KR101383354B1 - 무선랜 단말의 우선순위 자동접속 방법 - Google Patents

Abstract

무선랜 단말에 대한 인증을 행하는 액세스 포인트를 포함하는 복수의 액세스 포인트 중 최적의 액세스 포인트에 무선랜 단말이 접속할 수 있도록 하는 무선랜 단말의 우선순위 자동접속 방법이 개시된다.

Description

무선랜 단말의 우선순위 자동접속 방법{METHOD FOR PRIORITY-BASED AUTOMATIC ACCESS OF WIRELESS DEVICE}

본 발명은 무선랜 단말의 우선순위 자동접속 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선랜 단말에 대한 인증을 행하는 액세스 포인트를 포함하는 복수의 액세스 포인트 중 최적의 액세스 포인트에 무선랜 단말이 접속할 수 있도록 하는 무선랜 단말의 우선순위 자동접속 방법에 관한 것이다.

무선랜(WLAN: Wireless Local Area Network)은 IEEE 802.11b/g에서 규정한 2.4GHz대역과 802.11a에서 규정한 5GHz대역 주파수를 사용하는 지역 네트워크 무선망이다.

일반적으로, 무선랜은 AP(Access Point)를 통해 무선망에 접속하는 인프라 스트럭쳐 방식(Infra structure mode)과 AP를 통하지 않고 스테이션(Wireless LAN Station)간 직접 통신하는 인디펜던트 방식(Independent mode)으로 구분된다.

이러한 AP 또는 인디펜던트 방식의 스테이션이 master로 동작하기 위해선, 주파수 대역에 따른 채널을 설정해야 하는데, 무선랜의 특성상 주변AP들과 주파수 대역이 겹치는 문제[도면1]로 인해 주파수 간섭 현상이 발생하면, 무선랜 접속율 및 데이터 통신 속도가 현저하게 떨어지게 된다.

도 1은 2.4GHz 대역의 채널별 주파수 간섭을 나타낸 도면이다.

최근 스마트폰 이용자가 급증함에 따라, 3G폭주 문제가 대두되었고, 무선랜이 대안으로 떠오르면서, 이동통신사들을 중심으로 수 십 만개의 AP가 전국 곳곳에 설치되고 있다. 이러한 무선랜망의 난개발은 주파수 간섭 현상을 더욱 심화시키고 있다. 또한 이동통신사간 Captive Portal방식을 통해 배타적으로 인터넷 접근을 허용하거나, Mac Filtering을 적용해 등록된 사용자들에게만 접속을 허가 하는 등 다양한 이유로 무선랜의 이용이 제한되고 있다.

따라서, 무선랜 단말이 주변의 액세스 포인트에 접속함에 있어서, 복수의 액세스 포인트 중 최적의 액세스 포인트에 접속을 할 수 있도록 하고, 나아가 무선랜 단말에 대한 접속여부 인증을 행하는 액세스 포인트에도 접속할 수 있도록 하는 접속방법에 관한 요청이 제기되었다.

본 발명은 상기와 같은 요청에 부응하여 착안된 것으로서, 무선랜 단말에 대한 인증을 행하는 액세스 포인트를 포함하는 복수의 액세스 포인트 중 최적의 액세스 포인트에 무선랜 단말이 접속할 수 있도록 하는 무선랜 단말의 우선순위 자동접속 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 무선랜 단말의 우선순위 자동접속 방법은, 무선랜 단말 주변의 적어도 하나의 액세스 포인트가 탐색되는 액세스 포인트 스캔 단계와, 탐색된 적어도 하나의 상기 액세스 포인트에 대하여 우선순위가 부여되고, 상기 액세스 포인트 중 개방형 액세스 포인트 및 접속정보를 보유한 보안모드 액세스 포인트에 대하여 상기 우선순위가 높은 순서대로 순차적으로 접속시도가 이루어지는 우선순위별 접속단계 및 상기 액세스 포인트 중 접속정보를 보유하지 않은 보안모드 액세스 포인트에 대하여 상기 우선순위가 높은 순서대로 순차적으로 접속시도가 이루어지는 공유 접속정보 활용 접속단계를 포함한다.

이 때, 상기 공유 접속정보 활용 접속단계는, 상기 우선순위별 접속단계에서 상기 개방형 액세스 포인트 및 상기 접속정보를 보유한 보안모드 액세스 포인트의 전부에 대하여 행한 접속시도가 모두 실패한 경우에 수행된다.

또한, 상기 우선순위별 접속단계에서, 상기 우선순위는 상기 액세스 포인트의 각각의 신호세기에 간섭범위채널의 다른 액세스 포인트들에 대한 페널티의 총합을 차감한 값이 클수록 순위가 앞서도록 할 수 있다.

한편, 상기 우선순위별 접속단계에서, 상기 우선순위는 상기 액세스 포인트의 각각의 신호세기가 클수록 순위가 앞서도록 할 수도 있다.

또한, 상기 우선순위별 접속단계에서, 상기 접속시도를 행한 후, 상기 접속시도가 행해진 액세스 포인트를 통하여 인터넷 접속이 가능한지 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이 때, 상기 인터넷 접속이 가능한지 확인하는 단계는, 특정 웹서버에 대한 ping을 시도함으로써 수행되도록 할 수 있다.

또는, 하이퍼텍스트 전송 프로토콜을 이용하여 특정 URL에 대한 웹페이지를 요청함으로써 수행되도록 할 수도 있다.

또한, 상기 공유 접속정보 활용 접속단계에서, 상기 무선랜 단말이 접속하고자 하는 액세스 포인트의 접속정보 요청 신호가 네트워크를 통하여 접속정보 공유 서버로 전송되는 단계와, 상기 접속정보 요청 신호에 대응하여 상기 접속정보 공유 서버로부터 상기 무선랜 단말이 접속하고자 하는 상기 액세스 포인트의 상기 접속정보가 상기 무선랜 단말로 전송되는 단계 및 상기 접속정보를 이용하여 상기 액세스 포인트에 대한 상기 무선랜 단말의 접속시도가 이루어지는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명을 이용하면, 무선랜 단말에 대한 인증을 행하는 액세스 포인트를 포함하는 복수의 액세스 포인트 중 최적의 액세스 포인트에 무선랜 단말이 접속할 수 있도록 하는 무선랜 단말의 우선순위 자동접속 방법을 구현할 수 있다.

또한, 스캔된 AP들을 대상으로 접속 우선순위를 선정한 후, 그 순위에 따른 자동 접속을 수행함으로써 사용자 편의성을 대폭 증대 시킬 수 있으며, 신호세기가 강하고, 주파수 간섭이 적은 AP에 우선 접속하게 되므로, 접속율과 데이터 전송율이 향상 되어 무선랜망을 좀 더 효율적 이용할 수 있게 되는 효과가 있다.

나아가, 접속 정보 공유 시스템을 통해, 단말 간 접속정보를 공유하게 되면, 결과적으로 접속 가능한 AP의 수가 증가하므로, 무선랜 망의 이용율이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 2.4GHz 대역의 채널별 주파수 간섭을 나타낸 도면,
도 2는 무선랜 단말의 우선순위 자동접속 방법의 일례를 나타낸 흐름도,
도 3은 접속정보 공유 시스템의 일례를 나타낸 도면,
도 4는 접속정보 공유 시스템의 접속정보 수집 절차의 일례를 나타낸 흐름도,
도 5는 접속정보 공유 시스템의 접속정보 제공 절차의 일례를 나타낸 흐름도,
도 6은 무선랜 단말의 우선순위 자동접속 방법이 구현된 애플리케이션의 일례를 나타낸 단말기 화면이다.

본 발명은, 단말에서 AP(Access Point)로 접속할 때, 사용자가 일일이 AP를 선택하고 접속을 확인해야 하는 기존의 방식을 탈피하여, 주파수 간섭, 신호세기 등, 주변 AP들의 정보를 종합적으로 분석하여, 이를 바탕으로 AP별 우선순위를 선정하고, 이에 따라, 순차적으로 접속을 시도하는 일련의 방법을 제공한다.

또한, 무선랜 단말 간 AP의 접속 정보를 공유하기 위해, DB서버를 이용하여 접속 정보를 수집, 저장하고 이를 조회, 전달하는 공유 방법을 제공한다.

본 발명은, 상술한 기술 요소들을 결합하여 무선랜 자동 접속을 구현함으로써, 무선랜 이용 시의 불편함을 해소하고 무선랜망 이용률을 높이고자 고안되었다.

도 2는 무선랜 단말의 우선순위 자동접속 방법의 일례를 나타낸 흐름도이다.

도 2에서 나타낸 바와 같이, 무선랜 단말의 우선순위 자동접속 방법의 일례는 AP스캔단계(S100), 우선순위별 접속단계(S110) 및 공유 접속정보 활용 접속단계(S120)를 포함하여 이루어진다.

AP스캔단계(S100)에서는 무선랜 단말 주변의 액세스 포인트 스캔이 이루어진다.

우선순위별 접속단계(S110)에서는, 스캔된 복수의 액세스 포인트별로 우선순위를 설정한 후, 액세스 포인트 중 인증을 수행하지 않는 개방형 AP 또는 인증을 수행하는 AP 중 접속정보를 보유한 AP를 대상으로 높은 우선순위의 AP부터 순차적으로 접속이 시도된다. 만약 접속이 성공한 AP를 통하여 인터넷도 가능함이 확인되면, 해당 AP의 접속이 최종적으로 성공한 것으로 보아 접속절차가 종료된다.

만약 접속 실패하거나, AP에는 접속하였으나 외부 네트워크로의 인터넷 연결이 불가능한 경우에는, 다음 순위의 AP로 동일한 절차가 반복된다.

만약, 모든 개방형 AP 또는 접속정보를 보유한 AP에 대해서 접속단계를 수행하였음에도 접속의 최종 성공이 이루어지지 않은 경우에는, 공유 접속정보 활용 접속단계(S120)가 수행된다.

이 단계에서는, 보안모드 AP이면서 접속정보를 보유하지 않은 AP를 대상으로 높은 우선순위의 AP부터 순차적으로 접속이 시도된다. 이들 AP의 경우에는 접속을 위하여 접속정보 공유 서버측에 접속정보를 요청한 후, 해당 AP의 접속정보를 수신하는 단계가 더 수행된다. 이러한 단계를 통하여 접속정보가 획득되면, 획득된 접속정보를 활용하여 접속시도가 이루어지게 되고, 이후 인터넷 가능 여부가 확인된다. 우선순위별 접속단계(S110)에서와 마찬가지로, 최우선순위 AP로부터 순차적으로 접속시도가 이루어지게 되며, 모든 대상AP에 대해서 접속시도를 하였음에도 불구하고 최종 성공이 이루어지지 않은 경우에는 접속절차가 종료된다.

AP별 우선순위의 설정은, 스캔된 AP들을 신호세기(dbm)가 강한 순, 주파수 간섭 페널티가 작은 순서 등을 고려하여 행한다.

도 3은 접속정보 공유 시스템의 일례를 나타낸 도면이다.

접속 정보 공유 시스템은 인증을 행하는 액세스 포인트에 관한 접속정보를 복수의 사용자로부터 수집하여 저장하고, 사용자로부터의 요청이 있는 때에 해당 액세스 포인트에 관한 접속정보를 제공하는 기능을 수행한다.

이러한 기능을 수행하는 절차는 크게 AP의 접속 정보를 수집하는 과정과 접속 정보를 제공하는 과정으로 나눌 수 있다.

도 4는 접속정보 공유 시스템의 접속정보 수집 절차의 일례를 나타낸 흐름도이다.

접속 정보 수집을 위해, 단말에서 보안모드 AP 접속 시, 접속정보 공유 서버측에 접속정보를 제공할 수 있도록 구현된 팝업창을 통해 비밀번호를 포함한 AP접속정보 수집이 이루어진다. 접속정보 공유여부에 대한 사용자의 동의를 받으면, 해당 AP에 대한 정보는 접속정보 공유 서버(DB서버)로 전송된다. 이 때 접속정보에는 MAC주소, AP명칭, 보안모드, 신호강도, 주파수채널, 비밀번호, 위치정보, 국가명, 단말고유번호 등이 포함된다. 접속정보 공유 서버에로 전송이 완료되면 해당 AP에 대한 접속정보는 DB에 저장된다.

도 5는 접속정보 공유 시스템의 접속정보 제공 절차의 일례를 나타낸 흐름도이다.

AP접속 정보 제공을 위해 무선랜 단말로부터 특정 AP에 대한 접속정보가 접속정보 공유 서버(DB서버)로 요청되면 접속정보 공유 서버는 해당 AP에 관한 접속정보를 조회한다. 요청신호에는 MAC주소, AP명칭, 보안모드, 신호강도, 주파수 채널, 위치정보, 국가명 및 단말고유번호 등이 포함된다.

조회를 통하여 접속정보가 검색되면 접속정보 공유서버로부터 무선랜 단말로 조회결과가 전송된다. 전송되는 조회결과에는 접속정보(비밀번호)가 포함된다.

무선랜 단말은 획득한 접속정보를 이용하여 AP에 접속을 시도한 후, 접속 성공 여부를 피드백한다. 접속정보 공유 서버에는 피드백된 접속정보가 DB에 저장된다. 피드백되는 정보에는 MAC주소, 접속성공여부 및 인터넷가능여부가 포함됨으로써, 이후의 접속정보 요청에 접속정보 공유 서버가 대응할 수 있도록 한다.

위에서 설명한 접속 우선순위 선정 방법과 접속 정보 공유 시스템을 통해 자동 접속을 구현할 수 있는데 이때, 접속 정보 공유 시스템의 활용 방법에 따라 3가지 실시예로 나눌 수 있다.

실시예1

접속 우선순위에 따라 정렬된 AP들 중, 접속 가능한 AP(개방형 AP이거나 접속정보가 단말에 저장되어 있는 AP)들을 대상으로 우선순위 점수가 높은 순으로 접속을 시도하고, 이 접속시도가 모두 실패한 경우, 나머지 AP(보안모드로 설정된 AP이고 접속정보가 단말에 저장되어 있지 않은 AP)들을 대상으로 우선순위 점수가 높은 순으로 접속 정보 공유 시스템을 통해 접속정보를 수신 받아 접속을 시도한다.

실시예2

접속 우선순위에 따라 정렬된 순서대로 접속을 시도하되, 접속 대상AP가 보안모드가 설정된 AP이고 접속정보가 단말에 저장되어 있지 않은 AP인 경우, 접속정보 공유 시스템을 통해 접속 정보를 수신 받아 접속을 시도한다.

실시예3

접속 우선순위에 선정된 AP들 중 보안모드가 설정된 AP이고 접속정보가 단말에 저장되어 있지 않은 모든 AP들의 접속 정보를 접속정보 공유시스템을 통해 일괄적으로 전달 받은 후, 우선순위에 따라 접속한다.

상기 실시예에서 접속이 성공하였는지에 대한 판단은, AP 접속 완료된 후, 실제 인터넷이 가능한지 확인(PING 테스트 등)을 함으로써 이루어진다.

실시예1의 경우, 서버의 트래픽을 줄 일수 있으나, 최적 AP에 접속할 수 있는 가능성이 낮아지며, 실시예2 및 실시예3의 경우, 서버 트래픽이 증가하나, 최적 AP에 접속할 수 있는 가능성이 높다.

우선순위 점수를 산출하는 방법은, 수학식 1을 사용해 평가 대상 AP가 소속된 채널과 그 주변 채널(예를 들어 소속채널이 5번 채널인 경우, 3~7번 채널)을 사용하는 다른 모든 AP들에 대한 패널티 값의 총합(PCM×ADM×SSM)을 평가 대상 AP의 신호세기(SS)에서 뺌으로써 이루어진다.

수학식 1은 행렬로 구현된다.

여기서, SS는 신호세기(Signal Strength)이며, PCM(Penalty Coefficient Matrix)은 간섭채널 범위의 페널티계수이고, ADM(AP's Distribution Matrix)은 간섭범위에 존재하는 AP들의 위치를 나타내는 행렬, SSM(Signal Strength Matrix)은 신호세기에 100을 더하여, 검출된 AP들의 신호세기를 양수로 전환하는 행렬이다.

채널 간 주파수 간섭에 대한 패널티 계수는 표 1과 같다.

간섭채널 범위	채널 -2	채널 -1	채널	채널 +1	채널 +2
예)평가대상 AP가 채널5를 사용하는 경우	채널3	채널4	채널5	채널6	채널7
페널티 계수	0.08	0.1	0.09	0.1	0.08

아래 표는 임의의 AP들의 신호세기와 채널의 분포를 도식화 한 것이다.

실제 무선랜의 신호세기는 일반적으로 -30~-90사이의 음의 정수로 측정되지만, 이해를 돕기 위해 10의 배수로 단순화 하였다.

신＼채	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
-30		AP-1								AP-8
-40			AP-3
-50	AP-0	AP-2											AP-9
-60							AP-5
-70					AP-4
-80									AP-7
-90									AP-6

(신:신호, 채:채널)

AP-3을 대상AP로 선정할 경우, 각 행렬들의 특징은 다음과 같다.

이 경우, (AP - 3)을 수학식 1에 대입하여 계산한 결과는 수학식 5와 같이 나타난다.

표 3은 수학식 1에 따라 표 2의 AP 각각의 우선순위 점수를 산출한 표이다.

AP이름	채널	신호세기	신호세기+100	페널티의 합	우선순위 점수
AP-0	1	-50	50	16.8	-66.8
AP-1	2	-30	70	15.5	-45.5
AP-2	2	-50	50	17.3	-67.3
AP-3	3	-40	60	18.4	-58.4
AP-4	5	-70	30	8.0	-78.0
AP-5	7	-60	40	4.8	-64.8
AP-6	9	-90	10	12.0	-102.0
AP-7	9	-80	20	11.1	-91.1
AP-8	10	-30	70	3.0	-33.0
AP-9	13	-50	50	0.0	-50.0

신호세기가 -50으로 동일한 AP-0, AP-9를 예로 들면, 인접한 채널의 다른 AP들로 인해 주파수 간섭을 받는 AP-0은 높은 패널티 점수를 받아 우선순위 점수가 낮게 산출되었다. 그러나 인접한 채널에 다른 AP가 없는 AP-9의 경우, 패널티 없이 신호세기 값 그대로 우선순위 점수가 산출된 것을 확인할 수 있다.

아래 표 4는 위의 예시를 바탕으로, AP들을 신호세기 순으로 정렬한 경우와 주파수 간섭 패널티를 적용하여 정렬한 경우의 우선순위 변화를 보여준다.

신호세기에 따른 접속 우선순위		신호세기와 주파수 간섭에 따른 접속 우선순위
순위	AP명칭	순위	AP명칭
1	AP-1	1	AP-8
	AP-8	2	AP-1
2	AP-3	3	AP-9
3	AP-0	4	AP-3
	AP-2	5	AP-5
	AP-9	6	AP-0
4	AP-5	7	AP-2
5	AP-4	8	AP-4
6	AP-7	9	AP-7
7	AP-6	10	AP-6

인터넷이 가능한지 확인하는 방법은 아래와 같은 두 가지 방법을 이용할 수 있다.

첫째, 특정 웹서버에 대한 ping을 시도하는 방법.

둘째, HTTP를 이용하여 특정 URL에 대한 html페이지를 요청하는 방법.

도 6은 무선랜 단말의 우선순위 자동접속 방법이 구현된 애플리케이션의 일례를 나타낸 단말기 화면이다.

도 6에서 나타낸 바와 같이, 무선랜 단말에 탑재되는 애플리케이션의 형태로 우선순위 자동접속 방법을 구현할 수 있다.

이 때, 무선랜 단말은 3G 무선인터넷망 또는 WiFi 망을 통하여 접속정보 공유 시스템에 접속하고, 주변의 액세스 포인트에 관한 접속정보를 제공받을 수 있다.

Claims (8)

1. 무선랜 단말 주변의 적어도 하나의 액세스 포인트가 탐색되는 액세스 포인트 스캔 단계와,
   탐색된 적어도 하나의 상기 액세스 포인트에 대하여 우선순위가 부여되고, 상기 액세스 포인트 중 개방형 액세스 포인트 및 접속정보를 보유한 적어도 하나의 보안모드 액세스 포인트에 대하여 상기 우선순위가 높은 순서대로 순차적으로 접속시도가 이루어지는 우선순위별 접속단계,
   상기 액세스 포인트 중 접속정보를 보유하지 않은 적어도 하나의 보안모드 액세스 포인트에 대하여 상기 우선순위가 높은 순서대로 순차적으로 접속시도가 이루어지는 공유 접속정보 활용 접속단계 및
   상기 무선랜 단말이 접속시도한 각각의 액세스 포인트에 관한, MAC주소, 접속성공여부 및 인터넷가능여부를 포함하는 피드백 정보가 상기 접속정보 공유 서버에 전송되어 상기 접속정보 공유 서버의 DB에 저장되는 단계를 더 포함하며,
   상기 공유 접속정보 활용 접속단계는,
   상기 무선랜 단말이 접속하고자 하는 액세스 포인트의 접속정보 요청 신호가 네트워크를 통하여 복수의 접속정보를 DB에 저장하고 있는 접속정보 공유 서버로 전송되는 단계와,
   상기 접속정보 요청 신호에 대응하여 상기 접속정보 공유 서버로부터 적어도 하나의 상기 보안모드 액세스 포인트의 각각에 대한 접속정보가 상기 무선랜 단말에 일괄 수신되는 단계 및
   일괄 수신된 적어도 하나의 상기 보안모드 액세스 포인트의 각각에 대한 접속정보를 이용하여 상기 보안모드 액세스 포인트에 대한 상기 무선랜 단말의 접속시도가 이루어지는 단계를 더 포함하는 무선랜 단말의 우선순위 자동접속 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 공유 접속정보 활용 접속단계는, 상기 우선순위별 접속단계에서 상기 개방형 액세스 포인트 및 상기 접속정보를 보유한 보안모드 액세스 포인트의 전부에 대하여 행한 접속시도가 모두 실패한 경우에 수행되는 무선랜 단말의 우선순위 자동접속 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 우선순위별 접속단계에서, 상기 액세스 포인트의 각각의 우선순위 점수는, 해당 액세스 포인트가 소속된 채널 및 상기 채널의 인접채널들에 속한 다른 모든 액세스 포인트에 대한 페널티 값의 합계를 상기 해당 액세스 포인트의 신호세기에서 뺀 값이 클 수록 높게 하는 무선랜 단말의 우선순위 자동접속 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 우선순위별 접속단계에서, 상기 우선순위는 상기 액세스 포인트의 각각의 신호세기가 클수록 순위가 앞서도록 하는 무선랜 단말의 우선순위 자동접속 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 우선순위별 접속단계에서, 상기 접속시도를 행한 후, 상기 접속시도가 행해진 액세스 포인트를 통하여 인터넷 접속이 가능한지 확인하는 단계를 더 포함하는 무선랜 단말의 우선순위 자동접속 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 인터넷 접속이 가능한지 확인하는 단계는, 특정 웹서버에 대한 ping을 시도함으로써 수행되는 무선랜 단말의 우선순위 자동접속 방법.
7. 제5항에 있어서,
   상기 인터넷 접속이 가능한지 확인하는 단계는, 하이퍼텍스트 전송 프로토콜을 이용하여 특정 URL에 대한 웹페이지를 요청함으로써 수행되는 무선랜 단말의 우선순위 자동접속 방법.
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