KR20080079444A - 이동 단말의 적응적 버퍼 관리방법 - Google Patents

이동 단말의 적응적 버퍼 관리방법 Download PDF

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Abstract

이동 단말의 적응적 버퍼 관리방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 단말의 적응적 버퍼 관리방법은 접속된 네트워크의 변경 여부를 확인하여, 네트워크가 변경된 경우 이동 단말의 송신 버퍼의 윈도우 사이즈를 초기값으로 설정하는 단계, 변경된 네트워크와 데이터 접속을 확립하고, 네트워크로 데이터 블럭을 전송한 후, 네트워크로부터 데이터 블럭에 포함된 각각의 데이터에 대한 확인응답(ACK) 또는 부정확인응답(NACK)을 포함하는 메시지를 수신하는 단계 및 메시지가 수신되면, 메시지의 수신시점과 데이터 블럭의 전송 개수 간의 관계를 고려하여 송신 버퍼의 사이즈를 조정하는 단계를 포함한다.
이동 단말, 네트워크, 버퍼, 윈도우 사이즈, 확인응답, 부정확인응답

Description

이동 단말의 적응적 버퍼 관리방법{METHOD OF MANAGING A BUFFER ADAPTIVELY IN MOBILE TERMINAL}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 시스템의 구성을 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명이 적용되는 이동 단말의 구성을 도시한 블럭도, 그리고
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 단말의 적응적 버퍼 관리방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
본 발명은 이동 단말의 적응적 버퍼 관리방법에 관한 것이다.
일반적으로 무선 네트워크는 네트워크에서 정해진 고유 시간 마다 이동 단말로부터 수신한 데이터에 대한 확인응답을 이동 단말로 전송한다. 이 때, 확인응답을 늦게 주는 네트워크나, 라디오 링크 환경이 좋지 않은 네트워크에서는 데이터 전송율이 떨어지는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 네트워크의 특성에 따라 송 신 버퍼의 사이즈를 적응적으로 관리함으로써, 이동 단말의 데이터 처리율을 높일 수 있도록 한 이동 단말의 적응적 버퍼 관리 방법을 제공하고자 하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 단말의 적응적 버퍼 관리방법은 접속된 네트워크의 변경 여부를 확인하여, 상기 네트워크가 변경된 경우 이동 단말의 송신 버퍼의 윈도우 사이즈를 초기값으로 설정하는 단계; 변경된 상기 네트워크와 데이터 접속을 확립하고, 상기 네트워크로 데이터 블럭을 전송한 후, 상기 네트워크로부터 상기 데이터 블럭에 포함된 각각의 데이터에 대한 확인응답(ACK) 또는 부정확인응답(NACK)을 포함하는 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 메시지가 수신되면, 상기 메시지의 수신시점과 상기 데이터 블럭의 전송 개수 간의 관계를 고려하여 송신 버퍼의 사이즈를 조정하는 단계;를 포함한다.
이하에서는 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 네트워크 시스템의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 네트워크 시스템은 베이스 송수신기 스테이션(Base Tranceiver Station: BTS)(10), 기지국 제어기(Base Controller: BSC)(20), 패킷 제어 유닛(Packet Control Unit: PCU)(30), 서빙 GPRS 지원 노드(Serving GPRS Support Node: SGSN)(40), 게이트웨이 GPRS 지원노드(Gateway GPRS Support Node: GGSN)(50) 및 이동 단말(200)을 포함한다.
본 실시예에서 네트워크란 용어는 이동 단말(200)을 제외한 BTS(10), BSC(20), PCU(30), SSGN(40), GGSN(50)을 모두 포함하는 개념으로 사용된다.
이동 단말(200)은 BTS(10)와 무선 인터페이스를 통해 음성 또는 데이터 통신을 수행한다. BSC(20)는 BTS(10)를 제어하며, 이동 단말(200)에 대한 음성 호, 서킷 데이터 호, 패킷 데이터 호 등 전반적인 호 처리에 개입한다.
PCU(30)은 무선 인터페이스 접속 제어, 무선 인터페이스의 패킷 스케쥴링, 패킷 접속이나 재접속 등 GPRS(General Packet Radio Service)와 관련된 기능들을 담당하는 논리적인 네트워크 구성 요소이다. PCU(30)는 BTS(10), BSC(20), 또는 SSGN(40)에 설치될 수 있다.
SSGN(40)은 회선 교환 방식의 MSC(Mobile Switching Center)/VLR(Visitor Location Register)과 유사한 기능을 수행한다. SGSN(40)의 기능들로는 이동성(mobility) 관리, 보안, 접속 제어 기능 등이 있다.
GGSN(50)은 GPRS 네트워크와 인터넷과 같은 외부 데이터 네트워크 간의 데이터 전달을 가능하게 한다. GGSN(50)은 GPRS 백본 네트워크에 기반을 두고 인터넷 프로토콜을 통하여 SGSN(40)으로 접속된다. 이동 단말(200)이 외부 패킷 데이터 네트워크와 통신할 때, GGSN(50)은 이동 단말(200)과 외부 패킷 데이터 네트워크 간에 IP 라우터로서 동작한다. 패킷 데이터 채널들(Packet Data Channels, PDCHs)은 GPRS에서 패킷 데이터 전달을 위한 물리적 채널로서 사용된다.
사용자 데이터, 예를 들면, GPRS 프로토콜에 의해 만들어지지 않은 다른 데이터를 전달하기 위하여 패킷 데이터 프로토콜(Packet Data Protocol: PDP) 컨텍스트가 생성된다. PDP 컨텍스트 메시지들을 포함하는 모든 메시지들은 이동 단말(200)과 네트워크 간의 임시 블럭 흐름(Temporary Block Flow: TBF)을 사용하여 전달된다.
도 2는 본 발명이 적용되는 이동 단말의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 본 이동 단말(200)은 무선 송수신부(210), 송신 버퍼(220), 수신 버퍼(230), 메모리부(240), 제어부(250), 입력부(260) 및 디스플레이부(270)를 포함한다.
무선 송수신부(210)는 이동통신단말기(200)의 통신기능을 수행한다. 무선 송수신부(210)는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저잡음 증폭하고 주파수를 하강변환하는 RF 수신기 등을 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 무선 송수신부(210)는 제어부(250)의 제어에 의해 데이터 블럭을 네트워크로 전달하고, 네트워크로부터 상기 데이터 블럭에 포함된 각각의 데이터에 대한 확인응답(ACK) 또는 부정확인응답(NACK)을 포함하는 메시지를 수신하여 수신 버퍼(230)로 전달한다.
송신 버퍼(220)는 제어부(250)의 제어에 의해 네트워크로 전송할 데이터를 버퍼링하여 저장하고, 제어부(250)의 제어에 의해 무선 송수신부(210)로 데이터를 전달한다.
수신 버퍼(230)는 네트워크로부터 무선 송수신부(210)를 통해 수신한 메시지를 저장하고, 이를 제어부(250)로 전달한다.
메모리부(240)는 프로그램 메모리 및 데이터 메모리들을 포함한다. 프로그램 메모리에는 이동통신단말기(200)의 일반적인 동작을 제어하기 위한 프로그램들이 저장된다.
본 발명의 실시예에서, 메모리부(240)는 송신 상태변수 V(S)와 확인응답 상태변수 V(A)를 저장한다. 송신 상태변수 V(S)는 다음 순서에 전송될 데이터 블럭의 순서번호를 나타낸다. 확인응답 상태변수 V(A)는 네트워크로부터 수신한 메시지에 포함된 확인응답(ACK)의 개수에 따라 증가한다. 메모리부(240)에 저장된 송신 상태변수 V(S)와 확인응답 상태변수 V(A)는 제어부(250)의 제어에 의해 업데이트된다.
제어부(250)는 본 이동 단말(200)의 전반적인 동작을 제어한다.
본 발명의 실시예에서, 제어부(250)는 무선 송수신부(210)를 제어하여 데이터 블럭이 네트워크로 전송되도록 하고, 무선 송수신부(210)를 통해 네트워크로부터 수신한 메시지를 복호화하여 한다.
또한, 제어부(250)는 이동 단말(200)이 접속한 네트워크가 변경되었는지 여부를 확인하고, 이동 단말(200)이 접속한 네트워크가 변경된 경우 송신 버퍼(220)의 윈도우 사이즈를 초기값으로 설정한다.
또한, 제어부(250)는 상기 메시지의 수신 시점과 상기 데이터 블럭의 전송 개수 간의 관계를 고려하여 송신 버퍼(220)의 사이즈를 적응적으로 제어한다.
입력부(260)는 숫자 및 문자 정보를 입력하기 위한 각종 버튼, 각종 기능등을 설정하기 위한 기능버튼, 특정 방향을 선택하기 위한 방향키 등을 포함한다. 입력부(260)는 방향키를 구비하는 키패드, 조그 다이얼, 터치 스크린, 조이스틱 등으로 구현될 수 있다.
디스플레이부(270)는 이동 단말(200)에서 출력하는 각종 표시정보, 다양한 메뉴화면 등을 출력하며, LCD(Liquid Crystal Display) 또는 OLED(Organic Light Emitting Diode)로 이루어진다. 또한 디스플레이부(270)는 외부 디스플레이부 및 내부 디스플레이부를 포함하여 2개 이상의 디스플레이 장치로 구현될 수 있다.
이동 단말(200)에서 송신 평면 상의 GPRS 프로토콜 구조는 애플리케이션 레이어, IP/X.25 레이어, SNDCP(Subnetwork Dependent Convergence Protocol) 레이어, LLC(Logical Link Control) 레이어, RLC(Radio Link Control) 레이어, MAC(Media Access Control) 레이어, 및 RF 레이어를 포함한다.
애플리케이션 레이어, IP/X.25 레이어, SNDCP 레이어, LLC 레이어, RLC 레이어는 소프트웨어적으로 상술한 제어부(250)로서 구현될 수 있으며, MAC 레이어와 RF 레이어는 상술한 무선 송수신부(210)로 구현될 수 있다.
이 중 RLC 레이어는 전송할 데이터가 네트워크의 최대 전달 단위(Maximum Transfer Unit: MTU) 이내에 속하도록 분할하여 RLC 블럭을 생성한다. RLC 블럭(456 bits)은 매 라디오 블럭(1 Radio block = 18.46 msec) 마다 하위 레이어인 RF 레이어로 전달된다. RLC 블럭(456 bits)은 RF 레이어를 통해 4.615 msec 마다 RLC 프레임 단위(114 bits)로 네트워크로 전달된다. 이 때, RLC 레이어는 전송한 RLC 블럭에 대해 버퍼 및 윈도우 관리를 수행한다.
네트워크는 RLC 데이터 블럭을 수신 후, 네트워크에서 정해진 고유 시간 마다 패킷 업링크 Ack/Nack 메시지를 이동 단말(200)로 전송한다. 이 때, 패킷 업링크 Ack/Nack 메시지는 RBB(Recieved Bitmap Block)를 포함한다.
이동 단말(200)은 RBB를 체크하여 네트워크가 정상적으로 수신한 RLC 블럭은 버퍼에서 삭제하고, 네트워크가 정상적으로 수신하지 못한 RLC 블럭에 대해서는 패킷 업링크 Ack/Nack 메시지를 통해서 Ack로 수신될 때 까지 한 번의 재전송을 수행한다. 이 후, 이동 단말(200)은 다시 패킷 업링크 Ack/Nack 메시지를 수신하기 전까지 다시 대기상태에 진입하게 된다.
또한, 이동 단말(200)은 송신 상태변수 V(S)와 확인응답 상태변수 V(A)를 갖는다. V(S)는 다음 순서에 전송될 RLC 데이터 블럭의 순서번호를 나타내며, V(A)는 확인응답(Ack)을 받은 RLC 데이터 블럭의 개수를 나타낸다.
V(S)-V(A)의 차이값이 윈도우 사이즈보다 클 경우, 이동 단말(200)은 스톨 컨디션(Stall Condition)에 진입하여 Ack를 수신하지 못한 데이터에 대해 네트워크로부터 Ack를 수신하기 전까지 더 이상 데이터를 전송하지 못하는 상태가 된다.
또한, 패킷 업링크 Ack/Nack 메시지의 전송 타이밍은 해당 네트워크의 기준에 의해 자의적으로 정해지므로, 네트워크의 특성에 따라 패킷 업링크 Ack/Nack 메시지의 전송시점이 틀려진다.
만약, 네트워크가 이동 단말(200)로부터 이동 단말(200)의 현재 최대 윈도우 사이즈에 해당하는 양의 데이터를 수신한 후에, 패킷 업링크 Ack/Nack 메시지를 이동 단말로 송신하는 것으로 설정된 경우, 이동 단말(200)은 V(S)-V(A) 값이 윈도우 사이즈보다 커져 스톨 컨디션에 진입하며, 네트워크로부터 패킷 업링크 Ack/Nack 메시지 수신시까지 지연시간이 발생하고, 이에 따라 전송 보류되는 데이터의 개수가 증가하여 데이터 처리율(data throughput)이 떨어지게 된다.
이를 위해 이동 단말(200)은 네트워크에서 패킷 업링크 Ack/Nack 메시지를 전송해주는 시점을 확인하여, 다음 번 패킷 전송시 송신 버퍼(220)의 윈도우 사이즈를 증가시킬 필요가 있다. 그러나, 메모리의 문제로 인하여 송신 버퍼(220)의 윈도우 사이즈를 무한정 증가시킬 수 없으므로, 송신 버퍼(220)의 윈도우 사이즈에 대한 최적화가 요구된다.
이하에서는 도 3을 참조하여, 송신 버퍼(200)의 윈도우 사이즈를 최적화하여 이동 단말(200)의 데이터 처리율을 높일 수 있도록 한 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 단말의 적응적 버퍼 관리 방법에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 단말의 적응적 버퍼 관리 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 이동 단말(200)은 RAC(Routing Area Code)를 체크하여, RAC의 변경 여부를 확인한다(S310). RAC는 SGSN(40) 마다 고유하게 부여되는 코드로서, SGSN(40)을 식별하는 기준이 된다. RAC가 변경된 경우, 이동 단말(200)은 자신이 접속된 SGSN(40)이 변경되었음을 인식하게 된다.
이와 같이, 본 실시예에서 이동 단말(200)이 SGSN(40)의 변경 여부를 확인하는 이유는 SGSN(40)이 변경됨에 따라 패킷 업링크 Ack/Nack 메시지의 전송 타이밍이 달라지기 때문이다. 일반적으로 패킷 업링크 Ack/Nack 메시지의 전송 타이밍은 네트워크 기준에 의해 자의적으로 정해지는데, SGSN(40)이 변경되면, 이동 단말(200)이 접속한 네트워크가 달라지므로 패킷 업링크 Ack/Nack 메시지의 전송 타이밍이 변경될 것이다.
RAC가 변경된 경우(S320:Y), 즉 이동 단말(200)이 접속된 네트워크가 달라진 경우, 이동 단말(200)은 송신 버퍼(220)의 윈도우 사이즈를 최소 사이즈(minimum size)로 초기화한다(S330). 최소 윈도우 사이즈는 GPRS 네트워크에서는 64, 에지(EDGE) 네트워크에서는 512의 값을 갖는다.
이어서, 이동 단말(200)과 네트워크 간의 업링크 TBF(Temporary Block Flow)가 확립되고, 이동 단말(200)은 네트워크로 RLC 데이터 블럭의 전송을 시작한다(S340).
이동 단말(200)은 RLC 데이터 블럭을 네트워크로 전송할 때 마다 BSN(Block Sequence Number)을 실어 전송하고, 송신 상태변수(Send State Variable) V(S)를 하나씩 증가시킨다(S350).
V(S)는 다음에 전송될 RLC 데이터 블럭의 순서번호를 나타낸다. V(S)는 0에서 127의 값을 가질 수 있으며, V(S)는 각각의 TBF(Temporary Block Flow)의 초기에 0으로 설정된다.
이동 단말(200)이 네트워크로부터 패킷 업링크 Ack/Nack 메시지를 수신하는 경우(S360:Y), 이동 단말(200)은 패킷 업링크 Ack/Nack 메시지의 RBB(Received Block Bitmap)를 확인하여, Ack로 수신된 RLC 데이터 블럭의 개수 만큼 확인응답 상태 변수(Acknowledge State Variable)인 V(A)를 업데이트하고(S370), 송신 버퍼(220)의 사이즈를 적응적으로 조정한다(S380).
본 발명의 실시예에서, 송신 버퍼(200)의 사이즈를 최적화하기 위해 사용되는 수학식은 다음과 같다.
송신 버퍼의 사이즈 = [K(= { [V(S),k - V(A),k] + max. BSN} % max. BSN) + n}
수학식 1에서, [V(S),k - V(A),k] 는 블럭 시퀀스 넘버가 k인 경우에, 송신 상태 변수 V(S)와 확인응답 상태변수 V(A)와의 차이값을 의미한다. 또한, BSN은 블럭 시퀀스 넘버(Block Sequence Number), %는 모듈로 연산, n은 효율적인 데이터 전송을 위한 추가적인 버퍼의 개수로 일반 환경에서 n=3이다. 또한, max. BSN은 일반적으로 GPRS 네트워크에서는 128, EDGE 네트워크에서는 512를 나타낸다.
한편, S360 단계에서, 패킷 업링크 Ack/Nack 메시지를 수신하지 못하는 경우(S360:N), 이동 단말(200)은 V(S)-V(A) 값이 송신 버퍼(220)의 윈도우 사이즈보다 큰 지 확인하고, V(S)-V(A) 값이 송신 버퍼(220)의 윈도우 사이즈보다 큰 경우, 스톨 컨디션(Stall Condition)에 진입한다.
스톨 컨디션에 진입한 경우(S365:Y), 이동 단말(200)은 Ack를 받지 못한 RLC 데이터 블럭에 대해 Ack를 수신하기 전까지 RLC 데이터 블럭을 전송하지 못하고 대 기 상태(Waiting state)에 진입한다.
스톨 컨디션에 진입하지 않은 경우(S365:N), S340 단계로 복귀하여 이동 단말(200)은 RLC 데이터 블럭을 전송하고, V(S) 값을 전송한 RLC 데이터 블럭의 개수 만큼 증가시킨다.
이와 같은 방식에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 단말은 네트워크에서 패킷 업링크 Ack/Nack 메시지를 전송해주는 시점을 확인하여, 다음 번 패킷 전송시 송신 버퍼의 윈도우 사이즈를 적응적으로 조정함으로써, 데이터 처리율을 높일 수 있게 된다.
상술한 실시예에서, 네트워크는 GPRS 네트워크를 기준으로 설명하였으나, 본 발명의 기술 사상은 GPRS 네트워크에 제한되지 않으며, 그 밖의 다양한 네트워크에 동일하게 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하고 있으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면 네트워크의 특성에 따라 이동 단말의 버퍼 사이즈를 적응적으로 관리함으로써 데이터 전송율을 높일 수 있는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 접속된 네트워크의 변경 여부를 확인하여, 상기 네트워크가 변경된 경우 이동 단말의 송신 버퍼의 윈도우 사이즈를 초기값으로 설정하는 단계;
    변경된 상기 네트워크와 데이터 접속을 확립하고, 상기 네트워크로 데이터 블럭을 전송한 후, 상기 네트워크로부터 상기 데이터 블럭에 포함된 각각의 데이터에 대한 확인응답(ACK) 또는 부정확인응답(NACK)을 포함하는 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 메시지가 수신되면, 상기 메시지의 수신시점과 상기 데이터 블럭의 전송 개수 간의 관계를 고려하여 송신 버퍼의 사이즈를 조정하는 단계;를 포함하는 이동 단말의 적응적 버퍼 관리방법.
  2. 제1항에 있어서,
    이동 단말과 접속한 SSGN(Serving GPRS Support Node)의 RAC(Routing Area Code)의 변경 여부를 확인하여, 상기 접속된 네트워크의 변경 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 이동 단말의 적응적 버퍼 관리방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 메시지는, 패킷 업링크 ACK/NACK 메시지이며,
    상기 패킷 업링크 Ack/Nack 메시지는, 상기 데이터 각각에 대한 확인응 답(ACK) 또는 부정확인응답(NACK)을 나타내는 RBB(Recieved Bitmap Block)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말의 적응적 버퍼 관리방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 블럭의 전송시,
    상기 데이터 블럭의 블럭 시퀀스 넘버(Block Sequence Number)가 함께 전송되는 것을 특징으로 하는 이동 단말의 적응적 버퍼 관리방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 블럭의 전송 후,
    송신 상태변수(Send State Variable)인 V(S)를 증가시키고,
    상기 메시지가 수신되면,
    상기 메시지에 포함된 확인응답(ACK)의 개수 만큼 확인응답 상태변수(Acknowledge State Variable)인 V(A)를 증가시키는 것을 특징으로 하는 이동 단말의 적응적 버퍼 관리방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 송신 버퍼의 사이즈는, 다음 수식에 의해 조정되는 것을 특징으로 하는 이동 단말의 적응적 버퍼 관리방법:
    송신버퍼의 사이즈=[K(= { [V(S),k - V(A),k] + max. BSN} % max. BSN) + n}
    여기서, [V(S),k - V(A),k] 는 블럭 시퀀스 넘버가 k인 경우에, 송신 상태 변수 V(S)와 확인응답 상태변수 V(A)와의 차이값을 의미하며, max. BSN은 최대 블럭 시퀀스 넘버(Block Sequence Number)로 네트워크에 따라 달라지는 값이며, %는 모듈로 연산, n은 효율적인 데이터 전송을 위한 추가적인 버퍼의 개수로 일반 환경에서 n=3의 값을 갖는다.
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