KR20040020638A - 무선 채널 특성을 반영한 동적 패킷 세그먼트 임계치관리방법 - Google Patents

무선 채널 특성을 반영한 동적 패킷 세그먼트 임계치관리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선통신 시스템에서, 전송하는 패킷의 크기를 조절하는 방법에 관한 것으로, 무선채널의 상태를 계속 모니터링하여 시간적 공간적인 채널 상태의 변화에 따라 세그먼트 임계치를 동적으로 변화시킴으로서 패킷 전송 에러를 줄이는 동적 패킷 세그먼트 임계치 관리방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 임계치 관리방법은 패킷의 송신여부를 판단하는 단계, 상기 판단결과 패킷을 송신한 경우에는 소정의 시간내에 상기 패킷을 수신받은 상대단말로부터의 응답 메시지를 수신하는 단계, 상기 응답 메시지와 함께 수신신호세기 정보를 입력받는 단계 및 만일 상기 응답 메시지를 수신하였으면 입력된 수신 신호 세기 정보를 이용하여 임계치를 조절하는 단계를 구비한다. 상기의 방법을 사용하면, 스루풋(throughput)을 높이면서, 패킷의 손실율을 낮게 유지하여 패킷의 재전송 횟수도 줄어들기 때문에 무선 채널의 사용효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

무선 채널 특성을 반영한 동적 패킷 세그먼트 임계치 관리방법{Dynamic management method of packet segmentation threshold according to the wireless channel status.}
본 발명은 무선통신 시스템에서 전송하는 패킷의 크기를 조절하는 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 무선채널의 상태를 계속 모니터링하여 시간적 공간적인 채널 상태의 변화에 따라 세그먼트 임계치(segment threshold)를 동적으로 변화시킴으로서 패킷 전송 에러를 줄이는 동적 패킷 세그먼트 임계치 관리방법 및 장치에 관한 것이다.
유선통신은 비교적 통신 채널의 상태가 안정적이기 때문에 세그먼트 임계치, 전송 전력(Power) 값, 재전송 기법에서 사용하는 값들, 순방향오류정정(FEC,Forward Error Correction) 레벨 등을 시스템 파라미터로서 사용하는데 고정된 값을 사용한다. 그러나, 유선통신과 비교해 무선통신은 채널 환경이 시간적, 공간적으로 크게 변화한다. 따라서, 유선 통신에서 사용하는 프로토콜을 무선통신에서 그대로 사용하면, 채널 상황이 좋지 못한 경우에는 패킷의 손실량이 많아진다. 그러므로, 무선통신에서 사용하는 프로토콜은 통신 채널의 상태가 심하게 변화하는 무선 통신 채널의 특성에 적응적으로 반응하도록 하기 위한 새로운 기능을 필요로 한다.
세그먼트 임계치는 패킷을 전송할 때 전송하는 패킷 단위의 최대 크기를 나타낸다.
기존의 무선통신 시스템에서는 액세스 포인트(Access Point, AP)가 해당 주파수 대역 및 서비스 지역을 고려하여 무선 단말들이 사용하는 패킷 세그먼트 임계치를 결정하여 고정적으로 사용한다. 패킷을 전송할 때 전송하는 패킷 단위의 최대 크기를 나타내는 세그먼트 임계치는 전송 스루풋(throughput)에 영향을 미친다. 스루풋(throughput)은 주어진 시간 동안 한 지점에서 다른 지점으로 옮겨진 데이터의 양을 말한다.
패킷을 전송할 때 이 세그먼트 임계치가 크다면 패킷의 오버헤드가 작아진다. 그리고, 이 경우의 스루풋(throughput)은 채널 환경이 좋을수록 커지고 열악할수록 작아지기 때문에 정보 손실량은 커진다. 정보 손실량이 커진다는 것은 재전송을 요구하는 빈도수가 높다는 것을 의미한다. 그러나, 세그먼트 임계치가 작다면 패킷 오버헤드가 커지고, 이 경우의 스루풋(throughput)은 채널 환경이 좋을수록작아지고 채널 환경이 열악할 경우 작아지기 때문에 정보손실 확률이 작아진다.
따라서, 이러한 환경에서 스루풋(throughput)을 높이고, 정보 손실량을 줄이기 위해서는 채널 상태에 따라 세그먼트 임계치를 변경해야 한다.
상기한 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는, 무선채널의 상태를 계속 모니터링하여 시간적 공간적인 채널 상태의 변화에 따라 세그먼트 임계치를 동적으로 변화시킴으로서 패킷 전송 에러를 줄이는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 동적 세그먼트 임계치를 조정하는 방법을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 세그먼트 임계치(segment threshold) 관리장치의 블록도면.
도 3은 세그먼트 임계치 조절부에서의 동작을 나타낸 도면.
상기한 목적을 이루기 위하여 본 발명에서는, 패킷의 송신여부를 판단하는 단계; 상기 판단결과 패킷을 송신한 경우에는 소정의 시간내에 상기 패킷을 수신받은 상대 단말로부터의 상기 패킷을 오류 없이 수신하였다는 응답 메시지를 수신하는 단계; 현재 수신되는 데이터의 수신 신호 세기 정보를 입력받는 단계; 및 만일 상기 응답 메시지를 수신하였으면 상기 수신 신호 세기 정보를 이용하여 세그먼트 임계치를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 임계치 관리방법을 제공한다.
상기한 목적을 이루기 위하여 본 발명에서는, 전송되는 패킷을 수신하는 수신측으로부터 수신신호 세기정보를 입력받는 단계; 및 상기 입력받은 수신신호 세기정보에 기초하여 상기 전송되는 패킷의 크기를 동적으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 임계치 관리방법을 제공한다.
상기한 목적을 이루기 위하여 본 발명에서는, 전송한 패킷이 잘 도달하였는가에 대한 응답 메시지를 입력받는 복수의 패킷전송결과 입력부; 전송한 패킷을 수신하는 수신측으로부터 전송되는 패킷의 신호 세기를 입력받는 복수의 수신신호세기 입력부; 상기 패킷전송결과 입력부로부터 입력받은 응답 메시지 수신 여부와 상기 수신신호세기 입력부로부터 입력받은 수신 신호 세기를 바탕으로 임계치를 계산하여 임계치를 조절하는 세그먼트 임계치 조절부; 및 상기 세그먼트 임계치 조절부에서 조절된 값에 따라서 세그먼테이션을 수행하도록 세그먼트 임계치를 출력하는 세그먼트 임계치 관리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 임계치 관리장치를 제공한다.
상기한 목적을 이루기 위하여 본 발명에서는, 상기 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 동적 세그먼트 임계치를 조정하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 1을 통해 응답신호(ACK) 수신 여부와 수신 신호 세기 값을 바탕으로 세그먼트 임계치가 정해지는 과정을 설명한다. 데이터의 전송시에 소정의 값을 세그먼트 임계치로 하여 데이터를 송신하다가, 전송되는 패킷의 손실이 발생했을 때(110)에는 미리 설정한 최소값으로 세그먼트 임계치를 줄인다. 이후 패킷 전송과정에서 패킷 손실이 발생되지 않으면 단계적으로 세그먼트 임계치를 증가시키다.
이때 수신받은 패킷의 신호 세기(120)가 작을 때는 세그먼트 임계치의 증가정도가 작고, 신호 세기가 클 때는 세그먼트 임계치의 증가 정도를 크게 하는 방법을 이용해서, 증가 정도를 조절하게 된다. 이러한 세그먼트 임계치(segment threshold) 값의 조절을 통해 각 단말별로 자신이 송신하는 패킷의 크기를 결정하며, 이를 위해서 각 단말에는 동적 세그먼트 조정을 위한 세그먼트 임계치(segment threshold) 조절부가 필요하고, 각 단말의 세그먼트 임계치(segment threshold) 조절부를 통합 관리하는 세그먼트 임계치(segment threshold) 관리부가 필요하다.
도 2는 본 발명의 세그먼트 임계치(segment threshold) 관리장치의 블록도면이다.
세그먼트 임계치는 수신 신호 세기와 패킷 손실로 인한 재전송 요구 발생여부를 이용하여 조절된다. 무선 단말들은 자신의 무선 채널의 특성을 이용하여 자신의 세그먼트 임계치를 관리하기 때문에, 각 단말마다 이를 수행하기 위한 세그먼트 임계치(segment threshold) 조절부(230)가 필요하다. 그리고, 각 단말들의 세그먼트 조절부(230)를 통합 관리하는 세그먼트 임계치(segment threshold) 관리부(240)가 필요하며, 이들을 모두 합하여 세그먼트 임계치 관리장치(200)라 한다.
본 발명의 세그먼트 임계치(segment threshold) 관리장치(200)는 패킷전송결과 입력부(210), 수신신호세기 입력부(220), 세그먼트 임계치 조절부(230) 및 세그먼트 임계치 관리부(240)를 구비하고 있고, 상기 세그먼트 임계치 관리부(240)에서의 정보에 따라서 패킷 세그먼테이션 수행부(250)가 패킷 세그먼테이션을 수행한다.
패킷전송결과 입력부(210)는 송신한 패킷이 잘 도달하였는가에 대한 응답신호인 액크(ACK) 메시지를 입력받는 기능을 수행한다.
수신신호세기 입력부(220)는 자신에게 오는 모든 패킷의 신호 세기를 입력받는 기능을 수행한다.
세그먼트 임계치(segment threshold) 조절부(230)는 상기 패킷전송결과 입력부(210)로부터 입력받은 ACK 메시지 수신 여부와 상기 수신신호세기 입력부(220)로부터 입력받은 수신 신호 세기를 바탕으로 세그먼트 임계치(segment threshold) 값을 계산하여 각 단말별로 임계치(threshold)를 조절하는 기능을 수행한다. 세그먼트 임계치를 계산하는 상세한 과정은 후술한다.
세그먼트 임계치 관리부(240)는 상기 세그먼트 임계치(segment threshold) 조절부(230)에서 계산되어 조절된 세그먼트 임계치를 통합 관리하고, 그 설정된 값에 따라서 세그먼테이션을 수행하도록 패킷 세그먼테이션 수행부(250)에 그 값을 전달한다. 즉, 각 단말의 세그먼트 임계치 조절부로부터의 세그먼트 임계치 정보를 수신하여 현재 전송할 데이터가 어느 단말에게 갈 데이터인가에 따라서 해당 단말의 세그먼트 임계치 정보를 선택하고 그 세그먼트 임계치에 따라서 패킷 세그먼테이션 수행부(250)가 세그먼테이션을 수행할 수 있도록 세그먼트 임계치 정보를 패킷 세그먼테이션 수행부(250)에 전달하는 것이다.
패킷 세그먼테이션 수행부(250)는 상기 세그먼트 임계치 관리부(240)에서의 정보에 따라서 패킷 세그먼테이션(segmentation)을 수행한다.
단말은 자신에게 오는 모든 패킷의 신호 세기를 수신신호세기 입력부(220)를 통해 입력받아 세그먼트 임계치 조절부(230)에 전달한다. 또한 송신한 패킷이 잘도달하였는가에 대한 응답신호인 액크(ACK) 메시지를 패킷전송결과 입력부(210)를 통해 입력받아 패킷 손실 여부를 세그먼트 임계치 조절부(230)에 전달한다. 세그먼트 임계치 조절부(230)는 이 두 값을 바탕으로 패킷의 세그먼테이션 임계치와 임계치(threshold)의 증가 정도를 결정하게 된다.
도 3은 상기 세그먼트 임계치 조절부에서의 동작을 나타낸 도면이다.
우선 패킷을 송신하였는가를 판단한다(310). 패킷을 송신하였으면 ACK timeout 시간 내에 액크(ACK) 메시지를 수신하였는가를 판단한다(320). 그리고, 응답 메시지 수신 신호 세기 정보를 입력받는다(330). 만일 액크(ACK) 메시지를 수신하였으면 세그먼트 임계치 조절부는 수신된 모든 패킷의 수신 신호를 모니터링하여 신호 세기 레벨(Sig_Level)을 결정한다(340). 즉, 액크(ACK) 메시지를 성공적으로 수신하였을 경우에는 세그먼트 임계치(segment threshold)를 신호 세기 레벨에 따라 증가시킨다(350). 만일 sig_level 를 수신신호세기 레벨, Thres_value 를 현재 threshold 값, Max_Thres 를 소정의 최대값이라고 설정하면, 다음 수학식1에 의해서 Thres_value를 계산한다.
[수학식 1]
Thres_value = min[Max_Thres, (Thres_value x 2Sig_level)]
이렇게 하여 무선 채널 상태의 변화를 세그먼트 임계치(segment threshold) 값에 반영할 수 있다.
그리고, 전송한 패킷에 대한 응답신호인 액크(ACK) 메시지가 수신되지 않았을 경우는 패킷에 손실이 발생했다고 판단하고 세그먼트 임계치(segmentthreshold)를 소정의 최소값으로 낮춘다(340).
만일 패킷을 송신하는 것이 아니고 수신하는 것이면 단계 (330)으로 직접 이동하여 신호세기레벨을 결정한다(360). 수신시에는 액크(ACK) 메시지를 기다릴 필요가 없기 때문이다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.
상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 씨디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은, 무선 채널에서 전송되는 패킷의 세그먼트 임계치를 동적으로 변화시킨다. 따라서, 시간적 및 공간적으로 변화하는 무선 채널 상태의 특성을 반영하여 세그먼트 임계치(segment threshold)를 변화시키기 때문에 스루풋(throughput)을 높이면서, 패킷의 손실율을 낮게 유지하고 패킷의 재전송 횟수도 줄어들기 때문에 무선 채널의 사용효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. (a) 패킷의 송신여부를 판단하는 단계;
    (b) 상기 판단결과 패킷을 송신한 경우에는 소정의 시간내에 상기 패킷을 수신받은 상대 단말로부터의 상기 패킷을 오류 없이 수신하였다는 응답 메시지를 수신하는 단계;
    (c) 현재 수신되는 데이터의 수신 신호 세기 정보를 입력받는 단계; 및
    (d) 만일 상기 응답 메시지를 수신하였으면 상기 수신 신호 세기 정보를 이용하여 세그먼트 임계치를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 임계치 관리방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    상기 판단결과 패킷을 송신하지 않은 경우에는 패킷을 수신하였는가를 판단하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 임계치 관리방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계는
    전송한 패킷에 대한 응답 메시지가 수신되지 않았을 경우는 패킷에 손실이 발생했다고 판단하고 임계치를 소정의 설정값으로 낮추는 것을 특징으로 하는 세그먼트 임계치 관리방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계는
    상기 입력받은 수신신호세기정보를 읽어 그 값이 소정의 값보다 크면 세그먼트 임계치의 증가정도를 크게 하고, 수신신호세기가 소정의 값보다 작으면 상기 세그먼트 임계치의 증가정도를 작게 하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 임계치 관리방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계는
    상기 입력받은 수신신호세기정보를 읽어 그 값에 비례하여 미리 설정한 세그먼트 임계치의 증가정도에 따라 상기 세그먼트 임계치를 조절하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 임계치 관리방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계는
    현재의 세그먼트 임계치를 소정의 최대값과, 현재 임계치에 신호세기 레벨을 2의 지수승하여 얻은 값을 곱한 값 중에서 작은값을 선택하여 설정하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 임계치 관리방법.
  7. (a) 전송되는 패킷을 수신하는 수신측으로부터 수신신호 세기정보를 입력받는 단계; 및
    (b) 상기 입력받은 수신신호 세기정보에 기초하여 상기 전송되는 패킷의 크기를 동적으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 임계치 관리방법.
  8. 제7항에 있어서, (b) 단계는
    상기 수신신호 세기정보에 비례하여 상기 전송되는 패킷의 크기를 결정하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 임계치 관리방법.
  9. 제7항에 있어서, (b) 단계는
    상기 수신되는 수신신호 세기정보가 작으면 상기 전송되는 패킷의 크기의 증가정도를 작게 하고, 상기 수신신호 세기정보가 크면 상기 전송되는 패킷의 크기의 증가정도를 크게 하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 임계치 관리방법.
  10. 전송한 패킷이 잘 도달하였는가에 대한 응답 메시지를 입력받는 복수의 패킷전송결과 입력부;
    전송한 패킷을 수신하는 수신측으로부터 전송되는 패킷의 신호 세기를 입력받는 복수의 수신신호세기 입력부;
    상기 패킷전송결과 입력부로부터 입력받은 응답 메시지 수신 여부와 상기 수신신호세기 입력부로부터 입력받은 수신 신호 세기를 바탕으로 임계치를 계산하여 임계치를 조절하는 세그먼트 임계치 조절부; 및
    상기 세그먼트 임계치 조절부에서 조절된 값에 따라서 세그먼테이션을 수행하도록 세그먼트 임계치를 출력하는 세그먼트 임계치 관리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 임계치 관리장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 세그먼트 임계치 조절부는
    상기 입력받은 수신신호 세기값이 작으면 상기 전송되는 패킷의 크기를 작게 하고, 상기 수신신호 세기값이 크면 상기 전송되는 패킷의 크기를 크게 하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 임계치 관리장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 세그먼트 임계치 조절부는
    상기 수신되는 수신신호 세기값이 작으면 상기 전송되는 패킷의 크기의 증가정도를 작게 하고, 상기 수신신호 세기값이 크면 상기 전송되는 패킷의 크기의 증가정도를 크게 하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 임계치 관리장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 세그먼트 임계치 관리부는
    상기 복수의 세그먼트 임계치 조절부로부터의 세그먼트 임계치 정보를 수신하여 현재 전송할 데이터가 어느 단말에게 갈 데이터인가에 따라서 해당 단말의 세그먼트 임계치 정보를 선택하여 그 세그먼트 임계치에 따라서 패킷 세그먼테이션수행부가 세그먼테이션을 수행할 수 있도록 상기 선택한 세그먼트 임계치 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 세그먼트 임계치 관리장치.
  14. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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