KR20050100951A - 무선 랜 시스템에서의 동적 채널 선택장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 랜 시스템의 동적 채널선택에 관한 것으로서, 채널변경이 이루어져야 할 시점이전에 채널측정을 함으로써, 채널 변경이 이루어져야 할 경우에 별도의 채널측정시간을 할당하지 않고 채널을 변경하므로 쓰루풋(throughput) 향상에 기여할 수 있어 QoS를 보장하는 동적 채널선택장치 및 그 방법을 제안한다.

Description

무선 랜 시스템에서의 동적 채널 선택장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD OF DYNAMIC FREQUENCY SELECTION IN WIRELESS LAN SYSTEM}
본 발명은 무선 랜(Wireless Local Area Network) 시스템의 동적 채널선택에 관련된 것으로서, 더욱 상세히는 통신수행 중에 채널상태를 미리 측정하여 채널을 변경해야 되는 경우, 채널을 변경하기 위해서 소요되는 채널측정시간을 줄여 쓰루풋(throughput)을 일정하게 유지함으로써 QoS(Quality of Service)를 보장하는 동적 채널선택장치 및 그 방법에 관한 것이다.
근거리 통신망인 랜(LAN, Local Area Network)은 크게 유선 랜과 무선 랜으로 나누어진다.
무선 랜은 케이블을 사용하지 않고 전파를 이용하여 네트워크상에서 통신을 수행하는 방식이다. 무선 랜의 등장은 케이블링으로 인한 설치, 유지보수, 이동의 어려움을 해소하기 위한 대안으로 대두되었으며, 이동사용자의 증가로 인해 그 필요성이 점점 늘어나고 있는 추세이다.
무선 랜의 구성은 액세스 포인트(Access Point,이하 "AP"라 칭한다)와 스테이션(Station, 이하 "STA"라 칭한다)으로 이루어진다. AP는 전송거리 이내의 무선 랜 사용자들이 인터넷 접속 및 네트워크를 이용할 수 있도록 전파를 보내는 장비로서 휴대폰의 기지국 또는 유선 네트워크의 허브와 같은 역할을 한다. ISP(Internet Service Provider)에서 제공하는 무선초고속인터넷 서비스 역시 서비스 지역 내에 AP라는 장비가 이미 설치되어 있다.
STA는 무선네트워크 통신을 수행하기 위해서 무선 랜 카드 등을 장착하고 있어야 하며, PC(노트북 포함) 또는 PDA와 같은 단말기 등이 있다.
오늘날 가장 많이 사용되는 무선 랜 표준은 IEEE 802.11인데, "Standard for Information technology-Telecommunications and information exchange between systems-Local and metropolitan area networks-Specific requirements-Parts 11 Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications" 1999 Edition을 따르고 있다.
IEEE 802.11 표준에는 무선 랜을 구성하는 물리 계층과 매체 접근 제어(Medium Access Control)에 관한 규정이 정의되어 있다.
매체 접근 제어 계층은 공유 매체를 사용하는 단말 또는 장치가 매체를 이용/접근할 때 준수해야 할 순서(order)와 규칙을 정의함으로써 효율적으로 매체의 용량을 이용하게 만든다.
IEEE 802.11 네트워크의 기본 구성 블록은 기본 서비스 셋(Basic Service Set,이하 "BSS"라 칭한다)이다. IEEE 802.11 네트워크에는 BSS내에 있는 STA들이 서로간에 직접 통신을 수행하는 독립 네트워크(Independent BSS)와 STA가 BSS내외의 STA과 통신을 수행하는 과정에서 AP가 개입되는 인프라스트럭처 네트워크(Infrastructure BSS)와 BSS와 BSS를 연결함으로써 서비스영역을 확장시키는 확장 서비스 셋(Extended Service Set)이 있다.
이러한 IEEE 802.11에 따른 무선 랜 시스템에 대한 일 예가 도 1에 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 무선 랜 시스템은 AP1(10), AP2(30), STA1(12), STA2(14), STA3(16), STA4(18), STA5(20)로 구성되어 있으며, BSS2 내에 비-802.11 장치(22)가 위치해 있다.
도 1에 도시된 무선 랜 시스템은 예시를 위해 작게 한다는 것임을 유의한다. 실제로, 대부분의 무선 랜 시스템은 훨씬 많은 수의 이동 STA들을 포함한다.
AP1(10)의 BSS1에는 STA1(12), STA2(14), STA3(16)이 어소시에이션(Association) 되어 있다. 여기에서 AP와 STA사이의 어소시에이션이란 서로 인증과정을 마치고 통신할 수 있는 상황을 나타낸다. 그리고 AP2(30)의 BSS2에는 STA4(18), STA5(20)가 어소시에이션 되어 있고, 비-802.11 장치(20)가 포함되어 있다. 비-802.11장치(20)에는 위성통신, 레이더 시스템 등이 있다.
BSS2의 STA4(18)는 BSS2와 이웃하는 BSS1과의 오버래핑 영역에 위치하고 있다. 이러한 경우에 동일한 주파수를 사용하고 있는 경우 STA4(18)는 근접한 STA3(16)과의 간섭이 발생할 수 있다. 또한 동일 주파수 대역의 비-802.11장치(22)에 의해서 BSS2에 포함된 모든 통신 장치와 비-802.11장치(22) 상호간에 간섭이 발생할 수 있다.
이중 비-802.11장치(위성통신, 레이더 시스템 등)의 통신수행을 보호하기 위해서, 유럽에서는 동적 채널선택(Dynamic Frequency Selection, 이하 "DFS"라 칭한다)과 전송 파워조절(Transmit Power Control, 이하 "TPC"라 칭한다) 기능을 강제하고 있다. IEEE에서도 이러한 기술을 규정하기 위해 IEEE 802.11H TG가 활동하고 있다.
TPC는 송신전력의 세기를 제어하여 필요한 만큼만 전력을 사용함으로써 위성, 레이더 시스템을 보호하는 기술이다. 또한 TPC는 위성과 레이더 시스템을 보호한다는 장점 이외에도 AP의 출력을 조정하여 BSS의 서비스 영역을 동적으로 바꿀 수 있어서 BSS 상호간 전파의 간섭을 줄일 수 있고 전파 자원을 효율적으로 관리할 수 있다는 장점을 가지고 있으며, STA의 전력 소비를 줄여서 배터리의 소모를 감소시킬 수 있다.
DFS는 STA간의 채널 간섭 또는 STA과 위성통신 및 레이더 시스템과의 채널 간섭이 일어나는 경우, 간섭을 피하기 위해서 채널의 주파수를 동적으로 선택하는 기술이다.
IEEE 802.11H에 따른 DFS 과정에 대한 흐름도가 도 2에 도시되어 있다.
설명에 앞서서, AP는 AP2(30)로 하고 STAs는 STA4(18)로 한다.
도 2를 참조하면, AP2(30)와 STA4(18)가 통신을 수행하고 있는 도중(S200)에 통신채널을 변경하여야 할 경우가 발생한 경우 또는 그 전에, AP2(30)는 STA4(18)에게 통신이 수행되는 채널 이외의 다른 채널에 대한 측정요구를 한다(S202). 여기에서 통신채널을 변경하여야 할 경우라 함은 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 도 1에 도시된 BSS2의 STA4(18)는 BSS2와 이웃하는 BSS1의 STA3(16)과 근접한 상태에서 같은 주파수를 사용하고 있다면 간섭이 발생할 수 있으며, 동일 주파수 대역의 비-802.11장치(22)와의 사이에서도 간섭이 발생할 수 있다. 즉, AP2(30)는 STA4(18)와 STA3(16)과의 간섭 또는 STA4(18)와 비-802.11장치(20)와의 간섭을 피하기 위해서, 채널을 변경하기 위한 채널측정을 STA4(18)에게 요구한다.
STA4(18)는 AP2(30)로부터 채널측정요구가 있는 경우, 해당 채널에 대한 측정을 수행한다(S204). 측정 결과에 대해서 채널측정보고 메시지를 작성하여 AP2(30)로 전송한다(S206).
그러면 AP2(30)는 STA4(16)로부터 수신된 채널측정보고 메시지를 이용하여 새로운 채널을 선택을 한다(S208). 이후 AP2(30)는 새로운 채널을 선택한 후 채널 변경 결정을 하고(S210), 이를 STA4(18)을 포함하여 BSS2에 속하는 모든 STA에게 알린다(S212).
이렇게 변경된 채널을 통하여 통신을 수행하기 위해서 AP2(30)와 STA4(18)는 변경된 채널로 스위칭 한다(S214).
위의 동적 채널변경을 위한 채널측정은 AP로부터 다른 채널 측정요구가 있는 경우에 이루어진다. 이외에도 이동 STA가 스스로 채널을 측정하는 경우가 있다.
이러한 두 가지 방식은 변경하고자 하는 채널을 측정하기 위해서 원래 점유하고 있던 채널에서의 통신을 중단하여야 한다. 즉, 동적 채널 선택을 수행할 때 점유 채널 이외의 다른 채널 측정을 위해서 특정시간이 필요하게 된다. 이는 쓰루풋이 일정하게 유지되어야 하는 멀티미디어와 같은 서비스에 지장을 주게 된다. 점유채널을 변경하기 위해서 채널 측정요구에서부터 채널측정까지 전송중단 상태로 지속되어 쓰루풋(throughput)을 일정하게 유지할 수 없을 뿐만 아니라 쓰루풋이 현저하게 감소되어 QoS를 보장할 수 없는 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 동적으로 채널을 변경하여야 하는 경우, 채널을 변경하기 위해서 필요한 시간동안 수행중인 통신을 중단하지 않고 채널을 측정한 뒤 새로운 채널로 변경하는 동적 채널선택장치 및 그 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 무선 랜 시스템에서 스테이션의 동적 채널선택장치는, 미리 설정된 채널측정가능조건에 해당되었는가를 검사하는 채널측정검사부, 상기 채널측정가능조건에 해당된 경우, 채널측정가능시간이 되었는가를 검사하는 채널측정시간 검사부, 상기 채널측정가능시간이 된 경우, 상기 액세스 포인트와 상기 스테이션 사이의 통신에 이용되는 채널이외의 채널에 대한 특성을 미리 설정된 채널측정완료시간이 될 때까지 측정하여 누적하는 채널 측정부, 상기 채널측정완료시간이 지난 경우, 상기 측정되어 누적된 채널특성을 이용하여 채널측정보고 메시지를 생성하고, 백오프 시간(Backoff)을 최소 값으로 설정하여 매체접근을 통한 채널경쟁 후 상기 채널측정보고 메시지를 상기 액세스 포인트로 전송하는 메시지 처리부를 포함한다.
상기 본 발명의 일 측면에 따른 동적 채널선택장치에서, 채널측정가능조건은, 상기 스테이션이 슬립(Sleep)모드로 설정된 상태에서 상기 액세스 포인트로부터 상기 스테이션으로 전송될 프레임이 버퍼링 되어 있지 않다는 정보를 포함한 비컨 프레임이 수신된 경우와, 상기 스테이션이 무경쟁 기반에서 폴링리스트(Polling list)에 해당되지 않은 스테이션이어야 하고, 작은 스레쉬 홀드 값에 의해서 조각화 된 데이터에 대한 네트워크 할당벡터(NAV)를 제외한 네트워크 할당벡터(NAV)가 설정된 경우 중 적어도 어느 하나이다.
상기 본 발명의 일 측면에 따른 동적 채널선택장치에서, 상기 미리 설정된 채널측정가능시간은, 상기 스테이션이 슬립모드 상태인 경우, 상기 스테이션의 채널측정가능 구간의 정수배가 되는 시간, 상기 스테이션에 네트워크 할당 벡터(NAV)가 설정된 시간 중 적어도 어느 하나이다.
상기 본 발명의 일 측면에 따른 동적 채널선택장치에서, 상기 채널측정보고 메시지는, 레이더의 검출여부 또는 OFDM에 대한 존재유무에 대한 정보를 포함하고 있는 기본보고 메시지, 클리어 채널 할당(Clear Channel Assesment) 가능여부에 대한 정보를 포함하는 CCA 보고 메시지, 수신전력지수(Receive Power Indication)에 대한 정보를 포함하는 RPI 보고 메시지 중 적어도 어느 하나이다.
상기 본 발명의 일 측면에 따른 동적 채널선택장치에서, 상기 채널 측정부는, 상기 스테이션과 통신에 이용되는 채널이 변경되어야 할 경우에 상기 액세스 포인트로 채널측정보고 메시지가 수신되어 있지 않은 경우, 상기 액세스 포인트로부터 상기 통신에 이용되는 채널이외의 채널에 대한 측정요구에 따라 해당 채널을 측정한다.
상기 본 발명의 일 측면에 따른 동적 채널선택장치에서, 상기 백오프 시간(Backoff)의 최소 값은 '0'일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 무선 랜 시스템에서 동적 채널선택장치는, 소정의 채널측정 가능한 상태에서 미리 설정된 채널측정가능시간이 되면 채널에 대한 특성을 측정하여 채널측정보고 메시지를 생성한 다음, 상기 채널측정보고 메시지를 액세스 포인트로 전송하는 스테이션; 상기 스테이션과 통신에 이용되는 채널을 변경하여야 할 경우, 상기 스테이션으로부터 수신된 채널측정보고 메시지를 이용하여 상기 채널을 변경하는 액세스 포인트를 포함한다.
상기 본 발명의 다른 측면에 따른 동적 채널선택장치에서, 상기 스테이션은, 미리 설정된 채널측정가능조건에 해당되었는가를 검사하는 채널측정검사부, 상기 채널측정가능조건에 해당된 경우, 채널측정가능시간이 되었는가를 검사하는 채널측정시간 검사부, 상기 채널측정가능시간이 된 경우, 상기 액세스 포인트와 상기 스테이션 사이의 통신에 이용되는 채널이외의 채널에 대한 특성을 미리 설정된 채널측정완료시간이 될 때까지 측정하여 누적하는 채널 측정부, 상기 채널측정완료시간이 지난 경우, 상기 측정되어 누적된 채널특성을 이용하여 채널측정보고 메시지를 생성하고, 백오프 시간(Backoff)을 최소 값('0')으로 설정하여 매체접근을 통한 채널경쟁 후 상기 채널측정보고 메시지를 액세스 포인트로 전송하는 메시지 처리부를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 액세스 포인트와 적어도 하나 이상의 스테이션을 포함하는 무선 랜 시스템에서 상기 스테이션의 동적 채널선택방법은, 미리 설정된 채널측정가능조건에 해당되었는가를 검사하는 제1단계, 상기 채널측정가능조건에 해당된 경우, 채널측정가능시간이 되었는가를 검사하는 제2단계, 상기 채널측정가능시간이 된 경우, 상기 액세스 포인트와 상기 스테이션 사이의 통신에 이용되는 채널이외의 채널에 대한 특성을 미리 설정된 채널측정완료시간이 될 때까지 측정하여 누적하는 제3단계, 상기 채널측정완료시간이 지난 경우, 상기 측정되어 누적된 채널특성을 이용하여 채널측정보고 메시지를 생성하고, 백오프 시간(Backoff)을 최소 값으로 설정하여 매체접근을 통한 채널경쟁 후 상기 채널측정보고 메시지를 상기 액세스 포인트로 전송하는 제4단계를 포함한다.
상기 본 발명의 일 측면에 따른 동적 채널선택방법에서, 상기 채널측정가능조건은, 상기 스테이션이 슬립모드로 설정된 상태에서 상기 액세스 포인트로부터 상기 스테이션으로 전송될 프레임이 버퍼링 되어 있지 않다는 정보를 포함한 비컨 프레임이 수신된 경우, 상기 스테이션이 무경쟁 기반에서 폴링리스트(Polling list)에 해당되지 않은 스테이션이어야 하고, 작은 스레쉬 홀드 값에 의해서 조각화 된 데이터에 대한 네트워크 할당벡터(NAV)를 제외한 네트워크 할당벡터(NAV)가 설정된 경우 중 적어도 어느 하나이다.
상기 본 발명의 일 측면에 따른 동적 채널선택방법에서, 상기 미리 설정된 채널 가능시간은, 상기 스테이션이 슬립모드 상태인 경우, 상기 스테이션의 채널측정가능 구간의 정수배가 되는 시간, 상기 스테이션에 네트워크 할당 벡터(NAV)가 설정된 시간 중 적어도 어느 하나이다.
상기 본 발명의 일 측면에 따른 동적 채널선택방법에서, 상기 채널측정보고 메시지는, 레이더의 검출여부 또는 OFDM에 대한 존재유무에 대한 정보를 포함하고 있는 기본보고 메시지, 클리어 채널 할당(Clear Channel Assesment) 가능여부에 대한 정보를 포함하는 CCA 보고 메시지, 수신전력지수(Receive Power Indication)에 대한 정보를 포함하는 RPI 보고 메시지 중 적어도 어느 하나이다.
상기 본 발명의 일 측면에 따른 동적 채널선택방법에서, 상기 제3단계는, 상기 스테이션과 통신에 이용되는 채널이 변경되어야 할 경우에 상기 액세스 포인트로 채널측정보고 메시지가 수신되어 있지 않은 경우, 상기 액세스 포인트로부터 상기 통신에 이용되는 채널이외의 채널에 대한 측정요구에 따라 해당 채널을 측정하는 단계를 더 포함한다.
상기 본 발명의 일 측면에 따른 동적 채널선택방법에서, 상기 백오프 시간(Backoff)의 최소 값은 '0'일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 액세스 포인트와 적어도 하나 이상의 스테이션을 포함한 무선 랜 시스템에서의 동적 채널선택방법은, 상기 스테이션이 소정의 채널측정 가능한 상태에서 미리 설정된 채널측정가능시간이 되면 채널에 대한 특성을 측정하여 채널측정보고 메시지를 생성한 다음, 상기 채널측정보고 메시지를 액세스 포인트로 전송하는 제1단계, 상기 액세스 포인트에서 상기 스테이션과 통신에 이용되는 채널을 변경하여야 할 경우, 상기 스테이션으로부터 수신된 채널측정보고 메시지를 이용하여 상기 채널을 변경하는 제2단계를 포함한다.
상기 본 발명의 다른 측면에 따른 동적 채널선택방법에서, 상기 제1단계는, 미리 설정된 채널측정가능조건에 해당되었는가를 검사하는 단계, 상기 채널측정가능조건에 해당된 경우, 채널측정가능시간이 되었는가를 검사하는 단계, 상기 채널측정가능시간이 된 경우, 상기 액세스 포인트와 상기 스테이션 사이의 통신에 이용되는 채널이외의 채널에 대한 특성을 미리 설정된 채널측정완료시간이 될 때까지 측정하여 누적하는 단계, 상기 채널측정완료시간이 지난 경우, 상기 측정되어 누적된 채널특성을 이용하여 채널측정보고 메시지를 생성하고, 백오프 시간(Backoff)을 최소 값('0')으로 설정하여 매체접근을 통한 채널경쟁 후 상기 채널측정보고 메시지를 상기 액세스 포인트로 전송하는 단계를 포함한다.
이하 본 발명에 따른 무선 랜 시스템에서의 동적 채널선택장치 및 그 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명이 적용되는 스테이션(station)의 구성에 대한 일 예를 나타내는 블록 구성도 이다.
도 3을 참조하면, 스테이션은 송수신부(300), 채널측정 처리부(302), 제어부(304), 메모리(306)를 포함하여 구성된다.
송수신부(300)는 AP와의 사이에 통신이 이루어지는 경우에 데이터의 송수신을 안테나(ANT)를 통하여 수행한다.
제어부(304)는 미리 설정된 채널측정가능시간이 되면 채널에 대한 특성을 측정하도록 채널측정 처리부(302)를 제어한다. 상기 채널측정가능시간은 슬립모드로 설정된 경우와 네트워크 할당 벡터(Network Allocation Vector)가 설정된 경우에 발생되고, 이에 대한 설명은 아래에서 이루어진다.
이후 제어부(304)는 상기 채널측정 처리부(302)에서 측정된 채널특성을 이용하여 채널측정보고 메시지를 생성한 다음, 상기 송수신부(300)를 통하여 AP로 전송한다.
또한 제어부(304)는 AP로부터 채널측정요구가 수신된 경우, 채널측정 처리부(302)를 제어하여 AP로부터 요구된 채널에 대한 특성을 측정하도록 한다.
채널측정 처리부(302)는 상기 제어부(304)의 제어하에 AP와의 통신이 이루어지고 있는 채널이외의 다른 채널에 대한 특성을 측정하여 제어부(304)에 제공한다.
메모리(306)는 미리 설정된 채널측정가능시간에 대한 정보를 저장하고 있으며, 채널 측정시 채널을 선택하기 위한 정보인 Supported Channel List에 대한 정보를 저장하고 있다. Supported Channel List는 IEEE 802.11H에 규정되어 있다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 TIM을 이용한 동적 채널 선택방법을 나타내는 흐름도 이고, 도 5는 도 4의 TIM을 이용한 동적 채널 선택방법에서의 프레임전송과 채널측정가능구간을 나타내는 도면이다.
이하, 도 4와 도 5를 참조하여 본 발명의 일 예에 따른 동적 채널 선택방법을 살펴본다. 도 5의 STA1과 STA2는 도 3과 같은 구성으로 이루어지는 것으로 한다.
제어부는 슬립모드(Sleep mode)로 설정된 경우 청취간격(Listen interval)마다 깨어나서 AP로부터 비컨 신호를 송수신부를 통하여 수신한다(S400). 여기에서 청취간격은 비컨 신호의 전송시간(Target Beacon Transmission Time, 이하 "TBTT"라 칭한다) 간격의 정수 배로 설정되어 질 수 있다. 이는 도 5에 도시된 바와 같이, TBTT는 비컨 간격이며, STA1의 청취간격(58)은 2TBTT, STA2의 청취간격(62)은 3TBTT이다.
제어부는 수신된 비컨 프레임에 포함된 TIM에 프레임 버퍼링 정보가 포함되어 있는지를 검사한다(S402). 여기에서 프레임 버퍼링 정보는 AP에 자신의 STA에 전송될 프레임이 버퍼링 되어있다는 것을 나타낸다.
검사결과, TIM에 프레임 버퍼링 정보가 포함되어 있는 경우, 제어부는 자신의 STA를 위한 프레임을 수신하기 위해서 AP로 조사프레임(PS-poll)을 발생하여 전송한다(S430). 이에 AP는 버퍼링 된 프레임을 해당 STA로 전송한다(S432). 즉, 도 5에서 d시점의 비컨 프레임은 STA1, STA2를 위한 프레임이지만, STA2의 경우는 청취간격이 아니고 STA1이 청취간격에 해당되므로 STA1이 AP로 조사프레임(50a)을 전송한다. 이후 STA1은 AP로부터 프레임을 수신 받게 된다. 그리고 g시점의 비컨 프레임은 STA1, STA2를 위한 프레임이고, STA1, STA2는 모두 청취간격에 해당되므로 자신을 위한 프레임이 버퍼링 되어 있다는 것을 알게 된다. 이에 STA1과 STA2는 경쟁윈도우 카운트(66)를 하게 된다. 여기에서는 STA2의 백오프 시간(Backoff)이 짧은 것으로 한다. 따라서 STA2는 AP와의 채널을 차지하여 AP로 조사프레임(52a)을 전송하고, 이후 STA2는 AP로부터 프레임을 수신 받게 된다.
S402단계에서 프레임 버퍼링 정보가 포함되어 있지 않으면, 제어부는 채널측정가능변수가 '0'인가를 검사한다. 여기에서 채널측정가능변수는 채널측정가능구간의 정수 배의 시간간격마다 채널측정이 가능한 지를 나타내는 변수이다. 즉, 도 5에서 STA1의 경우 채널측정가능구간(54)의 정수배가 되는 구간마다 채널측정가능변수가 '0'인가를 검사한다.
검사결과, 채널측정가능변수가 '0'이 아니면, 제어부는 슬립모드로 전환한다(S406). 채널측정가능변수가 '0'이면, 제어부는 측정할 채널로 변경하고(S408), 해당 채널을 측정한다(S410). 이렇게 채널 측정값을 평균하여 메모리에 저장한다(S412). 여기에서 측정할 채널은 미리 AP로부터 수신되어 메모리(306)에 저장되어 있다. 측정할 채널은 IEEE 802.11H에 규정된 Supported Channel List에 따라 우선순위가 정해진다. 채널을 측정하는 내용에는 레이더 또는 OFDM에 대한 존재유무의 검출여부, 클리어 채널 할당(Clear Channel Assesment, 이하 "CCA"라 칭한다) 여부, 수신전력지수(Receive Power Indication, 이하 "RPI"라 칭한다)이다. 이는 IEEE 802.11H에 규정되어 있다.
제어부는 지금까지 채널을 측정해온 채널축적시간(Channel Measurement Duration)이 미리 설정된 채널측정완료시간이 지났는가를 검사한다(S414). 검사결과, 채널측정완료시간이 지나지 않았으면 원래 AP와 통신을 수행하던 통신 채널로 변경한다(S416). 채널측정완료시간이 지난 경우, 원래 채널로 변경한 다음(S418) 채널측정보고 메시지를 생성하고, 백오프 시간(Backoff)을 '0'으로 설정한다(S420).
채널측정보고 메시지에는 레이더 또는 OFDM에 대한 존재유무에 대한 평균정보를 포함한 기본보고 메시지, CCA 여부에 대한 평균정보를 포함하는 CCA 보고 메시지, 수신전력지수에 대한 평균정보를 포함하는 RPI 보고 메시지가 있다. 이는 IEEE 802.11H에 규정되어 있다. 그리고 백오프 시간(Backoff)을 '0'으로 설정하는 이유는 다른 STA와의 채널경쟁을 하는 경우에 최우선으로 채널을 잡기 위해서이다.
제어부는 분산프레임 간격(Distributed Inter-Frame Space, 이하 "DIFS"라 칭한다)이 지났는가를 검사한다(S422). 검사결과, DIFS가 지났으면, 제어부는 매체에 접근을 시도한다. 제어부는 매체 접근을 위해 다른 STA들과의 우선순위를 백오프 시간(Backoff)으로 판단한다(S424). 단계 S420에서 백오프 시간(Backoff)을 '0'으로 설정했기 때문에 다른 STA들보다 백오프 시간(Backoff)이 작다. 따라서 제어부는 채널측정보고 메시지를 원래 채널을 통하여 AP로 전송한다(S426).
이에 AP는 채널측정보고 메시지를 이용하여 채널을 변경하여야 할 상황이 발생한 경우, 채널을 변경하기 위한 동작을 수행한다.
도 6은 본 발명의 일 예에 따른 네트워크 할당 벡터(Network Allocation Vector, 이하 "NAV"라 칭한다)을 이용한 동적 채널선택방법에서 채널측정가능구간을 나타내는 도면이다.
반송파 감지(Carrier Sensing)는 매체가 이용 가능한지 결정하기 위하여 사용된다. IEEE 802.11에는 두 유형의 반송파 감지 기능이 이 과정을 관리한다. 여기에는 물리적 반송파 감지와 가상 반송파 감지 기능이 있다.
물리적 반송파 감지 기능은 물리계층에서 제공하며, 사용되는 매체와 변조 방식에 의존한다. RF 기반 매체를 위한 물리적인 반송파 감지 하드웨어를 만드는 것은 송수신기(transceiver)가 송신과 수신을 동시에 하도록 해야 하며, 이는 비싼 비용을 요구하게 된다.
가상 반송파 감지는 NAV에 의해서 제공된다. 대부분의 IEEE 802.11 프레임은 지속필드를 포함하며, 이것은 고정된 시간 동안 매체를 예약할 때 사용된다. NAV는 매체가 예약된 경우의 시간정보를 의미하는 타이머이다. STA은 현재 동작을 완료하는데 필요한 모든 프레임을 포함하여 매체를 사용할 것으로 예상되는 시간을 NAV에 설정한다. 다른 STA는 NAV가 '0'으로 되기를 기다린다. NAV가 '0'이 아니면, 가상 반송파 감지기능은 매체가 사용중임을 지시하며, '0'이 되면 가상반송파 기능은 매체가 사용 가능함을 지시한다. 이러한 NAV는 프레임 교환에서 사용되는 전송요구(Request to Send, 이하 "RTS"라 칭한다), 전송클리어(Clear to Send, 이하 "CTS"라 칭한다), 확인응답(Acknowledgement, 이하 "ACK"라 칭한다)에 의해서 설정될 수 있다. 일반적으로 NAV를 설정할 수 있는 정보는 RTS, CTS 프레임 헤더에 포함되어 전송된다.
이를 나타내는 도면이 도 6에 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, AP가 STA1로 RTS를 전송하면, STA1은 단축 프레임간 간격(Shortest Inter-Frame Space, 이하 "SIFS"라 칭한다) 즉 시점 7a에서 7b가 지난 후에 CTS 발생하여 AP와 STA2로 전송한다. 여기에서 AP는 RTS를 브로드캐스팅(Broadcasting) 한다. STA2가 RTS를 수신한 경우, STA2는 시점 7a에서 7g까지 RTS에 의한 NAV를 설정한다. 또한 STA1은 CTS를 브로드캐스팅 하는데 STA2는 STA1로부터 CTS를 수신하면 NAV를 시점 7c에서 7g까지 설정한다. AP는 STA1로부터 CTS가 수신되면 프레임을 STA1으로 전송한다. STA1은 SIFS(7e ~ 7f) 후에 ACK를 AP로 전송한다. STA2는 NAV가 설정된 7a에서 7g 구간에서는 매체접근을 연기한다. 이 기간동안에 STA2는 채널측정을 수행한다. 즉, 매체접근연기 구간은 채널측정가능구간이 되는 것이다. STA2는 DIFS(7g ~ 7h) 후에 매체접근을 시도한다.
도 7은 본 발명의 다른 일 예에 따른 NAV를 이용한 동적 채널 선택방법을 나타내는 도면이다.
제어부는 NAV가 설정되어 있는가를 검사한다(S600). 여기에서 NAV가 설정되는 구간이 채널측정가능구간이 되며, NAV에 의해 가변적이다.
검사결과, NAV가 설정되어 있지 않은 경우, 제어부는 매체접근을 시도한다(S602). NAV가 설정되어 있는 경우, 제어부는 채널변경이 가능한가를 검사한다(S604). 여기에서 채널변경이 가능한지의 여부는 작은 스레쉬 홀드 값에 의해 조각화 된 데이터에 의해 NAV가 설정되는 경우, 무경쟁 기반(Contention Free Period, 이하 "CFP"라 칭한다)에서의 폴링리스트(Polling list)에 해당되는 STA인 경우가 아닌가로 판단된다.
이는 작은 스레쉬 홀드 값에 의해 조각화 된 데이터에 의해 설정되는 NAV의 매체접근 연기시간이 채널측정시간보다 작아서 채널을 측정을 할 수 없거나 CFP에서는 이동 STA이 프레임을 수신 받기 위해서는 AP로부터 전송되는 Poll을 감시하고 있어야 하므로 다른 채널로 변경할 수 없기 때문이다. 채널측정시간이라 함은 측정을 원하는 채널로 변경하는데 걸리는 시간과 실제 채널측정 수행시간과 채널을 측정하고 나서 원래 채널로 변경하는데 걸리는 시간을 더하여 나온 값이다.
즉, NAV에 의해 설정된 매체접근 연기시간이 채널측정시간보다 큰 경우 또는 CFP에서의 폴링리스트(Polling list)에 해당되지 않는 경우, 제어부는 측정할 채널로 변경하고(S606), 해당 채널을 측정한다(S608). 이렇게 채널 측정값을 평균하여 메모리(306)에 저장한다(S610). 여기에서 측정할 채널은 미리 AP로부터 수신되어 메모리(306)에 저장되어 있다. 측정할 채널은 IEEE 802.11H에 규정된 Supported Channel List에 따라 우선순위가 정해진다. 채널을 측정하는 내용에는 레이더의 검출여부 또는 OFDM에 대한 존재유무의 검출여부, CCA 여부, RPI이다. 이는 IEEE 802.11H에 규정되어 있다.
제어부는 지금까지 채널을 측정해온 채널축적시간(Channel Measurement Duration)이 미리 설정된 채널측정완료시간이 지났는가를 검사한다(S612). 검사결과, 채널측정완료시간이 지나지 않았으면 원래 AP와 통신을 수행하던 통신 채널로 변경한다(S614). 한편, 채널측정완료시간이 지난 경우, 원래 통신하던 채널로 변경한 다음(S616). 채널측정보고 메시지를 생성하고, 백오프 시간(Backoff)을 '0'으로 설정한다(S618),
채널측정보고 메시지에는 레이더의 유무에 대한 평균정보 또는 OFDM에 대한 존재유무에 대한 평균정보를 포함한 기본보고 메시지, CCA 여부에 대한 평균정보를 포함하는 CCA 보고 메시지, 수신전력지수에 대한 평균정보를 포함하는 RPI 보고 메시지가 있다. 이는 IEEE 802.11H에 규정되어 있다. 그리고 백오프 시간(Backoff)을 '0'으로 설정하는 이유는 다른 STA와의 채널경쟁을 하는 경우에 최우선으로 채널을 잡기 위해서이다.
제어부는 분산프레임 간격(Distributed Inter-Frame Space, 이하 "DIFS"라 칭한다)이 지났는가를 검사한다(S620). 검사결과, DIFS가 지났으면, 제어부는 매체에 접근을 시도한다. 제어부는 매체 접근을 위해 다른 STA들과의 우선순위를 백오프 시간(Backoff)으로 판단한다(S622). 단계 S618에서 백오프 시간(Backoff)을 '0'으로 설정했기 때문에 다른 STA들보다 백오프 시간(Backoff)이 작다. 따라서 제어부는 채널측정보고 메시지를 원래 채널을 통하여 AP로 전송한다(S624).
이에 AP는 채널측정보고 메시지를 이용하여 채널을 변경하여야 할 상황이 발생한 경우, 채널을 변경하기 위한 동작을 수행한다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 채널변경이 이루어져야 할 시점이전에 실제 데이터 전송이 이루어지지 않으며 채널측정가능구간에 포함되는 시간을 이용해서 채널측정을 함으로써, 채널 변경이 이루어져야 할 경우에 별도의 채널측정시간을 할당하지 않고 채널을 변경하므로 쓰루풋(throughput) 향상에 기여할 수 있어 QoS를 보장한다.
도 1은 IEEE 802.11에 따른 무선 랜 시스템에 대한 일 예를 나타내는 도면.
도 2는 IEEE 802.11H에 따른 동적 채널변경과정에 대한 흐름을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명이 적용되는 스테이션(station)의 구성에 대한 일 예를 나타내는 블록 구성도.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 TIM(Traffic Indication Map)을 이용한 동적 채널 선택방법을 나타내는 흐름도.
도 5는 도 4의 TIM을 이용한 동적 채널 선택방법에서의 프레임전송과 채널측정가능구간을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 다른 일 예에 따른 NAV를 이용한 동적 채널선택방법에서 채널측정가능구간을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 다른 일 예에 따른 NAV(Network Allocation Vector)을 이용한 동적 채널 선택방법을 나타내는 흐름도.

Claims (16)

  1. 무선 랜 시스템에 있어서,
    미리 설정된 채널측정가능조건에 해당되었는가를 검사하는 채널측정검사부,
    상기 채널측정가능조건에 해당된 경우, 채널측정가능시간이 되었는가를 검사하는 채널측정시간 검사부,
    상기 채널측정가능시간이 된 경우, 상기 액세스 포인트와 상기 스테이션 사이의 통신에 이용되는 채널이외의 채널에 대한 특성을 미리 설정된 채널측정완료시간이 될 때까지 측정하여 누적하는 채널 측정부,
    상기 채널측정완료시간이 지난 경우, 상기 측정되어 누적된 채널특성을 이용하여 채널측정보고 메시지를 생성하고, 백오프 시간(Backoff)을 최소 값으로 설정하여 매체접근을 통한 채널경쟁 후 상기 채널측정보고 메시지를 상기 액세스 포인트로 전송하는 메시지 처리부를 포함하는 스테이션의 동적 채널선택장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 채널측정가능조건은,
    상기 스테이션이 슬립(Sleep)모드로 설정된 상태에서 상기 액세스 포인트로부터 상기 스테이션으로 전송될 프레임 버퍼링 되어 있지 않다는 정보를 포함한 비컨 프레임이 수신된 경우,
    상기 스테이션이 무경쟁 기반에서 폴링리스트(Polling list)에 해당되지 않은 스테이션이어야 하고, 작은 스레쉬 홀드 값에 의해서 조각화 된 데이터에 대한 네트워크 할당벡터(NAV)를 제외한 네트워크 할당벡터(NAV)가 설정된 경우 중 적어도 어느 하나인 스테이션의 동적 채널선택장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미리 설정된 채널측정가능시간은,
    상기 스테이션이 슬립모드 상태인 경우, 상기 스테이션의 채널측정가능구간의 정수배가 되는 시간,
    상기 스테이션에 네트워크 할당 벡터(NAV)가 설정된 시간 중 적어도 어느 하나인 스테이션의 동적 채널선택장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 채널측정보고 메시지는,
    레이더의 검출여부 또는 OFDM에 대한 존재유무에 대한 정보를 포함하고 있는 기본보고 메시지, 클리어 채널 할당(Clear Channel Assesment) 여부에 대한 정보를 포함하는 CCA 보고 메시지, 수신전력지수(Receive Power Indication)에 대한 정보를 포함하는 RPI 보고 메시지 중 적어도 어느 하나인 스테이션의 동적 채널선택장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 채널 측정부는,
    상기 스테이션과 통신에 이용되는 채널이 변경되어야 할 경우에 상기 액세스 포인트로 채널측정보고 메시지가 수신되어 있지 않은 경우, 상기 액세스 포인트로부터 상기 통신에 이용되는 채널이외의 채널에 대한 측정요구에 따라 해당 채널을 측정하는 스테이션의 동적 채널선택장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 백오프 시간(Backoff)의 최소 값은 '0'인 동적 채널선택장치.
  7. 무선 랜 시스템에 있어서,
    소정의 채널측정 가능한 상태에서 미리 설정된 채널측정가능시간이 되면 채널에 대한 특성을 측정하여 채널측정보고 메시지를 생성한 다음, 상기 채널측정보고 메시지를 액세스 포인트로 전송하는 스테이션;
    상기 스테이션과 통신에 이용되는 채널을 변경하여야 할 경우, 상기 스테이션으로부터 수신된 채널측정보고 메시지를 이용하여 상기 채널을 변경하는 액세스 포인트를 포함하는 동적 채널선택장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스테이션은,
    미리 설정된 채널측정가능조건에 해당되었는가를 검사하는 채널측정검사부.
    상기 채널측정가능조건에 해당된 경우, 채널측정가능시간이 되었는가를 검사하는 채널측정시간 검사부,
    상기 채널측정가능시간이 된 경우, 상기 액세스 포인트와 상기 스테이션 사이의 통신에 이용되는 채널이외의 채널에 대한 특성을 미리 설정된 채널측정완료시간이 될 때까지 측정하여 누적하는 채널 측정부,
    상기 채널측정완료시간이 지난 경우, 상기 측정되어 누적된 채널특성을 이용하여 채널측정보고 메시지를 생성하고, 백오프 시간(Backoff)을 최소 값('0')으로 설정하여 매체접근을 통한 채널경쟁 후 상기 채널측정보고 메시지를 액세스 포인트로 전송하는 메시지 처리부를 포함하는 동적 채널선택장치.
  9. 액세스 포인트와 적어도 하나 이상의 스테이션을 포함하는 무선 랜 시스템에서 상기 스테이션의 동적 채널선택방법에 있어서,
    미리 설정된 채널측정가능조건에 해당되었는가를 검사하는 제1단계,
    상기 채널측정가능조건에 해당된 경우, 채널측정가능시간이 되었는가를 검사하는 제2단계,
    상기 채널측정가능시간이 된 경우, 상기 액세스 포인트와 상기 스테이션 사이의 통신에 이용되는 채널이외의 채널에 대한 특성을 미리 설정된 채널측정완료시간이 될 때까지 측정하여 누적하는 제3단계,
    상기 채널측정완료시간이 지난 경우, 상기 측정되어 누적된 채널특성을 이용하여 채널측정보고 메시지를 생성하고, 백오프 시간(Backoff)을 최소 값으로 설정하여 매체접근을 통한 채널경쟁 후 상기 채널측정보고 메시지를 상기 액세스 포인트로 전송하는 제4단계를 포함하는 동적 채널선택방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 채널측정가능조건은,
    상기 스테이션이 슬립모드로 설정된 상태에서 상기 액세스 포인트로부터 상기 스테이션으로 전송될 프레임이 버퍼링 되어 있지 않다는 정보를 포함한 비컨 프레임이 수신된 경우,
    상기 스테이션이 무경쟁 기반에서 폴링리스트(Polling list)에 해당되지 않은 스테이션이어야 하고, 작은 스레쉬 홀드 값에 의해서 조각화 된 데이터에 대한 네트워크 할당벡터(NAV)를 제외한 네트워크 할당벡터(NAV)가 설정된 경우 중 적어도 어느 하나인 동적 채널선택방법.
  11. 제9에 있어서,
    상기 미리 설정된 채널 가능시간은,
    상기 스테이션이 슬립모드 상태인 경우, 상기 스테이션의 채널측정구간의 정수배가 되는 시간,
    상기 스테이션에 네트워크 할당 벡터(NAV)가 설정된 시간 중 적어도 어느 하나인 동적 채널선택방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 채널측정보고 메시지는,
    레이더의 검출여부 또는 OFDM에 대한 존재유무에 대한 정보를 포함하고 있는 기본보고 메시지, 클리어 채널 할당(Clear Channel Assesment) 여부에 대한 정보를 포함하는 CCA 보고 메시지, 수신전력지수(Receive Power Indication)에 대한 정보를 포함하는 RPI 보고 메시지 중 적어도 어느 하나인 동적 채널선택방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제3단계는,
    상기 스테이션과 통신에 이용되는 채널이 변경되어야 할 경우에 상기 액세스 포인트로 채널측정보고 메시지가 수신되어 있지 않은 경우, 상기 액세스 포인트로부터 상기 통신에 이용되는 채널이외의 채널에 대한 측정요구에 따라 해당 채널을 측정하는 단계를 더 포함하는 동적 채널선택방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 백오프 시간(Backoff)의 최소 값은 '0'인 동적 채널선택방법.
  15. 액세스 포인트와 적어도 하나 이상의 스테이션을 포함한 무선 랜 시스템에서의 동적 채널선택방법에 있어서,
    상기 스테이션이 소정의 채널측정 가능한 상태에서 미리 설정된 채널측정가능시간이 되면 채널에 대한 특성을 측정하여 채널측정보고 메시지를 생성한 다음, 상기 채널측정보고 메시지를 액세스 포인트로 전송하는 제1단계,
    상기 액세스 포인트에서 상기 스테이션과 통신에 이용되는 채널을 변경하여야 할 경우, 상기 스테이션으로부터 수신된 채널측정보고 메시지를 이용하여 상기 채널을 변경하는 제2단계를 포함하는 동적 채널선택방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1단계는,
    미리 설정된 채널측정가능조건에 해당되었는가를 검사하는 단계,
    상기 채널측정가능조건에 해당된 경우, 채널측정가능시간이 되었는가를 검사하는 단계,
    상기 채널측정가능시간이 된 경우, 상기 액세스 포인트와 상기 스테이션 사이의 통신에 이용되는 채널이외의 채널에 대한 특성을 미리 설정된 채널측정완료시간이 될 때까지 측정하여 누적하는 단계,
    상기 채널측정완료시간이 지난 경우, 상기 측정되어 누적된 채널특성을 이용하여 채널측정보고 메시지를 생성하고, 백오프 시간(Backoff)을 최소 값('0')으로 설정하여 매체접근을 통한 채널경쟁 후 상기 채널측정보고 메시지를 상기 액세스 포인트로 전송하는 단계를 포함하는 동적 채널선택방법.
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