KR20100048345A - 무선통신 시스템 접속 방법 및 그 방법을 수행하는 단말 - Google Patents

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KR20100048345A
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노병희
홍기태
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아주대학교산학협력단
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 시스템 접속 방법은 접속 장치의 채널 점유 여부를 감시하는 단계; 채널이 비점유 상태인 경우, 소정의 접속 대기 시간을 설정하고, 설정된 접속 대기 시간에 따라 타이머를 구동하며 대기하는 단계; 타이머의 구동 중에 다른 단말에 의하여 채널이 점유되는 경우, 타이머의 구동을 중지하고 잔여 시간을 확인하는 단계; 채널의 점유 상태가 해제되면, 접속 장치로부터 제공받고자 하는 서비스의 종류에 따라 선택적으로, 잔여 시간을 재설정하여 타이머를 재구동하는 단계; 및 타이머의 재구동으로 접속 대기 시간이 종료하는 경우, 데이터의 전송을 위하여 상기 채널의 점유를 시도하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 경쟁 방식으로 접속하는 단말들에 공정성에 기인한 기대 성능 저하를 방지하여, 채널 점유의 효율성을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.
802.11, DCF, 접속 대기 시간, 잔여 시간, 백오프 시간

Description

무선통신 시스템 접속 방법 및 그 방법을 수행하는 단말{Method for connecting in wireless communication system and a terminal executing the method}
본 발명은 무선통신 시스템에서 단말이 접속 장치에 접속하는 방법에 관한 것으로, 상세하게는 단말이 접속 장치로부터 제공받고자 하는 서비스의 종류에 따라 차등한 접속 대기 시간을 설정하는 무선통신 시스템 접속 방법에 관한 것이다.
최근 무선랜 기술이 노트북(Notebook) 등과 같은 이동성이 보장되는 컴퓨터뿐만 아니라, 디지털 가전과 이동 통신의 핵심 기술로 부상하였다. 이에 따라, 다양한 무선 네트워크를 연결시키는 표준에 대한 연구가 널리 진행되고 있다.
이 중, 802.11 MAC(Media Access Control)은 broadband WLAN(Wireless Local Area Network)의 표준으로, 주요 내용은 무선 단말들간에 무선 통신의 매체(medium)인 채널(channel)을 어떻게 공유하는 가에 대한 매커니즘이다.
이러한 802.11 MAC은 매체를 공유하는 방식에 따라 폴링(Polling) 방식인 PCF(Point Coordination Function), 경쟁(Contention) 방식인 DCF(Distributed Coordination Function), PCF와 DCF를 혼재시킨 방식을 정의하고 있다.
또한, 802.11 MAC은 WLAN의 형태에 따라 크게 인프라 네트워크(Infrastructure Network) 또는 애드혹 네트워크(Ad-hoc Network)를 통해 구현되는데, 802.11 MAC에서는 공정성(Fairness)을 보장하며 무선 통신의 자원을 제공하는 것을 목표로 구현된다.
이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 대표적인 종래 기술로서, 경쟁기반의 서비스를 제공하는 DCF 방식(IEEE 802.11 MAC에서 기본 접속 방법)을 설명한다.
DCF 방식은 도 1에 도시한 바와 같이 IEEE 802.11 working group(ANSI/IEEE Std 802.11 First edition 1999)에서 정의하고 있는 타이밍 관계에 따라 동작한다.
이러한, DCF 방식은 최소의 채널 비점유(idle) 시간을 통해 채널의 사용여부를 판단하는 기준으로 DIFS(DCF Inter Frame Space)를 사용하며, 채널 접근시 충돌을 피하기 위하여 임의의 백오프 시간(backoff time)을 사용한다.
즉, 만일 마지막 프레임의 전송이 끝난 뒤 단말들은 DIFS 동안 대기한 후 바로 채널에 접근하는 것이 아니라, 경쟁 윈도우 구간 내에서 임의로 백오프 타임(Random backoff time)을 생성한 뒤 그 시간 동안 채널에 대한 접근을 연기함으로써 마지막 프레임의 전송이 끝난 직 후, 채널에 접근하려는 단말들의 충돌 가능성을 줄인다.
임의의 백오프 시간은 소정의 백오프 알고리즘을 통해 생성되는데, 대표적인 백오프 알고리즘으로 이진 지수 백오프(Binary Exponential Backoff) 알고리즘이 사용된다.
이진 지수 백오프 알고리즘은 경쟁시 충돌이 발생하면 백오프 시간(Tb)을 2배로 증가시켜 충돌을 최소화 시키는 것으로, 아래와 같은 수학식 1로 이루어진다.
[수학식 1]
Tb= [22+i X R()] X St = (2n - 1) X St
Tb: 백오프 타임(Backoff time)
R(): 0부터 경쟁 원도우(CW, Contention Window)구간에서 균일한 분포를 가지고 선택한 정수값
St: a Slot Time
i: 초기값 1
수학식 1에서는 충돌 후 재경쟁시 백오프 시간이 증가하므로 경쟁 윈도우(Contention Window: CW)의 크기도 배수로 증가한다.
이와 같이 802.11 MAC에서는 단말들은 공정성에 따라 동일한 DIFS 동안 채널의 사용 여부를 판단하고, 동일한 백오프(Backoff) 알고리즘을 통해 생성되는 랜덤 백오프 타임을 이용해 채널 점유를 위한 경쟁을 수행하여 균등하게 배분되는 기회에 따라 채널을 사용하게 된다.
그러나 이 경우 스트리밍 서비스와 같이, 실시간 서비스가 요구되는 단말은 공정성에 따라 다른 단말과 동일한 경쟁을 수행해야 하기 때문에, 서비스 과정에서 다른 단말의 채널 점유로 인해 지장을 받게 되는 경우가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.
특히, 최근 유선 연결이 않된 가정 등에 널리 구축되는 홈 네트워크(Home Network)와 같은 특수한 애드혹(Ad-Hoc) 환경에서는 802.11 MAC에서의 공정성에 의해 시스템의 기대 성능이 저하되는 결과가 초래되었다.
따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 접속을 시도하는 단말들이 서비스의 종류에 따라 차등적으로 접속 대기 시간을 조절함으로써 채널 점유의 공정성에 기인한 성능 저하를 방지하는 무선통신 시스템 접속 방법을 제안하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 서비스의 종류에 따라 백오프 시간의 잔여 시간을 재설정하여 채널 점유의 효율성을 극대화시키는 단말의 무선통신 시스템 접속 방법을 제안하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 무선통신 시스템 접속 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 시스템 접속 방법은 (a) 상기 접속 장치의 채널 점유 여부를 감시하는 단계; (b) 상기 채널이 비점유 상태인 경우, 소정의 접속 대기 시간을 설정하고, 상기 설정된 접속 대기 시간에 따라 타이머를 구동하며 대기 하는 단계; (c) 상기 타이머의 구동 중에 다른 단말에 의하여 상기 채널이 점유되는 경우, 상기 타이머의 구동을 중지하고 잔여 시간을 확인하는 단계; (d) 상기 채널의 점유 상태가 해제되면, 상기 접속 장치로부터 제공받고자 하는 서비스의 종류에 따라 선택적으로, 상기 잔여 시간을 재설정하여 상기 타이머를 재구동하는 단계; 및 (e) 상기 타이머의 재구동으로 상기 접속 대기 시간이 종료하는 경우, 데이터의 전송을 위하여 상기 채널의 점유를 시도하는 단계를 포함한다.
상기 (d) 단계는, 상기 서비스의 종류가 실시간 서비스인 경우에는 상기 확인된 잔여 시간을 이용하고, 비실시간 서비스인 경우에는 상기 확인된 잔여 시간 및 상기 재설정된 잔여 시간 중 긴 시간을 이용하여 상기 타이머를 재구동하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 (d) 단계는, 실수 중 임의의 값(x)을 선정하는 단계; 상기 x와 상기 서비스의 종류에 따라 미리 설정된 확률값(p)을 비교하여, 상기 x가 상기 p보다 크면 상기 확인된 잔여 시간을 선택하고, 상기 x가 상기 p보다 작으면 상기 확인된 잔여 시간과 상기 재설정된 잔여 시간 중 긴 시간을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 잔여 시간을 이용하여 상기 타이머를 재구동하는 단계를 포함하되, 상기 p는 상기 서비스의 종류가 실시간 서비스인 경우에 비실시간 서비스인 경우보다 작은 값으로 설정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 무선통신 시스템 접속 방법을 수행하는 단말이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 단말은 타이머; 상기 접속 장치의 채널 점 유 여부를 감시하는 감시부; 상기 타이머의 구동을 위한 소정의 접속 대기 시간을 설정하는 시간 설정부; 상기 채널의 점유 여부에 따라, 상기 접속 대기 시간에 따라 상기 타이머의 구동을 제어하는 타이머 구동부; 및 상기 타이머의 구동에 의하여 상기 접속 대기 시간이 종료하는 경우, 데이터의 전송을 위하여 상기 채널의 점유를 시도하는 제어부를 포함하되, 상기 시간 설정부는 상기 채널이 점유 상태에서 비점유 상태로 변환되는 경우, 상기 접속 장치로부터 제공받고자 하는 서비스의 종류에 따라, 상기 접속 대기 시간의 잔여 시간을 선택적으로 재설정하는 것을 특징으로 할 수 있다. 할 수 있다.
상기 시간 설정부는, 상기 서비스의 종류가 비실시간 서비스인 경우에 한하여, 상기 잔여 시간을 재설정하고, 상기 타이머 구동부는, 상기 재설정된 잔여 시간과 상기 재설정 전의 잔여 시간 중 긴 시간으로 상기 타이머를 구동하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 시간 설정부는, 실수 중 임의로 선정된 값(x)와 상기 서비스의 종류에 따라 미리 설정된 확률값(p)을 비교하여, 상기 x가 상기 p보다 작은 경우에 한하여 상기 잔여 시간을 재설정하고, 상기 타이머 구동부는, 상기 재설정된 잔여 시간과 상기 재설정 전의 잔여 시간 중 긴 시간으로 상기 타이머를 구동하되, 상기 p는 상기 서비스의 종류가 실시간 서비스인 경우에 비실시간 서비스인 경우보다 작은 값으로 설정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 무선통신 시스템 접속 방법을 수행하는 단말 이 개시된다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 단말은 타이머; 상기 접속 장치의 채널 점유 여부를 감시하는 감시부; 상기 타이머의 구동을 위한 접속 대기 시간을 설정하는 시간 설정부; 상기 접속 대기 시간에 따라, 상기 채널이 비점유 상태인 경우에 상기 타이머를 구동하고, 상기 채널이 점유 상태인 경우에는 상기 타이머의 구동을 중지하는 타이머 구동부; 및 상기 타이머의 구동에 의하여 상기 접속 대기 시간이 종료하는 경우, 데이터의 전송을 위하여 상기 채널의 점유를 시도하는 제어부를 포함하되, 상기 시간 설정부는 상기 접속 장치로부터 제공받고자하는 서비스의 종류를 미리 저장된 분류 정보를 이용하여 판단하고, 판단 결과 비실시간 서비스인 경우에 한하여 상기 잔여 시간을 임의로 재설정하는 것을 특징으로 할 수 있다. 할 수 있다.
상기 타이머 구동부는, 상기 잔여 시간이 재설정된 경우, 상기 재설정된 잔여 시간과 상기 재설정 전의 잔여 시간 중 긴 시간으로 상기 타이머를 구동하는 것을 특징으로 할 수 있다.
따라서 본 발명은 경쟁 방식으로 접속하는 단말들에 공정성에 기인한 기대 성능 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 서비스의 종류에 따라 백오프 시간의 잔여 시간을 재설정하여 효율적인 채널 점유가 가능하도록 하는 효과도 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것 으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계;, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계;, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 단말이 무선통신 시스템에 경쟁 방식으로 접속하는 방법에 관한 것이다. 종래의 경쟁 방식으로 접속하는 방식은 다수의 단말에게 공정하게 채널 점유의 기회를 부여하고, 충돌을 방지하는 점에 중점을 두었다.
상술한 도 1의 DCF 동작을 참조하면, 채널의 점유 상태가 해제된 경우, 접속 을 원하는 단말은 DIFS를 대기하고, 충돌 방지를 위하여 임의로 설정한 백오프 시간을 더 대기한 후에 채널에 접근한다.
이때, 백오프 시간이 종료하기 이전에 다른 단말이 해당 채널을 점유한 경우, 단말은 백오프 시간의 잔여 시간을 기억하고 대기한다. 그 후, 다시 채널이 비점유 상태가 되면 DIFS를 대기하고, 상기 잔여 시간을 더 대기하고 채널에 접근한다. 따라서 다른 단말이 백오프 시간을 임의로 재설정하여 채널에 접근하는 것보다 채널을 우선적으로 점유할 확률이 높아진다.
상술한 방식으로 다수의 단말의 채널 점유, 즉 접속에 대한 공정성을 유지하는 것이 종래의 방식이었다.
본 발명은 상술한 잔여 시간을 대기하여야 하는 경우, 해당 잔여 시간을 서비스의 종류에 따라 재설정함으로써, 서비스의 종류에 따른 채널 점유의 효율성을 높이고, 진정한 공정성을 획득하고자 한다.
본 명세서에서 사용하는 용어로, 실시간 서비스는 시간적으로 정확한 동시만을 의미하는 것은 아니다. 데이터 전송의 연속성을 중시하는 서비스를 포괄하여 의미하는 것으로 예를 들어, 스트리밍 서비스가 있을 수 있다. 이러한 서비스의 요구되는 시간적 특성을 실시간성이라 칭하기로 한다.
또한, 비실시간 서비스는 상대적으로 실시간 서비스에 비하여 데이터의 연속성이 중시되지 않는 서비스를 의미한다. 예를 들어, 비실시간성 서비스는 다운로드 서비스가 있을 수 있다. 비실시간 서비스의 이러한 시간적 특성을 비실시간성이라 칭하기로 한다.
실시간 서비스와 비실시간 서비스는 상대적인 개념으로 채널의 간섭, 잡음의 정도, 대역폭(Bandwidth)에 따라 다르게 분류될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
이하, 도 1을 참조하여 무선통신 시스템의 구성에 대하여 우선적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 시스템에 대한 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 무선통신 시스템은 접속 장치(210)(AP, Access Point) 및 복수의 단말(220)을 포함할 수 있다.
접속 장치(210)는 모든 트래픽(traffic)을 제어하고, 단말(220)로부터 요청된 서비스를 소정의 채널을 통하여 제공한다.
단말(220)은 접속 장치(210)에 접속(채널 점유)하여 소정의 서비스를 요청 또는 제공 받는다. 본 발명의 단말 A(221), 단말 B(223), 단말 C(225)는 서로 경쟁 방식, 즉DCF 환경에서 접속 장치(210)에 접속하고자 한다. 이때, 본 발명은 각 단말(220)의 서비스 종류에 따라 차등적으로 채널 점유가 가능하도록 한다. 이에 대한 자세한 설명은 도 3의 설명에서 대표적인 상황을 예로서 설명하도록 한다.
단말(220)은 무선통신 시스템으로부터 임의의 서비스를 제공받기 위한 최종 단말(220)이다. 예를 들어, 단말(220)은 PC(Personal Computer), 핸드헬드 PC(Hand-Held PC) 및 노트북 PC(Notebook PC), PDA(Personal Digital Assistant), 셀룰러폰, PCS(Personal Communication Service)폰, WCDMA폰, CDMA-2000폰, MBS(Mobile Broad and System)폰과 같이 무선통신 시스템과 통신하는 통신 단 말(220)뿐만 아니라, 홈 네트워크나 에드 혹 네트워크를 구성하는 TV, 냉장고 등의 가전기기를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 단말들은 경쟁 방식으로 접속 장치에 접속을 시도한다. 상세하게는, 단말들은 접속 장치와의 채널이 다른 단말의 점유 상태이면, 접속을 시도하지 않고, 비점유 상태이면 접속을 시도한다. 그러나 다른 단말들도 역시 동시에 접속을 시도하면 충돌이 발생할 우려가 있다. 따라서 접속을 시도하는 단말들은 채널이 비점유 상태로 전환된 경우, 즉시 채널 점유를 시도하지 않고, 임의로 설정한 접속 대기 시간을 추가로 대기하고, 접속 대기 시간이 종료한 뒤에 접속을 시도한다.
여기서, 접속 대기 시간은 상술한 DIFS와 백오프 시간을 포함하여 구성되며, 본 발명은 이러한 접속 대기 시간을 서비스의 종류에 따라 조절함으로써 채널 점유의 효율성을 높이기 위함이다. 본 명세서에서는 접속 대기 시간이 백오프 시간과 DIFS의 합인 경우를 대표적인 예로서 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 아니하며 접속 대기 시간(혹은 그 잔여 시간)을 서비스의 종류에 따라 조절, 즉 재설정하는 모든 실시예를 포함한다.
이하, 도 3를 참조하여 단말 A(221)와 단말 B(223)가 접속 장치(210)에 접속하기 위한 상황을 단말 A(221)가 실시간 서비스를 제공받는 경우(제1 실시예)와 단말 A(221)과 비실시간 서비스를 제공받는 경우(제2 실시예)로 구분하여 자세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 시스템 접속 방법에 대한 도면이다.
본 발명은 서비스의 종류에 따라 잔여 시간을 재설정할지 여부를 결정함으로써 서비스의 종류에 따른 채널 점유의 효율성을 극대화시키는 것이다. 이하, 도 3을 참조함에 있어서, 실시간 서비스의 경우에는 남은 잔여 시간만큼 대기하고, 비실시간 서비스의 경우에는 잔여 시간을 재설정하여 재설정 전의 잔여 시간과 재설정된 잔여 시간 중에 긴 시간을 대기하는 것을 예로서 설명하기로 한다.
그러나 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 잔여 시간을 무조건 재설정하고 실시간 서비스의 경우에는 짧은 잔여 시간으로, 비실시간 서비스의 경우에는 긴 잔여 시간으로 대기하는 실시예 등 잔여 시간을 재설정하여 서비스 종류에 따라 차등적으로 접속 기회를 부여하는 모든 실시예를 포함할 수 있다.
본 발명은 제1 실시예는 단말 A(221)가 실시간 서비스를 이용하는 경우이다. 도 3의 상황 310을 참조하면, 단말 A(221)와 단말 B(223)는 채널 점유 상태가 해제된 시점(t1)으로부터 DIFS(t1~t2)를 대기한다.
이후, 단말 A(221)와 단말 B(223)는 각각 임의로 설정한 백오프 시간을 추가로 더 대기한다. 이때, 본 발명의 접속 대기 시간은 DIFS와 백오프 시간을 포함하여 구성될 수 있음은 상술한 바와 같다. 백오프 시간은 경쟁 윈도우 구간(미도시) 내에서 임의로 선정되며, 경쟁 윈도우는 채널의 점유에 대한 공정성을 실현하기 위하여 첫번째 접근 시도, 두번째 접근 시도마다 다르게 정해지는 시간적 구간이다. 이때, 상황 310을 참조하며, 단말 A(221)는 타임 슬롯 20개의 시간(t2~t4)을 백오프 시간으로, 단말 B(223)는 타임 슬롯 15개의 시간(t1~t3)을 백오프 시간으로 설정한 것을 알 수 있다.
따라서 단말 B(223)의 백오프 시간이 더 일찍 종료하게 되어, 단말 B(223)는 접속 장치(210)와의 채널을 점유하고, 데이터 프레임을 전송한다.
이후, 단말 B(223)의 데이터 프레임 전송이 끝나는 시점(t5)이 채널의 점유가 해제된 시점이다. 단말 A(221)와 단말 B(223)는 다시 DIFS(t5~t6)를 대기하고, 백오프 시간이 종료한 단말 B(223)는 새로이 백오프 시간(t6~t8)을 임의로 설정한다.
이때, 단말 A(221)는 남은 잔여 시간만 대기하고 채널의 점유를 시도할지, 남은 잔여 시간을 재설정할지 여부를 판단한다. 상황 310은 실시간 서비스를 제공받는 경우이므로 단말 A(221)는 남은 잔여 시간만 대기한다.
따라서 단말 A(221)는 남은 잔여 시간인 타임 슬롯 5개의 시간(t6~t7)을 대기한다. 단말 B(223)에 비하여 짧은 대기 시간이므로 이후의 채널은 단말 A(221)에 의하여 점유될 것이다.
한편, 본 발명의 제2 실시예는 단말 A(221)가 비실시간 서비스를 제공받는 경우로서, 도 3의 상황 320으로 도시되었다. 상황 320을 참조하면, 상술한 상황 310의 시점 t6까지는 동일하므로 중복된 설명은 생략하기로 한다.
단말 A(221)는 비실시간 서비스를 제공받기 때문에, t6의 시점에서 백오프 시간의 잔여 시간을 재설정한다. 이 경우, 재설정된 잔여 시간은 타임 슬롯15개의 시간(t6~t9)이다. 그리고 단말 A(221)는 기존의 잔여 시간(t3~t4, 5개의 타임 슬롯)과 재설정된 잔여 시간(t6~t9, 15개의 타임 슬롯)을 비교하여, 긴 시간을 선택한다. 단말 A(221)는 선택된 긴 시간을 대기하기로 한다.
따라서, 상황 310과는 달리, 두번째에도 단말 B(223)가 백오프 시간이 종료된 시점(t8)이 앞서므로, 시점 t8에서 데이터 프레임을 전송한다. 즉, 단말 B(223)가 채널을 점유하게 된다.
이와 같이, 단말 A(221)는 서비스의 종류에 따라 기존의 잔여 시간과 재설정된 잔여 시간을 선택적으로 이용함으로써, 효율적으로 채널을 점유할 수 있다. 즉, 단말 A(221)는 실시간 서비스에 대해서는 짧은 시간을 대기 시간으로 하여 우선적으로 채널을 점유할 수 있으며, 비실시간 서비스에 대해서는 긴 시간을 대기 시간으로 하여 차선적으로 채널을 점유할 수 있다.
본 발명의 단말(220)은 상술한 바와 같이, 잔여 시간을 재설정할 수 있다. 다만, 그 구체적인 방법에 대해서는 서비스에 따른 확률값을 이용하는 방법과 서비스를 미리 분류한 분류 정보(예를 들어, 분류 테이블(510))을 이용한 방법이 있다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 확률값을 이용하여 잔여 시간을 재설정하는 방법과 분류 정보를 이용하여 잔여 시간을 재설정하는 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 잔여 시간 재설정 과정에 대한 순서도이다.
상술한 도 3의 시점 t6 이후에 단말 A(221)의 동작이 상황 310과 상황 320으로 변경되는 판단에 확률값이 이용되는 과정을 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
단계 S410에서 단말(220)은 서비스의 종류에 따라 확률값(p)를 선정한다. 이때, 확률값이므로 당연히 0부터 1사이의 실수로 선정된다.
단말(220)은 실시간 서비스의 경우에는 0에 근접한 수를, 비실시간 서비스인 경우에는 1에 근접한 수를 p로 선정할 수 있다.
이어서, 단계 S420에서 단말(220)은 접속 시도가 요청되는 경우에 0부터 1사이의 실수 중에서 임의의 값(x)을 선정한다. 즉, 단말(220)은 p과 비교하기 위한 수로서 무작위로 x를 선정한다.
이어서, 단계 S430에서 단말(220)은 x<p인지 여부를 판단한다. 즉, 무작위로 선정된 값, x와 서비스에 따라 선정된 확률값, p의 크기를 비교한다. 여기서, 선정된 확률값 p는 실시간 서비스의 경우에 비실시간 서비스의 경우보다 작은 값으로 설정되도록 한다.
x가p보다 큰 경우, 단말(220)은 단계 S440을 수행하고, x가 p보다 작은 경우, 단말(220)은 단계 S450을 수행한다.
즉, 실시간 서비스의 경우에는 p가 0에 근접하므로 단말(220)은 단계 S440을 수행할 확률이 높고, 비실시간 서비스의 경우에는 p가 1에 근접하게 설정되므로 단말(220)은 단계 S450을 수행할 확률이 높다.
단계 S440에서 단말(220)은 기존의 잔여 시간, 예를 들어 도 3의 상황 310에서 타임 슬롯 5개의 잔여 시간 동안 타이머(620)를 구동, 즉 대기한다.
한편, 단계 S450 및 단계 S460에서 단말(220)은 잔여 시간을 재설정(S450)하고, 기존의 잔여 시간과 재설정된 잔여 시간의 크기를 비교한다(S460).
그리고 기존의 잔여 시간이 더 긴 시간인 경우, 단말(220)은 기존의 잔여 시간을 동안 대기한다. 즉, 단말(220)은 단계 S440을 수행한다.
한편, 재설정된 잔여 시간이 더 긴 경우, 단말(220)은 단계 S470을 수행한다.
단계 S470에서 단말(220)은 재설정된 잔여 시간으로 타이머(620)를 구동, 즉 대기한다.
단계 S450 내지 단계 S470을 정리하면, 단말(220)은 p가 x보다 큰 값인 경우에 잔여 시간을 재설정하고, 기존의 잔여 시간과 재설정된 잔여 시간을 비교하여 더 긴 시간 동안 대기한다. 단계 S450 내지 단계 S470는 상술한 바와 같이 p가 1에 근접한 값으로 설정되는 비실시간 서비스의 경우에 수행될 확률이 높은 것으로, 단말(220)은 서비스의 비실시간성으로 인하여 채널 점유를 타 단말로 양보할 확률을 높이는 것이다.
따라서 본 발명에 따르면 채널 점유가 모든 단말(220)에게 확률적으로 무조건적인 공정함(fairness)을 갖는 것이 아니므로, 서비스의 종류(실시간성과 비실시 간성)에 따라 채널 점유의 기회를 확률적으로 다르게 설정하는 장점이 있다.
한편, 이러한 확률값, 무작위로 선정한 값들을 이용하는 것은 종래의 DCF 동작을 수행하는 단말(220)의 하드웨어적인 변경이 없이, 소프트웨어적인 변경도 최소한으로 채널 점유의 효율성을 높일 수 있다는 장점도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 잔여 시간 재설정을 위한 분류 테이블(510)의 예시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 잔여 시간을 분류 정보에 기초하여 재설정할 수도 있다. 상술한 도 3의 설명과 같이, 확률값(p)에 기초하여 잔여 시간의 재설정 여부를 결정하는 것과는 달리, 다소 소프트웨어적인 변경을 감안하더라도 미리 저장된 분류 정보를 이용하여 재설정 여부를 판단할 수도 있다.
여기서, 분류 정보는 단말(220)이 제공받을 수 있는 모든 서비스를 실시간 서비스와 비실시간 서비스로 미리 분류하여 저장한 정보이다.
예를 들어, 분류 정보는 분류 테이블(510)일 수 있으며, 본 명세서에서는 분류 테이블(510)을 도 5에 예시하였다.
도 5를 참조하면, 분류 테이블(510)은 실시간 서비스로 스트리밍 서비스, 영상 및/또는 음성 통화 등을 포함하는 것으로, 비실시간 서비스로는 다운로드 서비스, 웹 사이트 이용(즉, 무선 인터넷 접속)을 포함하는 것으로 미리 설정된다.
분류 테이블(510)을 통하여 단말(220)이 접속 장치(210)로부터 제공받을 수 있는 모든 서비스를 미리 실시간 서비스와 비실시간 서비스로 분류하여 저장한 경 우, 단말(220)은 잔여 시간을 재설정할지 기존의 잔여 시간을 그대로 이용할지 여부를 손쉽게 판단할 수 있다.
예를 들어, 도 4의 실시예에서 단계 S410 내지 단계 S430을 대신하여 분류 테이블(510)의 독출과 지금 단말(220)이 접속 장치(210)로 요청하고자 하는 서비스 종류의 실시간 서비스 여부를 판단하는 단계;로 대체할 수 있다. 단말(220)은 실시간 서비스인 경우에 도 3의 단계 S440을 수행하고, 비실시간 서비스인 경우에 단계 S450 내지 단계 S470을 수행한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말(220)에 대한 구성도이다.
도 6을 참조하면, 단말(220)은 감시부(610), 타이머(620), 타이머 구동부(630), 시간 설정부(640), 제어부(650), 저장부(660)를 포함할 수 있다.
감시부(610) 접속 장치(210)의 채널 점유 여부를 감시한다. 본명세서는 단말(220)이 IEEE 802.11 표준에 따른 DCF 동작을 수행하여 상기 접속 장치(210)에 경쟁 방식으로 접속하는 경우를 대표적인 예로서 설명하기로 하였다. 이 경우, 감시부(610)는 무선 랜(wireless LAN) 시스템에서 채널이 다른 단말(220)에 의하여 점유되었는지 여부를 먼저 감시하기 위해 주변 다른 단말(220)의 시그널(signal)을 스캐닝(scanning)하는 캐리어 센싱(Carrier sensing) 방법과 이전의 경쟁 윈도우 구간에서 단말(220)에 의해 채널이 채용되었다는 것을 설정하는 네트워크 할당 벡터(Network Allocation Vector; NAV)를 설정하는 방법을 사용하는CSMA/CA(Carrier Sensing Multiple Access with Collision Avoidance) 프로토콜에 따라 동작한다.
타이머(620)는 후술할 시간 설정부(640)에 의하여 설정된 시간만큼 후술할 타이머 구동부(630)의 제어에 의하여 동작한다.
본 발명의 타이머(620)는 설정된 시간이 제로로 될 때까지 동작하는 것, 제로부터 동작하여 설정된 시간에 도달하면 동작을 중지하는 것, 타임 슬롯 단위로 동작하는 것 등과 같이 다양한 방법과 단위로 동작하여 시간을 측정할 수 있는 모든 구현예를 포함하는 용어이다.
타이머 구동부(630)는 백오프 시간(잔여 시간 포함) 동안 타이머(620)의 구동을 제어한다.
타이머 구동부(630)는 감시부(610)의 감시에 따라 채널이 비점유 상태(DIFS 동안에는 타어머 구동 안함)인 경우에는 타이머(620)를 구동하고, 채널이 점유 상태인 경우에는 타이머(620)의 구동을 중지한다.
예를 들어, 백오프 시간 도중에 채널이 점유 상태가 되고, 이후 채널이 다시 비점유 상태로 전환된 경우, 타이머 구동부(630)는 잔여 시간 동안 타이머(620)를 재구동하게 된다.
시간 설정부(640)는 타이머(620)의 구동을 위한 백오프 시간을 설정한다. 시간 설정부(640)는 경쟁 윈도우 구간 내에서 무작위로 시간을 선정하여 백오프 시간으로 설정한다.
또한, 시간 설정부(640)는 채널이 점유 상태에서 비점유 상태로 변환되는 경우, 상기 접속 장치(210)로부터 제공받고자 하는 서비스의 종류에 따라, 백오프 시간의 잔여 시간을 선택적으로 재설정한다.
시간 설정부(640)는 실시간 서비스의 경우에는 짧은 대기 시간을 설정하고, 비실시간 서비스의 경우에는 긴 시간을 설정한다.
예를 들어, 이를 구현하는 다양한 방법 중, 기존의 잔여 시간과 재설정한 잔여 시간을 이용하는 경우를 대표적으로 가정한다. 이 경우, 시간 설정부(640)는 실시간 서비스의 경우에는 기존의 잔여 시간을 그대로 이용한다. 한편, 시간 설정부(640)는 비실시간 서비스의 경우에는 잔여 시간을 임의로 재설정하고, 재설정한 잔여 시간과 기존의 잔여 시간 중 긴 시간을 대기할 수 있다.
이를 위하여, 시간 설정부(640)는 서비스의 종류에 따른 확률값을 이용할 수 있으며, 미리 저장된 분류 정보(분류 테이블(510))을 이용할 수도 있다. 이에 대한 내용은 이미 도 4 및 도 5를 통하여 설명한 바, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
시간 설정부(640)는 대기할 시간으로 결정한 시간을 타이머 구동부(630)로 전달하고, 타이머 구동부(630)는 결정된 시간만큼 타이머(620)를 구동할 수 있다.
제어부(650)는 타이머(620)의 구동에 의하여 백오프 시간(중간에 타이머(620) 구동이 중지된 경우에는 잔여 시간)이 종료하는 경우, 데이터의 전송을 위하여 채널의 점유를 시도한다.
제어부(650)는 채널의 점유 시도가 성공한 경우, 즉 다른 단말(220)과 충돌하지 않은 경우에는 데이터 프레임을 접속 장치(210)로 전송한다.
저장부(660)는 단말(220)의 구동에 필요한 각종 프로그램을 저장할 수 있으며, 기존의 잔여 시간을 임시적으로 저장하거나, 분류 정보(분류 테이블(510))을 저장하는 등, 단말(220)이 본 발명의 구현을 위하여 필요한 모든 데이터를 저장할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명이 이용하는 무선통신 시스템의 DCF 동작 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 시스템에 대한 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신 시스템 접속 방법에 대한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 잔여 시간 재설정 과정에 대한 순서도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 잔여 시간 재설정을 위한 분류 테이블의 예시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말에 대한 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
210: 접속 장치(AP, Access Point) 220: 단말
221: 단말 A 223: 단말 B
225: 단말 C 310: 실시간 서비스 상황
320: 비실시간 서비스 상황
510: 분류 테이블 610: 감시부
620: 타이머 630: 타이머 구동부
640: 시간 설정부 650: 제어부
660: 저장부

Claims (8)

  1. 무선통신 시스템에서 단말이 접속 장치(AP: Access Point)에 경쟁 방식으로 접속하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 접속 장치의 채널 점유 여부를 감시하는 단계;
    (b) 상기 채널이 비점유 상태인 경우, 소정의 접속 대기 시간을 설정하고, 상기 설정된 접속 대기 시간에 따라 타이머를 구동하며 대기하는 단계;
    (c) 상기 타이머의 구동 중에 다른 단말에 의하여 상기 채널이 점유되는 경우, 상기 타이머의 구동을 중지하고 잔여 시간을 확인하는 단계;
    (d) 상기 채널의 점유 상태가 해제되면, 상기 접속 장치로부터 제공받고자 하는 서비스의 종류에 따라 선택적으로, 상기 잔여 시간을 재설정하여 상기 타이머를 재구동하는 단계; 및
    (e) 상기 타이머의 재구동으로 상기 접속 대기 시간이 종료하는 경우, 데이터의 전송을 위하여 상기 채널의 점유를 시도하는 단계를 포함하는 무선통신 시스템 접속 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (d) 단계는,
    상기 서비스의 종류가 실시간 서비스인 경우에는 상기 확인된 잔여 시간을 이용하고, 비실시간 서비스인 경우에는 상기 확인된 잔여 시간 및 상기 재설정된 잔여 시간 중 긴 시간을 이용하여 상기 타이머를 재구동하는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템 접속 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (d) 단계는,
    실수 중 임의의 값(x)을 선정하는 단계;
    상기 x와 상기 서비스의 종류에 따라 미리 설정된 확률값(p)을 비교하여, 상기 x가 상기 p보다 크면 상기 확인된 잔여 시간을 선택하고, 상기 x가 상기 p보다 작으면 상기 확인된 잔여 시간과 상기 재설정된 잔여 시간 중 긴 시간을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 잔여 시간을 이용하여 상기 타이머를 재구동하는 단계를 포함하되,
    상기 p는 상기 서비스의 종류가 실시간 서비스인 경우에 비실시간 서비스인 경우보다 작은 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 무선통신 시스템 접속 방법.
  4. 무선통신 시스템에서 접속 장치(AP: Access Point)에 경쟁 방식으로 접속하는 단말에 있어서,
    타이머;
    상기 접속 장치의 채널 점유 여부를 감시하는 감시부;
    상기 타이머의 구동을 위한 소정의 접속 대기 시간을 설정하는 시간 설정부 ;
    상기 채널의 점유 여부에 따라, 상기 접속 대기 시간에 따라 상기 타이머의 구동을 제어하는 타이머 구동부; 및
    상기 타이머의 구동에 의하여 상기 접속 대기 시간이 종료하는 경우, 데이터의 전송을 위하여 상기 채널의 점유를 시도하는 제어부를 포함하되,
    상기 시간 설정부는 상기 채널이 점유 상태에서 비점유 상태로 변환되는 경우, 상기 접속 장치로부터 제공받고자 하는 서비스의 종류에 따라, 상기 접속 대기 시간의 잔여 시간을 선택적으로 재설정하는 것을 특징으로 하는 단말.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 시간 설정부는,
    상기 서비스의 종류가 비실시간 서비스인 경우에 한하여, 상기 잔여 시간을 재설정하고,
    상기 타이머 구동부는,
    상기 재설정된 잔여 시간과 상기 재설정 전의 잔여 시간 중 긴 시간으로 상기 타이머를 구동하는 것을 특징으로 하는 단말.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 시간 설정부는,
    실수 중 임의로 선정된 값(x)와 상기 서비스의 종류에 따라 미리 설정된 확률값(p)을 비교하여, 상기 x가 상기 p보다 작은 경우에 한하여 상기 잔여 시간을 재설정하고,
    상기 타이머 구동부는,
    상기 재설정된 잔여 시간과 상기 재설정 전의 잔여 시간 중 긴 시간으로 상기 타이머를 구동하되,
    상기 p는 상기 서비스의 종류가 실시간 서비스인 경우에 비실시간 서비스인 경우보다 작은 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 단말.
  7. 무선통신 시스템에서 접속 장치(AP: Access Point)에 경쟁 방식으로 접속하는 단말에 있어서,
    타이머;
    상기 접속 장치의 채널 점유 여부를 감시하는 감시부;
    상기 타이머의 구동을 위한 접속 대기 시간을 설정하는 시간 설정부
    상기 접속 대기 시간에 따라, 상기 채널이 비점유 상태인 경우에 상기 타이머를 구동하고, 상기 채널이 점유 상태인 경우에는 상기 타이머의 구동을 중지하는 타이머 구동부; 및
    상기 타이머의 구동에 의하여 상기 접속 대기 시간이 종료하는 경우, 데이터의 전송을 위하여 상기 채널의 점유를 시도하는 제어부를 포함하되,
    상기 시간 설정부는 상기 접속 장치로부터 제공받고자 하는 서비스의 종류를 미리 저장된 분류 정보를 이용하여 판단하고, 판단 결과 비실시간 서비스인 경우에 한하여 상기 잔여 시간을 임의로 재설정하는 것을 특징으로 하는 단말.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 타이머 구동부는,
    상기 잔여 시간이 재설정된 경우, 상기 재설정된 잔여 시간과 상기 재설정 전의 잔여 시간 중 긴 시간으로 상기 타이머를 구동하는 것을 특징으로 하는 단말.
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