KR101234900B1 - 다중채널 매체접속제어를 위한 비애자일 채널화 방법 - Google Patents

다중채널 매체접속제어를 위한 비애자일 채널화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 메시 액세스 포인트의 다중채널 매체접속제어를 위한 비애자일(non-agile) 채널화 방법에 있어서, 사용 가능한 채널을 애자일(agile) 채널 및 비애자일 채널 중 적어도 하나로 분류하는 단계; 상기 비애자일 채널로 분류된 채널의 동작 모드를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 동작 모드에 따라 다중채널 스위칭을 수행하는 단계를 포함한다. 따라서 본 발명은 비애자일 채널 스위칭을 가능하게 하고, 애자일 및 비애자일 채널 스위칭이 공존하게 하여 기존 하드웨어의 교체를 피할 수 있다.
애자일(agile), 비애자일(non-agile), 다중채널, 채널화

Description

다중채널 매체접속제어를 위한 비애자일 채널화 방법{NON-AGILE CHANNELELIZATION METHOD FOR MULTI-CHANNEL MEDIUM ACCESS CONTROL}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 애자일 채널 스위칭 시나리오를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비애자일 채널화 동작 모드 중 BSS-Heavy 모드의 BSS-Heavy 시나리오를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 비애자일 채널화 동작 모드 중 WDS-Heavy 모드의 WDS-Heavy 시나리오를 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중채널 매체접속제어를 위한 비애자일 채널화 방법을 나타낸 흐름도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 BSS-Heavy 트래픽 시나리오에 사용된 토폴로지를 나타낸 도면
본 발명은 다중채널 매체제어접근을 위한 채널화 방법에 관한 것으로, 특히 다중채널 매체제어접근을 위한 비애자일(non-agile) 채널화 방법에 관한 것이다.
현재까지 전기전자엔지니어협회(Institute of Electrical and Electronics Engineers, 이하 “IEEE”라 한다) 802.11s 표준에서 소개된 공통채널 프레임워크(Common Channel Framework: CCF)는 애자일(agile) 또는 동적(dynamic) 다중채널 동작을 지원하도록 설계되었다. 그러나 비애자일(non-agile) 다중채널 동작 또한 고정된 시간 동안 채널 스위칭을 하는 경우에는 매우 유용하다. 비애자일 스위칭은 비관리 네트워크(unmanaged networks)에서 이기종 하드웨어 가용 능력(heterogeneous hardware capability)이 기대되지만, 채널 스위칭의 경계를 짓는데 어려운 경우가 많다. 또한, 다중채널 동작에 기초한 클러스터는 유용함에도 불구하고, 메시 포인트(Mesh Point, 이하 "MP"라 한다) 그룹의 채널 스위칭은 애자일 채널 스위칭에서 지원되지 않는다. 따라서, 공통채널 프레임워크에서 비애자일 채널화의 지원이 필요하다.
즉 다중채널 매체제어접속에 있어서, 비애자일 채널 스위칭을 가능하게 하여 네트워크를 어떻게 연결하는가에 대한 문제점이 존재한다. 또한, 애자일 및 비애자일 채널 스위칭이 공존하게 하여, 어떻게 하드웨어 교체를 피할 수 있는가에 대한 문제점도 존재한다.
따라서 본 발명의 목적은 비애자일 채널 스위칭을 가능하게 하여 네트워크에 접속하는 다중채널 매체접속제어를 위한 비애자일 채널화 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 애자일 및 비애자일 채널 스위칭이 공존하게 하여 기존 하드웨어의 교체를 피할 수 있는 다중채널 매체접속제어를 위한 비애자일 채널화 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 방법은, 메시 액세스 포인트의 다중채널 매체접속제어를 위한 비애자일(non-agile) 채널화 방법에 있어서, 사용 가능한 채널을 애자일(agile) 채널 및 비애자일 채널 중 적어도 하나로 분류하는 단계; 상기 비애자일 채널로 분류된 채널의 동작 모드를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 동작 모드에 따라 다중채널 스위칭을 수행하는 단계를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작원리를 상세히 설명한다. 도면상에 표시된 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조부호로 나타내었으며, 다음에서는 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 애자일 채널 스위칭 시나리오를 나타낸 도 면이다.
도 1을 참조하면, 5개의 노드는 MP 또는 메시 액세스 포인트(Mesh Access Point, 이하 "MAP"라 한다)를 나타내며, 실선 링크는 공통채널을 나타내고, 점선 링크는 동적으로 선택된 채널을 나타낸다. 애자일(agile) 또는 동적(dynamic) 다중채널 동작을 지원하도록 설계된 공통채널 프레임워크(Common Channel Framework: CCF)에서 도입된 채널 정합 윈도우(Channel Coordination Window, 이하 "CCW"라 한다)의 개념을 따라 동작한다. CCW는 주기 P로 반복되고, CCW 듀레이션은 일반적으로 P의 일부분에 해당한다.
CCW 시작시 모든 MP들은 공통채널 상에 튜닝된다. 이는 임의의 MP들이 서로 통신을 수립할 수 있도록 한다. 또한, 채널 점유 상태가 리셋되고, MP들은 사용 가능한 채널을 선택하게 된다. 일단 하나의 MP에 의해 채널이 선택되면, 다른 MP들에 의해 선택된 채널은 "사용 불가능(unavailable)"으로 표시된다.
CCW 진행 중이거나 CCW 진행 후 MP들은 서로 다른 데이터 채널을 선택할 수 있으며, 선택된 채널로 동시에 데이터 전송을 수행할 수 있다. 즉, 주문형 방식(on-demand fashion)으로 다중 데이터 전송을 지원할 수 있으며, 사용 가능한 데이터 채널의 수가 증가함에 따라서 성능 개선이 기대될 수 있고, 점대점 통신이 지원된다.
CCW 진행 후에 CCF는 BSS(Basic Service Set) 채널로 스위칭할 수 있는 MAP 내에서 BSS 및 WDS(Wireless Distribution System) 트래픽 사이의 채널화를 처리한다. 이와 같은 방식으로 MAP는 BSS 및 WDS 트래픽을 모두 처리 가능하도록 한다.
사용 가능한 채널은 설정 단계에서 다음과 같이 분류된다. 즉, 채널 활용 벡터 (U)에 의해 관리되는 애자일 스위칭 채널과 비애자일 스위칭 채널로 분류된다. 채널 선택을 용이하게 하기 위해, MP들은 N 채널의 채널 사용 벡터(U)를 사용하며, 채널 사용 벡터(U)는 다음의 <수학식 1>과 같다.
U = [u 1, u 2,..., u N ]
여기서, u i∈ {0,1}이고, u i = 0 는 u i 채널이 사용 가능함을 지시하고, u i = 1 는 u i 채널이 사용 중임을 지시한다.
또한, 비애자일 채널화의 스위칭은 2개의 동작 모드가 있다. 하나는 BSS-Heavy 모드이고, 다른 하나는 WDS-Heavy 모드이다. 여기서, 동작 모드의 선택은 개별적인 MP에 의존하며, 관리되지 않고 분산되어 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비애자일 채널화 동작 모드 중 BSS-Heavy 모드의 BSS-Heavy 시나리오를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 무선랜 메시 네트워크는 하나 이상의 MAP를 포함한다. CCW 진행 중에 모든 MP는 서로 통신할 기회가 주어진다. 즉, 스테이션들(Stations: STAs)은 CTS-TO-SELF에 의해 NAVs(Network Allocation Vectors)를 할당함으로써 일시적으로 그들의 MAP에 연결되지 않을 수 있다.
CCW 진행 후에 선택된 MAP들은 병렬로 BSS 트래픽을 처리한다. 즉, 다중채널 은 공통채널과 다른 BSS에 할당된다. 이와 같은 방식으로 다중 BSS 트래픽은 동시에 처리될 수 있다. 따라서, 네트워크 총합 수율이 증가된다.
BSS-Heavy 모드에서는 MAP가 CCW의 시작점에서 공통채널로 튜닝되어야 하며, 자신의 STAs로 CTS-TO-SELF 송신하고, CCW 후에 자신의 BSS 채널로 튜닝해야 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 비애자일 채널화 동작 모드 중 WDS-Heavy 모드의 WDS-Heavy 시나리오를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, CCW 진행 중에 MP들은 관리 프레임을 교환함으로써 동적으로 클러스터를 이룬다. 즉, 이것은 CCW 후에 임시적인 에드-혹 클러스터를 주도한다. 문제가 되는 MP들의 수가 감소함에 따라, 수율 증가가 기대되며, 공통 채널상에 남겨진 MP들은 다른 에드-혹 클러스터를 형성한다.
CCW 진행 후에 STA들은 CTS-TO-SELF에 의해 NAV를 할당함으로써 에드-혹 클러스터에 참여하는 MAP들에 연결된다. 따라서, 병렬로 동작하는 다중 에드-혹 클러스터는 총합 수율을 증가시킨다.
WDS-Heavy 모드에서는 MP가 CCW의 시작점에서 공통채널로 튜닝되어야 하며, MP는 관리 프레임을 통해 “Request for Ad-hoc Clustering”을 송신한다. 즉, 채널 인덱스가 제공되며, 응답 시간에서 SIFS(Short Inter Frame Space)와 같은 실시간 제약은 없다.
또한, 에드-혹 클러스터에 참여를 원하는 MP는 관리 프레임을 통해 “Clear for Ad-hoc Clustering”로 응답한다. 즉, 다중 MP는 동일한 RAC(Request for Ad-hoc Clustering) 프레임에 대해 응답할 수 있다. 이 때, 에드-혹 클러스터를 형성하는데 동의하는 MP는 CCW 후에 채널을 스위칭해야 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중채널 매체접속제어(Medium Access Control)를 위한 비애자일 채널화 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 400단계에서, 무선랜 메시 네트워크의 MAP는 사용 가능한 채널을 애자일 또는 비애자일로 분류(categorization)한다. 410단계에서, MAP는 상기 비애자일로 분류된 채널의 동작 모드를 선택한다. 420단계에서, MAP는 선택된 동작 모드가 BSS-Heavy 모드일 경우 도 2에서 설명한 BSS-Heavy 모드의 BSS-Heavy 시나리오에 따른 트래픽 처리 동작을 수행한다(다중채널 동작을 수행하도록 스케줄링한다). 430단계에서, MAP는 선택된 동작 모드가 WDS-Heavy 모드일 경우 도 3에서 설명한 WDS-Heavy 모드의 WDS-Heavy 시나리오에 따른 트래픽 처리 동작을 수행한다(다중채널 동작을 수행하도록 관리(management) 프레임을 교환한다). 440단계에서, MAP는 상기 선택된 동작 모드에 따라 다중채널 스위칭을 수행한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 BBS-Heavy 트래픽 시나리오에 사용된 토폴로지를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, BBS-Heavy 모드를 시뮬레이션하기 위해 설정된 조건은 다음과 같다. 조건은 1 또는 2개의 MAP가 존재하고, MAP 당 2 또는 4개의 STAs가 존재하고, MAP는 CCW 후에만 채널을 스위칭하며, CTS-TO-SELF가 있을 때와 없을 때를 나누어 시뮬레이션하는 것이다.
이와 같은 조건 아래에서, 도 5에서의 네트워크 토폴로지를 기반으로 채널이 증가함에 따른 수율의 변화를 각각 IEEE 802.11a (1Ch: 16.05Mbit/s)에서와 802.11b (1Ch: 4.76Mbit/s)에서 시뮬레이션한 결과는 다음의 <표 1>과 <표 2>와 같다.
Figure 112006040969727-pat00001
Figure 112006040969727-pat00002
이상 상기한 시뮬레이션을 요약하면, 본 발명은 <표 1> 및 <표 2>의 결과와 같이 다중 BSS 채널이 기존 STA들의 수율 증가에 효과적임을 알 수 있다. 즉 본 발명은 다중 WDS 채널이 MP들의 수율 증가에도 효과적이므로 이들 장점을 취하여 병렬 처리가 가능하게 함으로써 기존의 애자일 채널 스위칭과 공존하게 한다.
지금까지 본 발명에 대해서 상세히 설명하였으나, 그 과정에서 언급한 실시예는 예시적인 것일 뿐, 한정적인 것은 아님을 분명히 하며, 본 발명은 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 범위 내에서, 본 발명으로부터 균등하게 대체될 수 있는 정도의 구성요소 변경은 본 발명의 범위에 속한다 할 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의해 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 비애자일 채널 스위칭을 가능하게 하여 네트워크에 접속하는 다중채널 매체접속제어를 위한 비애자일 채널화 방법을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 애자일 및 비애자일 채널 스위칭이 공존하게 하여 기존 하드웨어의 교체를 피할 수 있는 다중채널 매체접속제어를 위한 비애자일 채널화 방법을 제공하는 효과도 있다.

Claims (11)

  1. 메시 액세스 포인트의 다중채널 매체접속제어를 위한 비애자일(non-agile) 채널화 방법에 있어서,
    사용 가능한 채널을 애자일(agile) 채널 및 비애자일 채널 중 적어도 하나로 분류하는 단계;
    상기 비애자일 채널로 분류된 채널의 동작 모드를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 동작 모드에 따라 다중채널 스위칭을 수행하는 단계를 포함하는 비애자일 채널화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사용 가능한 채널은 채널 사용 벡터에 의해 관리됨을 특징으로 하는 비애자일 채널화 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 채널 사용 벡터 U는 U = [u 1, u 2, .., uN ]로 표현되며, ui∈ {0,1} 이고, ui = 0은 ui 채널이 사용 가능함을 지시하고, ui = 1은 ui 채널이 사용 중임을 지시함을 특징으로 하는 비애자일 채널화 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 동작 모드의 선택은 상기 메시 액세스 포인트마다 개별적으로 이루어짐을 특징으로 하는 비애자일 채널화 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 동작 모드는 다중채널 동작을 수행하도록 스케줄링하는 Basic Service Set(BSS)-Heavy 동작 모드 및 다중채널 동작을 수행하도록 관리 프레임을 교환하는 Wireless Distribution System(WDS)-Heavy 동작 모드 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 비애자일 채널화 방법.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 스케줄링은 채널 정합 윈도우(Channel Coordination Window: CCW) 시작시에 상기 메시 액세스 포인트가 공통채널로 튜닝되는 단계;
    상기 CCW 진행 중에 상기 메시 액세스 포인트가 자신의 스테이션들(Stations)로 Clear-To-Send(CTS)-TO-SELF를 송신하는 단계; 및
    상기 CCW 진행 후에 상기 메시 액세스 포인트가 자신의 BSS 채널로 튜닝하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 비애자일 채널화 방법.
  8. 삭제
  9. 제5항에 있어서,
    상기 관리 프레임 교환은, 채널 정합 윈도우(Channel Coordination Window: CCW) 진행 중에 메시 포인트들이 상기 관리 프레임을 교환함으로써 동적으로 클러스터를 형성하는 단계; 및
    상기 CCW 진행 후에 스테이션들이 Clear-To-Send(CTS)-TO-SELF에 의해 네트워크 할당 벡터를 할당함으로써 상기 동적 클러스터에 참여 중인 상기 메시 액세스 포인트에 연결되는 단계를 포함함을 특징으로 하는 비애자일 채널화 방법.
  10. 메시 액세스 포인트의 다중채널 매체접속제어를 위한 비애자일(non-agile) 채널화 방법에 있어서,
    복수개의 사용 가능한 채널들 중 비애자일 채널로 분류된 채널의 동작 모드를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 동작 모드에 따라 다중채널 스위칭을 수행하는 단계를 포함하며,
    상기 복수개의 사용 가능한 채널들은 채널 사용 벡터에 의해 관리되며, 상기 채널 사용 벡터 U는 U = [u 1, u 2, .., uN ]로 표현되며, ui∈ {0,1} 이고, ui = 0은 ui 채널이 사용 가능함을 지시하고, ui = 1은 ui 채널이 사용 중임을 지시함을 특징으로 하는 비애자일 채널화 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수개의 사용 가능한 채널을 애자일(agile) 채널 및 비애자일 채널 중 적어도 하나로 분류하는 단계를 더 포함하는 비애자일 채널화 방법.
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