KR20020084821A - 데이터 충돌 해결 방법 및 시스템 - Google Patents

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KR20020084821A
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루센트 테크놀러지스 인크
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Abstract

동일한 백오프 윈도우가 다수의 원격 사용자에게 전송되어 일정한 충돌률을 유지하도록 재계산되고 이로써 처리량을 증가시키는 데이터 충돌 해결을 위한 시스템 및 방법이 설명되고 있다. 본 발명에서는 예약 슬롯에서 충돌을 검출함으로써 네트워크의 충돌률이 산정되고 대략 1-2/e의 충돌률을 유지하도록 백오프 윈도우의 사이즈가 조정된다.

Description

데이터 충돌 해결 방법 및 시스템{FIXED COLLISION RATE BACK OFF METHODS AND SYSTEMS}
본 발명은 일반적으로 다수의 사용자가 데이터 네트워크(data network)에 액세스(access)하고자 경쟁하는 경우 데이터 경쟁 해결(data contention resolution)에 관한 것이며, 보다 구체적으로 데이터 충돌(data collision)을 해결하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
다수의 사용자가 공유형 통신 채널(shared communication channel)에 접속되어 있는 임의의 네트워크에서는 대개, 경쟁이 있는 경우 어떤 사용자가 채널 사용권을 얻을 것인지 해결하는 방법이 있다. 둘 이상의 사용자가 동시에 동일한 대역폭(bandwidth)에서 데이터를 송신하고자 한다면, 충돌이 발생하고 데이터가 손실될수 있다. 사용자간 경쟁을 해결하고 데이터 충돌로부터 회복하기 위한 다양한 방법은 종종 매체 액세스 제어(Medium Access Control : MAC) 프로토콜이라고 불린다.
MAC 프로토콜의 주 카테고리는 임의 액세스 타입(random access type)이다. 이들 프로토콜은 채널 경쟁을 처리하기 위하여 예컨대 슬롯 알로하(Slotted ALOHA)나 반송자 감지 다중 액세스(Carrier Sense Multiple Access: CSMA) 등 패키지 경쟁 기법(package contention technique)을 채택한다. 슬롯 알로하 시스템은 채널을 타임 슬롯(time slot)으로 분할하고 사용자가 각 슬롯의 시작에서 송신할 것을 요청함으로써 데이터 충돌 수를 줄인다. 슬롯 알로하 시스템에서는 둘 이상의 사용자가 동시에 동일한 시간 슬롯으로 송신하는 경우 충돌이 발생한다. CSMA는 채널이 사용중(busy)인지 아니면 송신에 이용 가능한 상태인지를 판정하도록 사용자가 데이터 채널을 모니터링하게 함으로써 충돌을 줄인다. CSMA에서는 둘 이상의 사용자가 동시에 하나의 채널이 프리 상태(free)라고 감지하여 동시에 송신하는 경우 충돌이 발생한다.
MAC 프로토콜의 또 다른 카테고리는 요구 할당 타입(demanded-assignment type)이다. 이들 프로토콜은 채널을 예약 슬롯(reservation slot)으로 분할하여 송신을 위하여 사용자가 채널 슬롯을 예약할 것을 요구함으로써 네트워크 충돌을 관리한다. 임의 액세스 프로토콜과 달리, 요구 할당 시스템에서 사용자는 일단 예약이 성공적으로 이루어지면 데이터가 충돌없이 송신될 것임을 확신할 수 있다. 그러나, 송신 예약 단계에서 둘 이상의 사용자가 동일한 대역폭에서 동시에 예약을하고자 하는 경우 여전히 요구 할당 충돌이 발생한다.
임의 액세스 프로토콜이 이용되는지 또는 요구 할당 프로토콜이 이용되는지 관계없이, 데이터 충돌은 여러 사용자가 공유형 통신 채널에 접속되어 있는 경우 발생하기 마련이다. 충돌이 발생하는 때마다 데이터를 손실하지 않도록, MAC 프로토콜은 충돌 해결 또는 백오프 알고리즘(back-off algorithm)을 이용하여 충돌로부터 복구하고 충돌된 데이터를 언제 재송신할 것인지 결정한다.
당해 기술분야에서는 널리 공지되어 있는 세 가지 백오프 알고리즘 타입이 있다. 첫 번째는 분할 알고리즘(splitting algorithm)으로서, 트리(tree) 알고리즘이라고도 알려져 있다. 두 번째는 적응형 p-지속 알고리즘(adaptive p-persistence algorithm)이고, 세 번째는 이진 지수 백오프(binary exponential back-off : BEB) 알고리즘이다. 각각의 알고리즘은 이전에 충돌된 데이터를 언제 재송신할 것인지 판정하기 위하여 서로 다른 방법을 취한다.
단일 표준으로 백오프 알고리즘의 세 카테고리 중 어느 것이 가장 좋은지 결정할 수는 없다. 한가지 성능 표준은 처리량(throughput)이다. 일반적으로, 처리량은 지정된 시간 내에 일 사용자로부터 다른 사용자에게 전송되는 데이터량이다. 경쟁 해결 알고리즘에서, 처리량은 주로 전체 송신 기회의 수에 대한 성공적 송신 회수의 비율로 측정된다. 예컨대, 요구 할당 프로토콜을 이용하는 무선 인터넷 액세스 시스템에서, 처리량은 이용 가능한 전체 예약 슬롯의 수에 대한 성공적 예약 회수의 비율이다.
전술된 세 가지 백오프 알고리즘 분류 중에서, 트리 알고리즘이 일반적으로가장 높은 처리량을 보인다. 그 최대의 안정적 처리량은 알려져 있지 않지만, 트리 알고리즘은 0.4878의 처리량은 얻을 수 있다. 그러나, 이러한 높은 처리량은 가격도 증가시킨다. 트리 알고리즘은 세 가지 백오프 알고리즘 가운데 구현하기 가장 복잡하고 또한 이 알고리즘은 모든 예약 슬롯에 대하여 사용자가 그 세 가지 가능한 상태(성공적 상태(success), 충돌 상태(collision), 유휴 상태(idle))를 완전히 알아야 하기 때문에 트리 알고리즘을 구현할 수 있는 네트워크 수가 제한된다.
두 번째 유형의 백오프 알고리즘은 적응형 p-지속 알고리즘이다. 적응형 p-지속 알고리즘은 예약 슬롯으로부터의 피드백(feedback)을 이용하여 활성 사용자(대역폭을 경쟁하고 있는 사용자)의 수를 산정함으로써 판정된 재송신 확률 p를 계산하여 동작한다. 이 알고리즘은 유휴 슬롯이 발생하는 경우 p를 증가시키고 충돌이 검출되는 경우 p를 감소시킨다. 시스템에 무한한 수의 사용자가 있으면, 적응형 p-지속 알고리즘이 달성 가능한 최대의 처리량은 기껏해야 1/e = 0.3679이다. 이와 같은 환경에서, 유휴 상태는 1/e ~ 0.3679의 확률로 발생하고, 충돌은 1-2/e ~ 0.2642의 확률로 발생한다.
트리 알고리즘과 마찬가지로, 적응형 p-지속 알고리즘은 많은 네트워크가 제공하지 않는 데이터 채널에 대한 피드백을 요구한다. 많은 컴퓨터와 무선 통신 네트워크를 포함하는 많은 시스템에서, 개개의 사용자는 그 자신의 패킷이 성공적으로 송신되었는지 여부는 알지만, 그 네트워크 내 다른 채널의 상태에 관한 정보는 갖지 않는다. 매우 많은 다수 사용자 시스템(이더넷(Ethernet), CATV, 및 무선 네트워크 등)이 필요한 채널 피드백을 제공하지 않기 때문에, 충돌 해결을 위하여 BEB 알고리즘이 종종 채택된다.
트리 알고리즘이나 적응형 p-지속 알고리즘과 달리, BEB 알고리즘은 사용자가 모든 데이터 채널에 관한 피드백을 제공할 것을 요구하지 않는다. BEB는 다음과 같이 동작하는바, 송신 큐(transmit queue)의 헤드(head)에 패킷이 도착하자마자 즉시 제 1 송신이 이루어진다. 송신 사용자가 충돌을 발견하면, 그 후 k 슬롯을 재송신하는데, k는 간격[1,2l]에 걸쳐 균일하게 분포된 임의의 정수이다. 그 균일하게 분포된 수가 도출되는 간격을 이하에서는 백오프 윈도우라고 부른다. i(충돌 회수)가 16 보다 크면, 패킷이 손실되고 탈락된다. 일단 패킷이 성공적으로 송신되거나 탈락되면, i는 0으로 리셋된다. BEB의 근거가 되는 논리는, 주어진 패킷에 대하여, 많은 수의 송신이 성공하지 못한다는 것은 너무 많은 사용자가 이용 가능한 대역폭을 다투고 있으며 더 큰 백오프 윈도우가 개방되어야 한다는 것을 내포한다는 것이다.
BEB를 제한하는 것 중 하나는 몇 가지 성능상 문제점이 있다는 것이다. 첫째, 사용자의 수가 많아질 수록 네트워크가 불안정해진다. 즉, 시스템 상의 사용자 수가 무한대가 되어 감에 따라 BEB 시스템의 처리량은 0이 되어 간다. 또한, BEB는 경쟁 사용자 가운데 마지막에 들어온 것을 제일 먼저 지원하는 효과를 가져온다. 구체적으로, 송신 큐의 헤드에 새로 도착된 패킷을 가지는 사용자가 그 큐 내에서 이미 존재하고 있으며 한번 이상 충돌을 경험한 사용자보다 예약 슬롯을 획득할 확률이 더 높다. 이는 패킷이 큐에 방금 도달한 사용자가 이미 여러 번 충돌을 경험한 사용자보다 상대적으로 더 적은 백오프 윈도우를 가질 것이기 때문에 일어나는 일이다. 단일 또는 몇몇의 성공한 사용자가 이용 가능한 대역폭을 차지할 수 있게 하기 때문에 이를 캡쳐 효과(capture effect)라고 부른다.
그러므로, 당해 업계에는, 전술된 종래 기술의 불완전함을 극복할 수 있는 데이터 충돌을 해결하기 위한 개선된 방법에 대한 필요가 충족되지 않은 채 남겨져 있다.
동일한 백오프 윈도우가 여러 원격 사용자(remote user)에게 전송되고 충돌률(collision rate)을 유지하도록 동적으로 조정되어 처리량을 개선할 수 있는 데이터 충돌 해결을 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 일실시예에 따르면, 충돌률은 예약 슬롯에서 충돌을 검출함으로써 산정되고 백오프 윈도우 사이즈는 대략 1-2/e의 충돌률을 유지하도록 조정된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 제 1 백오프 윈도우가 네트워크 모든 사용자에게 전송되고, 하나 이상의 네트워크 동작 특성에 근거하여 제 2 백오프 윈도우가 계산되어 그 제 2 백오프 윈도우가 사용자에게 전송되는 방법이 설명되어 있다. 본 발명의 일실시예는 또한 시스템의 충돌률에 근거하여 백오프 윈도우를 계산하는 방법을 더 설명하고 있으며, 또 다른 실시예에서, 백오프 윈도우는 대략 1-2/e의 일정한 충돌률을 유지하도록 조정된다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 하나 이상의 예약 슬롯의 상태가 시스템의 충돌률을 산정하는데 이용된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 공통 백오프 윈도우가 네트워크 모든 사용자에게 전송되고 백오프 윈도우가 처리량을 최대화하도록 동적으로 조정되는 충돌 해결을 위한 방법이 설명되고 있다. 또 다른 실시예는 충돌률에 근거하여 백오프 윈도우를 동적으로 조정하는 방법을 설명하고 있으며, 또 다른 실시예는 백오프 윈도우가 대략 1-2/e의 일정한 충돌률을 유지하도록 조정되는 방법을 설명하고 있다. 또 다른 실시예에서는, 시스템의 사용자 수를 대략 백오프 윈도우와 동일하게 유지하도록 백오프 윈도우 사이즈가 조정된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 공유형 네트워크에서 데이터 충돌을 해결하기 위한 시스템이 설명되는바, 그 시스템은 여러 원격 장치와, 액세스 포인트(access point)(그 액세스 포인트는 여러 사용자와 통신하기 위한 스위치(switch)를 포함함)와, 여러 사용자들로/로부터 정보를 송신하고 수신하기 위한 송수신기(transceiver)와, 여러 사용자들에게 전송된 초기 백오프 윈도우를 계산하고, 시스템의 충돌률을 산정하고, 실제적으로 일정한 충돌률을 유지하도록 백오프 윈도우를 동적으로 조정하는 충돌 해결 장치를 포함한다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 일반적 용어로 설명되는데, 참조 도면이 축적으로 도시된 것은 아니다.
도 1은 통신 네트워크의 개략적 도면,
도 2는 활성 사용자 수를 변경하기 위한 백오프 윈도우 사이즈와 처리량의 관계 그래프,
도 3은 활성 사용자 수를 변경하기 위한 백오프 윈도우 사이즈와 슬롯 충돌률의 관계 그래프,
도 4는 본 발명에 따라서 액세스 포인트가 예약 슬롯과 충돌을 트랙킹(track)하도록 하는 방법을 설명하는 흐름도,
도 5는 본 발명에 따라서 액세스 포인트가 백오프 윈도우를 동적으로 조정하도록 하는 방법을 설명하는 흐름도,
도 6은 무선 장치의 관점에서 본 발명에 따른 방법을 설명하는 흐름도,
도 7은 본 발명에 따르는 방법에 있어서 평균 패킷 지연(average packet delay)을 BEB 알고리즘의 경우와 비교하는 그래프,
도 8은 본 발명에 따르는 방법에 있어서 지연 표준 편차(standard deviation of delay)를 BEB 알고리즘의 경우와 비교하는 그래프,
도 9는 본 발명에 따르는 방법에 있어서 처리량을 BEB 알고리즘의 경우와 비교하는 그래프.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
12 : 액세스 포인트13 : 송수신기
14 : 무선 장치15 : 스위치
16 : 무선 통신 링크17 : CPU
18 : 네트워크19 : 메모리
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명할 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 다른 형태로도 구현될 수 있고 본 명세서에 설명되는 실시예들로 제한되는 것은 아니며, 그 보다는, 본 명세서가 철저하고 완벽해지도록 하여 당업자에게 본 발명의 영역을 충분히 전달하고자 이들 실시예가 제공되는 것이다. 도면 전체에서 동일한 구성 요소는 동일한 참조번호로써 참조된다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자라면 앞서의 설명 및 관련 도면에 제시된 원리의 이점을 포함하는 본 발명에 관한 많은 변형 및 기타 다른 실시예들을 생각해낼 수 있을 것이다. 그러므로, 본 발명은 개시된 특정한 실시예로 제한되지 않으며 그 변형 및 기타 다른 실시예들도 첨부된 청구범위의 영역에 포함되는 것으로 의도된다. 본 명세서에서 특정 용어가 이용될 지라도, 이는 포괄적이고 설명적 의미로 이용된 것일 뿐 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
Ⅰ. 구조
다음 단락에서는, 본 발명이 무선 인터넷 액세스 시스템의 견지에서 기술된다. 이는 설명의 목적을 위한 것일 뿐이다. 슬롯형(slotted) 및 시분할(time-sharing) 프로토콜을 이용하는 임의의 네트워크 환경(제한없이 케이블 텔레비전("CATV"), 패킷 분해 다수 액세스 시스템(packet resolution multiple access system : "PRMA") 및 임의의 일반적 시분할 멀티플렉싱 시스템(time-division multiplexing system)을 포함함)에 적용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 무선 인터넷 액세스 시스템(10)은, 개인용 디지털 어시스턴트(personal digital assistant), 셀 전화(cell phone), 또는 무선 모뎀을 구비한 임의의 기타 컴퓨터 장치 등 다수의 무선 장치(14)와 통신하는 액세스 포인트(access point)(12)를 갖는다. 무선 통신 링크(wireless communication link)(16)는, 바람직하게 양방향 링크(bi-directional link)를 통하여, 무선 장치(14)를 액세스 포인트(12)로 통신 결합한다. 액세스 포인트(12)는 송수신기(13)를 통하여 다수의 무선 장치로/로부터 정보를 전송 및 수신한다. 액세스 포인트(12)는 네트워크(18)에 대한 기지국으로서 동작하고, 본 발명에 따라서 백오프 윈도우를 제어하고 동적으로 조정하는 충돌 해결 장치(collision resolution device)(30)(이하 섹션Ⅱ에서 그 동작이 설명됨)를 포함한다. 액세스 포인트(12)는 스위치(15)와, 그 스위치를 제어하고 네트워크(18)에 액세스를 제공하는 관련 메모리(19)를 구비한 마이크로 프로세서(17)를 더 포함할 수 있다. 바람직한 실시예를 설명하기 위하여, 액세스 포인트(12)로부터 무선 장치(14)로의 통신이 다운스트림(downstream) 방향으로 발생하며 액세스 포인트(12)에 의하여 제어되고 스케쥴링된다. 무선 장치(14)로부터 액세스 포인트(12)로 업스트림(upstream) 방향의 통신은 요구 할당 프로토콜(이하 논의됨)의 예약 슬롯을 통하여 이루어진다.
무선 통신 링크(16)를 이용하는 각각의 무선 장치(14)는 그 장치가 송신하고자 하는 데이터 패킷(22)을 홀딩(holding)하기 위한 송신 큐(20)를 갖추고 있다. 예컨대, 도 1에서는, 무선 장치(14)가 송신 큐(20)에 배치된 최선(earliest) 패킷(24)을 가지고 있다. 일단 통신 링크(16)가 액세스 포인트(12)에 대하여 이용 가능해지면 패킷(24)이 가장 먼저 송신될 것이다.
패킷이 송신 큐(2)의 헤드에 도달하면, 무선 장치(14)는 예약 슬롯을 통하여 무선 통신 링크(16)상에서 대역폭을 예약한다. 무선 장치들이 예약 슬롯에 예약을 하고자 시도하는 경우 무선 장치(14)간에 경쟁이 생기고 패킷 충돌이 발생할 수 있다. 무선 장치(14)가 성공적으로 예약을 달성하고 액세스 포인트(12)가 충돌이나 에러 없이 패킷(24)을 수신한다면, 액세스 포인트(12)는 데이터 송신을 위하여 대역폭을 할당하고 무선 장치(14)가 충돌의 위험없이 그 할당된 대역폭에서 그 데이터를 송신한다. 그러나, 둘 이상의 무선 장치(14)가 동시에 동일한 예약 슬롯에서 예약을 시도한다면, 패킷은 충돌하고 어떤 예약도 성공하지 못한다. 이러한 경우, 그 둘 이상의 무선 장치(14)는 잠시 물러나서 또 다른 예약을 시도하기 이전에 임의의 시간 기간을 대기하여야 한다.
충돌 해결 장치(30)는 각 예약 슬롯의 상태를 체크하여 충돌이 발생하였는지를 판정하고 실제적으로 일정한 1-2/e의 충돌률(FCR)을 유지하여 처리량을 최대화하도록 고정 충돌률 알고리즘(fixed collision rate algorithm : FCR)(이하에서 논의됨)에 따라서 백오프 윈도우를 재계산한다. 바람직한 실시예에서, 충돌 해결 장치(30)는 실제적으로 일정한 .25의 충돌률을 유지하는데, 이 충돌률은 비교적 1-2/e(~.2542)에 가깝다. 충돌 해결 장치(30)는 주어진 예약 슬롯에서 충돌이 발생하였는지를 판정함으로써 시스템 충돌률을 산정한다. 25% 이상의 예약 슬롯이 충돌하고 있는 경우 충돌 해결 장치(30)는 백오프 윈도우의 사이즈를 증가시키고, 25% 미만의 예약 슬롯이 충돌하고 있는 경우 백오프 윈도우의 사이즈를 감소시킨다. 충돌 해결 장치(30)는 액세스 포인트(12)로 그 재계산된 백오프 윈도우를 전송하고 그 액세스 포인트(12)는 새로운 백오프 윈도우를 원격 장치(14)로 전송한다.
바람직한 실시예에서, 메모리(32)내에 저장된 소프트웨어를 통하여 FCR 알고리즘이 구현되는데 충돌 해결 장치(30)가 중앙 처리 유닛(34)을 이용하여 메모리(32)와 상호작용하고 그 알고리즘을 실행한다. 그러나, 그 알고리즘을 실행하는 컴퓨터 명령어는 하드웨어나, 소프트웨어, 또는 펌웨어로 구현될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 명령어는 범용 컴퓨터나, 특수 목적 컴퓨터, 또는 머신(machine)을 생성하기 위한 기타 프로그램 가능한 데이터 처리 장치로 로드(loaded)되어, 그 컴퓨터 기타 프로그램 가능한 데이터 처리 장치에서 실행되는 명령어가 본 명세서에서 설명하는 기능을 구현하기 위한 수단을 구성하도록 할 수 있다.
Ⅱ. 동작
다음 단락에서는 본 발명의 일실시예에 따르는 새로운 충돌 해결 방법인 FCR 알고리즘을 상세히 설명하고 도 1의 무선 인터넷 액세스 시스템의 문맥에서 FCR을 설명한다. 트리 알고리즘 및 p-지속 알고리즘과는 달리, 본 발명의 주제인 FCR 백오프 알고리즘에서는 개개의 사용자가 네트워크내의 다른 모든 채널의 상태를 완전히 알 필요는 없기 때문에, 설명되는 방법이 다양한 많은 시스템에서 구현될 수 있다. 적어도 그러한 관점에서, 본 발명은 트리 알고리즘이나 p-지속 알고리즘 보다는 BEB 알고리즘에 더 유사하다. 그러나, FCR은 BEB에서 발생하는 불안정성 및 캡쳐 효과 등과 같은 많은 성능상 문제를 피할 수 있다.
FCR과 당해 기술 분야에서 이미 알려져 있는 다른 백오프 알고리즘 간의 또 다른 차이점은 FCR이 네트워크 모든 사용자에게 동일한 백오프 윈도우를 할당한다는 점이다. 이는 사용자 데이터가 이전에 얼마나 많이 충돌되었는지 관계없이 모든 사용자가 동일한 네트워크 리소스(resource) 획득 기회를 가질 것임을 의미한다. 그러므로 FCR은 더 공정한 방식으로 네트워크 리소스를 공유하도록 하고 BEB에서 발생하는 캡쳐 효과를 피하게 한다.
FCR은 주기적으로 공통 백오프 윈도우(common back-off window)를 계산하고 사용자에게 새로운 백오프 윈도우를 전송함으로써 처리량을 높게 유지한다. FCR은 하나 이상의 네트워크 동작 특성에 기초하여 백오프 윈도우를 재계산한다. 예를 들어, 일실시예에서 FCR은 충돌률을 유지하도록 백오프 윈도우를 재계산한다. 또 다른 실시예에서는, 백오프 윈도우 사이즈가 시스템 상의 사용자 수와 대응한다.
본 발명의 발명자는 몬테 카를로 시뮬레이션 기법(Monte Carlo simulation technique)을 통하여 네트워크에서 활성 사용자의 수가 백오프 윈도우의 사이즈와 동일한 경우 무선 인터넷 네트워크에서 최대의 처리량이 발생한다는 것을 알아냈다. 또한 처리량이 최대화되는 경우 네트워크의 충돌률이 1-2/e로 일정하게 머물러있고, 네트워크상의 활성 사용자의 수가 증가하더라고 이러한 충돌률이 일정하게 유지된다는 것을 알아냈다. 이러한 발견은 수학적으로 입증되었다.
본 발명자는 몬테 카를로 시뮬레이션을 이용해서 서로 다른 백오프 윈도우(W라고 표시됨)를 이용하여 서로 다른 수의 활성 사용자(U)에 대한 처리량을 계산하였다. 시뮬레이션 결과에 대한 다음의 논의에서 이용되는 바에 따르면, "사용자"와 "활성 사용자"는 구별되어야 한다. 사용자는 시스템에 의하여 인식되지만 유휴 상태에 있거나 그렇지 않으면 채널 대역폭을 경쟁하지 않는 사용자를 말한다. 반면, 활성 사용자는 큐에서 즉시 송신되고자 대기중인 패킷을 가지고 있으며 채널 대역폭에 대하여 다른 활성 사용자와 경쟁하는 사용자를 말한다. U = 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024에 있어서, 활성 사용자 처리량 시뮬레이션의 결과가 도 2에 도시되어 있다. 도 2로부터 도출되는 첫 번째 결론은 U = W인 경우(활성 사용자의 수가 백오프 윈도우와 동일한 경우) 최대의 처리량이 발생한다는 점이다. 도 2에서 도출되는 두 번째 결론은, 활성 사용자의 수가 무한대에 가까워지면, 최대의 달성 가능한 처리량이 1/e=.3679에 접근한다는 것이다. 세 번째로, 활성 사용자의 수가 적은 경우, 더 높은 처리량이 가능하다는 것도 알 수 있다. 예컨대, 도 2는 두 명의 활성 사용자가 대역폭을 경쟁하는 경우, .5 정도의 높은 처리량을 달성할 수 있음을 보여주고 있다.
도 3의 그래프는 몬테 카를로 시뮬레이션의 또 다른 결과이다. 도 3은, U = 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024에 있어서, 슬롯 충돌률을 백오프 윈도우 사이즈(W)와 비교한다. 여기서 이용되는 바에 따르면, 슬롯 충돌률은 전체 슬롯의 수에 대한 충돌 슬롯의 비율이다. 도 3은 슬롯 충돌률이 백오프 윈도우 사이즈의 감소 함수(decreasing function)임을 보여준다. W = U인 지점에서 슬롯 충돌률의 값을 보여주기 위하여 사각형이 이용되고 있으며, 활성 사용자의 수가 백오프 윈도우 사이즈와 동일한 경우, 슬롯 충돌이 거의 일정한 1-2/e~.2642의 비율로 발생한다는 점에 주의해야 한다. 시스템 상의 활성 사용자의 수가 증가함에도 슬롯충돌률은 거의 일정하게 유지된다는 점이 중요하다.
다음의 단락은 도 2 및 도 3에서 설명된 몬테 카를로 시뮬레이션의 기초가 되는 수학적 유도식을 제공한다.
n을 활성 사용자 수라 하기로 한다. P는 어느 활성 사용자가 예약 슬롯 번호 1을 선택할 확률이라 할 때, 그 활성 사용자가 1과 백오프 윈도우(W) 사이에서 임의로 하나의 수를 선택하는 경우, p = 1/W이다. 여기서처럼, 모든 활성 사용자에 동일한 백오프 윈도우가 할당되는 경우, 충돌 슬롯 1을 선택하는 활성 사용자의 수는 파라미터 p와 n을 갖는 이항 분포를 보인다.
P0= (1 - p)n= 어떠한 사용자도 예약 슬롯 1을 선택하지 않을 확률
P1= (1 - p)n-1= 한 명의 사용자가 예약 슬롯 1을 선택할 확률
처리량은 단일 활성 사용자가 특정한 예약 슬롯을 임의로 선택할 유일한 활성 사용자인 경우 발생하기 때문에, 처리량의 확률은 P1= np(1 - p)n-1로 표현될 수 있다. 이러한 방정식에서, P1은 p의 단봉 함수(unimodal function)이고 P = 1/n에서 피크값(peak value) P1max= (1 - 1/n)n-1을 갖는다. 그러므로, 백오프 윈도우가 활성 사용자의 수와 동일한 경우 처리량이 최대가 되고 n이 무한대에 접근함에 따라 P1max= (1 - 1/n)n-1은 1/e에 접근한다.
이 방정식은 둘 이상의 활성 사용자가 동일한 예약 슬롯에 예약을 하고자 하는 경우 충돌이 발생한다는 것을 나타낸다. 충돌이 발생하는 확률(충돌 확률 C)은
C = 1-P0-P1= 1-(1-p)n-np(1-p)n-1= 1-(1-p)n-1(1+(n-1)p)
로 표현될 수 있다.
명백히, 활성 사용자의 수가 무한대에 접근함에 따라서, 충돌 확률은 1-2/e ~.2624에 접근한다. 따라서, 처리량이 최대화되는, 즉, W=U이고 p=1/n인 경우, 충돌 확률은 모든 n 값에 있어서 1-2/e에 접근하고,
Copt= 1-(1-1/n)n-1(2-1/n)(Copt는 최대의 처리량에서의 충돌 확률임)
로 표현될 수 있다.
전술된 시뮬레이션 및 수학적 분석은 백오프 윈도우 사이즈가 시스템 상의 활성 사용자 수와 동일한 경우 최대의 처리량이 발생하고, 처리량이 최대가 되는 상태에 도달하면, 1-2/e의 일정한 비율로 패킷 충돌이 발생함을 나타내고 있다.
실제로, 대부분의 시스템은 활성 사용자의 수나 슬롯 충돌률을 트랙킹하는 능력을 갖추고 있지 않다. 본 발명자는 스마트 시스템(smart system), 즉 시스템상의 모든 채널에 대한 상태(유휴 상태인지. 성공 상태인지, 충돌 상태인지)를 완전히 알고 있는 시스템을 필요로 하지 않는 새로운 백오프 알고리즘을 개발하고자 연구하였다. 그 결과, 임의의 중앙 제어형 시스템에서 이용 가능한 채널 상태 정보를 이용하여 슬롯 충돌률을 정확하게 산정하는 FCR 알고리즘을 개발해냈다. 즉FCR은 산정된 충돌률이 대략 1-2/e~.2642로 유지되도록 백오프 윈도우를 동적으로 재계산한다. 이는 곧 그 시스템이 최대의 처리량으로 동작한다는 것을 보장한다.
다음 단락에서는 본 발명에 따르는 방법의 일실시예를 설명하고 있다. 본 실시예는 무선 인터넷 액세스 시스템의 견지에서 설명되고 있으나, 당업자라면 슬롯형 및 시분할 프로토콜을 이용하는 어떠한 공유형 네트워크 환경에서도 FCR을 이용할 수 있음을 쉽게 알 것이다.
개시된 실시예에서는, 최소한 4개의 예약 슬롯마다 새로운 백오프 윈도우가 방송(broadcast)된다. 본 명세서에서는 이들 4개의 예약 슬롯을 예약 히스토리 길이(history length of reservation)라고 부른다. 예약 히스토리 길이는 슬롯 충돌률을 산정하기 위하여 FCR이 이용하는 예약 슬롯의 수이다. 25가 타겟 충돌률 1-2/e~.2642에 비교적 가깝기 때문에 4개의 예약 슬롯이 이용되는 것이다. 그러나, 당업자라면 슬롯 충돌률을 보다 정확히 산정하거나 더 큰 주파수로 백오프 윈도우를 방송하도록 예약 히스토리 길이가 조정될 수 있음을 당연히 알 것이다. 예약 히스토리 길이의 사이즈가 증가하면 정확한 충돌률 산정이 가능하게 되는 반면, 더 큰 히스토리 길이는 백오프 윈도우가 덜 빈번하도록 조정된다는 것을 의미한다. 그러나, 시뮬레이션 결과는 다른 예약 히스토리 길이를 이용하는 경우 성능에 영향을 미치지는 않으나, 처리량의 증가가 최소화된다는 것을 보여주고 있다.
도 4는 FCR이 예약 슬롯과 충돌 카운터를 이용하여 슬롯 충돌률을 산정하고 모든 무선 장치(14)(활성 사용자)에 대한 백오프 윈도우 방송을 동적으로 조정하는 방법을 간략히 설명하는 흐름도이다.
도 1 및 도 4를 참조하여, 시작 백오프 윈도우(starting back-off window)가 단계(100)에서 개시된다. 초기 백오프 윈도우 1이 종종 이용된다. 단계(102)에서, 예약 슬롯 카운터(reservation slot counter) 및 충돌 카운터(collision counter)가 0으로 설정된다. 예약 슬롯 카운터는 전체 예약 슬롯의 수를 트랙킹하고 충돌 카운터는 충돌이 발생한 예약 슬롯의 수를 트랙킹한다. 논의된 바와 같이, 예약 슬롯은 채널 상에서 대역폭을 예약하기 위하여 무선 장치(14)가 이용하는 일부 데이터 채널이다. 일단 무선 장치(14)가 예약을 성공적으로 마치면, 액세스 포인트(12)가 데이터 송신을 위하여 대역폭을 할당하고 무선 장치(14)가 그 대역폭을 이용하여 액세스 포인트(12)로 데이터를 업스트림 송신한다. 둘 이상의 무선 장치(14)가 동일한 예약 슬롯을 동시에 예약하고자 하는 경우 그 예약 슬롯에서 충돌이 발생한다.
일단 백오프 윈도우가 개시되고 예약 및 충돌 카운터가 0으로 설정되면, 액세스 포인트(12)는 백오프 윈도우를 무선 장치(14)로 방송(단계(104))하고 다음 예약 슬롯을 대기(단계(106))한다.
예약 슬롯이 도달하면, 예약 슬롯 카운터를 1 증가시키고 그 예약 슬롯에서 충돌이 발생하였는지 판정한다. 충돌을 검출하는 여러 방법이 당업자에게 알려져 있으며 그 방법들에 관한 상세한 설명은 본 명세서의 영역을 벗어난다. 본질적으로, 액세스 포인트(12)가 왜곡된 데이터(garbled data)나 그렇지 않으면 에러를 가진 데이터를 수신하는 경우, FCR은 패킷 충돌이 발생하였다고 가정하고 충돌 카운터를 1 증가(단계(112))시킨다.
액세스 포인트(12)는 슬롯 충돌률을 산정할 충분한 수의 예약 슬롯이 도달하기까지 새로운 백오프 윈도우를 방송하지 않는다. 본 실시예에서는, 예약 히스토리 길이가 4이고, 그러므로, 예약 카운터가 4에 도달(단계(116))하면, FCR이 단계(106)로 돌아가 다음 예약 슬롯이 도달하기를 대기한다. 백오프 윈도우 사이즈가 예약 히스토리 길이보다 적은 경우는 이러한 규칙에서 벗어난다(단계(114)). 본 실시예에서는, 백오프 윈도우가 4보다 적고 예약 슬롯이 백오프 윈도우보다 적은 경우, FCR이 단계(106)로 돌아가서 새로운 예약을 대기(단계(118))한다. 그러나, 백오프 윈도우가 4보다 적고(단계(114)) 예약 카운터가 백오프 윈도우(단계(118))와 동일한 경우, FCR이 슬롯 충돌률을 산정하고 새로운 백오프 윈도우를 계산하며 액세스 포인트(12)가 새로운 백오프 윈도우를 방송한다(단계(120)).
도 5는 본 발명의 실시예에 따라서 슬롯 충돌률을 산정하고 그 산정치를 이용하여 새로운 백오프 윈도우를 계산하는 FCR의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다. 이미 설명된 바와 같이, 그 산정과 백오프 윈도우 계산(단계(130))은 a) 예약 카운터가 예약 히스토리 길이에 도달한 경우나, b) 백오프 윈도우가 예약 히스토리 길이보다 더 적고 예약 카운터가 백오프 윈도우와 동일한 경우에 발생한다.
단계(132)에서, FCR은 백오프 윈도우 사이즈를 체크한다. 백오프 윈도우가 1이라면 마지막 백오프 윈도우가 방송된 이후 액세스 포인트(12)가 단지 하나의 예약 슬롯만을 수신하였음을 의미한다. 단계(134)에서, FCR은 충돌 카운터를 체크하여 수신된 단일 예약 슬롯에서 충돌이 발생하였는지 조사한다. 충돌이 발생하지않았다면, FCR은 단계(200)로 진행하고 액세스 포인트(12)가 무선 장치(14)로 동일한 백오프 윈도우(사이즈 1)를 방송한다. 반면, 충돌이 발생하였다면(충돌 카운터가 2인 경우), FCR은 백오프 윈도우를 2로 증가시키고(단계(136)) 액세스 포인트(12)는 더 큰 백오프 윈도우를 방송한다(단계(200)).
백오프 윈도우가 1보다 크고 4미만이라면(단계(138)), FCR은 단계(140)로 진행한다. 단계(140)에서, 예약 슬롯 카운터는 2나 3의 값을 가지며 FCR이 충돌 카운터를 체크하여 얼마나 많은 충돌이 이들 슬롯에 발생하였는지를 판정한다. 충돌이 한번도 발생하지 않았다면, 백오프 윈도우는 1로 설정(단계(142))되어 방송(단계(200))된다. 충돌이 한번 발생하였다면(단계(144)), 백오프 윈도우는 변화되지 않고 재방송된다(단계(200)). 마지막으로, 두 번 이상의 충돌이 발생하였다면, 백오프 윈도우가 4로 설정(단계(146))되고 방송(단계(200))된다.
본 실시예에서, 백오프 윈도우의 사이즈가 4(예약 히스토리 길이)보다 크거나 같은 경우 FCR은 단계(148)로 진행한다. 이는 마지막 백오프 윈도우가 방송된 이후 4개의 예약 슬롯이 발생하였음을 의미한다. 단계(148)에서, FCR은 충돌 카운터를 체크하여 얼마나 많은 충돌이 발생하였는지를 판정한다. 아무런 충돌도 없다면, FCR은 백오프 사이즈를 1 줄이고(단계(150)) 보다 적은 백오프 윈도우를 방송한다(단계(200)). 한번의 충돌이 발생하였다면(단계(152)), 백오프 윈도우가 변화되지 않고 재방송된다(단계(200)). 마지막으로, 두 번 이상의 충돌이 발생하였다면, 백오프 윈도우가 1만큼 증가되고(단계(154)) 방송된다(단계(200)).
도 6은 다수의 무선 장치(14) 중 하나의 관점에서 FCR을 설명하는 흐름도이다. 단계(300)에서, 무선 장치(14)는 백오프 윈도우를 수신한다. 단계(302)에서, 무선 장치(14)는 예약 슬롯(채널에 대한 액세스)을 대기하기 시작한다. 예약 슬롯을 원하는 한, 무선 장치(14)는 슬롯이 도달하기까지 계속하여 대기한다(단계(306)). 일단 예약 슬롯이 도달하면, FCR은 단계(308)로 진행한다. 단계(308)에서, 무선 장치(14)는 1과 백오프 윈도우 사이즈 사이의 임의의 수 k를 선택한다. 예컨대, 백오프 윈도우의 사이즈가 2라면, 1이나 2가 임의 선택될 것이다. 그 임의의 수는 무선 장치(14)가 도달하는 예약 슬롯 중 어떤 것을 이용하여 다음 예약을 시도할 것인지 나타낸다. 단계(310)에서, FCR은 단계(308)에서 선택된 임의의 수가 4(예약 히스토리 길이)보다 큰 지 판정한다. 그 임의의 수가 4보다 큰 경우, 무선 장치(14)는 예약을 시도하지 않을 것이고, 다음 백오프 윈도우를 대기할 것이다(단계(312)). 새로운 백오프 윈도우가 도달하면(단계(314)), 무선 장치(14)가 단계(300)로 돌아간다.
단계(310)에서 설명된 임의의 수가 4보다 더 적은 경우 FCR은 단계(316)로 진행하고 무선 장치(14)는 그 임의 선택된 수에 대응하는 예약 슬롯을 대기한다(단계(318)). 임의로 선택된 예약 슬롯이 도달하면, 무선 장치(14)가 예약 슬롯에서 예약을 시도한다(단계(302)). 무선 장치(14)가 그 특정 예약 슬롯에서 예약을 시도하는 유일한 장치라면 그 예약은 성공할 것이다. 그러나, 둘 이상의 무선 장치(14)가 동일한 예약 슬롯에서 예약을 시도하는 경우 그 예약은 실패하고 충돌이 발생한다. 예약이 성공하면, 무선 장치(14)는 데이터 송신을 위한 채널 대역폭을 할당받는다(단계(324)). 일단 할당이 이루어지면, 무선 장치(14)가 큐 내부 데이터를 송신한다. 데이터 송신이 완료되면, 다음 충돌까지 FCR이 종료한다(단계(326)). 단계(322)에서 FCR이 단계(320)에서의 예약 시도가 실패라고 판정한 경우, 무선 장치(14)는 단계(312)로 진행하여 다음 백오프 윈도우를 대기한다.
본 발명에 따르는 장치 및 방법은 당해 기술 분야에서 공지되어 있는 다른 백오프 알고리즘에 비하여 여러가지 면에서 우수한 백오프 알고리즘을 제공한다. 트리나 p-지속 알고리즘과 달리, FCR은 네트워크가 그 네트워크 내 모든 채널에 대하여 세 가지 가능한 상태(유휴 상태, 충돌 상태, 성공 상태) 중 어떤 상태인지 완전히 알 것을 요구하지 않는다. 그 결과, FCR은 비교적 용이하고 값싼 비용으로 구현될 수 있으며 트리 및 p-지속 알고리즘에서 필요로 하는 피드백을 제공하지 않는 네트워크에서의 구현에 이용 가능하다.
FCR은 또한 BEB 알고리즘보다 우수한 장점을 갖는다. 도 7의 그래프는 FCR과 BEB의 평균 패킷 지연(average packet delay)을 비교한다. 본 명세서에서 이용되는 바에 따르면, 도착 시간(arrival time)은 활성 사용자가 얼마나 자주 예약을 시도하는지를 측정한다. 낮은 도착 시간은 활성 사용자가 채널 리소스(channel resource)를 공격적으로(aggressively) 탐색하고 있으며, 그 결과, 거의 대부분의 예약 슬롯이 예약 시도 없이 통과되지 못한다는 것을 의미한다. 반대로, 높은 도착 시간은 활성 사용자가 그리 자주 예약을 시도하지 않아서 예약 슬롯과 예약 슬롯 사이에 비교적 많은 수의 예약 슬롯이 통과되는 것을 의미한다.
도 7은 대부분의 트래픽 패턴(traffic pattern)과 시스템 부하에 있어서 FCR이 더 적은 평균 패킷 지연을 갖는다는 것을 보여주고 있다. 시스템에 활성 사용자가 극소수(4 ≤ U ≤ 64)이고 그 극소수의 활성 사용자가 대역폭을 공격적으로 획득하는 경우(평균 도착 시간 = 2슬롯) 유일하게 예외이다. 이러한 제한된 조건하에서는, BEB가 FCR보다 더 낮은 평균 패킷 지연을 갖는 것으로 보인다. 그러나, BEB에서 발생하는 성공적 송신은 캡쳐 효과에 영향을 받는다. 이러한 상황에서는 일부 사용자는 거의 충돌없이 송신하는 반면 더 많은 대부분의 사용자는 백오프 윈도우 사이즈를 증가시키는 일이 발생한다.
도 7은 또한 활성 사용자 수의 증가와 더불어 FCR 및 BEB 사이의 평균 패킷 지연의 차이가 증가함을 보여주고 있다. FCR의 성능 이익은 활성 사용자의 수가 증가함에 따라서 증가한다. 예컨대, 사용자가 1024명인 경우, FCR의 최악(worst) 평균 패킷 지연은 2780 슬롯인 반면, BEB의 최선(best) 평균 패킷 지연이 6177 슬롯이다.
도 8은 FCR과 BEB 간의 지연 표준 편차를 보여주고 있다. 지연의 표준 편차는 시스템이 활성 사용자 사이에서 채널 대역폭을 얼마나 공정하게 공유하고 있는지를 보여준다. 지연의 표준 편차가 적다면 이는, 패킷들이 성공적으로 송신되기 이전, 대략 동일한 시간 동안 대기하고, 그에따라 경쟁 사용자 사이에서 대역폭이 공정한 방식으로 공유된다는 것을 의미한다. 반면, 지연의 표준 편차가 크다면 이는 대역폭이 경쟁 사용자들에 의하여 균등하게 공유되고 있지 않음을 의미한다. 그러므로, 캡쳐 효과가 있는 경우, 일부 패킷은 적은 충돌 확률로 패킷을 송신하는 반면, 나머지 다른 패킷은 더 큰 백오프 윈도우를 더 증가시키고 송신 성공률은 더떨어지게 되므로, 그 표준 편차가 더 커지게 된다.
도 7을 참조하여 논의된 바에 있어서, 시뮬레이션은 거의 대부분의 시스템 상태에서 BEB보다 더 적은 평균 패킷 지연을 갖는다는 것을 보여주었었다. 유일한 예외는 적은 수의 활성 사용자가 있고 이들이 공격적으로 대역폭을 경쟁하는 경우 발생한다. 도 8은 이러한 특별한 상태에서 BEB의 평균 패킷 지연이 더 낮은 이유를 보여주고 있다. 대역폭을 공격적으로 경쟁하는 사용자가 많지 않은 경우, BEB에 있어서 지연의 표준 편차가 매우 커진다. 이는 이러한 제한된 상태에서 평균 패킷 지연이 더 낮은 것이 캡쳐 효과의 결과라는 것을 의미한다. 본 도면은 이러한 동일한 상태 하에서, FCR이 BEB보다 훨씬 더 낮은 지연의 표준 편차를 가지며 따라서 캡쳐 효과에 영향을 받지 않는다는 것을 보여주고 있다. 도 8은 또한 활성 사용자의 수가 증가함에 따라 FCR이 더 낮은 지연의 표준 편차를 가지게 되어 그에 따라서 FCR이 훨씬 더 공정한 방식으로 시스템 리소스를 일관되게 공유하고 있음을 보여주고 있다.
도 9는 FCR과 BEB의 처리량을 비교하고 있다. 본 도면은 캡쳐 효과로 인하여 극소수의 활성 사용자가 공격적으로 대역폭을 획득하고자 하고 있는 제한된 상황에서 BEB가 훨씬 더 높은 처리량을 갖게 되는 것을 보여주고 있다. 다른 모든 경우에는, FCR이 BEB보다 더 높은 처리량을 갖거나, 거의 차이가 없다. 명백히, FCR은 네트워크 상의 활성 사용자의 수에 관계없이 1/e ~ 0.3679의 처리량을 유지한다.
상세한 설명의 결론으로서, 당업자라면 분명히 본 발명의 원리를 실제로 벗어나지 않고서 바람직한 실시예에 대한 많은 변형 및 변화가 구성될 수 있음을 알 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변화는 첨부된 청구범위에 포함된 본 발명의 영역에 포함되도록 의도된다. 그리고, 이하의 청구범위에 있어서, 구조(structure)와, 물질(material)과, 동작(act)과, 모든 수단이나 스텝 플러스 기능 요소(step-plus function element)의 등가물은 그 언급된 기능을 수행하기 위한 임의의 구조나, 물질이나, 동작을 포함하도록 의도된다.
동일한 백오프 윈도우가 여러 원격 사용자에게 전송되고 충돌률을 유지하도록 동적으로 조정되어 처리량을 개선할 수 있는 데이터 충돌 해결을 위한 시스템 및 방법이 제공된다.

Claims (19)

  1. 다수의 사용자가 공유하는 네트워크에서 데이터 충돌(data collision)을 해결하는 방법으로서,
    상기 네트워크의 상기 다수의 사용자 중 둘 이상의 사용자에게 제 1 백오프 윈도우(back-off window)를 전송하는 단계와,
    상기 네트워크의 적어도 하나의 동작 특성(operational characteristic)에 근거하여 제 2 백오프 윈도우를 계산하는 단계와,
    상기 네트워크의 상기 다수의 사용자 중 둘 이상의 사용자에게 상기 제 2 백오프 윈도우를 전송하는 단계를 포함하는
    데이터 충돌 해결 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 네트워크의 적어도 하나의 동작 특성에 근거하여 후속(subsequent) 백오프 윈도우를 계산하는 단계와, 상기 네트워크의 상기 다수의 사용자 중 둘 이상의 사용자에게 상기 후속 백오프 윈도우를 전송하는 단계를 더 포함하는
    데이터 충돌 해결 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 동작 특성에 근거하여 제 2 백오프 윈도우를 계산하는 단계는, 상기 네트워크에서의 충돌률(collision rate)에 근거하여 상기 백오프 윈도우를 계산하는 단계를 포함하는
    데이터 충돌 해결 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    적어도 하나의 예약 슬롯(reservation slot)의 상태(status)에 근거하여 상기 충돌률을 산정(estimating)하는 단계를 더 포함하는
    데이터 충돌 해결 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 동작 특성에 근거하여 상기 제 2 백오프 윈도우를 계산하는 상기 단계는, 대략 1 - 2/e의 충돌률을 유지하도록 상기 백오프 윈도우를 계산하는 단계를 포함하는
    데이터 충돌 해결 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 동작 특성에 근거하여 상기 제 2 백오프 윈도우를 계산하는 상기 단계는, 대략 .2 내지 .4의 충돌률을 유지하도록 상기 백오프 윈도우를 계산하는 단계를 포함하는
    데이터 충돌 해결 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    실제적으로 일정한 충돌률을 유지하도록 후속 백오프 윈도우를 동적으로 계산하는 단계와, 상기 네트워크의 상기 다수의 사용자 중 둘 이상의 사용자에게 상기 후속 백오프 윈도우를 전송하는 단계를 더 포함하는
    데이터 충돌 해결 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 동작 특성에 근거하여 상기 제 2 백오프 윈도우를 계산하는 상기 단계는, 상기 네트워크 상의 사용자 수에 근거하여 상기 백오프 윈도우를 계산하는 단계를 포함하는
    데이터 충돌 해결 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    적어도 하나의 동작 특성에 근거하여 상기 제 2 백오프 윈도우를 계산하는 상기 단계는, 상기 백오프 윈도우를 사용자 수와 대략 동일하게 유지하도록 상기 백오프 윈도우를 계산하는 단계를 포함하는
    데이터 충돌 해결 방법.
  10. 공유형 네트워크(shared network)에서 데이터 충돌을 해결하기 위한 방법으로서,
    상기 네트워크의 다수의 사용자에게 공통 백오프 윈도우(common back-off window)를 전송하는 단계와,
    상기 다수의 사용자 중 적어도 일부의 사용자에게 새로운 백오프 윈도우를 재계산하고 전송하여 상기 네트워크의 처리량(throughput)을 증가시키는 단계를 포함하는
    데이터 충돌 해결 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    새로운 백오프 윈도우를 동적으로 재계산하고 전송하는 상기 단계는, 실제로일정한 충돌률을 유지하도록 상기 백오프 윈도우를 계산하는 단계를 포함하는
    데이터 충돌 해결 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    적어도 하나의 예약 슬롯의 상기 상태를 근거로 하여 상기 충돌률을 산정하는 단계를 더 포함하는
    데이터 충돌 해결 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    새로운 백오프를 동적으로 재계산하고 전송하는 상기 단계는, 실제적으로 1-2/e의 일정한 충돌률을 유지하도록 상기 백오프 윈도우를 계산하는 단계를 포함하는
    데이터 충돌 해결 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    새로운 백오프를 동적으로 재계산하고 전송하는 상기 단계는, 대략 .2 내지 .4의 실제적으로 일정한 충돌률을 유지하도록 상기 백오프 윈도우를 계산하는 단계를 포함하는
    데이터 충돌 해결 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    새로운 백오프 윈도우를 동적으로 재계산하고 전송하는 상기 단계는, 상기 네트워크 상의 사용자 수에 근거하여 상기 백오프 윈도우를 계산하는 단계를 포함하는
    데이터 충돌 해결 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    새로운 백오프 윈도우를 동적으로 재계산하고 전송하는 상기 단계는, 상기 백오프 윈도우가 대략 사용자 수와 동일하도록 상기 백오프 윈도우를 계산하는 단계를 포함하는
    데이터 충돌 해결 방법.
  17. 공유형 네트워크에서 데이터 충돌을 해결하기 위한 시스템으로서,
    다수의 원격 장치(remote device)와,
    상기 다수의 원격 장치와 통신하는 액세스 포인트(access point)를 포함하되,
    상기 액세스 포인트는
    상기 다수의 원격 장치와 통신하기 위한 스위치(switch)와,
    상기 다수의 원격 장치로/로부터 정보를 전송하고 수신하기 위한 송수신기(transceiver)와,
    상기 다수의 원격 장치로부터 전송된 최초의 백오프 윈도우를 계산하고 사전 결정된 일정한 충돌률을 실제적으로 유지하도록 상기 백오프 윈도우를 조정하는 충돌 해결 장치(collision resolution device)를 더 포함하는
    데이터 충돌 해결 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 충돌 해결 장치는, 대략 1-2/e의 일정한 충돌률을 실제적으로 유지하도록 상기 백오프 윈도우를 동적으로 조정하는
    데이터 충돌 해결 시스템.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 충돌 해결 장치는, 예약 슬롯의 상태에서 상기 네트워크의 상기 충돌률을 산정하는
    데이터 충돌 해결 시스템.
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