KR20120072338A

KR20120072338A - 통신 시스템에서 접속 지원 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20120072338A
Application number: KR1020110140348A
Authority: KR
Inventors: 정민호; 이석규
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2012-07-03
Also published as: KR101877976B1

Abstract

본 발명은, 다중 노드(multi node)를 갖는 다중 사용자(multi user) 환경의 통신 시스템에서 다중 채널(multi channel)을 효율적으로 사용하여 다중 사용자들이 상기 다중 노드를 통해 통신을 수행하도록 접속을 지원하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 다중 채널에서 액세스 포인트(AP: Access Point)로 접속하고자 하는 복수의 스테이션들(STA: Station)들이 사용 가능한 밴드를 검색하고, 상기 검색된 사용 가능한 밴드에서 패킷 송신을 위한 전송 밴드를 결정하며, 상기 결정된 전송 밴드를 통해 상기 액세스 포인트로 접속을 지원하며, 상기 검색된 사용 가능한 밴드에서 애드-혹(ad-hoc) 다중-채널 매체 접속 제어(MAC: Media Access Control) 프로토콜을 통해 애드-혹하여 상기 전송 밴드를 결정한다.

Description

통신 시스템에서 접속 지원 장치 및 방법{Apparatus and method for supporting access in communication system}

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 다중 노드(multi node)를 갖는 다중 사용자(multi user) 환경의 통신 시스템에서 다중 채널(multi channel)을 효율적으로 사용하여 다중 사용자들이 상기 다중 노드를 통해 통신을 수행하도록 접속을 지원하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

현재 통신 시스템에서는 고속의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS'라 칭하기로 함)의 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 이러한 통신 시스템의 일 예로 일 예로 무선 랜(WLAN: Wireless Local Area Network, 이하 'WLAN'이라 칭하기로 함) 시스템에서는, 대용량의 데이터를 한정된 자원을 통해 고속 및 안정적으로 전송하기 위한 방안들에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히, 통신 시스템에서는, 무선 채널을 통한 데이터 전송에 대한 연구가 진행되고 있으며, 최근에는 WLAN 시스템이 한정된 무선 채널을 효과적으로 이용하여 대용량의 데이터를 정상적으로 송수신하기 위한 방안들이 제안되고 있다.

한편, 현재 통신 시스템, 예컨대 WLAN 시스템에서는 복수의 사용자들이 한정된 채널을 효율적으로 이용하여 고속으로 서비스를 제공받을 수 있도록 각 사용자들이 복수의 접속 노드(access node)를 가지는 망 환경을 갖는다. 하지만, 전술한 WLAN 시스템에서는, 채널에 할당된 사용자 수 및 트래픽(traffic)의 양이나 형태에 따라 채널이 사용되지 않는 시간이 많이 발생하게 되며, 그에 따라 한정된 채널의 사용 효율 저하되는 문제가 발생한다. 이러한 문제들을 해결하기 위해서 최근에는 다중-채널 매체 접속 제어(MAC: Media Access Control, 이하 'MAC'이라 칭하기로 함)(이하 '다중-채널 MAC(multi-channel MAC)'이라 칭하기로 함) 기술을 이용하여 한정된 채널을 보다 효율적으로 이용하여 통신을 수행하기 위한 방안들이 다양하게 고려되고 있으나, 아직 구체적인 방안들이 제시되지 못하고 있다.

따라서, 전술한 통신 시스템, 예컨대 WLAN 시스템에서 복수의 사용자들이 각각 복수의 접속 노드들을 가지는 망 환경에서 다중 채널을 효율적으로 이용하여 각각의 사용자들이 복수의 접속 노드들을 통해 통신을 수행하기 위한 구체적인 접속 방안이 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 접속 지원 장치 및 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 다중 노드를 갖는 다중 사용자 망 환경의 통신 시스템에서 접속 지원 장치 및 방법을 제공함에 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은, 통신 시스템에서 복수의 사용자들이 각각 복수의 접속 노드를 갖는 망 환경에서 한정된 채널을 효율적으로 이용하여 각각의 사용자들이 복수의 접속 노드들을 통해 통신을 수행하기 위한 접속 지원 장치 및 방법을 제공함에 있다.

아울러, 본 발명의 또 다른 목적은, 다중 노드를 갖는 다중 사용자 망 환경의 WLAN 시스템에서 다중-채널 MAC 기술을 이용하여 다중 사용자가 각각의 다중 채널을 통해 서비스를 안정적으로 제공받기 위한 접속 지원 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 통신 시스템에서 접속 지원 장치에 있어서, 다중 채널에서 액세스 포인트(AP: Access Point)로 접속하고자 하는 복수의 스테이션들(STA: Station)들이 사용 가능한 밴드를 검색하는 확인부; 상기 검색된 사용 가능한 밴드에서 패킷 송신을 위한 전송 밴드를 결정하는 결정부; 및 상기 결정된 전송 밴드를 통해 상기 액세스 포인트로 접속을 지원하는 접속부;를 포함하며; 상기 결정부는, 상기 검색된 사용 가능한 밴드에서 애드-혹(ad-hoc) 다중-채널 매체 접속 제어(MAC: Media Access Control) 프로토콜을 통해 애드-혹하여 상기 전송 밴드를 결정한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 통신 시스템에서 접속 지원 방법에 있어서, 다중 채널에서 액세스 포인트(AP: Access Point)로 접속하고자 하는 복수의 스테이션들(STA: Station)들이 사용 가능한 밴드를 검색하는 단계; 상기 검색된 사용 가능한 밴드에서 패킷 송신을 위한 전송 밴드를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 전송 밴드를 통해 상기 액세스 포인트로 접속을 지원하는 단계;를 포함하며; 상기 결정하는 단계는, 상기 검색된 사용 가능한 밴드에서 애드-혹(ad-hoc) 다중-채널 매체 접속 제어(MAC: Media Access Control) 프로토콜을 통해 애드-혹하여 상기 전송 밴드를 결정한다.

본 발명은, 다중 노드를 갖는 다중 사용자 망 환경의 통신 시스템에서 다중-채널 MAC 기술을 지원함으로써, 다중 사용자를 망에 용이하게 접속시키며, 또한 다중 사용자가 각각의 다중 노드를 통해 통신을 원활히 수행할 수 있다. 그리고, 본 발명은, 다중-채널 MAC 기술을 적용하여 다중 사용자가 각각의 다중 노드를 통해 통신을 수행함으로써, 한정된 채널(예컨대, 다중 채널)을 효율적으로 이용하여 자원의 사용 효율을 극대화시키며, 아울러 다중 채널을 통해 서비스를 안정적으로 다중 사용자에게 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 STA들의 접속 지원을 위한 다중-채널 MAC 프로토콜들을 설명하기 위한 도면.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 다중 채널 접속 지원을 위한 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 접속 지원 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 접속 지원 장치의 동작 과정을 개략적으로 도시한 도면.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

본 발명은, 통신 시스템, 예컨대 무선 랜(WLAN: Wireless Local Area Network, 이하 'WLAN'이라 칭하기로 함) 시스템에서 데이터를 송수신하는 장치 및 방법을 제안한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는 WLAN 시스템, 예컨대 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 시스템을 일 예로 하여 설명하지만, 본 발명에서 제안하는 데이터 송수신 방안은, 다른 통신 시스템들에도 적용될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는, 다중 사용자, 예컨대 복수의 사용자들의 단말들, 예컨대 복수의 스테이션(STA: Station, 이하 'STA'라 칭하기로 함)들이 복수의 접속 노드(access node)들, 다시 말해 다중 노드를 갖는 망 환경의 통신 시스템에서, 한정된 채널을 효율적으로 이용하여 상기 복수의 STA들이 각각의 다중 노드를 통해 통신을 수행하도록 WLAN 시스템의 접속을 지원한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 복수의 STA들이 각각 복수의 접속 노드들을 통해 망에 접속하여 통신을 수행하도록 다중-채널 매체 접속 제어(MAC: Media Access Control, 이하 'MAC'이라 칭하기로 함)(이하 '다중-채널 MAC(multi-channel MAC)'이라 칭하기로 함) 프로토콜을 지원하고, 이러한 다중-채널 MAC 프로토콜을 이용하여 복수의 STA들이 각각 접속 노드들을 통해 통신을 수행하며. 그에 따라 한정된 채널, 예컨대 다중 채널을 통해 복수의 사용자들에게 서비스를 안정적으로 제공한다. 예컨대, 상기 채널은, IEEE 802.11 시스템의 일 예로 IEEE 802.11b 시스템에서는 세개의 직교 채널(orthogonal channel)을 포함하고, IEEE 802.11a 시스템에서는 12개의 가용 채널(available channel)을 포함한다.

그리고, 본 발명의 실시 예에서는, 복수의 STA들이 복수의 접속 노드들을 갖는 망 환경에서 각각의 접속 노드들이 동시에 통신을 수행할 수 있도록 망의 STA들 간 프로토콜로 다중-채널 MAC 프로토콜을 제안하며, 상기 다중-채널 MAC 프로토콜을 지원하여 각각의 접속 노드들을 통해 망의 STA들 간 접속이 이루어져 통신이 수행된다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, M개의 다중 채널과, N개의 STA들을 설정하고, 이러한 설정에 따라 망 내에는 N×M개의 접속 노드들이 결정되며, 상기 결정된 N×M개의 접속 노드들에 대해 다중-채널 MAC 프로토콜을 적용하여 망 내에서의 접속이 이루어진다. 이때, 본 발명의 실시 예에서는, 상기 N×M개의 접속 노드들에 대해 다중-채널 MAC 프로토콜을 적용하기 위해, 먼저 애드-혹(Ad-hoc) 다중-채널 MAC 프로토콜을 접속 신청 및 접속 승인시 복수의 STA들 전체에 해당하는 N×M개의 접속 노드들에 적용하며, 그룹화된 다중-채널 MAC 프로토콜을 적용한다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는, 통신 시스템의 일 예로 애드-혹 무선 네트워크(ad-hoc wireless networks) 시스템에서 발생하는 다중 소자(multiple device)들의 망 형성, 상기 다중 소자들 중에서 임의의 하나의 소자만이 간섭에 따른 무선 자원 이용, 및 이러한 무선 자원의 공유를 다중-채널 MAC을 통해 지원한다. 여기서, 상기 애드-혹 무선 네트워크 시스템은, 별도의 기반 구성(infrastructure)없이 모바일 소자만으로 구성 가능한(self-organizing) 시스템으로, 망의 통신 환경에 적응적(adaptive)으로 대응할 수 있는 시스템이다.

아울러, 본 발명의 실시 예에서는, 통신 시스템의 일 예로 WLAN 시스템의 기본 서비스 셋(BSS: Basic Service Set, 이하 'BSS'라 칭하기로 함)에서 다중-채널 MAC을 이용하여, 복수의 액세스 포인트(AP: Access Point, 이하 'AP'라 칭하기로 함)들 중에서 임의의 하나의 AP가 다중 채널을 통해 복수의 접속 노드를 갖는 STA들과의 접속, 및 상기 복수의 접속 노드들을 통한 상기 STA들 간의 접속을 지원한다. 그리고, 본 발명의 실시 예에서는, 하나의 AP와 복수의 STA들이 존재하는 다중 채널 망 환경의 통신 시스템, 예컨대 WLAN 시스템에서 각각의 STA들이 복수의 접속 노드들을 가질 경우, 다중-랑데뷰(multi-rendezvous)를 지원하며, 상기 다중-랑데뷰를 지원하기 위해 다중-채널 MAC 프로토콜을 적용한다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는, 하나의 AP와, 각각 복수의 접속 노드를 갖는 복수의 STA들이 존재하는 다중 채널 망 환경의 통신 시스템으로 WLAN 시스템에서, 다중 채널을 통해 STA들의 접속 및 다중-랑데뷰가 가능하도록, 다중 채널에서 접속 가능한 밴드를 검색한 후, 다중-채널 MAC을 지원하여 검색한 밴드를 통해 접속이 이루어지며, 다중 채널을 통해 서비스 데이터를 송수신하여 서비스를 다중 사용자에게 제공한다. 이때, 채널 상호 간의 간섭(interference)이 최소화된 적어도 둘 이상의 채널, 즉 다중 채널을 이용하여 서비스 데이터를 송수신함에 따라 서비스 데이터 송수신시의 간섭이 최소화되고 시스템 전체적인 데이터 처리율(throughput)을 향상시킬 수 있다. 그러면 여기서, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 1은, 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템의 일 예로 WLAN 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 상기 WLAN 시스템은, BSS에서 임의의 하나의 AP(110)와, 복수의 사용자 단말로 예컨대 N개의 STA들(120,130,140)을 포함한다. 여기서, 상기 N개의 STA들(120,130,140)은 적어도 하나의 접속 노드들, 예컨대 M개의 접속 노드들을 가지며, 그에 따라 상기 WLAN 시스템은 N×M개의 접속 노드들을 포함하며, 상기 N×M개의 접속 노드들을 통해 상기 N개의 STA들(120,130,140)의 접속을 지원하기 위해 다중-채널 MAC 프로토콜을 이용한다.

또한, 도 1에서는 구체적으로 도시하지는 않았으나, 각 STA들(120,130,140)의 내부 또는 상기 각 STA들(120,130,140)의 상위단에 존재하는 제어부(미도시)가 WLAN 시스템에 존재하는 N×M개의 접속 노드들의 접속을 지원한다. 그러며 여기서, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 다중-채널 MAC 프로토콜을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 STA들의 접속 지원을 위한 다중-채널 MAC 프로토콜들을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 2 내지 도 5는 상기 다중-채널 MAC 프로토콜을 이용하는 방식들의 일 예들을 개략적으로 도시한 도면으로, 도 2는 전용 제어 채널 접근(dedicated control channel approach) 방식을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 스플릿 위상 접근(split phase approach) 방식을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 공통 호핑(common hopping) 방식을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 5는 다중-채널 MAC 방식을 개략적으로 나타낸 도면이다.

우선, 도 2를 참조하면, 상기 전용 제어 채널 접근 방식에서는, 다중 채널로 세개의 채널들, 예컨대 Ch1(202), Ch2(204), Ch3(206) 중에서 하나의 채널, 예컨대 Ch1(202)을 제어 신호의 송수신을 위한 전용 채널로 이용하고, 나머지 채널들인 Ch2(204), Ch3(206)은 데이터 송수신을 위한 채널로 이용한다. 그에 따라, 상기 Ch1(202)을 통해서는 RTS(Request To Send) 패킷, CTS(Clear To Send) 패킷, 및 RSV 패킷이 전송되고, 다른 채널들(204,206)을 통해서는 데이터 패킷 및 상기 데이터 패킷의 수신 여부에 따른 ACK(acknowledgment) 신호가 전송된다. 여기서, 상기 전용 채널인 Ch1(202)을 통해 RTS 및 CTS 패킷을 전송함으로써, 데이터 패킷 전송을 위한 채널인 Ch2(204) 및 Ch3(206)의 채널 협상(channel negotiation)을 수행하여 데이터 전송 채널을 획득하고, 획득한 데이터 채널을 통해 데이터 패킷이 전송된다.

이러한 전용 제어 채널 접근 방식에서는, 제어 채널과 데이터 채널이 분리되어 제어 채널인 전용 채널로 전송되는 RTS 및 CTS 패킷의 송수신 여부에 따라 각각 대응하여 데이터 채널에서 데이터 패킷의 전송이 이루어짐으로, 다중 채널을 통해 데이터 패킷의 전송을 위한 동기화가 불필요하다. 또한, 상기 전용 채널 접근 방식에서는, 제어 채널인 전용 채널에서 데이터 패킷의 전송을 위해 RTS 및 CTS 패킷의 전송이 랑데뷰 및 경쟁적으로 이루어진다. 그리고, 상기 전용 채널 접근 제어 방식에서는, 데이터 송수신을 위해 데이터 송수신을 수행하는 하나의 소자에는 송신 모듈과 수신 모듈이 모두 구현된 두개의 트랜시버 모듈이 구비되어야 함으로 장치의 복잡도 및 전력 소비가 증가하고, 데이터 패킷을 전송을 위해 제어 채널인 전용 채널의 할당에는 한계가 있음으로 제어 채널이 집중되며, 다중 채널이 협대역일 경우 전체 가용 채널에서 제어 채널이 차지하는 비율이 증가함으로 채널이 비효율적으로 사용될 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 스플릿 위상 접근 방식에서는, 다중 채널로 세개의 채널들, 예컨대 Ch0(302), Ch1(304), Ch2(306)의 시구간을 분할하여 서로 다른 구간으로 이용, 예컨대 제어 구간(control phase)(310)과 데이터 전송 구간(data transfer phase)(320)으로 분할하고, 상기 제어 구간(310)에서는 상기 다중 채널의 Ch0(302)을 통해 HELLO 신호, ACK 신호, 및 RSV 패킷이 전송되고, 상기 데이터 전송 구간(320)에서는 상기 다중 채널의 Ch0(302)와 Ch1(304)을 통해 RTS 패킷, CTS 패킷, ACK 신호, 및 데이터 패킷이 전송된다.

이러한 스플릿 위상 접근 방식에서는, 시구간이 제어 구간(310)과 데이터 전송 구간(320)으로 분리되어 상기 제어 구간(310)에서 제어 관련 신호의 전송이 이루어지고, 상기 데이터 전송 구간(320)에서 데이터 패킷 관련 신호, 예컨대 데이터 패킷의 전송을 위한 채널 협상 관련 패킷 및 데이터 패킷의 전송이 이루어짐으로 단일 트랜시버를 통해 구현이 가능하다. 여기서, 상기 스플릿 위상 접근 방식에서는, 전술한 전용 제어 채널 접근 방식과는 달리 데이터 패킷의 전송을 위한 채널의 협상, 다시 말해 RTS 패킷 및 CTS 패킷의 전송이 전용 채널이 아닌 데이터 패킷이 전송되는 공통 채널을 통해 이루어진다.

또한, 상기 스플릿 위상 접근 방식에서는, 데이터 전송 구간(320)에서 데이터 패킷 전송을 위한 채널 협상에서의 RTS 패킷 및 CTS 패킷의 전송이 공통 채널을 통해 수행됨에 따라, 예컨대 Ch0(302) 및 Ch1(304)을 통해 전송됨에 따라 다중 채널을 통한 데이터 패킷의 전송을 위해 동기화가 필요하다. 그리고, 상기 스플릿 위상 접근 방식에서는, 제어 구간(310)에서 다중 채널, 예컨대 Ch0(302)을 통해 전송되는 제어 관련 신호의 패킷 사이즈가 작을 경우, 상기 제어 구간(310)의 모든 다중 채널이 작은 사이즈를 갖는 패킷의 전송을 위해 할당되므로, 한정된 채널의 사용 효율이 저하될 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 공통 호핑 방식에서는, 다중 채널로 네개의 채널들, 예컨대 Ch0(402), Ch1(404), Ch2(406), Ch3(408) 중에서 각각의 시구간(1,2,…,11)마다 접속하여 통신을 이루고자 하는 모든 STA들이 공통 호핑 시퀀스(common hopping sequence)에 상응하여 동작하며, 상기 공통 호핑 시퀀스를 통해 채널 협상이 수행, 즉 RTS 패킷 및 CTS 패킷이 다중 채널을 통해 전송된다. 여기서, 상기 공통 호핑 방식에서는, 다중 채널 중에서 Ch0(402)부터 Ch4(408)까지 소정의 시구간에서 RTS 패킷이 전송되며, 이때 CTS 패킷이 전송되어 채널 협상이 이루어지면, 즉 데이터 패킷의 전송을 위한 채널이 획득되면, 채널 협상이 이루어진 채널이 남겨지며, 남겨진 채널(410)을 통해 데이터 패킷과 상기 데이터 패킷의 수신 여부에 대한 ACK 신호가 전송된다.

이러한 공통 호핑 방식에서는, 다중 채널에서 각각의 시구간 별 공통 호핑 시퀀스를 통해 채널 협상이 이루어지면, 채널 협상이 이루어진 채널을 남겨두고, 남겨진 채널을 통해 데이터 패킷의 전송이 이루어짐으로 단일 트랜시버를 통해 구현이 가능하다. 그리고, 상기 공통 호핑 방식에서는, 다중 채널의 시구간 별로 채널 협상, 즉 공통 채널을 통해 RTS 패킷 및 CTS 패킷의 전송 및 채널 협상된 채널을 통해 데이터 패킷의 전송이 이루어짐으로 다중 채널을 통한 데이터 패킷의 전송을 위해 동기화가 필요하며, 공통 호핑 시퀀스에 대응하여 각각 스위칭이 필요함으로 스위칭 패널티(switching penalty)가 존재한다.

이렇게 전술한 바와 같은 세가지 방식들, 즉 전용 제어 채널 접근 방식, 스플릿 위상 접근 방식, 및 공통 호핑 방식에서는, 주어진 시구간에서만 단지 하나의 랑데뷰 채널을 포함한다. 여기서, 상기 전용 제어 채널 접근 방식 및 스플릿 위상 접근 방식에서는 Ch1(202)과 Ch0(302)가 랑데뷰 채널이 되고, 상기 공통 호핑 방식에서는 공통 호핑 시퀀스에 따라 주어진 시구간에서 다양하게 하나의 랑데뷰 채널이 변경될 수 있다. 이때, 병렬 랑데뷰 프로토콜은 적어도 하나의 랑데뷰 채널들을 허용한다.

다음으로, 도 5를 참조하면, 상기 다중-채널 MAC 방식에서는, 다중 채널로 두개의 채널들, 예컨대 Ch0(504) 및 Ch1(502)을 통해 각각의 시구간에서 STA 별 접속 노드들, 예컨대 접속 노드1(node1)과 접속 노드3(node3)이 전송 대기(watting to send)(510), RTS 패킷, CTS 패킷, 및 데이터 패킷 전송(RTS/CTS/DATA)(520), 데이터 전송시 호핑 중지(hopping stopped during data transfer)(530), 및 호핑 재시작(hopping resumes)(540)으로 동작한다. 여기서, 상기 Ch0(504) 및 Ch1(502)은 채널 상호간의 간섭이 최소화된 채널로, 독립된 채널이 될 수 있으며, 그에 따라 Ch0(504) 및 Ch1(502)을 포함한 다중 채널을 통해 데이터 패킷을 전송할 경우, 전송시의 간섭이 최소화되어 시스템의 전체적인 데이터 처리율을 향상시킨다. 도 5에서는 설명의 편의를 위해 Ch1(502)에서 먼저 전송 대기(510)이 존재하고, Ch0(504)에서 패킷 전송(520)이 발생되며, 상기 패킷 전송(520)에 따라 Ch1(502)로의 호핑이 중지된 후, 호핑 재시작(540)에 의해 Ch1(502) 및 Ch0(504) 간의 호핑이 존재한다.

이러한 다중-채널 MAC 방식에서는, STA들이 다중 채널에서 호핑을 수행하며, 다중 채널에서 임의의 하나의 채널에 방문(visit)한 방문 채널에서 패킷을 전송하기 위한 확률이 p일 경우, 상기 방문 채널의 시드(seed)를 이용하여 상기 방문 채널의 홈 채널(home channel)을 인지하며, 패킷 전송을 완료한 후에 상기 홈 채널을 반환한다.

여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 WLAN 시스템에는, 다중-채널 MAC 프로토콜 뿐만 아니라 다중-채널 캐리어 감지 다중 액세스(CSMA: Carrier Sense Multiple Access, 이하 'CSMA'라 칭하기로 함) 프로토콜과 같은 MAC 프로토콜이 적용되며, 상기 다중-채널 CSMA 프로토콜이 적용됨에 따라 성능이 향상, 예컨대 고정된 집합적인 대역폭인 경우의 단일-채널 CSMA보다 다중 CSMA 채널의 수행 성능이 더 우수하다. 그리고, 다중-채널 CSMA 프로토콜은, 물리적(physical, 이하 'PHY'라 칭하기로 함) 계층(layer)에서의 데이터 처리율과 같이 선형적 스케일을 갖지 않는 MAC 계층에서의 데이터 처리율을 갖는 단일 채널보다 보다 우수한 성능을 획득한다. 특히, 상기 다중-채널 CSMA 프로토콜이 적용됨에 따라, 데이터 패킷의 동시 전송에 상응하여 동시에 발생 가능한 수많은 충돌들을 제거함으로써 MAC 데이터 처리율을 증가시킨다. 그러면 여기서, 도 6 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 접속 지원을 위한 다중 채널을 통한 RTS/CTS 패킷의 송신에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 6 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 다중 채널 접속 지원을 위한 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 6 내지 도 10은, 본 발명의 실시 예에 따른 WLAN 시스템이, 다중 채널에서 RTS 패킷 또는 CTS 패킷을 송신하기 위한 사용 가능한 밴드를 검색한 후, 상기 애드-혹 다중-채널 MAC 프로토콜을 통해 상기 검색된 사용 가능한 밴드로 애드-혹하여 상기 RTS 패킷 또는 CTS 패킷을 송신하도록 접속을 지원하는 프레임 구조를 도시한 도면이다. 이때, 상기 WLAN 시스템은, 상기 다중 채널에서, 임의의 STA가 이미 점유하여 사용중인 밴드, 즉 상기 임의의 STA가 접속된 밴드에 의한 간섭 또는 충돌 등을 고려하여 상기 사용 가능한 밴드를 검색, 예컨대 상기 간섭 또는 충돌 등이 최소인 밴드를 상기 사용 가능한 밴드로 검색한다.

우선, 도 6을 참조하면, 상기 WLAN 시스템은, 다중 채널의 대역폭에서 임의의 STA들이 80MHz-RTS 대역(650)으로 RTS 패킷(652)을 송신할 경우, 상기 80MHz-RTS 대역(650)의 중복(duplicate)-RTS 대역(600)에서 RTS 패킷 송신을 위한 사용 가능한 밴드를 검색하며, 이때 간섭 대역들(620,625)을 고려하여 상기 사용 가능한 밴드를 검색한다. 여기서, 상기 WLAN 시스템은, 상기 다중 채널을 서브채널들로 분리하여 복수의 밴드들에서 상기 사용 가능한 밴드를 검색한다.

그리고, 상기 WLAN 시스템은, 상기 중복-RTS 대역(600)에서 상기 간섭 대역들(620,625)과 오버랩되지 않는 밴드를 사용 가능한 밴드, 다시 말해 RTS 밴드들(602,604)로 검색하여 RTS 패킷을 송신하도록 접속을 지원한다. 여기서, 상기 RTS 밴드들(602,604) 중에서 임의의 하나의 RTS 밴드를 사용하는 중에 사용이 어려울 경우, 즉 접속한 RTS 밴드로의 접속 유지가 안될 경우에는 상기 애드-혹 다중-채널 MAC 프로토콜을 통해 나머지 하나의 RTS 밴드로 애드-혹하여 사용하도록 접속을 지원한다.

또한, 상기 RTS 밴드들(602,604)을 통해 RTS 패킷을 송신하는 중에, 다른 임의의 STA, 예컨대 상기 검색한 RTS 밴드들(602,604)에 우선권을 갖는 STA에 의해 상기 검색한 RTS 밴드들(602,604)의 사용이 어려울 경우, 즉 접속한 RTS 밴드로의 접속 유지가 안될 경우에는, 상기 간섭 대역들(620,625)과 오버랩되는 RTS 밴드들(606,608)을 사용 가능한 밴드로 검색하며, 상기 애드-혹 다중-채널 MAC 프로토콜을 통해 상기 RTS 밴드들(606,608)로 애드-혹하여 RTS 패킷을 송신하도록 지원한다.

그리고, 도 7을 참조하면, 상기 WLAN 시스템은, 다중 채널의 대역폭에서 임의의 STA들이 40MHz-CTS 대역(750)으로 CTS 패킷(752)을 송신할 경우, 상기 40MHz-CTS 대역(650)의 중복-CTS 대역(700)에서 CTS 패킷 송신을 위한 사용 가능한 밴드를 검색하며, 이때 간섭 대역들(620,625)을 고려하여 상기 사용 가능한 밴드를 검색한다. 여기서, 상기 WLAN 시스템은, 상기 다중 채널을 서브채널들로 분리하여 복수의 밴드들에서 상기 사용 가능한 밴드를 검색한다.

아울러, 상기 WLAN 시스템은, 상기 중복-CTS 대역(700)에서 상기 간섭 대역들(720,625)과 오버랩되지 않는 밴드를 사용 가능한 밴드, 다시 말해 CTS 밴드들(702,704)로 검색하여 CTS 패킷을 송신하도록 접속을 지원한다. 여기서, 상기 RTS 밴드들(702,704) 중에서 임의의 하나의 CTS 밴드를 사용하는 중에 사용이 어려울 경우, 즉 접속한 CTS 밴드로의 접속 유지가 안될 경우에는 상기 애드-혹 다중-채널 MAC 프로토콜을 통해 나머지 하나의 RTS 밴드로 애드-혹하여 사용하도록 접속을 지원한다.

또한, 도 8을 참조하면, 상기 WLAN 시스템은, 다중 채널의 대역폭에서 임의의 STA들이 80MHz-RTS 대역(802,804,806,808)(서브채널1, 서브채널2, 서브채널3, 서브채널4)으로 RTS 패킷을 송신할 경우, 상기 80MHz-RTS 대역(802,804,806,808)의 RTS 밴드들에서 CTS 패킷 송신을 위한 사용 가능한 밴드를 검색하며, 이때 간섭이 존재하는 서브채널 및 대역(820)을 고려하여 상기 사용 가능한 밴드를 검색한다. 아울러, 상기 WLAN 시스템은, 데이터의 사이즈에 따라 인접한 서브채널들, 즉 서브채널1 및 서브채널2의 밴드들을 데이터 밴드(870)로 검색한다. 여기서, 상기 WLAN 시스템은, 상기 다중 채널을 서브채널들로 분리하여 복수의 밴드들에서 상기 사용 가능한 밴드를 검색한다.

그리고, 상기 WLAN 시스템은, 상기 80MHz-RTS 대역(802,804,806,808)에서 간섭이 존재하는 RTS 밴드(806), 즉 서브채널3을 제외한 나머지 서브채널들을 사용 가능한 밴드, 다시 말해 CTS 밴드들(850,852,854)을 검색하여 CTS 패킷을 송신하도록 접속을 지원한다.

또한, 상기 WLAN 시스템은, 상기 RTS 밴드들(802,804,806,808) 및 상기 CTS 밴드들(850,852,854)에서 임의의 RTS 밴드 또는 CTS 밴드를 사용하는 중에, 사용이 어려울 경우, 즉 접속한 CTS 밴드로의 접속 유지가 안될 경우에는 상기 애드-혹 다중-채널 MAC 프로토콜을 통해 나머지 다른 RTS 밴드 또는 CTS 밴드로 애드-혹하여 사용하도록 접속을 지원한다.

아울러, 도 9를 참조하면, 상기 WLAN 시스템은, 다중 채널의 대역폭에서 임의의 STA들이 80MHz-RTS 대역(902,904,906,908)(서브채널1, 서브채널2, 서브채널3, 서브채널4)으로 RTS 패킷을 송신할 경우, 상기 80MHz-RTS 대역(902,904,906,908)의 RTS 밴드들에서 CTS 패킷 송신을 위한 사용 가능한 밴드를 검색하며, 이때 간섭이 존재하는 서브채널 및 대역(920)을 고려하여 상기 사용 가능한 밴드를 검색한다. 아울러, 상기 WLAN 시스템은, 데이터의 사이즈에 따라 인접한 서브채널들, 즉 서브채널1 및 서브채널2의 밴드들을 데이터 밴드(870)로 검색한다. 여기서, 상기 WLAN 시스템은, 상기 다중 채널을 서브채널들로 분리하여 복수의 밴드들에서 상기 사용 가능한 밴드를 검색한다.

그리고, 상기 WLAN 시스템은, 상기 80MHz-RTS 대역(902,904,906,908)에서 간섭이 존재하는 RTS 밴드(906), 즉 서브채널3을 제외한 나머지 서브채널들을 사용 가능한 밴드, 다시 말해 CTS 밴드들(952,954,956)을 검색한다. 여기서, 상기 WLAN 시스템은, 상기 CTS 패킷 송신이 서브채널1을 프라이머리(primary) 채널로 하여 40MHz-CTS 대역일 경우에는 간섭 대역(920)을 고려하여 CTS 밴드(956)를 제외한 CTS 밴드들(952,954)을 상기 사용 가능한 밴드로 CTS 패킷을 송신하도록 접속을 지원한다.

또한, 상기 WLAN 시스템은, 상기 RTS 밴드들(902,904,906,908) 및 상기 CTS 밴드들(952,954)에서 임의의 RTS 밴드 또는 CTS 밴드를 사용하는 중에, 사용이 어려울 경우, 즉 접속한 CTS 밴드로의 접속 유지가 안될 경우에는 상기 애드-혹 다중-채널 MAC 프로토콜을 통해 나머지 다른 RTS 밴드 또는 CTS 밴드로 애드-혹하여 사용하도록 접속을 지원한다.

그리고, 도 10을 참조하면, 상기 WLAN 시스템은, 다중 채널의 대역폭에서 임의의 STA들이 80MHz-RTS 대역(1002,1004,1006,1008)(서브채널1, 서브채널2, 서브채널3, 서브채널4)으로 RTS 패킷을 송신할 경우, 상기 80MHz-RTS 대역(1002,1004,1006,1008)의 RTS 밴드들에서 CTS 패킷 송신을 위한 사용 가능한 밴드를 검색하며, 이때 간섭이 존재하는 서브채널 및 대역(1020)을 고려하여 상기 사용 가능한 밴드를 검색한다. 아울러, 상기 WLAN 시스템은, 데이터의 사이즈에 따라 인접한 서브채널들, 즉 서브채널1 및 서브채널2의 밴드들을 데이터 밴드(1070)로 검색한다. 여기서, 상기 WLAN 시스템은, 상기 다중 채널을 서브채널들로 분리하여 복수의 밴드들에서 상기 사용 가능한 밴드를 검색한다.

그리고, 상기 WLAN 시스템은, 상기 80MHz-RTS 대역(1002,1004,1006,1008)에서 간섭이 존재하는 RTS 밴드(1008), 즉 서브채널4를 제외한 나머지 서브채널들을 사용 가능한 밴드, 다시 말해 CTS 밴드들(1052,1054,1056)을 검색한다. 여기서, 상기 WLAN 시스템은, 상기 CTS 패킷 송신이 서브채널1을 프라이머리 채널로 하여 40MHz-CTS 대역일 경우에는 간섭 대역(1020)을 고려하여 CTS 밴드(1056)를 제외한 CTS 밴드들(1052,1054)을 상기 사용 가능한 밴드로 CTS 패킷을 송신하도록 접속을 지원한다.

또한, 상기 WLAN 시스템은, 상기 RTS 밴드들(1002,1004,1006,1008) 및 상기 CTS 밴드들(1052,1054)에서 임의의 RTS 밴드 또는 CTS 밴드를 사용하는 중에, 사용이 어려울 경우, 즉 접속한 CTS 밴드로의 접속 유지가 안될 경우에는 상기 애드-혹 다중-채널 MAC 프로토콜을 통해 나머지 다른 RTS 밴드 또는 CTS 밴드로 애드-혹하여 사용하도록 접속을 지원한다. 그러면 여기서, 도 11을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 전술한 바와 같이 다중 채널에서 상기 애드-혹 다중-채널 MAC 프로토콜을 통해 애드-혹을 지원하는 접속 지원 장치에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 접속 지원 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 11은, 본 발명의 실시 예에 따른 WLAN 시스템에서, 다중 채널을 통해 하나의 AP에 복수의 STA들이 접속 가능하도록 하는 접속 지원 장치를 도시한 도면이며, 상기 접속 지원 장치는 상기 AP에 포함되어 상기 STA들의 접속을 지원한다. 특히, 상기 AP는, 전술한 바와 같이, 상기 다중 채널에서 상기 STA들의 애드-혹 다중-채널 MAC 프로토콜을 통한 애드-혹을 지원하여 AP 자신에게 접속하도록 지원한다.

도 11을 참조하면, 상기 접속 지원 장치는, 다중 채널에서 STA들이 점유하여 사용 중인 서브채널을 확인하고, 상기 다중 채널에서 사용 가능한 밴드를 검색하는 확인부(1110), 상기 검색된 사용 가능한 밴드를 RTS/CTS 패킷 송신을 위한 RTS/CTS 밴드로 결정하는 결정부(1120), 및 상기 결정된 RTS/CTS 밴드를 통해 다중 채널에서 상기 AP로의 접속을 지원하는 접속부(1130)를 포함한다.

여기서, 상기 확인부(1110)는, 전술한 바와 같이, 다중 채널을 통해 접속하고자 하는 복수의 STA들, 그리고 상기 STA들의 복수의 접속 노드들, 및 상기 STA들이 사용중인 서브채널, 즉 STA들이 접속된 서브채널을 확인한다. 그리고, 상기 확인부(1110)는, 상기 다중 채널을 서브채널들로 분리하여 복수의 밴드들에서 상기 사용 가능한 밴드를 검색하며, 이때 상기 다중 채널에서 간섭 또는 충돌 등이 발생하는 서브채널, 즉 밴드들을 고려하여 상기 사용 가능한 밴드를 검색한다.

또한, 상기 결정부(1120)는, 상기 다중 채널에서 애드-혹 다중-채널 MAC 프로토콜을 통해 애드-혹을 지원하여, 사용중인 RTS/CTS 밴드의 사용이 어려울 경우, 즉 접속한 RTS/CTS 밴드로의 접속 유지가 안될 경우, 검색된 다른 사용 가능한 밴드로 애드-혹하여 상기 AP로 접속하도록 한다. 다시 말해, 상기 사용 가능한 밴드를 임의의 STA가 접속하여 사용하는 중에, 임의의 다른 STA, 예컨대 상기 접속하여 사용중인 밴드에 대해 프라이머리를 갖는 STA가 접속할 경우, 상기 결정부(1120)는, 상기 애드-혹 다중-채널 MAC 프로토콜을 통해 애드-혹을 지원하여, 상기 임의의 STA가 다른 사용 가능한 밴드로 접속하도록 한다. 그러면 여기서, 도 12를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 다중 채널에서 접속 지원 동작에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 접속 지원 장치의 동작 과정을 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 12는, 전술한 바와 같이 상기 WLAN 시스템에서 다중 채널을 통해 하나의 AP에 복수의 STA들의 접속 지원 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 12를 참조하면, 상기 접속 지원 장치는, 1210단계에서, 다중 채널에서 STA들이 점유하여 사용 중인 서브채널을 확인하고, 상기 다중 채널에서 사용 가능한 밴드를 검색한다.

그리고, 1220단계에서, 상기 검색된 사용 가능한 밴드를 RTS/CTS 패킷 송신을 위한 RTS/CTS 밴드로 결정한 후, 1230단계에서 상기 결정된 RTS/CTS 밴드를 통해 다중 채널에서 상기 AP로의 접속을 지원한다. 여기서, 상기 다중 채널에서 하나의 AP로 복수의 STA들의 접속 지원에 대해서는 앞서 구체적으로 설명하였음으로, 여기서는 그에 관한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

통신 시스템에서 접속 지원 장치에 있어서,
다중 채널에서 액세스 포인트(AP: Access Point)로 접속하고자 하는 복수의 스테이션들(STA: Station)들이 사용 가능한 밴드를 검색하는 확인부;
상기 검색된 사용 가능한 밴드에서 패킷 송신을 위한 전송 밴드를 결정하는 결정부; 및
상기 결정된 전송 밴드를 통해 상기 액세스 포인트로 접속을 지원하는 접속부;를 포함하며;
상기 결정부는, 상기 검색된 사용 가능한 밴드에서 애드-혹(ad-hoc) 다중-채널 매체 접속 제어(MAC: Media Access Control) 프로토콜을 통해 애드-혹하여 상기 전송 밴드를 결정하는 것을 특징으로 하는 접속 지원 장치.
제1항에 있어서,
상기 결정부는, 상기 액세스 포인트로 접속한 전송 밴드로의 접속 유지가 안될 경우, 상기 애드-혹 다중-채널 매체 접속 제어 프로토콜을 통해 상기 검색된 사용 가능한 밴드에서 새로운 전송 밴드를 결정하고;
상기 접속부는, 상기 새로운 전송 밴드로 애드-혹하여 상기 액세스 포인트로의 접속을 지원하는 것을 특징으로 하는 접속 지원 장치.
제1항에 있어서,
상기 확인부는, 상기 다중 채널을 복수의 서브채널들로 분리하여 상기 서브채널들 및 밴드들을 확인하고, 상기 STA들 및 상기 STA들의 접속 노드들을 확인하는 것을 특징으로 하는 접속 지원 장치.
제3항에 있어서,
상기 확인부는, 상기 서브채널들에서 상기 STA들이 접속된 서브채널 및 밴드를 확인하고, 상기 접속된 서브채널 및 밴드에 의한 간섭을 고려하여 상기 사용 가능한 밴드를 검색하는 것을 특징으로 하는 접속 지원 장치.
제1항에 있어서,
상기 전송 밴드는, RTS(Request To Send) 밴드 또는 CTS(Clear To Send) 밴드인 것을 특징으로 하는 접속 지원 장치.
제1항에 있어서,
상기 확인부는, 상기 다중 채널의 RTS(Request To Send) 밴드에 중복(duplicate)된 CTS(Clear To Send) 밴드에서 상기 사용 가능한 밴드를 검색하며;
상기 결정부는, 상기 사용 가능한 밴드에서 CTS 패킷 송신을 위한 CTS 밴드를 결정하는 것을 특징으로 하는 접속 지원 장치.
제1항에 있어서,
상기 확인부는, 상기 다중 채널의 CTS(Clear To Send) 밴드에 중복(duplicate)된 RTS(Request To Send) 밴드에서 상기 사용 가능한 밴드를 검색하며;
상기 결정부는, 상기 사용 가능한 밴드에서 RTS 패킷 송신을 위한 RTS 밴드를 결정하는 것을 특징으로 하는 접속 지원 장치.
통신 시스템에서 접속 지원 방법에 있어서,
다중 채널에서 액세스 포인트(AP: Access Point)로 접속하고자 하는 복수의 스테이션들(STA: Station)들이 사용 가능한 밴드를 검색하는 단계;
상기 검색된 사용 가능한 밴드에서 패킷 송신을 위한 전송 밴드를 결정하는 단계; 및
상기 결정된 전송 밴드를 통해 상기 액세스 포인트로 접속을 지원하는 단계;를 포함하며;
상기 결정하는 단계는, 상기 검색된 사용 가능한 밴드에서 애드-혹(ad-hoc) 다중-채널 매체 접속 제어(MAC: Media Access Control) 프로토콜을 통해 애드-혹하여 상기 전송 밴드를 결정하는 것을 특징으로 하는 접속 지원 방법.
제8항에 있어서,
상기 결정하는 단계는, 상기 액세스 포인트로 접속한 전송 밴드로의 접속 유지가 안될 경우, 상기 애드-혹 다중-채널 매체 접속 제어 프로토콜을 통해 상기 검색된 사용 가능한 밴드에서 새로운 전송 밴드를 결정하고;
상기 지원하는 단계는, 상기 새로운 전송 밴드로 애드-혹하여 상기 액세스 포인트로의 접속을 지원하는 것을 특징으로 하는 접속 지원 방법.
제8항에 있어서,
상기 검색하는 단계는, 상기 다중 채널을 복수의 서브채널들로 분리하여 상기 서브채널들 및 밴드들을 확인하고, 상기 STA들 및 상기 STA들의 접속 노드들을 확인하는 것을 특징으로 하는 접속 지원 방법.
제10항에 있어서,
상기 검색하는 단계는, 상기 서브채널들에서 상기 STA들이 접속된 서브채널 및 밴드를 확인하고, 상기 접속된 서브채널 및 밴드에 의한 간섭을 고려하여 상기 사용 가능한 밴드를 검색하는 것을 특징으로 하는 접속 지원 방법.
제8항에 있어서,
상기 전송 밴드는, RTS(Request To Send) 밴드 또는 CTS(Clear To Send) 밴드인 것을 특징으로 하는 접속 지원 방법.
제8항에 있어서,
상기 검색하는 단계는, 상기 다중 채널의 RTS(Request To Send) 밴드에 중복(duplicate)된 CTS(Clear To Send) 밴드에서 상기 사용 가능한 밴드를 검색하며;
상기 결정하는 단계는, 상기 사용 가능한 밴드에서 CTS 패킷 송신을 위한 CTS 밴드를 결정하는 것을 특징으로 하는 접속 지원 방법.
제8항에 있어서,
상기 검색하는 단계는, 상기 다중 채널의 CTS(Clear To Send) 밴드에 중복(duplicate)된 RTS(Request To Send) 밴드에서 상기 사용 가능한 밴드를 검색하며;
상기 결정하는 단계는, 상기 사용 가능한 밴드에서 RTS 패킷 송신을 위한 RTS 밴드를 결정하는 것을 특징으로 하는 접속 지원 방법.