KR20060117195A - 무선 메시 네트워크에서 다중채널 지원방법 - Google Patents

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KR20060117195A
KR20060117195A KR1020060037401A KR20060037401A KR20060117195A KR 20060117195 A KR20060117195 A KR 20060117195A KR 1020060037401 A KR1020060037401 A KR 1020060037401A KR 20060037401 A KR20060037401 A KR 20060037401A KR 20060117195 A KR20060117195 A KR 20060117195A
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최영곤
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김정호
김재훈
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슈브란슈 샤인
엄두섭
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Abstract

본 발명은 무선 메시 네트워크에서 다중채널을 지원하는 방법으로서, 위상1로 정의되며 ATIM(Ad hoc Traffic Indication Messages) 메시지를 송수신하여 모든 노드의 트래픽 정보를 공유하는 정보공유단계; 위상2로 정의되며 CHS(Channel Selection) 메시지를 송수신하여 자신의 채널을 결정하는 채널결정단계; 위상3으로 정의되며 상기 ATIM 메시지에 상응하는 상기 CHS 메시지를 수신하지 못한 경우 재전송 메시지를 송수신하는 메시지송수신단계; 및 상기 결정된 채널로 이동하여 데이터를 전송하는 데이터전송단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
메시, 다중채널, ATIM 윈도우

Description

무선 메시 네트워크에서 다중채널 지원방법{METHOD FOR SUPPORTING MULTI-CHANNEL IN WIRELESS MESH NETWORK}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 정의된 ATIM 윈도우를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 ATIM 윈도우의 위상을 결정하는 방법을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 각 노드의 위상1에서의 동작을 나타낸 흐름도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 각 노드의 위상2에서의 동작을 나타낸 흐름도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기본 채널 선택 방식의 규칙2를 적용한 예를 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 ALOHA 및 다양한 백오프 방식을 사용한 CSMA 간의 성능을 보여주는 그래프
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 각 노드의 위상3에서의 동작을 나타낸 흐름도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 각 노드의 콘텐션 기간에서의 동작을 나타 낸 흐름도
본 발명은 무선 메시 네트워크에서 다중채널 지원방법에 관한 것으로, 특히 무선 메시 네트워크의 단일 무선 인터페이스 환경에서 일정 시간 동안 채널 협상을 하기 위한 윈도우를 이용하여 다중채널을 지원하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 무선망은 점대점, 점대다점의 스타형 토폴로지 구조를 가지고 있으나, 최근 유선망과 같은 다점대다점의 메시형 구조를 가진 무선망에 대한 관심이 높아지고 있다.
무선 메시 네트워크의 특징은 유선망과의 연결없이 망 확장이 용이하다는 점이다. 또한, 이에 따른 망 설치의 신속성, 경제성 및 다중경로에 의한 리던던시(redundancy) 제공 등으로 인한 망의 유연성 및 확장성도 무선 메시 네트워크의 특징이라 할 수 있다.
이때 단일 인터페이스를 사용하는 무선 메시 네트워크 환경에서 다중채널을 지원하는 방식은 크게 2가지로 나뉠 수 있다. 하나는 공통제어채널을 사용하여 채널 협상하는 방식이고, 다른 하나는 주기적으로 일정 시간 동안 채널 협상을 하기 위한 윈도우를 이용하는 방식이다. 그러나, 종래의 방식에 의하면, 복수의 노드가 하나의 채널을 선택하는 방식은 예약 윈도우 동안에 채널을 선택하면 그 주기가 끝 날 때까지는 채널을 변경하기가 어려운 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 무선 메시 네트워크에서 예약 윈도우의 크기를 최소화하는 다중채널 지원방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 무선 메시 네트워크에서 매 주기마다 각 데이터 채널에서 전송되어야 할 데이터의 양을 균등하게 분배하여 채널 효율을 높이는 다중 채널 지원방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명의 일 측면에 따른방법은, 무선 메시 네트워크에서 다중채널을 지원하는 방법으로서, 위상1로 정의되며 ATIM(Ad hoc Traffic Indication Messages) 메시지를 송수신하여 모든 노드의 트래픽 정보를 공유하는 정보공유단계; 위상2로 정의되며 CHS(Channel Selection) 메시지를 송수신하여 자신의 채널을 결정하는 채널결정단계; 위상3으로 정의되며 상기 ATIM 메시지에 상응하는 상기 CHS 메시지를 수신하지 못한 경우 재전송 메시지를 송수신하는 메시지송수신단계; 및 상기 결정된 채널로 이동하여 데이터를 전송하는 데이터전송단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작원리를 상세히 설명한다. 도면상에 표시된 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조부호로 나타내었으며, 다음에서는 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 정의된 ATIM 윈도우를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 비콘 기간(100)은 ATIM(Ad hoc Traffic Indication Messages) 윈도우(110)와 콘텐션 기간(120)을 포함한다. 전력관리를 수행하는 프레임으로서 IEEE 802.11에 정의된 상기 ATIM 윈도우(110)는 ATIM 메시지 구간(130), CHS 메시지 구간(140) 및 재전송 메시지 구간(150)을 포함한다. 상기 콘텐션 기간(120)은 모든 데이터 타입의 프레임이 DCF(Distributed Coordinated Function) 방식으로 전송되는 구간이다.
상기 ATIM 메시지 구간(130)은 위상1로서 정의된다. 상기 ATIM 메시지 구간(130)은 브로드캐스트 ATIM 메시지로서 전송할 패킷을 가진 노드들로부터 1회씩 브로드캐스트 된다. 또한 현재 자신이 전송하고자 하는 데이터 패킷들에 관한 정보를 포함한다. 상기 정보에는 목적지당 프레임 수, 프레임의 나이(age) 등이 있다.
상기 CHS 메시지 구간(140)은 위상2로서 정의된다. 상기 CHS 메시지 구간(140)은 상기 브로드캐스트 CHS(Channel selection) 메시지로서 ATIM에 명시된 목적지 노드들로부터 1회씩 브로드캐스트 된다. 또한 ATIM 에 대한 ACK의 역할 및 자신의 수신채널을 광고(advertise)한다. 즉 자신을 목적지로 지정한 소스 노드 리스트 및 이번 비콘 기간 동안 자신이 들을 수신 채널을 명시한다.
상기 재전송 메시지 구간(150)은 위상3으로서 정의된다. 상기 재전송 메시지 구간(150)은 실패 메시지 재전송을 담당하며, 위상1에 ATIM을 송신한 노드가 위상2에 그에 해당하는 CHS를 받지 못한 경우, 해당 노드에 ATIM을 유니캐스트로 재전송한다. 또한 유니캐스트 ATIM을 수신한 노드는 즉시 CHS로 응답(IEEE 802.11의 DATA-ACK 교환 절차를 따른다)한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 ATIM 윈도우의 위상을 결정하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 각각의 위상결정(Phase Delimitation)은 최근 DIFS(distributed interframe space) + aCWmax(maximum size of the contention window) 시간 동안에 해당 위상에 수신해야 할 메시지가 더 이상 수신되지 않고, 채널에 어떠한 반송파도 감지되지 않을 경우 해당 위상의 끝으로 판단한다. 따라서 각 위상의 길이 및 전체 ATIM 윈도우 크기는 가변적이다.
또한, 각 위상 및 전체 ATIM 윈도우의 최대 크기를 정해, 그 크기를 제한하는 것이 합리적일 수 있다. 따라서, 위상결정이 이루어질 수 있는 MaxInterframeTime(300)은 아래의 <수학식 1>과 같이 정의될 수 있다.
MaxInterframeTime = DIFS + aCWmax*aSlotTime
여기서, aSlotTime은 물리계층(PHY) 특성에 대응하는 값이다. 또한, 마지막 MaxInterframeTime(210) 시간 단위 동안 채널 아이들은 위상의 끝을 지시한다. ATIM 메시지(200) 전송이 더 존재하면, 그것들 중 하나는 그 기간의 끝나기 전에 전송을 시작할 것이다. 위상2(140) 및 위상3(150)에 대한 절차 또한 메시지 타입을 제외하고는 동일하다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 각 노드의 위상1에서의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 각 노드는 송신 노드 또는 수신노드로도 동작할 수 있다. 각 노드는 새로운 비콘 주기가 시작한 후에 위상1의 동작을 수행한다. 300단계에서, 각 노드는 ATIM 메시지 송신을 위한 백오프 상태를 유지한다. 310단계에서, 각 노드는 ATIM 메시지를 수신할 경우 ATIM 정보를 저장하고 300단계를 유지한다. 여기서, 상기 ATIM 메시지에 저장되는 정보는 다음의 <표 1>과 같다.
Figure 112006029032084-PAT00001
300단계에서, 각 노드는 ATIM 메시지를 송신한 후 320단계에서 위상 타이머를 재설정한다. 330단계에서 각 노드는 위상 타이머가 타임아웃 될 때(타이머 값 > MaxInterframeTime인 경우)까지 ATIM 메시지 수신 대기 상태를 유지한 후 위상2로 전환된다. 340단계에서, 각 노드는 ATIM 메시지를 수신하면 ATIM 정보를 저장하고, 위상 타이머를 재설정한다. 각 노드는 ATIM 정보를 다음 <표 2>와 같은 형태로 저장한다.
Figure 112006029032084-PAT00002
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 각 노드의 위상2에서의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 각 노드는 송신 노드 또는 수신 노드로도 동작할 수 있다. 각 노드는 위상1의 동작 후에 위상2의 동작을 수행한다. 400단계에서, 각 노드는 CHS 메시지 송신을 위한 백오프 상태를 유지한다. 410단계에서, 각 노드는 CHS 메시지를 수신할 경우 CHS 정보를 저장하고 채널 선택을 수행한 후 400단계를 유지한다. 상기 채널 선택의 알고리즘은 아래에 자세히 설명하고 있는 기본 채널 선택 방식을 말한다.
400단계에서, 각 노드는 CHS 메시지를 송신한 후 420단계에서 위상 타이머를 재설정한다. 430단계에서 각 노드는 위상 타이머가 타임아웃 될 때(타이머 값 > MaxInterframeTime인 경우)까지 CHS 메시지 수신 대기 상태를 유지한 후 위상3으로 전환된다. 440단계에서, 각 노드는 CHS 정보를 수신하면 CHS 정보를 저장하고, 위상 타이머를 재설정한다.
앞서 언급된 기본 채널 선택 방식(Basic Channel Selection Scheme)은 각 노드가 위상1에서 수신한 모든 ATIM 및 위상2의 현재까지 수신한 CHS를 바탕으로 자신의 수신 채널을 결정하는 것을 지칭한다. 그리고 결정된 채널은 CHS를 통해 어드버타이즈된다. 또한, 노드간 CHS의 전송 순서는 콘텐션(contention)에 의해 무작위로 결정된다. 채널이 결정된 후 CHS를 전송하기 전에 다른 CHS를 수신하게 되면, 이를 바탕으로 다시 채널선택이 수행된다.
이때, 기본 채널 선택 방식에 사용되는 용어를 아래와 같이 정의한다.
(1) 트래픽 조합(Traffic Associativity): 현재 노드 i의 큐에 대기 중인 노드 j를 목적지로 하는 패킷과, 노드 j의 큐에 대기 중인 노드 j를 목적지로 하는 패킷의 수, 즉 현시점에서 노드 i, j 간의 트래픽 조합(traffic associativity)을 Ai , j이라 한다.
(2) 채널 트래픽 조합(Channel Traffic Associativity): 노드 i와 현재까지 채널 k를 선택한 각 노드간의 트래픽 조합(traffic associativity)의 합을 노드 i와 채널 k간의 채널 트래픽 조합(Channel Traffic Associativity)을 Ck ,i이라 한다.
(3) 채널 점유율(Channel Occupancy): 현재 채널 k를 선택하고 있는 CHS를 통해 어드버타이즈된 노드들 간에 송수신 할 총 패킷 수의 합을 채널 k의 점유율이라 한다.
기본 채널 선택 방식의 구체적인 구체적인 기준은 도 5 내지 6에 걸쳐서 규칙1 내지 3으로 나누어 상세히 살펴보면 다음과 같다.
<규칙1: 채널 선택의 기본 기준>
현재 비콘 기간에서 아직 CHS를 전송하지 않은 노드는 현재 자신과의 채널 트래픽 조합이 가장 높은 채널을 자신의 채널로 선택해 이를 CHS를 통해 다른 노드에 알린다. 상기 노드가 CHS를 전송하기 위한 백오프 시간 동안에 다른 CHS를 수신하게 되면, 새로운 CHS에 실린 정보를 포함한 새로운 채널 트래픽 조합을 계산하여 자신의 채널을 재결정한다.
채널 트래픽 조합이 가장 높은 채널이 복수로 존재할 경우, 그 중에 채널 점유율이 가장 낮은 채널을 선택한다. 실제 채널 선택을 위해서는 규칙1을 기본으로 하여 복수의 수정된 규칙을 사용한다.
<규칙2: 로드 밸런싱의 변형>
OccuThresh(Occupancy Thread)라는 파라미터를 도입하여, 노드에는 채널을 선택하기 위해 규칙1을 적용하되, 자신이 그 채널을 선택함으로써 채널 점유율이 OccuTresh를 넘게 되는 채널은 선택에서 우선 제외한다. 만일 어떠한 채널을 선택하더라도 선택된 채널의 채널 점유율이 OccuThresh를 넘게 되면, 모든 채널에 대해 규칙1을 적용한다. 이때, 채널 점유율(channel occupancy)은 다음의 <수학식 2>와 같이 계산한다.
Onew , k = Occur, k + Ck ,l 또는 (새로운 점유율) = (기존 점유율) + (새로이 채널을 선택한 노드와 채널간의 채널 트래픽 조합)
여기서, 현재 채널 k의 점유율을 Occur, k, 노드 i가 채널 k를 선택한 후의 점유율을 Onew, k라고 가정한다. 개념상으로 보면, 이미 채널을 선택한 노드들과 새로이 채널을 선택할 노드 사이에 송수신할 패킷 수만큼 점유율이 증가하는 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기본 채널 선택 방식의 규칙2를 적용한 예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 채널1 및 채널3(500)은 이미 OccuThresh를 넘었으므로 선택에서 우선적으로 배제되며, 채널5(510)는 선택될 경우 OccuThresh를 넘게 되므로 배제된다. 따라서 채널2 및 채널4에 대해 채널1을 적용하게 되며, 상기 두 채널 중 채널 트래픽 조합이 큰 채널이 선택되게 되므로, 채널2가 선택되게 된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 ALOHA 및 다양한 백오프 방식을 사용한 CSMA 간의 성능을 보여주는 그래프이다.
도 6의 그래프는 Tanenbaum, "Computer Networks", 3rd Edition으로부터 인용되었다. 도 6을 참조하면, 802.11의 백오프 방식은 이중 어디에도 속하지 않지만, p-persistent 방식과 가장 비슷하다. 이 중 그래프 상의 0.01-persitent CSMA의 그래프가 이상적인 성능 그래프에 가깝다. 다중채널에서 로드 밸런싱을 할 경우, 각 채널에서의 트래픽 이동에 의해 발생한 수율(throughput) 변화의 합이 전체 수율 변화가 된다. 그래프의 구간 A의 상태에 있는 채널 간에는 로드 밸런싱을 수 행해도 수율에 거의 영향이 없다(선형 증가). 구간 B의 상태에 있는 채널간의 트래픽 이동도 수율에 거의 영향을 주지 않는다(트래픽 변화에 의해 수율 변경 없음).
구간 C 상태에서 B 또는 A상태의 채널로 트래픽을 분산할 경우, 트래픽을 송신하는 채널에는 수율의 변화가 거의 없는 반면, 트래픽을 수신하는 채널에서는 그 만큼의 수율 향상이 일어나므로, 전체적으로 그 만큼의 수율 향상이 일어난다.
또한, OccuThresh 값은 B 구간에서 하나의 S(패킷당 수율) 값을 다음 <수학식 3>과 같이 정의할 수 있다.
S = Tfa * OccuThresh / (콘텐션 기간 간격)
여기서, Tfa는 평균 프레임 시간(avg. backoff time + avg. Tx time)이며, S는 0.7 < S < 1이 되도록 잡는다. 그럴 경우 채널 점유율이 OccuThresh 보다 작은 채널간의 또는 큰 채널간의 트래픽 이동은 전체 수율에 큰 영향을 주지 않게 된다.
예컨대, 도 5과 같은 예에서 채널1 및 3간의 로드 밸런싱은 큰 의미가 없게된다. 결론적으로, 이상에서 설명한 바에 따라 OccuThresh를 넘지 않는 채널이 복수일 때, 이중 어떤 채널을 선택하든 로드 밸런싱에는 큰 영향을 주지 않으므로 단지 트래픽 조합만 고려해 채널을 선택해도 된다는 것이다. 동일하게 채널 점유율이 OccuThresh를 넘는 채널만 있는 경우에도 마찬가지가 된다.
이때, 트래픽 조합이 높은 채널만 선택할 경우, 전송할 패킷 수가 적은 목적지 노드로 송신되어야 할 패킷은 계속해서 뒤로 밀릴 가능성이 있다. 이 문제를 해 결하기 위해 앞에서 설명한 채널 선택 방식에 약간의 수정을 해야 한다(단대단 페어니스에 관한 것이 아님). 따라서, 패킷에 나이를 부여함으로써 패킷이 전송되지 못한 채 비콘 기간을 한 번 지날 때마다 나이가 1씩 증가하게 한다.
<규칙3: 나이의 우선적 고려>
노드는 채널 트래픽 조합을 계산할 때, 자신이 가진 패킷 중 나이가 가장 많은 패킷만을 계산에 넣는다. 노드는 채널 점유율을 계산할 때, 자신이 가지고 있는 가장 오래된 패킷과 나이가 같거나 더 많은 패킷만을 계산에 넣는다.
결국, 채널 선택은 규칙1 내지 3을 동시에 적용함으로써 이루어진다. 규칙3는 규칙1 및 규칙2의 적용을 제한하고, 규칙2는 규칙1의 적용을 제한한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 각 노드의 위상3에서의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 각 노드는 700단계에서 ATIM 재전송을 위한 백오프 상태를 유지한다. 710단계에서, 각 노드는 ATIM 정보를 저장하고, 이에 응답하는 CHS를 송신한다. 700단계에서 각 노드가 재전송 ATIM을 송신하면, 720 단계에서 CHS 수신 타이머 재설정한다. 730단계에서, 각 노드는 CHS 타이머가 타임아웃 될 때까지 CHS 대기 상태를 유지한다. 740단계에서, 각 노드는 CHS 메시지를 수신하여 CHS 정보를 저장한다.
750단계에서, 각 노드는 더 이상 재전송할 ATIM이 없는가 확인하여, 없는 경우 760단계에서 위상 타이머를 재설정한다. 만약 재전송할 ATIM이 있는 경우에는 각 노드는 700단계로 되돌아간다. 770단계에서, 각 노드는 위상 타이머가 타임아 웃(타이머 값 > MaxInterframeTime) 될 때까지 재전송 ATIM 수신 대기 상태를 유지하고 콘텐션 기간으로 전환한다. 780단계에서, 각 노드는 ATIM 정보를 저장하고, 이에 응답하는 CHS를 송신하며, 위상 타이머를 재전송한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 각 노드의 콘텐션 기간에서의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 800단계에서 각 노드는 ATIM 윈도우에서 선택한 채널 (기본 채널)로 이동한다. 즉 ATIM 윈도우 종료하고 콘텐션 기간(Contention Period)에 들어가는 시점에서, 각 노드는 자신의 이웃 노드들이 선택한 채널 및 각 이웃 노드와 송수신 할 패킷의 수를 알게 된다. 각 노드는 자신과 같은 채널을 선택한 이웃 노드들과 송수신하기로 되어 있는 모든 패킷들에 대한 송수신이 완료될 때까지 선택한 채널에서 송수신을 시도하며, 다른 채널로 이동하지 않는다.
810단계에서, 각 노드는 802.11 DCF 모드의 패킷전송방식을 따른다. 820단계에서, 각 노드는 동일 채널에 있는 노드들과의 패킷 송수신 완료 후, 더 이상 전송할 패킷이 없는 노드는 자신의 채널에 남아 수신 대기 상태를 유지한다.
또한 830단계에서, 각 노드는 매 슬롯 시작 시마다 다른 채널에 전송할 패킷이 있는 노드는 일정시간 간격으로 p의 확률로 다른 채널로 이동해 전송을 시도한다. 즉, (0, 1)에서 균일한 램덤 변수 r이 p<r<1인 경우에는 840단계에서와 같이 ATIM 윈도우에서 수신한 정보를 바탕으로, 현재 가지고 있는 프레임을 수신할 노드가 가장 많이 있는 채널로 채널을 이동한다. 여기서 p는 (0,1)의 범위를 가지는 미리 결정된 상수이다. 즉, 모든 노드가 동시에 자신의 채널이 아닌 다른 채널에서 전송을 시도할 경우 어떠한 노드도 전송에 성공할 수 없다. 노드는 채널 이동을 결정한 시점에서 자신이 전송할 패킷의 수가 가장 많은 채널로 이동한다. r이 0<r<p인 경우에는 820단계로 되돌아간다.
850단계에서, 각 노드는 채널 이동 직후에는 현 채널의 상태를 알 수 없으므로, 표준안에 명시된 가장 긴 프레임에 해당하는 프레임 시간(MaxFrameTime) 동안 채널을 청취한다. 이 시간 안에 RTS, CTS, DATA 또는 ACK를 수신할 경우에는 그 시점부터 DCF 기능을 수행한다. 그렇지 않을 경우에는 810단계로 되돌아가며, 프레임 수신 또는 MaxFrameTime 경과 후부터 DCF 기능을 수행한다.
전송 시도에 대해 아무런 반응이 없는 목적지 노드로부터 더 이상 재전송이 시도되지 않는 경우(즉, 현재 채널에 더 이상 전송을 시도할 목적지 노드가 없을 경우), 다시 자신의 채널로 돌아와 이상의 과정을 반복한다.
이상과 설명한 방식은 다음과 같은 두 가지 중요한 사실을 바탕으로 한다. 첫째, 단일 인터페이스를 사용할 경우 채널 이동에는 최대 MaxFrameTime의 불가피한 오버헤드가 발생한다(채널 이동을 최소화할 필요성). 둘째, 채널 용량에 근접하거나 (대략 70~80%) 이를 초과하는 트래픽이 존재하지 않을 경우, 이를 복수의 채널에 분산하는 것은 수율 측면에서의 이득이 거의 없다(불필요한 트래픽 분산을 시도하지 않음으로써, 노드의 채널 이동회수를 줄일 수 있다).
지금까지 본 발명에 대해서 상세히 설명하였으나, 그 과정에서 언급한 실시예는 예시적인 것일 뿐, 한정적인 것은 아님을 분명히 하며, 본 발명은 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 범 위 내에서, 본 발명으로부터 균등하게 대체될 수 있는 정도의 구성요소 변경은 본 발명의 범위에 속한다 할 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의해 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 무선 메시 네트워크에서 예약 윈도우의 크기를 최소화하는 다중채널 지원방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 무선 메시 네트워크에서 매 주기마다 각 데이터 채널에서 전송되어야 할 데이터의 양을 균등하게 분배하여 채널 효율을 높이는 다중 채널 지원방법을 제공할 수 있는 효과도 있다.

Claims (25)

  1. 무선 메시 네트워크에서 다중채널을 지원하는 방법에 있어서,
    위상1로 정의되며 ATIM(Ad hoc Traffic Indication Messages) 메시지를 송수신하여 모든 노드의 트래픽 정보를 공유하는 정보공유단계;
    위상2로 정의되며 CHS(Channel Selection) 메시지를 송수신하여 자신의 채널을 결정하는 채널결정단계;
    위상3으로 정의되며 상기 ATIM 메시지에 상응하는 상기 CHS 메시지를 수신하지 못한 경우 재전송 메시지를 송수신하는 메시지송수신단계; 및
    상기 결정된 채널로 이동하여 데이터를 전송하는 데이터전송단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중채널 지원방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 정보공유단계는,
    상기 ATIM 메시지 송신을 위한 백오프 상태를 유지하는 단계;
    상기 ATIM 메시지를 송신한 후 위상1 타이머를 재설정하는 단계; 및
    상기 ATIM 메시지 수신 대기 상태를 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중채널 지원방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 송신을 위한 백오프 상태를 유지하는 단계에서, 상기 ATIM 메시지를 수신하면 ATIM 메시지 내의 필요 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 다중채널 지원방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 ATIM 메시지 내의 필요 정보는 프레임의 나이(age) 및 프레임의 수인 것을 특징으로 하는 다중채널 지원방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 수신 대기 상태를 유지하는 단계에서, 상기 ATIM 메시지를 수신하면 ATIM 메시지 내의 필요 정보를 저장하고, 상기 위상1 타이머를 재설정하는 것을 특징으로 하는 다중채널 지원방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 ATIM 메시지 내의 정보는 프레임의 나이(age) 및 프레임의 수인 것을 특징으로 하는 다중채널 지원방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 수신 대기 상태를 유지하는 단계는 상기 위상1 타이머가 타임아웃될 때까지 지속되는 것을 특징으로 하는 상기 다중채널 지원방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 채널결정단계는,
    상기 CHS 메시지 송신을 위한 백오프 상태를 유지하는 단계;
    상기 CHS 메시지를 송신한 후 위상2 타이머를 재설정하는 단계; 및
    상기 CHS 메시지 수신 대기 상태를 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중채널 지원방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 송신을 위한 백오프 상태를 유지하는 단계에서, 상기 CHS 메시지를 수신하면 CHS 정보를 저장하고, 채널 선택을 수행하는 것을 특징으로 하는 다중채널 지원방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 채널 선택은 현재 자신과의 채널 트래픽 조합이 가장 높은 채널을 자신의 채널로 선택하는 것을 특징으로 하는 다중채널 지원방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 채널 트래픽 조합의 계산은 자신이 가진 패킷 중 나이가 가장 많은 패킷만을 계산에 넣는 것을 특징으로 하는 다중채널 지원방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 채널 트래픽 조합이 가장 높은 채널이 복수로 존재할 경우, 상기 채널 선택은 그 중에 채널 점유율이 가장 낮은 채널을 선택하는 것을 특징으로 하는 다중채널 지원방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 채널 점유율의 계산은 자신이 가지고 있는 가장 오래된 패킷과 나이가 같거나 더 많은 패킷만을 계산에 넣는 것을 특징으로 하는 다중채널 지원방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 수신 대기 상태를 유지하는 단계에서, 상기 CHS 메시지를 수신하면 CHS 정보를 저장하고, 상기 위상2 타이머를 재설정하는 것을 특징으로 하는 다중채널 지원방법.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 수신 대기 상태를 유지하는 단계는 상기 위상2 타이머가 타임아웃될 때까지 지속되는 것을 특징으로 하는 상기 다중채널 지원방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 메시지 송수신단계는,
    상기 ATIM 메시지 재송신을 위한 백오프 상태를 유지하는 단계;
    재전송 ATIM 메시지를 송신한 후 CHS 수신 타이머를 재설정하는 단계;
    상기 CHS 메시지 수신 대기 상태를 유지하는 단계;
    상기 CHS 메시지를 수신하면 상기 CHS 정보를 저장하는 단계;
    추가적으로 재전송할 ATIM 메시지가 없는지 판단하는 단계;
    상기 판단 결과, 재전송할 ATIM 메시지가 없으면 CHS 메시지를 수신한 후 위상3 타이머를 재설정하는 단계; 및
    재전송 ATIM 메시지 수신 대기 상태를 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중채널 지원방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 ATIM 메시지 재송신을 위한 백오프 상태를 유지하는 단계에서, 상기 ATIM 정보를 수신하면 ATIM 정보를 저장하고, 이에 응답하는 CHS를 송신하는 것을 특징으로 하는 다중채널 지원방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 CHS 메시지 수신 대기 상태를 유지하는 단계에서 CHS 수신 타이머가 타임아웃될 때 상기 ATIM 메시지 송신을 위한 백오프 상태를 유지하는 단계로 되돌아 가는 것을 특징으로 하는 다중채널 지원방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 판단 결과, 재전송할 ATIM 메시지가 있으면 상기 ATIM 메시지 송신을 위한 백오프 상태를 유지하는 단계로 되돌아가는 것을 특징으로 하는 다중채널 지원방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 재전송 ATIM 수신 대기 상태를 유지하는 단계에서, 상기 ATIM 메시지를 수신하면, 상기 ATIM 정보를 저장하고, 이에 응답하는 CHS 메시지를 송신하고, 상기 위상3 타이머를 재설정하는 것을 특징으로 하는 다중채널 지원방법.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 재전송 ATIM 메시지 수신 대기 상태를 유지하는 단계는 상기 위상3 타이머가 타임아웃될 때까지 지속되는 것을 특징으로 하는 상기 다중채널 지원방법.
  22. 제1항에 있어서, 상기 데이터전송단계는,
    상기 위상1 내지 3에서 선택한 채널로 이동하는 단계;
    상기 이동한 채널에서 DCF(Distributed Coordinated Function) 모드를 수행하는 단계;
    상기 선택한 채널에서 수신 대기를 유지하는 단계;
    일정 시간 간격으로 미리 결정된 랜덤 변수에 따라 상기 선택한 채널로부터 다른 채널로 이동하는 단계; 및
    상기 이동된 채널에서 채널을 감지하여 상기 DCF 모드를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중채널 지원방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 다른 채널로 이동하는 단계에서, 상기 랜덤 변수가 0과 1사이에서 미리 결정된 확률 상수보다 크고 1보다 작을 때는 현재 가지고 있는 프레임을 수신할 노드가 가장 많이 있는 채널로 이동하는 것을 특징으로 하는 다중채널 지원방법.
  24. 제22항에 있어서, 상기 다른 채널로 이동하는 단계에서, 상기 랜덤 변수가 0보다 크고 0과 1사이에서 미리 결정된 확률 상수보다 작을 때는 상기 선택한 채널에서 수신 대기를 유지하는 단계로 되돌아가는 것을 특징으로 하는 다중채널 지원방법.
  25. 제22항에 있어서, 상기 DCF 모드를 수행하는 단계는 프레임을 수신하거나 최대 프레임 시간이 경과한 경우인 것을 특징으로 하는 다중채널 지원방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009088262A3 (ko) * 2008-01-11 2009-08-27 엘지전자주식회사 메쉬 네트워크에서 채널 스위치를 수행하는 방법
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