KR101458299B1 - 은닉 노드 문제 및 노출 노드 문제를 해결한 다중 셀 와이파이 운용 및 와이파이 오프로딩 방법 및 시스템 - Google Patents

은닉 노드 문제 및 노출 노드 문제를 해결한 다중 셀 와이파이 운용 및 와이파이 오프로딩 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

은닉 노드 문제 및 노출 노드 문제를 해결한 다중 셀 와이파이 운용 및 와이파이 오프로딩 방법 및 시스템이 개시된다. 일실시예에 따른 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법은 복수의 셀들 각각에 대응하는 액세스 포인트 및 노드를 식별하는 단계; 및 상기 액세스 포인트의 전송 범위에 대응하는 커버리지의 가장자리에 위치한 노드가 자신이 속한 셀의 커버리지 전체로부터 전송된 반송파를 감지할 수 있도록 상기 전송 범위 및 상기 노드의 반송파 감지 범위를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

은닉 노드 문제 및 노출 노드 문제를 해결한 다중 셀 와이파이 운용 및 와이파이 오프로딩 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM OF OPERATING MULTI-CELL WIFI AND WIFI OFFLOADING FOR SOLVING BOTH THE HIDDEN NODE PROBLEM AND EXPOSED NODE PROBLEM}
아래의 실시예들은 은닉 노드 문제 및 노출 노드 문제를 해결한 다중 셀 와이파이 운용 및 와이파이 오프로딩 방법 및 시스템에 관한 것이다.
무선랜은 와이파이(WiFi: Wireless Fidelity) 또는 WLAN(WIRELESS LAN)으로 불리며, IEEE 802.11x 1999년 표준 규격을 따르는 것으로, 유선의 랜(LAN) 망에 AP(Access Point)를 연결하고, 이동 단말, 노트북 컴퓨터 등이 액세스 포인트에 무선 접속하여 인터넷과 연결하는 방식일 수 있다. 이러한 무선랜 환경에서는 은닉 노드 문제(A Hidden Node Problem: HNP) 및 노출 노드 문제(An Exposed Node Problem: ENP)가 발생할 수 있다. 구체적으로, 은닉 노드 문제는 셀 내의 한 노드의 전송으로 인해 채널이 사용중임에도 불구하고 동일 셀에 있는 다른 노드가 반송파(carrier)를 인지하지 못하여 전송을 시도함으로써 충돌이 발생하는 것을 의미한다. 그리고, 노출 노드 문제는 셀 내의 노드가 액세스 포인트에 전송을 할 수 있음에도 동일 채널을 사용하는 인접한 셀의 노드의 반송파를 감지하여 불필요하게 전송이 금지됨으로써 무선 채널이 낭비되는 것을 의미할 수 있다. 이러한 은닉 노드 문제 및 노출 노드 문제는 무선랜의 성능 저하를 발생시킴으로써 사용자에게 많은 불편을 초래할 수 있다. 이에 따라, 최근에는 은닉 노드 문제 및 노출 노드 문제를 해결하기 위한 연구가 계속되고 있다.
본 발명의 실시 예들은 전송 범위(transmission range) 및 반송파 감지 범위(carrier sensing range)를 이용하여 은닉 노드 문제 및 노출 노드 문제를 해결할 수 있는 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법은 복수의 셀들 각각에 대응하는 액세스 포인트 및 노드를 식별하는 단계; 및 상기 액세스 포인트의 전송 범위에 대응하는 커버리지의 가장자리에 위치한 노드가 자신이 속한 셀의 커버리지 전체로부터 전송된 반송파 (carrier)를 감지할 수 있도록 상기 전송 범위 및 상기 노드의 신호 탐지 범위를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법은 복수의 셀들 각각에 대응하는 액세스 포인트 및 노드를 식별하는 단계; 및 상기 액세스 포인트의 전송 범위에 대응하는 커버리지의 가장자리에 위치한 노드의 반송파 감지 범위 (carrier sensing range)가 인접한 동일 채널 셀에 대응하는 액세스 포인트의 커버리지와 중첩되지 않을 수 있도록 상기 전송 범위 및 상기 노드의 상기 반송파 감지 범위를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전송 범위 및 상기 반송파 감지 범위를 계산하는 단계는 상기 액세스 포인트의 커버리지의 가장자리에 위치한 노드가 자신이 속한 셀의 커버리지 전체로부터 전송된 반송파 (carrier) 를 감지할 수 있고, 상기 노드의 반송파 감지 범위가 인접한 동일 채널 셀에 대응하는 액세스 포인트의 커버리지와 중첩되지 않을 수 있도록 상기 전송 범위 및 상기 반송파 감지 범위를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전송 범위(transmission range) 및 상기 반송파 감지 범위(carrier sensing range)를 계산하는 단계는 전송 전력 또는 안테나 이득에 기초하여 상기 전송 범위 및 상기 반송파 감지 범위를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전송 범위 및 상기 반송파 감지 범위를 계산하는 단계는 상기 액세스 포인트 및 상기 인접한 동일 채널 셀에 대응하는 액세스 포인트 사이의 거리를 이용할 수 있다.
상기 복수의 셀들의 구조는 정육각형 구조로 표현할 수 있다.
상기 복수의 셀들의 구조가 정육각형 구조인 경우, 상기 전송 범위 및 상기 반송파 감지 범위를 계산하는 단계는 상기 전송 범위를 상기 복수의 셀들 각각의 반지름의 0.75배 이하로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 셀들의 구조가 정육각형 구조인 경우, 상기 전송 범위 및 상기 반송파 감지 범위를 계산하는 단계는 상기 복수의 셀들 각각의 반지름을 이용할 수 있다.
상기 액세스 포인트가 셀룰러 네트워크 및 무선랜 네트워크를 포함하는 오버레이 네트워크의 무선랜 액세스 포인트인 경우, 상기 전송 범위 및 상기 반송파 감지 범위를 이용하여 상기 오버레이 네트워크의 트래픽 중 상기 무선랜 네트워크의 트래픽 비율을 나타내는 와이파이 커버리지 비율을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 시스템은 복수의 셀들 각각에 대응하는 액세스 포인트 및 노드를 식별하는 액세스 포인트 및 노드 식별부; 및 상기 액세스 포인트의 전송 범위에 대응하는 커버리지의 가장자리에 위치한 노드가 자신이 속한 셀의 커버리지 전체로부터 전송된 반송파를 감지할 수 있도록 상기 전송 범위 및 상기 노드의 반송파 감지 범위를 계산하는 전송 범위 및 반송파 감지 범위 계산부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 시스템은 복수의 셀들 각각에 대응하는 액세스 포인트 및 노드를 식별하는 액세스 포인트 및 노드 식별부; 및 상기 액세스 포인트의 전송 범위에 대응하는 커버리지의 가장자리에 위치한 노드의 반송파 감지 범위가 인접한 동일 채널 셀에 대응하는 액세스 포인트의 커버리지와 중첩되지 않을 수 있도록 상기 전송 범위 및 상기 노드의 상기 반송파 감지 범위를 계산하는 전송 범위 및 반송파 감지 범위 계산부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 시스템은 복수의 셀들 각각에 대응하는 액세스 포인트 및 노드를 식별하는 액세스 포인트 및 노드 식별부; 및 상기 액세스 포인트의 커버리지의 가장자리에 위치한 노드가 자신이 속한 셀의 커버리지 전체로부터 전송된 반송파를 감지할 수 있고, 상기 노드의 반송파 감지 범위가 인접한 동일 채널 셀에 대응하는 액세스 포인트의 커버리지와 중첩되지 않을 수 있도록 상기 전송 범위 및 상기 반송파 감지 범위를 계산하는 전송 범위 및 반송파 감지 범위 계산부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 이용하여 은닉 노드 문제 및 노출 노드 문제를 해결할 수 있는 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 2a 내지 도 2c는 정육각형 셀 구조 기반의 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 일반적인 셀 구조 기반의 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 시스템을 나타낸 블록도이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 일 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일 실시예에 따른 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법(이하, 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법)은 복수의 셀들 각각에 대응하는 액세스 포인트 및 노드를 식별할 수 있다(110). 구체적으로, 복수의 셀들 각각은 적어도 하나의 액세스 포인트 및 적어도 하나의 노드를 포함할 수 있다. 여기서, 노드는 모바일 노드를 포함할 수 있다. 그리고, 복수의 셀들 각각에 대해 각각의 셀에 대응하는 채널이 할당될 수 있다. 이 때, 채널의 수는 한정될 수 있으므로, 서로 다른 셀들에 동일한 채널이 할당될 수 있다. 이 경우, 채널이 동일한 셀 간에는 동일 채널 간섭이 발생할 수 있으므로, 일 실시예는 동일 채널 간섭이 최소화되도록, 인접한 복수의 셀들에 대해 서로 중첩되지 않는 복수의 채널들을 할당할 수 있다. 이에 따라, 단계 110은 복수의 셀들 각각에 할당된 채널 정보, 복수의 셀들 각각에 대응하는 적어도 하나의 액세스 포인트 및 적어도 하나의 노드를 식별할 수 있다.
또한, 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법은 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 계산할 수 있다(120). 여기서, 전송 범위(transmission range)는 송신단으로부터 수신한 신호를 정상적으로 복호화(Decoding)할 수 있는 최대 거리를 의미할 수 있고, RTX로 나타낼 수 있다. 그리고, 반송파 감지 범위carrier sensing range)는 송신단으로부터 수신한 반송파 (carrier)를 감지할 수 있는 최대 거리를 의미할 수 있고, RCS로 나타낼 수 있다. 그리고, 복수의 셀들에 대응하는 모든 액세스 포인트들 및 모든 노드들의 전송 전력 및 안테나 이득은 동일할 수 있으므로, 모든 액세스 포인트들 및 모든 노드들의 전송 범위는 동일할 수 있고, 모든 액세스 포인트들 및 모든 노드들의 반송파 감지 범위는 동일할 수 있다.
또한, 복수의 셀들의 구조는 일반적인 구조 및 정육각형 구조로 분류될 수 있다. 여기서, 일반적인 구조는 정육각형 구조 외의 원형 구조 등의 다른 구조들을 포함할 수 있다. 그리고, 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법은 복수의 셀들의 구조에 따라 설명될 수 있다.
먼저, 복수의 셀들의 구조가 일반적인 구조인 경우, 은닉 노드 문제를 해결하기 위해, 단계 120은 액세스 포인트의 전송 범위에 대응하는 커버리지의 가장자리에 위치한 노드가 자신이 속한 셀의 커버리지 전체로부터 전송된 반송파를 감지할 수 있도록 전송 범위 및 노드의 반송파 감지 범위를 계산할 수 있다. 여기서, 커버리지는 액세스 포인트가 노드에게 신호를 전송할 수 있는 영역으로써, 액세스 포인트를 중심으로 전송 범위를 반지름으로 하는 영역을 의미할 수 있다. 이에 따라, 커버리지의 길이는 전송 범위의 두 배를 나타내는 2RTX로 나타낼 수 있다. 그리고, 은닉 영역은 대응하는 액세스 포인트에서는 반송파가 감지되지만 동일한 셀 내의 다른 노드에서는 감지되지 않는 영역을 의미할 수 있고, 은닉 노드는 은닉 영역 내에 위치한 노드를 의미할 수 있다. 이는 반송파 감지 범위가 액세스 포인트의 커버리지 보다 작은 경우에 은닉 노드 문제가 발생하는 것을 의미할 수 있고, 따라서, 은닉 노드 문제가 발생하는 조건을
Figure 112013018398614-pat00001
와 같이 나타낼 수 있다. 이에 따라, 반송파 감지 범위가 액세스 포인트의 커버리지 보다 같거나 큰 경우에는 은닉 노드 문제가 발생하지 않을 수 있으므로, 단계 120은 아래의 수학식 1을 이용하여 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 계산할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112013018398614-pat00002

여기서,
Figure 112013018398614-pat00003
는 반송파 감지 범위를 의미할 수 있고,
Figure 112013018398614-pat00004
는 전송 범위를 의미할 수 있다. 이는, 액세스 포인트의 커버리지의 가장자리에 위치한 노드가 자신이 속한 액세스 포인트의 커버리지 전체를 탐지할 수 있도록 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 설정하는 것을 의미할 수 있다. 이 때, 일 실시예는 액세스 포인트와 모바일 노드의 전송 전력 및 안테나 이득 중 적어도 하나를 조정함으로써, 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 설정할 수 있다. 이에 따라, 단계 120은 상술한 수학식 1을 만족하는 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 다중 셀 와이파이 시스템에 적용함으로써, 은닉 노드 문제를 해결할 수 있다.
또한, 복수의 셀들의 구조가 일반적인 구조인 경우, 노출 노드 문제를 해결하기 위해, 단계 120은 액세스 포인트의 전송 범위에 대응하는 커버리지의 가장자리에 위치한 노드의 반송파 감지 범위가 인접한 동일 채널 셀에 대응하는 액세스 포인트의 커버리지와 중첩되지 않을 수 있도록 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 계산할 수 있다. 여기서, 동일 채널 셀은 임의의 셀과 동일한 채널이 할당된 셀을 의미할 수 있다. 구체적으로, 노출 영역은 복수의 셀들 중 어느 하나의 셀에 포함된 노드의 반송파 감지 범위와 중첩되는 동일 채널 셀의 영역을 의미할 수 있고, 노출 노드는 노출 영역 내에 위치한 노드를 의미할 수 있다. 이는, 노출 노드 문제는 노드의 전송 범위보다 반송파 감지 범위가 큰 경우에 발생할 수 있음을 의미할 수 있고, 따라서, 노출 노드 문제가 발생하는 조건을
Figure 112013018398614-pat00005
와 같이 나타낼 수 있다. 이를 위해, 단계 120은 커버리지의 가장자리에 위치한 노드의 반송파 감지 범위가 가장 가까이에 위치한 동일 채널 셀의 커버리지와 중첩되지 않게 반송파 감지 범위 및 전송 범위를 계산할 수 있고, 이는 아래의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112013018398614-pat00006

여기서,
Figure 112013018398614-pat00007
는 임의의 셀에 속한 액세스 포인트와 동일 채널 셀에 속한 액세스 포인트의 거리를 의미할 수 있고,
Figure 112013018398614-pat00008
는 임의의 셀에 속한 액세스 포인트와 임의의 셀과 가장 가까운 동일 채널 셀에 속한 액세스 포인트의 거리를 의미할 수 있다. 이는, 커버리지의 가장자리에 위치한 노드의 반송파 감지 범위 및 커버리지의 합을 최소의 액세스 포인트간 거리보다 작게 설정하는 것을 의미할 수 있다. 이에 따라, 단계 120은 다중 셀 와이파이 시스템에 수학식 2를 만족하는 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 적용함으로써, 노출 노드 문제를 해결할 수 있다.
또한, 복수의 셀들의 구조가 일반적인 구조인 경우, 은닉 노드 문제 및 노출 노드 문제를 동시에 해결하기 위해, 단계 120은 액세스 포인트의 커버리지의 가장자리에 위치한 노드가 자신이 속한 셀의 커버리지 전체로부터 전송된 반송파를 감지할 수 있고, 노드의 반송파 감지 범위가 인접한 동일 채널 셀에 대응하는 액세스 포인트의 커버리지와 중첩되지 않을 수 있도록 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 계산할 수 있다. 상술한 바와 같이, 다중 셀 와이파이 시스템에 수학식 1을 만족하는 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 적용하는 경우, 은닉 노드 문제를 해결할 수 있고, 수학식 2를 만족하는 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 적용하는 경우, 노출 노드 문제를 해결할 수 있다. 따라서, 단계 120은 은닉 노드 문제 및 노출 노드 문제를 동시에 해결하기 위해, 수학식 1과 수학식 2를 모두 만족하는 아래와 같은 수학식 3을 계산할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112013018398614-pat00009

여기서,
Figure 112013018398614-pat00010
는 반송파 감지 범위를 나타낼 수 있고,
Figure 112013018398614-pat00011
는 전송 범위를 나타낼 수 있으며,
Figure 112013018398614-pat00012
는 임의의 셀에 속한 액세스 포인트와 임의의 셀과 가장 가까운 동일 채널 셀에 속한 액세스 포인트의 거리를 나타낼 수 있다. 이와 같이, 수학식 3은 은닉 노드 문제의 해결을 위한 수학식 1과 노출 노드 문제의 해결을 위한 수학식 2의 교집합을 의미할 수 있다. 따라서, 단계 120은 다중 와이파이 시스템에 수학식 3을 만족하는 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 적용함으로써, 은닉 노드 문제 및 노출 노드 문제를 동시에 해결할 수 있다.
또한, 복수의 셀들의 구조가 정육각형 구조인 경우, 은닉 노드 문제를 해결하기 위해, 단계 120은 복수의 셀들의 구조가 일반적인 구조인 경우와 마찬가지로, 액세스 포인트의 전송 범위에 대응하는 커버리지의 가장자리에 위치한 노드가 자신이 속한 셀의 커버리지 전체로부터 전송된 반송파를 감지할 수 있도록 전송 범위 및 노드의 반송파 감지 범위를 계산할 수 있다. 구체적으로, 정육각형 셀에 속한 액세스 포인트의 커버리지가 정육각형 셀 전체 영역을 포함할 경우, 은닉 노드 문제 또는 노출 노드 문제가 발생할 수 있다. 이를 위해, 단계 120은 액세스 포인트의 커버리지를 정육각형 셀 전체가 아닌 정육각형 셀의 중앙의 일부 영역으로 설정할 수 있고, 이는
Figure 112013018398614-pat00013
와 같이 나타낼 수 있다. 여기서, Rhex는 정육각형 셀의 반지름(또는 정육각형 셀의 한 변의 길이)을 의미할 수 있다. 보다 구체적으로, 단계 120은 셀 중앙에 위치한 액세스 포인트의 커버리지의 가장자리에 위치한 노드가 자신이 속한 셀의 커버리지 전체를 감지할 수 있도록 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 설정할 수 있다. 이는 다음과 같은 수학식 4로 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112013018398614-pat00014

이는 반송파 감지 범위가 액세스 포인트의 커버리지 길이보다 같거나 큰 것을 의미할 수 있다. 은닉 노드 문제는 반송파 감지 범위가 액세스 포인트의 커버리지보다 작을 경우에 발생할 수 있으므로, 단계 120은 수학식 4와 같이 반송파 감지 범위 및 전송 범위를 계산하고, 이를 다중 셀 와이파이 시스템에 적용함으로써, 정육각형 구조 셀에서의 은닉 노드 문제를 해결할 수 있다.
또한, 복수의 셀들의 구조가 정육각형 구조인 경우, 노출 노드 문제를 해결하기 위해, 단계 120은 액세스 포인트의 전송 범위에 대응하는 커버리지의 가장자리에 위치한 노드의 반송파 감지 범위가 인접한 동일 채널 셀에 대응하는 액세스 포인트의 커버리지와 중첩되지 않을 수 있도록 전송 범위 및 노드의 반송파 감지 범위를 계산할 수 있다. 구체적으로, 정육각형 구조 셀에서, 노출 노드 문제는 임의의 셀에 위치한 노드의 반송파 감지 범위가 동일 채널 셀의 커버리지와 중첩되는 경우에 발생할 수 있다. 따라서, 단계 120은 노출 영역의 발생을 방지하기 위해, 다음의 수학식 5를 만족하는 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 계산할 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112013018398614-pat00015

여기서,
Figure 112013018398614-pat00016
는 정육각형 구조 셀의 반지름의 3배를 의미할 수도 있지만, 각 셀의 액세스 포인트가 셀의 중심에 위치할 수 있기 때문에,
Figure 112013018398614-pat00017
는 임의의 셀의 액세스 포인트와 인접한 동일 채널 셀의 액세스 포인트 사이의 거리를 의미할 수 있다. 이에 따라, 임의의 셀에 위치한 노드의 반송파 감지 범위는 동일 채널 셀의 커버리지와 중첩되지 않을 수 있다. 따라서, 단계 120은 수학식 5를 만족하는 반송파 감지 범위 및 전송 범위를 다중 셀 와이파이 시스템에 적용함으로써, 정육각형 구조 셀에서의 노출 노드 문제를 해결할 수 있다.
또한, 복수의 셀들의 구조가 정육각형 구조인 경우, 은닉 노드 문제 및 노출 노드 문제를 동시에 해결하기 위해, 단계 120은 액세스 포인트의 커버리지의 가장자리에 위치한 노드가 자신이 속한 셀의 커버리지 전체로부터 전송된 반송파를 감지할 수 있고, 노드의 반송파 감지 범위가 인접한 동일 채널 셀에 대응하는 액세스 포인트의 커버리지와 중첩되지 않을 수 있도록 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 계산할 수 있다. 구체적으로, 정육각형 구조 셀에서, 은닉 노드 문제를 해결하기 위해 수학식 4를 만족하는 반송파 감지 범위 및 전송 범위를 계산하고, 노출 노드 문제를 해결하기 위해 수학식 5를 만족하는 반송파 감지 범위 및 전송 범위를 계산할 수 있으므로, 단계 120은 은닉 노드 문제 및 노출 노드 문제를 동시에 해결하기 위해, 수학식 4 및 수학식 5의 교집합인 수학식 6을 이용하여 반송파 감지 범위 및 전송 범위를 계산할 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112013018398614-pat00018

이에 따라, 단계 120은 수학식 6을 만족하도록 액세스 포인트와 모바일 노드의 전송 전력 및 안테나 이득 중 적어도 하나를 조정함으로써, 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 설정할 수 있다. 그리고, 수학식 6에 따라, 전송 범위가 정육각형 셀의 반지름의 0.75배 일 때(
Figure 112013018398614-pat00019
), 복수의 셀들 각각에 속한 액세스 포인트의 커버리지는 점근적 최대값을 갖을 수 있다. 그리고, 전송 범위가 정육각형 셀의 반지름의 0.75배 보다 작은 범위에서(
Figure 112013018398614-pat00020
), 액세스 포인트의 커버리지가 조절될 수 있다.
또한, 액세스 포인트가 오버레이 네트워크의 무선랜 액세스 포인트인 경우, 단계 120은 와이파이 커버리지 비율을 나타낼 수 있다. 여기서, 오버레이 네트워크는 셀룰러 네트워크(예를 들어, 1개의 셀룰러 기지국을 포함하는 네트워크) 및 무선랜 네트워크(예를 들어, K개의 무선랜 액세스 포인트를 포함하는 네트워크)를 포함할 수 있다. 그리고, 와이파이 커버리지 비율은 오버레이 네트워크의 트래픽 중 무선랜 네트워크의 트래픽 비율을 의미할 수 있고,
Figure 112013018398614-pat00021
와 같이 나타낼 수 있다. 그리고, 와이파이 커버리지 비율은 액세스 포인트의 전송 범위에 의존할 수 있다. 예를 들어, 오버레이 네트워크의 모든 노드들의 트래픽 요구가 동일하며, 노드들의 분포가 균등 분포(Uniform distribution)인 경우, 전송 범위가 정육각형 구조 셀의 반지름의 절반일 때(
Figure 112013018398614-pat00022
), 와이파이 커버리지 비율은 0.3023일 수 있고, 전송 범위가 정육각형 구조 셀의 반지름의 0.75배 일 때(
Figure 112013018398614-pat00023
), 와이파이 커버리지 비율은 0.6802일 수 있다. 이에 따라, 단계 120은 오버레이 네트워크에서 복수의 셀들의 구조가 일반적인 구조 또는 정육각형 구조일 때, 전송 범위를 이용하여 와이파이 커버리지 비율을 제어함으로써, 보다 효율적으로 네트워크의 트래픽을 분산시킬 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 정육각형 셀 구조 기반의 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a를 참조하면, 다중 셀 와이파이 시스템(210)은 정육각형 셀 구조를 기반으로 할 수 있고, 다중 셀 와이파이 시스템(210)의 복수의 셀들 각각에 대해 각각의 셀에 대응하는 채널이 할당될 수 있다. 이 경우, 일 실시예는 동일 채널 간섭을 최소화 하기 위하여 복수의 셀들(211)과 같이, 인접한 복수의 셀들의 채널이 서로 중첩되지 않도록 채널을 할당할 수 있다.
그리고, 은닉 노드 문제를 해결하기 위해, 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법은 그림(220)과 같이, 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 설정할 수 있다. 이 때, 셀(221)은 채널 1이 할당될 수 있다. 그리고, 액세스 포인트(222)는 셀(221)의 중심에 위치할 수 있고, 노드(223)은 액세스 포인트(222)의 커버리지의 가장자리에 위치할 수 있다. 구체적으로, 액세스 포인트(222)의 커버리지는 셀(221) 전체가 아닌 중앙의 일부 영역만일 수 있다. 그리고, 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법은 은닉 노드 문제를 해결하기 위해, 노드(223)이 커버리지 전체를 감지할 수 있도록, 상술한 수학식 4에 따라, 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 계산할 수 있다. 보다 구체적으로, 그래프(230)은 수학식 4를 만족하는 전송 범위 및 반송파 감지 범위의 영역을 나타낼 수 있다. 여기서, 그래프(230)의 가로축은 정규화된 전송 범위인
Figure 112013018398614-pat00024
를 의미할 수 있고, 그래프(230)의 세로축은 정규화된 반송파 감지 범위인
Figure 112013018398614-pat00025
를 의미할 수 있다. 그리고, 직선(231)은
Figure 112013018398614-pat00026
를 나타낼 수 있고, 영역(232)은
Figure 112013018398614-pat00027
를 나타낼 수 있다. 이는 직선(231)에 대응하는 반송파 감지 범위가 은닉 노드 문제를 해결할 수 있는 반송파 감지 범위의 포함 하한(Inclusive lower bound)임을 의미할 수 있다. 이에 따라, 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법은 직선(231)과 영역(232)에 대응하는 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 다중 와이파이 시스템에 적용함으로써, 은닉 노드 문제를 해결할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 노출 노드 문제를 해결하기 위해, 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법은 그림(240)과 같이, 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 설정할 수 있다. 구체적으로, 셀(241)과 채널이 동일한 셀(244)은 동일 채널 셀을 의미할 수 있다. 그리고, 액세스 포인트(242)는 셀(241)의 중심에 위치할 수 있고, 동일 채널 셀(244)의 액세스 포인트(245) 역시, 동일 채널 셀(244)의 중심에 위치할 수 있다. 그리고, 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법은 노출 노드 문제를 해결하기 위해, 액세스 포인트(242)의 커버리지의 가장자리에 위치한 노드(243)의 반송파 감지 범위와 동일 채널 셀(244)의 액세스 포인트(245)의 커버리지가 중첩되지 않도록 상술한 수학식 5를 이용하여, 반송파 감지 범위 및 전송 범위를 계산할 수 있다. 보다 구체적으로, 그래프(250)는 수학식 5를 만족하는 전송 범위 및 반송파 감지 범위의 영역을 나타낼 수 있다. 여기서, 그래프(250)의 가로축은 정규화된 전송 범위인
Figure 112013018398614-pat00028
를 의미할 수 있고, 그래프(250)의 세로축은 정규화된 반송파 감지 범위인
Figure 112013018398614-pat00029
를 의미할 수 있다. 그리고, 점선(251)은
Figure 112013018398614-pat00030
를 나타낼 수 있고, 영역(252)는
Figure 112013018398614-pat00031
를 나타낼 수 있다. 이는 점선(251)에 대응하는 반송파 감지 범위가 노출 노드 문제를 해결할 수 있는 반송파 감지 범위의 배제 하한(Exclusive lower bound)임을 의미할 수 있다. 이에 따라, 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법은 영역(252)에 대응하는 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 다중 와이파이 시스템에 적용함으로써, 노출 노드 문제를 해결할 수 있다.
도 2c를 참조하면, 은닉 노드 문제 및 노출 노드 문제를 동시에 해결하기 위해, 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법은 그림(260)과 같이, 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 설정할 수 있다. 구체적으로, 액세스 포인트(262)의 커버리지의 가장자리에 위치한 노드(263)는 자신이 속한 셀의 커버리지 전체로부터 전송된 반송파를 감지할 수 있을 뿐만 아니라 노드(263)의 반송파 감지 범위는 동일 채널 셀(264)에 대응하는 액세스 포인트(265)의 커버리지와 중첩되지 않을 수 있다. 이를 위해, 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법은 상술한 수학식 6을 만족하는 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 계산할 수 있다. 보다 구체적으로, 그래프(270)는 수학식 6을 만족하는 전송 범위 및 반송파 감지 범위의 영역을 나타낼 수 있다. 여기서, 그래프(230) 및 그래프(250)와 마찬가지로, 그래프(270)의 가로축은 정규화된 전송 범위인
Figure 112013018398614-pat00032
를 의미할 수 있고, 그래프(270)의 세로축은 정규화된 반송파 감지 범위인
Figure 112013018398614-pat00033
를 의미할 수 있다. 그리고, 직선(271)은
Figure 112013018398614-pat00034
를 나타낼 수 있고, 점선(272)은
Figure 112013018398614-pat00035
를 나타낼 수 있으며, 영역(274)는 은닉 노드 문제 및 노출 노드 문제가 발생하지 않는 영역인
Figure 112013018398614-pat00036
을 나타낼 수 있다. 그리고, 교차점(273)은 액세스 포인트의 커버리지가 점근적 최대값을 갖는 점을 나타내는 것으로써, 이는
Figure 112013018398614-pat00037
인 경우를 의미할 수 있다. 이 때, 정규화된 전송 범위
Figure 112013018398614-pat00038
는 0.75일 수 있고, 정규화된 반송파 감지 범위
Figure 112013018398614-pat00039
는 1.5일 수 있다. 이에 따라, 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법은 영역(274)에 대응하는 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 다중 셀 와이파이 시스템에 적용함으로써 은닉 노드 문제 및 노출 노드 문제를 동시에 해결할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 일반적인 셀 구조 기반의 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 다중 셀 와이파이 시스템(310)은 일반적인 셀 구조를 기반으로 할 수 있고, 다중 셀 와이파이 시스템(310)의 복수의 셀들 각각에 대해 각각의 셀에 대응하는 채널이 할당될 수 있다. 구체적으로, 채널 1이 할당된 셀(311)의 중심에는 액세스 포인트가 위치할 수 있다. 그리고, 셀(311)의 주위에는 셀(311)과 채널이 같은 동일 채널 셀들이 존재할 수 있고, 셀(311)에 속한 액세스 포인트와 각각의 동일 채널 셀들에 속한 각각의 액세스 포인트와의 거리는 RCC1 내지 RCC5로 나타낼 수 있다. 그리고, 이들 중 셀(311)에 속한 액세스 포인트와 가장 가까운 동일 채널 셀(312)에 속한 액세스 포인트와의 거리는 RCC1로써, RCC , min으로 나타낼 수 있다.
도 3b를 참조하면, 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법은 은닉 노드 문제를 해결하기 위해, 그림(320)과 같이 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 설정할 수 있다. 이 때, 액세스 포인트(322)는 셀의 중심에 위치할 수 있고, 노드(323)는 액세스 포인트(322)의 커버리지의 가장자리에 위치할 수 있다. 그리고, 은닉 노드 문제를 해결하기 위해, 노드(323)이 커버리지 전체를 감지할 수 있어야 하므로, 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법은 상술한 수학식 1에 따라, 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 계산할 수 있다.
또한, 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법은 노출 노드 문제를 해결하기 위해, 그림(330)과 같이 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 설정할 수 있다. 구체적으로, 노출 노드 문제를 해결하기 위해, 노드(333)의 반송파 감지 범위와 인접한 동일 채널 셀에 속한 액세스 포인트의 커버리지와 중첩되지 않도록, 노드(333)의 반송파 감지 범위는 액세스 포인트(332)와 가장 가까운 동일 채널 셀(334)에 속한 액세스 포인트(335)와의 거리보다 작아야 할 수 있다. 이에 따라, 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법은 상술한 수학식 2를 만족하는 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 계산하고, 이를 다중 셀 와이파이 시스템에 적용함으로써, 노출 노드 문제를 해결할 수 있다.
또한, 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법은 은닉 노드 문제 및 노출 노드 문제를 동시에 해결하기 위해, 그림(340)과 같이 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 설정할 수 있다. 구체적으로, 액세스 포인트(342)의 커버리지의 가장자리에 위치한 노드(343)의 반송파 감지 범위는 자신이 속한 액세스 포인트(342)의 커버리지 전체를 포함하고, 동시에 인접한 동일 채널 셀에 속한 액세스 포인트의 커버리지와 중첩되지 않을 경우에 은닉 노드 문제 및 노출 노드 문제는 동시에 해결될 수 있다. 따라서, 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법은 수학식 1 및 수학식 2를 동시에 만족하는 수학식 3을 이용하여, 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 계산할 수 있고, 계산된 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 다중 셀 와이파이 시스템에 적용할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, 액세스 포인트 및 노드 식별부(410)는 복수의 셀들 각각에 대응하는 액세스 포인트 및 노드를 식별할 수 있다.
또한, 전송 범위 및 반송파 감지 범위 계산부(420)는 은닉 노드 문제의 해결을 위해, 액세스 포인트의 전송 범위에 대응하는 커버리지의 가장자리에 위치한 노드가 커버리지 전체로부터 전송된 반송파를 감지할 수 있도록 전송 범위 및 노드의 반송파 감지 범위를 계산할 수 있다. 그리고, 전송 범위 및 반송파 감지 범위 계산부(420)는 노출 노드 문제의 해결을 위해, 커버리지의 가장자리에 위치한 노드의 반송파 감지 범위가 인접한 동일 채널 셀에 대응하는 액세스 포인트의 커버리지와 중첩되지 않을 수 있도록 전송 범위 및 노드의 반송파 감지 범위를 계산할 수 있다. 또한, 전송 범위 및 반송파 감지 범위 계산부(420)는 은닉 노드 문제 및 노출 노드 문제를 동시에 해결하기 위해, 커버리지의 가장자리에 위치한 노드가 자신이 속한 셀의 커버리지 전체로부터 전송된 반송파를 감지할 수 있고, 노드의 반송파 감지 범위가 인접한 동일 채널 셀에 대응하는 액세스 포인트의 커버리지와 중첩되지 않을 수 있도록 전송 범위 및 반송파 감지 범위를 계산할 수 있다.
도 4에 도시된 일 실시예에 따른 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 시스템에는 도 1 내지 도 3b를 통해 설명된 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 내용은 생략한다.
실시예에 따른 방법은 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 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (12)

  1. 복수의 셀들 각각에 대응하는 액세스 포인트 및 노드를 식별하는 단계; 및
    상기 액세스 포인트의 전송 범위에 대응하는 커버리지의 가장자리에 위치한 노드가 자신이 속한 셀의 커버리지 전체로부터 전송된 반송파를 감지할 수 있고, 상기 노드의 반송파 감지 범위가 인접한 동일 채널 셀에 대응하는 액세스 포인트의 커버리지와 중첩되지 않을 수 있도록 상기 전송 범위 및 상기 반송파 감지 범위를 설정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 전송 범위 및 상기 반송파 감지 범위를 설정하는 단계는
    상기 전송 범위의 두 배를 나타내는 상기 커버리지의 길이보다 같거나 크고, 상기 액세스 포인트와 상기 액세스 포인트가 속한 셀과 가장 가까운 동일 채널 셀에 속한 액세스 포인트 사이의 거리와 상기 전송 범위의 두 배를 나타내는 상기 커버리지의 길이의 차이보다 작도록, 상기 반송파 감지 범위를 설정하는
    다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법.
  2. 복수의 셀들 각각에 대응하는 액세스 포인트 및 노드를 식별하는 단계; 및
    상기 액세스 포인트의 전송 범위에 대응하는 커버리지의 가장자리에 위치한 노드의 반송파 감지 범위가 인접한 동일 채널 셀에 대응하는 액세스 포인트의 커버리지와 중첩되지 않을 수 있도록 상기 전송 범위 및 상기 반송파 감지 범위를 설정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 전송 범위 및 상기 반송파 감지 범위를 설정하는 단계는
    상기 액세스 포인트와 상기 액세스 포인트가 속한 셀과 가장 가까운 동일 채널 셀에 속한 액세스 포인트 사이의 거리와, 상기 전송 범위의 두 배를 나타내는 상기 커버리지의 길이의 차이보다 작도록 상기 반송파 감지 범위를 설정하는
    다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전송 범위 및 상기 반송파 감지 범위를 설정하는 단계는
    전송 전력 및 안테나 이득 중 적어도 하나에 기초하여 상기 전송 범위 및 상기 반송파 감지 범위를 설정하는 단계
    를 더 포함하는 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전송 범위 및 상기 반송파 감지 범위를 설정하는 단계는
    상기 액세스 포인트와 상기 인접한 동일 채널 셀에 대응하는 액세스 포인트 사이의 거리를 이용하는 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 셀들의 구조는
    정육각형 구조인 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 셀들의 구조가 정육각형 구조인 경우,
    상기 전송 범위 및 상기 반송파 감지 범위를 설정하는 단계는
    상기 전송 범위를 상기 복수의 셀들 각각의 반지름의 0.75배 이하로 설정하는 단계
    를 더 포함하는 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 셀들의 구조가 정육각형 구조인 경우,
    상기 전송 범위 및 상기 반송파 감지 범위를 설정하는 단계는
    상기 복수의 셀들 각각의 반지름을 이용하는 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 액세스 포인트가 셀룰러 네트워크 및 무선랜 네트워크를 포함하는 오버레이 네트워크의 무선랜 액세스 포인트인 경우,
    상기 전송 범위 및 상기 반송파 감지 범위를 이용하여 상기 오버레이 네트워크의 트래픽 중 상기 무선랜 네트워크의 트래픽 비율을 나타내는 와이파이 커버리지 비율을 제어하는 단계
    를 더 포함하는 다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 방법.
  10. 삭제
  11. 복수의 셀들 각각에 대응하는 액세스 포인트 및 노드를 식별하는 액세스 포인트 및 노드 식별부; 및
    상기 액세스 포인트의 전송 범위에 대응하는 커버리지의 가장자리에 위치한 노드의 반송파 감지 범위가 인접한 동일 채널 셀에 대응하는 액세스 포인트의 커버리지와 중첩되지 않을 수 있도록 상기 전송 범위 및 상기 반송파 감지 범위를 설정하는 전송 범위 및 반송파 감지 범위 설정부
    상기 전송 범위 및 반송파 감지 범위 설정부는
    상기 액세스 포인트와 상기 액세스 포인트가 속한 셀과 가장 가까운 동일 채널 셀에 속한 액세스 포인트 사이의 거리와, 상기 전송 범위의 두 배를 나타내는 상기 커버리지의 길이의 차이보다 작도록 상기 반송파 감지 범위를 설정하는
    다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 시스템.
  12. 복수의 셀들 각각에 대응하는 액세스 포인트 및 노드를 식별하는 액세스 포인트 및 노드 식별부; 및
    상기 액세스 포인트의 전송 범위에 대응하는 커버리지의 가장자리에 위치한 노드가 자신이 속한 셀의 커버리지 전체로부터 전송된 반송파를 감지할 수 있고, 상기 노드의 반송파 감지 범위가 인접한 동일 채널 셀에 대응하는 액세스 포인트의 커버리지와 중첩되지 않을 수 있도록 상기 전송 범위 및 상기 반송파 감지 범위를 설정하는 전송 범위 및 반송파 감지 범위 설정부
    상기 전송 범위 및 반송파 감지 범위 설정부는
    상기 전송 범위의 두 배를 나타내는 상기 커버리지의 길이보다 같거나 크고, 상기 액세스 포인트와 상기 액세스 포인트가 속한 셀과 가장 가까운 동일 채널 셀에 속한 액세스 포인트 사이의 거리와 상기 전송 범위의 두 배를 나타내는 상기 커버리지의 길이의 차이보다 작도록, 상기 반송파 감지 범위를 설정하는
    다중 셀 와이파이 운용 및 오프로딩 시스템.
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