KR101103077B1

KR101103077B1 - 송신장치, 중계장치, 수신장치 및 그 프레임 송신방법, 중계방법, 수신방법

Info

Publication number: KR101103077B1
Application number: KR1020100021284A
Authority: KR
Inventors: 장재신
Original assignee: 인제대학교 산학협력단
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2012-01-06
Also published as: KR20110101920A

Abstract

중간 노드를 통해 상대 노드로 프레임을 전송하는 송신 장치가 개시된다. 송신 장치는, 프레임을 송수신하기 위한 데이터 송수신부, 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 임계 시간을 카운팅하는 타이머, 중간 노드가 상대 노드로 데이터 프레임을 전송하는지 여부를 감지하는 감지부 및 중간 노드로 데이터 프레임을 전송하며, 데이터 프레임 전송 후 타이머에 의해 카운팅되는 제1 임계 시간 종료 전까지 감지부에 의해 데이터 프레임 전송이 감지되지 않는 경우 데이터 프레임 전송이 실패하였다고 판단하고 제1 임계 시간의 기설정된 배수의 시간을 재카운팅하여 중간 노드에 상기 데이터 프레임을 재전송하도록 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 따라 채널 경쟁에 의한 전송 오류를 개선할 수 있으며, 열악한 무선채널 환경에서 시스템 처리량을 개선시킬 수 있게 된다.

Description

송신장치, 중계장치, 수신장치 및 그 프레임 송신방법, 중계방법, 수신방법{Transmitting apparatus, relaying apparatus, receiving apparatus, transmitting method, relaying method, and receiving method thereof}

본 발명은 송신장치, 중계장치, 수신장치 및 그 프레임 송신방법, 중계방법, 수신방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 협력 통신용 MAC 프로토콜에 기반한 송신장치, 중계장치, 수신장치 및 그 프레임 송신방법, 중계방법, 수신방법에 관한 것이다.

제한된 대역폭과 열악한 채널환경 등 유선망에 비해 열악한 조건을 안고 있는 무선통신분야에서도 그동안 눈부신 발전을 거듭하여 4세대 이동통신시스템에서는 최고 1Gbps까지 제공하고 있다.

그러나 이동통신망에서 단말기가 셀 경계지역에 위치해 있거나 또는 Ad Hoc 네트워크(참고문헌 1: IETF MANET Working Group. Available from: http://www.ietf.org/html .charters/manet-charter.html.)에서 통신을 수행하는 두 노드와의 거리가 멀거나 페이딩 등에 의해 잠시 채널상태가 악화되었을 경우에 발생하는 전송오류를 해결하는 문제는 여전히 풀어야 할 숙제이다.

또한, 이동통신시스템에서는 셀 경계지역에서의 전송품질을 개선하기 위해 중계기를 사용하고 있지만, Ad Hoc 네트워크와 같이 단말기 이동성에 의해 망구조가 가변인 환경에서는 일반 중계기를 사용하여 열악한 무선채널문제를 해결할 수 없다.

먼저, 참고문헌 2(G. Holland, N. Vaidya, and P. Bahl, “A rate-adaptive MAC protocol for multi-hop wireless networks”, in Proc. of ACM/IEEE MOBICOM, Italy, June 2001.)에서는 무선 랜에서 링크 어뎁테이션을 사용할 수 있는 MAC 헤더 규격과 절차에 대해서 기술한 RBAR (receiver-based auto rate) 기법을 제안하였다. 특히 본 논문의 관련연구동향에서 기술할 기존 협력통신용 MAC 프로토콜들도 모두 RBAR 기법에 기반을 두고 제안되었으며, 성능분석 결과 비교를 통해서 협력통신을 사용하지 않은 경우 대비 어느 정도 성능이 개선되는지 판단할 기준 잣대로서 널리 사용되고 있다.

한편, 협력통신용 MAC 프로토콜에 대한 연구도 많이 진행되었는데, 우선 RBAR 기법에 기반을 두고 기존 무선 랜 표준을 최소로 변경하면서 협력통신을 지원할 수 있는 CMAC 기법이 제안되었다(참고문헌 3: Sai Shankar N, Chun-Ting Chou, and Monisha Ghosh, “Cooperative communication MAC (CMAC) - A new MAC protocol for next generation wireless LANs,”in Proc. of IEEE Int. Conf. on Wireless Networks, Communications and Mobile Computing, Hawaii, June 2005. 참조). 이 연구에서는 두 노드 사이에서 전송오류가 발생하였을 때 재전송하는 절차와 또 CMAC과 채널코딩 기법을 통합한 FCMAC 기법도 제안하였다.

참고문헌 4(H. Zhu and G. Cao, “rDCF: A relay-enabled medium access control protocol for wireless Ad Hoc Networks,”IEEE Trans. on Mobile Computing, Vol. 5, No. 9, pp. 1201~1214, September 2006.)에서는 기존 DCF 기법을 협력통신용으로 확장한 rDCF (relay DCF) 기법을 제안하였는데, 여기에는 중간 노드를 선정하는 절차와 협력통신을 지원하기 위해 기존 DCF에서 변경되는 제어프레임들을 설명하고 (RRTS1, RRTS2, RCTS), 이 제어프레임들을 사용하여 송신 노드, 수신 노드 그리고 중간 노드 사이에서 프레임을 전송하는 절차에 대해서 기술하였다.

참고문헌 5(P. Liu, Z. Tao, S. Narayanan, T. Korakis, and S. S. Panwar, “CoopMAC: A cooperative MAC for wireless LANs,”IEEE JSAC, Vol. 25, No. 2, pp. 340 ~ 353, 2007.)에서는 CoopMAC 기법을 제안하였는데, 이 기법은 rDCF 기법과 매우 유사하지만 중간 노드를 선정하는 기준을 수학식으로 깔끔하게 나타낸 점이 눈에 띈다.

또한, 참고문헌 6(K. Tan, Z. Wan, H. Zhu and J. Andrian, “CODE: Cooperative medium access for multi-rate wireless Ad Hoc network,”in Proc. of IEEE SECOND, 2007.)에서는 채널경쟁단계에서 수신 다이버시티 이득을 얻기 위해 기존 rDCF 기법을 확장한 것으로, 기존에는 제어프레임을 사용하여 삼각형 형태의 핸드세이크를 수행하던 절차를 다이아몬드 형태의 핸드세이크로 변경하였다.

이제까지 연구결과를 살펴보면 모두 채널경쟁단계에서 충돌에 의한 오류는 발생하지만 열악한 무선채널에 의한 전송오류는 발생하지 않는다고 가정하고 성능평가를 수행하였으며, 각 연구에서 제안한 기법들은 모두 RBAR 기법과 성능을 비교하였다. 한편 참고문헌 7(장재신, “Ad Hoc 네트워크에서 Cooperative MAC 프로토콜에 관한 연구,”한국해양정보통신학회논문지, 제13권 8호, pp. 1561~1570, 2009년 8월), 참고문헌 8(장재신, “네트워크 코딩 기능을 갖춘 협력통신용 MAC 프로토콜에 관한 연구,”한국해양정보통신학회논문지, 제13권 9호, pp. 1819~1828, 2009년 9월)에서는 채널경쟁단계에서 충돌에 의한 오류 뿐만 아니라 열악한 무선채널에 의한 전송오류가 발생하는 환경에서 새로운 협력통신용 MAC 프로토콜을 제안하였다.

먼저 참고문헌 7에서는 채널경쟁단계에서 수신 다이버시티 효과를 얻으면서 복잡도는 rDCF와 동등한 수준을 달성하는 것을 목표로 CO-MAC 프로토콜을 제안하고 성능평가를 수행하였다. 또 참고문헌 8에서는 협력통신용 MAC 프로토콜과 네트워크 코딩 개념을 결합한 NC-MAC 프로토콜을 제안하고 성능평가를 수행하였으며, rDCF 기법 대비 네트워크 코딩 이득이상으로 성능이 증가함을 보였다.

하지만, 상술한 종래 기술에 의하더라도 채널 경쟁에 의한 전송 오류 및 열악한 무선 채널 환경에서 과도한 시스템 처리량의 문제는 여전히 개선될 필요성이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 채널 오류에 강한 협력 통신용 MAC 프로토콜에 기반한 송신장치, 중계장치, 수신장치 및 그 프레임 송신방법, 중계방법, 수신방법을 제공함에 있다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 중간 노드를 통해 상대 노드로 프레임을 전송하는 송신 장치는, 프레임을 송수신하기 위한 데이터 송수신부, 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 임계 시간을 카운팅하는 타이머, 상기 중간 노드가 상기 상대 노드로 데이터 프레임을 전송하는지 여부를 감지하는 감지부 및 상기 중간 노드로 상기 데이터 프레임을 전송하며, 상기 데이터 프레임 전송 후 상기 타이머에 의해 카운팅되는 제1 임계 시간 종료 전까지 상기 감지부에 의해 상기 데이터 프레임 전송이 감지되지 않는 경우 상기 데이터 프레임 전송이 실패하였다고 판단하고 상기 제1 임계 시간의 기설정된 배수의 시간을 재카운팅하여 상기 중간 노드에 상기 데이터 프레임을 재전송하도록 제어하는 제어부를 포함한다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 노드로부터 수신된 프레임을 상대 노드로 전송하는 중계 장치는, 프레임을 송수신하기 위한 데이터 송수신부, 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 임계 시간을 카운팅하는 타이머, 상기 상대 노드가 상기 송신 노드로 ACK 프레임을 전송하는지 여부를 감지하는 감지부, 상기 송신 노드로부터 수신된 상기 데이터 프레임을 상기 상대 노드로 전달하며, 상기 데이터 프레임 전달 후 상기 타이머에 의해 카운팅되는 제2 임계 시간 종료 전까지 상기 감지부에 의해 상기 ACK 프레임 전송이 감지되지 않는 경우 상기 데이터 프레임 전송이 실패하였다고 판단하고 상기 제2 임계 시간의 기설정된 배수의 시간을 재카운팅하여 상기 상대 노드에 해당 데이터 프레임을 재전송하도록 제어하는 제어부를 포함한다.

또한, 상기 감지부는, 상기 타이머에 의해 카운팅되는 제3 임계 시간 종료 전까지 상기 상대 노드가 상기 송신 노드로 CCTS(cooperative Clear to send) 프레임을 전송하는지를 감지하며, 상기 제어부는, 상기 송신 노드로부터 수신한 프레임이 CRTS(cooperative Request to send) 제어 프레임인 경우, 상기 상대 노드에 ARTS(acknowledge RTS) 프레임을 전송하고, 상기 ARTS 프레임 전송 후 상기 감지부에 의해 상기 CCTS 프레임 전송이 감지되지 않는 경우 상기 ARTS 프레임 전송이 실패하였다고 판단하고, 상기 제3 임계 시간의 기설정된 배수의 시간을 재카운팅하여 상기 상대 노드에 상기 ARTS 프레임을 재전송할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 중간 노드를 통해 송신 노드로부터 프레임을 수신하는 수신 장치는, 프레임을 송수신하기 위한 데이터 송수신부, 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 임계 시간을 카운팅하는 타이머, 상기 송신 노드가 상기 중간 노드로 데이터 프레임을 전송하는지 여부를 감지하는 감지부, 수신된 프레임이 ARTS 프레임인 경우, 상기 송신 노드에 CCTS 프레임을 전송하고, 상기 CCTS 프레임 전송 후 상기 타이머에 의해 카운팅되는 제4 임계 시간 종료 전까지 상기 감지부에 의해 상기 CCTS 프레임 전송이 감지되지 않는 경우 상기 CCTS 프레임 전송이 실패하였다고 판단하고, 상기 제4 임계 시간의 기설정된 배수의 시간을 재카운팅하여 상기 송신 노드에 상기 CCTS 프레임을 재전송하도록 제어하는 제어부를 포함한다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 중간 노드를 통해 상대 노드로 프레임을 전송하는 송신 장치의 프레임 전송 방법은, 상기 중간 노드로 상기 데이터 프레임을 전송하는 단계, 상기 데이터 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 제1 임계 시간을 카운팅하는 단계, 상기 제1 임계 시간 종료 전까지 상기 중간 노드에서 상기 상대 노드로 상기 데이터 프레임을 전송하는지 여부를 감지하는 단계, 상기 데이터 프레임 전송이 감지되지 않는 경우 상기 데이터 프레임 전송이 실패하였다고 판단하는 단계 및 상기 제1 임계 시간의 기설정된 배수의 시간을 재카운팅하여 상기 중간 노드에 상기 데이터 프레임을 재전송하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 노드로부터 수신된 프레임을 상대 노드로 전달하는 중계 장치의 프레임 전달 방법은, 상기 송신 노드로부터 수신된 프레임이 데이터 프레임인지 CRTS 제어 프레임인지 판단하는 단계, 상기 수신된 프레임이 데이터 프레임인 경우 상기 데이터 프레임을 상기 상대 노드로 전달하고, 상기 송신 노드로부터 수신한 프레임이 CRTS 제어 프레임인 경우 상기 상대 노드에 ARTS 프레임을 전송하는 단계, 상기 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 제2 임계 시간을 카운팅하는 단계, 상기 제2 임계 시간 종료 전까지 상기 상대 노드에서 상기 송신 노드로 상기 데이터 프레임에 대한 ACK 프레임 또는 상기 ARTS 프레임에 대한 CCTS 프레임을 전송하는지 여부를 감지하는 단계, 상기 ACK 프레임 또는 상기 CCTS 프레임 전송이 감지되지 않는 경우 상기 데이터 프레임 또는 상기 ARTS 프레임 전송이 실패하였다고 판단하는 단계 및 상기 제2 임계 시간의 기설정된 배수의 시간을 재카운팅하여 상기 상대 노드에 해당 데이터 프레임 또는 ARTS 프레임을 재전송하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 중간 노드를 통해 송신 노드로부터 프레임을 수신하는 수신 장치의 프레임 수신 방법은, 수신된 프레임이 데이터 프레임인지 ARTS 프레임인지 판단하는 단계, 상기 수신된 프레임이 데이터 프레임인 경우 상기 송신 노드에 ACK 프레임을 전송하고, 상기 수신된 프레임이 ARTS 프레임인 경우 상기 송신 노드에 CCTS 프레임을 전송하는 단계, 상기 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 제3 임계 시간을 카운팅하는 단계, 상기 제3 임계 시간 종료 전까지 상기 송신 노드에서 상기 중간 노드로 데이터 프레임을 전송하는지 여부를 감지하는 단계, 상기 데이터 프레임 전송이 감지되지 않는 경우, 상기 CCTS 프레임 전송이 실패하였다고 판단하는 단계 및 상기 제3 임계 시간의 기설정된 배수의 시간을 재카운팅하여 상기 송신 노드에 상기 CCTS 프레임을 재전송하는 단계를 포함한다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 노드, 중간 노드 및 상대 노드를 포함하는 통신 시스템의 프레임 송수신 방법은, 송신 노드가 중간 노드로 CRTS 제어 프레임을 전송하고, 상대 노드로부터 CCTS 프레임을 수신하는 단계, 상기 CCTS 프레임을 수신한 상기 송신 노드가 상기 데이터 프레임을 상기 중간 노드에 전송하고, 상기 데이터 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 제1 임계 시간을 카운팅하는 단계, 상기 송신 노드가 상기 제1 임계 시간 종료 전까지 상기 중간 노드에서 상기 상대 노드로 상기 데이터 프레임을 전송하는지 여부를 감지하는 단계, 상기 데이터 프레임 전송이 감지되지 않는 경우 상기 데이터 프레임 전송이 실패하였다고 판단하는 단계 및 상기 제1 임계 시간의 기설정된 배수의 시간을 재카운팅하여 상기 중간 노드에 상기 데이터 프레임을 재전송하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 중간 노드가 상기 송신 노드로부터 수신된 프레임이 데이터 프레임인지 CRTS 제어 프레임인지 판단하는 단계, 상기 수신된 프레임이 데이터 프레임인 경우 상기 데이터 프레임을 상기 상대 노드로 전달하고, 상기 송신 노드로부터 수신한 프레임이 CRTS 제어 프레임인 경우 상기 상대 노드에 ARTS 프레임을 전송하는 단계, 상기 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 제2 임계 시간을 카운팅하는 단계, 상기 제2 임계 시간 종료 전까지 상기 상대 노드에서 상기 송신 노드로 상기 데이터 프레임에 대한 ACK 프레임 또는 상기 ARTS 프레임에 대한 CCTS 프레임을 전송하는지 여부를 감지하는 단계, 상기 ACK 프레임 또는 상기 CCTS 프레임 전송이 감지되지 않는 경우 상기 데이터 프레임 또는 상기 ARTS 프레임 전송이 실패하였다고 판단하는 단계 및 상기 제2 임계 시간의 기설정된 배수의 시간을 재카운팅하여 상기 상대 노드에 해당 데이터 프레임 또는 ARTS 프레임을 재전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 상대 노드가 상기 중간 노드로부터 수신된 프레임이 데이터 프레임인지 ARTS 프레임인지 판단하는 단계, 상기 수신된 프레임이 데이터 프레임인 경우 상기 송신 노드에 ACK 프레임을 전송하고, 상기 수신된 프레임이 ARTS 프레임인 경우 상기 송신 노드에 CCTS 프레임을 전송하는 단계, 상기 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 제3 임계 시간을 카운팅하는 단계, 상기 제3 임계 시간 종료 전까지 상기 송신 노드에서 상기 중간 노드로 데이터 프레임을 전송하는지 여부를 감지하는 단계, 상기 데이터 프레임 전송이 감지되지 않는 경우, 상기 CCTS 프레임 전송이 실패하였다고 판단하는 단계 및 상기 제3 임계 시간의 기설정된 배수의 시간을 재카운팅하여 상기 송신 노드에 상기 CCTS 프레임을 재전송하는 단계를 포함한다.

이에 따라 채널 경쟁에 의한 전송 오류를 개선할 수 있으며, 열악한 무선채널 환경에서 시스템 처리량을 개선시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 협력 통신용 MAC 프로토콜에 따른 전반적인 동작절차를 설명하기 위한 스퀀스도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 중계 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 노드에서 수행하는 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 중간 노드에서 수행하는 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 노드에서 수행하는 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8 내지 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 RCO-MAC 프로토콜의 성능을 설명하기 위한 도면들이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 협력 통신용 MAC 프로토콜에 따른 전반적인 동작절차를 설명하기 위한 스퀀스도이다.

본 발명에 따른 RCO-MAC (reliable cooperative MAC) 프로토콜은 기존 DCF 기법에 기반을 두고 설계될 수 있다.

최근 무선통신 품질을 개선하는 방법으로 협력통신(cooperative communications) 개념이 연구되고 있다. 협력통신이란 링크 어뎁테이션을 사용하는 환경에서 두 노드 간의 채널환경이 급속히 나빠졌을 때 전송경로 상에서 두 노드 사이에 위치한 중간 노드를 사용하여 송신 노드와 중간 노드, 그리고 중간 노드와 상대 노드 사이의 전송경로 품질을 개선시키는 통신방법이다(참고문헌 9: A. Nosratinia, T. E. Hunter, and A. Hedayat, “Cooperative communication in wireless networks,”IEEE Commun. Mag., Vol. 42, No. 10, pp. 74-89, Oct. 2004. 참조).

협력통신용 MAC 프로토콜은 OSI 통신모델을 기준으로 제2 계층인 데이터링크 계층에 해당되며, 지금까지는 무선 랜 프로토콜인 IEEE 802.11 DCF 프로토콜(참고문헌 10: IEEE Std 802.11-1997, Part 11: Wireless LAN medium access control (MAC) and physical layer (PHY) specifications, June 1997.)에 기반을 두고 연구되고 있기 때문에 네트워크 계층에서 바라보면 아무 변화가 없고, 따라서 투명하게 데이터 송수신 기능을 제공한다.

도 1에 도시된 협력통신용 MAC 프로토콜은 전송오류가 빈번하게 발생하는 경우에는 해당 프레임을 전송한 노도가 직접 재전송을 수행하는 것이 시스템 성능 측면에서 유리하다는 개념에 기반을 두고 제안되었다. 또한 각 노드에서 효율적으로 최대한 빨리 재전송 기능을 사용해서 전송오류에 대응할 수 있도록 설계한 것이 특징이다.

이하에서는 본 발명에서 제안하는 RCO-MAC 기법에 따라서 동작하기 위해서 송신 노드, 상대 노드(또는 목적지 노드), 중간 노드(또는 중간 노드)의 구성 및 각 노드에서 수행해야 하는 절차를 순서대로 자세하게 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 2에 따른 송신 장치(100)는 도 1에 도시된 송신 노드(S)에 대응될 수 있다.

도 2에 도시된 바에 따른 송신 장치(100)는 데이터 송수신부(110), 타이머 구동부(120), 감지부(130), 및 제어부(140)를 포함한다.

데이터 송수신부(110)는 본 발명에 따른 RCO-MAC 기법에 따라 프레임을 송수신하는 기능을 한다.

타이머(120)는 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 임계 시간을 카운팅하는 기능을 한다. 구체적으로, 타이머(120)는 데이터 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 임계 시간, CRTS(cooperative Request to send)와 같은 제어 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 임계 시간을 카운팅할 수 있다.

감지부(130)는 타이머(120)에 의해 카운팅되는 제1 임계 시간 동안 중간 노드가 상대 노드로 데이터 프레임을 전송하는지 여부를 감지할 수 있다. 여기서 제1 임계 시간은 SIFS(Short Interframe Space)가 될 수 있다.

제어부(140)는 송신 노드로 전송하기 위한 데이터 프레임을 중간 노드로 전송하도록 제어한다.

또한, 제어부(140)는 타이머(120)에 의해 카운팅되는 제1 임계 시간 동안 중간 노드에서 송신 노드로의 데이터 프레임 전송이 감지되지 않는 경우 중간 노드로의 데이터 프레임 전송이 실패하였다고 판단하고 중간 노드에 데이터 프레임을 재전송하도록 제어할 수 있다. 이와 같은 재전송의 경우 제1 임계 시간의 기설정된 배수의 시간 동안 중간 노드에서 송신 노드로의 데이터 프레임이 전송되는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어 재전송 임계 시간은 2-SIFS가 될 수 있다.

또한, 제어부(140)는 중간 노드에 데이터 프레임 전송하기 이전에 중간 노드에 CRTS(cooperative Request to send) 제어 프레임을 전송할 수 있다. 이 경우 제어부(140)는 CRTS 제어 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 임계 시간을 카운팅하도록 타이머(120)를 제어할 수 있으며 임계 시간 동안 송신 노드로부터 CCTS(cooperative Clear to send) 프레임을 수신한 경우에 중간 노드에 데이터 프레임을 전송할 수 있다.

한편, 제어부(140)는 CRTS 제어 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 임계 시간 동안 CCTS 프레임을 수신하지 못한 경우, 중간 노드에 CRTS 프레임을 재전송할 수 있다.

그 밖에 자세한 설명은 도 5에 대한 설명에서 후술하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 중계 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 3에 따른 중계 장치(200)는 도 1에 도시된 중간 노드(H1 또는 H2)에 대응될 수 있다.

도 3에 도시된 바에 따른 송신 장치(200)는 데이터 송수신부(210), 타이머 구동부(220), 감지부(230), 및 제어부(240)를 포함한다.

데이터 송수신부(210)는 본 발명에 따른 RCO-MAC 기법에 따라 프레임을 송수신하는 기능을 한다.

타이머(220)는 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 임계 시간을 카운팅하는 기능을 한다. 구체적으로, 타이머(220)는 데이터 프레임 전송 여부, RTS(acknowledge RTS)와 같은 제어 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 임계 시간을 카운팅할 수 있다. 여기서 임계 시간은 SIFS(Short Interframe Space)가 될 수 있다.

감지부(230)는 타이머(220)에 의해 카운팅되는 임계 시간 동안 상대 노드가 송신 노드로 데이터 프레임에 대한 ACK 프레임을 전송하는지 여부를 감지할 수 있다. 이에 따라 중계 장치(200)는 자신이 전송한 데이터 프레임이 상대 노드에 성공적으로 전송되었는지 여부를 판단할 수 있게 된다. 여기서 임계 시간은 SIFS(Short Interframe Space)가 될 수 있다.

또한, 감지부(230)는 타이머(220)에 의해 카운팅되는 임계 시간 동안 상대 노드가 송신 노드로 CCTS 프레임을 전송하는지를 감지할 수 있다. 이에 따라 중계 장치(200)는 자신이 전송한 RTS(acknowledge RTS) 프레임이 상대 노드에 성공적으로 전송되었는지 여부를 판단할 수 있게 된다. 여기서 임계 시간은 SIFS(Short Interframe Space)가 될 수 있다.

제어부(240)는 송신 노드로부터 수신한 프레임이 데이터 프레임인 경우, 상기 데이터 프레임을 상대 노드로 전달하도록 제어하고, 송신 노드로부터 수신한 프레임이 CRTS 제어 프레임인 경우, 상대 노드에 ARTS(acknowledge RTS) 프레임을 전송하도록 제어할 수 있다.

또한, 제어부(240)는 상대 노드에 데이터 프레임을 전송한 이후, 타이머(220)에 의해 카운팅되는 임계 시간 동안 감지부(230)에 의해 ACK 프레임 전송이 감지되지 않는 경우, 데이터 프레임 전송이 실패하였다고 판단하고, 임계 시간의 기설정된 배수의 시간을 재카운팅하여 상대 노드에 해당 데이터 프레임을 재전송할 수 있다. 여기서 임계 시간은 SIFS(Short Interframe Space)가 될 수 있고, 재전송을 위한 임계 시간은 2-SIFS가 될 수 있다.

또한, 제어부(240)는 상대 노드에 ARTS(acknowledge RTS) 프레임을 전송한 이 후, 타이머(220)에 의해 카운팅되는 임계 시간 동안 감지부(230)에 의해 CCTS 프레임 전송이 감지되지 않는 경우 ARTS 프레임 전송이 실패하였다고 판단하고, 임계 시간의 기설정된 배수의 시간을 재카운팅하여 상대 노드에 ARTS 프레임을 재전송할 수 있다. 여기서 임계 시간은 SIFS(Short Interframe Space)가 될 수 있고, 재전송을 위한 임계 시간은 2-SIFS가 될 수 있다.

그 밖에 자세한 설명은 도 6에 대한 설명에서 후술하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 4에 따른 수신 장치(300)는 도 4에 도시된 상대 노드(D)에 대응될 수 있다.

도 4에 도시된 바에 따른 수신 장치(300)는 데이터 송수신부(310), 타이머(320), 감지부(330) 및 제어부(340)를 포함한다.

데이터 송수신부(310)는 본 발명에 따른 RCO-MAC 기법에 따라 프레임을 송수신하는 기능을 한다.

타이머(320)는 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 임계 시간을 카운팅하는 기능을 한다. 구체적으로, 타이머(220)는 CCTS 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 임계 시간을 카운팅할 수 있다. 즉, 여기서, 임계 시간은 중간 노드로부터 ACTS 프레임을 수신한 상대 노드가 송신 노드에 CCTS 프레임을 전송한 경우 CCTS 프레임이 송신 노드에 성공적으로 전송되었는지 여부를 판단하기 위한 시간이 될 수 있다.

감지부(330)는 송신 노드에 CCTS 프레임을 전송한 후 타이머(320)에 의해 카운팅되는 임계 시간 동안 송신 노드가 중간 노드로 데이터 프레임을 전송하는지 여부를 감지할 수 있다. 여기서 임계 시간은 SIFS(Short Interframe Space)가 될 수 있다. 이에 따라 수신 장치(200)는 자신이 전송한 CCTS 프레임이 송신 노드에 성공적으로 전송되었는지 여부를 판단할 수 있게 된다.

제어부(340)는 수신된 프레임이 ARTS 프레임인 경우, 송신 노드에 CCTS 프레임을 전송한다.

또한, 제어부(340)는 송신 노드에 CCTS 프레임 전송 후 타이머(320)에 의해 카운팅되는 임계 시간 종료 전까지 송신 노드에서 중간 노드로의 데이터 프레임 전송이 감지되지 않는 경우 CCTS 프레임 전송이 실패하였다고 판단하고 상기 임계 시간의 기설정된 배수의 임계 시간을 재카운팅하여 CCTS 프레임을 재전송할 수 있다. 이 경우, CCTS 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 임계 시간은 SIFS가 될 수 있고, 재전송을 위한 임계 시간은 2-SIFS가 될 수 있다.

또는, 제어부(340)는 데이터 프레임이 수신되지 않는 경우, CCTS 프레임 전송이 실패하였다고 판단하고, 송신 노드에 CCTS 프레임을 재전송할 수 있다.

또한, 제어부(340)는 수신한 프레임이 ARTS 프레임이 아닌 경우 데이터 프레임이라고 판단할 수 있으므로, 중간 노드를 거치지 않고 송신 노드에 직접 ACK 프레임을 전송할 수 있다.

한편, 제어부(340)가 ACK 프레임을 전송한 후 송신 노드로부터 이에 대한 응답을 수신할 수 없기 때문에 기본적으로 ACK 프레임을 재전송하지는 않는다. 하지만, 무선 채널 악화에 따른 전송 오류가 빈번하게 발생할 경우에는 상대 노드가 송신 노드에 무조건 ACK 프레임을 두 번 이상 전송하여 전송 신뢰성을 높을 수도 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 노드에서 수행하는 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명에 따른 일 실시 예에서 송신 노드는 도 2에 도시된 송신 장치(100)에 대응되므로 도 5에 도시된 절차는 도 2에 도시된 송신 장치(100)에서 수행되는 절차가 될 수 있다.

도 5에 따르면, 송신 노드는 상위계층으로부터 전송할 패킷을 수신하면(S501), 기존 DCF 기법의 CSMA/CA 메커니즘에 기반을 두고 채널경쟁을 시작한다. 이 경우 좀 더 나은 통신 환경을 위해 RTS/CTS 클리어링 기법을 사용한다. 또한, 충돌을 피하기 위해 임의의 지연(back-off)을 사용한다.

이에 따라 먼저 경쟁 윈도우 (CW: contention window) 값을 초기화시키고 랜덤값을 발생시킨다(S502). 그 후, 해당되는 빈 슬롯에서 CRTS(cooperative RTS) 제어프레임을 전송한다(S503).

이어서, 전송한 CRTS 프레임에 전송오류가 발생할 경우를 대비하여 재전송 타이머 1을 구동한다(S504). 여기서, 재전송 타이머 1 값은 CCTS 프레임을 성공적으로 수신할 때까지 소요되는 최고 시간 값으로 설정하며 기존 DCF에서는 일반적으로 ACK 프레임을 수신할 때까지 소요되는 시간으로 설정할 수 있다.

이 후 재전송 타이머 1이 종료될 때까지 CCTS(cooperative CTS) 프레임이 수신되는지 여부를 판단한다(S505).

S505 단계에서 재전송 타이머 1이 종료될 때까지 CCTS 프레임이 수신되지 않은 경우(S505:N), 기존 DCF 기법처럼 경쟁 윈도우 값을 두 배로 증가시킨 후(S506), 재전송을 실시한다(S503).

한편, S505 단계에서 재전송 타이머 1이 종료될 때까지 CCTS 프레임이 수신되면(S505:Y), 타이머 1을 종료시키고 DATA 프레임 전송을 준비한다. 여기서, DATA 프레임을 전송한 후, DATA 프레임 전송이 실패한 것을 인지하면 DATA 프레임을 재전송한다. 이 경우 DATA 프레임 전송을 성공했느냐 실패했느냐는 SIFS(Short Interframe Space) 시간 이후에 중간 노드가 DATA 프레임을 상대 노드로 전송하는지 여부를 감지함으로써 알 수 있다. 여기서, SIFS는 RTS/CTS 프레임이나 ACK 프레임같이 최우선권을 가진 프레임 전송에 사용되는 짧은 프레임 간격으로 다른 프레임 간격보다 더 빨리 전송권을 획득할 수 있다는 특징이 있다.

한편, DATA 프레임은 최대 N회까지 재전송할 수 있으며, 재전송 횟수를 관리하기 위해 변수 n을 사용하고, DATA 프레임을 전송하기 전에 이 값을 0으로 초기화한다(S507).

이어서, DATA 프레임을 중간 노드로 전송한 후에는 변수 n 값을 1만큼 증가시키며(S508), 재전송 절차에 의해 전송오류를 복구하기 위해 타이머 2와 타이머 3을 각각 구동한다(S509). 여기서, 타이머 2는 DATA 프레임 재전송 절차를 관리하기 위한 용도이며, 타이머 3은 기설정된 시간까지 상대 노드로부터 ACK 프레임을 수신하지 못했을 때, CRTS 프레임을 사용하여 재전송하는 절차를 관리하기 위해 이용될 수 있다.

즉, DATA 프레임을 전송한 후 두 배의 SIFS 시간(타이머 2에 설정된 값) 동안 중간 노드가 DATA 프레임을 상대 노드로 전송하는지 여부를 감지하고(S510), S510단계에서 전송을 감지하지 못하면(S510:N) 전송오류가 발생했다고 판단하고, DATA 프레임을 재전송한다(S508). 다만, 이 경우 데이터 프레임 전송 횟수가 기설정된 N회 미만인지 판단(S512)하여, 데이터 프레임 전송 횟수가 기설정된 N회 미만(S512:Y) 경우에만 DATA 프레임을 재전송할 수 있다. 만약, 데이터 프레임 전송 횟수가 기설정된 N회 이상인 경우(S512:N)에는, 경쟁 윈도우 값을 두 배로 증가시킨 뒤(S513), CRTS 프레임을 재전송하여(S503) 전송오류 문제를 해결할 수 있다.

한편, S510단계에서 전송을 감지하면(S510:Y), 중간 노드가 상대 노드로 데이터 프레임을 전송한 것이므로 상대 노드로부터 타이머 3 이전에 ACK 프레임이 수신되는지 여부를 판단한다(S511).

타이머 3 이전에 ACK 프레임이 수신하는 경우(S511:Y)에는 데이터 프레임 전송 절차는 완료된다.

하지만, 타이머 3 이전에 ACK 프레임이 수신하지 못하는 경우(S511:N)에는 경쟁 윈도우 값을 두 배로 증가시킨 뒤(S513), CRTS 프레임을 재전송하여(S503) 전송오류 문제를 해결할 수 있다.

한편, 상술한 세 개의 타이머(타이머 1, 2, 3)를 구동할 때 설정하는 값은 수학식 1 내지 3과 같다. 여기에서 프레임 명칭을 나타내는 용어(예를 들면, DATA, ARTS, CCTS)는 해당 프레임을 기본 전송속도로 전송할 때 소요되는 전송시간을 의미한다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 중간 노드에서 수행하는 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명에 따른 일 실시 예에서 중간 노드는 도 3에 도시된 중계 장치(200)에 대응되므로 도 6에 도시된 절차는 도 3에 도시된 중계 장치(200)에서 수행되는 절차가 될 수 있다.

도 6에 따르면, 중간 노드는 송신노드로부터 프레임을 수신하면(S601), 우선 재전송 절차를 관리하기 위해 n 값을 0으로 설정한다(S602).

이어서, 수신한 프레임이 CRTS 프레임인지 판단한다(S603).

S603 단계에서 CRTS 프레임을 수신하였다고 판단하면(S603:Y), 상대 노드에게 ARTS(acknowledge RTS) 프레임을 전송한 뒤, n 값을 증가시킨다(S604).

이어서, 전송오류에 따른 재전송 절차를 관리하기 위해 타이머 4를 구동한다(S605).

타이머 4가 종료되기 이전에 상대 노드가 CCTS 프레임을 전송하는지 확인한다(S606).

타이머 4가 종료되기 이전에 상대 노드가 송신 노드에 CCTS 프레임을 전송한 것이 확인되면(S606:Y), 해당 프레임에 대한 중간 노드의 역할이 종료된다.

한편, 타이머 4가 종료되기 이전에 상대 노드가 송신 노드에 CCTS 프레임을 전송한 것이 확인되지 않으면(S606:N), 도 5에 도시된 방법과 유사하게 프레임전송횟수가 기설정된 N 회 미만인지 여부를 판단하여(S607), 프레임 전송횟수가 기설정된 N 회 미만(S607:Y)인 경우에는 재전송 절차를 수행하게 된다(S604).

하지만, 프레임 전송횟수가 기설정된 N 회 미만인 경우에 해당 프레임에 대한 절차를 마무리하고, 새로운 프레임에 대한 절차를 진행할 수 있다.

한편, S603 단계에서 CRTS 프레임이 아닌 DATA 프레임을 수신하였다고 판단하면(S603:N), 상대 노드에게 수신한 DATA 프레임을 전달한 뒤, n 값을 1만큼 증가시킨다(S608).

이 경우에도 S605 단계와 같이 전송오류에 따른 재전송 절차를 관리하기 위해 타이머 5를 구동한다(S609). 여기서, 타이머 5는 타이머 4와 동일한 값이 될 수도 있지만, 설명의 편의를 위하여 타이머 5라 별칭하도록 한다.

이어서, 타이머 5가 종료되기 이전에 상대 노드가 송신 노드로 ACK 프레임을 전송하는 확인한다(S610).

타이머 5가 종료되기 이전에 상대 노드가 송신 노드에 ACK 프레임을 전송한 것이 확인되면(S610:Y), 해당 프레임에 대한 중간 노드의 역할이 종료된다.

한편, 타이머 5가 종료되기 이전에 상대 노드가 송신 노드에 ACK 프레임을 전송한 것이 확인되지 않으면(S610:N), 도 5에 도시된 방법과 유사하게 프레임 전송횟수가 기설정된 N 회 미만인지 여부를 판단하여(S611), 프레임 전송횟수가 기설정된 N 회 미만(S611:Y)인 경우에는 재전송 절차를 수행하게 된다(S608).

하지만, 프레임 전송횟수가 기설정된 N 회 이상인 경우에 해당 프레임에 대한 절차를 마무리하고, 새로운 프레임에 대한 절차를 진행할 수 있다.

한편, 중간 노드를 선정하는 방법에 대해서는 상기에서 언급된 참고문헌 4, 5, 6에서 제안된 방법과 동일한 방법이 사용될 수 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 노드에서 수행하는 절차를 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명에 따른 일 실시 예에서 수신 노드는 도 4에 도시된 수신 장치(300)에 대응되므로 도 7에 도시된 절차는 도 4에 도시된 수신 장치(300)에서 수행되는 절차가 될 수 있다.

도 7에 따르면, 상대 노드는 중간 노드로부터 프레임을 수신하면(S701), 우선 재전송 절차를 관리하기 위해 n 변수 값을 0으로 설정한다(S702).

이어서, 중간 노드로부터 수신한 프레임이 ARTS 프레임인지 여부를 판단한다(S703).

S703 단계에서 수신한 프레임이 ARTS 프레임이라고 판단되면(S703:Y), 송신노드에게 직접 CCTS 프레임을 전송한 뒤, n 값을 1만큼 증가시킨다(S704). 이어서, CCTS 프레임 재전송 절차 관리를 위해 타이머 6을 구동한다.

이어서, 타이머 6이 종료되기 이전에 DATA 프레임이 수신되는지 확인한다(S706).

타이머 6이 종료되기 이전에 상대 노드가 DATA 프레임을 수신하면(S706:Y), 해당 CCTS 프레임이 성공적으로 전송된 것이 되므로 관련 절차가 종료된다.

하지만, 타이머 6이 종료되기 이전에 상대 노드가 DATA 프레임을 수신하지 못하면(S706:N), 중간 노드에서의 ARTS 프레임 또는 DATA 프레임 재전송 관리 절차와 유사하게 프레임 전송횟수가 기설정된 N 회 미만인지 여부를 판단하여(S707), 프레임 전송횟수가 기설정된 N 회 미만(S707:Y)인 경우에는 재전송 절차를 수행하게 된다(S704). 하지만, 프레임 전송횟수가 기설정된 N 회 이상(S707:N)인 경우에는 해당 프레임에 대한 절차를 마무리하고, 새로운 프레임에 대한 절차를 진행할 수 있다.

한편, S703 단계에서 수신한 프레임이 ARTS 프레임이 아닌 경우 DATA 프레임이므로(S703:N), ACK 프레임을 송신 노드에 전송하고(S708) 해당 데이터 프레임에 대한 절차가 마무리된다. 여기서, ACK 프레임을 전송한 후 송신 노드로부터 이에 대한 응답을 받을 수 없기 때문에 기본적으로 ACK 프레임은 재전송하지 않는다. 하지만, 무선 채널 악화에 따른 전송오류가 빈번하게 발생할 경우에는 상대 노드가 송신노드에게 무조건 ACK 프레임을 2번 이상 전송하여 전송 신뢰성을 높일 수도 있다.

도 8 내지 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 RCO-MAC 프로토콜의 성능을 설명하기 위한 도면들이다.

도 8 내지 11은 컴퓨터 모의실험을 통해서 성능평가를 수행한 결과를 나타낸다.

컴퓨터 모의실험은 SMPL 툴을 사용하였으며(M. H. MacDougall, Simulating computer systems : Techniques and tools, The MIT Press, 1992.), 전송할 데이터 프레임은 항상 존재하는 트래픽 포화상태를 가정하였다.

본 성능평가에서 사용한 시스템 파라미터는 표 1과 같다.

여기에서 R_sh는 송신노드(S)와 중간 노드(H) 사이의 전송속도를 의미하며 컴퓨터 모의실험은 1000초 동안 수행하였다. 성능평가 척도로는 시스템 처리량과 프레임 평균지연시간을 사용하였으며, 시스템 처리량은 컴퓨터 모의실험을 수행한 시간동안 성공적으로 전송한 총 데이터 양으로 정의하였으며 bps 단위로 나타내었다. 프레임 평균지연시간은 큐잉시간을 제외하고, 전송 시도 순간부터 성공적으로 전송이 완료될 때까지 기다린 시간으로 정의하였으며 버퍼 내 큐잉 시간은 제외하였다.

도 8은 기존 rDCF 기법과 본 발명에 따른 RCO-MAC 기법의 시스템 처리량 성능을 비교한 도면이다.

열악한 채널환경에 기인한 프레임 전송오류는 10% 정도 발생하는 환경을 고려하였으며, 전송범위 내 단말기 수의 변화에 따른 시스템 처리량을 도출하였다. 단말기 수의 변화에 따른 시스템 처리량의 변화는 참고문헌 7, 8에서 제시한 결과와 유사한 형태임을 알 수 있다. rDCF 기법과 비교할 때 프레임 전송오류가 10%인 채널환경에서는 시스템 처리량 성능이 약 24% 개선됨을 확인할 수 있다. 그리고 각 노드에서 수행하는 재전송 절차에서 재전송 횟수가 2회인 경우와 3회인 경우는 큰 차이가 없음을 알 수 있다. 즉 10% 정도의 재전송 환경에서는 각 노드에서 2회만 재전송해서 기존 방식에 비해 시스템 성능을 크게 증가시킬 수 있음을 확인할 수 있다.

도 9는 평균지연시간 측면에서의 성능평가 결과를 나타내는 도면이다.

먼저 전송범위 내 단말기 수가 상대적으로 적을 경우에는 그 차이는 미비하지만 본 논문에서 제안한 RCO-MAC 기법이 우수함을 알 수 있다. 그러나 단말기 수가 상대적으로 많을 경우에는 기존 rDCF 기법에 비해 평균지연시간이 조금 더 큼을 알 수 있었다. 이것은 단말기 수가 많을 경우에는 시스템 성능이 무선채널 악화에 따른 프레임 전송오류보다도 CRTS 프레임을 사용하여 채널경쟁을 하는 단계에서 발생하는 충돌에 의해 좌우되기 때문이다. 그리고 CRTS와 DATA 프레임을 전송한 후 송신노드가 운영하는 재전송 타이머의 설정시간 값이 각 노드에서 자체적으로 수행하는 재전송 절차 때문에 rDCF 기법보다 더 큰 값으로 설정하기 때문에 평균지연시간이 증가한다. 하지만 본 발명의 성능평가에서는 제외하였지만 만약 버퍼에서 대기하는 큐잉시간까지 고려한다면, 전체적인 시스템 평균지연시간은 감소할 것으로 예측된다. 왜냐하면 RCO-MAC 기법의 시스템 처리량이 기존 rDCF에 비해 24%정도 증가하였으며, 시스템 처리량이 증가하면 버퍼에서 기다리는 큐잉지연시간이 감소하기 때문이다.

도 10은 본 논문에서 제안한 RCO-MAC 프로토콜에서 최대 재전송 횟수를 3회로 고정한 뒤, 열악한 채널환경에 따른 프레임 전송오류 값의 변화에 따른 시스템 처리량의 변화를 비교하여 나타낸 도면이다.

전송오류가 없을 경우 송신노드의 수가 5개 정도일 때 최대 2.7 Mbps 정도의 성능을 달성할 수 있음을 확인할 수 있으며, 전송오류가 증가함에 따라서 시스템 성능이 급격하게 감소함도 확인할 수 있다.

도 11은 전송오류 변화에 따른 평균지연시간 성능을 비교하여 나타낸 도면이다.

지금까지 제시한 수치계산 결과를 통해 살펴보면, 열악한 채널환경에 의해 발생하는 프레임 전송오류 때문에 발생하는 시스템 성능 감소 문제를 개선하기 위해 각 노드에서 수행하는 재전송 횟수의 최대 값 N을 무작정 증가시키는 것이 적절한 해결책이 아님을 확인할 수 있다. 왜냐하면 N 값을 증가시키면 시스템 처리량은 개선되겠지만 평균지연시간이 증가하여 실시간 특성을 갖춘 트래픽을 수용할 수 없기 때문이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 협력통신용 MAC 프로토콜에 따름 협력통신용 MAC 프로토콜에 따르면, 해당 프레임을 전송한 노드가 직접 재전송을 수행하기 때문에 전송 오류가 빈번하게 발생하는 경우에 시스템 성능 측면에서 유리하게 적용될 수 있다. 또한, 각 노드에서 효율적으로 최대한 빨리 재전송 기능을 사용해서 전송 오류에 대응할 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.

100 : 송신장치(송신노드) 110 : 데이터 송수신부
120 : 타이머 130 : 감지부
140 : 제어부 200 : 중계장치(중간 노드)
210 : 데이터 송수신부 220 : 타이머
230 : 감지부 240 : 제어부
300 : 수신장치(상대 노드) 310: 데이터 송수신부
320 : 타이머 330 : 감지부
340 : 제어부

Claims

중간 노드를 통해 상대 노드로 프레임을 전송하는 송신 장치에 있어서,
프레임을 송수신하기 위한 데이터 송수신부;
프레임 전송 여부를 판단하기 위한 임계 시간을 카운팅하는 타이머;
상기 중간 노드가 상기 상대 노드로 데이터 프레임을 전송하는지 여부를 감지하는 감지부; 및
상기 중간 노드로 상기 데이터 프레임을 전송하며, 상기 데이터 프레임 전송 후 상기 타이머에 의해 카운팅되는 제1 임계 시간 종료 전까지 상기 감지부에 의해 상기 데이터 프레임 전송이 감지되지 않는 경우 상기 데이터 프레임 전송이 실패하였다고 판단하고 상기 제1 임계 시간의 기설정된 배수의 시간을 재카운팅하여 상기 중간 노드에 상기 데이터 프레임을 재전송하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 송신 장치.
송신 노드로부터 수신된 프레임을 상대 노드로 전송하는 중계 장치에 있어서,
프레임을 송수신하기 위한 데이터 송수신부;
프레임 전송 여부를 판단하기 위한 임계 시간을 카운팅하는 타이머;
상기 상대 노드가 상기 송신 노드로 ACK 프레임을 전송하는지 여부를 감지하는 감지부;
상기 송신 노드로부터 수신된 상기 데이터 프레임을 상기 상대 노드로 전달하며, 상기 데이터 프레임 전달 후 상기 타이머에 의해 카운팅되는 제2 임계 시간 종료 전까지 상기 감지부에 의해 상기 ACK 프레임 전송이 감지되지 않는 경우 상기 데이터 프레임 전송이 실패하였다고 판단하고 상기 제2 임계 시간의 기설정된 배수의 시간을 재카운팅하여 상기 상대 노드에 해당 데이터 프레임을 재전송하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 중계 장치.
제2항에 있어서,
상기 감지부는,
상기 타이머에 의해 카운팅되는 제3 임계 시간 종료 전까지 상기 상대 노드가 상기 송신 노드로 CCTS(cooperative Clear to send) 프레임을 전송하는지를 감지하며,
상기 제어부는,
상기 송신 노드로부터 수신한 프레임이 CRTS(cooperative Request to send) 제어 프레임인 경우, 상기 상대 노드에 ARTS(acknowledge RTS) 프레임을 전송하고, 상기 ARTS 프레임 전송 후 상기 감지부에 의해 상기 CCTS 프레임 전송이 감지되지 않는 경우 상기 ARTS 프레임 전송이 실패하였다고 판단하고, 상기 제3 임계 시간의 기설정된 배수의 시간을 재카운팅하여 상기 상대 노드에 상기 ARTS 프레임을 재전송하는 것을 특징으로 하는 중계 장치.
중간 노드를 통해 송신 노드로부터 프레임을 수신하는 수신 장치에 있어서,
프레임을 송수신하기 위한 데이터 송수신부;
프레임 전송 여부를 판단하기 위한 임계 시간을 카운팅하는 타이머;
상기 송신 노드가 상기 중간 노드로 데이터 프레임을 전송하는지 여부를 감지하는 감지부;
수신된 프레임이 ARTS 프레임인 경우, 상기 송신 노드에 CCTS 프레임을 전송하고, 상기 CCTS 프레임 전송 후 상기 타이머에 의해 카운팅되는 제4 임계 시간 종료 전까지 상기 감지부에 의해 상기 CCTS 프레임 전송이 감지되지 않는 경우 상기 CCTS 프레임 전송이 실패하였다고 판단하고, 상기 제4 임계 시간의 기설정된 배수의 시간을 재카운팅하여 상기 송신 노드에 상기 CCTS 프레임을 재전송하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
중간 노드를 통해 상대 노드로 프레임을 전송하는 송신 장치의 프레임 전송 방법에 있어서,
상기 중간 노드로 데이터 프레임을 전송하는 단계;
상기 데이터 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 제1 임계 시간을 카운팅하는 단계;
상기 제1 임계 시간 종료 전까지 상기 중간 노드에서 상기 상대 노드로 상기 데이터 프레임을 전송하는지 여부를 감지하는 단계;
상기 데이터 프레임 전송이 감지되지 않는 경우 상기 데이터 프레임 전송이 실패하였다고 판단하는 단계; 및
상기 제1 임계 시간의 기설정된 배수의 시간을 재카운팅하여 상기 중간 노드에 상기 데이터 프레임을 재전송하는 단계;를 포함하는 송신 장치의 프레임 전송 방법.
송신 노드로부터 수신된 프레임을 상대 노드로 전달하는 중계 장치의 프레임 전달 방법에 있어서,
상기 송신 노드로부터 수신된 프레임이 데이터 프레임인지 CRTS 제어 프레임인지 판단하는 단계;
상기 수신된 프레임이 데이터 프레임인 경우 상기 데이터 프레임을 상기 상대 노드로 전달하고, 상기 송신 노드로부터 수신한 프레임이 CRTS 제어 프레임인 경우 상기 상대 노드에 ARTS 프레임을 전송하는 단계;
상기 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 제2 임계 시간을 카운팅하는 단계;
상기 제2 임계 시간 종료 전까지 상기 상대 노드에서 상기 송신 노드로 상기 데이터 프레임에 대한 ACK 프레임 또는 상기 ARTS 프레임에 대한 CCTS 프레임을 전송하는지 여부를 감지하는 단계;
상기 ACK 프레임 또는 상기 CCTS 프레임 전송이 감지되지 않는 경우 상기 데이터 프레임 또는 상기 ARTS 프레임 전송이 실패하였다고 판단하는 단계; 및
상기 제2 임계 시간의 기설정된 배수의 시간을 재카운팅하여 상기 상대 노드에 해당 데이터 프레임 또는 ARTS 프레임을 재전송하는 단계;를 포함하는 중계 장치의 프레임 전달 방법.
중간 노드를 통해 송신 노드로부터 프레임을 수신하는 수신 장치의 프레임 수신 방법에 있어서,
수신된 프레임이 데이터 프레임인지 ARTS 프레임인지 판단하는 단계;
상기 수신된 프레임이 데이터 프레임인 경우 상기 송신 노드에 ACK 프레임을 전송하고, 상기 수신된 프레임이 ARTS 프레임인 경우 상기 송신 노드에 CCTS 프레임을 전송하는 단계;
상기 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 제3 임계 시간을 카운팅하는 단계;
상기 제3 임계 시간 종료 전까지 상기 송신 노드에서 상기 중간 노드로 데이터 프레임을 전송하는지 여부를 감지하는 단계;
상기 데이터 프레임 전송이 감지되지 않는 경우, 상기 CCTS 프레임 전송이 실패하였다고 판단하는 단계; 및
상기 제3 임계 시간의 기설정된 배수의 시간을 재카운팅하여 상기 송신 노드에 상기 CCTS 프레임을 재전송하는 단계;를 포함하는 수신 장치의 프레임 수신 방법.
송신 노드, 중간 노드 및 상대 노드를 포함하는 통신 시스템의 프레임 송수신 방법에 있어서,
송신 노드가 중간 노드로 CRTS 제어 프레임을 전송하고, 상대 노드로부터 CCTS 프레임을 수신하는 단계;
상기 CCTS 프레임을 수신한 상기 송신 노드가 데이터 프레임을 상기 중간 노드에 전송하고, 상기 데이터 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 제1 임계 시간을 카운팅하는 단계;
상기 송신 노드가 상기 제1 임계 시간 종료 전까지 상기 중간 노드에서 상기 상대 노드로 상기 데이터 프레임을 전송하는지 여부를 감지하는 단계;
상기 데이터 프레임 전송이 감지되지 않는 경우 상기 데이터 프레임 전송이 실패하였다고 판단하는 단계; 및
상기 제1 임계 시간의 기설정된 배수의 시간을 재카운팅하여 상기 중간 노드에 상기 데이터 프레임을 재전송하는 단계;를 포함하는 통신 시스템의 프레임 송수신 방법.
제8항에 있어서,
상기 중간 노드가 상기 송신 노드로부터 수신된 프레임이 데이터 프레임인지 CRTS 제어 프레임인지 판단하는 단계;
상기 수신된 프레임이 데이터 프레임인 경우 상기 데이터 프레임을 상기 상대 노드로 전달하고, 상기 송신 노드로부터 수신한 프레임이 CRTS 제어 프레임인 경우 상기 상대 노드에 ARTS 프레임을 전송하는 단계;
상기 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 제2 임계 시간을 카운팅하는 단계;
상기 제2 임계 시간 종료 전까지 상기 상대 노드에서 상기 송신 노드로 상기 데이터 프레임에 대한 ACK 프레임 또는 상기 ARTS 프레임에 대한 CCTS 프레임을 전송하는지 여부를 감지하는 단계;
상기 ACK 프레임 또는 상기 CCTS 프레임 전송이 감지되지 않는 경우 상기 데이터 프레임 또는 상기 ARTS 프레임 전송이 실패하였다고 판단하는 단계; 및
상기 제2 임계 시간의 기설정된 배수의 시간을 재카운팅하여 상기 상대 노드에 해당 데이터 프레임 또는 ARTS 프레임을 재전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 프레임 송수신 방법.
제9항에 있어서,
상기 상대 노드가 상기 중간 노드로부터 수신된 프레임이 데이터 프레임인지 ARTS 프레임인지 판단하는 단계;
상기 수신된 프레임이 데이터 프레임인 경우 상기 송신 노드에 ACK 프레임을 전송하고, 상기 수신된 프레임이 ARTS 프레임인 경우 상기 송신 노드에 CCTS 프레임을 전송하는 단계;
상기 프레임 전송 여부를 판단하기 위한 제3 임계 시간을 카운팅하는 단계;
상기 제3 임계 시간 종료 전까지 상기 송신 노드에서 상기 중간 노드로 데이터 프레임을 전송하는지 여부를 감지하는 단계;
상기 데이터 프레임 전송이 감지되지 않는 경우, 상기 CCTS 프레임 전송이 실패하였다고 판단하는 단계; 및
상기 제3 임계 시간의 기설정된 배수의 시간을 재카운팅하여 상기 송신 노드에 상기 CCTS 프레임을 재전송하는 단계;를 포함하는 통신 시스템의 프레임 송수신 방법.