고 경쟁과 상관없이 전송을 수행하게 된다(S620, S621). 트래픽 제어장치(111)는 도 2의 (c)에서와 같은 형태의 데이터 패킷을 CTS로서 전송하는 것이다.
또한, 특정 단말장치(100)를 위한 하향링크 전송은 특정 단말장치(100)의 상향 전송이 끝나자마자 바로 하향링크 모드로 전환하여 하향 전송을 수행함으로써 특정 단말장치(100)에서 상하향 전송을 위한 지연 서비스 품질을 보장해 줄 수 있게 된다(S622, S623)
상기한 내용 이외에도 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 제어장치(111)는 다양한 동작을 수행할 수 있으며, 기타 자세한 내용은 앞서 충분히 설명하였으므로 그 내용들로 대신하고자 한다.
한편, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 비일시적 저장매체(non-transitory computer readable media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시 예를 구현할 수 있다.
여기서 비일시적 판독 가능 기록매체란, 레지스터, 캐시(cache), 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라, 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로, 상술한 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리 카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독가능 기록매체에 저장되어 제공될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
100: 단말장치 110: 통신망
111: 트래픽 제어장치(혹은 AP) 400: 통신 인터페이스부
410: 제어부 420: 트래픽 관리부
430: 저장부

Claims (10)

  1. 주변에 위치하는 복수의 단말장치와 통신하는 트래픽 제어장치로서,
    상기 복수의 단말장치로부터 상향링크(UP)의 제1 모드(mode)에서 데이터 프레임을 수신하는 통신 인터페이스부; 및
    상기 복수의 단말장치 중 일부 또는 모두로부터 성공적으로 수신되는 데이터의 길이 및 상향 처리율(throughput)을 근거로 하향링크(DL)의 제2 모드로 전환하여 상기 복수의 단말장치로 데이터를 전송하되, 상기 복수의 단말장치 중 하나인 제1 단말장치에서 지정 시간 내에 데이터 프레임이 미수신될 때 상향링크의 제3 모드로 동작하여 상기 제1 단말장치로 데이터 상향 전송 권한을 주어 데이터 프레임을 수신한 후 하향링크(DL)의 상기 제2 모드로 전환하여 상기 제1 단말장치로 데이터를 하향 전송하도록 상기 통신 인터페이스부를 제어하는 제어부;를
    포함하는 무선랜에서의 트래픽 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 모드에서 동작 중 상기 제3 모드로 동작하여 상기 복수의 단말장치와 비참여 경쟁 방식으로 통신하는 무선랜에서의 트래픽 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 복수의 단말장치로부터 성공적으로 수신되는 데이터의 길이가 지정 조건을 만족할 때까지 데이터 프레임을 수신하여 상향 처리율을 측정하고, 상기 제1 모드가 종료되면 하향링크(DL)의 제2 모드로 전환하여 상기 측정한 상향 처리율 이상이 될 때까지 상기 복수의 단말장치로 데이터를 하향 전송하는 무선랜에서의 트래픽 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로 전환되는 스위칭 시간 동안에 전송되는 데이터의 전송이 완료된 후 상기 제1 모드를 종료시키는 무선랜에서의 트래픽 제어장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 단말장치마다 타이머를 설정하여 각 단말장치로부터 전송되는 데이터 프레임의 지정 시간을 계산하는 무선랜에서의 트래픽 제어장치.
  6. 주변에 위치하는 복수의 단말장치와 통신하는 트래픽 제어장치의 구동방법으로서,
    상기 복수의 단말장치로부터 상향링크(UP)의 제1 모드(mode)에서 데이터 프레임을 통신 인터페이스부에서 수신하는 단계; 및
    제어부가, 상기 복수의 단말장치 중 일부 또는 모두로부터 성공적으로 수신되는 데이터의 길이 및 상향 처리율을 근거로 하향링크(DL)의 제2 모드로 전환하여 상기 복수의 단말장치로 데이터를 전송하되, 상기 복수의 단말장치 중 하나인 제1 단말장치에서 지정 시간 내에 데이터 프레임이 미수신될 때 상향링크의 제3 모드로 동작하여 상기 제1 단말장치로 데이터 상향 전송 권한을 주어 데이터 프레임을 수신한 후 하향링크(DL)의 상기 제2 모드로 전환하여 상기 제1 단말장치로 데이터를 하향 전송하도록 상기 통신 인터페이스부를 제어하는 단계;를
    포함하는 무선랜에서의 트래픽 제어장치의 구동방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 제1 모드에서 동작 중 상기 제3 모드로 동작하여 상기 복수의 단말장치와 비참여 경쟁 방식으로 통신하는 무선랜에서의 트래픽 제어장치의 구동방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 복수의 단말장치로부터 성공적으로 수신되는 데이터의 길이가 지정 조건을 만족할 때까지 데이터 프레임을 수신하여 상향 처리율을 측정하고, 상기 제1 모드가 종료되면 하향링크(DL)의 제2 모드로 전환하여 상기 측정한 상향 처리율 이상이 될 때까지 상기 복수의 단말장치로 데이터를 하향 전송하는 무선랜에서의 트래픽 제어장치의 구동방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로 전환되는 스위칭 시간 동안에 전송되는 데이터의 전송이 완료된 후 상기 제1 모드를 종료시키는 무선랜에서의 트래픽 제어장치의 구동방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    단말장치마다 타이머를 설정하여 각 단말장치로부터 전송되는 데이터 프레임의 지정 시간을 계산하는 무선랜에서의 트래픽 제어장치의 구동방법.
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