KR101329375B1 - ＷｉＦｉ 기반 무선 네트워크에서 채널 간 충돌 인식을 통한 채널 할당 방법 및 그를 이용한 장치 - Google Patents

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Abstract

WiFi 기반 무선 네트워크에서 채널 간 충돌 인식을 통한 채널 할당 방법 및 그를 이용한 장치가 개시된다. 무선 네트워크에서 통신 중인 2개의 노드 중 어느 하나의 노드인 제1 노드에 의해 통신 중인 제3의 노드에서 채널 간섭이 발생하면 제1 노드에서 통신을 중단하고 유휴 채널(idle channel)을 검사하는 단계; 제1 노드에서 유휴 채널이 있으면 이웃 노드로 채널 재할당 메시지(CRM, Channel Renegotiation Message)를 전송하여 채널을 할당하는 단계; 및 제1 노드에서 유휴 채널이 없으면 전송 반경(communication range)을 조정하는 단계를 포함하는 채널 할당 방법을 제공한다.

Description

ＷｉＦｉ 기반 무선 네트워크에서 채널 간 충돌 인식을 통한 채널 할당 방법 및 그를 이용한 장치{RESOURCE ALLOCATION METHOD THROUGH INTERFERENCE AWARENESS IN WIRELESS NETWORKS BASED ON WIFI NETWORKS AND APPARATUS THEREOF}
본 발명의 실시예들은 WiFi 기반의 무선 네트워크에서 통신 중 노드의 성능을 감소시키는 노출 노드 문제(exposed node problem)를 해결하기 위한 채널 할당 방법 및 그를 이용한 장치에 관한 것이다.
무선 네트워크에서는 노드 간 연결 실패, 에러, 채널 간섭 등에 따라 전송 지연이 발생한다. 경쟁 방식에 의해 채널을 점유하고 데이터를 전송하는 비협력적인 노드의 경우 서비스 신뢰성은 심각하게 저하될 수 있다. 그 예로, 단일 채널을 사용하는 IEEE 802.11 표준에서 무선 이동 노드의 수가 증가할 경우 상술한 문제에 의해 성능이 저하될 수 있다. 이러한 점을 개선하기 위해 특정 대역을 여러 개의 작은 대역으로 나누어 사용하는 멀티채널(multi channel) 개념이 도입되었으며, 이 채널들 간 간섭이 발생하지 않는 직교채널(orthogonal channel)을 일반적으로 사용하고 있다.
한국등록특허 제10-1102719호 "타임슬롯 및 채널 할당을 위한 시스템 및 방법"의 경우 첫 번째 노드에서 할당을 시작하여 네트워크 내의 최종 노드에 도달할 때까지 노드마다 계속해서 할당을 해 나가고, 경로 내의 각각의 노드에서는 자신과 자신의 이웃 노드 사이에 자원 할당을 개시할 수 있다.
지금까지의 연구 분야는 노드의 전송 범위를 변경하는 측면에서 수행되어, 노드의 수가 많지 않고 이동 속도가 느린 경우 효과적인 기능을 발휘했다. 그러나, 노드의 수가 증가할 경우 네트워크 상태 정보는 빠르게 변경된다. 통신 네트워크 계층에서 채널 대역 재할당과 채널 간 충돌 최소화를 위해 채널할당의 성능을 분석하고, 작은 전송 반경이 네트워크의 처리율을 증가에 대한 연구가 제안되었고, 유사하게는, 전송 패스(path)에서 최적의 전송반경 결정과 다른 통신흐름(flow)에 채널을 할당하기 위해 동일한 전송반경을 가지는 양방향성 통신링크 사용을 보장하는 프로토콜이 제안되었다.
상술한 기법들이 노드의 수와 노드의 특성에 의해 주어지는 노드 등급을 기반으로 하는 클러스터가 만들어지는 환경에서는 무선 네트워크에 네트워크 환경이 변할 때 클러스터 헤더(header)에 많은 부하의 원인으로 작용하게 된다. 이러한 점에서 클러스터 사용에서 전송범위 제어의 문제로 인식하고 기존 방법들은 채널의 재사용성을 증가시킨다. 특히, 사용 중인 패스에서 이웃 채널과 동일한 채널을 사용할 때 새로운 문제가 발생할 수 있다. 또, 전송 범위를 증가시킬 경우 숨은 노드(hidden node) 문제를 유발하며, 채널을 사용하기 전에 특정 노드에 할당하기 때문에 네트워크 성능이 저하되는 문제를 안고 있다.
그러나, 기존 기술들은 채널할당 문제를 제거하지 못해 빈번한 채널 재할당 과정을 반복하게 되고, 이로 인해 네트워크의 처리율(throughput)이 감소하게 된다. 또한, WiFi 기반 무선 네트워크에서 채널의 사용에서 발생하는 새로운 유사-노출 노드(quasi-exposed node) 문제를 인지하지 못해 무선 네트워크의 성능 개선에 도움이 되지 못하고 있다.
따라서, WiFi 기반 무선 네트워크에서 통신 중 노드의 성능을 감소시키는 노출 노드 문제를 해결하기 위한 채널 할당 기술이 요구되고 있다.
WiFi 기반 무선 네트워크에서 통신 중 노드의 성능을 감소시키는 노출 노드 문제를 해결하기 위한 채널 할당 방법을 제공한다.
무선 네트워크에서 노드 밀집과 단문 메시지를 전달하기 위한 채널 요청 시에 대역폭에 대한 낭비 문제는 물론, 데이터를 보내기 위해 실질적인 채널 점유시간이 짧지만 거의 대부분의 시간을 유휴(idle) 상태에 있게 되는 문제점, 그리고 유사-노출 노드에 따른 대역폭 낭비의 문제점을 해결하기 위한 채널 할당 방법을 제공한다.
무선 네트워크에서 통신 중인 2개의 노드 중 어느 하나의 노드인 제1 노드에 의해 통신 중인 제3의 노드에서 채널 간섭이 발생하면 제1 노드에서 통신을 중단하고 유휴 채널(idle channel)을 검사하는 단계; 제1 노드에서 유휴 채널이 있으면 이웃 노드로 채널 재할당 메시지(CRM, Channel Renegotiation Message)를 전송하여 채널을 할당하는 단계; 및 제1 노드에서 유휴 채널이 없으면 전송 반경(communication range)을 조정하는 단계를 포함하는 채널 할당 방법을 제공한다.
일 측면에 따르면, 제1 노드가 이동함에 따라 제3의 노드의 전송 반경에 진입하게 되는 경우 제1 노드의 이동으로 인해 이웃 노드와의 연결이 실패하고 제3의 노드에 채널 간섭이 발생하여 제1 노드 및 제3의 노드가 모두 통신을 중단하는 유사-노출 노드 문제(quasi-exposed node problem)가 발생될 수 있다.
다른 측면에 따르면, 채널을 할당하는 단계는, 임의 노드(x)의 전송 반경 내에 위치하는 이웃 노드의 집합을 찾는 OneHop(x) 함수; 임의 노드(x)의 채널 집합에서 할당되지 않은 채널을 찾는 FreeCh(x) 함수; 임의 노드(x)의 전송 반경 내에 위치하는 이웃 노드와 통신 가능한 노드를 찾는 Neighbor(OneHop(x)) 함수; 임의 노드(x)와 이웃 노드 사이에서 사용하지 않는 공용 채널을 찾는 Common(x) 함수; 및 임의 노드(x)에서 할당된 채널의 수를 계산하는 Connect(x) 함수를 포함한 프로세스에 의해 채널 할당을 수행할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 채널을 할당하는 단계 또는 전송 반경을 조정하는 단계는 제1 노드의 채널 상태 테이블(CST, Communication State Table)을 갱신하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 채널 상태 테이블에는 소스 노드, 목적지 노드, 사용 중인 채널, 미 사용 채널, 이웃 노드, 전송 반경을 포함한 채널 상태 정보가 기록될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 전송 반경을 조정하는 단계는 제1 노드와 이웃 노드 사이의 거리를 계산하는 단계; 및 제1 노드와 이웃 노드 사이의 거리를 이용하여 전송 반경을 조정하기 위한 송신 전력을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 송신 전력을 계산하는 단계는 제1 노드와 이웃 노드 사이의 거리가 통신을 위한 최소 거리 조건에 해당되면 송신 전력을 계산하고, 제1 노드와 이웃 노드 사이의 거리가 최소 거리 조건에 해당되지 않으면 이웃 노드와의 통신 실패로 판단하여 전송 반경을 조정하는 단계를 종료한다.
복수의 노드를 갖는 무선 네트워크에서의 채널 할당을 지원하는 무선 통신 장치는, 통신 중인 2개의 노드 중 어느 하나의 노드인 제1 노드가 이동함에 따라 통신 중인 제3의 노드의 전송 반경에 진입하게 되는 경우 제1 노드의 이동으로 인해 제1 노드 및 제3의 노드가 모두 통신을 중단하는 유사-노출 노드 문제(quasi-exposed node problem)가 발생하면 제1 노드의 유휴 채널(idle channel)을 검사한 후, 유휴 채널이 있으면 제1 노드의 이웃 노드로 채널 재할당 메시지(CRM, Channel Renegotiation Message)를 전송하여 채널을 할당하고, 유휴 채널이 없으면 제1 노드의 전송 반경(communication range)을 조정할 수 있다. 이때, 무선 네트워크는 WiFi(와이파이) 네트워크를 의미할 수 있다.
WiFi 기반 무선 네트워크에서 노드는, 제1 노드와의 통신 상태에서 이동으로 인해 통신 중인 2개의 노드 중 어느 하나의 노드인 제3의 노드의 전송 반경으로 진입하게 되는 경우 제1 노드와의 통신을 중단하고 유휴 채널(idle channel)을 검사한 후, 유휴 채널이 있으면 이웃 노드로 채널 재할당 메시지(CRM, Channel Renegotiation Message)를 전송하여 채널을 할당하고, 유휴 채널이 없으면 전송 반경(communication range)을 조정할 수 있다.
본 발명에서는 유사-노출 노드 문제를 정의하여 무선 네트워크에서 새로운 전송 특성을 제안한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 무선 네트워크에서 노드 이동으로 발생하는 유사-노출 노드 문제를 효과적으로 해결함으로써, 이동 노드에서 네트워크 처리량 최대화 및 전송 지연 최소화를 통한 QoS를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 채널의 대역폭이 데이터 패킷의 길이와 제어 패킷의 길이에 영향을 받는다는 것을 증명하기 위한 수학식을 도출함으로써, 채널의 특정 대역 당 채널 수를 효과적으로 결정할 수 있고, 각 채널당 메시지 수에 따른 채널의 이용률(utilization)을 효과적으로 결정할 수 있다.
도 1은 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서의 숨은 노드 문제를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서의 노출 노드 문제를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 유사-노출 노드 문제를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 유사-노출 노드 문제를 해결하기 위한 채널 할당 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 채널 할당 방법에 의한 시스템 성능을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 채널 할당 방법은 무선 네트워크에서 통신을 하는 노드(node)는 물론, 복수의 노드를 갖는 무선 네트워크에서 채널 할당을 지원하는 무선 통신 장치에 적용될 수 있다. 본 명세서에서, 무선 통신 장치는 네트워크와 네트워크, 또는 네트워크와 단말기, 또는 단말기와 단말기를 연결하는 통신 중계 시스템 또는 통신 중계 시스템을 제어하는 상위 시스템을 의미할 수 있다. 그리고, 노드는 AP(access point), RAS(radio access station), 이동 단말(mobile station) 등 모든 스테이션(station)을 의미할 수 있다.
본 실시예에서는 채널의 대역폭을 효과적으로 이용하기 위해 채널 간 간섭을 사전에 인지하는 여러 개의 서브 채널(sub-channel)로 나누고, 제어 채널로 상호 채널 제어에 대한 내용을 전송하여 사용하지 않은 채널을 동적으로 할당하는 채널 할당 방식을 제안한다. 또한, 본 실시예에서는 채널 간 간섭을 최소화 하기 위해 직교 채널(orthogonal channel)을 사용하는 방법에서 채널 간 간섭이 있는 오버랩핑(overlapping) 되는 채널을 사용하는 방법을 이용하는 채널 할당 방식을 제안한다.
모바일 애드 혹(ad-hoc) 네트워크에서의 무선 채널 환경은 시간이 흐름에 따라 링크 용량과 링크 오류율(error rate)이 변하는 특성을 가지고 있다. 이는 이동 노드의 위치가 빈번하게 변화하기 때문에 주변 노드와의 주파수 간섭 및 충돌 문제를 초래한다. 따라서, 매체 접근 제어 계층과의 연동을 통해 간선 문제 회피 및 충돌로 인한 에러 문제를 해결할 수 있다.
먼저, 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서 숨은 노드(hidden node) 문제란, 임의의 한 송신 노드의 전송 범위 밖에 있는 노드가 동시에 동일한 노드에게 패킷을 전송함으로써 채널의 상태를 잘못 판단하는 문제이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 이동 노드 A가 노드 B에게 패킷을 전송하고자 할 때, 동일한 시간에 노드 A의 전송 범위 밖에 있어서 채널 상태를 알지 못하는 이동 노드 C가 노드 B에게 패킷 전송을 시작할 경우 충돌을 발생시키게 되며, 이렇게 발생된 숨겨진 노드 문제는 채널 효율에 상당히 큰 영향을 미치게 된다.
반면, 노출 노드(exposed node) 문제는 데이터의 전송을 시작하더라도 충돌을 발생시키지 않을 이동 노드가 채널이 이미 사용 중이라고 판단하고 전송을 지연함으로써 채널 효율을 저하시키는 문제이다. 도 2를 참조하면, 이동 노드 B가 노드 A에게 패킷 전송을 시도할 때, 노드 A에 이웃한 송신 노드 C가 노드 A의 전송 범위 밖에 있는 노드 D에게 이미 패킷을 전송하고 있다면, 노드 A와 D는 충돌을 발생시키지 않음에도 불구하고 노드 A의 전송은 방해를 받게 된다.
본 발명은 상기한 기존의 노출 노드 문제로 고려했던 것을 유사-노출 노드 문제(quasi-exposed node)로 정의하여 무선 네트워크에서 새로운 채널 할당 방식을 제공할 수 있다.
도 3은 유사-노출 노드 문제를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 노드 A와 노드 B가 통신 중인 상태에서, 노드 C와 D가 통신하면서 노드 A와 노드 B가 통신 중인 영역으로 이동할 때, 노드 A의 최대 전송 출력이 노드 D에 미치지 않을 경우 노드 A와 B의 전송 상태를 알 수 없게 된다. 또한, 알 수 있다 하더라도 이동 중인 노드 간에는 채널을 변경할 수 없게 된다. 무선 네트워크에서 전송 중인 송신 노드 A와 C는 서로의 전송반경 내에 존재하며, 전송에 의해 이웃 노드의 존재를 알게 되지만, 이동으로 인해 연결 실패 또는 채널 간섭을 유발하게 된다. 이러한 문제를 유사-노출 문제로 정의한다.
예컨대, 이동 환경에서 제어 메시지가 소스 노드에서 목적지 노드로 전송되었을 때 각 노드가 가지고 있는 이웃 노드에 대한 상태 정보가 빈번하게 변경되어 토폴로지 정보를 유지할 수 없게 된다. 또한, 위치 정보 메시지의 교환은 전송 지연을 유발하고 대역폭을 낭비하게 된다. 노드 A의 최대 전송 반경(큰 점선형 원) 내에서 전송 범위를 제어하지 않은 경우, 노드 A에서 B로, 그리고 노드 C에서 D로의 전송이 동시 발생 시 노드 A와 C 모두 정확하게 패킷을 상대 노드 B와 D에게 전송할 수 없게 된다.
도 3에서 노드 D가 노드 A와 B 간의 통신 시그널을 인지할 때, 신호대 잡음비가 P snr = μ/σ 을(μ는 신호의 기대값, σ는 잡음의 표준편차) 초과하지 않으면 다음처럼 동작한다.
수신 시그널의 신호는 수학식 1과 같다.
Figure 112012009970574-pat00001
여기서, P o 는 시그널의 수신 세기, T i 는 수신 노드에서의 전체 채널 간섭율, μ 0 와 w는 채널 간섭이 없는 경우 수신 단에서 SNR과 신호 게인(gain)을 나타낸다.
수신단에서의 신호 세기는 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112012009970574-pat00002
수학식 2에서 ε 은 패킷이 수신단에서 수신되는 수신율이며, P snr 은 노드의 신호간섭(node interference)과 열 잡음(thermal noise)으로 구성된다. 상술한 수학식 1과 같은 전송 반경을 가지는 채널들은 모두 동일한 대역폭을 가지는 것과, 서로의 전파반경 내의 채널 간 전파 간섭을 일으키지 않는 직교 채널로 간주한다. 본 발명에서 채널을 할당하기 위해 각 노드는 거리에 따른 전송신호 레벨 Ps을 조정할 수 있다. 이때, 전송신호 레벨 Ps는 전송신호의 세기를 의미한다.
전파반경을 조정하기 위한 절차를 Prc _ pwr (A)라고 칭한다. 상술한 절차는 전송을 개시하는 노드가 자신과 목적지 노드 사이의 거리를 계산하는 절차, 전송개시 노드가 적당한 전송 파워를 결정하는 절차, 주기적으로CST(communication state table)를 개정하는 절차, 그리고 인접 노드에서 채널 재할당 메시지(CRM, Channel Renegotiation Message)의 수신을 감지하는 능력 및 송수신하기 위한 최소/최대 거리에 따른 전송 가능 여부를 나타낸다.
도 3의 상태에서 이웃 노드와의 채널 간섭을 없애면서 채널의 사용이 가능하기 위해 전송 반경을 조정한다. 이 경우 송신 전력의 값 PT은 수학식 3과 같은 방법으로 결정된다.
Figure 112012009970574-pat00003
수학식 3에서 P m 을 결정하는 수학식은 수학식 4와 같다.
Figure 112012009970574-pat00004
수학식 4에서 wij는 수학식 5에 의해서 결정된다.
Figure 112012009970574-pat00005
전송범위 변경 실패 후 이어서 상대 노드에서 전송 채널 교환을 수행하고, 이 과정이 실패하면 다시 초기의 전송 반경 결정 과정을 실행한다.
각 노드는 채널 할당을 위해 pro_ch()의 채널 할당 기능을 가진다. 채널 할당을 위한 pro_ch() 절차를 수행하는 함수는 OneHop(x), FreeCh(x), Neighbor(OneHop(x)), Common(x), Connect(x)로 이루어진다.
상기한 함수를 이용하여 각 노드에서 행하는 5가지 프로세스는 다음과 같다.
OneHop(x) 프로세스는 임의의 노드x의 전송 반경 내에 위치하는(1홉 내에 있는) 이웃 노드의 집합을 찾는다.
FreeCh(x) 프로세스는 임의의 노드 x의 유용한 채널 집합에서 할당되지 않은 채널을 찾는다.
Neighbor(OneHop(x)) 프로세스는 임의의 노드 x의 전송 반경 내에 위치하는(1홉 내에 있는) 이웃과 통신 가능한 노드를 찾는다. 즉, Neighbor(OneHop(x))는 1홉 내에 있는 이웃 노드의 집합으로, 상술한 수학식 1을 사용하여 계산할 수 있다.
Common(x) 프로세스는 임의의 노드 x와 이웃 노드 사이에서 사용하지 않는 공용 채널을 찾는다.
Connect(x): 임의의 노드 x에서 할당된 채널의 수를 계산한다.
즉, 각 노드에서 채널 교환 시 상기한 절차 중 필요한 세부 절차를 수행한다.
본 실시예에서는 무선 네트워크에서 발생하는 유사-노출 노드 문제를 해결하기 위해 채널 간 충돌인식 방식을 사용한다. 유사-노출 노드 문제를 해결하기 위해 본 발명에서 필요한 노드의 기능은 채널이 모두 동일한 대역폭을 사용하고, 임의의 노드에서 채널을 사용하며, 반이중 송수신 트랜시버를 사용하고, 채널에 대한 동적인 스위칭 기능을 가진다. 그리고, 노드 각각은 채널의 할당 상태를 기록할 수 있는 CST(communication state table)를 가진다. 이때, CST에는 소스측 노드, 목적지측 노드, 사용 중인 채널, 미사용 채널, 이웃 노드, 전송 반경을 포함한 채널 상태 정보가 기록될 수 있다.
유사-노출 노드 문제에서의 실시 예는 도 4와 같은 과정을 통해 달성하게 된다. 본 실시예에 따른 채널 할당 방법은 도 3을 통해 설명한 유사-노출 노드 문제를 해결하기 위함이다.
노드 A가 근원지 노드 B에서 멀어지면서 노드 C의 전송반경 내로 진입하게 되어 유사-노출 노드 문제가 발생하게 되며, 인접한 노드 C와 D는 채널 간섭을 겪게 된다. 상술한 경우, 노드 A는 전송을 중단하고 FreeCh(A) 함수를 호출한다(410).
노드 A가 할당되지 않는 유휴 채널을 찾았을 경우, 채널 재할당 메시지(CRM)를 노드 A의 이웃 노드로 전송하고 채널 할당 과정 pro_ch() 절차로 들어간다(420). pro_ch() 함수는 OneHop(x), FreeCh(x), Neighbor(OneHop(x)), Common(x), Connect(x)를 포함하며, 더 나아가 주기적으로 CST를 갱신하는 과정을 포함한다.
만약 CST 내에 유휴 채널이 없다면 전송반경을 조정하는 절차를 수행한다(430). 전송반경 제어를 위한 실시 예(430)는 상술한 Prc _ pwr ()의 절차를 나타낸다. 이때, 노드 A는 자신과 이웃 사이의 거리를 수신 신호로부터, 상술한 수학식 1을 통해 계산하고, 만일 노드 A와 이웃 노드 간의 거리가 통신을 위한 최소 거리만큼 떨어져 있지 않으면, 통신 실패로 인식하고 전원 제어 절차를 포기한다. 또한, 노드 A와 이웃 노드 간의 거리가 통신 최소 거리를 만족하면 수신 신호로부터 대응되는 전원을 수학식 2을 사용하여 판단하고, 이때, 전송 전력의 출력 결정 방법은 수학식 3과 같다.
도 3 및 도 4와 관련하여 앞서 설명한 무선 네트워크에서의 채널 할당 방법은 보다 단축된 동작들 또는 추가 동작들을 포함할 수 있다. 또한, 둘 이상의 동작이 조합될 수 있고, 동작들의 순서가 변경될 수 있다.
본 발명과 관련된 구체적인 효과로는 도 5, 6, 7에서 실험을 통해 증명한다.
도 5는 발명 시스템의 처리율을 나타낸 것으로, 본 발명에서 가능한 채널의 수를 2, 3, 4개로 증가 시켰을 때와 임의의 방법으로 채널을 할당할 경우 시스템의 처리율을 나타낸 것이다.
도 6은 통신 노드 사이에 채널간 간섭이 있을 때 채널을 상호 교환할 경우 성공률을 나타낸 것이다. 도 6에서 채널 및 비교 대상은 도 5의 비교와 동일 하다.
도 7은 도 6과 같이 채널 변경에 따른 채널의 성공적인 전송 여부를 나타내는 것으로, 도 6과의 차이점은 전송전력의 변경 여부에 있다. 전송 전력의 변경을 통해 향상된 채널 성공률을 얻을 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, WiFi 기반 무선 이동 네트워크에서 노드 이동 시 발생하는 유사-노출 노드 문제점을 제시하고 이를 해결하기 위한 채널 할당 방법을 제시한다. 이는 WiFi 네트워크에서 노드 밀집과 단문 메시지를 전달하기 위해 채널을 요청할 경우 대역폭에 대한 낭비 및 데이터를 보내기 위해 실질적인 채널 점유시간이 짧지만 거의 대부분의 시간을 유휴(idle) 상태에 있게 되는 문제점과 유사-노출 노드에 따른 대역폭 낭비의 문제점을 해소할 수 있다. 더 나아가, WiFi 네트워크에서 단말 수가 많은 지역의 트래픽 폭주로 인한 성능 개선을 기대할 수 있으며, 3세대망의 베이스 스테이션(base station)에서 무선 이동 노드의 채널 할당 요구 시 효과적인 채널 할당 프로토콜을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 또한, 상술한 파일 시스템은 컴퓨터 판독이 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (12)

  1. 무선 네트워크에서 통신 중인 2개의 노드 중 어느 하나의 노드인 제1 노드에 의해 통신 중인 제3의 노드에서 채널 간섭이 발생하면 상기 제1 노드에서 통신을 중단하고 유휴 채널(idle channel)을 검사하는 단계;
    상기 제1 노드에서 상기 유휴 채널이 있으면 이웃 노드로 채널 재할당 메시지(CRM, Channel Renegotiation Message)를 전송하여 채널을 할당하는 단계; 및
    상기 제1 노드에서 상기 유휴 채널이 없으면 전송 반경(communication range)을 조정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 전송 반경을 조정하는 단계는,
    상기 제1 노드와 이웃 노드 사이의 거리를 계산하는 단계; 및
    상기 제1 노드와 이웃 노드 사이의 거리를 이용하여 상기 전송 반경을 조정하기 위한 송신 전력을 계산하는 단계
    를 포함하는 채널 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 노드가 이동함에 따라 상기 제3의 노드의 전송 반경에 진입하게 되는 경우 상기 제1 노드의 이동으로 인해 이웃 노드와의 연결이 실패하고 상기 제3의 노드에 채널 간섭이 발생하여 상기 제1 노드 및 상기 제3의 노드가 모두 통신을 중단하는 유사-노출 노드 문제(quasi-exposed node problem)가 발생되는 것
    을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 채널을 할당하는 단계는,
    임의 노드(x)의 전송 반경 내에 위치하는 이웃 노드의 집합을 찾는 OneHop(x) 함수; 상기 임의 노드(x)의 채널 집합에서 할당되지 않은 채널을 찾는 FreeCh(x) 함수; 상기 임의 노드(x)의 전송 반경 내에 위치하는 이웃 노드와 통신 가능한 노드를 찾는 Neighbor(OneHop(x)) 함수; 상기 임의 노드(x)와 이웃 노드 사이에서 사용하지 않는 공용 채널을 찾는 Common(x) 함수; 및 상기 임의 노드(x)에서 할당된 채널의 수를 계산하는 Connect(x) 함수를 포함한 프로세스에 의해 채널 할당을 수행하는 것
    을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 채널을 할당하는 단계 또는 상기 전송 반경을 조정하는 단계는,
    상기 제1 노드의 채널 상태 테이블(CST, Communication State Table)을 갱신하는 단계
    를 포함하는 채널 할당 방법
  5. 제4항에 있어서,
    상기 채널 상태 테이블에는 소스 노드, 목적지 노드, 사용 중인 채널, 미 사용 채널, 이웃 노드, 전송 반경을 포함한 채널 상태 정보가 기록되는 것
    을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 송신 전력을 계산하는 단계는,
    상기 제1 노드와 이웃 노드 사이의 거리가 통신을 위한 최소 거리 조건에 해당되면 상기 송신 전력을 계산하고,
    상기 제1 노드와 이웃 노드 사이의 거리가 상기 최소 거리 조건에 해당되지 않으면 상기 이웃 노드와의 통신 실패로 판단하여 상기 전송 반경을 조정하는 단계를 종료하는 것
    을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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