KR20150019833A

KR20150019833A - ＷｉＭｅｄｉａ네트워크에서 효율적인 멀티 홈 전송을 위한 릴레이 방법

Info

Publication number: KR20150019833A
Application number: KR20130097202A
Authority: KR
Inventors: 이연우; 김진우; 허경; 박희만; 이성로
Original assignee: 목포대학교산학협력단
Priority date: 2013-08-16
Filing date: 2013-08-16
Publication date: 2015-02-25

Abstract

본 발명은 예약 오너(Reservation owner) 디바이스에서 하나 이상의 디바이스의 DRP 유효성 정보를 수집하는 단계, 상기 예약 오너 디바이스에서 수집된 상기 DRP 유효성 정보를 기초로 하여 MSDRP 예약에 포함되도록 상기 디바이스의 그룹을 선택하는 단계, 상기 그룹 내 포함된 모든 디바이스들에게 표준 DRP IE 및 MSDRP IE을 전송하는 단계, 상기 표준 DRP IE와 상기 MSDRP IE를 수신한 디바이스들 각각에서 상기 표준 DRP IE와 상기 MSDRP IE의 유효 여부를 확인하는 단계, 및 상기 유효 여부의 확인 결과를 고려하여 상기 디바이스 각각에서 예약을 승인 또는 거절하는 단계를 포함하는 WiMedia 네트워크에서 효율적인 멀티 홈 전송을 위한 릴레이 방법에 관한 것이다.

Description

ＷｉＭｅｄｉａ네트워크에서 효율적인 멀티 홈 전송을 위한 릴레이 방법{An efficient relay method for multi-hop transmission in WiMedia networks}

본 발명은 WiMedia 기반의 무선 네트워크에 관한 것으로, 특히 WiMedia 기반의 무선 네트워크들에서 멀티홉 전송시 발생하는 단대단 지연을 감소시키기 위한 기술에 관한 것이다.

WiMedia 연합은 고속 WPAN을 위한 UWB 기반의 Distributed Medium Access Control (D-MAC) 프로토콜을 발표하였다. WiMedia D-MAC 프로토콜은 저전력, 고속의 데이터 전송속도, 분산적 매체 접근 방식으로 인해, 홈 네트워크, 군사/의료분야 등에 적합한 통신 링크를 제공할 수 있다. 중앙 집중 방식의 IEEE 802.15.3과 반대로, D-MAC 프로토콜은 모든 디바이스가 같은 기능을 갖는다. 예를 들어, D-MAC 프로토콜의 모든 디바이스들은 스스로 네트워크를 형성하고, 다른 디바이스들에게 채널을 할당하고, 데이터를 전송하며, 분산적인 방식으로 동기화를 수행한다. 이러한 D-MAC 프로토콜의 특징은 무선 메시 네트워크에도 적용시킬 수 있다는 장점이 있다.

WiMedia MAC 프로토콜의 데이터 전송 구간은 DTP(Data Transfer Period)로 불리며, 크게 두 가지 형태로 구분된다. 하나는 경쟁 방식의 PCA(Prioritized Contention Access)구간으로 IEEE 802.11e와 유사한 방식으로 동작한다. 다른 하나는 예약 방식의 DRP(Distributed Reservation Protocol)구간이다.

DRP 방식은 WiMedia 디바이스들이 이웃 디바이스들과 통신하기 위해 1개 이상의 MAS(Medium Access Slot)를 예약함으로써, 예약한 구간에서는 다른 디바이스들의 방해를 받지 않고 자유롭게 통신이 가능하다. 때문에, DRP 방식은 스트리밍 서비스와 같은 등시적 트래픽에 QoS를 보장하기 위한 중요한 방식이다. DRP에 의해 예약된 MAS는 예약이 유지되는 동안 DRP 예약 협상을 한 디바이스 외의 다른 디바이스에 의해 사용될 수 없다. DRP 예약을 하고자 하는 디바이스는 이웃 디바이스들과 MAS를 예약하기 위한 협상을 할 수 있다. 이때, 예약 과정을 중앙에서 통제할 디바이스가 존재하지 않고, 예약을 시도하는 디바이스들끼리 개별적으로 예약과정을 조절한다.

WiMedia MAC 프로토콜을 메쉬 네트워크에 적용할 경우, 소스 디바이스로부터 목적지 디바이스로 전송된 데이터 트래픽은 데이터가 목적지 디바이스에 도달하기 전에, 하나 이상의 중간 링크들을 경유할 수 있다. 이러한 멀티홉 전송(multihop transmission)은 소스 디바이스가 목적지 디바이스에게 데이터를 직접 전송할 수 없을 때, 또는 낮은 데이터 레이트를 지원하는 링크만이 소스와 목적지 디바이스 사이의 직접 링크를 통해 지원될 때에만 요구된다.

멀티홉 송신들을 위해 DRP 방식은 송신을 수행하기 위한 MAS들 및 데이터 프레임들의 크기를 제한하는 한편, 각각의 링크에 대한 MAS들을 예약한다. 결국, 멀티홉 통신의 각각의 홉에 대해 각각의 MAS의 단(end)에서 적어도 하나 이상의 유휴 기간(idle period)이 존재한다.

그러나, 기존의 DRP 방식은 릴레이 디바이스에서 수신된 데이터 프레임이 데이터를 목적지 디바이스에 송신하기 전에 시작하도록 DRP 구간의 시작을 기다려야 한다. 즉, 이것은 소스 디바이스와 목적지 디바이스 사이의 단-대-단 지연(end-to-end latency)을 상당히 증가시키는 문제점이 있다.

본 발명은 WiMedia 기반의 무선 네트워크에서 멀티홉 전송시 발생하는 단대단 지연이 감소 될 수 있도록 하는 기술적 방안을 제공함을 목적으로 한다.

전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 WiMedia 네트워크에서 효율적인 멀티 홈 전송을 위한 릴레이 방법은 예약 오너(Reservation owner) 디바이스에서 하나 이상의 디바이스의 DRP 유효성 정보를 수집하는 단계, 수집된 상기 DRP 유효성 정보를 기초로 하여 상기 예약 오너 디바이스에서 MSDRP 예약에 포함되도록 상기 디바이스의 그룹을 선택하는 단계, 선택된 상기 디바이스의 어드레스가 지정된 MSDRP IE(Multi-Stage Distributed Reservation Protocol Information Element)를 생성하는 단계, 상기 그룹 내 포함된 모든 디바이스들에게 표준 DRP IE 및 생성된 상기 MSDRP IE을 송출하는 단계, 상기 표준 DRP IE와 상기 MSDRP IE를 수신한 디바이스들 각각에서 상기 표준 DRP IE 및 상기 MSDRP IE의 유효 여부를 확인하는 단계, 및 상기 유효 여부의 확인 결과를 고려하여 상기 디바이스 각각에서 예약의 승인 또는 거절 여부를 판단하며, 예약 승인 또는 거절의 예약 상태를 상기 예약 오너 디바이스에게 전송하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 확인하는 단계는 상기 표준 DRP IE와 상기 MSDRP IE 모두 동일한 스트림 인덱스 값을 갖는지, 상기 표준 DRP 및 MSDRP IE를 수신한 상기 디바이스의 어드레스가 상기 MSDRP IE에 포함되는지에 따라 상기 유효 여부를 확인하는 단계를 포함한다.

덧붙여, 상기 수신 디바이스로부터 수신된 상기 DRP ID에 포함된 상기 예약 상태를 확인하여, 예약 승인한 상기 수신 디바이스들만 포함되도록 상기 예약 오너 디바이스에서 상기 그룹을 업데이트하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따르면, WiMedia 기반의 무선 네트워크들에서 멀티홉 전송시 발생하는 지연을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 멀티 홉 전송을 위해 예약하는 불필요한 자원의 낭비도 막을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 MSDRP IE의 구조를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 MSDRP IE 예약 협상 방법 흐름도.
도 3은 본 발명에 따른 MSDRP를 이용한 자원 예약 과정을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 MSDRP를 이용한 multistage 데이터 프레임 릴레이 프로세스의 예를 보여주고 있다.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 MSDRP IE의 구조를 나타내는 도면이다.

도 1에서 보는 바와 같이, MSDRP IE(Multi-Stage Distributed Reservation Protocol Information Element)는 MSDRP IE를 전송하는 디바이스들의 주소들을 포함하며, MSDRP IE가 멀티홉 전송을 위한 DRP 예약의 정보 요소임을 나타내는 미리 규정된 값을 가지는 요소들을 포함한다. 구체적으로, MSDRP IE는 ID(Element ID) 필드, 길이(Length) 필드, 제어(Control) 필드, 다수의 디바이스 주소(DevAddr 1~N) 필드들을 포함한다. 길이 필드는 제어 및 어드레스 필드들의 바이트들 크기를 나타낸다. 제어 필드는 스트림 인덱스 및 DRP 유효성 정보 요소(IE) 요청을 포함하지만 그것에 제한되지 않는 제어 정보를 보유한다. 여기서, 스트림 인덱스는 MSDRP IE가 제공하는 트래픽 플로우(traffic flow)를 유일하게 나타내기 위해 이용된다. DRP 유효성 정보 요소(IE) 요청은 디바이스들이 그들의 DRP 유효성 IE들로 응답해야 하는지의 여부를 나타니며, DRP 유효성 IE 요청의 값들은 다음의 표 1에서와 같이 예시될 수 있다.

value	Description
00	DRP 유효성 IE를 요청하지 않는다
01	어드레스 필드들(340)에서 디바이스들로부터 DRP 유효성 IE들을 요청한다
10	모든 이웃 디바이스들로부터 DRP 유효성 IE들을 요청한다
11	Reserved

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 MSDRP IE 예약 협상 방법 흐름도이다.

본 발명의 MSDRP IE 예약 협상의 목적은 두 개의 디바이스들 사이의 데이터 송신들을 위한 MAS(Medium Access Slot)을 예약하는 것이다. 이 MSDRP IE 예약 협상 방법에서 두 개의 상이한 정보 요소들, 즉 DRP 명세의 현재 WiMedia 표준에서 규정되는 표준 DRP IE 및 본 발명의 MSDRP IE가 이용될 수 있다. 예약 오너(Reservation owner) 디바이스는 MSDRP 예약에 포함되도록 하나 이상의 디바이스들의 DRP 유효성 정보를 수집한다. 이를 위해, MSDRP IE는 유효성 요청이 어드레스 필드에서 지정된 디바이스들로부터 또는 개시 디바이스의 이웃 디바이스들로부터의 것인지의 여부에 의존하여, DRP 유효성 IE 요청의 값들이 "01" 또는 "10" 중 하나로 설정되는 디바이스들에게 전송된다. 유효성 요청을 수신한 디바이스는 디바이스가 reservation owner 디바이스에게 MAS를 예약할 수 있는 지의 여부를 자신의 DRP 유효성 IE로 역으로 응답한다.

Reservation owner 디바이스는 수집된 유효성 정보에 기초하여 MSDRP 예약에 포함되도록 디바이스들의 그룹을 선택한다. 선택된 디바이스들의 어드레스들은 새롭게 생성된 MSDRP IE에서 지정된다. 표준 DRP IE와 함께 새롭게 생성된 MSDRP IE는 그룹의 모든 디바이스들에 전송된다. MSDRP IE 및 DRPIE는 IE들의 제어 필드들의 일부인, 그들의 개별적인 스트림 인덱스 서브-필드(individual stream index sub-fields)에 대해 동일한 값을 포함한다.

DRP IE 및 MSDRP IE를 수신하는 각각의 디바이스는 IE들이 유효한지를 체크한다. 이때, 체크 항목은 IE들 양쪽 모두가 동일한 스트림 인덱스 값을 갖는지 및 MSDRP IE가 수신 디바이스 어드레스를 포함하는지를 포함할 수 있다. 체크 항목 긍정적인 답변이면, 수신 디바이스는 예약 요청이 거부되거나 수용되는지를 포함하는 DRP IE로 응답한다. 예약 요청이 다른 기존의 예약들과 충돌하지 않으면, 수신 디바이스는 예약을 승인하고, 그렇지 않으면 예약을 거부한다. 특별히, 예약이 승인될 때, 수신 디바이스는 수신된 DRP IE에서와 동일한 예약 상태를 가지는 DRP IE를 역전송함으로써 예약의 수용을 나타낸다. 거부된 예약은 예약이 확립되지 않았음을 예약 상태에 명시함으로써 표현할 수 있다.

실행된 체크 항목들 중 하나가 부정적인 답변이면, 수신 디바이스는 예약을 거절한다. 디바이스들로부터 전송된 모든 DRP IE 응답들은 reservation owner 디바이스에서 수신되고, 그룹은 예약 요청을 수용한 디바이스들만을 포함하도록 업데이트된다.

MSDRP 예약을 생성함으로써, 그것은 임의의 유휴 기간들 없이 디바이스들 사이에서 데이터를 송신하는 것을 허용하고, 보다 많은 데이터 프레임들이 단일 MAS 동안 전송될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 MSDRP를 이용한 자원 예약 과정을 나타내는 도면이다.

도 3에서 보는 바와 같이, 3개의 데이터 프레임들은 MSDRP구간 (N 및 (N+1)) 동안 전송될 수 있고, 여기에서, 유휴 기간들이 프레임 송신들 간에 필요하지 않다. 또한, 릴레이 디바이스 R에서 수신된 프레임은 데이터를 목적지 디바이스 D에 송신하기 위한 DRP(N+1)의 시작을 대기한다.

MSDRP 예약을 제거하기 위해, reservation owner 디바이스는 DRP IE 및 MSDRP IE를 그룹내의 디바이스들에 전송하는 것을 제거하거나 중단한다. 결과적으로, 그룹내의 모든 디바이스들은 그들의 대응하는 DRP IE들을 전송하는 것을 중단한다.

나아가, 표준 DRP 예약 및 제안된 MSDRP 예약은 수정될 수 있다. 특히, 유니캐스트/멀티캐스트 DRP 예약의 예약 소유자는 예약을 MSDRP 예약으로 수정할 수 있다. 이것은 그들의 유효성에 기초하여 기존의 DRP 예약에 조인(join)시키도록 디바이스들을 선택함으로써 실행된다. 이 후, DRP 예약에 대한 DRP IE와 동일한 스트림 인덱스 필드의 값을 갖는 MSDRP IE를 전송한다. 선택된 디바이스들은 MSDRP IE의 어드레스 필드들에 포함된다. MSDRP IE 및 DRP IE를 수신하는 각각의 디바이스는 앞에서 설명된 프로세스를 이용하여 기존의 DRP 예약에 조인하기 위해 요청을 수용하거나 거절할 수 있다.

예약 소유자는 또한, 예약에 할당된 디바이스들의 그룹을 변경함으로써 DRP 예약을 수정할 수 있다. 이를 위해, 예약 소유자는 우선, 수정된 그룹에 포함될 디바이스들을 결정한다. 이어서, 대응하는 MSDRP IE에서의 어드레스 필드들은 새로운 그룹의 디바이스들만의 어드레스들을 지정하도록 수정된다. 그룹으로부터 제거되는 디바이스는 확립된 예약과 더 이상 연관되지 않는 대응하는 DRP IE를 전송하는 것을 중단한다. MSDRP IE에 새롭게 부가되는 디바이스는 그것의 DRP IE로 응답할 때 수용 상태를 설정함으로써 확립된 예약에 조인한다. 수용 상태는 예약이 다른 기존의 예약들과 충돌하지 않는 경우에만 전송되고, 그렇지 않으면, 디바이스는 응답하는 DRP IE에서 거절 상태를 설정함으로써 확립된 예약을 거절한다.

본 발명은 MSDRP는 multi-stage MAC 레이어 릴레이 프로세스를 구현하기 위해 이용될 수도 있다. 도 4는 MSDRP를 이용한 multistage 데이터 프레임 릴레이 프로세스의 예를 보여준다. 도 4에서 보는 바와 같이, 이 프로세스는 그룹의 릴레이 디바이스들로 하여금 단일의 MAS에서 차례로 데이터 프레임을 포워드하고, 또한 동일한 MAS에서 다수의 데이터 프레임들을 송신하게 한다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

예약 오너(Reservation owner) 디바이스에서 하나 이상의 디바이스의 DRP 유효성 정보를 수집하는 단계;
수집된 상기 DRP 유효성 정보를 기초로 하여 상기 예약 오너 디바이스에서 MSDRP 예약에 포함되도록 상기 디바이스의 그룹을 선택하는 단계;
선택된 상기 디바이스의 어드레스가 지정된 MSDRP IE(Multi-Stage Distributed Reservation Protocol Information Element)를 생성하는 단계;
상기 그룹 내 포함된 모든 디바이스들에게 표준 DRP IE 및 생성된 상기 MSDRP IE을 송출하는 단계;
상기 표준 DRP IE와 상기 MSDRP IE를 수신한 디바이스들 각각에서 상기 표준 DRP IE 및 상기 MSDRP IE의 유효 여부를 확인하는 단계; 및
상기 유효 여부의 확인 결과를 고려하여 상기 디바이스 각각에서 예약의 승인 또는 거절 여부를 판단하며, 예약 승인 또는 거절의 예약 상태를 상기 예약 오너 디바이스에게 전송하는 단계;
를 포함하는 것인 WiMedia 네트워크에서 효율적인 멀티 홈 전송을 위한 릴레이 방법.
제 1항에 있어서, 상기 확인하는 단계는 :
상기 표준 DRP IE와 상기 MSDRP IE 모두 동일한 스트림 인덱스 값을 갖는지, 상기 표준 DRP 및 MSDRP IE를 수신한 상기 디바이스의 어드레스가 상기 MSDRP IE에 포함되는지에 따라 상기 유효 여부를 확인하는 단계를 포함하는 것인 WiMedia 네트워크에서 효율적인 멀티 홈 전송을 위한 릴레이 방법.
제1항에 있어서,
상기 수신 디바이스로부터 수신된 상기 DRP ID에 포함된 상기 예약 상태를 확인하여, 예약 승인한 상기 수신 디바이스들만 포함되도록 상기 예약 오너 디바이스에서 상기 그룹을 업데이트하는 단계;
를 더 포함하는 것인 WiMedia 네트워크에서 효율적인 멀티 홈 전송을 위한 릴레이 방법.