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KR20060044237A - ＶｏＩＰ용 무선랜에 있어서 통신품질을 보장하는 매체접속 제어 장치 - Google Patents

ＶｏＩＰ용 무선랜에 있어서 통신품질을 보장하는 매체접속 제어 장치 Download PDF

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KR20060044237A
KR20060044237A KR1020040092093A KR20040092093A KR20060044237A KR 20060044237 A KR20060044237 A KR 20060044237A KR 1020040092093 A KR1020040092093 A KR 1020040092093A KR 20040092093 A KR20040092093 A KR 20040092093A KR 20060044237 A KR20060044237 A KR 20060044237A
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Abstract

본 발명은 VoIP 서비스용 휴대단말기에 적합하도록, VoIP 용 무선랜 환경에서 최소한의 자원으로 음성데이터와 비음성 데이터에 대한 우선순위를 이용하여 서비스 품질(Quality Of Service, 이하 QoS)을 보장하며, 무선랜 규격의 데이터를 송신하기 위한 매체 접속 제어 장치에 관한 것으로서, 그 구성은, 응용프로그램에서 발생된 송신데이타를 우선순위에 따라 모뎀으로 제공하는 VoIP용 무선랜에서 통신품질을 보장하는 매체 접속 제어 장치에 있어서, 상기 응용프로그램으로부터 전달된 송신데이타가 음성데이타인지 비음성데이타인지를 구분하는 커널부; 무선랜의 데이터 서비스 관리 기능을 수행하면서, 상기 커널부에서 전달된 송신데이타를 음성 데이터와 비음성 데이터로 구분하여 두개의 큐에 각각 저장하고, MAC 데이터 헤더를 MAC 송신부로 전송한 후, 수신되는 송신인터럽트 종류에 따라서 저장된 음성데이터 또는 비음성데이터를 MAC 송신부로 전달하는 MAC 드라이버부; 및 상기 MAC 헤더의 전달을 통해 송신데이타가 발생되었음을 인식하고, 각각의 음성데이터와 비음성 데이터에 대해 MAC 프로토콜을 독립적으로 수행하여 매체 접속 기회를 먼저 얻는 데이터에 대해 상기 MAC 드라이버부에 송신인터럽트를 전송하고, 그 결과 전달된 음성데이타 혹은 비음성 데이터를 해당 헤더와 결합시켜 모뎀으로 출력하는 MAC 송신부를 포함한다.
VoIP, 무선랜, MAC, QoS, IEEE802.11, IEEE802.11e

Description

ＶｏＩＰ용 무선랜에 있어서 통신품질을 보장하는 매체 접속 제어 장치{Media access control apparatus of wireless LAN for VoIP}
도 1은 다양한 데이터를 포함하는 무선랜 환경을 나타낸 모식도이다.
도 2는 IEEE802.11e draft8.0에서 제안한 기본 규격의 접속 목록(Access category, AC)을 나타낸 표이다.
도 3은 상기 도 2에서 제안한 IEEE802.11e draft8.0 규격에 따른 매체접속제어 장치의 구성 예를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명에 의한 매체 접속 제어 장치가 적용된 송신 계층을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 매체 접근 제어 장치를 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 매체 접근 제어 장치에서 송신부의 하드웨어 구조도이다.
도 7은 본 발명에 따른 매체 접근 제어 장치에 있어서, 데이터 송신을 위한 신호 처리 흐름도이다.
도 8은 IP 계층의 헤더 구조도이다.
도 9는 본 발명에 의한 매체 접근 제어 방법에서 적용되는 QoS 파라메터를 나타낸 표이다.
도 10은 IEEE802.11e draft8.0 규격의 QoS 프레임 구조도이다.
도 11은 본 발명에 따른 매체 접근 제어 장치에서의 헤더 레지스터의 구조도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
100 : 커널부 110 : RTP
120 : UDP 130 : TCP
200 : MAC 드라이버부 210 : 음성용 큐
220 : 비음성용 큐 230 : 매니지먼트 모듈
300 : MAC 송신부 310 : 음성용 헤더레지스터
320 : 음성용 송신프로토콜 처리기 330 : 비음성용 헤더레지스터
340 : 비음성용 송신프로토콜 처리기 350 : 송신피포(TX FIFO)
360 : 송신처리기
본 발명은 무선랜 구간에서 제공되는 VoIP 서비스에 대한 통신 품질을 보장할 수 있는 VoIP 용 무선랜에 있어서 서비스 품질을 보장하는 매체 접속 제어 장치에 관한 것이다.
VoIP(Voice over IP)는 IP(Internet protocol)을 사용하여 음성정보를 전 달하는 기술로서, 공중교환전화망(PSTN)처럼 회선에 근거한 프로토콜이 아닌, 불연속적인 패킷을 통해 디지털 형태로 음성정보를 서비스하는 기술을 의미한다. 이러한 VoIP 서비스는 유선망뿐만 아니라 무선망에서도 시도되고 있는데, 앞서 설명한 바와 같이 VoIP 서비스는, 불연속적으로 전달되는 패킷내에서 일정 수준이상의 서비스 품질(Quality of Service : QoS)을 보장하는 것이 관건이 된다.
상기 서비스 품질을 보장하기 위해서는, 도 1과 같이 하나의 억세스 포인트(Acess Point)에 복수의 스테이션(11~13)이 연결되는 무선랜 환경에서, VoIP 서비스를 제공할 때, 음성데이터, 영상데이터, 인터넷데이터 등 수많은 데이터들 중, 음성과 같은 실시간 데이터들이 다른 비실시간 데이터들 보다 먼저 처리되어야 한다.
이에, IEEE802.11에서는 도 1과 같은 환경에서 CSMA/CA 방식을 이용하며, 매체가 휴식(idle)상태일 때까지 기다린 후 분산조정기능(DCF) 타이밍 규칙에 따라 매체에 접속할 기회를 갖도록 제안하였다. 이때, 백오프(Back off) 알고리즘은 송신 데이터가 채널 상에서 충돌을 피할 수 있도록 충돌 회피(collision avoid) 방식을 이용한 것으로써, 송신할 데이터를 가진 스테이션이 채널을 감시해서 사용(busy) 상태이거나, DIFS 시간 이후에 사용(busy) 상태이면, 랜덤발생기에서 얻은 경쟁 윈도우(contention window, CW) 값만큼 백오프 카운트를 수행한 후 송신한다. 상기 랜덤 CW 값은 [0 ~ CW] 범위에서 균일한 확률로 선택되는 값으로서 초기 랜덤 CW 값은 레지스터에 기록된 [0 ~ CWmin] 값 사이에서 선택되며, 전송이 실패할 때마다 2(CW+1)-1로 증가되며, 최대로 CWmax 레지스터에 저장된 값인 [0 ~ CWmax_value] 사이에서 선택된다.
각 스테이션(11~13)은 하나의 프레임이 송신이 성공하지 못하면, 상술한 방법에 따라서 백오프를 수행하여 최대 재전송 횟수에 도달할 때까지 재전송을 수행한다. 따라서 다음에 송신할 데이터가 실시간 데이터인 경우 앞 데이터의 송신이 완료할 때까지 전송이 불가능하므로 전송 지연이 발생하고 요구되는 QoS를 보장하기 어렵게 된다.
또한, 무선랜 환경을 위해 제안된 IEEE802.11e 규격에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 데이터 종류를 8개로 구분하여, 최선노력(Best effort) 데이터에 0~2 까지의 우선순위를 부여하고, 영상 프로브(video probe) 데이터에 3 순위를 부여하고, 영상데이타에 4,5 순위를 부여하고, 음성데이타에 6,7 순위를 부여하고, 상기 8개의 데이터 종류를 4개의 엑세스 카테고리(Access category)(AC0~AC1)로 나눈다. 그리고 도 3에 도시한 바와 같이, 매체 접근 제어기(30)에 상기 4개의 엑세스 카테고리(AC0~AC1)를 각각 구분하여 처리하는 AC처리기(31~34)와, 상기 AC 처리기(31~34)에 각각 연결되는 4개의 백오프(backoff)처리기(35~38)를 구비하며, 상기 4개의 AC처리기(31~34)마다 각각 하나의 큐를 두어 확장 분배 채널 접속(Enhanced distributed channel access : EDCA) 규칙에 따라 음성, 영상, 일반 데이터를 각각 전송한다. 이때, 우선 순위가 빠를수록 경쟁윈도우(CW)의 값 범위가 작아지고, 백오프 시간이 짧아서 빨리 전송기회를 획득하며, 또한 각 AC마다 AIFS 값(AIFSN)을 두어 AC3, AC2, AC1, AC0 순서로 전송을 시작하는 슬롯 타임(slot time)을 빨리 얻 도록 한다.
그러나 상기 규격에서와 같이, 데이터의 종류별로 각각의 서비스 품질(QoS)를 보장하기 위해서는 프로세서의 부하가 커지며, 더불어, 이러한 매체 접근 제어기를 구현하기 위해서는 메모리나 기능블록의 크기가 커진다는 문제점이 있다. 또한, 상기 방법을 이용하면 실시간 데이터와 비 실시간데이터간의 QoS를 보장하여 높은 품질의 통신을 할 수는 있으나, 하드웨어 자원을 절약해서 소형화 및 저전력 설계가 요구되는 VoIP 폰과 같은 휴대용 장치에는 적용하기 어렵다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 VoIP 용 무선랜 환경에서 최소한의 자원으로 음성데이터와 비음성 데이터에 대한 우선순위를 이용하여 서비스 품질(Quality Of Service, 이하 QoS)을 보장하며, 무선랜 규격의 데이터를 송신하기 위한 매체 접속 제어 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 응용프로그램에서 발생된 송신데이타를 우선순위에 따라 모뎀으로 제공하는 VoIP용 무선랜에서 통신품질을 보장하는 매체 접속 제어 장치에 있어서, 상기 응용프로그램으로부터 전달된 송신데이타가 음성데이타인지 비음성데이타인지를 구분하는 커널부; 무선랜의 데이터 서비스 관리 기능을 수행하면서, 상기 커널부에서 전달된 송신데이타를 음 성 데이터와 비음성 데이터로 구분하여 두개의 큐에 저장하고, MAC 데이터 헤더를 MAC 송신부로 전송한 후, 수신되는 송신인터럽트 종류에 따라서 저장된 음성데이터 또는 비음성데이터를 MAC 송신부로 전달하는 MAC 드라이버부; 및 상기 MAC 헤더의 전달을 통해 송신데이타가 발생되었음을 인식하고, 각각의 음성데이터와 비음성 데이터에 대해 음성데이타를 비음성 데이터보다 높은 우선순위로 MAC 프로토콜을 독립적으로 수행하여 매체 접속 기회를 먼저 얻는 데이터에 대해 상기 MAC 드라이버부에 송신인터럽트를 전송하고, 그 결과 전달된 음성데이타 혹은 비음성 데이터를 해당 헤더와 결합시켜 모뎀에 출력시키는 MAC 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 대한 상세한 설명에 앞서 이해의 편의를 위해 본 발명에 대한 개괄적인 개념은 우선 설명한다.
도 4는 본 발명에 의한 매체 접근 제어 장치가 적용된 경우의 매체 접근 제어기의 개략적인 구조도로서, 상기 도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 매체접근 제어기는, 음성 처리기(41)에서 음성데이터를 높은 우선순위를 두어 처리하고, 나머지 비음성 데이터 데이터들에 대해서는 비음성처리기(42)에서 낮은 우선순위로 처리하도록 함으로서, 하드웨어 자원을 최소화한다. 상기에서 미설명된 먹스&데이타펌프(45)는 상기 음성처리기(41) 및 비음성 처리기(42)를 선택적으로 물리계층에 연결시켜, 해당 송신데이타를 전달하는 기능을 수행하는 것이다.
상기와 같이 구현될 경우, 매체 접근 제어기는 하드웨어적으로 하나의 FIFO(First Input First Output) 큐와, 두개의 헤더 레지스터만으로 서비스 품질을 보장할 수 있는 처리가 가능하게 된다.
이하 도 5 내지 도 11을 참조하여, 본 발명에 따른 매체접근제어 장치에 대한 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 매체 접근 제어 장치의 구성을 나타낸 기능 블록도이다.
상기 도 5를 참조하면, 본 발명의 매체 접속 제어 장치는, 응용계층(application layer)으로부터 발생된 송신데이타를 음성데이타와 비음성 데이터로 구분하는 커널부(100)와, 무선랜의 데이터 서비스 관리 기능을 수행하면서, 상기 커널부(100)에서 전달된 송신데이타를 음성 데이터와 비음성 데이터로 구분하여 두개의 큐에 각각 저장하고, MAC 데이터 헤더를 MAC 송신부(300)로 전송하여 송신데이터가 발생되었음을 알린 후, 그에 대하여 응답된 송신인터럽트 종류에 따라서 저장된 음성데이터 또는 비음성데이터 프레임을 MAC 송신부(300)로 전달하는 MAC 드라이버부(200)와, 상기 MAC 헤더의 전달을 통해 송신데이타가 발생되었음을 인식하면, 각각의 음성데이터와 비음성 데이터에 대해 음성데이타를 비음성 데이터보다 높은 우선순위로 MAC 프로토콜을 독립적으로 수행하여 매체 접속 기회를 먼저 얻는 데이터에 대해 상기 MAC 드라이버부에 송신인터럽트를 전송하고, 그 결과 전달된 음성데이타 혹은 비음성 데이터를 해당 헤더와 결합시켜 모뎀에 출력시키는 MAC 송 신부(300)를 포함한다.
상기 도 5에 도시된 구성은, 매체 접근 제어기에 있어서, 본 발명과 관련된 송신영역만을 도시한 것이다.
상기 커널부(100)는 응용계층의 송신 데이터를 처리하기 위하여, 실시간 전송 프로토콜(Real-time transport protocol : RTP)(110)과, 사용자 데이터그램 프로토콜(user datagram protocol : UDP)(120)과, 전송 제어 프로토콜(transmission control protocol : TCP)(130)과, 인터넷 프로토콜(Internet Protocol : IP)(140)을 포함한다.
상기 RTP(110)는 실시간으로 음성이나 통화를 송수신하기 위한 전송계층(transport layer)의 통신 규약으로서, 송신 측은 타임 스탬프(time stamp)를 근거로 재생 동기를 취해서 지연이 큰 패킷을 포기할 수 있고, 수신 측에서는 전송 지연이나 대역폭 등을 점검, RTC(RTP control protocol)를 사용해서 송신 측의 상위층 애플리케이션에 통지하는 것으로 부호화 속도 등의 조정을 통해서 서비스 품질(QoS) 제어를 실현할 수 있다.
그리고, UDP(120)는 인터넷의 표준 프로토콜 집합인 TCP/IP의 기반이 되는 프로토콜의 하나로서, 프로토콜 처리가 고속으로 이루진다는 장점이 있는 반면, 오류 정정이나 재송신 기능은 없기 때문에, 신뢰성보다도 고속성이 요구되는 멀티미디어 응용 등에서 사용된다.
또한, TCP(130)는 OSI 기본 참조 모델을 기준으로 전송 계층(transport layer)에 해당되는 프로토콜로서, IP(140)과 함께 TCP/IP를 구성하며, 패킷의 도착 순서대로 배열이나 오류 수정 등이 행해진다.
마지막으로, IP(140)는 OSI 기본 참조 모델을 기준으로 하면 네트워크 계층(network layer)에 해당되는 프로토콜로서. 상기 TCP(130) 또는 UDP(120)과 함께 사용되며, IP 주소에 따라 다른 네트워크 간 패킷의 전송, 즉 경로 제어를 위한 규약으로 다른 네트워크 간의 데이터 전송을 가능하게 하지만, 패킷이 발신된 순서대로 도착하는 것에 대해서는 보증하지 않는다.
일반적으로, TCP/IP에서는 IP부(140)와, TCP부(130) 또는 UDP부(120)의 어느 하나를 조합하여 데이터를 주고받는다. 이때, TCP부(130)를 사용할 경우, 세션(접속)을 설정한 후에 통신을 개시하지만, UDP부(120)를 사용할 경우 세션을 설정하지 않고 데이터를 상대의 주소로 송출한다.
다음으로, 상기 MAC 드라이버(200)는 상기 커널부(100)에서 구분된 음성데이타를 저장하는 음성용 큐(210)와, 상기 커널부(100)로부터 전달된 데이터중 비음성 데이터를 저장하는 비음성용 큐(220)와, 무선랜의 데이터 서비스 관리 기능을 수행하는 매니저먼트 모듈(230)을 포함한다.
또한, MAC 송신부(300)는 상기 MAC 드라이버부(200)로부터 전달된 음성용/비음성용 송신데이타 각각의 MAC 헤더를 저장하는 음성용/비음성용 헤더레지스터(310,330)와, 상기 송신데이타의 종류에 따라 우선순위를 가지고 각각의 음성용 데이터 및 비음성용 데이터의 전송을 위한 매체 접속 기회를 찾아, 해당 데이터의 전송을 요청하는 송신인터럽트를 상기 MAC 드라이버부(200)로 전달하는 음성용/비음 성용 송신프로토콜처리기(320,340)와, 상기 음성용/비음성용 송신프로토콜처리기(320,340)의 동작에 따라서 상기 MAC 드라이버부(200)로부터 전달된 음성/비음성 데이터를 보관하는 송신피포(350)와, 상기 음성용/비음성용 헤더레지스터(310,320)와 송신피포(350)에 기록된 데이터를 조합하여 데이터를 송신하는 송신처리기(360)를 포함한다. 상기 MAC 송신부(300)는 하드웨어로 구현되는데, 그 구체적인 하드웨어 구성예는 도 6에 도시한 바와 같다.
도 6를 참조하면, 상기 MAC 송신부(300)는 외부인터페이스로서 프로세서와 연결되는 호스트인터페이스(Host interface)(61)와, 통신매체와 연결되는 모뎀(MODEM)과 연결되는 PLCP 인터페이스(62)를 구비한다.
더하여, 상술한 음성용 헤더 레지스터(310)는 상기 음성용 헤더 처리기(63)에 포함되고, 비음성용 헤더레지스터(330)는 비음성용 헤더처리기(64)에 포함된다.
그리고, 상기 도 6에서, 음성용/비음성용 송신코디네이터(65,66)는 상술한 음성용/비음성용 송신 프로토톨 처리기(320,340)에 해당된다.
더하여, 송신 프로토콜을 지원하는 백오프처리기(67), 음성용 랜덤발생기(68), 및 비음성용 랜덤 발생기(69)가 구비된다.
상기 송신데이타 동기모듈(70)은 송신 데이터 프레임의 PLCP 정보인 시그널(signal) 필드, 헤더(header) 길이, 데이터 옥테트(octet) 크기, PLCP Txservice, PLCP length time을 채널을 얻은 송신코디네이터(65,66)로부터 PLCP 인터페이스(62)로 전달해 주는 기능을 수행한다.
더하여, 상기 MCA 송신부(300)의 하드웨어 구성은 송신데이타의 프레임 몸체영역을 순차적으로 입출력하는 송신피포(71)와, 상기 송신처리기(360)로서 기능하는 먹스 & 데이터펌프 모듈(72)과, 억세스 포인트(AP)로부터 송신된 비콘프fp임을 입력받아 시간 동기를 맞추기 위한 TSF 타이머(73), 및 음성 및 비음성 송신데이터의 시작, 송신 성공, 그리고 송신 실패를 MAC 드라이버(200)에 알려주는 DMA & 인터럽트 처리기(74)를 포함한다.
도 7은 상기와 같이 구성된 매체 접근 제어 장치에 이루어지는 매체 접근 제어 절차를 나타낸 플로우챠트이다.
도 10은 본 발명에 의한 매체 접근 제어에 있어서, 적용될 IEEE802.11e 규격에 따른 무선랜의 QoS 프레임 포맷으로서, IEEE802.11의 프레임 포맷에 QoS 제어 필드가 더 추가되었으며, 헤더는 총 32 byte로 구성된다.
또한, 도 11은 상기 음성용/비음성용 헤더 레지스터(310,330)의 상세 구조도로서, 상기 음성용/비음성용 헤더 레지스터(310,330) 각각은 상기 도 10에 나타낸 구조로 이루어지는 QoS 프레임의 헤더 부분을 나누어 저장한다.
이하, 상기 구성을 기반으로 하는 매체 접근 제어 작용에 대하여 도 7의 플로우챠트를 참조하여 설명한다.
응용계층으로부터 송신할 데이터가 매체 접근 제어기로 전달되면, 이는 먼 저 커널부(100)로 전달된다.
상기 커널부(100)에 있어서, 응용계층으로부터 발생된 음성데이터는 RTP(110)와 UDP(120)를 통해 IP(140)로 전달되고, 비음성데이터는 UDP(120) 또는 TCP(130)를 통해 IP(140)로 전달된다.
이때 음성데이터를 발생시킨 응용계층의 음성데이타용 응용프로그램은 상기 IP(140)에서 도 8에 있는 IP 헤더레지스터의 서비스 타입(Type of Service : TOS) 필드에 특정값(예를 들어, 1F)을 쓰도록 명령을 준다. 이에, 커널부(100)의 IP(140)에서 구축된 IP 헤더는 음성데이터인 경우, 서비스 타입 필드(TOS) 값이 1F가 있고, 비음성데이터인 경우는 다른 값이 된다.
상기 IP 헤더는 일반적으로 도 8에 나타낸 바와 같이, 프로토콜 정보, 프래그먼트(fragment) 오프셋, 유지시간(TTL), 소스 IP주소, 목적지 IP 주소, 전송에러를 체크하기 위한 헤더 체크섬 정보를 포함하고, 상기 서비스 타입 필드(TOS)에는 우선순위값과, 서비스 타입이 기재되는 것으로서, 본 발명에서는 상기 서비스 타입 필드의 값을 통하여, 음성데이타와 비음성 데이터를 구분하도록 한다.
이에, IP(140)는 송신데이타를 받으면, 상기 MAC 드라이버(200)와 음성용 큐(210)와 비음성용 큐(220)의 상태 정보를 교환하면서, MAC 드라이버(25)로 송신 데이터를 보낸다. 상기에서 IP(140)가 하위의 MAC 드라이버(200)로 데이터를 전달하는 명령을 줄 때, IP 헤더의 TOS필드 값이 특정값(즉, 1F)을 참고하여, 음성데이타인 지, 비음성 데이터인 지를 판단하여, 그 판단 결과에 따라서, 송신데이터가 음성데이타인지 비음성데이타인지를 알리는 파라메터(Txdata_type)를 함께 보낸다. 이에 MAC 드라이버(200)는 상기 파라메터(Txdata_type) 값에 따라서 송신할 데이터의 종류를 구분할 수 있다.
따라서, 상기 MAC 드라이버(200)는 IP(140)로부터 파라메터(Txdata_type)와 송신데이타를 동시에 전달받아, 상기 파라메터(Txdata_type)에 근거하여, 송신데이타 중에서 음성데이터는 음성용 큐(210)에 저장하고, 비음성데이터는 비음성용 큐(220)에 각각 구분하여 저장한다(s720,s730).
이와 동시에, 상기 파라메터(Txdata_type)에 따라서 음성데이터의 MAC 프레임 헤더를 MAC 송신부(300)의 음성용 헤더레지스터(310)에 기록하여 송신할 음성데이터가 있음을 MAC 송신부(300)에 알리고, 비음성데이터의 MAC 프레임 헤더는 MAC 하드웨어(300)의 비음성용 헤더레지스터(330)에 기록하여 송신할 비음성데이터가 있음을 알린다(s740,s750).
상기 MAC 드라이버(200)는 상기와 같은 송신데이타의 처리와 함께, 무선랜의 기능 중 결합(association), 탐색(scan) 등과 같은 데이타 관리 서비스를 매니지먼트 모듈(230)을 통해 수행한다.
다음으로, MAC 송신부(300)는 상기 음성용 또는 비음성용 헤더레지스터(310,330)가 상기 MAC 드라이버(200)에 의해 기록될 경우, 이를 송신할 데이터가 있음으로 인식하여, 데이터의 종류에 따라서, 음성데이터의 경우는 음성용 송신프로토콜 처리기(320)를, 비음성데이터의 경우는 비음성용 송신프로토콜 처리기(340)를 동작시켜 매체 접속 기회를 부여한다(S760,S770).
상기 두 송신 프로토콜 처리기(320,340)는 IEEE802.11의 규칙에 따라서, 백오프(back off), 확장 분배 채널 접속(EDCA), 데이터 재전송 등을 수행하는 것으로서, 각각 매체접속 기회를 얻으면, 상기 MAC 드라이버(200)로 송신 인터럽트를 발생시켜 해당 송신데이타를 송신피포(350)로 전송토록 한다. 즉, 상기 송신 인터럽트를 수신한 MAC 드라이버(200)는 전송된 인터럽트의 종류를 판단해서 해당하는 송신데이터의 MAC 프레임 바디를 상기 MAC 송신부(300)의 송신피포(350)에 기록한다(S780~S800). 즉, 상기 송신인터럽트가 음성용 송신프로토콜 처리기(320)에서 발생된 경우, 상기 음성용 큐(210)의 데이터를 송신피포(350)로 전달하고, 비음성용 송신프로토콜 처리기(340)로부터 발생된 비음성용 송신인터럽트인 경우, 비음성용 큐(220)의 데이터를 송신피포(350)로 전달시킨다.
그와 동시에, 상기 송신프로토콜처리기(320,340)가 매체 접속 기회를 얻은 순간부터, MAC 송신부(300)의 송신처리기(360)는 해당 헤더레지스터(310 또는 330)의 프레임 헤더와, 상기 송신피포(350)에 저장된 데이터 프레임을 멀티플렉싱하여, 순차적으로 송신하기 시작한다(S810). 상기와 같이 송신이 이루어지기 위해서, 음성용 또는 비음성용 송신프로토콜 처리기(320,340)는 도 9에 도시된 바와 같은 서비스 품질(QoS) 파라메터를 이용하여 매체접속제어를 수행함으로서, QoS를 보장한다.
상기 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 QoS를 처리하기 위해 사용하는 파라메터로서, 경합 윈도우(Contention Window, CW)의 최소/최대를 나타내는 CWmin, CWmax, 송신 슬롯 타임(slot time)을 결정하는 AIFSN(Arbitration inter-frame space number), 송신기회를 갖기 위한 최대 시간을 나타내는 파라메터 TXOP limit를 음성용과 비음성용으로 각각 2개씩 설정하여 사용한다. 즉, 상기 음성용 송신프로토롤 처리기(320)는 도 9의 음성용 파라메터 aCWmin_vo, aCWmax_vo, AIFSN_vo, TXOP_vo를 사용하며, 비음성용 송신 프로토콜 처리기(340)는 도 9의 비음성용 파라메터, aCWmin_nvo, aCWmax_nvo, AIFSN_nvo, TXOP_nvo를 사용하여 백오프 처리를 수행하며, 이때 백오프 알고리즘은 일반적으로 알려져 있는 IEEE802.11e 규격에 따른다.
상기 QoS 파라메터에 있어서, CWmin과 CWmax의 값은 IEEE802.11e 규격에 따라서, 음성용 파라메터가 비음성 파라메터보다 (CWmin+1)/2-1 ~ (CWmin+1)/4-1 정도 적은 값을 가지며, 이는 MAC 드라이버(200)에 의해 언제든지 변경가능하다.
또한, 송신 슬롯 타임을 결정하는 AIFSN과, 송신기회를 갖기 위한 최대 시간인 TXOP limit도 마찬가지로 음성용 파라메터가 빨리 채널을 얻을 수 있도록, 각각 설정되며, MAC 드라이버(200)에 의해 언제든지 변경 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 VoIP용 무선랜에서의 매체 접속 제어에 있어서, IEEE802.11e에서 권고한 EDCA 규칙을 지키면서, 음성과 같은 실시간 데이터와 비음성과 같은 비 실시간데이터간의 QoS를 보장하여 높은 품질의 통신을 할 수 있 으며, 하드웨어적으로 간단하게 구성되어 소형화 및 저전력 설계가 가능하며, 따라서 VoIP 폰과 같은 휴대용 장치에 적용될 수 있는 장점이 있다.

Claims (10)

  1. 응용프로그램에서 발생된 송신데이타를 우선순위에 따라 모뎀으로 제공하는 VoIP용 무선랜에서 통신품질을 보장하는 매체 접속 제어 장치에 있어서,
    상기 응용프로그램으로부터 전달된 송신데이타가 음성데이타인지 비음성데이타인지를 구분하는 커널부;
    무선랜의 데이터 서비스 관리 기능을 수행하면서, 상기 커널부에서 전달된 송신데이타를 음성 데이터와 비음성 데이터로 구분하여 두개의 큐에 저장하고, MAC 데이터 헤더를 MAC 송신부로 전송하여 송신할 송신데이터가 발생되었음을 알린 후, 그에 대하여 응답된 송신인터럽트 종류에 따라서 저장된 음성데이터 또는 비음성데이터를 MAC 송신부로 전달하는 MAC 드라이버부; 및
    상기 MAC 헤더의 전달을 통해 송신데이타가 발생되었음을 인식하고, 각각의 음성데이터와 비음성 데이터에 대해 음성데이타를 비음성 데이터보다 높은 우선순위로 MAC 프로토콜을 독립적으로 수행하여 매체 접속 기회를 먼저 얻는 데이터에 대해 상기 MAC 드라이버부에 송신인터럽트를 전송하고, 그 결과 전달된 음성데이타 혹은 비음성 데이터를 해당 헤더와 결합시켜 모뎀에 출력시키는 MAC 송신부를 포함하는 VoIP용 무선랜에서 통신품질을 보장하는 매체 접속 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 커널부는
    실시간 음성전송 및 통화를 위한 실시간 전송 프로토콜부(Real-time transport protocol : RTP)와, 고속으로 데이터를 전송하기 위한 규약인 사용자 데이터그램 프로토콜부(user datagram protocol : UDP)와, 전송계층에 해당하는 프로토콜로 오류정정 및 재전송을 지원하는 전송 제어 프로토콜부(transmission control protocol : TCP)와, IP 주소에 따라 다른 네트워크 간의 패킷 전송을 제어하기 위한 인터넷 프로토콜부(Internet Protocol : IP)를 포함하고, 음성데이타는 실시간 전송 프로토콜과 사용자 데이터그램 프로토콜을 통해 인터넷 프로토콜로 전달하며, 비음성 데이터는 사용자 데이터그램 프로토콜 또는 전송제어프로토콜을 통해 인터넷 프로토콜로 전달되는 것을 특징으로 하는 VoIP용 무선랜에서 통신품질을 보장하는 매체 접속 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 MAC 드라이버부는
    상기 커널부에서 구분된 음성데이타를 저장하는 음성용 큐와, 상기 커널부로부터 전달된 데이터중 비음성 데이터를 저장하는 비음성용 큐와, 무선랜의 데이터 서비스 관리 기능을 수행하는 매니지먼트 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 VoIP용 무선랜에서 통신품질을 보장하는 매체 접속 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 MAC 송신부는
    상기 MAC 드라이버부로부터 전달된 음성용/비음성용 송신데이타 각각의 MAC 데이터 프레임 헤더를 저장하는 음성용/비음성용 헤더레지스터;
    상기 음성용/비음성용 헤더레지스터에 MAC 데이터 프레임 헤더가 기록되 면, 이에 따라서 각각 음성용 데이터 및 비음성용 송신 데이터의 전송을 위한 우선순위에 따른 매체 접속 기회를 찾고, 매체 접속 기회를 얻으면 해당 데이터의 전송을 요청하는 송신인터럽트를 상기 MAC 드라이버부로 전달하는 음성용/비음성용 송신프로토콜처리기;
    상기 음성용/비음성용 송신프로토콜처리기에서 처리된 우선순위에 따라서 상기 MAC 드라이버부로부터 전달된 음성/비음성 데이터를 보관하며 입력순서에 따라 출력하는 송신피포; 및
    상기 음성용/비음성용 헤더레지스터에 기록된 헤더정보와 송신피포로부터 출력된 데이터 프레임을 조합하여 송신하는 송신처리기를 포함하는 VoIP용 무선랜에서 통신품질을 보장하는 매체 접속 제어 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 응용프로그램이 음성데이타인 경우 특정값을 IP 헤더의 서비스 타입 필드에 기록하도록 명령하고, 상기 인터넷 프로토콜부는 상기 서비스 타입 필드의 값을 이용하여, 음성데이타와 비음성데이타를 구분처리하는 것을 특징으로 하는 VoIP용 무선랜에서 통신품질을 보장하는 매체 접속 제어 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 커널부의 인터넷 프로토콜부는
    MAC 드라이버부로 송신데이타를 전달하도록 명령할 때, 송신데이타의 종류를 알리는 파라메터(Txdata_type)를 함께 전송하여, MAC 드라이버에서 송신데이타가 비음성 데이터인지 음성데이타인지 알 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 VoIP 용 무선랜에서 통신품질을 보장하는 매체 접속 제어 장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 음성용/비음성용 송신프로토콜 처리기는
    IEEE802.11의 규격에 따라 백오프, EDCA 규칙, 재전송을 수행하는 것을 특징으로 하는 VoIP용 무선랜에서 통신품질을 보장하는 매체 접속 제어 장치.
  8. 제 4 항에 있어서, 음성용/비음성용 송신프로토콜 처리기는 각각 매체 접근 기회를 얻기 위하여, 경합 윈도우(Contention Window, CW)의 최소/최대를 나타내는 CWmin, CWmax, 송신 슬롯 타임(slot time)을 결정하는 AIFSN, 송신기회를 갖기 위한 최대 시간을 나타내는 파라메터 TXOP limit로 이루어진 음성용/비음성용 QoS 파라메터를 사용하며,
    음성용 데이터가 비음성용 데이터보다 높은 우선순위를 갖도록 상기 음성용 QoS 파라메터와 비음성용 QoS 파라메터가 각각 설정되는 것을 특징으로 하는 VoIP용 무선랜에서 통신품질을 보장하는 매체 접속 제어 장치.
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 음성용/비음성용 헤더레지스터는
    지속/ID 정보, 프레임제어, 주소1 정보, 주소2 정보, 주소3 정보, 시퀀스제어정보, 주소4 정보, QoS 제어정보를 각각 저장하고, 상기 순서대로 헤더 정보가 출력되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 VoIP용 무선랜에서 통신품질을 보장하는 매체 접속 제어 장치.
  10. 제 4 항에 있어서, 상기 MAC 송신부는
    응용계층의 프로세서와 연결되는 호스트인터페이스;
    모뎀(modem)과 연결되는 PLCP 인터페이스;
    상기 음성용 헤더 레지스터를 포함하며, 음성용 송신데이타의 헤더영역을 처리하는 음성용 헤더 처리기;
    상기 비음성용 헤더레지스터를 포함하며, 비음성용 송신데이타의 헤더 영역을 처리하는 비음성용 헤더처리기;
    각각 상기 음성용/비음성용 송신프로토콜 처리기로서 기능하는 음성용/비음성용 송신코디네이터;
    상기 음성용/비음성용 송신코디네이터의 송신 프로토콜을 지원하여 백오프동작을 수행하는 백오프처리기;
    백오프처리기의 동작 기준을 제공하는 백오프카운트값을 각각 음성용/비음성용 데이터에 대하여 발생시키는 음성용/비음성용 랜덤발생기;
    송신 데이터 프레임의 PLCP 정보인 시그널(signal) 필드, 헤더(header) 길이, 데이터 옥테트(octet) 크기, PLCP Txservice, PLCP length time을 매체 접속 기회를 얻은 음성용/비음성용 송신코디네이터로부터 상기 PLCP 인터페이스로 전달하는 송신데이타 동기모듈;
    송신데이타의 프레임 몸체영역을 순차적으로 입출력하는 송신피포;
    상기 송신처리기로서 기능하는 먹스 & 데이터펌프 모듈;
    Access Point(AP)로부터 송신된 비콘프렘임을 입력받아 시간 동기를 맞추기 위한 TSF 타이머; 및 음성 및 비음성 송신데이터의 시작, 송신 성공, 그리고 송신 실패를 MAC 드라이버에 알려주는 DMA & 인터럽트 처리기를 포함하는 하드웨어 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 VoIP용 무선랜에서 통신품질을 보장하는 매체 접속 제어 장치.
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