KR101742909B1 - 데이터 유닛 전송 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 데이터 유닛 전송 장치 및 그 동작 방법을 개시한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 전송 시간 알고리즘을 적용하여 상위 계층으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛(MAC Service Data Unit, MSDU)에 대한 최적의 분할 크기를 결정하는 크기 결정부, 상기 서비스 데이터 유닛을 상기 결정된 크기로 분할하는 유닛 분할부 및 상기 분할된 다수의 서비스 데이터 유닛들 및 상기 분할된 다수의 서비스 데이터 유닛들 각각에 대한 구분정보(Delimiter)에 기초하여 다수의 프로토콜 데이터 유닛들(MAC Protocol Data Unit, MPDU)을 생성하고, 상기 생성된 다수의 프로토콜 데이터 유닛들에 집합 전송 기법을 적용하여 집합 프로토콜 데이터 유닛을 생성하며, 상기 생성된 집합 프로토콜 데이터 유닛을 물리적 계층으로 전달하는 맥 계층 관리부를 포함하여 영상 스트리밍에 중요한 신뢰도를 보장하고 동시에 처리량을 향상시킬 수 있다.

Description

데이터 유닛 전송 장치 및 그 동작 방법{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING DATA UNIT}
본 발명은 데이터 유닛 전송 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
최근의 IEEE 802.11 표준에 기반한 무선랜 시스템은 영상 데이터 및 클라우드 시스템의 증가로 인해 높은 전송률 달성에 대한 요구가 증가하고 있다.
여기서, 상기 IEEE 802.11는 단거리 통신들(예를 들어, 수십 미터 내지 수백 미터)을 위하여 IEEE 802.11 위원회에 의하여 개발된 무선 근거리 통신망(WLAN) 무선 인터페이스 표준들의 세트를 의미한다.
그 중, MAC(Medium Access Control) 계층에서는 프레임 전송 시 처리량 향상을 위한 다양한 최신 기술들이 무선랜 표준에 기반하여 등장하고 있다. 여기서, 802.11 MAC 표준은 긴 프레임을 수신하기 어려운 채널 상황에서 전송 성공 확률을 높이기 위한 방법으로 분할 전송 기법(fragmentation) 및 프레임에 포함되는 데이터의 양을 증가시켜 처리량을 향상시키는 집합 전송 기법(aggregation)을 정의한다.
종래의 무인항공기 통신에서는, IEEE 802.11 표준에 기반한 기존 무선랜 시스템을 이용하여 프레임의 전송 성공 확률을 높이고, 데이터의 처리량을 향상시키기 위해 분할 전송 기법 및 집합 전송 기법을 각기 따로 사용하여 처리량 향상에 중점을 두었으므로, 신뢰성(reliability)이 보장되지 않는다는 문제점이 존재하였다.
한국등록특허 제10-0842586호(발명의 명칭: 무선 근거리 네트워크 시스템에서 응집된 매체 액세스 제어프로토콜 데이터 유닛들의 전송 방법 및 그 시스템) 미국등록특허 제7,630,403호(발명의 명칭: MAC AGGREGATION FRAME WITH MSDU AND FRAGMENT OF MSDU) 미국등록특허 제8,363,597호(발명의 명칭: MAC ARCHITECTURES FOR WIRELESS COMMUNICATIONS USING MELTIPLE PHYSICAL LAYERS)
본 발명의 목적은 상향 링크 영상데이터 전송에 최적화된 상반된 특성의 분할 전송 기법 및 집합 전송 기법을 함께 사용하여 무인항공기 통신에서, 영상 스트리밍에 중요한 신뢰도를 보장하고 동시에 처리량을 향상시킬 수 있는 데이터 유닛 전송 장치 및 그 동작 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상반된 특성의 분할 전송 기법 및 집합 전송 기법을 함께 사용하여 분할되는 최적의 서비스 데이터 유닛의 크기와 집합되는 최적의 프로토콜 데이터 유닛의 크기로 에러가 있는 환경에서도 높은 처리량 성능을 확인할 수 있는 데이터 유닛 전송 장치 및 그 동작 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 분할 전송 기법 및 집합 전송 기법을 함께 사용하여 각 채널 환경 별 최적의 서비스 데이터 유닛의 크기를 검출할 수 있는 데이터 유닛 전송 장치 및 그 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 데이터 유닛 전송 장치는 전송 시간 알고리즘을 적용하여 상위 계층으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛(MAC Service Data Unit, MSDU)에 대한 최적의 분할 크기를 결정하는 크기 결정부, 상기 서비스 데이터 유닛을 상기 결정된 크기로 분할하는 유닛 분할부 및 상기 분할된 다수의 서비스 데이터 유닛들 및 상기 분할된 다수의 서비스 데이터 유닛들 각각에 대한 구분정보(Delimiter)에 기초하여 다수의 프로토콜 데이터 유닛들(MAC Protocol Data Unit, MPDU)을 생성하고, 상기 생성된 다수의 프로토콜 데이터 유닛들에 집합 전송 기법을 적용하여 집합 프로토콜 데이터 유닛을 생성하며, 상기 생성된 집합 프로토콜 데이터 유닛을 물리적 계층으로 전달하는 맥 계층 관리부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 데이터 유닛 전송 방법은 전송 시간 알고리즘을 적용하여 상위 계층으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛(MAC Service Data Unit, MSDU)에 대한 최적의 분할 크기를 결정하는 단계, 상기 서비스 데이터 유닛을 상기 결정된 크기로 분할하는 단계, 상기 분할된 다수의 서비스 데이터 유닛들 및 상기 분할된 다수의 서비스 데이터 유닛들 각각에 대한 구분정보(Delimiter)에 기초하여 다수의 프로토콜 데이터 유닛들(MAC Protocol Data Unit, MPDU)을 생성하고, 상기 생성된 다수의 프로토콜 데이터 유닛들에 집합 전송 기법을 적용하여 집합 프로토콜 데이터 유닛을 생성하는 단계 및 상기 생성된 집합 프로토콜 데이터 유닛을 물리적 계층으로 전달하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상향 링크 영상데이터 전송에 최적화된 상반된 특성의 분할 전송 기법 및 집합 전송 기법을 함께 사용하여 무인항공기 통신에서, 영상 스트리밍에 중요한 신뢰도를 보장하고 동시에 처리량을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상반된 특성의 분할 전송 기법 및 집합 전송 기법을 함께 사용하여 분할되는 최적의 서비스 데이터 유닛의 크기와 집합되는 최적의 프로토콜 데이터 유닛의 크기로 에러가 있는 환경에서도 높은 처리량 성능을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 분할 전송 기법 및 집합 전송 기법을 함께 사용하여 각 채널 환경 별 최적의 서비스 데이터 유닛의 크기를 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 유닛 전송 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도를 도시한 것이다.
도 2a 및 도 2b는 IEEE 802.11 MAC의 분할 전송 기법에 대한 예를 도시한 것이다.
도 3은 IEEE 802.11 MAC의 집합 전송 기법에 대한 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 유닛 전송 장치가 적용된 구조의 일 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 유닛 전송 장치를 이용하여 MAC 알고리즘 환경을 구현한 모의 실험 결과 데이터를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 유닛 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "측면", "예시" 등은 기술된 임의의 양상(aspect) 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.
또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or' 이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or' 를 의미한다. 즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다' 라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.
또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 단수 표현("a" 또는 "an")은, 달리 언급하지 않는 한 또는 단수 형태에 관한 것이라고 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 유닛 전송 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 유닛 전송 장치(100)는 상위 계층(140)으로부터 수신되는 서비스 데이터 유닛(MAC(Media Access Control, 미디어 접근 제어) Service Data Unit, MSDU)에 대한 최적의 분할 크기를 결정하여 분할하고, 분할된 다수의 서비스 데이터 유닛들 및 다수의 서비스 데이터 유닛들 각각에 대한 구분정보(Delimiter)에 기초하여 다수의 프로토콜 데이터 유닛들(MAC Protocol Data Unit, MPDU)을 생성하며, 생성된 다수의 프로토콜 데이터 유닛들로부터 집합 프로토콜 데이터 유닛을 생성하여 물리적 계층(160)으로 전달한다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 유닛 전송 장치(100)는 크기 결정부(110), 유닛 분할부(120) 및 맥 계층 관리부(130)를 포함한다.
크기 결정부(110)는 전송 시간 알고리즘을 적용하여 상위 계층(140)으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛에 대한 최적의 분할 크기를 결정한다.
보다 상세하게는, 크기 결정부(110)는 상위 계층(140) 일 예로, 논리 링크 제어(Logical Link Control, LLC) 계층으로부터 데이터를 수신하고, 서비스 데이터 유닛(MAC Service Data Unit, MSDU)을 기존의 프레임보다 작은 프레임 조각들로 분할하기 위한 크기를 결정할 수 있다. 이는 길이가 긴 프레임의 경우, 채널 상태에 따라 제한된 수신 신뢰성을 가짐으로써, 전송 신뢰성을 보장하기 위함이다.
예를 들면, 크기 결정부(110)는 전송 시간 알고리즘을 이용하여 단말의 전송 기회(Transmission Opportunity, TXOP) 한계 시간 동안 전송할 수 있는 프레임의 최대 길이를 산출하고, 산출된 프레임의 최대 길이로부터 프레임을 전송하기 위한 전송 시간을 산출하여 최적의 분할 크기를 결정할 수 있다.
실시예에 따라서, 상기 전송 시간 알고리즘은 전송 시간 수식(TXTIME calculation)일 수 있으며, TXTIME의 역함수를 이용하여 전송 기회 한계 시간 동안 전송할 수 있는 프레임의 최대 길이(LENGTH)를 산출하고, 프레임 최대 길이로 프레임 전송을 위해 필요한 전송 시간을 산출할 수 있다. 여기서, 상기 전송 기회 한계 시간은 프레임의 송수신 과정을 위해 채널을 접근할 수 있는 권한의 시작과 채널 접근의 권한을 유지할 수 있는 최대 시간을 의미한다.
실시예에 따라서, 크기 결정부(110)는 하기의 [수식 1]의 전송 시간 알고리즘을 이용하여 프레임의 최대 길이로 전송하기 위한 전송 시간을 산출할 수 있다.
[수식 1]
Figure 112016030578778-pat00001
(여기서, TPREAMBLE은 프리앰블(Preamble)의 전송 시간을 의미하고, TSIGNAL은 신호(헤더)의 전송 시간을 의미하며, TSYM은 한 심볼을 전송하는 전송 시간을 의미하고, NDBPS는 데이터 심볼에 포함되는 데이터 비트 수를 의미한다.
또한,
Figure 112016030578778-pat00002
는 데이터 심볼(Data symbol)의 개수를 의미한다.)
또한, [수식 1]에 기반하여 패킷의 전송 시간을 산출할 수 있는 하기의 [수식 2]가 도출될 수 있다. 보다 상세하게는 [수식 2]로부터 상위 계층(LLC 계층)에서 맥 계층(150)으로 전송되는 패킷(packet)의 최대 길이로 전송하기 위한 전송 시간이 산출될 수 있다. 여기서, 상기 패킷은 서비스 데이터 유닛(MSDU)을 의미한다.
[수식 2]
Figure 112016030578778-pat00003
(여기서, Lframe은 프레임(frame)의 길이를 의미하고, Nframe은 프레임의 개수를 의미하며, HMAChdr는 맥(MAC) 헤더(header)를 의미하고, FCS는 프레임 체크 시퀀스(Frame Check Sequence)를 의미한다.)
또한, [수식 1]에 기반하여 프레임의 전송 시간을 산출할 수 있는 하기의 [수식 3]이 도출될 수 있다. 보다 상세하게는 [수식 3]으로부터 맥 계층(150)에서 물리적 계층(160)으로 전송되는 프레임(frame)의 최대 길이로 전송하기 위한 전송 시간이 산출될 수 있다. 여기서, 상기 프레임은 프로토콜 데이터 유닛(MPDU)을 의미한다.
[수식 3]
Figure 112016030578778-pat00004
(여기서, Lpacket은 패킷(packet)의 길이를 의미하고, Npacket은 패킷의 개수를 의미하며, HFraghdr는 프레그먼트(fragment)의 헤더(header)를 의미하고, FCSFrag는 프레그먼트 FCS를 의미한다.)
또한, 크기 결정부(110)는 전송 시간 알고리즘을 이용하여 성능 평가를 위한 처리량(throughput)을 산출할 수 있다.
예를 들면, 크기 결정부(110)는 하기의 [수식 4] 및 [수식 5]로부터 성능 평가를 위한 처리량을 산출할 수 있다.
[수식 4]
Figure 112016030578778-pat00005
(여기서, TMAChdr는 MAC 헤더의 전송 시간을 의미하고, TFraghdr는 Frag 헤더의 전송 시간을 의미하며, TFCS는 FCS의 전송 시간을 의미하고, TACK는 ACK의 전송 시간을 의미한다.)
또한, [수식 2] 및 [수식 3]으로부터 프레임 길이(Length)에 따른 최대 시간을 산출하여 하기의 [수식 5]로부터 처리량(throughput)을 도출할 수 있다.
[수식 5]
Figure 112016030578778-pat00006
(여기서, Thr는 처리량(throughput)을 의미하고, Tpayload는 MAC 헤더 및 FCS와 같은 MAC 프레임 포맷에 의한 오버헤드 길이를 제외한 값을 의미하며, Ttotal _frame은 전체 프레임의 전송 시간을 의미한다. 또한, 상기 Ttotal _frame은 [수식 2] 및 [수식 3]에 의해 산출된 전체 프레임의 전송 시간일 수 있다.)
이에 따라서, 크기 결정부(110)는 산출되는 프레임의 최대 길이, 프레임의 최대 길이로부터 프레임을 전송하기 위한 전송 시간 및 처리량에 기반하여 상위 계층(140)으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛에 대한 최적의 분할 크기를 결정할 수 있다.
또한, 크기 결정부(110)는 채널 환경에 기반하여 상위 계층(140)으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛에 대한 최적의 분할 크기를 결정할 수 있다.
예를 들면, 크기 결정부(110)는 MCS8 78Mbps 및 MCS9 780Mbps 중 적어도 어느 하나의 채널 환경 또는 채널 상태 정보(Channel State Information, CSI) 확인이 어려운 채널 환경에 따른, 각 채널 환경 별 서비스 데이터 유닛에 대한 최적의 분할 크기를 결정할 수 있다.
유닛 분할부(120)는 서비스 데이터 유닛을 결정된 크기로 분할한다. 보다 상세하게는, 유닛 분할부(120)는 에러 발생 여부에 따른 환경에 기반하여 상위 계층(140)으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛의 분할 여부를 결정할 수 있다.
예를 들면, 유닛 분할부(120)는 에러가 발생하지 않는 환경인 경우, 상위 계층(140)으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛을 분할하지 않고, 에러가 발생하는 환경인 경우, 크기 결정부(110)로부터 결정된 크기를 기반으로 분할 전송 기법을 적용하여 상위 계층(140)으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛을 분할할 수 있다.
이하에서는 도 2a 및 도 2b를 참조하여 분할 전송(Fragmentation) 기법에 대해 상세히 설명하고자 한다.
도 2a 및 도 2b는 IEEE 802.11 MAC의 분할 전송 기법에 대한 예를 도시한 것이다.
도 2a를 살펴보면, 분할 전송 기법은 전송하고자 하는 프레임의 크기를 줄여 전송하는 기법으로, 서비스 데이터 유닛(MSDU, 210) 및 복수의 프레그먼트들(220)을 포함할 수 있다.
보다 상세하게는 서비스 데이터 유닛을 작은 MAC 조각들로 분할한 프레그먼트들(Fragment, 220)을 나타내고, 복수의 프레그먼트들(220)은 MAC HDR(221), Frame Body(222) 및 CRC(223)를 포함한다.
실시예에 따라서, MAC HDR(221)은 프레임 제어(Frame Control) 필드, 듀레이션(Duration)/ID 필드 및 주소(Address) 필드 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 상기 프레임 제어 필드는 프레임 송신/수신에 필요한 제어 정보들을 포함할 수 있고, 상기 듀레이션/ID 필드는 해당 프레임을 전송하기 위한 시간으로 설정될 수 있다.
도 2b는 프레그먼트들(220)을 분할하여 연속 송신하는 프레그먼트 버스트(Fragment Burst) 전송을 나타낸다.
보다 상세하게는, 송신측(Source)은 분할된 각 프레그먼트(Fragment 0, 1 및 2)의 전송을 실시하면, 하나의 Fragment 0를 전송한 후 그에 대한 확인 신호(ACK 0)를 짧은 시간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS) 후 수신하고, 다음 전송을 위한 SIFS 만큼 대기한다. 또한, 송신측은 일정한 SIFS이 지난 후, Fragment 1을 전송하고, 그에 대한 확인 신호(ACK 1)을 SIFS 후 수신하며, 그 다음 전송을 위해 대기한다.
송신측은 프레그먼트 버스트 전송 후, 일정한 프레임 간격(SIFS, PIFS(Point Coordination Function Inter-Frame Space, PCF IFS) 및 DIFS(Distributed Coordination Function Inter-Frame Space, DCF IFS)) 후, 백오프(back-off)를 고려한 후 물리 헤더를 포함한 첫 번째 프레그먼트(Fragment 0)를 순차적으로 전송할 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 2a 및 도 2b를 살펴보면, 분할 전송 기법은 상위 계층(LLC 계층)으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛을 동일한 길이를 갖는 다수의 서비스 데이터 유닛들로 나누어 전송하는 방식으로, 분할된 다수의 서비스 데이터 유닛들을 순서에 따라 순차적으로 전송할 수 있으며, 그에 따른 분할 전송 기법은 전송하고자 하는 프레임의 크기를 줄여 전송성공 확률을 높일 수 있고, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 유닛 전송 장치(100)의 맥 계층 관리부(130)는 분할된 다수의 서비스 데이터 유닛들 및 분할된 다수의 서비스 데이터 유닛들 각각에 대한 구분정보에 기초하여 다수의 프로토콜 데이터 유닛들을 생성하고, 생성된 다수의 프로토콜 데이터 유닛들에 집합 전송 기법을 적용하여 집합 프로토콜 데이터 유닛을 생성하며, 생성된 집합 프로토콜 데이터 유닛을 물리적 계층(160)으로 전달한다.
맥 계층 관리부(130)는 집합 전송 기법을 이용하여 다수의 프로토콜 데이터 유닛들을 집합 프로토콜 데이터 유닛으로 생성하여 하나의 프레임으로 구성하고, 하나의 프레임에 하나의 물리 헤더를 부가하여 물리적 계층(160)으로 전달할 수 있다.
예를 들어, 상기 물리 헤더에는 전송할 집합 프로토콜 데이터 유닛에 대한 정보를 포함하는 필드가 포함될 수 있다.
이하에서는 도 3을 참조하여 집합 전송(Aggregation) 기법에 대해 상세히 설명하고자 한다.
도 3은 IEEE 802.11 MAC의 집합 전송 기법에 대한 예를 도시한 것이다.
도 3을 살펴보면, 집합 전송 기법을 다수의 프레임들을 하나의 프레임으로 집합하여 보다 긴 프레임을 생성하여 전달하는 기법으로, 집합 서비스 데이터 유닛(Aggregated-MSDU, A-MSDU) 및 집합 프로토콜 데이터 유닛(Aggregated-MPDU, A-MPDU)의 두 종류로 구분될 수 있다.
보다 상세하게는, 집합 프로토콜 데이터 유닛은 동일한 주소로 전송되는 다수의 프로토콜 데이터 유닛들을 하나의 피지컬 서비스 데이터 유닛(Physical Service Data Unit, PSDU)으로 합치는 방식이다. 집합 프로토콜 데이터 유닛은 다수의 프로토콜 데이터 유닛들로 이루어져 있으며, 다수의 프로토콜 데이터 유닛들 각각의 프로토콜 데이터 유닛을 구분하기 위한 프로토콜 데이터 유닛의 구분정보(MPDU Delimiter), 서비스 데이터 유닛(MSDU) 및 패드(pad) 비트로 구성될 수 있다.
또한, 다수의 프로토콜 데이터 유닛들 각각은 서비스 데이터 유닛(MSDU) 또는 집합 서비스 데이터 유닛(A-MSDU)을 포함할 수 있으며, 집합 서비스 데이터 유닛은 다수의 서비스 데이터 유닛들(MSDU), MAC 헤더 및 FCS로 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 집합 전송 기법은 전송할 복수의 프레임들을 하나의 긴 프레임으로 생성한 후 전송하게 됨으로써, 각 프레임들에 구성된 헤더 및 FCS와 같은 오버헤드를 감소시켜 처리량을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 유닛 전송 장치가 적용된 구조의 일 예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 유닛 전송 장치는 서비스 데이터 유닛(410)에 대한 최적의 분할 크기로 분할된 다수의 프레그먼트들(서비스 데이터 유닛들, 420)을 포함하고, 일정한 길이로 분할된 다수의 프레그먼트들(420) 각각에 대한 구분정보(431)에 기초하여 다수의 프로토콜 데이터 유닛들(430)이 생성되며, 생성된 다수의 프로토콜 데이터 유닛들(430)에 물리 헤더(440)를 포함한 집합 프로토콜 데이터 유닛(450)을 나타낸다.
생성된 집합 프로토콜 데이터 유닛(450)은 물리적 계층으로 전달된다.
도 4를 참조하면, BO(461)는 전송 프레임의 종료 시점에서 다음 프레임을 전송하기 위한 시간 지연인 백오프(Back-off)를 나타내고, BAR(462)는 수신측으로부터 정상적인 전송이 완료되었는지 여부를 확인하기 위한 블록화된 응답 요청인 블록 ACK 요청(Block ACK Request)를 나타내며, BA(463)는 Block ACK를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 유닛 전송 장치를 이용하여 MAC 알고리즘 환경을 구현한 모의 실험 결과 데이터를 도시한 것이다.
보다 상세하게는, 도 5는 MCS8 78Mbps의 채널 환경에서, 비트 오류율(Bit Error Rate, BER)에 따른 분할 전송 기법이 적용된 서비스 데이터 유닛의 크기 별 처리량을 비교한 결과를 도시한 것이다.
또한, 도 5의 (a)는 분할 전송 기법이 적용되지 않은 5000byte의 긴 프레임에 대한 비트 오류율에 따른 처리량의 그래프를 나타내고, (b)는 분할 전송 기법이 적용된 길이가 2000byte인 프레임에 대한 비트 오류율에 따른 처리량의 그래프를 나타내며, (c)는 분할 전송 기법이 적용된 길이가 1000byte인 프레임에 대한 비트 오류율에 따른 처리량의 그래프를 나타낸다.
또한, (d)는 분할 전송 기법이 적용된 길이가 500byte인 프레임에 대한 비트 오류율에 따른 처리량의 그래프를 나타내고, (e)는 분할 전송 기법이 적용된 길이가 300byte인 프레임에 대한 비트 오류율에 따른 처리량의 그래프를 나타내며, (f)는 분할 전송 기법이 적용된 길이가 200byte인 프레임에 대한 비트 오류율에 따른 처리량의 그래프를 나타내고, (g)는 분할 전송 기법이 적용된 길이가 100byte인 프레임에 대한 비트 오류율에 따른 처리량의 그래프를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 유닛 전송 장치를 이용하여 에러 발생에 따른 환경 별로 ①, ②, ③ 및 ④의 구간을 설정하고, 설정된 각 구간별 서로 다른 길이(byte)를 갖는 프레임에 대한 처리량 결과를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 에러가 거의 발생하지 않은 환경인 비트 오류율이 약 10-6 이하의 ① 구간에서는, 상위 계층(LLC 계층)으로부터 수신된 5000byte의 긴 프레임에 분할 전송 기법을 적용하지 않은 (a)가 74Mbps의 처리량을 나타내며 가장 높은 성능을 보이는 것을 확인할 수 있다.
또한, 비트 오류율이 약 10-6 내지 약 4·10-5인 ② 구간에서는, 1000byte의 일정한 길이를 갖는 (c)가 약 68 내지 약 70Mbps의 처리량을 나타내며 ② 구간에서 가장 높은 성능을 보이는 것을 확인할 수 있다. (c)는 상위 계층으로부터 수신된 5000byte의 서비스 데이터 유닛에 분할 전송 기법을 적용하여 1/5로 분할한 1000byte의 일정한 길이를 갖는 서비스 데이터 유닛을 나타낸다.
또한, 비트 오류율이 약 4·10-5 내지 4·10-4인 ③ 구간에서는, 200byte의 일정한 길이를 갖는 (f)가 가장 높은 처리량을 나타내며 ③ 구간에서 높은 성능을 보이는 것을 확인할 수 있다. (f)는 상위 계층으로부터 수신된 5000byte의 서비스 데이터 유닛에 분할 전송 기법을 적용하여 1/52로 분할한 200byte의 일정한 길이를 갖는 서비스 데이터 유닛을 나타낸다.
또한, 비트 오류율이 약 4·10-4 이상인 에러에 취약한 ④ 구간에서는, 100byte의 일정한 길이를 갖는 (g)가 가장 높은 처리량을 나타내며 ④ 구간에서 높은 성능을 보이는 것을 확인할 수 있다. (g)는 상위 계층으로부터 수신된 5000byte의 서비스 데이터 유닛에 분할 전송 기법을 적용하여 최소 길이인 100byte의 일정한 길이를 갖는 서비스 데이터 유닛을 나타낸다.
그러므로, 도 5를 참조하면, 에러가 발생하는 환경인 ②, ③ 및 ④ 구간에서는 분할 전송 기법이 적용되어 서비스 데이터 유닛의 크기가 작을수록 높은 처리량 성능을 보였으며, 비트 오류율의 ④ 구간에서는 300byte 이하의 길이를 갖는 서비스 데이터 유닛(e, f 및 g)의 처리량 성능은 점차 감소하는 것을 확인할 수 있다.
실시예에 따라서, 채널 상태 정보(Channel State Information, CSI) 확인이 어려운 환경에서는, 서비스 데이터 유닛에 분할 전송 기법을 적용하여 500 내지 1000byte 크기로 분할하여 전송하는 경우, 신뢰성(reliability)를 보장하면서 처리량을 향상시킬 수 있다.
또한, MCS8 780Mbps의 채널 환경에서는 MCS8 78Mbps의 채널 환경과 동일한 성능 결과를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 유닛 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 단계 610에서 전송 시간 알고리즘을 적용하여 상위 계층으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛(MAC Service Data Unit, MSDU)에 대한 최적의 분할 크기를 결정한다.
단계 610은 전송 시간 알고리즘을 이용하여 단말의 전송 기회(Transmission Opportunity, TXOP) 한계 시간 동안 전송할 수 있는 프레임의 최대 길이 및 상기 프레임의 최대 길이로 전송하기 위한 전송 시간을 산출하여 최적의 분할 크기를 결정하는 단계일 수 있다. 또한, 단계 610은 전송 시간 알고리즘을 이용하여 성능 평가를 위한 처리량(throughput)을 산출하여 최적의 분할 크기를 결정하는 단계일 수 있다.
단계 610은 채널 환경에 기반하여 상위 계층으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛에 대한 최적의 분할 크기를 결정하는 단계일 수 있다.
단계 620에서 서비스 데이터 유닛을 결정된 크기로 분할한다.
단계 620은 에러 발생 여부에 따른 환경에 기반하여 상위 계층으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛의 분할 여부를 결정하는 단계일 수 있다.
예를 들면, 단계 620은 에러가 발생하지 않는 환경인 경우, 상위 계층으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛을 분할하지 않고, 에러가 발생하는 환경인 경우, 결정된 크기를 기반으로 분할 전송 기법을 적용하여 상위 계층으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛을 분할하는 단계일 수 있다.
단계 630에서 분할된 다수의 서비스 데이터 유닛들 및 분할된 다수의 서비스 데이터 유닛들 각각에 대한 구분정보(Delimiter)에 기초하여 다수의 프로토콜 데이터 유닛들(MAC Protocol Data Unit, MPDU)을 생성하고, 생성된 다수의 프로토콜 데이터 유닛들에 집합 전송 기법을 적용하여 집합 프로토콜 데이터 유닛을 생성한다.
예를 들어, 단계 630은 집합 전송 기법을 이용하여 다수의 프로토콜 데이터 유닛들을 집합 프로토콜 데이터 유닛을 생성하여 하나의 프레임을 구성하는 단계일 수 있다.
단계 640에서 생성된 집합 프로토콜 데이터 유닛을 물리적 계층으로 전달한다.
단계 640은 집합 프로토콜 데이터 유닛으로 구성된 하나의 프레임에 하나의 물리 헤더를 부가하여 물리적 계층으로 전달하는 단계일 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 데이터 유닛 전송 장치
110: 크기 결정부
120: 유닛 분할부
130: 맥 계층 관리부
140: 상위 계층
150: 맥 계층
160: 물리적 계층

Claims (15)

  1. 전송 시간 알고리즘을 적용하여 상위 계층으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛(MAC Service Data Unit, MSDU)에 대한 최적의 분할 크기를 결정하는 크기 결정부;
    상기 서비스 데이터 유닛을 상기 결정된 크기로 분할하는 유닛 분할부; 및
    상기 분할된 다수의 서비스 데이터 유닛들 및 상기 분할된 다수의 서비스 데이터 유닛들 각각에 대한 구분정보(Delimiter)에 기초하여 다수의 프로토콜 데이터 유닛들(MAC Protocol Data Unit, MPDU)을 생성하고, 상기 생성된 다수의 프로토콜 데이터 유닛들에 집합 전송 기법을 적용하여 집합 프로토콜 데이터 유닛을 생성하며, 상기 생성된 집합 프로토콜 데이터 유닛을 물리적 계층으로 전달하는 맥 계층 관리부를 포함하되,
    상기 크기 결정부는
    전송 시간 수식(TXTIME calculation)의 역함수인 상기 전송 시간 알고리즘으로 단말의 전송 기회 한계 시간 동안 전송할 수 있는 프레임의 최대 길이(LENGTH)를 산출하고, 프레임 최대 길이로 프레임 전송을 위해 필요한 전송 시간을 재산출하며,
    상기 전송 기회 한계 시간은 상기 프레임의 송수신 과정을 위해 채널을 접근할 수 있는 권한의 시작과 채널 접근의 권한을 유지할 수 있는 최대 시간인 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 전송 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 크기 결정부는
    상기 전송 시간 알고리즘을 이용하여 성능 평가를 위한 처리량(throughput)을 산출하여 상기 최적의 분할 크기를 결정하는
    데이터 유닛 전송 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 크기 결정부는
    채널 환경에 기반하여 상기 상위 계층으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛에 대한 상기 최적의 분할 크기를 결정하는
    데이터 유닛 전송 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유닛 분할부는
    에러 발생 여부에 따른 환경에 기반하여 상기 상위 계층으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛의 분할 여부를 결정하는
    데이터 유닛 전송 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유닛 분할부는
    에러가 발생하지 않는 환경인 경우, 상기 상위 계층으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛을 분할하지 않고,
    에러가 발생하는 환경인 경우, 상기 크기 결정부로부터 상기 결정된 크기를 기반으로 분할 전송 기법을 적용하여 상기 상위 계층으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛을 분할하는
    데이터 유닛 전송 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 집합 전송 기법은
    상기 다수의 프로토콜 데이터 유닛들을 상기 집합 프로토콜 데이터 유닛으로 생성하여 하나의 프레임을 구성하는
    데이터 유닛 전송 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 맥 계층 관리부는
    상기 하나의 프레임에 하나의 물리 헤더를 부가하여 상기 물리적 계층으로 전달하는
    데이터 유닛 전송 장치.
  9. 전송 시간 알고리즘을 적용하여 상위 계층으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛(MAC Service Data Unit, MSDU)에 대한 최적의 분할 크기를 결정하는 단계;
    상기 서비스 데이터 유닛을 상기 결정된 크기로 분할하는 단계;
    상기 분할된 다수의 서비스 데이터 유닛들 및 상기 분할된 다수의 서비스 데이터 유닛들 각각에 대한 구분정보(Delimiter)에 기초하여 다수의 프로토콜 데이터 유닛들(MAC Protocol Data Unit, MPDU)을 생성하고, 상기 생성된 다수의 프로토콜 데이터 유닛들에 집합 전송 기법을 적용하여 집합 프로토콜 데이터 유닛을 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 집합 프로토콜 데이터 유닛을 물리적 계층으로 전달하는 단계를 포함하되,
    상기 최적의 분할 크기를 결정하는 단계는
    전송 시간 수식(TXTIME calculation)의 역함수인 상기 전송 시간 알고리즘으로 단말의 전송 기회 한계 시간 동안 전송할 수 있는 프레임의 최대 길이(LENGTH)를 산출하고, 프레임 최대 길이로 프레임 전송을 위해 필요한 전송 시간을 재산출하며,
    상기 전송 기회 한계 시간은 상기 프레임의 송수신 과정을 위해 채널을 접근할 수 있는 권한의 시작과 채널 접근의 권한을 유지할 수 있는 최대 시간인 것을 특징으로 하는 데이터 유닛 전송 방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 최적의 분할 크기를 결정하는 단계는
    상기 전송 시간 알고리즘을 이용하여 성능 평가를 위한 처리량(throughput)을 산출하여 상기 최적의 분할 크기를 결정하는
    데이터 유닛 전송 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 최적의 분할 크기를 결정하는 단계는
    채널 환경에 기반하여 상기 상위 계층으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛에 대한 상기 최적의 분할 크기를 결정하는
    데이터 유닛 전송 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 결정된 크기로 분할하는 단계는
    에러 발생 여부에 따른 환경에 기반하여 상기 상위 계층으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛의 분할 여부를 결정하는
    데이터 유닛 전송 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 결정된 크기로 분할하는 단계는
    에러가 발생하지 않는 환경인 경우, 상기 상위 계층으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛을 분할하지 않고,
    에러가 발생하는 환경인 경우, 상기 결정된 크기를 기반으로 분할 전송 기법을 적용하여 상기 상위 계층으로부터 수신된 서비스 데이터 유닛을 분할하는
    데이터 유닛 전송 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 물리적 계층으로 전달하는 단계는
    상기 집합 프로토콜 데이터 유닛으로 구성된 하나의 프레임에 하나의 물리 헤더를 부가하여 상기 물리적 계층으로 전달하는
    데이터 유닛 전송 방법.
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