KR100871200B1 - 멀티호핑 무선망에서 동적으로 주파수를 선택하기 위한 통신 방법 및 노드 - Google Patents

멀티호핑 무선망에서 동적으로 주파수를 선택하기 위한 통신 방법 및 노드 Download PDF

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Abstract

멀티호핑 무선망(100)의 하나 이상의 액세스 포인트(AP)(106)에서 동적으로 주파수를 선택하기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 본 시스템 및 방법은 망(100)에서 채널 성능 정도를 표시하는 종단 대 종단 망 채널 정보를 포함하는 표를 AP(106)에 유지한다. AP(106)는 표의 망 채널 정보에 응답하여 주파수를 동적으로 선택할 수 있다.
멀티호핑, 무선망, 액세스 포인트, 동적, 주파수, 선택, 채널, 성능, 정보

Description

멀티호핑 무선망에서 동적으로 주파수를 선택하기 위한 통신 방법 및 노드{METHOD AND NODE FOR DYNAMIC FREQUENCY SELECTION IN A MULTIHOPPING WIRELESS NETWORK}
<관련 출원>
본 출원은 그 전체 내용이 참조로서 본 명세서에 포함된 2004년 11월 5일에 출원된 미국 가출원 제60/625,114호의 이익을 청구한다.
본 발명은 무선 통신망에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 멀티호핑(multihopping) 무선 통신망에서 동적으로 주파수를 선택하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근에 애드혹(ad-hoc) 망으로 알려진 이동 통신망의 한 유형이 개발되었다. 이러한 유형의 망에서, 각 이동 노드는 다른 이동 노드를 위한 기지국 또는 라우터로서 동작할 수 있어서, 기지국의 고정 기반시설에 대한 필요가 제거된다. 당업자가 알 수 있는 것처럼, 망 노드는 시간 분할 다중 액세스(TDMA) 포맷, 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 포맷 또는 주파수 분할 다중 액세스(FDMA) 포맷과 같은 다중화된 포맷으로 데이터 패킷 통신을 전송 및 수신한다.
더 복잡한 애드혹 망은 종래의 애드혹 망에서처럼 이동 노드가 서로 통신할 수 있게 하는 외에, 이동 노드가 고정망에 액세스하여 일반 전화 교환망(PSTN) 및 인터넷과 같은 다른 망 위에 있는 것과 같은 다른 이동 노드와 통신할 수 있게도 개발되었다. 이러한 진보된 유형의 애드혹 망의 상세 설명은 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로서 포함된, 2006년 7월 4일에 허여되고 발명의 명칭이 "Ad Hoc Peer-to-Peer Mobile Radio Access System Interfaced to the PSTN and Cellular Networks"인 미국 특허 번호 제7,072,650호, 2004년 10월 19일에 허여되고 발명의 명칭이 "Time Division Protocol for an Ad-Hoc, Peer-to-Peer Radio Network Having Coordinating Channel Access to Shared Parallel Data Channels with Separate Reservation Channel"인 미국 특허 6,807,165호, 2005년 3월 29일에 허여되고 발명의 명칭이 "Prioritized-Routing for ad Ad-Hoc, Peer-to-Peer, Mobile Radio Access System"인 미국 특허 6,873,839호에 설명되어 있다.
통신 시스템이 통신 이동성을 점점 더 허용하면서, 전송국과 수신국 사이의 통신 시스템에 가용한 통신 채널 또는 채널들의 대역폭 용량은 때때로 제한된다. 또한, 단일 채널이 복수의 통신국에 의한 통신을 위해 사용될 수 있는 기술을 사용하여도, 대역폭 용량은 하나 이상의 망이 채널의 공통 주파수를 사용할 수 있기 때문에 여전히 제한된다. 따라서, 망은 그들이 통신할 수 있는 주파수대를 동적으로 선택할 수 있어야 한다. 또한, 망은 하나 이상의 망이 동일한 주파수를 동시에 사용하려고 시도하지 않도록 주파수를 동적으로 선택할 수 있어야 한다. 예를 들면, 전기전자공학자회(IEEE) 표준 802.11 시스템 또는 하이퍼 근거리 통신 망(HyperLAN) 시스템은 기본 서비스 세트(BSS)에 의해 현재 사용되고 있지 않은 주파수대의 한 부분으로 이동국(STA)이 튜닝할 수 있을 것을 요구한다. 주파수대의 그 부분에 튜닝되면, 이동국은 간섭의 존재를 측정할 것이 요구된다. 측정이 이루어지면, 이동국은 BSS의 액세스 포인트에 측정에 관한 보고를 전송한다. 이 절차는 동적 주파수 선택(DFS)이라 지칭된다.
DFS와 유사한 처리는 무선 근거리 통신망(WLAN)에서 수행될 수 있다. 그러나, 단일 트랜시버 장치를 구비한 WLAN에서, 주목적의 하나는 BSS 중첩을 방지하기 위해 이웃에서 사용되지 않는 주파수를 선택하는 것이다. 한편, 멀티호핑 망에서, 연결성은 주목적의 하나이고, 그러므로 그 전송이 강한 신호 품질을 가진 이웃의 동일 주파수를 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 멀티호핑 망이 주파수 스캔 시간 및 노드 사이의 라우트를 설정하기 위한 시간을 최소화하기 위해서 DFS와 라우팅 프로토콜 사이의 크로스 레이어(cross-layer) 최적화를 수행할 수 있는 것도 바람직하다.
각각의 도면들 전체에 걸쳐 같은 참조 번호는 동일하거나 기능적으로 유사한 소자들을 지칭하고, 아래의 상세한 설명과 함께 명세서에 포함되고 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 다양한 실시예들을 한층 더 설명하고 본 발명에 따른 다양한 원리들 및 장점을 모두 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시스템 및 방법을 사용하는 복수의 노드를 포함하는 예시적인 애드혹 무선 통신망의 블럭도.
도 2는 도 1에 도시된 망에서 사용된 노드의 예를 도시하는 블럭도.
도 3은 지능형 액세스 포인트(intelligent access point; IAP)와 액세스 포인트(access point; AP)가 결속되는 예시적인 망 형성 시나리오를 도시하는 도면.
도 4는 새로운 채널에서 새로운 IAP와 AP가 다시 재결속되는 동적 시나리오의 예를 도시하는 도면.
도 5-8은 본 발명의 실시예에 따른 망 형성 시나리오 동안 수행되는 동작의 예를 도시하는 흐름도.
도 9 및 10은 본 발명의 실시예에 따른 동적 망 시나리오 동안 수행되는 동작의 예를 도시하는 흐름도.
도 11은 도 1에 도시된 망의 노드에 의해 전송된 "여보세요" 메시지의 예시적인 포맷을 도시하는 도면.
도 12는 도 1에 도시된 망의 노드에 의해 전송되는 라우팅 정보 요소의 예를 도시하는 도면.
당업자라면, 도면의 소자들은 간단 명료하게 도시된 것으로 일정한 비율로 그려질 필요가 없다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 도면에서 소자들 중 일부의 치수는 그 외의 소자들에 대해 지나치게 강조됨으로써 본 발명의 실시예의 이해 증진을 돕는다.
본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명하기 전에, 실시예들은 주로 멀티호핑 무선 통신망에서 동적으로 주파수를 선택하기 위한 시스템 및 방법에 관련된 방 법 단계 및 장치 구성요소의 결합에 있음을 보아야 한다. 따라서, 장치 구성요소 및 방법 단계는 당업자에게 용이하게 자명할 상세설명이 있는 개시를 본 명세서에서 설명의 이익을 가지면서 불명료하게 하지 않기 위해서 본 발명의 실시예를 이해하는데 관한 단지 특정 상세부만을 도시하면서 도면에서 종래의 부호에 의해 적절히 표현되었다.
본 문서에서, 제1 및 제2, 상부 및 하부 등과 같은 관련 용어는 이러한 주체와 행동들 사이의 모든 실제 이러한 연관 또는 순서를 반드시 요구하거나 의미하지 않고 다른 주체 또는 행동과 하나의 주체 또는 행동을 구별하기 위해서만 사용될 수 있다. 용어 "포함한다", "포함하는" 또는 그의 임의의 다른 파생어는 비배타적 포함을 포함하도록 의도되어, 구성요소의 목록을 포함하는 처리, 방법, 물건 또는 장치는 그 구성요소뿐만 아니라 이러한 처리, 방법, 물건 또는 장치에 명시적으로 나열되지 않거나 고유하지 않은 다른 구성요소를 포함할 수 있다. "포함한다" 앞의 구성요소는 그 이상의 제약이 없으면 그 구성요소를 포함하는 처리, 방법, 물건 또는 장치에서 추가적인 동일 구성요소의 존재를 배제하지 않는다.
본 명세서에 설명된 본 발명의 실시예는 일정한 비프로세서 회로와 결합하여, 본 명세서에 설명된 것처럼 멀티호핑 무선 통신망에서 동적으로 주파수를 선택하기 위한 시스템 및 방법의 기능의 일부, 대부분 또는 전체를 구현하기 위해 하나 이상의 프로세서를 제어하는 하나 이상의 종래의 프로세서 및 고유한 저장된 프로그램 명령을 포함할 수 있음을 알 것이다. 비프로세서 회로는 이에 한정되지는 않지만 라디오 수신기, 라디오 전송기, 신호 드라이버, 클럭 회로, 전원 회로 및 사 용자 입력 장치를 포함할 수 있다. 이처럼, 이러한 기능은 멀티호핑 무선 통신망에서 동적으로 주파수를 선택하기 위한 방법의 단계로서 해석될 수 있다. 대안적으로, 일부 또는 전체 기능은 저장된 프로그램 명령이 없는 상태 머신 또는 각 기능 또는 일정 기능의 결합이 맞춤 로직으로 구현되는 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC)로 구현될 수 있다. 물론, 두 방법의 결합이 사용될 수 있다. 그리하여, 이러한 기능을 위한 방법 및 수단이 본 명세서에 설명되었다. 또한, 예를 들면 가용 시간, 현재 기술 및 경제적 고려사항에 의해 촉진되는 가능한 상당한 효과 및 많은 설계 선택에도 불구하고, 본 명세서에 개시된 개념 및 원리에 의해 유도되면 당업자는 최소한의 실험으로 이러한 소프트웨어 명령 및 프로그램 및 IC를 용이하게 생성할 수 있음이 기대된다.
이하 더 상세하게 설명되는 것처럼, 본 발명은 무선 통신망에서 하나 이상의 액세스 포인트 및/또는 통신국(station)에서 효율적인 주파수 선택법을 수행하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 즉, 시스템 및 방법은 망 연결성을 최대화하고 망 성능의 원하는 수준을 보장하기 위해서 멀티호핑 무선망에서 채널을 스캔, 평가, 선택 및 스위칭하는 메커니즘을 제공한다. 또한, 본 발명의 시스템 및 방법은 다른 장치와 전송 매체를 공유하기 및 액세스 포인트와 통신국의 이동성과 같은 망 동적 성질에 관한 문제를 해결하기 위해 하나 이상의 노드에서 분산 및 동적 알고리즘을 제공한다.
분산 방법은 주파수와 라우트 선택 사이의 독립성을 제공하여 크로스 레이어 최적화를 수행하면서, 희망하는 세트의 요구사항을 만족시키고 쓰루풋, 지연, 지 터, 연결성, 신뢰도 및 평탄성 특성 면에서 시스템 성능을 개선하기 위해 주파수를 동적으로 선택한다. 동적 주파수 선택 처리는 멀티호핑 무선망에서 하나 이상의 액세스 포인트점(AP)에서 수행되고, 망의 채널 성능 정도를 표시하는 망 채널 정보를 포함하는 표를 하나 이상의 AP에 유지한다. 하나 이상의 AP(106)는 그러므로 표의 망 채널 정보에 응답하여 동적으로 주파수를 선택할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예를 사용하는 애드혹(ad-hoc) 패킷 교환 무선 통신망(100)의 예를 도시하는 블럭도이다. 구체적으로, 망(100)은 복수의 사용자 단말(102-1 내지 102-n)[일반적으로 노드(102), 이동 노드(102) 또는 통신국(STA)(102)으로 지칭]을 포함한다. STA(102)는 무선 또는 유선 연결을 통해 통신할 수 있다. 망(100)은 이에 한정되지는 않지만 고정망(104)을 더 포함할 수 있다. 고정망(104)은, 예를 들면 다른 애드혹망, 일반 전화 교환망(PSTN) 및 인터넷과 같은 다른 망까지의 액세스를 망 노드에 제공하기 위해 코어 근거리 통신망(LAN), 및 복수의 서버 및 게이트웨이 라우터를 포함할 수 있다. 고정망(104)은 예를 들면 포트 라우팅 정보를 갱신하기 위해 이더넷 스위치에 의해 사용되는 전기전자공학자회(IEEE) 표준 802.2 갱신판을 방송하는 브리지 구성요소를 더 포함할 수 있다. 복수의 지능형 액세스 포인트(IAP)(106-1, 106-2, ..., 106-n)[일반적으로 노드(106), 접근점(AP)(106) 또는 IAP(106)로 지칭]는 노드(102)에 고정망(104)까지의 액세스를 제공한다. 이 설명을 목적으로, AP(106)는 이들이 이동성일 수 있고 코어망(104)에 결합된 IAP(106)를 통해 코어망(104)과 통신할 수 있는 것을 제외하면 IAP(106)와 동일하다.
망(100)은 다른 노드(102, 106 또는 107) 사이에서 데이터 패킷을 라우팅하기 위한 복수의 고정 라우터(107-1 내지 107-n)[일반적으로 노드(107), 무선 라우터(WR)(107) 또는 고정 라우터(107)로 지칭]를 더 포함한다. 이 설명의 목적을 위해, 전술된 노드는 노드(102, 106, 107) 또는 단순히 "노드"로 집합적으로 지칭될 수 있음을 알자. 당업자에 의해 알 수 있는 것처럼, 노드(102, 106, 107)는 상기 인용된 미국 특허 제7,072,650호, 제6,807,165호, 제6,873,839호에 전술된 것처럼 서로 직접 또는 노드 사이에 전송되고 있는 패킷을 위한 라우터 또는 라우터들로서 동작하는 하나 이상의 다른 노드(102, 106 또는 107)를 통해 통신할 수 있다.
도 2에 도시된 것처럼, 각 노드(102, 106, 107)는 안테나(110)에 결합되고 패킷화된 신호와 같은 신호를 제어기(112)의 제어 아래에서 노드(102, 106 또는 107)와 수신 및 전송할 수 있는 트랜시버 또는 모뎀(108)을 포함한다. 패킷화된 데이터 신호는 노드 갱신 정보를 포함하고, 예를 들면 음성, 데이터 또는 멀티미디어 정보 및 패킷화된 제어 신호를 포함할 수 있다.
각 노드(102, 106, 107)는 다른 것 중에서 자신 및 망(100)의 다른 노드에 관한 라우팅 정보를 저장할 수 있는 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같은 메모리(114)를 더 포함한다. 도 2에 더 도시된 것처럼, 일정 노드, 특히 이동 노드(102)는 노트북 컴퓨터 단말, 이동 전화 유닛, 이동 데이터 유닛, 또는 임의의 다른 적절한 장치와 같은 임의의 수의 장치를 포함할 수 있는 호스트(116)를 포함할 수 있다. 각 노드(102, 106, 107)는 인터넷 프로토콜(IP) 및 주소 결정 프로토콜(ARP)을 수 행하기 위해 적절한 하드웨어 및 소프트웨어를 더 포함하고, 그 목적은 당업자가 용이하게 알 수 있을 것이다. 전송 제어 프로토콜(TCP) 및 사용자 데이터그램 프로토콜(UDP)을 수행하기 위한 적절한 하드웨어 및 소프트웨어도 포함될 수 있다.
전술한 것처럼, 망(100)의 노드(102, 106, 107)는, 예를 들면 쓰루풋, 지연, 지터, 연결성, 신뢰도 및/또는 평탄성 특성 면에서 희망 세트의 요구사항을 만족시키고/만족시키거나 시스템 성능을 개선하기 위해 동적으로 주파수를 선택할 수 있는 것이 바람직하다. 그러므로, 본 명세서에 설명된 본 발명의 실시예에 따라서, 분산 및 동적 알고리즘은 망(100)에서 통신을 위해 채널을 동적으로 스캔, 평가, 선택 및 스위칭하기 위해 하나 이상의 액세스 포인트[예, AP(106)]에 제공될 수 있다. 그러므로, 알고리즘은 전송 매체를 공유하는 다중 노드(102, 106, 107) 및 AP(106) 및 STA(102)의 이동성과 같은 망 동적 성질에 관한 문제를 해결할 수 있다.
본 발명의 실시예를 더 상세하게 설명하기 전에, 망(100)의 다른 구성요소가 이제 설명될 것이다. 예를 들면, 무선 분산 시스템(WDS)은, 예를 들면 각 무선 노드 내 매체 액세스 제어(MAC) 계층을 포함하는 AP(106) 사이의 무선 패킷 통신을 처리하는 시스템으로서 본 명세서에서 정의된다. 매체 중심 확장기(MCX)는 메시 네트워킹(mesh networking)을 가능하게 하기 위해서 애드혹 라우팅, 이웃 관리, 및 다른 고수준 무선 기능을 관리하는 소프트웨어 구성요소이다. 액세스 분산 시스템(ADS)은 AP(106)와 통신하기 위해 STA(102)에 의해 사용되는 분산 시스템이고, 유선(예, 이더넷) 또는 무선(예, 802.11) 분산 시스템일 수 있다. 동적 주파수 선 택(DFS)은, 예를 들면 AP(106) 및 STA(102)를 위한 채널을 스캔, 평가, 선택 및 스위칭하기 위한 메커니즘이다. 본 명세서에서 사용된 구성요소의 정의는 예시 목적을 위해 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적이고 구성요소를 한정하는 것으로 해석되지 않음을 알아야 한다. 오히려, 구성요소는 당업자에 의해 이해될 적절한 방식으로 실시될 수 있다.
도 3 및 4는 본 명세서에 설명된 본 발명의 실시예가 사용되는 여러 시나리오를 설명하기 위해 사용하기 위한 도 1에 도시된 망(100)의 구성요소의 실시예를 도시하는 개념적인 블럭도이다. 설명된 시나리오는 초기 망 형성 및 망 토폴로지 변경을 포함한다. 망 형성은 도 3에 도시된 것처럼 AP(106)가 전원이 켜지고 각자의 IAP(106)와 결속하거나, 또는 AP(106)가 전원이 켜지고 IAP(106)와의 결속없이 애드혹 망을 형성할 때 일어난다. 망 토폴로지 변경에 관한 동적 시나리오 변경은, 예를 들면 AP(106)가 도 4에 도시된 것처럼 다른 채널 상의 새로운 IAP(106)와 연관할 때 일어난다.
동작의 두 상태, 즉 기반시설 상태 및 애드혹 상태도 설명된다. 기반시설 상태에서, 각 AP(106)는 각자의 IAP(106)와 결속되지만, 애드혹 모드에서, AP(106)는 모든 IAP(106)에 결속되지 않는다. 또한, 애드혹 상태는 두 상태, 즉 다른 기본 서비스 세트(BSS)에 의해 사용되는 채널과 중복되지 않도록 AP(106)가 최소로 사용되는 채널을 선호하는 애드혹 상태와, AP(106)가 그 채널 사용을 다른 BSS와 합치는(merge) 애드혹 상태를 포함한다.
또한, 이하 더 상세하게 설명되는 것처럼, 본 발명의 실시예에 의해 수행되 는 예시적인 동작은 AP(106)에 의해 사용되는 채널 세트(예, 하드코딩 채널 세트) 및 AP(106)의 상태(예, 그들이 기반시설 상태 또는 애드혹 상태에서 동작하는지)에 따라 변동한다. 망 형성 시나리오에서, 기반시설 상태에 있는 AP(106)에 관한 동작은 예를 들면 AP(106)가 애드혹 상태에서 동작하는 것이 금지될 때 수행될 수 있다. 동적 시나리오에서, 정책은 AP(106)의 현재 상태에 의존한다. 예를 들면, 현재 상태가 기반시설 상태이면, AP(106)는 기반시설 상태에 계속 있도록 시도할 것이다. 또한, AP(106)는 IAP(106)와 결속할 수 없으면 애드혹 상태에서 계속 있거나, 그 상태는 변경할 수 있고 이는 애드혹 상태에서 계속 있는 것이 방지될 수 있고 IAP(106)에 결속해야 한다.
망 형성 시나리오
전술한 것처럼, 도 3은 예시적인 망 형성 시나리오를 도시한다. 구체적으로, 도 3은 AP(106-4 내지 106-7)가 망(104)에 액세스하기 위해 결속하기 위한 모든 적절한 IAP(106)를 선택할 때 도 1에 도시된 망(100)의 일부를 도시한다. 망 형성 시나리오는 망(104)에 연결된 초기화된 IAP(106-1 내지 106-3) 또는 애드혹 망으로 형성된 초기화된 AP(106-4 내지 106-7)에서 시작한다. IAP(106-1 내지 106-3)를 위한 채널은 동적으로 미리 구성되거나 선택될 수 있다. IAP(106-1 내지 106-3)가 유선망(104)에 연결되므로, IAP(106-1 내지 106-3)를 위한 희망 주파수는 최소 간섭 및 부하를 가진 주파수이다. IAP(106-1 내지 106-3)는 무선 및/또는 유선 통신을 사용하여 다른 지역적으로 중첩하는 IAP 서브넷과 채널 관련 정보를 공유할 수 있다.
IAP(106-1 내지 106-3) 및 AP(106-4 내지 106-7)는 비콘(beacons)과 같은 라우팅 정보 및 관리 프레임을 수송하는 "여보세요" 메시지 패킷을 주기적으로 방송한다. "여보세요" 메시지의 포맷의 예는 도 11에 도시되어 있다. 도시된 것처럼, 이 예의 여보세요 메시지(1100)는 여유(reserved) 8비트(1104) 및 IAP까지(toward) 홉(hop)의 수를 표시하는 정보인 8비트를 포함하는 필드(1102)를 포함한다. 여보세요 메시지(1100)는 16비트 라우팅 메트릭 필드(1108), 48비트 관련 IAP MAC 주소 필드(1110), IAP까지 다음 홉의 MAC 주소를 표시하는 48비트 MAC 주소 필드(1112)를 더 포함한다.
이 예에서, AP(106-4 내지 106-7)가 전원이 켜질 때, 망 발견 및 선택 처리를 시작할 것이다. 또한, AP(106-4 내지 106-7)의 지원 채널은 망(100) 내에서 다를 수 있다.
임의의 적절한 기술이 망 형성 시나리오를 위해 사용될 수 있음을 당업자는 알 것이다. 초기 망 형성을 위한 적절한 기술은, 예를 들면 최소한 하나의 IAP(106) 또는 IAP(106)에 결속된 AP(106)가 발견될 때까지 하드코딩 채널을 스캔하기 및 그 AP(106) 또는 IAP(106)까지 라우트를 설정하기 위한 처리를 시작하기를 포함한다. IAP(106) 또는 IAP(106)에 결속된 AP(106)가 발견되지 않으면 스캔 처리가 반복된다.
다른 적절한 기술은 최소한 하나의 IAP(106) 또는 IAP(106)에 결속된 AP가 발견될 때아질 때까지 하드코딩 채널을 스캔하기 및 그 AP(106) 또는 IAP(106)까지 라우트를 설정하기 위한 처리를 시작하기를 포함한다. 이러한 IAP(106) 또는 AP(106)가 발견되지 않으면, 초기화하고 있는 AP(106)는 애드혹 모드에서 선택된 채널에서 동작한다.
다른 적절한 기술은 최소한 하나의 IAP(106) 또는 IAP(106)에 결속된 AP(106)가 발견될 때까지 적절한 채널을 스캔하기 및 그 AP(106) 또는 IAP(106)까지 라우트를 설정하기 위한 처리를 시작하기를 포함한다. 모든 가용 채널이 스캔되고 이러한 IAP(106) 또는 AP(106)가 발견되지 않으면, 스캔 처리는 반복된다. 다른 기술은 최소한 하나의 IAP(106) 또는 IAP(106)에 결속된 AP(106)가 발견될 때까지 가용 채널을 스캔하기 및 그 AP(106) 또는 IAP(106)까지 라우트를 설정하기 위한 처리를 시작하기를 포함한다. 모든 가용 채널이 스캔되고 이러한 IAP(106) 또는 AP(106)이 발견되지 않으면, 당업자가 알 수 있는 것처럼 채널은 AP(106)를 다른 BSS와 합치기(merging) 위한 규칙 세트에 따라 선택된다.
AP(106)가 희망 조건을 만족하지 않음을 발견하고, 그 IAP(106)의 범위로부터 이동하고, 그 통신의 품질이 저하되었음을 검출하거나, 애드혹 모드에 있고 기반시설 망(infrastructure network)[예, 고정망(104)]에 결합하기 원할 때, AP(106)는 도 4에 도시된 것처럼 새로운 망 탐지 및 선택 처리를 시작할 것이다. 채널이 하드코딩되면, 통신이 중단되는 경우인 희망 조건이 만족하지 않는 경우가 아닌 한, AP(106)는 채널에서 통신을 계속할 것임을 또한 주목하자. 다음 기술은 새로운 망 탐색 시나리오를 위해 수행될 수 있다.
하나의 기술에 따르면, 채널은 최소한 하나의 IAP(106) 또는 IAP(106)에 결속된 AP(106)가 발견될 때까지 스캔되고, 그 AP(106) 또는 IAP(106)까지 라우트 설 정 처리가 시작된다. 모든 가용 채널이 스캔되고 이러한 IAP(106) 또는 AP(106)가 발견되지 않으면, 스캔 처리는 반복된다. 다른 기술에서, 채널은 최소한 하나의 IAP(106) 또는 IAP(106)에 결속된 AP(106)이 발견될 때까지 스캔되고, 그 AP(106) 또는 IAP(106)까지 라우트 설정 처리가 시작된다. 모든 가용 채널이 스캔되고 이러한 IAP(106) 또는 AP(106)가 발견되지 않으면, 채널은 당업자가 알 수 있는 것처럼 AP(106)를 다른 BSS와 합치기 위한 규칙 세트에 따라 선택된다. AP(106)가 현재 애드혹 모드에 있으면, AP(106)가 IAP(106)를 발견하려고 더 시도할 때까지 AP(106)는 이 애드혹 모드에 머물 수 있다.
채널 스위칭을 위한 트리거는 노드(102, 106, 107)에 의해 수집될 수 있는 가용 정보에 의존하여 스캔 오버헤드 및 STA(102) 및 AP(106)를 위한 채널 스위칭이 감소될 수 있음을 당업자는 알 것이다. 즉, 노드(102, 106 또는 107)는, 예를 들면 이웃의 고정망(104)까지의 가능한 라우트에 관한 사전 정보를 수집하여 그 이웃의 채널 정보를 수집할 수 있다. 실제로 노드(102, 106 또는 107)는 노드(102, 106 또는 107)가 고정망(104)까지 가장 좋은 다음 홉을 선택할 수 있게 허용할 최소 시간동안 채널을 스캔할 수 있다. 이 수집된 정보는 노드(102, 106 또는 107)가 링크 품질을 평가하고 측정오류를 방지할 수 있게 할 것이다. 사전 정보는 당업자가 알 수 있는 것처럼 라우트 탐색 시간 및 스캔 오버헤드를 감소시킬 수 있게 도울 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 망 형성 시나리오를 위해 수행되는 동작을 명시하는 흐름도이다. 도 6-10의 흐름도에 관해 이하 설명되는 것은 물론, 이 동 작들은, 예를 들면 제어기(112)(도 2 참조) 및 그 관련 소프트웨어 및 하드웨어에 의해 수행될 수 있음을 주의하자. 표시된 것처럼, 단계(1000)에서, 하드웨어(HW)에서 가용인 지원 채널로부터 선택되는 하드코딩 채널은 MCX에 있는 채널 표에 넣어진다. 채널 표에 포함된 정보의 상세설명은 이하 설명된다. 채널 표 정보는 HW로부터 새로운 정보를 MAC가 수신할 때 갱신될 것이다.
AP(106)가 초기화될 때, MCX는 단계(1010)에서 드라이버를 통해 하드코딩 채널에서 스캔 요청을 전송한다. 적분 회로망이 MCX 채널 스위칭 알고리즘을 건너뛰기로 선택하면, HW는 스캔 처리를 초기화할 수 있고, 이 경우 MCX로부터의 스캔 요청은 무시될 것이다. 단계(1030)에서, HW는 채널을 스캔하고, 단계(1040)에서 MCX에 관리 프레임(수신된 다른 프레임과 함께) 또는 스캔 요약을 전송한다. 관리 프레임은 채널을 평가하기 위해 사용될 수 있는 일정 정보를 수송한다. 프레임이 전달되면, MCX는 이하 채널 표 유지 부분에서 설명되는 것처럼 정보를 추출할 것이다. 스캔 처리의 요약(채널 표의 엔트리인 채널 메트릭의 평균값과 같은)이 전달되면, 이 정보는 표에 추가될 것이다. HW가 노드 식별(ID)과 같은 개별 정보를 전송하지 않으면, 망 및 라우트 선택을 위한 최적화는 가용하지 않을 수 있다.
단계(1050)에서, MCX는 이하 설명되는 것처럼 채널 정보를 처리하고 채널 표를 갱신한다. 구체적으로, IAP(106)가 단계(1060)에서 발견되면, MCX는 채널 스위칭 요청을 HW로 단계(1070)에서 전송한다. 아니면, 단계(1010)로 돌아간다. 단계(1080)에서, 예를 들면 IEEE 표준 802.11h에 설명된 것처럼 HW는 채널로 스위칭하고, HW는 라우팅을 위해 사용될 수 있는 이웃 목록을 갱신하는 MCX로 채널 스위 칭의 상태를 전송한다. 채널이 스위칭되어야 한다고 단계(1090)에서 판정된다면, 드라이버는 단계(1100)에서 채널이 스위칭되어야 함을 표시하는 확인 메시지를 MCX에 전달하고, MAC는 단계(1110)에서 자격검증, 라우팅, 결속 처리를 개시한다. 라우팅 정보(예, 여보세요 메시지의 유료부하(payload)로부터)는 정보 요소로서 설정되기 위해 단계(1120, 1130, 1140)에서 드라이버를 통해 MCX로부터 HW로 정보 요소로서 전송된다. 정보 요소는 도 11에 도시된 것처럼 "여보세요" 메시지(1100)에 포함된 라우팅 정보를 분배하도록 생성될 수 있다. 이 정보는 비콘, 프로브 응답 및 행동 관리 메시지에 추가될 수 있는 정보 요소로서 설정된다. 정보 요소(1200)의 포맷의 예는 도 12에 도시되어 있다. 이 예에서, 정보 요소(1200)는 1바이트 요소 ID 필드(1202), 1바이트 길이 필드(1204), 이 경우 16바이트인 유료부하 필드(1206)를 포함한다. 여보세요 메시지 유료부하가 변경되면, 새로운 정보는 이와 같이 MCX에서 HW로 전송될 것이다. 갱신 시간은 최종 갱신 시간 및 정보 변경에 기초하여 처리될 프레임을 선택하여 감소될 수 있다.
한편, 채널이 스위칭되지 않는다고 단계(1090)에서 판정되면, 전달 채널 스위칭 실패(forward channel switch failure)가 단계(1150)에서 발행되고, MCX의 동작은 단계(1010)로 돌아간다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 망 형성 시나리오를 위한 동작의 예를 명시하는 흐름도이다. 흐름도로부터 알 수 있는 것처럼, 도 5에 설명된 동작과 이러한 동작 사이의 차이는 AP(106)가 IAP(106)이 발견되지 않을 지라도 단계(1070, 1080)에서 하드코딩 채널에서 초기화한다는 점이다. AP(106)가 이후 채널에서 IAP(106) 를 발견하면(단계 1060), AP(106)는 IAP(106)에 결속될 것이다. 또한, 단계(1090) 다음의 단계는 다음 추가를 가지고 변경된다. 즉, 단계(1090)에서 채널이 스위칭된다고 판정하면, 스위칭 확인은 단계(1100)에서 이루어지고 처리는 단계(1060)로 진행한다. IAP(106)가 단계(1060)에서 발견되면, MCX는 도시된 것처럼 단계(1100)에서 시작하는 자격검증, 라우팅, 결속 처리를 초기화한다. 라우팅 정보(예, 여보세요 메시지의 유료부하로부터)는 단계(1120, 1130, 1140)를 통해 전술한 것처럼 정보 요소로서 HW로 전송된다. 그러나, IAP(106)가 단계(1060)에서 발견되지 않으면, 온디맨드 라우팅 처리가 단계(1160)에서 트래픽 요구사항에 따라 시작될 수 있고, 라우팅 정보(여보세요 메시지의 유료부하로부터)는 정보 요소로서 단계(1170)에서 HW로 전송된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 망 형성 시나리오를 위한 동작의 다른 예를 도시하는 흐름도이다. 단계(2000)에서 표시된 것처럼, HW에서 가용인 지원되는 채널은 단계(2010)에서 MCX에서 채널 표에 넣어진다. 채널 표 정보는 HW로부터 새로운 정보를 MCX가 수신할 때 갱신될 것이다. AP(106)가 초기화할 때, MCX는 스캔 요청을 단계(2020, 2030)에서 전송한다. 적분 회로망이 MCX 채널 스위칭 알고리즘을 건너뛰기로 선택하면, HW는 스캔 처리를 초기화할 수 있고, 이 경우 MCX로부터의 스캔 요청은 무시될 것이다. 단계(2040, 2043, 2045)에서, HW는 채널을 스캔하고, 단계(2050)에서 MCX로 관리 프레임(수신된 다른 프레임과 함께) 또는 스캔 요약을 전송한다. 단계(2060)에서, MCX는 이하 설명된 것처럼 채널 정보를 처리하고 채널 표를 갱신한다. IAP(106)가 단계(2070)에서 발견되면, MCX는 단계(2080)에서 채널을 선택하고, 아니면 전술한 것처럼 단계(2010)로 돌아간다. 즉, 개별 링크 값이 가용이면, MCX는 규정을 만족하고 IAP(106)까지 가장 좋은 라우트 메트릭 및 더 낮은 이웃 혼잡도를 가진 가용한 다음 홉을 가진 채널을 선택한다. 비용 메트릭(C)는 이하 더 상세하게 설명되는 것처럼 정의된다.
단계(2090)에서, MCX는 HW로 채널 스위칭 요청을 전송한다. MCX는 이하 설명된 비용(C)이 미리 정해진 임계값보다 낮으면 HW에서 모든 채널이 스캔되기 전에 채널 선택을 판단할 수 있다. 단계(2100)에서, HW는 IEEE 표준 802.11h에 설명된 것처럼 채널로 스위칭한다. HW는 채널 스위칭의 상태를 MCX로 전송하고 MCX는 채널이 스위칭되면 라우팅을 위해 사용될 이웃 목록을 갱신한다. 구체적으로, 단계(2110)에서 채널이 스위칭된다고 판정되면, HW는 단계(2120)에서 이 상태를 MCX로 전송하고 MCX는 단계(2130)에서 자격검증, 라우팅, 결속 처리를 개시한다. 라우팅 정보(예, 여보세요 메시지의 유료부하로부터)는 정보 요소로서 설정되도록 단계(2140, 2150, 2160)를 통해 HW로 전송된다. 그러나, 단계(2110)에서 채널이 스위칭되지 않는다고 판정되면, 이 정보는 단계(2170)에서 MCX로 전달되고 MCX는 단계(2010)로 돌아간다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 망 형성 시나리오를 위한 동작의 다른 예를 도시하는 흐름도이다. 도 7의 흐름도를 보고 이 흐름도로부터 알 수 있는 것처럼, 이 처리와 도 7에 도시된 것의 차이는 IAP(106)가 (동적 시나리오에서 설명되는 것처럼) 선택된 채널 또는 다른 지원되는 채널에서 발견될 때까지(달리 희망되지 않으면) AP(106)가 애드혹 상태에서 계속될 수 있다는 점이다. 이 예시적인 처리의 다음 단계는 다음과 같다.
구체적으로, IAP(106)가 단계(2070)에서 발견되면, MCX는 다음 규칙으로 채널을 선택한다. 개별 링크값이 가용이면, 처리는 희망 조건을 만족하고 IAP(106)까지의 최선 라우트 메트릭 및 비용 메트릭(C)으로 표시된 더 낮은 이웃 혼잡도를 가진 가용 다음 홉을 가진 채널을 선택한다. IAP(106)가 단계(2070)에서 발견되지 않으면, 처리는 단계(2180)로 진행한다. 서비스 세트 식별(SSID) 및 방송 서비스 세트 식별(BSSID)의 세트는 합체되어야 하는지 판정하기 위해 조사될 수 있다. 단계(2180)에서 AP(106)가 다른 BSS와 합체하도록 시도하면 안 된다고 판정하면, 단계(2190)에서 MCX는 희망 조건을 만족하고 최소로 사용되고(예, 가장 적은 수의 이웃을 가짐) 더 낮은 이웃 혼잡도를 가진 채널 선택한다. 즉, MCX는 희망 조건, 가장 많은 수의 이웃을 만족하고 만약 가장 많은 수의 이웃이 있는 채널이 하나를 초과하는 경우 가장 낮은 이웃 혼잡도를 만족하는 채널을 선택한다. 그러나, 단계(2080)에서 AP(106)가 합체하려고 시도해야 한다고 판정되면, 가장 좋은 연결성이 있는 채널(간섭의 효과를 감소하기 위해)이 단계(2200)에서 선택될 것이다. 합체 및 비합체 조건 모두에 대해, 처리는 단계(2140)로 진행되고, 라우팅 정보(예, 여보세요 메시지의 유료부하로부터)는 정보 요소로서 전송되기 위해 단계(2140, 2150, 2160)에서 HW로 제공된다.
동적 시나리오
본 발명의 시스템 및 방법은 또한 망 토폴로지 변경 또는 동적 시나리오의 관계에서 하나 이상의 AP(106) 노드에서 동적으로 효율적으로 주파수를 선택하는데 유용하다. 동적 시나리오는 도 5-8에 관해 전술한 것처럼 동일 채널 선택 알고리즘을 사용한다. 채널 스캔 및 선택 알고리즘은 다음 경우에 대해 MCX에 의해 트리거된다. 도 9 및 10의 흐름도에 의해 명시된 것처럼 이러한 알고리즘은 채널 스위칭 트리거 단계(2005)를 포함하는 것을 제외하면 도 7 및 8의 흐름도와 주요부분이 동일함을 주의하자.
AP(106)의 현재 상태가 애드혹 상태이면, AP(106)는 IAP(106)를 발견하기 위해 다른 채널을 스캔하기 위한 그 범위의 유휴 노드(102, 106 또는 107)를 요청하거나, AP(106)는 다른 노드(102, 106 또는 107)로부터 자율 보고를 수신할 수 있다. 이러한 선택이 지원되지 않으면, 주기적 스캔(PS)은 이하 설명하는 것처럼 일어날 수 있다.
한편, AP(106)가 현재 기반시설 상태에서 동작하고 있으면, AP(106)는 다른 IAP(106)를 발견하기 위해 다른 채널을 스캔하기 위한 그 범위에서 유휴 노드를 요청하거나 다른 노드(102, 106 또는 107)로부터 자율 보고를 수신할 수 있다. 이러한 선택이 이웃에 관한 사전 인식을 가지기 위한 프로액티브(proactive) 방법으로서 사용될 수 있다. 스캔 요청의 빈도는 현재 통신 품질(IAP에 대한 라우트 메트릭 및 이웃 혼잡도과 같은)에 의존하여 적응적일 수 있다. 이러한 선택이 지원되지 않으면, 주기적인 스캔이 수행될 수 있어서, 통신 품질에 적응적일 수 있는 스캔의 주기가 구현될 수 있다. 주기가 영으로 설정되면, AP(106)는 IAP(106)까지의 연관 또는 라우트가 유실되거나 이웃 노드(102, 106 또는 107) 사이의 통신이 절단 된 후 스캔 처리를 시작할 수 있다.
채널 스위칭
STA(102)가 채널 스위칭 안내를 그 현재 연관 AP(106)로부터 수신할 때, STA(102)는 AP(106)에 의해 광고되는 채널을 스위칭하거나 STA(102)는 동일 채널에서 새로운 BSS 탐색을 시작하고 채널을 스위칭할지 판정하기 위한 채널 평가 알고리즘을 수행할 것임을 알자. 그러나, 선임 AP(106)는 다음 홉 AP(106)로부터 채널 스위칭 안내를 수신할 때, 선임 AP(106)는 동일 채널에서 새로운 라우트 탐색을 시작하고 전술한 것처럼 채널을 스위칭할지 판정하기 위한 멀티호핑 채널 평가 알고리즘을 수행할 것이다. 분배된 정보는 최적화될 수 있는데, 예를 들면 이웃 AP(106)는 다른 AP(106) 채널 스위칭 정보를 모니터 및 저장할 수 있다. AP(106)는 채널 스위칭 정보를 그 정보를 갱신하고 이 정보를 망 조건을 이해하기 위해 사용할 수 있는 그 IAP(106)로 전송할 수 있다.
IAP(106)가 다른 채널로 스위칭하면, 결속된 AP(106)는 종단 대 종단 채널 스위칭 안내 정보를 전송하는 IAP(106)에 의해 알려져야 된다. 예를 들면, IEEE 표준 802.11h는 채널 스위칭 안내 정보 요소 및 하나의 홉 통신에서 방송될 프레임을 정의한다. IAP(106)는 구체적으로 채널 스위칭을 결속된 AP(106)에 알리기 위해 유사한 정보를 그 연관 노드(102, 106, 107)에 전송해야 한다. 또한, IAP(106)는 무선 또는 유선 통신을 통해 이 정보를 이웃 IAP(106)에 전송한다.
채널 정보의 표
전술한 것처럼 하나 이상의 AP(105)의 채널 표는, 예를 들면 하나 이상의 이 하 7가지 종류 또는 카테고리 정보를 포함하는 정보를 포함한다. 구체적으로, 정보의 처음 6가지 카테고리는 관리 프레임 또는 스캔 요약이 해당 채널에서 노드(102, 106 또는 107)로부터 수신될 때마다 갱신되는 집합적 채널 정보이다. 제7 카테고리 정보는 해당 채널에서 얻은 AP(106)를 위한 개별 정보이다. 정보의 카테고리는 다음과 같다.
1. 예를 들면, IEEE 802.11 표준에 설명된 것과 같은 채널 번호.
2. 예를 들면 IEEE 802.11h 및 802.11k 표준에 설명된 것과 같은 채널 정보, 또는 판매자 특정 정보.
3. 이웃 정보
· 이는, 예를 들면 이 목적을 위해 사용될 클리어 채널 평가(CCA) 및/또는 망 할당 벡터(NAV) 보고를 위해 적절하다. 또한, 이웃 혼잡도 메트릭은 이하 설명된 것처럼 사용될 수 있다.
이웃 혼잡도 = 채널 부하의 이동 평균(CCA 또는 NAV 보고값) = CL_ave(t) = (1-λΔt)CL(t)+λΔ tCL_ave(t-Δt)
여기서 CL(t)는 채널 부하이고, CL_ave(t)는 채널 부하의 평균이고, Δt는 그 채널에 대한 채널 혼잡도 메트릭이 갱신된 최종 시간이고 λ는 가중인수이다. 개별 링크 정보가 가용이면, 이웃 혼잡도 메트릭이 이하 설명된 것처럼 링크 품질로 집적될 수 있음을 주의하자. λ의 값은 실제 스캔을 통해 얻어진 채널 정보와 다른 노드의 측정으로부터 얻어진 채널 정보에 대해 다르게 선택되어야 한다. 예 를 들면, λ에 대한 디폴트 값은 노드 자체가 채널을 스캔하면 5/8일 수 있고 측정이 다른 노드로부터이면 3/8일 수 있다. 다른 노드의 측정이 고려 중인 AP(106)의 정확한 관점을 반영할 수 없지만, 이 측정은 스캔될 채널을 감소시켜 스캔 오버헤드를 감소시키는 것을 도울 수 있다.
4. 이하 플래그를 가진 최종 갱신 시간
a. AP(106) 자체가 스캔했으면 스캔된 플래그
b. 정보가 다른 노드의 스캔 결과로부터일 때 비스캔 플래그
채널을 통해 전송하는 노드(102, 106 또는 107)의 개별 정보가 유지되지 않으면(즉, HW가 결합된 채널 정보에 대한 스캔 요약만 전송하면), 오래된 정보를 제거하기 위한 타임아웃 값을 점검하기 위해 최종 갱신 시간이 사용될 수 있다. 또한 이 플래그는 실제 스캔 대 다른 노드로부터 얻은 채널 정보를 구별할 것이다. 또한, 이 정보는 실제 링크 품질을 판정하고 측정 오류 및 노드의 오동작을 방지하기 위해 사용될 수 있다.
5. 상태 정보(기반시설 대 애드혹 모드) 이 상태는 특정 채널에서 최소한 하나의 IAP(106)가 발견되면 기반시설 상태이다.
6. 사이트 정보
이 메트릭은 전체 망 상태를 추정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 기반시설 상태에서, IAP(106)는 결속된 AP(106)의 수 및 게이트웨이[예, IAP(106)]의 트래픽 부하를 포함하는 이 메트릭을 계산 및 분배할 수 있다. 애드혹 상태에서, BSS의 수를 분배하기 위해 대역 외 시그널링이 사용될 수 있다. 기반시설 상태에 서, 이 정보는 예를 들면 부하 균형을 위해 IAP(106) 사이에서 스위칭될 수 있다. IAP(106)는 백홀에서 자율적으로 또는 AP(106)에 의한 요청에 따라 이 정보를 분배할 수 있다. 이웃 망 세그먼트는 다른 노드로부터의 사전 정보를 사용하거나 또는 실제 스캔 결과를 사용하여 그 발견된 노드와 망 식별 정보(ID)가 일치하는지 점검하여, 또는 망의 노드의 위치에 관한 정보가 일치하는지 점검하여, 완전히 연결된 노드와 구별될 수 있다.
7. 이웃(AP 또는 IAP) 정보는 다음을 포함한다.
a. MAC 주소(BSSID)
b. SSID
c. 장치 종류
d. 상태 정보(기반시설/애드혹)
e. 결속된 IAP(106)의 주소(기반시설 모드이면)
f. IAP(106)까지 홉의 수(기반시설 모드이면)
g. IAP(106)까지 라우트 메트릭(기반시설 모드이면)
h. IAP(106)까지 다음 홉 주소(기반시설 모드이면)
i. 이웃까지 라우팅 메트릭
j. 현재 노드와 이웃 사이의 링크 품질[적응적 전송 프로토콜(ATP)에 의해 제공 및 갱신된]
k. 수명(채널 표로부터 만료 또는 삭제 시간)
l. 확장된 망 ID, 보안 정보, 용량 정보, 지원되는 물리적(PHY) 특징(지원되 는 레이트와 같은) 등을 포함하는 다른 정보.
전술한 정보는 적법한 AP(106)에 대해서만 유지되고, 링크 품질 및 라우팅 메트릭은 실제 스캔을 통해서 얻어질 수 있음을 주의해야 한다. 링크 품질은 당업계에서 알 수 있는 것처럼 비동기적 전달 프로토콜(ATP)에 정의된 것처럼 계산될 수 있다. 또한, 이웃의 최대량에 관한 정보가 유지될 수 있으므로, 엔트리는, 예를 들면 목록이 그 최대 크기를 초과하지 않도록 제거될 수 있다. 예를 들면, 새로운 이웃이 기반시설 장치[예, IAP(106)]이면, 그 채널의 기반시설 장치가 아닌 이웃은 새로운 기반시설 장치가 표에 추가될 수 있도록 표 정보로부터 제거될 수 있다. 새로운 이웃이 비기반시설 장치이면, 특히 표가 그 최대 엔트리 수에 있으면, 이는 단순히 무시될 수 있다. 또한, IAP(106)가 발견되는 채널이 있으면, IAP(106)가 없는 채널은 제거되거나 표에 전혀 추가되지 않을 수 있다.
적응적 전송 프로토콜 및 라우팅 알고리즘을 위해 사용될 수 있는 이웃 및 현재 이웃 표를 포함하는 채널 정보는 개별적으로 유지되거나 합체될 수 있다. "여보세요" 메시지가 이웃으로부터 AP(106)에 의해 수신되면 이웃은 표에 추가될 수 있다. 대안적으로, "여보세요" 메시지의 정보를 가진 IEEE 표준 802.11 관리 프레임이 AP(106)처럼 동일 채널 상에서 이웃 통신으로부터 수신되면, AP(106)는 그 표에 그 엔트리를 추가할 수 있다. AP(106)는 각 이웃에 관한 정보를 위한 별개의 만료 타이머를 유지할 수 있는 이웃 처리 모듈을 포함할 수 있다. 타이머는 "여보세요" 또는 "여보세요" 메시지의 정보가 있는 IEEE 표준 802.11 관리 프레임이 수신되거나 주어진 메시지가 이웃으로부터 수신될 때마다 갱신된다. 가능한 이웃 및 다음 라우팅 홉 후보는 채널 정보 표로부터 추적될 수 있다. 채널 스위칭이 완료되면, 라우팅을 위한 이웃의 목록이 선택된 채널 상에서 동작하는 것으로부터 판정될 수 있다.
다음은 채널 표가 갱신될 수 있는 시간의 4가지 예를 제공한다.
1. MCX로부터의 요청이 있은 후 HW가 채널을 스캔할 때. 이는 초기 망 형성을 위해 AP(106)가 채널을 스위칭하기로 판단하기 전에 사용되고, 그 값은 채널 스위칭이 일어난 후 갱신될 수 있다. 또한, AP(106)는 다른 주기에서 채널을 스캔할 수 있다.
a. AP(106)가 기반시설 모드에 있으면, 이는 희망 채널을 주기적으로 스캔할 수 있다. 주기(Psi)는 이 점에서 적응적일 수 있다. 예를 들면, 이하 정의된 현재 비용 메트릭(C)이 낮으면, 주기는 다음처럼 감소될 수 있다.
C<Cthresh_1이면 Psi_1=A1
아니면 Psi_1=B1
여기서 주기 A1은 주기 B1보다 짧다. 주기적인 스캔은 트래픽 조건에 따라 최적화될 수 있다.
b. AP(106)이 애드혹 상태이면, 다른 정보가 가용하지 않으면 이는 주기적으로(Psa_1로) 스캔할 것이다.
2. MCX가 AP(106)에 다른 노드에 채널을 스캔하기를 요청하고 다른 노드로부터 해당 보고를 수신할 때, 이러한 처리는 요구되는 측정을 이루기 위한 능력 및 용량을 가진 노드를 선택하여 최적화될 수 있다. 이 목적을 위해, STA는 다음 방식으로 각 STA에 대해 평균 트래픽 부하 T_ave(t)를 유지할 수 있다.
T_ave(t)=(1-λΔt)T(t)+λΔtT_ave(t-Δt)
여기서 전술한 것처럼 Δt는 최종 시간 T_ave가 갱신된 이후 경과한 시간이고 λ는 가중인수이다. T(t)는 각 전송에 대해 1씩 또는 패킷 지속시간만큼 증가되고 트래픽 부하 값이 측정 요청에 대해 점검될 때 영으로 설정될 수 있다. 또한 T(t)는 전송의 도착간 시간을 반영하기 위해 Δt로 설정될 수 있다.
a. AP(106)가 기반시설 모드에 있으면, 이는 다음 요청을 전송할 수 있다.
C<Cthresh_2이면 Psi_2=A2
아니면 Psi=B2
여기서 주기 A2은 주기 B2보다 짧다. 주기적인 스캔은 트래픽 조건에 따라 최적화될 수 있다.
b. AP(106)이 애드혹 상태이면, 다른 정보가 가용하지 않으면 이는 이 요청을 주기적으로(Psa_2로) 전송할 것이다.
3. AP(106)가 현재 채널로부터 수신된 관리 프레임으로부터 자율 보고를 수신할 때.
4. HW가 자신의 스캔 알고리즘을 구현하고 MCX에 스캔 및 스위칭 결과를 전송할 때.
전술한 경우 2 및 3이 스캔 오버헤드를 최소화하기는 하지만, AP(106)는 보 안 및 측정오류 문제를 방지하기 위해 채널을 스위칭하기 전에 이를 스캔하는 것이 선호됨을 주의해야 한다. 또한, AP(106)는 양호한 채널만을 스캔하여 스캔 오버헤드를 최소화할 수 있다.
경우 3 및 4에 대해, MCX는 처리 오버헤드를 감소시키기 위해 최종 갱신 시간 또는 정보 변경을 점검하여 프레임 및 스캔 결과를 처리할 수 있다.
평가 메트릭
본 발명의 실시예에 따라, 다음의 3 메트릭 중 임의의 것이 희망 망 형성 또는 망 변경을 달성하기 위해 사용될 수 있음을 주의하자.
1. 이웃 메트릭
이 메트릭은 AP(106)와 그 이웃(결속된 STA 및 이웃 AP와 같은) 사이의 통신 품질을 추정하기 위해 사용될 수 있다. 채널 부하, 간섭 수준과 같은 측정이 이웃 메트릭을 추정하기 위해 사용될 수 있다.
2. 라우팅 메트릭(다음 홉 링크 메트릭 포함)
이 메트릭은 AP(106)와 결속된 IAP(106)과 같은 그 라우트 사이에서 통신 품질을 추정하기 위해 사용될 수 있다. 라우팅 메트릭은 이 목적을 위해 사용될 수 있다. 관리 프레임으로부터 얻어진 링크 메트릭은 다음 홉을 위한 최선의 후보를 선택하기 위해 사용될 수 있다.
3. 사이트 메트릭
이 메트릭은 전체 망 상태를 추정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 기반시설 상태에서, IAP(106)는 예를 들면 결속된 AP(106)의 수 및/또는 게이트웨이 의 트래픽 부하를 포함하는 이 메트릭을 계산 및 분배할 수 있다. 애드혹 상태에서, BSS의 수를 분배하기 위해 대역 외 시그널링이 사용될 수 있다.
또한, 채널 선택은 전술한 규칙에 따라 수행될 수 있다. 최선의 채널을 선택하기 위해 평균 채널 부하 및 다음 홉 링크 메트릭에 기초한 비용 메트릭(C)도 사용될 수 있다. 이 메트릭은 스캔할 채널을 선택하기 위해서도 사용될 수 있다.
예를 들면, C는 다음처럼 계산될 수 있다.
C=wrmr+wnCL_ave
여기서 wr 및 wn은 mr 및 wnCL_ave을 각각 정규화하고 가중시키기 위한 가중값이고 mr는 라우트 메트릭이다. CL_ave는 이전 부분에서 설명된 이웃 혼잡도이다.
참조로서 전체 내용이 본 명세서에 포함되고 본 발명의 양수인에게 양도되고 본 발명과 동시에 출원된 발명의 명칭이 "System and Method for Providing a Congestion-Aware Routing Metric for Selecting a Route Between Nodes in a Multi-Hop Communication Network"인 미국 특허 출원(사건번호 Mesh-123)에 정의된 것과 같은 다른 비용 메트릭이 이 목적을 위해 사용될 수 있다. 당업자는 메트릭의 차이는 통상 스위칭을 판단하기 위한 임계값보다 커야 함을 알 것이다.
시스템 상의 망 선택의 효과:
DFS 방법에 대한 다른 중요한 점은 멀티호핑 망에 있는 추가적인 BSS들로 인한 망 저하를 방지하기 위한 승인 기법이다. 전술한 것처럼, 본 발명의 실시예는 기존 트래픽 상의 새로운 트래픽의 효과를 추정하기 위해 효율적으로 사용될 수 있다. 이웃 혼잡도 수준, 라우팅 메트릭에서 혼잡도 메트릭, 사이트 정보내 IAP(106) 부하와 같은 정보의 일부는 새로운 AP(106)가 이하 설명하는 것처럼 혼잡한 망을 방지할 수 있게 한다.
1. 이웃 메트릭
AP(106)가 AP에 의해 선택된 채널을 스위칭할 것 같은 연관 STA를 가지면, BSS의 트래픽 부하는 이웃 혼잡도 수준에 영향을 줄 것이다.
2. 라우팅 메트릭(다음 홉 링크 메트릭 포함)
따라서, BSS에서 (게이트웨이로) 나가는 새로운 트래픽은 선택된 라우트 상에서 혼잡도 수준을 증가시킬 것이다.
3. 사이트 메트릭
IAP(106)에 결속된 새로운 AP(106) 또는 다른 BSS와 합쳐진 새로운 BSS는 전체 망 부하에 영향을 줄 것이다.
그러나, 기존 망에 관한 추가적인 요소, 망의 커버를 확장하여 망 형성, 일정 트래픽에 대한 홉의 수 감소 등이다. 기존 망에 대한 채널 선택의 효과는 AP(106)가 동일 채널에서 다른 두 IAP(106)와 결속된 이웃이 아닌 두 AP(106)의 이웃인 상황 또는 AP(106)가 애드혹 상태의 두 AP(106)의 이웃이고 동일 채널에 비중첩 BSS와 있을 때와 같은 다른 상황에 대해 추정될 수 있다.
전술한 명세서에서, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었다. 그러나, 당업자는 다양한 변형예 및 변경예는 이하 청구의 범위에 기술된 것처럼 본 발명의 범위 로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있음을 알 것이다. 따라서, 명세서 및 도면은 도시적인 것이지 한정적인 의미는 아닌 것으로 고려되고, 모든 이러한 변형예는 본 발명의 범위 내에 포함된 것으로 의도된다. 이익, 유리함, 문제에 대한 해결책 및 모든 이익, 유리함 또는 해결책이 발생하거나 더 알려지게 할 수 있는 모든 구성요소는 임의의 또는 모든 청구의 범위의 결정적이거나, 요구되거나, 필수적인 특징 또는 구성요소로 고려되어서는 안 된다. 본 발명은 본 출원의 계류 동안 이루어지는 모든 보정을 포함하는 첨부된 청구의 범위 및 언급된 이러한 청구의 범위의 모든 등가물에 의해서만 정의된다.

Claims (20)

  1. 무선 통신망에서의 적어도 하나의 노드에 의한 통신 방법으로서,
    노드에 의해 복수의 사용가능한 채널을 스캔하는 단계와,
    복수의 채널 메시지를 수신하는 단계 - 복수의 채널 메시지는 복수의 사용가능한 채널에 대응함 - 와,
    수신된 복수의 채널 메시지에 기초하여 스캔 요약(a scan summary)을 처리하여 적어도 하나의 지능형 액세스 포인트가 검출되는지를 판정하는 단계와,
    복수의 채널로부터, 검출된 지능형 액세스 포인트에 대한 최선의 라우팅 메트릭(a best route metric)을 갖는 채널을 선택하는 단계
    를 포함하는 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    스캔 요약을 처리한 후에 지능형 액세스 포인트가 검출되지 않았을 때 노드가 무선 통신망의 또 다른 노드의 서비스 세트와 합체(merge)하는지의 여부를 판정하는 단계
    를 더 포함하는 통신 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    노드가 서비스 세트와 합체하지 않았을 때 노드에 의해 최소로 부하가 가해지는 채널을 선택하는 단계
    를 더 포함하는 통신 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    노드가 서비스 세트와 합체할 때 최선의 연결성을 갖는 채널을 선택하는 단계
    를 더 포함하는 통신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    노드에 의해 수신된 채널 메시지에 기초하여 선택된 채널에 대해 최선의 라우팅 메트릭으로 채널 표(a channel table)를 갱신하는 단계
    를 더 포함하는 통신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    선택된 채널을 사용하여 무선 통신망에서 적어도 하나의 메시 액세스 포인트(mesh access point)와 통신하도록 노드를 동작시키는 단계
    를 더 포함하는 통신 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    다른 채널을 선택하도록 노드를 동작시키는 단계와,
    다른 채널 상에서 무선 통신망에서 또 다른 메시 액세스 포인트와 통신하도록 노드를 동작시키는 단계
    를 더 포함하는 통신 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    채널 표는 채널 혼잡도(channel congestion) 및 링크 품질에 관련된 정보를 포함하는
    통신 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    노드가 무선 통신망에서 초기 통신을 실행할 때 상기 통신 방법 및 선택 단계들을 실행하는
    통신 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    노드가 제1 메시 액세스 포인트로부터 제2 메시 액세스 포인트로 그 연관(its association)을 변경하고자 시도할 때 상기 통신 방법 및 선택 단계들을 실행하는
    통신 방법.
  11. 무선 멀티-홉 통신망에서의 복수의 노드에 의한 통신 방법으로서,
    각각의 노드에서,
    노드에 의해 복수의 사용가능한 채널을 스캔하는 단계와,
    복수의 채널 메시지를 수신하는 단계 - 복수의 채널 메시지는 복수의 사용가능한 채널에 대응함 - 와,
    수신된 복수의 채널 메시지에 기초하여 스캔 요약을 처리하여 적어도 하나의 지능형 액세스 포인트가 검출되는지를 판정하는 단계와,
    복수의 채널로부터, 검출된 지능형 액세스 포인트에 대한 최선의 라우팅 메트릭을 갖는 채널을 선택하는 단계
    를 포함하는 통신 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    각각의 노드에서,
    스캔 요약을 처리한 후에 지능형 액세스 포인트가 검출되지 않았을 때 노드가 무선 통신망의 또 다른 노드의 서비스 세트와 합체하는지의 여부를 판정하는 단계
    를 더 포함하는 통신 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    각각의 노드에서,
    노드가 서비스 세트와 합체하지 않았을 때 노드에 의해 최소로 부하가 가해지는 채널을 선택하는 단계
    를 더 포함하는 통신 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    각각의 노드에서,
    노드가 서비스 세트와 합체할 때 최선의 연결성을 갖는 채널을 선택하는 단계
    를 더 포함하는 통신 방법.
  15. 무선 통신망의 노드로서,
    트랜시버; 및
    트랜시버에 통신가능하게 결합되어,
    복수의 사용가능한 채널을 스캔하고,
    트랜시버를 통해 복수의 채널 메시지를 수신하고 - 복수의 채널 메시지는 복수의 사용가능한 채널에 대응함 - ,
    수신된 복수의 채널 메시지에 기초하여 스캔 요약을 처리하여 적어도 하나의 지능형 액세스 포인트가 검출되는지를 판정하고,
    복수의 채널로부터, 검출된 지능형 액세스 포인트에 대한 최선의 라우팅 메트릭을 갖는 채널을 선택하도록 동작하는 제어기
    를 포함하는 노드.
  16. 삭제
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  20. 삭제
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