KR20090106053A - 애드 혹 네트워크에서 분산 자원 할당 장치 및 방법 - Google Patents

애드 혹 네트워크에서 분산 자원 할당 장치 및 방법 Download PDF

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KR20090106053A
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Abstract

본 발명은 애드 혹(Ad-hoc) 네트워크에서 분산 자원 할당 장치 및 방법에 관한 것으로서, 전송 그룹의 다른 단말들과 스케줄링 정보를 공유하는 과정과, 상기 공유된 스케줄링 정보를 이용하여 자체적으로 데이터 전송을 위한 자원을 스케줄링하는 과정을 포함하여, 자원 사용 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
애드 혹(Ad-hoc), 전송 예약 구간, 데이터 전송 구간, 스케줄링

Description

애드 혹 네트워크에서 분산 자원 할당 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DISTRIBUTED RESOURCE SCHEDULING IN MOBILE AD-HOC NETWORK}
본 발명은 이동통신 시스템의 애드혹(Ad-hoc) 통신에 관한 것으로서, 특히, 셀룰러 네트워크와 애드 혹 네트워크가 공존하는 환경에서 각 단말들이 애드 혹 네트워크의 자원을 자체적으로 분산 할당하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
현재 이동통신 시스템에서 단말은 특정 기지국에 속해 있으면서 필요에 따라서 상기 기지국을 통하지 않고 단말 간 직접 통신을 수행하는 애드 혹(ad-hoc) 통신기술에 대해 연구를 진행하고 있다.
도 1은 이동 통신 시스템에서 기지국의 영역 내에서 애드 혹 통신을 활용하는 시나리오를 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 기지국(101)의 영역(100) 안에 여러 개의 애드 혹 네트워크(120)가 존재할 수 있다. 여기서, 상기 애드 혹 네트워크(120)는 다수의 단말(102-1, 102-2)을 포함하는 애드 혹 그룹으로 구성되며, 해당 그룹 내에 포함되 는 단말(102-1, 102-2)들은 상기 기지국(101)을 통하지 않고 서로 간에 직접 통신을 수행할 수 있다. 상기 기지국(101)은 각 애드 혹 네트워크(120)에 들어오는 단말(102-1, 102-2)들의 목록을 관리하며, 각 애드 혹 네트워크(120)는 기지국(101)의 통제하에 하나의 전용 채널을 할당받을 수 있다.
여기서, 상기 애드 혹 네트워크(120)에 포함은 되어 있지만 애드 혹 통신을 수행하고 있지 않은 단말 A(102-1)가 동일 애드 혹 네트워크(120) 내 단말 B(102-2)와 BE(Best Effort) 트래픽을 교환하고자 하는 경우, 먼저 상기 단말 A(102-1)는 단말 B(102-2)와의 통신을 기지국(101)으로 요청한다. 이때, 상기 기지국(101)은 상기 단말 B(102-2)가 속한 애드 혹 네트워크(120)의 채널과 단말 B(102-2)의 고유번호를 상기 단말 A(102-1)에게 알려준다. 그러면, 상기 단말 A(102-1)는 상기 애드 혹 네트워크(120)의 채널과 단말 B(102-2)의 고유번호를 이용하여, 상기 단말 B(102-2)가 속한 애드 혹 네트워크(120)의 신호를 듣고 있다가, 상기 단말 B(102-2)의 신호를 들을 수 있으면 해당 애드 혹 네트워크(120)에 편입, 즉 애드 혹 통신을 수행하게 된다. 이와 같이, 각 단말들은 필요에 따라서 애드 혹 네트워크를 형성하여 기지국의 자원을 사용하지 않고 단말들 간에 직접 통신함으로써 기지국의 로드를 줄일 수 있다.
상기 애드 혹 네트워크에서 자원을 나누어 쓰기 위한 기술로는 IEEE 802.11 WLAN(Wireless LAN)의 애드 혹 모드 전송 방식이 있다. 상기 방식에서 전송할 데이터를 가진 단말은 전송할 데이터가 있다는 표시로 수신측의 주소를 포함하는 RTS(Ready To Send) 메시지를 무작위로 전송한다. 이때, 다른 단말들은 채널을 계 속 살피고 있다가 자신에게 오는 RTS 메시지가 있으면 CTS(Clear To Send) 메시지로 이에 응답한다. 이와 같이 RTS, CTS 교환이 완료되면, 송신 단말은 데이터 전송을 시작하고, 이후 전송이 완료되면, 수신 단말은 송신 단말로 ACK(Acknowledge)를 전송하여 데이터 전송이 완료되었음을 알린다. 상기 방식은 단말의 채널 상황과 관계없이 자원을 사용하게 되기 때문에 자원 사용 효율이 떨어지는 단점이 있다. 상기 애드 혹 네트워크의 특성상 자원을 할당해주는 장치가 따로 없으며, 따라서, 각각의 단말들이 자신의 채널 상황에 따라 효율적으로 채널을 나누어 쓸 수 있는 방법이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 애드 혹 네트워크에서 분산 자원 할당 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 셀룰러 네트워크와 애드 혹 네트워크가 공존하는 환경에서 자원 할당을 위한 별도의 장치를 두지 않고, 각 단말들이 애드 혹 네트워크의 자원을 자체적으로 분산 할당하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 애드 혹 네트워크에서 전송 그룹의 단말들이 전송 예약 구간에 스케줄링을 위한 정보를 교환하고, 이를 이용하여 자체적으로 데이터 전송 구간을 스케줄링하며, 해당 데이터 전송 구간에 데이터를 전송하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 셀룰러 네트워크와 애드 혹 네트워크가 공존하는 환경에서 애드 혹 네트워크의 효율적인 사용을 위한 동작 방법에 있어서, 전송예약 구간과 데이터 전송구간으로 나누어진 프레임 구조, 전송예약 구간에서 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식으로 신호를 전송하여 전송을 예약하는 절차, 스케줄링 정보를 포함한 메시지의 구조, 전송예약 구간에서 주고 받은 스케줄링 정보를 기반으로 애드 혹 네트워크가 채널을 효율적으로 상용하도록 프레임을 나누어 쓰는 방안을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 애드 혹(Ad-hoc) 네트워크에서 전송 그룹의 단말이 데이터를 전송하기 위한 방법은, 전송 그룹의 다른 단말들과 스케줄링 정보를 공유하는 과정과, 상기 공유된 스케줄링 정보를 이용하여 자체적으로 데이터 전송을 위한 자원을 스케줄링하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 애드 혹(Ad-hoc) 네트워크에서 전송 그룹의 단말이 데이터를 전송하기 위한 장치는, 전송 그룹의 다른 단말들과 스케줄링 정보를 공유하는 수단과, 상기 공유된 스케줄링 정보를 이용하여 자체적으로 데이터 전송을 위한 자원을 스케줄링하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따르면, 애드 혹(Ad-hoc) 네트워크의 프레임 구조는, 전송 그룹의 단말들이 서로의 스케줄링 정보를 공유하기 위한 전송 예약 구간과, 상기 전송 그룹의 단말들이 공유된 스케줄링 정보를 이용하여 자체적으로 데이터 전송을 위한 자원을 스케줄링하고, 전송 그룹 내 자신의 전송 순서에, 상기 스케줄링된 자원을 이용하여 데이터를 전송하는 데이터 전송 구간을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 애드 혹 네트워크에 대한 새로운 프레임 구조를 제안하고, 전송예약 구간을 통해서 스케줄링에 필요한 정보를 전송 그룹의 단말들이 공유할 수 있도 록 하며, 상기 공유된 정보를 바탕으로 적절한 스케줄링을 기법을 사용하여 각 단말들이 애드 혹 네트워크의 자원을 자체적으로 분산 할당함으로써, 자원 사용 효율을 높일 수 있는 이점이 있다. 또한, 셀룰러 서비스와 결합하여 사용할 경우, 단말 간 직접 통신을 통해서 기지국의 로드를 줄이는데 도움을 줄 수 있는 이점이 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 셀룰러 네트워크와 애드 혹 네트워크가 공존하는 환경에서 애드 혹 네트워크의 효율적인 사용을 위한 동작 방법에 있어서, 전송예약 구간과 데이터 전송구간으로 나누어진 프레임 구조, 전송예약 구간에서 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식으로 신호를 전송하여 전송을 예약하는 절차, 스케줄링 정보를 포함한 메시지의 구조, 전송예약 구간에서 주고 받은 스케줄링 정보를 기반으로 애드 혹 네트워크가 채널을 효율적으로 상용하도록 프레임을 나누어 쓰는 방안에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 애드 혹 네트워크에서 전송 그룹의 단말들 이 전송예약 구간에서 스케줄링을 위한 정보를 교환하고 이를 이용하여 자체적으로 데이터 전송 구간을 스케줄링하기 위한 방법의 절차를 도시한 흐름도이다.
상기 도 2를 참조하면, 단말은 201단계에서 이번 프레임의 데이터 전송구간에 전송할 데이터가 존재하는지 여부를 검사한다. 여기서, 상기 프레임은 도 4와 같이, 전송 그룹의 단말들이 서로의 스케줄링 정보를 공유하기 위한 전송예약 구간(401)과, 상기 공유된 정보를 이용하여 전송 그룹의 각 단말이 자신의 데이터 전송 시간을 결정하고 상기 결정된 데이터 전송 시간 동안 데이터를 전송하기 위한 데이터 전송 구간(402)을 포함하여 구성된다. 이하 설명에서, 전송 그룹은 전송할 데이터가 존재하는 단말들을 포함하는 그룹을 나타내고, 비전송 그룹은 전송할 데이터가 존재하지 않는 단말들을 포함하는 그룹을 나타낸다. 이하 본 발명의 실시 예에서 애드 혹 네트워크의 최대 단말 수는 10개로 가정하고, 각 단말은 자신의 CDMA 코드를 가지고 있으며, 애드 혹 네트워크에 편입할 시 기지국으로부터 상기 CDMA 코드와 고유번호(0001~1010)를 할당받는다고 가정한다.
상기 전송예약 구간(401)에서는 크게 4가지 메시지가 송수신되며, 각 메시지들은 CDMA 신호 전송 방식으로 전송된다. 즉, 상기 전송예약 구간(401)은 전송예약 메시지(Transmission Reservation Message : 이하 'TRM' 이라 칭함) 전송을 위한 구간(403), 수정된 전송예약 메시지(Modified TRM : 이하 'MTRM' 이라 칭함) 전송을 위한 구간(404), 전송예약 확인 메시지(Transmission Reservation Check Message : 이하 'TRCM' 이라 칭함) 전송을 위한 구간(405), 전송예약 오류 정정 메시지(Transmission Reservation Error Correction Message : 이하 'TRECM' 이라 칭 함) 전송을 위한 구간(406)을 포함하여 구성된다. 상기 데이터 전송 구간(402)은 데이터 1 내지 데이터 m에 대한 각 전송 구간(407-1 내지 407-m)과 각 전송 구간(407-1 내지 407-m)에 전송된 데이터에 대한 ACK 신호를 송수신하기 위한 ACK 전송 구간(408-1 내지 408-m)을 포함하여 구성된다.
상기 201단계에서 이번 프레임의 데이터 전송구간에 전송할 데이터가 존재할 시, 상기 단말은 이번 프레임에 대한 전송 그룹에 속하게 되며, 상기 전송 그룹의 모든 단말은 각각 203단계에서 자신의 스케줄링 정보, 예를 들어 평균 데이터 전송률을 계산한 후, 상기 자신의 스케줄링 정보를 포함하는 TRM을 비전송 그룹의 단말들에게 전송한다. 여기서, 상기 TRM은 상기 도 4와 같이, 송신단말 주소, 수신단말 주소, 스케줄링 정보(예 : 평균 데이터 전송률)를 포함하여 구성된다. 상기 송신단말 주소는 자신의 고유번호이고, 상기 수신단말 주소는 수신단말의 고유번호이며, 상기 스케줄링 정보는 전송단말이 스케줄링을 위해 다른 단말들과 공유해야하는 파라미터이다. 여기서, 상기 스케줄링 정보는 특정 바이트 단위(예, 20Kbyte 단위)로 비트화하여 특정 비트(예 : 4비트)의 정보로서 표현할 수 있다.
이후, 상기 전송 그룹의 단말은 205단계에서 상기 비전송 그룹의 단말들로부터 MTRM이 수신되는지 여부를 검사한다. 여기서, 상기 비전송 그룹의 단말들 중 수신단말로부터 수신되는 MTRM은 상기 도 4와 같이, 송신단말 주소, 수신단말 주소, 스케줄링 정보(예 : 가능 전송률, 평균 데이터 전송률)를 포함하여 구성된다. 즉, 상기 MTRM은 상기 TRM을 통해 획득한 정보를 그대로 다시 포함하며, 다만 해당 송신단말로부터의 프리앰블 신호를 이용하여 계산한 링크간 가능 전송률(achievable rate)을 스케줄링 정보로서 더 포함한다는 점에서 상기 TRM과 차이점이 있다. 여기서, 상기 가능 전송률은, 상기 수신단말이 송신단말로부터 TRM을 수신할 시 프리앰블 신호를 이용하여 파악한 채널 상태 정보를 나타내며, 상기 가능 전송률 역시 특정 바이트 단위로 비트화하여 특정 비트의 정보로서 표현할 수 있다. 한편, 상기 비전송 그룹의 단말들 중 비수신단말로부터 수신되는 MTRM은 상기 도 4와 같이, 자신이 수신단말이 아님을 나타내는 표시비트(예 : 처음 4비트열 1111), 상기 TRM의 수신을 통해 자신이 파악한 송신단말(즉, 전송 예약 단말)을 나타내는 표시비트를 포함하여 구성된다. 예를 들어, 상기 도 4에서 10비트의 송신단말 표시비트는 순서대로 10개의 단말을 상징하며, 자신이 파악한 송신단말에 1의 표시를 할 수 있다.
상기 비전송 그룹의 단말들로부터 MTRM이 수신될 시, 상기 전송 그룹의 단말은 207단계에서 상기 MTRM을 통해 전송 그룹의 단말들에 대한 스케줄링 정보(예 : 가능 전송률, 평균 데이터 전송률) 및 비전송 그룹의 단말들이 파악한 전송 예약 단말들에 대한 정보를 파악하고, 209단계로 진행하여 상기 파악된 전송 예약 단말들에 대한 정보를 포함하는 TRCM을 비전송 그룹의 단말들에게 전송한다. 즉, 상기 TRCM은 상기 도 4와 같이, 상기 MTRM의 송신단말 표시비트를 그대로 포함하여 구성된다.
이후, 상기 전송 그룹의 단말은 211단계에서 상기 비전송 그룹의 단말들로부터 TRECM이 수신되는지 여부를 검사한다. 여기서, 상기 TRECM은 비전송 그룹의 단말들이 전송 그룹의 단말들로부터 수신한 TRCM을 통해 전송 그룹의 단말들 중 전송그룹을 잘못 파악하고 있는 단말이 존재하는지 여부를 파악하고, 전송 그룹을 잘못 파악하고 있는 전송그룹의 단말에 대해 전송 예약을 취소하기 위한 메시지이다. 전송 그룹을 잘못 파악하고 있는 단말들은 특정 단말을 누락하여 스케줄링에 필요한 정보를 제대로 파악하지 못한 단말이므로, 이러한 단말의 전송예약은 취소해야 하며, 상기 비전송 그룹의 단말은 자신이 파악한 오류가 있는 전송 단말에 대해 상기 TRECM을 이용하여 전송 예약을 취소할 수 있다. 여기서, 상기 TRECM은 전송 예약 취소 단말을 나타내는 표시비트를 포함하여 구성된다. 예를 들어, 상기 도 4에서 10비트의 전송 예약 취소 단말 표시비트는 순서대로 10개의 단말을 상징하며, 자신이 파악한 오류가 있는 전송 단말에 1의 표시를 할 수 있다.
상기 비전송 그룹의 단말들로부터 TRECM이 수신될 시, 상기 전송 그룹의 단말은 213단계에서 상기 TRECM에 자신이 전송 예약 취소 단말로서 포함되어 있는지 여부를 검사한다. 상기 TRECM에 자신이 전송 예약 취소 단말로서 포함되어 있지 않을 시, 상기 전송 그룹의 단말은 219단계에서 데이터 전송을 수행하지 않고, 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
반면, 상기 TRECM에 자신이 전송 예약 취소 단말로서 포함되어 있을 시, 상기 전송 그룹의 단말은 215단계에서 상기 전송예약 구간에서 상기 4개의 메시지를 송수신하여 파악한 전송 그룹의 단말들에 대한 스케줄링 정보(예 : 가능 전송률, 평균 데이터 전송률)를 이용하여, 데이터 전송 구간에서 데이터 전송을 위해 사용할 최적의 프레임 사용 시간을 결정한다.
예를 들어, 상기 최적의 프레임 사용 시간은 PF(Proportional Fair) 스케줄링을 적용하여 결정할 수 있다. 여기서, 하기 <수학식 1>은 상기 PF 스케줄링을 위 한 목적식이며, 상기 전송 그룹의 단말은 상기 목적식이 최대화되도록 전송 그룹 내 모든 단말에 대한 최적의 프레임 사용 시간을 결정할 수 있다.
Figure 112008024533638-PAT00001
Figure 112008024533638-PAT00002
여기서, 상기 m은 전송 그룹에 포함된 단말의 수를 의미하고, 상기 Ti는 상기 전송 그룹에 포함된 i번째 단말에 대한 프레임 사용 시간을 의미한다. 상기
Figure 112008024533638-PAT00003
은 전송 그룹 내 i번째 단말의 현재까지의 평균 데이터 전송률(예 : 현재 슬롯을 포함한 이전 100 슬롯까지의 평균 데이터 전송률)을 의미하고, 상기 Ta는 전체 프레임 사용 시간(예 : 100 슬롯)을 의미한다. 또한, 상기
Figure 112008024533638-PAT00004
는 전송 그룹 내 i번째 단말의 이전까지의 평균 데이터 전송률(예 : 현재 슬롯을 제외한 이전 100 슬롯까지의 평균 데이터 전송률)을 의미하고, 상기
Figure 112008024533638-PAT00005
는 전송 그룹 내 i번째 단말의 가능 전송률(예 : 현재 1 슬롯에서의 가능 전송률)을 의미한다. 여기서, 상기 <수학식 1>과 같이 각 단말의 평균 데이터 전송률의 로그 합이 최대화되도록 전송 그룹 내 모든 단말에 대한 최적의 프레임 사용 시간을 결정함으로써 BE 트래픽에 대 한 만족도를 최대화할 수 있다
이후, 상기 전송 그룹의 단말은 217단계에서 데이터 전송 구간에서 자신의 순서에 상기 결정된 최적의 프레임 사용 시간을 동안 데이터를 전송한다. 이때, 상기 전송 그룹의 단말은 수신단말로부터 상기 전송한 데이터에 대한 ACK를 수신할 수 있다.
이후, 상기 전송 그룹의 단말은 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 애드 혹 네트워크에서 비전송 그룹의 단말들이 전송예약 구간에서 스케줄링을 위한 정보를 전달하고, 상기 비전송 그룹의 단말들 중 수신단말이 데이터 전송 구간에서 데이터를 수신하기 위한 방법의 절차를 도시한 흐름도이다.
상기 도 3을 참조하면, 비전송 그룹의 단말은 301단계에서 전송 그룹의 단말들로부터 스케줄링 정보, 예를 들어 평균 데이터 전송률을 포함하는 TRM이 수신되는지 여부를 검사한다.
상기 TRM이 수신될 시, 상기 비전송 그룹의 단말은 303단계에서 상기 전송 그룹의 단말들로부터의 TRM을 이용하여 자신이 이번 프레임에 전송되는 데이터에 대한 수신단말인지 여부를 검사한다. 자신이 수신단말임이 판단될 시, 상기 비전송 그룹의 단말은 305단계에서 해당 송신단말의 프리앰블 신호를 이용하여 링크간 가능 전송률(achievable rate)을 계산하고, 해당 송신단말의 스케줄링 정보로서 상기 계산된 링크 간 가능 전송률과 상기 평균 데이터 전송률을 포함하는 MTRM을 전송 그룹의 단말들에게 전송한다. 반면, 자신이 비수신단말임이 판단될 시, 상기 비전송 그룹의 단말은 307단계에서 상기 전송 그룹의 단말들로부터 수신한 TRM을 이용하여 이번 프레임에서의 전송 예약 단말들을 파악하고, 상기 파악된 전송 예약 단말들에 대한 정보를 포함하는 MTRM을 전송 그룹의 단말들에게 전송한다.
이후, 상기 비전송 그룹의 단말은 309단계에서 상기 전송 그룹의 단말들로부터 각 단말들이 상기 MTRM의 수신을 통해 파악한 전송 예약 단말들에 대한 정보를 포함하는 TRCM이 수신되는지 여부를 검사한다. 상기 TRCM이 수신될 시, 상기 비전송 그룹의 단말은 311단계에서 상기 수신된 TRCM을 통해 전송 그룹의 단말들 중 전송그룹을 잘못 파악하고 있는 단말이 존재하는지 여부를 파악하고, 전송 그룹을 잘못 파악하고 있는 전송그룹의 단말에 대한 정보를 포함하는 TRECM을 전송 그룹의 단말들에게 전송한다. 이후, 상기 비전송 그룹의 단말은 313단계에서 자신이 수신단말인 경우, 이번 프레임의 데이터 전송 구간에서 해당 송신단말로부터 데이터를 수신하고, 상기 데이터 수신이 성공적으로 완료하였을 시, 이에 대한 ACK 신호를 해당 송신단말로 전송한다.
이후, 상기 비전송 그룹의 단말은 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 애드 혹 네트워크에서 전송 그룹의 단말들이 전송 예약 구간에 스케줄링을 위한 정보를 교환하고, 이를 이용하여 자체적으로 데이터 전송 구간을 스케줄링하며, 해당 데이터 전송 구간에 데이터를 전송하기 위한 방법을 도시한 예시도이다.
상기 도 5를 참조하면, 하나의 애드 혹 네트워크(500)에 10개의 단말(501 내지 510)이 존재하며, 단말 1(501)이 단말 2(502)로, 단말 3(503)이 단말 4(504)로, 단말 5(505)가 단말 6(506)으로 데이터를 전송하려고 하는 경우, 전송 그룹은 단말 1, 3, 5(501, 503, 505)가 되며 비전송 그룹은 단말 2, 4, 6, 7 내지 10(502, 504, 506, 507 내지 510)이 된다. 여기서, 각 단말은 하기 <표 1>과 같이 고유번호를 할당받는다고 가정한다.
단말 고유번호
1 0001
2 0010
3 0011
4 0100
5 0101
6 0110
7 0111
8 1000
9 1001
10 1010
이때, 상기 전송 그룹의 단말들(501, 503, 505)은, 하기 <표 2>와 같이, 전송 예약 구간의 TRM 전송 구간에 비전송 그룹의 단말들(502, 504, 506, 507 내지 510)에게 TRM을 전송하고, 상기 TRM을 수신한 비전송 그룹의 단말들(502, 504, 506, 507 내지 510)은 MTRM 전송 구간에 자신이 수신단말인지 여부에 따라 다른 MTRM을 상기 전송 그룹의 단말들(501, 503, 505)에게 전송한다. 이후, 상기 MTRM을 수신한 전송 그룹의 단말들(501, 503, 505)은 TRCM 전송 구간에 비전송 그룹의 단말들(502, 504, 506, 507 내지 510)에게 TRCM을 전송하고, 상기 TRCM을 수신한 비전송 그룹의 단말들(502, 504, 506, 507 내지 510)은 TRECM 전송 구간에 상기 전송 그룹의 단말들(501, 503, 505)에게 TRECM을 전송한다.
만약, 단말 3(503)이 단말 6(506)의 MTRM을 잘 수신하지 못하여 단말 5(505)의 정보를 모른다고 가정할 경우, 상기 TRCM 전송 구간에서 단말 3(503)은 단말 1, 3(501, 503)에 대한 정보만 알고 있다는 TRCM을 전송하게 되고, 반면, 단말 1, 3(501, 503)은 단말 1, 3, 5(501, 503, 505)의 정보를 모두 알고 있으므로 단말 1, 3, 5(501, 503, 505)에 대해 모두 알고 있다는 TRCM을 전송하게 된다.
이와 같이, 단말 1, 3, 5(501, 503, 505)가 각각 TRCM을 전송하게 되면, 비전송 그룹의 단말(502, 504, 506, 507 내지 510)은 상기 단말 1, 3, 5(501, 503, 505)의 TRCM을 모두 수신한 후, 전송그룹을 잘못 파악하고 있는 단말 3에 대한 전송 예약 취소를 알리는 TRECM을 상기 전송 그룹의 단말들(501, 503, 505)에게 전송하게 된다. 이때, 상기 단말 3(503)이 전송그룹을 잘못 파악하고 있다는 사실을 비전송 그룹의 일부인 단말 6, 7, 8, 9(506, 507, 508, 509)만 파악한 경우, 해당 단말 6, 7, 8, 9(506, 507, 508, 509)만이 단말 3(503)에 대한 전송 예약 취소를 알리는 TRECM을 전송하게 되고, 단말 2, 4, 10(502, 504, 510)은 문제가 없다는 TRECM을 전송하게 된다. 여기서, 상기 전송그룹의 단말들(501, 503, 505)은 비전송 그룹 단말들(502, 504, 506, 507 내지 510)이 전송한 TRECM을 일부만 듣게 되더라도 단말 6, 7, 8, 9(506, 507, 508, 509)의 TRECM을 하나라도 들을 수 있다면 단말 3(503)의 전송 예약이 취소되었음을 파악할 수 있다.
단말 전송 예약 구간
TRM 전송 구간 MTRM 전송 구간 TRCM 전송 구간 TRECM 전송 구간
1 0001 0010 0101 1010100000
2 0001 0010 1110 0101 0000000000
3 0011 0100 1001 1010000000
4 0011 0100 0001 1001 0000000000
5 0101 0110 0111 1010100000
6 0101 0110 1001 0111 0010000000
7 1111 1010100000 0010000000
8 1111 1010100000 0010000000
9 1111 1010100000 0010000000
10 1111 1010100000 0000000000
이와 같이, 상기 전송예약 구간을 통해서 전송단말은 단말 1, 5(501, 505)로 결정되고, 상기 결정된 전송단말들(501, 505)은 공유된 스케줄링 정보를 이용하여 미리 정해진 스케줄링 기법에 따라 데이터 전송구간에서 자신이 데이터를 전송할 시간을 결정한다. 그리고, 단말 1, 5(501, 505)는 고유번호가 낮은 단말부터 순서대로 하기 <표 3>과 같이 데이터를 전송하게 된다.
단말 데이터 전송 구간
단말 1 전송 구간 단말 5 전송 구간
1 데이터 전송
2
3
4
5 데이터 전송
6
7
8
9
10
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 이동 통신 시스템에서 기지국의 영역 내에서 애드 혹 통신을 활용하는 시나리오를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 애드 혹 네트워크에서 전송 그룹의 단말들이 전송예약 구간에서 스케줄링을 위한 정보를 교환하고 이를 이용하여 자체적으로 데이터 전송 구간을 스케줄링하기 위한 방법의 절차를 도시한 흐름도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 애드 혹 네트워크에서 비전송 그룹의 단말들이 전송예약 구간에서 스케줄링을 위한 정보를 전달하고, 상기 비전송 그룹의 단말들 중 수신단말이 데이터 전송 구간에서 데이터를 수신하기 위한 방법의 절차를 도시한 흐름도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 애드 혹 네트워크에서의 프레임 구조를 도시한 도면, 및
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 애드 혹 네트워크에서 전송 그룹의 단말들이 전송 예약 구간에 스케줄링을 위한 정보를 교환하고, 이를 이용하여 자체적으로 데이터 전송 구간을 스케줄링하며, 해당 데이터 전송 구간에 데이터를 전송하기 위한 방법을 도시한 예시도.

Claims (38)

  1. 애드 혹(Ad-hoc) 네트워크에서 전송 그룹의 단말이 데이터를 전송하기 위한 방법에 있어서,
    전송 그룹의 다른 단말들과 스케줄링 정보를 공유하는 과정과,
    상기 공유된 스케줄링 정보를 이용하여 자체적으로 데이터 전송을 위한 자원을 스케줄링하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    전송 그룹 내 자신의 전송 순서에, 상기 스케줄링된 자원을 이용하여 데이터를 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케줄링 정보는, 평균 데이터 전송률, 가능 전송률 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 스케줄링 정보 공유 과정은,
    자신의 평균 데이터 전송률을 계산하고, 비전송 그룹의 단말들에게 상기 계산된 평균 데이터 전송률을 포함하는 전송예약 메시지(Transmission Reservation Message : TRM)를 전송하는 과정과,
    상기 비전송 그룹의 단말들로부터 수정된 전송예약 메시지(Modified TRM : MTRM)를 수신하고, 상기 수신된 MTRM을 통해 상기 전송 그룹의 단말들에 대한 가능 전송률과 평균 데이터 전송률, 상기 전송 그룹의 단말들에 대한 목록 중 적어도 하나를 파악하는 과정과,
    상기 비전송 그룹의 단말들에게 상기 파악된 전송 그룹의 단말들에 대한 목록을 포함하는 전송예약 확인 메시지(Transmission Reservation Check Message : TRCM)를 전송하는 과정과,
    상기 비전송 그룹의 단말들로부터 전송예약 오류 정정 메시지(Transmission Reservation Error Correction Message : TRECM)를 수신하고, 상기 수신된 TRECM을 통해 자신이 전송 예약 취소된 단말인지 여부를 검사하는 과정과,
    상기 자신이 전송 예약 취소된 단말인 경우, 데이터 전송을 수행하지 않는 과정을 포함하며,
    상기 자원 스케줄링 과정은, 상기 자신이 전송 예약 취소된 단말이 아닌 경우에 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 TRM은 송신단말 주소, 수신단말 주소, 평균 데이터 전송률 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 비전송 그룹의 단말들 중 수신단말로부터 수신되는 MTRM은 송신단말 주소, 수신단말 주소, 가능 전송률, 평균 데이터 전송률 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 비전송 그룹의 단말들 중 비수신단말들로부터 수신되는 MTRM은 자신이 수신단말이 아님을 나타내는 표시비트, 상기 TRM을 통해 파악한 전송 그룹의 단말들에 대한 목록을 나타내는 표시비트 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 TRCM은 상기 MTRM을 통해 파악한 전송 그룹의 단말들에 대한 목록을 나타내는 표시비트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 TRECM은 전송 예약 취소 단말을 나타내는 표시비트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 자원은 데이터 전송을 위한 프레임 사용 시간임을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 자원 스케줄링 과정은, 상기 전송 그룹 내 모든 단말의 평균 데이터 전송률의 로그 합이 최대화되도록 프레임 사용 시간을 결정하는 과정으로, 하기 <수학식 2>와 같음을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112008024533638-PAT00006
    Figure 112008024533638-PAT00007
    여기서, 상기 m은 전송 그룹에 포함된 단말의 수를 의미하고, 상기 Ti는 상기 전송 그룹에 포함된 i번째 단말에 대한 프레임 사용 시간을 의미한다. 상기
    Figure 112008024533638-PAT00008
    은 전송 그룹 내 i번째 단말의 현재까지의 평균 데이터 전송률을 의미하고, 상기 Ta는 전체 프레임 사용 시간을 의미한다. 또한, 상기
    Figure 112008024533638-PAT00009
    는 전송 그룹 내 i번째 단말의 이전까지의 평균 데이터 전송률을 의미하고, 상기
    Figure 112008024533638-PAT00010
    는 전송 그룹 내 i번째 단말의 가능 전송률을 의미함.
  12. 애드 혹(Ad-hoc) 네트워크에서 비전송 그룹의 단말이 스케줄링 정보를 전달하기 위한 방법에 있어서,
    전송 그룹의 단말들로부터 평균 데이터 전송률을 포함하는 전송예약 메시지(Transmission Reservation Message : TRM)가 수신될 시, 자신이 수신단말인지 여부를 검사하는 과정과,
    자신이 수신단말일 시, 해당 송신단말에 대한 가능 전송률을 계산하고, 상기 계산된 가능 전송률과 상기 TRM을 통해 획득한 상기 송신단말에 대한 평균 데이터 전송률을 포함하는 수정된 전송예약 메시지(Modified TRM : MTRM)를 상기 전송 그룹의 단말들로 전송하는 과정과,
    자신이 수신단말이 아닐 시, 상기 전송 그룹의 단말들에 대한 목록을 포함하는 MTRM을 상기 전송 그룹의 단말들로 전송하는 과정과,
    상기 전송 그룹의 단말들로부터 각 전송 그룹 단말들이 파악한 전송 그룹 단말들에 대한 목록을 포함하는 전송예약 확인 메시지(Transmission Reservation Check Message : TRCM)를 수신하는 과정과,
    상기 수신된 TRCM을 통해 상기 전송 그룹의 단말들 중 전송 그룹 단말들에 대한 목록을 잘못 파악하고 있는 단말이 존재하는지 여부를 파악하고, 잘못 파악하고 있는 단말에 대한 전송 예약 취소를 알리는 전송예약 오류 정정 메시지(Transmission Reservation Error Correction Message : TRECM)를 상기 전송 그룹의 단말들로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 TRM은 송신단말 주소, 수신단말 주소, 평균 데이터 전송률 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    자신이 수신단말일 경우, 상기 MTRM은 송신단말 주소, 수신단말 주소, 가능 전송률, 평균 데이터 전송률 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    자신이 수신단말이 아닐 경우, 상기 MTRM은 자신이 수신단말이 아님을 나타내는 표시비트, 상기 TRM을 통해 파악한 전송 그룹의 단말들에 대한 목록을 나타내는 표시비트 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 TRCM은 상기 전송 그룹의 단말들이 상기 MTRM을 통해 파악한 전송 그룹의 단말들에 대한 목록을 나타내는 표시비트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 TRECM은 전송 예약 취소 단말을 나타내는 표시비트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 애드 혹(Ad-hoc) 네트워크에서 전송 그룹의 단말이 데이터를 전송하기 위한 장치에 있어서,
    전송 그룹의 다른 단말들과 스케줄링 정보를 공유하는 수단과,
    상기 공유된 스케줄링 정보를 이용하여 자체적으로 데이터 전송을 위한 자원을 스케줄링하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    전송 그룹 내 자신의 전송 순서에, 상기 스케줄링된 자원을 이용하여 데이터를 전송하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 스케줄링 정보는, 평균 데이터 전송률, 가능 전송률 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 스케줄링 정보 공유 수단은,
    자신의 평균 데이터 전송률을 계산하고, 비전송 그룹의 단말들에게 상기 계산된 평균 데이터 전송률을 포함하는 전송예약 메시지(Transmission Reservation Message : TRM)를 전송하는 수단과,
    상기 비전송 그룹의 단말들로부터 수정된 전송예약 메시지(Modified TRM : MTRM)를 수신하고, 상기 수신된 MTRM을 통해 상기 전송 그룹의 단말들에 대한 가능 전송률과 평균 데이터 전송률, 상기 전송 그룹의 단말들에 대한 목록 중 적어도 하나를 파악하는 수단과,
    상기 비전송 그룹의 단말들에게 상기 파악된 전송 그룹의 단말들에 대한 목록을 포함하는 전송예약 확인 메시지(Transmission Reservation Check Message : TRCM)를 전송하는 수단과,
    상기 비전송 그룹의 단말들로부터 전송예약 오류 정정 메시지(Transmission Reservation Error Correction Message : TRECM)를 수신하고, 상기 수신된 TRECM을 통해 자신이 전송 예약 취소된 단말인지 여부를 검사하는 수단과,
    상기 자신이 전송 예약 취소된 단말인 경우, 데이터 전송을 수행하지 않는 수단을 포함하며,
    상기 자원 스케줄링 수단은, 상기 자신이 전송 예약 취소된 단말이 아닌 경우에 상기 자원 스케줄링을 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 TRM은 송신단말 주소, 수신단말 주소, 평균 데이터 전송률 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 비전송 그룹의 단말들 중 수신단말로부터 수신되는 MTRM은 송신단말 주소, 수신단말 주소, 가능 전송률, 평균 데이터 전송률 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 비전송 그룹의 단말들 중 비수신단말들로부터 수신되는 MTRM은 자신이 수신단말이 아님을 나타내는 표시비트, 상기 TRM을 통해 파악한 전송 그룹의 단말들에 대한 목록을 나타내는 표시비트 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 TRCM은 상기 MTRM을 통해 파악한 전송 그룹의 단말들에 대한 목록을 나타내는 표시비트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제 21 항에 있어서,
    상기 TRECM은 전송 예약 취소 단말을 나타내는 표시비트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제 18 항에 있어서,
    상기 자원은 데이터 전송을 위한 프레임 사용 시간임을 특징으로 하는 장치.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 자원 스케줄링 수단은,
    하기 <수학식 3>을 이용하여, 상기 전송 그룹 내 모든 단말의 평균 데이터 전송률의 로그 합이 최대화되도록 프레임 사용 시간을 결정하여 상기 자원을 스케줄링하는 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112008024533638-PAT00011
    Figure 112008024533638-PAT00012
    여기서, 상기 m은 전송 그룹에 포함된 단말의 수를 의미하고, 상기 Ti는 상 기 전송 그룹에 포함된 i번째 단말에 대한 프레임 사용 시간을 의미한다. 상기
    Figure 112008024533638-PAT00013
    은 전송 그룹 내 i번째 단말의 현재까지의 평균 데이터 전송률을 의미하고, 상기 Ta는 전체 프레임 사용 시간을 의미한다. 또한, 상기
    Figure 112008024533638-PAT00014
    는 전송 그룹 내 i번째 단말의 이전까지의 평균 데이터 전송률을 의미하고, 상기
    Figure 112008024533638-PAT00015
    는 전송 그룹 내 i번째 단말의 가능 전송률을 의미함.
  29. 애드 혹(Ad-hoc) 네트워크에서 비전송 그룹의 단말이 스케줄링 정보를 전달하기 위한 장치에 있어서,
    전송 그룹의 단말들로부터 평균 데이터 전송률을 포함하는 전송예약 메시지(Transmission Reservation Message : TRM)가 수신될 시, 자신이 수신단말인지 여부를 검사하는 수단과,
    자신이 수신단말일 시, 해당 송신단말에 대한 가능 전송률을 계산하고, 상기 계산된 가능 전송률과 상기 TRM을 통해 획득한 상기 송신단말에 대한 평균 데이터 전송률을 포함하는 수정된 전송예약 메시지(Modified TRM : MTRM)를 상기 전송 그룹의 단말들로 전송하는 수단과,
    자신이 수신단말이 아닐 시, 상기 전송 그룹의 단말들에 대한 목록을 포함하는 MTRM을 상기 전송 그룹의 단말들로 전송하는 수단과,
    상기 전송 그룹의 단말들로부터 각 전송 그룹 단말들이 파악한 전송 그룹 단말들에 대한 목록을 포함하는 전송예약 확인 메시지(Transmission Reservation Check Message : TRCM)를 수신하는 수단과,
    상기 수신된 TRCM을 통해 상기 전송 그룹의 단말들 중 전송 그룹 단말들에 대한 목록을 잘못 파악하고 있는 단말이 존재하는지 여부를 파악하고, 잘못 파악하고 있는 단말에 대한 전송 예약 취소를 알리는 전송예약 오류 정정 메시지(Transmission Reservation Error Correction Message : TRECM)를 상기 전송 그룹의 단말들로 전송하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 TRM은 송신단말 주소, 수신단말 주소, 평균 데이터 전송률 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제 29 항에 있어서,
    자신이 수신단말일 경우, 상기 MTRM은 송신단말 주소, 수신단말 주소, 가능 전송률, 평균 데이터 전송률 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제 29 항에 있어서,
    자신이 수신단말이 아닐 경우, 상기 MTRM은 자신이 수신단말이 아님을 나타내는 표시비트, 상기 TRM을 통해 파악한 전송 그룹의 단말들에 대한 목록을 나타내는 표시비트 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 제 29 항에 있어서,
    상기 TRCM은 상기 전송 그룹의 단말들이 상기 MTRM을 통해 파악한 전송 그룹의 단말들에 대한 목록을 나타내는 표시비트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 제 29 항에 있어서,
    상기 TRECM은 전송 예약 취소 단말을 나타내는 표시비트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  35. 애드 혹(Ad-hoc) 네트워크의 프레임 구조에 있어서,
    전송 그룹의 단말들이 서로의 스케줄링 정보를 공유하기 위한 전송 예약 구간과,
    상기 전송 그룹의 단말들이 공유된 스케줄링 정보를 이용하여 자체적으로 데 이터 전송을 위한 자원을 스케줄링하고, 전송 그룹 내 자신의 전송 순서에, 상기 스케줄링된 자원을 이용하여 데이터를 전송하는 데이터 전송 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레임 구조.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 스케줄링 정보는, 평균 데이터 전송률, 가능 전송률 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 전송 예약 구간은,
    상기 전송 그룹의 단말들이 각각 자신의 평균 데이터 전송률을 계산하고, 비전송 그룹의 단말들에게 상기 계산된 평균 데이터 전송률을 포함하는 전송예약 메시지(Transmission Reservation Message : TRM)를 전송하는 제 1 구간과,
    상기 비전송 그룹의 단말들 중 수신단말이 해당 송신단말에 대한 가능 전송률을 계산하고, 상기 계산된 가능 전송률과 상기 TRM을 통해 획득한 상기 송신단말에 대한 평균 데이터 전송률을 포함하는 수정된 전송예약 메시지(Modified TRM : MTRM)를 상기 전송 그룹의 단말들로 전송하며, 상기 비전송 그룹의 단말들 중 비수신단말이 상기 전송 그룹의 단말들에 대한 목록을 포함하는 MTRM을 상기 전송 그룹의 단말들로 전송하는 제 2 구간과,
    상기 전송 그룹의 단말들이 상기 MTRM을 통해 파악한 전송 그룹의 단말들에 대한 목록을 포함하는 전송예약 확인 메시지(Transmission Reservation Check Message : TRCM)를 상기 비전송 그룹의 단말들에게 전송하는 제 3 구간과,
    상기 비전송 그룹의 단말들이 상기 TRCM을 통해 상기 전송 그룹의 단말들 중 전송 그룹 단말들에 대한 목록을 잘못 파악하고 있는 단말이 존재하는지 여부를 파악하고, 잘못 파악하고 있는 단말에 대한 전송 예약 취소를 알리는 전송예약 오류 정정 메시지(Transmission Reservation Error Correction Message : TRECM)를 상기 전송 그룹의 단말들로 전송하는 제 4 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레임 구조.
  38. 제 35 항에 있어서, 상기 데이터 전송 구간은,
    상기 전송 그룹 내 각 단말의 데이터 전송을 위한 각 전송 그룹 단말별 제 1 구간과,
    해당 데이터에 대한 응답 신호의 전송을 위한 각 전송 그룹 단말별 제 2 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레임 구조.
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