KR20060028404A - 데이터 프레임 전송 방법 및 패킷 데이터의 프레임 구조체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 IEEE 802.11 프로토콜을 이용하는 무선 네트워크와 같은 MAC 프로토콜을 이용하는 데이터 네트워크 상에서 데이터 프레임(20)을 전송하는 방법에 관한 것으로, 본 방법에서는 복수의 MAC(Media Access Control) 데이터 프레임(20)이 PLCP 프리앰블(11) 및 헤더(12)를 포함하는 단일의 PLCP(Physical Layer Control Procedure) 오버헤드(10)만 이용하여 전송된다. 본 방법에서 사용하는 프레임 구조체에서는 복수의 MAC 데이터 프레임(20)들에 단일의 연관된 MAC 헤더(24)가 추가된다.

Description

데이터 프레임 전송 방법 및 패킷 데이터의 프레임 구조체{CONCATENATED FRAME STRUCTURE FOR DATA TRANSMISSION}
본 출원은 2003년 6월 12일에 출원된 미국 가출원 제 60/478,156호 및 2003년 7월 16일에 출원된 미국 가출원 60/487,694호에 대해 우선권을 주장하며, 이들은 본 명세서에 참조로서 인용되어 있다.
본 발명은 데이터 통신 기술에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 무선 IEEE 802.11 프로토콜과 같은 MAC 프로토콜을 이용하여 데이터를 효율적으로 전송하기 위한 최적화된 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명의 방법에서 사용되는 신규 프레임 구조에 관한 것이다.
IEEE 802.11 무선 데이터 네트워크 표준은 무선 접속을 이용하는 데이터 네트워크를 위한 MAC(Media Access Control) 계층 및 PHY(Physical) 계층을 정의한다. 물리(PHY) 계층에 관한 사양은 오버헤드를 추가한 후에 대기 상에서 MAC 프레임이 어떻게 전송되는 지에 대해 규정한다. 데이터 프레임이 상위 계층으로부터 도착하면, MAC은 전송기 및 목적지(수신기)의 어드레스를 포함하는 MAC 계층뿐만 아니라, FCS(Frame Control Sequence)로서 알려져 있는 MAC 계층 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 포함하는 MAC 계층을 추가한다. 그 후, MAC은 이러한 프레임이 대기에서 전송되는 물리 계층 레이트를 결정하고 그 프레임을 물리 계층으로 전달한다. 이러한 계층에서, 프레임에는 대기에서 전달되기 전에 PLCP(physical layer control procedure) 헤더 및 프리앰블(preamble)이 추가된다. 종래의 프레임 구조는 도 1 및 2에 도시되어 있다.
도 1은 IEEE 802.11 프로토콜에 따라 전송되는 데이터 프레임의 전형적인 프레임 포맷을 도시한다. 각각의 프레임은 전형적으로 2개의 부분을 포함한다. 하나의 부분은 PLCP 프리앰블부(11) 및 PLCP 헤더부(12)를 포함하는 PLCP 오버헤드(10)이고, 나머지 부분은 MAC 헤더부(21), MAC 프레임 몸체부(22) 및 CRC부(23)를 포함하는 MAC 데이터 프레임(20)이다.
PLCP 프리앰블(11)은, 주로 타이밍 기능 및 동기화 기능을 위해 사용되는 정보를 포함하는 PHY에 따라 다르다. PLCP 헤더(12)는 주로 프레임의 길이, 전송 레이트 등에 관한 정보를 포함한다.
MAC 데이터 프레임(20)은 도 2에 보다 상세히 도시되어 있다. MAC 헤더부(21)는 어드레스 정보(214) 및 다른 정보, 예컨대, 프레임 제어(211), 지속기간/ID(212), 순차 제어(213) 등을 포함한다. MAC 계층 CRC부(23)는 FCS(Frame Control Sequence)로서 공지되어 있다.
PLCP 오버헤드(10)는 오늘날의 IEEE 802.11 시스템에서 항상 가장 낮은 전송 레이트로 전송된다. 특히, 고정된 전송 시간은 IEEE 802.11a 및 IEEE 802.11g에서 20 마이크로 초이고, IEEE 802.11b에서는 192 마이크로 초이다. 오늘날의 IEEE 802.11 표준에 따라, MAC 프레임의 최대 크기는 2304 바이트이고, 각각의 MAC 프레임에는 실질적으로는 네트워크 처리량을 감소시키는 PLCP 오버헤드(10)가 추가된다. 또한, 무선 네트워크에서의 높은 에러 레이트로 인해, 프레임은 보다 작은 조각(fragements)으로 분할될 수 있으며, 각각의 조각은 상기 PLCP 오버헤드(10)를 가질 것이다.
각각의 MAC 데이터 프레임(20)은 목적지를 나타내는 어드레스 정보(214)를 포함하는 MAC 헤더(21)를 포함한다. 오늘날의 MAC 프로토콜, 예컨대 IEEE 802.11에 따라, 어드레스 정보(214)는 모든 MAC 데이터 프레임(20) 내의 MAC 헤더(21) 내에 포함되지만 동일한 목적지로 전송된다. 이는 처리량 효율성을 최적화하지는 않는다.
따라서, 해당 기술 분야에서는 데이터 네트워크 상에서 MAC 데이터 프레임의 전송시 보다 효율적이며 개선된 방법에 대한 필요성이 제기된다.
일 측면에서, 본 발명은 데이터 네트워크 상에서 데이터 프레임을 전송하는 신규의 방법을 제공한다. 특히, 본 발명에 따라, 복수의 MAC(Media Access Control) 데이터 프레임은 단일의 PLCP(Physical Layer Control Procedure) 오버헤드(10)를 이용해서만 전송된다. 복수의 MAC 데이터 프레임이 단일의 PLCP 오버헤드(10)로 전송되기 때문에, 네트워크 처리량 및 효율성이 상당히 향상된다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 데이터 네트워크 상에서 전송되는 패킷 데이터의 신규 프레임 구조를 제공한다. 특히, 본 발명에 따라, 프레임 구조는 복수의 순차 MAC 데이터 프레임 및 단일의 PLCP 오버헤드(10)만을 포함한다.
바람직하게, 복수의 MAC 데이터 프레임은 MAC 데이터 프레임의 길이뿐만 아니라 복수 개수를 나타내는 단일의 연관된 MAC 헤더(concatenated MAC header)를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 복수의 MAC 프레임이 동일한 목적지로 전송되면, 연관된 MAC 헤더는 이러한 공통 목적지를 더 나타내고, 각 MAC 데이터 프레임 내의 MAC 헤더부는, 목적지를 나타내는 부분을 포함하지 않는 압축된 MAC 헤더이다. 이로써 처리량 및 효율성이 더 향상된다.
바람직하게, 프레임 구조는 MAC 데이터 프레임의 크기에 관해 제한을 두지 않는다.
본 발명의 상기 및 그 외의 특징 및 이점은 첨부 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 다음 상세한 설명을 판독함으로써 명확해질 것이다.
도 1은 IEEE 802.11 프로토콜을 사용하여 무선 데이터 네트워크 상에서 전송되는 종래의 패킷 데이터의 전형적인 프레임 구조를 도시하는 도면,
도 2는 도 1에 도시하는 MAC 데이터 프레임의 구성요소를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 실시예의 프레임 구조를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 프레임 구조를 도시하는 도면.
본 발명에 따라, PLCP 프리앰블(11) 및 헤더(12)를 포함하는 PLCP 오버헤드(10)를 이용하여 각각의 MAC 데이터 프레임(20)을 전송하는 대신에, MAC은 프레임 전송 시작 전에 한 번만 PLCP 프리앰블(11) 및 헤더(12)를 전송하고, 그 후에는 PLCP 오버헤드(10)(즉, PLCP 헤더(12) 및 프리앰블(11)) 없이 나머지 프레임(20)들을 전송한다. PLCP 프리앰블(11) 및 헤더(12)는 모든 수신기에 의해 사용된다. 각각의 수신기는 자체에게로 어드레싱되는 MAC 프레임만 디코딩한다. 이는, 도 3에 도시하는 연관된 프레임 포맷(단일의 프레임으로 패킹되는 복수의 프레임)인 본 발명에 따르는 신규의 프레임 구조를 이용하여 이루어진다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 버퍼에서 큐잉되는 복수의 순차 MAC 데이터 프레임(20)은 단일의 PLCP 오버헤드(10)를 공유한다. 이는, 제 1 MAC 데이터 프레임(20)을 제외하고, 후속 프레임(20)으로부터 PLCP 오버헤드(10)가 완전히 제거된다. 따라서, PLCP 오버헤드(10)는 모든 복수의 MAC 데이터 프레임(20)에 대해 단 한번만 전송된다. 이로써, PLCP 오버헤드(10)가 가장 낮은 레이트로 전송되기 때문에 이러한 MAC 데이터 프레임(20)의 전송 효율성 및 처리량이 상당히 향상된다. 예를 들어, 10개의 MAC 데이터 프레임(20)이 있으면, 이러한 MAC 데이터 프레임(20)에 대한 전체 전송 시간은 단일의 PLCP 오버헤드(10) 전송 시간보다 9배만큼 감소될 것이다. 단일의 PLCP 오버헤드(10) 전송 시간은 IEEE 802.11a 또는 802.11g의 경 우에 통상 20 마이크로 초 또는 IEEE 802.b의 경우에는 192 마이크로 초이다.
바람직하게, 복수의 MAC 데이터 프레임(20)은 PLCP 헤더(12) 뒤를 잇는 프레임(20)의 개수와 그 길이에 관한 정보를 제공해서, 수신기는 MAC 데이터 프레임(20)이 시작되고 종료하는 시점을 알게 될 것이다. 연관된 프레임(20)의 시작부에서 하나의 연관된 MAC 헤더(24)만 필요하다.
단일의 PLCP 오버헤드(10) 뒤를 잇는 MAC 데이터 프레임(20)의 개수는 바람직하게는 채널 상태의 안정성을 고려하여 결정된다. 연관된 프레임(20)이 너무 긴 경우에, 채널 단 상태가 변하면 프레임(20)에 악영향을 미칠 것이다. 연관된 프레임(20)의 전송 동안, 차후의 채널 상태의 추정을 기초로 하여, 전송국은 몇몇 프레임(20) 뒤에 PLCP 프리앰블(11)을 삽입해서, 이로써 채널 상태 정보를 이용하는 수신기는 프리앰블(11)로부터, 전송 중에 채널 상태가 나빠진 프레임을 추출할 수 있게 된다.
도 4는 복수의 MAC 데이터 프레임(20)이 동일한 목적지로 전송되는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 연관된 MAC 헤더(24)는 공통의 목적지를 더 나타내는 반면, 각 MAC 데이터 프레임 내의 MAC 헤더(21)는 압축된다. 압축된 MAC 헤더(21a)는 각각의 MAC 프레임(20), 예컨대, 프레임 제어 필드(211), 시퀀스 제어 필드(213) 등에 특정적인 어떤 필드만을 포함하고, 공통 목적지를 나타내는 부분은 포함하지 않는다. 따라서, 각각의 MAC 프레임(20)의 크기는 감소될 수 있고, 도 3의 실시예에 비해 네트워크 처리량 및 효율성이 증가된다.
이상, 바람직한 실시예를 상세히 설명하였으나, 당업자라면, 본 발명의 사상 으로부터 벗어남이 없이, 다양한 변경예, 수정예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 바람직하게, MAC 데이터 프레임(20)의 크기는, 현재 IEEE 802.11 표준에서 필요로 하는 2304 바이트에 국한되지 않아서, 네트워크 처리량은 향후 더 개선될 수 있다. 또한, 본 발명은 IEEE 802.11 프로토콜을 이용하는 무선 데이터 네트워크 환경에 국한되지 않으며, 임의의 MAC 프로토콜을 이용하는 임의의 물리 매체에도 적용 가능하다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 첨부하는 청구의 범위에 의해서만 한정된다.

Claims (19)

  1. 데이터 네트워크 상에서 데이터 프레임(20)을 전송하는 방법으로서,
    단일의 PLCP(Physical Layer Control Procedure) 오버헤드(10)만 이용하여 복수의 MAC(Media Access Control) 데이터 프레임(20)을 전송하는 단계를 포함하는
    데이터 프레임 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 PLCP 오버헤드(10)는 PLCP 프리앰블(11) 및 PLCP 헤더(12)를 포함하는 데이터 프레임 전송 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 MAC 데이터 프레임(20)은 상기 복수 개수를 나타내는 연관된 MAC 헤더(24)를 포함하는 데이터 프레임 전송 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 연관된 MAC 헤더(24)는 상기 복수의 MAC 데이터 프레임(20)의 길이를 또한 나타내는 데이터 프레임 전송 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 MAC 데이터 프레임(20) 중 일부를 전송한 후에 상기 PLCP 프리앰블(11)을 삽입하는 단계를 더 포함하는 데이터 프레임 전송 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 PLCP 오버헤드(10)는 상기 복수의 MAC 데이터 프레임(20) 중 첫 번째 MAC 데이터 프레임을 이용하여 전송되는 데이터 프레임 전송 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    각각의 상기 복수의 MAC 데이터 프레임(20)은 MAC 헤더부(21), MAC 프레임 몸체부(22) 및 CRC(Cyclic Redundancy Check)부(23)를 포함하는 데이터 프레임 전송 방법.
  8. 제 7 항에 있어서
    상기 복수의 MAC 데이터 프레임(20)은 공통 목적지로 어드레싱되고,
    상기 연관된 MAC 헤더(24)는 또한 상기 목적지를 표시하고,
    각 데이터 프레임 내의 상기 MAC 헤더부(21)는 상기 목적지를 나타내는 부분을 포함하지 않는 압축된 MAC 헤더(21a)인
    데이터 프레임 전송 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 네트워크는 무선 데이터 네트워크인 데이터 프레임 전송 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 무선 데이터 네트워크는 IEEE 802.11 프로토콜을 사용하는 데이터 프레임 전송 방법.
  11. 데이터 네트워크 상에서 전송되는 패킷 데이터의 프레임 구조체로서,
    복수의 MAC(Media Access Control) 데이터 프레임(20)과,
    PLCP 프리앰블(11) 및 PLCP 헤더(12)를 포함하는 PLCP(Physical Layer Control Procedure) 오버헤드(10)를 포함하고,
    단일의 상기 PLCP 오버헤드(10)가 모든 상기 복수의 MAC 데이터 프레임(20)에 제공되는
    패킷 데이터의 프레임 구조체.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 단일의 PLCP 오버헤드(10)는 상기 복수의 MAC 데이터 프레임(20) 중 첫 번째 MAC 데이터 프레임(20) 앞에 제공되는 패킷 데이터의 프레임 구조체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 MAC 데이터 프레임(20)은 상기 복수의 개수를 나타내는 연관된 MAC 프레임 헤더(24)를 포함하는 패킷 데이터의 프레임 구조체.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 연관된 MAC 헤더(24)는 또한 상기 복수의 MAC 데이터 프레임(20)의 길이를 나타내는 패킷 데이터의 프레임 구조체.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 연관된 MAC 헤더(24)는 상기 PLCP 오버헤드(10)와, 상기 복수의 MAC 데이터 프레임(20)의 상기 첫 번째 MAC 데이터 프레임 사이에 위치하는 패킷 데이터의 프레임 구조체.
  16. 제 12 항에 있어서,
    각각의 상기 복수의 MAC 데이터 프레임(20)은 MAC 헤더부(21)와, MAC 프레임 몸체부(22)와, CRC(Cyclic Redundancy Check)부(23)를 포함하는 패킷 데이터의 프레임 구조체.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 연관된 MAC 헤더(24)는 상기 복수의 MAC 데이터 프레임(20)의 공통 목적지를 나타내고,
    각각의 상기 데이터 프레임 내의 상기 MAC 헤더부(21)는 상기 공통 목적지를 나타내는 부분을 포함하지 않는 압축된 MAC 헤더(21a)인
    패킷 데이터의 프레임 구조체.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 데이터 네트워크는 무선 데이터 네트워크인 패킷 데이터의 프레임 구조체.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 무선 데이터 네트워크는 IEEE 802.11 프로토콜을 사용하는 패킷 데이터의 프레임 구조체.
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