KR20160026133A - 무선 네트워크 시스템의 부하 균형화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 네트워크 시스템의 부하 균형화 방법에 관한 것으로, ESS(Extended Service Set) 내 포함되는 다수의 BSS(Basic Service Set) 간 트래픽 부하를 균형화하는 방법에 관한 것이다.

Description

무선 네트워크 시스템의 부하 균형화 방법{Method of Load balancing for wireless network system}

본 발명은 무선 네트워크 시스템의 부하 균형화 방법에 관한 것으로, ESS(Extended Service Set) 내 포함되는 다수의 BSS(Basic Service Set) 간 트래픽 부하를 균형화하는 방법에 관한 것이다.

최근 무선랜은 스마트폰, 스마트패드, 노트북 등의 휴대용 단말기들의 기본적인 모바일 인터넷 접속망으로 사용되고 있다. 많은 캠퍼스, 사무실, 컨벤션 센터, 기차역, 공항 등의 공공 시설, 음식/커피점 등의 공간에서 많은 휴대용 단말기들을 지원하기 위하여 다수의 AP (Access Point)들로 중첩된 BSS(Basic Service Set)을 구성하여 WiFi 무선 LAN 접속 서비스를 ESS(Extended Service Set) 단위로 제공하고 있다. 즉, 하나의 ESS에 다수의 BSS가 구성되며, BSS들의 서비스 영역은 중첩되게 구성되고, 중첩된 BSS에서 사용하는 무선 채널들은 상호 간섭이 최소화 될 수 있는 orthogonal channel 들을 사용하도록 설정된다.

현재 사용되고 있는 대부분의 WiFi 무선 단말기들은 현재 지역에서 사용가능한 AP 들 중 해당 AP에 접속된 단말기의 트래픽 부하에 상관하지 않고, 가장 신호세기가 큰 AP를 선택하여 접속하는 기능을 구현하고 있으며, 이러한 방식은 AP들의 부하 불균형이 발생하게 만들고, 경우에 따라 무선 인터넷 단말기들이 집중적으로 접속되어 있는 AP는 과도한 충돌 발생에 따라 트래픽 처리 능력이 크게 저하되고, 이에 따라 전체 ESS의 트래픽 처리 능력도 감소하게 된다.

일 예로, 무선랜 ESS에 포함된 BSS들의 부하 균형화를 위한 방법으로는 Cell Breathing 방법이 있다. Cell Breathing 방법은 과부하가 발생된 BSS의 송신 신호를 줄임으로써 해당 Cell의 범위를 줄이는 방법이며, 이에 따라 송신신호가 줄어들면 접속된 단말기들이 다른 BSS로 접속을 옮기게 된다. 이 방법은 접속을 변경할 이웃 BSS를 무선랜 단말기들이 beacon 신호 세기와 트래픽 현황 정보에 따라 선정하기 때문에 다수의 무선랜 단말기들이 동시에 이동함으로써 필요이상으로 이동을 하는 등의 상황이 발생되며, 전체 ESS 관점에서의 최적화된 트래픽 균형화를 달성할 수 없는 경우가 많이 발생할 수 있다. 또한, 무선랜 단말기들이 현재 사용하고 있는 서비스를 위한 통신망 자원이 이웃 BSS에서 제공할 수 있는가에 대한 판단없이 접속을 이동시키거나, 동시에 다수의 무선랜 단말기들이 접속을 이동함으로써 이들 모두에게 충분한 통신망 자원을 제공할 수 없는 상황이 발생할 수 있기 때문에 서비스 품질의 저하가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.

대한민국 등록 특허 제 10-0991169호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, ESS-CM 시스템이 BSS들의 전반적인 트래픽 부하를 균형화시킬 수 있는 부하 균형화 방법을 을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 무선 네트워크 시스템의 부하 균형화 방법은 ESS-CM이 ESS(Extended Service Set) 내 포함된 각 BSS(Basic Service Set)로부터 트래픽 정보를 수신하는 단계; ESS-CM이 수신된 각 BSS별 트래픽 정보를 이용하여 부하 균형화가 필요한 제1 BSS 및 제2 BSS를 결정하는 단계; 및 ESS-CM이 상기 제1 BSS로부터 서비스를 제공받는 하나 또는 둘 이상의 모바일 단말기로 제2 BSS로의 핸드오버를 요청하는 단계;를 포함한다.

상기 제1 BSS 및 제2 BSS를 결정하는 단계는, 수신된 각 BSS별 트래픽 정보를 이용하여 트래픽 부하량이 가장 높은 제1 BSS를 결정하는 단계; 및 수신된 각 BSS별 트래픽 정보를 이용하여 트래픽 부하량이 가장 낮은 제2 BSS를 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 제1 BSS 및 제2 BSS를 결정하는 단계는, 수신된 각 BSS별 트래픽 정보를 이용하여 트래픽 부하량이 가장 높은 제1 BSS를 결정하는 단계; 상기 제1 BSS로부터 서비스를 제공받는 하나 또는 둘 이상의 모바일 단말기로부터 상기 모바일 단말기가 핸드오버 가능한 BSS 리스트 정보를 수신하는 단계; 및 수신된 각 BSS별 트래픽 정보 및 상기 BSS 리스트 정보를 이용하여 상기 BSS 리스트 정보 내 포함된 BSS 중 트래픽 부하량이 가장 낮은 제2 BSS를 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 네트워크 시스템의 부하 균형화 방법은 ESS-CM이 각 BSS별 트래픽 부하를 파악하고, 파악된 트래픽 부하에 기반하여 혼잡한 BSS로부터 서비스를 제공받는 단말기에 대해 상기 BSS 보다 트래픽 부하량이 적은 BSS로의 핸드오버/로밍(handover/roaming)을 요청함으로써 전체 ESS 관점에서 트래픽 부하를 균형화시킴과 동시에 ESS 전체 트래픽 처리 능력을 극대화시킬 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 적용되는 ESS-CM, BSS, 단말(STA)을 포함하는 무선 네트워크 시스템의 구성을 나타낸 개념도,
도 2는 본 발명에 적용되는 ESS-CM의 구성을 나타낸 개념도, 및
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 무선 네트워크 시스템의 부하 균형화 방법을 나타낸 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 발명에서 사용되는 각 기술 구성에 대해 아래와 같이 정의한다.

AP(Access Point) : Wi-Fi 등 유선 LAN과 무선 LAN을 연결시켜 주는 장치

BSS(Basic Service Set) : 광의의 개념으로는 하나의 AP 및 다수의 이동노드(단말기, STA)들이 서로 통신하는 기본 구성을 의미하며, 협의의 개념으로는 상기 BSS를 제어하는 AP를 지칭하기도 한다.

따라서, 본 발명에 대한 상세한 설명에서는 BSS 및 AP를 크게 구분하여 표현하지 않고 혼용하여 표현하나, 명확히 AP로 지칭되는 기술 구성에 대해서는 AP라는 표현을 사용하여 설명한다.

또한, 본 발명에 대한 상세한 설명에서는 모바일 단말이 서비스를 제공받는 BSS를 제1 BSS에서 제2 BSS로 변경하는 일련의 기술 사항들을 핸드오버(handover), 로밍(Roaming), 트랜지션(Transition) 등 다양한 기술적 용어로 혼용하여 표현하며, 설명의 편의상 이 중 어느 하나의 기술적 용어를 선택하여 표현한다. 다만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 기술 사항들이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 적용되는 ESS-CM, BSS, 단말(STA)을 포함하는 무선 네트워크 시스템의 구성을 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명에 적용되는 ESS-CM의 구성을 나타낸 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용 가능한 IEEE 802.11r 기반의 무선 네트워크 시스템은 크게 ESS-CM(100), BSS(200), 단말(STA, 300)를 포함한다.

먼저, ESS-CM(100)은 각 BSS(200)로부터 이벤트/상태 정보를 제공받으며, 이에 대한 정보에 기반하여 BSS(200) 또는 단말(STA, 300)에 대해 명령 메시지를 전달한다. 이를 위해, ESS-CM(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 에이전트 제어 매니져(Agent control manager) 모듈(110), ESS/BSS 트래픽 부하 DB(120), 패스트 BSS 트랜지션 보조(Fast BSS Transition Support) 모듈(130)을 포함할 수 있다.

에이전트 제어 모듈(110)은 BSS(200)에 설치된 BSS Agent들과 상호 연동를 하며, 주기적으로 트래픽 정보를 수집하며, BSS(200)에 제어 명령을 전달하고, 그 결과를 수신한다. 이때, 상기 에이전트 제어 모듈(110)은 전반적인 BSS(200)에 대한 제어를 위해 필요한 정보를 각 BSS(200)로부터 수신하고, 이에 기반하여 BSS(200)에 제어 명령을 전달할 수 있다.

ESS/BSS 트래픽 부하 DB(120)는 주기적으로 수집된 트래픽 정보를 BSS별, Access Category (voice, video, background, best effort)별, upstream, downstream별로 구분하여 관리를 한다. 그리고, 주기적으로 수집된 트래픽 정보를 기반으로 트래픽 부하를 계산하여, 패트스 BSS 트랜지션 보조 모듈(130)이 활용할 수 있도록 한다.

패스트 BSS 트랜지션 보조 모듈(130)은 상기 ESS/BSS 트래픽 부하 DB(120)에 수집되는 트래픽 정보에 기반하여 전체 ESS 시스템의 트래픽 부하 정도를 판단하고, 트래픽 부하량에 기반하여 로드 밸런싱(Load Balancing)이 필요한 BSS(200)가 있는지를 판단하고, 필요시 특정 BSS(200)로부터 서비스받는 모바일 단말기(300)가 다른 BSS(200)로 핸드오버될 수 있도록 제어한다.

이때, 패스트 BSS 트랜지션 보조 모듈(130)은 선택적으로 해당 모바일 단말기(300)로부터 상태 정보를 수집할 수 있으며, 상태 정보 내에는 현재 상기 모바일 단말기(300)가 핸드오버 가능한 BSS 목록 정보가 포함될 수 있다. 바람직하게는, 패스트 BSS 트랜지션 보조 모듈(130)은 상기 모바일 단말기(300)로부터 전달받은 핸드오버 가능한 BSS 목록 정보와 ESS/BSS 트래픽 부하 DB(120) 내 저장된 각 BSS 트래픽 부하 정보에 기반하여 상기 모바일 단말기를 핸드오버시킬 BSS를 결정하고, 결정된 BSS로의 핸드오버 요청 메시지를 상기 모바일 단말기로 전달함으로써 상기 모바일 단말기가 결정된 BSS로 핸드오버될 수 있도록 제어한다.

다만, 상기와 같은 ESS-CM에 대한 모듈 구성은 본 발명에 따른 ESS-CM의 동작 구성을 용이하게 이해할 수 있도록 모듈별로 구분한 것에 불과하며, 본 발명에 따른 다른 실시예에서 무선 네트워크 시스템의 부하 균형화를 위한 ESS-CM은 상기와 다른 기술 구성을 가질 수 있음은 물론이다.

이하, 도 3을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 네트워크 시스템의 부하 균형화 방법에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 예에 따른 무선 네트워크 시스템의 부하 균형화 방법을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, ESS-CM(100)은 ESS 내 포함되는 BSS(도 3에서는 Current AP, Target AP)로부터 각 BSS에 대한 트래픽 부하 정보를 수신한다(S310). 이렇게 수신된 각 BSS별 트래픽 부하 정보는 ESS-CM 내 DB에 저장될 수 있다. 이때, 상기 각 BSS별 트래픽 부하 정보는, BSS별, Access Cateogry별, 업스트리밍/다운스트링별 등으로 구분되어 저장될 수 있다.

이때, 각 BSS별 트래픽 부하 정보에는 트래픽 부하량에 대한 정보 뿐 아니라, 해당 BSS별로 서비스를 제공하는 모바일 단말기에 대한 식별 정보를 포함할 수도 있다.

상기 ESS-CM의 동작과는 독립적으로, 모바일 단말기(Station, STA, 300)는 주변에 위치하는 BSS로부터 수신되는 비컨 메시지에 기반하여 접속 가능한 채널 스캐닝 동작을 수행할 수 있다(S315). 상기 모바일 단말기(300)는 상기 채널 스캐닝 동작(S315)을 주기적으로 수행할 수도 있으며, 관리자/설정자에 의한 설정 값에 따라 다양한 방법으로 채널 스캐닝 동작을 수행할 수 있다.

ESS-CM(100)은 S310 단계를 통해 수집된 각 BSS별 트래픽 부하 정보를 이용하여 트래픽 부하의 균형화가 필요한 제1 BSS 및 제2 BSS를 결정한다(S320). 이때, 제1 BSS는 본 발명에 따른 부하 균형화 방법에 있어 트래픽 부하량의 감소가 필요한 BSS로 도 3에서는 Current AP(210)로 표현하였으며, 제2 BSS는 전체 ESS 시스템의 부하 균형화를 위해 트래픽 부하량의 증가가 필요한 BSS로 도 3에서는 Target AP(220)로 표현하였다.

ESS-CM(100)은 수신된 각 BSS별 트래픽 정보를 이용하여 트래픽 부하량이 가장 높은 제1 BSS를 결정하고, 수신된 각 BSS별 트래픽 정보를 이용하여 트래픽 부하량이 가장 낮은 제2 BSS를 결정할 수 있다.

또는, 수신된 각 BSS별 트래픽 정보를 이용하여 트래픽 부하량이 가장 높은 제1 BSS를 결정하고, S317 단계를 통해 상기 제1 BSS로부터 서비스를 제공받는 하나 또는 둘 이상의 모바일 단말기로부터 상기 모바일 단말기가 핸드오버 가능한 BSS 리스트 정보를 수신하여 수신된 각 BSS별 트래픽 정보 및 상기 BSS 리스트 정보를 이용하여 상기 BSS 리스트 정보 내 포함된 BSS 중 트래픽 부하량이 가장 낮은 제2 BSS를 결정할 수도 있다.

이와 같은 단계를 통해 제1 BSS 및 제2 BSS이 결정되면, ESS-CM는 상기 제1 BSS로부터 서비스를 제공받는 하나 또는 둘 이상의 모바일 단말기로 제2 BSS로의 핸드오버를 요청하는 메시지를 송신한다(S330).

상기 요청 메시지를 수신한 모바일 단말기는 IEEE 802.11r 통신 규격에 기반하여 제2 BSS로의 핸드오버를 수행하게 된다(S340).

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: ESS 110: 에이전트 제어 모듈
120: ESS/BSS 트래픽 부하 DB 130: 패스트 BSS 트랜지션 보조 모듈
200, 210, 220 : BSS, AP
300: 모바일 단말기

Claims (3)

1. ESS-CM이 ESS(Extended Service Set) 내 포함된 각 BSS(Basic Service Set)로부터 트래픽 정보를 수신하는 단계;
   ESS-CM이 수신된 각 BSS별 트래픽 정보를 이용하여 부하 균형화가 필요한 제1 BSS 및 제2 BSS를 결정하는 단계; 및
   ESS-CM이 상기 제1 BSS로부터 서비스를 제공받는 하나 또는 둘 이상의 모바일 단말기로 제2 BSS로의 핸드오버를 요청하는 단계;를 포함하는 무선 네트워크 시스템의 부하 균형화 방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 BSS 및 제2 BSS를 결정하는 단계는,
   수신된 각 BSS별 트래픽 정보를 이용하여 트래픽 부하량이 가장 높은 제1 BSS를 결정하는 단계; 및
   수신된 각 BSS별 트래픽 정보를 이용하여 트래픽 부하량이 가장 낮은 제2 BSS를 결정하는 단계;를 포함하는 무선 네트워크 시스템의 부하 균형화 방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 BSS 및 제2 BSS를 결정하는 단계는,
   수신된 각 BSS별 트래픽 정보를 이용하여 트래픽 부하량이 가장 높은 제1 BSS를 결정하는 단계;
   상기 제1 BSS로부터 서비스를 제공받는 하나 또는 둘 이상의 모바일 단말기로부터 상기 모바일 단말기가 핸드오버 가능한 BSS 리스트 정보를 수신하는 단계; 및
   수신된 각 BSS별 트래픽 정보 및 상기 BSS 리스트 정보를 이용하여 상기 BSS 리스트 정보 내 포함된 BSS 중 트래픽 부하량이 가장 낮은 제2 BSS를 결정하는 단계;를 포함하는 무선 네트워크 시스템의 부하 균형화 방법.

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