KR102152308B1 - Wlan에서 액세스 포인트의 스케줄링 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예들은 WLAN에서 액세스 포인트의 스케줄링 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, WLAN (Wireless Local Area Network) 에서 액세스 포인트의 스케줄링 방법은, 전송순위에 의해 선택된 단말로의 데이터 전송에 따른 실제 전송시간 및 최소한의 전송속도를 보장하는 기본 전송시간을 산출하는 과정; 및 산출된 상기 실제 전송시간과 상기 기본 전송시간의 비교 결과에 따라, 다른 단말들과 관련한 상기 단말에 대한 데이터 전송순위를 나타내는 스케줄 인덱스정보를 설정하는 과정을 포함한다.

Description

WLAN에서 액세스 포인트의 스케줄링 방법 및 장치{A method and an apparatus for scheduling of an access point on the Wireless Local Area Network}

본 발명은 WLAN(Wireless Local Area Network)환경에서의 데이터 전송에 관한 것으로, 특히, 액세스 포인트(Access Point)에서의 최소한의 전송속도(Throughput)를 보장하면서 전송 자원을 배분하는 것에 관한 기술이다.

IEEE802.11 WLAN(Wireless Local Area Network: 이하, WLAN) 환경에서는 액세스 포인트를 통해 서비스를 제공받는 다수의 단말들이 존재할 수 있다. 이에 다수의 단말들에게 공평하게 자원을 분배하는 것이 중요하다. 특정 단말에 의해서, 다른 단말이 자원을 사용하는데 영향을 받는 것은 공평성에 위배되는 자원 분배 정책이다.

이러한 자원분배정책을 구현하기 위한 Fair queuing 알고리즘은 여러 가지가 존재하는데 이 가운데 Throughput Fairness와 Airtime Fairness가 대표적이다.

WLAN에서는 전송 데이터의 길이를 기준으로 각각의 단말에게 자원을 공평하게 할당할 수 있는데 이를 Throughput Fairness라 한다. 더불어WLAN에서는 여러 가지 전송률이 존재하고 각각의 전송률 별로 같은 크기의 데이터를 전송하는 시간의 차이가 있다. 전송시간을 기준으로 각각의 단말에게 자원할당을 공평하게 하는 것을Airtime fairness라 한다.

도 1은 액세스포인트에서 단말로의 데이터 전송에 따른 데이터 전송속도(Throughput)와 실제 전송시간(Airtime)과의 관계를 도시한 그래프이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 데이터 전송속도(Throughput)가 높을수록 데이터를 전송하는데 요구되는 실제 전송시간이 줄어들게 되며, 반대로 데이터 전송속도(Throughput)가 낮아질수록 데이터를 전송하는데 요구되는 실제 전송시간이 증가하게 된다.

따라서, Throughput fairness의 경우는 다수의 단말들에게 데이터의 전송 길이를 같게 하는 것으로써, 전송률이 낮은 단말의 데이터 전송 시 많은 무선 자원을 할당 받게 된다. 이에 전송률이 낮은 단말로 인해 전송률이 높은 단말에게 무선자원이 상대적으로 적게 할당하게 되어 단말의 성능에 비해 부당한 무선 자원을 할당받게 되고 결국 전송률이 떨어진다. 한편, Airtime Fairness는 데이터 전송의 시간을 기준으로 무선 자원을 할당함으로 인해서 단말의 전송률에 따라 무선자원을 공평하게 할당 받게 되지만, 전송률이 낮은 단말은 상대적으로 긴 전송시간으로 인하여 최소한의 전송률을 보장할 수 없게 된다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전송률이 낮은 단말(Station)로의 데이터 전송에 대한 최소한의 전송속도를 부여하도록 하고, 나머지 무선 자원에 대해서는 다른 단말들에게 공평하게 자원을 할당하도록 하는 WLAN에서 액세스 포인트의 스케줄링 방법 및 장치에 관한 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, WLAN (Wireless Local Area Network) 에서 액세스 포인트의 스케줄링 방법은, 전송순위에 의해 선택된 단말로의 데이터 전송에 따른 실제 전송시간 및 최소한의 전송속도를 보장하는 기본 전송시간을 산출하는 과정; 및 산출된 상기 실제 전송시간과 상기 기본 전송시간의 비교 결과에 따라, 다른 단말들과 관련한 상기 단말에 대한 데이터 전송순위를 나타내는 스케줄 인덱스정보를 설정하는 과정을 포함한다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, WLAN (Wireless Local Area Network) 에서 액세스 포인트의 스케줄링 장치는, 전송순위에 의해 선택된 단말로의 데이터 전송에 따른 실제 전송시간 및 최소한의 전송속도를 보장하는 기본 전송시간을 산출하는 전송시간 산출부; 및 산출된 상기 실제 전송시간과 상기 기본 전송시간의 비교 결과에 따라, 다른 단말들과 관련한 상기 단말의 데이터 전송순위를 결정하는 스케줄 인덱스정보를 설정하는 스케줄링 설정부를 포함한다.

본 발명에 따르면, Airtime fairness에서 전송률이 낮은 단말에게 최소한의 전송속도를 제공하는 효과가 있다. 또한, 나머지 무선 자원에 대해서는 공평하게 다른 단말들에게 전송 기회를 부여함으로써, 전송률이 낮은 단말로 인해 다른 단말로의 전송 시간이 지연되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명 및 그의 효과에 대한 보다 완벽한 이해를 위해, 첨부되는 도면들을 참조하여 하기의 설명들이 이루어질 것이고, 여기서 동일한 참조 부호들은 동일한 부분들을 나타낸다.
도 1은 액세스포인트에서 단말로의 데이터 전송에 따른 데이터 전송속도(Throughput)와 실제 전송시간(Airtime)과의 관계를 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 WLAN에서 액세스 포인트의 스케줄링을 설명하기 위한 네트워크 시스템을 예시한 참조도이다.
도 3은 본 발명과 관련한 스케줄링 방법을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 4는 본 발명에 따른 액세스 포인트의 스케줄링 방식에 의할 경우에, 단말로의 데이터 전송에 따른 데이터 전송속도(Throughput)와 실제 전송시간(Airtime)과의 관계를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 WLAN에서 액세스 포인트의 스케줄링 방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.
도 6은 도 5에 도시된 스케줄 인덱스정보를 설정하는 과정을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.
도 7은 본 발명에 따른 WLAN에서 액세스 포인트의 스케줄링 장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다.
도 8은 도 7에 도시된 스케줄링 설정부를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다.

본 특허 명세서에서 본 발명의 원리들을 설명하기 위해 사용되는 도 1 내지 도 8은 단지 예시를 위한 것인 바, 발명의 범위를 제한하는 어떠한 것으로도 해석되서는 아니된다. 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 원리들이 적절하게 배치된 임의의 무선 통신시스템에서도 구현될 수 있음을 이해할 것이다.

하기에서 설명될 본 발명의 실시예들은 액세스 포인트(Access Point)에서의 최소한의 전송속도(Throughput)를 보장하면서 전송 자원을 공평하게 배분하기 위한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 WLAN에서 액세스 포인트의 스케줄링을 설명하기 위한 네트워크 시스템을 예시한 참조도로서, 네트워크(10), 액세스포인트(20) 및 단말 1~n(30, 40,..., 50)을 포함한다. 도 2를 참조하면, 본 발명이 적용되는 네트워크(10)는 한 개 이상의 액세스 포인트(10)와, 액세스 포인트(10)와 연결될 수 있는 한 개 이상의 단말 1~n(30, 40,..., 50)과 접속 가능한 망을 포함한다. 여기서 네트워크(10)는 액세스포인트(20) 및 단말 1~n(30, 40,..., 50)와 데이터를 송수신하며, 라우터(미도시)를 통해 해당 목적지와 데이터를 교환하는 망구조를 갖는 광역 네트워크를 포함하는 것으로, 인터넷망 또는 이동통신망을 예시할 수 있 있다.

액세스 포인트(20)는 네트워크(10)와 연결되어 있으며, 일정 거리 내에 존재하는 단말 1~n(30, 40,..., 50)과 무선으로 통신하여, 네트워크에서 제공되는 데이터를 단말 1~n(30, 40,..., 50)로 전송하고, 단말 1~n(30, 40,..., 50)로부터 수신되는 데이터를 네트워크(10)를 통해 해당 목적지로 전송한다.

이를 위해, 액세스 포인트(20)는, 안테나(미도시), 수신기(미도시), 송신기(미도시), 복조기(미도시), 변조기(미도시), 네트워크 인터페이스모듈(미도시), 스케줄러, 메모리(미도시), 프로세서(미도시) 등의 구성요소를 구비한다.

단말 1~n(30, 40,..., 50)로부터 전송된 신호는 안테나를 통해 수신되며, 수신기는 무선 주파수 대 베이스밴드 변환, 증폭, 아날로그 대 디지털 변환, 필터링 등을 포함하는 다양한 처리들을 수행한다. 수신기에서 수신한 신호는 하나 이상의 통신 설계 또는 표준에 따라 복조기에서 복조된다. 복조기는 레이트 수신, 등화, 결합, 디인터리빙, 디코딩, 및 수신된 신호 포맷에 의해 요구되는 다양한 다른 기능들을 수행한다. 복조기에서 복조된 신호를 네트워크 인터페이스모듈을 통해 네트워크(10)로 전송된다.

한편, 네트워크(10)로부터 전송된 데이터는 네트워크 인터페이스모듈을 통해 수신되며, 수신된 데이터는 데이터는 변조기에 의해 변조되어 송신기로 제공된다. 송신기는 수신된 데이터에 대해 무선 시스템 표준에 따라 포맷팅한 후, 안테나로 전송하며, 안테나는 포맷팅된 데이터를 단말 1~n(30, 40,..., 50)로 무선 전송한다. 이때, 스케줄러는 단말 1~n(30, 40,..., 50)로 전송할 데이터에 대해 대해, 스케줄링 알고리즘에 따라, 데이터 전송을 위한 순번에 해당하는 전송 스케줄 인덱스를 생성하며, 전송 스케줄 인덱스에 따라 각각의 단말 1~n(30, 40,..., 50)로 데이터가 순차적으로 전송된다. 스케줄러에 대한 상세한 내용을 후술한다.

메모리는 데이터의 유/무선 전송을 위한 다양한 정보를 저장하고 있으며, 특히, 본 발명과 관련한 스케줄 인덱스 정보를 저장하고 있다.

프로세서는 전술한 액세스 포인트(10)의 각 구성요소들에 대한 전반적인 동작을 제어한다.

단말 1~n(30, 40,..., 50)은 일정 거리 내에 존재하는 액세스 포인트(20)와 무선으로 근거리 통신을 수행할 수 있는 단말이다. 예를 들면, 스마트 폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동전화기(mobile phone), 화상전화기, 전자북 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리(appcessory), 카메라(camera), 웨어러블 장치(wearable device), 전자 시계(electronic clock), 손목 시계(wrist watch), 스마트 가전(smart white appliance)(예: 냉장고, 에어컨, 청소기, 인공 지능 로봇, TV, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 전자 액자 등), 각종 의료기기(예: MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 초음파기 등), 네비게이션(navigation) 장치, GPS 수신기(global positioning system receiver), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 셋톱 박스(set-top box), TV 박스(예를 들면, 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 전자 사전, 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(electronic equipment for ship, 예를 들면, 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 전자 의복, 전자 키, 캠코더(camcorder), 게임 콘솔(game consoles), HMD(head-mounted display), 평판표시장치(flat panel display device), 전자 앨범, 통신 기능을 포함한 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 입력장치(electronic signature receiving device) 또는 프로젝터(projector) 등의 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 단말들은 전술한 기기들에 한정되지 않는다.

도 3은 본 발명과 관련한 액세스 포인트의 스케줄링방법을 설명하기 위한 플로차트이다.

본 발명에서 WLAN에서 액세스 포인트의 스케줄링에 과한 기술내용을 설명하기 위한 용어를 다음과 같이 정의한다. AP는 액세스포인트(Access Point)를 의미하고, STA는 단말을 의미하고, SQ는 STA 전송 Service Queue를 의미하고, ASQ는 Active Service Queue로서, AP에서 전송할 데이터가 존재하는 STA의 Queue를 의미하고, GMT는 Guaranteed Minimum Throughput로서, 최소한의 전송속도를 의미하고, Schedule Index는 스케줄러가 SQ를 선택할 때 참조하는 각 STA의 인덱스를 의미하고, T_Airtime은 전송할 데이터의 실제 전송시간을 의미하고, T_BaseAirtime 은 전송할 데이터의 최소한의 전송속도를 보장하기 위한 기본 전송시간을 의미한다.

먼저, 선택된 어느 하나의 단말(STA)에 대한 데이터 전송 시의 service time(T_Airtime)을 계산한다(S100 단계). 스케줄러에 의해 선택된 STA의 현재의 전송률과 전송할 데이터의 길이를 이용하여 실제 전송시간(T_Airtime)을 계산한다. 다음의 수학식 1은 실제 전송시간(T_Airtime )을 산출하기 위한 수식이다.

여기서, T(k)_Airtime는 단말 1~n(30, 40,..., 50) 중 어느 하나의 단말 k에 대한 실제 전송시간을 의미하고, Length(k)는 단말 k로 전송할 데이터의 길이를 의미하고, PHY Rate(k)는 단말 k로 전송할 데이터에 대한 현재의 전송률을 의미한다.

S100 단계 후에, 데이터 전송 시의 최소한의 전송속도(Throughput)를 보장하기 위한 Base time(T_BaseAirtime)를 계산한다(S102 단계). 현재의 전송속도와 전송할 데이터의 길이 및 최소한의 Throughput을 보장하는 전송속도를 이용하여 기본 전송시간(T_BaseAirtime)을 계산한다. 다음의 수학식 2는 기본 전송시간(T_BaseAirtime)을 산출하기 위한 수식이다.

여기서, T(k)_BaseAirtime는 단말 1~n(30, 40,..., 50) 중 어느 하나의 단말 k에 대한 기본 전송시간을 의미하고, Min_GTP는 단말 1~n(30, 40,..., 50)로의 데이터 전송에 대한 최소한의 전송속도(Throughput)를 의미하고, TP(k)는 단말 k로의 데이터 전송에 대한 현재 전송속도를 의미한다.

S102 단계 후에, 실제 전송시간(service time: T(k)_Airtime)과 기본 전송시간(Base time : T(k)_BaseAirtime)의 시간값을 비교한다(S104 단계).

만일, 실제 전송시간(service time: T(k)_Airtime)의 크기가 기본 전송시간(Base time: T(k)_BaseAirtime)의 크기보다 크다면, Schedule Index를 기본 전송시간(Base time: T(k)_BaseAirtime)만큼 증가시킨다(S106 단계). 실제 전송시간(service time: T(k)_Airtime)의 크기가 기본 전송시간(Base time: T(k)_BaseAirtime)보다 크다면, STA로의 데이터 전송을 위한 최소한의 전송속도를 보장받을 수 없다. 한편, Schedule Index는 액세스포인트(10)로부터 데이터를 수신하는 단말 1~n(30, 40,..., 50)에 대한 데이터 전송 순위를 결정하기 위한 정보이다. 따라서, 단말 k로의 데이터 전송 시에 최소한의 전송속도를 보장받을 수 없다면, 단말 k에 대한 데이터 전송 순위가 다른 단말들보다 우선할 수 있도록 Schedule Index를 기본 전송시간(Base time: T(k)_BaseAirtime)만큼만 증가시킨다. 다음의 수학식 3은 Schedule Index를 가산하기 위한 수식이다.

여기서, SI(k)+는 단말 1~n(30, 40,..., 50) 중 단말 k에 대한 기본 전송시간이 가산된 Schedule Index를 의미한다.

S106 단계 후에, 실제 전송시간과 기본 전송시간의 차이값을 부족시간 합산값에 가산한다(S108 단계). 단말 k에 대한 실제 전송시간과 기본 전송시간의 차이값은 단말 k로의 데이터 전송 시에 최소한의 전송속도를 보장받지 못하는 부족한 전송시간에 해당한다. 다음의 수학식 4는 실제 전송시간과 기본 전송시간의 차이값을 산출하기 위한 수식이다.

여기서, T(k)_Insufficient는 단말 k에 대한 실제 전송시간과 기본 전송시간의 차이값을 의미한다. 따라서, T(k)_Insufficient는 단말 k로 데이터 전송을 하는데 있어서 최소한의 전송속도를 보장받지 못함으로 인해 부족한 전송시간을 의미한다.

이러한, 단말 k에 대한 부족한 전송시간을 부족시간 합산값에 가산하는데, 부족시간 합산값은 액세스 포인트(20)가 데이터를 전송하는 모든 단말 1~n(30, 40,..., 50) 중에서 데이터 전송에 따른 부족한 전송시간을 갖는 단말들의 이러한 부족한 전송시간을 합산한 값이다. 다음의 수학식 5는 부족시간 합산값을 산출하기 위한 수식이다.

T(Sum)_Insufficient는 부족시간 합산값에 해당하며, T(1)_Insufficient, T(2)_Insufficient,..,T(K)_Insufficient는 실제 전송시간과 기본 전송시간의 차이값 즉, 기본 전송시간 대비 실제 전송시간의 부족분으로, 해당하는 각각의 단말들에 대한 데이터 전송에 대한 부족 시간을 의미한다.

S108 단계 후에, 부족한 전송시간을 갖는 단말들에 대한 단말 갯수값 N(Sum)_Insufficient에 단말 k를 가산한다(S110 단계). 실제 전송시간(service time)의 크기가 기본 전송시간(Base time)의 크기보다 큰 단말은 최소한의 전송속도를 보장받지 못하는 단말에 해당하는 것으로, 액세스 포인트(20)가 데이터를 전송하는 모든 단말들 중에서 데이터 전송에 따른 최소한의 전송속도를 보장받지 못하는 단말들의 개수에 단말 k가 포함되도록 가산한다.

한편, S104 단계에서, 실제 전송시간(service time)의 크기가 기본 전송시간(Base time)의 크기보다 크지 않다면, Schedule Index를 실제 전송시간만큼 증가시킨다(S112 단계). 다음의 수학식 6은 Schedule Index를 가산하기 위한 수식이다.

여기서, SI(k)+는 단말 1~n(30, 40,..., 50) 중 단말 k에 대한 실제 전송시간이 가산된 Schedule Index를 의미한다.

S112 단계 후에, 부족한 전송시간을 갖는 단말에 대해 시간이 추가적으로 할당되도록 하기 위한 분배 할당시간을 Schedule Index에 가산한다(S114 단계). 여기서, 분배 할당시간은 전송속도가 최소한의 전송속도보다 빠른 단말 k를 제외한 다른 단말들 중 데이터 전송에 따른 부족한 전송시간을 갖는 단말들이 있는 경우에, 부족한 전송시간을 갖는 단말들에게 균등하게 분배하기 위한 시간을 의미한다. 다음의 수학식 7은 분배 할당시간을 산출하기 위한 수식이다.

여기서, T(k)_distribution는 전송속도가 최소한의 전송속도보다 빠른 단말 k에서 전송속도가 높지 않은 다른 단말들에 할당하기 위한 분배 할당시간을 의미하고, N(Sum)_asq는 액세스포인트(20)에서 전송할 데이터가 존재하는 단말들에 대한 단말 갯수값을 의미한다. 따라서, (N(Sum)_asq - N(Sum)_Insufficient) 이 의미하는 것은 액세스포인트(20)에서 전송할 데이터가 존재하는 단말들 중에서 데이터 전송속도가 최소한의 전송속도를 만족하지 못하는 단말들을 차감한 값이라는 점에서, 전송속도가 최소한의 전송속도를 만족하는 단말들의 개수의 총합을 의미한다.

전술한 수학식 7에서 산출된 분배 할당시간을 Schedule Index의 시간값에 가산함으로써, 최소한의 전송속도보다 빠른 단말 k에 대한 전송 순위는 Schedule Index에 합산된 분배 할당시간만큼 후순위로 밀려나게 되며, 반대로, 최소한의 전송속도를 만족하지 못하는 단말들은 상대적으로 상기의 분배 할당시간만큼 데이터 전송 순위가 우선할 수 있다.

전술한 S112 단계 및 S114 단계를 수행하는 것에 대해, 하나의 수식으로 표현하면 다음의 수학식 8과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 액세스 포인트의 스케줄링 방식에 의할 경우에, 단말로의 데이터 전송에 따른 데이터 전송속도(Throughput)와 실제 전송시간(Airtime)과의 관계를 도시한 그래프이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 최소한의 보장 전송속도(Throughput)보다 낮은 전송속도(Low)를 갖는 단말에 대해서는 전송 순위가 우선하도록 스케줄링함으로써, 최소한의 보장 전송속도를 만족하도록 데이터가 전송되는 효과를 얻는다. 한편, 최소한의 보장 전송속도보다 높은 전송속도(Very High)를 갖는 단말에 대해서는 전송 순위가 상대적으로 후순위가 되도록 스케줄링함으로써, 최소한의 보장 전송속도를 만족하는 한도내에서 전송속도가 감소하게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 WLAN에서 액세스 포인트의 스케줄링 방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.

전송순위에 의해 선택된 단말로의 데이터 전송에 따른 실제 전송시간 및 최소한의 전송속도(Throughput)을 보장하는 기본 전송시간을 산출한다(S200 단계).

예를 들어, 기 설정된 전송순위에 따라 단말 1~n(30, 40,..., 50) 중 어느 하나의 단말 k로의 데이터 전송이 결정되면, 선택된 단말 k에 대한 데이터 전송에 대한 실제 전송시간과 기본 전송시간을 산출한다. 단말 k에 대한 실제 전송시간은 전술한 수학식 1을 이용하여 산출한다. 또한, 단말 k에 대한 현재의 전송속도와 전송할 데이터의 길이 및 최소한의 Throughput을 보장하는 전송속도를 이용하여 기본 전송시간을 계산한다. 단말 k에 대한 기본 전송시간은 전술한 수학식 2를 이용하여 산출한다.

S200 단계 후에, 산출된 실제 전송시간과 기본 전송시간의 비교 결과에 따라, 다른 단말들과 관련한 해당 단말에 대한 데이터 전송순위를 나타내는 스케줄 인덱스정보를 설정한다(S202). 스케줄 인덱스정보는 단말의 데이터 전송순위를 결정하기 위한 시간값에 해당하며, 시간값이 작을수록 해당 단말로의 데이터 전송 순위가 우선한다.

도 6은 도 5에 도시된 스케줄 인덱스정보를 설정하는 과정을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.

먼저, S200 단계에서 산출된 실제 전송시간과 기본 전송시간의 값을 비교한다(S300).

만일, 실제 전송시간이 기본 전송시간의 값보다 크다면, 스케줄 인덱스정보의 시간값에 기본 전송시간을 가산하여 설정한다(S302). 예를 들어, 단말 k에 대한 데이터 전송을 위한 실제 전송시간이 기본 전송시간의 값보다 크다는 것은 단말 k로 데이터를 전송하는데 일반적으로 소요되는 시간보다 더 많은 시간을 필요로 한다는 것을 의미한다. 따라서, 단말 k로의 데이터 전송을 위한 최소한의 전송속도가 보장받지 못한다는 것을 의미하는 것으로, 단말 k로의 데이터 전송 시에는 다른 단말들에 비해 더 많은 데이터 전송시간이 할당되어야 한다. 전술한 바와 같이, 스케줄 인덱스정보는 각 단말로 데이터를 전송하기 위한 순위를 결정하는 정보라는 점에서, 단말 k에 대한 스케줄 인덱스정보는 다른 단말들에 비해 순위가 우선하도록 하기 위해 최소한의 시간값만을 가산하도록 하기 위해, 기본 전송시간만을 가산하여 스케줄 인덱스정보를 설정한다. 단말 k에 대한 스케줄 인덱스정보의 설정은 전술한 수학식 3을 이용하여 스케줄 인덱스정보에 기본 전송시간을 가산하여 설정한다.

S302 단계 후에, 실제 전송시간과 기본 전송시간의 차이값만큼을 해당 단말로의 데이터 전송 시에 최소한의 전송속도를 보장받지 못하는 부족한 전송시간으로 간주하여, 다른 단말들 중 데이터 전송에 따른 부족한 전송시간을 갖는 단말들의 부족한 전송시간을 합산한 부족시간 합산값에 상기 차이값을 가산한다(S304 단계). 예를 들어, 단말 k에 대한 실제 전송시간과 기본 전송시간의 차이값은 데이터 전송 시에 최소한의 전송속도를 보장받지 못하는 부족한 전송시간을 의미한다. 단말 k에 대한 실제 전송시간과 기본 전송시간의 차이값은 전술한 수학식 4를 이용하여 산출한다. 수학식 4를 이용해 산출된 차이값은 단말 k에 대한 부족한 전송시간으로서 부족시간 합산값에 가산된다. 부족시간 합산값은 액세스 포인트(20)가 데이터를 전송하는 모든 단말 1~n(30, 40,..., 50) 중에서 데이터 전송에 따른 부족한 전송시간을 갖는 단말들의 부족한 전송시간을 합산한 값이다. 따라서, 전술한 바와 같이, 단말 k에 대한 부족한 전송시간을 수학식 5를 이용하여 다른 단말들의 부족한 전송시간과 합산하여 부족시간 합산값(T(Sum)_Insufficient)을 산출한다.

또한, S304 단계에서, 해당 단말에 대해 최소한의 전송속도를 보장받지 못하는 단말로 간주하여, 다른 단말들 중 데이터 전송에 따른 부족한 전송시간을 갖는 단말들에 대한 단말 갯수값에 해당 단말을 가산한다. 실제 전송시간이 기본 전송시간의 값보다 큰 단말은 최소한의 전송속도를 보장받지 못하는 단말에 해당한다. 예를 들어, 단말 k가 최소한의 전송속도를 보장받지 못하는 단말이라 할 때, 액세스 포인트(20)가 데이터를 전송하는 모든 단말 1~n(30, 40,..., 50) 중에서 데이터 전송에 따른 최소한의 전송속도를 보장받지 못하는 단말들의 갯수에 단말 k가 포함되도록 가산한다.

한편, S300 단계에서, 실제 전송시간이 기본 전송시간의 값보다 크지 않다면, 스케줄 인덱스정보의 시간값에 실제 전송시간을 가산하고, 다른 단말들 중 데이터 전송에 따른 부족한 전송시간을 갖는 단말들에 대해 안분하여 할당하기 위한 분배 할당시간을 스케줄 인덱스 정보의 시간값에 가산한다(S306 단계).

예를 들어, 단말 k에 대한 데이터 전송을 위한 실제 전송시간이 기본 전송시간의 값보다 크지 않다는 것은 단말 k로 데이터를 전송하는데 다른 단말들에 비해 적은 시간이 소요된다는 것을 의미한다. 따라서, 단말 k로의 데이터 전송을 위한 최소한의 전송속도가 이미 확보되어 있다는 것을 의미한다. 따라서, 단말 k에 대해 할당되는 전송시간 중의 여분의 시간을 다른 단말들에 대한 데이터 전송을 위한 시간으로 할당할 수 있다. 전술한 바와 같이, 스케줄 인덱스정보는 각 단말로 데이터를 전송하기 위한 순위를 결정하는 정보라는 점에서, 단말 k에 대한 스케줄 인덱스정보는 다른 단말들에 비해 순위가 늦추어지도록 한다. 이를 위해, 단말 k에 대한 스케줄 인덱스정보에 대해 실제 전송시간을 가산하는 한편, 부족한 전송시간을 갖는 다른 단말들에게 할당하기 위한 분배 할당시간을 스케줄 인덱스정보에 가산한다. 이에 따라, 단말 k에 대한 스케줄 인덱스정보는 다른 단말들에 할당되는 분배 할당시간만큼 가산됨으로 인해, 다른 단말들에 비해 데이터 전송을 위한 순위가 늦추어지게 된다. 단말 k에 대한 스케줄 인덱스정보는 전술한 수학식 8을 이용하여 산출하여 설정한다. 수학식 8에서 확인하는 바와 같이, 산출된 분배 할당시간을 스케줄 인덱스정보의 시간값에 가산함으로써, 최소한의 전송속도보다 빠른 단말 k에 대한 전송 순위는 합산된 분배 할당시간만큼 후순위로 밀려나게 되며, 반대로, 최소한의 전송속도를 만족하지 못하는 단말들은 상대적으로 상기의 분배 할당시간만큼 데이터 전송 순위가 우선한다.

도 7은 본 발명에 따른 WLAN에서 액세스 포인트의 스케줄링 장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도로서, 전송시간 산출부(300) 및 스케줄링 설정부(310)를 포함한다. 여기서, 액세스 포인트의 스케줄링 장치는 전술한 도 2의 액세스 포인트(20)의 구성요소 중 스케줄러(미도시)에 대응하는 구성요소이다.

전송시간 산출부(300)는 전송순위에 의해 선택된 단말로의 데이터 전송에 따른 실제 전송시간 및 최소한의 전송속도(Throughput)를 보장하는 기본 전송시간을 산출한다.

예를 들어, 기 설정된 전송순위에 따라 단말 1~n(30, 40,..., 50) 중 어느 하나의 단말 k로의 데이터 전송이 결정되면, 전송시간 산출부(300)는 선택된 단말 k에 대한 데이터 전송에 따른 실제 전송시간은 전술한 수학식 1을 이용하여 산출한다. 또한, 전송시간 산출부(300)는 단말 k에 대한 현재의 전송속도와 전송할 데이터의 길이 및 최소한의 Throughput을 보장하는 전송속도를 근거로 하여 전술한 수학식 2를 이용하여 기본 전송시간을 산출한다. 전송시간 산출부(300)는 산출된 실제 전송시간 및 기본 전송시간을 스케줄링 설정부(310)로 전달한다.

스케줄링 설정부(310)는 전송시간 산출부(300)에서 산출된 실제 전송시간과 기본 전송시간의 비교 결과에 따라, 다른 단말들과 관련한 해당 단말의 데이터 전송순위를 결정하는 스케줄 인덱스정보를 설정한다.

도 8은 도 7에 도시된 스케줄링 설정부(310)를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도로서, 시간 비교모듈(400) 및 스케줄 설정모듈(410)을 포함한다.

시간 비교모듈(400)은 실제 전송시간과 기본 전송시간의 값을 비교하고, 비교한 결과신호를 스케줄 설정모듈(410)로 전달한다. 시간 비교모듈(400)은 실제 전송시간이 기본 전송시간의 값보다 큰 것인지 여부에 대한 비교 신호를 출력한다.

시간 비교모듈(400)로부터 실제 전송시간이 기본 전송시간의 값보다 크다는 비교신호를 수신하면, 스케줄 설정모듈(410)은 스케줄 인덱스정보의 시간값에 상기 기본 전송시간을 가산하여 스케줄 인덱스정보를 설정한다.

예를 들어, 단말 k에 대한 데이터 전송을 위한 실제 전송시간이 기본 전송시간의 값보다 크다면, 단말 k에 대한 스케줄 인덱스정보가 다른 단말들에 비해 순위가 우선하도록 하기 위해, 스케줄 설정모듈(410)은 스케줄 인덱스정보에 기본 전송시간만을 가산하여 스케줄 인덱스정보를 설정한다. 스케줄 설정모듈(410)은 단말 k에 대한 스케줄 인덱스정보를 전술한 수학식 3을 이용하여 기본 전송시간을 가산하여 설정한다. 스케줄 설정모듈(410)은 설정된 스케줄 인덱스정보를 소정의 메모리(미도시)에 저장한다. 여기서, 소정의 메모리는 스케줄 설정모듈(410) 내에 구비된 저장공간이 될 수도 있고, 전술한 액세스포인트(20)의 구성요소 중의 하나인 메모리 공간에 해당할 수도 있다.

또한, 단말 k에 대한 데이터 전송을 위한 실제 전송시간이 기본 전송시간의 값보다 크다면, 스케줄 설정모듈(410)은 실제 전송시간과 기본 전송시간의 차이값만큼을 단말 k로의 데이터 전송 시에 최소한의 전송속도를 보장받지 못하는 부족한 전송시간으로 간주하여, 데이터 전송에 따른 부족한 전송시간을 갖는 다른 단말들의 부족한 전송시간을 합산한 부족시간 합산값에 상기 차이값을 가산한다. 이를 위해, 스케줄 설정모듈(410)은 단말 k에 대한 실제 전송시간과 기본 전송시간의 차이값은 전술한 수학식 4를 이용하여 산출한다. 그 후, 수학식 4를 이용해 산출된 차이값은 단말 k에 대한 부족한 전송시간으로서 부족시간 합산값에 가산되는데, 부족시간 합산값은 데이터 전송에 따른 부족한 전송시간을 갖는 단말들의 부족한 전송시간을 합산한 값이다. 따라서, 스케줄 설정모듈(410)은 단말 k에 대한 부족한 전송시간을 전술한 수학식 5를 이용하여 다른 단말들의 부족한 전송시간과 합산하여 부족시간 합산값을 산출한다.

또한, 단말 k에 대한 데이터 전송을 위한 실제 전송시간이 기본 전송시간의 값보다 크다면, 스케줄 설정모듈(410)은 단말 k에 대해 최소한의 전송속도를 보장받지 못하는 단말로 간주하여, 데이터 전송에 따른 부족한 전송시간을 갖는 단말들에 대한 단말 갯수값에 단말 k를 가산한다.

한편, 시간 비교모듈(400)로부터 실제 전송시간이 기본 전송시간의 값보다 크지 않다는 비교신호를 수신하면, 스케줄 설정모듈(410)은 스케줄 인덱스정보의 시간값에 실제 전송시간을 가산하고, 다른 단말들 중 데이터 전송에 따른 부족한 전송시간을 갖는 단말들에 대해 안분하여 할당하기 위한 분배 할당시간을 스케줄 인덱스 정보의 시간값에 가산한다.

예를 들어, 단말 k에 대한 데이터 전송을 위한 실제 전송시간이 기본 전송시간의 값보다 크지 않다면, 단말 k에 대해 할당되는 전송시간 중의 여분의 시간을 다른 단말들에 대한 데이터 전송을 위한 시간으로 할당할 수 있다. 따라서, 스케줄 설정모듈(410)은 단말 k에 대한 스케줄 인덱스정보가 다른 단말들에 비해 순위가 늦추어지도록 설정한다. 이를 위해, 스케줄 설정모듈(410)은 단말 k에 대한 스케줄 인덱스정보에 대해 실제 전송시간을 가산하는 한편, 부족한 전송시간을 갖는 다른 단말들에게 할당하기 위한 분배 할당시간을 스케줄 인덱스정보에 가산한다. 스케줄 설정모듈(410)은 전술한 수학식 8을 이용하여 단말 k에 대한 스케줄 인덱스정보를 산출하여 설정한다. 스케줄 설정모듈(410)은 설정된 스케줄 인덱스정보를 전술한 바와 같이 소정의 메모리(미도시)에 저장한다.

전술한 바와 같이, 최소한의 보장 전송속도보다 낮은 전송속도를 갖는 단말에 대해서는 다른 단말들에 비해 전송 순위가 우선하도록 스케줄링함으로써, 최소한의 보장 전송속도를 만족하도록 할 수 있으며, 한편, 최소한의 보장 전송속도보다 높은 전송속도를 갖는 단말에 대해서는 상기의 분배 할당시간만큼 전송 순위가 상대적으로 후순위가 되도록 스케줄링함으로써, 최소한의 보장 전송속도를 만족하는 한도 내에서 데이터를 전송하도록 한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 동작들은 단일의 제어부에 의해 그 동작이 구현될 수 있을 것이다. 이러한 경우 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령이 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판단 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM이나 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 본 발명에서 설명된 기지국 또는 릴레이의 전부 또는 일부가 컴퓨터 프로그램으로 구현된 경우 상기 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체도 본 발명에 포함된다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

20: 액세스포인트
300: 전송시간 산출부
310: 스케줄링 설정부
400: 시간 비교모듈
410: 스케줄 설정모듈

Claims (17)

1. WLAN (wireless local area network)에서 액세스 포인트의 스케줄링 방법은,
   단말로의 데이터 전송에 따른 실제 전송시간 및 최소한의 전송속도를 보장하기 위한 기본 전송시간을 산출하는 과정;
   상기 산출된 실제 전송시간이 상기 산출된 기본 전송시간 보다 큰 지 여부를 결정하는 과정; 및
   상기 실제 전송시간이 상기 기본 전송시간 보다 크다면, 상기 기본 전송시간을 가산함으로써 스케줄 인덱스정보를 설정하는 과정을 포함하고,
   상기 스케줄 인덱스정보는 단말의 데이터 전송순위를 결정하기 위한 값에 해당하며, 상기 스케줄 인덱스정보의 값이 작을수록 상기 단말로의 상기 데이터 전송순위가 우선하는 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 기본 전송시간을 산출하는 과정은,
   데이터에 대한 상기 단말로의 현재 전송속도, 상기 최소한의 전송속도를 보장하기 위한 전송속도 및 상기 실제 전송시간을 이용하여 산출하는 방법.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 기본 전송시간은 다음의 수학식을 이용하여 산출하는 방법.
   T(k)BaseAirtime = (MinGTP /TP(k))*T(k)Airtime
   여기서, 상기 T(k)BaseAirtime은 단말 k로의 데이터 전송에 대한 상기 기본 전송시간을 의미하고, 상기 MinGTP는 상기 단말 k로의 데이터 전송에 대한 상기 최소한의 전송속도를 보장하기 위한 전송속도를 의미하고, 상기 TP(k)는 상기 단말 k로의 데이터 전송에 대한 현재 전송속도를 의미하고, 상기 T(k)Airtime은 상기 단말 k로의 데이터 전송에 대한 상기 실제 전송시간을 의미한다.
   
4. 청구항 1에 있어서, 상기 스케줄 인덱스정보를 설정하는 과정은,
   상기 실제 전송시간과 상기 기본 전송시간의 차이값 만큼을 상기 단말로의 데이터 전송 시에 상기 최소한의 전송속도를 보장받지 못하는 부족한 전송시간으로 간주하여, 상기 부족한 전송시간을 갖는 다른 단말들에 대한 상기 부족한 전송시간을 합산한 부족시간 합산값에 상기 차이값을 가산하는 과정을 더 포함하는 방법.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 스케줄 인덱스정보를 설정하는 과정은,
   상기 단말에 대해 상기 최소한의 전송속도를 보장받지 못하는 단말로 간주하여, 부족한 전송시간을 갖는 다른 단말들에 대한 단말 갯수값에 상기 단말을 가산하는 과정을 더 포함하는 방법.
   
6. 청구항 1에 있어서, 상기 스케줄 인덱스정보를 설정하는 과정은,
   상기 실제 전송시간이 상기 기본 전송시간의 값보다 크지 않다면, 상기 실제 전송시간을 가산하고, 부족한 전송시간을 갖는 다른 단말들에 대해 안분하여 할당하기 위한 분배 할당시간을 가산함으로써 상기 스케줄 인덱스정보를 설정하는 과정을 더 포함하는 방법.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 스케줄 인덱스정보는 다음의 수학식을 이용하여 설정하는 방법.
   SI(k) + = T(k)Airtime + T(Sum)Insufficient/(N(Sum)asq - N(Sum)Insufficient)
   여기서, 상기 SI(k)+는 상기 스케줄 인덱스정보를 의미하고, 상기 T(k)Airtime은 단말 k로의 데이터 전송에 대한 상기 실제 전송시간을 의미하고, 상기 T(Sum)Insufficient는 부족시간 합산값을 의미하고, 상기 N(Sum)asq는 상기 액세스포인트에서 전송할 데이터가 존재하는 단말들에 대한 단말 갯수값을 의미하고, 상기 N(Sum)Insufficient는 상기 부족한 전송시간을 갖는 단말들에 대한 단말 갯수값을 의미한다.
   
8. WLAN (wireless local area network)에서 액세스 포인트의 스케줄링 장치는,
   단말로의 데이터 전송에 따른 실제 전송시간 및 최소한의 전송속도를 보장하기 위한 기본 전송시간을 산출하는 전송시간 산출부; 및 스케줄링 설정부를 포함하고,
   상기 스케줄링 설정부는:
   상기 산출된 실제 전송시간이 상기 산출된 기본 전송시간 보다 큰 지 여부를 결정하는 비교모듈; 및
   상기 실제 전송시간이 상기 기본 전송시간 보다 크다면, 상기 기본 전송시간을 가산함으로써 스케줄 인덱스정보를 설정하는 스케줄 설정모듈을 포함하고,
   상기 스케줄 인덱스정보는 상기 단말의 데이터 전송순위를 결정하기 위한 값에 해당하며, 상기 스케줄 인덱스정보의 값이 작을수록 상기 단말로의 상기 데이터 전송순위가 우선하는 장치.
   
9. 청구항 8에 있어서, 상기 전송시간 산출부는,
   데이터에 대한 상기 단말로의 현재 전송속도, 상기 최소한의 전송속도를 보장하기 위한 전송속도 및 상기 실제 전송시간을 이용하여 산출하는 장치.
   
10. 청구항 9에 있어서, 상기 전송시간 산출부는,
    상기 기본 전송시간은 다음의 수학식을 이용하여 산출하는 장치.
    T(k)BaseAirtime = (MinGTP /TP(k))*T(k)Airtime
    여기서, 상기 T(k)BaseAirtime은 단말 k로의 데이터 전송에 대한 상기 기본 전송시간을 의미하고, 상기 MinGTP는 상기 단말 k로의 데이터 전송에 대한 상기 최소한의 전송속도를 보장하기 위한 전송속도를 의미하고, 상기 TP(k)는 상기 단말 k로의 데이터 전송에 대한 현재 전송속도를 의미하고, 상기 T(k)Airtime은 상기 단말 k로의 데이터 전송에 대한 상기 실제 전송시간을 의미한다.
    
11. 청구항 8에 있어서, 상기 스케줄 설정모듈은,
    상기 실제 전송시간과 상기 기본 전송시간의 차이값 만큼을 상기 단말로의 데이터 전송 시에 상기 최소한의 전송속도를 보장받지 못하는 부족한 전송시간으로 간주하여, 상기 부족한 전송시간을 갖는 다른 단말들에 대한 상기 부족한 전송시간을 합산한 부족시간 합산값에 상기 차이값을 가산하는 장치.
    
12. 청구항 8에 있어서, 상기 스케줄 설정모듈은,
    상기 단말에 대해 상기 최소한의 전송속도를 보장받지 못하는 단말로 간주하여, 부족한 전송시간을 갖는 다른 단말들에 대한 단말 갯수값에 상기 단말을 가산하는 장치.
    
13. 청구항 8에 있어서, 상기 스케줄 설정모듈은,
    상기 실제 전송시간이 상기 기본 전송시간의 값보다 크지 않다면, 상기 실제 전송시간을 가산하고, 부족한 전송시간을 갖는 다른 단말들에 대해 안분하여 할당하기 위한 분배 할당시간을 가산함으로써 상기 스케줄 인덱스정보를 설정하는 하는 장치.
    
14. 청구항 13에 있어서, 상기 스케줄 설정모듈은,
    상기 스케줄 인덱스정보를 다음의 수학식을 이용하여 설정하는 장치.
    SI(k) + = T(k)Airtime + T(Sum)Insufficient/(N(Sum)asq - N(Sum)Insufficient)
    여기서, 상기 SI(k)+는 상기 스케줄 인덱스정보를 의미하고, 상기 T(k)Airtime은 단말 k로의 데이터 전송에 대한 상기 실제 전송시간을 의미하고, 상기 T(Sum)Insufficient는 부족시간 합산값을 의미하고, 상기 N(Sum)asq는 상기 액세스포인트에서 전송할 데이터가 존재하는 단말들에 대한 단말 갯수값을 의미하고, 상기 N(Sum)Insufficient는 상기 부족한 전송시간을 갖는 단말들에 대한 단말 갯수값을 의미한다.
    
    
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