KR100748086B1

KR100748086B1 - 무선 통신 채널 품질 유지 방법 및 이를 이용한 무선 통신장치

Info

Publication number: KR100748086B1
Application number: KR1020050107553A
Authority: KR
Inventors: 김준환; 허재두
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2005-11-10
Filing date: 2005-11-10
Publication date: 2007-08-09
Also published as: JP2009516415A; WO2007055512A1; US7817577B2; KR20070050232A; US20090109866A1

Abstract

본 발명은 과거의 전송 실패 데이터의 수와 과거 수신 강도를 조합하여 무선 통신 채널의 품질을 더욱 정확하게 예측하고 그 결과 채널 품질을 조절함으로써 데이터 전송의 신뢰도를 높일 수 있는 무선 통신 채널 품질 유지 방법 및 이를 이용한 무선 통신 장치를 제공하기 위한 것으로서, 본 발명은 송신 데이터에 대한 전송 성공 여부와, 무선 통신 채널의 수신 강도 (RSS: Receive Strength Signal)를 함께 수집한 후, 설정된 관찰 구간 동안의 전송 실패한 프레임의 수와, 수신 강도 평균값을 각각 기설정된 값과 비교하고, 그 비교 결과의 논리 조합에 의해 무선 통신 채널의 품질 및 품질 저하 원인을 구체적으로 예측함으로써, 채널 품질의 안정적인 조절을 가능하게 한 것이다.

무선 통신 장치, 전송 노드, 수신 노드, 응답 프레임, 채널, 간섭, 수신 강도(RSS)

Description

무선 통신 채널 품질 유지 방법 및 이를 이용한 무선 통신 장치 {Method for balancing quality of wireless communication channel and wireless communication apparatus using the same}

도 1은 본 발명이 적용되는 무선 통신 구조를 간략하게 나타낸 것이다.

도 2는 무선 통신 장치의 전체 계층 구조를 간략하게 나타낸 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 무선 통신 장치의 개략적인 구성을 나타낸 기능 블럭도이다.

도 4는 본 발명에 의한 무선 통신 장치에 있어서의 채널 품질 판단 기준을 나타낸 채널 품질 예측 테이블이다.

도 5는 본 발명에 의한 무선 통시 장치에 있어서, 무선 통신 채널의 품질 유지를 위한 전송 속도 변경 동작의 타이밍도이다.

도 6은 도 3에 보인 무선 통신 장치에 있어서, 데이터 전송부의 상세 구성을 나타낸 기능 블럭도이다.

도 7은 본 발명에 의한 무선 통신 채널의 품질 유지 방법을 나타낸 플로우챠트이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

231: 관리부 232: 데이터 서비스부

233: MPDU 생성부 234: 데이터 전송부

235: 데이터 수신부 236: MPDU 분석부

234a: 기준값 설정부 234b: 전송 확인 인터럽트 수신부

234c: 전송 속도 조절부

본 발명은 무선 통신 채널을 통해 데이터를 송수신하는 무선 통신 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선 통신 장치의 MAC 계층에서 과거의 전송 형태를 분석하여 앞으로의 전송 상황을 예측함으로써 전송 품질을 유지시키는 무선 통신 채널 품질 유지 방법 및 이를 이용한 무선 통신 장치에 관한 것이다.

무선 통신 장치는 무선 채널을 통해 데이터를 송수신하는 장치를 말하는 것으로서, 노트북, 데스크탑 컴퓨터, PDA등과 같은 데이터 처리 장치에 내장 또는 외장 형태로 설치되어, 상기 데이터 처리 장치 간에 데이터 교환을 가능하게 한다. 도 1은 무선 통신 구조를 간략하게 나타낸 것으로서, 일반적으로 무선 통신 장치(11,12)는 데이터의 송수신이 모두 가능하나, 이하에서 설명의 편의를 위하여 하나의 데이터 프레임을 기준으로 보았을 때, 상기 기준이 된 데이터 프레임을 전송하는 무선 통신 장치(11)를 전송 노드라 하고, 상기 데이터 프레임을 수신하는 수신 측 무선 통신 장치(12)를 수신 노드라 한다. 상기 수신 노드(12)는 데이터 프레임을 수신하면, 응답 프레임을 전송 노드(11)로 보낸다. 따라서, 이러한 무선 통신 구조에 있어서, 전송 노드(11)는 자신이 보낸 데이터의 전송 상태를 응답 프레임을 통해 확인할 수 있다.

이러한 무선 통신 장치의 대표적인 예를 들면, 무선 LAN 구축에 이용되는 IEEE 802.11 방식 무선 근거리 네트워크 카드가 있다. 그런데, 이러한 무선 통신 장치는, 전송 노드(11)와 수신 노드(12) 사이의 무선 통신 채널에 인접한 다른 대역의 무선 신호에 의해서 간섭이 발생할 수 있으며, 또한 전송 노드(11)와 수신 노드(12) 사이의 간격이 벌어지거나, 장애물이 생길 경우 신호 감쇄가 나타나 채널 품질이 저하되는 등, 채널 품질이 불규칙하게 변화될 수 있으며, 이는 데이터 전송 성능을 저하시키는 원인이 된다.

따라서 무선 통신 장치에 있어서 무선 통신 채널의 품질을 예측하여 전송 속도를 적절히 조절함으로써 전송 품질을 일정하게 유지하는 것은 매우 중요하다.

이를 위하여 기존의 무선 통신 장치는, 과거 실적 중에서, 전송이 실패한 데이터의 수만을 기준으로 하여 전송의 품질을 예측하거나, 데이터 전송시 발생하는 수신 강도(RSS: Receive Strength Signal)만을 기준으로 전송의 품질을 예측하고 있다. 예를 들면, 전송이 실패한 데이터의 수가 기준치 이상이 되거나, 수신 강도가 기준치 이하로 떨어지는 경우, 간섭 현상이 발생한 것으로 판단하여 전송 속도를 조절하였다.

그런데, 종래와 같이 품질을 예측하는데 있어서, 과거의 전송이 성공했다고 하여 미래에도 전송 품질이 좋다고 확언하기 어렵기 때문에, 상기와 같이 과거에 전송이 실패한 데이터의 수만을 참고하여 품질을 예측하는 경우, 예측 결과에 대한 신뢰도가 저하되며, 간섭이 발생한 경우 전송 품질은 저하되지만 수신 강도는 크게 나타나는 경우가 있기 때문에, 수신 강도만을 기준으로 할 경우에는, 외부 간섭에 의해 정확한 RSS 값을 수집하기가 어렵다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 과거 전송이 실패한 데이터의 수와 수신 강도를 관찰 결과를 조합함에 의하여 무선 통신 채널의 품질을 더욱 정확하게 예측할 수 있고 이를 통해 데이터 전송의 신뢰도를 높인 무선 통신 채널 품질 유지 방법 및 이를 이용한 무선 통신 장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 무선 통신 채널을 통해 데이터를 송수신하는 무선 통신 장치의 무선 통신 채널 품질 유지 방법에 있어서, a) 송신 데이터에 대한 전송 성공 여부와, 무선 통신 채널의 수신 강도를 수집하는 단계; b) 상기 수집된 정보를 이용하여 미리 설정된 관찰 구간 동안의 전송 실패한 프레임의 수와 수신 강도 평균값을 확인하는 단계; c) 상기 확인된 전송 실패한 프레임의 수를 기설정된 임계값과 비교한 후, 이어 상기 확인된 평균 수신 강도를 기설정된 수신 강도 기준값과 비교하는 단계; 및 d) 상기 전송 실패한 프레임 수의 비교 결과와 수신 강도의 비교결과를 조합하여 무선 통신 채널의 품질을 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더하여, 본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위한 다른 구성수단으로서, 과거에 송신된 데이터 프레임의 전송 상태 정보와, 수신 강도를 포함한 무선 통신 채널의 품질 정보를 저장하는 관리부; 송신 데이터를 입력받아 데이터 전송에 필요한 정보를 추출하는 데이터 서비스부; 상기 데이터 서비스부에서 추출된 정보로 MAC 헤더를 생성하여 송신할 데이터에 첨부하여 MPDU를 생성하는 MPDU 생성부; 상기 관리부에 저장된 프레임의 전송 상태와 수신 강도를 관찰하여 무선 통신 채널의 품질을 예측하고, 상기 예측된 무선 통신 채널 품질에 따라서 전송 속도를 결정하여, 상기 MPDU 생성부에서 생성된 MPDU 데이터가 상기 결정된 전송 속도로 다른 무선 통신 장치로 전송하는 데이터 전송부; 다른 무선 통신 장치로부터의 수신 데이터 및 응답프레임을 입력받아 하기의 MPDU 분석부로 보내고, 상기 데이터 전송부를 통해 전송된 데이터에 대한 전송 성공 여부 및 전송 성공시의 응답 프레임의 수신강도 값을 상기 관리부에 저장하는 데이터 수신부; 및 상기 데이터 수신부로부터 응답 프레임이 입력되면 무선 통신 채널의 품질 관리를 위한 정보가 갱신된 사실을 데이터 전송부에 알리는 MPDU 분석부를 포함하는 무선 통신 장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면의 실시 예를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용에 대해서 상세히 설명한다.

본 발명이 적용되는 무선 통신 장치는 도 1에 보인 바와 같이, 전송 노드(11)에서 데이터 프레임을 전송하면, 수신 노드(12)가 상기 데이터를 수신한 후 응답 프레임을 전송 노드(11)로 보내는 구조의 모든 무선 통신 장치가 해당된다.

도 2는 본 발명이 적용되는 무선 통신 장치의 계층 구조를 나타낸 것으로서, 크게 물리계층(21)과, MAC계층(22,23)과, 응용계층(24)으로 이루어지며, 상기에서 MAC 계층(22,23)은 MAC 하드웨어 계층(22)과 MAC 소프트웨어 계층(21)으로 나눠진다.

이러한 구조에 있어서, 상기 응용계층(24)으로 출력된 송신데이터는 MAC 소프트웨어 계층(21)에서 MPDU으로 변환된 후, MAC 하드웨어 계층(33)을 통해 물리 계층(21)으로 전달되어, 물리계층(21)에서 무선 신호로 변환되어 송출된다.

반대로, 무선 채널을 통해 전송된 데이터는 상기 물리계층(21)을 통해 디지털 데이터로 변환된 후, MAC 하드웨어 계층(22)을 통해 MAC 소프트웨어 계층(23)으로 보내지고, 상기 MAC 소프트웨어 계층(23)은 수신된 데이터의 MPDU를 분석 처리한 후, 원 데이터만을 상기 응용 계층(24)으로 전달한다.

이때, 상기 MAC 소프트웨어 계층(21)에서는 무선 채널의 품질 예측 및 그에 따른 채널 품질 조절이 이루어진다. 본 발명에서는 상기 무선 채널의 품질 예측을 위하여, 물리계층(21)에서 획득된 응답 데이터을 통해 데이터 전송 여부와, 상기 응답 데이터의 RSS가 상기 MAC 소프트웨어 계층(21)으로 수집된다. 또한, 상기 채널 품질 조절은 다양한 형태로 이루어질 수 있는데, 예를 들면, 기본 데이터 프레 임의 크기, 전송 속도, 혹은 신호의 세기를 조절함으로써 채널 품질을 조절할 수 있다.

더 구체적으로 본 발명에 의한 무선 통신 장치는 전송 노드로 동작하는 경우, 상기 MAC 소프트웨어 계층(23)이 자신이 전송한 데이터 프레임에 대한 응답 프레임의 수신 여부와, 수신된 응답 프레임의 RSS 정보를 받아, 전송 품질이 일정하게 유지될 수 있도록 데이터의 전송 속도를 조절한다.

상기에서 응용 계층(24)은 소정의 응용 프로그램이 수행되는 계층으로, 송신할 데이터의 생성하여 데이터를 하위 계층으로 보내고, 하위 계층을 통해 수신된 데이터의 최종 목적지가 된다.

도 3은 상술한 무선 통신 장치에 있어서, 품질 예측 및 품질 조절과 관련된 MAC 소프트웨어 계층(23)의 구조를 나타낸 것으로서, 상기 MAC 소프트웨어 계층(23)은 관리부(231)와, 데이터 서비스부(232)와, MPDU 생성부(233)와, 데이터 전송부(234)와, 데이터 수신부(235)와, MPDU 분석부(236)를 포함한다.

상기 구성에 있어서, 응용 계층(24)에서 보내진 송신할 데이터는 데이터 서비스부(232)로 입력되며, 상기 데이터 서비스부(232)는 상기 데이터와 함께 MAC계층에서 데이터를 전송하는데 필요한 요소를 추출하여 MPDU 생성부(233)로 전달한다.

상기 MPDU 생성부(233)는 상기 데이터 서비스부(232)로부터 전달받은 데이터에 MAC 해더를 첨부하여 MPDU을 생성한 후 데이터 전송부(234)로 보낸다.

상기 데이터 전송부(234)는 상기 MPDU 생성부(233)에서 생성된 MPDU 데이터를 MAC 하드웨어 계층(22) 및 물리 계층(21)을 통해 수신 노드(12)로 전송하고, 이때 MAC 하드웨어 계층(22)으로부터 전송 확인 인터럽트가 올라온다. 더불어, 상기 데이터 전송부(234)는 본 발명에 의한 무선 통신 채널의 품질 확인 절차를 통해, 간섭이나 감쇄 발생 여부를 확인하고 그에 따라서 앞으로의 전송 품질을 예측하여, 채널 품질을 조절한다. 상기에서, 채널 품질 조절은, 데이터 프레임의 크기, 신호 세기, 전송 속도의 변경을 통해 이루어질 수 있으며, 이러한 채널 품질 조절을 위한 변경값은 상기 MPDU 데이터와 함께 물리계층(21)으로 보내진다.

이에 물리계층(21)은 송신할 데이터를 상기 지정된 크기나, 세기, 속도로 수신 노드(12)로 전송하고, 이후 상기 데이터 프레임을 수신한 수신 노드(12)로부터 반환되는 응답 프레임이 수신되면, 상기 응답 프레임으로부터 확인된 데이터의 전송 성공 여부와, 수신된 응답 프레임의 RSS를 측정하여 데이터 수신부(235)로 제공한다. 더 구체적으로, 상기 물리계층(21)은 데이터를 전송한 다음 소정의 시간 경과 후에, 전송 확인 인터럽트를 데이터 전송부(234)로 출력하고, 이때 응답 프레임이 수신되었다면, 전송 성공 및 수신된 응답 프레임의 RSS를 데이터 수신부(235)로 제공하며, 반대로 응답 프레임이 수신되지 않았다면, 전송 실패를 데이터 수신부(235)로 전달한다. 더불어, 상기 데이터 수신부(235)는 해당 무선 통신 장치가 수신 노드로서 동작하는 경우, 전송 노드로부터 전달된 데이터를 입력받는다.

따라서 상기 데이터 수신부(235)는 물리계층(21) 및 MAC 하드웨어 계층(22)을 통해 전달되는 수신 데이터를 MPDU 분석부(236)로 보내고, 또한 물리계층(21)으 로부터 수신된 이전에 전달된 송신 데이터에 대한 전송 성공 여부와, 그에 대한 응답 프레임의 RSS 값을 관리부(231)에 저장한다.

상기 MPDU 분석부(236)는 무선 통신 채널의 품질 관리를 위한 정보가 갱신된 사실을 데이터 전송부(234)에 알리며, 상기 데이터 전송부(234)는 상기 관리부(231)에 갱신된 무선 통신 채널의 품질 관리 정보를 참조하여, 무선 통신 채널의 품질을 예측하고, 상기 무선 통신 채널의 품질이 일정하게 유지되도록, 이후 송신할 데이터의 전송 속도, 데이터 크기, 신호 세기를 조절한다.

이때, 상기 관리부(231)에 저장된 무선 통신 채널의 품질 관리 정보는, 각 송신 데이터에 대한 전송 성공 여부와, 수신강도 값을 포함한다.

상기 데이터 전송부(234)에서의 상기 저장된 무선 통신 채널의 품질 관리 정보를 기준으로 한 무선 통신 채널의 품질 예측 및 품질 유지를 위한 전송 속도, 신호세기, 데이터 크기 등의 조절은 일정 주기로 이루어지는 것이 바람직하며, 이 주기를 응답 프레임 관찰 구간(NACK Snapshot window)의 크기로 설정한다. 상기 응답 프레임 관찰 구간은 관찰할 응답 프레임의 수를 의미하는 것으로서, 전체 송신한 데이터의 개수와 대응하며, 따라서 상기 응답 프레임 관찰 구간은 총 전송 프레임의 수로 표현될 수 있다. 더하여, 상기 응답 프레임 관찰 구간이 설정 크기에 도달하였는지의 판단은, 상기 물리계층(21)으로부터 전달되는 전송 확인 인터럽트를 카운트함으로써 이루어질 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따라서 상술한 데이터 전송부(234)에서 이루어지는 무선 통신 채널의 품질 예측 판단 기준을 나타낸 테이블이다.

상기 도 4를 참조하면, 데이터 전송부(234)는 상기 관리부(231)에 저장된 무선 통신 채널 품질 관리 정보 중에서, 설정된 응답 프레임 관찰 구간 동안에 전송이 실패한 응답프레임의 갯수를 확인하여, 상기 전송이 실패한 프레임의 개수를 비교한다. 이때, 전송 실패 프레임 개수에 대한 비교 기준값은 상한 기준값(31)과, 하한 기준값(32)이 있으며, 이는 물리 계층(21)의 신호 감지 능력에 따라 정해지는데, 상기 전송 실패 프레임의 개수가 상한 기준값(31) 이상인 경우는, 데이터 전송의 실패율이 큰 것을 의미하며, 전송 속도를 줄이는 등의 안정화 작업이 필요하고, 반대로 전송 실패 프레임의 수가 하한 기준값(32) 이하라는 것은 전송 상태가 좋아 데이터 전송의 실패율이 작은 것을 의미하며, 이때는 전송 속도를 높이거나 현 상태 유지가 필요하다. 상기 상한 기준값(31)과 하한 기준값(32)은 다르게 설정된다.

또한, 상기 데이터 전송부(234)는 상기 관리부(231)에 저장된 무선 통신 채널 품질 관리 정보 중에서, RSS 평균값을 관찰한다. 이때 판단 기준은, 물리 계층(21)의 신호 감지 능력에 따라서 경험적으로 설정되는 RSS 기준값(33)으로서, 상기 RSS 기준값(33)은 물리 계층(21)에서 데이터를 받을 수 있는 최소의 신호의 크기로 정하는 것이 바람직하며, 여기에 위험 수위를 조절할 수 있도록 여분의 값을 더하여 결정한다.

그리고, 상기 RSS 평균값이 상기 RSS 기준값(33) 보다 큰 경우는, 간섭이 많이 발생하였거나, 아니면 간섭이 없음을 나타내고, RSS 평균값이 RSS 기준값(33)보다 작다는 것은 전송 노드(11)와 수신 노드(12) 간의 전송 거리가 멀어졌거나, 중간에 장애물이 위치하여 신호가 감쇄되었음을 나타낸다.

따라서, 상기 데이터 전송부(234)는 상술한 전송 실패 프레임의 관찰 결과와, RSS 평균값의 관찰 근거를 논리 조합하여, 무선 통신 채널의 품질을 예측하는데, 그 판단 예는 도 4에 나타낸 바와 같다.

즉, 전송 실패 프레임의 수가 속도상승용 하한 기준값(32)보다 작고, RSS 평균값이 RSS 기준값(33) 보다 크면, 신호 크기도 전송 상태도 좋은 것으로 무선 통신 품질이 양호한 것으로 판단하며, 이 경우 전송속도를 더 증가시킬 수 있다.

다음으로, 전송 실패 프레임의 수가 속도 상승용 하한 기준값(32) 보다 작고, RSS 평균값이 RSS 기준값보다 작으면, 현재 데이터의 전송에는 문제가 없으나, 수신 신호의 세기가 약하다는 의미로서, 앞으로 전송 상태가 나빠질 수 있음을 예고한다. 따라서, 이 경우, 전송 품질의 유지를 위해 전송 속도를 감소시킬 수 있다.

또한 전송 실패 프레임의 수가 속도 하강용 상한 기준값(31) 이상이고, RSS 평균값이 RSS 기준값(33) 이상인 경우는, 외부 신호에 의한 간섭이 발생한 것으로 판단되며, 이 경우, 전송률을 높이기 위하여 전송속도를 감소시켜야 한다.

또한, 전송 실패 프레임의 수가 상기 상한 기준값(31) 이상이면서, RSS 평균값이 RSS 기준값보다 작으면, 전송 실패율도 높고, 신호의 세기도 큰 것으로서, 전송 노드(11)와 수신 노드(12)의 사이에 장애물이 놓이거나 전송거리가 멀어진 것을 의미하므로, 이에 맞추어 전송 속도를 낮추어야 한다.

이어 상기 데이터 전송부(234)는 상술한 무선 통신 채널 품질의 판단 결과에 따라서, 일정 수준의 채널 품질이 유지될 수 있도록, 설정된 전송 파라메터, 즉, 전송 속도, 데이터 크기, 신호 세기등을 적절히 상승 혹은 하강시킨다.

도 5는 상기 데이터 전송부(234)에서의 채널 품질 유지 동작과 관련된 타이밍도로서, 전체 송신 데이터의 수가 설정된 응답 프레임 관찰 구간의 크기에 도달할 때까지, 전송 실패 프레임의 개수와, RSS 평균값을 수집하고, 송신 데이터의 수가 응답 프레임의 관찰 구간의 크기가 설정된 크기에 도달되면, 상기 도 4에서 설명한 바와 같이, 응답 프레임 관찰 구간내에서의 전송에 실패한 프레임의 개수와, RSS 평균값의 크기를 함께 확인하고, 이로부터 무선 통신 채널의 상태를 판단하고, 품질 조절 함수, 예를 들어, 전송속도를 증가시키는 함수 IncDrate(), 혹은 전송 속도를 감소시키는 함수 DecDrate()를 호출하여, 채널 품질을 조절한다.

도 6은 상술한 동작을 수행하기 위한 상기 데이터 전송부(234)의 내부 구성 예를 나타낸 것으로서, 이를 참조하면, 데이터 전송부(234)는 무선 통신 채널의 품질을 판단하는 기준값, 더 구체적으로 상술한 상한 기준값(31)과, 하한 기준값(32)과, RSS 기준값(33)과, 응답 프레임 관찰 구간의 설정 크기값을 관리하는 기준값 설정부(234a)와, 송신한 데이터에 대한 전송 상태 정보가 관리부(231)에 갱신되었는 지를 확인하는 전송 확인 수신부(234b)와, 상기 전송 확인 수신부(234b)를 통해 송신한 프레임에 대한 전송 상태가 확인되면, 상기 관리부(231)에서 응답 프레임 관찰 구간 동안의 전송 실패 프레임의 수 및 RSS 평균값을 관찰하여 무선 통신 채널의 품질을 판단하고 상기 판단 결과에 따라서 다음 주기 동안의 전송 속도를 조절하는 전송속도 조절부(234c)를 포함하여 이루어진다.

상기 도 6은 채널 품질 조절을 위해서 전송 속도 조절을 이용한 예로서, 품 질 조절 수단으로서, 전송 속도 조절부(234c)를 구비하고 있으나, 상기 전송 속도 조절부(234c)는 품질을 어떻게 조절할 지에 따라서, 신호 세기 조절 혹은 데이터 크기 조절 수단으로 대체될 수 있으며, 또는 이러한 수단들이 둘 이상 복합적으로 이용될 수도 있다.

도 7은 본 발명에 의한 무선 통신 채널 품질 유지 방법을 나타낸 플로우 챠트로서, 이후 도 7을 참조하여 무선 통신 장치에서, 데이터 프레임을 전송하는데 있어서 무선 통신 채널의 품질 유지를 위한 과정을 설명한다.

무선 통신 채널의 품질을 예측하기 위한 초기화 작업으로서, 기준값들, 응답 프레임 관찰 구간의 크기, 상한 기준값(31), 하한 기준값(32), 및 RSS 기준값(32)을 설정한다(S701).

그리고 무선 통신 장치에 있어서, 상기 데이터 전송부(234)를 통해 전송된 송신 데이터 프레임에 대한 전송 확인 인터럽트가 수신되었는 지를 확인한다(S702).

상기 확인에 의한 전송 확인 인터럽트가 수신되면, 응답 프레임으로부터 얻어지는 전송 상태와, 수신된 응답 프레임의 RSS 값을 관리부(231)에 저장하여, 무선 통신 채널 품질 정보를 갱신한다(S703). 여기서, 전송 확인 인터럽트는 전송노드(11)에서 전송하는 데이터의 성공 여부를 알려주는 인터럽트로서, 응답 프레임이 수신되면 전송이 성공한 것이고, 응답 프레임이 수신되지 않았으면 전송이 실패한 것으로 판단한다. 상기와 같이, 전송 확인 인터럽트가 발생하면, 확인된 전송 상태 를 저장하며, 더하여, 전송이 성공된 경우에는, 수신된 응답 프레임의 RSS 값을 저장한다.

그리고 나서 그동안 저장된 응답 프레임의 수, 즉 송신된 전체 데이터 프레임의 수가 설정된 응답 프레임 관찰 구간의 크기에 도달하였는지를 확인한다(S704).

상기 확인 결과, 전체 송신 데이터의 수가 아직 응답 프레임 관찰 구간의 크기에 도달되지 않았으면, 다음 전송 확인 인터럽트를 수신하기 위해 상기 단계(702)로 되돌아간다.

반대로, 상기 확인 결과, 전체 송신 데이터의 수가 아직 응답 프레임 관찰 구간의 크기에 도달되면, 우선 구현된 응답 프레임 관찰 구간내에서 발생된 전송 실패한 프레임의 수를 하한 기준값과 비교한다(S705).

상기 비교(S705) 결과, 구간 내에서 전송 실패한 프레임의 수가 하한 기준값(nack_threshold[ ].up) 보다 작으면, 충분히 채널의 품질이 좋다고 판단한다. 여기서, 전송 속도를 가지고 채널의 품질을 조절하고자 할 경우에는, 하한 기준값(nack_threshold[ ].up)은 전송 속도별로 다른 값임을 의미한다.

이어서, 무선 통신 장치는, 응답 프레임 관찰 구간내의 평균 RSS값과 RSS 기준값(RSS_threshold[ ])의 비교를 통하여 전송 품질 향상을 다시 확인한다(S706). 상기 확인(S706) 결과, 응답 프레임 관찰 구간 내의 평균 RSS값이 RSS 기준값(RSS_threshold[ ])보다 작으면, 감쇄등이 나타난 것이므로, 현재까지의 채널 상태는 좋았으나 앞으로는 전송 품질을 보장할 수 없음을 의미하며, 따라서, 품질의 변 화 추이를 지켜보기 위하여 현재의 전송 속도를 그대로 유지시키고(S707), 반대로 상기 확인(S706) 결과, 응답 프레임 관찰 구간 내의 평균 RSS값이 RSS 기준값(RSS_threshold[ ])보다 크면, 채널의 품질도 좋고 신호의 감쇄도 없는 상태이므로, 전송 효율을 높이기 위해서 전송 속도를 상승시킨다(S708).

그리고 상기 비교(S705) 결과, 응답 프레임 관찰 구간내에서 전송 실패한 프레임의 수가 하한 기준값보다 큰 경우, 간섭이 발생하는 지를 확인하기 위하여 상기 전송 실패한 프레임의 수와 상한 기준값(nack_threshold[ ].down)을 비교한다(S709). 여기서, 상한 기준값(nack_threshold[ ].down)은 전송 속도별로 다른 값을 가진다.

상기 비교(S706) 결과, 전송 실패 프레임의 수가 상한 기준값(nack_threshold[ ].down) 보다 크면 단계(S710)을 수행하고, 반대이면 단계(S713)에서 평균 RSS값과 RSS 기준값(RSS_threshold[])을 비교한다.

상기 비교 단계(S710)에서, 평균 RSS값이 RSS 기준값(RSS_threshold[])보다 작으면, 간섭도 있으면서 전송노드(11)와 수신노드(12)의 거리가 멀거나 장애물이 존재할 수 있는 상태이므로 전송 속도를 감소시키고(S711), 반대이면 심한 간섭 현상이 있는 것이므로 전송속도를 감소시킨다(S712). 또한 상기 비교 단계(S713)에서 평균 RSS값이 RSS 기준값보다 작으면, 아직 데이터 전송에 이상은 없으나 감쇄가 나타나 앞으로 품질이 나빠질 수 있으므로, 전송 속도를 감소시키고(S714), 평균 RSS값이 RSS 기준값보다 크면, 전송율에 이상이 없으면서 감쇄 문제도 발생하지 않으므로, 현 전송 속도를 유지시킨다(S715).

RSS값만으로 품질을 확인하는 경우에는, 전송 실패한 데이터에 대한 RSS값은 알 수가 없기 때문에, 전송 실패한 데이터의 수가 많으면 전송 성공 데이터수가 줄어들면서 RSS값의 개수가 줄어들 값만을 가지고 정확한 채널 품질을 알기 힘들어지나, 본 발명에서는 상술한 바와 같이 전송 실패한 프레임의 수를 함께 관찰함으로서, 더 정확한 채널 품질을 예측할 수 있다.

더하여, 상기 속도를 감소시키는 단계(S711,S712,S713)에서는 각각의 판단 결과 채널 품질의 저하 원인이 다르기 때문에 속도 감소의 폭을 다르게 설정하는 것이 바람직하며, 또한 속도 감소 폭은 물리 계층(21)의 성능에 따라 달라진다.

즉, 아직 채널 품질에 저하 현상은 없지만 감쇄현상이 있어서 전송속도를 감소시키는 단계(S714)에서의 속도 감소폭이, 심한 간섭현상이 나타나거나 간섭현상과 함께 신호 감쇄현상도 나타나 전송 속도를 감소시키는 단계(S711,S712)에서의 속도 감소 폭보다 작은 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 무선 통신 채널의 품질을 판단하고, 그에 따라서 전송 속도가 조절되면, 응답 프레임 관찰 구간을 다시 초기화하고 다음 전송 확인 인터럽트를 기다린다(S716).

이상 설명한 실시예에서는 전송 속도를 변경함으로써 무선 통신 채널의 품질을 일정하게 유지시키고 있으나, 여기서 품질 조절을 위한 제어 대상은, 앞서 설명한 바와 같이 신호 세기나 데이터 크기 등과 같이 다른 파라메터를 이용할 수 있으며, 따라서 상기 단계(S707,S708,S711,S712,S714,S715)에서는, 전송 속도 대신 신호 세기나 데이터 크기를 증감시킬 수 있으며, 그외 채널 품질에 영향을 미치는 다 른 파라메터가 있다면, 해당 파라메터가 증감될 수 도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 과거 데이터 전송의 실패한 횟수와 평균 RSS 값을 함께 고려함으로써 채널의 품질을 더 정확하게 예측할 수 있으며, 이를 통하여 데이터 전송의 신뢰성을 높이고, 특히 안정된 멀티미디어 전송을 보장할 수 있다.

또한, 전송 실패 횟수가 높아지더라도 RSS값을 한번 더 관찰함으로써, 전송의 품질의 저하가 간섭에 의한 것인지, 아니면 거리나 장애물로 인한 품질 저하인지를 구체적으로 구분하여 데이터 전송 속도에 참조함으로써, 더욱 신뢰성 있는 데이터 전송이 가능하며, 또한 전송 실패 횟수가 낮더라도 RSS값 참조를 통하여 이 상태가 일시적인지 지속적인지를 예측하여 속도를 조절함으로써, 데이터 전송의 안정성을 높일 수 있다.

Claims

무선 통신 채널을 통해 데이터를 송수신하는 무선 통신 장치의 무선 통신 채널 품질 유지 방법에 있어서,

a) 송신 데이터에 대한 전송 성공 여부와, 무선 통신 채널의 수신 강도(RSS: Receive Strength Signal)을 수집하는 단계;

b) 상기 수집된 정보를 이용하여 기 설정된 관찰 구간 동안의 전송 실패한 프레임의 수와, 상기 설정 주기 동안의 평균 수신 강도를 확인하는 단계;

c) 상기 확인된 전송 실패한 프레임의 수를 기설정된 임계값과 비교하고, 상기 확인된 평균 수신 강도를 기설정된 수신강도 기준값과 비교하는 단계; 및

d) 상기 전송 실패한 프레임 수의 비교 결과와 수신 강도의 비교결과를 논리 조합하여 무선 통신 채널의 품질을 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 채널 품질 유지 방법.
제1항에 있어서, 상기 a) 단계는

상기 송신 데이터의 전송 성공 여부를 해당 송신데이터를 수신한 수신 노드에서 보내는 응답 프레임의 수신 여부로부터 확인하고, 상기 수신 강도를 상기 응답 프레임의 수신 시, 수신된 응답프레임의 수신 강도로부터 수집하는 단계임을 특징으로 하는 무선 통신 채널의 품질 유지 방법.
제1항에 있어서, 상기 전송 실패한 프레임의 수에 대한 임계값은

전송 속도를 상승시킬 수 있는 최소의 통신 효율을 나타내는 하한 기준값과, 전송 속도를 하강시켜야 되는 최대의 통신 효율을 나타내는 상한 기준값으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 통신 채널의 품질 유지 방법.
제3항에 있어서,

상기 하한 기준값은 상한 기준값 보다 작은 값으로 설정되며, 각각 전송 속도별로 다른 값을 갖는 것을 특징으로 하는 무선 통신 채널의 품질 유지 방법.
제1항에 있어서,

상기 수신강도 기준값은 물리 계층에서 데이터를 받을 수 있는 최소의 신호의 크기보다 큰 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 채널의 품질 유지 방법.
제3항에 있어서, 상기 d) 단계는

상기 전송 실패 프레임의 수가 하한 기준값보다 작고, 수신 강도 평균값이 수신강도 기준값보다 크면, 신호 크기도 전송 상태도 좋은 것으로 판단하고,

전송 실패 프레임의 수가 하한 기준값 보다 작지만, 수신강도 평균값이 수신강도 기준값보다 작으면, 현재 데이터의 전송에는 문제가 없으나, 감쇄가 있는 것으로 판단하고,

전송 실패 프레임의 수가 상한 기준값보다 크면서, 수신강도 평균값이 수신강도 기준값보다 크면, 외부 신호의 간섭에 의해 전송 상태가 나빠진 것으로 판단하고,

전송 실패 프레임의 수가 상한 기준값보다 크면서, 수신강도 평균값은 수신강도 기준값보다 작으면, 전송거리가 멀거나 장애물에 의해 감쇄가 나타난 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 채널의 품질 유지 방법.
제1항 또는 제6항에 있어서,

e) 상기 d) 단계에서 예측한 결과를 이용하여 채널 품질을 조절하는 단계를 더 포함하는 무선 통신 채널의 품질 유지 방법.
제7항에 있어서, 상기 e) 단계는

전송 속도의 변경을 통하여 채널 품질을 조절하는 단계임을 특징으로 하는 무선 통신 채널의 품질 유지 방법.
제7항에 있어서, 상기 e) 단계는

신호 세기의 변경을 통하여 채널 품질을 조절하는 단계임을 특징으로 하는 무선 통신 채널의 품질 유지 방법.
제7항에 있어서, 상기 e)단계는

전송 데이터의 크기 변경을 통하여 채널 품질을 조절하는 단계임을 특징으로 하는 무선 통신 채널의 품질 유지 방법.
제8항에 있어서, 상기 e)단계는

상기 d)단계의 판단 결과에 따라서, 신호 크기도 전송 상태도 좋은 것으로 판단되면, 전송 속도를 증가시키고,

현재 데이터의 전송에는 문제가 없으나, 감쇄가 있는 것으로 판단되거나, 외부 신호의 간섭에 의해 전송 상태가 나빠진 것으로 판단되거나, 전송거리가 멀거나 장애물에 의해 감쇄가 나타난 것으로 판단되면 전송 속도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 무선 통신 채널의 통신 품질 유지 방법.
제11항에 있어서, 상기 e)단계는

통신 품질의 저하 원인별로 서로 다른 속도 감소 폭을 적용하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 채널의 통신 품질 유지 방법.
제12항에 있어서, 상기 e)단계는

현재 데이터의 전송에는 문제가 없으나 감쇄가 있는 것으로 판단된 경우의 속도 감소 폭을, 외부 신호의 간섭에 의해 전송 상태가 나빠진 것으로 판단되거나 전송거리가 멀거나 장애물에 의해 감쇄가 나타난 것으로 판단된 경우의 속도 감소 폭보다 적게 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 채널의 통신 품질 유지 방법.
무선 채널을 통해 데이터를 송수신하는 무선 통신 장치에 있어서,

과거에 송신된 데이터 프레임의 전송 상태 정보와, 수신 강도를 포함한 무선 통신 채널의 품질 정보를 저장하는 관리부;

송신 데이터를 입력받아 데이터 전송에 필요한 정보를 추출하는 데이터 서비스부;

상기 데이터 서비스부에서 추출된 정보로 MAC 헤더를 생성하여 송신할 데이터에 첨부하여 MPDU를 생성하는 MPDU 생성부;

상기 관리부에 저장된 프레임의 전송 상태와 수신 강도 정보를 관찰하여 무선 통신 채널의 품질을 확인하고, 확인된 무선 통신 채널 품질에 따라서 전송 속도를 결정하고, 상기 MPDU 생성부에서 생성된 MPDU 데이터를 상기 결정된 전송 속도로 다른 무선 통신 장치에 전송하는 데이터 전송부;

다른 무선 통신 장치로부터의 수신 데이터 및 응답프레임을 입력받아 하기의 MPDU 분석부로 보내고, 상기 데이터 전송부를 통해 전송된 데이터에 대한 전송 성공 여부 및 전송 성공시의 응답 프레임의 수신 강도 값을 상기 관리부에 저장하는 데이터 수신부; 및

상기 데이터 수신부로부터 응답 프레임이 입력되면 무선 통신 채널의 품질 관리를 위한 정보가 갱신된 사실을 데이터 전송부에 알리는 MPDU 분석부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
제14항에 있어서, 상기 데이터 전송부는

무선 통신 채널의 품질을 판단하기 위한 상한 기준값과, 하한 기준값과, 수신강도 기준값과, 응답 프레임 관찰 구간의 크기 설정값이 저장되는 기준값 설정부;

새로운 무선 통신 채널의 품질 정보가 관리부에 갱신되었는 지를 확인하는 전송 확인 수신부;

상기 전송 확인 수신부에서 갱신이 확인되면, 상기 관리부에서 응답 프레임 관찰 구간의 크기가 설정값에 도달하였는지를 확인하여, 도달된 경우 응답 프레임 관찰 구간 내에서의 전송 실패 프레임의 수 및 수신 강도 평균값을 상기 기준값 설정부의 기준값들과 비교 관찰하여 무선 통신 채널의 품질을 판단하고, 상기 판단 결과에 따라서 다음 주기 동안의 전송 속도를 조절하는 전송속도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
제15항에 있어서,

상기 하한 기준값은 상한 기준값 보다 작은 값으로 설정되며, 각각 전송 속도별로 다른 값을 갖는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
제15항에 있어서,

상기 수신강도 기준값은 물리 계층에서 데이터를 받을 수 있는 최소의 신호의 크기보다 큰 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
제15항에 있어서, 상기 전송 속도 조절부는

상기 전송 실패 프레임의 수가 하한 기준값보다 작고, 수신 강도 평균값이 수신강도 기준값보다 크면, 전송 상태 및 신호 크기도 양호한 것으로 판단하여 전송 속도를 상승시키고,

전송 실패 프레임의 수가 하한 기준값 보다 작지만, 수신강도 평균값이 수신강도 기준값보다 작으면, 전송 상태는 좋지만 나빠질 가능성이 있는 것으로 판단하여 전송 속도를 감소시키고,

전송 실패 프레임의 수가 상한 기준값보다 크면서, 수신강도 평균값이 수신강도 기준값보다 크면, 신호 간섭에 의해 전송 품질이 나빠진 것으로 판단하여 전송 속도를 감소시키고,

전송 실패 프레임의 수가 상한 기준값보다 크면서, 수신강도 평균값은 수신강도 기준값보다 작으면, 전송거리가 멀거나 장애물에 의해 감쇄가 나타난 것으로 판단하여 전송속도를 감소시키고,

그외의 경우에는 현재 전송 속도를 그대로 유지하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
제18항에 있어서, 상기 전송 속도 조절부는

전송 상태는 좋지만 나빠질 가능성이 있는 것으로 판단된 경우,

상기 신호 간섭에 의해 전송 품질이 나빠진 것으로 판단된 경우 및 전송 거리가 멀거나 장애물에 의해 감쇄가 나타난 것으로 판단된 경우보다 속도를 더 적게 감소시키는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.