KR20110007410A - 채널 부하와 홉 수에 기반한 메쉬 ａｐ 주도형 핸드오버 방법 - Google Patents

채널 부하와 홉 수에 기반한 메쉬 ａｐ 주도형 핸드오버 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 멀티 홉 특성을 가진 메쉬 네트워크에서 모바일 노드가 가장 적절한 메쉬 AP를 선택하여 핸드오버 할 수 있는 멀티 홉 특성을 고려한 메쉬 AP 주도형 핸드오버 방법을 제공하기 위한 것으로서, 메쉬 네트워크를 구성하는 메쉬 AP와 모바일 노드간의 핸드오버 방법에 있어서, 상기 메쉬 AP에서 모바일 노드의 링크 측정 보고 패킷을 수신하기 위한 콜백 함수 및 이웃한 메쉬 AP의 채널 로드 요청/보고 패킷을 수신하기 위한 콜백 함수를 등록하는 단계와, 주기적으로 상기 링크 측정 요청 패킷과 채널 로드 요청 패킷을 일정한 주기로 브로드캐스팅하는 단계와, 상기 브로드캐스팅을 통해 링크 측정 요청 패킷이 전달된 모바일 노드로부터 SNR 값이 포함된 링크 측정 보고 패킷이 수신되면 해당 모바일 노드의 SNR(Signal-to-Noise Ratio) 값을 갱신하는 단계와, 상기 브로드캐스팅을 통해 채널 로드 요청 패킷이 전달된 이웃한 메쉬 AP로부터 HML(Hop-count aware Mesh Load) 값이 포함된 채널 로드 보고 패킷이 수신되면 해당 이웃한 메쉬 AP의 홉 수와 채널 부하값에 기반한 HML 값을 갱신하는 단계와, 상기 갱신된 모바일 노드의 SNR값이 미리 설정된 셀 서치 임계값 이하로 떨어지거나, 또는 상기 갱신된 이웃하는 메쉬 AP의 HML 값이 미리 설정된 HML 임계값 이상이 되면 핸드오버가 필요한 것으로 판단하는 단계와, 메쉬 네트워크에서 HML 값이 작고, SNR 값이 큰 하나의 이웃한 메쉬 AP로 모바일 노드를 핸드오버 되도록 제어하는 단계를 포함하는데 있다.
핸드오버, 채널 부하, 홉 수, 무선 네트워크, 메쉬 네트워크, 메쉬 AP

Description

채널 부하와 홉 수에 기반한 메쉬 ＡＰ 주도형 핸드오버 방법{Mesh AP leading handover method based on channel load and hop count}
본 발명은 IEEE 802.11 무선 네트워크를 사용하는 메쉬 네트워크에 관한 것으로, 특히 채널 부하와 홉 수에 기반하여 메쉬 네트워크를 구성하는 메쉬 AP와 모바일 노드간의 핸드오버 성능을 향상시키기 위한 메쉬 AP(Access Point) 주도형 핸드오버 방법에 관한 것이다.
메쉬 네트워크는 주로 IEEE 802.11 무선 네트워크를 사용하며, 이는 현재 노트북을 포함한 각종 모바일 기기(노드)에서 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 모바일 노드들은 현재 통신하고 있는 AP(Access Point)와의 신호 세기가 약해지거나 통신이 두절되면 핸드오버를 수행하는데, 도 1 은 이러한 핸드오버 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1과 같이, 모바일 노드(10)는 현재 통신하고 있는 AP(20)와의 신호 세기가 약해지거나 통신이 두절되면 먼저 주변에 어떤 AP가 있는지 알기 위해 프로브 요청(probe request) 및 프로브 응답(probe response)을 통한 스캐닝(scanning) 과정을 수행한다(S1). 그리고 상기 스캐닝 과정이 끝난 후(S1), 상기 모바일 노 드(10)는 가장 신호가 센 AP(20)로 인증 요청(authentication request) 및 인증 응답(authentication response)을 통한 인증을 수행한다(S2). 이어, 상기 모바일 노드(10)는 인증이 수행된 해당 AP(20)에게 연결 요청(association request) 및 연결 응답(association response)으로 AP(20)와의 연결을 수행하여 핸드오버를 완료한다(S3).
현재 IEEE 802.11 네트워크에서 앞서 설명한 과정들을 수행하는 데는 수백 밀리세컨드에서 수 초 정도의 시간이 소요된다. 이는 사람이 인지할 수 있는 통신 두절 시간을 야기하고, 성능을 크게 저하시킨다. 따라서 학계에서는 핸드오버 시간을 줄이기 위한 연구를 그 동안 활발히 진행해 왔다.
한편, 위와 같은 모바일 노드(10)와 AP(20)간의 1홉 통신 환경에서는 핸드오버 할 AP를 선택하는 기준으로 신호 세기만을 고려해 왔다. 그러나 멀티 홉으로 구성된 메쉬 네트워크에서는 신호 세기뿐만 아니라 멀티 홉 특성 또한 고려되어야 한다. 하지만 현재의 메쉬 네트워크에서는 기존의 신호 세기만을 고려한 핸드오버 기법을 그대로 사용하고 있는 실정이다.
이 외에 학계에서 보고된 메쉬 네트워크의 핸드오버 기법들은 다음과 같은 것들이 있다.
먼저 첫 번째로, Hung-Yu Wei외 저자들은 메쉬 네트워크에서 핸드오버 시, 패킷 손실을 최소화 할 수 있는 두 가지 방법을 제안하였다. 두 가지 방법 모두 모바일 노드와 현재 통신하고 있는 메쉬 AP를 제외한 나머지 메쉬 노드들이 패킷을 캐슁하고 있다가 모바일 노드가 핸드오버 했을 때, 캐슁하고 있었던 패킷을 다시 전송하여 패킷 송실을 최소화하는 방법이다. 메쉬 네트워크의 라우팅 패스에 있는 메쉬 노드가 캐슁하는 방법을 en-route 캐슁 기법이라 부르고, 현재 통신하고 있는 메쉬 AP 주변의 모든 AP들이 캐슁하는 기법을 promiscuous mode 캐슁 기법이라 부른다. 이때 도 2 는 종래의 en-route 캐슁 기법 및 promiscuous mode 캐슁 기법의 차이를 나타낸 도면이다.
그러나 이러한 두 가지의 방법들은 패킷 손실을 최소화할 수는 있지만, 메쉬 노드들이 지나가는 모든 패킷들에 대해 캡쳐와 IP 주소를 해석하는 작업을 수행함으로써 메쉬 노드의 CPU 사용률을 높여 통신 성능을 저해할 수 있다는 문제점이 있다.
다음 두 번째로, Masashi Ito 외 저자들은 이웃한 메쉬 AP들이 서로 모니터링하여 nearby-communication 테이블을 생성하는 법을 제안하였다.
즉, 도 3과 같이 모바일 노드(10)가 핸드오버를 시작하면 기존의 목적지 노드였던 메쉬 AP(22)는 패킷들의 버퍼링을 시작한다. 이어 핸드오버 할 타깃이 된 메쉬 AP(21)는 앞서 생성된 nearby-communication 테이블을 참조하여, 기존의 목적지 메쉬 AP(22)에게는 그동안 버퍼링했던 패킷들을 자신에게 전송하라는 release request 패킷을 보내고, 기존의 소스 메쉬 AP(23)에게는 라우팅 경로를 갱신하라는 route-renewal request 패킷을 보내 핸드오버를 완료한다.
그러나 이러한 두 번째 방법 역시 패킷들을 모니터링하는 노드들에 많은 부하가 발생할 수 있으며, 현재 이 방법은 ns-2 시뮬레이터 상에서만 구현되어 결과를 발표하고 있다.
위와 같은 기존의 방법들은 핸드오버 시, 새로운 메쉬 AP로 패킷을 안전하게 전달하는 것만을 초점으로 맞추고 있고, 멀티 홉 특성을 고려한 핸드오버 방법에 대해서는 다루어지지 않고 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 멀티 홉 특성을 가진 메쉬 네트워크에서 모바일 노드가 가장 적절한 메쉬 AP를 선택하여 핸드오버 할 수 있는 멀티 홉 특성을 고려한 메쉬 AP 주도형 핸드오버 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 채널 부하와 홉 수에 기반하여 메쉬 네트워크를 구성하는 메쉬 AP와 모바일 노드간의 핸드오버 성능을 향상시키기 위한 메쉬 AP 주도형 핸드오버 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 채널 부하와 홉 수에 기반한 메쉬 AP 주도형 핸드오버 방법의 특징은 메쉬 네트워크를 구성하는 메쉬 AP와 모바일 노드간의 핸드오버 방법에 있어서, 상기 메쉬 AP에서 모바일 노드의 링크 측정 보고 패킷을 수신하기 위한 콜백 함수 및 이웃한 메쉬 AP의 채널 로드 요청/보고 패킷을 수신하기 위한 콜백 함수를 등록하는 단계와, 주기적으로 상기 링크 측정 요청 패킷과 채널 로드 요청 패킷을 일정한 주기로 브로드캐스팅하는 단계와, 상기 브로드캐스팅을 통해 링크 측정 요청 패킷이 전달된 모바일 노드로부터 SNR 값이 포함된 링크 측정 보고 패킷이 수신되면 해당 모바일 노드의 SNR(Signal-to-Noise Ratio) 값을 갱신하는 단계와, 상기 브로드캐스팅을 통해 채널 로드 요청 패킷이 전달된 이웃한 메쉬 AP로부터 HML(Hop-count aware Mesh Load) 값이 포함된 채널 로드 보고 패킷이 수신되면 해당 이웃한 메쉬 AP의 홉 수와 채널 부하값에 기반한 HML 값을 갱신하는 단계와, 상기 갱신된 모바일 노드의 SNR값이 미리 설정된 셀 서치 임계값 이하로 떨어지거나, 또는 상기 갱신된 이웃하는 메쉬 AP의 HML 값이 미리 설정된 HML 임계값 이상이 되면 핸드오버가 필요한 것으로 판단하는 단계와, 메쉬 네트워크에서 HML 값이 작고, SNR 값이 큰 하나의 이웃한 메쉬 AP로 모바일 노드를 핸드오버 되도록 제어하는 단계를 포함하는데 있다.
바람직하게 상기 채널 부하값은 수신되는 채널 로드 보고 패킷에 포함된 레지스터 값과 직전에 읽어 온 레지스터 값과의 차이를 통해 채널 부하값을 산출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 채널 부하값은 IEEE 802.11 무선 인터페이스를 지원하는 Atheros 칩셋을 사용하는 무선 인터페이스 장치에서 산출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 모바일 모드에서 상기 메쉬 AP로부터 브로드캐스팅을 통해 링크 측정 요청 패킷이 수신되면, 자신의 SNR 값이 포함된 링크 측정 보고 패킷을 상기 메쉬 AP로 전달하는 단계와, 상기 모바일 노드의 SNR값 및 상기 메쉬 AP에 이웃하는 메쉬 AP의 HML 값에 기반하여 연결된 메쉬 AP로부터 이웃 리포트 응답 패킷을 수신되면, 핸드오버가 필요한 것으로 판단하는 단계와, 스캐닝을 수행하여 현재 연결된 메쉬 AP의 SNR값과 스캐닝한 새로운 메쉬 AP의 SNR값의 차이가 미리 설정된 제 1 임계값 보다 크고, 새로운 메쉬 AP의 HML값이 미리 설정된 제 2 임계값보다 크면, 핸드오버 후보 리스트에 추가하는 단계와, 상기 핸드오버 후보 리스트의 추가가 완료되면, 상기 추가된 핸드오버 후보 리스트 중 SNR값이 가장 큰 하나의 메쉬 AP로 핸드오버를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 채널 부하와 홉 수에 기반한 메쉬 AP 주도형 핸드오버 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 메쉬 네트워크를 이용하는 모바일 노드에서 메쉬 AP가 제공하는 정보를 이용하여 가장 적절한 메쉬 AP로 핸드오버 함에 따라 메쉬 네트워크에서 모바일 노드들의 채널 간섭을 줄여 통신성능을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
둘째, 멀티 홉으로 구성된 메쉬 네트워크에서 신호 세기뿐만 아니라 멀티 홉 특성을 고려한 핸드오버 기법을 사용함에 따라 핸드오버 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 채널 부하와 홉 수에 기반한 메쉬 AP 주도형 핸드오버 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통 상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 4 및 도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 채널 부하와 홉 수에 기반한 메쉬 AP 주도형 핸드오버 방법을 나타낸 방법으로, 도 4 는 메쉬 AP측 동작 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 6 은 모바일 노드측 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
먼저 도 4를 참조하여 메쉬 AP(20a)측 동작 과정을 설명하면, 메쉬 AP(20a)는 모바일 노드의 링크 측정 보고(link measurement report) 패킷을 수신하기 위한 콜백 함수와, 이웃한 메쉬 AP(20b)의 채널 로드 요청/보고(channel load request/report) 패킷들을 수신하기 위한 콜백 함수들을 등록한다.
그리고 상기 메쉬 AP(20a)는 주기적으로 상기 링크 측정 요청(link measurement request) 패킷과 채널 로드 요청(channel load request) 패킷을 일정한 주기로 브로드캐스팅한다. 여기서는 100 ms 주기 브로드캐스팅한다.
그러면, 상기 메쉬 AP(20a)에 등록된 콜백 함수들은 다음과 같이 동작한다.
먼저, 상기 메쉬 AP(20a)는 브로드캐스팅을 통해 모바일 노드(10)로 링크 측정 요청 패킷을 전달하고, 상기 모바일 노드(10)로부터 전달된 링크 측정 요청 패킷의 응답으로 자신의 SNR 값이 포함된 링크 측정 보고(link measurement report) 패킷이 수신되면 해당 모바일 노드(10)의 SNR(Signal-to-Noise Ratio) 값을 갱신한 다. 이처럼 상기 메쉬 AP(20a)는 현재 연결(associate)되고 있는 모바일 노드(10)의 SNR 값을 주기적으로 갱신한다.
또한 상기 메쉬 AP(20a)는 브로드캐스팅을 통해 이웃한 메쉬 AP(20b)로 채널 로드 요청 패킷을 전달하고, 상기 이웃한 메쉬 AP(20b)로부터 전달된 채널 로드 요청 패킷의 응답으로 자신의 HML(Hop-count aware Mesh Load) 값이 포함된 채널 로드 보고(channel load report) 패킷을 수신하게 된다. 그러면 상기 메쉬 AP(20a)는 수신된 채널 로드 보고 패킷을 기반으로 자신이 유지하고 있는 이웃 메쉬 AP(20b)들의 홉 수와 채널 부하값에 기반한 HML(Hop-count aware Mesh Load) 값을 갱신한다. 참고로 상기 메쉬 AP(20a)는 일정한 주기로 즉, 100 ms 주기로 채널 로드 보고 패킷에 포함된 레지스터의 값들을 읽어 온다. 그 후, 이 값들과 직전에 읽어 온 값들과의 차이를 통해 홉 수와 채널 부하를 구한다.
본 발명에서는 다중 무선 인터페이스를 가진 메쉬 AP의 채널 부하 정보를 IEEE 802.11k에 정의되어 있는 방식으로 측정하였다. 채널 부하값(Channel Load)은 다음 수학식 1과 같이, 채널의 사용 중인 시간(channel busy time) 및 총 측정 시간(measurement time)을 사용하여 구하도록 정의되어 있다.
Figure 112009043315515-PAT00001
한편 상기 채널 부하값을 실제로 구하기 위해 IEEE 802.11 무선 인터페이스를 지원하는 Atheros 칩셋을 사용하였고, Madwifi 디바이스 드라이버를 수정하였 다.
도 8 는 MadWifi에서 채널 부하를 구하는 코드를 나타낸 프로그램이다.
도 8을 참조하여 설명하면, AR5K_PROFCNT_RXCLR 레지스터는 총 측정한 시간 중에서 채널이 사용 중(busy)인 시간을 담고 있으며, AR5K_PROFCNT_CYCLE 레지스터는 채널의 사용 중(busy)인 시간(channel busy time)과 사용되고 있지 않은(idle) 시간(channel idle time)을 모두 측정한 총 시간(measurement time)을 담고 있다. 따라서 이 두 레지스터의 값을 통해 채널 부하 정보를 구할 수 있다.
즉, 이 두 레지스터의 값들은 제한된 저장 공간을 가지는 레지스터에 저장되기 때문에 미리 정의된 임계값을 넘으면 0으로 초기화가 되며, 일정한 주기로 이들 레지스터의 값들을 읽어 온다. 그 후, 이 값들과 직전에 읽어 온 값들과의 차이를 통해 채널 부하를 구한다(001~005).
또한 메쉬 네트워크의 노드들은 채널의 간섭에 의한 통신 성능 저하를 줄이기 위해 다중 무선 인터페이스를 사용할 수 있다. 메쉬 AP와 같은 경우에 모바일 노드와의 인터페이스에는 2.4 GHz의 IEEE 802.11g를 사용하고, 메쉬 포인트와의 인터페이스에는 5.2 GHz의 IEEE 802.11a를 사용할 수 있다.
따라서 이러한 다중 인터페이스 환경에서 각 인터페이스의 채널 부하 정보를 구하기 위해 AH_CL이라는 각 인터페이스를 나타내는 배열을 두었으며, NUM_AH_CL은 인터페이스의 총 수를 나타낸다. 그리고 측정한 시간이 오버플로우가 안 되어 diff_cycle이 0보다 큰 경우에만 채널 부하 정보를 기록한다.(006~008)
도 8 은 Madwifi 드라이버를 수정하여 ath 코드 부분에 구현되어 있으며, 이 렇게 MadWifi 드라이버 내에서 구해진 채널 부하 정보는 응용 프로그램이 ioctl를 통해 읽어오도록 구현했다. 이를 위해 net80211 스택을 수정하였으며, athload라는 응용 프로그램을 작성하였다.
그리고 이렇게 구해진 메쉬 네트워크에서 홉 수와 채널 부하값을 고려한 HML(Hop-count aware Mesh Load) 값은 다음 수학식 2와 같이 정의한다.
HML = αH + βL
이때, H는 홉 수, L은 채널 부하, α, β는 계수(coefficient)를 나타낸다.
이처럼 상기 메쉬 AP(20a)는 자신과 이웃하는 메쉬 AP(20b) 간의 홉 수와 채널 부하값에 기반한 HML 값을 주기적으로 갱신한다.
이어 상기 메쉬 AP(20a)와 현재 연결(associate)된 모바일 노드(10)의 SNR값이 미리 설정된 셀 서치 임계값(cell search threshold) 이하로 떨어지거나, 또는 상기 메쉬 AP(20a)에 갱신된 이웃하는 메쉬 AP(20b)의 HML 값이 미리 설정된 HML 임계값 이상이 되면, 핸드오버가 필요한 것으로 판단한다.
그리고 상기 메쉬 AP(20a)는 이웃 리포터 응답(neighbor report response) 패킷을 통해 이웃한 메쉬 AP(20b)들의 HML 값들 및 채널 번호 등과 같은 이웃 메쉬 AP 정보를 모바일 노드(10)에게 알려 홉 수와 채널 부하가 고려된 가장 적절한 이웃 메쉬 AP(20b)로 핸드오버 할 수 있도록 한다. 이때 상기 가장 적절한 이웃 메쉬 AP(20b)는 메쉬 네트워크에서 HML 값이 작고, SNR 값이 큰 메쉬 AP를 말한다.
도 5 는 본 발명의 채널 부하와 홉 수에 기반한 메쉬 AP 주도형 핸드오버 방 법을 나타낸 알고리즘으로, 메쉬 AP측 동작 알고리즘을 나타낸 프로그램이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 메쉬 AP(20a)는 모바일 노드(10)의 링크 측정 보고 패킷을 수신하기 위한 콜백 함수인 "register_callback(receive_LM_report)"와, 이웃한 메쉬 AP(20b)의 채널 로드 요청/보고(channel load request/report) 패킷들을 수신하기 위한 콜백 함수들인 "register_callback(receive_CL_request)" 및 "register_callback(receive_CL_report)"을 등록한다(001~003).
이어 메쉬 AP(20a)는 주기적으로 링크 측정 요청 패킷과 채널 로드 요청 패킷을 일정한 주기로 브로드캐스팅한다(005~007). 또한 자신과 메쉬 게이트웨이 간의 홉 수와 채널 부하값에 기반한 HML 값도 주기적으로 갱신한다(009).
그리고 메쉬 AP(20a)와 현재 연결(associate)된 모바일 노드(10)의 SNR값이 셀 서치 임계값(cell search threshold) 이하로 떨어지거나, 또는 상기 메쉬 AP(20a)에 갱신된 이웃하는 메쉬 AP(20b)의 HML 값이 미리 설정된 HML 임계값 이상이 되면, 상기 메쉬 AP(20a)는 이웃 리포터 응답(neighbor report response) 패킷을 통해 이웃한 메쉬 AP(20b)들의 HML값들과 채널 번호등과 같은 이웃 메쉬 AP 정보를 모바일 노드(10)에게 알려준다(013).
그리고 상기 콜백 함수 중 "register_callback(receive_LM_report)"는 모바일 노드(10)로부터 링크 측정 보고 패킷을 수신하면 해당 노드의 SNR값을 갱신한다(019~021). 또한 상기 콜백 함수 중 "register_callback(receive_CL_request)"는 이웃한 메쉬 AP(20b)로부터 채널 로드 요청 패킷을 받으면, 자신의 HML 값을 요청한 노드에게 전송한다. 그리고 마지막으로 상기 콜백 함수 중 "register_callback(receive_CL_report)"는 이웃한 메쉬 AP(20b)의 채널 로드 보고 패킷을 받으면, 자신이 유지하고 있는 이웃한 메쉬 AP들(20b)의 HML값을 갱신한다.
다음으로 도 6을 참조하여 모바일 노드(10)측 동작 과정을 설명하면, 상기 모바일 노드(10)는 메쉬 AP(20a)로부터 브로드캐스팅을 통해 링크 측정 요청 패킷이 수신되면, 자신의 SNR 값이 포함된 링크 측정 보고(link measurement report) 패킷을 상기 메쉬 AP(20a)로 전달한다.
그리고 모바일 노드(10)의 SNR값 및 상기 메쉬 AP(20a)에 이웃하는 메쉬 AP(20b)의 HML 값에 기반하여 연결(associate)된 메쉬 AP(20a)로부터 이웃 리포트 응답(neighbor report response) 패킷을 수신되면, 핸드오버가 필요한 것으로 판단한다.
이처럼 상기 모바일 노드(10)는 핸드오버가 필요하다고 인지되면, 스캐닝(scanning)을 수행한다. 즉, 상기 스캐닝 중에 현재 연결되어 통신하고 있는 메쉬 AP(20a)의 SNR값과 스캐닝한 새로운 메쉬 AP의 SNR값의 차이가 미리 설정된 제 1 임계값 보다 크고, 새로운 메쉬 AP의 HML값이 미리 설정된 제 2 임계값보다 크면, 핸드오버 후보 리스트에 추가한다. 이때, 이와 같은 스캐닝 방법으로 상기 이웃 리포터 응답 패킷 내에 기록된 채널만을 스캐닝하여 가장 적절한 메쉬 AP를 선택하는데 필요한 소요 시간을 줄일 수 있게 된다.
그리고 상기 핸드오버 후보 리스트의 추가가 완료되면, 상기 추가된 핸드오버 후보 리스트 중 SNR값이 가장 큰 하나의 메쉬 AP(20c)로 핸드오버를 수행한다. 이처럼 상기 스캐닝을 통해 홉 수와 채널 부하가 고려된 적절한 메쉬 AP(20c)를 선택하여 핸드오버를 수행하게 된다.
한편, 모바일 노드(10)가 연결되지 않은 상황에서는 스캐닝을 즉시 수행하여 SNR값이 가장 큰 메쉬 AP(20c)로 핸드오버를 수행한다.
도 7 은 본 발명의 채널 부하와 홉 수에 기반한 메쉬 AP 주도형 핸드오버 방법을 나타낸 알고리즘으로, 모바일 노드측 동작 알고리즘을 나타낸 프로그램이다.
도 7을 참조하여 설명하면, 상기 모바일 노드(10)는 메쉬 AP(20a)로부터 브로드캐스팅을 통해 링크 측정 요청 패킷이 수신되면, 자신의 SNR 값이 포함된 링크 측정 보고(link measurement report) 패킷을 상기 메쉬 AP(20a)로 전달한다(028~030).
그리고 상기 모바일 노드(10)가 연결된 메쉬 AP(20a)로부터 이웃 리포트 응답(neighbor report response) 패킷을 수신하면, 핸드오버가 필요하다고 인지하고 스캐닝을 수행한다(004~007). 이때, 이웃 리포트 응답 패킷 내에 기록된 채널만을 스캐닝하여 소요 시간을 줄일 수 있다(033~035).
상기 스캐닝은 현재 통신하고 있는 메쉬 AP(20a)와의 SNR값(i.SNR)보다 스캐닝한 새로운 메쉬 AP와의 SNR값(current_SNR)의 차이가 미리 설정된 제 1 임계값(δ-threshold)보다 크고, 새로운 메쉬 AP의 HML값(i.HML)이 미리 설정된 제 2 임계값(HML_threshold)보다 크면 핸드오버 후보 리스트에 추가한다(009~012).
이어 상기 핸드오버 후보 리스트의 추가를 완료한 후, SNR값이 가장 큰 하나의 메쉬 AP(20c)로 핸드오버를 수행한다(016~023).
이처럼 메쉬 네트워크에서의 핸드오버는 전송되는 홉 수와 현재 전송되고 있는 트래픽들을 고려하여 핸드오버 해야 한다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1 은 일반적인 핸드오버 과정을 설명하기 위한 흐름도
도 2 는 종래의 en-route 캐슁 기법 및 promiscuous mode 캐슁 기법의 차이를 나타낸 도면
도 3 은 종래의 nearby-communication 테이블을 이용한 핸드오버 방법을 나타낸 도면
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 채널 부하와 홉 수에 기반한 메쉬 AP 주도형 핸드오버 방법을 나타낸 방법으로 메쉬 AP측 동작 과정을 설명하기 위한 도면
도 5 는 본 발명의 채널 부하와 홉 수에 기반한 메쉬 AP 주도형 핸드오버 방법을 나타낸 알고리즘으로, 메쉬 AP측 동작 알고리즘을 나타낸 프로그램
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 채널 부하와 홉 수에 기반한 메쉬 AP 주도형 핸드오버 방법을 나타낸 방법으로 모바일 노드측 동작 과정을 설명하기 위한 도면
도 7 은 본 발명의 채널 부하와 홉 수에 기반한 메쉬 AP 주도형 핸드오버 방법을 나타낸 알고리즘으로, 모바일 노드측 동작 알고리즘을 나타낸 프로그램
도 8 는 MadWifi에서 채널 부하를 구하는 코드를 나타낸 프로그램
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 모바일 노드 20 : 메쉬 AP

Claims (8)

  1. 메쉬 네트워크를 구성하는 메쉬 AP(Access Point)와 모바일 노드간의 핸드오버 방법에 있어서,
    상기 메쉬 AP에서 모바일 노드의 링크 측정 보고 패킷을 수신하기 위한 콜백 함수 및 이웃한 메쉬 AP의 채널 로드 요청/보고 패킷을 수신하기 위한 콜백 함수를 등록하는 단계와,
    주기적으로 상기 링크 측정 요청 패킷과 채널 로드 요청 패킷을 일정한 주기로 브로드캐스팅하는 단계와,
    상기 브로드캐스팅을 통해 링크 측정 요청 패킷이 전달된 모바일 노드로부터 SNR 값이 포함된 링크 측정 보고 패킷이 수신되면 해당 모바일 노드의 SNR(Signal-to-Noise Ratio) 값을 갱신하는 단계와,
    상기 브로드캐스팅을 통해 채널 로드 요청 패킷이 전달된 이웃한 메쉬 AP로부터 HML(Hop-count aware Mesh Load) 값이 포함된 채널 로드 보고 패킷이 수신되면 해당 이웃한 메쉬 AP의 홉 수와 채널 부하값에 기반한 HML 값을 갱신하는 단계와,
    상기 갱신된 모바일 노드의 SNR값이 미리 설정된 셀 서치 임계값 이하로 떨어지거나, 또는 상기 갱신된 이웃하는 메쉬 AP의 HML 값이 미리 설정된 HML 임계값 이상이 되면 핸드오버가 필요한 것으로 판단하는 단계와,
    메쉬 네트워크에서 HML 값이 작고, SNR 값이 큰 하나의 이웃한 메쉬 AP로 모 바일 노드를 핸드오버 되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 부하와 홉 수에 기반한 메쉬 AP 주도형 핸드오버 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 일정한 주기는 100 ms인 것을 특징으로 하는 채널 부하와 홉 수에 기반한 메쉬 AP 주도형 핸드오버 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 부하값은 수신되는 채널 로드 보고 패킷에 포함된 레지스터 값과 직전에 읽어 온 레지스터 값과의 차이를 통해 채널 부하값을 산출하는 것을 특징으로 하는 채널 부하와 홉 수에 기반한 메쉬 AP 주도형 핸드오버 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 부하값(Channel Load)은 다음 수식
    Figure 112009043315515-PAT00002
    을 통해 채널의 사용 중인 시간(channel busy time) 및 총 측정 시간(measurement time)을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 채널 부하와 홉 수에 기반한 메쉬 AP 주도형 핸드오버 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 채널 부하값은 IEEE 802.11 무선 인터페이스를 지원하는 Atheros 칩셋을 사용하는 무선 인터페이스 장치에서 산출하는 것을 특징으로 하는 채널 부하와 홉 수에 기반한 메쉬 AP 주도형 핸드오버 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 HML 값은 다음 수식 HML = αH + βL에 기반하여 산출하는 것을 특징으로 하며, 이때 H는 홉 수, L은 채널 부하, α, β는 계수(coefficient)를 나타내는 것을 특징으로 하는 채널 부하와 홉 수에 기반한 메쉬 AP 주도형 핸드오버 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 모바일 모드에서 상기 메쉬 AP로부터 브로드캐스팅을 통해 링크 측정 요청 패킷이 수신되면, 자신의 SNR 값이 포함된 링크 측정 보고 패킷을 상기 메쉬 AP로 전달하는 단계와,
    상기 모바일 노드의 SNR값 및 상기 메쉬 AP에 이웃하는 메쉬 AP의 HML 값에 기반하여 연결된 메쉬 AP로부터 이웃 리포트 응답 패킷을 수신되면, 핸드오버가 필요한 것으로 판단하는 단계와,
    스캐닝을 수행하여 현재 연결된 메쉬 AP의 SNR값과 스캐닝한 새로운 메쉬 AP의 SNR값의 차이가 미리 설정된 제 1 임계값 보다 크고, 새로운 메쉬 AP의 HML값이 미리 설정된 제 2 임계값보다 크면, 핸드오버 후보 리스트에 추가하는 단계와,
    상기 핸드오버 후보 리스트의 추가가 완료되면, 상기 추가된 핸드오버 후보 리스트 중 SNR값이 가장 큰 하나의 메쉬 AP로 핸드오버를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 부하와 홉 수에 기반한 메쉬 AP 주도형 핸드오버 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 모바일 노드가 메쉬 AP와 연결되지 않은 상황에서는 스캐닝을 즉시 수행하여 SNR값이 큰 메쉬 AP로 핸드오버를 수행하는 것을 특징으로 하는 채널 부하와 홉 수에 기반한 메쉬 AP 주도형 핸드오버 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220071583A (ko) * 2020-11-24 2022-05-31 인천대학교 산학협력단 자율주행 차량 애드혹 네트워크를 이용한 오프로딩 방법

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