KR100983049B1 - Traffic-aware decentralized ap selection for multi-rate in wlans - Google Patents

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KR100983049B1
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김종권
장재욱
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서울대학교산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A dispersed AP(Access Point) selection method through the traffic recognition in radio environment using multiple transmission rate based on a beacon frame is provided to broadcast a beacon frame, thereby selecting AP which can be expected the highest treatment amount among a plurality of APs neighboring to a client. CONSTITUTION: An AP measures a retry field value of incoming packet transmitted from each client within a BBS(Basic Service Set)(S410). The AP measures a goodput during constant time. The AP uses the retry field value and the goodput to calculate throughput/client per client, and idle probability(S420). The AP transmits a frame including the retryratio, the treatment amount per client, and a frame including the idle probability to at least one client within a BBS(S430).

Description

다중전송 속도를 사용하는 무선환경에서의 트래픽 인식을 통한 분산된 AP 선택 방법{Traffic-aware Decentralized AP Selection for Multi-Rate in WLANs}Decentralized AP Selection Method through Traffic Recognition in Wireless Environments Using Multiple Transmission Speeds

본 발명은 액세스 포인트의 선택 방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 다중전송 속도를 사용하는 무선환경에서 트래픽을 인식하여 다수의 액세스 포인트 중 우수한 처리량을 갖는 액세스 포인트를 선택할 수 있는 분산된 액세스 포인트 선택 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for selecting an access point, and more particularly, a distributed access point selection method for recognizing traffic in a wireless environment using multiple transmission speeds and selecting an access point having excellent throughput among a plurality of access points. It is about.

최근 IEEE 802.11 무선랜 장비의 보급이 보편화됨에 따라, 무선장비를 언제 어디에서나 이용할 수 있게 되었다. 무선장비는 유선장비와 비교할 때 이동성 및 유연성과 함께 비교적 만족할 만한 처리량(Throughput)을 제공한다. With the recent popularization of IEEE 802.11 wireless LAN equipment, wireless equipment can be used anywhere, anytime. Wireless devices offer relatively satisfactory throughput with mobility and flexibility when compared to wired devices.

무선 랜으로 인터넷 등의 서비스를 이용하기 위해서 각 클라이언트는 적절한 액세스 포인트(AP: Access Point)를 선택해야 한다. 이와 같은 적절한 AP의 선택은 처리량, 공정성(fairness), 서비스의 질(QoS: Quality of Service) 등을 포함하는 시스템의 성능에 결정적인 역할을 하지만, 802.11 표준에서는 AP 선택의 기준을 세부적으로 제시하지 않고 있다. In order to use a service such as the Internet through a wireless LAN, each client must select an appropriate access point (AP). This choice of appropriate AP plays a critical role in the performance of the system, including throughput, fairness and quality of service, but the 802.11 standard does not provide detailed criteria for AP selection. have.

통상 AP 제조사는 각 클라이언트가 AP를 선택하는 방법으로 RSSI(Received Signal Strength Indication)를 사용한다. 즉, 각 클라이언트는 자기 주변의 AP를 탐색하여, RSSI 신호가 가장 큰 AP를 선택한다. Typically, AP manufacturers use RSSI (Received Signal Strength Indication) as a method for each client to select an AP. That is, each client searches for an AP near its own to select an AP having the largest RSSI signal.

이와 같은 채널의 품질만을 고려한 AP 선택 방법은 특정 AP에게 서비스를 제공받으려는 클라이언트의 집중 현상이 발생하여 네트워크 자원의 불균형을 초래한다. The AP selection method that considers only the channel quality like this causes a concentration of clients to receive a service from a specific AP, resulting in an imbalance in network resources.

한편, 통상 RSSI를 사용한 AP 선택 방법에서는 각 스테이션이 동일한 전송률을 사용한다는 가정을 하고 있지만, 실제로는 무선채널의 가변성을 대처하고 효율적인 공간이용을 위해서 현재 802.11 물리계층은 IEEE 802.11a/g의 경우 54Mbps, IEEE 802.11b의 경우 11Mbps까지의 다중전송 속도(multi-rate)를 지원한다. 그런데, 이러한 환경에서 낮은 전송률을 사용하는 스테이션이 있을 때 시스템 전체의 성능은 상당히 떨어지게 되는데, 이는 전송률이 낮은 스테이션이 오랫동안 채널을 점유하고 있어서 전송률이 높은 스테이션에게 불리한 상황을 만들게 되고, 높은 전송률을 사용하는 스테이션의 처리량은 가장 전송률이 낮은 스테이션의 처리량과 동일하게 되는 하향 평준화가 되기 때문이다. 이 현상을 rate-anomaly라고 한다. On the other hand, the AP selection method using RSSI generally assumes that each station uses the same data rate. However, in order to cope with the variability of radio channels and to efficiently use space, the current 802.11 physical layer is 54Mbps in case of IEEE 802.11a / g. In case of IEEE 802.11b, it supports multi-rate up to 11Mbps. However, when there are stations with low data rates in such an environment, the performance of the system as a whole decreases considerably, which creates a situation in which a low data rate station occupies the channel for a long time, which is disadvantageous to a high data rate station. This is because the throughput of the station becomes a downward leveling which is equal to the throughput of the station having the lowest transmission rate. This phenomenon is called rate-anomaly.

또한 이상적인 상태에서 인접 AP는 서로 영향을 주지 않는 채널들(orthogonal channels)을 사용한다고 가정하지만, 실제로는 상호간섭이 없는 무선채널의 제한(802.11b/g의 경우 3개, 802.11a의 경우 12개)으로 인한 Co-Channel Interference가 발생한다. Inter-BSS interference라 불리는 인접 BSS 들간의 전송은 시스템 성능저하를 야기할 수 있다. It is also assumed that the neighboring APs use orthogonal channels that do not affect each other in an ideal state, but in reality the limit of radio channels without interference (three for 802.11b / g and 12 for 802.11a) ), Co-Channel Interference occurs. Transmission between adjacent BSSs, called Inter-BSS interference, can cause system performance degradation.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 M. Abububaih, et al.의 "A new access point selection policy for multi-rate IEEE 802.11 WLANs"(International Journal of Parallel, Emergent and Distributed Systems, vol. 23, no. 4, pp. 291-307, Aug. 2008)(이하 "IJPEDS")에서는 다중 전송률을 고려한 AP 선택 방법을 제시하였으나 여전히 인접 BSS 들간의 전송은 고려하지 않았다 To solve this problem, M. Abububaih, et al., "A new access point selection policy for multi-rate IEEE 802.11 WLANs" (International Journal of Parallel, Emergent and Distributed Systems, vol. 23, no. 4, pp. 291-307, Aug. 2008 (hereinafter referred to as "IJPEDS") has proposed an AP selection method considering multiple data rates, but still does not consider transmission between adjacent BSSs.

한편, K. Sundaresan and K. Papagiannaki의 "The need for cross-layer information in access point selection algorithms"(in proc ACM Sigcomm IMC, pp.257-262, Oct. 2006)(이하 "IMC")에서는 위의 두 가지 요소를 모두 고려하였지만 이 요소를 정확하게 반영하지 못하였다는 문제점을 여전히 가지고 있다. Meanwhile, K. Sundaresan and K. Papagiannaki's "The need for cross-layer information in access point selection algorithms" (in proc ACM Sigcomm IMC, pp.257-262, Oct. 2006) (hereinafter "IMC") Both factors are taken into account, but the problem is that these factors are not accurately reflected.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다중전송 속도를 사용하는 무선환경에서 클라이언트와 인접한 다수의 AP 중 가장 높은 처리량을 기대할 수 있는 AP를 선택할 수 있는 새로운 AP 선택 방법을 제공하고자 한다. The present invention is to solve the problems of the prior art, and provides a new AP selection method that can select the AP that can expect the highest throughput among a plurality of APs adjacent to the client in a wireless environment using a multi-transmission rate. I would like to.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 액세스 포인트 선택 방법은, 다중전송 속도를 사용하는 무선환경에서 액세스 포인트를 선택하는 방법으로서, 액세스 포인트가 기본 서비스 셋(BSS: basic service set) 내의 각 클라이언트로부터 전달되는 인커밍 패킷의 Retry 필드의 값을 측정하는 제1 단계와, 상기 액세스 포인트가 미리 정한 일정 시간 동안의 goodput을 측정하는 제2 단계와, 상기 액세스 포인트가 측정된 상기 Retry 필드의 값과 상기 goodput을 이용하여 RetryRatio와 클라이언트당 처리량 및 유휴 확률을 계산하는 제3 단계와, 상기 액세스 포인트가 상기 RetryRatio와 상기 클라이언트당 처리량 및 유휴 확률을 포함하는 프레임을 상기 BSS 내의 적어도 하나의 클라이언트로 전송하는 제4 단계를 포함하여 이루어진다. An access point selection method for achieving the object of the present invention is a method for selecting an access point in a wireless environment using a multi-transmission rate, the access point is delivered from each client in a basic service set (BSS) A first step of measuring a value of a Retry field of an incoming packet, a second step of measuring goodput for a predetermined time determined by the access point, and a value of the Retry field measured by the access point and the goodput A third step of calculating RetryRatio, throughput per client, and idle probability using the second step; and transmitting, by the access point, a frame including the RetryRatio, throughput per client, and idle probability to at least one client in the BSS. It is made, including.

여기에서, 상기 제4 단계에서 상기 액세스 포인트가 상기 RetryRatio와 상기 클라이언트당 처리량 및 유휴 확률을 포함하는 비콘 프레임을 브로드캐스팅하거나, 상기 제4 단계가 상기 액세스 포인트가 상기 BSS 내의 적어도 하나의 클라이언트로부터 프로브 요청 프레임을 수신하는 제4-1 단계와, 상기 액세스 포인트가 상기 RetryRatio와 상기 클라이언트당 처리량 및 유휴 확률을 포함하는 프로브 응답 프레임을 상기 프로브 요청 프레임을 송신한 클라이언트로 송신하는 제4-2 단계를 포함할 수 있다. Here, in the fourth step, the access point broadcasts a beacon frame including the RetryRatio and the throughput per client and the idle probability, or the fourth step allows the access point to probe from at least one client in the BSS. Step 4-1 of receiving a request frame, and step 4-2 of the access point transmitting a probe response frame including the RetryRatio, the throughput per client, and the idle probability to the client that sent the probe request frame; It may include.

본 발명의 다른 관점에서 본 액세스 포인트 선택 방법은, 클라이언트가 둘 이상의 액세스 포인트로부터 RetryRatio와 상기 각 액세스 포인트의 기본 서비스 셋 내의 각 클라이언트당 처리량 및 유휴 확률을 포함하는 프레임을 수신하는 단계와, 상기 클라이언트가 상기 RetryRatio와 상기 클라이언트당 처리량 및 유휴 확률을 이용하여 상기 각 액세스 포인트에 접속시 상기 클라이언트의 예측 처리량을 계산하는 단계와, 상기 클라이언트가 계산된 상기 각 액세스 포인트에 접속시 상기 클라이언트의 예측 처리량에 기반하여 상기 둘 이상의 액세스 포인트 중 하나를 선택하는 단계를 포함한다. In another aspect of the present invention, an access point selection method includes a client receiving a frame from two or more access points, the frame including RetryRatio and throughput and idle probabilities for each client in the basic service set of each access point; Calculating a predicted throughput of the client when connecting to each of the access points using the RetryRatio and the throughput per client and the idle probability, and calculating the predicted throughput of the client when connecting to each of the calculated access points. And selecting one of the two or more access points based on that.

한편, 본 발명의 액세스 포인트 재선택 방법은, 클라이언트가 자신과 연결된 제1 액세스 포인트로부터 현재 RetryRatio를 수신하는 단계와, 상기 현재 RetryRatio를 상기 클라이언트가 상기 제1 액세스 포인트로부터 이전에 수신한 이전 RetryRatio와 비교하는 단계와, 상기 비교 결과 상기 현재 RetryRatio와 상기 이전 RetryRatio의 차가 미리 정한 임계값을 넘는 경우 핸드오버를 결정하는 단계를 포함하여 구성된다. Meanwhile, the access point reselection method of the present invention includes the steps of a client receiving a current RetryRatio from a first access point connected to the client, and a previous RetryRatio previously received by the client from the first access point. And comparing the current RetryRatio and the previous RetryRatio as a result of the comparison, and determining a handover when the difference exceeds a predetermined threshold.

여기에서, 상기 클라이언트가 자신과 연결되어 있지 않은 둘 이상의 제2 액세스 포인트로부터 RetryRatio와 상기 각 제2 액세스 포인트의 기본 서비스 셋 내의 각 클라이언트당 처리량 및 유휴 확률을 포함하는 프레임을 수신하는 단계와, 상기 클라이언트가 상기 RetryRatio와 상기 클라이언트당 처리량 및 유휴 확률을 이용하여 상기 각 제2 액세스 포인트에 접속시 상기 클라이언트의 예측 처리량을 계산하는 단계와, 상기 클라이언트가 계산된 상기 각 제2 액세스 포인트에 접속시 상기 클라이언트의 예측 처리량에 기반하여 상기 둘 이상의 제2 액세스 포인트 중 하나를 선택하는 단계를 더 포함할 수도 있다. Wherein the client receives a frame from two or more second access points not associated with the client, the frame including RetryRatio and throughput and idle probabilities for each client in the basic service set of each second access point; Calculating a predicted throughput of the client when the client connects to each of the second access points using the RetryRatio, the throughput per client, and the idle probability; and when the client connects to each of the calculated second access points, And selecting one of the two or more second access points based on the predicted throughput of the client.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 다중 전송률과 인접 BSS 들 간의 전송을 고려하고, MAC 헤더에 있는 Retry 필드를 활용하여 각 BSS에서의 활동중인 클라이언트의 수를 추정함으로써 좀 더 정확하게 각 AP의 예측 처리량을 산출할 수 있다. 이러한 예측 처리량을 바탕으로 각 클라이언트는 가장 적절한 AP를 선택할 수 있다. 따라서 각 클라이언트는 최적의 처리량을 얻을 수 있으며, 이와 함께 전체 시스템의 성능 향상을 가져올 수 있다. As described above, the present invention more accurately calculates the predicted throughput of each AP by estimating the number of active clients in each BSS using the Retry field in the MAC header, considering the multiple data rates and transmissions between neighboring BSSs. can do. Based on this predictive throughput, each client can choose the most appropriate AP. Therefore, each client can get the best throughput, and the performance of the whole system can be improved.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제 한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and the general knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Meanwhile, the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, “comprises” and / or “comprising” refers to the presence of one or more other components, steps, operations and / or elements. Or does not exclude additions.

본 발명에서는 무선 네트워크 상에서 트래픽을 추정하여 최적의 액세스 포인트를 선택할 수 있는 새로운 액세스 포인트 선택 방법을 제시한다.The present invention proposes a new access point selection method that can select an optimal access point by estimating traffic on a wireless network.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액세스 포인트 선택 방법이 적용되는 다중전송 속도를 사용하는 무선 랜 환경을 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a wireless LAN environment using a multiple transmission rate to which an access point selection method according to an embodiment of the present invention is applied.

도 1에 나타난 바와 같이, 사용자(100)의 주위에는 다수의 액세스 포인트(AP: Access Point)(210, 220, 230, 240)가 존재하며, 사용자는 이 중 하나의 AP를 선택하여야 한다. 한편, 본 발명에서는 하나의 BSS(Basic Service Set) 내의 각 노드에게는 동일한 채널 상태가 보여지는 것으로 가정하며, BSS 내의 모든 노드는 각각 무선통신 가능한 범위 내에 존재한다. As shown in FIG. 1, a plurality of access points (APs) 210, 220, 230, and 240 exist around the user 100, and the user should select one of the APs. Meanwhile, in the present invention, it is assumed that the same channel state is shown to each node in one BSS (Basic Service Set), and all nodes in the BSS are within a range capable of wireless communication.

IEEE 802.11 표준에 따르면, AP 연결(association) 절차는 수동 탐색, 능동 탐색, 연결(association) 국면으로 구성된다. 탐색의 목적은 가용한 AP 가운데 최고의 성능을 제공할 수 있는 적절한 AP를 찾고자 하는 것이다. Infrastructure 모드의 무선환경에는 두 가지 종류의 탐색(수동탐색, 능동탐색)이 있다. 수동탐색에서는 AP가 주기적으로 Timestamp, SSID와 같은 BSS 고유한 정보를 포함한 비콘 프레임을 브로드캐스팅한다. 클라이언트는 각 채널로부터 비콘 프레임을 듣고, 신호의 세기에 따라 적절한 AP를 선택한다. 능동탐색은 각 클라이언트가 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 브로드캐스팅하고, 이를 청취한 AP는 즉각 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 해당 클라이언트에게 전송한다. 클라이언트는 여러 개의 프로브 응답 프레임들을 수신한 후에 신호의 세기에 따라 적절한 AP를 선택한다. 탐색이 종료된 후, 클라이언트는 일련의 확증(authentication)과 연결 요청/응답(request/response) 프레임을 교환한 후 목표 AP와 연결을 맺게 된다.According to the IEEE 802.11 standard, the AP association procedure consists of passive discovery, active discovery, and association phase. The purpose of the search is to find a suitable AP that can provide the best performance among the available APs. There are two kinds of discovery (passive discovery, active discovery) in the wireless environment of infrastructure mode. In passive discovery, the AP periodically broadcasts a beacon frame containing BSS-specific information such as Timestamp and SSID. The client listens for beacon frames from each channel and selects the appropriate AP according to the signal strength. In the active search, each client broadcasts a probe request frame, and the AP that listens immediately sends a probe response frame to the client. After receiving several probe response frames, the client selects an appropriate AP according to the signal strength. After the discovery ends, the client exchanges a series of authentication and connection request / response frames and then establishes a connection with the target AP.

본 발명의 실시예에서는 MAC 헤더의 Retry 필드를 이용하여 각 액세스 포인트에 접속시 클라이언트의 처리량을 추정하고 이를 이용하여 최고의 처리량을 제공할 수 있는 액세스 포인트를 선택한다. 즉 Retry 필드가 채널 상태를 나타내는 채널 피드백으로 사용된다.In the embodiment of the present invention, the throughput of the client is estimated by using the Retry field of the MAC header, and the access point that provides the best throughput is selected by using the same. In other words, the Retry field is used as channel feedback indicating channel status.

도 2는 MAC 헤더의 구성을 나타낸다. 2 shows a configuration of a MAC header.

도 2에 나타난 바와 같이, MAC 헤더의 첫번째 Frame Control 필드를 구성하는 여러 필드 중 Retry 필드가 있다. Retry 필드는 1 비트로 구성되며 최초의 전송시도에서 성공할 경우 0의 값을 갖고, 최초의 전송시도에서 실패하여 재전송되는 프레임인 경우 1의 값을 갖는다. As shown in FIG. 2, there is a Retry field among several fields configuring the first Frame Control field of the MAC header. The Retry field consists of 1 bit and has a value of 0 when the first transmission attempt is successful, and a value of 1 when the frame is retransmitted due to failure at the first transmission attempt.

따라서, 이 필드를 이용하여 재전송의 빈도를 측정하여 현재 활동중인 클라이언트의 수를 추정할 수 있다. Thus, this field can be used to estimate the frequency of retransmissions to estimate the number of clients currently active.

각 클라이언트의 예측 처리량(expected throughput)은 하나의 데이터 프레임을 성공적으로 전송하는 데 걸리는 시간의 역수로 정의할 수 있다. 즉, 클라이언트 k가 AP i에게 성공적으로 데이터를 전송할 때까지 걸리는 평균시간을

Figure 112009073858936-pat00001
라 하 면, 예측 처리량은 다음의 [수학식 1]과 같다. The predicted throughput of each client can be defined as the inverse of the time taken to successfully transmit one data frame. In other words, the average time until client k successfully transmits data to AP i
Figure 112009073858936-pat00001
In this case, the predicted throughput is given by Equation 1 below.

Figure 112009073858936-pat00002
Figure 112009073858936-pat00002

한편, [수학식 1]에서는 스테이션 사이에서의 충돌로 인한 재전송은 고려되어 있지 않다. 따라서, 이 점을 고려하여 클라이언트 k가 AP i에게 길이가 L인 데이터 프레임을 충돌로 인하여 j번 재전송 후, 성공적으로 전송할 때까지 걸리는 평균시간은 아래의 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다. In Equation 1, retransmission due to collision between stations is not considered. Accordingly, in consideration of this point, the average time taken until the client k successfully transmits the data frame of length L to the AP i after j times due to a collision can be expressed as Equation 2 below.

Figure 112009073858936-pat00003
Figure 112009073858936-pat00003

여기에서 rate(k) 는 클라이언트 k의 데이터 전송률이고, tDATA는 클라이언트 k의 데이터 전송률에 의해 결정된다. lmacheader, lpayload와 lack은 각각 MAC 헤더의 길이, 유효데이터(payload)의 길이, ACK 프레임의 길이를 의미한다. ACK, RTS(Request to Send), CTS (Clear to Send)와 같은 컨트롤 프레임들은 802.11 표 준에 따라 기본 전송률로 전송되며, 예컨대 802.11b의 경우 ratebasic은 1Mbps이다. tACK 은 ACK frame의 지속시간을 의미하고, tDIFS는 DIFS의 지속시간, tSIFS는 SIFS의 지속시간을 의미한다. Where rate (k) is the data rate of client k and tDATA is determined by the data rate of client k. l macheader , l payload and l ack mean the length of MAC header, length of payload and length of ACK frame, respectively. Control frames such as ACK, Request to Send (RTS), and Clear to Send (CTS) are transmitted at the basic rate according to the 802.11 standard. For example, for 802.11b, the rate basic is 1 Mbps. tACK means the duration of the ACK frame, tDIFS means the duration of the DIFS, tSIFS means the duration of the SIFS.

또 연속적으로 j번 전송을 시도하는 동안의 평균적인 백오프 시간(tbackoff(j))은 다음의 [수학식 3]과 같이 나타낼 수 있다. In addition, the average backoff time (tbackoff (j)) during successive attempts to transmit j times may be expressed as in Equation 3 below.

Figure 112009073858936-pat00004
Figure 112009073858936-pat00004

여기에서, 경쟁 윈도우(contention window)는 처음에 CWmin 값을 취하고, 데이터 전송시도가 실패할 때마다 CW값은 CWmax이 될 때까지 두배로 증가된다. 만약 CW 값이 CWmax가 되면, CW의 값은 데이터 전송이 성공하거나 Retry limit때문에 데이터 프레임이 폐기될 때까지 CWmax값으로 유지된다. Here, the contention window initially takes the CW min value, and each time the data transmission attempt fails, the CW value is doubled until it reaches CW max . If the CW value reaches CW max , the CW value remains at the CW max value until the data transmission is successful or the data frame is discarded because of the Retry limit.

여기에서 tbackoff(j) 을 계산할 때 백오프 카운터의 동작을 고려하여야 한다. 만약 채널이 백오프 슬롯 동안에 혼잡하다면, 백오프 과정은 중지된다. 어떤 스테이션의 백오프 카운터가 b라고 가정하자. 만약 현재 채널이 유휴하면, 슬롯타임의 끝에서 백오프 카운터는 하나가 감소되어, 다음 슬롯타임에는 백오프 카운터가 b-1이 된다. 반면에, 현재 채널이 혼잡하다면, 스테이션의 백오프 카운터는 b로 그대로 유지가 된다. 즉, 백오프 카운터는 오직 채널이 유휴할 경우에만 감소한다. 결국, tbackoff(j)를 계산할 때 슬롯타임은 절대적인(물리적인) 슬롯타임이 아니라, 가상 슬롯타임을 나타낸다. Here, the operation of the backoff counter should be considered when calculating tbackoff (j). If the channel is congested during the backoff slot, the backoff process is stopped. Suppose a station's backoff counter is b. If the current channel is idle, the backoff counter is decremented by one at the end of slot time, so the backoff counter is b-1 at the next slot time. On the other hand, if the current channel is congested, the station's backoff counter remains at b. That is, the backoff counter decrements only when the channel is idle. After all, when calculating tbackoff (j), slot time represents virtual slot time, not absolute (physical) slot time.

E[slot time]은 평균적인 슬롯타임의 길이를 나타내고, 이는 Bianchi 모델(G. Bianchi, "Performance Analysis of the IEEE 802.11 Distributed Coordination Function", IEEE J. Select. Areas Commun, vol. 18, no. 3, pp. 535-547, Mar. 2000)(이하 "Bianchi")의 가상 슬롯타임과 동일한 의미이며, 아래의 [수학식 4]와 같이 나타난다.E [slot time] represents the average length of slot time, which is the Bianchi model (G. Bianchi, "Performance Analysis of the IEEE 802.11 Distributed Coordination Function", IEEE J. Select.Areas Commun, vol. 18, no. 3 , pp. 535-547, Mar. 2000) (hereinafter "Bianchi") has the same meaning as the virtual slot time, and is represented by Equation 4 below.

Figure 112009073858936-pat00005
Figure 112009073858936-pat00005

여기서 T는 슬롯 타임의 평균적인 길이를 추정하기 위해 측정되는 시간을 나타낸다. Pidle 은 T 시간 동안 유휴한 정도를 뜻하는 idle 확률이고, Ptr 은 어떤 시점 동안에 적어도 하나의 스테이션이 패킷을 전송할 확률이다. Pc 는 조건부 충돌 확률로서, 채널 상에 패킷의 전송이 발생했을 때의 충돌 확률을 의미하며, 이는 후술할 p와 동일한 의미이다. 1-Pc 는 조건부 확률로서, 채널상의 전송이 성공할 확 률을 뜻한다. 즉, 적어도 하나 이상의 스테이션이 전송한다는 조건 하에서 채널 상에 오직 하나의 스테이션이 전송할 확률이다. σ 는 빈 슬롯타임의 기간이고, Ts 는 성공적인 전송으로 인해 채널이 혼잡하다고 느끼는 평균적인 시간을 뜻하며, Tc 는 충돌로 인해 채널이 혼잡하다고 느끼는 평균적인 시간을 나타낸다. Where T represents the time measured to estimate the average length of the slot time. P idle is the idle probability of idleness during T time, and P tr is the probability that at least one station transmits a packet at any point in time. Pc is a conditional collision probability, and means a collision probability when packet transmission occurs on a channel, which is the same as p to be described later. 1-Pc is a conditional probability, which is the probability that the transmission on the channel will succeed. That is, the probability that only one station transmits on the channel under the condition that at least one station transmits. σ is the period of empty slot time, Ts is the average time that the channel feels congested due to successful transmission, and Tc is the average time that the channel feels congested due to collision.

Ts 와 Tc 는 AP i와 이미 연결을 맺고 있는 클라이언트 중 가장 전송률이 낮은 클라이언트에 의해 결정된다. 따라서, Pidle 를 추정하는 것은 E[slot time]를 유도하는 데 중요한 역할을 한다. BSS 내의 각 스테이션이 보는 채널 관점이 동일하다고 가정하면, 동일한 BSS 내의 모든 스테이션의 Pidle 은 동일한 값을 가진다. 따라서, 각 AP는 채널상태를 측정함으로써, 자신의 BSS의 Pidle 를 추정할 수 있다. Ts and Tc are determined by the lowest transmission rate among clients already connected to AP i. Therefore, estimating P idle plays an important role in deriving E [slot time]. Assuming that each station in the BSS sees the same channel view, P idles of all stations in the same BSS have the same value. Therefore, each AP can estimate the P idle of its BSS by measuring the channel state.

그러므로, 클라이언트 k가 성공적으로 데이터를 전송하는데 필요한 평균적인 시간은 다음의 [수학식 5]와 같이 표현된다. Therefore, the average time required for client k to successfully transmit data is expressed by the following equation (5).

Figure 112010026911565-pat00020
Figure 112010026911565-pat00020

여기에서, γ는 Retry Limit이고, p는 각 BSS의 평균적인 uplink 전송실패 확률로서, 이의 유도과정은 후술한다.

Figure 112009073858936-pat00007
은 m번째 전송시도가 실패되었을 때 소요되는 시간을 뜻하고, 아래의 [수학식 6]과 같다.Here, γ is the Retry Limit, p is the average uplink transmission failure probability of each BSS, the derivation process will be described later.
Figure 112009073858936-pat00007
Is the time taken when the m-th transmission attempt fails, and is shown in Equation 6 below.

Figure 112009073858936-pat00008
Figure 112009073858936-pat00008

그러나 [수학식 5]에서는 다중 전송률 무선 랜 환경에서의 또다른 문제점인 rate-anomaly가 고려되지 않는다. 즉, 자신의 전송률보다 낮은 전송률을 사용하는 클라이언트가 이미 사용 중인 AP를 새로운 클라이언트가 선택하게 된다면, 새로운 클라이언트의 예측 처리량은 rate-anomaly에 의해 전송률이 가장 느린 클라이언트의 처리량으로 하향 평준화된다. However, Equation 5 does not consider rate-anomaly, another problem in a multi-rate wireless LAN environment. That is, if a new client selects an AP that is already in use by a client using a lower transmission rate than its own, the predicted throughput of the new client is leveled down to the throughput of the slowest client by rate-anomaly.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 AP 선택 방법에서는 미리 정한 일정시간(예를 들면 5초) 동안의 AP의 goodput을 이용한다. 일정시간 동안의 AP의 goodput을 S라고 하면, 장시간 동안의 각 BSSi 내에서 클라이언트 당 처리량은 아래의 [수학식 7]과 같이 나타낼 수 있다. In order to solve this problem, the AP selection method of the present invention uses the goodput of the AP for a predetermined time (for example, 5 seconds). If the goodput of the AP for a certain time is S, the throughput per client in each BSS i for a long time can be expressed as Equation 7 below.

Figure 112009073858936-pat00009
Figure 112009073858936-pat00009

그러므로 rate-anomaly를 고려한 클라이언트의 예측 처리량은 다음의 [수학식 8]과 같이 나타낼 수 있다. Therefore, the estimated throughput of the client considering the rate-anomaly can be expressed as Equation 8 below.

Figure 112009073858936-pat00010
Figure 112009073858936-pat00010

앞서 언급한 바와 같이, 본 발명의 AP 선택 방법에서는 재전송의 빈도를 측정하여 현재 활동중인 클라이언트의 수 또는 전송실패 확률을 추정한다. 재전송의 빈도는 MAC 계층 프레임의 헤더에 있는 Retry 필드를 이용하여 측정한다. Retry 필드는 1비트의 길이로, 데이터 혹은 관리 프레임이 처음 전송되는지 또는 재전송되는지를 나타낸다. As mentioned above, in the AP selection method of the present invention, the frequency of retransmission is measured to estimate the number of currently active clients or the probability of transmission failure. The frequency of retransmission is measured using the Retry field in the header of the MAC layer frame. The Retry field is 1 bit in length and indicates whether data or a management frame is first transmitted or retransmitted.

즉, Retry 필드가 0으로 세팅되어 있다면, 그 프레임은 처음 전송된 것이고, 1로 세팅되어 있다면, 그 프레임은 이전에 실패한 프레임에 대한 재전송을 뜻한다. 이 필드는 수신측에 의해 중복 프레임을 제거하는데 사용되는 것이지만, Retry 필드를 채널에 대한 피드백으로 사용하여 채널의 상황을 추정할 수 있다. In other words, if the Retry field is set to 0, the frame is the first one transmitted, and if it is set to 1, the frame is a retransmission for a previously failed frame. This field is used to remove duplicate frames by the receiver, but the Retry field can be used as feedback to the channel to estimate the state of the channel.

채널이 점점 더 혼잡해질수록 재전송의 빈도는 늘어난다. 이러한 점을 이용하여 수신측은 각 BSS의 평균적인 업링크 전송실패 확률(p)을 예측할 수 있는데, 측정시간 동안 Retry 필드가 1로 세팅되어 있는 숫자가 늘어난다면 충돌에 의하여 전송시도가 자주 실패하는 것으로 볼 수 있기 때문이다. The more congested the channel, the higher the frequency of retransmissions. Using this point, the receiving side can predict the average uplink transmission probability (p) of each BSS. If the number of Retry fields is set to 1 during the measurement time, the transmission attempt is frequently failed due to collision. Because you can see.

Retry 필드의 패턴을 분석하기 위하여 도 2에 나타나 있는 바와 같은 802.11 DCF의 백오프 윈도우 스킴을 나타내는 Bianchi의 Markov 체인 모델("Bianchi")을 사용한다. b(t)는 백오프 윈도우 크기를 나타내고 s(t)는 백오프 스테이지를 나타 낼 때 체인의 상태 분포는 다음의 [수학식 9]와 같이 나타난다.To analyze the pattern of the Retry field, Bianchi's Markov chain model (“Bianchi”), which represents the backoff window scheme of the 802.11 DCF, is shown as shown in FIG. 2. When b (t) represents the backoff window size and s (t) represents the backoff stage, the state distribution of the chain is represented by Equation 9 below.

Figure 112009073858936-pat00011
Figure 112009073858936-pat00011

도 3에서 나타난 바와 같이, 백오프 타임 카운터가 0일 때 전송이 수행된다. 백오프 스테이지 0에서 전송이 이루어질 때 Retry 필드는 0으로 세팅되고(도 3에서 굵은 실선으로 도시된 경우), 다른 스테이지에서 전송이 이루어지는 경우 Retry 필드는 1로 세팅된다(도 3에서 점선으로 도시된 경우). 따라서 첫번째 시도에서 성공적으로 전송이 이루어질 확률을 다음의 [수학식 10]과 같이 계산할 수 있다. As shown in FIG. 3, transmission is performed when the backoff time counter is zero. The Retry field is set to 0 when transmission is made in backoff stage 0 (when shown in bold solid line in FIG. 3), and the Retry field is set to 1 when transmission is made in another stage (shown in dashed line in FIG. 3). Occation). Therefore, the probability of successful transmission in the first attempt can be calculated as shown in Equation 10 below.

Figure 112009073858936-pat00012
Figure 112009073858936-pat00012

여기에서, i는 Retry 필드가 세팅되어 있는 값을 나타내며 따라서 i=0,1 이고 Ci는 Retry 필드의 값이 i인 프레임의 수이다. 그러면, C1/C0를 RetryRatio라고 할 수 있다. m은 백오프 스테이지의 최대값이다. Here, i represents a value in which the Retry field is set, and thus i is 0,1 and Ci is the number of frames in which the value of the Retry field is i. Then C 1 / C 0 can be called RetryRatio. m is the maximum value of the backoff stage.

스테이션의 수Number of stations 전송실패확률Transmission failure probability RetryRatioRetryRatio 스테이션의 수Number of stations 전송실패확률Transmission failure probability RetryRatioRetryRatio 1One 0.0000.000 0.0000.000 1111 0.3080.308 0.4410.441 22 0.0590.059 0.0620.062 1212 0.3220.322 0.4700.470 33 0.1070.107 0.1200.120 1313 0.3350.335 0.4970.497 44 0.1470.147 0.1730.173 1414 0.3460.346 0.5220.522 55 0.1810.181 0.2210.221 1515 0.3570.357 0.5470.547 66 0.2100.210 0.2650.265 1616 0.4020.402 0.6540.654 77 0.2350.235 0.3060.306 1717 0.4360.436 0.7450.745 88 0.2560.256 0.3430.343 1818 0.4630.463 0.8240.824 99 0.2760.276 0.3780.378 1919 0.5070.507 0.9600.960 1010 0.2930.293 0.4110.411 2020 0.5400.540 1.0751.075

이제 이러한 결과를 이용하여 클라이언트가 AP를 선택하는 방법에 대해 설명한다. Now, using these results, we explain how the client selects an AP.

본 발명의 실시예에 따르면, 클라이언트는 수동/능동 탐색을 실시한 후, 각 BSS의 업링크 전송실패 확률 p를 추정해야 한다. 그러나, 새롭게 도착한 클라이언트는 은닉 노드(hidden nodes) 때문에 정확한 p값을 유도할 수 없다. 이때 AP가 주기적으로 p와 직접적으로 관련있는 RetryRatio를 비콘 프레임에 포함시켜 이를 브로드캐스팅하거나, 프로브 응답 프레임에 포함시켜 클라이언트에게 전송한다면, 각각의 클라이언트는 이 프레임들을 청취함으로써 정확한 p값을 유도할 수 있게 된다. According to the embodiment of the present invention, after performing a passive / active search, the client should estimate the uplink transmission failure probability p of each BSS. However, a newly arrived client cannot derive the correct p value because of hidden nodes. At this time, if the AP periodically includes a RetryRatio directly related to p in a beacon frame and broadcasts it or transmits it in a probe response frame to the client, each client can derive an accurate p value by listening to these frames. Will be.

RetryRatio는 비콘/프로브 응답 프레임을 보내는 시점을 기준으로 일정시간(예를 들면 5초) 이전 동안의 트래픽 경향이 반영되었기 때문에 AP를 선택하는데 좋은 기준이 되며, 상기 비콘/프로브 응답 프레임에 포함되는 RetryRatio 필드의 크기는 단지 몇 바이트에 지나지 않으므로 큰 오버헤드가 되지는 않는다. RetryRatio is a good criteria for selecting AP because the traffic trend for a certain time (for example, 5 seconds) is reflected based on the time when the beacon / probe response frame is sent, and the RetryRatio included in the beacon / probe response frame The size of the field is only a few bytes, so it is not a big overhead.

또한, 각 AP가 비콘/프로브 응답 프레임에 Pidle을 포함시켜 이들을 주기적으로 전송하면, 각각의 클라이언트는 그 프레임들을 청취함으로써 각 BSS에 대한 E[slot time] 을 구할 수 있다. In addition, if each AP includes P idle in the beacon / probe response frame and transmits them periodically, each client can obtain the E [slot time] for each BSS by listening to the frames.

도 4는 각 AP가 이러한 정보를 포함하는 비콘 프레임을 전송하는 과정을 나타내는 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a process in which each AP transmits a beacon frame including such information.

도 4에 나타난 바와 같이, 각 AP는 인커밍 패킷의 Retry 필드의 값을 측정하고, 일정시간 동안의 goodput(Si)를 측정한다(S410).As shown in Figure 4, each AP measures the value of the Retry field of the incoming packet, and measures goodput (Si) for a predetermined time (S410).

다음 각 AP는 측정값을 이용하여 {RetryRatio, S, Pidle}을 계산하여(S420), 이를 포함하는 비콘 프레임을 전송(브로드캐스트)한다(S430).Next, each AP calculates {RetryRatio, S, P idle } using the measured value (S420), and transmits (broadcasts) a beacon frame including the same (S430).

그러면 각 클라이언트는 수신한 비콘 프레임 내의 {RetryRatio, S, Pidle} 정보를 이용하여 각 AP에 접속시 각 클라이언트의 예측 처리량을 구할 수 있고, 이에 따라 적절한 AP를 선택한다. Then, each client can obtain the predicted throughput of each client when connecting to each AP by using {RetryRatio, S, P idle } information in the received beacon frame, and selects an appropriate AP accordingly.

도 4의 흐름도를 참고로 하여 설명한 방법은 수동 탐색의 경우를 나타내는 것이며, 능동 탐색의 경우라면 클라이언트가 각 액세스 포인트로 프로브 요청 프레임을 브로드캐스팅하면, 각 액세스 포인트는 해당 클라이언트로 {RetryRatio, S, Pidle} 정보가 포함된 프로브 응답 프레임을 송신함으로써 각 클라이언트에게 적절한 AP 선택을 위한 정보를 제공할 수 있다. The method described with reference to the flowchart of FIG. 4 represents a case of passive discovery, and in the case of active discovery, when a client broadcasts a probe request frame to each access point, each access point transmits {RetryRatio, S, By transmitting a probe response frame including P idle } information, each client can be provided with information for selecting an appropriate AP.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 AP 선택 방법은 동적인 트래픽을 반영한 핸드오프 과정에도 적용될 수 있다. In addition, the AP selection method according to an embodiment of the present invention may be applied to a handoff process reflecting dynamic traffic.

즉, 각 클라이언트는 상술한 AP 선택 방법에 따라 독립적으로 적절한 AP를 선택하지만, 선택된 AP는 새로운 클라이언트가 증가됨에 따라 그 클라이언트 수가 변화되거나 트래픽의 불규칙성에 의해서 시간이 지남에 따라 최적의 AP가 아닌 것으로 될 수 있다. That is, each client independently selects an appropriate AP according to the above-described AP selection method, but the selected AP is not the optimal AP over time due to the change in the number of clients as the number of new clients increases or irregularity of traffic. Can be.

따라서 이러한 무선환경의 변화를 대처하기 위하여 동적인 AP 선택 방법을 이용할 수 있다. 이와 같은 동적인 AP 선택 방법이 도 5에 나타나 있다. Therefore, in order to cope with such changes in the wireless environment, a dynamic AP selection method can be used. This dynamic AP selection method is shown in FIG.

도 5에 나타난 바와 같이, 각 클라이언트는 각 AP로부터 RetryRatio를 수신한다(S510). 그런데, RetryRatio를 수신한 AP가 현재 연결된 AP인데 새롭게 수신한 RetryRatio가 이전에 받은 RetryRatio의 값과 일정한 임계값(예를 들면 0.3) 이상의 차이가 난다면(S520) 해당 AP는 적절하게 선택된 AP라고 볼 수 없는 상황이 된다. 따라서 이 경우 핸드오버를 결정하고(S540), 다른 AP와의 재연결을 시도한다(S560). 이러한 방법을 동적 AP 선택 방법(dynamic AP selection)이라 한다. 다른 AP와의 재연결을 시도할 때에는 상술한 바와 같은 AP 선택 방법이 이용될 수 있다. As shown in FIG. 5, each client receives a RetryRatio from each AP (S510). However, if the AP receiving the RetryRatio is the currently connected AP and the newly received RetryRatio differs from the previously received RetryRatio by more than a predetermined threshold (for example, 0.3) (S520), the AP is considered to be an appropriately selected AP. It becomes impossible situation. Therefore, in this case, the handover is determined (S540), and reconnection with another AP is attempted (S560). This method is called dynamic AP selection. When attempting to reconnect with another AP, the AP selection method as described above may be used.

즉, RetryRatio를 전송한 AP가 연결된 AP가 아닌 경우(S530), 해당 AP의 예상 처리량을 산출하여(S550), 이를 재연결을 위한 정보로 이용한다. That is, when the AP that transmits the RetryRatio is not the connected AP (S530), the expected throughput of the corresponding AP is calculated (S550), and used as information for reconnection.

본 발명의 실시예에 따른 AP 선택 방법의 성능을 시험하기 위하여 시뮬레이션을 수행하였으며, 그 결과를 도 6에 나타내었다. Simulation was performed to test the performance of the AP selection method according to an embodiment of the present invention, the results are shown in FIG.

시뮬레이션에는 ns-2(버전 2.33) 시뮬레이터를 이용하였고, 802.11 DCF 모드 상에서 비콘과 프로브 프레임을 수정하였다. 802.11b 물리계층을 사용하고, 캐리어 센싱(Carrier Sensing) 거리는 550m로 설정한다. 각 클라이언트의 전송률은 오직 클라이언트와 해당 AP와의 거리에 의해서 결정되고, 전송률에 따른 전송거리는 OriNOCO 11b Card의 사양을 참고하였다. We simulated the ns-2 (version 2.33) simulator and modified the beacons and probe frames in 802.11 DCF mode. The 802.11b physical layer is used, and the carrier sensing distance is set to 550m. The transmission rate of each client is determined only by the distance between the client and the AP, and the transmission distance according to the transmission rate is referred to the specification of the OriNOCO 11b Card.

무선신호의 Path loss는 ns-2에 구현되어 있는 TwoRayground model에 따른다. 모든 클라이언트와 AP는 동일한 전송파워를 사용한다. 9개의 AP가 동일한 채널을 사용하는 멀티 셀(cell) 환경을 고려하고, 모든 클라이언트는 적어도 한 개 이상의 AP와 연결할 수 있도록 임의로 배치하였다. 이러한 시뮬레이션 환경을 선택한 이유는 인접 BSS들간의 전송이 존재하는 환경에서 본 발명의 AP 선택 방법의 효율성을 증명하기 위한 것이다. Rate adaptation은 사용하지 않고, 클라이언트의 도착시간은 시뮬레이션 처음 30초 안에 균등 분포된다. 시뮬레이션 동안, 각 클라이언트는 해당 AP로 상향 트래픽을 생성하는데, 이 때 제공되는 트래픽은 CBR UDP 트래픽이고, 패킷 사이즈는 1000바이트이다. 또 시스템 내의 모든 클라이언트는 항상 AP에게 보낼 패킷이 있다고 가정한다. 이 때 본 발명의 AP 선택 방법 및 IJPEDS와 IMC 방법 모두 재연결(Re-association) 과정이 없는 정적(Static) AP 선택 방법으로 시뮬레이션하였다. Path loss of the radio signal depends on the TwoRayground model implemented in ns-2. All clients and APs use the same transmission power. Considering a multi-cell environment in which nine APs use the same channel, all clients are arbitrarily arranged to connect to at least one AP. The reason for selecting such a simulation environment is to prove the effectiveness of the AP selection method of the present invention in an environment in which transmission between adjacent BSSs exists. Without rate adaptation, client arrival times are evenly distributed within the first 30 seconds of the simulation. During the simulation, each client generates upstream traffic to its AP, where the traffic provided is CBR UDP traffic and the packet size is 1000 bytes. It is also assumed that every client in the system always has a packet to send to the AP. At this time, both the AP selection method of the present invention and the IJPEDS and IMC methods were simulated by the static AP selection method without the re-association process.

시뮬레이션은 100초 동안 수행되었고, 시스템 통합 처리량(aggregated throughput) 측정은 32초 이후부터 나머지 시간까지 총 68초 동안 이뤄진다. 이와 같이 하여 본 발명의 AP 선택 방법을 IJPEDS 및 IMC의 방법과 비교하였다. IJPEDS 및 IMC에서 제안한 AP 선택기법을 시뮬레이션 하기 위해서는 Intersil 회사에서 제공하는 BER (Bit Error Rate) vs. SNR(Signal-to-Noise) 곡선을 사용한다. 모든 결과는 10회 실시하여, 평균값을 취한다. The simulation was performed for 100 seconds, and the aggregated throughput measurements were made for a total of 68 seconds from 32 seconds to the rest of the time. Thus the AP selection method of the present invention was compared with the method of IJPEDS and IMC. In order to simulate the AP selection method proposed by IJPEDS and IMC, Intersil's Bit Error Rate (BER) vs. Signal-to-noise curves are used. All results are carried out 10 times and the average value is taken.

도 6은 클라이언트의 수가 50에서 80개까지 증가할 때마다 본 발명의 실시예에 따른 AP 선택 방법과 기존 접근방법의 통합 처리량(aggregated throughput)을 나타내는 그래프이다. 클라이언트의 수가 증가하는 동안에 모든 AP 선택 방법의 통합 처리량은 Saturation 시점까지는 선형적으로 증가하다가 이 지점이 지나면 클라이언트의 수가 증가하더라도 통합 처리량은 더 이상 증가하지 않고, 급격하게 감소한다. 도 6에서 나타난 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 AP 선택 방법이 다른 접근방법에 비해 우수한 성능을 보인다는 점을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 AP 선택 방법은 IJPEDS에 비해 11.3% 성능이 우수하고, IMC에 비해 12% 성능이 우수하다. FIG. 6 is a graph illustrating aggregated throughput of an AP selection method and an existing approach according to an embodiment of the present invention whenever the number of clients increases from 50 to 80. FIG. While the number of clients increases, the aggregate throughput of all AP selection methods increases linearly until the saturation time point. After this point, even though the number of clients increases, the aggregate throughput no longer increases, but decreases drastically. As shown in Figure 6 it can be seen that the AP selection method according to an embodiment of the present invention shows superior performance compared to other approaches. That is, the AP selection method according to the embodiment of the present invention is superior to 11.3% performance compared to IJPEDS, and 12% better than IMC.

이와 같은 성능의 차이가 일어나는 이유는 다음과 같다. IJPEDS의 접근방법은 인접 BSS들간의 전송이 반영되어 있지 않기 때문에 성능차이가 발생하고, IMC의 접근방법은 현재 활동 중인 클라이언트의 수와 직접적으로 관련이 있는 ATD의 측정이 큰 변화량을 보이기 때문에 이 요소가 expected throughput에 영향을 주게 되고, 그 결과 잘못된 AP 선택을 하게 되므로, 성능차이가 발생한다. The reason for this difference in performance is as follows. IJPEDS's approach does not reflect transmissions between neighboring BSSs, so there is a performance difference, and IMC's approach shows a large variation in the ATD measurement, which is directly related to the number of active clients. Affects the expected throughput, resulting in a wrong AP selection, resulting in performance differences.

다음은 본 발명의 실시예에 따른 AP 선택 방법에서 재연결(Re-association) 절차의 유무, 즉 핸드오버 기능의 유무에 따른 성능 변화를 시뮬레이션 하였다. 트래픽의 가변성을 제공하기 위해 Exponential On/Off 모델을 사용한 것을 제외한 나머지 파라미터는 앞서 기술한 내용과 동일한 방법으로 시뮬레이션 하였다. Next, in the AP selection method according to an embodiment of the present invention, the performance change according to the presence or absence of a re-association procedure, that is, the handover function is simulated. Except for using the Exponential On / Off model to provide traffic variability, the rest of the parameters were simulated in the same manner as described above.

도 7은 클라이언트의 수가 50에서 80개까지 증가할 때마다 본 발명의 실시예에 따른 AP 선택 방법의 Re-association 절차의 유무에 따른 통합 처리량(aggregated throughput)을 나타내는 그래프이다. 클라이언트의 수가 증가하는 동안에 모든 AP 선택 방법의 통합 처리량은 Saturation 시점까지는 선형적으로 증가하다가 이 지점이 지나면 클라이언트의 수가 증가하더라도 통합 처리량은 더 이상 증가하지 않고, 급격하게 감소한다. 도 7에서 나타난 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 AP 선택 방법 중 Re-association 기능이 있는, 즉 핸드오버 기능이 있는 방법이 그 기능이 미구현된 경우보다 우수한 성능을 보인다는 점을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 AP 선택 방법은 핸드오버 절차가 없는 방법에 비해 4.8% 성능이 우수하다.7 is a graph showing aggregated throughput with or without a re-association procedure of an AP selection method according to an embodiment of the present invention whenever the number of clients increases from 50 to 80. While the number of clients increases, the aggregate throughput of all AP selection methods increases linearly until the saturation time point. After this point, even though the number of clients increases, the aggregate throughput no longer increases, but decreases drastically. As shown in FIG. 7, it can be seen that a method having a re-association function, that is, a handover function, among the AP selection methods according to an embodiment of the present invention shows better performance than the case where the function is not implemented. That is, the AP selection method according to the embodiment of the present invention is superior in performance by 4.8% compared to the method without the handover procedure.

본 발명의 실시예에 따른 AP 선택 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들면 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함된다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다. The AP selection method according to an embodiment of the present invention may be implemented as computer readable codes on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, hard disk, floppy disk, flash memory, optical data storage device, and also carrier waves (for example, transmission over the Internet). It is also included to be implemented in the form of. The computer readable recording medium can also be distributed over computer systems connected over a computer network so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

이상에서 바람직한 실시예를 기준으로 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 AP 선택 방법은 반드시 상술된 실시예에 제한되는 것은 아니며 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다. Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, the AP selection method of the present invention is not necessarily limited to the above-described embodiments, and various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. The appended claims will cover such modifications and variations as long as they fall within the spirit of the invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 AP 선택 방법이 적용되는 무선 랜 환경을 나타내는 도면, 1 is a diagram illustrating a wireless LAN environment to which an AP selection method according to an embodiment of the present invention is applied;

도 2는 MAC 헤더의 구성을 나타내는 도면, 2 is a diagram illustrating a configuration of a MAC header;

도 3은 802.11 DCF BEB의 Markov 체인 모델을 나타내는 도면, 3 is a diagram showing a Markov chain model of the 802.11 DCF BEB,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 AP 선택 방법을 AP의 관점에서 도시한 흐름도, 4 is a flowchart illustrating an AP selection method according to an embodiment of the present invention from the perspective of an AP;

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 AP 선택 방법을 동적 환경에 적용한 동적 AP 선택 방법을 나타낸 흐름도, 5 is a flowchart illustrating a dynamic AP selection method applying the AP selection method to a dynamic environment according to an embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 AP 선택 방법(static AP selection)과 종래 기술의 통합 처리량(aggregated throughput)에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프, FIG. 6 is a graph illustrating a simulation result for static AP selection and aggregated throughput in the prior art according to an embodiment of the present invention; FIG.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 AP 선택 방법 중 Re-association 절차의 유무에 따른 통합 처리량(aggregated throughput)에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. FIG. 7 is a graph illustrating a simulation result for aggregated throughput according to whether or not a re-association procedure is used in an AP selection method according to an embodiment of the present invention.

Claims (6)

다중전송 속도를 사용하는 무선환경에서 액세스 포인트를 선택하는 방법으로서,As a method of selecting an access point in a wireless environment using multiple transmission speeds, 액세스 포인트가 기본 서비스 셋(BSS: basic service set) 내의 각 클라이언트로부터 전달되는 인커밍 패킷의 Retry 필드의 값을 측정하는 제1 단계와, A first step of the access point measuring a value of a Retry field of an incoming packet delivered from each client in a basic service set (BSS), 상기 액세스 포인트가 미리 정한 일정 시간 동안의 goodput을 측정하는 제2 단계와, A second step of measuring goodput for a predetermined time determined by the access point; 상기 액세스 포인트가 측정된 상기 Retry 필드의 값과 상기 goodput을 이용하여 RetryRatio와 클라이언트당 처리량 및 유휴 확률을 계산하는 제3 단계와,A third step of calculating a RetryRatio, a throughput per client, and an idle probability using the value of the Retry field measured by the access point and the goodput; 상기 액세스 포인트가 상기 RetryRatio와 상기 클라이언트당 처리량 및 유휴 확률을 포함하는 프레임을 상기 BSS 내의 적어도 하나의 클라이언트로 전송하는 제4 단계를 포함하는 액세스 포인트 선택 방법. And a fourth step, wherein the access point transmits a frame including the RetryRatio, the throughput per client, and the idle probability to at least one client in the BSS. 제1항에 있어서, 상기 제4 단계에서는,The method of claim 1, wherein in the fourth step, 상기 액세스 포인트가 상기 RetryRatio와 상기 클라이언트당 처리량 및 유휴 확률을 포함하는 비콘 프레임을 브로드캐스팅하는 액세스 포인트 선택 방법.And the access point broadcasts a beacon frame including the RetryRatio, the throughput per client, and an idle probability. 제1항에 있어서, 상기 제4 단계는,The method of claim 1, wherein the fourth step, 상기 액세스 포인트가 상기 BSS 내의 적어도 하나의 클라이언트로부터 프로 브 요청 프레임을 수신하는 제4-1 단계와,Step 4-1 in which the access point receives a probe request frame from at least one client in the BSS; 상기 액세스 포인트가 상기 RetryRatio와 상기 클라이언트당 처리량 및 유휴 확률을 포함하는 프로브 응답 프레임을 상기 프로브 요청 프레임을 송신한 클라이언트로 송신하는 제4-2 단계를 포함하는 액세스 포인트 선택 방법.And accessing, by the access point, a probe response frame including the RetryRatio, the throughput per client, and an idle probability to the client that sent the probe request frame. 다중전송 속도를 사용하는 무선환경에서 액세스 포인트를 선택하는 방법으로서,As a method of selecting an access point in a wireless environment using multiple transmission speeds, 클라이언트가 둘 이상의 액세스 포인트로부터 RetryRatio와 상기 각 액세스 포인트의 기본 서비스 셋 내의 각 클라이언트당 처리량 및 유휴 확률을 포함하는 프레임을 수신하는 단계와,Receiving, by a client, a frame comprising RetryRatio and throughput and idle probabilities for each client in the basic service set of each access point from two or more access points; 상기 클라이언트가 상기 RetryRatio와 상기 클라이언트당 처리량 및 유휴 확률을 이용하여 상기 각 액세스 포인트에 접속시 상기 클라이언트의 예측 처리량을 계산하는 단계와,Calculating a predicted throughput of the client when the client connects to each of the access points using the RetryRatio, the throughput per client, and the idle probability; 상기 클라이언트가 계산된 상기 각 액세스 포인트에 접속시 상기 클라이언트의 예측 처리량에 기반하여 상기 둘 이상의 액세스 포인트 중 하나를 선택하는 단계를 포함하는 액세스 포인트 선택 방법.Selecting one of the two or more access points based on the estimated throughput of the client when the client connects to each of the calculated access points. 다중전송 속도를 사용하는 무선환경에서 액세스 포인트를 재선택하는 방법으로서,As a method of reselecting an access point in a wireless environment using multiple transmission speeds, 클라이언트가 자신과 연결된 제1 액세스 포인트로부터 현재 RetryRatio를 수신하는 단계와,The client receiving a current RetryRatio from a first access point associated with it, 상기 현재 RetryRatio를 상기 클라이언트가 상기 제1 액세스 포인트로부터 이전에 수신한 이전 RetryRatio와 비교하는 단계와,Comparing the current RetryRatio with a previous RetryRatio previously received by the client from the first access point; 상기 비교 결과 상기 현재 RetryRatio와 상기 이전 RetryRatio의 차가 미리 정한 임계값을 넘는 경우 핸드오버를 결정하는 단계와,Determining a handover when a difference between the current RetryRatio and the previous RetryRatio exceeds a predetermined threshold as a result of the comparison; 상기 핸드오버를 결정한 경우, 상기 클라이언트가 자신과 연결되어 있지 않은 둘 이상의 제2 액세스 포인트로부터 RetryRatio와 상기 각 제2 액세스 포인트의 기본 서비스 셋 내의 각 클라이언트당 처리량 및 유휴 확률을 포함하는 프레임을 수신하는 단계와,If the handover is determined, the client receives a frame including RetryRatio and throughput per idle client and idle probability in each of the basic service sets of each of the second access points from two or more second access points not connected to the client. Steps, 상기 클라이언트가 상기 RetryRatio와 상기 클라이언트당 처리량 및 유휴 확률을 이용하여 상기 각 제2 액세스 포인트에 접속시 상기 클라이언트의 예측 처리량을 계산하는 단계와,Calculating a predicted throughput of the client when the client connects to each of the second access points using the RetryRatio, the throughput per client, and the idle probability; 상기 클라이언트가 계산된 상기 각 제2 액세스 포인트에 접속시 상기 클라이언트의 예측 처리량에 기반하여 상기 둘 이상의 제2 액세스 포인트 중 하나를 선택하는 단계를 더 포함하는 액세스 포인트 재선택 방법.Selecting one of the at least two second access points based on the predicted throughput of the client when the client connects to each of the calculated second access points. 삭제delete
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