KR20130075371A - 무선 네트워크의 기회적 동시전송 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 각 액세스 포인트가 전송하는 링크의 SINR 값이 동시전송의 조건을 만족하도록 송신기의 파워를 조절한다. 즉, 본 발명에 따른 패킷 전송 방법은, 제1 액세스 포인트, 제2 액세스 포인트, 및 중앙제어장치를 포함하는 무선 네트워크 시스템 내에서 상기 제1 액세스 포인트의 패킷 전송 방법으로서, 상기 중앙제어장치가 상기 무선 네트워크 시스템 내에 존재하는 수신 장치의 RSS 값을 취합하는 단계와, 상기 중앙제어장치가 취합한 상기 수신 장치의 RSS 값을 기반으로 SINR 값을 산출하는 단계와, 상기 중앙 제어 장치가 산출한 상기 SINR 값이 상기

및

의 조건을 만족하도록 상기 제1 액세스 포인트의 송신 파워를 결정하는 단계를 포함한다.

Description

무선 네트워크의 기회적 동시전송 방법{Opportunistic Concurrent Transmission Method of Wireless Network}

본 발명은 무선 네트워크의 기회적 동시전송 방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 동시전송의 기회를 높여 한정된 무선자원을 효율적으로 사용할 수 있는 무선 네트워크의 기회적 동시전송 방법에 관한 것이다.

IEEE 802.11 표준을 따르는 무선 랜(WLANs: Wireless Local Area Networks)은 값싸고 쉬운 설치가 가능하며 전송 속도가 빠른 등의 강력한 이점이 있다. 그런데, 무선 랜의 폭발적인 보급은 한정된 무선자원을 더욱 효율적으로 사용해야 하는 문제를 야기한다.

IEEE 802.11 Distributed Coordination Function(DCF)은 구현이 용이하고 대부분의 환경에서 분산적으로 잘 동작하는 특성 때문에 무선 랜의 대표적인 MAC 프로토콜로서 사용되고 있다. DCF는 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 기반으로 동작하기 때문에 동시전송(concurrent transmissions)을 허용하지 않는다. 이는 동시에 전송된 신호들이 간섭 혹은 충돌로 인해서 전송이 실패하는 것을 방지하기 위함이다.

그러나 CSMA/CA 방식을 사용하게 되면 공간 재활용(Spatial Reuse)의 측면에서는 한정된 무선 자원을 낭비하게 되는 부분이 필연적으로 발생한다. 그러나, 신호들이 동시에 전송되더라도 패킷의 전달 순서와 상대적인 신호의 세기에 따라 실패가 아닌 성공적인 수신이 될 수 있는데, 이를 캡쳐 효과(capture effect)라고 한다.

기존의 랜 카드는 의도한 신호(Intended signal)가 충분한 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)을 가지고 간섭 신호보다 먼저 도착하거나 혹은 간섭 신호의 프리앰블(preamble) 전송시간 내에 도착하면 물리계층의 캡쳐(Physical Layer Capture)를 가능하게 했다. 또한, Message In Message(MIM) 기능을 구현한 Atheros chipset을 사용하는 무선 랜 카드의 경우, 향상된 프리앰블 탐지 기술을 채용하여, 의도한 신호가 충분한 SINR값(≒10dB)을 가진다면 간섭 신호의 프리앰블 시간 이후에 도착해도 캡쳐가 될 수 있으므로 캡쳐 확률이 훨씬 커졌다.

이와 같은 내용이 도 1에 도시되어 있다. 도 1의 (a)는 PHY 캡쳐의 경우를 나타내고, 도 1의 (b)는 MIM 기능을 구현한 무선 랜 카드를 사용할 때의 캡쳐를 나타낸다.

도 1의 (a)에 나타난 바와 같이 약 10dB 정도의 충분한 SINR을 갖는 의도한 신호가 간섭신호의 프리앰블 전송이 끝나기 전에 도착하면, 의도한 신호는 캡쳐될 수 있다.

이에 비해 MIM 기능을 구현한 경우에는 의도한 신호가 간섭신호의 프리앰블 전송이 끝난 후에 도착하더라도 캡쳐될 수 있다.

한편, 먼저 도착된 패킷은 다른 패킷이 성공적인 수신을 방해하더라도 먼저 도착한 신호가 높은 SINR(4dB)을 갖는 경우에는 패킷의 디코딩 절차를 계속할 수 있다. 이러한 내용이 도 2에 도시되어 있으며, 이를 첫번째 프레임 캡쳐(First Frame Capture) 라 부르기도 한다.

본 발명은 위와 같은 기술적 배경을 바탕으로 안출된 것으로서, 무선 랜 시스템에서 동시전송의 기회를 높여 한정된 무선자원을 효율적으로 사용할 수 있는 무선 네트워크의 기회적 동시전송 방법을 제공하는 것을 그 과제로 한다.

이와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 각 액세스 포인트가 전송하는 링크의 SINR 값이 동시전송의 조건을 만족하도록 송신기의 파워를 조절한다.

즉, 본 발명의 일 면에 따른 패킷 전송 방법은, 제1 액세스 포인트, 제2 액세스 포인트, 및 중앙제어장치를 포함하는 무선 네트워크 시스템 내에서 상기 제1 액세스 포인트의 패킷 전송 방법으로서, 상기 중앙제어장치가 상기 무선 네트워크 시스템 내에 존재하는 수신 장치의 RSS 값을 취합하는 단계와, 상기 중앙제어장치가 취합한 상기 수신 장치의 RSS 값을 기반으로 SINR 값을 산출하는 단계와, 상기 중앙 제어 장치가 산출한 상기 SINR 값이 상기 [수학식 4] 및 [수학식 5]를 만족하도록 상기 제1 액세스 포인트의 송신 파워를 결정하는 단계를 포함한다.

[수학식 4]

[수학식 5]

(여기에서, R1과 R2는 상기 제1 액세스 포인트와 제2 액세스 포인트가 의도하는 수신 장치이다)

여기에서, 상기 제1 액세스 포인트는 결정된 상기 송신 파워에 따라 상기 제2 액세스 포인트와 동시전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 면에 따른 패킷 전송 방법은, 무선 네트워크 시스템 내에 존재하는 제1 액세스 포인트의 패킷 전송 방법으로서, 상기 제1 액세스 포인트가 전송하고자 하는 패킷이 존재하는 경우, 상기 제2 액세스 포인트로부터 전송중인 링크의 정보를 획득하는 단계, 간섭 맵을 참조하여 상기 전송중인 링크의 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio) 값을 확인하는 단계, 확인된 상기 SINR 값이 미리 정한 캡쳐 임계값 이상인 경우, 상기 패킷을 동시전송하는 단계를 포함하며, 확인된 상기 SINR 값은 상기 [수학식 4] 및 [수학식 5]를 만족하고, 상기 동시전송하는 단계에서의 동시전송은 다음의 [수학식 8]과 [수학식 9]를 만족하는 위치에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.

[수학식 8]

[수학식 9]

(제1 액세스 포인트, 제2 액세스 포인트 및 제1 액세스 포인트와 제2 액세스 포인트가 의도하는 수신 장치인 R1과 R2의 좌표가 각각 (a, b), (c, d), (x, y) (x', y')이다)

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 네트워크 토폴로지에 따라 간섭 신호에 해당하는 다른 AP의 전송이 있더라도, 충분한 SINR 값을 갖는 신호인 경우에는 기회적으로 동시전송을 하도록 하여 전체 무선 랜 시스템의 자원을 효율적으로 활용할 수 있다. 또한, 동시전송의 기회를 높이기 위하여 송신기 파워를 조절하여 동시전송을 위한 SINR 요건을 만족하도록 할 수 있다.

도 1은 물리 계층 캡쳐와 MIM 캡쳐가 이루어지는 전송 스케줄을 나타내는 도면이다.
도 2는 First Frame 캡쳐가 이루어지는 전송 스케줄을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 동시전송 방법의 실험 테스트베드를 나타내는 도면이다.
도 4는 수신 장치에 의해 측정되는 SINR이 증가함에 따른 송신 장치의 전달 비율을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 MIM 동시전송을 위한 수학적인 접근과 측정에 근거한 접근 방법을 나타내는 시나리오이다.
도 6은 MIM 캡쳐 효과를 갖는 동시전송 지역을 시각적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 측정 연구의 물리적인 환경을 나타낸다.
도 8은 채널 모델과 현실에서 실제 측정된 값의 비교 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 2차원 SINR 지도이다.
도 10은 송신기 파워 조절 방법을 사용한 경우와 그렇지 않은 경우(최대 출력 16dBm을 사용한 경우)의 동시전송 기회를 비교한 그래프이다.
도 11은 네트워크 토폴로지의 예를 나타낸다.
도 12은 도 11의 각 토폴로지에 대해서 802.11, TDMA-MIM, TDMA-Power Control의 세 가지 방법의 기대 성능을 나타내는 그래프이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하에서, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 무선 네트워크의 기회적 동시전송 방법 및 시스템에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

먼저 MIM 캡쳐 현상의 요건을 증명하기 위하여 실시한 실험 결과를 설명한다.

도 3은 실험 테스트베드를 나타내는 도면이다.

도 3에 나타난 바와 같이, 두 개의 송신 장치가 특정한 수신 장치에 전송하고 있고, 각각의 스니퍼들은 송신 장치의 전송을 각각 기록하고 있다. 이 실험에서는 MIM 모드에서 구현되는 현대적인 NIC가 이용되었으며, 동시전송을 위하여 NIC의 조정을 위한 소프트웨어인 MadWiFi에서 캐리어 감지 기능을 사용하지 않았다. 이에 따라 각 송신 장치는 다른 송신 장치의 전송을 무시하고 무선 매체의 상태(busyness)에 관계없이 계속해서 전송한다. 도 3에 도시된 환경에서, TX1은 수신 장치를 향해 프레임들을 전송하는 송신 장치이고 TX2는 간섭 장치가 된다. 간섭 장치는 무선 매체 상에서 프레임을 브로드캐스트한다. 따라서, 수신 장치는 항상 간섭을 겪게 된다.

첫 번째 프레임 캡쳐와 MIM 캡쳐 현상을 체크하기 위하여 테스트베드 환경 하에서 송신 장치 TX1가 목적한 수신 장치로 전달하는 비율을 이용한다.

도 4는 수신 장치에 의해 측정되는 SINR이 증가함에 따른 송신 장치의 전달 비율을 보여준다.

여기에서, 두 번의 높은 증가를 볼 수 있는데, 전달 비율의 첫 번째 증가는 SINR이 2 내지 4dB인 범위에서 발생하고, 두 번째 증가는 SINR이 10 내지 12dB인 범위에서 발생한다. 첫 번째 증가(약 55% 증가)는 다른 패킷이 수신을 방해하더라도 원하는 신호가 수신 장치에서 해독될 수 있는 첫 번째 프레임 캡처 현상을 나타내고, 두 번째 증가(약 20% 증가)는 더 늦게 도착된 원하는 신호가 해독될 수 있다는 MIM 캡처 현상을 나타낸다. 이러한 결과는 이전에 있었던 상세한 측정 연구와도 일치한다.

이제, MIM 캡처 현상을 이용하여 동시전송 기회를 발견하기 위하여 수학적인 접근과 측정에 근거한 접근 방법을 사용한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 MIM 동시전송을 위한 수학적인 접근과 측정에 근거한 접근 방법을 나타내는 시나리오이다.

AP1과 AP2는 송신 장치이고, R1과 R2는 AP1과 AP2 각각이 의도하는 수신 장치이다. AP1, AP2, R1 그리고 R2의 좌표는 각각 (a, b), (c, d), (x, y) 그리고 (x', y')이다. d_{AP1 → R1}은 AP1과 R1 사이의 거리를 의미한다. d_{AP2 → R1}은 AP2과 R1 사이의 거리를 의미한다. P_{AP1 → R1}과 P_{AP2 → R1}은 AP1과 AP2 각각으로부터 R1에 수신된 파워를 나타낸다. 여기에서, 모든 AP가 동시전송을 시작하려고 시도할 때 AP1이 항상 첫 번째로 패킷을 보낸다고 가정한다. AP1이 송신 장치일 때 AP2는 간섭 장치이고, 반대의 경우도 같다.

먼저, 수학적인 접근 방법에 따르면, MIM 캡처 현상 기회를 발견하기 위하여 두 개의 빛의 지면 반사 채널 모델을 적용한다.

동시전송이 가능한 MIM 캡처 현상이 발생할 수 있는 기회를 계산하는 방법으로 다음의 [수학식 1]과 같은 SINR을 사용한다. 분석의 편의를 위하여 간섭보다 상대적으로 낮은 강도를 갖는 노이즈 인자는 무시한다.

P_{r (i)}, 그리고 I_{r (i)}는 각각 수신된 파워와 수신 장치에서의 간섭이다. G_{r (i),i}는 송신기 i로부터 수신 장치 r(i)에 이르는 경로이다. F_{r (i)}는 수신 장치의 페이딩 인자이고 P_i는 송신기 i의 전송 파워이다. 안테나 게인과 다른 파라미터들은 다음의 [표 1]에 열거되어 있다. AP1과 AP2의 전송 파워는 모두 같다고 가정하고, 분석의 간소화를 위하여 두 개의 빛의 지면 반사 채널 모델이 상기 [수학식 1]에 적용된다. 이에 따라 SINR은 오직 송신 장치와 수신 장치 사이의 거리에 의해서만 영향을 받는다. 따라서 R1의 dB 표현에서 SINR은 다음의 [수학식 2]와 같이 표현된다.

Parameter	Value
Frequency	5.8GHz
ht and hr	0.28m
Gt and Gr	7dBi
Dcross	19.0473m
PHY Rate	6Mbps

[수학식 2] (2)에서

는 2에서 4에 이르는 경로 손실 지수를 나타내며, 이 분석에서는

를 4로 정한다. R2의 SINR은 유사한 방법으로 다음의 [수학식 3]과 같이 표현된다.

MIM 캡처가 가능하기 위해서는 다음 두 가지 조건을 만족해야만 한다. [수학식 4]는 간섭 신호보다 먼저 수신 장치에 도달하는 SoI(Signal of Interest)를 위한 SINR 요건을 나타낸다. 유사한 방식으로 [수학식 5]는 간섭 신호보다 늦게 수신 장치에 도달하는 SoI를 위한 SINR 요건을 나타낸다. 따라서 MIM 캡처를 가능하게 하기 위해서는 다음 두 가지 조건을 만족해야만 한다.

[수학식 4]와 [수학식 5]를 [수학식 2]와 [수학식 3]으로 대체하면, 다음의 [수학식 6]과 [수학식 7]을 얻을 수 있다.

[수학식 6]을 풀면

이 10^0.2인 다음의 [수학식 8]을 얻을 수 있다.

[수학식 8]은 [수학식 6]의 4dB 요건을 표현하고 있다. 유사한 방법에 의하여, [수학식 7]을 풀어서

가 10^0.5인 다음의 [수학식 9]를 얻을 수 있다. [수학식 9]는 AP2의 10dB 요건을 표현하고 있다.

이제 MIM 캡처 현상이 발생하는 지정학적 위치에 근거하여 MIM 캡처 현상 기회를 계산할 수 있다. 예를 들면, AP1과 AP2의 거리가 150m라고 하고 AP의 전송 범위가 180m라고 하고, 도 6을 이용하여 결과를 설명한다. 도 6에서 ⓐ(노란색으로 색칠된 영역)와 ⓑ(빨간색으로 색칠된 영역)로 마크된 영역은 각각 다음 상태를 나타낸다.

결론적으로, 동시전송을 가능하게 만드는 MIM 캡처 현상 기회를 얻을 수 있으며, 다음의 [수학식 10]이 이 기회를 나타낸다.

MIM 캡처의 확률은 AP1이 AP2보다 패킷을 더 빨리 보내는 경우로 간주된다. 모든 AP가 같은 파워 수준을 갖고 있기 때문에 AP2가 패킷을 처음으로 보내는 경우도 AP1이 처음으로 보내는 경우와 유사한 결과를 보여준다.

다음은, 측정에 근거한 접근을 설명한다.

측정에 근거한 접근은 분석에 있어서 약간의 한계를 갖는 수학적인 접근을 보완하기 위해 사용된다. 한계의 첫 번째는 수학적인 접근에서 사용되는 두 개의 빛의 지면 반사 채널 모델은 항상 정확하지 않는 것이다. 그 모델은 오직 신호 감쇠의 주요 원인으로서 거리 인자만 고려하여 이 분석 결과는 실제와 맞지 않을 수 있다. 두 번째 한계는 특정 거리에서 수신된 신호 강도는 신호의 다방향 전파 현상 때문에 무작위의 속성을 갖고 있다.

따라서, 이상과 실제 채널 환경 사이의 불일치를 감소시키기 위하여 실제 측정값에 근거한 다른 접근법을 사용하였다.

측정 연구를 수행하기 위하여 모바일 스테이션의 모든 위치에서의 RSS 값의 측정이 필요하다. 이렇게 측정된 RSS 값을 활용하면 SINR이 계산될 수 있고 동시전송의 기회를 얻을 수 있다.

측정 연구의 물리적인 환경이 도 7에 도시되어 있다. 추가적으로 전방향 안테나가 부착된 랩탑으로 구현된 NIC는 RSS 값을 기록하기 위해 사용된다. NIC의 스펙과 안테나는 상술한 [표 1]에 나타나 있다.

2.4 GHz 주파수 영역이 간섭을 일으킬 수 있는 많은 무선 장치들에 의해 점유되어 있기 때문에 5.8 GHz 주파수 영역에서 측정을 수행하였다.

RSS 값은 동시전송이 가능한지 여부를 판단하기 위해 사용되는 SINR 값을 얻기 위해서 측정되어야만 한다. RSS 값의 측정은 하나의 송신 장치와 하나의 수신 장치에 의해 이루어진다. 송신 장치가 패킷을 수신 장치에 보내면 수신국이 송신 장치의 신호의 RSS 값을 기록한다. 특정 지역에서 기록된 RSS 값들은 1 내지 3dB의 범위에서 낮은 변동을 갖는다. 그래서 우리는 평균 RSS 값은 수신 장치의 지역의 대표값을 나타내는 것으로 간주한다. 그러나 먼 거리 지역의 측정에 대해서는 공간이 한정되어 측정할 수 없다는 문제가 존재한다. 이 문제를 해결하기 위해 우리는 먼 거리의 RSS 값을 얻기 위한 이론적인 채널 모델을 채택한다. 사용되는 이론적인 채널 모델은 자유로운 공간 채널 모델과 두 개의 빛의 지면 반사 채널 모델이다. 다음의 [수학식 11]이 이 두 모델에 적용하는 수신된 신호의 강도를 보여주고 있다. 송신 장치와 수신 장치 사이의 거리에 따라 다른 채널 모델이 적용된다. 거리가 D_Cross보다 작다면 자유로운 공간 모델이 사용된다. 반대의 경우에 두 개의 빛의 지면 반사 채널 모델이 적용된다.

이 채널 모델들은 현실성을 잘 반영하는 모델로 널리 알려져 있으나, 먼 거리 지역에서의 채널 모델 데이터를 사용하여 채널 모델과 현실에서 실제 측정된 값의 비교 연구를 수행하였으며, 비교의 결과가 도 8에 나타나 있다.

다양한 전송 파워 경우를 포함하는 이 비교 그래프를 통하여 볼 때 채널 모델과 실제 측정 결과는 유사한 경향을 가지고 있다고 보는 것이 적당하다. 이런 유사한 경향 때문에 우리는 먼 거리 지역에 있는 RSS 값을 예측하기 위하여 채널 모델을 채택할 수 있다. RSS 값의 측정 후에 다음과 같은 [수학식 12]를 사용하여 RSS 값을 SINR로 변환할 수 있다.

측정된 RSS 값은 외부 공간에서 상대적으로 낮은 변동을 갖고 있다. 따라서 이 값들을 수신 장치의 의도된 신호 강도와 간섭 신호 강도로 직접 사용한다. 또한, 기본 노이즈 인자에 의해 영향을 받는 간섭이 SINR을 계산하는데 중요하지 않으므로 노이즈 인자는 무시한다. 송신 장치의 전송 범위 내에 있는 모든 지역의 RSS 값을 측정하고 예측할 수 있으므로 모든 지역에서 SINR 값을 얻을 수 있다.

이와 같이 모든 지역의 SINR 값을 얻었으므로, 두 송신 장치 사이의 거리가 100m일 때 송신 장치의 의도된 수신 장치의 2차원 SINR 지도를 이끌어낼 수 있다. 도 9는 다양한 한방향 송신 장치의 전송 파워의 결과를 보여준다. 지도의 색이 빨간색으로 갈수록 그 지역에 있는 SINR 값은 높은 수준을 갖는다. 반대로 지도의 색이 노란색으로 갈수록 그 지역에 있는 SINR은 낮은 수준을 갖는다. 나아가 한 방향 송신 장치의 전송 파워가 감소된다면 송신 장치의 SINR 지도의 크기는 감소되고 2차원 지도의 전체 모양이 바뀌게 된다.

이제, 동시전송의 기회를 높이기 위한 송신기 파워 조절 방법에 대해 설명한다.

상술한 바에 따르면 송신기 사이의 거리가 증가할수록 동시전송의 기회가 증가하는 경향이 있음을 알 수 있다. 따라서 AP가 희박하게 배치되어 있을수록 동시전송 기회가 늘어날 것임은 당연하다. 그러나, AP가 희박하게 배치될 경우 넓은 영역을 커버할 수 없으므로 실제로 이러한 방법은 현실적인 대안이라 볼 수 없다. 대부분의 AP의 송신 범위는 상당히 중복되므로, 송신기 사이의 거리가 가까운 경우에도 동시전송의 기회를 늘리는 것이 반드시 필요하다.

송신기 사이의 거리가 고정되어 있다면, 동시전송의 가능성은 토폴로지에 의해 결정된다. 즉, 각 송신기의 목적 수신기의 위치에 의존하게 되는데, 이는 수신기의 SINR 값이 송신기(송신기 및 간섭기)와 수신기 사이의 거리에 매우 의존하기 때문이다. 상술한 바와 같이 SINR 값은 첫번째 프레임 캡쳐와 MIM 캡쳐 효과에 있어 중요한 요구사항이며, SINR 값을 조절하기 위한 유일한 방법은 송신기의 파워를 조절하는 것이다.

이에 따라, 송신기 파워 조절 방법을 이용하여 각 수신기의 SINR 값을 조절한다. 이에 따라 송신기가 다른 간섭기와 함께 존재하여 동시전송의 기회가 없는 경우에도 송신기 파워를 조절함으로써 동시전송의 기회를 만들 수 있다.

도 10은 송신기 파워 조절 방법을 사용한 경우와 그렇지 않은 경우(최대 출력 16dBm을 사용한 경우)의 결과를 나타낸다.

도 10에 나타난 바와 같이, MIM 캡쳐 효과를 이용하는 경우 10% 정도의 동시전송 기회가 증가하는 것을 알 수 있다.

송신기 파워 조절 방법이 동시전송의 기회를 증가시키기는 하지만, 성능의 개선과 송신기 파워 조절의 오버헤드 사이에는 트레이드오프가 존재한다. 첫번째 프레임 캡쳐와 MIM 캡쳐 효과가 엄격한 SINR 요건을 만족해야 하므로, 각 송신기는 송신기의 신호에 의해 영향을 받는 수신기의 RSS 값을 알고 있어야 한다. 이와 같은 RSS 값을 알기 위해서는 각 수신기가 RSS 값을 이웃하는 송신기로 알려주어야 한다. 또한, 송신기들은 송신기 파워와 송신 스케줄을 조절하기 위하여 서로 협력하고 정보를 교환하여야 한다. 이러한 과정은 무선 프로토콜의 부담으로 작용한다. 이에 따라 본 발명의 실시예에서는 중앙 제어부가 각 수신기의 RSS 값을 취합하여 적절한 송신 스케줄과 송신 파워를 처리하는 방식을 사용할 수 있다. 이 경우 송신기는 중앙 제어부의 제어를 따르기만 하면 되므로 오버헤드가 줄어든다.

상술한 바와 같이 송신기 파워 제어 방법을 사용함으로써 동시전송의 기회가 늘어날 수 있으며, 특정 토폴로지의 모바일 수신기가 SINR 요건을 만족하지 못하는 경우에도 동시전송을 위한 적절한 환경을 만들어줄 수 있다. 특정한 네트워크 토폴로지가 동시전송의 SINR 요건을 만족하는 경우에는 각 송신기가 성공적인 송신을 할 수 있으므로 네트워크 용량의 개선을 가져올 수 있다. 이에 따라 동시전송이 무선 네트워크의 성능에 얼마나 영향을 미치는지를 알아보았다.

성능을 살펴보기 위하여 도 9에 나타난 3가지 토폴로지의 SINR 맵을 사용하고, 모든 수신기는 MIM 캡쳐가 가능하다고 가정하였다. 토폴로지 A는 송신기 파워 조절이 없이도 동시전송이 가능한 경우이고, 토폴로지 B는 송신기 파워 조절을 통해서만 동시전송을 할 수 있는 경우이며, 토폴로지 C는 송신기 파워 조절을 통해서도 동시전송이 가능하지 않은 경우를 나타낸다. 이러한 토폴로지 하에서, IEEE 802.11 DCF, TDMA MAC with MIM, TDMA MAC with MIM에 송신기 파워 조절을 사용하는 것의 세 가지 방법을 비교하였다.

도 11은 네트워크 토폴로지를 나타내며, 도 12는 세 가지 방법의 기대 성능을 나타낸다.

도 12에 나타난 바와 같이, 동시전송에 의해 현저한 성능 개선 효과가 있음을 알 수 있으며, 또한 송신기 파워 조절 방법이 동시전송 기회를 더 많이 가져올 수 있음을 알 수 있다.

이상에서 바람직한 실시예를 기준으로 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 장치 및 방법은 반드시 상술된 실시예에 제한되는 것은 아니며 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (3)

1. 제1 액세스 포인트, 제2 액세스 포인트, 및 중앙제어장치를 포함하는 무선 네트워크 시스템 내에서 상기 제1 액세스 포인트의 패킷 전송 방법으로서,
   상기 중앙제어장치가 상기 무선 네트워크 시스템 내에 존재하는 수신 장치의 RSS 값을 취합하는 단계와,
   상기 중앙제어장치가 취합한 상기 수신 장치의 RSS 값을 기반으로 SINR 값을 산출하는 단계와,
   상기 중앙 제어 장치가 산출한 상기 SINR 값이 상기 [수학식 4] 및 [수학식 5]를 만족하도록 상기 제1 액세스 포인트의 송신 파워를 결정하는 단계를 포함하는 패킷 전송 방법.
   [수학식 4]
   

   

   
   [수학식 5]
   

   

   
   (여기에서, R1과 R2는 상기 제1 액세스 포인트와 제2 액세스 포인트가 의도하는 수신 장치이다)
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 액세스 포인트는 결정된 상기 송신 파워에 따라 상기 제2 액세스 포인트와 동시전송하는 단계를 더 포함하는 패킷 전송 방법.
3. 무선 네트워크 시스템 내에 존재하는 제1 액세스 포인트의 패킷 전송 방법으로서,
   상기 제1 액세스 포인트가 전송하고자 하는 패킷이 존재하는 경우, 상기 제2 액세스 포인트로부터 전송중인 링크의 정보를 획득하는 단계,
   간섭 맵을 참조하여 상기 전송중인 링크의 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio) 값을 확인하는 단계,
   확인된 상기 SINR 값이 미리 정한 캡쳐 임계값 이상인 경우, 상기 패킷을 동시전송하는 단계를 포함하며,
   확인된 상기 SINR 값은 다음의 [수학식 4] 및 [수학식 5]를 만족하고,
   [수학식 4]
   

   

   
   [수학식 5]
   

   

   
   (여기에서, R1과 R2는 제1 액세스 포인트와 제2 액세스 포인트가 의도하는 수신 장치이다)
   상기 동시전송하는 단계에서의 동시전송은 다음의 [수학식 8]과 [수학식 9]를 만족하는 위치에서 이루어지는 것인 패킷 전송 방법.
   [수학식 8]
   

   

   
   [수학식 9]
   

   

   
   (제1 액세스 포인트, 제2 액세스 포인트 및 제1 액세스 포인트와 제2 액세스 포인트가 의도하는 수신 장치인 R1과 R2의 좌표가 각각 (a, b), (c, d), (x, y) (x', y')이다)
   
   
   
   
   
   

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