KR100442821B1 - 대기수 제어 기반의 데이터 전송방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CSMA를 이용한 중앙집중식 데이터 통신 시스템에서의 데이터 전송방법에 관한 것으로, (a) 대기수를 포함하는 다중 폴링 메시지를 수신하는 단계;(b) 다중 폴링 메시지의 대기수값으로 설정하는 단계;(c) 설정된 대기수값을 카운트 다운하여 데이터를 전송하는 단계를 포함하므로, 폴링을 원하는 스테이션들은 스테이션의 아이디 및 폴링 주기를 등록하여 다중 폴링 메시지에 포함된 대기수를 설정하여 그 대기수를 카운트 다운하여 대기수가 0이 되면 데이터를 전송하여 각 스테이션간의 충돌을 방지할 수 있고 구현의 단순성으로 인해서 기존의 시스템에 용이하게 적용할 수 있다.

Description

대기수 제어 기반의 데이터 전송방법{Data communication method based backoff number control}

본 발명은 CSMA(Carrier Sense Multiplexing Access) 방식을 사용하는 중앙집중식 데이터 전송방법에 관한 것으로, 특히 CSMA방식을 사용하여 망 접속 집중국에서 다중 폴링 메시지를 송신하여 데이터를 전송하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 CSMA 방식을 사용하는 중앙 집중식 데이터 통신에서 DCF(Distributed Coordination Function) 방식으로 데이터를 전송방법을 나타내는 도면이다.

IEEE 802.11을 기반으로 한 무선 랜 시스템과 같은 CSMA를 사용하는 중앙 집중식 데이터 통신 시스템에서는 경쟁 기반에서 충돌을 최소화하기 위해 각 스테이션에서 랜덤한 대기수(backoff number)를 생성하여 채널 상태가 일정기간(DIFS, DCF Inter Frame Space)이상 한가(idle)할 경우 단계적으로 그 대기수값을 감소시켜 대기수가 0 이 되면 데이터를 전송하게 되는데, 이런 방식을 DCF라고 한다. 여기서, 랜덤하게 발생되는 대기수는 망 접속 집중국(Access Point)에 의해 정해진 Contention Window(CW)의 최소값(CWmin)과 최대값(CWmax) 사이에서 발생시킨다.

도 1에 대해서 설명하면, 스테이션 1에서 데이터를 전송하고 있고, 스테이션 2의 대기수는 3이고 스테이션 3은 대기수가 5이다. 스테이션 1의 데이터 전송이 끝나고 DIFS 후에 스테이션 2의 대기수를 카운트 다운하여 데이터를 전송한다. 스테이션 3의 데이터 전송은 스테이션 1의 데이터 전송이 완료되고 DIFS 후에 대기수에대한 카운트 다운을 시작하고 스테이션 2의 데이터 전송이 이루어 질때 대기수의 카운트 다운을 중단하고 스테이션 2의 데이터 전송이 완료되고 DIFS 후에 나머지 대기수값을 카운트 다운하여 대기수가 0이 되면 데이터를 전송하게 된다.

DCF 방식은 확률적 기반에 의존하기 때문에 각 스테이션에서 전송하는 데이터의 충돌가능성은 여전히 존재하게 된다. 또한 전송 시 데이터 수와 크기도 망 접속 집중국에 의해 제한되지 않기 때문에 시간 제약적인 서비스 지원이 용이하지 못하다는 단점이 있다.

도 2는 종래의 PCF(Point Coordination Function)에 의한 데이터 전송방법을 나타내는 도면으로, 망 접속 집중국에 의해 제어할 수 있는 구간(CFP, Contention Free Period)을 설정하고 폴링 방식에 의해 각 스테이션의 전송 기회를 제공하고 있다. 이런 방식을 PCF(Point Coordination Function)이라고 하자. PCF에서는 DCF를 사용하는 스테이션보다 우선순위를 확보하기 위해 DIFS 대신 간격이 보다 짧은 PIFS(PCF Inter Frame Space)와 SIFS(Short Inter Frame Space)를 사용하게 된다.

그러나 실제적으로 상용화되고 있는 무선 랜 시스템(예를 들어, Intersil, ATmel 등)에서는 그 구현의 복잡성으로 인해 PCF 기능을 제공하고 있지 못하고 있다.

도 3은 CSMA를 사용하는 중앙 집중식 데이터 통신 시스템의 데이터 전송방식 중에서 CP 구간과 CFP구간을 혼용하는 데이터 전송 방법을 나타내는 도면이다.

비콘 메시지는 CFP구간 또는 CP구간에 대한 정보 또는 비콘 메시지간의 간격 등을 포함하고 있고, 하나의 스테이션이 데이터 전송을 끝내면 SIFS 간격 후에 망접속 집중국에서 폴링 메시지(D1 + Poll, D2 + ack + Poll, D3 + ack + Poll)를 보내게 된다.

CP(Contention Period) 구간은 DCF 방식을 사용하게 되고 CFP(Contention Free Period) 구간은 PCF 방식을 사용하게 된다. DCF 방식은 확률에 근거한 전송 기회 획득을 기반으로 하고 있기 때문에 시간 제약적인 서비스 지원이 용이하지 못하다. 따라서 CFP 구간에서 PCF 방식에 의해 시간 제약적인 서비스를 갖는 스테이션들을 폴링함으로써 시간 제약적인 서비스를 지원할 수 있다. 그러나, 이 방식의 문제점으로는 매번 스테이션들을 폴링할 때마다 폴링 메시지를 보내야 하고 CFP 구간을 위한 별도의 타이밍 관리를 해야 하는 부분들이 있고 이로 인한 구현상의 복잡성을 들 수 있다.

또한 CFP 구간이 정해지기 때문에 폴링된 스테이션이 데이터 전송시 그 구간을 초과할 가능성이 있을 경우 전송을 포기하고 CP 구간에서 경쟁방식으로 데이터를 전송해야 한다. 예를 들면 , 각 폴링 메시지 수신한 스테이션들은 전송할 데이터와 전송한다 것을 확인하는 메시지(U1 + ack, U2 + ack 또는 U3 +ack)를 전송하게 되는데, U3의 데이터를전송하고자 하는 스테이션은 CFP 구간에서 전송을 못하고 CP 구간에서 전송을 하게 된다.

폴링된 스테이션이 프래그멘테이션(fragmentation)된 연속된 데이터 전송하게 될 때 CFP 구간 초과가 되면 연속되는 프래그멘테이션된 데이터는 CP 구간을 통해 전송해야 한다. 뿐만 아니라 시간 제약적인 서비스의 보다 충실한 지원을 위해서는 전송 프레임의 길이와 CFP 구간 길이의 적절한 조정이 필요하게 되는데, 특정서비스의 경우 매우 짧은 간격의 폴링이 요구될 경우 CFP 구간외의 CP 구간에서의 폴링이 필요하게 될 것이다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 전송 프레임의 길이를 해당 폴링 주기 간격보다 짧게 가져가야 할 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상기 문제점들을 해결하기 위해 CSMA를 이용한 중앙집중식 데이터 통신 시스템에서의 대기수 제어기반의 데이터 전송방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 CSMA를 사용하는 중앙집중식 데이터 통신에서의 DCF(Distributed Coordination Function)로 데이터를 전송하는 방식을 나타내는 도면이다.

도 2는 종래의 CSMA를 사용하는 중앙집중식 데이터 통신에서의 PCF(Point Coordination Function)로 폴링하는 방식을 나타내는 도면이다.

도 3은 CP(Contention Period) 구간과 CFP(Contention Free Period) 구간이 혼용되어 사용되는 데이터 전송방법을 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 대기수 제어기반의 데이터 전송방법에 대한 흐름을 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 대기수 제어기반의 데이터 전송방법의 데이터 전송 프레임을 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 대기수 제어기반의 데이터 전송방법의 다중 폴링 메시지의 구조를 나타내는 도면이다.

도 7은 본 발명에 따른 대기수 제어기반의 데이터 전송방법의 일실시예를 나타내는 도면이다.

상기의 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 CSMA를 이용한 중앙집중식 데이터 통신 시스템에서의 데이터 전송방법은, (a)대기수를 포함하는 다중 폴링 메시지를 수신하는 단계;(b) 상기 다중 폴링 메시지의 대기수값으로 설정하는 단계;(c) 상기 설정된 대기수값을 카운트 다운하여 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 CSMA를 이용한 중앙집중식 데이터 통신 시스템의 대기수 제어기반의 데이터 전송방법에 대한 흐름을 나타내는 도면으로, 망 접속 집중국(Access Point)에서 다중 폴링 메시지를 전송하면 그 메시지를 스테이션에서 수신여 대기수를 설정하고 그 대기수에 따라서 데이터를 전송하는 흐름을 나타낸다.

각 스테이션들은 망 접속 집중국에 스테이션의 아이디 또는 폴링 주기를 포함하는 정보를 등록(410단계)한다. 망 접속 집중국에서는 등록받은 폴링주기에 따라서 전송프레임의 길이를 계산하고 랜덤한 대기수를 생선한다. 여기서 랜덤값의 범위를 Contention Window(CW)라 하고 망 접속 집중국에서 설정하게 된다. 망 접속 집중국에서는 410단계에서 등록한 정보에서 폴링하기를 원하는 스테이션들의 갯수, 폴링하고자하는 스테이션들의 아이디 또는 각 스테이션에 할당될 대기수를 포함하는 다중 폴링 메시지를 전송한다.

각 스테이션에서는 망 접속 집중국에서 전송한 다중 폴링 메시지를 수신(430단계)하여 다중 폴링 메시지의 폴링 리스트에 스테이션의 아이디가 있고(440단계) 전송할 데이터가 있는 스테이션인 경우(450단계)에는 수신한 다중 폴링 메시지에서 그 스테이션의 아이디에 해당하는 대기수를 설정(475단계)하여 데이터를 전송할 준비를 하게 된다. 대기수를 설정(475단계)한 스테이션은 대기수를 기본 타임 슬롯마다 1씩 감소시켜 DCF 방식으로 데이터를 전송하게 된다(480단계). 전송할 데이터가 없는 경우(450단계)에는 폴링하고자 하는 스테이션들의 갯수의 값을 Contention Window의 최소값으로 설정(473단계)하여 전송할 데이터가 생길 때 473단계에서 설정된 Contention Window의 최소값과 최대값 사이에서 랜덤하게 생성된 대기수를 망 접속 집중국으로부터 수신받아 설정하고 데이터 전송을 하게 된다.

스테이션이 수신한 다중 폴링 메시지의 폴링 리스트에 없고(440단계) 전송기회 획득을 위해서 대기 중인 스테이션의 경우(460단계)에는 감소 중에 있는 대기수값에 폴링하고자 하는 스테이션들의 개수만큼 증가시켜 새로운 대기수를 설정(463단계)하고 기본 타임 슬롯마다 1씩 감소시켜 DCF방식으로 데이터를 전송(480단계)한다. 스테이션이 수신한 다중 폴링 메시지의 폴링 리스트에 없고(440단계) 전송기회 획득을 위해서 대기 중이 아닌 경우(460단계)에는 폴링하고자 하는 스테이션들의 갯수의 값을 Contention Window의 최소값으로 설정(465단계)하여 전송할 데이터가 생길 때 465단계에서 설정된 Contention Window의 최소값과 최대값 사이에서 랜덤하게 생성된 대기수를 망 접속 집중국으로부터 수신받아 설정하고 데이터 전송을 하게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 데이터 전송 방법의 전송 프레임의 구조를 나타내는 도면으로, 망 접속 집중국에서 전송하는 CP(Contention Period)의 간격 또는 비콘 메시지의 간격을 포함하는 비콘 메시지정보, 다중 폴링 메시지(Multi-Poll Message) 및 각 스테이션에서 전송하는 데이터로 하나의 전송 프레임을 구성한다. 비콘 메시지와 다중 폴링 메시지간의 시간간격은 가변이고 각 데이터(D1 내지 D5)를 전송하는 시간 간격은 DIFS이다. 폴링 메시지의 전송시점은 각 스테이션에서 등록된 폴링주기를 확인하여 그 주기에 따라서 전송되므로 가변시간을 갖게 된다. 또한 하나의 전송프레임구간(길이) 내에서 다수개의 다중 폴링 메시지가 전송 가능하여 폴링 구간도 가변길이를 갖게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 데이터 전송 방법의 다중 폴링 메시지의 구조를 나타내는 도면으로, 폴링을 원하는 스테이션의 개수, 각 스테이션의 아이디 및 대기수를 포함한다.

망 접속 집중국에서 비콘 메시지를 전송하고 DIFS구간 보다 짧은 구간(PIFS, PCF Inter Frame Space) 후에 도 9의 구조를 가진 다중 폴링 메시지를 전송하면, 각 스테이션들은 스테이션들의 아이디에 해당하는 대기수를 설정한 후에 DIFS 간격으로 데이터를 전송하게 된다.

도 7a는 본 발명에 따른 다중 폴링메세지의 일실시예를 나타내는 도면으로, 폴링을 원하는 스테이션의 개수가 3이므로 스테이션 1, 2 및 3에 각각 대기수 0, 1 및 2를 부여하고 있다.

도 7b는 본 발명에 따른 데이터 전송 방법으로 스테이션에서 데이터를 전송하는 일실시예를 나타내는 도면이다.

이하에서 도 7a 및 도 7b를 함께 설명한다.

망 접속 집중국(Access Point)에서 도 7a와 같은 다중 폴링 메시지를 전송하면, 스테이션 1 내지 4는 다중 폴링 메시지를 수신하고 등록한 아이디 및 대기수를 확인하여 할당된 대기수를 설정하여 데이터를 전송하게 된다.

스테이션 1은 대기수 값이 0이므로 다중 폴링 메시지 수신 후 바로 전송 기회를 획득할 수 있다. 스테이션 1의 데이터 전송이 끝난 후 DIFS 구간 이후 채널이 한가한 상태가 되면 모든 스테이션들의 대기수값을 기본 타임 슬롯마다 하나씩 감소시키게 되므로 그 값이 0 이 되는 스테이션 2가 다음 전송 기회를 얻게 된다. 그러나 전송할 데이터가 없기 때문에 여전히 채널이 한가한 상태가 된다. 이 때에도 하나의 기본 타임 슬롯 동안 채널이 한가한 상태를 유지하게 되므로 모든 스테이션들의 대기수 값을 또 하나 감소시키게 된다. 이렇게 되면 스테이션 3이 다음 전송기회를 얻게 된다. 폴링 리스트에 없는 스테이션 4는 다중 메시지 수신시 자신의 대기수값을 폴링을 원하는 스테이션의 개수만큼 증가시켜 놓았으므로 폴링주기 내에서 전송기회를 획득하지 못하게 된다. 여기서, 폴링주기는 다중 폴링 메시지간의 간격을 나타낸다.

이러한 방식에 의해 망 접속 집중국이 언제든지 스테이션들을 폴링하게 함으로써 시간 제약적인 서비스를 효과적으로 지원할 수 있게 된다.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드디스크, 플로피디스크, 플래쉬 메모리, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, CSMA 방식을 사용하는 중앙집중식 데이터 통신 시스템에서 대기수 제어 기반의 데이터 전송방법은 무선랜 또는 HomePNA의 매체 접속 제어에 적용되어 시간 제약적인 서비스 지원을 가능하게 할 수 있고, 구현의 단순성으로 인해 기존 시스템에 손쉽게 적용 가능함으로써 저가 시스템에서의 실시간 서비스 지원에 보다 적합하다.

Claims (9)

1. 망 접속집중국 및 스테이션들로 구성되는 중앙집중식 데이터통신시스템의 데이터 통신 방법에 있어서,

   (a) 상기 망 접속집중국으로부터 각 스테이션에 할당되는 대기수를 포함하는 다중 폴링 메시지를 수신하는 단계;

   (b) 상기 다중 폴링 메시지의 대기수값을 상기 스테이션들의 대기수로 설정하는 단계; 및

   (c) 상기 설정된 대기수값을 카운트 다운하여 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기수 제어기반의 데이터 전송방법.
2. 제 1항에 있어서,

   데이터를 전송하려는 스테이션들이 아이디 및 폴링주기를 상기 망 접속 집중국에 등록하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대기수 제어기반의 데이터 전송방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 (a)단계에서,

   상기 다중 폴링 메시지는 폴링하고자 하는 스테이션들의 갯수, 상기 스테이션들의 아이디 또는 대기수 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징을 하는 대기수 제어기반의 데이터 전송방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 (b)단계는

   상기 폴링하고자 하는 스테이션들은 상기 다중 폴링 메시지에서 상기 스테이션들의 아이디를 확인하여 그 아이디에 해당하는 대기수를 설정하는 것을 특징으로 하는 대기수 제어기반의 데이터 전송방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 (c)단계는

   상기 설정된 대기수값을 카운트 다운하여 그 대기수값이 0이 될 때 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 대기수 제어기반의 데이터 전송방법.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 폴링할 스테이션들에 포함되는 스테이션들 중에서 전송할 데이터가 없는 경우에는 상기 폴링하고자 하는 스테이션들의 갯수를 대기수를 발생하는 랜덤값 범위의 최소값으로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대기수 제어기반의 데이터 전송방법.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 폴링하고자 하는 스테이션들에 포함되지 않는 스테이션이 랜덤하게 대기수를 설정하여 전송기회를 획득하려는 경우에 상기 대기수에 상기 폴링하고자하는 스테이션들의 갯수만큼 더한 값으로 재설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대기수 제어기반의 데이터 전송방법.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 폴링하고자 하는 스테이션들에 포함되지 않는 스테이션이 랜덤하게 대기수를 설정하여 전송기회를 획득을 위해서 대기 중이 아닌 경우에 상기 폴링하고자하는 스테이션들의 개수를 랜덤값의 생성범위의 최소값으로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대기수 제어기반의 데이터 전송방법.
9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.