KR20180024826A - 근거리 통신부 및 원거리 통신부를 포함하는 단말의 액세스 제어 방법 및 엑세스 포인트 - Google Patents

근거리 통신부 및 원거리 통신부를 포함하는 단말의 액세스 제어 방법 및 엑세스 포인트 Download PDF

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Abstract

근거리 통신부 및 원거리 통신부를 포함하는 단말의 액세스를 제어하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 근거리 통신을 이용하여 상기 근거리 통신의 범위 내에 위치한 근거리 고속 전송 단말에 대한 정보를 인식하는 단계와, 근거리 고속 전송 단말 전용 구간 동안, 원거리 통신을 이용하여 상기 인식된 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 단계 및 경쟁 구간 동안, 원거리 통신을 이용하여 임의의 복수 단말로부터 경쟁 방식을 통해 데이터를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 저속 전송 단말이 채널을 점유하여 발생하는 성능 이상 문제를 해결하고, 네트워크 처리율을 향상시킬 수 있다.

Description

근거리 통신부 및 원거리 통신부를 포함하는 단말의 액세스 제어 방법 및 엑세스 포인트{A METHOD FOR CONTROLLING ACCESS AND ACCESS POINT}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 액세스를 제어하기 위한 방법 및 액세스 포인트에 관한 것이다.
IEEE 802.11 표준을 기반으로 한 무선 랜 (Wireless Local Area Network, WLAN) 에서는 무선 채널을 통해 수신된 신호의 품질에 따라 변조 방식을 바꾸어 전송 속도를 조절하는 링크 적응 기술이 적용된다. 예를 들어 IEEE 802.11g 기반의 무선 랜에서는 6 Mbps에서 54 Mbps 까지 8가지 전송 속도를 지원한다. 단말의 움직임이 없는 환경에서 수신 신호의 품질은 액세스 포인트 (Access Point, AP) 와 단말 간의 거리에 따른 신호 감쇠가 주요한 요인으로 작용한다. 즉 AP 로부터 먼 곳에 위치한 단말은 수신 신호 품질이 악화되어 저속 변조 방식을 사용하여 AP와 통신이 가능하고, AP로부터 가까운 곳에 위치한 단말은 수신 신호 품질이 좋으며 고속 변조 방식을 사용하여 AP와 통신한다. 무선 랜에서는 CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoid) 기반의 DCF (Distributed Coordination Function) 매체접근제어 (MAC, Medium Access Control) 기술을 통해 네트워크 내의 모든 단말이 균등하게 전송기회를 얻을 수 있다. 그러나 저속 단말의 긴 채널 점유로 인하여 네트워크 전체의 성능이 저하되는 성능 이상 (Performance Anomaly) 문제가 야기된다.
한국 공개특허공보 제 2013-0109847 호 ("모바일 라우터, 트래픽 관리 서버 및 그의 데이터 송수신 방법", 주식회사 케이티)
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 근거리 통신부와 원거리 통신부로 구성된 단말들로 이루어진 네트워크 환경에서 근거리 고속 전송 단말의 전송기회를 보장하여 네트워크 성능을 향상시키기 위한 액세스 제어 방법을 제공하는 것이다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 근거리 통신부와 원거리 통신부로 구성된 단말들로 이루어진 네트워크 환경에서 근거리 고속 전송 단말의 전송기회를 보장하여 네트워크 성능을 향상시키기 위한 액세스 포인트를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법은, AP (Access Point) 에 의해 수행되는, 근거리 통신부 및 원거리 통신부를 포함하는 단말의 액세스를 제어하기 위한 방법으로서, 근거리 통신을 이용하여 상기 근거리 통신의 범위 내에 위치한 근거리 고속 전송 단말에 대한 정보를 인식하는 단계, 근거리 고속 전송 단말 전용 구간 동안, 원거리 통신을 이용하여 상기 인식된 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 단계 및 경쟁 구간 동안, 원거리 통신을 이용하여 임의의 복수 단말로부터 경쟁 방식을 통해 데이터를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 정보를 인식하는 단계는 제 1 시간구간 동안에 수행되고, 상기 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 단계 및 상기 경쟁 방식을 통해 데이터를 수신하는 단계는 제 2 시간구간 동안에 수행될 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 근거리 통신부는 RFID (Radio Frequency Identification) 통신부이고, 상기 원거리 통신부는 WLAN (Wireless Local Area Network) 통신부일 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 경쟁 방식은 CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoid) 기반의 DCF (Distributed Coordination Function) 방식이 사용될 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 근거리 통신을 이용하여 상기 근거리 통신의 범위 내에 위치한 근거리 고속 전송 단말에 대한 정보를 인식하는 단계는, 근거리 통신을 이용하여 쿼리 메시지를 브로드캐스트하는 단계, 근거리 통신을 이용하여 상기 쿼리 메시지를 수신한 근거리 고속 전송 단말로부터 상기 근거리 고속 전송 단말의 ID 정보를 수신하는 단계 및 근거리 통신을 이용하여 상기 AP 가 상기 근거리 고속 전송 단말로 원거리 통신 기반 데이터 전송을 위한 비트맵 ID 를 포함하는 ACK 메시지를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 단계는 상기 근거리 고속 전송 단말 전용 구간 동안 복수의 근거리 고속 전송 단말로부터 경쟁 방식을 통해 데이터를 수신할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 단계는, 상기 복수의 근거리 고속 전송 단말로, 상기 복수의 근거리 고속 전송 단말들의 비트맵 ID 와 상기 근거리 고속 전송 단말 전용 구간에서 경쟁을 위해 사용되는 초기 경쟁 윈도우 크기 (CWinit) 및 최대 경쟁 윈도우 크기 (CWmax) 에 관한 정보를 송신하는 단계 및 상기 CWinit 및 상기 CWmax 를 기반으로 상기 복수의 근거리 고속 전송 단말로부터 경쟁 방식으로 데이터를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 단계는 상기 근거리 고속 전송 단말 전용 구간 동안 복수의 근거리 고속 전송 단말로부터 순차적인 비경쟁 방식으로 수신할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 단계는, 상기 복수의 근거리 고속 전송 단말로, 상기 복수의 근거리 고속 전송 단말들의 비트맵 ID 를 송신하는 단계 및 상기 비트맵 ID 내에서의 비트 위치를 통해 규정된 순서대로 상기 복수의 근거리 고속 전송 단말로부터 순차적인 비경쟁 방식으로 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 비경쟁 방식의 근거리 고속 전송 단말 전용 구간의 길이는 하기의 수학식을 통해 산출될 수 있다.
Figure pat00001
단, 여기서 TNAV _ WR 은 근거리 고속 전송 단말 전용 구간의 길이, SIFS 는 Short Interframe Space, N 은 근거리 고속 전송 단말 구간의 개수, TData 는 근거리 고속 전송 단말의 데이터 전송 시간, TACK 는 ACK 전송 시간을 나타낸다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 근거리 통신부 및 원거리 통신부를 포함하는 단말로부터의 액세스를 제어하기 위한 액세스 포인트 (Access Point, AP) 는, 근거리 통신을 이용하여 무선 신호를 송신 및 수신하는 근거리 통신부, 원거리 통신을 이용하여 무선 신호를 송신 및 수신하는 원거리 통신부 및 상기 근거리 통신부 및 상기 원거리 통신부와 기능적으로 결합하여 동작하는 프로세서를 포함할 수 있으며, 상기 프로세서는, 상기 근거리 통신부를 이용하여 상기 근거리 통신의 범위 내에 위치한 근거리 고속 전송 단말에 대한 정보를 인식하는 것, 근거리 고속 전송 단말 전용 구간 동안, 상기 원거리 통신부를 이용하여 상기 인식된 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 것 및 경쟁 구간 동안, 상기 원거리 통신부를 이용하여 임의의 복수 단말로부터 경쟁 방식을 통해 데이터를 수신하는 것을 수행하도록 구성될 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 정보를 인식하는 것은 제 1 시간구간 동안에 수행되고, 상기 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 것 및 상기 경쟁 방식을 통해 데이터를 수신하는 것은 제 2 시간구간 동안에 수행될 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 근거리 통신부는 RFID (Radio Frequency Identification) 통신부가 사용되고, 상기 원거리 통신부는 WLAN (Wireless Local Area Network) 통신부가 사용될 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 경쟁 방식은 CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoid) 기반의 DCF (Distributed Coordination Function) 방식일 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 근거리 통신부를 이용하여 상기 근거리 통신의 범위 내에 위치한 근거리 고속 전송 단말에 대한 정보를 인식하는 것은, 근거리 통신을 이용하여 쿼리 메시지를 브로드캐스트하는 것, 근거리 통신을 이용하여 상기 쿼리 메시지를 수신한 근거리 고속 전송 단말로부터 상기 근거리 고속 전송 단말의 ID 정보를 수신하는 것 및 근거리 통신을 이용하여 상기 AP 가 상기 근거리 고속 전송 단말로 원거리 통신 기반 데이터 전송을 위한 비트맵 ID 를 포함하는 ACK 메시지를 전송하는 것을 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 것은 상기 근거리 고속 전송 단말 전용 구간 동안 복수의 근거리 고속 전송 단말로부터 경쟁 방식을 통해 데이터를 수신할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 것은, 상기 복수의 근거리 고속 전송 단말로, 상기 복수의 근거리 고속 전송 단말들의 비트맵 ID 와 상기 근거리 고속 전송 단말 전용 구간에서 경쟁을 위해 사용되는 초기 경쟁 윈도우 크기 (CWinit) 및 최대 경쟁 윈도우 크기 (CWmax) 에 관한 정보를 송신하는 것 및 상기 CWinit 및 상기 CWmax 를 기반으로 상기 복수의 근거리 고속 전송 단말로부터 경쟁 방식으로 데이터를 수신하는 것을 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 것은 상기 근거리 고속 전송 단말 전용 구간 동안 복수의 근거리 고속 전송 단말로부터 순차적인 비경쟁 방식으로 수신할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 것은, 상기 복수의 근거리 고속 전송 단말로, 상기 복수의 근거리 고속 전송 단말들의 비트맵 ID 를 송신하는 것 및 상기 비트맵 ID 내에서의 비트 위치를 통해 규정된 순서대로 상기 복수의 근거리 고속 전송 단말로부터 순차적인 비경쟁 방식으로 수신하는 것을 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 비경쟁 방식의 근거리 고속 전송 단말 전용 구간의 길이는 하기의 수학식을 통해 산출될 수 있다.
Figure pat00002
단, 여기서 TNAV _ WR 은 근거리 고속 전송 단말 전용 구간의 길이, SIFS 는 Short Interframe Space, N 은 근거리 고속 전송 단말 구간의 개수, TData 는 근거리 고속 전송 단말의 데이터 전송 시간, TACK 는 ACK 전송 시간을 나타낸다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는, 근거리 통신부 및 원거리 통신부를 포함하는 단말의 액세스를 제어하기 위한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체로서, 상기 컴퓨터에 포함된 프로세서로 하여금, 근거리 통신을 이용하여 상기 근거리 통신의 범위 내에 위치한 근거리 고속 전송 단말에 대한 정보를 인식하게 하기 위한 명령어, 근거리 고속 전송 단말 전용 구간 동안, 원거리 통신을 이용하여 상기 인식된 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하게 하기 위한 명령어 및 경쟁 구간 동안, 원거리 통신을 이용하여 임의의 복수 단말로부터 경쟁 방식을 통해 데이터를 수신하게 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법 및 액세스 포인트에 따르면, 근거리 통신부와 원거리 통신부로 구성된 단말들로 이루어진 네트워크 환경에서 근거리 고속 전송 단말의 전송기회를 보장함으로써 종래 경쟁 방식의 매체접근제어 프로토콜에 따라 저속 전송 단말이 채널을 점유하여 발생하는 성능 이상 문제를 해결하고, 네트워크 처리율을 향상시킴으로써 네트워크 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1 은 네트워크 환경의 개념도이다.
도 2는 IEEE 802.11g 기반의 무선 랜에서 성능이상 문제를 나타낸다.
도 3은 TWR 구간의 구성을 나타낸 그림이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법의 CTS-C 프레임 포맷을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법의 경쟁 모드의 작동 예를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법의 근거리 통신부 동작의 순서도를 나타낸다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법의 경쟁 모드에서 원거리 통신부 동작의 순서도를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법의 CTS-nC 프레임 포맷을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법의 비경쟁 모드의 작동 예를 나타낸다.
도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법의 비경쟁 모드에서 원거리 통신부 동작의 순서도를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 및 액세스 포인트의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 발명에서의 시뮬레이션 파라미터 표를 나타낸다.
도 13은 기존의 IEEE 802.11g DCF와 본 발명의 일 실시예에 따른 경쟁 모드의 처리율을 비교한 그래프를 나타낸다.
도 14는 기존의 IEEE 802.11g DCF와 본 발명의 일 실시예에 따른 비경쟁 모드의 처리율을 비교한 그래프를 나타낸다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 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. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
성능 이상 (Performance Anomaly) 문제
도 1 은 네트워크 환경의 개념도이다. 도 1 에 도시된 바와 같이 네트워크 환경에는 복수의 단말 (21, 22, 23, 24) 및 액세스 포인트 (10) 가 포함될 수 있다. IEEE 802.11 표준을 기반으로 한 무선 랜 (Wireless Local Area Network, WLAN) 에서는 무선 채널을 통해 수신된 신호의 품질에 따라 변조 방식을 바꾸어 전송 속도를 조절하는 링크 적응 기술이 적용된다. 예를 들어 IEEE 802.11g 기반의 무선 랜에서는 6 Mbps에서 54 Mbps 까지 8가지 전송 속도를 지원한다. 단말 (21 내지 24) 의 움직임이 없는 환경에서 수신 신호의 품질은 액세스 포인트 (Access Point, AP) (10) 와 단말 (21 내지 24) 간의 거리에 따른 신호 감쇠가 주요한 요인으로 작용한다. 즉 AP (10) 로부터 먼 곳에 위치한 단말 (예를 들어, 23, 24) 은 수신 신호 품질이 악화되어 저속 변조 방식을 사용하여 AP (10) 와 통신이 가능하고, AP (10) 로부터 가까운 곳에 위치한 단말 (예를 들어, 21, 22)은 수신 신호 품질이 좋으며 고속 변조 방식을 사용하여 AP (10) 와 통신한다. 무선 랜에서는 CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoid) 기반의 DCF (Distributed Coordination Function) 매체접근제어 (MAC, Medium Access Control) 기술을 통해 네트워크 내의 모든 단말이 균등하게 전송기회를 얻을 수 있다. 그러나 저속 단말의 긴 채널 점유로 인하여 네트워크 전체의 성능이 저하되는 성능 이상 (Performance Anomaly) 문제가 야기된다.
CSMA/CA기반의 DCF 방식에서 단말들은 채널 센싱을 통해 채널 상태를 파악하여 데이터 전송을 한다. 채널이 아이들 (idle) 인 경우 2진 지수 백오프 (binary exponential 백오프) 스킴 (scheme) 을 사용하며, 단말들이 경쟁 윈도우 (Contention Window, CW) 를 이용하며 0 내지 CW-1 중 임의의 값을 선택하여 백오프 (backoff) 값을 결정한다. 이후 단말들은 DIFS (Distributed Interframe Space) 이후에 채널 센싱을 통해 채널이 아이들인 경우 백오프 값을 1씩 감소시킨다. 단말의 백오프 값이 0이 되면 단말은 데이터를 전송한다. 한 개의 단말이 데이터를 전송할 경우 데이터는 성공적으로 AP에 전송되고, 두 개 이상의 단말들이 데이터를 전송하면 충돌이 발생한다. 단말이 처음 데이터 전송을 시도 할 경우 CW 값을 최소 경쟁 윈도우 (minimum contention window, CWmin) 로 설정한다. 두 개 이상의 단말이 동시에 데이터 전송을 시도하여 충돌이 발생하면 CW 값을 2배씩 증가시켜 최대 경쟁 윈도우 (maximum contention window, CWmax) 값까지 CW 값을 증가시킬 수 있다. 데이터 전송에 성공 후 단말은 CW 값을 다시 CWmin으로 설정하여 다음 데이터 전송 시에 백오프 경쟁을 하도록 할 수 있다.
DCF의 패킷 전송 방법 중에 RTS/CTS(Request to Send/Clear to Send) 접근 방법은 단말의 백오프 값이 0이 되면, 단말은 ACK 수신까지의 총 채널 점유시간, 자신의 주소, AP의 주소 등을 포함하여 RTS를 전송한다. RTS를 수신한 다른 단말들은 RTS에 포함된 총 채널 점유시간동안 채널이 비지 (busy) 하다고 판단하고 채널에 접근하지 않는다. AP는 RTS를 수신하고 SIFS 이후 AP의 주소, RTS를 보낸 단말의 주소, 총 채널 점유 시간을 포함한 CTS를 전송한다. CTS를 수신한 단말은 SIFS 이후 데이터를 전송한다. 두 개 이상의 단말이 동시에 RTS를 송신한 경우 AP는 데이터를 제대로 수신하지 못하기 때문에 CTS를 전송하지 않는다. 단말들은 CTS 타임아웃 (timeout) 동안 CTS를 수신하지 못할 경우 DIFS 동안 채널이 아이들 상태이면 다시 백오프 절차를 수행한다.
도 2는 IEEE 802.11g 기반의 무선 랜에서 성능이상 문제를 나타낸다. IEEE 802.11g 기반의 무선 랜의 단말의 움직임이 없는 환경에서 무선 채널의 수신 신호 품질은 거리에 따른 감쇠가 주요한 원인 이므로 AP와 단말의 거리에 따라 8개의 그룹으로 나눌 수 있다. 즉, AP와 단말의 거리에 따라 54, 48, 36, 24, 18, 12, 9, 6 Mbps의 데이터 전송률을 갖는 8개의 그룹으로 나뉜다. 도 2의 단말 1 (이하, “단말”이라고 할 수 있음) (21) 은 54Mbps 전송률을 갖는 AP (10) 근처에 위치한 단말이다. 먼저 단말1의 백오프값이 0되면 RTS를 전송하고, RTS를 수신한 AP (10) 는 SIFS 이후 CTS를 단말들 (21 내지 22) 에게 전송한다. 단말1 (21) 은 CTS 내의 주소와 자신의 주소가 일치하면 SIFS 이후에 데이터를 전송한다. 패킷 페이로드 (Packet payload) 의 크기가 2304 bytes일 때 단말1 (21) 의 데이터 전송시간은 대략 341.3μs이다. AP (10) 가 단말1 (21) 의 데이터를 성공적으로 수신하고 SIFS 후에 ACK를 전송한다. AP (10) 의 ACK 전송 후 DIFS동안 대기하고 단말들 (21 내지 22) 은 다시 매 백오프 슬롯 마다 백오프값을 1씩 감소시킨다. 단말1 (21) 의 데이터 전송 이후 단말2 (22) 의 백오프값이 단독으로 0이 되어 RTS 를 전송하고 데이터 전송에 성공한다. 단말2 (22) 는 6Mbps의 전송률을 갖는 저속 단말이다. 단말2 (22) 의 데이터 전송시간은 3072μs으로 긴 채널 점유 시간을 갖는다. 단말2 (22) 의 데이터 전송시간이 단말1 (21) 의 데이터 전송시간의 대략 9배정도 차이가 발생한다. 단말2 (22) 가 길게 채널 점유를 함으로써 고속 전송 단말인 단말1 (21) 은 긴 시간동안 채널에 접근하지 못해 성능이 저하되는 문제가 발생한다. 본 발명은 이러한 성능 이상 문제를 완화하기 위해 고속 전속 단말의 전송기회를 보장하여 네트워크 성능을 향상시킬 수 있도록 개선된 MAC(Medium Access Control) 프로토콜을 제공할 수 있다.
개요
본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 포인트는 근거리 단말들의 정보를 인식하기 위한 근거리 통신부와 단말의 데이터를 AP로 전송하기 위한 원거리 통신부로 이루어질 수 있다. 특정 시간구간 TWR (이하, “시간구간”이라 할 수 있음) 의 시작과 함께 AP의 근거리 통신부는 AP의 근거리에 위치한 고속 전송 단말들이 정보를 인식한다. 근거리 고속 전송 단말의 인식이 끝나면 근거리 통신부는 TWR (제 1 시간구간) 의 나머지 시간동안 슬립모드로 동작한다. 원거리 통신부에서는 단말들의 데이터를 AP로 전송한다. 이전 TWR 구간 이후, 제 2 시간구간에 진입하여, AP가 랜덤 액세스 경쟁에서 이기면 근거리 고속 전송 단말 전용구간을 할당한다. 근거리 고속 전송 단말 전용구간은 근거리 통신부를 통해 인식된 근거리 고속 전송 단말들이 AP에 데이터를 전송하는 구간이다. 근거리 고속 전송 단말 전용구간의 모드는 비경쟁 모드와 경쟁모드로 구성될 수 있다. 비경쟁 모드는 AP가 근거리 고속 전송 단말들에게 근거리 고속 전송 단말 전용 구간 내에 타임슬롯을 할당하여 데이터 전송이 이루어진다. 경쟁 모드는 근거리 고속 전송 단말 전용 구간동안 근거리 고속 전송 단말들이 경쟁 방식을 통해 데이터를 전송하는 방식이다. 근거리 고속 전송 단말 전용구간이 끝나면 해당 TWR 구간 (제 2 시간구간) 의 남은 시간동안 네트워크 내의 모든 단말들이 경쟁 방식을 통해 데이터를 AP에 전송할 수 있다.
근거리 통신부 및 원거리 통신부를 포함하는 단말의 액세스 제어 방법
본 발명의 일 실시예에 따른 근거리 통신부 및 원거리 통신부를 포함하는 단말의 액세스를 제어하기 위한 방법은, 근거리 통신부와 원거리 통신부로 구성된 단말들로 이루어진 네트워크 환경에서 근거리 고속 전송 단말 전용구간을 할당하여 근거리 고속 전송 단말의 전송기회를 보장함으로써 네트워크 처리율을 향상시키는 매체접근제어 프로토콜을 적용할 수 있다.
본 발명에 적용되는 근거리 통신 기술은 RFID 또는 NFC와 같은 후방산란 무선 (Backscatter radio) 기술일 수 있으며, 이 경우 근거리 통신부는 에너지 하베스팅을 통해 수집된 에너지를 통해 구동될 수 있다. 원거리 통신 기술은 WLAN (이하, 예를 들어 "Wi-Fi"로서 지칭될 수 있음) 또는 셀룰러 (Cellular) 통신일 수 있다. 이하, 본 발명의 명세서에서는 근거리 통신부의 실시 예로 RFID를 사용하고, 원거리 통신부의 실시 예로써 WLAN 을 사용하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법이 적용되는 네트워크는 도 1 에 도시된 바와 같이 AP (10) 와 하나 이상의 단말 (21 내지 24) 로 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 AP (10) 는 Wi-Fi AP와 RFID 리더가 하나의 디바이스에서 이종통신기술을 이뤄 사용될 수 있고, 단말 (station) 은 Wi-Fi 단말에 수동형 RFID 태그가 장착된 단말이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법은, AP (Access Point) 에 의해 수행되는, 근거리 통신부 및 원거리 통신부를 포함하는 단말의 액세스를 제어하기 위한 방법으로서, 먼저, 제 1 시간구간 동안에 근거리 통신을 이용하여 상기 근거리 통신의 범위 내에 위치한 근거리 고속 전송 단말에 대한 정보를 인식할 수 있다. 여기서, 근거리 통신의 범위 내의 위치는 예를 들어 근거리 통신에 의한 ACK 가 가능한 거리로서 결정될 수 있으며, 근거리 통신의 설정을 신호 세기를 조절함으로써 소정 수치의 거리로서 결정될 수도 있다.
이후, 근거리 고속 전송 단말이 인식되면, 근거리 고속 전송 단말 전용 구간 동안, 원거리 통신을 이용하여 상기 인식된 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신할 수 있다. 근거리 고속 전송 단말 전용 구간이 종료되면, 경쟁 구간 동안, 원거리 통신을 이용하여 임의의 복수 단말로부터 경쟁 방식을 통해 데이터를 수신하도록 할 수 있다. 이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법을 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 3은 TWR 구간의 구성을 나타낸 그림이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 프로토콜의 동작은 특정한 시간구간 TWR을 기본 단위로 동작한다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 구간 TWR 은 Wi-Fi 관점에서 근거리 고속 전송 단말 전용구간을 할당하기 위해 AP (10) 가 백오프 경쟁에 참여하는 구간과 근거리 고속 전송 단말 전용 구간 그리고 모든 단말 (station) 이 경쟁에 참여하는 구간으로 구성될 수 있다. AP와 단말의 RFID 통신부는 AP의 근거리에 위치한 단말을 인식하기 위해 사용되고, Wi-Fi 통신부는 단말의 데이터를 AP로 전송하기 위해 사용된다. AP와 단말의 RFID와 Wi-Fi 통신부는 서로 다른 주파수 대역에서 동작하여 신호 간섭의 영향 없이 동시에 통신이 가능하다. 본 발명에서 AP의 근처에 위치하여 AP의 RFID 통신부를 통해 인식된 단말을 근거리 고속 전송 단말이라고 지칭할 수 있다. 본 발명의 매체접근 제어 프로토콜은 근거리 고속 전송 단말 전용 구간의 활용 방식에 따라 경쟁 방식인 C-WR 모드와 비경쟁 방식인 nC-WR 모드로 나뉠 수 있다. C-WR 모드는 근거리 고속 전송 단말 전용구간 내에서 근거리 고속 전송 단말들이 백오프 경쟁을 통해 데이터를 전송하고, nC-WR 모드에서는 AP가 근거리 고속 전송 단말 전용구간 내의 타임 슬롯을 할당하여 근거리 고속 전송 단말들이 경쟁 없이 데이터를 전송하는 모드이다.
AP의 RFID 통신부는 고정된 프레임 길이를 갖는 FSA (Framed Slotted ALOHA) 프로토콜을 사용하며, 단말들에 장착된 RFID 태그들은 프레임 내의 타임 슬롯 중에 임의의 슬롯을 선택하여 자신의 ID 정보를 전송하게 된다. 한 개의 슬롯에 한 개의 단말이 데이터를 전송하면 전송에 성공하고, 두 개 이상의 단말들이 한 개의 슬롯에 데이터 전송을 하면 충돌슬롯이 된다. AP는 인식에 성공한 단말들에게 Wi-Fi 통신에서 근거리 고속 전송 단말 전용 구간에 데이터를 전송할 단말을 구분하고, nC-WR 모드에서 타임 슬롯을 할당하기 위해 비트맵 (bitmap) ID를 ACK 메시지를 통해 전달하며, 비트맵 ID의 비트 중에 한 비트를 1로 나타낸다. 비트맵 ID는 8byte로 구성되어 64개 bit로 구성될 수 있고, 64개의 근거리 전송 단말들을 지원할 수 있으며, 비트맵 ID의 크기는 조절 가능하다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 제 1 시간구간 (1st TWR 구간) 내에서 AP의 RFID 통신부는 프레임 내의 타임 슬롯 중 충돌 슬롯이 존재하지 않으면 모든 RFID 범위 내의 근거리 고속 전송 단말들의 인식이 끝났다고 판단하여 다음의 제 2 시간구간 (2nd TWR) 가 시작할 때까지 슬립모드로 동작하게 된다. AP는 RFID 통신부를 통해 인식된 단말을 근거리에 위치한 고속 단말로 간주하고, 다음 TWR 구간 (제 2 시간구간) 에서 근거리 고속 전송 단말 전용 구간에 해당 단말들을 할당하게 된다.
C-WR 모드에서 AP와 단말의 Wi-Fi 통신부에서는 AP는 해당 TWR 구간이 시작되고 처음으로 경쟁에 이겼을 때만 근거리 고속 전송 단말 전용구간을 할당하는 절차를 수행하고, 해당 TWR 구간의 나머지 부분에서는 근거리 고속 전송 단말 전용구간을 할당하지 않는다. TWR 구간 내에는 한 개의 근거리 고속 전송 단말 전용 구간만 존재한다.
이전 TWR 구간이 끝난 후, AP가 백오프 경쟁에서 이기게 되면 근거리 고속 전송 단말 전용 구간을 할당하기 위한 메시지를 단말들에게 전송한다. 본 발명에서는 C-WR 모드에서의 근거리 전송 단말 전용구간을 할당하기 위해 CTS-C (CTS-to-self for contention method) 메시지를 송신할 수 있다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법의 CTS-C 프레임 포맷을 나타낸다. 도 4 에 도시된 바와 같이, CTS-C 메시지는 종래의 CTS-to-self 메시지에 비트맵 ID 정보 (31) 와 근거리 고속 전송 단말 전용구간에서 경쟁을 위해 사용되는 초기 경쟁 윈도우 값 (CWinit)과 최대 경쟁 윈도우 값 (CWmax) (32) 이 추가될 수 있다.
근거리 고속 전송 단말들은 CTS-C 메시지에 포함된 비트맵 ID와 근거리 고속 전송 단말의 RFID 통신부를 통해 수신한 비트맵 ID와 비교하여 해당 비트가 1이면 근거리 전송 단말 전용 구간에서 CTS-C 메시지에 포함된 CWinit과 CWmax값을 활용하여 데이터를 전송할 수 있다. 근거리가 아닌 단말들은 CTS-C에 포함된 NAV(Network Allocation Vector)_WR에 사전에 설정된 시간(TNAV _ WR) 동안 채널에 접근하지 않는다. TNAV _ WR은 근거리 고속 전송 단말 전용 구간을 의미하며, 이 구간 동안 근거리 고속 전송 단말들은 백오프 경쟁을 통해 전송 권한을 획득하여 고속으로 AP에 데이터 전송을 한다. TNAV _ WR 이후 TWR 내의 남은 시간 (경쟁 구간) 동안, 모든 단말들은 DCF 경쟁을 통해 데이터 전송을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법의 경쟁 모드의 작동 예를 나타낸다. 예를 들어, 도 5 에 도시된 바와 같이 네트워크는 한 개의 AP (100) 와 4개의 단말들 (210, 220, 230, 240) 로 구성될 수 있다. AP (100) 에서 RFID 통신부를 통해 인식 가능한 근거리 단말들 (210, 220) 의 개수는 2개이다. 이전 TWR 구간 (제 1 시간구간) 이 종료되고, AP (100) 가 백오프 경쟁에서 이겼을 때 AP (100) 는 CTS-C 메시지를 전송하고, AP (100) 에서 RFID 통신부를 통해 근거리 단말로 인식된 단말1 (210) 과 단말2 (220) 만이 경쟁을 통해 TNAV _ WR 구간동안 고속의 전송 속도로 데이터를 전송한다. TNAV _ WR이 끝나면 다시 네트워크 내의 모든 단말들 (210 내지 240) 이 경쟁에 참여한다. 일 측면에 따르면, RFID 통신부를 통해 인식되지 못한 단말들 (230, 240) 이 경쟁에 참여할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법의 근거리 통신부 동작의 순서도를 나타낸다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법에 따르면, 타임 카운터가 0 으로 시작하여(단계 510), 근거리 통신부를 이용하여 먼저 TWR구간의 시작과 동시에 AP 는 프레임의 크기와 슬롯의 크기 정보를 포함한 Query 메시지를 브로드캐스트한다 (단계 520). Query 메시지를 수신한 단말들은 프레임 내에 임의의 한 슬롯을 선택 (단계 530) 하여 AP 로 ID 정보를 전송한다 (단계 540). ID 정보 전송에 성공한 단말들은 비트맵 ID가 포함된 ACK 메시지를 수신한다 (단계 550). AP 는 프레임 내에서 충돌 슬롯과 성공 슬롯을 구별하여 (단계 560), 프레임 내에 충돌슬롯이 발생하지 않으면 RFID 통신범위 내에 모든 단말들을 인식했다고 간주하여 AP와 단말의 RFID 통신부는 다음 TWR구간이 시작할 때까지 슬립모드로 동작 (단계 580)한다. 해당 TWR구간 (제 1 시간구간) 에서 인식된 단말들의 정보는 다음 TWR구간 (제2 시간구간) 에서 근거리 고속 전송 단말 전용 구간 할당에 사용된다. 한편, 타임 카운터가 제 1 시간구간의 종료를 나타내면 (단계 590), 다시 타임 카운터를 0으로 설정하여 단계 510 을 반복한다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법의 경쟁 모드에서 원거리 통신부 동작의 순서도를 나타낸다. TWR구간 (제 2 시간 구간) 이 시작 (단계 610) 되면 모든 단말들은 IEEE 802.11 기반의 DCF 방식으로 백오프 경쟁을 한다 (단계 620). 타임 카운터가 TWR가 되면 (단계 630) 타임 카운터를 0으로 초기화 시키고 (단계 640), AP가 백오프 경쟁에서 이길 때까지 기존 경쟁방식을 통해 단말들은 데이터를 전송한다 (단계 650). AP가 백오프 경쟁에서 이기면 (단계 660), AP는 AP의 주소, 총 채널 점유시간, 이전 TWR구간에서 RFID 통신부를 통해 인식된 단말의 비트맵 ID정보, 그리고 TNAV _ WR구간에서 사용할 CWmin값과 CWmax값의 정보를 포함한 CTS-C 메시지를 전송한다 (단계 670). CTS-C 메시지의 충돌 여부에 따라 (단계 680), 충돌이 일어나지 않은 경우 CTS-C 메시지를 수신하고, 이전 TWR구간 (제 1 시간구간) 동안 RFID 통신으로 인식된 단말들은 CTS-C 메시지에 포함된 CWmin과 CWmax 정보를 활용하여 백오프 경쟁을 통해 데이터를 전송한다 (단계 690). TNAV _ WR구간이 끝나면 (단계 695) 다시 모든 단말들은 백오프 경쟁에 참여 (단계 620) 하게 되고, 이과정은 TWR를 주기로 반복하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비경쟁 모드 (nC-WR 모드) 는 고속 전송 단말 전용 구간에서 비경쟁 방식으로 데이터를 전송하는 모드이다. nC-WR 모드에서의 AP와 단말의 RFID 통신부는 C-WR 모드에서와 동일하게 동작하며, 동작의 순서는 앞서 도 6을 참조하여 설명한 바와 같다. nC-WR 모드의 AP와 단말의 Wi-Fi 통신부에서는 이전 TWR구간 (제 1 시간 구간) 이 끝나고 AP가 백오프 경쟁에서 이기면, AP는 근거리 고속 전송 단말 전용구간을 할당하기 위한 메시지를 단말들에게 전송한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, nC-WR 모드에서의 근거리 고속 전송 단말 전용구간을 할당하기 위해 CTS-nC(CTS-to-self for non-Contention method) 메시지를 전송할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법의 CTS-nC 프레임 포맷을 나타낸다. 도 8 에 도시된 바와 같이, CTS-nC 프레임은 종래의 CTS-to-self 메시지에 비트맵 ID (71) 를 추가하여 생성될 수 있다. nC-WR 모드에서 근거리 고속 전송 단말 전용 구간은 일정한 크기의 타임 슬롯으로 구성된다. 단말들은 RFID 통신부에서 인식에 성공할 경우, 해당 단말이 Wi-Fi 통신부의 근거리 고속 전송 단말 전용구간에서 전송할 타임 슬롯의 순서에 맞는 비트맵 ID를 1로 나타내어 AP로부터 전송받는다. 근거리 고속 전송 단말들은 CTS-nC 메시지에 포함된 비트맵 ID와 자신이 RFID 통신부를 통해 수신한 비트맵 ID와 비교하여 같은 순번의 비트가 1이면 근거리 고속 전송 단말 전용구간에 데이터를 전송한다. 근거리가 아닌 단말들은 NAV_WR에 설정된 시간(TNAV _ WR) 동안 채널에 접근하지 않는다. TNAV_WR 는 하기의 수학식 1을 통해 계산될 수있다.
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단, 여기서 TNAV _ WR 은 근거리 고속 전송 단말 전용 구간의 길이, SIFS 는 Short Interframe Space, N 은 근거리 고속 전송 단말 구간의 개수, TData 는 근거리 고속 전송 단말의 데이터 전송 시간, TACK 는 ACK 전송 시간을 나타낸다. TNAV _MR 구간이 끝나고 DIFS 이후에 모든 단말들은 남은 TWR 동안 IEEE 802.11 표준 기반의 DCF를 통해 데이터를 전송할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법의 비경쟁 모드의 작동 예를 나타낸다. 동작 예시에서 첫 번째 TWR 구간 (제 1 시간구간) 은 DCF 경쟁구간으로 구성되어있고, 두 번째 TWR구간 (제 2 시간구간) 부터 Ta, TNAV _ WR, TDCF으로 구성된다. 이는 첫 번째 TWR구간 (제1 시간구간) 의 RFID 통신부를 통해 얻은 근거리 고속 전송 단말의 정보가 두 번째 TWR구간 (제2 시간구간) 에서 활용되기 때문이다. 첫 번째 TWR구간 (제1 시간구간) 이 끝나고 AP (100) 가 백오프 경쟁에서 이기면 AP (100) 는 단말들 (210 내지 260) 로 CTS-nC 메시지를 전송하고 SIFS 이후에 근거리 고속 전송 단말 1 내지 3 (210 내지 230) 이 차례대로 데이터를 전송한다. 근거리 고속 전송 단말들의 데이터 전송이 끝나면 SIFS 후에 AP (100) 는 블록 ACK 메시지를 전송한다. TNAV _ WR 구간이 끝나고 DIFS 후에 단말 4 (240) 의 백오프 값이 0이 되어 RTS 를 전송하여 데이터 전송에 성공한다. 이 과정은 TWR 을 주기로 반복된다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법의 비경쟁 모드에서 원거리 통신부 동작의 순서도를 나타낸다. 도 10 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법의 비경쟁 모드에서, 원거리 통신부의 동작과 관련하여, 먼저 AP 와 단말의 타임 카운터가 0으로 초기화되고 (단계 910), 타임 카운트를 시작한다. 첫 번째 TWR 구간 (제 1 시간구간)에서 모든 단말들은 IEEE 802.11 표준 기반의 DCF 방식의 백오프 경쟁을 하여 데이터를 전송한다 (단계 920). 타임 카운터가 TWR와 같으면 (단계 930), 타임 카운터를 0으로 초기화시키고 (단계 940), 먼저 네트워크 내의 모든 단말들이 백오프 경쟁을 통한 데이터 전송을 수행하되 (단계 950), AP의 백오프 값이 0이 되면 (단계 960) AP의 주소, 총 채널점유 시간, 이전 TWR에서 RFID 통신부를 통해 인식된 단말들의 비트맵 ID 정보를 포함하는 CTS-nC 프레임을 전송한다 (단계 970). CTS-nC 타임아웃시간 동안 데이터 고속 전송 단말들의 데이터 전송이 없으면 CTS-nC 프레임이 충돌했다고 간주 (단계 980) 하고 AP가 CTS-nC 프레임을 성공적으로 전송할 때까지 다시 모든 단말들이 백오프 경쟁을 한다 (단계 950). AP가 CTS-nC 프레임 전송에 성공하면 모든 단말들은 CTS-nC 프레임 내에 포함된 총 채널 점유시간 동안(TNAV _ WR) 채널이 비지 (busy) 하다고 판단하여 채널에 접근하지 않는다. 근거리 고속 전송 단말은 비트맵 ID에 표시된 비트가 1인 위치의 순서가 타임 슬롯의 순번을 나타내며 해당 타임 슬롯에 데이터를 전송한다 (단계 990). TNAV _ WR 구간이 끝나면 (단계 995) 다시 모든 단말들이 DCF 경쟁을 통해 데이터를 전송하며, 이러한 과정은 TWR 을 주기로 반복적으로 이루어진다.
액세스 포인트
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말 및 액세스 포인트의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 포인트 (10) 가 적용될 수 있는 네트워크는 단말 (21) 과 AP (10) 를 포함할 수 있다.
단말 (21) 은 AP (10) 와 원거리 통신 방식으로 무선 신호를 송수신할 수 있는 원거리 통신부 (1010), AP (10) 와 근거리 통신 방식으로 무선 신호를 송수신할 수 있는 근거리 통신부 (1040), 근거리 통신부 및 원거리 통신부와 기능적으로 결합하여 동작하는 프로세서 (1020) 및 연관된 데이터를 저장할 수 있는 메모리 (1030) 를 포함할 수 있다. 상기 단말 (21) 의 근거리 통신부 (1040) 는 RFID 태그일 수 있고, 원거리 통신부 (1010) 는 Wi-Fi 모듈일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 포인트 (10) 는, 근거리 통신을 이용하여 무선 신호를 송신 및 수신하는 근거리 통신부 (1080), 원거리 통신을 이용하여 무선 신호를 송신 및 수신하는 원거리 통신부 (1050) 및 근거리 통신부 및 원거리 통신부와 기능적으로 결합하여 동작하는 프로세서 (1060) 를 포함할 수 있고, 연관된 데이터를 저장할 수 있는 메모리 (1070) 를 포함할 수 있다. AP (10) 의 근거리 통신부 (1080) 는 RFID 리더일 수 있다.
프로세서 (1060) 는, 근거리 통신부 (1080) 를 이용하여 근거리 통신의 범위 내에 위치한 근거리 고속 전송 단말에 대한 정보를 인식하는 것, 근거리 고속 전송 단말 전용 구간 동안, 원거리 통신부 (1050) 를 이용하여 앞서 인식된 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 것 및 경쟁 구간 동안, 원거리 통신부 (1050) 를 이용하여 임의의 복수 단말로부터 경쟁 방식을 통해 데이터를 수신하는 것을 수행하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 포인트에 포함된 프로세서 (1060) 의 구체적인 동작은 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법에 따를 수 있다.
실험예
이하 명세서에서는 시뮬레이션을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법의 C-WR 모드와 nC-WR 모드의 성능평가를 수행하였다. 본 실험예에서 RFID 통신부는 900MHz 대역에서 통신을 하고 Wi-Fi 통신부는 2.4GHz 대역에서 통신이 이루어지는 환경을 고려한다. 단말의 수는 5개에서 100개까지 증가시켰다. 단말들은 균등하게 분포되어 있고 한 개의 AP와 통신을 한다. 상향링크 트래픽을 가정하며, AP는 CTS 메시지 전송을 위해 백오프 경쟁에 참여한다. W와 m은 각각 초기 경쟁 윈도우(Contention Window) 와 최대 백오프 스테이지 (Backoff Stage) 를 나타낸다. 모든 단말들이 경쟁하는 W는 16과 32로 설정하였다. C-WR 모드의 TNAV _ WR 구간에서 사용하는 TWR와 mWR은 각각 16, 2로 설정하였다. 도 12 는 본 발명에서의 시뮬레이션 파라미터 표를 나타낸다.
도 13 은 기존의 IEEE 802.11g DCF와 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법의 C-WR 모드의 처리율을 비교한 그래프를 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 근거리 고속 단말들만을 위한 경쟁구간인 TNAV _ WR을 할당하기 때문에 고속 단말의 데이터 전송으로 인하여 처리율이 기존 방법보다 증가한다. W가 증가할수록 단말 간의 충돌이 줄어들기 때문에 처리율 성능이 증가하고, 단말 수가 증가할수록 RFID 범위 내에 위치하는 고속 단말의 수가 증가하여 본 발명의 일 실시예에 따른 처리율 향상 폭이 증가한다. 단말 수가 100개 그리고 W가 16일 때 C-WR-MAC 프로토콜이 기존방법보다 처리율이 11.6% 향상 되는 것을 확인할 수 있다.
도 14 는 기존의 IEEE 802.11g DCF 방식과 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 제어 방법의 nC-WR 모드의 처리율을 비교한 그래프를 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 근거리 고속 전송 단말들이 비경쟁 방식으로 근거리 고속 전송 단말의 전송기회를 보장함으로써 처리율 성능을 향상시킨다. 본 발명의 일 실시예에 따른 프로토콜의 nC-WR 모드는 근거리 고속 전송 단말 전용구간에서 높은 전송률을 가진 단말들이 데이터를 전송하기 때문에 기존의 IEEE 802.11g DCF 방식보다 처리율 성능이 향상된 것을 확인할 수 있다. 단말의 수가 증가할수록 충돌이 많이 발생하기 때문에 처리율의 성능이 감소되는 것을 확인할 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 액세스 제어 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
이상, 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 액세스 포인트
110 : 단말
120 : 단말
130 : 단말
140 : 단말

Claims (21)

  1. AP (Access Point) 에 의해 수행되는, 근거리 통신부 및 원거리 통신부를 포함하는 단말의 액세스를 제어하기 위한 방법으로서,
    근거리 통신을 이용하여 상기 근거리 통신의 범위 내에 위치한 근거리 고속 전송 단말에 대한 정보를 인식하는 단계;
    근거리 고속 전송 단말 전용 구간 동안, 원거리 통신을 이용하여 상기 인식된 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 단계; 및
    경쟁 구간 동안, 원거리 통신을 이용하여 임의의 복수 단말로부터 경쟁 방식을 통해 데이터를 수신하는 단계를 포함하는, 액세스 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정보를 인식하는 단계는 제 1 시간구간 동안에 수행되고,
    상기 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 단계 및 상기 경쟁 방식을 통해 데이터를 수신하는 단계는 제 2 시간구간 동안에 수행되는, 액세스 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 근거리 통신부는 RFID (Radio Frequency Identification) 통신부이고, 상기 원거리 통신부는 WLAN (Wireless Local Area Network) 통신부인, 액세스 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 경쟁 방식은 CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoid) 기반의 DCF (Distributed Coordination Function) 방식인, 액세스 제어 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 근거리 통신을 이용하여 상기 근거리 통신의 범위 내에 위치한 근거리 고속 전송 단말에 대한 정보를 인식하는 단계는,
    근거리 통신을 이용하여 쿼리 메시지를 브로드캐스트하는 단계;
    근거리 통신을 이용하여 상기 쿼리 메시지를 수신한 근거리 고속 전송 단말로부터 상기 근거리 고속 전송 단말의 ID 정보를 수신하는 단계; 및
    근거리 통신을 이용하여 상기 AP 가 상기 근거리 고속 전송 단말로 원거리 통신 기반 데이터 전송을 위한 비트맵 ID 를 포함하는 ACK 메시지를 전송하는 단계를 포함하는, 액세스 제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 단계는 상기 근거리 고속 전송 단말 전용 구간 동안 복수의 근거리 고속 전송 단말로부터 경쟁 방식을 통해 데이터를 수신하는, 액세스 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 단계는,
    상기 복수의 근거리 고속 전송 단말로, 상기 복수의 근거리 고속 전송 단말들의 비트맵 ID 와 상기 근거리 고속 전송 단말 전용 구간에서 경쟁을 위해 사용되는 초기 경쟁 윈도우 크기 (CWinit) 및 최대 경쟁 윈도우 크기 (CWmax) 에 관한 정보를 송신하는 단계; 및
    상기 CWinit 및 상기 CWmax 를 기반으로 상기 복수의 근거리 고속 전송 단말로부터 경쟁 방식으로 데이터를 수신하는 단계를 포함하는, 액세스 제어 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 단계는 상기 근거리 고속 전송 단말 전용 구간 동안 복수의 근거리 고속 전송 단말로부터 순차적인 비경쟁 방식으로 수신하는, 액세스 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 단계는,
    상기 복수의 근거리 고속 전송 단말로, 상기 복수의 근거리 고속 전송 단말들의 비트맵 ID 를 송신하는 단계; 및
    상기 비트맵 ID 내에서의 비트 위치를 통해 규정된 순서대로 상기 복수의 근거리 고속 전송 단말로부터 순차적인 비경쟁 방식으로 수신하는 단계를 포함하는, 액세스 제어 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 비경쟁 방식의 근거리 고속 전송 단말 전용 구간의 길이는 하기의 수학식을 통해 산출되는, 액세스 제어 방법.
    Figure pat00004

    단, 여기서 TNAV _ WR 은 근거리 고속 전송 단말 전용 구간의 길이, SIFS 는 Short Interframe Space, N 은 근거리 고속 전송 단말 구간의 개수, TData 는 근거리 고속 전송 단말의 데이터 전송 시간, TACK 는 ACK 전송 시간을 나타냄.
  11. 근거리 통신부 및 원거리 통신부를 포함하는 단말로부터의 액세스를 제어하기 위한 액세스 포인트 (Access Point, AP) 로서,
    상기 AP 는,
    근거리 통신을 이용하여 무선 신호를 송신 및 수신하는 근거리 통신부;
    원거리 통신을 이용하여 무선 신호를 송신 및 수신하는 원거리 통신부; 및
    상기 근거리 통신부 및 상기 원거리 통신부와 기능적으로 결합하여 동작하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 근거리 통신부를 이용하여 상기 근거리 통신의 범위 내에 위치한 근거리 고속 전송 단말에 대한 정보를 인식하는 것;
    근거리 고속 전송 단말 전용 구간 동안, 상기 원거리 통신부를 이용하여 상기 인식된 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 것; 및
    경쟁 구간 동안, 상기 원거리 통신부를 이용하여 임의의 복수 단말로부터 경쟁 방식을 통해 데이터를 수신하는 것을 수행하도록 구성된, 액세스 포인트.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 정보를 인식하는 것은 제 1 시간구간 동안에 수행되고,
    상기 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 것 및 상기 경쟁 방식을 통해 데이터를 수신하는 것은 제 2 시간구간 동안에 수행되는, 액세스 포인트.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 근거리 통신부는 RFID (Radio Frequency Identification) 통신부이고, 상기 원거리 통신부는 WLAN (Wireless Local Area Network) 통신부인, 액세스 포인트.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 경쟁 방식은 CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoid) 기반의 DCF (Distributed Coordination Function) 방식인, 액세스 포인트.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 근거리 통신부를 이용하여 상기 근거리 통신의 범위 내에 위치한 근거리 고속 전송 단말에 대한 정보를 인식하는 것은,
    근거리 통신을 이용하여 쿼리 메시지를 브로드캐스트하는 것;
    근거리 통신을 이용하여 상기 쿼리 메시지를 수신한 근거리 고속 전송 단말로부터 상기 근거리 고속 전송 단말의 ID 정보를 수신하는 것; 및
    근거리 통신을 이용하여 상기 AP 가 상기 근거리 고속 전송 단말로 원거리 통신 기반 데이터 전송을 위한 비트맵 ID 를 포함하는 ACK 메시지를 전송하는 것을 포함하는, 액세스 포인트.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 것은 상기 근거리 고속 전송 단말 전용 구간 동안 복수의 근거리 고속 전송 단말로부터 경쟁 방식을 통해 데이터를 수신하는, 액세스 포인트.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 것은,
    상기 복수의 근거리 고속 전송 단말로, 상기 복수의 근거리 고속 전송 단말들의 비트맵 ID 와 상기 근거리 고속 전송 단말 전용 구간에서 경쟁을 위해 사용되는 초기 경쟁 윈도우 크기 (CWinit) 및 최대 경쟁 윈도우 크기 (CWmax) 에 관한 정보를 송신하는 것; 및
    상기 CWinit 및 상기 CWmax 를 기반으로 상기 복수의 근거리 고속 전송 단말로부터 경쟁 방식으로 데이터를 수신하는 것을 포함하는, 액세스 포인트.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 것은 상기 근거리 고속 전송 단말 전용 구간 동안 복수의 근거리 고속 전송 단말로부터 순차적인 비경쟁 방식으로 수신하는, 액세스 포인트.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하는 것은,
    상기 복수의 근거리 고속 전송 단말로, 상기 복수의 근거리 고속 전송 단말들의 비트맵 ID 를 송신하는 것; 및
    상기 비트맵 ID 내에서의 비트 위치를 통해 규정된 순서대로 상기 복수의 근거리 고속 전송 단말로부터 순차적인 비경쟁 방식으로 수신하는 것을 포함하는, 액세스 포인트.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 비경쟁 방식의 근거리 고속 전송 단말 전용 구간의 길이는 하기의 수학식을 통해 산출되는, 액세스 포인트.
    Figure pat00005

    단, 여기서 TNAV _ WR 은 근거리 고속 전송 단말 전용 구간의 길이, SIFS 는 Short Interframe Space, N 은 근거리 고속 전송 단말 구간의 개수, TData 는 근거리 고속 전송 단말의 데이터 전송 시간, TACK 는 ACK 전송 시간을 나타냄.
  21. 근거리 통신부 및 원거리 통신부를 포함하는 단말의 액세스를 제어하기 위한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체로서, 상기 컴퓨터에 포함된 프로세서로 하여금,
    근거리 통신을 이용하여 상기 근거리 통신의 범위 내에 위치한 근거리 고속 전송 단말에 대한 정보를 인식하게 하기 위한 명령어;
    근거리 고속 전송 단말 전용 구간 동안, 원거리 통신을 이용하여 상기 인식된 근거리 고속 전송 단말로부터 데이터를 수신하게 하기 위한 명령어; 및
    경쟁 구간 동안, 원거리 통신을 이용하여 임의의 복수 단말로부터 경쟁 방식을 통해 데이터를 수신하게 하기 위한 명령어를 포함하는, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
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