KR20180119986A - 채널 액세스 방법, 이를 이용하는 통신 단말, 및 통신 시스템 - Google Patents

채널 액세스 방법, 이를 이용하는 통신 단말, 및 통신 시스템 Download PDF

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KR20180119986A
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 채널 액세스 방법은 복수의 통신 단말들 각각으로부터 액세스 포인트(accesss point)로 전송된 패킷의 전송 성공 여부를 판단하는 단계, 상기 복수의 통신 단말들 중에서 상기 액세스 포인트로 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수를 판단하는 단계 및 상기 복수의 통신 단말들 각각의 패킷의 전송 성공 여부 및 상기 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수에 기초하여, 상기 복수의 통신 단말들 각각의 경쟁 윈도우(contention window)의 크기를 조절하는 단계를 포함한다.

Description

채널 액세스 방법, 이를 이용하는 통신 단말, 및 통신 시스템{CHANNEL ACCESSS METHOD, COMMUNICATION TERMINAL AND COMMUNICATION SYSTEM USING THE SAME}
본 발명의 기술적 사상은 채널 액세스 방법, 이를 이용하는 통신 단말, 및 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 통신 단말들 각각의 패킷의 전송 성공 여부 및 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수에 기초하여, 상기 복수의 통신 단말들 각각의 경쟁 윈도우(contention window)의 크기를 조절할 수 있는 채널 액세스 방법, 이를 이용하는 통신 단말, 및 통신 시스템에 관한 것이다.
다중 안테나 기반의 무선 근거리 통신망(Wireless Local Area Network)은 다중 사용자의 동시 전송을 지원할 수 있다.
하지만, 무선 근거리 통신망을 이용하는 통신 단말마다 액세스 포인트(Access Point(AP))와의 거리가 다르며, 서로 다른 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio(SNR)와 서로 다른 프레임 오류율(Frame Error Rate(FER))을 가진다.
이에 따라, 통신 단말마다 가질 수 있는 채널 액세스 기회에는 불균형이 발생할 가능성이 높고, 통신 시스템마다 요구되는 다양한 QoS(Quality of Service)를 충족시키기 못하는 경우가 많다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 채널 액세스 방법, 이를 이용하는 통신 단말, 및 통신 시스템이 이루고자 하는 기술적 과제는, 복수의 통신 단말들 각각의 패킷의 전송 성공 여부 및 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수에 기초하여, 상기 복수의 통신 단말들 각각의 경쟁 윈도우(contention window)의 크기를 조절할 수 있는 채널 액세스 방법, 이를 이용하는 통신 단말, 및 통신 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 채널 액세스 방법은 복수의 통신 단말들 각각으로부터 액세스 포인트(accesss point)로 전송된 패킷의 전송 성공 여부를 판단하는 단계, 상기 복수의 통신 단말들 중에서 상기 액세스 포인트로 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수를 판단하는 단계 및 상기 복수의 통신 단말들 각각의 패킷의 전송 성공 여부 및 상기 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수에 기초하여, 상기 복수의 통신 단말들 각각의 경쟁 윈도우(contention window)의 크기를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수를 판단하는 단계는, 상기 복수의 통신 단말들 각각으로부터 전송된 상기 패킷의 PLCP 헤더(Physical Layer Convergence Procedure(PLCP) header)를 디코딩(decoding)함으로써 상기 개수를 판단할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 디코딩은 블라인드 디코딩(blind decoding)일 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 경쟁 윈도우의 크기를 조절하는 단계는, 상기 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 많은지 여부를 판단하는 단계 및 상기 복수의 통신 단말들 각각의 패킷의 전송 성공 여부 및 상기 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 많은지 여부에 따라, 상기 복수의 통신 단말들 각각의 상기 경쟁 윈도우의 크기를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 복수의 통신 단말들 각각의 패킷의 전송 성공 여부는, 상기 액세스 포인트로부터 전송된 응답 신호에 해당 통신 단말의 어드레스(address)가 포함되어 있는지 여부에 따라 판단될 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 많은지 여부는, 상기 응답 신호에 포함된 경쟁 윈도우 제어비트의 비트 값에 따라 판단될 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 경쟁 윈도우 제어비트는, 상기 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 많은 경우 0 또는 1 중의 어느 하나의 값을 가지며, 상기 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 작거나 같은 경우 0 또는 1 중에서 다른 하나의 값을 가질 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 응답 신호는, 상기 복수의 통신 단말들 각각으로부터 전송된 패킷 간에 충돌이 발생한 경우에는 상기 액세스 포인트로부터 전송되지 않을 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 경쟁 윈도우의 크기를 조절하는 단계는, 상기 응답 신호가 수신되지 않는 경우에 상기 경쟁 윈도우의 크기를 늘리고, 상기 응답 신호에 따라, 해당 통신 단말의 패킷의 전송에 실패하였고, 상기 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 많은 경우에 상기 경쟁 윈도우의 크기를 늘리고, 상기 해당 통신 단말의 패킷의 전송에 실패하였고, 상기 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 상기 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 적거나 같은 경우에 상기 경쟁 윈도우의 크기를 최소 경쟁 윈도우 크기로 설정하고, 상기 해당 통신 단말의 패킷의 전송에 성공한 경우에 상기 경쟁 윈도우의 크기를 상기 최소 경쟁 윈도우 크기로 설정할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 채널 액세스 방법은, 상기 액세스 포인트에 접속한 상기 복수의 통신 단말들의 개수 및 상기 액세스포인트의 안테나 개수 중에서 적어도 어느 하나에 기초하여 상기 최소 경쟁 윈도우 크기를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 최소 경쟁 윈도우 크기를 설정하는 단계는, 상기 액세스 포인트에 접속한 상기 복수의 통신 단말들의 개수에 비례하고, 상기 액세스 포인트의 안테나 개수에 반비례하도록 상기 최소 경쟁 윈도우 크기를 설정할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 채널 액세스 방법은, 상기 액세스 포인트에서 설정된 QoS(Quality of Service)에 의하여 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수를 설정하는 단계는, 상기 QoS의 액세스 공정성(access fairness) 파라미터가 평균 처리율(average throughput) 파라미터보다 상대적으로 높게 설정된 경우의 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수를, 상기 QoS의 액세스 공정성 파라미터가 평균 처리율 파라미터보다 상대적으로 낮게 설정된 경우의 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 많도록 설정할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 통신 단말은 액세스 포인트로부터 응답 신호를 수신하는 패킷 송수신부 및 수신된 응답 신호에 기초하여 상기 액세스 포인트로 전송한 패킷의 전송 성공 여부 및 상기 액세스 포인트로 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 많은지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 경쟁 윈도우 크기를 조절하는 경쟁 윈도우 크기 조절 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 통신 시스템은 복수의 통신 단말들 및 상기 복수의 통신 단말들 각각의 패킷의 전송 성공 여부 및 상기 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수에 관한 정보를 포함하는 응답 신호를 상기 복수의 통신 단말로 전송하는 액세스 포인트를 포함하고, 상기 복수의 통신 단말들 각각은, 상기 응답 신호에 기초하여, 경쟁 윈도우 크기를 조절할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예들에 따른 방법과 장치는 통신 시스템 내의 통신 단말들 각각의 경쟁 윈도우(contention window)를 최적의 크기로 조절할 수 있다.
나아가, 본 발명의 실시 예에 따른 방법과 장치는 통신 시스템에 요구되는 QoS가 있는 경우, 요구되는 QoS에 따라 경쟁 윈도우 제어기준 개수를 설정함으로써 통신 단말들 각각의 경쟁 윈도우(contention window)를 최적의 크기로 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 방법과 장치는 액세스 포인트에 접속된 통신 단말의 개수와 상기 액세스 포인트의 안테나 개수에 따라 경쟁 윈도우 조절의 기준이 되는 최소 경쟁 윈도우의 크기를 최적으로 설정할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시 예에 따른 통신 시스템의 개념도이다.
도 2는 도 1의 통신 시스템에서 복수의 통신 단말들이 액세스 포인트로 동시에 패킷을 전송하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 액세스 포인트의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 4는 도 1에 도시된 복수의 통신 단말들 중에서 어느 하나의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시 예에 따른 채널 액세스 방법의 플로우차트이다.
도 6은 본 발명의 비교 대상이 되는 채널 액세스 방법에 따라 통신 단말들 각각의 경쟁 윈도우가 조절되는 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 채널 액세스 방법에 따라 통신 단말들 각각의 경쟁 윈도우가 조절되는 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 비교 대상이 되는 채널 액세스 방법에 따른 채널 액세스 비율과 본 발명의 실시 예에 따른 채널 액세스 방법에서 경쟁 윈도우 제어기준 개수가 변경됨에 따른 채널 액세스 비율을 비교한 그래프이다.
본 발명의 기술적 사상은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 기술적 사상을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 기술적 사상을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 기술적 사상의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에 기재된 "~부", "~기", "~자", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
그리고 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들을 차례로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시 예에 따른 통신 시스템의 개념도이다. 도 2는 도 1의 통신 시스템에서 복수의 통신 단말들이 액세스 포인트로 동시에 패킷을 전송하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 통신 시스템(10)은 액세스 포인트(Access Point(AP); 100)와 액세스 포인트(100)를 통하여 무선 통신을 수행하는 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M, M은 자연수)을 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 통신 시스템(10)은 무선 근거리 통신망(Wireless Local Area Network(WLAN))의 멀티 유저 마이모(Multi-User MIMO(MU-MIMO)) 환경에서 통신을 수행할 수 있다.
액세스 포인트(100)는 MU-MIMO 지원을 위하여 복수의 안테나(ANT1~ANTN, N은 자연수)를 구비할 수 있다. 액세스 포인트(100)는 복수의 안테나(ANT1 ~ ANTN)를 통하여 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M)로부터 동시에 전송되는 패킷들을 수신할 수 있다.
도 2에서는 액세스 포인트(100)가 2개의 안테나(N=2)를 구비하며, 3개의 통신 단말들(STA1~STA3)이 액세스 포인트(100)에 접속하는 경우를 가정한다. 이 경우, 액세스 포인트(100)는 2개의 안테나를 구비하고 있기 때문에 2개의 패킷을 동시에 수신할 수 있다.
제1시점(t1)에서는 제1통신 단말(STA1), 제2통신 단말(STA2), 및 제3통신 단말(STA3)이 동시에 액세스 포인트(100)로 패킷을 전송하고 있다. 이 경우, 액세스 포인트(100)에서 동시에 수신되는 패킷의 개수는 액세스 포인트(100)의 통신 능력(capability), 즉 2개를 초과하기 때문에 패킷 간의 충돌(collision)이 발생한다.
제2시점(t2)에서는 제3통신 단말(STA3)이 액세스 포인트(100)로 패킷을 전송하고 있다. 이 경우, 액세스 포인트(100)는 제3통신 단말(STA3)로부터 전송된 패킷을 성공적으로 수신할 수 있다.
제3시점(t3)에서는 제1통신 단말(STA1)과 제2통신 단말(STA2)이 동시에 액세스 포인트(100)로 패킷을 전송하고 있다. 이 경우, 액세스 포인트(100)에서 동시에 수신되는 패킷의 개수는 액세스 포인트(100)의 통신 능력, 즉 2개 이내이기 때문에 액세스 포인트(100)는 제1통신 단말(STA1)로부터 전송된 패킷과 제2통신 단말(STA2)로부터 전송된 패킷을 성공적으로 수신할 수 있다.
실시 예에 따라, 통신 시스템(10)에서 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M)로부터 전송된 패킷 간의 충돌이 발생하거나, 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M)로부터 전송된 패킷의 전송 과정에서 에러가 발생하여 패킷 전송에 실패하는 경우, 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M) 각각은 임의의 시간을 대기하였다가 패킷의 전송을 시도할 수 있다. 상기 임의의 시간은 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M) 각각마다 설정된 경쟁 윈도우(contention window)의 크기 내에서 난수에 기반하여 결정될 수 있다. 상기 경쟁 윈도우의 크기는 상황에 따라 조절될 수 있으며, 경쟁 윈도우의 크기가 조절되는 과정은 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명된다.
실시 예에 따라, 통신 시스템(10)은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)의 통신 프로토콜에 따라 통신을 수행할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 액세스 포인트의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 1과 도 3을 참조하면, 액세스 포인트(100)는 복수의 안테나들(ANT1 ~ ANTN)을 구비하며, 패킷 송수신부(110), 수신 패킷 분석부(120), 경쟁 윈도우 최소값 결정부(130), 및 응답신호 생성부(140)를 포함할 수 있다.
패킷 송수신부(110)는 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M)로부터 전송되어 복수의 안테나들(ANT1 ~ ANTN) 각각을 통하여 패킷을 수신할 수 있으며, 신호 또는 패킷을 복수의 안테나들(ANT1 ~ ANTN) 각각을 통하여 송신할 수 있다.
수신 패킷 분석부(120)는 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M)로부터 전송되어 패킷 송수신부(110)를 통하여 수신된 수신 패킷을 분석할 수 있다.
실시 예에 따라, 수신 패킷 분석부(120)는 수신 패킷을 분석함으로써, 액세스 포인트에서 동시에 수신된 패킷의 개수, 즉 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수를 분석할 수 있다. 예컨대, 수신 패킷 분석부(120)는 수신 패킷의 PLCP 헤더(Physical Layer Convergence Procedure(PLCP) header)를 디코딩(decoding), 예컨대 블라인드 디코딩(blind decoding)함으로써 동시에 수신된 패킷의 개수를 분석할 수 있다.
이 경우, 수신 패킷 분석부(120)는 분석 결과에 따른 동시에 수신된 패킷의 개수, 즉 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수와 수신 패킷 분석부(120)에 의해 설정된 경쟁 윈도우 제어기준 개수를 비교할 수 있다. 수신 패킷 분석부(120)는 상기 비교 결과를 응답신호 생성부(140)로 전달할 수 있다.
실시 예에 따라, 수신 패킷 분석부(120)는 액세스 포인트(100)에서 설정된 QoS(Quality of Service)에 의하여 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수를 설정할 수 있다.
예컨대, 수신 패킷 분석부(120)는 QoS의 액세스 공정성(access fairness) 파라미터가 평균 처리율(average throughput) 파라미터보다 상대적으로 높게 설정된 경우의 경쟁 윈도우 제어기준 개수를, QoS 액세스 공정성 파라미터가 평균 처리율 파라미터보다 상대적으로 낮게 설정된 경우의 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 많도록 설정할 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 수신 패킷 분석부(120)는 수신 패킷을 디코딩하여 수신 패킷을 전송한 통신 단말의 어드레스(address)를 추출할 수도 있다. 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M) 각각으로부터 패킷이 성공적으로 전송된 경우에는 상기 어드레스가 추출되지만, 패킷 전송에 실패한 경우에는 상기 어드레스가 추출되지 않을 수 있다.
경쟁 윈도우 최소값 결정부(130)는 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M)의 경쟁 윈도우 크기의 최초 설정값이자 경쟁 윈도우 크기 조절의 기준이 되는 경쟁 윈도우 최소 경쟁 윈도우 크기를 결정할 수 있다.
실시 예에 따라, 경쟁 윈도우 최소값 결정부(130)는 액세스 포인트(100)에 접속한 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M)의 개수(M) 및 액세스 포인트(100)의 안테나 개수(N) 중에서 적어도 어느 하나에 기초하여 최소 경쟁 윈도우 크기를 결정할 수 있다.
예컨대, 경쟁 윈도우 최소값 결정부(130)는 최소 경쟁 윈도우 크기가 액세스 포인트(100)에 접속한 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M)의 개수(M)에 비례하고, 액세스 포인트(100)의 안테나 개수(N)에 반비례하도록 결정할 수 있다.
즉, 경쟁 윈도우 최소값 결정부(130)는 액세스 포인트(100)에 접속한 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M)의 개수(M)가 많을수록 최소 경쟁 윈도우 크기가 상대적으로 큰 값을 갖도록 결정하고, 액세스 포인트(100)의 안테나 개수(N)가 많을수록 최소 경쟁 윈도우 크기는 상대적으로 작은 값을 갖도록 결정할 수 있다.
경쟁 윈도우 최소값 결정부(130)에 의해 결정된 최소 경쟁 윈도우 크기에 관한 정보를 포함한 패킷은 패킷 송수신부(110) 및 안테나(ANT1 ~ ANTN)를 통하여 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M)로 전송될 수 있다. 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M) 각각은 상기 최소 경쟁 윈도우 크기에 기초하여 경쟁 윈도우 크기를 조절할 수 있다.
응답신호 생성부(140)는 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M)의 패킷 전송에 대한 응답 신호(예컨대, ACK 신호)를 생성할 수 있다.
응답신호 생성부(140)에 의해 생성된 응답 신호는 패킷 송수신부(110)와 안테나(ANT1 ~ ANTN)를 통하여 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M)로 동시에 전송될 수 있다. 실시 예에 따라, 액세스 포인트(100)는 MU-MIMO 기술, 예컨대 제로-포싱 프리코딩 (Zero Forcing(ZF) precoding)을 이용하여 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M)로 응답 신호를 동시에 송신할 수 있다.
실시 예에 따라, 응답 신호는 수신 패킷 분석부(120)에 의해 추출된 패킷을 전송한 통신 단말의 어드레스 및 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수와 경쟁 윈도우 제어기준 개수의 비교 결과를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수와 경쟁 윈도우 제어기준 개수의 비교 결과는 경쟁 윈도우 제어비트로서 별도로 상기 응답 신호에 포함될 수 있다.
예컨대, 상기 경쟁 윈도우 제어비트는, 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 많은 경우 0 또는 1 중의 어느 하나의 값을 가지며, 상기 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 작거나 같은 경우 0 또는 1 중에서 다른 하나의 값을 가질 수 있다.
실시 예에 따라, 응답신호 생성부(140)는 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M) 각각으로부터 전송된 패킷 간에 충돌이 발생한 경우에는 응답신호를 생성하지 않을 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 복수의 통신 단말들 중에서 어느 하나의 일 실시 예에 따른 블록도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 도 4에는 설명의 편의를 위하여 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M) 중에서 어느 하나의 통신 단말(200-1)만을 도시하고 있으나, 나머지 통신 단말(200-2 ~ 200-M)도 제1통신 단말(200-1)과 동일한 구조로 구성될 수 있다.
제1통신 단말(200-1)은 패킷 송수신부(210)와 경쟁 윈도우 크기 조절 유닛(220)을 포함할 수 있다.
패킷 송수신부(210)는 액세스 포인트(100)로부터 전송되어 안테나를 통하여 패킷을 수신할 수 있으며, 신호 또는 패킷을 안테나를 통하여 송신할 수 있다.
경쟁 윈도우 크기 조절 유닛(220)은 액세스 포인트(100)로부터 전송되어 패킷 송수신부(210)를 통하여 수신된 응답신호에 기초하여, 경쟁 윈도우의 크기를 조절할 수 있다.
경쟁 윈도우 크기 조절 유닛(220)은 패킷 송수신부(210)를 통하여 전달된 응답신호에 따라, 제1통신 단말(200-1)이 액세스 포인트(100)로 전송한 패킷의 전송 성공 여부 및 액세스 포인트(100)로 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 많은지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 경쟁 윈도우의 크기를 조절할 수 있다.
실시 예에 따라, 경쟁 윈도우 크기 조절 유닛(220)은 응답신호에 제1통신 단말(200-1)의 어드레스가 포함되어 있는지 여부에 따라 패킷 전송 성공 여부를 판단할 수 있다. 이 경우, 경쟁 윈도우 크기 조절 유닛(220)은 응답신호에 제1통신 단말(200-1)의 어드레스가 포함되어 있는 경우 패킷 전송 성공으로 판단하고, 상기 어드레스가 포함되어 있지 않은 경우 패킷 전송 실패로 판단할 수 있다.
실시 예에 따라, 경쟁 윈도우 크기 조절 유닛(220)은 응답신호에 포함된 경쟁 윈도우 제어비트의 비트 값에 따라, 액세스 포인트(100)로 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 많은지 여부를 판단할 수 있다. 이 경우, 경쟁 윈도우 크기 조절 유닛(220)은 상기 경쟁 윈도우 제어비트의 값이 0 또는 1 중의 어느 하나의 값을 가질 때 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 많은 경우로 판단하고, 상기 경쟁 윈도우 제어비트의 값이 0 또는 1 중의 다른 하나의 값을 가질 때 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 작거나 같은 경우로 판단할 수 있다.
실시 예에 따라, 경쟁 윈도우 크기 조절 유닛(220)은 제1통신 단말(200-1)의 패킷의 전송에 실패하였고, 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 많은 경우에 경쟁 윈도우의 크기를 늘릴 수 있다. 이 경우, 경쟁 윈도우 크기 조절 유닛(220)은 경쟁 윈도우의 크기를 2배로 늘릴 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 경쟁 윈도우 크기 조절 유닛(220)은 액세스 포인트(100)로부터 전송된 응답신호가 없는 경우에, 경쟁 윈도우의 크기를 늘릴 수 있다. 이 경우, 경쟁 윈도우 크기 조절 유닛(220)은 경쟁 윈도우의 크기를 2배로 늘릴 수 있다.
또 다른 실시 예에 따라, 경쟁 윈도우 크기 조절 유닛(220)은 제1통신 단말(200-1)의 패킷의 전송에 실패하였고, 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 상기 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 적거나 같은 경우에 경쟁 윈도우의 크기를 최소 경쟁 윈도우 크기로 설정할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따라, 경쟁 윈도우 크기 조절 유닛(220)은 해당 통신 단말의 패킷의 전송에 성공한 경우에 경쟁 윈도우의 크기를 최소 경쟁 윈도우 크기로 설정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시 예에 따른 채널 액세스 방법의 플로우차트이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M) 각각은 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M) 각각으로부터 액세스 포인트(100)로 전송된 패킷의 전송 성공 여부를 판단할 수 있다(S10).
실시 예에 따라, 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M) 각각은 액세스 포인트(100)로부터 전송된 응답신호에 해당 통신 단말의 어드레스가 포함되어 있는지 여부에 따라 패킷 전송 성공 여부를 판단할 수 있다.
복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M) 각각은 액세스 포인트(100)로 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수를 판단할 수 있다(S12).
실시 예에 따라, 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M) 각각은 액세스 포인트(100)로부터 전송된 응답신호에 포함된 경쟁 윈도우 제어비트의 비트 값에 따라, 액세스 포인트(100)로 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 많은지 여부를 판단할 수 있다.
복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M) 각각은 패킷의 전송 성공 여부 및 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수에 기초하여, 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M) 각각의 경쟁 윈도우의 크기를 조절할 수 있다(S14).
실시 예에 따라, 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M) 각각은 패킷의 전송 성공 여부 및 액세스 포인트(100)로 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 많은지 여부에 따라, 복수의 통신 단말들(200-1 ~ 200-M) 각각의 경쟁 윈도우의 크기를 조절할 수 있다.
도 6은 본 발명의 비교 대상이 되는 채널 액세스 방법에 따라 통신 단말들 각각의 경쟁 윈도우가 조절되는 예를 나타낸 도면이다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 채널 액세스 방법에 따라 통신 단말들 각각의 경쟁 윈도우가 조절되는 예를 나타낸 도면이다.
도 6과 도 7에서는 도 2에서와 같이 액세스 포인트가 2개의 안테나(N=2)를 구비하며, 3개의 통신 단말들(STA1~STA3)이 액세스 포인트에 접속하는 경우를 가정한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 비교 대상이 되는 채널 액세스 방법인 BEB(Binary Exponential Backoff) 방식에서 통신 단말들(STA1 ~ STA3)은 패킷 전송에 성공한 경우에는 경쟁 윈도우의 크기를 최소 경쟁 윈도우 크기로 설정하고, 패킷 전송에 실패한 경우에는 경쟁 윈도우의 크기를 2배로 늘려서 설정할 수 있다.
최초에 제1통신 단말(STA1), 제2통신 단말(STA2), 제3통신 단말(STA3)이 동시에 패킷을 전송한 경우, 액세스 포인트에서 동시에 수신되는 패킷의 개수는 액세스 포인트의 통신 능력, 즉 2개를 초과하기 때문에 패킷 간의 충돌이 발생한다. 이 때, 제1통신 단말(STA1), 제2통신 단말(STA2), 제3통신 단말(STA3)은 패킷 전송에 실패하였으므로 경쟁 윈도우의 크기를 최소 경쟁 윈도우 크기(wo)의 2배, 즉 2wo로 설정할 수 있다.
다음으로, 제1통신 단말(STA1)과 제3통신 단말(STA3)이 동시에 패킷을 전송한 경우, 액세스 포인트에서 동시에 수신되는 패킷의 개수는 액세스 포인트의 통신 능력, 즉 2개 이내이기 때문에 패킷 간의 충돌은 발생하지 않는다. 하지만, 제3통신 단말(STA3)의 경우 잡음(noise) 등에 의해 프레임 에러(frame error)가 발생하여 패킷 전송에 실패하였다. 이 때, 제1통신 단말(STA1)은 패킷 전송에 성공하였으므로 경쟁 윈도우의 크기를 최소 경쟁 윈도우 크기(wo)로 설정하고, 제3통신 단말(STA3)은 패킷 전송에 실패하였으므로 경쟁 윈도우의 크기를 2wo에서 다시 2배하여 4wo로 설정할 수 있다.
비교 대상이 되는 채널 액세스 방법인 BEB 방식에서는 이와 같은 방법으로 경쟁 윈도우의 크기가 조절되기 때문에, SNR 또는 FER이 큰 제3통신 단말(STA3)의 경우에는 제1통신 단말(STA1)에 비하여 경쟁 윈도우가 급증하며 경쟁 윈도우의 크기가 급증함에 따라 채널 액세스 기회가 더욱 줄어들게 된다.
반면, 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 채널 액세스 방법에 따른 경쟁 윈도우 크기의 조절 예가 도시된다. 도 7에서는 경쟁 윈도우 제어기준 개수가 2개인 경우를 가정한다.
최초에 제1통신 단말(STA1), 제2통신 단말(STA2), 제3통신 단말(STA3)이 동시에 패킷을 전송한 경우, 액세스 포인트에서 동시에 수신되는 패킷의 개수는 액세스 포인트의 통신 능력, 즉 2개를 초과하기 때문에 패킷 간의 충돌이 발생한다. 이 때, 제1통신 단말(STA1), 제2통신 단말(STA2), 제3통신 단말(STA3)은 패킷 전송에 실패하였으므로 경쟁 윈도우의 크기를 최소 경쟁 윈도우 크기(wo)의 2배, 즉 2wo로 설정할 수 있다.
다음으로, 제1통신 단말(STA1)과 제3통신 단말(STA3)이 동시에 패킷을 전송한 경우, 액세스 포인트에서 동시에 수신되는 패킷의 개수는 액세스 포인트의 통신 능력, 즉 2개 이내이기 때문에 패킷 간의 충돌은 발생하지 않는다. 또한, 제3통신 단말(STA3)의 경우 잡음 등에 의해 프레임 에러가 발생하여 패킷 전송에 실패하였지만, 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 2개로 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 적거나 같기 때문에 경쟁 윈도우의 크기를 최소 경쟁 윈도우 크기(wo)로 설정할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 채널 액세스 방법에서는 이와 같이 액세스 포인트와의 거리가 멀어서 높은 SNR 값을 가지거나 높은 FER 값을 가지는 통신 단말의 경우라도 액세스 포인트에 동시에 접속한 통신 단말의 개수가 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 적거나 같다면 경쟁 윈도우의 크기를 증가시키지 않는다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 채널 액세스 방법에서는 BEB 방식에 비하여 통신 단말들 간에 높은 액세스 공정성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 채널 액세스 방법에서는 경쟁 윈도우 제어기준 개수의 조절함으로써 QoS에서 요구되는 액세스 공정성과 평균 처리율 사이에서 어느 쪽에 가중치를 줄 것인지를 선택할 수 있다.
도 8은 본 발명의 비교 대상이 되는 채널 액세스 방법에 따른 채널 액세스 비율과 본 발명의 실시 예에 따른 채널 액세스 방법에서 경쟁 윈도우 제어기준 개수가 변경됨에 따른 채널 액세스 비율을 비교한 그래프이다.
도 8을 참조하면, 10dB의 SNR을 갖는 통신 단말, 15dB의 SNR을 갖는 통신 단말, 20dB의 SNR을 갖는 통신 단말의 채널 액세스 비율이 나타나 있다.
도 8에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 액세스 방법은 BEB 방식의 경우(Comp.)에 비하여 통신 단말 간의 채널 액세스 공정성이 증가하는, 즉 균등한 채널 액세스 비율을 가지는 것을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 액세스 방법에서 경쟁 윈도우 제어기준 개수(TB)를 1에서 4로 증가시킴에 따라 10dB의 SNR을 갖는 통신 단말, 15dB의 SNR을 갖는 통신 단말, 20dB의 SNR을 갖는 통신 단말 간의 채널 액세스 공정성이 증가하는, 즉 균등한 채널 액세스 비율을 가지는 것을 확인할 수 있다.
이상, 본 발명의 기술적 사상을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.
10 : 통신 시스템
100 : 액세스 포인트(Access Point(AP)
110 : 패킷 송수신부
120 : 수신 패킷 분석부
130 : 경쟁 윈도우 최소값 결정부
140 : 응답신호 생성부
200-1 ~ 200-M : 통신 단말
210 : 패킷 송수신부
220 : 경쟁 윈도우 크기 조절 유닛

Claims (15)

  1. 복수의 통신 단말들 각각으로부터 액세스 포인트(accesss point)로 전송된 패킷의 전송 성공 여부를 판단하는 단계;
    상기 복수의 통신 단말들 중에서 상기 액세스 포인트로 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수를 판단하는 단계; 및
    상기 복수의 통신 단말들 각각의 패킷의 전송 성공 여부 및 상기 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수에 기초하여, 상기 복수의 통신 단말들 각각의 경쟁 윈도우(contention window)의 크기를 조절하는 단계를 포함하는, 채널 액세스 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수를 판단하는 단계는,
    상기 복수의 통신 단말들 각각으로부터 전송된 상기 패킷의 PLCP 헤더(Physical Layer Convergence Procedure(PLCP) header)를 디코딩(decoding)함으로써 상기 개수를 판단하는, 채널 액세스 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 디코딩은 블라인드 디코딩(blind decoding)인, 채널 액세스 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 경쟁 윈도우의 크기를 조절하는 단계는,
    상기 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 많은지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 복수의 통신 단말들 각각의 패킷의 전송 성공 여부 및 상기 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 많은지 여부에 따라, 상기 복수의 통신 단말들 각각의 상기 경쟁 윈도우의 크기를 조절하는 단계를 포함하는, 채널 액세스 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 통신 단말들 각각의 패킷의 전송 성공 여부는,
    상기 액세스 포인트로부터 전송된 응답 신호에 해당 통신 단말의 어드레스(address)가 포함되어 있는지 여부에 따라 판단되는, 채널 액세스 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 많은지 여부는,
    상기 응답 신호에 포함된 경쟁 윈도우 제어비트의 비트 값에 따라 판단되는, 채널 액세스 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 경쟁 윈도우 제어비트는,
    상기 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 많은 경우 0 또는 1 중의 어느 하나의 값을 가지며,
    상기 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 작거나 같은 경우 0 또는 1 중에서 다른 하나의 값을 가지는, 채널 액세스 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 응답 신호는,
    상기 복수의 통신 단말들 각각으로부터 전송된 패킷 간에 충돌이 발생한 경우에는 상기 액세스 포인트로부터 전송되지 않는, 채널 액세스 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 경쟁 윈도우의 크기를 조절하는 단계는,
    상기 응답 신호가 수신되지 않는 경우에 상기 경쟁 윈도우의 크기를 늘리고,
    상기 응답 신호에 따라,
    해당 통신 단말의 패킷의 전송에 실패하였고, 상기 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 많은 경우에 상기 경쟁 윈도우의 크기를 늘리고,
    상기 해당 통신 단말의 패킷의 전송에 실패하였고, 상기 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 상기 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 적거나 같은 경우에 상기 경쟁 윈도우의 크기를 최소 경쟁 윈도우 크기로 설정하고,
    상기 해당 통신 단말의 패킷의 전송에 성공한 경우에 상기 경쟁 윈도우의 크기를 상기 최소 경쟁 윈도우 크기로 설정하는, 채널 액세스 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 채널 액세스 방법은,
    상기 액세스 포인트에 접속한 상기 복수의 통신 단말들의 개수 및 상기 액세스포인트의 안테나 개수 중에서 적어도 어느 하나에 기초하여 상기 최소 경쟁 윈도우 크기를 설정하는 단계를 더 포함하는, 채널 액세스 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 최소 경쟁 윈도우 크기를 설정하는 단계는,
    상기 액세스 포인트에 접속한 상기 복수의 통신 단말들의 개수에 비례하고, 상기 액세스 포인트의 안테나 개수에 반비례하도록 상기 최소 경쟁 윈도우 크기를 설정하는, 채널 액세스 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 채널 액세스 방법은,
    상기 액세스 포인트에서 설정된 QoS(Quality of Service)에 의하여 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수를 설정하는 단계를 더 포함하는, 채널 액세스 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수를 설정하는 단계는,
    상기 QoS의 액세스 공정성(access fairness) 파라미터가 평균 처리율(average throughput) 파라미터보다 상대적으로 높게 설정된 경우의 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수를, 상기 QoS의 액세스 공정성 파라미터가 평균 처리율 파라미터보다 상대적으로 낮게 설정된 경우의 상기 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 많도록 설정하는, 채널 액세스 방법.
  14. 액세스 포인트로부터 응답 신호를 수신하는 패킷 송수신부; 및
    수신된 응답 신호에 기초하여 상기 액세스 포인트로 전송한 패킷의 전송 성공 여부 및 상기 액세스 포인트로 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수가 경쟁 윈도우 제어기준 개수보다 많은지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 경쟁 윈도우 크기를 조절하는 경쟁 윈도우 크기 조절 유닛을 포함하는, 통신 단말.
  15. 복수의 통신 단말들; 및
    상기 복수의 통신 단말들 각각의 패킷의 전송 성공 여부 및 상기 동시에 패킷을 전송한 통신 단말의 개수에 관한 정보를 포함하는 응답 신호를 상기 복수의 통신 단말로 전송하는 액세스 포인트를 포함하고,
    상기 복수의 통신 단말들 각각은,
    상기 응답 신호에 기초하여, 경쟁 윈도우 크기를 조절하는, 통신 시스템.
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