KR101661428B1 - 무선랜 환경에서 데이터 송신, 수신 방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

무선랜 환경에서 데이터 송신, 수신 방법 및 그 장치가 개시된다. 송신 단말에서 데이터 전송 방법은 (a) 프로브 메시지를 타겟 수신 단말로 송신하는 단계; (b) 상기 타겟 수신 노드로부터 상기 프로브 메시지에 대한 프로브 응답 메시지가 수신되면, 상기 타겟 수신 단말로 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.

Description

무선랜 환경에서 데이터 송신, 수신 방법 및 그 장치{METHOD FOR DATA TRANSMITTING AND RECEIVING IN WIRELESS LOCAL AREA NETWORK, AND APPARATUS THEREFOR}
본 발명은 무선랜 환경에서 은닉 노드 문제를 해결하면서 동시에 공간적인 자원 재사용성을 향상시킬 수 있는 무선랜 환경에서 데이터 송신, 수신 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
최근 스마트폰을 비롯하여 다양한 휴대용 기기와 가전기기에 IEEE 802.11 기반의 무선랜이 탑재되어 인터넷 접속, 기기간 콘텐츠 전송, 오디오/비디오 스트리밍 등 다양한 용도로 널리 활용되고 있다.
이러한 무선랜은 저렴한 비용, 손쉬운 설치, 빠른 전송 속도에 기안하여 폭발적으로 확산된 반면, 무선랜 기기의 확산에 따라 많은 단말이 밀집되어 운용되며 제한된 비면허 대역의 주파수 채널을 공유함에 따라 채널간 간섭이 발생하고 경쟁 기반의 채널 접속 메커니즘에 의해 전송 효율이 저하되는 문제점이 발생하고 있다.
한국등록특허 제10-1141477호(2012. 04. 23)
본 발명은 무선랜에서 은닉 노드 문제를 해결하면서 동시에 공간적인 자원 재사용성을 향상시킬 수 있는 무선랜 환경에서 데이터 송신, 수신 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 반송파 감지 문턱값 증가시 발생하는 은닉 노드 문제를 해결함과 동시에, 기존의 무선랜 채널 접속 메커니즘에 따른 공간 재사용성 제약을 완화하여 복수 단말의 동시 전송을 허용함으로써 전송 효율을 향상시킬 수 있는 무선랜 환경에서 데이터 송신, 수신 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 무선랜에서 은닉 노드 문제를 해결하면서 동시에 공간적인 자원 재사용성을 향상시킬 수 있는 무선랜 환경에서 데이터 송신, 수신 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 송신 노드에서의 데이터 전송 방법에 있어서, (a) 프로브 메시지를 타겟 수신 노드로 송신하는 단계; (b) 상기 타겟 수신 노드로부터 상기 프로브 메시지에 대한 프로브 응답 메시지가 수신되면, 상기 타겟 수신 노드로 데이터를 전송하는 단계를 포함하되, 백오프 시간 동안 상기 타겟 수신 노드와는 다른 수신 노드로부터 프로브 응답 메시지가 수신되면 상기 다른 수신 노드의 데이터 수신 시간 동안 상기 타겟 수신 노드로의 상기 프로브 메시지의 송신을 시도하지 않고, 상기 백오프 시간 동안 상기 송신 노드와는 다른 송신 노드로부터 다른 프로브 메시지가 수신되더라도 다른 수신 노드로부터 프로브 응답 메시지가 수신되지 않으면 상기 프로브 메시지를 상기 타겟 수신 노드로 송신하는, 데이터 전송 방법이 제공될 수 있다.
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본 발명의 다른 실시예에 따르면, 수신 노드가 송신 노드로부터 데이터를 수신하는 방법에 있어서, (a) 상기 송신 노드로부터 프로브 메시지를 수신하는 단계; (b) 상기 수신 노드의 수신 가능성을 판단한 결과 수신 가능 상태이면, 상기 프로브 메시지에 대한 프로브 응답 메시지를 생성하여 상기 송신 노드로 전송하는 단계; 및 (c) 상기 송신 노드로부터 데이터를 수신하는 단계를 포함하되,
상기 (a) 단계 이전에, 상기 송신 노드와는 다른 송신 노드로부터 다른 프로브 메시지가 수신되면, 상기 다른 송신 노드가 상기 다른 프로브 메시지에 대한 프로브 응답 메시지를 수신하는 시간 동안 상기 수신 노드의 수신 가능 상태를 불능으로 유지하는 단계를 더 포함하는 데이터 수신 방법이 제공될 수 있다.
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본 발명의 다른 측면에 따르면, 무선랜에서 은닉 노드 문제를 해결하면서 동시에 공간적인 자원 재사용성을 향상시킬 수 있는 무선랜 환경에서 데이터 송신하거나 수신하는 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 송신한 프로브 메시지에 대하여 타겟 수신 노드로부터 응답된 프로브 응답 메시지의 수신 여부에 따라 송신 가능성을 판단하는 결정부; 및 상기 결정부의 상기 송신 가능성 판단 결과에 따라 송신 가능 상태이면, 상기 타겟 수신 노드로 데이터를 전송하는 데이터 전송부를 포함하되,
백오프 시간 동안 상기 타겟 수신 노드와는 다른 수신 노드로부터 프로브 응답 메시지가 수신되면 상기 다른 수신 노드의 데이터 수신 시간 동안 상기 타겟 수신 노드로의 상기 프로브 메시지의 송신을 시도하지 않고, 상기 백오프 시간 동안 상기 송신 노드와는 다른 송신 노드로부터 다른 프로브 메시지가 수신되더라도 다른 수신 노드로부터 프로브 응답 메시지가 수신되지 않으면 상기 프로브 메시지를 상기 타겟 수신 노드로 송신하는 송신 노드가 제공될 수 있다.
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본 발명의 다른 실시예에 따르면, 수신 노드에 있어서, 송신 노드로부터의 프로브 메시지를 수신함에 따라 수신 가능성을 결정하고, 상기 송신 노드와는 다른 송신 노드로부터 다른 프로브 메시지가 수신되면 상기 다른 송신 노드가 상기 다른 프로브 메시지에 대한 프로브 응답 메시지를 수신하는 동안 상기 수신 노드의 수신 가능 상태를 불능으로 유지하는 결정부; 및 상기 수신 노드의 수신 가능성을 판단한 결과가 수신 가능 상태이면, 상기 프로브 메시지에 대한 프로브 응답 메시지를 생성하여 상기 송신 노드로 전송하고, 상기 송신 노드로부터 데이터를 수신하는 데이터 수신부를 포함하는 수신 노드가 제공될 수 있다.
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본 발명의 일 실시예에 따른 무선랜 환경에서 데이터 송신, 수신 방법 및 그 장치를 제공함으로써, 프로브 메시지(Probe)/프로브 응답 메시지(Pre-ACK) 교환을 통해 송신 노드의 송신 가능성과 수신 노드의 수신 가능성을 탐지하여 은닉 노드 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라 공간 재사용성을 향상시킴으로써 전체 네트워크의 전송 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 공간 재사용이 가능한 경우, 이웃 송신 노드의 프로브 메시지로부터 이웃 송신 노드의 전송 시간을 탐지하여 자신의 전송 시간을 조절함으로써 자신과 이웃 노드의 ACK 수신 실패를 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 접근점이 데이터를 전송하는 경우 특정 수신 노드가 수신 불능 상태인 경우, 수신 가능 상태인 다른 수신 노드에게 데이터를 전송함으로써 공간 재사용성을 극대화할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래의 반송파 감지 문턱값 변화에 따른 공간 재사용성과 은닉 노드 문제를 설명하기 위해 도시한 도면.
도 2는 종래의 RTS/CTS 메시지 교환을 통한 은닉 노드 문제 해결 방법을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 노드의 동작을 나타낸 순서도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 노드의 동작 과정을 나타낸 순서도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서의 은닉 노드 문제를 해결함과 동시에 전송 효율을 향상시킬 수 있는 채널 접속 기법을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 시스템에서의 은닉 노드 문제를 해결함과 동시에 전송 효율을 향상시킬 수 있는 채널 접속 기법을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 노드의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 노드의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명은 무선랜 환경에서 송신 노드와 수신 노드가 각각 프로브 메시지와 그에 따른 응답 메시지(이하에서는 프로브 응답 메시지라 칭하기로 함)를 교환함으로써, 송신 노드의 송신 가능성과 수신 노드의 수신 가능성을 판단하여 은닉 노드 문제를 해결하고, 공간 재사용성을 향상시켜 데이터를 전송, 수신할 수 있는 방법에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
우선, 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해, 도 1 및 도 2를 참조하여 은닉 노드 문제에 대해 설명하고, 이를 해결하는 종래 방법에 대해 간략하게 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 반송파 감지 문턱값 변화에 따른 공간 재사용성과 은닉 노드 문제를 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 2는 종래의 RTS/CTS 메시지 교환을 통한 은닉 노드 문제 해결 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 1에서, 제1 통신 단말과 제2 통신 단말은 각각 제1 접근점(AP: Access Point)과 제2 접근점에 접속되어 있고, 제1 접근점과 제2 접근점은 동일한 채널을 사용하는 것을 가정하기로 한다. 또한, 제1 접근점과 제2 접근점은 각각 제1 통신 단말과 제2 통신 단말에 데이터를 전송하는 경우를 고려하여 설명하기로 한다. 각 통신 단말과 각 접근점은 데이터를 전송하기 전에 채널이 유휴(idle)한지를 판단한 후 유휴한 경우 데이터 전송을 시도한다. 이때, 채널 유휴 여부를 결정하는 기준으로, 종래에는 반송파 감지 문턱값이 사용되고 있다. 즉, 종래에는 안테나로부터 수신되는 신호의 세기가 반송파 감지 문턱값보다 큰 경우 채널이 점유 중인 것으로 판단하고, 안테나로부터 수신되는 신호의 세기가 반송파 감지 문턱값보다 작은 경우 채널이 유휴하다고 판단한다.
수신 신호의 세기는 송신 노드와 수신 노드 사이의 거리에 따라 감소하므로 반송파 감지 문턱값이 감소할수록 인접 노드의 전송을 감지할 수 있는 범위는 증가하게 된다.
도 1의 경우, 반송파 감지 문턱값이 작은 경우(도 1에서 상응하는 반송파 감지 범위는 큰 실선 원으로 표시함), 제1 접근점과 제2 접근점이 서로의 전송을 감지하여 두 접근점이 동시에 전송을 하지 못하게 된다. 그러나 반송파 감지 문턱값이 큰 경우에는(상응하는 반송파 감지 범위는 작은 점선 원으로 표시함) 제1 접근점과 제2 접근점이 각각 서로의 전송을 감지하지 못하여 두 접근점이 동시에 전송을 시도할 수도 있다.
제1 통신 단말과 제2 통신 단말이 도 1과 같이 배치된 상황에서는 제1 접근점과 제2 접근점이 동시에 전송을 하더라도 제1 통신 단말은 제1 접근점으로부터 수신하는 신호의 세기가 제2 접근점이 끼치는 간섭 신호에 비해서 충분히 커서 SINR(Signal to Interference and Noise Ratio) 값이 높아 성공적으로 제1 접근점으로부터 데이터를 수신할 수 있다.
마찬가지로, 제2 통신 단말의 경우에도 제2 접근점으로부터 수신하는 신호가 제1 접근점이 끼치는 간섭 신호에 비해 충분히 커서 성공적으로 데이터를 수신할 수 있다. 즉, 반송파 감지 문턱값을 증가시킴으로써 공간 재사용성을 통해 전송 효율을 향상시킬 수 있다. IEEE 802.11ax에서도 통신 단말과 접근점이 밀집된 상황에서 기존의 반송파 감지 문턱값이 작은 문제점을 인식하여 이 값을 증가시키는 것에 대해 논의하고 있다.
그러나, 이와 같은 반송파 감지 문턱값 증가는 은닉 노드 문제를 야기하는 단점이 있다.
도 1에서 제1 접근점은 제3 통신 단말로 데이터를 전송하고, 제2 접근점은 제2 통신 단말로 데이터를 전송하는 경우를 고려하기로 한다.
반송파 감지 문턱값이 작은 경우, 제1 접근점과 제2 접근점이 서로의 전송을 감지하여 간섭이나 충돌이 발생하지 않지만, 반송파 감지 문턱값이 큰 경우, 제1 접근점과 제2 접근점이 서로의 전송을 감지하지 못하고(즉, 제1 접근점과 제2 접근점이 서로 은닉 노드가 되어) 동시에 전송을 시도하게 되면, 제3 통신 단말의 경우, 제2 접근점의 간섭 신호가 비교적 커서 제1 접근점으로부터 성공적으로 데이터를 수신하지 못하게 된다.
그러나, 제2 통신 단말의 경우에는 제2 접근점으로부터 수신하는 신호의 세기가 상대적으로 제1 접근점의 간섭 신호보다 크기 때문에 SINR값이 크고 성공적으로 데이터를 수신할 수 있다.
결과적으로, 상호 은닉 노드 관계인 제1 접근점과 제2 접근점의 동시 전송으로 인해, 제1 접근점의 전송은 실패하지만 제2 접근점의 전송은 성공할 수 잇다. 제1 접근점의 전송 실패는 부수적으로 채널 접속 시도 확률을 감소시킬 수 있다. IEEE 802.11의 채널 접속 메커니즘에 따르면, 전송이 실패하는 경우 전송 실패의 원인과 무관하게 충돌 (collision)을 완화시킬 목적으로 채널 접속을 시도하기 전에 임의로 대기하는 백오프 (backoff) 시간을 증가시킨다.
따라서, 제1 접근점과 제2 접근점이 동시 전송을 하는 경우, 제1 접근점의 전송 실패는 제1 접근점의 채널 접속 시도를 감소시키는데 반해, 제2 접근점의 전송은 성공적으로 이루어지며 채널 접속 시도를 감소시키지 않는다. 이러한 은닉 노드의 동시 전송에 따른 전송 성공 여부의 비대칭성으로 인해 채널 공유의 형평성이 심각하게 저하되는 문제점이 발생한다.
이와 같은 은닉 노드 문제를 해결하는 방안으로, 종래에는 RTS/CTS (Ready-To-Send/Clear-To-Send) 메시지 교환 기법을 주로 사용하였다. 도 2에는 도 1에서 발생한 은닉 노드 문제를 RTS/CTS 메시지 교환 기법으로 해결하는 것을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
RTS/CTS 메시지 교환 기법에 대해 간단하게 설명하면, 송신 노드는 데이터를 전송하기 이전에 RTS 메시지를 수신 노드로 전송한다. 여기서, RTS 메시지는 수신 노드와 채널을 점유하고자 하는 시간 정보를 포함한다.
RTS 메시지에 명시된 수신 노드가 RTS 메시지를 수신하게 되면, 수신 노드는 RTS 메시지에 대한 응답으로 CTS 메시지를 송신 노드로 전송한다. CTS 메시지에도 RTS 메시지와 마찬가지로 채널 점유 시간 정보를 포함한다.
송신 노드와 수신 노드가 RTS 메시지와 CTS 메시지를 성공적으로 교환한 후, 송신 노드는 데이터를 수신 노드로 전송하고, 수신 노드는 송신 노드로부터 전송된 데이터를 성공적으로 수신한 후 수신 확인(ACK) 메시지를 송신 노드로 전송하게 된다.
또한, RTS 또는 CTS 메시지를 감지하는 이웃 노드는 송신 노드와 수신 노드의 전송이 이루어지는 시간을 확인할 수 있으며, 이 시간 동안 채널 점유를 시도하지 않게 된다.
도 2를 참조하면, 제1 접근점은 제3 통신 단말로 RTS 메시지를 전송하고, 제13 통신 단말은 CTS 메시지를 제1 접근점으로 전송하게 된다. 이때, 제2 접근점은 제1 접근점의 RTS 메시지를 수신하지 못하더라도 제3 통신 단말이 전송한 CTS 메시지를 수신하여 제1 접근점의 데이터 전송 시간 동안 채널 접속을 시도하지 않게 되어 은닉 노드 문제를 해결할 수 있다.
그러나, 이와 같은 RTS/CTS 메시지 교환 기법은 은닉 노드 문제를 해결하는데 있어 효과적이지만, 데이터 전송전 RTS 메시지와 CTS 메시지 교환을 요구하여 부가적은 오버헤드가 발생하는 문제가 있다. 또한, RTS/CTS 메시지 교환 기법은 노출 노드 문제 (exposed node problem)에 대한 해결 방안이 될 수는 없다.
도 1에서 제3 통신 단말이 제1 접근점으로 데이터를 전송하고, 제2 접근점이 제2 통신 단말로 데이터를 전송하는 경우를 고려하기로 하자. 이 경우, RTS/CTS 메시지 교환과 무관하게 제3 통신 단말과 제2 접근점은 서로의 전송을 감지하여 동시에 전송을 시도할 수 없는 문제점이 있다. 그러나, 이 경우, 제3 통신 단말과 제2 접근점이 동시에 전송을 하더라도 수신 신호의 세기가 간섭 신호의 세기보다 충분히 크다면 공간 재사용성을 통한 전송 효율을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템은 복수의 접근점(110A, 110B)와 복수의 통신 단말(120A, 120B, 120C)을 각각 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템은 무선랜 환경을 기반으로 한다.
각 접근점(110A, 110B)는 접속된 통신 단말 (120A, 120B, 120C)과 데이터를 송수신하는 기능을 한다.
접근점(110A, 110B)는 송신 노드로 동작할 수도 있으며, 수신 노드로 동작할 수도 있다.
이해와 설명의 편의를 도모하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 접근점은 각각 상호 은닉 노드 관계에 있는 것을 가정하기로 한다.
따라서, 각 접근점은 다른 접근점이 데이터 전송을 위해 사전에 전송하는 프로브 메시지를 상호간 검출하지 못하는 것을 가정하기로 한다. 다만, 각 접근점은 각 통신 단말이 전송하는 프로브 메시지에 대한 응답 메시지(이하, 프로브 응답 메시지라 칭하기로 함)는 검출할 수 있다.
통신 단말(120A, 120B, 120C)은 데이터를 송수신하기 위한 주체이다.
각 접근점과 마찬가지로 통신 단말(120A, 120B, 120C) 또한 각각 송신 노드로 동작할 수도 있으며, 수신 노드로 동작할 수도 있다.
통신 단말(120A, 120B, 120C)의 유형으로는 이동통신 단말기, 노트북, 태블릿 PC, 컴퓨터 등이며, 이외에도 통신 단말(120A, 120B, 120C)은 무선랜에 접속하여 통신할 수 있는 장치이면 모두 동일하게 적용될 수 있다.
이하에서는 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 송신 노드와 수신 노드로 각각 명명하여 각 동작 원리에 대해 우선 설명하기로 한다.
각 송신 노드는 데이터를 송신하는 주체로, 예를 들어, 통신 단말일 수도 있으며, 접근점일 수도 있다.
각 송신 노드는 수신 노드와의 프로브 메시지와 그에 따른 프로브 응답 메시지 교환을 통해 송신 노드의 송신 가능성과 수신 노드의 수신 가능성을 탐지하여 데이터를 전송하는 기능을 한다.
예를 들어, 각 송신 노드는 데이터를 전송할 수신 노드를 지정한 후 수신 노드로 프로브 메시지를 전송하고, 수신 노드로부터 프로브 메시지에 대한 응답(프로브 응답 메시지)이 수신되면, 수신 노드로 데이터를 전송할 수 있다.
이때, 각 송신 노드는 백오프 시간 동안 다른 수신 노드로부터 다른 송신 노드가 전송한 프로브 메시지에 대한 프로브 응답 메시지가 수신되는 경우, 은닉 노드가 존재하는 것으로 판단하여 다른 수신 노드가 데이터를 수신하는 시간 동안 데이터 전송을 연기할 수 있다.
이하, 각 송신 노드의 데이터 전송 과정에 대해서는 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
각 수신 노드는 데이터를 수신하는 주체로, 예를 들어, 통신 단말일 수 있다.
각 수신 노드는 송신 노드와의 프로브 메시지와 그에 따른 프로브 응답 메시지 교환을 통해 수신 노드의 수신 가능성을 탐지하여 데이터를 수신하는 기능을 한다.
예를 들어, 각 수신 노드는 송신 노드로부터 프로브 메시지가 수신되면, 당해 수신 노드의 수신 가능성을 판단하여 프로브 응답 메시지를 송신 노드로 전송하고, 송신 노드로부터 데이터를 수신할 수 있다.
이때, 수신 노드는 당해 수신 노드의 수신 가능성이 불능 상태이면, 프로브 응답 메시지를 송신 노드로 전송하지 않을 수 있다.
또한, 각 수신 노드는 송신 노드로부터 프로브 메시지를 수신하기 이전에, 다른 송신 노드로부터 다른 프로브 메시지가 수신되면, 다른 송신 노드가 다른 프로브 메시지에 대한 프로브 응답 메시지를 수신하는 시간 동안 수신 노드의 수신 가능 상태를 불능 상태로 유지할 수도 있다.
이하, 각 수신 노드의 데이터 수신을 위한 동작 과정에 대해서는 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 노드의 동작을 나타낸 순서도이다. 이하에서 설명되는 송신 노드는 접근점일 수도 있으며, 통신 단말일 수도 있다. 이하에서는 송신 노드가 데이터를 전송하는 과정에 대해 설명하기로 한다.
단계 410에서 송신 노드는 전송할 데이터가 발생하면 초기 백오프 카운터(BC: Backoff Counter)값을 설정한다. 이때, 송신 노드는 백오프 카운터 값을 1과 경쟁 윈도우(CW: Contention Window, 이하, CW라 칭하기로 함)값 사이에서 임의로 설정할 수 있다. 여기서, CW는 타임 슬롯으로 나누어져 있는 일정 시간으로, CW는 당업자에게는 자명한 사항이므로 이에 대한 별도의 설명은 생략하기로 한다.
단계 415에서 송신 노드는 채널이 DIFS(Distributed Inter-Frame Space) 시간 동안 유휴한지 여부를 판단한다.
만일 채널이 DIFS 시간 동안 유휴하지 않은 경우, 단계 415를 다시 수행한다.
그러나 만일 채널이 DIFS 시간 동안 유휴하면, 단계 420에서 송신 노드는 추가적으로 백오프 카운터값에 해당하는 슬롯 시간 동안 백오프를 수행하여 채널이 유휴한지 여부를 판단한다.
만일 백오프 시간 동안 채널이 유휴하지 않으면, 단계 415로 진행한다.
그러나 만일 백오프 시간 동안 단계 425에서 송신 노드는 이웃 노드가 송신한 프로브 응답 메시지 검출 여부를 판단한다.
만일 이웃 노드가 송신한 프로브 응답 메시지가 검출되면, 단계 430에서 송신 노드는 은닉 노드의 전송에 간섭을 방지하기 위해 이웃 노드의 전송 시간 동안(Tdata) 전송을 시도하지 않는다. 이어, 단계 415로 진행한다.
그러나 만일 이웃 노드가 송신한 프로브 응답 메시지가 검출되지 않으면, 단계 435에서 송신 노드는 백오프 카운터 값을 차감한다. 이때, 송신 노드는 백오프 카운터 값을 단계적으로 차감할 수 있다. 예를 들어, 백오프 카운터 값은 1씩 차감될 수 있다.
이어, 단계 440에서 송신 노드는 차감된 백오프 카운터 값이 기준치(예를 들어, 0)인지 여부를 판단한다.
만일 차감된 백오프 카운터 값이 기준치가 아니면, 단계 415로 진행한다.
그러나 만일 차감된 백오프 카운터 값이 기준치이면, 단계 445에서 송신 노드는 당해 송신 노드의 프로브 메시지를 송신한다.
이어, 단계 450에서 송신 노드는 당해 송신 노드의 프로브 메시지에 대한 프로브 응답 메시지가 수신되었는지 여부를 판단한다.
만일 프로브 응답 메시지가 수신되지 않는 경우, 단계 410으로 진행하여 초기 백오프 카운터값을 재설정하고, 백오프 과정을 반복한다.
그러나 만일 프로브 응답 메시지가 수신되면, 단계 455에서 송신 노드는 당해 송신 노드의 전송 시간을 결정하고, 전송할 프레임을 생성하여 데이터를 수신 노드로 전송한다.
단계 460에서 송신 노드는 수신 노드로부터 데이터 전송에 따른 수신 확인 메시지(ACK)가 수신되었는지 여부를 판단한다.
수신 노드로부터 데이터 전송에 따른 수신 확인 메시지(ACK)가 수신되지 않으면, 단계 465에서 송신 노드는 경쟁 윈도우값을 배로 재설정한 후 백오프 과정을 반복하기 위해 단계 415로 진행한다.
그러나 만일 수신 노드로부터 데이터 전송에 따른 응답 메시지가 수신되면, 송신 노드는 데이터 전송을 위해 대기할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 노드의 동작 과정을 나타낸 순서도이다.
단계 510에서 수신 노드는 대기 상태에서 자신의 프로브 메시지 수신을 기다린다.
단계 515에서 수신 노드는 다른 송신 노드가 전송한 프로브 메시지가 수신되었는지 여부를 판단한다.
만일 다른 송신 노드가 전송한 프로브 메시지가 수신되면, 단계 520에서 수신 노드는 Tpack 시간 동안 수신 가능 여부를 나타내는 수신 상태 변수(Rx_status)값을 수신 불가능 상태값(N/A: Non Available)으로 설정한다. 이어, 단계 510으로 진행한다. 여기서, Tpack는 다른 송신 노드가 프로브 응답 메시지를 수신하는 시간을 의미한다. 즉, 다른 송신 노드가 전송한 프로브 메시지가 수신되면, 수신 노드는 다른 송신 노드가 전송한 프로브 메시지에 대한 응답을 수신하는 시간 동안만 수신 상태 변수값을 수신 불가능 상태값으로 유지하며, 해당 시간이 만료되면, 수신 상태 변수값을 수신 가능 상태값으로 변경할 수 있다.
그러나, 다른 송신 노드가 전송한 프로브 메시지가 수신되지 않은 경우, 단계 525에서 수신 노드는 자신의 프로브 메시지가 수신되었는지 여부를 판단한다.
만일 자신의 프로브 메시지가 수신되지 않은 경우, 단계 510으로 진행한다.
그러나 만일 자신의 프로브 메시지가 수신된 경우, 단계 530에서 수신 노드는 수신 가능성을 검사한다.
예를 들어, 수신 노드는 당해 수신 노드의 수신 상태 변수가 수신 가능 상태값인지 여부를 확인하여 수신 가능성을 검사할 수 있다. 이때, 수신 상태 변수가 수신 불가능 상태값이면, 수신 노드는 당해 수신 노드가 수신 불가능한 상태인 것으로 판단할 수 있다.
또한, 수신 노드는 채널 센싱을 통해 채널이 유휴 상태인지를 검사하여 수신 가능성을 검사할 수 있다. 만일 채널이 유휴 상태가 아닌 경우, 수신 노드는 수신이 불가능한 상태인 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 수신 노드는 수신 상태 변수가 수신 가능 상태이고, 채널 센싱 결과 유휴 상태인 경우, 즉 두 가지 조건이 모두 만족하는 경우 수신 가능한 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 수신 노드는 수신 상태 변수와 채널 센싱 결과를 각각 판단한 후 두 가지 조건 중 어느 하나만 만족하는 경우에는 수신 불가능한 것으로 판단할 수 있다.
수신 가능성 검사 결과 수신 불가능한 상태이면, 단계 510으로 진행한다.
즉, 수신 가능성 검사 결과 채널이 유휴 상태가 아니거나, 수신 상태 변수가 수신 불가능 상태값이면, 은닉 노드의 전송으로 인한 간섭이 발생할 수 있으므로, 수신 노드는 자신이 수신한 프로브 메시지에 대한 응답 메시지를 전송하지 않고, 단계 510으로 진행한다.
그러나 만일 수신 가능성 검사 결과 채널이 유휴 상태이고, 당해 수신 노드의 수신 상태 변수가 수신 가능 상태값이면, 단계 535에서 수신 노드는 당해 수신 노드가 수신한 프로브 메시지에 대한 응답 메시지를 송신 노드로 전송한다.
이어, 단계 540에서 수신 노드는 송신 노드로부터 데이터를 수신한다.
단계 545에서 수신 노드는 충돌이 발생했는지 여부를 판단한다.
만일 충돌이 발생한 경우, 단계 410으로 진행한다.
그러나 만일 충돌이 발생하지 않은 경우, 단계 550에서 수신 노드는 데이터 전송 완료에 따른 응답(ACK)를 생성하여 송신 노드로 전송한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템에서의 은닉 노드 문제를 해결함과 동시에 전송 효율을 향상시킬 수 있는 채널 접속 기법을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 6에서는 도 1과 같이 각 노드(접근점과 통신 단말)이 배치되어 있는 것을 가정하기로 한다.
제1 접근점은 제3 통신 단말에게 데이터를 전송하기 위해 프로브 메시지를 전송한다. 제3 통신 단말은 제1 접근점의 프로브 메시지에 대한 응답으로 프로브 응답 메시지를 전송한다.
도 6에서 제1 접근점과 제2 접근점은 각각 상호간에 은닉 노드인 것을 가정하기로 한다. 따라서, 제2 접근점은 제1 접근점이 전송하는 프로브 메시지를 수신하지 못한다. 그러나, 제2 접근점은 제3 통신 단말이 전송하는 프로브 응답 메시지는 수신할 수 있다. 따라서, 제2 접근점은 제3 통신 단말의 프로브 응답 메시지를 검출하여 제3 통신 단말이 데이터를 수신하는 시간 동안(Tdata) 데이터 전송을 시도하지 않음으로써 은닉 노드에 따른 간섭 문제를 해결할 수 있는 이점이 있다.
이후, 제1 접근점의 데이터 전송과 제3 통신 단말의 데이터 전송에 따른 수신 확인 메시지(ACK) 전송이 완료된 후, 제2 접근점은 제2 통신 단말에게 데이터를 전송하고자 하고, 제3 통신 단말이 제1 접근점에게 데이터를 전송하고자 하는 경우를 가정하기로 한다.
제2 접근점은 데이터 전송을 위해 제2 통신 단말에게 프로브 메시지를 수신하고, 제2 통신 단말은 프로브 메시지에 대한 응답(프로브 응답 메시지)를 전송한다.
한편, 제3 통신 단말은 제2 접근점의 프로브 메시지는 수신할 수 있으나, 제2 통신 단말의 프로브 응답 메시지를 검출하지 못하기 때문에, 제1 접근점에게 데이터 전송을 위해 프로브 메시지를 전송한다. 결과적으로, 제3 통신 단말은 공간 재사용성을 통해 제2 접근점이 데이터를 전송하는 시간 동안 데이터를 전송할 수 있다.
이때, 제3 통신 단말은 당해 제3 통신 단말의 데이터 전송 완료 시점이 제2 접근점의 데이터 전송 완료 시점과 일치하도록 데이터 전송 프레임의 크기를 조절할 수 있다.
제2 접근점의 데이터 전송이 완료되면, 제2 통신 단말은 데이터 전송에 따른 응답 메시지(ACK)를 제2 접근점으로 전송하는데, 만일 제2 통신 단말의 응답 메시지 전송 시간에 제3 통신 단말은 자신의 데이터를 전송하면, 제2 접근점은 제3 통신 단말의 간섭으로 인해 제2 통신 단말의 응답 메시지(ACK)를 성공적으로 수신할 수 없기 때문이다.
따라서, 제3 통신 단말은 제2 접근점의 프로브 메시지를 수신하여 제2 접근점의 데이터 전송 시간을 계산한 후 제2 접근점의 데이터 전송 완료 시점에 자신의 데이터 전송을 완료할 수 있도록 프레임 단편화 또는 집적 기법을 통해 전송 프레임의 크기를 조절할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 시스템에서의 은닉 노드 문제를 해결함과 동시에 전송 효율을 향상시킬 수 있는 채널 접속 기법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7은 도 1과 같이, 접근점과 통신 단말이 각각 배치되어 있는 것을 가정하기로 한다.
제1 통신 단말과, 제3 통신 단말은 제1 접근점에 접속되어 있고, 제2 통신 단말은 제2 접근점에 접속되어 있다고 가정하기로 한다.
제2 접근점은 제2 통신 단말과 프로브/프로브 응답 메시지 교환을 통해 제2 통신 단말에게 데이터를 전송한다.
이때, 제1 접근점이 제3 통신 단말에게 데이터를 전송하기 위해 프로브 메시지를 전송하지만, 제3 통신 단말은 제2 접근점의 프로브 메시지를 검출하였기 때문에, Tpack 시간 동안 수신 상태 변수값을 불능을 설정하고, 제1 접근점의 프로브 메시지에 대한 프로브 응답 메시지를 전송하지 않는다. 이를 통해 은닉 노드 관계인 제2 접근점으로부터 발생할 수 있는 간섭으로 인한 전송 실패를 방지할 수 있다.
제1 접근점은 제3 통신 단말로부터 프로브 응답 메시지가 수신되지 않으므로, 다른 통신 단말에게 전송할 데이터가 있는지 검사하여 제1 통신 단말로 전송할 데이터가 있다면, 제1 통신 단말에게 다시 프로브 메시지를 전송한다. 제1 접근점은 제1 통신 단말로부터 프로브 응답 메시지가 수신되면, 제1 통신 단말로 데이터를 전송할 수 있다.
이를 통해 접근점이 수신 불능 상태에 있는 통신 단말로부터 프로브 메시지에 대한 응답 메시지를 수신하지 못하면, 수신이 가능한 다른 통신 단말에게 다시 프로브 메시지를 전송함으로써 공간 재사용성을 향상시킬 수 있는 이점이 잇다.
또한, 제1 접근점은 제2 접근점의 프로브 메시지를 검출하지 않았기 때문에, 전송 시간을 조절하여 제2 접근점의 전송이 완료되는 시점에 자신의 전송을 완료할 필요가 없는 이점도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 노드의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 이미 전술한 바와 같이, 송신 노드는 접근점일 수도 있으며, 통신 단말일 수도 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 노드는 설정부(810), 결정부(815), 데이터 전송부(820), 메모리(825) 및 프로세서(830)를 포함하여 구성된다.
설정부(810)는 초기 백오프 카운터값을 설정하는 기능을 한다.
이에 대해서는 도 4에서 이미 설명한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
결정부(815)는 프로브 메시지를 타겟 수신 단말로 송신하고, 타겟 수신 노드로부터 프로브 메시지에 대한 프로브 응답 메시지의 수신 여부에 따라 송신 가능성을 확인하는 기능을 한다.
또한, 결정부(815)는 초기 백오프 카운터 값에 기초한 백오프 시간 동안 다른 수신 노드로부터 프로브 응답 메시지가 수신되면, 다른 수신 노드의 수신 시간 동안 프로브 메시지를 타겟 수신 단말로 전송하지 않음으로써, 데이터 전송을 연기하도록 할 수도 있다.
데이터 전송부(820)는 결정부의 송신 가능성 판단 결과 송신 가능 상태이면, 타겟 수신 단말로 데이터를 전송하는 기능을 한다.
메모리(825)는 송신 노드가 프로브/프로브 응답 메시지 교환을 통해 데이터를 송신하기 위해 필요한 다양한 알고리즘, 어플리케이션, 이 과정에서 파생되는 다양한 데이터를 저장하는 기능을 한다.
프로세서(830)는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 노드의 구성 요소들(예를 들어, 설정부(810), 결정부(815), 데이터 전송부(820), 메모리(825) 등)을 제어하는 기능을 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 노드의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 이미 전술한 바와 같이, 수신 노드는 접근점일 수도 있으며, 통신 단말일 수도 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 노드는 결정부(910), 데이터 수신부(915), 메모리(920) 및 프로세서(925)를 포함하여 구성된다.
결정부(910)는 송신 노드로부터의 프로브 메시지를 수신함에 따라 수신 가능성을 결정하는 기능을 한다.
예를 들어, 결정부(910)는 다른 송신 노드로부터 다른 프로브 메시지가 수신되면, 다른 송신 노드가 다른 프로브 메시지에 대한 프로브 응답 메시지를 수신하는 시간 동안 수신 노드의 수신 가능 상태를 불능으로 유지할 수 있다.
또한, 결정부(910)는 채널 센싱을 통해 채널이 유휴한지 여부를 판단하고, 상기 수신 노드의 수신 가능 상태 변수값이 수신 가능 상태인지를 판단하여 수신 가능성을 판단할 수 있다.
데이터 수신부(915)는 수신 노드의 수신 가능성을 판단한 결과 수신 가능 상태이면, 프로브 메시지에 대한 프로브 응답 메시지를 생성하여 송신 노드로 전송한 후 송신 노드로부터 데이터를 수신하는 기능을 한다.
메모리(920)는 수신 노드가 프로브/프로브 응답 메시지 교환을 통해 데이터를 수신하기 위해 필요한 다양한 알고리즘, 어플리케이션, 이 과정에서 파생되는 다양한 데이터를 저장하는 기능을 한다.
프로세서(925)는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 노드의 구성 요소들(예를 들어, 결정부(910), 데이터 수신부(915), 메모리(920) 등)을 제어하는 기능을 한다.
상술한 본 발명에 따른 무선랜 환경에서 송신 노드와 수신 노드가 데이터를 송수신하는 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
110A, 110B: 접근점
120A, 120B, 120C: 통신 단말

Claims (19)

  1. 송신 노드에서의 데이터 전송 방법에 있어서,
    (a) 프로브 메시지를 타겟 수신 노드로 송신하는 단계;
    (b) 상기 타겟 수신 노드로부터 상기 프로브 메시지에 대한 프로브 응답 메시지가 수신되면, 상기 타겟 수신 노드로 데이터를 전송하는 단계를 포함하되,
    백오프 시간 동안 상기 타겟 수신 노드와는 다른 수신 노드로부터 프로브 응답 메시지가 수신되면 상기 다른 수신 노드의 데이터 수신 시간 동안 상기 타겟 수신 노드로의 상기 프로브 메시지의 송신을 시도하지 않고, 상기 백오프 시간 동안 상기 송신 노드와는 다른 송신 노드로부터 다른 프로브 메시지가 수신되더라도 다른 수신 노드로부터 프로브 응답 메시지가 수신되지 않으면 상기 프로브 메시지를 상기 타겟 수신 노드로 송신하는, 데이터 전송 방법.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 데이터 수신 시간은 상기 다른 수신 노드로부터 수신된 프로브 응답 메시지에 포함된 데이터 크기와 전송 속도에 기반하여 계산되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계 이전에,
    초기 백오프 카운터값을 설정하는 단계를 더 포함하는 데이터 전송 방법.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 송신 노드가 접근점(AP: Access Point)인 경우,
    상기 (a) 단계 이후에 상기 타겟 수신 노드로부터 상기 프로브 메시지에 대한 프로브 응답 메시지가 수신되지 않으면, 다른 수신 노드를 지정하여 프로브 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 데이터 전송 방법.
  7. 수신 노드가 송신 노드로부터 데이터를 수신하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 송신 노드로부터 프로브 메시지를 수신하는 단계;
    (b) 상기 수신 노드의 수신 가능성을 판단한 결과 수신 가능 상태이면, 상기 프로브 메시지에 대한 프로브 응답 메시지를 생성하여 상기 송신 노드로 전송하는 단계; 및
    (c) 상기 송신 노드로부터 데이터를 수신하는 단계를 포함하되,
    상기 (a) 단계 이전에,
    상기 송신 노드와는 다른 송신 노드로부터 다른 프로브 메시지가 수신되면, 상기 다른 송신 노드가 상기 다른 프로브 메시지에 대한 프로브 응답 메시지를 수신하는 시간 동안 상기 수신 노드의 수신 가능 상태를 불능으로 유지하는 단계를 더 포함하는 데이터 수신 방법.
  8. 삭제
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 수신 가능성 판단은,
    채널 센싱을 통해 채널이 유휴한지 여부를 판단하고, 상기 수신 노드의 수신 가능 상태 변수값이 수신 가능 상태인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
  10. 제1 항, 제3항, 제4항, 제6항, 제7항, 제9항 중 어느 하나의 항에 따른 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체 제품.
  11. 송신 노드로서,
    송신한 프로브 메시지에 대하여 타겟 수신 노드로부터 응답된 프로브 응답 메시지의 수신 여부에 따라 송신 가능성을 판단하는 결정부; 및
    상기 결정부의 상기 송신 가능성 판단 결과에 따라 송신 가능 상태이면, 상기 타겟 수신 노드로 데이터를 전송하는 데이터 전송부를 포함하되,
    백오프 시간 동안 상기 타겟 수신 노드와는 다른 수신 노드로부터 프로브 응답 메시지가 수신되면 상기 다른 수신 노드의 데이터 수신 시간 동안 상기 타겟 수신 노드로의 상기 프로브 메시지의 송신을 시도하지 않고, 상기 백오프 시간 동안 상기 송신 노드와는 다른 송신 노드로부터 다른 프로브 메시지가 수신되더라도 다른 수신 노드로부터 프로브 응답 메시지가 수신되지 않으면 상기 프로브 메시지를 상기 타겟 수신 노드로 송신하는, 송신 노드.
  12. 제11 항에 있어서,
    초기 백오프 카운터 값을 설정하는 설정부를 더 포함하는 송신 노드.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 송신 노드는 접근점 또는 통신 단말인 것을 특징으로 하는 송신 노드.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 송신 노드가 접근점인 경우,
    상기 결정부는 상기 타겟 수신 노드로부터 상기 프로브 메시지에 대한 프로브 응답 메시지가 수신되지 않으면, 다른 수신 노드로 프로브 메시지를 전송하여 수신 가능성을 확인하는 것을 특징으로 하는 송신 노드.
  17. 수신 노드에 있어서,
    송신 노드로부터의 프로브 메시지를 수신함에 따라 수신 가능성을 결정하고, 상기 송신 노드와는 다른 송신 노드로부터 다른 프로브 메시지가 수신되면 상기 다른 송신 노드가 상기 다른 프로브 메시지에 대한 프로브 응답 메시지를 수신하는 동안 상기 수신 노드의 수신 가능 상태를 불능으로 유지하는 결정부; 및
    상기 수신 노드의 수신 가능성을 판단한 결과가 수신 가능 상태이면, 상기 프로브 메시지에 대한 프로브 응답 메시지를 생성하여 상기 송신 노드로 전송하고, 상기 송신 노드로부터 데이터를 수신하는 데이터 수신부를 포함하는 수신 노드.
  18. 삭제
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 수신 가능성 판단은,
    채널 센싱을 통해 채널이 유휴한지 여부를 판단하고, 상기 수신 노드의 수신 가능 상태 변수값이 수신 가능 상태인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 수신 노드.
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