KR101281614B1 - Apparatus and method for supporting access in wireless communication system - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 다중 노드를 갖는 다중 사용자(user) 환경의 무선 통신 시스템에서 다중 채널을 효율적으로 사용하여 다중 사용자들이 상기 다중 노드를 통해 통신을 수행하도록 접속을 지원하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 망 내에서 접속하고자 하는 복수의 스테이션들(STA: Station) 및 상기 스테이션들의 복수의 접속 노드들을 확인하고, 상기 확인한 스테이션들의 접속 우선 순위 및 상기 확인한 각 스테이션들의 접속 노드들의 우선 순위를 결정하고, 상기 망 내에서 사용 가능한 무선 자원 및 채널을 다중 무선 자원 및 다중 채널로 분할하며, 다중-채널 매체 접속 제어(MAC: Media Access Control) 프로토콜을 이용하여 상기 각 스테이션들의 접속 노드들을 상기 다중 무선 자원 및 다중 채널에 접속한다.The present invention relates to an apparatus and method for supporting a connection for multiple users to communicate through the multiple nodes by efficiently using the multiple channels in a wireless communication system of a multi-user environment having multiple nodes. Identify a plurality of stations (STA) and a plurality of access nodes of the stations, determine the access priority of the checked stations and the access nodes of the checked stations, and determine the network Partitions the radio resources and channels available within the network into multiple radio resources and multiple channels, and access nodes of each of the stations using the multi-channel media access control (MAC) protocol. Connect to
다중 채널, MAC, 프로토콜(protocol), WLAN, 노드(node), AP, STA Multi-channel, MAC, protocol, WLAN, node, AP, STA
Description
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 다중 노드를 갖는 다중 사용자(user) 환경의 무선 통신 시스템에서 다중 채널을 효율적으로 사용하여 다중 사용자들이 상기 다중 노드를 통해 통신을 수행하도록 접속을 지원하는 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
본 발명은 지식경제부의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-002-03, 과제명: 3Gbps급 4G 무선 LAN 시스템 개발].The present invention is derived from the research conducted as part of the IT growth engine technology development project of the Ministry of Knowledge Economy [Task Management Number: 2006-S-002-03, Task name: 3Gbps 4G wireless LAN system development].
차세대 통신 시스템에서는 고속의 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS' 칭하기로 함)을 가지는 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 현재 무선 통신 시스템의 일 예로 무선 랜(WLAN: Wireless Local Area Network, 이하 'WLAN'이라 칭하기로 함) 시스템에 대한 연구는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 규격을 통해 활발하게 진행되고 있다. 그리고, 현재 WLAN 시스템은 단일 안테나에 하나의 채널만을 사용하여 통신을 수행하였으며, 최근에는 IEEE 802.11 시스템에 다중 안테나를 적용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 이러한 무선 통신 시스템의 성능 향상을 위해 자원, 예컨대 채널, 시간, 공간 등을 효과적으로 이용하기 위한 다양한 방안들이 제안되고 있다.In the next generation communication system, active research is being conducted to provide users with services having various high-speed QoS (Quality of Service, hereinafter referred to as 'QoS'). In particular, research on a wireless local area network (WLAN) system as an example of a current wireless communication system is being actively conducted through the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 standard. have. In addition, the WLAN system performs communication using only one channel for a single antenna, and recently, a study for applying multiple antennas to an IEEE 802.11 system has been conducted. In order to improve performance of such a wireless communication system, various methods for effectively using resources such as channels, time, and space have been proposed.
한편, 현재 WLAN 시스템에서는 복수의 사용자들이 한정된 채널을 효율적으로 이용하여 고속으로 서비스를 제공받을 수 있도록 각 사용자들이 복수의 접속 노드(access node)를 가지는 망 환경을 갖는다. 하지만, 전술한 WLAN 시스템에서는, 채널에 할당된 사용자 수 및 트래픽(traffic)의 양이나 형태에 따라 채널이 사용되지 않는 시간이 많이 발생하게 되며, 그에 따라 한정된 채널의 사용 효율 저하되는 문제가 발생한다. 이러한 문제들을 해결하기 위해서 최근에는 다중-채널 매체 접속 제어(MAC: Media Access Control, 이하 'MAC'이라 칭하기로 함)(이하 '다중-채널 MAC(multi-channel MAC)'이라 칭하기로 함) 기술을 이용하여 한정된 채널을 보다 효율적으로 이용하여 통신을 수행하기 위한 방안들이 다양하게 고려되고 있으나, 아직 구체적인 방안들이 제시되지 못하고 있다.Meanwhile, in the current WLAN system, each user has a network environment in which each user has a plurality of access nodes so that a plurality of users can be efficiently provided with a limited channel. However, in the above-described WLAN system, a lot of time that a channel is not used depends on the number of users and the amount or type of traffic assigned to the channel, resulting in a problem that the use efficiency of a limited channel is deteriorated. . In order to solve these problems, in recent years, multi-channel media access control (MAC) (hereinafter referred to as 'MAC') (hereinafter referred to as 'multi-channel MAC') technology Various methods for performing communication using a limited channel more efficiently have been considered, but specific methods have not been proposed yet.
따라서, 전술한 WLAN 시스템에서 복수의 사용자들이 각각 복수의 접속 노드들을 가지는 망 환경에서 다중 채널을 효율적으로 이용하여 각각의 사용자들이 복수의 접속 노드들을 통해 통신을 수행하기 위한 구체적인 접속 방안이 필요하다.Accordingly, there is a need for a specific access scheme for each user to perform communication through a plurality of access nodes by efficiently using multiple channels in a network environment where a plurality of users each have a plurality of access nodes in the WLAN system.
따라서, 본 발명의 목적은 무선 통신 시스템에서 접속 지원 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a connection support apparatus and method in a wireless communication system.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 다중 노드를 갖는 다중 사용자 망 환경의 무선 통신 시스템에서 접속 지원 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for supporting access in a wireless communication system of a multi-user network environment having multiple nodes.
그리고, 본 발명의 다른 목적은, 무선 통신 시스템의 복수의 사용자들이 각각 복수의 접속 노드를 갖는 망 환경에서 한정된 채널을 효율적으로 이용하여 각각의 사용자들이 복수의 접속 노드들을 통해 통신을 수행하기 위한 접속 지원 장치 및 방법을 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to connect each user to perform communication through a plurality of access nodes by efficiently using a limited channel in a network environment in which a plurality of users of the wireless communication system each have a plurality of access nodes. It is to provide a support apparatus and method.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은, 다중 노드를 갖는 다중 사용자 망 환경의 WLAN 시스템에서 다중-채널 MAC 기술을 이용하여 다중 사용자가 각각의 다중 채널을 통해 서비스를 안정적으로 제공받기 위한 접속 지원 장치 및 방법을 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is a connection support apparatus for stably receiving a service through each multi-channel using a multi-channel MAC technology in a WLAN system of a multi-user network environment having a multi-node and In providing a method.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 무선 통신 시스템에서 접속 지원 방법으로, 망 내에서 접속하고자 하는 복수의 스테이션들(STA: Station) 및 상기 스테이션들의 복수의 접속 노드들을 확인하는 단계; 상기 확인한 스테이션들의 접속 우선 순위 및 상기 확인한 각 스테이션들의 접속 노드들의 우선 순위를 결정하는 단계; 상기 망 내에서 사용 가능한 무선 자원 및 채널을 다중 무선 자원 및 다중 채널로 분할하는 단계; 및 다중-채널 매체 접속 제어(MAC: Media Access Control) 프로토콜을 이용하여 상기 각 스테이션들의 접속 노드들을 상기 다중 무선 자원 및 다중 채널에 접속하는 단계;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for supporting a connection in a wireless communication system, the method comprising: identifying a plurality of stations (STA) and a plurality of access nodes of the stations to be connected in a network; Determining the access priority of the identified stations and the priority of access nodes of the identified stations; Dividing radio resources and channels available in the network into multiple radio resources and multiple channels; And connecting access nodes of the respective stations to the multiple radio resources and multiple channels using a multi-channel media access control (MAC) protocol.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 무선 통신 시스템에서 접속 지원 장치로, 망 내에서 접속하고자 하는 복수의 스테이션들(STA: Station) 및 상기 스테이션들의 복수의 접속 노드들을 통해 상기 망 내에 존재하는 모든 접속 노드들을 확인하고, 상기 망 내에서 각 스테이션들이 사용 가능한 매체 접속 제어(MAC: Media Access Control)/물리적(PHY: physical) 계층 및 채널을 확인하는 확인부; 상기 확인한 스테이션들 및 각 스테이션들의 접속 노드들의 우선 순위를 결정하고, 상기 결정한 우선 순위로부터 상기 망 내에 존재하는 모든 접속 노드들의 우선 순위를 결정하는 결정부; 상기 확인한 매체 접속 제어/물리적 계층을 적어도 하나의 다중 매체 접속 제어/물리적 계층으로 분할하고, 상기 채널을 채널 간 간섭이 최소화된 복수의 다중 채널로 분할하는 다중화부; 및 다중-채널 매체 접속 제어(MAC: Media Access Control) 프로토콜을 통해 상기 다중 매체 접속 제어/물리적 계층을 상기 다중 채널에 접속하여 상기 각 스테이션들의 접속 노드들을 상기 다중 매체 접속 제어/물리적 계층 및 상기 다중 채널에 접속하는 접속부;를 포함한다.An apparatus of the present invention for achieving the above objects is a connection support apparatus in a wireless communication system, in the network through a plurality of stations (STA) to be connected in the network and a plurality of access nodes of the stations A confirmation unit for identifying all of the access nodes that exist and for confirming a media access control (MAC) / physical (PHY) layer and a channel available to each station in the network; A determining unit which determines a priority of the checked stations and access nodes of each station, and determines a priority of all access nodes existing in the network from the determined priority; A multiplexer for dividing the identified medium access control / physical layer into at least one multi-media access control / physical layer, and dividing the channel into a plurality of multiple channels with minimal inter-channel interference; And accessing the multimedia access control / physical layer to the multiple channel via a multi-channel media access control (MAC) protocol to connect access nodes of the stations to the multimedia access control / physical layer and the multiplex. It includes a connection for connecting to the channel.
본 발명은, 다중 노드를 갖는 다중 사용자 망 환경의 무선 통신 시스템에서 다중-채널 MAC 기술을 지원함으로써, 다중 사용자를 망에 용이하게 접속시키며, 또한 다중 사용자가 각각의 다중 노드를 통해 통신을 원할히 수행할 수 있다. 그리고, 본 발명은, 다중-채널 MAC 기술을 적용하여 다중 사용자가 각각의 다중 노드를 통해 통신을 수행함으로써, 한정된 채널(예컨대, 다중 채널)을 효율적으로 이용하여 자원의 사용 효율을 극대화시키며, 아울러 다중 채널을 통해 서비스를 안정적으로 다중 사용자에게 제공할 수 있다.The present invention, by supporting the multi-channel MAC technology in a wireless communication system of a multi-user network environment with multiple nodes, easily connects multiple users to the network, and also allows multiple users to communicate smoothly through each of the multiple nodes. can do. In addition, the present invention, by using a multi-channel MAC technology, multiple users communicate through each of the multiple nodes, thereby maximizing the efficiency of use of resources by efficiently using a limited channel (eg, multiple channels), Multiple channels can reliably provide services to multiple users.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the present invention will be described, and the description of other parts will be omitted so as not to disturb the gist of the present invention.
본 발명은, 무선 통신 시스템, 예컨대 무선 랜(WLAN: Wireless Local Area Network, 이하 'WLAN'이라 칭하기로 함) 시스템 및 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 시스템에서 접속 지원 장치 및 방법을 제안한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서 제안하는 접속 지원 장치 및 방법은, 다른 통신 시스템들에도 적용될 수 있다.The present invention proposes a connection support apparatus and method in a wireless communication system such as a wireless local area network (WLAN) system and an Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 system. . Here, the connection support apparatus and method proposed in the embodiment of the present invention can be applied to other communication systems.
또한, 본 발명의 실시 예에서는, 다중 사용자, 예컨대 복수의 사용자들의 단말인 복수의 스테이션(Station, 이하 'STA'라 칭하기로 함)들이 복수의 접속 노 드(access node)들, 다시 말해 다중 노드를 갖는 망 환경의 무선 통신 시스템에서, 한정된 채널을 효율적으로 이용하여 상기 복수의 STA들이 각각의 다중 노드를 통해 통신을 수행하도록 WLAN 시스템 및 IEEE 802.11 시스템의 접속을 지원한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 복수의 STA들이 각각 복수의 접속 노드들을 통해 망에 접속하여 통신을 수행하도록 다중-채널 매체 접속 제어(MAC: Media Access Control, 이하 'MAC'이라 칭하기로 함)(이하 '다중-채널 MAC(multi-channel MAC)'이라 칭하기로 함) 프로토콜을 지원하고, 이러한 다중-채널 MAC 프로토콜을 이용하여 복수의 STA들이 각각 접속 노드들을 통해 통신을 수행하며. 그에 따라 한정된 채널, 예컨대 다중 채널을 통해 복수의 사용자들에게 서비스를 안정적으로 제공한다. 예컨대, 상기 채널은, IEEE 802.11 시스템의 일 예로 IEEE 802.11b 시스템에서는 세개의 직교 채널(orthogonal channel)을 포함하고, IEEE 802.11a 시스템에서는 12개의 가용 채널(available channel)을 포함한다.In addition, in an embodiment of the present invention, a plurality of stations (hereinafter, referred to as STAs), which are terminals of a plurality of users, for example, a plurality of users, are connected to a plurality of access nodes, that is, multiple nodes. In a wireless communication system having a network environment, the WLAN system and the IEEE 802.11 system are supported to allow the plurality of STAs to communicate through each of multiple nodes by efficiently using a limited channel. Here, in an embodiment of the present invention, a multi-channel media access control (MAC) is referred to as a plurality of STAs so as to perform communication by accessing a network through a plurality of access nodes, respectively. (Hereinafter referred to as 'multi-channel MAC'), a plurality of STAs communicate with each other through access nodes using the multi-channel MAC protocol. This provides a stable service to a plurality of users through a limited channel, for example, multiple channels. For example, the channel includes three orthogonal channels in the IEEE 802.11b system and 12 available channels in the IEEE 802.11a system.
그리고, 본 발명의 실시 예에서는, 복수의 STA들이 복수의 접속 노드들을 갖는 망 환경에서 각각의 접속 노드들이 동시에 통신을 수행할 수 있도록 망의 STA들 간 프로토콜로 다중-채널 MAC 프로토콜을 제안하며, 상기 다중-채널 MAC 프로토콜을 지원하여 각각의 접속 노드들을 통해 망의 STA들 간 접속이 이루어져 통신이 수행된다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, N개의 STA들과, 각각의 STA 별로 M개의 접속 노드들을 설정하고, 이러한 설정에 따라 망 내에는 N×M개의 접속 노드들이 결정되며, 상기 결정된 N×M개의 접속 노드들에 대해 다중-채널 MAC 프로토콜을 적용하여 망 내에서의 접속이 이루어진다.In addition, in an embodiment of the present invention, a multi-channel MAC protocol is proposed as a protocol between STAs of a network so that each access node may simultaneously perform communication in a network environment in which a plurality of STAs have a plurality of access nodes. By supporting the multi-channel MAC protocol, communication is performed between STAs of a network through respective access nodes. Here, according to the embodiment of the present invention, N STAs and M access nodes are set for each STA, and N × M access nodes are determined in the network according to the configuration. In-network access is achieved by applying a multi-channel MAC protocol to access nodes.
이때, 본 발명의 실시 예에서는, 상기 N×M개의 접속 노드들에 대해 다중-채널 MAC 프로토콜을 적용하기 위해, 먼저 애드-혹(Ad-hoc) 다중-채널 MAC 프로토콜을 접속 신청 및 접속 승인시 복수의 STA들 전체에 해당하는 N×M개의 접속 노드들에 적용하며, 이를 위해 인터-사용자 노드(inter-user node), 다시 말해 STA 간 접속 노드보다는 인트라-노드(intra-node), 다시 말해 STA의 내부 접속 노드가 상위의 접속 우선 순위를 갖도록 결정하여 그룹화된 다중-채널 MAC 프로토콜을 적용한다.At this time, in the embodiment of the present invention, in order to apply the multi-channel MAC protocol to the N × M access nodes, first to apply the ad-hoc multi-channel MAC protocol to the connection request and access authorization It applies to N × M access nodes corresponding to a plurality of STAs, and for this purpose, inter-user nodes, that is, intra-nodes, that is, inter-STA access nodes, that is, The internal access node of the STA is determined to have a higher access priority to apply the grouped multi-channel MAC protocol.
또한, 본 발명의 실시 예에서는, 무선 통신 시스템의 일 예로 애드-혹 무선 네트워크(ad-hoc wireless networks) 시스템에서 발생하는 다중 소자(multiple device)들의 망 형성, 상기 다중 소자들 중에서 임의의 하나의 소자만이 간섭에 따른 무선 자원 이용, 및 이러한 무선 자원의 공유를 다중-채널 MAC을 통해 지원한다. 여기서, 상기 애드-혹 무선 네트워크 시스템은, 별도의 기반 구성(infrastructure)없이 모바일 소자만으로 구성 가능한(self-organizing) 시스템으로, 망의 통신 환경에 적응적(adaptive)으로 대응할 수 있는 시스템이다.In addition, in an embodiment of the present invention, as an example of a wireless communication system, network formation of multiple devices occurring in an ad-hoc wireless network system, and any one of the multiple devices Only the device supports the use of radio resources due to interference, and the sharing of such radio resources over a multi-channel MAC. In this case, the ad-hoc wireless network system is a system that can be configured only by a mobile device without a separate infrastructure, and can adapt adaptively to a communication environment of a network.
아울러, 본 발명의 실시 예에서는, 무선 통신 시스템의 일 예로 WLAN 시스템의 기본 서비스 셋(BSS: Basic Service Set, 이하 'BSS'라 칭하기로 함)에서 다중-채널 MAC을 이용하여, 복수의 액세스 포인트(AP: Access Point, 이하 'AP'라 칭하기로 함)들 중에서 임의의 하나의 AP가 복수의 접속 노드를 갖는 STA들과의 접속, 및 상기 복수의 접속 노드들을 통한 상기 STA들 간의 접속을 지원한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 복수의 STA들 별 각 접속 노드들 중에서 임의의 하나의 STA 내부 접속 노드와, 다른 STA 간 접속 노드가 서로 다른 접속 우선 순위를 갖도록 한다. 상기 접속 우선 순위는, 상기 STA 내부 접속 노드가 상기 다른 STA와의 접속 노드보다 상위의 우선 순위를 갖도록 함이 바람직하며, WLAN 시스템의 망 환경 등의 다양한 요소들을 고려하여 다른 방식으로 결정될 수도 있다.In addition, in an embodiment of the present invention, as an example of a wireless communication system, a plurality of access points using a multi-channel MAC in a basic service set (BSS) of a WLAN system (hereinafter, referred to as 'BSS') (AP: Access Point, hereinafter referred to as 'AP') any one AP supports the connection with STAs having a plurality of access nodes, and the connection between the STAs through the plurality of access nodes do. Here, in an embodiment of the present invention, any one STA internal access node and access nodes between different STAs have different access priorities among the access nodes for each of the plurality of STAs. The access priority is preferably such that the STA internal access node has a higher priority than an access node with the other STA, and may be determined in another manner in consideration of various factors such as a network environment of a WLAN system.
그리고, 본 발명의 실시 예에서는, 하나의 AP와 복수의 STA들이 존재하는 망 환경의 무선 통신 시스템, 예컨대 WLAN 시스템에서 각각의 STA들이 복수의 접속 노드들을 가질 경우, 다중-랑데뷰(multi-rendezvous)를 지원하며, 상기 다중-랑데뷰를 지원하기 위해 다중-채널 MAC 프로토콜을 적용할 뿐만 아니라, 상기 STA 내부의 접속 노드들의 접속 우선 순위를 결정한다. 이때, 상기 접속 우선 순위는, 상기 STA 내부의 접속 노드들 중에서 이미 접속되어 사용되는 노드를 제외하고 전술한 바와 같이 상기 다른 STA와의 접속 노드보다 상위 순위로 결정된 접속 우선 순위가 그대로 사용된다.In an embodiment of the present invention, when each STA has a plurality of access nodes in a wireless communication system, such as a WLAN system, in a network environment in which one AP and a plurality of STAs exist, multi-rendezvous In addition to applying the multi-channel MAC protocol to support the multi-rendezvous, and determines the access priority of the access nodes in the STA. In this case, as described above, the access priority determined as higher than the access node with the other STA is used as it is, except for nodes that are already connected and used among the access nodes in the STA.
또한, 본 발명의 실시 예에서는, 하나의 AP와, 각각 복수의 접속 노드를 갖는 복수의 STA들이 존재하는 망 환경의 무선 통신 시스템으로 WLAN 시스템 및 IEEE 802.11 시스템에서, 각각의 접속 노드들을 통해 STA들의 접속 및 다중-랑데뷰가 가능하도록 다중-채널 MAC을 지원하여 접속이 이루어지며, 다중 채널을 통해 서비스 데이터를 송수신하여 서비스를 다중 사용자에게 제공한다. 이때, 채널 상호 간의 간섭(interference)이 최소화된 적어도 둘 이상의 채널, 즉 다중 채널을 이용하여 서비스 데이터를 송수신함에 따라 서비스 데이터 송수신시의 간섭이 최소화되고 시스템 전체적인 데이터 처리율(throughput)을 향상시킬 수 있다. 그러면 여기서, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, in a WLAN system and an IEEE 802.11 system as a wireless communication system in a network environment in which one AP and a plurality of STAs each having a plurality of access nodes exist, the STAs are connected through respective access nodes. Access is made by supporting multi-channel MAC to enable access and multi-rendezvous, and provide service to multiple users by sending and receiving service data through multiple channels. In this case, by transmitting and receiving service data using at least two or more channels, that is, multiple channels having minimized interference between channels, interference in transmitting and receiving service data may be minimized and the overall data throughput may be improved. . Next, a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 1.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 1은, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 일 예로 WLAN 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing the structure of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. 1 is a diagram schematically illustrating a structure of a WLAN system as an example of a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 상기 WLAN 시스템은, BSS에서 임의의 하나의 AP(110)와, 복수의 사용자 단말로 예컨대 N개의 STA들(120,130,140)을 포함한다. 여기서, 상기 N개의 STA들(120,130,140)은 적어도 하나의 접속 노드들, 예컨대 M개의 접속 노드들을 가지며, 그에 따라 상기 WLAN 시스템은 N×M개의 접속 노드들을 포함하며, 상기 N×M개의 접속 노드들을 통해 상기 N개의 STA들(120,130,140)의 접속을 지원하기 위해 다중-채널 MAC 프로토콜을 이용한다.Referring to FIG. 1, the WLAN system includes any one
또한, 도 1에서는 구체적으로 도시하지는 않았으나, 각 STA들(120,130,140)의 내부 또는 상기 각 STA들(120,130,140)의 상위단에 존재하는 제어부(미도시)가 WLAN 시스템에 존재하는 N×M개의 접속 노드들의 접속을 지원한다. 그러며 여기서, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 다중-채널 MAC 프로토콜을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.In addition, although not specifically illustrated in FIG. 1, N × M access nodes in which a control unit (not shown) existing in each of the
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 STA들의 접속 지원을 위한 다중-채널 MAC 프로토콜들을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 2 내지 도 5는 상기 다중-채널 MAC 프로토콜을 이용하는 방식들의 일 예들을 개략적으로 도시한 도면으로, 도 2는 전용 제어 채널 접근(dedicated control channel approach) 방식을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 스플릿 위상 접근(split phase approach) 방식을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 공통 호핑(common hopping) 방식을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 5는 다중-채널 MAC 방식을 개략적으로 나타낸 도면이다.2 to 5 are diagrams for explaining multi-channel MAC protocols for supporting access of STAs in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. 2 to 5 schematically illustrate examples of schemes using the multi-channel MAC protocol, and FIG. 2 schematically illustrates a dedicated control channel approach. 3 schematically illustrates a split phase approach scheme, FIG. 4 schematically illustrates a common hopping scheme, and FIG. 5 schematically illustrates a multi-channel MAC scheme.
우선, 도 2를 참조하면, 상기 전용 제어 채널 접근 방식에서는, 다중 채널로 세개의 채널들, 예컨대 Ch1(202), Ch2(204), Ch3(206) 중에서 하나의 채널, 예컨대 Ch1(202)을 제어 신호의 송수신을 위한 전용 채널로 이용하고, 나머지 채널들인 Ch2(204), Ch3(206)은 데이터 송수신을 위한 채널로 이용한다. 그에 따라, 상기 Ch1(202)을 통해서는 RTS(Request To Send) 패킷, CTS(Clear To Send) 패킷, 및 RSV 패킷이 전송되고, 다른 채널들(204,206)을 통해서는 데이터 패킷 및 상기 데이터 패킷의 수신 여부에 따른 ACK(acknowledgment) 신호가 전송된다. 여기서, 상기 전용 채널인 Ch1(202)을 통해 RTS 및 CTS 패킷을 전송함으로써, 데이터 패킷 전송을 위한 채널인 Ch2(204) 및 Ch3(206)의 채널 협상(channel negotiation)을 수행하여 데이터 전송 채널을 획득하고, 획득한 데이터 채널을 통해 데이터 패킷이 전송된다.First, referring to FIG. 2, in the dedicated control channel approach, one of three channels, such as
이러한 전용 제어 채널 접근 방식에서는, 제어 채널과 데이터 채널이 분리되어 제어 채널인 전용 채널로 전송되는 RTS 및 CTS 패킷의 송수신 여부에 따라 각각 대응하여 데이터 채널에서 데이터 패킷의 전송이 이루어짐으로, 다중 채널을 통해 데이터 패킷의 전송을 위한 동기화가 불필요하다. 또한, 상기 전용 채널 접근 방식에서는, 제어 채널인 전용 채널에서 데이터 패킷의 전송을 위해 RTS 및 CTS 패킷의 전송이 랑데뷰 및 경쟁적으로 이루어진다. 그리고, 상기 전용 채널 접근 제어 방식에서는, 데이터 송수신을 위해 데이터 송수신을 수행하는 하나의 소자에는 송신 모듈과 수신 모듈이 모두 구현된 두개의 트랜시버 모듈이 구비되어야 함으로 장치의 복잡도 및 전력 소비가 증가하고, 데이터 패킷을 전송을 위해 제어 채널인 전용 채널의 할당에는 한계가 있음으로 제어 채널이 집중되며, 다중 채널이 협대역일 경우 전체 가용 채널에서 제어 채널이 차지하는 비율이 증가함으로 채널이 비효율적으로 사용될 수 있다.In this dedicated control channel approach, the control channel and the data channel are separated and the data packets are transmitted in the data channel according to whether or not the RTS and CTS packets transmitted to the dedicated channel, which is the control channel, respectively. This eliminates the need for synchronization for the transmission of data packets. In addition, in the dedicated channel approach, transmission of RTS and CTS packets is rendezvous and competitive for the transmission of data packets in a dedicated channel which is a control channel. In addition, in the dedicated channel access control method, two transceiver modules in which both a transmission module and a reception module are implemented must be provided in one device that performs data transmission and reception for data transmission and reception, thereby increasing the complexity and power consumption of the device. The control channel is concentrated because there is a limit to the allocation of a dedicated channel, which is a control channel for transmitting data packets, and when the multiple channels are narrowband, the control channel occupies in all available channels because the channel is inefficiently used. .
도 3을 참조하면, 상기 스플릿 위상 접근 방식에서는, 다중 채널로 세개의 채널들, 예컨대 Ch0(302), Ch1(304), Ch2(306)의 시구간을 분할하여 서로 다른 구간으로 이용, 예컨대 제어 구간(control phase)(310)과 데이터 전송 구간(data transfer phase)(320)으로 분할하고, 상기 제어 구간(310)에서는 상기 다중 채널의 Ch0(302)을 통해 HELLO 신호, ACK 신호, 및 RSV 패킷이 전송되고, 상기 데이터 전송 구간(320)에서는 상기 다중 채널의 Ch0(302)와 Ch1(304)을 통해 RTS 패킷, CTS 패킷, ACK 신호, 및 데이터 패킷이 전송된다.Referring to FIG. 3, in the split phase approach, the time periods of three channels, for example,
이러한 스플릿 위상 접근 방식에서는, 시구간이 제어 구간(310)과 데이터 전송 구간(320)으로 분리되어 상기 제어 구간(310)에서 제어 관련 신호의 전송이 이루어지고, 상기 데이터 전송 구간(320)에서 데이터 패킷 관련 신호, 예컨대 데이터 패킷의 전송을 위한 채널 협상 관련 패킷 및 데이터 패킷의 전송이 이루어짐으로 단일 트랜시버를 통해 구현이 가능하다. 여기서, 상기 스플릿 위상 접근 방식에서는, 전술한 전용 제어 채널 접근 방식과는 달리 데이터 패킷의 전송을 위한 채널의 협상, 다시 말해 RTS 패킷 및 CTS 패킷의 전송이 전용 채널이 아닌 데이터 패킷이 전송되는 공통 채널을 통해 이루어진다.In this split phase approach, a time period is divided into a
또한, 상기 스플릿 위상 접근 방식에서는, 데이터 전송 구간(320)에서 데이터 패킷 전송을 위한 채널 협상에서의 RTS 패킷 및 CTS 패킷의 전송이 공통 채널을 통해 수행됨에 따라, 예컨대 Ch0(302) 및 Ch1(304)을 통해 전송됨에 따라 다중 채널을 통한 데이터 패킷의 전송을 위해 동기화가 필요하다. 그리고, 상기 스플릿 위상 접근 방식에서는, 제어 구간(310)에서 다중 채널, 예컨대 Ch0(302)을 통해 전송되는 제어 관련 신호의 패킷 사이즈가 작을 경우, 상기 제어 구간(310)의 모든 다중 채널이 작은 사이즈를 갖는 패킷의 전송을 위해 할당되므로, 한정된 채널의 사용 효율이 저하될 수 있다.In addition, in the split phase approach, as the transmission of the RTS packet and the CTS packet in the channel negotiation for data packet transmission in the
도 4를 참조하면, 상기 공통 호핑 방식에서는, 다중 채널로 네개의 채널들, 예컨대 Ch0(402), Ch1(404), Ch2(406), Ch3(408) 중에서 각각의 시구간(1,2,…,11)마다 접속하여 통신을 이루고자 하는 모든 STA들이 공통 호핑 시퀀스(common hopping sequence)에 상응하여 동작하며, 상기 공통 호핑 시퀀스를 통해 채널 협상이 수행, 즉 RTS 패킷 및 CTS 패킷이 다중 채널을 통해 전송된다. 여기서, 상기 공통 호핑 방식에서는, 다중 채널 중에서 Ch0(402)부터 Ch4(408)까지 소정의 시구간에서 RTS 패킷이 전송되며, 이때 CTS 패킷이 전송되어 채널 협상이 이루어지면, 즉 데이터 패킷의 전송을 위한 채널이 획득되면, 채널 협상이 이루어진 채널이 남겨지며, 남겨진 채널(410)을 통해 데이터 패킷과 상기 데이터 패킷의 수신 여부에 대한 ACK 신호가 전송된다.Referring to FIG. 4, in the common hopping scheme, the
이러한 공통 호핑 방식에서는, 다중 채널에서 각각의 시구간 별 공통 호핑 시퀀스를 통해 채널 협상이 이루어지면, 채널 협상이 이루어진 채널을 남겨두고, 남겨진 채널을 통해 데이터 패킷의 전송이 이루어짐으로 단일 트랜시버를 통해 구현이 가능하다. 그리고, 상기 공통 호핑 방식에서는, 다중 채널의 시구간 별로 채널 협상, 즉 공통 채널을 통해 RTS 패킷 및 CTS 패킷의 전송 및 채널 협상된 채널을 통해 데이터 패킷의 전송이 이루어짐으로 다중 채널을 통한 데이터 패킷의 전송을 위해 동기화가 필요하며, 공통 호핑 시퀀스에 대응하여 각각 스위칭이 필요함으로 스위칭 패널티(switching penalty)가 존재한다.In this common hopping scheme, if a channel negotiation is performed through a common hopping sequence for each time period in multiple channels, the channel negotiation is left, and the data packet is transmitted through the remaining channel. This is possible. In the common hopping scheme, channel negotiation is performed for each time interval of the multi-channel, that is, the RTS packet and the CTS packet are transmitted through the common channel, and the data packet is transmitted through the channel-negotiated channel. Synchronization is required for transmission, and switching penalties exist because switching is required corresponding to common hopping sequences.
이렇게 전술한 바와 같은 세가지 방식들, 즉 전용 제어 채널 접근 방식, 스플릿 위상 접근 방식, 및 공통 호핑 방식에서는, 주어진 시구간에서만 단지 하나의 랑데뷰 채널을 포함한다. 여기서, 상기 전용 제어 채널 접근 방식 및 스플릿 위상 접근 방식에서는 Ch1(202)과 Ch0(302)가 랑데뷰 채널이 되고, 상기 공통 호핑 방식에서는 공통 호핑 시퀀스에 따라 주어진 시구간에서 다양하게 하나의 랑데뷰 채널이 변경될 수 있다. 이때, 병렬 랑데뷰 프로토콜은 적어도 하나의 랑데뷰 채널들을 허용한다.In the three ways described above, namely the dedicated control channel approach, the split phase approach, and the common hopping approach, only one rendezvous channel is included in a given time period. Here, in the dedicated control channel approach and the split phase approach,
다음으로, 도 5를 참조하면, 상기 다중-채널 MAC 방식에서는, 다중 채널로 두개의 채널들, 예컨대 Ch0(504) 및 Ch1(502)을 통해 각각의 시구간에서 STA 별 접속 노드들, 예컨대 접속 노드1(node1)과 접속 노드3(node3)이 전송 대기(watting to send)(510), RTS 패킷, CTS 패킷, 및 데이터 패킷 전송(RTS/CTS/DATA)(520), 데이터 전송시 호핑 중지(hopping stopped during data transfer)(530), 및 호핑 재 시작(hopping resumes)(540)으로 동작한다. 여기서, 상기 Ch0(504) 및 Ch1(502)은 채널 상호간의 간섭이 최소화된 채널로, 독립된 채널이 될 수 있으며, 그에 따라 Ch0(504) 및 Ch1(502)을 포함한 다중 채널을 통해 데이터 패킷을 전송할 경우, 전송시의 간섭이 최소화되어 시스템의 전체적인 데이터 처리율을 향상시킨다. 도 5에서는 설명의 편의를 위해 Ch1(502)에서 먼저 전송 대기(510)이 존재하고, Ch0(504)에서 패킷 전송(520)이 발생되며, 상기 패킷 전송(520)에 따라 Ch1(502)로의 호핑이 중지된 후, 호핑 재시작(540)에 의해 Ch1(502) 및 Ch0(504) 간의 호핑이 존재한다.Next, referring to FIG. 5, in the multi-channel MAC scheme, STA-specific access nodes, for example, access at each time interval through two channels, for example,
이러한 다중-채널 MAC 방식에서는, STA들이 다중 채널에서 호핑을 수행하며, 다중 채널에서 임의의 하나의 채널에 방문(visit)한 방문 채널에서 패킷을 전송하기 위한 확률이 p일 경우, 상기 방문 채널의 시드(seed)를 이용하여 상기 방문 채널의 홈 채널(home channel)을 인지하며, 패킷 전송을 완료한 후에 상기 홈 채널을 반환한다.In this multi-channel MAC scheme, when the STAs perform hopping in the multi-channel and the probability for transmitting a packet in the visited channel that visited any one channel in the multi-channel is p, A seed is used to recognize a home channel of the visited channel and returns the home channel after completing packet transmission.
여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 WLAN 시스템에는, 다중-채널 MAC 프로토콜 뿐만 아니라 다중-채널 캐리어 감지 다중 액세스(CSMA: Carrier Sense Multiple Access, 이하 'CSMA'라 칭하기로 함) 프로토콜과 같은 MAC 프로토콜이 적용되며, 상기 다중-채널 CSMA 프로토콜이 적용됨에 따라 성능이 향상, 예컨대 고정된 집합적인 대역폭인 경우의 단일-채널 CSMA보다 다중 CSMA 채널의 수행 성능이 더 우수하다. 그리고, 다중-채널 CSMA 프로토콜은, 물리적(physical, 이하 'PHY'라 칭하기로 함) 계층(layer)에서의 데이터 처리율과 같이 선형적 스케일을 갖지 않는 MAC 계층에서의 데이터 처리율을 갖는 단일 채널보다 보다 우수한 성능을 획득한다. 특히, 상기 다중-채널 CSMA 프로토콜이 적용됨에 따라, 데이터 패킷의 동시 전송에 상응하여 동시에 발생 가능한 수많은 충돌들을 제거함으로써 MAC 데이터 처리율을 증가시킨다. 그러면 여기서, 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 접속 지원을 위한 PHY 계층 및 MAC 계층에서 다중 채널 할당을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Here, in a WLAN system according to an embodiment of the present invention, not only a multi-channel MAC protocol but also a MAC protocol such as a multi-channel carrier sense multiple access (CSMA) protocol may be used. As the multi-channel CSMA protocol is applied, the performance is improved, for example, the performance of the multi-CSMA channel is better than the single-channel CSMA in the case of a fixed collective bandwidth. And, the multi-channel CSMA protocol is better than a single channel with data throughput in the MAC layer that does not have a linear scale, such as data throughput in the physical (hereinafter referred to as 'PHY') layer. Excellent performance is obtained. In particular, as the multi-channel CSMA protocol is applied, it increases the MAC data throughput by eliminating numerous collisions that may occur simultaneously in correspondence with simultaneous transmission of data packets. 6 to 8, multi-channel allocation in the PHY layer and the MAC layer for access support in the wireless communication system according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 접속 지원을 위한 채널 할당을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 6은, 각 STA들이 복수의 채널들, 예컨대 1부터 N까지의 채널들에 접속하기 위해 하나의 무선 자원을 가질 경우를 나타낸 도면이고, 도 7은 각 STA들이 각 채널들 중에서 하나의 채널에 접속하기 위해 복수의 무선 자원들, 예컨대 N개의 무선 자원들을 가질 경우를 나타낸 도면이며, 도 8은 각 STA들이 하나의 PHY 계층과 다중 MAC 계층을 가질 경우를 나타낸 도면이다.6 to 8 are diagrams for describing channel allocation for connection support in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention. Here, FIG. 6 is a diagram illustrating a case where each STA has one radio resource to access a plurality of channels, for example,
우선, 도 6을 참조하면, 상기 WLAN 시스템에서 하나의 무선 자원에 N개의 채널들임으로, 복수의 STA들에서 각각의 STA에 대한 무선 자원으로 하나의 MAC(602)/PHY(604) 계층이 존재하며, 각 STA들에 대한 하나의 MAC(602)/PHY(604) 계층은 호핑을 통해 N개의 채널들(612,614,616)에 접속된다. 이때, 상기 WLAN 시스템에서, 상기 하나의 MAC(602)/PHY(604) 계층이 상기 N개의 채널들(612,614,616)로 접속되기 위한 채널 호핑, 동기화 및 접속, 뿐만 아니라 제어 채널 이용은, 다중-채널 MAC 프로토콜을 통해 지원한다.First, referring to FIG. 6, since there are N channels in one radio resource in the WLAN system, there is one
도 7을 참조하면, 상기 WLAN 시스템에서 복수의 채널들의 하나의 채널에 대해 복수의 무선 자원들임으로, 복수의 STA들에서 각각의 STA에 대한 무선 자원으로 복수의 MAC(702,712,722)/PHY(704,714,724) 계층이 존재하며, 각 STA들에 대한 각각의 MAC(702,712,722)/PHY(704,714,724) 계층은 복수의 채널(752,754,756) 중에서 하나의 채널을 각각 대응하여 접속된다. 예컨대, 제1MAC(702)/PHY(704)는 제1채널(756), 제2MAC(712)/PHY(714)는 제2채널(754), 및 제3MAC(722)/PHY(724)는 제3채널(752)에 접속된다.Referring to FIG. 7, since a plurality of radio resources are provided for one channel of a plurality of channels in the WLAN system, a plurality of
여기서, 상기 WLAN 시스템에서는, N개의 다중 무선 망 카드(multiple wireless network card)들에 의해 다중 MAC/PHY 계층의 N개의 채널들, 예컨대 복수의 채널들(752,754,756)에 대한 접속이 이루어지며, 각 STA에 포함된 MAC 제어부(700)에 의해 접속이 조정된다. 상기 MAC 제어부(700)는, MAC 계층의 상위 계층에서 단일로 존재하며, 각 채널들의 간섭에 따른 채널 품질을 모니터링하고, 상기 모니터링한 채널 품질에 상응한 간섭을 고려하여 패킷 전송을 결정한다.In the WLAN system, N channels of multiple MAC / PHY layers, for example, a plurality of
도 8을 참조하면, 상기 WLAN 시스템에서 복수의 채널들에 대해 복수의 MAC, 하나의 PHY임으로, 복수의 STA들에서 각각의 STA에 대한 무선 자원으로 복수의 MAC(802,804,806) 계층 및 하나의 PHY(810) 계층이 존재하며, 각 STA들에 대한 복수의 MAC(802,804,806) 및 하나의 PHY(810) 계층은 호핑을 통해 복수의 채널(852,854,856) 중에서 임의의 하나의 채널에 접속된다.Referring to FIG. 8, a plurality of MACs and one PHY for a plurality of channels in the WLAN system include a plurality of MAC (802, 804, 806) layers and one PHY as radio resources for each STA in the plurality of STAs. 810 layer is present, and a plurality of
여기서, 상기 WLAN 시스템에서는, 각 STA에 포함된 MAC 제어부(800)에 의해 복수의 MAC(802,804,806) 계층의 N개의 채널들, 예컨대 복수의 채널 들(852,854,856)에 대한 접속을 조정(regulate)한다. 그리고, 단일 PHY 계층이 전체 대역폭을 이용할 경우, 상기 WLAN 시스템에 포함되는 단일 고속 퓨리에 변환기(FFT: Fast Fourier Transformer, 이하 'FFT'라 칭하기로 함)는 복수의 채널들(852,854,856)에 의해 결정되는 대역폭을 갖는다. 또한, 상기 WLAN 시스템에서는, 단일 채널 대역폭을 동일 개수의 안테나들이 사용함으로써, 서로 다른 채널의 사용이 가능하다.In the WLAN system, the
이렇게 도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이 WLAN 시스템의 각 STA가 무선 자원 및 채널을 가질 경우, N개의 STA 및 각 STA들 별로 M개의 접속 노드가 존재함에 따라 상기 WLAN 시스템에는 N×M개의 접속 노드가 존재한다. 그러면, 상기 WLAN 시스템에서는 각 STA들 별 M개의 접속 노드들의 우선 순위를 결정한다. 즉, 상기 각 STA들의 접속 노드들을 1, 2, 3, …, M까지로 우선 순위를 결정하며, 이렇게 결정된 우선 순위는 망 환경에 상응하여 AP와 각 STA 간의 조정에 의해 재결정될 수 있다. 또한, 상기 접속 노드들의 우선 순위는, 각 접속 노드들의 망 환경, 또는 각 접속 노드들을 통해 전송되는 패킷의 타입, 예컨대 데이터 패킷의 서비스 타입 등에 상응하여 구체적으로는 도시하지 않았으나 각 STA들의 내부 또는 상기 각 STA들의 상위단에 존재하는 제어부(미도시)에 의해 결정된다.As illustrated in FIGS. 6 to 8, when each STA of the WLAN system has radio resources and channels, N × M connections are connected to the WLAN system because there are N access nodes for each of N STAs and STAs. The node exists. Then, the WLAN system determines the priority of the M access nodes for each STA. That is, the access nodes of each STA are 1, 2, 3,... , Priority is determined up to M, and the determined priority may be re-determined by coordination between the AP and each STA according to the network environment. In addition, the priority of the access nodes is not specifically illustrated according to a network environment of each access node or a type of a packet transmitted through each access node, for example, a service type of a data packet. It is determined by a control unit (not shown) existing at the upper end of each STA.
그리고, 상기 WLAN 시스템에서는, N개의 STA들의 접속 우선 순위를 결정한다. 즉, 상기 N개의 STA들을 1, 2, 3, …, N까지로 접속 우선 순위를 결정하며, 이렇게 결정된 우선 순위는 망 환경에 상응하여 AP에 의해 조정되어 재결정될 수 있다. 또한, 상기 N개의 STA들의 접속 우선 순위는, 각 STA들의 망 환경, 또는 각 STA들이 전송하고자 하는 패킷의 타입, 예컨대 데이터 패킷의 서비스 타입 등에 상응하여 구체적으로는 도시하지 않았으나 AP의 내부 또는 상기 각 STA들의 상위단에 존재하는 제어부(미도시)에 의해 결정된다.In the WLAN system, access priority of N STAs is determined. That is, the N STAs are 1, 2, 3,... The access priority is determined by N, and the determined priority may be adjusted and re-determined by the AP according to the network environment. In addition, the access priority of the N STAs is not specifically illustrated according to a network environment of each STA or a type of a packet to be transmitted by each STA, for example, a service type of a data packet. It is determined by a control unit (not shown) existing on the upper stages of the STAs.
전술한 바와 같이 STA들의 접속 우선 순위 및 각 STA들이 갖는 접속 노드들의 우선 순위가 결정되므로, 복수의 STA들 별 각각의 접속 노드들 간은 서로 다른 우선 순위가 결정된다. 즉, 상기 WLAN 시스템에 존재하는 N×M개의 접속 노드들의 우선 순위가 결정된다. 그리고, 다중-채널 MAC 프로토콜을 이용하여 접속 우선 순위가 최상위인 STA의 접속 노드들을 상기 우선 순위에 따라 다중 채널로의 망 접속을 지원한다. 또한, 상기 STA들의 접속 우선 순위에 따라 다른 STA들이 갖는 접속 노드들의 다중 채널로의 망 접속을 지원하며, 이때 다중-랑데뷰를 적용하여 각 STA들 별로 패킷을 전송하기 위한 확률이 p일 경우, 각 STA들이 갖는 N개의 접속 노드들에 대해 홈 채널을 동일하게 할당한다. 여기서, 상기 N개의 접속 노드들 중에서 상위 우선 순위를 갖는 접속 노드가 홈 채널을 사용할 경우, 다음 하위 우선 순위를 갖는 접속 노드가 상기 홈 채널을 지속적으로 사용하도록 한다. 그러면 여기서, 도 9를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 접속 지원의 동작 과정을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.As described above, since the access priority of the STAs and the priority of the access nodes of the STAs are determined, different priorities are determined between the access nodes of the plurality of STAs. That is, the priority of N × M access nodes present in the WLAN system is determined. And, using a multi-channel MAC protocol, access nodes of the STA having the highest access priority are supported to the multi-channel network according to the priority. In addition, it supports network access to multiple channels of access nodes of other STAs according to the access priorities of the STAs. In this case, if the probability for transmitting a packet for each STA is p by applying multi-rendezvous, The home channel is equally allocated to the N access nodes of the STAs. Here, when the access node having the highest priority among the N access nodes uses the home channel, the access node having the next lower priority is allowed to continuously use the home channel. Next, an operation process of the connection support in the wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 9.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 접속 지원 장치의 동작 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.9 is a diagram schematically illustrating an operation process of a connection support apparatus in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 상기 접속 지원 장치는, 910단계에서 WLAN 시스템에서 망에 접속하여 통신을 수행하고자 하는 복수의 STA들을 확인하고, 상기 확인한 각 STA들이 각각 갖는 복수의 접속 노드들을 확인한다. 여기서, 상기 WLAN 시스템에 존재하는 상기 STA들의 개수 및 각 STA들의 상기 접속 노드들의 개수와, 각 STA들 및 각 접속 노드들의 통신 환경, 그리고 각 STA들이 전송하고자 하는 패킷의 서비스 타입 및 상기 각 접속 노드들을 통해 전송되는 패킷의 서비스 타입 등을 확인한다. 이때, 상기 확인한 STA의 개수가 N개이고, 각 STA이 갖는 접속 노드의 개수가 M개이면, 상기 WLAN 시스템에는 N×M개의 접속 노드들이 존재함을 확인한다.Referring to FIG. 9, in
그런 다음, 920단계에서 상기 확인한 정보를 이용하여 상기 복수의 STA들의 접속 우선 순위 및 상기 각 STS들이 갖는 접속 노드들의 우선 순위를 결정한다. 여기서, 상기 확인한 STA들의 개수가 N개일 경우 N개의 STA들을 1, 2, 3, …, N까지로 접속 우선 순위를 결정하고, 상기 확인한 각 STA들의 접속 노드들의 개수가 M개일 경우 각 STA의 M개의 접속 노드들을 1, 2, 3, …, M까지로 우선 순위를 결정한다. 즉, 상기 WLAN 시스템에 존재하는 N×M개의 접속 노드들의 우선 순위가 결정된다. 이렇게 결정된 STA들의 접속 우선 순위 및 각 STA의 접속 노드들의 우선 순위는 망 환경 및 전송되는 데이터 패킷에 따라, 즉 상기 확인한 정보가 업데이트되면 재결정된다.Then, in
다음으로, 930단계에서 상기 WLAN 시스템에서 망 접속시 사용 가능한 무선 자원 및 채널을 확인하고, 다중-채널 MAC 프로토콜이 적용될 수 있도록 상기 확인한 무선 자원을 다중 무선 자원 및 상기 확인한 채널을 다중 채널로 분할한다. 여기서, 상기 WLAN 시스템의 각 STA가 사용 가능한 MAC/PHY 계층을 확인하고, 상기 확인한 MAC/PHY 계층을 분할하여 상기 WLAN 시스템의 각 STA가 적어도 하나의 다중 MAC/PHY 계층을 갖도록 분할한다. 또한, 상기 WLAN 시스템의 각 STA가 접속 가능한 채널을 확인하고, 복수의 STA들이 접속 가능하도록 상기 확인한 채널을 간섭이 최소화된 다중 채널로 분할한다.Next, in
그리고, 940단계에서 다중-채널 MAC 프로토콜을 통해 각 STA들의 다중 자원과 다중 채널 간을 접속하여 각 STA들의 접속 노드를 상기 WLAN 시스템의 망에 접속한다. 여기서, 도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이 상기 WLAN 시스템의 각 STA들의 다중 MAC/PHY 계층을 다중-채널 MAC 프로토콜을 이용하여 다중 채널에 접속하며, 또한 상기 다중-채널 MAC 프로토콜에 따른 호핑을 통해 각 STA들의 접속 노드들이 상기 다중 채널로 접속하게 된다. 즉, 상기 다중-채널 MAC 프로토콜을 이용하여 상기 각 스테이션들의 접속 노드들, 즉 상기 WLAN 시스템에 존재하는 N×M개의 접속 노드들이 우선 순위에 따라 상기 다중 무선 자원 및 다중 채널을 통해 상기 WLAN 시스템의 망에 접속하게 된다. 이때, 상기 복수의 STA들 및 각 STA들의 접속 노드들의 접속시, 전술한 바와 같이 결정된 각 STA들의 접속 우선 순위 및 각 STA의 접속 노드들의 우선 순위에 따라 상기 복수의 STA들 및 각 STA들의 접속 노드들에 상기 다중 채널을 할당하여 접속하게 된다. 여기서, 상기 다중-채널 MAC 프로토콜 뿐만 아니라 다중-채널 CSMA 프로토콜을 더 이용하여 접속을 지원한다.In
아울러, 다중-랑데뷰를 통해 복수의 STA들 및 각 STA들의 접속 노드들이 동시에 접속하게 되며, 그에 따라 상기 WLAN 시스템의 복수의 STA들은 각각의 접속 노드들을 통해 동시에 상기 WLAN 시스템의 망에 접속하여 다중 채널을 통해 통신을 수행하게 된다. 여기서, 상기 다중 채널이 데이터 전송시 채널 상호 간의 간섭이 최소화된 적어도 둘 이상의 채널들을 포함함으로, 상기 다중 채널을 통한 데이터 전송시 간섭이 최소화되어 시스템의 전체적인 데이터 처리율을 향상시킬 수 있다. 여기서, 상기 다중-랑데뷰에 의해 상기 우선 순위는, 상기 STA 내부의 접속 노드들 중에서 이미 접속되어 사용되는 노드를 제외하고 전술한 바와 같이 상기 다른 STA와의 접속 노드보다 상위 순위로 결정된 접속 우선 순위가 그대로 사용된다. 그리고, 각 STA들의 내부 접속 노드들에 대해서는 홈 채널이 동일하게 할당된다.In addition, a plurality of STAs and access nodes of respective STAs are simultaneously connected through a multi-rendezvous. Accordingly, the plurality of STAs of the WLAN system simultaneously access the network of the WLAN system through the respective access nodes to multi-channel. Communication is performed through. Here, since the multi-channel includes at least two or more channels in which interference between channels is minimized during data transmission, interference in data transmission through the multi-channel can be minimized to improve the overall data throughput of the system. In this case, the priority is determined by the multi-rendezvous as the access priority determined as higher than the access node with the other STA as described above except for a node that is already connected and used among the access nodes in the STA. Used. The home channel is equally allocated to the internal access nodes of the STAs.
또한, 도면에 구체적으로 도시하지는 않았으나, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 접속 지원 장치는, STA 내부 또는 AP 내부에 포함되거나, 또는 STA들 또는 AP의 상위단에 별도로 포함될 수 있다. 그리고, 상기 접속 지원 장치는, 전술한 바와 같은 제어부 또는 MAC 제어부가 될 수 있으며, 상기 제어부 또는 MAC 제어부는, WLAN 시스템의 망 내에 존재하는 복수의 STA들 및 각 STA들의 접속 노드를 확인하는 확인부(미도시)와, 상기 확인한 복수의 STA들의 접속 우선 순위와 상기 각 STA들의 복수의 접속 노드들의 우선 순위를 결정하는 결정부(미도시)를 포함한다. 아울러, 상기 제어부 또는 MAC 제어부는, 상기 WLAN 시스템의 망 내에 존재하는 복수의 STA들이 사용 가능한 무선 자원 및 채널을 확인하고 다중 무선 자원 및 다중 채널로 분할하는 다중화부(미도시), 및 다중-채널 MAC 프로토콜을 지원하여 각 STA들이 해당 접속 노드들을 통해 상기 WLAN 시스템의 망으로 접속하도록 하는 접속부(미도시)를 포함한다. 여기서, 상기 접속부는, CSMA 프로토콜을 통해 각 STA들의 접속 노드들의 접속을 지원하며, MAC 제어부와 같이 상기 각 STA들의 접속 노드들의 접속을 조정한다.In addition, although not specifically shown in the drawings, in the wireless communication system according to an embodiment of the present invention, the access support apparatus may be included in the STA or inside the AP, or may be separately included in the upper stages of the STAs or the AP. The access support apparatus may be a control unit or a MAC control unit as described above, and the control unit or MAC control unit includes a confirmation unit for identifying a plurality of STAs and access nodes of respective STAs in a WLAN system network. (Not shown), and a determination unit (not shown) for determining the access priority of the identified plurality of STAs and the priority of the plurality of access nodes of the STAs. In addition, the control unit or the MAC control unit, a multiplexer (not shown) for identifying a radio resource and channel available to a plurality of STAs in the network of the WLAN system and divides into multiple radio resources and multiple channels, and multi-channel It includes a connection (not shown) for supporting the MAC protocol to allow each STA to connect to the network of the WLAN system through corresponding access nodes. Here, the access unit supports access of access nodes of respective STAs through a CSMA protocol, and coordinates access of access nodes of each STA like a MAC controller.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims, as well as the appended claims.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.1 is a view schematically showing the structure of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 STA들의 접속 지원을 위한 다중-채널 MAC 프로토콜들을 설명하기 위한 도면.2 to 5 are diagrams for explaining multi-channel MAC protocols for supporting access of STAs in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 접속 지원을 위한 채널 할당을 설명하기 위한 도면.6 to 8 are diagrams for explaining channel allocation for connection support in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 접속 지원 장치의 동작 과정을 개략적으로 도시한 도면.9 is a view schematically illustrating an operation process of a connection support apparatus in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
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