KR19990053159A - Media Access Control Protocol in Code Division Multiple Access Networks - Google Patents
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Abstract
본 발명은 코드분할 다중접속(Code Division Multiple Access ;CDMA) 네트워크에서 매체 접근 제어(Media Access Control ;MAC) 프로토콜에 관한 것이다.The present invention relates to a Media Access Control (MAC) protocol in a Code Division Multiple Access (CDMA) network.
무선 비동기식 전송 모드(Wireless Asynchronous Transfer Mode ;W-ATM)에 적용될 수 있는 MAC 프로토콜은 서로 다른 서비스 품질을 원하는 다양한 요구를 만족시킬 수 있어야 한다. 또한 채널이 슬롯화된 환경에서는 한 슬롯에 동시에 패킷을 전송하는 터미널의 수가 동시에 접근 한다면 지나친 상호 간섭으로 인해 성능이 저하되는 문제점이 있다.MAC protocols applicable to Wireless Asynchronous Transfer Mode (W-ATM) must be able to meet various requirements for different quality of service. In addition, in a channelized environment, if the number of terminals simultaneously transmitting packets to a slot is approached at the same time, performance may be degraded due to excessive mutual interference.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는, 한 슬롯에서 사용 가능한 코드의 수에 제한을 두기 위하여 사용 가능한 최대 코드 수를 결정한 후 모든 터미널이 주어진 코드를 공유하도록 하고 각 터미널은 필요에 따라 매 슬롯마다 코드를 부여받도록 하며, 패킷 전송 전에 프래픽 특성에 따라 자원을 예약하거나 임의 접근 방식으로 패킷을 전송하게 하므로써 데이터 트래픽에 대한 서비스를 가능하게 하고 각 트래픽의 서비스 품질에 따라 각 터미널을 차등있게 서비스할 수 있는 CDMA 네트워크에서 MAC 프로토콜이 제시된다.In order to solve this problem, in the present invention, in order to limit the number of codes available in one slot, after determining the maximum number of codes available, all terminals share a given code, and each terminal has a code for every slot as needed. It is possible to service the data traffic and to service each terminal differentially according to the quality of service of each traffic by reserving the resource according to the traffic characteristics or by sending the packet by random access method before packet transmission. In a CDMA network, the MAC protocol is presented.
Description
본 발명은 코드분할 다중접속(Code Division Multiple Access ;이하 CDMA라 함) 네트워크에서 매체 접근 제어(Media Access Control ;이하 MAC라 함) 프로토콜 프레임의 구조에 관한 것으로, 특히 슬롯화된 패킷 CDMA 환경 하에서 상호 간섭을 최소한으로 줄이며 다양한 서비스를 제공할 수 있는 CDMA 네트워크에서 MAC 프로토콜에 관한 것이다.The present invention relates to the structure of a Media Access Control (MAC) protocol frame in a Code Division Multiple Access (CDMA) network, and particularly in a slotted packet CDMA environment. The present invention relates to a MAC protocol in a CDMA network that can provide various services with minimal interference.
무선 비동기식 전송 모드(Wireless Asynchronous Transfer Mode ;W-ATM)에 적용될 수 있는 MAC 프로토콜은 서로 다른 서비스 품질을 원하는 다양한 요구를 만족시킬 수 있어야 한다. 또한 채널이 슬롯화된 환경에서는 한 슬롯에 동시에 패킷을 전송하는 터미널의 수가 동시에 접근 한다면 지나친 상호 간섭으로 인해 성능이 저하되는 문제점이 있다.MAC protocols applicable to Wireless Asynchronous Transfer Mode (W-ATM) must be able to meet various requirements for different quality of service. In addition, in a channelized environment, if the number of terminals simultaneously transmitting packets to a slot is approached at the same time, performance may be degraded due to excessive mutual interference.
따라서, 본 발명은 한 슬롯에서 사용 가능한 코드의 수에 제한을 두기 위하여 사용 가능한 최대 코드 수를 결정한 후 모든 터미널이 주어진 코드를 공유하도록 하고 각 터미널은 필요에 따라 매 슬롯마다 코드를 부여받도록 하며, 패킷 전송 전에 프래픽 특성에 따라 자원을 예약하거나 임의 접근 방식으로 패킷을 전송하게 하므로써 데이터 트래픽에 대한 서비스를 가능하게 하고 각 트래픽의 서비스 품질에 따라 각 터미널을 차등있게 서비스할 수 있는 CDMA 네트워크에서 MAC 프로토콜을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, in order to limit the number of codes available in one slot, the present invention determines the maximum number of codes available and then allows all terminals to share a given code and each terminal is given a code in every slot as needed, MAC in a CDMA network that can service data traffic by differentially reserving resources or sending packets by random access before packet transmission, and service each terminal according to the quality of service of each traffic. The purpose is to provide a protocol.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 CDMA 네트워크에서 MAC 프로토콜은 한 슬롯에서 사용 가능한 코드의 수에 제한을 두기 위해 사용 가능한 최대 코드 수를 결정한 후 모든 터미널이 주어진 코드를 공유하도록하여 각 터미널이 필요에 따라 매 슬롯마다 코드를 부여받으며, 이때 터미널은 패킷 전송 전에 트랙픽 특성에 예약 방식 또는 임의 접근 방식으로 자원을 할당받으므로써 패킷을 전송하며, 데이터 트래픽에 대해서 라운드 로빈 예약 방식과 임의 접근 경쟁 방식을 사용하여 패킷을 전송하도록 하고, 한 프레임에 여러개의 슬롯을 할당하므로써 그래픽의 서비스 품질에 따라 각 터미널을 차등있게 서비스할 수 있는 것을 특징으로 한다.In the CDMA network according to the present invention for achieving the above object, the MAC protocol determines the maximum number of codes available in order to limit the number of codes available in one slot, so that all terminals share a given code, If necessary, a code is assigned to each slot, and the terminal transmits the packet by allocating a resource in a reserved manner or a random access method to the traffic characteristics before transmitting the packet. It is possible to transmit the packet by using, and by assigning several slots to one frame, each terminal can be differentially serviced according to the quality of service of the graphic.
도 1은 한 슬롯에 전송된 패킷의 상태를 설명하기 위해 도시한 기능도.1 is a functional diagram illustrating the state of a packet transmitted in one slot.
도 2는 본 발명에 따른 매체 접근 제어 프로토콜을 설명하기 위해 도시한 프레임의 구조도.2 is a structural diagram of a frame shown for explaining a media access control protocol according to the present invention;
도 3은 라운드 로빈 방법을 설명하기 위해 도시한 기능도.3 is a functional diagram shown for explaining the round robin method.
도 4는 음성 터미널의 동작을 설명하기 위해 도시한 기능도.4 is a functional diagram shown for explaining the operation of the voice terminal;
도 5는 데이터 터미널의 동작을 설명하기 위해 도시한 기능도.Fig. 5 is a functional diagram shown for explaining the operation of the data terminal.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도 1은 한 슬롯에 전송된 패킷의 상태를 설명하기 위해 도시한 기능도이고, 도 2는 본 발명에 따른 매체 접근 제어 프로토콜을 설명하기 위해 도시한 프레임의 구조도이다. 또한 도 3은 라운드 로빈 방법을 설명하기 위해 도시한 기능도이며, 도 4(a) 내지 4(c)는 음성 터미널의 동작을, 도 5는 데이터 터미널의 동작을 설명하기 위해 도시한 기능도이다.1 is a functional diagram illustrating a state of a packet transmitted in one slot, and FIG. 2 is a structural diagram of a frame illustrated to describe a media access control protocol according to the present invention. 3 is a functional diagram shown for explaining the round robin method, Figures 4 (a) to 4 (c) is the operation of the voice terminal, Figure 5 is a functional diagram shown for explaining the operation of the data terminal. .
ATM에서 서로 다른 서비스 품질을 만족시키기 위해, 한 프레임에 여러개의 슬롯을 할당하므로써 여러 종류의 데이터 트래픽에 대한 서비스가 가능해지고 각 트래픽의 서비스 품질에 따라 각 터미널을 차등있게 서비스하기 위해, 본 발명에 고려한 트래픽은 주기적 트래픽과 비주기적 트래픽이다. 주기적 트래픽의 대표적인 형태로 음성 트래픽이 고려되었고 비주기적 트래픽으로는 임의의 시간에 발생하는 데이터 트래픽이 고려되었다. 음성 트래픽의 경우 토크(talk) 구간과 사일런트(silent)구간이 반복적으로 발생하고 토크(talk)구간 동안에는 일정한 간격으로 패킷이 발생하므로 주기적 트래픽으로 간주 될 수 있다. 주기적 트래픽은 음성에서 볼 수 있는 것과 같이 지연에 민감한 특성을 갖기 때문에 어느 정도 이상 지연된 패킷은 폐기가 되고 이로 인해 패킷 폐기율이 성능 평가의 척도가 된다. 데이터 트래픽의 경우 폐기된 패킷은 항상 재 전송되므로 패킷 전송 지연이 성능 평가의 척도가 된다. 또한 데이터 트래픽은 많은 양의 데이터를 가지고 있지만 지연에 크게 구애 받지 않는 트래픽과 적은 양의 데이터를 가지고 있으며 작은 지연을 원하는 트래픽이 있다고 가정한다.In order to satisfy different quality of service in an ATM, the service for different types of data traffic is enabled by allocating multiple slots in one frame, and to provide different services to each terminal according to the quality of service of each traffic. Considered traffic is periodic traffic and aperiodic traffic. Voice traffic is considered as a representative form of periodic traffic, and data traffic occurring at any time is considered as aperiodic traffic. In the case of voice traffic, a talk section and a silent section are repeatedly generated, and packets are generated at regular intervals during the talk section, and thus may be regarded as periodic traffic. Since periodic traffic is delay sensitive, as seen in voice, packets that are delayed to some extent are discarded, so that packet discard rate is a measure of performance evaluation. For data traffic, discarded packets are always retransmitted, so packet transmission delay is a measure of performance. In addition, it is assumed that data traffic has a large amount of data, but traffic that is largely delay-free and traffic that has a small amount of data and wants a small delay.
본 발명에서 가정한 네트워크 환경에 있어서, 시간축은 일정한 크기의 슬롯으로 나누어 지고 몇개의 슬롯이 결합되어 한 프레임을 구성한다. 한 슬롯 시간 동안에는 여러 터미널들이 서로 다른 코드를 사용해 패킷을 전송하게 된다. 많은 터미널들이 동시에 한 슬롯에 패킷을 보내서 발생하는 상호 간섭에 의한 성능 저하를 방지 하기 위해서, 또한 한정된 코드 자원을 효율적으로 사용하기 위해서 공유 코드 개념을 사용한다. 주어진 환경하에서 사용 가능한 공유 코드의 집합이 주어지면 네트워크 내의 터미널은 공유 코드 중 한 코드를 할당 받아 혹은 임의로 선택하여 패킷을 전송하게 된다. 각 슬롯이 시작되는 시점에서 기지국(Base Station ;이하 BS라 함)은 주어진 코드 중 사용 가능한 코드 즉, 예약되지 않은 코드를 모든 터미널에게 알려 준다. 경쟁 모드에 있는 터미널은 이 예약되지 않은 코드중 하나의 코드를 임의로 선택해서, 이 코드를 이용해 패킷을 보내게 된다. 이때에 코드의 수 결정이 문제가 된다. 즉 코드 수가 많으면 많을수록 패킷을 보낼 수 있는 확률도 높아 지게 되어 성능을 높일 수 있게 된다. 또한 상호 간섭을 일으키지 않으면서, 한 슬롯당 전송 가능한 터미널의 최대 수도 중요한 변수이다. 어떤 수의 터미널이 각기 다른 코드를 가지고 전송할 때 얻을 수 있는 최대의 전송률을 기본으로 하여 주어진 환경에서 한 슬롯당 최대 사용자의 수를 결정한다.In the network environment assumed in the present invention, the time axis is divided into slots of a certain size and several slots are combined to form a frame. During one slot time, different terminals will send packets using different codes. Many terminals use the shared code concept to prevent performance degradation due to mutual interference caused by sending packets to one slot at the same time, and to efficiently use limited code resources. Given a set of shared codes that can be used in a given environment, a terminal in the network will either receive one of the shared codes or randomly select one to transmit the packet. At the beginning of each slot, the base station (hereinafter referred to as BS) informs all terminals of the available codes, that is, unreserved codes, among the given codes. A terminal in contention mode randomly selects one of these unreserved codes and sends a packet using this code. At this time, the number of codes is a problem. In other words, the larger the number of codes, the higher the probability that a packet can be sent, thereby improving performance. In addition, the maximum number of transmittable terminals per slot is an important variable without causing mutual interference. Based on the maximum bit rate that any terminal can transmit with different codes, it determines the maximum number of users per slot in a given environment.
도 1을 참조하여, 한 슬롯에 전송된 패킷의 상태에 대해 다음과 같은 상황을 가정해 본다. 모든 터미널이 다른 코드를 선택해서 보냈다면 전송된 모든 패킷은 기지국(BS)에 아무런 문제 없이 전송될 것이다(슬롯 K+1과K+3의 경우). 만일 둘 이상의 터미널이 같은 코드를 선택한 경우 다음과 같이 두 가지 상황을 고려할 수 있다. 같은 코드를 사용한 터미널의 패킷은 충돌에 의해 폐기 된다(슬롯 K의 코드C의 경우). 이때 만일 이 슬롯에 패킷을 전송한 터미널의 수가 슬롯 당 최대 사용자 수를 넘을 경우 (슬롯 K의 경우 적어도 4명 이상)는 다른 코드를 사용한 패킷에도 영향을 주어서 그 슬롯에 전송된 모든 패킷이 폐기 된다. 그러나 이 슬롯에 패킷을 전송한 터미널의 수가 슬롯 당 최대 사용자수보다 작을 경우(슬롯 K+2 의 경우 B 코드를 사용한 터미널의 수가 2일 경우) 같은 코드를 사용해 전송된 패킷만 폐기되고 다른 코드(코드 A)를 사용한 패킷은 정확히 전달된다.Referring to FIG. 1, assume the following situation regarding the state of a packet transmitted in one slot. If all the terminals selected different codes, all transmitted packets would be transmitted to the base station BS without problems (for slots K + 1 and K + 3). If two or more terminals choose the same code, two situations can be considered: Packets from terminals using the same code are discarded by collision (for code C in slot K). If the number of terminals sending a packet in this slot exceeds the maximum number of users per slot (at least four in slot K), it also affects packets using other codes and discards all packets sent to that slot. . However, if the number of terminals sending a packet to this slot is less than the maximum number of users per slot (for slot K + 2, the number of terminals using the B code is 2), only packets sent using the same code are discarded and other codes ( Packets using code A) are correctly delivered.
도 2를 참조하여 본 발명에 따른 프레임의 구조를 살펴본다. 프레임 전송률은 음성 트래픽의 패킷 도착률로 정해진다. 즉, 음성 트래픽은 한 프레임당 한 개의 패킷만 보내면 주어진 전송률을 만족시킬 수 있도록 한 프레임당 슬롯의 수와 슬롯당 비트의 수가 주어진 환경하에서 구해진다. 본 발명에 따른 프레임은 도시된 바와 같이 세 구간으로 나뉘어진다.With reference to Figure 2 looks at the structure of the frame according to the present invention. The frame rate is determined by the packet arrival rate of voice traffic. That is, the voice traffic is obtained in a given environment in which the number of slots per frame and the number of bits per slot are satisfied so that only one packet per frame is satisfied to satisfy a given data rate. The frame according to the present invention is divided into three sections as shown.
구간 1은 예약 요청 구간이다. 일반적으로 예약 요구 등의 제어 메시지는 사용자의 실제 데이터 보다 작은 정보량을 요구하기 때문에 그림에서와 같이 크기가 작은 몇 개의 서브 슬롯으로 다시 나눌 수 있다. 나눌 수 있는 최대의 수는 주어진 파라미터 값들에 의해 최적값이 구해질 수 있다. 이 구간은 다시 두개의 부분으로 구분되는데, 첫번째 부분은 음성 터미널을 위한 예약 요청 서브 슬롯이고, 두 번째 부분은 데이터 터미널을 위한 라운드 로빈 예약 요청 서브 슬롯이다. 음성 트래픽의 경우 토크(talk) 구간이 시작되는 시점에서 한 개의 슬롯을 예약하기 위한 메시지를 보내게 된다.Section 1 is a reservation request section. In general, since control messages such as reservation requests require a smaller amount of information than the actual data of the user, they can be subdivided into several smaller subslots as shown in the figure. The maximum number that can be divided can be determined by given parameter values. This interval is further divided into two parts, the first part being a reservation request subslot for the voice terminal and the second part being a round robin reservation request subslot for the data terminal. In the case of voice traffic, a message for reserving one slot is sent at the start of a talk interval.
구간 2는 음성 예약/라운드 로빈 예약 구간 이다. 음성 터미널의 예약 요청에 의해 예약된 자원은 이 구간에 할당된다. 또한 데이터 터미널의 경우 구간 3에서 할당 되지 못한 터미널이 존재하고 구간 2에 사용 가능한 자원이 존재 하면 구간 2에 데이터 터미널의 자원이 예약된다. 이 구간에서의 자원 할당은 BS에 의해 제어되기 때문에 충돌이나 간섭이 발생하지 않는다고 가정할 수 있다. 또한 예약된 자원은 구간 2의 모든 슬롯에 균등하게 배분되도록 할당된다. 이 경우 한 슬롯의 코드 사용 상황이 항상 BS에 의해 감시되기 때문에 BS는 각각의 터미널에게 그 슬롯의 상황에 맞는 전력 레벨(power level)을 요청 할 수 있다. 만일 한 슬롯에 슬롯당 최대 사용자가 접근하는 경우는 드물다면, 요구되는 터미널의 전력 레벨(power level)을 줄일 수가 있다.Section 2 is a voice reservation / round robin reservation section. Resources reserved by the reservation request of the voice terminal are allocated in this interval. In the case of a data terminal, if a terminal that is not allocated in interval 3 exists and resources available in interval 2 exist, resources of the data terminal are reserved in interval 2. Since resource allocation in this interval is controlled by the BS, it can be assumed that no collision or interference occurs. The reserved resources are also allocated to be equally distributed to all slots in interval 2. In this case, since the code usage status of one slot is always monitored by the BS, the BS can request each terminal of a power level corresponding to the status of the slot. If the maximum user per slot is rarely accessed, one can reduce the power level of the required terminal.
구간 3은 라운드 로빈 예약/임의 접근 경쟁 구간이다. 이 구간은 두 가지 형태의 접근이 허용된다. 라운드 로빈 예약 요청에 의한 데이터 터미널의 자원은 이 구간에 할당된다. 또한 작은 양의 데이터를 가지고 작은 접근 지연을 원하는 데이터를 위해 임의 접근도 허용된다. 이때 경쟁에 의해 접근하는 터미널은 현재 슬롯의 상태, 즉 코드 예약 상황을 고려해 접근 허용 여부를 결정 받는다.Segment 3 is a round robin reservation / random approach competition segment. This section allows two types of access. The resources of the data terminal by the round robin reservation request are allocated in this interval. Random access is also allowed for data with small amounts of data and for small access delays. At this time, the terminal accessing by contention is determined whether to allow access in consideration of the current slot state, that is, code reservation.
본 발명에 따른 MAC 프로토콜의 프레임이 적용되는 터미널의 상태는 예약 모드, 라운드 로빈 예약 모드 및 경쟁 모드로 나누어 진다. 먼저, 터미널의 상태가 예약 모드인 경우, 예약 슬롯을 이용해 성공적으로 한 슬롯을 예약한 음성 터미널은 BS로 부터 한 개의 슬롯을 할당 받게 된다. 이때 사용하게 될 코드도 함께 부여 받게 된다. 토크(Talk) 구간 동안 이 터미널은 주어진 슬롯의 할당받은 코드를 독점적으로 사용하게 된다. 그리고 토크(talk) 구간이 끝나는 시점에서 예약은 해제되고, 해제된 자원은 다른 터미널에게 할당된다. BS에게 예약을 해제하는 시점을 알리기 위해 전송되는 패킷의 한 비트가 이 용도로 사용된다. 이 비트가 1이면 예약을 계속 유지하라는 것, 즉 보낼 패킷이 존재함을 뜻하고 0 이면 예약의 해제를, 즉 토크(talk) 구간의 끝이므로 보낼 패킷이 없음을 의미한다. 둘째, 라운드 로빈 예약 모드인 경우, 데이터 터미널은 호 설정 과정에서 예약 요청에 필요한 라운드 로빈 예약 요청 서브 코드 즉, 서브 슬롯에 할당된 코드를 서브 코드 자원을 할당 받는다. 도 3에 도시된 바와 같이, 한 라운드 로빈 주기 동안 모든 터미널이 한번 이상의 예약 요청을 할 수 있도록 주기의 길이를 결정한다. 이때, 한 라운드 로빈 주기 당 프레임 수 K는 다음의 [수학식 1]과 같다.The state of a terminal to which a frame of the MAC protocol according to the present invention is applied is divided into a reservation mode, a round robin reservation mode, and a contention mode. First, when the terminal is in the reserved mode, a voice terminal that successfully reserves one slot using the reserved slot is allocated one slot from the BS. The code to be used at this time is also given. During the talk period, this terminal will exclusively use the assigned code of the given slot. At the end of the talk period, the reservation is released, and the released resource is allocated to another terminal. One bit of the transmitted packet is used for this purpose to inform the BS when to release the reservation. If this bit is 1, it means to keep the reservation, that is, there is a packet to send, and if it is 0, it means to release the reservation, i.e. the end of talk period, so there is no packet to send. Second, in the round robin reserved mode, the data terminal receives a round robin reservation request sub code necessary for the reservation request, that is, a code assigned to the sub slot, in the call setup process. As shown in Fig. 3, the length of the cycle is determined so that all terminals can make more than one reservation request during one round robin cycle. In this case, the number of frames K per round robin cycle is as shown in Equation 1 below.
이때, M은 한 프레임 당 라운드 로빈 예약 요청 자원의 수, S는 한 라운드 로빈 주기 동안의 총 서브 코드의 수 그리고 Md는 호 요청이 받아 들여진 데이터 터미널의 수를 나타낸다.Where M is the number of round robin reservation request resources per frame, S is the total number of subcodes during one round robin period, and M d is the number of data terminals on which the call request was accepted.
버퍼에 보낼 패킷이 있는 데이터 터미널은 라운드 로빈 예약 요청 슬롯에 자기의 차례가 돌아 오면 주어진 서브 코드를 이용해 예약 요청을 한다. 이때 BS 는 라운드 로빈 예약/임의 접근 경쟁 구간(도 2의 구간 3)에 있는 자원을 할당해 준다. 할당된 자원은 매 프레임 마다 이 터미널이 독점적으로 사용할 수 있게 된다. 만일 버퍼에 더 이상 보낼 데이터가 없다면 할당된 자원을 해제하게 된다. 이 후에 새로운 패킷이 생성되면 위에서와 같은 동작을 반복한다. 터미널은 자원을 할당 받을때 트래픽의 특성에 따라 하나 혹은 둘 이상의 자원을 할당 받을 수 있다. 또한 할당할 자원이 부족할 경우에는 트래픽의 특성 즉, 우선 순위에 의해 자원을 할당해 각 트래픽의 서비스 품질을 만족 시켜줄 수 있도록 노력한다. 셋째, 경쟁 모드인 경우, 제안된 MAC 프로토콜에는 자원을 획득하기 위한 두 가지의 경쟁 형태 즉, 예약 슬롯에서의 음성 터미널들의 경쟁 및 데이터 터미널이 임의 접근 방식에 의해 패킷을 전송하려고 할 때 발생하는 경쟁이다. 먼저, 예약 슬롯에서의 음성 터미널들의 경쟁을 살펴보면, 이 슬롯에서 한 터미널의 예약 메세지 도착률은 대략 1 / (평균 토크 구간 길이 + 평균 사일런트 구간 길이)로 매우 작기 때문에, 어느 정도의 자원이 주어 진다면 매우 작은 예약 서브 패킷 폐기율을 유지 할 수 있다.토크(Talk) 구간이 시작되면 음성 터미널은 우선 여러 개의 서브 슬롯 중 한 개를 임의로 선택한 다음, 사용 가능한 코드(예약 슬롯의 경우 모든 코드가 사용 가능) 중 임의로 한 개를 선택한 후, 선택된 서브 슬롯 과 코드를 이용해서 예약 메시지를 전송한다. 만일 간섭이나 충돌에 의해 예약 패킷이 폐기된다면 그 터미널은 다음 프레임에 다시 전송을 시도하게 된다. 그런데 음성 트래픽의 경우 지연에 민감 하기 때문에 어느 시간 이상 지연된 패킷은 쓸모가 없어져서 각 터미널에서 전송되지 않고 폐기된다. 본 발명에서는 최대 허용 지연 시간을 한 프레임 시간으로 정했기 때문에 한번의 예약 요청 메시지 폐기에 의해 한 개의 패킷이 폐기 된다. 데이터 터미널이 임의 접근 방식에 의해 패킷을 전송하려고 할 때 발생하는 경쟁의 경우, 이 터미널은 우선 사용 가능한 코드 중 임의로 한 개를 선택 한다. 그리고 그 슬롯에 이미 예약된 코드의 수에 의해 이 슬롯에 패킷을 전송할 지의 여부를 결정한다. 만일 많은 수의 코드가 이미 예약되어 있다면 간섭이나 충돌에 의해 다른 예약된 코드들에 영향을 주지 않기 위해 전송 확률을 작게 해야 할 것이다. 만일 작은 수의 코드만이 예약되어 있다면 상대적으로 간섭이나 충돌의 확률이 작기 때문에 전송 확률을 높게 해도 된다. 이러한 관점에서 슬롯 접근 함수가 주어지고, 각 터미널은 이 함수에 의해 전송 여부를 결정한다. 만일 터미널이 이 슬롯에 전송이 허용되지 않는다면 이 터미널은 다음 슬롯에서 위에서와 같은 동작을 반복한다.The data terminal with the packet to send to the buffer makes a reservation request using the given subcode when its turn returns to the round robin reservation request slot. At this time, the BS allocates resources in the round robin reservation / random access competition section (section 3 of FIG. 2). The allocated resources are made available exclusively by this terminal every frame. If there is no more data to send in the buffer, the allocated resources are freed. After this, when a new packet is generated, the above operation is repeated. When a terminal is allocated resources, one or more resources may be allocated depending on the characteristics of the traffic. In case of insufficient resources to be allocated, we try to satisfy the service quality of each traffic by allocating the resources according to the characteristics of traffic, that is, priority. Third, in the contention mode, the proposed MAC protocol has two types of contention for acquiring resources: contention of voice terminals in a reserved slot and contention that occurs when a data terminal attempts to transmit a packet by a random approach. to be. First, look at the competition of voice terminals in the reservation slot, and the arrival rate of the reservation message of one terminal in this slot is very small, approximately 1 / (average talk segment length + average silent segment length), so given some resources, A small reserved subpacket discard rate can be maintained.When the talk interval begins, the voice terminal first selects one of several subslots randomly, and then among the available codes (all codes are available for reserved slots). After randomly selecting one, a reservation message is transmitted using the selected subslot and code. If the reserved packet is discarded due to interference or collision, the terminal will try to transmit again in the next frame. However, since voice traffic is sensitive to delay, packets delayed for more than one hour become obsolete and are discarded without being transmitted from each terminal. In the present invention, since the maximum allowable delay time is set to one frame time, one packet is discarded by discarding one reservation request message. In the case of contention that occurs when a data terminal attempts to transmit a packet by a random approach, the terminal first selects one of the available codes. The number of codes already reserved for the slot determines whether to send a packet to this slot. If a large number of codes are already reserved, the transmission probability should be small so as not to affect other reserved codes by interference or collision. If only a small number of codes are reserved, the transmission probability can be increased because the probability of interference or collision is relatively small. In this respect, a slot access function is given, and each terminal decides whether or not to transmit. If the terminal is not allowed to transmit in this slot, the terminal repeats the above operation in the next slot.
마지막으로 음성 터미널과 데이터 터미널의 동작을 설명한다.Finally, the operation of the voice terminal and data terminal is described.
도 4(a) 내지 4(c)는 음성 터미널의 동작을 나타낸다. 도 4(a)에서 음성 터미널은 토크(talk) 구간이 시작되면, 생성된 비트 스트림을 버퍼에 저장하고 한 프레임 시간 동안 저장된 데이터에 헤더 등을 붙여 패킷을 생성한다. 음성 터미널은 토크(talk) 구간 동안 사용할 자원을 할당 받게 된다. 이때 그림 4(b)와 같이 예약 요청 메세지를 보내게 된다. 그림 4(b) 에서는 두번째 서브 슬롯과 코드 A가 사용되었고 메세지가 성공적으로 전송되어 BS로부터 (슬롯2 코드C) 자원을 할당 받는다. 그림 4(c) 에서와 같이 프레임 K에서 K+9 동안 토그(talk) 구간에서 생성된 패킷을 모두 전송하고 예약한 자원을 해제 한다.4 (a) to 4 (c) show the operation of the voice terminal. In FIG. 4A, when the talk period starts, the voice terminal stores the generated bit stream in a buffer and attaches a header to the stored data for one frame time to generate a packet. The voice terminal is allocated a resource for use during the talk period. At this time, the reservation request message is sent as shown in Figure 4 (b). In Figure 4 (b), the second subslot and code A are used and the message has been successfully transmitted and allocated to the (slot 2 code C) resource from the BS. As shown in Figure 4 (c), all the packets generated in the talk period during K + 9 in frame K are transmitted and the reserved resources are released.
도 5는 데이터 터미널의 동작을 나타낸다. 데이터 터미널의 예약 서브 코드가 라운드 로빈 주기의 (K-1) 번째 프레임에 할당 되었다고 한다면, 위의 데이터 트래픽 생성 그림에서 세번째 프레임 동안에 첫번째 패킷이 발생 했지만 예약 요청을 할 수 없기 때문에 (k-1)프레임이 시작될 때까지 기다린다. 그 동안 발생된 패킷은 터미널의 버퍼에 저장된다. (K-1)프레임에 예약 요청 서브 코드를 이용해 한 개의 슬롯을 구간 3에 할당 받고 버퍼에 있는 패킷의 전송을 시작한다. 버퍼의 모든 패킷을 전송한 후 자원을 해제한다.5 shows the operation of the data terminal. If the reserved subcode of the data terminal is assigned to the (K-1) th frame of the round robin period, the first packet occurs during the third frame in the data traffic generation diagram above, but the reservation request cannot be made (k-1). Wait for the frame to begin. Packets generated during this time are stored in the terminal buffer. One slot is allocated to interval 3 using the reservation request subcode in the (K-1) frame and transmission of the packet in the buffer is started. Releases resources after sending all packets in the buffer.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 각 터미널이 코드를 공유하도록 하여 다중 접근에서 발생할 수 있는 간섭을 줄일 수 있고, 이에 의해 터미널이 경쟁 모드에 있을 경우는 사용 가능 코드 중 하나를 임의로 선정해 패킷을 전송하고 예약 모드에 있을 경우는 주어진 슬롯에서 예약된 코드를 독점적으로 사용할 수 있게 된다. 또한 데이터 터미널이 발생 시킬 수 있는 간섭을 줄이기 위해 트래픽의 특성에 따라 라운드 로빈 방식이 사용되거나 또는 작은 지연을 위해 임의 접근 방식이 병행되어 사용하였으며, 터미널이 접근할 수 있는 영역은 프레임의 일정 구간으로 한정하고, 이미 예약된 터미널의 수에 비례해 전송 여부를 결정하므로써 임의 접근 터미널이 발생 시킬 수 있는 간섭을 줄일 수 있으며, 한 프레임에 여러개의 슬롯을 할당하므로써 여러 종류의 데이터 트래픽에 대한 서비스가 가능하고, 각 트래픽의 서비스 품질에 따라 각 터미널을 차등 있게 서비스할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, by allowing each terminal to share a code, it is possible to reduce interference that may occur in multiple access, so that when the terminal is in a contention mode, one of the available codes is arbitrarily selected to select a packet. When transmitting and in the reserved mode, the reserved code can be used exclusively in a given slot. Also, in order to reduce the interference that data terminal can generate, round robin method is used depending on the characteristics of traffic, or random approach is used for small delay, and the area that terminal can access is a certain section of frame. By limiting the number of terminals already reserved, it can reduce the interference that random access terminals can generate, and by allocating multiple slots in one frame, it can service various types of data traffic. According to the quality of service of each traffic, each terminal can be differentially serviced.
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