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KR100664947B1 - 전송률 제어 방법 및 이를 이용한 통신 장치 - Google Patents

전송률 제어 방법 및 이를 이용한 통신 장치 Download PDF

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Publication number
KR100664947B1
KR100664947B1 KR20050088915A KR20050088915A KR100664947B1 KR 100664947 B1 KR100664947 B1 KR 100664947B1 KR 20050088915 A KR20050088915 A KR 20050088915A KR 20050088915 A KR20050088915 A KR 20050088915A KR 100664947 B1 KR100664947 B1 KR 100664947B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
path
congestion window
slow start
start threshold
time
Prior art date
Application number
KR20050088915A
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English (en)
Inventor
이근재
남상수
문병인
Original Assignee
삼성전자주식회사
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Publication date
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Priority to JP2006248023A priority patent/JP2007089155A/ja
Priority to EP20060120626 priority patent/EP1768341A1/en
Priority to US11/525,080 priority patent/US7881200B2/en
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Abstract

본 발명은 전송률 제어 방법 및 이를 이용한 통신 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전송률 제어 방법은 패킷 송수신을 위한 경로를 제 1 경로에서 제 2 경로로 변경하는 단계, 제 1 경로에서 사용된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값으로 제 2 경로에서 사용할 혼잡윈도우와 느린시작 임계값을 설정하는 단계, 및 제 2 경로에서 발생한 패킷 손실에 따라서 제 2 경로에서 사용할 혼잡윈도우와 느린시작 임계값을 조절하는 단계를 포함한다.
핸드오버, 멀티호밍, 전송률

Description

전송률 제어 방법 및 이를 이용한 통신 장치{Method for controlling throughput and communication apparatus using the same}
도 1은 종래 기술에 따른 핸드오버시의 전송률 변화를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송률 제어정보 저장 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송률 제어정보 설정 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송률 제어정보 조절 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 기능을 수행하는 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 7은 제 1 시뮬레이션 결과에 따라서 종래기술과 본 발명의 전송률 변화를 비교하는 도면이다.
도 8은 제 2 시뮬레이션 결과에 따라서 종래기술과 본 발명의 전송률 변화를 비교하는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
110 : 인터페이스 모듈 120 : 멀티호밍 지원 모듈
130 : 패킷 생성 모듈 140 : 제어정보 관리 모듈
142 : 저장 모듈 144 : 응답패킷 처리 모듈
146 : 파라미터 조절 모듈 150 : 제어 모듈
본 발명은 전송률 제어 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 멀티 호밍을 지원하는 전송 프로토콜 기반의 전송률 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
SCTP(Stream Control Transmission Protocol)는 TCP(Tran, UDP 이후의 차세대 전송 프로토콜이다. SCTP는 연결 지향적이고 신뢰성 있는 데이터의 전송을 제공한다는 점에서 TCP와 유사하다. 특히, SCTP의 오류 및 플로우(flow) 제어는 TCP의 방식을 그대로 사용한다.
SCTP가 TCP와 다른점 중 대표적인 예는 멀티 호밍(multi-homing)과 멀티 스트리밍(multi-streaming)을 지원한다는 것이다. 이 중 멀티 호밍은 통신 장치 간의 패킷 전송을 위하여 다중 경로를 사용할 수 있도록 한다. 이 경우 하나의 경로에 문제가 발생하면 다른 경로를 사용할 수 있으므로, 멀티 호밍은 통신 장치 간의 패킷 전송이 끊김 없이 가능하도록 한다.
패킷 전송을 위한 경로가 변경되는 경우의 대표적인 예로써 통신 장치의 핸드오버(handover)를 들 수 있다. 경로가 변경되는 경우 종래의 기술에서는 도 1에 도시한 바와 같이, 새로운 경로의 통신 환경에 관계 없이 세션 초기 단계와 동일하게 혼잡윈도우가 디폴트된 초기값(10)으로 설정된다. 그 후, 통신 장치는 느린시작 단계(20)와 혼잡 회피 단계(30)를 통하여 전송률을 제어하기 때문에 핸드오버 과정에서 데이터의 전송량이 급격히 감소하였다가 서서히 증가하게 된다. 이러한 현상은 통신 장치가 사용 중인 서비스의 종류에 따라서 서비스 품질에 큰 영향을 미치게 된다. 예를 들어, 통신 장치가 VoIP를 이용한 음성 통화 서비스를 수행 중이라면 통화의 딜레이가 길어질 수 있고, 멀티미디어 스트리밍 서비스를 이용 중이라면 영상의 끊김과 블록 현상이 발생할 수 있다.
이에 따라서 멀티 호밍에 기반한 패킷 전송시 패킷 전송을 위한 경로가 변경되더라도 전송률을 균일하게 유지하는 기술이 요구되었다.
한편, 한국공개특허 2001-0043592(셀룰라 이동 통신 네트워크에서의 소프트-핸드오프)는 하나 이상의 업링크 신호내에, 핸드오프 동작에 관여하는 기지 송수신국들에 대한 신호 측정값을 포함시킴으로써, 각 신호 측정값이 관련된 기지 송수신국과 이동국사이의 통신 채널의 성능을 나타내는데 사용되도록 하는 셀룰라 이동 통신 네트워크에서의 소프트-핸드오프 기술에 대하여 개시하고 있다. 한국공개특허 2001-0043592에 의하면 통신 장치는 복수의 채널 중 높은 성능을 갖는 채널을 선택할 수 있다. 그러나 한국공개특허 2001-0043592은 통신 장치가 능동적으로 전송률을 제어하는 기술에 대해서는 언급되어 있지 않다.
본 발명은 패킷 전송을 위한 경로 변경시 전송률을 효율적으로 제어하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 전송률 제어 방법은 패킷 송수신을 위한 경로를 제 1 경로에서 제 2 경로로 변경하는 단계, 상기 제 1 경로에서 사용된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값으로 상기 제 2 경로에서 사용할 혼잡윈도우와 느린시작 임계값을 설정하는 단계, 및 상기 제 2 경로에서 발생한 패킷 손실에 따라서 상기 제 2 경로에서 사용할 혼잡윈도우와 느린시작 임계값을 조절하는 단계를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 통신 장치는 다른 통신 장치와 통신이 가능한 복수의 경로를 확립하고, 상기 복수의 경로 중에서 제 1 경로를 패킷 송수신을 위한 경로로 설정하고, 핸드오버시 상기 패킷 송수신을 위한 경로를 상기 복수의 경로 중에서 제 2 경로로 변경하는 멀티호밍 지원 모듈, 상기 제 1 경로에서 사용된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값으로 상기 제 2 경로에서 사용할 혼잡윈도우와 느린시작 임계값을 설정하고, 상기 제 2 경로에서 발생한 패킷 손실에 따라서 상기 제 2 경로에서 사용할 혼잡윈도우와 느린시작 임계값을 조절하는 제어정보 관리 모듈, 및 상기 제어정보 관리 모듈에 의해 결정되는 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값에 따라서 전송률을 제어하는 제어 모듈을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 멀티 호밍(multi-homing)을 지원하는 전송 프로토콜을 기반으로 한다. 멀티 호밍을 지원하는 전송 프로토콜의 바람직한 예로써 SCTP(Stream Control Transmission Protocol)를 들 수 있다. 따라서 본 발명과 관련된 내용들 중 특별히 언급되지 않은 부분들은 SCTP를 통해서 이해될 수 있을 것이다. 다만 SCTP의 내용은 본 발명을 한정하지는 않으므로, 본 발명은 멀티 호밍을 지원하는 다른 형태의 전송 프로토콜을 통해서도 적용 가능하다. 참고로, SCTP에 대한 표준은 2000년 10월 RFC(Request For Comments) 2960으로 제정되었으며, 웹사이트 ＇http://www.ietf.org/rfc.html＇에서 확인할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치를 나타낸 블록도이다. 도시 된 통신 장치는 무선 통신 기능을 갖고, 다양한 형태의 데이터 처리 능력을 보유한 컴퓨팅 장치이다. 통신 장치의 바람직한 예로서 노트북, PDA, 휴대폰 등과 같은 모바일 기기를 들 수 있다. 그러나 통신 장치는 모바일 기기에 한정되지 않으며 데스크탑 컴퓨터와 같은 고정 기기일 수도 있다.
통신 장치는 인터페이스 모듈(110), 멀티호밍 지원 모듈(120), 패킷 생성 모듈(130), 제어정보 관리 모듈(140), 및 제어 모듈(150)을 포함한다.
인터페이스 모듈(110)은 다른 통신 장치와 통신을 수행한다. 이하 통신 대상이 되는 통신 장치를 목적지 장치라 한다. 인터페이스 모듈(110)은 무선 매체를 통해서 패킷을 송수신할 수 있다.
멀티호밍 지원 모듈(120)은 인터페이스 모듈(110)을 통해서 목적지 장치와 복수의 통신 커넥션을 형성하는데, 통신 커넥션은 SCPT에서 언급되는 어소시에이션(association)으로 이해될 수 있다. 보다 구체적으로 멀티호밍 지원 모듈(120)은 통신 장치에 여러 개의 주소가 지정되는 것을 허용함으로써 각 주소를 통해서 목적지 장치와 패킷을 송수신할 수 있는 복수의 경로를 확립하게 된다. 복수의 경로 중 실제로 패킷을 송수신하는데 사용되는 경로를 우선 경로(primary path)라 한다. 복수의 경로 중 우선 경로를 제외한 나머지 경로는 우선 경로를 통해서 전송한 패킷이 손실되는 경우, 손실된 패킷의 재전송을 위하여 사용될 수 있다.
만약 통신 환경의 변화로 인하여 패킷 전송에 부정적인 영향이 가해질 수 있다면 멀티호밍 지원 모듈(120)은 우선 경로를 변경할 수 있다. 예를 들어 SCTP에서는 임의의 주소에 대하여 T3-rtx 타이머가 만료(expire)되는 경우 에러 카운터 (error counter)를 증가시키고 에러 카운터가 소정의 파라미터를 초과하는 경우 해당 주소를 통해 설정된 경로를 비활성화시키게 된다. 따라서 사용중이던 우선 경로가 비활성화된다면 멀티호밍 지원 모듈(120)은 다른 경로를 우선 경로로 설정할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 멀티호밍 지원 모듈(120)은 통신 장치의 핸드오버(handover)시에 우선 경로를 변경할 수 있다.
패킷 생성 모듈(130)은 목적지 장치에게 전송할 패킷을 생성한다. 패킷 생성 모듈(130)이 생성하는 패킷은 통신 장치가 사용하는 어플리케이션에 따라서 다양한 데이터를 포함할 수 있는데, VoIP에 기반한 음성 데이터나 동영상 파일과 같은 멀티미디어 데이터가 그 예일 수 있다.
제어정보 관리 모듈(140)은 제어 모듈(150)이 전송률을 제어하는데 사용하는 전송률 제어정보를 관리한다. 여기서 전송률 제어정보는 혼잡윈도우(congestion window; cwnd) 및 느린시작 임계값(solw-start threshold; ssthresh)을 포함한다. 특히 멀티호밍 지원 모듈(120)이 패킷 송수신을 위한 경로를 변경하는 경우, 제어정보 관리 모듈(140)은 변경된 경로에서 사용할 혼잡윈도우와 느린시작 임계값을 변경 전의 경로에서 사용된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값으로 설정한다. 또한 제어정보 관리 모듈(140)은 변경된 경로에서 발생한 패킷 손실에 따라서 변경된 경로에서 사용할 혼잡윈도우와 느린시작 임계값을 조절한다. 이를 위하여 제어정보 관리 모듈(140)은 저장 모듈(142), 응답패킷 처리 모듈(144), 및 파라미터 조절 모듈(146)을 포함한다. 저장 모듈(142)은 소정의 전송률 제어보를 저장하고, 응답패 킷 처리 모듈(144)은 목적지 장치로부터 수신된 응답 패킷을 처리한다. 파라미터 조절 모듈(146)은 통신 장치가 사용할 전송률 제어정보를 조절한다. 제어정보 관리 모듈(140)이 포함하는 각 모듈들(142, 144, 146)의 기능은 도 3 내지 도 5를 통해 구체적으로 이해될 수 있을 것이다.
제어 모듈(150)은 통신 장치를 구성하는 각 모듈들(110 내지 146)의 동작을 제어한다. 또한 제어 모듈(150)은 제어정보 관리 모듈(140)에 의해 관리되는 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값에 따라서 전송률을 제어한다.
도 2를 참조하여 설명한 통신 장치를 구성하는 각 '모듈'은 소프트웨어 또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 또는 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 모듈은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 모듈들에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 전술한 통신 장치의 동작 과정에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다. 여기서 통신 장치의 동작 과정은 크게, 전송률 제어정보 저장 과정, 전송률 제어정보 설정 과정, 및 전송률 제어정보 조절 과정으로 구분될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 전송률 제어 방법은 이러한 과정들을 통해서 수행될 수 있다. 전송률 제어정보 저장 과정은 도 3을 통해서 설명하고, 전송률 제어정보 설정 과정을 도 4를 통해서 설명하고, 전송률 제어정보 조절 과정은 도 5를 통해서 설명된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송률 제어정보 저장 과정을 나타낸 흐름도이다. 본 실시예 및 이하의 실시예에서는 목적지 장치와의 통신 커넥션이 설정되어 있는 상태인 것으로 간주하며, 통신 커넥션 설정 과정은 공지되어 있으므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
파라미터 조절 모듈(146)은 기본적으로 종래 기술에 따라서 전송률 제어정보를 조절한다. 예를 들어 파라미터 조절 모듈(146)은 느린시작(slow-start) 알고리즘, 혼잡회피(congestion avoidance) 알고리즘, 빠른 재전송(fast retransmission) 알고리즘 등을 사용하여 전송률 제어정보를 조절한다. 전송률 제어정보는 혼잡윈도우와 느린시작 임계값을 포함하며, 느린시작 알고리즘, 혼잡회피 알고리즘, 빠른 재전송 알고리즘은 SCTP나 TCP, 및 관련 프로토콜을 통해서 공지되어 있다. 이 때 제어 모듈(150)은 파라미터 조절 모듈(146)이 조절하는 혼잡윈도우에 따라서 인터페이스 모듈(110)의 전송률을 제어할 수 있다.
패킷 생성 모듈(130)이 생성한 패킷을 인터페이스 모듈(110)이 전송하면, 인터페이스 모듈(110)은 목적지 장치로부터 그에 대한 응답 패킷을 수신할 수 있는 데, 응답패킷 처리 모듈(144)은 이러한 응답 패킷을 통해서 현재의 전송률을 감소시켜야 할 조건이 발생했는지의 여부를 판단한다(S110). 여기서 전송률을 감소시켜야 할 조건의 예로써, 일정 시간 동안 응답 패킷이 수신되지 않아서 재전송 타임아웃이 발생한 경우나 임계 개수 이상의 연속된 패킷 손실이 발생하여 빠른 재전송 알고리즘을 수행해야 할 경우를 들 수 있다. 재전송 타임아웃이 발생하면 혼잡윈도우가 초기값으로 설정되고, 빠른 재전송 알고리즘 수행시에는 혼잡윈도우가 현재의 절반 수준으로 설정되기 때문이다.
만약 응답패킷 처리 모듈(144)이 전송률을 감소시켜야 할 조건이 발생한 것으로 판단하면, 저장 모듈(142)은 사전에 저장시켜둔 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값이 존재하는지 판단한다(S120).
사전에 저장시켜둔 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값이 존재하면, 저장 모듈(142)은 저장된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값의 저장 시점과 전송률을 감소시켜야 할 조건이 발생한 것으로 판단된 시점 간의 시간차가 임계 시간 미만인지 판단한다(S130).
시간차가 임계값 미만이라면 저장 모듈(142)은 저장된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값의 저장 시점을 전송률을 감소시켜야 할 조건이 발생한 것으로 판단된 시점으로 업데이트한다(S140).
그러나 과정 S120의 판단 결과 사전에 저장시켜둔 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값이 존재하지 않거나, 사전에 저장시켜둔 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값이 존재하더라도 과정 S130의 판단 결과 시간차가 임계 시간 이상인 경우 저장 모듈 (142)은 전송률을 감소시켜야 할 조건이 발생한 것으로 판단된 시점의 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값을 저장한다(S150). 이에 따라서 저장 모듈(142)은 전송률이 감소되기 직전의 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값을 저장하게 된다. 한편, 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값 저장시, 사전에 저장 모듈(142)에 저장되어 있던 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값은 삭제될 수 있다. 또한 저장 모듈(142)은 전송률을 감소시켜야 할 조건이 발생한 시점도 함께 저장시킬 수 있다. 여기서, 전송률을 감소시켜야 할 조건이 발생한 시점은 추후 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값의 저장 시점으로 사용된다.
일반적으로 핸드오버 직전에는 우선 경로의 링크 퀄리티가 낮아져서 패킷 손실이 증가하고 패킷 손실로 인한 재전송 타임 아웃이나 빠른 재전송에 의하여 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값이 감소된다. 따라서 도 3의 과정을 통하여 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값이 감소되기 직전의 값을 저장하여 두었다가 핸드오버가 완료된 후에 이를 사용함으로써 전송률을 일정하게 유지하도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송률 제어정보 설정 과정을 나타낸 흐름도이다.
핸드오버 과정은 공지된 기술이므로 본 실시예에서 그에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
먼저 멀티호밍 지원 모듈(120)을 통해서 핸드오버가 트리거링(triggering)되면(S210), 저장 모듈(142)은 사전에 저장시켜둔 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값이 존재하는지 판단한다(S220). 저장 모듈(142)에 저장된 혼잡윈도우 및 느린시작 임 계값은 도 3을 참조하여 설명한 과정을 통해 이해될 수 있다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 과정 S210은 멀티호밍 지원 모듈(120)이 패킷 전송을 위한 경로를 제 1 경로에서 제 2 경로로 변경하려는 경우인 것으로 설명하도록 한다. 여기서 패킷 전송을 위한 경로는 SCTP의 우선 경로(primary path)로 이해될 수 있다.
사전에 저장시켜둔 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값이 존재하면, 저장 모듈(142)은 저장된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값의 저장 시점과 핸드오버가 트리거링되는 시점(즉, 패킷 전송을 위한 경로를 제 1 경로에서 제 2 경로로 변경하려는 시점) 간의 시간차가 임계 시간 미만인지 판단한다(S230). 여기서 임계 시간은 도 3의 실시예에서 언급한 임계 시간과 동일한 값을 갖는 것이 바람직하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
과정 S230의 판단 결과, 시간차가 임계 시간 미만이면 저장 모듈(142)은 사전에 저장시켜둔 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값을 그대로 유지한다(S240).
그러나 과정 S220의 판단 결과 사전에 저장시켜둔 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값이 존재하지 않거나, 사전에 저장시켜둔 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값이 존재하더라도 과정 S230의 판단 결과 시간차가 임계 시간 이상인 경우 저장 모듈(142)은 현재 시점의 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값을 저장한다(S250). 이에 따라서 저장 모듈(142)은 제 1 전송 경로에서 마지막으로 사용된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값을 저장하게 된다. 즉, 저장 모듈(142)은 패킷 전송을 위한 경로가 변경되기 직전의 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값을 저장할 수 있다. 한편, 혼잡윈도 우 및 느린시작 임계값 저장시, 저장 모듈(142)은 사전에 저장되어 있던 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값을 삭제할 수 있다. 또한 저장 모듈(142)은 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값의 저장 시점도 함께 저장시켜둘 수 있다.
그 후, 핸드오버가 완료됨에 따라서 멀티호밍 지원 모듈(120)이 패킷 전송을 위한 경로를 제 1 경로에서 제 2 경로로 변경하면(S260), 파라미터 조절 모듈(146)은 저장 모듈(142)에 저장된 혼잡윈도우가 제 2 경로에서의 혼잡윈도우의 크기보다 큰지 판단한다(S270). 이는 제어정보 관리 모듈(140)이 우선 경로 이외의 다른 경로에 대한 전송률 제어정보를 병렬적으로 관리하는 경우 유용할 수 있다. 그러나 실시예에 따라서는 과정 S270은 생략될 수도 있다.
저장 모듈(142)에 저장된 혼잡윈도우가 제 2 경로에서의 혼잡윈도우보다 큰 경우, 파라미터 조절 모듈(146)은 제 2 경로에서 사용할 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값을 제 1 경로에서 사용하던 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값으로 설정한다(S280). 즉, 과정 S240을 거친 경우라면 제 2 경로에서 사용할 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값은 사전에 저장 모듈(142)에 저장되어 있던 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값으로 설정되고, 과정 S250을 거친 경우라면 제 2 경로에서 사용할 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값은 제 1 전송 경로에서 마지막으로 사용된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값으로 설정된다.
한편, 전술한바 대로 과정 S270이 생략된다면, 과정 S260 이후 S280이 곧바로 수행될 수 있다.
도 4를 참조하여 설명한 과정을 통해서 패킷 전송을 위한 경로가 변경되기 이전에 사용하던 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값을 변경된 경로에서 이어서 사용함으로써 핸드오버시에도 전송률을 균일하게 유지할 수 있게 된다.
한편, 변경된 경로의 통신 환경이 변경되기 이전 경로의 통신 환경에 비하여 좋지 않은 경우 기존의 전송률을 그대로 유지하는 것은 변경된 경로를 이용한 패킷 전송에 부정적인 영향을 끼칠 수 있다. 따라서 핸드오버 후 변경된 경로에서의 전송률을 조절(adaptation)할 필요가 있으며 이를 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송률 제어정보 조절 과정을 나타낸 흐름도이다.
패킷 전송을 위한 경로가 변경된 후, 인터페이스 모듈(110)은 제어 모듈(150)의 제어에 따라서, 도 4의 과정 S280에서 설정된 혼잡윈도우에 해당하는 양의 패킷을 전송하고(S310), 이를 수신한 목적지 장치로부터 응답 패킷을 수신한다(S320). 여기서 응답 패킷은 SACK(Selective ACK)일 수 있다.
응답패킷 처리 모듈(144)은 수신된 응답 패킷을 통해서, 과정 S310에서 전송된 패킷 중 손실된 패킷을 식별한다(S330). 이 때 응답패킷 처리 모듈(144)은 손실된 패킷의 양을 계산할 수 있다.
그 후, 파라미터 조절 모듈(146)은 변경된 경로에서 사용할 느린시작 임계값을 도 4의 과정 S280에서 설정된 혼잡윈도우에서 응답패킷 처리 모듈(144)이 손실된 것으로 식별한 패킷의 양을 차감한 값으로 변경하고, 변경된 경로에서 사용할 혼잡윈도우를 변경된 느린시작 임계값과 동일한 값으로 변경한다(S340). 그 이후에는 혼잡 회피 알고리즘 등을 통한 공지된 전송률 제어 과정이 수행된다.
만약 변경된 경로의 통신 환경이 변경되기 이전의 경로와 비슷하거나 보다 우월하다면 패킷 손실이 발생할 확률이 극히 낮으므로, 변경된 경로에서 사용할 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값이 도 5의 과정을 통해서 조절되는 경우는 극히 드물 것이다. 이 때에는 경로가 변경되더라도 일반적으로 공지된 전송률 제어 과정이 곧바로 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 과정 S340에서 파라미터 조절 모듈(146)은 도 4의 과정 S280에서 설정된 혼잡윈도우에서 응답패킷 처리 모듈(144)이 손실된 것으로 식별한 패킷의 양을 차감한 값과 혼잡윈도우의 초기값의 한계값 중에서 더 큰 값을 사용하여 변경된 경로에서 사용할 느린시작 임계값을 변경할 수도 있다. 이와 동시에 파라미터 조절 모듈(146)은 변경된 경로에서 사용할 혼잡윈도우를 변경된 느린시작 임계값과 동일한 값으로 변경할 수 있다. 여기서 혼잡윈도우의 초기값의 한계값은 전송 프로토콜의 종류, 통신 장치의 종류, 네트워크 상황에 따라서 다양한 값을 가질 수 있다. SCTP에서는 혼잡윈도우의 초기값이 ＇0＇ 초과 ＇2*MTU(Maximum Transmission Unit)＇ 이하의 범위(0 < cwnd ≤ 2*MTU)에서 결정되므로, SCTP를 기반으로 한다면 혼잡윈도우의 초기값의 한계값은 ＇2*MTU＇일 수 있다. 이에 따라서 패킷 전송을 위한 경로의 변경 시에 혼잡윈도우가 종래와 같이 급격히 감소하는 현상을 줄일 수 있다.
이하 본 발명의 적용에 따른 시뮬레이션 결과를 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명하도록 한다. 시뮬레이션에서 본 발명은 SCTP를 기반 하에 도 3 내지 도 5의 기능이 적용된 것이며, 종래기술은 SCTP만 이용하도록 하였다.
우선 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 기능을 수행할 수 있는 두개의 통신 장치(210, 220)가 두개의 경로(경로A, 경로B)를 통하여 어소시에이션을 확립하고 있다. 설명의 편의를 위하여 이하에서는 통신 장치(220)를 목적지 장치로 하고 통신 장치(210)을 기준으로 설명하도록 한다. 여기서 통신 장치들(210, 220)은 경로A에서 경로B로 우선 경로를 변경하게 된다. 시뮬레이션을 수행하기 위해 사용한 경로A와 경로B의 통신 환경은 표 1을 통해 나타낸 바와 같다.
대역폭(Mbps) 지연(msec)
경로A 1.2 60
경로B 0.3 500
도 7은 제 1 시뮬레이션 결과에 따라서 종래기술과 본 발명의 전송률 변화를 비교하는 도면이다. 본 시뮬레이션은 경로A에서 경로B로 우선 경로를 변경하고, 우선 경로 변경 이전에 패킷 손실이 없는 경우에 대한 것이다. 패킷 손실이 없으므로 전송률을 감소시켜야 할 조건이 발생하지 않게되며 도 3을 참조하여 설명한 과정은 생략되게 된다.
도시된 그래프를 살펴보면 시간 ＇t1＇까지 혼잡윈도우가 지수적으로 증가하는 느린시작(slow-start) 단계를 거쳐서, 시간 ＇t2＇까지 혼잡윈도우가 선형적으로 증가하는 혼잡회피(congestion avoidance) 단계가 수행됨을 알 수 있다. 이때까지는 종래 기술과 본 발명이 동일한 결과를 나타낸다.
그 후, 시간 ＇t2＇에서 핸드오버가 발생하여 패킷 전송을 위한 경로가 경로A에서 경로B로 변경되면 종래 기술에서는 혼잡윈도우가 디폴트된 초기값으로 변경되면서 전송률이 급격히 감소하게 된다.
반면 본 발명에 따를 경우 시간 ＇t2＇에서 핸드오버가 발생하여 경로B를 사용하게 되더라도, 핸드오버가 발생하기 직전 경로A에서 마지막으로 사용된 혼잡윈도우(310)와 느린시작 임계값을 경로B에서 이어서 사용하므로 전송률의 급격한 감소는 일어나지 않게 된다. 이러한 작업은 도 4에서 과정 S240을 경유하여 수행될 수 있다.
다만, 경로B의 통신 환경이 경로A의 통신 환경에 비하여 열악하므로, 경로A에서 사용하던 전송률을 경로B에서 그대로 유지하는데에는 무리가 따를 수 있다. 그러나 시간 ＇t3＇에서 통신 장치(210)는 목적지 장치(220)로부터 응답 패킷을 수신하고, 응답 패킷을 통해서 확인된 패킷 손실량만큼 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값을 감소시키는 것을 알 수 있다. 이에 따라서 경로B의 환경에 적합한 안정된 전송률을 사용할 수 있다. 이러한 작업은 도 5를 참조하여 설명한 과정에 따라서 수행 가능하다.
도 8은 제 2 시뮬레이션 결과에 따라서 종래기술과 본 발명의 전송률 변화를 비교하는 도면이다. 본 시뮬레이션은 경로A에서 경로B로 우선 경로를 변경하고, 우선 경로 변경 이전에 패킷 손실로 인한 전송률 감소가 있는 경우에 대한 것이다.
도시된 그래프를 살펴보면 시간 ＇t4＇까지 혼잡윈도우가 지수적으로 증가하는 느린시작(slow-start) 단계를 거쳐서, 시간 ＇t5＇까지 혼잡윈도우가 선형적으로 증가하는 혼잡회피(congestion avoidance) 단계가 수행됨을 알 수 있다.
그런데 시간 ＇t5＇에서 재전송 타임아웃이 발생함으로 인하여 혼잡윈도우가 디폴트된 초기값(330)으로 설정되어 전송률이 감소하고 ＇t6＇까지 다시 느린시작 단계가 수행된다. 이때까지는 종래 기술과 본 발명이 동일한 결과를 나타낸다. 다만, 본 발명에서는 전송률이 감소하기 직전의 혼잡윈도우(320) 및 느린시작 임계값을 통신 장치(210)가 저장하여 두게 된다. 이러한 작업은 도 3을 참조하여 설명한 과정을 통해서 수행될 수 있다. 한편, 본 시뮬레이션은 재전송 타임아웃이 발생한 경우를 가정하였지만 빠른 재전송이 발생한 경우라면 시간 ＇t5＇에서의 혼잡윈도우(320)의 절반수준으로 혼잡윈도우와 느린시작 임계값이 변경되며, 이후의 과정은 후술하는 바와 유사하다.
시간 ＇t6＇에서 핸드오버가 발생하여 패킷 전송을 위한 경로가 경로A에서 경로B로 변경되면 종래 기술에서는 혼잡윈도우가 디폴트된 초기값(330)으로 다시 변경되면서 전송률이 감소하게 된다. 반면 본 발명에 따를 경우 시간 ＇t5＇에서 저장하여둔 혼잡윈도우(320) 및 느린시작 임계값을 경로B에서 사용하게되므로 전송률은 오히려 증가한다. 이러한 작업은 도 4에서 과정 S250을 경유함으로써 수행될 수 있다.
한편, 경로B의 통신 환경이 경로A의 통신 환경에 비하여 열악하므로, 경로A에서 사용하던 전송률을 경로B에서 그대로 유지하는데에는 무리가 따를 수 있다. 그러나 시간 ＇t7＇에서 통신 장치(210)는 목적지 장치(220)로부터 응답 패킷을 수신하고, 응답 패킷을 통해서 확인된 패킷 손실량만큼 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값을 감소시키는 것을 알 수 있다. 이에 따라서 경로B의 환경에 적합한 안정된 전송률을 사용할 수 있다. 이러한 작업은 도 5를 참조하여 설명한 과정에 따라서 수행 가능하다.
또한, 전술한 바와 같이 통신 환경이 열악한 경로에서 통신 환경이 보다 나은 경로로 핸드오버가 발생하게 되면 도 5를 참조하여 설명한 전송률 제어정보 조절 과정은 생략될 수 있으므로, 본 발명의 다른 시뮬레이션 예로써 우선 경로를 경로B에서 경로A로 변경할 경우에는 도 7의 시간 ＇t3＇ 및 도 8의 시간 ＇t7＇에서 전송률을 감소시키는 작업은 수행되지 않을 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 전송률 제어 방법 및 이를 이용한 통신 장치에 따르면 패킷 전송을 위한 경로 변경 시의 전송률을 효율적으로 제어할 수 있다.

Claims (14)

  1. 패킷 송수신을 위한 경로를 제 1 경로에서 제 2 경로로 변경하는 단계;
    상기 제 1 경로에서 사용된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값으로 상기 제 2 경로에서 사용할 혼잡윈도우와 느린시작 임계값을 설정하는 단계; 및
    상기 제 2 경로에서 발생한 패킷 손실에 따라서 상기 제 2 경로에서 사용할 혼잡윈도우와 느린시작 임계값을 조절하는 단계를 포함하는 전송률 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 패킷 전송을 위한 경로의 변경은 통신 장치의 핸드오버에 따라서 발생하는 전송률 제어 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 조절하는 단계는,
    상기 설정된 혼잡윈도우에 대응하는 양의 패킷을 상기 제 2 경로를 통해서 전송하는 단계; 및
    상기 제 2 경로에서 사용할 느린시작 임계값을 상기 설정된 느린시작 임계값에서 상기 전송된 패킷 중 손실된 패킷의 양을 차감한 값으로 변경하고, 상기 제 2 경로에서 사용할 혼잡윈도우를 상기 변경된 느린시작 임계값과 동일한 값으로 변경하는 단계를 포함하는 전송률 제어 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 전송된 패킷에 대한 응답 패킷을 수신하는 단계; 및
    상기 응답 패킷을 통해서 상기 전송된 패킷 중 손실된 패킷의 존부를 판단하는 단계를 더 포함하는 전송률 제어 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 조절하는 단계는,
    상기 설정된 혼잡윈도우에 대응하는 양의 패킷을 상기 제 2 경로를 통해서 전송하는 단계; 및
    상기 혼잡윈도우에서 상기 전송된 패킷 중 손실된 패킷의 양을 차감한 값과 혼잡윈도우의 초기값의 한계값 중에서 더 큰 값으로 상기 제 2 경로에서 사용할 느린시작 임계값을 변경하고, 상기 제 2 경로에서 사용할 혼잡윈도우를 상기 변경된 느린시작 임계값과 동일한 값으로 변경하는 단계를 포함하는 전송률 제어 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 경로 사용시 저장된 혼잡윈도우와 느린시작 임계값이 존재하고 상기 저장된 혼잡윈도우와 느린시작 임계값의 저장시점과 상기 변경하는 단계가 수행되는 시점 간의 시간차가 제 1 임계 시간 미만이면 상기 제 1 경로에서 사용된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값은 상기 저장된 혼잡윈도우와 느린시작 임계값이고,
    상기 저장된 혼잡윈도우와 느린시작 임계값이 존재하지 않거나 상기 저장시점과 상기 변경하는 단계가 수행되는 시점 간의 시간차가 상기 제 1 임계 시간 이상이면 상기 제 1 경로에서 사용된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값은 상기 변경하는 단계가 수행되기 이전에 상기 제 1 경로에서 마지막으로 사용된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값인 전송률 제어 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1 경로에서 전송률을 감소시켜야 할 조건이 발생한 경우,
    사전에 저장된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값이 존재하고, 상기 전송률을 감소시켜야 할 조건이 발생한 시점과 상기 저장된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값의 저장 시점 간의 시간차가 제 2 임계 시간 미만이면, 상기 저장된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값의 저장 시점을 상기 전송률을 감소시켜야 할 조건이 발생한 시점으로 업데이트하는 단계; 및
    상기 사전에 저장된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값이 존재하지 않거나, 상기 사전에 저장된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값이 존재하더라도 상기 전송률을 감소시켜야 할 조건이 발생한 시점과 상기 사전에 저장된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값의 저장 시점 간의 시간차가 상기 제 2 임계 시간 이상이면 상기 전송률을 감소시켜야 할 조건이 발생한 시점의 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값을 저장하는 단계를 더 포함하는 전송률 제어 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 전송률을 감소시켜야 할 조건은 재전송 타임아웃이 발생하거나 임계 개수 이상의 연속된 패킷 손실이 발생한 경우인 전송률 제어 방법.
  9. 다른 통신 장치와 통신이 가능한 복수의 경로를 확립하고, 상기 복수의 경로 중에서 제 1 경로를 패킷 송수신을 위한 경로로 설정하고, 핸드오버시 상기 패킷 송수신을 위한 경로를 상기 복수의 경로 중에서 제 2 경로로 변경하는 멀티호밍 지원 모듈;
    상기 제 1 경로에서 사용된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값으로 상기 제 2 경로에서 사용할 혼잡윈도우와 느린시작 임계값을 설정하고, 상기 제 2 경로에서 발생한 패킷 손실에 따라서 상기 제 2 경로에서 사용할 혼잡윈도우와 느린시작 임계값을 조절하는 제어정보 관리 모듈; 및
    상기 제어정보 관리 모듈에 의해 관리되는 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값에 따라서 전송률을 제어하는 제어 모듈을 포함하는 통신 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 다른 통신 장치에게 상기 설정된 혼잡윈도우에 대응하는 양의 패킷을 전송하고, 상기 전송된 패킷에 대한 응답 패킷을 수신하는 인터페이스 모듈을 더 포함하고,
    상기 제어정보 관리 모듈은,
    상기 응답 패킷을 통해서 상기 전송된 패킷 중에서 손실된 패킷을 식별하는 응답패킷 처리 모듈;
    상기 제 2 경로에서 사용할 느린시작 임계값을 상기 설정된 느린시작 임계값에서 상기 응답패킷 처리 모듈이 손실된 것으로 식별한 패킷의 양을 차감한 값으로 변경하고, 상기 제 2 경로에서 사용할 혼잡윈도우를 상기 변경된 느린시작 임계값과 동일한 값으로 변경하는 파라미터 조절 모듈을 포함하는 통신 장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 다른 통신 장치에게 상기 설정된 혼잡윈도우에 대응하는 양의 패킷을 전송하고, 상기 전송된 패킷에 대한 응답 패킷을 수신하는 인터페이스 모듈을 더 포함하고,
    상기 제어정보 관리 모듈은,
    상기 응답 패킷을 통해서 상기 전송된 패킷 중에서 손실된 패킷을 식별하는 응답패킷 처리 모듈;
    상기 혼잡윈도우에서 상기 응답패킷 처리 모듈이 손실된 것으로 식별한 패킷의 양을 차감한 값과 혼잡윈도우의 초기값의 한계값 중에서 더 큰 값으로 상기 제 2 경로에서 사용할 느린시작 임계값을 변경하고, 상기 제 2 경로에서 사용할 혼잡윈도우를 상기 변경된 느린시작 임계값과 동일한 값으로 변경하는 파라미터 조절 모듈을 포함하는 통신 장치.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 경로 사용시 저장된 혼잡윈도우와 느린시작 임계값이 존재하고 상기 저장된 혼잡윈도우와 느린시작 임계값의 저장시점과 상기 변경하는 단계가 수행되는 시점 간의 시간차가 제 1 임계 시간 미만이면 상기 제 1 경로에서 사용된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값은 상기 저장된 혼잡윈도우와 느린시작 임계값이고,
    상기 저장된 혼잡윈도우와 느린시작 임계값이 존재하지 않거나 상기 저장시점과 상기 변경하는 단계가 수행되는 시점 간의 시간차가 상기 제 1 임계 시간 이상이면 상기 제 1 경로에서 사용된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값은 상기 변경하는 단계가 수행되기 이전에 상기 제 1 경로에서 마지막으로 사용된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값인 통신 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제어정보 관리 모듈은,
    응답 패킷을 통해서 전송률을 감소시켜야 할 조건이 발생하였는지의 여부를 판단하는 응답패킷 처리 모듈;
    상기 응답패킷 처리 모듈이 상기 제 1 경로에서 상기 전송률을 감소시켜야 할 조건이 발생한 것으로 판단한 경우,
    사전에 저장된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값이 존재하고, 상기 전송률을 감소시켜야 할 조건이 발생한 시점과 상기 저장된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값의 저장 시점 간의 시간차가 제 2 임계 시간 미만이면, 상기 저장된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값의 저장 시점을 상기 전송률을 감소시켜야 할 조건이 발생한 시점으로 업데이트하고,
    상기 사전에 저장된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값이 존재하지 않거나, 상기 사전에 저장된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값이 존재하더라도 상기 전송률을 감소시켜야 할 조건이 발생한 시점과 상기 사전에 저장된 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값의 저장 시점 간의 시간차가 상기 제 2 임계 시간 이상이면 상기 전송률을 감소시켜야 할 조건이 발생한 시점의 혼잡윈도우 및 느린시작 임계값을 저장하는 저장 모듈을 포함하는 통신 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 전송률을 감소시켜야 할 조건은 재전송 타임아웃이 발생하거나 임계 개수 이상의 연속된 패킷 손실이 발생한 경우인 통신 장치.
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