WO2010079952A2 - 무선 네트워크에서 데이터 통신 방법 및 장치 - Google Patents

무선 네트워크에서 데이터 통신 방법 및 장치 Download PDF

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WO2010079952A2
WO2010079952A2 PCT/KR2010/000069 KR2010000069W WO2010079952A2 WO 2010079952 A2 WO2010079952 A2 WO 2010079952A2 KR 2010000069 W KR2010000069 W KR 2010000069W WO 2010079952 A2 WO2010079952 A2 WO 2010079952A2
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transmission
csma
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stas
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조준호
김성륜
이현관
석용호
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엘지전자주식회사
연세대학교 산학협력단
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    • H04W74/0808—Non-scheduled access, e.g. ALOHA using carrier sensing, e.g. carrier sense multiple access [CSMA]

Definitions

  • the present invention relates to wireless communication, and more particularly, to a data communication method and apparatus in a wireless network.
  • Conventional packet-based transmission techniques include slotted ALOHA and carrier sense multiple access (CSMA) techniques.
  • Slotted ALOHA transmits the packet to the next time slot when a packet to be transmitted is generated in each node in a time synchronization between nodes participating in all transmissions. If two or more nodes simultaneously transmit to one time slot, it is called a collision. If a collision occurs, the packet becomes a transmission failure and waits for a random time slot and then retransmits it.
  • the ALOHA protocol has the advantage of being very simple. Since the ALOHA-based transmission method has lower performance than CSMA, it is used for defense satellite communication and RFID, which uses a small bandwidth.
  • the CSMA technique is a technique of adding a carrier sensing process of checking whether someone is transmitting through a channel before transmitting. If there is information to send, it detects carrier and transmits its own packet when no one is using it. By using this process, like the slotted ALOHA, two nodes can transmit simultaneously to reduce the probability of collision.
  • Ethernet which constitutes a local area network, uses CSMA / CD (Collision Detection) with the addition of collision detection.
  • CSMA / CD continuously detects the channel while transmitting and stops its transmission if it detects that another node is transmitting.
  • Wireless LANs use CSMA / Collision Avoidance (CMA) to avoid collisions.
  • CSMA / CD cannot be used because it cannot be sent and received, and CSMA / CA is used to solve the hidden node problem.
  • CSMA / CA also uses a process to determine which node to send to using a Request to Send (RTS) message and a Clear to Send (CTS) message.
  • RTS Request to Send
  • CTS Clear to Send
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a data communication method in a wireless network to increase the overall transmission amount of the network, and to avoid a large load on the AP.
  • a data communication method in a wireless network comprises the steps of: obtaining a transmission efficiency expectation value of a carrier sense multiple access / collision avoidance (CSMA / CA) protocol and a transmission efficiency expectation value of a slotted ALOHA protocol; A message instructing to switch to a protocol mode having a larger transmission efficiency expectation value between a transmission efficiency expectation value of a protocol and a transmission efficiency expectation value of the slotted ALOHA protocol, and to switch STAs to a protocol having a larger transmission efficiency expectation value. Broadcasting the data, and performing data transmission using a protocol having the larger transmission efficiency expected value.
  • CSMA / CA carrier sense multiple access / collision avoidance
  • a data communication method in a wireless network includes: executing a P2P application and establishing a session with a counterpart STA; receiving protocol information to be used for data transmission from an AP; And performing data communication using the CSMA / CA protocol or the Slotted ALOHA protocol according to the protocol information.
  • P2P peer-to-peer
  • AP access point
  • all stations including STAs are slotted in ALOHA or Carrier Sense Multiple Access / Collision (CSMA / CA).
  • Avoidance-based transmission protocol is selectively used, and the AP processes the information received from neighboring STAs using a network coding technique and then transmits the transmission frequency by using the previously selected transmission protocol. It can be reduced to increase the total throughput of the network and adjust the contention window value so as not to overload the AP.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a P2P session configuration in a wireless communication network to which an embodiment of the present invention can be applied.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a data communication procedure in a wireless network according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a data communication procedure in a wireless network according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of an AP and an STA supporting a data communication method according to the present invention.
  • the wireless network is based on the slotted ALOHA protocol and the Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance (CSMA / CA) protocol, and each station (station, STA) and AP (access point) are slotted ALOHA type.
  • a carrier sensing function may be used for CSMA / CA transmission.
  • Each STA may freely modify the contention window size according to the signal of the AP.
  • all APs and STAs operate in a half-duplex form in which transmission and reception cannot be performed simultaneously.
  • Such a wireless network system may be configured as an AP capable of receiving transmission signals of 1) STA and 2) neighbor STAs, demodulating them, and then modulating and transmitting several signals into a single signal.
  • An STA is any functional medium that includes a medium access control (MAC) compliant with the IEEE 802.11 standard and a physical layer interface to a wireless medium.
  • MAC medium access control
  • non-AP STAs STA1, STA3, and STA4
  • WTRU wireless transmit / receive unit
  • UE user equipment
  • MS mobile station
  • mobile subscriber it may also be called another name such as a mobile subscriber unit.
  • the AP is a functional entity that provides access to the DS via the wireless medium for the associated STA (Associated Station).
  • STA Associated Station
  • communication between non-AP STAs is performed via an AP.
  • the AP may be called a centralized controller, a base station (BS), a node-B (Node-B), a base transceiver system (BTS), or a site controller in addition to a name of an access point.
  • BS base station
  • Node-B node-B
  • BTS base transceiver system
  • site controller in addition to a name of an access point.
  • FIG. 1 briefly illustrates a P2P session configuration in a wireless communication network to which an embodiment of the present invention can be applied.
  • a wireless communication network includes a STA1 110, a STA2 120, a STA3 130, and a STA4 140 forming a P2P session through the AP 100 and the AP 100.
  • STA1 110, STA2 120, STA3 130, and STA4 140 form a P2P session, but the present invention is not limited thereto.
  • STAs may exist.
  • Both P2P sessions of the STA1 110 and the STA2 120 and the P2P sessions of the STA3 130 and the STA4 140 are configured through the AP. Accordingly, all four STAs, STA1 to STA4, transmit information to the AP 100 and receive information on the counterpart STA from the AP 100.
  • STA1 110 and STA2 120 communicate data through an AP
  • STA1 110 and STA2 120 transmit efficiency between the slotted ALOHA protocol and the CSMA / CA protocol. You can communicate using this better protocol.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating protocol switching between APs and STAs and data communication according to the slotted ALOHA protocol according to an embodiment of the present invention.
  • the STA1 transmits a P2P session request message to the AP (S205).
  • STA2 also transmits a P2P session request message to the AP (S210).
  • the AP measures the number of current P2P session confirmation and request sessions, that is, the number k of STAs requesting the P2P session (S220).
  • the AP predicts S ALOHA and S CSMA that can be obtained by using the Slotted ALOHA protocol and the CSMA / CA protocol in the current session situation.
  • the factor that determines the network throughput in the slotted ALOHA protocol is the transmission probability value of each STA and AP. If the transmission probability value is too large, the number of transmissions occurring in one time slot becomes too large, which causes many transmission failures due to the half-duplex condition that reception and transmission cannot be performed simultaneously. Rather, due to interference between signals being transmitted at the same time, the strength of the received signal is weakened to make it impossible to meet the minimum signal strength for demodulation, which also causes transmission failure. On the other hand, if the transmission probability is too low, the number of time slots that are discarded due to inefficient use of the radio channel is increased, thereby reducing the amount of transmission.
  • the transmission probability for maximizing the transmission amount of the network has a different value between the STA and the AP.
  • the transmission probability is a probability value that maximizes the transmission amount of the entire network while satisfying the condition that the total amount of information received by the AP and the total amount of information transmitted by the AP is equal to each other.
  • the transmission probability of P C can be obtained as follows.
  • Equations 1 and 2 k is the number of STAs, ⁇ is the minimum signal-to-interference noise ratio (SINR) for demodulating the received signal, N 0 is the amount of noise, P 0 is the transmission power, d 0 is the distance between the STA and the AP, ⁇ is the signal attenuation rate according to the distance.
  • SINR signal-to-interference noise ratio
  • the performance of network coding in the ALOHA protocol can be approximated as follows using the optimal p * values obtained above.
  • slotted ALOHA can adaptively apply the optimal probability value to reduce the load on the AP, thereby optimizing the transmission amount transmitted through the entire network.
  • ⁇ is a transmission probability determined by a congestion window size of the CSMA system and the number of retransmission stages
  • k is a number of STAs forming a P2P session
  • L is a transmission amount per unit frequency.
  • the delta, Ts, and Tc used in the denominator are the time that the CSMA system discards without access to the channel, the time it takes to complete the transmission, and the time that is discarded when a collision occurs, and is given by the characteristics of the CSMA system.
  • Variables of Equations 3 and 4 are values that are measured by the AP or received by receiving information from STAs in advance, and the AP predicts S ALOHA and S CSMA from Equations 3 and 4 (S230). . Thereafter, the step of comparing the predicted performance (S240).
  • the AP broadcasts an ALOHA switch command message instructing neighboring STAs to switch to slotted ALOHA mode using the slotted ALOHA protocol so that data transmission can be performed later using the slotted ALOHA protocol.
  • the broadcasted ALOHA switch command message may include a transmission probability value to be used for each STA to transmit data thereafter, and the transmission probability may be an optimal transmission probability p * value used when determining the S ALOHA value.
  • STAs in CSMA mode using the CSMA / CA protocol switch to slotted ALOHA mode using the slotted ALOHA protocol, and STAs in the slotted ALOHA mode do not change modes.
  • Send the data In the example of FIG. 2, STA1 transmits Packet 1 to the AP using an optimal transmission probability p * (S255), and STA2 transmits Packet 2 to the AP using an optimal transmission probability p * (S260).
  • All STAs and APs share one radio channel using a slotted ALOHA protocol. That is, all STAs and APs are synchronized to time slots, and participate in transmission at a predetermined probability every time slot. In this situation, if several transmissions are simultaneously performed or the size of the received signal does not exceed a certain size due to attenuation of the signal by the channel, the transmission will fail. On the other hand, when the magnitude of the received signal exceeds a certain value, the receiving end can demodulate the signal.
  • the AP that receives Packet 1 and Packet 2 performs network coding (S270).
  • network coding may be performed in the following manner.
  • the AP receives and demodulates Packet1 and Packet2, and combines them into one signal using a network coding technique.
  • Network coding is performed by XOR operation on a bit basis of a signal generated by demodulating signals received from two STAs.
  • the AP multicasts the combined signal (Packet 3) into one signal through network coding to STA1 and STA2 using the slotted ALOHA protocol (S280). If transmission to both STAs is not successful at the same time, it is retransmitted by the transmission probability value p c .
  • the STA1 and the STA2 may perform XOR operations on the data (Packet 1 and Packet 2) and the data received from the AP (Packet 3), which are stored in the memory, respectively, to demodulate the data transmitted to the counterpart STA. have.
  • Conventional slotted ALOHA APs do not use network coding to exchange information between both STAs. In this case, at least four transmissions are required to exchange information of STAs forming one P2P session. (Two transmissions from each STA to an AP, and two transmissions from an AP to each STA)
  • network coding the AP does not transmit to each STA, but combines data to be transmitted to each STA into one and multicast transmission is performed. This data can be transmitted to both STAs at once. Therefore, the total number of transmissions is reduced from four to three times, which brings a benefit in terms of the number of transmissions.
  • the method may be applied in the same manner in which a plurality of STAs forming a P2P session network code data transmitted to the AP to make a single packet and transmit the multicast to a plurality of STAs.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a data communication method procedure in a wireless network according to another embodiment of the present invention.
  • each STA to configure P2P transmits a P2P session request message to the AP and then predicts the amount of transmission, the same steps as in the case of FIG. 2 are omitted.
  • step S330 the case where the estimated amount of transmission is high in step S330, that is, the expected transmission efficiency is high is a case of using the CSMA / CA protocol.
  • the AP and the STA constituting the wireless network are APs or STAs that do not support coordination of the contention window size
  • data communication is performed in a conventional manner using a conventional CSMA / CA protocol.
  • the contention window size that is, the optimal contention window value
  • data transmission can be performed by adjusting the contention window size.
  • a data communication method will be described on the assumption that some or all of the AP, the STA, or the whole of the wireless network can adjust the contention window size.
  • the AP determines the optimal contention window values W * and Wc * of data transmission when the transmission efficiency expectation value is higher when using the CSMA / CA protocol (S ALOHA ⁇ S CSMA ) (S350).
  • W * is the contention window value (competition window size) of the STA
  • W c * is the contention window value (competition window size) of the AP.
  • W * and Wc * values may be obtained from transmission probability values of each STA that maximizes the next transmission amount.
  • Equation 5 is an equation for obtaining an optimal transmission probability of the STA.
  • k is the number of STAs constituting the P2P session
  • ⁇ is the time discarded without access to the channel in the CSMA system
  • Tc is the time discarded when a collision occurs
  • ⁇ is the minimum signal-to-interference ratio (SINR) that the received signal can demodulate
  • N 0 is the magnitude of noise
  • P 0 is the transmission power
  • r is the distance between the STA and the AP
  • ⁇ is the attenuation rate of the signal according to the distance.
  • W *, W c * values can be obtained using the following equation.
  • ⁇ * is the transmission probability of the STA obtained from Equation 5
  • k is the number of STAs constituting the P2P session
  • ⁇ is the time discarded without access to the channel in the CSMA system
  • Tc Is the time that is discarded when a collision occurs, which is given by the CSMA / CA protocol characteristics
  • ⁇ is the minimum signal-to-interference ratio (SINR) that the received signal can demodulate
  • N 0 is the magnitude of noise
  • P 0 is the transmission power
  • r is the distance between the STA and the AP
  • ⁇ is the attenuation rate of the signal according to the distance.
  • the AP broadcasts a CSMA switch command message instructing STAs to switch to CSMA mode using the CSMA / CA protocol (S360).
  • the broadcasted CSMA switch command message may include a value of the contention window determined in step S350.
  • the STAs operating in the slotted ALOHA mode change the contention window size according to the contention window value included in the CSMA switch command after switching to the CSMA mode.
  • STAs operating in the conventional CSMA mode adjust only the size of the contention window (S363, S366).
  • the AP also adjusts the contention window size or adjusts only the contention window size after mode switching as in the case of the aforementioned STA (S369).
  • the STA1 transmits data to the AP (S370), and the STA2 also starts transmitting data to the AP (S375).
  • the AP which has received data from the STA1 and the STA2, may multicast using network coding as in the case of FIG. 2, or may sequentially transmit the STAs to the STAs, respectively.
  • the AP 400 includes a processor 410, a memory 420, and a transceiver 430.
  • the STA 450 includes a processor 460, a memory 470, and a transceiver 480.
  • the transceivers 430 and 480 transmit / receive radio signals, but implement the IEEE 802 physical layer.
  • Processors 410 and 460 are connected to transceivers 430 and 480 to implement the IEEE 802 MAC layer.
  • the processors 410 and 460 may implement the above-described data communication method such as determining and comparing transmission efficiency expected values by calculating the transmission amount according to the above-described usage protocol mode, and performing network coding, contention window value determination, and the like.
  • Processors 410 and 460 and / or transceivers 430 and 480 may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits and / or data processing devices.
  • the memories 420 and 470 may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory cards, storage media and / or other storage devices.
  • ROM read-only memory
  • RAM random access memory
  • flash memory memory cards
  • the above-described technique may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
  • the module may be stored in the memories 420 and 470 and executed by the processors 410 and 460.
  • the memories 420 and 470 may be inside or outside the processors 410 and 460, and may be connected to the processors 410 and 460 by various well-known means.

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Abstract

무선네트워크에서의 데이터 통신 방법에 있어서, CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 프로토콜의 전송효율 기대값과 Slotted ALOHA 프로토콜의 전송효율 기대값을 구하고 비교하여, 상기 CSMA/CA 프로토콜의 전송효율 기대값과 상기 Slotted ALOHA 프로토콜의 전송효율 기대값 중 큰 전송효율 기대값을 갖는 프로토콜 모드로 전환하고, STA들에게 상기 더 큰 전송효율 기대값을 갖는 프로토콜로 전환할 것을 지시하는 메시지를 브로드캐스팅(broadcasting) 하는 단계 및 상기 더 큰 전송효율 기대값을 갖는 프로토콜을 이용하여 데이터 전송을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크에서의 통신방법에 대하여 개시한다.

Description

무선 네트워크에서 데이터 통신 방법 및 장치
본 발명은 무선통신에 관한 것으로 보다 상세하게는 무선 네트워크에서 데이터 통신 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래의 패킷(packet) 기반의 전송 기술에는 대표적으로 slotted ALOHA와 CSMA(Carrier Sense Multiple Access)기법이 있다. Slotted ALOHA는 모든 전송에 참여하는 노드(node)들 간의 시간 동기화가 이루어져 있는 상황에서 각 노드에서 전송할 패킷이 발생하는 경우, 이것을 다음 타임 슬롯에 전송한다. 만일 동시에 두 개 이상의 노드가 하나의 타임슬롯에 같이 전송할 경우를 충돌(collision)이라고 하며, 충돌이 발생한 경우의 패킷은 전송실패가 되고, 랜덤한 타임 슬롯을 기다린 후에 다시 재전송하게 된다. ALOHA 프로토콜은 굉장히 단순하다는 장점을 가지고 있으며, 이러한 ALOHA 기반의 전송 방식은 CSMA에 비하여 성능이 낮기 때문에 작은 대역폭을 사용하는 국방용 위성 통신, RFID 등에 사용되고 있다.
CSMA기법은 전송하기 전에 누군가 채널을 통해 전송하고 있는지 여부를 체크하는 반송파 감지(carrier sensing) 과정이 추가된 기법이다. 자신이 보낼 정보가 있는 경우, 반송파 감지를 하다가 아무도 사용하지 않고 있을 경우에 자신의 패킷을 전송한다. 이런 과정을 이용함으로써, slotted ALOHA처럼 두 노드가 동시에 전송함으로써 충돌하는 확률을 낮출 수 있다. LAN(Local Area Network)을 구성하는 이더넷(Ethernet)에서는 충돌을 감지하는 기능을 추가한 CSMA/CD (Collision Detection)를 사용한다. CSMA/CD는 전송을 하면서도 계속적으로 채널을 감지하고, 만일 다른 노드가 전송하는 것이 감지되면 자신의 전송을 멈추는 방식이다. WLAN(Wireless LAN)에서는 충돌을 회피하기 위한 CSMA/CA (Collision Avoidance)을 사용한다. 무선 환경에서는 보내면서 받을 수 없기 때문에 CSMA/CD를 사용하지 못하고, 숨겨진 노드 문제(hidden node problem)를 해결하기 위하여 CSMA/CA를 사용한다. CSMA/CA에서는 RTS (Request to Send) 메시지와 CTS (Clear to Send) 메시지를 이용하여, 어떤 노드가 전송할 할 것인지를 결정하는 과정을 사용하기도 한다.
Slotted ALOHA의 가장 큰 문제점은 충돌이 발생한다는 점이다. 이러한 충돌로 인하여 전체 네트워크의 전송량이 낮아지게 된다.
CSMA의 문제점은 모든 노드가 같은 전송 확률 값을 가짐으로써, AP에 많은 부하가 걸리는 것에 대해서 효과적으로 처리하지 못한다는 단점을 가지고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 네트워크의 전체 전송량을 증가시키고, AP의 많은 부하가 걸리지 아니하도록 하는 무선 네트워크에서의 데이터 통신방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따른 무선 네트워크에서의 데이터 통신 방법은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 프로토콜의 전송효율 기대값과 Slotted ALOHA 프로토콜의 전송효율 기대값을 구하는 단계, 상기 CSMA/CA 프로토콜의 전송효율 기대값과 상기 Slotted ALOHA 프로토콜의 전송효율 기대값 중 큰 전송효율 기대값을 갖는 프로토콜 모드로 전환하고, STA들에게 상기 더 큰 전송효율 기대값을 갖는 프로토콜로 전환할 것을 지시하는 메시지를 브로드캐스팅(broadcasting) 하는 단계, 및 상기 더 큰 전송효율 기대값을 갖는 프로토콜을 이용하여 데이터 전송을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따른 무선 네트워크에서의 데이터 통신 방법은 P2P 어플리케이션(application)을 실행하고 상대 STA과 세션을 설정하는 단계, AP로부터 데이터 전송에 사용할 프로토콜(protocol) 정보를 수신하는 단계; 및 상기 프로토콜 정보에 따라 CSMA/CA 프로토콜 또는 Slotted ALOHA 프로토콜을 사용하여 데이터 통신을 수행하는 단계를 포함한다.
STA(Station)들이 AP(Access Point)를 통해서 서로 정보를 주고 받는 P2P(peer to peer) 전송 방식에서 AP를 포함한 모든 스테이션(station, STA)들이 slotted ALOHA 또는 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 기반의 전송 프로토콜을 선택적으로 사용하고, AP가 주변의 STA들로부터 받은 정보를 네트워크(network) 코딩(coding) 기법을 이용하여 처리한 후 기존에 선택한 전송 프로토콜을 이용하여 전송함으로써 전송횟수를 감소시켜 네트워크의 전체 전송량을 증가 시키고, 경쟁 윈도우 값 조정을 통하여 AP에 과도한 부하가 걸리지 아니하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선통신 네트워크에서 P2P세션 구성을 간략히 도시한 그림이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 네트워크에서 데이터 통신 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 네트워크에서 데이터 통신 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 데이터 통신 방법을 지원하는 AP, STA의 블록도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 후술하는 실시예에서, 무선 네트워크는 slotted ALOHA 프로토콜과 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 프로토콜을 기반으로 하며, 각 스테이션(station, STA)들과 AP(Access Point) 모두 slotted ALOHA방식의 전송뿐만 아니라 반송파 감지(carrier sensing) 기능을 가지고 CSMA/CA방식의 전송을 할 수 있다. 각 STA은 AP의 신호에 따라서 경쟁 윈도우(contention window) 크기를 자유롭게 변형할 수 있다. 또한 모든 AP와 STA은 전송과 수신을 동시에 할 수 없는 반양방향 통신(Half-duplex) 형태로 동작한다. 이와 같은 무선 네트워크 시스템은 1) STA, 2) 주변 STA들의 전송 신호를 받아서 이를 각각 복조화 한 뒤 여러 신호를 다시 하나의 신호로 변조하여 전송할 수 있는 AP로 구성될 수 있다.
STA은 IEEE 802.11 표준의 규정을 따르는 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC)와 무선 매체에 대한 물리 계층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 임의의 기능 매체로서, 광의로는 AP와 비AP 스테이션(Non-AP Station)을 모두 포함한다.
STA 중에서 사용자가 조작하는 휴대용 단말은 Non-AP STA(STA1, STA3, STA4)으로서, 단순히 STA이라고 할 때는 Non-AP STA을 가리키기도 한다. Non-AP STA은 단말(terminal), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit, WTRU), 사용자 장비(User Equipment, UE), 이동국(Mobile Station, MS), 휴대용 단말(Mobile Terminal), 또는 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 등의 다른 명칭으로도 불릴 수 있다.
그리고, AP는 자신에게 결합된 STA(Associated Station)을 위하여 무선 매체를 경유하여 DS에 대한 접속을 제공하는 기능 개체이다. AP를 포함하는 인프라스트럭쳐 BSS에서 non-AP STA들 사이의 통신은 AP를 경유하여 이루어지는 것이 원칙이나, 다이렉트 링크(direct link)가 설정된 경우에는 non-AP STA들 사이에서도 직접 통신이 가능하다. AP는 엑세스 포인트(Access Point)라는 명칭 외에 집중 제어기, 기지국(Base Station, BS), 노드-B(Node-B), BTS(Base Transceiver System), 또는 사이트 제어기 등으로 불릴 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선통신 네트워크에서 P2P세션 구성을 간략히 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 무선 통신 네트워크는 AP(100)와 AP(100)를 통해서 P2P 세션을 이루는 STA1(110), STA2(120), STA3(130), STA4(140)로 구성된다. 본 예에서는 설명의 편의를 위하여 STA1(110)과 STA2(120), STA3(130)와 STA4(140)가 각각 P2P세션을 이루고 있는 것을 가정하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 다수의 AP와 STA들이 존재할 수 있다.
STA1(110)과 STA2(120)의 P2P세션과 STA3(130)와 STA4(140)의 P2P 세션, 이 두 개의 P2P 세션은 모두 AP를 통하여 구성된다. 따라서 STA1 내지 STA4, 네 개의 STA들은 모두 AP(100)에게 정보를 전달하고 AP(100) 부터 상대 STA에 대한 정보를 받는다.
본 발명의 실시예에 따르면, STA1(110)과 STA2(120)가 AP를 통하여 데이터 통신을 하는 경우에 있어서, STA1(110), STA2(120)는 Slotted ALOHA 프로토콜과 CSMA/CA 프로토콜 중 전송 효율이 더 좋은 프로토콜을 사용하여 통신을 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 AP와 STA들의 프로토콜 전환 및 Slotted ALOHA 프로토콜에 따른 데이터 통신을 나타낸 흐름도이다.
도 2를 참조하면, STA1은 AP에게 P2P 세션 요청 메시지를 전송한다(S205). STA2 또한 AP에게 P2P 세션 요청 메시지를 각각 전송한다(S210). AP는 현재의 P2P 세션 확인 및 요청 세션 수, 즉 P2P 세션을 요청한 STA의 수(k)를 측정한다(S220). AP는 현재의 세션 상황에서 Slotted ALOHA 프로토콜과 CSMA/CA 프로토콜을 사용하였을 때의 얻을 수 있는 전송량(전송효율의 기대값) SALOHA, SCSMA을 예측한다.
slotted ALOHA 프로토콜에서 네트워크 전송량을 결정하는 요인은 각 STA과 AP의 전송확률 값이다. 전송 확률 값이 너무 큰 경우, 하나의 타임 slot에 발생하는 전송의 수가 너무 많아지게 되고 이것은 수신과 송신이 동시에 이루어 질 수 없다는 반양방향 통신(half-duplex) 조건에 의하여 많은 전송 실패를 야기할 뿐만 아니라, 동시에 전송되는 신호들 간의 간섭현상으로, 수신되는 신호의 세기가 약해지게 되어 복조화를 위한 최소 신호세기를 만족하지 못하게 만들게 되고, 이것 또한 전송 실패를 야기하게 된다. 반면 너무 낮은 전송 확률을 사용할 경우, 무선 채널을 효율적으로 사용하지 못하고 버려지게 되는 타임 slot의 수가 증가하여 전송량이 감소되게 된다.
이러한 상황에서 네트워크의 전송량을 최대로 만드는 전송확률은 STA과 AP가 각자 다른 값을 가지게 된다. 전송확률은 AP가 수신하는 총 정보의 양과 AP가 전송하는 총 정보의 양을 평균적으로 같게 해주는 조건 만족시켜주면서 전체 네트워크의 전송량을 최대로 만들어 주는 확률 값으로, 각 STA의 전송 확률 p*와 AP의 전송 확률 PC는 다음과 같이 구해질 수 있다.
수학식 1
Figure PCTKR2010000069-appb-M000001
수학식 2
Figure PCTKR2010000069-appb-M000002
수학식 1과 수학식 2에서 k는 STA의 수 이고, θ는 수신된 신호를 복조화 하기 위한 최소 신호 대 간섭과 노이즈 비율(Signal to Interference Noise Ratio, SINR), N0는 노이즈의 크기, P0는 전송파워, d0는 STA과 AP의 사이의 거리, α는 거리에 따른 신호의 감쇄율이다.
ALOHA 프로토콜에서 네트워크 코딩을 적용한 경우의 성능은 위에서 구한 최적의 p*값을 이용하여 다음과 같이 근사화 시킬 수 있다.
수학식 3
Figure PCTKR2010000069-appb-M000003
P2P 세션을 요청하는 STA의 수, k가 증가할 때에, slotted ALOHA에서는 적응적으로 최적의 확률값을 적용햐여 AP에 걸리는 부하를 줄여 줄 수 있게 되어, 전체 네트워크를 통해 전달되는 전송량을 최적화 시킬 수 있다.
한편, CSMA의 수학적 성능은 다음과 같이 구해질 수 있다.
수학식 4
Figure PCTKR2010000069-appb-M000004
τ는 전송확률로 CSMA 시스템의 혼잡 윈도우(congestion window) 크기와 재전송 스테이지의 수에 의해서 정해지는 값이고, k는 P2P 세션을 구성하는 STA의 수, L은 단위 주파수당 전송량이다. 분모에서 사용하고 있는 δ, Ts, Tc는 CSMA 시스템에서 채널에 접속이 없이 버려지는 시간, 전송이 완료되는데 걸리는 시간, 충돌이 발생할 경우 버려지는 시간으로써 CSMA 시스템의 특성에 의하여 주어지는 값이다.
수학식 3과 수학식 4의 변수들은 AP가 측정하거나, STA들로부터 사전에 정보를 전송받아 알고 있는 값이며, AP는 수학식 3, 수학식 4로부터 SALOHA, SCSMA를 예측한다(S230). 이후, 예측된 성능을 비교하는 단계를 거친다(S240).
도 2의 예에서는 예측 성능을 비교하는 단계(S240)에서 비교결과 slotted ALOHA 프로토콜을 이용한 경우의 예측 전송량(전송효율의 기대값)이 더 많은(큰) 경우(SALOHA>SCSMA)를 보여주고 있다. 즉 slotted ALOHA 프로토콜을 사용하는 것이 더 높은 전송효율 기대값을 갖는 경우이다.
이때에, AP는 주변의 STA들에게 이후에 slotted ALOHA 프로토콜을 사용하여 데이터 전송이 이루어질 수 있도록 slotted ALOHA 프로토콜을 사용하는 slotted ALOHA 모드로 전환할 것을 지시하는 ALOHA 전환명령 메시지를 브로드캐스팅(broadcasting) 한다(S250). 이때 브로드캐스팅 되는 ALOHA 전환명령 메시지에는 이후 각 STA들이 데이터를 전송함에 있어 사용할 전송확률 값이 포함될 수 있으며, 상기 전송확률은 SALOHA 값 결정시 사용된 최적의 전송확률 p*값이 될 수 있다.
브로드캐스팅된 ALOHA 전환 명령 메시지를 수신한 STA들 중에서 CSMA/CA 프로토콜을 사용하는 CSMA모드 상태였던 STA들은 slotted ALOHA 프로토콜을 사용하는 slotted ALOHA모드로 전환하고, slotted ALOHA모드 상태였던 STA들은 모드의 전환없이 데이터를 전송한다. 도 2의 예에서 STA1은 Packet 1를 최적의 전송확률 p*를 이용하여 AP에게 전송하고(S255), STA2는 Packet 2를 최적의 전송확률 p*를 이용하여 AP에게 전송한다(S260).
모든 STA들과 AP는 slotted ALOHA 프로토콜을 이용하여 하나의 무선 채널을 공유한다. 즉, 모든 STA과 AP는 타임 slot에 동기화 되어있으며, 매 타임 slot 마다 일정 확률로 전송에 참여하게 된다. 이러한 상황에서 여러 개의 전송이 동시에 이루어지거나 채널에 의한 신호의 감쇠로 수신된 신호의 크기가 일정 크기를 넘지 못하면 전송에 실패하게 된다. 반면 수신된 신호의 크기가 일정 값을 넘게 될 경우 수신단에서 이 신호를 복조화 할 수 있게 된다.
이어서, Packet 1, Packet 2를 수신한 AP는 네트워크 코딩을 수행한다(S270). 여기에서 네트워크 코딩은 다음과 같은 방식으로 수행될 수 있다.
AP는 Packet1, Packet2를 수신하여 복조화 하고, 네트워크 코딩 기법을 이용하여 하나의 신호로 합하게 된다. 네트워크 코딩은 두 개의 STA에서 받은 신호를 복조화 하여 만든 신호를 비트 단위에서 XOR 연산을 통해서 이루어 진다.
AP는 네트워크 코딩을 통하여 하나의 신호로 합쳐진 신호(Packet 3)를 역시 slotted ALOHA 프로토콜을 이용하여 STA1, STA2에게 멀티캐스팅 한다(S280). 만일 두 STA에게 동시에 전송이 성공하지 못 할 경우, 전송 확률 값(pc)에 의해서 재전송하게 된다.
이후, STA1, STA2는 메모리에 저장되어 있는 각각 자기가 보냈던 데이터(Packet1, Packet2)와 AP로부터 수신한 데이터(Packet 3)를 다시 XOR 연산을 하여 상대 STA가 자신에게 전송한 데이터를 복조화 할 수 있다.
기존의 일반적인 slotted ALOHA 방식의 AP에서는 양쪽 STA의 정보를 교환하는 데에 네트워크 코딩을 사용하지 않았다. 이러한 경우 하나의 P2P 세션을 이루고 있는 STA들의 정보를 교환하는 데에 최소한 네 번의 전송이 필요하게 된다. (각 STA에서 AP로의 전송 2회, AP에서 각 STA로의 전송 2회) 반면에 네트워크 코딩을 사용하게 되면 AP가 각 STA으로 전송하는 것이 아니라 각 STA으로 전송해야 하는 데이터를 하나로 합치고 멀티캐스트 전송을 통해 이 데이터를 한 번에 두 STA에게 전송할 수 있게 된다. 따라서 전체 전송 횟수가 네 번에서 세 번으로 감소하게 되어 전송 횟수 측면에서 이익을 가져오게 된다.
상기 방법은 P2P 세션을 이루고 있는 다수의 STA들이 AP로 전송한 데이터를 네트워크 코딩하여 하나의 패킷으로 만들어 다수의 STA들에게 멀티캐스트로 전송하는 동일한 방식으로 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 네트워크에서 데이터 통신 방법 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 3을 참조하며, P2P을 구성할 각 STA들이 AP에게 P2P 세션 요청 메시지를 전송하고 이후 전송량을 예측하는 S330 단계까지는 도 2의 경우와 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.
도 3의 경우는 도 2의 경우에서와 달리, S330 단계에서 예측된 전송량이 높은, 즉 전송효율 기대값이 높은 경우가 CSMA/CA 프로토콜을 사용하는 경우이다.
무선 네트워크를 구성하는 AP와 STA이 경쟁 윈도우 사이즈를 조정을 지원하지 아니하는 AP, STA인 경우에는 종래의 CSMA/CA 프로토콜을 사용하여 종래의 방식으로 데이터 통신을 수행한다. 여기에서 무선 네트워크를 구성하는 AP, STA의 일부 또는 모두가 경쟁 윈도우 사이즈를 조절할 수 있는 AP, STA인 경우 상기 경쟁 윈도우 사이즈를 조절하여 전송량을 늘릴 수 있는 경쟁 윈도우 사이즈 즉, 최적 경쟁 윈도우 값을 구하고 그에 따라 경쟁 윈도우 사이즈를 조절하여 데이터 전송을 수행할 수 있다. 이하에서는 무선 네트워크를 구성하는 AP, STA의 일부, 또는 전부가 경쟁 윈도우 사이즈의 조정이 가능한 경우를 가정하여 데이터 통신 방법을 설명한다.
AP는 전송효율 기대값이 CSMA/CA 프로토콜을 사용하는 경우가 더 높은 경우 (SALOHA < SCSMA) 데이터 전송의 최적 경쟁 윈도우 값 W*, Wc*을 결정한다(S350). 여기에서 W*는 STA들의 경쟁 윈도우 값(경쟁 윈도우의 크기)이며, Wc*는 AP의 경쟁 윈도우 값(경쟁 윈도우의 크기)이다. W*, Wc* 값은 다음의 전송량을 최대로 만들어 주는 각 STA들의 전송확률 값으로부터 구해질 수 있다.
수학식 5
Figure PCTKR2010000069-appb-M000005
수학식 5는 STA의 최적의 전송확률을 구하는 식이다. 여기에서 k는 P2P 세션을 구성하는 STA의 수, δ는 CSMA 시스템에서 채널에 접속이 없이 버려지는 시간, Tc 는 충돌이 발생하였을 때 버려지는 시간으로서 CSMA/CA 프로토콜 특성에 의해서 주어지는 값이고,
Figure PCTKR2010000069-appb-I000001
으로서 θ는 수신된 신호가 복조 가능한 최소 신호대 간섭비(SINR), N0는 노이즈의 크기, P0는 전송파워, r은 STA과 AP의 사이의 거리, α는 거리에 따른 신호의 감쇄율이다.
수학식 5로부터 얻어진 STA의 최적의 전송확률로부터 W*, Wc* 값은 다음 수식을 이용하여 얻어질 수 있다.
수학식 6
Figure PCTKR2010000069-appb-M000006
수학식 7
Figure PCTKR2010000069-appb-M000007
수학식 6과 수학식 7에서, τ*는 상기 수학식 5로부터 얻어지는 STA의 전송확률이며, k는 P2P 세션을 구성하는 STA의 수, δ는 CSMA 시스템에서 채널에 접속이 없이 버려지는 시간, Tc 는 충돌이 발생하였을 때 버려지는 시간으로서 CSMA/CA 프로토콜 특성에 의해서 주어지는 값이고,
Figure PCTKR2010000069-appb-I000002
으로서 θ는 수신된 신호가 복조 가능한 최소 신호대 간섭비(SINR), N0는 노이즈의 크기, P0는 전송파워, r은 STA과 AP의 사이의 거리, α는 거리에 따른 신호의 감쇄율이다.
AP는 STA들에게 CSMA/CA 프로토콜을 사용하는 CSMA모드로 전환할 것을 지시하는 CSMA 전환명령 메시지를 브로드캐스팅 한다(S360). 브로드캐스팅 되는 CSMA 전환 명령 메시지는 S350 단계에서 결정된 경쟁 윈도우의 값을 포함할 수 있다.
CSMA 전환명령 메시지를 수신한 STA들 중에서 slotted ALOHA 모드로 동작하고 있던 STA들은 CSMA 모드로 전환한 후, 경쟁 윈도우 크기를 CSMA 전환 명령에 포함되어 있는 경쟁윈도우 값에 따라 경쟁 윈도우의 크기를 조정하고, 기존에 CSMA 모드로 동작하던 STA들은 경쟁 윈도우의 크기만을 조정한다(S363, S366). 이 때에 AP 또한 상술한 STA의 경우와 같이 모드 전환 후, 경쟁 윈도우 크기를 조정하거나, 경쟁 윈도우 크기만을 조정한다(S369).
이후, STA1이 AP로 데이터를 전송하고(S370), STA2도 AP로 데이터 전송을 시작한다(S375).
STA1, STA2로부터 데이터를 수신한 AP는 도 2의 경우처럼 네트워크 코딩을 사용하여 멀티캐스팅 하거나, 각각 순차적으로 STA들에게 각각 전송을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예가 구현되는 AP 와 STA을 나타낸 블록도이다. AP(400)는 프로세서(410), 메모리(420), 트랜스시버(430)를 포함한다. STA(450)은 프로세서(460), 메모리(470), 트랜스시버(480)를 포함한다. 트랜스시버(430, 480)는 무선신호를 송신/수신하되, IEEE 802 물리계층이 구현된다. 프로세서(410, 460)는 트랜스시버(430, 480)와 연결되어, IEEE 802 MAC 계층을 구현한다. 프로세서(410, 460)는 전술한 사용 프로토콜 모드에 따른 전송량 산정을 통한 전송효율 기대값을 결정, 비교하고 네트워크 코딩, 경쟁 윈도우값 결정 등을 수행하는 등의 상술한 데이터 통신 방법을 구현할 수 있다.
프로세서(410, 460) 및/또는 트랜스시버(430, 480)는 ASIC(application -specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(420, 470)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(420, 470)에 저장되고, 프로세서(410, 460)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(420, 470)는 프로세서(410, 460) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(410, 460)와 연결될 수 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 실시예들은 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다. 이상에서 상세하게 설명한 본 발명의 실시예는 단지 본 발명의 기술 사상을 보여주기 위한 예시적인 것으로서, 상기 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것으로 해석될 수 없으며, 본 발명의 보호 범위는 후술하는 본 발명의 특허청구범위에 의하여 특정된다.

Claims (14)

  1. 무선네트워크에서의 데이터 통신 방법에 있어서,
    CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 프로토콜의 전송효율 기대값과 Slotted ALOHA 프로토콜의 전송효율 기대값을 구하는 단계;
    상기 CSMA/CA 프로토콜의 전송효율 기대값과 상기 Slotted ALOHA 프로토콜의 전송효율 기대값 중 큰 전송효율 기대값을 갖는 프로토콜 모드로 전환하고, STA들에게 상기 더 큰 전송효율 기대값을 갖는 프로토콜로 전환할 것을 지시하는 메시지를 브로드캐스팅(broadcasting) 하는 단계; 및
    상기 더 큰 전송효율 기대값을 갖는 프로토콜을 이용하여 데이터 전송을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 CSMA/CA 프로토콜 전송효율 기대값 SCSMA와 상기 Slotted ALOHA 프로토콜의 전송효율 기대값 SALOHA는 아래의 수식에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure PCTKR2010000069-appb-I000003
    Figure PCTKR2010000069-appb-I000004
    여기에서
    Figure PCTKR2010000069-appb-I000005
    ,
    Figure PCTKR2010000069-appb-I000006
    로 구해지며, τ는 전송확률로서 상기 전송확률은 CSMA/CA 프로토콜의 혼잡 윈도우(congestion window) 크기와 재전송 스테이지의 수에 의해 정해지는 값이며, k는 P2P 세션을 구성하는 STA의 수, L은 단위 주파수당 전송량, δ는 CSMA 시스템에서 채널에 접속이 없이 버려지는 시간, Ts 는 전송이 완료되는데 걸리는 시간, Tc 는 충돌이 발생하였을 때 버려지는 시간으로서 CSMA/CA 프로토콜 특성에 의해서 주어지는 값이고,
    Figure PCTKR2010000069-appb-I000007
    으로서 θ는 수신된 신호가 복조 가능한 최소 신호대 간섭비(SINR), N0는 노이즈의 크기, P0는 전송파워, d0는 STA과 AP의 사이의 거리, α는 거리에 따른 신호의 감쇄율이다.
  3. 제 1항에 있어서
    상기 Slotted ALOHA 프로토콜을 이용하여 상기 데이터 전송을 수행하는 경우, 상기 데이터 전송은 네트워크 코딩을 하여 멀티캐스트 전송을 하는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 네트워크 코딩은 P2P 세션을 설정한 두 STA에서 수신한 신호를 복조화하여 만든 신호를 비트 단위에서 XOR 연산하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 데이터 전송은 수신되는 정보의 양과 송신하는 정보의 양을 평균적으로 같게 해주는 조건을 만족시키면서 전체 네트워크의 전송량을 최대로 만들어 주는 확률 값인 전송확률 pC값에 따라 수행되며, 상기 전송확률 pC값은 아래의 수식에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure PCTKR2010000069-appb-I000008
    여기에서 로 구해지며, k는 P2P 세션을 구성하는 STA의 수,
    Figure PCTKR2010000069-appb-I000010
    으로서 θ는 수신된 신호가 복조 가능한 최소 신호대 간섭비(SINR), N0는 노이즈의 크기, P0는 전송파워, d0는 STA과 AP의 사이의 거리, α는 거리에 따른 신호의 감쇄율이다.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 CSMA/CA 프로토콜을 이용하여 상기 데이터 전송을 수행하는 경우,
    상기 AP의 경쟁 윈도우(Contention Window) 크기 값과 상기 STA들의 경쟁 윈도우 크기 값을 결정하는 단계;
    상기 STA들에게 상기 STA의 경쟁 윈도우 크기 값 정보를 브로드캐스팅 하는 단계; 및
    상기 AP의 경쟁 윈도우 크기 값 정보에 따라 경쟁 윈도우를 설정하고 상기 CSMA/CA 프로토콜을 이용하여 데이터 전송을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 AP의 경쟁 윈도우 크기 값 Wc *와 상기 STA들의 경쟁 윈도우 크기 값 W*은 아래의 수식에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure PCTKR2010000069-appb-I000011
    Figure PCTKR2010000069-appb-I000012
    여기에서
    Figure PCTKR2010000069-appb-I000013
    로 구해지며, k는 P2P 세션을 구성하는 STA의 수, δ는 CSMA 시스템에서 채널에 접속이 없이 버려지는 시간, Tc 는 충돌이 발생하였을 때 버려지는 시간으로서 CSMA/CA 프로토콜 특성에 의해서 주어지는 값이고,
    Figure PCTKR2010000069-appb-I000014
    으로서 θ는 수신된 신호가 복조 가능한 최소 신호대 간섭비(SINR), N0는 노이즈의 크기, P0는 전송파워, r은 STA과 AP의 사이의 거리, α는 거리에 따른 신호의 감쇄율이다.
  8. 무선 네트워크에서의 데이터 통신 방법에 있어서,
    P2P 어플리케이션(application)을 실행하고 상대 STA과 세션을 설정하는 단계;
    AP로부터 데이터 전송에 사용할 프로토콜(protocol) 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 프로토콜 정보에 따라 CSMA/CA 프로토콜 또는 Slotted ALOHA 프로토콜을 사용하여 데이터 통신을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 Slotted ALOHA 프로토콜을 사용하는 경우, 상기 데이터 통신은
    AP로부터 네트워크 코딩된 데이터를 수신하는 단계; 및
    수신한 상기 네트워크 코딩된 데이터를 비트단위로 XOR 연산을 수행하여 복호하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 AP로의 데이터 전송은 아래의 수식에 따라 결정되는 전송확률 p*로 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure PCTKR2010000069-appb-I000015
    여기에서 k는 P2P 세션을 구성하는 STA의 수,
    Figure PCTKR2010000069-appb-I000016
    로서 θ는 수신된 신호가 복조 가능한 최소 신호대 간섭비(SINR), N0는 노이즈의 크기, P0는 전송파워, d0는 STA과 AP의 사이의 거리, α는 거리에 따른 신호의 감쇄율이다.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 CSMA/CA 프로토콜을 사용하는 경우, 상기 데이터 통신은,
    상기 AP로부터 경쟁 윈도우 크기 정보를 수신하는 단계;
    수신된 상기 경쟁 윈도우 크기 정보에 따라 경쟁 윈도우의 크기를 설정하고 데이터 통신을 수행하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 AP로의 데이터 전송은 아래의 수식에 따라 결정되는 전송확률로 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure PCTKR2010000069-appb-I000017
    여기에서, k는 P2P 세션을 구성하는 STA의 수, δ는 CSMA 시스템에서 채널에 접속이 없이 버려지는 시간, Tc 는 충돌이 발생하였을 때 버려지는 시간으로서 CSMA/CA 프로토콜 특성에 의해서 주어지는 값이고,
    Figure PCTKR2010000069-appb-I000018
    으로서 θ는 수신된 신호가 복조 가능한 최소 신호대 간섭비(SINR), N0는 노이즈의 크기, P0는 전송파워, r은 STA과 AP의 사이의 거리, α는 거리에 따른 신호의 감쇄율이다.
  13. CSMA/CA 프로토콜의 전송효율 기대값과 Slotted ALOHA 프로토콜의 전송효율 기대값을 연산하고,
    상기 Slotted ALOHA 프로토콜의 전송효율 기대값이 더 큰 경우 상기 Slotted ALOHA 프로토콜로 모드를 전환하고, STA들에게 상기 Slotted ALOHA 프로토콜로 전환할 것을 지시하는 메시지를 브로드캐스팅 하며,
    상기 CSMA/CA 프로토콜의 상기 전송효율 기대값이 더 큰 경우 상기 상기 CSMA/CA 프로토콜로 모드를 전환할 것을 지시하는 AP의 경쟁 윈도우(Contention Window) 크기 값과 상기 주변의 STA들의 경쟁 윈도우 크기 값을 연산하고, 상기 주변의 STA들에게 상기 주변의 STA들의 경쟁 윈도우 크기 값 정보를 브로드캐스팅 하는 프로세서; 및
    상기 프로세서와 연결되는 트랜스시버를 포함하는 AP.
  14. P2P 어플리케이션(application)을 실행하고 상대 STA과 세션을 설정하고,
    AP에 상기 세션의 설정정보를 전송하며,
    데이터 전송에 사용할 프로토콜(protocol) 정보를 수신하여 상기 프로토콜 정보에 따라 CSMA/CA 프로토콜 또는 Slotted ALOHA 프로토콜을 사용하여 데이터 통신을 수행하는 프로세서; 및
    상기 프로세서와 연결되는 트랜스시버를 포함하는 STA.
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