KR20040064944A - Occuping method for channel in a wireless lan network occuping - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선 랜 네트워크에서 스테이션 노드의 채널 점유가 효율적으로 이루어지도록 하는 기술에 관한 것으로, 특히 백오프(back-off) 시간 동안 채널의 사용 상태를 확인한 후 패킷을 전송할 때 각 노드들의 백오프 시간을 액세스 포인트가 설정하도록 한 무선 랜 네트워크에서의 채널 점유 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a technology for efficient channel occupancy of a station node in a wireless LAN network. In particular, the present invention relates to a backoff time of each node when a packet is transmitted after checking a channel usage state during a back-off time. The present invention relates to a channel occupancy method in a WLAN network in which an access point is set.
일반적으로, IEEE802.11 표준 무선 랜에서 각 노드들의 채널 접근방식으로 DCF(DCF: Distributed Coordination Function) 방식을 사용한다. 상기 방식에서는 노드가 채널로 패킷을 전송하기 전에 해당 채널을 다른 노드가 사용하고 있는지 검사하여 사용이 가능할 때 비로서 패킷을 전송하게 된다. 만약, 다른 노드에서 해당 채널을 사용하고 있을 때에는 현재 패킷의 전송 동작이 종료될 때까지 기다려야 한다. 이전 노드의 채널 사용이 끝난 후 더 이상의 채널 사용이 없을 경우 백오프 시간을 슬롯 타임(slot time) 단위로 감소시킨다. 여러 노드들에 대해 각기 다른 백오프 시간을 설정해 두고, 그들 중 백오프 시간이 가장 먼저 '0'(zero)이 되는 노드가 패킷을 전송하게 된다.In general, a distributed coordination function (DCF) scheme is used as a channel approach of each node in an IEEE802.11 standard WLAN. In this method, the node checks whether another node is using the channel before transmitting the packet to the channel and transmits the packet when the node is available. If the channel is used by another node, it must wait until the current packet transmission operation ends. If there is no more channel use after the previous node has finished using the channel, the backoff time is reduced in slot time units. Different backoff times are set for different nodes, and the node whose backoff time is '0' (zero) first is transmitted.
그런데, 상기 DCF 방식에서 동시에 두 개 이상 노드의 백오프 시간이 '0'으로 되어 동시에 패킷을 전송하게 되는 것을 방지하기 위하여, 다음의 [수학식]과 같이 백오프 시간을 설정하였다.However, in the DCF scheme, the backoff time of two or more nodes becomes '0' at the same time to prevent the packet from being transmitted at the same time, the backoff time is set as in the following Equation.
여기서, 랜덤함수는 '0'과 충돌 관찰 윈도우 크기 사이에서 균일하게 분포되는 정수를 갖는다. 상기 IEEE802.11 표준 무선 랜에서 사용하는 방법에서 각 노드들이 랜덤하게 백오프 시간을 갖을 경우, 본의 아니게 서로 다른 노드가 동일한 백오프 시간을 가지면 동시에 패킷을 전송하게 되어 채널 상에서 패킷이 충돌하게 된다. 따라서, 상기와 같은 충돌 현상이 발생될 확률을 줄이기 위해서는 충돌 관찰 윈도우가 노드수에 비례하는 크기를 가져야 한다.Here, the random function has an integer uniformly distributed between '0' and the collision observation window size. In the method used in the IEEE802.11 standard wireless LAN, when each node has a random backoff time, unintentionally, if different nodes have the same backoff time, packets are simultaneously transmitted and packets collide on the channel. . Therefore, in order to reduce the probability of occurrence of such a collision phenomenon, the collision observation window should have a size proportional to the number of nodes.
한편, 노드의 백오프 시간이 같아서 충돌하는 경우가 발생하지 않고, 충돌 관찰 윈도우의 크기를 줄여서 각노드의 백오프 시간을 줄이는 또 다른 종래의 백오프 시간 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, another conventional backoff time control method of reducing the backoff time of each node by reducing the size of the collision observation window does not occur when the collision occurs because the backoff times of the nodes are the same.
액세스 포인트가 중앙에서 접속(associate)된 노드들의 숫자만큼 충돌 관찰 윈도우의 크기를 설정하고, 각 노드의 초기 백오프 시간은 액세스 포인트가 '0'과충돌 관찰 윈도우 크기 사이의 정수 중에서 각 노드마다 하나씩 분배하게 되며, 이 정수에 타임 슬롯을 곱해서 얻는다. 모든 노드(패킷을 전송하거나 대기하고 있는 노드도 포함)의 백오프 시간은 프레임 전송시간 사이의 충돌 관찰 윈도우에서 하나씩 감소되며, 백오프 시간이 '0'이되는 노드의 백오프 시간은 다시 가장 큰 백오프 시간인 (충돌 관찰 윈도우 크기) * SlotTime이 된다.Sets the size of the collision observation window by the number of nodes with which the access point is centrally associated, and each node's initial backoff time is one for each node of the integer between the '0' and the collision observation window size. To multiply this integer by the time slot. The backoff time of all nodes (including those sending or waiting packets) is reduced by one in the collision observation window between frame transmission times, and the backoff time of the node whose backoff time is '0' is again the largest. It becomes the backoff time (the collision observation window size) * SlotTime.
그리고, 백오프 시간이 '0'이 될 때 전송할 패킷이 있는 노드는 해당 패킷을 전송하게 된다. 충돌 관찰 윈도우와 각 노드의 백오프 시간에 대해서는 액세스 포인트가 각 노드에게 초기에 혹은 접속된 노드의 변화가 있어 충돌 관찰 윈도우와 각 노드의 초기 백오프 시간의 변화가 있을 때마다 전체 노드에게 알려준다.When the backoff time is '0', the node having the packet to transmit transmits the packet. For the collision observation window and the backoff time of each node, the access point informs all nodes whenever there is a change in the initial or connected nodes of the collision observation window and each node.
즉, 상기 다른 종래의 백오프 시간 제어 방법에 있어서는 액세스 포인트가 중앙에서 접속된 노드들의 숫자를 파악하여 충돌 관찰 윈도우의 크기를 설정하고 '0'과 충돌 관찰 윈도우 크기 사이의 정수 중에서 각 노드마다 하나씩 분배하여 각 노드의 백오프 시간을 계산한 후, 액세스 포인트가 초기화될 때 또는 베이스 서비스 세트(BSS: Base Service Set)에 새로운 노드가 접속되어 새로운 충돌 관찰 윈도우나 노드들의 백오프 시간이 계산될 때 전체 노드에게 브로드캐스팅(Broad Casting)한다.That is, in the other conventional backoff time control method, the access point grasps the number of nodes connected in the center, sets the size of the collision observation window, and sets one of the integers between '0' and the collision observation window size, one for each node. After the distribution calculates the backoff time of each node, when the access point is initialized or when a new node is connected to the base service set (BSS) to calculate a new collision observation window or backoff time of the nodes Broadcast to all nodes.
그러나, 전자와 같은 종래의 기술에 있어서는 실질적으로 각 노드의 전송 패킷이 채널 상에서 충돌할 수 있는 확률은 여전히 존재하는 결함이 있고, 후자와 같은 종래의 기술에 있어서는 패킷을 전송하지 않는 노드들도 항상 채널 사용 상태를감시하고, 채널이 사용 가능하게 될 때(Contention Free)에는 백오프 시간을 감소시키는 프로시저를 수행하게 되므로 그만큼 부하가 걸리게 되는 결함이 있었다.However, in the prior art such as the former, there is a defect that substantially the probability that each node's transport packet can collide on the channel still exists, and in the conventional technique such as the latter, the nodes which do not transmit the packet are always present. There was a defect that monitors the channel usage state and when the channel becomes available (Contention Free), a procedure to reduce the backoff time is performed, so that a load is applied.
따라서, 본 발명의 목적은 무선 랜 네트워크에서, 패킷을 전송하지 않는 노드들도 항상 채널 상태를 감시하고 채널이 사용 가능할 때에는 백오프 시간을 감소시키는 프로시저를 수행하여 불필요하게 부하가 많이 걸리게 되는 것을 해소한 무선 랜 네트워크에서의 채널 점유 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is that in a WLAN network, even nodes that do not transmit packets are always unnecessarily heavily loaded by performing a procedure for monitoring the channel state and reducing the backoff time when the channel is available. The present invention provides a method for occupying channels in a resolved WLAN network.
도 1은 본 발명에 의한 무선 랜 네트워크에서의 채널 점유 방법의 처리과정을 나타낸 신호 흐름도.1 is a signal flow diagram illustrating a process of a channel occupancy method in a wireless LAN network according to the present invention.
도 2는 A,B,C,D,E,F 순으로 접속된 노드들의 시프트 예시도.2 is an exemplary shift diagram of nodes connected in the order of A, B, C, D, E, and F;
본 발명의 제1특징에 따르면, 무선 랜의 네트워크에서 소정 시점에 도달될 때마다 충돌 관찰 윈도우의 크기와 각 노드의 백오프 시간을 새롭게 계산하여 접속된 모든 노드에게 브로드 캐스팅한다. 여기서, 상기 소정의 시점이란 액세스 포인트가 초기화될 때 또는 액세스 포인트를 포함하는 무선 네트워크에 새로운 노드가 접속되는 시점을 의미한다.According to a first aspect of the present invention, whenever a predetermined time point is reached in a wireless LAN network, the size of the collision observation window and the backoff time of each node are newly calculated and broadcasted to all connected nodes. Here, the predetermined time point means a time point when the access point is initialized or when a new node is connected to the wireless network including the access point.
본 발명의 제2특징에 따르면, 채널이 사용 가능하게 될 때 각 노드의 백오프 시간 계산 방법으로서 액세스 포인트는 접속된 순서대로 노드들을 가상의 논리적인 링 형태로 연결한 후, 처음 접속된 노드를 시작으로 1부터 충돌관찰 윈도우 크기까지 차례로 증가하는 일련의 번호를 부여하는데, 연결 형태가 가상의 논리적인 링 형태이므로 1의 값을 일련번호로 갖는 첫 노드와 충돌관찰 윈도우 크기를 일련번호로 갖는 노드는 다시 이웃하게 된다. 다음은, 각 노드가 가져야 할 백오프 시간으로서 역시 슬롯 타임 단위로 1부터 충돌관찰 윈도우 크기까지의 백오프 시간을 초기에는 접속된 순서대로 설정하며, 이후 매 채널 사용 가능 시간마다 각 노드의 백오프 시간을 다음 접속된 노드로 시프트시킨다.According to a second aspect of the present invention, as a method of calculating the backoff time of each node when a channel becomes available, the access point connects the nodes in the form of virtual logical rings in the order in which they are connected, and then connects the first connected node. Starting from 1, a series of numbers is incremented from 1 to the collision observation window size. Since the connection form is a virtual logical ring, the first node having the value of 1 as the serial number and the node having the collision observation window size as the serial number. Becomes neighbors again. The following is the backoff time that each node should have, in slot time units, the backoff time from 1 to the collision observation window size in the order of initial connection, and then the backoff of each node at every channel available time. Shift the time to the next connected node.
본 발명의 제3특징에 따르면, 패킷 전송을 대기하는 노드는 채널 사용이 가능할 때 액세스 포인트로부터 브로드 캐스팅되는 백오프 시간에서 자신의 백오프 시간을 알아내어 프레임 전송시간 사이의 충돌 관찰 윈도우에서 그 백오프 시간을 다운카운트하는 백오프 프로시저를 수행하고, 백오프 시간 다운카운가 가장 먼저 완료되는 노드는 패킷을 전송하게 된다.According to a third aspect of the invention, a node waiting for a packet transmission finds its backoff time at the backoff time broadcast from the access point when the channel is available, and the back at the collision observation window between frame transmission times. A node performs a backoff procedure for counting down an off time, and the node that completes the backoff time down count first transmits a packet.
본 발명에 의한 무선 랜 네트워크에서의 채널 점유 방법은, 동일 채널에 접속된 각 노드들의 충돌 관찰 윈도우 크기와 백오프 시간을 설정하여 스테이션측으로 전송하는 브로드캐스팅 과정; 접속된 노드 수의 변화가 없는 상태에서 채널이 사용 가능하게 될 때마다 현재 각 노드들의 백오프 시간을 가상의 논리적 링상에서의 인접 노드로 시프트하는 백오프타임 시프트 과정과; 각 스테이션들이 상기 액세스 포인트에서 전송되어 온 충돌 관찰 윈도우 크기와 백오프 시간을 설정하는 설정과정과; 다른 노드에서 채널을 사용하지 않으면 백오프 시간에서 단위 타임 슬롯만큼 감소시키는 동작을 반복 수행하다가 백오프 시간이 '0'으로 될 때 데이터를 상기 액세스 포인트측으로 전송하는 패킷전송 과정으로 이루어지는 것으로, 이와 같은 본 발명의 채널 점유 방법을 첨부한 도 1을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Channel occupancy method in a wireless LAN network according to the present invention includes a broadcast process of setting the collision observation window size and the backoff time of each node connected to the same channel to the station side; A backoff time shift process of shifting the current backoff time of each node to an adjacent node on a virtual logical ring whenever a channel becomes available without a change in the number of connected nodes; A setting process of setting the collision observation window size and the backoff time for each station transmitted from the access point; If the channel is not used by another node, a packet transmission process of repeatedly transmitting data to the access point when the backoff time becomes '0' while repeatedly reducing the unit time slot from the backoff time is performed. Hereinafter, the channel occupancy method of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1.
먼저, 무선 랜의 액세스 포인트가 초기화 되거나 이 액세스 포인트에 새로운 노드가 접속되면, 접속된 노드수를 파악하여 충돌 관찰 윈도우 크기(CWS)와 각 노드의 초기 백오프 시간(BOT)을 설정한다.(S1)First, when an access point of a wireless LAN is initialized or a new node is connected to the access point, the number of connected nodes is determined and the collision observation window size CWS and the initial backoff time BOT of each node are set. S1)
여기서, 상기 충돌 관찰 윈도우 크기(CWS)는 액세스 포인트에 접속된 노드 수와 같고, 백오프 시간(BOT)은 '0'과 상기 충돌 관찰 윈도우 크기(CWS) 사이의 값을 분배하여 설정한다. 또한, 각 노드의 백오프 시간(BOT)은 상기 액세스 포인트에 접속된 순서에 따라 결정된다. 예를 들어, 한 노드가 액세스 포인트에 두 번째로 접속되었다면 이의 백오프 시간(BOT)는 '2'가 된다.Here, the collision observation window size CWS is equal to the number of nodes connected to the access point, and the backoff time BOT is set by distributing a value between '0' and the collision observation window size CWS. In addition, the backoff time (BOT) of each node is determined according to the order of connection to the access point. For example, if a node is connected to the access point a second time, its backoff time (BOT) is '2'.
상기와 같이 설정된 충돌 관찰 윈도우 크기(CWS)와 각 노드의 백오프 시간(BOT)에 대한 정보는 액세스 포인트에서 스테이션(station)측으로 전송된다.(S2)Information about the collision observation window size CWS and the backoff time BOT of each node, which are set as described above, is transmitted from the access point to the station (S2).
이후에도, 상기 액세스 포인트측에서 상기 접속된 노드 수가 변화되면 상기 과정을 반복 수행하게 된다.(S3)Subsequently, if the number of connected nodes is changed on the access point side, the process is repeated.
그러나, 상기 액세스 포인트에 접속된 노드 수의 변화가 없는 상태에서, 채널이 사용 가능하게 될 때(Contention Free)마다 그 액세스 포인트는 현재 각 노드들의 백오프 시간을 다음에 접속된 노드로 시프트하고 상기 제2단계(S2)로 복귀한다.(S4,S5)However, with no change in the number of nodes connected to the access point, each time the channel becomes available (Contention Free), the access point shifts the current backoff time of each node to the next connected node and Return to the second step S2. (S4, S5)
한편, 상기 스테이션측에서는 상기 액세스 포인트에서 전송된 정보 중에서 상기 충돌 관찰 윈도우 크기(CWS)와 백오프 시간(BOT) 및 전송 데이터가 존재하는지 확인하여 존재하는 것으로 판명되면, 충돌 관찰 윈도우 크기(CWS)와 백오프 시간(BOT)을 설정하게 된다.(S6-S8)On the other hand, if the station side determines that the collision observation window size (CWS), the backoff time (BOT), and the transmission data exist among the information transmitted from the access point, the collision observation window size (CWS) and Back off time (BOT) is set (S6-S8).
이후, 상기 스테이션측에서는 반송파감지다중접근/충돌예방(CSMA/CA)을 이용하여 다른 노드에서 채널을 사용하고 있는 중인지 감시하고, 사용중이 아닌 것으로판명되면 백오프 시간(BOT)에서 단위 타임 슬롯(1 TimeSlot)만큼 감소시킨다.(S9,S10)Thereafter, the station side monitors whether a channel is in use by another node using carrier detection multiple access / collision prevention (CSMA / CA), and if it is determined that it is not in use, the unit time slot (1) at the backoff time (BOT). TimeSlot) (S9, S10)
이후, 상기 백오프 시간(BOT)이 '0'인지 확인하여 '0'이 아닌 것으로 판명되면 상기의 과정(S9,S10)을 반복 수행하고, '0'인 것으로 판명되면 상기 데이터를 액세스 포인트측으로 전송하게 된다.(S11,S12)Thereafter, if it is determined that the backoff time BOT is '0' and not '0', the process (S9, S10) is repeated, and if it is found to be '0', the data is sent to the access point. (S11, S12)
도 2는 액세스 포인트가 각 노드(A,B,C,D,E,F)를 가상의 논리적인 링 형태로 연결한 후 매 채널 가능 시간마다 각 노드의 백오프 시간을 다음 접속된 노드로 시프트시키는 예를 나타낸 것이다.Figure 2 shows that after the access point connects each node (A, B, C, D, E, F) in the form of a virtual logical ring, the backoff time of each node is shifted to the next connected node at every channel available time. An example is shown.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 채널로 패킷 전송을 대기하고 있는 노드들만이 백오프 프로시저를 수행하게 되므로 종래 방식에 비하여 그만큼 부하가 줄어드는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention has the effect of reducing the load compared to the conventional method because only nodes waiting for packet transmission on the channel perform the backoff procedure.
또한, 무선 랜에서 각 노드들이 랜덤하게 경쟁적으로 채널을 점유하는 방식이 아니라, 액세스 포인트가 1 타임 슬롯 백오프 시간을 특정 노드에게 토큰 랜처럼 설정하도록 함으로써, 채널 사용 권한을 보다 효율적으로 운용할 수 있게 된다.In addition, instead of randomly occupying a channel in a wireless LAN, the access point sets a one time slot backoff time to a specific node like a token LAN, so that channel usage rights can be managed more efficiently. Will be.
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