KR101347537B1 - 무선 네트워크에서 이동 단말의 속도에 따른 탐색 주기 관리 기법 - Google Patents

Abstract

이동 노드의 속도를 고려한 AP 탐색 방법이 제공된다. 이동 노드의 속도는 수신신호강도를 이용하여 구해진다. 이동 노드의 속도에 따라 등급별로 나뉜 주기를 바탕으로 탐색이 수행된다. 이동성이 전혀 없을 때는 후보 AP의 탐색을 적게 수행함으로 불필요한 탐색 주기를 줄인다. 속도가 빠른 경우는 기존의 탐색주기와 동일한 방식을 사용함으로써 원활한 연결성을 보장할 수 있다.

Description

무선 네트워크에서 이동 단말의 속도에 따른 탐색 주기 관리 기법{Management method of scanning period based on speed of mobile node in wireless networks}

본 발명은 IEEE 802.11 기반의 무선근거리통신네트워크(WLAN)의 핸드오버에 관련된 것으로서 더욱 상세하게는 엑세스 포인트의 탐색 방법에 관한 것이다.

최근 스마트 폰의 보급으로 인해 IEEE 802.11 표준을 바탕으로 한 WLAN(Wireless Local Area Network)의 기술 증대가 필요하다. 사람이 이동하는 모든 곳에 WLAN 환경의 구축이 이루어지고 있으며 또한 다양한 응용 프로그램이 이를 기반으로 하여 만들어지고 있다.

특히 Voice Over IP(VoIP)와 같은 응용 프로그램은 사용자가 이동하는 상태에서도 끊김 없이 서비스를 제공해야 한다. 하지만 현 IEEE802.11의 핸드오프 절차는 지연시간의 문제로 QoS를 보장하지 못하고 있다. 핸드오프 지연 시간 중 90%는 탐색 과정에서 발생한다. 따라서 끊김이 없는(Seamless)한 핸드오프(hand off)를 지원하기 위해서는 탐색 지연시간을 줄일 수 있는 기법이 필요하다. 이 방식은 핸드오프가 발생하기 이전 핸드오프를 할 대상 엑세스 포인트(AP)를 사전에 탐색하는 기법이다. 사전 탐색 방식은 1초 마다 탐색을 수행함으로 불필요한 탐색 횟수의 증가를 초래한다. 기존의 방식들은 이동 노드의 이동속도에 대해 고려하지 않았다. 이동 노드의 이동성이 없는 경우에도 탐색을 수행함으로 불필요한 메시지 전송과 이동 노드의 에너지를 소비한다. 노트북과 스마트폰을 소지한 상태에서 회의실이나 다른 시설물 또는, 건물 내에 머무르는 경우 단말은 1초에 한 번씩 탐색을 수행하게 된다. 이는 이동성을 전혀 고려하지 않고 이동 노드가 현 AP에서 벗어날 확률이 작더라도 주변 AP를 주기적으로 탐색함으로 불필요한 에너지를 소비하고 있는 것이다.

이에 이동 노드의 속도에 따라 불필요한 탐색의 횟수를 줄일 수 있는 효과적인 탐색 기법이 필요하다.

본 발명의 일 실시 예는 엑세스 포인트 탐색 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시 예는 이동 단말의 이동속도 계산 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시 예는 효과적인 핸드오버를 제공할 수 있는 이동 단말을 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 엑세스 포인트 탐색 방법은: 비컨 신호의 수신신호강도를 이용하여 이동 단말의 이동속도를 측정하는 단계; 그리고 상기 이동속도에 근거하여 엑세스 포인트 탐색 주기를 결정하는 단계를 포함한다.

일 실시 예에서, 상기 비컨 신호의 수신신호강도를 이용하여 이동 단말의 이동속도를 측정하는 단계는: 수신신호강도가 강한 순의 M(M은 양의 자연수)개의 엑세스 포인트를 결정하는 단계; 상기 M개의 엑세스 포인트 각각으로부터 주기적으로 전송받은 비컨 신호의 수신신호강도 변화량이 가장 큰 엑세스 포인트를 결정하는 단계; 그리고,상기 비컨 신호의 수신신호강도 변화량이 가장 큰 액세스 포인트의 수신신호강도를 이용하여 이동 단말의 이동속도를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 이동 단말의 이동속도는, 상기 비컨 신호의 수신신호강도 변화량이 가장 큰 액세스 포인트의 제1 비컨 신호의 수신신호강도에 대응하는 제1 거리와 상기 제1 비컨 신호를 받은 후 수신한 상기 비컨 신호의 수신신호강도 변화량이 가장 큰 액세스 포인트의 제2 비컨 신호의 수신신호강도에 대응하는 제2 거리의 차를 상기 제1 비컨 신호 및 상기 제2 비컨 신호 사이의 수신 시간 차로 나누어 계산될 수 있다.

본 발명은 또한 상기 엑세스 포인트 탐색 방법을 수행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 탐색주기 T는

로 주어지며, 여기서 V는 이동 단말의 이동속도이고, T가 1보다 작을 때 T는 1로 주어진다.

일 실시 예에서, Tmax는 10일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 단말의 이동속도 계산 방법은: 비컨 신호를 주기적으로 수신하는 단계; 주기적으로 수신된 비컨 신호의 수신신호강도가 가장 큰 M개의 엑세스 포인트를 결정하는 단계; 상기 M개의 엑세스 포인트 중에서 수신신호강도 변화량이 가장 큰 엑세스 포인트를 결정하는 단계; 그리고, 상기 수신신호강도 변화량이 가장 큰 엑세스 포인트의 수신신호강도를 이용하여 이동 단말의 이동속도를 계산하는 단계를 포함한다.

일 실시 예에서, 상기 이동 단말의 이동속도는, 상기 비컨 신호의 수신신호강도 변화량이 가장 큰 액세스 포인트의 제1 비컨 신호의 수신신호강도에 대응하는 제1 거리와 상기 제1 비컨 신호를 받은 후 수신한 상기 비컨 신호의 수신신호강도 변화량이 가장 큰 액세스 포인트의 제2 비컨 신호의 수신신호강도에 대응하는 제2 거리의 차를 상기 제1 비컨 신호 및 상기 제2 비컨 신호 사이의 수신 시간 차로 나누어 계산된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 단말은: 비컨 신호의 수신신호강도(RSS)을 이용하여 이동 단말의 이동속도를 계산하는 속도 연산부; 그리고, 상기 이동속도에 근거하여 엑세스 포인트 탐색 주기를 결정하는 탐색 주기 결정부를 포함한다.

일 실시 예에서, 상기 속도 연산부는: 수신신호강도가 강한 순의 M(M은 양의 자연수)개의 엑세스 포인트를 결정하는 후보 엑세스 포인트 결정부; 상기 M개의 엑세스 포인트 각각으로부터 주기적으로 전송받는 비컨 신호의 수신신호강도 변화량이 가장 큰 엑세스 포인트를 결정하는 속도 측정용 엑세스 포인트 결정부; 그리고, 상기 비컨 신호의 수신신호강도 변화량이 가장 큰 액세스 포인트의 수신신호강도를 이용하여 이동 단말의 이동속도를 계산하는 속도 계산부를 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 탐색주기 T는

로 주어지며, 여기서 V는 이동 단말의 이동속도이고, T가 1보다 작을 때 T는 1로 주어진다.

일 실시 예에서, Tmax는 10일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이동 노드는 에너지를 절약할 수 있으며, 메세지의 수를 줄일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 끊김 없는 VoIP서비스를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시 에에 따르면, 탐색에 드는 오버헤드를 최소화하여 단말의 성능을 향상 시키고 배터리 사용시간을 늘릴 수 있다.

도1은 핸드오프를 설명하기 위한 도면이다.
도2는 IEEE 802.11의 핸드오프 절차를 개략적으로 도시한다.
도3은 DeuceScan 방식을 설명하는 도면이다.
도4는 이동 노드의 속도가 빠른 경우(4a)와 이동 노드의 속도가 느린 경우(4b)의 본 발명의 일 실시 예에 따른 탐색 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 탐색 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 단말을 개략적으로 도시한다.
도7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 단말의 속도 연산부를 개략적으로 도시한다.
도8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방식과 종래 Deuce방식의 비율(Ratio)를 나타낸다.
도9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방법(idea로 표시됨)와 종래 DeuceScan 방법(deuce로 표시됨)에 있어서, 이동 속도에 따른 프로브 메시지의 관계를 도시한다.
도10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 속도와 프로브 메시지의 관계를 도시한다.
도11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방법(idea로 표시됨)와 종래 DeuceScan(deuce로 표시됨) 방법에 있어서, 이동 속도와 프로브 요청 사이의 관계를 나타낸다.

본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

한편, 본 명세서 전체에서 사용되는 '~부','~기', '~블록', '~모듈'등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 그렇지만 '~부','~기', '~블록', '~모듈'등이 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부','~기', '~블록', '~모듈' 등은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부','~기', '~블록', '~모듈'등은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부','~기', '~블록', '~모듈' 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부','~기', '~블록', '~모듈'로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부','~기', '~블록', '~모듈'로 더 분리될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예는 무선랜 환경에서 효율적인 핸드오버를 위한 탐색 방법을 제공한다. 예를 들어 본 발명의 일 실시 예는 데이터 링크 계층(L2)의 효율적인 핸드오버를 위한 사전 탐색 방법을 제공한다.

먼저 무선랜 환경하에서의 핸드오프 및 DeuceScan 에 대해서 설명하기로 한다.

핸드오프(Handoff)

WLAN에서 핸드오프는 노드의 연결을 Old AP에서 New AP로 연결을 옮기는 과정을 이야기하며 도1에 개략적으로 도시되어 있다.

802.11 표준에서는 핸드오프 절차로 3단계(탐색(scanning), 인증(authentication), 재결합(Reasociation))으로 정의하고 있다. 탐색단계는 노드가 이웃한 AP를 찾는 과정이다. 프로브 요청(Probe request) 메세지와 프로브 응답(Probe response) 메시지를 주고받는다. 이 과정은 크게 두 가지 수동 탐색(Passive Scanning)과 능동 탐색(Active Scanning)으로 나뉘어 진다. 도2를 참조하여 탐색단계에 대해서 설명을 하기로 한다. 도2는 IEEE 802.11의 핸드오프 절차를 개략적으로 도시한다.

첫째 수동 탐색은 AP에서 주기적으로 발생하는 비컨(beacon) 프레임을 노드가 듣고 AP의 존재를 확인한다. 이 방법은 낮은 오버헤드를 가지는 장점이 있으나 지연시간이 크다는 단점이 있다.

지연시간이 큰 단점을 해결하기 위한 방법으로 두 번째 능동 탐색이 있다. 능동 탐색은 노드가 먼저 프로브 요청 포맷을 방송(broadcast)하고 프로브 타이머(probe Timer)를 동작시킨 후 프로브 응답을 기다리게 된다.

최소채널시간(MinChannelTime) 내에 프로프 응답이 수신되지 않으면, 다음 채널로 이동하여 다시 탐색 과정을 수행한다. 최소채널시간 내에 프로브 응답이 하나 이상 수신되면 최대채널시간(maxChannelTime)을 중단하고 수신된 프로브 응답을 처리한 후 다음 채널로 이동하여 다시 탐색을 수행한다. 노드는 모든 채널을 탐색한 후 비컨 프레임이나 프로브 응답으로 얻은 정보를 이용하여 연결할 AP를 선정한다. 노드가 AP를 선정하는 기준은 다르나 보통 수신신호강도(RSSI(Received Signal Strength Indication)가 가장 큰 AP를 선택한다. RSSI값이 높다는 것은 가장 성능이 좋다는 것을 의미하기 때문에 일반적으로 이 방식을 많이 사용한다.

인증단계는 노드가 AP에 접근하기 위하여 권한을 얻는 과정이다. 인증단계는 노드가 기존에 접속되어 있던 Old AP에서 새로운 New AP로 접속하는 과정이다. 이 절차는 IAPP(Inter-Access Point Protocol)로 사용된다.

DeuceScan

도3을 참조하여 DeuceScan 방식에 대해서 설명을 한다. DeuceScan 방식은 사전탐색 방법을 사용하며 차량 네트워크(Vehicular networks)을 위한 핸드오프 방식을 제공한다. 부분적인 사전탐색을 수행하며, 또한 캐시방식을 사용하여 이전에 방문했던 지역에 대한 지리적 정보와 시간적 정보를 바탕으로 그래프를 그려 정보를 저장해 둔다.

AP와 단말의 각 영역을 삼각형으로 나누어 그리며 이동 단말이 해당지역을 재 방문하였을 때 캐시에 저장해둔 정보를 바탕으로 부분적인 사전탐색을 수행한다. 단말이 새로운 지역을 방문한 경우에는 전체 채널탐색을 통해 주변 AP정보를 얻어온다. 알파, 베타 값을 둬 핸드오프의 성공률을 높인다. 알파는 추가적으로 할당하는 채널로 DeuceScan에서는 기본적으로 3개의 AP에 대하여 부분적인 사전탐색을 수행한다. 베타는 부분적인 탐색의 신뢰도를 높이기 위해 사용된다.

DeuceScan의 성능을 사전탐색 없이 핸드오프를 수행하는 기법과 사전탐색 방식을 사용하는 SyncScan과 비교하였을 때 좀 더 우월한 성능을 나타낸다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 탐색 방법을 설명한다.

관리할 AP 선택

본 발명의 일 실시 예에 따른 탐색 방법은 접속할 AP를 사전 탐색하는 과정에서 불필요한 탐색 주기를 관리함으로 효율적인 핸드오프를 지원하기 위한 방법이다. DeuceScan을 사용하는 노드가 있다고 가정한다. 이동 노드는 6개의 AP를 관리하며 이동하는 중이다. RSSI값이 강한 3개의 AP는 삼각형을 그려 기존에 가진 정보와 비교하기 위하여 사용되어 지며, 나머지 3개의 AP는 QoS를 높이기 위하여 사용된다.

RSSI값은 아래 <수식 1>로 주어진다.

(수식 1)

(여기서, G_Tx=전송 안테나 이득, G_Rx=수신 안테나 이득, λ= 파장,

d= 송신 안테나 및 수신 안테나 사이의 거리, L=시스템 손실 인자(1≥),

P_Tx=전송 전력)

기존 DeuceScan 에서는 이 두 그룹의 AP를 똑같은 주기로 관리한다. 즉, 비컨의 주기가 1초라 가정했을 때 1초에 한 번씩 6개의 AP를 관리하게 된다. 이는 주기 관리함에 있어 효율적이 못하다. 이동 노드가 추후에 접속할 AP는 인접한 RSSI값이 강한 AP중에 하나일 것이다. 그런데 종래 DeuceScan 에서는 QoS를 보장하기 위해 나머지 3개의 AP를 탐색함으로 불필요한 시간을 낭비하고 있다. 또한 이는 이동 노드의 속도를 전혀 고려치 않는다.

이에 본 발명의 일 실시 예에 따른 탐색 방법은 이동 노드의 이동 속도를 고려한다. 이동 노드의 속도로 접속된 AP와 거리, 다른 AP와의 거리를 측정할 수 있으면 먼 곳에 있는 핸드오프 확률이 적은 AP를 따로 관리할 수 있다.

도4를 참조하여 더 상세히 설명한다. 도4는 이동 노드의 속도가 빠른 경우(4a)와 이동 노드의 속도가 느린 경우(4b), 두 가지 경우를 도시한 그림이다. 이동 노드는 주변의 AP를 관리하게 된다. 도4는 예시적으로 6개의 AP를 관리하고 있는 것을 도시한다. 도4(a)의 경우 이동 노드의 이동 속도가 빠른 경우이다. 이 경우는 주변 AP를 기존에 방식과 동일하게 모든 AP를 관리하게 된다. 이는 이동 속도가 빠른 경우 현재 연결된 AP의 전송반경을 벗어날 확률이 높다는 것을 의미한다. 이러한 이유 때문에 이동 노드는 전체 AP를 관리함으로 QoS를 높이고 있다.

도4(b)의 경우는 이동 속도가 느린 경우를 도시한 그림이다. 이동 노드는 6개의 AP를 관리하고 있지만 이동 속도가 느리기 때문에 신호 세기가 가장 강하며 추후 연결될 확률이 높은 3개의 AP만을(도면에서는 AP2, AP3, AP5) 관리한다. 관리하는 3개의 AP로부터 얻은 신호 세기를 바탕으로 이동 속도를 측정하여 나머지 3개의 AP의 탐색주기를 선택한다.

도5는 간단한 예시를 보여준다. 노드가 빠를 경우 5(a)와 같이 기존에 사용해왔던 1초 단위의 AP사전 탐색을 진행한다. 하지만 속도가 느리다고 판단될 경우

현 AP에서 벗어날 확률이 적음을 의미한다. 도5(b)와 같이 한 주기를 건너뛴 사전스캔을 수행함으로 6, 7, 9의 탐색 수행 시간을 아낄 수 있다. 또한 수동 탐색을 사용할 경우 이동 단말의 에너지를 절약할 수 있다.

이동 노드의 속도 계산

RSSI값을 통해 노드와 관리하는 AP와의 거리를 측정한다. AP와 이동 노드 사이의 거리(d)는 상술한 <수식 1>로부터 구해질 수 있다. 동일한 AP로부터 연속하는 비컨 신호를 받을 경우, 연속하는 비컨 신호 사이의 시간(예를 들어 주기적으로 비컨 신호를 송신하는 AP의 비컨 송신 주기)을 알 수 있고, 또한 비컨 신호를 송신할 때의 AP와 이동 노드 사이의 거리를 위 <수식 1>로부터 구할 수 있다. 따라서 이동 노드의 이동 속도를 용이하게 구할 수 있다.

이동 노드가 관리하는 AP들 각각으로부터 이동 노드의 속도를 구할 수 있는바, 먼저 RSSI값이 가장 큰 순서로 M개의 AP를, 예를 들어 RSSI값이 가장 큰 3개의 AP를 선정한다(탐색 주기 계산에 사용될 후보 AP 선정). 후보 AP들로부터 구해진 이동 속도 중 가장 큰 값을 이동 노드의 이동 속도로 결정할 수 있다. 또는 후보 AP들 중에서 RSSI값의 변화가 가장 큰 AP로부터 구해진 이동 속도를 탐색 주기 계산을 위한 이동 노드의 이동 속도로 결정할 수 있다.

한편, 이동 노드에 연결된 AP가 하나밖에 없는 경우에는 그 AP를 이용하여 구한 이동 노드의 이동 속도를 탐색 주기 계산을 위한 이동 속도로 결정할 수 있다.

탐색 주기 설정

본 발명의 일 실시 예는 이동 노드의 이동속도를 고려하여 주기를 결정한다. 이에 본 발명의 일 실시 예는 속도를 차등적으로 분배할 수 있는 알고리즘을 제안한다.

탐색 주기 T는 하기 <수식 2>로 구해진다.

(수식 2)

상기 <수식 2>에서 v는 이동 노드의 이동 속도이고, Tmax는 상수이다. 단, 계산 결과 탐색 주기 T가 1보다 작은 경우에는 탐색 주기 T를 1로 한다. 위 <수식 2>에서 이동 노드의 이동속도를 v에 대입하면 해당하는 주기 T를 얻을 수 있다.

상수 Tmax는 이동 노드가 움직이지 않고 있을 때 허용할 수 있는 최대 탐색 주기가 될 수 있으며, 예를 들어 Tmax = 10이다.

1초에서 10초까지의 세분화된 주기를 사용하며 이동성이 없을 때는 10초의 주기를 사용함으로 보다 효율적이며 10초 단위로 한 번씩 탐색을 수행함으로 추후의 핸드오프 발생 시보다 높은 QoS를 지원할 수 있다.

아래 <표 1>은 예시적으로 위 <수식 2>를 사용하여 구한 이동 속도에 따른 탐색 주기를 보여준다.

<표 1>을 보면, 이동 노드의 이동속도가 0.1m/sec보다 작을 때는 10초에 한 번씩 탐색을 수행하며 이동속도가 증가함에 따라 최대치 1에 근접하게 된다. 이는 DeuceScan의 주기관리보다 좀더 효율적임을 나타낸다. 또한 이동성이 적거나 머무를 수 있는 건물 안일 경우 이의 장점이 더욱더 부각될 수 있다.

도6은 상술한 탐색 기능을 갖는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 단말(100)의 구성을 도시한다. 도6을 참조하면, 제어부(110)는 이동 단말의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어 음성통신, 데이터 통신, 화상 통신, 인터넷 접속, 실시간 메시지 송수신, 프로그램 다운로드 및 업로드 등의 처리 및 제어를 수행하고, 통상적인 기능에 더하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 단말의 속도 결정, 탐색 주기 결정을 위한 제어하기 위한 기능을 수행한다.

메모리(120)는 롬, 램, 플래시 메모리 등을 포함할 수 있다. 롬은 제어부(110)의 처리 및 제어를 위한 각종 프로그램의 마이크로코드와 각종 참조 데이터 등을 저장할 수 있다. 특히, AP를사용한 이동 노드의 이동 속도 결정 및 이에 따른 AP 탐색 주기 결정을 제어하기 위한 프로그램을 저장할 수 있다. 램은 제어부(110)의 작업(working) 메모리로, 각종 프로그램 수행 중에 발생하는 일시적인 데이터를 저장한다.

RF부(130)는 안테나를 통해 수신되는 라디오주파수 신호를 주파수 하강시켜 기저대역 처리부(140)로 제공하고, 기저대역 처리부(140)로부터의 기저대역신호를 상승시켜 안테나를 통해 송신한다. 기저대역 처리부(140)는 RF부(130)와 제어부(110) 사이에 송수신되는 기저대역신호를 처리한다. 예를 들어 송신인 경우 송신할 데이터를 채널코딩 및 확산하는 기능을 수행하고, 수신인 경우 수신신호를 역확산 및 채널복호하는 기능을 수행할 수 있다.

속도 연산부(150)는 상술한 바와 같이 수신신호강도에 근거하여 이동 노드의 속도를 연산하며, 탐색주기 결정부(160)는 속도 연산부(150)에서 연산한 이농 노드의 이동 속도에 근거하여 AP 탐색 주기를 결정한다.

도7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 속도 연산부의 구성을 개략적으로 도시한다. 도7을 참조하면, 속도 연산부(150)는, 후보 AP 결정부(151), 속도 측정용 AP 결정부(153) 및 속도 계산부(155)를 포함할 수 있다. 후보 AP 결정부(151)는 이동 노드가 관리하는 AP가 여러 개일 경우에 수신신호강도가 큰 상위 3개의 AP를 후보 AP로 결정한다. 속도 측정용 AP 결정부(153)는 후보 AP 중에서 수신신호강도가 가장 큰 AP 또는 후소 AP중에서 수신신호강도 변화량이 가장 큰 AP를 속도 측정용 AP로 결정한다. 속도 계산부(155)는 속도 측정용 AP를 이용하여 이동 단말의 속도를 계산한다.

효과 비교

AP의 전송 범위가 30m일 때 이동속도에 따른 프로브 메시지(probe message) 전송 횟수를 비교해 아래 <표 2>에 정리하였다.

<표 2>와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 0.1m/sec로 이동할 때 탐색 횟수, 즉 프로브 메시지를 발생 시키는 횟수는 60회이다. 이에 반해 종래 DeuceScan과 같은 경우는 600번의 탐색을 수행한다. 프로브 메시지의 차는 1080개 이다. 이동속도가 1.1m/sec로 증가하였을 경우는 본 발명의 일 실시 예에 따르면 탐색 횟수는 54번 발생하며, 종래 DeuceScan도 54번 발생하는 것으로 동일하다. 이는 속도가 빠를 시에는 DeuceScan방식과 동일한 성능을 낼 수 있는 것을 나타낸다. 속도가 느릴 때는 확연한 차이를 보이며 프로브 메시지를 발생시키지 않으며 데이터 전송률을 높일 수 있다.

도8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방식과 종래 Deuce방식의 비율(Ratio)을 나타낸다. 속도가 1.0m/sec일 때 100%의 동일한 비율을 확인할 수 있다. 이는 1.0m/sec이상에는 Deuce와 동일한 성능을 보이는 것이라 할 수 있다.

실제 30m의 전송범위를 벗어나는 것으로 계산하였을 때 프로브 메시지의 차이는 도9와 같이 나타난다. 도9의 그래프에서도 확인할 수 있듯이 0.1m/sec의

속도에는 확연한 차이를 보이다가 1.0m/sec의 이상의 속도에는 동일한 성능을 내는 것을 나타내고 있다.

도10과 같이 프로브 메시지의 차이에서도 속도가 느릴 경우 많은 이득을 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있다.

시뮬레이션

본 발명의 일 실시 예에 따른 방법에 대한 평가를 NS-2를 사용하여 수행하였다. IEEE802.11 WLAN 환경에서 사람이 걸어서 이동하는 것을 대상으로 하였다. 802.11표준, DeuceScan방식과 본 발명의 방식을 비교하였으며 노드는 출발지(0,0)에서 목적지(400,400)로 이동하는 환경이다. 아래 <표 3>에서 환경에 대한 것을 확인할 수 있다.

도11은 시뮬레이션 결과에 대해 나타낸다. 속도가 0.1m/sec일 경우는 프로브 패킷의 수는 100에 근접하나 속도가 증가할수록 DeuceScan방식과 같은 성능을 나타냄을 보여준다. 이는 다른 의미로 속도가 느릴 경우 많은 이득을 볼 수 있음을 이야기하고 있다.

본 발명의 실시 예는 예를 들어 L2 핸드오버의 문제점을 해결하기 위해 단말은 속도에 따른 사전 탐색을 수행한다. 단말은 능동탐색 기법으로 모든 채널을 탐색 한 후 AP의 유무 및 AP가 주기적으로 전송하는 비컨 메시지의 주기를 파악한다. 단말은 비컨 메시지를 통해 최신정보를 유지하고 비컨 메시지 속의 RSSI값을 바탕으로 주변 AP의 순서를 정의한다. 또한 RSSI값을 토대로 AP의 이동속도를 측정하여 단말의 다음 탐색 과정의 주기 선정에 반영된다. 이동속도에 관해 등급을 나누어 관리하며 이동속도 측정 후 그 등급에 맞게 다음 주기를 선정하게 된다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, WLAN의 2계층에서 효율적인 핸드오프를

위한 속도에 따른 탐색 주기 관리를 보여준다. 이동 사용자의 끊김 없는 VoIP서비스와 실시간 스트리밍 서비스를 위해서 핸드오프는 중요한 요인이다. 핸드오프

지연율은 50ms이내 여야 한다. 하지만 802.11 표준에서는 QoS를 보장하지 못한다. 본 발명은 속도에 따라 탐색주기를 관리함으로 불필요한 주기에 대한 낭비를 줄 일수 있다. 또한 NS-2를 사용하여 기존의 방식과 제안하는 방식에 대해 성능 분석을

수행하였다. 제안하는 방식은 핸드오프 지연율과 트래픽의 감소가 있으며, 노드는 에너지를 절감할 수 있다. 이 방식은 이전의 방식보다 핸드오프 지연율이나 프로브 패킷의 수를 감소시키며 이러한 이유로 인해 제안하는 방식은 다른 방식과 비교 시 주기를 관리하고 에너지를 절약하는데 효과적이다.

Claims (13)

1. 엑세스 포인트 탐색 방법에 있어서,
   비컨 신호의 수신신호강도를 이용하여 이동 단말의 이동속도를 측정하는 단계; 그리고,
   상기 이동속도에 근거하여 엑세스 포인트 탐색 주기를 결정하는 단계를 포함하며,
   상기 탐색주기 T는

   

   로 주어지며, 여기서 V는 이동 단말의 이동속도이고, T가 1보다 작을 때 T는 1로 주어지는 엑세스 포인트 탐색 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 비컨 신호의 수신신호강도를 이용하여 이동 단말의 이동속도를 측정하는 단계는:
   수신신호강도가 강한 순의 M(M은 양의 자연수)개의 엑세스 포인트를 결정하는 단계;
   상기 M개의 엑세스 포인트 각각으로부터 주기적으로 전송받은 비컨 신호의 수신신호강도 변화량이 가장 큰 엑세스 포인트를 결정하는 단계; 그리고,
   상기 비컨 신호의 수신신호강도 변화량이 가장 큰 액세스 포인트의 수신신호강도를 이용하여 이동 단말의 이동속도를 계산하는 단계를 포함하는 엑세스 포인트 탐색 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 이동 단말의 이동속도는,
   상기 비컨 신호의 수신신호강도 변화량이 가장 큰 액세스 포인트의 제1 비컨 신호의 수신신호강도에 대응하는 제1 거리와 상기 제1 비컨 신호를 받은 후 수신한 상기 비컨 신호의 수신신호강도 변화량이 가장 큰 액세스 포인트의 제2 비컨 신호의 수신신호강도에 대응하는 제2 거리의 차를 상기 제1 비컨 신호 및 상기 제2 비컨 신호 사이의 수신 시간 차로 나누어 계산하는 엑세스 포인트 탐색 방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 비컨 신호의 수신신호강도를 이용하여 이동 단말의 이동속도를 측정하는 단계는:
   엑세스 포인트로부터 받은 제1 비컨 신호의 수신신호강도에 대응하는 제1 거리와 상가 제1 비컨 신호를 받은 후 상기 액세스 포인트로 받은 제2 비컨 신호의 수신신호강도에 대응하는 제2 거리의 차를 상기 제1 비컨 신호 및 상기 제2 비컨 신호 사이의 수신 시간 차로 나누어 계산하는 엑세스 포인트 탐색 방법.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항의 방법을 수행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서, Tmax는 10인 엑세스 포인트 탐색 방법.
8. 삭제
9. 삭제
10. 비컨 신호의 수신신호강도를 이용하여 이동 단말의 이동속도를 계산하는 속도 연산부; 그리고,
    상기 이동속도에 근거하여 엑세스 포인트 탐색 주기를 결정하는 탐색 주기 결정부를 포함하며,
    상기 탐색주기 T는

    

    로 주어지며, 여기서 V는 이동 단말의 이동속도이고, T가 1보다 작을 때 T는 1로 주어지는 이동 단말.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 속도 연산부는:
    수신신호강도가 강한 순의 M(M은 양의 자연수)개의 엑세스 포인트를 결정하는 후보 엑세스 포인트 결정부;
    상기 M개의 엑세스 포인트 각각으로부터 주기적으로 전송받는 비컨 신호의 수신신호강도 변화량이 가장 큰 엑세스 포인트를 결정하는 속도 측정용 엑세스 포인트 결정부; 그리고,
    상기 비컨 신호의 수신신호강도 변화량이 가장 큰 액세스 포인트의 수신신호강도를 이용하여 이동 단말의 이동속도를 계산하는 속도 계산부를 포함하는 이동 단말.
12. 삭제
13. 청구항 10에 있어서,
    Tmax는 10인 이동 단말.

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