KR19990081633A - Wireless Asynchronous Transfer Mode Medium Access Control Layer Protocol - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 비동기전송모드 미디움 액세스 컨트롤 계층 프로토콜에 관한 것으로서, W-DWEDF 알고리즘을 통하여 스케줄링 테이블을 생성하는 단계와; 스케쥴 테이블 정보를 기반으로 하여 버츄럴채널(VC ; Virtual Channel) 단위로서 전송할 셀들을 그룹화 하는 스케쥴링 테이블 정렬단계; 그룹화된 셀들의 전송을 위하여 프레임헤드와 MPDU오버헤드, 역방향/순방향 전환을 위한 전환슬롯을 타임프레임에 삽입하는 패킹단계 및; 순방향 링크를 통하여 타임프레임을 단말에 전송하는 단계로 이루어진 순방향 트래픽 전송 알고리즘, CBR트래픽 전송단계와; VBR트래픽 전송단계; ABR트래픽 전송단계 및; UBR트래픽 전송단계를 포함하는 역방향 트래픽 전송 알고리즘을 구비하여 순방향 전송에 있어서 유선 비동기전송모드(ATM) 스위치의 동작을 기반으로 하여 무선단에서도 비동기전송모드(ATM) 서비스 정책을 효과적으로 지원함과 더불어 무선 물리 계층의 오버헤드를 최소화 하고, 역방향 전송에 있어서 타임프레임을 효율적으로 할당할 수 있는 것이다.The present invention relates to a wireless asynchronous transmission mode medium access control layer protocol, comprising: generating a scheduling table through a W-DWEDF algorithm; A scheduling table alignment step of grouping cells to be transmitted as a virtual channel (VC) unit based on the schedule table information; A packing step of inserting a framehead, an MPDU overhead, and a switching slot for backward / forward switching in a timeframe for transmission of grouped cells; A forward traffic transmission algorithm and a CBR traffic transmission step comprising transmitting a timeframe to the terminal through the forward link; VBR traffic transmission step; ABR traffic transmission step; Based on the operation of the wired asynchronous transfer mode (ATM) switch in the forward transmission by including a reverse traffic transmission algorithm including a UBR traffic transmission step, the wireless side effectively supports the asynchronous transmission mode (ATM) service policy and also wireless physical Minimizing the overhead of the layer and efficiently allocating timeframes in reverse transmission.

Description

무선 비동기전송모드 미디움 액세스 컨트롤 계층 프로토콜Wireless Asynchronous Transfer Mode Medium Access Control Layer Protocol

본 발명은 무선 비동기전송모드 미디움 액세스 컨트롤(Medium Acess Control ; 이하 "MAC"라 함) 계층 프로토콜에 관한 것으로서, 특히 순방향 전송에 있어서 유선 비동기전송모드(ATM) 스위치의 동작을 기반으로 하여 무선단에서도 비동기전송모드(ATM) 서비스 정책을 효과적으로 지원하는 W-DWEDF(Wireless Dynamic Weighted Earliest Deading First ; 이하 "W-DWEDF"라 함) 알고리즘을 제공하고, 무선 물리 계층의 오버헤드를 최소화 하는 패킹(packing) 알고리즘을 제공함과 더불어 역방향 전송에 있어서 CBR(Constant Bit-Rate)과 VCR(Variable Bit-Rate)이 사용하고 남은 대역을 ABR(Available Bit-Rate)과 UBR(Unspecified Bit-Rate)에 효율적으로 할당하도록 가변적인 VBR트래픽을 2중 스케쥴링 방법을 통하여 효과적으로 지원하는 프로토콜에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless asynchronous transmission mode medium access control (hereinafter referred to as "MAC") layer protocol, and in particular, based on the operation of a wired asynchronous transmission mode (ATM) switch in forward transmission, Packing that provides Wireless Dynamic Weighted Earliest Deading First (W-DWEDF) algorithm that effectively supports Asynchronous Service Mode (ATM) service policy and minimizes overhead of the wireless physical layer. In addition to providing an algorithm, it is possible to efficiently allocate the remaining bandwidth used by Constant Bit-Rate (CBR) and Variable Bit-Rate (VCR) to Available Bit-Rate (ABR) and Unspecified Bit-Rate (UBR) in reverse transmission. The present invention relates to a protocol that effectively supports variable VBR traffic through a dual scheduling method.

일반적으로 종래 유선 비동기전송모드 스위치에서 사용되는 웨이티드 라운드 로빈(Weighted Round Robin) 기반 폴링 알고리즘은 웨이티드 라운드 로빈방법을 무선단으로 확장한 알고리즘으로서 다음과 같다.In general, a weighted round robin based polling algorithm used in a wired asynchronous transfer mode switch is an algorithm that extends the weighted round robin method to a wireless stage as follows.

스텝 1 : 각 CBR소스에 대하여 폴링 토큰은 평균 도착시간에 기반하여 기지국에서 발생함.Step 1: For each CBR source, the polling token is generated at the base station based on the average arrival time.

스텝 2 : 각 CBR소스에 대하여 첫 번째 폴링 토큰은 기지국에서 호 설정 이후 p초가 지난후에 생성됨. 여기서, p는 지연을 만족시키는 값으로 설정함.Step 2: For each CBR source, the first polling token is generated p seconds after call setup at the base station. Here, p is set to a value satisfying the delay.

스텝 3 : 전송이후 채널이 비워지면, 기지국은 다음의 작업을 수행함.Step 3: If the channel becomes empty after transmission, the base station performs the following operations.

스텝 3-1 : 기지국은 미리 설정된 우선도에 따라 CBR소스의 폴링 토큰 버퍼를 점검함. 만약 폴링토큰이 찾아지면, 폴링 토큰을 지우고, CBR소스에 대한 폴링을 수행함.Step 3-1: The base station checks the polling token buffer of the CBR source according to the preset priority. If a polling token is found, clear the polling token and poll the CBR source.

스텝 3-2 : 만약, CBR소스에 대한 폴링토큰이 찾아지지 않으면, 미리 설정된 우선도에 따라 VBR소스의 폴링토큰을 점검함. 만약, VBR소스에 대한 폴링토큰이 찾아지면 기지국은 폴링토큰을 지우지 않은 상태에서 폴링을 수행함.Step 3-2: If no polling token is found for the CBR source, check the polling token of the VBR source according to the preset priority. If a polling token for the VBR source is found, the base station polls without clearing the polling token.

스텝 3-3 : CBR과 VBR소스에 폴링토큰이 없는 경우에 기지국은 ABR소스 혹은 신호 정보에 대한 서비스로 작업을 스위칭함.Step 3-3: If there are no polling tokens in the CBR and VBR sources, the base station switches to the service for the ABR source or signaling information.

스텝 4 : CBR소스가 폴링되면, 적어도 하나의 패켓을 RTT버퍼에서 전송함.Step 4: When the CBR source is polled, send at least one packet in the RTT buffer.

스텝 5 : VBR소스가 폴링되면, 하나의 패켓을 RTT 버퍼에서 전송함. 만약, RTT버퍼가 빈 경우는 엔드업파일(end-of-file) 신호를 보냄.Step 5: When the VBR source is polled, send one packet from the RTT buffer. If the RTT buffer is empty, an end-of-file signal is sent.

스텝 6 : 엔드업파일 신호가 VBR소스로부터 수신되면, 기지국은 해당소스의 폴링토큰을 모두 제거하고, p초가 지난후에 새로운 토큰을 생성함.Step 6: When the endupfile signal is received from the VBR source, the base station removes all polling tokens of that source and generates a new token after p seconds.

스텝 7 : ABR소스가 폴링되면, 적어도 하나의 패켓을 전송함.Step 7: If the ABR source is polled, send at least one packet.

이러한 종래의 알고리즘은 유선 비동기전송모드 스위치에서 제안되었던 웨이티드 라운드 로빈 방법을 무선단으로 확장한 알고리즘으로서, 모든 CBR, VBR 트래픽에는 고정된 변수가 있으며, 변수 값은 해당 링크를 서비스할 수 있는 토큰(token)이 생성됨에 따라 증가하고 감소한다.This conventional algorithm is an algorithm that extends the weighted round robin method proposed in the wired asynchronous transfer mode switch to the wireless end. All CBR and VBR traffic have a fixed variable, and the variable value is a token that can serve the link. It increases and decreases as (token) is created.

상기한 알고리즘은 폴링을 기반으로 동작하므로 폴링에 따른 오버헤드를 고려 한다면 이에 따른 성능 저하가 예상되고, 물리 계층 오버헤드를 고려한다면, 대량의 대역을 손실할 우려가 있다. 즉, 일반적으로 물리 계층 오버헤드가 1∼1/2슬롯 크기를 가지므로 셀단위 전송시에는 최대 50∼60% 수준의 처리율을 보일 수 있다.Since the algorithm operates based on polling, if the overhead due to polling is considered, a performance degradation is expected, and if the physical layer overhead is considered, a large amount of bandwidth may be lost. That is, since the physical layer overhead generally has 1 to 1/2 slots, cell-to-cell transmissions can yield up to 50-60% throughput.

따라서 웨이티드 라운드 로빈 기반 폴링알고리즘은 고정적인 가중치로 인하여 비동기전송모드 환경에서 가변적인 발생특성을 가지는 VBR서비스의 지원이 불가능하고, CBR속성에 대한 지원만이 가능하다. 즉, VBR은 고정적인 변수 이외에 PCR(Peak Cell Rate)과 MCR(Mean Cell Rate)을 나타낼 수 있어야 한다. 아울러 웨이티드 라운드 로빈 방법은은 ABR과 UBR에 대한 고려가 매우 빈약한 단점을 가진다.Therefore, the weighted round robin-based polling algorithm cannot support VBR services with variable generation characteristics in asynchronous transmission mode environment due to fixed weights, and can only support CBR attributes. That is, the VBR should be able to represent the peak cell rate (PCR) and mean cell rate (MCR) in addition to the fixed variables. In addition, the weighted round robin method has a drawback that the consideration of ABR and UBR is very poor.

또한 종래 프로토콜로는 다음과 같은 고정 대역 할당방법이 알려져 있다.In addition, the following fixed band allocation method is known as a conventional protocol.

폴러시 1 : 최대 전송을 기반 대역 할당이 사용자로부터 요구되며, 허용 가능한 경우 호를 설정하고, 최대 요구치를 만족시키지 못하면 호를 블록킹 시킴.Policy 1: Based on the maximum transmission, bandwidth allocation is required from the user, sets up the call if it is acceptable, and blocks the call if the maximum requirement is not met.

폴러시 2 : 최대 전송율 기반 대역 할당이 사용자로부터 요구되며, 허용 가능한 경우 호를 설정하고, 최대 요구치를 만족시키지 못하면 낮은 대역으로 협의함.Policy 2: A maximum rate based bandwidth allocation is required from the user, and if possible, sets up a call and negotiates with a lower band if the maximum requirement is not met.

폴러시 3 : 최대 전송율 기반 대역 할당이 사용자로부터 요구되며, 허용 가능한 경우 호를 설정하고, 최대 요구치를 만족시키지 못하면 이미 설정된 다른 호의 대역 할당치를 조정하여 신규 호를 설정함.Policy 3: A maximum rate based band allocation is required from the user, and if the call is acceptable, the call is set.

이러한 방법은 고정적인 대역을 호 설정시에 할당하는 방법을 무선 비동기전송모드 환경에서 사용하도록 제안된 것으로서 초기 호설정시의 고정 대역 할당 방법을 3가지로 구분하였다. 첫 번째는 고정 대역을 PCR로 요청하여 설정이 가능하면 연결하지만 지원할 수 없으면 호를 거부하는 경우이며, 두 번째 방법은 PCR의 지원이불가능한 경우 PCR과 MCR의 사이에서 사용자와 스위치간의 협상을 통하여 해결하는 방법이다. 세 번째 방법은 신규 호의 지원을 위한 지원이 모자라는 경우 현재 통신중인 다른 호들의 할당 대역을 함께 조정하여 신규 호를 수용하는 방법이다.This method is proposed to use a fixed band allocation in call setup in a wireless asynchronous transmission mode, and it is divided into three types of fixed band allocation in initial call setup. The first is to request a fixed band by PCR and connect if possible, but to reject the call if it cannot be supported. The second method is to negotiate between the user and the switch between PCR and MCR when PCR cannot be supported. That's how. The third method is a method of accommodating new calls by coordinating allocation bands of other calls currently in communication when there is insufficient support for supporting new calls.

그러나 이러한 고정 대역 할당 방안은 CBR 트래픽과 같이 동적인 대역의 변화가 없는 트래픽에 있어서는 QoS(Quality of Service ; 이하 "QoS"라 함) 지연면에서 가장 좋은 방법이지만 VBR과 같이 PCR, MCR을 가지면서 버스트니스(burstness)를 가지는 트래픽의 특성을 효과적으로 지원할 수 없는 문제점이 있다. 아울러 ABR과 UBR과 같이 전체 호 설정 시간에서 대부분의 대역이 사용되지 않는 트래픽의 경우는 많은 대역의 낭비를 초래할 수 있는 문제점이 있다.However, this fixed band allocation scheme is the best method in terms of QoS (Quality of Service) delay for traffic without dynamic band change such as CBR traffic, but has PCR and MCR like VBR. There is a problem in that it cannot effectively support the characteristics of traffic having burstness. In addition, in case of traffic where most bands are not used in the entire call setup time such as ABR and UBR, there is a problem that can cause a waste of a lot of bands.

또 종래 PRADOS(Priority Regulated Allocation Dely Oriented Scheduling ; 이하 "PRADOS"라 함) 스케쥴링 알고리즘은 유럽 ACTS(Advanced Communications Technologies and Services ; 이하 "ACTS"라 함)의 Magic WAND(Wireless ATM Network Demonstrator) 프로젝트의 MAC인 MASCARA(Mobile Acess Scheme Based on Contention and Reservation for ATM ; 이하 "MASCARA"라 함)에서는 PRADOS라는 스케쥴러를 제안하고 있다. PRADOS는 기본적으로는 테스트 베드 시스템의 구축을 위하여 설계되었으므로 지금까지 제안되어진 MAC 프로토콜 가운데서 가장 현실성이 큰 프로토콜로서 평가되고 있다. ACTS Magic WAND MASCARA의 PRADOS 알고리즘 동작예가 도 1에 도시되어 있다.In addition, the conventional PRADOS (Priority Regulated Allocation Dely Oriented Scheduling) scheduling algorithm is a MAC of the Magic WAND (Wireless ATM Network Demonstrator) project of European Advanced Communications Technologies and Services (ACTS). MASCARA (Mobile Access Scheme Based on Contention and Reservation for ATM; hereinafter referred to as "MASCARA") proposes a scheduler called PRADOS. Since PRADOS is basically designed for the construction of test bed systems, it is evaluated as the most realistic protocol among the proposed MAC protocols. An example of the PRADOS algorithm operation of ACTS Magic WAND MASCARA is shown in FIG.

도 1에 도시한 바와 같이 MASCARA의 PRADOS는 역방향과 순방향의 모든 정보를 가지고 있다는 가정하에 운용되도록 되어 있다. 도 1(a)는 데드라인(deadline)에 기반하여 PRADOS가 순방향과 역방향 트래픽을 배치한 것을 보여주고 있다. 이는 현재 전송할 셀이 있는 링크들의 버퍼에 대해서 해당 링크의 데드라인이 만족되는 지점을 끝점(end-point)으로 하도록 셀들을 먼저 배치한 것이다. 만약의 경우 두 개의 링크가 중첩되는 부분에서는 우선순위가 낮은 링크의 셀들을 폐기하도록 하고 있다. 우선 순위는 해당 링크의 토큰갯수로서 정의되며, 이는 평균 전송율에 따라 해당 링크의 토큰풀(token pool)에 고정 인터벌로서 하나씩 생성되고, 하나의 셀을 전송하면, 하나씩 감소한다.As shown in Fig. 1, MASCARA's PRADOS is operated under the assumption that it has all the information in the reverse direction and the forward direction. Figure 1 (a) shows that PRADOS arranges forward and reverse traffic based on a deadline. This means that the cells are first placed so that the deadline of the link is satisfied as an end point for the buffer of the link in which the cell to be transmitted currently exists. In the case where two links overlap, the cells of the lower priority link are discarded. Priority is defined as the number of tokens of the link, which is created one by one as a fixed interval in the token pool of the link according to the average transfer rate, and decrements by one when one cell is transmitted.

도 1(a)는 데드라인에 기반하여 작성되었으므로, 곳곳에 빈 슬롯이 나타나는 것을 볼 수 있다. 이 경우에는 도 1(b)에 나타낸 바와 같이 데드라인을 만족시켜주는 측면에서 오른쪽으로 셀들을 이동시킨다. 단, 업(UP)과 다운(DOWN)이 교차하는 지점의 앞에서만 이러한 과정이 이루어 지는 것을 볼 수 있다. PRADOS의 프레임 구조는 프레임 헤더와 순방향 전송부 그리고 역방향 전송부로 나뉘어 지므로 순방향 전송부와 역방향 전송부가 교차하는 지점에 업/다운 천이를 위한 시간을 부여하며, 이를 오버헤드기간(period overhead)으로 정의한다. 아울러 순방향 전송부 이후에 역방향 전송부가 따르는 구조가 하나의 프레임으로 정의된다. 따라서 도 1 (c)에서 역방향 전송부의 시작 시점에서 오버헤드기간이 배치되는 것을 볼 수 있다. 도 1(d)에서는 역방향 정송부 이후에 배치된 순방향 셀들을 오버헤드시간 앞으로 이동시킨 것을 볼수 있다. 이는 하나의 프레임 내에 산재된 순방향 전송 셀들을 데드라인을 지원하는 입장에서 재 배치한 것을 보여준다. 마지막으로 도 1(e)에서는 순방향이후 오버헤드기간 사이의 빈 슬롯들을 제거하므로서 슬롯 낭비를 억제한다. 아울러 역방향 전송부이후 다음 순방향 전송부가 나타나는 시점에서 새로운 프레임의 시작을 의미하는 프레임헤더(Frame Header ; FH)필드롤 삽입한다. 또한, 역방향 전송단과 FH필드 사이의 빈 슬롯 부분을 경쟁 슬롯으로 할당하며, 마지막으로 다음 프레임에서 전송하도록되어 있는 역방향 슬롯들을 허용할 수 있는 범위내에서 현재 프레임의 역방향부로 이동 시킨다.Figure 1 (a) was created based on the deadline, it can be seen that empty slots appear everywhere. In this case, as shown in Fig. 1 (b), the cells are moved to the right in terms of satisfying the deadline. However, it can be seen that this process is performed only in front of the point where the UP and DOWN intersect. The frame structure of PRADOS is divided into frame header, forward transmitter, and backward transmitter, which gives time for up / down transition at the point where the forward transmitter and the reverse transmitter intersect, which is defined as a period of overhead. . In addition, a structure followed by the backward transmitter after the forward transmitter is defined as one frame. Accordingly, it can be seen from FIG. 1C that the overhead period is arranged at the start of the backward transmission unit. In FIG. 1 (d), it can be seen that the forward cells disposed after the backward transmission unit are moved ahead of the overhead time. This shows that the forward transmission cells interspersed within one frame are rearranged from the standpoint of supporting the deadline. Finally, in FIG. 1E, slot waste is suppressed by removing empty slots between the forward and the overhead periods. In addition, the frame header (FH) field, which indicates the start of a new frame, is inserted at the time when the next forward transmitter appears after the backward transmitter. In addition, an empty slot portion between the uplink transmitting end and the FH field is allocated as a contention slot, and finally, the backward slots intended to be transmitted in the next frame are moved to the backward portion of the current frame within the allowable range.

PRADOS 스케줄링 알고리즘에서 역방향의 경우는 CBR/VBR/ABR/UBR 트래픽의 구분이 어려우며, 따라서 비동기전송모드 트래픽 서비스 정책을 효과적으로 지원하는 것이 사실상 불가능하다. 그러나 PRADOS의 순방향 전송방법의 경우도 앞서 웨이티드 라운드 로빈 기반 알고리즘과 동일하게 평균 전송 속도에 기반하여 토큰을 생성하고, 토큰의 갯수에 따라 셀을 전송하는 구조를 가지므로 버스트니스가 큰 트래픽의 전송시에 문제가 있다. 아울러 VBR과 CBR트래픽의 경우는 항상 확실한 트래픽의 도착만을 가정하고 있으므로 실제 시스템상 폭주나 불확실한 시스템 특성이 발생하는 경우는 방어할 수 없는 결점이 있다. 아울러 CBR과 VBR과 토큰이 0 이하로 낮아지는 경우도 지원하므로서 확실한 ABR과 UBR의 경우도 불확실한 CBR과 VBR로 인하여 전송하지 못하는 경우가 발생할 수 있는 결점도 있다. 결론적으로 PRADOS는 가장 실현성이 높은 구조를 가지고 있지만, 실질직으로 CBR과 VBR의 트래픽에 너무 높은 우선순위를 부여하여 ABR과 UBR의 정당한 트래픽 전송조차도 지원못하게 될 수 있는 문제가 있다. 아울러 PRADOS의 가장 큰 특징은 각 링크의 데드라인을 미리 계산하여 슬롯을 할당하는 방안이지만, 이 경우도 후처리 과정에서 장점을 잃는 속성을 가지므로서 사실상 EDF(Earliest Deadline First)와 유사한 구조를 가지며, 셀단위 계산 방식으로 인하여 너무 큰 복잡도를 요구하므로서 실현성이 적은 단점을 가진다.In the reverse case of the PRADOS scheduling algorithm, it is difficult to distinguish CBR / VBR / ABR / UBR traffic. Therefore, it is virtually impossible to effectively support the asynchronous transport mode traffic service policy. However, in the case of the forward transmission method of PRADOS, the token is generated based on the average transmission speed in the same way as the weighted round robin based algorithm, and the cell is transmitted according to the number of tokens. There is a problem with the poem. In addition, since VBR and CBR traffic always assume the arrival of certain traffic, there is a deficiency that cannot be prevented when congestion or uncertain system characteristics occur in the actual system. In addition, since CBR, VBR, and tokens are lowered below 0, there is a drawback that the ABR and UBR can not be transmitted due to the uncertain CBR and VBR. In conclusion, PRADOS has the most feasible structure, but in reality, there is a problem that it may not be able to support even legitimate traffic transmission of ABR and UBR by giving CBR and VBR traffic too high priority. In addition, the biggest feature of PRADOS is the method of allocating slots by calculating the deadline of each link in advance, but in this case, it has a structure similar to EDF (Earliest Deadline First) because it has a property that loses the advantage in the post-processing process. However, due to the cell-based calculation method, it requires too much complexity and thus has a low practicality.

MASCARA의 PRADOS가 가지는 가장 큰 단점은 역방향 트래픽의 전송을 위하여 단말들이 기지국으로 채널 할당 신호 메시지를 전송하기 위하여 필요로 하는 경쟁 영역이다. 현재 MASCARA는 이에 대한 구체적인 방안을 제시하지 못하고 있으며, 최악의 경우는 단말의 갯수 만큼의 경쟁 영역을 할당하도록 하고 있다.The main disadvantage of PRADOS of MASCARA is a contention area that UEs need to transmit a channel assignment signaling message to a base station for transmission of reverse traffic. Currently, MASCARA has not been able to suggest a concrete plan for this, and in the worst case, it is required to allocate the contention area as many as the number of terminals.

특히, 효과적인 성능을 지원하기 위해서는 단말 수효의 반 정도를 경쟁영역으로 할당하도록 하고 있으나 이와 관련된 매우 큰 문제 가운데 하나는 단말의 수효가 크게 증가하는 경우는 경쟁 영역의 크기가 무시 못할 정도로 커진다는 점이다. 예를들어 MASCARA에서 실시간 CBR, VBR 트래픽의 무선구간 CDT(Cell Delay Tolerance ; 이하 "CDT"라 함)로 이용하는 5ms를 고려하고, 다중 셀들로 구성된 사이클 개념인 프레임의 크기를 CDT를 만족시키기 위한 최소 요구 수준인 5ms정도로 가정한다면, 5ms 프레임은 MASCARA의 시스템 구성상 총 242 슬롯을 하나의 프레임에서 전송할 수 있다. 특히 MASCARA에서는 MAC의 스케쥴링 정보와 단말에서 전송하기 위하여 물리계층 오버헤드가 한 슬롯크기 정도 요구된다. 따라서 채널의 수효가 50개만 되는 환경에서도 각각의 경쟁 슬롯 오버헤드를 고려한다면, 최악의 경우 100개 정도의 경쟁영역이 요구되어 처리율을 통한 오버헤드 감소가 이미 40%수준에 다다른다. 여기에 트래픽 슬롯의 전송시 발생하는 물리 계층 및 MAC 계층 오버헤드가 추가된다면 시스템의 성능은 매우 낮은 수준으로 떨어지게 된다. 특히, MASCARA는 경쟁 영역의 구성을 위한 구체적인 방안이 없으므로 매우 큰 보완 요소를 가진다고 볼 수 있다. 아울러 가변 길이의 프레임 구조를 지원하므로서 전력 감소를 위한 슬리프(sleep)모드와 같은 기능의 지원이 매우 어려운 단점을 가진다.Particularly, in order to support effective performance, half of the number of terminals is allocated to the competition area, but one of the big problems related to this is that the size of the competition area becomes so large that it cannot be ignored. . For example, consider 5ms that MASCARA uses as the CDT (Cell Delay Tolerance; hereinafter referred to as "CDT") of the radio section of real-time CBR and VBR traffic, and the frame size, which is a cycle concept composed of multiple cells, is the minimum to satisfy the CDT. Assuming 5ms, the required level, a 5ms frame can transmit a total of 242 slots in one frame due to the MASCARA system configuration. In particular, the MASCARA requires about one slot size of physical layer overhead in order to transmit scheduling information of the MAC and the UE. Therefore, even in an environment where the number of channels is only 50, considering each contention slot overhead, in the worst case, about 100 contention areas are required, and the overhead reduction through the throughput reaches 40%. If the physical layer and MAC layer overhead incurred in the transmission of traffic slots are added to this, the performance of the system is reduced to a very low level. In particular, MASCARA has a very large complementary element because there is no specific plan for the composition of the competition area. In addition, it supports a variable length frame structure, so it is very difficult to support a function such as a sleep mode for power reduction.

본 발명은 상기한 실정을 감안하여 종래 비동기전송모드에서의 알고리즘이 갖는 각종 결점 및 문제점들을 해결하고자 발명한 것으로서, 순방향 전송을 위하여 W-DWEDF 알고리즘으로 유선 비동기전송모드 망의 서비스 정책을 효과적으로 무선단으로 확장하고, 패킹알고리즘으로 무선단에서 셀의 전송시에 발생하는 오버헤드를 최소화함과 더불어 역방향 전송을 위하여 2중 스케쥴링을 통하여 QoS 지원을 수행하는 무선 비동기전송모드 MAC 계층 프로토콜을 제공함에 그목적이 있다.The present invention has been invented to solve various defects and problems of the algorithm in the conventional asynchronous transmission mode in view of the above situation, and effectively implements the service policy of the wired asynchronous transmission mode network using the W-DWEDF algorithm for forward transmission. The purpose of the present invention is to provide a wireless asynchronous transmission mode MAC layer protocol that minimizes the overhead incurred during cell transmission by the packing algorithm and performs QoS support through dual scheduling for reverse transmission. There is this.

도 1은 종래 PROADOS 스케쥴링 알고리즘의 동작을 설명하기 위한 도면,1 is a view for explaining the operation of the conventional PROADOS scheduling algorithm,

도 2는 본 발명에 채용된 프레임 구조도,2 is a frame structure employed in the present invention,

도 3은 본 발명에 채용된 시스템 구성도,3 is a system configuration employed in the present invention,

도 4는 본 발명 WDWEDF와 패킹에 기반한 순방향 MAC 프로토콜 알고리즘 개념도,4 is a conceptual diagram of a forward MAC protocol algorithm based on the present invention WDWEDF and packing;

도 5는 본 발명에 따른 W-DWEDF 스케쥴링 알고리즘의 순서도,5 is a flowchart of a W-DWEDF scheduling algorithm according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 W-DWEDF 스케쥴링 알고리즘 실시예를 나타낸 도면,6 illustrates an embodiment of a W-DWEDF scheduling algorithm according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 W-DWEDF 스케쥴링 알고리즘 실시예를 나타낸 도면,7 illustrates an embodiment of a W-DWEDF scheduling algorithm according to the present invention;

도 8은 본 발명에 따른 패킹 알고리즘 실시예를 나타낸 도면,8 is a diagram illustrating an embodiment of a packing algorithm according to the present invention;

도 9는 본 발명에 따른 역방향 MAC 프로토콜 알고리즘 개념도,9 is a conceptual diagram of a reverse MAC protocol algorithm according to the present invention;

도 10은 본 발명에 따른 역방향 CBR 트랩픽의 전송 방안을 나타낸 도면,10 is a view showing a transmission scheme of a reverse CBR trap pick according to the present invention,

도 11은 본 발명에 따른 역방향 VBR 트래픽의 전송 방안을 나타낸 도면,11 is a diagram showing a method of transmitting reverse VBR traffic according to the present invention;

도 12는 본 발명에 따른 역방향 ABR/UBR 트래픽의 전송 방안을 나타낸 도면이다.12 is a diagram illustrating a method of transmitting reverse ABR / UBR traffic according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

1 : 기지국 2 : 단말1: base station 2: terminal

3 : 유선 네트워크 인터페이스 모듈 4 : 출력버퍼3: wired network interface module 4: output buffer

5 : 입력버퍼 6 : 메인 콘트롤러5: Input buffer 6: Main controller

7 : 2레벨 스케쥴러 8 : 수신프레임콘트롤러7: 2 level scheduler 8: Receive frame controller

9 : 스케쥴러 테이블 10 : W-DWEDF 스케쥴러9: Scheduler Table 10: W-DWEDF Scheduler

11 : 패킹모듈 12 : 타임프레임콘트롤러11: Packing Module 12: Time Frame Controller

13 : 무선송신기 14 : 무선수신기13: wireless transmitter 14: wireless receiver

15 : 무선송신기 16 : 무선수신기15: wireless transmitter 16: wireless receiver

17 : 타임프레임콘트롤러 18 : 수신프레임콘트롤러17: time frame controller 18: receiving frame controller

19 : 2레벨 스케쥴러 20 : 입력버퍼19: Level 2 scheduler 20: Input buffer

21 : 출력버퍼 22 : 터미널 인터페이스 모듈21: output buffer 22: terminal interface module

23 : 메인 콘트롤러23: main controller

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기지국에서 무선 단말로 정보를 전송하는 순방향 트래픽 전송에 있어서, W-DWEDF(Wireless Dynamic Weighted Earliest Deading First) 알고리즘을 통하여 스케줄링 테이블을 생성하는 단계와; 상기 스케쥴 테이블의 정보를 기반으로 하여 버츄럴채널(VC ; Virtual Channel) 단위로서 전송할 셀들을 그룹화 하는 셀그룹화단계; 상기 셀그룹화단계에서 그룹화된 셀들의 전송을 위하여 프레임헤드와 MPDU(Medium Access Control Protocol Data Unit)오버헤드, 역방향/순방향 링크의 전환을 위한 전환슬롯을 타임프레임에 삽입하는 패킹단계 및; 상기 순방향 링크를 통하여 타임프레임을 단말에 전송하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object comprises the steps of generating a scheduling table through a W-DWEDF (Wireless Dynamic Weighted Earliest Deading First) algorithm in the forward traffic transmission information transmitting from the base station to the wireless terminal; A cell grouping step of grouping cells to be transmitted in units of a virtual channel (VC) based on the information of the schedule table; A packing step of inserting a framehead, a medium access control protocol data unit (MPDU) overhead, and a switching slot for switching a reverse / forward link in a timeframe for transmitting the cells grouped in the cell grouping step; And transmitting a timeframe to the terminal through the forward link.

또한 본 발명은 무선 단말에서 기지국으로 정보를 전송하는 역방향 트래픽 전송에 있어서, CBR(Constant Bit-Rate)트래픽, VBR(Variable Bit-Rate)트래픽, ABR(Available Bit-Rate)트래픽, UBR(Unspecified Bit-Rate)트래픽중 동일 트래픽 또는 서로 다른 트래픽을 적어도 하나 이상 선택하는 트래픽선택단계와; 상기 트래픽선택단계에서 선택된 트래픽으로 정보를 전송하는 정보전송단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention, in the reverse traffic transmission for transmitting information from the wireless terminal to the base station, CBR (Constant Bit-Rate) traffic, VBR (Variable Bit-Rate) traffic, ABR (Available Bit-Rate) traffic, UBR (Unspecified Bit) A traffic selection step of selecting at least one of the same traffic or different traffic among the traffic; Characterized in that the information transmission step of transmitting information to the traffic selected in the traffic selection step.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 채용된 프레임 구조도로서, 본 발명은 기본적으로 고정 길이의 타임프레임(time-frame)을 기반으로하여 동작한다. 고정 크기의 타임프레임을 사용하므로서 단말의 전력 제어가 용이하며, 액세스포인트에서의 스케쥴링이 보다 효과적으로 수행된다. 또한 본 발명은 시분할다중액세스방식(TDMA)을 기반으로하여 동작한다.2 is a frame structure diagram employed in the present invention. The present invention basically operates based on a fixed length time-frame. By using a fixed size timeframe, power control of the terminal is easy, and scheduling at the access point is more effectively performed. The present invention also operates based on time division multiple access (TDMA).

FH는 타임프레임에 속한 고정 길이의 슬롯들이 어떠한 단말에서 할당되는지에 대한 정보와, 역방향/순방향 링크 정보, 그리고 CBR, VBR, ABR, UBR 서비스에 대한 할당 정보를 포함하는 스케쥴링 정보영역이다. 따라서 단말들은 FH를 통하여 해당 타임프레임의 슬롯과 관련된 정보를 획득한다. 다음으로 FH가 전송된 후에는 기지국(AP 혹은 BS)로부터 단말들로의 정보를 전송하기 위한 순방향 링크 구간이 이어지고, 순방향 링크후에는 역방향 링크와 관련된 슬롯들이 나타난다. 역방향 링크 구간에서는 CBR을 지원하는 슬롯이 가장 먼저 나타나고, 다음으로 VBR에 할당되는 슬롯이 나타나며, 이 경우 VBR의 최소 대역 할당을 위한 용도로 사용된다. VBR에 할당된 슬롯이후에는 VBR 트래픽의 전송시에 단말이 피지백(piggy-back)형태로 요청한 추가 슬롯 할당 요청에 따라 부가적인 스케쥴링 정보가 액세스포인트로부터 단말들에게 전달되는데 이는 VBR 역방향 링크 구간 이후로부터 타임프레임의 종료시점까지의 슬롯들을 재스케쥴링하는 역할을 한다.The FH is a scheduling information area including information on which UEs have fixed length slots belonging to a timeframe, reverse / forward link information, and allocation information for CBR, VBR, ABR, and UBR services. Accordingly, the terminals acquire information related to the slot of the corresponding timeframe through the FH. Next, after the FH is transmitted, a forward link section for transmitting information from a base station (AP or BS) to terminals is followed, and slots associated with the reverse link appear after the forward link. In the reverse link interval, slots supporting CBR appear first, followed by slots allocated to VBR. In this case, they are used for the minimum bandwidth allocation of the VBR. After the slot allocated to the VBR, additional scheduling information is transmitted from the access point to the terminals according to the additional slot allocation request requested by the terminal in the form of piggyback when transmitting VBR traffic. To reschedule slots from the time frame to the end of the timeframe.

따라서 재스케쥴링에 따른 부가적인 VBR 역방향 링크 전송 슬롯들이 할당되고, 이후 남은 대역은 ABR과 UBR 트래픽의 전송을 위하여 할당된다. 마지막으로 신규 호의 호 설정 요청과 ABR, UBR 트래픽의 채널 예약을 위한 제어슬롯 구간이 나타난다. 이때 모든 슬롯구간의 경계면은 이동 가능한 가변 크기를 가지게 되며, 단말에서의 정보전송은 몇 개의 셀들을 합친 MPDU(MAC Protocol Date Unit ; 이하 "MPDU"라 함) 단위로 이루어지고, MPDU는 물리계층 및 피지백(piggy-back) 정보를 전달하기 위한 MAC의 일부 정보를 포함하는 헤더와 함께 복수개의 비동기전송모드셀들로 이루어진다.Therefore, additional VBR reverse link transmission slots according to rescheduling are allocated, and then the remaining band is allocated for transmission of ABR and UBR traffic. Finally, a control slot section for requesting call establishment of a new call and channel reservation of ABR and UBR traffic appears. At this time, the interface between all slots has a variable size that can be moved, and the information transmission in the terminal is made of a unit of MPDU (MAC Protocol Date Unit; MPDU), which combines several cells, and the MPDU is a physical layer and It consists of a plurality of asynchronous transmission mode cells with a header containing some information of the MAC for carrying piggyback information.

도 3은 본 발명에 채용된 시스템 구성도로서, 본 발명은 기지국(AP 혹은 BS ; 1)과 단말(2)내의 요소들로서 정의된다. 기지국(1)에서는 유선 네트워크와 통신을 수행하는 유선 네트워크 인터페이스 모듈(Wired Network Interface Module ; 3)이 존재한다. 이를통하여 송수신되는 정보는 각각의 링크에 할당된 버퍼(입려버퍼(5)와 출력버퍼(4))들에 저장된다.3 is a system configuration diagram employed in the present invention, which is defined as elements in a base station (AP or BS; 1) and a terminal (2). In the base station 1, there is a wired network interface module (Wired Network Interface Module) 3 for communicating with a wired network. Information transmitted and received through this is stored in the buffers (input buffer 5 and output buffer 4) allocated to each link.

그리고 실질적인 작업을 수행하는 메인 큰트롤러(Main Controller ; 6)는 기지국(1)에서 다음과 같은 요소들로 구성된다.And the main controller (Main Controller) (6) that performs the actual work is composed of the following elements in the base station (1).

즉, 역방향 전송에 대한 2레벨 스케쥴링을 제어하는 2레벨 스케쥴러(7)와 단말(2)에서 수신된 프레임들을 네트워크 인터페이스 모듈로 전송하는 기능을 수행하는 수신프레임콘트롤러(8), 기지국(1)에서 순방향으로 단말(2)에 트래픽을 전송하는 경우 W-DWEDF 알고리즘을 수행하여 스케쥴러 테이블(Scheduler Table ; 9)을 작성하는 W-DWEDF 스케쥴러(10), W-DWEDF 스케쥴러(10)가 작성한 스케쥴러 테이블(Scheduler Table)을 전송에 용이한 형태로서 패킹(Packing) 과정을 수행하는 패킹모듈(11) 및 고정 길이의 타임프레임을 송수신하고 제어하는 기능을 수행하는 타임프레임콘트롤러(12)로 구성된다.That is, in the reception frame controller 8 and the base station 1 performing the function of transmitting the frames received at the second level scheduler 7 and the terminal 2 to the network interface module for controlling the two-level scheduling for reverse transmission. When the traffic is transmitted to the terminal 2 in the forward direction, a scheduler table prepared by the W-DWEDF scheduler 10 and the W-DWEDF scheduler 10 that performs the W-DWEDF algorithm to create a scheduler table 9 It is composed of a packing module 11 for performing a packing process (Packing Table) and a time frame controller 12 for transmitting and receiving a fixed length of the time frame as an easy form for transmission.

이와함께 기지국(1)에는 무선단의 송수신을 위한 무선송신기(RF Transmitter ; 13)와 무선수신기(RF Receiver ; 14)가 포함된다. 단말(2)의 경우도 메인 무선단의 송수신을 위한 무선송수신기(15),(16)를 구비하고, 이동 터미날과의 인터페이스를 위한 터미날 인터페이스 모듈(Terminal Interface Module ; 22)을 가진다. 또한, 터미날 인터페이스 모듈(22)과의 트래픽 버퍼링을 위한 입출력버퍼(20),(21)가구비되어 있고, 단말(2)의 메인컨트롤러(23)는 기지국(1)의 메인컨트롤러(6)와 비교하여 비교적 작은 규모를 갖는 것으로서, 순방향 전송에서 사용하능 W-DWEDF모듈과 패킹모듈은 그 구성요소로서 포함되지 않으며, 역방향 전송에 대한 2레벨 스케쥴링을 제어하는 2레벨스케쥴러(19)와 단말에서 수신된 프레임들을 네트워크 인터페이스 모듈로 전송하는 기능을 수행하는 수신프레임콘트롤러(18) 및 고정 길이의 타임프레임을 송수신하고 제어하는 기능을 수행하는 타임프레임콘트롤러(17)로 구성된다.In addition, the base station 1 includes a radio transmitter 13 and a radio receiver 14 for transmitting and receiving radio terminals. The terminal 2 also includes radio transceivers 15 and 16 for transmission and reception of the main radio terminal, and has a terminal interface module 22 for interfacing with the mobile terminal. In addition, the input and output buffers 20 and 21 for buffering traffic with the terminal interface module 22 are provided, and the main controller 23 of the terminal 2 is connected to the main controller 6 of the base station 1. Compared with a relatively small scale, the W-DWEDF module and the packing module, which are used in the forward transmission, are not included as components, and are received by the two-level scheduler 19 and the terminal that control the two-level scheduling for the reverse transmission. It consists of a receiving frame controller 18 for transmitting the frames to the network interface module 18 and a time frame controller 17 for transmitting and receiving a fixed length of the time frame.

도 4는 본 발명 WDWEDF와 패킹에 기반한 순방향 MAC 프로토콜 알고리즘 개념 도로서, 본 발명에서는 네트워크로부터 셀들이 수신됨에 따라 셀들을 각 링크의 임시 버퍼에 저장하며, 저장된 셀들은 주기적으로 생성되는 고정 크기 타임프레임의 생성시에 W-DWEDF 알고리즘에 따라 전송될 셀들로서 선택되고, 이는 다시 물리 전송 오버헤드의 감소를 위하여 패킹절차를 거치게 된다.4 is a conceptual diagram of a forward MAC protocol algorithm based on the present invention WDWEDF and packing, in which the cells are stored in a temporary buffer of each link as cells are received from the network, and the stored cells are periodically generated. Is selected as cells to be transmitted according to the W-DWEDF algorithm at the time of generation, which in turn undergoes a packing procedure to reduce the physical transmission overhead.

패킹절차에서는 W-DWEDF를 통하여 작성된 스케쥴링 테이블 정보를 기반으로하여 버츄럴채널(Virtual Channel ; 이하 "VC"라 함) 단위로서 전송할 셀들을 그룹화하고, 그룹화된 셀들은 다시 실제적인 전송을 위하여 프레임(FH)와 MPDU오버헤드, 그리고 업/다운링크의 전환을 위한 변환기간(change-period)을 삽입한다. 이렇게 생성된 타임프레임은 순방향 링크를 통하여 단말들에 전송된다.In the packing procedure, groups cells to be transmitted as a unit of a virtual channel (hereinafter referred to as "VC") based on scheduling table information created through W-DWEDF, and the grouped cells are again framed for actual transmission. Insert the FH), the MPDU overhead, and the change-period for up / downlink switching. The generated timeframe is transmitted to the terminals through the forward link.

본 발명에서의 순방향 트래픽 전송 방안은 데드라인에 기반한 EDF(Earliest Deadline First ; 이하 "EDF"라 함) 알고리즘을 이용하여 지연을 최소화하며, 알고리즘이 요구하는 버퍼의 크기를 줄일 수 있도록 하였다. 이를 통하여 무선 비동기전송모드 네트워크 환경에서 흔잡구간 발생을 억제하고, CBR/VBR/ABR/UBR 트래픽의 지원을 효율적으로 지원하며, 비동기전송모드 트래픽 서비스에 대한 신뢰성을 보장한다. 또한 본 발명에서의 W-DWEDF 알고리즘은 VBR, CBR, ABR 그리고 UBR 트래픽을 지원하도록 되어 있으며, 각각의 연결 상태를 5가지로 구분하였다. 각각의 상태들에 대한 설명은 다음과 같다. 여기에서 P는 사이클에 매핑된 연결의 PCR(Peak Cell Ratio)값, M은 MCR(Mean Cell Rate)값을 의미한다.In the present invention, the forward traffic transmission scheme uses a deadline based EDF (Earliest Deadline First) algorithm to minimize delay and reduce the size of the buffer required by the algorithm. This suppresses the occurrence of congestion in the wireless asynchronous transmission mode network environment, efficiently supports the CBR / VBR / ABR / UBR traffic, and guarantees the reliability of the asynchronous transmission mode traffic service. In addition, the W-DWEDF algorithm in the present invention is to support VBR, CBR, ABR and UBR traffic, and each connection state is divided into five types. Description of each state is as follows. Here, P means a Peak Cell Ratio (PCR) value of a connection mapped to a cycle, and M means a Mean Cell Rate (MCR) value.

○상태1 (S1) : P > 0. M > 0 인 경우로서, 전송을 요구하는 셀이 존재할 때는 다음 라운드에서 셀을 전송하도록 함.○ State 1 (S1): P> 0. When M> 0, if there is a cell requesting transmission, the cell is transmitted in the next round.

○상태2 (S2) : P > 0, M = 0인 경우로서, 전송을 요구하는 셀이 있을 때는 S1상태에서 존재하는 연결이 없는 경우에 한하여 전송하도록 함.○ State 2 (S2): When P> 0 and M = 0, if there is a cell requesting transmission, it shall be transmitted only when no connection exists in the S1 state.

○상태3 (S3) : P = O, M = 0인 경우로서, 할당받은 대역폭을 전부 사용한 상태로써 다음 사이클에서 전송자격을 가짐.○ State 3 (S3): When P = O, M = 0, all the allocated bandwidth is used and it has the transmission qualification in the next cycle.

○상태0 (S0) : ABR 연결들에 대한 상태.State 0 (S0): State for ABR connections.

○상태×(S×) : UBR 연결들에 대한 상태.Status × (S ×): Status for UBR connections.

W-DWEDF 알고리즘 내에서 각각의 버츄럴채널컨넥션(Virtual Channel Connection ; 이하 "VCC"라 함)들은 대역폭 할당과 관련된 QoS를 지원하기 위하여 다음과 같은 상태 정보를 가진다. 이 경우 VCn이 n번째 VCC 연결이며, 연결의 설정시에 고정되는 변수들은 다음과 같다.In the W-DWEDF algorithm, each virtual channel connection (hereinafter referred to as "VCC") has the following state information to support QoS related to bandwidth allocation. In this case, VCn is the nth VCC connection, and the variables fixed when the connection is established are as follows.

○ VCn. service : VCC의 서비스 클래스.○ VCn. service: The service class of the VCC.

○ VCn. peak : VCC 연결의 PCR 값.○ VCn. peak: PCR value of the VCC link.

○ VCn. mean : VCC 연결의 MCR(Mean Cell Rate)값.○ VCn. mean: Mean Cell Rate (MCR) value of the VCC connection.

고정값과 다르게 W-DWEDF 알고리즘의 수행시간 동안에 동적으로 변화되는 상태 변수들은 다음과 같다.Unlike fixed values, state variables that change dynamically during the execution of the W-DWEDF algorithm are as follows.

○ VCn.cpr : 사이클 값에 기반한 VCC의 현재 PCR 값.O VCn.cpr: Current PCR value of the VCC based on cycle value.

○ VCn.cmr : 사이클 값에 기반한 VCC 의 현재 MCR(Mean Cell Rate)값.○ VCn.cmr: Current MCR (Mean Cell Rate) value of VCC based on cycle value.

○ VCn. state : VCC의 현재상태(S1, S2, S3, S0, S×).○ VCn. state: The current state of the VCC (S1, S2, S3, S0, S ×).

이 경우 cpr 과 cmr 은 해당 연결이 셀 전송을 서비스 받을때마다 1씩 감소하며, 셀단위로 설정된 사이클(C)이 시작될 때에 사이클 크기에 기반한 PCR, MCR(Mean Cell Rate) 값으로 다시 초기화 된다.In this case, cpr and cmr are decremented by one each time the connection receives a cell transmission, and are initialized again with PCR and MCR (Mean Cell Rate) values based on the cycle size when the cycle (C) set in units of cells starts.

W-DWEDF 기법에서의 사이클의 크기는 VBR, CBR만을 고려하여 EDF의 효과만을 지원할 수도 있으며, 전체대역폭을 기준으로 ABR 트래픽의 신뢰성을 보장할 수도 있다. 전체 대역폭을 고려하여 사이클의 크기와 각각의 VCC에 대한 P, M을 설정하는 경우 VCC 각각의 연결에 대한cpr과 cmr값의 계산예는 다음과 같다. 즉, 사이클의 크기인 C를 100으로 하는 경우, 출력 링크에 연결된 VCC의 수가 N이고, 출력 링크의 전체 대역폭이 χ bps로 주어지는 경우에는 n번째 연결의 PCR이 ψ bps이면 VCn.peak를 ψ/χ로 할당한다.The cycle size in the W-DWEDF scheme can only support the effects of EDF considering VBR and CBR, and can guarantee the reliability of ABR traffic based on the total bandwidth. In the case of setting the cycle size and P and M for each VCC in consideration of the total bandwidth, an example of calculating cpr and cmr values for each VCC connection is as follows. That is, if C, the cycle size, is 100, the number of VCCs connected to the output link is N, and if the total bandwidth of the output link is given by χ bps, VCn.peak is ψ / if the PCR of the nth connection is ψ bps. Assign it to χ.

도 5는 W-DWEDF 알고리즘의 흐름도로서, W-DWEDF 알고리즘은 각각의 채널 상태를 VBR, CBR, ABR로 나누고, 아울러 각각의 채널에 P와 M값을 부여하여 하나의 사이클에서 제한적인 서비스를 제공하도록 하고 있다. 따라서 상기한 상태구분에서와 같이 P와 M값을통하여 S1(P > 0, M > 0), S2(P >O, M = 0), S3(P = 0, M = 0)상태를 규정하며, S1상태에 존재하는 연결이 없을 경우, S2 상태의 연결들을 지원한다. 그러나, W-DWEDF 알고리즘은 전체 대역폭에 기반한 자원할당 방안을 통하여 안정적인 ABR 트래픽의 서비스를 보장하도록 하고 있다. 즉, 사이클의 크기를 전체 대역폭 중심으로 할당하는 경우, 신뢰성 있는 ABR 서비스를 지원하도록 하고 있다. 따라서 이를 위하여 ABR 과 UBR 서비스 각각에 대한 상태인 SO 와 SX 를 가지게 된다.5 is a flow chart of the W-DWEDF algorithm, which divides each channel state into VBR, CBR, and ABR, and provides a limited service in one cycle by assigning P and M values to each channel. I'm trying to. Therefore, S1 (P> 0, M> 0), S2 (P> O, M = 0), S3 (P = 0, M = 0) states are defined through P and M values as in the above state classification. In case there is no connection in S1 state, S2 state connections are supported. However, the W-DWEDF algorithm ensures stable ABR traffic service through resource allocation based on the total bandwidth. In other words, when the cycle size is allocated around the entire bandwidth, the ABR service is supported to be reliable. Therefore, for this, we have SO and SX which are states for ABR and UBR services respectively.

도 5에 나타낸 바와 같이 W-DWEDF 알고리즘에서는 입력 VCC들로부터 셀이 도착하면, 이들을 임시버퍼에 저장한 후, 하나의 사이클 내에서 EDF기법에 따라 가장 데드라인에 인접한 셀을 가지고 있는 입력 VCC의 셀을 우선적으로 스케쥴링 테이블에 저장한다. 이를 통하여 효율적인 지연 성능을 지원할 수 있다. 상태천이와 관련하여 S1 상태에서 S2 상태로 변환되는 경우은 대부분의 VBR 트래픽들로서 이는 일반적으로 VBR의 PCR 값이 MCR(Mean Cell Rate)에 비하여 크기 때문이다.As shown in Fig. 5, when the cells arrive from the input VCCs in the W-DWEDF algorithm, the cells are stored in a temporary buffer, and then the cells of the input VCC having the cells closest to the deadline according to the EDF technique in one cycle. Is stored first in the scheduling table. This can support efficient delay performance. The transition from the S1 state to the S2 state in relation to the state transition is most of the VBR traffic because the PCR value of the VBR is generally larger than the mean cell rate (MCR).

이에 반하여 S1상태에서 S3상태로 변환되는 경우는 대부분의 CBR 트래픽들로서 대개의 경우 CBR 트래픽의 PCR은 MCR과 동일하기 때문이다. 알고리즘과 관련되어 나타나는 함수들에 대한 설명은 다음과 같다.On the contrary, when the S1 state is converted to the S3 state, most of the CBR traffics are mostly because the PCR of the CBR traffic is the same as the MCR. Descriptions of functions appearing in relation to algorithms are as follows.

○bp(n) : n번째 VCC 연결의 동적인 P(VCn.cpr) 값을 전달함.Bp (n): Passes the dynamic P (VCn.cpr) value of the nth VCC connection.

○bm(n) : n번째 VCC 연결의 동적인 M(VCn.cmr) 값을 전달함.Bm (n): Passes the dynamic M (VCn.cmr) value of the nth VCC connection.

○sort(n) : S1, S2, S3, SO, SX 상태에 있는 연결의 전송 대기 셀을 EDF 순서로 정렬함.Sort (n): Sorts the cells waiting to be sent for connections in the S1, S2, S3, SO, and SX states in EDF order.

○size(n) : n-상태에 있는 VCC의 수를 전달함.Size (n): conveys the number of VCCs in the n-state.

○pop(n) : n-상태에 있는 VCC 가운데 우선적으로 서비스 받을 연결번호를 전달함.Pop (n): Delivers the connection number to be preferentially serviced among the VCCs in the n-state.

○visit(n) : n-번째 VCC에서 하나의 비동기전송모드 셀을 스케쥴링 테이블에 저장함.Visit (n): Stores one asynchronous transmission mode cell in the scheduling table in the n-th VCC.

○decrease_rate(n) : n번째 VCC의 VCn. cmr, VCn. cpr값을 하나 감소 시킴.Increase_rate (n): VCn of the nth VCC. cmr, VCn. Decrease cpr value by one.

상기 알고리즘으로부터 알 수 있는 바와 같이 사이클 동안에 각각의 연결은 P, M값에 따라 서비스된다. 하나 이상의 VCC에 전송할 셀이 존재하는 경우는 EDF에 따라 셀을 선택하게 했으며, VBR, CBR 연결에서는 S1 상태에서 시작되어, MCR(Meam Cell Rate)을 만족시킬 때까지 대기한다. 모든 연결이 MCR을 만족하는 경우는 S2상태에 있는 노드들에 대하여 (PCR-MCR)의 횟수만큼 추가적인 지원을 수행하여 통계적 멀티플렉싱의 효과를 기대한다. 아울러 VBR과 CBR 연결에 대기중인 셀이 없는 경우는 ABR, UBR의 지원을 수행하도록 하며, 사이클이 전체 대역폭에 기반하여 설정된 경우는 전체 대역폭 가운데 VBR과 CBR에게 할당된 대역폭 이외의 남은 영역을 ABR, UBR 트래픽의 서비스에 사용하도록 한다.As can be seen from the above algorithm, during the cycle, each connection is serviced according to P, M values. When there is a cell to be transmitted to one or more VCCs, the cell is selected according to the EDF. In VBR and CBR connections, the cell is started in the S1 state and waits until the MCR (Meam Cell Rate) is satisfied. If all the connections satisfy the MCR, additional support is performed for the nodes in the S2 state by the number of times (PCR-MCR) to expect the effect of statistical multiplexing. In addition, if there are no cells waiting for VBR and CBR connection, ABR and UBR support should be performed.If a cycle is set based on the total bandwidth, the remaining area other than the bandwidth allocated to VBR and CBR is displayed. Used to service UBR traffic.

W-DWEDF 알고리즘 동작에서는 먼저 타임프레임을 생성하는 시점에서의 각 링크의 버퍼 상태를 도 6과 같다고 가정하여 설명한다. 이 예에서 링크의 수효는 총 5개로 가정되며, 각각 CBR/VBR/VBR/ABR/UBR의 특성을 가지는 것을 볼 수 있다. 이 경우 각 링크의 버퍼에는 5/6/3/3/2개의 셀들이 저장되어 있으며, 단말로의 전송을 기다리고 있다. 각 링크의 데드라인 시간이 동일하다고 가정한다면, 주어진 예를 기반으로하여 W-DWFDF 알고리즘을 이용한 스케쥴링 테이블을 작성할 수 있다.In the operation of the W-DWEDF algorithm, it is assumed that the buffer state of each link at the time of generating the time frame is as shown in FIG. 6. In this example, the total number of links is assumed to be five, and it can be seen that each has the characteristics of CBR / VBR / VBR / ABR / UBR. In this case, 5/6/3/3/2 cells are stored in the buffer of each link and are waiting for transmission to the terminal. Assuming that the deadline time of each link is the same, a scheduling table using the W-DWFDF algorithm can be created based on the given example.

스케쥴링 테이블 작성시 필요한 정보로서는 순방향 링크를 통하여 전송할 수 있는 트래픽 슬롯의 수효가 필요하며, 이는 스케줄러에서 타임프레임의 생성시에 적절한 순방향과 역방향 링크의 분할 비율을 감안하여 정할 수 있다. 즉, 역방향 링크의 할당 요청 및 할당 주기 특성, 그리고 순방향 링크의 전송 트래픽 대기량을 기반으로하여 정할 수 있다.Information required for scheduling table generation requires the number of traffic slots that can be transmitted through the forward link, which may be determined in consideration of the proper split ratio of the forward and reverse links when generating a timeframe in the scheduler. That is, it may be determined based on the allocation request and allocation cycle characteristics of the reverse link and the transmission traffic latency of the forward link.

도 6은 본 발명에 따른 W-DWEDF 스케쥴링 알고리즘 실시예를 나타낸 도면으로서, 순방향 링크를 통하여 전송할 수 있는 트래픽 슬롯의 수효를 22개로 가정한다면, 도 6에서 버퍼들은 도 7과 같이 W-DWEDF 알고리즘을 통하여 스케쥴링 테이블화 될 수 있다. 이 경우 CBR/VBR 트래픽의 P 와 M값은 6이상인 것으로 가정한다. VC1/2/3는 모두 S1 상태에 있는 것으로 가정한다. 먼저 W-DWEDF 알고리즘은 S1 상태의 링크들인 VC1 과 VC2, VC3를 지원하기 때문에 테이블상에서 각각의 링크에 대한 셀들이 스케쥴링 테이블에 저장되는 것을 볼 수 있다. CBR과 VBR 트래픽에 대한 지원이 이루어 진 이후에 ABR 트래픽에 대한 지원이 가능한 상태라면, W-DWEDF 알고리즘은 ABR 트래픽인 VC4 의 셀들을 전송한다. 만일 타임프레임 내에 아직 트래픽 슬롯을 전송할 수 있는 여유가 있다면, W-DWEDF 알고리즘은 UBR 트래픽 VC5의 셀들을 전송할 수 있다.FIG. 6 is a diagram illustrating an embodiment of a W-DWEDF scheduling algorithm according to the present invention. Assuming that the number of traffic slots that can be transmitted through a forward link is 22, buffers in FIG. 6 implement the W-DWEDF algorithm as shown in FIG. Through scheduling table can be. In this case, it is assumed that P and M values of CBR / VBR traffic are 6 or more. It is assumed that VC1 / 2/3 are all in the S1 state. First, since the W-DWEDF algorithm supports the VC1, VC2, and VC3 links of the S1 state, the cells for each link in the table can be seen to be stored in the scheduling table. If support for ABR traffic is available after support for CBR and VBR traffic, the W-DWEDF algorithm transmits cells of VC4, which is ABR traffic. If there is still time to transmit a traffic slot within the timeframe, the W-DWEDF algorithm may transmit cells of UBR traffic VC5.

스케쥴링 테이블의 작성시에는 주어진 가용 순방향 트래픽 슬롯의 수효에 대하여, 현재 전송되는 셀이 추가됨에 따라 가용 슬롯 수효를 넘어서는 지에 대한 검사가 필요하며, 이를 위하여 셀을 스케쥴링 테이블에 추가할 때마다 이로 인한 오버헤드와 셀의 용량을 계산하여야 한다. 따라서 도 7에서는 가용한 순방향 슬롯의 수효가 22개인 경우에 21.5개까지의 슬롯을 사용하도록 하는 것을 볼 수 있다.When creating the scheduling table, it is necessary to check whether the number of available forward traffic slots is exceeded as the number of available slots is exceeded as the currently transmitted cell is added. The capacity of the head and the cell should be calculated. Therefore, in FIG. 7, it can be seen that up to 21.5 slots are used when the number of available forward slots is 22.

W-DWEDF 알고리즘을 통하여 작성된 스케쥴링 테이블은 타임프레임의 생성을 위하여 재배치하는 패킹과정을 거쳐야 한다. 패킹을 수행하는 이유는 무선단에서 유선단처럼 각각의 셀단위로 전송하는 경우는 무선 물리계층의 오버헤드로 인하여 원활한 성능이 지원되지 않는 것을 예상할 수 있다. 이는 본 발명의 방안이 최악의 경우 하나의 셀을 전송할 때 1/2 슬롯 크기의 물리 계층 오버헤드를 가지기 때문이다. 따라서 하나의 타임프레임에서 전송되는 동일한 단말에 대한 전송은 다중 셀이 함께 전송되어야 물리 계층 오버헤드를 최소화 할 수 있다.The scheduling table created by the W-DWEDF algorithm needs to go through a packing process that is rearranged to generate a timeframe. The reason why the packing is performed may be that smooth performance is not supported due to the overhead of the radio physical layer when transmitting at each cell unit, such as a wired end, in the wireless end. This is because the scheme of the present invention has a physical slot overhead of 1/2 slot size when transmitting one cell in the worst case. Therefore, the transmission for the same UE transmitted in one timeframe may minimize physical layer overhead when multiple cells are transmitted together.

도 8은 도 7에서 작성된 스케쥴링 테이블의 패킹예시도로서, 패킹알고리즘의 첫 번째 과정은 W-DWEDF알고리즘이 작성한 스케쥴링 테이블의 셀들을 링크에 따라 그룹화 하는 것이다. 그룹화 된 셀들은 다시 두 번째 단계를 거쳐서 프레임헤더와 MPDU헤더, 그리고 업/다운링크 전환구간이 삽입된 형태로서 타임프레임의 앞부분에 해당하는 구조로서 만들어 진다. 이후 역방향 전송에 대한 부분이 추가됨으로서 하나의 타임프레임이 완성되며, 순방향 링크를 통하여 전송된다.FIG. 8 illustrates an example of packing of the scheduling table created in FIG. 7. The first step of the packing algorithm is to group cells of the scheduling table created by the W-DWEDF algorithm according to a link. The grouped cells are formed in a structure corresponding to the beginning of the time frame by inserting a frame header, an MPDU header, and an up / down link transition section through a second step. Then, one part of the time frame is completed by adding a portion for reverse transmission, and is transmitted through the forward link.

도 9는 본 발명에 따른 역방향 무선 비동기전송모드 MAC계층 프로토콜 알고리즘의 개념도로서, 본 발명은 기본적으로 유선단의 비동기전송모드 트래픽 지원 방안을 투명성 있게 무선단까지 확장하기 위한 목표로 설계되었다. 먼저 CBR서비스 지원을 위해서는 주기적으로 고정 대역을 할당하는 방안을 사용한다. CBR의 경우는 고정적인 대역을 사용하는 만큼 서비스의 특성상 고정적인 채널 할당이 적합하다. 도 10은 본 발명에 따른 CBR트래픽의 전송 방안을 나타낸 도면으로서, CBR트래픽의 경우는 기지국(AP)으로 부터의 CBR스롯 할당 정보가 타임프레임의 FH필드를 통하여 단말에 전달되며, 해당 단말은 고정 크기이면서 주기적으로 발생되는 역방향 링크 전송 슬롯을 이용하여 기지국(AP)으로 정보를 전달한다.FIG. 9 is a conceptual diagram of a reverse wireless asynchronous transmission mode MAC layer protocol algorithm according to the present invention. The present invention is basically designed to transparently extend a wired end asynchronous transmission mode traffic support scheme to a wireless end. First, to support CBR service, a fixed bandwidth is periodically allocated. In the case of CBR, fixed channel allocation is appropriate due to the characteristics of the service as it uses a fixed band. FIG. 10 is a diagram illustrating a CBR traffic transmission scheme according to the present invention. In the case of CBR traffic, CBR slot allocation information from an AP is transmitted to a UE through an FH field of a timeframe. Information is transmitted to a base station (AP) by using a sized and periodically generated reverse link transmission slot.

VBR서비스를 위해서는 PCR의 지원을 위한 2중 스케쥴링 방안을 사용한다. 본 방안은 VBR이 요구하는 최소의 슬롯 만큼 만을 먼저 할당한 후, 역방향 링크로 전송되는 트래픽의 피지백정보를 이용하여 부가적인 트래픽 슬롯 할당을 한번 더 수행하는 작업을 한다. 이로써 트래픽량을 예측하지 못하여 발생하는 비사용 슬롯의 채널 낭비를 방지한다. 아울러 PCR이 밀집하는 경우에 발생하는 혼잡구간을 효율적으로 방지한다. 또한 AP에서 자원할당에 대한 스케쥴링을 통하여 슬롯을 할당함으로써 빠르게 처리되어야 하는 트래픽에 대한 우선순위 보장이 가능하다. 따라서, 본 발명의 방안에서는 MCR이상의 대역 요구를 빠른 시간에 QoS에 적합하도록 지원하며, MCR 이하의 대역 요구로 인한 슬롯 낭비를 최소화 하도록 하는 '선-최소 슬롯 할당, 후-부가 슬롯 할당'방안을 지원한다.For VBR service, a dual scheduling scheme is used to support PCR. In this scheme, after allocating only the minimum number of slots required by the VBR, an additional traffic slot allocation is performed once more by using the piggyback information of the traffic transmitted on the reverse link. This prevents channel wasting of unused slots caused by unpredictable traffic volume. In addition, it effectively prevents congestion intervals that occur when PCR is concentrated. In addition, by assigning slots through scheduling for resource allocation in the AP, it is possible to guarantee priority for traffic to be processed quickly. Accordingly, the present invention supports the 'pre-minimum slot allocation, post-add slot allocation' scheme to support the bandwidth requirement of MCR or more to be suitable for QoS in a short time and to minimize the slot waste caused by the bandwidth requirement of MCR or less. Support.

도 11은 본 발명에 따른 VBR트래픽의 전송 방안을 나타낸 도면으로서, VBR트래픽을 전송하고자 하는 단말은 기지국(AP)으로 부터의 FH를 통하여 최소 할당 대역과 관련된 정보를 획득하고, 해당 역방향 링크 슬롯을 통하여 트래픽을 기지국(AP)으로 전송한다. 이 경우 부가적으로 추가 정보를 전송할 필요가 있는 단말은 전송하는 MPDU 내에 피지백 정보를 포함시켜서 추가적인 슬롯 할당을 기지국(AP)에 요청한다. 이를 수신한 기지국(AP)에서는 다시 추가적인 스케쥴링 정보를 전달하고, 이에 따라 추가 슬롯을 요청한 단말들은 추가적인 트래픽을 기지국(AP)로 전달한다. VBR의 경우는 최소 슬롯 할당을 위하여 해당 채널이 사용한 슬롯 크기와 트래픽 발생 주기에 관련된 정보를 기지국(AP)이 관리해야 한다.FIG. 11 is a diagram illustrating a VBR traffic transmission method according to the present invention, wherein a UE to transmit VBR traffic acquires information related to a minimum allocation band through an FH from a base station (AP), and selects a corresponding reverse link slot. The traffic is transmitted to the base station (AP) through. In this case, the UE, which needs to additionally transmit additional information, includes an acknowledgment information in the transmitting MPDU to request an additional slot allocation from the base station (AP). The base station AP receives the additional scheduling information again. Accordingly, the terminals requesting the additional slots transmit additional traffic to the base station AP. In the case of VBR, the base station (AP) must manage information related to the slot size and the traffic generation period used by the channel for the minimum slot allocation.

ABR서비스의 지원에 있어서는 디멘드 어싸인먼트(Demand Assignment) 방안을 지원한다. 이 경우 제어채널 할당 요구를 이동단말(MT)에서 기지국(AP)으로 송신하기 위한 방안으로서, 경쟁 방식과 폴링 방식이 고려될 수 있다. 본 발명에서는 경쟁에 기반한 방안을 우선적으로 고려한다. ABR전송 요구는 AP내에서 테이블화된 스케쥴링 정보에 저장되며, 기지국(AP)은 CBR,VBR트래픽의 서비스 이후에 딜레이 토러런스(Delay Tolerance)등 QoS를 수용하는 방안에서 ABR트래픽의 전송을 지원한다. 아울러 손실에 민감한 ABR트래픽을 비충돌방식으로 지원함으로서 신뢰성 있는 서비스를 제공한다.In support of ABR service, it supports Demand Assignment. In this case, as a scheme for transmitting the control channel allocation request from the mobile station MT to the base station AP, a contention scheme and a polling scheme may be considered. In the present invention, a competition based solution is considered first. The ABR transmission request is stored in the scheduling information tabled in the AP, and the base station (AP) supports the transmission of ABR traffic in a scheme of accommodating QoS such as delay tolerance after the service of CBR and VBR traffic. . In addition, it provides reliable service by supporting crash-sensitive ABR traffic in a non-collision manner.

도 11에 나타낸 ABR트래픽의 경우에 있어서 단말에 트래픽이 도착하면, 해당 단말은 ABR트래픽을 자체 버퍼에 저장한다. 이후 ABR트래픽을 전송해야 하는 단말은 프레임헤더를 통하여 ABR트래픽의 전송 예약을 기지국(AP)로 전송한 후 기지국(AP)으로 부터의 채널 할당 명령을 기다린다. 이 경우 할당 요청을 위한 방안으로서는 경쟁에 의한 예약 정보 전송과 폴링에 기반한 방안을 고려할 수 있다. 기지국(AP)로부터 ABR트래픽의 전송을 위한 슬롯 할당 정보가 수신되면, 단말은 해당 슬롯을 통하여 트래픽을 전송한다. 이를 위하여 기지국(AP)내에는 ABR트래픽의 스케쥴링을 위한 테이블이 존재하며, 테이블을 통하여 트래픽의 지연 및 QoS를 점검하므로서 우선 순위에 따라 슬롯을 할당한다.In the case of ABR traffic shown in FIG. 11, when traffic arrives at the terminal, the terminal stores the ABR traffic in its own buffer. After that, the UE that needs to transmit the ABR traffic transmits the transmission reservation of the ABR traffic to the base station (AP) through the frame header, and waits for a channel allocation command from the base station (AP). In this case, as a scheme for requesting allocation, a scheme based on competition of reservation information transmission and polling may be considered. When slot allocation information for transmitting ABR traffic is received from the base station (AP), the terminal transmits traffic through the corresponding slot. To this end, there is a table for scheduling ABR traffic in the base station (AP), and the slots are allocated according to the priority while checking the delay and QoS of the traffic through the table.

UBR서비스 지원에 있어서는 ABR보다 낮은 우선 순위를 가지는 비동기전송모드의 스케쥴링 정책을 지원한다. UBR의 경우도 ABR과 유사한 구조로서 지원된다. 제어채널 할당 요구를 이동단말(MT)에서 기지국(AP)으로 송신하기 위한 방안으로서, 경쟁 방식과 폴링 방식이 고려되며, 우선적으로 경쟁에 기반한 예약 정보 전송을 고려한다. UBR전송 요구도 ABR과 유사하게 기지국(AP)내에서 테이블화된 정보를 통하여 UBR서비스의 QoS를 수용하는 방안에서 지원한다.In supporting UBR service, the scheduling policy of asynchronous transmission mode with lower priority than ABR is supported. UBR is also supported as a similar structure to ABR. As a scheme for transmitting a control channel allocation request from a mobile station (MT) to a base station (AP), a contention scheme and a polling scheme are considered, and priority transmission of reservation information is considered. Similar to ABR, the UBR transmission request is supported in a scheme of accommodating QoS of the UBR service through information tabled in a base station (AP).

도 12는 본 발명에 따른 UBR트래픽의 전송 방안을 나타낸 도면으로서, UBR트래픽의 경우도 ABR과 마찬가지의 방안으로서 지원된다. 즉, ABR과 같이 기지국(AP)에 예약 정보를 전송하고, 해당 정보에 따라 기지국(AP)가 할당한 슬롯을 통하여 정보를 전송한다. 기지국(AP)내에서는 UBR의 지원을 위하여 별도의 테이블을 관리하며, CBR, VBR, ABR이 사용하고 남은 대역을 UBR에 할당한다.12 is a diagram illustrating a method of transmitting UBR traffic according to the present invention, and UBR traffic is also supported as a method similar to ABR. That is, like ABR, reservation information is transmitted to the base station AP, and information is transmitted through a slot allocated by the base station AP according to the corresponding information. In the base station (AP), separate tables are managed to support UBR, and the remaining bands used by CBR, VBR, and ABR are allocated to UBR.

본 발명은 무선 비동기전송모드 환경의 무선 인터페이스에서 비동기전송모드셀들의 전송 오버헤드 및 지연을 최소화하는 방안으로서 이용 할 수 있고, 무선 비동기전송모드 환경 뿐만 아니라, IMT2100, FPLMTS, UMTS와 같은 3세대 이동통신 시스템에서 유무선 연동을 지원하기 위하여 투명성있게 상위의 서비스들은 제공하는 경우에서 무선 채널의 효율을 향상시키기 위한 전송 방안으로 효과적으로 이용할 수 있으며, 이 경우 순방향 전송방안은 기지국에서 역방향 전송 방안은 단말과 기지국간의 신호 정보 교환을 통하여 지원하게 된다.The present invention can be used as a method of minimizing the transmission overhead and delay of the asynchronous transmission mode cells in the wireless interface of the wireless asynchronous transmission mode environment, as well as the third generation movement such as IMT2100, FPLMTS, UMTS as well as the wireless asynchronous transmission mode environment In the case of providing a higher level of services transparently to support wired and wireless interworking in a communication system, it can be effectively used as a transmission method for improving the efficiency of a wireless channel. It is supported through the exchange of signal information.

또한 본 발명은 패켓 혹은 셀에 기반한 시스템의 무선 환경 적용시에 여러 셀 혹은 패켓들을 다중화하는 방안으로서 이용할 수 있다.In addition, the present invention can be used as a method of multiplexing multiple cells or packets when applying a wireless environment of a packet or cell based system.

상기한 바와 같이 본 발명 W-DWEDF 방안은 VBR, CBR뿐 아니라 대역폭에 유연성을 지니는 ABR의 서비를 효과적으로 지원하며, 데드라인에 기반하여 셀들을 스케쥴링함으로써 지연이 줄어들고 큐 크기가 감소되는 성능 향상을 기할 수 있고, 손실에 민감하여 스위치내에 많은 량의 버퍼를 필요로 하는 ABR트래픽이 과다한 VBR, CBR트래픽으로 인하여 우선 순위에서 밀려나기 때문에 서비스되지 못하는 상황을 억제하여 신뢰성 있는 서비스를 보장할 수 있는 장점이 있다. 또 이러한 ABR트래픽의 안정적인 지원은 손실에 민감하지만 VBR, CBR에 비하여 우선 순위가 낮으므로 요구되는 스위치내의 버퍼 사이즈를 감소시킬 수 있는 장점도 있다.As described above, the W-DWEDF scheme of the present invention effectively supports not only VBR and CBR, but also ABR, which has flexibility in bandwidth, and improves performance by reducing delay and reducing queue size by scheduling cells based on deadlines. ABR traffic, which is sensitive to loss and requires a large amount of buffers in the switch, is pushed out of priority due to excessive VBR and CBR traffic, thereby preventing unserviced situations and ensuring reliable service. have. In addition, stable support of ABR traffic is loss-sensitive, but has a lower priority than VBR and CBR, thus reducing the buffer size required in the switch.

또한 본 발명에 따른 무선 비동기전송모드 MAC은 무선 전송시의 물리 계층 오버헤드를 최소화하여 제한된 무선 자원을 효과적으로 이용하기 위한 패킹알고리즘을 지원함으로써 버스트니스가 큰 트래픽의 경우에 유선단에서 처럼 최적의 링크 효율을 나타낼 수 있는 구조를 지원할 수 있고, 무선 비동기전송모드 순방향 링크 전송 알고리즘은 유선 비동기전송모드단에서의 비동기전송모드 서비스를 효과적으로 무선단까지 투명성 있게 확장할 수 있으므로 앞으로 전개될 무선 멀티미디어 서비스 환경을 효과적으로 지원할 수 있는 효과가 있다. 특히, 기존 유선망의 무선 비동기전송모드로의 진화시 초기단계에서 수요가 증가할 무선 비동기전송모드 LAN 및 ABR을 이용한 무선 데이터 서비스에 효과적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 무선 비동기전송모드 역방향 링크 전송 알고리즘은 CBR과 VBR의 QoS보장 및 ABR, UBR에 대한 우선 순위 지원 방안을 제공할 수 있는 장점이 있다.In addition, the wireless asynchronous transmission mode MAC according to the present invention supports a packing algorithm for effectively using limited radio resources by minimizing the physical layer overhead during wireless transmission, thereby providing an optimal link as in the wired end in case of high burst traffic. The wireless asynchronous transmission mode forward link transmission algorithm can effectively and transparently extend the asynchronous transmission mode service from the wired asynchronous transmission mode to the wireless end. It is effective to support effectively. In particular, the wireless asynchronous transmission mode reverse link transmission algorithm can be effectively used for wireless data service using LAN and ABR. It has the advantage of providing QoS guarantee of VBR and priority support method for ABR and UBR.

또 본 발명 역방향 전송 방안의 '선-최소할당, 후-부가할당'의 알고리즘을 통하여 VBR트래픽의 동적 특성에 따라 낭비되는 슬롯과 활성화시 충돌로 인한 지연 및 대역 소모 현상을 제거하고, 역방향 전송방안에서 ABR과 UBR의 경우는 단말의 요구에 따라 기지국의 스케쥴링을 통한 대역 할당을 수행함으로써 CBR과 VBR이 사용하고 남은 대역을 사용하도록 하는 비동기전송모드의 서비스 정책을 효과적으로 지원할 수 있는 장점이 있다.In addition, the algorithm of 'pre-minimal allocation and post-additional allocation' of the reverse transmission scheme of the present invention eliminates wasted slots and bandwidth consumption due to collisions due to dynamic characteristics of the VBR traffic and reverse transmission scheme. In the case of ABR and UBR, there is an advantage in that it can effectively support the service policy of the asynchronous transmission mode to use the remaining bandwidth used by the CBR and VBR by performing band allocation through scheduling of the base station according to the request of the terminal.

Claims (9)

기지국에서 무선 단말로 정보를 전송하는 순방향 트래픽 전송에 있어서, W-DWEDF(Wireless Dynamic Weighted Earliest Deading First) 알고리즘을 통하여 스케줄링 테이블을 생성하는 단계와; 상기 스케쥴 테이블의 정보를 기반으로 하여 버츄럴채널(VC ; Virtual Channel) 단위로서 전송할 셀들을 그룹화 하는 셀그룹화단계; 상기 셀그룹화단계에서 그룹화된 셀들의 전송을 위하여 프레임헤드와 MPDU(Medium Access Control Protocol Data Unit)오버헤드, 역방향/순방향 링크의 전환을 위한 전환슬롯을 타임프레임에 삽입하는 패킹단계 및; 상기 순방향 링크를 통하여 타임프레임을 단말에 전송하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 무선 비동기전송모드 미디움 액세스 컨트롤 계층 프로토콜.In the forward traffic transmission for transmitting information from the base station to the wireless terminal, generating a scheduling table through a Wireless Dynamic Weighted Earliest Deading First (W-DWEDF) algorithm; A cell grouping step of grouping cells to be transmitted in units of a virtual channel (VC) based on the information of the schedule table; A packing step of inserting a framehead, a medium access control protocol data unit (MPDU) overhead, and a switching slot for switching a reverse / forward link in a timeframe for transmitting the cells grouped in the cell grouping step; And transmitting the time frame to the terminal through the forward link. 제 1항에 있어서, 스케줄링 테이블을 생성하는 단계가 각각의 채널 상태를 CBR(Constant Bit-Rate), VBR(Variable Bit-Rate), ABR(Available Bit-Rate), UBR(Unspecified Bit-Rate)로 나누는 단계와; 사이클에 매핑된 PCR(Peak Cell Rate)값을 P로, MCR(Mean Cell Rate)값을 M으로 정의하여 P와 M값을 통하여 S1(P > 0, M > 0), S2(P >O, M = 0), S3(P = 0, M = 0)상태를 규정함과 더불어 ABR과 UBR 서비스 각각에 대한 상태를 S0상태와 SX상태로 규정하는 단계인 것을 특징으로 하는 무선 비동기전송모드 미디움 액세스 컨트롤 계층 프로토콜.The method of claim 1, wherein the generating of the scheduling table comprises changing each channel state into a constant bit rate (CBR), a variable bit rate (VBR), an available bit rate (ABR), and an unspecified bit rate (UBR). Dividing step; Define the PCR (Peak Cell Rate) value mapped to the cycle as P and the MCR (Mean Cell Rate) value as M, so that S1 (P> 0, M> 0), S2 (P> O, M = 0), S3 (P = 0, M = 0) and the status of each of the ABR and UBR services to define the S0 state and SX state, characterized in that the wireless asynchronous transmission mode medium access Control Layer Protocol. 제 2항에 있어서, 상기 S1상태는 전송을 요구하는 셀이 존재할 때 다음 라운드에서 셀을 전송하고, S2상태는 전송을 요구하는 셀이 있을 때 상기 S1상태에서 존재하는 연결이 없는 경우에 한하여 셀을 전송하며, S3상태는 할당받은 대역폭을 전부 사용한 상태로서 다음 사이클에서 전송자격을 갖는 것이며, S0상태와 SX상태는 각각 ABR연결들에 대한 상태와 UBR연결들에 대한 상태인 것을 특징으로 하는 무선 비동기전송모드 미디움 액세스 컨트롤 계층 프로토콜.3. The method of claim 2, wherein the S1 state transmits a cell in the next round when there is a cell requesting transmission, and the S2 state is a cell only when there is no connection existing in the S1 state when there is a cell requesting transmission. The S3 state is a state in which the allocated bandwidth is used up, and has a transmission qualification in the next cycle. The S0 state and the SX state are states for ABR connections and UBR connections, respectively. Asynchronous Transfer Mode Medium Access Control Layer Protocol. 제 1항에 있어서, 상기 셀그룹화단계가 EDF(Earliest Deadline First) 알고리점을 이용 전송 데드라인이 빠른 셀 순서로 우선 순위를 부여하여 전송할 셀들을 버츄럴채널VC 단위로 그룹화하는 것임을 특징으로 하는 무선 비동기전송모드 미디움 액세스 컨트롤 계층 프로토콜.2. The method of claim 1, wherein the cell grouping step uses an Earliest Deadline First (EDF) algorithm point to group cells to be transmitted in units of virtual channel VCs, with transmission deadlines prioritizing them in a fast cell order. Asynchronous Transfer Mode Medium Access Control Layer Protocol. 무선 단말에서 기지국으로 정보를 전송하는 역방향 트래픽 전송에 있어서, CBR(Constant Bit-Rate)트래픽, VBR(Variable Bit-Rate)트래픽, ABR(Available Bit-Rate)트래픽, UBR(Unspecified Bit-Rate)트래픽중 동일 트래픽 또는 서로 다른 트래픽을 적어도 하나 이상 선택하는 트래픽선택단계와; 상기 트래픽선택단계에서 선택된 트래픽으로 정보를 전송하는 정보전송단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 무선 비동기전송모드 미디움 액세스 컨트롤 계층 프로토콜.In reverse traffic transmission that transmits information from a wireless terminal to a base station, CBR (Constant Bit-Rate) traffic, VBR (Variable Bit-Rate) traffic, ABR (Available Bit-Rate) traffic, UBR (Unspecified Bit-Rate) traffic A traffic selection step of selecting at least one of the same traffic or different traffic; Wireless asynchronous transmission mode medium access control layer protocol, characterized in that the information transmission step of transmitting information to the traffic selected in the traffic selection step. 제 5항에 있어서, 상기 트래픽선택단계에서 선택된 트래픽이 CBR트래픽일 때 정보의 전송이 기지국(AP)으로부터 CBR슬롯 할당 정보를 타임프레임의 프레임헤더(FH)필드를 통하여 이동단말(MT)에 전달하는 단계와; 해당 이동단말(MT)이 고정크기 이면서 주기적으로 할당되는 역방향 링크 트래픽 슬롯을 이용하여 기지국(AP)으로 정보를 전송하는 단계로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 무선 비동기전송모드 미디움 액세스 컨트롤 계층 프로토콜.The method of claim 5, wherein when the traffic selected in the traffic selection step is CBR traffic, transmission of information transfers CBR slot allocation information from the base station (AP) to the mobile station (MT) through a frame header (FH) field of a time frame. Making a step; And transmitting the information to the base station (AP) using a reverse link traffic slot periodically assigned to the mobile station (MT) and having a fixed size. 제 5항에 있어서, 상기 트래픽선택단계에서 선택된 트래픽이 VBR트래픽일 때 정보의 전송이 기지국(AP)으로 부터 최소 VBR 슬롯 할당 대역과 관련된 정보를 프레임헤더(FH)필드를 통하여 이동단말(MT)에 전달하는 단계와; 해당 이동단말(MT)이 고정크기이면서 주기적으로 할당되는 역방향 링크의 트래픽 슬롯을 이용하여 기지국(AP)으로 정보를 전송하는 단계; 부가적으로 추가 정보를 전송할 필요가 있는 이동단말(MT)이 추가적인 슬롯 할당을 기지국(AP)에 요청하는 단계; 기지국(AP)으로 부터 다시 추가적인 스케쥴링 정보인 VBR슬롯 할당 정보를 이동단말(MT)에 전달하는 단계 및; 해당 이동단말(MT)이 부가적으로 할당된 역방향 링크의 트래픽 슬롯을 이용하여 기지국(AP)으로 정보를 전송하는 단계로 이루어진 2중 스케쥴링인 것을 특징으로 하는 무선 비동기전송모드 미디움 액세스 컨트롤 계층 프로토콜.The mobile terminal (MT) of claim 5, wherein when the traffic selected in the traffic selection step is VBR traffic, information related to a minimum VBR slot allocation band is transmitted from a base station (AP) through a frame header (FH) field. Delivering to; Transmitting information to a base station (AP) by using a traffic slot of a reverse link in which the mobile station MT is fixed size and periodically allocated; Requesting, by the mobile station MT, additional slot allocation from the base station AP, which additionally needs to transmit additional information; Transmitting VBR slot allocation information, which is additional scheduling information, from the base station (AP) to the mobile station (MT); The mobile terminal (MT) is a dual scheduling comprising the step of transmitting information to the base station (AP) by using the additionally allocated traffic slot of the reverse link, the wireless asynchronous transmission mode medium access control layer protocol. 제 5항에 있어서, 상기 트래픽선택단계에서 선택된 트래픽이 ABR트래픽일 때 정보의 전송이 이동단말(MT)에 트래픽이 전송되고 기지국(AP)으로 부터 ABR 슬롯 할당 정보를 프레임헤더(FH)필드를 통하여 이동단말(MT)에 전달하는 단계와; 해당 이동단말(MT)이 할당 역방향 트래픽 슬롯을 기지국(AP)에 요청하는 단계; 이어 기지국(AP)으로 부터 ABR슬롯 할당정보를 프레임헤더(FH)필드를 통하여 이동단말(MT)에 전달하는 단계 및; 이동단말(MT)이 해당 ABR슬롯을 통하여 기지국(AP)으로 정보를 전송하는 단계로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 무선 비동기전송모드 미디움 액세스 컨트롤 계층 프로토콜.The method of claim 5, wherein when the traffic selected in the traffic selection step is ABR traffic, traffic is transmitted to the mobile station MT, and the ABR slot allocation information is transmitted from the base station AP. Transmitting to the mobile terminal MT through the mobile terminal; Requesting, by the mobile station MT, a base station (AP) for an allocated reverse traffic slot; Transmitting ABR slot allocation information from the base station (AP) to the mobile station (MT) through a frame header (FH) field; The mobile terminal (MT) comprises a step of transmitting information to the base station (AP) through the ABR slot, the wireless asynchronous transmission mode medium access control layer protocol. 제 5항에 있어서, 상기 트래픽선택단계에서 선택된 트래픽이 UBR트래픽일 때 정보의 전송이 이동단말(MT)에 트래픽이 전송되고 기지국(AP)으로 부터 UBR 슬롯 할당 정보를 프레임헤더(FH)필드를 통하여 이동단말(MT)에 전달하는 단계와; 해당 이동단말(MT)이 요구 할당 역방향 트래픽 슬롯을 기지국(AP)에 요청하는 단계; 이어 기지국(AP)으로부터 UBR슬롯 할당정보를 프레임헤더(FH)필드를 통하여 이동단말(MT)에 전달하는 단계 및; 이동단말(MT)이 해당 해당 UBR슬롯을 통하여 기지국(AP)으로 정보를 전송하는 단계로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 무선 비동기전송모드 미디움 액세스 컨트롤 계층 프로토콜.6. The method of claim 5, wherein when the traffic selected in the traffic selection step is UBR traffic, the information is transmitted to the mobile station MT, and the UBR slot allocation information is transmitted from the base station AP to the frame header (FH) field. Transmitting to the mobile terminal MT through the mobile terminal; Requesting, by the mobile station MT, the base station (AP) for the request allocation reverse traffic slot; Transmitting the UBR slot allocation information from the base station (AP) to the mobile station (MT) through a frame header (FH) field; The mobile terminal (MT) comprises the step of transmitting information to the base station (AP) through the corresponding UBR slot, the wireless asynchronous transmission mode medium access control layer protocol.
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KR100891427B1 (en) * 2006-07-28 2009-04-03 모토로라 인코포레이티드 Indicating special transmissions in wireless communication systems

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