KR100989089B1

KR100989089B1 - 무선랜환경에서 서비스 품질보장을 위한 혼합분산제어방법

Info

Publication number: KR100989089B1
Application number: KR1020070076466A
Authority: KR
Inventors: 김영탁; 김이고르; 김병길
Original assignee: 영남대학교 산학협력단
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2010-10-25
Also published as: KR20090012549A

Abstract

본 발명은 무선랜 환경에서 QoS를 위한 HAC방법에 관한 것으로서, 중앙 및 분산 접속 제어를 모두 수용하면서 수행하는 HAC를 이용하여, QoS와 엄격한 접속승인을 위하고, 무선랜에서 네트워크 전송량 증가 및 가변적인 데이터 전송 스트림이 많을 경우보다 많은 스트림에게 품질 보장을 할 수 있도록 하면서 무선랜에서의 자원을 효율적으로 사용하도록 하고, TSPEC을 사용하여 무선랜에서 사용자가 요구하는 어플리케이션 요구사항을 적용할 수 있도록 하는 무선랜 환경에서 QoS를 위한 HAC방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 QSTA1이 HAC 요청프레임을 QAP로 전송하는 과정, QAP는 각 비콘 주기동안의 TXOP_Free값 및 MediumTime을 산출하는 과정, QAP는 MediumTime이 TXOP_Free보다 작거나 같을 경우 요청된 새로운 스트림의 접속을 허용하는 과정, QAP는 TxReserved만큼의 자원예약을 하고, TxReserved 시간을 QSTA의 숫자만큼 분할하여 모든 QSTA에게 전달하는 과정, QAP는 MediumTime과 분할된 TxReserved시간을 QSTA1으로 전송하는 과정, QSTA1은 모든 비콘주기 동안 TxUsed을 산출하고, TxUsed 스트림 시간이 전송받은 MediumTime 스트림에 도달할 경우, QSTA1은 해당 비콘 주기동안 프레임의 전송을 중단하는 과정, QSTA1은 전송하지 못한 프레임 수 및 RemTime를 연산하고, 다음 비콘주기 동안 상기 RemTime만큼 전송하는 과정, QSTA1은 기존 스트림의 MSDUDelay과 DelayBound 스트림과 비교측정하여 초과할 경우 다음 비콘 주기에서 사용될 TXOPLimit값을 다시 연산하는 과정, TXOPLimit는 MSDUDelay값이 상기 DelayBound 값보다 작아지면 QSTA1은 TXOPLimit값을 초기값으로 변경하는 과정;으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

HAC, EDCA, 품질보장, 접속승인, 무선랜, 분산 접속 승인, 중앙 접속 승인

Description

무선랜환경에서 서비스 품질보장을 위한 혼합분산제어방법{Hybrid Admission Control for QoS support in IEEE 802.11e EDCA}

본 발명은 기존의 무선랜에서 분산 접속 제어 기술에 관한 것이며, 더욱 상세히는 기본적으로 IEEE 802.11기술에 QoS(Quality of Service)를 제공하기 위해 만들어진 802.11e는 QoS와 더불어 엄격한 접속승인 또한 필요한데, 이러한 접속 승인을 위하고, 무선랜에서 데이터 흐름 수를 및 효율적인 관리를 통하여 품질을 보장하기 위해 중앙 및 분산 접속 제어를 보완하여 효율적인 매개변수 관리와 어플리케이션의 요구사항을 수용하는 혼합분산제어(HAC: Hybrid Admission Control)를 이용한 무선랜 환경에서 QoS를 위한 HAC방법에 관한 것이다.

강화된 분배 채널 접근 시스템은 기존의 802.11에서 제공되는 분배 채널 접근 시스템에서 품질 보장을 방안이 추가된 것이다.
도 1은 IEEE 802.11e EDCA의 인터프레임(inter-frame)간의 시간 타이밍간의 관계를 설명하는 도면으로, 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

이러한 품질 보장 방안은 여러 가지 접근 법주(AC: Access Category)별로 구분이 된다. 각각의 단말기 또는 기지국은 각각의 범주별로 큐를 가지고 있으며 각각의 범주에 맞는 매개 변수 값을 가지고 있다.

현재 802.11e에서는 4개의 접근 범주가 있으며, 각각의 명칭은 AC_VO(voice), AC_VI(video), AC_BE(Best-effort), AC_BK(background) 이다. 하기의 수학식 1을 통하여 각각의 범주마다 가지고 있는 매개변수를 통하여 매체에 접근하기 위한 지연 시간을 구할 수 있다. 즉, 이러한 지연 시간을 'AIFS(Arbitration Interframe Space)'라 하며, 이 시간은 각 범주마다 가지고 있는 우선순위 측정에 관련된다. 또한, 이 시간을 구하기 위하여 AP(Access Point)로부터 AIFSN(Arbitration Interframe Space Number) 값을 받아와서 계산한다.

각각의 범주마다 최소 Contention Window 값을 가지고 있으며 다음과 같이 표현된다. 최소 Contention Window(CWmin), CWmin 또한 각 범주마다 가지고 있는 우선순위 측정에 관련된다. CW 값은 초기 CWmin 값을 가지고 있다가 데이터 전송에 있어서 충돌이 발생할 경우 값을 2배로 증가한다.

삭제

분산 접속 제어 (Distributed Admission Control)는 비디오나 보이스와 같은 품질보장형 스트림을 보호하기 위해 개발되었다. 분산 접속 제어는 QoS AP(QAP)와 QoS STA(QSTA)로 나뉘어진다. QAP는 각각의 비콘(Beacon) 주기 동안 가능한 TXOPBudget[i]를 각각의 범주(AC)에 대해서 계산하며, 이렇게 계산된 시간을 다음 주기의 비콘메시지를 통하여 전달된다. TXOPBudget[i]을 구하는 식은 하기의 수학식 2와 같다.

ATL[i]는 하나의 범주 I가 비콘 주기 동안 전송에 사용한 최대 시간을 말한 다. SurplusFactor[i](>1)는 성공적인 전송이 요구되는 전송된 프레임의 자원할당 비율을 표시한다. TxTime[i]는 계수기이며 각각의 비콘 주기가 끝나면 0이 된다. 또한 각각의 프레임 전송에 있어서 QAP는 프레임 전송과 오버헤드를 TxTime[i] 계수기에 추가하여야 한다. 이러한 것들은 Interframe space, Ack 전송 시간 등이 포함된다.

각각의 QSTA은 각각의 접속 범주별로 어려가지 변수를 유지한다. TxUsed[i], TxCounter[i], TxLimit[i], TxRemainder[i], 마지막으로 TxMemory[i]가 있다. TxUsed[i]는 프레임의 전송 성공 유무에 관여하지 않고 전송에 사용된 시간을 기록한다. TxCounter[i]는 전송에 성공하였을 때만 시간을 기록한다. 모든 QSTA은 만약 TxUsed[i]값이 TxLimit[i]를 초과할 경우 더 이상 전송을 할 수 없다. 이러한 이유로 인하여 전송이 되지 않을 경우 TxRemainder[i] 동안의 시간이 남게 된다. 하기의 수학식 3은 TxRemainder[i]를 구하는 식이다.

TxMemory[i]는 현재 비콘 주기 동안 효율적으로 사용된 시간을 기록하고 있다. 각각의 다음 비콘에서 사용되어질 여러 매개변수의 계산 방법을 보여준다.

● 만약 QAP에서 전송된 비콘 프레임의 TXOPBudget[i] 값이 ‘0’일 경우 TxMemory[i]와 TxRemainder[i]의 값을 ‘0’으로 설정 되어야 한다. 그리고 다른 QSTA은 자신들의 TxMemory[i] 값을 변경하지 않는다.

● 만약 TXOPBudget[i] 값이 ‘0’보다 클 경우, 이 접속 범주를 통하여 전 송이 시작되어 지는 새로운 QSTA을 위해서 TxMemory[i]의 초기 값은 0과 TXOPBudget[i]/SurplusFactor[i] 사이의 값을 가져야 한다. 다른 QSTA들은 하기의 수학식 4와 5를 통하여 TxMemory[i] 값을 변경한다. 'f'는 damping factor로써 데이터 흐름이 파동이 치는 것을 보완하여 준다.

● 하나의 접속 범주(AC)에서 TXOPBudget[i] 값이 ‘0’으로 가까워질수록 TxCounter[i] 값은 0으로 변경되어야한다. 이러한 값은 새로운 QSTA이 새로운 데이터 흐름은 시작하지 못하게 막을 수 있으며 하나의 비콘 주기 동안 기존의 효율성을 무너뜨리지 않고 품질 보장 접속 관리를 할 수 있게 한다.

분산 접속 제어는 그 자체만으로는 여러 가지 문제점을 가지고 있다.

첫째, 가변 트래픽의 비율이 높아짐에 따라 점점 더 불안정해 진다. TXOPBudget[i]이 가변 트래픽에 의해서 많은 변화량을 보이기 때문에 쉽게 새로운 스트림을 인증할 수 없게 된다.

둘째, 현재의 설정 방법으로는 상위의 응용 어플리케이션이 필요로 하는 품질 보장 요소와 분산 접속 제어를 위한 방법에는 아무런 관련이 없다. 즉, 사용자가 원하는 서비스를 제공하지 않고 네트워크 상황만을 고려된다. 따라서, 적당한 품질보장 방안과 접속 제어를 방법을 제공하기 위해서는 상위 어플리케이션의 요구 사항을 수용해야 한다.

셋째, 분산 접속 제어는 ATL[i] 값에 의해서 새로운 연결이 허용 또는 거절되게 되는데, 이러한 ATL[i] 값은 각각의 QSTA에 분산되어져 있을 경우 실제 새로운 QSTA을 수용할 만큼의 여유 자원이 되지만 이를 인지하지 못하는 비효율적인 상황을 만들 수 있다. 이러한 방법을 해결하기 위해서는 적절한 방법의 매개변수를 조정해야하며 추가적인 계산 과정을 필요로 한다.

본 발명은 기존의 무선랜에서 분산 접속 제어 기술에 관한 것이며, 더욱 상세히는 중앙 및 분산 접속 제어를 모두 수용하면서 수행하는 HAC를 이용하여, QoS와 엄격한 접속승인을 위하고, 무선랜에서 네트워크 전송량 증가 및 가변적인 데이터 전송 스트림이 많을 경우 보다 많은 스트림에게 품질 보장을 할 수 있도록 하면서 무선랜에서의 자원을 효율적으로 사용하도록 하고, TSPEC을 사용하여 무선랜에서 사용자가 요구하는 어플리케이션 요구사항을 적용할 수 있도록 하는 무선랜 환경에서 QoS를 위한 HAC방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

삭제

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 무선랜 환경에서 QoS를 위한 HAC과정은 IEEE 802.11에서 제안된 데이터 서비스품질(QoS)를 지원하는 제 1 무선스테이션(QSTA1: QoS Station)과 엑세스포인트(QAP: QoS Accese Point)간의 메시지교환을 통한 QoS와 접속승인을 수행하는 혼합접속제어 방법에 있어서, 상기 QSTA1이 HAC(Hybrid Admission Control) 요청 프레임을 상기 QAP로 전송하는 제 1 과정; 상기 QAP는 각 비콘 주기동안의 전송가능시간(TXOP_Free)값을 산출하고, 상기 HAC 요청프레임의 TSPEC(Traffic Specification)구성요소로부터 매체접근시간(MediumTime)을 산출하는 제 2 과정; 상기 MediumTime이 TXOP_Free보다 작거나 같을 경우 요청된 새로운 스트림의 접속을 허용하고, 그렇지 않을 때는 거부하는 제 3 과정; 관리자에 의해 설정된 예약된 전송시간(TxReserved)만큼의 자원예약을 하고, 상기 RxReserved 시간을 현재 QAP에 승인되어 있는 QSTA의 숫자만큼 분할하여 비콘 메시지를 통해 모든 QSTA에게 전달하는 제 4 과정; 상기 QAP는 HAC 응답메시지를 통해 상기 MediumTime과 분할된 TxReserved시간을 상기 QSTA1으로 전송하는 제 5 과정; 상기 QSTA1은 모든 비콘주기 동안 전송에 소요된 시간(TxUsed)을 산출하고, 상기 TxUsed 스트림 시간이 전송받은 MediumTime 스트림에 도달할 경우, 상기 QSTA1은 해당 비콘 주기동안 프레임의 전송을 중단하는 제 6 과정; 상기 QSTA1은 제 6 과정에서 전송 중단으로 전송하지 못한 프레임 수를 산출 및 그에 따른 RemTime를 연산하고, 다음 비콘주기 동안 연산된 상기 RemTime만큼 전송하는 제 7 과정; 상기 QSTA1은 기존 스트림의 MSDU(MAC Service Data Unit) 전송지연시간(MSDUDelay) 스트림을 측정한 후 상기 제 1 과정에서의 HAC 요청프레임에 포함된 DelayBound 스트림과 비교측정하여 초과할 경우 다음 비콘 주기에서 사용될 전송기회제한(TXOPLimit) 값을 다시 연산하는 제 8 과정; 및 상기 연산된 TXOPLimit는 상기 MSDUDelay값이 상기 DelayBound 값보다 작아지면 QSTA1은 TXOPLimit값을 초기값으로 변경하는 제 9 과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 각 과정에서 상기 QAP와 QSTA1간의 정보교환은 부가트래픽스트림(ADDTS: Add Traffic Stream) 요청/응답 프레임을 통해 메시지를 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 8 과정에서 상기 QSTA1은 MSDU(MAC Service Data Unit)와 ACK신호를 전송받는 평균적인 시간을 산출하고, 평균적인 MSDU 전송지연시간(MSDUDelay)을 산출하는 단계와, 상기 MSDUDelay는 스트림이 요구한 DelayBound 값과 비교하여, 상기 MSDUDelay가 상기 DelayBound 값을 초과하게 되면 QSTA1은 전송기회제한(TXOPLimit)을 변경하고, 큐지연도 감소시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

삭제

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 기존의 DAC와는 달리 하나의 AC별로 품질 보장이 아니라, 하나의 스트림 별로 품질보장이 이루어지며, 또한 Reserved 시간은 네트워크에 부하가 많이 생겨 버스트한 데이터를 전송할 때 사용된다. ADDTS 응답/요청을 사용하는 특정 어플리케이션에서 요구치를 반영할 수 있으며,
또한, HAC는 무선랜에서 네트워크 전송량이 증가하였을 경우 그리고, 가변적인 데이터 전송 스트림이 많을 경우 보다 많은 스트림에게 품질 보장을 할 수 있으며 무선랜에서의 자원을 효율적으로 사용한다. TSPEC을 사용하여 무선랜에서 사용자가 요구하는 어플리케이션 요구사항을 적용할 수 있다. 이러한 HAC는 QAP에서 계산량이 많아 사용자 단말에 많은 계산량을 요구하지 않음으로 단말의 파워소비를 줄일 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명을 구현하기 위한 시스템은 비콘 메시지에 기록된 "Admission Control Mandatory" 필드를 확인하며 새로운 스트림을 전송하기 위해 QAP에 HAC의 요청 프레임을 전송하는 제 1 무선스테이션(QSTA1)과, 가용한 자원을 측정하여 상기 QSTA1의 HAC 요청 프레임에 대한 응답 메시지를 전송하는 QAP로 구성되어 무선랜에서 데이터 흐름 수를 및 효율적인 관리를 통하여 품질을 보장하기 위해 집중 및 분산 접속제어 과정을 수행하게 된다.
즉, 본 발명에 따른 집중 및 분산 접속 승인은 QAP 또는 QSTA1에 구현되며, 접속 승인 결정은 QAP 또는 QSTA1 모두에서 이루어질 수 있다.

이러한 접속 승인은 기존의 품질보장 데이터 흐름을 보호할 수 있을 뿐만 아니라. 품질 보장이 될 수 없다면 접속 승인은 이루어 지지 않는다. 이와 더불어 전송 지연에 심각한 영향을 줄 수 있는 실시간 데이터 흐름 등을 효율을 높게 유지하면서도 연결 설정을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 무선랜 환경에서 QoS를 위한 HAC방법을 구현하기 위해서는 QAP와 QSTA에 모두 포함되어 있어야 하며, 기본적인 동작은 DAC를 바탕으로 한다.
무선랜에서 HAC를 사용하기 위해서는 우선 QAP에서 비콘 메시지를 통하여 데이터 필드 중 ACM(Admission Control Mandatory)를 설정하여 각각의 QSTA에게 전송한다.

삭제

그 후 새로운 품질 보장이 필요한 스트림이 있을 경우 각각의 QSTA는 TSPEC 요소를 포함한 ADDTS 요청프레임(ADDTS Request frame)을 QAP에 전송한다. 각각의 TSPEC 프레임의 형태와 ADDTS 프레임의 형태는 도 2, 도 3과 같다.

TSPEC 구성 요소는 HAC를 위해서 기본적인 매개변수를 포함하여야 한다.

● 통상의 MSDU (Mac Service Data Unit) 크기 (Nominal MSDU Size) - 스트림이 포함하고 있는 통상의 MSDU 크기

● 평균 데이터 전송량 (Mean Data Rate) - 하나의 스트림이 MSDU로 전송되어 지는 평균적인 데이터 전송량

● 최소 물리 링크 전송량 (Mimimum PHY Rate) - MSDU가 전송되어 질 때 최소한의 물리적 전송량

● 지연 한계 (Delay Bound) - 하나의 MSDU가 전송을 시작하여 목적지 MAC Layer 까지 도착한 시간과 ACK를 전송하여 송신자가 받은 시간을 측정하여 비교할 수 있으며, TSPEC 정보 중 최대 허용 가능한 시간을 말한다.

● 잉여 자원 할당 (Surplus Bandwidth Allowance) - MSDU 전송에 있어서 요구되어지는 시간을 초과하는 데이터 전송을 할당하여 줄 수 있다.

본 발명에서는 비콘 주기 동안 전송에 가능한 시간을 계산하여 TXOP_Free에 기록한다. QAP는 각각의 접속 범주(AC)별로 소비한 시간을 측정하여 TxTime[ac]에 기록한다. QAP는 비콘을 전송하기전 하기의 수학식 6을 통하여 TXOP_Free를 계산한다.

상기 수학식 6에서 CP(Contention Period)는 하나의 비콘 주기동안 경쟁주기 접근 시간을 말하며, n은 접속범주(AC)의 가지 수(보통은 4개의 AC)이다. TxTime[i]은 i번째 접속범주를 통하여 전송된 시간정보이다. TxReserved는 네트워크의 로드가 많이 발생할 때 VBR(Variable Bit Rate) 트래픽(예를 들면, MPEG-4 비디오와 같은 스트림)과 같이 네트워크의 처리량이 많아지거나, 변화량이 심한 데이터 전송 스트림을 위한 예약되어진 시간이다.

이러한 TxReserved 시간은 네트워크 전송량의 변화가 심하여 기존의 품질 보장된 흐름을 보호하지 못할 경우에 사용되어 진다. 이러한 시간은 QAP에 의해 잘 분산되어야 하며 또한 관리자에 의해 관리 사용되어 질 수도 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 HAC를 이용한 무선랜 환경에서 QoS를 위한 HAC 과정에서 QSTA1과 QAP사이의 HAC를 제공받기 위해 전반적인 동작 순서이다.

①은 QSTA1이 TSPEC 구성요소를 포함하는 ADDTS 요청프레임을 QAP로 전송한다. ADDTS 요청 메시지를 받은 후, QAP는 메시지 내부의 TSPEC 구성요소로부터 ③에서 요구하는 매체접근시간을 측정한다. 측정방법은 802.11 표준에서 제공되며, 이러한 매체접근시간을 측정은 하기의 수학식 7과 같다.

여기서, 'duration()'은 PLCP헤더를 포함한 하나의 MSDU를 보내는데 걸리는 시간이고, 'S'는 'Surplus Bandwidth Allowance'의 요수이고, 'MPDUExchangeTime'은 ACK와 SIFS, MSDU를 포함하여 전송하는데 걸리는 시간이고, 'pps'는 평균 데이터 전송율에서 발생하는 프레임 수이고, 'MSDUSize'는 평균적인 MSDU크기이고, 'MinPHYRate'는 최소 물리 전송율이다.

②에서는 QAP가 TXOP_Free를 계산한다. 이러한 계산을 한 후 MediumTime[i]과 TXOP_Free[i]를 각각 비교하여 미디어 점유시간을 측정한다. ④에서는 만약 MediumTime[i]이 TXOP_Free[i]보다 작거나 같을 경우 요청된 새로운 스트림은 접속이 허용되며, 그렇지 않을 때는 거절된다. 그런 후 QAP는 계산되어진 MediumTime[i]를 TSPEC 구성요소에 저장한 후 ADDTS 응답프레임(⑤)을 통하여 전송한다.

ADDTS 응답메시지를 받은 QSTA1은 요청된 스트림이 승인되었는지 여부를 검사한다. 만약 수락되지 못했을 경우에는 QSTA1은 새로운 스트림을 시작할 수 없다. 만약 승인되었다면, ⑥과 같이 새로운 스트림을 전송할 수 있다. 각각의 비콘 주기 동안, 각각의 QSTA은 ⑧의 과정과 같이 각각의 품질요구 스트림마다 TxUsed[i]를 각각 계산해야 한다. 만약 TxUsed[i] 시간이 전송받은 MediumTime[i]에 도달할 경우, QSTA은 해당 비콘 주기동안은 더 이상 프레임을 전송을 할 수 없다. 이러한 이유로 전송이 멈추었을 경우, ⑨와 같이 QSTA1은 현재 남아있는 프레임을 전송 큐에서 측정하여 RemTime[i]으로 현재 비콘 주기가 끝날 때 저장한다. RemTime[i]은 하기의 수학식 8로 계산된다.

T_MSDU 는 ACK와 SIFS(Short Interframe space) 시간을 포함하여 하나의 MSDU를 전송하기 위해서 필요한 시간이고, PHYRate은 물리계층의 전송율이고, N_MSDU 는 전송해야할 MSDU의 개수이다.

각각의 다음 비콘이 도착할 시간에, QSTA1은 RemTime[i]을 체크해야 한다. 만약 RemTime[i]이 0보다 큰 스트림이 있다면, QSTA1은 다음 비콘 주기 동안은 측정된 RemTime[i]의 시간만큼 전송시간이 증가 되어야 한다. 다음 비콘 프레임을 수신받은 후 모든 QSTA은 TxReserved[QSTA]값을 검사 기록한다. 이러한 값은 QAP에 의해서 모든 단말에게 공평하게 분배되어 있다. 따라서 각각의 QSTA에게 배분된 전송시간을 ⑦에서와 같이 TxReserved[i]와 MediumTime[i]을 이용하여 MaxAllocTime[i]으로 구할 수 있다. 이는 하기의 수학식 9와 같다.

다시 말하면, MediumTime[i]는 QSTA에게 부여된 최소 전송시간을 말하며, MaxAllocTime[i]는 최대 전송시간을 말한다.
이러한 식으로 인하여 각각의 QSTA은 좀 더 많은 시간을 전송할 수 있다. 이때 TxReserved[i]의 시간이 중요한 역할을 한다. 만약에 QAP에서 할당되어 있는 TxReserved가 너무 작을 경우 변화량이 많은 스트림에 영향을 미칠 수도 있으며, 너무 많은 값을 예약할 경우에는 전체적인 효율을 떨어 뜨린다. 본 발명에서는 특정 TxReserved 값을 지정하지 않으며, 특정값의 결정은 본 발명의 영역에서 제외된다.

또한 요구된 품질 보장 스트림을 보호하기 위해, QSTA1은 MSDU와 ACK를 받는 평균적인 시간을 각각의 비콘 주기 동안 측정을 해야 한다. 하기의 수학식 10을 통하여 평균적인 MSDU 전송 지연 시간을 계산할 수 있다.

상기 수학식 10에서, T_MSDU는 하나의 MSDU를 전송하는데 걸리는 시간이며, T_ACK는 ACK를 전송하는데 걸리는 시간이고, QueueDelay는 전송 큐에 있는 시간을 말한다. 여기서 QSTA는 구해진 MSDUDelay[i]와 스트림이 요구한 DelayBound[stream]과 다음 비콘 주기까지 비교 분석한다. 만약 MSDU가 측정된 딜레이가 요구한 DelayBound[stream] 값을 초과하게 된다면, QSTA1은 TXOPLimit[AC] 값이 전송기회제한은 변경하여 버스트 전송시 시간을 효율적으로 사용하며 큐지연도 감소시킨다. 다음 하기의 수학식 11은 새로운 TXOPlimit[AC]를 구하는 식이다.

여기서, N은 버스트 전송시 허용되는 패킷의 개수이며, MSDU는 평균적인 MSDU 크기이고, R은 물리적 전송율이고, T_ACK는 ACK 프레임을 전송하는데 걸리는 시간이다. 여기서 버스트 전송일 때 MAC_SAP에 도착한 MSDU의 수는 TSPEC 구성요소에서 정의한 Burst Size에 의해 판단할 수 있다.
상기 TXOPlimit[AC]를 구하기 위해서는 TXOP동안 전송되어져야할 MSDU의 개수를 알아야 한다. 이를 구하기 위해서는 초기 어플리케이션이 요구한 사항 중 Burst Size와 Peak Data Rate을 통하여 구할 수 있다. 따라서, 구하여진 N값을 이용하여 새로운 TXOPlimit[AC]를 구할 수 있다. QSTA1은 다음 주기동안 다시 MSDUdelay[i]를 측정하게 된다. 이때 MSDUdelay[i]가 DelayBound[stream]보다 작아 졌을 때 TXOPlimit[AC]값을 다시 초기 값으로 변경한다.

본 발명은 위에서 상술한 바와 같이 인증된 스트림은 기존에 예약되어진 시 간을 이용하여 순간적인 변화량이 많을 때에도 보호 받을 수 있다. 또한 ADDTS 협상, 수락 결정을 통하여 어플리케이션이 요구를 기반으로 인증 제어를 할 수 있다. 또한 기존의 DAC보다 좀더 효율적인 네트워크 자원을 활용하며, QSTA에서 계산할량이 적다. 이는 모바일 단말기 입장에서는 좀더 파워 소비가 줄어든다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 무선랜에서 데이터 흐름 수를 및 효율적인 관리를 통하여 품질을 보장하기 위해 중앙 및 분산 접속 제어 장치 및 방법은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 그 기술적 정신이 있다.

도 1은 일반적인 IEEE 802.11e EDCA의 inter-frame간의 시간 타이밍간의 관계를 설명하는 도면.

도 2는 TSPEC 구성요소의 형식을 설명하는 도면.

도 3은 TSPEC 구성요소 중 TS(TSPEC)의 정보 영역을 설명하는 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선랜환경에서 서비스 품질보장을 위한 혼합분산제어과정을 설명하기 위한 흐름도.

Claims

삭제
IEEE 802.11에서 제안된 데이터 서비스품질(QoS)를 지원하는 제 1 무선스테이션(QSTA1: QoS Station)과 엑세스포인트(QAP: QoS Accese Point)간의 메시지교환을 통한 QoS와 접속승인을 수행하는 혼합접속제어 방법에 있어서,

상기 QSTA1이 HAC(Hybrid Admission Control) 요청 프레임을 상기 QAP로 전송하는 제 1 과정;

상기 QAP는 각 비콘 주기동안의 전송가능시간(TXOP_Free)값을 산출하고, 상기 HAC 요청프레임의 TSPEC(Traffic Specification)구성요소로부터 매체접근시간(MediumTime)을 산출하는 제 2 과정;

상기 QAP는 MediumTime이 TXOP_Free보다 작거나 같을 경우 요청된 새로운 스트림의 접속을 허용하고, 그렇지 않을 때는 거부하는 제 3 과정;

상기 QAP는 관리자에 의해 설정된 예약된 전송시간(TxReserved)만큼의 자원예약을 하고, 상기 TxReserved 시간을 현재 QAP에 승인되어 있는 QSTA의 숫자만큼 분할하여 비콘 메시지를 통해 모든 QSTA에게 전달하는 제 4 과정;

상기 QAP는 HAC 응답메시지를 통해 상기 MediumTime과 분할된 TxReserved시간을 상기 QSTA1으로 전송하는 제 5 과정;

상기 QSTA1은 모든 비콘주기 동안 전송에 소요된 시간(TxUsed)을 산출하고, 상기 TxUsed 스트림 시간이 전송받은 MediumTime 스트림에 도달할 경우, 상기 QSTA1은 해당 비콘 주기동안 프레임의 전송을 중단하는 제 6 과정;

상기 QSTA1은 제 6 과정에서 전송 중단으로 전송하지 못한 프레임 수를 산출 및 그에 따른 RemTime를 연산하고, 다음 비콘주기 동안 연산된 상기 RemTime만큼 전송하는 제 7 과정;

상기 QSTA1은 기존 스트림의 MSDU(MAC Service Data Unit) 전송지연시간(MSDUDelay) 스트림을 측정한 후 상기 제 1 과정에서의 HAC 요청프레임에 포함된 DelayBound 스트림과 비교측정하여 초과할 경우 다음 비콘 주기에서 사용될 전송기회제한(TXOPLimit) 값을 다시 연산하는 제 8 과정; 및

상기 연산된 TXOPLimit는 상기 MSDUDelay값이 상기 DelayBound 값보다 작아지면 QSTA1은 TXOPLimit값을 초기값으로 변경하는 제 9 과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 무선랜환경에서 서비스 품질보장을 위한 혼합분산제어방법.
삭제
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 과정에서 상기 HAC 요청프레임은 어플리케이션이 요구하는 최소 구성요소를 포함하되, 상기 최소 구성요소는 "Nominal MSDU Size, Minimum PHY Rate, Delay Bound, Surplus Bandwidth Allowance"를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선랜환경에서 서비스 품질보장을 위한 혼합분산제어방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제 8 과정에서 상기 QSTA1은 MSDU(MAC Service Data Unit)와 ACK신호를 전송받는 평균적인 시간을 산출하고, 평균적인 MSDU 전송지연시간(MSDUDelay)을 산출하는 단계; 및

상기 MSDUDelay는 스트림이 요구한 DelayBound 값과 비교하여, 상기 MSDUDelay가 상기 DelayBound 값을 초과하게 되면 QSTA1은 전송기회제한(TXOPLimit)을 변경하고, 큐지연도 감소시키는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 무선랜환경에서 서비스 품질보장을 위한 혼합분산제어방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제 8 과정에서 새로운 TXOPlimit[AC]는 TXOP동안 전송되어져야할 MSDU의 개수(N)를 초기 어플리케이션이 요구한 사항 중 'Burst Size'와 'Peak Data Rate'을 통하여 산출하며, N값을 이용하여 다음 수학식

(여기서, SIFS는 Short Interframe Space이고, T_ACK는 ACK 전송시간)

에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 무선랜환경에서 서비스 품질보장을 위한 혼합분산제어방법.