KR20030017618A - Ｉｅｅｅ 802.11 ｗｌａｎ들을 위한 동적 주파수 선택 체계 - Google Patents

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KR20030017618A
KR20030017618A KR10-2003-7000450A KR20037000450A KR20030017618A KR 20030017618 A KR20030017618 A KR 20030017618A KR 20037000450 A KR20037000450 A KR 20037000450A KR 20030017618 A KR20030017618 A KR 20030017618A
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최성현
만골드스테판
숨로암자드
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

IEEE 802.11 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN)에서 액세스 포인트(AP)와 복수의 국들(STA) 사이의 통신 채널을 동적으로 선택하기 위한 방법 및 시스템이 개시된다. 이 방법은, 복수의 무선 STA들에 의해 이용되는 새로운 채널이 요구되는지 여부를 결정하는 단계, AP에 의해 복수의 STA들 중 적어도 하나에 채널 품질 측정을 요청하는 단계, 복수의 주파수 채널들의 채널 품질 보고를 상기 요청된 STA들로부터 AP에 송신하는 단계로서, 채널 품질 보고는 복수의 STA들에 의해 측정된 모든 채널들의 CCA(Clear Channel Assessment) 통화중 기간들과 수신된 신호 세기 표시(RSSI)를 포함하는, 상기 송신 단계, 인접한 BSS로부터의 신호가 복수의 STA들에 의해 수신되는지 여부를 결정하는 단계, 채널 품질 보고에 따라 복수의 STA들과 AP 사이의 통신에 이용하기 위한 규정 요구들 및 채널 품질에 기초하여 새로운 채널을 선택하는 단계, 상기 AP로부터 상기 복수의 STA들에 새로운 채널에 관한 정보를 통신하는 단계와, 새로운 채널로 모든 STA들을 스위칭하는 단계를 포함한다.

Description

ＩＥＥＥ 802.11 ＷＬＡＮ들을 위한 동적 주파수 선택 체계{Dynamic frequency selection scheme for IEEE 802.11 WLANs}
매체 액세스 제어(MAC) 및 물리적 계층 유닛들을 지원하는 무선 로컬 영역 네트워크들(WLANs)을 위한 물리적 특성들은 본 명세서에 참조문헌으로써 포함된 국제 표준 ISO/IEC 8802-11 "Information Technologuy--Telecommunications and information exchange area networks", 1999 Edition에 규정된 IEEE 802.11 표준에 명시되어 있다. 상기 표준은 2개의 변형 WLAN: 하부구조-기반 및 애드-혹 타입(ad-hoc type)을 명시한다. 이전의 네트워크에서, 통신은 전형적으로 국들(STA)로 불리는 무선 노드들과 액세스 포인트(AP) 사이에서만 발생하고, 이후의 네트워크에서와 같이 무선 노드들 사이에 직접 발생하지는 않는다. 동일한 무선 커버리지(radio coverage) 내에 있는 STA들 및 AP는 기본 서비스 세트(BSS)로 공지되어 있다.
오버래핑 BSS들로 불리는 2개의 인접한 기본 서비스 세트들(BSS)이 서로 가깝게 위치되고, 동일한 채널에서 동작할 때, 오버래핑 BSS들 사이의 가능한 상호 간섭(mutual interference)에 기인하여 요구된 서비스의 품질(QoS)을 지원하는 것은 어렵다. 또한, 특정 STA에 가까운 다른 함께 위치된 시스템들(예컨대, ERC(European Radio communications Committee) 규정에 개시된 HIPERLAN/2 장치)은 수신 간섭을 야기할 수 있다. WLAN 배치 전에 BSS들에 채널 할당들을 주의 깊게 계획함으로써 간섭을 피하는 것은, 특히 다른 WLAN 장치들이 부근에서, 예컨대, 이웃하는 집들 또는 사무실들에서 독립적으로 동작하는 가정/사무실 환경에서, 항상 가능한 것은 아니다.
따라서, 액세스 포인트(AP)가 그 기본 서비스 세트(BSS)와 연관된 모든 국들(STA)에 대한 채널을 선택할 수 있게 하는, IEEE 802.11 표준에 통합될 수 있는 동적 주파수 선택(DFS) 방식에 대한 요구가 존재한다. 이를 달성하기 위해, 본 발명은 네트워크의 동작을 위한 주파수 채널의 동적 선택을 가능하게 하는 802.11 매체 액세스 제어(MAC) 및 802.11a 물리적 계층(PHY)(5 GHz 비인가된 대역들에서 IEEE 802.11 WLAN 동작을 위한)으로의 변화들을 도입한다. 이는 ERC(European Radio communications Committee)에 의해 부과된 요구들을 만족시키기가 용이하며, 5 GHz 대역에서의 802.11 WLAN 동작의 성능을 강화시킨다.
본 발명은 IEEE 802.11(h) 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN)에서의 동적 주파수 선택(DFS) 메커니즘에 관한 것으로, WLAN의 동작중인 채널은 채널 품질 보고(channel quality report)에 기초하여 액세스 포인트(AP)에 의해 이루어진 채널 결정에 따라 동적으로 선택된다.
도 1은 본 발명의 실시예들이 적용되는 무선 통신 시스템의 구조를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 특정 기본 서비스 세트(BSS) 내의 각각의 국(STA) 및 액세스 포인트(AP)의 단순화된 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 새로운 채널로 선택적으로 스위칭하기 위한 동작 단계들을 도시하는 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 AP로부터 STA로 정보를 송신하는 데 이용될 수 있는 채널 측정 요청 프레임의 포맷을 도시하는 도면.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따라 AP로부터 STA들로 정보를 송신하는 데 이용될 수 있는 채널 측정 방법 정보 엘리먼트들의 포맷을 도시하는 도면.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 실시예에 따라 BSS 내의 복수의 STA들로부터 AP로 정보를 송신하는 데 이용될 수 있는 채널 측정 보고 정보 엘리먼트들의 포맷을 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 채널 품질 보고에 기초하여 AP에 의해 새로운 채널을 결정하는 프로세스를 도시하는 흐름도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 AP로부터 복수의 STA들로 공고 데이터(announcement data)를 송신하는 데 이용되는 프레임 몸체(frame body)의 포맷을 도시하는 도면.
본 발명은 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN)에서 동적 주파수 선택 방법 및 시스템에 관한 것이고, 각각의 채널은 액세스 포인트(AP)에 의해 결정된 기준에 따라동적으로 선택된다.
본 발명의 양상에 따라, 기본 서비스 세트(BSS)의 커버리지 영역 내에 위치된 복수의 국들(STA)과 액세스 포인트(AP) 사이의 통신 채널을 동적으로 선택하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 복수의 무선 STA들에 의해 이용되는 새로운 채널이 요구되는지 여부를 결정하는 단계, AP에 의해 복수의 STA들 중 적어도 하나에 채널 품질 측정을 요청하는 단계, 복수의 주파수 채널들의 채널 품질 보고를 상기 요청된 STA들로부터 AP에 송신하는 단계로서, 채널 품질 보고는 복수의 STA들에 의해 측정된 모든 채널들의 CCA(Clear Channel Assessment) 통화중 기간들과 수신된 신호 세기 표시(RSSI)를 포함하는, 상기 송신 단계, 인접한 BSS로부터의 신호가 복수의 STA들에 의해 수신되는지 여부를 결정하는 단계, 채널 품질 보고에 따라 복수의 STA들과 AP 사이의 통신에 이용하기 위한 규정 요구들 및 채널 품질에 기초하여 새로운 채널을 선택하는 단계, 상기 AP로부터 상기 복수의 STA들에 새로운 채널에 관한 정보를 통신하는 단계와, 새로운 채널로 모든 STA들을 스위칭하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양상에 따라, WLAN에서 BSS의 커버리지 영역 내에 위치된 복수의 STA들과 AP 사이의 통신 채널을 동적으로 선택하는 시스템이 제공된다. 이 시스템은, 복수의 STA들에 의해 이용되는 새로운 채널이 요구되는지 여부를 결정하기 위한 수단, AP에 의해 복수의 STA들 중 적어도 하나에 채널 신호 품질 측정을 요청하기 위한 수단, 복수의 STA들 중 적어도 하나와 AP 사이에 복수의 주파수 채널들의 채널 품질 보고를 송신하기 위한 수단으로서, 채널 품질 보고는 복수의 STA들에 의해 측정된 모든 채널들의 CCA(Clear Channel Assessment) 통화중 기간들과 수신된 신호 세기 표시(RSSI)를 포함하는, 상기 송신 수단, 인접한 BSS로부터의 프레임이 복수의 STA들에 의해 수신되는지 여부를 결정하기 위한 수단, 인접한 BSS 신호 또는 주기성(periodicity)이 검출되면, AP와 복수의 STA들 사이의 통신에 이용하기 위한 채널 품질의 최소한의 열화(least degradation)에 기초하여 새로운 채널을 선택하기 위한 수단과, AP로부터 복수의 STA들에 새로운 채널에 관한 정보를 통신하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 방법 및 장치의 보다 완전한 이해는 첨부한 도면들과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명을 참조하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 방법 및 장치의 보다 완벽한 이해는 첨부한 도면들과 관련하여 취해지는 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 이루어질 수 있다.
다음의 상세한 설명에서, 제한이 아니라 설명의 목적으로, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정한 구조, 인터페이스들, 기술들 등과 같은 특정한 상세들이 개시된다. 단순하고 명확하게 하기 위해, 공지된 장치들, 회로들 및 방법들의 상세한 설명들은 불필요한 상세로 본 발명의 상세한 설명을 불명료하게 하지 않도록 생략된다.
도 1은 본 발명의 실시예들이 적용되는 대표적인 네트워크를 도시한다. 본 발명의 원리에 따라, 다른 함께 배치된 시스템들과의 인터페이스를 또한 줄이는 그 기본 서비스 세트(BSS)와 연관된 모든 국들(STA)에 대한 채널 품질 보고들에 기초하여 액세스 포인트(AP)가 채널을 선택할 수 있게 하는 동적 주파수 선택(DFS) 방식이 제공된다. 도 1에 도시된 네트워크는 예시를 위해 작게 한다는 것임을 유의한다. 실제로, 대부분의 네트워크들은 훨씬 많은 수의 이동 STA들을 포함한다.
본 발명은 AP가 그 BSS와 연관된 모든 국들(STA)에 대한 새로운 무선 링크를 제공할 수 있게 함으로써 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN)에 대한 애플리케이션을 갖는다. 예컨대, BSS1의 STA3은 이웃하는 BSS2를 갖는 오버래핑 영역에 있을 수 있고, 따라서, 이웃하는 BSS2에서 STA2로부터의 충돌들(contentions)을 경험한다. 대안적으로, STA3은 위성들 및 레이더 시스템들과 같은 다른 인가된 오퍼레이터들에 속하는 근방의 비-802.11 컴플라이언트 장치(non-802.11 compliant device)로부터 간섭을 경험할 수 있다. 이 때문에, 본 발명은 네트워크의 동작을 위한 주파수 채널의 동적 선택을 가능하게 하는 PHY 명세들(specifications)의 802.11 MAC 및 802.11로의 변화들을 도입한다. 이는 유럽 무선 통신 위원회(ERC)에 의해 부과된 요구들을 만족시키는 것을 용이하게 하고, 그것은 5 GHz 대역 또는 다른 대역 범위, 즉, 2.4 GHz에서의 802.11 WLAN 동작의 성능을 강화한다. 본 발명이 IEEE 802.11b PHY 명세와 같은 상이한 물리적 계층 명세들을 이용하는 2.4 GHz와 같은 다른 주파수 대역들로 쉽게 확장될 수 있음은 당업자들에게 명백하다.
도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 WLAN 내의 각각의 STA 및 AP는 도 2의 블록도에 도시되는 구조를 갖는 시스템을 포함할 수 있다. AP 및 STA 양쪽은 디스플레이(20), CPU(22), 송신기/수신기(24), 입력 장치(26), 저장 모듈(28), 랜덤 액세스 메모리(RAM)(30), 판독-전용 메모리(ROM)(32)와, 공통 버스(40)를 포함할 수 있다.비록 상세한 설명이 특정한 컴퓨터 시스템들을 설명하는 데 공통으로 이용된 용어들을 인용할지라도, 본 상세한 설명 및 개념들은 도 2에 도시된 것과 유사하지 않은 구조들을 갖는 시스템들을 포함하는 다른 처리 시스템들에 동일하게 적용된다. 송신기/수신기(24)는 원하는 데이터를 송신하도록 안테나(도시 안됨)에 결합되고, 그 수신기는 수신된 신호들을 대응하는 디지털 데이터로 변환한다. CPU(22)는, AP가 그 BSS와 연관된 모든 국들(STA)에 새로운 채널 또는 무선 링크를 제공할 수 있게 함으로써, ROM(32)에 포함된 동작 시스템의 제어 하에서 동작하고 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN) 내에 주파수 선택을 수행하도록 RAM(30)을 이용한다.
이제, AP에 의한 모든 국들(STA)에 대한 새로운 채널의 선택에서 본 발명에 따른 동작 단계들의 원리는 아래에 설명된다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 단계들은 다음의 단계들, 채널들의 모니터링 단계(100), AP에 의한 새로운 채널을 선택하는 단계(200), 채널 스위치 공고를 송신하는 단계(300)와, 선택된 채널에 스위칭하는 단계(400)를 포함한다. 채널들의 모니터링(100)은 (1) AP에 의한 채널 측정, (2) AP에 의한 채널 측정에 대한 요청과, (3) STA들에 의한 측정 보고의 3개의 서브 단계들을 포함한다.
채널들의 모니터링(도 3의 단계 100)
다음의 경우들(그러나, 거기에 필연적으로 제한되지 않는), (1) 특정 기본-서비스-세트(BSS)가 AP에 의해 새롭게 형성되고(단계 401), (2) AP가 시간의 특정 기간 동안 임의의 연관된 STA 없이 주어진 BSS를 동작하고, (3) AP 및/또는 BSS에서의 하나 또는 그 이상의 STA들이 영구적으로 불량한 통신 채널을 경험하고, (4)BSS들의 오버래핑이 채널 간섭을 야기하고, (5) 다른 인가된 오퍼레이터들의 검출이 발생하는 것 중 하나가 발생하면, 채널 모니터링은 개시될 수 있다. 이들 경우들 중 어떤 것이 발생하면, AP는 그 BSS를 동작하도록 새로운 무선 링크를 동적으로 선택할 수 있다. 따라서, 최고의 무선 링크에 스위칭하기 전에, AP는, 직접 채널 조건들을 검출하거나 연관된 STA들로부터 채널 조건들을 요청함으로써, 다른 인가도니 오퍼레이터들의 존재뿐만 아니라 현재 및 다른 채널들의 상태를 알 필요가 있다.
(1) AP에 의한 채널 측정
AP가 채널 측정을 직접 수행하는 경우에, 측정은 서비스 중단이 최소화될 수 있는 방식으로 수행된다. 이는 무충돌 기간(contention free period; CFP) 동안 또는 무충돌 버스트(CFB) 동안 채널 품질을 측정함으로써 달성될 수 있다. CFP는 현재의 802.11 표준의 부분인 반면, CFB는 공개될 802.11e 표준의 부분이 될 것으로 기대된다. CFP 및 CFB는, AP가 그것이 프레임을 송신중이지 않으면 모든 시간에 프레임들을 수신할 준비가 되도록 설계되기 때문에 유용하다. 동작에서, STA들과 일치된 서비스의 품질(QoS)을 지원하는 데 요구된 값보다 더 큰 aCFMaxDuration을 공고함으로써, AP는 결과로서 오는 잔여 기간 동안 현재 채널 및/또는 다른 채널들을 측정할 수 있다. CFB는 802.11e 컴플라이언트 WLAN에서 유사한 방식으로 이용될 수 있다. 즉, 충돌 기간(CP) 동안, AP는 그 자신을 폴링(polling)(즉, 그 자신에게 어드레스된 QoS CF-Poll을 보낸다)함으로써 CFB를 개시할 수 있다. QoS CF-Poll에서 발견된 기간 필드(duration field)에 의해 결정된 CFB 기간 동안, 모든 STA들은 침묵(silent)을 유지하고, AP는 이 기간 동안 현재 채널 및/또는 다른 채널들을 측정할 수 있다. 대안적으로, AP는 서비스 중단 없이 채널을 측정하도록 CTS(Clear-to-Send) 프레임을 이용할 수 있다. 수신기 어드레스(RA)로서 자기-어드레스(self-address)를 갖는 CTS 프레임을 송신함으로써, AP는 AP가 채널을 측정할 수 있는 명시된 기간 동안 침묵을 유지하도록 이 CTS 프레임을 수신하는 모든 STA들을 강제할 수 있다.
(2) AP에 의한 채널 측정에 대한 요청
AP가 채널 측정을 그 BSS와 연관된 STA들의 세트에 요청하는 경우에, AP는 도 4에 도시된 바와 같이 채널 측정 요청 프레임을 송신한다. STA들에 대한 채널 품질 측정의 요청의 송신은 단일 캐스트(unicast), 멀티캐스트, 또는 브로드캐스트일 수 있다. 요청 프레임은, (1) 측정을 시작할 때, (2) 측정할 채널, (3) 측정 기간, 및 (4) 측정 방법을 명시할 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 채널 측정 프레임은 4개의 필드들, "액션 코드", "활성 지연(Activation Delay)", "대화 토큰(Dialog Token)", 및 "채널 측정 방법 엘리먼트"를 포함한다. "활성 지연" 필드는 채널 측정 프로시저를 시작할 때를 명시한다. "대화 토큰"은 서로 상이한 측정 요청들을 구별하는 단일 옥텟 필드(octet field)이다. "채널 측정 방법 엘리먼트" 필드는 측정될 채널들의 세트를 지시하고, 여기서 각각의 옥텟은, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 채널 수를 명시하고, 2개의 형태들, "기본 채널 측정 방법" 또는 "CF 채널 측정 방법 중 하나일 수 있다.
도 5a를 참조하면, "기본 채널 측정 프레임"은 "엘리먼트ID" 및 "길이" 필드들에 부가하여 3개의 필드들, "측정 기간", "채널 수들", 및 "보고 시간 제한"을 포함한다. "측정 기간"(≥0) 필드는 요청된 STA에 의해 수행된 각각의 채널 측정의 기간을 지시한다. "채널 수" 필드는 측정될 채널들의 세트를 지시하고, 여기서 각각의 옥텟은 채널 수를 명시한다. "보고 시간 제한"(≥0) 필드는 요청된 STA가 AP에 역으로 측정 결과를 보고해야 하는 시간 기간을 지시한다.
도 5b를 참조하면, "CF 채널 측정 프레임"은 "엘리먼트ID" 및 "길이" 필드들에 부가하여 5개의 필드들, "측정 기간", "측정 오프셋", "비-측정 기간", "채널 수들" 및 "보고 시간 제한"을 포함한다. "측정 기간"(≥0) 필드는, 무충돌 기간(CFP) 반복 간격들(CFPRI's)의 수에서, 요청된 STA가 각각의 채널의 측정을 위해 소비하는 시간 기간을 지시한다. "측정 오프셋" 및 "비-측정 기간" 필드들은 요청된 STA가 원격 채널의 측정을 위해 현재 채널로부터 떨어져있지 않아야 하는 각각의 CFPRI 외의 시간 기간를 나타낸다. 예컨대, CFP가 시작하는 타깃 비콘 송신 시간(target beacon transmission time; TBTT)으로부터 시작하는 CFPRI[0, CFPRI] 동안, STA는 기간[CFPRI*MO/256, CFPRI*(MO+NMD)/256]을 제외하고 원격 채널의 측정을 위해 현재 채널로부터 떨어져 있고, 여기서, MO는 "측정 오프셋"의 값을, NMD는 "비-측정 기간"의 값을 각각 나타낸다. "채널 수" 필드는 측정될 채널들의 세트를 지시하고, 여기서 각각의 옥텟은 채널 수를 명시한다. "보고 시간 제한'(≥0) 필드는 요청된 STA가 AP에 역으로 측정을 보고해야 하는 시간 기간을 지시한다.
(3) 국들(STA)에 의한 측정 보고
전단에 기술된 바와 같이 AP에 의해 채널을 측정하도록 요청을 수신할 때, 또는 자발적으로 측정될 때, 각각의 STA는 채널 측정 보고 프레임을 송신할 것이다. 도 6a는 채널 측정 보고 프레임의 포맷을 도시한다. 채널 측정 보고 프레임이 채널 측정 요청 프레임을 통해 AP에 의해 요청되지 않고 송신될 수 있음은 주목된다. 그러한 경우에, "대화 토큰" 필드의 값은 제로로 세팅될 것이다.
일반적으로, 채널 측정 보고 프레임은 다음의 세게 형태들, (i) 다른 BSS들의 검출, (ii) CCA(Clear Channel Assesment) 통화중 기간들(busy periods)의 측정, 및 (iii) 수신된 신호 세기 통계들의 측정에서 이루어진 측정들의 결과들을 포함할 것이다.
(i) 다른 BSS들의 검출
요청된 주파수 채널에서 다른 BSS들의 검출은 "스캔" 서비스 및/또는 그 변형들로 공지된 기존의 MAC 서브계층 관리 엔티티(MLME) 서비스를 이용함으로써 수행될 수 있다. 이 서비스는 채널들의 수에서 기존의 BSS들의 검출을 요청하기 위해 관리 프리미티브(management primitive) MLME-SCAN.request를 통해 MLME에 각각의 STA 내에 존재하는 국 관리 엔티티(SME)에 의해 요청된다. 그 후에, 프리미티브 MLME-SCAN.confirm은 발견된 모든 BSS들의 완전한 설명을 포함하는 스캔 결과들을 SME에 리턴한다. STA가 핸드오프(handoff)를 실행하도록 나중에 선출될 수 있는 잠재하는 BSS들을 STA가 조사하기 위해 이 서비스가 802.11에 처음부터 규정된다는 것은 주목된다. BSS가 검출되면, STA는 "DS로(To DS)"(프레임이 AP 방향으로 송신되면) 및/또는 "DS로부터"(프레임이 AP로부터 송신되면) 필드들 세트를 갖는프레임 및/또는 비콘 프레임들이 수신되었는지를 명시한다.
(ii) CCA 통화중 기간들의 측정
또한, 802.11 비-컴플라이언트 장치들, 예를 들어, ETSI BRAN HIPERLAN/2 장치들 또는 위성 시스템들에 의한 간섭 레벨 또는 노이즈의 측정은 검출되고 AP에 보고된다. 그러한 장치의 존재는 BSS로서가 아니라 공통-채널 간섭(co-channel interference)으로서 검출 가능하다.
STA는, CCA가 전체 측정 기간 외의 통화중인 부분적인 기간(fractional period)를 역으로 보고하기 위해 CCA 통화중 기간들의 트랙을 유지한다. CCA가, (1) 4 usec 내의 90%보다 큰 가능성을 갖는 -82 dBm과 같거나 큰 수신기 레벨에서의 유효 OFDM 송신의 시작, 및 (2) -62 dBm 위의 임의의 신호에 의해 통화중임이 지시되는 것을 주목한다. 그러므로, 부분적인 기간는 BSS가 검출되지 않을 때조차 제로로 될 수 없다.
또한, STA는 다음의 정보의 트랙을 유지함으로써 주기적인 버스트의 특성들을 결정하도록 시도한다. 각각의 STA는, 각각의 통화중 기간가 하나의 슬롯 시간 동안 CCA 통화중 지시(busy indication)로서 규정되는, 관찰된 연속적인 CCA 통화중 기간들의 수의 트랙을 유지할 수 있다. 동시에, 각각의 STA는 연속적인 통화중 기간들 사이의 슬롯 시간들에서 비-제로 간격들(non-zero intervals)의 트랙을 유지할 수 있고, 따라서, 이들 2개의 파라미터들이 둘 또는 그 이상의 시간들을 몇몇 공차로 연속적으로 매칭하면, 검출된 신호는 도 6b에 도시된 바와 같이 기간적 소스(몇몇 비-802.11 컴플라이언트 장치들은 기간적 특성들을 나타낸다)로부터 오는것으로 구성되고, AP에 보고될 수 있다. 또한, 둘 또는 그 이상의 연속적인 통화중 및 유휴중(idle) 기간들이 몇몇 공차로 매칭하면, 그것은 레이더 타입 신호들의 존재를 지시할 수 있고, 이 정보는 AP에 전달된다.
도 6b는 본 발명에 따라 채널 품질 측정을 AP에 역으로 보고하도록 STA에 의해 이용되는 채널 측정 보고 정보 엘리먼트의 포맷을 예시한다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 프레임의 길이는 채널들의 수에 의존한다. 도 6c를 참조하면, 하나의 옥텟 "측정 요약" 필드는, 적어도 하나의 유효 MAC 헤더가 채널 측정 동안 수신한 것을 명시하기 위한 BSS 필드, 적어도 하나의 BSS가 802.11e-컴플라이언트 WLAN의 QBSS에서 실행 중인 것을 명시하는 "QBSS" 필드로서, 이 비트는 STA 보고가 802.11e MAC 인에이블되는 경우에만 세팅될 수 있는, 상기 "QBSS" 필드, 적어도 2개의 연속적인 CCA 통화중 온/오프 패턴들이 주기적인 것을 지시하는 "주기성(Periodicity)" 필드, 적어도 하나의 비콘이 측정 동안 수신되었음을 명시하는 "비콘" 필드와, "DS로" 필드 및 "DS로부터" 필드를 갖는 적어도 하나의 프레임이 측정 동안 각각 수신되었음을 명시하는 "DS로"(또는 "AP로") 및 "DS로부터'(또는 "AP로부터") 필드들을 포함한다. 도 6b에 도시된 바와 같은 채널 측정 보고 정보 엘리먼트는, AP로부터의 측정 요청 프레임의 SERVICE 필드에서 "송신된 전력"의 4개 비트로부터 카피되는 "자신의 AP 송신된 전력(Own AP Transmitted Power)" 필드와, AP로부터의 상기 측정 요청 프레임의 PLCP 프리앰블을 수신하는 데 이용된 안테나에서 관찰된 에너지를 나타내고, 도 6d에 따라 인코딩되는 "자신의 채널 수신된 신호 세기 표시자(RSSI)(Own Channel Received Signal Strength Indicator)"필드를 더 포함한다. 또한, CCA가 통화중이며, 다음 식, CCA 통화중 부분 = 최고한도(255 x [CCA 통화중 기간]/[채널에서의 총 측정 기간])에 따라 계산되는 부분적인 시간을 명시하기 위한 "CCA 통화중 부분" 필드, CCA 통화중이 검출된 연속적인 시간 슬롯들의 수를 지시하는 "CCA 통화중 기간" 필드와, CCA 통화중 지시자들을 반복하는 시간 슬롯들에서 시간 간격을 나타내는 "CCA 통화중 간격" 필드가 포함된다. "CCA 통화중 기간" 및 "CCA 통화중 간격" 필드들 양쪽은 "주기성"이 측정 요약 필드에 세팅된 경우에만 유효하다.
(iii) 수신된 신호 세기 통계들의 측정
더욱이, 채널 조건을 결정하는 데 이용될 수 있는 수신된 신호의 세기의 측정들은 도 6d 및 도 6e에 도시된 바와 같이 AP에 보고된다. 도 6e를 참조하면, 0에서 7까지의 범위인 수신된 신호 세기 범위 인덱스(RSSRI)라 불리는 파라미터는 각각의 국의 안테나에서 관찰된 에너지 레벨을 지시하는 데 이용된다. 도 6b에서의 'BSS' 필드의 값에 의존하여, 4-옥텟 수신된 신호 세기 범위 인덱스(RSSRI) 통계 필드는 2개의 상이한 측정 결과들/지시자들을 나타낼 것이다. BSS 필드가 세팅될 때, 즉, 1일 때, 그것은 각각의 수신된 프레임에 대한 PLCP 프리앰블의 수신 동안 측정된 에너지 레벨의 통계들을 나타내는 반면, 그것이 세팅되지 않을 때, 즉, 제로일 때, 그것은 안테나에서 관찰된 순간적인 에너지 레벨의 통계들을 나타낸다. 그것은 기간적으로 샘플링된다.
RSSI 통계 필드의 각각의 옥텟은 다음과 같이 표현된다.
비트들: 3 5
RSSRI 밀도
3-비트 수신된 신호 세기 범위 인덱스(RSSRI)는 도 6e에 도시된 바와 같이 함수,
(1) BSS 필드 세팅, 즉, 1의 경우에, 수신된 프레임의 PLCP 프리앰블의 수신 동안 관찰된 에너지 레벨, 또는
(2) BSS 필드 비세팅, 즉, 제로의 경우에, 안테나에서 관찰된 순간적인 에너지 레벨로서 규정된다.
주파수 채널 측정 동안 STA는 각각의 RSSRI에 대응하는 측정된 샘플들의 수의 트랙을 유지한다. 5-비트 밀도 필드는,
밀도(RSSRI) = 최고한도(431 x [RSSRI에 대응하는 샘플들의 수]/[샘플들의 총 수])로써 규정된다.
가장 큰 밀도 값들을 갖는 4개의 RSSRI들이 선택될 것이고, RSSRI 통계 필드에 포함될 것이다.
AP에 의한 결정(도 3의 단계 200)
단계 100에서 채널 품질 보고들을 얻은 후에, 이제 AP는 AP와 국들 사이의 통신을 위해 이용되는 새로운 채널을 결정한다. 본 발명에 따른 새로운 채널 선택 방법은 도 7의 흐름도에 도시된다.
단계 8에서, 지원 채널들로부터 채널을 선택하는 처리가 개시된다. 이어서, 단계 10에서 수신된 신호에 기초하여 다른 BSS의 존재가 각각의 STA에 의해 검출되는지 여부가 결정된다. 검출되지 않으면, 단계 12에서 수신된 신호의 주기성이 검출되는지 여부가 결정된다. 주기성이 검출되면, 단계 14에서 대응하는 채널은 후보 채널 리스트로부터 배제된다. 여기서, 후보 채널 리스트는 AP가 통신을 위해 모든 STA들의 스위칭을 고려할 수 있는 채널 수들을 포함한다.
반면, 단계 10에서 다른 BSS가 검출되면, 단계 16에서 "DS로부터" 필드가 세팅되는지 여부가 결정된다. 그렇다면, 다른 BSS에서 AP로부터 간섭이 매우 바람직하지 않기 때문에, 단계 18에서 대응하는 채널은 후보 채널 리스트로부터 배제된다. 단계 16에서 "DS로부터" 필드가 세팅되지 않거나, 단계 12에서 주기성이 검출되지 않으면, 단계 20에서 AP는 후보 채널 리스트에 그것들을 포함한다. 그 후에, 단계 22에서 모든 채널들이 스캐닝되는지 여부가 결정된다. 그렇다면, 최소한의 RSSRI 및/또는 CCA 값을 갖는 채널이 선택된다. 즉, 잠재하는 후보 채널들의 수를 얻은 후에, AP는 BSS를 갖는 다른 STA들뿐만 아니라 다른 함께 위치된 시스템들, 예를 들어, HIPERLAN/2 장치들에 대한 최소한의 간섭을 갖는 특정 채널을 결정할 수 있다. 마지막으로, AP는 단계 24에서 선택된 채널을 모든 STA들이 스위칭해야하는 새로운 채널로 결정한다.
AP에 의한 채널 스위치 공고(도 3의 단계 300)
스위칭할 새로운 채널을 선택한 후에, AP는 그 자신의 측정들뿐만 아니라 이 특정한 BSS와 연관된 STA들로부터 수신된 채널 측정에 기초하여 선택된 채널로 모든 STA들을 스위칭하도록 비콘 송신을 통해 새로운 채널 정보를 송신한다. AP는 스위칭이 실행되는 시간과 채널을 지시하는 정보를 갖는 비콘 프레임들을 반복적으로 송신할 것이다. 도 8은 이 채널 스위치 공고를 위해 이용될 수 있는 공고 프레임을 도시하고, 스위칭할 주파수 채널의 수를 나타내는 채널-대-스위칭(Channel-to-Switch)"와, BSS가 발생할 때 채널 스위치 전에 나타나는 비콘들(현재 프레임을 포함하는)의 수를 나타내는 "채널 스위치 카운트"를 포함한다.
새로운 채널에 스위칭(도 3의 단계 400)
결국, 새로운 채널로의 움직임은 802.11a OFDM PHY의 캐리어 주파수를 변화시킴으로써 실행된다. 실시예에서, 스위칭은 모든 STA들 및 AP 양쪽에 의해 타깃 비콘 송신 시간(TBTT) 바로 전에 발생하는 것이 바람직하다.
상술한 것에서 명백한 것처럼, 본 발명은 현재의 802.11 명세들에서 몇몇 부수적인 변형을 갖는 동적 주파수 선택(DFS) 메커니즘이 얻어질 수 있는 이점을 갖는다. 비록 본 명세서가 BSS 내의 DFS의 중앙 결정-메이커(centralized decision-maker)로서 AP를 갖는 하부구조-기반 802.11 WLAN들에 한정되었을 지라도, 본 발명은 WLAN들의 애드 혹 모드(ad hoc mode)를 지원하는 것으로 쉽게 확장될 수 있다.
따라서, WLAN 시스템 내에 이용을 위한 채널을 결정하는 동적 주파수 선택(DFS) 방법의 양호한 실시예들이 기술되었지만, 시스템의 일정한 이점들이 달성되는 것은 당업자들에게는 명백하다. 전술한 것은 본 발명의 예시적인 실시예로서만 구성되었다. 당업자들은 본 발명의 기본 원리 및 범위들로부터 벗어나지 않고 본 실시예와 유사한 기능을 제공하는 대안적인 장치들을 쉽게 고안할 수 있다.

Claims (24)

  1. 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN)에서 기본 서비스 세트(BSS)의 커버리지 영역 내에 위치된 적어도 하나의 국(STA)과 액세스 포인트(AP) 사이의 통신 채널을 동적으로 선택하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 상기 복수의 STA들에 의해 이용되는 새로운 채널이 요구되는지 여부를 결정하는 단계;
    (b) 상기 적어도 하나의 STA에 의해 복수의 주파수 채널들의 채널 품질을 측정하는 단계;
    (c) 상기 복수의 STA들에 의해 측정된 모든 채널들의 CCA(Clear Channel Assessment) 통화중 기간들과 수신된 신호 세기 표시(RSSI)를 포함하는 후보 채널들의 리스트를 상기 복수의 STA들로부터 상기 AP에 보고하는 단계와;
    (d) 상기 AP와 상기 복수의 STA들 사이의 통신에 이용하기 위한 상기 채널 품질 보고에 기초하여 상기 후보 채널들 중 하나를 선택하는 단계를 포함하는 통신 채널 동적 선택 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 신호 품질은 다른 통신 장치에 의해 야기된 간섭 신호 레벨을 더 포함하고, 상기 간섭 신호 레벨은 온/오프 통화중 CCA 신호들의 주기적인 존재에 기초하는, 통신 채널 동적 선택 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 후보 채널들 중 하나를 선택하는 상기 단계 (d)는 상기 채널 품질에 대한 최소한의 간섭에 기초하거나, 또는 상기 AP와 상기 복수의 STA들 사이의 통신에 이용하기 위한 다른 규정 요구들을 만족하는, 통신 채널 동적 선택 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 후보 채널들 중 하나를 선택하는 상기 단계 (d)는 다른 통신 장치에 최소한의 간섭을 야기하는지 여부에 기초하거나, 또는 다른 규정 요구들을 만족하는, 통신 채널 동적 선택 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 AP에 의해 상기 복수의 STA들에 상기 선택된 채널 정보를 송신하는 단계를 더 포함하는 통신 채널 동적 선택 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 STA들을 상기 새로운 채널에 스위칭하는 단계를 더 포함하는 통신 채널 동적 선택 방법.
  7. 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN)에서 기본 서비스 세트(BSS)의 커버리지 영역내에 위치된 복수의 국들(STA)과 액세스 포인트(AP) 사이의 통신 채널을 동적으로 선택하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 상기 복수의 무선 STA들에 의해 이용되는 새로운 채널이 요구되는지 여부를 결정하는 단계;
    (b) 상기 AP에 의해, 채널 품질 측정을 상기 복수의 STA들 중 적어도 하나에 요청하는 단계;
    (c) 복수의 주파수 채널들의 채널 품질 보고를 상기 적어도 하나의 STA로부터 상기 AP에 송신하는 단계로서, 상기 채널 품질 보고는 상기 복수의 STA들에 의해 측정된 모든 채널들의 CCA(Clear Channel Assessment) 통화중 기간들과 수신된 신호 세기 표시(RSSI)를 포함하는, 상기 송신 단계;
    (d) 인접한 BSS로부터의 신호가 상기 복수의 STA들에 의해 수신되는지 여부를 결정하는 단계와;
    (e) 상기 인접한 BSS 신호 또는 알려지지 않은 타입의 간섭 신호들이 검출되면, 상기 채널 품질에 대한 최소한의 간섭에 기초하거나, 상기 RSSI의 값에 따른 상기 복수의 STA들과 상기 AP 사이의 통신에 이용하기 위한 다른 규정 요구를 만족하는 새로운 채널을 선택하는 단계를 포함하는 통신 채널 동적 선택 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 새로운 채널에 관한 정보를 상기 AP로부터 상기 복수의 STA들에 통신하는 단계를 더 포함하는 통신 채널 동적 선택 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 STA들을 상기 새로운 채널에 스위칭하는 단계를 더 포함하는 통신 채널 동적 선택 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 새로운 채널은 상기 RSSI가 미리 결정된 문턱값을 넘지 않으면 선택되는, 통신 채널 동적 선택 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    다른 통신 장치에 의해 야기된 간섭 신호 레벨이 온/오프 통화중 CCA 신호들의 주기적인 존재에 기초하여 검출되는지 여부를 결정하는 단계와,
    그렇다면, 상기 채널이 다른 통신 장치에 대한 최소한의 간섭을 야기하는지 여부에 기초하여 상기 새로운 채널을 선택하는 단계를 더 포함하는 통신 채널 동적 선택 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    다음의 조건들, 즉,
    (1) 상기 BSS가 상기 AP에 의해 형성되고;
    (2) 상기 AP 또는 상기 STA가 불량한 채널 조건을 경험하고;
    (3) 상기 BSS가 인접한 BSS로 오버래핑하고;
    (4) 상기 AP에 의한 상기 STA의 연관이 미리 결정된 시간 기간 보다 더 길지 않으며,
    (5) 상기 BSS 내의 다른 인가된 오퍼레이터의 검출 중 하나가 발생하면, 상기 새로운 채널이 단계 (a)에서 요구되는지가 결정되는, 통신 채널 동적 선택 방법.
  13. 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN)에서 기본 서비스 세트(BSS)의 커버리지 영역 내에 위치된 복수의 국들(STA들)과 액세스 포인트(AP) 사이의 통신 채널을 동적으로 선택하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 상기 복수의 무선 STA들에 의해 이용되는 새로운 채널이 요구되는지 여부를 결정하는 단계;
    (b) 인접한 BSS로부터의 신호가 상기 복수의 STA들에 의해수신되는지 여부를 결정하는 단계;
    (c) 상기 복수의 STA들에 의해 상기 AP에 스캐닝된 모든 상기 채널들의 CCA(Clear Channel Assessment) 통화중 기간들 및 수신된 신호 세기 표시(RSSI)를 측정하는 단계;
    (d) 온/오프 통화중 CCA 신호들의 주기적인 존재에 기초하여 다른 통신 시스템에 의해 야기된 간섭 레벨을 측정하는 단계와;
    (e) 상기 측정된 RSSI, CCA, 및 CCA 통화중 신호들의 주기적인 존재에 기초하여 최소한의 간섭 신호 레벨을 나타내는 상기 새로운 채널을 선택하는 단계를 포함하는 통신 채널 동적 선택 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 새로운 채널에 관한 정보를 상기 AP로부터 상기 복수의 STA들에 통신하는 단계를 더 포함하는 통신 채널 동적 선택 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 STA들을 상기 새로운 채널에 스위칭하는 단계를 더 포함하는 통신 채널 동적 선택 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    다음의 조건들, 즉,
    (1) 상기 BSS가 상기 AP에 의해 형성되고;
    (2) 상기 AP 또는 상기 STA가 불량한 채널 조건을 경험하고;
    (3) 상기 BSS가 인접한 BSS로 오버래핑하고;
    (4) 상기 AP에 의한 상기 STA의 연관이 미리 결정된 시간 기간보다 더 길지 않으며;
    (5) 상기 BSS 내의 다른 인가된 오퍼레이터의 검출 중 하나가 발생하면, 상기 새로운 채널이 단계 (a)에서 요구되는지를 결정하는, 통신 채널 동적 선택 방법.
  17. 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN)에서 기본 서비스 세트(BSS)의 커버리지 영역 내에 위치된 복수의 국들(STA)과 액세스 포인트(AP) 사이의 통신 채널을 동적으로 선택하기 위한 시스템에 있어서,
    상기 복수의 STA들에 의해 이용되는 새로운 채널이 요구되는지 여부를 결정하기 위한 수단;
    상기 AP에 의해 채널 신호 품질 측정을 상기 복수의 STA들 중 적어도 하나에 요청하기 위한 수단;
    상기 AP와 상기 복수의 STA들 중 적어도 하나 사이의 복수의 주파수 채널들의 채널 품질 보고를 송신하기 위한 수단으로서, 상기 채널 품질 보고는 상기 복수의 STA들에 의해 측정된 모든 채널들의 CCA(Clear Channel Assessment) 통화중 기간들과 수신된 신호 세기 표시(RSSI)를 포함하는, 상기 송신 수단;
    인접한 BSS로부터의 신호가 상기 복수의 STA들에 의해 수신되는지 여부를 결정하기 위한 수단과;
    상기 인접한 BSS 신호가 검출되면, 상기 AP와 상기 복수의 STA들 사이의 통신에 이용하기 위해 상기 채널 품질에 대한 최소한의 간섭에 기초하여 새로운 채널을 선택하기 위한 수단을 포함하는 통신 채널 동적 선택 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 새로운 채널에 관한 정보를 상기 AP로부터 상기 복수의 STA들에 통신하기 위한 수단을 더 포함하는 통신 채널 동적 선택 시스템.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 복수의 STA들을 상기 새로운 채널에 스위칭하기 위한 수단을 더 포함하는 통신 채널 동적 선택 시스템.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 새로운 채널은 상기 RSSI가 미리 결정된 문턱값을 넘으면 선택되는, 통신 채널 동적 선택 시스템.
  21. 제 17 항에 있어서,
    다른 통신 장치에 의해 야기된 간섭 신호 레벨이 미리 결정된 시간 기간에 대해 임의의 802.11 프레임 수신의 주기적인 부재에 기초하여 검출되는지 여부를 결정하기 위한 수단과;
    상기 채널이 다른 통신 장치에 대한 최소한의 간섭을 야기하는지 여부에 기초하여 상기 새로운 채널을 선택하기 위한 수단을 더 포함하는 통신 채널 동적 선택 시스템.
  22. 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN)에서 기본 서비스 세트(BSS)의 커버리지 영역내에 위치된 복수의 국들(STA)과 액세스 포인트(AP) 사이의 통신 채널을 동적으로 선택하기 위한 시스템에 있어서,
    컴퓨터-판독 가능한 코드를 저장하기 위한 메모리와;
    상기 메모리에 동작하게 결합된 프로세서로서,
    (1) 상기 복수의 무선 STA들에 의해 이용되는 새로운 채널이 요구되는지 여부를 결정하고;
    (2) 인접한 BSS로부터의 신호가 상기 복수의 STA들에 의해 수신되는지 여부를 결정하고;
    (3) 상기 복수의 STA들에 의해 상기 AP에 스캐닝된 모든 상기 채널들의 CCA(Clear Channel Assessment) 통화중 기간들 및 수신된 신호 세기 표시(RSSI)를 측정하고;
    (4) 미리 결정된 시간 기간에 대한 임의의 802.11 프레임 수신의 주기적인 부재에 기초하여 다른 통신 시스템에 의해 야기된 간섭 레벨을 측정하고,
    (5) 상기 측정된 RSSI, CCA, 및 CCA 통화중 신호들의 주기적인 존재에 기초하여 최소한의 간섭 신호 레벨을 나타내는 상기 새로운 채널을 선택하도록 구성된, 상기 프로세서를 포함하는 통신 채널 동적 선택 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 새로운 채널에 관한 정보를 상기 AP로부터 상기 복수의 STA들에 통신하도록 또한 구성되는, 통신 채널 동적 선택 시스템.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 복수의 STA들을 상기 새로운 채널에 스위칭하도록 또한 구성되는, 통신 채널 동적 선택 시스템.
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