KR20060047735A - 동적 채널 할당 지원 방법 - Google Patents

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KR20060047735A
KR20060047735A KR1020050037644A KR20050037644A KR20060047735A KR 20060047735 A KR20060047735 A KR 20060047735A KR 1020050037644 A KR1020050037644 A KR 1020050037644A KR 20050037644 A KR20050037644 A KR 20050037644A KR 20060047735 A KR20060047735 A KR 20060047735A
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킨 케이 릉
콘스탄티노스 비 파파디아스
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루센트 테크놀러지스 인크
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Abstract

2개의 트랜시버(10, 20)간에 트래픽을 통신하기 위한 채널은 이러한 2개의 트랜시버(10, 20)간에 전달되는 메세지를 기초로 하여 할당된다. 제 1 트랜시버(10)는 복수의 가능한 통신 채널 상에서 요청 메세지를 전송한다. 제 2 트랜시버(20)는 채널들 중 요청 메세지가 수신된 하나의 채널을 선택하고, 이 선택된 채널 상에서 요청에 대해 응답한다. 그 후, 제 1 트랜시버(10)는 선택된 채널 상에서 수신한 응답을 기초로 하여 트래픽을 통신하기 위한 채널을 할당한다.

Description

동적 채널 할당 지원 방법{DYNAMIC CHANNEL ASSIGNMENT IN WIRELESS LOCAL AREA NETWORKS}
도 1은 본 발명에 따라 DCA(dynamic channel assignment) 방법의 일 실시예를 구현하는 2개의 트랜시버를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 DCA의 일 실시예에 따라 2개의 트랜시버간의 예시적인 상호작용의 신호 흐름도를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 DCA를 사용하여 데이터를 수신하기 위한 채널 선택 방법을 나타내는 간단한 블록도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100, 170 : DCA 장치 110, 160 : MAC/PHY 장치
130, 140 : 증폭기
본 발명은 802.11 무선 네트워크에서의 채널 할당에 관한 것이다.
IEEE 802.11은 무선 이더넷 통신(wireless Ethernet communication)을 위한 표준 프로토콜로서 알려져 있다. 802.11은 광범위하게 사용되고 있지만, 원래는 이러한 대규모의 사용을 위한 것이 아니었다. 대규모의 무선 통신 네트워크를 시달리게 할 수 있는 간섭으로 인한 문제는 IEEE 802.11 표준 형성에서는 주목 대상이 아니었다.
802.11은 현재 정적 채널 할당(static channel assignment : SCA)에 국한된다. SCA 하에서, 데이터 통신을 위해 사용되는 채널은 고정되고, 제 1 트랜시버와 제 2 트랜시버간의 데이터 전달은 채널 이용 및 간섭과 상관없이 그 채널 상에서만 이루어진다. 이로써, 채널에 부하가 걸리고, 다른 채널들은 과소사용(underutilize)되는 상황에 처하게 될 수 있다. 과부하 채널에서는 과소사용 채널에서보다 간섭의 발생이 많다.
무선 통신 네트워크 상에서 간섭이 가질 수 있는 유해한 결과에는, 패킷 에러율의 증가, 네트워크 처리량의 감소 및 보다 길게 되는 전달 지연 등 다수가 있다. 그러므로, SCA를 이용하여 IEEE 802.11 표준을 사용하는 통신 시스템은 네트워크 처리량의 감소와, 간섭으로 인해 전달 지연이 보다 길게 되며 다른 채널들은 과소사용되는 문제를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 트랜시버는 복수의 통신 채널 상에서 RTS 메 세지(request-to-send message)를 전달한다. 제 2 트랜시버는 이 RTS 메세지를 수신하고, 수신된 RTS 메세지를 기초로 하여 통신 채널들 중 하나의 통신 채널을 선택한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 최고 신호 대 잡음비를 갖는 RTS 메세지가 수신된 채널이 선택된다. 그 후, 제 2 트랜시버는 선택된 채널 상에서 CTS 메세지(clear-to-send message)를 전달한다. 이러한 CTS 메세지의 수신을 기초로 하여, 제 1 트랜시버는 선택된 채널이 데이터 패킷을 전달하도록 할당한다.
알 수 있는 바와 같이, 채널 할당의 이러한 방법은 통신 시스템에 존재하는 조건에 적합하게 변형되고, 간섭을 감소시키며 시스템 처리량을 증가시킬 수 있다.
본 발명은 본 명세서에서 아래에 제공되는 상세한 설명과, 단지 예로서 제공되며 여러가지 도면에서 동일한 참조 번호가 동일부를 가리키는 첨부 도면으로 보다 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 DCA(dynamic channel assignment) 방법의 일 실시예를 구현하는 2개의 트랜시버를 도시한다. 도시하는 바와 같이, 제 1 트랜시버(10)의 제 1 동적 채널 할당(DCA) 장치(100)는 제 1 복수의 MAC(Medium Access Controller)/PHY(Physical) 장치(110)에게 RTS(request-to-send) 메세지를 전달하라고 지시할 수 있다. 제 1 MAC/PHY 장치(110)의 구현은 해당 기술 분야에 잘 알려져 있으므로 더 설명하지 않을 것이다. 신호가 수신 및/또는 송신될 수 있는 주파수 범위 내에서 동작하는 채널에 각각의 제 1 MAC/PHY 장치(110)가 대응된다. 예를 들어, IEEE 802.11b는 3개의 중첩되지 않는 채널을 구비하고, 여기에는 3개의 MAC/PHY 장치(110)가 존재할 것이다. 각각의 제 1 MAC/PHY 장치(110)는 RTS 메세지를 제 1 결합기/디멀티플렉서(125)에게 전달한다. 결합기/디멀티플렉서(125)는 MAC/PHY 장치(110)로부터 신호를 결합하여 결합된 신호를 생성하고 안테나(130)가 이 결합된 신호를 전달한다.
제 2 트랜시버(20)의 안테나(140)는 신호, 예컨대 제 1 트랜시버(10)의 안테나(130)에 의해 전달되는 신호를 수신한다. 안테나(140)가 수신하는 신호는 제 2 결합기/디멀티플렉서(145)에 의해 그 제각각의 채널로 디멀티플렉싱되어 제각각의 제 2 MAC/PHY 장치(160)에게로 전달된다. 제 1 트랜시버내에서의 제 1 MAC/PHYS 장치(110)와 마찬가지로, 제 2 트랜시버(20) 내의 제 2 MAC/PHYS 장치(160)는 각각의 채널에 대응한다(예컨대, IEEE 802.11b에서 3개의 MAC/PHYS 장치(160)는 각각 3개의 중첩되지 않는 채널들 중 하나의 채널에 대응함). 제 2 MAC/PHY 장치(160)의 구현은 해당 기술 분야에 잘 알려져 있으므로, 더 설명하지 않을 것이다. 각각의 MAC/PHY 장치(160)에서, 채널로부터 메세지가 추출된다. 추출된 RTS 메세지는 제 2 DCA 장치(170)에게로 전달된다.
도 2는 본 발명의 동적 채널 할당(DCA)의 일 실시예에 따른 2개의 트랜시버간의 예시적인 상호관계의 신호 흐름도를 도시한다. 도시하는 바와 같이, 제 1 트랜시버(10)가 전달한 패킷을 가지고 있으면, 제 1 DCA 장치(100)는 제 1 트랜시버(10)가, 각각의 복수의 채널(예를 들어, IEEE 802.11b에서 3개의 중첩되지 않는 채널) 상에서 RTS 메세지를 전송하게 한다. 수신된 RTS 메세지를 기초로 하여, 제 2 트랜시버(20) 내의 제 2 DCA 장치(170)는 채널들 중 하나의 채널을 선택한다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 채널 선택 방법의 순서도를 도시한다. 도시하는 바와 같이, 단계(S310)에서 제 2 DCA 장치(170)가 RTS 메세지들 중 하나의 메세지를 수신한다. 제 2 DCA 장치(170)가 제 1 RTS 메세지를 수신하면, 단계(S312)에서 제 2 DCA 장치(170)가 타이머(도시하지 않음)를 시작하여 시간 주기(Tr)를 카운트 다운한다. 단계(S314)에서, 시간 주기(Tr)가 만료될 때까지 제 2 DCA 장치(170)가 다른 RTS 메세지를 수신할 수 있다. 단계(S316)에서, 제 1의 수신된 RS 메세지를 포함해서, 시간 주기(Tr) 내에서 제 2 DCA 장치(170)가 수신하는 RTS 메세지를 기초로 하여, RTS 메세지들 중 하나의 메세지와 연관된 채널이 선택된다. 단계(S316)에서, 제 2 DCA 장치(170)는 임의의 잘 알려져 있는 채널 선택 알고리즘, 방법에 따라 또는 아래에 상세히 설명하는 채널 선택 방법에 따라 채널을 선택할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제 2 DCA 장치(170)가 채널을 선택한 후에, 제 2 DCA 장치(170)는 선택된 채널과 연관되어 있는 MAC/PHY 장치(160)에게, 단계(S318)에서 제 1 트랜시버(10)에게 CTS(clear-to-send) 메세지를 전송하라고 지시한다. 연관되어 있는 MAC/PHY 장치(160)는 CTS 메세지를 제 2 결합기/디멀티플렉서(145)에게 전송한다. 제 2 결합기/디멀티플렉서(145)는 선택된 채널 상에서 CTS 메세지를 포함하는 신호를 송신용 안테나(140)에게로 전달한다. 이러한 실시예에서, 선택된 채널은 CTS 메세지를 포함한다. 채널을 선택한 후에, 제 2 DCA 장치(170)는 또한 선택되지 않은 채널을 재설정하고, 즉, 제 2 DCA 장치(170)는 선택되지 않은 채널과 연 관되어 있는 제 2 MAC/PHY 장치(160)를 재설정한다. 이로써, 제 2 MAC/PHY 장치(160)는 제 2 MAC/PHY 장치가 RTS 메세지를 수신하지 않은 것과 같은 상태로 재설정된다.
제 1 트랜시버(10)의 안테나(130)는 신호, 예컨대, 제 2 트랜시버(20)의 안테나(140)가 송신하는 신호를 수신한다. 안테나(130)가 수신하는 신호는 제 1 결합기/디멀티플렉서(125)에 의해 그 제각각의 채널로 디멀티플렉싱되어 제각각의 MAC/PHY 장치(110)에게로 전달된다. 각각의 MAC/PHY 장치(110)는 그 제각각의 채널로부터 메세지를 추출한다. 추출된 CTS 메세지는 제 1 DCA 장치(100)에게로 전송된다.
선택된 채널 상에서 CTS 메세지를 수신하는 것은, 제 1 DCA 장치(100)에게 통신을 위해 선택된 채널을 사용하라는 것을 나타낸다. 그 후, 제 1 트랜시버(10)는 선택된 채널 상에서 트래픽(예컨대, 패킷)을 전송하고 있을 것이다. 제 1 DCA 장치(100)는 또한 선택되지 않은 채널을 재설정하고, 즉, 제 1 DCA 장치(100)는 선택되지 않은 채널과 연관되어 있는 제 1 MAC/PHY 장치(110)를 재설정한다. 이로써, MAC/PHY 장치(110)는, MAC/PHY 장치(110)가 RTS 메세지를 전송하지 않은 것과 같은 상태로 재설정된다.
위에서 설명한 본 발명의 예시적인 실시예에서, 제 1 트랜시버(10)는 소스 단말기를 나타내고, 제 2 트랜시버(20)는 목적지 단말기를 나타낸다는 것을 이해해야 한다. 그러나, 본 발명의 또 다른 실시예에서, 제 2 트랜지서(20)가 소스 단말기를 나타낼 수 있고, 제 1 트랜시버(10)가 목적지 단말기를 나타낼 수 있다는 것 을 이해해야 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 트랜시버(10) 및 제 2 트랜시버(20)는 제 2 DCA 장치(170)가 RTS 메세지를 적절하게 수신하지 않는 상황에 처할 수 있다. 또한, 수신된 RTS 메세지가 선택되기에 부적절하다고 간주되는 상황이 발생할 수 있다. 수신된 RTS 메세지가 부적절하다고 간주될 수 있는 한가지 근거는 낮은 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio : SNR)이다. 제 2 DCA 장치(170)가 RTS 메세지를 수신 및/또는 적절한 RTS 메세지를 수신하지 않으면, CTS 메세지는 제 2 트랜시버(20)에 의해 제 1 트랜시버(10)에게로 전송되지 않는다. 제 1 DCA 장치(100)가 제 2 트랜시버(20)로부터 CTS 메세지를 수신하지 않는 타임 아웃 기간(time-out period) 이후에, 제 1 DCA 장치(100)는 전송 채널을 선택하기 위해서, 제 1 MAC/PHY 장치(110)에게 그 제각각의 통신 채널 상에서 제 2 트랜시버(20)에게 RTS 메세지를 재전송하라고 지시한다.
본 발명의 일 실시예에서, 타이머 주기(Tr)는 데이터 전송의 특성을 기초로 하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 작은 Tr값은 선택된 채널 상에서 데이터 전송이 초기화되기 전의 지연이 짧다는 것을 나타낼 수 있다. 그러나, 작은 Tr값을 이용하는 경우에는 선택된 채널이 가장 우수한 채널일 수 없다. 큰 Tr값은 작은 Tr값에 비해 데이터 전송이 시작되기 전에 초기 지연이 보다 클 수 있지만, 큰 Tr값을 이용하는 제 2 DCA 장치(170)는 작은 Tr값을 이용하는 제 2 DCA 장치(170)에 비해 성능 특성이 우수하고 보다 우수한 채널을 선택할 수 있다.
DCA 이득은 SCA를 이용하는 트랜시버에 비해 DCA를 이용하는 트랜시버의 성 능 증가를 일컫는다. 일반적으로, DCA 이득은 대량의 데이터가 전달되는 경우에 큰 Tr값으로부터 이익을 얻는다. 대량의 데이터 전달이 필요한 경우에 초기 전달 지연은 상대적으로 덜 중요한다. 이와 유사하게, DCA 이득은, 소량의 데이터가 전달될 필요가 있는 경우에 작은 Tr 값으로부터 이익을 얻을 수 있다. 소량의 데이터 전달이 필요한 경우에는 초기 전달 지연이 상대적으로 중요하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 선택된 채널 상에서의 패킷 전송이 성공적이지 않을 수 있다. 그러면, 패킷은 선택된 채널 상에서 재전송된다. 데이터 패킷의 재전송 후에 정상 동작이 재개되면, 데이터 전달은 선택된 채널 상에서 정상적으로 계속된다. 그러나, 제 2의 성공적이지 않은 패킷 전송 시도가 있으면, 선택된 채널은 재설정되고, 제 1 DCA 장치(100)는 전송을 위한 새로운 채널을 선택하기 위해 MAC/PHY 장치(110)에게, RTS 메세지를 복수의 통신 채널 상에서 트랜시버(20)에게로 재전달하라고 지시한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 제 1 트랜시버(10)가 다수의 데이터 패킷을 전송한 후에 새로운 채널을 선택하기 위해서, 제 1 DCA 장치(100)는, 복수의 통신 채널 상에서 RTS 메세지를 재전달하라고 지시한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 본 발명에 따라 DCA를 사용하기 전에 복수의 통신 채널 중 설정된 채널 상에서 등록 및 인증 처리를 실행한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 제 1 DCA 장치(170)는 그 길이가 고정된 임계량(L)을 초과하는 경우에만 DCA를 시작한다. 임계량(L)은 사용자가 지정한 파라미터 또는 시스템 설계자에 의해 설정된 설계 파라미터일 수 있다. 전달되는 패 킷의 길이가 임계량(L)을 초과하면, DCA는 도 1 내지 3에 도시한 것처럼 시작될 수 있다. (L)보다 긴 패킷인 경우만 DCA를 개시함으로써, 은닉된 단말기 문제가 방지될 수 있다.
각각의 트랜시버가 다른 트랜시버의 전달에 대해 알지 못하는 2개의 트랜시버의 동시 전달에 의해 은닉된 단말기 간섭이 야기되고, 양 트랜시버의 전달은 동일한 목적지 트랜시버에 의해 수신된다. 이러한 간섭은 시스템 처리량을 저감하고, 평균 패킷 지연을 증가시킨다.
본 발명의 실시예에 따라, 이러한 채널이 이용 가능한 경우에, 현재, 트래픽이 없는 채널을 선택함으로써 DCA를 이용하는데 있어서 은닉된 단말기 문제가 방지될 수 있다. 그러므로, 목적지 트랜시버로 동시에 전달하는 다수의 트랜시버가 감소될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, DCA는 전송을 위한 패킷의 길이가 임계량 L을 초과하지 않는 경우에 활성화되지 않는다. 이러한 실시예에서, 패킷은 종래의 SCA 기술에 따라 전달된다.
또한, 시스템 설계자는 DCA 이득을 실현하기 위해 작은 임계량 L값을 지정할 수 있다. 그러나, 너무 작은 임계량 L값은 소량의 데이터 패킷을 데이터 전달하기 전에 불필요한 지연이 생기게 할 수 있고, DCA 동작으로 대역폭을 낭비할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 전달하는 DCA 트랜시버는 DCA 특성을 갖지 않는 수신하는 트랜시버와 통신할 수 있다. DCA 트랜시버는 그 트랜시버가 DCA 특성을 가진 것처럼 정상적으로 동작할 수 있다. DCA 트랜시버가 아닌 트랜시버는 하나의 고정된 채널 상에서만 응답하기 때문에 CTS 메세지는 복수의 통신 채널 중 하나의 통신 채널 상에서만 DCA 트랜시버에 의해 수신될 것이다.
DCA 트랜시버가, 시간 주기 동안 하나의 동일한 채널 상에서만 CTS 메세지를 수신한 후에, 비 DCA 트랜시버가가 DCA 특성을 갖지 않는다는 판단을 할 수 있다. 그러면, DCA 트랜시버는 다른 채널에서는 MAC/PHY를 턴 오프할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 수신하는 DCA 트랜시버는 DCA 특성을 갖지 않는 전달하는 트랜시버로 구현될 수 있다. DCA 트랜시버는 그 트랜시버가 DCA 특성을 가지는 것처럼 정상적으로 동작할 수 있다. 수신하는 DCA 트랜시버는 복수의 통신 채널중 하나의 통신 채널 상에서만 RTS 메세지를 수신할 것이다. DCA 트랜시버는, 시간 주기 동안에 하나의 동일한 채널 상에서만 RTS 메세지를 수신한 후에, 비 DCA 트랜시버가 DCA 특성을 가지지 않는다는 판단을 할 수 있다. 그러면, DCA 트랜시버는 다른 채널에서는 MAC/PHY를 턴 오프할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따라 도 3의 단계(S316)에 설정되어 있는 채널 선택 방법을 설명한다. 단계(S310, S314)에서 수신된 RTS 메세지로부터, 제 2 DCA 장치(170)는, 수신된 RTS 메세지와 연관되어 있는 각각의 채널에 대해 임의의 잘 알려져 있는 방식으로 신호 대 잡음비(SNR)를 추정할 수 있다. 단계(S316)에서, 추정된 SNR이 최대인 채널이 선택된다.
본 발명의 신규의 기술은 DCA를 사용하는 트랜시버가 SCA를 이용하는 트랜시버에 생기는 간섭을 방지할 수 있게 하므로, 간섭에 의해 802.11 무선 통신 시스템에 생길 수 있는 부정적 효과를 감소시킬 수 있게 할 것이다.
그러므로, 본 발명의 실시예가 설명되어 있으나, 본 발명은 다수의 방법으로 다양화될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 예를 들어, 실시예는, 각각의 복수의 통신 채널이 서로 중첩되지 않는 802.11 무선 네트워크에 적용될 것이다. 복수의 통신 채널 중 적어도 하나의 통신 채널이 복수의 통신 채널 중 또 다른 통신 채널과 중첩되지 않는 802.11 무선 네트워크에 적용될 수 있다는 것도 이해해야 한다. 이러한 변형예는 본 발명의 예시적인 실시예의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않는 것으로 간주되어야 하고, 당업자에게 자명한 모든 이러한 수정예들이 다음 청구 범위의 범주 내에 포함된다.
통신 시스템은 네트워크 처리량을 증가시키고, 간섭으로 인해 생기는 전달 지연 문제 및 사용 채널 외의 채널들은 과소사용되는 문제를 해결할 수 있다.

Claims (10)

  1. 무선 네트워크에서 동적 채널 할당을 지원하는 방법으로서,
    소스 단말기(source terminal)에 의해 복수의 통신 채널 상에서 RTS 메세지(request-to-send message)를 전달하는 단계를 포함하는
    동적 채널 할당 지원 방법.
  2. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 통신 채널은 중첩되지 않는(non-overlapping)
    동적 채널 할당 지원 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 통신 채널은 중첩되는(overlapping)
    동적 채널 할당 지원 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 소스 단말기가 상기 복수의 통신 채널들 중 하나의 채널 상에서 CTS 메 세지(clear-to-send message)를 수신하는 단계와,
    상기 소스 단말기가 상기 복수의 통신 채널들 중 상기 CTS 메세지가 수신되는 하나의 통신 채널 상에서 데이터를 전달하는 단계를 더 포함하는
    동적 채널 할당 지원 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 소스 단말기에서 상기 복수의 통신 채널들 중 상기 CTS 메세지가 수신되는 통신 채널을 제외한 복수의 통신 채널을 재설정하는 단계를 포함하는
    동적 채널 할당 지원 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전달 단계는
    전송되는 데이터가 임계량(threshold amount)을 초과하면 상기 복수의 통신 채널들 중 하나의 통신 채널 상에서 상기 RTS 메세지를 전달하는
    동적 채널 할당 지원 방법.
  7. 무선 네트워크에서 데이터를 전송하기 위해 동적 채널 할당을 지원하는 방법 으로서,
    목적지 단말기가, 복수의 통신 채널의 각각의 통신 채널 상에서 수신되는 RTS 메세지(request-to-send message)를 기초로 하여 상기 복수의 통신 채널 중에서 선택된 통신 채널 상에서 CTS 메세지(clear-to-send message)를 전달하는 단계를 포함하는
    동적 채널 할당 지원 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 통신 채널들 중 적어도 하나의 통신 채널 상에서 상기 RTS 메세지(request-to-send message)를 수신하는 단계와,
    각각의 수신된 RTS 메세지의 적어도 하나의 신호 특성을 기초로 하여 상기 복수의 통신 채널들 중 하나의 통신 채널을 선택하는 단계를 더 포함하는
    동적 채널 할당 지원 방법.
  9. 제 8 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 목적지 단말기에서, 상기 복수의 통신 채널들 중 상기 선택된 통신 채널외의 각각의 통신 채널을 재설정하는 단계를 더 포함하는
    동적 채널 할당 지원 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 목적지 단말기에서 제 1 RTS 메세지를 수신한 후에 시작되는 시간 주기를 측정하는 타이머를 시작하는 단계를 더 포함하며,
    상기 선택 단계는 상기 시간 주기 내에서 RTS 메세지가 수신된 상기 복수의 통신 채널 중 각각의 수신된 RTS 메세지의 적어도 하나의 신호 특성을 기초로 하여 하나의 통신 채널을 선택하는
    동적 채널 할당 지원 방법.
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US10/839,177 2004-05-06
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