KR20040097371A

KR20040097371A - 무선 ｌａｎ 대역폭 사용량 관리 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20040097371A
Application number: KR10-2004-7016793A
Authority: KR
Inventors: 크로머대릴카비스; 제이크필립존; 록커하워드제프리
Original assignee: 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
Priority date: 2002-05-08
Filing date: 2003-05-06
Publication date: 2004-11-17
Also published as: CA2482515A1; WO2003096626A1; CN1647457A; DE60308503D1; ATE340458T1; EP1502391B1; TW200412809A; US7113497B2; US20030210672A1; JP4005599B2; JP2005530378A; EP1502391A1; AU2003224322A1; KR100683515B1; TWI233754B; DE60308503T2

Abstract

바람직한 실시예에 따라서, 액세스 포인트는 802.11 무선 LAN 내의 액세스 포인트 사이의 네트워크 대역폭의 동적인 부하 밸런싱을 제공한다. 이 액세스 포인트는 RTS/CTS 프로토콜을 사용해서, 과도한 양의 네트워크 대역폭을 사용하는 하나의 장치에서 이용가능한 대역폭을 감소시킨다. 액세스 포인트는 제한 리스트에 네트워크 채널을 독점한 장치를 배치하고, 제한 리스트에 있는 클라이언트에게는 CTS를 리턴하지 않음으로써 네트워크의 대역폭을 조정한다. 클라이언트의 네트워크 사용이 네트워크 사용자의 수에 의해 설정된 임계값 이하로 내려가면, 클라이언트는 리스트에서 제거되고, 액세스 포인트는 CTS를 사용해서 클라이언트로부터의 RTS에 응답할 것이다.

Description

무선 ＬＡＮ 대역폭 사용량 관리 방법 및 시스템{BANDWIDTH MANAGEMENT IN A WIRELESS NETWORK}

디지털 통신 및 개인용 통신 시스템의 발달에 맞춰서 개인용 무선 통신의 필요성이 빠르게 확산되고 있다. 과거 수년 동안의 무선 고속 기술의 진보 및 무선 전화 시스템의 성장율은 무선 액세스를 통한 위치에 무관한 통신에 대한 시장 요구가 매우 크다는 것을 나타낸다. 현재의 많은 무선 네트워크 아키텍쳐는 주로 음성 통신 및 광대역 범위용으로 설계되어 맞춰져 있다. 개인용 컴퓨터, 휴대형 컴퓨터 및 LAN의 확산에 따라서, 파일 서버 액세스, 클라이언트-서버 실행 및 e-메일과 같은 데이터 서비스 및 애플리케이션에 분산형 컴퓨팅을 지원하는 LAN 환경으로의 무선 액세스가 필요할 것으로 예상된다. LAN 또는 WAN과 같은 고정 배선된 네트워크와 통신하는 모바일 장치를 사용해서 데이터 트래픽을 전송하는 데 무선 통신 시스템이 점점 더 많이 이용되고 있다. 외근자는 사무실 건물이나 영업장 어디서도 네트워킹할 수 있으며, 이는 생산성의 증가로 나타난다. 예컨대, 도매점 및 소매점은 모바일 데이터 단말과의 무선 통신 시스템을 사용해서 재고품 및 보충 품목을 추적한다. 운송업체에서는 대형 야외 창고에서 입고 및 출고의 정확한 계산에 이러한 시스템을 사용할 수 있다. 제조 업체에서는 이러한 시스템을 사용해서 부품, 완성품 및 부족분을 추적할 수 있다. 데이터 트래픽의 특성 및 프로필이 음성 트래픽과는 매우 상이하기 때문에, 무선 액세스 프로토콜은 데이터 트래픽의 매우 동적이고, 버스티(bursty)한 특성을 효율적으로 수용해야 한다.

전형적인 무선 통신 시스템은 시스템 백본이라고도 하는 케이블 매체에 의해 상호 접속된 많은 수의 고정 액세스 포인트(기지국이라고도 알려진)를 포함한다.

각각의 액세스 포인트는 지리적인 셀과 관련된다. 셀이란 액세스 포인트가 허용가능한 에러율 내에서 데이터를 전송하고, 데이터 단말기 또는 전화기와 같은 모바일 장치로부터 데이터를 수신하기에 충분한 신호 강도를 가지는 지리적인 영역이다. 전형적으로 액세스 포인트는 각각의 액세스 포인트로부터의 결합된 셀 영역 커버리지가 전체 건물 또는 대지 커버리지를 제공하도록 백본을 따라서 위치될 것이다. 802.11(b)에서, 액세스 포인트는 11Mbps를 제공하며, 이는 많은 유저가 공유한다. 무선 LAN의 경우에는 네트워트의 성능이 액세스 포인트의 갯수의 함수이기 때문에, 데이터 성능을 증가시키기 위해서 종종 셀 내에 큰 중첩 부분을 둔다. 따라서, 유저는 전형적으로 어느 주어진 위치에서 많은 서로 다른 액세스 포인트를 액세스한다.

전화기, 무선 호출기, PDA, 데이터 단말기 등과 같은 모바일 장치는 시스템을 통해서 셀에서 셀로 전송하도록 설계된다. 각각의 모바일 장치는 자신과 자신이 등록된 액세스 포인트 사이의 무선 통신을 통해서 시스템 백본과 통신할 수 있다. 모바일 장치가 한 셀에서 다른 셀로 로밍하면, 모바일 장치는 이전 셀의 액세스 포인트와는 등록이 취소되고, 새로운 셀과 관련된 액세스 포인트와 등록될 것이다.

현재, IEEE 802.11 표준에 공지된 무선 LAN용 표준이 채택되어서 공업, 과학 및 의료 분야에 수용되었다. 무선 LAN용 IEEE 802.11 표준은 2,400-2,483.5MHz의 공업용, 과학용 및 의료용(ISM) 대역으로 동작하는 시스템용 표준이다. ISM 대역은 세계적으로 사용되고 있으며, 확산 스펙트럼 시스템의 허가되지 않은 동작을 가능하게 한다. IEEE 802.11 RF 전송은 무선 시스템 사이에서 하나의 데이터 패킷을 전송하는데 있어서, 많은 시그널링 방식(변조)을 서로 다른 데이터 레이트에서 사용한다. 최근의 IEEE 802.11 무선 LAN은 다이렉트 시퀀스 확산 스펙트럼 전송용으로 거의 2.4G에 가까운 주파수 대역을 사용한다. 최근에 채택되는 다른 근거리 표준은 블루투스 표준이라고 알려진 것이다(www.bluetooth.com 참조). 블루투스 표준은 주파수 호핑 확산 스펙트럼 전송을 위해 IEEE 802.11 표준과 같은 주파수 범위를 많이 사용하는 저가의 근거리 무선 접속이다. 일부 애플리케이션에서, 블루투스 표준을 사용하는 다른 시스템과 동시에 IEEE 802.11를 사용하는 시스템을 사용하는 것이 적절하다.

IEEE 802.11 무선 LAN 기술에서는 액세스 포인트와 클라이언트 장치 사이에는 공유된 전송 매체가 존재한다. 액세스 포인트가 한번에 하나의 클라이언트로부터만 데이터를 수신할 수 있기 때문에, 주어진 클라이언트가 그 채널을 독점해서 실제로 다른 클라이언트가 사용할 수 있는 처리량을 감소시킬 수 있다. 따라서, 예컨대 대역폭을 자주 요구하는 클라이언트에게 부적절한 대역폭이 허용될 수도 있다. 이러한 문제는 무선 LAN이 데이터 패킷 기반 기술이라는 점에서 더 좋지 않은 것이다. 디지털 셀룰러 시스템에서, 전송이 접속 기반이기 때문에, 디지털 셀룰러 셋업 회로는 클라이언트로의 대역폭을 보장할 수 있다. 무선 LAN 클라이언트의 경우에, 데이터 전송은 원래 대량이여서 전송 대역폭은 보장받을 수 없다. 따라서, 무선 LAN에서 하나의 클라이언트가 네트워크 대역폭을 독점하는 것을 방지하는 시스템 및 기술이 절실히 요구된다.

본 발명은 전체적으로 데이터 통신에 관한 것이고, 상세하게는 LAN에서의 데이터 통신에 관한 것이다. 특히 본 발명은 LAN으로의 무선 액세스 관리와 관련된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구현되어서, 복수의 원격 스테이션사이의 통신을 가능하게 하는 무선 시스템, 애플리케이션 및 컴퓨팅 시스템 내의 데이터를 도시하는 도면,

도 1a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 무선 시스템의 기지국 및 원격 스테이션을 도시하는 도면,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 도 1의 원격 스테이션 및 기지국 모두에 공통인 무선 시스템을 도시하는 도면,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 무선 LAN의 대역폭 사용량을 추적하는 방법의 흐름도를 도시하는 도면,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 무선 LAN의 대역폭 사용량을 관리하는 방법의 흐름도,

도 5는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른, 무선 LAN의 대역폭 사용량을 관리하는 방법의 흐름도.

바람직한 실시예에 따라서, 무선 LAN의 대역폭 사용을 관리하는 방법 및 시스템이 제공된다. 무선 LAN은 무선 매체를 경유하여 액세스 노드를 통해서 네트워크에 액세스하는 복수의 클라이언트를 포함한다. 액세스 노드를 통해 각각의 클라이언트가 사용하는 대역폭을 모니터링하며, 자주 대역폭 사용 임계 레벨을 초과하는 클라이언트를 명시한 리스트를 동적으로 유지하되, 임계 레벨은 액세스 노드를 통해서 대역폭을 사용하는 클라이언트의 수의 함수로 결정한다. 따라서, 리스트에 있는 클라이언트로부터 수신된 전송 요청 신호에 응답한 전송 승인 신호는 차단된다.

다른 실시예에서, 무선 LAN의 대역폭 사용 관리 방법이 제공되며, 이 방법은 액세스 노드를 통해서 각각의 클라이언트에 의해 사용되는 대역폭을 모니터링하는 단계와, 현재 대역폭 사용량의 임계 레벨을 초과하는 클라이언트를 명시한 리스트를 동적으로 유지하는 단계와, 이 리스트에 있는 클라이언트로부터의 전송 요청 신호에 응답한 전송 승인 신호의 전송을 차단하는 단계를 포함하되, 여기서 임계 레벨은 액세스 노드를 통해서 대역폭을 사용하는 클라이언트의 수의 함수로 결정된다.

다른 실시예에서, 무선 LAN에서의 대역폭 사용 관리 방법이 제공되며, 여기서 무선 LAN은 액세스 노드를 통해서 무선 매체를 경유하여 네트워크에 액세스하는 복수의 클라이언트를 포함하며, 이 방법은 복수의 클라이언트 각각의 개별적인 전송 대역폭 사용량 및 액세스 노드를 통해서 사용가능한 전체 전송 대역폭을 측정하는 단계와, 각각의 클라이언트의 개별적인 전송 대역폭 사용량을 임계 전송 대역폭 사용량과 비교하는 단계와, 각각의 클라이언트의 개별적인 전송 대역폭이 임계 전송 대역폭 사용량보다 크다고 판단되면, 그 클라이언트에 의한 전송 요청 신호에 응답한 전송 승인 신호를 차단해서, 그 클라이언트의 개별적인 전송 대역폭이 임계 전송 대역폭 사용량보다 더 크다고 판정될 때까지 그 클라이언트가 액세스 노드를 통해서 추가 대역폭을 사용하지 못하게 하는 단계를 포함하며, 이 임계 전송 대역폭 사용량은 복수의 클라이언트의 클라이언트 수의 함수로 설정된다.

또한, 다른 실시예에서, 무선 LAN의 대역폭 사용 관리 시스템이 제공된다. 액세스 노드는 무선 LAN의 클라이언트들 사이의 무선 접속을 제공한다. 복수의 클라이언트는 액세스 노드를 통해서 무선 매체를 경유하여 네트워크에 액세스하며, 여기서 액세스 노드는 액세스 노드를 통해서 각각의 클라이언트가 사용하는 대역폭을 모니터한다. 또한, 저장 장치는 현재 대역폭 사용량의 임계 레벨을 초과하는 클라이언트를 명시한 리스트를 동적으로 유지하되, 여기서 임계 레벨은 액세스 노드를 통해서 대역폭을 사용하는 클라이언트의 수의 함수로 결정되고, 액세스 노드는 이 리스트에 있는 클라이언트로부터의 전송 요청 신호에 응답한 전송 승인 신호는 전송하지 않을 것이다.

본 발명의 신규 특성이라고 생각되는 특성이 첨부된 청구항에 설명될 것이다. 그러나 본 발명의 바람직한 실시 형태, 목적 및 장점은 첨부된 도면과 함께 실시예의 상세한 설명을 참조하면서 판독할 때 더 잘 이해될 것이다.

도면, 그 중에서 도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 원격 스테이션(10, 12, 14, 16) 사이의 통신을 가능하게 하는 근거리 무선 시스템, 애플리케이션 및 컴퓨팅 시스템 내의 데이터를 도시하고 있다. 컴퓨팅 시스템은 전체적으로 참조 번호 (24)로 표시되며, 부착된 복수의 워크스테이션 또는 개인용 컴퓨터(간소화하기 위해 도시 생략함)를 구비한 LAN의 무선 네트워크 관리자(WNM), 무선 네트워크 컨트롤러(WNC:18)(WNM 또는 WNC는 전형적으로 컴퓨터 시스템에 삽입되는 카드이다)를 전형적으로 포함하며, 모니터(20) 및 키보드(22)가 부착되어 있다. 또한 원격 스테이션(10, 12, 14, 16)이 통신하는 하나 이상의 액세스 포인트(26, 28)가 LAN에 부착된다. 이들 액세스 포인트는 본 발명에 따라 원격 스테이션의 액세스를 공통 원격 채널로 조화시키는 특성 무선 시스템 관리 기능을 제공하도록 증가된다. 원격 스테이션 사이의 통신은 액세스 포인트(26, 28)를 통해서 중계기에 의해 지원된다. 도 1a에 더 상세히 도시된 바와 같이, 종래의 마이크로컴퓨터가 될 수 있는 액세스 포인트(26, 28)는, 버스 슬롯에 삽입되어서 LAN 케이블링(32)에 접속된 LAN 어댑터(30)를 구비한다. 종래의 마이크로컴퓨터이기도 하며, 하드 디스크(도시 생략)와 같은 하나 이상의 직접 액세스 저장 장치(DASD)를 포함하는 WNM(18)도 버스 슬롯에 삽입되어서 LAN 케이블링(32)에 접속된 LAN 어댑터(34)를 구비한다. LAN 어댑터(30, 34) 및 LAN 케이블링(32)이 소프트웨어와 함께 LAN(24)을 구성한다. LAN(24)은 종래의 설계이다. 액세스 포인트(26, 28)는 기지국의 버스 슬롯에 삽입된 인쇄 회로 카드로서 구현된 RF 송수신기 어댑터(36)를 구비하고 있다. 송수신기 어댑터(36)는 종래의 설계의 확산 스펙트럼 송수신기를 포함한다. 송수신기 어댑터(36)는 무선 링크(40)가 하나 이상의 원격 스테이션(10, 12, 14, 16)과 설정되는 안테나(38)를 구비하고 있다. 원격 스테이션은 종래의 설계의 휴대형 또는 랩톱 컴퓨터 자체가 될 수 있으며, 액세스 포인트와 같이 컴퓨터의 버스 슬롯에 삽입된 인쇄 회로 카드로서 구현된 안테나(42) 및 송수신기 어댑터(44)가 설치된다. 송수신기 어댑터(36)와 같이, 송수신기 어댑터(44)는 유사한 설계의 확산 스펙트럼 송수신기를 포함한다. 기지국 및 원격 스테이션에는 참조 번호 (46, 48)로 각각 표시된 소프트웨어가 더 제공되어서 그들 각각의 송수신기 어댑터를 지원한다.

도 2는 도 1의 원격 스테이션 및 액세스 포인트 모두에 공통인 무선 시스템을 도시하고 있다. 무선 시스템은 컴퓨터의 버스 인터페이스(52)를 통해서 컴퓨터(50)에 접속된 송수신기 어댑터(36, 44)를 포함한다. 송수신기 부분은 구매할 수 있는 확산 스펙트럼 송수신기가 될 수 있는 RF 송수신기(57)와 인터페이스(58)를 통해서 송수신기를 제어하는 전용 마이크로프로세서 시스템(56)으로 나누어진다.마이크로프로세서 시스템(56)은 송수신기 부분을 컴퓨터 부분(50)에 인터페이스시키는 시스템 인터페이스(60)를 더 포함한다. 마이크로프로세서 시스템은 고 해상도의 시간 간격 측정 하드웨어 또는 전형적으로 실시간 마이크로프로세서 시스템인 "타이머"를 포함하고 있는 전용 마이크로프로세서(62)를 포함한다. 마이크로프로세서(62)는 메모리 버스(64)에 의해서 프로그램 저장부(66) 및 데이터 저장부(68)는 물론 인터페이스(58, 60)에 접속되어서 각각 버스 인터페이스(52) 및 RF 송수신기(54)로의 연결을 제공한다. 프로그램 저장부(66)가 전형적으로 ROM인데 반해서, 데이터 저장부(68)는 정적 혹은 동적 RAM(SRAM 또는 DRAM)이다. 송수신되는 패킷은 데이터 저장부(68)에 유지되며, 일련의 채널 및 마이크로프로세서(62)의 일부인 직접 메모리 액세스(DMA) 컨트롤러(도시 생략)의 제어하에서 인터페이스(58)를 통해서 송수신기(54)와 통신한다. 이들 일련의 채널의 기능은 데이터 및 제어 정보를 HDLC(high-level data link control) 패킷 구조로 캡슐화해서, 이 패킷을 일련의 형태로 RF 송수신기(54)에 제공하는 것이다.

RF 송수신기를 통해서 패킷이 수신되면, 일련의 채널은 패킷의 목적지 주소를 체크하고, 에러를 체크해서 패킷을 데이터 저장부(68)로 디시리얼라이즈(deserialize)한다. 일련의 채널은 브로드캐스트 어드레스는 물론 특정 어댑터 어드레스를 인식하는 성능을 가져야 한다. 컴퓨터(50)는 하나 이상의 유저 애플리케이션 프로그램(72)을 지원하는 운영 체제(70)를 수행한다. 운영 체제(70)는 통신 관리자(74)를 포함할 수 있거나 혹은 통신 관리자(74) 자체가 컴퓨터에 인스톨된 애플리케이션 프로그램이 될 수 있다. 어떤 경우든 통신 관리자(74)는 운영 체제(70)를 통해서 장치 분할기(76)를 제어한다. 장치 분할기(76)는 버스 인터페이스(52)를 통해서 송수신기 어댑터(36, 44)와 통신한다.

바람직한 실시예에서, 무선 네트워크는 IEEE 802.11 표준에 따라 동작해서, 하나 이상의 근거리 통신용 주파수 대역에 액세스하는 무선 접속 시스템을 제공한다. 시스템은 IEEE 802.11 표준 "Direct Sequence Spread Spectrum Physical Layer Specification"을 따를 수 있다. 다른 방안으로 시스템은 IEEE 802.11 표준 "Frequency Hopping Spread Spectrum Physical Layer Specification" 또는 다양한 변조 및 데이터 레이트로 패킷의 다른 프로토콜 전송 부분을 사용해서 이용될 수 있다. 이 표준은 2개의 네트워킹 타입은 물론 3개의 물리적인 방법을 정의한다. 3개의 서로 다른 물리층 방법 중 2개는 무선 주파수를 사용하고 하나는 적외선을 사용한다. 2개의 무선 물리층은 2.4GHz 주파수 범위에서 동작하고, 하나는 주파수 호핑 확산 스펙트럼(frequency hopping spread spectrum:FHSS)을 사용하고, 다른 하나는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(direct sequence spread spectrum:DSSS)을 사용한다. 하나의 적외선 물리층은 기저대 적외선을 사용해서 동작한다. 표준에서, 데이터 레이트는 공중에서 1Mbps 및 2Mbps로 정의된다. IEEE 802.11 표준은 2개의 타입의 네트워킹을 정의하되, 하나는 애드혹 네트워킹을 다른 하나는 하부구조를 정의한다. 애드혹 네트워크는 무선 매체를 통해서 서로의 상호 통신 범위 내의 스테이션들로만 이루어진다. 애드혹 네트워킹을 가지고, 무선 클라이언트는 유선 네트워크 또는 액세스 포인트 없이 서로 통신한다. 하부 구조는 무선 클라이언트에 유선 네트워크로의 액세스를 제공하는 하나 이상의 액세스 포인트를 포함한다.

802.11 표준은 물리층(PHY) 및 매체 액세스 컨트롤(MAC) 네트워크 층으로 범위가 한정된다. PHY 층은 국제 표준화 기구에 의해 정의된 7계층 OSI 네트워크 모델의 최하층에 직접 대응한다. MAC 층은 이 모델의 제 2 계층의 하반부에 대응하며, LLC(Logical Link Control) 기능부가 OSI의 제 2 계층의 위의 절반을 형성한다. 이 표준은 실제로 3개의 서로 다른 PHY 계층의 선택을 명시하고 있으며, 이들 중 어떤 것은 하나의 MAC 층의 하부에 놓인다. 특히 이 표준은 적외선 광을 사용해서 데이터를 전송하는 광 기반 PHY 및 서로 다른 타입의 확산 스펙트럼 무선 통신에 영향을 미치는 2개의 RF 기반 PHY를 제공한다. 적외선 PHY는 전형적으로 그 사용 범위가 한정되며, 가장 실질적으로는 한 방 안에서 구현될 것이다. 그 중 RF 기반 PHY은 중요한 영역을 커버하는 데 사용될 수 있으며, 또한 셀 형상 구성으로 배치되는 경우 전체 캠퍼스를 커버할 수 있다.

적외선 PHY는 1Mbps의 피크 데이터 레이트를 제공하되 선택적으로 2Mbps를 제공하며, 펄스 위치 변조(PPM)를 따른다. RF PHY는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSS) 및 주파수 호핑 확산 스펙트럼(FHSS) 선택을 포함한다. 이름 그대로, DSSS 및 FHSS는 모두 전송되는 신호가 노이즈에도 불구하고 정확하게 수신되고 디코딩될 수 있도록 인위적으로 전송 대역을 확산하는 것이다.

802.11에서, DSSS PHY는 1Mbps 및 2Mbps 피크 데이터 레이트를 모두 정의한다. 1Mbps 피크 데이터 레이트는 DBPSK(Differential Binary Phase Shift Keying)를 사용하고, 2Mbps는 DQPSK(Differential Quadrature Phase Shift Keying)를 사용한다. 이 표준은 FHSS PHY를 1Mbps에서 동작하는 것으로 정의하며 선택적으로는2Mbps 동작을 가능하게 한다. PHY는 2 또는 4레벨 GFSK(Gaussian Frequency Shift Keying) 변조를 사용한다. DSSS 및 FHSS 무선 LAN 모두 같은 주파수 대역에서 동작할 것이며, 미국, 유럽 및 아시아 전체에서 지역적인 인가나 허가를 필요로 하지 않는다. IEEE 802.11 표준은 무선 LAN이 전세계 통제 기관이 확산 스펙트럼 사용에서 제외한 2.4 GHz 대역에서 동작하는 것으로 정의한다.

RF PHY의 중요한 장점 중 하나는 다수의 서로 다른 채널을 갖는 기능이다. 채널화는 무선 LAN 유저가 채널을 같은 장소에 배치하거나 인접 장소에 배치해서 통합 성능을 향상시키고 클라이언트의 로밍을 지원하는 채널의 셀 분리형 어레이를 배치하는 것을 가능하게 한다. DSSS의 경우에 서로 다른 채널은 서로 다른 주파수 대역을 사용한다. FHSS의 경우에 사용되는 호핑 시퀀스는 한 채널을 다른 채널과 구별하지만, 모든 채널이 같은 넓은 주파수 대역에서 동작한다.

일반적으로, 802.11 사양은 확산 1MHz 신호를 전송하는 데 사용되는 13개의 DSSS 채널을 정의한다. 채널은 5MHz간격으로 위치된 새로운 중심 주파수와 중첩된다. US의 경우에, 이 표준은 FCC에 의해 할당된 ISM 대역폭 내의 11개의 독립된 DSSS 채널을 정의한다. 유럽의 통제 기관에 따르는 대부분의 유럽 및 대부분의 아시아는 DSSS 구현이 13개 채널을 지원할 수 있다. 그러나 일본에서는 할당된 대역폭이 하나의 채널만을 지원한다. 미국 및 유럽에서 채널 정의는 3개의 주파수 분리 채널이 병치되어 사용될 수 있다는 것을 보장한다. 그 중 FHSS 시스템은 미국 및 유럽에서는 79개의 홉 또는 중심 주파수를 사용하도록 지정되며 일본에서는 23개의 홉을 사용하도록 지정된다. 전형적으로 FHSS 시스템은 각각의 홉에서20msecs동안 머문다. 이 사양은 78개의 서로 다른 호핑 시퀀스를 정의하며, 각각의 독립된 호핑 시퀀스가 하나의 채널로 정의된다. 그러나 실제로는 몇 개의 체널만이 서로에 거의 근접해서 효율적으로 배치될 수 있다.

BSS 구성은 단일 무선 LAN 셀 또는 채널용 로컬 서버의 역할을 하는 액세스 포인트(AP)에 의존한다. 노드 A와 노드 B 사이의 통신은 실제로는 노드 A로부터 AP로 흘러가나서 AP에서 노드 B로 흘러가는 것이다. AP는 전형적으로 브리징 기능을 수행해서 많은 무선 LAN 셀 또는 채널에 접속시키고, 무선 LAN 셀을 유선인 기업의 LAN에 접속한다.

802.11 표준은 MAC 층이 수신확인(acknowledgement)을 처리해서, MAC 층이 손실된 프레임을 재전송함으로써 사용가능한 대역폭을 더 효율적으로 이용할 수 있게 하고, 더 빠르게 수신 확인할 수 있게 한다. 802.11 프레임 포맷은 50마이크로초의 프레임간 여백에 의존한다. 이 표준은 CRC체크를 제공하는 각각의 프레임이 정확하게 수신되고 10마이크로초 이후에, 수신하는 스테이션이 수신 확인을 전송할 것을 요구한다. 10마이크로초 제한을 통해서 수신 스테이션이 매체 액세스용 다른 노드와 충돌하지 않고 방송 전파를 즉시 제어할 수 있는 것을 보장하며, 이는 50마이크로초의 프레임간 여분이 지나기를 대기하는 경우에 필요한 것이다. MAC 상의 계층에서의 수신확인을 처리하는 LAN은 엄격한 시간 제한을 맞출 수 없으며, 따라서 매체 액세스와 반드시 충돌해서 각각의 수신 확인을 전달하기 위해 표준 프레임을 전송한다. MAC 층 구현은 매체 액세스의 지연을 없애고, 어떤 동작도 일어나지 않는 일부 프레임간 여분의 시간 중 일부를 수신 확인에 사용할 수 있게 한다.

802.11에 채택된 충돌 방지 방안은 스테이션이 다른 노드가 활발하게 전송하는 중에는 전송하지 않는 것이다. 802.11은 선택적으로 전송 요청(RTS)/전송 승인(CTS)을 제공하는 것을 포함해서, 히든 스테이션 인터페이스를 보호한다. 802.11 수신기는 RTS/CTS를 지원해야 하지만, 이 지원은 송신기의 선택 사항이다. 장치를 사용하기 위해서 전송 노드는 RTS 요청을 전송해서 주어진 길이의 프레임을 전송하는 데 필요한 일정 시간을 보존하도록 AP에 요청한다. 매체를 사용할 수 있으면, AP는 모든 스테이션이 들을 수 있는 CTS 메시지를 브로드캐스트해서, 필요한 시간 동안 전송 노드의 공중으로의 액세스를 보장한다.

바람직한 실시예에 따라서, 하드웨어 및 펌웨어는 액세스 포인트 내의 802.11 무선 LAN 내의 액세스 포인트 간의 균형을 맞춘 동적인 로딩을 가능하게 한다. 액세스 포인트는 RTS/CTS 프로토콜을 사용해서, LAN 상의 다른 클라이언트가 이용할 수 있는 대역폭을 제한하는 과도 대역폭 양을 사용해서 하나의 장치에서 이용할 수 있는 대역폭을 감소시킨다. 설명된 바와 같이, 802.11 프로토콜은 클라이언트가 LAN으로 정보를 전송하고자 할 때 각각의 클라이언트가 RTS를 시간 간격을 두고 전송하는 것을 제공한다. 액세스 포인트가 프리 상태(free)로, 다른 클라이언트를 서비스하고 있지 않다면, CTS을 전송해서 RTS에서 정의된 시간 동안 LAN 상의 다른 클라이언트를 "거부한다(freeze out)"(즉, 대역폭 요청 거절). 액세스 포인트가 CTS에 응답하지 않는다면, 클라이언트는 CTS를 수신할 때까지 일정 간격동안 RTS를 계속해서 재전송할 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 액세스 포인트는 채널을 독점했던 장치를 제한 리스트에 등재하고, 제한 리스트에 있는클라이언트에게는 CTS를 리턴하지 않음으로써 네트워크에서의 대역폭을 조정한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 LAN에서의 대역폭 사용을 추적하는 방법의 흐름도이다. 이 처리는 300에서 시작하고, 단계 302로 가서 LAN 내의 각각의 활성 클라이언트의 전체 대역폭 사용량이 계산된다. 바람직한 실시예에서, 이들 대역폭 체크는 네트워크 ODI 계층 3의 신호를 모니터링해서 대역폭 사용을 식별함으로써 처리된다. ODI 계층 4의 펌웨어는 액세스 포인트의 모든 접속에 사용되는 대역폭의 비율을 추적하고 변화를 추적할 것이다. 이는 각각의 클라이언트의 IP 어드레스를 추적하고, 각각의 클라이언트가 일정시간 동안 전송한 데이터 패킷의 수를 카운팅함으로써 수행된다. 예컨대, 바람직한 실시예에서, 이 시간은 10분으로 설정될 수 있으며, 이 시간 내에 각각의 활성 클라이언트의 전체 대역폭 사용량이 측정된다. 이 시간은 시스템 설계자 또는 유저가 미리 정의한 정책에 따라서 설정될 수 있다. 펌 웨어는 특정 클라이언트가 전송한 패킷의 수를 클라이언트가 사용하는 액세스 포인트의 전체 대역폭으로 나눔으로써, 그 클라이언트가 사용하는 대역폭의 비율을 계산한다. 액세스 포인트의 전체 대역폭은 채널 대역폭은 액세스 포인트의 채널 수와 곱함으로써 계산된다. 예컨대, 채널 대역폭마다 초당 11메가비트(11 Mbits/sec/채널)인 액세스 포인트에 대해서, 전체 11개의 채널은 초당 총 121메가비트(121Mbits/sec)의 대역폭을 가질 것이다.

도 3을 참조하면, 과정은 판정 블록(304)으로 넘어가서, 특정 클라이언트의 총 대역폭 사용량이 미리 정해진 임계 레벨보다 큰지 결정한다. 다시, 임계 레벨은 정책에 따라 나누어진다. 바람직한 실시예에서 정책은 무선 LAN이 현재 하나의활성 유저만을 갖는 경우에 50% 레벨로 임계 레벨을 설정한다. 활성 클라이언트는 미리 정한 시간 간격(즉, 10분) 내에 대역폭을 사용했던 클라이언트라고 판정된다. 1명 이상 10명 미만의 활성 클라이언트가 무선 LAN에 있는 경우에는 정책은 임계 레벨을 20%로 설정한다. 10명 이상 50명 미만의 활성 클라이언트가 있는 경우에는 정책은 임계 레벨을 10%로 설정한다. 50명 이상의 유저인 경우에는 임계레벨은 5%로 설정된다. 물론 다른 바람직한 실시예에서, 임계값은 유저의 수 외에, 예컨대 지형에 기초한 정책과 같은, 다른 기준으로 구동되는 정책이 될 수도 있다.

단계(304)에서 총 대역폭 사용량이 주어진 클라이언트에 대한 임계 레벨보다 크다고 판정되면, 과정은 단계(306)로 가서 임계 레벨을 초과한 클라이언트가 제한 리스트에 있는지 판정한다. 제한 리스트는 현재 임계 레벨을 초과한 총 대역폭 사용량을 가진 클라이언트의 클라이언트 IP 어드레스의 리스트이다. 제한된 리스트는 액세스 포인트에 저장되며, 단계(306)에서 액세스된다. 단계(306)에서 임계값을 초과한 클라이언트가 제한 리스트에 있지 않다고 판정되면, 과정은 단계(308)로 넘어가서 임계 초과 클라이언트가 액세스 포인트에 저장되는 제한 리스트에 추가된다. 이후에, 과정은 단계(302)로 돌아가서 각각의 활성 클라이언트의 총 대역폭 사용량을 다시 계산한다. 단계(306)에서 임계값 초과 클라이언트가 제한 리스트에 있다고 판정되면, 과정은 단계(302)로 넘어간다.

판정 블록(304)을 다시 참조하면, 총 대역폭 사용량이 특정 클라이언트의 임계 레벨을 넘지 않으면, 과정은 판정 블록(310)으로 가서 임계 레벨을 초과해서 총 대역폭을 사용하지 않은 것으로 판정된 특정 클라이언트가 제한 리스트에 있는지판정한다. 클라이언트가 제한 리스트에 없다면, 과정은 단계(302)로 가서 총 대역폭 사용량을 다시 계산한다. 특정 클라이언트가 제한 리스트에 있었지만, 단계(304)에서 총 대역폭 사용량에 대한 임계 레벨을 더 이상 초과하지 않는다고 판정되었다면 과정은 단계(312)로 가서 클라이언트가 제한 리스트에서 제거된다. 이후에 과정은 단계(302)로 넘어간다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른, 무선 LAN에서 대역폭 사용량을 관리하는 방법의 흐름도가 도시된다. 단계(400)에서 과정은 시작하고 판정 블록(402)으로 넘어가서, RTS가 무선 네트워크에 접속된 클라이언트로부터 액세스 포인트에 수신되었는지 판정된다. 액세스 포인트가 RTS를 수신하지 않았다면, 과정은 판정 블록(402)으로 가서 RTS의 수신을 대기하는 단계를 반복한다. RTS가 클라이언트로부터 수신되었다면, 과정은 판정 블록(404)으로 가서, 수신된 RTS를 전송했던 클라이언트가 제한 리스트에 있는지 판정한다. 액세스 포인트에 저장된 제한 리스트를 검색해서 대역폭을 요청하는 클라이언트의 IP 어드레스가 검색되는지 측정한다. 클라이언트의 IP 어드레스가 제한 리스트에서 검색되었다면, 그 대역폭 사용량이 현재의 임계값을 초과했으므로, 액세스 포인트는 클라이언트의 RTS에 대해 CTS를 전송하지 않을 것이다. 이는 네트워크 대역폭을 요청하는 다른 클라이언트가 액세스할 수 있는 상태로 액세스 포인트를 유지시키고 RTS를 전송한다. 판정 블록(404)에서 클라이언트가 제한 리스트에 있지 않다고 판정되면 과정은 단계(406)로 넘어가서, 액세스 포인트는 클라이언트에 CTS를 응답하고, 요청된 채널을 그 클라이언트를 위해 남겨둘 것이다. RTS에서 요청된 시간이 종료하면, 과정은 판정 블록(402)으로 돌아가서 액세스 포인트는 새로운 RTS의 수신을 대기한다.

시간에 따라서, 제한 리스트는 동적으로 업데이트될 것이며, 클라이언트가 추가 대역폭을 계속 거절당하기 때문에 제한된 클라이언트의 대역폭 사용량이 결국 임계값 이하로 내려갈 것이다. 일단 클라이언트의 대역폭 사용량이 임계값 이하로 내려가면, IP 어드레스는 제한 리스트에서 제거되고, 따라서 단계(402)에서 수신된 RTS는 판정 블록(404)을 통과한 이후에 단계(406)에서 서비스될 것이다. 주어진 대역폭까지 클라이언트가 계속해서 RTS를 전송하기 때문에, 궁극적으로는 일단 임계 레벨 이하로 내려가서 채널이 프리상태가 되면, CTS를 수신할 것이다.

도 5는 본 발명의 대안의 바람직한 실시예에 따른 무선 LAN에서의 대역폭 사용량을 관리하는 방법의 흐름도이다. 과정은 단계(500)에서 시작해서, 단계(502)로 넘어가서, 무선 LAN 내에서 클라이언트에 의한 대역폭 사용량이 모니터링된다. 과정은 단계(504)로 넘어가서, 무선 LAN에서 현재 대역폭 사용량의 임계 레벨을 초과한 클라이언트를 명시한 리스트가 액세스 노드 내에서 동적으로 유지된다. 임계 레벨은 대역폭을 액세스하는 유저의 수의 함수로 정책에 의해 설정된다. 리스트는 클라이언트가 그 대역폭을 감소시켜서 정해진 임계 레벨 이하로 내려가면 리스트에서 제거되도록 동적으로 유지된다. 과정은 단계(506)로 넘어가서, 단계(504)에서 생성된 리스트에 있는 클라이언트로부터 RTS가 수신된 경우에는 RTS에 응답한 CTS의 전송이 차단된다. 이후에, 과정은 이 흐름을 계속해서 반복한다. 본 발명이 바람직한 실시예를 참조로 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범주를 벗어남없이 형태 및 세부 사항에 다양한 변화가 있을 것이라는 것을 이해할 것이다.

Claims

액세스 노드를 통해서 무선 매체를 경유하여 네트워크에 액세스하는 복수의 클라이언트를 포함하는 무선 LAN의 대역폭 사용량을 관리하는 방법에 있어서,

상기 액세스 노드를 통해서 각각의 클라이언트가 사용하는 상기 대역폭을 모니터링하는 단계와,

현재 대역폭 사용량의 임계 레벨을 초과하는 클라이언트를 명시한 리스트를 동적으로 유지하는 단계와,

상기 리스트에 있는 클라이언트로부터의 전송 요청 신호(a request-to-send signal)에 응답하는 전송 승인 신호(a clear-to-send signal)의 전송을 차단하는 단계

를 포함하는 무선 LAN 대역폭 사용량 관리 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 모니터링 단계는

상기 복수의 클라이언트 각각의 개별적인 전송 대역폭 사용량 및 상기 액세스 노드를 통해서 사용가능한 전체 전송 대역폭을 결정하는 단계와,

상기 클라이언트 각각의 개별적인 전송 대역폭 사용량을 임계 전송 대역폭 사용량과 비교하는 단계와 - 상기 임계 전송 대역폭 사용량은 상기 복수의 클라이언트의 클라이언트 수의 함수로 설정됨 - ,

를 포함하고, 상기 전송 차단 단계는

특정 클라이언트의 개별적인 전송 대역폭이 상기 임계 전송 대역폭 사용량보다 크다고 더 이상 판정되지 않을 때까지, 이 특정 클라이언트가 상기 액세스 노드를 통해서 추가 대역폭을 사용하는 것을 차단하는 단계

를 포함하는

무선 LAN 대역폭 사용량 관리 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

클라이언트로부터의 전송 요청 신호를 수신한 것에 응답하여 상기 리스트에 액세스해서 상기 클라이언트가 상기 리스트에 있는지 판정하는 단계

를 더 포함하는 무선 LAN 대역폭 사용량 관리 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 임계 레벨은 상기 액세스 노드를 통해서 사용가능한 전체 대역폭의 함수로 측정되는

무선 LAN 대역폭 사용량 관리 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 리스트를 상기 액세스 노드에 저장하는 단계

를 더 포함하는 무선 LAN 대역폭 사용량 관리 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

각각의 클라이언트는 고유 IP 어드레스로 상기 리스트에 명시되는

무선 LAN 대역폭 사용량 관리 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 무선 LAN은 IEEE 802.11 표준에 따라서 동작하는

무선 LAN 대역폭 사용량 관리 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 임계 레벨은 상기 액세스 노드를 통해서 대역폭을 사용하는 클라이언트의 수의 함수로 결정되는

무선 LAN 대역폭 사용량 관리 방법.
무선 LAN의 대역폭 사용량을 관리하는 시스템에 있어서,

상기 무선 LAN의 클라이언트들 사이의 무선 접속을 제공하는 액세스 노드와,

상기 액세스 노드를 통해서 무선 매체를 경유하여 상기 네트워크에 액세스하는 복수의 클라이언트와 - 상기 액세스 노드는 자신을 통해서 각각의 클라이언트가 사용하는 대역폭을 모니터함 - ,

현재 대역폭 사용량의 임계 레벨을 초과하는 클라이언트를 명시한 리스트를 동적으로 유지하는 저장 장치 - 상기 액세스 노드는 상기 리스트에 있는 클라이언트로부터의 전송 요청 신호에 응답하는 전송 승인 신호는 전송하지 않음 -

를 포함하는 무선 LAN 대역폭 사용량 관리 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 복수의 클라이언트 각각의 개별적인 전송 대역폭 사용량 및 상기 액세스 노드를 통해서 사용가능한 전체 전송 대역폭을 결정하는 수단과,

각각의 클라이언트의 개별적인 전송 대역폭 사용량을 임계 전송 대역폭 사용량과 비교하는 수단과,

특정 클라이언트의 개별적인 전송 대역폭 사용량이 상기 임계 전송 대역폭 사용량보다 크다고 판정된 것에 응답해서 상기 특정 클라이언트에 의한 전송 요청에 응답한 전송 승인을 차단함으로써, 상기 특정 클라이언트의 개별적인 전송 대역폭이 상기 임계 전송 대역폭 사용량보다 더 크다고 더 이상 판정되지 않을 때까지 특정 클라이언트가 상기 액세스 노드를 통해서 추가 대역폭을 사용하는 것을 차단하는 수단

을 포함하는 무선 LAN 대역폭 사용량 관리 시스템.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

상기 액세스 노드는 클라이언트로부터의 전송 요청 신호를 수신한 것에 응답하여 상기 리스트에 액세스해서 상기 클라이언트가 상기 리스트에 있는지 판정하는

무선 LAN 대역폭 사용량 관리 시스템.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 임계 레벨은 상기 액세스 노드를 통해서 사용가능한 전체 대역폭의 함수로서 결정되는

무선 LAN 대역폭 사용량 관리 시스템.
제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

각각의 클라이언트는 고유의 IP 어드레스로 상기 리스트에 명시되어 있는

무선 LAN 대역폭 사용량 관리 시스템.
제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 무선 LAN은 IEEE 802.11 표준에 따라서 동작하는

무선 LAN 대역폭 사용량 관리 시스템.
제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 임계 레벨은 상기 액세스 노드를 통해서 대역폭을 사용하는 클라이언트의 수의 함수로 결정되는

무선 LAN 대역폭 사용량 관리 시스템.