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KR20080064445A - 이동통신 시스템에서 전송 제어 프로토콜의 전송 지연을줄이기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

이동통신 시스템에서 전송 제어 프로토콜의 전송 지연을줄이기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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KR20080064445A
KR20080064445A KR1020070001384A KR20070001384A KR20080064445A KR 20080064445 A KR20080064445 A KR 20080064445A KR 1020070001384 A KR1020070001384 A KR 1020070001384A KR 20070001384 A KR20070001384 A KR 20070001384A KR 20080064445 A KR20080064445 A KR 20080064445A
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김종열
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Abstract

본 발명은 전송 제어 프로토콜(TCP ; Transmission Control Protocol)의 전송 지연을 개선하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 송신 신호 세기를 측정하기 위한 메시지를 기지국으로 송신하고, 상기 기지국으로부터 상기 메시지에 상응하는 응답 메시지를 수신하는 통신부와, 제어부의 지시를 받아 상기 휴대용 단말기에서 기지국으로 전송한 데이터에 상응하는 응답 메시지를 수신한 시간인 라운드 트립타임(RTT ; Round Trip Time)을 확인하여 저장하는 전송 제어 프로토콜 관리부와, 상기 전송 제어 프로토콜 관리부로 하여금 전송 프로토콜 재전송 타이머 아웃(RTO ; Retransmission Time Out)를 측정하기 위한 상기 라운드 트립타임을 측정하도록 지시하는 상기 제어부를 포함하여 본 발명에 따른 전송 제어 프로토콜 재전송 타이머 설정 방법을 이용함으로써, 유선망을 기반으로 개발된 계층 프로토콜을 무선 망에서도 사용할 수 있다.
이동통신 시스템, 광대역 무선 접속 통신 시스템, TCP, 802.16e, RTO, RTT

Description

이동통신 시스템에서 전송 제어 프로토콜의 전송 지연을 줄이기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR REDUCING TRANSMISSION CONTROL PROTOCOL LATENCY IN PORTABLE COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 종래 기술에 따른 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol)의 폭주 제어 기술을 나타내는 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 이동통신 시스템간의 핸드오버 발생시 발생하는 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol)의 연결 성능 저하를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따라 전송 제어 프로토콜의 재전송 타이머(TCP Retransmission Timer)를 설정하는 휴대용 단말기의 구성을 도시한 블록도,
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기에서 전송 제어 프로토콜의 전송 지연(Transmission Latency)을 줄이기 위한 과정을 도시한 흐름도,
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따라 휴대용 단말기에서 전송 제어 프로토콜 재전송 타이머(TCP Retransmission Timer)를 설정하는 과정을 도시한 흐름도 및,
도 6은 본 발명에 바람직한 또 다른 실시 예에 따라 핸드오버 과정을 수행하는 휴대용 단말기에서 전송 제어 프로토콜 재전송 타이머(TCP Retransmission Timer)를 설정하기 위한 과정을 도시한 흐름도.
본 발명은 전송 제어 프로토콜(TCP ; Transmission Control Protocol)의 전송 지연을 개선하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 전송 제어 프로토콜의 혼잡 제어(congestion control)과 IEEE 802.16e 규격에서 사용하는 전력 제어(Power control) 기법을 이용하여 전송 제어 프로토콜의 전송 지연(Transmission Latency)을 개선하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
유선망을 바탕으로 한 인터넷 서비스는 다양한 응용을 통해 대표적인 데이터 통신 시스템으로 발달되어 왔으며, 셀룰러 및 PCS 이동 통신망 기술은 보편적인 음성 통신 수단으로 자리잡고 있다.
최근 들어 사용자들은 이동 중에 케이블을 필요로 하지 않는 휴대용 단말기를 이용한 텍스트 기반의 인터넷 검색, E-mail 송수신, 전자상거래 등에서 파일 전송(FTP), 원격 로그인(Telnet) 등 점차 광대역의 멀티미디어 서비스의 이용이 가능하게 되었다.
상기와 같은 서비스들은 모두 네트워크의 종단간 신뢰성이 보장되는 TCP/IP 프로토콜에 기반을 둔 응용 프로그램들이다.
상기와 같은 전송 제어 프로토콜은 효율적인 폭주 제어(Congestion Control) 기능을 제공하고 있으며, 상기 폭주 제어 기능은 네트워크의 사용 가능한 대역폭을 측정하는 구간과 데이터 전송량이 네트워크 한계에 도달했음을 파악하고 폭주 회피를 수행하는 구간으로 구분할 수 있다.
상기 폭주 제어 기술은 전송 제어 프로토콜 송신 윈도우의 크기를 폭주 상황을 피하여 잘 작동할 수 있도록 조정하는 방법으로 "Van Jacobson"이 제안한 다음과 같은 4가지 방법, 즉, 느린 시작(Slow Start), 폭주 회피(Congestion Avoidance), 빠른 재전송 단계(Fast Retransmit) 및 빠른 회복 단계(Fast Recovery)라고 불리우는 알고리즘이 사용되며, 상기 방법은 하기에서 상세히 설명할 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 전송 제어 프로토콜(TCP ; Transmission Control Protocol)의 폭주 제어 기술을 나타내는 도면이다.
도 1(a)는 상기 전송 제어 프로토콜의 폭주 제어 기술 가운데 느린 시작 동작(Slow Start), 폭주 회피(Congestion Avoidance) 단계를 나타내는 도면이다.
상기 도 1(a)를 참조하면, 상기 느린 시작은 새로운 패킷이 네트워크로 들어오는 레이트(rate)인 억크놀리지먼트(ACK ; ACKnowledgement)가 느린 시작에 의해 회신되는 레이트인지를 관찰하는 것으로 시작한다.
상기 느린 시작에는 폭주 윈도우(cwnd ; Congestion Window)라 불리는 윈도 우가 사용된다. 어떤 경우든지 전송 제어 프로토콜 계층은 크레디트 윈도우 값과 폭주 윈도우(cwnd) 값 중에 작은 것을 선택하여 데이터를 전송한다. 여기에서, 상기 폭주 윈도우(cwnd)는 트랜스포트 프로토콜 계층 연결에서 시작할 때와 폭주로 트래픽을 줄여갈 때 쓰이는 윈도우이고, 상기 크레디트 윈도우는 가장 최근 받아들인 ACK를 제외하고 남은 크레디트의 양을 확인하는 윈도우를 말한다.
새로운 연결이 설정되면, 상기 폭주 윈도우(cwnd)는 1 세그먼트로 초기화되고, ACK가 수신될 때마다 1 세그먼트씩 증가된다. 송신측은 상기 폭주 윈도우(cwnd)의 최소값까지 전송할 수 있다.
송신측에서 ACK를 수신하면, 상기 폭주 윈도우(cwnd)는 1에서 2로 증분하고, 2개의 세그먼트가 보내질 수 있다. 이들 2개의 세그먼트가 확인되면, 폭주 윈도우(cwnd)는 4개로 증가된다. 따라서, 수신측에서 ACK를 지연하는 경우도 있기 때문에 정확히 지수적인 값은 아니지만, ACK 값이 지수적으로 증가함에 따라 폭주 윈도우(cwnd) 값도 지수적으로 증가한다.
상기 느린 시작 구간의 상기 폭주 윈도우(cwnd)의 값이 느린 시작 임계값(ssthresh ; Slow Start Threshold)을 넘을 경우, 폭주 회피(Congestion Avoidance)단계로 넘어가게 된다. 상기 폭주 회피 단계는 상기 느린 시작과는 독립적인 알고리즘이지만, 네트워크상에서 폭주가 발생할 경우, 상기 전송 제어 프로토콜은 네트워크로의 패킷의 전송률을 낮춰야 하게 되고, 결국 느린 시작과정이 발생하게 되는 것이어서, 실제적으로는 이들 두 알고리즘은 상호 관련이 있다.
상기 폭주 회피 단계와 느린 시작 과정에는 두 개의 변수가 사용되는데, 앞 서 살펴본 폭주 윈도우(cwnd) 및 느린 시작 임계값(ssthresh)이 그것이다.
상기 폭주 회피 단계에서는 동적 윈도우 크기(Dynamic window sizing on congestion) 조정 방법을 사용한다. 일반적으로 폭주 상태가 한번 발생하면 그러한 상태를 회복하는데 많은 시간이 걸리므로, 느린 시작 방법에서 폭주 윈도우(cwnd)의 지수적인 증가는 너무 과다한 데이터를 전송하고 폭주를 더욱 악화시킨다.
따라서, 다음과 같이 폭주 윈도우(cwnd)를 선형적으로 증가시킬 수 있는 방법이 제안되었다.
즉, 시간초과가 발생할 경우, 상기 느린 시작 임계값(ssthresh)를 현재 폭주 윈도우(cwnd)의 절반으로 설정한 후에, cwnd=1로 설정하고 느린 시작 과정을 상기 폭주 윈도우(cwnd)의 크기가 상기 느린 시작 임계(ssthresh)값과 같아질 때(cwnd=ssthresh)까지 진행한다.
도 1(b)는 상기 전송 제어 프로토콜의 폭주 제어 기술 가운데 빠른 재전송(Fast Retransmit) 단계와 빠른 회복(Fast Recovery) 단계를 나타낸 도면이다.
상기 도 1(b)를 참조하면, 상기 빠른 재전송 단계는 소정 개수의 중복 응답 메시지(Duplicate ACK)들이 수신되는 경우에 사용된다. 상기 빠른 재전송 단계에서는 소정 개수 이상의 중복 ACK들이 수신되면 해당 시퀀스 번호를 가지는 세그먼트가 손실된 것으로 간주하고, 상기 손실된 것으로 예상되는 세그먼트를 재전송함으로써 타임아웃이 발생하지 않도록 한다.
즉, 재전송 임계값(Retransmit Threshold) 이상의 연속된 중복 ACK들을 수신하는 경우 송신자는 해당 세그먼트를 재전송 타이머가 만료되는 것과 상관없이 즉 시 재전송한다. 여기에서, 상기 재전송 임계값은 일반적으로 3으로 설정한다.
상기 빠른 재전송에서 손실된 것으로 예상되는 세그먼트가 재전송된 이후에는 상기 빠른 회복 단계가 시작된다. 상기 빠른 회복 단계에서는 매 수신되는 중복 ACK마다 폭주 윈도우(cwnd)를 증가시키고 상기 증가된 폭주 윈도우(cwnd)를 기준으로 새로운 세그먼트를 전송한다.
그리고 상기 손실된 것으로 예상되는 세그먼트에 대한 ACK가 수신되면 상기 빠른 회복 단계는 종료되고 혼잡 회피 모드가 시작된다. 이러한 상기 빠른 회복 단계는 특히 대역폭 지연(BDP ; Bandwidth-Delay Product)이 큰 경우에 효율적이다.
상기 빠른 회복 단계가 사용되지 않는 경우 빠른 재전송 단계 이후에는 혼잡 회피 모드가 시작된다.
상기와 같은 전송 제어 프로토콜은 최초 유선망을 기반으로 개발된 계층 프로토콜임으로, 무선망과 혼합되어 유선망과 무선망 간에 핸드오버가 발생시 전송 제어 프로토콜에서 전송 지연이 발생한다는 문제점이 있다.
도 2는 이동통신 시스템간의 핸드오버시 발생하는 전송 제어 프로토콜(TCP ; Transmission Control Protocol)의 연결 성능 저하를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 먼저 코어 네트워크(201)에서 전송한 데이터는 기지국(203)을 거쳐 모바일 노드(MN ; Mobile Node)(207)로 전달된다.
만일, 상기 모바일 노드(207)가 기지국 A(203)에서 기지국 B(205)로 핸드오버를 수행할 경우, 상기 모바일 노드(207)는 상기 코어 네트워크(201)에서 전송하 는 데이터 또는 상기 데이터에 상응하는 응답 메시지를 수신할 수 없게 된다.
이 경우, 상기 코어 네트워크(201)에서는 망에서 폭주가 발생한 것으로 인식하여 폭주 제어 알고리즘인 느린 시작(Slow Start), 폭주 회피(Congestion Avoidance)를 작동시켜 폭주 윈도우(cwnd)의 크기를 1로 재설정하게 된다.
이후, 상기 모바일 노드(207)가 상기 기지국 B(205)로 핸드오버를 완료할 경우, 기지국 B(205)를 통해 전달되는 데이터들에 대해서 상기 폭주 윈도우(cwnd)가 최소 크기에서 다시 시작됨으로써, 전송 제어 프로토콜의 속도가 느려진다는 문제점이 있다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유선망을 기반으로 개발된 전송 제어 프로토콜로 무선 망에서 효과적으로 사용할 수 있도록 하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 휴대용 단말기에서 IEEE 802.16e에 정의한 광대역 이동통신 망의 전력 제어(Power control) 기법을 이용하여 전송 제어 프로토콜의 전송 지연을 방지하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 전송 제어 프로토콜의 전송 지연을 줄이기 위한 휴대용 단말기는 송신 신호 세기를 측정하기 위한 메시지를 기지국으로 송신하고, 상기 기지국으로부터 상기 메시지에 상응하는 응답 메시지를 수신하는 통신부와, 제어부의 지시를 받아 상기 휴대용 단말기에서 기지국으로 전송한 데이터에 상응하는 응답 메시지를 수신한 시간인 라운드 트립타임(RTT ; Round Trip Time)을 확인하여 저장하는 전송 제어 프로토콜 관리부와, 상기 전송 제어 프로토콜 관리부로 하여금 전송 프로토콜 재전송 타이머 아웃(RTO ; Retransmission Time Out)을 측정하기 위한 상기 라운드 트립타임을 측정하도록 지시하는 상기 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 휴대용 단말기에서 전송 제어 프로토콜의 전송 지연을 줄이기 위한 방법은 휴대용 단말기에서 기지국으로 전송한 데이터에 상응하는 응답 메시지를 수신한 시간인 라운드 트립타임(RTT ; Round Trip Time)을 확인하는 과정과, 상기 확인한 라운드 트립타임을 저장하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 휴대용 단말기에서 전송 제어 프로토콜 재전송 타이머를 설정하는 방법은 전송 제어 프로토콜 재전송 타이머 설정 이벤트가 발생할 경우, 기 저장한 라운드 트립타임을 획득하는 과정과, 휴대용 단말기의 송신 신호 세기를 측정하는 과정과, 상기 획득한 라운드 트립타임과 상기 측정한 송신 신호 세기를 이용하여 재전송 타이머 아웃(RTO ; Retransmission Time Out)을 측정하는 과정과, 상기 측정한 재전송 타이머 아웃을 상기 전송 제어 프로토콜 재전송 타이머로 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 핸드오버 과정을 수행하는 휴대용 단말기에서 전송 제어 프로토콜 재전송 타이머를 설정하는 방법은 전송 제어 프로토콜 재전송 타이머 설정 이벤트가 발생할 경우, 기 저장한 라운드 트립타임을 획득하는 과정과, 휴대용 단말기의 송신 신호 세기 및 핸드오버 지연 시간을 측정하는 과정과, 상기 획득한 라운드 트립타임, 상기 측정한 송신 신호 세기 및 상기 핸드오버 지연 시간을 이용하여 재전송 타이머 아웃(RTO ; Retransmission Time Out)을 측정하는 과정과, 상기 측정한 재전송 타이머 아웃을 상기 전송 제어 프로토콜 재전송 타이머로 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 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. 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.
이하 설명에서는 휴대용 단말기에서 광대역 이동통신 망에서 정의한 젼력 제어 기법(Power control)과 전송 제어 프로토콜(TCP ; Transmission Control Protocol)의 폭주 제어(Congestion Control)를 이용하여 상기 전송 제어 프로토콜의 성능을 개선하기 위한 장치 및 방법에 대하여 기술할 것이다.
도 3은 본 발명에 따라 전송 제어 프로토콜 재전송 타이머(TCP Retransmission Timer)를 설정하는 휴대용 단말기의 구성을 도시한 블록도이다.
상기 도 3을 참조하면, 상기 휴대용 단말기는 제어부(300), 전송 제어 프로토콜 관리부(302), 메모리부(304), 입력부(306), 표시부(308) 및 통신부(310)를 포함하여 구성할 수 있다.
상기 제어부(300)는 상기 휴대용 단말기의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 음성통화 및 데이터 통신을 위한 처리 및 제어를 수행하고, 통상적인 기능에 더하여 본 발명에 따라, 기지국과의 통신 연결을 확인할 경우, 상기 전송 제어 프로토콜 관리부(302)로 하여금 상기 휴대용 단말기에서 기지국으로 전송한 데이터에 상응하는 응답 메시지를 수신한 시간 즉, 상기 송신기에 응답 메시지가 돌아오는 실제 왕복시간인 라운드 트립타임(RTT ; Round Trip Time)을 확인하여 상기 메모리부(304)에 저장하도록 지시한다.
또한, 상기 제어부(300)는 전송 제어 프로토콜 타이머 설정 이벤트가 발생할 경우, 상기 전송 제어 프로토콜 관리부(302)로 하여금 상기 메모리부(304)에 기 저장되어 있는 상기 라운드 트립타임과 상기 휴대용 단말기의 송신 전력을 획득하도록 지시하고, 상기 획득한 라운드 트립타임과 상기 휴대용 단말기의 송신 전력을 이용하여 상기 전송 제어 프로토콜의 재전송 타이머를 설정하도록 지시한다.
상기 전송 제어 프로토콜 관리부(302)는 상기 제어부(300)의 지시를 받아 상기 라운드 트립타임 및 전송 제어 프로토콜 타이머를 설정한다.
상기 메모리부(304)는 롬(ROM : Read Only Memory), 램(RAM : Random Access Memory), 플래쉬롬(flash ROM)으로 구성된다. 상기 롬은 상기 제어부(300)의 처리 및 제어를 위한 프로그램의 마이크로코드와 각종 참조 데이터를 저장한다.
상기 램은 상기 제어부(300)의 워킹 메모리(working memory)로, 각종 프로그램 수행 중에 발생하는 일시적인 데이터를 저장한다. 또한, 상기 플래쉬롬은 전화번호부(phone book), 발신메시지 및 수신메시지와 같은 갱신 가능한 각종 보관용 데이터를 저장하며, 본 발명에 따라 상기 전송 제어 프로토콜에 의해 측정된 라운드 트립타임을 저장한다.
상기 입력부(306)는 0 ~ 9의 숫자키 버튼들과, 메뉴버튼(menu), 취소버튼(지움), 확인버튼, 통화버튼(TALK), 종료버튼(END), 인터넷접속 버튼, 네비게이션 키(또는 방향키) 버튼들 및 문자 입력 키 등 다수의 기능키들을 구비하며, 사용자가 누르는 키에 대응하는 키 입력 데이터를 상기 제어부(300)로 제공한다.
상기 표시부(308)는 상기 휴대용 단말기의 동작 중에 발생하는 상태 정보, 제한된 숫자의 문자들, 다량의 동영상 및 정지영상 등을 디스플레이한다. 상기 표시부(308)는 컬러 액정 디스플레이 장치(LCD : Liquid Crystal Display)를 사용할 수 있다.
상기 통신부(310)는 안테나(미도시)를 통해 입출력되는 데이터의 무선신호를 송수신 처리하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 송신인 경우, 송신할 데이터를 채널 코딩(Channel coding) 및 확산(Spreading)한 후, RF처리하여 송신하는 기능을 수행하고, 수신인 경우, 수신된 RF신호를 기저대역신호로 변환하고 상기 기저대역신호 를 역 확산(De-spreading) 및 채널 복호(Channel decoding)하여 데이터를 복원하는 기능을 수행한다.
상기 전송 제어 프로토콜 관리부(302)의 역할은 상기 제어부(300)에 의해 수행할 수 있으나, 본 발명에서 이를 별도로 구성하여 도시한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다. 따라서, 실제로 제품을 구현하는 경우에 이들 모두를 상기 제어부(300)에서 처리하도록 구성할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기에서 전송 제어 프로토콜의 전송 지연(Transmission Latency)을 줄이기 위한 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 4를 참조하면, 상기 휴대용 단말기의 제어부(300)는 먼저 401단계에서 송신기와 수신기가 전송 제어 프로토콜 연결 중인지 확인한다. 만일, 상기 전송 제어 프로토콜 연결중이 아닐 경우, 제어부(300)는 407단계로 진행하여 해당 기능(예 ; Idle 상태 유지)을 수행한다.
한편, 상기 송신기와 수신기간의 전송 제어 프로토콜 연결을 확인할 경우, 상기 제어부(300)는 403단계로 진행하여 전송 제어 프로토콜 관리부(302)로 하여금 라운드 트립타임(RTT ; Round Trip Time)을 측정하도록 지시한다.
여기에서, 상기 라운드 트립 타임은 상기 송신기에 ACK가 돌아오는 실제 왕복시간을 말한다.
이후, 상기 제어부(300)는 상기 측정한 라운드 트립타임을 메모리부(304)에 저장한 후, 본 알고리즘을 종료한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기에서 전송 제어 프로토콜 재전송 타이머(TCP Retransmission Timer)를 설정하는 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 5를 참조하면, 상기 휴대용 단말기의 제어부(300)는 먼저 501단계에서 전송 제어 프로토콜 재전송 타이머 설정 이벤트가 발생하는지 검사한다. 만일, 상기 이벤트가 발생하지 않을 경우, 상기 제어부(300)는 511단계로 진행하여 해당 기능(예 ; Idle 상태 유지)을 수행한다.
한편, 상기 이벤트가 발생할 경우, 상기 제어부(300)는 503단계로 진행하여 기 저장한 라운드 트립타임(RTT ; Round Trip Time) 가운데 연결하고자하는 경로에 상응하는 라운드 트립타임을 획득한다.
이후, 상기 제어부(300)는 505단계로 진행하여 송신 신호의 세기(Tx Power)를 측정한다. 여기에서, 상기 송신 신호의 세기는 광대역 이동통신 망에서 기 사용하는 전력 제어 방법(Power Control)을 이용하여 측정할 수 있다. 즉, 상기 제어부(300)는 하기 <수학식 1> 을 이용하여 상기 송신 신호의 세기를 측정할 수 있다.
Figure 112007001217215-PAT00001
여기에서, 상기 Pnew 는 임시 송신 신호의 세기, 상기 Plast 는 마지막으로 사용한 송신 신호의 세기, 상기 C/Nnew는 UIUC의 FEC 변조율로 새롭게 지정한 반송파 전력 대 잡음비, C/Nlast 는 최근 마지막 변조시 사용한 FEC 변조율로 지정한 반송파 전력 대 잡음 잡음비를 나타내며, Rnew 는 UIUC 의 FEC 변조율을 새롭게 지정하기 위한 재전송 횟수, Rlast 는 최근 마지막으로 사용된 FEC 변조율로 했을때 재전송 횟수 및, 상기 Offset은 마지막 재전송하는동안 BS 에 의해 보내진 Power 수정한계 축척을 나타낸다.
또한, 하기 <표 1> 상기 송신 신호 세기 계산에 사용되는 반송파 전력 대 잡음비(Normalized C/N(Carrier to Noiseratio))을 표시한 도표이다.
modulation/FEC rate Normalized C/N
ACK region -3.0
FAST FEEDBACK 0
CDMA code 3
QPSK 1/3 0.5
QPSK 1/2 6
QPSK 2/3 7.5
QPSK 3/4 9
Sounding transmission 9
16-QAM 1/2 12
16-QAM 2/3 14.5
16-QAM 3/4 15
16-QAM 5/6 17.5
64-QAM 1/2 18
64-QAM 2/3 20
64-QAM 3/4 21
64-QAM 5/6 23
여기에서, 상기 휴대용 단말기가 기지국으로부터 상기 휴대용 단말기의 수신 신호 상태를 요청하는 REP-REQ(Report Request) 메시지를 수신할 경우, 상기 휴대용 단말기는 상기 메시지에 상응하는 응답 메시지인 REP-RSP(Report Response)에 상기 휴대용 단말기의 신호 수신 상태를 포함하여 상기 기지국으로 전송한다.
즉, 상기 휴대용 단말기는 자신의 송신 신호의 세기를 상기 REP-RSP 메시지를 이용하여 상기 기지국으로 보고한다.
하기 <표 2>과 <표 3>는 REP-REQ 메시지의 형식과 타입의 구조를 나타내고, <표 4>와 <표 5>은 REP-RSP 메시지의 형식과 타입의 구조를 나타낸다.
Name Type Length Value
Report Request 1 Variable Compound
상기 <표 2>에서 알 수 있듯이, 상기 REP-REQ메시지는 "Report Request"필드를 포함한다.
Name Type Length Value
Report Type 1.1 1 bit #0 = 1 Include DFS Basic report bit #1 = 1 Include CINR report bit #2 = 1 Include RSSI report bit #3-6 \ in multiples of 1/32 (range [1/32, 16/32]) bit #7 = 1 Include current transmit power report
Channel Number 1.2 1 Physical channel number(see 8.5.1) to be reported on. (License exempt bands only)
Channel Type Request 1.3 1 00 = Normal subchannel, 01 = Band AMC Channel, 10 = Safety Channel, 11 = Reserved
상기 <표 3>에서 알 수 있듯이, 상기 REP-REQ메시지는 Report의 타입이나 채널의 번호(Channel Number)와 상기 채널의 타입을 포함하고 있다.
상기 "Report Type"필드는 상기 REP-REQ메시지에 DFS(Dynamic Frequency Selection) CINR(Carrier to Information Noise Ratio) RSSI(Received Signal Strength Indication)등의 정보를 포함한다.
"Channel Number"필드는 상기 REP-REQ메시지가 실리는 물리 주소의 번호를 나타내고, "Channel Type Request"필드는 상기 채널의 타입을 나타낸다.
Name Type Length Value
Report 1 Variable Compound
Channel type Report in WirelessMAN - OFDMA PHY 2 Variable Compound
Current transmitted power 147 1 See 8.3.7.4 and 11.1.1
상기 <표 4>에서 알 수 있듯이, 상기 REP-RSP 메시지는 "Report"필드와, "Channel type Report in WirelessMAN - OFDMA PHY"필드 및 "Current transmitted power"필드를 포함한다.
여기에서 상기 "Current transmitted power" 필드는 상기 휴대용 단말기의 송신 신호 세기의 정보를 포함하는 필드로 IEEE 802.16e에 정의된 8.3.7.4(Power Control)와 상기 메시지를 운반하는 신호의 세기를 나타내는 11.1.1(Current transmit power)의 내용을 따른다.
REP-REQ 리포트 타입 Name Type Length Value
bit#0=1 Channel number 1.1 1 Physical channel number to be reported on.
bit#0=1 Start Frame 1.2 2 Frame number in which measurement for this channel started.
bit#0=1 Duration 1.3 3 Cumulative measurement duration on the channel in multiples of Ts. For any value exceeding 0xFFFFFF, Report 0xFFFFFF.
bit#0=1 Basic Report 1.4 1 Bit#0: Wireless Human detected on the channel Bit#1: Unknown transmission detected on the channel Bit#2: Primary User detected on the channel Bit#3: Unmeasured. Channel not measured
bit#1=1 CINR Report 1.5 2 1 byte: mean 1 byte: standard deviation
bit#2=1 RSSI Report 1.6 3 1 byte: mean 1 byte: standard deviation
상기 <표 5>에서 알 수 있듯이, 상기 REP-RSP메시지는 Report의 채널의 번호와 상기 채널의 시작 프레임 등을 포함하고 있다.
상기 "Channel number"필드는 상기 REP-RSP메시지가 실리는 채널의 번호를 나타내고, "Start Frame"필드는 상기 채널의 시작 프레임 번호를 나타낸다. 이후 나머지 필드들은 CINR(Carrier to Interference Noise Ratio)와 RSSI(Received Signal Strength Indication)의 정보를 포함하고 있다.
여기에서, 상기 CINR 정보와 상기 RSSI 정보는 상기 IEEE 802.16e에 정의된 8.2.2(Channel Quality measurements), 8.3.9(Channel Quality measurements)와 8.4.11(Channel Quality measurements)의 내용을 따른다.
상기 송신 신호의 세기의 측정을 완료할 경우, 상기 제어부(300)는 507단계로 진행하여 상기 503단계에서 획득한 라운드 트립타임 및 상기 505단계에서 획득한 송신 신호 세기를 이용하여 재전송 타이머 아웃(RTO ; Retransmission Time Out)을 측정한다.
여기에서, 상기 제어부(300)는 하기 <수학식 2>를 이용하여 상기 재전송 타이머 아웃을 측정할 수 있다.
Figure 112007001217215-PAT00002
여기에서, SRTT <- R, RTTVAR <- R/2, K=4로 정의하며, 상기 SRTT(Smoothed Round - Trip Time)는 완만한 왕복 시간 추정치를 나타내며, RTTVAR(Round - Trip Time Variation)은 평균 편차에 대한 추정치를 나타낸다. 상기 R은 첫번째 측정한 라운드 트립타임(RTT)을 말한다.
또한, TXPWRVAR은 와이브로 전력 제어(Power control) 기법에 의해 측정된 송신 신호 세기에 대한 계수값을 말하며, G는 클럭 단위(clock granularity)로 가정한다.
상기 첫번째 라운드트립을 측정한 후 상기 라운드트립(R')을 재 측정할 경우, 상기 완만한 왕복 시간 추정치(SRTT)는 (1-α) * SRTT + α * R'로 구할 수 있으며, 상기 평균 편자에 대한 추정치(RTTVAR)는 (1-β) * RTTVAR + β * │SRTT - R'│로 구할 수 있다.
여기에서, 상기 α, β는 상기 RTT 샘플들의 내력(history)에 더 많은 또는 더 적은 가중을 제공하도록 하는 평활 인자(smoothing factor)를 나타낸다.
이후, 상기 제어부(300)는 509단계로 진행하여 상기 측정한 재전송 타이머 아웃을 전송 제어 프로토콜 재전송 타이머로 설정한 후, 본 알고리즘을 종료한다.
도 6은 본 발명에 따른 핸드오버 과정을 수행하는 휴대용 단말기에서 전송 제어 프로토콜 재전송 타이머(TCP Retransmission Timer)를 설정하기 위한 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 도 6을 참조하면, 상기 휴대용 단말기의 제어부(300)는 먼저 601단계에서 전송 제어 프로토콜 재전송 타이머 설정 이벤트가 발생하는지 검사한다. 만일, 상기 이벤트가 발생하지 않을 경우, 상기 제어부(300)는 611단계로 진행하여 해당 기능(예 ; Idle 상태 유지)을 수행한다.
한편, 상기 이벤트가 발생할 경우, 상기 제어부(300)는 603단계로 진행하여 기 저장한 라운드 트립타임(RTT ; Round Trip Time) 가운데 연결하고자하는 경로에 상응하는 라운드 트립타임을 획득한다.
이후, 상기 제어부(300)는 605단계로 진행하여 송신 신호의 세기 및 핸드 오버 지연 시간을 측정한 후, 607단계로 진행하여 상기 측정한 송신 신호 세기, 라운드 트립타임 및 핸드오버 지연 시간을 이용하여 재전송 타이머 아웃(RTO ; Retransmission Time Out)를 측정한다.
여기에서, 상기 휴대용 단말기는 상기 도 5에서 설명한 송신 신호 세기를 측정하는 과정과 동일한 방법으로 상기 송신 신호의 세기를 측정할 수 있으며, 상기 재전송 타이머 아웃은 하기 <수학식 3>을 이용하여 측정할 수 있다.
Figure 112007001217215-PAT00003
여기에서, SRTT <- R, RTTVAR <- R/2, K=4로 정의하며, SRTT <- R, RTTVAR <- R/2, K=4로 정의하며, 상기 SRTT(Smoothed Round - Trip Time)는 완만한 왕복 시간 추정치를 나타내며, RTTVAR(Round - Trip Time Variation)은 평균 편차에 대한 추정치를 나타낸다. 상기 R은 첫번째 측정한 라운드 트립타임(RTT)을 말한다.
또한, TXPWRVAR은 광대역 이동통신망의 전력 제어(Power control) 기법에 의해 측정된 송신 신호 세기에 대한 계수값, HT는 라운드 트립타임의 증가 요소에 반영하기 위한 계수값으로 핸드오버시 필수적으로 발생하는 핸드오버 지연 시간(Handover latency Time) 말하며, G는 클럭 단위(clock granularity)로 가정한다.
상기 첫번째 라운드트립을 측정한 후 상기 라운드트립(R')을 재 측정할 경우, 상기 완만한 왕복 시간 추정치(SRTT)와 상기 평균 편자에 대한 추정치(RTTVAR)는 상기 도 5에서 설명한 방법으로 동일하게 구할 수 있다.
이후, 상기 제어부(300)는 609단계로 진행하여 상기 측정한 재전송 타이머 아웃을 전송 제어 프로토콜 재전송 타이머로 설정한 후, 본 알고리즘을 종료한다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전송 제어 프로토콜 재전송 타이머(TCP Retransmission Timer)설정 방법을 이용함으로써, 유선망을 기반으로 개발된 계층 프로토콜을 무선 망에서도 사용할 수 있다.
또한, 핸드오버 과정(예 ; 와이브로 망과 와이브로 망 사이 또는 와이브로 망과 이기종 망 사이)을 수행하는 시기에서도 본 발명에서 제안한 전송 제어 프로토콜 재전송 타이머 설정 방법을 이용하여 전송 제어 프로토콜 전송 지연 시간을 줄일 수 있다.

Claims (17)

  1. 전송 제어 프로토콜의 전송 지연을 줄이기 위한 휴대용 단말기에 있어서,
    송신 신호 세기를 측정하기 위한 메시지를 기지국으로 송신하고, 상기 기지국으로부터 상기 메시지에 상응하는 응답 메시지를 수신하는 통신부와,
    제어부의 지시를 받아 상기 휴대용 단말기에서 기지국으로 전송한 데이터에 상응하는 응답 메시지를 수신한 시간인 라운드 트립타임(RTT ; Round Trip Time)을 확인하여 저장하는 전송 제어 프로토콜 관리부와,
    상기 전송 제어 프로토콜 관리부로 하여금 전송 프로토콜 재전송 타이머 아웃(RTO ; Retransmission Time Out)를 측정하기 위한 상기 라운드 트립타임을 측정하도록 지시하는 상기 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    전송 프로토콜 재전송 타이머 설정시 상기 기 저장한 라운드 트립타임을 획득하고, 상기 휴대용 단말기의 송신 신호 세기를 측정한 후, 상기 라운드 트립타임과 상기 송신 신호 세기를 이용하여 상기 재전송 타이머 아웃을 측정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    하기 <수학식 4>을 이용하여 상기 재전송 타이머 아웃을 측정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
    Figure 112007001217215-PAT00004
    여기에서, SRTT <- R, RTTVAR <- R/2, K=4로 정의하며, 상기 SRTT(Smoothed Round - Trip Time)는 완만한 왕복 시간 추정치를 나타내며, RTTVAR(Round - Trip Time Variation)은 평균 편차에 대한 추정치를 나타낸다. R은 첫번째 측정한 라운드 트립타임(RTT)을 말한다.
    또한, TXPWRVAR은 와이브로 전력 제어(Power control) 기법에 의해 측정된 송신 신호 세기에 대한 계수값을 말하며, G는 클럭 단위(clock granularity)로 가정한다.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    핸드오버 상황에서 전송 프로토콜 재전송 타이머 설정시 상기 기 저장한 라 운드 트립타임을 획득하고, 상기 휴대용 단말기의 송신 신호 세기 및 핸드오버 지연 시간을 측정한 후, 상기 라운드 트립타임, 상기 송신 신호 세기 및 상기 핸드오버 지연 시간을 이용하여 상기 재전송 타이머 아웃을 측정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    하기 <수학식 5>를 이용하여 상기 재전송 타이머 아웃을 측정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
    Figure 112007001217215-PAT00005
    여기에서, SRTT <- R, RTTVAR <- R/2, K=4로 정의하며, SRTT <- R, RTTVAR <- R/2, K=4로 정의하며, 상기 SRTT(Smoothed Round - Trip Time)는 완만한 왕복 시간 추정치를 나타내며, RTTVAR(Round - Trip Time Variation)은 평균 편차에 대한 추정치를 나타낸다. 상기 R은 첫번째 측정한 라운드 트립타임(RTT)을 말한다.
    또한, TXPWRVAR은 광대역 이동통신망의 전력 제어(Power control) 기법에 의해 측정된 송신 신호 세기에 대한 계수값, HT는 라운드 트립타임의 증가 요소에 반영하기 위한 계수값으로 핸드오버시 필수적으로 발생하는 핸드오버 지연 시 간(Handover latency Time) 말하며, G는 클럭 단위(clock granularity)로 가정한다.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    광대역 이동통신망에서 사용하는 리포트 요청 메시지(Report Request), 리포트 응답 메시지(Report Response)를 이용하여 상기 송신 신호 세기를 측정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 핸드오버는,
    광대역 통신망 간의 핸드오버, 상기 광대역 통신 망과 이기종 망간의 핸드오버 가운데 적어도 어느 한 가지를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
  8. 휴대용 단말기에서 전송 제어 프로토콜의 전송 지연을 줄이기 위한 방법에 있어서,
    휴대용 단말기에서 기지국으로 전송한 데이터에 상응하는 응답 메시지를 수 신한 시간인 라운드 트립타임(RTT ; Round Trip Time)을 확인하는 과정과,
    상기 확인한 라운드 트립타임을 저장하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 휴대용 단말기에서 전송 제어 프로토콜 재전송 타이머를 설정하는 방법에 있어서,
    전송 제어 프로토콜 재전송 타이머 설정 이벤트가 발생할 경우, 기 저장한 라운드 트립타임을 획득하는 과정과,
    휴대용 단말기의 송신 신호 세기를 측정하는 과정과,
    상기 획득한 라운드 트립타임과 상기 측정한 송신 신호 세기를 이용하여 재전송 타이머 아웃(RTO ; Retransmission Time Out)을 측정하는 과정과,
    상기 측정한 재전송 타이머 아웃을 상기 전송 제어 프로토콜 재전송 타이머로 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 송신 신호 세기는,
    광대역 통신 망에서 사용하는 전력 제어 방법을 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 송신 신호 세기는,
    리포트 요청 메시지(Report Request), 리포트 응답 메시지(Report Response)를 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 재전송 타이머 아웃은,
    하기 <수학식 6>을 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112007001217215-PAT00006
    여기에서, SRTT <- R, RTTVAR <- R/2, K=4로 정의하며, 상기 SRTT(Smoothed Round - Trip Time)는 완만한 왕복 시간 추정치를 나타내며, RTTVAR(Round - Trip Time Variation)은 평균 편차에 대한 추정치를 나타낸다. 상기 R은 첫번째 측정한 라운드 트립타임(RTT)을 말한다.
    또한, TXPWRVAR은 와이브로 전력 제어(Power control) 기법에 의해 측정된 송신 신호 세기에 대한 계수값을 말하며, G는 클럭 단위(clock granularity)로 가 정한다.
  13. 핸드오버 과정을 수행하는 휴대용 단말기에서 전송 제어 프로토콜 재전송 타이머를 설정하는 방법에 있어서,
    전송 제어 프로토콜 재전송 타이머 설정 이벤트가 발생할 경우, 기 저장한 라운드 트립타임을 획득하는 과정과,
    휴대용 단말기의 송신 신호 세기 및 핸드오버 지연 시간을 측정하는 과정과,
    상기 획득한 라운드 트립타임, 상기 측정한 송신 신호 세기 및 상기 핸드오버 지연 시간을 이용하여 재전송 타이머 아웃(RTO ; Retransmission Time Out)을 측정하는 과정과,
    상기 측정한 재전송 타이머 아웃을 상기 전송 제어 프로토콜 재전송 타이머로 설정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 송신 신호 세기는,
    광대역 이동통신 망에서 사용하는 전력 제어 방법을 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 송신 신호 세기는,
    리포트 요청 메시지(Report Request), 리포트 응답 메시지(Report Response)를 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 재전송 타이머 아웃은,
    하기 <수학식 7>을 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112007001217215-PAT00007
    여기에서, SRTT <- R, RTTVAR <- R/2, K=4로 정의하며, SRTT <- R, RTTVAR <- R/2, K=4로 정의하며, 상기 SRTT(Smoothed Round - Trip Time)는 완만한 왕복 시간 추정치를 나타내며, RTTVAR(Round - Trip Time Variation)은 평균 편차에 대한 추정치를 나타낸다. 상기 R은 첫번째 측정한 라운드 트립타임(RTT)을 말한다.
    또한, TXPWRVAR은 광대역 이동통신망의 전력 제어(Power control) 기법에 의해 측정된 송신 신호 세기에 대한 계수값을 말하고, HT는 라운드 트립타임의 증가 요소에 반영하기 위한 계수값으로 핸드오버시 필수적으로 발생하는 핸드오버 지연 시간(Handover latency Time) 말하며, G는 클럭 단위(clock granularity)로 가정한다.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 핸드오버는,
    광대역 통신망 간의 핸드오버, 상기 광대역 통신 망과 이기종 망간의 핸드오버 가운데 적어도 어느 한 가지를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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