JP2004282740A - 通信システムのパケット伝送装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 異なる目的地アドレスを有するパケットの集合問題を解決し、ＱｏＳを支援する装置及び方法を提供する。
【解決手段】 通信システムのパケット伝送方法は、上位階層からサービス品質情報及びデータ率情報を受信する過程と、下位階層から無線端末のチャネル状態情報を受信する過程と、前記受信した情報によって集合パケットを生成して媒体アクセス制御階層に伝送する過程と、を含む。
【選択図】 図３

Description

本発明は、通信システムのパケットデータ伝送方法及び装置に関し、特に、パケットデータの集合伝送装置及び方法に関する。
一般的に、通信システムのパケットデータ伝送は、下位階層の伝送媒体を通じてデータのみを伝送するのではなく、媒体アクセス制御(Media Access Control: ＭＡＣ)階層において伝送制御のためのデータの前方にヘッダ(header)情報を追加する。さらに、連結制御、フロー制御などの付加的な機能のために別途のフレームを使用するか、フレームに新しいアドレスを割り当てて前記付加的な機能を具現する。
さらに、プロトコルの特性によって、ある程度の遊休時間区間(idle time)を使用することもある。例えば、ＣＳＭＡ(Carrier Sense Multiple Access)を使用するＩＥＥＥ ８０２．１１ ＭＡＣプロトコルの場合、データを伝送する前に、ＤＩＦＳ(Distributed Inter Frame Space)またはバックオフ(back-off)などの遊休時間区間を利用してフレーム間の衝突を防止し、データの伝送後は、ＳＩＦＳ(Short Inter Frame Spacing)以後にＡＣＫを受信する方法を使用する。
ＭＡＣプロトコル１０は、図１に示すように、データ１４を伝送するためにある程度のオーバーヘッド(overhead)１２が必要である。しかしながら、このオーバーヘッドは、 ＭＡＣ階層のデータ処理量(throughput)の低下の原因になる。このようなオーバーヘッドを最小限の長さに維持するために、ヘッダ圧縮(Header Compression)及びパケット集合(Aggregation)方法を利用する。
ヘッダ圧縮は、ＩＰｖ６においてアドレスのために割り当てられるフィールドの長さの拡大及びオプションフィールドの追加によってヘッダのサイズ自体が大きくなることを補償するために利用される。
パケット集合方法は、伝送パケットの長さを長くしてデータ処理量を高めるために適用される。同一の長さのオーバーヘッドを有する時、伝送パケットの長さが短い時より長い時の処理量が良好である。
図２は、従来の技術によるパケット集合方法を示す図である。
図２を参照すると、一般的に、データ“１”１８及びデータ“２”２０を伝送するために、それぞれのパケット２２に同一のサイズのオーバーヘッド１６が付加されて伝送される。この時、パケット集合伝送方法を適用すると、データ“１”１８及びデータ“２”２０が１つのパケット２４に統合され、オーバーヘッド２６は一回のみ付加されて伝送される。従って、省略されたオーバーヘッド区間だけ資源が節約される。
しかしながら、従来の技術によるパケット集合伝送は、以下のような問題点がある。
まず、伝送しようとするパケットの目的地アドレス(Destination Address)が同一である時のみに集合伝送が可能である。異なる目的地アドレスを有するパケットを集合してマルチキャスト(Multicast)またはブロードキャスト(Broadcast)アドレスを利用して伝送する場合、ＡＣＫを受信することができないので、信頼性のある通信を保障することができない。
次に、従来の技術によるパケット集合伝送は、サービス品質(Quality of Service: ＱｏＳ)特性を提供することができない。ＱｏＳ特性の資源が必要であるパケットは、保持されるべきである遅延及びジッター(jitter)などの特性値が同一であるので、順次なパケット集合は、このような特性を保持することができない。
従って、本発明は、前述したような問題点を解決するために案出され、本発明の目的は、異なる目的地アドレスを有するパケットの集合問題を解決し、ＱｏＳを支援する装置及び方法を提供することにある。
このような目的を達成するための本発明による通信システムのパケット伝送方法は、上位階層からサービス品質情報及びデータ率情報を受信する過程と、下位階層から無線端末のチャネル状態情報を受信する過程と、前記受信した情報によって集合パケットを生成して媒体アクセス制御階層に伝送する過程と、を含む。
本発明は、異なる目的地アドレスを有するパケットの集合問題を解決し、ＱｏＳも支援できるという利点がある。
さらに本発明は、伝送される各セッションのＱｏＳパラメータを考慮して同一の特性を有するパケットをグループ化してから集合を適用するので、ＭＡＣ階層のＱｏＳスケジューラが上位階層の集合による複雑度がない。
本発明による集合技法は、オーバーヘッドを減少させるので、ＭＡＣの伝送処理量を増加させる。信頼性のあるチャネルを有する無線端末のためのマルチキャスト集合は、オーバーヘッドを減少させ、Ｎｏ-ＡＣＫ政策使用して処理量を増加させる。この集合政策は、ＭＡＣプロトコルの上位階層に存在するので、ソフトウェア的に具現されることができ、短い期間に低い費用による開発が可能になる。
以下、本発明の好適な一実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明確にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。
本発明は、通信システムにおいてフレームの生成／伝送方法及び装置に関する。
本発明の原理は、図３に示すようなパケット生成装置によって提供される。図３を参照すると、集合モジュール(Aggregation Module)３００は、上位階層３１０から受信されるパケットを集合してＭＡＣ階層３３０に伝送する。ここで、集合モジュール３００は、集合に対する全ての判断、生成及び処理を遂行する。さらに、集合モジュール３００は、上位階層３１０からＱｏＳセッション(session)情報及びバッファの状態情報を受信し、前記受信された情報に基づいて把握できるデータ率(date rate)情報を取得し、ＭＡＣ階層３３０から無線端末のチャネル状態情報を受信する。前記集合モジュール３００は、前記情報に基づいてパケットを集合し、前記情報に基づいて生成された集合パケットをＭＡＣ階層３３０に伝送する。
本発明は、異なる目的地アドレスを有するパケットの集合問題を解決し、ＱｏＳも支援するために、マルチキャスト集合パケットとユニキャスト集合パケットに区分される集合パケット概念を導入する。
図４は、本発明の実施形態によるマルチキャスト集合パケットの構成を示す図である。
図４を参照すると、マルチキャスト集合パケット３３２は、異なる目的地アドレス３３６を有するパケット３３４を１つのマルチキャストパケットに集合したものである。従って、目的地アドレスは、マルチキャストアドレス(Multicast address)３４０になり、何個のデータが集合されているかを示すカウント(count)部分を有する。データ部分は、パケットの目的地アドレス３３６、データ長さ３３８及び個々のパケット３３４のデータからなる複数のパケット情報を含む。
図５は、本発明の実施形態によるユニキャスト集合パケットの構成を示す図である。
図５を参照すると、ユニキャスト集合パケット３４２は、同一の目的地アドレス３４６を有する複数のパケット３４４を１つのユニキャストパケットに集合したものである。従って、ユニキャスト集合パケット３４２は、目的地アドレスが必要でないという点以外は前記マルチキャスト集合パケット３４０と同一の形態を有する。
図６は、図３に示す集合モジュールの動作を示す図である。
図６を参照すると、上位階層３１０から集合モジュール３００にダウンロードされる情報は、各セッション別のＱｏＳパラメータ６２０であり、下位階層から受信される情報は、各無線端末のチャネル状態６４０である。集合モジュール３００は、キュー(Queue)６１０からデータ率を受信し、上位階層３１０及び下位階層から受信した情報に基づいて端末状態テーブル情報(Station_Status_table)６３０を生成してパケット分類モジュール(Classification Module)６００に提供する。前記分類モジュール６００は、予め設定された方法によってマルチキャストパケットまたはユニキャストパケットを生成して下位階層に伝送する。
図７は、図６に示す分類モジュール６００の詳細構成を示す図である。
図７を参照すると、パケット分析器７１０は、端末状態テーブル情報６３０及びデータ率に基づいてキュー６１０に貯蔵されたパケットをパラメータ化して集合分析器７３０に伝送する。集合分析器７３０は、前記パケット分析器７１０から受信した情報を利用してパケットをどのように集合するかを判断してグループ化する。それぞれのグループ化したパケットは、集合分析器７３０の制御信号によってマルチキャスト集合パケット生成器７５０またはユニキャスト集合パケット生成器７６０に伝達される。つまり、集合分析器７５０は、パケットの集合方式を決定する。
まず、同一のＱｏＳ政策のパケットは、全部同一のグループに含まれることができ、全ての集合政策に適用されることができる。そのうち、信頼性のある伝送が保障される無線チャネル状態を有する無線端末のためのパケットは、マルチキャスト集合政策を使用することができ、そうでないパケットは、ユニキャスト集合政策に従う。
集合パケット生成器は、マルチキャスト集合パケット生成器７５０及びユニキャスト集合パケット生成器７６０から構成され、前記集合分析器の決定によってマルチキャスト集合パケットまたはユニキャスト集合パケットを生成する。つまり、マルチキャスト集合パケット生成器７５０及びユニキャスト集合パケット生成器７６０は、図４及び図５に示す形態のクループ化したパケットを集合する。図６及び図７に示すように、マルチキャスト集合は、Ｎｏ-ＡＣＫポリシーによってＭＡＣ階層に伝送され、ユニキャスト集合は、ＡＣＫポリシーによってＭＡＣ階層に伝送される。マルチキャスト集合パケットは、信頼性のある伝送ができる無線端末のみに伝送されるので、Ｎｏ-ＡＣＫポリシーによって伝送しても信頼性のある伝送を保障する。
図８は、本発明の実施形態によって無線端末が無線接続ノードにパケットを伝送する場合を示す図である。
図８は、ＩＥＥＥ ８０２．１１無線端末(station: ＳＴＡ)７０２が無線接続ノード(ACCESS POINT: ＡＰ)７０４にパケットを伝送する例を示す。無線端末７０２は、パケットの目的地アドレスと関係なく無条件で無線接続ノード７０４に伝送するようになっているので、全てのパケットは、ユニキャスト集合技法を適用して伝送される。
図９は、本発明の実施形態による無線端末における集合パケット送受信動作を示す図である。
図９を参照すると、応用プログラム９１０は、伝送データを生成する。生成された伝送データは、バッファ管理器９２０に貯蔵され、集合モジュール９３０によって集合される。集合モジュール９３０は、バッファの状態に基づいてＭＡＣ階層のＭＡＸ＿ＦＲＡＭＥ＿ＳＩＺＥだけパケットを集合して伝送する。フレーム生成器９４０は、集合パケットにヘッダを付加し、ヘッダが付加された集合パケットは、フレーム伝送部９５０によって接続ノード７０４に伝送される。
パケット受信の場合、フレーム受信部９９０、フレーム分析部９８０、集合分析器９７０、及びバッファ管理器９６０を通じて受信される。
図１０は、本発明の実施形態によって無線接続ノードが無線端末にパケットを伝送する場合を示す図である。
無線接続ノード７０４は、チャネル状態によって信頼性のあるチャネルが保障される無線端末にはマルチキャスト集合技法を適用し、そうでない無線端末にはユニキャスト集合技法を適用する。
図１１は、本発明の実施形態による無線接続ノードにおける集合パケットの送受信動作を示す図である。
図１１を参照すると、ブリッジモジュール(Bridging module)１１００は、伝送データを生成する。生成された伝送データは、バッファ管理器１１１０に貯蔵され、集合モジュール１１２０によって集合される。集合モジュール１１２０は、バッファの状態に基づいてＭＡＣ階層のＭＡＸ＿ＦＲＡＭＥ＿ＳＩＺＥだけパケットを集合して伝送する。フレーム生成器１１３０は、集合パケットにヘッダを付加し、ヘッダが付加された集合パケットは、フレーム伝送部１１４０によって接続ノードに伝送される。無線接続ノードは、各無線端末のチャネル情報を必要とするので、フレームが受信される度に各フレームのアドレス及びチャネル状態を端末(station)情報管理器１１５０に貯蔵し、これを集合モジュール１１２０に提供する。集合モジュール１１２０は、この情報に基づいてユニキャスト集合及びマルチキャスト集合技法を適用して無線端末にパケットを伝送する。
パケット受信の場合、フレーム受信部１１９０、フレーム分析部１１８０、集合分析器１１７０及びバッファ管理器１１６０を通じて受信され、フレーム分析部１１８０は、フレームが受信される度に各フレームのアドレス及びチャネル状態を端末情報管理器１１５０に貯蔵する。
以上、本発明を具体的な一実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲は前述の一実施形態によって限られるべきではなく、本発明の範囲内で様々な変形が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである
一般的なパケットデータのフレーム構造を説明するための図。 従来の技術によるパケット集合方法を示す図。 本発明の実施形態によるパケット集合過程を説明するための図。 本発明の実施形態によるマルチキャスト集合パケットの構成を示す図。 本発明の実施形態によるユニキャスト集合パケットの構成を示す図。 図３に示す集合モジュールの動作を示す図。 図６に示す分類分類モジュールの詳細構成を示す図。 本発明の実施形態によって無線端末が無線接続ノードにパケットを伝送する場合を示す図。 本発明の実施形態による無線端末における集合パケット送受信動作を示す図。 本発明の実施形態によって無線接続ノードが無線端末にパケットを伝送する場合を示す図。 本発明の実施形態による無線接続ノードにおける集合パケットの送受信動作を示す図。
符号の説明
３００ 集合モジュール
３１０ 上位階層
３３０ ＭＡＣ階層
３３２ マルチキャスト集合パケット
３３４ パケット
３３６ 目的地アドレス
３４０ マルチキャストアドレス
６００ 分類モジュール
６１０ キュー
６２０ ＱｏＳパラメータ
６３０ 端末状態テーブル情報
７１０ パケット分析器
７３０ 集合分析器
７５０ マルチキャスト集合パケット生成器
７６０ ユニキャスト集合パケット生成器

Claims (10)

  1. 通信システムのパケット伝送方法において、
    上位階層からサービス品質情報及びデータ率情報を受信する過程と、
    下位階層から無線端末のチャネル状態情報を受信する過程と、
    前記受信した情報によって集合パケットを生成して媒体アクセス制御階層に伝送する過程と、
    を含むことを特徴とする方法。
  2. 前記集合パケットを生成する過程は、
    無線端末のチャネル状態情報及びデータ生成率によってキューに貯蔵されたパケットをパラメータ化する段階と、
    前記パラメータ化した情報を利用してパケットをグループ化し、予め設定された集合方式によって集合パケットを生成する段階と、
    前記生成された集合パケットを媒体アクセス制御階層に伝送する段階と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. サービス品質情報が同一であるパケットは、同一のグループにグループ化されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 前記予め設定された集合方式は、
    信頼性のある無線チャネル状態を有する無線端末のためのパケットに対してはマルチキャスト集合方式を利用することを特徴とする請求項２に記載の方法。
  5. 前記集合パケットは、
    マルチキャストアドレス情報及び集合されたデータの個数情報を有する制御情報領域、及び目的地アドレス情報、データ長さ情報、及びデータを有する複数のデータ領域を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  6. 通信システムのパケット伝送装置において、
    サービス品質情報及びデータ率情報を提供する上位階層ディバイスと、
    無線端末のチャネル状態情報を提供する下位階層ディバイスと、
    前記提供された情報によって集合パケットを生成して下位階層に伝送する集合モジュールと、
    を含むことを特徴とする装置。
  7. 前記集合モジュールは、
    無線端末のチャネル状態情報及びデータ生成率によってキューに貯蔵されたパケットをパラメータ化するパケット分析器と、
    前記パラメータ化した情報を利用してパケットをグループ化し、予め設定された集合方式によってパケットのマルチキャスト集合またはユニキャスト集合を決定する集合分析器と、
    前記集合分析器の決定によって、マルチキャスト集合パケットまたはユニキャスト集合パケットを生成する集合パケット生成器と、を備えることを特徴とする請求項６に記載の装置。
  8. サービス品質情報が同一であるパケットは、同一のグループにグループ化されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
  9. 前記予め設定された集合方式は、
    信頼性のある無線チャネル状態を有する無線端末のためのパケットに対してはマルチキャスト集合方式を利用することを特徴とする請求項６に記載の装置。
  10. 前記集合パケットは、
    マルチキャストアドレス情報及び集合されたデータの個数情報を有する制御情報領域、及び目的地アドレス情報、データ長さ情報、及びデータを有する複数のデータ領域を含むことを特徴とする請求項６に記載の装置。

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