Neighbor Channel Scan Scheme for Fast Handoff in IEEE 802.11 Wireless LANs

최근 무선 통신 환경에서 이동 단말의 증가로 사용자는 이동 중에 VoIP (Voice Over IP)와 멀티미디어 스트리밍과 같은 실시간 서비스들을 많이 이용한다. 단말의 이동으로 인해 서로 다른 무선 랜 AP(Access Point) 간 에 핸드오프가 자주 발생한다. 사용자는 핸드오프 지연 문제로 인해 실시 간 서비스를 이용하는데 문제를 겪는다. 실시간 서비스를 위해서는 일반 적으로 50ms 이내의 핸드오프 지연을 가져야하지만 IEEE 802.11 무선 랜 에서는 수백 ms의 지연 시간을 갖는다. 따라서, 무선 랜에서 실시간 서비 스를 제공하기 위해서는 핸드오프 지연 시간을 줄이는 것이 중요하다. 핸드오프는 단말이 한 AP에서 다른 AP로 연결을 변경할 때 발생한다. 핸드오프는 3개의 단계로 구성된다: 스캔 단계(Scan phase), 재인증 단계 (Reauthentication phase), 재연결 단계(Reassociation phase). 핸드오프 지연의 대부분은 스캔 단계에서 발생한다. 스캔 단계에서는 각 채널에 대 해 사용여부 확인 및 사용되는 채널의 신호 세기를 측정한다. 스캔 단계에 서의 지연은 스캔하는 채널의 수에 따라 영향을 받는다. 따라서, 스캔해야 하는 채널의 수를 줄이는 것이 필요하다. IEEE 802.11 무선 랜에서는 전체 채널에 대해 스캔을 수행하기 때문에 스캔 단계에서의 지연이 크다. 스캔되는 채널 수를 줄이기 위한 방법들이 제안되었다 [1-4]. 대다수의 기존 방법들 사전 스캔 (Pre-scan)에 기반하 고 있다 [1-3]. 사전 스캔은 단말이 핸드오프를 실행하기 전에 이웃하는 AP들이 갖는 모든 채널 또는 일부분 채널에 대해 주기적으로 스캔하는 것을 의미한다. 사전에 스캔된 데이터를 이용하여 가장 신호가 강한 채널 을 갖는 AP와 핸드오프를 실행한다. 이 방법들은 핸드오프가 발생하기 전 에 주위 채널에 대해 스캔을 진행하기 때문에 실제 핸드오프 진행 동안에 는 지연을 최소화할 수 있다. 그러나 주기적인 스캔으로 인해 스캔과 관련 된 많은 패킷(Probe packet and Repose packet)이 전송되기 때문에 심각 한 대역폭 낭비를 초래한다. 일부 기존 방법은 이웃 단말 도움(Neighbor node assistant scheme)에 기반하고 있다 [4]. 이 방법에서는, 핸드오프를 진행한 단말이 새롭게 연결 을 맺을 AP의 MAC 주소와 채널 번호를 포함하는 패킷을 이웃 단말들에 게 전송한다. 이 패킷을 수신한 이웃 단말들은 관련 정보를 테이블에 저장 한다. 그리고 이 노드들이 핸드오프를 진행할 경우, 전체 채널을 스캔하지 않고 테이블에 있는 채널에 대해서만 스캔을 진행한다. 따라서 스캔과 관 련된 패킷의 수를 많이 줄일 수 있다. 이웃 단말 도움 방법은 핸드오프가 자주 발생하는 환경에서는 잘 동작한 다. 그러나 IEEE 802.11 무선 랜 사용자는 일반적으로 이동성이 많지 않 고 한 자리에서 서비스를 이용하는 경향이 강하다. 이런 환경에서는 이웃 단말 도움 방법은 다른 단말로부터 관련 패킷을 많이 수신하지 못하기 때 문에 IEEE 802.11 무선 랜과 마찬가지로 전체 채널 스캔을 진행하는 경우 가 많아진다. 따라서 핸드오프 지연이 커질 수 있다. 이와 같은 문제를 해 결하기 위해 본 논문에서는 이웃 채널 스캔 방법을 제안한다. 무선 랜에서 AP의 위치는 거의 고정이고 사용하는 채널도 잘 바뀌지 않는다. 이에 기 반을 두어 사전에 서로 이웃하는 AP가 갖는 채널들의 정보를 테이블로 만들고 핸드오프가 필요할 때 전체 채널을 스캔하지 않고 테이블에 있는 정보를 이용하여 일부 채널만 스캔한다. 따라서 제안하는 방법은 핸드오 프 지연을 줄일 수 있고 실시간 서비스를 지원할 수 있다. 본 논문의 구성은 다음과 같다. II장에서는 제안된 방법에 대해 설명한 다. III장에서는 결론을 맺는다.