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KR100754301B1 - 트래픽 부하 밸런싱 방법, 액세스 포인트 장치 및 컴퓨터 판독 가능 기록 매체 - Google Patents

트래픽 부하 밸런싱 방법, 액세스 포인트 장치 및 컴퓨터 판독 가능 기록 매체 Download PDF

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KR100754301B1
KR100754301B1 KR1020047020147A KR20047020147A KR100754301B1 KR 100754301 B1 KR100754301 B1 KR 100754301B1 KR 1020047020147 A KR1020047020147 A KR 1020047020147A KR 20047020147 A KR20047020147 A KR 20047020147A KR 100754301 B1 KR100754301 B1 KR 100754301B1
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록커하워드제프리
워드제임스피터
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인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
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Abstract

장치 및 방법은 802.11 무선 LAN의 액세스 포인트들 사이의 네트워크 대역폭의 동적인 부하 밸런싱을 제공한다. 액세스 포인트는 자신에 접속된 클라이언트 디바이스의 평균 대역폭 사용량을 생성하고 모니터한다. 각각의 클라이언트 디바이스의 평균 대역폭 사용량이 총계되고, 총 대역폭이 임계값과 같거나 이를 초과하면 선택된 클라이언트는 다른 액세스 포인트로 로밍이 강제된다.

Description

트래픽 부하 밸런싱 방법, 액세스 포인트 장치 및 컴퓨터 판독 가능 기록 매체{ACCESS POINT INITIATED FORCED ROAMING BASED UPON BANDWIDTH}
본 발명은 일반적으로 데이터 통신에 관한 것이고, 특히 LAN에서의 데이터 통신에 관한 것이다. 특히 본 발명은 LAN으로의 무선 액세스 관리에 관한 것이다.
디지털 통신 및 개인 통신 시스템의 발달에 따라서, 개인용 무선 통신의 필요성은 빠르게 증가하고 있다. 지난 수년간의 무선 라디오 기술의 발달 및 무선 전화 시스템의 성장은 무선 액세스를 통한 위치에 관계없는 통신에 대한 강한 시장 요구를 나타낸다. 현재의 많은 무선 네트워크 아키텍쳐는 우선 음성 통신 및 광대역용으로 설계되고 최적화된다. 개인용 및 휴대형 컴퓨터의 증가와 LAN의 증가에 따라서, 데이터 서비스 및 파일 서버 액세스, 클라이언트-서버 수행 및 전자 메일과 같은 애플리케이션은 분산형 컴퓨팅을 지원하는 LAN 환경에 무선 액세스할 것을 요구한다. LAN 또는 광대역 통신망(WAN)과 같은 유선 네트워크와 통신하는 모바일 장치를 사용해서 데이터 트래픽을 전송하는 데 무선 통신 시스템을 사용하는 것은 널리 확산되었다. 외근자는 캠퍼스 어디서도 네트워킹할 수 있으며, 이는 생산성 의 증가로 나타난다. 예컨대, 소매점 및 도매점은 모바일 데이터 단말을 가지고 무선 통신 시스템을 사용해서 재고품 및 보충 품목을 추적한다. 운송 업체에서는 대형 야외 창고에서 입고 및 출고의 정확한 계산에 이러한 시스템을 사용할 수 있다. 편리하게, 제조 업체에서는 이러한 시스템을 사용해서 부품, 완성품 및 부족분을 추적할 수 있다. 데이터 트래픽의 특성 및 프로필이 음성 트래픽과는 매우 상이하기 때문에, 무선 액세스 프로토콜은 데이터 트래픽의 매우 동적이고, 버스티(bursty)한 특성을 효율적으로 수용해야 한다.
전형적인 무선 통신 시스템은 종종 시스템 백본이라고 불리는 케이블 매체에 의해 서로 접속된 고정된 다수의 액세스 포인트(기지국이라고 알려짐)를 포함한다.
각각의 엑세스 포인트는 지리적인 셀과 관련된다. 셀이란 액세스 포인트가 허용가능한 에러율 내에서 데이터를 전송하고, 데이터 단말기 또는 전화기와 같은 모바일 장치로부터 데이터를 수신하기에 충분한 신호 강도를 가지는 지리적인 영역이다. 전형적으로 액세스 포인트는 각각의 액세스 포인트로부터의 결합된 셀 영역 커버리지가 전체 건물 또는 대지 커버리지를 제공하도록 백본을 따라서 위치될 것이다. 무선 LAN의 경우에는 데이터 성능을 증가시키기 위해서 종종 셀 내에 큰 중첩 부분을 둔다. 따라서, 유저는 전형적으로 어느 주어진 위치에서 많은 서로 다른 액세스 포인트를 액세스한다. 그 이유는 네트워크의 성능이 액세스 포인트의 갯수의 함수이기 때문이다. 802.11(b) 표준에서, 액세스 포인트는 11Mbps를 제공하며, 이는 많은 유저가 공유한다.
전화, 무선 호출기, PDA, 데이터 단말기 등과 같은 모바일 장치는 시스템을 통해서 셀에서 셀로 전송하도록 설계된다. 각각의 모바일 장치는 자신과 자신이 등록된 액세스 포인트 사이의 무선 통신을 통해서 시스템 백본과 통신할 수 있다. 모바일 장치가 한 셀에서 다른 셀로 로밍하면, 모바일 장치는 전형적으로 이전 셀의 액세스 포인트와는 등록이 취소되고, 새로운 셀과 관련된 액세스 포인트와 등록될 것이다.
현재, IEEE 802.11 표준에 공지된 무선 LAN용 표준이 채택되어서 공업용, 과학용 및 의료용 분야에서 허가를 획득했다. IEEE 802.11 무선 LAN용 표준은 2,400-2,483.5MHz의 공업용, 과학용 및 의료용(ISM) 대역으로 동작하는 시스템용 표준이다. ISM 대역은 세계적으로 사용되고 있으며, 확산 스펙트럼 시스템의 허가되지 않은 동작을 가능하게 한다. IEEE 802.11 RF 전송은 무선 시스템 사이에서 하나의 데이터 패킷을 전송하는데 있어서, 서로 다른 데이터 레이트의 많은 시그널링 방식(변조)을 사용한다. 최근의 IEEE 802.11 무선 LAN은 다이렉트 시퀀스 확산 스펙트럼 전송용으로 거의 2.4Ghz에 가까운 주파수 대역을 사용한다. 최근에 채택되는 다른 근거리 표준은 블루투스 표준이라고 알려진 것이다(www.bluetooth.com 참조). 블루투스 표준은 주파수 호핑 확산 스펙트럼 전송을 위해 IEEE 802.11 표준과 같은 주파수 범위를 많이 사용하는 저렴한 근거리 무선 접속이다. 일부 애플리케이션에서, IEEE 802.11를 사용하는 시스템을 블루투스 표준을 사용하는 다른 시스템과 동시에 사용하는 것이 적절하다.
IEEE 802.11 무선 LAN 기술에서는 액세스 포인트와 클라이언트 디바이스 사이에는 공유된 전송 매체가 존재한다. 액세스 포인트는 한번에 하나의 클라이언트로부터만 데이터를 수신할 수 있으며, 주어진 클라이언트는 그 채널을 독점할 수 있어서, 다른 클라이언트가 사용할 수 있는 성능을 상당히 감소시킨다. 따라서, 예컨대 대역폭을 요구한 클라이언트에게 만족스럽지 못한 대역폭이 허가될 수도 있다. 따라서, 무선 LAN에서 하나의 클라이언트가 네트워크 대역폭을 독점하는 것을 방지하는 시스템 및 방법이 절실히 요구된다.
클라이언트 디바이스는 그 액세스 포인트가 붐비고 있고, 클라이언트 디바이스가 쉽게 부착할 수 있으며 붐비지도 않는, 동일하게 사용가능 액세스 포인트가 존재하더라도, 그 액세스 포인트 가장 사용하기 편리하다면, 그 액세스 포인트를 사용해서 등록할 것이다. 이는 부분적으로는 클라이언트 디바이스가 그 안에 사전에 로밍된 액세스 포인트의 리스트 내의 액세스 포인트의 위치 또는 신호 품질 혹은 이들 모두에 기초해서 액세스 포인트를 등록하기 때문이다. 부착된 클라이언트 디바이스에 최상의 서비스 품질을 제공할 수 있을 것같은 액세스 포인트에 클라이언트 디바이스를 부착시키는 것이 바람직하다. 클라이언트 디바이스는 하나의 액세스 포인트에 과도하게 부착시키고, 동일하게 사용가능한 액세스 포인트에는 너무 적게 부착시키기 보다는 사용가능한 액세스 포인트 사이에 적절하게 부착시키는 것이 가장 적절할 것이다. 결론적으로, 액세스 포인트에 부하 밸런싱 메커니즘을 제공할 필요가 있다.
따라서, 본 발명은 그 액세스 포인트와 관련된 각각의 클라이언트 디바이스가 사용하는 평균 대역폭을 나타내는 테이블을 액세스 포인트에 동적으로 생성해서 유지하는 단계와, 이 테이블에서 각각의 클라이언트 디바이스의 대역폭 사용량을 모니터하는 단계와, 적어도 하나의 클라이언트를 이 액세스 포인트로부터 강제 접속 해제시키는 단계를 포함하는 통신 네트워크에서 트래픽을 부하 밸런싱시키는 방법을 제공한다. 더 상세하게는 본 발명은 모바일 클라이언트 디바이스를 포함하는 통신 네트워크에서 트래픽을 부하 밸런싱시키는 방법을 제공하며, 이 클라이언트 디바이스는 공간적으로 분포된 복수의 액세스 포인트 중 하나를 통해서 네트워크에 접속될 수 있으며, 이 방법은 그 액세스 포인트와 관련된 각각의 클라이언트 디바이스가 사용하는 평균 대역폭을 나타내는 테이블을 액세스 포인트에 동적으로 생성해서 유지하는 단계와, 각각의 클라이언트 디바이스의 평균 대역폭 사용량을 모니터하는 단계와, 액세스 포인트의 총 대역폭 사용량이 미리 정해진 임계값을 초과하면 적어도 하나의 클라이언트를 이 액세스 포인트로부터 강제 접속 해제시키는 단계를 포함하는 통신 네트워크에서 트래픽을 부하 밸런싱시키는 방법을 제공한다.
다른 측면에 따라서, 본 발명은 컨트롤러, 무선 LAN으로의 인터페이스를 제공하는 제 1 어댑터, 유선 LAN으로의 인터페이스를 제공하는 제 2 어댑터, 제 1 어댑터를 컨트롤러에 접속시키는 제 1 버스, 컨트롤러를 제 2 어댑터에 접속시키는 제 2 버스를 포함하는 장치를 제공하며, 여기서 컨트롤러는 클라이언트 디바이스가 로딩하게 하는 적어도 하나의 프로그램을 수행한다. 더 상세하게는 본 발명은 컨트롤러, 모바일 클라이언트 디바이스용 인터페이스를 무선 LAN에 제공하는 제 1 어댑터, 유선 LAN으로의 인터페이스를 제공하는 제 2 어댑터, 제 1 어댑터를 컨트롤러에 상호 접속시키는 제 1 버스, 컨트롤러를 제 2 어댑터에 상호접속시키는 제 2 버스를 포함하는 클라이언트 디바이스를 네트워크에 접속시키는 액세스 포인트 장치를 제공하며, 여기서 컨트롤러는 이 장치의 대역폭 사용량이 미리 정한 임계값을 초과하면 클라이언트 디바이스를 로밍하게 하는 적어도 하나의 프로그램을 수행한다.
다른 측면에 따라서, 본 발명은 복수의 액세스 포인트 중 하나를 통해서 네트워크로 접속 가능한 모바일 클라이언트 디바이스에 의해 대역폭 사용량을 모니터하고, 대역폭 사용량이 미리 정한 임계값을 초과하면 플래그(flag)를 가동하는 제 1 코드 세트, 대역폭 사용량이 미리 정한 임계값을 초과하면 클라이언트 디바이스를 다른 액세스 포인트에 재분배하는 제 2 코드 세트, 요청을 모니터해서 메시지 패킷을 재분배하고, 조건부 응답을 발행하는 제 3 코드 세트를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공한다.
본 발명이 관련되는 무선 LAN(WLAN)의 경우에, 셀 내에 큰 중첩 부분이 있어서, 데이터 성능을 증가시킨다. 환언하면, 무선 LAN의 성능은 클라이언트가 사용가능한 액세스 포인트의 수의 함수로 나타내어 질 수 있다. 결과적으로 유저는 주어진 위치에서 다수의 서로 다른 액세스 포인트로의 액세스를 갖고 있다.
무선 LAN의 이러한 특성은 클라이언트의 서비스를 클라이언트가 동일하게 사용가능한 다른 액세스 포인트로 전달하는데 혼잡한 액세스 포인트에 의해 사용된다. 즉, 클라이언트는 무선 LAN 용 802.11 프로토콜에 관해서 클라이언트가 선택한 것과는 다른 액세스 포인트에 부착하게 된다. 한 액세스 포인트로부터 다른 액세스 포인트로 클라이언트를 이동하는 것을 "강제된 로밍(Forced Roaming)"이라고 한다.
특히, 클라이언트와 액세스 포인트 사이의 접속은 무선 LAN 용 802.11 프로토콜에 따라서 설정된다. (사용가능한 액세스 포인트, 선호도 또는 가장 강한 품질의 액세스 포인트 테이블을 통해서 액세스 포인트를 선택해서), 일단 접속되면, 액세스 포인트는 클라이언트의 대역폭이 최대 대역폭 미만인지 결정한다. 액세스 포인트는 알고리즘을 통해서 다른 액세스 포인트와 클라이언트 부하를 재분배할 협상을 개시한다. 이는 각각의 클라이언트의 MAC 어드레스의 리스트, 신호 품질 및 사용가능한 대역폭을 제공함으로써 행해진다. 다른 AP가 서비스의 품질을 개선할 수 있다면, 접속은 다른 액세스 포인트로 이동되며, 이러한 이동이 강제된 로밍이다. 이러한 알고리즘은 최대값 이하로 대역폭이 내려갈 때마다 트리거될 것이다. 이 알고리즘은 대역폭이 계속 최대값 이하로 있는 경우에 미리 정한 시간에 재접속을 시도할 것이다. 클라이언트가 액세스 포인트를 로밍하게 함으로써 클라이언트를 서비스하는 사용가능한 대역폭이 확실히 존재하게 한다. 이 점은 대역폭 대신에 신호 품질의 변화에 기초해서 액세스 포인트가 스위칭을 개시하는 종래의 로밍과 다른 점이다.
강제된 로밍은 로밍 밸런싱을 동적으로 수행함으로써 무선 LAN의 효율을 증가시킨다. 동적인 로밍 밸런싱은 더 고가인 더 높은 대역폭 프로토콜로 변경할 필요없이 주어진 지리적인 영역에서 네트워크의 유효 대역폭을 증가시킨다. 생산성을 더 개선하면서도 네트워크 성능이 더 양호하다는 점이 유저에게는 이득이다.
다른 측면에 따라서, 본 발명은 특정 액세스 포인트로 로밍하도록 클라이언트 디바이스에 알리는 커맨드를 클라이언트 디바이스에서 수신하는 단계와, 특정 액세스 포인트의 사용가능성을 측정하는 단계와, 사용가능하다면, 특정 액세스 포인트로 로밍하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
다른 측면에 따라서, 특정 액세스 포인트로 로밍하도록 클라이언트 디바이스에 알리는 커맨드를 클라이언트 디바이스에서 수신하는 단계와, 사용가능하다면, 특정 액세스 포인트로 로밍하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
다른 측면에 따라서, 본 발명은 무선 LAN으로의 인터페이스를 제공하는 어댑터, 강제된 로밍 정보가 동적으로 기록되는 테이블을 구비한 저장부, 테이블을 스캔하고, 그 안에 저장된 정보를 사용해서 액세스 포인트를 등록하는 프로그램을 수행하는 프로세서를 포함하는 프로세싱 서브시스템, 프로세싱 서브시스템, 저장부 및 어댑터를 연결시키는 버스 서브시스템을 포함하는 장치도 제공한다.
본 발명의 바람직한 사용 모드, 다른 목적 및 장점은 실시예의 상세한 설명을 참조하면서 첨부된 도면과 관련되어 판독하면 이해될 것이다.
도 1은 본 발명을 실시하는 네트워크를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 기술에 따라서 액세스 포인트의 블록도를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 교시에 따른 클라이언트의 블록도,
도 4는 액세스 포인트로의 접속을 설정하도록 클라이언트 내에서 수행되는 프로그램의 흐름도,
도 5는 각각의 액세스 포인트에 제공되어 동적으로 관리되며, 액세스 포인트 에 접속된 클라이언트에 관한 정보를 포함하는 테이블을 도시하는 도면,
도 6은 대역폭 사용량을 모니터하도록 액세스 포인트 내에서 수행되는 프로그램의 흐름도,
도 7은 클라이언트 재분배 특성을 관리하도록 액세스 포인트 내에서 수행되는 프로그램의 흐름도,
도 8은 재분배 요청을 모니터하고, 재분배 응답을 발행하도록 액세스 포인트 내에서 수행되는 프로그램의 흐름도,
도 9는 클라이언트 내에서 수행되며, 강제된 로밍 커맨드를 체크하는 프로그램의 흐름도,
도 10은 클라이언트가 혼잡을 감소시키기 위해 이동되어야 하는지 결정하도록 클라이언트 내에서 수행되는 프로그램의 흐름도,
도 11은 액세스 포인트가 수용할 수 있는 클라이언트를 결정하도록 액세스 포인트 내에서 수행되는 프로그램의 흐름도,
도 12는 클라이언트 디바이스에 제공되며, 액세스 포인트에 의해 기록되는 강제된 로밍 테이블을 도시하는 도면.
도 1은 본 발명이 사용된 네트워크의 개략도이다. 네트워크는 802.11 무선 네트워크(120) 및 유선 네트워크(118)를 포함한다. 유선 네트워크(118)는 100Mbps로 동작하는 이더넷 LAN과 같은 기존에 알려진 LAN이 될 수 있다. 유선 네트워크 (118)는 복수의 서버에 접속되며, 인터넷 또는 회사 인트라넷(도시 생략)에 접속된다. 무선 네트워크(120)는 무선 주파수에 의해 형성되는 무선 LAN으로 IEEE 802.11 무선 LAN용 사양에 나타난 프로토콜을 사용한다. 액세스 포인트(102, 106, 110, 114)는 LAN(118)에 접속된다. 이하 설명되는 바와 같이, 각각의 액세스 포인트는 클라이언트(124, 122)와 같은 클라이언트가 LAN(118) 또는 인터넷에 있는 장치와 통신할 수 있게 하는 무선 어댑터를 포함한다.
도 1을 계속 참조하면, 각각의 액세스 포인트는 신호를 송수신하는 범위 또는 거리를 갖고 있다. 예컨대, 액세스 포인트(102)의 범위는 참조번호 104이다. 유사하게 액세스 포인트(106)의 범위는 참조 번호 108이다. 유사하게, 액세스 포인트(100)의 범위는 112이고, 액세스 포인트(114)는 116이다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 클라이언트(124)는 4개의 액세스 포인트의 범위 내에 있어서 이들 중 어느 것과도 통신할 수 있다. 클라이언트(122)는 각각 2개의 액세스 포인트(102, 114)의 범위에 있다. 따라서 클라이언트(122)는 무선 파장을 통해서 액세스 포인트(102) 또는 액세스 포인트(114)와 통신할 수 있다. IEEE 802.11 사양에 나타난 프로토콜을 사용하면, 액세스 포인트 중 하나로 일단 접속되면, 클라이언트는 통신 가능한 다른 액세스 포인트를 갖고 있고, 접속된 액세스 포인트가 혼잡한 상황에서도 서버로의 접속을 시도하지 않는다. (이하 설명되는) 본 발명은 액세스 포인트가 덜 혼잡한 액세스 포인트로 접속을 이동해서, 클라이언트가 로밍하게 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 교시에 따른 액세스 포인트(AP)의 블록도를 도시하는 도면 이다. 도 2의 소자 중 도 1의 소자와 유사한 것에는 같은 참조 번호를 붙였고, 이하 설명이 생략된다. 도 1의 액세스 포인트가 동일한 것이고, 도 2 및 설명은 도 1의 액세스 포인트 중 임의의 하나를 커버하는 것이라는 점에 주의한다. 액세스 포인트(200)는 컨트롤러(202), 무선 LAN 어댑터(222) 및 유선 LAN 어댑터(212)를 포함한다. 무선 LAN 어댑터(222)는 컨트롤러(202)로의 무선 LAN 인터페이스를 제공하고, 반면에 유선 LAN 어댑터(212)는 이더넷 LAN으로의 LAN 인터페이스를 제공한다. 컨트롤러(202)는 버스(232)에 의해서 무선 LAN 어댑터(222)에 연결되고, 버스(24)를 통해서 유선 LAN 어댑터(212)에 접속된다. 컨트롤러(202)는 메모리, 인터페이스 컨트롤 로직(206), 프로그램 저장부(208) 및 마이크로프로세서(210)를 포함한다. 이들 소자(204, 206, 208, 210)는 도 2에 도시된 바와 같이 상호 접속된다. 프로그램 저장부(208)는 마이크로프로세서(210)가 유선 및 무선 네트워크를 지원하도록 수행 또는 실행되는 제어 프로그램(펌웨어)를 저장한다. 데이터 저장부(204)는 무선 네트워크(120)와 유선 네트워크(118) 사이에서 전송되는 데이터를 일시적으로 유지하는데 사용된다. 데이터 저장부(204)는 동적으로 업데이트되며 다른 액세스 포인트로 클라이언트를 접속시키는 데 액세스 포인트에 의해 사용되는 제어 테이블(236)(이하 더 설명됨)도 포함한다. 인터페이스 흐름 제어 로직(206)은 컨트롤러(202)로부터 무선 어댑터(222) 및 유선 어댑터(212)로의 데이터의 이동을 제어한다.
LAN 어댑터(212)는 LAN 인터페이스를 이더넷 LAN(118)에 제공한다. 유선 LAN 어댑터(212)는 컨트롤러(214), TX FIFO(220), RX FIFO(216) 및 물리층(218)을 포함한다. 컨트롤러(214)는 MAC(medium access control) 기능을 LAN 어댑터에 제공한다. 컨트롤러(214)는 TX FIFO(220) 및 RX FIFO(216)에 접속된다. TX FIFO(220)는 이더넷 LAN에 전송되는 데이터를 유지하고, 반면에 RX FIFO(216)는 물리층(218)에 접속된다. 물리층(218)은 네트워크(118) 등으로의 물리적인 접속을 제공하는 이더넷 사양에 따라서 디지털을 아날로그 신호로 변환시키는 물리적인 기능을 어댑터에 제공한다.
도 2를 계속 참조하면, 무선 LAN 어댑터(222)는 IEEE 802.11b 무선 LAN 사양에 명시된 프로토콜을 수행하도록 설계된다. 무선 LAN 어댑터(222)는 RF 송수신기(224), TX FIFO(230), RX FIFO(228) 및 컨트롤러(226)를 포함한다. 명칭이 적힌 소자들이 도면에 도시된 바와 같이 접속된다. 컨트롤러(226)는 인터페이스 기능을 제공하며, 통상 MAC이라고 알려져 있다. MAC은 무선 네트워크로 전송되는 데이터를 유지하는 TX FIFO(230)에 접속된다. 유사하게, RX FIFO(228)는 무선 네트워크로부터 수신된 데이터를 유지한다. RF 송수신기(224)는 증폭기 및 802.11b 사양에 따라서 디지털 신호를 무선 주파수 에너지로 변환하는 안테나(232)에 접속된다. RF 송수신기는 무선 주파수 신호를 수신해서 이들은 디지털 신호로 변환시킨다. 결과적으로, RF 송수신기는 송신 서브 시스템과 수신 서브 시스템을 모두 포함한다. 송신 서브 시스템은 무선 네트워크로 전송될 데이터를 처리하고, 수신 서브 시스템은 무선 네트워크로부터 수신된 데이터를 관리한다. RF 송수신기는 종래에 알려져 있으므로 더 이상 설명되지 않는다.
도 3은 클라이언트 디바이스의 구조의 블록도를 도시하고 있다. 클라이언트(300)는 주변 소자 인터페이스(PCI) 버스 컨트롤러(308)를 포함하며, 여기에는 DASD(312), 키보드/마우스(314), 플래시 프로그램 저장부(316) 및 메모리 컨트롤러(304)가 접속되어 있다. PCI 버스 컨트롤러(308)의 기능은 장착된 장치들 사이에서 중재하고, 이들 장치가 마이크로프로세서(302)와 그 메모리(306)에 액세스할 수 있게 하는 기능을 포함한다. 마이크로프로세서(302)는 메모리 컨트롤러(304)를 통해서 메모리(306)에 연결된다. 메모리 컨트롤러(304)는 메모리(306)를 제어한다. 플래시 프로그램 저장부(316)는 처음 턴온되었을 때 클라이언트를 동작 상태로 설정하는데 사용되는 초기화 프로그램 또는 BIOS를 포함한다. DASD(312) 영역은 클라이언트 디바이스가 접속을 시도할 액세스 포인트를 결정하는 선호도 리스트(332)를 포함하는데 사용된다. 선호도 리스트(332)는 액세스 포인트를 명시하거나 클라이언트가 부착할 수 있는 수개의 "사용가능 액세스 포인트"의 리스트를 가질 수 있다. 통상적으로, 시스템 관리자는 유저에게 제공되기 전에 또는 제공되는 동안 머신에 위치되는 선호도 리스트를 정의한다.
도 3을 다시 참조하면, DASD 영역은, 접속되었던 액세스 포인트의 혼잡으로 인해서 클라이언트가 다른 액세스 포인트로 접속되어야 할 때 액세스 포인트에 의해 설정되도록 설정되는 컨텐츠를 가진 "강제된 로밍 테이블"(331)이라는 테이블을 포함한다. PCI 확장 버스(310)는 비디오 컨트롤러(318) 및 무선 어댑터(322)를 PCI 버스 컨트롤러(308)에 접속시킨다. 비디오 컨트롤러(318)는 비디오 디스플레이(320)에 접속된다. 비디오 컨트롤러(318)는 비디오 디스플레이(320) 상에 디스플레이될 정보를 관리한다. 무선 어댑터(322)는 클라이언트가 무선 파장을 통해서 액세스 포인트로 통신할 수 있게 하는 무선 LAN 인터페이스를 제공한다. 결과적으로, 무선 어댑터(322)는 TX FIFO(328) 및 RX FIFO(326)에 접속된 RF 송수신기(330)를 포함한다. RF 송수신기(330)는 전력 증폭기 및 안테나(334)에도 접속된다. 컨트롤러(324)는 무선 어댑터(322)가 PCI 버스와 인터페이스하게 하고, IEEE 802.11 무선 네트워크용 표준에 개시된 프로토콜에 따라서 데이터를 처리하는 MAC 기능을 수행한다. RF 송수신기(330)는 위에 설명된 RF 송수신기(224)와 유사한 기능을 하는 송신부 및 수신부를 포함한다.
지금까지 액세스 포인트 및 클라이언트 디바이스의 물리 구조를 설명했으며, 강제된 로밍을 가능하게 하도록 이들 각각에서 수행되는 프로그램이 설명될 것이다.
도 4는 클라이언트에서 수행되어서 액세스 포인트로의 접속을 설립하는 프로그램의 흐름도를 도시하고 있다. 단계 400에서 접속 설정이 개시되고, 단계 402로 넘어가서 무선 LAN 인터페이스는 무선 네트워크 또는 사용가능한 액세스 포인트를 찾아서 스캔한다. 이는 클라이언트 디바이스로 하여금 액세스 포인트로부터 비컨을 확인하거나 다양한 네트워크의 액세스 포인트에 대한 접속을 확인(ping)하게 함으로써 수행될 수 있다. 어느 액세스 포인트가 범위 내에 있는지 측정한 이후에, 단계 404에서 프로그램은 사용가능한 액세스 포인트와 액세스 포인트 선호도 리스트(332:도 2)를 비교한다. 프로그램은 단계 406으로 가며, 여기서 일치하는 것이 발견되지 않으면 402로 되돌아가서 위에 설명한 단계를 반복하고, 일치하는 것이 발견되었으면, 클라이언트는 선호도 리스트에서 가장 높이 있는 사용가능한 액세스 포인트에 우선 접속한다. 클라이언트 디바이스는 액세스 포인트의 유저의 부하 밸런싱을 고려하지 않는다. 예컨대, 액세스 포인트 장치가 2개의 서로 다른 액세스 포인트에 접속할 수 있는 경우, 클라이언트 디바이스는 접속된 액세스 포인트에서의 부하나 혼잡은 고려하지 않고, 리스트 중 가장 높은 액세스 포인트에 접속할 것이다.
도 5는 각각의 액세스 포인트에 의해 동적으로 유지되며, 제어 테이블(236:도 2)에 따라서 액세스 포인트 메모리(204)에 저장되는 테이블(500)을 도시한다. 테이블(500)은 액세스 포인트에 접속된 각각의 클라이언트 디바이스에 관련된 정보를 저장한다. 열(502)에는 1, 2, 3...n과 같이 각각의 클라이언트에 할당된 이름이 테이블에 리스트되어 있다. 열(504)에는, 각각의 클라이언트 디바이스에 할당된 인터넷 프로토콜(IP) 어드레스가 기록된다. 열(506)에는 각각의 클라이언트로부터 보고되는 신호 강도가 유지된다. 간단하게 하기 위해서, 강도는 전체 강도에 대한 백분율로 정규화되어 있다. 열(508)에는 액세스 포인트가 각각의 클라이언트가 사용하는 평균 대역폭을 저장한다. 각각의 클라이언트가 사용하는 평균 대역폭은 각각의 클라이언트의 액세스 포인트에 의해서 동적으로 계산된다. 512는 각각의 클라이언트가 사용하는 모든 대역폭의 함인 총 대역폭을 저장한다. 510은 512의 총 대역폭이 미리 정해진 임계값을 초과하는 경우에 설정되는 강제 로밍 플래그 위치이다. 클라이언트 디바이스의 부하를 다른 액세스 포인트로 옮길 수 있지 알 수 있도록 액세스 포인트가 인접 액세스 포인트를 조사하게 하는 것이 이 플래그의 설정이다.
도 6은 액세스 포인트 내에서 수행되면서 대역폭 사용량을 모니터하는 프로그램의 흐름을 도시하고 있다. 프로그램은 600에서 시작해서 602로 가고 여기서 클라이언트의 신원 및 IP를 리스트하는 각각의 클라이언트에 대한 기록이 도 5의 적절한 열에 삽입된다. 위에 설명한 바와 같이, 클라이언트 디바이스는 테이블(500)에서 위치(502, 504)에 각각 저장된 식별자 및 관련 IP 어드레스를 할당받는다. 프로그램은 단계 604으로 넘어가서 클라이언트 디바이스가 액세스 포인트에 전송하는, 위치(506)에 저장된 정규화된 신호 강도가 업데이트된다. 클라이언트 디바이스는 주기적으로 정규화된 신호 강도를 전송하도록 수정된다.
클라이언트 디바이스 상의 장치 드라이버는 신호 강도를 자신이 관련된 액세스 포인트에 보고하도록 수정된다. 장치 드라이버는 무선 LAN 인터페이스 서브시스템으로부터의 신호 강도 정보를 판독해서 그 정보를 제어 패킷으로 액세스 포인트에 제공한다. 제어 패킷의 포맷은 액세스 포인트로의 브로드캐스트로, 클라이언트 디바이스 IP 어드레스, 패킷 타입 식별자 및 신호 강도를 포함하는 데이터그램이다. 장치 드라이버는 이 정보를 주기적으로 액세스 포인트에 보내며, 그 기간은 1 내지 60분으로 설정된다. 도 3에 도시되어 있지는 않지만, 장치 드라이버 및 OS는 당업계에 공지되어 있다. 따라서, 추가적인 설정은 생략된다.
프로그램은 단계 606으로 넘어가며, 여기서 액세스 포인트는 테이블에 리스트된 각각의 클라이언트 디바이스별로 계산된 평균 대역폭을 저장한다. 액세스 포인트는 일정 시간 동안 송수신되는 정보의 바이트수를 측정해서 평균 대역폭을 결정한다. 특히, 액세스 포인트는 백그라운드 프로그램을 실행해서 각각의 클라이언트에 대한 정보를 유동적으로 측정한다. 평균 대역폭은 테이블(500)에서 위치(508)에 저장된다. 프로그램은 단계 608로 넘어가며, 여기서 액세스 포인트는 테이블(500)의 위치(512)에 저장된 각각의 클라이언트의 평균 대역폭을 합산함으로써, 액세스 포인트에서 소모되는 총 대역폭을 측정한다. 프로그램은 단계 610으로 가서, 총 대역폭을 임계값과 비교한다. 총 대역폭이 임계값 이상이면, 프로그램은 단계 612으로 가서 테이블(500)의 위치(510)의 재분배 플래그를 설정한다. 단계 610에서, 전체 대역폭이 임계값미만이면, 프로그램은 단계 602으로 돌아간다. 단계 610에서 사용되는 임계값은 네트워크 관리자에 의해 결정되며, 이는 클라이언트의 동작의 버스트를 조절해서 네트워크에서의 추가적인 성능이 가능하도록 설정되어야 한다는 점에 주의한다.
도 7은 액세스 포인트에서 수행되는, 클라이언트 재분배를 관리하는 프로그램의 흐름도를 도시하고 있다. 이 코드는 시스템 내의 각각의 액세스 포인트에서 수행될 수 있다. 다른 방안으로, 코드는 전체 시스템에 대해서 하나의 마스터 액세스 포인트에서 또는 네트워크의 하나의 서버 상에서 수행될 수 있다. 프로그램은 단계 700에서 시작해서, 단계 702로 넘어가서, 테이블(500:도 5)에서 재분배 플래그가 설정되었는지 테스트한다. 플래그가 설정되지 않았다면, 프로그램은 플래그가 설정될 때까지 계속해서 루프되고, 프로그램은 경로 Y를 따라서 704로 가서 재분배를 시도할 클라이언트를 결정한다. 이러한 결정을 위해서, 액세스 포인트는 테이블(500)의 각각의 클라이언트에 대해서 알고리즘을 수행한다. 이 알고리즘은 총 대역폭을 임계값 이하로 감소시키기 위해 어느 클라이언트를 이동시켜야 할지 식별하도록 설계된다. 알고리즘은 또한 고대역폭과 저대역폭의 장치를 조합해서 이동시키도록 설계된다. 알고리즘의 흐름도가 도 10에 도시되어 있으며, 이하 설 명된다.
프로그램은 단계 704에서 단계 706으로 넘어가며, 여기서 메시지 재분배 요청이 인접 액세스 포인트에 전송된다. 이 메시지는 식별된 클라이언트 또는 클라이언트용 테이블(500)의 컨텐츠를 포함한다. 이 프로그램은 단계 708에서 응답을 대기한다. 프로그램은 단계 710으로 넘어가서 응답을 체크한다. 응답이 긍정이면, 프로그램은 '예' 경로를 따라서 단계 712로 나가서 액세스 포인트가 할당된 네트워크에 새로운 MAC 어드레스를 포함하는 액세스 포인트 정보를 전송한다. 이 정보는 클라이언트 디바이스의 강제된 로밍 테이블(331:도 3)에 저장된다. 단계 710에서, 응답이 부정이면, 프로그램은 단계 702로 돌아가서 이전에 설명된 처리 단계를 반복한다.
도 8은 액세스 포인트에서 수행되는, 재분배 요청을 모니터하고, 응답하는 프로그램의 흐름도를 도시하고 있다. 이 프로그램은 단계 800에서 시작해서, 단계 802로 넘어가서 재분배할 요청을 수신 대기한다. 프로그램은 단계 804로 가서 재분배 요청을 수신한다. 단계 804에서, 프로그램은 초과 용량을 갖고 있는지 테스트한다. 이는 테이블(500)에서 그 액세스 포인트에 대한 총 대역폭(512)을 체크함으로써 수행된다. 추가 대역폭이 없는 경우에는 단계 808에서 요청이 부정된다. 초과 용량이 있는 경우에는, 프로그램은 단계 806으로 넘어가서 액세스 포인트는 클라이언트 디바이스가 범위 내에 있는지 판정해야 한다. 이는 데이터를 전송하는 장치를 듣고 있는 액세스 포인트에 의해 수행된다. 프로그램은 단계 810으로 가고, 여기서 액세스 포인트는 수용할 수 있는 클라이언트 디바이스를 결정한다. 이를 위해서는 클라이언트가 액세스 포인트 성능을 과도하게 사용하지 않고 이동될 수 있는지 측정하는 알고리즘을 수행해야 한다. 도 11(이하 설명되는)은 이 알고리즘의 흐름도이다.
액세스 포인트가 수용할 수 있는 클라이언트를 결정한 이후에, 액세스 포인트가 수용할 수 있는 클라이언트의 명칭을 리스팅한 응답 메시지가 요청 액세스 포인트로 전송된다.
도 9는 클라이언트에서 수행되면서 강제된 로밍을 체크하는 프로그램의 흐름도를 도시하고 있다. 이 프로그램은 단계 900에서 시작해서, 단계 902로 가서 강제된 로밍을 체크한다. 이는 클라이언트가 도 3에 도시된 클라이언트 내의 테이블(331)에 설정된 비트를 시험함으로써 수행된다.
강제된 로밍이 동작되지 않으면, 프로그램은 루프된다. 강제된 로밍이 가동되면, 프로그램은 '예' 경로를 따라서 단계 904로 가며, 여기서 클라이언트는 범위 내에서 사용가능한 액세스 포인트를 결정하도록 스캔한다. 이후에 사용가능한 액세스 포인트와 네트워크(906)에서 할당된 특정 액세스 포인트를 비교한다.
액세스 포인트를 사용할 수 없는 경우에는 프로그램은 루프된다. 액세스 포인트를 사용할 수 있는 경우에는 프로그램은 단계 908을 나와서 '예' 경로를 따라서 단계 910으로 들어가고, 여기서 클라이언트는 로밍이 강제되는 액세스 포인트와의 링크를 설립한다.
도 10은 액세스 포인트에서 실행되면서, 혼잡을 제어하기 위해 제거될 클라이언트를 식별하는 프로그램의 흐름도이다. 알고리즘은 1000에서 시작해서, 1002로 넘어가고, 여기서 장치의 신호의 강도에 기초해서 테이블(502)이 스캔되고 저장된다. 후속해서, 단계 1004에서, 낮은 신호 강도를 가진(이 경우 10% 이하) 클라이언트 디바이스가 로밍될 후보로서 선택되며, 이는 낮은 신호 강도를 제공받는 장치가 전송시에 에러를 갖고 있어서 재시도해야할 가능성이 높기 때문이다. 단계 1006에서, 더 낮은 신호 강도의 서브셋에서 가장 높은 대역폭을 가진 장치의 10%가 선택된다.
도 11은 액세스 포인트 내에서 수행되면서, 액세스 포인트가 수용할 수 있는 클라이언트를 결정하는 프로그램의 흐름도이다. 단계 1100에서 시작해서, 1102로 넘어가고, 여기서 최대 용량과 총 용량(512) 사이의 차이에 의해서 추가 용량이 측정된다. 단계 1104에서, 범위 내의 장치 중(단계 806에서의 체크), 가장 높은 대역폭 장치가 선택되고, 단계 1108에서 추가 용량은 이 추가에 기초해서 감소된다. 단계 1108에서, 이 장치의 추가가 액세스 포인트의 용량을 초과하는지 판정한다. 용량이 초과되었다면, 단계 1110에서 멈춘다. 추가 용량이 유지되면, 단계 1112에서 그 장치는 수용된다. 단계 1114에서, 선택된 다음 장치는 가장 낮은 대역폭의 장치이고, 단계 1116에서 추가 용량이 감소되고, 단계 1118에서 사용가능한 용량의 체크가 이루어지고, 용량을 사용할 수 있는 경우에 단계 1120에서 수용된다. 이 방법은 높은 용량 장치와 낮은 용량 장치 사이에서 교번하도록 설정된다.
도 12는 클라이언트 디바이스에 제공되어서 액세스 포인트로부터 강제된 로밍 정보를 수신하는 강제된 로밍 테이블의 도면이다. 테이블(1200)은 현재의 액세스 포인트(1202)의 엔트리와 강제된 로밍(1204)에 의해 할당된 새로운 액세스 포인트를 포함한다. 각각의 액세스 포인트에 대해서, 관련 IP 어드레스는 1206 및 1208에 각각 유지된다. 클라이언트 디바이스가 로밍하도록 지시받으면, 1210에서 플래그가 설정되어서 로밍을 강제할 필요가 있다는 것을 나타낸다.

Claims (25)

  1. 통신 네트워크에서 트래픽의 부하 밸런싱(load balance traffic) 방법에 있어서,
    액세스 포인트에서, 상기 액세스 포인트와 관련된 각각의 클라이언트 디바이스에 의해 사용되는 평균 대역폭, 각각의 클라이언트 디바이스의 신원, 각각의 클라이언트 디바이스에 할당된 IP 어드레스, 각각의 클라이언트 디바이스에 대한 신호 강도, 총 대역폭 사용량이 기록되는 서브필드, 및 총 대역폭 사용량이 미리 정한 임계값을 초과하는 경우에 가동되는 플래그를 리스팅한 테이블을 동적으로 생성하고 유지하는 단계와,
    상기 클라이언트 디바이스 각각의 대역폭 사용량을 상기 테이블에서 모니터링하는 단계와,
    상기 액세스 포인트에서의 총 대역폭 사용량이 상기 미리 정한 임계값을 초과하는 경우, 적어도 하나의 클라이언트를 상기 액세스 포인트로부터 접속 해제시키는 단계
    를 포함하는 트래픽 부하 밸런싱 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 강도는 각각의 클라이언트에 대해 정규화되는(normalized)
    트래픽 부하 밸런싱 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 모니터링하는 단계는, 상기 클라이언트 디바이스의 대역폭 사용량을 합산하여 총 대역폭 사용량을 생성하는 단계를 더 포함하는
    트래픽 부하 밸런싱 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 총 대역폭 사용량이 상기 미리 정한 임계값을 초과하는 경우, 강제 로밍 플래그(Force Roam Flag)를 가동시키는 단계를 더 포함하는
    트래픽 부하 밸런싱 방법.
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 6 항에 있어서,
    상기 미리 정한 임계값은 상기 네트워크 상의 추가 용량이 클라이언트 디바이스 동작의 버스트들(bursts)을 조정(handle)할 수 있게 하도록 설정되는
    트래픽 부하 밸런싱 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 접속 해제 단계는, 접속 해제시킬 적어도 하나의 클라이언트를 결정하는 단계와, 패킷 재분배 요청을 생성하는 단계와, 상기 패킷 재분배 요청을 적어도 하나의 액세스 포인트에 전송하는 단계를 더 포함하는
    트래픽 부하 밸런싱 방법.
  9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 8 항에 있어서,
    상기 패킷 재분배 요청은 상기 적어도 하나의 클라이언트의 신원, IP 어드레스, 신호 강도 및 평균 대역폭 사용량을 포함하는
    트래픽 부하 밸런싱 방법.
  10. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 9 항에 있어서,
    상기 패킷 재분배 요청에 대한 응답 패킷을 수신하는 단계와,
    상기 응답 패킷을 분석하는 단계와,
    상기 응답 패킷이 적어도 하나의 액세스 포인트가 재분배 요청을 수용하는 것으로 지시하는 경우, 상기 적어도 하나의 클라이언트에게 로밍을 강제하도록 알리는 단계
    를 더 포함하는 트래픽 부하 밸런싱 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 액세스 포인트에서 패킷 재분배 요청을 수신하는 단계와,
    상기 액세스 포인트가 초과 용량(excess capacity)을 갖고 있는지 판정하는 단계와,
    상기 액세스 포인트가 초과 용량을 갖고 있다면 상기 요청을 수용하는 단계
    를 포함하는 트래픽 부하 밸런싱 방법.
  12. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 11 항에 있어서,
    상기 패킷 재분배 요청에서 식별된 클라이언트 디바이스가 상기 액세스 포인트의 범위 내에 있는지 판정하는 단계와,
    상기 액세스 포인트가 상기 클라이언트 디바이스를 수용할 수 있는지 판정하는 단계
    를 더 포함하는 트래픽 부하 밸런싱 방법.
  13. 청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 12 항에 있어서,
    제 12 항의 두 판정 단계에서 판정 결과가 모두 긍정인 경우에 수용 응답 패킷을 생성하는 단계와,
    상기 수용 응답 패킷을 전송하는 단계
    를 더 포함하는 트래픽 부하 밸런싱 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 액세스 포인트에서 패킷 재분배 요청을 수신하는 단계와,
    상기 액세스 포인트가 초과 용량을 갖고 있는지 판정하는 단계와,
    상기 액세스 포인트가 초과 용량을 갖고 있지 않다면 상기 요청을 거절하는 단계
    를 포함하는 트래픽 부하 밸런싱 방법.
  15. 액세스 포인트 장치에 있어서,
    프로그래밍 가능 프로세서, 상기 프로세서에 동작 가능하게 연결된 메모리,상기 프로세서가 유선 및 무선 LAN을 지원하는 프로그램을 수행하도록 하는 인스트럭션을 가진 펌웨어를 포함하는 프로그램 저장부, 및 상기 프로세서를 제 1 버스 및 제 2 버스에 연결시키는 인터페이스 플로우 컨트롤러를 포함하는 컨트롤러와,
    무선 LAN 으로의 인터페이스를 제공하는 제 1 어댑터와,
    유선 LAN 으로의 인터페이스를 제공하는 제 2 어댑터를 포함하되,
    상기 메모리는, 상기 장치와 통신하는 클라이언트 디바이스의 신원이 기록되는 제 1 서브필드, 상기 클라이언트 디바이스의 IP 어드레스를 기록하는 제 2 서브필드, 상기 클라이언트 디바이스의 신호 강도 정보를 기록하는 제 3 서브필드, 상기 클라이언트 디바이스 각각의 평균 대역폭 사용량을 기록하는 제 4 서브필드, 및 총 대역폭 사용량을 기록하는 제 5 서브필드로 구획된 테이블을 포함하고,
    상기 제 1 버스는 상기 제 1 어댑터를 상기 컨트롤러에 상호접속시키며, 상기 제 2 버스는 상기 컨트롤러를 상기 제 2 어댑터에 상호접속시키고, 상기 컨트롤러는 상기 장치에서의 상기 총 대역폭 사용량이 미리 정한 임계값을 초과하는 경우에 클라이언트 디바이스를 로밍하게 하는 적어도 하나의 프로그램을 실행하는
    액세스 포인트 장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 어댑터는 RF 송수신기와, 상기 RF 송수신기에 동작가능하게 결합된 TX FIFO와, 상기 RF 송수신기에 동작가능하게 결합된 RX FIFO와, 상기 TX FIFO 및 상기 RX FIFO에 동작가능하게 결합되며 IEEE 802.11b 무선 LAN 사양에 따라 동작하는 컨트롤러를 포함하는
    액세스 포인트 장치.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 어댑터는 상기 제 2 어댑터를 유선 LAN에 연결시키는 물리층(physical layer)과, 상기 물리층에 동작가능하게 결합된 TX FIFO와, 상기 물리층에 동작가능하게 결합된 RX FIFO와, 상기 RX FIFO 및 TX FIFO에 동작가능하게 연결되며 유선 LAN용 프로토콜 사양에 따라서 동작하는 MAC(Medium Access Controller)을 포함하는
    액세스 포인트 장치.
  21. 청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 20 항에 있어서,
    상기 유선 LAN 용 프로토콜 사양은 IEEE 802.3 이더넷 사양을 포함하는
    액세스 포인트 장치.
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
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