KR100911137B1 - 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 브이오아이피의 홉별 프레임 집적 방법 - Google Patents
다중 홉 무선 네트워크 환경에서 브이오아이피의 홉별 프레임 집적 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100911137B1 KR100911137B1 KR1020070110880A KR20070110880A KR100911137B1 KR 100911137 B1 KR100911137 B1 KR 100911137B1 KR 1020070110880 A KR1020070110880 A KR 1020070110880A KR 20070110880 A KR20070110880 A KR 20070110880A KR 100911137 B1 KR100911137 B1 KR 100911137B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- frame
- hop
- transmission
- transmitted
- wireless network
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- 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
- H04W28/06—Optimizing the usage of the radio link, e.g. header compression, information sizing, discarding information
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W84/00—Network topologies
- H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
- H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
- H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/12—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using return channel
- H04L1/16—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using return channel in which the return channel carries supervisory signals, e.g. repetition request signals
- H04L1/18—Automatic repetition systems, e.g. Van Duuren systems
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L47/00—Traffic control in data switching networks
- H04L47/50—Queue scheduling
- H04L47/62—Queue scheduling characterised by scheduling criteria
- H04L47/625—Queue scheduling characterised by scheduling criteria for service slots or service orders
- H04L47/628—Queue scheduling characterised by scheduling criteria for service slots or service orders based on packet size, e.g. shortest packet first
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Small-Scale Networks (AREA)
Abstract
본 발명은 IEEE 802.11 WLANs의 VoIP 프레임 집적 방법에 관한 것으로서, 다중 홉으로 전송하는 프레임들이 전송을 준비하는 대기열에 들어올 경우, 각 프레임들의 목적지 홉과는 상관없이 프레임을 집적하여 전송하고, 각 수신자들은 목적지 홉이 자신이 아니더라도 흘려듣기를 통해 집적된 프레임을 수신하고, 자신에게 필요한 프레임을 처리하고, 집적된 프레임을 전송한 단말에게 ACK를 보냄에 있어서, 프레임 집적 시에 각 프레임마다 목적지 홉 주소를 넣는 영역과, 구분자, CRC를 넣는 영역을 두어서, 수신자가 자신에게 필요한 프레임을 취하여 사용하거나, 오류가 난 프레임을 걸러내도록 하는 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 브이오아이피의 홉별 프레임 집적 방법이다. 따라서, 본 발명에 의한 프레임 집적을 사용하면, 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 VoIP 호(Call)의 개수를 최대 7배까지 늘릴 수 있으며, 기존의 IEEE 802.11 WLANs이 가지고 있던 전송을 위한 시간을 겪게 되는 횟수를 줄일 수 있어, VoIP 뿐만 아니라, 여타의 다른 응용에서도 사용할 수 있으며, IEEE 802.11n과 같이 한 번에 전송하는 프레임의 크기가 커지거나, 기본적으로 집적을 이용하게 될 경우, 이 기술을 응용하여 패킷 처리량을 늘릴 수 있는 효과가 있다.
IEEE 802.11, 프레임 집적, HHA, 다중 홉 무선 네트워크, VoIP
Description
본 발명은 무선 네트워크 표준(IEEE 802.11 WLANs)에서의 음성패킷망(Voice over Internet Protocol. 이하 “VoIP”라고 함) 프레임 집적 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 각 홉에서 받은 프레임들이 다른 홉으로 이동하게 될 경우, 그 홉의 수신자를 상관하지 않고 모든 프레임을 집적하고, 이렇게 집적한 프레임을 흘려듣기(Promiscuous mode)를 통해 여러 수신자에게 동시에 전달하여, 각 수신자가 자신에게 향하는 프레임들만 선택하여 처리하도록 하는 것으로 이를 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 브이오아이피의홉별 프레임 집적 방법(Hop-by-Hop Frame Aggregation for VoIP on Multi-Hop Wireless Networks. 이하 “HHA”라고 함)라 하고, 상기 새로운 방법인 HHA를 이용하여 예전 방법의 단점을 극복하고, VoIP의 호(Call) 개수를 크게 늘려 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 더 많은 VoIP의 호(call)를 지원할 수 있는 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 브이오아이피의 홉별 프레임 집적 방법에 관한 것이다.
무선 네트워크 표준(IEEE 802.11 WLANs) 환경에서는 VoIP 프레임과 같이 작은 프레임을 전송하기 위하여 프레임 크기에 비해 큰 지연 시간을 필요로 하는데, 이러한 문제로 인하여 지원할 수 있는 호(call)의 개수가 많이 감소한다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 사용하는 방법 중 하나가 프레임 집적이다. 프레임 집적은 전송하는 횟수를 줄일 수 있으므로, 작은 패킷을 보낼 때마다 전송하는 전송 지연 시간을 줄이는 역할을 한다.
같은 호(call)를 기준으로 하는 프레임 집적 기술은 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 한 홉에서 서로 다른 호(call)의 프레임들이 교차할 경우에 얻을 수 있는 이득이 없다. 또한, 호(call)를 발생시키는 근원지에서 같은 호(call)로 향하는 프레임을 묶기 위하여 인위적인 지연을 시키는 기술은 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 다른 지연에 의해 지연 시간이 크게 길어질 위험이 있다. 그러므로 다중 홉 무선 네트워크 환경에서는 네트워크 환경 특성상 각 홉을 교차하여 지나가는 프레임들도 집적할 수 있어야하고, 이에 따른 인위적인 지연이 있어서는 안 된다.
흘려듣기를 가능하게 하는 기술 중의 하나는 의사 방송(Pseudo-broadcast)이라는 기술이다. 기존의 통신(Broadcast)이 확인응답(ACKnowledgement. 이하 “ACK”라고 함)을 전달하지 못하여, 확실한 전송을 보장하지 못하는 반면에, 의사 방송(Pseudo-broadcast)은 각 홉 별로 ACK를 받을 수 있도록 인위적으로 ACK를 하게 하는 기술이다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 다중 홉 무선
네트워크 환경에서 프레임 집적과 의사 방송(Pseudo-broadcast) 기술을 이용하여, 부가적인 부담 없이 다중 홉으로 전송하는 프레임들을 모두 집적하여, 프레임 집적 비율을 높이고, 이를 통하여 VoIP의 호(Call) 개수를 크게 늘리는 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 브이오아이피의 홉별 프레임 집적 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
네트워크 환경에서 프레임 집적과 의사 방송(Pseudo-broadcast) 기술을 이용하여, 부가적인 부담 없이 다중 홉으로 전송하는 프레임들을 모두 집적하여, 프레임 집적 비율을 높이고, 이를 통하여 VoIP의 호(Call) 개수를 크게 늘리는 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 브이오아이피의 홉별 프레임 집적 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 각 홉으로 들어오는 프레임들 중 다른 홉으로 이동하여야 할 프레임들을 집적하고, 이들 중 전송 속도가 가장 낮은 홉에게 전송한다. 전송받는 홉이 아니지만, 집적된 프레임이 필요한 홉에서는 집적된 프레임을 흘려듣기(Promiscuous mode)를 통하여 전송을 받아서, 자신에게 필요한 프레임을 취하도록 한다. 집적된 프레임을 받은 후, 자신에게 필요한 프레임을 처리한 홉 들은 전송한 홉에 ACK를 보내어 자신들이 받았다는 것을 알린다. 전송한 홉도 모든 홉들이 ACK를 할 때까지 기다리고, 만약 해당 시간 안에 모든 홉의 ACK를 받지 못하였다면, ACK를 받지 못한 홉들의 프레임들은 전송하려고 대기하는 프레임들과 다시 집적하여 재전송을 하는 알고리즘을 수행한다.
상기 HHA는 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 각 홉들이 수행하며, 이를 통하여 전송 횟수를 줄여서 전송할 때마다 생기는 지연 시간을 적은 횟수로 겪게 하여주고, 각 홉 별로 ACK를 수행하여 기존 다중 수신 알고리즘보다 전송 확실성을 보장하는 것을 특징으로 한다.
상기 HHA는 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 각 홉들이 수행하며, 이를 통하여 전송 횟수를 줄여서 전송할 때마다 생기는 지연 시간을 적은 횟수로 겪게 하여주고, 각 홉 별로 ACK를 수행하여 기존 다중 수신 알고리즘보다 전송 확실성을 보장하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 HHA는 호(call)나 수신자에 상관없이 모든 프레임 집적을 수행하지만, 같은 호(call)나 같은 수신자에 대해서도 집적을 수행하므로, 프레임들이 교차하지 않아도 패킷 처리량이 증가하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 HHA는 의사 방송(Pseudo-broadcast)를 사용하여, 각 홉들이 ACK를 전송하게 되어있고, 전송이 실패한 프레임들에 한해서는 재전송을 수행하므로, 기존의 통신(Broadcast)에서 부족하였던 프레임의 확실한 전달을 보장하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 HHA는 네트워크 코딩과 달리 집적한 패킷을 복호화 하기 위한 프레임을 별도로 전송해야 하는 부담이 없다.
또한, 상기 HHA는 기존의 차세대 무선랜 표준규격(IEEE 802.11b)와 달리 재전송이 필요한 프레임을 전송이 대기 중인 다른 프레임과 재집적하여 다른 프레임들이 재전송에 의해 겪게 되는 지연을 최소화 하는 것을 특징으로 한다.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 프레임 집적을 사용하면, 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 VoIP 호(Call)의 개수를 최대 7배까지 늘릴 수 있으며, 기존의 무선 네트워크 표준(IEEE 802.11 WLANs)이 가지고 있던 전송을 위한 시간을 겪게 되는 횟수를 줄일 수 있다. 이는 VoIP 뿐만 아니라, 여타의 다른 응용에서도 사용할 수 있으며, 차세대 무선랜 표준규격(IEEE 802.11n)과 같이 한 번에 전송하는 프레임의 크기가 커지거나, 기본적으로 집적을 이용하게 될 경우, 이 기술을 응용하여 패킷 처리량을 늘릴 수 있는 효과가 있다.
도1은 상기 HHA 기법이 프레임 집적을 하여 전송을 하는 과정도이고, 도 2는 상기 HHA 기법의 무선 멀티 홉 환경에서의 실시도이고, 도 3도은 상기 HHA 기법의 무선 네트워크 표준(IEEE 802.11 WLANs) 환경에서의 실시도이고, 도 4는 상기 HHA 기법의 전송 측 기능 흐름도이고, 도 5는 상기 HHA 기법의 수신 측에서 프레임 수신시 기능 흐름도이고, 도 6은 상기 HHA 기법의 수신 측에서 ACK 전송시 기능 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 각 홉으로 들어오는 프레임들 중 다른 홉으로 이동하여야 할 프레임들을 집적하고, 이들 중 전송 속도가 가장 낮은 홉에게 전송한다. 전송받는 홉이 아니지만, 집적된 프레임이 필요한 홉에서는 집적된 프레임을 흘려듣기(Promiscuous mode)를 통하여 전송을 받아서, 자신에게 필요한 프레임을 취하도록 한다. 집적된 프레임을 받은 후, 자신에게 필요한 프레임을 처리한 홉 들은 전송한 홉에 ACK를 보내어 자신들이 받았다는 것을 알린다. 전송한 홉도 모든 홉들이 ACK를 할 때까지 기다리고, 만약 해당 시간 안에 모든 홉의 ACK를 받지 못하였다면, ACK를 받지 못한 홉들의 프레임들은 전송하려고 대기하는 프레임들과 다시 집적하여 재전송을 하는 방법을 수행한다. 상기 HHA는 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 각 홉들이 수행하며, 이를 통하여 전송 횟수를 줄여서 전송할 때마다 생기는 지연 시간을 적은 횟수로 겪게 하여주고, 각 홉 별로 ACK를 수행하여 기존 다중 수신 방법보다 전송 확실성을 보장한다.
또한, 상기 HHA는 호(call)나 수신자에 상관없이 모든 프레임 집적을 수행하지만, 같은 호(call)나 같은 수신자에 대해서도 집적을 수행하므로, 프레임들이 교차하지 않아도 패킷 처리량이 증가하고, 상기 HHA는 의사 방송(Pseudo-broadcast)을 사용하여, 각 홉들이 ACK를 전송하게 되어있고, 전송이 실패한 프레임들에 한해서는 재전송을 수행하므로, 기존의 통신(Broadcast) 전송에서 부족하였던 프레임의 확실한 전달을 보장한다.
상기 HHA는 네트워크 코딩과 달리 집적한 패킷을 복호화 하기 위한 프레임을 별도로 전송해야 하는 부담이 없으며, 상기 HHA는 기존의 차세대 무선랜 표준규격(IEEE 802.11b)과 달리 재전송이 필요한 프레임을 전송이 대기 중인 다른 프레임과 재집적하여 다른 프레임들이 재전송에 의해 겪게 되는 지연을 최소화 한다.
1. 프레임 집적 방법
매체 엑세스 제어층(Medium Access Control. 이하 “MAC”라고 함) 대기열(Queue)에 들어오는 패킷들을 집적하되, 집적되는 각 프레임마다 4byte의 다음 홉 주소와 2byte의 구분자, 그리고 1byte의 순환 중복 체크(Cyclic Redundancy Checking. 이하 “CRC”라고 함)를 두어 각 프레임이 다음 홉으로 전송 되었을 경우, 다음 홉에서 각자의 프레임을 찾을 수 있도록 하고, 오류가 발생하였을 경우 해당하는 프레임에 대해서는 수신하지 않도록 할 수 있게 한다.
프레임 집적을 하기위하여 여타의 인위적인 지연을 하지 않으며, 전송할 프레임이 있는 경우, 다른 프레임들이 MAC 대기열(Queue)에 존재한다면, 해당 프레임들을 집적한다. 이는 프레임 집적을 위하여 다른 지연이 발생하는 것을 방지하고, 이를 통하여 비디오나 오디오와 관련된 프레임들의 QoS(Quality of Service)를 최대한 보장해줄 수 있도록 한다.
프레임의 집적은 무선 네트워크 표준(IEEE 802.11) MAC이 한번에 전송할 수 있는 크기인 2304 byte까지만 집적하도록 하며, 그 이상의 프레임이 대기열(Queue)에 존재하는 경우 다른 프레임에 집적을 하게 한다. 도 1은 각각의 프레임이 집적된 상태를 보여주며, 각각의 집적된 프레임은 자신들의 다음 홉 주소와 구분자, CRC 정보를 가지고 있다.
집적된 프레임이 가지고 있는 다음 홉 주소 중 가장 낮은 속도가 있는 프레임의 주소를 MAC 헤더에 다음 홉 주소로 지정한다. 이는, ARF(Auto Rate Fallback)와 같은 링크 적응 방법이 다음 홉 들과 현재 홉 들 사이의 채널 상태를 가지고 속도를 정하는 것을 전제로, 가장 안 좋은 채널 상황을 가진 홉을 대표 수신자로 하여, 그 홉에게 전송하는 속도에 맞추어 전송하기 위한 것이다. 이를 통하여, 집적된 프레임들의 전송 확실성을 높이고, 채널 상황이 안 좋은 홉이 존재하더라도 그 홉이 받을 수 있는 속도로 전송하게 하는 것이 목적이다.
2. 프레임 전송 방법
집적된 프레임은 MAC 헤더에 명시되어 있는 주소로 단일 전송(Unicast)을 수행한다. 전송 속도는 명시되어있는 주소의 홉에 맞추어 전송을 하게 된다. 전송 후에는 집적된 프레임이 전송하여야할 다음 홉의 개수를 세어서, 그 만큼의 ACK를 받을 시간을 충분히 기다린다. 집적된 프레임 헤더는 전송하기 전 집적된 프레임들이 전달되어야할 홉 들의 숫자를 세어서 이들이 각각 ACK를 보내는 시간을 계산하고, 이러한 숫자를 더하여 MAC 프레임 헤더에 지연 영역에 그 값을 넣는다. 이는 다른 홉들이 모든 ACK를 받는 시간 동안 전송을 하지 않도록 기다리게 하는 네트워크 할당 벡터(Network Allocation Vector. 이하 “NAV”라고 함) 값을 설정할 수 있도록 하기 위한 것이다. 이러한 일련의 기능 흐름은 도 4에 나타나 있다.
3. 프레임 수신 방법
집적된 프레임은 MAC 헤더에 명시된 수신자 이외에도 다른 수신자들도 흘려듣기를 통하여 수신한다. 각 홉들은 수신한 후에, 프레임을 검사하여 자신에게 전달되어야할 프레임이 있는 지를 검사한다. 만약, 자신들에게 전달되어야할 프레임이 존재할 경우, 해당 프레임만 상위 계층으로 전달하고, 그렇지 않은 프레임들은 모두 버린다. 프레임 수신에 의한 수신 측의 일련의 흐름은 도 5에 나타나 있다.
자신에게 전달되어야할 프레임이 존재하는 경우, 프레임마다 가지고 있는 CRC를 이용하여 프레임이 정상적으로 전달되었는 지를 확인하고, 정상적인 패킷을 수신한 경우, 전송한 홉에게 ACK를 전송하여 자신이 정상적으로 프레임을 수신하였음을 알린다. 정상적인 수신을 알리는 ACK를 전송한 후에, 다른 홉이 전송을 하여야한다면, 그 시간만큼 NAV를 설정하여, 자신이 다른 홉이 ACK를 전송할 때, 다른 프레임을 전송하지 않도록 하여 전송에 의한 충돌을 방지하도록 한다.
자신에게 전달되어야할 프레임이 없는 경우는 프레임 헤더의 지연 영역의 시간만큼 NAV값을 설정하여 해당 프레임의 처리 작업이 일어나는 동안 전송을 하지 않도록 한다.
ACK를 전송하는 경우, 다른 홉들과 ACK가 같은 시간에 전송을 할 가능성이 있다. 같은 시간에 ACK를 전송할 경우, 서로 충돌이 일어나서 ACK가 정상적으로 전달이 되지 않는다. 이것을 방지하기 위하여, 상기 HHA는 집적된 프레임들의 다른 홉들의 숫자를 세어서, 자신이 프레임 순서상 몇 번째에 있는 다음 홉인지를 센다. 그리하여, 자신보다 앞에 세어진 홉 개수만큼의 ACK의 전송시간을 기다린 뒤, ACK를 전송하여 ACK의 충돌을 방지한다. 예를 들어, 집적된 프레임 속에 4개의 프레임이 존재하고, 앞의 2개는 서로 다른 홉에게, 뒤의 2개는 자신에게 전달된 프레임일 경우, 자신은 앞의 서로 다른 두 홉이 ACK를 전송하는 시간만큼 기다리고 ACK를 전송하여 다른 두 홉과의 ACK 전송 충돌을 피하도록 한다. ACK 전송을 위한 수신 측의 일련의 흐름은 도 6에 나타나 있다.
4. 프레임 재전송 방법
집적된 프레임을 전송한 홉에서는 전송한 집적된 프레임을 재전송 대기열(Queue)에 넣어두고, 수신하여야할 모든 홉에서 ACK를 전송하는 시간만큼 기다린다. 만약, 시간 안에 ACK이 도착하면, ACK이 도착할 때마다 ACK을 보낸 홉에 해당하는 프레임은 재전송 대기열(Queue)에서 제거한다.
ACK을 기다리는 시간 안에 집적된 프레임이 전송되어야할 모든 홉으로부터 ACK가 온다면, 재전송 대기열(Queue)의 프레임들을 모두 제거한다. ACK를 기다리는 시간이 지나도록 ACK를 받지 못한 홉이 존재하면, 그 홉에 대한 프레임은 재전송을 시작한다.
프레임을 재전송할 경우, 기존의 무선 네트워크 표준(IEEE 802.11)과 달리, 현재 MAC 대기열(Queue)에 전송하여야할 프레임이 존재하는 지를 보고, 존재할 경우 재전송할 프레임과 MAC 대기열(Queue)의 프레임을 집적한다. 재전송할 프레임과 MAC 대기열(Queue)의 프레임을 집적할 경우에도 집적된 프레임이 2304 byte가 넘지 않도록 집적하며, 재전송할 프레임이 더 앞쪽에 위치하여 순서가 뒤바뀌지 않도록 집적한다.
만약, 전송할 프레임이 없으면 MAC 대기열(Queue)에 다시 넣는다. 전송할 프레임이 있지만, 재전송할 프레임과 집적할 수 없는 경우, 재전송할 프레임을 MAC 대기열(Queue) 가장 앞쪽에 위치하게 하여, 다음 전송 때 가장 먼저 전송할 수 있도록 한다.
이는 재전송에 의하여 MAC 대기열(Queue)에 존재하는 패킷들의 전송이 지연되는 것을 최대한 방지하며, 프레임 집적율을 높이는 효과가 있다.
인터넷 환경에서 무선 네트워크로 들어오는 환경을 가정하면, 무선 네트워크의 단말이 여러 개가 있을 경우에, 하나의 접속자(Access point)를 통해 무선 네트워크의 여러 단말로 전송되므로, 각 단말에 전송될 프레임이 개별적으로 전송 지연을 겪게 된다. 하지만, 상기 HHA를 사용할 경우, 도 1과 같이 각 단말에 전송될 프레임들을 하나로 집적하여 보내게 되고, 전송을 받은 단말들은 전송을 수행한 단말에 ACK를 보냄으로써, 전송 효율성과 전송 확실성을 보장할 수 있다. 이는 각각의 프레임을 개별적으로 전송한 것에 대비하여, 전송을 받을 단말의 수가 늘어날수록 무선 네트워크 표준(IEEE 802.11)을 사용한 일반적인 환경에 비해 효율이 증대된다. 현재 사용하고 있는 무선 랜 환경은 대부분 이런 식으로 이루어져 있으므로, 상기 HHA 방법을 사용하면, 현재 사용하고 있는 무선 랜 환경의 수행능력보다 더 나은 수행 능력을 보여준다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 각 홉으로 들어오는 프레임들 중 다른 홉으로 이동하여야 할 프레임들을 집적하고, 이들 중 전송 속도가 가장 낮은 홉에게 전송한다. 전송받는 홉이 아니지만, 집적된 프레임이 필요한 홉에서는 집적된 프레임을 흘려듣기(Promiscuous mode)를 통하여 전송을 받아서, 자신에게 필요한 프레임을 취하도록 한다. 집적된 프레임을 받은 후, 자신에게 필요한 프레임을 처리한 홉 들은 전송한 홉에 ACK를 보내어 자신들이 받았다는 것을 알린다. 전송한 홉도 모든 홉들이 ACK를 할 때까지 기다리고, 만약 해당 시간 안에 모든 홉의 ACK를 받지 못하였다면, ACK를 받지 못한 홉들의 프레임들은 전송하려고 대기하는 프레임들과 다시 집적하여 재전송을 하는 방법을 수행한다. 상기 HHA는 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 각 홉들이 수행하며, 이를 통하여 전송 횟수를 줄여서 전송할 때마다 생기는 지연 시간을 적은 횟수로 겪게 하여주고, 각 홉 별로 ACK를 수행하여 기존 다중 수신 방법보다 전송 확실성을 보장한다.
또한, 상기 HHA는 호(call)나 수신자에 상관없이 모든 프레임 집적을 수행하지만, 같은 호(call)나 같은 수신자에 대해서도 집적을 수행하므로, 프레임들이 교차하지 않아도 패킷 처리량이 증가하고, 상기 HHA는 의사 방송(Pseudo-broadcast)을 사용하여, 각 홉들이 ACK를 전송하게 되어있고, 전송이 실패한 프레임들에 한해서는 재전송을 수행하므로, 기존의 통신(Broadcast) 전송에서 부족하였던 프레임의 확실한 전달을 보장한다.
상기 HHA는 네트워크 코딩과 달리 집적한 패킷을 복호화 하기 위한 프레임을 별도로 전송해야 하는 부담이 없으며, 상기 HHA는 기존의 차세대 무선랜 표준규격(IEEE 802.11b)과 달리 재전송이 필요한 프레임을 전송이 대기 중인 다른 프레임과 재집적하여 다른 프레임들이 재전송에 의해 겪게 되는 지연을 최소화 한다.
1. 프레임 집적 방법
매체 엑세스 제어층(Medium Access Control. 이하 “MAC”라고 함) 대기열(Queue)에 들어오는 패킷들을 집적하되, 집적되는 각 프레임마다 4byte의 다음 홉 주소와 2byte의 구분자, 그리고 1byte의 순환 중복 체크(Cyclic Redundancy Checking. 이하 “CRC”라고 함)를 두어 각 프레임이 다음 홉으로 전송 되었을 경우, 다음 홉에서 각자의 프레임을 찾을 수 있도록 하고, 오류가 발생하였을 경우 해당하는 프레임에 대해서는 수신하지 않도록 할 수 있게 한다.
프레임 집적을 하기위하여 여타의 인위적인 지연을 하지 않으며, 전송할 프레임이 있는 경우, 다른 프레임들이 MAC 대기열(Queue)에 존재한다면, 해당 프레임들을 집적한다. 이는 프레임 집적을 위하여 다른 지연이 발생하는 것을 방지하고, 이를 통하여 비디오나 오디오와 관련된 프레임들의 QoS(Quality of Service)를 최대한 보장해줄 수 있도록 한다.
프레임의 집적은 무선 네트워크 표준(IEEE 802.11) MAC이 한번에 전송할 수 있는 크기인 2304 byte까지만 집적하도록 하며, 그 이상의 프레임이 대기열(Queue)에 존재하는 경우 다른 프레임에 집적을 하게 한다. 도 1은 각각의 프레임이 집적된 상태를 보여주며, 각각의 집적된 프레임은 자신들의 다음 홉 주소와 구분자, CRC 정보를 가지고 있다.
집적된 프레임이 가지고 있는 다음 홉 주소 중 가장 낮은 속도가 있는 프레임의 주소를 MAC 헤더에 다음 홉 주소로 지정한다. 이는, ARF(Auto Rate Fallback)와 같은 링크 적응 방법이 다음 홉 들과 현재 홉 들 사이의 채널 상태를 가지고 속도를 정하는 것을 전제로, 가장 안 좋은 채널 상황을 가진 홉을 대표 수신자로 하여, 그 홉에게 전송하는 속도에 맞추어 전송하기 위한 것이다. 이를 통하여, 집적된 프레임들의 전송 확실성을 높이고, 채널 상황이 안 좋은 홉이 존재하더라도 그 홉이 받을 수 있는 속도로 전송하게 하는 것이 목적이다.
2. 프레임 전송 방법
집적된 프레임은 MAC 헤더에 명시되어 있는 주소로 단일 전송(Unicast)을 수행한다. 전송 속도는 명시되어있는 주소의 홉에 맞추어 전송을 하게 된다. 전송 후에는 집적된 프레임이 전송하여야할 다음 홉의 개수를 세어서, 그 만큼의 ACK를 받을 시간을 충분히 기다린다. 집적된 프레임 헤더는 전송하기 전 집적된 프레임들이 전달되어야할 홉 들의 숫자를 세어서 이들이 각각 ACK를 보내는 시간을 계산하고, 이러한 숫자를 더하여 MAC 프레임 헤더에 지연 영역에 그 값을 넣는다. 이는 다른 홉들이 모든 ACK를 받는 시간 동안 전송을 하지 않도록 기다리게 하는 네트워크 할당 벡터(Network Allocation Vector. 이하 “NAV”라고 함) 값을 설정할 수 있도록 하기 위한 것이다. 이러한 일련의 기능 흐름은 도 4에 나타나 있다.
3. 프레임 수신 방법
집적된 프레임은 MAC 헤더에 명시된 수신자 이외에도 다른 수신자들도 흘려듣기를 통하여 수신한다. 각 홉들은 수신한 후에, 프레임을 검사하여 자신에게 전달되어야할 프레임이 있는 지를 검사한다. 만약, 자신들에게 전달되어야할 프레임이 존재할 경우, 해당 프레임만 상위 계층으로 전달하고, 그렇지 않은 프레임들은 모두 버린다. 프레임 수신에 의한 수신 측의 일련의 흐름은 도 5에 나타나 있다.
자신에게 전달되어야할 프레임이 존재하는 경우, 프레임마다 가지고 있는 CRC를 이용하여 프레임이 정상적으로 전달되었는 지를 확인하고, 정상적인 패킷을 수신한 경우, 전송한 홉에게 ACK를 전송하여 자신이 정상적으로 프레임을 수신하였음을 알린다. 정상적인 수신을 알리는 ACK를 전송한 후에, 다른 홉이 전송을 하여야한다면, 그 시간만큼 NAV를 설정하여, 자신이 다른 홉이 ACK를 전송할 때, 다른 프레임을 전송하지 않도록 하여 전송에 의한 충돌을 방지하도록 한다.
자신에게 전달되어야할 프레임이 없는 경우는 프레임 헤더의 지연 영역의 시간만큼 NAV값을 설정하여 해당 프레임의 처리 작업이 일어나는 동안 전송을 하지 않도록 한다.
ACK를 전송하는 경우, 다른 홉들과 ACK가 같은 시간에 전송을 할 가능성이 있다. 같은 시간에 ACK를 전송할 경우, 서로 충돌이 일어나서 ACK가 정상적으로 전달이 되지 않는다. 이것을 방지하기 위하여, 상기 HHA는 집적된 프레임들의 다른 홉들의 숫자를 세어서, 자신이 프레임 순서상 몇 번째에 있는 다음 홉인지를 센다. 그리하여, 자신보다 앞에 세어진 홉 개수만큼의 ACK의 전송시간을 기다린 뒤, ACK를 전송하여 ACK의 충돌을 방지한다. 예를 들어, 집적된 프레임 속에 4개의 프레임이 존재하고, 앞의 2개는 서로 다른 홉에게, 뒤의 2개는 자신에게 전달된 프레임일 경우, 자신은 앞의 서로 다른 두 홉이 ACK를 전송하는 시간만큼 기다리고 ACK를 전송하여 다른 두 홉과의 ACK 전송 충돌을 피하도록 한다. ACK 전송을 위한 수신 측의 일련의 흐름은 도 6에 나타나 있다.
4. 프레임 재전송 방법
집적된 프레임을 전송한 홉에서는 전송한 집적된 프레임을 재전송 대기열(Queue)에 넣어두고, 수신하여야할 모든 홉에서 ACK를 전송하는 시간만큼 기다린다. 만약, 시간 안에 ACK이 도착하면, ACK이 도착할 때마다 ACK을 보낸 홉에 해당하는 프레임은 재전송 대기열(Queue)에서 제거한다.
ACK을 기다리는 시간 안에 집적된 프레임이 전송되어야할 모든 홉으로부터 ACK가 온다면, 재전송 대기열(Queue)의 프레임들을 모두 제거한다. ACK를 기다리는 시간이 지나도록 ACK를 받지 못한 홉이 존재하면, 그 홉에 대한 프레임은 재전송을 시작한다.
프레임을 재전송할 경우, 기존의 무선 네트워크 표준(IEEE 802.11)과 달리, 현재 MAC 대기열(Queue)에 전송하여야할 프레임이 존재하는 지를 보고, 존재할 경우 재전송할 프레임과 MAC 대기열(Queue)의 프레임을 집적한다. 재전송할 프레임과 MAC 대기열(Queue)의 프레임을 집적할 경우에도 집적된 프레임이 2304 byte가 넘지 않도록 집적하며, 재전송할 프레임이 더 앞쪽에 위치하여 순서가 뒤바뀌지 않도록 집적한다.
만약, 전송할 프레임이 없으면 MAC 대기열(Queue)에 다시 넣는다. 전송할 프레임이 있지만, 재전송할 프레임과 집적할 수 없는 경우, 재전송할 프레임을 MAC 대기열(Queue) 가장 앞쪽에 위치하게 하여, 다음 전송 때 가장 먼저 전송할 수 있도록 한다.
이는 재전송에 의하여 MAC 대기열(Queue)에 존재하는 패킷들의 전송이 지연되는 것을 최대한 방지하며, 프레임 집적율을 높이는 효과가 있다.
인터넷 환경에서 무선 네트워크로 들어오는 환경을 가정하면, 무선 네트워크의 단말이 여러 개가 있을 경우에, 하나의 접속자(Access point)를 통해 무선 네트워크의 여러 단말로 전송되므로, 각 단말에 전송될 프레임이 개별적으로 전송 지연을 겪게 된다. 하지만, 상기 HHA를 사용할 경우, 도 1과 같이 각 단말에 전송될 프레임들을 하나로 집적하여 보내게 되고, 전송을 받은 단말들은 전송을 수행한 단말에 ACK를 보냄으로써, 전송 효율성과 전송 확실성을 보장할 수 있다. 이는 각각의 프레임을 개별적으로 전송한 것에 대비하여, 전송을 받을 단말의 수가 늘어날수록 무선 네트워크 표준(IEEE 802.11)을 사용한 일반적인 환경에 비해 효율이 증대된다. 현재 사용하고 있는 무선 랜 환경은 대부분 이런 식으로 이루어져 있으므로, 상기 HHA 방법을 사용하면, 현재 사용하고 있는 무선 랜 환경의 수행능력보다 더 나은 수행 능력을 보여준다.
도 2와 같이 무선 멀티 홉으로 전송되는 프레임이 있을 경우, 방향에 상관없이 집적하기 때문에 다른 프레임 흐름에 상관없이 집적하며, 도 3과 같이 여러 방향으로 흐르는 프레임을 집적할 경우에도, 기존의 프레임 집적 기법과 다르게 프레임 집적 효과가 나타난다.
도 1은 상기 HHA 기법이 프레임 집적을 하여 전송을 하는 과정도.
도 2는 상기 HHA 기법의 무선 멀티 홉 환경에서의 실시도.
도 3은 상기 HHA 기법의 무선 네트워크 표준(IEEE 802.11 WLANs) 환경에서의 실시도.
도 4는 상기 HHA 기법의 전송 측 기능 흐름도.
도 5는 상기 HHA 기법의 수신 측에서 프레임 수신시 기능 흐름도.
도 6은 상기 HHA 기법의 수신 측에서 ACK 전송시 기능 흐름도.
Claims (4)
- 삭제
- 다중 홉으로 전송하는 프레임들이 전송을 준비하는 대기열(Queue)에 들어올 경우, 각 프레임들의 목적지 홉과는 상관없이 프레임을 집적하여 전송하고, 각 수신자들은 목적지 홉이 자신이 아니더라도 흘려듣기(Promiscuous mode)를 통해 집적된 프레임을 수신하고, 자신에게 필요한 프레임을 처리하고, 집적된 프레임을 전송한 단말에게 ACK를 보내는 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 브이오아이피의 홉별 프레임 집적 방법에 있어서,프레임 집적 시에 각 프레임마다 목적지 홉 주소를 넣는 영역과, 구분자, CRC를 넣는 영역을 두어서, 수신자가 자신에게 필요한 프레임을 취하여 사용하거나, 오류가 난 프레임을 걸러내도록 하는 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 브이오아이피의 홉별 프레임 집적 방법.
- 제 2항에 있어서,각 수신자가 프레임을 흘려듣기를 통해 수신하더라도 ACK를 반드시 전송하도록 하여 전송 확실성을 보장해주며, 각 ACK는 수신 홉이 집적된 프레임 내에서의 위치에 따라 시간을 달리하여 전송하도록 하여, ACK 전송 충돌을 방지하도록 하는 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 브이오아이피의 홉별 프레임 집적 방법.
- 제 2항에 있어서,프레임을 재전송하는 경우에 있어서 전송 대기에 있는 경우, 재전송 프레임과 집적을 하게하고, 전송을 기다리는 프레임이 없으면 전송 대기열(Queue)에 삽입하고, 전송을 기다리는 프레임이 있지만, 크기가 커서 집적이 되지 않는 경우 전송 대기열(Queue)에 가장 앞에 삽입하여, 순서의 변화 없이 재전송 될 수 있도록 하는 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 브이오아이피의 홉별 프레임 집적 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070110880A KR100911137B1 (ko) | 2007-11-01 | 2007-11-01 | 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 브이오아이피의 홉별 프레임 집적 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070110880A KR100911137B1 (ko) | 2007-11-01 | 2007-11-01 | 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 브이오아이피의 홉별 프레임 집적 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20070114252A KR20070114252A (ko) | 2007-11-30 |
| KR100911137B1 true KR100911137B1 (ko) | 2009-08-06 |
Family
ID=39091761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020070110880A Expired - Fee Related KR100911137B1 (ko) | 2007-11-01 | 2007-11-01 | 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 브이오아이피의 홉별 프레임 집적 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100911137B1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060056443A1 (en) | 2004-09-10 | 2006-03-16 | Zhifeng Tao | Frame aggregation in wireless communications networks |
-
2007
- 2007-11-01 KR KR1020070110880A patent/KR100911137B1/ko not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060056443A1 (en) | 2004-09-10 | 2006-03-16 | Zhifeng Tao | Frame aggregation in wireless communications networks |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Sachin Katti et al. 'XORs in The Air: Practical Wireless Network Coding' In SIGCOMM 2006, September 11-15, 2006. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20070114252A (ko) | 2007-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8027284B2 (en) | Method and apparatus for reliable multicasting in wireless relay networks | |
| JP4558739B2 (ja) | マルチキャストサービスを提供する方法 | |
| CN101222299B (zh) | 对数据分组进行中继的中继设备和方法 | |
| KR101451247B1 (ko) | 무선 근거리 통신망에서 멀티캐스트 데이터의 수신 확인 및 재전송을 위한 방법 및 장치 | |
| US7733866B2 (en) | Packet concatenation in wireless networks | |
| US9019993B2 (en) | Method for sending an acknowledgement to an ingress mesh point in a mesh network and a medium access control frame format | |
| US8514861B2 (en) | Apparatus and method for multicasting data in a communication network | |
| US7948991B1 (en) | Broadcast and multicast transmissions with acknowledgement scheduling | |
| US20030227934A1 (en) | System and method for multicast media access using broadcast transmissions with multiple acknowledgements in an Ad-Hoc communications network | |
| US8453029B2 (en) | Method and system for improving performance of broadcast/multicast transmissions | |
| US6629261B1 (en) | Enhanced data link layer selective reject mechanism in noisy wireless environment | |
| US20130294322A1 (en) | Apparatus and method for sequentially transmitting data | |
| US6765869B2 (en) | Medium access dynamic congestion control mechanism for wireless data | |
| EP1446920B1 (en) | Methods for providing quality of service in ieee 802.11 systems | |
| CN101860423A (zh) | 一种协议分组传输的重传方法和装置 | |
| US20130156023A1 (en) | Methods and Apparatus for Efficiently Synchronizing a Transmitter and a Receiver in a Communication System | |
| US20050002365A1 (en) | Systems and methods for acknowledgement of multi-cast traffic | |
| JP4314294B2 (ja) | 通信装置、通信システム、通信方法、および通信制御プログラム | |
| WO2022094974A1 (zh) | 数据传输方法、装置、计算机设备及存储介质 | |
| KR100911137B1 (ko) | 다중 홉 무선 네트워크 환경에서 브이오아이피의 홉별 프레임 집적 방법 | |
| Nunome et al. | Effectiveness of a hybrid method of block ack and unsolicited retry on binary data lossless groupcast over wireless LANs | |
| Argyriou | Network coding in IEEE 802.11 wireless LANs with an enhanced channel access scheme | |
| KR20130093711A (ko) | 통신 시스템에서 음성 서비스 서비스 제공 방법 및 장치 | |
| Wang et al. | A reliable and efficient MAC layer multicast protocol in wireless LANs | |
| Landmark et al. | Alternative packet forwarding for otherwise discarded packets |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109 |
|
| PA0201 | Request for examination |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201 |
|
| PG1501 | Laying open of application |
St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501 |
|
| D13-X000 | Search requested |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000 |
|
| R17-X000 | Change to representative recorded |
St.27 status event code: A-3-3-R10-R17-oth-X000 |
|
| D14-X000 | Search report completed |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D14-srh-X000 |
|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902 |
|
| E13-X000 | Pre-grant limitation requested |
St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000 |
|
| P11-X000 | Amendment of application requested |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000 |
|
| P13-X000 | Application amended |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000 |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701 |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002 Fee payment year number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration |
St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001 Fee payment year number: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130620 Year of fee payment: 5 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001 Fee payment year number: 5 |
|
| P22-X000 | Classification modified |
St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140709 Year of fee payment: 6 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001 Fee payment year number: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150609 Year of fee payment: 7 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001 Fee payment year number: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160627 Year of fee payment: 8 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001 Fee payment year number: 8 |
|
| PN2301 | Change of applicant |
St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301 St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301 |
|
| P22-X000 | Classification modified |
St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000 |
|
| PC1903 | Unpaid annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U13-oth-PC1903 Not in force date: 20170801 Payment event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE |
|
| PC1903 | Unpaid annual fee |
St.27 status event code: N-4-6-H10-H13-oth-PC1903 Ip right cessation event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE Not in force date: 20170801 |
|
| PN2301 | Change of applicant |
St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301 St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301 |