KR20150072512A - 단방향 지연을 제어하는 프레임 전송 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20150072512A
KR20150072512A KR1020130159460A KR20130159460A KR20150072512A KR 20150072512 A KR20150072512 A KR 20150072512A KR 1020130159460 A KR1020130159460 A KR 1020130159460A KR 20130159460 A KR20130159460 A KR 20130159460A KR 20150072512 A KR20150072512 A KR 20150072512A
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Abstract

단방향 지연을 제어하는 프레임 전송 방법 및 장치가 개시된다. 프레임 전송 장치는 이전 전송 프레임이 이전 전송 프레임이 전송 큐의 헤드에 도달하는 도달시간과 이전 전송 프레임이 실제 전송되는 전송시간 간의 채널 접속 지연을 결정하고, 채널 접속 지연을 이용하여 전송모드와 관련된 확률을 추정함으로써 결정된 전송모드로 현재 프레임을 전송할 수 있다.

Description

단방향 지연을 제어하는 프레임 전송 방법 및 장치{FRAME TRANSMITTION METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING ONE-WAY DELAY}
본 발명은 이전 전송 프레임이 전송 큐의 헤드에 도착하는 도착시간과 이전 전송 프레임이 실제 전송되는 전송시간 간의 채널 접속 지연을 이용하여 현재 프레임을 전송하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 무선 네트워크는 저비용, 손쉬운 접속과 높은 접속 속도로 인해 급격히 증가하고 있다. 무선 네트워크의 급격한 증가는 Wireless LAN (WLAN) 인터페이스가 내장된 스마트폰, 테블릿 PCs의 증가하고 있는 수를 통해서도 인지할 수 있다.
QoS 및 QoE 면에서 사용자를 만족시키기 위해서, 네트워크는 실시간으로 특정 조건에 적응적으로 반응해야 한다. 이러한 상황에서, 네트워크는 어떠한 메트릭스를 조절하는 것이 올바른지 알기 쉽지 않다. 단방향 지연은 실시간 어플리케이션에서 QoS를 보장하는 중요한 요소 중 하나이다. 각 어플리케이션 타입은 종단간 지연시간(end-to-end delay) 면에서 서로 다른 성능을 요구하는 것은 잘 알려진 사실이다.
최근의 무선 네트워크들 중 일부는 미리 정의된 허용치 아래로 단방향 지연을 제한하는 방법을 제공하지 못한다. 특히, 각 단말에 대해 동일한 채널 접속 규정을 가지고 있는 경우, 기지국(BS) 또는 액세스 포인트(AP)와 같은 엔드포인트는 심각한 문제를 가지게 된다. 다운링크 지연은 하나의 셀 내에 존재하는 활성화된 단말의 수에 비례하여 증가한다.
일반적으로, 무선 네트워크 내의 모든 단말들과 엔드포인트들은 채널 접속에 대한 동일한 구성 파라미터를 가지고 있기 때문에, 네트워크 자원은 균일하게 분배될 수 있다. 만약 하나의 셀 내에 N개의 활성화된 단말이 존재한다면, 다운스트림 대 업스트림 스루풋 비율은 1/N이 될 수 있다. 일반적으로 다운스트림 트래픽이 업스트림 트래픽보다 크다는 사실을 고려하면, 단방향 지연에 대한 문제는 더욱 심각해 진다.
본 발명은 채널 접속 지연을 모니터링함으로써 무선 네트워크에서의 단방향 지연을 효과적으로 제어할 수 있는 프레임 전송 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 실시간으로 채널 접속 지연을 업데이트함으로써 보다 정확하고 실현 가능하며, 어떤 어플리케이션 타입이나 네트워크 이용 시나리오에도 적용될 수 있는 프레임 전송 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 전송 큐의 오버플로우 및 큐 성장이 발생할 확률을 줄일 수 있는 프레임 전송 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 비디오 및 음성 전송과 같은 지연에 민감한 어플리케이션에도 적용될 수 있는 프레임 전송 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 프레임 전송 장치는 이전 전송 프레임이 전송 큐의 헤드에 도달하는 도달시간과 상기 이전 전송 프레임이 실제 전송되는 전송시간 간의 채널 접속 지연을 결정하는 결정부; 상기 채널 접속 지연을 이용하여 전송모드와 관련된 확률을 추정하는 추정부; 및 상기 확률에 따라 결정된 전송모드로 현재 프레임을 전송하는 전송부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 프레임 전송 장치는 상기 현재 프레임을 전송한 후, 상기 현재 프레임의 도달시간부터 전송시간 간의 채널 접속 지연을 기초로 상기 결정된 채널 접속 지연을 업데이트하는 업데이트부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 프레임 전송 장치에서 상기 확률은, 상기 이전 전송 프레임의 도달시간부터 전송시간 간의 채널 접속 지연을 기초로 업데이트된 채널 접속 지연의 함수일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 프레임 전송 장치에서 상기 전송부는, 상기 확률 및 난수 생성기를 이용하여 생성된 0과 1사이의 난수를 비교함으로써 결정된 고속 전송모드 또는 일반 전송모드 중 어느 하나의 전송모드로 상기 현재 프레임을 전송할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 프레임 전송 장치에서 상기 고속 전송모드는, 다른 네트워크 엔티티보다 우선적으로 또는 높은 확률로 상기 현재 프레임의 채널 접속을 획득하는 전송모드일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 프레임 전송 장치에서 상기 고속 전송모드는, 기 현재 프레임의 채널 접속 파라미터인 경쟁 윈도우 또는 인터프레임 간격 중 적어도 하나를 조절하여 상기 현재 프레임의 채널 접속을 획득하는 전송모드일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 프레임 전송 장치에서 상기 확률은, 1) 상기 일반 전송모드에만 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 0이고, (2) 상기 일반 전송모드 및 상기 고속 전송모드 모두에 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 변화하고, (3) 상기 고속 전송모드에만 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 1일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 프레임 전송 방법은 이전 전송 프레임이 전송 큐의 헤드에 도달하는 도달시간과 상기 이전 전송 프레임이 실제 전송되는 전송시간 간의 채널 접속 지연을 결정하는 단계; 상기 채널 접속 지연을 이용하여 전송모드와 관련된 확률을 추정하는 단계; 및 상기 확률에 따라 결정된 전송모드로 현재 프레임을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 프레임 전송 방법은 상기 현재 프레임을 전송한 후, 상기 현재 프레임의 도달시간부터 전송시간 간의 채널 접속 지연을 기초로 상기 현재 프레임과 관련된 채널 접속 지연을 업데이트하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 프레임 전송 방법에서 상기 확률은, 이전 전송 프레임의 도달시간부터 전송시간 간의 채널 접속 지연을 기초로 업데이트된 채널 접속 지연의 함수일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 프레임 전송 방법에서 상기 현재 프레임을 전송하는 단계는, 상기 확률 및 난수 생성기를 이용하여 생성된 0과 1사이의 난수를 비교함으로써 결정된 고속 전송모드 또는 일반 전송모드 중 어느 하나의 전송모드로 상기 현재 프레임을 전송할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 프레임 전송 방법에서 상기 고속 전송모드는, 다른 네트워크 엔티티보다 우선적으로 또는 높은 확률로 상기 현재 프레임의 채널 접속을 획득하는 전송모드일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 프레임 전송 방법에서 상기 고속 전송모드는, 상기 현재 프레임의 채널 접속 파라미터인 경쟁 윈도우 또는 인터프레임 간격 중 적어도 하나를 조절하여 상기 현재 프레임의 채널 접속을 획득하는 전송모드일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 프레임 전송 방법에서 상기 확률은, (1) 상기 일반 전송모드에만 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 0이고, (2) 상기 일반 전송모드 및 상기 고속 전송모드 모두에 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 변화하고, (3) 상기 고속 전송모드에만 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 1일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 프레임 전송 방법은 현재 프레임이 전송 큐의 헤드에 도달하는 도달시간을 측정하는 단계; 이전 전송 프레임의 도달시간부터 전송시간 간의 채널 접속 지연을 이용하여 전송모드와 관련된 확률을 추정하는 단계; 상기 추정된 확률에 따라 결정된 전송모드로 상기 현재 프레임을 전송하는 단계; 상기 현재 프레임이 실제 전송되는 전송시간을 측정하는 단계; 및 상기 도달시간과 상기 전송시간을 이용하여 상기 채널 접속 지연을 업데이트하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 프레임 전송 방법에서 상기 현재 프레임을 전송하는 단계는, 상기 확률 및 난수 생성기를 이용하여 생성된 0과 1사이의 난수를 비교함으로써 결정된 고속 전송모드 또는 일반 전송모드 중 어느 하나의 전송모드로 상기 현재 프레임을 전송할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 프레임 전송 방법에서 상기 확률은, 이전 전송 프레임의 도달시간부터 전송시간 간의 채널 접속 지연을 기초로 업데이트된 채널 접속 지연의 함수일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 프레임 전송 방법에서 상기 고속 전송모드는, 다른 네트워크 엔티티보다 우선적으로 또는 높은 확률로 상기 현재 프레임의 채널 접속을 획득하는 전송모드일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 프레임 전송 방법에서 상기 고속 전송모드는, 상기 현재 프레임의 채널 접속 파라미터인 경쟁 윈도우 또는 인터프레임 간격 중 적어도 하나를 조절하여 상기 현재 프레임의 채널 접속을 획득하는 전송모드일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 프레임 전송 방법에서 상기 확률은, (1) 상기 일반 전송모드에만 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 0이고, (2) 상기 일반 전송모드 및 상기 고속 전송모드 모두에 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 변화하고, (3) 상기 고속 전송모드에만 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 1일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 채널 접속 지연을 모니터링함으로써 무선 네트워크에서의 단방향 지연을 효과적으로 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 실시간으로 채널 접속 지연을 업데이트함으로써 보다 정확하고 실현 가능하며, 어떤 어플리케이션 타입이나 네트워크 이용 시나리오에도 적용될 수 있는 프레임 전송 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 전송 큐의 오버플로우 및 큐 성장이 발생할 확률을 줄일 수 있는 프레임 전송 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 비디오 및 음성 전송과 같은 지연에 민감한 어플리케이션에도 적용될 수 있는 간단한 프레임 전송 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따라 엔드포인트에서의 큐 성장 및 오버플로우를 나타낸 도면이다.
도 2는 일실시예에 따라 전송 큐에서의 단방향 지연의 구성요소를 나타낸 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 프레임 전송 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 다른 일실시예에 다른 프레임 전송 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 프레임 전송 장치의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7은 일실시예에 따른 채널 접속 지연에 따른 확률을 나타낸 도면이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일실시예에 따라 엔드포인트에서의 큐 성장 및 오버플로우를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 하나의 엔드포인트(110)와 N개의 단말들(120)로 이루어지는 네트워크 토폴로지가 도시되어 있다. N개의 단말들(120)은 엔드포인트(110)를 통해 인터넷에 존재하는 다른 네트워크 엔티티와 통신을 수행함으로써 양방향 트래픽을 발생시킬 수 있다.
일반적으로, 무선 네트워크에서 채널 접속 파라미터는 모든 네트워크 엔티티에 대해 동일할 수 있다. 그래서, 네트워크 엔티티에 포함되는 엔드포인트(110)와 N개의 단말들(120)은 동일한 채널 접속 확률을 가지고 있을 수 있다. 따라서, 엔드포인트(110)에서의 트래픽 부하는 N개의 단말들(120)에서의 트래픽 부하보다 N배 클 수 있다.
이 때, 엔드포인트(110)의 큐 사이즈는 한계점에 도달할 때까지 계속해서 증가할 수 있다. 즉, 엔드포인트(110)에서의 큐 성장이 발생할 수 있다. 엔드포인트(110)의 큐 사이즈가 한계점에 도달할 경우, 단방향 지연(one-way delay)은 크게 증가할 수 있다. 또한, 엔드포인트(110)에서의 패킷 드랍이 전송 버퍼 오버플로우로 인해 발생될 수 있다.
본 발명에서 언급되는 엔드포인트(110)는 단말과 통신을 수행할 수 있는 장치로서, 액세스 포인트, 기지국, 프레임 전송 장치 등을 포함할 수 있다. 후술되는 설명들은 프레임 전송 장치를 기준으로 설명될 수 있다. 또한, 단말들(120)은 엔드포인트(110)와 통신을 수행할 수 있는 장치로서, 모바일 장치, 노트북 등을 포함할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따라 전송 큐(transmit queue)에서의 단방향 지연의 구성요소를 나타낸 도면이다.
전송 큐(200)는 테일(210)과 헤드(220)를 포함할 수 있다. 테일(210)은 전송될 프레임이 전송 큐(200)에 제일 먼저 도착하게 되는 부분일 수 있다. 헤드(220)는 전송 큐(200)에 도착한 프레임이 단말로 전송되는 부분일 수 있다. 즉, 프레임은 전송 큐(200) 내에서 테일(210)로부터 헤드(220)로 이동할 수 있다. 전송 큐(200)는 서비스되기 위해 대기하는 프레임들을 포함할 수 있다.
단방향 지연은 구성요소로 큐잉 지연(Tq, queuing delay), 채널 접속 지연(TCAD, Channel access delay), 전송 지연(Tt, Transmission delay) 및 전파 지연(Tp, transmission delay)을 포함할 수 있다.
큐잉 지연(Tq)은 프레임이 전송 큐(200)의 테일(210)에 도착하여 전송 큐(200)의 헤드(220)에 도달할 때까지의 지속시간으로 정의될 수 있다. 네트워크가 혼잡할 때, 큐잉 지연(Tq)은 단방향 지연에 대해 큰 영향을 미칠 수 있다.
채널 접속 지연(TCAD)은 프레임이 전송 큐(200)의 헤드(220)에 도달하는 도달시간(THoQ)과 프레임이 실제 전송되는 전송시간(TTx)을 이용하여 결정될 수 있다. 즉, 채널 접속 지연(TCAD)은 도달시간(THoQ)과 전송시간(TTx) 간의 차를 의미할 수 있다.
채널 접속 지연(TCAD)은 현재 네트워크의 부하/활용에 관한 좋은 지표가 될 수 있다. 채널 접속을 위해 프레임이 전송 큐(200)에서 오래 대기할수록, 경쟁 레벨과 네트워크 부하는 더욱 증가될 수 있다. 또한, 채널 접속 지연(TCAD)은 프레임 에러에 의한 재전송을 고려할 수 있다.
전송 지연(Tt)은 프레임 내의 모든 비트들을 전송하기 위해서 모든 비트들을 채널로 밀어내는 시간을 의미할 수 있다. 따라서, 전송 지연(Tt)는 프레임의 사이즈 및 데이터 프레임/제어 프레임에 대한 변조/부호화 기법(MCS; Modulation and coding Scheme)에 따라 결정될 수 있다.
전파 지연(Tp)은 신호가 전송기로부터 수신기까지 도달하는 지속시간을 의미할 수 있다. 따라서, 전파 지연(Tp)는 전송기와 수신기 사이의 거리 및 신호 전파 지연에 의존할 수 있다.
큐 서비스 시간은 채널 접속 지연(TCAD), 전송 지연(Tt) 및 전파 지연(Tp)의 합으로 고려될 수 있다. 큐 서비스 시간은 큐잉 지연(Tq)에 직접적인 영향을 미칠 수 있다. 여기서, 채널 접속 지연(TCAD)은 큐 서비스 시간 중 상당한 부분을 차지할 수 있다. 따라서, 단방향 지연은 채널 접속 지연(TCAD)를 통해 효과적으로 제어될 수 있다.
도 3은 일실시예에 따른 프레임 전송 방법을 나타낸 도면이다.
일실시예에 따른 프레임 전송 방법은 프레임 전송 장치에 구비된 프로세서에 의해 수행될 수 있다.
여기서, 프레임은 이전 전송 프레임, 현재 프레임, 다음 프레임으로 구분될 수 있다. 이전 전송 프레임은 현재 프레임이 전송되기 전에 이미 전송된 프레임을 의미하고, 현재 프레임은 전송 큐 내에 존재하는 프레임으로서, 아직 전송되지 않은 프레임을 의미하며, 다음 프레임은 현재 프레임이 전송된 후에 전송되는 프레임을 의미할 수 있다.
단계(310)에서, 프레임 전송 장치는 이전 전송 프레임이 전송 큐의 헤드에 도달하는 도달시간과 이전 전송 프레임이 실제 전송되는 전송시간 간의 채널 접속 지연을 결정할 수 있다.
여기서, 채널 접속 지연은 도달시간과 전송시간 간의 차를 의미할 수 있다. 일례로, 채널 접속 지연은 이전에 전송된 프레임들의 채널 접속 지연의 평균값일 수 있다.
단계(320)에서, 현재 프레임이 전송되기 전에, 프레임 전송 장치는 채널 접속 지연을 이용하여 전송모드와 관련된 확률(PTx)을 추정할 수 있다. 여기서, 전송모드는 일반 전송모드와 일반 전송모드보다 우선적으로 또는 높은 확률로 채널 접속을 획득하는 고속 전송모드를 포함할 수 있다.
확률(PTx)은 현재 프레임을 고속 전송모드로 전송할 확률을 의미할 수 있다. 다시 말해, 현재 프레임은 확률(PTx)로 고속 전송모드로 전송될 수 있으며, 1-확률(PTx)로 일반 전송모드로 전송될 수 있다. 일례로, 확률(PTx)은 이전 전송 프레임의 도달시간부터 전송시간 간의 채널 접속 지연을 기초로 업데이트된 채널 접속 지연의 함수일 수 있다.
확률(PTx)은 고속 전송모드가 일반 전송모드 사이에 균일하게 분포하도록 추정될 수 있다. 확률(PTx)은 프레임 전송 장치가 다른 네트워크 엔티티의 전송에 너무 공격적이고 부정적인 영향을 끼치는 것을 방지하고, 네트워크가 저부하 상태에서 고부하 상태로 부드럽게 이전되도록 할 수 있다.
일례로, 확률(PTx)은 (1) 일반 전송모드에만 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 0이고, (2) 일반 전송모드와 고속 전송모드 모두에 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 변화하고, (3) 고속 전송모드에만 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 1일 수 있다.
단계(320)에서, 프레임 전송 장치는 업데이트된 채널 접속 지연을 이용하여 전송모드와 관련된 확률(PTx)을 추정할 수 있다. 그래서, 프레임 전송 장치는 업데이트된 평균 채널 접속 지연을 이용하여 다음 프레임을 전송할 수 있다.
단계(330)에서, 프레임 전송 장치는 확률(PTx)에 따라 결정된 전송모드로 현재 프레임을 전송할 수 있다. 일례로, 프레임 전송 장치는 확률(PTx) 및 난수 생성기를 이용하여 생성된 0과 1사이의 난수를 비교함으로써 결정된 고속 전송모드 또는 일반 전송모드 중 어느 하나의 전송모드로 현재 프레임을 전송할 수 있다.
구체적으로, 프레임 전송 장치는 난수 생성기를 통해 생성된 난수가 확률(PTx)보다 작은 경우에 현재 프레임을 고속 전송모드로 전송할 수 있다. 난수 생성기를 통해 생성된 난수와 확률(PTx)이 동일한 경우, 프레임 전송 장치는 미리 설정된 전송모드에 따라 현재 프레임을 전송할 수 있다.
고속 전송모드는 프레임 전송 장치가 다른 네트워크 엔티티보다 우선적으로 현재 프레임의 채널 접속을 획득하는 전송모드일 수 있다. 또한, 고속 전송모드는 프레임 전송 장치가 다른 네트워크 엔티티보다 높은 확률로 현재 프레임의 채널 접속을 획득하는 전송모드일 수 있다.
고속 전송모드는 채널 접속 파라미터를 조절함으로써 채널 접속을 획득할 수 있다. 일례로, 고속 전송모드는 현재 프레임의 채널 접속 파라미터인 경쟁 윈도우(contention window) 또는 인터프레임 간격(inter-frame spacing) 중 적어도 하나를 조절하여 현재 프레임의 채널 접속을 획득할 수 있다. 여기서, 경쟁 윈도우 또는 인터프레임 간격은 WLAN 채널 접속 파라미터일 수 있다.
이와 대조적으로, 일반 전송모드는 일반적인 전송 방법으로 현재 프레임을 전송하는 전송모드일 수 있다.
단계(340)에서, 현재 프레임을 전송한 후, 프레임 전송 장치는 현재 프레임의 도달시간부터 전송시간 간의 채널 접속 지연을 기초로 단계(310)에서 결정된 채널 접속 지연을 업데이트할 수 있다.
일례로, 각 현재 프레임의 전송 또는 재전송 시도 후, 프레임 전송 장치는 최근 통계적 측정 결과를 기초로 채널 접속 지연을 업데이트할 수 있다. 구체적으로, 프레임 전송 장치는 업데이트된 채널 접속 지연이 이전에 전송된 프레임들의 채널 접속 지연의 평균값이 되도록 할 수 있다.
일부 네트워크에서의 채널 접속 확률은 비결정적 특성을 가지기 때문에, 프레임 전송 장치는 채널 접속 지연의 순시값(instantaneous value)을 이용하여 현재 프레임을 전송하지 못할 수 있다. 따라서, 프레임 전송 장치는 이전에 전송된 프레임들의 채널 접속 지연의 평균값을 이용함으로써 현재 프레임을 전송할 수 있다. 여기서, 이전에 전송된 프레임들의 채널 접속 지연의 평균값은 채널 접속 지연의 히스토리 값을 의미할 수 있다.
프레임 전송 장치는 단계(310)에서 결정된 채널 접속 지연을 업데이트함으로써 동적 네트워크 환경 변화에 빠르게 반응하면서 비공격적으로 프레임을 전송할 수 있다.
도 4는 다른 일실시예에 다른 프레임 전송 방법을 나타낸 도면이다.
일실시예에 따른 프레임 전송 방법은 프레임 전송 장치에 구비된 프로세서에 의해 수행될 수 있다.
단계(410)에서, 프레임 전송 장치는 전송 큐를 모니터링하여 전송할 현재 프레임이 있는지 확인할 수 있다. 프레임 전송 장치는 전송할 현재 프레임이 없는 경우, 계속해서 전송할 현재 프레임이 있는지 확인할 수 있다.
단계(410)에서, 프레임 전송 장치는 채널 접속 지연을 업데이트 한 후, 전송 큐를 모니터링하여 전송할 현재 프레임이 있는지 확인할 수 있다.
단계(420)에서, 전송 큐에 전송할 현재 프레임이 있는 경우, 프레임 전송 장치는 현재 프레임이 전송 큐의 헤드에 도달하는 도달시간을 측정할 수 있다. 프레임 전송 장치는 측정한 도달시간을 기록함으로써 현재 프레임의 채널 접속 지연의 순시값을 추정할 때 도달시간을 이용할 수 있다.
단계(430)에서, 프레임 전송 장치는 이전 전송 프레임의 도달시간부터 전송시간 간의 채널 접속 지연을 이용하여 전송모드와 관련된 확률(PTx)을 추정할 수 있다. 여기서, 전송모드는 일반 전송모드와 일반 전송모드보다 우선적으로 또는 높은 확률로 채널 접속을 획득하는 고속 전송모드를 포함할 수 있다.
확률(PTx)은 현재 프레임을 고속 전송모드로 전송할 확률을 의미할 수 있다. 또한, 확률(PTx)은 이전 전송 프레임의 도달시간부터 전송시간 간의 채널 접속 지연을 기초로 업데이트된 채널 접속 지연의 함수일 수 있다.
일례로, 확률(PTx)은 (1) 일반 전송모드에만 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 0이고, (2) 일반 전송모드와 고속 전송모드 모두에 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 변화하고, (3) 고속 전송모드에만 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 1일 수 있다.
단계(440)에서, 프레임 전송 장치는 난수 생성기를 이용하여 0과 1사이의 난수를 생성할 수 있다.
단계(450)에서, 프레임 전송 장치는 확률(PTx)과 난수를 비교함으로써 고속 전송모드 또는 일반 전송모드 중 어느 하나의 전송모드를 결정할 수 있다.
단계(461)에서, 프레임 전송 장치는 난수가 확률(PTx)보다 낮다고 판단할 수 있다. 이 경우, 프레임 전송 장치는 현재 프레임을 고속 전송모드로 전송할 수 있다.
고속 전송모드는 프레임 전송 장치가 다른 네트워크 엔티티보다 우선적으로 또는 높은 확률로 현재 프레임의 채널 접속을 획득하는 전송모드일 수 있다. 또한, 고속 전송모드는 채널 접속 파라미터를 조절함으로써 채널 접속을 획득할 수 있다.
단계(462)에서, 프레임 전송 장치는 난수가 확률(PTx)보다 높다고 판단할 수 있다. 이 경우, 프레임 전송 장치는 현재 프레임을 일반 전송모드로 전송할 수 있다. 일반 전송모드는 일반적인 전송 방법으로 현재 프레임을 전송하는 전송모드일 수 있다.
또한, 프레임 전송 장치는 난수와 확률(PTx)이 동일하다고 판단되는 경우, 미리 설정된 고속 전송모드 또는 일반 전송모드 중 어느 하나의 전송모드로 현재 프레임을 전송할 수 있다.
단계(470)에서, 프레임 전송 장치는 현재 프레임이 실제 전송되는 전송시간을 측정할 수 있다. 프레임 전송 장치는 측정한 전송시간을 기록함으로써 현재 프레임의 채널 접속 지연의 순시값을 추정할 때 전송시간을 이용할 수 있다.
단계(480)에서, 프레임 전송 장치는 기록된 도달시간과 전송시간을 이용하여 채널 접속 지연을 업데이트할 수 있다.
일례로, 각 현재 프레임의 전송 또는 재전송 시도 후, 프레임 전송 장치는 최근 통계적 측정 결과를 기초로 채널 접속 지연을 업데이트할 수 있다. 구체적으로, 프레임 전송 장치는 업데이트된 채널 접속 지연이 이전에 전송된 프레임들의 채널 접속 지연의 평균값이 되도록 할 수 있다.
도 5는 일실시예에 따른 프레임 전송 장치의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 프레임 전송 장치(500)는 결정부(510), 추정부(520), 전송부(530) 및 업데이트부(540)를 포함할 수 있다.
결정부(510)는 이전 전송 프레임이 전송 큐의 헤드에 도달하는 도달시간과 이전 전송 프레임이 실제 전송되는 전송시간 간의 채널 접속 지연을 결정할 수 있다.
여기서, 채널 접속 지연은 도달시간과 전송시간 간의 차를 의미할 수 있다. 일례로, 채널 접속 지연은 이전에 전송된 프레임들의 채널 접속 지연의 평균값일 수 있다.
추정부(520)는 결정부(510)에서 결정된 채널 접속 지연을 이용하여 전송모드와 관련된 확률(PTx)을 추정할 수 있다. 여기서, 전송모드는 일반 전송모드와 일반 전송모드보다 우선적으로 또는 높은 확률로 채널 접속을 획득하는 고속 전송모드를 포함할 수 있다.
확률(PTx)은 현재 프레임을 고속 전송모드로 전송할 확률을 의미할 수 있다. 일례로, 확률(PTx)은 이전 전송 프레임의 도달시간부터 전송시간 간의 채널 접속 지연을 기초로 업데이트된 채널 접속 지연의 함수일 수 있다.
일례로, 확률(PTx)은 (1) 일반 전송모드에만 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 0이고, (2) 일반 전송모드와 고속 전송모드 모두에 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 변화하고, (3) 고속 전송모드에만 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 1일 수 있다.
추정부(520)는 업데이트된 채널 접속 지연을 이용하여 전송모드와 관련된 확률(PTx)을 추정할 수 있다. 그래서, 전송부(530)는 업데이트된 평균 채널 접속 지연을 이용하여 다음 프레임을 전송할 수 있다.
전송부(530)는 추정부(520)에서 추정된 확률에 따라 전송모드를 결정하고 현재 프레임을 전송할 수 있다. 일례로, 전송부(530)는 확률(PTx) 및 난수 생성기를 이용하여 생성된 0과 1사이의 난수를 비교함으로써 결정된 고속 전송모드 또는 일반 전송모드 중 어느 하나의 전송모드로 현재 프레임을 전송할 수 있다.
고속 전송모드는 프레임 전송 장치(500)가 다른 네트워크 엔티티보다 우선적으로 현재 프레임의 채널 접속을 획득하는 전송모드일 수 있다. 또한, 고속 전송모드는 프레임 전송 장치(500)가 다른 네트워크 엔티티보다 높은 확률로 현재 프레임의 채널 접속을 획득하는 전송모드일 수 있다.
고속 전송모드는 채널 접속 파라미터를 조절함으로써 채널 접속을 획득할 수 있다. 일례로, 고속 전송모드는 현재 프레임의 채널 접속 파라미터인 경쟁 윈도우 또는 인터프레임 간격 중 적어도 하나를 조절하여 현재 프레임의 채널 접속을 획득할 수 있다. 여기서, 경쟁 윈도우 또는 인터프레임 간격은 WLAN 채널 접속 파라미터일 수 있다.
업데이트부(540)는 현재 프레임을 전송한 후, 현재 프레임의 도달시간부터 전송시간 간의 채널 접속 지연을 기초로 현재 프레임과 관련된 채널 접속 지연을 업데이트할 수 있다.
일례로, 각 현재 프레임의 전송 또는 재전송 시도 후, 업데이트부(540)는 최근 통계적 측정 결과를 기초로 채널 접속 지연을 업데이트할 수 있다. 구체적으로, 업데이트부(540)는 업데이트된 채널 접속 지연이 이전에 전송된 프레임들의 채널 접속 지연의 평균값이 되도록 할 수 있다.
도 6 및 도 7은 일실시예에 따른 채널 접속 지연에 따른 확률을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 현재 프레임을 고속 전송모드로 전송할 확률(PTx)을 추정할 수 있는 일실시예에 따른 방법이 함수로 도시되어 있다. 여기서, 수평축은 채널접근 지연(TCAD)을 나타내고, 수직축은 확률(PTx)을 나타낸다.
채널접근 지연(TCAD)이 제1 임계값(Tlow)보다 낮은 경우, 확률(PTx)은 0일 수 있다. 따라서, 프레임 전송 장치는 현재 프레임을 일반 전송모드로 전송할 수 있다.
일례로, 채널접근 지연(TCAD)이 제1 임계값(Tlow)보다 낮은 경우, 채널접근 지연(TCAD)은 일반 전송모드에만 관련된 채널 접속 지연일 수 있다. 따라서, 확률(PTx)은 일반 전송모드에만 관련된 채널 접속 지연에 대해서는 0일 수 있다.
채널접근 지연(TCAD)이 제1 임계값(Tlow)보다 높고, 제1 임계값(Tlow)보다 높은 제2 임계값(Tup)보다 낮은 경우, 확률(PTx)은 채널접근 지연(TCAD)에 비례하여 증가할 수 있다. 확률(PTx)은 0부터 Pmax까지 증가할 수 있다. 따라서, 프레임 전송 장치는 확률(PTx) 및 난수 생성기를 이용하여 생성된 0과 1사이의 난수를 비교함으로써 결정된 고속 전송모드 또는 일반 전송모드 중 어느 하나의 전송모드로 현재 프레임을 전송할 수 있다.
여기서, Pmax는 고속 전송모드의 최대 확률을 의미할 수 있으며, 미리 설정된 값일 수 있다. 따라서, 프레임 전송 장치는 Pmax를 이용하여 현재 프레임을 고속 전송모드로 전송할 확률의 최대 확률을 제어할 수 있다.
일례로, 채널접근 지연(TCAD)이 제1 임계값(Tlow)보다 높고, 제1 임계값(Tlow)보다 높은 제2 임계값(Tup)보다 낮은 경우, 채널접근 지연(TCAD)은 일반 전송모드와 고속 전송모드 모두에 관련된 채널 접속 지연일 수 있다. 따라서, 확률(PTx)은 일반 전송모드와 고속 전송모드 모두에 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 변화할 수 있다.
채널접근 지연(TCAD)이 제2 임계값(Tup)보다 높은 경우, 확률(PTx)은 1일 수 있다. 따라서, 프레임 전송 장치는 현재 프레임을 고속 전송모드로 전송할 수 있다. 제2 임계값(Tup)은 프레임 전송 장치에서의 전송 큐가 포화되지 않도록 설정될 수 있다.
일례로, 채널접근 지연(TCAD)이 제2 임계값(Tup)보다 높은 경우, 채널접근 지연(TCAD)은 고속 전송모드에만 관련된 채널 접속 지연일 수 있다. 따라서, 확률(PTx)은 고속 전송모드에만 관련된 채널 접속 지연에 대해서는 1일 수 있다.
도 7을 참조하면, 현재 프레임을 고속 전송모드로 전송할 확률(PTx)을 추정할 수 있는 다른 일실시예에 따른 방법이 함수로 도시되어 있다. 여기서, 수평축은 채널접근 지연(TCAD)을 나타내고, 수직축은 확률(PTx)을 나타낸다.
채널접근 지연(TCAD)이 임계값(Tth)보다 낮은 경우, 확률(PTx)은 채널접근 지연(TCAD)이 증가함에 따라 공격적으로, 일정하게 또는 서서히 증가될 수 있다. 확률(PTx)은 0부터 Pmax까지 증가할 수 있다. 따라서, 프레임 전송 장치는 확률(PTx) 및 난수 생성기를 이용하여 생성된 0과 1사이의 난수를 비교함으로써 결정된 고속 전송모드 또는 일반 전송모드 중 어느 하나의 전송모드로 현재 프레임을 전송할 수 있다.
여기서, Pmax는 고속 전송모드의 최대 확률을 의미할 수 있으며, 미리 설정된 값일 수 있다. 따라서, 프레임 전송 장치는 Pmax를 이용하여 현재 프레임을 고속 전송모드로 전송할 확률의 최대 확률을 제어할 수 있다.
채널접근 지연(TCAD)이 임계값(Tth)보다 높은 경우, 확률(PTx)은 1일 수 있다. 따라서, 프레임 전송 장치는 현재 프레임을 고속 전송모드로 전송할 수 있다. 임계값(Tth)은 프레임 전송 장치에서의 전송 큐가 포화되지 않도록 설정될 수 있다.
피크부하에서, 단방향 지연은 포화 조건에 도달함에 따라 급격히 증가될 수 있다.
도 6 및 도 7은 확률(PTx)을 추정할 수 있는 실현 가능한 방법의 일부를 도시하나, 실제 추정하는 방법은 구현 및 어플리케이션에 의존적일 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
110: 엔드포인트
120: 단말들

Claims (20)

  1. 이전 전송 프레임이 전송 큐의 헤드에 도달하는 도달시간과 상기 이전 전송 프레임이 실제 전송되는 전송시간 간의 채널 접속 지연을 결정하는 결정부;
    상기 채널 접속 지연을 이용하여 전송모드와 관련된 확률을 추정하는 추정부; 및
    상기 확률에 따라 결정된 전송모드로 현재 프레임을 전송하는 전송부
    를 포함하는 프레임 전송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 현재 프레임을 전송한 후, 상기 현재 프레임의 도달시간부터 전송시간 간의 채널 접속 지연을 기초로 상기 결정된 채널 접속 지연을 업데이트하는 업데이트부
    를 더 포함하는 프레임 전송 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 확률은,
    상기 이전 전송 프레임의 도달시간부터 전송시간 간의 채널 접속 지연을 기초로 업데이트된 채널 접속 지연의 함수인, 프레임 전송 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전송부는,
    상기 확률 및 난수 생성기를 이용하여 생성된 0과 1사이의 난수를 비교함으로써 결정된 고속 전송모드 또는 일반 전송모드 중 어느 하나의 전송모드로 상기 현재 프레임을 전송하는, 프레임 전송 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고속 전송모드는,
    다른 네트워크 엔티티보다 우선적으로 또는 높은 확률로 상기 현재 프레임의 채널 접속을 획득하는 전송모드인, 프레임 전송 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 고속 전송모드는,
    상기 현재 프레임의 채널 접속 파라미터인 경쟁 윈도우 또는 인터프레임 간격 중 적어도 하나를 조절하여 상기 현재 프레임의 채널 접속을 획득하는 전송모드인, 프레임 전송 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 확률은,
    (1) 상기 일반 전송모드에만 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 0이고,
    (2) 상기 일반 전송모드 및 상기 고속 전송모드 모두에 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 변화하고,
    (3) 상기 고속 전송모드에만 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 1인, 프레임 전송 장치.
  8. 이전 전송 프레임이 전송 큐의 헤드에 도달하는 도달시간과 상기 이전 전송 프레임이 실제 전송되는 전송시간 간의 채널 접속 지연을 결정하는 단계;
    상기 채널 접속 지연을 이용하여 전송모드와 관련된 확률을 추정하는 단계; 및
    상기 확률에 따라 결정된 전송모드로 현재 프레임을 전송하는 단계
    를 포함하는 프레임 전송 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 현재 프레임을 전송한 후, 상기 현재 프레임의 도달시간부터 전송시간 간의 채널 접속 지연을 기초로 상기 현재 프레임과 관련된 채널 접속 지연을 업데이트하는 단계
    를 더 포함하는 프레임 전송 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 확률은,
    이전 전송 프레임의 도달시간부터 전송시간 간의 채널 접속 지연을 기초로 업데이트된 채널 접속 지연의 함수인, 프레임 전송 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 현재 프레임을 전송하는 단계는,
    상기 확률 및 난수 생성기를 이용하여 생성된 0과 1사이의 난수를 비교함으로써 결정된 고속 전송모드 또는 일반 전송모드 중 어느 하나의 전송모드로 상기 현재 프레임을 전송하는, 프레임 전송 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 고속 전송모드는,
    다른 네트워크 엔티티보다 우선적으로 또는 높은 확률로 상기 현재 프레임의 채널 접속을 획득하는 전송모드인, 프레임 전송 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 고속 전송모드는,
    상기 현재 프레임의 채널 접속 파라미터인 경쟁 윈도우 또는 인터프레임 간격 중 적어도 하나를 조절하여 상기 현재 프레임의 채널 접속을 획득하는 전송모드인, 프레임 전송 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 확률은,
    (1) 상기 일반 전송모드에만 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 0이고,
    (2) 상기 일반 전송모드 및 상기 고속 전송모드 모두에 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 변화하고,
    (3) 상기 고속 전송모드에만 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 1인, 프레임 전송 방법.
  15. 현재 프레임이 전송 큐의 헤드에 도달하는 도달시간을 측정하는 단계;
    이전 전송 프레임의 도달시간부터 전송시간 간의 채널 접속 지연을 이용하여 전송모드와 관련된 확률을 추정하는 단계;
    상기 추정된 확률에 따라 결정된 전송모드로 상기 현재 프레임을 전송하는 단계;
    상기 현재 프레임이 실제 전송되는 전송시간을 측정하는 단계; 및
    상기 도달시간과 상기 전송시간을 이용하여 상기 채널 접속 지연을 업데이트하는 단계
    를 포함하는 프레임 전송 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 확률은,
    이전 전송 프레임의 도달시간부터 전송시간 간의 채널 접속 지연을 기초로 업데이트된 채널 접속 지연의 함수인, 프레임 전송 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 현재 프레임을 전송하는 단계는,
    상기 확률 및 난수 생성기를 이용하여 생성된 0과 1사이의 난수를 비교함으로써 결정된 고속 전송모드 또는 일반 전송모드 중 어느 하나의 전송모드로 상기 현재 프레임을 전송하는, 프레임 전송 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 고속 전송모드는,
    다른 네트워크 엔티티보다 우선적으로 또는 높은 확률로 상기 현재 프레임의 채널 접속을 획득하는 전송모드인, 프레임 전송 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 고속 전송모드는,
    상기 현재 프레임의 채널 접속 파라미터인 경쟁 윈도우 또는 인터프레임 간격 중 적어도 하나를 조절하여 상기 현재 프레임의 채널 접속을 획득하는 전송모드인, 프레임 전송 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 확률은,
    (1) 상기 일반 전송모드에만 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 0이고,
    (2) 상기 일반 전송모드 및 상기 고속 전송모드 모두에 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 변화하고,
    (3) 상기 고속 전송모드에만 관련된 채널 접속 지연에 대해서는, 1인, 프레임 전송 방법.
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