KR20060029046A - 무선 랜 시스템에서 인접 ｂｓｓ간의 간섭 감지 장치 및방법 - Google Patents

무선 랜 시스템에서 인접 ｂｓｓ간의 간섭 감지 장치 및방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 랜 시스템의 BSS(Basic Service Set) 운용에 관한 것으로, 무선 랜 시스템의 MAC(Medium Access Control) 프레임에 포함된 BSSID를 사용하여 인접한 BSS들이 동일한 채널을 사용함으로써 발생하는 간섭을 감지하고, 간섭 발생이 감지될 시에는 해당 BSS에 할당된 채널을 다른 채널로 변경하도록 함으로써 간섭의 영향을 감소시키는 무선 랜 시스템의 간섭 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선 랜, BSS(Basic Service Set), 인접 BSS, 동일 채널, 간섭, MAC(Medium Access Control) 프레임, 관리 프레임, 데이터 프레임, BSSID

Description

무선 랜 시스템에서 인접 ＢＳＳ간의 간섭 감지 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING THE INTERFERENCE WITH NEIGHBORING BSS IN WIRELESS LAN SYSTEM}
도 1은 무선 랜 시스템에서 세 개의 인접한 BSS 및 각각의 BSS에서 무선 랜 서비스를 제공받는 스테이션들을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도면으로, 인접한 BSS들이 동일한 채널을 사용함으로써 발생하는 간섭을 감지하는 장치의 구조를 도시하는 블록구성도.
도 3은 무선 랜 시스템에서 사용되는 MAC(Media Access Control) 프레임의 구조를 도시하는 도면.
도 4는 도 3에 도시된 MAC 프레임의 구조 중 헤더의 구조를 도시하는 도면.
도 5는 상기 도 3 및 도 4에 도시된 MAC 프레임의 구조 중 어드레스 필드의 내용을 표시하는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도면으로, 인접 BSS들이 동일 채널을 사용함으로써 발생하는 간섭을 감지하는 과정을 도시하는 순서흐름도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 도면으로, 기타 BSSID 수신율, 에러율 및 기타 BSS 프레임의 수신 전력을 간섭 감지의 판단기준으로 사용하는 간섭 감지 방 법의 과정을 도시하는 순서흐름도.
도 8은 본 발명에 따른 간섭 감지에 사용되는 정보의 저장 형태를 예시하는 도면.
본 발명은 무선 랜 시스템에서 인접 BSS(Basic Service Set) 간에 발생할 수 있는 간섭의 감지 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 인접 BSS들이 동일한 채널을 사용함으로써 발생하는 간섭을 감지하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 IEEE 802.11 기반 무선 랜(Wireless LAN) 시스템은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 방식을 기반으로 매체에 접근하며 각 AP(Access Point)가 서로 독립적으로 동작한다. 즉, 무선 랜 시스템은 별도의 장치에 의해서 채널을 할당하는 방식이 아니며 AP가 Power ON할 때 운용자 또는 채널 할당 알고리즘에 의해 각 AP가 독립적으로 채널을 선택한다. 따라서 많은 무선 랜 시스템이 존재하는 상황에서는 각 BSS에서 사용하는 채널이 중복될 가능성이 많다. 채널이 중복되면 인접한 BSS간에 간섭이 발생하게 된다. 이와 같은 간섭은, 첨부된 도면을 참조하여, 다음과 같이 설명될 수 있다.
도 1은 무선 랜 시스템에서 세 개의 인접한 BSS 및 각각의 BSS에서 무선 랜 서비스를 제공받는 스테이션들을 도시하는 도면이다.
도 1에서 STA1-2(104-2)는 BSS1(100) 및 BSS2(110)에 있게 되고, STA3-1(124-1)은 BSS1(100) 및 BSS3(120)에 있게 된다.
이하 STA1-2(104-2)를 예로 들어 간섭의 영향을 설명하도록 한다. STA1-2(104-2)는 BSS1(100)에서 AP1(102)과 통신하는 스테이션이다. 이때, BSS1(100) 및 BSS2(110)는 서로 같은 채널을 할당하고, BSS3(120)는 다른 채널을 할당했다고 가정한다.
먼저 STA1-2(104-2)가 프레임을 수신하는 경우를 설명한다.
무선 랜 시스템의 특성 상, AP1(102)과 AP2(112)는 서로의 존재를 알 수 없으며 그 결과 서로 독립적으로 매체를 점유하게 된다. 따라서 STA1-2(104-2)는 BSS1(100)과 BSS2(110)에서 전송되고 있는 프레임을 모두 수신할 수 있다. 여기서의 수신은 단순한 신호의 수신만이 아닌, 프레임의 정보 해석이 가능한 수준의 수신을 의미한다. 이와 같이 두 AP들(102 및 112)로부터 프레임이 수신되는 경우, 프레임이 충돌될 가능성이 크기 때문에 많은 경우 에러가 발생하게 된다.
일반적으로 STA1-2(104-2)는 에러가 발생한 프레임을 버린다. AP 버려진 프레임에 대한 ACK을 받지 못하므로 일정 시간 후 버려진 프레임을 재전송한다. 재전송된 프레임의 수신 여부 역시 보장될 수 없다. BSS는 서로 간섭이 존재한다는 사실을 감지할 수 없기 때문에 이러한 프레임 에러(packet error)는 계속 일어날 수 있다.
다음으로 STA1-2(104-2)가 프레임을 송신하는 경우를 설명한다.
STA1-2(104-2)가 프레임을 송신하면, AP1(102) 및 AP2(112) 모두 상기 프레 임을 수신하게 된다. AP1(102) 및 AP2(112)가 같은 채널을 사용하기 때문이다. STA1-2(104-2)는 AP1(102)과 통신하는 스테이션이므로, AP2(112)는 불필요한 프레임을 수신하게 된다.
이러한 경우, STA1-2(104-2)가 매체를 점유하기 때문에 AP2(112)는 BSS2(110) 내의 스테이션인 STA2-1(114-1)에 송신할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 또, STA2-1(114-1)이 AP2(112)에 송신하는 프레임이 STA1-2(104-2)가 AP2(112)에 송신하는 프레임과 충돌하는 경우가 발생할 수 있다. AP2(112)는, 이러한 충돌로 인해, 수신해야 할 프레임인 STA2-1(114-1)의 프레임을 수신할 수 없게 된다. 이와 같은 동일 채널 사용으로 인한 충돌은 프레임의 송신이 짧은 주기를 가지고 반복적으로 이루어지거나 데이터의 양이 많을 경우 특히 문제가 된다.
한편, 도 1의 STA3-1(124-1)은 BSS1(100) 및 BSS3(120)의 인접한 두 BSS에 속해 있지만 간섭의 영향을 받지 않는다. 이는 BSS1(100) 및 BSS3(120)가 서로 다른 채널을 사용하기 때문이다. 즉, 두 개의 BSS가 서로 인접해 있는 경우에도 각각의 BSS가 사용하는 채널이 서로 다르면 안정적인 통신 환경이 구축될 수 있다. 따라서 안정적인 통신 환경 구축 및 QoS 보장을 위한 간섭 감지 장치 및 방법이 요구된다.
따라서 본 발명의 목적은 무선 랜 시스템에서 인접 BSS들이 동일한 채널을 사용함으로써 발생하는 간섭을 감지하는 인접 BSS간의 간섭 감지 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 무선 랜 시스템에서 인접 BSS들이 동일한 채널을 사용함으로써 발생하는 간섭을 감지하고, 간섭이 감지되는 경우 채널을 변경하는 인접 BSS간의 간섭 감지 장치 및 방법을 제공함에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은; 임의의 AP(Access Point)가 해당 BSS(Basic Service Set)의 스테이션과 무선으로 프레임을 송수신하는 무선 랜 시스템에 있어서, 수신된 전체 프레임 중 상기 해당 BSS의 ID와 기타 BSSID(BSS IDentifier)를 포함하는 프레임의 비율을 계산하는 기타 BSSID 수신율 계산부와, 상기 기타 BSSID 수신율 계산부가 계산한 기타 BSSID 수신율을 사용하여 BSS간 간섭의 발생 여부를 판단하는 간섭 검출부와, 간섭이 발생했다고 판단되는 경우 프레임의 송수신을 위해 할당된 채널을 변경하는 채널 전환부를 포함함을 특징으로 하는 인접 BSS간의 간섭 감지 장치를 제안한다.
또, 본 발명은; 임의의 AP(Access Point)가 해당 BSS(Basic Service Set)의 스테이션과 무선으로 프레임을 송수신하는 IEEE 802.11 규격에 따른 무선 랜 시스템에 있어서, 프레임들을 수신하는 제 1과정과, 수신된 프레임들의 기타 BSSID 수신율을 계산하는 제 2과정과, 상기 기타 BSSID 수신율을 사용하여 간섭의 발생 여부를 판단하는 제 3과정과, 간섭이 발생했다고 판단되는 경우, 프레임의 송수신을 위한 할당 채널을 변경하는 제 4과정을 포함하을 특징으로 하는 인접 BSS간의 간섭 감지 방법을 제안한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 기술하는 본 발명은 IEEE 802.11 규격에 따르는 무선 랜(Wireless LAN) 시스템의 BSS(Basic Service Set)간 간섭을 감지하는 감지 장치 및 방법에 관한 것으로 특히 MAC 계층에서 구현될 수 있다.
본 발명은 MAC(Medium Access Control; 매체 접근 제어) 프레임에 포함된 BSSID를 사용하여 인접 BSS에서의 동일 채널 사용으로 인한 간섭 발생 여부를 판단한다. BSSID는 각 BSS들을 구분하기 위한 식별자이다. 일반적으로 BSSID는 각 BSS의 AP(Access Point)의 MAC 어드레스 값이 사용된다.
무선 랜 시스템에서 각 스테이션 및 AP는 수신한 프레임이 MAC 계층에 도착할 때 수신 프레임의 MAC 헤더(300)를 통해서 여러 정보를 얻는다. 각 스테이션 및 AP는 수신 프레임의 정보 중 목적지 주소 정보가 자신의 것과 일치하며 FCS에 의해 프레임이 에러가 없다고 판단되면 해당 프레임을 정해진 절차를 통해 해석하고 프레임 본체를 LLC(Logical Link Control)에 올리게 된다. 그런데 이때, 각 스테이션 및 AP는 수신한 프레임의 주소 정보 중 기타 BSSID가 있는 프레임이 수신되면 간섭이 있는 것으로 판단한다. BSS가 다르면 AP의 MAC 어드레스인 BSSID도 역시 다르기 때문이다.
이하 기술하는 본 발명의 간섭 감지 장치 및 방법은 수신한 프레임에 기타 BSSID가 포함되어 있는지를 판단함으로써 간섭의 발생 여부를 감지한다.
이하 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 간섭 감지 장치에 대해 설명한다. 하기의 설명은 주로 본 발명과 관련된 부분에 대해서 이루어지고 있음을 밝혀 둔다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도면으로, 인접한 BSS들이 동일한 채널을 사용함으로써 발생하는 간섭을 감지하는 장치의 구조를 도시하는 블록구성도이다.
본 발명에 따른 간섭 감지 장치는 서로 기타 BSSID를 포함하는 프레임들이 수신되는지를 판단하고, 기타 BSSID를 포함하는 프레임이 수신되는 비율을 계산하는 기타 BSSID 수신율 계산부(other BSSID Rate Calculator)(213)와 기타 BSSID 수신율 계산부(213)가 계산한 데이터를 사용하여 동일 채널 사용으로 인한 간섭이 발생했는지를 판단하는 간섭 검출부(Interference Detector)(214)를 포함할 수 있다.
상기 기타 BSSID 수신율 계산부(213)는 수신된 프레임이 간섭을 발생시키는 프레임인지, 즉 두 개 이상의 BSS로부터 프레임이 수신되고 있는지를 판단하기 위해 수신된 프레임에 포함된 BSSID를 검사한다. 기타 BSSID 수신율 계산부(213)는 하기의 수학식 1을 사용하여 기타 BSSID 수신율을 계산할 수 있다.
Figure 112004044529406-PAT00001
여기서 Num(n)은 각 시간 간격에 측정한 기타 BSSID의 개수이고,ROBSS 는 기타 BSSID 수신율이다. w 는 각 시간 구간의 가중치(weight)이다.
가중치는 시간에 따른 반영비율을 달리 하기 위해 사용되는 하나의 수단이다. 가중치는 소정의 시간 단위로 검출된 기타 BSSID 값들 각각에 서로 다른 값들이 주어질 수 있다. 가중치는 수신된 기타 BSSID의 중요도에 비례하여 할당될 수 있다. 예를 들어, 최근에 감지된 BSSID는 더 큰 가중치를 할당받아 더 중요하게 고려될 수 있다. 수학식 2는 가중치의 관계를 나타낸다.
Figure 112004044529406-PAT00002
기타 BSSID 수신율 계산부(213)는 계산한 기타 BSSID 수신율을 간섭 검출부(214)에 출력한다.
간섭 검출부(214)는 기타 BSSID 수신율 계산부(213)로부터 입력받은 기타 BSSID 수신율을 사용하여 간섭의 발생 여부를 판단한다. 일반적으로 간섭 검출부(214)는 계산된 기타 BSSID 수신율이 소정의 임계값보다 크다면 간섭이 발생한 것으로 판단한다. 간섭 검출부(214)는 간섭이 발생했다고 판단되면 이를 알리는 신호를 생성하여 출력할 수 있다.
한편, 간섭 검출부(214)는 기타 BSSID 수신율과 프레임의 전송과정에서 발생하는 에러율(Frame Error Rate 또는 Packet Error Rate)을 함께 고려하여 간섭 발 생 여부를 판단할 수 있다. 에러는 기타 BSS로부터 오는 신호들의 간섭으로 인한 Air 상에서의 프레임 충돌로 발생할 수도 있기 때문이다. 본 발명에 따른 간섭 감지 장치는, 에러율을 간섭 감지에 사용하기 위하여, 프레임의 전송과정 중에 발생할 수 있는 에러율을 측정하기 위한 에러율 계산부(Error Rate Calculator)(212)를 더 포함할 수 있다.
에러율 계산부(212)는, 수신한 프레임에 에러가 있다면, 에러율을 계산한다. 에러율은 단위 시간당 에러의 개수이다. 에러율이 소정의 임계값보다 크다면 통신 채널의 상태가 좋지 않거나 무엇인가 간섭을 주는 물체가 있다고 판단될 수 있다.
에러율은 기타 BSSID 수신율과 마찬가지로 가중치를 사용하여 계산될 수 있다. 가중치를 사용하여 계산된 에러율(RERR)은 수학식 3과 같다.
Figure 112004044529406-PAT00003
여기서 Err(n)는 각 시간구간 동안 측정된 에러의 개수를 의미하고, Err(n)은 가장 최근에, Err(n+L-1)는 가장 과거에 발생한 에러를 의미한다. 계산된 에러율은 기타 BSSID 수신율과 함께 본 발명에 따른 간섭 감지에 사용될 수 있다.
간섭 검출부(214)는 에러율 계산부(212)로부터 입력받은 에러율과 기타 BSSID 수신율 계산부(213)로부터 입력받은 기타 BSSID 수신율을 사용하여 간섭의 발생 여부를 판단한다. 간섭 검출부(214)는 측정된 기타 BSSID 수신율이 작은 경우에도 에러율이 임계값보다 크다면 간섭이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
한편, 본 발명은 에러가 발생하지 않은 프레임에 대해서만 기타 BSSID 수신율을 사용한 간섭 감지를 수행하도록 설정될 수도 있다. 이때 기타 BSSID 수신율 계산부(213)는 에러가 발생하지 않은 프레임에 대해서만 기타 BSSID의 수신여부를 판단한다. 간섭 검출부(214)는 기타 BSSID 수신율 계산부(213)로부터 입력받은 기타 BSSID 수신율을 사용하여 간섭 여부를 판단한다.
또한 본 발명에 따른 간섭 감지 장치는 수신한 프레임의 수신 전력(RSSI)을 간섭 발생 여부의 판단에 사용할 수 있다. 간섭 검출부(214)는 비록 기타 BSSID 수신율과 에러율이 작더라도 스테이션이 수신하는 기타 BSS 프레임의 수신 전력이 크다면 간섭이 크다고 판단할 수 있다. 기타 BSS 프레임의 수신 전력이 큰 이유는 두 개의 BSS가 서로 너무 가까이 인접하고 있기 때문이다. 이러한 경우, 언제든지 간섭이 발생할 수 있는 가능성이 내포되어 있다고 볼 수 있다.
본 발명에 따른 간섭 감지 장치는 수신된 프레임이 간섭 감지에 적합한 프레임인지를 판단하는 프레임 식별부(211)를 더 포함할 수 있다. 프레임 식별부(211)에 대해 기술하기에 앞서 무선 랜의 MAC 프레임에 대해 설명하도록 한다.
도 3은 IEEE 802.11 기반 MAC 프레임의 구조를 도시하는 도면이다.
일반적으로 MAC 프레임은, 도 3에 도시된 바와 같이, 헤더부(Header)(300), 프레임 본체(Frame Body)(310) 및 FCS(Frame Check Sequence)(320)를 포함한다. 헤더(300)는 MAC 프로토콜을 유지하기 위한 각종 정보를 담고 있다. 프레임 본체(310)는 LLC로부터 내려오거나 또는 LLC로 보낼 정보를 담고 있으며 MSDU(MAC Service Date Unit) 또는 LPDU(LLC Protocol Data Unit)과 같다. FCS(320)는 프레 임이 매체를 거쳐 전송한 후 에러가 발생했는지를 판단하기 위한 것으로, 2비트 CRC(Cyclic Redundancy Code)를 사용할 수 있다.
헤더(300)는 프레임 제어 필드(Frame Control field)(301), Duration/ID 필드(302), 주소 필드들(303 내지 305, 307) 및 순서 제어 필드(Sequence Control field)(306)를 포함할 수 있다.
프레임 제어 필드(301)는 스테이션간에 전송되는 제어 정보를 포함한다. Duration/ID 필드(302)는 전송된 프레임에 의존하는 대기시간(duration) 값을 포함한다. 주소 필드들(303 내지 305, 307)은 전송되고 있는 프레임의 형태에 따라 BSSID, 출발지 주소(Source Address; SA), 목적지 주소(Destination Address; DA), 송신기 주소(Transmitter Address; TA), 수신기 주소(Receiver Address; RA) 등 여러 가지 형태이다. 목적지 주소는 프레임의 최종 목적지 주소이고, 출발지 주소는 프레임 전송이 시작된 출발지 주소이고, 수신기 주소는 다음에 프레임을 수신할 AP 주소이고, 송신기 주소는 이전에 프레임을 송신한 AP 주소이다.
순서 제어 필드(306) 연속되는 프레임의 전송을 위한 순서번호를 포함한다.
도 4는 MAC 프레임의 헤더 중 프레임 제어 필드의 구조를 도시하는 도면이다.
프레임 제어 필드(301)는 프로토콜 버전 필드(protocol version)(400), 타입 필드(402), 서브타입 필드(404), To DS 필드(406), From DS 필드(408), 추가 프래그먼트(More Frag) 필드(410), retry 필드(412), 전원 관리 필드(Pwr Mgt)(414), 추가 데이터(More Data) 필드(416), WEP 필드(418) 및 지시(order) 필드(420)를 포 함할 수 있다.
프로토콜 버전 필드(400)는 미래의 프로토콜 버전을 위한 것으로, 현재는 '0'으로 설정됨이 일반적이다. 타입 필드(402) 및 서브타입 필드(404)는 해당 MAC 프레임의 종류를 알려주는 정보를 포함한다. 특히, 타입 필드(402)는 해당 프레임이 관리(management), 제어(control) 및 데이터(data) 프레임 중 어떤 프레임인지를 표시한다. 서브타입 필드(404)는 해당 프레임의 사용 용도를 표시한다.
ToDS 필드(406) 및 FromDS 필드(408)는 해당 MAC 프레임의 출발지와 도착지의 대략적인 정보를 포함한다. ToDS 필드(406)는 프레임 목적지가 다른 AP의 BSS 무선 셀, 즉 분배시스템일 때 '1'로 설정될 수 있다. from DS 필드(408)는 분배 시스템을 통하여 다른 AP로 프레임을 전송받게 될 때 '1'로 설정될 수 있다.
프레그먼트 필드(410)는 동일 프레임에서 연속되는 프래그먼트가 있을 때 '1'로 설정될 수 있다. retry 필드(412)는 해당 프레임이 이전 프레임의 재전송 프레임인 경우에 '1'로 설정될 수 있다.
전원 관리 필드(Pwr Mgt)(414)는 전원 절약을 위해 사용된다. 추가 데이터 필드(416)는 전원 절약 모드에 있는 스테이션에 프레임을 송신하는 경우에 사용된다. 송신 스테이션은, 전원 절약 모드의 스테이션에 송신할 추가적인 프레임이 있을 때 추가 데이터 필드(416)를 '1'로 설정하여 프레임을 전송한다. 수신 스테이션은 '1'로 설정된 추가 데이터 필드(416)를 포함하는 프레임을 수신하면, 추가적인 프레임이 수신될 것으로 판단한다.
WEP 필드(418)는 암호화에 사용된다. WEP는 비밀 공유 암호화 키를 발생시 켜서, 송신측 및 수신측에서 도청을 막기 위해 프레임 비트를 변경시킬 수 있게 한다. 일반적으로 WEP은 선택적으로 사용될 수 있다.
지시(order) 필드(420)는 StrictlyOrdered 서비스 클래스로 데이터가 전송되고 있음을 나타낸다. 이때 수신측에서는 프레임을 순서대로 처리해야 한다.
앞서 기술한 MAC 프레임의 각 필드들의 설정값은 IEEE 802.11 규격에 따른 값들이다.
한편, 주소 필드(303 내지 305 및 307)는 송수신 스테이션의 MAC 어드레스를 사용한다. 주소의 순서는 MAC 프레임의 종류에 따라 정해져 있다. MAC 프레임은 사용 목적에 따라 관리 프레임(Management frame), 제어 프레임(Control frame) 및 데이터 프레임(Data frame)으로 구분될 수 있다. 관리 프레임은 스테이션과 AP 사이의 초기 통신을 확립하기 위해 사용된다. 관리 프레임은 결합(association), 인증(authentication) 등의 서비스를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 제어 프레임은, 관리 프레임을 사용한 결합 및 인증 과정이 종료되면, 데이터 프레임의 전송을 돕는다. 데이터 프레임은 정보를 출발지 스테이션으로부터 목적지 스테이션에 전송하기 위해 사용된다.
주소의 순서는 각 프레임은 해당 프레임이 분배시스템으로부터 오는 것인지, 분배시스템으로 가는 것인지에 따라서 달라진다. 첨부한 도면을 참조하여 프레임의 주소 순서에 대해 설명한다.
도 5는 프레임의 주소 값을 표시하는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 관리 프레임이나 제어 프레임에서는 ToDS = FromDS = 0, AP가 데이터 프레임을 송신할 경우는 ToDA = 0, FromDS = 1 그리고 스테이션이 AP로 데이터 프레임을 송신할 경우에는 ToDA = 1, FromDS = 0으로 표현된다.
앞서 기술한 바와 같이 BSSID가 본 발명에 따른 간섭 감지에 사용된다. 그러므로 BSSID를 포함하는 프레임이 본 발명에 따른 간섭 감지에 유용할 것이다. BSSID가 어드레스 필드로 사용되는 프레임은 데이터 프레임과 관리 프레임이다. 제어 프레임은 일부에서만 사용되기 때문에 제어 프레임보다는 관리 프레임 또는 데이터 프레임을 사용하여 간섭의 유무를 판단함이 바람직하다. 각 프레임의 종류는 도 4의 타입 필드(402)를 통해 판단될 수 있다.
프레임 식별부(211)는 수신된 프레임이 BSSID를 포함하는 프레임인지를 판단한다. 프레임 식별부(211)는 수신된 프레임이 BSSID를 포함하는 프레임인 데이터 프레임 또는 관리 프레임이면 해당 프레임을 간섭의 발생 여부 또는 정도를 판단하는 정보로 사용되도록 한다.
본 발명에 따른 간섭 감지 장치는 간섭이 발생한 것으로 판단되는 경우 해당 AP의 할당 채널을 변경하는 채널 전환부(215)를 더 포함할 수 있다. 채널 전환부(215)는 간섭 검출부(214)로부터 간섭 발생을 알리는 신호가 입력되는 경우 현재 할당되어 있는 채널 대신 다른 채널을 선택한다.
상술한 실시예들에 따른 간섭 감지 장치는 AP와 스테이션의 MAC 계층에 포함될 수 있다.
또, 본 발명에 따른 간섭 감지 장치는 에러율 계산부(212)가 계산한 에러율 과 기타 BSSID 수신율 계산부(213)가 계산한 기타 BSSID의 데이터를 저장하는 저장부(200)를 더 포함하고 이를 간섭 감지에 이용할 수 있다.
도 8은 저장부의 저장형태를 예시하는 도면이다.
도 8은 일정 시간 간격 동안에 검출된 에러의 개수를 테이블화 시킨 것으로 에러율을 계산하는데 사용된다.
또, 본 발명에 따른 간섭 감지 장치는 프레임의 송수신을 위한 물리(PHY) 계층(220)을 더 포함할 수 있다. 간섭이 발생한 경우의 실제적인 채널 전환은 물리 계층에서 이루어질 수 있다. 예를 들면, 채널 전환부(215)가 채널 변경을 요청하는 신호를 출력하면, 상기 신호를 입력받은 물리 계층(220)은 오실레이터 또는 위상 고정 루프(phase Locked Loop; PLL)를 제어하여 주파수를 변경할 수 있다. 이와 같은 본 발명에 따른 간섭 감지 및 채널 변환 과정은 기존의 무선 랜 프로토콜에 추가적인 것으로 IEEE 802.11 표준과 호환 가능하다.
본 발명에 따른 간섭 감지 장치는 AP에 포함되거나 스테이션에 포함될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 간섭 감지는 AP에서 이루어질 수도 있고 스테이션에서 이루어질 수도 있다.
그런데, AP와 스테이션은 간섭이 발생한 것으로 판단된 경우 이루어지는 채널 변경이 달리 수행될 수 있다. 이는 채널을 할당하는 것이 AP이기 때문이다. 즉, AP는 간섭이 감지될 시 바로 할당 채널을 변경하여 새로운 채널을 할당할 수 있지만, 스테이션은 간섭이 감지되어도 채널을 변경할 수단을 가지고 있지 않다. 그러므로 스테이션은 간섭이 감지될 시, 채널 변경을 요청하는 신호를 AP에 송신함 으로써 채널 변경을 수행한다. 그리고, AP는 스스로 간섭을 감지한 경우 외에 스테이션으로부터 채널 변경을 요청하는 신호가 수신되는 경우에도 채널 변경을 수행할 수 있다.
다음으로, 앞서 기술한 본 발명에 따른 간섭 감지 장치에 대응하는, 본 발명에 따른 간섭 감지 방법에 대해 기술하도록 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도면으로, 인접 BSS들이 동일 채널을 사용함으로써 발생하는 간섭을 감지하는 과정을 도시하는 순서흐름도이다.
도 6의 제 600단계에서 스테이션은 AP로부터 프레임을 수신한다. 제 602단계에서 스테이션은 수신된 프레임이 BSSID를 포함하는 프레임인지를 판단한다. 즉, 수신된 프레임이 관리 프레임 또는 데이터 프레임인지를 판단한다. 이 판단은 프레임의 타입 필드(402)를 참조하여 이루어진다. 수신된 프레임은, 데이터 프레임 또는 관리 프레임이면, BSSID가 존재하는 프레임이므로 간섭의 발생 여부 또는 정도를 판단하는 자료로 사용되며 그렇지 않으면 일반적인 WLAN 프로토콜을 유지한다.
제 604단계에서 스테이션은, 수신된 데이터 프레임 또는 관리 프레임에 에러가 있다면, 에러율을 계산한다. 스테이션은 에러율이 소정의 임계값보다 크게 되면 통신 채널의 상태가 좋지 않거나 무엇인가 간섭을 주는 물체가 있다고 판단할 수 있다.
한편, 에러가 없는 프레임이 수신되면, 제 606단계에서 스테이션은 해당 프레임이 간섭을 발생시키는 프레임인지를 판단하기 위해 해당 프레임에 포함된 BSSID를 검사한다.
검사한 BSSID가 해당 BSS의 ID가 아닌 다른 BSSID, 즉 기타 BSSID라면, 제 608단계에서 스테이션은 기타 BSSID 수신율을 계산한다. 제 610단계에서 스테이션은 제 608단계에서 계산한 기타 BSSID 수신율을 사용하여 간섭의 발생 여부를 판단한다. 스테이션은 계산된 기타 BSSID 수신율이 소정의 임계값보다 크다면 간섭이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
간섭이 발생한 것으로 판단되면, 제 612단계에서 할당된 채널을 다른 채널로 변경한다. 이때, 스테이션 측의 채널 변경은 AP에 채널의 변경을 요청하는 신호를 송신함으로써 이루어질 수 있을 것이다.
한편 스테이션은, 간섭의 발생 여부를 판단함에 있어서, 측정된 기타 BSSID 수신율이 작을 경우라도 에러율이 임계값보다 큰 경우는 간섭이 큰 것으로 판단할 수 있다.
또, 스테이션은 비록 기타 BSSID 수신율과 에러율이 작더라도 스테이션이 수신하는 기타 BSS 프레임의 수신 전력이 크다면 간섭이 크다고 판단할 수 있다.
이와 같이 기타 BSSID 수신율, 에러율 및 기타 BSS 프레임의 수신 전력 모두를 간섭 감지의 판단기준으로 사용하는 실시예에 따른 간섭 감지 과정이 도 7에 도시되어 있다.
운용자는 기타 BSSID 수신율만을 간섭 감지를 위한 판단기준으로 할지, 기타 BSSID 수신율 및 에러율을 간섭 감지의 판단기준으로 할지, 또는 기타 BSSID 수신율, 에러율 및 기타 BSS 프레임의 수신 전력을 간섭 감지의 판단기준으로 할지를 선택할 수 있다.
이상의 본 발명에 따른 간섭 감지 방법의 과정에 대한 설명은 스테이션 측의 동작을 예로 들어 이루어지고 있으나, AP 역시 동일한 과정을 통해 간섭 감지를 수행할 수 있을 것이다.
본 발명을 적용함으로써 무선 랜 시스템에서 발생할 수 있는 인접한 BSS간 간섭을 감지할 수 있게 된다. 본 발명은 특히 고밀도 주거환경 또는 사무실 환경에서 유용하게 사용될 수 있다. 본 발명을 통하여 간섭이 감지되는 경우 적절한 채널로 변경을 시도하여 중앙에 컨트롤러가 없는 시스템에서도 로드 밸런스(load balance)를 가능하게 한다. 이를 통해 본 발명은 QoS 향상의 효과를 가져올 수 있다.
본 발명은 별도의 감지구간을 설정하지 않고 감지를 수행함으로써 통신의 중단 없이 간섭을 감지할 수 있다. 본 발명은 AP와 스테이션 모두에 적용될 수 있으며, 소프트웨어적인 구현도 가능하다. 본 발명은 기존의 IEEE 802.11 MAC 프로토콜을 그대로 이용하며 내부에 감지 시스템을 추가한 발명이므로 IEEE 802.11과 호환 가능하다.

Claims (19)

  1. 임의의 AP(Access Point)가 해당 BSS(Basic Service Set)의 스테이션과 무선으로 프레임을 송수신하는 무선 랜 시스템에 있어서,
    수신된 전체 프레임 중 상기 해당 BSS의 ID와 기타 BSSID(BSS IDentifier)를 포함하는 프레임의 비율을 계산하는 기타 BSSID 수신율 계산부와,
    상기 다른 BSSID 수신율 계산부가 계산한 기타 BSSID 수신율을 사용하여 BSS간 간섭의 발생 여부를 판단하는 간섭 검출부를 포함하는 인접 BSS간의 간섭 감지 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 기타 BSSID 수신율 계산부는 각 시간 간격에 측정한 기타 BSSID의 개수인 Num(n), 기타 BSSID 수신율인 ROBSS 및 각 시간 구간의 가중치인 w 를 포함하는 하기의 수학식을 사용하여 기타 BSSID 수신율을 계산하는 인접 BSS간의 간섭 감지 장치.
    Figure 112004044529406-PAT00004
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 계산된 기타 BSSID 수신율을 저장하는 저장부를 더 포함하는 인접 BSS 간의 간섭 감지 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 간섭 검출부는 상기 기타 BSSID 수신율이 소정의 임계값 이상인 경우 간섭이 발생했다고 판단하는 인접 BSS간의 간섭 갑지 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 BSSID는 임의의 스테이션이 현재 서비스를 제공받고 있는 BSS를 표시하는 식별자인 인접 BSS간의 간섭 감지 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 BSSID는 상기 AP의 MAC 어드레스인 인접 BSS간의 간섭 감지 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 간섭 검출부가 간섭이 발생했다고 판단하고 간섭의 발생을 알리는 신호를 출력하면 상기 신호를 입력받아 프레임의 송수신을 위해 할당된 채널을 변경하는 채널 전환부를 더 포함하는 인접 BSS간의 간섭 감지 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    프레임의 수신시에 발생하는 에러율을 측정하는 에러율 계산부를 더 포함하는 인접 BSS간의 간섭 감지 장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 에러율 계산부는 각 시간구간 동안 측정된 에러의 개수인 Err(n), 시간적으로 가장 최근에 발생한 에러인 Err(n), 가장 과거에 발생한 에러인 Err(n+L-1) 및 각 시간 구간의 가중치인 w 를 포함하는 하기의 수학식을 사용하여 에러율을 계산하는 인접 BSS간의 간섭 감지 장치.
    Figure 112004044529406-PAT00005
  10. 제 9항에 있어서, 상기 간섭 검출부는 상기 에러율이 소정의 임계값 미만이면, 상기 기타 BSSID 수신율이 소정의 제 1 임계값 이상인 경우에 간섭이 발생했다고 판단하고, 상기 에러율이 소정의 임계값 이상이면, 상기 기타 BSSID 수신율이 상기 제 1 임계값보다 작은 제 2 임계값 이상인 경우에 간섭이 발생했다고 판단하는 인접 BSS간의 간섭 감지 장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 계산된 에러율을 저장하는 저장부를 더 포함하는 인접 BSS간의 간섭 감지 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    수신된 프레임이 간섭 감지를 수행할 수 있는 프레임인지를 판단하는 프레임 식별부를 더 포함하는 인접 BSS간의 간섭 감지 장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 프레임 식별부는 BSSID를 포함하는 프레임을 간섭 감지를 수행할 수 있는 프레임이라고 판단하는 인접 BSS간의 간섭 감지 장치.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 BSSID를 포함하는 프레임은 관리 프레임 및 데이터 프레임인 인접 BSS간의 간섭 감지 장치.
  15. IEEE 802.11 규격에 따른 무선 랜 시스템에서 BSS(Basic Service Set)의 스테이션과 무선으로 프레임을 송수신하는 AP의 간섭 감지 장치에 있어서,
    수신된 전체 프레임 중 기타 BSSID(BSS IDentifier)를 포함하는 프레임의 비 율을 계산하는 기타 BSSID 수신율 계산부와,
    상기 수신율 계산부가 계산한 기타 BSSID 수신율을 사용하여 BSS간 간섭의 발생 여부를 판단하는 간섭 검출부와,
    간섭이 발생했다고 판단되는 경우 프레임의 송수신을 위해 할당된 채널을 변경하는 채널 전환부를 포함하는 인접 BSS간의 간섭 감지 장치.
  16. IEEE 802.11 규격에 따른 무선 랜 시스템에서 BSS(Basic Service Set)의 AP와 무선으로 프레임을 송수신하는 스테이션의 간섭 감지 장치에 있어서,
    수신된 전체 프레임 중 기타 BSSID(BSS IDentifier)를 포함하는 프레임의 비율을 계산하는 기타 BSSID 수신율 계산부와,
    상기 수신율 계산부가 계산한 기타 BSSID 수신율을 사용하여 BSS간 간섭의 발생 여부를 판단하는 간섭 검출부와,
    상기 간섭 검출부가 간섭이 발생했다고 판단하는 경우, 채널 변경을 요청하는 신호를 상기 AP에 송신하는 채널 전환부를 포함하는 인접 BSS간의 간섭 감지 장치.
  17. 임의의 AP(Access Point)가 해당 BSS(Basic Service Set)의 스테이션과 무선으로 프레임을 송수신하는 IEEE 802.11 규격에 따른 무선 랜 시스템에 있어서,
    프레임들을 수신하는 제 1과정과,
    수신된 프레임들의 기타 BSSID 수신율을 계산하는 제 2과정과,
    상기 기타 BSSID 수신율을 사용하여 간섭의 발생 여부를 판단하는 제 3과정을 포함하는 인접 BSS간의 간섭 감지 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 기타 BSSID 수신율은 각 시간 간격에 측정한 기타 BSSID의 개수인 N(num), 기타 BSSID 수신율인 ROBSS 및 각 시간 구간의 가중치인 w를 포함하는 하기의 수학식을 사용하여 계산되는 인접 BSS간의 간섭 감지 방법.
    Figure 112004044529406-PAT00006
  19. 제 17항에 있어서,
    간섭이 발생했다고 판단되는 경우, 프레임의 송수신을 위한 할당 채널을 변경하는 제 4과정을 더 포함하는 인접 BSS간의 간섭 감지 방법.
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