KR20100066527A - 마스킹된 노드들의 발생을 감소시키는 방법, 노드 및 그의 컴퓨터 프로그램 제품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 동일한 주파수 대역에서 동작하는 적어도 세 개의 통신 노드들을 포함하는 통신 네트워크에서 마스킹된 노드들의 발생을 감소시키는 방법에 관한 것이며, 제 1 노드 및 제 2 노드는 서로의 무선 통신 범위 내에 있고, 제 3 노드는 제 2 노드의 무선 통신 범위 내에 있지만, 제 1 노드의 범위 외부에 있다. 먼저, 노드들 간에 데이터 통신 링크를 확립하기 위해 제어 정보가 제 1 노드와 제 2 노드 간에 교환된다. 그후, 제 2 노드는 데이터 통신 링크를 확립하기 위한 제 3 노드의 의도를 검출하고, 제 3 노드가 데이터 통신 링크를 확립하는 것을 방지한다.
Description
본 발명은 통신 네트워크에서 마스킹된 노드들(masked nodes)의 발생을 감소시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 대응하는 컴퓨터 프로그램 제품 및 통신 네트워크 내에 위치된 노드에 관한 것이다.
ad-hoc 멀티-홉 무선 네트워크들, 또는 간단히 ad-hoc 네트워크들은, 전적으로 참여하는 무선 노드들 간의 무선 링크들을 통해 정보를 원격 노드에 전송하는 무선 네트워크들이다. ad-hoc 멀티-홉 무선 네트워크들은 어떠한 배선도 요구되지 않기 때문에 용이한 배치의 이점을 갖고, 정보가 멀티-홉 접속들을 통해 중계되기 때문에 확장된 커버리지(coverage)를 갖는다.
ad-hoc 네트워크들에서 두 개의 중심 이슈들이 중요하다. 첫째 이슈는, 정보를 중계하기 위해 네트워크들 내의 적절한 루트들을 검색 또는 유지하는 것에 관한 것이다. 둘째 이슈는, 네트워크 내의 모든 노드들이 근본적인 무선 매체를 공유하기 때문에 무선 매체 액세스의 적절한 관리에 관한 것이다.
ad-hoc 네트워크들에서 매체 액세스 제어(Medium Access Control; MAC), 특히 IEEE 802.11 MAC의 문제점들이 식별되어 왔다. MAC가 적절히 설계되지 않을 때, ad-hoc 네트워크들의 약간의 잘못된 작용들이 존재한다. 이것들은 깨진 링크, 공정성(즉, 공정한 방법으로 노드들에 대한 액세스 제공), 감소된 처리량 또는 긴 지연을 포함한다.
무선 로컬 영역 네트워크(WLAN)의 성능은 그의 매체 액세스 제어(MAC) 방식에 크게 의존한다. IEEE 802.11와 같은 일부 WLAN들은 CSMA(Carrier Sense Multiple Access) 프로토콜에 기초한 매체 액세스 제어 메카니즘을 사용한다. CSMA에 따라, 상기 매체가 휴지(idle)라고 네트워크 노드가 결정한 경우에만, 네트워크 노드가 전송하도록 허용된다. 그러나, CSMA는 송신인의 전송 범위가 아닌 수신기의 전송 범위 내에 위치된 노드들에 의해 야기된 패킷 충돌들을 방지할 수 없다. 그러한 노드들은 은닉 노드들(hidden nodes)로 불리운다. 은닉 노드의 문제점이 도 1에 예시된다. 노드 A 및 B뿐만 아니라 노드 B 및 C가 무선 범위 내에 있도록 적어도 세 개의 노드들, 이러한 예에서 노드들 A, B 및 C가 서로 근접하게 동작하면, 상기 문제점이 발생한다. A 및 C가 동시에 B에 전송하면, 노드 B에서 수신된 데이터는 손상될 것이다. A 및 C가 서로로부터 은닉(즉, 감지할 수 없음)되기 때문에 이것이 발생할 수 있다.
은닉 노드들로 인한 데이터 패킷 충돌을 방지하기 위해, RTS(Request To Send)/CTS(Clear To Send) 메카니즘이 IEEE 802.11와 같은 다양한 통신 시스템들에서 구현되어 왔다.
송신인 및 수신인 부근의 모든 노드가 적어도 하나의 제어 패킷을 듣고 적절히 전송을 연기할 때, RTS/CTS 메카니즘은 데이터 패킷 충돌들을 방지할 수 있다. 그러나, ad-hoc 네트워크들에서 이러한 추정은 일반적으로 유지되지 않는다. 이웃 노드들(neighbouring nodes)은 종종 제어 패킷들을 수신할 수 없는데, 그들이 그들 근처의 다른 노드들로부터의 진행 중인 전송들에 의해 마스킹되기 때문이다. 이것은, 무시할 수 있는 전파 지연도 없고, 어떠한 채널 페이딩(channel fading)도 없고, 어떠한 노드 이동성(node mobility)도 없는 것과 같이 완전한 동작 조건들 하에서조차, RTS/CTS 메카니즘이 대개 데이터 패킷 충돌들을 방지하지 않는다는 것을 의미한다. 다음의 상세한 설명에서, RTS 또는 CTS 패킷을 수신하는 것으로 가정되지만, 또 다른 진행 중인 전송으로 인해 상기 패킷을 정확하게 해석할 수 없는 노드는 마스킹된 노드로서 지칭된다. 마스킹된 노드의 문제점이 도 2에 예시된다. 이러한 예에서, 노드 B는 노드 A에 패킷 1을 전송하고, 노드 D는 노드 C에 패킷 2를 동시에 전송한다. 노드 E가 두 개의 상이한 소스들로부터 패킷들을 수신하기 때문에, 노드 E는 패킷들 중 어느 하나도 디코딩할 수 없다. 각각의 전송이 다른 것을 마스킹하기 때문에, 노드 E는 마스킹된 노드로 언급된다.
마스킹된 노드들은 기본적으로 은닉 노드들과 같은 것으로 고려된다. 마스킹된 노드들이 그들 자신의 데이터를 전송하려고 시도할 때, 그들의 전송들은 통상적으로 진행 중인 전송들과 충돌할 것이다. 따라서, 마스킹된 노드들로 인한 충돌들은 무선 네트워크들에서 무선 리소스들을 상당히 낭비한다. 은닉 노드들이 광범위하게 연구되었지만, 마스킹된 노드의 문제점은 단지 주목을 적게 받고 있다.
따라서, 통신 네트워크들에서 마스킹된 노드들의 발생을 감소시키는 개선된 방법에 대한 요구가 존재한다.
본 발명의 제 1 특징에 따라, 적어도 제 1 노드, 제 2 노드 및 제 3 노드를 포함하는 통신 네트워크에서 마스킹된 노드들의 발생을 감소시키는 방법이 제공되고, 상기 노드들은 동일한 주파수 대역에서 동작하고, 상기 제 1 노드 및 상기 제 2 노드는 서로의 무선 통신 범위 내에 있고, 상기 방법은: 상기 제 2 노드에 의해 수행되는 다음의 단계들:
- 상기 노드들 간에 제 1 데이터 통신 링크를 확립하기 위해 상기 제 1 노드와 제어 정보를 교환하는 단계로서, 상기 제 3 노드는 상기 교환된 제어 정보를 디코딩할 수 없는, 상기 제어 정보 교환 단계;
- 상기 제 1 데이터 통신 링크를 간섭하는 또 다른 데이터 통신 링크를 확립하기 위한 상기 제 3 노드의 의도를 검출하는 단계; 및
- 상기 제 3 노드가 다른 데이터 통신 링크를 확립하는 것을 방지하는 단계를 포함한다.
따라서, 본 발명은 마스킹된 노드들의 발생을 감소시키는 효과적인 방법을 제공하며, 따라서, 네트워크에서 간섭이 감소되고 네트워크 성능이 개선된다.
본 발명의 제 2 특징에 따라, 제 2 노드의 컴퓨터 수단 상에서 로딩 및 실행될 때, 본 발명의 제 1 특징에 따른 방법의 단계들을 구현하기 위한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.
본 발명의 제 3 특징에 따라, 제 2 노드 및 제 3 노드를 더 포함하는 무선 통신 네트워크에 대한 노드가 제공되고, 상기 노드들은 동일한 주파수 대역에서 동작하도록 구성되고, 본 발명의 제 3 특징에 따른 노드 및 제 2 노드는 서로의 무선 통신 범위 내에 있고, 상기 노드는:
- 상기 노드들 간에 제 1 데이터 통신 링크를 확립하기 위해 상기 제 2 노드와 제어 정보를 교환하기 위한 수단으로서, 상기 제 3 노드는 상기 제어 정보를 디코딩할 수 없는, 상기 교환 수단;
- 상기 제 1 데이터 통신 링크를 간섭하는 또 다른 통신 링크를 확립하기 위한 상기 제 3 노드의 의도를 검출하기 위한 수단; 및
- 상기 제 3 노드가 다른 데이터 통신 링크를 확립하는 것을 방지하기 위한 수단을 포함한다.
또한, 본 발명의 제 3 특징에 따른 노드는 본 발명의 제 1 특징에 따른 방법을 구현하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 첨부된 도면들을 참조하여 비제한적이고 예시적인 실시예들의 다음의 설명들로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 마스킹된 노드들의 발생을 감소시키는 효과적인 방법을 제공하며, 따라서, 네트워크에서 간섭이 감소되고 네트워크 성능이 개선된다.
도 1은 통신 네트워크에서 은닉 노드의 문제점을 예시한 도면.
도 2는 통신 네트워크에서 마스킹된 노드의 문제점을 예시한 도면.
도 3은 시뮬레이션 결과들을 도시한 도표.
도 4는 본 발명의 사상이 적용될 수 있는 네트워크의 아키텍처를 도시한 도면.
도 5는 데이터 통신 링크의 설정 동안에 도 4에서 전송된 상이한 메시지들을 도시한 도면.
도 6은 다른 시뮬레이션 결과들을 도시한 또 다른 도표.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 전송된 상이한 메시지들을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예를 예시한 흐름도.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 전송된 상이한 메시지들을 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예를 예시한 흐름도.
도 2는 통신 네트워크에서 마스킹된 노드의 문제점을 예시한 도면.
도 3은 시뮬레이션 결과들을 도시한 도표.
도 4는 본 발명의 사상이 적용될 수 있는 네트워크의 아키텍처를 도시한 도면.
도 5는 데이터 통신 링크의 설정 동안에 도 4에서 전송된 상이한 메시지들을 도시한 도면.
도 6은 다른 시뮬레이션 결과들을 도시한 또 다른 도표.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 전송된 상이한 메시지들을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예를 예시한 흐름도.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 전송된 상이한 메시지들을 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예를 예시한 흐름도.
통상적인 WLAN 시스템들은, 셀들을 규정하고 인접한 셀들이 상이한 주파수들을 사용하게 하는 주파수 재이용의 개념을 활용한다. 셀 단위로 상이한 주파수들을 사용하는 목적은, 이웃하는 셀들로부터 오는 간섭(동일 채널 간섭)을 제한하는 것이다.
WLAN들에서 사용자 용량 및 대역폭 효율의 요구에 있어서 연속적인 증가는, 특정 영역에서 사용되는 주어진 주파수 대역 내에서, 주어진 시간 기간 내에서 성공적으로 전송되는 비트들의 수에 의해 규정되는 무선 스펙트럼 효율을 최적화하기 위한 새로운 전략들을 연구하도록 독려한다.
가상 셀룰러 네트워크(Virtual Cellular Network; VCN)는 스펙트럼 효율을 개선하는 가능한 방법이다. 이것은, 각각의 통신 링크에 대해 전체 주파수 대역을 사용하는 셀룰러 통신 아키텍처로 구성된다. 또한, 이러한 개념에서, 채널 할당들 및 핸드오버들을 관리하는 어떠한 종래의 기지국들도 존재하지 않는다.
본 발명의 일부 실시예들은, 동기화된 경쟁-기반 프로토콜(synchronised contention-based protocol)을 사용하는 VCN들에 관련해서 다음에 기재된다. 상기 프로토콜은 시간을 두 개의 기간들, 즉, 하나의 제어 기간(CP) 및 하나의 데이터 기간(DP)으로 분할한다. 제어 기간에서, RTS/CTS와 같은 제어 패킷들만이 소스 및 목적지 노드들의 쌍들 간에 데이터 전송들을 확립하도록 교환되고, 데이터 기간에서 실제 데이터 전송들이 일어난다. 이러한 프로토콜은, 하나의 채널만이 사용되는 것을 제외하고, 현재 IEEE 802.11s 드래프트(IEEE 802.11s 태스크 그룹, "IEEE P802.11s: ESS 메시 네트워킹", 드래프트 버전 0.03, 섹션 9.14, 2006년 8월)의 공통 채널 프레임워크와 유사하다. 그러나, 본 발명의 사상은 이러한 특정 네트워크 유형에 제한되지 않는다는 것을 유의해야 한다.
소수의 액세스 포인트들(AP) 및 AP 당 소수의 스테이션들(STA)로 구성된 상술된 네트워크에서 시뮬레이션들이 수행된다. 통신 네트워크 내의 노드는, 데이터를 수신 및/또는 전송할 수 있는 장치를 말한다. 노드들의 예들은 모바일 폰들 또는 컴퓨터들과 같은 액세스 포인트들 및 스테이션들이다. 상기 목적은 CP 길이에 관련하여 동일한 DP에서 얼마나 많은 노드들이 데이터를 전송하는지를 보여주기 위한 것이다. 얼마나 많은 노드들이 동시에 데이터를 전송하는지를 수집하는 방법에 관하여, 두 개의 통계들을 인식하는 것이 유용하다:
- 사이클 당 전송된 데이터: 이것은 동일한 DP에서 데이터 패킷들을 전송하는 25 개의 셀들 내부의 노드들의 수를 나타낸다. 이들 노드들은, 전에 CP 내의 매체를 예비하기 위해 RTS/CTS 교환을 성공적으로 완료한 노드들이며, 그래서 그들은 이제 데이터를 전송할 수 있다. 인프라스트럭처 모드의 병목 현상으로 인해, 이상적인 최대수는 25 개의 병렬 전송들이다.
- 사이클 당 정확히 수신된 데이터: 이것은 동일한 DP 내에서 전송 및 확인 응답된 데이터 패킷들의 수를 수집한다. 특히, 긴 데이터 패킷들이 사용되는 시뮬레이팅된 시나리오에서, 간섭이 성능을 악화시키기 때문에, 상기 값들은 사이클 당 전송된 데이터에 대해 항상 낮다.
네트워크를 2 초 동안 동작시키고 상기 시간에 걸쳐 획득된 값들을 평균화함으로써 통계들이 수집되고, CP 길이 값들은 0.5 단계로 1 내지 7.5 RTS/CTStime의 범위이다. CP 길이 변동은 RTS/CTStime 교환 시간의 항으로 정규화된다;
RTS/CTStime = DIFS + Tx_timeRTS + Tx_timeCTS + 2 × SIFS.
RTS/CTStime의 계산은 전송 레이트와 같은 물리 계층 시뮬레이션 파라미터들에 의존한다. 상술된 수학식에서, DIFS는 분산 좌표 함수 프레임 간 간격(distributed coordination function inter frame space)을 나타낸다. DIFS는 스테이션이 전송을 시작하려고 결정할 때 사용된다. 스테이션이 DIFS에 대해 자유로운 매체를 감지하면, 스테이션은 전송할 수 있다. SIFS는 짧은 프레임 간 간격을 나타낸다. SIFS는 최소의 프레임 간 간격이다. 이것은, 스테이션이 매체를 장악하고 수행될 프레임 교환 시퀀스의 지속 기간 동안 매체를 유지할 필요가 있을 때 사용된다. 상기 정규화는, 동일한 통신 범위 내의 고려된 CP 동안에 매체를 예비하려는 얼마나 많은 연속적인 성공 시도들이 적절할 수 있는지에 관한 대략적인 지식을 제공하도록 이루어진다.
도 3에는 포화된 부하 상황에 대한 시뮬레이션 결과들이 도시된다. x-축은 제어 기간의 길이이고, y-축은 사이클 당 병렬 전송들을 나타낸다. 노드들이 매체를 액세스할 기회들이 더 이상 없기 때문에, 점선 곡선으로 표시된 사이클 당 전송된 데이터의 곡선은 빠르게 증가하고 곧 포화된다. 1 내지 3 RTS/CTStime로부터의 증가는 급격하고, CP 길이의 확대는 매체에 대한 액세스를 더 많은 노드들에 제공한다는 것을 의미한다.
3 내지 3.5의 RTS/CTStime 값들에서, 곡선이 다소 급격하지 않을지라도, 병렬 전송들의 수에서 여전히 증가가 존재한다. 3.5 이상의 RTS/CTStime에서, 병렬 전송들의 수는 커다란 변화가 없다.
실선 곡선으로서 표시되는 사이클 당 정확히 수신된 데이터의 곡선에 관하여, 이것이 사이클 당 전송된 데이터 곡선의 거동을 거의 따른다는 것은 타당할 것이다. RTS/CTStime가 1 내지 3.5에서 변동하는 급격한 부분에서, 이것은 참이다. 그후, 상기 곡선은 부드럽게 감소한다. 이것은, 이하에 설명된 확장된 프레임 간 간격(EIFS) 문제점으로 인한 것이다.
이러한 문제점은, CP 길이를 증가시킬 때 포화된 부하 시나리오에서 사이클 당 정확히 수신된 데이터의 곡선이 하강한다는 것이 공지되었을 때 도입되었다. 이러한 거동은 이해하기 쉽지 않으며, 이것은 802.11 MAC의 특정 구현 특징에 의해 야기된다. 이러한 목적에 대해, EIFS의 더 깊은 설명이 요구된다.
가상 캐리어 감지 메카니즘과 상관없이, 물리 PHY 계층이 에러의 존재를 나타내는 프레임의 수신 다음에 매체가 휴지라고 노드가 결정할 때, 노드는 전송 전에 EIFS를 사용해야 한다. 고려된 시나리오에 대해 EIFS의 지속 기간은 94 ㎲이도록 규정된다. 상기 노드는 네트워크 액세스 벡터(NAV) 및 EIFS의 후기(later)의 만료때까지 전송을 시작하지 않아야 한다. EIFS는, STA가 전송을 시작하기 전에 또 다른 스테이션이 부정확하게 수신된 프레임이 무엇인지를 이러한 STA에 확인 응답하는데 충분한 시간을 제공하도록 규정된다. EIFS 동안에 에러가 없는 프레임의 수신은 노드를 매체의 실제 비지(busy)/휴지 상태로 재동기화한다.
도 4는 구현된 시나리오에서 생길 수 있는 상황을 나타낸다. 두 개의 커플들의 스테이션들(A-B 및 C-D)은 RTS/CTS 교환(실선 화살표들로 도시됨)을 통해 CP에서 매체를 예비하려고 시도한다. 그들은 네트워크 내의 다중 노드들의 충돌들을 암시한다. 예를 들면, 노드 E를 취하여, 이것은 A 및 C에 의해 전송된 RTS 패킷들 모두를 수신하지 않으며, 또한, B 및 D로부터 온 모든 CTS들이 동시에 E에 도착하기 때문에, 이것은 PHY 계층으로부터 충돌 공지를 수신한다. 이제, E는 노드 F와 통신을 확립하지만, 그 전에 E는 백오프(backoff)와 EIFS의 시간 합(백오프와 DIFS의 합 대신에) 동안 대기해야 한다. 이러한 전송은 노드들 B 및 D에서 A에서 B로의 전송 및 C에서 D로의 전송과 충돌할 것이다. A에서 B 및 C에서 D로의 전송들은, 그들이 정확하게 확립될지라도 실패할 것이다.
문제점은, E(및 다른 노드들)가 네트워크에서 무슨 일이 생겼는지에 관한 정확한 지식을 갖지 않는다는 것이며, E가 CTS 수신에 의해 억제될 수 있고, 반대로 E가 전송하려는 시도를 시작하기 때문이다. 도 5에는 또한 전송된 상이한 메시지들이 도시된다.
EIFS 문제점은, CP 길이가 클 때에만 나타난다. CP가 작은 경우에, DIFS 대신에 EIFS 시간 값을 이용하여 노드들이 CP에 적합하기 어렵기 때문에 이것은 논리적이다.
이전 시나리오들에서 데이터가 정확히 수신된 곡선에서 나타나는 악화와 EIFS 문제점 간의 관계는 시뮬레이션을 통해 입증된다. 상기 예시된 포화된 시나리오를 취하여, 도 6에는 두 개의 곡선들: 점선 곡선으로 표시된 사이클 당 정확히 수신된 데이터 및 전송된 데이터 간의 평균 차이, 및 실선 곡선으로 표시된 EIFS로 시작하는 사이클 당 전송된 데이터의 평균 양, 즉, 네트워크 내의 마스킹된 노드들의 수가 표시된다. 더 낮은 값들에 대해, EIFS 문제점이 성능을 악화시키지 않기 때문에, 4 RTS/CTStime의 CP 길이로부터 시작하는 가로 좌표 값들이 취해진다.
EIFS로 시작하는 전송들의 수가 증가할 때, 상기 차이들이 커지기 때문에, 도면으로부터 두 개의 곡선들 간의 직접적인 관계를 볼 수 있다. CP 길이가 더 길때, 곡선들 간의 차이는 더 높다. 두 개의 곡선들 간의 비례 원칙은, 도 3에서 정확하게 수신된 데이터의 곡선의 이상한 거동을 설명한다. 충돌들이 덜 자주 생기기 때문에, EIFS 문제점은 가벼운 트래픽을 갖는 네트워크들에서 존재하지 않는다.
본 발명의 제 1 실시예는 도 4 및 도 7을 참조하여 기재될 것이다. 이러한 실시예에서, 노드들 A 내지 F는 도 4에 도시된 바와 같이 배치된다. 메시지 시퀀스는 도 7에 도시된다.
여기서, 노드들 A/B 및 노드들 C/D는 RTS/CTS 제어 메시지들을 먼저 교환함으로써 데이터 전송 기간을 예비한다. 노드 E는 노드 B 및 D에 의해 전송된 충돌 CTS 메시지들을 수신했고, 노드 E는 노드들 A/B와 노드들 C/D 간의 예비된 데이터 전송을 알지 못한다. 노드 E가 그의 전송 의도를 나타내는 RTS 메시지를 노드 F에 전송할 때, 노드 B 및/또는 노드 D는 노드 E로부터의 임의의 잠재적인 전송이 그들에 의한 임의의 수신을 파괴할 것이라 인식한다. 따라서, 노드들 B 및 D는 임의의 유해한 전송으로부터 노드 E를 디스에이블하기 위한 양호한 위치에 있는다. 이를 위해, 노드들 B 및 D는 ITS(Invalid To Send)라 불리는 불필요한 메시지(gratuitous message)를 전송할 수 있고, 이것은 경고를 나타낸다. 노드들 B 및 D는 노드 E로부터의 RTS 메시지의 수신 후에 단지 제어 기간 내에서 그러한 메시지를 전송하고, 따라서 ITS 메시지들은 노드 F에서 노드 E로 예측된 CTS와 일치한다. 노드 F가 CTS 메시지를 전송하면, 노드 B 및/또는 노드 D에 의해 전송된 불필요한 메시지가 그와 일치하지 않기 때문에, 노드 E는 CTS 메시지를 수신할 수 없을 것이다. 노드 F가 임의의 이유로 인해 CTS 메시지에 응답하지 않는다면, 노드 E는 노드 B 또는 D 중 어느 하나로부터 불필요한 메시지를 수신할 것이다. 불필요한 메시지가 노드 E에 대한 ITS(Invalid To Send)이기 때문에, 이것은 그의 전송을 확립할 수 없다. 노드들 A 및 C로부터의 전송은 이제 성공적으로 수신될 수 있다. 따라서, 상기 아이디어는, 마스킹된 노드들의 임의의 해로운 전송들을 금지하기 위해 관련 노드들이 불필요한 메시지들을 전송하도록 함으로써 마스킹된 노드들의 효과를 완화하는 것이다.
상기 방법은 도 8의 흐름도를 참조하여 기재될 수 있다. 흐름도에서, 상기 방법은 노드 B와 관련하여 기재되었다. 먼저 단계(801)에서, 노드 B는 노드 A로부터 RTS 메시지를 수신한다. 응답으로서, 노드 B가 노드 A로부터 데이터를 수신할 준비가 되었다는 표시로서, 노드 B는 단계(803)에서 CTS 메시지를 노드 A에 전송한다. 동시에 네트워크 내의 또 다른 노드, 이러한 경우에 노드 D가 CTS 메시지를 전송하고, 그들이 노드 E에서 충돌하기 때문에, 이러한 노드는 노드들 B 및 D에 의해 전송된 CTS 메시지를 알지 못한다. 따라서, E는 단계(805)에서 노드 B에 의해 수신된 RTS 메시지를 전송한다. 다음에 노드 B는, 노드 E가 데이터를 전송하는 것을 방지하기 위해 단계(807)에서 ITS 메시지를 노드 E에 전송한다. 이제, 단계(809)에서, 노드 B는 노드 E에 의한 방해 없이 노드 B로부터 데이터를 수신하기 시작할 수 있다.
제 1 실시예에서, 마스킹된 노드는 송신인인 반면에, 제 2 실시예에서 마스킹된 노드가 수신인인 경우가 예시된다. 메시지 시퀀스가 도 9에 도시된다.
노드들 A 내지 F의 위치들은 도 4에서와 여전히 동일하다. 그러나, 여기서 노드들 B 및 D는 각각 노드들 A 및 C에 대한 그들의 전송들을 먼저 확립한다. 노드들 B 및 D에 의해 전송된 RTS 메시지들은 노드 E에서 충돌한다. 따라서, 노드 E는 그가 두 개의 송신인들의 범위 내에 있다는 것을 알지 못한다. 이어서, 노드 F는 노드 E에 대한 전송을 확립하려고 시도한다. 노드 E는 노드 F로 응답 CTS 메시지를 전송한다. 노드들 B 및 D이 노드 E의 전송 범위 내에 있기 때문에, 이러한 CTS 메시지는 노드들 B 및 D에 의해 도청된다. 이제, 노드들 B 및 D는, 노드 F가 노드 E에 대한 데이터 전송을 런칭하도록 허용되면, 이것은 그들 자신의 데이터 전송들을 방해할 것이라는 것을 자각한다. 따라서, 노드들 B 및/또는 D는 제어 기간 내에 ITR(Invalid-To-Receive) 메시지를 노드 E에 전송한다. CTS 메시지를 전송한 후에, 노드 E는 그의 주변 노드들을 들을 준비가 된다. ITR 메시지 또는 간단한 충돌이 발생하면, 그의 주변에 송신인들이 존재하고 그는 수신할 수 없어야 한다는 것이 가정된다. 노드 E는 네가티브 CTS를 제어 기간 내에 노드 F로 즉시 전송하고, 노드 F는 이전에 확립된 전송을 취소한다. 그러나, 네가티브 CTS는 노드 F에서 잠재적인 충돌을 당할 수 있다. 따라서, 전송을 취소하는 것이 항상 신뢰할 수는 없다.
본 발명의 제 2 실시예는 또한 도 10의 흐름도를 참조하여 기재될 수 있다. 도 10에서, 상기 방법은 노드 B에 관련하여 기재된다. 단계(1001)에서, 노드 B는 RTS 메시지를 노드 A에 전송한다. 응답으로서, 노드 A는 CTS 메시지로 응답하고, 이러한 메시지는 노드 B에 의해 단계(1003)에서 수신된다. 또한 또 다른 노드가 존재하기 때문에, 이러한 경우 노드 D, RTS 메시지를 전송한 네트워크에서, 노드 F는 네트워크 리소스들이 예비된다는 것을 인식하지 않고, 따라서 노드 F는 RTS 메시지를 노드 E에 전송한다. 그후, 노드 E는 CTS 메시지를 전송함으로써 이러한 메시지에 응답하고, CTS 메시지는 노드 B에 의해 단계(1005)에서 수신된다. 다음 단계(1007)에서, 노드 B는, 노드 E가 데이터 메시지들을 수신하는 것을 방지하고 결국 노드 F가 데이터 메시지들을 전송하는 것을 방지하기 위해 ITR 메시지를 노드 E에 전송한다. 따라서, ITR 메시지는, 노드 F가 데이터 메시지들을 전송하는 것을 방지하기 위해 네가티브 CTS를 노드 F에 더 전송하도록 하는 노드 E에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이것은, 노드 E가 단계(1009)에서 네가티브 CTS를 노드 F에 전송하는 경우이다. 그후, 노드 B는 노드 F로부터의 전송에 의해 방해받지 않고 단계(1011)에서 데이터 패킷을 노드 A에 전송할 수 있다.
본 발명의 사상은, 제어와 데이터 간의 구별이 시간 영역 또는 주파수 영역 중 어느 하나에서 이루어지는 멀티-홉 네트워크들에 대한 많은 프로토콜 해결책들에 널리 적용될 수 있다. 따라서, 이는 WLAN 및 ZigBee와 같은 WPAN(Wireless Personal Area Network)에 적용 가능하다.
본 발명은, 통신 네트워크의 노드들의 컴퓨터 수단 상에서 로딩 및 실행될 때 본 발명의 실시예들의 임의의 방법 단계들을 구현할 수 있는 컴퓨터 프로그램 제품에 동일하게 관련된다. 컴퓨터 프로그램은 다른 하드웨어의 일부와 함께 또는 다른 하드웨어의 일부로서 제공된 적절한 매체 상에 저장/분배될 수 있지만, 또한, 인터넷 또는 다른 유선 또는 무선 통신 시스템들과 같은 다른 형태들로 분배될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 실시예들에 따른 임의의 방법 단계들을 수행하도록 구성된 집적 회로에 동일하게 관련된다.
본 발명은, 도면들 및 상기 기재에서 상세하게 예시 및 기재되었지만, 그러한 예시 및 기재는 실례 또는 예시적이며 제한적인 것으로 고려되지 않고, 본 발명은 개시된 실시예들로 제한되지 않는다.
도면들, 본 개시 및 첨부한 특허청구범위의 검토에 의해 당업자는 개시된 실시예들에 대한 다른 변동들을 이해 및 실시할 수 있다. 특허청구범위에서, 단어, "포함"은 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않으며, 부정관사 "하나" 또는 "한"은 복수를 배제하지 않는다. 단일의 프로세서 또는 다른 유닛은 특허청구범위에 언급된 일부 아이템들의 기능들을 실행할 수 있다. 상이한 특징들이 상호 상이한 종속항들에 인용된다는 사실은, 이러한 특징들의 조합이 이롭게 이용될 수 없다는 것을 의미하지 않는다. 특허청구범위에서 임의의 참조 부호들은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
Claims (11)
- 적어도 제 1 노드(A), 제 2 노드(B) 및 제 3 노드(E)를 포함하는 통신 네트워크에서 마스킹된 노드들(masked nodes)의 발생을 감소시키는 방법에 있어서,
상기 노드들은 동일한 주파수 대역에서 동작하고, 상기 제 1 노드(A) 및 상기 제 2 노드(B)는 서로의 무선 통신 범위 내에 있고, 상기 방법은: 상기 제 2 노드(B)에 의해 수행되는 다음의 단계들:
상기 노드들 간에 제 1 데이터 통신 링크를 확립하기 위해 상기 제 1 노드(A)와 제어 정보를 교환하는 단계(801, 803, 1001, 1003);
상기 제 1 데이터 통신 링크를 간섭하는 또 다른 데이터 통신 링크를 확립하기 위한 상기 제 3 노드(E)의 의도를 검출하는 단계(805, 1005); 및
상기 제 3 노드(E)가 다른 데이터 통신 링크를 확립하는 것을 방지하는 단계(807, 1007)를 포함하는, 마스킹된 노드들의 발생 감소 방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 교환 단계는, 메시지 전송 요청(request to send message) 및 메시지 전송 승인(clear to send message)을 상기 제 1 노드(A)와 교환하는 단계를 포함하는, 마스킹된 노드들의 발생 감소 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 3 노드(E)는 상기 제 1 노드(A)와 상기 제 2 노드(B) 간에 교환된 상기 제어 정보에 의해 마스킹되는, 마스킹된 노드들의 발생 감소 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 정보와 데이터 간의 구별이 시간 영역(time domain) 또는 주파수 영역(frequency domain)에서 이루어지고, 제어 기간에서, 상기 제 3 노드(E)는 상기 데이터 통신 링크를 확립하는 것이 방지되는, 마스킹된 노드들의 발생 감소 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방지 단계는, 상기 제 3 노드(E)가 데이터 패킷들을 전송하는 것을 방지하기 위해 상기 제 2 노드(B)가 데이터 패킷을 상기 제 3 노드(E)에 전송하는 단계(807)를 포함하는, 마스킹된 노드들의 발생 감소 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방지 단계는, 상기 제 3 노드(E)가 데이터 패킷들을 수신하는 것을 방지하기 위해 상기 제 2 노드(B)가 데이터 패킷을 상기 제 3 노드(E)에 전송하는 단계(1007)를 포함하는, 마스킹된 노드들의 발생 감소 방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 네트워크는 제 4 노드(F)를 더 포함하고, 상기 데이터 패킷은 상기 제 4 노드(F)가 데이터 메시지들을 상기 제 3 노드(E)에 전송(1009)하는 것을 방지하기 위한 메시지를 상기 제 4 노드(F)에 전송하라는 표시를 포함하는, 마스킹된 노드들의 발생 감소 방법.
- 제 2 노드(B)의 컴퓨터 수단 상에서 로딩 및 실행될 때, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법의 단계들을 구현하기 위한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
- 제 2 노드(A) 및 제 3 노드(E)를 더 포함하는 무선 통신 네트워크에 대한 노드(B)로서, 상기 노드들은 동일한 주파수 대역에서 동작하도록 구성되고, 상기 노드(B) 및 상기 제 2 노드(A)는 서로의 무선 통신 범위 내에 있는, 상기 노드(B)에 있어서:
- 상기 노드들 간에 제 1 데이터 통신 링크를 확립하기 위해 상기 제 2 노드(A)와 제어 정보를 교환하기 위한 수단;
- 상기 제 1 데이터 통신 링크를 간섭하는 또 다른 통신 링크를 확립하기 위한 상기 제 3 노드(E)의 의도를 검출하기 위한 수단; 및
- 상기 제 3 노드(E)가 다른 데이터 통신 링크를 확립하는 것을 방지하기 위한 수단을 포함하는, 노드(B). - 제 9 항에 있어서, 상기 제 3 노드(E)가 상기 데이터 통신 링크를 확립하는 것을 방지하기 위한 수단은, 상기 제 3 노드(E)가 데이터 패킷들을 전송하는 것을 방지하기 위한 데이터 패킷을 상기 제 3 노드(E)에 전송하기 위한 수단을 포함하는, 노드(B).
- 제 9 항에 있어서, 상기 제 3 노드(E)가 상기 데이터 링크 통신 링크를 확립하는 것을 방지하기 위한 수단은, 상기 제 3 노드(E)가 데이터 패킷들을 수신하는 것을 방지하기 위한 데이터 패킷을 상기 제 3 노드(E)에 전송하기 위한 수단을 포함하는, 노드(B).
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