KR101741495B1 - 엑세스 포인트, 디바이스 및 이들에 의한 패킷 송수신 방법 - Google Patents

엑세스 포인트, 디바이스 및 이들에 의한 패킷 송수신 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 다중 채널을 지원하는 엑세스 포인트는, 데이터 전송 구간 내에서 상향 링크 구간과 하향 링크 구간을 설정하는 제어부와, 다중 채널을 통해 연결되는 복수의 디바이스 중 적어도 하나의 디바이스로부터 상향 링크 구간에서 상향 데이터 패킷을 수신하는 수신부, 및 상향 링크 구간이 종료되고 하향 링크 구간이 시작되면, 적어도 하나의 디바이스로 하향 응답 패킷을 전송하는 전송부를 포함한다.

Description

엑세스 포인트, 디바이스 및 이들에 의한 패킷 송수신 방법{ACCESS POINT, DEVICE AND METHOD FOR TRANSCEIVING PACKET THEREBY}
본 발명은 통신 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엑세스 포인트, 디바이스 및 이들에 의한 패킷 송수신 방법에 관한 것이다.
IoT(Internet of Things) 서비스가 점차 활성화될 것으로 기대됨에 따라 디바이스의 밀도가 점차 높아질 것으로 예상된다. 이에 따라, 높은 밀도의 디바이스를 지원하기 위한 다양한 기술들이 연구되고 있다. IoT를 위한 무선통신 기술은 크게 보았을 때 이동통신 기반 기술과 근거리 무선통신 기반 기술로 나눌 수 있다.
이동통신 기반의 IoT 기술은 기존의 이동통신 시스템과 호환성을 유지하면서 디바이스의 복잡도와 전력소모를 줄이고자 하는 MTC(Machine Type Communication) 등의 개발 방향과, 호환성을 크게 유지하지 않고 완전히 새롭게 (clean slate) 설계를 하는 표준화 방향으로 진행되고 있으며, 이동통신 기반의 IoT 기술은 커버리지가 넓고 기존의 이동통신 네트워크를 활용할 수 있다는 장점을 가지지만, 여전히 저가격 IoT의 응용에는 부담스럽다는 단점을 가진다.
근거리 무선통신 기반의 IoT 기술은 1GHz 이하의 비면허 대역을 사용하거나 TV 유휴 대역을 사용함으로써 저비용으로 중거리 이상의 커버리지를 확보할 수 있다는 장점을 가진다. IEEE802.16ah, IEEE802.11af 등의 무선LAN(Local Area Network) 기반의 시스템, IEEE802.15.4g (Smart Utility Network, SUN)), IEEE802.15.4k (Low Energy Critical Infrastructure Monitoring, LECIM), IEEE802.15.4m 등의 무선 PAN(Personal Area Network) 기반의 시스템 등의 표준화가 이루어졌다. 또한, 무선 LAN, 무선 PAN 등의 근거리 무선통신 시스템은 아니지만 IoT 전용 무선망으로써 SigFox, Weightless, LoRa 등의 비표준 시스템 등이 개발되고 상용화되는 등 다양한 시스템이 나오고 있다. IoT를 위한 표준들은 기존의 다른 시스템에 비해 협대역을 사용하여 낮은 데이터 전속속도로 전송을 함으로써 커버리지를 확장시킨다는 특징을 가진다.
근거리 무선통신 시스템을 이용하여 IoT 디바이스를 지원할 때 디바이스의 밀도가 매우 높은 경우에는, 디바이스와 네트워크를 연결하는 액세스 포인트에서 여러 개의 주파수 채널을 사용하여 많은 수의 디바이스를 지원하는 것이 필요할 수 있다. 그러나, 여러 개의 디바이스가 같은 위치 또는 동일 커버리지에 놓여 있을 때는 서로 사용하는 주파수가 다르다고 하더라도 인접 채널 간섭(adjacent channel interference)으로 인해 성능 저하가 심하게 발생할 수 있다.
1GHz 이하의 비면허 대역은 그 폭이 비교적 좁지만, IoT를 위한 근거리 무선통신 시스템들은 좁은 대역을 사용하기 때문에, 많은 수의 주파수 채널을 확보할 수 있다. 예를 들어 IEEE802.15.4g SUN의 경우 200KHz 주파수 간격을 가지며, 한국에서는 917~923.5MHz의 대역에서 사용 가능하다.
많은 수의 주파수 채널을 지원하기 위해, 하나의 액세스 포인트에 서로 다른 주파수 채널을 사용하는 여러 개의 모듈을 집적시키는 것을 고려해볼 수 있다. 이 때, 여러 개의 모듈은 안테나를 공유하거나 혹은 각자의 안테나를 사용하더라도 공간적인 제약으로 안테나들이 매우 가까이 위치하는 것이 편리하다. 그러나 시간축과는 달리 주파수축 채널은 완전히 독립적이지 않아서 서로 간에 간섭이 있다. 수신 신호 전력은 송신 신호 전력에 비해서 매우 작으므로 인접한 주파수 채널을 사용하는 여러 개의 모듈은 인접 채널 간섭으로 인해 한 모듈이 송신을 하면 동일 위치에 있는 다른 모듈은 수신이 가능하지 않을 수 있다.
도 1은 종래의 방법에 따른 인접 채널 간 패킷의 간섭 현상을 설명하기 위한 도면으로서, 도 1의 채널 2에서 엑세스 포인트가 데이터 패킷(11)을 수신하면, 엑세스 포인트는 다음 슬롯에서 디바이스로 응답 패킷(12)을 전송한다. 엑세스 포인트가 응답 패킷(12)을 전송할 때, 다른 채널을 통해 데이터 패킷들이 수신되고 있었다면, 수신되는 데이터 패킷과 전송되는 응답 패킷의 간섭으로 인해 데이터 패킷의 수신이 실패하는 경우가 발생하게 되는 것이다.
인접 채널 간섭을 완화시키기 위해서는 각 주파수 채널의 간격을 충분히 떨어뜨리거나 안테나들을 서로 충분히 떨어뜨려야 하지만, 1GHz 이하의 비면허 대역은 폭이 매우 좁아서 충분한 주파수 간격을 확보하기 어려우며, 안테나들을 멀리 떨어뜨려 놓는 것은 액세스 포인트의 가격을 올리거나 설치를 어렵게 한다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 엑세스 포인트, 디바이스 및 이들에 의한 패킷 송수신 방법이 이루고자 하는 기술적 과제는, 엑세스 포인트가 많은 수의 디바이스의 연결을 지원하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 기술적 사상에 따른 엑세스 포인트, 디바이스 및 이들에 의한 패킷 송수신 방법이 이루고자 하는 기술적 과제는, 많은 수의 디바이스가 엑세스 포인트에 연결되더라도, 디바이스와 엑세스 포인트의 통신 성능을 안정적으로 유지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 패킷 송수신 방법은, 다중 채널을 지원하는 엑세스 포인트에 의한 디바이스와의 패킷 송수신 방법에 있어서, 데이터 전송 구간 내에서 상향 링크 구간과 하향 링크 구간을 설정하는 단계; 상기 다중 채널을 통해 연결되는 복수의 디바이스 중 적어도 하나의 디바이스로부터 상기 상향 링크 구간에서 상향 데이터 패킷을 수신하는 단계; 및 상기 상향 링크 구간이 종료되고, 상기 하향 링크 구간이 시작되면, 상기 적어도 하나의 디바이스로 하향 응답 패킷을 전송하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 패킷 송수신 방법은, 상기 하향 링크 구간 중에 수신되는 상향 데이터 패킷은 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 하향 응답 패킷을 전송하는 단계는, 상기 상향 링크 구간이 종료되기 전에 상기 상향 데이터 패킷의 수신이 완료되더라도, 상기 상향 링크 구간이 종료되고, 상기 하향 링크 구간이 시작할 때까지 대기한 후, 상기 하향 응답 패킷을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 패킷 송수신 방법은, 상기 상향 링크 구간의 시작 시점에 관한 정보를 상기 복수의 디바이스로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 하향 응답 패킷을 전송하는 단계는, 상기 적어도 하나의 디바이스에 대해 모두 동일한 하향 응답 패킷을 상기 적어도 하나의 디바이스 각각으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 엑세스 포인트는, 다중 채널을 지원하는 엑세스 포인트에 있어서, 데이터 전송 구간 내에서 상향 링크 구간과 하향 링크 구간을 설정하는 제어부; 상기 다중 채널을 통해 연결되는 복수의 디바이스 중 적어도 하나의 디바이스로부터 상기 상향 링크 구간에서 상향 데이터 패킷을 수신하는 수신부; 및 상기 상향 링크 구간이 종료되고, 상기 하향 링크 구간이 시작되면, 상기 적어도 하나의 디바이스로 하향 응답 패킷을 전송하는 전송부를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 하향 링크 구간 중에 상기 디바이스로부터 전송되는 상기 상향 데이터 패킷의 수신이 차단되도록 상기 수신부를 제어할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 상향 링크 구간이 종료되기 전에 상기 상향 데이터 패킷의 수신이 완료되더라도, 상기 상향 링크 구간이 종료되고 상기 하향 링크 구간이 시작할 때까지 대기한 후 상기 하향 응답 패킷이 상기 디바이스로 전송되도록 상기 전송부를 제어할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 상향 링크 구간의 시작 시점에 관한 정보를 생성할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 디바이스가 복수로 구성되는 경우, 상기 하향 응답 패킷은, 상기 복수의 디바이스 각각에 대한 하향 응답 패킷들을 포함하는 단일의 패킷일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 패킷 송수신 방법은, 다비이스에 의한, 다중 채널을 지원하는 엑세스 포인트와의 패킷 송수신 방법에 있어서, 데이터 전송 구간의 하향 링크 구간에서 상기 엑세스 포인트로부터 하향 데이터 패킷을 수신하는 단계; 및 상기 하향 링크 구간이 종료되고, 상기 상향 링크 구간이 시작되면, 상기 엑세스 포인트로 상향 응답 패킷을 전송하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 상향 응답 패킷을 전송하는 단계는, 상기 하향 링크 구간이 종료되기 전에 상기 하향 데이터 패킷의 수신이 완료되더라도, 상기 하향 링크 구간이 종료되고, 상기 상향 링크 구간이 시작할 때까지 대기한 후, 상기 상향 응답 패킷을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 패킷 송수신 방법은, 상기 상향 링크 구간의 시작 시점에 관한 정보를 상기 엑세스 포인트로부터 수신하고, 이에 기초하여, 상기 상향 링크 구간의 시작 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 패킷 송수신 방법은, 상기 하향 데이터 패킷의 수신이 완료된 후, 상기 엑세스 포인트로부터 다른 하향 패킷이 수신되지 않으면, 상기 하향 데이터 패킷의 수신 완료 시점 또는 완료 시점 이후의 일정 시점에 상기 상향 링크 구간이 시작한 것으로 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 패킷 송수신 방법은, 상기 상향 링크 구간이 시작한 것으로 추정되면, 상향 데이터 패킷을 상기 엑세스 포인트로 전송하는 단계; 및 상기 상향 데이터 패킷을 상기 엑세스 포인트로 전송하고 기 설정된 시간 동안 상기 엑세스 포인트로부터 하향 응답 패킷이 수신되지 않으면, 상기 상향 데이터 패킷을 상기 엑세스 포인트로 재전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 디바이스는, 다중 채널을 지원하는 엑세스 포인트에 연결된 디바이스에 있어서, 데이터 전송 구간의 하향 링크 구간에서 상기 엑세스 포인트로부터 하향 데이터 패킷을 수신하는 수신부; 및 상기 하향 링크 구간이 종료되고, 상기 상향 링크 구간이 시작되면, 상기 엑세스 포인트로 상향 응답 패킷을 전송하는 전송부를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 디바이스는, 상기 수신부와 상기 전송부를 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부는, 상기 하향 링크 구간이 종료되기 전에 상기 하향 데이터 패킷의 수신이 완료되더라도, 상기 하향 링크 구간이 종료되고 상기 상향 링크 구간이 시작할 때까지 대기한 후 상기 상향 응답 패킷이 상기 액세스 포인트로 전송되도록 상기 전송부를 제어할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 수신부는, 상기 액세스 포인트로부터 전송된 상기 상향 링크 구간의 시작 시점에 관한 정보를 더 수신할 수 있고, 상기 제어부는, 상기 상향 링크 구간의 시작 시점에 관한 정보를 기초로 상기 상향 링크 구간의 시작 여부를 판단할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 수신부를 통해 상기 하향 데이터 패킷의 수신이 완료된 후 상기 엑세스 포인트로부터 다른 하향 패킷이 수신되지 않으면, 상기 하향 데이터 패킷의 수신 완료 시점 또는 완료 시점 이후의 일정 시점에 상기 상향 링크 구간이 시작되는 것으로 추정할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 상향 링크 구간이 시작한 것으로 추정되면, 상향 데이터 패킷을 상기 엑세스 포인트로 전송하도록 상기 전송부를 제어할 수 있고, 상기 상향 데이터 패킷을 상기 엑세스 포인트로 전송하고 기 설정된 시간 동안 상기 수신부를 통해 상기 엑세스 포인트로부터 전송되는 하향 응답 패킷이 수신되지 않으면, 상기 상향 데이터 패킷을 재전송하도록 상기 전송부를 제어할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 엑세스 포인트, 디바이스 및 이들에 의한 패킷 송수신 방법에 의하면, 많은 수의 디바이스 연결을 지원할 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상에 따른 엑세스 포인트, 디바이스 및 이들에 의한 패킷 송수신 방법에 의하면, 엑세스 포인트와 디바이스의 통신 성능을 안정적으로 유지시킬 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 종래의 방법에 따른 인접 채널 간 패킷의 간섭 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑세스 포인트와 디바이스들을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 송수신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 설정된 상향 링크 구간과 하향 링크 구간에서 송수신되는 패킷을 나타내는 예시적인 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑세스 포인트의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 패킷 송수신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7 및 도 8은 종래의 방법에 따른 충돌 확률과 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 확률을 비교하기 위한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
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.
또한, 본 명세서에 기재된 "~부(유닛)", "~기", "~자", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
그리고 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
한편, 본 명세서에서, '상향 데이터 패킷'은 디바이스가 엑세스 포인트로 전송하는 데이터 패킷, '하향 데이터 패킷'은 엑세스 포인트가 디바이스로 전송하는 데이터 패킷을 의미한다. 또한, '상향 응답 패킷'은 하향 데이터 패킷에 대한 응답으로 디바이스가 엑세스 포인트로 전송하는 응답 패킷을 의미하고, '하향 응답 패킷'은 상향 데이터 패킷에 대한 응답으로 엑세스 포인트가 디바이스로 전송하는 응답 패킷을 의미한다. 또한, '상향 패킷'은 상향 데이터 패킷과 상향 응답 패킷을 포함하는 용어로 사용되며, '하향 패킷'은 하향 데이터 패킷과 하향 응답 패킷을 포함하는 용어로 사용된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑세스 포인트(100)와 디바이스(200)들을 도시하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 엑세스 포인트(100)는 복수의 디바이스(200)들과 연결되어 복수의 디바이스(200)들을 네트워크(10)에 연결시킨다. 엑세스 포인트(100)와 복수의 디바이스(200)들 각각은 근거리 통신 방식으로 패킷을 송수신한다. 엑세스 포인트(100)는 복수의 디바이스(200)들 각각으로부터 수신된 상향 데이터 패킷을 네트워크(10)를 통해 다른 디바이스(200)로 전달할 수도 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 엑세스 포인트(100)는 디바이스(200)의 대량 연결을 지원하기 위해 다중 채널을 지원할 수 있다. 복수의 디바이스(200) 각각은 여러 채널 중 어느 하나의 채널을 점유하여 패킷을 엑세스 포인트(100)와 송수신할 수 있다. 디바이스(200)는 예를 들어, 프린터, 컴퓨터, 카메라 등의 다양한 IoT 기기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엑세스 포인트(100)와 복수의 디바이스(200)들은 일종의 TDD(Time Division Duplexing) 방식으로 패킷을 송수신할 수 있는데, 이에 대해서는 도 3 이하를 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 송수신 방법을 설명하기 위한 순서도로서, 도 3은 엑세스 포인트(100)에 의해 수행되는 단계를 나타내고 있다.
먼저, S310 단계에서, 엑세스 포인트(100)는 데이터 전송 구간 내에서 상향 링크 구간과 하향 링크 구간을 설정한다. 데이터 전송 구간은 디바이스(200)와 데이터의 송수신이 가능한 전체 시간 구간을 의미하며, 상향 링크 구간은 디바이스(200)가 엑세스 포인트(100)로 상향 패킷을 전송하는 시간 구간, 하향 링크 구간은 엑세스 포인트(100)가 디바이스(200)로 하향 패킷을 전송하는 시간 구간을 의미한다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑세스 포인트(100)는 상향 링크 구간과 하향 링크 구간을 미리 구분하여, 상향 패킷과 하향 패킷 사이의 간섭을 차단하고자 하는 것이다.
S320 단계에서, 엑세스 포인트(100)는 다중 채널을 통해 연결되는 복수의 디바이스(200) 중 적어도 하나의 디바이스(200)로부터 상향 링크 구간에서 상향 데이터 패킷을 수신한다. 적어도 하나의 디바이스(200)는 엑세스 포인트(100)로부터 상향 링크 구간의 시작 시점을 나타내는 동기 신호를 수신하여, 상기 상향 링크 구간이 언제 시작하는지를 미리 알 수 있다.
S330 단계에서, 엑세스 포인트(100)는 상향 링크 구간이 종료하고, 하향 링크 구간이 시작되었는지를 판단한다.
하향 링크 구간이 시작되지 않았으며, 엑세스 포인트(100)는 상향 데이터 패킷의 수신이 완료되었더라도 계속 대기하며, 하향 링크 구간이 시작되었다면, S340 단계에서, 엑세스 포인트(100)는 하향 링크 구간에서 상기 적어도 하나의 디바이스(200)로 하향 응답 패킷을 전송한다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상향 링크 구간에서 상향 데이터 패킷이 수신된 경우, 바로 하향 응답 패킷을 디바이스(200)로 전송하지 않고, 하향 링크 구간이 시작될 때까지 대기한 후에 하향 응답 패킷을 전송함으로써, 상향 데이터 패킷과 하향 응답 패킷 사이의 간섭을 차단할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑세스 포인트(100)는 하향 링크 구간에서 디바이스(200)로부터 전송되는 상향 데이터 패킷은 차단함으로써, 하향 링크 구간에서 디바이스(200)로 전송되는 하향 데이터 패킷 및 하향 응답 패킷과, 디바이스(200)로부터 전송되는 상향 데이터 패킷 사이의 간섭을 예방할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 설정된 상향 링크 구간과 하향 링크 구간에서 송수신되는 패킷을 나타내는 예시적인 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 엑세스 포인트(100)는 데이터 전송 구간(data transmitting period)을 상향 링크 구간(uplink)과 하향 링크 구간(downlink) 구간으로 구분하고, 상향 링크 구간에서는 상향 패킷만이 수신되도록 하고, 하향 링크 구간에서는 하향 패킷만이 디바이스(200)로 전송되도록 한다.
또한, 상향 링크 구간에서 여러 채널을 통해 상향 데이터 패킷(410)을 수신한 엑세스 포인트(100)는 하향 링크 구간이 시작되면 동시에 하향 응답 패킷(420)을 전송할 수 있으므로, 여러 디바이스(200)로의 하향 응답 패킷(420)들을 하나의 패킷에 모아서 전송하는 것도 가능하다. 다시 말하면, 엑세스 포인트(100)는 여러 디바이스(200)에 대한 하향 응답 패킷(420)을 하나의 패킷에 포함시키고, 각 하향 응답 패킷(420)에 대응하는 디바이스(200)의 어드레스를 매핑하는 것이다. 디바이스(200)들은 하나의 패킷 중에서 자신의 어드레스가 매핑된 하향 응답 패킷(420)의 정보를 추출 및 획득할 수 있다. 이에 의해, 통신 채널에서 송수신되는 패킷의 수가 감소될 수 있다.
또한, 엑세스 포인트(100)는 하향 링크 구간이 시작할 때, 상향 링크 구간의 시작 시점에 관한 정보를 동기 신호(430)를 통해 복수의 디바이스(200)들에게 알려주어, 복수의 디바이스(200)들이 상향 링크 구간에서 상향 패킷을 전송할 수 있게 할 수 있다. 구현예에 따라서는, 엑세스 포인트(100)는 동기 신호(430)를 복수의 디바이스(200)들에게 전송하지 않을 수도 있는데, 이 때, 엑세스 포인트(100)가 상향 링크 구간의 시작 여부를 판단하는 방법에 대해서는 후술한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑세스 포인트(500)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑세스 포인트(500)는 제어부(510), 수신부(530) 및 전송부(550)를 포함한다. 제어부(510), 수신부(530) 및 전송부(550)는 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있으며, 메모리(미도시)에 저장된 프로그램에 따라 동작할 수 있다.
제어부(510)는 데이터 전송 구간 내에서 상향 링크 구간과 하향 링크 구간을 설정할 수 있다. 제어부(510)는 상기 상향 링크 구간 동안 복수의 디바이스(200)로 하향 패킷이 전송되지 않도록 전송부(550)를 제어할 수 있다. 제어부(510)는 상기 하향 링크 구간 동안 디바이스(200)로부터 전송되는 상향 패킷이 차단되도록 수신부(530)를 제어할 수 있고, 이를 통해 상향 패킷과 하향 패킷의 간섭이 발생하지 않게 할 수 있다. 제어부(510)는 상기 상향 링크 구간 및/또는 상기 하향 링크 구간의 시작 시점에 관한 정보를 생성할 수 있다. 제어부(510)는 생성된 정보가 상술한 동기 신호(도 4의 430 참조) 등을 통해 상기 하향 링크 구간 동안에 디바이스(200)로 전송되도록 전송부(550)를 제어할 수 있다.
수신부(530)는 다중 채널을 통해 연결되는 복수의 디바이스(200) 중 적어도 하나의 디바이스(200)로부터 상기 상향 링크 구간에서 상향 데이터 패킷을 수신할 수 있다. 수신부(530)는 제어부(510)의 제어에 따라 상기 하향 링크 구간 동안 디바이스(200)로부터 전송되는 상향 패킷을 차단할 수 있다.
전송부(550)는 상기 상향 링크 구간이 종료되고, 상기 하향 링크 구간이 시작되면, 적어도 하나의 디바이스(200)로 하향 응답 패킷을 전송할 수 있다. 전송부(550)는 제어부(510)의 제어에 따라 상기 상향 링크 구간이 종료되기 전에 상향 데이터 패킷의 수신이 완료되었어도 상기 상향 링크 구간이 종료될 때까지 대기하다가 상기 하향 링크 구간이 시작되면 하향 응답 패킷을 디바이스(200)로 전송할 수 있다. 전송부(550)는 상기 하향 링크 구간 동안에 상기 상향 링크 구간의 시작 시점에 관한 정보 등을 디바이스(200)로 전송할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 패킷 송수신 방법을 설명하기 위한 순서도로서, 도 6은 디바이스(200)에 의해 수행되는 단계를 나타내고 있다.
S610 단계에서, 디바이스(200)는 데이터 전송 구간의 하향 링크 구간에서 엑세스 포인트(100)로부터 하향 데이터 패킷을 수신한다.
S620 단계에서, 디바이스(200)는 상향 링크 구간이 시작되었는지를 판단한다.
상향 링크 구간이 시작하지 않았다면, 디바이스(200)는 상향 링크 구간이 시작될 때까지 대기한다.
하향 링크 구간이 종료되고, 상향 링크 구간이 시작되면, S630 단계에서, 디바이스(200)는 엑세스 포인트(100)로 상향 응답 패킷을 전송한다. 이때, 상향 링크 구간이 시작되기 전에 하향 데이터 패킷이 수신이 완료되었더라도, 디바이스(200)는 상향 링크 구간이 시작될 때까지 대기한 후, 상향 링크 구간이 시작되면 비로소 상향 응답 패킷을 엑세스 포인트(100)로 전송할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 디바이스(200)는 엑세스 포인트(100)로부터 수신되는 동기 신호에 기초하여 상향 링크 구간의 시작 여부를 판단할 수도 있지만, 동기 신호가 수신되지 않더라도 상향 링크 구간의 시작 여부를 추정할 수도 있다.
구체적으로, 디바이스(200)는 하향 데이터 패킷의 수신이 완료된 후, 엑세스 포인트(100)로부터 다른 하향 패킷이 수신되지 않으면, 상기 햐향 데이터 패킷의 수신 완료 시점 또는 완료 시점 이후의 일정 시점에 상기 상향 링크 구간이 시작한 것으로 추정할 수 있다. 디바이스(200)는 추정된 상향 링크 구간에서 상향 패킷을 전송할 수 있다. 디바이스(200)가 상향 링크 구간이 시작한 것으로 추정하여 상향 데이터 패킷을 전송였지만, 해당 시점이 실제로는 하향 링크 구간일 수도 있으므로, 디바이스(200)는 상향 데이터 패킷을 엑세스 포인트(100)로 전송한 후, 기 설정된 시간 이내에 엑세스 포인트(100)로부터 하향 응답 패킷이 수신되지 않으면, 상향 데이터 패킷을 엑세스 포인트(100)로 재전송할 수 있다.
디바이스(200)가 상향 링크 구간이 시작한 것으로 오판하여, 디바이스(200)가 엑세스 포인트(100)로 상향 패킷을 전달하더라도, 엑세스 포인트(100)는 상향 패킷을 차단할 수 있으므로, 상향 패킷과 하향 패킷의 간섭은 발생하지 않는다.
도면으로 도시되는 않았지만, 본 발명의 디바이스(200)는 엑세스 포인트(100)와 마찬가지로 수신부, 전송부 및 제어부를 포함할 수 있다.
상기 수신부는 데이터 전송 구간의 하향 링크 구간에서 엑세스 포인트(100)로부터 전송되는 하향 데이터 패킷, 상향 링크 구간의 시작 시점에 관한 정보, 하향 패킷 등을 수신할 수 있고, 상기 전송부는 데이터 전송 구간의 상향 링크 구간에서 액세스 포인트(100)로 상향 응답 패킷, 상향 데이터 패킷 등을 전송할 수 있다.
제어부는 상기 수신부 및 상기 전송부를 제어할 수 있다. 상기 제어부는 상기 하향 링크 구간이 종료되기 전에 상기 수신부를 통해 상기 하향 데이터 패킷의 수신이 완료되더라도, 상기 하향 링크 구간이 종료되고 상기 상향 링크 구간이 시작할 때까지 대기한 후 상기 상향 응답 패킷이 상기 액세스 포인트로 전송되도록 상기 전송부를 제어할 수 있다. 상기 제어부는 상기 수신부를 통해 엑세스 포인트(100)로부터 전송된 동기 신호에 기초하여 상기 상향 링크 구간의 시작 여부를 판단할 수 있다. 상기 제어부는 상기 수신부를 통해 엑세스 포인트(100)로부터 동기 신호가 수신되지 않으면, 하향 패킷의 수신 여부에 따라 상향 링크 구간이 시작되었는지를 추정할 수 있다. 상기 제어부는 상기 상향 링크 구간의 시작에 대한 판단 또는 추정 결과를 기초로 상기 전송부를 제어하여 상기 상향 응답 패킷, 상기 상향 데이터 패킷 등이 액세스 포인트(100)로 전송되도록 할 수 있다.
도 7 및 도 8은 종래의 방법에 따른 충돌 확률과 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌 확률을 비교하기 위한 그래프이다.
종래의 방법과 본 발명의 효과를 비교하기 위한 실험에서는 하향 데이터 패킷은 고려하지 않고, 상향 데이터 패킷과 이에 대한 하향 응답 패킷만을 고려하여 충돌 확률을 비교하였다. 만일, 하향 데이터 패킷이 다수 전송이 된다면 종래의 방법의 성능은 더 떨어질 수 있을 것이다. 실험에서 각 디바이스(200)는 128개 슬롯 주기마다 한 번씩 랜덤하게 시작 슬롯을 선택하여 10개 슬롯 길이의 상향 데이터 패킷의 전송을 완료한다. 종래의 방법에서는 디바이스(200)가 상향 데이터 패킷을 보내서 수신에 성공하면, 엑세스 포인트(100)는 바로 다음 슬롯에서 1 슬롯 길이의 하향 응답 패킷을 보내며, 수신에 성공하지 않을 경우 하향 응답 패킷을 보내지 않는다. 디바이스(200)가 보내는 상향 패킷들이 서로 다른 주파수 채널을 사용하거나, 슬롯이 겹치지 않으면 엑세스 포인트(100)에 의해 완벽하게 수신된다고 가정하였다. 또한 디바이스(200)가 보내는 두 개의 상향 패킷이 동일 주파수 채널로 전송되면서 겹치는 슬롯이 있을 경우, 엑세스 포인트(100)로 수신이 되지 않으며, 엑세스 포인트(100)가 하향 응답 패킷을 보내는 동안에는 그 채널뿐만 아니라 인접 채널 간섭으로 인해 다른 주파수 채널에서도 상향 데이터 패킷의 수신을 할 수 없다고 가정하였다. 본 발명의 일 실시예에서는 하향 링크 및 상하향 링크 천이로 인해 2개의 슬롯이 낭비되어 상향 링크로는 112개의 슬롯, 하향 링크로는 14개의 슬롯이 사용된다고 가정하였으며, 상향 링크 구간에서는 상향 패킷의 전송만 이루어지고, 하향 응답 패킷은 하향 링크 구간에서 이루어진다. 따라서 두 개 이상의 디바이스(200)가 동일한 주파수 채널 및 슬롯에서 패킷을 보냄으로써 발생하는 충돌은 있지만 엑세스 포인트(100)가 하향 응답 패킷을 보냄으로써 발생하는 충돌은 없다.
도 7은 채널의 수가 12일 때 디바이스(200)의 수에 따른 충돌 확률을 보여준다. 종래의 방법은 디바이스(200) 수가 커짐에 따라 급격하게 충돌 확률이 증가하는데 반해서 본 발명의 일 실시예에서는 비교적 완만하게 충돌 확률이 증가한다. 도 8은 디바이스(200)의 수가 30일 때 채널의 수에 따른 충돌 확률을 보여준다. 채널의 수가 증가함에 따라 종래의 방법은 어느 정도 이상의 채널 수에서는 충돌 확률이 잘 줄어들지 않지만 본 발명의 일 실시예에서는 충돌 확률이 많이 줄어드는 것을 볼 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.
100, 500: 엑세스 포인트
200: 디바이스
510: 제어부
530: 수신부
550: 전송부

Claims (10)

  1. 복수의 IoT(Internet of Things) 디바이스들과의 근거리 무선 통신을 위해 다중 채널을 지원하는 액세스 포인트에 있어서,
    데이터 전송 구간 내에서 상향 링크 구간과 하향 링크 구간을 설정하는 제어부;
    상기 상향 링크 구간에서 상기 다중 채널 중 어느 하나의 채널을 통해 상기 복수의 IoT 디바이스 중 어느 하나의 IoT 디바이스로부터 상향 데이터 패킷을 수신하는 수신부; 및
    상기 상향 링크 구간이 종료되고 상기 하향 링크 구간이 시작되면, 상기 채널을 통해 상기 IoT 디바이스로 하향 응답 패킷을 전송하는 전송부;를 포함하되,
    상기 제어부는, 상기 상향 링크 구간이 종료되기 전에 상기 상향 데이터 패킷의 수신이 완료되더라도, 상기 상향 링크 구간이 종료되고 상기 하향 링크 구간이 시작할 때까지 대기한 후, 상기 하향 링크 구간에서 상기 하향 응답 패킷이 상기 IoT 디바이스로 전송되도록 상기 전송부를 제어하는 것을 특징으로 하는 액세스 포인트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 하향 링크 구간 중에 상기 IoT 디바이스로부터 전송되는 상기 상향 데이터 패킷의 수신이 차단되도록 상기 수신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 액세스 포인트.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 상향 링크 구간의 시작 시점에 관한 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 액세스 포인트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하향 응답 패킷은,
    상기 복수의 IoT 디바이스 각각에 대한 하향 응답 패킷들을 포함하는 단일의 패킷인 것을 특징으로 하는 액세스 포인트.
  6. 다중 채널을 지원하는 액세스 포인트와 상기 다중 채널 중 어느 하나의 채널을 통해 근거리 무선 통신 방식으로 통신하는 IoT 디바이스에 있어서,
    데이터 전송 구간의 하향 링크 구간에서 상기 액세스 포인트로부터 하향 데이터 패킷을 수신하는 수신부;
    상기 하향 링크 구간이 종료되고 상향 링크 구간이 시작되면, 상기 액세스 포인트로 상향 응답 패킷을 전송하는 전송부; 및
    상기 수신부와 상기 전송부를 제어하는 제어부;를 포함하되,
    상기 제어부는, 상기 하향 링크 구간이 종료되기 전에 상기 하향 데이터 패킷의 수신이 완료되더라도, 상기 하향 링크 구간이 종료되고 상기 상향 링크 구간이 시작할 때까지 대기한 후, 상기 상향 링크 구간에서 상기 상향 응답 패킷이 상기 액세스 포인트로 전송되도록 상기 전송부를 제어하는 것을 특징으로 하는 IoT 디바이스.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 수신부는,
    상기 액세스 포인트로부터 전송된 상기 상향 링크 구간의 시작 시점에 관한 정보를 더 수신하고,
    상기 제어부는,
    상기 상향 링크 구간의 시작 시점에 관한 정보를 기초로 상기 상향 링크 구간의 시작 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 IoT 디바이스.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 수신부를 통해 상기 하향 데이터 패킷의 수신이 완료된 후 상기 액세스 포인트로부터 다른 하향 패킷이 수신되지 않으면, 상기 하향 데이터 패킷의 수신 완료 시점 또는 완료 시점 이후의 일정 시점에 상기 상향 링크 구간이 시작되는 것으로 추정하는 것을 특징으로 하는 IoT 디바이스.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 상향 링크 구간이 시작한 것으로 추정되면, 상향 데이터 패킷을 상기 액세스 포인트로 전송하도록 상기 전송부를 제어하고,
    상기 상향 데이터 패킷을 상기 액세스 포인트로 전송하고 기 설정된 시간 동안 상기 수신부를 통해 상기 액세스 포인트로부터 전송되는 하향 응답 패킷이 수신되지 않으면, 상기 상향 데이터 패킷을 재전송하도록 상기 전송부를 제어하는 것을 특징으로 하는 IoT 디바이스.
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