KR20150015264A - 무선 네트워크의 분산 접속 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

무선 네트워크의 AP로 트래픽이 집중화되는 현상을 해결하고, 트래픽의 충돌을 방지하여 네트워크의 효율을 향상시킬 수 있는 방법 및 장치가 제공된다. 무선 네트워크에 포함된 수 천개 이상의 노드가 하나의 AP를 통해 무선 네트워크에 접속되지 않고 복수의 분산 접속 노드를 통해 무선 네트워크로 접속할 수 있으므로 집중화 현상을 해결하고 무선 네트워크를 효율적으로 운용할 수 있고, 단일 홉 기반으로 분산 접속을 수행하여 구현 복잡도를 낮출 수 있다.

Description

무선 네트워크의 분산 접속 방법 및 장치 {Method and apparatus for distributed association of wireless networks}
본 발명은 노드가 분산하여 무선 네트워크에 접속하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
통상 와이파이(wi-fi) 또는 지그비(zigbee)와 같은 무선 통신에서는 하나의 액세스 포인트(access point, AP)가 관리하는 노드가 많지 않고 AP의 커버리지도 작기 때문에, 반송파 감지 다중 접속/충돌 회피(Carrier sense multiple access with collision avoidance, CSMA/CA)와 같은 경쟁 기반 채널 점유 방식을 사용한다. 이후, 네트워크에 포함된 노드가 많아지고 QoS 등을 요구하는 응용도 많아지면서, AP 또는 코디네이터가 미리 정해진 시간 단위로 나누어진 채널을 각 노드에게 미리 할당하는 시분할 다중 접속(time division multiple access, TDMA) 방식을 통해 CSMA/CA와 같은 경쟁 기반 방식의 문제점이 보완되었다. TDMA 방식과 같은 채널 할당 방식은 데이터가 주기적으로 발생하거나 전송 데이터 양이 일정 수준 이상인 경우 효율이 높다.
하지만, TDMA 방식과 같은 채널 할당 방식은 적은 양의 데이터가 간헐적, 비주기적으로 발생하는 센서 네트워크나 스마트 그리드와 같은 네트워크에서는 비효율적이다. 이러한 TDMA 방식의 비효율은 채널 할당의 오버헤드와 유휴 채널이 양상되는 문제로부터 기인한다. 즉, 하나의 AP 또는 코디네이터에 수 천 개의 노드가 접속되어 있는 경우에는, AP 또는 코디네이터에서 각 노드를 관리하고 각 노드에 채널을 할당하는 오버헤드가 매우 크다.
CSMA/CA와 같은 경쟁 기반 방식에서는, 데이터 전송 중 충돌이 발생하면 각 노드가 재전송 매커니즘을 이용하여 데이터를 재전송하므로, 수많은 노드가 하나의 AP 또는 코디네이터에 접속된 경우에는 충돌이 전파되어 네트워크가 마비될 수 있다. 또한, 수많은 노드가 CSMA/CA와 같은 경쟁 기반 방식으로 AP에 접속되는 과정에서 AP 집중화 현상이 발생하여 네트워크 효율이 떨어질 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는, 무선 네트워크의 AP로 트래픽이 집중화되는 현상을 해결하고, 트래픽의 충돌을 방지하여 네트워크의 효율을 향상시킬 수 있는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 무선 네트워크의 액세스 포인트(access point, AP)에서 커버리지에 포함된 복수의 노드를 관리하는 방법이 제공된다. 상기 노드 관리 방법은, 복수의 노드 중 분산 접속을 수행할 분산 접속 노드를 결정하는 단계, 분산 접속 노드에 관한 정보를 비컨에 실어 비컨을 방송하는 단계, 그리고 복수의 노드 중에서, 분산 접속 노드를 통해 무선 네트워크에 접속된 노드에 관한 정보를 분산 접속 노드로부터 수신하는 단계를 포함한다.
상기 노드 관리 방법에서 분산 접속 노드를 결정하는 단계는, 복수의 노드 중 AP를 통해 무선 네트워크에 접속된 제1 노드의 개수가 제1 임계값이 되었는지 판단하는 단계, 그리고 제1 노드의 개수가 제1 임계값이 되면, 복수의 노드 중에서 분산 접속 노드를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 노드 관리 방법에서 분산 접속 노드를 결정하는 단계는, AP로 접속 요청 메시지를 송신하는 제2 노드의 개수가 제2 임계값이 되었는지 판단하는 단계, 그리고 제2 노드의 개수가 제2 임계값이 되면, 복수의 노드 중에서 분산 접속 노드를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 노드 관리 방법은 복수의 노드 중 제1 노드로부터 접속 요청 메시지를 수신하는 단계, 그리고 제1 노드로 접속 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 노드 관리 방법에서 응답 메시지는 무선 네트워크의 접속 ID를 포함할 수 있다.
상기 노드 관리 방법에서 분산 접속 노드를 결정하는 단계는, 접속 요청 메시지의 수신 대기 시간이 제3 임계값이 되었는지 판단하는 단계, 그리고 수신 대기 시간이 제3 임계값이 되면, 복수의 노드 중에서 분산 접속 노드를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 노드 관리 방법에서 분산 접속 노드를 결정하는 단계는, 접속 요청 메시지에서 분산 접속 가능성에 대한 정보를 추출하는 단계, 그리고 분산 접속 가능성에 대한 정보를 바탕으로 분산 접속 노드를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 노드 관리 방법에서 분산 접속 가능성에 대한 정보를 바탕으로 분산 접속 노드를 결정하는 단계는, 접속 요청 메시지의 수신 세기를 기록하는 단계, 그리고 수신 세기를 바탕으로 커버리지의 중간 영역에 위치하는 것으로 예상되는 노드를 분산 접속 노드로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 노드 관리 방법은 분산 접속 노드를 결정하는 단계 이후, 결정된 분산 접속 노드로 분산 접속 노드의 접속 아이디(identification, ID)와 가용 접속 ID를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 노드 관리 방법은 분산 접속 노드를 통해 무선 네트워크에 접속한 노드는 가용 접속 ID를 이용하여 무선 네트워크에 접속할 수 있다.
상기 노드 관리 방법에서 수신하는 단계는, 분산 접속 노드를 통해 무선 네트워크에 접속한 노드의 리스트 및 가용 접속 ID의 할당 현황을 주기적으로 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 노드가 무선 네트워크에 접속하는 방법이 제공된다. 상기 무선 네트워크 접속 방법은, 무선 네트워크에 포함된 액세스 포인트(access point, AP)에서 방송된 비컨을 수신하는 단계, AP로 제1 접속 요청 메시지를 전송하는 단계, AP로부터 제1 접속 요청 메시지에 대한 제1 응답 메시지를 수신하지 못하면, 복수의 분산 접속 노드 중 제1 분산 접속 노드로 제2 접속 요청 메시지를 전송하는 단계, 그리고 제1 분산 접속 노드로부터 제2 접속 요청 메시지에 대한 제2 응답 메시지를 수신하면, 제1 분산 접속 노드를 통해 무선 네트워크에 접속하는 단계를 포함한다.
상기 무선 네트워크 접속 방법은, 제1 분산 접속 노드로부터 제2 응답 메시지를 수신하지 못하면, 복수의 분산 접속 노드 중 제2 분산 접속 노드로 제3 접속 요청 메시지를 전송하는 단계, 그리고 제2 분산 접속 노드로부터 제3 접속 요청 메시지에 대한 제3 응답 메시지를 수신하면, 제2 분산 접속 노드를 통해 무선 네트워크에 접속하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 무선 네트워크 접속 방법에서 제2 접속 요청 메시지를 전송하는 단계는, 비컨에 기재된 복수의 분산 접속 노드의 매체 접근 제어(media access control, MAC) 주소를 인식하여 제1 분산 접속 노드를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 무선 네트워크 접속 방법에서 무선 네트워크에 접속하는 단계는, 제2 응답 메시지에 포함된 가용 접속 아이디를 이용하여 제1 분산 접속 노드를 통해 무선 네트워크에 접속하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 무선 네트워크에 포함된 복수의 노드를 관리하는 액세스 포인트(access point, AP) 장치가 제공된다. 상기 AP 장치는, 복수의 노드 중 분산 접속을 수행할 분산 접속 노드를 결정하는 분산 접속부, 분산 접속 노드에 관한 정보를 비컨에 실어 비컨을 방송하는 송신부, 복수의 노드 중에서, 분산 접속 노드를 통해 무선 네트워크에 접속된 노드에 관한 정보를 분산 접속 노드로부터 수신하는 수신부를 포함한다.
상기 AP 장치에서 수신부는, 복수의 노드 중 제1 노드로부터 접속 요청 메시지를 수신하고, 분산 접속부는, 접속 요청 메시지에서 분산 접속 가능성에 대한 정보를 추출한 후, 분산 접속 가능성에 대한 정보를 바탕으로 분산 접속 노드를 결정할 수 있다.
상기 AP 장치에서 송신부는, 제1 노드로 접속 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 전송하고, 응답 메시지는 무선 네트워크의 접속 ID를 포함할 수 있다.
상기 AP 장치에서 분산 접속부는, 접속 요청 메시지의 수신 세기를 바탕으로 AP 장치의 커버리지의 중간 영역에 위치하는 것으로 예상되는 노드를 분산 접속 노드로 결정할 수 있다.
상기 AP 장치에서 송신부는, 분산 접속 노드로 분산 접속 노드의 접속 아이디(identification, ID)와 가용 접속 ID를 전송할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 한 실시 예에 따르면, 무선 네트워크에 포함된 수 천 개 이상의 노드가 하나의 AP를 통해 무선 네트워크에 접속되지 않고 복수의 분산 접속 노드를 통해 무선 네트워크로 접속할 수 있으므로 집중화 현상을 해결하고 무선 네트워크를 효율적으로 운용할 수 있다. 이때, 복수의 분산 접속 노드는 AP의 커버리지의 중간 영역에 위치하는 노드로 선택될 수 있으므로, 분산 접속 노드를 통해 무선 네트워크에 접속하는 노드의 연결 실패 확률을 줄일 수 있고, 단일 홉 기반으로 분산 접속을 수행하여 구현 복잡도를 낮출 수 있다.
도 1은 AP와, AP를 통해 네트워크에 접속된 복수의 노드를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 AP를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 AP의 노드 관리 프로세스를 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시 예에 따른 분산 접속 노드 리스트에 관한 정보 요소를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시 예에 따른 분산 접속 가능성에 관한 정보 요소를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 한 실시 예에 따른 접속 ID에 관한 정보 요소를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 한 실시 예에 따른 노드가 인증/접속을 요청하는 프로세스를 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 한 실시 예에 따른 접속된 노드 리스트에 관한 정보 요소를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크에서 분산 접속 노드의 위치를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 한 실시 예에 따른 AP가 분산 접속 노드 리스트를 생성하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 AP와 분산 접속 노드를 통해 네트워크에 접속한 노드를 나타낸 도면이다.
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.
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.
도 1은 AP와, AP를 통해 네트워크에 접속된 복수의 노드를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, AP(100)의 커버리지에는 수많은 노드(101)가 접속되어 있다. 회의장 등에서 수많은 노트북으로 Wi-Fi 네트워크를 이용하는 경우가 도 1에 해당될 수 있다.
하지만, AP(100)의 커버리지에 포함된 수많은 노드가 모두 동등하게 네트워크로의 접속이 형성될 수 있는 것은 아니어서, 수많은 노드 중 커버리지의 경계 근처에 위치한 노드는 다른 노드에 비해 히든 노드가 될 가능성이 높다. 즉, 커버리지의 경계 근처에 위치한 노드에서 전송된 업링크 데이터가 AP(100)까지 도달하기 전에 충돌될 가능성이 높다.
이때 CSMA/CA와 같은 경쟁 기반 방식에 따르면, 충돌은 AP(100)로부터 응답메시지(ACK 프레임)를 받지 못한 노드의 데이터 재전송으로 이어지고, 다시 데이터 충돌이 발생할 가능성도 높아진다. 따라서, 충돌이 확산되고 데이터 재전송으로 인한 집중화가 발생하여, 네트워크에는 일시적으로 큰 부하가 걸린다.
한편, 스마트 미터링(smart metering)과 같은 응용이 주요 서비스인 스마트 그리드의 경우, 다운링크보다는 업링크 트래픽이 훨씬 많기 때문에 AP(100)에 대한 집중화 현상이 더욱 심각하게 발생할 수 있다. 이때, 업링크 트래픽 중에서도 접속 또는 등록 프로세스는 네트워크를 이용하려는 모든 노드에서 반드시 수행해야 하는 프로세스이므로, 접속 등록(association 등록)을 위한 제어 메시지의 트래픽 병목현상을 더욱 증가할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 AP를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 AP는 분산 접속부(210), 노드 관리부(220), 송신부(230), 그리고 수신부(240)를 포함한다.
분산 접속부(210)는, AP가 무선 네트워크에 포함된 노드를 분산시킬 필요가 있다고 판단할 때 분산 접속을 수행할 분산 접속 노드를 결정한다. 이때, 분산 접속부(210)는 AP의 커버리지의 중간 영역에 위치하는 노드를 분산 접속 노드로 결정할 수 있다.
노드 관리부(220)는, AP를 통해 무선 네트워크에 접속된 노드를 관리하고, 분산 접속 노드로부터 분산 접속 노드를 통해 무선 네트워크에 접속된 노드를 관리할 수 있다.
송신부(230)는, 비컨을 주기적으로 방송(broadcast)한다. 특정 노드로부터 인증/접속(authentification/association) 요청 메시지를 수신부(240)에서 수신하면, 인증/접속 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 특정 노드로 전송할 수 있다. 이때, 응답 메시지에는 특정 노드가 무선 네트워크로 접속하기 위한 접속 아이디(identification, ID)가 포함될 수 있다.
수신부(240)는, 분산 접속 노드로부터 분산 접속 노드를 통해 무선 네트워크에 접속된 노드에 관한 정보를 주기적으로 수신한다. 이때, 분산 접속 노드를 통해 무선 네트워크에 접속된 노드에 관한 정보에는 노드의 매체 접근 제어(media access control, MAC) 주소와 노드에 할당된 접속 ID가 포함될 수 있다.
아래에서는 AP의 노드 관리 방법과 네트워크에 포함된 일반 노드 및 분산 접속 노드의 동작에 대하여 상세히 설명한다.
도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 AP의 노드 관리 프로세스를 나타낸 흐름도이다.
도 3를 참조하면, 먼저 AP는 비컨을 주기적으로 방송한다(S301).
이후, AP는 AP의 커버리지에 포함된 노드 중 하나의 노드(또는 네트워크로 진입하려는 노드)로부터 인증/접속 요청 메시지를 수신하면(S302), 인증/접속을 요청한 노드에게 응답 메시지를 전송(S303)하여 접속 아이디를 부여하고, 접속 관리 테이블을 업데이트 한다(S304).
이후, AP는 인증/접속을 요청한 노드의 개수, 또는 AP에 접속된 노드의 개수, 또는 인증/접속 응답 큐 대기시간이 임계값에 다다랐는지 확인한다(S305). 이때, 임계값은 인증/접속을 요청한 노드의 경우, AP에 이미 접속된 노드의 경우, 또는 인증/접속 응답 큐 대기시간의 경우가 모두 다른 값이며(임계값1, 임계값2, 임계값3), 각 임계값은 실험적으로 결정될 수 있고 네트워크의 상황에 따라서 변경될 수 있다.
확인 결과, AP에 인증/접속을 요청한 노드의 개수, AP에 접속된 노드의 개수, 그리고 인증/접속 응답 큐 대기시간이 모두 임계값 미만인 경우, AP는 기존의 비컨 프레임을 계속하여 전송한다.
하지만, AP에 인증/접속을 요청한 노드의 개수, 또는 AP에 접속된 노드의 개수, 또는 인증/접속 응답 큐 대기시간 중 적어도 하나가 임계값 이상인 경우, AP는 이미 접속된 노드 중에서 분산 접속 노드로서 기능이 가능한 노드를 선택하여 분산 접속 노드 리스트를 생성한다(S306).
즉, 한 번에 많은 수의 노드(임계값1 이상의 노드)가 인증/접속을 요청하여 각 노드의 접속을 분산시킬 필요가 발생한 경우, 또는 이미 접속된 노드의 개수가 임계값2에 다다른 경우, 또는 인증/접속에 대한 응답 큐의 대기시간이 임계값3을 경과한 경우에 AP는 분산 접속을 수행할 노드의 리스트를 생성한다.
이후, AP는 주기적으로 방송되는 비컨에 분산 접속 노드 리스트에 관한 정보 요소(information element)를 포함시킨 후 분산 접속 노드 리스트의 정보 요소가 포함된 비컨을 방송한다(S307). 분산 접속 노드 리스트에 관한 정보 요소에 관해서는 도 3을 통하여 상세히 설명한다.
이후, 인증/접속 요청 노드의 개수, 접속된 노드의 개수, 또는 인증/접속 응답 큐 대기시간의 변화 추이에 따라 분산 접속 노드 리스트가 수정되어 분산 접속 노드 리스트에서 분산 접속 노드가 추가되거나 삭제될 수 있다(S308).
도 4은 본 발명의 한 실시 예에 따른 분산 접속 노드 리스트에 관한 정보 요소를 나타낸 도면이다.
도 4을 참조하면, 분산 접속 노드 리스트의 정보 요소는 정보 요소 ID(410), 길이 필드(420), 그리고 분산 접속 노드의 MAC 주소 필드(430)를 포함할 수 있다.
정보 요소 ID(410)는 비컨에 포함된 복수의 정보 요소 중 하나의 정보 요소를 특정하는 정보 요소의 식별자이다.
길이 필드(420)는 MAC 주소 필드(430)의 길이를 옥텟 단위로 표현할 수 있다.
MAC 주소 필드(430)는 분산 접속 노드로 동작하는 노드의 MAC 주소로서, 네트워크에 접속하고자 하는 노드는 AP와의 연결이 원활하지 않을 경우, MAC 주소 필드에 기재된 복수의 분산 접속 노드 중 하나의 분산 접속 노드의 MAC 주소로 인증/접속 요청 메시지를 보낼 수 있다.
한편, 본 발명의 한 실시예에 따르면, AP는 각 노드가 AP로 접속하는 과정에서 분산 접속 노드로 동작할 수 있는지를 확인함으로써 분산 접속 노드의 후보를 미리 확보할 수 있다. 이 경우, 각 노드는 AP에 전송하는 접속 요청 메시지에 분산 접속 가능성(capability) 관한 정보 요소를 포함시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 한 실시 예에 따른 분산 접속 가능성에 관한 정보 요소를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 분산 접속 가능성에 관한 정보 요소는 정보 요소 ID(510), 길이 필드(520), 그리고 분산 접속 가능성 필드(530)를 포함할 수 있다.
정보 요소 ID(510)와 길이 필드(520)는 도 4의 그것과 동일한 역할을 수행한다. 분산 접속 가능성 필드(530)는 접속을 요청하는 노드가 분산 접속 노드가 될 수 있는 능력이 있음을 AP에게 알리기 위한 필드이다. 이후, AP는 분산 접속 가능성 필드(530)에 기재된 정보를 통해 분산 접속 노드 리스트를 생성하는데 활용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 한 실시 예에 따른 접속 ID에 관한 정보 요소를 나타낸 도면이다.
AP는 분산 접속 노드 리스트의 정보 요소가 포함된 비컨을 방송할 때 분산 접속 노드 리스트에 포함된 노드로 가용한 접속 ID를 전달한다. 이때, AP는 분산 접속 노드가 전송한 인증/접속 요청 메시지에 대한 응답 메시지에 가용한 접속 ID를 포함시킬 수도 있고, 주기적으로 방송하는 비컨에 가용한 접속 ID를 포함시킬 수도 있으며, 알림(announcement) 메시지와 같은 별도 메시지에 가용한 접속 ID를 포함시킬 수도 있다.
도 6를 참조하면, 접속 ID에 관한 정보 요소는, 정보 요소 ID(610), 길이 필드(620), 분산 접속 ID 할당 필드(630)를 포함한다.
정보 요소 ID(610)와 길이 필드(620)는 도 4 및 도 5의 그것과 동일한 역할을 수행한다. 분산 접속 ID 할당 필드(630)는 각 분산 접속 노드의 접속 ID 서브 필드(631)와, 가용 접속 ID 서브 필드(632)를 포함한다.
각 분산 접속 노드의 접속 ID 서브 필드(631)는 해당 분산 접속 노드가 AP에 접속하는데 사용할 ID를 나타낸다. 가용 접속 ID 서브 필드(632)는 해당 분산 접속 노드로 인증/접속을 요청하는 노드에 할당할 ID의 범위를 나타낸다.
본 발명의 한 실시예에 따르면 접속 ID 서브 필드(631)는 2 옥텟 길이로서, 분산 접속 노드의 접속 ID가 기재되어 있고, 가용 접속 ID 서브 필드(632)는 4 옥텟 길이로서, 해당 분산 접속 노드로 인증/접속을 요청하는 노드에 할당할 수 있는 첫 번째 ID와 마지막 ID가 기재되어 있다.
도 7은 본 발명의 한 실시 예에 따른 노드가 인증/접속을 요청하는 프로세스를 나타낸 흐름도이다.
AP에서 방송된 비컨을 수신(S701)한 노드는 비컨을 방송한 AP로 인증/접속 요청 메시지를 전송한다(S702).
이후, 노드는 AP에 전송하는 인증/접속 요청에 대한 응답 메시지를 수신 대기 한다(S703). AP로부터 인증/접속 요청에 대한 응답 메시지를 수신하면 AP를 통해 네트워크에 접속된다(S704). 하지만, AP로부터 인증/접속 응답 메시지를 수신하지 못하면, 비컨에 포함된 분산 접속 노드 리스트의 정보 요소를 확인하여 분산 접속 노드 중 하나로 인증/접속 요청 메시지를 전송한다(S705).
인증/접속 요청 메시지가 수신된 분산 접속 노드로부터 인증/접속 요청에 대한 응답 메시지를 수신(S706)한 노드는 응답 메시지에 포함된 가용 접속 ID를 이용하여 네트워크에 접속할 수 있다(S707).
하지만, 노드가 인증/접속 요청 메시지가 수신된 분산 접속 노드로부터 인증/접속 요청에 대한 응답 메시지를 수신하지 못하면, 분산 접속 노드 리스트의 정보 요소에 포함된 다른 분산 접속 노드로 다시 인증/접속 요청 메시지를 전송한다(S705).
노드는 인증/접속 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 수신할 때까지 위 과정을 반복한다. 이때, 분산 접속 노드 리스트의 정보 요소에 포함된 모든 분산 접속 노드로부터 응답 메시지를 수신하지 못한 노드는 네트워크 접속 실패로 판단한다.
이후, 분산 접속 노드는 인증/접속 응답 메시지를 통해 할당한 접속 ID 및 접속 ID를 할당받은 노드의 리스트를 주기적으로 AP에 전달한다. 이후, AP는 분산 접속 노드로부터 전달받은 접속 ID 및 접속 노드의 리스트로 접속 ID 관리 데이터베이스를 업데이트함으로써, 네트워크의 접속 상황을 파악할 수 있다.
도 8은 본 발명의 한 실시 예에 따른 접속된 노드 리스트에 관한 정보 요소를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 접속된 노드 리스트에 관한 정보 요소는 정보 요소 ID, 길이 필드, 그리고 접속 노드 정보 필드를 포함한다.
정보 요소 ID와 길이 필드는 도 3, 4, 그리고 5의 그것과 동일하며, 접속 노드 정보 필드는 MAC 주소 서브 필드와, 접속 ID 서브 필드를 포함한다.
MAC 주소 서브 필드는 분산 접속 노드를 통해 네트워크에 접속된 접속 노드의 MAC 주소를 나타내고, 접속 ID 서브 필드는 분산 접속 노드가 접속 노드에 할당한 접속 ID를 나타낸다. 이때, 접속 노드 정보 필드는 접속 노드에 대한 상세한 정보를 포함할 수 있도록 확장될 수 있다.
도 9은 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크에서 분산 접속 노드의 위치를 나타낸 도면이다.
도 9의 (A)를 참조하면, 분산 접속 노드(910)가 AP(900)의 커버리지 전 영역에 골고루 위치하고 있다. 이 경우, AP(900)의 커버리지 경계에 위치하고 있는 분산 접속 노드(910)를 통해 AP(900)에 연결된 노드(920)는 분산 접속 노드(910)와 AP(900)까지의 거리가 멀기 때문에 데이터 송수신 에러가 발생할 확률이 높다.
도 9의 (B)를 참조하면, 분산 접속 노드(910)는 AP(920)의 커버리지의 중간 영역에 위치하고 있다. 이 경우, 모든 분산 접속 노드(910)가 AP(900)의 커버리지의 중간 영역에 위치하고 있기 때문에 데이터 송수신 에러가 발생할 확률이 낮아서 AP(900)의 커버리지에 위치한 모든 노드(920)는 데이터를 원활하게 송수신 할 수 있다.
도 10은 본 발명의 한 실시 예에 따른 AP가 분산 접속 노드 리스트를 생성하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 노드로부터 인증/접속 요청 메시지를 수신(S1001)한 AP는 인증/접속 요청 메시지에 분산 접속 가능성에 관한 정보 요소가 포함되어 있는지 판단한다(S1002).
인증/접속 요청 메시지에 분산 접속 가능성에 관한 정보 요소가 포함되어 있지 않다면, 계속하여 인증/접속 요청 메시지를 수신 대기한다.
하지만, 분산 접속 가능성에 관한 정보 요소가 포함된 인증/접속 요청 메시지를 노드로부터 수신한 경우, AP는 수신된 요청 메시지의 신호 세기를 기록한다(S1003).
이후, 기록된 신호 세기를 바탕으로 AP의 커버리지 반경의 중간 영역에 위치하는 것으로 기대되는 노드를 선택하여 분산 접속 노드 리스트를 생성한다(S1004).
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 AP와 분산 접속 노드를 통해 네트워크에 접속한 노드를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, AP(1100)의 커버리지의 중간 영역에는 3개의 분산 접속 노드(1111 내지 1113)가 위치하고 있고, AP(1100)의 커버리지 반경에는 복수의 노드 집합(1120 내지 1123)이 위치하고 있다. AP(1100)의 커버리지에 포함된 모든 노드는 AP에 직접 접속(1120)되어 있거나 분산 접속 노드에 접속(1121 내지 1123)되어 있다.
도 11에서 노드 집합1(1121)은 분산 접속 노드1(1111)에 접속되어 있고, 노드 집합2(1122)는 분산 접속 노드2(1112)에 접속되어 있으며, 노드 집합3(1123)은 분산 접속 노드3(1113)에 접속되어 있다. 그리고 노드 집합4(1120)는 AP(1100)에 직접 접속되어 있다(도 11에서 노드 집합4가 AP의 커버리지 전체에 퍼져있도록 표시되어야 하는 지요?).
즉, 도 11에서 AP(1100)의 커버리지의 중간 영역의 안쪽과 중간 영역 근처에 위치한 노드(1120)는 주로 AP(1100)에 직접 접속되어 있고, AP(1100)의 커버리지의 나머지 영역에 위치한 노드(1121 내지 1123)는 주로 3개의 분산 접속 노드(1111 내지 1113)에 접속되어 있다.
위와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 네트워크에 포함된 수 천개 이상의 노드가 하나의 AP를 통해 무선 네트워크에 접속되지 않고 복수의 분산 접속 노드를 통해 무선 네트워크로 접속할 수 있으므로 집중화 현상을 해결하고 무선 네트워크를 효율적으로 운용할 수 있다. 이때, 복수의 분산 접속 노드는 AP의 커버리지의 중간 영역에 위치하는 노드로 선택될 수 있으므로, 분산 접속 노드를 통해 무선 네트워크에 접속하는 노드의 연결 실패 확률을 줄일 수 있고, 단일 홉 기반으로 분산 접속을 수행하여 구현 복잡도를 낮출 수 있다.
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.

Claims (20)

  1. 무선 네트워크의 액세스 포인트(access point, AP)에서 커버리지에 포함된 복수의 노드를 관리하는 방법으로서,
    상기 복수의 노드 중 분산 접속을 수행할 분산 접속 노드를 결정하는 단계,
    상기 분산 접속 노드에 관한 정보를 비컨에 실어 상기 비컨을 방송하는 단계, 그리고
    상기 복수의 노드 중에서, 상기 분산 접속 노드를 통해 상기 무선 네트워크에 접속된 노드에 관한 정보를 상기 분산 접속 노드로부터 수신하는 단계
    를 포함하는 노드 관리 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 분산 접속 노드를 결정하는 단계는,
    상기 복수의 노드 중 상기 AP를 통해 상기 무선 네트워크에 접속된 제1 노드의 개수가 제1 임계값이 되었는지 판단하는 단계, 그리고
    상기 제1 노드의 개수가 상기 제1 임계값이 되면, 상기 복수의 노드 중에서 상기 분산 접속 노드를 결정하는 단계
    를 포함하는 노드 관리 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 분산 접속 노드를 결정하는 단계는,
    상기 AP로 접속 요청 메시지를 송신하는 제2 노드의 개수가 제2 임계값이 되었는지 판단하는 단계, 그리고
    상기 제2 노드의 개수가 상기 제2 임계값이 되면, 상기 복수의 노드 중에서 상기 분산 접속 노드를 결정하는 단계
    를 포함하는 노드 관리 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 복수의 노드 중 제1 노드로부터 접속 요청 메시지를 수신하는 단계, 그리고
    상기 제1 노드로 상기 접속 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 전송하는 단계
    를 더 포함하는 노드 관리 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 응답 메시지는 상기 무선 네트워크의 접속 ID를 포함하는 노드 관리 방법.
  6. 제4항에서,
    상기 분산 접속 노드를 결정하는 단계는,
    상기 접속 요청 메시지의 수신 대기 시간이 제3 임계값이 되었는지 판단하는 단계, 그리고
    상기 수신 대기 시간이 상기 제3 임계값이 되면, 상기 복수의 노드 중에서 상기 분산 접속 노드를 결정하는 단계
    를 포함하는 노드 관리 방법.
  7. 제4항에서,
    상기 분산 접속 노드를 결정하는 단계는,
    상기 접속 요청 메시지에서 분산 접속 가능성에 대한 정보를 추출하는 단계, 그리고
    상기 분산 접속 가능성에 대한 정보를 바탕으로 상기 분산 접속 노드를 결정하는 단계
    를 포함하는 노드 관리 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 분산 접속 가능성에 대한 정보를 바탕으로 상기 분산 접속 노드를 결정하는 단계는,
    상기 접속 요청 메시지의 수신 세기를 기록하는 단계, 그리고
    상기 수신 세기를 바탕으로 상기 커버리지의 중간 영역에 위치하는 것으로 예상되는 노드를 상기 분산 접속 노드로 결정하는 단계
    를 포함하는 노드 관리 방법.
  9. 제1항에서,
    상기 분산 접속 노드를 결정하는 단계 이후,
    결정된 분산 접속 노드로 상기 분산 접속 노드의 접속 아이디(identification, ID)와 가용 접속 ID를 전송하는 단계
    를 더 포함하는 노드 관리 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 분산 접속 노드를 통해 상기 무선 네트워크에 접속한 노드는 상기 가용 접속 ID를 이용하여 상기 무선 네트워크에 접속하는 노드 관리 방법.
  11. 제10항에서,
    상기 수신하는 단계는,
    상기 분산 접속 노드를 통해 상기 무선 네트워크에 접속한 노드의 리스트 및 상기 가용 접속 ID의 할당 현황을 주기적으로 수신하는 단계
    를 포함하는 노드 관리 방법.
  12. 노드가 무선 네트워크에 접속하는 방법으로서,
    상기 무선 네트워크에 포함된 액세스 포인트(access point, AP)에서 방송된 비컨을 수신하는 단계,
    상기 AP로 제1 접속 요청 메시지를 전송하는 단계,
    상기 AP로부터 상기 제1 접속 요청 메시지에 대한 제1 응답 메시지를 수신하지 못하면, 복수의 분산 접속 노드 중 제1 분산 접속 노드로 제2 접속 요청 메시지를 전송하는 단계, 그리고
    상기 제1 분산 접속 노드로부터 상기 제2 접속 요청 메시지에 대한 제2 응답 메시지를 수신하면, 상기 제1 분산 접속 노드를 통해 상기 무선 네트워크에 접속하는 단계
    를 포함하는 무선 네트워크 접속 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 제1 분산 접속 노드로부터 상기 제2 응답 메시지를 수신하지 못하면, 상기 복수의 분산 접속 노드 중 제2 분산 접속 노드로 제3 접속 요청 메시지를 전송하는 단계, 그리고
    상기 제2 분산 접속 노드로부터 상기 제3 접속 요청 메시지에 대한 제3 응답 메시지를 수신하면, 상기 제2 분산 접속 노드를 통해 상기 무선 네트워크에 접속하는 단계
    를 더 포함하는 무선 네트워크 접속 방법.
  14. 제12항에서,
    상기 제2 접속 요청 메시지를 전송하는 단계는,
    상기 비컨에 기재된 상기 복수의 분산 접속 노드의 매체 접근 제어(media access control, MAC) 주소를 인식하여 상기 제1 분산 접속 노드를 결정하는 단계
    를 포함하는 무선 네트워크 접속 방법.
  15. 제12항에서,
    상기 무선 네트워크에 접속하는 단계는,
    상기 제2 응답 메시지에 포함된 가용 접속 아이디를 이용하여 상기 제1 분산 접속 노드를 통해 상기 무선 네트워크에 접속하는 단계
    를 포함하는 무선 네트워크 접속 방법.
  16. 무선 네트워크에 포함된 복수의 노드를 관리하는 액세스 포인트(access point, AP) 장치로서,
    상기 복수의 노드 중 분산 접속을 수행할 분산 접속 노드를 결정하는 분산 접속부,
    상기 분산 접속 노드에 관한 정보를 비컨에 실어 상기 비컨을 방송하는 송신부,
    상기 복수의 노드 중에서, 상기 분산 접속 노드를 통해 상기 무선 네트워크에 접속된 노드에 관한 정보를 상기 분산 접속 노드로부터 수신하는 수신부
    를 포함하는 AP 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 수신부는,
    상기 복수의 노드 중 제1 노드로부터 접속 요청 메시지를 수신하고,
    상기 분산 접속부는,
    상기 접속 요청 메시지에서 분산 접속 가능성에 대한 정보를 추출한 후, 상기 분산 접속 가능성에 대한 정보를 바탕으로 상기 분산 접속 노드를 결정하는 AP 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 송신부는,
    상기 제1 노드로 접속 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 전송하고,
    상기 응답 메시지는 상기 무선 네트워크의 접속 ID를 포함하는 AP 장치.
  19. 제17항에서,
    상기 분산 접속부는,
    상기 접속 요청 메시지의 수신 세기를 바탕으로 상기 AP 장치의 커버리지의 중간 영역에 위치하는 것으로 예상되는 노드를 상기 분산 접속 노드로 결정하는 AP 장치.
  20. 제16항에서,
    상기 송신부는,
    상기 분산 접속 노드로 상기 분산 접속 노드의 접속 아이디(identification, ID)와 가용 접속 ID를 전송하는 AP 장치.
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