KR102200713B1

KR102200713B1 - 방향 안테나를 가진 노드가 있는 ieee 802.11 기반 무선 네트워크를 위한 간섭 인식 전송 전원 제어 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102200713B1
Application number: KR1020207014119A
Authority: KR
Inventors: 사라바난 칸다사미; 마누엘 알베르토 페레이라 리카르도
Original assignee: 이네스크 테크-인스티투토 드 엔젠하리아 드 시스테마스 이 컴푸타도레스, 테크놀로지아 이 시엔시아
Priority date: 2017-10-18
Filing date: 2018-10-18
Publication date: 2021-01-12
Also published as: US11057842B2; CN111466141B; EP3474610A1; EP3698581A1; WO2019077550A1; EP3698581B1; KR20200068727A; US20200389854A1; CN111466141A; EP3698581C0

Abstract

본 개시는 주변 간섭을 고려하여 무선 네트워크에서 노드들에 대한 최적의 전송 전력을 동적으로 선택할 수 있는 전송 전력 제어 방법 및 장치에 관한 것이다. 구체예는 다음과 같이 되도록 대응하는 감소된 수신 전력을 야기할 감소된 송신 전력을 계산하는 단계를 포함한다: (a) 송신기 인터페이스와 수신기 인터페이스는 송신기 인터페이스와 수신기 인터페이스 사이의 안테나 방향으로, 감소된 송신 전력으로 활성 링크의 연결성을 유지할 수 있고; (b) 감소된 송신 전력은 다른 활성 링크의 송신 전력이 유지 되더라도 다른 활성 링크의 송신 인터페이스와 수신기 인터페이스 사이의 안테나 방향에서 다른 활성 링크로부터 추가적인 링크-간섭 에지를 생성하지 않으며; 및 (c) 감소된 송신 전력은 추가적인 숨겨진 노드를 생성하지 않으며, 그럼으로써 감소된 송신 전력의 CSRange가 상기 임의의 다른 간섭 네트워크 노드와 상기 수신기 인터페이스 사이의 안테나 방향으로 다른 간섭 네트워크 노드 인터페이스에 의한 전송을 억제하기에 여전히 충분하도록 한다.

Description

지향성 안테나를 가지는 노드가 있는 IEEE 802.11 기반 무선 네트워크를 위한 간섭 인지 전송 전력 제어 방법 및 장치

기술 분야

[0001] 본 발명은 주변 간섭을 고려하여 무선 네트워크에서 노드들에 대한 최적의 전송 전력을 동적으로 선택할 수있는 전송 전력 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

배경

[0002] 저렴한 무선 장치가 확산되고 인터넷이 빠르게 성장함에 따라 회사 건물, 대학, 도시 및 주거 지역에서 전 세계에 널리 보급된 IEEE 802.11 기반 무선 네트워크가 폭발적으로 증가하게 되었다. 그것은 또한 휴대 전화, 랩톱을 사용하는 사용자 및 손목 밴드, 디지털 카메라, 가전 제품 또는 산업용 장비와 같이 스테이션(STA)이라고도 불리는 기타 장치에 액세스 포인트(AP)로 구성된 무선 인터넷 기능을 제공한다.

[0003] 그러나, 노드의 축적으로 인해 무선 네트워크가 커지고 밀도가 높아짐에 따라, 무선 매체의 고유한 브로드캐스트(broadcast) 특성 및 주어진 임의의 시간에서 제한된 무라이선스(unlicensed) 스펙트럼 가용성으로 인해 용량 문제가 발생한다. 이것은 무선 네트워크의 성능을 저하시킨다. 무선 네트워크를 라이센스없이 구축할 수 있고 넓은 지리적 영역을 다루기 위해서는 많은 수의 AP가 필요하기 때문에 계획의 부재는 네트워크의 포화를 일으키고 그 용량에 더 빨리 도달하게 한다. 추가 AP를 설치해도 네트워크 용량을 특정 한계를 넘어 증가하게 하지는 않는다. 경우에 따라 추가 AP가 네트워크에 더 많은 간섭이 발생함에 따라 총 네트워크 처리량의 저하 및 지연 증가에 기여할 수 있다.

[0004] 간섭(interference)은 이웃 노드(들)로의 노드의 무선 주파수 (RF) 전송으로 인한 교란(disturbance)이다. 간섭은 신호를 수신하지 않는 노드에 다음과 같은 여러가지 영향을 미칠 수 있다: a) 패킷을 전송하려는 노드가 패킷을 전송할 수 없음 - 노출 노드(EN) 문제; b) 패킷을 수신해야 하는 노드가 패킷을 수신할 수 없음 - 은폐 노드(HN) 문제; 및 c) 노드가 의도하지 않은 들어오는 신호를 디코딩하기 위해 불필요하게 에너지를 소비할 필요가 있음. 높은 전송 전력은 간섭되는 노드의 수를 증가시킨다.

[0005] 그러한 경우, 노드의 전송 전력을 줄이는 것이 일반적인 접근법이다. 최소 전송 전력은 전송되는 패킷이 목적지 노드에 의해 디코딩되기에 충분하도록 참여 노드의 전송 전력이 감소되는 대중적인 전송 전력 제어 접근법 중 하나이다. 이 전략은 주변 간섭을 고려하지 않고 전송 전력을 감소시키는 것이 신호 대 잡음비 (SNR)가 낮아 충돌 가능성을 증가시키므로 일부 경우에 해로울 수 있다. 따라서, SNR 측면에서 링크의 전력 요구 사항, 즉 수신기에서 패킷을 디코딩하기 위한 잡음 플로어(noise floor)보다 신호가 충분히 높도록 하는 최소 전력뿐 아니라 주변 링크와의 잠재적인 간섭과 관련하여 신호 대 간섭 비율(SIR) 또한 고려하여야 한다.

[0006] 이들 사실은 본 개시에 의해 다루어지는 기술적 문제를 설명하기 위해 개시된다.

일반적 설명

[0007] 본 개시는 주변 간섭을 고려하여 무선 네트워크에서 노드들에 대한 최적의 전송 전력을 동적으로 선택할 수 있는 전송 전력 제어 시스템에 관한 것이다.

[0008] 본 개시는 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN) 패러다임 및 일부 시나리오에서 최대 80 %의 처리량(throughput)을 달성하는 것을 도울 수 있고 상용 시스템에 용이하게 적용될 수 있는 네트워크 계획 소프트웨어로서 사용하기에 적합하다. IEEE 802.11 장치의 전송 전력을 구성하는 예를 보여준다.

[0009] 중앙 집중식 또는 분산형 전송 전력 제어(TPC) 알고리즘의 작동 모드는 그것의 구현의 복잡성을 결정한다. 분산 접근 방식으로 TPC를 모델링 한 많은 작업들이 있다[1-4]. 분산형 TPC는 추가 제어 또는 Hello 패킷을 네트워크에서 자주 전송해야 하거나, 기존 프레임 형식을 수정하여 추가 정보를 피기백(piggy back)하고, 채널을 분리하고, TPC 알고리즘의 작동을 용이하게 하기 위해 네트워크 인터페이스 카드 재설계 및 무선 매체의 지속적인 측정을 요구할 수 있다. 이는 이미 구축된 기존 IEEE 802.11 장치를 회고하지 않는 것이 매력적이지 않을 수 있으며 또한 그것은 추가 제어 패킷으로 인해 네트워크 용량을 줄이고 줄어들고 IEEE 802.11 MAC (Medium Access Control)의 기존 작동 변경을 요구한다. 하드웨어 변경이 필요없고 기존/레거시 IEEE 802.11 장치와의 호환성을 유지하는 중앙 집중식 접근 방식을 사용하여 공개된 TPC를 모델링하였다. 현재 개시된 본 방법은 a) 제어 메시지를 수신/송신하는 클라우드 서버에 배치된 경우 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN 패러다임)에서; b) 네트워크 계획 소프트웨어로서, 방법은 네트워크 또는 노드 또는 인터페이스에 대한 최적의 전력이 네트워크가 최적의 성능을 발휘하기 위해 사용해야 한다고 제안하는 경우에 사용하기에 적합하다.

[0010] S.C. Liew는 간섭-인지(interface-aware) TPC 솔루션을 제안했다[3]. 이 DAPC(Decoupled Adaptive Power Control) 알고리즘은 전력을 조정할 때 네트워크에 이미 존재하는 것 이상의 새로운 간섭 관계가 생성되지 않고 새로운 HN이 생성되지 않도록 하는 것이다. DAPC는 HN을 완전히 피하면서 EN을 줄임으로써 높은 스펙트럼 재사용을 달성한다. 이 접근 방식을 사용하면 DAPC는 비전력 제어 IEEE 802.11의 네트워크 용량을 두 배 이상 향상시킬 수 있다. 무지향성 안테나(omnidirectional antenna, OA)를 사용하는 노드가 있는 무선 네트워크에 대한 DAPC 알고리즘의 결과는 유망하지만, 이 접근은 지향성 안테나(DA)를 사용하는 노드가 있는 무선 네트워크에는 적합하지 않다. 상세하게는, DAPC는, 1) 노드의 전송 방향

를 고려하지 않았고, 2) 간섭 범위 개념을 모델링 할 때 물리 캐리어 감지 범위 (Physical Carrier Sensing Range, PCSRange)를 고려했다. PCSRange는 DATA 패킷의 전송에 의한 물리적 반송파 감지 범위를 가리킨다[2]. 물리 계층(physical layer)의 올바른 동작을 위해, 본원에서 IA-TPC와 함께 개시된 간섭-인지 전송 전력 제어는 무선 채널을 통해 전송된 임의의 패킷의 반송파 감지 범위에 의해 제한되는 반송파 감지 범위 (carrier sensing range, CSRange)를 고려하였다. 이것은 DATA 패킷으로 제한되지 않는 모든 패킷이 수신 인터페이스에서 반송파 감지 기능을 가능하게 하기 때문이다. 또한 완전하기 위해서 IA-TPC 방법의 속성 3에서 ACK 패킷이 제공하는 제약 조건을 고려했다.

[0011] [5]에서, 레거시 IEEE 802.11 네트워크에 대한 하드웨어 변경의 필요가 없이 트래픽 흐름에 대한 최소 서비스 품질(QoS)을 제공하는 문제를 해결하기 위해 DA를 사용하는 노드로 구성된 IEEE 802.11 기반 무선 메시 네트워크(WMN)에 대한 간섭 정보를 기반으로 결정하는 CAC(Call Admission Control) 메커니즘이 제안되었다. CAC에는 두 가지 주요 특징을 가진다: (a) 그것은 네트워크에서 가용한 대역폭에 따라 사용자의 요청을 관리한다; (b) 그것은 [3]의 속성 1과 속성 2를 사용하여 모든 참여 노드의 전송 전력을 제어하여 새로운 사용자가 네트워크에 입장할 때마다 WMN의 간섭을 제어한다. [5]의 TPC 알고리즘의 목적은 WMN 운영자가이 CAC를 사용하여 수익을 높일 수 있도록 허용하면서 WMN에 대한 최소한의 QoS를 유지하는 한편 보다 실현 가능한 트래픽 흐름 연결을 생성하는 것이다. 이 방법의 주요 한계는 무선 네트워크에서 추가적인 HN 문제를 생성하는 것이었으며 간섭과 관련하여 처리량 개선은 연구되지 않았다. IEEE 802.11 프로토콜에 고유한 반송파 감지 메커니즘이 간섭 노드를 커버할 수 있게 함으로써 HN 문제가 악화되지 않도록 하기 위해 IA-TPC에서 ACK에 대한 새로운 제약을 갖는 특성이 제안된다. [5]의 TPC 알고리즘은 인터페이스에 의해서만 전력을 제어할 수 있는 반면, 현재 개시된 IA-TPC 방법 및 시스템은 네트워크, 노드 및 인터페이스에 의해 전력을 제어할 수 있는 3의 자유도를 갖는다.

[0012] DA를 사용하는 노드가 있는 IEEE 802.11 기반 무선 네트워크의 전송 전력 제어를 위한 시스템 및 방법이 제시된다. 이 시스템은 네트워크 간섭을 적절하게 줄임으로써 DA를 사용하는 노드가 있는 IEEE 802.11 기반 무선 네트워크의 처리량 성능을 향상시킨다. 개시된 방법인 IA-TPC는 OA를 사용하는 노드를 갖는 네트워크에서도 사용될 수 있으므로 역호환성(backward compatible)이다. IA-TPC에서 전송 전력 조정을 고려한 노드는 특정 거리 내에 있는 인접 노드에서 정보를 수집하고 여러 반복을 통해 전력을 조정해야 한다. 개시된 방법은 수렴 테스트(convergence test)를 사용한다(도 6 참조). 여기서 Y 축은 전송 전력을 나타내지 않지만, 동일한 것이 적용되는데, 예를 들어 네트워크에서 노드의 전송 전력을 더 줄일 수 없는 경우에도 반복이 중지될 수 있다. 상기 방법은 전송 전력을 제어할 때 이들 특성을 고려한다: 1) 송신기 및 수신기 노드는 그 링크 연결성을 유지할 수 있다; 2) 다른 활성 링크의 전송 전력이 감소되지 않더라도, 전송 전력 감소 프로세스 동안 다른 활성 링크로부터 그 자체로 새로운 링크-간섭 에지가 생성되지 않는다; 3) 새로운 숨겨진 노드가 생성되지 않고, 감소된 전송 전력의 CSRange는 여전히 간섭 노드를 커버하기에 충분하다. 이 방법은 다음과 같이 사용하기에 적합하다: a) 제어 메시지를 수신 또는 전송하는 클라우드 서버에 배치된 경우 SDN 패러다임에서; b) 네트워크 계획 소프트웨어로서, 방법은 네트워크 또는 노드 또는 인터페이스에 대한 최적의 전력이 네트워크가 최적의 성능을 발휘하기 위해 사용해야 한다고 제안할 경우.

[0013] 쌍방향 활성 링크를 갖는 네트워크에 포함되며, 각각은 하나 이상의 지향성 안테나를 갖는, 무선 네트워크 노드들에 대한 간섭 인지 전송 전력 제어 방법이 개시되고, 다음과 같이 되도록 개별 노드에 대해, 상기 개별 노드의 각각의 활성 링크에 대해, 상기 활성 링크는 그래서 송신기 노드 및 수신기 노드를 가지고, 대응되는 감소된 수신 전력을 일으킬 감소된 송신 전력을 계산하는 단계를 포함한다:

(a) 송신기 노드와 수신기 노드는 송신기 노드와 수신기 노드 사이의 안테나 방향으로, 감소된 전송 전력으로 활성 링크의 연결성을 유지할 수 있고;

(b) 감소된 송신 전력은 다른 활성 링크의 송신 전력이 유지되더라도 다른 활성 링크의 송신 인터페이스와 수신기 노드 사이의 안테나 방향에서 다른 활성 링크로부터 추가적인 링크-간섭 에지를 생성하지 않고; 그리고

(c) 감소된 송신 전력은 추가적인 숨겨진 노드를 생성하지 않는다.

그럼으로써, 감소된 송신 전력의 CSRange가 상기 임의의 다른 간섭 네트워크 노드와 수신 노드 사이의 안테나 방향으로 임의의 다른 간섭 네트워크 노드에 의한 전송을 억제하기에 여전히 충분하도록 한다.

[0014] 본 개시는 또한 동일한 노드의 다수의 인터페이스에 적용될 수 있다.

[0015] 쌍방향 활성 링크를 갖는 네트워크에 포함되며, 각각은 하나 이상의 지향성 안테나를 갖는, 무선 네트워크 노드들에 대한 간섭 인지 전송 전력 제어 방법이 개시되고, 다음과 같이 되도록 개별 노드에 대해, 상기 개별 노드의 각각의 활성 링크에 대해, 상기 활성 링크는 그래서 송신기 인터페이스 및 수신기 인터페이스를 가지고, 대응되는 감소된 수신 전력을 일으킬 감소된 송신 전력을 계산하는 단계를 포함한다:

(a) 송신기 인터페이스와 수신기 인터페이스는 송신기 인터페이스와 수신기 인터페이스 사이의 안테나 방향으로, 감소된 전송 전력으로 활성 링크의 연결성을 유지할 수 있고;

(b) 감소된 송신 전력은 다른 활성 링크의 송신 전력이 유지되더라도 다른 활성 링크의 송신 인터페이스와 수신기 인터페이스 사이의 안테나 방향에서 다른 활성 링크로부터 추가적인 링크-간섭 에지를 생성하지 않고; 그리고

그럼으로써, 감소된 송신 전력의 CSRange가 상기 임의의 다른 간섭 네트워크 노드와 수신 인터페이스 사이의 안테나 방향으로 임의의 다른 간섭 네트워크 노드에 의한 전송을 억제하기에 여전히 충분하도록 한다.

[0016] 일 구체예에서, (a) 액티브 링크의 송신기와 수신기 사이의 전송 방향에서, 수신기에서의 감소된 수신 전력이 액티브 링크의 연결을 유지하는 데 필요한 최소 수신 전력 임계값을 초과하도록 감소된 송신 전력을 계산하는 단계를 포함한다;

[0017] 일 구체예에서, (b) 다른 네트워크 노드와 수신기 인터페이스 사이의 전송 방향에서, 수신기에서 감소된 수신 전력이 액티브 링크의 송신기 및 수신기 인터페이스 이외의 다른 네트워크 노드로부터의 간섭을 피하기 위해 요구되는 최소 수신 전력 임계값을 초과하도록 감소된 송신 전력을 계산하는 단계를 포함한다.

[0018] 일 구체예에서, 다른 네트워크 노드는 다른 네트워크 노드와 수신기 인터페이스 사이의 전송 방향으로, 다른 네트워크 노드로부터 수신기에서 수신된 전력을 패킷을 디코딩하는데 필요한 수신된 신호 강도 임계값보다 크게 가지는 네트워크 노드로 제한한다.

[0019] 일 구체예에서, (c) 활성 링크에 대한 링크-간섭 에지를 갖는 임의의 다른 네트워크 노드에 대해, 다른 네트워크 노드에서의 감소된 수신 전력이 CSRange 반송파 감지 범위를 사용할 때 다른 네트워크 노드에서 감소된 수신 전력이 다른 네트워크 노드 인터페이스가 전공하는 것을 억제하는데 요구되는 최소 수신 전력값 위에 있도록 감소된 송신 전력을 계산하는 것을 포함한다.

[0020] 일 구체예에서, CSRange는 반송파 감지 임계값(Carrier Sense Threshold , CS_th)으로 정의되며, 무선 채널에서 수신된 에너지가 CS_th를 넘어가면 그 채널은 사용중(busy)으로 간주되고 전송이 금지된다(IEEE Standard for Information Technology - Telecommunications and Information Exchange between Systems : Local and Metropolitan Area Networks - Speci c Requirements. Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, 2016, IEEE 802.11^TM-2016, 섹션 10.3.2.1 참조).

[0021] 본 개시의 한 측면에서, CSRange(Carrier Sense Range)는 무선 채널을 통해 전송되는 임의의 패킷에 적용되므로 데이터 패킷으로 제한되지 않는다.

[0022] CSRange는 송신기로부터 수신된 에너지에 기초하여 다른 노드가 채널을 사용중이라고 평가하는 상기 송신기까지의 거리이다. 이것은 두 송신기가 서로 무시하기로 선택한 이론적 거리로 이해될 수 있다. 이는 채널에서 수신된 에너지의 반송파 감지 임계값인 CS_th(신호 감지 임계값)와 관련이 있으며, 이를 넘어서면 채널을 평가하는 노드는 채널이 사용 중이라고 가정하고 전송을 연기한다.

[0023] 본 개시의 한 관점에서, 반송파 감지(Carrier sense, CS)는 패킷이 데이터 패킷인지에 관계없이 들어오는 Wi-Fi 신호 패킷을 검출하는 수신기의 능력을 지칭한다.

[0024] 일 구체예는 네트워크 또는 노드 또는 인터페이스의 전송 전력이 더 이상 감소될 수 없는 최적이 얻어질 때까지 상기 단계들을 반복적으로 적용하는 단계를 포함한다.

[0025] 일 구체예는 계산된 감소된 송신 전력이 모든 무선 네트워크 노드의 모든 인터페이스가 동일한 송신 전력을 갖도록 하는 단계를 적용하는 단계를 포함한다.

[0026] 일 구체예는 계산된 감소된 송신 전력이 각 무선 네트워크 노드의 모든 인터페이스가 동일한 송신 전력을 갖도록 하는 단계를 적용하는 단계를 포함한다.

[0027] 일 구체예는 계산된 감소된 송신 전력이 모든 무선 네트워크 노드의 모든 인터페이스가 독립적인 송신 전력을 갖도록 하는 단계를 적용하는 단계를 포함한다.

[0028] 무선 네트워크 노드를 위한 분산 간섭 인지 전송 전력 제어(distributed interference aware transmission power control) 방법이 개시되며, 네트워크 노드가 전력 정보 교환 패킷을 주기적으로 브로드캐스팅하여 이웃 네트워크 노드와 전력 정보를 교환하는 단계를 더 포함한다.

[0029] 개시된 방법의 구체예들은 소프트웨어 정의 네트워크를 구성하거나, 무선 네트워크를 계획하기 위해, 또는 분산 간섭 인지 전송 전력 제어를 위해 사용될 수 있다.

[0030] 일 구체예에서, 무선 네트워크는 IEEE 802.11 무선 네트워크이거나 대안적으로 본 발명과 호환되는 무선 네트워크이다.

[0031] 또한, 데이터 프로세서 및 데이터 메모리를 포함하는 장치가 개시되며, 상기 메모리는 지향성 안테나를 갖는 무선 네트워크 노드에 대한 간섭 인지 전송 전력 제어 방법을 구현하기 위한 프로그램 명령을 포함하며, 상기 프로그램 명령은 개시된 임의의 방법을 수행하도록 실행 가능한 명령을 포함한다.

[0032] 일 구체예에서, 지향성 안테나는 스위칭 빔 안테나(switched beam antenna), 조종 가능 빔 안테나(steerable beam antenna), 적응 어레이 안테나(adaptive array antenna) 또는 복수의 인터페이스를 통해 연결된 여러 수동 지향성 안테나(passive directional antenna)이다.

[0033] 지향성 안테나를 갖는 무선 네트워크 노드에 대한 간섭 인지 전송 전력 제어 방법을 구현하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 비일시적(non-transitory) 저장 매체가 개시되며, 프로그램 명령은 개시된 방법 중 임의의 것을 수행하도록 실행가능한 명령을 포함한다.

도면의 간단한 설명
[0034] 다음의 도면들은 바람직한 구체예들을 제공하여 설명을 예시하기 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다.
[0035] 도 1은 평가 목적으로 기본 시나리오로 배포된 무선 비디오 감시 네트워크(wireless videos surveillance network)를 보여주는 다이어그램이다.
[0036] 도 2는 무선 비디오 감시 네트워크의 확장성(scalability) 평가에 사용되는 방식을 도시한 다이어그램이다.
[0037] 도 3은 본 개시의 IA-TPC 방법에 대한 총 처리량(aggregate throughput) 결과를 나타내는 차트이며, 여기서 (a)는 무지향성 안테나를 나타내고; (b)는 지향성 안테나를 나타낸다.
[0038] 도 4는 본 개시의 IA-TPC 방법에 대한 지연 결과를 나타내는 차트이고, 여기서 (a)는 무지향성 안테나이며; (b)는 지향성 안테나를 나타낸다.
[0039] 도 5는 네트워크의 노드에 대한 최상의 전송 전력을 결정하는 데 필요한 반복(iteration)) 횟수를 설명하는데 사용되는 25개의 AP와 100개의 STA으로 구성된 샘플 토폴로지를 보여주는 다이어그램이다.
[0040] 도 6은 25개의 AP와 100개의 STA으로 구성된 샘플 토폴로지에서 네트워크의 노드에 대한 최상의 전송 전력을 결정하는데 필요한 반복 횟수를 보여주는 차트이다.
[0041] 도 7은 네트워크가 OA 및 DA를 갖는 노드를 사용할 때 PNetw, PNode 및 PInte 해상도의 본 개시 IA-TPC를 사용하는 도 5의 토폴로지에 대해 TXRange를 사용하는 간섭 표현을 도시한 다이어그램이다.
[0042] 도 8은 최소 전송 전력 접근법의 단점을 설명하는 시나리오의 예를 보여주는 다이어그램이다.
[0043] 도 9는 노드 a가 노드 b로 전송하는데 사용되는 전송 전력 표기법을 도시한 다이어그램이다.
[0044] 도 10은 Linux에서 iwconfig 구문을 사용하여 IEEE 802.11 장치의 전송 전원을 구성하는 예이다.

발명의 상세한 설명

[0045] 본 개시는 주변 간섭을 고려하여 무선 네트워크에서 노드들에 대한 최적의 전송 전력을 동적으로 선택할 수 있는 전송 전력 제어 시스템에 관한 것이다.

[0046] 다음은 HNFD(Hidden Node Free Design)에 관한 것이다. IA-TPC의 전제 조건 (DAPC에서와 같이)은 HNFD이다. IEEE 802.11의 기본 모드에 대한 HNFD 요구 사항은 [6]에서와 같이 요약될 수 있다:

1) 범위 요구 사항

CSRange ≥ (3+Δ)r _max (1)

K=10 및 α=4이면,

CSRange ≥ 3.78r _max (2)

2) 그리고 수신기 리스타트(RS) 모드가 켜짐

[0047] K가 신호 대 간섭 요구 사항(예 : 10dB)으로, α가 경로 손실 지수로, rmax는 노드가 통신할 수 있는 최대 거리로 정의된다. 일반적인 네트워크 토폴로지에서 HN을 방지하려면 이 두 가지 요구 사항을 충족하는 것으로 충분하다. 또한, 우리는 신호 전파에 대한 실질적인 물리적 장애가 없다고 가정했다. 이들 두 조건은 아래에 개시된 IA-TPC 방법의 설명을 위한 가정이다. 그러나, 실제 상황에서, 이것은 무선 네트워크에서 본 발명을 이용하는 장치에 대한 엄격한 요구 사항은 아니며, 본 방법은 또한 이러한 조건에 접근하는 실제 상황에서 합리적으로 잘 작동해야 한다.

[0048] 다음은 간섭 인지 전송 전력 제어-각 사이클의 전력 조정에 관한 것이다. 방법 1의 구체예에서 보인 바와 같이 개시된 IA-TPC 방법이 제시되고 논의된다. IA-TPC의 전송 전력 제어는 활성 링크간에 쌍으로 수행된다. 활성 링크는 패킷을 능동적으로 교환하는 서로의 전송 범위 내에 있는 두 노드 사이의 무선 링크로 정의된다. 한 쌍의 링크에서 전력 감소를 수행할 때, 우리는 각 사이클에서 인접 활성 링크의 전송 전력이 일정하다고 가정하고 아래 3 가지 성질을 위반하지 않도록 보장해야 한다.

성질 1) 송신기와 수신기 노드는 링크 연결을 유지할 수 있다.

성질 2) 다른 활성 링크의 전송 전력이 유지되더라도, 전송 전력 감소 프로세스 동안 다른 활성 링크로부터 그 자체로 새로운 링크-간섭 에지가 생성되지 않는다; 및

성질 3) 새로운 HN이 생성되지 않고, 감소된 전송 전력의 CSRange는 여전히 간섭 노드를 커버하기에 충분하다.

[0049] 모든 활성 링크가 성질 2를 만족하는 경우, 각 활성 링크는 전송 전력 조정에서 최악의 경우 SIR을 가정하기 때문에 네트워크에 새로운 링크-간섭 에지가 생성되지 않는다. 링크 2로부터의 전송 전력이 링크 1의 노드들 중 어느 하나에서 패킷 충돌을 일으킬 수 있도록 링크 1이 그 전송 전력을 감소시킨다면 활성 링크 2로부터 링크 1로의 새로운 링크-간섭 에지가 생성될 것이다.

[0050] IA-TPC에서 ACK에 대한 새로운 제약 조건을 갖는 성질 3은 간섭 노드를 커버할 수 있는 IEEE 802.11 프로토콜 고유의 반송파 감지 메커니즘을 허용함으로써 HN 문제가 악화되지 않도록 하기 위해 제안된다. 인용된 최신 기술과 속성 1 및 속성 2의 간단한 조합은 속성 3으로 이어지지 않는다는 것이 지적된다.

방법 1 - 각 반복에서 IA-TPC

[0051] IA-TPC에서 각 사이클의 전송 전력 조정에 대한 성질은 Link i로 표시된 임의의 활성 링크에 대해 아래에서 더 자세히 설명된다.

[0052] 수신기 노드는 또한 무선을 전송하고 송신기 노드는 또한 무선을 수신하고 있다는 것을 주목해야 한다(예를 들어, 확인 응답(acknowledge) 패킷). 정의된 용어에 따르면, 송신기 노드는 데이터 패킷 송신기 노드이고 수신기 노드는 데이터 패킷 수신기 노드이다. 실제로, 본 개시의 특징은 활성 링크의 양측 사이의 대칭이며, 이는 그 구현의 단순성의 이점을 갖는다.

[0053] 다음은 속성 1에 관한 것이다 - 링크 연결을 유지하기에 충분한 최소 전송 전력을 사용한다. 일 구체예에서, 송신기

는 인터페이스

를 사용하여 수신기

의 인터페이스

로 그리고 그 반대로 전송한다.

및

의 성질 1로 인한 최소 전송 전력은 각각 식 3 및 식 4에 의해 주어진다 (사용된 표기법에 대한 자세한 내용은 아래의 전력-전송 관계(Power-Transfer Relationship) 참조). 성질 1은 감소된 전력이 링크의 연결성을 유지하는 데 필요한 최소 수신 전력 임계값(threshold)을 충족하도록 한다.

는 패킷을 디코딩하는데 필요한 수신된 신호 강도 임계값이다. 의도한 노드 방향으로 송신기

와 수신기

의 최소 전송 전력은 패킷을 디코딩하는데 필요한 수신 신호 강도 임계값

에 긍정적으로 의존한다:

[0054] DAPC 알고리즘과 비교하여 이 성질의 차이점은 전송 방향

를 고려하는 것이다.

[0055] 다음은 속성 2에 관한 것이다 - 전송 전력 제어 중에 새로운 링크-간섭 에지 생성을 피한다. 일 구체예에서, 송신기가 그 전송 전력을 감소시키면, 신호 대 잡음 비가 수신기에서 약해지고 새로운 링크-간섭 에지가 나타날 수 있다. 성질 2에 따르면, 새로운 링크-간섭 에지가 생성되지 않도록 전력 전송 레벨이 계산된다. 전송 전력을 조정할 때 노드는 주변 링크들로부터의 간섭을 고려해야 한다.

및

를

및

와 각각 간섭하지 않는 이웃 노드들의 집합이라고 할 때, 그러나

및

의 전력이 과도하게 감소하면 그렇게 할 수 있다.

및

에 대한 새로운 전력을 계산할 때 노드

및

의 전력이 변하지 않음을 가정한다. 다음의 식을 가지게 된다.

[0056] 일반적으로

및

는 네트워크의 모든 노드를 커버할 필요는 없다. 다음 조건을 만족하는 노드 n 만 고려해야 한다.

[0057] DAPC 알고리즘과 비교하여 이 성질의 차이점은 전송 방향

를 고려하는 것이다.

[0058] 다음은 성질 3에 관한 것이다 - 감소된 전송 전력의 CSRange가 간섭 노드를 커버하기에 충분하게 하는 것. 성질 1의 단독 사용에 의해 유발되는 전송 전력의 과도한 감소는 추가적인 HN의 출현으로 이어진다. 이러한 추가 HN으로 인한 추가 패킷 충돌로 인해 처리량이 저하될 수 있다. 일 구체예에서, 이 성질은 반송파 감지가 각각의 전송 전력 조정 사이클 후에 HN을 피하도록 보장한다. 링크가 링크 i에 대한 링크-간섭 에지를 갖는 인접 송신기 세트를

로 표시하자. 이는

에 대해, CSRange는 m에 도달할 수 있어야 한다. 따라서,

는 반송파 감지를 통해 전송할 때

에 있는 노드들이 전송하지 않도록 경고할 수 있어야만 한다.

의 전력을 결정할 때도 같은 원리가 적용된다. HN이 없는 성질을 유지하려면 식 9와 식10을 만족해야 한다.

[0059] DAPC 알고리즘과 비교하여이 성질의 차이점은 전송 방향

, PCRange 대신

에 의해 정의된 CSRange 의 고려 및 방법에 식 10을 포함시키는 것이다.

[0060] 일 구체예에서, 이 방법은 반복적으로 작동하며 네트워크에서 노드의 모든 인터페이스의 대해 제안된 전송 전력이 안정적으로 되면 중지된다. 다음은 임의 링크 i의 노드에 대한 새로운 전송 전력 선택에 관한 것이다. 식 3, 5 및 9의 최대값은

에 대해 그것의 새로운 전송 전력으로서 선택되며,

는 IA-TPC에서 제안한 세 가지 성질과 관련된 조건을 충족하므로 링크 i에 대해 식 4, 6 및 10의 최대값을 사용한다.

[0061] 네트워크에서 노드에 대한 새로운 전송 전력의 선택은 3개의 해상도(이전 방법과의 차이)로 구현될 수 있다.

- 네트워크 당 IA-TPC (IA-PNetw) - 이 해상도에서 노드의 인터페이스는 제안된 IA-TPC 방법을 사용하여 전송 전력을 줄일 수 있지만 네트워크의 모든 인터페이스는 동일한 전송 전력을 사용한다(방법 1의 14행). OA 및 DA를 사용하는 노드가 있는 무선 네트워크는 그것을 사용한다.

- 노드 당 IA-TPC(IA-PNode) - 이 해상도에서 인터페이스는 제안된 IA-TPC 방법을 사용하여 전송 전력을 줄일 수 있다. 각 노드는 자체 전송 전력을 가질 수 있지만 노드의 모든 인터페이스는 동일한 전력을 사용해야 한다(방법 1의 12 행). OA 및 DA를 사용하는 노드가 있는 무선 네트워크는 그것을 사용한다.

- 인터페이스 당 IA-TPC (IA-PInte) - 이 해상도에서 각 인터페이스는 제안된 IA-TPC 방법 (방법 1의 10행)을 사용하여 자체 전송 전력을 줄이고 사용할 수 있다. DA를 사용하는 노드가 있는 무선 네트워크에서만 이것을 사용한다.

[0062] IA-TPC의 성질 2 및 3에서

,

, 및

의 노드들은 다른 링크들이 링크 i를 간섭하거나 잠재적으로 간섭할 수 있는 상호 작용 범위(Interaction Range)를 정의한다.

,

, 및

에 속하지 않는 상호 작용 범위의 외부에 있는 원거리 노드들(faraway nodes)은 그 송신기가 데이터 패킷을 전송하거나 그 수신기가 ACK 패킷을 전송할 때 사용되는 전송 전력을 조정할 때 링크 i에서 고려할 필요가 없다. 상호 작용 범위 내의 모든 링크가 링크 i를 간섭할 수 있는 것은 아니지만 상호 작용 범위 외부의 모든 링크는 그렇게 하지 않는 것이 보장되어야 한다.

[0063] 이것은 분리된 적응 전력 제어(Decoupled Adaptive Power Control)와 관련이 있다. [3]에서 S.C. Liew는 아래에 보인 것과 같이 성질 1-3에 대하여 식 11-15를 사용하여 DAPC 알고리즘을 모델링했다.

[0064] DA를 사용하는 노드로 네트워크를 모델링할 때 식 11 - 15는 그러한 네트워크에 적합하지 않다. 식 3 - 10에 표시된 것처럼 전송 방향

을 통합하여 이들 식을 확장하였다.

[0065] S.C. Liew의 DAPC 알고리즘은 각 노드가 네트워크에서 자체 전송 전력을 선택하고 사용할 수 있는 노드 기반 솔루션으로 설계되었다. DA를 사용하는 노드가 있는 무선 네트워크는 유연성이 한층 향상되어, 이제 노드가 하나 이상의 인터페이스를 가질 수 있으며 각각은 자체 전원을 사용하여 작동할 수 있다. 제안된 IA-TPC는 노드 기반 솔루션뿐만 아니라 인터페이스 및 네트워크 기반 솔루션도 고려한다.

[0066] DAPC는 무선 네트워크의 노드가 이러한 목적으로 전력-교환 알고리즘(Power Exchange Algorithm)을 사용하는 분산 알고리즘이다. 이 알고리즘에서 노드는 특정 전력-교환 패킷을 주기적으로 브로드캐스팅하여 이웃 노드들과 전력 정보를 교환한다. 네트워크 계획 단계에서 TPC 알고리즘에 관심이 있거나 중앙 클라우드 컨트롤러가 있는 SDN에서 사용되므로 전력-교환 관련 프로토콜이 필요하지 않다. IA-TPC의 분산 모드가 필요한 경우, S.C. Liew에서 수행한 전력-교환 알고리즘을 사용하여 그것이 쉽게 변환될 수 있다.

[0067] 다음은 지향성 안테나에 대한 IA-TPC의 성능 평가에 관한 것이다. 이 섹션서 DA를 사용하는 노드에 대한 IA-TPC의 성능은 ns-2를 사용한 시뮬레이션에 의해 평가된다 [7]. DA 또는 OA 안테나를 사용하는 노드에 대한 무선 네트워크의 영향을 평가하였다. 우리는 IA-TPC가 DA 또는 OA를 모두 사용하는 무선 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있음을 보여준다.

[0068] 다음은 시뮬레이션 설정에 관한 것이다. 연구의 기본 시나리오로 도 1에 제시된 무선 비디오 감시 네트워크를 고려하였다. 제안된 IA-TPC의 확장성은 a) 스테이션(STA)/액세스 포인트(AP) 비율이 증가하고 네트워크 영역이 고정될 때; 그리고 b) 네트워크 영역이 증가하고 STA/AP 비율이 고정될 때 평가된다.

[0069] 도 2와 같이 노드가 250m로 분리되고 AP 역할을 하는

그리드 토폴로지(grid topology)를 정의하였다. AP 수는 네트워크 크기를 늘리기 위해 3에서 4, 5 및 6으로 변화된다. 네트워크의 사이드(side)은 식 16과 같이 정의된다.

여기서 n은 그리드의 한 사이드에 있는 AP의 수이다. STA을 나타 내기 위해 추가 노드를 무작위로 배치하였다. 여기서 각 STA는 모델에서 가장 강한 신호를 가진 AP에 가장 가까운 AP이다. 트래픽은 STA에서 도 1의 비디오 감시 네트워크 시나리오를 복제한 AP 수로 전송된다. 단일 홉 무선 네트워크(single hop wireless network)이기 때문에 라우팅은 고려되지 않았다. 모든 노드는 정적(static)이다. 네트워크에서 랜덤 STA의 수는 네트워크에서 간섭의 양을 증가시키기 위해 STA:AP 비율 1, 2, 3 및 4에 따라 변화하였다. 각 시나리오에 대해 STA 배치를 위한 20 개의 랜덤 토폴로지가 시뮬레이션되었다. 높은 간섭을 연구하기 위해 네트워크는 단일 채널로 작동하여 네트워크에서 높은 간섭을 유발한다. 시뮬레이션에 사용된 다른 파라미터들은 표 1에 표시되어 있다. 트래픽 부하(traffic load)는 IFQ (Interface Queue)에 항상 보낼 패킷이 있도록 선택된다. DA가 있는 노드는 4 개의 인터페이스를 사용하므로 OA를 사용하는 네트워크의 총 처리량을 올바르게 비교하기 위해 각 노드에는 OA의 4 개 OA 인터페이스가 장착되어 있다. 실제로 노드의 인터페이스들 사이의 반송파 감지로 인해 한 번에 하나의 인터페이스만 활성화될 것이다.

표1. ns-2.33 시뮬레이션에 사용되는 파라미터 설정

[0070] 다음은 IA-TPC 방법 평가에 관한 것이다. 전제 조건으로 HNFD를 사용하는 IA-TPC 방법은 4 가지 설정을 사용하여 평가된다.

a. 설정 0: OA/DA, DP-NChan, CSRange:RXRange 비율 2.20, RS 모드 없음 - 기본 IEEE 802.11 설정이다. ns-2의 기본 설정을 고려한다. 캐리어 감지 임계값은 1.559

W로 설정되어 캐리어 감지 및 수신 감지 임계값 비율은 2.20으로 설정된다. 모든 노드는 수신기 재시작 모드없이 작동한다. OA와 DA는이 설정을 사용한다.

b. 설정 1: OA/DA, IA-PNetw, CSRange:RXRange 비율 3.78, RS 모드 - 이 설정은 제안된 IA-TPC를 사용하여 설정 0을 고려하는데, 노드들의 전송 전력은 네트워크의 모든 노드들이 동일한 전력을 사용하도록 조정된다. 캐리어 감지 임계값은 1.789

W로 설정되어 캐리어 감지 및 수신 감지 임계값 비율은 3.78로 설정된다. 모든 노드는 IA-TPC의 전제 조건인 HNFD를 활성화하기 위해 수신기 재시작 모드를 켠 상태에서 작동한다. OA와 DA는이 설정을 사용한다.

c. 설정 2: OA/DA, IA-PNode, CSRange:RXRange 비율 3.78, RS 모드 - 이 설정은 제안된 IA-TPC를 사용하여 설정 1을 고려하지만 이제 노드의 전송 전력이 네트워크의 모든 노드가 자신의 고유한 전송 전력을 사용할 수 있도록 조정된다.

d. 설정 3: OA/DA, IA-PInte, CSRange:RXRange 비율 3.78, RS 모드 - 이 설정은 제안된 IA-TPC를 사용하여 설정 2를 고려하지만 이제 각 인터페이스에서 자신의 고유한 전송 전력을 선택할 수 있다. DA 만이 설정을 사용한다.

[0071] RS 모드에서, 현재 패킷을 수신하는 노드 및 더 강한 수신 전력을 갖는 다른 패킷이 도달할 때, 수신기 노드는 그 전력이 현재 패킷에 비해 K보다 높은 한 더 강한 패킷을 수신하도록 전환할 수 있다. 일부 IEEE 802.11 제품에서 RS 모드를 활성화할 수 있다. 무선 네트워크의 처리량과 지연에 대한 결과는 도 3 및 도 4에 나와 있다. 도면 왼쪽에 있는 그래프는 OA를 사용하는 노드가 있는 무선 네트워크를 나타내고 오른쪽에있는 그래프는 DA를 사용하는 노드가 있는 무선 네트워크를 나타낸다. 실선, 긴 파선, 짧은 파선 및 점선은 각각 설정 0-3을 나타내는 데 사용된다.

다음은 IA-TPC-결과 및 토론과 관련이 있다. 이 섹션에서는 IA-TPC 방법의 결과가 제시되고 논의된다. 위에서 설명한대로 무선 네트워크를 통한 IA-TPC를 평가한다. IA-TPC의 이득은 이 방법이 네트워크당 전력(IA-PNetw), 노드당(IA-PNode) 및 인터페이스당(IA-PInte) 전력을 조정할 때 평가되고, 벤치마킹에 사용되는 기본 IEEE 802.11 무선 네트워크와 비교된다. 이 논의에 사용된 시뮬레이션 결과는 도 3 및 도 4에 제시된 것들이다.

[0072] 다음은 네트워크(IA-PNetw)에 의한 전송 전력 제어에 관한 것이다. IA-PNetw의 이득을 평가하기 위해 설정 0의 처리량 결과가 설정 1과 비교된다. 설정 0은 임의의 전송 전력 제어(DP-NChan) 없이 작동하는 무선 네트워크의 기본 모드를 나타낸다. 설정 1에서 IA-PNetw가 구현되고 이 방법은 OA를 사용하는 노드가 있는 무선 네트워크와 DA를 사용하는 노드가 있는 무선 네트워크에서 사용된다. IA-PNetw의 목적은 네트워크의 모든 노드가 동일한 전력을 사용하도록 노드의 전송 전력을 조정하는 것이다.

[0073] 다음은 처리량(IA-PNetw)과 관련이 있다. STA:AP 비율이 증가하고 AP 수가 9 인 경우 설정 1의 OA에 대해 처리량 값은 약 10Mbit/s로 거의 일정하다. AP 수가 증가하면 처리량도 증가한다. 그러나 동일한 수의 AP에 대해 STA:AP 비율에 관계없이 처리량은 일정하게 유지된다. 모든 AP의 수 및 STA:AP 비율 구성에서 IA-PNetw는 설정 0과 비교할 때 처리량 측면에서 손실이 있다. DA의 경우 STA:AP 비율이 증가함에 따라 처리량이 증가함을 알 수 있다. AP 수가 설정 1에 대해 9인 경우 STA:AP 의 비율 4에 대한 처리량은 68Mbit/s이다. 처리량은 설정 0의 처리량보다 55% 더 높다. AP 수가 증가하면 처리량도 증가한다. 36개의 AP 및 4의 STA:AP 비율의 경우, 획득된 처리량은 221Mbit/s이다. OA의 경우와 달리 DA에서는 모든 AP의 수 및 STA:AP 비율 구성에 대해 IA-PNetw가 설정 0과 비교할 때 처리량 측면에서 이득을 얻는다. 가장 높은 이득은 60 %이며 AP 수가 36이고 STA:AP 비율이 4일 때 얻어진다. 이는 IA-PNetw가 DA를 사용하는 노드가 있는 무선 네트워크에 적합하며 더 높은 네트워크 처리량을 가능하게 함을 보여준다.

[0074] 다음은 지연(IA-PNetw)과 관련이 있다. OA의 경우 STA:AP 비율이 증가하고 AP 수가 증가하면 평균 지연이 증가함을 알 수 있다. 대부분의 STA:AP 비율 및 AP 구성에서 설정 1은 설정 0보다 지연이 더 크다. AP 수가 36이고 STA:AP 비율이 4 인 경우 지연은 설정 0의 경우 2730ms이고 설정 1의 경우 3150ms이다. 이 구성에서 설정 1의 평균 지연은 설정 0의 지연보다 15 % 더 높다.

[0075] DA의 경우 STA:AP 비율이 증가함에 따라 평균 지연이 증가 함을 알 수 있다. 설정 1의 AP 수가 9인 경우 STA:AP 비율 4의 지연은 305ms이다. 이 값은 설정 0에서 얻은 지연보다 37% 더 적다. AP 수가 점차 증가하면 지연 값도 증가한다. AP 36 개와 STA:AP 비율 4 인 경우 설정 1의 지연 시간은 약 375ms이다. OA의 경우와 달리 모든 AP 및 STA:AP 비율 구성의 경우 DA에서 IA-PNetw는 설정 0과 비교할 때 지연 측면에서 이득을 가진다. 획득된 가장 높은 이득은 설정 1에 대하여 AP의 수 36, STA:AP 비율은 4일 때에서 50 %이다.

[0076] 이것은 IA-PNetw가 OA를 사용하는 노드가 있는 무선 네트워크의 기본 설정과 비교할 때 항상 다 나은 지연을 초래하는 것은 아니지만 DA를 사용하는 노드가 있는 무선 네트워크에서 사용하는 경우 IA-PNetw가 매력적임을 보여준다.

[0077] 다음은 노드별 전력 제어 전송(IA-PNode)에 관한 것이다. IA-PNode의 이득(gain)을 평가하기 위해 설정 0의 처리량 결과를 설정 2와 비교한다. 설정 2에서, IA-PNode가 구현되고 이 방법은 OA를 사용하는 노드가 있는 무선 네트워크와 DA를 사용하는 노드가 있는 무선 네트워크에서 모두 사용된다. IA-PNode의 목적은 네트워크의 모든 노드가 고유한 전송 전력을 사용할 수 있도록 노드의 전송 전력을 조정하는 것이다.

[0078] 다음은 처리량(IA-PNode)과 관련이 있다. STA:AP 비율이 증가하고 AP 수가 9인 경우 설정 2에서 OA에 대한 처리량은 약 13Mbit/s로 대체로 일정하다. 이는 설정 1과 비교할 때 30 % 증가이며, 더 중요한 것은 기본 설정인 설정 0에서 관찰된 처리량보다 약 13 % 더 높다. AP 수가 증가하면 처리량도 증가한다. 그러나 STA:AP 비율에 관계없이 동일한 수의 AP에 대해서는 처리량이 일정하게 유지된다. 모든 수의 AP 및 STA:AP 비율 구성에서 IA-PNode는 설정 1 및 설정 0과 비교할 때 이득이 있다.

[0079] DA의 경우 STA:AP 비율이 증가함에 따라 처리량이 증가함을 관찰할 수 있다. AP 수가 9인 경우 STA:AP 비율 4의 처리량은 약 69Mbit/s이다. 이 값은 설정 0에 대해 얻은 처리량보다 약 57 % 높다. AP수가 증가하면 처리량도 증가한다. 36개의 AP 및 4의 STA:AP 비율의 경우, 획득된 처리량은 237Mbit/s이다. 일반적으로 IA-PNode는 설정 0 및 설정 1과 비교할 때 이득이 있다. AP가 36이고 STA:AP 비율이 설정 0과 비교할 때 가장 높은 게인은 72 %이다. 이는 IA-PNode가 OA와 DA를 모두 사용하는 노드가 있는 무선 네트워크에 적합하며 더 높은 네트워크 처리량을 달성할 수 있음을 보여준다. IA-PNetw와 비교하여 IA-PNode는 모든 수의 AP 및 STA:AP 비율에 대해 OA 및 DA 모두에 대해 처리량이 더 높다. 따라서 IA-PNode는 무선 네트워크의 처리량을 극대화하기 위해 IA-PNetw보다 나은 방법이다.

[0080] 다음은 지연(IA-PNode)에 관한 것이다. STA:AP 비율이 증가하고 AP 수가 9인 경우 설정 2에서 OA에 대한 평균 지연이 증가한다. STA:AP 비율이 4이고 AP의 수가 9인 경우 지연은 1660ms이다. 이 값은 동일한 구성의 설정 1과 비교할 때 16 % 낮다. AP의 수가 증가하면 지연이 증가한다. 모든 AP 및 STA:AP 비율 구성에서 IA-PNode는 설정 1 및 설정 0과 비교할 때 이득을 가진다.

[0081] DA의 경우, 설정 2에 대한 STA:AP 비율이 증가함에 따라 평균 지연이 증가함을 관찰할 수 있다. AP 수가 9인 경우 STA:AP 비율 4의 지연은 약 290ms이다. 이 값은 획득된 설정 0보다 약 40 % 낮다. AP 수가 증가하면 설정 2의 지연이 증가한다. 36개의 AP 및 4의 STA:AP 비율의 경우, 획득된 지연은 344ms이다. 일반적으로 IA-PNode는 설정 0 및 설정 1과 비교할 때 이득이 있다. AP가 36 이고 STA: AP 비율은 4일 때 설정 0과 비교하여 가장 높은 이득은 54 %이다. 이것은 IA-PNode가 더 낮은 네트워크 지연을 달성하기 위해 OA와 DA를 모두 사용하는 노드가 있는 무선 네트워크에 적합하다는 것을 보여준다. IA-PNetw와 비교하여 IA-PNode는 모든 AP의 수 및 STA:AP 비율에 대해 OA와 DA에 대한 평균 지연이 더 낮다. 따라서 IA-PNode는 IA-PNetw보다 나은 방법이다.

[0082] 다음은 인터페이스(IA-PInte)를 통한 전력 제어 전송에 관한 것이다. IA-PInte의 이득을 평가하기 위해 설정 0의 처리량 결과가 설정 3과 비교된다. 설정 3에서는 IA-PInte가 구현되며 이 방법은 DA를 사용하는 노드가 있는 무선 네트워크에서만 사용된다. IA-PInte의 목적은 각 인터페이스가 그 자신의 전송 전력을 선택할 수 있도록 노드의 전송 전력을 조정하는 것이다.

[0083] 다음은 처리량 (IA-PInte)과 관련이 있다. DA의 경우 STA:AP 비율이 증가함에 따라 처리량 값이 증가함을 알 수 있다. AP 수가 9인 경우 STA:AP 비율 4의 처리량은 약 72Mbit/s이다. 이 값은 설정 0으로 얻은 처리량보다 62 % 더 크다. AP 수가 증가하면 처리량도 증가한다. 36 개의 AP 및 4의 STA:AP 비율의 경우, 처리량은 252Mbit/s이다. 전체적으로 IA-PInte는 설정 0 및 설정 2와 비교할 때 처리량 측면에서 이득이 있다. 81 %에서 얻은 가장 높은 이득은 설정 0과 비교할 때 AP가 36이고 STA:AP 비율이 4이다.

[0084] 이는 IA-PInte가 DA를 사용하는 노드가 있는 무선 네트워크에서 더 높은 네트워크 처리량을 달성 할 수 있다는 것을 보여준다. IA-PNode 및 IA-PNetw와 비교하여 IA-PInte는 모든 AP의 수 및 STA:AP 비율에 대해 DA에 대한 처리량이 가장 높다. 따라서 IA-PInte는 DA를 사용하는 노드가 있는 무선 네트워크의 처리량이 높은 최상의 방법이다.

[0085] 다음은 지연 (IA-PInte)에 관한 것이다. DA의 경우, 설정 3에 대한 STA:AP 비율이 증가함에 따라 지연이 증가함을 알 수 있다. AP 수가 9 인 경우 STA:AP 비율 4의 지연은 281ms이다.이 값은 설정 0에 대해 얻은 지연보다 42 % 낮다. AP 값의 수가 증가하면 지연도 증가한다. 36 개의 AP 및 4의 STA:AP 비율의 경우, 획득된 지연은 326ms이다. 전체적으로 IA-PInte는 설정 0 및 설정 2와 비교할 때 지연 측면에서 이득을 가진다. AP가 36 이고 STA : AP 비율이 4일 때 설정 0과 비교하여 가장 높은 획득된 이득은 56 %이다.

[0086] 이는 IA-PInte가 낮은 네트워크 지연을 획득하기 위해DA를 사용하는 노드가 있는 무선 네트워크에서 적합하다는 것을 보여준다. IA-PNode 및 IA-PNetw와 비교하여 IA-PInte는 모든 AP의 수 및 STA:AP 비율에 대해 DA의 평균 지연이 가장 낮다. 따라서 IA-PInte는 DA를 사용하는 노드가 있는 무선 네트워크의 평균 지연에 관한 최상의 방법이다.

[0087] 다음은 개선된 분리된 적응 전력 제어(Decoupled Adaptive Power Control)를 위한 반복(Iteration) 분석에 관한 것이다. IA-TPC의 전송 전력 조정은 상기 제시된 방법 및 특성을 사용하여 임의의 활성 링크에 대한 다수의 반복에 의해 수행된다. 네트워크에서 노드의 전송 전력을 더 줄일 수 없는 경우 반복 주기(iteration cycle)가 중지된다. 공개된 IA-TPC 방법에 필요한 반복 횟수를 분석하고 논의하기 위해 도 5와 같이 25개의 AP와 100 개의 STA으로 구성된 샘플 토폴로지(topology)가 고려된다. 사각형 노드는 AP를 나타내고, 원형 노드는 STA을 나타낸다. 청색 실선은 연관된 AP의 수를 향한 STA의 DATA 전송 방향을 나타낸다.

[0088] 도 5의 토폴로지에 대한 IA-TPC 방법에 필요한 반복 횟수는 도 6에 나와 있다. IA-TPC는 방법이 OA 및 DA를 고려한 네트워크 당(IA-PNetw), 노드 당(IA-PNode) 및 인터페이스 당(IA-PInte) 전력을 조정할 때 분석된다. 반복 횟수는 개선된 공격 사례(Attacking Case)와 관련이 있다[8]. 개선된 공격 사례 값이 높으면 집계된(aggregated) 네트워크 처리량이 저하되고 지연 시간이 길어질 수 있다. 샘플 토폴로지가 OA를 사용하는 경우 처음에 개선된 공격 사례는 약 34000이다. 이 초기 지점은 RS 모드가 켜진 상태에서 토폴로지가 3.78의 CSRange:RXRange 비율을 사용하는 HNFD를 나타낸다.

[0089] IA-PNetw를 사용하는 경우 이 토폴로지의 노드에 가장 적합한 전력을 결정하기 전에 이 방법은 980회 반복된다. 새로 제안된 전송 전력은 성능은 개선된 공격 사례를 약 29800으로 줄인다. IA-PNode를 사용하는 경우 알고리즘은 이제 노드에 가장 적합한 전력을 결정하기 위해 50번의 반복만 수행하며 제안된 전송 전력은 개선된 공격 사례를 초기 34000에서 약 29400으로 줄인다. IA-PNode는 20배 더 빠를뿐만 아니라 IA-PNETW보다 훨씬 개선된 공격 사례를 줄일 수 있어 무선 네트워크에 OA를 사용할 때 토폴로지 처리량이 향상됨을 제안한다.

[0090] 토폴로지는 이제 DA를 고려한다. 초기에 개선된 HNFD에 대한 공격 사례는 약 12800이다. IA-PNetw를 사용하는 경우 알고리즘은 이 토폴로지의 노드에 가장 적합한 전력을 결정하기 전에 4247회 반복을 수행한다. IA-PNETW를 사용하여 새로 제안된 전송 전력은 개선된 공격 사례를 약 8500으로 줄인다. IA-PNode를 사용하는 경우 알고리즘은 노드에 대한 최상의 전력을 결정하기 위해 399회 반복을 수행하며 이 제안된 전송 전력은 개선된 공격 사례에서 약 8700의 결과를 가진다. IA-PInte를 사용하는 경우 알고리즘은 노드에 가장 적합한 전력을 결정하기 위해 56회의 반복만 수행하며 이 제안된 전송 전력으로 인해 개선된 공격 사례가 약 7700의 결과를 가진다.

[0091] IA-PNode는 IA-PNetw보다 반복 횟수가 적고 IA-PInte는 IA-PNode보다 반복 횟수가 적다고 결론을 내릴 수 있다. IA-PInte는 제안된 전력을 사용하는 경우 높은 처리량을 얻을 수 있음을 제안하는 개선된 공격 사례를 최소화한다. IA-TPC의 특정 해상도의 파워가 저하되어 공격 사례가 더 좋게 개선되는 것은 아니다. 보는 것과 같이 IA-PNetw는 IA-PNode보다 낮은 개선된 공격 사례를 가진다. 전송 전력 제어 과정에서 얻은 이득은 네트워크 토폴로지에 따라 다르다. DA는 OA와 비교할 때 더 좋은 개선된 공격 사례를 가지지만, OA 및 DA에 대한 동일한 알고리즘 해상도와 비교할 때 반복 횟수가 더 높다. DA의 높은 이득은 노드의 전송 전력을 압축하는 데 필요한 시간이 길어지게 한다.

[0092] 도 5의 토폴로지에 대한 IA-PNetw, IA-PNode 및 IA-PInte 전송 전력 제어 체계의 TXRange들로 인해 존재하는 간섭이 도 7에 나와 있다. 전송 전력 제어 체계에 대한 CSRange로 인해 존재하는 간섭은 간략화를 위해 도면에 도시되지 않았다. 도 7에서 IA-TPC 알고리즘을 사용할 때 간섭이 줄었다는 결론을 내릴 수 있다. IA-PNetw, IA-PNode 또는 IA-PInte를 사용하면 간섭이 눈에 띄게 줄어든다. 이것은 제안된 개선된 공격 사례 지표(Attacking Case metric)에 의해 잘 포착된다.

[0093] 다음은 최소 전송 전력의 단점에 관한 것이다. 노드가 OA를 사용하는 도 8의 시나리오를 고려하라. 링크 1은 송신기 1

과 수신기 1

노드로 구성되며 송신기 2

와 수신기 2

노드로 구성된 링크 2는 IEEE 802.11 프로토콜의 기본 액세스 모드 (RTS/CTS 패킷 없음)를 사용하여 통신한다. 기본 액세스 모드에서 송신기는 DATA 패킷을 전송하고 ACK 패킷을 수신하고, 수신기는 ACK 패킷을 전송하고 DATA 패킷을 수신한다.

표2. ns-2.33에서 기본 파라미터 설정(default parameter setting)

[0094] 표 2 [7]에 표시된 것처럼 네트워크 시뮬레이터 2(Network Simulator 2, ns-2)의 기본 매개 변수 값을 사용하여,

(표기법에 대한 전력 전송 관계 참조)이며, 두 개의 링크가 모두 동시에 데이터 패킷

을보낼 때링크 2가 링크 1을 간섭하지 않는다는 것을 발견한다. 그렇지만

이므로 링크 2는

동안

에서 링크 1을 간섭한다. CSRange = 550m 인 서로의 반송파 감지 범위 내에 있으면 물리적 및 가상 반송파 감지 메커니즘을 사용하여 잠재적 충돌을 방지 할 수 있다.

[0095] 이제 수신된 전력이 패킷을 디코딩하기에 충분한 경우, 4 개의 노드의 전송 전력을 최소로 조정한다고 가정하자. 조정 후,

이고, 링크 1과 링크 2의 TXRange는 각각 15m와 30m가 된다. 이제,

이지만,

이다. 따라서,

로 의도된

로부터의 DATA 패킷의 전송은 이제

으로부터

으로의 DATA의 수신을 간섭할 수 있다. 또한, 최소 송신 전력 제어 후의

의 CSRange는

이다. 이는 링크 1이 전송될 때 링크 1이 링크 2를 미리 경고할 수 없음을 의미한다. 따라서 최소 전송 전력을 사용하면

충돌 가능성이 생긴다. 또한, 이러한 충돌은 전통적인 HN (Hidden Node) 문제를 일으키는 반송파 감지 메커니즘에 의해 방지될 수 없다. 이 경우 최소 전송 전력을 사용하는 것은 매우 바람직하지 않다.

[0096] 다음은 DAPC 알고리즘의 단점에 관한 것이다. DAPC 알고리즘은 노드의 전송 방향

를 고려하지 않았기 때문에 DA를 사용하는 노드가 있는 무선 네트워크에는 적합하지 않다.

[0097] S.C. Liew는 간섭 범위의 개념을 모델링할 때 PCSRange을 고려하였다. PCSRange는 DATA 패킷의 전송에 의한 물리적 반송파 감지 범위를 나타낸다[3]. 물리 계층의 올바른 동작을 위해 무선 채널을 통해 전송되는 임의의 패킷의 반송파 감지 범위에 의해 제한되는 CSRange를 고려했다. 이는 DATA 패킷에 제한되지 않고 모든 패킷이 수신 인터페이스에서 반송파 감지 기능을 하기 때문이다. IA-TPC 알고리즘의 성질 3에서 ACK 패킷으로 인한 제약 조건도 고려했다.

[0098] 다음은 전력 전송 관계에 관한 것이다(도 9 참조). 노드 b로 전송하는 노드 a의 전력-전송 관계는 식 17에 의해 정의된다.

여기서

는 노드 a의

방향으로부터노드 b에 의해 수신되는전력, 그리고

는 도 9에 보인 것과 같이 노드 b의 방향으로 노드a에 의해 전송되는 전력이고, r은 두 개의 노드 사이의 거리,

는 경로 손실 지수이며

노드 a에서 노드 b 방향으로의 상수이다. 예를 들어, 2-선(two-ray) 지면 반사 무선 전파 모델의 경우,

는 4이고

는 식 18에서와 같이 정의된다.

여기서

는 노드 b 방향으로의 노드 a의 안테나 이득,

는 노드 a 방향으로의 노드 b의 안테나 이득이다. 이 두 이득은 모두 단위가 없다 [9]. 노드 a 및 노드 b의 안테나의 높이는 각각

및

이다. 다른 무선 전파 모델에 대하여 식 18과 유사한 관계가 도출될 수 있다.

는 스위칭 빔 안테나, 조정 가능 빔 안테나, 적응 어레이 안테나 또는 다중 인터페이스를 통해 연결된 수동 DA의 여러 요소와 같은 임의의 유형의 DA를 나타내는데 적합하다. 본 정의는 조정 가능한 빔 안테나 및 적응 어레이 안테나에 대해 간단하다; 스위치 빔 안테나에서

는 각도

방향으로 방사하는 빔 ID로 변환되고; 다중 인터페이스 DA 시스템에서

는 각도

방향으로 방사되는 인터페이스 ID로 변환된다.

[0099] 다음은 IEEE 802.11 기반 무선 네트워크에서 사용되는 IA-TPC의 예에 관한 것이다. 액세스 포인트 및 무선 USB 어댑터와 같은 기성품 IEEE 802.11 제품은 공장 출하시 기본값으로 설정되어 있지만 수동 전송 전력 변경을 쉽게 지원하므로 IEEE 802.11 기반 무선 네트워크에서 사용된다. 무선 네트워크의 성능이 저하되지 않도록 보장할 충분한 인텔리전스가 없기 때문에 전송 전력 값을 동적으로 변경하는 유연성은 이러한 제품에서 탐색되지 않는다. IA-TPC는 이 분야에 들어오면 이 공간을 채울 준비가 되어 있다. 아래 표는 Linux의 iwconfig 구문에서 txpower 매개 변수를 사용하여 wlan0으로 레이블이 지정된 임의의 무선 인터페이스에 전송 전력이 어떻게 설정될 수 있는가를 보여준다 [10].

NAME

iwconfig - 무선 네트워크 인터페이스 구성

SYNOPSIS

iwconfig interface [essid X] [nwid N] [mode M] [freq F]

[channel C][sens S ][ap A ][nick NN ]

[rate R] [rts RT] [frag FT] [txpower T]

[enc E] [key K] [power P] [retry R]

[modu M] [commit]

PARAMETERS

txpower

다중 전송 전력을 지원하는 카드의 경우 전송 전력을 dBm으로 설정. W가 와트를 나타낸다면 dBm으로의 전력은 P = 30 + 10.log(W). 값에 mW가 붙은 경우 자동으로 dBm으로 변환됨.

예제:

iwconfig wlan0 txpower 20

OUTPUT

(도 10 참조)

[00100] 본원에서 사용될 때마다 "포함하는"이라는 용어는 언급된 특징, 정수, 단계, 구성 요소의 존재를 나타내지만 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 구성 요소 또는 그 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지는 않는다. 본원에서 달리 지시되지 않는 한, 기술된 특정 단계의 순서는 단지 예시적인 것이며 본 개시로부터 벗어나지 않고 변경될 수 있다는 것이 당업자에게 이해될 것이다. 따라서, 달리 언급되지 않는 한, 기술된 단계는 순서가 없는 것을 의미하며, 가능한 경우 단계는 임의의 편리하거나 바람직한 순서로 수행될 수 있다.

[00101] 본원에서 설명된 바와 같은 본 개시의 특정 구체예들은 펌웨어 및/또는 본원에 기술된 임의의 서버와 같은 컴퓨터 프로세서를 가지는 컴퓨터 시스템에서 실행을 가능하게하는 제어 로직을 갖는 컴퓨터 사용 가능한 매체에 상주하는 코드(예를 들어, 소프트웨어 알고리즘 또는 프로그램)로서 통합될 수 있음이 이해될 것이다. 그러한 컴퓨터 시스템은 일반적으로 실행에 따라 프로세서를 구성하는 코드의 실행으로부터의 출력을 제공하도록 구성된 메모리 저장 장치를 포함한다. 코드는 펌웨어 또는 소프트웨어로 배열될 수 있고, 객체 지향 프로그래밍 환경에서의 이산 코드 모듈, 함수 호출, 프로시저 호출 또는 객체와 같은 본원에 기술된 다양한 모듈 및 알고리즘을 포함하는 모듈 세트로서 구성될 수 있다. 모듈을 사용하여 구현되는 경우, 코드는 본원에 기술된 바와 같이 연관된 기능을 수행하기 위해 실행되는 기계를 구성하기 위해 서로 협력하여 동작하는 단일 모듈 또는 복수의 모듈을 포함할 수 있다.

[00102] 본 개시는 어떤 방식으로든 설명된 구체예들로 제한되지 않아야하고, 당업자는 이의 수정에 대한 많은 가능성을 예상할 것이다. 전술한 구체예들은 결합 가능하다. 다음의 청구 범위는 본 개시의 특정 구체예들은 더욱 제시한다.

[00103] 이하의 참고 문헌은 그 전체가 본 명세서에 포함된 것으로 간주되어야 한다 :

[1] N. Li, P. Guo, and J. Zhao, IACT-MAC: A New Interference Avoidance and Parallel Transmission MAC Protocol, Journal of Applied Science and Engineering, Vol. 18 (2) (2015), pp. 129-134. DOI:10.6180/jase.2015.18.2.04.

[2] Y.-C. Tsai, and S.-L. Su, An SINR-based Routing and MAC Design for QOS in Wireless Ad Hoc Networks, Journal of Wireless Network. Vol. 21 (4) (2015), pp.1141-1154. DOI: 10.1007/s11276-014-0840-9.

[3] I.-H. Ho, and S. C. Liew, Impact of Power Control on Performance of IEEE 802.11 Wireless Networks, IEEE Transactions on Mobile Computing, Vol. 6 (11) (2007), pp. 1245-1258. DOI: 10.1109/TMC.2007.1045.

[4] Y. Li, M. Li, W. Shu, and M.-Y. Wu, FFT-DMAC: A Tone Based MAC Protocol with Directional Antennas, IEEE Global Telecommunications Conference (GLOBECOM '07), 2017, pp. 3661- 3665. DOI:10.1109/ GLOCOM.2007.695.

[5] S. Kandasamy, C. Marques, T. Calηada, M. Ricardo, R. Matos, and S. Sargento, Call Admission Control for Wireless Mesh Network based on Power Interference Modeling using Directional Antenna, Springer's Journal of Wireless Networks, Vol. 22 (7) (2016), pp. 2299-2316. DOI:10.1007/s11276-015-1096-8.

[6] L. B. Jiang, and S. C. Liew, Hidden-node Removal and Its Application in Cellular Wi-Fi Networks, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 56 (5) (2007), pp. 2641-2654. DOI: 10.1109/TVT.2007.900393.

[7] The Network Simulator 2 (ns-2), http://www.isi.edu/nsnam/ns/.

[8] S. Kandasamy, R. Morla, and M. Ricardo, Power Interference Modeling for CSMA/CA Based Networks Using Directional Antenna, Elsevier's Journal of Computer Communications, Vol. 86 (5) (2016), pp. 86-98. DOI:10.1016/j.comcom.2016.01.012.

[9] C. Balanis, Antenna Theory: Analysis and Design, 3rd Edition, Wiley, 2012.

[10] http://manpages.ubuntu.com/manpages/zesty/man8/iwconfig.8.html, Ubuntu 17.04 Manual

[00104] 지향성 안테나(DA)를 사용하는 노드를 갖는 IEEE 802.11 기반 무선 네트워크를 위한 전송 전력 제어를 위한 시스템 및 방법이 개시되었다. 이 시스템은 네트워크 간섭을 적절하게 줄임으로써 DA를 사용하는 노드가 있는 IEEE 802.11 기반 무선 네트워크의 처리량 성능을 향상시킨다. 개시된 간섭 인지 전송 전력 제어(IA-TPC) 시스템 및 방법은 무지향성 안테나(OA)를 사용하는 노드를 갖는 무선 네트워크에서 사용될 수 있기 때문에 유리하게 역호환이 될 수 있다. IA-TPC의 구체예에서, 전송 전력을 조정하는 것을 고려하는 노드는 특정 거리 내에 있는 이웃 노드로부터 정보를 수집할 필요가 있고, 다수의 반복을 통해 전력을 조정하며, 전송 전력을 제어할 때 다음의 성질들을 고려한다: 1) 송신기 및 수신기 노드는 그 링크 연결성을 유지할 수 있다; 2) 다른 활성 링크의 전송 전력이 감소되지 않더라도, 전송 전력 감소 프로세스 동안 다른 활성 링크로부터 그 자체로 새로운 링크-간섭 에지가 생성되지 않는다; 및 3) 새로운 은닉 노드가 생성되지 않으며, 감소된 송신 전력의 반송파 감지 범위 (CSRange)는 여전히 간섭 노드를 커버하기에 충분하다. 개시된 방법은 다음과 같이 사용하기에 적합하다: a) 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN) 패러다임에서, 알고리즘이 제어 메시지를 수신 또는 전송하는 클라우드 서버에 배치되는 경우; b) 무선 네트워크가 더 많은 양의 트래픽을 전송할 수 있도록 알고리즘이 네트워크, 노드 또는 인터페이스에 대한 최적의 전력을 제안하는 네트워크 계획 소프트웨어로서. IA-TPC는 이 기술이 이 분야에 적용된다면 별 어려움 없이 현재 IEEE 802.11 기반 무선 네트워크에 통합될 준비가 되어 있다.

Claims

쌍방향 활성 링크를 갖는 네트워크에 포함되고, 각각은 하나 이상의 지향성 안테나를 가지며, 개별 노드의 각각의 활성 링크에 대해, 상기 활성 링크가 송신기 인터페이스 및 수신기 인터페이스를 가지고, 다음((a) 내지 (c))과 같이 되도록 대응되는 감소된 수신 전력을 일으킬 감소된 송신 전력을 계산하는 단계를 포함하는 무선 네트워크 노드들에 대한 간섭 인지 송신 전력 제어 방법:
(a) 송신기 인터페이스와 수신기 인터페이스가 상기 송신기 인터페이스와 수신기 인터페이스 사이의 안테나 방향으로, 상기 감소된 송신 전력으로 상기 활성 링크의 연결성을 유지할 수 있고;
(b) 상기 감소된 송신 전력은, 다른 활성 링크의 송신 전력이 유지되더라도, 상기 다른 활성 링크의 송신기 인터페이스와 수신기 인터페이스 사이의 안테나 방향에서 다른 임의의 활성 링크로부터 추가적인 링크-간섭 에지를 생성하지 않고;
(c) 상기 감소된 송신 전력은 추가적인 숨겨진 노드를 생성하지 않으며, 상기 감소된 송신 전력의 CSRange가 임의의 다른 간섭 네트워크 노드 인터페이스와 수신기 인터페이스 사이의 안테나 방향으로 임의의 다른 간섭 네트워크 노드 인터페이스에 의한 송신을 억제하기에 충분하도록 함.
제1항에 있어서, (a)는 상기 활성 링크의 송신기와 수신기 사이의 송신 방향으로 수신기에서 상기 감소된 수신 전력이 상기 활성 링크의 연결성을 유지하기 위하여 요구되는 최소 수신 전력 임계값보다 위에 있도록 감소된 송신 전력을 계산하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, (b)는 상기 수신기에서의 감소된 수신 전력이 상기 임의의 다른 간섭 네트워크 노드 인터페이스와 상기 수신기 인터페이스 사이의 송신 방향으로 상기 활성 링크의 상기 송신기 및 수신기가 아닌 상기 임의의 다른 간섭 네트워크 노드 인터페이스로부터의 간섭을 피하기 위해 요구되는 상기 최소 수신 전력 임계값보다 위에 있도록 감소된 송신 전력을 계산하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 임의의 다른 간섭 네트워크 노드 인터페이스는 상기 임의의 다른 간섭 네트워크 노드 인터페이스와 상기 수신기 인터페이스 사이에서의 송신 방향으로, 패킷을 디코딩하기 위해 요구되는 수신 신호 강도 임계값 위로, 상기 임의의 다른 간섭 네트워크 노드 인터페이스로부터의 수신기에서 수신된 전력을 가지는 네트워크 노드 인터페이스들로 제한되는 것을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서, (c)는 상기 활성 링크로의 링크-간섭 에지를 갖는 임의의 다른 간섭 네트워크 노드 인터페이스에 대하여, 상기 임의의 다른 간섭 네트워크 노드 인터페이스에서의 상기 감소된 수신 전력이 반송파 감지 범위(CSRange)를 사용할 때 상기 임의의 다른 간섭 네트워크 노드 인터페이스가 송신하는 것을 억제하기 위해 요구되는 최소 수신 전력 임계값 위에 있도록 감소된 송신 전력을 계산하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서, 무선 채널에서 수신된 에너지가 반송파 감지 임계값(CS_th)위에 있다면, 그 채널은 사용 중으로 간주되어 송신이 억제되도록 반송파 감지 범위(CSRange)가 상기 CS_th에 의하여 정의되는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서, 반송파 감지 범위(CSRange)가 패킷이 데이터 패킷인지 여부에 상관없이 무선 채널에서 보내지는 임의의 패킷에 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제7항에 있어서, 네트워크, 노드 또는 인터페이스의 송신 전력이 반복 과정에서 더 이상 감소되지 않을 때 최적값이 얻어질 때까지 상기 단계를 반복적으로 적용하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 계산된 감소된 송신 전력이 모든 무선 네트워크 노드들의 모든 인터페이스들이 동일한 송신 전력을 갖도록, 또는 모든 무선 네트워크 노드들의 모든 인터페이스들이 독립적인 송신 전력을 갖도록, 또는 각 무선 네트워크 노드들의 모든 인터페이스들이 동일한 송신 전력을 갖도록 상기 단계를 적용하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서, 무선 네트워크 노드들에 대한 간섭 인지 송신 전력 제어 방법에 대하여, 이웃 네트워크 노드들과의 전력 정보를 교환하기 위하여 상기 네트워크 노드가 전력 정보 교환 패킷을 주기적으로 브로드캐스팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서, 상기 방법이 소프트웨어-정의 네트워크 구성 또는 무선 네트워크 계획을 위한 것을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 무선 네트워크는 IEEE 802.11 무선 네트워크인 것을 특징으로 하는 방법.
데이터 프로세서 및 데이터 메모리를 포함하는 장치에 있어서, 상기 메모리는 지향성 안테나를 갖는 무선 네트워크 노드에 대하여 간섭 인지 송신 전력 제어 방법을 구현하기 위한 프로그램 명령을 포함하고, 상기 프로그램 명령은 청구항 제1항 내지 제12항의 어느 항의 방법을 수행하도록 실행가능한 명령을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제13항에 있어서, 상기 지향성 안테나는 스위칭 빔 안테나(switched beam antenna), 조종 가능 빔 안테나(steerable beam antenna), 적응 어레이 안테나(adaptive array antenna) 또는 복수의 인터페이스를 통해 연결된 여러 수동 지향성 안테나(passive directional antenna)인 것을 특징으로 하는 장치.
지향성 안테나를 갖는 무선 네트워크 노드들에 대하여 간섭 인지 송신 전력 제어 방법을 구현하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 비일시적 저장 매체로서, 상기 프로그램 명령은 제1항 내지 제12항의 어느 항의 방법을 수행하도록 실행가능한 명령을 포함하는 것을 특징으로 하는 비일시적 저장 매체.