KR20020085853A - Ｄｆｓ 엑세스 포인트들간 채널 스왑핑을 가지는 무선 랜 - Google Patents

Ｄｆｓ 엑세스 포인트들간 채널 스왑핑을 가지는 무선 랜 Download PDF

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KR20020085853A KR1020020025368A KR20020025368A KR20020085853A KR 20020085853 A KR20020085853 A KR 20020085853A KR 1020020025368 A KR1020020025368 A KR 1020020025368A KR 20020025368 A KR20020025368 A KR 20020025368A KR 20020085853 A KR20020085853 A KR 20020085853A
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Abstract

본 발명은 채널 스왑핑 메커니즘을 부가함으로써 무선 랜에 사용되는 동적 주파수 선택(DFS) 알고리즘들을 개선한다. 종래 DFS 알고리즘의 목표는 최적 성능이 달성되는 방식으로 무선 랜의 채널들을 동적으로 선택하는 것이다. 그러나, 항상 최적 채널 선택이 달성되지는 않는다. 본 발명은 하나의 AP가 다른 채널로 스위칭되는 대신, 두개의 AP들이 채널들의 스왑을 결정할 수 있도록 하는 방법을 DFS 알고리즘에 부가하는 것으로 설명된다. 최적으로 수행되지 못하는 채널 선택의 문제를 피하기 위해서, 요청 AP와 채널들을 스왑 하고자 하는 다른 AP들의 의도(willingness)를 검사하기 위하여 요청 AP는 스왑 요청들을 다른 AP들에게 전송한다.

Description

ＤＦＳ 엑세스 포인트들간 채널 스왑핑을 가지는 무선 랜{WIRELESS LAN WITH CHANNEL SWAPPING BETWEEN DFS ACCESS POINTS}
본 발명은 다수의 엑세스 포인트들(AP들)과 네트워크 스테이션들을 포함하는 통신 시스템에 관한 것으로, 상기 각 네트워크 스테이션은 무선 통신 프로토콜을 통해 상기 엑세스 포인트들 중 하나와 통신하도록 구성된다. 또한, 본 발명은 이러한 통신 시스템에 대한 엑세스 포인트들에 관한 것이다.
유선 랜(LAN)들에 대한 개선된 대체물로서 무선 랜들이 개발되었다. 데이터 통신을 위한 무선 랜에서, 무선 통신 기능을 갖는 다수의 (이동)네트워크 스테이션들(예를 들어, 개인용 컴퓨터들, 전기통신(telecommunication) 디바이스들, 등)이 등장하였다. 유선 랜들과 비교하여, 무선 랜에서의 데이터 통신은 상기 랜에 의해 포괄되는(covered) 영역내 네트워크 스테이션들의 배치의 유연성과, 케이블 연결들의 부재로 인해서 더 많은 융통성을 가질 수 있다.
무선 랜들은 일반적으로 ISO/IEC 8802-11 국제 표준(IEEE 802.11)으로 정의되는 표준에 따라 사용된다. IEEE 802.11은 2.4-2.5 GHz ISM(산업, 과학 및 의학) 대역에서 동작하는 무선 랜 시스템을 위한 표준을 설명한다. 상기 ISM 대역은 전세계적으로 사용할 수 있으며 확산 스펙트럼 시스템들을 위한 무면허 운영을 허용한다. 미국 및 유럽 양국에 있어서는, 상기 2,400 - 2,483.5 MHz 대역이 할당되어 있지만, 일본과 같은 다른 나라들에 있어서는 2.4 - 2.5 GHz ISM 대역이 할당되어 있다. 상기 IEEE 802.11 표준은 AP기반 네트워크들 및 애드-혹(ad-hoc) 네트워크들에 대한 MAC(매체 엑세스 제어)와 PHY(물리층) 프로토콜들에 초점을 맞춘다.
AP 기반 무선 네트워크들에서, 한 군(group) 또는 셀 내부의 스테이션들은 상기 AP에 직접적으로만 통신할 수 있다. 상기 AP는 동일 셀의 내부에 있는 목적지 스테이션에, 또는 다른 AP에 대한 유선 분배 시스템을 통해서 다른 AP에 메세지를 전달하며, 상기 다른 AP로부터, 상기 메세지들이 최종적으로 상기 목적지 스테이션에 도달한다. 애드-혹 네트워크들에서, 상기 스테이션들은 피어-투-피어(peer-to-peer) 레벨로 운영되고, AP 혹은 (유선)분배 시스템은 없다.
상기 802.11 표준은 3개의 PHY 프로토콜들: DSSS(직접 순서 확산 스펙트럼(Direct Sequence Spread Spectrum)), FHSS(주파수 호핑 확산 스펙트럼(Frequency Hopping Spread Spectrum), 그리고 PPM(펄스 위치 변조(Pulse Position Modulation))을 지원한다. 이러한 3가지 PHY들 모두는 1과 2Mbit/s의 비트 전송속도(bit rate)를 제공한다. 또한, IEEE 802.11은 더 높은 비트 전송속도들을 허용하는 추가적인 확장들(11a와 11b)을 포함하는데, 확장 11b는 동일한 2.4-2.5GHz ISM 대역에서, 기본 DSSS 비트 전송속도인 1과 2Mbit/s는 물론이고 5.5와 11Mbit/s 비트 전송속도들을 제공한다. 확장 11a는 5Ghz 대역에서 6내지 54Mbit/s 범위의 비트 전송속도를 제공하는 고속 비트 전송속도 OFDM(직교 주파수 분할 멀티플렉싱 변조(Orthogonal Frequency Division Multiplexing modulation)) PHY 표준을 제공한다.
상기 IEEE 802.11 기본 MAC 프로토콜은 CSMA/CA(반송파 검출 다중 엑세스/충돌 회피(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)프로토콜과 통화중 매체 조건(busy medium condition)에 따르는 랜덤 백-오프 시간(random back-off time)의 사용을 통해 호환성 있는 PHY들 간의 상호 운영성(interoperability)을 허용한다. 상기 IEEE 802.11 CSMA/CA 프로토콜은 동시적으로 매체에 엑세스하는 다중 스테이션들 간의 충돌 가능성을 줄이도록 설계된다. 그래서, 랜덤 백-오프 구성은 매체 경쟁 대립(medium contention conflict)들을 해결하기 위해 사용된다. 부가적으로, 상기 IEEE 802.11 MAC 프로토콜은 패킷들의 단편화(fragmentation),RTS/CTS(송신요구/송신초기화) 폴링 대화(interaction)를 통한 매체 예약 그리고 (시간-경계 서비스들을 위한)포인트 조정(co-ordination)을 위한 특수 기능 동작을 정의한다. 또한, 상기 IEEE 802.11 MAC 프로토콜은 스테이션들이 상기 AP의 존재를 감시하는 것을 허용하기 위하여 상기 AP에의해 일정한 간격들로 전송되는 비콘(Beacon) 프레임들을 정의한다. 또한, 상기 IEEE 802.11 MAC 프로토콜은 스테이션에 의해 전달되고 가용 AP에의해 전송되는 프로브 응답(Probe Response) 프레임들이 뒤따르는 프로브 요청(Probe Request) 프레임들을 포함하는 관리(management) 프레임 세트를 제공한다. 상기 프로토콜은 스테이션이 다른 주파수 채널들에서 운영중인 AP들을 적극적으로 검사(scan)할 수 있도록 하며 그리고 상기 AP들로 하여금 상기 AP들이 사용중인 파라메터 세팅들을 상기 스테이션들에 보여줄 수 있게 한다.
각 DSSS AP는 한 채널 상에서 운영된다. 채널들의 수는 상기 무선 랜이 사용되는 규제 도메인(regulatory domain)에 종속된다(예를 들어, 2.4GHz 대역에서 미국에서는 11채널들). 상기 숫자는 ISO/IEC 8802-11, ANSI/IEEE 표준 802.11 1999-00-00판에서 찾을 수 있다. 상이한 채널들을 이용하는 오버래핑 셀들(overlapping cells)은 채널 간격이 적어도 3이라면 간섭 없이 동시에 운영될 수 있다. 오버래핑되지 않은 셀들은 동시적으로 동일 채널들을 항상 간섭 없이 이용할 수 있다. 채널 할당은 동적이거나 고정적일 수 있다. 환경 자체도 동적이기 때문에 동적 채널 할당이 바람직하다.
[카머맨(Kamerman), 1999년 12월]에서, 채널들의 동적 할당은 동적 주파수선택(DFS)이라 칭해진다. 상기 DFS 알고리즘의 목적은 최적 성능을 달성할 수 있는 방식으로 무선 랜의 채널들을 동적으로 할당하는 것이다. 성능은 처리량(throughput), 지연 그리고 공평성(fairness)으로 표현된다. 동적 주파수 선택을 가진 AP는 더 나은 운영 채널을 얻기 위해 그의 채널을 스위치할 수 있다. 이는 일반적으로 현재 채널보다 더 작은 간섭과 채널 공유를 위해 채널을 선택할 것이다.
[카머맨(Kamerman), 1999년 12월]의 알고리즘에서, AP가 특정 현재 채널(X)에서 경험하는 간섭의 양은 파라메터 (I(X))로 표현된다. 채널 공유는 파라메터(CS(X))로 표현된다. CS(X)와 I(X)의 값들은 이른바 채널 공유와 간섭 품질(CSIQ(X))을 계산하기 위해 결합된다. CSIQ(X)의 값은 특정 채널(X)에 속하는 간섭 및 채널 공유의 양을 측정한다.
[카머맨(Kamerman), 1999년 12월]에서, 만일 CSIQ(Y)의 값이 채널들 (X=1,...N, N은 가용 채널들의 수)에 대한 CSIQ(X)의 모든 값들 중에서 최고치라면, AP는 채널(Y)로 스위치한다. 따라서, 최상의 채널 품질은 최고치의 CSIQ(X)로 표시된다. [카머맨(Kamerman), 1999년 12월]에서의 DFS 알고리즘의 기능은 도 1a와 도 1b를 통해 설명될 것이다. 도 1a에 도시된 무선 랜(1)은 다수의 엑세스 포인트들을 포함하며, 여기서는 3개의 엑세스 포인트들(AP1, AP2, AP3)이 도시된다. 이러한 엑세스 포인트들은 이들의 개별적인 셀들(3,5,7)에 대한 엑세스 포인트로 사용되며, 이들은 자신들의 개별적 엑세스 포인트들을 둘러싸는 원으로서 각각 간략히 묘사된다. 초기 상황에서, 상기 엑세스 포인트들(AP1, AP2, AP3)은 각각채널들(C1, C2, C3)을 통해 자신들의 네트워크 스테이션들과 통신한다. 상기 셀들(3,5,7)은 상이한 크기들을 가질 수 있다. 셀 크기는 엑세스 포인트의 원하는 범위 영역과 상기 셀에서의 데이터 처리량의 요구사항들에 따른다. 상기 셀 크기는, EP-A-0903891에서 공지된 바와 같이, 지연 동작(defer behaviour) 임계치와 반송파 센스 검출 임계치의 레벨들을 적절히 세팅하는 것으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 한 셀은 높은 처리량을 요구하는 다수의 네트워크 스테이션들(NS1, NS2)을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 상기 셀 크기는 작아져야만 하며, 그로 인해 다른 네트워크 스테이션들은 상기 셀에서 가능한 많이 무시될 것이다. 다른 경우에서, 예를 들어, 한 셀 내부에 낮은 처리량을 요구하는 소수의 네트워크 구성원들만이 존재할 수 있다. 그러면, 이러한 네트워크 스테이션들을 포함하는 단일 거대 셀은 상기 셀과 관련된 모든 데이터 트래픽을 처리하기에 충분할 것이다. 도 1a는 3개의 DFS-가능 AP들을 포함하는 무선 랜(1)의 초기 상태를 도시한다. 상기 랜(1)에서, 다수의 네트워크 스테이션들(NS1, NS2)이 존재하며, 여기서는 2개만 도시된다. 도 1a에서, 예를 들어, 상기 네트워크 스테이션(NS1)이 상기 엑세스 포인트(AP1)와 그의 모든 데이터 트래픽을 통신한다. 상기 네트워크 스테이션(NS1) 자신은 상기 엑세스 포인트(AP1)와의 통신에 대한 통신 품질(즉, 수신 레벨과 평균 노이즈 레벨 간의 차이)을 계속해서 감시한다. 상기 관련된 엑세스 포인트(AP1)에 대한 양호한 통신 품질이 유지되는 한, 상기 네트워크 스테이션(NS1)은 AP1과의 통신을 유지한다. 상기 통신 품질이 기 설정된 레벨 이하로 감소하는 경우, 상기 네트워크 스테이션(NS1)은 더 나은 통신 품질을 찾기 위해 다른 셀(5)(엑세스 포인트(AP2))을 검색하기 시작한다. 이러한 목적으로, 당업자에게 공지된 바와 같이, 상기 네트워크 스테이션(NS1)은 관련된 엑세스 포인트(AP1)와 영역 내부의 모든 다른 엑세스 포인트들(즉 AP2)을 프로빙(probing)한다. 이러한 절차에서, 상기 네트워크 스테이션(NS1)은 관련된 엑세스 포인트(AP1)로부터 수신된 비콘 프레임들과 다른 엑세스 포인트(AP2)로부터의 프로브 응답에 대한 신호 수신 레벨을 이용한다. 상기 프로브 응답 프레임들은 상기 네트워크 스테이션(NS1)에의해 전송되는 프로브 요청 프레임들에 후속하여 상기 네트워크 스테이션(NS1)에의해 수신된다. IEEE 802.11로부터 공지되는 바와 같이, 다른 엑세스 포인트(AP2)는 상기 한 엑세스 포인트(AP1) 와는 다른 주파수를 가지는 채널 상에서 운영된다. 도 1a에 도시되는 네트워크 스테이션(NS2)은 AP2와 통신한다. 상기 통신 품질이 감소되면, 상기 네트워크 스테이션(NS2)도 더 나은 통신 품질을 찾기 위해 다른 셀을 검색하기 시작하지만, 더 나은 AP를 찾지 못할 것이며, 그로 인해 네트워크 스테이션(NS2)은 AP2와의 통신을 지속할 것이다.
도 1b는 예를 들어 채널(9)을 이용하는 비-DFS 엑세스 포인트(AP4)가 상기 DFS-가능 AP1의 영역내에 도달한 경우를 도시한다. [카머맨(Kamerman), 1999년 12월]의 DFS 알고리즘을 사용하여, 채널(10)에서 운영되는 엑세스 포인트(AP1)는 모든 인접 셀과 적어도 2의 채널 간격을 가지기 위해서 채널(4) 또는 채널(11)로 스위치될 것이다.
[카머맨(Kamerman), 1999년 12월]에 설명된 DFS 알고리즘의 문제는 전체 성능을 최적화하지 못한다는 점이다. 무선 랜의 모든 AP들은 일반적으로 자신들의 성능만을 최적화하며 다른 AP들의 성능을 고려하지 않는다. 이는 네트워크의 관점에서 상이한 AP들에 대한 채널들의 분할이 최적으로 되지 못하게 됨이 확실하다. 그래서, 본 발명의 목적은 최적으로 수행되지 못하는 채널 선택 문제를 극복하는 것이다.
본 발명은 무선 랜 통신 네트워크의 엑세스 포인트에 관한 것으로, 상기 엑세스 포인트가
그의 엑세스 포인트 트래픽 로드를 관찰하고
다른 엑세스 포인트들에 대한 프로브 요청들 및 프로브 응답들을 전송하고
다른 엑세스 포인트들로부터 프로브 요청들 및 프로브 응답들을 수신하고
상기 프로브 응답들에서 트래픽 로드 상에 정보를 포함시키고
다수의 그의 가능한 채널들 각각에 대한 간섭 파라메터를 연산 및 저장하고
상기 다수의 채널들 각각에 대한 채널 공유 파라메터를 연산 및 저장하고
상기 간섭 및 채널 공유 파라메터들을 이용하여, 상기 다수의 채널들 각각에서의 간섭 및 채널 공유량을 표시하는 상기 다수의 채널들 각각에 대한 정규 채널 품질 파라메터를 연산하고,
상기 정규 채널 품질 파라메터들을 이용하여, 다수의 가능한 채널들로부터 최적 채널을 동적으로 선택하도록 구성되며,
상기 엑세스 포인트는 스왑핑 메커니즘을 이용하여 채널들을 다른 엑세스 포인트와 상호 스왑핑함으로써 상기 최적 채널을 선택하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
인접 엑세스 포인트들간 스왑핑 선택권(option)을 도입함으로써, 본 발명은 상기 무선 랜에 대한 전체 성능을 개선할 수 있다.
또한, 무선 랜 통신 네트워크에 관한 본 발명은 상기 설명된 바와 같이 적어도 두개의 엑세스 포인트들을 포함한다.
더욱이, 본 발명은 무선 랜 통신 네트워크에서 임의의 엑세스 포인트가 최적 채널을 선택하는 방법에 관한 것으로,
그의 엑세스 포인트 트래픽 로드를 관찰하는 단계와,
다른 엑세스 포인트들에 프로브 요청들 및 프로브 응답들을 전송하는 단계와,
다른 엑세스 포인트들로부터 프로브 요청들 및 프로브 응답들을 수신하는 단계와,
상기 프로브 응답들에서 트래픽 로드 상에 정보를 포함시키는 단계와,
다수의 그의 가능한 채널들 각각에 대한 간섭 파라메터를 연산 및 저장하는 단계와,
상기 다수의 채널들 각각에 대한 채널 공유 파라메터를 연산 및 저장하는 단계와,
상기 간섭 및 채널 공유 파라메터들을 이용하여, 상기 다수의 채널들 각각에서의 간섭 및 채널 공유량을 표시하는 상기 다수의 채널들 각각에 대한 정규 채널 품질 파라메터를 연산하고,
상기 정규 채널 품질 파라메터들을 이용하여 다수의 가능한 채널들로부터 최적 채널을 동적으로 선택하는 단계를 포함하며,
상기 엑세스 포인트는 스왑핑 메커니즘을 이용하여 채널들을 다른 엑세스 포인트와 상호 스왑핑함으로써 상기 최적 채널을 선택하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 무선 랜 통신 네트워크의 엑세스 포인트에 의해 로드 되는 컴퓨터 프로그램에 관한 것으로, 상기 프로그램은 상기 엑세스 포인트에,
그의 엑세스 포인트 트래픽 로드를 관찰하고
다른 엑세스 포인트들에 프로브 요청들 및 프로브 응답들을 전송하고
다른 엑세스 포인트들로부터 프로브 요청들 및 프로브 응답들을 수신하고
상기 프로브 응답들에서 트래픽 로드 상에 정보를 포함시키는 단계와,
다수의 그의 가능한 채널들 각각에 대한 간섭 파라메터를 연산 및 저장하는 단계와,
상기 다수의 채널들 각각에 대한 채널 공유 파라메터를 연산 및 저장하는 단계와,
상기 간섭 및 채널 공유 파라메터들을 이용하여, 상기 다수의 채널들 각각에서의 간섭 및 채널 공유량을 표시하는 상기 다수의 채널들 각각에 대한 정규 채널 품질 파라메터를 연산하고,
상기 정규 채널 품질 파라메터들을 이용하여 다수의 가능한 채널들로부터 최적 채널을 동적으로 선택하는 기능을 제공하며,
상기 엑세스 포인트는 스왑핑 메커니즘을 이용하여 채널들을 다른 엑세스 포인트와 상호 스왑핑함으로써 상기 최적 채널을 선택하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 논의된 바와 같은 컴퓨터 프로그램이 제공되는 데이터 이동매체(data carrier)에 관한 것이다.
도 1a는 종래의 무선 랜에서 3개의 AP들의 셀들을 도시한다,
도 1b는 종래의 무선 랜에서 4개의 AP들의 셀들을 도시한다
도 1c는 본 발명에서 설명되는 무선 랜에서 4개의 AP들의 셀들을 도시한다.
도 2는 무선 랜 인터페이스 카드를 위한 본 발명의 구성에 대한 다이어그램을 도시한다.
도 3은 본 발명의 네트워크 스테이션의 간략한 블록 다이어그램을 도시한다.
도 4는 본 발명의 엑세스 포인트(AP)의 간략한 블록 다이어그램을 도시한다.
도 5는 본 발명의 요청 AP의 절차를 스왑핑하는 흐름도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 응답 AP의 절차를 스왑핑하는 흐름도를 도시한다.
도 1c에서, 바람직한 실시예의 간략한 개요가 도시된다. 무선 랜(1)은 오버래핑 셀들(3,5,7)을 가지는 한 세트의 엑세스 포인트들(AP1, AP2, AP3)을 포함한다. 상기 방식에서, (이동)네트워크 스테이션들은 연속적인 영역에서 AP와 통신할 수 있다. 랜(1)에 인접하여, 셀(9)을 동반하는 4번째 엑세스 포인트(AP4)가 존재한다. 종래 기술 및 도 1b 섹션에서 설명한 경우에서와 같이, AP4가 비-DFS AP라고 가정한다. 그러나, AP4는 채널(C4) 상에서 동작하는 임의 종류의 무선 소스일수 있다는 것을 이해하기 바란다. 원들(43과 45)은 위치들을 표시하는데, 이 위치들에서 수신 레벨은 개별 AP1과 AP2의 최저 가능 반송파 검출 임계치와 동일하다.
도 2는 네트워크 스테이션(NS1, NS2)에 인스톨된 무선 랜 인터페이스 카드(30) 또는 엑세스 포인트(AP1, AP2)에 인스톨된 무선 랜 인터페이스 카드(130) 상의 매체 엑세스 제어기(MAC) 디바이스(11)에 대한 본 발명의 구성의 한 예를 블록 다이어그램으로 보인 것이다.
여기서, 상기 MAC 디바이스(11)는 본 발명의 본 실시예를 설명하는데 필요한 신호-처리 유닛(12), 신호 수신 레벨 검출 회로(13), 안테나(31) 그리고 내장(on-board) 메모리(14) 만을 보이도록 간략히 도시된다. 상기 MAC 디바이스(11)는 이곳에 도시되지 않은 다른 구성원들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 도시된 구성원들(12, 13, 14)은 별개의 디바이스들이거나 하나의 디바이스로 집적된 것일 수 있다. 원하는 바에 따라, 상기 디바이스들은 아날로그 또는 디지털 회로들의 형태로 실시될 수도 있다. 상기 내장 메모리(14)는 당 업계에 공지된 바와 같이, RAM, ROM, 플래시ROM 그리고/또는 다른 타입의 메모리 디바이스들을 포함할 수 있다.
도 3은 주변 장치들을 수반하는 프로세서 수단(21)을 포함하는 네트워크 스테이션(NS1, NS2)의 실시예의 간략한 블록 다이어그램을 도시한다. 상기 프로세서 수단(21)은 명령들 및 데이터를 저장하는 메모리 유닛들(18, 22, 23, 24), (예를 들어, 플로피 디스크들(19), CD ROM들(20), DVD들 등을 판독하기 위한)하나 이상의 판독 유닛들(25), 입력 디바이스들로서 키보드(26) 및 마우스(27), 그리고 출력 디바이스들로서 모니터(28) 및 프린터(29)와 연결된다. 트랙볼과 터치 스크린같은 다른 입력 디바이스들 및 다른 출력 디바이스들이 제공될 수 있다. 상기 무선 랜(1)을 통한 데이터-통신을 위해서, 인터페이스 카드(30)가 제공된다. 상기 인터페이스 카드(30)는 안테나(31)와 연결된다.
도시된 상기 메모리 유닛은 RAM(22), (E)EPROM(23), ROM(24) 그리고 하드디스크(18)를 포함한다. 그러나, 당업자들에게 공지된 더 많은/혹은 다른 메모리 유닛들이 제공될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 이들 중 하나 이상은 필요하다면, 상기 프로세서 수단(21)으로부터 원거리에 물리적으로 위치될 수 있다. 상기 프로세서 수단(21)은 하나의 박스로 도시되었지만, 당 업자들에게 공지된 바와 같이, 상호 원격지에 위치될 수 있으며, 병렬로 기능하거나 하나의 주 프로세서에 의해 제어되는 다수의 처리 유닛들을 포함할 수 있다.
본 발명의 대안적 실시예에서, 상기 네트워크 스테이션(5,6)은 당업자에게 공지된 바와 같이, 인터페이스 카드(30)의 구성원들과 관계되는 전기통신 디바이스일 수 있다.
도 4는 주변 장치들을 가지는 프로세서 수단(121)을 포함하는 엑세스 포인트(AP1, AP2, AP3)의 일실시예의 간략한 블록 다이어그램을 도시한다. 상기 프로세서 수단(121)은 명령들과 데이터를 저장하는 메모리 유닛들(118, 122, 123, 124), (예를 들어, 플로피 디스크들(119), CD ROM들(120), DVD들 등을 판독하기 위한)하나 이상의 판독 유닛들(125), 입력 디바이스들로서 키보드(126) 및 마우스(127), 그리고 출력 디바이스들로서 모니터(128) 및 프린터(129)와 연결된다. 상기 무선 랜(1)을 통한 데이터-통신을 위해서, 인터페이스 카드(130)가 제공된다. 상기 인터페이스 카드(130)는 안테나(131)와 연결된다. 또한, 상기 엑세스 포인트(AP1, AP2, AP3)는 예를 들어, 다른 엑세스 포인트들과 통신하기 위해서 I/O 수단(132)을 통해 유선 분배 네트워크(140)와 연결된다. 상기 도시된 메모리 유닛들은 RAM(122), (E)EPROM(123), ROM(124) 그리고 하드디스크(118)를 포함한다. 그러나, 당업자들에게 공지된 더 많은/혹은 다른 메모리 유닛들이 제공될 수 있다는것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 이들 중 하나 이상은 필요하다면, 상기 프로세서 수단(121)으로부터 원거리에 물리적으로 위치될 수 있다. 상기 프로세서 수단(121)은 하나의 박스로 도시되었지만, 당 업자들에게 공지된 바와 같이, 상호 원격지에 위치될 수 있으며, 병렬로 기능하거나 하나의 주 프로세서에 의해 제어되는 다수의 처리 유닛들을 포함할 수 있다. 더하여, 도시된 입/출력 디바이스들(즉, 126, 127, 128, 129)이 아닌 다른 입/출력 디바이스들이 제공될 수 있다.
본 발명의 대안적 실시예에서, 상기 엑세스 포인트(AP1, AP2, AP3)는 당업자에게 공지된 바와 같이, 인터페이스 카드(30)의 구성원들과 관계되는 전기통신 디바이스일 수 있다.
도 1c에 도시된 새로운 엑세스 포인트(AP4)의 등장은 AP1에 갑작스런 간섭을 유발하게 되는데, 이는 AP1의 채널 C1=10과 채널 간격이 3미만인 채널 C4=9를 이용하기 때문이다. 이제, 본 발명에 따라서, 엑세스 포인트(AP1)는 스왑핑 절차의 개시를 결정한다.
도 5는 요청 엑세스 포인트(AP1)를 위한 스왑핑 절차의 흐름도를 도시한다. 상기 도 5의 절차에서, 다음의 파라메터들이 사용된다:
regCSIQ이는 AP가 동작할 수 있는 모든 가능한 채널에 대해 연산된 품질 파라메터이며, 이 파라메터의 값은 해당 채널에 대한 채널 공유및간섭 모두를 위해 측정된 값이다. 그 식은, regCSIQ(X) = CS(X) + CorFac × I(X) 로 주어진다. [카머맨(Kamerman), 1999년 12월]의 CSIQ와는 대조적으로, 상기 regCSIQ(X)의 값이 낮을수록, 채널(X)의 품질은 더 좋다. CS(X)와 I(X)에 대한 식들은[카머맨(Kamerman), 1999년 12월]에서 찾을 수 있으며, 파라메터 CorFac은 (1인 것이 바람직한) 보정인자(correction factor)이다.
ccCSIQ(스왑 특정 CSIQ) 이는 특별하게 연산된 품질 파라메터이다. 그 식은, ssCSIQ(X) = regCSIQ'(X) + 스왑패널티(SwapPenalty)로 주어지며, 여기서 regCSIQ'(X)는 regCSIQ(X)와 동일한 방식으로 연산되지만, 응답 AP가 이미 요청 AP의 채널을 사용한다는 가정, 즉 스왑핑이 이미 발생되었다고 가정되는 상황하에서 연산된다. 상기 스왑패널티는 스왑핑이 임의의 패널티와 연관된다는 것을 표시하는 파라메터이다. 이는 0일 수 있지만, 예를 들어 10과같은 양의 값을 가지는 것이 바람직하다.
상기 스왑핑 절차의 개시에서, 엑세스 포인트(AP1)는 채널 C1=10을 이용한다. 단계(51)에서, 상기 요청 엑세스 포인트(AP1)는 다른 AP들에 프로브 요청들을 전송함으로써 간섭 및 공유 정보를 수집한다. 그 다음, 단계(52)에서, AP1은 모든 가능한 채널들에 대한 regCSIQ 값들을 연산한다. 단계(53)에서, AP1은 상기 프로브 요청에 응답하는 임의 AP에의해 사용되는 모든 채널에 대한 스왑 특정 CSIQ(ssCSIQ)를 연산한다. 상기 스왑 특정 CSIQ 값들의 연산을 위해, 상기 regCSIQ에 대한 식이 사용되지만, 응답 엑세스 포인트들(AP2, AP3)은 이들이 실질적으로 동작하는 채널이 아닌 요청 AP가 동작하는 채널을 이용한다고 가정한다.
상기 스왑 특정 CSIQ 값은 소정 양만큼(예를 들어, 10만큼) 증가한다. 스왑은 오버헤드 비용의 가능성 때문에, 필요하지 않으면 실행되지 말아야한다. 예를 들어 10만큼 상기 ssCISQ를 증가시킴으로써, 정규 CSIQ를 수반하는 어떤 채널이 스위칭을 위해 선택되고 스왑핑은 필요가 없게될 것이다.
이제, 단계(55)에서, 최저 CSIQ는 모든 연산된 regCSIQ값들과 모든 ssCSIQ 값들로부터 결정된다. 만일 상기 최저 ssCSIQ가 최저 regCSIQ보다 작으면, 상기 절차는 단계(57)로 이동한다. 만일 그렇지 않으면, 단계(69)가 실행된다. 단계(57)에서, AP1은 최저 regCSIQ와 최저 ssCSIQ간의 차이를 연산한다. SwapBinPAP1이라 명명되는 상기 차이는, 만일 AP1이 그의 채널을 최저 regCSIQ에 해당하는 채널로 스위칭하는 대신에(최저 ssCSIQ에 해당하는 AP와) 채널들을 스왑한다면, AP1의 성능에 있어서 이득(benefit)이 된다. 단계(59)에서, 최저 ssCSIQ 값에 해당하는 채널을 이용하여 스왑 요청이 전송된다. 상기 스왑 요청은 상기 스왑을 요청하는 AP1의 채널 C1을 포함하며, 또한, SwapBinPAP1에 대한 값을 포함한다. 이제, 단계(61)에서, 엑세스 포인트(AP1)는 기 설정된 시간 주기(T_wait) 동안 스왑 응답을 대기한다. 만일 AP1이 T_wait ms 내에 스왑 응답을 수신했다면, 단계(63)의 결과는 예(YES)이고, 단계(65)로 진행된다. 만일 단계(63)의 결과가 아니요(NO)라면, 다음 단계는 단계(69)이며, 상기 채널은 최저 regCSIQ에 해당하는 채널(C5)로 스위치될 것이다.
단계(65)에서, 상기 스왑 응답이 검사된다. 만일 상기 스왑 응답이 '예'라면, 단계(67)로 진행된다. 이는 AP1이 그의 채널을 상기 응답 엑세스 포인트(AP2) 중 하나의 값(즉, C2)로 변화시킬 것임을 의미한다. 만일 단계(65)에서 스왑 응답이 "아니요"라면, 단계(69)가 실행되고 AP1은 상기 채널(C5)로 스위치될 것이다.
도 6은 응답 엑세스 포인트(AP2)에 대한 스왑핑 절차의 흐름도를 도시한다. 상기 절차의 개시에서, 엑세스 포인트(AP2)는 채널 C2=6을 이용한다. 단계(75)에서, 엑세스 포인트(AP2)는 정상 동작하며 임의의 스왑 요청을 대기한다. 만일, 단계(77)에서, 요청이 수신되면, AP2는 단계(79)로 진행한다. 만일 스왑 요청이 수신되지 않으면, AP2는 단계(75)에 머무른다. 단계(79)에서, 상기 엑세스 포인트(AP2)는 인접 AP들의 프로브 응답들을 얻기 위해 상기 모든 채널들을 재검사(rescan)한다. 채널(X)의 검사 중에, AP2는 문제의 채널(즉, X)로 스위치하고, 가능한 한 넓은 간격에서 통신을 허용하기 위해서 자신을 임시적으로 최저 지연 임계치와 비트 전송속도로 구성한다(도 1c의 원(45) 참조). AP2는 문제의 무선 범위 내에 있는 상기 채널로 동조된 모든 AP들로부터 프로브 응답을 얻어내기 위해 프로브 요청 프레임을 전송한다. 상기 프로브 요청에 응답하는 AP에의해 전송된 상기 프로브 응답 패킷들은 문제의 채널을 이용하여 각 AP로부터 로드 인자(load factor)들의 정보를 운반한다. 프로브 응답들의 수신 레벨들과 함께 모든 프로브 응답 AP들로부터 수집된 로드 정보는 AP2에의해 저장된다. 이는 모든 채널들에 대해서, 그리고 [카머맨(Kamerman), 1999년 12월]에서와 동일한 방법으로 수행된다.
그 다음, 단계(80)에서, AP2의 채널 운영을 위한 상기 regCSIQ 값이 연산된다. 이는 regCSIQ(C2)가 연산된다는 의미이다. 단계(81)에서, 상기 스왑 요청 AP1에의해 사용되는 채널에 대해 상기 ssCSIQ의 값이 연산된다. 이는 ssCSIQ(C1)이 단계(79)에서 AP2에의해 저장된 로드 및 수신 레벨 정보를 이용하여 연산된다는 의미이다. 그 다음, 단계(83)에서, 엑세스 포인트(AP2)는 그의 채널을 상기 스왑 요청AP1중 하나(즉, C1)로 스위치한다. 단계(85)에서, 상기 ssCSIQ(C1)의 값은 regCSIQ(C2)의 값과 비교된다. 만일 ssCSIQ(C1)의 값이 regCSIQ(C2)의 값보다 낮으면, 엑세스 포인트(AP2)는 단계(87)에서 스왑 응답 '예'를 전송한다. 만일 ssCSIQ(C1)이 regCSIQ(C2)보다 낮지않으면, 상기 절차는 단계(88)로 진행할 것이다. 단계(88)에서, AP1의 관리 도메인(administrative domain)(예를 들어, 회사나 기구(organisation))이 AP2의 관리도메인과 비교된다. 만일 상기 도메인들이 동일하지 않으면, 단계(90)가 실행된다. 만일 두개의 도메인들이 일치하면, 단계(89)로 진행되며, 여기서 다른, 이른바 "희생(sacrifice)" 시험이 실시된다. 상기 단계에서, 요청 AP1 대한 (예측되는)성능상 이득(즉, SwapBinPAP1)은 AP2에대한 성능의 예측된 감소(즉, ssCSIQ(C1)-regCSIQ(C2))와 비교된다. 만일 AP1에 대한 성능상 이득이 AP2에 대한 성능상 감소보다 높으면, 엑세스 포인트(AP2)는 그의 채널을 희생하고 채널들의 스왑을 동의한다. 이는 단계(87)로 진행됨을 의미이다. 만일 단계(88)의 시험에 대한 답변이 아니요라면, 단계(90)로 진행된다. 이는 AP2가 스왑 응답 '아니요'를 상기 스왑 요청 AP1으로 전송함을 의미한다. 그 다음, AP2는 그의 채널을 다시 C2=6로 스위치한다(단계(91)참조).
상기 설명된 스왑핑 절차는 낮은-오버헤드 해법이 아니다. 그래서, 이는 자주 시도되어서는 안된다. 이는 채널 변경 당 한번만 시도되어야 한다. 일단, 특정 AP에 대해 스왑이 실패하면, 이는 조만간에는 시도되어서는 안된다. 그래서, 상기 정보는 각 DFS-가능 AP에 대해 존재하는 정보 레코드(information record)는 또한타이머를 포함한다. 상기 타이머는 동일 AP에 대한 스왑 요청들이 특정 수의 시간들(즉, 24)로 분리되도록 해주기위해 사용된다.
상기 설명한 바와 같이, 무선 랜 통신 네트워크의 채널 선택에 있어서, 종래에는 채널 선택이 전체 네트워크에 대해 최적화 되지 못하는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 스왑핑 메커니즘을 이용하여 엑세스 포인트들 간에 채널을 상호 스왑핑하도록 함으로써 최적 채널을 선택하도록 하며, 이를 통해 무선 랜 통신 네트워크에 대한 전체 성능을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 엑세스 포인트의 엑세스 포인트 트래픽 로드를 관찰하고, 다른 엑세스 포인트들에 프로브 요청들 및 프로브 응답들을 전송하고, 다른 엑세스 포인트들로부터 프로브 요청들 및 프로브 응답들을 수신하고, 상기 프로브 응답들에서 트래픽 로드 상에 정보를 포함시키고, 다수의 그의 가능한 채널들 각각에 대한 간섭 파라메터를 연산 및 저장하고, 상기 다수의 채널들 각각에 대한 채널 공유 파라메터를 연산 및 저장하고, 상기 간섭 및 채널 공유 파라메터들을 이용하여, 상기 다수의 채널들 각각에서의 간섭 및 채널 공유량을 표시하는 상기 다수의 채널들 각각에 대한 정규 채널 품질 파라메터(regCSIQ)를 연산하고, 그리고 상기 정규 채널 품질 파라메터들(regCSIQ)을 이용하여, 다수의 가능한 채널들로부터 최적 채널을 동적으로 선택하도록 구성되는, 무선 랜 통신 네트워크의 엑세스 포인트(AP1, AP2, AP3)로서,
    상기 엑세스 포인트는 스왑핑 메커니즘을 이용하여 다른 엑세스 포인트와 상호간에 채널들을 스왑핑함으로써 상기 최적 채널을 선택하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 엑세스 포인트.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 엑세스 포인트는 제 1채널(C1) 상에서 운영되고, 그리고 제 2채널(C2) 상에서 운영되는 모든 응답 엑세스 포인트(AP2)에 대한 스왑 특정 채널 품질 파라메터(ssCSIQ)를 연산 및 저장하는 스왑 요청 엑세스 포인트(AP1)이며, 상기 스왑 특정 채널 품질 파라메터(ssCSIQ)는 모든 응답 엑세스 포인트(AP2)와 상기 요청 엑세스 포인트(AP1)가 이미 채널들을 스왑핑했다는 가정 하에서 연산되며, 상기 스왑 특정 채널 품질 파라메터는 상기 스왑핑 메커니즘에서 사용되는 것을 특징으로 하는 엑세스 포인트.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 스왑핑 메커니즘은,
    모든 정규 채널 품질 파라메터들 중 최저 파라메터와 모든 스왑 특정 채널 품질 파라메터들 중 최저 파라메터 사이의 차이와 동일한 값을 가지는 성능 이득(benefit-in-performance) 파라메터(SwapBinP)를 연산하는 단계와;
    상기 성능 이득 파라메터(SwapBinP)를 포함하는 스왑 요청을 상기 모든 응답 엑세스 포인트들(AP2)의 모든 스왑 특정 채널 품질 파라메터들 중 상기 최저파라메터에 해당하는 다른 엑세스 포인트로 전송하는 단계와;
    상기 다른 엑세스 포인트(AP2)로부터의 스왑 응답을 대기하는 단계와;
    만일 상기 스왑 응답이 '예'라면, 모든 스왑 특정 채널 품질 파라메터들중 상기 최저 파라메터에 해당하는 채널로 스위칭하는 단계와; 그리고
    만일 상기 스왑 응답이 '아니요'라면, 모든 정규 채널 품질 파라메터들 중 상기 최저 파라메터에 해당하는 채널로 스위칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 엑세스 포인트.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 엑세스 포인트는,
    제 1채널(C1) 상에서 운영되는 스왑 요청 엑세스 포인트(AP1)으로부터의 스왑 요청을 수신하는 단계와, 여기서 상기 스왑 응답 엑세스 포인트는 제 2채널(C2) 상에서 운영되며;
    다른 엑세스 포인트들로부터의 프로브 응답들을 수집하기 위해 그의 모든 채널들을 재검사(rescan)하는 단계와;
    상기 제 2 채널(C2)을 상기 제 1채널(C1)로 스위칭하는 단계와;
    상기 제 1채널(C1)에 대한 스왑 특정 채널 품질 파라메터(ssCSIQ(C1))를 연산하는 단계와, 여기서 상기 스왑 특정 채널 품질 파라메터(ssCSIQ(C1))는 상기 응답 엑세스 포인트(AP2)와 상기 스왑 요청 엑세스 포인트(AP1)가 이미 채널을 스왑핑했다는 가정 하에서 연산되며; 그리고
    만일 상기 제 1채널(C1)에 대한 스왑 특정 채널 품질 파라메터(ssCSIQ(C1))가 상기 제 2채널(C2)에 대해 연산된 정규 채널 품질 파라메터(regCSIQ(C2))보다 작은 경우 스왑 응답 '예'를 전송하는 단계를 수행하도록 구성된 스왑 응답 엑세스 포인트(AP2)인 것을 특징으로 하는 엑세스 포인트.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 엑세스 포인트는,
    상기 스왑 요청 엑세스 포인트에 대한 모든 정규 채널 품질 파라메터들 중 최저와 모든 스왑 특정 채널 품질 파라메터들 중 최저 사이의 차이와 동일한 값을 가지는, 상기 스왑 요청 엑세스 포인트로부터의 성능 이득(benefit-in-performance) 파라메터(SwapBinP)를 수신하는 단계와;
    만일 스왑 응답 '예'가 전송될 수 없다면, 상기 스왑 요청 엑세스 포인트가 스왑된 채널들을 가지는 경우 발생하는 상기 스왑 응답 엑세스 포인트의 성능 상 감소를 나타내는 성능 감소(decrease-in-performance) 파라메터를 연산하는 단계와; 그리고
    만일 상기 성능 이득 파라메터(SwapBinP)가 상기 성능 감소 파라메터보다 크면, 스왑 응답 '예'를 전송하는 단계를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 엑세스 포인트.
  6. 제 1-5항 중 임의의 한 항에 있어서, 상기 엑세스 포인트는 상기 스왑핑 메커니즘을 이용한 최종 시점으로부터 기 설정된 시간이 경과된 이후에만 상기 스왑핑 메커니즘을 이용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 엑세스 포인트.
  7. 상기 항들 중 임의의 한 항에 따르는 적어도 두개의 엑세스 포인트들을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 랜 통신 네트워크.
  8. 엑세스 포인트의 엑세스 포인트 트래픽 로드를 관찰하는 단계와, 다른 엑세스 포인트들에 프로브 요청들 및 프로브 응답들을 전송하는 단계와, 다른 엑세스 포인트들로부터 프로브 요청들 및 프로브 응답들을 수신하는 단계와, 상기 프로브 응답들에서 트래픽 로드 상에 정보를 포함시키는 단계와, 다수의 그의 가능한 채널들 각각에 대한 간섭 파라메터를 연산 및 저장하는 단계와, 상기 다수의 채널들 각각에 대한 채널 공유 파라메터를 연산 및 저장하는 단계와, 상기 간섭 및 채널 공유 파라메터들을 이용하여, 상기 다수의 채널들 각각에서의 간섭 및 채널 공유량을 표시하는 상기 다수의 채널들 각각에 대한 정규 채널 품질 파라메터(regCSIQ)를 연산하고, 상기 정규 채널 품질 파라메터(regCSIQ)들을 이용하여 다수의 가능한 채널들로부터 최적 채널을 동적으로 선택하는 단계를 포함하는 무선 랜 통신 네트워크의 엑세스 포인트에 의해 최적 채널을 선택하는 방법으로써,
    상기 엑세스 포인트는 스왑핑 메커니즘을 이용하여 채널들을 다른 엑세스 포인트와 상호 스왑핑함으로써 상기 최적 채널을 선택하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 최적 채널 선택 방법.
  9. 엑세스 포인트의 엑세스 포인트 트래픽 로드를 관찰하고, 다른 엑세스 포인트들에 프로브 요청들 및 프로브 응답들을 전송하고, 다른 엑세스 포인트들로부터 프로브 요청들 및 프로브 응답들을 수신하고, 상기 프로브 응답들에서 트래픽 로드 상에 정보를 포함시키고, 다수의 그의 가능한 채널들 각각에 대한 간섭 파라메터를 연산 및 저장하고, 상기 다수의 채널들 각각에 대한 채널 공유 파라메터를 연산 및 저장하고, 상기 간섭 및 채널 공유 파라메터들을 이용하여, 상기 다수의 채널들 각각에서의 간섭 및 채널 공유량을 표시하는 상기 다수의 채널들 각각에 대한 정규 채널 품질 파라메터(regCSIQ)를 연산하고, 그리고 상기 정규 채널 품질 파라메터들(regCSIQ)을 이용하여, 다수의 가능한 채널들로부터 최적 채널을 동적으로 선택할 수 있는 엑세스 포인트를 제공하는, 무선 랜 통신 네트워크에 대한 상기엑세스 포인트에 의해 로드 되는 컴퓨터 프로그램에 있어서,
    상기 엑세스 포인트는 스왑핑 메커니즘을 이용하여 채널들을 다른 엑세스 포인트와 상호 스왑핑함으로써 상기 최적 채널을 선택하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  10. 제 9항에 따른 컴퓨터 프로그램이 제공되는 데이터 이동매체.
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