KR100676057B1 - 무선간섭에 따른 자동으로 채널변경이 가능한 무선랜 기기및 그 방법 - Google Patents

무선간섭에 따른 자동으로 채널변경이 가능한 무선랜 기기및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 무선간섭에 따른 자동으로 채널변경이 가능한 무선랜(Wireless LAN) 기기 및 그 방법에 관한 것으로, 소정의 채널에서 동작 중에 여러 가지 무선 간섭을 감지하게 되면, 해당 무선 간섭을 최소화할 수 있는 최적의 채널을 자동으로 선택하고 변경함으로써 최적의 채널상태를 유지할 수 있다. 이러한 것은, 데이터 통신이 보다 효율적으로 이루어지도록 할 뿐 아니라, 멀티미디어 컨텐츠(multimedia content)의 스트리밍(streaming)을 위한 QoS(Quality of Service)를 만족해야 하는 경우와 같이 고도의 신뢰성을 요구하는 경우에 적용되어 중단없는 데이터 스트리밍을 가능하게 한다.
무선랜, 간섭, 비무선랜 간섭, 채널변경

Description

무선간섭에 따른 자동으로 채널변경이 가능한 무선랜 기기 및 그 방법{Wireless LAN apparatus capable of auto channel shifting on the basis of wireless interference and method thereof}
도 1은 본 발명에 따른 무선간섭에 따른 자동으로 채널변경이 가능한 무선랜 기기의 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 네트워크 처리부의 동작 설명에 제공되는 계층도,
도 3은 본 발명의 무선간섭에 따른 자동 채널변경 여부 결정방법의 설명에 제공되는 흐름도,
도 4a는 본 발명의 무선랜 기기의 채널 변경방법의 설명에 제공되는 흐름도,
도 4b는 본 발명에 따라 비무선랜 간섭의 경우 채널변경 방법의 설명에 제공되는 흐름도,
도 4c는 본 발명에 따라 무선랜 간섭의 경우 채널변경 방법의 설명에 제공되는 흐름도, 그리고
도 4d는 본 발명에 따라 채널을 변경함에 있어 다시 변경할 채널이 없는 경우의 채널변경 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
본 발명은 무선랜 환경에서 발생하는 각종 무선 간섭에 대응하여 자동으로 채널을 변경할 수 있는, 무선간섭에 따른 자동으로 채널변경이 가능한 무선랜 기기 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 영상이나 음악 등 멀티미디어 콘텐츠를 무선으로 전송하는 에이/브이(Audio/Video) 기기가 점차 증가하고 있는 추세이다. 이러한 증가추세와 더불어 무선환경은 더욱 복잡해지고 있으므로, 무선 에이/브이 기기들은 다양한 장애가 상존하는 무선 환경에 처하게 되었다.
예를 들어, 핫 스팟 서비스(Hot Spot Service) 제공 장치, 무선 랜이 장착 된 개인용 컴퓨터, 코드리스 폰(Cordless Phone), 마이크로웨이브 오븐(Microwave Oven) 등 여러 통신 및 비통신 장비는 무선 에이/브이 기기가 동작하게 되는 채널 환경을 오염시키고 있다. 또한, 이들 장비는 수시로 온/오프 되기 때문에 동작 시간(Duration)을 예측할 수 없다.
따라서, 무선 에이/브이 기기는 이러한 무선 환경에 적응할 필요가 발생하였고, 멀티미디어 콘텐츠 전송을 위한 QoS(Quality of Service) 요구 조건을 만족시켜야만 되었다.
일반적인 데이터 통신에 있어서, 지연시간 및 처리량(Throughput)에 대한 요구조건은 엄격하지 않다. 예를 들어, 사용자가 무선 네트워크를 이용하여 파일을 전송받는 경우, 무선 채널의 전송 상태가 양호하지 않아 전송 속도가 떨어지더라도 파일을 전송받을 수 있다.
그러나, 영상 및/또는 음성 데이터를 포함하는 에이/브이 데이터를 전송받는 무선 에이/브이 기기는 QoS 요구 조건이 만족하지 않으면 에이/브이 데이터의 전송 시작조차 할 수 없게 된다. 즉, 사용자는 해당 에이/브이 기기를 전혀 사용하지 못할 수도 있다.
예를 들면, 8 Mbps로 인코딩(Encoding) 된 동영상을 스트리밍(streaming) 할 때 무선 채널이 8Mbps라는 QoS 요구 조건을 충족시키지 못하면, 사용자는 동영상을 전혀 감상할 수 없다.
무선 랜의 경우, 억세스 포인트(AP: Access Point)의 무선 채널선택은 각 국가에서 허용된 채널세트(Set) 중에서 이루어진다. 기존 무선 에이/브이 기기는 무선 채널 선택 시 수동 채널 선택 또는 자동 채널 선택의 두 가지 방법 중 어느 하나를 채택한다. 이와 같이, 종래의 무선랜 장비는 최초 시작 시에 자동으로 또는 수동으로 채널을 선택하고 동작 중에는 무선랜 채널을 변경하지 않는다.
그러나, 무선 간섭 기기는 수시로 on/off 되기 때문에, 무선랜 기기가 최초 동작할 때에는 인지되지 않다가 멀티미디어 스트리밍 중에 새로운 무선 간섭 기기가 on 되면서 비로소 무선 간섭을 받게 된다. 이러한 무선 간섭으로 인하여 무선 멀티미디어 전송 기기는 서비스를 정상적으로 할 수 없는 상태가 되는 문제가 발생한다.
본 발명의 목적은 2.4GHz 대역의 무선랜 환경에서 발생하는 각종 무선 간섭을 감지하고, 자동으로 채널을 변경함으로써 QoS(Quality of Service) 요구 조건을 만족하는 데이터 통신이 가능한, 무선간섭에 따른 자동으로 채널변경이 가능한 무선랜 기기 및 그 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 무선 간섭에 따른 채널변경을 자동으로 함에 있어 무선랜 간섭과 비무선랜 간섭을 구분하고, 간섭의 종류에 따른 최적의 채널을 선택할 수 있는 알고리즘을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 멀티미디어 컨텐츠의 스트리밍 중에 발생하는 무선 간섭에 불구하고 이동 가능한 최적의 채널로 채널을 선택하여 변경함으로써 멀티미디어 컨텐츠 스트리밍이 중단되지 않고 진행하도록 할 수 있는, 무선랜에 의한 멀티미디어 스트리밍 서버를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선간섭에 따른 자동으로 채널변경 방법은, 사용 가능한 적어도 하나의 무선 채널 중 하나를 동작 채널로 하여 적어도 하나의 무선랜 기기와 데이터 통신을 하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 통신을 하는 단계의 수행 중에, 데이터 프레임(frame)의 송수신상태 및 신호의 수신세기를 포함하는 상기 동작채널의 정보를 매체접근제어를 통해 추출하는 단계, 상기 채널정보를 소정의 기준치와 비교함으로써 상기 채널에 작용 하는 무선 간섭을 감지하는 단계 및 상기 감지가 소정 횟수 이상인 경우 상기 동작 채널을 상기 무선 간섭이 상대적으로 적은 채널로 변경함으로써 상기 데이터 통신을 계속하는 단계를 포함한다.
상기 무선 간섭이 다른 채널 상에 동작 중인 무선랜에 의하지 않는 비 무선랜 간섭인 경우, 상기 소정 횟수는 1회로 하는 것이 바람직하다.
상기 감지하는 단계는, 수신신호의 세기가 기 설정된 값 이하인 경우, 노이즈 레벨이 기 설정된 값 이상인 경우, 상기 적어도 하나의 무선랜 기기로 전송 성공한 프레임의 개수가 소정 노이즈 상태의 기준치 이하인 경우 중 적어도 하나에 해당하는 경우 상기 무선 간섭을 비 무선랜 간섭으로 판단한다.
바람직하게는, 상기 무선랜은 IEEE 802.11 b/g 규격에 따라 대략 2.4GHz에 형성된 복수 개의 채널 중 하나에서 동작한다.
이 경우, 상기 데이터 통신을 계속하는 단계는, 상기 무선 간섭이 비 무선랜 간섭이고 상기 동작 채널이 채널 6인 경우, 채널 1로 변경하는 단계, 상기 무선 간섭이 비 무선랜 간섭이고 상기 동작 채널이 채널 1인 경우 채널 11로 변경하되, 직전 동작채널이 채널 11인 경우 채널 6으로 변경하는 단계 및 상기 무선 간섭이 비 무선랜 간섭이고 상기 동작 채널이 채널 11인 경우 채널 1로 변경하되, 직전 동작채널이 채널 1인 경우 채널 6으로 변경하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 데이터 통신을 계속하는 단계는, 상기 무선 간섭이 다른 채널에서 동작 중인 무선랜에 의한 간섭인 경우, 최초 동작 개시시 상기 각 채널을 스캔하여 부여한 상기 채널별 순위를 기초로, 다음 순위 채널을 상기 변경할 채널로 선 택할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선랜 기기는, 물리계층 처리부, MAC 제어장치 및 메인 제어부를 포함한다.
물리계층 처리부는 소정의 무선 채널 중 하나를 동작 채널로 하는 무선랜에 접속하며, 송수신되는 데이터의 변조 및 복조 중 어느 하나를 수행하여 상대방 무선랜 기기와 통신을 수행한다.
MAC 제어장치는 상기 물리계층 처리부와 인터페이싱되고 매체접근제어를 수행한다.
메인 제어부는 상기 MAC 제어장치를 통해 상기 상대방 무선랜 기기와의 데이터 통신을 제어하고, 상기 MAC 제어장치로부터 데이터 프레임(frame)의 송수신상태 및 신호의 수신세기를 포함하는 상기 채널의 정보를 추출하여 소정의 기준치와 비교하여 소정 횟수 이상 무선 간섭을 감지한 경우, 상기 동작 채널을 다른 채널로 변경함으로써 상기 데이터 통신을 계속하도록 제어한다.
이러한 데이터 통신은, 소정의 영상신호 및 음성신호 중 적어도 하나를 상기 상대방 무선랜 기기로 스트리밍 하는 것에 적용 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 무선간섭에 따른 자동으로 채널변경이 가능한 무선랜 기기의 블록도이다.
본 발명의 무선랜 기기는 IEEE 802.11 b/g 규격에 따라 2.4GHz 대역에서 동 작하며, 인프라스트럭쳐(Infrastructure) 모드를 기초로 억세스 포인트(AP: Access Point)로 동작한다. 바람직하게는 본 발명의 무선랜 기기는 IEEE 802.11 b/g 규격의 채널 1, 채널 6 및 채널 11 중 어느 하나에서 동작한다.
본 발명의 무선랜 기기는 억세스 포인트로 동작하면서 채널을 관리한다. 무선랜 기기는 채널 상에 존재할 수 있는 무선 간섭을 스스로 감지하고, 감지한 무선 간섭의 종류를 기초로 이동 가능한 채널 중에서 최적의 채널을 선택하여 채널을 변경할 수 있다.
본 발명이 적용되는 분야는 다양할 수 있으며, 그 중에서도 본 발명의 무선랜 기기가 무선 TV(Television)용 셋톱박스와 같은 스트리밍 서버로 동작하면서 스트리밍 클라이언트인, 무선 TV 등으로 A/V(Audio/Video) 멀티미디어 컨텐츠를 스트리밍할 수 있다.
이하에서는 도 1을 참조하여, 본 발명의 무선랜 기기를 설명한다. 본 발명의 적절한 설명을 위해, A/V 스트리밍을 무선으로 하는 무선랜 기기를 가정하고, 이에 대하여 스트리밍 서버가 스트리밍 클라이언트와 연결되는 상태를 기초로 설명한다. 여기서 본 발명의 무선랜 기기(이하 '제 1무선랜 기기'라 함)는 '스트리밍 서버'가 되고, 본 발명의 무선랜 기기와 연결되는 상대방 기기(이하 '제 2무선랜 기기'라 함)는 '스트리밍 클라이언트'가 된다.
도 1을 참조하면, 무선랜(150)에는 스트리밍 서버로 동작하는 제 1무선랜 기기(110)와 스트리밍 클라이언트로 동작하는 제 2무선랜 기기(130)를 포함하는 다수의 무선랜 기기(미도시)가 접속되어 있다.
제 1무선랜 기기(110)는 메인 제어부(101), 메모리(107), 사용자 인터페이스부(109), MAC(Media Access Control) 제어장치(111) 및 물리계층 처리부(117)를 포함한다.
메인 제어부(101)는 네트워크 처리부(103) 및 어플리케이션 처리부(105)를 포함하며, 제 1무선랜 기기(110)의 전반적인 기능을 제어한다. 또한, 메인 제어부(101)는 사용자 인터페이스부(109)를 통해 사용자와의 각종 인터페이스를 제공한다.
어플리케이션 처리부(105)는 제 2무선랜 기기(130)가 무선 티브이(Wireless TV), 무선 DVD(Digital Versatile Disc), 무선 셋톱박스(Set Top Box), VoIP(Voice Over Internet Protocol)를 지원하는 전화기 및 무선 스피커 중 하나인 경우에, 제 2무선랜 기기(130)의 기능을 지원하기 위한 각종 어플리케이션을 처리한다. 즉, A/V 스트리밍 제어, AP의 중계기능, VoIP를 위한 중계제어 등을 수행한다.
네트워크 처리부(103)는 제 2무선랜 기기(130)와의 데이터 통신을 위한 IP(Internet Protocol), UDP/TCP(User Datagram Protocol/ Transmission Control Protocol) 등의 무선랜 프로토콜에 따른 각종 제어를 수행한다. 네트워크 처리부(103)는 제 1무선랜 기기(110)가 처음 동작을 개시하는 경우에, 기 설정된 채널을 이용하거나, 채널 스캔 정보를 이용하여 자동으로 채널을 선택함으로써 무선랜을 구성한다.
또한, 네트워크 처리부(103)는 동작 중에 주기적 또는 비주기적으로 채널상황을 모니터링하여 어플리케이션 처리부(105)에 전달하며, 무선 간섭이 있는 경우에 이동 가능한 채널 중에서 최적의 채널을 선택하여 채널을 변경하도록 소정의 제어명령을 MAC 제어장치(115)로 출력한다. 네트워크 처리부(103)가 무선 간섭에 대응하여 채널을 변경하는 방법은 아래에서 다시 설명한다.
메모리(107)는 각종 활성 및 비활성 메모리를 포함한다. 메모리(107)는 각종 메인 제어부(101)의 제어 프로그램, 어플리케이션 프로그램 등을 저장하는 프로그램 롬(ROM: Read Only Memory)과 MAC 제어장치(115)로부터 전달되거나 각종 제어를 위해 발생하는 정보를 저장하는 롬 또는 램(RAM: Random Access Memory)을 포함한다.
또한, 메모리(107)는 네트워크 처리부(103)의 채널 변경을 위한 각종 기준치인 '채널변경조건테이블'을 저장한다.
채널변경조건테이블은 각종 무선 간섭에 대한 실측 결과를 바탕으로 어플리케이션 처리부(105)의 동작(예를 들어, 무선 TV에 대응하는 스트리밍)에 최적화된 채널변경 기준치를 포함한다. 채널변경 기준치는 각 무선랜 정보들에 대해서 채널변경 여부를 판단하는 기준이 된다.
사용자 인터페이스부(109)는 표시부(111) 및 입력부(113)를 포함한다.
표시부(111)는 메인 제어부(101)로부터 전송되는 각종 정보를 사용자에게 표시하고, 입력부(113)는 사용자로부터 각종 제어명령과 각종 선택 및 설정사항에 관한 명령을 입력받아 메인 제어부(101)로 전달한다.
MAC 제어장치(115)는 물리계층과 연결되어 네트워크 상의 매체접근 제어를 수행하며, 상대방 무선랜 기기와 데이터 패킷을 송수신한다. MAC 제어장치(115)는 별 도의 메모리(미도시)를 포함할 수 있다.
물리계층 처리부(117)는 모뎀(modem)(미도시) 및 RF(Radio Frequency)부(미도시)를 포함하며, 무선 네트워크에 접속하고 송/수신되는 패킷을 변조하는 등의 네트워크 프로토콜 상의 물리계층의 역할을 수행한다.
통상, MAC 제어장치(115) 및 물리계층 처리부(117)는 별도의 무선랜 카드(card)의 형태를 가지고 제 1무선랜 기기(110)에 장착 및 분리될 수 있다. 또한, 별도의 외장형 장치로써 설치되어 제 1무선랜 기기(110)에 접속될 수 있다.
이하에서는 도 2를 참조하여, 본 발명의 네트워크 처리부(103)의 동작을 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 네트워크 처리부의 동작 설명에 제공되는 계층도로써, 네트워크 처리부(103)를 기능적으로 구분한 각 부분의 동작 및 그 부분 간의 인터페이스의 설명에 제공된다. 다만, 네트워크 처리부(103)가 수행하는 무선랜 프로토콜인 IP, UDP/TCP 등의 프로토콜에 따른 각종 제어에 대하여는 도시하지 않고 그 설명도 생략한다.
도 2를 참조하면, 네트워크 처리부(103)는 무선랜 디바이스 드라이버(WLAN device driver)(103a), 모니터링 모듈(103b) 및 채널변경 판단모듈(103c)을 포함한다.
무선랜 디바이스 드라이버(103a)는 통상의 무선랜 규격에 따라 본 발명의 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 알려진 무선랜 디바이스 드라이버 계층의 프로 토콜 내지 인터페이싱을 수행한다. 아래에서는 간단히 이를 설명하나 그 동작이 이하의 설명에 의해 한정되거나 제한되지 아니한다.
무선랜 디바이스 드라이버(103a)는 매체 접근 제어를 수행하는 MAC 제어장치(15) 및 IP 계층(미도시)와의 인터페이스를 제공하며, 메인 제어부(101) 내지 네트워크 처리부(103)가 MAC 제어장치(115)를 인식할 수 있도록 한다.
무선랜 디바이스 드라이버(103a)는 전송할 패킷을 IP 계층(미도시)으로부터 MAC 제어장치(115)로 전달하거나, MAC 제어장치(115)에서 전달되는 패킷을 처리하여 IP 계층(미도시)으로 보낸다.
무선랜 디바이스 드라이버(103a)는 MAC 제어장치(115)에 의해 처리되는 결과를 이용하여, 각종 채널정보를 모니터링 모듈(103b)로 제공한다.
모니터링 모듈(103b)은 무선랜 디바이스 드라이버(103a)로부터 채널정보를 주기적 또는 비주기적으로 가져오며, 그 결과를 채널변경 판단모듈(103c)에 제공한다.
채널정보는 현재 채널 상에 발생하는 각종 무선랜 또는 비무선랜 간섭을 포함하는 무선 간섭에 관한 정보를 포함한다. 채널정보로는 전송 프레임 개수(TxFrame), 수신 프레임 개수(RxFrame), 송신채널 레이트, 수신 신호 세기 및 노이즈 레벨 등이 있다.
전송 프레임 개수는 무선랜의 해당 채널을 통해 상대방 무선랜 기기인 제 2무선랜 기기(130)로 전송 성공한 유니캐스트 프레임(unicast frame)의 개수이다.
수신 프레임 개수는 물리계층 처리부(117)를 통해 해당 채널로 수신한 프레 임에서 주소 또는 패킷 타입(packet type)을 불문하고 계산한, 전체 수신 프레임의 개수를 나타낸다. 따라서, 수신 프레임 개수는 해당 프레임이 본 발명의 제 1무선랜 기기(110)를 목적지로 한 것인지 여부를 불문하고 계산한다.
송신채널 레이트는 현재 전송 중인 프레임의 시간당 전송 용량을 나타내고, 수신신호 세기는 제 2무선랜 기기(130)부터 수신한 프레임의 신호 세기를 나타낸다. 수신신호 세기는 dBm 단위로 표시되는 RSSI(Received Signal Strength Indication) 등이 해당한다.
노이즈 레벨은 MAC 제어장치(115) 및 물리계층 처리부(117)를 포함하는 각 무선랜 카드마다 그 지원 여부가 다를 수 있으며, 각 무선랜 카드에서 지원하는 무선랜 채널 액티비티(activity)와 같이 노이즈를 판단할 수 있는 다른 정보를 사용하여도 무관하다.
채널변경 판단모듈(103c)은 별도의 패킷 송수신 없이 채널상태를 판단함과 동시에, 기 발생된 정보를 기초로 무선 간섭이 있는지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 채널변경 판단모듈(103c)은 채널정보를 토대로 무선 간섭이 있는 경우에 자동으로 채널변경 여부를 결정하고, 변경할 채널을 선택하며, 선택된 채널로 변경하도록 소정의 제어명령을 무선랜 디바이스 드라이버(103a)를 통해 MAC 제어장치(115)로 출력한다.
채널변경 판단모듈(103c)의 채널변경 여부의 결정은 모니터링 모듈(103b)로부터 전달받은 채널정보를 메모리(107)의 채널변경조건테이블에 저장되어 있는 기준치와 비교하여 채널변경 조건에 해당하는지를 판단함으로써 이루어진다. 채널변 경 판단모듈(103c)은 채널변경 조건에 해당하는 횟수(이하 '채널변경조건만족횟수'라 함)가 소정 시간 동안 기 설정된 기준 횟수 이상인 경우에 채널을 변경할 것으로 판단한다.
다만, 기 설정된 기준 횟수는 무선 간섭의 종류에 따라 다르게 정한다. 예를 들어, 무선랜 간섭의 경우 일시적으로 동작 중인 채널에서 채널변경 조건을 만족하는 정도의 간섭을 나타낼 수 있기 때문에 기준횟수를 3으로 설정할 수 있다. 그러나 비무선랜 간섭의 경우라면 해당 간섭을 감지하는 경우 즉시 채널 변경을 하는 것이 좋으므로, 기준 횟수를 1로 정할 수 있다. 따라서 앞에서 언급한 소정 시간이 10초라고 할 경우, 채널정보를 읽어오는 주기가 1초라고 하면 전체 10번 읽어오는 채널정보 중 채널변경조건만족횟수가 3 이상이어야 채널 변경을 결정하게 된다.
채널변경 판단모듈(103c)은 채널을 변경하기로 결정한 경우, 이동할 최적의 무선랜 채널을 선택한다.
또한, 채널변경 판단모듈(103c)은 현재 동작 중인 채널에 대한 각종 간섭정보 등을 포함하는 '채널 로그(log)'를 저장함으로써 채널 변경결정에 따라 변경할 채널을 선택할 경우에 고려한다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 자동 채널변경 방법을 설명한다.
먼저, 본 발명의 무선랜 기기의 무선 간섭에 따른 채널 변경방법은 2.4 GHz 대역에 실제로 존재하는 각종 무선 간섭을 측정한 결과를 기초로 한 것이다. 이를 기초로 분석하면, 무선랜 간섭과 비무선랜 간섭에 따라 채널에 미치는 영향이 다르 므로 서로 다른 기준을 가지고 채널 변경 여부를 결정한다.
무선랜 간섭은, 제 1무선랜 기기(110)가 동작 중인 채널의 인접 채널에서 동작 중인 무선랜에 의해 발생하는 채널 중첩에 기인한 것이다.
비무선랜 간섭은, 인접 채널에서 동작 중인 무선랜에 의한 노이즈가 아닌 비 통신기기 및 비 무선랜 기기에 의한 무선 간섭이다. 이러한 비 무선랜 간섭원으로는, 핫 스팟 서비스(Hot Spot Service) 제공장치, 코드리스 폰(Cordless Phone), 마이크로웨이브 오븐(Microwave Oven) 등 여러 통신 및 비통신 장비가 해당한다.
이상의 내용을 기초로, 아래의 도 3에서는 본 발명의 무선랜 기기가 채널을 변경할지 여부를 결정하는 방법을 설명한다.
도 3은 본 발명의 무선간섭에 따른 자동 채널변경 여부 결정방법의 설명에 제공되는 흐름도이다. 이하 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 제 1 무선랜 기기(110)가 무선 간섭을 인지함에 따라 채널변경 여부를 결정하는 방법을 설명한다.
네트워크 처리부(103)의 모니터링 모듈(103b)은 무선랜 디바이스 드라이버(103a)를 통해 MAC 제어장치(115)로부터의 채널정보를 주기/비주기적으로 수신한다. 모니터링 모듈(103b)은 수신한 채널정보를 채널변경 판단모듈(103c)로 제공한다(S301).
채널변경 판단모듈(103c)은 제 2 무선랜 기기(130)가 연결되어 소정의 데이터 통신(예를 들어, 멀티미디어 컨텐츠 스트리밍)을 하고 있는 지를 판단한다. 이것은, 상대방 기기인 제 2 무선랜 기기(130)가 동작 중이지 않거나 노이즈 등의 영향으로 전혀 통신할 수 없는 경우를 구분하기 위함이다(S303).
S303 단계의 판단결과, 제 2 무선랜 기기(130)와 연결이 있는 것으로 판단되면, 적극적으로 무선 간섭을 고려하고 채널 변경을 통해 최적의 채널을 유지할 필요가 있으나, 연결 자체가 없는 경우라면, 예외적으로만 채널 변경을 고려한다. 먼저, 제 2 무선랜 기기(130)와 연결이 있는 경우를 설명한다.
채널변경 판단모듈(103c)은 제 2 무선랜 기기(130)와 연결이 있는 것으로 판단되면, 제 2 무선랜 기기(130)가 정상 데이터 통신이 가능한 범위 내에 있으면서, 전송 프레임 개수가 채널변경조건테이블에 저장된 기준치 이하인지 여부를 판단한다(S305).
여기서 S305 단계를 보다 상세히 설명한다. 먼저, 통신 가능범위 내에 있는지 여부의 판단은, 연결된 상태이나 거리상 많이 이격되어 있기 때문에 채널변경을 통해 채널상황이 개선되지 않는 경우 채널변경을 하지 않기 위함이다. 채널변경 판단모듈(103c)은 거리상 이격여부를 판단하기 위하여, 송신채널 레이트와 수신신호 세기(예를 들어, RSSI)를 기 설정된 기준치와 비교하여, 기 설정된 기준치 이상이면 정상 데이터 통신이 가능한 범위 내에 제 2 무선랜 기기(130)가 존재하는 것으로 판단한다. 판단결과, 정상동작 범위가 아니면 채널변경을 하지 아니한다.
또한, S305 단계를 통해, 채널변경 판단모듈(103c)은 전송 프레임 개수가 채널변경조건테이블에 저장된 기준치 이하인지 여부를 판단함으로써 무선 간섭이 있는지 판단한다. 만약 전송 프레임 개수가 기준치 이상이면 채널상태가 양호한 것이므로 채널변경을 할 필요가 없는 것이므로, S301단계로 돌아가 새로운 채널정보를 수신한다.
S305 단계를 수행한 후, 채널변경 판단모듈(103c)은 제 2 무선랜 기기(130)가 정상동작 범위 내에 존재하는 경우, 감지된 무선 간섭이 무선랜 간섭인지 여부를 판단한다. 채널변경 판단모듈(103c)은, 수신신호의 세기가 기준치 이상이고(조건 1), 노이즈 레벨이 기준치보다 크며(조건 2), 전송 성공한 프레임의 개수(TxFrame)가 인접 채널의 무선랜에 의한 간섭상황에서의 전송 프레임 개수의 기준치 이하(조건 3)인 경우에는 비무선랜 간섭으로 간주한다. 즉 이상의 3가지 조건 중 하나라도 해당하지 않으면 무선랜 간섭으로 간주한다(S307).
판단결과, 무선랜 간섭인 경우 채널변경 판단모듈(103c)은 채널변경조건만족횟수를 1회 카운트하고(S309), 제 1 소정시간 누적된 채널변경조건만족횟수가 기 설정된 제 1 기준횟수 이상인지 확인한다. 앞에서 언급한 바와 같이, 채널변경 판단모듈(103c)은 무선랜 간섭의 경우에 제 1 소정시간 동안 기 설정된 제 1 기준횟수 이상의 채널변경 조건이 만족하는 채널상태를 감지하게 될 경우 채널을 변경하기 위함이다(S311).
S311 단계의 판단결과, 채널변경조건만족횟수가 제 1 기준횟수 이상이면, 채널을 변경할 것으로 결정한다. 또한, 채널변경 판단모듈(103c)은 S307 단계의 판단결과 비무선랜 간섭이라고 판단하였다면 S309 및 S311의 단계를 수행하지 아니하고, 채널을 변경한다. 즉 비무선랜 간섭의 경우 제 1 기준횟수는 1이 되는 것이다(S313).
S303 단계의 판단결과, 제 2 무선랜 기기(130)와 연결이 없는 것으로 판단되었다면, 채널변경 판단모듈(103c)은 노이즈 때문에 연결이 안되는 상황인지를 판단 하기 위하여 노이즈 레벨이 기준치 이상(조건 4)인지 또는 수신 프레임 개수가 기준치 이상(조건 5)인지를 판단한다. 판단결과, 조건 4 및 5 모두에 해당하지 아니하면 제 2 무선랜 기기(130) 자체가 정상적으로 동작하지 않는 것으로 판단한다(S315).
S315 단계의 판단결과, 조건 4,5 중 어느 하나에 해당하는 것으로 판단되면, 채널변경조건만족횟수를 1회 카운트하고(S317), 제 2 소정시간 동안 누적된 채널변경조건만족횟수의 합이 제 2 기준횟수 이상인지 판단한다. 제 2 소정시간 및 제 2 기준횟수는 제 1 소정시간 및 제 1 기준횟수와 같은 값으로 할 수도 있으나, 현재 데이터 통신 자체가 없는 상태이므로 제 1 소정시간 및 제 1 기준횟수보다 큰 값을 가지는 것이 바람직하다(S319).
S319 단계의 판단결과, 채널변경조건만족횟수가 제 2 기준횟수 이상이면, S313 단계의 채널변경을 수행한다.
이상의 방법으로 채널변경 판단모듈(103c)은 동작 중인 채널에 존재할 수 있는 무선 간섭을 스스로 판단하고, 이에 대응하여 채널변경을 통해 최적의 데이터 통신이 가능토록 한다.
이하에서는 도 4를 참조하여, 본 발명의 무선랜 기기가 채널을 변경하기로 결정한 후, 최적의 채널을 선택하는 방법을 설명한다.
본 발명의 제 1 무선랜 기기(110)는 IEEE 802.11 b/g 규격의 2.4 GHz 대역의 채널 1(2.412 GHz), 채널 6(2.437 GHz) 및 채널 11(2.462 GHz) 중 어느 하나의 채널에서 동작한다.
통상, 대략 2.4 GHz에서 대략 2.4835 GHz까지 대역을 사용하는 IEEE 802.11 b/g 규격의 무선랜의 경우, 5 MHz 간격의 14개 정도의 채널이 있으며, 각 채널의 대역폭은 약 22 MHz 정도이다. 그러므로 서로 중첩되지 않는 비중첩 채널은 3개이다.
또한, 무선랜이 사용되는 가정 및 사무실 등에서 발생할 수 있는 비무선랜 간섭을 분석하면, 전자레인지의 경우 2.450 GHz(채널 8-9), 무선 CCTV(Closed-Circuit Television)와 같은 단순 무선기기의 경우 2.410 GHz(채널 1), 2.430 GHz(채널 4-5), 2.450 GHz(채널 8-9), 2.470 GHz(채널 12-13) 등이 해당한다.
따라서 본 발명의 제 1 무선랜 기기(110)는 서로 중첩되지 않도록 채널 1(2.412 GHz), 채널 6(2.437 GHz) 및 채널 11(2.462 GHz)을 사용한다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 무선랜 기기의 채널 변경방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
본 발명의 무선랜 기기인 제 1 무선랜 기기(110)는 채널을 변경하는 방법을 세 가지로 구분하며, 도 4a는 그것을 보인다.
채널변경은 크게 보아, 채널 1, 6, 11 중 아직 채널변경의 대상이 된 적이 없는 채널이 있는 경우와 전체가 모두 채널변경의 대상이 되어 변경할 채널이 없는 경우로 나눌 수 있다. 이에 따라 채널변경의 방법을 나누면, 첫 째는 변경할 채널이 있고 비무선랜 간섭에 의한 경우(A), 둘째는 변경할 채널이 있고 무선랜 간섭에 의한 경우(B), 그리고 마지막은 이미 무선 간섭으로 채널을 변경함에 따라 다시 변 경할 채널이 없는 경우(C)이다(S401 내지 S405).
도 4b는 본 발명에 따라 비무선랜 간섭의 경우 채널변경 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
채널변경 판단모듈(103c)은 도 3의 S307 단계의 판단결과, 현재 동작중인 채널에 작용하는 무선 간섭이 비무선랜 간섭인 것으로 판단되면, 자신의 현재 채널이 채널 6인지 고려한다(S407).
채널변경 판단모듈(103c)은 현재 채널이 채널 1 또는 11인 경우, 제 1무선랜 기기(110)가 동작을 개시한 이후 채널 1(현재 채널 11인 경우) 또는 채널 11에서 동작한 이력이 있는지 판단하고(S409), 만약 그러하다면 채널 6의 사용을 종료한 시점과 채널 1 또는 11의 사용을 종료한 시점 중 어느 것이 더 오래되었는지를 판단한다(S411).
만약 채널 6의 사용을 종료한 시점이 채널 1 또는 11의 사용을 종료한 시점보다 오래되었다면, 채널변경 판단모듈(103c)은 채널 6으로 채널을 변경토록 최종적으로 제어한다(S413).
만약 S409 단계의 판단결과 현재 채널이 채널 1 또는 11이고 제 1무선랜 기기(110)가 동작을 개시하고 현재 채널 이전에 채널 1 또는 채널 11에서 동작한 이력없는 경우 또는 S411 단계의 판단결과 채널 1 또는 11의 사용을 종료한 시점이 채널 6의 사용을 종료한 시점보다 오래된 경우라면, 채널변경 판단모듈(103c)은 현재 채널이 1인지 판단하여(S415), 현재 채널이 채널 1이면 채널 11로 변경하고(S417), 현재 채널이 채널 11이면 채널 1로 변경한다(S419).
또한, S407 단계의 판단결과, 현재 채널이 채널 6이면, 채널변경 판단모듈(103c)은 다른 사항을 고려하지 않고 채널 1로 변경하도록 제어한다(S421).
이상의 방법을 통해, 채널변경 판단모듈(103c)은 동작 중인 채널에서 비무선랜 간섭을 발견한 경우 채널을 변경하도록 제어함으로써 최적의 채널상태를 유지한다.
도 4c는 본 발명에 따라 무선랜 간섭의 경우 채널변경 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
무선랜 간섭의 경우, 채널변경 판단모듈(103c)은 최초 동작 개시시에 각 채널을 스캔한 정보를 기초로 채널을 변경한다. 채널변경 판단모듈(103c)은 최초 동작 개시시에 각 채널을 스캔한 다음, 각 채널별로 순위(ranking)를 부여한다. 채널별 순위는 해당 채널에서 동작 중인 다른 무선랜이 없는 채널, 다른 무선랜에 동작 중이더라도 베이스 서비스 V(BSS: Base Service Set)의 개수가 작고 수신 신호 세기(RSSI)가 작은 것의 순으로 순위를 정한다. 여기서 베이스 서비스 V은 억세스 포인트와 같은 역할을 한다.
채널변경 판단모듈(103c)은 무선랜 간섭을 감지한 경우, 각 채널별 순위를 기초로 다음 순위의 채널을 선택한다(S423).
채널변경 판단모듈(103c)은 선택된 다음 순위 채널이 현재 채널인지 여부를 확인한다. 이러한 과정은 제 1 무선랜 기기(110)가 최초 동작을 시작하는 경우의 채널 선택과 관련 있다. 제 1 무선랜 기기(110)가 채널을 스캔한 정보를 기초로 자동 채널선택을 하는 방법으로 동작을 개시한다면, 다음 순위 채널이 현재 채널인지 판단할 필요가 없을 것이다. 그러나 기 설정된 채널을 선택하는 경우라면, 순위를 기초로 선택된 채널과 현재 채널이 동일해 질 수 있다. 그리고 선택된 채널과 현재 채널이 동일하다면 S423 단계로 돌아가 다시 선택한다(S425).
선택된 채널과 현재 채널이 동일하지 않다면, 채널변경 판단모듈(103c)은 해당 선택된 채널로 채널변경하도록 제어한다(S427).
이와 같이 무선랜 간섭의 경우, 제 1 무선랜 기기(110)는 채널 변경 판단에 있어 다소 신중을 기하게 되며, 채널 변경도 스캔한 채널 정보를 이용하게 된다.
도 4d는 본 발명에 따라 채널을 변경함에 있어 다시 변경할 채널이 없는 경우의 채널변경 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
본 발명의 제 1 무선랜 기기(110)의 채널변경 판단모듈(103c)은 채널 변경과정을 반복함에도 불구하고 동작할 채널의 상태가 채널변경을 요하는 조건에 해당하는 경우, 소정의 방법으로 기록한 채널 로그를 검색하여(S429) 최적의 채널을 선택한다(S431).
채널변경 판단모듈(103c)은 판단한 결과, 선택된 채널이 현재의 채널이면(S433), 현재의 채널을 유지하고(S435), 선택된 채널이 현재의 채널이 아니면 해당 채널로 채널을 변경한다(S437).
이상의 도 4a 내지 도 4d의 방법을 통해 본 발명의 무선 간섭에 따른 자동 채널변경이 이루어진다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 무선랜 기기는 스스로 무선 간섭을 감지할 수 있으며, 무선 간섭에 따라 채널 변경이 필요한지 여부를 판단하고, 변경할 최적의 채널을 선택할 수 있다.
이러한 무선 간섭의 감지는 무선랜, 비 무선랜 간섭을 구분하여 감지하며, 채널변경은 각 종류의 무선 간섭이 가지는 특성에 기초하여 선택 가능한 채널 중에서 최선의 선택을 할 수 있도록 이루어진다.
본 발명의 무선랜 기기의 채널변경 방법은, 멀티미디어 컨텐츠(multimedia content)의 무선 스트리밍을 위한 스트리밍 서버(streaming server)에 적용하여 QoS를 만족하도록 최상의 채널상태를 유지할 수 있다.
그럼에도 불구하고, 본 발명의 무선랜 기기는 채널 정보를 모니터링하기 위하여 별도의 스캔이나, 데이터 전송을 하지 아니함으로 무선랜의 트래픽(traffic)을 발생시키거나 쓰루풋(throughput)에 영향을 주지 아니하면서 무선 간섭을 감지하고, 채널을 변경할 수 있다.

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 무선 채널 중 하나를 동작 채널로 하여 적어도 하나의 무선랜 기기와 데이터 통신을 하는 단계;
    상기 통신을 하는 단계의 수행 중에, 데이터 프레임(frame)의 송수신상태 및 신호의 수신세기를 포함하는 상기 동작채널의 정보를 매체접근제어를 통해 추출하는 단계;
    상기 채널정보를 소정의 기준치와 비교함으로써 상기 채널에 작용하는 무선 간섭을 감지하는 단계; 및
    상기 감지가 소정 횟수 이상인 경우 상기 동작 채널을 상기 무선 간섭이 상대적으로 적은 채널로 변경함으로써 상기 데이터 통신을 계속하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 무선간섭에 따른 자동으로 채널변경 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 무선 간섭이 다른 채널 상에 동작 중인 무선랜에 의하지 않는 비 무선랜 간섭인 경우, 상기 소정 횟수는 1회인 것을 특징으로 하는 무선간섭에 따른 자동으로 채널변경 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 감지하는 단계는,
    수신신호의 세기가 기 설정된 값 이하인 경우, 노이즈 레벨이 기 설정된 값 이상인 경우, 상기 적어도 하나의 무선랜 기기로 전송 성공한 프레임의 개수가 소정 노이즈 상태의 기준치 이하인 경우 중 적어도 하나에 해당하는 경우 상기 무선 간섭을 비 무선랜 간섭으로 판단하는 것을 특징으로 하는 무선간섭에 따른 자동으로 채널변경 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 무선랜은 IEEE 802.11 b 및 IEEE 802.11 g 중 하나의 규격에 따라 대략 2.4GHz에 형성된 복수 개의 채널 중 하나에서 동작하는 것을 특징으로 하는 무선간섭에 따른 자동으로 채널변경 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 데이터 통신을 계속하는 단계는,
    상기 무선 간섭이 비 무선랜 간섭이고 상기 동작 채널이 채널 6인 경우, 채널 1로 변경하는 단계;
    상기 무선 간섭이 비 무선랜 간섭이고 상기 동작 채널이 채널 1인 경우 채널 11로 변경하되, 직전 동작채널이 채널 11인 경우 채널 6으로 변경하는 단계; 및
    상기 무선 간섭이 비 무선랜 간섭이고 상기 동작 채널이 채널 11인 경우 채널 1로 변경하되, 직전 동작채널이 채널 1인 경우 채널 6으로 변경하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선간섭에 따른 자동으로 채널변경 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 데이터 통신을 계속하는 단계는,
    상기 무선 간섭이 다른 채널에서 동작 중인 무선랜에 의한 간섭인 경우, 최초 동작 개시시 상기 각 채널을 스캔하여 부여한 상기 채널별 순위를 기초로, 다음 순위 채널을 상기 변경할 채널로 선택하는 것을 특징으로 하는 무선간섭에 따른 자동으로 채널변경 방법.
  7. 소정의 무선 채널 중 하나를 동작 채널로 하는 무선랜에 접속하며, 송수신되는 데이터의 변조 및 복조 중 어느 하나를 수행하여 상대방 무선랜 기기와 통신하는 물리계층 처리부;
    상기 물리계층 처리부와 인터페이싱되고 매체접근제어를 수행하는 MAC 제어장치; 및
    상기 MAC 제어장치를 통해 상기 상대방 무선랜 기기와의 데이터 통신을 제어하 고, 상기 MAC 제어장치로부터 데이터 프레임(frame)의 송수신상태 및 신호의 수신세기를 포함하는 상기 채널의 정보를 추출하여 소정의 기준치와 비교하여 소정 횟수 이상 무선 간섭을 감지한 경우, 상기 동작 채널을 다른 채널로 변경하도록 상기 MAC 제어장치를 제어하는 메인 제어부;를 포함하는 이루어지는 무선랜 기기.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 무선 간섭이 다른 채널 상에 동작 중인 무선랜에 의하지 않는 비 무선랜 간섭인 경우, 상기 소정 횟수는 1회인 것을 특징으로 하는 무선랜 기기.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 메인 제어부는, 수신신호의 세기가 기 설정된 값 이하인 경우, 노이즈 레벨이 기 설정된 값 이상인 경우, 상기 적어도 하나의 무선랜 기기로 전송 성공한 프레임의 개수가 소정 노이즈 상태의 기준치 이하인 경우 중 적어도 하나에 해당하는 경우 상기 무선 간섭을 비 무선랜 간섭으로 판단하는 것을 특징으로 하는 무선랜 기기.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 무선랜은 IEEE 802.11 b 및 IEEE 802.11 g 중 하나의 규격에 따라 대략 2.4GHz에 형성된 복수 개의 채널 중 하나에서 동작하는 것을 특징으로 하는 무선랜 기기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 메인 제어부는 상기 무선 간섭이 비 무선랜 간섭인 경우, 상기 동작 채널이 채널 6이면 채널 1로 변경하고, 상기 동작 채널이 채널 1인 경우 채널 11로 변경하되 직전 동작채널이 채널 11인 경우 채널 6으로 변경하며, 상기 동작 채널이 채널 11인 경우 채널 1로 변경하되 직전 동작채널이 채널 1인 경우 채널 6으로 변경하는 것을 특징으로 하는 무선랜 기기.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 메인 제어부는,
    상기 무선 간섭이 다른 채널에서 동작 중인 무선랜에 의한 간섭인 경우, 최초 동작 개시시 상기 각 채널을 스캔하여 부여한 상기 채널별 순위를 기초로, 다음 순위 채널을 상기 변경할 채널로 선택하는 것을 특징으로 하는 무선랜 기기.
  13. 제 7항에 있어서,
    상기 데이터 통신은, 소정의 영상신호 및 음성신호 중 적어도 하나를 상기 상대방 무선랜 기기로 스트리밍 하는 것임을 특징으로 하는 무선랜 기기.
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