KR100933406B1 - 무선 랜의 성능 향상 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 랜의 성능 향상 장치 및 방법에 관한 것으로, 종래 무선 랜 규격 내에는 블루투스의 간섭에 대한 대책이 구체적으로 제시되고 있지 않아 상호 간섭은 큰 문제로 대두되고 있다. 또한, 블루투스 장치가 널리 보급되어 무선 랜 장치와 혼용되어 사용되면 두 장치 모두에 성능 저하가 필연적으로 나타나는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 감안한 본 발명은 안테나를 통해 블루투스 신호를 수신하면 대역 점유 횟수를 하나씩 더하고 총 측정 횟수로 나누어 대역 점유율을 계산하는 블루투스 대역 점유율 측정기; 물리 계층에서 송수신되는 패킷 길이와 전송 속도를 출력하는 매체 접근 제어기; 및 상기 블루투스 대역 점유율 측정기에 의해 계산된 대역 점유율과 상기 매체 접근 제어기로부터 입력받은 패킷 길이와 전송 속도를 조합해서 롬 테이블에서 최적의 단편화 길이를 검색하여 상기 매체 접근 제어기에 출력하는 단편화 계산기로 구성되어 무선 랜의 단편화 길이를 조정함으로써 블루투스 장치와의 충돌을 최소화하여 블루투스와 공존 시에 무선 랜의 성능 저하를 최소화하는 효과가 있다.

Description

무선 랜의 성능 향상 장치 및 방법{PERFORMANCE IMPROVING APPARATUS AND METHOD FOR WIRELESS LAN}

도 1은 블루투스에 의한 무선 랜 장치의 성능 저하를 보인 예시도.

도 2는 무선 랜 장치에 의한 블루투스 장치의 성능 저하를 보인 예시도.

도 3은 블루투스와 무선 랜의 주파수 축과 시간 축에서의 대역폭과 프레임을 보인 예시도.

도 4는 패킷의 길이가 1500 바이트인 경우 전송 속도에 따른 무선 랜의 패킷 전송 시간을 보인 예시도.

도 5는 패킷의 길이가 2000 바이트인 경우 전송 속도에 따른 무선 랜의 패킷 전송 시간을 보인 예시도.

도 6은 패킷의 길이가 1500 바이트이고 전송 속도가 5.5Mbps인 경우 대역 사용율에 따른 패킷 전송 시간을 보인 예시도.

도 7은 본 발명에 따른 무선 랜의 성능 향상 장치의 구성을 보인 블록도.

도 8은 본 발명에 따른 무선 랜의 성능 향상 방법의 동작 흐름도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10 : 블루투스 대역 점유율 측정기 20 : 단편화 계산기

30 : 매체 접근 제어기

본 발명은 2.4㎓ 대역을 사용하는 무선 랜 장치의 성능 향상에 관한 것으로, 특히 같은 2.4㎓ 대역을 사용하는 블루투스 장치와의 충돌에 의한 성능 저하를 최소화하기 위해 무선 랜 장치의 단편화 길이를 조절해서 최적의 성능을 얻을 수 있게 한 무선 랜의 성능 향상 장치 및 방법에 관한 것이다.

2.4㎓ 대역의 무선 랜 규격인 802.11b를 만족하는 장치가 널리 사용되면서, 같은 대역을 사용하는 블루투스 장치와의 상호 간섭이 문제로 떠오르게 되었다.

일반적으로 무선 랜 장치는 2.4㎓ 대역 중 정해진 채널에 따라 20㎒ 대역을 사용해 근거리 통신망을 구축하여 데이터 송수신을 한다. 블루투스 장치는 2.4㎓ 대역 중 1㎒ 대역의 크기를 홉핑 방식으로 근거리 무선 접속을 하여 데이터 송수신을 한다.

상기 두 장치가 근접한 위치에서 동시에 동작할 경우 상대방 스펙트럼을 침범하게 된다. 즉, 무선 랜 장치가 사용하는 일정 대역폭을 블루투스 장치가 홉핑 시퀀스에 따라 사용하게 되는 것이다. 이러한 경우 무선 랜 장치의 송수신 성능이 크게 저하되는 것을 알 수 있다.

도 1은 블루투스에 의한 무선 랜 장치의 성능 저하를 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 수신 신호 전력이 -30㏈m일 경우 1Mbps 내의 성능 저하를 보이지만, 수신 신호 전력이 -80㏈m인 경우 4Mbps의 성능 저하를 보인다. 따라서, 근접한 블루투스 장치에 의해 실질적인 통신이 불가능해질 수 있다.

도 2는 무선 랜 장치에 의한 블루투스 장치의 성능 저하를 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 거리에 따라 최대 150kbps의 성능 저하가 일어날 수 있음을 보인다.

위 두 실험 결과를 종합해서 상호 간섭이 일어나지 않는 경우와 비교해 보면 블루투스의 성능 저하에 비해 무선 랜의 성능 저하가 더 크다는 것을 알 수 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 있어서, 무선 랜 규격 내에는 블루투스의 간섭에 대한 대책이 구체적으로 제시되고 있지 않아 상호 간섭은 큰 문제로 대두되고 있다. 또한, 블루투스 장치가 널리 보급되어 무선 랜 장치와 혼용되어 사용되면 두 장치 모두에 성능 저하가 필연적으로 나타나는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 무선 랜 장치의 단편화 길이를 조절하여 블루투스 장치의 간섭으로 인해 생기는 무선 랜 장치의 성능 저하를 줄일 수 있도록 한 무선 랜의 성능 향상 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 안테나를 통해 블루투스 신호를 수신하면 대역 점유 횟수를 하나씩 더하고 총 측정 횟수로 나누어 대역 점유율을 계산하는 블루투스 대역 점유율 측정기; 물리 계층에서 송수신되는 패킷 길이와 전송 속도를 출력하는 매체 접근 제어기; 및 상기 블루투스 대역 점유율 측정기에 의해 계산된 대역 점유율과 상기 매체 접근 제어기로부터 입력받은 패킷 길이와 전송 속도를 조합해서 롬 테이블에서 최적의 단편화 길이를 검색하여 상기 매체 접근 제어기에 출력하는 단편화 계산기를 포함하며, 상기 총 측정 횟수는, 대역 점유율 계산 주기 동안 상기 블루투스 신호가 수신되는지 여부를 판단하는 횟수를 누적한 값인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 블루투스 수신 신호 측정 주기마다 안테나로부터 블루투스 신호가 수신되는지를 판단하여 수신되면 대역 점유 횟수를 하나씩 더하는 단계; 대역 점유율 계산 주기마다 상기 대역 점유 횟수를 총 측정 횟수로 나누어 대역 점유율을 계산하고, 대역 점유 횟수를 0으로 초기화시키는 단계; 상기 계산된 대역 점유율과 매체 접근 제어기에서 출력한 패킷 길이와 전송 속도를 조합하여 주소를 생성하는 단계; 및 상기 주소가 가리키는 단편화 길이를 롬 테이블에서 읽어들여 물리 계층에 전달하고, 상기 전달된 단편화 길이에 대응하는 단편화를 만들어내는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 총 측정 횟수는, 상기 대역 점유율 계산 주기 동안 상기 블루투스 신호가 수신되는지 여부를 판단하는 횟수를 누적한 값인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 무선 랜 장치의 단편화에 관한 것이다. 이를 위해서 같은 제품 내에 장착된 블루투스 모듈을 이용하거나 블루투스 수신기를 무선 랜 장치에 포함시켜야 한다. 블루투스 장치를 통해 근접 거리 내의 블루투스 장치들의 대역 사용률을 측정한다. 측정치를 통해 최적화된 무선 랜 장치의 단편화 길이를 얻을 수 있다. 계산된 단편화 길이를 사용할 경우 최적의 성능을 얻을 수 있다.

본 발명은 블루투스 장치를 이용하여 근접 거리의 블루투스 장치들의 대역 사용률, 즉 2.4㎓ 대역의 사용 빈도를 측정하게 된다. 이 데이터는 무선 랜의 단편 화 길이 결정에 사용된다. 이를 주기적으로 반복하여 무선 랜 장치가 지속적으로 채널 환경에 적응할 수 있도록 해야 한다.

도 3은 블루투스와 무선 랜의 주파수 축과 시간 축에서의 대역폭과 프레임을 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 블루투스의 경우 625㎲ 단위의 시간 축 슬롯을 가지고 있다. 이 슬롯을 마스터와 슬레이브가 할당받아 사용하게 된다. 블루투스의 경우 1㎒의 대역을 사용하며 79개의 대역을 홉핑하게 된다. 무선 랜의 경우 패킷 단위로 동작하며 20㎒의 주파수 대역을 점유한다.

도 3과 같은 환경을 기준으로 전제된 주요 파라미터는 다음과 같다. 블루투스 홉핑 대역은 2402~2481㎒이다. 무선 랜 장치의 대역은 2432~2452㎒이다. 무선 랜 장치의 헤더는 192bit이며, ACK는 112bit이다.

시간 축, 주파수 축 동작을 전제로 실험을 하여 무선 랜의 성능을 측정한다.

도 4는 패킷의 길이가 1500 바이트인 경우 전송 속도에 따른 무선 랜의 패킷 전송 시간을 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 무선 랜의 전송 속도가 가장 높은 경우 단편화 길이가 길어져도 일정한 전송 시간을 나타낸다. 그 외의 경우에는 단편화 길이가 길어짐에 따라 오히려 전송 시간이 길어지는 현상을 볼 수 있다.

전송 속도에 따라 패킷 전송 시간이 최소인 단편화 길이가 있음을 알 수 있다. 이는 패킷 전송 시간을 최소로 할 수 있는 단편화 길이가 존재하며, 이를 무선 랜에 적용할 경우 블루투스에 의한 성능 저하를 최소화할 수 있음을 의미한다. 패킷 전송 시간이 늘어나는 것은 블루투스 장치와의 충돌에 의한 것이므로 패킷 전송 시간이 줄었다는 것은 그만큼 블루투스 장치와의 충돌을 피했다는 뜻이다.

도 5는 패킷의 길이가 2000 바이트인 경우 전송 속도에 따른 무선 랜의 패킷 전송 시간을 보인 예시도로서, 도 4와 도 5를 비교해서 알 수 있는 점은 패킷 전송 시간이 패킷의 길이에 정확히 비례하지 않는다는 것이다. 이는 최적의 단편화 길이는 패킷의 길이를 변수로 하는 함수를 통해 얻을 수 있음을 뜻한다.

도 6은 패킷의 길이가 1500 바이트이고 전송 속도가 5.5Mbps인 경우 대역 사용률에 따른 패킷 전송 시간을 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 블루투스 장치의 대역 사용률이 적을수록 패킷 전송 시간이 작아지는 것을 알 수 있다. 이는 블루투스의 대역 사용 시간이 작을수록 충돌이 덜 일어나는 것을 뜻한다.

위와 같이 무선 랜 장치의 패킷 전송 시간에 영향을 주는 요소를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 전송 속도가 높을수록 패킷 전송 시간이 짧아진다. 즉, 전송 속도에 따른 최적의 단편화 길이가 다르다는 것이다. 둘째, 패킷의 길이에 따라 최적의 단편화 길이가 달라진다. 패킷의 길이가 두 배로 늘어나는 경우 최적의 단편화 길이가 두 배로 되는 것은 아니다. 셋째, 인접한 블루투스 장치의 2.4㎓ 대역 사용률이 작을수록 패킷 전송 시간이 짧아진다. 대역 사용률에 따라 최적의 단편화 길이도 달라진다.

위 세 가지 요소 중에 패킷의 길이와 전송 속도는 매체 접근 제어기에서 알 수 있는 파라미터이다. 블루투스 장치의 대역 사용률은 블루투스 수신기를 통해 주기적으로 측정할 수 있는 파라미터이다. 이 세 가지 파라미터를 조합해서 최적의 단편화 길이를 매체 접근 제어기에 알려주는 것이다.

도 7은 본 발명에 따른 무선 랜의 성능 향상 장치의 구성을 보인 블록도로 서, 이에 도시된 바와 같이 안테나를 통해 블루투스 신호를 수신하면 대역 점유 횟수를 하나씩 더하고 총 측정 횟수로 나누어 대역 점유율을 계산하는 블루투스 대역 점유율 측정기(10)와; 현재 물리 계층에서 송수신되는 패킷 길이와 전송 속도를 출력하는 매체 접근 제어기(30)와; 상기 블루투스 대역 점유율 측정기(10)에 의해 계산된 대역 점유율과 상기 매체 접근 제어기(30)로부터 입력받은 패킷 길이와 전송 속도를 조합해서 롬 테이블에서 최적의 단편화 길이를 검색하여 상기 매체 접근 제어기(30)에 출력하는 단편화 계산기(20)로 구성된다.

블루투스 대역 점유율 측정기(10)는 안테나를 통해 블루투스 신호를 수신하면 대역 점유 횟수를 하나씩 더하고 총 측정 횟수로 나누어 대역 점유율을 계산한다.

매체 접근 제어기(30)는 패킷 길이와 전송 속도를 단편화 계산기(20)에 알린다.

단편화 계산기(20)는 상기 블루투스 대역 점유율 측정기(10)에 의해 계산된 대역 점유율과 상기 매체 접근 제어기(30)로부터 출력되는 패킷 길이와 전송 속도를 조합해서 최적의 단편화 길이를 찾는다.

여기서, 단편화 길이는 실험을 통해 얻은 후에 이를 롬 테이블에 저장시켜서 주기적으로 사용할 수 있게 한다.

단편화 계산기(20)는 세 개의 변수를 가지고 저장된 위치를 찾아 단편화 길이를 얻어내어 이 값을 매체 접근 제어기(30)에 출력하면 매체 접근 제어기(30)는 이 값을 물리 계층에 전달하여 최종적으로 이에 맞는 단편화 길이로 데이터를 송수 신한다.

도 8은 본 발명에 따른 무선 랜의 성능 향상 방법의 동작 흐름도로서, 이에 도시된 바와 같이 블루투스 수신 신호 측정 주기마다 블루투스 안테나로부터 블루투스 신호가 수신되는지를 판단하여 수신되면 대역 점유 횟수를 하나씩 더하는 단계(S12~S15)와; 대역 점유율 계산 주기마다 상기 대역 점유 횟수를 총 측정 횟수로 나누어 대역 점유율을 계산하고 대역 점유 횟수를 0으로 초기화시키는 단계(S16)와; 상기 대역 점유율과 매체 접근 제어기에서 출력하는 패킷 길이와 전송 속도를 조합하여 주소를 생성하는 단계(S17)와; 상기 주소가 가리키는 단편화 길이를 롬 테이블에서 읽어들여 물리 계층에 전달하여 이에 맞는 단편화를 만들어내는 단계(S19, S20)로 이루어진다.

타이머에서 블루투스 수신 신호 측정 주기와 대역 점유율 계산 주기에 따른 이벤트를 발생시킨다(S11).

상기 블루투스 수신 신호 측정 주기에 따른 이벤트가 발생하면 무선 랜 장치는 블루투스 안테나로부터 블루투스 신호가 수신되는지를 판단하여 수신되면 대역 점유 횟수를 하나씩 더한다(S12~S15). 즉, 전체 측정 횟수 중 블루투스 신호가 몇 번 측정되었다면 그 결과가 대역 점유율이 되는 것이다.

대역 점유 횟수는 대역 점유율 계산 주기 동안 계속 누적되다가 대역 점유율 계산 주기에 따른 이벤트가 발생하면 0으로 초기화된다.

이때, 무선 랜 장치는 총 측정 횟수를 대역 점유 횟수로 나누어 대역 점유율을 계산한다(S16).

매체 접근 제어기에서 패킷 길이와 전송 속도를 알려 주면(S18) 무선 랜 장치는 상기 대역 점유율과 조합하여 주소를 발생시켜 최적의 단편화 길이를 롬 테이블에서 검색한다(S17).

여기서, 롬 테이블은 실험을 통해 얻어진 단편화 길이를 패킷 길이, 전송 속도 및 대역 점유율에 따라 인덱스화하여 저장하고 있다.

이에 따라 세 개의 변수를 가지고 롬 테이블에서 저장된 위치를 찾아 단편화 길이를 얻어낸다(S19).

무선 랜 장치는 이 단편화 길이를 물리 계층에 전달하여 최종적으로 이에 맞는 단편화를 만들어낸다(S20).

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 무선 랜의 단편화 길이를 조정함으로써 블루투스 장치와의 충돌을 최소화하여 블루투스와 공존 시에 무선 랜의 성능 저하를 최소화하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 안테나를 통해 블루투스 신호를 수신하면 대역 점유 횟수를 하나씩 더하고 총 측정 횟수로 나누어 대역 점유율을 계산하는 블루투스 대역 점유율 측정기;

   물리 계층에서 송수신되는 패킷 길이와 전송 속도를 출력하는 매체 접근 제어기; 및

   상기 블루투스 대역 점유율 측정기에 의해 계산된 대역 점유율과 상기 매체 접근 제어기로부터 입력받은 패킷 길이와 전송 속도를 조합해서 롬 테이블에서 최적의 단편화 길이를 검색하여 상기 매체 접근 제어기에 출력하는 단편화 계산기를 포함하며,

   상기 총 측정 횟수는,

   대역 점유율 계산 주기 동안 상기 블루투스 신호가 수신되는지 여부를 판단하는 횟수를 누적한 값인 것을 특징으로 하는 무선 랜의 성능 향상 장치.
2. 블루투스 수신 신호 측정 주기마다 안테나로부터 블루투스 신호가 수신되는지를 판단하여 수신되면 대역 점유 횟수를 하나씩 더하는 단계;

   대역 점유율 계산 주기마다 상기 대역 점유 횟수를 총 측정 횟수로 나누어 대역 점유율을 계산하고, 대역 점유 횟수를 0으로 초기화시키는 단계;

   상기 계산된 대역 점유율과 매체 접근 제어기에서 출력한 패킷 길이와 전송 속도를 조합하여 주소를 생성하는 단계; 및

   상기 주소가 가리키는 단편화 길이를 롬 테이블에서 읽어들여 물리 계층에 전달하고, 상기 전달된 단편화 길이에 대응하는 단편화를 만들어내는 단계를 포함하여 이루어지며,

   상기 총 측정 횟수는,

   상기 대역 점유율 계산 주기 동안 상기 블루투스 신호가 수신되는지 여부를 판단하는 횟수를 누적한 값인 것을 특징으로 하는 무선랜의 성능 향상 방법.

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