KR20210148730A - 동적 채널 할당 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20210148730A
KR20210148730A KR1020200065993A KR20200065993A KR20210148730A KR 20210148730 A KR20210148730 A KR 20210148730A KR 1020200065993 A KR1020200065993 A KR 1020200065993A KR 20200065993 A KR20200065993 A KR 20200065993A KR 20210148730 A KR20210148730 A KR 20210148730A
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Abstract

동적 채널 할당 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 동적 채널 할당 장치는 무선 메시 네트워크를 구성하는 노드들로부터 복수개의 PREQ(경로 요청) 메시지들 수신하고, 상기 PREQ 메시지들을 송신한 각각의 노드들을 목적지로 설정하고, 상기 PREQ 메시지들을 수신한 순서에 상응하도록 순차적으로 상기 각각의 노드들에게 PREP(경로 응답) 메시지를 회신하는 메시 프로토콜 처리부; 상기 PREP 메시지를 수신한 경우, 기설정된 거리 내에 인접한 주변 노드들의 채널 설정 정보를 고려하여 적어도 하나의 채널을 설정하는 채널 설정부 및 상기 적어도 하나의 채널을 설정한 자신의 채널 설정 정보와 자신의 상태 정보를 포함하는 채널 설정 메시지를 생성하고, 상기 채널 설정 메시지를 상기 주변 노드들에게 송신하는 채널 메시지 처리부를 포함한다.

Description

동적 채널 할당 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR DYNAMIC CHANNEL ALLOCATION}
본 발명은 무선 통신 네트워크 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 메시 네트워크 환경에서 통신 노드의 동적 채널 할당 기술에 관한 것이다.
동적 채널 할당 기술은 전송 데이터의 신뢰성과 품질을 높이기 위해 필요한 기술이다. 공공의 목적을 위해 사용되는 주파수 대역에서 간섭을 줄이는데 활용되고 있다. ISM 밴드인 2.5GHz 대역에서는 USN, Wi-Fi 등을 활용한 다양한 서비스들이 제공되고 있으며 최근에는 5.9GHz 대역을 지능형교통서비스 제공을 위해 활용하는 연구개발이 진행되고 있다. 동일한 주파수 대역을 공유하는 환경에서 서로 다른 통신 시스템간 혹인 동일한 통신 시스템간 채널 간섭을 회피하기 위해 동적 채널 할당 기술을 활용하고 있다.
동적 채널 할당 기술은 다수개의 통신 채널이 존재하는 환경에서 통신 노드가 특정 채널을 고정적으로 사용하지 않고 통신채널의 품질을 실시간으로 측정하여 해당 통신 노드가 최적의 통신 품질을 보장할 수 있는 채널을 적응적으로 선택하는 기술이다.
예를 들어 Wi-Fi를 사용하는 AP의 경우 설치자가 임의로 간섭이 적은 특정 채널을 선택하거나 장치를 구동 시 시스템 설정 절차과정을 거쳐 자동적으로 최적의 채널이 선택되도록 할 수 있다. 그러나 무선 메시 네트워크 환경처럼 동시에 다수의 AP 라우터들이 구동되는 경우 최적의 채널 할당 방법이 필요하다. 또한 기존에 특정 하나의 채널만 사용하는 무선 메시 네트워크의 경우 멀티 홉의 수가 증가할수록 성능이 열화 되는 단점이 존재하여 무선 메시 네트워크 환경에서 각각의 메시 노드들의 최적 채널 할당 방안이 요구된다.
한편, 한국공개특허 제 10-2020-0027191 호“네트워크의 채널 할당 방법”는 네트워크 기술에 관한 것으로 무선 메쉬 네트워크상에서 제한된 숫자의 무선 송수신 채널을 가지고 있는 메쉬 노드가 다중 채널을 효과적으로 사용할 수 있도록 동적으로 채널을 할당하는 기술에 관하여 개시하고 있다.
본 발명은 최적의 통신 품질을 보장하는 동적 채널 할당을 수행하여 무선 메시 네트워크 환경에서 성능 열화를 감소시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 추가 제어 메시지를 생성하지 않아 네트워크의 트래픽 오버헤드를 감소시켜 동적 채널 할당의 효율성을 높이는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 동적 채널 할당 장치는 무선 메시 네트워크를 구성하는 노드들로부터 복수개의 PREQ(경로 요청) 메시지들 수신하고, 상기 PREQ 메시지들을 송신한 각각의 노드들을 목적지로 설정하고, 상기 PREQ 메시지들을 수신한 순서에 상응하도록 순차적으로 상기 각각의 노드들에게 PREP(경로 응답) 메시지를 회신하는 메시 프로토콜 처리부; 상기 PREP 메시지를 수신한 경우, 기설정된 거리 내에 인접한 주변 노드들의 채널 설정 정보를 고려하여 적어도 하나의 채널을 설정하는 채널 설정부 및 상기 적어도 하나의 채널을 설정한 자신의 채널 설정 정보와 자신의 상태 정보를 포함하는 채널 설정 메시지를 생성하고, 상기 채널 설정 메시지를 상기 주변 노드들에게 송신하는 채널 메시지 처리부를 포함한다.
본 발명은 최적의 통신 품질을 보장하는 동적 채널 할당을 수행하여 무선 메시 네트워크 환경에서 성능 열화를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 추가 제어 메시지를 생성하지 않아 네트워크의 트래픽 오버헤드를 감소시켜 동적 채널 할당의 효율성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 메시 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 동적 채널 할당 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 동적 채널 할당 방법을 나타낸 동작흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 나타낸 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
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.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 메시 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 메시 네트워크는 네트워크의 크기에 따라 적어도 하나의 마스터 노드(100)와 복수개의 종속 노드들(10, 20, 30)로 구성된다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 메시 네트워크에 포함된 마스터 노드(100)와 종속 노드들(10, 20, 30)은 동적 채널 할당 장치에 상응하도록 동작한다.
마스터 노드(100)는 주변 종속 노드들(10, 20)에게 자신의 존재를 알리기 위해 RANN(ROOT ANNOUCE, 경로 알림) 메시지를 전송한다.
RANN 메시지를 수신한 종속 노드들(10, 20)은 다시 자기 주변 종속 노드들에게 RANN 메시지를 재전송을 하여 RANN 메시지를 전파할 수 있다.
RANN 메시지를 수신한 종속 노드들(10, 20, 30)은 종속 노드와 마스터 노드 간의 링크 구성을 위해 PREQ(PATH REQUEST, 경로 요청) 메시지를 주변 종속 노드들에게 전송하고 멀티홉을 통해 마스터 노드(100)까지 전송할 수 있다.
PREQ를 수신한 마스터 노드(100)는 각각의 종속 노드들(10, 20, 30)을 목적지로 하는 PREP(PATH REPLY, 경로 응답) 메시지를 종속 노드들(10, 20, 30)에게 회신하여 무선 메시 네트워크를 구성할 수 있다. 멀티홉으로 전달되는 유니케스트 메시지를 각 종속 노드에서 계산된 최적의 경로를 통해 전송할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 동적 채널 할당 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 동적 채널 할당 장치는 메시 프로토콜 처리부(110), 채널 설정부(120), 채널 설정 메시지 처리부(130) 및 노드 정보 관리부(140)를 포함한다.
메시 프로토콜 처리부(110)는 무선 메시 네트워크 구성에 필요한 메시지를 처리한다.
이 때, 메시 프로토콜 처리부(110)는 RANN 메시지, PREQ 메시지 및 PREP 메시지 중 적어도 하나를 생성하고, RANN 메시지, PREQ 메시지 및 PREP 메시지를 무선 메시 네트워크의 노드들과 송수신 할 수 있다.
이 때, 메시 프로토콜 처리부(110)는 마스터 노드인 경우에만 RANN 메시지를 생성한다.
이 때, 메시 프로토콜 처리부(110)는 무선 메시 네트워크의 주변 종속 노드들에게 RANN 메시지를 주기적으로 전송할 수 있다.
RANN 메시지의 전송 주기는 기설정된 파라미터 값으로 설정된다.
이 때, 메시 프로토콜 처리부(110)는 RANN 메시지를 수신한 종속 노드들로부터 멀티홉 라우팅 경로 생성을 요청하는 PREQ 메시지를 수신한다.
이 때, PREQ 메시지는 최적 경로에 따라 단일홉 또는 멀티홉으로 전달될 수 있다.
이 때, 메시 프로토콜 처리부(110)는 기설정된 시간까지 PREQ 메시지를 수신한다.
이 때, 메시 프로토콜 처리부(110)는 네트워크의 크기에 따라 최종적인 종속 노드의 PREQ 메시지가 마스터 노드에 도달할 때까지 기설정된 시간(Tw)까지 PREQ 메시지를 수신한다.
이 때, Tw 시간은 기설정된 시스템 설정 파라미터 값으로 설정된다.
이 때, 메시 프로토콜 처리부(110)는 RANN 메시지를 전송한 시간 혹은 첫 PREQ 메시지의 수신시간을 기준으로 Tw 시간의 경과여부를 판단할 수 있다.
이 때, 메시 프로토콜 처리부(110)는 Tw 시간이 경과하지 않은 경우, Tw 시간이 경과할 때까지 PREQ 메시지를 수신할 수 있고, Tw 시간이 경과한 경우, PREP 메시지를 주변 종속 노드들에게 전송할 수 있다.
또한, 메시 프로토콜 처리부(110)는 PREQ 메시지를 송신한 주변 종속 노드들에게 PREP 메시지를 전송한다.
이 때, 메시 프로토콜 처리부(110)는 상기 PREQ 메시지들을 송신한 각각의 종속 노드들을 목적지로 설정하고, 상기 PREQ 메시지들을 수신한 순서에 상응하도록 순차적으로 상기 각각의 종속 노드들에게 PREP 메시지를 전송한다.
이 때, 메시 프로토콜 처리부(110)는 기설정된 전송 순서에 따라 각각의 주변 종속 노드들에게 순차적으로 PREP 메시지를 전송할 수도 있다.
기설정된 전송 순서는 해당 종속 노드까지의 거리, 해당 종속 노드들로부터 PREQ 메시지를 수신한 순서, 해당 종속 노드의 고유 식별 정보 등을 기반으로 결정될 수 있다.
채널 설정부(120)는 상기 PREP 메시지를 수신한 경우, 기설정된 거리 내에 인접한 주변 종속 노드들의 채널 설정 정보를 고려하여 적어도 하나의 채널을 설정한다.
이 때, 채널 설정부(120)는 PREP 메시지를 수신한 종속 노드인 경우, 상기 인접한 주변 종속 노드들로부터 수신한 채널 설정 메시지에 포함된 상태 정보와 채널 설정 정보를 이용하여 적어도 하나의 채널을 선택한다.
이 때, 채널 설정부(120)는 기설정된 규칙에 의해 적어도 하나의 채널을 선택할 수도 있다.
예를 들어, 상기 기설정된 규칙에 따라 선택 가능한 채널은 사전에 선택 가능한 서브 셋(set) 채널의 정보가 정의되어 있을 수 있고, 정의되어 있지 않은 경우, default로 해당 주파수 대역의 모든 채널들이 후보가 될 수 있다.
이 때, 채널 설정부(120)는 적어도 하나의 채널을 선택한 정보를 포함하는 채널 설정 정보를 생성한다.
채널 설정 메시지 처리부(130)는 적어도 하나의 채널을 설정한 자신의 채널 설정 정보와 자신의 상태 정보를 포함하는 채널 설정 메시지를 생성하고, 상기 채널 설정 메시지를 상기 주변 종속 노드들에게 송신한다.
이 때, 채널 설정 메시지는 Hello 메시지에 상응할 수 있다.
노드 정보 관리부(140)는 무선 메시 네트워크의 주변 종속 노드들의 상태 정보와 채널 설정 정보를 저장 및 관리한다.
이 때, 노드 정보 관리부(140)는 주변 종속 노드들의 상태 정보와 채널 설정 정보가 기록된 테이블을 갱신하여 상태 정보와 채널 설정 정보를 관리할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 동적 채널 할당 방법을 나타낸 동작흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 동적 채널 할당 방법은 먼저 RANN 메시지를 전송한다(S210).
즉, 단계(S210)는 마스터 노드가 RANN 메시지를 생성하고, 무선 메시 네트워크의 주변 종속 노드들에게 RANN 메시지를 주기적으로 전송할 수 있다.
RANN 메시지의 전송 주기는 기설정된 파라미터 값으로 설정된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 동적 채널 할당 방법은 PREQ 메시지를 수신한다(S220).
즉, 단계(S220)는 마스터 노드가, RANN 메시지를 수신한 종속 노드들로부터 멀티홉 라우팅 경로 생성을 요청하는 PREQ 메시지를 수신한다.
이 때, PREQ 메시지는 최적 경로에 따라 단일홉 또는 멀티홉으로 전달될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 동적 채널 할당 방법은 기설정된 시간까지 PREQ 메시지를 수신한다(S230).
즉, 단계(S230)는 마스터 노드가, 네트워크의 크기에 따라 최종적인 종속 노드의 PREQ 메시지가 마스터 노드에 도달할 때까지 기설정된 시간(Tw)까지 PREQ 메시지를 수신한다.
이 때, Tw 시간은 기설정된 시스템 설정 파라미터 값으로 설정된다.
이 때, 단계(S230)는 마스터 노드가, RANN 메시지를 전송한 시간 혹은 첫 PREQ 메시지의 수신시간을 기준으로 Tw 시간의 경과여부를 판단할 수 있다.
이 때, 단계(S230)는 Tw 시간이 경과하지 않은 경우, Tw 시간이 경과할 때까지 PREQ 메시지를 수신할 수 있고(S220), Tw 시간이 경과한 경우, PREP 메시지를 주변 종속 노드들에게 전송할 수 있다(S240).
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 동적 채널 할당 방법은 PREP 메시지를 전송한다(S240).
즉, 단계(S240)는 PREQ 메시지를 송신한 주변 종속 노드들에게 PREP 메시지를 전송한다.
이 때, 단계(S240)는 상기 PREQ 메시지들을 송신한 각각의 종속 노드들을 목적지로 설정하고, 상기 PREQ 메시지들을 수신한 순서에 상응하도록 순차적으로 상기 각각의 종속 노드들에게 PREP 메시지를 전송한다.
이 때, 단계(S240)는 마스터 노드가, 기설정된 전송 순서에 따라 각각의 주변 종속 노드들에게 순차적으로 PREP 메시지를 전송할 수도 있다.
기설정된 전송 순서는 해당 종속 노드까지의 거리, 해당 종속 노드들로부터 PREQ 메시지를 수신한 순서, 해당 종속 노드의 고유 식별 정보 등을 기반으로 결정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 동적 채널 할당 방법은 채널 설정을 수행한다(S250).
즉, 단계(S250)는 상기 PREP 메시지를 수신한 경우, 기설정된 거리 내에 인접한 주변 종속 노드들의 채널 설정 정보를 고려하여 적어도 하나의 채널을 설정한다.
이 때, 단계(S250)는 PREP 메시지를 수신한 종속 노드가, 상기 인접한 주변 종속 노드들로부터 수신한 채널 설정 메시지에 포함된 상태 정보와 채널 설정 정보를 이용하여 적어도 하나의 채널을 선택한다.
이 때, 단계(S250)는 종속 노드가, 기설정된 규칙에 의해 적어도 하나의 채널을 선택할 수도 있다.
예를 들어, 상기 기설정된 규칙에 따라 선택 가능한 채널은 사전에 선택 가능한 서브 셋(set) 채널의 정보가 정의되어 있을 수 있고, 정의되어 있지 않은 경우, default로 해당 주파수 대역의 모든 채널들이 후보가 될 수 있다.
이 때, 단계(S250)는 종속 노드가, 적어도 하나의 채널을 선택한 정보를 포함하는 채널 설정 정보를 생성한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 동적 채널 할당 방법은 채널 설정 메시지를 전송한다(S260).
즉, 단계(S260)는 종속 노드가, 적어도 하나의 채널을 설정한 자신의 채널 설정 정보와 자신의 상태 정보를 포함하는 채널 설정 메시지를 생성하고, 상기 채널 설정 메시지를 상기 주변 종속 노드들에게 송신한다.
이 때, 채널 설정 메시지는 Hello 메시지에 상응할 수 있다.
또한, 단계(S260)는 무선 메시 네트워크의 주변 종속 노드들의 상태 정보와 채널 설정 정보를 저장 및 관리한다.
이 때, 단계(S260)는 주변 종속 노드들의 상태 정보와 채널 설정 정보가 기록된 테이블을 갱신하여 상태 정보와 채널 설정 정보를 관리할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 동적 채널 할당 장치인 마스터 노드와 종속 노드는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체와 같은 컴퓨터 시스템(1100)에서 구현될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템(1100)은 버스(1120)를 통하여 서로 통신하는 하나 이상의 프로세서(1110), 메모리(1130), 사용자 인터페이스 입력 장치(1140), 사용자 인터페이스 출력 장치(1150) 및 스토리지(1160)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(1100)은 네트워크(1180)에 연결되는 네트워크 인터페이스(1170)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(1110)는 중앙 처리 장치 또는 메모리(1130)나 스토리지(1160)에 저장된 프로세싱 인스트럭션들을 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1130) 및 스토리지(1160)는 다양한 형태의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체일 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM(1131)이나 RAM(1132)을 포함할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 동적 채널 할당 장치 및 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100: 마스터 노드 10, 20, 30: 종속 노드 1, 2, 3
110: 메시 프로토콜 처리부 120: 채널 설정부
130: 채널 설정 메시지 처리부 140: 노드 정보 관리부
1100: 컴퓨터 시스템 1110: 프로세서
1120: 버스 1130: 메모리
1131: 롬 1132: 램
1140: 사용자 인터페이스 입력 장치
1150: 사용자 인터페이스 출력 장치
1160: 스토리지 1170: 네트워크 인터페이스
1180: 네트워크

Claims (1)

  1. 무선 메시 네트워크를 구성하는 노드들로부터 복수개의 PREQ(경로 요청) 메시지들 수신하고, 상기 PREQ 메시지들을 송신한 각각의 노드들을 목적지로 설정하고, 상기 PREQ 메시지들을 수신한 순서에 상응하도록 순차적으로 상기 각각의 노드들에게 PREP(경로 응답) 메시지를 회신하는 메시 프로토콜 처리부;
    상기 PREP 메시지를 수신한 경우, 기설정된 거리 내에 인접한 주변 노드들의 채널 설정 정보를 고려하여 적어도 하나의 채널을 설정하는 채널 설정부; 및
    상기 적어도 하나의 채널을 설정한 자신의 채널 설정 정보와 자신의 상태 정보를 포함하는 채널 설정 메시지를 생성하고, 상기 채널 설정 메시지를 상기 주변 노드들에게 송신하는 채널 메시지 처리부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 장치.
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