KR20110128699A - 무선 통신 시스템에서의 핸드오버 지원 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서의 핸드오버 지원 방법 및 시스템에 관한 것으로, 특히, 무선 통신 시스템에서 단말에 대한 핸드오버를 지원하는 방법에 있어서, 이동 관리 장치와 연동하여 시간에 따라 변경되는 복수의 채널들을 할당하는 과정; 상기 할당된 복수의 채널들 중 하나의 채널을 미리 설정된 채널 유지 시간 동안 유지하는 과정; 및 상기 미리 설정된 채널 유지 시간이 종료되면 미리 설정된 순서에 따라 다음으로 선택된 채널로 변경하는 과정을 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서의 핸드오버 지원 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR SUPPORTING HANDOVER IN WIRELESS COMMUNICATION}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 무선 통신 시스템에서의 핸드오버를 지원하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.

WLAN(Wireless Local Area Network)은 지난 수년간 질적인 측면은 물론 양적인 측면에서 매우 빠른 성장을 하였다. WLAN은 IEEE 802.11 네트워크 액세스(access) 표준을 기초로 하고, 낮은 비용과 설치의 간단함 그리고 높은 데이터 전송률을 장점으로 많이 사용되어 오고 있다. WLAN은 다양한 공공장소에서 사용할 정도로 상당히 대중화가 되어 있고, 현재 대부분의 노트북이나 넷북 들이 기본적으로 WLAN 기능을 지원하고 있다.

현재 WLAN은 기존의 셀룰러 망과는 다르게 수십 미터(meter: m)정도의 통신 범위를 지원하고 있어서, 단말기가 이동할 경우 핸드오프를 자주 수행해야 한다. 일반적인 WLAN은 단말기의 이동성을 고려하여 만들어진 기술이 아니기 때문에, 핸드오프 수행 시 단말은 현재 액세스 포인트(Access Point: 이하, 'AP')와의 연결을 종료하고 새로운 AP로 새로운 연결을 시도해야 한다. 즉, 단말은 핸드오프를 수행하는 동안 서비스 단절이 발생하게 되어 끊김 없는 서비스를 제공하기 어렵고, 이로 인해 서비스 품질 저하를 피할 수 없다.

IEEE 802.11 표준 기반의 무선 LAN은 노트북과 PDA와 같은 이동 무선 기기의 발전과 VoIP 서비스 이용에 대한 소비자들의 욕구의 증가와 함께 빠르게 성장한 기술 중의 하나이다. 무선 LAN은 하나의 무선 접속 장치가 반경 수십 m의 제한된 지역 안에서 무선 기술을 이용하여 서비스를 공급하는 방식으로, 무선 단말 장치가 AP의 서비스 영역에서 무선 통신을 시작하려면 무선 단말 장치가 무선 접속 장치에 결합(association)과 인증(authentication)의 연결단계를 통해 무선 채널을 할당받은 후에 통신이 이루어진다. 무선 단말 장치가 현재 통신 중인 무선 통신 서비스 영역을 벗어나면서 인접한 다른 무선 접속 장치의 서비스 영역으로 이동하여 진입하는 경우에, 무선 단말기는 이전 무선 접속 장치와의 연결된 무선 채널이 단절되고 새로운 무선 접속 장치와 인증과 결합 과정을 다시 시도하여 새로운 전파 채널을 구성할 수 있을 때에 통신 서비스가 연장될 수 있다.

그러나 이전 무선 접속 장치와의 단절에 이은 새로운 접속 장치와의 재연결 과정에서 무선통신 서비스의 일시적인 중단은 피할 수가 없으므로, VoIP(Voice over IP)와 같이 서비스의 연속성이 요구되는 경우에 일시적으로 서비스가 중단되어 서비스의 품질이 악화될 우려가 있다. 따라서 무선 단말 장치의 이동에 따른　서비스 단절로 인한 서비스 품질 저하를 방지하기 위해서는 무선 접속 장치 간의 새로운 이동 방법이 요구된다.

일반적인 빠른 핸드오프 방법으로서 IEEE 802.11f 표준에서의 IAPP(Inter Access Point Protocol) 방법이 있다. 무선 단말기는 차례대로 채널을 바꾸면서 주위 AP 에게 프로브 요청 메시지(Probe Request Message)를 전송하고 프로브 응답 메시지(Probe Response Message)를 전송 받는 대신 IAPP를 사용하여 이전 AP로 모아서 전송 받는 방법이 제안되었다. 이 방법은 액티브 스캐닝(Active Scanning)에서 프로브 응답 메시지를 전송 받기 위해 기다리는 시간을 줄임으로써 전체적인 핸드오프 지연 시간을 줄일 수 있다. 또한 IEEE 802.11의 2.4 GHz 대역에서 겹치지 않은 3개의 채널(1, 6, 11)을 스캐닝을 함으로써 핸드오프 지연시간을 줄이는 Neighbor Graph (NG)-pruning 방법이 있다. 이러한 방식들은 기존의 무선 LAN에서 사용하는 단말기가 하나의 무선 인터페이스를 가지고 인접한 AP 지역으로 핸드오프를 시도할 때에, 기존 AP 영역에서 서비스를 단절한 후에 인접한 AP 지역으로 결합할 때에 걸리는 지연시간을 단축시키려는 목적을 가지고 고안되었다. 이러한 기존의 방법들은 무선단말장치와 무선접속장치의 수정을 전제로 하여 제안된 방법으로서 무선접속장치의 서비스영역 사이를 이동하면서 일시적인 서비스 단절을 피할 수가 없다.

따라서 본 발명은 무선 통신 시스템에서 AP 간을 이동하는 단말이 채널을 변경하지 않고 연속적으로 동일한 채널을 통해 이동에 따른 새로운 AP와의 접속을 유지할 수 있도록 한다.

또한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 단말이 인접한 AP의 서비스 영역들 사이를 이동할 때에 끊김 없이 서비스를 제공할 수 있도록 한다.

또한 본 발명은 무선 통신 시스템에서 비대칭적인 상/하향 전송 비율을 조절하도록 함으로써 전송 성능을 향상시킬 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 단말에 대한 핸드오버를 지원하는 방법은, 이동 관리 장치와 연동하여 시간에 따라 변경되는 복수의 채널들을 할당하는 과정; 상기 할당된 복수의 채널 중 선택된 하나의 채널을 미리 설정된 채널 유지 시간 동안 유지하는 과정; 및 상기 미리 설정된 채널 유지 시간이 종료되면 미리 설정된 순서에 따라 다음으로 선택된 채널로 변경하는 과정을 포함한다.

본 발명에 따른 단말에 대한 핸드오버를 지원하는 무선 통신 시스템은, 각 무선 접속 장치 별로 시간에 따라 변경되는 복수의 채널들을 할당하고, 주기적으로 채널을 변경할 것을 제어하는 이동 관리 장치; 및 상기 할당된 복수의 채널들 중 선택된 하나의 채널을 미리 설정된 채널 유지 시간 동안 유지하고, 상기 미리 설정된 채널 유지 시간이 종료되면 미리 설정된 순서에 따라 다음으로 선택된 채널로 변경하는 무선 접속 장치를 포함한다.

본 발명에 의하면 무선 통신 시스템에서 AP가 사용하고 있는 채널을 변경하지 않고 연속적으로 동일한 채널을 통해 접속을 유지하여, 단말이 인접한 AP의 서비스 영역들 사이를 이동할 때에 끊김 없이 서비스를 제공할 수 있으며, 아울러 비대칭적인 상/하향 전송 비율을 조절하도록 함으로써 전송 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 AP 간의 채널 구성을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 채널을 변경하는 장치의 구성을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 AP가 채널을 변경하는 과정을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 서비스 영역이 중복되는 두 개의 AP들이 단말로 서비스를 제공하기 위한 구성을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 서비스 영역이 중복되는 세 개의 AP들이 단말로 서비스를 제공하기 위한 구성을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 AP의 채널 구성을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 데이터를 전송하는 방식을 나타낸 도면,
도 8은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 AP들 간의 핸드오프 시, 채널 변경 구조를 나타낸 도면.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 하기 설명에서는 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.

기본적으로 본 발명은 단말의 수정 없이 무선 접속 장치들이 인접한 무선 접속 장치의 채널 신호와 직교성을 유지하면서 채널을 변경하고자 하는 것으로, 이동 관리 장치, 서비스 영역에 위치하는 무선 접속 장치 및 해당 무선 접속 장치에서 사용하는 채널을 통해 서비스를 제공받는 적어도 하나의 단말을 포함한다.

한편, 상기 무선 접속 장치는 단말에 대해 무선 채널을 할당하고, 상기 할당된 무선 채널을 통해 통신 서비스를 제공하는 모든 장치를 의미한다. 그리고 후술될 상세한 설명에서는 상기 무선 접속 장치로써 AP라는 용어를 사용하여 설명할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 구조를 나타낸 도면이다.

도 1을 설명하기에 앞서, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템은 이동 관리 장치(110), AP들(120a-120c), 단말들(130a-130i)를 포함하며, 상기한 AP들(120a-120c)은 서비스 영역(140a-140c)에 각각 위치한다고 가정한다. 아울러, AP들(120a-120c)에서 사용되는 채널은 CH1, CH 6, CH11이라고 가정한다. 하지만 무선 통신 시스템을 구성하는 AP들의 구조 및 각 AP에서 사용되는 채널에 의해 본 발명의 실시 예가 한정되는 것은 아니다.

이동 관리 장치(110)는 동일한 네트워크상에 포함된 모든 AP에서 사용되는 채널 정보를 관리한다. 그리고 소정 구간 별로 상기 AP 각각이 사용할 채널을 AP 별로 할당한다. 뿐만 아니라 상기 이동 관리 장치(110)는 특정 AP와 결합된 단말의 이동 경로를 추정하고, 상기 단말의 이동 경로를 고려하여 각 AP에서 사용할 채널을 변경한다. 이를 위해 상기 이동 관리 장치(110)는 모든 AP(120a-120c)가 동일한 MAC(Media Access Control) 주소와 BSSID(Basic Service Set IDentifier)를 갖도록 구성하여 단말이 하나의 AP로 여기도록 구현될 수 있다.

각각의 AP들(120a-120c)은 인접한 AP와 겹치지 않도록 시간에 따라 채널이 할당되므로, 서로 간섭을 주지 않도록 직교성을 유지하면서 CH1, CH6, CH11를 미리 정해진 순서에 따라 주기적으로 변경한다. 상기 채널의 변경은 다른 AP와의 간섭을 최소화하기 위해 상기 이동 관리 장치(110)의 지시에 의해 이루어질 수도 있다.

일 예로, AP(120a)는 CH1, CH6, CH11의 순서로 주기적으로 변경하고, AP(120b)는 CH6, CH 11, CH 1의 순서로 주기적으로 변경하며, AP(120c)는 CH 11, CH 1, CH 6의 순서로 주기적으로 변경한다. 이때, 채널을 변경하는 주기에 있어서는 모든 AP들이 동기가 이루어져야 하므로, 상기 이동 관리 장치(110)가 상기 모든 AP들에서의 채널 전환에 관여할 수 있다.

도 1을 참조하면, AP(120a)에 의한 서비스 영역에 존재하는 단말 130a와, AP(120b)에 의한 서비스 영역에 존재하는 단말 130e와, AP(120c)에 의한 서비스 영역에 존재하는 단말 130i는 동일한 채널 할당 구간에서 해당 AP에 의해 채널 할당이 이루어졌음을 알 수 있다. 그 이유는 단말 130a에 대해서는 CH1이 할당되었고, 단말 130e에 대해서는 CH6이 할당되었으며, 단말 130i에 대해서는 CH11이 할당되었기 때문이다.

그리고 상기 AP(120a)에 의한 서비스 영역에 존재하는 단말 130b와, 상기 AP(120b)에 의한 서비스 영역에 존재하는 단말 130f와, 상기 AP(120c)에 의한 서비스 영역에 존재하는 단말 130g는 동일한 채널 할당 구간에서 해당 AP에 의해 채널 할당이 이루어졌음을 알 수 있다. 그 이유는 단말 130b에 대해서는 CH6이 할당되었고, 단말 130f에 대해서는 CH11이 할당되었으며, 단말 130g에 대해서는 CH1이 할당되었기 때문이다.

그리고 상기 AP(120a)에 의한 서비스 영역에 존재하는 단말 130c와, 상기 AP(120b)에 의한 서비스 영역에 존재하는 단말 130d와, 상기 AP(120c)에 의한 서비스 영역에 존재하는 단말 130h는 동일한 채널 할당 구간에서 해당 AP에 의해 채널 할당이 이루어졌음을 알 수 있다. 그 이유는 단말 130c에 대해서는 CH11이 할당되었고, 단말 130d에 대해서는 CH1이 할당되었으며, 단말 130h에 대해서는 CH6이 할당되었기 때문이다.

따라서 각 AP 내에 존재하는 단말들은 다른 AP로 이동하더라도 최초에 할당된 채널을 이용하여 이동한 AP와의 통신을 수행할 수 있다.

한편, 상술한 채널 할당에서도 알 수 있는 바와 같이 AP(120a)와 AP(120b) 및 AP(120c) 각각은 동일한 채널 할당 구간에서 중복되는 채널을 지원하지 않도록 한다. 예컨대 AP(120a)에서 CH6을 지원하는 채널 할당 구간에서 AP(120b)는 CH11을 지원하며, AP(120c)는 CH1을 지원한다. 이는 인접한 AP가 동일한 채널을 사용함으로써 발생할 수 있는 AP 간의 간섭을 방지하기 위함이다.

이때 AP 각각이 채널을 전환하는 시점에 대해서는 이동 관리 장치(110)의 제어를 받도록 한다. 즉 각 AP는 상기 이동 관리 장치(110)의 제어에 의해 사용할 채널을 전환함으로써 각 AP 간의 채널 전환 동기가 이루어질 수 있도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 채널을 변경하는 AP의 구성을 나타낸 도면이다.

AP(120)는 AP 인터페이스부(210), 감지부(220), 채널 변경부(230), 송수신부(240)를 포함한다. 또한, AP(120)는 이동 관리 장치(110)의 제어에 의해 단말로 채널을 할당하고, 정해진 순서로 시간에 따라 채널을 변경하며, 정해진 채널 유지 시간에 따라 채널을 유지한다. 이때, 채널 유지 시간은 접속된 단말의 수 및 분포도를 고려하여 가변적일 수 있으며, 상기 이동 관리 장치(110)에 의해 제어된다.

상기 AP 인터페이스부(210)는 상기 이동 관리 장치(220)와의 인터페이싱을 통해 시간에 따라 할당된 채널에 대한 정보를 수신하고, AP(120)의 서비스 영역과 인접한 AP의 서비스 영역이 중복됨을 알리는 정보를 송신한다.

상기 감지부(220)는 단말이 상기 AP(120)의 서비스 영역에서 다른 AP의 서비스 영역으로 이동하는지 여부를 감시한다. 그리고 상기 감지부(220)는 자신의 서비스 영역에 존재하는 단말들 중 인접한 AP와의 서비스 영역과 중복되는 영역에 위치하는 단말이 존재하는지를 판단한다.

또한 상기 감지부(220)는 다른 AP의 서비스 영역에 위치하던 단말이 자신의 서비스 영역으로 진행하는 지를 감지한다.

상기 채널 변경부(230)는 상기 감지부(220)의 판단 결과, 상기 단말이 상기 AP(120)의 서비스 영역과 인접한 AP와의 서비스 영역이 중복되는 영역에 위치한다면, 해당 단말에 대한 핸드오프를 지원한다. 즉 자신의 서비스 영역에서 다른 AP에 의한 서비스 영역으로 이동하는 단말뿐만 아니라 다른 AP에 의한 서비스 영역에서 자신의 서비스 영역으로 이동하는 단말에 대한 핸드오버를 지원한다.

뿐만 아니라 상기 채널 변경부(230)는 상기 AP 인터페이스부(210)를 통해 상기 이동 관리 장치(110)로부터 제공되는 제어 정보에 의해 새로이 결합을 시도하는 단말에 대한 채널을 할당한다. 즉 특정 단말이 결합을 시도하는 시점에서 사용 가능한 채널을 상기 특정 단말에게 할당한다. 물론 상기 결합을 시도하는 시점에서 사용 가능한 채널이 아니라 향후 사용이 가능한 채널을 할당할 수도 있다.

또한 상기 채널 변경부(230)는 상기 이동 관리 장치(110)로부터의 제어에 의해 소정 주기, 즉 채널 할당 구간 별로 사용할 채널을 변경한다. 이때 상기 채널 변경부(230)는 사용할 채널의 변경을 위해 채널 할당 구간마다 상기 이동 관리 장치(110)로부터의 제어를 받을 필요는 없다. 예컨대 사용 가능한 채널들의 사용 순서가 미리 결정되고, 각 채널의 사용 유지 시간이 미리 결정된다면 상기 채널 변경부(230)는 상기 채널 사용 순서와 사용 유지 시간을 고려하여 사용할 채널을 변경할 수도 있다. 하지만 앞에서도 밝힌 바와 같이 인접 AP 간의 채널 변경 시점의 동기화를 위해 상기 이동 관리 장치(110)에 의한 제어를 고려하는 것이 바람직하다.

상기 송수신부(240)는 상기 AP(120)의 서비스 영역에 위치한 단말과 특정한 채널을 통해 서비스를 송수신한다. 이때 상기 송수신부(240)는 상기 채널 변경부(230)에 의해 변경되는 채널에 관한 정보를 제공받아야 한다. 따라서 상기 송수신부(240)는 상기 채널 변경부(230)로부터 제공되는 사용 채널에 관한 정보에 의해 사용할 채널을 변경하고, 상기 변경된 채널이 할당된 대상 단말에 대한 통신 서비스를 제공한다.

도 3은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 AP가 채널을 변경하는 과정을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 301단계에서 AP(120)는 이동 관리 장치(110)로부터 각 시간에 따라 할당된 채널에 대한 정보를 수신한다. 303단계에서 상기 AP(120)는 자신의 서비스 영역에 단말이 진입하면, 해당 시간에 할당된 채널을 새로이 진입한 단말에게 할당한다. 그리고 상기 할당된 채널을 사용하여 상기 새로이 진입한 단말에 대한 통신 서비스를 제공한다. 물론 상기 AP(120)는 모든 채널들 각각에 대응하여 현재 할당된 정도를 고려하여 새로운 단말에 대한 채널을 할당할 수 있다. 이 경우에는 상기 새로운 단말이 진입한 시점, 즉 상기 새로운 단말에 의한 결합 요청이 접수된 시점에서 사용 중인 채널이 아니라 향후 사용할 채널이 상기 새로운 단말에 대해 할당될 수 있다.

305단계에서 상기 AP(120)는 자신의 서비스 영역 내에 존재하는 단말의 이동을 지속적으로 감시한다. 만약 상기 단말의 이동이 감지되면, 307단계에서 상기 AP(120)는 해당 단말이 상기 AP(120)의 서비스 영역과 인접한 AP의 서비스 영역이 중복되는 영역에 위치하는지 여부를 확인한다.

만약, 307단계의 확인 결과, 상기 단말이 복수의 AP에 의해 서비스가 중복되는 영역에 위치한다면, 309단계에서 상기 AP(120)는 상기 단말이 서비스 중복 영역에 위치함을 이동 관리 장치(110)로 보고한다.

이후, 311단계에서 상기 AP(120)는 상기 301단계에서 수신된 정보에 따라 상기 단말이 현재 서비스를 제공받고 있는 채널의 채널 유지 시간이 종료되었는지를 계속해서 확인한다.

만약, 311단계의 확인 결과, 채널 유지 시간이 종료되었다면, 313단계에서 상기 AP(120)는 상기 301단계에서 수신된 정보에 따라 미리 설정된 순서로 채널을 변경한다. 하지만 채널 유지 시간이 종료되지 않았다면, 상기 305단계로 진행하여 기존의 채널을 이용한 통신 서비스를 계속하여 제공한다.

한편 도 3에서는 도시하지 않았으나 상기 AP에 의해 단말의 이동을 보고받은 이동 관리 장치(110)는 해당 단말이 이동할 AP, 즉 해당 단말이 새로이 결합을 시도할 AP를 예측한다. 그리고 상기 예측된 AP에게 해당 단말이 이동할 예정이라는 것과 상기 해당 단말이 기존에 사용하던 채널에 관한 정보를 알려준다. 이는 상기 해당 단말이 앞에서 예측한 AP로 이동하여 재 결합을 요청할 시에 상기 예측된 AP가 상기 해당 단말이 기존에 사용하던 채널을 할당할 수 있도록 하기 위함이다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 서비스 영역이 중복되는 두 개의 AP들이 단말로 서비스를 제공하기 위한 구성을 나타낸 도면이다.

도 4에서 이동 관리 장치(410)는 AP(420a)가 시간 t1, t2, t3, t4에 따라 채널을 CH 6, CH 11, CH 1, CH 6...의 순서에 의해 주기적으로 변경하도록 제어한다. 그리고 AP(420b)에 대해서는 시간 t1, t2, t3, t4에 따라 CH 1, CH 6, CH11, CH 1...의 순서에 의해 주기적으로 변경하도록 한 경우를 가정하고 있다.

도 4를 참조하면, 이동 관리 장치(410)는 동일한 네트워크에 포함된 AP(420a-420c)를 제어하며, 상기 AP(420a)와 상기 AP(420b)의 서비스 영역이 중복되는 위치에 단말(430)이 위치하고 있음을 확인할 수 있다.

이때, 상기 단말(430)이 CH6을 사용 중이라면, 상기 단말(430)은 시간 t1, t4 등에는 상기 AP(420a)를 통해 서비스를 제공받고, 시간 t2, t5 등에는 상기 AP(420b)를 통해 서비스를 제공받는다.

한편 상기 단말(430)이 AP(420a)에서 AP(420b)로 이동하였다면, 상기 단말은 상기 AP(420a)에 의해 할당 받은 CH6을 반납하고, 상기 AP(420b)에 의해 할당된 CH6에 의해서만 통신 서비스를 수행한다.

따라서 단말은 기존 AP에서 새로운 AP로 이동하더라도, 기존 AP에서 사용하였던 채널을 그대로 이용하여 새로운 AP로부터의 통신 서비스를 제공받을 수 있다.

이를 위해 앞에서도 밝힌 바와 같이 이동 관리 장치(510)는 해당 단말(530)이 이동 확률이 높은 AP로써, AP(520b)와 AP(520c)를 예측한다. 그리고 상기 이동 관리 장치(510)는 상기 단말(530)이 사용 중인 채널에 관한 정보를 상기 예측된 AP(520b)와 AP(520c)로 제공하거나 상기 예측된 AP(520b)와 AP(520c)로 상기 단말(530)이 사용 중인 채널을 할당한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 서비스 영역이 중복되는 세 개의 AP들이 단말로 서비스를 제공하기 위한 구성을 나타낸 도면이다.

도 5에서 이동 관리 장치(510)는 AP(520a)가 시간 t1, t2, t3, t4에 따라 채널을 CH 6, CH 11, CH 1, CH 6...의 순서에 의해 주기적으로 변경하도록 제어한다. 그리고 AP(420b)에 대해서는 시간 t1, t2, t3, t4에 따라 CH 1, CH 6, CH11, CH 1...의 순서에 의해 주기적으로 변경하도록 하며, AP(420c)에 대해서는 시간 t1, t2, t3, t4에 따라 CH 11, CH 1, CH 6, CH 11...의 순서에 의해 주기적으로 변경하도록 한 경우를 가정하고 있다.

도 5를 참조하면, 이동 관리 장치(510)는 동일한 네트워크에 포함된 AP(520a-520c)를 제어하며, 상기 AP들(520a-520c)의 서비스 영역이 중복되는 위치에 단말(530)이 위치하고 있음을 확인할 수 있다.

이때, 상기 단말(530)이 CH6을 사용 중이라면, 상기 단말(530)은 시간 t1, t4 등에는 상기 AP(420a)를 통해 서비스를 제공받고, 시간 t2, t5 등에는 상기 AP(420b)를 통해 서비스를 제공받으며, 시간 t3, t6 등에는 상기 AP(420c)를 통해 서비스를 제공받는다.

한편 상기 단말(530)이 AP(520a)에서 AP(520b)로 이동하였다면, 상기 단말은 상기 AP(520a)에 의해 할당 받은 CH6을 반납하고, 상기 AP(520b)에 의해 할당된 CH6에 의해서만 통신 서비스를 수행한다. 그렇지 않고 상기 단말(530)이 AP(520a)에서 AP(520c)로 이동하였다면, 상기 단말은 상기 AP(520a)에 의해 할당 받은 CH6을 반납하고, 상기 AP(520c)에 의해 할당된 CH6에 의해서만 통신 서비스를 수행한다.

따라서 단말은 기존 AP에서 새로운 AP로 이동하더라도, 기존 AP에서 사용하였던 채널을 그대로 이용하여 새로운 AP로부터의 통신 서비스를 제공받을 수 있다.

이를 위해 앞에서도 밝힌 바와 같이 이동 관리 장치(510)는 해당 단말(530)이 이동 확률이 높은 AP로써, AP(520b)와 AP(520c)를 예측한다. 그리고 상기 예측된 AP(520b)와 AP(520c)로 상기 단말(530)이 사용 중인 채널에 관한 정보를 알려줌으로써, 상기 단말(530)에 대해 동일한 채널을 사용하여 통신 서비스가 제공될 수 있도록 한다.

도 6은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 AP의 채널 구성을 나타낸 도면이다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 AP의 채널을 인접한 AP들의 채널과 겹치지 않도록 시간에 따라 할당하고, 각 AP들의 채널들은 특정 시간 동안 해당 채널을 유지하면서, 정해진 한 주기마다 채널을 변경한다.

AP가 채널들을 한 주기마다 변경할 때에, 각 채널은 DCF(Distributed Coordination Function)-모드(mode)(610)로 동작한다. 한 채널의 시작은 통신 대기 상태인 단말들을 통신 가능한 상태로 만드는 CF-end(601) 신호로 시작하고, 한 채널의 끝은 해당 AP의 서비스 영역에 있는 단말들을 통신 대기상태로 만드는 비콘(beacon)(607) 신호로 끝난다. 이때, 한 채널은 시간적으로 상향링크(603) 전송과 하향링크(605) 전송으로 구분되며, 상향링크(603) 전송과 하향링크(605) 전송의 할당 시간 비율은 AP에 의해 제어된다.

이후, CST(630)를 기점으로 상기 비콘 신호에 의해 PCF(Point Coordination Function)-모드(620)로 전환하여 해당 채널에서 동작하는 단말들을 대기상태(609)로 바꾼다. 이때, 예를 들어 CH 1을 사용하는 단말의 경우 AP의 채널이 CH 6, CH 11로 변경되었을 때, PCF-모드로 전환되어 단말이 AP로부터 폴링(polling) 신호를 기다리는 대기상태가 된다. 하지만, 본 발명에서는 기존의 PCF 방식처럼 폴링을 이용한 기술을 이용하는 것이 아니라, 단말이 경쟁 모드를 멈추고 AP의 지시를 기다리게 한다. 다시 CH 1로 돌아왔을 때, 해당 단말은 PCF-end 신호를 수신하게 되어 NAV(Network Allocation Vector)를 0으로 리셋(reset)하고 다시 경쟁 모드로 진입하여 통신을 재개한다. 이와 같이 시간상으로 AP의 채널을 구분하게 되면 기존의 방식과 동일한 단말의 수가 존재하더라도 기존 방식보다 충돌이 발생할 확률이 줄어든다. 예를 들어, 기존의 방식에서 12개의 단말이 존재하여 서로 경쟁을 하게 된다면 제안된 방식에서는 각각 한 채널에 4개의 단말이 존재하게 되어 마치 4개의 단말끼리만 경쟁을 하는 형태가 되기 때문에 충돌이 발생할 확률이 감소될 수 있다.

한편, 상기와 같이 DCF 방식으로 동작할 시, 한 채널은 시간적으로 상향링크(603) 전송과 하향링크(605) 전송으로 구분되는데, 이때, CTS(Clear To Send) 방식과 연속적인 하향전송 방식을 함께 사용하여 전송성능을 향상시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 데이터를 전송하는 방식을 나타낸 도면이다.

DCF 방식은 기존의 WLAN에서 사용되는 방식으로, CSMA/CA 프로토콜을 기반을 단말간의 경쟁방식을 이용하여 전송 순서를 정한다. 상향전송에서 사용되는 CTS 방식은 AP가 해당 단말에게 전송 우선 순위를 CTS 신호를 이용하여 지정해주는 방식이다.

먼저 상향링크(603) 전송에서 사용되는 CTS-모드(720)에서는 DCF-모드(710)에서 발생하는 DIFS(DCF Interframe Space)와, 충돌을 피하기 위한 임의의 지연하는 백오프(backoff) 시간으로 소모되는 시간을 SIFS(Short Interframe Space)만을 사용하여 최소화한다.

한편, 하향링크(605) 전송에서 사용되는 연속적인 하향링크-모드(730)에서는 SIFS만을 사용하여 단말이 상향전송 하고자 하는 것을 방지하고 AP에 버퍼링 된 데이터를 해당 단말에게 연속적으로 하향전송 한다. 이때, AP는 서비스 영역에 있는 해당 단말에 대한 정보와 서비스 상태, 서비스 형태, AP에 버퍼링 된 데이터의 양 등을 알 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 AP들 간의 핸드오프 시, 채널 변경 구조를 나타낸 도면이다.

단말은 AP와의 연결 시에 선택된 채널만 사용하므로 AP 간의 이동 시 별도의 핸드오프 절차를 필요로 하지 않으며, 아래와 같은 채널 변경 구조를 통해 각 AP의 채널을 변경한다.

단말이 CH 1을 사용하면서 AP 1(710)에서 AP 2(730)로 이동하고자 하는 경우, 단말은 AP 1(810)의 서비스 영역에서는 AP 1(810)의 첫 번째 채널 슬롯(t1)을 사용하여 통신을 수행한다. AP 1(810)이 CH 1에서 CH 6으로 변경되면, AP 1(710)에 존재하는 모든 단말들은 PCF-모드로 전환되어 대기상태가 된다. 단말 1은 두 번째 채널 슬롯(t2)에서 AP 2(820)와 통신을 재개한다. 세 번째 채널 슬롯(t3)에서 단말 1은 AP1(810)과 AP 2(820)가 CH 1을 사용하지 않기 때문에 대기 상태를 유지한다. 네 번째 채널 슬롯(t4)에서 단말 1은 CST(830)를 기점으로 하여 다시 첫 번째 채널 슬롯에서 수행된 방식을 반복하게 된다. 여기서 양 쪽 AP에 걸쳐 있는 단말의 경우, 하나의 AP의 범위에 있는 단말보다 전송 기회가 증가한다.

Claims (13)

1. 무선 통신 시스템에서 단말에 대한 핸드오버를 지원하는 방법에 있어서,
   이동 관리 장치와 연동하여 시간에 따라 변경되는 복수의 채널들을 할당하는 과정;
   상기 할당된 복수의 채널들 중 하나의 채널을 미리 설정된 채널 유지 시간 동안 유지하는 과정; 및
   상기 미리 설정된 채널 유지 시간이 종료되면 미리 설정된 순서에 따라 다음으로 선택된 채널로 변경하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 핸드오버 지원 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 할당된 적어도 하나의 채널 중 어느 하나를 사용하는 단말의 위치를 감지하고, 상기 감지 결과를 인터페이스부를 통해 상기 이동 관리 장치로 전송하는 과정을 더 포함하는 핸드오버 지원 방법.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 감지하는 과정은,
   상기 단말이 적어도 두 개의 무선 접속 장치에 의해 서비스 영역이 중복되는 영역에 위치하는지를 감지하는 과정임을 특징으로 하는 핸드오버 지원 방법.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 채널을 변경하는 과정은,
   사용하는 채널에 대해서는 상향전송 및 하향전송으로 구분하여 전송하고, 사용하지 않는 채널에 대해서는 지시를 대기하는 대기상태가 되도록 하는 과정임을 특징으로 하는 핸드오버 지원 방법.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 상향전송은 DCF(Distributed Coordination Function) 방식 및 CTS(Clear To Send) 방식을 통해 수행되고, 상기 하향전송은 연속적인 하향전송 방식을 통해 수행됨을 특징으로 하는 핸드오버 지원 방법.
   
6. 단말에 대한 핸드오버를 지원하는 무선 통신 시스템에 있어서,
   각 무선 접속 장치 별로 시간에 따라 변경되는 복수의 채널들을 할당하고, 주기적으로 채널을 변경할 것을 제어하는 이동 관리 장치; 및
   상기 할당된 복수의 채널들 중 선택된 하나의 채널을 미리 설정된 채널 유지 시간 동안 유지하고, 상기 미리 설정된 채널 유지 시간이 종료되면 미리 설정된 순서에 따라 다음으로 선택된 채널로 변경하는 무선 접속 장치를 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
   
7. 제 6 항에 있어서, 상기 무선 접속 장치는,
   상기 이동 관리 장치와 연동하여 시간에 따라 변경되는 복수의 채널들을 할당 받고, 주기적으로 채널을 변경하기 위해 상기 이동 관리 장치와의 통신을 수행하는 인터페이스부와,
   상기 할당된 복수의 채널들 중 선택된 하나의 채널을 미리 설정된 채널 유지 시간 동안 유지하도록 하고, 상기 미리 설정된 채널 유지 시간이 종료되면 미리 설정된 순서에 따라 다음으로 선택된 채널로 변경하는 채널 변경부를 포함하는 무선 통신 시스템.
   
8. 제 7 항에 있어서, 상기 이동 관리 장치는,
   상기 단말이 적어도 두 개의 무선 접속 장치에 의해 서비스 영역이 중복되는 영역에 위치하는 경우, 상기 단말이 사용하고 있는 채널과 동일한 채널을 상이한 채널 유지 시간에서 사용하는 적어도 하나의 무선 접속 장치로부터 각 시간에 따라 서비스를 제공받도록 상기 적어도 하나의 무선 접속 장치를 제어함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
   
9. 제 6 항에 있어서, 상기 무선 접속 장치는,
   사용하는 채널에 대해서는 상향전송 및 하향전송으로 구분하여 전송하고, 사용하지 않는 채널에 대해서는 지시를 대기하는 대기상태가 되도록 함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 상향전송은 DCF(Distributed Coordination Function) 방식 및 CTS(Clear To Send) 방식을 통해 수행되고, 상기 하향전송은 연속적인 하향전송 방식을 통해 수행됨을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
    
11. 제 7 항에 있어서, 상기 무선 접속 장치는,
    상기 할당된 적어도 하나의 채널 중 어느 하나를 사용하는 단말의 위치를 감지하고, 상기 감지 결과를 상기 인터페이스부를 통해 상기 이동 관리 장치로 전송하는 감지부를 더 포함함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
    
12. 제 11 항에 있어서, 상기 감지부는,
    상기 단말이 적어도 두 개의 무선 접속 장치에 의한 서비스 영역이 중복되는 영역에 위치하는지를 감지하는 것임을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
    
13. 제 7 항에 있어서, 상기 채널 변경부는,
    상기 감지부에 의해 서비스 영역으로 새로운 단말의 진입이 감지될 시, 상기 이동 관리 장치로부터의 제어에 의해 상기 새로운 단말이 기존에 사용하고 있던 채널과 동일한 채널을 상기 새로운 단말에게 할당함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.

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