KR102139721B1 - 다중 경로 프로토콜에서 이중으로 네트워크 코딩을 적용하는 방법 및 그 장치 - Google Patents

다중 경로 프로토콜에서 이중으로 네트워크 코딩을 적용하는 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선형 코딩(Linear Coding)을 프록시 서버(Proxy Server)에 적용하고, 네트워크 코딩(Network Coding)을 기지국/액세스 포인트에 적용함으로써 이중 코딩을 적용하여, 실제 셀룰러/와이파이 환경에서 BS/AP와 연동하여 사용하는 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 노드를 통해 다중 경로로 단말과 통신하는 방법은, 단말로부터 상기 단말이 요청하는 패킷에 관한 정보 및 상기 단말의 버퍼 상태에 관한 정보를 제1 노드가 수신하는 단계; 상기 제1 노드가 적어도 하나의 제2 노드와 각각 전송할 패킷에 관한 정보를 교환하는 단계; 상기 제1 노드가 상기 교환한 패킷에 관한 정보를 이용하여, 코딩 이득 및 상기 단말의 처리량을 최대화하는 패킷의 조합 및 전송 순서를 결정하는 단계; 및 상기 제1 노드가 상기 결정된 패킷의 조합 및 전송 순서에 따라 패킷을 상기 단말에게 전송하는 단계;를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 프록시에서 선형 코딩을 적용할 뿐만 아니라 기지국/액세스 포인트에 네트워크 코딩을 적용하여 네트워크 코딩으로 인한 코딩 이득(Coding-gain)이 발생하여 처리량(throughput)이 증가할 수 있다.

Description

다중 경로 프로토콜에서 이중으로 네트워크 코딩을 적용하는 방법 및 그 장치{APPARATUS AND METHOD FOR NESTED NETWORK CORDING FOR MULTIPATH PROTOCOL}
선형 코딩(Linear Coding)을 프록시 서버(Proxy Server)에 적용하고, 네트워크 코딩(Network Coding)을 기지국/액세스 포인트(BS(Base Station)/AP(Access Point))에 적용함으로써 이중 코딩을 적용하여, 실제 셀룰러/와이파이(Cellular/WiFi) 환경에서 BS/AP와 연동하여 사용하는 방법을 제안한다. 패킷 손실(Packet-loss)로 인한 손실을 방지해서 다중경로 프로토콜(Multipath Protocol)의 성능을 개선할 뿐만 아니라 네트워크 코딩(Network Coding)을 적용한 코딩 이득(Coding Gain)을 획득한다.
다중 경로(Multipath) 전송 제어 프로토콜(TCP: Transmission Control Protocol)의 경우, 기존 단일 경로(single path) TCP 대비, 한 TCP 세션(session) 당 여러 개의 경로(path)를 개방(open)함으로써 다이버시티(diversity)로 인한 TCP 처리량(throughput)을 증대하고 신뢰도(reliability)를 높이고자 제안되었다. MPTCP(Multipath TCP)의 대표적으로 제안되는 사용 예(use case)로는 3G/WiFi에 MPTCP를 적용한 데이터 오프로딩(data offloading)이 있다.
도 1은 다중 경로 TCP에 관해 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, MPTCP(Multipath TCP )의 경우 크게 두 가지 문제가 존재할 수 있다.
먼저, 랜덤 패킷 손실(Random packet-loss)이 발생할 수 있다. 예를 들면, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 소스(source)(110)로부터 목적지(destination)(120)에게 패킷 4, 5, 6, 7, 8, 9가 전송되는 경우 제1 경로(130)를 통해 4, 6, 8, 9가 전송되고, 제2 경로(140)를 통해 나머지 패킷인 5, 7이 전송될 수 있다. 이때, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 제2 경로(140)에서 패킷 손실(packet-loss)가 발생할 수 있다. 이때, 제2 경로(140)를 통해 전송될 패킷인 5, 7은 제2 경로(140)를 통해 전송되지 못하고, 제1 경로(130)를 통해 목적지(120)에게 전송될 수 있다. 이와 같이, 각각의 경로(path)마다 발생할 수 있는 패킷 손실 때문에, 손실된 패킷(out-of-ordered packet)들이 발생하고, 이는 TCP 윈도우 크기(window size)를 감소시킴으로써, 전체적인 TCP 처리량(throughput)을 감소시킬 수 있다.
다음으로, 단-대-단 지연(end-to-end delay) 변화(variation)가 발생할 수 있다. end-to-end delay는 패킷이 소스로부터 목적지에 전송될 때까지 걸리는 시간을 의미한다. 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 다중 경로 TCP의 경우에 각각의 경로(path)마다 경로 품질(quality)가 다르므로 end-to-end delay는 각각의 경로마다 다를 수 있다. 이때, TCP의 경우 받는 패킷의 순서가 정확해야 한다. 그러므로 각각의 경로들에 따른 지연(delay)의 차이로 패킷의 재배열(reordering)의 요청이 발생할 수 있고, 이로 인하여 대기(latency) 문제가 발생할 수 있다. 또한, 단말은 지연이 심한 낮은 품질의 경로(poor quality path)로부터 오는 패킷을 기다려야 하므로 낮은 품질의 경로가 병목지역(bottleneck)이 되어, 전체 성능(overall performance)이 감소할 수 있다.
본 발명은 전술한 필요성을 충족하기 위해 제안되는 것으로서, 다중 프록시(multiple proxy), 다중 노드(multiple node), 다중 사용자(multiple user)들이 있는 환경에서 이중으로 코딩(coding)을 적용하고자 한다. 이때, 상기 노드는 기지국(BS: Base Station), 액세스 포인트(AP: Access Point) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 프록시 서버(Proxy Server)와 기지국/액세스 포링트(BS/AP)에 적응형 선형 코딩(adaptive linear coding)을 수행할 수 있게 하여, 패킷 손실(packet-loss)로 인한 성능 열화를 방지할 뿐만 아니라, BS/AP에서 BS/AP 협동 네트워크 코딩(cooperative Network Coding)을 수행함으로써 전송 전력(transmission power)을 줄이고, 코딩 이득(coding gain)의 발생으로 인한 처리량(throughput) 증가를 꾀하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 노드를 통해 다중 경로로 단말과 통신하는 방법은, 단말로부터 상기 단말이 요청하는 패킷에 관한 정보 및 상기 단말의 버퍼 상태에 관한 정보를 제1 노드가 수신하는 단계; 상기 제1 노드가 적어도 하나의 제2 노드와 각각 전송할 패킷에 관한 정보를 교환하는 단계; 상기 제1 노드가 상기 교환한 패킷에 관한 정보를 이용하여, 코딩 이득 및 상기 단말의 처리량을 최대화하는 패킷의 조합 및 전송 순서를 결정하는 단계; 및 상기 제1 노드가 상기 결정된 패킷의 조합 및 전송 순서에 따라 패킷을 상기 단말에게 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 결정하는 단계는, 가장 많은 단말의 요청을 만족시키는 패킷의 제1 조합을 선정하는 단계; 상기 제1 조합에 포함된 패킷을 제외한 나머지 패킷들 중 가장 많은 단말의 요청을 만족시키는 패킷의 제2 조합을 선정하는 단계; 및 상기 제1 조합 및 상기 제2 조합의 전송 순서를 조정하여 상기 코딩 이득 및 상기 단말의 처리량을 최대화하는 전송 순서를 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 패킷에 관한 정보는, 얼마간의 선행 시간 동안 코딩을 수행하였는지를 알려주는 기간(period)에 관한 정보, 해당 기간 동안 코딩에 참여한 패킷에 관한 정보, 코딩이 어떠한 방법으로 수행되었는지에 관한 정보를 나타내는 코딩 방식(coding strategy) 정보, 코딩에 이용된 계수(coding coefficients)에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 패킷에 관한 정보를 교환하는 단계는, 상기 제1 노드가 상기 적어도 하나의 제2 노드와 각각 전송할 패킷에 관한 정보를 X2 인터페이스에 포함하여 교환하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 노드가 복수의 서버로부터 패킷을 수신하는 경우, 상기 제1 노드가 상기 복수의 서버에게 패킷의 데드라인(deadline) 및 리던던시(redundancy) 동기화 요청 메시지를 전송하는 단계; 상기 제1 노드가 상기 서버로부터 상기 데드라인 및 리던던시 동기화 가능 여부에 관한 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 제1 노드가 상기 동기화된 데드라인 및 리던던시를 갖는 패킷을 조합하여 상기 단말에게 전송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 동기화 요청 메시지 및 상기 동기화 가능 여부에 관한 메시지의 전송 및 수신은 S2 인터페이스를 이용하여 이루어질 수 있고, 상기 S2 인터페이스는, 데드라인 동기화 성공 또는 실패에 관한 정보를 포함하는 데드라인 동기화 절차 및 리던던시 동기화 성공 또는 실패에 관한 정보를 포함하는 리던던시 동기화 절차를 포함할 수 있다.
또한 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 적어도 하나의 다른 노드와 다중 경로로 단말과 통신하는 노드는, 상기 단말로부터 상기 단말이 요청하는 패킷에 관한 정보 및 상기 단말의 버퍼 상태에 관한 정보를 수신하는 통신부; 상기 적어도 하나의 다른 노드와 상기 노드가 각각 전송할 패킷에 관한 정보를 교환하도록 제어하는 네트워크 코딩 관리부; 및 상기 교환한 패킷에 관한 정보를 이용하여, 코딩 이득 및 상기 단말의 처리량을 최대화하는 패킷의 조합 및 전송 순서를 결정하도록 제어하는 이웃-인식 네트워크 코딩 알고리즘(neighbor-aware NC algorithm);을 포함하고, 상기 통신부는 상기 결정된 패킷의 조합 및 전송 순서에 따라 패킷을 상기 단말에게 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프록시(Proxy)에서 선형 코딩(linear coding)을 적용할 뿐만 아니라 기지국/액세스 포인트(BS(Base Station)/AP(Access Point))에 네트워크 코딩(NC: Network Coding)을 적용하여 네트워크 코딩으로 인한 코딩 이득(Coding-gain)이 발생하여 처리량(throughput)이 증가할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 BS/AP간 협력을 통한 BS/AP 협동 네트워크 코딩 알고리즘(cooperative NC algorithm)에 따라 네트워크 코딩의 효과를 극대화할 수 있다.
또한, 이 과정에서 필요한 시그널링 절차 및 X2 인터페이스(interface)를 통한 BS/AP간 교신 시그널링 절차, S1 인터페이스(interface)를 통한 BS/AP 및 서버간 시그널링 절차를 제안할 수 있다.
또한 수신단의 출력량 증가, 패킷 재배치(packet-reordering)로 인한 지연(delay) 감소 및 효율적인 버퍼 관리 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 다중 경로 TCP에 관해 도시한 도면이다.
도 2a는 다중 경로(multipath) TCP에서 선형 코딩에 관해 도시한 도면이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 경로 TCP에서 이중 코딩에 관해 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 BS/AP에서의 네트워크 코딩이 적용된 일 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 또는 AP의 구조에 대해 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 또는 AP의 네트워크 코딩의 일 예에 관해 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 노드 간 협동 이웃-인식 네트워크 코딩 그리디 알고리즘(cooperative neighbor-aware NC greedy algorithm)을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 노드 간 선행 전송된 패킷 정보를 교환하기 위한 통신 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 X2 인터페이스를 활용한 노드 간 통신 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 노드 간 협력 기반 NC 알고리즘의 수행의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 다중 경로 및 다중 서버에서 패킷 간 코딩을 위한 동기화에 관해 설명한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국/AP와 서버 간 통신 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하기로 한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템은 다중 서버(multiple server) 또는 다중 노드(multiple node) 또는 다중 사용자(multiple user)들을 포함할 수 있다. 이때, 상기 노드는 기지국(BS: Base Station), 액세스 포인트(AP: Access Point) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 노드는 액세스 포인트 컨트롤러(AP controller), AP 관리 엔틴티, 네트워크 연결/관리 엔티티 등을 포함할 수도 있다. 이하, 설명의 편의를 위해, 상기 노드는 기지국 또는 AP 중 적어도 하나인 것을 예시로 본 발명의 일 실시예들에 관하여 설명하도록 한다. 또한 설명의 편의를 위해 노드는 기지국 또는 AP와 혼용되어 사용될 수도 있다. 또한 상기 서버는 프록시 서버(proxy server)일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고 단말에게 정보를 전송하는 서버인 경우 이에 포함될 수 있다. 또한 설명의 편의를 위해 서버와 프록시 서버는 혼용되어 사용될 수 있다.
도 2a는 다중 경로(multipath) TCP에서 선형 코딩에 관해 도시한 도면이다.
도 2a를 참고하면, 다중 경로(Multipath) 전송 제어 프로토콜(TCP: Transmission Control Protocol)에 있어서, 각각의 경로(path) 별로 경로 품질(quality) 등 상태가 다르므로, 그에 따른 적응형 선형 코딩(Adaptive Linear Coding)이 적용될 수 있다. 이때, 선형 코딩으로 리던던시(redundancy)를 적용하여 패킷 손실(packet loss)를 미연에 방지함으로써 TCP 출력량(throughput) 열화를 방지할 수 있다. 구체적으로, 각각의 경로의 상태 변화에 따라 코딩 블록 사이즈를 제어하거나, 각각의 경로의 상태 변화에 따라 코딩 률(coding rate)을 제어하여 패킷 손실을 방지할 수 있다. 또한, 경로 별 지연(delay) 차이를 고려하여 스케쥴링을 할 수도 있다.
이러한 적응형 선형 코딩은 엔드 서버(end server)(230)가 MPTCP(Multi-Path TCP) 및 코딩을 지원하도록 엔드 서버에 NC-MPTCP 계층을 삽입함으로써 이루어질 수 있다. 그러나, 이 경우 선형 코딩을 엔드 서버에서 수행하여야 하므로, 엔드 서버를 직접 수정하여야 하는 문제점이 있다. 때문에, 셀룰러/와이파이(Cellular/WiFi)와 결합해서 실제 상용화 하기 위한 방법이 제공될 필요가 있다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 경로 TCP에서 이중 코딩에 관해 도시한 도면이다.
도 2b를 참고하면, 엔드 서버(230)에서 상술한 적응형 선형 코딩을 통해 패킷 손실을 방지할 수 있다. 그리고 노드들(220, 223, 225)에서 노드들 간 협력 기반 네트워크 코딩을 통해 네트워크 코딩 이득(gain)을 획득할 수 있다. 이때, 상기 엔드 서버(230)는 실시예에 따라 프록시 서버 등일 수 있다. 또한 실시예에 따라 상기 노드들(220, 223, 225)은 기지국 또는 무선랜 AP 등일 수 있다.
이 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 경로 TCP 시스템에서 이중 코딩에 따른 전체 이득은 패킷 손실의 방지에 따른 이득과 노드들에서의 네트워크 코딩에 따른 이득의 합이 될 수 있다.
이하 이중 코딩 적용 시 기지국 또는 AP와 프록시 서버의 구조와 기지국 또는 AP 간 협력을 통한 BS/AP 협동 기반 이웃-인식 네트워크 코딩(BS/AP cooperative neighbor-aware network cording) 알고리즘에 대해서 구체적으로 살펴보도록 한다. 실시예에 따라 BS/AP간 협력을 위해 X2 인터페이스(interface)를 활용한 프로토콜 기법이 사용될 수 있으며, 또한 실시예에 따라 BS/AP와 서버 간 통신을 위해 S1 인터페이스를 활용한 프로토콜 기법이 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 BS/AP에서의 네트워크 코딩이 적용된 일 예를 도시한 도면이다.
도 3을 참고하면, 기지국 또는 AP(320, 325)에 네트워크 코딩을 적용할 경우 적절한 네트워크 코드(network code)의 선택을 통해 코딩 이득(coding gain)이 발생할 수 있음을 알 수 있다.
예를 들면, 제1 단말(310)이 B1, C1 및 B2 패킷을 가지고 있고, 제2 단말(313)이 A1 및 C2 패킷을 가지고 있고, 제3 단말(315)이 B1, A1 및 B2 패킷을 가지고 있을 수 있다. 이때, 제1 단말(310)은 A1 및 A2 패킷을 받기를 원하고, 제2 단말(313)은 B1 및 B2 패킷을 받기를 원하고, 제3 단말(315)은 C1 및 C2 패킷을 받기를 원할 수 있다.
이때, 제1 기지국(320)이 A1, A2, B1 및 C1을, 제2 기지국(325)이 B2 및 C2를 각각 제1 단말(310), 제2 단말(313) 및 제3 단말(315)에게 전송할 수 있다. 실시예에 따라 상기 제1 기지국(320) 또는 상기 제2 기지국(325)은 무선랜 AP일 수 있음은 물론이다.
이 경우 제1 기지국(320) 및 제2 기지국(325)이 A1, A2, B1, B2, C1, C2를 따로따로 6번의 전송을 통해 전송하는 대신 도시된 바와 같이 제1 기지국(320)이 A1+B1, A2+C1을 전송하고, 제2 기지국(325)이 B2+C2를 전송할 수 있다. 이렇게 함으로써, 제1 기지국(320) 및 제2 기지국(325)은 총 3번의 전송을 통해 제1 단말(310), 제2 단말(313) 및 제3 단말(315)이 각각 원하는 패킷을 전송할 수 있다. 이때, 코딩 이득(coding gain)은 6/3 = 2가 될 수 있다.
이때, 실시예에 따라 상기 제1 기지국(320) 및 제2 기지국(325)은 다른 기지국과 협력하지 않고 전송할 패킷들의 조합을 선정할 때, 가장 많은 단말들의 요청(need)를 만족시킬 수 있는 패킷들을 먼저 전송할 패킷들의 조합으로 선정할 수 있다. 즉, 제1 기지국(320)은 다른 제2 기지국(325)이 전송할 또는 이미 전송한 패킷과 무관하게 제1 단말(310), 제2 단말(313) 및 제3 단말(315)의 요청을 가장 많이 만족시킬 수 있는 패킷들의 조합을 선정할 수 있다. 예를 들면 제1 기지국(320)은 제1 단말(310) 및 제2 단말(313)의 요청을 만족시킬 수 있는 A1 및 B1을 조합하여 네트워크 코딩을 할 수 있다. 그러나, 이 경우 제1 기지국(320)은 다른 제2 기지국(325)이 전송할 패킷과 무관하게 패킷들의 조합을 선정하게 되므로, 제1 단말(310) 내지 제3 단말(315)에게 특정 패킷이 전송되더라도 제1 단말(310) 내지 제3 단말(315)이 선행 패킷을 요구하는 경우에는 선행 패킷이 전송될 때까지 단말은 대기하여야 하므로 버퍼 관리의 효율성이 떨어질 수 있다. 이에 관한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
이하 기지국 또는 AP의 구조(architecture) 및 기지국 또는 AP가 전송할 패킷들을 조합하는 구체적인 알고리즘에 대해 살펴보도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 또는 AP의 구조에 대해 도시한 도면이다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 또는 AP(410, 420)은 적응형 선형 코딩(ALC: adaptive linear coding) 관리부(ALC management module)(413, 423), 네트워크 코딩(NC: network coding) 관리부(NC management module)(415, 425), 이웃-인식 네트워크 코딩 알고리즘(Neighbor-aware NC Algorithm)(417, 427) 및 네트워크 코딩 인코더(419, 429) 등을 포함할 수 있다.
ALC 관리부(413, 423)는 상기 도 2a와 관련된 부분에서 설명한 복수의 경로들에 대한 리던던시(redundancy)를 업데이트하는 기능을 수행할 수 있다. 그리고 NC 관리부(415, 425)는 기지국 또는 AP(410, 420)의 협동 네트워크 코딩을 위한 네트워크 인터페이스를 설정하는 기능을 수행할 수 있다. 이때, 상기 NC 관리부(415, 425)는 BS/AP 간 통신을 위한 BS/AP 간 통신 관리부와 BS/AP와 서버간 통신을 위한 BS/AP-서버 통신 관리부를 포함할 수 있다. 그리고 상기 이웃-인식 네트워크 코딩 알고리즘(417, 427)은 기지국 또는 AP(410, 420)의 협동 네트워크 코딩 알고리즘을 제공하는 역할을 수행할 수 있다. NC 인코더(419, 429)는 패킷들의 인코딩을 수행할 수 있다. 각각에 관한 구체적인 기능의 설명은 후술하기로 한다.
도면에서는 ALC 관리부(413, 423), NC 관리부(415, 425), 이웃-인식 네트워크 코딩 알고리즘(417, 427) 등이 별도의 블록으로 나뉘어 구성되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 NC 관리부(415, 425)와 이웃-인식 네트워크 코딩 알고리즘(417, 427)의 기능은 하나의 관리부에서 이루어질 수 있으며, 또는 ALC 관리부(413, 423), NC 관리부(415, 425) 및 이웃-인식 네트워크 코딩 알고리즘(417, 427)에서 수행되는 작업이 하나의 제어부에서 이루어지도록 구성될 수도 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 또는 AP의 네트워크 코딩의 일 예에 관해 도시한 도면이다.
도 5를 참고하면, 제1 기지국(520) 및 제2 기지국(525)이 제1 단말(510), 제2 단말(513) 및 제3 단말(515)에게 패킷을 전송하는 것이 도시되어 있다. 이때, 실시예에 따라 상기 제1 기지국(520) 또는 상기 제2 기지국(525)은 무선랜 AP일 수 있음은 물론이다.
이때, 예를 들면 제1 단말(510)이 B1, E1, B2 및 C2 패킷을 가지고 있고, 제2 단말(513)이 A1, D1, A2 및 C2 패킷을 가지고 있고, 제3 단말(515)이 B1, D1, A2 및 B2 패킷을 가지고 있을 수 있다. 그리고 제1 단말(510)은 A 및 D 패킷을 받기를 원하고, 제2 단말(513)은 B 및 E 패킷을 받기를 원하고, 제3 단말(515)은 C 및 F 패킷을 받기를 원할 수 있다. 이때, 제1 기지국(520)이 A2, B2, C2, D1, E1 및 F1을, 제2 기지국(325)이 A1, B1 및 C1을 각각 제1 단말(510), 제2 단말(513) 및 제3 단말(515)에게 전송할 수 있다.
도 5에 도시된 예에서는 제1 기지국(520) 및 제2 기지국(525)은 서로 협력하지 않고 독자적으로 코드 선택(code-selection)을 하여 네트워크 코딩을 적용하고 있다. 이때, 각각의 기지국(520, 525)은 한번의 전송을 통해 최대한 많은 단말들(510, 513, 515)의 요청(need)을 만족시킬 수 있도록 코드 선택을 할 수 있다. 이 경우, 제1 기지국(520)은 제1 단말(510), 제2 단말(513) 및 제3 단말(515)의 요청을 동시에 만족시킬 수 있는 A2+B2+C2 패킷의 조합을 선택하여 전송할 수 있다.
그러나, 다중 경로 프로토콜을 통한 실시간 비디오 스트리밍과 같은 선행 패킷의 전송이 수반되어야 하는 경우에는, 제1 단말(510) 내지 제3 단말(515)이 제1 기지국(520)으로부터 상기 A2+B2+C2 패킷을 수신하더라도 A1, B1 및/또는 C1 패킷을 수신하기 이전이므로, A2, B2, C2 패킷이 각각 디코딩이 된다고 하여도, 당장의 컨텐츠의 재생에는 도움이 되지 않을 수 있다. 또한, 단말(510, 513, 515)은 A1, B1, C1 패킷을 수신하기 전까지는 미리 수신된 A2, B2, C2 패킷들을 버퍼에 저장하고 있을 필요가 있으므로, 불필요한 패킷의 저장으로 인한 버퍼 관리의 효율성도 떨어질 수 있다.
이때, 도 6에 도시된 바와 같이 제1 기지국(620)과 제2 기지국(625)이 교신을 통해 서로 선행 전송된 또는 전송되어야 할 패킷을 확인함으로써, 각각의 기지국들(620, 625)은 자신이 전송할 패킷들의 조합들 중에서 먼저 전송되어야 할 패킷들의 조합을 선택할 수 있다.
예를 들면, 제2 기지국(625)이 A1+B1 패킷 조합을 제1 기지국(620)의 A2+B2+C2 패킷 조합에 선행하여 전송하여야 이를 수신한 단말(510, 513, 515)이 패킷들을 수신하는 즉시 해당 패킷을 디코딩하여 해당 컨텐츠를 재생할 수 있다. 때문에, 제1 기지국(620)과 제2 기지국(625)은 서로 선행 전송된 패킷을 확인하여, 제1 기지국(620)은 A2+B2+C2 패킷 조합을 전송하는 대신, D1+E1 패킷 조합을 먼저 전송할 수 있다. 이렇게 전송하는 패킷 조합들의 전송 순서를 바꾸어 전송함으로써, 단말(510, 513, 515)은 제2 기지국(625)으로부터 제1 타이밍에 A1+B1을 먼저 수신함으로써, A2+B2+C2를 수신하자마자 해당 컨텐츠를 재생할 수 있다.
이와 같이 기지국들(620, 625)이 서로 선행 전송된 패킷들에 관한 정보를 교환함으로써, 도 5와 비교하여 볼 때, 각각의 기지국들(620, 625)은 전송할 패킷 조합들의 개수는 동일하지만 패킷 조합들의 순서를 바꾸어 전송할 수 있다. 이때, 단말(610, 613, 615)은 패킷들을 수신하자마자 해당 컨텐츠를 재생할 수 있어 수신단 즉, 단말(610, 613, 615)의 처리량(throughput)이 증가할 수 있다. 또한, 단말(610, 613, 615)이 다른 패킷이 수신될 때까지 수신한 패킷을 저장하고 있을 필요가 줄어들 수 있어서, 불필요한 버퍼의 사용으로 인한 오버헤드(overhead)를 줄일 수 있다. 그리고, 단말(610, 613, 615)이 컨텐츠의 재생을 위해 패킷의 순차적인 수신이 필요하지만 패킷을 순서대로 수신하지 않은 경우에, 해당 컨텐츠의 재생을 위해 발생할 수 있는 수신된 패킷들의 재배치(re-ordering)로 인한 지연(delay)을 방지할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 노드 간 협동 이웃-인식 네트워크 코딩 그리디 알고리즘(cooperative neighbor-aware NC greedy algorithm)을 도시한 도면이다.
도 7을 참고하면, 기지국 또는 AP에서 네트워크 코딩을 적용할 때, 수신단 즉, 단말에서의 효과를 극대화하기 위하여 노드간 협동 이웃-인식 네트워크 코딩 그리디 알고리즘(cooperative neighbor-aware NC greedy algorithm)을 사용할 수 있다. 이 경우, 각 기지국(또는 AP)마다 해당 큐(queue)에 저장하고 있는 패킷과, 해당 기지국(또는 AP)의 이웃 기지국(또는 이웃 AP)의 코드 선택(code selection)을 고려하여, 코딩 이득(gain)과 사용자 단말의 처리량(throughput)을 극대화할 수 있는 메트릭(metric) f를 아래 [수학식 1]과 같이 정의할 수 있다.
Figure 112013079117609-pat00001
이때, f는 각각의 노드에서 임의의 패킷 조합 및 전송 순서를 설정하고, 그 패킷의 조합으로 해당 순서에 맞춰서 네트워크 코딩을 적용할 경우의 출력(output)으로, 네트워크 코딩 이득 및 수신단의 처리량(throughput)으로 계산한다. 그리고, pi는 해당 노드의 패킷을 의미하며, bi는 해당 노드에 이웃하는 노드의 패킷들을 의미한다.
예를 들면, 도 6을 참고하여 설명하면, 제1 노드(620)의 경우에 A2+B2+C2, D1+E1, F1으로 패킷의 조합 및 전송 순서를 설정할 수 있다. 이때, A2+B2+C2, D1+E1, F1을 보냄으로써, 코딩 이득은 6/3 = 2가 발생할 수 있다. 그러나 수신단(610, 613, 615)은 A2+B2+C2를 받더라도 선행 패킷 즉, A1 및 B1의 부재로 인하여 A2+B2+C2를 재생할 수 없고 1 타임 슬롯(time slot)만큼 기다려야 하므로, 수신단(610, 613, 615)의 처리량에 있어서는 페널티(-1)가 발생할 수 있다.
반면, 제1 노드(620)가 D1+E1, A2+B2+C2, F1으로 패킷의 조합 및 전송 순서를 설정한 경우, 코딩 이득은 6/3 = 2로 상술한 경우와 동일하게 발생할 수 있다. 그러나 이 경우에는 수신단(610, 613, 615)이 매 타임 슬롯 마다 전송된 패킷을 수신할 수 있어 페널티가 발생하지 않아 수신단의 처리량은 상술한 경우보다 클 수 있다.
따라서, 이 경우 f((D1, E1), (A2, B2, C2), (F1); (A1, B1, C1)) > f((A2, B2, C2), (D1, E1), (F1); (A1, B1, C1)) 와 같을 수 있다.
이때, 도 7을 참고하여 코딩 이득 및 수신단 처리량을 최대화하는 패킷의 조합 및 순서를 결정하는 알고리즘에 관하여 살펴보면, 710 단계에서 각각의 노드는 이웃 노드와의 교신을 통해, 직전 코딩을 수행한 시간 동안 코딩에 참여한 패킷의 정보를 체크할 수 있다. 그리고 720 단계에서 단말로부터 단말의 요청 및 단말의 버퍼 상태를 피드백 받아서 단말의 요청(need) 및 버퍼 상태를 확인할 수 있다.
그 후, 노드는 760 단계에서 최고의 코딩 이득 및 수신단 처리량을 얻어 상기 메트릭 f를 최대로 할 수 있는 패킷의 조합 및 순서를 결정할 수 있다. 이때, 만일 노드의 큐(queue)에 패킷이 총 n개 존재하는 경우, 모든 가능한 패킷의 조합 및 순서를 결정하려면 총 O(2n)의 계산 복잡도가 필요할 수 있다.
실시예에 따라, 복잡도를 낮추면서 가장 적절한 패킷의 조합 및 순서를 결정하기 위하여 730 단계 내지 750 단계에 따라 패킷 조합 선택을 수행할 수 있다.
구체적으로, 730 단계에서 노드의 큐(queue) Q에서 가장 많은 단말의 요청을 만족시킬 수 있는 패킷의 조합 (P1, P2, … , Pk)을 선정할 수 있다. 그 후 740 단계에서 큐(queue) Q에서 상기 730 단계에서 선정된 (P1, P2, … , Pk)을 제외한 패킷들 중 가장 많은 단말의 요청을 만족시킬 수 있는 패킷의 조합 (Pk +1, Pk +2, … , Pn)을 선정할 수 있다. 이렇게 730 단계 및 740 단계를 반복하여 수행해, 매 단계에서 선정된 패킷을 제외하고 나머지 패킷들 중 가장 많은 단말의 요청을 만족시킬 수 있는 패킷을 큐(queue) Q에 패킷이 존재하지 않을 때까지 선정할 수 있다. 그리하여 750 단계에서 최종적으로 (P1, P2, … , Pk), (Pk +1, Pk +2, … , Pn), … , (Pn +1, Pn+2, … , Pj)의 조합을 선정할 수 있다.
그 후 760 단계에서 노드는 선정된 패킷의 조합들의 순서를 조정하여 메트릭 f를 최대로 하는 패킷의 조합들의 순서를 결정할 수 있다.
그리고 770 단계에서 노드는 상기 760 단계에서 선정된 패킷의 조합 및 순서를 토대로 인코딩 모듈로 패킷을 전송하고, NC 관리부로 상기 선정된 패킷의 조합 및 순서를 피드백할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 노드 간 선행 전송된 패킷 정보를 교환하기 위한 통신 방법의 일 예를 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 X2 인터페이스를 활용한 노드 간 통신 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
상술한 바와 같이 각각의 기지국(또는 AP)은 전송할 패킷의 조합 및 그 순서를 정하기 위한 알고리즘을 수행하기 위해서는 상기 도 7에 도시된 710 단계에서와 같이 다른 이웃 기지국(또는 AP)이 선행 전송한 패킷에 관한 정보를 확인할 필요가 있다. 도 4를 참고하면, 실시예에 따라 이와 같은 선행 전송한 패킷에 관한 정보를 교환하기 위해서 기지국(또는 AP)(410, 420)은 NC 관리부(NC management module)(415, 425)를 통해 이웃 기지국(또는 AP) 간 통신을 수행할 수 있다.
도 8의 (a)를 참고하면, 851 단계 및 852 단계에서 각각의 기지국(또는 AP)은 서버로부터 각각의 기지국(또는 AP)이 전송을 수행할 스케쥴링 정보 및 패킷들을 수신할 수 있다.
그 후 각각의 기지국(또는 AP)은 이웃 기지국(또는 이웃 AP)들과 853 단계에서 패킷 테이블을 교환할 수 있다. 이때 교환되는 패킷 테이블은 상기 851 단계 및 852 단계에서 각각의 기지국들(또는 AP들)이 서버로부터 수신한 패킷에 관한 정보일 수 있다.
그리고 854 단계에서 기지국(또는 AP)은 이웃 기지국(또는 이웃 AP)들과 코딩 정보를 교환할 수 있다. 이때 교환되는 코딩 정보는 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 이웃 기지국(또는 AP)가 얼마간의 선행 시간 동안 코딩을 수행하였는지를 알려주는 기간(period)에 관한 정보(861), 해당 기간 동안 코딩에 참여한 패킷에 관한 정보(862), 코딩이 어떠한 방법으로 수행되었는지에 관한 정보를 나타내는 코딩 방식(coding strategy) 정보(863), 코딩에 이용된 계수(coding coefficients)에 관한 정보(864) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 실시예에 따라 기지국/AP 간의 이러한 정보 교환은 주기적으로 이루어질 수 있다.
이때, 실시예에 따라 기지국/AP 간 정보 교환을 위한 통신은 상술한 바와 같이 NC 관리부에서 수행될 수 있다. 또한 실시예에 따라 상기 기지국/AP 간 통신은 BS/AP 간 통신 관리부를 통해 수행될 수도 있다.
한편, 실시예에 따라 기지국/AP 간 통신을 수행하기 위해서 새로운 인터페이스(interface)를 사용하지 않고, 기존의 X2 인터페이스(interface)를 활용하여 기지국/AP 간 통신을 수행할 수 있다.
도 9를 참고하면, 제1 기지국(910)과 제2 기지국(920) 간에 951 단계에서 주기적으로 로드 정보(load information)을 교환하면서, 이때, 로드 정보에 코딩 정보 섹션(coding information section)을 추가하여 952 단계에서 전송할 수 있다.
예를 들면 도시된 바와 같이 X2 인터페이스에 코딩 정보 섹션(960)을 추가할 수 있다. 이때 실시예에 따라 코딩 정보로는, 이웃 기지국(또는 AP)가 얼마간의 선행 시간 동안 코딩을 수행하였는지를 알려주는 기간(period)에 관한 정보(961), 해당 기간 동안 코딩에 참여한 패킷에 관한 정보(962), 코딩이 어떠한 방법으로 수행되었는지에 관한 정보(예를 들면 XOR coding, linear coding, non-linear coding 등)를 나타내는 코딩 방식(coding strategy) 정보(963), 코딩에 이용된 계수(coding coefficients)에 관한 정보(964) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 노드 간 협력 기반 NC 알고리즘의 수행의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 10을 참고하면, 단말(1030)은 1051 단계에서 단말(1030)이 요청하는 패킷에 관한 정보 및 단말(1030)의 버퍼 상태에 관한 정보 등을 각각의 기지국들(또는 AP들)(1010, 1020)에게 전송할 수 있다.
그 후 1052 단계에서 제1 기지국(또는 제1 AP)(1010)과 제2 기지국(또는 제2 AP)(1020)은 1051 단계에서 단말로부터 수신한 정보로부터 단말이 요청하는 패킷 및 단말의 버퍼 상태를 파악할 수 있다.
그리고 1053 단계에서 제1 기지국(또는 제1 AP)(1010)과 제2 기지국(또는 제2 AP)(1020)은 도 8 및 도 9와 관련된 부분에서 설명한 바와 같이 기지국/AP 간 통신을 통해 각각의 기지국/AP가 코딩에 참여한 패킷 등에 관한 정보를 획득할 수 있다. 실시예에 따라 이러한 정보 교환은 X2 인터페이스를 통해 이루어질 수 있다.
그리고 1054 단계에서 제1 기지국(또는 제1 AP)(1010) 및 제2 기지국(또는 제2 AP)(1020)은 도 7과 관련된 부분에서 설명한 바와 같이 노드간 협동 이웃-인식 네트워크 코딩 그리디 알고리즘을 수행할 수 있다. 이를 통해 각각의 기지국(또는 AP)는 코딩 이득(gain)과 사용자 단말의 처리량(throughput)을 극대화할 수 있는 패킷의 조합들 및 그 패킷의 조합들의 전송 순서를 결정할 수 있다.
실시예에 따라 1055 단계에서 기지국(또는 AP)(1010, 1020)은 상기 1052 단계 내지 1054 단계를 통해 업데이트된 패킷 전송의 스케쥴링 정보를 단말(1030)에게 전송할 수 있다. 즉, 기지국(또는 AP)(1010, 1020)은 단말(1030)에게 상기 패킷의 조합들 및 그 패킷의 조합들의 전송 순서에 관한 정보를 전송할 수 있다.
그리고 1056 단계에서 기지국(또는 AP)(1010, 1020)은 1052 단계 내지 1054 단계에서 네트워크 코딩된 패킷들 전송 순서에 따라 단말(1030)에게 전송할 수 있다. 이를 수신한 단말(1030)은 1057 단계에서 디코딩을 수행해 해당 패킷에 해당하는 컨텐츠를 실행할 수 있다. 실시예에 따라, 단말(1030)은 기지국(또는 AP)(1010, 1020)에게 네트워크 코딩 및 해당 패킷의 수신이 성공하였는지 여부에 관한 정보를 피드백할 수도 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서 다중 경로 및 다중 서버에서 패킷 간 코딩을 위한 동기화에 관해 설명한 도면이다.
도 11을 참고하면, 다중 서버(multiple server)로부터 전송된 컨텐츠들을 기지국 또는 AP에서 믹스(mix)를 할 수 있다. 예를 들면 제1 프록시 서버(1130)로부터 패킷 A가 제1 기지국(또는 제1 AP)(1120), 제2 기지국(또는 제2 AP)(1123) 및 제3 기지국(또는 제3 AP)(1125)에게 전송될 수 있다. 그리고 제2 프록시 서버(1135)로부터 패킷 B가 제1 기지국(또는 제1 AP)(1120), 제2 기지국(또는 제2 AP)(1123) 및 제3 기지국(또는 제3 AP)(1125)에게 전송될 수 있다.
이때, 각각의 프로시 서버(1130, 1135)로부터 전송되는 패킷 A 및 패킷 B의 데드라인(deadline)은 서로 다를 수 있다. 이때, 데드라인은 패킷이 단말(1110, 1113, 1115)에 도착해야만 하는 시간적인 여유를 의미하는 것으로 예를 들면, 데드라인이 짧은 경우는 실시간 비디오 스트리밍과 같은 패킷이 전송되는 경우일 수 있다. 도 11에 도시된 예에 따르면, 패킷 A의 데드라인은 10 ms이고, 패킷 B의 데드라인은 15 ms로 서로 다를 수 있다.
또한 각각의 프로시 서버(1130, 1135)로부터 전송되는 패킷 A 및 패킷 B의 리던던시(redundancy)는 서로 다를 수 있다. 이때, 리던던시는 패킷의 손실(packet loss)를 방지하기 위하여 원래의 패킷에 추가로 덧붙여 전송하는 정보를 의미한다. 도 11에 도시된 예에 따르면, 패킷 A는 100KB에 리던던시가 5%이고, 패킷 B는 100KB에 리던던시가 8%로 서로 다를 수 있다.
이와 같이 각각의 서버(1130, 1135)로부터 전송되는 패킷의 데드라인 및 리던던시가 서로 다른 경우, 기지국(또는 AP)(1120, 1123, 1125)은 데드라인이 짧고, 리던던시는 많이 붙게 되는 코딩된 패킷을 단말(1110, 1113, 1115)에게 전송할 수 있다.
즉, 복수의 서버(1130, 1135)로부터 전송된 패킷 A와 패킷 B가 기지국(또는 AP)(1120, 1123, 1125)에서 믹스되어, 다중 경로를 통해 단말(1110, 1113, 1115)에게 전송될 때, 패킷 A 및 패킷 B 모두 패킷 손실 없이 요구되는 시간 내에 단말(1110, 1113, 1115)에 도달될 필요가 있다. 때문에, 기지국(또는 AP)(1120, 1123, 1125)은 서버(1130, 1135)에게 네트워크 코딩 시 코딩된 패킷의 데드라인과 리던던시에 관한 정보를 알려줄 수 있다. 그리고 서버(1130, 1135)는 패킷 A 및 패킷 B의 데드라인 중 짧은 데드라인을 선택하고, 리던던시는 큰 값을 선택하여, 자신이 전송할 패킷에 적용하여 기지국(또는 AP)(1120, 1123, 1125)에게 전송할 수 있다. 그 후 기지국(또는 AP)(1120, 1123, 1125)은 패킷 A 및 패킷 B가 믹스된 패킷을 단말(1110, 1113, 1115)에게 전송할 수 있다. 즉, 기지국(또는 AP)(1120, 1123, 1125)은 네트워크 코딩을 수행하는 경우 데드라인은 10 ms, 리던던시는 8%에 맞춰 코딩된 패킷 A+B를 생성하여 단말(1110, 1113, 1115)에게 전송할 수 있다.
이와 같이 기지국(또는 AP)(1120, 1123, 1125)이 복수의 서버로부터 패킷을 수신하고 믹스하여 다중 경로로 단말에게 전송하는 경우, 실시예에 따라 패킷 간 코딩을 위해 데드라인 및 리던던시의 동기화(synchronization) 과정이 필요할 수 있다. 이를 위해 기지국/AP와 서버 간 통신에 관하여 살펴보도록 한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국/AP와 서버 간 통신 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 12를 참고하면, 기지국(1220, 1223, 1225)은 서버(1210, 1215)에게 패킷의 데드라인 및 리던던시 동기화를 요청할 수 있다. 이때, 동기화(synchronization)를 위해 기지국(1220, 1223, 1225)은 각각의 패킷들의 데드라인 및 리던던시 정보를 서버(1210, 1215)에게 전송할 수 있다.
그 후 서버(1210, 1215)는 기지국(1220, 1223, 1225)의 큐(queue)의 상태 및 패킷의 특성을 고려하여 데드라인 동기화가 가능한지 여부를 결정할 수 있다. 그리고, 서버(1210, 1215)는 동기화가 가능한지 여부에 대한 결정을 기지국(1220, 1223, 1225)에게 피드백할 수 있다.
또한 서버(1210, 1215)는 대역폭(Bandwidth) 및 큐(queue)의 상태를 고려하여 리던던시 동기화가 가능한지 여부를 결정하고, 결정된 정보를 기지국(1220, 1223, 1225)에게 피드백할 수 있다.
이 경우, 실시예에 따라 상기 기지국/AP와 서버 간 통신은 새로운 인터페이스에 의하지 않고, 기존의 S1 인터페이스를 활용하여 이루어질 수 있다. 예를 들면 도 12에 도시된 바와 같이 S1 인터페이스에 데드라인 동기화(1250) 및 리던던시 동기화(1260)와 같은 새로운 절차를 추가함으로써 기지국(1220, 1223, 1225)과 서버(1210, 1215) 간 통신이 이루어 질 수 있다.
예를 들면, S1 인터페이스의 데드라인 동기화 절차(1250)는 데드라인 동기화 요청이 이루어지고, 동기화가 성공한 경우에는 데드라인 동기화 성공 메시지를 피드백하고, 동기화가 실패한 경우에는 데드라인 동기화 실패 메시지를 전송하는 것을 포함할 수 있다. 유사하게 리던던시 동기화 절차(1260)는 리던던시 동기화 요청이 이루어지고, 동기화가 성공한 경우에는 리던던시 동기화 성공 메시지를 피드백하고, 동기화가 실패한 경우에는 리던던시 동기화 실패 메시지를 전송하는 것을 포함할 수 있다.
본 명세서와 도면에 개시 된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
210, 213, 215: 단말 220, 223, 225: BS, AP
230, 235: 서버

Claims (14)

  1. 복수의 노드를 통해 다중 경로로 통신하는 제1 노드의 방법에 있어서,
    적어도 하나의 제2 노드로부터 상기 적어도 하나의 제2 노드가 요청하는 패킷에 관한 정보 및 상기 적어도 하나의 제2 노드의 버퍼 상태에 관한 정보를 제1 노드가 수신하는 단계;
    상기 제1 노드가 하나 또는 그 이상의 제3 노드와 각각 전송할 패킷에 관한 정보를 교환하는 단계;
    상기 제1 노드가 상기 교환한 패킷에 관한 정보를 이용하여, 코딩 이득 및 상기 적어도 하나의 제2 노드의 처리량이 최대가 되도록 패킷 조합 및 상기 패킷 조합의 전송 순서를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 패킷 조합 및 상기 패킷 조합의 전송 순서에 기초하여 패킷을 상기 적어도 하나의 제2 노드에 전송하는 단계;를 포함하고,
    여기에서, 상기 제1 노드 및 상기 하나 또는 그 이상의 제3 노드 각각은 기지국 또는 액세스 포인트를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제2 노드는 단말을 포함하는 것을 특징으로 하고,
    여기에서, 상기 패킷 조합 및 상기 패킷 조합의 전송 순서를 결정하는 단계는,
    가장 많은 수의 상기 적어도 하나의 제2 노드의 상기 요청을 충족시키는 적어도 하나의 패킷을 포함하는 제1 조합을 선정하는 단계;
    상기 제1 조합에 포함된 상기 적어도 하나의 패킷을 제외한 나머지 패킷들 중에서 가장 많은 수의 상기 적어도 하나의 제2 노드의 상기 요청을 충족시키는 적어도 하나의 패킷을 포함하는 제2 조합을 선정하는 단계; 및
    상기 코딩 이득 및 상기 제2 노드의 상기 처리량이 최대가 되도록 상기 제1 조합 및 상기 제2 조합의 전송 순서를 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서, 상기 패킷에 관한 정보는,
    얼마간의 선행 시간 동안 코딩을 수행하였는지를 알려주는 기간(period)에 관한 정보, 해당 기간 동안 코딩에 참여한 패킷에 관한 정보, 코딩이 어떠한 방법으로 수행되었는지에 관한 정보를 나타내는 코딩 방식(coding strategy) 정보, 코딩에 이용된 계수(coding coefficients)에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 교환하는 단계는,
    상기 제1 노드가 상기 하나 또는 그 이상의 제3 노드와 각각 전송할 패킷에 관한 정보를 X2 인터페이스에 포함하여 교환하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 제1 노드가 복수의 서버로부터 패킷을 수신하는 경우,
    상기 제1 노드가 상기 복수의 서버에 패킷의 데드라인(deadline) 및 리던던시(redundancy) 동기화 요청 메시지를 전송하는 단계;
    상기 제1 노드가 상기 서버로부터 상기 데드라인 및 리던던시 동기화 가능 여부에 관한 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 제1 노드가 상기 동기화된 데드라인 및 리던던시를 갖는 패킷을 조합하여 상기 적어도 하나의 제2 노드에 전송하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 동기화 요청 메시지 및 상기 동기화 가능 여부에 관한 메시지의 전송 및 수신은 S2 인터페이스를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 S2 인터페이스는,
    데드라인 동기화 성공 또는 실패에 관한 정보를 포함하는 데드라인 동기화 절차 및 리던던시 동기화 성공 또는 실패에 관한 정보를 포함하는 리던던시 동기화 절차를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
  8. 복수의 노드를 통해 다중 경로로 통신하는 제1 노드에 있어서,
    적어도 하나의 제2 노드로부터 상기 적어도 하나의 제2 노드가 요청하는 패킷에 관한 정보 및 상기 적어도 하나의 제2 노드의 버퍼 상태에 관한 정보를 수신하는 통신부;
    상기 제1 노드와 상기 적어도 하나의 제2 노드가 각각 전송할 패킷에 관한 정보를 교환하도록 제어하는 네트워크 코딩 관리부; 및
    상기 교환한 패킷에 대한 정보를 이용하여, 코딩 이득 및 상기 적어도 하나의 제2 노드의 처리량이 최대가 되도록 상기 적어도 하나의 제2 노드에 전송할 적어도 하나의 패킷을 포함하는 패킷 조합 및 상기 패킷 조합의 전송 순서를 결정하도록 제어하는 이웃-인식 네트워크 코딩 알고리즘(neighbor-aware NC algorithm);을 포함하고,
    상기 통신부는 상기 결정된 패킷 조합 및 상기 패킷 조합의 전송 순서에 따라 패킷을 상기 적어도 하나의 제2 노드에 전송하되,
    여기에서. 상기 제1 노드 및 상기 하나 또는 그 이상의 제3 노드 각각은 기지국 또는 액세스 포인트를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제2 노드는 단말을 포함하는 것을 특징으로 하고,
    여기에서, 상기 이웃-인식 네트워크 코딩 알고리즘은, 가장 많은 수의 상기 적어도 하나의 제2 노드의 상기 요청을 충족시키는 적어도 하나의 패킷을 포함하는 제1 조합을 선정하고, 상기 제1 조합에 포함된 상기 적어도 하나의 패킷을 제외한 나머지 패킷들 중에서 가장 많은 수의 상기 적어도 하나의 제2 노드의 상기 요청을 충족시키는 적어도 하나의 패킷을 포함하는 제2 조합을 선정하고, 및 상기 코딩 이득 및 상기 적어도 하나의 제2 노드의 상기 처리량이 최대가 되도록 상기 제1 조합 및 상기 제2 조합의 전송 순서를 결정하는 것을 특징으로 하는 제1 노드.
  9. 삭제
  10. 제8 항에 있어서, 상기 패킷에 관한 정보는,
    얼마간의 선행 시간 동안 코딩을 수행하였는지를 알려주는 기간(period)에 관한 정보, 해당 기간 동안 코딩에 참여한 패킷에 관한 정보, 코딩이 어떠한 방법으로 수행되었는지에 관한 정보를 나타내는 코딩 방식(coding strategy) 정보, 코딩에 이용된 계수(coding coefficients)에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 노드.
  11. 제8 항에 있어서, 상기 네트워크 코딩 관리부는,
    상기 제1 노드가 상기 하나 또는 그 이상의 제3 노드와 각각 전송할 패킷에 관한 정보를 X2 인터페이스에 포함하여 교환하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 제1 노드.
  12. 제8 항에 있어서, 상기 제1 노드가 상기 통신부를 통하여 복수의 서버로부터 패킷을 수신하는 경우 네트워크 코딩 관리부는,
    상기 통신부를 통하여 상기 제1 노드가 상기 복수의 서버에 패킷의 데드라인(deadline) 및 리던던시(redundancy) 동기화 요청 메시지를 전송하고, 상기 제1 노드가 상기 서버로부터 상기 데드라인 및 리던던시 동기화 가능 여부에 관한 메시지를 수신하고, 상기 제1 노드가 상기 동기화된 데드라인 및 리던던시를 갖는 패킷을 조합하여 상기 적어도 하나의 제2 노드에 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 제1 노드.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 동기화 요청 메시지 및 상기 동기화 가능 여부에 관한 메시지의 전송 및 수신은 S2 인터페이스를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제1 노드.
  14. 제13 항에 있어서, 상기 S2 인터페이스는,
    데드라인 동기화 성공 또는 실패에 관한 정보를 포함하는 데드라인 동기화 절차 및 리던던시 동기화 성공 또는 실패에 관한 정보를 포함하는 리던던시 동기화 절차를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1 노드.
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