KR100705584B1

KR100705584B1 - 무선 랜 네트워크 및 무선 랜 네트워크의 프레임 전송 방법

Info

Publication number: KR100705584B1
Application number: KR1020060000230A
Authority: KR
Inventors: 양진우; 원상연
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-01-02
Filing date: 2006-01-02
Publication date: 2007-04-09
Also published as: US20070153755A1; US7916703B2

Abstract

본 발명은 무선 랜 네트워크 및 무선 랜 네트워크의 프레임 전송 방법에 관한 것으로, 액세스 포인트(Access Point)가 전송 반경 내에 위치하는 모든 단말에 대해 각 단말별 모드 정보 및 전송 가능 속도에 관한 정보를 수집하고, 데이터 프레임을 전송하기 전, 상기 수집된 단말 모드별 단말의 존재 여부에 따라 CTS 프레임의 전송 여부를 결정하고, 수집된 각 단말의 전송 가능 속도에 따라 상기 CTS 프레임의 전송 속도를 조절하여 CTS 프레임을 전송함으로써, 대역폭 사용 효율 향상과 안정성을 동시에 확보하는 효과를 기대할 수 있다.

Description

무선 랜 네트워크 및 무선 랜 네트워크의 프레임 전송 방법{Wireless LAN and Method for Transmitting Frames Thereof}

도 1은 무선 랜 네트워크 각 노드의 전송 반경을 나타낸 도면.

도 2는 RTS/CTS 프레임이 사용되는 무선 랜 네트워크를 나타낸 도면.

도 3은 IEEE 802.11 무선 랜 네트워크의 가상 캐리어 센싱 방법을 도식적으로 나타낸 도면.

도 4는 본 발명이 적용되는 무선 랜 네트워크의 구성을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 따른 CTS 전송을 이용한 전송 제어 방법을 개념적으로 나타낸 도면.

도 6은 본 발명에 따른 액세스 포인트의 블록 구성의 바람직한 일 실시예를 나타낸 도면.

도 7은 본 발명에 따른 액세스 포인트 동작 흐름의 바람직한 일 실시예을 나타낸 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 액세스 포인트 110 : 프레임 송수신부

120 : 제어부 130 : 프레임 생성부

140 : 단말정보 저장부

200-1, 200-2, 200-3 : 단말

본 발명은 무선 랜 네트워크 및 무선 랜 네트워크의 프레임 전송 방법에 관한 것이다.

최근 수년 동안 무선 근거리 통신(이하, 무선랜)의 전송 속도는 놀라운 속도로 발전하였다. 셀룰러 네트워크(Cellular Network)는 멀티미디어 서비스를 제공하기에 여전히 낮은 처리능력(Throughput)을 보이는 반면, 무선 랜은 54Mbps의 인터넷 액세스 서비스를 제공해 주고 있다. 광 대역폭과 저 비용의 특성을 가지는 무선 랜은 이동통신 환경에 적용시킬 수 있는 경쟁력 있는 기술로 자리잡고 있다.

무선랜을 위한 표준으로는 IEEE 802.11이 있는데, 초기 버전인 802.11은 2Mbps의 최고 속도를 지원하는 무선 네트워크 기술로, 적외선 신호나 ISM 대역인 2.4GHz 대역 전파를 사용해 데이터를 송수신하며 여러 기기가 함께 네트웍에 참여할 수 있도록 CSMA/CA(Carrier Sensing Multiple Access/Collision Avoidance) 기술을 사용한다.

802.11b는 802.11 규격을 기반으로 더욱 발전시킨 기술로, 최고 전송속도는 11Mbps이나 실제로는 CSMA/CA 기술의 구현 과정에서 6-7Mbps 정도의 효율을 나타내는 것으로 알려져 있다. 세번째로 등장한 전송 방식인 802.11a는 5GHz 대역의 전파를 사용하는 규격으로, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기술을 사용해 최고 54Mbps까지의 전송속도를 지원한다. 5GHz 대역은 2.4GHz 대역에 비해 다른 통신기기(무선 전화기, 블루투스(Bluetooth 기기 등)와의 간섭이 적고, 더 넓은 전파 대역을 사용할 수 있다는 장점이 있지만 신호의 특성상 장애물이나 도심 건물 등 주변 환경의 영향을 쉽게 받고, 2.4GHz 대역에서 54Mbps 속도를 지원하는 802.11g 규격이 등장하면서 현재는 널리 쓰이지 않고 있다.

마지막으로 등장한 802.11g는 802.11a 규격과 동일한 전송 방식과 전송 속도를 제공하는 규격으로, 단지 2.4GHz 대역 전파를 사용한다는 점만 다르다. 802.11g는 현재 널리 사용되는 802.11b로의 하위 호환성을 기본적으로 지원한다. 따라서, 사용하는 주파수 대역은 우리나라의 경우 2401MHz - 2483MHz이고, 전 대역은 총 113개로 나뉘어 채널 할당이 이루어진다. 총 13 개의 채널의 중심 주파수는 2412MHz를 시작으로 5MHz 간격을 두고 구분된다. 하나의 채널은 대약 22MHz의 대역폭을 차지하기 때문에 중심주파수의 간격이 충분히 떨어져 있지 않은 채널 사이 간섭이 발생할 수 있다.

도 1은 무선 랜 네트워크 각 노드의 전송 반경을 도시한다.

무선 랜 네트워크에서는 유선 랜에서는 일어나지 않는 문제가 발생하는 경우가 있다. 그것은 무선 랜 노드들의 전송 반경 때문인데, 제한된 전송 반경 때문에 도 3의 A 노드와 C 노드는 서로의 신호를 읽지 못한다. 만일 노드 A와 노드 C가 동 시에 노드 B에게 어떤 데이터를 전송하고자 한다면, 노드 A와 노드 C로부터의 전송 프레임간에는 충돌이 발생할 가능성이 높다.

도 2는 RTS/CTS 프레임이 사용되는 무선 랜 네트워크를 나타낸다.

IEEE 802.11 MAC 프레임은 도 1에서와 같은 문제를 해결하기 위해 두 개의 부가 프레임을 추가하였다. 이 두 프레임은 RTS(Request To Send) 프레임과 CTS(Clear To Send) 프레임으로, 소스 노드가 RTS를 전송하면, 목적지 노드가 CTS로 응답하는 구조를 취한다. 이때, RTS는 데이터 프레임 전송 전에 전송된다. RTS와 CTS 프레임을 수신한 노드들은 RTS/CTS 프레임 내에 포함된 특정 시간 동안 자신의 전송을 보류한다.

도 2에서 보는 바와 같이 소스 노드가 A이고 목적지 노드가 B인 경우, A 노드로부터 RTS 프레임을 수신한 B 노드는 그에 대한 응답으로 CTS 프레임을 A 노드로 전송하는데, 이 때 B 노드가 전송하는 CTS 프레임은 C 노드도 수신 가능하다. B 노드의 전송 반경 내에 C 노드가 위치하고 있기 때문이다. C 노드는 B 노드가 전송하는 CTS 프레임에 포함된 시간 동안 자신의 전송을 보류하게 된다. 결국 A 노드의 전송 반경은 A 노드의 RTS 프레임 전송 이후 특정 시간 동안 다른 노드들의 전송이 배제되고, B 노드의 전송 반경은 B 노드의 CTS 프레임 전송 이후 다른 노드들의 전송이 배제되는 결과를 얻을 수 있다.

한편, RTS/CTS 프레임은 많은 대역폭이 요구되지 않는다거나, 단말들이 좁은 지역에 몰려 있어 상호 신호의 송수신이 모두 가능한 경우, 또는 많은 채널이 집중 되지 않은 경우에는 사용되지 않을 수도 있다.

도 3은 IEEE 802.11 무선 랜 네트워크의 가상 캐리어 센싱 방법을 도식적으로 보여주고 있다.

가상 캐리어 센싱 기법은 채널에 대한 예약 정보를 알리는 방법으로, 실제 데이터를 전송하기 전에 RTS와 CTS를 교환하여 채널의 예약을 알리거나 전송되는 프레임 내의 Duration/ID 필드를 사용하여 예약 상태를 알리는 방법이 사용된다.

도 3에서 제시하는 방법은 프레임 내의 Duration/ID 필드를 사용하여 예약 상태를 알리는 방법으로, Duration/ID 필드를 통해 매체가 특정 시간 구간까지 예약되어 있음을 다른 단말들에게 통보할 수 있다. 도 2와 같이 802.11 무선 랜의 송신 단말은 송신 데이터 프레임 내에 수신 단말이 전송할 ACK 프레임을 성공적으로 전송할 수 있는 시간 정보를 포함하고 있다. 이 시간 정보는 송수신 단말을 제외한 다른 단말의 데이터 프레임 전송을 보류토록 하여 ACK 프레임의 전송 성공을 보장한다.

하지만, 도 2에서와 같이 어떤 이유로 다른 단말들이 데이터 프레임을 제대로 이해하지 못하고 자신의 데이터를 전송한다면 ACK 프레임의 전송 성공은 보장되지 못한다.

특히 802.11g와 802.11b를 사용하는 단말들이 혼재되어 있는 무선 랜 네트워크 환경에서, OFDM 변조(Modulation) 방법을 사용하는 802.11g를 기반으로 하는 데이터 프레임을 802.11b 단말이 복조(Demodulate)하는 것은 불가능하므로 전송 충돌 이 발생할 가능성이 다분하다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해, 802.11b 단말과 802.11g 단말이 혼재된 네트워크 상황에서 CTS 프레임을 전송함에 있어, AP의 전송 반경 내에 위치하는 단말의 상태에 따라 CTS 프레임의 전송 속도를 가변적으로 조절하는 무선 랜 네트워크 및 무선 랜 네트워크의 프레임 전송 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 무선 랜 네트워크의 프레임 전송 방법은, 액세스 포인트(Access Point)가 전송 반경 내에 위치하는 모든 단말에 대해 각 단말별 모드 정보 및 전송 가능 속도에 관한 정보를 수집하는 단계; 상기 액세스 포인트는 적어도 하나의 단말을 목적지로 하는 데이터 프레임을 전송하기 전, 상기 수집된 단말 모드별 단말의 존재 여부에 따라 CTS(Clear To Send) 프레임의 전송 여부를 결정하는 단계; 및 상기 액세스 포인트는 상기 수집된 각 단말의 전송 가능 속도에 따라 상기 CTS 프레임의 전송 속도를 조절하고, 상기 CTS 프레임을 전송하는 단계를 포함한다.

상기 각 단말별 모드 정보는, IEEE 802.11b 버전 또는 IEEE 802.11g 버전 중 어느 하나이다.

상기 CTS 프레임의 전송 여부를 결정하는 단계는, 상기 액세스 포인트 반경 내에 적어도 하나의 802.11b 단말과 적어도 하나의 802.11g 단말이 혼재하는 경우, CTS 프레임을 전송하는 것으로 결정하고, 그에 따른 상기 CTS 프레임 전송 단계는, 상기 적어도 하나의 802.11b 단말들의 전송 가능 속도를 비교하고, 가장 낮은 전송 가능 속도와 동일한 전송 속도로 상기 CTS 프레임을 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 액세스 포인트 반경 내에 802.11b 단말들만 존재하거나 802.11g 단말들만 존재하는 경우, CTS 프레임을 전송하지 않는 것으로 결정한다.

상기 CTS 프레임 전송 단계는, CTS 프레임의 전송 속도가 5.5Mbps 또는 11Mbps인 경우 상기 CTS 프레임을 CCK(Complementary Code Keying)로 변조(modulation)하고, CTS 프레임의 전송 속도가 1Mbps 또는 2Mbps인 경우에는 상기 CTS 프레임을 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 또는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)로 변조하여 전송한다.

상기 무선 랜 네트워크의 프레임 전송 방법은, 상기 액세스 포인트가 각 단말의 모드에 따라 CCK 또는 OFDM 변조된 데이터 프레임을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 무선 랜 네트워크의 프레임 전송 방법은 또한, 상기 데이터 프레임의 목적지인 적어도 하나의 수신 단말이 상기 데이터 프레임을 수신하고, 상기 데이터 프레임에 대한 ACK 프레임을 상기 액세스 포인트로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 무선 랜 네트워크의 프레임 전송 방법은 상기 데이터 프레임의 목적지가 아닌 적어도 하나의 단말이, 상기 액세스 포인트로부터 상기 CTS 프레임 을 수신하고, 상기 CTS 프레임의 듀레이션 필드에 포함된 전송 보류 시간만큼 자신의 데이터 전송을 보류하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 액세스 포인트의 프레임 전송 방법은, 액세스 포인트의 전송 반경 내에 위치하는 모든 단말에 대해 각 단말별로 802.11b 또는 802.11g 단말인지에 관한 정보 및 전송 가능 속도에 관한 정보를 수집하는 단계와 상기 수집 결과, 상기 전송 반경 내에 적어도 하나의 802.11b 단말과 적어도 하나의 802.11g 단말이 혼재하는 경우, 데이터 프레임의 전송 전, 상기 적어도 하나의 802.11b 단말들의 전송 가능 속도를 비교하고, 가장 낮은 전송 가능 속도와 동일한 전송 속도로 CTS 프레임을 전송하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 무선 랜 네트워크는, 전송 반경 내에 위치하는 모든 단말에 대해 각 단말별 모드 정보 및 전송 가능 속도에 관한 정보를 수집하고, 적어도 하나의 단말을 목적지로 하는 데이터 프레임을 전송하기 전, 상기 수집된 단말 모드별 단말의 존재 여부에 따라 CTS 프레임의 전송 여부를 결정하고, 상기 수집된 각 단말의 전송 가능 속도에 따라 상기 CTS 프레임의 전송 속도를 조절하여, 상기 CTS(Clear To Send) 프레임을 전송하는 액세스 포인트와 상기 CTS 프레임을 수신하고, 상기 CTS 프레임의 듀레이션 필드에 포함된 전송 보류 시간만큼 자신의 데이터 전송을 보류하는 적어도 하나의 단말을 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 액세스 포인트는, IEEE 802.11b 버전과 802.11b 버전의 모두 지원하고, 전송 반경 내에 위치하는 모든 단말에 대한 정보를 저장하는 단말정보 저장부; 상기 저장된 각 단말의 모드를 파악하여, 상기 전송 반경 내에 적어도 하나의 802.11b 단말과 적어도 하나의 802.11g 단말이 혼재하는 경우, 데이터 프레임의 전송 전, 상기 적어도 하나의 802.11b 단말들의 전송 가능 속도를 비교하고, 가장 낮은 전송 가능 속도와 동일한 속도로 CTS 프레임의 전송 속도를 결정하여 출력하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 입력되는 CTS 프레임의 전송 속도 정보에 따라 CTS 프레임을 생성하는 프레임 생성부를 포함한다.

상기 프레임 생성부는, CTS 프레임의 전송 속도가 5.5Mbps 또는 11Mbps인 경우 상기 CTS 프레임을 CCK(Complementary Code Keying)로 변조(modulation)하고, CTS 프레임의 전송 속도가 1Mbps 또는 2Mbps인 경우에는 상기 CTS 프레임을 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 또는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)로 변조한다.

상기 단말에 대한 정보는 각 단말의 MAC 주소, 단말의 모드, 지원 가능 전송 속도에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함한다.

상기 액세스 포인트는, 상기 프레임 생성부로부터 입력되는 CTS 프레임 또는 데이터 프레임을 적어도 하나의 단말로 전송하는 프레임 송신부를 더 포함할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 살펴보면서 구체적으로 설 명하기로 한다.

도 4는 본 발명이 적용되는 무선 랜 네트워크의 구성을 나타낸다.

본 발명에 따른 무선 랜 네트워크는 네트워크로의 접속을 원하는 적어도 하나의 단말(200-1, 200-2, 200-3), 이를 중계하는 액세스 포인트(200)를 포함하여 구성된다. 다수의 액세스 포인트들은 백본 네트워크로 연결되어 있다. 단말(200)은 배터리에 의해 동작하는 노트북이나 PDA인 경우가 많으나, 반드시 휴대 가능한 기기에 한정되는 것은 아니다.

액세스 포인트(200)는 네트워크간의 브리징 기능을 수행한다. 802.11 네트워크의 프레임은 다른 네트워크로 전달되는 과정에서 다른 형태의 프레임으로 변환되어야 하기 때문이다. 또한, 백본 네트워크는 액세스 포인트의 목적지에 프레임을 전달하는 역할을 하며, 이더넷 망이 그 대표적인 예이다. 무선 랜 접속을 위한 무선 랜 모듈을 탑재한 단말(200)은 액세스 포인트(100)를 통해 데이터 서비스를 제공받게 되는데, 하나의 액세스 포인트는 제한된 영역만 커버한다.

무선 랜 표준 IEEE 802.11은 매체 접근 방식으로 DCF(Distributed Coordination Function)를 사용한다. DCF는 CSMA/CA 프로토콜과 랜덤 백 오프를 이용하여 단말간 매체를 공유한다. 캐리어 감지 방법으로 PHY에서 제공하는 기법과 NAV(Network Allocation Vector)를 이용하는 가상 기법이 사용되며, 매체 접근에 우선 순위를 설정하기 위해 IFS(Interframe Space)를 사용한다.

IEEE 802.11b는 IEEE 802.11의 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) 방식 을 수용하면서 추가적인 물리적 계층에서의 개선을 통해 전송 속도를 크게 높였다. IEEE 802.11b에서는 1Mbps, 2Mbps, 5.5Mbps, 11Mbps의 전송 속도를 낼 수 있는데, 이중 1Mbps와 2Mbps는 IEEE 802.11 DSSS 방식 그대로이다. DSSS 방식에서는 칩핑 코드(Chipping Code)를 사용해 데이터를 대역 확산시키는데 1Mbps와 2Mbps급 전송의 경우에는 11bit의 바커 시퀀스(Barker Sequence)를 사용한다. 이 11bit의 칩핑 코드는 전송을 위해 변조하여 무선 파형으로 변환되는데 이를 심볼이라 한다. 이 때, 변조 방식에 따라 하나의 심볼에 한 개 또는 두 개의 비트(bit)를 표현할 수 있다. 1Mbps급에서는 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 변조 방식을 사용하고, 2Mbps급에서는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조 방식을 사용한다. 심볼의 전송 속도는 칩핑 코드의 길이에 따라 제한되는데 IEEE 802.11의 경우, 11Mbps의 칩핑 속도를 가져 초당 백만 개의 심볼을 전송할 수 있다.

IEEE 802.11b에서 추가된 5.5Mbps 및 11Mbps급 전송의 경우에는 칩핑 코드 할당을 위해 CCK(Complementary Code Keying)를 사용하는데, CCK는 64개의 8bit 코드 워드(Code Word)들 가운데서 신호에 맞는 코드 워드를 사용해 심볼의 표현을 다양화한 것이다. CCK는 8bit의 칩핑 코드를 사용하기 때문에 심볼 전송 속도를 올릴 수 있는 장점도 있다. 5.5Mbps급 전송에서는 2bit를 코드 워드 색인으로 사용하고, 11Mbps급 전송에서는 6bit를 코드 워드 색인으로 사용한다.

IEEE 802.11g는, IEEE 802.11b와 같은 2.4GHz대의 주파수 대역에서 IEEE 802.11a와 같은 54Mbps까지 전송속도를 낼 수 있다. IEEE 802.11g는 IEEE 802.11b와 호환되도록 바커 시퀀스와 CCK에 의한 DSSS 물리적 계층을 지원하고 고속 전송 을 위해 OFDM의 물리적 계층 또한 지원한다. 여기서, CCK와 OFDM은 상호 통신이 되지 않기 때문에 동일 채널에서 CCK와 OFDM을 동시에 사용하기에는 어려움이 있다. IEEE 802.11g에서는 CCK 또는 OFDM 단독 전송 방식을 기본 사양으로 채택하고, CCK 방식과의 연동을 위해 CCK형 헤더에 OFDM형 페이로드를 전송하는 방식과 PBCC(Packet Binary Convolutional Coding) 방식을 선택 사양으로 제시하고 있기는 하지만, 이러한 방식들의 경우에는 고속 전송에서 OFDM 헤더보다 훨씬 긴 CCK 헤더를 사용해 품질의 저하를 야기할 수 있다.

이에 대한 해결책으로, 하나의 액세스 포인트를 중심으로 하여 CCK 또는 OFDM 방식의 단말들을 위해 IEEE 802.11에서는 RTS/CTS 방식을 선택적으로 채택할 수 있도록 하고 있다. RTS/CTS 방식에 따르면 모든 단말들은 액세스 포인트에 데이터를 전송하기 전에 보내도 좋은지(Request To Send)를 물어보고 액세스 포인트로부터 보내도 좋다(Clear To Send)는 허락을 받아야 한다.

도 5는 본 발명에 따른 CTS 전송을 이용한 전송 제어 방법을 개념적으로 나타내고 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 802.11g는 802.11b와는 달리 OFDM 변조 방법을 사용함으로써, 802.11b의 1Mbps, 2Mbps, 5.5Mbps 외에 6Mbps, 9Mbps, 12Mbps, 18Mbps, 24Mbps, 36Mbps, 48Mbps, 54Mbps의 전송 속도를 지원한다. 하지만, 802.11b 단말과 802.11g 단말이 혼용된 상태에서 본 발명에 따른 802.11b 단말은 OFDM에 대한 복조(demodulation)가 불가능하므로, 가상 캐리어 센싱이 불가능하다.

이를 해결하기 위한 방법으로, 802.11b와 802.11g 단말이 혼재된 무선 랜 네트워크 환경에서 액세스 포인트가 각 단말로 802.11b 방식의 모듈레이션을 적용한 CTS 프레임을 전송하는 방법이 사용된다.

도 5를 살펴보면, 본 발명이 적용되는 CTS 프레임은 데이터 프레임을 송신하는 측에서 RTS 프레임을 전송하고 수신 측에서 이에 대한 응답으로 CTS 프레임을 전송하는 방법과는 다르게, 데이터 프레임 송신 측에서 CTS 프레임을 전송한다. 그에 따라 수신 측에서 CTS 프레임을 송신 측으로 전송해야 하는 경우도 발생하지 않는다. 이렇듯 RTS 프레임 없이 CTS 프레임만을 사용하는 경우 CTS 프레임과 RTS 프레임을 교환함으로써 발생할 수 있는 불필요한 오버헤드를 절반 정도 감소시킴과 동시에 데이터 충돌도 피할 수 있는 결과를 기대할 수 있다.

여기서, CTS 프레임에는 목적지 단말이 아닌 다른 단말로부터의 데이터 전송으로 인한 데이터 충돌을 막기 위한 전송 보류 시간에 관한 정보를 포함하는 듀레이션(Duration) 필드가 포함되어 있다. 액세스 포인트로부터 CTS 프레임을 수신한 단말들은 듀레이션 필드에 포함된 전송 보류 시간만큼 자신의 데이터 전송을 보류하게 된다. 도 5를 살펴보면, 액세스 포인트의 CTS 프레임 전송 시점부터 "duration"으로 표시된 시간만큼 목적지 단말이 아닌 다른 단말들의 데이터 전송이 보류되고 있음을 확인할 수 있다.

CTS 프레임의 전송에 있어, 액세스 포인트는 CCK로 변조된 5.5Mbps 또는 11Mbps로 CTS를 전송하거나 또는 BPSK, QPSK로 변조된 1Mbps 또는 2Mbps로 CTS 프레임을 전송한다. 수신 단말이 802.11g 모드인 경우, 액세스 포인트가 802.11b 형 식의 CTS 프레임 이후 전송하는 데이터 프레임은 802.11g의 OFDM을 통해 전송하게 된다. 즉, 802.11g 수신 단말에 전송되는 CTS 프레임은 802.11b 형식이지만, 데이터 프레임은 802.11g 형식을 취하게 된다.

이하에서는, 본 발명에 따라 액세스 포인트가 자신의 반경 내에 위치하는 단말의 위치와 전송 규격에 따라 전송 속도를 능동적으로 변경하여 사용하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.

일반적으로 무선 랜 업체에서는 오버헤드를 줄이기 위해 802.11g가 지원하는 전송 속도 중 가장 빠른 11Mbps를 사용한다. 11Mbps를 사용하면, 1Mbps, 2Mbps, 5.5Mbps를 사용하는 경우에 비해 대역폭 사용 효율이 높은 장점이 있으나, 단말까지의 도달거리가 짧아지는 단점이 있다. 이는, 전송 속도가 높을수록 장거리에 위치하는 단말의 이해도가 떨어지기 때문이다. 따라서, 11Mbps의 전송 속도를 사용하는 경우 장거리에 위치하는 단말은 11Mbps의 CTS 프레임을 제대로 이해하지 못하여 가상 캐리어 센싱에 실패하고, 결국 ACK 프레임의 성공적인 전송을 보장할 수 없게 된다.

살펴본 바와 같이, 전송 속도를 높이면 안정성은 떨어지되 대역폭 사용효율이 높아지고, 전송 속도를 줄이면 안정성은 확보되나 대역폭 사용효율은 낮아지는 장단점이 있다. 본 발명에서는 대역폭 사용효율과 안정성 두 가지를 모두 확보하기 위해 액세스 포인트가 보유하는 단말의 상태에 따라 전송 속도를 조절하는 방법을 사용한다. 즉, 본 발명에 따르면 액세스 포인트를 중심으로 장거리에 위치하는 802.11b 단말이 있는 경우에는 액세스 포인트가 CTS 전송 속도를 낮추고, 근거리에 802.11b 단말이 있는 경우에는 CTS 전송 속도를 높이게 된다. 액세스 포인트는 이를 위해 아래의 표 1과 같은 형태로 각 단말별 성공 가능한 최적의 전송 속도에 관한 정보를 관리한다.

	MAC 주소	모드	성공 가능 전송 속도
1	…	802.11b	11Mbps
2	…	802.11g	48Mbps
3	…	802.11b	5.5Mbps
…	…	…	…

상기 표 1을 살펴보면, 액세스 포인트는 자신의 전송 반경 내에 위치하는 모든 단말에 대한 정보를 관리하고 있음을 알 수 있는데, 본 발명에서 중요한 정보는 모드 정보와 성공 가능 전송 속도에 관한 정보이다. 액세스 포인트는 접속된 단말들 중 802.11b 단말이 존재하는 경우, 802.11b 단말들의 성공 가능 전송 속도 중 가장 낮은 전송 속도를 취하여 전송 반경 내의 모든 단말들에게 CTS 프레임을 전송한다.

도 6은 본 발명에 따른 액세스 포인트의 블록 구성의 바람직한 일 실시예를 보여준다.

본 발명에 따른 액세스 포인트는 프레임 송수신부(110), 프레임 생성부(130), 제어부(120) 및 단말정보 저장부(140)를 포함한다.

프레임 송수신부(110)는 액세스 포인트 반경 내의 단말들로부터 전송되는 프레임을 수신하여 제어부(120)로 출력하고, 프레임 생성부(130)로부터 입력되는 CTS 프레임 또는 데이터 프레임을 단말로 전송하는 역할을 담당한다.

프레임 생성부(130)는 제어부(120)로부터 입력되는 CTS 프레임의 전송 속도 정보에 따라 CCK 변조를 이용한 CTS 프레임을 생성한다. 즉, 5.5Mbps 또는 11Mbps의 전송 속도인 경우에는 CCK로 변조되는 CTS 프레임을 생성하고, 1Mbps 또는 2Mbps의 전송 속도인 경우에는 BPSK, QPSK로 변조되는 CTS 프레임을 생성한다. 프레임 생성부(130)는 또한 수신 단말이 802.11b 단말인지 802.11g 단말인지에 따라 해당 모드별 변조 방식을 이용해 데이터 프레임을 생성한다. 프레임 생성부(130)는 생성한 CTS 프레임과 데이터 프레임을 프레임 송수신부(110)로 출력한다.

단말정보 저장부(140)는 액세스 포인트 반경 내에 위치하는 모든 단말에 대한 정보를 저장한다. 단말에 대한 정보는 각 단말의 MAC 주소, 단말의 모드, 지원 가능 전송 속도 등에 관한 정보를 포함한다. 단말정보 저장부(140)의 바람직한 형태로 앞서 살펴본 표 1을 들 수 있을 것이다.

제어부(120)는 단말 정보 저장부(140)로부터 각 단말의 모드를 파악하여 802.11b 단말이 있는지 파악하고, 802.11b 단말이 있는 경우에는 802.11b 단말의 전송 가능 속도를 비교하여 그 중 가장 느린 속도의 전송 속도를 선택한다. 선택된 전송 속도는 프레임 생성부(130)로 제공되어 해당 속도의 CTS 프레임이 생성된다. 제어부(120)는 또한 각 단말의 모드에 관한 정보를 프레임 생성부(130)로 제공하여, 프레임 생성부(130)로 하여금 각 모드에 적합한 변조 방법을 이용해 데이터 프레임을 생성하도록 제어한다.

도 7은 본 발명에 따른 액세스 포인트 동작 흐름의 바람직한 일 실시예을 나타낸다.

액세스 포인트는 반경 내의 단말 및 단말의 지원 가능 모드를 파악한다(S701). 여기서, 지원 가능 모드란 단말이 지원하는 802.11b 또는 802.11g의 IEEE 규격을 의미한다. 액세스 포인트 반경 내에 위치하는 것으로 파악된 모든 단말 중 802.11b 단말이 있는지 검토하고(S702), 802.11b 단말이 하나도 없는 경우에는 CTS 프레임은 전송하지 않고, 데이터 프레임만 전송한다(S704). 이 때 전송되는 데이터 프레임은 모두 802.11g 단말로 전송되므로 OFDM으로 변조된 데이터 프레임의 형태를 띤다.

파악된 단말 리스트에 802.11b 단말이 있는 경우에는(S702의 Yes), 모든 단말이 802.11b 단말인지 파악하고(S703), 모든 단말이 802.11b 단말인 경우(S703의 Yes)에는 CTS 프레임을 전송하지 않고 데이터 프레임만 단말로 전송한다(S705). 802.11b 단말과 802.11g 단말이 혼재된 경우(S703의 No)에는 802.11b 단말 중 가장 낮은 전송 속도에 따라 CTS 프레임을 전송한다(S706). CTS 프레임의 전송이 완료되면 각 단말의 모드에 맞게 변조된 데이터 프레임을 각 단말로 전송한다(S707).

본 명세서에서는 무선 랜 규격 중 가장 많이 사용되는 802.11b 와 802.11g를 중심으로 하여 설명하였으나, 본 발명의 범위가 802.11b 또는 802.11g 단말들만 혼재된 상황으로 한정하는 것은 아니며 CTS 또는 CTS와 기능적으로 상관되는 형태라면 802.11의 다른 버전들 간에도 적용될 수 있다 할 것이다.

본 발명은, 802.11b와 802.11g 단말이 혼재된 네트워크 상황에서 CTS 프레임의 전송 속도를 가변적으로 조절함으로써 대역폭 사용 효율 향상과 안정성을 동시에 확보하는 이점이 있다.

Claims

액세스 포인트(Access Point)가 전송 반경 내에 위치하는 모든 단말에 대해 각 단말별 모드 정보 및 전송 가능 속도에 관한 정보를 수집하는 단계;

상기 액세스 포인트는 적어도 하나의 단말을 목적지로 하는 데이터 프레임을 전송하기 전, 상기 수집된 단말 모드별 단말의 존재 여부에 따라 CTS(Clear To Send) 프레임의 전송 여부를 결정하는 단계; 및

상기 액세스 포인트는 상기 수집된 각 단말의 전송 가능 속도에 따라 상기 CTS 프레임의 전송 속도를 조절하고, 상기 CTS 프레임을 전송하는 단계를 포함하는 무선 랜 네트워크의 프레임 전송 방법.
제 1항에 있어서,

상기 각 단말별 모드 정보는,

IEEE 802.11b 버전 또는 IEEE 802.11g 버전 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 무선 랜 네트워크의 프레임 전송 방법.
제 1항에 있어서,

상기 CTS 프레임의 전송 여부를 결정하는 단계는,

상기 액세스 포인트 반경 내에 적어도 하나의 802.11b 단말과 적어도 하나의 802.11g 단말이 혼재하는 경우, CTS 프레임을 전송하는 것으로 결정하는 무선 랜 네트워크의 프레임 전송 방법.
제 3항에 있어서,

상기 CTS 프레임 전송 단계는,

상기 적어도 하나의 802.11b 단말들의 전송 가능 속도를 비교하고, 가장 낮은 전송 가능 속도와 동일한 전송 속도로 상기 CTS 프레임을 전송하는 무선 랜 네트워크의 프레임 전송 방법.
제 1항에 있어서,

상기 CTS 프레임의 전송 여부를 결정하는 단계는,

상기 액세스 포인트 반경 내에 802.11b 단말들만 존재하거나 802.11g 단말들만 존재하는 경우, CTS 프레임을 전송하지 않는 것으로 결정하는 무선 랜 네트워크의 프레임 전송 방법.
제 1항에 있어서,

상기 CTS 프레임 전송 단계는,

CTS 프레임의 전송 속도가 5.5Mbps 또는 11Mbps인 경우 상기 CTS 프레임을 CCK(Complementary Code Keying)로 변조(modulation)하고, CTS 프레임의 전송 속도가 1Mbps 또는 2Mbps인 경우에는 상기 CTS 프레임을 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 또는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)로 변조하여 전송하는 무선 랜 네트워크의 프레임 전송 방법.
제 1항에 있어서,

상기 액세스 포인트는 각 단말의 모드에 따라 CCK 또는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 변조된 데이터 프레임을 전송하는 단계를 더 포함하는 무선 랜 네트워크의 프레임 전송 방법.
제 7항에 있어서,

상기 데이터 프레임의 목적지인 적어도 하나의 수신 단말이 상기 데이터 프레임을 수신하고, 상기 데이터 프레임에 대한 ACK 프레임을 상기 액세스 포인트로 전송하는 단계를 더 포함하는 무선 랜 네트워크의 프레임 전송 방법.
제 1항에 있어서,

상기 데이터 프레임의 목적지가 아닌 적어도 하나의 단말은, 상기 액세스 포인트로부터 상기 CTS 프레임을 수신하고, 상기 CTS 프레임의 듀레이션 필드에 포함된 전송 보류 시간만큼 자신의 데이터 전송을 보류하는 단계를 더 포함하는 무선 랜 네트워크의 프레임 전송 방법.
무선 랜 액세스 포인트가 적어도 하나의 단말로 프레임을 전송하는 방법에 있어서,

액세스 포인트의 전송 반경 내에 위치하는 모든 단말에 대해 각 단말별로 802.11b 또는 802.11g 단말인지에 관한 정보 및 전송 가능 속도에 관한 정보를 수집하는 단계; 와

상기 수집 결과, 상기 전송 반경 내에 적어도 하나의 802.11b 단말과 적어도 하나의 802.11g 단말이 혼재하는 경우, 데이터 프레임의 전송 전, 상기 적어도 하나의 802.11b 단말들의 전송 가능 속도를 비교하고, 가장 낮은 전송 가능 속도와 동일한 전송 속도로 CTS 프레임을 전송하는 단계를 포함하는 액세스 포인트의 프레임 전송 방법.
제 10항에 있어서,

상기 CTS 프레임 전송 단계는,

상기 전송 반경 내에 802.11b 단말들만 존재하는 경우 CTS 프레임을 전송하지 않고, 상기 액세스 포인트 반경 내에 802.11g 단말들만 존재하는 경우에는 상기 802.11g 단말의 개수, 상기 액세스 포인트로부터의 각 단말의 거리 정보를 이용해 CTS 프레임의 전송 여부를 결정하는 액세스 포인트의 프레임 전송 방법.
전송 반경 내에 위치하는 모든 단말에 대해 각 단말별 모드 정보 및 전송 가능 속도에 관한 정보를 수집하고, 적어도 하나의 단말을 목적지로 하는 데이터 프레임을 전송하기 전, 상기 수집된 단말 모드별 단말의 존재 여부에 따라 CTS 프레임의 전송 여부를 결정하고, 상기 수집된 각 단말의 전송 가능 속도에 따라 상기 CTS 프레임의 전송 속도를 조절하여, 상기 CTS(Clear To Send) 프레임을 전송하는 액세스 포인트; 와

상기 CTS 프레임을 수신하고, 상기 CTS 프레임의 듀레이션 필드에 포함된 전송 보류 시간만큼 자신의 데이터 전송을 보류하는 적어도 하나의 단말을 포함하는 무선 랜 네트워크.
제 12항에 있어서,

상기 각 단말별 모드 정보는,

IEEE 802.11b 버전 또는 IEEE 802.11g 버전 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 무선 랜 네트워크.
제 12항에 있어서,

상기 액세스 포인트는,

상기 전송 반경 내에 적어도 하나의 802.11b 단말과 적어도 하나의 802.11g 단말이 혼재하는 경우, 상기 적어도 하나의 802.11b 단말들의 전송 가능 속도를 비교하고, 가장 낮은 전송 가능 속도와 동일한 전송 속도로 상기 CTS 프레임을 전송하는 무선 랜 네트워크.
제 12항에 있어서,

상기 액세스 포인트는,

상기 전송 반경 내에 802.11b 단말들만 존재하거나 802.11g 단말들만 존재하는 경우, CTS 프레임을 전송하지 않는 무선 랜 네트워크.
제 12항에 있어서,

상기 CTS 프레임은,

CTS 프레임의 전송 속도가 5.5Mbps 또는 11Mbps인 경우 상기 CTS 프레임을 CCK(Complementary Code Keying)로 변조(modulation)하고, CTS 프레임의 전송 속도가 1Mbps 또는 2Mbps인 경우에는 상기 CTS 프레임을 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 또는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)로 변조되는 것을 특징으로 하는 무선 랜 네트워크.
IEEE 802.11b 버전과 802.11b 버전을 모두 지원하는 액세스 포인트에 있어서,

전송 반경 내에 위치하는 모든 단말에 대한 정보를 저장하는 단말정보 저장부;

상기 저장된 각 단말의 모드를 파악하여, 상기 전송 반경 내에 적어도 하나의 802.11b 단말과 적어도 하나의 802.11g 단말이 혼재하는 경우, 데이터 프레임의 전송 전, 상기 적어도 하나의 802.11b 단말들의 전송 가능 속도를 비교하고, 가장 낮은 전송 가능 속도와 동일한 속도로 CTS 프레임의 전송 속도를 결정하여 출력하는 제어부; 및

상기 제어부로부터 입력되는 CTS 프레임의 전송 속도 정보에 따라 CTS 프레임을 생성하는 프레임 생성부를 포함하는 액세스 포인트.
제 17항에 있어서,

상기 프레임 생성부는,

CTS 프레임의 전송 속도가 5.5Mbps 또는 11Mbps인 경우 상기 CTS 프레임을 CCK(Complementary Code Keying)로 변조(modulation)하고, CTS 프레임의 전송 속도가 1Mbps 또는 2Mbps인 경우에는 상기 CTS 프레임을 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 또는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)로 변조하는 액세스 포인트.
제 17항에 있어서,

상기 단말에 대한 정보는 각 단말의 MAC 주소, 단말의 모드, 지원 가능 전송 속도에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 액세스 포인트.
제 17항에 있어서,

상기 프레임 생성부로부터 입력되는 CTS 프레임 또는 데이터 프레임을 적어도 하나의 단말로 전송하는 프레임 송신부를 더 포함하는 액세스 포인트.