KR101158974B1 - Method for assigning channel in wireless mesh nodes with multiple radios - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중 라디오를 가진 무선 메쉬 노드에서의 채널 할당 방법에 관한 것으로, 이웃 노드로부터 수집된 소정 홉 내의 이웃 노드의 채널상태정보 및 채널청취정보를 이용하여 메쉬 링크 및 채널 상태를 식별하고 그 식별된 메쉬 링크 및 채널 상태를 기초로 하여 선택된 후보 채널을 할당함으로써, 다중 라디오를 가진 메쉬 노드의 메쉬 링크를 위한 최적의 무선 채널을 적응적으로 선택하고 운용할 수 있으며, 전체 네트워크 토폴로지 및 각 메쉬 링크 간의 간섭레벨에 대한 사전 정보를 이용하지 않더라도 높은 스펙트럼 효율의 메쉬 링크를 설정할 수 있는, 다중 라디오를 가진 무선 메쉬 노드에서의 채널 할당 방법을 제공하고자 한다.The present invention relates to a channel allocation method in a wireless mesh node having multiple radios, and identifies and identifies a mesh link and channel state using channel state information and channel listening information of a neighbor node within a predetermined hop collected from a neighbor node. By assigning the selected candidate channel based on the mesh link and the channel state, it is possible to adaptively select and operate the optimal radio channel for the mesh link of the mesh node with multiple radios. An object of the present invention is to provide a channel allocation method in a wireless mesh node having multiple radios, which can establish a mesh spectrum with high spectral efficiency without using prior information on interference levels.

이를 위하여, 본 발명은, 메쉬 노드에서의 채널 할당 방법에 있어서, 상기 메쉬 노드가 이웃 노드로부터 수집된 제 1 소정 홉 내의 이웃 노드의 채널상태정보 및 채널청취정보를 이용하여 제 2 소정 홉 내의 이웃 노드의 메쉬 링크 및 채널 상태를 식별하는 링크 및 채널 식별 단계; 상기 메쉬 노드가 상기 식별된 이웃 노드의 메쉬 링크 및 채널 상태를 기초로 하여 자신과 메쉬 링크 설정을 위한 후보 노드의 후보 채널을 선택하는 후보 채널 선택 단계; 상기 메쉬 노드가 상기 선택된 후보 노드와의 메쉬 링크에 상기 선택된 후보 채널을 할당하여 상기 선택된 후보 노드와 연결하는 채널 할당 단계; 및 상기 메쉬 노드가 상기 연결된 메쉬 링크를 기초로 하여 채널상태정보를 새롭게 생성하거나 갱신하는 채널상태정보 생성 및 갱신 단계를 포함한다.To this end, the present invention provides a channel allocation method in a mesh node, wherein the mesh node is a neighbor in a second predetermined hop using channel state information and channel listening information of a neighbor node in a first predetermined hop collected from a neighbor node. Link and channel identification step for identifying a mesh link and channel state of a node; A candidate channel selecting step of the mesh node selecting a candidate channel of a candidate node for establishing a mesh link with itself based on the identified mesh link and channel state of the neighboring node; Assigning, by the mesh node, the selected candidate channel to a mesh link with the selected candidate node and connecting the selected candidate node with the selected candidate node; And generating and updating channel state information in which the mesh node newly generates or updates channel state information based on the connected mesh link.

무선 메쉬 네트워크, 다중 라디오, 다중 채널, 채널 할당, 메쉬 노드, 메쉬 게이트웨이, 메쉬 링크, 채널상태정보, 채널청취정보 Wireless Mesh Network, Multiple Radio, Multiple Channel, Channel Assignment, Mesh Node, Mesh Gateway, Mesh Link, Channel Status Information, Channel Listening Information

Description

다중 라디오를 가진 무선 메쉬 노드에서의 채널 할당 방법{METHOD FOR ASSIGNING CHANNEL IN WIRELESS MESH NODES WITH MULTIPLE RADIOS}Channel assignment in wireless mesh nodes with multiple radios {METHOD FOR ASSIGNING CHANNEL IN WIRELESS MESH NODES WITH MULTIPLE RADIOS}

본 발명은 다중 라디오를 가진 무선 메쉬 노드에서의 채널 할당 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이웃 노드로부터 수집된 소정 홉 내의 이웃 노드의 채널상태정보 및 채널청취정보를 이용하여 메쉬 링크 및 채널 상태를 식별하고 그 식별된 메쉬 링크 및 채널 상태를 기초로 하여 선택된 후보 채널을 할당함으로써, 다중 라디오를 가진 메쉬 노드의 메쉬 링크를 위한 최적의 무선 채널을 적응적으로 선택하고 운용할 수 있으며, 전체 네트워크 토폴로지 및 각 메쉬 링크 간의 간섭레벨에 대한 사전 정보를 이용하지 않더라도 높은 스펙트럼 효율의 메쉬 링크를 설정할 수 있는, 다중 라디오를 가진 무선 메쉬 노드에서의 채널 할당 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a channel allocation method in a wireless mesh node having multiple radios. More particularly, the present invention relates to a mesh link and channel state by using channel state information and channel listening information of a neighbor node within a predetermined hop collected from a neighbor node. By identifying and assigning selected candidate channels based on the identified mesh link and channel conditions, it is possible to adaptively select and operate the optimal radio channel for the mesh link of mesh nodes with multiple radios, and the overall network topology And a channel allocation method in a wireless mesh node having multiple radios, which can set a mesh spectrum with high spectral efficiency even without using prior information on interference levels between mesh links.

무선 메쉬 네트워크(WMN: Wireless Mesh Network)는 인터넷을 통해 트래픽이 전송되거나 또는 인터넷으로 트래픽을 전달하는 멀티홉 에드혹 네트워킹(Multi-hop Ad Hoc Networks) 방식을 이용한다. 무선 메쉬 네트워크(WMN)는 메쉬 노드(Mesh Node)와 메쉬 클라이언트(Mesh Client)를 포함하는 무선 네트워크이다. 여기서, 메쉬 노드는 통상적인 무선 라우터와 같이 게이트웨이 및 브리지 기능을 위한 라우팅 능력 이외에 메쉬 네트워킹을 지원하는 추가적인 라우팅 기능을 수행한다. 메쉬 노드는 최소의 이동성을 가지며, 메쉬 클라이언트를 위한 메쉬 백본을 형성하는 중추적 기능을 수행한다.Wireless Mesh Networks (WMNs) use a multi-hop ad hoc network (Multi-hop Ad Hoc Networks) scheme in which traffic is transmitted through the Internet or delivered to the Internet. The wireless mesh network (WMN) is a wireless network including a mesh node and a mesh client. Here, the mesh node performs an additional routing function that supports mesh networking in addition to the routing capability for the gateway and bridge functions like a conventional wireless router. Mesh nodes have minimal mobility and perform a pivotal function of forming a mesh backbone for mesh clients.

또한, 이동 에드혹 네트워크(MANET: Mobile Ad hoc Network)와 달리 메쉬 네트워크는 이동(Nomadic) 사용자와 인터넷 게이트웨이 사이의 멀티홉 연결성을 제공하기 위한 무선 백본을 형성한다. 메쉬 네트워크는 이러한 무선 백본을 형성함으로써, 메쉬 클라이언트인 사용자가 언제 어느 곳에서든 항상 온라인(on-line) 상태를 유지할 수 있도록 지원하게 된다.In addition, unlike mobile ad hoc networks (MANET), mesh networks form a wireless backbone for providing multi-hop connectivity between mobile users and Internet gateways. The mesh network forms this wireless backbone, allowing users who are mesh clients to be always on-line anytime, anywhere.

무선 메쉬 네트워크는 비용과 대비하여 볼 때 넓은 지역에서 효율적이다. 또한, 무선 메쉬 네트워크는 네트워크의 변화에 유연하게 대처하는 것이 가능하다. 또한, 무선 메쉬 네트워크는 재구성 가능한 백홀(Backhaul) 연결성을 구축함에 있어서 현저한 장점을 제공할 수 있다. 상기와 같은 장점으로 인하여, 무선 메쉬 네트워크는 격리된 와이-파이(Wi-Fi) 네트워크의 커버리지를 확장하거나, 에드혹 네트워크를 위한 유연하고 높은 대역폭의 무선 백홀을 제공하는데도 매우 효과적이다. 그러므로 무선 메쉬 네트워크는 에드혹 네트워크의 일반적인 응용분야 이외에 광대역 홈네트워킹, 공동체 네트워킹, 빌딩자동화, 고속 메트로폴리탄 네트워크 및 기업 네트워킹 등의 분야에도 폭넓게 적용되고 있다. 여기서, 무선 백홀은 하나 또는 그 이상의 무선 인터페이스를 장착한 무선 메쉬 노드를 포함한다. 무선 백홀은 메쉬 네트워크의 용량에 매우 큰 영향을 미치고 있다. 더 나아가 무선 백홀은 시스템의 전체적인 성능에 대하여 상당한 영향을 준다.Wireless mesh networks are efficient in large areas when compared to cost. In addition, the wireless mesh network can flexibly cope with changes in the network. Wireless mesh networks may also provide significant advantages in establishing reconfigurable backhaul connectivity. Due to these advantages, wireless mesh networks are also very effective in extending coverage of isolated Wi-Fi networks or providing flexible and high bandwidth wireless backhaul for ad hoc networks. Therefore, wireless mesh networks are widely applied to broadband home networking, community networking, building automation, high-speed metropolitan networks, and enterprise networking, in addition to the general applications of Ed Hoc networks. Here, the wireless backhaul includes a wireless mesh node equipped with one or more air interfaces. Wireless backhaul has a huge impact on the capacity of mesh networks. Furthermore, wireless backhaul has a significant impact on the overall performance of the system.

통상의 무선 메쉬 네트워크는 단일 라디오를 가지고, 단일 채널 상에서 동작하도록 구성된다. 이러한 무선 메쉬 네트워크의 구성은 네트워크의 인접 노드에서 유발하는 간섭 때문에 무선 메쉬 네트워크에서 메쉬의 용량에 반대로 영향을 미친다. 이러한 용량 문제를 해결하기 위해, 무선 메쉬 네트워크에 적응된 수정된 MAC(Media Access Control) 프로토콜을 이용한 방식, 단일 라디오에서 채널 변경을 이용한 방식, 및 지향성 안테나를 이용한 방식 등과 같은 여러 가지 방식이 이용되고 있다.A typical wireless mesh network has a single radio and is configured to operate on a single channel. The configuration of such a wireless mesh network adversely affects the capacity of the mesh in the wireless mesh network because of interference caused by neighboring nodes of the network. In order to solve this capacity problem, various methods such as a method using a modified MAC (Media Access Control) protocol adapted to a wireless mesh network, a method using a channel change in a single radio, and a method using a directional antenna are used. have.

하지만, 지향성 안테나를 이용한 방식 또는 수정된 MAC 프로토콜을 이용한 방식은 무선 메쉬 네트워크 솔루션의 실질적인 대규모 구축이 불가능하다. 그리고 단일 라디오와 함께 다중 채널을 이용한 방식은 동적인 채널변경을 위한 메쉬 노드 사이의 정밀한 시간 동기를 필요로 하는 문제점이 있다.However, the method using the directional antenna or the method using the modified MAC protocol does not allow the practical large-scale deployment of the wireless mesh network solution. In addition, the method using multiple channels together with a single radio has a problem that requires precise time synchronization between mesh nodes for dynamic channel change.

무선 메쉬 네트워크의 용량을 개선하는 또 다른 방법은 메쉬 노드에 다중 라디오를 채용하는 방식이다. 이러한 방식은 같은 공간에서 동시에 이용될 수 있는 다수의 비중첩 채널(예를 들면, IEEE 802.11b/g와 IEEE802.11a 표준에 따라 제공된 각각 3개 및 12개 채널)을 라디오에 할당하여 수행된다. 이는 스펙트럼의 이용 효율성을 높이고 메쉬 네트워크에서 이용가능한 실제 대역폭을 증가시킬 수 있다.Another way to improve the capacity of a wireless mesh network is to employ multiple radios at the mesh node. This approach is accomplished by assigning a radio to a number of non-overlapping channels (e.g. three and twelve channels each provided according to the IEEE 802.11b / g and IEEE802.11a standards) that can be used simultaneously in the same space. This can increase the utilization of the spectrum and increase the actual bandwidth available in the mesh network.

더 나아가, 이러한 다중 라디오를 이용한 방식에 저렴한 라디오 모듈을 이용한다면, 다중 라디오가 구비된 메쉬 노드도 충분히 경제적일 수 있다. 또한, 라디 오가 다른 무선거리, 대역폭 및 페이딩 특성을 가진 다른 주파수에서 동작하는 경우, 공간-시간 다이버시티에 따른 네트워크의 용량이 상당히 개선될 수 있다는 장점이 있다. 그러나 채널간 간섭은 다중 라디오를 가진 메쉬 네트워크의 성능 및 용량 개선의 잠재력을 크게 떨어뜨리는 결과를 초래할 수 있다. 따라서 이를 위한 정교한 채널할당이 필수적으로 요구되어 있다.Furthermore, if an inexpensive radio module is used in such a multi-radio scheme, a mesh node equipped with multiple radios may be sufficiently economical. In addition, when the radio operates at different frequencies with different radio range, bandwidth, and fading characteristics, there is an advantage that the capacity of the network according to space-time diversity can be significantly improved. However, interchannel interference can result in a significant drop in the potential for improved performance and capacity for mesh networks with multiple radios. Therefore, sophisticated channel allocation for this is essential.

이를 위해, 종래의 다중 라디오 및 다중 채널을 이용한 메쉬 노드를 위한 채널 할당 방법은 네트워크 토폴로지와 각 채널의 간섭레벨을 바탕으로 적절한 채널을 선택한다. 이러한 종래의 채널 할당 방법은 선택된 채널을 해당 노드의 라디오에 인위적으로 설정한다. 여기서, 네트워크 토폴로지는 구축하고자 하는 전체 네트워크를 위한 모든 노드 간의 연결관계가 사전에 정의된 정보를 말한다. 각 채널의 간섭레벨은 각 채널에서 측정된 것이다.To this end, the conventional channel allocation method for mesh nodes using multiple radios and multiple channels selects an appropriate channel based on the network topology and the interference level of each channel. This conventional channel allocation method artificially sets the selected channel to the radio of the node. Here, the network topology refers to information in which connection relationships between all nodes for the entire network to be built are defined in advance. The interference level of each channel is measured in each channel.

즉, 네트워크 토폴로지의 일부인 임의의 메쉬 링크(예를 들면, 메쉬 노드A의 라디오A1과, 메쉬 노드B의 라디오 B1간의 링크)에 대해 적합한 채널이 할당된다. 그리고 할당된 채널과 간섭을 일으키지 않은 다른 채널이 상기 메쉬 노드들의 다른 라디오에 각각 할당된다. 이러한 경우, 전체 네트워크 구성에 대한 사전정보가 필요할 뿐만 아니라, 그에 따른 인위적인 채널선택이 이루어지기 때문에 가변적인 토폴로지의 네트워크 또는 대규모 네트워크에 대해서 실질적인 채널이 할당될 수 없는 문제점이 있다.In other words, a suitable channel is allocated for any mesh link that is part of the network topology (e.g., a link between radio A1 of mesh node A and radio B1 of mesh node B). And other channels that do not interfere with the assigned channel are assigned to different radios of the mesh nodes, respectively. In this case, not only the advance information on the entire network configuration is necessary, but also the artificial channel selection is made accordingly, and thus there is a problem that a substantial channel cannot be allocated to a network of a variable topology or a large network.

따라서 메쉬 네트워크의 성능 및 용량을 최대화할 수 있도록, 네트워크 토폴로지에 관계없이 다중 라디오의 메쉬 노드에 대하여 메쉬 링크를 설정하기 위한 최 소 간섭의 무선 채널을 제공하는 채널 할당 방법이 절실히 필요한 상황이다.Therefore, in order to maximize the performance and capacity of the mesh network, there is an urgent need for a channel allocation method that provides a radio channel with minimal interference for establishing a mesh link for mesh nodes of multiple radios regardless of the network topology.

따라서 상기와 같은 종래 기술은 전체 네트워크 구성에 대한 사전정보가 필요할 뿐만 아니라 그에 따른 인위적인 채널선택이 이루어지기 때문에 가변적인 토폴로지의 네트워크 또는 대규모 네트워크에 대해서 실질적인 채널이 할당될 수 없는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.Therefore, the prior art as described above requires a prior information on the overall network configuration, and there is a problem that a practical channel cannot be allocated to a network of a variable topology or a large network because an artificial channel selection is made accordingly. It is a problem of the present invention to solve the problem.

따라서 본 발명은 이웃 노드로부터 수집된 소정 홉 내의 이웃 노드의 채널상태정보 및 채널청취정보를 이용하여 메쉬 링크 및 채널 상태를 식별하고 그 식별된 메쉬 링크 및 채널 상태를 기초로 하여 선택된 후보 채널을 할당함으로써, 다중 라디오를 가진 메쉬 노드의 메쉬 링크를 위한 최적의 무선 채널을 적응적으로 선택하고 운용할 수 있으며, 전체 네트워크 토폴로지 및 각 메쉬 링크 간의 간섭레벨에 대한 사전 정보를 이용하지 않더라도 높은 스펙트럼 효율의 메쉬 링크를 설정할 수 있는, 다중 라디오를 가진 무선 메쉬 노드에서의 채널 할당 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention identifies the mesh link and channel state by using channel state information and channel listening information of the neighbor node within a predetermined hop collected from the neighbor node, and allocates the selected candidate channel based on the identified mesh link and channel state. This allows the adaptive selection and operation of the optimal radio channel for the mesh link of a mesh node with multiple radios, providing high spectral efficiency even without prior information about the overall network topology and interference levels between each mesh link. An object of the present invention is to provide a channel allocation method in a wireless mesh node having multiple radios capable of establishing a mesh link.

구체적으로, 본 발명은, 이웃 노드로부터 수집된 2홉 이웃 노드까지의 채널상태정보 및 채널청취정보와 미리 할당된 자신의 채널정보를 기초로 하여 네트워크 토폴로지에 관계없이 이웃 노드에 할당된 채널 간의 간섭을 최소화하는 무선 채널을 선택함으로써, 메쉬 네트워크의 용량 및 성능을 극대화할 수 있는, 다중 라디오를 가진 무선 메쉬 노드에서의 채널 할당 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Specifically, the present invention is based on the channel status information and channel listening information to the two-hop neighbor node collected from the neighbor node and the interference between the channels assigned to the neighbor node regardless of the network topology based on their own channel information. It is an object of the present invention to provide a channel allocation method in a wireless mesh node having multiple radios, which can maximize the capacity and performance of a mesh network by selecting a wireless channel that minimizes the network bandwidth.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned above can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations particularly pointed out in the appended claims.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 이웃 노드로부터 수집된 소정 홉 내의 이웃 노드의 채널상태정보 및 채널청취정보를 이용하여 메쉬 링크 및 채널 상태를 식별하고 그 식별된 메쉬 링크 및 채널 상태를 기초로 하여 선택된 후보 채널을 할당하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problem, the present invention identifies the mesh link and channel state by using channel state information and channel listening information of the neighbor node within a predetermined hop collected from the neighbor node, and identifies the identified mesh link and channel state. The candidate channel selected on the basis of the assignment is assigned.

더욱 구체적으로, 본 발명은, 메쉬 노드에서의 채널 할당 방법에 있어서, 상기 메쉬 노드가 이웃 노드로부터 수집된 제 1 소정 홉 내의 이웃 노드의 채널상태정보 및 채널청취정보를 이용하여 제 2 소정 홉 내의 이웃 노드의 메쉬 링크 및 채널 상태를 식별하는 링크 및 채널 식별 단계; 상기 메쉬 노드가 상기 식별된 이웃 노드의 메쉬 링크 및 채널 상태를 기초로 하여 자신과 메쉬 링크 설정을 위한 후보 노드의 후보 채널을 선택하는 후보 채널 선택 단계; 상기 메쉬 노드가 상기 선택된 후보 노드와의 메쉬 링크에 상기 선택된 후보 채널을 할당하여 상기 선택된 후보 노드와 연결하는 채널 할당 단계; 및 상기 메쉬 노드가 상기 연결된 메쉬 링크를 기초로 하여 채널상태정보를 새롭게 생성하거나 갱신하는 채널상태정보 생성 및 갱신 단계를 포함한다.More specifically, in the method of allocating a channel in a mesh node, the present invention provides a method for allocating a mesh node in a second predetermined hop using channel state information and channel listening information of a neighbor node in a first predetermined hop collected from a neighbor node. Link and channel identification for identifying a mesh link and channel state of a neighbor node; A candidate channel selecting step of the mesh node selecting a candidate channel of a candidate node for establishing a mesh link with itself based on the identified mesh link and channel state of the neighboring node; Assigning, by the mesh node, the selected candidate channel to a mesh link with the selected candidate node and connecting the selected candidate node with the selected candidate node; And generating and updating channel state information in which the mesh node newly generates or updates channel state information based on the connected mesh link.

상기와 같은 본 발명은, 이웃 노드로부터 수집된 소정 홉 내의 이웃 노드의 채널상태정보 및 채널청취정보를 이용하여 메쉬 링크 및 채널 상태를 식별하고 그 식별된 메쉬 링크 및 채널 상태를 기초로 하여 선택된 후보 채널을 할당함으로써, 다중 라디오를 가진 메쉬 노드의 메쉬 링크를 위한 최적의 무선 채널을 적응적으로 선택하고 운용할 수 있으며, 전체 네트워크 토폴로지 및 각 메쉬 링크 간의 간섭레벨에 대한 사전 정보를 이용하지 않더라도 높은 스펙트럼 효율의 메쉬 링크를 설정할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention identifies a mesh link and a channel state by using channel state information and channel listening information of a neighbor node within a predetermined hop collected from the neighbor node, and selects a candidate based on the identified mesh link and channel state. By assigning channels, it is possible to adaptively select and operate the optimal radio channel for mesh links of mesh nodes with multiple radios, even without using prior information about the overall network topology and interference levels between each mesh link. There is an effect that can set the spectral efficiency mesh link.

즉, 본 발명은, 국부적으로 확인된 2홉 이웃 노드까지의 링크 및 채널상태/청취정보를 기초로 하여 다중 라디오를 가진 메쉬 노드의 메쉬 링크를 위한 최상의 품질을 가진 무선 채널을 적응적으로 선택하여 운용할 수 있는 효과가 있다.That is, the present invention adaptively selects the best quality radio channel for the mesh link of the mesh node with multiple radios based on the locally identified link up to 2 hop neighbor nodes and the channel state / listening information. It is effective to operate.

또한, 본 발명은, 자신을 포함한 이웃의 채널상태정보를 네트워크 환경에 따라 동적으로 제공할 수 있기 때문에, 전체 네트워크 토폴로지 및 각 메쉬 링크 간의 간섭레벨에 대한 사전 정보를 이용하지 않더라도 높은 스펙트럼 효율의 메쉬 링크 설정 및 유지가 가능하다는 효과가 있다.In addition, since the present invention can dynamically provide channel state information of neighbors including itself according to a network environment, a mesh having high spectral efficiency even without using prior information on the overall network topology and the interference level between each mesh link. The effect is that the link can be set and maintained.

더 나아가, 본 발명은 극대화된 용량 및 성능을 가진 메쉬 네트워크를 구성하고 운용할 수 있을 뿐만 아니라, 대규모 및 동적인 메쉬 네트워크에 대해 용이하게 채널을 할당할 수 있는 효과가 있다.Furthermore, the present invention not only can construct and operate a mesh network with maximized capacity and performance, but also has an effect of easily allocating channels for large-scale and dynamic mesh networks.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, It can be easily carried out. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명이 적용되는 다중 라디오를 가진 무선 메쉬 네트워크의 일실시예 구성도이다.1 is a configuration diagram of an embodiment of a wireless mesh network having multiple radios to which the present invention is applied.

도 1에 도시된 바와 같이, 무선 메쉬 네트워크(100)는 다수의 메쉬 노드(101 내지 110) 및 메쉬 게이트웨이(120)를 포함한다. 이러한 무선 메쉬 네트워크(100)는 메쉬 게이트웨이(120)와 연결된 IP 네트워크를 통해 응용 시스템(130)과 연결된다. 응용 시스템(130)은 사용자 단말(140)과 연결되어 있다.As shown in FIG. 1, the wireless mesh network 100 includes a plurality of mesh nodes 101 to 110 and a mesh gateway 120. The wireless mesh network 100 is connected to the application system 130 through an IP network connected to the mesh gateway 120. The application system 130 is connected to the user terminal 140.

메쉬 게이트웨이(120)는 무선 메쉬 네트워크(100)에 접속된 사용자 트래픽을 IP 백본 네트워크로 전송하거나, 그 반대방향으로 전송하는 기능을 수행한다.The mesh gateway 120 transmits user traffic connected to the wireless mesh network 100 to the IP backbone network or vice versa.

메쉬 노드(101 내지 110)는 자신을 제외한 메쉬 노드 및 메쉬 게이트웨이(120) 중에서 자신과 연결되어 있는 이웃 노드 간의 연결과 함께 메쉬 클라이언트의 접속을 허용하고, 일정한 무선 커버리지를 가진다. 예를 들어, 메쉬 노드(110)는 메쉬 클라이언트의 접속을 허용하고 있지만, 이웃 노드(101 및 105) 또는 메쉬 게이트웨이(120)와 연결되지 않은 상태를 가진다. 여기서, 메쉬 노드(101 내지 110) 간에서는 2개 이상의 무선 링크가 설정되고 유지된다.The mesh nodes 101 to 110 allow a mesh client to access together with a connection between a mesh node excluding itself and a neighboring node connected to it among the mesh gateway 120 and have a certain wireless coverage. For example, the mesh node 110 allows the mesh client to connect, but has no connection with the neighbor nodes 101 and 105 or the mesh gateway 120. Here, two or more radio links are established and maintained between the mesh nodes 101 to 110.

따라서 무선 메쉬 네트워크(100)는 메쉬 노드(101 내지 110) 간의 연결 즉, 메쉬 링크를 통해 임의 지점에서 다른 임의의 지점까지 경로 다이버시티를 제공한다. 각 링크채널을 위한 다수의 메쉬 노드(101 내지 110)에는 본 발명에 의해 선택된 채널이 할당된다. 여기서, 할당된 채널은 간섭을 최소화하는 비중첩 채널이며, 각 메쉬 노드의 특정 라디오에서 운용된다. 여기서, 라디오는 서로 다른 주파수에 따라 운용되는 무선 인터페이스를 가리킨다.Accordingly, the wireless mesh network 100 provides path diversity from any point to any other point through the connection between mesh nodes 101 through 110, i.e., the mesh link. A plurality of mesh nodes 101 to 110 for each link channel are assigned a channel selected by the present invention. In this case, the allocated channel is a non-overlapping channel that minimizes interference and operates on a specific radio of each mesh node. Here, the radio refers to a radio interface operated according to different frequencies.

이하, 본 발명이 적용되는 다중 라디오 및 다중 채널을 가진 다수의 메쉬 노드(101 내지 110) 및 메쉬 게이트웨이(120)를 포함하는 무선 메쉬 네트워크(100)를 상세하게 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the wireless mesh network 100 including a plurality of mesh nodes 101 to 110 and a mesh gateway 120 having multiple radios and multiple channels to which the present invention is applied will be described in detail.

다수의 메쉬 노드(101 내지 110) 및 메쉬 게이트웨이(120)는 각각 다중 라디오 및 다중 채널을 가진다. 다수의 메쉬 노드(101 내지 110)는 메쉬 클라이언트 접속을 지원하는 액세스 네트워크로서, 1개의 사용자용 인터페이스를 가진다. 또한, 다수의 메쉬 노드(101 내지 110)는 액세스 네트워크의 무선 백본인 이웃 노드 간의 무선 링크를 지원하는 다수의 무선 인터페이스(라디오)를 동시에 가진다. 메쉬 노드(101 내지 110)는 사용자 접속용 인터페이스로서, 무선 인터페이스를 가질 수도 있고 유선 인터페이스를 가질 수도 있다.The plurality of mesh nodes 101-110 and the mesh gateway 120 have multiple radios and multiple channels, respectively. The plurality of mesh nodes 101 to 110 are access networks that support mesh client connections and have one user interface. In addition, the plurality of mesh nodes 101 to 110 simultaneously have a plurality of radio interfaces (radios) that support radio links between neighboring nodes that are the radio backbones of the access network. The mesh nodes 101 to 110 may have a wireless interface or a wired interface as a user connection interface.

무선 메쉬 네트워크(100)의 생존능력과 성능을 최대화할 수 있도록 네트워크 연결성 및 경로 다이버시티를 보장하기 위해, 다수의 메쉬 노드(101 내지 110)는 각각 하나 이상의 이웃 노드와 무선 링크를 유지하는 것이 필요하다. 이에 따라, 다수의 메쉬 노드(101 내지 110)는 설정하고 운용해야 할 메쉬 링크의 개수에 해당하는 만큼의 무선 채널을 할당한다. 그리고 다수의 메쉬 노드(101 내지 110)는 그의 각 무선 인터페이스, 즉 라디오를 서로 다른 주파수로 운용한다.In order to ensure network connectivity and path diversity to maximize the survivability and performance of the wireless mesh network 100, multiple mesh nodes 101-110 each need to maintain a radio link with one or more neighboring nodes. Do. Accordingly, the plurality of mesh nodes 101 to 110 allocates as many radio channels as the number of mesh links to be set and operated. The plurality of mesh nodes 101 to 110 operate their respective air interfaces, that is, radios, at different frequencies.

다수의 메쉬 노드(101 내지 110)는 그 자신을 식별하는 노드 ID를 가지며, 일련번호로서 그의 라디오를 구분한다. 각 라디오에 할당되는 무선 채널은 스펙트럼 상에서 채널 대역폭만큼 이격되어 있어서, 인접 채널 간에 서로 간섭을 야기하지 않는 비중첩 채널이다. 또한, 각 라디오에 할당되는 무선 채널은 서로 구별하기 위한 고유한 번호, 즉 일련번호를 가진다.Many mesh nodes 101-110 have node IDs that identify themselves, and distinguish their radios by serial number. The radio channels assigned to each radio are non-overlapping channels that are spaced apart by the channel bandwidth on the spectrum and do not cause interference between adjacent channels. In addition, the radio channels assigned to each radio have unique numbers, i.e. serial numbers, to distinguish them from each other.

한편, 무선 메쉬 네트워크(100)는 메쉬 게이트웨이(120)에 의해 형성된다. 다수의 메쉬 노드(101 내지 110)를 포함하는 무선 메쉬 네트워크(100)는 고유하게 식별될 수 있는 메쉬 ID(MeshID)를 사용한다. 또한, 무선 통신을 위해 두 개의 메쉬 노드 간에는 공통의 무선 채널에 의해 만들어진 상호 연결로서 무선 링크가 설정된다. 여기서, 메쉬 노드 간의 무선 링크를 설정하는 공통의 무선 채널을 통합채널그래프(UCG; Unified Channel Graph)라 지칭한다. 공통의 무선 채널을 통해 상호 연결된 노드의 개수는 통합채널그래프의 크기이다. 다수의 메쉬 노드(101 내지 110) 각각은 메쉬 네트워크에서 최소 2개의 무선 링크를 형성하기 위해 2개의 무선 채널을 할당받는다.Meanwhile, the wireless mesh network 100 is formed by the mesh gateway 120. The wireless mesh network 100 including the plurality of mesh nodes 101 to 110 uses a mesh ID (MeshID) that can be uniquely identified. In addition, a wireless link is established as an interconnection made by a common wireless channel between two mesh nodes for wireless communication. Here, a common radio channel for establishing a radio link between mesh nodes is referred to as a Unified Channel Graph (UCG). The number of nodes interconnected via a common wireless channel is the size of the integrated channel graph. Each of the plurality of mesh nodes 101-110 is assigned two radio channels to form at least two radio links in the mesh network.

메쉬 네트워크에 포함된 다수의 메쉬 노드(101 내지 110) 각각은 주기적인 방송을 통해 또는 이웃 노드에서 요청된 질의 또는 명령에 대한 응답으로서, 자신의 기본정보와 채널상태정보를 이웃 노드로 제공한다. 여기서, 기본정보에는 노드 ID, 라디오 개수 및 메쉬 ID(MeshID)가 포함된다. 또한, 채널상태정보에는 채널할당내역, 이용가능 채널내역, 자체탐지 채널내역, 1홉(1-hop) 이웃의 탐지채널내역이 포함된다. 채널할당내역은 라디오번호-사용채널번호-상대노드 ID뿐만 아니라 각 채널의 통합채널그래프(USG) 크기를 포함한다. 자체탐지 채널내역은 자신이 청취한 채널내역을 나타낸다. 1홉(1-hop) 이웃의 탐지채널내역은 1홉 이웃 노드가 제공한 것으로서, 그 자신이 청취한 채널내역 및 그 자신이 이용하고 있는 채널내역을 모두 포함한 채널내역을 나타낸다. 채널내역은 채널번호를 구성원소로 하는 집합을 의미한다.Each of the plurality of mesh nodes 101 to 110 included in the mesh network provides its basic information and channel state information to the neighbor node through periodic broadcast or in response to a query or command requested by the neighbor node. Here, the basic information includes the node ID, the number of radios, and the mesh ID (MeshID). In addition, the channel state information includes channel assignment history, available channel history, self-detection channel history, and detection channel history of one-hop neighbor. Channel assignments include the combined channel graph (USG) size of each channel, as well as the radio number-use channel number-relative node ID. Self-detection channel history shows the channel history that it listens to. The detection channel history of the 1-hop neighbor is provided by the 1-hop neighbor node and represents channel history including both the channel history listened to by itself and the channel history used by the self. Channel history means a set of channel numbers as members.

도 2는 본 발명에 따른 다중 라디오 및 다중 채널 기반의 무선 메쉬 네트워크에서의 채널 할당 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a channel allocation method in a multi-radio and multi-channel based wireless mesh network according to the present invention.

무선 메쉬 네트워크에서의 채널 할당 방법은 두 가지 경우의 메쉬 노드에 적용될 수 있다. 예를 들면, 두 가지 경우는 메쉬 링크가 형성되지 않은 메쉬 노드(110)가 채널을 할당받고자 하는 경우와, 메쉬 노드(101)의 현재 메쉬 링크가 형성되어 있지만 메쉬 링크의 운용채널의 변경을 위해 채널을 할당받고자 하는 경우로 나눌 수 있다. 이하, 채널 할당 방법의 설명에서는 두 메쉬 노드(110, 101)가 서로 다른 과정을 수행할 때만 구분하여 설명하기로 한다.The channel allocation method in the wireless mesh network may be applied to mesh nodes in two cases. For example, in two cases, a mesh node 110 without a mesh link is trying to be assigned a channel, and a mesh node 101 is formed to change a management channel of a mesh link even though the current mesh link is formed. The channel can be divided into cases where it is desired to be allocated. Hereinafter, in the description of the channel allocation method, only the two mesh nodes 110 and 101 perform different processes will be described separately.

먼저, 다중 라디오를 구비한 메쉬 노드는 이웃 노드로부터 수집된 소정 홉 내의 이웃 노드의 채널상태정보 및 채널청취정보를 이용하여 소정의 홉 내의 이웃 노드의 메쉬 링크 및 채널 상태를 식별한다(202). 즉, 메쉬 노드(110 또는 101)는 하나의 홉만큼 인접한 인접 노드로부터 수집된 채널상태정보 및 채널청취정보를 이 용하여 2홉 이웃 노드까지의 상호연결 관계 및 채널할당 상태를 식별한다. 여기서, 상호연결 관계는 이웃 노드의 메쉬 링크를 포함한다.First, the mesh node having multiple radios identifies the mesh link and channel state of the neighbor node in the predetermined hop by using the channel state information and the channel listening information of the neighbor node in the predetermined hop collected from the neighbor node (202). That is, the mesh node 110 or 101 identifies the interconnection relationship and the channel allocation state up to two hop neighbor nodes by using channel state information and channel listening information collected from adjacent neighbor nodes by one hop. Here, the interconnect relationship includes mesh links of neighboring nodes.

그리고 메쉬 노드는 "202" 과정에서 식별된 이웃 노드의 메쉬 링크 및 채널 상태를 기초로 하여 자신과 메쉬 링크 설정을 위한 후보 노드의 후보 채널을 선택한다(204). 즉, 채널할당을 원하는 메쉬 노드(110)는 자신의 할당 라디오 유무와 후보 노드의 채널상태를 고려하여 후보링크를 선택한다. 여기서, 메쉬 링크 설정을 위한 후보 노드 및 채널의 선택은 후술될 "306" 과정에서 생성된 링크 및 채널상태 테이블에서 이웃 노드의 미할당 라디오 유무와 이용가능채널 유무를 기초로 하여 결정된다.The mesh node selects a candidate channel of a candidate node for establishing a mesh link with itself based on the mesh link and the channel state of the neighbor node identified in step 202 (204). That is, the mesh node 110 that wants to allocate a channel selects a candidate link in consideration of its own radio presence and the channel state of the candidate node. Here, the selection of candidate nodes and channels for mesh link establishment is determined based on the presence of unassigned radios and available channels of neighboring nodes in the link and channel state table generated in step 306, which will be described later.

이어서, 메쉬 노드는 "204" 과정에서 선택된 후보 노드와의 메쉬 링크에 선택된 후보 채널을 할당하여 후보 노드와 연결한다(206). 즉, 메쉬 노드는 선택된 무선 채널 및 후보 노드에 대해서 링크를 설정하고 유지한다.Subsequently, the mesh node allocates the selected candidate channel to the mesh link with the selected candidate node in step 204 and connects the candidate node with the candidate node (206). That is, the mesh node establishes and maintains a link for the selected radio channel and candidate node.

이후, 메쉬 노드는 연결된 메쉬 링크를 기초로 하여 채널상태정보를 새롭게 생성하거나 갱신한다(208).Thereafter, the mesh node newly generates or updates channel state information based on the connected mesh link (208).

이러한 채널 할당 방법은 무선 메쉬 네트워크(100)의 메쉬 노드(101 내지 110) 중에서 채널 할당을 원하는 메쉬 노드가 신규로 채널을 할당하는 경우 또는 현재 메쉬 링크 운용채널의 변경을 위한 채널을 할당하고자 하는 경우로 구분되어 적용될 수 있다.Such a channel allocation method is a case where a mesh node wanting to allocate a channel among the mesh nodes 101 to 110 of the wireless mesh network 100 newly allocates a channel or a channel for changing a current mesh link operating channel. It can be divided and applied.

신규로 채널을 할당하는 경우의 일례로, 주변의 이웃 노드(101 및 105) 및 메쉬 게이트웨이(120)와 메쉬 링크로 연결되어 있지 않은 메쉬 노드(110)를 살펴보 기로 한다. 반면에, 현재 메쉬 링크 운용채널의 변경을 위한 채널을 할당하고자 하는 경우의 일례로 메쉬 노드(101)를 살펴보기로 한다.As an example of newly assigning a channel, a mesh node 110 that is not connected to a neighboring node 101 and 105 and a mesh gateway 120 by a mesh link will be described. On the other hand, the mesh node 101 will be described as an example of a case in which a channel for changing a current mesh link operating channel is to be allocated.

도 3은 본 발명에 따른 채널 할당 방법의 메쉬 링크 및 채널상태 식별 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도이다.3 is a detailed flowchart illustrating an embodiment of a mesh link and channel state identification process of the channel allocation method according to the present invention.

먼저, 신규로 채널을 할당하는 경우를 살펴보면, 채널 할당을 원하는 메쉬 노드는 무선 메쉬 네트워크(100)를 위한 전체 주파수 대역에 포함되는 채널을 순차적으로 청취하면서, 수신된 방송프레임 또는 제어/데이터 프레임을 기초로 하여 이웃 노드(101 및 105) 또는 메쉬 게이트웨이(120)를 식별한다(302). 전술한 바와 같이, 메쉬 노드는 메쉬 노드 '110' 또는 메쉬 노드 '101'이 될 수 있다. 이하, 메쉬 노드(110)가 채널할당을 원하는 메쉬 노드인 것으로 가정하여 설명하기로 한다. 상기 식별 결과(302), 채널 할당을 원하는 메쉬 노드(110)는 현재 자신의 주변에서 동작 중인 이웃 노드(101 및 105) 또는 메쉬 게이트웨이(120)와 함께 운용되고 있는 채널을 파악할 수 있다. 이러한 이웃 노드(101 및 105) 또는 메쉬 게이트웨이(120)는 메쉬 노드(110)와 통신범위의 거리에 있는 이웃 노드로서, 메쉬 링크가 설정될 수 있는 이웃 노드의 후보 노드들이다. 여기서, 이웃 노드는 메쉬 노드(101 내지 109)뿐만 아니라 메쉬 게이트웨이(120)도 하나의 이웃 노드로 포함될 수 있다.First, referring to a case of newly assigning a channel, a mesh node that wants to allocate a channel sequentially listens to channels included in the entire frequency band for the wireless mesh network 100, and receives the received broadcast frame or control / data frame. Neighbor nodes 101 and 105 or mesh gateway 120 are identified on the basis (302). As described above, the mesh node may be a mesh node '110' or a mesh node '101'. Hereinafter, it will be described on the assumption that the mesh node 110 is a mesh node for which channel allocation is desired. As a result of the identification 302, the mesh node 110 that wants to allocate a channel may identify a channel that is being operated together with the neighbor nodes 101 and 105 or the mesh gateway 120 that are currently operating in the vicinity of the mesh node 110. The neighbor nodes 101 and 105 or the mesh gateway 120 are neighbor nodes within a communication range of the mesh node 110 and are candidate nodes of neighbor nodes to which a mesh link may be established. Here, the neighbor node may include not only the mesh nodes 101 to 109 but also the mesh gateway 120 as one neighbor node.

그리고 상기 메쉬 노드(110)는 각 채널을 운용하고 있는 후보 노드에 대한 기본정보, 채널정보(예를 들면, 채널상태정보 및 채널청취정보)를 요청하고, 그 응답으로서, 후보 노드로부터 후보 노드의 기본정보, 채널상태정보 및 채널청취정보를 수신한다(304). 이러한 이웃 노드의 기본정보 및 채널정보 수신 과정(304)은 이웃 노드의 정보를 획득하기 위해 요청과 응답 절차를 이용할 수도 있다. 또한, "304" 과정은 각 노드가 주기적으로 자신의 정보를 제공하는 방송 프레임의 수신을 통해서도 가능하다.The mesh node 110 requests basic information and channel information (e.g., channel state information and channel listening information) for the candidate node operating each channel, and, as a response, requests the candidate node from the candidate node. The basic information, the channel status information, and the channel listening information are received (304). The basic information and channel information receiving process 304 of the neighbor node may use a request and response procedure to obtain information of the neighbor node. In addition, the "304" process may be possible through reception of a broadcast frame in which each node periodically provides its information.

전술한 바와 같이, 이웃 노드의 정보는 노드 ID, 라디오 개수 및 메쉬 ID가 포함되는 기본정보와, 채널할당내역, 이용가능 채널내역, 자체탐지 채널내역, 1홉(1-hop) 이웃의 탐지채널내역이 포함되는 채널상태정보를 포함한다. 여기서, 채널할당내역은 라디오번호-사용채널번호-상대노드 ID뿐만 아니라 각 채널의 통합채널그래프(USG) 크기를 포함한다. 자체탐지 채널내역은 자신이 청취한 채널내역을 나타낸다. 1홉(1-hop) 이웃의 탐지채널내역은 1홉 이웃 노드가 제공한 것으로서, 그 자신이 청취한 채널내역 및 그 자신이 이용하고 있는 채널내역을 모두 포함한 채널내역을 나타낸다. 채널내역은 채널번호를 구성원소로 하는 집합을 의미한다.As described above, the neighbor node information includes basic information including node ID, radio number, and mesh ID, channel assignment history, available channel history, self-detection channel history, and detection channel of 1-hop neighbor. It includes channel status information including the details. Here, the channel assignment history includes the integrated channel graph (USG) size of each channel as well as the radio number-use channel number-relative node ID. Self-detection channel history shows the channel history that it listens to. The detection channel history of the 1-hop neighbor is provided by the 1-hop neighbor node and represents channel history including both the channel history listened to by itself and the channel history used by the self. Channel history means a set of channel numbers as members.

채널할당을 원하는 메쉬 노드(110)는 이웃 노드로부터 수집된 기본정보, 채널상태정보 및 채널청취정보를 기초로 하여 링크 및 채널 상태 테이블을 생성한다(306). 링크 및 채널 상태 테이블은 노드 ID, 메쉬 ID, 노드가청채널 및 수신신호강도표시(RSSI: Received Signal Strength Indication), 라디오번호, 할당채널, UCG 크기, 상대노드 ID, 이용가능 채널내역, 자체탐지 채널내역 및 1홉(1-hop) 이웃의 탐지채널내역 등의 필드를 포함한다. 따라서 식별가능한 각 이웃 노드의 정보는 상기 링크 및 채널 상태 테이블에서 하나의 행으로 기록된다. 즉, 식별가능한 이웃 노드로부터 상기 정보가 수신될 때마다 링크 및 채널 상태 테이블의 행, 즉 가로줄이 하나씩 증가한다.The mesh node 110 that wants to allocate the channel generates a link and channel state table based on the basic information, channel state information, and channel listening information collected from the neighbor node (306). The link and channel status tables include Node ID, Mesh ID, Node Listening Channel and Received Signal Strength Indication (RSSI), Radio Number, Assigned Channel, UCG Size, Relative Node ID, Available Channel History, Self Detection Channel. Fields such as details and detection channel history of one-hop neighbors. Thus, information of each identifiable neighbor node is recorded in one row in the link and channel state table. That is, each time the information is received from an identifiable neighbor node, the rows, i.e., horizontal lines, of the link and channel state tables are incremented by one.

여기서, 노드가청채널은 해당 이웃 노드의 제어/데이터 프레임을 수신할 수 있는 채널이다. 라디오번호는 할당 채널이 포함된 라디오의 번호를 의미한다. 이용가능 채널내역은 기본노드정보를 제공한 이웃 노드가 그의 현재 위치, 현재 상황에서 그의 이웃 노드의 채널상태를 고려하여 간섭을 최소화하면서 추가로 운용할 수 있는 채널의 집합을 의미한다. 이 집합의 크기는 메쉬 노드의 밀도 및 전체 채널 수에 따라서 다를 수도 있다. 또한, 경우에 따라서 이 집합은 존재하지 않을 수도 있다. 상기 링크 및 채널 상태 테이블에는 각 노드의 클라이언트 지원 라디오가 포함되지 않는다. 클라이언트 접속 채널은 탐지채널내역에 포함된다. 또한, 클라이언트 접속 채널은 노드가청채널에도 포함될 수 있다.Here, the node listening channel is a channel capable of receiving control / data frames of the corresponding neighbor node. The radio number means the number of the radio including the assigned channel. The available channel list means a set of channels that a neighbor node providing basic node information can additionally operate while minimizing interference in consideration of its current location and the channel state of its neighbor node in the current situation. The size of this set may vary depending on the density of the mesh nodes and the total number of channels. Also, in some cases, this set may not exist. The link and channel state table does not include the client support radio of each node. The client access channel is included in the detection channel history. The client access channel may also be included in the node listening channel.

한편, "302" 과정 내지 "306" 과정은 현재 메쉬 링크 운용채널의 변경을 위한 채널을 할당하고자 하는 경우의 일례인 메쉬 노드(101)에 대해서도 동일하게 적용된다.On the other hand, the process of "302" to "306" is equally applied to the mesh node 101, which is an example in the case of assigning a channel for changing the current mesh link operating channel.

도 4는 본 발명에 따른 채널 할당 방법의 후보채널 선택 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도이다.4 is a detailed flowchart illustrating a candidate channel selection process of the channel allocation method according to the present invention.

전술한 후보채널 선택 과정(204)을 구체적으로 살펴보면, 채널할당을 원하는 메쉬 노드(110)는 "306" 과정에서 생성된 링크 및 채널 상태 테이블을 기초로 하여 미할당 라디오를 가진 이웃 노드의 개수를 확인한다(402).Referring to the above-described candidate channel selection process 204 in detail, the mesh node 110 that wants to allocate a channel determines the number of neighbor nodes having unassigned radios based on the link and channel state tables generated in step 306. Confirm (402).

상기 확인 결과(402), 미할당 라디오를 가진 이웃 노드가 한 개 존재한다면, 하나의 미할당 라디오를 가진 이웃 노드를 후보 노드로 선택한다(404). 만약, 미할 당 라디오를 가진 이웃 노드가 다수 존재하는 경우라면, 메쉬 노드(110)는 다시 미할당 라디오를 가진 이웃 노드들의 이용가능 채널내역을 확인한다(406).As a result of the check 402, if there is one neighbor node having an unassigned radio, the neighbor node having one unassigned radio is selected as a candidate node (404). If there are multiple neighbor nodes with unallocated radio, mesh node 110 checks the available channel history of neighbor nodes with unallocated radio (406).

상기 이용가능 채널내역 확인 결과(406), 미할당 라디오와 이용가능채널을 가진 이웃 노드가 다수라면, 채널할당을 원하는 메쉬 노드(110)는 수신신호강도표시(RSSI)가 가장 높은 이웃 노드를 선택한다(408). 그리고 메쉬 노드(110)는 그 선택된 이웃 노드의 이용가능채널 자체 또는 이용가능채널 중에서 임의의 하나를 후보링크를 위한 채널로 선택한다(410). 이 후보링크에 대한 통합채널그래프(UCG) ID가 할당되고, 통합채널그래프의 크기는 '2'로 설정된다(412). 통합채널그래프(UCG) ID는 상기 링크 및 채널 상태 테이블에서 나타나지 않는 랜덤한 값으로 할당된다.As a result of checking the available channel history 406, if there are a large number of neighbor nodes having unassigned radios and available channels, the mesh node 110 that wants to allocate a channel selects the neighbor node having the highest received signal strength indication (RSSI). (408). The mesh node 110 selects any one of the available channel itself or the available channel of the selected neighbor node as a channel for the candidate link (410). The Unified Channel Graph (UCG) ID for this candidate link is assigned, and the size of the Unified Channel Graph is set to '2' (412). The Unified Channel Graph (UCG) ID is assigned a random value that does not appear in the link and channel state table.

상기 이용가능 채널내역 확인 결과(406), 이용가능채널이 존재하지 않는다면, 채널할당을 원하는 메쉬 노드(110)는 이웃 노드의 할당채널의 상태를 기초로 하여 후보 노드를 결정한다(414). 즉, 메쉬 노드(110)는 이웃 노드 중에서 통합채널그래프의 크기가 가장 작은 할당채널을 가진 이웃 노드를 후보 노드로 선택한다. 그 선택된 후보 노드의 채널을 후보 메쉬 링크를 위한 채널로 선택한다(416). 그리고 해당 통합채널그래프의 크기는 본래 값에서 '1'이 더 큰 값으로 갱신되어 설정된다(418). 여기서, 메쉬 클라이언트 접속용 무선 채널은 후보채널 선택 과정에서 제외된다.As a result of the available channel history check 406, if there is no available channel, the mesh node 110 that wants to allocate a channel determines a candidate node based on the state of an allocation channel of a neighbor node (414). That is, the mesh node 110 selects a neighbor node having an allocation channel having the smallest size of the integrated channel graph among the neighbor nodes as a candidate node. The channel of the selected candidate node is selected as the channel for the candidate mesh link (416). The size of the integrated channel graph is set by updating the original value with a value greater than '1' (418). Here, the wireless channel for mesh client access is excluded from the candidate channel selection process.

이어서, 채널할당을 원하는 메쉬 노드(110)는 추가적인 후보링크가 필요한지 여부를 확인한다(420). 즉, 메쉬 노드(110)는 추가적인 채널할당이 필요한지를 검사한다. 이것은 최소 2개 이상의 메쉬 링크를 설정하기 위한 것이다.Subsequently, the mesh node 110 that wants to allocate a channel checks whether additional candidate links are needed (420). That is, the mesh node 110 checks whether additional channel allocation is necessary. This is for setting up at least two mesh links.

이를 위해, 메쉬 노드(110)는 채널할당 라디오의 개수와 미할당 라디오의 유무를 확인한다. 상기 채널할당 라디오의 개수와 미할당 라디오의 유무 확인 결과, 채널할당 라디오의 개수가 1개이고 미할당 라디오가 남아있다면, 메쉬 노드(110)는 추가 채널할당이 가능한 상태로 간주할 수 있다. 따라서 추가적인 채널할당을 원하는 메쉬 노드(110)는 "402" 과정부터 반복 수행할 수 있다.To this end, the mesh node 110 checks the number of channel assigned radios and the presence or absence of unassigned radios. As a result of confirming the number of channel-assigned radios and the existence of unassigned radios, if the number of channel-assigned radios is one and the unassigned radios remain, the mesh node 110 may consider that additional channel assignments are possible. Therefore, the mesh node 110 that wants to allocate additional channels may repeat the process from "402".

한편, 후보채널 선택 과정은 현재 메쉬 링크 운용채널의 변경을 위한 채널할당도 지원한다. 메쉬 노드(101)가 현재 메쉬 링크 운용채널의 변경을 위한 채널을 할당하고자 하는 경우를 일례로 살펴보기로 한다.Meanwhile, the candidate channel selection process also supports channel allocation for changing the current mesh link operating channel. As an example, the mesh node 101 intends to allocate a channel for changing the current mesh link management channel.

메쉬 노드(101)는 현재 메쉬 링크 운용채널을 변경하기 위하여 채널할당을 원할 수 있다. 예를 들어, 메쉬 노드(101)는 현재 운용 중인 메쉬 링크 채널이 임계치를 초과하는 심각한 간섭을 받고 있는 경우에 현재 운용 중인 메쉬 링크 채널을 대체하는 새로운 후보 채널을 선택할 수 있다. 이는 해당 링크품질을 보장하기 위함이다. 간섭이 미리 정한 기준보다 일정 기간 또는 일정 비율의 시간 동안 임계치를 초과한 것으로 판정된 경우, 메쉬 노드(101)는 상기 링크 및 채널 상태 테이블에서 해당 링크 즉, 그 메쉬 링크의 이웃 노드의 이용가능채널을 확인한다. 이와 동시에 메쉬 노드(101)는 채널변경을 원하는 메쉬 노드의 이용가능채널을 확인한다. 그리고 메쉬 노드(101)는 확인된 이웃 노드의 이용가능채널과 메쉬 노드의 이용가능채널에 공통으로 포함된 무선 채널을 상기 간섭링크를 위한 새로운 후보채널로 선택한다.The mesh node 101 may want channel assignment to change the current mesh link management channel. For example, the mesh node 101 may select a new candidate channel to replace the currently operating mesh link channel when the currently operating mesh link channel is under severe interference exceeding a threshold. This is to ensure the link quality. If it is determined that the interference has exceeded the threshold for a period of time or a percentage of the time than a predetermined criterion, the mesh node 101 can determine the available channel of the link, i.e., the neighboring node of the mesh link, in the link and channel state table. Check. At the same time, the mesh node 101 checks the available channels of the mesh node to which the channel change is desired. The mesh node 101 selects a radio channel commonly included in the identified available channel of the neighboring node and the available channel of the mesh node as a new candidate channel for the interference link.

만약, 간섭링크의 양단인 두 노드 중에서 어느 한쪽이라도 이용가능채널이 있지 않다면, 메쉬 노드(101)는 해당 이웃 노드에 이미 할당된 운용채널 중에서 통합채널그래프(UCG) 크기가 가장 작은 무선 채널을 새로운 후보채널로 선택한다. 그리고 메쉬 노드(101)는 해당 통합채널그래프(UCG)의 크기를 본래 값보다 '1'을 더 큰 값으로 갱신하여 설정한다.If neither of the two nodes at both ends of the interference link has an available channel, the mesh node 101 selects a new wireless channel having the smallest UCG size among operating channels already allocated to the neighbor node. Select as a candidate channel. The mesh node 101 updates and sets the size of the corresponding integrated channel graph UCG to a larger value than the original value.

도 5는 본 발명에 따른 채널 할당 방법의 채널 할당 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도이다.5 is a detailed flowchart illustrating a channel allocation process of the channel allocation method according to the present invention.

"206" 과정을 구체적으로 살펴보면, "206" 과정은 "204" 과정에서 선택된 후보 채널을 기초로 하여 수행된다.Referring to the process "206" in detail, the process "206" is performed based on the candidate channel selected in the process "204".

먼저, 채널 할당을 원하는 메쉬 노드(101 또는 110)는 "204" 과정에서 선택된 채널이 새로운 메쉬 링크를 설정하기 위한 것인지, 또는 현재의 메쉬 링크 채널을 변경하기 위한 것인지를 확인한다(502).First, the mesh node 101 or 110 that wants to allocate a channel checks whether the channel selected in step 204 is for establishing a new mesh link or for changing a current mesh link channel (502).

상기 확인 결과(502), 새로운 메쉬 링크를 설정하기 위한 것이라면, 메쉬 노드(110)는 해당 후보 노드와의 링크 설정을 수행한다.As a result of the check 502, if the mesh node 110 is to establish a new mesh link, the mesh node 110 performs link establishment with the corresponding candidate node.

후보 노드와의 링크 설정 과정을 더욱 구체적으로 살펴보면, 메쉬 노드(110)는 먼저 "204" 과정에서 선택된 후보 노드에 대해 링크 및 채널 상태 테이블에서 해당 노드의 제어/데이터 프레임을 청취할 수 있는 가청채널 중 하나를 선정한다(504).Looking at the link establishment process with the candidate node in more detail, the mesh node 110 first listens to the control / data frame of the node in the link and channel state table for the candidate node selected in step "204" One of them is selected (504).

그리고 메쉬 노드(110)는 링크설정 요청 메시지를 전송하기 전에 해당 후보 노드와의 메쉬 링크의 설정에 이용될 라디오를 선택한다(506).The mesh node 110 selects a radio to be used for establishing a mesh link with the corresponding candidate node before transmitting the link establishment request message (506).

그리고 메쉬 노드(110)는 그 채널을 통해 링크 설정을 요청하는 링크설정 요 청 메시지를 후보 노드로 전송한다(508). 여기서, 가청채널은 메쉬 클라이언트의 접속을 위해 운용되는 채널일 수도 있다. 또한, 가청채널은 메쉬 링크를 위해 운용되는 채널일 수도 있다. 상기 링크설정 요청 메시지는 발신노드 ID, 라디오번호, 링크설정 후보채널, 통합채널그래프(UCG) ID, 통합채널그래프(UCG) 크기, 수신노드 ID 및 채널설정 타이머 값을 포함한다.The mesh node 110 transmits a link establishment request message to the candidate node requesting link establishment through the channel (508). Here, the audible channel may be a channel operated for access of the mesh client. In addition, the audible channel may be a channel operated for a mesh link. The link establishment request message includes an originating node ID, a radio number, a link establishing candidate channel, an integrated channel graph (UCG) ID, an integrated channel graph (UCG) size, a receiving node ID, and a channel setting timer value.

이후, 메쉬 노드(110)는 상기 링크설정 요청 메시지에 대한 응답 메시지로서, 상기 선택된 가청채널을 통해 응답노드 ID, 응답노드의 라디오번호, 통합채널그래프(UCG) ID, 통합채널그래프(UCG) 크기 및 요청노드 ID를 포함하는 링크설정 응답 메시지를 수신한다(510).Subsequently, the mesh node 110 is a response message for the link establishment request message, and includes a response node ID, a radio number of a response node, an integrated channel graph (UCG) ID, and an integrated channel graph (UCG) size through the selected audible channel. And a link establishment response message including a request node ID (510).

이와 대응하여, 링크설정 요청 메시지를 수신한 후보 노드는 채널할당을 원하는 메쉬 노드(110)와의 메쉬 링크를 설정하는데 이용될 라디오를 선택한다. 그리고 후보 노드는 전송된 링크설정 요청 메시지에 포함된 채널변경 타이머와 후보채널을 설정한다. 이어서, 후보 노드는 상기의 링크설정 응답 메시지를 응답으로서 메쉬 노드(110)로 전송한다.Correspondingly, the candidate node receiving the link establishment request message selects a radio to be used to establish a mesh link with the mesh node 110 that wants to allocate a channel. The candidate node sets the channel change timer and the candidate channel included in the transmitted link establishment request message. Subsequently, the candidate node transmits the link establishment response message to the mesh node 110 as a response.

이후, "508" 과정에서 전송된 채널설정 타이머가 종료되면, 링크설정을 요청하는 메쉬 노드(110)와 후보 노드는 설정된 후보채널에서 각 라디오를 작동시킨다(512).Subsequently, when the channel setting timer transmitted in step 508 ends, the mesh node 110 and the candidate node requesting link setting operate each radio in the set candidate channel (512).

한편, 링크설정 응답 메시지를 전송하는 다른 방법으로서, 후보 노드는 상기 링크설정 응답 메시지를 후보채널을 통해 전송할 수 있다. 이러한 경우에 링크설정 요청 메시지를 수신한 후보 노드는 링크설정을 요청한 메쉬 노드(110)와의 메쉬 링 크를 설정하는데 이용될 라디오를 선택한다. 그리고 메쉬 노드(110)는 전송된 채널변경 타이머와 후보채널을 설정한다.Meanwhile, as another method of transmitting a link establishment response message, the candidate node may transmit the link establishment response message through the candidate channel. In this case, the candidate node receiving the link establishment request message selects a radio to be used to establish a mesh link with the mesh node 110 requesting the link establishment. The mesh node 110 sets the transmitted channel change timer and the candidate channel.

이후, 설정된 채널설정 타이머가 종료된다면, 메쉬 노드(110)는 설정된 후보채널에서 각 라디오를 작동시킨 다음에, 후보 노드는 링크설정 응답 메시지를 방금 설정된 링크채널을 통해 전송한다. 또한, 링크설정을 요청한 메쉬 노드(110)는 링크설정 요청 메시지를 전송한 다음에, 후보링크를 위해 선택된 채널을 선정된 라디오에서 동작시킨다.Thereafter, if the set channel setup timer expires, the mesh node 110 operates each radio on the set candidate channel, and then the candidate node transmits a link setup response message through the set link channel. In addition, the mesh node 110 requesting link establishment transmits a link establishment request message and then operates a channel selected for the candidate link in the selected radio.

만약, 후보 노드가 수신된 링크설정 요청 메시지에 포함된 링크설정 후보채널을 이미 운용하고 있으면, 후보 노드는 해당 채널이 운용되는 라디오에 대해 전송된 채널설정 타이머를 설정한다. 그리고 설정된 채널설정 타이머가 종료된다면, 후보 노드는 요청된 링크채널을 통해 링크설정 응답 메시지를 메쉬 노드(110)로 전송한다.If the candidate node already operates the link establishment candidate channel included in the received link establishment request message, the candidate node sets the channel establishment timer for the radio on which the channel is operated. If the set channel establishment timer expires, the candidate node transmits a link establishment response message to the mesh node 110 through the requested link channel.

반면에, 메쉬 노드(110)는 링크설정 요청 메시지를 전송한 다음에, 후보링크를 위해 선택된 채널에서 앞서 선정된 라디오를 동작시킨다.On the other hand, the mesh node 110 transmits the link establishment request message and then operates the radio previously selected in the channel selected for the candidate link.

상기 과정은 또 다른 후보 링크에 대해 동일하게 수행된다.The process is performed identically for another candidate link.

한편, 상기 확인 결과(502), 선택된 채널이 현재의 메쉬 링크 채널을 변경하기 위한 것이라면, 메쉬 노드(101)는 해당 후보 노드 간의 메쉬 링크에 대해서 채널변경을 수행한다(514).On the other hand, if the check result 502, if the selected channel is to change the current mesh link channel, the mesh node 101 performs a channel change for the mesh link between the corresponding candidate node (514).

도 6은 본 발명에 따른 채널 할당 방법의 채널 할당 과정 중 현재의 메쉬 링크 채널 변경 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도이다.6 is a detailed flowchart illustrating an embodiment of a current mesh link channel change process in the channel allocation process of the channel allocation method according to the present invention.

메쉬 노드(101)가 상대 이웃 노드(103)와 공통의 채널로 통신하는 메쉬 링크를 통해 연결되어 있으며, 상대 이웃 노드(103)와의 채널변경을 원하는 경우를 살펴보기로 한다.A case in which the mesh node 101 is connected through a mesh link communicating with a counterpart neighboring node 103 through a common channel and a channel change with the counterpart neighboring node 103 is desired will be described.

먼저, 메쉬 노드(101)는 메쉬 링크의 상대 이웃 노드로 채널변경을 요청하는 채널변경 요청 메시지를 전송한다(602). 여기서, 이용되는 무선 채널은 변경대상이 되는 현재의 링크채널이다. 그러나 간섭의 정도가 심해서 링크 서비스 품질(QoS)을 만족하지 못하는 경우라면, 메쉬 노드(101)는 상기 링크 및 채널 상태 테이블에서 해당 이웃 노드의 제어/데이터 프레임을 청취할 수 있는 가청채널 중 하나를 이용할 수 있다. 여기서, 가청채널은 메쉬 클라이언트의 접속을 위해 운용되는 채널일 수도 있고, 또는 메쉬 링크를 위해 운용되는 다른 채널일 수도 있다. 채널변경 요청 메시지는 발신노드 ID, 채널변경 후보채널, 통합채널그래프(UCG) ID, 수신노드 ID 및 채널변경 타이머 값을 포함한다.First, the mesh node 101 transmits a channel change request message for requesting a channel change to a neighbor node of a mesh link (602). Here, the radio channel used is the current link channel to be changed. However, if the degree of interference is so severe that the link quality of service (QoS) is not satisfied, the mesh node 101 selects one of the audible channels in the link and channel state table to listen to the control / data frame of the neighbor node. It is available. Here, the audible channel may be a channel operated for access of the mesh client, or may be another channel operated for the mesh link. The channel change request message includes an originating node ID, a channel change candidate channel, an integrated channel graph (UCG) ID, a receiving node ID, and a channel change timer value.

이후, 메쉬 노드(101)는 채널변경 요청 메시지에 대한 응답으로서, 상대 이웃 노드로부터 상기 선택된 가청채널을 통해 응답노드 ID, 채널번호 및 요청노드 ID가 포함된 채널변경 응답 메시지를 수신한다(604).Thereafter, the mesh node 101 receives a channel change response message including a response node ID, a channel number, and a request node ID from the counterpart neighboring node through the selected audible channel as a response to the channel change request message (604). .

채널변경 요청 메시지를 수신한 상대 이웃 노드는 해당 통합채널그래프(UCG) ID의 메쉬 링크에 대해, 채널변경 요청 메시지를 통해 전송된 채널변경 타이머와 후보채널을 설정한다(606). 그리고 상대 이웃 노드는 그 응답으로서, 상기의 채널변경 응답 메시지를 전송한다.The partner neighbor node receiving the channel change request message sets up a channel change timer and a candidate channel transmitted through the channel change request message for the mesh link of the corresponding Unified Channel Graph (UCG) ID (606). The counter neighbor node transmits the channel change response message as a response.

메쉬 노드(101)는 설정된 채널설정 타이머가 종료되는지 여부를 확인한 다(608).The mesh node 101 checks whether the set channel setting timer expires (608).

이후, 상기 확인 결과(608), 설정된 채널설정 타이머가 종료되면, 채널변경을 요청한 메쉬 노드(101)와 상대 이웃 노드는 각 라디오의 채널을 변경해야 할 무선 채널로 전환시킨다(610).Subsequently, when the check result 608 sets the set channel setting timer, the mesh node 101 requesting the channel change and the other neighbor node switch to the radio channel to change the channel of each radio (610).

한편, 다른 실시예로서, 상기 채널변경 응답 메시지는 변경채널을 통해 전송될 수 있다. 이러한 경우에, 채널변경 요청 메시지를 수신한 상대 이웃 노드(103)는 해당 통합채널그래프(UCG) ID의 메쉬 링크에 대해 전달된 채널변경 타이머와 후보채널을 설정한다. In another embodiment, the channel change response message may be transmitted through a change channel. In this case, the neighbor neighbor node 103 receiving the channel change request message sets up the channel change timer and the candidate channel transmitted for the mesh link of the corresponding Unified Channel Graph (UCG) ID.

그리고 설정된 채널설정 타이머가 종료된다면, 채널변경을 요청한 메쉬 노드(101)와 상대 이웃 노드는 각 라디오를 변경채널로 전환한다. 이어서, 상대 이웃 노드는 채널변경 응답 메시지를 상기 설정된 링크채널을 통해 채널변경을 요청한 메쉬 노드(101)로 전송한다.When the set channel setting timer expires, the mesh node 101 and the neighbor neighbor node requesting the channel change switch each radio to the change channel. Subsequently, the other neighbor node transmits a channel change response message to the mesh node 101 that requests channel change through the set link channel.

이와 대응하여, 채널변경을 요청한 메쉬 노드(101)는 채널변경 요청 메시지를 전송한 다음에, 해당 통합채널그래프(UCG) ID의 라디오를 변경 후보채널로 전환시킨다.Correspondingly, the mesh node 101 requesting the channel change transmits a channel change request message, and then converts the radio of the corresponding Unified Channel Graph (UCG) ID into a change candidate channel.

한편, 채널상태정보 갱신 과정(208)을 구체적으로 살펴보면, 채널할당을 원하는 메쉬 노드(110)는 상기에서 선택 및 설정된 자신의 링크정보와 수집된 이웃채널정보를 기초로 하여 채널상태정보를 생성하고 갱신한다.Meanwhile, referring to the channel state information update process 208 in detail, the mesh node 110 that wants to allocate a channel generates channel state information based on its link information and collected neighbor channel information selected and set above. Update

이를 구체적으로 살펴보면, 채널할당을 원하는 메쉬 노드(110)는 자신의 라디오에 대한 채널할당 내역을 생성하고 갱신한다. 메쉬 노드(110)는 일정한 수신레 벨을 가진 채널 중에서 수신 가능한 가청채널내역을 생성하고 갱신한다. 메쉬 노드(110)는 1홉 이웃에 의한 할당채널을 포함한 그의 가청채널내역을 생성하고 갱신한다. 메쉬 노드(110)는 메쉬 노드가 상기 채널내역을 고려하여 추가로 이용가능한 채널내역을 생성하고 갱신한다.In detail, the mesh node 110 that wants to allocate a channel generates and updates channel assignment details for its radio. The mesh node 110 generates and updates audible channel details that can be received among channels having a predetermined reception level. Mesh node 110 creates and updates its audible channel history, including the allocation channel by the one-hop neighbor. The mesh node 110 generates and updates a channel history in which the mesh node is further available in consideration of the channel history.

여기서, 채널할당 내역은 전체 라디오 개수, 각 라디오에 할당된 채널번호와 그의 상대 노드에 대한 노드 ID, 관련 라디오에 해당하는 통합채널그래프(UCG) ID, 통합채널그래프(UCG) 크기로 이루어진다. 채널할당 내역은 채널이 할당되거나 변경될 때마다 갱신된다. 이들 채널할당 내역은 "206" 과정에서 생성된 링크 및 채널 상태 테이블에 포함되어 있는 이용가능채널 또는 할당채널 중에서 선택되어 할당된 채널내역이다.Here, the channel assignment history consists of the total number of radios, the channel number assigned to each radio, the node ID for its counterpart node, the integrated channel graph (UCG) ID corresponding to the related radio, and the integrated channel graph (UCG) size. Channel assignment details are updated whenever a channel is assigned or changed. These channel assignment details are channel information selected and allocated from available channels or allocation channels included in the link and channel status tables generated in step 206.

가청채널내역은 일정한 수신레벨을 가진 수신 가능한 채널로서, 상기 링크 및 채널 상태 테이블에서 각 이웃 노드의 할당채널 내역과 함께 별도의 채널 스캐닝을 통해 청취한 임계치 이상의 수신레벨을 가진 채널내역으로 이루어진다. 그러므로 가청채널내역은 할당채널내역의 일부 또는 전부를 포함할 수도 있다.The audible channel history is a receivable channel having a constant reception level, and consists of a channel history having a reception level higher than or equal to a threshold heard through separate channel scanning together with the allocation channel details of each neighbor node in the link and channel state tables. Thus, the audible channel details may include some or all of the assigned channel details.

1홉 이웃의 가청채널내역은 메쉬 노드의 1홉 이웃이 할당한 채널내역과 그의 채널 스캐닝으로 수집된 가청채널내역을 포함한다. 1홉 이웃의 가청채널내역은 상기 링크 및 채널 상태 테이블에서 추출된 각 이웃 노드의 가청채널내역을 하나의 집합으로 통합함으로써 생성되고 갱신된다.The audible channel history of the one-hop neighbor includes the channel history allocated by the one-hop neighbor of the mesh node and the audible channel history collected by the channel scanning thereof. The audible channel history of one hop neighbor is generated and updated by integrating the audible channel history of each neighboring node extracted from the link and channel state tables into a set.

마지막으로, 이용가능채널 내역은 전체 채널집합에서 상기 채널할당 내역과 상기 가청채널내역, 및 상기 1홉 이웃의 가청채널내역을 제외한 것으로 생성된다. 여기에서 각 채널내역은 곧 주파수채널 번호가 구성원소가 되는 집합을 의미한다.Finally, the available channel details are generated by excluding the channel assignment details, the audible channel details, and the audible channel details of the one-hop neighbor from the entire channel set. Here, each channel history means a set in which the frequency channel number becomes a member.

이후, "208" 과정에서 생성 및 갱신된 채널상태정보는 주기적인 방송 또는 이웃 노드의 요청에 대한 응답으로서 이웃 노드에 제공될 수 있다.Subsequently, the channel state information generated and updated in step 208 may be provided to the neighbor node as a response to periodic broadcast or a request of the neighbor node.

도 7은 본 발명에 따른 채널 할당 방법에 따라 새로운 채널이 할당된 무선 메쉬 네트워크의 일실시예 구성도이다.7 is a diagram illustrating an embodiment of a wireless mesh network to which a new channel is allocated according to a channel allocation method according to the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 무선 메쉬 네트워크(100)에 참여하는 신규 메쉬 노드(110)는 그의 메쉬 링크를 설정하거나 유지하기 위한 최상의 품질을 가진 무선 채널을 선택하고 운용할 수 있다. 신규 메쉬 노드(110)와 메쉬 게이트웨이(120) 및 인접한 메쉬 노드(105)는 서로 간에 메쉬 링크가 설정되어 있다. 여기서, 메쉬 링크는 본 발명에 따라 수집된 이웃 노드의 채널상태정보를 기초로 하여 설정되거나 유지될 수 있다. 이는 무선 메쉬 네트워크(100)에 포함된 메쉬 노드(110)가 현재 채널을 변경할 때도 동일하게 적용될 수 있다.As shown in FIG. 7, a new mesh node 110 participating in the wireless mesh network 100 may select and operate a wireless channel of the best quality for establishing or maintaining its mesh link. The mesh link is established between the new mesh node 110, the mesh gateway 120, and the adjacent mesh node 105. Here, the mesh link may be established or maintained based on channel state information of neighbor nodes collected according to the present invention. This may be equally applied when the mesh node 110 included in the wireless mesh network 100 changes the current channel.

또한, 무선 메쉬 네트워크(100)의 일원인 메쉬 노드는 다른 메쉬 노드에 그의 메쉬 링크를 효율적으로 설정하거나 유지할 수 있는 주변 채널상태정보를 적응적으로 제공하게 된다.In addition, a mesh node that is a member of the wireless mesh network 100 adaptively provides peripheral channel state information for efficiently establishing or maintaining its mesh link to another mesh node.

따라서 본 발명에 따른 채널 할당 방법에 의하면, 다중 라디오를 가진 메쉬 네트워크의 각 노드(101 내지 110)는 그의 2홉 이웃 노드까지의 링크 및 채널상태정보를 고려하여 그의 메쉬 링크를 위한 최상의 품질을 가진 무선 채널을 적응적으로 선택하거나 운용할 수 있다.Therefore, according to the channel allocation method according to the present invention, each node 101 to 110 of the mesh network having multiple radios has the best quality for its mesh link considering the link and channel state information to its two hop neighbor nodes. The wireless channel can be adaptively selected or operated.

또한, 다중 라디오를 가진 무선 메쉬 네트워크(100)의 각 노드(101 내지 110)는 자신을 포함한 이웃의 채널상태정보를 네트워크 환경에 따라 동적으로 제공할 수 있다. 따라서 다중 라디오를 가진 메쉬 네트워크의 각 노드(101 내지 110)는 전체 네트워크 토폴로지 및 각 메쉬 링크 간의 간섭레벨에 대한 사전 정보를 이용하지 않더라도 메쉬 네트워크를 위한 높은 스펙트럼 효율의 메쉬 링크를 설정하고 유지할 수 있다.In addition, each node 101 to 110 of the wireless mesh network 100 having multiple radios may dynamically provide channel state information of neighbors including itself according to a network environment. Therefore, each node 101 to 110 of a mesh network having multiple radios can establish and maintain a high spectral efficiency mesh link for the mesh network without using prior information on the overall network topology and the interference level between each mesh link. .

한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.Meanwhile, the method of the present invention as described above can be written in a computer program. And the code and code segments constituting the program can be easily deduced by a computer programmer in the field. In addition, the written program is stored in a computer-readable recording medium (information storage medium), and read and executed by a computer to implement the method of the present invention. The recording medium may include any type of computer readable recording medium.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.

도 1은 본 발명이 적용되는 다중 라디오를 가진 무선 메쉬 네트워크의 일실시예 구성도,1 is a configuration diagram of an embodiment of a wireless mesh network having multiple radios to which the present invention is applied;

도 2는 본 발명에 따른 다중 라디오 및 다중 채널 기반의 무선 메쉬 네트워크에서의 채널 할당 방법에 대한 일실시예 흐름도,2 is a flowchart illustrating a channel allocation method in a multi-radio and multi-channel based wireless mesh network according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 채널 할당 방법의 메쉬 링크 및 채널상태 식별 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도,3 is a detailed flowchart illustrating an embodiment of a mesh link and channel state identification process of a channel allocation method according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 채널 할당 방법의 후보채널 선택 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도,4 is a detailed flowchart illustrating an exemplary channel selection process of a channel allocation method according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 채널 할당 방법의 채널 할당 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도,5 is a detailed flowchart illustrating a channel allocation process of the channel allocation method according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 채널 할당 방법의 채널 할당 과정 중 현재의 메쉬 링크 채널 변경 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도,6 is a detailed flowchart illustrating an embodiment of a current mesh link channel change process among channel allocation processes of a channel allocation method according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 채널 할당 방법에 따라 새로운 채널이 할당된 무선 메쉬 네트워크의 일실시예 구성도이다.7 is a diagram illustrating an embodiment of a wireless mesh network to which a new channel is allocated according to a channel allocation method according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

100: 무선 메쉬 네트워크 120: 메쉬 게이트웨이100: wireless mesh network 120: mesh gateway

130: 응용 시스템 140: 사용자 단말130: application system 140: user terminal

101 내지 110: 메쉬 노드101 to 110: mesh nodes

Claims (9)

삭제delete 메쉬 노드에서의 채널 할당 방법에 있어서,In the channel allocation method in the mesh node, 상기 메쉬 노드가 이웃 노드로부터 수집된 제 1 소정 홉 내의 이웃 노드의 채널상태정보 및 채널청취정보를 이용하여 제 2 소정 홉 내의 이웃 노드의 메쉬 링크 및 채널 상태를 식별하는 링크 및 채널 식별 단계;A link and channel identification step of the mesh node identifying the mesh link and channel state of the neighbor node in the second predetermined hop by using the channel state information and the channel listening information of the neighbor node in the first predetermined hop collected from the neighbor node; 상기 메쉬 노드가 상기 식별된 이웃 노드의 메쉬 링크 및 채널 상태를 기초로 하여 자신과 메쉬 링크 설정을 위한 후보 노드의 후보 채널을 선택하는 후보 채널 선택 단계;A candidate channel selecting step of the mesh node selecting a candidate channel of a candidate node for establishing a mesh link with itself based on the identified mesh link and channel state of the neighboring node; 상기 메쉬 노드가 상기 후보 노드와의 메쉬 링크에 상기 선택된 후보 채널을 할당하여 상기 선택된 후보 노드와 연결하는 채널 할당 단계; 및A channel allocating step in which the mesh node allocates the selected candidate channel to a mesh link with the candidate node and connects the selected candidate node; And 상기 메쉬 노드가 상기 연결된 메쉬 링크를 기초로 하여 채널상태정보를 새롭게 생성하거나 갱신하는 채널상태정보 생성 및 갱신 단계를 포함하되,And generating and updating channel state information by the mesh node newly generating or updating channel state information based on the connected mesh link. 상기 링크 및 채널 식별 단계는,The link and channel identification step, 상기 이웃 노드의 이용가능채널 내역, 상기 이웃 노드의 할당채널 및 가청채널 내역, 및 상기 이웃 노드와 한 홉만큼의 거리 내에 위치한 타 이웃 노드의 할당채널 및 가청채널 내역을 식별하는 채널 할당 방법.The channel allocation method of identifying the available channel details of the neighboring node, the allocation channel and the audible channel details of the neighboring node, and the allocation channel and audible channel details of another neighboring node located within one hop distance from the neighboring node. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 이웃 노드의 할당채널 내역은,The allocation channel details of the neighbor node, 노드 ID, 라디오 개수, 라디오 번호, 채널번호, 상대 노드 ID, 통합채널그래프 ID 및 통합채널그래프 크기를 포함하는 채널 할당 방법.Channel allocation method including node ID, radio number, radio number, channel number, partner node ID, integrated channel graph ID and integrated channel graph size. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 후보 채널 선택 단계는,The candidate channel selection step, 상기 이웃 노드의 이용가능채널 내역과 상기 이웃 노드의 미할당된 라디오를 고려하여 상기 후보 노드의 후보 채널을 선택하는 채널 할당 방법.And selecting a candidate channel of the candidate node in consideration of available channel details of the neighbor node and unallocated radio of the neighbor node. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 후보 채널 선택 단계는,The candidate channel selection step, 상기 이웃 노드의 이용가능채널이 없으면, 상기 이웃 노드의 할당채널 내역 중에서 통합채널그래프 크기가 가장 작은 후보 노드의 후보 채널을 선택하는 채널 할당 방법.And if there is no available channel of the neighboring node, selecting a candidate channel of the candidate node having the smallest unified channel graph size from the allocation channel details of the neighboring node. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 채널 할당 단계는,The channel assignment step, 메시지 수신가능한 가청채널 중 어느 하나의 가청채널을 통한 상기 선택된 후보 노드와의 링크설정 요청 메시지 및 응답 메시지에 따라, 상기 선택된 후보 노드와의 메쉬 링크에 상기 선택된 후보 채널을 할당하는 채널 할당 방법.And assigning the selected candidate channel to a mesh link with the selected candidate node according to a link establishment request message and a response message with the selected candidate node through one of the audible channels. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 어느 하나의 가청채널은,The one audible channel, 클라이언트 접속채널을 포함하는 채널 할당 방법.Channel assignment method including client access channel. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 채널 할당 단계는,The channel assignment step, 메시지 수신가능한 가청채널 중 어느 하나의 가청채널을 통한 상기 선택된 후보 노드와의 채널변경 요청 메시지 및 응답 메시지에 따라, 상기 선택된 후보 노드와의 메쉬 링크에 기 설정된 채널을 상기 선택된 후보 채널로 변경하는 채널 할당 방법.A channel for changing a channel preset in a mesh link with the selected candidate node to the selected candidate channel according to a channel change request message and a response message with the selected candidate node through any one of the audible channels that can receive a message. Assignment method. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 채널 할당 단계는,The channel assignment step, 상기 링크설정 요청 메시지가 전송된 채널 또는 후보 채널을 통해 상기 선택된 후보 노드로부터 링크설정 응답 메시지를 수신하는 채널 할당 방법.And receiving a link establishment response message from the selected candidate node through a channel or a candidate channel through which the link establishment request message is transmitted.
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