KR20100125035A - Communication apparatus and method for detecting selfish node - Google Patents

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KR20100125035A
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Abstract

PURPOSE: A communication apparatus and a method for detecting selfish node are provided to improve network performance by detecting the existence of hidden node which does not perform carrier sensing to its own. CONSTITUTION: A packet receiving unit(110) receives a packet from another node. A channel monitoring unit(120) decides the start time point of the back off counting and the beginning of the back off counting. A back off counter unit(130) performs the back off counting in the time slot unit. A packet monitoring unit(140) gets the probability of the collision through the monitoring of the packet count. A node detection unit(150) detects the selfish node.

Description

셀피쉬 노드를 검출하는 통신 장치 및 그 방법{Communication Apparatus and Method for Detecting Selfish Node}Communication apparatus for detecting a cell fish node and a method thereof {Communication Apparatus and Method for Detecting Selfish Node}

본 발명은 데이터 프레임을 전송하는 통신 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 캐리어 센싱을 하지 않는 노드를 검출하는 셀피쉬 노드를 검출하는 통신 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a communication apparatus for transmitting a data frame and a method thereof, and more particularly, to a communication apparatus and a method for detecting a cell fish node for detecting a node that does not perform carrier sensing.

기존의 IEEE 802.11 표준에서는 액세스 포인트(Access Point: AP)의 조정(Coordination)이 없는 분산 조정 기능(Distributed Coordination Function, 이하 'DCF'라 칭함)을 정의하고 있다.The existing IEEE 802.11 standard defines a distributed coordination function (hereinafter referred to as DCF) without coordination of an access point (AP).

DCF의 핵심은 데이터 충돌을 피하기 위하여 0에서부터 경쟁 윈도우(Contention Window, 이하 'CW'라 칭함) 변수값 사이에서 랜덤 정수를 선택하고 그 슬럿만큼 기다린 후 데이터를 전송을 하게 된다.The core of DCF is to select random integers between 0 and contention window (CW) variable values to avoid data collisions, wait for that slot, and then transfer the data.

기존의 IEEE 802.11의 기본적인 가정은 모든 노드들이 802.11 프로토콜을 잘 따른다고 가정을 하고 제한적인 무선 자원을 각 노드가 골고루 나누어 갖는 것을 목표로 하고 있다.The basic assumption of the existing IEEE 802.11 assumes that all nodes conform to the 802.11 protocol and aims to evenly distribute limited radio resources.

IEEE 802.11은 모든 노드들이 802.11의 규칙을 준수함을 가정하고 있지만 각 노드의 위치가 지리적으로 동일하지 않고 전송 신호의 세기가 거리에 따른 제한이 있으므로 히든 노드(Hidden Node)가 발생하게 된다.IEEE 802.11 assumes that all nodes comply with the rules of 802.11, but hidden nodes are generated because the position of each node is not geographically identical and the strength of the transmission signal is limited by distance.

이러한 문제를 해결하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이, 대부분의 Commercial 802.11 카드들은 캐리어 센싱 범위(Carrier Sensing Range, 이하 'CS 범위'라 칭함)를 전송 범위(Transmission Range)의 2배로 설정하고 있다.In order to solve this problem, as shown in FIG. 1, most commercial 802.11 cards set a carrier sensing range (hereinafter referred to as a 'CS range') to twice the transmission range.

IEEE 802.11은 CS 임계값(Threshold)을 낮추어(CS 임계값보다 높은 시그널에 대해서 누군가 데이터 전송을 하고 있다고 판단함) 실제로 패킷이 전송되는 거리보다 더 넓은 범위를 센싱할 수 있다.IEEE 802.11 can sense a wider range than the distance that packets are actually sent by lowering the CS threshold (assuming someone is transmitting data on a signal that is higher than the CS threshold).

이러한 경우 반대편에 노드가 데이터 전송을 하는 동안 이를 감지하고 백오프 타이머(Backoff Timer)를 중지하게 된다.In this case, the node on the other side detects this while transmitting data and stops the backoff timer.

하지만 CS 임계값은 노드가 채널의 비지(Busy) 여부를 판단하는데 중요한 요소임에도 누구나 간단하게 CS 임계값을 설정할 수 있다. 예를 들어, 리눅스(Linux)의 경우 Wireless 관리 툴로 CS 임계값을 dBm 단위로 설정이 가능하고 윈도우(Window)의 경우도 CS 임계값을 어느 정도 설정이 가능하다.However, although the CS threshold is an important factor in determining whether the node is busy, the user can simply set the CS threshold. For example, in the case of Linux, the CS threshold can be set in dBm using the Wireless management tool, and in the case of Windows, the CS threshold can be set to some extent.

셀피쉬(Selfish) 노드 A(10)와 반대편에 잠재적인 히든 노드 그룹 B(20)가 있다고 가정한다.Suppose there is a potential hidden node group B 20 opposite the Selfish node A 10.

노드 A(10)는 자신의 CS 임계값을 높이게 되면(CS 범위를 줄이면), 그룹 B 노드들(20)의 데이터 전송을 알지 못하고 연속적인 충돌(Collision)을 발생하게 된다.When the node A 10 increases its CS threshold (reduces the CS range), the node A 10 does not know the data transmission of the group B nodes 20 and generates continuous collisions.

도 2((a),(b))는 각각 WLANs의 모든 노드들이 1Mbps, 11Mbps를 사용할 때 CS 임계값의 조정에 따른 노드 A(10)의 맥 레이어(MAC Layer)의 성능(Thoughput)을 나타낸다.2 (a) and 2 (b) show the performance of the MAC layer of the node A 10 according to the adjustment of the CS threshold when all nodes of the WLANs use 1Mbps and 11Mbps, respectively. .

도 2((a),(b))에 도시된 바와 같이, 노드 A(10)의 입장에서는 자신의 잠재적인 히든 노드 그룹 B(20)와 협조하는 것보다 자신의 CS 임계값을 높여 히든 노드를 센싱하지 않고 충돌을 연속적으로 발생시키는 것이 더 높은 성능을 얻을 수 있는 방법이다(11Mbps의 경우 그룹 B의 노드 수가 5개 미만인 경우에만).As shown in FIG. 2 ((a), (b)), from the standpoint of node A 10, the hidden node increases its CS threshold rather than cooperating with its potential hidden node group B 20. It is possible to achieve higher performance by continuously generating collisions without sensing the signal (only at 11 Mbps if the number of nodes in Group B is less than 5).

이러한 경우 도 3((a),(b))은 전체 네트워크 성능을 나타내고 있다.In this case, Fig. 3 (a) and (b) show the overall network performance.

도 3(a)에서는 셀피쉬 노드 A(10)를 제외하고 모두 성능이 거의 0에 가깝게 나오므로 'Reduce CS'가 'Network Throughput when reducing' CS가 된다.In FIG. 3 (a), except for the cell fish node A 10, the performance is almost close to zero, and thus, 'Reduce CS' becomes 'Network Throughput when reducing' CS.

이러한 셀피쉬 노드가 네트워크 상에서 2개 이상 존재하는 경우 네트워크 전체가 붕괴되는 상황이 발생할 수 있다.If two or more such cellfish nodes exist on the network, the entire network may collapse.

이하의 [표 1]은 네트워크 상에 존재하는 2개의 셀피쉬 노드(i,j)가 각각의 전략에 따른 두 노드의 성능(i's throughput/j's throughput)을 나타내고 있다( 두 노드의 데이터 레이트는 1Mbps). 여기서, 각각의 전략은 gdefault: Default 설정으로 상대방을 센싱할지, 아니면 greduce: CS 범위를 줄여 상대방을 센싱하지 않을지 여부를 결정한다.[Table 1] below shows the performance of two nodes (i's throughput / j's throughput) of two cell fish nodes (i, j) in the network according to each strategy (the data rate of the two nodes is 1Mbps). ). Here, each strategy determines whether to detect the other party with the g default : Default setting, or whether to reduce the other party by reducing the g reduce : CS range.

Figure 112009030260295-PAT00001
Figure 112009030260295-PAT00001

상대가 어떤 전략을 사용하던지 greduce의 성능 ≥ gdefault의 성능이 성립하므로 두 노드 모두 greduce를 선택하게 되고 결과적으로 네트워크가 붕괴될 수 있다(각각 18.6kbps의 성능 밖에 얻지 못함).Regardless of which strategy your opponent uses, the performance of g reduce ≥ g default holds true, so both nodes use g reduce The choice is made and the network can eventually collapse (you'll only get 18.6 kbps each).

종래에는 CS 임계값 조절에 따른 802.11 노드들의 성능 영향이 상당히 크고 심각할 수 있지만 이러한 사실에 대한 연구가 전혀 이루어진 적이 없다.Conventionally, the performance impact of 802.11 nodes due to CS threshold adjustment can be quite large and serious, but this fact has not been studied at all.

현재의 IEEE 802.11은 네트워크 전체의 이익보다 자신만의 이익을 위해서 CS 임계값을 조절하는 경우 네트워크 시스템 전체에 막대한 피해를 줄 수 있으므로 이를 감지하는 방법이 필수적이다.In the current IEEE 802.11, if the CS threshold is adjusted for its own interests rather than the overall network benefits, the method of detecting this is essential.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 공간 레이어 단위별로 맵 영역을 표현하기 위한 공간 데이터의 부분 적재 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.In order to solve such a problem, the present invention is to provide a partial load device and method of the spatial data for representing the map area for each spatial layer unit.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 셀피쉬 노드를 검출하는 통신 방법은 (a) 다른 노드로부터 패킷을 수신하고, 상기 수신한 패킷을 기초하여 백오프 카운팅을 시작할 시점인지 여부를 판단하는 단계; (b) 백오프 카운팅을 시작할 시점으로 판단되면 채널이 휴지 상태에 있다고 감지되는 동안 백오프 카운팅을 카운트하는 단계; (c) 충돌이 발생한 패킷의 수와 전체 전송한 패킷의 수를 모니터링하여 충돌이 발생할 확률을 계산하는 단계; 및 (d) 상기 백오프 카운팅에 의해서 결정되는 채널의 휴지(idle)할 확률과 자신의 경쟁 윈도우(Contention Window) 값과 상기 충돌이 발생할 확률 중 어느 하나 이상의 정보를 모니터링하여 셀피쉬(Selfish) 노드―상기 셀피쉬 노드는 캐리어 센싱 범위를 줄여 센싱하지 않는 노드가 발생함―를 검출하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a communication method for detecting a cell fish node. (A) Receiving a packet from another node, and determining whether to start backoff counting based on the received packet. Making; (b) counting backoff counting while detecting that the channel is in an idle state if it is determined that it is time to start backoff counting; (c) calculating the probability of collision by monitoring the number of packets in collision and the total number of transmitted packets; And (d) a Selfish node by monitoring at least one of a probability of idle of a channel determined by the backoff counting, its contention window value, and a probability of collision. Detecting that the cell fish node reduces a carrier sensing range so that a non-sensing node occurs.

본 발명의 특징에 따른 셀피쉬 노드를 검출하는 통신 장치는 다른 노드로부터 수신한 패킷을 분석하여 백오프 카운팅을 시작할 시점인지 여부를 판단하는 채널 모니터링부; 상기 채널 모니터링부에 의해 상기 백오프 카운팅을 시작할 시점으로 판단되면 채널이 휴지 상태에 있다고 감지되는 동안 백오프 카운팅을 카운트하는 백오프 카운터부; 충돌이 발생하 패킷의 수와 전체 전송한 패킷의 수를 모니터링하여 자신이 패킷을 전송했을 때 충돌이 발생할 확률을 구하는 패킷 모니터링부; 및 각 노드의 채널이 휴지(idle)할 확률과 자신의 경쟁 윈도우(Contention Window) 값과 상기 충돌이 발생할 확률 중 어느 하나 이상의 정보를 모니터링하여 셀피쉬(Selfish) 노드―상기 셀피쉬 노드는 캐리어 센싱 범위를 줄여 센싱하지 않는 노드가 발생함―를 검출하는 노드 디텍션부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, a communication device for detecting a cell fish node includes a channel monitoring unit configured to analyze a packet received from another node to determine whether to start backoff counting; A backoff counter unit for counting backoff counting while detecting that the channel is in an idle state when the channel monitoring unit determines that it is time to start the backoff counting; A packet monitoring unit that monitors the number of packets and the total number of packets transmitted when a collision occurs, and obtains a probability of collision when the packet is transmitted by itself; And a cellfish node by monitoring information of at least one of a probability of each node's channel idle, a contention window value thereof, and a probability that the collision occurs. And a node detection unit for detecting that a node is detected that is not sensed by reducing the range.

전술한 구성에 의하여, 본 발명은 셀피쉬(Selfish) 노드 또는 자신을 캐리어 센싱을 하지 않는 히든 노드(Hidden Node)가 있음을 검출하여 네트워크 성능을 향상시키는 효과를 기대할 수 있다.According to the above configuration, the present invention can be expected to have an effect of improving the network performance by detecting the presence of a cellfish (Selfish) node or a hidden node (Hidden Node) that does not perform carrier sensing itself.

본 발명은 자신을 캐리어 센싱을 하지 않는 셀피쉬 노드를 검출하여 네트워크 시스템 전체의 막대한 피해를 방지할 수 있다.The present invention can detect a cell fish node that does not perform carrier sensing itself to prevent the enormous damage of the entire network system.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise. In addition, the terms “… unit”, “… unit”, “module”, “block”, etc. described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is hardware or software or a combination of hardware and software. It can be implemented as.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.11 WLANs 환경에서 셀피 쉬(Selish) 노드를 검출하는 통신 장치의 구성을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a configuration of a communication device for detecting a cell fish (Selish) node in an IEEE 802.11 WLANs environment according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 통신 장치(100)는 패킷 수신부(110), 채널 모니터링부(120), 백오프 카운터부(130), 패킷 모니터링부(140), 노드 디텍션부(150) 및 패킷 전송부(160)를 포함한다.The communication device 100 according to the embodiment of the present invention includes a packet receiver 110, a channel monitor 120, a backoff counter 130, a packet monitor 140, a node detection unit 150, and a packet transmission. The unit 160 is included.

본 발명의 실시예에 따른 통신 장치(100)는 통신을 수행하는 단말, 스테이션 및 기지국 중 어느 하나를 나타내는 노드를 의미한다.The communication device 100 according to an embodiment of the present invention refers to a node representing any one of a terminal, a station, and a base station performing communication.

패킷 수신부(110)는 다른 노드로부터 패킷을 수신한다.The packet receiver 110 receives a packet from another node.

RTS(Request to Send)/CTS(Clear to Send) 메커니즘에 의하면 데이터를 전송하고자 하는 전송 단말은 데이터 프레임을 전송하기 전에 RTS 프레임을 전송한다. According to the Request to Send (RTS) / Clear to Send (CTS) mechanism, a transmitting terminal to transmit data transmits an RTS frame before transmitting a data frame.

RTS 프레임이 수신 단말에 성공적으로 전달되면 수신 단말은 CTS 프레임을 응답한다. 이어서, 전송 단말은 데이터 프레임이 전송되고 그 다음에 수신 단말로부터 ACK 패킷이 전송된다. 이러한 4개의 프레임(RTS, CTS, 데이터, ACK)은 SIFS에 의해 구분된다. 여기서, SIFS(Shorter Inter Frame Space)는 하나의 프레임이 전송되고 ACK 프레임을 전송하기 전까지의 시간 간격을 의미한다.If the RTS frame is successfully delivered to the receiving terminal, the receiving terminal responds to the CTS frame. The transmitting terminal then transmits a data frame and then an ACK packet from the receiving terminal. These four frames (RTS, CTS, data, ACK) are distinguished by SIFS. Here, the SIFS (Shorter Inter Frame Space) means a time interval before one frame is transmitted and before the ACK frame is transmitted.

채널 모니터링부(120)는 수신된 패킷이 ACK 패킷인지 여부를 확인하여 채널이 휴지(Idle) 상태 즉 백오프 카운팅을 시작해야 하는 시점인지 확인하고 당해 수신된 패킷이 ACK 패킷인 경우 백오프 카운팅을 시작해야 하는지 여부를 판단한다. 여기서, ACK 패킷은 백오프 카운팅의 기준이 되는 시점을 결정하는 데이터이다.The channel monitoring unit 120 checks whether the received packet is an ACK packet and checks whether the channel is in an idle state, that is, when it is time to start backoff counting, and performs backoff counting when the received packet is an ACK packet. Determine if it should start. Here, the ACK packet is data for determining a point of time for the backoff counting.

채널 모니터링부(120)는 백오프 카운팅을 시작해야 하는지 아니면 재개해야 하는지 단순히 타임 슬럿의 경과 여부를 확인하여 수행되거나 직전 채널 액세스 구 간에서 패킷을 전송한 바 있는지 여부로 확인한다.The channel monitoring unit 120 checks whether the time slot has started or restarts whether the backoff counting should be started or resumed, or whether the packet has been transmitted in the previous channel access section.

채널 모니터링부(120)는 DCF 모드에서 데이터 프레임을 전송하는 경우 채널의 상태를 모니터링하고 이 과정을 휴지 주기가 DIFS(Distributed inter frame space)와 같아질 때까지 이루어진다. 여기서, DIFS는 DCF로 동작하는 단말의 사용자 데이터 또는 관리 프레임을 전송할 때 사용하는 시간 간격이다.The channel monitoring unit 120 monitors the state of the channel when transmitting the data frame in the DCF mode and performs this process until the idle period becomes equal to the distributed inter frame space (DIFS). Here, DIFS is a time interval used when transmitting user data or a management frame of a terminal operating as a DCF.

백오프 카운터부(130)는 채널 모니터링부(120)에 의해 백오프가 결정되면 백오프 구간(즉, 지연 시간 구간)에서 타임 슬럿 단위로 백오프 카운팅을 수행한다.When the backoff counter 130 determines the backoff by the channel monitoring unit 120, the backoff counter 130 performs backoff counting in units of time slots in the backoff period (ie, a delay time period).

백오프 카운터부(130)는 휴지 DIFS를 감지한 경우 데이터를 전송하기 전에 랜덤 백오프 구간동안 대기하고 채널이 휴지 상태에 있다고 감지되는 동안 타임 슬럿 단위로 백오프 카운팅을 감소한다.When the backoff counter 130 detects the idle DIFS, the backoff counter 130 waits for a random backoff period before transmitting data and decreases the backoff counting in time slots while detecting that the channel is in the idle state.

백오프 카운터부(130)는 백오프 카운팅을 동작하는 동안 채널 모니터링부(120)에 의해 채널이 사용 중인 것으로 감지되면 당해 백오프 카운팅의 동작을 중지하고 다시 DIFS보다 큰 휴지 상태가 감지되면 다시 동작한다.The backoff counter 130 stops the operation of the backoff counting when the channel monitoring unit 120 detects that the channel is in use during the backoff counting operation, and resumes the operation when the idle state larger than the DIFS is detected. do.

백오프 카운터부(130)는 백오프가 0이 될 때, 데이터 프레임을 전송할 수 있으며 각 데이터 전송에서 백오프 시간을 타임 슬럿 단위로 [1,CW]의 범위에서 선택된다.The backoff counter unit 130 may transmit a data frame when the backoff becomes 0, and the backoff time is selected in the range of [1, CW] in time slot units in each data transmission.

여기서, CW는 현재의 백오프 윈도우 사이즈이다. 최초 전송 시도에서 CW는 초기 백오프 윈도우 사이즈인 CWmin과 같다. CW는 최대 백오프 윈도우 사이즈인 CWmax가 될 때까지 2배씩 증가한다.Where CW is the current backoff window size. On initial transmission attempt, CW is equal to the initial backoff window size, CWmin. CW increases by 2 times until the maximum backoff window size, CWmax.

수신 단말이 성공적으로 프레임을 수신한 후 수신 단말은 SIFS 이후에 ACK 패킷을 전송한다.After the receiving terminal successfully receives the frame, the receiving terminal transmits an ACK packet after SIFS.

모든 노드가 주어진 슬럿에서 전송하지 않을 확률(The Probability that a slot is idle: P(idle))은 다음의 [수학식 1]과 같이 표현된다.The probability that all nodes will not transmit in a given slot is represented by Equation 1 below.

Figure 112009030260295-PAT00002
Figure 112009030260295-PAT00002

여기서, G는 채널이 휴지(idle) 상태인 경우 각 노드의 채널 액세스 가능성(Channel Access Probability)이고, N은 노드의 수, 각 노드는 매 순간마다 G의 확률로 채널에 액세스한다고 가정한다.In this case, it is assumed that G is Channel Access Probability of each node when the channel is in an idle state, N is the number of nodes, and each node accesses the channel with a probability of G every moment.

채널 액세스 가능성(G)는 전술한 백오프 카운터부(130)에 의해서 결정되므로 매 순간 모니터링이 가능하다.Since the channel accessibility G is determined by the backoff counter unit 130 described above, monitoring is possible every moment.

자신이 패킷을 전송을 했을 때 충돌(Collision)이 발생할 확률(

Figure 112009030260295-PAT00003
)는 해당 슬럿에 나머지 N-1 노드 중에서 적어도 하나의 노드가 전송할 확률과 같으므로 다음의 [수학식 2]와 같이 표현된다.The probability that collision will occur when a packet is sent
Figure 112009030260295-PAT00003
) Is equal to the probability that at least one node among the remaining N-1 nodes in the slot is transmitted, and is represented by Equation 2 below.

Figure 112009030260295-PAT00004
Figure 112009030260295-PAT00004

패킷 모니터링부(140)는 각 노드가 MAC 계층에서 충돌이 발생한 패킷의 수와 전체 전송한 패킷의 수를 모니터링하여 충돌이 발생한 패킷의 수를 전체 전송한 패킷의 수로 나누면 자신이 패킷을 전송을 했을 때 충돌(Collision)이 발생할 확률(

Figure 112009030260295-PAT00005
)를 구할 수 있다.The packet monitoring unit 140 monitors the number of collision packets and the total number of transmitted packets in the MAC layer, and divides the number of collision packets by the total number of transmitted packets. The probability of collision when
Figure 112009030260295-PAT00005
) Can be obtained.

전술한 [수학식 1]과 [수학식 2]의 두 식을 연립하여 N을 없애면 다음의 [수학식 3]을 얻을 수 있다.By eliminating N by combining the above-described two equations [Equation 1] and [Equation 2], the following [Equation 3] can be obtained.

Figure 112009030260295-PAT00006
Figure 112009030260295-PAT00006

노드 디텍션부(150)는 각 노드의 채널이 휴지(idle)할 확률과 자신의 CW 값, 충돌(Collision)할 확률을 모니터링하고 [수학식 3]의 좌변과 우변의 값을 비교하여 셀피쉬(Selfish) 노드를 검출한다. 여기서, 셀피쉬 노드는 캐리어 센싱 범위를 줄여 센싱하지 않는 노드가 발생하는 노드를 의미한다.The node detection unit 150 monitors the probability that the channel of each node idles, its CW value, and the probability of collision, and compares the value of the left side and the right side of Equation 3 with the cell fish ( Selfish) Detect node. Here, the cell fish node means a node in which a node that does not sense by reducing the carrier sensing range occurs.

다시 말해 노드 디텍션부(150)는 다음의 [수학식 4]의 조건을 만족하면 셀피쉬 노드가 있다고 판단할 수 있다.In other words, the node detection unit 150 may determine that there is a cell fish node when the condition of Equation 4 below is satisfied.

Figure 112009030260295-PAT00007
Figure 112009030260295-PAT00007

여기서,

Figure 112009030260295-PAT00008
는 디텍션(Detection) 정도를 결정할 수 있는 변수를 의미한다.here,
Figure 112009030260295-PAT00008
Means a variable that can determine the degree of detection.

패킷 전송부(160)는 채널에 액세스하여 RTS 패킷을 전송한다.The packet transmitter 160 accesses a channel and transmits an RTS packet.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 셀피쉬(Selfish) 정도에 따라 노드의 디텍션 정도를 나타낸 도면이다.5 is a diagram showing the degree of detection of the node according to the degree of the cell fish (Selfish) according to an embodiment of the present invention.

싱글 셀(Single Cell) 환경과 자신을 센싱하지 않은 노드가 있는 경우에 P(idle)(x축)과 (1-G)(1-r)(y축)의 값을 각각 나타내고 있다.When there is a single cell environment and a node that does not sense itself, the values of P (idle) (x-axis) and (1-G) (1-r) (y-axis) are shown, respectively.

싱글 셀의 경우 y=x 그래프에서 거의 벗어나지 않는 반면, 셀피쉬 노드가 있 는 경우 확연히 벗어난 모습을 나타낸다. 셀피쉬 정도에 따라 노드의 디텍션 성공 여부가 결정됨을 알 수 있다.In the case of a single cell, it is hardly deviated from the y = x graph, whereas in the case of a cell fish node, it is clearly deviated. It can be seen that the detection success of the node is determined according to the degree of cell fish.

셀피쉬(Selfish) 노드 또는 자신을 캐리어 센싱을 하지 않는 히든 노드가 있음을 디텍션 하는 것이 성능 향상의 기본이 된다.Detecting the presence of a Cellfish node or a hidden node that does not carrier-carrie itself is the basis for performance improvement.

디텍션 후에는 가능한 다른 채널로 변경하거나 셀피쉬 노드에게 패널티(Penalty)를 주는 여러 가지 방법을 구현할 수 있다.After detection, you can change to another channel if possible, or implement various ways of penalizing the cellfish nodes.

디텍션은 네트워크 성능 향상의 기본이라 할 수 있다.Detection is the foundation of network performance.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.11 WLANs 환경에서 셀피쉬(Selish) 노드를 검출하는 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a communication method for detecting a cell fish node in a IEEE 802.11 WLANs environment according to an embodiment of the present invention.

패킷 수신부(110)는 다른 노드로부터 패킷을 수신한다(S100).The packet receiver 110 receives a packet from another node (S100).

채널 모니터링부(120)는 수신된 패킷이 ACK 패킷인지 여부를 확인하여 채널이 휴지 상태 즉 백오프 카운팅을 개시할 시점인지 확인하고 당해 수신된 패킷이 ACK 패킷인 경우 백오프 카운팅을 시작해야 하는지 여부를 판단한다(S102).The channel monitoring unit 120 checks whether the received packet is an ACK packet to determine whether the channel is in a dormant state, that is, it is time to start backoff counting, and if the received packet is an ACK packet, whether to start backoff counting. Determine (S102).

채널 모니터링부(120)는 백오프 카운팅을 시작해야 하는지 여부를 타임 슬럿의 경과 여부 또는 이전에 패킷을 전송한 바 있는지 여부로 확인한다.The channel monitoring unit 120 checks whether the backoff counting should be started by whether the time slot has elapsed or whether the packet has been transmitted before.

백오프 카운터부(130)는 채널 모니터링부(120)에 의해 백오프가 결정되면 채널이 휴지 상태에 있다고 감지되는 동안 타임 슬럿 단위로 백오프 카운팅을 카운트한다(S104).When the backoff counter 130 determines that the backoff is determined by the channel monitoring unit 120, the backoff counter 130 counts backoff counting in units of time slots (S104).

패킷 모니터링부(140)는 각 노드가 MAC 계층에서 충돌이 발생한 패킷의 수와 전체 전송한 패킷의 수를 모니터링하여 충돌이 발생한 패킷의 수를 전체 전송한 패 킷의 수로 나누면 자신이 패킷을 전송을 했을 때 충돌(Collision)이 발생할 확률(

Figure 112009030260295-PAT00009
)를 구할 수 있다(S106).The packet monitoring unit 140 monitors the number of collided packets and the total number of transmitted packets in the MAC layer, and divides the number of collided packets by the total number of transmitted packets. The probability of collision when
Figure 112009030260295-PAT00009
) Can be obtained (S106).

노드 디텍션부(150)는 전술한 [수학식 3]을 이용하여 즉, 각 노드의 채널이 휴지(idle)할 확률과 자신의 CW 값, 충돌(Collision)할 확률을 모니터링하여 셀피쉬 노드를 검출한다(S108).The node detection unit 150 detects the cell fish node using the above-described Equation 3, that is, by monitoring the probability that the channel of each node idles, its CW value, and the probability of collision. (S108).

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.The embodiments of the present invention described above are not implemented only by the apparatus and / or method, but may be implemented through a program for realizing functions corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention, a recording medium on which the program is recorded And such an embodiment can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

도 1은 종래의 IEEE 802.11에서 캐리어 센싱 범위를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a carrier sensing range in the conventional IEEE 802.11.

도 2는 종래의 CS 임계값의 조정에 따른 노드 A의 맵 레이어 성능을 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating a map layer performance of a node A according to a conventional CS threshold adjustment.

도 3은 도 2에서 CS 임계값의 조정에 따른 전체 네트워크 성능을 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating overall network performance according to adjustment of a CS threshold in FIG. 2.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.11 WLANs 환경에서 셀피쉬(Selish) 노드를 검출하는 통신 장치의 구성을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a configuration of a communication device for detecting a cell fish (Selish) node in an IEEE 802.11 WLANs environment according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 셀피쉬(Selfish) 정도에 따라 노드의 디텍션 정도를 나타낸 도면이다.5 is a diagram showing the degree of detection of the node according to the degree of the cell fish (Selfish) according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IEEE 802.11 WLANs 환경에서 셀피쉬(Selish) 노드를 검출하는 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a communication method for detecting a cell fish node in a IEEE 802.11 WLANs environment according to an embodiment of the present invention.

Claims (7)

통신 장치의 통신 방법에 있어서,In the communication method of the communication device, (a) 다른 노드로부터 패킷을 수신하고, 상기 수신한 패킷을 기초하여 백오프 카운팅을 시작할 시점인지 여부를 판단하는 단계;(a) receiving a packet from another node, and determining whether to start backoff counting based on the received packet; (b) 백오프 카운팅을 시작할 시점으로 판단되면 채널이 휴지 상태에 있다고 감지되는 동안 백오프 카운팅을 카운트하는 단계;(b) counting backoff counting while detecting that the channel is in an idle state if it is determined that it is time to start backoff counting; (c) 충돌이 발생한 패킷의 수와 전체 전송한 패킷의 수를 모니터링하여 충돌이 발생할 확률을 계산하는 단계; 및(c) calculating the probability of collision by monitoring the number of packets in collision and the total number of transmitted packets; And (d) 상기 백오프 카운팅에 의해서 결정되는 채널의 휴지(idle)할 확률과 자신의 경쟁 윈도우(Contention Window) 값과 상기 충돌이 발생할 확률 중 어느 하나 이상의 정보를 모니터링하여 셀피쉬(Selfish) 노드―상기 셀피쉬 노드는 캐리어 센싱 범위를 줄여 센싱하지 않는 노드가 발생함―를 검출하는 단계(d) a Cellfish node by monitoring at least one of a probability of idle of a channel determined by the backoff counting, its contention window value, and a probability of collision. The cell fish node detecting a non-sensing node by reducing a carrier sensing range; 를 포함하는 셀피쉬 노드를 검출하는 통신 방법.Communication method for detecting a cell fish node comprising a. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 (d)단계 이후에,After step (d), 상기 셀피쉬 노드를 검출한 후 다른 채널로 변경하거나 상기 셀피쉬 노드에 패널티(Penalty)를 부여하는 단계Detecting the cellfish node and changing to another channel or granting a penalty to the cellfish node 를 더 포함하는 셀피쉬 노드를 검출하는 통신 방법.A communication method for detecting a cell fish node further comprising. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 (a)단계에서,In step (a), 상기 통신 장치로부터 수신되는 ACK 패킷에 기초하여 상기 백오프 카운팅을 개시할 시점인지 여부를 판단하는 셀피쉬 노드를 검출하는 통신 방법.And detecting a cell fish node for determining whether to start the backoff counting based on an ACK packet received from the communication device. 다른 노드로부터 수신한 패킷을 분석하여 백오프 카운팅을 시작할 시점인지 여부를 판단하는 채널 모니터링부;A channel monitoring unit determining whether it is time to start backoff counting by analyzing a packet received from another node; 상기 채널 모니터링부에 의해 상기 백오프 카운팅을 시작할 시점으로 판단되면 채널이 휴지 상태에 있다고 감지되는 동안 백오프 카운팅을 카운트하는 백오프 카운터부;A backoff counter unit for counting backoff counting while detecting that the channel is in an idle state when the channel monitoring unit determines that it is time to start the backoff counting; 충돌이 발생하 패킷의 수와 전체 전송한 패킷의 수를 모니터링하여 자신이 패킷을 전송했을 때 충돌이 발생할 확률을 구하는 패킷 모니터링부; 및A packet monitoring unit that monitors the number of packets and the total number of packets transmitted when a collision occurs, and obtains a probability of collision when the packet is transmitted by itself; And 각 노드의 채널이 휴지(idle)할 확률과 자신의 경쟁 윈도우(Contention Window) 값과 상기 충돌이 발생할 확률 중 어느 하나 이상의 정보를 모니터링하여 셀피쉬(Selfish) 노드―상기 셀피쉬 노드는 캐리어 센싱 범위를 줄여 센싱하지 않는 노드가 발생함―를 검출하는 노드 디텍션부Selfish node by monitoring information of one or more of the probability of each node's channel idle, its contention window value, and the probability of collision. Node detection unit for detecting non-sensing nodes by reducing 를 포함하는 셀피쉬 노드를 검출하는 통신 장치.Communication device for detecting a cell fish node comprising a. 제4 항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 노드 디텍션부는 상기 백오프 카운부에 의해서 결정되는 채널 액세스 가능성(Channel Access Probability)을 통해 상기 채널이 휴지(idle)할 확률을 구하고 상기 채널이 휴지할 확률과 상기 충돌이 발생할 확률을 이용하여 상기 셀피쉬(Selfish) 노드를 추출하는 것을 특징으로 하는 셀피쉬 노드를 검출하는 통신 장치.The node detection unit obtains a probability that the channel is idle through Channel Access Probability determined by the backoff counter, and uses the probability that the channel is idle and a probability that the collision occurs. Communication device for detecting a cell fish node, characterized in that for extracting a (Selfish) node. 제4 항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 노드 디텍션부는 하기 [수학식 1]에 기초하여 좌변과 우변의 값을 비교하여 상기 셀피쉬 노드를 검출하는 셀피쉬 노드를 검출하는 통신 장치.And the node detection unit detects a cell fish node that detects the cell fish node by comparing values of a left side and a right side based on Equation 1 below. [수학식 1][Equation 1]
Figure 112009030260295-PAT00010
Figure 112009030260295-PAT00010
 여기서, G는 채널이 휴지(idle)할 때 각 노드의 채널 액세스 가능성(Channel Access Probability),
Figure 112009030260295-PAT00011
는 충돌이 발생할 확률임.Where G is the Channel Access Probability of each node when the channel is idle,
Figure 112009030260295-PAT00011
Is the probability of collision. 제4 항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 노드 디텍션부는 하기 [수학식 2]의 조건을 만족하는 경우 상기 셀피쉬 노드를 검출하는 셀피쉬 노드를 검출하는 통신 장치.And the node detection unit detects a cell fish node detecting the cell fish node when the condition of Equation 2 below is satisfied. [수학식 2][Equation 2]
Figure 112009030260295-PAT00012
Figure 112009030260295-PAT00012
 여기서, G는 채널이 휴지(idle)할 때 각 노드의 채널 액세스 가능성(Channel Access Probability),
Figure 112009030260295-PAT00013
는 충돌이 발생할 확률,
Figure 112009030260295-PAT00014
는 검출 정보를 결정하는 변수임.Where G is the Channel Access Probability of each node when the channel is idle,
Figure 112009030260295-PAT00013
Is the probability of a collision,
Figure 112009030260295-PAT00014
Is the variable that determines the detection information.
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