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KR20060012754A - 무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 장치 및 그 방법 - Google Patents

무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 장치 및 그 방법 Download PDF

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KR20060012754A
KR20060012754A KR1020040061389A KR20040061389A KR20060012754A KR 20060012754 A KR20060012754 A KR 20060012754A KR 1020040061389 A KR1020040061389 A KR 1020040061389A KR 20040061389 A KR20040061389 A KR 20040061389A KR 20060012754 A KR20060012754 A KR 20060012754A
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wireless
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김윤주
이석규
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는, 액세스 포인트별 일련번호를 포함하는 시험 프레임을 자신과 인접한 액세스 포인트와 송수신하여 마스터 액세스 포인트로 결정되면, 제1 무선 채널을 통해 인접 액세스 포인트와의 연결을 설정한다. 이후, 마스터 액세스 포인트는 시간 정보를 포함하는 비컨(BEACON) 프레임을 단말기로 송신하여 각 단말기와 제2 무선 채널을 통해 연결을 설정한다. 이후, 제2 무선 채널을 통해 인터넷 통신망으로부터 수신되는 유선 서비스를 단말기로 제공하며, 다시 제1 무선 채널로 채널 변경하여 목적 단말기와 연결된 인접 액세스 포인트로 데이터 프레임을 송신하여 데이터 프레임이 전달되도록 하다.
이를 통하여, 한 홉(hop) 이상의 무선 채널을 통한 프레임 전송을 가능하게 하여 접속 망으로 한정되어 있던 무선 랜 구조를 좀 더 다양화할 수 있다.
무선/유선 랜(LAN), 액세스 포인트(AP), 브리지(BRIDGE), 매체 접근 제어

Description

무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 장치 및 그 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR PROVIDING FRAME BRIDGE OF WIRELESS LOCAL AREA NETWORK}
도 1은 일반적인 무선 랜(LAN) 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 장치를 대략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시한 프레임 브리지 제공 장치의 세부적인 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시한 프레임 브리지 제공 장치의 동작 과정(AP 초기화)을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프레임 브리지 제공 과정을 시간의 흐름에 따라 개념적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프레임 브리지 제공 장치의 동작 과정(브리지 제공)을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
본 발명은 무선 랜(Local Area Network)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액세스 포인트(Access Point)의 프레임 브리지(bridge) 제공 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 무선 랜은 이동 가능한 단말기인 무선 기기들과 단말기들의 접속 장치인 액세스 포인트(Access Point)로 구성된다.
그리고, 각 구성 요소들은 무선 매체에 대해 적합하게 적용될 수 있도록 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11에서 규정하는 매체 접근 제어(Medium Access Control, 이하 'MAC' 라 함) 프로토콜과 물리 계층의 규격을 지원하는 무선 네트워크 카드(Network Card, 이하 'NIC' 라 함)를 통해 무선 랜을 형성한다. 이러한 무선 랜에 대한 표시예가 첨부된 도 1이다.
도 1에 도시되어 있듯이, 무선 랜은 액세스 포인트(4, 5) 및 액세스 포인트와 무선으로 연결된 무선 단말기(6, 7, 8)로 구성되며, 액세스 포인트(4, 5)와 무선 단말기(6, 7, 8)는 앞서 언급한 바와 같이 IEEE 802.11에서 규정하는 MAC 규격과 물리 계층의 규격에 따라 상호 연결된 구조를 이룬다.
각 액세스 포인트(4, 5)는 유선 매체(3)와 연결된 게이트웨이(gateway, 2)를 통해 인터넷(1)으로부터 수신되는 유선 서비스를 무선 단말기(6, 7, 8)로 전달하며, 이중 액세스 포인트(4)는 유선 매체(3)로 연결된 인접 액세스 포인트(5)를 통해 자신과 무선 연결이 되지 않은 무선 단말기(8)로 프레임을 전달하는 브리지를 수행한다.
상기한 구성을 이루는 무선 랜의 액세스 포인트는 일반적으로 단말기와 동일한 기능을 갖는데, 무선 랜 서비스 영역과 기존 유선 랜의 연동 서비스를 제공하여 각 단말기들이 분산 시스템(Distribution System)에 접근할 수 있도록 연계한다. 이를 통하여, 액세스 포인트는 적어도 한 개 이상의 유선 랜이나 또는 한 개 이상의 무선 랜을 포함한다.
그리고, 액세스 포인트의 프레임 브리지란 단말기의 MAC 주소를 식별하여 중계해야 할 프레임을 해당 단말기로 전송하는 것으로서, 이러한 프레임 브리지를 통해 앞서 언급한 유선 랜과 무선 랜간의 연계 기능을 수행한다.
그런데, 액세스 포인트가 지원하는 프레임 브리지는 적어도 하나 이상의 유선 랜을 이용하거나, 액세스 포인트의 무선 BSS(Basic Service Set : 기본 동시 서브 셋, 이하 'BSS' 라 함)를 지원하지 않는 경우에만 가능하다는 단점이 있다.
즉, 하나의 NIC(Network Card)를 갖는 액세스 포인트는 서로 다른 채널을 통해 자신의 무선 BSS를 운용하고, 이와 동시에 무선 연결을 통해 인접 액세스 포인트와 프레임 브리지를 수행하기란 현실적으로 한계성을 갖는다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단일의 무선 네트워크 카드(NIC)를 이용하여 무선 BSS 서비스를 제공하고, IEEE 802.11의 MAC 규격을 지원하는 주변의 액세스 포인트와 함께 무선 프레임 브리지를 제공할 수 있는 무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 장치는, 게이트웨이를 통해 연결된 인터넷 통신망으로부터 수신되는 유선 서비스를 단말기로 제공하는 프레임 브리지 제공 장치에 있어서, 액세스 포인트별 일련번호를 포함하는 시험 프레임을 자신과 인접한 액세스 포인트와 송수신하여 마스터 액세스 포인트로 결정되면, 제1 무선 채널을 통해 모든 인접 액세스 포인트와의 연결을 설정하는 AP 초기화 수행부; 상기 연결된 인접 액세스 포인트와의 프레임 송수신을 일정 시간 중지한 후, 제2 무선 채널을 통해 시간 정보를 포함하는 비컨(BEACON) 프레임을 단말기로 브로드캐스팅(broadcasting)하여 상기 단말기와의 연결을 설정하는 STA 초기화 수행부; 상기 설정된 제2 무선 채널을 통해 상기 인터넷 통신망으로부터 수신되는 유선 서비스를 단말기로 제공하거나, 상기 제1 무선 채널로 변경하여 목적 단말기와 연결된 인접 액세스 포인트로 데이터 프레임을 전달하는 프레임 브리지 제공부; 및 상기 인접 액세스 포인트 또는 상기 단말기와의 무선 연결 설정 구간인지, 상기 인접 액세스 포인트 또는 상기 단말기로의 데이터 프레임 전달 구간인지를 주기적으로 체크하여 그에 따른 채널 변경이 이루어지도록 하는 시간 흐름 체크부를 포함한다.
그리고, 액세스 포인트별 일련번호를 포함하는 시험 프레임을 자신과 인접한 액세스 포인트와 송수신하여 인접 액세스 포인트로 결정되면, 제1 무선 채널을 통해 상기 마스터 액세스 포인트와의 연결을 설정하는 AP 초기화 수행부; 상기 비컨(BEACON) 프레임을 송신하여 적어도 한 개 이상의 단말기와 제2 무선 채널을 통해 연결을 설정하는 STA 초기화 수행부; 상기 마스터 액세스 포인트로 수신되는 데이터 프레임을 상기 설정된 제2 무선 채널을 통해 단말기로 전달하는 프레임 브리지 제공부; 및 상기 인접 액세스 포인트 또는 상기 단말기와의 무선 연결 설정 구간인지, 상기 인접 액세스 포인트 또는 상기 단말기로의 데이터 프레임 전달 구간인지를 주기적으로 체크하여 그에 따른 채널 변경이 이루어지도록 하는 시간 흐름 체크부를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 특징에 따른 무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 방법은, 게이트웨이를 통해 연결된 인터넷 통신망으로부터 수신되는 유선 서비스를 단말기로 제공하는 프레임 브리지 제공 방법에 있어서, a)액세스 포인트별 일련번호를 포함하는 시험 프레임을 자신과 인접한 적어도 한 개 이상의 액세스 포인트와 송수신하여 마스터 또는 인접 액세스 포인트를 각각 결정하는 단계; b)상기 마스터 액세스 포인트가 제1 무선 채널을 통해 시간 정보를 포함하는 비컨(BEACON) 프레임을 인접 액세스 포인트로 송신하여 동기화를 수행하도록 한 후, 상기 제1 무선 채널을 통해 인접 액세스 포인트와의 연결을 설정하는 단계; c)상기 설정된 마스터 액세스 포인트와의 연결 설정을 종료한 후, 상기 인접 액세스 포인트가 제2 무선 채널을 통해 비컨 프레임을 단말기로 브로드캐스팅(broadcasting)하여 상기 단말기와의 연결을 설정하는 단계; d)상기 마스터 포인트가 제1 무선 채널로 연결 설정을 변경하여 모든 인접 액세스 포인트의 브리지 정보를 포함하는 BPDU(Bridge Protocol Data Unit)를 브로드캐스팅한 후, 목적 단말기와 연결된 인접 액세스 포인트로 데이터 프레임을 전달하는 단계; 및 e)상기 제2 무선 채널로 연결 설정을 변경한 후, 상기 인접 액세스 포인트가 비컨 프레임을 각 단말기로 송신하여 상기 마스터 액세스 포인트와의 동기화를 수행하도록 하는 단계를 포함한다.
그리고, f)상기 인접 액세스 포인트 또는 상기 단말기와의 무선 연결 설정 구간인지, 상기 인접 액세스 포인트 또는 상기 단말기로의 데이터 프레임 전달 구간인지를 주기적으로 체크하여 그에 따른 채널 변경이 이루어지도록 하는 단계를 더 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 장치를 대략적으로 도시한 도면이다.
도 2에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 장치(100)는 단일 마스터 액세스 포인트(Access Point, 110) 및, 마스터 액세스 포인트(110)와 인접한 적어도 한 개 이상의 인접 액세스 포인트(120)를 포함한다.
마스터 액세스 포인트(100)는 게이트웨이(gateway, 310)와 유선 링크(ethernet, 320)를 통해 유선 인터넷(300)에 연결되며, 이와 동시에 자신의 무선 BSS(Basic Service Set, 이하 'BSS' 라 함)를 운용하는 인접 액세스 포인트(120)와 무선 채널(fa)을 통해 상호 연결된다.
그리고, 마스터 및 인접 액세스 포인트(110, 120)는 무선 채널(fx)을 통해 각각의 단말기(410, 420, 430)와 상호 연결된다.
상기한 연결 구조를 이루는 프레임 브리지 제공 장치(100)에 대해 설명하면, 먼저 무선 랜 운용자는 액세스 포인트별로 상태 정보와 일련 번호(Identity Number)를 부여한 후, 고정 채널 주파수(fa, fx)를 각각의 액세스 포인트(110, 120)별로 할당한다.
그러면, 마스터 액세스 포인트(110)와 인접 액세스 포인트(120)는 IEEE 802.11의 MAC 규격에서 정의하는 DCF(Distributed Coordination Function, 이하 'DCF' 라 함) 프로토콜에 따라, 무선 BSS에서 사용하는 채널(fx)과 액세스 포인트간의 프레임 브리지를 위해 할당 받은 무선 채널(fa)을 시간에 따라 규칙적으로 번갈아 사용한다. 이를 통하여, 무선 랜을 구성하는 단말기로 액세스 포인트간에 이루어지는 프레임 브리지 서비스를 제공한다.
참고로, DCF 프로토콜을 지원하는 무선 단말기는 기본적으로 무선 매체가 비어 있다고 판단되면 프레임 전송을 시작한다. 그러나, 동일한 무선 매체에 대하여 적어도 하나 이상의 무선 단말기가 동시에 전송을 시작한다면 충돌이 발생하게 된다.
따라서, IEEE 802.11 MAC 규격에서 정의하는 DCF 프로토콜은 충돌이 발생하는 확률을 감소시킬 수 있는 충돌 회피(Collision Avoidance) 기법을 적용한 반송파 감지 다중 접속/충돌 회피(carrier sensing multiple access/collision avoidance) 방법으로서, 본 발명에서는 DCF 프로토콜에 따라 프레임 브리지를 제공 한다.
이처럼, 본 발명에 따른 마스터 액세스 포인트(110)는 단일의 무선 네트워크 카드(NIC)를 사용하여 인접 액세스 포인트(120)로 프레임 브리지를 제공한 후, 무선 채널 변경을 통해 자신의 무선 BSS를 운용한다.
뿐만 아니라, 마스터 액세스 포인트(110)는 무선 채널(fa)로 연결된 인접 액세스 포인트(120)를 통해 자신과 무선 연결이 되지 않은 단말기(420, 430)로 프레임을 전달하는 브리지를 수행한다.
또한, 경우에 따라서는 무선 채널(fx)을 통해 단말기(410)로 프레임 브리지를 먼저 제공한 후, 다시 채널 변경(fa)을 통해 인접 액세스 포인트(120)로 프레임 브리지를 제공한다.
이를 통하여, 본 발명은 한 홉(hop) 이상의 무선 채널(link)을 통한 프레임 전송을 가능하게 하여 접속 망으로 한정되어 있던 무선 랜 구조를 좀 더 다양화할 수 있을 뿐만 아니라, 단말기로 제공하는 프레임 전송 서비스의 질을 개선할 수 있다.
그러면, 상기한 구조를 이루는 프레임 브리지 제공 장치의 자세한 구성에 대해 알아본다.
도 3은 도 2에 도시한 프레임 브리지 제공 장치의 세부적인 구성을 도시한 도면이다.
도 3에 도시되어 있듯이, 프레임 브리지 제공 장치(100)의 마스터 액세스 포인트(110)와 인접 액세스 포인트(120)는 각각 초기화 수행부(A) 및 프레임 브리지 제공부(B)를 포함하는데, 먼저 마스터 액세스 포인트(110)의 초기화 수행부(A)는 인접 AP 초기화부(111)와 동기화 수행부(112), 무선 네트워크 구성부(113), 채널 변경부(114) 및 STA 초기화부(115)를 포함한다.
그리고, 마스터 액세스 포인트(110)의 프레임 브리지 제공부(B)는 AP 프레임 브리지 제공부(116)와 STA 프레임 브리지 제공부(117) 및 시간 흐름 체크부(118)를 포함한다.
다음으로, 인접 액세스 포인트(120)의 초기화 수행부(A)는 마스터 액세스 포인트 초기화부(121)와 동기화 수행부(122), 무선 네트워크 구성부(123), 채널 변경부(124) 및 STA 초기화부(125)를 포함한다. 그리고, 프레임 브리지 제공부(B)는 액세스 포인트 프레임 브리지 제공부(126)와 STA 프레임 브리지 제공부(127) 및 시간 흐름 체크부(128)를 포함한다.
자세히 설명하면, 마스터 액세스 포인트(110)의 인접 AP 초기화부(111)는 인접 액세스 포인트(120)로부터 수신하는 시험 요청(Probe Request) 프레임에서 정보(일련 번호 등)를 획득하여 무선 네트워크를 운용할 마스터 액세스 포인트와 인접 액세스 포인트를 선정한다.
그리고, 자신이 마스터 액세스 포인트(110)로 선정되면 인접 AP 초기화부(111)는 인접 액세스 포인트(120)로부터 수신한 시험 요청 프레임에 명시된 액세스 포인트의 정보를 기록한다.
동기화 수행부(112)는 인접 AP 초기화부(111)의 채널 탐색이 완료되면, 무선 채널(fa)을 통해 비컨 프레임(beacon message)을 인접 액세스 포인트(120)로 송신 하여 인접 액세스 포인트(120)로 하여금 비컨 프레임 내의 정보를 판독하여 DTIM(Delivery Traffic Indication Message), TIM(Traffic Indication Map), TIM interval 등과 같은 시간 정보 및 채널을 통해 마스터 액세스 포인트(110)와의 동기화를 수행하도록 한다.
무선 네트워크 구성부(113)는 동기화를 수행한 인접 액세스 포인트(120)로부터 수신되는 연결 요청(association request) 프레임에 따라 그에 대한 응답 프레임(성공 여부 및 연결 정보)을 인접 액세스 포인트(120)로 송신하여 인접 액세스 포인트(120)로 하여금 무선 채널(fa)에 대한 연결을 설정할 수 있도록 한다.
그리고, 무선 네트워크 구성부(113)는 역시 무선 채널(fa)에 대한 연결을 설정하여 액세스 포인트간의 무선 연결(일명 '액세스 포인트-BSS' 라 함)을 구성한다.
채널 변경부(114)는 인접 액세스 포인트(120)와의 무선 연결을 수행한 후, 단말기(station, 410)와의 무선 연결을 위해 무선 채널을 fx로 변경하거나, 단말기(410)의 무선 연결 과정이 완료되면 인접 액세스 포인트(120)로 프레임 브리지를 제공하기 위해 무선 채널을 다시 fa로 변경한다.
이때, 채널 변경부(114)는 현재 연결된 무선 채널의 정보를 저장 및 처리한 후에야 새로운 무선 채널로 변경한다.
STA 초기화부(115)는 IEEE 802.11에서 정의하는 MAC 프로토콜에 따라 비컨 프레임을 단말기로 브로드캐스트(broadcast)하며, 이를 수신한 단말기와이 무선 연결을 설정한다.
그리고, 마스터 액세스 포인트(110)의 AP 프레임 브리지 제공부(116)는 인접 액세스 포인트(120)의 브리지 정보가 담긴 BPDU(Bridge Protocol Data Unit, 이하 'BPDU' 라 함)를 각 인접 액세스 포인트로부터 수신하여 무선 분산 시스템의 브리지 정보(예를 들어, 액세스 포인트의 MAC 주소, 무선 연결된 단말기의 MAC 주소를 포함하는 테이블 등)를 생성 및 저장한다.
이후, AP 프레임 브리지 제공부(116)는 무선 분산 시스템의 브리지 정보를 포함하는 BPDU를 인접 액세스 포인트(120)로 브로드캐스트하며, 이를 수신한 인접 액세스 포인트(120) 중 특정 인접 액세스 포인트로 데이터 프레임을 전달한다.
STA 프레임 브리지 제공부(117)는 IEEE 802.11의 MAC 규격에서 정의하는 DCF에 따라 해당 단말기로 프레임 브리지를 지원한다.
시간 흐름 체크부(118)는 인접 액세스 포인트(120)와의 초기화 수행 구간인지, 또는 무선 BSS 내 단말기와의 초기화 수행 구간인지, 인접 액세스 포인트(120)로의 프레임 브리지 제공 구간인지, 단말기로의 프레임 브리지 제공 구간인지를 수시 체크하여 그에 따른 무선 채널 변경이 이루어질 수 있도록 한다.
다음으로, 인접 액세스 포인트(120)의 각 구성부(121 내지 128)들은 앞서 언급한 마스터 액세스 포인트(110)의 각 구성부(111 내지 118)와 동일한 동작 과정을 수행함으로, 이하 프레임 브리지 제공 장치의 동작 과정에서 자세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프레임 브리지 제공 장치의 동작 과정(액세스 포인트 초기화)을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
먼저, 무선 랜 운용자의 전원 제어 또는 동작 제어에 따라 인접 액세스 포인트(120)는 자신과 인접한 마스터 액세스 포인트(110)의 정보를 얻기 위해 시험 요청(Probe Request) 프레임을 송출(S401)하며, 마스터 액세스 포인트(110)는 인접 액세스 포인트(120)로부터 시험 요청 프레임을 수신한다(S402).
이후, 마스터 액세스 포인트(110)는 시험 요청 프레임에 명기된 액세스 포인트의 일련 번호(이하, ID)를 판단(S403)하여 인접 액세스 포인트와의 무선 네트워크를 운용할 마스터 액세스 포인트 및, 인접 액세스 포인트를 결정한 후, 시험 요청 프레임에 명시된 액세스 포인트의 정보를 기록한다(S404).
그리고, 결정된 정보를 포함하는 시험 응답(Probe Response) 프레임을 인접 액세스 포인트(120)로 송신한다(S405).
한편, 인접 액세스 포인트(120) 역시 마스터 액세스 포인트(110)로부터 수신(S406)한 시험 응답 프레임에 명기된 액세스 포인트의 ID를 판단(S407)하여 인접 액세스 포인트와의 무선 네트워크를 운용할 마스터 액세스 포인트 및, 인접 액세스 포인트를 결정하고 시험 요청 프레임에 명시된 액세스 포인트의 정보를 기록한다(S408).
상기한 채널 탐색 과정이 완료되면, 마스터 액세스 포인트(110)는 무선 채널(fa)을 통해 비컨 프레임(Beacon Message)을 인접 액세스 포인트(120)로 송신한다(S409).
그러면, 각각의 인접 액세스 포인트(120)는 마스터 액세스 포인트(110)로부터 수신(S410)된 비컨 프레임의 정보를 IEEE 802.11의 MAC 규격에 따라 판독하여 DTIM(Delivery Traffic Indication Message), TIM(Traffic Indication Map), TIM interval 등과 같은 시간 정보 및 채널을 마스터 액세스 포인트와 동기화 한다(S411). 그리고, 마스터 액세스 포인트(120)로 자신의 정보를 담은 연결 요청(Association Request) 프레임을 송신한다(S412).
이후, 마스터 액세스 포인트(110)는 인접 액세스 포인트(120)로부터 연결 요청 프레임을 수신(S413)한 후, 그에 따른 연결 요청 정보를 처리(S414)하여 그에 대한 응답 프레임을 인접 액세스 포인트(120)로 송신한다(S415).
그러면, 인접 액세스 포인트(120)는 마스터 액세스 포인트(110)로부터 수신(S416)된 연결 응답 프레임의 성공 여부 및 연결 정보를 기반으로 무선 채널(fa)에 대한 연결을 설정한다(S417).
한편, 연결 응답 프레임을 송신한 마스터 액세스 포인트(110) 역시 인접 액세스 포인트(120)로의 무선 연결을 설정한다(S418).
이후, 마스터 액세스 포인트(110)는 시험 프레임(Probe frames)을 통해 수신되는 각 액세스 포인트별 브리지 정보를 기반으로 모든 인접 액세스 포인트와의 무선 연결을 설정한다(S419).
이때, 마스터 액세스 포인트(110)는 상기한 동작 과정을 일정 시간 동안 수행해야만 하는데, 각 과정별 소요 구간에 대한 표시예가 첨부된 도 5이다.
도 5에 도시되어 있듯이, 마스터 액세스 포인트(110)는 T0 시간 동안 초기화 과정(501)을 완료하며, 각 액세스 포인트 장비(110, 120)는 무선 단말기(410, 420, 430)에 대한 무선 BSS 서비스를 기본적으로 제공하기 위해 모든 인접 액세스 포인트에 대한 연결 설정이 종료되었는지 판단한다(S419).
판단 결과, 모든 인접 액세스 포인트에 대한 무선 연결이 완료되었으면, 마스터 액세스 포인트(110)는 무선 브리지 종료 메시지(Wireless Bridge End Message)를 인접 액세스 포인트(120)로 송신한다(S420).
그러면, 인접 액세스 포인트(120)는 무선 브리지 종료 메시지를 수신(S421)하여 연결 정보를 저장한 후, 수신된 메시지에 포함된 시간 정보를 이용하여 무선 BSS 서비스를 위한 NAV(Network Allocation Vector)를 설정, 무선 채널을 fx로 변경한다(S422).
한편, 마스터 액세스 포인트(110) 역시 연결 정보를 저장한 후, 시간 정보를 처리한 후에 무선 채널을 fx로 변경한다(S423).
이후, 무선 BSS를 운용하기 위하여 채널을 fx로 변경한 각 액세스 포인트(110, 120)는 IEEE 802.11 MAC 규격에 정의된 것과 동일하게 비컨 프레임을 브로드캐스트(Broadcast) 하고, 이를 수신한 무선 단말기와의 연결 설정을 수행한다.
이때, 자신의 독립적인 무선 BSS를 운용하는 각 액세스 포인트(110, 120)는 각기 다른 채널 주파수를 갖고 동작하며, 각 액세스 포인트의 시간 정보는 마스터 액세스 포인트의 시간 정보와 일치한다.
따라서, 각 액세스 포인트(110, 120)는 동일한 시간 T1(502)이 지난 후에 다시 액세스 포인트와의 무선 통신을 수행하기 위하여, 시간 T2(503)까지 단말기와의 프레임 송수신을 중단하기 위한 시간 정보를 포함하는 RTS(Request To Send, 이하 'RTS' 라 함) 프레임을 각 단말기로 전송한다.
이때, 전송하는 RTS 프레임은 마스터 액세스 포인트(110)의 MAC 주소를 목적 주소로 하며, RTS 프레임을 수신한 단말기는 NAV를 설정한 후, 채널 주파수 fx를 통한 프레임 송수신을 중단한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프레임 브리지 제공 장치의 동작 과정(브리제 제공)을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
먼저, 각 단말기로 RTS 프레임을 송신한 후, 무선 채널 주파수를 fa로 변경한 인접 액세스 포인트(120)는 마스터 액세스 포인트(110)가 송신(S601)한 비컨 프레임을 수신(S602)한 후, 마스터 액세스 포인트(110)와의 동기화를 수행한다.
이후, 마스터 액세스 포인트(110)는 IEEE 802.11에서 정의한 BPDU 프레임을 교환하기 위해 인접 액세스 포인트(120)로 RTS 프레임을 송신한다(S603).
그러면, 인접 액세스 포인트(120)는 수신(S604)된 RTS 프레임에 따라 마스터 액세스 포인트(110)의 브리지 정보를 확인(S605)하여, 인접한 액세스 포인트의 브리 정보를 처리한 후, 이를 통해 생성한 BPDU 프레임을 마스터 액세스 포인트(110)로 송신한다(S606).
이후, 마스터 액세스 포인트(110)는 인접 액세스 포인트(120)로부터 CTS(Clear To Send, 이하 'CTS' 라 함)와 BPDU 프레임을 수신(S607)한 후, 수신된 액세스 포인트의 브리지 정보를 확인(S608)하여 모든 액세스 포인트들의 브리지 정보를 생성 및 저장한다(S609).
이후, 마스터 액세스 포인트(110)는 무선 분산 시스템의 브리지 정보를 담은 BPDU 프레임을 생성하여 모든 액세스 포인트에게 전송(S510)하며, 인접 액세스 포인트들은 마스터 액세스 포인트(110)로부터 BPDU 프레임을 수신한 후, 무선 브리지가 요구되는 프레임의 전송 요청을 인가 받아 AP-BSS의 무선 채널 fa를 통해 무선 프레임을 송수신한다(S611).
한편, 마스터 액세스 포인트(110) 역시 인접 액세스 포인트로부터 수신되는 프레임 중 무선 브리지 처리가 요구되는 프레임을 다른 인접 액세스 포인트로 전달하는 무선 프레임 서비스를 지원한다(S612).
상기한 동작 과정 수행 중, 마스터 액세스 포인트(110)는 무선 브리지 서비스를 종료하는 시간(T2, 도 5의 504)인지 확인(S613)하여, 확인 결과 종료하는 시간이면 무선 브리지 종료 메시지를 인접 액세스 포인트 송신한다(S614).
이후, 인접 액세스 포인트들은 마스터 액세스 포인트와의 연결 정보를 저장 및 처리한 후, 무선 BSS 서비스를 위해 채널 fx로 변경하며, 마스터 액세스 포인트(110) 또한 연결 정보를 저장 및 처리한 후, 채널 fx로 변경한다(S617).
이때, 상기한 액세스 포인트 간의 프레임 브리지 제공 과정은 T2(도 5의 504)에 다다르기 전까지 수행하며, 무선 브리지 서비스 구간인 'T2 T1 '과 'T4 T3 '은 IEEE 802.11 MAC 규격에서 정의하는 PCF(Point Coordination Function) 구간의 최대 값과 일치한다.
이후, 액세스 포인트 간의 무선 프레임 브리지를 완료한 각 액세스 포인트 는 무선 BSS 서비스를 위해 채널을 다시 변경한 후, IEEE 802.11에서 정의한 MAC 규격의 DCF 접근 제어 방안에 따라 각 단말기로 무선 BSS 서비스를 제공한다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 장치 및 그 방법은 유선 링크를 통하여 프레임 브리지를 제공할 뿐만 아니라, 단일의 무선 네트워크 카드(NIC)를 이용하여 무선 BSS 서비스를 제공하고, IEEE 802.11의 MAC을 지원하는 주변의 액세스 포인트와 함께 무선 브리지를 제공한다.
이는 곧, 한 홉(hop) 이상의 무선 채널(link)을 통한 프레임 전송을 가능하게 하여 접속 망으로 한정되어 있던 무선 랜 구조를 좀 더 다양화할 수 있을 뿐만 아니라, 단말기로 제공하는 프레임 전송 서비스의 질을 개선할 수 있다.
도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따른 무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 장치 및 그 방법은 단일의 무선 네트워크 카드(NIC)를 이용하여 무선 BSS 서비스를 제공하고, IEEE 802.11의 MAC을 지원하는 주변의 액세스 포인트와 함께 무선 브리지를 제공함으로써, 한 홉(hop) 이상의 무선 채널(link)을 통한 프레임 전송을 가능하게 하여 접속 망으로 한정되어 있던 무선 랜 구조를 좀 더 다양화할 수 있다.

Claims (13)

  1. 게이트웨이를 통해 연결된 인터넷 통신망으로부터 수신되는 유선 서비스를 단말기로 제공하는 프레임 브리지 제공 장치에 있어서,
    액세스 포인트별 일련번호를 포함하는 시험 프레임을 자신과 인접한 액세스 포인트와 송수신하여 마스터 액세스 포인트로 결정되면, 제1 무선 채널을 통해 모든 인접 액세스 포인트와의 연결을 설정하는 AP 초기화 수행부;
    상기 연결된 인접 액세스 포인트와의 프레임 송수신을 일정 시간 중지한 후, 제2 무선 채널을 통해 시간 정보를 포함하는 비컨(BEACON) 프레임을 단말기로 브로드캐스팅(broadcasting)하여 상기 단말기와의 연결을 설정하는 STA 초기화 수행부;
    상기 설정된 제2 무선 채널을 통해 상기 인터넷 통신망으로부터 수신되는 유선 서비스를 단말기로 제공하거나, 상기 제1 무선 채널로 변경하여 목적 단말기와 연결된 인접 액세스 포인트로 데이터 프레임을 전달하는 프레임 브리지 제공부; 및
    상기 인접 액세스 포인트 또는 상기 단말기와의 무선 연결 설정 구간인지, 상기 인접 액세스 포인트 또는 상기 단말기로의 데이터 프레임 전달 구간인지를 주기적으로 체크하여 그에 따른 채널 변경이 이루어지도록 하는 시간 흐름 체크부
    를 포함하는 무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    액세스 포인트별 일련번호를 포함하는 시험 프레임을 자신과 인접한 액세스 포인트와 송수신하여 인접 액세스 포인트로 결정되면, 제1 무선 채널을 통해 상기 마스터 액세스 포인트와의 연결을 설정하는 AP 초기화 수행부;
    상기 비컨(BEACON) 프레임을 송신하여 적어도 한 개 이상의 단말기와 제2 무선 채널을 통해 연결을 설정하는 STA 초기화 수행부;
    상기 마스터 액세스 포인트로 수신되는 데이터 프레임을 상기 설정된 제2 무선 채널을 통해 단말기로 전달하는 프레임 브리지 제공부; 및
    상기 인접 액세스 포인트 또는 상기 단말기와의 무선 연결 설정 구간인지, 상기 인접 액세스 포인트 또는 상기 단말기로의 데이터 프레임 전달 구간인지를 주기적으로 체크하여 그에 따른 채널 변경이 이루어지도록 하는 시간 흐름 체크부
    를 더 포함하는 무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 AP 초기화 수행부는,
    상기 인접 액세스 포인트로부터 수신하는 시험 프레임을 이용하여 마스터 액세스 포인트 또는 인접 액세스 포인트를 각각 결정하는 인접 AP 초기화부;
    상기 인접 액세스 포인트로 비컨 프레임을 송신하여 상기 인접 액세스 포인트가 마스터 액세스 포인트와의 동기화를 수행하도록 하는 동기화 수행부; 및
    상기 동기화를 수행한 인접 액세스 포인트가 상기 제1 무선 채널에 대한 연결을 설정하면, 상기 설정된 제1 무선 채널을 통해 상기 인접 액세스 포인트와의 연결을 설정하는 무선 네트워크 구성부
    를 포함하는 무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 인접 액세스 포인트는,
    상기 비컨 프레임 내의 DTIM(Delivery Traffic Indication Message), TIM(Traffic Indication Map), TIM interval 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 마스터 액세스 포인트와의 동기화를 수행하는 무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 STA 초기화 수행부는,
    IEEE 802.11에서 정의하는 MAC(Media Access Control) 프로토콜에 따라 상기 비컨 프레임을 단말기로 브로드캐스트(broadcast)하는 무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 프레임 브리지 제공부는,
    상기 인접 액세스 포인트의 브리지 정보를 포함하는 BPDU(Bridge Packet Data Unit)를 모든 인접 액세스 포인트로 송신한 후, 상기 모든 인접 액세스 포인트와 제1 무선 채널을 통해 데이터 프레임을 송수신하는 무선 랜에서의 프레임 브 리지 제공 장치.
  7. 게이트웨이를 통해 연결된 인터넷 통신망으로부터 수신되는 유선 서비스를 단말기로 제공하는 프레임 브리지 제공 방법에 있어서,
    a)액세스 포인트별 일련번호를 포함하는 시험 프레임을 자신과 인접한 적어도 한 개 이상의 액세스 포인트와 송수신하여 마스터 또는 인접 액세스 포인트를 각각 결정하는 단계;
    b)상기 마스터 액세스 포인트가 제1 무선 채널을 통해 시간 정보를 포함하는 비컨(BEACON) 프레임을 인접 액세스 포인트로 송신하여 동기화를 수행하도록 한 후, 상기 제1 무선 채널을 통해 인접 액세스 포인트와의 연결을 설정하는 단계;
    c)상기 설정된 마스터 액세스 포인트와의 연결 설정을 종료한 후, 상기 인접 액세스 포인트가 제2 무선 채널을 통해 비컨 프레임을 단말기로 브로드캐스팅(broadcasting)하여 상기 단말기와의 연결을 설정하는 단계;
    d)상기 마스터 포인트가 제1 무선 채널로 연결 설정을 변경하여 모든 인접 액세스 포인트의 브리지 정보를 포함하는 BPDU(Bridge Protocol Data Unit)를 브로드캐스팅한 후, 목적 단말기와 연결된 인접 액세스 포인트로 데이터 프레임을 전달하는 단계; 및
    e)상기 제2 무선 채널로 연결 설정을 변경한 후, 상기 인접 액세스 포인트가 비컨 프레임을 각 단말기로 송신하여 상기 마스터 액세스 포인트와의 동기화를 수행하도록 하는 단계
    를 포함하는 무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    f)상기 인접 액세스 포인트 또는 상기 단말기와의 무선 연결 설정 구간인지, 상기 인접 액세스 포인트 또는 상기 단말기로의 데이터 프레임 전달 구간인지를 주기적으로 체크하여 그에 따른 채널 변경이 이루어지도록 하는 단계
    를 더 포함하는 무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 b)단계는,
    모든 인접 액세스 포인트와의 연결 설정이 완료되었는지 확인하는 단계; 및
    확인 결과 완료되었으면, 상기 인접 액세스 포인트로 무선 브리지 종료 메시지를 송신하는 단계
    를 포함하는 무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 c)단계는,
    상기 인접 액세스 포인트가 상기 마스터 액세스 포인트와의 동기화를 유지한 상태에서 상기 단말기와의 동기화를 수행하는 단계; 및
    상기 인접 액세스 포인트가 일정 구간 동안의 데이터 프레임 송수신을 중단 하는 시간 정보에 관한 RTS(Request To Send) 프레임을 상기 단말기로 전송하는 단계
    를 포함하는 무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 c)단계는,
    IEEE 802.11에서 정의하는 MAC(Media Access Control) 프로토콜에 따라 비컨 프레임을 상기 단말기로 브로드캐스트(broadcast)하는 단계
    를 포함하는 무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 방법.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 d)단계는,
    상기 마스터 액세스 포인트가 비컨 프레임을 생성하여 상기 인접 액세스 포인트로 송신하는 단계;
    상기 마스터 액세스 포인트가 브리지 프레임인 BPDU를 요청하는 RTS 프레임을 생성하여 상기 인접 액세스 포인트로 송신하는 단계;
    상기 인접 액세스 포인트로부터 BPDU와 함께 CTS(Clear To Send) 프레임을 수신한 후, 모든 인접 액세스 포인트로부터 BPDU를 수신하였는지 확인하는 단계; 및
    상기 확인된 모든 인접 액세스 포인트의 BPDU를 통합하여 전체 시스템의 브 리지 정보를 생성한 후, 상기 생성된 브리지 정보를 포함하는 BPDU를 생성하여 인접 액세스 포인트로 브로드캐스팅하는 단계
    를 포함하는 무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 d)단계는,
    상기 브로드캐스팅한 BPDU를 수신한 인접 액세스 포인트로부터 데이터 프레임을 수신하는 단계;
    상기 수신된 데이터 프레임을 목적 단말기와 연결된 인접 액세스 포인트로 전달하는 단계; 및
    주기적으로 서비스 구간 종료 여부를 확인하여 그에 따른 채널 변경이 이루어지도록 하는 단계
    를 포함하는 무선 랜에서의 프레임 브리지 제공 방법.
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