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KR20050082598A - Method for priority-based backoff number assignment in wireless local area network under distributed coordination function - Google Patents

Method for priority-based backoff number assignment in wireless local area network under distributed coordination function Download PDF

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KR20050082598A
KR20050082598A KR1020040011093A KR20040011093A KR20050082598A KR 20050082598 A KR20050082598 A KR 20050082598A KR 1020040011093 A KR1020040011093 A KR 1020040011093A KR 20040011093 A KR20040011093 A KR 20040011093A KR 20050082598 A KR20050082598 A KR 20050082598A
Authority
KR
South Korea
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priority
backoff number
class
contention window
backoff
Prior art date
Application number
KR1020040011093A
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Korean (ko)
Inventor
하민열
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 디시에프 무선랜을 위한 우선순위기반 백오프 넘버 할당 방법에 관한 것으로, 상기 백오프 넘버 할당 방법은 서비스의 우선순위에 따라 스테이션들을 복수 개의 서비스 클래스로 구분하여 각 서비스 클래스별로 서로 중첩되지 않는 경쟁 윈도우를 정의하고, 클래스별로 정의된 소정의 경쟁 윈도우 범위 내에서 백오프 넘버를 랜덤하게 발생한다. 그 결과, 우선 순위가 높은 클래스는 우선 순위가 낮은 클래스 보다 항상 작은 백오프 넘버를 발생하게 되어, 실시간 응용에 적합하지 않은 디시에프 방식에서 오디오나 비디오와 같은 높은 우선 순위의 멀티미디어 데이터에 대한 전송 효율을 높여주는 동시에 멀티미디어 데이터의 지연 또는 끊김 현상을 미연에 방지하여 전체 시스템의 성능을 효과적으로 증대 시킬 수 있게 된다.The present invention relates to a priority-based backoff number allocation method for a decipher WLAN, wherein the backoff number allocation method divides stations into a plurality of service classes according to the priority of a service and does not overlap each other for each service class. Does not define a contention window, and randomly generates a backoff number within a predetermined contention window range defined for each class. As a result, high-priority classes always generate a smaller backoff number than lower-priority classes, which makes transmission efficiency for high-priority multimedia data such as audio and video in deciphers unsuitable for real-time applications. At the same time, the performance of the entire system can be effectively increased by preventing delays or dropping of multimedia data.

Description

디시에프 무선랜을 위한 우선순위기반 백오프 넘버 할당 방법{Method for priority-based backoff number assignment in wireless local area network under distributed coordination function}Method for priority-based backoff number assignment in desiffe wireless LAN {wireless local area network under distributed coordination function}

본 발명은 무선 통신 방법에 관한 것으로, 특히 DCF(Distributed Coordination Function)를 지원하는 IEEE 802.11 무선랜(Wireless Local Area Network ; WLAN)을 위한 백오프 넘버 할당 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless communication method, and more particularly, to a backoff number allocation method for an IEEE 802.11 wireless local area network (WLAN) supporting a distributed coordination function (DCF).

IEEE 802.11은 IEEE 작업 그룹이 개발한 무선랜을 위한 규격으로, 현재 802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11g 등의 규격이 개발되어 있다. "Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications, 1999 Edition"에서 알 수 있는 바와 같이, IEEE 802.11 표준은 MAC 프로토콜과 물리계층(PHY)에 대해 정의하고 있다. IEEE 802.11 is a standard for wireless LAN developed by the IEEE working group, and standards such as 802.11, 802.11a, 802.11b, and 802.11g are currently being developed. As can be seen in the "Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, 1999 Edition", the IEEE 802.11 standard defines the MAC protocol and the physical layer (PHY).

일반적으로, MAC 계층의 기능은 여러 대의 스테이션(Station ; 단말)들이 최소의 간섭과 최대 성능을 지니고 공유한 채널에 접근할 수 있도록 하는 것으로, 대부분의 무선랜에서는 반송파 감시 다중 접근/충돌 예방(CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)) 방식을 사용하여 매체(즉, 채널) 접근을 시도한다. 이는 경쟁 기반 방식으로, 모든 스테이션은 망에 접근하는 동등한 권리를 가지는 비동기식 트래픽을 이루며, 충돌 회피 기능에 RTS(Request To Send)/CTS(Clear To Send) 확인 기능을 첨가하여 패킷 전송의 안정성을 보장한다. In general, the function of the MAC layer is to allow several stations (terminals) to access a shared channel with minimal interference and maximum performance. In most WLANs, carrier monitoring multiple access / collision prevention (CSMA Attempt to access the medium (i.e., channel) using / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance). This is a contention-based approach, where all stations achieve asynchronous traffic with equal rights to access the network, and add the Request To Send (RTS) / Clear To Send (CTS) acknowledgment to the collision avoidance feature to ensure packet transmission stability. do.

CSMA/CA 방식을 사용하는 무선랜에서는 데이터 전송을 수행하기 위해 랜덤 백오프(random backoff) 동작을 수행하게 되는데, 백오프 절차는 스테이션이 데이터를 전송하고자 하는 매체가 통화중(busy)으로 감지될 때 수행된다. 즉, 각 스테이션은 충돌을 최소화하기 위해 랜덤한 백오프 넘버(backoff number)를 생성하고, 일정기간(즉, DIFS(DCF Inter Frame Space)) 이상 채널 상태가 한가(idle)한 것으로 판단되면 단계적으로 백오프 넘버를 감소시키고, 감소된 백오프 넘버가 0이 되면 데이터를 전송하게 된다. 이 같은 데이터 전송 방식을 DCF(Distributed Coordination Function)라 한다. 여기서, 백오프 넘버는 [0, CWj] 구간에서 랜덤하게 발생되며, j는 백오프 스테이지를 나타낸다.In the WLAN using the CSMA / CA scheme, a random backoff operation is performed to perform data transmission. In the backoff procedure, a medium to which a station transmits data is detected as busy. When it is done. That is, each station generates a random backoff number in order to minimize collisions, and if it is determined that the channel state is idle for a predetermined period of time (ie, DIFS (DCF Inter Frame Space)), Decrease the backoff number, and transmit the data when the reduced backoff number reaches zero. This data transmission method is called a DCF (Distributed Coordination Function). Here, the backoff number is randomly generated in the interval [0, CW j ], j represents the backoff stage.

도 1은 DCF 방식을 사용하는 종래의 무선랜 시스템에서 데이터를 전송하는 방법을 보여주는 도면으로, 스테이션1은 현재 데이터 전송 중에 있고, 스테이션2는 백오프 넘버 3을 가지며, 스테이션3은 백오프 넘버 5를 가지는 경우의 데이터 전송 과정이 도시되어 있다. FIG. 1 is a diagram illustrating a method for transmitting data in a conventional WLAN system using a DCF scheme, in which station 1 is currently transmitting data, station 2 has a backoff number 3, and station 3 has a backoff number 5 The data transmission process in case of having is illustrated.

도 1에서 스테이션1의 데이터 전송이 끝나고 DIFS 구간이 지나게 되면, 스테이션2와 스테이션3은 각각 자신의 백오프 넘버를 감소시키기 시작한다. 스테이션2는 감소된 백오프 값이 0이 되면 데이터를 전송하기 시작하고, 스테이션3은 스테이션2의 데이터 전송시 백오프 넘버의 카운트를 중단하고 있다가 스테이션2의 데이터 전송이 완료되고 DIFS 구간이 지나게 되면, 나머지 백오프 넘버 값을 카운트 다운하여(즉, 2의 값에서부터 1만큼씩 감소시키기 시작하여) 그 값이 0이 되면 데이터를 전송하기 시작한다. In FIG. 1, when the data transfer of the station 1 ends and the DIFS interval passes, the station 2 and the station 3 start to decrease their backoff numbers, respectively. Station 2 starts transmitting data when the reduced backoff value reaches zero, and station 3 stops counting the backoff number during station 2's data transmission until the data transfer of station 2 is completed and the DIFS interval passes. When the value is zero, the remaining backoff number value is counted down (i.e., decremented by one from the value of two).

이 때, 스테이션2에서 우선 순위가 높은 데이터(예를 들면, 음성 데이터나 동영상과 같이 전송에 민감한 데이터)가 전송되고 스테이션3에서 우선 순위가 낮은 데이터(예를 들면, 전송에 민감하지 않은 문자 등의 데이터)가 전송되는 경우에는 별로 문제될 것이 없겠으나, 반대로, 스테이션2에서 우선 순위가 낮은 데이터가 전송되고 스테이션3에서 우선 순위가 높은 데이터가 전송되는 경우에는, 우선 순위가 낮은 데이터가 모두 전송되고 DIFS 구간이 지난 이후에야 비로소 우선 순위가 높은 데이터가 전송되는 문제가 발생하게 된다. 즉, DCF 방식은 데이터의 종류에 따른 우선순위를 고려하지 않고 얼마 만큼의 지연을 허용하는 랜덤 백오프 절차를 수행하여 데이터 패킷을 전송하기 때문에, 음성 데이터나 동영상 데이터와 같은 실시간 데이터의 전송에 적합하지 않다. At this time, high priority data is transmitted from station 2 (e.g., data sensitive to transmission such as voice data or video), and low priority data (e.g., characters not sensitive to transmission) is transmitted from station 3. Is not a problem, but on the contrary, if low priority data is transmitted from station 2 and high priority data is transmitted from station 3, all low priority data is transmitted. Only after the DIFS interval is passed will a problem occur in which high-priority data is transmitted. That is, the DCF method is suitable for the transmission of real-time data such as voice data or video data because the data packet is transmitted by performing a random backoff procedure that allows some delay without considering the priority according to the type of data. Not.

이 같은 문제를 해결하기 위해, 망접속 집중국에 의해 제어할 수 있는 CFP(Contention Free Period) 구간을 설정하고, 폴링 방식에 의해 각 스테이션의 전송 기회를 제공하는 PCF(Point Coordination Function) 방식이 옵션(Option)으로 제안되었다. PCF 방식은 DCF 방식에 사용되는 DIFS 보다 그 간격이 짧은 PIFS(PCF Inter Frame Space)와 SIFS(Short Inter Frame Space)를 사용한다. 그러나, PCF 방식에서는 각 스테이션들이 폴링할 때마다 매번 폴링 메시지를 보내야 하고, CFP 구간을 위한 별도의 타이밍 관리를 해 주어야 하기 때문에, 구현이 복잡하고 단가가 높아지는 단점이 있다. 따라서, 실제 상용화되고 있는 무선랜 시스템에서는 그 구현의 복잡성과 비용증대의 문제점으로 인해 PCF 방식 보다 DCF 방식이 널리 사용되고 있다. 그러므로, 대부분의 무선랜 시스템에서 사용하고 있는 DCF의 기능을 개선시켜, 효율적인 데이터 전송을 수행할 수 있는 새로운 방안이 요구된다. In order to solve this problem, the PCF (Point Coordination Function) method that sets the CFP (Contention Free Period) interval that can be controlled by the network access central station and provides the transmission opportunity of each station by polling method is an option ( Option). The PCF method uses PIFS (PCF Inter Frame Space) and SIFS (Short Inter Frame Space), which are shorter than DIFS used in DCF. However, in the PCF method, since each station should send a polling message each time and perform separate timing management for the CFP interval, the implementation is complicated and the cost increases. Therefore, the DCF scheme is more widely used than the PCF scheme in the WLAN system being commercially available due to the complexity of the implementation and the problem of increased cost. Therefore, by improving the function of the DCF used in most WLAN system, a new method for efficient data transmission is required.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, DCF 방식의 무선랜 시스템에서 효율적인 데이터 전송을 수행할 수 있는 우선순위기반 백오프 넘버 할당 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a priority-based backoff number allocation method capable of performing efficient data transmission in a DCF type WLAN system.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the method on a computer.

상기의 과제를 이루기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 하나의 망 접속 집중국을 중심으로 복수 개의 스테이션들이 무선 접속되어 있는 디시에프 방식의 무선랜 시스템의 백오프 넘버 할당 방법은, (a) 상기 각 스테이션에 제공될 서비스의 우선순위를 근거로 하여 상기 스테이션들을 N 개의 서비스 클래스로 분류하는 단계; (b) 상기 분류된 서비스 클래스별로 서로 중첩되지 않는 소정 범위의 경쟁 윈도우를 설정하는 단계; 및 (c) 상기 각 스테이션이 자신이 속한 상기 서비스 클래스의 상기 경쟁 윈도우 범위 내에서 백오프 넘버를 랜덤하게 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, a method for allocating a backoff number of a WLAN system of a decipher method in which a plurality of stations are wirelessly connected around a single network connection central station, (a) the stations Classifying the stations into N service classes based on a priority of a service to be provided in the; (b) setting a contention window of a predetermined range that does not overlap each other for each of the classified service classes; And (c) each station randomly generating a backoff number within the contention window range of the service class to which the station belongs.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

본 발명의 신규한 우선순위기반 백오프 넘버 할당 방법은, 서비스의 우선순위를 근거로 하여 서비스 클래스별로 정의된 소정의 경쟁 윈도우 범위 내에서 백오프 넘버를 랜덤하게 발생한다. 따라서, 우선 순위가 높은 클래스는 우선 순위가 낮은 클래스 보다 항상 작은 백오프 넘버를 발생하게 되어, 실시간 응용에 적합하지 않은 디시에프 방식에서 오디오나 비디오와 같은 높은 우선 순위의 멀티미디어 데이터에 대한 전송 효율을 높여주는 동시에 멀티미디어 데이터의 지연 또는 끊김 현상을 미연에 방지하여 전체 시스템의 성능을 효과적으로 증대 시킬 수 있게 된다.The novel priority-based backoff number allocation method of the present invention randomly generates a backoff number within a predetermined contention window range defined for each service class based on the priority of the service. Therefore, high priority classes always generate a smaller backoff number than low priority classes, which reduces transmission efficiency for high priority multimedia data such as audio or video in a decipher method that is not suitable for real time applications. At the same time, it is possible to effectively increase the performance of the entire system by preventing delay or dropping of multimedia data.

도 2는 본 발명이 적용되는 무선랜 시스템의 구성을 보여주는 도면이다.2 is a view showing the configuration of a wireless LAN system to which the present invention is applied.

도 2를 참조하면, 하나의 망 접속 집중국(AP ; 20)을 중심으로 복수 개의 스테이션들(101-110)이 무선 연결되어 있다. 무선랜 시스템 상에서 제공되는 서비스는 서비스의 특성에 따라 몇 개의 클래스로 구분된 후, 각 서비스를 클래스별로 처리하게 된다. 이 경우, 하나의 스테이션이 하나의 서비스 클래스(service class)를 구성할 수도 있고, 둘 이상의 스테이션들이 하나의 서비스 클래스를 구성할 수도 있다.Referring to FIG. 2, a plurality of stations 101-110 are wirelessly connected around one network access central station (AP) 20. The services provided on the WLAN system are classified into several classes according to the characteristics of the service, and then each service is processed for each class. In this case, one station may configure one service class, and two or more stations may configure one service class.

일반적으로, 서비스 클래스는 우선 순위가 높은 데이터를 전송하는 높은 우선순위의 클래스와, 우선 순위가 낮은 데이터를 전송하는 낮은 우선순위의 클래스의 2 개의 클래스로 구분된다. 그러나, 본 발명에서는 보다 세분화되고 차별화된 서비스의 제공을 위해 N 개의 서비스 클래스로 구분한다. 그리고, 각 서비스 클래스별로 서로 중첩되지 않는 경쟁 윈도우를 정의하고, 클래스별로 정의된 소정의 경쟁 윈도우 범위 내에서 백오프 넘버를 랜덤하게 발생한다. 이에 대한 상세 설명은 다음과 같다.In general, a service class is divided into two classes, a high priority class transmitting high priority data and a low priority class transmitting low priority data. However, in the present invention, it is divided into N service classes to provide more granular and differentiated services. Then, a contention window that does not overlap each other is defined for each service class, and randomly generates a backoff number within a predetermined contention window range defined for each class. Detailed description thereof is as follows.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 우선순위기반 백오프 넘버 할당 방법을 보여주는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a priority-based backoff number allocation method according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 우선순위기반 백오프 넘버 할당 방법은, 먼저 각 스테이션에서 전송될 데이터의 일 영역(예를 들면, 헤더)에 저장되어 있는 서비스 우선순위 정보를 근거로 하여 각각의 스테이션들을 N 개의 서비스 클래스로 분류한다(S1000 단계). Referring to FIG. 3, the priority-based backoff number allocation method according to the present invention may be based on service priority information stored in one region (eg, a header) of data to be transmitted from each station. Are classified into N service classes (step S1000).

이어서, 분류된 서비스 클래스별로 서로 중첩되지 않는 소정 범위의 경쟁 윈도우를 설정한다(S1100 단계). Subsequently, a contention window of a predetermined range that does not overlap each other for each classified service class is set (step S1100).

예를 들어, N 개의 서비스 클래스가 존재하는 경우, 각 서비스 클래스별로 설정되는 경쟁 윈도우들(contention widows)은 다음과 같다.For example, when there are N service classes, contention windows set for each service class are as follows.

CWi,j = [Ui,j, Wi,j-1], 1≤i≤N, 0≤j≤mi CW i, j = [U i, j , W i, j -1], 1≤i≤N, 0≤j≤m i

여기서, i는 서비스 클래스를 의미하고, j는 백오프 스테이지를 의미하며, mi 는 i 스테이션의 최대 백오프 넘버를 각각 의미한다.Here, i denotes a service class, j denotes a backoff stage, and m i denotes a maximum backoff number of the i station, respectively.

[수학식 1]에 표시된 변수 Ui,j와 Wi,j는 각각 다음과 같이 정의된다.The variables U i, j and W i, j shown in [Equation 1] are defined as follows.

Ui,j=2j*(2i-1*a) 1≤i≤N, 0≤j≤mi U i, j = 2 j * (2 i-1 * a) 1≤i≤N, 0≤j≤m i

Wi,j=2j*(i*a+(2i-1*a))-1 1≤i≤N, 0≤j≤mi W i, j = 2 j * (i * a + (2 i-1 * a))-1 1≤i≤N, 0≤j≤m i

[수학식 2] 및 [수학식 3]에서, i는 서비스 클래스를 의미하고, j는 백오프 스테이지를 의미하며, 는 i 스테이션의 최대 백오프 넘버를 각각 의미한다. 그리고, a는 2, 3, 4, 또는 5 중에서 미리 정의된 상수를 의미한다.In Equations 2 and 3, i denotes a service class, j denotes a backoff stage, Denotes the maximum backoff number of the i station, respectively. And a means a predefined constant from 2, 3, 4, or 5.

S1100 단계에서 정의된 각 클래스별 경쟁 윈도우의 사이즈는 우선순위가 높아질수록 작아지고, 우선순위가 낮아질수록 커진다. 그리고, 각 경쟁 윈도우의 최소 값(Ui,j)과 최대 값(Wi,j-1)은 우선순위가 높을수록 각각 작아지게 되어, 각 경쟁 윈도우들을 시간축 상에 배열해 놓으면 우선순위가 높아질수록 시간축의 좌측에 위치하게 된다. 이와 같이, 각 클래스별 경쟁 윈도우의 크기는 우선순위에 따라 균일하지 않고 비대칭적(asymmetric)으로 구성되기 때문에, 우선순위에 따라서 보다 효율적으로 백오프 넘버를 할당할 수 있게 된다.The size of the contention window for each class defined in step S1100 is smaller as the priority becomes higher, and becomes larger as the priority becomes lower. The minimum value (U i, j ) and the maximum value (W i, j -1) of each contention window become smaller as the priority becomes higher, and the priority becomes higher when each contention window is arranged on the time axis. The recording is located on the left side of the time axis. As such, since the size of the contention window for each class is not uniform and asymmetric according to the priority, the backoff number can be allocated more efficiently according to the priority.

S1100 단계에서 각 클래스별로 경쟁 윈도우가 정의되고 나면, 각 스테이션들은 자신이 해당되는 클래스에 정의된 경쟁 윈도우 범위 내에서 백오프 넘버를 랜덤하게 발생하고, 발생된 백오프 넘버를 근거로 하여 데이터를 전송하게 된다(S1200 단계). After the contention window is defined for each class in step S1100, each station randomly generates a backoff number within the contention window range defined in the corresponding class, and transmits data based on the generated backoff number. (Step S1200).

앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 DCF 무선랜을 위한 우선순위기반 백오프 넘버 할당 방법은, 서비스의 우선순위에 따라 N 개의 서비스 클래스로 구분하고, 각 서비스 클래스별로 서로 중첩되지 않는 경쟁 윈도우를 정의한다. 그리고, 클래스별로 정의된 소정의 경쟁 윈도우 범위 내에서 백오프 넘버를 랜덤하게 발생한다. 그 결과, 우선 순위가 높은 클래스는 우선 순위가 낮은 클래스 보다 항상 작은 백오프 넘버를 발생하게 된다. As described above, the priority-based backoff number allocation method for the DCF WLAN according to the present invention is divided into N service classes according to the priority of the service, and defines a contention window that does not overlap each other for each service class. do. The backoff number is randomly generated within a predetermined contention window range defined for each class. As a result, the higher priority class always generates a smaller backoff number than the lower priority class.

즉, 종래에는 우선순위에 상관 없이 우선순위가 높은 데이터와 우선순위가 낮은 데이터 모두가 동일한 범위([0, CWj] 구간) 내에서 백오프 넘버를 랜덤하게 발생하였으나, 본 발명에서는 우선순위가 높은 클래스(예를 들면, 클래스 1)는 백오프 넘버의 크기가 작은(즉, 데이터의 전송 대기 시간이 짧은) 제 1 경쟁 윈도우의 범위 내에서 백오프 넘버를 랜덤하게 발생하고, 우선순위가 낮은 클래스(예를 들면, 클래스 2)는 백오프 넘버의 크기가 큰(즉, 데이터의 전송 대기 시간이 긴) 제 2 경쟁 윈도우의 범위 내에서 백오프 넘버를 랜덤하게 발생하게 된다. 따라서, 우선 순위가 높은 데이터는 항상 작은 백오프 넘버를 할당 받게 되고, 우선 순위가 낮은 데이터는 상대적으로 큰 백오프 넘버를 할당 받게 된다. 그 결과, 음성 데이터나 동영상 데이터와 같은 실시간 데이터의 전송시 데이터의 지연 및 끊김 현상을 최소화 시킬 수 있게 된다.That is, in the related art, both the high-priority data and the low-priority data randomly generate a backoff number within the same range ([0, CW j ] interval) regardless of the priority, but in the present invention, the priority is A high class (e.g., class 1) randomly generates a backoff number within the range of a first contention window with a small size of the backoff number (i.e., a short latency to transfer data), and has a low priority. A class (e.g., class 2) randomly generates a backoff number within a range of a second contention window having a large size of the backoff number (i.e., a long waiting time for data transmission). Therefore, high priority data is always assigned a small backoff number, and low priority data is assigned a relatively large backoff number. As a result, it is possible to minimize the delay and dropping of the data when transmitting real-time data such as voice data or video data.

아래에서는 서비스 클래스 N이 3이고, a가 4 인 경우에 대한 백오프 넘버의 발생 과정을 예를 들어 설명한다.The following describes an example of generating a backoff number for the case where the service class N is 3 and a is 4.

도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 클래스별 경쟁 윈도우의 구성을 보여주는 도면으로, 서비스 클래스 N이 3이고, a가 4이며, 백오프 스테이지 j가 각각 0과 1인 경우의 클래스별 경쟁 윈도우가 도시되어 있다. 4 and 5 are diagrams illustrating a configuration of a contention window for each class according to an exemplary embodiment of the present invention, in which a service class N is 3, a is 4, and a backoff stage j is 0 and 1, respectively. A star competition window is shown.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 백오프 넘버 할당 방법은, 각 서비스 클래스별로 차별화된 서비스를 제공하기 위해, IEEE 802.11 표준에서 제공하는 원래의 경쟁 윈도우를 중첩되지 않는 N 개의 경쟁 윈도우들로 분할한다. 그리고, 각 서비스 클래스의 경쟁 윈도우들의 갭(gap)(즉, 각 경쟁 윈도우의 최대 값과 최소 값 사이의 갭)은 서비스 클래스들 사이에서 액세스 기회를 보다 효과적으로 분산시킬 수 있도록, 백오프 스테이지(j)가 증가할수록 빠르게 증가한다. 4 and 5, the backoff number allocation method according to the present invention includes N contention windows that do not overlap the original contention window provided by the IEEE 802.11 standard to provide differentiated services for each service class. Split into And, the gap of the competing windows of each service class (ie, the gap between the maximum value and the minimum value of each competing window) can more effectively distribute access opportunities among the service classes, so that the backoff stage j Increases quickly as) increases.

예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 백오프 스테이지 j가 0인 경우 클래스1 내지 클래스3의 갭은 각각 4개, 8개, 및 12개의 슬롯 타임으로 구성되지만, 도 5에 도시된 바와 같이 백오프 스테이지 j가 1인 경우에는(즉, 단말간의 충돌 등으로 인해 백오프 넘버가 다시 발생될 경우)에는 클래스1 내지 클래스3의 갭은 각각 8개, 16개, 및 24개의 슬롯 타임으로, 백오프 스테이지 j의 값에 따라 각 서비스 클래스의 갭이 급격하게 증가됨을 알 수 있다. For example, as shown in FIG. 4, when the backoff stage j is 0, the gaps of class 1 to class 3 are configured with 4, 8, and 12 slot times, respectively, but as shown in FIG. 5. When the backoff stage j is 1 (that is, when the backoff number is generated again due to collision between terminals, etc.), the gaps of class 1 to class 3 are 8, 16, and 24 slot times, respectively. It can be seen that the gap of each service class is rapidly increased according to the value of the backoff stage j.

계속해서, 서비스 클래스 N이 3이고, i 스테이션의 최대 백오프 넘버 가 5일 때의 각 서비스 클래스별 경쟁 윈도우 CWi,j의 구성을 표로 나타내면 다음과 같다.Subsequently, service class N is 3 and the maximum backoff number of the i station When the composition of the contention window CW i, j for each service class is 5 as a table, it is as follows.

[표 1]을 참조하면, 각 서비스 클래스의 경쟁 윈도우들 사이의 갭은 상수 a의 값에 비례하여 증가함을 알 수 있다. Referring to Table 1, it can be seen that the gap between contention windows of each service class increases in proportion to the value of the constant a.

예를 들어, 도 4에서 상수 a의 값이 4인 경우 클래스1 내지 클래스3의 갭은 각각 4개, 8개, 및 12개의 슬롯 타임으로 구성되지만, 만약 상수 a의 값이 6인 경우에는 클래스1 내지 클래스3의 갭은 각각 6개, 12개, 및 18개의 슬롯 타임으로 구성될 것이다. 마찬가지로, 도 5에서 상수 a의 값이 4인 경우 클래스1 내지 클래스3의 갭은 각각 8개, 16개, 및 24개의 슬롯 타임으로 구성되지만, 만약 상수 a의 값이 6인 경우에는 클래스1 내지 클래스3의 갭은 각각 12개, 24개, 및 36개의 슬롯 타임으로 구성될 것이다. 이와 같이, 각 서비스 클래스별 경쟁 윈도우 CWi,j의 구성은 백오프 스테이지의 값 j와, 상수 a의 값에 따라 달라지게 됨을 알 수 있다.For example, in FIG. 4, if the value of the constant a is 4, the gaps of class 1 to class 3 consist of 4, 8, and 12 slot times, respectively, but if the value of the constant a is 6, the class Gaps 1 through 3 will consist of six, twelve, and eighteen slot times, respectively. Similarly, in Fig. 5, when the value of the constant a is 4, the gaps of class 1 to class 3 are composed of 8, 16, and 24 slot times, respectively, but if the value of the constant a is 6, the class 1 to Class 3 gaps will consist of 12, 24, and 36 slot times, respectively. As such, it can be seen that the configuration of the contention window CW i, j for each service class depends on the value j of the backoff stage and the value of the constant a.

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 우선순위기반 백오프 넘버 할당에 따른 포화 데이터 처리량(saturation throughput)을 보여주는 그래프로서, NS-2(Network Simulator)에 의한 시뮬레이션 결과를 나타낸다.6 and 7 are graphs illustrating saturation throughput according to priority-based backoff number allocation according to the present invention, and show simulation results by NS-2 (Network Simulator).

시뮬레이션에 사용된 NS-2는 LBNL(Lawrence Berkeley National Laboratory)로부터 개발된 네트워크 시뮬레이터이다. 본 발명에서 수행된 시뮬레이션은 도 2에 도시된 무선랜 시스템 구조에 적용되었으며, 망 접속 집중국(20)과 복수 개의 스테이션들(101-110)과의 거리는 동일하다 가정하였고, IEEE 802.11b에 정의되어 있는 변수들을 사용하였다. The NS-2 used for the simulation is a network simulator developed from the Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL). The simulation performed in the present invention is applied to the WLAN system structure shown in FIG. 2, and it is assumed that the distance between the network access central station 20 and the plurality of stations 101-110 is the same, and is defined in IEEE 802.11b. Variables were used.

모든 시뮬레이션은 Linux Operation System 환경에서 500초 동안 수행되었고, 정확한 시뮬레이션 결과를 도출해 내기 위해 몇 번의 반복 실험을 수행하였으며, 도 6 및 도 7에 도시된 그래프는 IEEE 802.11 표준에서 제공되는 기본적인 액세스 방법을 사용한 것으로서, 반복된 실험에서 얻어진 결과들에 대한 평균치를 근거로 Xgraph 툴을 이용하여 표시하였다. All simulations were performed for 500 seconds in a Linux Operation System environment, and several iterative experiments were performed to produce accurate simulation results. The graphs shown in Figures 6 and 7 use the basic access methods provided by the IEEE 802.11 standard. As shown, the Xgraph tool was used based on the average of the results obtained in the repeated experiments.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 우선순위기반 백오프 넘버 할당 방법은 우선순위에 따라서 구분되어 있는 각각의 서비스 클래스에 대해 차별화된 액세스 제어를 제공한다. 그 결과, 포화 데이터 처리량(saturation throughput) 그래프에서 우선 순위가 높은 클래스에 속하는 데이터의 비중이 높게 나타나고, 우선 순위가 낮은 데이터의 비중이 낮게 나타나게 된다. 6 and 7, the priority-based backoff number allocation method according to the present invention provides differentiated access control for each service class classified according to priority. As a result, in the saturation throughput graph, the weight of data belonging to a high priority class is high, and the weight of low priority data is low.

즉, 기존의 무선랜을 위한 DCF 방식에서는 데이터의 우선순위를 고려하여 서비스하지 않기 때문에 데이터의 우선순위별로 액세스 제어를 수행하는 것이 불가능 하였으나, 본 발명에서는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 데이터의 우선순위별로 액세스 제어를 수행할 수 있게 된다.  That is, in the existing DCF scheme for the wireless LAN, access control cannot be performed for each data priority because the service is not considered in consideration of the data priority. However, in the present invention, as shown in FIGS. It is possible to perform access control according to the priority of.

이상에서, 본 발명에 따른 회로의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.In the above, the configuration and operation of the circuit according to the present invention are shown in accordance with the above description and drawings, but this is merely described, for example, and various changes and modifications are possible without departing from the spirit of the present invention. .

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.The invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). Include. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

이상에 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 우선순위기반 백오프 넘버 할당 방법에 의하면, 구현이 복잡한 PCF 방식을 취하지 않고도 기존의 DCF 방식의 무선랜 시스템을 이용하여 음성이나 영상 데이터와 같은 실시간 데이터의 전송을 효율적으로 수행할 수 있다.As described above, according to the priority-based backoff number allocation method according to the present invention, transmission of real-time data such as voice or video data using a conventional DCF wireless LAN system without implementing a complicated PCF scheme. Can be performed efficiently.

도 1은 DCF 방식을 사용하는 종래의 무선랜 시스템에서 데이터를 전송하는 방법을 보여주는 도면;1 is a view showing a method for transmitting data in a conventional WLAN system using a DCF scheme;

도 2는 본 발명이 적용되는 무선랜 시스템의 구성을 보여주는 도면;2 is a view showing the configuration of a wireless LAN system to which the present invention is applied;

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 우선순위기반 백오프 넘버 할당 방법을 보여주는 흐름도;3 is a flowchart showing a priority based backoff number allocation method according to a preferred embodiment of the present invention;

도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 클래스별 경쟁 윈도우의 구성을 보여주는 도면; 그리고4 and 5 are views showing the configuration of the competition window for each class according to an embodiment of the present invention; And

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 우선순위기반 백오프 넘버 할당에 따른 포화 데이터 처리량(saturation throughput)을 보여주는 그래프이다.6 and 7 are graphs illustrating saturation throughput according to priority-based backoff number allocation according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

20 : 망 접속 집중국 101-110 : 스테이션20: network connection central station 101-110: station

Claims (6)

하나의 망 접속 집중국을 중심으로 복수 개의 스테이션들이 무선 접속되어 있는 디시에프 방식의 무선랜 시스템의 백오프 넘버 할당 방법에 있어서:A method for allocating a backoff number in a WLAN system of a decipher type in which a plurality of stations are wirelessly connected around a single network access central station: (a) 상기 각 스테이션에 제공될 서비스의 우선순위를 근거로 하여 상기 스테이션들을 N 개의 서비스 클래스로 분류하는 단계;(a) classifying the stations into N service classes based on priorities of services to be provided to each station; (b) 상기 분류된 서비스 클래스별로 서로 중첩되지 않는 소정 범위의 경쟁 윈도우를 설정하는 단계; 및(b) setting a contention window of a predetermined range that does not overlap each other for each of the classified service classes; And (c) 상기 각 스테이션이 자신이 속한 상기 서비스 클래스의 상기 경쟁 윈도우 범위 내에서 백오프 넘버를 랜덤하게 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 우선순위기반 백오프 넘버 할당 방법.and (c) randomly generating a backoff number within the contention window range of the service class to which each station belongs. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 서비스 클래스별 경쟁 윈도우(CWi,j)는, i가 서비스 클래스를 의미하고, j가 백오프 스테이지를 의미하며, 가 i 스테이션의 최대 백오프 넘버를 의미하고, a가 미리 정의된 임의의 상수를 의미할 때,The competition window for each service class (CW i, j ), i means a service class, j means a back-off stage, Denotes the maximum backoff number of the i station, and a denotes any predefined constant, CWi,j = [Ui,j, Wi,j-1], 1≤i≤N, 0≤j≤mi로 정의되며,CW i, j = [U i, j , W i, j -1], defined as 1≤i≤N, 0≤j≤m i , 상기 경쟁 윈도우(CWi,j)의 최대값 및 최소값을 결정하는 변수 Ui,j와 Wi,j 는 각각The contention window (CW i, j) and the maximum value U i parameters for determining a minimum value, j and i of W, j are each Ui,j=2j*(2i-1*a) 1≤i≤N, 0≤j≤mi U i, j = 2 j * (2 i-1 * a) 1≤i≤N, 0≤j≤m i Wi,j=2j*(i*a+(2i-1*a))-1 1≤i≤N, 0≤j≤mi W i, j = 2 j * (i * a + (2 i-1 * a))-1 1≤i≤N, 0≤j≤m i 의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 우선순위기반 백오프 넘버 할당 방법.Priority-based backoff number allocation method characterized in that it has a value of. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 각 경쟁 윈도우의 최대 값과 최소 값 사이의 갭은 상기 백오프 스테이지 값과 상기 상수 a의 값이 커질수록 증가하는 것을 특징으로 하는 우선순위기반 백오프 넘버 할당 방법.The gap between the maximum value and the minimum value of each contention window increases as the value of the backoff stage value and the constant a increases. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 각 경쟁 윈도우의 사이즈는 우선순위가 높아질수록 작아지고, 우선순위가 낮아질수록 커지는 비대칭적 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 우선순위기반 백오프 넘버 할당 방법.The size of each contention window is smaller as the priority is higher, the priority-based backoff number allocation method characterized in that it has an asymmetric structure that is larger as the priority is lower. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (c) 단계에서 우선 순위가 높은 클래스는 우선 순위가 낮은 클래스 보다 항상 작은 백오프 넘버를 발생하는 것을 특징으로 하는 우선순위기반 백오프 넘버 할당 방법.In the step (c), the higher priority class always generates a smaller backoff number than the lower priority class. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the method of claim 1 on a computer.
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