KR101238325B1 - A throughput enhancement method in multiple infrastructure-based wireless networks using directional antenna - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) 기반의 전송에 있어서, 무선 네트워크들의 구성 유닛 간의 데이터 송수신시 상호 간의 간섭을 줄이고 주파수 공간적 재사용을 높여 네트워크 전체 스루풋을 향상시키기 위한 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for improving throughput using a directional antenna in a plurality of infrastructure based wireless network environments. More specifically, in Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) based transmission, the configuration of wireless networks The present invention relates to a throughput improvement method using a directional antenna in a wireless infrastructure environment based on a plurality of infrastructures for improving overall network throughput by reducing interference and increasing frequency spatial reuse between data transmission and reception between units.
인프라구조 기반 무선 네트워크는 실생활에 많은 이점을 가져다주었다. Infrastructure-based wireless networks have brought many benefits to real life.
스마트폰의 사용이 늘어나면서 AP(Access Point)의 수는 기하 급수 적으로 증가하였다. 하지만 같은 주파수를 사용하는 AP가 증가함에 따라 무선 네트워크는 간섭으로 인한 성능저하를 겪게 되었다. As the use of smartphones increased, the number of access points increased exponentially. However, as the number of APs using the same frequency increases, wireless networks suffer from performance degradation due to interference.
지향성 안테나는 주파수 공간적 재사용율을 높일 수 있는 혁신적 장치로 개발되었다. 하지만 지향성 안테나는 다른 신호를 감지하는데 방향적인 한계가 있어 디프니스 문제점(deafness problem)이라는 고질적인 문제를 안고 있다. Directional antennas have been developed as innovative devices to increase frequency spatial reuse. However, directional antennas suffer from the chronic problem of deflection problem because they have directional limitations in detecting other signals.
따라서 이 문제를 해결하지 않고 인프라 구조기반 무선 네트워크에 사용하면 오히려 심각한 간섭 문제를 일으킬 수 있다. Therefore, if used in infrastructure-based wireless network without solving this problem, it may cause serious interference problem.
이에 따라 해당 기술분야에 있어서는, 다수의 AP간의 간섭으로 인한 성능저하 문제를 해결할 뿐만 아니라, 지향성 안테나가 갖는 디프니스 문제점을 해결하기 위한 기술개발이 요구되고 있다.Accordingly, in the technical field, there is a demand for technology development to solve not only a performance degradation problem caused by interference between a plurality of APs, but also a problem of deflection of a directional antenna.
[관련기술문헌][Related Technical Literature]
1. 지향성 안테나를
사용하는 직교 주파수 분할 다중화 기반확산 스펙트럼 다중 접속 시스템(특허출원번호 제10-2000-0012078호)1. Directional Antenna
Orthogonal Frequency Division Multiplexing Based Spread Spectrum Multiple Access System (Patent Application No. 10-2000-0012078)
2. 주파수 영역의 신호 처리를 위한 스마트 안테나 시스템 및 이를 위한 이동 단말과 기지국의 송수신 장치 및 방법(특허출원번호 10-2006-0023742호)
2. Smart antenna system for signal processing in frequency domain and transmitting and receiving device and method of mobile terminal and base station therefor (Patent Application No. 10-2006-0023742)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 디프니스 문제점을 해결할 수 있으면서 동시에 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크에 적용 가능한 지향적 매체 접근법을 제시하기 위한 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, while using the directional antenna in a plurality of infrastructure-based wireless network environment to address the deficiency problem and to present a directional media approach applicable to a plurality of infrastructure-based wireless network at the same time It is to provide a method for improving throughput.
또한, 본 발명은 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) 기반의 전송에 있어서, 각 AP와 노드는 4방향의 섹터를 갖도록 하며, 무선 네트워크들의 구성 유닛 간의 데이터 송수신시 상호 간의 간섭을 줄이고 주파수 공간적 재사용을 높임으로써 네트워크 전체 스루풋을 향상하도록 하기 위한 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention in Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) -based transmission, each AP and the node has a four-way sector, reducing the interference between each other when transmitting and receiving data between the configuration unit of the wireless network It is to provide a throughput improvement method using a directional antenna in a plurality of infrastructure-based wireless network environments to improve overall network throughput by increasing frequency spatial reuse.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법은, AP-1가, 미리 설정된 섹터로 전환된 뒤의 최대 전송시간(Maximum transmission time, MTT)과 쇼트 프레임 간격(short interframe space, SIFS) 동안에 신호가 감지되지 않는 경우 비콘 프레임(beacon frame)을 전송하는 제 1 단계; 적어도 하나 이상의 노드 중 상기 비콘 프레임을 수신한 노드 각각이, 상기 AP-1이 제공한 경쟁 채널(contention channel)을 랜덤하게 선택하여 선택된 경쟁 채널을 통해 협약 요청 프레임(association request frame)을 상기 AP-1로 반환하는 제 2 단계; 상기 AP-1이, 상기 협약 요청 프레임의 분석에 따라 협약이 체결된 노드에 대한 전송 알림 채널(transmission alarm channel) 할당을 완료하고, 상기 협약이 체결된 노드 중 전송할 데이터가 있는 노드에 대한 데이터의 전송 순서 정보를 생성하여 통지 프레임(notification frame)에 포함시켜 전송하는 제 3 단계; 상기 전송할 데이터가 있는 노드 각각이, 상기 전송 순서 정보에 의해 데이터를 각각 순차적으로 상기 AP-1으로 전송하는 제 4 단계; 및 상기 AP-1가, 상기 AP-1이 순차적 데이터에 대한 수신을 완료한 뒤,상기 미리 설정된 섹터에서 다른 섹터로의 섹터 스위칭 과정을 수행하여, 섹터 방향을 전환을 시키는 제 5 단계; 를 포함한다. In order to achieve the above object, a throughput enhancement method using a directional antenna in a plurality of infrastructure-based wireless network environments according to an embodiment of the present invention includes a maximum transmission time after AP-1 is switched to a predetermined sector. transmitting a beacon frame when no signal is detected during a transmission time (MTT) and a short interframe space (SIFS); Each of the nodes receiving the beacon frame among at least one node randomly selects a contention channel provided by the AP-1, and selects an association request frame through the selected contention channel. The second step of returning to 1; The AP-1 completes the assignment of a transmission alarm channel to a node with which an agreement is concluded according to the analysis of the agreement request frame, and the data of data for a node with data to be transmitted among nodes with which the agreement is concluded. Generating a transmission order information and including the same in a notification frame for transmission; A fourth step in which each node having the data to be transmitted sequentially transmits data to the AP-1 based on the transmission order information; And a fifth step of the AP-1, after the AP-1 completes reception of the sequential data, performs a sector switching process from the preset sector to another sector to switch the sector direction; It includes.
본 발명의 다른 실시예에 따른 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법은, 상기 제 1 단계에 있어서, 상기 비콘 프레임은, 상기 경쟁 채널 선택에 따른 협약 체결을 위한 경쟁 채널(contention channel) 후보들 정보, 그리고 상기 적어도 하나의 노드와 상기 AP-1 간의 송수신이 가능하도록 하기 위해 상기 AP-1의 네트워크 ID 정보를 포함하는 것이 바람직하다.According to another embodiment of the present invention, a throughput improving method using a directional antenna in a plurality of infrastructure-based wireless network environments, in the first step, the beacon frame is a contention channel for concluding agreement according to the contention channel selection (contention channel) candidates information and network ID information of the AP-1 is preferably included to enable transmission and reception between the at least one node and the AP-1.
본 발명의 다른 실시예에 따른 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법은, 상기 제 2 단계에 있어서, 상기 AP-1이, 상기 협약 요청 프레임을 수신하여 분석할 경우 상기 협약 요청 프레임을 전송한 노드 중에서 상기 경쟁 채널에 대해서 중복되게 선택된 노드가 있는 경우 협약을 체결하지 않는 것이 바람직하다. According to another aspect of the present invention, a method for improving throughput using a directional antenna in a plurality of infrastructure-based wireless network environments includes, in the second step, when the AP-1 receives and analyzes the agreement request frame. It is preferable not to enter into an agreement when there is a node selected to overlap the contention channel among nodes that transmit the agreement request frame.
본 발명의 다른 실시예에 따른 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법은, 상기 제 3 단계에 있어서, 상기 전송할 데이터가 있는 노드 각각은, 상기 할당된 전송 알림 채널을 통해 해브 프레임(have frame)을 전송하여 상기 전송 순서 정보가 상기 AP-1에 의해 생성되도록 하는 것이 바람직하다.According to another aspect of the present invention, in a method for improving throughput using a directional antenna in a plurality of infrastructure-based wireless network environments, in the third step, each node having the data to be transmitted may be configured through the allocated transmission notification channel. It is preferable to transmit a have frame so that the transmission order information is generated by the AP-1.
본 발명의 다른 실시예에 따른 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법에 있어서, 상기 제 3 단계는, 상기 AP-1이, 상기 통지 프레임에 대한 생성시, 상기 전송 순서 정보뿐만 아니라, 협약 성공 정보, 그리고 전송 알림 채널 할당 정보를 더 포함시켜 형성하는 것이 바람직하다.In a method for improving throughput using a directional antenna in a plurality of infrastructure-based wireless network environments according to another embodiment of the present invention, in the third step, when the AP-1 generates the notification frame, the transmission order In addition to the information, it is preferable to form by including the agreement success information and the transmission notification channel assignment information.
본 발명의 다른 실시예에 따른 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법에 있어서, 상기 제 5 단계는, 상기 AP-1이, 상기 전송할 데이터가 있는 노드 각각의 지정된 순서대로의 데이터 전송이 완료되면, 마지막으로 전송한 데이터에 대해 스위치 프레임(switch frame)을 전송하여 다른 방향으로의 섹터가 전환된 것을 통지하는 것이 바람직하다.In a method for improving throughput using a directional antenna in a plurality of infrastructure-based wireless network environments according to another embodiment of the present invention, in the fifth step, the AP-1 may be configured in a specified order of each node having the data to be transmitted. When the data transmission is completed, it is preferable to transmit a switch frame for the last transmitted data to notify that the sector in the other direction has been switched.
본 발명의 다른 실시예에 따른 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법은, 상기 제 1 단계 내지 제 5 단계 사이에 수행되는, 상기 AP-2가, 섹터에 대한 방향 전환 뒤의 최대 전송시간과 쇼트 프레임 간격 동안에 상기 AP-1의 네트워크 사용이 감지되는 경우, 다른 섹터로 전환하는 단계; 를 더 포함하는 것이 바람직하다.
In a method for improving throughput using a directional antenna in a plurality of infrastructure based wireless network environments according to another embodiment of the present invention, the AP-2 performed between the first to fifth steps may change direction of a sector. Switching to another sector if network usage of the AP-1 is detected during a later maximum transmission time and a short frame interval; It is preferable to further include.
본 발명의 실시예에 따른 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법은, 같은 주파수를 사용하는 인프라구조 기반 무선 네트워크에서의 지향성 안테나 기반의 AP와 노드들 간의 협약을 통해 다른 AP와의 간섭을 줄일 수 있는 효과를 제공한다. The throughput enhancement method using a directional antenna in a plurality of infrastructure-based wireless network environments according to an embodiment of the present invention is different through an agreement between the directional antenna-based AP and nodes in an infrastructure-based wireless network using the same frequency. Provides the effect of reducing interference with the AP.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법은, 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) 기반의 전송에 있어서, 무선 네트워크들의 구성 유닛 간의 데이터 송수신시 상호 간의 간섭을 줄이고 주파수 공간적 재사용을 높여 네트워크 전체 스루풋을 향상시키는 효과를 제공한다.
In addition, the throughput enhancement method using a directional antenna in a plurality of infrastructure-based wireless network environment according to another embodiment of the present invention, in Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) based transmission, When transmitting and receiving data between components, it is possible to reduce interference with each other and increase frequency-space reuse to improve network throughput.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법이 구현되는 시스템을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법을 나타내는 흐름도.
도 3은 도 1의 AP-1(10)에 의해 할당되는 채널 구조를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법의 구체적인 예를 설명하기 위한 도면. 1 is a diagram illustrating a system in which a throughput enhancement method using a directional antenna is implemented in a plurality of infrastructure based wireless network environments according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method for improving throughput using a directional antenna in a plurality of infrastructure based wireless network environments according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a channel structure allocated by AP-1 10 of FIG.
4 is a view for explaining a specific example of the throughput enhancement method using a directional antenna in a plurality of infrastructure-based wireless network environment according to the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description of preferred embodiments of the present invention will be given with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
In the present specification, when any one element 'transmits' data or signals to another element, the element can transmit the data or signal directly to the other element, and through at least one other element Data or signal can be transmitted to another component.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법이 구현되는 시스템(1)을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 스루풋 향상 방법이 구현되는 시스템(1)은 AP-1(10), 노드-1 내지 노드-m(N-1 내지 N-m: 20-1 내지 20-m, m은 7 이상의 자연수), 그리고 AP-2(30)를 포함한다.1 is a diagram illustrating a
여기서 AP-1(10)은 지향성 안테나를 구비하며, 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)를 기반으로 4방향의 섹터를 갖도록 하며, 각 섹터 간의 섹터 스위칭이 수행이 가능하다.In this case, the AP-1 10 includes a directional antenna, has four sectors based on Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), and sector switching between sectors can be performed.
보다 구체적으로, AP-1(10)은 OFDM 기반의 노드-1 내지 노드-m(N-1 내지 N-m)에 대한 다른 AP인 AP-2(30)에 의한 간섭을 받지 않고, 자신과 연결된 노드로 데이터를 먼저 전송 하도록 설정된 시스템 구성 유닛으로 설명의 편의를 위해 "AP-1"로 명명하나 명칭에 구애되지 않는다. 이하에서는, 이러한 시스템 구성유닛에 의해 형성된 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법을 구체적으로, 살펴보도록 한다.
More specifically, AP-1 (10) is a node connected to itself without being interfered by AP-2 (30), which is another AP for OFDM-based Node-1 to Node-m (N-1 to Nm) This is a system configuration unit that is set up to transmit data first. It is named "AP-1" for convenience of description, but it is not limited to a name. Hereinafter, a method of improving throughput using a directional antenna in a wireless network environment formed by such a system configuration unit will be described in detail.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 해당 스루풋 향상을 위해 크게 단계(S1)의 간섭 회피 과정, 단계(S2)인 AP-1(10)와 노드들 간의 연결을 위한 협약 과정, 단계(S3)인 데이터 알림 과정, 단계(S4)인 데이터 송수신 과정, 그리고 마지막으로 단계(S5)인 섹터 스위칭 과정이 수행되며, 이하에서는 각각의 과정에 대해서 구체적으로 살펴보도록 한다. 2 is a flowchart illustrating a method for improving throughput using a directional antenna in a plurality of infrastructure based wireless network environments according to an embodiment of the present invention. 1 and 2, the interference avoidance process of step S1 is largely performed to improve the throughput, and the agreement process for connection between the AP-1 10 and the nodes, which is step S2, is step S3. A data notification process, a data transmission / reception process in step S4, and a sector switching process in step S5 are performed. Hereinafter, each process will be described in detail.
AP-1(10)은 최대 전송시간(Maximum transmission time, MTT)과 쇼트 프레임 간격(short interframe space, SIFS) 동안에 다른 AP의 신호 감지 후 어떤 신호도 감지되지 않은 경우 비콘 프레임(beacon frame)을 전송함으로써(S1), 다른 AP인 AP-2(30)와의 간섭을 피할 수 있다.The AP-1 10 transmits a beacon frame when no signal is detected after detecting the signal of another AP during the maximum transmission time (MTT) and short interframe space (SIFS). By doing so (S1), interference with the AP-2 30 which is another AP can be avoided.
이 경우, AP-1(10)은 노드-1 내지 노드-m(20-1 내지 20-m) 중 특정 노드들과 연결을 위한 채널 설정(도 3 참조)을 위해, 비콘 프레임(beacon frame)에 협약을 위한 경쟁 채널(contention channel) 후보들 정보 및 AP-1(10)의 네트워크 ID 정보를 포함하여 전송한다. 여기서, 네트워크 ID 정보는 노드-1 내지 노드-m(20-1 내지 20-m)와 AP-1(10) 간의 신호 및 데이터의 송수신이 가능하도록 하기 위한 식별자이다. In this case, the AP-1 10 may beacon a frame to configure a channel (see FIG. 3) for connection with specific nodes among the Node-1 through Node-m (20-1 through 20-m). Contention channel candidate information for the agreement and the network ID information of the AP-1 10 are transmitted. Here, the network ID information is an identifier for enabling transmission and reception of signals and data between the Node-1 through Node-m (20-1 through 20-m) and the AP-1 (10).
단계(S1) 이후, 노드-1 내지 노드-m(20-1 내지 20-m) 중 비콘 프레임(beacon frame)을 수신한 노드 각각은 경쟁 채널(contention channel) 후보들 정보 중 랜덤하게 선택하여 선택된 경쟁 채널을 통해 협약 요청 프레임(association request frame)을 AP-1(10)로 반환하면, AP-1(10)가 협약이 체결된 노드 또는 미리 협약이 체결된 노드에 대해서 별도의 전송 알림 채널(transmission alarm channel)을 할당한다(S2).After the step S1, each node that receives the beacon frame among the node-1 to node-m 20-1 to 20-m randomly selects contention channel candidate information from among the contention channel candidates. When the association request frame is returned to the AP-1 10 through the channel, the AP-1 10 transmits a separate transmission notification channel to the node to which the agreement is concluded or the node to which the agreement is previously concluded. alarm channel) (S2).
단계(S2) 이후, 전송 알림 채널(transmission alarm channel) 할당을 통해 AP-1(10)과 협약을 완료한 노드 중 전송할 데이터가 있는 경우, 해당하는 노드가 자신에게 할당된 전송 알림 채널(transmission alarm channel)을 통해 해브 프레임(have frame)을 전송한다(S3). After step S2, if there is data to be transmitted among the nodes that have completed agreement with the AP-1 10 through the transmission alarm channel assignment, the corresponding node is assigned a transmission alarm channel (transmission alarm channel). A have frame is transmitted through a channel (S3).
한편, AP-1(10)은 OFDM기반으로 각 해브 프레임을 받기 때문에 단계(S2)의 협약 요청 프레임(association request frame)의 수신과 전송 알림 프레임(transmission alarm frame) 전송을 동시에 수행가능한 특성을 갖는다.On the other hand, since the AP-1 10 receives each half frame on an OFDM basis, the AP-1 10 can simultaneously receive the association request frame and transmit the transmission alarm frame in step S2. .
단계(S3) 이후, AP-1(10)은 통지 프레임(notification frame)을 전송함으로써, 전송할 데이터가 있는 노드에 의해 데이터가 순차적으로 전송되도록 한다(S4).After step S3, the AP-1 10 transmits a notification frame so that data is sequentially transmitted by a node having data to be transmitted (S4).
여기서, 통지 프레임(notification frame)은 연결을 허락한 정보인 "협약 성공 정보", 각 노드에 할당한 "전송 알림 채널(transmision alarm channel) 정보", 전송할 데이터가 있는 노드의 "전송 순서 정보"를 포함한다.Here, the notification frame includes "contract success information" that is information allowing connection, "transmission alarm channel information" assigned to each node, and "transmission order information" of a node having data to be transmitted. Include.
단계(S4) 이후, AP-1(10)은 다른 방향의 섹터 스위칭 과정을 수행함으로써, AP(10)가 다른 방향 섹터로 전환을 하는 과정을 완료한다(S5). 이때 AP-1(10)은 스위치 프레임(switch frame)을 전송시, 전송 순서 정보에 따라 마지막으로 전송한 데이터에 대한 수신이 완료된 경우 수행하며, 스위치 프레임 전송에 따라 자신이 다른 방향으로의 섹터가 전환된 것을 통지한다.
After the step S4, the AP-1 10 performs a sector switching process in the other direction, thereby completing the process of the
도 3은 도 1의 AP-1(10)에 의해 할당되는 채널 구조를 나타내는 도면이다. 도 4는 본 발명에 따른 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법의 구체적인 예를 설명하기 위한 도면이다. 3 is a diagram illustrating a channel structure allocated by AP-1 10 of FIG. 1. 4 is a diagram illustrating a specific example of a throughput enhancement method using a directional antenna in a plurality of infrastructure based wireless network environments according to the present invention.
도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, AP-1(10)의 3시 방향 섹터 그리고 AP2(30)의 9시 방향 섹터로 방향성이 설정된 상태이며, AP-1(10)이 노드-1(20-1), 노드-2(20-2)와 이미 연결된 상태이다. 한편, 노드-1(20-1), 노드-2(20-2)는 자신에게 할당된 전송 알림 채널(transmission alarm channel)이 존재하며, 노드-3(20-3), 노드-4(20-4), 노드-5(20-5)는 AP-1(10)와 연결 맺길 원하는 상태이다. 또한, 노드-6(20-6)은 AP-2(30)와 이미 연결되어 있음을 가정한다. 1, 3, and 4, the direction is set to the 3 o'clock sector of the AP-1 10 and the 9 o'clock sector of the
이하, 이러한 조건하에서의 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법의 실제적 예를 들어 설명하도록 한다. Hereinafter, a practical example of a throughput enhancement method using a directional antenna in a plurality of infrastructure based wireless network environments under these conditions will be described.
AP-1(10)은 3시 방향 섹터로 전환된 뒤, 미리 정의된 최대 전송시간(Maximum Transmission Time, MTT)과 쇼트 프레임 간격(Short InterFrame Space, SIFS) 사이의 신호를 감지 후 어떤 신호도 감지되지 않으면 비콘 프레임(beacon frame)을 전송한다.The AP-1 10 switches to the 3 o'clock sector, detects a signal between a predefined maximum transmission time (MTT) and a short interframe space (SIFS), and then detects any signal. If not, send a beacon frame.
여기서, AP-1(10)이 전송한 비콘 프레임(beacon frame)에는 경쟁 채널(contention channel) 후보들 정보와 AP-1(10)의 네트워크 ID 정보가 들어있다. Here, the beacon frame transmitted by the AP-1 10 includes contention channel candidate information and network ID information of the AP-1 10.
이에 따라, 도 1에 도시된 바와 같이, 비콘 프레임(beacon frame)을 수신한 노드-1(20-1), 노드-2(20-2), 노드-3(20-3), 노드-4(20-4), 그리고 노드-5(20-5)는 각자 행동을 개시한다. Accordingly, as shown in FIG. 1, node-1 20-1, node-2 20-2, node-3 20-3, and node-4 that have received a beacon frame. (20-4), and Node-5 (20-5) each initiates action.
도 4와 같이 노드-1(20-1)와 노드-2(20-2)는 보낼 데이터(Data1 및 Data2)가 있으므로 자신에게 할당된 전송 알림 채널(transmission alarm channel)을 통해 데이터 전송 유무를 전송한다. As shown in FIG. 4, since the node-1 20-1 and the node-2 20-2 have data to be transmitted (Data1 and Data2), the node-1 20-1 and the node-2 20-2 transmit data presence or absence through the transmission alarm channel assigned thereto. do.
그리고 노드-3(20-3), 노드-4(20-4), 그리고 노드-5(20-5)는 AP-1(10)과 협약하기 위해 경쟁 채널(contention channel) 후보들 중에서 하나를 랜덤하게 선택하여 선택된 경쟁 채널을 통해 협약 요청 프레임(association request frame)을 전송한다. And Node-3 20-3, Node-4 20-4, and Node-5 20-5 randomly select one of the contention channel candidates to negotiate with AP-1 10. Select to transmit an association request frame through the selected contention channel.
AP-1(10)은 협약 요청 프레임(association request frame)을 노드-3(20-3), 노드-4(20-4), 그리고 노드-5(20-5)를 동시에 수신한 뒤, 노드-4(20-4)와 노드-5(20-5)에 대해서는 중복 채널 선택 문제로 해석할 수 없으므로 무시하고, 노드-3(20-3)에 대해서만 연결을 허락한다. The AP-1 10 receives an association request frame at the same time as the Node-3 20-3, the Node-4 20-4, and the Node-5 20-5. Since -4 (20-4) and node-5 (20-5) cannot be interpreted as a duplicate channel selection problem, they are ignored and only connections to node-3 (20-3) are allowed.
그리고 AP-1(10)은 연결을 허락함에 따른 협약 성공 정보, 노드-1(20-1) 다음으로 노드-2(20-2)가 전송할 것을 정한 전송 순서 정보, 그리고 노드-1(20-1) 및 노드(20-1)에 할당된 전송 알림 채널(transmission alarm channel) 정보를 통지 프레임(notification frame)에 포함시켜 전송하다.The AP-1 10 transmits the agreement success information according to the permission of the connection, the transmission order information determined to be transmitted by the node-2 20-2 after the node-1 20-1, and the node-1 20-. 1) and transmission alarm channel information allocated to the node 20-1 are included in the notification frame and transmitted.
각 노드들인 노드(20-1) 내지 노드-(20-5)은 통지 프레임(notification frame)을 수신하는 경우, 협약 성공 정보를 이용해 협약 여부를 알 수 있으며, 전송 순서 정보를 이용해 전송 순서를 인지하게 된다. When each node 20-1 to 20-5 receives a notification frame, the nodes 20-1 to 20-5 may recognize whether the agreement is made using the agreement success information and recognize the order of transmission using the transmission order information. Done.
노드-1(20-1)의 데이터(Data1)에 대한 전송 다음으로 노드-2(20-2)의 데이터(Data2)에 대한 전송이 지정된 순서대로 완료되면, AP-1(10)은 마지막으로 전송한 데이터(Data2)에 대한 애크 프레임(ack frame) 대신 스위치 프레임(switch frame)을 전송함으로써 다른 방향으로의 섹터가 전환됨을 통지한다.After the transmission of the data Data1 of the node-1 20-1 and the transmission of the data Data2 of the node-2 20-2 are completed in the specified order, the AP-1 10 finally ends. By transmitting a switch frame instead of an ack frame for the transmitted data Data2, a notification is made that sectors in the other direction are switched.
이에 따라, AP-2(30)는 언제 들어오더라도 최대 전송시간(MTT)과 쇼트 프레임 간격(SIFS) 사이에 AP-1(10)의 네트워크 사용이 감지됨으로 다음 섹터로 전환함으로써, AP-1(10)과의 잠재적인 간섭을 피할 수 있다.
Accordingly, the AP-2 30 detects the network usage of the AP-1 10 between the maximum transmission time (MTT) and the short frame interval (SIFS) at any time and switches to the next sector. Potential interference with (10) can be avoided.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.The present invention can also be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device and the like, and also implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet) .
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
The computer readable recording medium may also be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner. And functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers skilled in the art to which the present invention pertains.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
As described above, preferred embodiments of the present invention have been disclosed in the present specification and drawings, and although specific terms have been used, they have been used only in a general sense to easily describe the technical contents of the present invention and to facilitate understanding of the invention , And are not intended to limit the scope of the present invention. It is to be understood by those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
10: AP-1
20-1 내지 20-m: 노드-1 내지 노드-m
30: AP-210: AP-1
20-1 to 20-m: node-1 to node-m
30: AP-2
Claims (7)
적어도 하나 이상의 노드 중 상기 비콘 프레임을 수신한 노드 각각이, 상기 AP-1이 제공한 경쟁 채널(contention channel)을 랜덤하게 선택하여 선택된 경쟁 채널을 통해 협약 요청 프레임(association request frame)을 상기 AP-1로 반환하는 제 2 단계;
상기 AP-1이, 상기 협약 요청 프레임의 분석에 따라 협약이 체결된 노드에 대한 전송 알림 채널(transmission alarm channel) 할당을 완료하고, 상기 협약이 체결된 노드 중 전송할 데이터가 있는 노드에 대한 데이터의 전송 순서 정보를 생성하여 통지 프레임(notification frame)에 포함시켜 전송하는 제 3 단계;
상기 전송할 데이터가 있는 노드 각각이, 상기 전송 순서 정보에 의해 데이터를 각각 순차적으로 상기 AP-1으로 전송하는 제 4 단계; 및
상기 AP-1가, 상기 AP-1이 순차적 데이터에 대한 수신을 완료한 뒤,상기 미리 설정된 섹터에서 다른 섹터로의 섹터 스위칭 과정을 수행하여, 섹터 방향을 전환을 시키는 제 5 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법.
A beacon frame when no signal from another AP is detected during the maximum transmission time (MTT) and short interframe space (SIFS) after the AP-1 switches to a preset sector. A first step of transmitting;
Each node that receives the beacon frame among at least one node randomly selects a contention channel provided by the AP-1, and selects an association request frame through the selected contention channel. The second step of returning to 1;
The AP-1 completes the assignment of a transmission alarm channel to a node with which an agreement is concluded according to the analysis of the agreement request frame, and the data of data for a node with data to be transmitted among nodes with which the agreement is concluded. Generating a transmission order information and including the same in a notification frame for transmission;
A fourth step in which each node having the data to be transmitted sequentially transmits data to the AP-1 based on the transmission order information; And
A fifth step of the AP-1, after the AP-1 completes reception of the sequential data, performing a sector switching process from the preset sector to another sector to switch the sector direction; Throughput enhancement method using a directional antenna in a plurality of infrastructure-based wireless network environment comprising a.
상기 비콘 프레임은, 상기 경쟁 채널 선택에 따른 협약 체결을 위한 경쟁 채널(contention channel) 후보들 정보, 그리고 상기 적어도 하나의 노드와 상기 AP-1 간의 송수신이 가능하도록 하기 위해 상기 AP-1의 네트워크 ID 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법.
The method according to claim 1, wherein in the first step,
The beacon frame includes contention information about contention channel candidates for entering into an agreement according to contention channel selection, and network ID information of the AP-1 to enable transmission and reception between the at least one node and the AP-1. Throughput enhancement method using a directional antenna in a plurality of infrastructure-based wireless network environment comprising a.
상기 AP-1이, 상기 협약 요청 프레임을 수신하여 분석할 경우 상기 협약 요청 프레임을 전송한 노드 중에서 상기 경쟁 채널에 대해서 중복되게 선택된 노드가 있는 경우 협약을 체결하지 않는 것을 특징으로 하는 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법.
The method according to claim 1, wherein in the second step,
When the AP-1 receives and analyzes the agreement request frame, if there is a node selected to overlap the contention channel among nodes that transmit the agreement request frame, a plurality of infrastructures are not concluded. Throughput Enhancement Method Using Directional Antenna in Wireless Network Environment.
상기 전송할 데이터가 있는 노드 각각은, 상기 할당된 전송 알림 채널을 통해 해브 프레임(have frame)을 전송하여 상기 전송 순서 정보가 상기 AP-1에 의해 생성되도록 하는 것을 특징으로 하는 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법.
The method according to claim 1, wherein in the third step,
Each node having the data to be transmitted transmits a have frame through the allocated transmission notification channel so that the transmission order information is generated by the AP-1. Throughput Enhancement Method Using Directional Antenna in Network Environment.
상기 AP-1이, 상기 통지 프레임에 대한 생성시, 상기 전송 순서 정보뿐만 아니라, 협약 성공 정보, 그리고 전송 알림 채널 할당 정보를 더 포함시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법.
2. The method of claim 1,
When generating the notification frame, the AP-1 further includes not only the transmission order information but also agreement success information and transmission notification channel allocation information. Throughput Enhancement Method Using Directional Antenna.
상기 AP-1이, 상기 전송할 데이터가 있는 노드 각각의 지정된 순서대로의 데이터 전송이 완료되면, 마지막으로 전송한 데이터에 대해 스위치 프레임(switch frame)을 전송하여 다른 방향으로의 섹터가 전환된 것을 통지하는 것을 특징으로 하는 다수의 인프라 구조 기반 무선 네트워크 환경에서 지향성 안테나를 이용한 스루풋 향상 방법.
The method according to claim 1, wherein the fifth step,
When the AP-1 completes data transmission in the designated order of each node having the data to be transmitted, the AP-1 transmits a switch frame for the last transmitted data to notify that the sector in the other direction is switched. Throughput enhancement method using a directional antenna in a plurality of infrastructure-based wireless network environment, characterized in that the.
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KR1020110118831A KR101238325B1 (en) | 2011-11-15 | 2011-11-15 | A throughput enhancement method in multiple infrastructure-based wireless networks using directional antenna |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101466131B1 (en) * | 2012-11-13 | 2014-11-27 | 동명대학교산학협력단 | Multiple infrastructure-based wireless network system and throughput enhancement method thereof |
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KR20070021727A (en) * | 2005-08-19 | 2007-02-23 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method detecting data transmission mode of access point in wireless terminal |
US20070297363A1 (en) | 2006-05-26 | 2007-12-27 | Rehan Jalil | Method and system for managing communication in a frequency division multiple access (fdma) communication network |
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2011
- 2011-11-15 KR KR1020110118831A patent/KR101238325B1/en active IP Right Grant
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