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KR100932554B1 - 트래픽 스트림 수락 제어 방법 및 그 장치 - Google Patents

트래픽 스트림 수락 제어 방법 및 그 장치 Download PDF

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KR100932554B1
KR100932554B1 KR1020070106642A KR20070106642A KR100932554B1 KR 100932554 B1 KR100932554 B1 KR 100932554B1 KR 1020070106642 A KR1020070106642 A KR 1020070106642A KR 20070106642 A KR20070106642 A KR 20070106642A KR 100932554 B1 KR100932554 B1 KR 100932554B1
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KR
South Korea
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traffic stream
time
physical layer
medium time
traffic
Prior art date
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KR1020070106642A
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이승범
박신종
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한국과학기술원
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Abstract

본 발명은 트래픽 스트림 수락 제어 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 단말과 억세스 포인트 간의 트래픽 스트림 전송 서비스를 위한 실시간 트래픽 스트림의 수락을 제어하는 방법에 있어서, 이미 수락된 트래픽 스트림의 물리 계층 전송율을 측정하여 측정된 물리 계층 전송율을 이용한 매체 시간을 계산한다. 계산된 매체 시간을 이용하여 단말이 추가 요청한 트래픽 스트림의 수락 여부를 결정한다.
따라서, 이미 수락된 트래픽 스트림에 대한 매체 시간 값을 측정된 현재 물리 계층의 전송율을 바탕으로 업데이트하여 이를 트래픽 스트림 수락 결정시 활용하므로, 무선 채널의 변화에 동적으로 대응하여 최적의 트래픽 스트림 수를 허락할 수 있으며, 종래에 비해 수락 가능한 트래픽의 수를 증가시키는 효과를 제공한다.
Figure R1020070106642
무선 근거리 통신망, WLAN, 트래픽 스트림 수락 제어, 물리 계층 전송율, 매체 시간

Description

트래픽 스트림 수락 제어 방법 및 그 장치{Method for controlling acceptance of traffic stream and device thereof}
본 발명은 트래픽 스트림 수락 제어 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 무선 근거리 통신망(Wireless Local Area Network, 이하 'WLAN'라 기술함) 시스템에서 실시간 트래픽 스트림의 서비스 품질을 보장하기 위해 WLAN의 액세스 포인트(Access Point, 이하 'AP'라 기술함)와 사용자 단말(station, 이하 'STA'라 기술함)간의 트래픽 스트림 수락 제어 방법에 관한 것이다.
IEEE 802.11e 표준은 음성이나 영상과 같이 대역폭에 민감한 실시간 트래픽 스트림에 대한 서비스 품질(Quality of Service, 이하 'QoS'라 기술함)을 지원하기 위한 메커니즘을 정의하고 있다.
IEEE 802.11e 표준 메커니즘에 따르면, 단말이 트래픽 스트림 추가(Add Traffic Stream, 이하 'ADDTS'라 기술함) 요청(Request) 관리 프레임(Management Frame)을 통해 트래픽 스트림(TS, Traffic Stream)에 대한 수락을 AP에 요청한다. 그리고 AP는 ADDTS 응답(Response) 관리 프레임을 통해 트래픽 스트림 요청에 대한 수락 또는 거부를 단말에 알린다.
단말은 트래픽 스트림에 대한 수락 요청을 하기 위하여, ADDTS 요청 관리 프레임에 전송 트래픽 특성(TSPEC, Traffic Specification) 요소를 포함시켜 전송한다. 여기서, ADDTS 요청 관리 프레임에 지정된 필드들은 명목상(nominal)의 MAC 서비스 데이터 유닛(MAC Service Data Unit, 이하 'MSDU'라 기술함)의 크기, 초당 전송 비트수(bps)로 표현되는 평균 데이터율(Mean Data rate), 초당 전송 비트수로 표현되는 최소 물리 계층 전송율(Minimum Transmitted PHYRate) 및 잉여 대역폭 허용(Surplus Bandwidth Allowance)에 관한 것이다.
단말로부터 트래픽 스트림 수락 요청을 수신한 AP는 매체 시간(Medium Time)을 유도하고, 수락 요청을 승인 또는 거절할 것인지를 결정한다. 수락 요청을 승인할 경우, AP는 ADDTS 응답 프레임을 통해 트래픽 내역(TSPEC) 및 매체 시간(Medium Time) 값을 단말에 통지한다. 수락 요청을 거부할 경우, AP는 ADDTS 응답 프레임을 통해 "요청 거절“과 상태코드(Status code)를 단말로 통지한다.
ADDTS 응답 프레임을 수신한 단말은 수락 요청 결과에 따라 승인 트래픽 스트림에 대한 프레임 전송을 자유롭게 시작할 수 있다.
이때, AP는 MSDU를 최소 물리 계층 전송율에 의한 무선 채널 점유 시간에 대한 트래픽 스트림이 발생하는 평균 간격(interval)시간의 비율에 잉여 대역폭 허용 값을 곱하여 매체 시간을 유도한다.
여기서, 최소 물리 계층 전송율은 'Minimum Transmitted PHYRate'라는 최소의 고정된 물리계층의 전송율을 기반으로 하고 있다. 따라서, 이러한 최소 물리 계층 전송율을 사용하는 종래의 트래픽 스트림 수락 제어 방법은 QoS를 안정으로 유 지하기 위한 최소한 트래픽 스트림 수만을 허락하며, 네트웍의 안정성을 제공한다.
그런데, 단말은 무선 채널의 변화에 대응하고 최적의 전송 효율을 얻기 위해 물리 계층의 전송율을 매 프레임마다 다르게 전송할 수 있다. 즉 무선랜 시스템에 적응적인 변조 및 코딩(Adaptive modulation and Coding, AMC)이 적용되면 동적인 채널의 변화에 대해 전송하는 매 프레임마다 전송률이 변경된다.
그러나 종래에는 최소 물리 계층 전송율을 사용하므로 MSDU를 무선채널에서 전송하는데 걸리는 무선 채널 점유 시간인 'MPDUExchangeTime'의 값이 현재 채널에서 사용되고 있는 값보다 크게 예측된다. 따라서, 매체 시간 역시 원래의 값보다 더 크게 예측되므로 현재 채널의 이용률을 더욱 밀집적으로(dense) 판단하여 채널의 효율성을 떨어뜨리는 결과를 야기한다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 채널의 변화에 동적으로 대응하고 QoS를 보장하는 최적의 트래픽 스트림 수를 허락할 수 있는 트래픽 스트림 수락 제어 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
상기 기술한 바와 같은 과제를 이루기 위하여 본 발명의 특징에 따른 트래픽 스트림 수락 제어 방법은,
단말과 억세스 포인트 간의 트래픽 스트림 전송 서비스를 위한 실시간 트래픽 스트림의 수락을 제어하는 방법에 있어서, 기 설정된 최소 물리 계층 전송율을 적용하여 상기 단말이 추가 요청한 트래픽 스트림에 대한 제1 매체 시간을 계산하는 단계; 이미 수락된 트래픽 스트림의 물리 계층 전송율을 측정하여 측정된 상기 물리 계층 전송율을 적용하여 상기 이미 수락된 트래픽 스트림에 대한 제2 매체 시간을 계산하는 단계; 및 상기 제1 매체 시간 및 상기 제2 매체 시간을 이용하여 상기 추가 요청한 트래픽 스트림의 수락 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
삭제
본 발명의 특징에 따른 트래픽 스트림 수락 제어 장치는,
단말과 억세스 포인트 간의 트래픽 스트림 전송 서비스를 위한 실시간 트래픽 스트림의 수락을 제어하는 장치에 있어서, 기 설정된 최소 물리 계층 전송율을 적용하여 상기 단말이 추가 요청한 트래픽 스트림에 대한 제1 매체 시간을 계산하고, 이미 수락된 트래픽 스트림의 물리 계층 전송율을 측정하여 측정된 상기 물리 계층 전송율을 적용하여 상기 이미 수락된 트래픽 스트림에 대한 제2 매체 시간을 계산하며, 상기 제1 매체 시간 및 상기 제2 매체 시간을 이용하여 상기 추가 요청한 트래픽 스트림의 수락 여부를 결정하는 트래픽 스트림 수락 제어부; 및 상기 트래픽 스트림 수락 제어부의 결정에 따른 트래픽 스트림 추가 요청에 대한 응답을 상기 단말로 전송하는 통신부를 포함한다.
삭제
본 발명에 의하면, 네트워크 상의 트래픽 밀집도 계산시 각 트래픽의 전송 속도를 최소 전송 속도로 고려하여 밀집도를 과대 평가하는 종래의 문제점을 개선한다. 즉 이미 수락된 트래픽 스트림에 대해서 실제적인 물리 계층의 전송율을 측정하고 이를 이동 평균하여 네트워크 밀집도를 계산함으로써 수락 가능한 트래픽의 수를 증가시키는 효과를 제공한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제, 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 스트림 수락 제어 방법 및 그 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 스트림 수락 제어 장치의 블록 구성 도이다.
도 1에 따르면, 단말(STA, Station)(100)과 억세스 포인트(AP, Access Point)(200) 간의 트래픽 스트림 전송 서비스를 위해서는 트래픽 스트림 전송 과정이 필요하다.
억세스 포인트(200)는 단말(100)로부터 트래픽 스트림 추가 요청을 수신하여 트래픽 스트림 수락 결정에 따라 트래픽 스트림 추가 응답을 단말(100)로 전송한다. 억세스 포인트(200)에는 트래픽 스트림 수락 여부를 결정하기 위한 트래픽 스트림 수락 제어 메커니즘을 수행하는 장치가 탑재된다.
여기서, 억세스 포인트(200)의 트래픽 스트림 수락 제어 장치는 통신부(220) 및 트래픽 스트림 수락 제어부(240)를 포함한다.
통신부(220)는 단말(100)과 접속되어 트래픽 스트림 전송 서비스를 위한 데이터의 송수신을 처리한다. 통신부(220)는 단말(100)로부터 트래픽 스트림 추가 요청 관리 프레임을 수신하여 단말(100)에게 트래픽 스트림 추가 응답 관리 프레임을 전송한다.
트래픽 스트림 수락 제어부(240)는 이미 수락된 트래픽 스트림에 대해 측정된 물리 계층 전송율을 적용하여 계산된 매체 시간을 이용하여 단말이 추가 요청한 트래픽 스트림의 수락 여부를 결정한다.
트래픽 스트림 수락 제어부(240)는 추가 요청된 새로운 트래픽 스트림에 대한 매체 시간(Medium Timenew, 이하 '제1 매체 시간'이라 기술함) 정보와 이미 수락 된 트래픽 스트림에 대한 매체 시간(Medium Timei, 이하 '제2 매체 시간'이라 기술함) 정보에 기초하여 트래픽 스트림 추가 요청의 수락 여부를 결정한다.
도 2는 도 1의 트래픽 스트림 수락 제어부의 세부적인 블록 구성도이다.
도 2에 따르면, 트래픽 스트림 수락 제어부(240)는 판단 모듈(261), 갱신 모듈(262), 저장부(263), 수락 결정 모듈(264) 및 응답 모듈(265)을 포함한다.
판단 모듈(261)은 통신부(220)를 통하여 수신되는 프레임이 트래픽 스트림 추가 요청 프레임인지 여부를 판단한다.
갱신 모듈(262)은 판단 모듈(261)이 판단한 결과 통신부(220)가 수신한 프레임이 트래픽 수트림 추가 요청 프레임이 아닌 경우, 수신한 프레임에 대해 측정된 실제적인 물리 계층의 전송율을 토대로 제2 매체 시간(Medium Timei)을 계산한다.
이때, 갱신 모듈(262)은 수신한 프레임이 음성 접근 범주(Access Category Voice, AC_VI) 또는 영상 접근 범주(Access Category, AC_VO) 트래픽 스트림인지를 판단한다. 그리고 음성 접근 범주(Access Category Voice, AC_VI) 또는 영상 접근 범주(Access Category, AC_VO) 트래픽 스트림인 경우 제2 매체 시간(Medium Timei)을 계산한다.
저장부(263)는 갱신 모듈(262)이 계산한 제2 매체 시간(Medium Timei) 정보를 저장한다.
수락 결정 모듈(264)은 판단 모듈(261)이 판단한 결과, 통신부(220)가 수신한 프레임이 트래픽 스트림 추가 요청 프레임인 경우 기 설정된 최소 물리 계층 전 송율(Minimum Transmitted PHYRate)을 적용하여 새로운 트래픽 스트림에 대한 제1 매체 시간(Medium Timenew)을 계산한다. 그리고 제1 매체 시간(Medium Timenew)과 갱신 모듈(264)에 의해 갱신되어 저장된 제2 매체 시간(Medium Timei)의 총합이 실시간 트래픽 스트림에 대해 할당된 총 대역폭의 비율과 비교하여 트래픽 스트림 수락 여부를 결정한다.
여기서, 제1 매체 시간(Medium Timenew) 또는 제2 매체 시간(Medium Timei)은 수신된 트래픽 스트림 추가 요청 프레임의 전송 트래픽 특성(TSPEC, Traffic Specification) 요소에 포함된 정보에 기초하여 아래 수학식 1과 같이 계산된다. 이때, 전송 트래픽 특성은 데이터 프레임 전송을 위해 802.11e MAC이 어떤 방법으로 전송 스케줄링을 최적화할 것인지 알려준다.
Figure 112007075764280-pat00001
Figure 112007075764280-pat00002
여기서, Surplus Bandwidth Allowance는 잉여 대역폭 허용을 의미하며 트래픽 스트림에 속하는 MSDU(MAC Service Data Unit)를 전송하기 위하여 할당된 시간에 대한 무선 채널에서 해당 MSDU를 전송하기 위한 시간의 비율이다. 즉 MSDU 전송을 위하여 명시된 어플리케이션(application) 레이트를 넘는 시간과 대역폭의 초과 할당을 나타낸다.
PPS(Packet Per Second)는 트래픽 스트림이 발생하는 평균 간격 시간이며 아래 수학식 2와 같이 계산된다.
Figure 112007075764280-pat00003
여기서, ceiling은 즉 ceiling(x)에서 x보다 크거나 같은 최소의 정수를 구하는 함수이다.
MeanDataRate는 초당 전송 비트수(bps)로 표현되는 평균 데이터율을 의미하며 한 주기의 시간동안 송신된 비트 수를 주기(초 단위)로 나눈 것이다. NominalMSDUsize는 전송 트래픽 특성에 정의되어 있는 값으로 특정 어플리케이션에 따라 일반적으로 정의되는 명시적인(평균적인) MSDU의 크기이다. 예를 들어, 비디오 컨퍼런스 어플리케이션(Video Sonference Application)에서 오는 MSDU의 크기는 보통 512byte라 말할 수 있다.
수학식 1의 MPDUExchangeTime는 아래 수학식 3과 같이 계산되며 MSDU를 무선 채널에서 전송하는데 걸리는 시간을 의미한다. 액크(ACK) 프레임 시간과 같은 프로토콜의 과(Overhead) 시간을 포함한 값이다.
Figure 112007075764280-pat00004
Figure 112007075764280-pat00005
Figure 112007075764280-pat00006
여기서, duration()은 프레임의 페이로드(payload) 길이와 적용되는 물리 계층의 전송율에 기초한 무선 채널에서의 전송 시간이다. SIFS(Short Interframe Space)는 짧은 프레인간 간격 값이다. Minimum Transmitted PHYRate는 초당 전송 비트수로 표현되는 최소 물리 계층 전송율로서 트래픽 스트림의 QoS를 보장하기 위해 물리 계층에서 전송해야 할 최소한의 전송율을 의미한다. 예를 들어, 802.11a 물리 계층의 무선랜과 30Mbps의 평균 데이터 율(Mean Data Rate)을 가진 HDTV 트래픽 스트림을 예를 들어 고려해보자. 802.11a는 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54Mbps의 8가지 물리 계층 전송율을 지원한다. 이 경우 최소 물리 계층 전송율은 단말에 의해 36, 48, 54Mbps 중 하나로 결정될 수 있다.
다음 수학식 4를 이용하여 수락 결정 모듈(265)은 새로운 트래픽 스트림에 대한 수락 요청의 여부를 결정한다.
Figure 112007075764280-pat00007
N은 현재 수락 요청이 허락된 기존의 트래픽 스트림의 수이다. Medium Timenew 는 제1 매체 시간 값이고 Medium Timei는 제2 매체 시간 값이다. α는 0보다 크고 1보다 작은 값으로 실시간 트래픽 스트림에 대해 할당된 총 대역폭의 비율이다.
그런데, 종래에는 이러한 제1 매체 시간 값 및 제2 매체 시간 값의 유도시 최소 물리 계층 전송율(Minimum Transmitted PHYRate)을 이용하여 QoS 안정을 위한 최소한 트래픽 스트림 수만을 수락한다.
그러나 단말은 무선 채널의 변화에 대응하고 최적의 전송 효율을 얻기 위해 물리 계층의 전송율을 매 프레임마다 다르게 전송할 수 있다. 따라서 MPDUExchangeTime에서는 이러한 물리 계층의 동적인 전송율의 변화를 고려해야할 필요가 있다.
본 발명에서는 제2 매체 시간 값의 MPDUExchangeTime 계산시 최소 물리 계층 전송율 대신에 현재 물리 계층 전송율을 측정하여 이 값을 이동 평균한 값(AvePhyt)을 반영한다.
물리 계층의 전송율은 물리 계층 프로토콜 데이터 유니트(physical layer protocol data unit, PPDU) 프레임의 물리 계층 수렴 프로토콜(physical layer convergence protocl, PLCP) 헤드(header)에 정의된 필드를 해석함으로써 측정할 수 있다.
매 프레임에 대하여 측정된 물리 계층 전송율은 각 트래픽 스트림에 대해 다음 수학식 중에서 선택된 한 가지 방식으로 이동 평균화된다.
Figure 112007075764280-pat00008
Figure 112007075764280-pat00009
Figure 112007075764280-pat00010
여기서,
Figure 112007075764280-pat00011
는 시간 인덱스 t 순간의 순시적인 물리 계층 전송율을 의미한다.
수학식 5는 간단한(simple) 이동 평균 방식이고, 수학식 6은 가중적인(weighted) 이동 평균 방식이며, 수학식 7은 지수적인(exponential) 이동 평균 방식을 각각 사용한다. M은 평균창(averaging window)의 크기이며 값은 50이다. 이러한 각각의 이동 평균 방식은 일반적으로 잘 알려진 이동 평균 방식이므로 자세한 설명은 생략한다.
이동 평균으로 계산된 물리 계층 전송율에 의해 현재 수락된 트래픽 스트림에 대해서는 수학식 3의 MPDUExchangeTime의 duration field는 아래와 같이 재정의된다.
Figure 112007075764280-pat00012
Figure 112007075764280-pat00013
함수 기능은
Figure 112007075764280-pat00014
값보다 작거나 같은 최대의 물리 계층 전송율로 매핑해주는 것이다. 전송율의 매핑 정보는 Data Rate에 따른 802.11a PHY 테이블을 이용할 수 있으며 아래 테이블 1과 같다.
Figure 112007075764280-pat00015
위의 표를 참조할 때,
Figure 112007075764280-pat00016
가 25.78이며 f(25.78)은 24이다. i는 현재 수락된 트래픽 스트림의 인덱스이다.
따라서, 갱신 모듈(262)은 현재 수락된 트래픽 스트림에 대해서 측정된 물리 계층 전송율을 바탕으로 계산한 MPDUExchangeTimei를 적용하여 제2 매체 시간을 계산한다.
이때, MPDUExchangeTimei는 아래 수학식 9를 사용한다.
Figure 112007075764280-pat00017
Figure 112007075764280-pat00018
수락 결정 모듈(264)은 새로이 요청받은 트래픽 스트림에 대한 제1 매체 시간(Medium Timenew)은 수학식 3을 통해 계산한 MPDUExchangeTime을 적용한다.
수락 결정 모듈(264)은 계산한 제1 매체 시간 값과 갱신 모듈(262)에 의해 계산된 제2 매체 시간 값을 수학식 4에 적용하여 수학식 4의 조건의 충족 여부를 판단한다. 이때, 수학식 4의 조건을 충족하면 단말(100)에 할당 가능한 전송 시간을 가지고 있는 것으로 판단하여 단말(100)로 수락 요청을 승인한다. 또한, 수학식 4의 조건을 만족하지 않으면 단말(100)로 수락 요청을 거절한다.
응답 모듈(265)은 수락 결정 모듈(264)이 단말(도 1의 100)의 트래픽 스트림 수락 요청을 승인할 경우 트래픽 스트림 추가 요청에 대한 수락 응답을 생성한다. 수락 응답은 전송 트래픽 특성(TSPEC, Traffic Specification), 제1 매체 시간(Medium Timenew)과 제2 매체 시간(Medium Timei)을 포함하는 매체 시간 정보 정보를 포함한다.
응답 모듈(265)은 수락 결정 모듈(264)이 단말(100)의 트래픽 스트림 수락 요청을 거절할 경우 트래픽 스트림 추가 요청에 대한 거절 응답을 생성한다. 거절 응답은 '요청 거절' 및 상태 코드(Status Code)를 포함한다.
응답 모듈(265)은 생성한 트래픽 스트림 추가 요청에 대한 수락 응답 또는 거절 응답을 통신부(220)를 통해 단말(100)로 전송한다.
그러면, 도 1 및 도 2를 통해 설명한 구성을 토대로 트래픽 스트림 수락 제어를 수행하는 과정에 대해 상세히 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 스트림 수락 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3에 따르면, 프레임이 수신(S100)되면 수신된 프레임이 트래픽 스트림 추가 요청 프레임인지를 판단한다(S200).
S200 단계의 판단 결과, 수신된 프레임이 트래픽 스트림 추가 요청 프레임이 아닌 경우 수신된 프레임의 접근 범주가 음성 접근 범주(AC_VI) 또는 영상 접근 범주(AC_VO)인지를 판단한다(S300).
S300 단계의 판단 결과, 수신된 프레임의 접근 범주가 음성 접근 범주(AC_VI) 또는 영상 접근 범주(AC_VO)가 아닌 경우 절차를 종료한다. 이때, 802.11e 표준에서 수락 제어는 음성 접근 범주(AC_VI) 또는 영상 접근 범주(AC_VO)에 대해서는 의무적인 것으로 규정되어 있다. 그러나 배경 접근 범주(AC_BK)와 최선형 접근 범주(AC_BE)에 대해서는 수락 제어가 요구되지 않는다.
S300 단계의 판단 결과, 수신된 프레임의 접근 범주가 음성 접근 범 주(AC_VI) 또는 영상 접근 범주(AC_VO)인 경우 수신된 트래픽 스트림에 대한 물리 계층 전송율을 측정하여 이동 평균한 값을 이미 수락된 트래픽 스트림에 대한 제2 매체 시간 값에 갱신한다(S400). 즉 수학식 1에 수학식 8을 적용하여 계산한다.
한편, S200 단계의 판단 결과 수신된 프레임이 트래픽 스트림 추가 요청 프레임인 경우 추가 요청된 새로운 트래픽 스트림에 대한 제1 매체 시간 값을 계산한다(S500). 즉 수학식 1에 수학식 3을 적용하여 계산한다.
다음, S400 단계에서 갱신된 기존에 수락된 트래픽 스트림에 대해 할당된 제2 매체 시간 값을 계산한다(S600).
제1 매체 시간 값과 제2 매체 시간 값의 총 합이 할당된 총 대역폭의 비율(a)보다 작은지를 판단한다(S700).
S700 단계의 판단 결과, 제1, 제2 매체 시간의 총 합이 총 대역폭의 비율(a)보다 작은 경우 트래픽 스트림 추가 요청의 수락을 결정(S800)하여 트래픽 추가 수락 응답을 전송한다(S900).
S700 단계의 판단 결과, 제1, 제2 매체 시간의 총 합이 총 대역폭의 비율보다 작지 않은 경우 트래픽 스트림 추가 요청의 거부를 결정(S1000)하여 트래픽 스트림 추가 거절 응답을 전송한다(S1100).
도 4는 도 3의 S400 단계의 세부적인 순서도이다.
도 4에 따르면, S400 단계는 이미 수락된 기존의 트래픽 스트림에 대한 물리 계층의 전송율을 측정한다(S410).
S410 단계에서 측정된 물리 계층 전송율의 이동 평균값()을 계산한다(S420). 이때, 이동 평균값은 이미 도 1 및 도 2에서 언급한 바와 같이 수학식 5, 6, 7 중의 하나를 이용하여 계산한다.
S420 단계에서 계산된 이동 평균값을 반영하여 제2 매체 시간값을 갱신한다(S430). 즉 수학식 9를 사용하여 계산한 MPDUExchangeTimei를 수학식 1에 적용하여 제2 매체 시간 값을 계산하여 업데이트한다.
이와 같이, 무선 채널의 변화에 동적으로 대응하기 위해 이미 수락된 트래픽 스트림에 대한 제2 매체 시간 값을 측정된 현재 물리 계층의 전송율을 바탕으로 업데이트하여 이를 트래픽 스트림 수락 결정시 활용한다.
무선 채널의 도플러 주파수(doppler frequency)가 6Hz이고, 중심 주파수(center frequency)가 5Ghz, 대역폭(bandwidth)가 20Mhz이고, 802.11a 물리 계층 모델을 가정하기로 하자.
0.096Mbps의 평균 레이트와 120byte의 명목상의 MSDU 길이를 가지는 음성 트래픽 스트림에 대해서, 억세스 포인트를 중심으로 반경 30ms 내에 동일한 확률 분포로 무작위성으로 단말이 배치되고, α=0.95라 가정하자.
Surplus Bandwidth Allowance는 1.1, MeanDataRate는 9kbps, NominalMSDUsize는 120byte, MinimumTransmittedPHYRate는 6Mbps, SIFS는 16μ, ACKduration은 44μ/s라 하자.
이때, 음성 트래픽 스트림의 수가 20개일 때 종래와 같이 수학식 1, 수학식 2, 수학식 3을 통해 계산한 총 매체 시간의 값은 0.92이다. 따라서, 하나의 음성 트래픽 스트림에 대한 매체 시간의 값이 0.046이므로 더 이상의 음성 트래픽 스트림을 받을 수 없다.
그러나, 본 발명에 의한 수학식 1, 수학식 2, 수학식 9를 통해 계산된 20개의 음성 트래픽 스트림에 대해 측정된 물리 계층 전송율을 이동 평균화하여 얻은 총 매체 시간(즉 제1 매체 시간+제2 매체 시간)의 값은 0.63이다. 따라서, 최대 9개의 음성 트래픽 스트림이 추가적으로 네트워크에 수용될 수 있다.
다음은, 이상 설명한 내용을 시뮬레이션하여 종래의 트래픽 스트림 수락 제어시와 비교한 값을 그래프를 통해 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 스트림 수락 제어에 따른 양호 처리량을 종래와 비교한 그래프이다.
도 5에 따르면, SBA가 서로 다른 VoIP트래픽 스트림의 양호 처리량(goodput)을 나타낸다. SBA는 1.1과 1.25의 값을 가진다.
Without AC, Reference AC는 종래의 수락 제어 방식이고 Proposed AC는 본 발명에 따른 수락 제어 방식을 의미한다.
싱글 VoIP 트래픽 스트림에 대한 처리량을 96kbps로 유지할 때 본 발명에 따른 수락 제어 방식을 사용하여 24와 22개의 VoIP 트래픽 스트림이 수용되는 반면에 Reference AC를 사용하면 단지 15와 13개의 VoIP 트래픽 스트림이 수용된다.
즉 본 발명에 따른 수락 제어 방식이 더 많은 트래픽 스트림을 수용하므로 VoIP 트래픽 스트림의 사용 공간을 증가시킴을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 스트림 수락 제어에 따른 패킷 드롭 레이트를 종래와 비교한 그래프이다.
도 6에 따르면, Reference AC 알고리즘은 SBA값에 상관없이 패킷 드롭 레이트가 상대적으로 적은 반면, 본 발명에 따른 AC 알고리즘은 SBA가 1.1인 경우 패킷 드롭 레이트가 거의 5%를 초과한다. 그런데, SBA가 1.25인 경우에는 패킷 드롭 레이트를 5% 아래로 유지하는 것을 알 수 있다.
즉 본 발명에 따르면 VoIP 트래픽을 위한 QoS 요청들을 보증하는 동안 수용되는 VoIP 트래픽 스트림의 수용 공간을 개선하는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 AC 알고리즘은 측정된 물리 계층 전송율의 이동 평균 값을 사용하므로 종래에 최소 물리 계층 전송율의 적용으로 인해 실제 채널 점유보다 더 적은 값으로 예측하여 채널의 이용률이 실제보다 더 높다고 판단하게 되는 문제점을 개선할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 스트림 수락 제어를 수행하는 기지국 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 도 1의 트래픽 스트림 수락 제어부의 세부적인 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 스트림 수락 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 도 3의 S400 단계의 세부적인 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 스트림 수락 제어에 따른 양호 처리량을 종래와 비교한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 스트림 수락 제어에 따른 패킷 드롭 레이트를 종래와 비교한 그래프이다.

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 단말과 억세스 포인트 간의 트래픽 스트림 전송 서비스를 위한 실시간 트래픽 스트림의 수락을 제어하는 방법에 있어서,
    기 설정된 최소 물리 계층 전송율을 적용하여 상기 단말이 추가 요청한 트래픽 스트림에 대한 제1 매체 시간을 계산하는 단계;
    이미 수락된 트래픽 스트림의 물리 계층 전송율을 측정하여 측정된 상기 물리 계층 전송율을 적용하여 상기 이미 수락된 트래픽 스트림에 대한 제2 매체 시간을 계산하는 단계; 및
    상기 제1 매체 시간 및 상기 제2 매체 시간을 이용하여 상기 추가 요청한 트래픽 스트림의 수락 여부를 결정하는 단계
    를 포함하는 트래픽 스트림 수락 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 매체 시간을 계산하는 단계 이전에,
    상기 단말로부터 수신되는 프레임이 트래픽 스트림 추가 요청 프레임인지를 판단하는 단계를 더 포함하고,
    상기 수신되는 프레임이 이미 수락된 트래픽 스트림이 전송하는 프레임인 경우 상기 제2 매체 시간을 계산하는 단계를 수행하여 상기 제2 매체 시간을 갱신하고, 상기 수신되는 프레임이 상기 트래픽 스트림 추가 요청 프레임인 경우 상기 제1 매체 시간을 계산하는 단계, 상기 제2 매체 시간을 계산하는 단계 및 상기 결정하는 단계를 수행하는 트래픽 스트림 수락 제어 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제2 매체 시간을 계산하는 단계는,
    상기 이미 수락된 트래픽 스트림이 전송하는 프레임의 물리 계층 전송율을 측정하는 단계;
    측정한 상기 물리 계층 전송율을 이동 평균(Moving Average) 하는 단계; 및
    상기 물리 계층 전송율을 이동 평균한 값을 이용하여 상기 제2 매체 시간을 계산하는 단계
    를 포함하는 트래픽 스트림 수락 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 매체 시간은,
    상기 물리 계층 전송율을 이동 평균한 값 보다 작거나 같은 최대의 물리 계층 전송율로 매핑한 값을 이용하여 계산된 전송 시간(MPDUExchangeTime), 잉여 대역폭 허용(Surplus Bandwidth Allowance)값 및 평균 간격 시간(PPS)을 이용하여 계산되는 트래픽 스트림 수락 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 제1 매체 시간 및 상기 제2 매체 시간의 총 합이 실시간 트래픽 스트림에 대해 할당된 총 대역폭의 비율보다 작은지를 판단하는 단계;
    상기 총 대역폭의 비율보다 작은 경우 상기 트래픽 스트림의 추가 요청을 수락하는 단계; 및
    상기 총 대역폭의 비율보다 작지 않은 경우 상기 트래픽 스트림의 추가 요청을 거절하는 단계
    를 포함하는 트래픽 스트림 수락 제어 방법.
  7. 삭제
  8. 단말과 억세스 포인트 간의 트래픽 스트림 전송 서비스를 위한 실시간 트래픽 스트림의 수락을 제어하는 장치에 있어서,
    기 설정된 최소 물리 계층 전송율을 적용하여 상기 단말이 추가 요청한 트래픽 스트림에 대한 제1 매체 시간을 계산하고, 이미 수락된 트래픽 스트림의 물리 계층 전송율을 측정하여 측정된 상기 물리 계층 전송율을 적용하여 상기 이미 수락된 트래픽 스트림에 대한 제2 매체 시간을 계산하며, 상기 제1 매체 시간 및 상기 제2 매체 시간을 이용하여 상기 추가 요청한 트래픽 스트림의 수락 여부를 결정하는 트래픽 스트림 수락 제어부; 및
    상기 트래픽 스트림 수락 제어부의 결정에 따른 트래픽 스트림 추가 요청에 대한 응답을 상기 단말로 전송하는 통신부
    를 포함하는 트래픽 스트림 수락 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 트래픽 스트림 수락 제어부는,
    수신되는 프레임이 트래픽 스트림 추가 요청 프레임인지를 판단하는 판단 모듈;
    상기 수신되는 프레임이 이미 수락된 트래픽 스트림이 전송하는 프레임인 경우, 상기 이미 수락된 트래픽 스트림의 물리 계층 전송율을 측정하여 측정한 상기 물리 계층 전송율을 적용하여 상기 제2 매체 시간을 갱신하는 갱신 모듈;
    상기 수신되는 프레임이 트래픽 스트림 추가 요청 프레임인 경우, 상기 제1매체 시간을 계산하고 상기 제1 매체 시간 및 상기 제2 매체 시간의 총 합에 기초하여 상기 트래픽 스트림 추가 요청의 수락 여부를 결정하는 수락 결정 모듈; 및
    상기 트래픽 스트림 추가 요청의 수락 여부 결정에 따른 응답을 생성하여 상기 단말로 전송하는 응답 모듈
    을 포함하는 트래픽 스트림 수락 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 트래픽 스트림 수락 제어부는,
    상기 갱신 모듈이 갱신한 상기 제2 매체 시간 값을 저장하고 상기 수락 결정 모듈의 수락 여부 결정시 상기 제2 매체 시간 값을 상기 수락 결정 모듈에 제공하는 저장부
    를 더 포함하는 트래픽 스트림 수락 제어 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 갱신 모듈은,
    상기 이미 수락된 트래픽 스트림의 물리 계층 전송율을 측정한 값을 이동 평균(Moving Average)한 값을 이용하여 상기 제2 매체 시간을 계산하는 트래픽 스트림 수락 제어 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 수락 결정 모듈은,
    상기 제1 매체 시간 및 상기 제2 매체 시간의 총 합이 실시간 트래픽 스트림에 대해 할당된 총 대역폭의 비율보다 작은지를 판단하여, 상기 총 대역폭의 비율보다 작은 경우 상기 트래픽 스트림의 추가 요청을 수락하고 상기 총 대역폭의 비율보다 작지 않은 경우 상기 트래픽 스트림의 추가 요청을 거절하는 트래픽 스트림 수락 제어 장치.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 매체 시간은,
    상기 물리 계층 전송율을 이동 평균한 값 보다 작거나 같은 최대의 물리 계층 전송율로 매핑한 값을 이용하여 계산된 전송 시간(MPDUExchangeTime), 잉여 대역폭 허용(Surplus Bandwidth Allowance)값 및 평균 간격 시간(PPS)을 이용하여 계산되는 트래픽 스트림 수락 제어 장치.
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