KR100677596B1 - 무선 인터페이스에 채널을 할당하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 무선 인터페이스를 사용하여 통신하는 애드혹(Ad-hoc) 네트워크상의 노드에서 채널간 간섭을 최소화할 수 있도록 채널을 할당하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 소정 노드에서 이웃 노드들로부터 채널할당정보를 수신하고 수신한 채널할당정보를 참조하여 이웃 노드들 모두와 통신 가능한 채널들을 검색한 후, 그 검색 결과에 기초하여 무선 인터페이스에 채널을 할당함으로써 네트워크 대역폭의 활용도를 제고하고, 채널간 간섭을 줄일 수 있다.
OLSR, 채널할당

Description

무선 인터페이스에 채널을 할당하기 위한 방법 및 장치{Method and Device for allocating a channel to wireless interface}
도 1은 무선 인터페이스에 채널을 할당하는 종래의 기술을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명에 의한 채널 할당 방법을 설명하기 위한 순서도,
도 3은 본 발명에 의한 채널 할당 방법을 수행하는 장치의 상세 구조를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 의한 비컨 패킷의 포맷을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 의한 CIQ(Channel Information Query) 패킷의 포맷을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 의한 CIR(Channel Information Response) 패킷의 포맷을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명에 의한 TC(Topology Control) 패킷의 포맷을 나타낸 도면,
도 8은 본 발명에 따라 무선 인터페이스에 채널을 할당하는 방법의 일실시예를 설명하기 위한 네트워크 구조도,
도 9는 본 발명에 의한 채널 변경 비용을 설명하기 위한 도면,
도 10은 본 발명에 따라 무선 인터페이스에 채널을 할당하는 방법의 일실시 예를 설명하기 위한 네트워크 구조도,
도 11은 본 발명에 의한 CCR(Channel Change Request) 패킷의 포맷을 나타낸 도면이다.
본 발명은 무선 인터페이스에서 채널을 할당하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 무선 인터페이스를 사용하여 통신하는 애드혹(Ad-hoc) 네트워크상의 노드에서 채널간 간섭을 최소화할 수 있도록 채널을 할당하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
802.11 기반의 애드혹(Ad-hoc) 네트워크에서는 모든 노드가 동일한 무선 채널을 사용하기 때문에, 노드간의 패킷 송수신시 채널 간섭이 발생하여 네트워크의 성능 저하가 발생한다. 이에, 하나의 노드에서 2개의 무선 인터페이스를 구비하고 각 무선 인터페이스마다 다른 채널을 할당하여 2개의 채널로 통신하도록 함으로써 채널의 이용도를 높이고 채널간의 간섭을 줄이는 방법이 연구되었다.
도 1은 무선 인터페이스에 채널을 할당하는 종래의 기술을 설명하기 위한 도면이다. 도시된 바와 같이 노드A, 노드B, 노드C, 노드D간에는 서로 무선 링크가 형성되어 있으며, 각각 2개의 무선 인터페이스를 가지고 1번 채널과 2번 채널을 사용하여 통신한다. 모든 노드들의 각 무선 인터페이스에는 1번 채널과 2번 채널이 고정적으로 할당되어 있다. 즉, 노드에 전원이 들어오면, 이미 설정된 1번 채널 및 2 번 채널이 2개의 무선 인터페이스에 각각 할당된다. 예를 들면, 노드A 및 노드C 간의 통신시 노드A, 노드C는 채널 1번과 2번 중 어떤 채널을 사용할 것인지를 결정한다. 만약 1번 채널의 통신 상태가 더 좋다면 채널 1번으로 통신을 수행한다. 이 때, 채널의 선택은 주변 노드들 간에 어떤 채널이 사용되는지와 관련된다. 즉, 노드A-노드D, 노드A-노드B, 노드C-노드B, 노드C-노드D간에 사용되고 있는 채널에 의해 채널 1번의 통신 상태가 나빠지면, 노드A 및 노드C는 이를 감지하고 2번 채널로 통신을 수행한다.
상기 종래 기술에 의하면, 모든 노드는 무선 인터페이스에 채널을 고정적으로 할당하고 이미 할당된 채널 중에서 어떤 채널을 사용할 것인지에 대해 선택한다. 즉, 사용 가능한 채널이 더 많은 경우에도 모든 노드가 2개의 동일한 채널만을 고정적으로 할당해서 사용하므로 여전히 채널의 활용도가 낮고, 또한 채널간 간섭 문제도 크게 개선되지 못한다. 한편, 사용 가능한 채널의 수만큼 노드에서 무선 인터페이스를 구비한다면 상기 문제점을 해결할 수 있으나 이는 하드웨어 구축에 따른 비용 측면에서 바람직하지 못하다.
본 발명은 무선 인터페이스에 채널을 동적으로 할당함으로써 네트워크 대역폭의 활용도를 제고하고, 채널간 간섭을 줄일 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 그 기술적 과제가 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 다수의 채널들이 존재하는 무 선 네트워크에서 통신하기 위해 적어도 하나의 무선 인터페이스를 가지는 소정 노드에서의 채널 할당 방법에 있어서, 상기 노드의 이웃 노드들에 의해 할당된 채널을 표시하는 채널할당정보를 수신하는 단계 상기 수신한 채널할당정보를 참조하여 상기 이웃 노드들 각각에 할당된 채널들 각각과 적어도 하나가 공통되도록 하는 최소의 채널 수를 가지는 채널 집합을 검색하는 단계 및 상기 검색 결과에 기초하여 상기 무선 인터페이스에 채널을 할당하는 단계를 포함한다.
또한 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 상기 채널 할당 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
또한, 상기 또다른 과제를 해결하기 위한 본 발명은 다수의 채널들이 존재하는 무선 네트워크에서 통신하기 위해 적어도 하나의 무선 인터페이스를 가지는 소정 노드를 구현한 장치에 있어서, 상기 소정 노드의 이웃 노드들에 할당된 채널을 표시하는 채널할당정보를 수신하는 수신부 상기 채널할당정보를 기초로 상기 이웃 노드들 각각에 할당된 채널들 각각과 적어도 하나가 공통되도록 하는 최소의 채널 수를 가지는 채널 집합을 검색하는 채널검색부 및 상기 채널검색부의 검색 결과에 기초하여 상기 무선 인터페이스에 채널을 할당하는 채널할당부를 포함한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이하에서 설명하는 모든 실시예에서는 각 노드마다 2개의 무선 인터페이스를 가지는 것으로 가정하나, 무선 인터페이스의 수는 반드시 이에 한정되지 않으며 구현예에 따라 달라질 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 채널 할당 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
노드(이하 '신규 노드'라 한다)가 처음 동작을 시작하면, 모든 이웃 노드들로부터 전송되는 비컨 패킷을 수신하는데(205), 비컨 패킷에는 발신 노드에 할당된 채널의 정보가 포함되어 있어서, 이 비컨 패킷을 수신함으로써 이웃 노드들의 채널 할당정보를 수집할 수 있다. 또한 신규 노드가 전송하는 CIQ(Channel Information Query)패킷에 대한 응답으로서 이웃 노드들로부터 전송되는 CIR(Channel Information Response) 패킷을 통해 전체 네트워크의 채널 사용 현황을 파악할 수 있다(210). CIQ 및 CIR 패킷에 대한 상세한 설명은 후술한다. 신규 노드는 비컨 패킷을 통해 이웃 노드들의 채널 할당정보가 수집되면, 모든 이웃 노드와 통신이 가능한 채널들로 이루어진 집합으로, 가장 적은 수의 채널을 가지는 채널 집합을 검색한다(215). 그러한 채널 집합은 하나가 될 수도 있을 것이나, 이하 실시예들에서는 두 개 이상의 채널 집합들이 검색되는 것으로 가정한다.
다음으로, 그러한 채널 집합들 각각을 구성하는 채널의 개수가 3개 이상인지를 판단하여(220), 3개 이상인 경우 산출된 채널 집합들을 구성하는 모든 채널들에 대해 채널 변경 비용을 비교한다(225). 여기서 채널 변경 비용은 어느 노드가 사용중인 채널을 변경하는 경우, 전체 네트워크에서 연속적으로 몇 개의 노드가 이에 수반하여 사용중인 채널을 변경해야 하는지에 관한 정보로서, 이 채널 변경 비용은 신규 노드가 이웃 노드들에 CIQ 패킷을 전송하여 문의하면, 그에 대한 응답으로 수신되는 CIR패킷에 포함된다.
신규 노드는 단계 225에서의 비교 결과 채널 변경 비용이 가장 적은 채널 집 합을 선택하고 그 채널 집합 중에서 2개의 채널을 선택한다. 예를 들어, 검색된 채널 집합들 각각이 3개의 채널을 가진다면 채널 변경 비용이 가장 적은 채널이 속하는 채널 집합이 선택되고, 그 채널 집합에서 채널 변경 비용이 가장 적은 채널을 제외한 나머지 2개 채널이 할당을 위해 선택된다(227).
또한, 선택된 채널들 중 어느 하나도 할당되지 않은, 즉 선택된 채널 집합의 채널들 중에서는 채널 변경 비용이 가장 적은 채널만이 할당된 이웃 노드들에게는 CCR(Channel Change Request) 패킷을 전송하여 사용중인 채널을 변경할 것을 요청한 후(230), 선택한 채널쌍을 무선 인터페이스에 할당한다(235). 채널 변경 요청은 채널을 할당한 후에 수행될 수도 있을 것이다.
한편, 단계 225에서의 판단 결과 채널 집합의 최소 채널 수가 3개라면 전술한 바와 같이 채널 변경 비용이 가장 낮은 채널을 포함하는 채널 집합을 선택하면 되겠지만 예를 들어 채널 집합의 채널 수가 4개라면, 채널쌍을 선택하기 위해 변경을 요청해야 하는 채널이 2개가 되므로 2개의 채널에 대한 채널 변경 비용을 합산하였을 때 가장 낮은 값을 가지는 채널 집합을 선택하는 것이 바람직할 것이다.
단계 220에서의 판단 결과 채널 수가 3개 미만인 경우, 그러한 채널 집합이 2개 이상인지를 판단하여(240) 그렇지 않으면, 즉 하나의 채널 집합만 존재하면 그 채널 집합의 채널 또는 채널쌍을 무선 인터페이스에 할당하고(235) 절차는 종료된다.
한편, 채널 집합의 수가 2개 이상이면 신규 노드는 그 중 하나의 채널 집합을 선택해야 하므로 각 채널 집합들에 대한 채널 잡음 예측값을 산출한다(245). 채 널 잡음 예측값은 해당 채널에 대한 수신 감도 등의 통신 품질을 판단하기 위한 기준 정보로서, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다. 각 채널 집합에 대한 채널 잡음 예측값은 해당 채널 집합을 구성하는 채널들 각각에 대한 채널 잡음 예측값들을 합산하여 산출되는 것이 바람직하다. 신규 노드는 산출된 채널 잡음 예측값에 따라 그 값이 가장 적은 채널 집합을 선택하고(250), 그 채널 집합을 구성하는 채널 또는 채널쌍을 무선 인터페이스에 할당한다(235).
도 3은 본 발명에 의한 채널 할당 방법을 수행하는 장치의 상세 구조를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이 신규 노드(300)로 구현된 장치는 무선 인터페이스부(305), 수신부(310), 채널 검색부(320), 채널 할당부(330), 채널 변경 요청부(335), CIQ패킷 발생부(340), 비컨 패킷 발생부(345), CIQ패킷 처리부(350)로 구성된다.
무선 인터페이스부(305)는 무선 네트워크상의 다른 노드와 통신하기 위한 수단으로, 본 실시예에서는 2개의 채널을 할당할 수 있는 2개의 무선 인터페이스를 가지는 것으로 가정하며, 구현예에 따라 그 이상도 될 수 있음은 이미 설명하였다. 수신부(310)는 무선 인터페이스부(305)를 통하여 다양한 패킷을 수신하며, 채널 검색부(320)는 수신부(310)에서 수신한 비컨 패킷으로부터 이웃 노드들의 채널 할당 정보를 추출하고, 모든 이웃 노드들과 통신이 가능한 채널을 검색한다.
채널 할당부(330)는 무선 인터페이스부(305)에 채널을 할당하는 수단으로, 채널 검색부(320)에서 검색된 최소의 채널 수, 즉 검색된 채널 집합들의 채널 수가 3개 이상인 경우 검색된 채널 집합들에 속하는 모든 채널들의 채널 변경 비용을 비 교하는 채널 변경 비용 비교부(331) 및 채널 검색부(320)에서 검색된 최소의 채널 수가 2개 이하이지만 2개 이상의 채널 집합들이 검색된 경우 검색된 채널 집합들의 모든 채널들에 대해 채널의 통신 품질을 나타내는 채널 잡음 예측값을 산출하기 위한 채널 잡음 예측값 산출부(332)를 포함한다.
채널 변경 요청부(335)는 채널 할당부(330)에서 채널 변경 비용에 기초하여 선택한 채널 집합에서 2개의 채널을 선택하여 할당한 뒤,CCR패킷을 생성하여 선택된 채널을 사용하지 않는 이웃 노드들로 전송함으로써 사용중인 채널을 변경할 것을 요청한다.
CIQ패킷 발생부(340)는 이웃 노드들의 채널별 채널 변경 비용 정보, 이웃 노드가 그 이웃 노드들과 통신하기 위해 사용하는 채널 정보 등을 문의하기 위한 CIQ패킷을 생성하여 이웃 노드들로 전송한다.
비컨 패킷 발생부(345)는 신규 노드(300)의 네트워크 주소, 할당된 채널에 관한 정보를 포함하는 비컨 패킷을 생성하여 이웃 노드들에게 주기적으로 전송한다. CIQ패킷 처리부(350)는 이웃 노드들로부터 수신된 CIQ패킷에 응답하여 CIR패킷을 전송하며, 전체 네트워크 토폴로지를 파악하기 위해 TC(Topology Control)메시지를 분석하는 TC메시지 분석부(351), 채널별로 채널 변경 비용을 산출하는 채널 변경 비용 산출부(352), CIQ패킷에 대한 응답인 CIR패킷을 생성하여 CIQ패킷을 보낸 노드에게 전송하는 CIR패킷 발생부(353)를 포함한다. TC메시지에 대하여는 후술한다.
도 4는 본 발명에 의한 비컨 패킷의 포맷을 나타낸 도면이다.
Type필드(410)는 패킷의 종류를 구분짓기 위해 사용되고 Source Address는 비컨 패킷을 전송하는 노드의 네트워크 주소를 나타내며, Destination Address는 비컨 패킷을 수신할 노드의 주소를 나타낸다. 비컨 패킷은 모든 이웃 노드들에게 브로드캐스트(broadcast)되므로, 비컨 패킷의 Destination Address는 브로드캐스트 주소 형태를 가진다. 본 발명에서는 주소에 대한 특별한 제한을 두지 않으므로, Address 필드는 802.11에서 사용되는 48비트 하드웨어 주소일 수도 있으며, 32비트의 IPv4 주소가 될 수도 있다. Network ID 필드는 802.11에서 사용되는 BSS ID와 같이 네트워크를 구분하는데 사용되며, 네트워크의 구분이 필요 없는 경우에는 생략될 수도 있을 것이다. Channel Number 필드는 비컨 패킷을 전송하는 노드가 무선 인터페이스에 할당한 채널을 나타낸다. Channel Number필드의 개수는 무선 인터페이스의 개수와 동일하며, N개의 무선 인터페이스를 가지는 노드가 전송한 비컨 패킷은 N개의 Channel Number 필드를 가질 것이다.
도 5는 본 발명에 의한 CIQ(Channel Information Query) 패킷의 포맷을 나타낸 도면이다. CIQ 패킷은 이웃 노드들의 채널 정보를 얻기 위해 사용되는데, Type 필드(510), Source Address 필드(520), Destination Address 필드(530)에 관한 설명은 도 4에서와 같으므로 여기서는 생략한다. CIQ 패킷은 그 수신 대상에 따라 유니캐스트(unicast), 브로드캐스트(broadcast) 등의 방법으로 전송될 수 있을 것이다.
도 6은 본 발명에 의한 CIR(Channel Information Response) 패킷의 포맷을 나타낸 도면이다.
CIR 패킷은 CIQ 패킷에 대한 응답 패킷인데, Type 필드(605)는 패킷의 종류를 나타내며, Source Address 필드(610)는 CIR 패킷을 전송하는 노드의 주소 정보를, Destination Address 필드(615)는 CIQ 패킷을 전송한 노드, 즉 CIR 패킷을 수신할 노드의 주소 정보를 나타낸다.
Neighbor Address 필드와 Neighbor Channel Number 필드 쌍(620)은 각각 CIR 패킷을 전송하는 노드의 이웃 노드 주소 정보 및 그 이웃 노드와 통신하는데 사용하는 채널 정보를 나타낸다. N개의 이웃 노드를 가지는 노드의 CIR 패킷에는 N개의 Neighbor Address 필드 및 Neighbor Channel Number 필드 쌍이 포함될 것이다. Channel change cost 필드(625)는 CIR 패킷을 전송하는 노드가 사용중인 채널을 변경하는 경우, 전체 네트워크에서 연속적으로 몇 개의 노드가 이에 수반하여 사용중인 채널을 변경해야 하는가에 관한 정보인 채널 변경 비용를 나타내며, 사용중인 채널이 N개라면 N개의 Channel change cost 필드가 포함될 것이다.
MPR selector number 필드(630)는 CIR 패킷을 전송하는 노드가 OLSR(Optimized Link State Routing) 프로토콜의 MPR(Multi-Point Relay)인 경우, 자신을 MPR로 지정한 노드의 수를 의미한다. 여기서 MPR은 브로드캐스트 패킷의 효율적인 전송을 위해 이웃 노드로부터 수신한 브로드캐스트 패킷을 나머지 이웃 노드들에게 전달하도록 설정된 노드로서, OLSR 프로토콜의 사양에 의해 알려졌으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. MPR selector가 많다는 것은 그만큼 MPR 노드가 사용중인 채널은 간섭의 가능성이 많은 것으로 간주할 수 있다. CIR 패킷을 전송하는 노드가 MPR 노드가 아닌 경우, 이 필드에는 0이 기록된다.
Recommended Channel 필드(635)에는 CIR 패킷을 전송하는 노드가 자체적인 판단에 의해 CIQ 패킷을 전송한 노드에게 사용할 것을 추천하는 특정 채널 정보가 기록된다. 추천 채널을 선정하는 판단 기준은 본 발명에서는 구체적으로 한정하지 않는다. 다만, Recommended Channel 필드는 상황에 따라 생략될 수도 있을 것이다.
도 7은 본 발명에 의한 TC(Topology Control) 메시지의포맷을 나타낸 도면이다.
TC 메시지는 OLSR 프로토콜을 사용하는 노드들 간에 송수신하는 메시지로, 이에 의하여 TC 메시지를 수신하는 노드는 전체 네트워크의 토폴로지를 파악할 수 있는데, 본 발명에 의한 TC 메시지는 기존의 TC 메시지에 channel information(740) 필드를 추가함으로써 전체 네트워크의 채널 사용 정보를 파악할 수 있다. TC 메시지에 대한 상세한 설명은 OLSR 프로토콜에 대한 사양에 나와 있으므로 여기서는 생략한다.
도 8은 본 발명에 따라 무선 인터페이스에 채널을 할당하는 방법의 일실시예를 설명하기 위한 네트워크 구조도이다. 노드 N이 처음 동작을 시작하여 채널을 스캔하여 채널이 사용되고 있음을 감지하면 이웃 노드들의 비컨 패킷을 수신하여 이웃 노드들의 주소정보와 이웃 노드의 채널 할당 정보를 테이블로 관리한다. 또한 노드 N은 이웃 노드들로 CIQ 패킷을 전송하고, CIR 패킷을 수신하여 채널 사용 현황과 채널 변경 비용에 관한 정보를 획득한다.
이 과정을 더욱 자세히 살펴보면, 우선 노드 N은 채널 1번을 스캔하여 노드 A 및 노드 B를 발견하고, 각각에게 CIQ 패킷을 전송하여 그에 대한 응답으로 CIR 패킷을 수신한다. 노드 A가 전송하는 CIR 패킷에는 노드 A가 자신의 무선 인터페이스에 할당한 채널인 채널 1 및 채널 3에 관한 정보, 이웃 노드 B, 노드 B와의 통신에 사용하는 1번 채널, 이웃 노드 D, 노드 D와의 통신에 사용하는 1번 채널에 관한 정보, 사용중인 1번 채널에 대한 채널 변경 비용이 모두 포함된다. 구현예에 따라 추천 채널 및 노드 A의 MPR selector의 수에 관한 정보도 포함될 수 있을 것이다. 이와 유사하게 노드 B의 CIR 패킷도 생성되어 전송될 것이다.
노드 N은 수신한 비컨 패킷을 참조하여 모든 이웃 노드들과 통신할 수 있는 채널들의 집합을 검색한다. 도면 8을 참조하면, 노드 A는 1번과 8번 노드 B는 1번과 6번, 노드 C는 6번과 9번 채널을 할당하고 있으므로 본 실시예에서 노드 N이 모든 이웃 노드들과 통신할 수 있는 채널 집합들 중 최소의 채널 수를 가지는 채널 집합은 [1,9], [3,6]이 된다. 여기서, 채널 집합의 채널 수는 2개이므로 노드 N은 이 채널 집합들 중 하나의 채널 집합을 선택하여 그 채널 집합의 채널들을 무선 인터페이스에 할당하면 된다. 이 두개의 채널 집합들 중 하나를 선택하기 위해 노드 N은 모든 채널들에 대한 채널 잡음 예측값을 산출한다. 채널 잡음 예측값을 산출하기 위해 필요한 이웃 노드들의 채널 사용 정보는 CIQ패킷에 대한 응답인CIR 패킷을 참조한다.
노드 N은 CIR 패킷을 통해 노드 A와 노드 B가 서로 1번 채널로 통신하고 있음을 알 수 있고, 노드 A가 노드 D와 1번 채널로 통신하고 있는 것도 알 수 있다. 동일한 과정을 통하여 노드 N은 6번 채널을 사용하여 통신하고 있는 노드 B와 노드 C에 관한 정보도 얻을 수 있다.
이제 노드 N은 이웃 노드들의 채널 사용 정보를 획득하였으므로 전술한 바와 같이 채널 잡음 예측값을 산출하고, 이를 참조하여 채널 집합 [1,9]와 [3,6]중 하나를 선택해야 한다. 특정 채널에 대한 채널 잡음 예측값은 2홉 거리에서 그 채널이 사용되는 빈도, 이웃 노드들에 그 채널이 할당된 빈도 등을 참조하여 산출할 수 있다.
본 실시예에서 채널에 대한 채널 잡음 예측값은 2홉 거리에서 그 채널이 사용되는 빈도와 이웃 노드들에 그 채널이 할당된 빈도를 더하여 계산한다. 예를 들면, 6번 채널은 노드 B와 노드 C 사이 및 노드 C와 노드 B 사이에서 한번씩 사용되었고 노드 B 및 노드 C에 각각 한번씩 할당되었으므로 6번 채널에 대한 채널 잡음 예측값은 4가 된다. 같은 방식으로 계산하면 1번 채널은 5, 9번 채널은 1, 3번 채널은 1의 채널 잡음 예측값을 가진다. 따라서 이들을 합산하여 계산하면 채널 집합 [1,9]의 채널 잡음 예측값은 6, [3,6]의 채널 잡음 예측값은 5가 되며, 채널 잡음 예측값이 낮을수록 채널 환경이 좋으므로, 노드 N은 5의 채널 잡음 예측값을 가지는 채널 집합 [3,6]을 선택하고, 3번과 6번 채널을 무선 인터페이스에 할당한다.
한편, 채널 잡음 예측값은 MPR selector의 개수가 많은 이웃 노드가 사용하는 채널일수록 더 높게 산출하는 방법도 가능할 것이다.
도 9는 본 발명에 의한 채널 변경 비용을 설명하기 위한 도면이다.
전술한 바와 같이, 모든 이웃 노드들과 통신할 수 있는 채널 집합이 가질 수 있는 최소 채널 수가 3개 이상인 경우, 신규 노드는 채널 변경 비용이 낮은 채널이 속한 채널 집합을 선택하여 그 채널 집합의 채널들을 무선 인터페이스에 할당하고, 할당한 채널을 사용하지 않는 이웃 노드들에게 채널 변경을 요청한다. 이러한 과정에서 필요한 채널 변경 비용은 이웃 노드들이 자체적으로 산출한 후 CIR 패킷에 포함시켜 전송하게 된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 노드 A는 채널 1번과 6번을 사용중이다. 우선, 6번 채널의 경우 노드 A와 노드 E 외의 노드는 사용하고 있지 않다. 따라서, 노드 A가 6번 채널을 다른 채널로 변경하면 노드 A 및 노드 B만 사용중인 채널을 변경하면 되므로, 6번 채널에 대한 채널 변경 비용은 2가 된다. 한편, 1번 채널의 경우에는 노드 A-B간, B-C간, C-D간에 사용되고 있으므로 1번 채널의 채널 변경 비용은 4가 된다. 따라서, 노드 A가 전송하는 CIR 패킷에는 이러한 과정으로 산출된 1번 채널 및 6번 채널의 채널 변경 비용이 기록된다. 상기한 바와 같이 채널 변경 비용을 정확하게 산출하기 위해서는 모든 노드가 전체 네트워크 토폴로지 및 채널의 사용 현황을 파악해야 하는데, 이를 위해 전술한 TC메시지가 사용되는 것이다.
도 10은 본 발명에 따라 무선 인터페이스에 채널을 할당하는 방법의 일실시예를 설명하기 위한 네트워크 구조도이다.
노드 N은 처음으로 동작을 시작하여 스캔 절차를 통해 노드 A,B,C,D,E를 발견하고, 비컨 패킷 및 CIR 패킷의 수신을 통해 채널 정보를 수집한다. 본 실시예에서 노드 N이 모든 이웃 노드들과 통신할 수 있는 채널 집합은 [1,4,9], [1,4,2], [2,3,4] 등이 존재한다. 그러나 본 실시예에서 노드 N은 2개의 무선 인터페이스를 가지므로 2개의 채널로 모든 이웃 노드들과 통신하기 위해서는 이웃 노드들 중 일부에 사용중인 채널을 변경할 것을 요청해야 한다.
이 과정에서 변경 요청을 하기 위한 채널의 선택 기준으로 전술한 채널 변경 비용이 사용된다. 만약 3번 채널에 대한 채널 변경 비용이 가장 낮은 값을 가진다면, 노드 N은 3번 채널이 할당된 노드 C에게 채널 변경을 요청하는 CCR 패킷을 전송한다. 3번 채널이 변경 대상 채널로 선택되었으므로 노드 N은 채널 집합들 중 [2,3,4]를 선택하고, 선택한 채널 집합의 채널들 중 3번 채널을 제외한 2번 채널 및 4번 채널을 무선 인터페이스에 할당한다.
한편, 채널 변경 요청을 받은 노드 C는 3번 채널 대신 노드 N이 선택한 2번 채널 및 4번 채널 중 하나를 선택하여 할당해야 하는데, 이 과정에서 전술한 채널 잡음 예측값이 선택을 위한 기준 정보로 사용된다. 즉, 노드 C는 2번 채널과 4번 채널 중 채널 잡음 예측값이 적게 산출된 채널을 3번 채널 대신 할당하게 되는데, 노드 N이 양 채널의 채널 잡음 예측값을 산출하여 비교하고, 그 값이 적은 채널 정보를 CCR 패킷의 New Channel Number 필드에 기록하여 노드 C로 전송하면 이를 수신한 노드 C는 3번 채널 대신 요청받은 채널로 대체한다.
도 11은 본 발명에 의한 CCR(Channel Change Request) 패킷의 포맷을 나타낸 도면이다.
Type 필드(110)는 패킷의 종류를 구별하기 위한 정보가 기록되고, Source Address 필드(120)에는 CCR 패킷을 전송하는 노드의 네트워크 주소정보, Destination 필드(130)에는 CCR 패킷을 수신할 노드의 네트워크 주소정보가 기록된다. Old Channel Number 필드(140)에는 변경할 구채널의 정보가, New Channel Number 필드(150)에는 구채널을 대신하여 할당될 새로운 채널의 정보가 기록된다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.
상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다
본 발명에 의하면, 무선 인터페이스에 채널을 고정하지 않고 동적으로 할당함으로써 네트워크의 대역폭 사용을 극대화 하고, 무선 인터페이스에 할당하기 위한 채널은 간섭이 적은 채널을 우선적으로 선택함으로써 다수의 채널을 사용하면서도 양질의 통신 상태를 유지할 수 있다. 또한, 이웃 노드의 채널을 변경할 필요가 있어 변경하고자 하는 채널을 선택시 전체 네트워크의 채널 정보를 파악하여 그 노 드에서의 채널이 변경되면 연결된 노드들 중에서 연속적으로 채널을 변경해야 하는 노드들의 개수를 계산하고, 그 결과에 기초하여 이웃 노드에 채널 변경을 요청함으로써 채널 변경에 따른 비용을 최소화할 수 있다.

Claims (20)

  1. 다수의 채널들이 존재하는 무선 네트워크에서 통신하기 위해 적어도 하나의 무선 인터페이스를 가지는 소정 노드에서의 채널 할당 방법에 있어서,
    (a) 상기 노드의 이웃 노드들에 의해 할당된 채널을 표시하는 채널할당정보를 수신하는 단계
    (b) 상기 수신한 채널할당정보를 참조하여 상기 이웃 노드들 각각에 할당된 채널들 각각과 적어도 하나가 공통되도록 하는 최소의 채널 수를 가지는 채널 집합을 검색하는 단계 및
    (c) 상기 검색 결과에 기초하여 상기 무선 인터페이스에 채널을 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    상기 검색 결과 상기 최소의 채널 수가 임계 개수보다 많은 경우,
    (c1) 상기 검색 결과 검색된 하나 또는 둘 이상의 채널 집합들 중 하나의 채널 집합을 선택하는 단계
    (c2) 상기 선택된 채널 집합에서 적어도 하나의 채널을 선택하여 상기 무선 인터페이스에 할당하는 단계 및
    (c3) 상기 무선 인터페이스에 할당된 채널들과 공통된 채널이 하나도 할당되지 않은 이웃 노드에게 사용중인 채널을 변경하도록 요청하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 (c1)단계 및 상기 (c2)단계에서의 선택은 상기 검색된 하나 또는 둘 이상의 채널 집합들에 속하는 채널들에 대한 채널변경비용에 기초하여 수행되며,
    소정 채널에 대한 상기 채널변경비용은 상기 소정 노드의 이웃 노드들 중 상기 소정 채널을 사용중인 이웃 노드들이 상기 소정 채널을 더 이상 사용하지 않게 되는 경우 상기 네트워크에 속한 전체 노드들 중 사용 중인 채널을 변경해야 하는 노드의 개수를 기초로 하여 산출되는 정보임을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    상기 검색 결과 상기 최소의 채널 수가 임계 개수 이하이고 하나의 채널 집합이 검색된 경우,
    상기 검색된 채널 집합에 속하는 채널을 상기 무선 인터페이스에 할당하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    상기 검색 결과 상기 최소의 채널 수가 임계 개수 이하이고 둘 이상의 채널 집합들이 검색된 경우,
    (c4) 상기 채널 집합들에 속하는 채널들 각각에 대하여 채널 잡음 예측값을 산출하는 단계
    (c5) 상기 산출 결과에 기초하여 상기 채널 집합들 중 하나를 선택하는 단계
    (c6) 상기 선택된 채널 집합의 채널을 상기 무선 인터페이스에 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    소정 채널에 대한 상기 채널 잡음 예측값은 상기 소정 채널이 상기 이웃 노드들 사이에서 사용되고 있는 빈도에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    소정 채널에 대한 상기 채널 잡음 예측값은 상기 소정 채널이 상기 이웃 노드와 상기 이웃 노드를 경유하여 상기 소정 노드와 링크되는 노드 간에 사용되고 있는 빈도에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    소정 채널에 대한 상기 채널 잡음 예측값은 상기 소정 채널이 상기 이웃 노드들에 할당된 빈도에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
  9. 제 3항에 있어서,
    상기 채널변경비용은 상기 이웃 노드들로부터 전송되는 패킷에 포함되어 수신되는 것을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 채널할당정보는 상기 이웃 노드들로부터 주기적으로 전송되는 패킷에 포함되어 수신되는 것을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  12. 다수의 채널들이 존재하는 무선 네트워크에서 통신하기 위해 적어도 하나의 무선 인터페이스를 가지는 소정 노드를 구현한 장치에 있어서,
    상기 소정 노드의 이웃 노드들에 할당된 채널을 표시하는 채널할당정보를 수신하는 수신부
    상기 채널할당정보를 기초로 상기 이웃 노드들 각각에 할당된 채널들 각각과 적어도 하나가 공통되도록 하는 최소의 채널 수를 가지는 채널 집합을 검색하는 채널검색부 및
    상기 채널검색부의 검색 결과에 기초하여 상기 무선 인터페이스에 채널을 할당하는 채널할당부를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 채널검색부에서 검색된 상기 최소의 채널 수가 임계 개수보다 많은 경우 상기 검색된 하나 또는 둘 이상의 채널 집합들에 속하는 모든 채널들의 채널변경비용을 비교하는 채널변경비용비교부 및
    상기 채널할당부가 상기 무선 인터페이스에 할당한 채널이 아닌 채널들만 할당된 이웃 노드에게 사용중인 채널을 변경할 것을 요청하는 채널변경요청부를 더 포함하고,
    상기 채널할당부는 상기 채널변경비용비교부에서의 비교 결과에 기초하여 상기 검색된 하나 또는 둘 이상의 채널 집합들 중 하나의 집합에 속하는 채널들을 선택하여 상기 무선 인터페이스에 할당하며, 상기 채널변경비용은 상기 이웃 노드들이 사용 중인 채널을 변경하는 경우 요구되는 비용의 기준으로 사용되는 정보인 것을 특징으로 하는 채널 할당 장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 채널검색부에서 검색된 상기 최소의 채널 수가 임계 개수 이하이고 둘 이상의 채널 집합들이 검색된 경우, 상기 검색된 채널 집합들 각각의 채널들에 대하여 상기 소정 노드에서의 채널 잡음 예측값을 산출하기 위한 채널잡음예측값산출부를 더 포함하며,
    상기 채널할당부는 상기 검색된 채널 집합들 중 각 채널 집합에 속하는 채널들에 대한 상기 채널 잡음 예측값의 합산값이 낮은 채널 집합의 채널들을 우선적으로 할당하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 채널잡음예측값산출부는 소정 채널이 상기 이웃 노드들 사이에서 사용되고 있는 빈도가 높을수록 상기 소정 채널에 대한 상기 채널 잡음 예측값을 높게 산출하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 장치.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 채널잡음예측값산출부는 소정 채널이 상기 이웃 노드와 상기 이웃 노드를 경유하여 상기 소정 노드와 링크되는 노드 간에 사용되고 있는 빈도가 높을수록 상기 소정 채널에 대한 채널 잡음 예측값을 높게 산출하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 장치.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 채널잡음예측값산출부는 소정 채널이 상기 이웃 노드들에 할당된 빈도가 높을수록 상기 소정 채널에 대한 채널 잡음 예측값을 높게 산출하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 장치.
  18. 제 12항에 있어서,
    상기 채널할당부는 상기 채널검색부에서 검색된 최소의 채널 수가 임계 개수 이하이고 하나의 채널 집합이 검색된 경우, 상기 검색된 채널 집합의 채널을 상기 무선 인터페이스에 할당하는 것을 특징으로 하는 채널 할당 장치.
  19. 제 13항에 있어서,
    소정 채널에 대한 상기 채널변경비용은 상기 소정 노드의 이웃 노드들 중 상기 소정 채널을 사용중인 이웃 노드들이 상기 소정 채널을 더 이상 사용하지 않게 되는 경우 상기 네트워크에 속한 전체 노드들 중 사용 중인 채널을 변경해야 하는 노드의 개수에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 하는 채널 할당 장치.
  20. 제 13항에 있어서,
    상기 채널변경비용은 상기 이웃 노드들로부터 전송되는 패킷에 포함되어 수신되는 것을 특징으로 하는 채널 할당 장치.
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