KR20050009863A - 무선 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송 방법 - Google Patents

무선 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액세스 포인트를 이용한 무선네트워크 통신 방법에 있어서, 각 스테이션들로부터 데이터량에 관한 정보를 전송받는 단계 및 상기 전송받은 데이터량에 관한 정보를 기초로 상기 각 스테이션들에게 대기 시간을 할당하여 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고, 또한 액세스 포인트를 이용한 무선네트워크 통신 방법에 있어서, 각 스테이션들이 액세스 포인트에게 데이터량에 관한 정보를 제공하는 단계와, 상기 액세스 포인트가 전송받은 데이터량에 관한 정보를 기초로 할당한 대기 시간을 전송받는 단계 및 상기 각 스테이션들이 할당받은 대기 시간에 따라 경쟁을 통해 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 액세스 포인트가 각 스테이션이 전송해야 하는 멀티미디어 데이터의 단위 시간당 전송량에 반비례하여 대기 시간을 할당함으로써, 각 스테이션의 데이터 전송량에 따라 우선적으로 데이터를 전송할 수 있는 효과가 있다.

Description

무선 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송 방법{METHOD OF MULTIMEDIA DATA TRANSMSSION IN WIRELESS NETWORK}
본 발명은 무선 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송 방법에 관한 것으로서, 특히 액세스 포인트가 각 스테이션이 전송하고자 하는 멀티미디어 데이터의 단위 시간당 전송량에 반비례하여 대기 시간을 할당함으로써, 데이터의 전송량에 따라 우선적으로 데이터를 전송할 수 있는 무선 네트워크에서의 멀티미디어 데이터전송 방법에 관한 것이다.
일반적으로, IEEE 802. 11 프로토콜은 현재 Medium Access Control (MAC)과 물리 계층으로 표준화 되어 있다.
이러한 IEEE 802.11 WLAN은 802.11 네트워크의 프레임을 다른 네트워크로 전달하기 위하여 다른 형태의 프레임으로 변환하는, 즉 무선과 유선의 브리징 기능을 수행하는 액세스 포인트(Access Point : 이하, AP라 함)와 무선 네트워크와의 인터페이스 처리가 가능한 무선 랜 장치가 장착되는 노트북, PDA와 같은 스테이션(Station)을 포함하여 구성된다.
또한, IEEE 802.11 WLAN은 기본 서비스 셋(Basic Service Set : 이하, BSS라 함)을 기본 구성으로 하고 있는데, 이는 서로 통신하는 스테이션들의 그룹을 말한다.
BSS는 한 스테이션이 다른 스테이션과 직접 통신을 하는 독립 BSS와 반드시 AP를 거쳐 다른 스테이션과 통신하는 인프라스트럭처(infrastructure) BSS가 있는데, 이 가운데 인프라스트럭처 BSS는 스테이션들과 AP 사이에서만 통신이 이루어지기 때문에, 스테이션들 사이에서는 통신이 이루어지지 않는다.
또한, 기본적인 MAC 구조는 Carrier Sense Multiple Access (CSMA)를 바탕으로 하는 분산 조정 함수(Distributed Coordination Function : 이하, DCF라 함)로 이루어져 있다.
DCF 구간에서 데이터 전송 방법을 설명하면, 먼저 MAC이 데이터를 전송하고자 할 때 채널이 사용되고 있는지 관찰하는데, 채널이 “busy” 상태인 경우 백오프(backoff)를 수행하여 임의의 시간 동안 기다리고, 그렇지 않은 경우 (즉, idel 상태인 경우)에는 데이터를 전송한다. 여기서, 백오프의 설정은 binary backoff mechanism을 사용하며, 802.11은 스테이션(Station)들의 충돌 가능성을 줄이기 위해 서로 경쟁을 통해서 데이터를 전송하는 방식으로 충돌 방지를 위한 반송파 감지 다중 접속(Carrier Sense Multiple Access Collision Avoidance : CSMA CA)을 사용하고 있다.
즉, DCF 구간에서 채널이 분산 프레임간 간격(DCF Inter-frame Space : 이하, DIFS라 함)만큼의 시간 동안 “idle”한 상태라면 추가적으로 임의의 시간 동안 전송을 위해 백오프를 수행한다. 여기서, 백오프는 슬롯 시간(slot time)의 개수로 정해지며, 각각의 스태이션은 데이터를 전송하기 전에 Contention Window(CW) 구간 내에서 임의의 백오프(Random Backoff)의 슬롯 시간의 수를 결정한다. 한편, 임의의 백오프 이후에도 여전히 채널이 “busy” 한 상태인 경우, 슬롯 시간을 다시 계산하여 더 큰 백오프 시간을 기다린다.
도 1은 멀티미디어 데이터의 전송에 따른 데이터의 전송 속도를 나타낸 도면으로서, 멀티미디어 데이터는 멀티미디어 특성상 일정한 시간 간격으로 데이터를 전송할 필요가 있다. 여기서, Packet arrival은 멀티미디어 데이터에 대한 목표 전송량으로서, 소정의 주기(σ)로 전송되어야 할 일정량의 패킷(데이터)의 수(ρ)를 나타낸다.
도시된 바와 같이, Packet Service 1은 데이터 전송 후 DIFS와 백오프가 수행되며, 이에 Defer area에서 충돌 발생시 Packet Delay가 발생된다. 여기서,Defer area란 IFS(프레임 간격)+Backoff(백오프)가 발생되는 구간으로, 즉 스테이션이 데이터를 전송한 후 다음 데이터를 전송하기 위해 대기하는 구간으로, 데이터 전송이 발생되지 않는 구간을 의미한다. 따라서, 백오프 수행 횟수가 증가 할 수록 Packet Delay도 커지게 되므로 멀티미디어 데이터를 전송하는데 어려움이 발생된다.
한편, Packet Service 2는 데이터 전송 후 DIFS 및 백오프가 Packet Service 1에 비해 짧게 수행되어 Defer area가 작게 나타나는 경우를 나타낸다. 즉, DIFS 및 백오프가 짧게 수행되므로 상대적으로 Packet delay가 작아지며, 이로 인해 멀티미디어 데이터를 빠르게 전송할 수 있다.
따라서, IEEE 802.11 WLAN에서 데이터 전송시 발생되는 Packet Delay를 줄임으로써, 멀티미디어 데이터를 빠르게 전송할 수 있는 방법이 필요하다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 액세스 포인트가 각 스테이션이 전송하자고 하는 멀티미디어 데이터의 단위 시간당 전송량에 반비례하여 대기 시간을 할당함으로써, 데이터의 전송량에 따라 우선적으로 데이터를 전송할 수 있는 무선 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 멀티미디어 데이터를 연속적으로 전송함으로써, 백오프 시간을 줄일 수 있어 데이터의 지연을 줄일 수 있는 무선 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 멀티미디어 데이터의 전송에 따른 데이터의 전송 속도를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 무선 네트워크에서의 멀티미디어 데이터를 전송하는 과정을 개략적으로 나타낸 플로우챠트.
도 3은 본 발명에 따른 무선 네트워크에서의 멀티미디어 데이터를 전송하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 무선 네트워크에서의 멀티미디어 데이터를 전송하는 속도를 나타낸 도면.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송 방법은, 액세스 포인트를 이용한 무선네트워크 통신 방법에 있어서, 각 스테이션들로부터 데이터량에 관한 정보를 전송받는 단계 및 상기 전송받은 데이터량에 관한 정보를 기초로 상기 각 스테이션들에게 대기 시간을 할당하여 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 액세스 포인트를 이용한 무선네트워크 통신 방법에 있어서, 각 스테이션들이 액세스 포인트에게 데이터량에 관한 정보를 제공하는 단계와, 상기 액세스 포인트가 전송받은 데이터량에 관한 정보를 기초로 할당한 대기 시간을 전송받는 단계 및 상기 각 스테이션들이 할당받은 대기 시간에 따라 경쟁을 통해 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 데이터량에 관한 정보에는 멀티미디어 데이터의 단위 시간당 전송량이 포함되어 있는 것을 특징으로 하며, 상기 액세스 포인트는 멀티미디어 데이터의 단위 시간당 전송량에 반비례하여 각 스테이션에 대기 시간을 할당하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 대기 시간의 할당은 슬롯 시간의 갯수를 할당하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 각 스테이션들이 경쟁을 통해 데이터를 전송 하는 단계는, 각 스테이션들이 데이터를 전송하기 위해 경쟁을 하는 단계와, 상기 경쟁에서 이긴 스테이션이 상기 액세스 포인트에게 멀티미디어 데이터를 전송하는 단계 및 상기 각스테이션들은 분산 프레임간 간격 및 할당받은 대기 시간만큼을 기다린 후 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 경쟁에서 이긴 스테이션이 상기 액세스 포인트에게 멀티미디어 데이터를 전송하는 단계는, 상기 액세스 포이트에게 데이터를 연속적으로 전송하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 무선 네트워크에서 멀티미디어 데이터를 전송하는 과정을 개략적으로 나타낸 플로우챠트로서, 먼저 멀티미디어 데이터를 전송하고자 하는 스테이션들이 AP에게 트래픽 상세정보(Traffic Specification : 이하, TS라 함)를 전송한다(S100). 여기서, TS는 스테이션이 전송하고자 하는 멀티미디어 데이터들의 단위 시간당 전송량에 관한 정보를 포함하고 있다. 여기서, 단위 시간당 전송량이란 한 주기내에서 단위 시간당(예를 들어, 1초당) 전송되어야 할 데이터의 양을 말하며, 즉 AP는 멀티미디어 데이터의 단위 시간당 전송량을 통해 스테이션이 전송하고자 하는 데이터의 양을 추측할 수 있다.
한편, AP에게 TS를 전송하는 스테이션은 멀티미디어 데이터를 전송하고자 하는 스테이션에 한하며, 일반적인 데이터를 가지고 있는 스테이션은 AP에게 TS를 전송하지 않는다. 따라서, 멀티미디어 데이터를 갖는 스테이션들은 AP가 할당한 대기 시간만큼 백오프를 수행하며, 일반적인 데이터를 갖는 스테이션들은 CW 구간에서 설정한 대기 시간만큼 백오프를 수행한다. 여기서, 대기 시간은 슬롯 시간(SlotTime)의 개수로 결정되며, 슬롯 시간이란 데이터 송신 후 충돌이 감지되면 데이터의 전송을 중지하는 시간으로써, 즉 무선랜 상에서 데이터 전송 신호가 충돌을 일으켰을 때 다시 전송을 시도하기 까지의 지연 시간을 말한다.
그 다음, AP는 멀티미디어 데이터를 갖는 스테이션들이 전송한 TS를 기초로 해당 스테이션에게 대기 시간을 할당하여 전송한다(S110). 예를 들어, 스테이션 1의 멀티미디어 데이터의 단위 시간당 전송량이 3이고, 스테이션 2의 멀티미디어 데이터 단위 시간당 전송량이 2인 경우, AP는 스테이션 2 보다 스테이션 1의 대기 시간을 짧게 할당하여 전송한다. 즉, 단위 시간당 전송량이 큰 데이터는 단위 시간당 보내야 할 데이터가 많다는 것으로 이해 할 수 있다. 한편, AP는 전송해야 할 데이터가 많은 스테이션에 더 짧은 대기 시간을 할당함으로써, 전송할 데이터가 많은 스테이션이 다른 스테이션들과의 경쟁에서 이길 수 있도록 한다.
그 다음, DCF 구간에서는 모든 스테이션들이 경쟁을 통해 데이터를 전송하며, 경쟁에서 이긴 스테이션이 AP에게 데이터를 전송할 수 있다(S120). 여기서, 데이터 전송시 해당 스테이션은 멀티미디어 데이터를 연속적으로 전송할 수 있다(S130).
이 후, 경쟁에서 이긴 스테이션이 데이터를 전송하고 있는 동안 즉, 채널이 사용되고 있는 경우, 분산 프레임간 간격(Distributed Inter-Frame Space : DIFS) 만큼 유휴(idle) 상태를 유지한 후, 각 스테이션들은 AP로부터 할당된 대기 시간만큼 기다린 후 경쟁을 다시 한다. 여기서, 데이터 양이 많은 스테이션이 짧은 대기 시간을 할당 받았기 때문에 다른 스테이션들 보다 경쟁에서 이길 확률이 높다.
도 3은 본 발명에 따른 무선 네트워크에서 멀티미디어 데이터를 전송하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 먼저 멀티미디어 데이터를 전송하고자 하는 스테이션 1 및 스테이션 2가 AP에게 TS를 전송하면, AP는 스테이션 1 및 스테이션 2에게 응답 신호(ACK)를 보낸다. 여기서, AP는 각 스테이션의 단위 시간당 전송량을 기초로 대기 시간을 할당하고, 이를 응답신호에 실어 전송한다. 예를 들어, 스테이션 1이 전송해야 하는 멀티미디어 데이터의 단위 시간당 전송량이 3이고 스테이션 2가 전송해야 하는 멀티미디어 데이터의 단위 시간당 전송량이 2인 경우, 스테이션 1이 전송할 단위 시간당 전송량이 스테이션 2 보다 많기 때문에 AP는 스테이션 1에게 스테이션 2보다 더 짧은 대기 시간을 할당한다.
이 후, 스테이션 1과 스테이션 2가 경쟁을 통해 AP에게 데이터를 전송할 경우, DIFS 간격만큼 유휴 상태를 유지한 후 AP가 할당한 대기 시간(즉, 백오프 시간)만큼 더 기다린 후 데이터를 전송하는데, 이때 AP로부터 스테이션 1이 스테이션 2보다 짧은 대기 시간을 할당 받았기 때문에 스테이션 1이 경쟁에서 이기게 되고, 데이터를 우선적으로 전송한다. 여기서, 스테이션 1은 멀티미디어 데이터 전송시 백오프 수행없이 연속적으로 데이터를 전송할 수 있다. 예를 들어, 스테이션이 한번에 1개의 데이터만을 전송할 경우, 스테이션 1의 단위 시간당 전송량이 3이므로, 데이터를 전송하기 위해 3번의 백오프를 수행해야 한다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 한번에 멀티미디어 데이터를 연속적으로 전송할 수 있어 백오프를 1번만 수행한 후 데이터를 전송할 수 있다.
그 다음, 스테이션 1이 멀티미디어 데이터를 모두 전송한 후 스테이션 2가멀티미디어 데이터를 연속적으로 전송한다. 이 후, 스테이션 1과 스테이션 2는 반복적으로 데이터를 전송할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 무선 네트워크에서 멀티미디어 데이터를 전송하는 속도를 나타낸 도면으로서, 스테이션 1 및 스테이션 2가 경쟁을 통해 데이터를 전송하고자 할 경우를 예를 들어 설명한다.
2a1= 3a2이고,
a1= 3/2 a2인 경우,
여기서, a1는 스테이션 1의 단위 시간당 전송량을 나타내며, a2는 스테이션 2의 단위 시간당 전송량을 나타낼때, 스테이션 1이 스테이션 2보다 1.5배의 단위 시간당 전송량이 크므로, AP는 스테이션 1에게 더 짧은 대기 시간을 할당한다.
이로써, 도시된 바와 같이 스테이션 1이 스테이션 2보다 짧은 백오프를 수행한 후 데이터를 전송하며, 데이터 전송시 멀티미디어 데이터를 연속적으로 보냄으로써 데이터의 전송 지연을 줄일 수 있다.
따라서, 전송할 데이터가 많은 스테이션들이 전송할 데이터가 적은 스테이션들보다 우선적으로 데이터를 전송할 수 있는 기회를 획득할 수 있고, 또한 여러번의 백오프 수행 없이 연속적으로 데이터를 전송할 수 있어 데이터의 전송 지연을 줄일 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음은 자명하며, 따라서 본 발명의 실시예에 따른 단순한 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 액세스 포인트가 각 스테이션이 전송해야 하는 멀티미디어 데이터의 단위 시간당 전송량에 반비례하여 대기 시간을 할당함으로써, 각 스테이션의 데이터 전송량에 따라 우선적으로 데이터를 전송할 수 있는 효과가 있다.
또한, 데이터 전송시 멀티미디어 데이터를 연속적으로 전송함으로써, 백오프 수행 시간이 줄어들기 때문에 데이터의 전송 지연을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 액세스 포인트를 이용한 무선네트워크 통신 방법에 있어서,
    각 스테이션들로부터 데이터량에 관한 정보를 전송받는 단계; 및
    상기 전송받은 데이터량에 관한 정보를 기초로 상기 각 스테이션들에게 대기 시간을 할당하여 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 데이터량에 관한 정보에는 멀티미디어 데이터의 단위 시간당 전송량이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 액세스 포인트는 멀티미디어 데이터의 단위 시간당 전송량에 반비례하여 각 스테이션에 대기 시간을 할당하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송 방법.
  4. 제 1항 또는 3항에 있어서,
    상기 대기 시간의 할당은 슬롯 시간의 갯수를 할당하는 것으로 이루어지는것을 특징으로 하는 무선 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송 방법.
  5. 액세스 포인트를 이용한 무선네트워크 통신 방법에 있어서,
    각 스테이션들이 액세스 포인트에게 데이터량에 관한 정보를 제공하는 단계;
    상기 액세스 포인트가 전송받은 데이터량에 관한 정보를 기초로 할당한 대기 시간을 전송받는 단계; 및
    상기 각 스테이션들이 할당받은 대기 시간에 따라 경쟁을 통해 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 데이터량에 관한 정보에는 멀티미디어 데이터의 단위 시간당 전송량이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 액세스 포인트는 멀티미디어 데이터의 단위 시간당 전송량에 반비례하여 각 스테이션에 대기 시간을 할당하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송 방법.
  8. 제 5항 또는 7항에 있어서,
    상기 대기 시간의 할당은 슬롯 시간의 갯수를 할당하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송 방법.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 각 스테이션들이 할당받은 대기 시간에 따라 경쟁을 통해 데이터를 전송하는 단계는,
    상기 각 스테이션들이 데이터를 전송하기 위해 경쟁을 하는 단계;
    상기 경쟁에서 이긴 스테이션이 상기 액세스 포인트에게 멀티미디어 데이터를 전송하는 단계; 및
    상기 각 스테이션들은 분산 프레임간 간격 및 할당받은 대기 시간만큼을 기다린 후 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 경쟁에서 이긴 스테이션이 상기 액세스 포인트에게 멀티미디어 데이터를 전송하는 단계는,
    상기 경쟁에서 이긴 스테이션은 멀티미디어 데이터를 백오프 수행없이 연속적으로 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크에서의 멀티미디어 데이터 전송 방법.
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