WO2015167254A1 - 무선 환경에서 usb 통신을 위한 데이터 전송을 제어하는 방법 및 장치 - Google Patents

무선 환경에서 usb 통신을 위한 데이터 전송을 제어하는 방법 및 장치 Download PDF

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WO2015167254A1
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이종효
고영배
김준형
임근우
정우성
이주열
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Samsung Electronics Co Ltd
Ajou University Industry Academic Cooperation Foundation
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Samsung Electronics Co Ltd
Ajou University Industry Academic Cooperation Foundation
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H04W28/10—Flow control between communication endpoints
    • H04W28/14—Flow control between communication endpoints using intermediate storage

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for controlling data transmission for universal serial bus (USB) communication in a wireless environment.
  • USB universal serial bus
  • USB Universal Serial Bus
  • the present invention proposes a method and apparatus for controlling transmission traffic of a USB device in consideration of a buffer state of a wireless device providing a connection to the wireless network during USB communication through a wireless network.
  • a method of controlling data transmission for USB (Universal Serial Bus) communication in a wireless network comprising: transmitting data from a wireless device providing a connection to the wireless network to a device performing the USB communication, to the received wireless device Checking whether there is a time remaining after data transmission corresponding to a current data storage amount of the wireless device based on available time-related information; and if the remaining time exists, the current data storage amount and a previous data storage amount of the wireless device. Determining a change in the data transmission rate by using.
  • a method of controlling data transmission for USB (Universal Serial Bus) communication in a wireless network comprising: pre-setting a data transmission time for each data by a wireless device supporting a connection to the wireless network; If the data storage amount is less than a predetermined threshold value, transmitting the information on the data transfer possible time to the device to perform the USB communication.
  • USB Universal Serial Bus
  • An apparatus for controlling data transmission for USB (Universal Serial Bus) communication in a wireless network comprising: from a wireless device providing a connection to the wireless network to a device performing the USB communication through a transceiver; Based on the data transmission time-related information of the wireless device, check whether there is a time remaining after data transmission corresponding to a current data storage amount of the wireless device, and if the remaining time exists, transferring the current data storage amount and the wireless device. And a speed controller configured to determine a change of the data transfer rate by using a data storage amount.
  • USB Universal Serial Bus
  • An apparatus for controlling data transmission for USB (Universal Serial Bus) communication in a wireless network comprising: setting a data transmission time for each data transmitted by a wireless device supporting a connection to the wireless network in advance, and If the amount of data storage is less than a predetermined threshold value, and includes a control unit for controlling the transceiver to transmit the information on the data transmission possible time to the device to perform the USB communication.
  • USB Universal Serial Bus
  • the speed when the USB communication through the wireless network, by considering the buffer status of the wireless device providing a connection to the wireless network, by adaptively adjusting the rate at which the transmission traffic of the USB is transmitted to the wireless device and the packet loss rate and The delay time is reduced, and the speed can be adaptively controlled according to the situation.
  • FIG. 1 is a view for explaining a data transfer rate supported by USB 2.0 applied to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a USB device configuration diagram for performing USB communication according to an embodiment of the present invention
  • 3A is an example of an operation flowchart of determining a change of a data transfer rate by a speed change determiner of a USB device supporting USB 2.0 according to an embodiment of the present disclosure
  • 3B is an example of an operation flowchart of changing a data transfer rate by a speed change unit of a USB device supporting USB 2.0 according to an embodiment of the present invention
  • 4A is an example of an operation flowchart of determining a change of a data transfer rate by a speed change determiner of a USB device supporting USB 3.0 according to an embodiment of the present invention
  • 4B is an example of an operation flowchart of changing a data transfer rate by a speed change unit of a USB device supporting USB 3.0 according to an embodiment of the present invention
  • 5A and 5B are graphs illustrating effects of speed control of a USB device according to an embodiment of the present invention.
  • 6A and 6B are graphs illustrating other effects in controlling the speed of a USB device according to an embodiment of the present invention.
  • USB communication uses time-driven data scheduling.
  • a subframe occurs every 1 ms, and data to be transmitted is defined internally every subframe.
  • the data transfer rate of the USB communication is determined by the USB protocol.
  • FIG. 1 is a view for explaining a data transfer rate supported by USB 2.0 applied to an embodiment of the present invention.
  • USB 2.0 supports two data transfer rates, that is, full speed and high speed. Then, the frame is set according to the selected speed. If full speed is selected, a subframe is transmitted every 1 ms (101, 102, ...) to support a speed of approximately 12 Mbps. In addition, a high speed that provides faster speed than full speed may be selected. In this case, for example, high speed is transmitted by dividing a subframe of 1ms 101 into eight micro frames, and can support a speed of approximately 480Mbps.
  • USB 3.0 supports super speed.
  • Super speed like high speed, uses eight micro frames every 1 ms. However, unlike high speed, which exchanges one token and handshake each time a data packet is transmitted, super speed can support up to 5Gbps by using a method of transmitting multiple data packets using one token and handshake.
  • USB 3.0 and USB 2.0 each have different modules and use different ports. Accordingly, when the use and speed of the port of the USB 3.0 port and the port of the USB 2.0 is determined, only the corresponding port is used, and other ports are not used. For example, once the usage and speed of a USB 2.0 port is determined, it cannot be switched to the USB 3.0 super speed.
  • a USB host when a USB host recognizes an initial connection of a client through at least one USB device, the USB host determines a speed for communication with the client based on the performance of the USB device of the client. In the case of USB 2.0, the USB host normally sees the client's speed at full speed during initial connection. In the enumeration reset phase, the USB host sends high speed current to the bus line for data transfer. Then, a client with high speed capability sends a response to the high speed current. Accordingly, when the USB host receives a response from at least one USB device, the USB host sets the speed for communication with the client to high-speed (480 Mbps). When the speed setting with the client is completed in the enumeration step, the speed is not changed afterwards.
  • the enumeration step corresponds to an operation in which the USB host detects and identifies the USB devices and does not directly affect the present invention, and thus detailed description thereof will be omitted.
  • the existing USB client does not change the speed after completing the speed setting with the client in the enumeration step.
  • the USB communication in this specification includes an operation of transferring data generated from the USB host to the corresponding USB device through the wireless network, or vice versa, transferring data generated from the USB device to the USB host through the wireless network.
  • the device 200 may operate as a USB device of a USB host or a client.
  • the USB device 200 may include a USB connection unit 202, a speed change determiner 204, a speed changer 208, and a speed setter 208. ).
  • the USB connection unit 202 is an example of a wireless device that provides a connection to a wireless network for USB communication, and establishes a connection with the Wi-Fi device 220.
  • the Wi-Fi device 220 may include a buffer unit 222 storing data received from the USB device 200 through the USB connection unit 202, and data of buffers included in the buffer unit 222.
  • a buffer control unit 224 to manage and control.
  • the buffer unit 222 classifies and stores the data according to the type of data. In this case, the type of data may be classified into an image and an audio corresponding to real time data, a background, and a best effort (BE). As an example, assume that the buffer unit 222 includes buffers 222a to 222d for audio, video, background, and BE, respectively.
  • the buffer controller 224 checks the data storage amount of each of the buffers 222a to 222d included in the buffer unit 224. When the buffer controller 224 determines that the data storage amount of the buffer for each of the audio or video data among the data stored by the buffer unit 222 is less than a predetermined threshold amount, the current data storage amount of the corresponding data; Transmission Opportunity (TxOP) may be mapped to a speed control factor and transmitted to the speed change determiner 204.
  • the speed control factor according to an embodiment of the present invention is a factor indicating that the USB device can transmit the corresponding data for a predetermined time with respect to the audio and video data corresponding to the real-time data. The data may be transmitted by mapping different values for each data.
  • the speed change determiner 204 determines whether to increase or decrease the transmission speed of the data corresponding to the speed control factor, and sends the determined speed change instruction to the speed change unit 206. To).
  • the speed change determining unit processing unit 204 is the amount of data (eg, the number of bytes, x) transmitted from the previous speed control factor received before receiving the current speed control factor, and the previous speed control factor Using the total time (tx) spent in data transmission, the data transmission rate (r x ) according to the previous speed control factor may be calculated as in Equation 1 below.
  • the initial value of x is set to a preset maximum value
  • the initial value of t x is set to a default time (ms) mapped to the previous speed control factor.
  • the speed change determiner 204 may store a speed control factor differently set for each of the voice data and the image data corresponding to the real time data, and a default time for each corresponding speed control factor.
  • the speed change determiner 204 may also receive a corresponding default speed control factor time mapped to the speed control factor when the speed control factor is received through the buffer controller 224.
  • the default time is defined as an exclusive time in which data having a corresponding speed control factor is continuously transmitted to the buffer unit 222 through the USB connection unit 202.
  • the speed control factor may be set for voice and video, which are real-time data, and may be set such that a relatively large image has a larger value than voice.
  • voice and video which are real-time data
  • an image may be set to 3.008 ms and an audio may be set to 1.504 ms.
  • the speed change determiner 204 uses the data transfer rate according to the previous speed control factor, as shown in Equation 2 below, to determine the current data of the buffer unit 222 according to the previous speed control factor. Calculate the time t req needed to transfer the storage.
  • d q represents the current amount of data storage in a buffer in the Wi-Fi device 220.
  • the speed change determiner 204 transmits the current data storage amount of the buffer unit 222 according to the previous speed control factor at a default time mapped to the speed control factor as shown in Equation 3 below. By subtracting the required time t req , the remaining time t remt after checking the current data storage amount of the buffer unit 222 is checked.
  • the speed change unit 206 changes the current speed according to the speed change instruction.
  • the speed change unit 206 is determined differently according to the speed supported by the USB device. For example, assuming that the USB device 200 supports USB 2.0, the initial speed is set to full speed. If the initial speed is set to high speed, a relatively large amount of data is stored in the Wi-Fi buffer compared to the full speed, so a situation where speed change is frequently required. Thus, in an embodiment of the present invention, the initial speed is set to Full speed for a USB device supporting USB 2.0.
  • the speed change unit 206 determines to change the current speed from full speed to high speed, and the speed setting unit 208 corresponds to the speed change unit 208.
  • Control to change speed The speed setting unit 208 changes the current speed from the full speed 214 to the high speed 212 under the control of the speed changing unit 206, or the data payload within the high speed 212. You can change these to high speed speeds, broken down by size.
  • the speed setting unit 208 changes the current step of the super speed 210 under the control of the speed changing unit 206. This will be described later in detail.
  • the speed changing unit 206 sets the speed setting unit to set the highest speed among the high speed speeds broken down by the size of the data payload as shown in Table 1 below. 210 can be controlled.
  • high speed may be classified as a speed corresponding to each of a total of 10 data payloads.
  • the data payload of 512 bytes set at the highest level since the maximum number of transfers is 13, a maximum speed of 512 bytes * 13 can be supported.
  • the maximum bandwidth (Max bandwidth) for each data payload, the maximum bandwidth (Max bandwidth), the micro frame bandwidth of the transmission unit, the maximum number of transmissions, the remaining data (bytes) and the amount of data that can be transmitted in the micro frame This can be mapped.
  • the speed changing unit 206 may control the speed setting unit 208 to gradually reduce the maximum speed according to the current data storage amount of the buffer unit 222. have. That is, the size of the data payload of Table 1 is reduced.
  • the speed change unit 206 when the speed change unit 206 receives the speed change instruction from the speed change determiner 204, the speed change unit 206 stores the changed current speed after changing the current speed accordingly.
  • the speed change unit 206 transmits the current data storage amount d q of the buffer unit 222 and the previous speed control factor from the speed change determiner 204.
  • the previous data storage amount d q -1 of the buffer unit 222 is compared.
  • the speed change unit 206 sets the size of the currently set payload data stored in the unit to 1.
  • the speed setting unit 208 is controlled to reduce the step. If d q is 0, the speed setting unit 208 is controlled to increase the size of the currently set payload data by one step.
  • the initial speed is set to Super speed.
  • the speed change unit 206 controls the speed setting unit 208 to change the current step of the super speed 210.
  • the super speed may be subdivided into a total of 15 steps (NumP: Number of Packets).
  • NumP may be defined as an amount of data that can be stored in a buffer of the USB device 200 (hereinafter, referred to as a remaining buffer size).
  • the amount of data that can be transmitted that is, the number of packets, is set differently for each of 15 NumPs from 1 to 15. Assume that the larger the number of NumP, the larger the amount of data that can be transmitted.
  • the speed change instruction is received and set to 15, which is the maximum value of NumP when the initial speed is changed.
  • the speed changing unit 206 controls the speed setting unit 208 to change the NumP corresponding to the remaining buffer size of the USB device 200 to the current speed. Thereafter, the speed changing unit 206 may gradually reduce the maximum speed according to the data amount of the Wi-Fi buffer. That is, the speed setting unit 208 is controlled to change the NumP currently stored.
  • the speed change unit 206 when the speed change unit 206 receives the speed change instruction from the speed change determiner 204, the speed change unit 206 stores the changed current speed after changing the current speed accordingly.
  • the speed change unit 206 may determine the current data storage amount d q of the buffer unit 222 obtained from the speed change determiner 204 and the previous speed control factor. Compare the previous data storage amount d q -1 of the buffer unit 222 at the time of transmission. As a result of the comparison, when d q is greater than d q ⁇ 1, it means that the amount of data currently accumulated in the buffer unit 222 is increasing. Therefore, the speed change unit 206 reduces the currently set NumP.
  • the speed setting unit 208 is controlled.
  • the speed changing unit 206 may set a new NumP value by subtracting (y + 1) from the current NumP after adding 1 to the current NumP parameter y (y + 1).
  • a new NumP value may be set as a value obtained by subtracting (y-1) from the current NumP parameter y after (y-1).
  • the speed changing unit 206 may control the speed setting unit 208 to return the current speed to its original state without going through the above-described processes.
  • the speed changing unit 206 controls the speed setting unit 208 to restore the current speed at full speed. can do.
  • the speed changing unit 206 may control the speed setting unit 208 to set the changed current speed to NumP '1'.
  • 3A is an example of an operation flowchart of determining a change of a data transfer rate by a speed change determiner of a USB device supporting USB 2.0 according to an embodiment of the present invention.
  • the speed change determiner is the speed change determiner 204 of FIG. 2.
  • the speed change determiner 204 when the speed change determiner 204 receives the speed control factor through the Wi-Fi device in step 302, the process proceeds to step 304.
  • the speed change determiner 204 may receive a data storage amount of a buffer in which data in which the speed control factor is set is stored.
  • step 304 the speed change determiner 204 checks whether there is a time remaining after transmitting all the current data storage amount of the buffer unit 222 at the default time mapped to the previous speed control factor.
  • the remaining time may be calculated according to Equation 3 described above. If there is no time remaining from the default time as a result of the checking, the speed change determining unit 204 returns to step 302 to wait for reception of the next speed control factor.
  • the speed change determiner 204 determines a change in the data transfer rate of the USB device in step 306, and provides a speed change instruction to the speed change unit 206. To pass.
  • 3B is an example of an operation flowchart of changing a data transfer rate by a speed change unit of a USB device supporting USB 2.0 according to an embodiment of the present invention.
  • the speed changer is the speed changer 206 of FIG. 2.
  • step 310 the speed change unit 206 controls the speed setting unit 208 to set the current speed to a payload size corresponding to the maximum speed of full speed to full speed.
  • step 310 the speed change unit 206 checks the current data storage amount and the previous data storage amount corresponding to the previous speed control factor with respect to the buffer unit 222.
  • operation 312 the speed change unit 206 checks whether the current data storage amount is larger than the previous data storage amount.
  • step 314 the speed changing unit 206 checks whether the current data storage amount is '0'. If it is not confirmed as '0', the process returns to step 310. As a result of the check, when the current data storage amount is '0', the speed changing unit 206 controls the speed setting unit 208 to increase the current speed by one step. If the current speed is one of the high speed payload sizes, the speed changing unit 206 may change the speed setting unit 208 to change the current speed to one size larger than the current payload size. To control. The speed changing unit 206 stores the changed current speed for changing the current speed when the next speed change instruction is received. The process then proceeds to step 320.
  • step 320 if the speed change determiner 204 transmits all of the current data storage amount of the buffer unit 222 at the changed current speed at the remaining time obtained in step 304, the speed change determiner 204 restores the data to full speed, and the operation of FIG. 3B is performed. To exit. If it is determined in step 314 that the current data storage amount is not '0', the process returns to step 308 and waits for reception of the next speed change instruction.
  • step 318 the speed changing unit 206 changes the current speed to a payload size that is one step smaller than the current payload size.
  • the setting unit 208 is controlled.
  • the speed change unit 2096 stores the changed current speed for changing the current speed when the next speed change instruction is received. If the speed change determination unit 204 transmits all the current data storage amount of the buffer unit 222 at the changed speed from the current speed changed in the remaining time obtained in step 304, the speed change determination unit 204 restores to full speed. The operation of 3b ends.
  • the mobile station recovers from full speed to high speed again.
  • the speed change is performed in step 316 or 318 in the payload size of the high speed, which is the current speed changed when the previous speed change instruction is received, the speed is restored to full speed again in step 320. This speed change process is repeated each time a speed change instruction is received.
  • 4A is an example of an operation flowchart of determining a change of a data transfer rate by a speed change determiner of a USB device supporting USB 3.0 according to an embodiment of the present invention.
  • the speed change determiner is the speed change determiner 204 of FIG. 2.
  • the speed change determination unit 204 checks the current speed set when the previous speed control factor is received. Proceed.
  • the speed change determiner 204 may receive the data storage amount of the buffer unit of the Wi-Fi device in which the data set with the speed control factor is stored.
  • step 402 the speed change determiner 204 checks whether there is a time remaining after transmitting all the current data storage amount of the buffer unit at the default time mapped to the previous speed control factor.
  • the remaining time may be calculated according to Equation 3 described above. If there is no time remaining in the default time as a result of the checking, the speed change determining unit 204 returns to step 400 and waits for reception of the next speed control factor.
  • the speed change determiner 204 determines a change in the data transfer rate of the USB device in step 404, and provides a speed change instruction to the speed change unit 206. To pass.
  • 4B is an example of an operation flowchart of changing a data transfer rate by a speed change unit of a USB device supporting USB 3.0 according to an embodiment of the present invention.
  • the speed changer is the speed changer 206 of FIG. 2.
  • step 406 when the speed change unit 206 receives the speed change instruction in step 406, the speed change unit 206 proceeds to step 408.
  • step 408 the speed change unit 206 checks the current data storage amount and the previous data storage amount corresponding to the previous speed control factor with respect to the buffer unit.
  • step 410 the speed change unit 206 checks whether the current data storage amount is greater than the previous data storage amount. If the current data storage amount is smaller than the previous data storage amount as a result of the checking, in step 412, the speed change unit 206 checks whether the current data storage amount is '0'. If it is not confirmed as '0', the process returns to step 406.
  • the speed changing unit 206 controls the speed setting unit 208 to increase the current speed by one step. If the current speed change is initial, the speed change unit 206 sets the current speed to NumP 15, which is the maximum value of the super speed. In this case, the speed changer 206 maintains the current speed. If the current speed is one of the remaining ones except the maximum value of the NumPs of the super speed, the speed changing unit 206 controls the speed setting unit 208 to increase the current speed by one step from the current Nump. do. The speed change unit 2096 stores the changed current speed for changing the current speed when the next speed change instruction is received. Proceed to step 418.
  • step 412 If it is determined in step 412 that the current data storage amount is not '0', the process returns to step 406 and waits for the reception of the next speed change instruction.
  • the speed changer 206 changes the current speed to NumP, which is one step smaller than the current NumP, in step 416. ).
  • the speed changing unit 2096 stores the changed current speed for changing the current speed upon receiving the next speed change instruction.
  • the speed change unit 206 transmits all of the current data storage amount of the buffer unit 222 at the changed current speed for the remaining time in operation 402 the speed change unit 206 transmits the changed current speed to NumP 1, which is the lowest step of Super speed. 4B, the operation of Fig. 4B ends.
  • the mobile station restores the changed NumP upon receiving the previous speed change instruction from NumP 1 of the super speed. Then, after the speed change is performed in the restored NumP through step 414 or 416, if step 418 is performed, the speed is restored to NumP 15 of the super speed again. This speed change process is repeated each time a speed change instruction is received.
  • each of high speed and full spped means a case where only high speed and full spped are used as the current speed in USB 2.0.
  • PS / Basic is a situation in which the current speed is controlled only by the maximum speed of full speed and high speed according to the embodiment of FIG. 3A, and PS / Advanced adjusts the payload sizes of high speed to the current speed according to the embodiment of FIG. 3B. Indicates the situation.
  • 5A and 5B are graphs illustrating effects of speed control of a USB device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the USB device uses high speed in a fixed manner, the data rate increases with the increase in the number of clients, but there is a possibility that an overflow occurs in the buffer unit in the Wi-Fi device. And when full speed is fixed, overflow is unlikely to occur in the buffer section of the Wi-Fi device, while the throughput is low.
  • the data storage amount of the buffer unit in the Wi-Fi device is increased while the success rate of data transmission is stably increased as the number of clients increases. Considering this, it can be seen that the possibility of overflow is low.
  • FIG. 6A and 6B are graphs illustrating other effects in controlling speed of a USB device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6A illustrates the time required to transmit 1 GByte of data in minutes
  • FIG. 6B illustrates an average data transmission delay time of each packet.
  • the delay time is lower than when the full speed is fixedly used as the data transfer rate increases as the number of clients increases.
  • an overflow occurs in the buffer section] within the Wi-Fi device as described above.
  • the overflow may occur as the amount of data stored in the buffer unit in the Wi-Fi device is taken into account. While low, the latency is not significantly higher than with high speed.

Landscapes

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Abstract

본 발명은, 무선망에서 USB(Universal Serial Bus) 통신을 위한 데이터 전송을 제어하는 방법에 있어서, 상기 USB 통신을 수행하는 디바이스에게 상기 무선망으로 접속을 제공하는 무선 디바이스로부터, 수신한 상기 무선 디바이스로의 데이터 전송 가능 시간 관련 정보를 기반으로 상기 무선 디바이스의 현재 데이터 저장량에 상응하는 데이터 전송 후 남은 시간이 존재하는 지 확인하는 과정과, 상기 남은 시간이 존재하면, 상기 현재 데이터 저장량과 상기 무선 디바이스의 이전 데이터 저장량을 이용하여 상기 데이터 전송 속도의 변경을 결정하는 과정을 포함한다.

Description

무선 환경에서 USB 통신을 위한 데이터 전송을 제어하는 방법 및 장치
본 발명은 무선 환경에서 USB(Universal Serial Bus) 통신을 위한 데이터 전송을 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선망을 통해서USB(Universal Serial Bus) 통신을 수행할 경우, 무선 환경은 주변 모든 디바이스들에 의해서 해당 대역폭을 공유하는 특성으로 인해서 유선 환경과 같은 USB 통신을 위한 고정적인 대역폭을 보장해줄 수 없다. 따라서, 무선망의 상태를 고려하지 않고, USB 통신을 수행할 경우, USB통신을 위한 데이터가 유실될 가능성이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 무선망을 통해서 USB 통신 시, 상기 무선망으로의 접속을 제공하는 무선 장치의 버퍼 상태를 고려하여 USB 디바이스의 전송 트래픽을 제어하는 방안 및 장치를 제안한다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법은; 무선망에서 USB(Universal Serial Bus) 통신을 위한 데이터 전송을 제어하는 방법에 있어서, 상기 USB 통신을 수행하는 디바이스에게 상기 무선망으로 접속을 제공하는 무선 디바이스로부터, 수신한 상기 무선 디바이스로의 데이터 전송 가능 시간 관련 정보를 기반으로 상기 무선 디바이스의 현재 데이터 저장량에 상응하는 데이터 전송 후 남은 시간이 존재하는 지 확인하는 과정과, 상기 남은 시간이 존재하면, 상기 현재 데이터 저장량과 상기 무선 디바이스의 이전 데이터 저장량을 이용하여 상기 데이터 전송 속도의 변경을 결정하는 과정을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다른 방법은; 무선망에서 USB(Universal Serial Bus) 통신을 위한 데이터 전송을 제어하는 방법에 있어서, 상기 무선망으로의 접속을 지원하는 무선 디바이스가 데이터 별로 데이터 전송 가능 시간을 미리 설정하는 과정과, 해당 데이터의 현재 데이터 저장량이 미리 결정된 임계값 미만이면, 상기 데이터 전송 가능 시간에 대한 정보를 상기 USB 통신을 수행하려는 디바이스에게 전송하는 과정을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 장치는; 무선망에서 USB(Universal Serial Bus) 통신을 위한 데이터 전송을제어하는 장치에 있어서, 송수신부를 통해서 상기 USB 통신을 수행하는 디바이스에게 상기 무선망으로 접속을 제공하는 무선 디바이스로부터, 수신한 상기 무선 디바이스로의 데이터 전송 가능 시간 관련 정보를 기반으로, 상기 무선 디바이스의 현재 데이터 저장량에 상응하는 데이터 전송 후 남은 시간이 존재하는 지 확인하고, 상기 남은 시간이 존재하면, 상기 현재 데이터 저장량과 상기 무선 디바이스의 이전 데이터 저장량을 이용하여 상기 데이터 전송 속도의 변경을 결정하는 속도 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다른 장치는; 무선망에서 USB(Universal Serial Bus) 통신을 위한 데이터 전송을 제어하는 장치에 있어서, 상기 무선망으로의 접속을 지원하는 무선 디바이스가 송신하는 데이터 별로 데이터 전송 가능 시간을 미리 설정하고, 해당 데이터의 현재 데이터 저장량이 미리 결정된 임계값 미만이면, 상기 데이터 전송 가능 시간에 대한 정보를 상기 USB 통신을 수행하려는 디바이스에게 전송하도록 송수신부를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명은 무선망을 통해서 USB 통신 시, 상기 무선망으로의 접속을 제공하는 무선 장치의 버퍼 상태를 고려하여 USB의 전송 트래픽이 상기 무선 장치로 전달되는 속도를 적응적으로 조절함에 따라 패킷 손실률 및 지연 시간을 감소시키고, 해당 상황에 따라 적응적으로 속도를 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 적용되는 USB 2.0이 지원하는 데이터 전송 속도를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 USB 통신을 수행하는 USB 디바이스 구성도의 일 예를 도시한 도면,
도 3a는 본 발명의 실시 예에 따라 USB 2.0을 지원하는 USB 디바이스의 속도 변경 결정부가 데이터 전송 속도의 변경을 판단하는 동작 흐름도의 일 예,
도 3b는 본 발명의 실시 예에 따라 USB 2.0을 지원하는 USB 디바이스의 속도 변경부가 데이터 전송 속도를 변경하는 동작 흐름도의 일 예,
도 4a는 본 발명의 실시 예에 따라 USB 3.0을 지원하는 USB 디바이스의 속도 변경 결정부가 데이터 전송 속도의 변경을 판단하는 동작 흐름도의 일 예,
도 4b는 본 발명의 실시 예에 따라 USB 3.0을 지원하는 USB 디바이스의 속도 변경부가 데이터 전송 속도를 변경하는 동작 흐름도의 일 예,
도 5a,b는 본 발명의 실시 예에 따른 USB 디바이스의 속도 제어 시 효과를 나타내는 그래프,
도 6a,b는 본 발명의 실시 예에 따른 USB 디바이스의 속도 제어 시 다른 효과를 나타내는 그래프.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 도면상에 표시된 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호로 나타내었으며, 다음에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 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.
일반적으로 USB 통신의 데이터 전송은 time-driven data scheduling 방식을 사용한다. 이 경우, 1ms마다 서브 프레임(sub-frame)이 발생하고, 매 서브 프레임마다 송신할 데이터를 내부에서 정의한다.
이러한 USB 통신의 데이터 전송은 USB 프로토콜에 따라 데이터 전송 속도가 결정된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 적용되는 USB 2.0이 지원하는 데이터 전송 속도를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, USB 2.0은 2개의 데이터 전송 속도 즉, Full speed와 High speed를 지원한다. 그리고, 선택된 속도에 따라 프레임이 설정된다. 만약, Full speed가 선택된 경우, 1ms(101, 102,…)마다 서브프레임이 전송되어, 대략 12Mbps의 속도를 지원할 수 있다. 그리고, Full speed 보다 빠른 속도를 제공하는 High speed가 선택될 수 있다. 이 경우, High speed는 일 예로, 1ms(101)의 서브 프레임을 8개의 마이크로(micro) 프레임들로 나누어 전송되며, 대략 480Mbps의 속도를 지원할 수 있다.
한편, USB 3.0은 super speed를 지원한다. super speed는 high speed와 마찬가지로 1ms 마다 8개의 마이크로 프레임들을 사용한다. 그러나, 데이터 패킷의 전송시 마다 하나의 token과 handshake 를 교환하는 high speed와 달리, super speed는 하나의 token과 handshake을 이용하여 다수의 데이터 패킷을 전송하는 방식을 사용함에 따라 최대 5Gbps의 속도를 지원할 수 있다. USB 3.0과 USB 2.0은 각각 서로 다른 모듈(module)들을 보유하고, 서로 다른 포트(port)를 사용한다. 이에 따라, USB 3.0의 포트와 USB 2.0의 포트 중 특정 포트로의 사용 및 속도가 결정되면, 해당 포트만 사용하게 되며 다른 포트는 사용하지 않게 된다. 예를 들어, USB 2.0의 포트로의 사용 및 속도가 결정되면, USB 3.0의 super speed로는 전환될 수 없다. 일반적인 USB의 데이터 전송 방식에서는, USB 호스트가 적어도 하나의 USB 디바이스를 통한 클라이언트의 초기 접속을 인지하면, 해당 클라이언트의 USB 디바이스의 성능을 기반으로, 상기 클라이언트와의 통신을 위한 속도를 결정한다. USB 2.0의 경우, 보통, 초기 접속 시 USB 호스트는 클라이언트의 속도를 full speed로 인지한다. 그리고, enumeration reset 단계에서 USB 호스트는 high speed current 를 data 전송을 위한 bus 선에 전송한다. 그러면, high speed를 지원하는 성능을 가지는 클라이언트는 high speed current에 대한 응답을 전송한다. 이에 따라, USB 호스트가 적어도 하나의 USB 디바이스로부터 응답을 수신하면, USB 호스트는 상기 클라이언트와의 통신을 위한 속도를 high-speed (480Mbps)로 설정한다. 상기 Enumeration 단계에서 해당 클라이언트와의 속도 셋팅(setting)이 완료되면, 이후 속도는 변경되지 않는다. 여기서, Enumeration 단계는, USB 호스트가 USB 디바이스들을 검출 및 식별하는 동작에 해당하며, 본 발명에 직접적인 영향을 미치지 않으므로, 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
앞서 설명한 바와 같이 기존의 USB 클라이언트는 Enumeration 단계에서 해당 클라이언트와의 속도 셋팅을 완료하면, 이후 속도를 변경하지 않는다. 그리하여, 무선망이 제공되는 송신 레이트(rate)에 상응하게 적응적으로 속도를 변경하기 어려웠다. 그리하여, USB 통신 시 무선 환경에 따라 속도를 제어하는 방안이 요구되어 진다.
이에 따라 본 발명의 실시 예에서는 무선망을 통해서 USB 통신 시, USB 레이어(layer)에서 무선망의 현재 송신 레이트 상황을 획득하고, 획득한 무선망의 송신 레이트 상황에 상응하게 속도를 적응적으로 변경하여 사용하는 방안을 제안한다. 이하, 본 명세서에서의 USB 통신은 USB 호스트로부터 발생한 데이터들을 무선망을 통해서 해당 USB 디바이스에 전달하거나, 반대로, 해당 USB 디바이스에서 발생한 데이터들을 무선망을 통해서 상기 USB 호스트에게 전달하는 동작을 포함한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 USB 통신을 수행하는 USB 디바이스 구성도의 일 예를 도시한 도면이다. 여기서, 디바이스(200)는 USB 호스트 또는 클라이언트의 USB 디바이스로 동작할 수 있다.
도 2를 참조하면, 일 예로, 본 발명의 실시 예에 따른 USB 디바이스(200)는 USB 연결부(202)와, 속도 변경 결정부(204)와, 속도 변경부(208) 및 속도 설정부(208)를 포함한다.
상기 USB 연결부(202)는 USB 통신을 위한 무선망으로의 접속을 제공하는 무선 장치 일 예로, Wi-Fi 디바이스 (220)와 연결을 설정한다.
상기 Wi-Fi 디바이스 (220)는 상기 USB 연결부(202)를 통해서 상기 USB 디바이스(200)로 전달받은 데이터를 저장하는 버퍼부(222)와, 상기 버퍼부(222)가 포함하는 버퍼들의 데이터들을 관리 및 제어하는 버퍼 제어부(224)를 포함한다. 상기 버퍼부(222)는 해당 데이터의 종류에 따라 분류하여 저장한다. 이때, 상기 데이터의 종류는 실시간 데이터에 해당하는 영상 및 음성과, 배경 및 BE(best effort) 등으로 분류될 수 있다. 일 예로, 상기 버퍼부(222)는 음성, 영상, 배경 및 BE 각각을 위한 버퍼들(222a~222d)을 포함하는 경우를 가정하자.
상기 버퍼 제어부(224)는 상기 버퍼부(224)가 포함하는 버퍼들(222a~222d) 각각의 데이터 저장량을 확인한다. 그리고, 상기 버퍼 제어부(224)는 상기 버퍼부(222)가 저장하고 있는 데이터들 중 음성 또는 영상 데이터 각각에 대한 버퍼의 데이터 저장량이 미리 결정된 임계량 미만임을 확인하면, 해당 데이터의 현재 데이터 저장량과, 전송 기회(Transmission Opportunity: TxOP)를 속도 제어 인자로 매핑시켜 상기 속도 변경 결정부(204)에게 전달할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 속도 제어 인자는 실시간 데이터에 해당하는 음성 및 영상 데이터에 대해 해당 USB 디바이스가 미리 설정된 시간 동안 해당 데이터의 전송이 가능함을 알려주는 인자로, 일 예로, flag 형태로 표기되어 전송되거나, 각 데이터 별로 상이한 값을 매핑하여 전송될 수도 있다.
상기 속도 변경 결정부(204)는 해당 데이터의 속도 제어 인자를 수신하면, 상기 속도 제어 인자에 대응하는 데이터의 전송 속도의 증/감 여부를 결정하고, 결정된 속도 변경 지시를 상기 속도 변경부(206)에게 전달한다.
구체적인 예로, 상기 USB 디바이스(200)가 음성 데이터에 대한 현재 속도 제어 인자를 수신한 경우를 가정하자. 그러면, 상기 속도 변경 결정부 처리부(204)는 상기 현재 속도 제어 인자를 수신하기 이전에 수신한 이전 속도 제어 인자에서 전송된 데이터 량(일 예로, byte 수, x)과, 상기 이전 속도 제어 인자에서 데이터 전송 시 소요된 총 시간(tx)을 이용하여 이전 속도 제어 인자에 따른 데이터 전송 속도(rx)를 하기 <수학식 1>과 같이 계산할 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2015004333-appb-M000001
여기서, x의 초기값은 미리 설정된 최대값으로 설정되고, tx의 초기값은 상기 이전 속도 제어 인자에 매핑된 디폴트(default) 시간(ms)으로 설정된다. 이때, 상기 속도 변경 결정부(204)는 실시간 데이터에 대응하는 음성 데이터 및 영상 데이터 각각에 대해 상이하게 설정된 속도 제어 인자 및 해당 속도 제어 인자 별 디폴트 시간을 저장할 수 있다. 또는, 다른 실시 예에 따라 상기 속도 변경 결정부(204)는 상기 버퍼 제어부(224)를 통해서 해당 속도 제어 인자의 수신 시 그에 매핑하는 해당 디폴트 속도 제어 인자 시간을 함께 수신할 수도 있다. 상기 디폴트 시간은 해당 속도 제어 인자가 설정된 데이터가 USB 연결부(202)를 통해서 상기 버퍼부(222)로 연속하여 전달 가능한 독점 시간으로 정의된다. 그리고, 속도 제어 인자는 일 예로, 실시간 데이터인 음성 및 영상에 대해 설정되며, 상대적으로 크기가 큰 영상이 음성에 비해 큰 값을 갖도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 영상은 3.008ms로 설정될 수 있고, 음성은 1.504ms로 설정될 수 있다.
그리고나서, 상기 속도 변경 결정부(204)는 상기 이전 속도 제어 인자에 따른 데이터 전송 속도를 이용하여 하기 <수학식 2>와 같이, 상기 이전 속도 제어 인자에 따라 상기 버퍼부(222)의 현재 데이터 저장량을 전송하는데 필요한 시간(treq)를 계산한다.
수학식 2
Figure PCTKR2015004333-appb-M000002
여기서, dq는 Wi-Fi 디바이스(220) 내의 버퍼에서 현재 데이터 저장량을 나타낸다.
그러면, 상기 속도 변경 결정부(204)는 하기 <수학식 3>에서와 같이 속도 제어 인자에 매핑되어 있는 디폴트 시간에서 상기 이전 속도 제어 인자에 따라 상기 버퍼부(222)의 현재 데이터 저장량을 전송하는데 필요한 시간(treq)을 빼어, 상기 버퍼부(222)의 현재 데이터 저장량을 모두 전송한 이후 남은(reminaing) 시간(tremt)을 확인한다.
수학식 3
Figure PCTKR2015004333-appb-M000003
상기 확인 결과, 상기 <수학식 3>에 따라 계산된 남은 시간이 0이상인 경우, 속도 변경을 결정하고, 속도 변경 지시를 상기 속도 변경부(206)에게 전달한다.
그러면, 상기 속도 변경부(206)는 상기 속도 변경 지시에 상응하게 현재 속도를 변경한다. 이 경우, 상기 속도 변경부(206)는 상기 USB 디바이스가 지원하는 속도에 따라 상이하게 결정된다. 일 예로, 상기 USB 디바이스(200)가 USB 2.0을 지원할 경우를 가정하면, 초기 속도는 Full speed로 설정되어 있다. 초기 속도를 high speed로 설정할 경우, Full speed에 비해 상대적으로 많은 데이터 저장량을 Wi-Fi 버퍼에 발생시키므로, 속도 변경이 자주 요구되는 상황이 발생할 수 있다. 그리하여, 본 발명의 실시 예에서는, USB 2.0을 지원하는 USB 디바이스에 대해 초기 속도를 Full speed로 설정한다.
이때, 상기 속도 변경부(206)가 상기 속도 변경 지시를 수신한 경우, 상기 속도 변경부(206)는 현재 속도를 Full speed에서 high speed로 변경을 결정하고, 상기 속도 설정부(208)가 해당 속도로 변경하도록 제어한다. 상기 속도 설정부(208)는 상기 속도 변경부(206)의 제어에 따라 현재 속도를 full speed(214)에서 high speed(212)로 변경하거나, high speed(212) 내에서 데이터 페이로드(data payload)의 크기 별로 세분화되는 high speed의 속도들로 변경할 수 있다. 마찬가지로, Super speed(210)로 현재 속도가 설정된 경우, 상기 속도 설정부(208)는 상기 속도 변경부(206)의 제어에 따라 Super speed(210)의 현재 단계를 변경한다. 이에 대해 하기에서 상세히 후술한다.
먼저, Full speed에서 high speed 초기 속도 변경 시, 상기 속도 변경부(206)는 하기 <표 1>과 같이 데이터 페이로드의 크기 별로 세분화되는 high speed의 속도들 중 최고 속도로 설정하도록 상기 속도 설정부(210)를 제어할 수 있다.
표 1
Figure PCTKR2015004333-appb-T000001
상기 <표 1>을 참조하면, high speed는 일 예로, 총 10개의 데이터 페이로드 각각에 대응하는 속도로 분류될 수 있다. 최고 단계로 설정된 512 byte의 데이터 페이로드의 경우, 최대 전송 횟수(max transfer)가 13이므로, 512 byte * 13의 최대 속도를 지원할 수 있다. 상기 <표 1>을 참조하면, 데이터 페이로드 별로 일 예로, 최대 대역폭(Max bandwidth), 전송 단위인 마이크로 프레임 대역폭, 최대 전송 횟수, 남아있는 데이터 량(bytes) 및 마이크로 프레임에서 전송 가능한 데이터 량 등이 매핑될 수 있다.
상기 high speed의 최고 속도로 설정된 이후, 상기 속도 변경부(206)는 상기 버퍼부(222)의 현재 데이터 저장량에 따라 상기 최고 속도를 단계적으로 감소시키도록 상기 속도 설정부(208)를 제어할 수 있다. 즉, 상기 <표 1>의 데이터 페이로드의 크기를 감소시킨다.
구체적으로, 상기 속도 변경부(206)는 상기 속도 변경 결정부(204)로부터 속도 변경 지시를 수신하면, 이에 따라 현재 속도를 변경한 후 변경된 현재 속도를 저장한다. 그리고, 다음 속도 변경 지시가 수신되면, 상기 속도 변경부(206)는 상기 속도 변경 결정부(204)로부터 상기 버퍼부(222)의 현재 데이터 저장량(dq)과, 이전 속도 제어 인자의 송신 시 상기 버퍼부(222)의 이전 데이터 저장량(dq-1)을 비교한다. 상기 비교 결과, dq가 dq-1보다 클 경우, 현재 상기 버퍼부(222)의 데이터 저장량이 증가하고 있으므로, 상기 속도 변경부(206)는 저장하고 있는 현재 설정된 페이로드 데이터의 크기를 1단계 감소시키도록 상기 속도 설정부(208)를 제어한다. 그리고, 만약, 상기 비교 결과, dq가 0일 경우, 현재 설정된 페이로드 데이터의 크기를 1단계 증가시키도록 상기 속도 설정부(208)를 제어한다.
다른 예로, 상기 USB 디바이스(200)가 USB 3.0을 지원할 경우를 가정하면, 초기 속도는 Super speed로 설정되어 있다. 이에 따라 상기 속도 변경부(206)가 상기 속도 변경 지시를 수신한 경우, 상기 속도 변경부(206)는 Super speed(210)의 현재 단계를 변경하도록 상기 속도 설정부(208)를 제어한다. 구체적으로, Super speed는 총 15개의 단계(NumP: Number of Packets)의 속도로 세분화될 수 있다. 여기서, NumP는 도면에 도시하지는 않았으나 상기 USB 디바이스(200)의 버퍼에서 저장 가능한 데이터 량(이하, '잔여 버퍼 크기'라 칭함)으로 정의될 수 있다. 일 예로, 1부터 15까지 15개의 NumP 각각에 대해 전송 가능한 데이터량 즉, 패킷들의 수가 상이하게 설정되어 있다. NumP의 숫자가 커질수록 전송 가능한 데이터량이 커지는 경우를 가정하자.
마찬가지로, USB 3.0을 지원할 경우에도, 상기 속도 변경 지시를 수신하여 초기 속도 변경 시, NumP의 최대값인 15로 설정한다. 그리고, 상기 속도 변경부(206)는 상기 USB 디바이스(200)의 잔여 버퍼 크기에 상응하는 NumP를 현재 속도로 변경하도록 상기 속도 설정부(208)를 제어한다. 이후, 상기 속도 변경부(206)는 Wi-fi 버퍼의 데이터 량에 따라 상기 최고 속도를 단계적으로 감소시킬 수 있다. 즉, 현재 저장하고 있는 NumP를 변경하도록 상기 속도 설정부(208)를 제어한다.
구체적으로, 상기 속도 변경부(206)는 상기 속도 변경 결정부(204)로부터 속도 변경 지시를 수신하면, 이에 따라 현재 속도를 변경한 후 변경된 현재 속도를 저장한다. 그리고, 다음 속도 변경 지시가 수신되면, 상기 속도 변경부(206)는 상기 속도 변경 결정부(204)로부터 획득한 상기 버퍼부(222)의 현재 데이터 저장량(dq)과, 이전 속도 제어 인자의 송신 시 상기 버퍼부(222)의 이전 데이터 저장량(dq-1)을 비교한다. 상기 비교 결과, dq가 dq-1보다 클 경우, 현재 상기 버퍼부(222)에 쌓이는 데이터량이 증가하고 있음을 의미하므로, 상기 속도 변경부(206)는 저장하고 있는 현재 설정된 NumP를 감소시키도록 상기 속도 설정부(208)를 제어한다. 구체적인 예로, 상기 속도 변경부(206)는 현재 NumP 파라미터 y에 1을 더한(y+1) 후, 현재 NumP에서 상기 (y+1)을 뺀 값으로 새로운 NumP값을 설정할 수 있다.
만약, 상기 비교 결과, dq가 0일 경우, 현재 NumP 파라미터 y에 1을 뺀 (y-1) 후, 현재 NumP에서 상기 (y-1)을 뺀 값으로 새로운 NumP값을 설정할 수 있다.
한편, 상기 속도 변경부(206)는 속도 변경 지시들을 수신함에 따라 계속해서 속도 변경을 수행하는 동안, 상기 버퍼부(222)가 저장하고 있는 데이터 량이 계속 증가할 경우, 현재 속도가 낮아지게되면, 상기 속도 변경부(206)는 앞서 설명한 과정들을 거치지 않고, 현재 속도를 원래 상태로 되돌리도록 상기 속도 설정부(208)를 제어할 수 있다. 다시 말해서, USB 2.0의 경우, 변경된 현재 속도 즉, 페이로드 데이터의 크기가 2byte 이하로 떨어질 경우, 상기 속도 변경부(206)는 full speed로 현재 속도를 복원하도록 상기 속도 설정부(208)를 제어할 수 있다. 그리고, USB 3,0의 경우, 상기 속도 변경부(206)는 변경된 현재 속도를 NumP '1'로 설정하도록 상기 속도 설정부(208)를 제어할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 실시 예에 따라 USB 2.0을 지원하는 USB 디바이스의 속도 변경 결정부가 데이터 전송 속도의 변경을 판단하는 동작 흐름도의 일 예이다. 설명의 편의상, 여기서 속도 변경 결정부는 도 2의 속도 변경 결정부(204)인 경우를 가정하자.
도 3a를 참조하면, 302단계에서 상기 속도 변경 결정부(204)는 Wi-Fi 디바이스를 통해서 속도 제어 인자를 수신한 경우, 304단계로 진행한다. 이때, 상기 속도 변경 결정부(204)는 상기 속도 제어 인자가 설정된 데이터가 저장된 버퍼의 데이터 저장량을 함께 수신할 수 있다.
그러면, 304단계에서 상기 속도 변경 결정부(204)는 이전 속도 제어 인자에 매핑된 디폴트 시간에서 상기 버퍼부(222)의 현재 데이터 저장량을 모두 전송한 후 남은 시간이 존재하는 지 여부를 확인한다. 여기서, 남은 시간은 앞서 설명한 <수학식 3>에 따라 계산될 수 있다. 상기 확인 결과 상기 디폴트 시간에서 남은 시간이 존재하지 않는 경우, 상기 속도 변경 결정부(204)는 302단계로 복귀하여 다음 속도 제어 인자의 수신을 대기한다.
상기 확인 결과, 상기 디폴트 시간에서 남은 시간이 존재하는 경우, 상기 속도 변경 결정부(204)는 306단계에서 USB 디바이스의 데이터 전송 속도의 변경을 결정하고, 속도 변경 지시를 상기 속도 변경부(206)에게 전달한다.
도 3b는 본 발명의 실시 예에 따라 USB 2.0을 지원하는 USB 디바이스의 속도 변경부가 데이터 전송 속도를 변경하는 동작 흐름도의 일 예이다. 마찬가지로, 상기 속도 변경부는 도 2의 속도 변경부(206)인 경우를 가정하자.
도 3b를 참조하면, 308단계에서 속도 변경부(206)는 속도 변경 지시를 수신하면, 310단계로 진행한다. 만약, 현재 속도 변경이 초기인 경우, 상기 속도 변경부(206)는 현재 속도를 full speed에서 high speed의 최대 속도에 대응하는 페이로드 크기로 설정하도록 상기 속도 설정부(208)로 제어한다. 310단계에서 상기 속도 변경부(206)는 버퍼부(222)에 대해 현재 데이터 저장량과, 이전 속도 제어 인자에 대응하는 이전 데이터 저장량을 확인한다. 그리고, 312단계에서 상기 속도 변경부(206)는 상기 현재 데이터 저장량이 이전 데이터 저장량보다 큰 지 여부를 확인한다. 상기 확인 결과 상기 현재 데이터 저장량이 상기 이전 데이터 저장량보다 작을 경우, 314단계에서 상기 속도 변경부(206)는 상기 현재 데이터 저장량이 '0'인지 확인한다. 상기 확인 결과, '0'이 아니면, 310단계로 복귀한다. 상기 확인 결과, 상기 현재 데이터 저장량이 '0'인 경우, 316단계에서 상기 속도 변경부(206)는 현재 속도를 1단계 증가시키도록 속도 설정부(208)를 제어한다. 만약, 현재 속도가 high speed의 페이로드 크기들 중 하나인 경우, 상기 속도 변경부(206)는 현재 속도를 현재 페이로드 크기보다 1단계 큰 페이로드 크기로 변경하도록 상기 속도 설정부(208)를 제어한다. 그리고, 상기 속도 변경부(206)는 다음 속도 변경 지시의 수신 시 현재 속도의 변경을 위해서 상기 변경된 현재 속도를 저장한다. 그리고, 320단계로 진행한다. 320단계에서 상기 속도 변경 결정부(204)는 304단계에서 획득한 남은 시간에서 상기 변경된 현재 속도로 상기 버퍼부(222)의 현재 데이터 저장량을 모두 전송하였으면, full speed로 복원하고, 도 3b의 동작을 종료한다. 314단계의 확인 결과, 상기 현재 데이터 저장량이 '0'이 아닌 경우, 308단계로 복귀하여 다음 속도 변경 지시의 수신을 대기한다.
한편, 312단계에서의 확인 결과, 상기 현재 데이터 저장량이 이전 데이터 저장량보다 작을 경우, 318단계에서 상기 속도 변경부(206)는 현재 속도를 현재 페이로드 크기보다 1단계 작은 페이로드 크기로 변경하도록 상기 설정부(208)를 제어한다. 그리고, 상기 속도 변경부(2096)는 다음 속도 변경 지시의 수신 시 현재 속도의 변경을 위해서 상기 변경된 현재 속도를 저장한다. 320단계에서 상기 속도 변경 결정부(204)는 304단계에서 획득한 남은 시간에서 변경된 현재 속도에서 상기 변경된 속도로 상기 버퍼부(222)의 현재 데이터 저장량을 모두 전송하였으면, full speed로 복원하고, 도 3b의 동작을 종료한다.
이후, 다음 속도 변경 지시가 수신되면, 이동 단말은 full speed 에서 다시 high speed로 복원한다. 이때, 이전 속도 변경 지시가 수신 시 변경된 현재 속도인 high speed의 페이로드 크기에서 316단계 또는 318단계를 거쳐 속도 변경을 수행한 후, 320단계를 수행하면 다시 full speed로 복원한다. 이러한 속도 변경 과정은 속도 변경 지시를 수신할 때마다 반복된다.
도 4a는 본 발명의 실시 예에 따라 USB 3.0을 지원하는 USB 디바이스의 속도 변경 결정부가 데이터 전송 속도의 변경을 판단하는 동작 흐름도의 일 예이다. 설명의 편의상, 여기서 속도 변경 결정부는 도 2의 속도 변경 결정부(204)인 경우를 가정하자.
도 4a를 참조하면, 400단계에서 상기 속도 변경 결정부(204)는 Wi-Fi 디바이스를 통해서 현재 속도 제어 인자를 수신한 경우, 이전 속도 제어 인자의 수신 시 설정된 현재 속도를 확인하고, 402단계로 진행한다. 이때, 상기 속도 변경 결정부(204)는 상기 속도 제어 인자가 설정된 데이터가 저장된 Wi-Fi 디바이스의 버퍼부의 데이터 저장량을 함께 수신할 수 있다.
그러면, 402단계에서 상기 속도 변경 결정부(204)는 이전 속도 제어 인자에 매핑된 디폴트 시간에서 상기 버퍼부의 현재 데이터 저장량을 모두 전송한 후 남은 시간이 존재하는 지 여부를 확인한다. 여기서, 남은 시간은 앞서 설명한 <수학식 3>에 따라 계산될 수 있다. 상기 확인 결과 상기 디폴트 시간에서 남은 시간이 존재하지 않는 경우, 상기 속도 변경 결정부(204)는 400단계로 복귀하여 다음 속도 제어 인자의 수신을 대기한다.
상기 확인 결과, 상기 디폴트 시간에서 남은 시간이 존재하는 경우, 상기 속도 변경 결정부(204)는 404단계에서 USB 디바이스의 데이터 전송 속도의 변경을 결정하고, 속도 변경 지시를 상기 속도 변경부(206)에게 전달한다.
도 4b는 본 발명의 실시 예에 따라 USB 3.0을 지원하는 USB 디바이스의 속도 변경부가 데이터 전송 속도를 변경하는 동작 흐름도의 일 예이다. 마찬가지로, 상기 속도 변경부는 도 2의 속도 변경부(206)인 경우를 가정하자.
도 4b를 참조하면, 406단계에서 속도 변경부(206)는 속도 변경 지시를 수신하면, 408단계로 진행한다. 408단계에서 상기 속도 변경부(206)는 버퍼부 에 대해 현재 데이터 저장량과, 이전 속도 제어 인자에 대응하는 이전 데이터 저장량을 확인한다. 그리고, 410단계에서 상기 속도 변경부(206)는 상기 현재 데이터 저장량이 이전 데이터 저장량보다 큰 지 여부를 확인한다. 상기 확인 결과 상기 현재 데이터 저장량이 상기 이전 데이터 저장량보다 작을 경우, 412단계에서 상기 속도 변경부(206)는 상기 현재 데이터 저장량이 '0'인지 확인한다. 상기 확인 결과, '0'이 아니면, 406단계로 복귀한다. 상기 확인 결과, 상기 현재 데이터 저장량이 '0'인 경우, 414단계에서 상기 속도 변경부(206)는 현재 속도를 1단계 증가시키도록 속도 설정부(208)를 제어한다. 만약, 현재 속도 변경이 초기인 경우, 상기 속도 변경부(206)는 현재 속도를 Super speed의 최대값인 NumP 15로 설정된다. 이 경우, 상기 속도 변경부(206)는 현재 속도를 유지한다. 만약, 현재 속도가 super speed의 NumP들 중 최대값을 제외한 나머지들 중 하나인 경우, 상기 속도 변경부(206)는 현재 속도를 현재 Nump보다 1단계 증가시키도록 상기 속도 설정부(208)를 제어한다. 그리고, 상기 속도 변경부(2096)는 다음 속도 변경 지시의 수신 시 현재 속도의 변경을 위해서 상기 변경된 현재 속도를 저장한다. 418단계로 진행한다. 그리고, 418단계에서 상기 속도 변경부(206)는 402단계에서 남은 시간 동안 변경된 현재 속도로 상기 버퍼부(222)의 현재 데이터 저장량을 모두 전송하였으면, 변경된 현재 속도를 Super speed의 최저 단계인 NumP 1로 설정하고, 도 4b의 동작을 종료한다.
412단계의 확인 결과, 상기 현재 데이터 저장량이 '0'이 아닌 경우, 406단계로 복귀하여 다음 속도 변경 지시의 수신을 대기한다.
한편, 410단계에서의 확인 결과, 상기 현재 데이터 저장량이 이전 데이터 저장량보다 작을 경우, 416단계에서 상기 속도 변경부(206)는 현재 속도를 현재 NumP 보다 1단계 작은 NumP로 변경하도록 상기 설정부(208)를 제어한다. 상기 속도 변경부(2096)는 다음 속도 변경 지시의 수신 시 현재 속도의 변경을 위해서 상기 변경된 현재 속도를 저장한다. 그리고, 418단계에서 상기 속도 변경부(206)는 402단계에서 남은 시간 동안 변경된 현재 속도로 상기 버퍼부(222)의 현재 데이터 저장량을 모두 전송하였으면, 변경된 현재 속도를 Super speed의 최저 단계인 NumP 1로 설정하고, 도 4b의 동작을 종료한다. 이후, 다음 속도 변경 지시가 수신되면, 이동 단말은 Super speed의 NumP 1에서 이전 속도 변경 지시의 수신 시 변경된 NumP로 복원한다. 그리고, 복원된 NumP에서 414단계 또는 416단계를 거쳐 속도 변경을 수행한 후, 418단계를 수행하면 다시 Super speed의 NumP 15로 복원한다. 이러한 속도 변경 과정은 속도 변경 지시를 수신할 때마다 반복된다.
이하, 도 5a 내지 도 6b의 그래프에서, high speed와 full spped 각각은 USB 2.0 에서의 현재 속도를 high speed와 full spped 만을 사용하는 경우를 의미한다. PS/Basic 은 도 3a의 실시 예에 따라 현재 속도를 full speed 와 high speed의 최고 속도만으로 제어하는 상황이며, PS/Advanced 는 도 3b 의 실시 예에 따라 현재 속도를 high speed의 페이로드 크기들을 조절하는 상황을 나타낸다.
도 5a,b는 본 발명의 실시 예에 따른 USB 디바이스의 속도 제어 시 효과를 나타내는 그래프이다.
도 5a를 참조하면, 해당 USB 디바이스가 high speed, full speed를 고정적으로 사용하는 경우에 반해, 본 발명의 실시 예에 따른 적응적 속도 제어를 수행하는 PS/Basic 및 PS/Advanced한 경우, 클라이언트 수가 증가함에 따라 데이터 전송의 성공률이 안정적임을 나타내고 있다.
도 5b를 참조하면, 해당 USB 디바이스가 high speed를 고정적으로 사용하는 경우, 클라이언트 수의 증가에 따라 데이터 전송률이 증가하지만, Wi-Fi 디바이스 내의 버퍼부에서 오버 플로우가 발생할 가능성이 있다. 그리고, full speed를 고정적으로 사용하는 경우에 Wi-Fi 디바이스 내의 버퍼부에서 오버 플로우가 발생할 가능성이 낮은 반면 처리량 역시 낮았다. 반면, 본 발명의 실시 예에 따른 적응적 속도 제어를 수행하는 PS/Advanced 및 PS/Basic의 경우, 클라이언트 수가 증가함에 따라 데이터 전송의 성공률이 안정적으로 증가하면서, Wi-Fi 디바이스 내의 버퍼부의 데이터 저장량을 고려함에 따라 오버 플로우가 발생할 가능성도 낮음을 볼 수 있다.
도 6a,b는 본 발명의 실시 예에 따른 USB 디바이스의 속도 제어 시 다른 효과를 나타내는 그래프이다. 도 6a 는 1GByte 의 데이터를 전송할 때 소요되는 시간을 분 단위로 표현하고, 도 6b 는 각 패킷의 평균 데이터 전송 지연 시간을 나타낸다.
도 6a를 참조하면, 해당 USB 디바이스가 high speed를 사용하는 경우, 클라이언트 수의 증가에 따라 데이터 전송률이 증가함에 따라 full speed를 고정적으로 사용하는 경우에 비해 지연 시간이 낮다. 그러나, 앞서 설명한 바와 같은 Wi-Fi 디바이스 내의] 버퍼부에서 오버 플로우가 발생할 가능성이 있다. 반면, 본 발명의 실시 예에 따른 적응적 속도 제어를 수행(PS/Advanced, PS/Basic)한 경우, 클라이언트 수가 증가함에 따라 Wi-Fi 디바이스 내의 버퍼부의 데이터 저장량을 고려함에 따라 오버 플로우가 발생할 가능성이 낮으면서도 지연시간이 high speed를 사용하는 경우에 비해 크게 높지 않음을 볼 수 있다.
도 6b를 참조하면, 해당 USB 디바이스가 high speed와, full speed를 고정적으로 사용하는 경우 USB 통신을 수행할 디바이스간 데이터 전송 소요 시간이 클라이언트의 수가 증가함에 따라 증가함을 볼 수 있다. 이에 반해, 본 발명의 실시 예에 따른 적응적 속도 제어를 수행하는 PS/Advanced 및 PS/Basic의 경우, 클라이언트 수가 증가함에 따라 USB 통신을 수행할 디바이스간 데이터 전송 소요 시간이 크게 변화하지 않음을 볼 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (16)

  1. 무선망에서 USB(Universal Serial Bus) 통신을 위한 데이터 전송을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 USB 통신을 수행하는 디바이스에게 상기 무선망으로 접속을 제공하는 무선 디바이스로부터, 수신한 상기 무선 디바이스로의 데이터 전송 가능 시간 관련 정보를 기반으로 상기 무선 디바이스의 현재 데이터 저장량에 상응하는 데이터 전송 후 남은 시간이 존재하는 지 확인하는 과정과,
    상기 남은 시간이 존재하면, 상기 현재 데이터 저장량과 상기 무선 디바이스의 이전 데이터 저장량을 이용하여 상기 데이터 전송 속도의 변경을 결정하는 과정을 포함하는 USB 통신을 위한 데이터 전송 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 데이터 전송 가능 시간 관련 정보는,
    데이터 전송 가능 시간이 미리 설정된 데이터에 대한 상기 데이터 전송 가능 시간 설정 여부를 지시하는 정보와, 상기 데이터에 대한 현재 데이터 저장량 및 상기 데이터 전송 가능 시간 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 USB 통신을 위한 데이터 전송 제어 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 확인하는 과정은,
    상기 데이터 전송 가능 시간 중 상기 데이터의 상기 현재 데이터 저장량에 상응하는 데이터 전송 후 상기 남은 시간이 존재하는 지 확인하는 과정을 포함하는 USB 통신을 위한 데이터 전송 제어 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 데이터 전송 속도의 변경을 결정하는 과정은,
    상기 남은 시간이 존재하면, 상기 데이터의 현재 데이터 저장량과 상기 데이터의 이전 데이터 저장량을 획득하는 과정과.
    상기 현재 데이터 저장량이 상기 이전 데이터 저장량보다 크면, 상기 데이터 전송 속도를 미리 결정된 단계만큼 감소시키는 과정을 포함하는 USB 통신을 위한 데이터 전송 제어 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 현재 데이터 저장량이 상기 이전 데이터 저장량보다 작으면, 상기 현재 데이터 저장량이 0임을 확인하는 과정과,
    상기 현재 데이터 저장량이 0이면, 상기 데이터 전송 속도를 미리 결정된 단계만큼 증가시키는 과정을 포함하는 USB 통신을 위한 데이터 전송 제어 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 데이터 전송 속도는,
    상기 디바이스의 버퍼의 현재 데이터 저장량을 이용하여 설정됨을 특징으로 하는 USB 통신을 위한 데이터 전송 제어 방법.
  7. 무선망에서 USB(Universal Serial Bus) 통신을 위한 데이터 전송을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 무선망으로의 접속을 지원하는 무선 디바이스가 데이터 별로 데이터 전송 가능 시간을 미리 설정하는 과정과,
    해당 데이터의 현재 데이터 저장량이 미리 결정된 임계값 미만이면, 상기 데이터 전송 가능 시간에 대한 정보를 상기 USB 통신을 수행하려는 디바이스에게 전송하는 과정을 포함하는 USB 통신을 위한 데이터 전송 제어 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 데이터 전송 가능 시간에 대한 정보는,
    상기 데이터에 대한 상기 데이터 전송 가능 시간 설정 여부를 지시하는 정보와, 상기 데이터에 대한 현재 데이터 저장량 및 상기 데이터 전송 가능 시간 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 USB 통신을 위한 데이터 전송 제어 방법.
  9. 무선망에서 USB(Universal Serial Bus) 통신을 위한 데이터 전송을제어하는 장치에 있어서,
    송수신부를 통해서 상기 USB 통신을 수행하는 디바이스에게 상기 무선망으로 접속을 제공하는 무선 디바이스로부터, 수신한 상기 무선 디바이스로의 데이터 전송 가능 시간 관련 정보를 기반으로, 상기 무선 디바이스의 현재 데이터 저장량에 상응하는 데이터 전송 후 남은 시간이 존재하는 지 확인하고, 상기 남은 시간이 존재하면, 상기 현재 데이터 저장량과 상기 무선 디바이스의 이전 데이터 저장량을 이용하여 상기 데이터 전송 속도의 변경을 결정하는 속도 제어부를 포함하는 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 데이터 전송 가능 시간 관련 정보는,
    데이터 전송 가능 시간이 미리 설정된 데이터에 대한 상기 데이터 전송 가능 시간 설정 여부를 지시하는 정보와, 상기 데이터에 대한 현재 데이터 저장량 및 상기 데이터 전송 가능 시간 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 속도 제어부는,
    상기 데이터 전송 가능 시간 중 상기 데이터의 상기 현재 데이터 저장량에 상응하는 데이터 전송 후 상기 남은 시간이 존재하는 지 확인함을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 속도 제어부는,
    상기 남은 시간이 존재하면, 상기 데이터의 현재 데이터 저장량과 상기 데이터의 이전 데이터 저장량을 획득하고, 상기 현재 데이터 저장량이 상기 이전 데이터 저장량보다 크면, 상기 데이터 전송 속도를 미리 결정된 단계만큼 감소시킴을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 속도 제어부는, 상기 현재 데이터 저장량이 상기 이전 데이터 저장량보다 작으면, 상기 현재 데이터 저장량이 0임을 확인하고, 상기 현재 데이터 저장량이 0이면, 상기 데이터 전송 속도를 미리 결정된 단계만큼 증가시킴을 특징으로 하는 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 데이터 전송 속도는,
    상기 디바이스의 버퍼의 현재 데이터 저장량을 이용하여 설정됨을 특징으로 하는 장치.
  15. 무선망에서 USB(Universal Serial Bus) 통신을 위한 데이터 전송을 제어하는 장치에 있어서,
    상기 무선망으로의 접속을 지원하는 무선 디바이스가 송신하는 데이터 별로 데이터 전송 가능 시간을 미리 설정하고, 해당 데이터의 현재 데이터 저장량이 미리 결정된 임계값 미만이면, 상기 데이터 전송 가능 시간에 대한 정보를 상기 USB 통신을 수행하려는 디바이스에게 전송하도록 송수신부를 제어하는 제어부를 포함하는 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 데이터 전송 가능 시간에 대한 정보는,
    상기 데이터에 대한 상기 데이터 전송 가능 시간 설정 여부를 지시하는 정보와, 상기 데이터에 대한 현재 데이터 저장량 및 상기 데이터 전송 가능 시간 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 장치.
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