KR101046527B1

KR101046527B1 - 무선랜 기반의 고속 핸드오프 운용 방법

Info

Publication number: KR101046527B1
Application number: KR1020040008404A
Authority: KR
Inventors: 정연화; 권경남; 이채우
Original assignee: 주식회사 케이티
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2011-07-04
Also published as: KR20050080329A

Abstract

본 발명은 무선랜 기반의 고속 핸드오프 운용 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고속 핸드오프를 지원하기 위해 이동기기의 물리채널의 상황에 따라 액세스 포인트(access point; AP)의 검색시간을 가변적으로 적용하여, AP 검색시간을 단축시켜 핸드오프 운용 시간을 감소시키는 기술이다.

이를 위해, 본 발명은 이동기기와 현재 접속중인 무선 네트워크망의 액세스 포인트 간의 전송신호 레벨이 일정 레벨 이하인지를 판단하는 판단과정과, 상기 액세스 포인트로 프로브 요청 메시지를 전송하는 요청과정과, 상기 이동기기의 수신 채널의 프레임 충돌여부 감지하여 그에 따른 가변적인 수집시간을 적용하여 상기 액세스 포인트로부터 프로브 응답 메시지를 수집하는 수집과정을 포함하여, 액세스 포인트의 검색시간을 단축시켜 핸드오프 운용시간을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

Description

무선랜 기반의 고속 핸드오프 운용 방법{High speed hand-off operating method in wireless local area network}

도 1은 무선랜을 사용하여 인터넷 접속을 위한 일반적인 망 구성도.

도 2는 종래의 기술에 따른 핸드오프 운용방법을 나타낸 순서도.

도 3은 종래의 기술에 따른 핸드오프 운용방법의 시물레이션도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 핸드오프 운용 방법을 나타낸 순서도.

도 5는 도 4의 프로브 응답 메시지 수신방법을 나타낸 순서도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 핸드오프 운용방법의 시물레이션도.

일반적으로, 무선랜이란 네트워크 구축시 허브(HUB)에서 가입자 단까지 유선 대신 설치 및 이동이 용이한 무선 환경으로 대체한 기술이다.

무선랜은, 유선(케이블)으로 망 포설을 하는 대신 액세스포인트 장비에서 단말 장비까지 전자기파를 이용하기 때문에 유선 랜에 비해 상대적으로 빠른 시간 내 네트워크 구축이 가능하다는 장점이 있다. 이러한 장점으로 많은 사용자들이 무선 환경에서 인터넷을 사용하고 있으며, 특히 IEEE 802.11을 기반으로 하는 공중 무선랜은 컨벤션 센터, 공항, 대중 음식점 등의 핫스팟(Hot-spot)을 중심으로 그 사용장소가 빠르게 확산되고 있다.

도 1은 무선랜을 사용하여 인터넷 접속을 위한 일반적인 망 구성도이다.

무선랜을 통한 인터넷 접속을 위한 일반적인 망은 인터넷(10), 라우터(20),복수개의 AP(31, 32, 33)를 포함하는 기본 서비스 구성(Basic Service Set; 이하, BSS A, BSS B, BSS C), 및 각 BSS를 포함하는 ESS(Extenede Service Set; 30)에 연결되어 데이터를 송수신하는 이동기기(40)로 구성된다.

이러한 무선랜을 통한 이동기기(40)는 소정 구역의 가장 기본적인 네트워크 구성인 BSS을 통해 무선랜 서비스를 지원받으며, 이동기기(40)가 이동 시에 현재 접속되어 있는 AP(31)를 이탈하는 경우 새로운 AP(33)에 재접속을 시도하게 되는데, 이를 핸드오프(handoff)라고 한다.

도 2는 종래의 기술에 따른 핸드오프 운용방법을 나타내는 순서도이다.

종래의 핸드오프 운용 방법은, 먼저 이동기기와 현재 속해 있는 BSS간의 전송신호 레벨이 일정 레벨 이하인지를 판단하여 원활한 통신을 하는지 판단한다(S10).

상기 단계 S10의 판단결과, 전송신호 레벨이 일정레벨 이하이면 이동기기(40)가 BSS(30)내의 AP(31, 32, 33)로 프로브 요청 메시지를 전송한다(S11).

그 후, 소정시간 후 BSS(30) 내의 복수개의 AP(31, 32, 33)로부터 프로브 응답 메시지를 수집하고(S12), 수집한 프로브 응답 메시지 중에서 가장 높은 신호레벨을 갖는 메시지를 발송한 AP에 접속시도 한다(S13).

여기서, 단계 S11, S12는 이동기기가 AP에 접속하기 위해 AP를 검색하는 단계이다.

이와같은 방법으로 최대 채널 시간동안 AP를 검색하는 종래의 핸드오프 운용방식은 도 3과 같이, 이동기기가 정해져 있는 최대 채널 시간동안 계속하여 검색을 진행하므로 트래픽 부하가 적더라도 정해진 일정시간동안 검색이 진행된다.
즉, 최대 채널 시간동안 계속하여 프로브 응답 메시지를 기다려야 하기 때문에 수신할 수 있는 모든 프로브 응답 메시지를 수신하였더라도 최대 채널 시간을 경과할 때까지 계속적으로 프로브 응답 메시지를 수집하게 되어 불필요한 시간소모를 해야하는 문제점이 있다. 또한, 이러한 AP를 검색하는 과정의 지연시간으로 인해 핸드오프 중에 접속 단절이 발생하는 문제점이 있다.

삭제

그에 따라, 전체적인 핸드오프 운용시간이 길어짐에 따라 실시간 멀티미디어 서비스와 VoIP와 같이 지연에 민감한 서비스에서 QoS를 보장하는데 많은 어려움이 따른다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 액세스 포인트(access point; AP)와 이동기기간의 무선채널의 상황을 실시간으로 검사하여 최대 채널 시간이 경과하지 않았더라도 프로브 응답 메시지를 보낼 AP가 더이상 없다고 판단되면 검색을 중단함으로써, 액세스 포인트 검색시간을 단축시켜 핸드오프 운용 시간을 단축시키고 지연시간으로 인한 접속 단절을 방지하여 나아가 실시간 멀티미디어 서비스 및 VoIP 서비스 등의 QoS를 개선하는데 있다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명은 이동기기와 현재 접속중인 무선 네트워크망의 제1 액세스 포인트 사이의 전송신호 레벨이 일정 레벨 이하인지를 판단하는 판단과정, 상기 전송신호 레벨이 일정 레벨 이하인 경우, 상기 이동기기가 상기 무선 네트워크망의 복수의 제2 액세스 포인트들로 프로브 요청 메시지를 전송하는 요청과정, 및 상기 이동기기의 수신 채널의 프레임 충돌여부를 감지하여 그에 따른 가변적인 수집시간을 적용하여, 상기 이동기기가 상기 제2 액세스 포인트들로부터 프로브 응답 메시지를 수집하는 수집과정을 포함하여, 액세스 포인트의 검색시간을 단축시켜 핸드오프 운용시간을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 핸드오프 운용 방법을 나타낸 순서도이다.

먼저, 이동기기와 현재 접속중인 기본 서비스 구성(Basic Service Set;이하, BSS)간의 전송신호 레벨이 일정레벨 이하인지를 판단하여(S100), 일정레벨 이하이 면 이동기기가 현재 접속중인 BSS를 벗어난 것으로 판단한다.

이동기기는 BSS내의 복수개의 AP로 프로브 요청 메시지를 전송한다(S200).

이동기기의 수신 채널의 충돌여부에 따라 수집시간을 결정하여 결정된 수집시간동안만 AP로부터 프로브 응답 메시지를 수집한다(S300). 이때, AP는 데이터 프레임을 전송하기 위해 대기 중이라 하더라도 프로브 요청 메시지를 수신하면 우선적으로 프로브 응답 메시지를 전송한다. 또한, 이동기기는 BSSID(Basic Service Set Identification)를 포함하고 있는 모든 프로브 응답 메시지로부터 BSSID를 확인할 수 있다. 또한, IEEE 802.11의 대부분의 프레임에는 프레임이 AP로 전송되는지 이동기기로 전송되는지에 따라 이를 구분하는 필드(FromDS, ToDS)를 포함하며, 프레임 헤더정보와 주소 필드들의 정보를 사용하여 BSSID를 확인할 수 있다.

상기 단계 S200, S300은 IEEE 802.11에서 이동기기가 BSS에 접속하기 위해 AP를 검색하는 단계로서, AP의 물리 계층의 전송율, 동기화 정보, AP의 MAC 주소를 사용하는 BSSID, 네트워크를 구별하기 위해 MAC 주소 대신 문자를 사용하는 SSID(Service Set Identification) 등의 AP에 접속하기 위해 필요한 정보를 수집한다.

수집한 프로브 응답 메시지 중에서 가장 높은 신호레벨을 갖는 메시지를 발송한 AP에 재접속을 시도한다(S400).

도 5는 도 4의 프로브 응답 메시지 수신방법(S300)을 나타낸 순서도이다.

먼저, 이동기기가 프로브 요청 메시지를 전송하면 초기 검색시간을 설정한다(S301). 여기서, 초기 검색시간은 프로브 응답 메시지가 전송되기 전에 소 요될 수 있는 가장 긴 백오프 시간과 프로브 응답 메시지가 전송되는 시간의 합으로 표현된다. 이때, 프로브 응답 메시지 프레임의 크기가 가변적이므로 그 크기에 따라 전송시간이 달라질 수 있다. 본 발명에서는 최대 크기의 프로브 응답 메시지 프레임이 생성되는 경우를 가정으로 전송시간을 정한다.

그 후, 이동기기의 무선채널이 사용중인지를 판단하고(S302), 사용중이지 않으면 최소 채널 시간이 지났는지를 판단한다(S303). 여기서, 최소 채널 시간(Min channeltime)은 이동기기가 프로브 요청 메시지를 보낸 이후 현재 채널에 실제 네트워크의 존재여부를 판단하기 위한 시간이다. 이 시간동안 무선 채널이 사용되지 않는다면 이동기기는 현재 채널에 네트워크가 없다고 판단하고 다음 채널의 검색을 시작하거나 검색을 중단한다.

이처럼 최소 채널 시간 동안 무선 채널의 상태를 감지하여, 최소 채널 시간까지 무선 채널이 사용중이지 않으면 이동기기는 현재 채널에서 네트워크가 존재하지 않는 것으로 판단하고, 종료하거나 다음 채널을 검색한다.

한편, 채널이 사용중이면 이동기기는 정해진 시간동안 프로브 응답 메시지를 수신하고 데이터 프레임에서 BSSID를 수집한다(S304). 이때, AP는 일반적인 데이터 프레임과 같은 방식으로 프로브 응답 메시지를 전송하고, AP가 복수개일 때 서로의 전송 상태와 무관하게 프로브 응답 메시지나 데이터 프레임을 전송하게 된다.

그 후, 검색 중인 이동기기의 수신 채널에서 물리적 충돌이 발생하는지를 판단하여(S305), 충돌이 있으면 재검색 시간을 설정한다(S306). 각 BSS 안의 AP는 서로의 존재를 알 수 없기 대문에 각각의 AP에서 독립적으로 전송을 하므로 상기 단 계 S301에서 설정한 초기 검색 시간동안 프로브 응답이 2개 이상 도착하면 2개의 프로브 응답 메시지가 충돌하게 된다. 여기서, 해당 채널에 물리적 충돌이 한번도 발생하지 않았다면 현재 프로브 응답 메시지를 보낸 AP가 1대뿐이라고 판단하고, 1회 이상 충돌이 발생하였으면 1개 이상의 AP가 존재하는 것이다.

이처럼 충돌이 발생하면, 검색 중인 이동기기의 수신 채널에서 충돌이 발생하는 것은 현재 수신중인 프레임을 전송하는 다른 이동기기나 AP가 속한 BSS와 다른 BSS에 속한 이동기기나 AP가 프레임을 전송하는 경우이다.

또한, 같은 BSS내에서 하나의 이동기기가 프레임을 전송중일 때는 다른 이동통신들은 프레임을 전송할 수 없으므로, 충돌이 발생하면 다른 AP가 존재한다는 것을 의미하고, 백오프(Back off) 시간이 증가하게 된다. 즉, 백오프 시간은 컨텐션 윈도우(contention window: CW)와 0 사이에서 균등분포를 따르는 랜덤함수를 사용하여 설정되고, CW 값은 충돌이 발생할 때마다 2배씩 증가하게 된다.

그 후, 현재 최대 채널 시간이 도과되었는지를 판단하여(S307), 도과하였으면 수집을 중단하고 도과하지 않았으면 상기 단계 S304, S305를 반복 수행한다. 여기서, 최대 채널 시간(Maxchanneltime)은 이동기기가 AP로부터 전송된 프로브 응답 메시지를 수집하는 시간으로서, 이 시간동안 프로브 응답 메시지를 수집한다.

한편, 상기 단계 S305를 통해 충돌이 없으면 수신한 프로브 응답 메시지로부터 수집한 BSSID 개수(X)와 데이터 프레임에서 수집된 BSSID 개수(Y)를 비교하여, X가 Y보다 같거나 큰지를 판단한다(S308). 이는 AP의 존재여부를 다시 한번 확인하기 위한 과정이다.

예를 들어, 상기 단계 S305에서 출돌이 감지되지 않았지만 프로브 응답 메시지가 전송되지 못하고 데이터 프레임이 전송된 경우, 충돌이 발생하지 않아 이동기기는 검색을 중단 할 수 있는 조건은 만족하나 실제로 프로브 응답 프레임을 수신하지 못하게 된다. 따라서, 상기 단계 S304, S305, S306, S307을 통해 총 수신한 데이터 프레임으로부터 수집한 BSSID의 수(Y)와 프로브 응답 메시지의 BSSID의 수(X)를 비교하는 과정 S307을 수행하여, 데이터 프레임으로부터 수집한 BSSID의 갯수(Y)가 프로브 응답 메시지의 BSSID의 갯수(X)보다 많은 경우 프로브 응답 메시지를 전송하지 못한 AP가 존재하는 것으로 판단되어, 상기 단계 S306를 다시 반복 수행한다.
이때, X가 Y와 일치하거나 그 이상일 때까지 계속 상기 단계 S306를 반복 수행하되, 상기 단계 S307에서 최대 채널 시간이 경과되면 검색을 중단하여 핸드오프 지연시간이 발생되는 것을 방지한다. 한편, X가 Y와 일치하거나 그 이상이면 정상적으로 프로브 응답 메시지를 모두 수신한 것으로 판단되어 검색을 종료하거나 다음 채널을 검색한다(S309).

이와같이, 핸드오프 과정 중 이동기기가 AP를 검색할 때, 수신이 가능한 모드 프로브 응답 메시지를 수신하면 검색을 최대 채널 시간 이전에 끝마칠 수 있도록 하여, AP 검색시간을 단축시킬 수 있다.

삭제

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 핸드오프 운용방법의 시물레이션도이다.

도 6의 그래프와 종래의 도 3을 비교하면, 검색 시간 소모가 감소됨을 알 수 있다. 특히, AP가 한개인 경우(A) 정확한 채널 분배로 인접한 AP가 서로 다른 채널을 사용하는 경우로서, 무선 네트워크의 트래픽 부하와 상관없이 매우 짧은 지연시간이 소요됨을 알 수 있다.

AP가 2개이상 인접할 때도(B) 도 3에서와 같은 종래의 고정된 시간동안 검색하는 경우보다 검색시간이 적게 소요되고, 특히 트래픽 부하가 낮을 때 짧은 시간만을 검색에 소요함을 알 수 있다.

이와같이, 본 발명은 이동기기와 BSS의 무선채널에서 충돌의 발생의 유무를 파악하여, 현재 검색하고 있는 AP외에 다른 AP가 있는지에 대한 정보를 파악하여 AP의 물리채널의 가변상항에 따라 AP의 검색 시간을 가변적으로 적용함으로써 AP 검색 시간을 단축시킬 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 액세스 포인트(access point; AP)를 물리채널의 상황을 실시간으로 검사하여 검사하여 최대 채널 시간이 경과하지 않았더라도 프로브 응답 메시지를 보낼 AP가 더이상 없다고 판단되면 검색단계를 중단함으로써, 액세스 포인트 검색시간을 단축시켜 핸드오프 운용 시간을 단축시키고 지연시간으로 인한 접속 단절을 방지하여 나아가 실시간 멀티미디어 서비스 및 VoIP 서비스 등의 QoS를 개선하는 효과가 있다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허 청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims

이동기기와 현재 접속중인 무선 네트워크망의 제1 액세스 포인트 사이의 전송신호 레벨이 일정 레벨 이하인지를 판단하는 판단과정;

상기 전송신호 레벨이 일정 레벨 이하인 경우, 상기 이동기기가 상기 무선 네트워크망의 복수의 제2 액세스 포인트들로 프로브 요청 메시지를 전송하는 요청과정; 및

상기 이동기기의 수신 채널의 프레임 충돌여부를 감지하여 그에 따른 가변적인 수집시간을 적용하여, 상기 이동기기가 상기 제2 액세스 포인트들로부터 프로브 응답 메시지를 수집하는 수집과정;

을 포함하여, 액세스 포인트의 검색시간을 단축시켜 핸드오프 운용시간을 감소시키는 것을 특징으로 하는 무선랜 기반의 고속 핸드오프 운용 방법.
제 1항에 있어서,

상기 수집된 프로브 응답 메시지 중 가장 높은 신호레벨을 갖는 메시지를 발송한 액세스 포인트에 상기 이동기기의 재접속을 시도하는 과정;을

더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선랜 기반의 고속 핸드오프 운용 방법.
제 1항에 있어서, 상기 수집과정은,

최소 채널 시간동안 상기 이동기기의 무선 채널의 사용여부 상태를 감지하여, 상기 무선 채널의 사용여부 상태에 따라 액세스 포인트의 존재여부를 판단하는 제 1 과정; 및

상기 제 1 과정에서 액세스 포인트가 존재하는 것으로 판단되면 소정 시간동안 상기 프로브 응답 메시지를 수신하고, 데이터 프레임으로부터 BSSID를 수집하는 제 2 과정;

상기 수집 중 이동기기의 무선 채널에 충돌이 발생하였는지를 판단하는 제 3 과정;

상기 제 3 과정에서 상기 충돌이 발생한 경우 재검색 시간을 설정하여 상기 제 2 과정 및 제 3 과정을 반복 수행하는 제 4 과정;

상기 제 3 과정에서 상기 충돌이 없는 경우, 수신한 프로브 응답 메시지로부터 수집한 BSSID와 데이터 프레임으로부터 수집한 BSSID의 개수를 비교하는 제 5 과정; 및

상기 제 5과정에서 상기 개수가 일치하면 종료하거나 다음 채널을 검색하고, 일치하지 않으면 상기 제 4 과정을 반복 수행하는 제 6과정

을 포함함을 특징으로 하는 무선랜 기반의 고속 핸드오프 운용 방법.
제 3항에 있어서, 상기 제 2과정 내지 제 4과정은,

최대 채널 시간 내에 수행하고, 최대 채널 시간이 경과하면 종료함을 특징으로 하는 무선랜 기반의 고속 핸드오프 운용 방법.