KR20050037850A - Method and system for allotting priority for use in carrier sense multiple access with collision avoidance - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반송파 감지 다중 접속/충돌 회피 방식에서 우선 순위를 할당하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for assigning priorities in a carrier sense multiple access / collision avoidance scheme.
IEEE 802.11 MAC 프로토콜을 이용하여 데이터 프레임을 송수신하는 하나 이상의 무선 스테이션; 각각의 상기 무선 스테이션으로부터 수신하는 데이터 프레임을 변환하여 다른 네트워크로 전송하되, 우선 순위 할당 요청 신호를 수신하면 상기 IEEE 802.11 MAC 프로토콜의 파라미터 값을 조절하여 특정 무선 스테이션에 대해 우선 순위를 할당하는 하나 이상의 접속점; 및 각각의 상기 무선 스테이션의 이동을 추적하기 위하여 각각의 상기 접속점 사이의 통신 기능을 제공하는 분산 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 감지 다중 접속/충돌 회피 방식에서 우선 순위를 할당하는 시스템을 제공한다.One or more wireless stations for transmitting and receiving data frames using the IEEE 802.11 MAC protocol; One or more data frames received from each of the wireless stations are converted and transmitted to another network, and upon receiving a priority assignment request signal, one or more of the priorities are assigned to specific wireless stations by adjusting parameter values of the IEEE 802.11 MAC protocol. Connection point; And a distributed system for providing a communication function between each of the access points to track the movement of each of the wireless stations, the system for assigning priorities in a carrier sense multiple access / collision avoidance scheme. .
본 발명에 의하면, 무선랜 시스템에서 특정 무선 스테이션에 대해 우선 순위를 할당하여 해당 무선 스테이션의 무선 채널의 점유 확률이 높아진다.According to the present invention, the probability of occupying a wireless channel of a corresponding wireless station is increased by assigning a priority to a specific wireless station in the wireless LAN system.
Description
본 발명은 반송파 감지 다중 접속/충돌 회피 방식에서 우선 순위를 할당하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 무선랜(Wireless LAN)에서 이용하는 매체 접근 제어(Medium Access Control) 알고리즘인 반송파 감지 다중 접속/충돌 회피(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 방식에서 프레임간 간격(Inter-Frame Space) 파라미터를 조절하여 스테이션간 우선 순위를 할당하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for assigning priorities in a carrier sense multiple access / collision avoidance scheme. More specifically, inter-frame space in a carrier sense multiple access with collision avoidance method, which is a medium access control algorithm used in a wireless LAN. A method and system for assigning priorities between stations by adjusting parameters.
무선랜이 등장하기 전의 유선랜 시스템은 유선 케이블의 설치 및 유지 보수에서 많은 비용 및 문제가 발생하고, 사용자 이동으로 인한 네트워크 토폴로지(Topology)의 변경에 유연하게 대처하기가 어렵고, 각종 재해로 인한 네트워크 단절 문제 등 많은 단점을 가지고 있었다. 게다가 최근 노트북(Notebook) 컴퓨터 등의 무선통신 단말기의 증가로 인한 이동성(Mobility)의 중요도가 점차로 증가함에 따라 기존 유선랜 환경의 문제점을 개선하기 위하여 등장한 것이 소위 무선랜이다. 무선랜 기술은 기존 유선랜을 대체 또는 확장한 유연한 통신 시스템으로서 무선 주파수(Radio Frequency) 기술을 이용하여 유선망이 없이도 데이터를 송수신할 수 있는 기능을 제공한다.Before the emergence of WLAN, wired LAN system has a lot of costs and problems in the installation and maintenance of wired cables, it is difficult to flexibly cope with changes in network topology due to user movement, and network disconnection due to various disasters. Problems had many disadvantages. In addition, the importance of mobility due to the recent increase in the number of wireless communication terminals such as a notebook computer has emerged to improve the problems of the existing wired LAN environment. Wireless LAN technology is a flexible communication system that replaces or expands the existing wired LAN and provides a function of transmitting and receiving data without using a wired network by using a radio frequency technology.
다른 무선 통신 기술과 차별되는 무선랜 시스템의 특징으로는 일반적인 이동통신 단말기가 발산하는 전력보다 낮은 저전력을 사용하고, 전세계적으로 인정된 비허가 주파수 대역(License-Free Radio)을 사용하여 신호 간섭이 존재하는 곳에서도 수신 강도가 매우 강한 특징을 갖는다. 또한, 기존 이동 통신망의 대표적인 단점이라고 할 수 있는 데이터 전송 속도를 개선하여 유선망에 뒤지지 않는 데이터 전송 속도를 지원한다. 이런 장점들로 인해 무선랜은 유선랜에 비해 이동성에 있어서 상대적인 우위를 가질 뿐 아니라, 이동 통신망에 비해 데이터 전송 속도에 있어서 우위를 확보함으로써 독자적인 시장 영역을 형성하고 있다.The wireless LAN system is distinguished from other wireless communication technologies by using low power, which is lower than that of a general mobile communication terminal, and by using a worldwide licensed license-free radio. Even where present, the reception strength is very strong. In addition, by improving the data transmission speed, which is a representative disadvantage of the existing mobile communication network, it supports the data transmission speed that is second to the wired network. Due to these advantages, the wireless LAN has a relative advantage in mobility compared to the wired LAN, and forms an independent market area by securing an advantage in data transmission speed over the mobile communication network.
도 1은 일반적인 무선랜 시스템(100)을 간략하게 나타낸 블럭도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a general WLAN system 100.
무선랜 시스템(100)은 일반적으로 다수의 무선 스테이션(Station)(120, 122), 접속점(AP : Access Point)(130) 등을 포함하여 구성되는 무선랜 영역(110)과, 스위칭 허브(Switching Hub)(150), 라우터(Router)(160), 인터넷(170), 유선 스테이션(181~183) 등을 포함하여 구성되는 유선 백본(Backbone) 영역(140)으로 이루어진다. The WLAN system 100 generally includes a WLAN area 110 including a plurality of wireless stations 120 and 122, an access point (AP) 130, and a switching hub. Hub (150), a router (Router) 160, the Internet 170, the wired station (181 ~ 183), including a wired backbone (Backbone) region 140 is configured to include.
무선 스테이션(120, 122)은 무선랜 환경에서 망 운용 시스템(Network Operating System)과의 인터페이스 기능을 수행하기 위한 무선랜 카드(121, 123)를 각각 구비하여 접속점(130)과의 무선 통신을 수행한다. 무선랜 카드(121, 123)는 일반적으로 네트워크 인터페이스 카드(NIC : Network Interface Card)라고 칭한다. 무선 스테이션(120, 122)은 노트북 컴퓨터, 피디에이(PDA) 등을 포함하는 이동통신 단말기가 가능하다.The wireless stations 120 and 122 respectively include wireless LAN cards 121 and 123 for performing an interface function with a network operating system in a wireless LAN environment, and perform wireless communication with the access point 130. do. The WLAN cards 121 and 123 are generally referred to as a network interface card (NIC). The wireless stations 120 and 122 may be mobile communication terminals including notebook computers, PDAs, and the like.
접속점(130)은 무선 환경에서의 랜허브(LAN Hub)를 말하며 이더넷 케이블 등을 통해 유선망의 백본, 예컨대 인터넷(170)과 연결된다. 접속점(130)은 무선 스테이션(120, 122)과 무선 통신을 통해 데이터를 송수신하고, 대략 반경 20 미터에서 반경 500 미터까지의 영역을 커버할 수 있다. 무선랜 영역(110)의 반경을 넓히는 작업은 접속점(130)의 추가를 통하여 비교적 손쉽게 이루어지는 장점이 있다.The access point 130 refers to a LAN hub in a wireless environment and is connected to the backbone of the wired network, for example, the Internet 170 through an Ethernet cable. The access point 130 transmits and receives data with the wireless stations 120 and 122 through wireless communication, and may cover an area of approximately 20 meters to 500 meters in radius. Expanding the radius of the WLAN area 110 has an advantage that is made relatively easy through the addition of the access point (130).
스위칭 허브(150)는 하나 이상의 접속점(130)과 이더넷 케이블 등을 통해 접속되고, 무선랜 영역으로부터 수신하는 패킷 데이터를 라우터(160)를 통해 인터넷(170) 등과 같은 백본망으로 스위칭하는 기능을 수행한다. 또한, 스위칭 허브(150)는 이더넷 케이블을 통한 무선랜 영역과의 접속 기능뿐만 아니라, 이더넷 케이블을 통해 연결되는 다수의 유선 스테이션(181~183)과의 접속 기능을 수행한다.The switching hub 150 is connected to one or more access points 130 through an Ethernet cable, and performs a function of switching packet data received from the wireless LAN area to a backbone network such as the Internet 170 through the router 160. do. In addition, the switching hub 150 performs a connection function with a plurality of wired stations 181 to 183 connected through an Ethernet cable as well as a connection function with a wireless LAN area through an Ethernet cable.
한편, 무선랜은 매체 접속 제어(MAC : Media Access Control, 이하 'MAC'라 칭함)에 따라 반송파 감지 다중 접속/충돌 검출(CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, 이하 'CSMA/CD'라 칭함), 반송파 감지 다중 접속/충돌 회피(CSMA/CA : Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance, 이하 'CSMA/CA'라 칭함) 등으로 분류된다. 여기서, 매체 접속 제어는 공통 데이터 전송 채널을 공유하는 각 네트워크의 노드(Node)가 데이터를 손실없이 송수신하기 위한 방법이다.On the other hand, the wireless LAN according to the medium access control (MAC: Media Access Control, hereinafter referred to as 'MAC') Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA / CD), 'CSMA / CD' Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA / CA), hereinafter referred to as 'CSMA / CA'. Here, the medium access control is a method for a node of each network sharing a common data transmission channel to transmit and receive data without loss.
먼저, CSMA/CD는 IEEE 802.3 표준에 규격화되어 있는 방식으로서, 이더넷(Ethernet)에 접속되어 있는 장치들은 언제라도 패킷 데이터를 전송할 수 있는데, 패킷 데이터를 전송하기 전에 회선이 사용 중인지를(Busy) 감시하고 있다가 회선이 비어 있을 때(Idle) 패킷 데이터를 전송한다. CSMA/CD는 여러 노드에서 동시에 데이터를 전송할 경우 발생하는 충돌을 감시하는데, 충돌이 발생한 경우에는 데이터의 전송을 중단하고 일정한 시간이 경과한 후에 데이터의 전송을 재시도한다. CSMA/CD는 비교적 저렴한 비용으로 시스템을 구성할 수 있는 반면, 노드 수가 많고 각 노드에서 전송하는 데이터량이 많을 경우 패킷 데이터의 충돌 횟수가 많아져 데이터의 손실이 발생한다는 단점이 있다.First, CSMA / CD is a standardized in the IEEE 802.3 standard. Devices connected to Ethernet can transmit packet data at any time. It monitors whether a line is busy before transmitting packet data. Packet data is transmitted when the line is empty. CSMA / CD monitors collisions that occur when data is sent simultaneously from multiple nodes. If a collision occurs, it stops transmitting data and retries data transmission after a certain time. CSMA / CD can configure the system at a relatively low cost, but the disadvantage is that if the number of nodes and the amount of data transmitted from each node is large, the number of collisions of the packet data increases, causing data loss.
CSMA/CA는 IEEE 802.11 표준에 규격화되어 있는 방식으로서, CSMA/CD 방식과 비슷하게 동작하지만 약간의 차이를 갖는다. CSMA/CA 방식의 동작 원리에 대해 보다 상세하게 설명하면, 특정 무선 스테이션은 다른 무선 스테이션들이 데이터를 송신하고 있는지의 여부의, 즉 전파를 송출하고 있는지의 여부를 검출하는 반송파 검출을 수행한다. 반송파의 검출 결과 다른 무선 스테이션이 데이터를 이미 송신하는 중인 경우에는 대기하고, 향후의 데이터 송신을 위하여 랜덤(Random)한 시간이 할당되고, 할당된 랜덤 시간 동안 대기한다. 해당 무선 스테이션은 할당된 랜덤 시간이 종료되면, 반송파 검출을 다시 수행하여 다른 반송파가 없는지를 확인한다. 확인 결과 다른 반송파가 검출되지 않으면, 먼저 예비 신호를 전송하고 승인 신호가 수신되면 데이터 패킷의 송신을 시작한다.CSMA / CA is a standardized in the IEEE 802.11 standard, and operates similarly to the CSMA / CD, but with some differences. In more detail about the operation principle of the CSMA / CA scheme, a specific wireless station performs carrier detection to detect whether other wireless stations are transmitting data, that is, whether or not it is transmitting a radio wave. If the other radio station is already transmitting data as a result of the carrier detection, it waits, and a random time is allocated for future data transmission, and waits for the allocated random time. When the allocated random time ends, the wireless station performs carrier detection again to confirm that there are no other carriers. If no other carrier is detected as a result of the check, the preliminary signal is transmitted first, and when the acknowledgment signal is received, transmission of the data packet is started.
이러한, CSMA/CA는 패킷 데이터의 전송 중에 데이터의 충돌이 일어나지 않으므로 손실없는 데이터의 전송이 가능하다는 장점을 갖는 반면, 옥외 환경에서는 데이터 충돌이 간혹 일어난다는 문제점이 있다. 즉, 무선 스테이션이 반송파를 검출하는 반경이 작기 때문에 옥외 환경에서 다른 무선 스테이션이 다른 접속점과 데이터 통신을 수행하는 경우 이를 감지하지 못한다. 따라서, 데이터 통신 중인 목적지(Destination) 무선 스테이션을 대기 상태에 있는 것으로 간주하고 데이터를 전송하여 데이터 충돌이 발생하게 되는 것이다.The CSMA / CA has a merit that data can be transmitted without loss because data collision does not occur during transmission of packet data, while data collision sometimes occurs in an outdoor environment. That is, because the radius of the wireless station detects the carrier is small, when the wireless station performs data communication with another access point in the outdoor environment, it is not detected. Therefore, a data collision occurs because the destination wireless station in data communication is regarded as in a standby state and data is transmitted.
또한, CSMA/CA는 모든 무선 스테이션에 대하여 IEEE 802.11에 정의된 동일한 프로토콜을 적용하므로 각각의 무선 스테이션에 대하여 개별적인 우선 순위의 할당이 불가능하다는 단점이 있다. 즉, 특정 무선 스테이션에 대하여 신속한 데이터의 전송이 요구되는 경우에도 신속한 데이터의 전송을 위한 어떠한 제어 방법도 존재하지 않아 다른 무선 스테이션보다 먼저 채널을 점유해야만 데이터를 전송할 수 있다. 따라서, 특정 무선 스테이션에 대한 차별적인 패킷 데이터 서비스의 제공이 불가능함에 따라 다양한 고객의 수요를 충족시키지 못한다는 문제점이 있다.In addition, since CSMA / CA applies the same protocol defined in IEEE 802.11 to all the wireless stations, it is impossible to assign individual priorities to each wireless station. In other words, even when rapid data transmission is required for a specific wireless station, there is no control method for rapid data transmission, so data can be transmitted only by occupying a channel before other wireless stations. Therefore, there is a problem in that it is not possible to provide a differentiated packet data service for a specific wireless station to meet the needs of various customers.
전술한 문제점을 해결하기 위하여, 무선랜에서 이용하는 매체 접근 제어 알고리즘인 반송파 감지 다중 접속/충돌 회피 방식에서 프레임간 간격 파라미터를 조절하여 스테이션간 우선 순위를 할당하는 방법 및 시스템을 제시하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, it is an object of the present invention to propose a method and system for allocating priority among stations by adjusting an interval frame parameter in a carrier sensing multiple access / collision avoidance scheme, which is a medium access control algorithm used in a WLAN. .
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 반송파 감지 다중 접속/충돌 회피 방식의 무선랜 시스템에서 무선 스테이션에 우선 순위를 할당하는 방법으로서, (a) 접속점이 우선 순위 할당 요청 신호를 수신하여 우선 순위 할당 대상 무선 스테이션의 식별 정보를 확인하는 단계; (b) IEEE 801.11에 정의된 DIFS 값 및/또는 SIFS 값을 축소 변경하여 새로운 DIFS 값 또는 SIFS 값을 결정하는 단계; 및 (c) 상기 우선 순위 할당 대상 무선 스테이션으로 상기 새로운 DIFS 값 및/또는 SIFS 값을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 감지 다중 접속/충돌 회피 방식에서 우선 순위를 할당하는 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for assigning a priority to a wireless station in a carrier sensing multiple access / collision avoidance scheme wireless LAN system, comprising: (a) an access point receiving a priority assignment request signal Confirming identification information of an assignment target wireless station; (b) reducing or changing the DIFS value and / or SIFS value defined in IEEE 801.11 to determine a new DIFS value or SIFS value; And (c) transmitting the new DIFS value and / or SIFS value to the prioritized target wireless station in a carrier sense multiple access / collision avoidance scheme. .
본 발명의 다른 목적에 의하면 반송파 감지 다중 접속/충돌 회피 방식의 무선랜 시스템에서 무선 스테이션에 우선 순위를 할당하기 위한 시스템으로서, IEEE 802.11 MAC 프로토콜을 이용하여 데이터 프레임을 송수신하는 하나 이상의 무선 스테이션; 각각의 상기 무선 스테이션으로부터 수신하는 데이터 프레임을 변환하여 다른 네트워크로 전송하되, 우선 순위 할당 요청 신호를 수신하면 상기 IEEE 802.11 MAC 프로토콜의 파라미터 값을 조절하여 특정 무선 스테이션에 대해 우선 순위를 할당하는 하나 이상의 접속점; 및 각각의 상기 무선 스테이션의 이동을 추적하기 위하여 각각의 상기 접속점 사이의 통신 기능을 제공하는 분산 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 감지 다중 접속/충돌 회피 방식에서 우선 순위를 할당하는 시스템을 제공한다.According to another object of the present invention, a system for assigning priority to a wireless station in a carrier sensing multiple access / collision avoidance scheme, comprising: at least one wireless station for transmitting and receiving data frames using the IEEE 802.11 MAC protocol; One or more data frames received from each of the wireless stations are converted and transmitted to another network, and upon receiving a priority assignment request signal, one or more of the priorities are assigned to specific wireless stations by adjusting parameter values of the IEEE 802.11 MAC protocol. Connection point; And a distributed system for providing a communication function between each of the access points to track the movement of each of the wireless stations, the system for assigning priorities in a carrier sense multiple access / collision avoidance scheme. .
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 CSMA/CA 방식을 이용하는 802.11 무선랜 시스템(200)을 간략하게 나타낸 블럭도이다.2 is a block diagram schematically illustrating an 802.11 WLAN system 200 using a CSMA / CA scheme according to an embodiment of the present invention.
CSMA/CA 방식을 이용하는 802.11 무선랜 시스템(200)은 다수 개의 기본 서비스 셋(210, 220) 및 기본 서비스 셋(210, 220)과 접속되는 분산 시스템(230)을 포함하여 구성된다. The 802.11 WLAN system 200 using the CSMA / CA scheme includes a plurality of basic service sets 210 and 220 and a distributed system 230 connected to the basic service sets 210 and 220.
기본 서비스 셋(BSS : Basic Service Set)(210, 220)은 각각 하나의 접속점(211, 221)과 다수 개의 무선 스테이션(212, 214)과 (222, 224)를 포함한다. 일반적으로, 기본 서비스 셋(210, 220)은 서로 패킷 데이터 통신을 수행하는 무선 스테이션의 그룹을 의미한다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 참조번호 210으로 표기된 기본 서비스 셋을 예로 들어 설명하겠다.The Basic Service Set (BSS) 210 and 220 includes one access point 211 and 221 and a plurality of wireless stations 212 and 214 and 222 and 224, respectively. In general, the basic service sets 210 and 220 refer to groups of wireless stations that perform packet data communication with each other. Hereinafter, for convenience of description, the basic service set indicated by reference numeral 210 will be described as an example.
기본 서비스 셋(210)에 속해 있는 무선 스테이션(212, 214)은 IEEE 802.11 무선 MAC 프로토콜인 CSMA/CA를 이용하여 패킷 데이터를 프레임(Frame) 단위로 송수신한다. 또한, 무선 스테이션(212, 214)들은 무선 통신을 위한 PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association) 카드와 같은 무선랜 카드(213, 215)를 각각 구비한다. 무선 스테이션(212, 214)에 장착이 가능한 무선랜 카드는 PCMCIA 카드 외에도, USB(Universal Serial Bus) 카드, PCI(Peripheral Component Interconnect) 카드, CF(Compact Flash) 카드 등이 가능하다.The wireless stations 212 and 214 belonging to the basic service set 210 transmit and receive packet data in units of frames using CSMA / CA, an IEEE 802.11 wireless MAC protocol. In addition, wireless stations 212 and 214 are each equipped with wireless LAN cards 213 and 215, such as a Personal Computer Memory Card International Association (PCMCIA) card for wireless communication. In addition to the PCMCIA card, the wireless LAN card that can be installed in the wireless stations 212 and 214 may include a universal serial bus (USB) card, a peripheral component interconnect (PCI) card, a compact flash (CF) card, and the like.
무선 스테이션(212, 214)들은 데이터 프레임을 전송하기 위한 무선 매체(Wireless Medium)를 사용하는데, 무선 주파수(Radio Frequency) 물리 계층과 적외선 물리 계층이 표준화되었다. 현재는 무선 주파수 물리 계층이 널리 사용되고 있다.Wireless stations 212 and 214 use a wireless medium to transmit data frames, with the Radio Frequency physical layer and the infrared physical layer standardized. Currently, the radio frequency physical layer is widely used.
한편, CSMA/CA를 이용하는 무선 스테이션에는 노트북 컴퓨터, 피디에이, 이동통신 단말기 등이 가능하다. On the other hand, a wireless station using CSMA / CA may be a laptop computer, a media, a mobile communication terminal and the like.
접속점(211)은 802.11 무선랜 시스템에서의 데이터 프레임을 다른 네트워크로 전송하기 위한 데이터 프레임의 변환 작업, 즉 브리징(Bridging) 기능을 수행한다. 접속점(211)은 자신이 속해 있는 기본 서비스 셋(210)에 위치하고 있는 무선 스테이션(212, 214)으로부터 CSMA/CA를 이용하여 데이터 프레임을 수신하고, 수신한 데이터 프레임을 변환하여 분산 시스템(230)을 통해 다른 네트워크로 전달한다.The access point 211 performs a conversion operation, that is, a bridging function, of the data frame for transmitting the data frame in the 802.11 WLAN system to another network. The access point 211 receives data frames using CSMA / CA from the wireless stations 212 and 214 located in the basic service set 210 to which they belong, and converts the received data frames to distribute the system 230. Pass through to other networks.
분산 시스템(Distribution System)(230)은 더 넓은 커버리지(Coverage) 영역을 형성하기 위해 여러 개의 접속점(211, 221)이 연결된 경우, 무선 스테이션들의 이동을 추적하기 위하여 접속점(211, 221) 사이의 통신 기능을 제공한다. 일반적으로 분산 시스템은 브리징 기기와 분산 시스템 매체 등의 조합으로 구성되는데, 접속점 사이에서 데이터 프레임을 전송하는 데 사용되는 백본망을 구성한다.Distribution System 230 communicates between access points 211 and 221 to track the movement of wireless stations when multiple access points 211 and 221 are connected to form a wider coverage area. Provide the function. In general, a distributed system consists of a combination of bridging devices and distributed system media, etc., which constitute the backbone network used to transmit data frames between access points.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 CSMA/CA 방식의 무선랜 시스템(200)에서는 모든 무선 스테이션들에게 동일한 파라미터가 적용되지 않고, 특정 무선 스테이션에 대해서는 상이한 파라미터를 적용할 수 있다. 즉, 특정 무선 스테이션에게 데이터 프레임의 전송에 있어서 우선 순위를 할당하고 싶은 경우, 접속점(211, 221)은 해당 무선 스테이션에게만 유니크(Unique)한 파라미터를 전송한다. 여기서, 유니크한 파라미터란 CSMA/CA에서 이용되는 DIFS(DCF Inter-Frame Space) 또는 SIFS(Short Inter-Frame Space)를 의미하는데, 이에 대해서는 도 3 내지 도 6에 거쳐 더욱 상세하게 설명하겠다.Meanwhile, in the CSMA / CA wireless LAN system 200 according to an embodiment of the present invention, the same parameter is not applied to all wireless stations, and different parameters may be applied to a specific wireless station. That is, when it is desired to assign a priority to the transmission of a data frame to a specific wireless station, the access points 211 and 221 transmit unique parameters only to the corresponding wireless station. Here, the unique parameter means DIFS (DCF Inter-Frame Space) or SIFS (Short Inter-Frame Space) used in CSMA / CA, which will be described in more detail with reference to FIGS. 3 to 6.
도 3은 CSMA/CA 방식에서의 무선 스테이션간 데이터 프레임을 전송하기까지의 알고리즘을 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating an algorithm up to transmitting data frames between wireless stations in the CSMA / CA scheme.
CSMA/CA 방식의 MAC 프로토콜은 RTS(Request To Send), CTS(Clear To Send) 및 ACK(Acknowledgment)를 이용하여 무선 채널의 상태(Busy or Idle)를 체크하여 데이터 프레임의 전송 여부를 결정한다.The CSMA / CA MAC protocol determines whether a data frame is transmitted by checking the state of the radio channel (Busy or Idle) by using Request To Send (RTS), Clear To Send (CTS), and Acknowledgment (ACK).
도 3a는 소스(Source) 무선 스테이션과 목적(Destination) 무선 스테이션 간의 데이터 프레임 전송 과정을 나타낸 도면이다. 데이터 프레임을 전송하고자 하는 소스 무선 스테이션은 주위에 있는 다른 무선 스테이션이 데이터 프레임을 전송하고 있는지의 여부를 감지하기 위하여 무선 주파수에서의 에너지 레벨(Energy Level)을 모니터링한다(Carrier Sensing). 소스 무선 스테이션은 기 설정된 DIFS 간격 동안 무선 채널이 아이들(Idle) 상태라고 판단되면, 먼저 RTS 프레임을 목적 무선 스테이션으로 송출한다. 3A is a diagram illustrating a data frame transmission process between a source wireless station and a destination wireless station. A source wireless station that wants to transmit a data frame monitors an energy level at radio frequencies to detect whether other wireless stations around it are transmitting a data frame (Carrier Sensing). If it is determined that the radio channel is in an idle state during the preset DIFS interval, the source radio station first transmits an RTS frame to the destination radio station.
소스 무선 스테이션으로부터 RTS 프레임을 수신한 목적 무선 스테이션은 SIFS 간격 동안 기다린 후, 데이터 프레임의 수신을 허가하는 CTS 프레임을 소스 무선 스테이션으로 전송한다. 목적 무선 스테이션으로부터 CTS 프레임을 수신한 소스 무선 스테이션은 SIFS 간격을 대기한 후, 목적 무선 스테이션으로 데이터 프레임을 전송한다. 여기서, 소스 무선 스테이션과 목적 무선 스테이션을 제외한 다른 모든 무선 스테이션들은 소스 무선 스테이션과 목적 무선 스테이션 간에 송수신되는 RTS 프레임과 CTS 프레임을 감지하고 있기 때문에 해당 채널에서의 데이터 프레임 전송을 보류한다. 따라서, 데이터 프레임의 충돌을 회피할 수 있게 된다. After receiving the RTS frame from the source wireless station, the destination wireless station waits for an SIFS interval and then transmits a CTS frame to the source wireless station to allow reception of the data frame. The source wireless station receiving the CTS frame from the target wireless station waits for an SIFS interval and then transmits a data frame to the target wireless station. Here, all other wireless stations except the source wireless station and the target wireless station detect the RTS frame and the CTS frame transmitted and received between the source wireless station and the target wireless station, and thus suspend data frame transmission on the corresponding channel. Therefore, collision of the data frame can be avoided.
데이터 프레임의 수신을 완료한 목적 무선 스테이션은 SIFS 간격을 대기한 후, ACK 프레임을 소스 무선 스테이션으로 전송하여 데이터 프레임을 성공적으로 수신하였음을 소스 무선 스테이션에 통보한다.After completing the reception of the data frame, the destination wireless station waits for the SIFS interval, and then sends an ACK frame to the source wireless station to notify the source wireless station that the data frame has been successfully received.
도 3b는 소스 무선 스테이션과 목적 무선 스테이션간의 단편 데이터 프레임의 전송 과정을 나타낸 도면이다. 여기서, 단편 데이터 프레임(Fragmented Data Frame)이란 전송하고자 하는 데이터 패킷의 길이가 긴 경우, 일정한 단위(Fragment)로 분할한 데이터 프레임을 의미한다.3B is a diagram illustrating a procedure of transmitting a fragment data frame between a source wireless station and a target wireless station. Here, a fragmented data frame refers to a data frame divided into a predetermined unit when a length of a data packet to be transmitted is long.
따라서, 소스 무선 스테이션은 분할된 각각의 단편 데이터 프레임을 순차적으로 전송하는데, 목적 무선 스테이션은 수신하는 최초 단편 데이터 프레임(Fragment 0)에 대해 수신을 완료하면 SIFS 간격 동안 대기한 후, ACK 프레임을 소스 무선 스테이션으로 전송한다. 목적 무선 스테이션으로부터 ACK 프레임을 수신한 소스 무선 스테이션도 SIFS 간격 동안 대기한 후, 두 번째 단편 데이터 프레임(Fragment 1)을 목적 무선 스테이션으로 전송한다. Therefore, the source wireless station sequentially transmits each divided fragment data frame, and the destination wireless station waits for the SIFS interval after receiving the first fragment data frame (Fragment 0) received, and then source the ACK frame. Transmit to the wireless station. The source wireless station receiving the ACK frame from the target wireless station also waits for the SIFS interval, and then transmits a second fragment data frame (Fragment 1) to the target wireless station.
전술한 과정을 반복적으로 수행하여 모든 데이터 프레임을 전송을 완료한 소스 무선 스테이션은 DIFS 간격 후, 백오프 영역(Backoff Window)으로 진입한다. 여기서, 백오프 영역은 도 3a에서 설명하였듯이 데이터 프레임의 전송을 위하여 무선 채널이 Idle 상태인지 Busy 상태인지를 체크하고, RTS 프레임 및 CTS 프레임을 송수신하여 데이터 프레임을 전송을 시작하기 직전까지의 영역으로서, 시간 영역에서는 백오프 타임(Backoff Time)이라고 표현한다. 또한, 무선 스테이션은 백오프 타임 동안 무선랜 카드에 기록된 백오프 알고리즘(Backoff Algorithm)을 이용하여 캐리어 센싱 작업을 수행한다.The source wireless station, which has repeatedly transmitted all the data frames by repeatedly performing the above process, enters the backoff window after the DIFS interval. Here, the back-off area is an area up to just before starting the data frame by checking whether the radio channel is in an idle state or a busy state, and transmitting and receiving an RTS frame and a CTS frame to transmit the data frame, as described with reference to FIG. 3A. In the time domain, the backoff time is represented. In addition, the wireless station performs a carrier sensing operation by using a backoff algorithm recorded in the WLAN card during the backoff time.
또한, PIFS(PCF Inter-Frame Space)는 접속점이 무선 스테이션이 수행해야 할 동작을 결정하여 특정 무선 스테이션만이 전송 동작을 수행할 수 있도록 하는 PCF(Point Coordination Function) 간격이다. PIFS는 본 발명의 기술 사상과 직접적인 관련은 없으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하겠다.In addition, the PCF Inter-Frame Space (PIFS) is a point coordination function (PCF) interval in which an access point determines an operation to be performed by a wireless station so that only a specific wireless station can perform a transmission operation. Since PIFS is not directly related to the technical spirit of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
한편, 종래에는 CSMA/CA를 이용하는 무선랜 시스템에서 DIFS와 SIFS의 값은 50 ㎲와 10 ㎲로 각각 설정되어 모든 무선 스테이션에 동일하게 적용되고 있다. 따라서, 모든 무선 스테이션이 동일한 백오프 기간을 가지고, 데이터 프레임의 전송 이전 단계인 RTS 프레임 및 CTS 프레임의 송수신기간 역시 동일하게 된다. 따라서, 특정 무선 스테이션에 대해 데이터 프레임의 전송에 있어서 우선 순위를 할당할 수가 없다. 하지만, 우선 순위를 할당하고 싶은 무선 스테이션에 대해 802.11 규격에 정의된 값보다 작은 DIFS 값이나 SIFS 값을 할당하면 해당 무선 스테이션이 백오프 영역에서 보다 짧은 시간 간격으로 캐리어 센싱 동작을 수행하므로 Idle 상태의 무선 채널을 점유할 확률이 높아질 수 있을 것이다. Meanwhile, in the conventional WLAN system using CSMA / CA, the values of DIFS and SIFS are set to 50 Hz and 10 Hz, respectively, and are equally applied to all wireless stations. Therefore, all wireless stations have the same backoff period, and the transmission and reception periods of the RTS frame and the CTS frame, which are before the transmission of the data frame, are also the same. Therefore, priority cannot be assigned in the transmission of data frames to a specific wireless station. However, if you assign a DIFS value or SIFS value less than the value defined in the 802.11 specification for a wireless station that you want to assign priority to, the wireless station performs carrier sensing at shorter time intervals in the backoff area. The probability of occupying a wireless channel may be increased.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 802.11 규격에서의 DIFS 값을 조절하여 무선 스테이션에 우선 순위를 할당하는 것을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating assigning a priority to a wireless station by adjusting a DIFS value in the 802.11 standard according to the first embodiment of the present invention.
도 4에서 상단의 관계도는 도 3a에서 설명한 우선 순위의 할당 작업이 수행되지 않은 일반 무선 스테이션간의 동작 관계도이다. 반면, 도 4 하단의 관계도는 SIFS 값은 변경시키지 않고, DIFS 값을 축소하여 우선 순위를 할당한 경우의 동작 관계도이다. 4 is an operation relationship diagram of a general wireless station in which priority assignment operation described in FIG. 3A is not performed. On the other hand, the relationship diagram at the bottom of Figure 4 is an operation relationship diagram when the priority is assigned by reducing the DIFS value without changing the SIFS value.
도 4의 하단 관계도와 같이 DIFS 값을 축소시키면 RTS 프레임 및 CTS 프레임의 송수신이 완료되기까지 걸리는 시간이 줄어 무선 채널을 점유할 수 있는 확률이 일반 무선 스테이션에 비해 높아진다. 따라서, 데이터 프레임을 전송할 무선 채널의 점유에 있어서 일반 무선 스테이션에 비해 데이터 프레임의 전송에 있어서 우선권을 갖게 된다.Reducing the DIFS value, as shown in the lower relationship diagram of FIG. 4, reduces the time taken to complete the transmission and reception of the RTS frame and the CTS frame, thereby increasing the probability of occupying the wireless channel as compared with a general wireless station. Therefore, in the occupation of a radio channel to transmit a data frame, priority is given to the transmission of the data frame as compared to a general wireless station.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 802.11 규격에서의 SIFS 값을 조절하여 무선 스테이션에 우선 순위를 할당하는 것을 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating assigning a priority to a wireless station by adjusting a SIFS value in the 802.11 standard according to the second embodiment of the present invention.
도 5에서 상단의 관계도는 우선 순위의 할당 작업이 수행되지 않은 일반 무선 스테이션간의 동작 관계도이고, 하단의 관계도는 DIFS 값은 변경시키지 않고, SIFS 값을 축소하여 우선 순위를 할당한 경우의 동작 관계도이다. In FIG. 5, the upper relation diagram is an operation relation diagram between general wireless stations in which priority assignment is not performed, and the relation diagram at the bottom is a case where priority is assigned by reducing SIFS value without changing the DIFS value. It is an operation relation diagram.
도 5의 하단 관계도와 같이 SIFS 값을 축소시키면 도 4에서 설명한 것과 마찬가지로 RTS 프레임 및 CTS 프레임의 송수신이 완료되기까지 걸리는 시간이 줄어 무선 채널을 점유할 수 있는 확률이 일반 무선 스테이션에 비해 높아진다.When the SIFS value is reduced as shown in the lower relationship diagram of FIG. 5, the time taken to complete the transmission and reception of the RTS frame and the CTS frame is reduced as described in FIG. 4, thereby increasing the probability of occupying the wireless channel as compared with the general wireless station.
물론, 도 4 및 도 5에서는 DIFS 값과 SIFS 값 중 하나의 값은 고정시키고 나머지 하나의 값만을 축소 변경하는 것으로 설명하고 있지만, DIFS 값 및 SIFS 값을 동시에 축소 변경하는 것도 얼마든지 가능하다. 특정 무선 스테이션에 대해 DISF 값 및 SIFS 값을 모두 축소 변경하면 무선 채널을 점유할 확률이 보다 높아질 수 있을 것이다.4 and 5, one of the DIFS value and the SIFS value is fixed and only the other value is reduced and changed. However, it is also possible to simultaneously reduce and change the DIFS value and the SIFS value. Reducing both the DISF and SIFS values for a particular wireless station may increase the probability of occupying the wireless channel.
한편, 일반적으로 무선랜 시스템에서 공중 전파 시간(Air Propagation Time)은 1 ㎲로 설정되어 있으므로 소스 무선 스테이션과 목적 무선 스테이션간의 전파의 왕복을 고려하여 SIFS 값 및 DIFS 값은 공중 전파 시간의 2 배(2 ㎲) 이상으로 설정하는 것이 바람직할 것이다. 여기서, 공중 전파 시간은 무선랜 시스템에서 소스 무선 스테이션에서 목적 무선 스테이션으로의 전파의 도달 시간을 말한다. 하지만 실제 무선랜 시스템에 적용하는 경우에는 각 무선 스테이션의 송수신 모드의 전환 시간, 내부적인 프로세싱(Processing) 시간 등을 고려하여 2 ㎲보다는 큰 값으로 설정하는 것이 보다 바람직할 것이다.On the other hand, since the air propagation time is generally set to 1 ms in a WLAN system, the SIFS value and the DIFS value are twice the air propagation time in consideration of the round trip of the radio waves between the source wireless station and the target wireless station. It will be desirable to set it to at least 2 ms). Here, the air propagation time refers to the arrival time of radio waves from the source wireless station to the target wireless station in the WLAN system. However, when applied to the actual WLAN system, it may be more preferable to set the value to be larger than 2 kHz in consideration of the switching time of the transmission / reception mode of each wireless station and the internal processing time.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 CSMA/CA 방식에서 무선 스테이션에 우선 순위를 할당하는 과정을 나타낸 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a process of assigning priority to a wireless station in a CSMA / CA scheme according to an embodiment of the present invention.
도 2를 함께 참조하여 설명하면, 접속점(211, 221)은 특정 무선 스테이션으로부터 우선 순위 할당 요청 신호를 수신한다(S600). 여기서, 우선 순위 할당 요청은 무선 스테이션으로부터 요청될 수도 있지만 다른 접속점이나 시스템으로부터 요청될 수도 있을 것이다. 우선 순위 할당 요청 신호를 수신한 접속점(211, 221)은 우선 순위 할당 요청의 대상이 되는 무선 스테이션을 식별 정보를 확인한다(S602). Referring to FIG. 2 together, the access points 211 and 221 receive a priority assignment request signal from a specific wireless station (S600). Here, the priority assignment request may be requested from the wireless station but may be requested from another access point or system. Upon receiving the priority assignment request signal, the access points 211 and 221 confirm the identification information of the wireless station that is the target of the priority assignment request (S602).
접속점(211, 221)은 시스템의 송수신 전환 시간, 내부 프로세싱 시간, 공중 전파 시간 등을 복합적으로 고려하여 새로운 DIFS 값 및/또는 SIFS 값을 결정한다(S604). 접속점(211, 221)은 단계 S604에서 결정한 변경된 새로운 DIFS 값 및/또는 SIFS 값을 우선 순위 대상 무선 스테이션으로 전송한다(S606).The access points 211 and 221 determine a new DIFS value and / or SIFS value in consideration of the transmission / reception switching time, the internal processing time, the air propagation time, etc. of the system in combination (S604). The access points 211 and 221 transmit the changed new DIFS value and / or SIFS value determined in step S604 to the priority target wireless station (S606).
우선 순위 대상 무선 스테이션은 접속점(211, 221)으로부터 새로운 DIFS 값 및/또는 SIFS 값을 수신한다(S608). 우선 순위 대상 무선 스테이션은 단계 S608에서 수신한 새로운 DIFS 값 및/또는 SIFS 값을 백오프 알고리즘에 적용하여 백오프 알고리즘을 수행한다(S610). 여기서, 우선 순위 대상 무선 스테이션은 접속점(211, 221)으로부터 IEEE 802.11 규격에 정의된 DIFS 값 및/또는 SIFS 값을 수신하기 전까지는 새로운 DIFS 값 및/또는 SIFS 값을 계속하여 이용하여 우선 순위를 지속적으로 확보한다.The priority target wireless station receives a new DIFS value and / or SIFS value from the access points 211 and 221 (S608). The priority target wireless station performs the backoff algorithm by applying the new DIFS value and / or SIFS value received in step S608 to the backoff algorithm (S610). Here, the priority target wireless station continues to use the new DIFS value and / or SIFS value continuously until it receives the DIFS value and / or SIFS value defined in the IEEE 802.11 standard from the access points 211 and 221. To secure.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may various modifications without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed herein are not intended to limit the present invention but to describe the present invention, and the spirit and scope of the present invention are not limited by these embodiments. It is intended that the scope of the invention be interpreted by the following claims, and that all descriptions within the scope equivalent thereto shall be construed as being included in the scope of the present invention.
앞에서 설명하였듯이, 종래 CSMA/CA 방식을 이용하는 무선랜 시스템은 무선 스테이션에 대한 우선 순위의 할당이 불가능하였지만, 본 발명에 의하면 접속점에서 임의의 무선 스테이션에 대한 우선 순위의 할당을 자유롭게 수행하여 무선랜을 무선 브릿지(Wireless Bridge)의 용도로 새롭게 활용할 수 있다는 장점이 있다.As described above, in the conventional wireless LAN system using the CSMA / CA scheme, it is impossible to assign the priority to the wireless station, but according to the present invention, the wireless LAN system can be freely assigned by the access point. It has the advantage that it can be newly used for the purpose of the wireless bridge.
또한, 무선 스테이션에 대한 우선 순위의 할당을 위해 새로운 장치나 알고리즘을 적용하지 않고, CSMA/CA에서 이용하는 프로토콜의 파라미터 값을 조절하므로 표준화된 무선랜 시스템에 쉽게 적용시킬 수 있다는 장점이 있다.In addition, there is an advantage that it can be easily applied to a standardized WLAN system because the parameter value of the protocol used in CSMA / CA is adjusted without applying a new device or algorithm to assign priority to the wireless station.
도 1은 일반적인 무선랜 시스템을 간략하게 나타낸 블럭도,1 is a block diagram schematically showing a general wireless LAN system;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 CSMA/CA 방식을 이용하는 802.11 무선랜 시스템을 간략하게 나타낸 블럭도,2 is a block diagram schematically illustrating an 802.11 WLAN system using a CSMA / CA scheme according to an embodiment of the present invention;
도 3a는 소스 무선 스테이션과 목적 무선 스테이션간의 데이터 프레임 전송 과정을 나타낸 도면,3A is a diagram illustrating a data frame transmission process between a source wireless station and a target wireless station;
도 3b는 소스 무선 스테이션과 목적 무선 스테이션간의 단편 데이터 프레임의 전송 과정을 나타낸 도면,3b is a diagram illustrating a process of transmitting a fragment data frame between a source wireless station and a target wireless station;
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 802.11 규격에서의 DIFS 값을 조절하여 무선 스테이션에 우선 순위를 할당하는 것을 나타낸 도면,4 is a diagram illustrating assigning a priority to a wireless station by adjusting a DIFS value in the 802.11 standard according to the first embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 802.11 규격에서의 SIFS 값을 조절하여 무선 스테이션에 우선 순위를 할당하는 것을 나타낸 도면,5 is a diagram illustrating assigning a priority to a wireless station by adjusting a SIFS value in an 802.11 standard according to a second embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 CSMA/CA 방식에서 무선 스테이션에 우선 순위를 할당하는 과정을 나타낸 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a process of assigning priority to a wireless station in a CSMA / CA scheme according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 무선랜 시스템 110 : 무선랜 영역100: wireless LAN system 110: wireless LAN area
130, 211, 221 : 접속점 140 : 유선 백본 영역130, 211, 221: connection point 140: wired backbone area
150 : 스위칭 허브 160 : 라우터150: switching hub 160: router
210, 220 : 기본 서비스 셋 212, 214 : 무선 스테이션210, 220: basic service set 212, 214: wireless station
213, 223 : 무선랜 카드 230 : 분산 시스템213, 223: WLAN card 230: distributed system
Claims (19)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |