KR20020059732A - Ｉｄｅｅ 802.11 ｗｌａｎ들에 대한 동적 채널 선택 방법 - Google Patents

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KR20020059732A
KR20020059732A KR1020027006188A KR20027006188A KR20020059732A KR 20020059732 A KR20020059732 A KR 20020059732A KR 1020027006188 A KR1020027006188 A KR 1020027006188A KR 20027006188 A KR20027006188 A KR 20027006188A KR 20020059732 A KR20020059732 A KR 20020059732A
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세르벨로제라르드지.
최성현
만골드스테판
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요트.게.아. 롤페즈
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

IEEE 802.11 WLAN에서 다수의 스테이션들(STA들)과 액세스 지점(AP)간의 통신 채널을 동적으로 선택하기 위한 방법 및 시스템이 개시되어 있다. 이 방법은, 특정 기본 서비스 세트(BSS) 내의 AP와 STA들간에 새로운 채널이 필요한지의 여부를 결정하는 단계, AP에 의해 다수의 스테이션들 중 일부에 채널 신호 품질 측정을 요청하는 단계, BSS 내의 스테이션들에 의해 검출된 모든 채널들의 패킷 에러율(PER) 및 수신된 신호 세기 표시(RSSI)에 기초하여 채널 신호 품질 보고를 AP에 다시 행하는 단계, AP와 다수의 스테이션들간의 통신에 사용하기 위한 채널 품질 보고에 기초하여 새로운 채널을 선택하는 단계를 포함한다.

Description

ＩＤＥＥ 802.11 ＷＬＡＮ들에 대한 동적 채널 선택 방법{Dynamic channel selection scheme for IDEE 802.11 WLANS}
기본적으로, 2개의 WLAN의 변형들, 즉, 인프라구조-기반 WLAN 및 호크형(hoc-type) WLAN이 있다. 전자의 네트워크에서는, 통상적으로 스테이션들(STAi)이라고 하는 무선 노드들과 액세스 지점(AP) 사이에서만 통신이 이루어지며, 후자의 네트워크에서와 같이 무선 노드들사이에서는 직접 통신이 이루어지지 않는다. 따라서, 무선 노드들은 AP를 통해 데이터를 교환할 수 있다. 동일한 무선 유효 범위(radio coverage) 내에 있는 스테이션들과 AP는 기본 서비스 세트(BSS, basic service set)로서 공지되어 있다.
2개의 인접 BSS들이 서로 근접하게 위치되어 있고 동일한 채널에서 동작하면(중첩 BSS들이라고 함), 중첩 BSS들간에 있을 수 있는 경쟁들(possiblecontentions)로 인해 요구되는 서비스 품질(QoS, quality-of-service)을 지원하는 것이 어렵다. WLAN을 배치하기 전에 BSS들에 대한 채널 할당들을 주의하여 계획함으로써 경쟁들을 피하는 것이 항상 가능하지는 않으며, 특히, 다른 WLAN 장치들이 근처에서(예를 들어, 인접하는 가정들 또는 사무실들에서) 독립적으로 동작하는 가정/사무실 환경에서는 항상 가능하지는 않다. 현재, IEEE 802.11은 이러한 유형의 경쟁을 처리하기 위한 메카니즘을 제공하고 있지 않다.
따라서, IEEE 802.11 WLAN의 물리층(PHY, physical layer) 명세에 어떠한 변경도 요구하지 않고, 액세스 지점(AP)으로 하여금 BSS와 관련된 모든 스테이션들(STA들)에 대한 채널을 선택할 수 있도록 하는 동적 채널 선택(DCS) 방법이 필요하다.
본 발명은 다수의 무선 채널들이, 액세스 지점(AP, access point)과 통신하는 다수의 무선 스테이션들에 의해 사용되는 IEEE 802.11 무선 근거리 통신 네트워크(WLAN, wireless local area network)에서의 동적 채널 선택(DCS, dynamic channel selection) 방법에 관한 것으로, 상기 각 채널은 액세스 지점(AP)에 의해 이루어진 채널 결정에 따라 동적으로 선택된다.
도 1a는 본 발명의 실시예들이 적용될 무선 통신 시스템의 구조를 도시하는 개략 블록도.
도 1b는 WLAN 내에서 사용하기에 적당한 말단 시스템들을 도시하는 개략 블록도.
도 2a는 IEEE 802.11 표준에 따른 PHY층 및 데이터 링크층의 매체 액세스 제어(MAC, medium access control)의 구조도.
도 2b는 IEEE 802.11 표준에 따른 스캔 서비스 파라미터들을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 새로운 채널로 선택적으로 전환하기 위한 동작 단계들을 도시하는 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 채널 측정을 개시하는 처리를 도시하는 흐름도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 액세스 지점으로부터 스테이션들로 정보를 송신하기 위해 사용되는 프레임 구조의 포맷을 도시하는 도면.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른, 액세스 지점에 의해 채널 조건을 측정하는 처리를 도시하는 도면.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른, 비-AP 스테이션에 의한 채널 조건 측정 처리를 도시하는 흐름도.
도 6c는 본 발명의 실시예에 따른, 비-컴플라이언스 장치(non-compliance devide)를 결정하기 위한 상이한 프레임 수신 시나리오들을 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 다수의 스테이션들로부터 액세스 지점으로 정보를 송신하기 위해 사용되는 프레임 구조의 포맷을 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 액세스 지점으로부터 다수의 스테이션들로 공지 데이터(announcement data)를 송신하기 위해 사용되는 프레임 구조의 포맷을 도시하는 도면.
본 발명은 IEEE 802.11 WLAN에서의 동적 채널 선택 방법에 관한 것으로, 상기 각 채널은 액세스 지점(AP)에 의해 결정된 기준에 따라 동적으로 선택된다.
따라서, BSS의 유효 범위 내에 위치된 다수의 스테이션들(STA들)과 액세스 지점(AP)간의 통신 채널을 동적으로 선택하는 방법은, 먼저 다수의 무선 스테이션들에 의해 사용될 새로운 채널이 필요한지를 결정한 다음, AP에 의해 스테이션들의 서브세트에 채널 신호 품질 측정을 요청함으로써 수행된다. 이 처리를 이루기 위해서, 인접 BSS로부터 신호가 수신되었는지 또는 다른 간섭 장치들이 존재하는지를 알기 위해 스테이션들에 의해 사용될 수 있는 채널들의 세트가 결정된다. 스테이션들에 의해 측정되는 모든 채널들의 패킷 에러율(PER, packet error rate) 및 수신 신호 세기 표시(RSSI, received signal strength indication)가 AP에 보고된다. 또한, 간섭 레벨이 측정된다. 간섭 레벨은, 다른 통신 시스템에 의해 야기되고 측정되며 보고되는 미리 결정된 시간 기간동안 BSS로부터 신호가 수신되지 않은 것에 기초한다. 그 후에, AP의 결정 기준에 기초한 새로운 채널이 RSSI, PER 및 간섭 레벨 정보의 측정치를 사용하여 선택된다.
본 발명의 상술된 특징들과 다른 특징들 및 이점들은 첨부 도면에 도시된 바와 같은 이하 바람직한 실시예들로부터 명백할 것이며, 도면의 동일한 참조 부호들은 도면 전체에 걸쳐 동일한 부분들을 참조한다.
이하 설명에서, 본 발명의 이해를 위해서, 특정 구조, 인터페이스들, 기술들 등과 같은 제한적이기 보다는 설명을 하기 위한 특정 상세한 설명들이 기술된다. 그러나, 본 발명은 이 기술분야에 숙련된 사람들에게는 이 특정 상세한 설명을 벗어나지 않는 다른 실시예들이 실시될 수도 있다는 것이 명백할 것이다.
IEEE 802.11 표준은 WLAN들에 대한 매체 액세스 제어(MAC) 및 물리층(PHY) 특성들을 명시하고 있다. IEEE 802.11 표준은 본 명세서에서 참조로서 포함되는국제 표준 ISO/IEC 8802-111, 1999년 판의 "정보 기술 - 원격 통신 및 정보 교환 지역 네트워크(Information Technology - Telecommunications and information exchange area networks)"에 규정되어 있다. IEEE 802.11 WLAN 시스템들에 대한 비-중첩 또는 직교 채널들의 이용 가능한 수는 하부 PHY층에 의존한다. 예를 들어, 802.11 DSSS(Direct-Sequence Spread-Spectrum) 및 802.11b CCK(Complementary Code Keying) PHY들은 2.4㎓에서 3개의 비-중첩 채널들을 갖는다. 802.11a PHY는 5㎓에서 12개까지의 채널들을 갖는다. 본 발명의 핵심 원리는 IEEE 802.11 WLAN의 물리층(PHY) 명세에 어떠한 변경도 없이 액세스 지점(AP)으로 하여금 기본 서비스 세트(BSS)와 관련된 모든 스테이션들(STA들)에 대한 채널을 선택할 수 있도록 하는 동적 채널 선택(DCS) 방법을 제공하는 것이다.
도 1a는 본 발명의 실시예들이 적용될 무선 통신 시스템의 IEEE 802.11 구조를 도시하는 블록도이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 유선 또는 무선 네트워크(6)에 연결된 액세스 지점(AP)(2) 및 무선 링크를 통해 각각 AP(2)에 연결된 다수의 이동 스테이션들(STAi)은 다수의 무선 채널들을 통해 서로 통신한다. 동일한 무선 유효 범위 내에 있는 이동 스테이션들과 AP는 기본 서비스 세트(BSS)로서 공지되어 있다. BSS 내의 스테이션들(STAi)은 액세스 지점(AP)(2)을 통해 서로 데이터를 교환할 수 있다. AP의 주요 기능들은 트래픽을 감독하고, 다른 네트워크들에 대한 액세스를 제공하고, 로밍(예를 들어, 액세스 지점 변경) 및 BSS 내의 동기화를 지원하고, 전원 관리를 지원하며, BSS 내의 시간-한계(time-bound) 서비스를 지원하기 위해 매체 액세스를 제어하는 것이다.
도 1b의 WLAN 내의 AP 및 각 STA는 도 1b의 블록도에 도시된 구조에 따른 시스템을 포함할 수도 있다. AP 및 STA 모두는 디스플레이(20), CPU(22), 송수신기(24), 입력 장치(26), 저장 모듈(28), 랜덤 액세스 메모리(RAM)(30), 읽기-전용 메모리(32), 및 공통 버스(40)를 포함할 수도 있다. 도 1b의 예시적인 컴퓨터 시스템(11)은 단지 설명을 위한 것이다. 설명은 일반적으로 특정 컴퓨터 시스템들을 설명하는데 사용되는 용어들을 참조할 수도 있지만, 설명 및 개념들은 도 1b에 도시된 것과 유사하지 않은 구조들을 갖는 시스템들을 포함하는 다른 처리 시스템들에도 동일하게 적용된다. 송수신기(24)는 원하는 데이터를 송신하기 위해 안테나(도시되지 않음)에 연결되며, 그 수신기는 수신된 신호들을 대응하는 디지털 데이터로 변환한다. CPU(22)는 ROM(32)에 포함된 운영 체제의 제어 하에서 동작하며 RAM(30)을 이용한다. CPU(22) 동작은 AP가 새로운 무선 링크를 BSS와 관련된 모든 스테이션들(STA들)에 제공할 수 있도록 함으로써 WLAN 내에서의 주파수 선택과 관련된다. 예를 들어, BSS의 STA들의 서브세트는 인접 BSS와의 중첩 영역에 있을 수도 있으며, 그에 의해, 인접 BSS의 STA들로부터 경쟁들을 경험하게 된다.
도 2a는, IEEE 802.11 표준을 나타내는, PHY층 및 데이터 링크층의 매체 액세스 제어(MAC)의 구조도이다. 도 2b는 IEEE 802.11 표준에 따른 스캔 서비스 파라미터들(후에 설명됨)을 도시한다.
도 3 내지 도 8을 참조하며, 특히 도 3에 있어서, AP에 의해 모든 스테이션들(STA들)에 대한 새로운 채널을 선택하는 본 발명에 따른 동작 단계들의 원리가 이하 설명된다. 본 발명은, 채널 측정을 개시하는 단계(100), 채널 측정을 요청하는 단계(110), 채널 측정을 처리하는 단계(120), 채널 측정을 보고하는 단계(130), 새로운 채널을 선택하는 단계(140), 채널 전환 공지를 전송하는 단계(150), 및 선택된 채널로 전환하는 단계(160)를 포함한다. 새로운 채널을 선택하고, AP에 의해 BSS의 모든 스테이션들(STA들)을 특정 BSS와 관련된 STA들로부터 수신된 채널 측정치 및/또는 자신의 채널 측정치에 기초한 선택된 채널로 전환하는 상세한 설명이 도 3 내지 도 8을 참조하여 이하 상세히 설명된다.
채널 측정 개시(도 3의 단계 100)
도 4는 본 발명에 따른 개시 절차를 도시하는 흐름도이며, 채널 품질 측정은 다음 경우들 중 한 경우가 발생될 때 개시되지만, 꼭 그에 한정될 필요는 없다. (1) 특정 기본 서비스 세트(BSS)가 AP에 의해 새롭게 형성된다(단계 401). (2) AP 및/또는 BSS의 하나 이상의 STA들은 끊임없이 약한(poor) 통신 채널을 경험한다. (3) 채널 간섭으로 인해 BSS들의 중첩이 발생한다. (4) AP는 특정 시간 기간동안 어떠한 관련된 STA도 없는 소정의 BSS를 동작시킨다. 이 경우들 중 임의의 경우가 발생하면, AP는 BSS를 동작시키기 위해 새로운 무선 링크를 동적으로 선택한다. 이 처리를 달성하기 위해, 먼저 AP는 직접 채널 조건들을 검출하거나 관련된 STA들로부터 채널 조건들을 요청함으로써, 다른 채널들뿐만 아니라 현재 채널의 상태를 결정한다.
채널 측정 요청(도 3의 단계 110)
채널 품질 측정을 요청하기 위해 관리 프레임이 AP에 의해 BSS와 관련된 스테이션들(STA들)의 세트에 송신된다. 새로운 BSS의 시작으로 인해 채널 선택 처리가 개시되었다면, AP는 이러한 요청을 행하지 않아야 한다는 것을 유념해야 한다. 채널 품질 측정에 대한 요청을 무선 스테이션들(STA들)로 송신하는 것은 유니캐스트(unicast), 멀티캐스트(multicast), 또는 방송(broadcast)일 수 있다. 도 5a 및 도 5b는 두 유형의 관리 프레임들, 즉, "기본 채널 측정 프레임" 및 "CF 채널 측정 프레임"의 프레임 구조를 도시하며, 이 두 프레임들은, 본 발명에 따라, 스테이션들(STA들)에 채널 품질 측정을 요청할 때 AP에 의해 사용될 수 있다. 이 프레임들은, (1) 언제 측정을 시작할 것인지, (2) 어떤 채널을 측정할 것인지, (3) 얼마나 오랫동안 측정할 것인지, (4) 어떻게 측정할 것인지를 명시한다.
도 5a를 참조하면, 기본 채널 측정 프레임은 3개의 필드들, 즉, "활성화 지연(Activation Delay), "측정 구간(Measurement Duration)", 및 "채널 번호(Channel Numbers)"를 포함한다. "활성화 지연" 필드는 채널 측정 절차를 언제 시작할 지를 명시한다. "측정 구간"(≥0) 필드는 요청된 STA에 의해 수행된 각 채널 측정의 구간을 나타낸다. "채널 번호" 필드는 측정될 채널들의 세트를 나타내며, 이의 각 옥텟(octet)은 채널 번호를 명시한다.
도 5b를 참조하면, CF 채널 측정 프레임은 4개의 필드들, 즉, "측정 구간", "측정 오프셋", "비-측정 구간", 및 "채널 번호"를 포함한다. "활성화 지연" 필드는 채널 측정 절차를 언제 시작할 지를 명시한다. "측정 구간"(≥0) 필드는, 경쟁에 자유로운 기간(CFP, contention free period)의 반복 간격들(CFPRI's)의 수의, 요청된 STA가 각 채널의 측정을 위해 소비하는 시간 구간을 나타낸다. "측정 오프셋" 및 "비-측정 구간" 필드들은 각 CFPRI의 시간 기간을 나타내며, 여기서, 요청된 STA는 원격 채널의 측정을 위해 현재 채널로부터 멀어져서는 안된다. 예를 들어, CFP가 시작하는, 목표 비콘 송신 시간(TBTT, target beacon transmission time)으로부터 시작하는 CFPRI[0, CFPRI] 동안, 기간 [CFPRI * MO / 256, CFPRI * (MO + NMD) / 256]을 제외하고 원격 채널의 측정을 위해 STA는 현재의 채널로부터 멀어질 것이며, 여기서, MO는 "측정 오프셋"의 값을 나타내고, NMD는 "비-측정 구간"의 값을 나타낸다. "채널 번호" 필드는 측정될 채널들의 세트를 나타내며, 여기서, 각 옥텟은 채널 번호를 명시한다.
채널 측정 처리(도 3의 단계 120)
채널 품질의 측정은 AP 및 비-AP STA 모두에 의해 수행된다. 도 6a를 참조하면, AP는 바람직하게 경쟁에 자유로운 기간(CFP) 동안 또는 경쟁 기간에 채널 조건을 측정한다. 경쟁 기간에서의 서비스 중단은 RTS 프레임을 전송함으로써 최소화될 수 있다. AP는 통상 신호를 송신하고 있지 않는 한 신호들을 수신한다. 따라서, 현재 채널 또는 다른 채널들의 채널 품질 측정이 경쟁에 자유로운 기간(CFP) 동안 수행된다면 서비스 중단은 회피될 수 있다. 대안적으로, AP는 요청-전송(RTS, Request-to-Send) 프레임을 전송한 후에 채널을 측정할 수 있다. 유효하지 않은 수신기 어드레스(RA, receiver address)를 갖는 RTS 프레임을 전송함으로써, AP는 이 RTS 프레임을 수신하는 모든 STA들로 하여금 특정 기간동안 신호들의 송신을 강제로 중단하도록 할 수 있다. 그후, 이 특정 기간동안, AP는 서비스 중단없이 채널 조건을 측정할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 비-AP STA들에 의한 채널 품질 측정은 두 가지 상이한 방법들로 동시에 수행된다. 첫 번째 측정 방법은 채널에서의 현존하는 BSS, 및 만약 있다면 식별된 BSS로부터의 간섭의 측정을 검출하는 것이다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면, "스캔" 서비스로서 공지되어 있는 현존하는 MAC 서브층 관리 엔티티(MLME, MAC sublayer management entity) 서비스가 본 발명에서 다른 BSS를 검출하기 위해 사용된다. 이 서비스는 다수의 채널들에서 현존하는 BSS들의 검출을 요청하기 위해 관리 원어(management primitive) MLME-SCAN.request를 통해 MLME에 대한 각 STA 내에 존재하는 스테이션 관리 엔티티(SME, station management entity)에 의해 요청된다. MLME-SCAN.request에 대한 다수의 원어 파라미터들은 도 2b에 도시되어 있는 바와 같이 정의되며, 능동(active)(STA가 프로브(probe) 프레임을 전송하고 BSS로부터의 응답을 기다림) 또는 수동(STA가 단순히 채널을 경청(listen)하여 일부 프레임들을 검출하려고 함) 스캐닝 중 하나를 나타내기 위한 ScanType, 능동 스캐닝동안 프로브 프레임을 송신하기 전에 사용될 지연(㎲)을 나타내기 위한 ProbeDelay, 검사하는 채널들의 리스트를 나타내기 위한 ChannelLi-st, 각 채널에 소요되는 최소 시간을 나타내기 위한 MinChannelTime, 및 각 채널에 소요되는 최대 시간을 나타내기 위한 MaxChannelTime을 포함한다. 그 후에, 원어 MLME-SCAN.confirm은 발견된 모든 BSS들의 완전한 설명을 포함하는 스캔 결과들을 SME에 되돌린다. 이 서비스는 STA가 핸드오프를 수행하기 위해 나중에 선택할 수도 있는 잠재적인 BSS들을 조사하기 위한 것으로 원래 802.11에 정의되어 있다는 것을 유념해야 한다.
다른 BSS들의 존재를 검출한 후에(단계 610), BSS를 동작시키기 위한 채널을얻기 위해 채널 조건의 또다른 분석(단계 620)이 수행된다. 특히, 채널이 얼마나 바쁜지, 및 채널 조건을 측정하기 위해 요청된 STA에 다른 BSS들의 스테이션들(STA들)을 어떻게 근접시키는지가 결정된다. 실시예에서, 수신된 신호의 세기 측정치들은 채널 조건을 결정한다. 802.11 PHY들은 수신된 신호 세기 표시기(RSSI, received signal strength indicator)라고 하는 파라미터들을 정의하며, 0 내지 RSSI 최대치의 범위를 갖는다. 이 파라미터는 PHY 층에 의해 측정되고, 현재의 PLCP 프로토콜 데이터 유닛(PPDU)을 수신하기 위해 사용되는 안테나에서 관측된 에너지 레벨을 나타낸다. RSSI는 PLCP 프리앰블(preamble)의 수신동안 측정된다. 또한, RSSI 정보는 채널 조건을 측정하기 위해 요청된 STA를 BSS들의 다른 STA들로부터 어떻게 근접시키는지를 나타내는데 사용될 수 있다. 또한, 패킷 에러율(PER)은 본 발명에 따른 채널 조건의 상태를 결정하기 위해 RSSI 측정과 조합하여 사용될 수 있다. PER은 수신된 프레임들의 수(에러가 발생되어(예를 들어, FCS 에러들) 수신된 프레임들의 수), 및 전체 측정 기간에 걸친 비지 기간(busy period)의 비율을 규정하는 프레임 수신 통계치로부터 측정될 수 있다. 패킷 에러율(PER)은 에러가 발생되어 수신된 프레임들의 수를 수신된 프레임들의 총 수로 나눔으로써 계산된다.
다시 도 6b를 참조하면, 두 번째 측정 방법은 802.11 비-컴플라이언트 장치가 동작됨으로써 발생되는 간섭 레벨 또는 잡음의 측정이다. 예를 들어, 채널 측정 STA는 동일한 채널에서 동작하고 있는 상이한 표준들(예를 들어, ETSI BRAN H/2 표준)에 따른 다른 STA를 검출할 수도 있다. 이러한 장치의 존재는 BSS로서가 아니라 공통-채널 간섭(co-channel interference)으로서 검출될 수 있다. 실시예에서, 채널이 어떠한 802.11 프레임들도 수신하지 않는 비지 상태를 유지하고 있을 때의 시간 부분의 측정은, 비-802.11 장치가 특정 채널에서 동작중인지, 및 채널이 식별할 수 없는 간섭 소스들로 인해 얼마나 불량한지(bad)를 결정하기 위해 사용된다. 즉, 현재의 802.11 PHY에서 이용 가능한 현존하는 파라미터들을 사용하여, 본 발명은 비-컴플라이언트 장치의 존재를 결정하기 위한 메카니즘을 유도할 수 있다.
도 6c를 참조하면, IEEE 802.11 WLAN의 물리층(PHY) 명세를 변경하지 않고 본 발명에 따른 비-컴플라이언트 802.11 장치를 검출하는 메카니즘이 도시되어 있다. 간섭하는 비-802.11 (또는 따른) 장치가 채널에 존재한다면, 채널 측정 STA는 장치로부터 정확히 신호들을 수신할 수 없을 것이며, 따라서, RSSI는 첫 번째 방법에서와 같이 MAC층에 보고되지 않을 것이다. 그러나, 다른 장치로부터의 신호 전력이 임계값(즉, (802.11b에 대해서는) PHY MIB dot11EDThreshold 또는 (802.11a에 대해서는) dot11T1Threshold)보다 크다면, 채널은 현존하는 802.11 PHY층 표준하에서 PHY-CCA.indication(BUSY) 파라미터를 통해 MAC층에 비지(BUSY)로서 표시된다. 따라서, 임의의 의미있는 MAC 프레임들(PHY-RXSTART.indicate 및 PHY-RXEND.indicate로 표시됨)을 수신하지 않는, 채널이 비지 상태를 유지할 때의 시간 기간의 측정은, 비-802.11 장치가 특정 채널에서 동작하고 있는지를 결정하기 위한 메카니즘일 것이다. 이를 달성하기 위해서, AP는 요청된 STA가 각 채널에 대해 얼마나 많은 시간을 소비할 것인지를 명시할 필요가 있으며, 이는 앞서 "스캔" 처리의 일부로서 명시되어 있다. 도 6c는 어떠한 의미있는 MAC 프레임도 수신하지 않는, 다수의 CCA 비지 표시들이 얻어질 수 있는 3개의 상이한 시나리오들의 세트를 나타낸다. 도 6c는 채널이 어떠한 MAC 프레임들도 수신하지 않는 비지 상태인 것을 나타내기 위한, PHY층으로부터의 2개의 PHY-RXSTART.indicate 및 PHY-RXEND.indicate의 수신을 나타낸다. 도 6c는 단지 PHY-RXSTART.indicate가 PHY층으로부터 수신되는 시나리오들을 나타낸다. 유효한 PLCP 프리앰블/헤더가 수신되더라도 PHY-RXSTART.indicate가 발생되지 않는 두 경우들이 존재하며, 한 경우는 MAC 프레임(또는 MPDU)의 송신을 위해 사용되는 레이트가 지원되지 않을 때이고, 다른 한 경우는 PLCP 헤더의 포맷이 정확하지 않을 때이다. 이 경우들에 있어서, PHY-RXSTART.indicate가 발생되지 않더라도, CCA.ind(BUSY)는 PLCP 헤더의 길이 필드에 표시된 시간 구간까지 계속될 것이다. 그 후에, 에러의 유형을 나타내기 위해 PHY-RXEND.indicate(RXERROR)가 발생된다. 도 6c는 CCA.ind(BUSY)가 PHY-RXSTART.indicate(RXVECTOR)나 PHY-RXEND.indicate(RXERROR) 프레임 모두를 수신하지 않는 것을 나타낼 때의 시나리오들을 나타낸다. 실시예에서, 어떠한 프레임 수신도 발생되지 않으면, AP에 대한 비-컴플라이언스 장치가 존재하는 것으로서 해석된다.
채널 측정 보고(도 3의 단계 130)
채널 품질 측정이 완료된 후에, 채널(들)을 측정하도록 요청되었던 STA는 AP에 다시 보고한다. 이 보고는 이전 단락에 설명된 모든 세 부분들의 측정들을 포함할 것이다. 이 보고는, (1) SCAN.confirm의 파라미터들, (2) 채널들에 대한 RSSI 및 PER의 측정된 값들, 및 (3) 비-802.11 장치에 의한 잡음/간섭 측정치를 포함한다. 이 보고는 경쟁에 자유로운 기간(CFP)동안 또는 경쟁 기간(CP)동안 AP에 의해 폴링(poll)될 때 송신될 수도 있다.
도 7a는 본 발명에 따라 채널 품질 측정치를 AP에 다시 보고하기 위해 STA에 의해 사용되는 관리 프레임 구조의 포맷을 도시한다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 프레임의 길이는 채널들의 수에 의존한다. 도 7b에 도시된 1-옥텟의 "측정 요약(Measurement Summary)" 필드는, 적어도 하나의 유효 MAC 헤더가 채널 측정동안 수신되었다는 것을 명시하기 위한 BSS 필드, 검출된 BSS(들) 중 적어도 하나가 동작중인 PCF라는 것을 명시하기 위한 CF 필드, 및 적어도 하나의 비콘이 측정동안 수신되었다는 것을 명시하기 위한 비콘 필드를 포함한다. 이 요소의 나머지 필드들은, 채널에서의 측정동안 수신된 프레임들의 총 수를 명시하기 위한 "수신된 프레임들의 수" 필드, 채널에서의 측정동안 에러가 발생되어 수신된 프레임들의 총 수를 명시하기 위한 "에러가 발생되어 수신된 프레임들의 수" 필드, 및 다음 식, CCA 비지 프랙션 = 상한(255 x [CCA 비지 기간] / [채널에서의 총 측정 구간])에 따라 계산되는, CCA가 비지 상태였던 동안의 단편 시간(fractional time)을 명시하기 위한 "CCA 비지 프랙션" 필드이다. 마지막으로, "프레임을 수신하지 않은 CCA 비지 프랙션" 필드는 CCA가 802.11 프레임을 수신하지 않는 비지 상태였던 동안의 단편 시간을 나타내며, 이는 다음 식, 프레임을 수신하지 않은 CCA 비지 프랙션 = 상한(255 x [802.11 프레임을 수신하지 않은 CCA 비지 기간] / [채널에서의 총 측정 구간])에 따라 계산된다.
새로운 채널의 선택(도 3의 단계 140)
STA들로부터 채널 품질 보고를 수신하면, 현재 채널이 전환되어야 하는지 또는 그렇지 않은지가 AP에 의해 결정된다. 전환을 행해야 하는지를 결정하기 위해서, AP는 AP에서 실행되는 기준에 기초하여 새로운 채널을 선택하기 위해 현재의 채널 상태와 다른 채널들의 상태를 비교한다. 현재 채널의 전환의 결정은 구현-의존적(implementation-dependent)이라는 것을 유념해야 한다. 따라서, 이 기술분야에 숙련된 사람들에게는 다양한 변형들이 사용될 수 있다는 것이 명백하다.
채널 전환 공지의 송신(도 3의 단계 150)
AP가 새로운 채널을 결정하면, AP는 새로운 채널 정보를 BSS 내의 모든 STA에 송신한다. 도 8은, IEEE 802.11 표준에서 설명되는 바와 같이, 현존하는 비콘 프레임에 사용될 수 있는 공지 요소를 도시한다. 즉, 도 8에 도시된 프레임은 IEEE 802.11 표준 하에서 현존하는 비콘 프레임을 새로 정의함으로써 실현된다. 본 발명에 따른 채널 전환 공지 비콘 프레임은, "채널-전환(Channel-to-Switch)" 필드 및 "채널 전환 카운트(Channel Switch Count)" 필드를 포함한다. "채널-전환" 필드는 전환을 행하는 빈번한 채널들의 번호를 나타낸다. "채널 전환 카운트" 필드는 BSS가 발생할 때 채널이 전환되기 전에 (현재의 프레임을 포함하여) 얼마나 많은 비콘들이 나타나야 하는지를 나타낸다.
새로운 채널로의 전환(도 3의 단계 160)
마지막으로, 새로운 채널로의 이동은 캐리어 주파수(또는 802.11a OFDM PHY의 경우에는 주파수들)를 변경함으로써 수행된다. 이 실시예에서, 전환은 목표 비콘 송신 시간(TBTT)동안 발생하는 것이 바람직하다.
상술된 것으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명은, 동적 채널 선택(DCS) 메카니즘이 IEEE 802.11 WLAN 표준의 하부 PHY 명세들에 어떠한 변경도 요구하지 않고 현재의 802.11 명세들에서 몇몇 중요하지 않은 수정들에 의해 얻어질 수 있다는 이점을 갖는다.
따라서, WLAN 시스템 내에서 사용하기 위한 채널을 결정하는 동적 채널 선택(DCS) 방법의 설명된 바람직한 실시예에 의해, 시스템의 특정 이점들이 얻어진다는 것이 이 기술분야에 숙련된 사람들에게는 명백할 것이다. 상술된 설명은 단지 본 발명의 예시적인 실시예로서 해석되어야 한다. 이 기술분야에 숙련된 사람들은 본 발명의 기본 원리들 또는 범위로부터 벗어나지 않고 이러한 실시예와 유사한 기능을 제공하는 대안적인 구현들이 쉽게 이해될 것이다.

Claims (21)

  1. 무선 근거리 통신 네트워크(WLAN)에서 기본 서비스 세트(BSS, basic service set)의 유효 범위 영역(coverage area) 내에 위치된 다수의 스테이션들(STA들)과 액세스 지점(AP, access point)(2)간의 통신 채널을 동적으로 선택하는 방법에 있어서:
    (a) 상기 다수의 스테이션들에 의해 사용될 새로운 채널이 필요한지의 여부를 결정하는 단계;
    (b) 상기 AP(2)에 의해, 상기 다수의 스테이션들 중 적어도 하나의 스테이션에 채널 신호 품질 측정을 요청하는 단계;
    (c) 상기 다수의 스테이션들에 의해 측정된 모든 채널들의 패킷 에러율(PER) 및 수신된 신호 세기 표시(RSSI)에 기초하여 상기 AP에 채널 신호 품질 보고를 행하는 단계;
    (d) 상기 AP와 상기 다수의 스테이션들간의 통신에 사용하기 위한 다수의 후보 채널들을 결정하는 단계; 및
    (e) 상기 AP(2)와 상기 다수의 스테이션들간의 통신에 사용하기 위한 상기 채널 품질 보고에 기초하여 상기 후보 채널들 중 하나의 채널을 선택하는 단계를 포함하는, 통신 채널의 동적 선택 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택된 채널 정보를 상기 AP(2)에 의해 상기 다수의 스테이션들에 송신하는 단계를 더 포함하는, 통신 채널의 동적 선택 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 AP(2)와 상기 다수의 스테이션들간의 상기 선택된 채널에 대한 통신을 수립하는 단계를 더 포함하는, 통신 채널의 동적 선택 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 신호 품질 보고는 또다른 통신 장치에 의해 야기된 간섭 신호 레벨을 더 포함하고, 상기 간섭 신호 레벨은 어떠한 802.11 프레임도 수신하지 않은 것에 기초하는, 통신 채널의 동적 선택 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 RSSI 및 상기 PER은 상기 채널 신호 품질, 및 상기 채널 신호 품질 측정이 요청된 상기 STA와 인접 BSS로부터의 다수의 인접 스테이션들간의 상대 거리를 결정하기 위해 사용되는, 통신 채널의 동적 선택 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    (1) 상기 BSS가 상기 AP(2)에 의해 형성되고;
    (2) 상기 AP(2) 또는 상기 STA가 나쁜 채널 조건(bad channel condition)을경험하고;
    (3) 상기 BSS가 인접 BSS와 중첩하며;
    (4) 상기 AP(2)에 의한 상기 STA의 어떠한 관련도 미리 결정된 시간 기간보다 길게 발생하지 않는, 조건들 중 하나의 조건이 발생하는 경우에, 상기 새로운 채널이 상기 단계 (a)에 필요한 것으로 결정되는, 통신 채널의 동적 선택 방법.
  7. 무선 근거리 통신 네트워크(WLAN)에서 기본 서비스 세트(BSS)의 유효 범위 영역 내에 위치된 다수의 스테이션들(STA들)과 액세스 지점(AP)(2)간의 통신 채널을 동적으로 선택하는 방법에 있어서:
    (a) 상기 다수의 스테이션들에 의해 사용될 새로운 채널이 필요한지의 여부를 결정하는 단계;
    (b) 상기 AP(2)에 의해, 상기 다수의 스테이션들 중 적어도 하나의 스테이션에 채널 신호 품질 측정을 요청하는 단계;
    (c) 인접 BSS로부터 신호가 수신되었는지를 결정하기 위해 상기 다수의 스테이션들에 의해 사용할 수 있는 채널들의 세트를 스캐닝하는 단계;
    (d) 상기 인접 BSS 신호가 검출되면, 상기 AP(2)에 대한 상기 다수의 스테이션들에 의해 측정된 모든 상기 채널들의 패킷 에러율(PER)과 수신된 신호 세기 표시(RSSI)에 기초하여 상기 채널들의 세트의 각 채널의 신호 품질 측정을 결정하는 단계; 및
    (e) 상기 측정된 RSSI 및 상기 PER 정보에 기초하여 상기 새로운 채널을 선택하는 단계를 포함하는, 통신 채널의 동적 선택 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 새로운 채널에 관한 정보를 상기 AP(2)로부터 상기 다수의 스테이션들로 전송하는 단계를 더 포함하는, 통신 채널의 동적 선택 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 AP(2)와 상기 다수의 스테이션들간의 상기 새로운 채널에 대한 통신을 수립하는 단계를 더 포함하는, 통신 채널의 동적 선택 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 채널 신호 품질 보고는 또다른 통신 장치에 의해 야기된 간섭 신호 레벨을 포함하고, 상기 간섭 신호 레벨은 어떠한 802.11 프레임도 수신하지 않은 것에 기초하는, 통신 채널의 동적 선택 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 RSSI 및 상기 PER은 상기 채널 신호 품질, 및 상기 채널 신호 품질 측정이 요청된 상기 STA와 인접 BSS로부터의 다수의 인접 스테이션들간의 상대 거리를 결정하기 위해 사용되는, 통신 채널의 동적 선택 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    - 상기 AP에 의해 상기 채널들의 세트로부터 채널 신호 품질을 검출하는 단계;
    - 상기 AP와 상기 다수의 스테이션들간의 통신에 사용하기 위한 후보 채널을 결정하는 단계; 및
    - 상기 검출된 채널 신호 품질이 미리 결정된 임계치를 초과하면 상기 후보 채널로 전환하는 단계를 더 포함하는, 통신 채널의 동적 선택 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 AP(2)는 경쟁에 자유로운 기간(CFP, contention-free-period) 동안 상기 채널 신호 품질을 측정하는, 통신 채널의 동적 선택 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 AP(2)는 요청-전송(RTS, request-to-send) 프레임을 송신한 후에 상기 채널 신호 품질을 측정하는, 통신 채널의 동적 선택 방법.
  15. 제 7 항에 있어서,
    (1) 상기 BSS가 상기 AP(2)에 의해 형성되고;
    (2) 상기 AP(2) 또는 상기 STA가 나쁜 채널 조건을 경험하고;
    (3) 상기 BSS가 인접 BSS와 중첩하며;
    (4) 상기 AP(2)에 의한 상기 STA의 어떠한 관련도 미리 결정된 시간 기간보다 길게 발생하지 않는, 조건들 중 하나의 조건이 발생하는 경우에, 상기 새로운 채널이 상기 단계 (a)에 필요한 것으로 결정되는, 통신 채널의 동적 선택 방법.
  16. 제 7 항에 있어서,
    상기 인접 BSS 신호가 검출되지 않으면, 미리 결정된 시간 기간동안 어떠한 802.11 프레임도 수신하지 않은 것에 기초하여 또다른 통신 시스템에 의해 야기된 간섭 레벨을 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 새로운 채널을 선택하는 단계는 상기 측정된 RSSI, PER, 및 간섭 레벨에 기초하여 최소의 간섭 신호 레벨을 나타내는 상기 채널을 선택하는 단계를 포함하는, 통신 채널의 동적 선택 방법.
  17. 무선 근거리 통신 네트워크(WLAN)(6)에서 기본 서비스 세트(BSS)의 유효 범위 영역 내에 위치된 다수의 스테이션들(STA들)과 액세스 지점(AP)(2)간의 통신 채널을 동적으로 선택하는 시스템에 있어서:
    - 상기 다수의 스테이션들에 의해 사용될 새로운 채널이 필요한지의 여부를 결정하는 수단;
    - 상기 AP에 의해, 상기 다수의 스테이션들 중 적어도 하나의 스테이션에 채널 신호 품질 측정을 요청하는 수단;
    - 상기 다수의 스테이션들에 의해 측정된 모든 채널들의 패킷 에러율(PER) 및 수신된 신호 세기 표시(RSSI)에 기초하여 상기 AP(2)에 채널 신호 품질 보고를행하는 수단;
    - 상기 AP(2)와 상기 다수의 스테이션들간의 통신에 사용하기 위한 다수의 후보 채널들을 결정하는 수단; 및
    - 상기 AP(2)와 상기 다수의 스테이션들간의 통신에 사용하기 위한 상기 채널 품질 보고에 기초하여 상기 후보 채널들 중 하나의 채널을 선택하는 수단 포함하는, 통신 채널의 동적 선택 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 선택된 채널 정보를 상기 AP(2)에 의해 상기 다수의 스테이션들에 송신하는 수단을 더 포함하는, 통신 채널의 동적 선택 시스템.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 AP(2)와 상기 다수의 스테이션들간의 상기 선택된 채널에 대한 통신을 수립하는 수단을 더 포함하는, 통신 채널의 동적 선택 시스템.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 채널 신호 품질 보고는 또다른 통신 장치에 의해 야기된 간섭 신호 레벨을 더 포함하고, 상기 간섭 신호 레벨은 어떠한 802.11 프레임도 수신하지 않은 것에 기초하는, 통신 채널의 동적 선택 시스템.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 RSSI 및 상기 PER은 상기 채널 신호 품질, 및 상기 채널 신호 품질 측정이 요청된 상기 STA와 인접 BSS로부터의 다수의 인접 스테이션들간의 상대 거리를 결정하기 위해 사용되는, 통신 채널의 동적 선택 시스템.
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