KR20190097174A

KR20190097174A - 무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법

Info

Publication number: KR20190097174A
Application number: KR1020197020686A
Authority: KR
Inventors: 히란타 아베이세케라; 도모키 무라카미; 고이치 이시하라; 마모루 아키모토; 야스시 다카토리
Original assignee: 니폰 덴신 덴와 가부시끼가이샤
Priority date: 2017-01-27
Filing date: 2018-01-25
Publication date: 2019-08-20
Also published as: KR102285316B1; EP3576448A1; EP3576448B1; JP7006623B2; TW201832611A; JPWO2018139541A1; EP3576448A4; CN110235461A; TWI691232B; US11297509B2; CN110235461B; WO2018139541A1; US20190394653A1

Abstract

각각 ATT값의 제어가 가능한 안테나를 이용하여 서비스 영역을 형성하고, 소정의 액세스 제어에 의해, 각각 귀속되는 무선 단말과 무선 통신을 행하는 복수의 AP와, 복수의 AP에 접속되고, 복수의 AP의 무선 환경 정보에 기초하여 각 AP의 ATT값을 설정하는 중앙 제어국을 구비한 무선 통신 시스템으로서, AP는, 무선 환경 정보로서, 그 AP의 주변에 위치하는 하나 이상의 주변 AP의 신호 검출 레벨을 검출하여 중앙 제어국에 통지함과 아울러, 중앙 제어국의 설정에 의해 안테나 감쇠값을 제어하는 제어 수단을 구비하며, 중앙 제어국은, 복수의 AP로부터 통지되는 각각의 주변 무선 기지국의 신호 검출 레벨과, 각 AP가 소정의 서비스 영역을 확보하기 위한 RSSI 문턱값에 기초하여, 각 AP의 ATT값을 산출하는 파라미터 산출 수단을 구비한다.

Description

무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법

본 발명은, 복수의 무선 기지국에 접속되는 중앙 제어국에 있어서, 각 무선 기지국의 서비스 영역을 확보하기 위해 이용하는 무선 기지국의 안테나 감쇠값(ATT값)을 제어하는 무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법에 관한 것이다.

최근 노트북이나 스마트폰 등의 운반 가능하고 고성능인 무선 단말의 보급에 의해, 기업이나 공공 공간뿐만 아니라 일반 가정에서도 IEEE802.11 표준 규격의 무선 LAN이 널리 사용되게 되어 있다. IEEE802.11 표준 규격의 무선 LAN에는, 2.4GHz대를 이용하는 IEEE802.11b/g/n 규격의 무선 LAN과, 5GHz대를 이용하는 IEEE802.11a/n/ac 규격의 무선 LAN이 있다.

IEEE802.11b 규격이나 IEEE802.11g 규격의 무선 LAN에서는, 2400MHz 내지 2483.5MHz 사이에 5MHz 간격으로 13채널이 마련되어 있다. 단, 동일 장소에서 복수의 채널을 사용할 때에는 간섭을 피하기 위해 대역이 겹치지 않는 채널을 사용한다. 그 경우, 최대 3채널, 경우에 따라서는 4채널까지 동시에 사용할 수 있다.

IEEE802.11a 규격의 무선 LAN에서는, 일본의 경우는, 5170MHz 내지 5330MHz 사이와 5490MHz 내지 5710MHz 사이에서 각각 서로 대역이 겹치지 않는 8채널 및 11채널의 합계 19채널이 규정되어 있다. 또, IEEE802.11a 규격에서는, 채널당 대역폭이 20MHz로 고정되어 있다.

무선 LAN의 최대 전송 속도는, IEEE802.11b 규격의 경우는 11Mbps이며, IEEE802.11a 규격이나 IEEE802.11g 규격의 경우는 54Mbps이다. 단, 여기서의 전송 속도는 물리 레이어 상에서의 전송 속도이다. 실제로는 MAC(Medium Access Control) 레이어에서의 전송 효율이 50~70% 정도이기 때문에, 실제 스루풋의 상한값은 IEEE802.11b 규격에서는 5Mbps 정도, IEEE802.11a 규격이나 IEEE802.11g 규격에서는 30Mbps 정도이다. 또한, 전송 속도는 정보를 송신하고자 하는 통신국이 늘어나면 더욱 저하된다.

한편, 유선 LAN에서는, Ethernet(등록상표)의 100Base-T 인터페이스를 비롯하여 각 가정에도 광파이버를 이용한 FTTH(Fiber to the home)의 보급으로부터 100Mbps~1Gbps급의 고속 회선이 제공되어 있고, 무선 LAN에서도 더욱 전송 속도의 고속화가 요구되고 있다.

그 때문에, 2009년에 표준화가 완료된 IEEE802.11n 규격에서는, 지금까지 20MHz로 고정되어 있던 채널 대역폭이 최대 40MHz로 확대됨과 아울러, 공간 다중 송신 기술(MIMO: Multiple input multiple output)의 도입이 결정되었다. IEEE802.11n 규격으로 규정되어 있는 모든 기능을 적용하여 송수신을 행하면, 물리 레이어에서는 최대 600Mbps의 통신 속도를 실현 가능하다.

나아가 2013년에 표준화가 완료된 IEEE802.11ac 규격에서는, 채널 대역폭을 80MHz나 최대 160MHz까지 확대하는 것이나, 공간 분할 다원 접속(SDMA: Space Division Multiple Access)을 적용한 멀티유저 MIMO(MU-MIMO) 송신 방법의 도입이 결정되어 있다(예를 들어, 비특허문헌 1 참조). IEEE802.11ac 규격으로 규정되어 있는 모든 기능을 적용하여 송수신을 행하면, 물리 레이어에서는 최대 약 6.9Gbps의 통신 속도를 실현 가능하다.

단, IEEE802.11ac 규격에서 채널 대역폭을 넓히면, 5GHz대에서 동일 장소에서 동시에 사용할 수 있는 채널 수는 저감된다. 예를 들어 채널 대역폭을 40MHz, 80MHz, 160MHz로 하면, 채널 대역폭이 20MHz에서 19채널이었던 것이 9채널, 4채널, 2채널로 적어진다.

또한, 동일 장소에서 동시에 사용할 수 있는 채널 수는, 통신에 이용하는 채널 대역폭에 따라 2.4GHz대의 무선 LAN에서는 3채널, 5GHz대의 무선 LAN에서는 2채널, 4채널, 9채널 또는 19채널이 된다. 따라서, 실제로 무선 LAN을 도입할 때에는, 무선 기지국(AP: Access Point)은 자신의 셀(BSS: Basic Service Set) 내에서 사용하는 채널을 선택할 필요가 있다.

여기서, 사용 가능한 채널 수보다 BSS 수가 많은 무선 LAN의 조밀 환경에서는, 복수의 BSS가 동일 채널을 사용하게 된다(OBSS: Overlapping BSS). 그 경우, 동일 채널을 사용하는 BSS 사이의 간섭의 영향에 의해, 그 BSS 및 시스템 전체의 스루풋이 저하되게 된다. 그 때문에 무선 LAN에서는, CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)를 이용하여 반송파 감지에 의해 채널이 비어 있을 때에만 데이터의 송신을 행하는 자율 분산적인 액세스 제어가 사용되고 있다.

구체적으로는, 송신 요구가 발생한 통신국은, 우선 소정의 센싱 기간(DIFS: Distributed Inter-Frame Space)만 반송파 감지를 행하여 무선 매체의 상태를 감시하고, 그동안에 다른 무선국에 의한 송신 신호가 존재하지 않으면 랜덤 백오프를 행한다. 무선국은, 계속해서 랜덤 백오프 기간 중에도 반송파 감지를 행하는데, 그동안에도 다른 무선국에 의한 송신 신호가 존재하지 않는 경우에 채널의 이용권을 얻는다. 채널의 이용권을 얻은 무선국은, 동일 BSS 내의 다른 무선국에 데이터를 송신하는 것이나, 이들 무선국으로부터 데이터를 수신할 수 있다. 이러한 CSMA/CA 제어를 행하는 경우, 동일 채널을 사용하는 무선 LAN의 조밀 환경에서는, 반송파 감지에 의해 채널이 비지(busy)가 되는 빈도가 높아지고 송신 기회가 저하되어 스루풋이 저하되게 된다.

여기서, AP에서 반송파 감지를 행함에 있어서, 수신 신호 강도(RSSI: Received Signal Strength Indicator)를 이용하여 채널 사용 상황을 판단하는 CCA(Clear Channel Assessment) 문턱값이 설정된다. 예를 들어 IEEE802.11 규격에서는, 2개의 CCA 문턱값이 규정되어 있다. 제1 CCA-SD(Signal Detection) 문턱값은, 반송파 감지시에 수신하는 수신 신호로부터 무선 LAN 신호의 프리앰블을 검출할 수 있는 경우에 설정된다. 제2 CCA-ED(Energy Detection) 문턱값은, 반송파 감지시에 수신하는 수신 신호로부터 무선 LAN 신호의 프리앰블을 검출할 수 없는 경우에 설정된다. 예를 들어 IEEE802.11a 규격에서는, CCA-SD 문턱값은 -82dBm으로 설정되고, CCA-ED 문턱값은 -62dBm으로 설정된다.

반송파 감지에 의해, RSSI가 CCA-SD 문턱값 이상이고, 또한 무선 LAN 신호의 프리앰블을 검출한 경우는, 그 채널은 비지이며 통신 불가로 판정한다. 또한, 반송파 감지에 의해 무선 LAN 신호의 프리앰블을 검출할 수 없는 경우에서도, 수신 신호의 RSSI가 CCA-ED 문턱값 이상인 경우는, 인접 BSS나 다른 시스템으로부터의 간섭파로 간주하여 그 채널은 비지이며 통신 불가로 판정한다. 그 이외의 경우는, 채널이 아이들(idle)이며 통신 가능으로 판정한다. 이하, 단지 「CCA 문턱값」이라고 기재하는 경우는, 상기 CCA-SD 문턱값 및 CCA-ED 문턱값을 포함하는 것으로 한다.

이와 같이, IEEE802.11 규격의 무선 LAN에서는, AP가 BSS를 형성할 때에 자신의 BSS에서 대응 가능한 채널 중 어느 채널로 운용할지를 결정하고 있지만, 나아가 어느 정도의 송신 전력으로 무선 신호를 송신할지 등을 결정할 필요가 있다.

AP는, 정기적으로 송신하는 비콘 프레임이나, 무선 단말의 프로브 요구 프레임에 응답하는 프로브 응답 프레임에, 자신의 BSS에서 사용하는 파라미터의 설정값 및 자신의 BSS에서 대응 가능한 그 밖의 파라미터를 기재한다. 그리고, AP는, 운용이 결정된 채널에서 이들 프레임을 송신하고, 귀속되는 무선 단말 및 주변의 다른 무선국에 통지함으로써 BSS의 운용을 행하고 있다.

여기서, 자신의 BSS에서 사용하는 파라미터의 설정값에는, CSMA/CA의 반송파 감지에 이용하는 CCA 문턱값에 더하여 송신 전력값, 수신 감도를 결정하는 RS(Receiving Sensitively) 문턱값, CW(Contention Window)의 최소값·최대값 등의 액세스권 취득에 관한 파라미터값, QoS(Quality of Services) 등의 파라미터값이 포함된다. 또한, 자신의 AP에서 대응 가능한 그 밖의 파라미터에는, 프레임 송신에 이용하는 대역폭, 제어 프레임 송신에 사용하는 기본 데이터 레이트나 데이터 송수신 가능한 데이터 레이트에 관한 데이터 레이트 세트인 MCS(Modulation and coding scheme) 등이 포함된다. 나아가 AP에서는, 아날로그/디지털 빔 포밍이나 안테나 전환 등에 의해 안테나 지향성 패턴을 동적으로 바꿈으로써, 통신 영역의 크기나 형상을 가변으로 하는 것도 생각할 수 있다.

AP에서 주파수 채널, 대역폭, 그 밖의 파라미터의 선택 및 설정 방법에는 다음 4가지 방법이 있다.

(1) AP의 제조사에서 설정한 디폴트의 파라미터값을 그대로 사용하는 방법

(2) AP를 운용하는 사용자가 수동으로 설정한 값을 사용하는 방법

(3) 각 AP가 기동시에 자국에서 검지하는 무선 환경 정보에 기초하여 자율적으로 파라미터값을 선택하여 설정하는 방법

(4) 무선 LAN 컨트롤러 등의 중앙 제어국에서 결정된 파라미터값을 설정하는 방법

무선 LAN에서는, 이러한 제어를 행하기 때문에 인접하는 BSS가 많아질수록 스루풋이 저하된다. 따라서, 주변의 무선 환경을 모니터링하여 적절한 채널, 송신 전력값, CCA 문턱값 등의 각종 파라미터를 설정할 필요가 있다.

나아가 무선 LAN은, 전술한 바와 같이 CSMA/CA로 동작하고 있기 때문에, BSS가 조밀하게 배치되는 환경에서는, 반송파 감지에 있어서 간섭에 의해 채널이 비지가 되는 빈도가 높아지기 때문에 채널의 이용권을 얻을 송신 기회가 저하되어 버린다. 그 때문에, 예를 들어 비특허문헌 1, 2에서는, 안테나 지향성 패턴, 송신 전력값, CCA 문턱값, RS 문턱값 등의 파라미터를 제어함으로써, BSS의 통신 영역을 제어하고 송신 기회를 늘림으로써 스루풋을 개선시키는 제안을 하고 있다.

비특허문헌 1: J. Zhu(Intel), et al., "Adaptive CSMA for scalable network capacity in high-density WLAN: a hardware prototyping approach," in Proc. IEEE INFOCOM, 2006. 비특허문헌 2: H. Ma, et al., "On loss differentiation for CSMA-based dense wireless network," IEEE Commun. Lett., vol.11, no.11, pp.877-879, Nov. 2007.

전술한 (1)~(4)의 주파수 채널이나 송신 전력값 및 그 밖의 파라미터의 선택 및 설정 방법 중, 특히 저가의 AP는 제조사에서 설정된 디폴트의 파라미터를 그대로 사용하는 경우가 많다. 그러나, 근처에 동일한 제조사의 AP가 복수대 설치된 환경의 경우는, 모든 AP가 동일한 주파수 채널이나 송신 전력값을 사용하게 되므로, AP 사이에 간섭이 발생하여 통신 품질이 열화되는 문제가 있다.

일반 가정 등 비교적 소규모의 네트워크에서는, 무선 LAN을 운용하는 사용자가 적절한 파라미터를 설정하는 것은 생각할 수 있다. 특히, 외부 간섭원이 없는 환경에서는 각종 파라미터의 설정은 가능하지만, 도시부나 집합 주택 등 주위에서 무선 LAN이 사용되고 있는 환경, 또는 중규모나 대규모의 네트워크에서는, 무선 LAN 각각에 대해 적절한 파라미터값을 사용자 또는 관리자가 설정하는 것은 곤란하다.

각 AP가 기동시에 자국에서 검지하는 무선 환경 정보에 기초하여 자율적으로 파라미터값을 선택하는 자율 분산 동작 가능한 AP에서는, 기동되는 순서에 따라 적절한 파라미터값이 다르다. 또한, 각각의 AP는 자국에서의 최적의 파라미터값을 선택하여 설정하기 때문에, 국소적으로 최적화가 가능하지만 시스템 전체의 최적화는 불가능하며, 나아가 주변 무선 환경이 바뀐 경우는 대응이 곤란해진다.

또한, 종래의 AP나 무선 LAN 컨트롤러에서는, 한 번 선택한 파라미터의 재설정은 기본적으로 행하지 않는다. 예를 들어, 기동 중의 AP수의 변화, 각 AP 지배 하의 무선 단말 장치의 변화, 각 셀 내의 무선 장치에 의해 송출되는 데이터량의 변화 등의 환경 변화가 일어나도, 사용 파라미터의 통합적인 최적화를 행하지 않는다. 그 때문에, 각각의 셀의 스루풋 사이에 차이가 발생하거나 시스템 전체에서도 스루풋이 열화되는 문제가 있다.

이 때문에, 예를 들어 대학, 오피스, 스타디움, 역구내 환경 등 수십대~수백대의 AP로 형성되는 소규모~대규모의 무선 LAN 시스템의 경우는, 무선 LAN 컨트롤러 등의 중앙 제어 장치를 배치하고, 무선 LAN 컨트롤러에 의해 각 AP의 파라미터값을 결정하여 AP의 제어를 행하는 방법이 있다.

또한, 무선 LAN 컨트롤러에 의해 최적의 파라미터 설정을 행하는 데는, 제어 대상 AP, 이들에 귀속되어 있는 무선 단말, 허가 대역 등 다른 주파수를 이용하는 사용자 단말 등으로부터 무선 환경이나 교통 상황에 관한 정보를 수집하고, 나아가 수집 정보를 처리한 후에 최적의 파라미터를 산출할 필요가 있다. 그 반면, 일시적으로 설치되는 무선 LAN 라우터를 포함한 비허가 대역의 AP수 및 이들을 이용하는 무선 단말수가 폭발적으로 늘어나고 있다. 그 때문에 수집하는 정보가 방대해지고, 파라미터 산출에 보다 많은 시간이 걸리는 문제가 있다.

여기서, 도 10을 참조하여, 각 AP의 감쇠기로 설정하는 안테나 감쇠값(ATT값)과 소정의 통신 품질을 확보할 수 있는 서비스 영역의 관계에 대해 설명한다.

도 10에서, AP1~AP3은, 공통의 주파수 채널을 이용하여 각각 귀속되는 무선 단말과 통신을 행한다. AP1~AP3을 중심으로 하는 원은, ATT값에 따른 서비스 영역을 모식적으로 나타낸다. ATT값이 큰 경우는, 도 10의 (1)에 도시된 바와 같이 AP1~AP3의 각 서비스 영역이 작아진다. 그 때문에, AP 사이의 간섭/피간섭이 작아져 주파수 채널의 재이용이 가능해지지만, 통신이 불가능한 불감 지대가 발생하게 된다. ATT값이 작은 경우는, 도 10의 (2)에 도시된 바와 같이 AP1~AP3의 각 서비스 영역이 커진다. 그 때문에, 서비스 영역이 겹치는 곳에서는 AP 사이의 간섭/피간섭이 커져 채널 액세스권의 취득이 곤란해지고, 무선 통신 시스템 전체의 스루풋이 저하된다.

본 발명은, 사용자 단말의 서비스 품질과 각 AP의 안테나의 ATT값이 밀접한 관계에 있음을 고려하여, 무선 LAN의 조밀 환경에서 각 AP의 ATT값을 최적화하고, 무선 통신 시스템 전체의 스루풋을 향상시킬 수 있는 무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1 발명은, 각각 ATT값(안테나 감쇠값)의 제어가 가능한 안테나를 이용하여 서비스 영역을 형성하고, 소정의 액세스 제어에 의해, 각각 귀속되는 무선 단말과 무선 통신을 행하는 복수의 AP와, 복수의 AP에 접속되고, 복수의 AP의 무선 환경 정보에 기초하여 각 AP의 ATT값을 설정하는 중앙 제어국을 구비한 무선 통신 시스템에 있어서, AP는, 무선 환경 정보로서, 그 AP의 주변에 위치하는 하나 이상의 주변 AP의 신호 검출 레벨을 검출하여 중앙 제어국에 통지함과 아울러, 중앙 제어국의 설정에 의해 안테나 감쇠값을 제어하는 제어 수단을 구비하며, 중앙 제어국은, 복수의 AP로부터 통지되는 각각의 주변 AP의 신호 검출 레벨과, 각 AP가 소정의 서비스 영역을 확보하기 위한 RSSI 문턱값에 기초하여, 각 AP의 ATT값을 산출하는 파라미터 산출 수단을 구비한다.

제1 발명의 무선 통신 시스템에 있어서, 중앙 제어국의 파라미터 산출 수단은, AP의 주변 AP에서 검출되는 AP의 신호 검출 레벨에 기초하여 소정의 서비스 영역에 대응하는 기준 AP를 선택하고, 이 기준 AP의 신호 검출 레벨이 RSSI 문턱값을 초과한 값을 각 AP의 안테나 감쇠값으로서 산출하는 구성이다.

제1 발명의 무선 통신 시스템에 있어서, 중앙 제어국의 파라미터 산출 수단은, AP의 주변 AP에서 검출되는 AP의 신호 검출 레벨을 비교하여, 이 신호 검출 레벨이 N번째(N은 1 이상의 정수)로 큰 주변 AP를 기준 AP로서 선택하는 구성이다.

제1 발명의 무선 통신 시스템에 있어서, 중앙 제어국의 파라미터 산출 수단은, AP의 주변 AP 중, AP로부터 서비스 제공 가능한 영역이 최대가 되는 M개(M은 3 이상의 정수)의 주변 AP를 선택하고, 그 주변 AP에서 검출되는 AP의 신호 검출 레벨이 최소가 되는 주변 AP를 기준 AP로서 선택하는 구성이다.

제1 발명의 무선 통신 시스템에 있어서, 중앙 제어국의 파라미터 산출 수단은, AP에서 검출되는 주변 AP의 신호 검출 레벨을 그 주변 AP에 설정된 ATT값에 의해 보정하는 구성이다.

제2 발명은, 각각 ATT값의 제어가 가능한 안테나를 이용하여 서비스 영역을 형성하고, 소정의 액세스 제어에 의해, 각각 귀속되는 무선 단말과 무선 통신을 행하는 복수의 AP와, 복수의 AP에 접속되고, 복수의 AP의 무선 환경 정보에 기초하여 각 AP의 ATT값을 설정하는 중앙 제어국을 구비한 무선 통신 시스템의 무선 통신 방법에 있어서, AP는, 무선 환경 정보로서, 그 AP의 주변에 위치하는 하나 이상의 주변 AP의 신호 검출 레벨을 검출하여 중앙 제어국에 통지하는 단계 1과, 중앙 제어국의 설정에 의해 ATT값을 제어하는 단계 2를 가지며, 중앙 제어국은, 복수의 AP로부터 통지되는 각각의 주변 AP의 신호 검출 레벨과, 각 AP가 소정의 서비스 영역을 확보하기 위한 RSSI 문턱값에 기초하여, 각 AP의 ATT값을 산출하는 단계 3을 가진다.

제2 발명의 무선 통신 방법에 있어서, 중앙 제어국의 단계 3은, AP의 주변 AP에서 검출되는 AP의 신호 검출 레벨에 기초하여 소정의 서비스 영역에 대응하는 기준 AP를 선택하고, 이 기준 AP의 신호 검출 레벨이 RSSI 문턱값을 초과한 값을 각 AP의 ATT값으로서 산출한다.

제2 발명의 무선 통신 방법에 있어서, 중앙 제어국의 단계 3은, AP에서 검출되는 주변 AP의 신호 검출 레벨을 그 주변 AP에 설정된 ATT값에 의해 보정한다.

본 발명은, 중앙 제어국에 있어서, 각 AP에서 검출한 주변 AP의 신호 검출 레벨에 기초하여, 소정의 RSSI 문턱값 이상을 확보하는 최적의 ATT값을 산출하여 각 AP에 설정함으로써, 소정의 서비스 품질을 확보할 수 있는 각 AP의 서비스 영역이 각각 형성되고, 무선 통신 시스템 전체의 스루풋을 향상시킬 수 있다.

도 1은, 본 발명의 무선 통신 시스템의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 AP의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 중앙 제어국의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 4는, 중앙 제어국의 처리 순서의 개요를 나타내는 흐름도이다.
도 5는, AP1~AP4의 각 안테나의 배치예를 나타내는 도면이다.
도 6은, AP1~AP4에서의 각 안테나의 ATT값과 RSSI값을 나타내는 도면이다.
도 7은, AP1~AP4에서의 각 안테나의 RSSI값의 보정을 나타내는 도면이다.
도 8은, AP1~AP4에서의 주변 AP마다의 RSSI값을 나타내는 도면이다.
도 9는, AP1~AP4에서의 ATT값의 산출예를 나타내는 도면이다.
도 10은, 각 AP의 ATT값과 서비스 영역의 관계를 나타내는 도면이다.

도 1은, 본 발명의 무선 통신 시스템의 구성예를 나타낸다.

도 1에서, 무선 기지국(AP)(10-1, 10-2)은, 공용의 무선 주파수대 상에서 각각 귀속되는 무선 단말(STA)(20)과 무선 통신한다. AP(10-1, 10-2)는, 네트워크(30)를 통해 중앙 제어국(40)에 접속된다. 중앙 제어국(40)은, AP(10-1, 10-2)에서의 무선 환경 정보를 수집하고, 각 AP의 최적의 파라미터값을 산출하여 각 AP에 설정한다.

도 2는, 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 AP의 구성예를 나타낸다.

도 2에서, AP는, 통신부(12)와 제어부(13)와 무선 환경 정보 보유부(14)와 파라미터 설정부(15)와 액세스권 획득부(16)와 무선 통신부(17)와 안테나부(18)를 구비한다.

통신부(12)는, 도 1에 도시된 네트워크(30)를 통해 중앙 제어국(40)과 통신한다. 무선 환경 정보 보유부(14)는, 정기적으로 AP의 주변을 스캔하여 취득한 무선 환경 정보를 보유한다. 파라미터 설정부(15)는, 중앙 제어국(40)에 의해 통지된 파라미터값을 설정한다. 액세스권 획득부(16)는, 공용의 무선 주파수대 상에서 데이터 통신을 위한 액세스권을 획득한다. 무선 통신부(17)는, 파라미터 설정부(15)에 의해 설정된 파라미터를 사용하여, 액세스권 획득부(16)에서 획득한 액세스권에 기초하여, 안테나부(18)를 통해 수신처 STA와 데이터 통신을 행한다. 제어부(13)는, AP의 각 동작을 통괄하여 제어한다.

도 3은, 본 발명의 무선 통신 시스템에서의 중앙 제어국의 구성예를 나타낸다.

도 3에서, 중앙 제어국은, 통신부(42)와 제어부(43)와 정보 수집부(44)와 파라미터 산출부(45)를 구비한다.

통신부(42)는, 도 1에 도시된 네트워크(30)를 통해 무선 통신 시스템 내에 존재하는 제어 대상의 AP(10-1, 10-2)와 통신한다. 정보 수집부(44)는, AP(10-1, 10-2)가 취득한 무선 환경 정보를 수집하여 보유한다. 파라미터 산출부(45)는, 정보 수집부(44)에서 수집한 무선 환경 정보에 기초하여, AP(10-1, 10-2)에 각각 할당하는 반송파 감지 문턱값, 송신 전력값, ATT값 등의 파라미터를 결정한다. 제어부(43)는, 중앙 제어국(40)의 동작을 통괄하여 제어한다.

여기서, 각 AP의 안테나부(18)는, 하나 또는 복수의 안테나로 구성된다. 중앙 제어국(40)의 정보 수집부(44)가 수집하는 무선 환경 정보는, 각 AP의 안테나마다 검출한 주변 AP의 신호 검출 레벨로서, 예를 들어 주변 AP로부터 송신된 비콘 신호의 RSSI값이다. 파라미터 산출부(45)는, 이 주변 AP의 신호 검출 레벨에 기초하여, 각 AP에서 소정의 서비스 영역을 확보하기 위한 ATT값을 산출하여 각 AP에 설정한다. 이하, 이 순서에 대해 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4는, 중앙 제어국의 처리 순서의 개요를 나타낸다.

도 4에서, 정보 수집부(44)는, 각 AP의 안테나마다 설정된 ATT값과, 각 AP에서 검출되는 안테나마다·주변 AP마다의 RSSI값을 수집한다(S11). 구체예를 도 6에 나타낸다.

파라미터 산출부(45)는, 정보 수집부(44)가 수집한 각 AP의 ATT값과 RSSI값을 이용하여, 각 AP에서의 최적의 ATT값을 이하의 순서에 의해 산출한다.

우선, 각 AP에서는 안테나마다 설정된 ATT값을 이용하여 신호를 송신하고 있으므로, 각 AP에서 검출되는 안테나마다·주변 AP마다의 RSSI값을 주변 AP의 ATT값으로 보정한다(S12). 이 때의 주변 AP의 ATT값은, 주변 AP에서의 안테나마다의 ATT값의 최소값을 이용한다. 구체예를 도 7에 나타낸다.

다음에, AP의 안테나마다 보정한 RSSI값으로부터 최대값을 탐색하여, 상기 AP에서의 주변 AP마다의 RSSI값으로 한다(S13). 구체예를 도 8에 나타낸다.

다음에, AP의 주변 AP에서 검출되는 상기 AP의 RSSI값에 기초하여 서비스 영역의 범위를 정하는 기준 AP를 선택하고, 기준 AP의 RSSI값에 기초하여 상기 AP의 ATT값을 산출한다(S14). 예를 들어, 기준 AP의 RSSI값과, 서비스 영역을 확보하기 위한 RSSI 문턱값을 비교하여, 기준 AP의 RSSI값이 RSSI 문턱값보다 큰 경우에 그 차분을 ATT값으로서 산출한다. 구체예를 도 9에 나타낸다.

마지막으로, 각 AP에 안테나마다의 ATT값을 설정하여 종료한다(S15).

이하, 중앙 제어국(40)에서의 각 AP의 최적 ATT값의 산출예에 대해, 도 5~도 9를 참조하여 설명한다.

도 5는, AP1~AP4의 각 안테나의 배치예를 나타낸다. 여기서는, AP1은 안테나(A11~A14)를 가지고, AP2는 안테나(A21~A24)를 가지며, AP3은 안테나(A31, A32)를 가지고, AP4는 안테나(A41)를 가진다. AP1~AP4는, 각 안테나에서 AP 사이의 RSSI값을 측정한다. 예를 들어, AP1에서는 주변의 AP2~AP4로부터 송신된 신호를 수신하고, AP1의 안테나(A11~A14)마다 AP2~AP4마다의 RSSI값을 각각 측정하여 중앙 제어국(40)에 통지한다.

도 6은, AP1~AP4에서의 각 안테나의 ATT값과 RSSI값을 나타낸다(도 4의 S11). 예를 들어, AP1의 안테나(A11~A14)에 설정된 ATT값은 1, 0, 0, 1이고, AP1의 안테나(A11~A14)에서의 주변 AP2의 RSSI값은 미검출, -80dBm, -70dBm, -60dBm이며, AP3의 RSSI값은 -93dBm, -83dBm, -83dBm, -93dBm이고, AP4의 RSSI값은 미검출, 미검출, -85dBm, -73dBm이다. AP2~AP4에서의 각 안테나의 ATT값 및 RSSI값도 도 6에 도시된 바와 같다.

도 7은, AP1~AP4에서의 각 안테나의 RSSI값의 보정을 나타낸다(도 4의 S12). APi(i는 1~4)의 각 안테나의 RSSI값에 대해, 주변 APj(j는 1~4, j≠i)의 각 안테나의 ATT값의 최소값을 이용하여 보정한다. 이는, APi는 ATT값을 0으로 하여 스캔하고, 주변 APj는 설정된 ATT값을 이용하여 송신하기 위해, APi에서 주변 APj의 ATT값을 이용한 RSSI값의 보정이 필요하기 때문이다.

여기서, AP1~AP4에서의 각 안테나의 ATT값의 최소값은 0, 0, 3, 5이다. 따라서, AP1의 각 안테나(A11~A14)에서 검출되는 주변 AP2의 RSSI값은 보정 없음, 주변 AP3의 RSSI값은 3dB의 보정을 행하여 -90dBm, -80dBm, -80dBm, -90dBm이 되고, 주변 AP4의 RSSI값은 5dB의 보정을 행하여 미검출, 미검출, -80dBm, -68dBm이 된다. AP2~AP4의 각 안테나에서 검출되는 주변 AP의 RSSI값의 보정도 도 7에 도시된 바와 같다.

도 8은, AP1~AP4에서의 주변 AP마다의 RSSI값을 나타낸다(도 4의 S13). 여기서는, 복수의 안테나를 갖는 AP1, AP2, AP3이 대상이 된다. 예를 들어, AP1의 안테나(A11~A14)에 있어서, 주변 AP2의 보정한 RSSI값의 최대값은 -60dBm이고, 주변 AP3의 보정한 RSSI값의 최대값은 -80dBm이며, 주변 AP4의 보정한 RSSI값의 최대값은 -68dBm이다. 이에 의해, AP1에서의 주변 AP2, AP3, AP4의 RSSI값은 -60dBm, -80dBm, -68dBm이 된다. AP2~AP4에서의 주변 AP마다의 RSSI값도 도 8에 도시된 바와 같다.

도 9는, AP1~AP4에서의 ATT값의 산출예를 나타낸다(도 4의 S14). APi가 서비스 영역의 범위를 정하는 기준 AP를 선택하고, 그 기준 AP에서의 RSSI값이 서비스 영역을 확보하는 RSSI 문턱값보다 큰 경우에 그 차분을 APi의 ATT값으로 한다.

APi의 기준 AP의 선택 방법은, APi의 주변 APj에서 검출되는 APi의 RSSI값을 비교하여, RSSI값이 N번째(N은 1 이상의 정수)로 큰 주변 AP를 기준 AP로서 선택한다. 또, N은, 예를 들어 시스템에서 사용하는 총채널수에서 1 줄인 수로도 된다. 혹은, APi로부터 서비스 제공 가능한 영역이 최대가 되는 M개(M은 3 이상의 정수)의 주변 AP를 선택하고, 그 중에서 RSSI값이 최소가 되는 주변 AP를 기준 AP로서 선택해도 된다. 이는, APi의 서비스 영역 내에서 주변 AP가 N대 또는 M대가 되도록 한 것이고, 이 주변 AP에서 APi를 검출할 수 있도록 ATT값이 설정되게 된다. 또한, 시스템 내 AP수가 N 또는 M보다 적은 경우는, RSSI값이 가장 작은 AP를 기준 AP로 해도 된다.

도 9에 도시된 예에서는, 서비스 영역을 확보하는 RSSI 문턱값을 -70dBm으로 한다. N=2로 하였을 때에, AP1의 기준 AP는, AP1의 주변 AP2, AP3, AP4에서의 AP1의 RSSI값이 -61dBm, -76dBm, -76dBm이므로, RSSI값이 2번째로 큰 -76dBm이 되는 AP3 또는 AP4가 된다. 이 때, 기준 AP3, AP4에서의 AP1의 RSSI값은 RSSI 문턱값을 밑돌기 때문에, AP1의 ATT값은 0dB로 한다. AP2의 기준 AP는, AP2의 주변 AP1, AP3, AP4에서의 AP2의 RSSI값이 -60dBm, -80dBm, -65dBm이므로, RSSI값이 2번째로 큰 -65dBm이 되는 AP4가 된다. 이 때, 기준 AP4에서의 AP2의 RSSI값 -65dBm은 RSSI 문턱값을 웃돌기 때문에, AP2의 ATT값은 그 차분인 5dB로 한다.

AP3의 기준 AP는, AP3의 주변 AP1, AP2, AP4에서의 AP3의 RSSI값이 -80dBm, -90dBm, -85dBm이므로, RSSI값이 2번째로 큰 -85dBm이 되는 AP4가 된다. 이 때, 기준 AP4에서의 AP3의 RSSI값은 RSSI 문턱값을 밑돌기 때문에, AP3의 ATT값은 0dB로 한다. AP4의 기준 AP는, AP4의 주변 AP1, AP2, AP3에서의 AP4의 RSSI값이 -68dBm, -60dBm, -85dBm이므로, RSSI값이 2번째로 큰 -68dBm이 되는 AP1이 된다. 이 때, AP4의 기준 AP1의 RSSI값 -68dBm은 RSSI 문턱값을 웃돌기 때문에, AP4의 ATT값은 그 차분인 2dB로 한다.

이상의 결과, AP1의 안테나(A11, A14)의 ATT값은 1dB에서 0이 되고, 안테나(A12, A13)의 ATT값은 0에서 변하지 않으며, 약간 서비스 영역이 넓어진다. AP2의 안테나(A21~A24)의 ATT값은 0에서 5dB가 되고, 서비스 영역이 좁아진다. AP3의 안테나(A31)의 ATT값은 10dB에서 0이 되고, 안테나(A32)의 ATT값은 3dB에서 0이 되며, 서비스 영역이 넓어진다. AP4의 안테나(A41)의 ATT값은 5dB에서 2dB가 되고, 서비스 영역이 넓어진다. 이와 같이, AP1~AP4의 각 안테나의 ATT값의 최적화에 의해, 소정의 서비스 품질을 확보할 수 있는 AP1~AP4의 서비스 영역이 각각 형성되고, 무선 통신 시스템 전체의 스루풋을 향상시킬 수 있다.

이상 설명한 실시예에서는, AP 단위로 ATT값을 산출하는 예를 나타내었지만, 안테나 단위, 또는 복수 안테나의 안테나 블록 단위로 ATT값을 산출하는 것도 가능하다.

또한, 이상 설명한 실시예의 순서에 의해 산출된 ATT값을 각 AP에 설정할 때에, 각 안테나의 케이블 길이 등을 고려한 전파 손실이나, 미리 설정된 ATT값의 초기값을 고려한 후에 각 안테나의 ATT값을 설정해도 된다.

10 무선 기지국(AP)
12 통신부
13 제어부
14 무선 환경 정보 보유부
15 파라미터 설정부
16 액세스권 획득부
17 무선 통신부
18 안테나부
20 무선 단말(STA)
30 네트워크
40 중앙 제어국
42 통신부
43 제어부
44 정보 수집부
45 파라미터 산출부

Claims

각각 안테나 감쇠값의 제어가 가능한 안테나를 이용하여 서비스 영역을 형성하고, 소정의 액세스 제어에 의해, 각각 귀속되는 무선 단말과 무선 통신을 행하는 복수의 무선 기지국; 및
상기 복수의 무선 기지국에 접속되고, 상기 복수의 무선 기지국의 무선 환경 정보에 기초하여 각 무선 기지국의 상기 안테나 감쇠값을 설정하는 중앙 제어국;을 구비하며,
상기 무선 기지국은, 상기 무선 환경 정보로서, 그 무선 기지국의 주변에 위치하는 하나 이상의 주변 무선 기지국의 신호 검출 레벨을 검출하여 상기 중앙 제어국에 통지함과 아울러, 상기 중앙 제어국의 설정에 의해 상기 안테나 감쇠값을 제어하는 제어 수단을 구비하며,
상기 중앙 제어국은, 상기 복수의 무선 기지국으로부터 통지되는 각각의 주변 무선 기지국의 신호 검출 레벨과, 각 무선 기지국이 소정의 서비스 영역을 확보하기 위한 RSSI 문턱값에 기초하여, 각 무선 기지국의 상기 안테나 감쇠값을 산출하는 파라미터 산출 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 중앙 제어국의 파라미터 산출 수단은, 상기 무선 기지국의 주변 무선 기지국에서 검출되는 상기 무선 기지국의 신호 검출 레벨에 기초하여 상기 소정의 서비스 영역에 대응하는 기준 무선 기지국을 선택하고, 이 기준 무선 기지국의 신호 검출 레벨이 상기 RSSI 문턱값을 초과한 값을 상기 각 무선 기지국의 안테나 감쇠값으로서 산출하는 구성인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 중앙 제어국의 파라미터 산출 수단은, 상기 무선 기지국의 주변 무선 기지국에서 검출되는 상기 무선 기지국의 신호 검출 레벨을 비교하여, 이 신호 검출 레벨이 N번째(N은 1 이상의 정수)로 큰 주변 무선 기지국을 상기 기준 무선 기지국으로서 선택하는 구성인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 중앙 제어국의 파라미터 산출 수단은, 상기 무선 기지국의 주변 무선 기지국 중, 상기 무선 기지국으로부터 서비스 제공 가능한 영역이 최대가 되는 M개(M은 3 이상의 정수)의 주변 무선 기지국을 선택하고, 그 주변 무선 기지국에서 검출되는 상기 무선 기지국의 신호 검출 레벨이 최소가 되는 주변 무선 기지국을 상기 기준 무선 기지국으로서 선택하는 구성인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 중앙 제어국의 파라미터 산출 수단은, 상기 무선 기지국에서 검출되는 주변 무선 기지국의 신호 검출 레벨을, 그 주변 무선 기지국에 설정된 상기 안테나 감쇠값에 의해 보정하는 구성인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
각각 안테나 감쇠값의 제어가 가능한 안테나를 이용하여 서비스 영역을 형성하고, 소정의 액세스 제어에 의해, 각각 귀속되는 무선 단말과 무선 통신을 행하는 복수의 무선 기지국; 및
상기 복수의 무선 기지국에 접속되고, 상기 복수의 무선 기지국의 무선 환경 정보에 기초하여 각 무선 기지국의 상기 안테나 감쇠값을 설정하는 중앙 제어국;을 구비한 무선 통신 시스템의 무선 통신 방법으로서,
상기 무선 기지국은 :
상기 무선 환경 정보로서, 그 무선 기지국의 주변에 위치하는 하나 이상의 주변 무선 기지국의 신호 검출 레벨을 검출하여 상기 중앙 제어국에 통지하는 단계 1; 및
상기 무선 기지국이, 상기 중앙 제어국의 설정에 의해 상기 안테나 감쇠값을 제어하는 단계 2를 수행하며,
상기 중앙 제어국은 :
상기 복수의 무선 기지국으로부터 통지되는 각각의 주변 무선 기지국의 신호 검출 레벨과, 각 무선 기지국이 소정의 서비스 영역을 확보하기 위한 RSSI 문턱값에 기초하여, 각 무선 기지국의 상기 안테나 감쇠값을 산출하는 단계 3을 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 중앙 제어국의 단계 3은, 상기 무선 기지국의 주변 무선 기지국에서 검출되는 상기 무선 기지국의 신호 검출 레벨에 기초하여 상기 소정의 서비스 영역에 대응하는 기준 무선 기지국을 선택하고, 이 기준 무선 기지국의 신호 검출 레벨이 상기 RSSI 문턱값을 초과한 값을 상기 각 무선 기지국의 안테나 감쇠값으로서 산출하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 중앙 제어국의 단계 3은, 상기 무선 기지국에서 검출되는 주변 무선 기지국의 신호 검출 레벨을, 그 주변 무선 기지국에 설정된 상기 안테나 감쇠값에 의해 보정하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.