WO2014058152A1 - 단말기 및 이를 이용한 무선 네트워크 모니터링 시스템 및 방법 - Google Patents

단말기 및 이를 이용한 무선 네트워크 모니터링 시스템 및 방법 Download PDF

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WO2014058152A1
WO2014058152A1 PCT/KR2013/007605 KR2013007605W WO2014058152A1 WO 2014058152 A1 WO2014058152 A1 WO 2014058152A1 KR 2013007605 W KR2013007605 W KR 2013007605W WO 2014058152 A1 WO2014058152 A1 WO 2014058152A1
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WO
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pgm
maximum
terminal
network
cqi
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PCT/KR2013/007605
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Inventor
오경진
이경승
박민아
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삼성에스디에스 주식회사
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    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/391—Modelling the propagation channel

Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to a wireless network monitoring technology, and more particularly, a terminal for monitoring a network situation by integrating a packet gap model (PGM) method and a channel quality indicator (CQI) method, and a wireless network monitoring system using the same; It is about a method.
  • PGM packet gap model
  • CQI channel quality indicator
  • Wireless network monitoring technology is a technology used to provide a stable service in a wireless communication environment.
  • wireless network monitoring techniques are used to monitor network conditions (e.g., network available bandwidth or network speed, etc.) and select and transmit appropriate media sources according to current network conditions.
  • the video call service shows a state in which a video source is selected and transmitted according to network conditions.
  • the first terminal 10 when the first terminal 10 performs a video call with the second terminal 20, the first terminal 10 prepares a low quality image or a high quality image according to a network situation by network monitoring. 2 is transmitted to the terminal 20.
  • the low quality image may be an image source that is normally reproduced when 700K bits are transmitted per second
  • the high quality image may be an image source that is normally reproduced when 1.2 M bits are transmitted per second.
  • the first terminal 10 may generate a low quality image and a high quality image according to an encoding option.
  • the first terminal 10 may determine whether the current network situation (for example, the available bandwidth of the network) is capable of processing high quality video or only low quality video based on the network monitoring result. Then, the appropriate image source is selected from among the low quality image and the high quality image and transmitted to the second terminal 20.
  • the current network situation for example, the available bandwidth of the network
  • the existing network monitoring used a method of transmitting a separate packet (that is, a packet for measurement) for measuring the network conditions in the first terminal 10 to the second terminal 20. That is, in the conventional network monitoring, when the first terminal 10 transmits at least two measurement packets to the second terminal 20, the second terminal 20 calculates a reception interval of the two measurement packets and correspondingly.
  • the network monitoring method was used. This network monitoring method is called PGM (Packet Gap Model) method.
  • the maximum non-guaranteed speed of the network (the maximum speed that the service can provide in the current network state) and the maximum guaranteed increase speed (which does not affect other services based on the network speed of the current service).
  • the advantage is that you can measure the maximum speed of the service that can be increased without.
  • the conventional PGM method transmits the measurement packet for network monitoring, delay time may occur depending on the network environment (for example, network congestion, communication capacity at the bottleneck point, probability of loss of the measurement packet, etc.). There is no choice but to. Therefore, there is a problem that the measurement time for network monitoring becomes long, and the accuracy and reliability of the network monitoring measurement results are deteriorated.
  • An embodiment of the present invention is to provide a terminal and a wireless network monitoring system and method using the same that can quickly perform network monitoring, and improve the accuracy and reliability of network monitoring measurement results.
  • a terminal in a terminal performing data communication with another terminal through a wireless access point, transmits a plurality of measurement packets to the other terminal at a predetermined transmission time interval, Packet Gap Model (PGM) unit for receiving the maximum non-guaranteed speed of the network transmitted from another terminal; And a channel quality indicator (CQI) unit for acquiring channel quality information of a wireless communication channel connecting the terminal and the wireless access point to measure a maximum guaranteed increase rate of the corresponding network.
  • PGM Packet Gap Model
  • CQI channel quality indicator
  • the wireless network monitoring system obtains channel quality information of a PGM (Packet Gap Model) transmitter and a wireless communication channel for transmitting a plurality of measurement packets according to a predetermined transmission time interval and a corresponding network.
  • a first terminal including a channel quality indicator (CQI) unit for measuring a maximum guaranteed increase rate of the channel;
  • a second terminal including a PGM receiver configured to receive the measurement packets and measure a maximum non-guaranteed speed of a corresponding network through a reception time interval of the received measurement packets;
  • a wireless access point connected with the first terminal through the wireless communication channel.
  • CQI channel quality indicator
  • the PGM transmitter has a default ⁇ value (the ratio of the difference between the maximum transmission rate supported by the physical layer of the terminal and the transmission rate experienced by the network layer) and the CQI unit. Calculating a transmission time interval between packets for measurement through a maximum transmission rate of a physical layer of a corresponding network received from the network; Transmitting packets for measurement to a PGM receiver at transmission time intervals calculated by the PGM transmitter; And calculating, by the PGM receiver, a reception interval of the measurement packets to calculate a maximum non-guaranteed speed of the corresponding network.
  • ⁇ value the ratio of the difference between the maximum transmission rate supported by the physical layer of the terminal and the transmission rate experienced by the network layer
  • a method for monitoring a wireless network includes a value of ⁇ (maximum transmission rate supported by a physical layer of a corresponding terminal and a network using a reception rate when the transmission time interval between packets for measurement by the CQI unit is minimum). Correcting the ratio of the difference with the transmission rate experienced by the layer); And calculating the maximum guaranteed increase rate of the corresponding network using the corrected ⁇ value and the obtained channel quality information of the wireless channel.
  • the present invention by performing network monitoring through the complementary action of the PGM method and the CQI method, it is possible to quickly and accurately know the maximum non-guaranteed speed and the maximum guaranteed increase speed that the service can provide.
  • the quality of service (QoS) can be maintained in various network environments and situations, and flexible handling can be achieved.
  • 1 is a view for explaining a general wireless network monitoring technique.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a wireless network monitoring system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a PGM related configuration in a wireless network monitoring system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a CQI related configuration in a wireless network monitoring system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a test state for comparing the maximum guaranteed increase rate measurement performance by the CQI method and the maximum guaranteed increase rate measurement performance by the conventional PGM method of the present invention.
  • Figure 6 is a graph comparing the maximum guaranteed increase rate measurement performance by the CQI method and the maximum guaranteed increase rate measurement performance by the conventional PGM method of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method for obtaining a maximum non-guaranteed speed by the PGM method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of obtaining a maximum guaranteed increase rate by a CQI scheme according to an embodiment of the present invention.
  • the network speed of the corresponding network is measured through network monitoring.
  • the measured network speed may be converted to other variables related to network monitoring (eg, network available bandwidth, etc.).
  • the measured network speed includes the maximum non-guaranteed speed and the maximum guaranteed increase speed.
  • the maximum non-guaranteed speed means the maximum speed that the service can provide in the current network state.
  • Maximum guaranteed growth rate means the maximum speed of the service that can be increased without affecting other services based on the current service's network speed.
  • the ideal maximum speed of the network is 54 Mbps. However, this is only an ideal maximum network speed, less than that in a network environment where the actual service is used, and the maximum non-guaranteed speed that the service can provide in the current network state is typically 50 to 60 at 54 Mbps. Appears at the% level.
  • the maximum speed of 54 Mbps (for example, IEEE 802.11g) is currently using 30 Mbps through all services, the network speed of the current service can be increased without affecting other services.
  • the maximum rate (ie, the maximum guaranteed increase rate) of the service in question is 24 Mbps.
  • a packet gap model (PGM) method and a channel quality indicator (CQI) method are integrated and used to measure the maximum non-guaranteed speed and the maximum guaranteed increase speed.
  • the PGM (Packet Gap Model) method refers to a general term of a methodology for transmitting at least two measurement packets for network monitoring at a transmitting side and performing network monitoring by measuring a receiving interval between measuring packets at a receiving side.
  • the CQI (Channel Quality Indicator) method uses a network using information (ie, channel quality information) about channel quality of a wireless channel to which a corresponding terminal is connected to a wireless access point (for example, a wireless internet router or a router).
  • a wireless access point for example, a wireless internet router or a router.
  • the maximum non-guaranteed speed of the corresponding network is measured through the PGM method, and the maximum guaranteed increase speed of the corresponding network is measured through the CQI method. That is, although the maximum non-guaranteed speed and maximum guaranteed increase speed of the corresponding network can be measured through the PGM method, in the embodiment of the present invention, the maximum non-guaranteed speed of the network is measured by the PGM method.
  • the maximum guaranteed increase rate shall be measured by the CQI method. As a result, the maximum guaranteed increase rate can be measured more quickly and accurately than when the maximum guaranteed increase rate is measured by the PGM method.
  • the PGM method transmits measurement packets by applying the protocol used in the network layer (or application layer) used in the corresponding service, and the network system (for example, WLAN, 3G, LTE, Wibro) for network monitoring. Etc.), it is not necessary to obtain information separately, so that it can be applied regardless of the network communication environment.
  • the protocol used in the network layer or application layer
  • the network system for example, WLAN, 3G, LTE, Wibro
  • the CQI method performs network monitoring by obtaining channel quality information during wireless communication with a corresponding network system (for example, WLAN, 3G, LTE, Wibro, etc.), and does not transmit a measurement packet for network monitoring.
  • a corresponding network system for example, WLAN, 3G, LTE, Wibro, etc.
  • the PGM method and the CQI method have advantages and disadvantages according to characteristics of the method of performing network monitoring.
  • the PGM scheme and the CQI scheme are integrated to complement each other.
  • a channel providing the CQI with a rate of transmitting a measurement packet at a rate or how to make a time interval between measurement packets. Decisions can be made using quality information.
  • the result of the PGM is used to correct ⁇ (the ratio of the difference between the maximum transfer rate supported by the physical layer and the transfer rate experienced by the network layer). Can be.
  • FIGS. 2 to 9 a terminal and a wireless network monitoring system and method using the same will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 9.
  • this is only an exemplary embodiment and the present invention is not limited thereto.
  • FIG 2 is a view showing the configuration of a wireless network monitoring system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a view showing a configuration related to the PGM in a wireless network monitoring system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 In the wireless network monitoring system according to an embodiment of the present invention, a diagram showing a CQI related configuration.
  • the wireless network monitoring system 100 includes a first terminal 102, a wireless access point 104, and a second terminal 106.
  • the network section to be monitored is a section between the first terminal 102 and the second terminal 106.
  • the first terminal 102 can perform direct wireless communication with the wireless access point 104. That is, the first terminal 102 can be in a position of 1-hop with the wireless access point 104.
  • the second terminal 106 can be wired to the wireless access point 104. In this case, the second terminal 106 may be in a position of 1-hop or more with the wireless access point 104.
  • the subject performing wireless network monitoring is the first terminal 102.
  • the first terminal 102 and the second terminal 106 only show the configuration necessary for the first terminal 102 to perform the wireless network monitoring, other components are omitted.
  • the present invention is not limited thereto, and the first terminal 102 and the second terminal 106 may also include components necessary for the second terminal 106 to perform wireless network monitoring.
  • the first terminal 102 includes a PGM transmitter 111 and a CQI unit 114.
  • the second terminal 106 includes a PGM receiver 117.
  • the PGM transmitter 111 and the PGM receiver 117 measure the maximum non-guaranteed speed of the corresponding network by the PGM method.
  • the PGM transmitter 111 includes a packet transmitter 121 and a packet transmission interval calculator 123
  • the PGM receiver 117 includes a packet receiver 125 and a first speed calculator 127.
  • the CQI unit 114 measures the maximum guaranteed increase rate of the corresponding network by the CQI method.
  • the packet transmitter 121 of the PGM transmitter 111 transmits a measurement packet for the measurement of the maximum non-guaranteed speed to the second terminal 106. At this time, the measurement packet is transmitted to the second terminal 106 via the wireless access point 104.
  • the measurement packet may be a packet generated separately to measure the maximum non-guaranteed speed of the network, but is not limited thereto.
  • the measurement packet may use the actual data packet of the corresponding service as it is.
  • the packet transmitter 121 may transmit a packet for measurement in a pair or train form.
  • the packet transmitter 121 may attach two measurement packets and transmit them in pair form, or may transmit a plurality of measurement packets in a train form at regular intervals.
  • the packet transmitter 121 adjusts the packet transmission time interval between the packets for measurement according to the packet transmission time interval calculated by the packet transmission interval calculator 123.
  • the packet transmitter 121 transmits a measurement packet
  • information on how to adjust the transmission time interval between the measurement packets is required. That is, the interval between the measurement packets transmitted from the packet transmitter 121 may be increased depending on the communication capacity of the bottleneck point of the network, and a queue may be formed at each hop in the network. It may be narrowed or opened as it goes through, or may be caused by cross traffics of other services sharing the network, thereby reflecting the congestion of the network and the communication capacity of the bottleneck. Therefore, in order to obtain accurate and reliable measurement results for the maximum non-guaranteed speed of the network, when the packet transmitter 121 transmits the measurement packet, information about how to adjust the time interval between the measurement packets Becomes important.
  • the role of the packet transmission interval calculation unit 123 is to calculate the transmission time interval between the packets for measurement.
  • the packet transmission interval calculator 123 may receive some of the channel quality information of the corresponding network from the CQI unit 114 and calculate a transmission time interval between packets for measurement. That is, the packet transmission interval calculating unit 123 may use some of the channel quality information of the corresponding network received from the CQI unit 114 to calculate the transmission time interval between the packets for measurement reflecting the situation of the corresponding network. do.
  • the maximum non-guaranteed speed means differently, the maximum amount of data received per unit time by the receiving side of the service, that is, the second terminal 106.
  • the amount of data received per unit time in the second terminal 106 varies depending on the speed at which the data is transmitted in the first terminal 102.
  • the amount of data received per unit time in the second terminal 106 also becomes the maximum.
  • the maximum transmission rate that can be sent by the first terminal 102 the maximum transmission rate that can be sent by the first terminal 102 and the actual transmission rate experienced by the network layer of the first terminal 102. If there is a difference, the measurement packet is overflowed into the socket buffer of the packet transmitter 121, so that the measurement packet may not be properly processed.
  • the optimal transmission rate that is, the optimal transmission time interval
  • the maximum transmission rate that can be sent by the first terminal 102 and that of the first terminal 102 are determined.
  • the difference from the actual transmission speed experienced at the network layer should be reflected.
  • the packet transmission interval calculating unit 123 receives the maximum bit rate value of the physical layer of the network from the CQI unit 114 to calculate the transmission time interval between the packets for measurement. .
  • the transmission time interval between the packets for measurement, G S the transmission time interval (G S ) can be converted to the concept of the transmission rate (V S ) through the following equation (1).
  • V S the transfer speed
  • C represents the maximum transmission rate of the physical layer of the network
  • ⁇ represents the ratio of the difference between the maximum transmission rate supported by the physical layer of the first terminal 102 and the transmission rate experienced in the network layer.
  • C may be 54 Mbps for the wireless network system in the case of IEEE 802.11g, and ⁇ typically corresponds to 50 to 60%.
  • the packet transmission interval calculation unit 123 may obtain a transmission rate V S by inputting a default value between 50 and 60% of an ⁇ value in Equation 2. However, as described later, after receiving the corrected ⁇ value from the CQI unit 114, the corrected ⁇ value may be input in Equation 2 to obtain a transmission speed V S.
  • the packet transmission interval calculator 123 may calculate an optimal transmission time interval G S between packets for measurement reflecting a network condition through Equations 1 and 2 below.
  • the packet transmission interval calculator 123 transmits a transmission time interval value between the packets for measurement calculated through Equations 1 and 2 to the packet transmitter 121. Then, the packet transmitter 121 transmits the interval between the packets for measurement as the calculated transmission time interval G S to the second terminal 106.
  • the packet receiver 125 of the second terminal 106 receives the measurement packets transmitted by the packet transmitter 121. In this case, the packet receiver 125 measures a reception time interval G R between the received measurement packets.
  • the first speed calculator 127 receives the reception time interval G R from the packet receiver 125 to calculate the reception speed V R.
  • the reception rate V R may be calculated by Equation 3 below.
  • the reception speed V R calculated by the first speed calculator 127 becomes the maximum non-guaranteed speed V PGM of the corresponding network.
  • the first speed calculator 127 transmits the reception speed V R , that is, the maximum non-guaranteed speed V PGM , calculated through Equation 3, to the packet receiver 125. Then, the packet receiver 125 may transmit the maximum non-guaranteed speed (V PGM ) value to the first terminal 102. The first terminal 102 transmits the maximum non-guaranteed speed V PGM received from the packet receiver 125 to a media engine (not shown) inside the first terminal 102 to allow the maximum non-guaranteed speed V PGM. ), You can choose the right data source.
  • the channel quality information acquisition unit 131 of the CQI unit 114 acquires channel quality information of a wireless communication channel connecting the first terminal 102 and the wireless access point 104.
  • the wireless access point 104 may be, for example, a wireless internet router or a router, but is not limited thereto.
  • the channel quality information acquired by the channel quality information acquisition unit 131 may be, for example, a maximum bit rate, a channel active time, a channel busy time of a physical layer of a corresponding network. , At least one of signal strength and noise strength.
  • the channel quality information acquisition unit 131 may directly obtain channel quality information or may obtain the channel quality information through a network driver (or LAN card) of the first terminal 102.
  • the channel quality information acquisition unit 131 transfers the acquired channel quality information to the second speed calculator 134.
  • the second rate calculator 134 calculates the maximum guaranteed increase rate of the corresponding network using the channel quality information received from the channel quality information acquirer 131.
  • the maximum guaranteed increase rate refers to the maximum speed of the corresponding service that can be increased without affecting other services based on the network speed of the current service, so the maximum guaranteed increase rate is the network layer of the first terminal 102. Can be obtained using the maximum transmission rate that can be currently transmitted, and the ratio of the time (ie, surplus time ratio) that the wireless communication channel connecting the first terminal 102 and the wireless access point 104 is not being used for communication. .
  • the second speed calculator 134 may calculate the maximum guaranteed increase speed V CQI of the corresponding network through Equation 4 below.
  • C represents the maximum transmission rate of the physical layer of the network
  • ⁇ represents the ratio of the difference between the maximum transmission rate supported by the physical layer of the first terminal 102 and the transmission rate experienced by the network layer. Denotes a maximum transmission rate that can be currently transmitted by the network layer of the first terminal 102.
  • the channel utilization of the wireless communication channel connecting the first terminal 102 and the wireless access point 104 may be obtained through Equation 5 below.
  • the channel active time indicates the time when the first terminal 102 and the wireless access point 104 are in a state where they can communicate with each other, and the channel busy time indicates the first terminal 102.
  • a wireless communication channel connecting the wireless access point 104 to the wireless access point 104 is used.
  • the channel utilization rate represents the percentage of time that the wireless communication channel connecting the first terminal 102 and the wireless access point 104 is being used for communication. Therefore, (1-channel utilization rate) represents the ratio of the time when the wireless communication channel connecting the first terminal 102 and the wireless access point 104 is not used for communication, that is, the excess time ratio.
  • Equation 4 ⁇ has a value of 50 to 60%, but the value may vary according to a development method or control option of the wireless access point 104. Therefore, in order to increase the accuracy and reliability of the measurement result for the maximum guaranteed increase rate V CQI , after correcting ⁇ , the corrected ⁇ value should be used. At this time, in order to correct the value ⁇ , the second speed calculator 134 uses the result value calculated by the PGM transmitter 111 and the PGM receiver 117.
  • the maximum transmission rate experienced by the network layer of the first terminal 102 must be obtained.
  • the transmitting side i.e. In this case, the first terminal 102 should transmit the packet for measurement at the maximum transmission rate that can be provided in the corresponding network.
  • a method of transmitting the measurement packet at the maximum transmission rate that can be provided in the network includes a method of transmitting a transmission time interval between the measurement packets with a minimum (for example, setting the transmission time interval to 0). have.
  • the PGM transmitter 111 transmits a measurement packet
  • the PGM transmitter 111 transmits the measurement time interval between the measurement packets to 0 and transmits it to the second terminal 106.
  • the PGM receiver 117 calculates a reception rate V by measuring a reception interval between each measurement packet.
  • the PGM receiver 117 transmits the calculated reception speed V to the first terminal 102.
  • the reception rate V is the maximum transmission rate actually experienced by the network layer of the first terminal 102.
  • the second speed calculator 134 may correct the ⁇ value through Equation 6 below.
  • the second speed calculator 134 calculates the maximum guaranteed increase speed V CQI of the corresponding network by applying the ⁇ value corrected through Equation 6 to Equation 4.
  • the PGM transmitter 111 periodically transmits the transmission time interval between the measurement packets to 0 and transmits the result to the second terminal 106, thereby periodically updating the ⁇ value.
  • the packet transmission interval calculation unit 123 may calculate the transmission rate V S by inputting the corrected ⁇ value into Equation 2 whenever the ⁇ value is corrected.
  • the first terminal 102 transmits the maximum guaranteed increase rate V CQI calculated by the second speed calculator 134 to a media engine (not shown) inside the first terminal 102, thereby increasing the maximum guaranteed increase rate. According to (V CQI ), it is possible to select the appropriate data source.
  • an optimal transmission time interval between measurement packets reflecting network conditions using channel quality information provided by the CQI unit 114 By calculating and transmitting the packets for measurement accordingly, it is possible to calculate an accurate and reliable maximum non-guaranteed speed that reflects the network situation.
  • the PGM transmitter 102 receives the received rate when the transmission time interval between the packets for measurement is minimized and corrects the ⁇ value, thereby correcting the network condition. It is possible to calculate an accurate and reliable maximum guaranteed increase rate that reflects this.
  • the video call service calculates the maximum non-guaranteed rate and the maximum guaranteed increase rate through the complementary interaction of the PGM method and the CQI method, this means that the low quality video (eg, 700 Kbps) and the high quality video (eg, For example, 1,200Kbps) will provide a guide on which image to select and transmit.
  • the low quality video eg, 700 Kbps
  • the high quality video eg, 1,200Kbps
  • the low quality video eg, 700 Kbps
  • 1,200Kbps the high quality video
  • FIG. 5 is a view showing a test state for comparing the maximum guaranteed increase rate measurement performance by the CQI method of the present invention and the maximum guaranteed increase rate measurement performance by the conventional PGM method
  • Figure 6 is a CQI method of the present invention This is a graph comparing the maximum guaranteed increase rate measurement performance and the maximum guaranteed increase rate measurement performance by the conventional PGM method.
  • the horizontal axis represents the sequence of packets transmitted at regular time intervals
  • the vertical axis represents the maximum guaranteed increase rate (bps).
  • the first notebook 252 and the second notebook 254 connect to the same wireless access point 256.
  • the first notebook 252 is a device for generating contending traffic
  • the second notebook 254 is a device for generating a packet for measurement.
  • the maximum bandwidth of the network layer of the wireless access point 256 is 6 Mbps.
  • the maximum guaranteed increase rate was measured while only the second notebook 254 was driven for the first 20 seconds (that is, no contention traffic was generated), and then the first notebook 252 was driven together for 20 seconds.
  • the maximum guaranteed increase rate was measured while generating Contending Traffic.
  • the maximum guaranteed increase rate for the initial 20 seconds will be measured at 6 Mbps, and then the maximum guaranteed increase rate for the 20 seconds will be measured at 3 Mbps.
  • the estimated maximum guaranteed increase rate during the first generation of contenting traffic ie, 6 Mbps
  • the content It can be seen that they are lower than expected (ie, 3 Mbps) while generating ding traffic. This is due to the transmission of the measurement packet in the case of the PGM method. Due to the characteristics of the PGM method, a delay time may occur until the transmission side reaches the reception side after transmitting the measurement packet.
  • the CQI method represents a more accurate measurement result than the PGM method. This is because when the maximum guaranteed increase rate is measured by the CQI method, since a separate measurement packet is not transmitted, a delay time such as the PGM method hardly occurs.
  • FIG. 7 is a view comparing the dispersion value of the maximum guaranteed increase rate by the CQI method and the maximum guaranteed increase rate by the conventional PGM method of the present invention.
  • the variance of the maximum guaranteed increase rate by the conventional PGM method is greater than the variance of the maximum guaranteed increase rate by the CQI method of the present invention both when and when there is no cross traffic. You can see that. This is due to the characteristics of the wireless communication system that waits a random time every time a packet for measurement is transmitted in the case of the conventional PGM method. The fluctuation range of is also large.
  • the response time is slower than when the maximum guaranteed increase rate is measured by the CQI method. That is, when measuring for the first 20 seconds without generating content traffic and for 20 seconds after generating content traffic, the PGM method generates a predetermined time after generating content traffic.
  • the maximum guaranteed increase rate is less than 3 Mbps after about 7 sequences), while the CQI method shows the maximum guaranteed increase rate is less than 3 Mbps as soon as the generating traffic is generated. Therefore, it can be seen that the CQI scheme is more sensitive and responsive to the network environment than the conventional PGM scheme.
  • the reason why the response time is delayed when the maximum guaranteed increase rate is measured by the conventional PGM is to reduce the error when calculating the maximum guaranteed increase rate at the receiver. This is because a predetermined number of sets is required. That is, in order to calculate the maximum guaranteed increase rate at the receiving end, it is necessary to wait for the measurement packets to be collected by a predetermined number of sets. At this time, since an additional delay time occurs, the reaction time of network monitoring by the PGM method is slowed down.
  • the embodiment of the present invention unlike the conventional PGM method, performs network monitoring by complementing the PGM method and the CQI method, thereby calculating more accurate, faster and more reliable network monitoring results than the conventional PGM method. It can be seen that.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method for obtaining a maximum non-guaranteed speed by the PGM method according to an embodiment of the present invention.
  • the PGM transmitter 111 receives a maximum bit rate value of a physical layer of a corresponding network among channel quality information from the default ⁇ value and the CQI unit 114 to transmit between packets for measurement.
  • the time interval is calculated (S 101).
  • the PGM transmitter 111 may calculate a transmission time interval between packets for measurement through Equation 1 and Equation 2 described above. In this case, the PGM transmitter 111 may input 60% as the default ⁇ value in Equation 2.
  • the PGM transmitter 111 transmits measurement packets to the PGM receiver 117 at the calculated transmission time interval (S 103).
  • the PGM transmitter 111 may transmit packets for measurement in the form of a packet pair.
  • the present invention is not limited thereto, and the measurement packets may be transmitted in the form of a packet train.
  • the PGM receiver 111 calculates the maximum non-guaranteed speed V PGM of the corresponding network by measuring the reception interval between the packets for measurement (S 105). In this case, the PGM receiver 111 may calculate the maximum non-guaranteed speed V PGM through Equation 3 described above.
  • the PGM transmitter 111 receives the maximum non-guaranteed speed V PGM from the PGM receiver 117 (S 107). At this time, the PGM transmitter 111 transmits the received maximum non-guaranteed speed V PGM to a media engine (not shown) of the first terminal 102 to provide a data source according to the maximum non-guaranteed speed V PGM . You can choose.
  • the PGM transmitter 111 transmits measurement packets to the PGM receiver 117 with a minimum transmission time interval (S 109).
  • the PGM receiver 117 calculates the reception rate V through the reception interval between the packets for measurement, and then transmits the reception rate V to the first terminal 102.
  • the reception speed V becomes the maximum transmission speed actually experienced by the network layer of the first terminal 102, and through this, ⁇ value can be corrected according to the current network situation.
  • the PGM transmitter 111 checks whether the corrected ⁇ value (that is, the updated ⁇ value) is transmitted from the CQI unit 114 (S 111). That is, the CQI unit 114 receives the reception rate V transmitted from the PGM receiver 117 (that is, the reception rate when the transmission time interval between the measurement packets is minimized) and corrects the ⁇ value.
  • the corrected ⁇ value is transmitted to the PGM transmitter 111.
  • the CQI unit 114 may correct the ⁇ value through Equation 6 described above.
  • step S 111 when the corrected ⁇ value is transmitted from the CQI unit 114, the PGM transmitter 111 updates the transmission time interval between packets for measurement through the corrected ⁇ value (S 113). That is, the PGM transmitter 111 inputs the corrected ⁇ value into the above Equation 2 to calculate the updated transmission time interval between the packets for measurement.
  • the PGM transmitter 111 transmits measurement packets to the PGM receiver 117 at updated transmission time intervals (S 115).
  • the PGM receiver 117 measures the reception interval between the packets for measurement and updates the maximum non-guaranteed speed V PGM (S 117).
  • the PGM transmitter 111 receives the updated maximum non-guaranteed speed V PGM from the PGM receiver 117 (S119). At this time, the PGM transmitter 111 transmits the updated maximum non-guaranteed speed V PGM to a media engine (not shown) of the first terminal 102 to transmit data according to the updated maximum non-guaranteed speed V PGM . You can choose the source.
  • the PGM transmitter 111 checks whether the data transmission is completed (S 121). If the data transmission is not completed, the PGM transmitter 111 returns to step S 109 and repeats the subsequent steps.
  • step S 109 is performed after step S 107, but is not limited thereto. Step S 109 may be performed after step S 103.
  • the network time is periodically reflected by periodically updating the transmission time interval between the packets for measurement through the ⁇ value corrected by the CQI unit 114. This results in accurate and reliable network monitoring results.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of obtaining a maximum guaranteed increase rate by a CQI scheme according to an embodiment of the present invention.
  • the CQI unit 114 obtains channel quality information of a wireless communication channel connecting the first terminal 102 and the wireless access point 104 (S 201).
  • the CQI unit 114 may acquire channel quality information including a maximum bit rate, a channel active time, and a channel busy time of the physical layer of the corresponding network. have.
  • the CQI unit 114 corrects the ⁇ value using the reception rate V when the transmission time interval between the packets for measurement is minimum (S203). That is, when the PGM transmitter 111 transmits the measurement packets with the minimum transmission time interval, the PGM receiver 117 calculates the reception rate V through the reception interval between the measurement packets, and then the first Send to terminal 102. At this time, the CQI unit 114 corrects the ⁇ value by using the reception speed V calculated by the PGM receiver 117. The CQI unit 114 may correct the ⁇ value through Equation 6 described above. The CQI unit 114 may transmit the corrected ⁇ value to the PGM transmitter 111.
  • the CQI unit 114 calculates the maximum guaranteed increase rate V CQI of the corresponding network by using the corrected ⁇ value and the channel quality information (ie, the maximum transmission rate of the network, the channel active time, and the channel busy time). (S 205). In this case, the CQI unit 114 may calculate the maximum guaranteed increase rate V CQI of the network through Equations 4 and 5 described above. The CQI unit 114 transfers the calculated maximum guaranteed increase rate V CQI to the media engine (not shown) of the first terminal 102 to select a data source according to the calculated maximum guaranteed increase rate V CQI . can do.
  • the CQI unit 114 checks whether the data transmission is completed (S 207). If the data transmission is not completed, the CQI unit 114 returns to step S 201 and repeats the subsequent process.
  • the CQI unit 114 will update the maximum guaranteed increase rate V CQI by correcting the ⁇ value according to the network situation. .
  • the channel quality information is acquired in step S 201, but the present invention is not limited thereto.
  • the reception rate V when the PGM transmitter 111 transmits measurement packets with a minimum transmission time interval is periodically determined from the PGM receiver 117.
  • the network condition is periodically reflected to obtain accurate and reliable network monitoring results.

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Abstract

단말기 및 이를 이용한 무선 네트워크 모니터링 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크 모니터링 시스템은, 복수 개의 측정용 패킷들을 기 산출된 송신 시간 간격에 따라 송신하는 PGM(Packet Gap Model) 송신부 및 무선 통신 채널의 채널 품질 정보를 획득하여 해당 네트워크의 최대 보장 증가 속도를 측정하는 CQI(Channel Quality Indicator)부를 포함하는 제1 단말기, 측정용 패킷들을 수신하고, 수신한 측정용 패킷들의 수신 시간 간격을 통해 해당 네트워크의 최대 비보장 가능 속도를 측정하는 PGM 수신부를 포함하는 제2 단말기, 및 제1 단말기와 무선 통신 채널로 연결되는 무선 액세스 포인트를 포함한다.

Description

단말기 및 이를 이용한 무선 네트워크 모니터링 시스템 및 방법
본 발명의 실시예는 무선 네트워크 모니터링 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PGM(Packet Gap Model) 방식과 CQI(Channel Quality Indicator) 방식을 통합하여 네트워크 상황을 모니터링하는 단말기 및 이를 이용한 무선 네트워크 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것이다.
무선 네트워크 모니터링 기술은 무선 통신 환경에서 안정적인 서비스를 제공하기 위해 사용되는 기술이다. 예를 들어, 스트리밍 서비스의 경우, 무선 네트워크 모니터링 기술은 네트워크 상황(예를 들어, 네트워크 가용 대역폭 또는 네트워크 속도 등)을 모니터링하여 현재 네트워크 상황에 따라 그에 적절한 미디어 소스를 선택하여 전송하는 데 사용된다.
도 1은 일반적인 무선 네트워크 모니터링 기술을 설명하기 위한 도면이다. 여기서는, 영상 통화 서비스에서 네트워크 상황에 따라 그에 적절한 영상 소스를 선택하여 전송하는 상태를 나타내었다.
도 1을 참조하면, 제1 단말기(10)가 제2 단말기(20)와 영상 통화를 수행한다고 할 때, 제1 단말기(10)는 네트워크 모니터링에 의한 네트워크 상황에 따라 저화질 영상 또는 고화질 영상을 제2 단말기(20)로 전송한다. 여기서, 저화질 영상은 1초당 700K bit가 전송되어야 정상적으로 재생되는 영상 소스일 수 있고, 고화질 영상은 1초당 1.2 M bit가 전송되어야 정상적으로 재생되는 영상 소스일 수 있다. 제1 단말기(10)에서는 인코딩(Encoding) 옵션에 따라 저화질 영상 및 고화질 영상을 생성할 수 있다.
제1 단말기(10)는 네트워크 모니터링 결과에 의해 현재 네트워크 상황(예를 들어, 네트워크의 가용 대역폭)이 고화질 영상을 처리할 수 있는 수준인지 아니면 저화질 영상 밖에는 처리할 수 없는 수준인지를 판단할 수 있으며, 그에 따라 저화질 영상 및 고화질 영상 중 적절한 영상 소스를 선택하여 제2 단말기(20)로 전송한다.
이때, 기존의 네트워크 모니터링은 제1 단말기(10)에서 네트워크 상황을 측정하기 위한 별도의 패킷(즉, 측정용 패킷)을 제2 단말기(20)로 전송하는 방식을 사용하였다. 즉, 기존의 네트워크 모니터링은 제1 단말기(10)가 제2 단말기(20)로 적어도 두 개의 측정용 패킷들을 전송하면, 제2 단말기(20)가 두 개의 측정용 패킷들의 수신 간격을 계산하여 해당 네트워크의 상황을 모니터링하는 방식을 사용하였다. 이러한 네트워크 모니터링 방식을 PGM(Packet Gap Model) 방식이라고 한다.
기존의 PGM 방식에 의하면, 해당 네트워크의 최대 비보장 가능 속도(현재 네트워크 상태에서 해당 서비스가 제공할 수 있는 최대 속도) 및 최대 보장 증가 속도(현재 서비스의 네트워크 속도를 기준으로 다른 서비스에 영향을 주지 않으면서 증가시킬 수 있는 해당 서비스의 최대 속도)를 모두 측정할 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 기존의 PGM 방식은 네트워크 모니터링을 위해 측정용 패킷을 전송하기 때문에, 네트워크 환경(예를 들어, 네트워크의 혼잡도, 병목 지점의 통신 용량, 측정용 패킷의 손실 확률 등)에 따라 지연 시간이 발생할 수 밖에 없다. 그로 인해, 네트워크 모니터링의 측정 소요 시간이 길어지고, 네트워크 모니터링 측정 결과의 정확성 및 신뢰성이 떨어진다는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 네트워크 모니터링을 신속하게 수행하고, 네트워크 모니터링 측정 결과의 정확성 및 신뢰성을 높일 수 있는 단말기 및 이를 이용한 무선 네트워크 모니터링 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단말기는, 무선 액세스 포인트를 통해 다른 단말기와 데이터 통신을 수행하는 단말기에 있어서, 복수 개의 측정용 패킷들을 기 산출된 송신 시간 간격에 따라 상기 다른 단말기로 전송하고, 상기 다른 단말기에서 전송한 해당 네트워크의 최대 비보장 가능 속도를 수신하는 PGM(Packet Gap Model)부; 및 상기 단말기와 상기 무선 액세트 포인트를 연결하는 무선 통신 채널의 채널 품질 정보를 획득하여 해당 네트워크의 최대 보장 증가 속도를 측정하는 CQI(Channel Quality Indicator)부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크 모니터링 시스템은, 복수 개의 측정용 패킷들을 기 산출된 송신 시간 간격에 따라 송신하는 PGM(Packet Gap Model) 송신부 및 무선 통신 채널의 채널 품질 정보를 획득하여 해당 네트워크의 최대 보장 증가 속도를 측정하는 CQI(Channel Quality Indicator)부를 포함하는 제1 단말기; 상기 측정용 패킷들을 수신하고, 수신한 측정용 패킷들의 수신 시간 간격을 통해 해당 네트워크의 최대 비보장 가능 속도를 측정하는 PGM 수신부를 포함하는 제2 단말기; 및 상기 제1 단말기와 상기 무선 통신 채널로 연결되는 무선 액세스 포인트를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크 모니터링 방법은, PGM 송신부가 디폴트된 α값(해당 단말기의 물리 계층에서 지원하는 최대 전송 속도와 네트워크 계층에서 경험하는 전송 속도와의 차이의 비율) 및 CQI부로부터 수신한 해당 네트워크의 물리 계층의 최대 전송 속도를 통해 측정용 패킷들 간의 송신 시간 간격을 산출하는 단계; 상기 PGM 송신부가 산출한 송신 시간 간격으로 측정용 패킷들을 PGM 수신부로 전송하는 단계; 및 상기 PGM 수신부가 상기 측정용 패킷들의 수신 간격을 측정하여 해당 네트워크의 최대 비보장 가능 속도를 산출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 네트워크 모니터링 방법은, CQI부가 측정용 패킷들 간의 송신 시간 간격이 최소인 경우의 수신 속도를 이용하여 α값(해당 단말기의 물리 계층에서 지원하는 최대 전송 속도와 네트워크 계층에서 경험하는 전송 속도와의 차이의 비율)을 보정하는 단계; 및 상기 CQI부가 보정된 α값 및 획득한 무선 채널의 채널 품질 정보로 해당 네트워크의 최대 보장 증가 속도를 산출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, PGM 방식 및 CQI 방식의 상호 보완 작용을 통해 네트워크 모니터링을 수행함으로써, 해당 서비스가 제공할 수 있는 최대 비보장 가능 속도 및 최대 보장 증가 속도를 신속하고 정확하게 알 수 있다. 그리고, 다양한 네트워크 환경 및 상황에서도 서비스의 품질(QoS)을 유지할 수 있으며 유연하게 대처할 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 무선 네트워크 모니터링 기술을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크 모니터링 시스템의 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크 모니터링 시스템에서, PGM 관련 구성을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크 모니터링 시스템에서, CQI 관련 구성을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 CQI 방식에 의한 최대 보장 증가 속도 측정 성능 및 기존의 PGM 방식에 의한 최대 보장 증가 속도 측정 성능을 비교하기 위한 테스트 상태를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 CQI 방식에 의한 최대 보장 증가 속도 측정 성능 및 기존의 PGM 방식에 의한 최대 보장 증가 속도 측정 성능을 비교한 그래프.
도 7은 본 발명의 CQI 방식에 의한 최대 보장 증가 속도와 기존의 PGM 방식에 의한 최대 보장 증가 속도의 분산값을 비교한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 PGM 방식에 의해 최대 비보장 가능 속도를 구하는 방법을 나타낸 순서도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 CQI 방식에 의해 최대 보장 증가 속도를 구하는 방법을 나타낸 순서도.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
본 발명의 실시예에서는 네트워크 모니터링을 통해 해당 네트워크의 네트워크 속도를 측정하는 것으로 한다. 그러나, 측정된 네트워크 속도는 네트워크 모니터링과 관련된 다른 변수(예를 들어, 네트워크 가용 대역폭 등)로 변환될 수 있음은 물론이다. 이때, 측정되는 네트워크 속도는 최대 비보장 가능 속도 및 최대 보장 증가 속도를 포함한다. 여기서, 최대 비보장 가능 속도는 현재 네트워크 상태에서 해당 서비스가 제공할 수 있는 최대 속도를 의미한다. 최대 보장 증가 속도는 현재 서비스의 네트워크 속도를 기준으로 다른 서비스에 영향을 주지 않으면서 증가시킬 수 있는 해당 서비스의 최대 속도를 의미한다.
예를 들어, 무선 네트워크 시스템이 IEEE 802.11g인 경우를 살펴보면, 해당 네트워크의 이상적인 최대 속도는 54 Mbps이다. 그러나, 이는 이상적인 네트워크 최대 속도일 뿐, 실제 서비스가 사용되는 네트워크 환경에서는 이에 미치지 못하며, 현재 네트워크 상태에서 해당 서비스가 제공할 수 있는 최대 속도인 최대 비보장 가능 속도는 일반적으로 54 Mbps의 50 ~ 60% 수준에서 나타나게 된다.
그리고, 최대 속도가 54 Mbps인 네트워크(예를 들어, IEEE 802.11g)에서 현재 모든 서비스를 통해 30 Mbps가 사용되고 있는 경우, 현재 서비스의 네트워크 속도를 기준으로 다른 서비스에 영향을 주지 않으면서 증가시킬 수 있는 해당 서비스의 최대 속도(즉, 최대 보장 증가 속도)는 24 Mbps가 된다.
본 발명의 실시예에서는 최대 비보장 가능 속도 및 최대 보장 증가 속도를 측정하기 위해, PGM(Packet Gap Model) 방식과 CQI(Channel Quality Indicator) 방식을 통합하여 사용한다. 여기서, PGM(Packet Gap Model) 방식은 송신측에서 네트워크 모니터링을 위한 적어도 두 개의 측정용 패킷을 송신하고, 수신측에서 측정용 패킷들 간의 수신 간격을 측정하여 네트워크 모니터링을 수행하는 방법론의 총칭을 말한다. 그리고, CQI(Channel Quality Indicator) 방식은 해당 단말기가 무선 액세스 포인트(예를 들어, 무선 인터넷 공유기 또는 라우터 등)와 연결되는 무선 채널의 채널 품질에 대한 정보(즉, 채널 품질 정보)를 활용하여 네트워크 모니터링을 수행하는 방법론의 총칭을 말한다.
본 발명의 실시예에서는 PGM 방식을 통해 해당 네트워크의 최대 비보장 가능 속도를 측정하고, CQI 방식을 통해 해당 네트워크의 최대 보장 증가 속도를 측정하는 것으로 한다. 즉, PGM 방식을 통해 해당 네트워크의 최대 비보장 가능 속도 및 최대 보장 증가 속도를 모두 측정할 수 있지만, 본 발명의 실시예에서는 해당 네트워크의 최대 비보장 가능 속도는 PGM 방식에 의해 측정하는 것으로 하고, 최대 보장 증가 속도는 CQI 방식에 의해 측정하는 것으로 한다. 이로써, PGM 방식에 의해 최대 보장 증가 속도를 측정하는 경우보다 신속하고 정확하게 최대 보장 증가 속도를 측정할 수 있게 된다.
PGM 방식은 해당 서비스에서 사용하는 네트워크 계층(또는 어플리케이션 계층)에서 사용하는 프로토콜을 그대로 적용해서 측정용 패킷을 전송하는 것으로, 네트워크 모니터링을 위해 해당 네트워크 시스템(예를 들어, WLAN, 3G, LTE, Wibro 등)에 대한 정보를 따로 얻지 않아도 되며, 그로 인해 네트워크 통신 환경과 무관하게 적용할 수 있다.
반면, CQI 방식은 해당 네트워크 시스템(예를 들어, WLAN, 3G, LTE, Wibro 등)과 무선 통신하는 과정에서 채널 품질 정보를 얻어 네트워크 모니터링을 수행하는 것으로, 네트워크 모니터링을 위해 측정용 패킷을 전송하지 않으므로 그에 따른 지연 시간이 거의 발생하지 않으며, 측정용 패킷을 전송할 수 없는 상황에서도 네트워크 상황을 모니터링 할 수 있다.
이와 같이, PGM 방식과 CQI 방식은 네트워크 모니터링을 수행하는 방식의 특성에 따른 장단점을 각각 가진다. 이에 본 발명의 실시예에서는, PGM 방식과 CQI 방식을 통합하여 각 방식이 갖는 특징을 상호 보완하도록 한다. 예를 들어, PGM 방식을 통해 최대 비보장 가능 속도를 측정하는 과정에서, 측정용 패킷을 어느 정도의 속도로 전송할 것인지(또는 측정용 패킷들 간의 시간 간격을 어떻게 할 것인지)를 CQI에서 제공하는 채널 품질 정보를 활용하여 결정할 수 있다. 그리고, CQI 방식을 통해 최대 보장 증가 속도를 산출하는 과정에서, α(물리 계층에서 지원하는 최대 전송 속도와 네트워크 계층에서 경험하는 전송 속도와의 차이의 비율)값을 보정하는데 PGM의 결과값을 활용할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 단말기 및 이를 이용한 무선 네트워크 모니터링 시스템 및 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크 모니터링 시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크 모니터링 시스템에서, PGM 관련 구성을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크 모니터링 시스템에서, CQI 관련 구성을 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 무선 네트워크 모니터링 시스템(100)은 제1 단말기(102), 무선 액세스 포인트(104), 및 제2 단말기(106)를 포함한다. 여기서, 모니터링하고자 하는 네트워크 구간은 제1 단말기(102)와 제2 단말기(106) 사이의 구간이다.
제1 단말기(102)는 무선 액세스 포인트(104)와 직접 무선 통신을 수행할 수 있다. 즉, 제1 단말기(102)는 무선 액세스 포인트(104)와 1-홉(Hop)의 위치에 있을 수 있다. 제2 단말기(106)는 무선 액세스 포인트(104)와 유선으로 연결될 수 있다. 이때, 제2 단말기(106)는 무선 액세스 포인트(104)와 1-홉(Hop) 이상의 위치에 있을 수 있다.
여기서는 무선 네트워크 모니터링을 수행하는 주체가 제1 단말기(102)인 것으로 설명한다. 이에, 제1 단말기(102) 및 제2 단말기(106)는 제1 단말기(102)가 무선 네트워크 모니터링을 수행하는데 필요한 구성만을 도시하였으며, 그 이외의 구성은 생략하였다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 단말기(102) 및 제2 단말기(106)는 제2 단말기(106)가 무선 네트워크 모니터링을 수행하는데 필요한 구성들도 구비할 수 있다.
여기서, 제1 단말기(102)는 PGM 송신부(111) 및 CQI부(114)를 포함한다. 제2 단말기(106)는 PGM 수신부(117)를 포함한다. PGM 송신부(111) 및 PGM 수신부(117)는 PGM 방식에 의해 해당 네트워크의 최대 비보장 가능 속도를 측정한다. 이때, PGM 송신부(111)는 패킷 송신부(121) 및 패킷 송신 간격 산출부(123)를 포함하고, PGM 수신부(117)는 패킷 수신부(125) 및 제1 속도 계산부(127)를 포함한다. 한편, CQI부(114)는 CQI 방식에 의해 해당 네트워크의 최대 보장 증가 속도를 측정한다.
먼저, 도 3을 참조하여 PGM 방식에 의한 최대 비보장 가능 속도를 측정하는 방법을 살펴보기로 한다.
PGM 송신부(111)의 패킷 송신부(121)는 최대 비보장 가능 속도의 측정을 위한 측정용 패킷을 제2 단말기(106)로 송신한다. 이때, 측정용 패킷은 무선 액세스 포인트(104)를 경유하여 제2 단말기(106)로 전달된다. 측정용 패킷은 해당 네트워크의 최대 비보장 가능 속도를 측정하기 위해 별도로 생성된 패킷일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 측정용 패킷으로는 해당 서비스의 실제 데이터 패킷을 그대로 사용할 수도 있다.
패킷 송신부(121)는 측정용 패킷을 페어(Pair) 또는 트레인(Train) 형태로 송신할 수 있다. 예를 들어, 패킷 송신부(121)는 두 개의 측정용 패킷을 붙여서 페어 형태로 송신할 수도 있고, 복수 개의 측정용 패킷을 일정 시간 간격을 두고 트레인 형태로 송신할 수도 있다. 이때, 패킷 송신부(121)는 패킷 송신 간격 산출부(123)에서 산출된 패킷 송신 시간 간격에 따라 측정용 패킷들 간에 패킷 송신 시간 간격을 조절하게 된다.
최대 비보장 가능 속도에 대한 정확도 및 신뢰도가 높은 측정 결과를 얻기 위해서는, 패킷 송신부(121)가 측정용 패킷을 송신할 때, 측정용 패킷들 간의 송신 시간 간격을 어떻게 조절 할 것인지에 대한 정보가 필요하다. 즉, 패킷 송신부(121)에서 송신한 측정용 패킷들의 간격은 해당 네트워크의 병목 지점(Bottleneck Point)의 통신 용량(Capacity)에 따라 벌어지기도 하고, 네트워크 내의 각 홉(Hop)에서 큐(Queue)를 거치면서 좁혀지거나 벌어지기도 하며, 해당 네트워크를 공유하는 다른 서비스들의 크로스 트래픽(Cross Traffic)들에 의해 벌어지기도 하는 등 해당 네트워크의 혼잡도 및 병목 지점의 통신 용량을 반영하게 된다. 따라서, 해당 네트워크의 최대 비보장 가능 속도에 대한 정확하고 신뢰성 높은 측정 결과를 얻기 위해서는, 패킷 송신부(121)가 측정용 패킷을 송신할 때, 측정용 패킷들 간의 시간 간격을 어떻게 조절 할 것인지에 대한 정보가 중요하게 된다.
여기서, 측정용 패킷들 간의 송신 시간 간격을 산출하는 것이 패킷 송신 간격 산출부(123)의 역할이다. 이때, 패킷 송신 간격 산출부(123)는 CQI부(114)로부터 해당 네트워크의 채널 품질 정보 중 일부를 전달받아 측정용 패킷들 간의 송신 시간 간격을 산출할 수 있다. 즉, 패킷 송신 간격 산출부(123)는 해당 네트워크의 상황을 반영하여 측정용 패킷들 간의 송신 시간 간격을 산출하기 위해, CQI부(114)로부터 전달받은 해당 네트워크의 채널 품질 정보 중 일부를 이용하게 된다.
이에 대해 구체적으로 살펴보면, 최대 비보장 가능 속도는 다르게 표현하면 서비스의 수신측 즉, 제2 단말기(106)에서 단위 시간당 수신하는 최대 데이터량을 의미한다. 이때, 제2 단말기(106)에서 단위 시간당 수신하는 데이터량은 제1 단말기(102)에서 데이터를 전송하는 속도에 따라 달라지게 된다.
일반적으로는 제1 단말기(102)에서 보낼 수 있는 최대 전송 속도로 데이터를 전송하면, 제2 단말기(106)에서 단위 시간당 수신하는 데이터량도 최대가 된다. 그러나, 제1 단말기(102)에서 보낼 수 있는 최대 전송 속도로 데이터를 전송할 때, 제1 단말기(102)에서 보낼 수 있는 최대 전송 속도와 제1 단말기(102)의 네트워크 계층에서 경험하는 실제 전송 속도가 차이가 나는 경우, 패킷 송신부(121)의 소켓 버퍼에 측정용 패킷이 넘쳐나서 측정용 패킷을 제대로 처리하지 못하는 경우가 발생하게 된다.
따라서, 네트워크 상황을 반영한 측정용 패킷들 간의 최적의 전송 속도(즉, 최적의 송신 시간 간격)을 산출하기 위해서는, 제1 단말기(102)에서 보낼 수 있는 최대 전송 속도와 제1 단말기(102)의 네트워크 계층에서 경험하는 실제 전송 속도와의 차이를 반영하여야 한다.
이를 위해, 패킷 송신 간격 산출부(123)는 CQI부(114)로부터 채널 품질 정보 중 해당 네트워크의 물리 계층의 최대 전송 속도(Bit Rate)값을 전달받아 측정용 패킷들 간의 송신 시간 간격을 산출한다. 여기서, 측정용 패킷들 간의 송신 시간 간격을 GS라고 하면, 송신 시간 간격(GS)는 하기의 수학식 1을 통해 전송 속도(VS)의 개념으로 변환할 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2013007605-appb-M000001
여기서, L은 전송되는 패킷의 크기(사이즈)를 나타내고, VS는 전송 속도를 나타낸다. 이때, 전송 속도(VS)는 하기의 수학식 2를 통해 구할 수 있다.
수학식 2
Figure PCTKR2013007605-appb-M000002
여기서, C는 해당 네트워크의 물리 계층의 최대 전송 속도를 나타내고, α는 제1 단말기(102)의 물리 계층에서 지원하는 최대 전송 속도와 네트워크 계층에서 경험하는 전송 속도와의 차이의 비율을 나타낸다. C는 해당 무선 네트워크 시스템이 IEEE 802.11g의 경우 54 Mbps일 수 있으며, α는 통상적으로 50 ~ 60%에 해당한다.
패킷 송신 간격 산출부(123)는 처음 전송 속도(VS)를 구할 때, 수학식 2에서 α값을 50 ~ 60% 사이의 디폴트된 값을 입력하여 전송 속도(VS)를 구할 수 있다. 그러나, 이후에는 후술하는 바와 같이, CQI부(114)로부터 보정된 α값을 전달받은 후 수학식 2에 보정된 α값을 입력하여 전송 속도(VS)를 구할 수 있다.
이와 같이, 패킷 송신 간격 산출부(123)는 수학식 1 및 수학식 2를 통해 네트워크 상황을 반영한 측정용 패킷들 간의 최적의 송신 시간 간격(GS)을 산출할 수 있다. 패킷 송신 간격 산출부(123)는 수학식 1 및 수학식 2를 통해 산출한 측정용 패킷들 간의 송신 시간 간격값을 패킷 송신부(121)로 전달한다. 그러면, 패킷 송신부(121)는 측정용 패킷들 간의 간격을 상기 산출한 송신 시간 간격(GS)으로 하여 제2 단말기(106)로 전송한다.
제2 단말기(106)의 패킷 수신부(125)는 패킷 송신부(121)가 전송한 측정용 패킷들을 수신한다. 이때, 패킷 수신부(125)는 수신한 측정용 패킷들 간의 수신 시간 간격(GR)을 측정한다.
제1 속도 계산부(127)는 패킷 수신부(125)로부터 수신 시간 간격(GR)을 전달받아 수신 속도(VR)를 계산한다. 수신 속도(VR)는 하기의 수학식 3을 통해 계산할 수 있다. 이때, 제1 속도 계산부(127)가 계산한 수신 속도(VR)가 해당 네트워크의 최대 비보장 가능 속도(VPGM)가 된다.
수학식 3
Figure PCTKR2013007605-appb-M000003
제1 속도 계산부(127)는 수학식 3을 통해 계산한 수신 속도(VR) 즉, 최대 비보장 가능 속도(VPGM)를 패킷 수신부(125)로 전달한다. 그러면, 패킷 수신부(125)는 최대 비보장 가능 속도(VPGM)값을 제1 단말기(102)로 전송할 수 있다. 제1 단말기(102)는 패킷 수신부(125)로부터 전달받은 최대 비보장 가능 속도(VPGM)를 제1 단말기(102) 내부의 미디어 엔진(미도시)으로 전달하여 최대 비보장 가능 속도(VPGM)에 따라 그에 맞는 데이터 소스를 선택하도록 할 수 있다.
다음으로, 도 4를 참조하여 CQI 방식에 의한 최대 보장 증가 속도를 측정하는 방법을 살펴보기로 한다.
CQI부(114)의 채널 품질 정보 획득부(131)는 제1 단말기(102)와 무선 액세스 포인트(104)를 연결하는 무선 통신 채널의 채널 품질 정보를 획득한다. 여기서, 무선 액세스 포인트(104)는 예를 들어, 무선 인터넷 공유기 또는 라우터 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
채널 품질 정보 획득부(131)가 획득하는 채널 품질 정보는 예를 들어, 해당 네트워크의 물리 계층의 최대 전송 속도(Bit Rate), 채널 액티브 타임(Channel Active Time), 채널 비지 타임(Channel Busy Time), 신호 세기, 노이즈 세기 중 적어도 하나를 포함한다. 채널 품질 정보 획득부(131)는 채널 품질 정보를 직접 획득할 수도 있고, 제1 단말기(102)의 네트워크 드라이버(또는 랜카드) 등을 통해 획득할 수도 있다. 채널 품질 정보 획득부(131)는 획득한 채널 품질 정보를 제2 속도 계산부(134)로 전달한다.
제2 속도 계산부(134)는 채널 품질 정보 획득부(131)로부터 전달받은 채널 품질 정보를 이용하여 해당 네트워크의 최대 보장 증가 속도를 계산한다. 여기서, 최대 보장 증가 속도는 현재 서비스의 네트워크 속도를 기준으로 다른 서비스에 영향을 주지 않으면서 증가시킬 수 있는 해당 서비스의 최대 속도를 의미하므로, 최대 보장 증가 속도는 제1 단말기(102)의 네트워크 계층에서 현재 전송할 수 있는 최대 전송 속도 및 제1 단말기(102)와 무선 액세스 포인트(104)를 연결하는 무선 통신 채널이 통신에 사용되고 있지 않는 시간의 비율(즉, 잉여 시간 비율)을 이용하여 구할 수 있다.
즉, 제2 속도 계산부(134)는 하기의 수학식 4를 통해 해당 네트워크의 최대 보장 증가 속도(VCQI)를 계산할 수 있다.
수학식 4
Figure PCTKR2013007605-appb-M000004
여기서, C는 해당 네트워크의 물리 계층의 최대 전송 속도를 나타내고, α는 제1 단말기(102)의 물리 계층에서 지원하는 최대 전송 속도와 네트워크 계층에서 경험하는 전송 속도와의 차이의 비율을 나타내므로,
Figure PCTKR2013007605-appb-I000001
는 제1 단말기(102)의 네트워크 계층에서 현재 전송할 수 있는 최대 전송 속도를 나타낸다.
그리고, 제1 단말기(102)와 무선 액세스 포인트(104)를 연결하는 무선 통신 채널의 채널 이용률(Channel Utilization)은 하기의 수학식 5를 통해 구할 수 있다.
수학식 5
Figure PCTKR2013007605-appb-M000005
여기서, 채널 액티브 타임(Channel Active Time)은 제1 단말기(102)와 무선 액세스 포인트(104)가 상호 통신 가능한 상태에 있는 시간을 나타내고, 채널 비지 타임(Channel Busy Time)은 제1 단말기(102)와 무선 액세스 포인트(104)를 연결하는 무선 통신 채널이 트래픽(Traffic)에 의해 사용되고 있는 시간을 나타낸다. 이에 의하면, 채널 이용률(Channel Utilization)은 제1 단말기(102)와 무선 액세스 포인트(104)를 연결하는 무선 통신 채널이 통신을 위해 사용되고 있는 시간의 비율을 나타낸다. 따라서, (1-채널 이용률)은 제1 단말기(102)와 무선 액세스 포인트(104)를 연결하는 무선 통신 채널이 통신에 사용되고 있지 않는 시간의 비율 즉, 잉여 시간 비율을 나타내게 된다.
한편, 수학식 4에서 α는 통상 50 ~ 60%의 값을 가지나, 무선 액세스 포인트(104)의 개발 방식이나 컨트롤 옵션 등에 따라 그 값이 달라질 수 있다. 따라서, 최대 보장 증가 속도(VCQI)에 대한 측정 결과의 정확성 및 신뢰성을 높이기 위해서는 α를 보정한 후, 보정된 α값을 사용하여야 한다. 이때, α값을 보정하기 위해 제2 속도 계산부(134)는 PGM 송신부(111) 및 PGM 수신부(117)에 의해 산출되는 결과값을 이용한다.
구체적으로, α값을 보정하기 위해서는 제1 단말기(102)의 네트워크 계층에서 실제 경험하는 최대 전송 속도를 구해야 하며, 제1 단말기(102)의 네트워크 계층에서 경험하는 최대 전송 속도를 구하기 위해서는 송신측 즉, 제1 단말기(102)에서 측정용 패킷을 해당 네트워크에서 제공할 수 있는 최대 전송 속도로 전송해보아야 한다. 여기서, 측정용 패킷을 해당 네트워크에서 제공할 수 있는 최대 전송 속도로 전송하는 방법으로는 측정용 패킷들 간의 송신 시간 간격을 최소(일 예로, 송신 시간 간격을 0으로 함)로 하여 송신하는 방법이 있다.
예를 들어, PGM 송신부(111)에서 측정용 패킷을 송신할 때, 측정용 패킷들 간의 송신 시간 간격을 0으로 하여 제2 단말기(106)로 송신한다. 그러면, PGM 수신부(117)에서 각 측정용 패킷들 간의 수신 간격을 측정하여 수신 속도(V)를 계산하게 된다. 이때, PGM 수신부(117)는 계산한 수신 속도(V)를 제1 단말기(102)로 전송한다. 여기서, 수신 속도(V)가 제1 단말기(102)의 네트워크 계층에서 실제 경험하는 최대 전송 속도가 된다. 이 경우, 제2 속도 계산부(134)는 하기의 수학식 6을 통해 α값을 보정할 수 있다.
수학식 6
Figure PCTKR2013007605-appb-M000006
제2 속도 계산부(134)는 수학식 6을 통해 보정된 α값을 수학식 4에 적용하여 해당 네트워크의 최대 보장 증가 속도(VCQI)를 계산한다. PGM 송신부(111)는 주기적으로 측정용 패킷들 간의 송신 시간 간격을 0으로 하여 제2 단말기(106)로 송신할 수 있으며, 이를 통해 α값을 주기적으로 갱신할 수 있게 된다. 이때, 패킷 송신 간격 산출부(123)는 α값이 보정될 때마다 보정된 α값을 수학식 2에 입력하여 전송 속도(VS)를 구할 수 있다. 한편, 제1 단말기(102)는 제2 속도 계산부(134)가 계산한 최대 보장 증가 속도(VCQI)를 제1 단말기(102) 내부의 미디어 엔진(미도시)으로 전달하여 최대 보장 증가 속도(VCQI)에 따라 그에 맞는 데이터 소스를 선택하도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, PGM 방식에 의해 최대 비보장 가능 속도를 산출할 때, CQI부(114)에서 제공하는 채널 품질 정보를 이용하여 네트워크 상황을 반영한 측정용 패킷들 간의 최적의 송신 시간 간격을 계산하고 그에 따라 측정용 패킷들을 전송함으로써, 네트워크 상황을 반영하는 정확하고 신뢰성 있는 최대 비보장 가능 속도를 산출할 수 있게 된다.
그리고, CQI 방식에 의해 최대 보장 증가 속도를 산출할 때, PGM 송신부(102)로부터 측정용 패킷들 간의 송신 시간 간격을 최소로 하여 전송한 경우의 수신 속도를 전달받아 α값을 보정함으로써, 네트워크 상황을 반영하는 정확하고 신뢰성 있는 최대 보장 증가 속도를 산출할 수 있게 된다.
이와 같이, PGM 방식 및 CQI 방식의 상호 보완 작용을 통해 네트워크 모니터링을 수행함으로써, 해당 서비스가 제공할 수 있는 최대 비보장 가능 속도 및 최대 보장 증가 속도를 신속하고 정확하게 알 수 있다. 그리고, 다양한 네트워크 환경 및 상황에서도 서비스의 품질(QoS)을 유지할 수 있으며 유연하게 대처할 수 있게 된다.
예를 들어, 영상 통화 서비스에서 PGM 방식 및 CQI 방식의 상호 보완 작용을 통해 최대 비보장 가능 속도 및 최대 보장 증가 속도를 산출한 경우, 이는 저화질 영상(예를 들어, 700Kbps) 및 고화질 영상(예를 들어, 1,200Kbps) 중 어떤 영상을 선택하여 전송할 것인지에 대한 가이드를 제공해주게 된다. 현재 저화질의 영상(700Kbps)을 전송하고 있는 시점에서, 최대 비보장 가능 속도와 최대 보장 증가 속도가 각각 1,300Kbps와 200Kbps로 산출되었다면, 900Kbps(700Kbps+200Kbps) 정도의 영상은 다른 서비스에 영향을 미치지 않고 안정적으로 전송할 수 있으며, 최대 1,300Kbps의 영상도 전송을 시도해 볼 수 있게 된다. 이때, 영상 제공자가 해당 서비스의 안정성을 추구한다면 700Kbps의 저화질 영상을 계속 전송하면 되고, 보다 높은 화질의 영상을 제공하고자 한다면 1,200Kbps의 고화질 영상을 전송하면 된다.
도 5는 본 발명의 CQI 방식에 의한 최대 보장 증가 속도 측정 성능 및 기존의 PGM 방식에 의한 최대 보장 증가 속도 측정 성능을 비교하기 위한 테스트 상태를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 CQI 방식에 의한 최대 보장 증가 속도 측정 성능 및 기존의 PGM 방식에 의한 최대 보장 증가 속도 측정 성능을 비교한 그래프이다. 도 6에서, 가로축은 일정 시간 간격으로 전송한 패킷의 시퀀스를 나타내고, 세로축은 최대 보장 증가 속도(bps)를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 제1 노트북(252) 및 제2 노트북(254)은 동일한 무선 액세스 포인트(256)에 접속한다. 제1 노트북(252)은 컨텐딩 트래픽(Contending Traffic)을 발생시키는 장비이고, 제2 노트북(254)은 측정용 패킷을 발생시키는 장비이다. 이때, 무선 액세스 포인트(256)의 네트워크 계층의 최대 대역폭은 6Mbps이다.
여기서, 처음 20초 동안에는 제2 노트북(254)만을 구동시킨 상태(즉, 컨텐딩 트래픽을 발생시키지 않은 상태)에서 최대 보장 증가 속도를 측정하였고, 이후 20초 동안에는 제1 노트북(252)을 함께 구동시켜 컨텐딩 트래픽(Contending Traffic)을 발생시킨 상태에서 최대 보장 증가 속도를 측정하였다. 따라서, 초기 20초 동안의 최대 보장 증가 속도는 6Mbps로 측정되고, 이후 20초 동안의 최대 보장 증가 속도는 3Mbps로 측정될 것을 예측할 수 있다.
도 6을 참조하면, 1) 기존의 PGM 방식에 의해 최대 보장 증가 속도를 측정한 경우, 측정한 최대 보장 증가 속도가 처음 컨텐딩 트래픽을 발생시키지 않은 동안의 예상치(즉, 6Mbps)와 그 후 컨텐딩 트래픽을 발생시킨 동안의 예상치(즉, 3Mbps) 보다 각각 낮게 나타난 것을 볼 수 있다. 이는 PGM 방식의 경우 측정용 패킷을 전송하는 것에 기인하는 것으로, PGM 방식의 특성 상 송신측에서 측정용 패킷을 전송한 후 수신측에 도달할 때까지는 지연 시간이 발생할 수 밖에 없는 것이 원인이 된다.
반면, CQI 방식에 의해 최대 보장 증가 속도를 측정한 경우, 측정한 최대 보장 증가 속도가 처음 컨텐딩 트래픽을 발생시키지 않은 동안의 예상치(6Mbps)와 그 후 컨텐딩 트래 픽을 발생시킨 동안의 예상치(3Mbps)에 각각 근접하게 나타나는 것을 볼 수 있다. 즉, CQI 방식이 PGM 방식보다 더 정확한 측정 결과를 나타내는 것을 볼 수 있다. 이는 CQI 방식에 의해 최대 보장 증가 속도를 측정하는 경우에는 별도의 측정용 패킷을 전송하지 않으므로 PGM 방식과 같은 지연 시간이 거의 발생하지 않기 때문이다.
2) 기존의 PGM 방식에 의해 최대 보장 증가 속도를 측정한 경우, 측정한 최대 보장 증가 속도의 변동폭이 크게 나타나는 반면, CQI 방식에 의해 최대 보장 증가 속도를 측정한 경우, 측정한 최대 보장 증가 속도의 변동폭이 PGM에 의한 경우보다 작게 나타나는 것을 볼 수 있다. 이를 도 7을 참조하여 보다 상세히 살펴보기로 한다. 도 7은 본 발명의 CQI 방식에 의한 최대 보장 증가 속도와 기존의 PGM 방식에 의한 최대 보장 증가 속도의 분산값을 비교한 도면이다. 도 7을 참조하면, 크로스 트래픽(Cross Traffic)이 없을 때와 있을 때 모두 기존의 PGM 방식에 의한 최대 보장 증가 속도의 분산값이 본 발명의 CQI 방식에 의한 최대 보장 증가 속도의 분산값보다 크게 나타나는 것을 볼 수 있다. 이는 기존의 PGM 방식의 경우, 측정용 패킷들을 전송할 때마다 랜덤 시간을 기다렸다가 전송하는 무선 통신 시스템의 특성에 기인한 것으로, 측정용 패킷들을 전송할 때 전송 속도의 변동폭이 클 수 밖에 없으므로 최대 보장 증가 속도의 변동폭도 크게 나타나게 된다.
3) 기존의 PGM에 의해 최대 보장 증가 속도를 측정한 경우, CQI 방식에 의해 최대 보장 증가 속도를 측정한 경우 보다 반응 시간이 늦게 나타나는 것을 볼 수 있다. 즉, 처음 20초 동안은 컨텐딩 트래픽을 발생시키지 않은 상태에서 측정하고, 그 후 20초 동안은 컨텐딩 트래픽을 발생시킨 상태에서 측정할 때, PGM 방식은 컨텐딩 트래픽을 발생시킨 후 일정 시간(약 7 시퀀스)이 지나서야 최대 보장 증가 속도가 3Mbps 이하로 나타나는 반면, CQI 방식은 컨텐딩 트래픽을 발생시키자 마자 최대 보장 증가 속도가 3Mbps 이하로 나타나는 것을 볼 수 있다. 따라서, CQI 방식이 기존의 PGM 방식보다 네트워크 환경에 보다 민감하고 빠르게 반응하는 것을 볼 수 있다.
여기서, 기존의 PGM에 의해 최대 보장 증가 속도를 측정하였을 때 반응 시간이 늦게 나타나는 이유는, 수신측에서 최대 보장 증가 속도를 산출할 때 그 오차를 줄이기 위해서는 페어 또는 트레인 형태로 전송되는 측정용 패킷들의 기설정된 세트 개수가 필요하기 때문이다. 즉, 수신측에서 최대 보장 증가 속도를 산출하려면, 측정용 패킷들이 기설정된 세트 개수만큼 모이기를 기다려야 한다. 이때, 추가적인 지연 시간이 발생하므로 PGM 방식에 의한 네트워크 모니터링의 반응 시간이 느려지게 된다.
이와 같이 본 발명의 실시예는 기존의 PGM 방식과는 달리 PGM 방식과 CQI 방식을 상호 보완하여 네트워크 모니터링을 수행함으로써, 기존의 PGM 방식에 비해 보다 정확하고 신속하며 신뢰성있는 네트워크 모니터링 결과를 산출할 수 있음을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 PGM 방식에 의해 최대 비보장 가능 속도를 구하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8을 참조하면, PGM 송신부(111)는 디폴트된 α값 및 CQI부(114)로부터 채널 품질 정보 중 해당 네트워크의 물리 계층의 최대 전송 속도(Bit Rate)값을 전달받아 측정용 패킷들 간의 송신 시간 간격을 산출한다(S 101). PGM 송신부(111)는 상술한 수학식 1 및 수학식 2를 통해 측정용 패킷들 간의 송신 시간 간격을 산출할 수 있다. 이때, PGM 송신부(111)는 수학식 2에서, 디폴트된 α값으로 60%를 입력할 수 있다.
다음으로, PGM 송신부(111)는 산출된 송신 시간 간격으로 측정용 패킷들을 PGM 수신부(117)로 전송한다(S 103). 이때, PGM 송신부(111)는 측정용 패킷들을 패킷 페어 형태로 전송할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 측정용 패킷들을 패킷 트레인 형태로 전송할 수도 있다.
다음으로, PGM 수신부(111)는 측정용 패킷들 간의 수신 간격을 측정하여 해당 네트워크의 최대 비보장 가능 속도(VPGM)를 산출한다(S 105). 이때, PGM 수신부(111)는 상술한 수학식 3을 통해 최대 비보장 가능 속도(VPGM)를 산출할 수 있다.
다음으로, PGM 송신부(111)는 PGM 수신부(117)로부터 최대 비보장 가능 속도(VPGM)를 수신한다(S 107). 이때, PGM 송신부(111)는 수신한 최대 비보장 가능 속도(VPGM)를 제1 단말기(102)의 미디어 엔진(미도시)으로 전달하여 최대 비보장 가능 속도(VPGM)에 따라 데이터 소스를 선택하도록 할 수 있다.
다음으로, PGM 송신부(111)는 송신 시간 간격을 최소로 하여 측정용 패킷들을 PGM 수신부(117)로 전송한다(S 109). 이때, PGM 수신부(117)는 측정용 패킷들 간의 수신 간격을 통해 수신 속도(V)를 산출한 후, 수신 속도(V)를 제1 단말기(102)로 전송한다. 여기서, 수신 속도(V)는 제1 단말기(102)의 네트워크 계층에서 실제 경험하는 최대 전송 속도가 되며, 이를 통해 α값을 현재 네트워크 상황에 맞게 보정할 수 있게 된다.
다음으로, PGM 송신부(111)는 CQI부(114)로부터 보정된 α값(즉, 갱신된 α값)이 전달되는지 여부를 확인한다(S 111). 즉, CQI부(114)는 PGM 수신부(117)로부터 전송되는 수신 속도(V)(즉, 측정용 패킷들 간의 송신 시간 간격을 최소로 하여 전송한 경우의 수신 속도)를 수신하여 α값을 보정하며, 보정된 α값을 PGM 송신부(111)로 전달한다. 이때, CQI부(114)는 상술한 수학식 6을 통해 α값을 보정할 수 있다.
단계 S 111의 확인 결과, CQI부(114)로부터 보정된 α값이 전달되는 경우, PGM 송신부(111)는 보정된 α값을 통해 측정용 패킷들 간의 송신 시간 간격을 갱신한다(S 113). 즉, PGM 송신부(111)는 보정된 α값을 상술한 수학식 2에 입력하여 측정용 패킷들 간의 갱신된 송신 시간 간격을 산출한다.
다음으로, PGM 송신부(111)는 갱신된 송신 시간 간격으로 측정용 패킷들을 PGM 수신부(117)로 전송한다(S 115).
다음으로, PGM 수신부(117)는 측정용 패킷들 간의 수신 간격을 측정하여 최대 비보장 가능 속도(VPGM)를 갱신한다(S 117).
다음으로, PGM 송신부(111)는 PGM 수신부(117)로부터 갱신된 최대 비보장 가능 속도(VPGM)를 수신한다(S 119). 이때, PGM 송신부(111)는 갱신된 최대 비보장 가능 속도(VPGM)를 제1 단말기(102)의 미디어 엔진(미도시)으로 전달하여 갱신된 최대 비보장 가능 속도(VPGM)에 따라 데이터 소스를 선택하도록 할 수 있다.
다음으로, PGM 송신부(111)는 데이터 전송이 완료되었는지 여부를 확인하여(S 121), 데이터 전송이 완료되지 않은 경우, 단계 S 109로 되돌아가서 그 이후의 과정을 반복하여 수행한다.
여기서는 설명의 편의상, 단계 S 107 이후에 단계 S 109를 수행하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 단계 S 109는 단계 S 103 이후에 수행될 수도 있다.
이와 같이, PGM 방식에 의해 최대 비보장 가능 속도를 구하는 과정에서, CQI부(114)에 의해 보정된 α값을 통해 측정용 패킷들 간의 송신 시간 간격을 주기적으로 갱신함으로써, 네트워크 상황을 주기적으로 반영하여 정확하고 신뢰성 있는 네트워크 모니터링 결과를 얻을 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 CQI 방식에 의해 최대 보장 증가 속도를 구하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9를 참조하면, CQI부(114)는 제1 단말기(102)와 무선 액세스 포인트(104)를 연결하는 무선 통신 채널의 채널 품질 정보를 획득한다(S 201). 이때, CQI부(114)는 해당 네트워크의 물리 계층의 최대 전송 속도(Bit Rate), 채널 액티브 타임(Channel Active Time), 및 채널 비지 타임(Channel Busy Time)을 포함하는 채널 품질 정보를 획득할 수 있다.
다음으로, CQI부(114)는 측정용 패킷들 간의 송신 시간 간격이 최소인 경우의 수신 속도(V)를 이용하여 α값을 보정한다(S 203). 즉, PGM 송신부(111)가 송신 시간 간격을 최소로 하여 측정용 패킷들을 전송한 경우, PGM 수신부(117)는 측정용 패킷들 간의 수신 간격을 통해 수신 속도(V)를 산출한 후, 제1 단말기(102)로 전송한다. 이때, CQI부(114)는 PGM 수신부(117)가 산출한 수신 속도(V)를 이용하여 α값을 보정하게 된다. CQI부(114)는 상술한 수학식 6을 통해 α값을 보정할 수 있다. CQI부(114)는 보정된 α값을 PGM 송신부(111)로 전달할 수 있다.
다음으로, CQI부(114)는 보정된 α값 및 채널 품질 정보(즉, 네트워크의 최대 전송 속도, 채널 액티브 타임, 채널 비지 타임)을 이용하여 해당 네트워크의 최대 보장 증가 속도(VCQI)를 산출한다(S 205). 이때, CQI부(114)는 상술한 수학식 4 및 수학식 5를 통해 네트워크의 최대 보장 증가 속도(VCQI)를 산출할 수 있다. CQI부(114)는 산출된 최대 보장 증가 속도(VCQI)를 제1 단말기(102)의 미디어 엔진(미도시)으로 전달하여 산출된 최대 보장 증가 속도(VCQI)에 따라 데이터 소스를 선택하도록 할 수 있다.
다음으로, CQI부(114)는 데이터 전송이 완료되었는지 여부를 확인하여(S 207), 데이터 전송이 완료되지 않은 경우, 단계 S 201로 되돌아가서 그 이후의 과정을 반복하여 수행한다. 여기서, 송신 시간 간격이 최소인 경우의 수신 속도(V)는 네트워크 상황에 따라 달라질 것이므로, CQI부(114)는 네트워크 상황에 따라 α값을 보정하여 최대 보장 증가 속도(VCQI)를 갱신하게 된다.
여기서는, 설명의 편의상 단계 S 201에서 채널 품질 정보를 획득하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 채널 품질 정보는 단계 S 205 이전 어느 때나 수행될 수 있다.
이와 같이, CQI 방식에 의해 최대 보장 증가 속도를 구하는 과정에서, PGM 송신부(111)가 송신 시간 간격을 최소로 하여 측정용 패킷들을 전송한 경우의 수신 속도(V)를 PGM 수신부(117)로부터 주기적으로 수신하여 α값을 보정(갱신)함으로써, 네트워크 상황을 주기적으로 반영하여 정확하고 신뢰성 있는 네트워크 모니터링 결과를 얻을 수 있게 된다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
<부호의설명>
100 : 무선 네트워크 모니터링 시스템
102 : 제1 단말기
104 : 무선 액세스 포인트
106 : 제2 단말기
111 : PGM 송신부
114 : CQI부
117 : PGM 수신부
121 : 패킷 송신부
123 : 패킷 송신 간격 산출부
125 : 패킷 수신부
127 : 제1 속도 계산부
131 : 채널 품질 정보 획득부
134 : 제2 속도 계산부

Claims (17)

  1. 무선 액세스 포인트를 통해 다른 단말기와 데이터 통신을 수행하는 단말기에 있어서,
    복수 개의 측정용 패킷들을 기 산출된 송신 시간 간격에 따라 상기 다른 단말기로 전송하고, 상기 다른 단말기에서 전송한 해당 네트워크의 최대 비보장 가능 속도를 수신하는 PGM(Packet Gap Model)부; 및
    상기 단말기와 상기 무선 액세트 포인트를 연결하는 무선 통신 채널의 채널 품질 정보를 획득하여 해당 네트워크의 최대 보장 증가 속도를 측정하는 CQI(Channel Quality Indicator)부를 포함하는, 단말기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PGM부는,
    상기 CQI부로부터 상기 채널 품질 정보 중 해당 네트워크의 물리 계층의 최대 전송 속도를 전달받아 상기 송신 시간 간격을 산출하는, 단말기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 PGM부는,
    하기 수학식을 통해 상기 송신 시간 간격을 산출하는, 단말기.
    (수학식)
    Figure PCTKR2013007605-appb-I000002
    여기서, GS는 송신 시간 간격, L은 측정용 패킷의 크기, C는 네트워크의 물리 계층의 최대 전송 속도, 및 α는 단말기의 물리 계층에서 지원하는 최대 전송 속도와 단말기의 네트워크 계층에서 경험하는 전송 속도와의 차이의 비율을 나타낸다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 CQI부는,
    하기 수학식을 통해 상기 최대 보장 증가 속도를 산출하는, 단말기.
    (수학식)
    Figure PCTKR2013007605-appb-I000003
    여기서, VCQI는 최대 보장 증가 속도, C는 네트워크의 물리 계층의 최대 전송 속도, α는 단말기의 물리 계층에서 지원하는 최대 전송 속도와 단말기의 네트워크 계층에서 경험하는 전송 속도와의 차이의 비율을 나타낸다.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 CQI부는,
    상기 PGM부가 상기 측정용 패킷들의 간격을 최소로 전송한 경우의 수신 속도를 이용하여 상기 α값을 보정하는, 단말기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 PGM부는,
    상기 CQI부로부터 상기 네트워크의 물리 계층의 최대 전송 속도 및 보정된 α값을 전달받아 상기 송신 시간 간격을 산출하는, 단말기.
  7. 복수 개의 측정용 패킷들을 기 산출된 송신 시간 간격에 따라 송신하는 PGM(Packet Gap Model) 송신부 및 무선 통신 채널의 채널 품질 정보를 획득하여 해당 네트워크의 최대 보장 증가 속도를 측정하는 CQI(Channel Quality Indicator)부를 포함하는 제1 단말기;
    상기 측정용 패킷들을 수신하고, 수신한 측정용 패킷들의 수신 시간 간격을 통해 해당 네트워크의 최대 비보장 가능 속도를 측정하는 PGM 수신부를 포함하는 제2 단말기; 및
    상기 제1 단말기와 상기 무선 통신 채널로 연결되는 무선 액세스 포인트를 포함하는, 무선 네트워크 모니터링 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 PGM 송신부는,
    상기 CQI부로부터 상기 채널 품질 정보 중 해당 네트워크의 물리 계층의 최대 전송 속도를 전달받아 상기 송신 시간 간격을 산출하는, 무선 네트워크 모니터링 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 PGM 송신부는,
    하기 수학식을 통해 상기 송신 시간 간격을 산출하는, 무선 네트워크 모니터링 시스템.
    (수학식)
    Figure PCTKR2013007605-appb-I000004
    여기서, GS는 송신 시간 간격, L은 측정용 패킷의 크기, C는 네트워크의 물리 계층의 최대 전송 속도, 및α는 단말기의 물리 계층에서 지원하는 최대 전송 속도와 단말기의 네트워크 계층에서 경험하는 전송 속도와의 차이의 비율을 나타낸다.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 CQI부는,
    하기 수학식을 통해 상기 최대 보장 증가 속도를 산출하는, 무선 네트워크 모니터링 시스템.
    (수학식)
    Figure PCTKR2013007605-appb-I000005
    여기서, VCQI는 최대 보장 증가 속도, C는 네트워크의 물리 계층의 최대 전송 속도, α는 단말기의 물리 계층에서 지원하는 최대 전송 속도와 단말기의 네트워크 계층에서 경험하는 전송 속도와의 차이의 비율을 나타낸다.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 CQI부는,
    상기 PGM 송신부가 상기 측정용 패킷들의 간격을 최소로 전송한 경우의 수신 속도를 이용하여 상기 α값을 보정하는, 무선 네트워크 모니터링 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 PGM 송신부는,
    상기 CQI부로부터 상기 네트워크의 물리 계층의 최대 전송 속도 및 보정된 α값을 전달받아 상기 송신 시간 간격을 산출하는, 무선 네트워크 모니터링 시스템.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 PGM 수신부는,
    상기 네트워크의 최대 비보장 가능 속도를 상기 PGM 송신부로 전송하는, 무선 네트워크 모니터링 시스템.
  14. PGM 송신부가 디폴트된 α값(해당 단말기의 물리 계층에서 지원하는 최대 전송 속도와 네트워크 계층에서 경험하는 전송 속도와의 차이의 비율) 및 CQI부로부터 수신한 해당 네트워크의 물리 계층의 최대 전송 속도를 통해 측정용 패킷들 간의 송신 시간 간격을 산출하는 단계;
    상기 PGM 송신부가 산출한 송신 시간 간격으로 측정용 패킷들을 PGM 수신부로 전송하는 단계; 및
    상기 PGM 수신부가 상기 측정용 패킷들의 수신 간격을 측정하여 해당 네트워크의 최대 비보장 가능 속도를 산출하는 단계를 포함하는, 무선 네트워크 모니터링 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 측정용 패킷들을 PGM 수신부로 전송하는 단계 이후에,
    상기 PGM 송신부가 패킷들 간의 송신 시간 간격을 최소로 하여 측정용 패킷들을 상기 PGM 수신부로 전송하는 단계;
    상기 PGM 송신부가 상기 CQI부로부터 보정된 α값이 전달되는지 여부를 확인하는 단계;
    상기 CQI부로부터 보정된 α값이 전달되는 경우, 상기 PGM 송신부가 상기 보정된 α값 및 상기 네트워크의 물리 계층의 최대 전송 속도를 통해 측정용 패킷들 간의 송신 시간 간격을 갱신하는 단계;
    상기 PGM 송신부가 갱신된 송신 시간 간격으로 측정용 패킷들을 PGM 수신부로 전송하는 단계; 및
    상기 PGM 수신부가 상기 측정용 패킷들 간의 수신 간격을 측정하여 상기 최대 비보장 가능 속도를 갱신하는 단계를 더 포함하는, 무선 네트워크 모니터링 방법.
  16. CQI부가 측정용 패킷들 간의 송신 시간 간격이 최소인 경우의 수신 속도를 이용하여 α값(해당 단말기의 물리 계층에서 지원하는 최대 전송 속도와 네트워크 계층에서 경험하는 전송 속도와의 차이의 비율)을 보정하는 단계; 및
    상기 CQI부가 보정된 α값 및 획득한 무선 채널의 채널 품질 정보로 해당 네트워크의 최대 보장 증가 속도를 산출하는 단계를 포함하는, 무선 네트워크 모니터링 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 최대 보장 증가 속도를 산출하는 단계는,
    상기 CQI부가 상기 무선 채널의 채널 품질 정보 중 해당 네트워크의 물리 계층의 최대 전송 속도(Bit Rate), 채널 액티브 타임(Channel Active Time), 및 채널 비지 타임(Channel Busy Time)을 획득하는 단계; 및
    상기 CQI부가 상기 보정된 α값, 해당 네트워크의 물리 계층의 최대 전송 속도, 채널 액티브 타임, 및 채널 비지 타임을 통해 상기 최대 보장 증가 속도를 산출하는 단계를 포함하는, 무선 네트워크 모니터링 방법.
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