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WO2013147549A1 - 무선랜 시스템에서 채널 액세스 제어 방법 및 장치 - Google Patents

무선랜 시스템에서 채널 액세스 제어 방법 및 장치 Download PDF

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Publication number
WO2013147549A1
WO2013147549A1 PCT/KR2013/002638 KR2013002638W WO2013147549A1 WO 2013147549 A1 WO2013147549 A1 WO 2013147549A1 KR 2013002638 W KR2013002638 W KR 2013002638W WO 2013147549 A1 WO2013147549 A1 WO 2013147549A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sta
frame
data
time
short
Prior art date
Application number
PCT/KR2013/002638
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
최진수
한승희
석용호
김정기
곽진삼
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020147030059A priority Critical patent/KR20150003764A/ko
Priority to US14/388,973 priority patent/US9392618B2/en
Publication of WO2013147549A1 publication Critical patent/WO2013147549A1/ko

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/002—Transmission of channel access control information
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access
    • H04W74/08—Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0808—Non-scheduled access, e.g. ALOHA using carrier sensing, e.g. carrier sense multiple access [CSMA]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]

Definitions

  • the following description relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for controlling channel access in a WLAN system.
  • WLAN is based on radio frequency technology, and can be used in homes, businesses, or businesses by using portable terminals such as personal digital assistants (PDAs), laptop computers, and portable multimedia players (PMPs). It is a technology that allows wireless access to the Internet in a specific service area.
  • PDAs personal digital assistants
  • PMPs portable multimedia players
  • IEEE 802.11n supports High Throughput (HT) with data throughput up to 540 Mbps or more, and also uses multiple antennas at both the transmitter and receiver to minimize transmission errors and optimize data rates.
  • HT High Throughput
  • MIMO Multiple Inputs and Multiple Outputs
  • IEEE 802.11 WLAN system a technical standard for supporting M2M communication is being developed as IEEE 802.11ah.
  • M2M communications you may want to consider a scenario where you occasionally communicate a small amount of data at low speeds in an environment with many devices.
  • Communication in a WLAN system is performed in a medium shared between all devices.
  • M2M communication When the number of devices increases, such as M2M communication, spending a large amount of time for channel access of one device may not only degrade the overall system performance, but may also hinder power saving of each device.
  • a channel access control method of a station (STA) of a wireless communication system detecting a short frame transmitted by another STA; And deferring channel access of the STA for a predetermined length of time, wherein the short frame is a frame that triggers a service period that allows transmission and reception of a plurality of data frames of the other STA,
  • the length of time may be set to a value corresponding to a length of time from which the service period starts and until a time point at which the first data frame transmission and reception is completed among the plurality of data frames of the other STA.
  • a station (STA) apparatus for controlling channel access in a wireless communication system according to another embodiment of the present invention, a transceiver; And a processor, wherein the processor is configured to detect a short frame transmitted by another STA using the transceiver; It is set to defer channel access of the STA for a predetermined length of time, the short frame is a frame triggering a service period that allows the transmission and reception of a plurality of data frames of the other STA, the predetermined length of time
  • the service period may be set to a value corresponding to the length of time until the first data frame transmission and reception is completed among the plurality of data frames of the other STA.
  • the predetermined length of time may be set based on a value of a duration field included in the short frame.
  • the duration field may have a length of one octet.
  • the predetermined time length may be determined based on a maximum service time length field included in the short frame.
  • the maximum service time length field included in the short frame may be determined based on information on the number of the plurality of data frames transmitted and received by the other STA during the service period.
  • the predetermined length of time may be determined by a value provided in advance in a basic service set (BSS) to which the STA belongs.
  • BSS basic service set
  • the most recently received value may be used.
  • the value provided in advance may be provided through a response frame to a request frame transmitted by the STA or through a broadcast signal transmitted to the STA.
  • Deferring the channel access may include setting a network allocation vector (NAV) corresponding to the predetermined time length.
  • NAV network allocation vector
  • the short frame may be defined as a frame that does not include a frame body.
  • the short frame may be either a short data frame or a short null frame.
  • a method and apparatus for implementing a new mechanism for controlling channel access may be provided.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating another exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating another exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an exemplary structure of a WLAN system.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a link setup process in a WLAN system.
  • FIG. 6 is a diagram for describing a backoff process.
  • 7 is a diagram for explaining hidden nodes and exposed nodes.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an RTS and a CTS.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a power management operation.
  • 10 to 12 are diagrams for explaining in detail the operation of the STA receiving the TIM.
  • 13 is a diagram for explaining a group-based AID.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining a PS-Poll mechanism.
  • 15 is a diagram for explaining a U-APSD mechanism.
  • 16 is a diagram for explaining an example of a short frame format.
  • FIG 17 illustrates an improved channel access scheme according to an example of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining a new short frame format proposed by the present invention.
  • 19 is a diagram for describing a channel access control method of an STA according to an embodiment of the present invention.
  • 20 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless device according to an embodiment of the present invention.
  • each component or feature may be considered to be optional unless otherwise stated.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features.
  • some components and / or features may be combined to form an embodiment of the present invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the wireless access systems IEEE 802 system, 3GPP system, 3GPP LTE and LTE-A (LTE-Advanced) system and 3GPP2 system. That is, steps or parts which are not described to clearly reveal the technical spirit of the present invention among the embodiments of the present invention may be supported by the above documents. In addition, all terms disclosed in the present document can be described by the above standard document.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • CDMA may be implemented with a radio technology such as Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented with wireless technologies such as Global System for Mobile communications (GSM) / General Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile communications
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • OFDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, Evolved UTRA (E-UTRA).
  • Wi-Fi IEEE 802.11
  • WiMAX IEEE 802.16
  • E-UTRA Evolved UTRA
  • FIG. 1 is a diagram showing an exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • the IEEE 802.11 architecture may be composed of a plurality of components, and by their interaction, a WLAN may be provided that supports transparent STA mobility for higher layers.
  • the Basic Service Set (BSS) may correspond to a basic building block in an IEEE 802.11 LAN. 1 exemplarily shows that there are two BSSs (BSS1 and BSS2) and two STAs are included as members of each BSS (STA1 and STA2 are included in BSS1 and STA3 and STA4 are included in BSS2). do.
  • an ellipse representing a BSS may be understood to represent a coverage area where STAs included in the BSS maintain communication. This area may be referred to as a basic service area (BSA).
  • BSA basic service area
  • the most basic type of BSS in an IEEE 802.11 LAN is an independent BSS (IBSS).
  • the IBSS may have a minimal form consisting of only two STAs.
  • the BSS (BSS1 or BSS2) of FIG. 1, which is the simplest form and other components are omitted, may correspond to a representative example of the IBSS.
  • This configuration is possible when STAs can communicate directly.
  • this type of LAN may not be configured in advance, but may be configured when a LAN is required, which may be referred to as an ad-hoc network.
  • the membership of the STA in the BSS may be dynamically changed by turning the STA on or off, the STA entering or exiting the BSS region, and the like.
  • the STA may join the BSS using a synchronization process.
  • the STA In order to access all services of the BSS infrastructure, the STA must be associated with the BSS. This association may be set up dynamically and may include the use of a Distribution System Service (DSS).
  • DSS Distribution System Service
  • FIG. 2 is a diagram illustrating another exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • components such as a distribution system (DS), a distribution system medium (DSM), and an access point (AP) are added in the structure of FIG. 1.
  • DS distribution system
  • DSM distribution system medium
  • AP access point
  • the station-to-station distance directly in the LAN can be limited by PHY performance. In some cases, this distance limit may be sufficient, but in some cases, communication between more distant stations may be necessary.
  • the distribution system DS may be configured to support extended coverage.
  • the DS refers to a structure in which BSSs are interconnected. Specifically, instead of the BSS independently as shown in FIG. 1, the BSS may exist as an extended type component of a network composed of a plurality of BSSs.
  • DS is a logical concept and can be specified by the nature of the distribution system medium (DSM).
  • DSM distribution system medium
  • the IEEE 802.11 standard logically distinguishes between wireless medium (WM) and distribution system media (DSM).
  • Each logical medium is used for a different purpose and is used by different components.
  • the definition of the IEEE 802.11 standard does not limit these media to the same or to different ones.
  • the plurality of media logically different, the flexibility of the IEEE 802.11 LAN structure (DS structure or other network structure) can be described. That is, the IEEE 802.11 LAN structure can be implemented in various ways, the corresponding LAN structure can be specified independently by the physical characteristics of each implementation.
  • the DS may support the mobile device by providing seamless integration of multiple BSSs and providing logical services for handling addresses to destinations.
  • An AP means an entity that enables access to a DS through WM for associated STAs and has STA functionality. Data movement between the BSS and the DS may be performed through the AP.
  • STA2 and STA3 shown in FIG. 2 have the functionality of a STA, and provide a function to allow associated STAs STA1 and STA4 to access the DS.
  • all APs basically correspond to STAs, all APs are addressable entities. The address used by the AP for communication on the WM and the address used by the AP for communication on the DSM need not necessarily be the same.
  • Data transmitted from one of the STAs associated with an AP to the STA address of that AP may always be received at an uncontrolled port and processed by an IEEE 802.1X port access entity.
  • transmission data (or frame) may be transmitted to the DS.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating another exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied. 3 conceptually illustrates an extended service set (ESS) for providing wide coverage in addition to the structure of FIG. 2.
  • ESS extended service set
  • a wireless network of arbitrary size and complexity may be composed of DS and BSSs.
  • this type of network is called an ESS network.
  • the ESS may correspond to a set of BSSs connected to one DS. However, the ESS does not include a DS.
  • the ESS network is characterized by what appears to be an IBSS network at the LLC (Logical Link Control) layer. STAs included in the ESS can communicate with each other, and mobile STAs can move from within one BSS to another BSS (within the same ESS) transparently to the LLC.
  • LLC Logical Link Control
  • BSSs can be partially overlapped, which is a form commonly used to provide continuous coverage.
  • the BSSs may not be physically connected, and logically there is no limit to the distance between the BSSs.
  • the BSSs can be located at the same physical location, which can be used to provide redundancy.
  • one (or more) IBSS or ESS networks may be physically present in the same space as one (or more than one) ESS network.
  • the ad-hoc network is operating at the location of the ESS network, if IEEE 802.11 networks are physically overlapped by different organizations, or if two or more different access and security policies are required at the same location. It may correspond to an ESS network type in a case.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an exemplary structure of a WLAN system.
  • an example of an infrastructure BSS including a DS is shown.
  • BSS1 and BSS2 constitute an ESS.
  • an STA is a device that operates according to MAC / PHY regulations of IEEE 802.11.
  • the STA includes an AP STA and a non-AP STA.
  • Non-AP STAs are devices that users typically handle, such as laptop computers and mobile phones.
  • STA1, STA3, and STA4 correspond to non-AP STAs
  • STA2 and STA5 correspond to AP STAs.
  • a non-AP STA includes a terminal, a wireless transmit / receive unit (WTRU), a user equipment (UE), a mobile station (MS), and a mobile terminal. May be referred to as a Mobile Subscriber Station (MSS).
  • the AP may include a base station (BS), a node-B, an evolved Node-B (eNB), and a base transceiver system (BTS) in other wireless communication fields.
  • BS base station
  • eNB evolved Node-B
  • BTS base transceiver system
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a general link setup process.
  • an STA In order for an STA to set up a link and transmit / receive data with respect to a network, an STA first discovers the network, performs authentication, establishes an association, and authenticates for security. It must go through the back.
  • the link setup process may also be referred to as session initiation process and session setup process.
  • a process of discovery, authentication, association, and security establishment of a link setup process may be collectively referred to as association process.
  • the STA may perform a network discovery operation.
  • the network discovery operation may include a scanning operation of the STA. That is, in order for the STA to access the network, the STA must find a network that can participate. The STA must identify a compatible network before joining the wireless network. A network identification process existing in a specific area is called scanning.
  • the STA performing scanning transmits a probe request frame and waits for a response to discover which AP exists in the vicinity while moving channels.
  • the responder transmits a probe response frame to the STA that transmits the probe request frame in response to the probe request frame.
  • the responder may be an STA that last transmitted a beacon frame in the BSS of the channel being scanned.
  • the AP transmits a beacon frame, so the AP becomes a responder.
  • the responder is not constant.
  • an STA that transmits a probe request frame on channel 1 and receives a probe response frame on channel 1 stores the BSS-related information included in the received probe response frame and stores the next channel (eg, number 2).
  • Channel to perform scanning (i.e., probe request / response transmission and reception on channel 2) in the same manner.
  • the scanning operation may be performed by a passive scanning method.
  • passive scanning the STA performing scanning waits for a beacon frame while moving channels.
  • the beacon frame is one of management frames in IEEE 802.11.
  • the beacon frame is notified of the existence of a wireless network and is periodically transmitted to allow the STA performing scanning to find the wireless network and participate in the wireless network.
  • the AP periodically transmits a beacon frame
  • the IBSS STAs in the IBSS rotate and transmit a beacon frame.
  • the STA that performs the scanning receives the beacon frame, the STA stores the information on the BSS included in the beacon frame and records beacon frame information in each channel while moving to another channel.
  • the STA may store BSS related information included in the received beacon frame, move to the next channel, and perform scanning on the next channel in the same manner.
  • active scanning has the advantage of less delay and power consumption than passive scanning.
  • step S520 After the STA discovers the network, an authentication process may be performed in step S520.
  • This authentication process may be referred to as a first authentication process in order to clearly distinguish from the security setup operation of step S540 described later.
  • the authentication process includes a process in which the STA transmits an authentication request frame to the AP, and in response thereto, the AP transmits an authentication response frame to the STA.
  • An authentication frame used for authentication request / response corresponds to a management frame.
  • the authentication frame includes an authentication algorithm number, an authentication transaction sequence number, a status code, a challenge text, a Robust Security Network, and a finite cyclic group. Group) and the like. This corresponds to some examples of information that may be included in the authentication request / response frame, and may be replaced with other information or further include additional information.
  • the STA may send an authentication request frame to the AP.
  • the AP may determine whether to allow authentication for the corresponding STA based on the information included in the received authentication request frame.
  • the AP may provide a result of the authentication process to the STA through an authentication response frame.
  • the association process includes a process in which the STA transmits an association request frame to the AP, and in response thereto, the AP transmits an association response frame to the STA.
  • the association request frame may include information related to various capabilities, beacon listening interval, service set identifier (SSID), supported rates, supported channels, RSN, mobility domain. Information about supported operating classes, TIM Broadcast Indication Map Broadcast request, interworking service capability, and the like.
  • an association response frame may include information related to various capabilities, status codes, association IDs (AIDs), support rates, Enhanced Distributed Channel Access (EDCA) parameter sets, Received Channel Power Indicators (RCPI), Received Signal to Noise Information, such as an indicator, a mobility domain, a timeout interval (association comeback time), an overlapping BSS scan parameter, a TIM broadcast response, and a QoS map.
  • AIDs association IDs
  • EDCA Enhanced Distributed Channel Access
  • RCPI Received Channel Power Indicators
  • Received Signal to Noise Information such as an indicator, a mobility domain, a timeout interval (association comeback time), an overlapping BSS scan parameter, a TIM broadcast response, and a QoS map.
  • a security setup process may be performed at step S540.
  • the security setup process of step S540 may be referred to as an authentication process through a Robust Security Network Association (RSNA) request / response.
  • the authentication process of step S520 is called a first authentication process, and the security setup process of step S540 is performed. It may also be referred to simply as the authentication process.
  • RSNA Robust Security Network Association
  • the security setup process of step S540 may include, for example, performing a private key setup through 4-way handshaking through an Extensible Authentication Protocol over LAN (EAPOL) frame. .
  • the security setup process may be performed according to a security scheme not defined in the IEEE 802.11 standard.
  • IEEE 802.11n In order to overcome the limitation of communication speed in WLAN, IEEE 802.11n exists as a relatively recently established technical standard. IEEE 802.11n aims to increase the speed and reliability of networks and to extend the operating range of wireless networks. More specifically, IEEE 802.11n supports High Throughput (HT) with data throughput of up to 540 Mbps and also uses multiple antennas at both the transmitter and receiver to minimize transmission errors and optimize data rates. It is based on Multiple Inputs and Multiple Outputs (MIMO) technology.
  • HT High Throughput
  • MIMO Multiple Inputs and Multiple Outputs
  • the next generation WLAN system supporting Very High Throughput is the next version of the IEEE 802.11n WLAN system (e.g., IEEE 802.11ac), which is 1 Gbps at the MAC Service Access Point (SAP).
  • IEEE 802.11ac the next version of the IEEE 802.11n WLAN system
  • SAP MAC Service Access Point
  • the next generation WLAN system supports MU-MIMO (Multi User Multiple Input Multiple Output) transmission in which a plurality of STAs simultaneously access a channel in order to use the wireless channel efficiently.
  • MU-MIMO Multi User Multiple Input Multiple Output
  • the AP may simultaneously transmit packets to one or more STAs that are paired with MIMO.
  • whitespace may be referred to as a licensed band that can be preferentially used by a licensed user.
  • An authorized user refers to a user who is authorized to use an authorized band and may also be referred to as a licensed device, a primary user, an incumbent user, or the like.
  • an AP and / or STA operating in a WS should provide protection for an authorized user. For example, if an authorized user such as a microphone is already using a specific WS channel, which is a frequency band divided in a regulation to have a specific bandwidth in the WS band, the AP may be protected. And / or the STA cannot use a frequency band corresponding to the corresponding WS channel. In addition, the AP and / or STA should stop using the frequency band when the authorized user uses the frequency band currently used for frame transmission and / or reception.
  • the AP and / or STA should be preceded by a procedure for determining whether a specific frequency band in the WS band is available, that is, whether there is an authorized user in the frequency band. Knowing whether there is an authorized user in a specific frequency band is called spectrum sensing. As the spectrum sensing mechanism, energy detection, signal detection, and the like are used. If the strength of the received signal is greater than or equal to a predetermined value, it may be determined that the authorized user is in use, or if the DTV preamble is detected, it may be determined that the authorized user is in use.
  • M2M communication refers to a communication method that includes one or more machines (Machine), may also be referred to as MTC (Machine Type Communication) or thing communication.
  • a machine refers to an entity that does not require human intervention or intervention.
  • a device such as a meter or a vending machine equipped with a wireless communication module, as well as a user device such as a smartphone that can automatically connect to a network and perform communication without a user's operation / intervention, may be used. This may correspond to an example.
  • the M2M communication may include communication between devices (eg, device-to-device (D2D) communication), communication between a device, and an application server.
  • D2D device-to-device
  • Examples of device and server communication include communication between vending machines and servers, point of sale devices and servers, and electricity, gas or water meter readers and servers.
  • applications based on M2M communication may include security, transportation, health care, and the like. Considering the nature of these applications, M2M communication should generally be able to support the transmission and reception of small amounts of data at low speeds in the presence of very many devices.
  • M2M communication should be able to support a large number of STAs.
  • WLAN system it is assumed that a maximum of 2007 STAs are associated with one AP, but in M2M communication, there are methods for supporting a case where a larger number (approximately 6000 STAs) are associated with one AP. Is being discussed.
  • many applications are expected to support / require low data rates in M2M communication.
  • an STA may recognize whether data to be transmitted to it is based on a TIM (Traffic Indication Map) element, and methods for reducing the bitmap size of the TIM are discussed. It is becoming.
  • TIM Traffic Indication Map
  • M2M communication is expected to be a lot of traffic with a very long transmission / reception interval. For example, very small amounts of data are required to be sent and received every long period (eg, one month), such as electricity / gas / water use. Accordingly, in the WLAN system, even if the number of STAs that can be associated with one AP becomes very large, it is possible to efficiently support the case where the number of STAs having data frames to be received from the AP is very small during one beacon period. The ways to do this are discussed.
  • WLAN technology is rapidly evolving and, in addition to the above examples, technologies for direct link setup, media streaming performance improvement, support for high speed and / or large initial session setup, support for extended bandwidth and operating frequency, etc. Is being developed.
  • a basic access mechanism of MAC is a carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA / CA) mechanism.
  • the CSMA / CA mechanism is also called the Distributed Coordination Function (DCF) of the IEEE 802.11 MAC. It basically employs a "listen before talk" access mechanism.
  • the AP and / or STA may sense a radio channel or medium during a predetermined time period (e.g., during a DCF Inter-Frame Space (DIFS), before starting transmission.
  • DIFS DCF Inter-Frame Space
  • a delay period for example, a random backoff period
  • HCF hybrid coordination function
  • PCF Point Coordination Function
  • EDCA Enhanced Distributed Channel Access
  • HCCA HCF Controlled Channel Access
  • EDCA is a competition based approach for providers to provide data frames to multiple users
  • HCCA uses a non-competition based channel access scheme using a polling mechanism.
  • the HCF includes a media access mechanism for improving the quality of service (QoS) of the WLAN, and can transmit QoS data in both a contention period (CP) and a contention free period (CFP).
  • QoS quality of service
  • FIG. 6 is a diagram for describing a backoff process.
  • the random backoff count has a pseudo-random integer value and may be determined to be one of values in the range of 0 to CW.
  • CW is a contention window parameter value.
  • the CW parameter is given CWmin as an initial value, but may take a double value in case of transmission failure (eg, when an ACK for a transmitted frame is not received).
  • the STA continues to monitor the medium while counting down the backoff slots according to the determined backoff count value. If the medium is monitored as occupied, the countdown stops and waits; if the medium is idle, it resumes the remaining countdown.
  • the STA3 may confirm that the medium is idle as much as DIFS and transmit the frame immediately. Meanwhile, the remaining STAs monitor and wait for the medium to be busy. In the meantime, data may also be transmitted in each of STA1, STA2, and STA5, and each STA waits for DIFS when the medium is monitored idle, and then counts down the backoff slot according to a random backoff count value selected by the STA. Can be performed. In the example of FIG. 6, STA2 selects the smallest backoff count value and STA1 selects the largest backoff count value.
  • the remaining backoff time of the STA5 is shorter than the remaining backoff time of the STA1 at the time when the STA2 finishes the backoff count and starts the frame transmission.
  • STA1 and STA5 stop counting for a while and wait for STA2 to occupy the medium.
  • the STA1 and the STA5 resume the stopped backoff count after waiting for DIFS. That is, the frame transmission can be started after counting down the remaining backoff slots by the remaining backoff time. Since the remaining backoff time of the STA5 is shorter than that of the STA1, the STA5 starts frame transmission. Meanwhile, while STA2 occupies the medium, data to be transmitted may also occur in STA4.
  • the STA4 waits for DIFS, performs a countdown according to a random backoff count value selected by the STA4, and starts frame transmission.
  • the remaining backoff time of STA5 coincides with an arbitrary backoff count value of STA4.
  • a collision may occur between STA4 and STA5. If a collision occurs, neither STA4 nor STA5 receive an ACK, and thus data transmission fails. In this case, STA4 and STA5 may double the CW value, select a random backoff count value, and perform a countdown.
  • the STA1 waits while the medium is occupied due to transmission of the STA4 and STA5, waits for DIFS when the medium is idle, and starts frame transmission after the remaining backoff time passes.
  • the CSMA / CA mechanism includes virtual carrier sensing in addition to physical carrier sensing in which the AP and / or STA directly sense the medium.
  • Virtual carrier sensing is intended to compensate for problems that may occur in media access, such as a hidden node problem.
  • the MAC of the WLAN system may use a network allocation vector (NAV).
  • the NAV is a value in which an AP and / or STA currently using or authorized to use a medium instructs another AP and / or STA how long to remain until the medium becomes available.
  • the value set to NAV corresponds to a period in which the medium is scheduled to be used by the AP and / or STA transmitting the corresponding frame, and the STA receiving the NAV value is prohibited from accessing the medium during the period.
  • the NAV may be set according to the value of the duration field of the MAC header of the frame.
  • 7 is a diagram for explaining hidden nodes and exposed nodes.
  • STA A illustrates an example of a hidden node, in which STA A and STA B are in communication and STA C has information to transmit.
  • STA A may be transmitting information to STA B, it may be determined that the medium is idle when STA C performs carrier sensing before sending data to STA B. This is because transmission of STA A (ie, media occupation) may not be sensed at the location of STA C.
  • STA B since STA B receives the information of STA A and STA C at the same time, a collision occurs.
  • STA A may be referred to as a hidden node of STA C.
  • FIG. 7B is an example of an exposed node
  • STA B is a case in which STA C has information to be transmitted from STA D in a situation in which data is transmitted to STA A.
  • FIG. 7B when STA C performs carrier sensing, it may be determined that the medium is occupied by the transmission of STA B. Accordingly, since STA C is sensed as a medium occupancy state even if there is information to be transmitted to STA D, it must wait until the medium becomes idle. However, since STA A is actually outside the transmission range of STA C, transmission from STA C and transmission from STA B may not collide with STA A's point of view, so STA C is unnecessary until STA B stops transmitting. To wait. At this time, STA C may be referred to as an exposed node of STA B.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an RTS and a CTS.
  • a short signaling packet such as a request to send (RTS) and a clear to send (CTS) may be used.
  • RTS request to send
  • CTS clear to send
  • the RTS / CTS between the two STAs may allow the surrounding STA (s) to overhear, allowing the surrounding STA (s) to consider whether to transmit information between the two STAs. For example, when an STA to transmit data transmits an RTS frame to an STA receiving the data, the STA receiving the data may inform the neighboring terminals that it will receive the data by transmitting the CTS frame to the surrounding terminals.
  • 8A illustrates an example of a method for solving a hidden node problem, and assumes that both STA A and STA C try to transmit data to STA B.
  • FIG. 8A When STA A sends the RTS to STA B, STA B transmits the CTS to both STA A and STA C around it. As a result, STA C waits until data transmission between STA A and STA B is completed, thereby avoiding collision.
  • FIG. 8 (b) is an example of a method of solving an exposed node problem, and STA C overhears RTS / CTS transmission between STA A and STA B so that STA C is a different STA (eg, STA). It may be determined that no collision will occur even if data is transmitted to D). That is, STA B transmits the RTS to all the surrounding terminals, and only STA A having the data to actually transmit the CTS. Since STA C receives only RTS and not STA A's CTS, it can be seen that STA A is out of STC C's carrier sensing.
  • STA C overhears RTS / CTS transmission between STA A and STA B so that STA C is a different STA (eg, STA). It may be determined that no collision will occur even if data is transmitted to D). That is, STA B transmits the RTS to all the surrounding terminals, and only STA A having the data to actually transmit the CTS. Since STA C receives only RTS
  • the WLAN system channel sensing must be performed before the STA performs transmission and reception, and always sensing the channel causes continuous power consumption of the STA.
  • the power consumption in the receive state is not significantly different from the power consumption in the transmit state, and maintaining the receive state is also a great burden for the power limited STA (ie, operated by a battery). Therefore, if the STA maintains a reception standby state in order to continuously sense the channel, it inefficiently consumes power without any particular advantage in terms of WLAN throughput.
  • the WLAN system supports a power management (PM) mode of the STA.
  • PM power management
  • the power management mode of the STA is divided into an active mode and a power save (PS) mode.
  • the STA basically operates in the active mode.
  • the STA operating in the active mode maintains an awake state.
  • the awake state is a state in which normal operation such as frame transmission and reception or channel scanning is possible.
  • the STA operating in the PS mode operates by switching between a sleep state (or a doze state) and an awake state.
  • the STA operating in the sleep state operates at the minimum power, and does not perform frame scanning as well as channel scanning.
  • the STA operates in the sleep state for as long as possible, power consumption is reduced, so the STA has an increased operation period. However, it is impossible to operate unconditionally long because frame transmission and reception are impossible in the sleep state. If there is a frame to be transmitted to the AP, the STA operating in the sleep state may transmit the frame by switching to the awake state. On the other hand, when the AP has a frame to transmit to the STA, the STA in the sleep state may not receive it and may not know that there is a frame to receive. Accordingly, the STA may need to switch to the awake state according to a specific period in order to know whether or not the frame to be transmitted to (or, if there is, receive it) exists.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a power management operation.
  • the AP 210 transmits a beacon frame to STAs in a BSS at regular intervals (S211, S212, S213, S214, S215, and S216).
  • the beacon frame includes a traffic indication map (TIM) information element.
  • the TIM information element includes information indicating that the AP 210 is present with buffered traffic for STAs associated with it and will transmit a frame.
  • the TIM element includes a TIM used to inform unicast frames and a delivery traffic indication map (DTIM) used to inform multicast or broadcast frames.
  • DTIM delivery traffic indication map
  • the AP 210 may transmit the DTIM once every three beacon frames.
  • STA1 220 and STA2 222 are STAs operating in a PS mode.
  • the STA1 220 and the STA2 222 may be configured to receive a TIM element transmitted by the AP 210 by switching from a sleep state to an awake state at every wakeup interval of a predetermined period. .
  • Each STA may calculate a time to switch to the awake state based on its local clock. In the example of FIG. 9, it is assumed that the clock of the STA coincides with the clock of the AP.
  • the predetermined wakeup interval may be set such that the STA1 220 may switch to the awake state for each beacon interval to receive the TIM element. Accordingly, the STA1 220 may be switched to an awake state when the AP 210 first transmits a beacon frame (S211) (S221). STA1 220 may receive a beacon frame and obtain a TIM element. When the obtained TIM element indicates that there is a frame to be transmitted to the STA1 220, the STA1 220 sends a PS-Poll (Power Save-Poll) frame requesting the AP 210 to transmit the frame. It may be transmitted to (S221a). The AP 210 may transmit the frame to the STA1 220 in response to the PS-Poll frame (S231). After receiving the frame, the STA1 220 switches to the sleep state again.
  • S211 beacon frame
  • S221a Power Save-Poll
  • the AP 210 When the AP 210 transmits the beacon frame for the second time, the AP 210 does not transmit the beacon frame at the correct beacon interval because the medium is busy, such as another device accessing the medium. It can be transmitted at a delayed time (S212). In this case, the STA1 220 switches the operation mode to the awake state according to the beacon interval, but fails to receive the delayed beacon frame, and switches back to the sleep state (S222).
  • the beacon frame may include a TIM element set to DTIM.
  • the AP 210 delays transmission of the beacon frame (S213).
  • the STA1 220 may operate by switching to an awake state according to the beacon interval, and may obtain a DTIM through a beacon frame transmitted by the AP 210. It is assumed that the DTIM acquired by the STA1 220 indicates that there is no frame to be transmitted to the STA1 220 and that a frame for another STA exists. In this case, the STA1 220 may determine that there is no frame to receive, and then switch to the sleep state again.
  • the AP 210 transmits the frame to the STA after transmitting the beacon frame (S232).
  • the AP 210 transmits a beacon frame fourthly (S214).
  • the STA1 220 cannot adjust the wakeup interval for receiving the TIM element because the STA1 220 cannot obtain information indicating that there is buffered traffic for itself through the previous two times of receiving the TIM element.
  • the wakeup interval value of the STA1 220 may be adjusted.
  • the STA1 220 may be configured to switch the operating state by waking up once every three beacon intervals from switching the operating state for TIM element reception every beacon interval. Accordingly, the STA1 220 cannot acquire the corresponding TIM element because the AP 210 maintains a sleep state at the time when the AP 210 transmits the fourth beacon frame (S214) and transmits the fifth beacon frame (S215).
  • the STA1 220 may operate by switching to an awake state and may acquire a TIM element included in the beacon frame (S224). Since the TIM element is a DTIM indicating that a broadcast frame exists, the STA1 220 may receive a broadcast frame transmitted by the AP 210 without transmitting the PS-Poll frame to the AP 210. (S234). Meanwhile, the wakeup interval set in the STA2 230 may be set in a longer period than the STA1 220. Accordingly, the STA2 230 may switch to the awake state at the time S215 at which the AP 210 transmits the beacon frame for the fifth time (S215) and receive the TIM element (S241).
  • the STA2 230 may know that there is a frame to be transmitted to itself through the TIM element, and transmit a PS-Poll frame to the AP 210 to request frame transmission (S241a).
  • the AP 210 may transmit the frame to the STA2 230 in response to the PS-Poll frame (S233).
  • the TIM element includes a TIM indicating whether a frame to be transmitted to the STA exists or a DTIM indicating whether a broadcast / multicast frame exists.
  • DTIM may be implemented through field setting of a TIM element.
  • 10 to 12 are diagrams for explaining the operation of the STA receiving the TIM in detail.
  • the STA may switch from a sleep state to an awake state to receive a beacon frame including a TIM from an AP, interpret the received TIM element, and know that there is buffered traffic to be transmitted to the AP. .
  • the STA may transmit a PS-Poll frame to request an AP to transmit a data frame.
  • the AP may transmit the frame to the STA.
  • the STA may receive a data frame and transmit an acknowledgment (ACK) frame thereto to the AP.
  • the STA may then go back to sleep.
  • ACK acknowledgment
  • the AP may operate according to an immediate response method after transmitting a data frame after a predetermined time (for example, short inter-frame space (SIFS)) after receiving a PS-Poll frame from the STA. Can be. Meanwhile, when the AP fails to prepare a data frame to be transmitted to the STA during the SIFS time after receiving the PS-Poll frame, the AP may operate according to a deferred response method, which will be described with reference to FIG. 11.
  • a predetermined time for example, short inter-frame space (SIFS)
  • SIFS short inter-frame space
  • the STA transitions from the sleep state to the awake state to receive the TIM from the AP and transmits the PS-Poll frame to the AP through contention as in the example of FIG. 10. If the AP fails to prepare a data frame during SIFS even after receiving the PS-Poll frame, the AP may transmit an ACK frame to the STA instead of transmitting the data frame. When the data frame is prepared after transmitting the ACK frame, the AP may transmit the data frame to the STA after performing contending. The STA may transmit an ACK frame indicating that the data frame was successfully received to the AP and go to sleep.
  • STAs may transition from a sleep state to an awake state to receive a beacon frame containing a DTIM element from the AP. STAs may know that a multicast / broadcast frame will be transmitted through the received DTIM.
  • the AP may transmit data (ie, multicast / broadcast frame) immediately after the beacon frame including the DTIM without transmitting and receiving the PS-Poll frame.
  • the STAs may receive data while continuously awake after receiving the beacon frame including the DTIM, and may switch back to the sleep state after the data reception is completed.
  • the STAs In the method of operating a power saving mode based on the TIM (or DTIM) protocol described with reference to FIGS. 9 to 12, the STAs have a data frame to be transmitted for themselves through STA identification information included in the TIM element. You can check.
  • the STA identification information may be information related to an association identifier (AID) which is an identifier assigned to the STA at the time of association with the AP.
  • AID association identifier
  • the AID is used as a unique identifier for each STA within one BSS.
  • the AID may be assigned to one of values from 1 to 2007.
  • 14 bits may be allocated for an AID in a frame transmitted by an AP and / or STA, and an AID value may be allocated up to 16383, but in 2008, 16383 is set as a reserved value. It is.
  • the TIM element according to the existing definition is not suitable for the application of M2M application, where a large number of (eg, more than 2007) STAs may be associated with one AP.
  • the TIM bitmap size is so large that it cannot be supported by the existing frame format, and is not suitable for M2M communication considering low transmission rate applications.
  • M2M communication it is expected that the number of STAs in which a received data frame exists during one beacon period is very small. Therefore, considering the application example of the M2M communication as described above, since the size of the TIM bitmap is expected to be large, but most bits have a value of 0, a technique for efficiently compressing the bitmap is required.
  • bitmap compression technique there is a method of defining an offset (or starting point) value by omitting consecutive zeros in front of a bitmap.
  • the compression efficiency is not high. For example, when only frames to be transmitted to only two STAs having AIDs of 10 and 2000 are buffered, the compressed bitmap has a length of 1990 but all have a value of 0 except at both ends. If the number of STAs that can be associated with one AP is small, the inefficiency of bitmap compression is not a big problem, but if the number of STAs increases, such inefficiency may be a factor that hinders overall system performance. .
  • the AID may be divided into groups to perform more efficient data transmission.
  • Each group is assigned a designated group ID (GID).
  • GID group ID
  • AIDs allocated on a group basis will be described with reference to FIG. 13.
  • FIG. 13A illustrates an example of an AID allocated on a group basis.
  • the first few bits of the AID bitmap may be used to indicate a GID.
  • the first two bits of the AID bitmap may be used to represent four GIDs.
  • the first two bits (B1 and B2) indicate the GID of the corresponding AID.
  • FIG. 13A illustrates another example of an AID allocated on a group basis.
  • the GID may be allocated according to the location of the AID.
  • AIDs using the same GID may be represented by an offset and a length value.
  • GID 1 is represented by an offset A and a length B, it means that AIDs A through A + B-1 on the bitmap have GID 1.
  • FIG. 13 (b) it is assumed that AIDs of all 1 to N4 are divided into four groups. In this case, AIDs belonging to GID 1 are 1 to N1, and AIDs belonging to this group may be represented by offset 1 and length N1.
  • AIDs belonging to GID 2 may be represented by offset N1 + 1 and length N2-N1 + 1
  • AIDs belonging to GID 3 may be represented by offset N2 + 1 and length N3-N2 +
  • GID AIDs belonging to 4 may be represented by an offset N3 + 1 and a length N4-N3 + 1.
  • channel access may be allowed only to STA (s) corresponding to a specific group during a specific time interval, and channel access may be restricted to other STA (s).
  • a predetermined time interval in which only specific STA (s) are allowed to access may be referred to as a restricted access window (RAW).
  • RAW restricted access window
  • FIG. 13C illustrates a channel access mechanism according to the beacon interval when the AID is divided into three groups.
  • the first beacon interval (or the first RAW) is a period in which channel access of an STA corresponding to an AID belonging to GID 1 is allowed, and channel access of STAs belonging to another GID is not allowed.
  • the first beacon includes a TIM element only for AIDs corresponding to GID 1.
  • the second beacon frame includes a TIM element only for AIDs having GID 2, so that only the channel access of the STA corresponding to the AID belonging to GID 2 is allowed during the second beacon interval (or second RAW).
  • the third beacon frame includes a TIM element only for AIDs having GID 3, and thus only channel access of the STA corresponding to the AID belonging to GID 3 is allowed during the third beacon interval (or third RAW).
  • the fourth beacon frame again includes a TIM element for only AIDs having GID 1, and thus only channel access of the STA corresponding to the AID belonging to GID 1 is allowed during the fourth beacon interval (or fourth RAW). Then, even in each of the fifth and subsequent beacon intervals (or fifth and subsequent RAWs), only channel access of the STA belonging to the specific group indicated in the TIM included in the beacon frame may be allowed.
  • the order of GIDs allowed according to beacon intervals is cyclic or periodic, but is not limited thereto. That is, by including only the AID (s) belonging to a particular GID (s) in the TIM element, allowing channel access only to the STA (s) corresponding to the particular AID (s) during a particular time period (eg, a particular RAW). And operate in a manner that does not allow channel access of the remaining STA (s).
  • the group-based AID allocation scheme as described above may also be referred to as a hierarchical structure of the TIM. That is, the entire AID space may be divided into a plurality of blocks, and only channel access of STA (s) (that is, STAs of a specific group) corresponding to a specific block having a non-zero value may be allowed. Accordingly, the TIM can be divided into small blocks / groups so that the STAs can easily maintain the TIM information and manage the blocks / groups according to the class, quality of service (QoS), or purpose of the STA. 13 illustrates a two-level hierarchy, but a hierarchical TIM may be configured in the form of two or more levels.
  • QoS quality of service
  • the entire AID space may be divided into a plurality of page groups, each page group may be divided into a plurality of blocks, and each block may be divided into a plurality of sub-blocks.
  • the first N1 bits represent a page ID (i.e., PID)
  • the next N2 bits represent a block ID
  • the next N3 bits Indicates a sub-block ID and may be configured in such a way that the remaining bits indicate the STA bit position within the sub-block.
  • the Physical Layer Convergence Protocol (PLCP) Packet Data Unit (PPDU) frame format may include a Short Training Field (STF), a Long Training Field (LTF), a SIG (SIGNAL) field, and a Data field.
  • STF Short Training Field
  • LTF Long Training Field
  • SIGNAL SIG
  • Data field e.g., Data field
  • L-STF legacy-STF
  • L-LTF legacy-LTF
  • SIG field et Data Unit
  • PPDU frame format e.g., HT-mixed format PPDU, HT-greenfield format PPDU, VHT (Very High Throughput) PPDU, etc.
  • an additional (or other type) may be used between the SIG field and the data field.
  • the STF, LTF, and SIG fields may be included.
  • the STF is a signal for signal detection, automatic gain control (AGC), diversity selection, precise time synchronization, etc.
  • the LTF is a signal for channel estimation, frequency error estimation, and the like.
  • the STF and LTF may be referred to as a PCLP preamble, and the PLCP preamble may be referred to as a signal for synchronization and channel estimation of an OFDM physical layer.
  • the SIG field may include a RATE field and a LENGTH field.
  • the RATE field may include information about modulation and coding rate of data.
  • the LENGTH field may include information about the length of data.
  • the SIG field may include a parity bit, a SIG TAIL bit, and the like.
  • the data field may include a SERVICE field, a PLC Service Data Unit (PSDU), a PPDU TAIL bit, and may also include a padding bit if necessary.
  • Some bits of the SERVICE field may be used for synchronization of the descrambler at the receiving end.
  • the PSDU corresponds to a MAC PDU defined in the MAC layer and may include data generated / used in an upper layer.
  • the PPDU TAIL bit can be used to return the encoder to zero.
  • the padding bit may be used to adjust the length of the data field in a predetermined unit.
  • MAC PDUs are defined according to various MAC frame formats, and basic MAC frames are composed of a MAC header, a frame body, and a frame check sequence (FCS).
  • FCS frame check sequence
  • the MAC frame consists of a MAC PDU and can be transmitted / received through the PSDU of the data portion of the PPDU frame format.
  • the null-data packet (NDP) frame format refers to a frame format of a type that does not include a data packet. That is, the NDP frame refers to a frame format including only PLCP header parts (ie, STF, LTF, and SIG fields) in the general PPDU format and not including the remaining parts (ie, data fields).
  • FIG. 14 is a diagram for explaining a PS-Poll mechanism.
  • FIG. 14 corresponds to a specific example of the PS-Poll mechanism of FIG. 11.
  • the STA may know through the TIM element of the beacon whether there is data to be transmitted from the AP to itself.
  • the STA which has confirmed that there is data to be transmitted thereto, may transmit a PS-Poll frame to the AP in order to request data from the AP (that is, downlink (DL) data).
  • the AP receiving the PS-Poll frame may transmit data to the STA through contention.
  • the AP to transmit data transmits an RTS frame to the STA receiving the data, and the STA to receive the data may inform that it will receive the data by transmitting the CTS frame.
  • the AP may transmit a data frame to the STA and receive an ACK frame.
  • the AP may transmit only one PSDU (Physical Layer Service Data Unit) to the STA. Therefore, when the AP has a large amount of data to transmit to the STA, inefficient data transmission may be performed since data must be transmitted through contention in response to a new PS-Poll from the STA.
  • PSDU Physical Layer Service Data Unit
  • 15 is a diagram for explaining a U-APSD mechanism.
  • the STA may inform the AP of the requested transmission duration, and the AP The frame may be transmitted to the STA during the SP.
  • the STA may receive several PSDUs at once from the AP using its SP.
  • the STA may recognize that there is data that the AP wants to send to itself through the TIM element of the beacon. Thereafter, the STA may transmit a trigger frame to the AP at a desired time point, and may request that the AP transmit data while notifying the AP that its SP is started. The AP may transmit an ACK in response to the trigger frame. Thereafter, the AP may transmit a RTS to the STA through competition, receive a CTS frame from the STA, and then transmit data to the STA.
  • the data transmitted by the AP may consist of one or more data frames.
  • the STA may recognize this and terminate the SP. Accordingly, the STA may transmit an ACK indicating the successful data reception to the AP.
  • the STA can start its own SP to receive data when desired, and can receive multiple data frames within one SP, thereby enabling more efficient data reception. .
  • a hidden node problem may occur more frequently.
  • power consumption due to the transmission and reception of the CTS / RTS frame can be a great burden in the case of a low power STA suitable for M2M communication.
  • a section that can be used as an SP between the AP and the STA is promised in advance, and the AP may operate to prepare data to be sent to the STA in advance. Accordingly, by transmitting the STA SP-poll (or SP triggering) frame to the AP, it can inform the AP of its own and request a data transmission from the AP.
  • the SP-Poll frame may include information indicating the SP section (for example, SP start point, SP duration, SP interval, SP end point, etc.), and the AP may next include the next SP from the information indicating the SP section. It is possible to know in advance when the time has started. Accordingly, the generated SP can be called polled-SP.
  • certain STAs may operate as if obtaining exclusive TXOPs during the SP. That is, during a configured SP, a specific STA may perform transmission and reception of a plurality of data frames without contention. For this purpose, control information on SP configuration needs to be exchanged between the STA and the AP. In an environment where many STAs may be associated with the AP, signaling overhead for SP configuration for a specific STA or STA group may degrade the performance of the system. You can also
  • the present invention proposes a new MAC frame format except for an unnecessary information field that is not used in the MAC header for a power saving trigger of the STA. Accordingly, signaling overhead and power consumption of the STA can be reduced, thereby enabling more efficient transmission.
  • the present invention proposes a short frame format for exchanging SP configuration and related parameters between STA and AP.
  • the short frame may be divided into a short data frame and a short null frame according to whether the STA starts a service period while transmitting data to the AP.
  • Short null frames may be referred to as short null data packet (NDP) frames. This will be described in detail with reference to FIG. 16.
  • 16 is a diagram for explaining an example of a short frame format.
  • the short frame format of FIG. 16 may be distinguished in that the frame body field is excluded as compared to the general frame format.
  • the frame body field of the general frame format may include data transmitted and received.
  • the transmitted / received data may correspond to the rest of the MAC control frame, the management frame, the action frame, or the data frame, excluding the MAC header and the frame check sequence (FCS).
  • FCS frame check sequence
  • the short data frame includes a short frame control field, a receiver address (RA) field, a transmitter address (TA) field, and a frame check sequence (FCS) field. It may include.
  • RA receiver address
  • TA transmitter address
  • FCS frame check sequence
  • the receiver address field indicates a MAC address that identifies a device (eg, an AP or STA) that directly receives a short data frame
  • the sender address field identifies a device (eg, an STA) that transmits a short data frame. It can point to a MAC address.
  • the frame check sequence field is used for error detection of short data frames.
  • the short frame control field of a short data frame includes a short frame indication field, a short frame type field, a short frame subtype field, a to DS field, a from DS field, and a via AP.
  • PM Power Management
  • AC Access Category
  • EOSP End of Service Period
  • MD More Data
  • Protected field and Reserved field It may include.
  • the short frame control field does not have to include all the listed fields, and in some cases, some fields may be omitted.
  • the short frame indication field in the short frame control field indicates whether the corresponding frame is a short frame or a normal frame.
  • the short frame type field may be used to define the type of the short frame.
  • the short frame control field may indicate whether the corresponding short frame is a short data frame or a short null frame to be described later.
  • the short frame subtype field defines the subtypes of the short frame.
  • the short frame subtype field may indicate whether the short frame is a short data frame or a short null frame.
  • the To DS field and the From DS field indicate whether the corresponding short frame is destined for the distribution system or is a data frame coming from the distribution system. For example, when performing communication between STAs within the same BSS, since no association is made with the DS, both the To DS and From DS fields may be set to '0'. In contrast, when the STA transmits a short frame to the DS, the To DS field may be set to '1' and the From DS field may be set to '0'. On the contrary, when the STA receives a short frame from the DS, the To DS field may be set to '0' and the From DS field may be set to '1'. When the STA communicates with the STA in another BSS, both the To DS field and the From DS field may be set to '1'.
  • the Via AP field may exclude other existing address information and may be used as an alternative when necessary.
  • the PM field indicates whether the sender is in a power saving mode. For example, if the sender is under power saving mode, the PM field may be set to '1', and if the sender is under active state, the PM field may be set to '0'.
  • the AC field may be used for indication or assignment for AC associated with a short frame.
  • the AC field may indicate at least one or more ACs that the STA can deliver or trigger.
  • the AC associated with the short frame may include at least one of AC_BE (best effort), AC_BK (background), AC_VI (video), and AC_VO (voice).
  • the AC field is 2 bits, the AC field is extended by 4 bits, so that each of the 4 bits allows four ACs: best effort (AC_BE), AC_BK (background), AC_VI (video), and AC_VO (voice). It can also be set to indicate.
  • a TID (Traffic ID) field may be inserted in place of the AC field.
  • the TID field may be configured to include 4 bits to include full TID information, but may also be configured to include partial TID information having a size smaller than 4 bits.
  • the EOSP field indicates the end of the service period, and the retry field indicates whether the corresponding short frame is a retransmission frame.
  • FIG. 16B is a diagram illustrating a short null frame.
  • the use of a field defined with the same term as that of (a) of FIG. 16 is the same as described with reference to the drawing of FIG. 16 (a), and thus a detailed description thereof will be omitted.
  • the retry field, the additional data field, and the protection field may be omitted in the short frame control field of the short null frame.
  • the short frame control field of the short null frame may include a maximum SP length field.
  • the maximum service period length field may be used to indicate the maximum number of total buffered data units transmitted to the STA triggering the service period.
  • the data unit may include at least one of AMC Service Data Units (MSDUs), A-MSDUs, and MMPDUs.
  • MSDUs AMC Service Data Units
  • A-MSDUs A-MSDUs
  • MMPDUs MCPDUs
  • Table 1 illustrates an indication value according to the index value of the maximum service period length field.
  • the service period may end.
  • a field containing all parameters of a service period has a length of 4 octets.
  • the overhead may be reduced by inserting a minimum service length field of at least 2 bits instead of a service period field of 4 octets.
  • the length (eg, 2 bits) of the maximum service period length field may be set to the same value as the value set in the APSD setting step, so that the corresponding short null frame transmission may be related to APSD DL delivery information. This is to use a short null frame under the APSD mechanism.
  • the end of the service period may be indicated by using the EOSP field of the data frame together with the maximum service period length field of the short null frame. This allows the STA to consume power only during its corresponding service period and to transmit and receive data.
  • the recipient address (RA) field may be set to a Basic Service Set IDentification (BSSID) field.
  • BSSID Basic Service Set IDentification
  • the sender address (TA) field may be replaced with an association ID (AID) field of 2 octets.
  • AID association ID
  • the short data frame and the short null frame may have a common structure up to the power management (PM) field.
  • PM power management
  • an STA that uses a medium may inform another STA of the time remaining until the medium becomes available using the NAV. That is, the value set to NAV corresponds to a period in which the use of the medium is scheduled by the STA transmitting the frame, and the other STA receiving the NAV value is prohibited from accessing the medium during the period.
  • This NAV may be set according to the value of the duration field of the MAC header.
  • a short frame e.g., a short data frame or null
  • the duration field is generally omitted.
  • FIG 17 illustrates an improved channel access scheme according to an example of the present invention.
  • an STA1 transmitting a short null frame receives first data from an AP without contention after an SIFS time.
  • other STAs that have detected a short null frame should be able to configure NAV through specific information.
  • the NAV should be configured to defer channel access of other STAs by the time required for transmitting and receiving at least one data frame and transmitting and receiving an ACK frame.
  • NAV configuration of other STAs may be performed using a duration field of a MAC header included in the data frame or the ACK frame. Accordingly, the length of time that other STAs should use as a reference for NAV configuration through a short null frame may correspond to a time required for transmitting and receiving the first data frame (or data frame and ACK frame) in the SP. To this end, the present invention proposes the following new mechanism.
  • a duration field may be included in a short frame format (for example, a short data frame or a null frame format) and transmitted.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining a new short frame format proposed by the present invention.
  • the duration field need not be set to a length of time including all of the plurality of data frames (or the plurality of data frames and the ACK frame) in the SP, and the first data frame (or the data frame and the ACK frame). It can be set to a value equal to the length of time required for transmission and reception of the). This is because other STAs may be NAV configured / updated through the duration field included in the previous data frame (or ACK frame) for the remaining data frames other than the first data frame.
  • a time interval in which other STAs are allowed to allow the specific STA to perform medium access (or channel access) without contention. may be implicitly predicted.
  • the maximum SP length field defined in the existing WLAN system is a long-term or semi-static attribute set through an association request / response (or reassociation request / response) process. It is information and is set to the maximum value that can be applied over the long-term (ie, taking into account various cases). Accordingly, the AP operates in a manner of supporting transmission and reception of the number of data packets not exceeding the maximum value while the STA is associated (or until newly establishing).
  • the maximum SP length field proposed in the present invention is information included in a short frame format (for example, a short trigger frame, etc.), the value may be set dynamically.
  • the maximum SP length field proposed by the present invention does not need to be set to a maximum value, but may be actually set to a value corresponding to the number of data packets triggered by the corresponding short frame.
  • the maximum SP length field included in the short frame format may be dynamically set within a range not exceeding the maximum value set in the existing maximum SP length field set during association (or reassociation). . This may be advantageously applied in that it enables flexible resource allocation / utilization as compared to the conventional U-APSD scheme.
  • the duration field defined in addition to the short data format proposed in the present invention is not required to include information indicating a long time length, and it is sufficient to indicate a minimum time length. Therefore, the duration field additionally defined in the short data format proposed by the present invention does not need to be defined up to two octets like the existing duration field, but may be defined as one octet long.
  • the other STAs If other STAs detect a short frame format (eg, a short data frame or a null frame format) transmitted by a specific STA, the other STAs start at a time point when the short frame is detected, and then, for a predetermined time. It may implicitly recognize that an SP for the particular STA is set by the length, and may defer medium access (or channel access) for the predetermined length of time.
  • a short frame format eg, a short data frame or a null frame format
  • the information on the predetermined length of time may be instructed or preset in advance to STAs belonging to the BSS.
  • information about the predetermined length of time may be indicated / set through a specific management frame (eg, an association request / response frame, a probe request / response frame, etc.).
  • the UE may periodically announce the information on the predetermined length of time to STAs in the BSS through a specific broadcast signal (eg, beacon). If the SPs of the STAs are allowed to be set dynamically, the information for the predetermined length of time may be announced in such a way that it is continuously updated.
  • the plurality of STAs that have received a plurality of pieces of information on the predetermined length of time may use the information on the length of the received / announced / updated time last. That is, when a specific STA detects a short frame of another STA, the user may perform media access (or channel access) using the most recently received value among the information on the predetermined length of time received by the specific STA. You can set the length of time (or NAV) that should be postponed.
  • the predetermined time length may be set to the length of time from the start of the SP by the short frame until the reception of the first data frame (or data frame and ACK frame). Accordingly, when a specific STA detects a short frame of another STA, the first NAV is set using the predetermined length of time, and then the MAC header included in the first data frame (or ACK frame). The subsequent NAV may be set / updated from the value of the duration field of.
  • a specific STA that detects a short frame of another STA may have a total length of time inferred from information on the number of data packets determined by the maximum SP length proposed in the present invention, in addition to the predetermined time length. It may also operate in a manner that defers medium access (or channel access) by the length.
  • the present invention proposes a method of setting a NAV of a third party STA by using a specific field of a PHY SIG field of a PLCP header that is always included even in a short frame format.
  • a data packet size for a specific STA or a data packet and a corresponding ACK response size for a specific STA, or a time when a channel is occupied by a specific STA using an ACK policy field included in the SIG field.
  • the third-party STA may operate to postpone channel access without NAV setup.
  • Table 2 below shows an ACK policy field (or ACK indication field) included in the PHY SIG field, which is merely exemplary and an ACK policy field (or ACK indication field) may be configured according to another classification scheme.
  • the third party STA requests the maximum available data packet (i.e. time for data packet transmission) + SIFS + ACK size (i.e. time for ACK frame transmission) + other transmissions.
  • the time required for the other transmission may include, for example, a propagation delay, a transmit / receive turnaround time, a PHY / MAC processing delay, and the like depending on a system situation. Can be included and the value of the element can be set.
  • N is defined as a variable having an integer value, and the value may be set according to a system environment.
  • the third party STA may postpone channel access by the maximum available data packet (that is, time required for data packet transmission) + other time required for transmission.
  • the third-party STA may use 2 * maximum available data packets (i.e., the time it takes to transmit data packets) + SIFS + channel as required for other transmissions. Access can be deferred.
  • the third party STA since the frame may be continuously transmitted at the SIFS interval, the third party STA receives (or hears) the continuously transmitted frame and uses one or more of a duration, a maximum SP length, and an ACK indication field in the corresponding frame. You can update the length of time to defer channel access.
  • the third party STA fails to decode the PLCP header (eg, an error occurs, deterioration of channel state, etc.), the ACK indication bit included in the SIG field cannot be checked.
  • the third party STA may operate to defer channel access by the maximum TXOP duration (ie, the length of time interval that can be set to maximum for TXOP) as a default value.
  • the backoff count can be started after further deferring the channel access by DIFS.
  • 19 is a diagram for describing a channel access control method of an STA according to an embodiment of the present invention.
  • a specific STA may detect a short frame (eg, a short data frame or a short null frame) transmitted by another STA.
  • the specific STA that detects a short frame of another STA may defer its channel access for a predetermined length of time in step S1920 by using the related information.
  • the related information may be a value of a duration field included in the short frame or may be a value of a maximum SP length field.
  • the deferring operation of the channel access may be performed based on a predetermined value previously provided / set from the network.
  • the predetermined time length may be determined based on the ACK indication field included in the SIG field of the PLCP header.
  • 20 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless device according to an embodiment of the present invention.
  • the AP 10 may include a processor 11, a memory 12, and a transceiver 13.
  • the STA 20 may include a processor 21, a memory 22, and a transceiver 23.
  • the transceivers 13 and 23 may transmit / receive wireless signals and, for example, may implement a physical layer in accordance with the IEEE 802 system.
  • the processors 11 and 21 may be connected to the transceivers 13 and 21 to implement a physical layer and / or a MAC layer according to the IEEE 802 system. Processors 11 and 21 may be configured to perform operations according to the various embodiments of the present invention described above.
  • modules for implementing the operations of the AP and the STA according to various embodiments of the present invention described above may be stored in the memories 12 and 22 and executed by the processors 11 and 21.
  • the memories 12 and 22 may be included in the processors 11 and 21 or may be installed outside the processors 11 and 21 and connected to the processors 11 and 21 by known means.
  • Embodiments of the present invention described above may be implemented through various means.
  • embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • a method according to embodiments of the present invention may include one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), and Programmable Logic Devices (PLDs). It may be implemented by field programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs Application Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable Logic Devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of a module, a procedure, or a function that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 상세하게는 무선랜 시스템에서 채널 액세스 제어 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 스테이션(STA)의 채널 액세스 제어 방법은, 다른 STA에 의해 전송되는 짧은 프레임을 검출하는 단계; 및 소정의 시간 길이 동안 상기 STA의 채널 액세스를 연기(defer)하는 단계를 포함하고, 상기 짧은 프레임은 상기 다른 STA의 복수개의 데이터 프레임의 송수신을 허용하는 서비스 기간을 트리거하는 프레임이고, 상기 소정의 시간 길이는, 상기 서비스 기간이 시작되고 상기 다른 STA의 상기 복수개의 데이터 프레임 중에서 첫 번째 데이터 프레임 송수신이 완료되는 시점까지의 시간 길이에 해당하는 값으로 설정될 수 있다.

Description

무선랜 시스템에서 채널 액세스 제어 방법 및 장치
이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 무선랜 시스템에서 채널 액세스를 제어하는 방법 및 장치에 대한 것이다.
최근 정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 무선랜(WLAN)은 무선 주파수 기술을 바탕으로 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant; PDA), 랩탑 컴퓨터, 휴대용 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player; PMP)등과 같은 휴대용 단말기를 이용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 액세스할 수 있도록 하는 기술이다.
무선랜에서 취약점으로 지적되어온 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 최근의 기술 표준에서는 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고, 무선 네트워크의 운영 거리를 확장한 시스템이 도입되었다. 예를 들어, IEEE 802.11n에서는 데이터 처리 속도가 최대 540Mbps 이상인 고처리율(High Throughput; HT)을 지원하며, 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs) 기술의 적용이 도입되었다.
차세대 통신 기술로서 M2M(Machine-to-Machine) 통신 기술이 논의되고 있다. IEEE 802.11 WLAN 시스템에서도 M2M 통신을 지원하기 위한 기술 표준이 IEEE 802.11ah로서 개발되고 있다. M2M 통신에서는 매우 많은 기기가 존재하는 환경에서 가끔씩 적은 양의 데이터를 저속으로 통신하는 시나리오를 고려할 수 있다.
무선랜 시스템에서의 통신은 모든 기기 간에 공유되는 매체(medium)에서 수행된다. M2M 통신과 같이 기기의 개수가 증가하는 경우, 하나의 기기의 채널 액세스를 위하여 많은 시간이 소요되는 것은 전체 시스템 성능의 저하를 야기할 뿐만 아니라, 각각의 기기의 전력 절약을 방해할 수 있다.
본 발명에서는 채널 액세스를 제어하는 새로운 메커니즘을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 스테이션(STA)의 채널 액세스 제어 방법은, 다른 STA에 의해 전송되는 짧은 프레임을 검출하는 단계; 및 소정의 시간 길이 동안 상기 STA의 채널 액세스를 연기(defer)하는 단계를 포함하고, 상기 짧은 프레임은 상기 다른 STA의 복수개의 데이터 프레임의 송수신을 허용하는 서비스 기간을 트리거하는 프레임이고, 상기 소정의 시간 길이는, 상기 서비스 기간이 시작되고 상기 다른 STA의 상기 복수개의 데이터 프레임 중에서 첫 번째 데이터 프레임 송수신이 완료되는 시점까지의 시간 길이에 해당하는 값으로 설정될 수 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 채널 액세스를 제어하는 스테이션(STA) 장치는, 송수신기; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 다른 STA에 의해 전송되는 짧은 프레임을 상기 송수신기를 이용하여 검출하고; 소정의 시간 길이 동안 상기 STA의 채널 액세스를 연기(defer)하도록 설정되며, 상기 짧은 프레임은 상기 다른 STA의 복수개의 데이터 프레임의 송수신을 허용하는 서비스 기간을 트리거하는 프레임이고, 상기 소정의 시간 길이는, 상기 서비스 기간이 시작되고 상기 다른 STA의 상기 복수개의 데이터 프레임 중에서 첫 번째 데이터 프레임 송수신이 완료되는 시점까지의 시간 길이에 해당하는 값으로 설정될 수 있다.
상기 본 발명에 따른 실시예들에 있어서 이하의 사항이 공통으로 적용될 수 있다.
상기 소정의 시간 길이는 상기 짧은 프레임에 포함된 듀레이션(duration) 필드의 값에 기초하여 설정될 수 있다.
상기 듀레이션 필드는 1 옥텟 길이를 가질 수 있다.
상기 소정의 시간 길이는, 상기 짧은 프레임에 포함된 최대 서비스 시간 길이 필드에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 짧은 프레임에 포함된 최대 서비스 시간 길이 필드는, 상기 서비스 기간 동안 상기 다른 STA에 의해서 송수신되는 상기 복수개의 데이터 프레임의 개수에 대한 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 소정의 시간 길이는 상기 STA이 속한 기본서비스세트(BSS)에서 미리 제공되는 값에 의하여 결정될 수 있다.
상기 STA이 복수개의 상기 미리 제공되는 값을 수신한 경우, 가장 최근에 수신된 값이 이용될 수 있다.
상기 미리 제공되는 값은, 상기 STA이 전송하는 요청 프레임에 대한 응답 프레임을 통하여 또는 상기 STA에게 전송되는 브로드캐스트 신호를 통하여 제공될 수 있다.
상기 채널 액세스를 연기하는 단계는, 상기 소정의 시간 길이에 해당하는 네트워크할당벡터(NAV)를 설정하는 것을 포함할 수 있다.
상기 짧은 프레임은 프레임 바디를 포함하지 않는 프레임으로서 정의될 수 있다.
상기 짧은 프레임은 짧은 데이터 프레임 또는 짧은 널 프레임 중의 하나일 수 있다.
본 발명에 대하여 전술한 일반적인 설명과 후술하는 상세한 설명은 예시적인 것이며, 청구항 기재 발명에 대한 추가적인 설명을 위한 것이다.
본 발명에서는 채널 액세스를 제어하는 새로운 메커니즘을 구현하는 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 또 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 무선랜 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 무선랜 시스템에서의 링크 셋업 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 백오프 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명을 위한 도면이다.
도 8은 RTS와 CTS를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 전력 관리 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 12는 TIM을 수신한 STA의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 그룹 기반 AID에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 PS-Poll 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 U-APSD 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 짧은 프레임 포맷의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일례에 따른 개선된 채널 액세스 방안을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명에서 제안하는 새로운 짧은 프레임 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명의 일례에 따른 STA의 채널 액세스 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시된다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
본 발명의 실시예들은 무선 액세스 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
이하의 기술은 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선 액세스 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. 명확성을 위하여 이하에서는 IEEE 802.11 시스템을 위주로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
WLAN 시스템의 구조
도 1 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
IEEE 802.11 구조는 복수개의 구성요소들로 구성될 수 있고, 이들의 상호작용에 의해 상위계층에 대해 트랜스패런트한 STA 이동성을 지원하는 WLAN이 제공될 수 있다. 기본 서비스 세트(Basic Service Set; BSS)는 IEEE 802.11 LAN에서의 기본적인 구성 블록에 해당할 수 있다. 도 1 에서는 2 개의 BSS(BSS1 및 BSS2)가 존재하고 각각의 BSS의 멤버로서 2 개의 STA이 포함되는 것(STA1 및 STA2 는 BSS1에 포함되고, STA3 및 STA4는 BSS2에 포함됨)을 예시적으로 도시한다. 도 1 에서 BSS를 나타내는 타원은 해당 BSS에 포함된 STA들이 통신을 유지하는 커버리지 영역을 나타내는 것으로도 이해될 수 있다. 이 영역을 BSA(Basic Service Area)라고 칭할 수 있다. STA이 BSA 밖으로 이동하게 되면 해당 BSA 내의 다른 STA들과 직접적으로 통신할 수 없게 된다.
IEEE 802.11 LAN에서 가장 기본적인 타입의 BSS는 독립적인 BSS(Independent BSS; IBSS)이다. 예를 들어, IBSS는 2 개의 STA만으로 구성된 최소의 형태를 가질 수 있다. 또한, 가장 단순한 형태이고 다른 구성요소들이 생략되어 있는 도 1 의 BSS(BSS1 또는 BSS2)가 IBSS의 대표적인 예시에 해당할 수 있다. 이러한 구성은 STA들이 직접 통신할 수 있는 경우에 가능하다. 또한, 이러한 형태의 LAN은 미리 계획되어서 구성되는 것이 아니라 LAN이 필요한 경우에 구성될 수 있으며, 이를 애드-혹(ad-hoc) 네트워크라고 칭할 수도 있다.
STA의 켜지거나 꺼짐, STA이 BSS 영역에 들어오거나 나감 등에 의해서, BSS에서의 STA의 멤버십이 동적으로 변경될 수 있다. BSS의 멤버가 되기 위해서는, STA은 동기화 과정을 이용하여 BSS에 조인할 수 있다. BSS 기반구조의 모든 서비스에 액세스하기 위해서는, STA은 BSS에 연관(associated)되어야 한다. 이러한 연관(association)은 동적으로 설정될 수 있고, 분배시스템서비스(Distribution System Service; DSS)의 이용을 포함할 수 있다.
도 2 는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 2 에서는 도 1 의 구조에서 분배시스템(Distribution System; DS), 분배시스템매체(Distribution System Medium; DSM), 액세스 포인트(Access Point; AP) 등의 구성요소가 추가된 형태이다.
LAN에서 직접적인 스테이션-대-스테이션의 거리는 PHY 성능에 의해서 제한될 수 있다. 어떠한 경우에는 이러한 거리의 한계가 충분할 수도 있지만, 경우에 따라서는 보다 먼 거리의 스테이션 간의 통신이 필요할 수도 있다. 확장된 커버리지를 지원하기 위해서 분배시스템(DS)이 구성될 수 있다.
DS는 BSS들이 상호연결되는 구조를 의미한다. 구체적으로, 도 1 과 같이 BSS가 독립적으로 존재하는 대신에, 복수개의 BSS들로 구성된 네트워크의 확장된 형태의 구성요소로서 BSS가 존재할 수도 있다.
DS는 논리적인 개념이며 분배시스템매체(DSM)의 특성에 의해서 특정될 수 있다. 이와 관련하여, IEEE 802.11 표준에서는 무선 매체(Wireless Medium; WM)와 분배시스템매체(DSM)을 논리적으로 구분하고 있다. 각각의 논리적 매체는 상이한 목적을 위해서 사용되며, 상이한 구성요소에 의해서 사용된다. IEEE 802.11 표준의 정의에서는 이러한 매체들이 동일한 것으로 제한하지도 않고 상이한 것으로 제한하지도 않는다. 이와 같이 복수개의 매체들이 논리적으로 상이하다는 점에서, IEEE 802.11 LAN 구조(DS 구조 또는 다른 네트워크 구조)의 유연성이 설명될 수 있다. 즉, IEEE 802.11 LAN 구조는 다양하게 구현될 수 있으며, 각각의 구현예의 물리적인 특성에 의해서 독립적으로 해당 LAN 구조가 특정될 수 있다.
DS는 복수개의 BSS들의 끊김 없는(seamless) 통합을 제공하고 목적지로의 어드레스를 다루는 데에 필요한 논리적 서비스들을 제공함으로써 이동 기기를 지원할 수 있다.
AP 는, 연관된 STA들에 대해서 WM을 통해서 DS 로의 액세스를 가능하게 하고 STA 기능성을 가지는 개체를 의미한다. AP를 통해서 BSS 및 DS 간의 데이터 이동이 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 2 에서 도시하는 STA2 및 STA3 은 STA의 기능성을 가지면서, 연관된 STA들(STA1 및 STA4)가 DS로 액세스하도록 하는 기능을 제공한다. 또한, 모든 AP는 기본적으로 STA에 해당하므로, 모든 AP는 어드레스 가능한 개체이다. WM 상에서의 통신을 위해 AP 에 의해서 사용되는 어드레스와 DSM 상에서의 통신을 위해 AP 에 의해서 사용되는 어드레스는 반드시 동일할 필요는 없다.
AP에 연관된 STA들 중의 하나로부터 그 AP의 STA 어드레스로 전송되는 데이터는, 항상 비제어 포트(uncontrolled port)에서 수신되고 IEEE 802.1X 포트 액세스 개체에 의해서 처리될 수 있다. 또한, 제어 포트(controlled port)가 인증되면 전송 데이터(또는 프레임)는 DS로 전달될 수 있다.
도 3 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 또 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 3 에서는 도 2 의 구조에 추가적으로 넓은 커버리지를 제공하기 위한 확장된 서비스 세트(Extended Service Set; ESS)를 개념적으로 나타낸다.
임의의(arbitrary) 크기 및 복잡도를 가지는 무선 네트워크가 DS 및 BSS들로 구성될 수 있다. IEEE 802.11 시스템에서는 이러한 방식의 네트워크를 ESS 네트워크라고 칭한다. ESS는 하나의 DS에 연결된 BSS들의 집합에 해당할 수 있다. 그러나, ESS는 DS를 포함하지는 않는다. ESS 네트워크는 LLC(Logical Link Control) 계층에서 IBSS 네트워크로 보이는 점이 특징이다. ESS에 포함되는 STA들은 서로 통신할 수 있고, 이동 STA들은 LLC에 트랜스패런트하게 하나의 BSS에서 다른 BSS로 (동일한 ESS 내에서) 이동할 수 있다.
IEEE 802.11 에서는 도 3 에서의 BSS들의 상대적인 물리적 위치에 대해서 아무것도 가정하지 않으며, 다음과 같은 형태가 모두 가능하다. BSS들은 부분적으로 중첩될 수 있고, 이는 연속적인 커버리지를 제공하기 위해서 일반적으로 이용되는 형태이다. 또한, BSS들은 물리적으로 연결되어 있지 않을 수 있고, 논리적으로는 BSS들 간의 거리에 제한은 없다. 또한, BSS들은 물리적으로 동일한 위치에 위치할 수 있고, 이는 리던던시를 제공하기 위해서 이용될 수 있다. 또한, 하나 (또는 하나 이상의) IBSS 또는 ESS 네트워크들이 하나 (또는 하나 이상의) ESS 네트워크로서 동일한 공간에 물리적으로 존재할 수 있다. 이는 ESS 네트워크가 존재하는 위치에 애드-혹 네트워크가 동작하는 경우나, 상이한 기관(organizations)에 의해서 물리적으로 중첩되는 IEEE 802.11 네트워크들이 구성되는 경우나, 동일한 위치에서 2 이상의 상이한 액세스 및 보안 정책이 필요한 경우 등에서의 ESS 네트워크 형태에 해당할 수 있다.
도 4 는 무선랜 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 4 에서는 DS를 포함하는 기반 구조 BSS 의 일례가 도시된다.
도 4 의 예시에서 BSS1 및 BSS2가 ESS를 구성한다. 무선랜 시스템에서 STA은 IEEE 802.11 의 MAC/PHY 규정에 따라 동작하는 기기이다. STA은 AP STA 및 비-AP(non-AP) STA을 포함한다. Non-AP STA은 랩탑 컴퓨터, 이동 전화기와 같이 일반적으로 사용자가 직접 다루는 기기에 해당한다. 도 4 의 예시에서 STA1, STA3, STA4 는 non-AP STA에 해당하고, STA2 및 STA5 는 AP STA 에 해당한다.
이하의 설명에서 non-AP STA은 단말(terminal), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit; WTRU), 사용자 장치(User Equipment; UE), 이동국(Mobile Station; MS), 이동단말(Mobile Terminal), 이동 가입자국(Mobile Subscriber Station; MSS) 등으로 칭할 수도 있다. 또한, AP는 다른 무선 통신 분야에서의 기지국(Base Station; BS), 노드-B(Node-B), 발전된 노드-B(evolved Node-B; eNB), 기저 송수신 시스템(Base Transceiver System; BTS), 펨토 기지국(Femto BS) 등에 대응하는 개념이다.
링크 셋업 과정
도 5는 일반적인 링크 셋업(link setup) 과정을 설명하기 위한 도면이다.
STA이 네트워크에 대해서 링크를 셋업하고 데이터를 송수신하기 위해서는, 먼저 네트워크를 발견(discovery)하고, 인증(authentication)을 수행하고, 연관(association)을 맺고(establish), 보안(security)을 위한 인증 절차 등을 거쳐야 한다. 링크 셋업 과정을 세션 개시 과정, 세션 셋업 과정이라고도 칭할 수 있다. 또한, 링크 셋업 과정의 발견, 인증, 연관, 보안 설정의 과정을 통칭하여 연관 과정이라고 칭할 수도 있다.
도 5를 참조하여 예시적인 링크 셋업 과정에 대해서 설명한다.
단계 S510에서 STA은 네트워크 발견 동작을 수행할 수 있다. 네트워크 발견 동작은 STA의 스캐닝(scanning) 동작을 포함할 수 있다. 즉, STA이 네트워크에 액세스하기 위해서는 참여 가능한 네트워크를 찾아야 한다. STA은 무선 네트워크에 참여하기 전에 호환 가능한 네트워크를 식별하여야 하는데, 특정 영역에 존재하는 네트워크 식별과정을 스캐닝이라고 한다.
스캐닝 방식에는 능동적 스캐닝(active scanning)과 수동적 스캐닝(passive scanning)이 있다.
도 5에서는 예시적으로 능동적 스캐닝 과정을 포함하는 네트워크 발견 동작을 도시한다. 능동적 스캐닝에서 스캐닝을 수행하는 STA은 채널들을 옮기면서 주변에 어떤 AP가 존재하는지 탐색하기 위해 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 전송하고 이에 대한 응답을 기다린다. 응답자(responder)는 프로브 요청 프레임을 전송한 STA에게 프로브 요청 프레임에 대한 응답으로 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 전송한다. 여기에서, 응답자는 스캐닝되고 있는 채널의 BSS에서 마지막으로 비콘 프레임(beacon frame)을 전송한 STA일 수 있다. BSS에서는 AP가 비콘 프레임을 전송하므로 AP가 응답자가 되며, IBSS에서는 IBSS 내의 STA들이 돌아가면서 비콘 프레임을 전송하므로 응답자가 일정하지 않다. 예를 들어, 1번 채널에서 프로브 요청 프레임을 전송하고 1번 채널에서 프로브 응답 프레임을 수신한 STA은, 수신한 프로브 응답 프레임에 포함된 BSS 관련 정보를 저장하고 다음 채널(예를 들어, 2번 채널)로 이동하여 동일한 방법으로 스캐닝(즉, 2번 채널 상에서 프로브 요청/응답 송수신)을 수행할 수 있다.
도 5에서 도시하고 있지 않지만, 스캐닝 동작은 수동적 스캐닝 방식으로 수행될 수도 있다. 수동적 스캐닝에서 스캐닝을 수행하는 STA은 채널들을 옮기면서 비콘 프레임을 기다린다. 비콘 프레임은 IEEE 802.11에서 관리 프레임(management frame) 중 하나로서, 무선 네트워크의 존재를 알리고, 스캐닝을 수행하는 STA으로 하여금 무선 네트워크를 찾아서, 무선 네트워크에 참여할 수 있도록 주기적으로 전송된다. BSS에서 AP가 비콘 프레임을 주기적으로 전송하는 역할을 수행하고, IBSS에서는 IBSS 내의 STA들이 돌아가면서 비콘 프레임을 전송한다. 스캐닝을 수행하는 STA은 비콘 프레임을 수신하면 비콘 프레임에 포함된 BSS에 대한 정보를 저장하고 다른 채널로 이동하면서 각 채널에서 비콘 프레임 정보를 기록한다. 비콘 프레임을 수신한 STA은, 수신한 비콘 프레임에 포함된 BSS 관련 정보를 저장하고 다음 채널로 이동하여 동일한 방법으로 다음 채널에서 스캐닝을 수행할 수 있다.
능동적 스캐닝과 수동적 스캐닝을 비교하면, 능동적 스캐닝이 수동적 스캐닝보다 딜레이(delay) 및 전력 소모가 작은 장점이 있다.
STA이 네트워크를 발견한 후에, 단계 S520에서 인증 과정이 수행될 수 있다. 이러한 인증 과정은 후술하는 단계 S540의 보안 셋업 동작과 명확하게 구분하기 위해서 첫 번째 인증(first authentication) 과정이라고 칭할 수 있다.
인증 과정은 STA이 인증 요청 프레임(authentication request frame)을 AP에게 전송하고, 이에 응답하여 AP가 인증 응답 프레임(authentication response frame)을 STA에게 전송하는 과정을 포함한다. 인증 요청/응답에 사용되는 인증 프레임(authentication frame)은 관리 프레임에 해당한다.
인증 프레임은 인증 알고리즘 번호(authentication algorithm number), 인증 트랜잭션 시퀀스 번호(authentication transaction sequence number), 상태 코드(status code), 검문 텍스트(challenge text), RSN(Robust Security Network), 유한 순환 그룹(Finite Cyclic Group) 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이는 인증 요청/응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며, 다른 정보로 대체되거나, 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.
STA은 인증 요청 프레임을 AP에게 전송할 수 있다. AP는 수신된 인증 요청 프레임에 포함된 정보에 기초하여, 해당 STA에 대한 인증을 허용할지 여부를 결정할 수 있다. AP는 인증 처리의 결과를 인증 응답 프레임을 통하여 STA에게 제공할 수 있다.
STA이 성공적으로 인증된 후에, 단계 S530에서 연관 과정이 수행될 수 있다. 연관 과정은 STA이 연관 요청 프레임(association request frame)을 AP에게 전송하고, 이에 응답하여 AP가 연관 응답 프레임(association response frame)을 STA에게 전송하는 과정을 포함한다.
예를 들어, 연관 요청 프레임은 다양한 능력(capability)에 관련된 정보, 비콘 청취 간격(listen interval), SSID(service set identifier), 지원 레이트(supported rates), 지원 채널(supported channels), RSN, 이동성 도메인, 지원 오퍼레이팅 클래스(supported operating classes), TIM 방송 요청(Traffic Indication Map Broadcast request), 상호동작(interworking) 서비스 능력 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 연관 응답 프레임은 다양한 능력에 관련된 정보, 상태 코드, AID(Association ID), 지원 레이트, EDCA(Enhanced Distributed Channel Access) 파라미터 세트, RCPI(Received Channel Power Indicator), RSNI(Received Signal to Noise Indicator), 이동성 도메인, 타임아웃 간격(연관 컴백 시간(association comeback time)), 중첩(overlapping) BSS 스캔 파라미터, TIM 방송 응답, QoS 맵 등의 정보를 포함할 수 있다.
이는 연관 요청/응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며, 다른 정보로 대체되거나, 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.
STA이 네트워크에 성공적으로 연관된 후에, 단계 S540에서 보안 셋업 과정이 수행될 수 있다. 단계 S540의 보안 셋업 과정은 RSNA(Robust Security Network Association) 요청/응답을 통한 인증 과정이라고 할 수도 있고, 상기 단계 S520의 인증 과정을 첫 번째 인증(first authentication) 과정이라고 하고, 단계 S540의 보안 셋업 과정을 단순히 인증 과정이라고도 칭할 수도 있다.
단계 S540의 보안 셋업 과정은, 예를 들어, EAPOL(Extensible Authentication Protocol over LAN) 프레임을 통한 4-웨이(way) 핸드쉐이킹을 통해서, 프라이빗 키 셋업(private key setup)을 하는 과정을 포함할 수 있다. 또한, 보안 셋업 과정은 IEEE 802.11 표준에서 정의하지 않는 보안 방식에 따라 수행될 수도 있다.
WLAN의 진화
무선랜에서 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 비교적 최근에 제정된 기술 표준으로서 IEEE 802.11n이 존재한다. IEEE 802.11n은 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고, 무선 네트워크의 운영 거리를 확장하는데 목적을 두고 있다. 보다 구체적으로, IEEE 802.11n에서는 데이터 처리 속도가 최대 540Mbps 이상인 고처리율(High Throughput; HT)을 지원하며, 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs) 기술에 기반을 두고 있다.
무선랜의 보급이 활성화되고 또한 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라, 최근에는 IEEE 802.11n이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율을 지원하기 위한 새로운 무선랜 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있다. 초고처리율(Very High Throughput; VHT)를 지원하는 차세대 무선랜 시스템은 IEEE 802.11n 무선랜 시스템의 다음 버전(예를 들어, IEEE 802.11ac)으로서, MAC 서비스 액세스 포인트(Service Access Point; SAP)에서 1Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 지원하기 위하여 최근에 새롭게 제안되고 있는 IEEE 802.11 무선랜 시스템중의 하나이다.
차세대 무선랜 시스템은 무선채널을 효율적으로 이용하기 위하여 복수의 STA들이 동시에 채널에 액세스하는 MU-MIMO(Multi User Multiple Input Multiple Output) 방식의 전송을 지원한다. MU-MIMO 전송 방식에 따르면, AP가 MIMO 페어링(pairing)된 하나 이상의 STA에게 동시에 패킷을 전송할 수 있다.
또한, 화이트스페이스(whitespace)에서 무선랜 시스템 동작을 지원하는 것이 논의되고 있다. 예를 들어, 아날로그 TV의 디지털화로 인한 유휴 상태의 주파수 대역(예를 들어, 54~698MHz 대역)과 같은 TV 화이트스페이스(TV WS)에서의 무선랜 시스템의 도입은 IEEE 802.11af 표준으로서 논의되고 있다. 하지만, 이는 예시에 불과하고, 화이트스페이스는 허가된 유저(licensed user)가 우선적으로 사용할 수 있는 허가된 대역이라 할 수 있다. 허가된 유저는 허가된 대역의 사용을 허가 받은 유저를 의미하며, 허가된 장치(licensed device), 프라이머리 유저(primary user), 우선적 사용자(incumbent user) 등으로 칭할 수도 있다.
예를 들어, WS에서 동작하는 AP 및/또는 STA은 허가된 유저에 대한 보호(protection) 기능을 제공하여야 한다. 예를 들어 WS 대역에서 특정 대역폭을 가지도록 규약(regulation)상 분할되어 있는 주파수 대역인 특정 WS 채널을 마이크로폰(microphone)과 같은 허가된 유저가 이미 사용하고 있는 경우, 허가된 유저를 보호하기 위하여 AP 및/또는 STA은 해당 WS 채널에 해당하는 주파수 대역은 사용할 수 없다. 또한, AP 및/또는 STA은 현재 프레임 전송 및/또는 수신을 위해 사용하고 있는 주파수 대역을 허가된 유저가 사용하게 되면 해당 주파수 대역의 사용을 중지해야 한다.
따라서 AP 및/또는STA은 WS 대역 내 특정 주파수 대역의 사용이 가능한지, 다시 말해서 상기 주파수 대역에 허가된 유저가 있는지 여부를 파악하는 절차가 선행되어야 한다. 특정 주파수 대역에 허가된 유저가 있는지 여부를 파악하는 것을 스펙트럼 센싱(spectrum sensing)이라 한다. 스펙트럼 센싱 메커니즘으로 에너지 탐지(energy detection) 방식, 신호 탐지(signature detection) 방식 등이 활용된다. 수신 신호의 강도가 일정 값 이상이면 허가된 유저가 사용중인 것으로 판단하거나, DTV 프리앰블(preamble)이 검출되면 허가된 유저가 사용중인 것으로 판단할 수 있다.
또한, 차세대 통신 기술로서 M2M(Machine-to-Machine) 통신 기술이 논의되고 있다. IEEE 802.11 무선랜 시스템에서도 M2M 통신을 지원하기 위한 기술 표준이 IEEE 802.11ah로서 개발되고 있다. M2M 통신은 하나 이상의 머신(Machine)이 포함되는 통신 방식을 의미하며, MTC(Machine Type Communication) 또는 사물 통신으로 칭하여지기도 한다. 여기서, 머신이란 사람의 직접적인 조작이나 개입을 필요로 하지 않는 개체(entity)를 의미한다. 예를 들어, 무선 통신 모듈이 탑재된 검침기(meter)나 자동 판매기와 같은 장치는 물론, 사용자의 조작/개입 없이 자동으로 네트워크에 접속하여 통신을 수행할 수 있는 스마트폰과 같은 사용자 기기도 머신의 예시에 해당할 수 있다. M2M 통신은 디바이스 간의 통신(예를 들어, D2D(Device-to-Device) 통신), 디바이스와 서버(application server) 간의 통신 등을 포함할 수 있다. 디바이스와 서버 통신의 예시로, 자동 판매기와 서버, POS(Point of Sale) 장치와 서버, 전기, 가스 또는 수도 검침기와 서버 간의 통신을 들 수 있다. 그 외에도 M2M 통신 기반의 애플리케이션(application)에는, 보안(security), 운송(transportation), 헬스 케어(health care) 등이 포함될 수 있다. 이러한 적용례의 특성을 고려하면, 일반적으로 M2M 통신은 매우 많은 기기가 존재하는 환경에서 가끔씩 적은 양의 데이터를 저속으로 송수신하는 것을 지원할 수 있어야 한다.
구체적으로, M2M 통신은 많은 STA의 개수를 지원할 수 있어야 한다. 현재 정의되어 있는 무선랜 시스템에서는 하나의 AP에 최대 2007 개의 STA이 연관되는 경우를 가정하지만, M2M 통신에서는 이보다 많은 개수(약 6000 개)의 STA이 하나의 AP에 연관되는 경우를 지원하는 방안들이 논의되고 있다. 또한, M2M 통신에서는 낮은 전송 속도를 지원/요구하는 애플리케이션이 많을 것으로 예상된다. 이를 원활하게 지원하기 위해서, 예를 들어, 무선랜 시스템에서는 TIM(Traffic Indication Map) 요소 기반으로 STA이 자신에게 송신될 데이터의 존재 여부를 인지할 수 있는데, TIM의 비트맵 크기를 줄이는 방안들이 논의되고 있다. 또한, M2M 통신에서는 송신/수신 간격이 매우 긴 트래픽이 많을 것으로 예상된다. 예를 들어, 전기/가스/수도 사용량과 같이 긴 주기(예를 들어, 한 달) 마다 매우 적은 양의 데이터를 주고 받는 것이 요구된다. 이에 따라, 무선랜 시스템에서는, 하나의 AP에 연관될 수 있는 STA의 개수는 매우 많아지더라도, 하나의 비콘 주기 동안에 AP로부터 수신할 데이터 프레임이 존재하는 STA의 개수가 매우 적은 경우를 효율적으로 지원하는 방안들이 논의되고 있다.
이와 같이 무선랜 기술은 빠르게 진화하게 있으며, 전술한 예시들 외에도 직접 링크 셋업, 미디어 스트리밍 성능의 개선, 고속 및/또는 대규모의 초기 세션 셋업의 지원, 확장된 대역폭 및 동작 주파수의 지원 등을 위한 기술이 개발되고 있다.
매체 액세스 메커니즘
IEEE 802.11에 따른 무선랜 시스템에서, MAC(Medium Access Control)의 기본 액세스 메커니즘은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 메커니즘이다. CSMA/CA 메커니즘은 IEEE 802.11 MAC의 분배 조정 기능(Distributed Coordination Function, DCF)이라고도 불리는데, 기본적으로 "listen before talk" 액세스 메커니즘을 채용하고 있다. 이러한 유형의 액세스 메커니즘 따르면, AP 및/또는 STA은 전송을 시작하기에 앞서, 소정의 시간구간(예를 들어, DIFS(DCF Inter-Frame Space) 동안 무선 채널 또는 매체(medium)를 센싱(sensing)하는 CCA(Clear Channel Assessment)를 수행할 수 있다. 센싱 결과, 만일 매체가 유휴 상태(idle status)인 것으로 판단 되면, 해당 매체를 통하여 프레임 전송을 시작한다. 반면, 매체가 점유 상태(occupied status)인 것으로 감지되면, 해당 AP 및/또는 STA은 자기 자신의 전송을 시작하지 않고 매체 액세스를 위한 지연 기간(예를 들어, 임의 백오프 주기(random backoff period))을 설정하여 기다린 후에 프레임 전송을 시도할 수 있다. 임의 백오프 주기의 적용으로, 여러 STA들은 서로 다른 시간 동안 대기한 후에 프레임 전송을 시도할 것이 기대되므로, 충돌(collision)을 최소화시킬 수 있다.
또한, IEEE 802.11 MAC 프로토콜은 HCF(Hybrid Coordination Function)를 제공한다. HCF는 상기 DCF와 PCF(Point Coordination Function)를 기반으로 한다. PCF는 폴링(polling) 기반의 동기식 액세스 방식으로 모든 수신 AP 및/또는 STA이 데이터 프레임을 수신할 수 있도록 주기적으로 폴링하는 방식을 일컫는다. 또한, HCF는 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)와 HCCA(HCF Controlled Channel Access)를 가진다. EDCA는 제공자가 다수의 사용자에게 데이터 프레임을 제공하기 위한 액세스 방식을 경쟁 기반으로 하는 것이고, HCCA는 폴링(polling) 메커니즘을 이용한 비경쟁 기반의 채널 액세스 방식을 사용하는 것이다. 또한, HCF는 WLAN의 QoS(Quality of Service)를 향상시키기 위한 매체 액세스 메커니즘을 포함하며, 경쟁 주기(Contention Period; CP)와 비경쟁 주기(Contention Free Period; CFP) 모두에서 QoS 데이터를 전송할 수 있다.
도 6은 백오프 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하여 임의 백오프 주기에 기반한 동작에 대해서 설명한다. 점유(occupy 또는 busy) 상태이던 매체가 유휴(idle) 상태로 변경되면, 여러 STA들은 데이터(또는 프레임) 전송을 시도할 수 있다. 이 때, 충돌을 최소화하기 위한 방안으로서, STA들은 각각 임의 백오프 카운트를 선택하고 그에 해당하는 슬롯 시간만큼 대기한 후에, 전송을 시도할 수 있다. 임의 백오프 카운트는 의사-임의 정수(pseudo-random integer) 값을 가지며, 0 내지 CW 범위의 값 중에서 하나로 결정될 수 있다. 여기서, CW는 경쟁 윈도우(Contention Window) 파라미터 값이다. CW 파라미터는 초기값으로 CWmin이 주어지지만, 전송 실패의 경우(예를 들어, 전송된 프레임에 대한 ACK을 수신하지 못한 경우)에 2 배의 값을 취할 수 있다. CW 파라미터 값이 CWmax가 되면 데이터 전송이 성공할 때까지 CWmax 값을 유지하면서 데이터 전송을 시도할 수 있고, 데이터 전송이 성공하는 경우에는 CWmin 값으로 리셋된다. CW, CWmin 및 CWmax 값은 2n-1 (n=0, 1, 2, ...)로 설정되는 것이 바람직하다.
임의 백오프 과정이 시작되면 STA은 결정된 백오프 카운트 값에 따라서 백오프 슬롯을 카운트 다운하는 동안에 계속하여 매체를 모니터링한다. 매체가 점유상태로 모니터링되면 카운트 다운을 멈추고 대기하고, 매체가 유휴 상태가 되면 나머지 카운트 다운을 재개한다.
도 6의 예시에서 STA3의 MAC에 전송할 패킷이 도달한 경우에, STA3는 DIFS 만큼 매체가 유휴 상태인 것을 확인하고 바로 프레임을 전송할 수 있다. 한편, 나머지 STA들은 매체가 점유(busy) 상태인 것을 모니터링하고 대기한다. 그 동안 STA1, STA2 및 STA5의 각각에서도 전송할 데이터가 발생할 수 있고, 각각의 STA은 매체가 유휴상태로 모니터링되면 DIFS만큼 대기한 후에, 각자가 선택한 임의 백오프 카운트 값에 따라 백오프 슬롯의 카운트 다운을 수행할 수 있다. 도 6의 예시에서는 STA2가 가장 작은 백오프 카운트 값을 선택하고, STA1이 가장 큰 백오프 카운트 값을 선택한 경우를 나타낸다. 즉, STA2가 백오프 카운트를 마치고 프레임 전송을 시작하는 시점에서 STA5의 잔여 백오프 시간은 STA1의 잔여 백오프 시간보다 짧은 경우를 예시한다. STA1 및 STA5는 STA2가 매체를 점유하는 동안에 잠시 카운트 다운을 멈추고 대기한다. STA2의 점유가 종료되어 매체가 다시 유휴 상태가 되면, STA1 및 STA5는 DIFS만큼 대기한 후에, 멈추었던 백오프 카운트를 재개한다. 즉, 잔여 백오프 시간만큼의 나머지 백오프 슬롯을 카운트 다운한 후에 프레임 전송을 시작할 수 있다. STA5의 잔여 백오프 시간이 STA1보다 짧았으므로 STA5이 프레임 전송을 시작하게 된다. 한편, STA2가 매체를 점유하는 동안에 STA4에서도 전송할 데이터가 발생할 수 있다. 이 때, STA4의 입장에서는 매체가 유휴 상태가 되면 DIFS만큼 대기한 후, 자신이 선택한 임의 백오프 카운트 값에 따른 카운트 다운을 수행하고 프레임 전송을 시작할 수 있다. 도 6의 예시에서는 STA5의 잔여 백오프 시간이 STA4의 임의 백오프 카운트 값과 우연히 일치하는 경우를 나타내며, 이 경우, STA4와 STA5 간에 충돌이 발생할 수 있다. 충돌이 발생하는 경우에는 STA4와 STA5 모두 ACK을 받지 못하여, 데이터 전송을 실패하게 된다. 이 경우, STA4와 STA5는 CW 값을 2배로 늘린 후에 임의 백오프 카운트 값을 선택하고 카운트 다운을 수행할 수 있다. 한편, STA1은 STA4와 STA5의 전송으로 인해 매체가 점유 상태인 동안에 대기하고 있다가, 매체가 유휴 상태가 되면 DIFS만큼 대기한 후, 잔여 백오프 시간이 지나면 프레임 전송을 시작할 수 있다.
STA의 센싱 동작
전술한 바와 같이 CSMA/CA 메커니즘은 AP 및/또는 STA이 매체를 직접 센싱하는 물리적 캐리어 센싱(physical carrier sensing) 외에 가상 캐리어 센싱(virtual carrier sensing)도 포함한다. 가상 캐리어 센싱은 숨겨진 노드 문제(hidden node problem) 등과 같이 매체 액세스에서 발생할 수 있는 문제를 보완하기 위한 것이다. 가상 캐리어 센싱을 위하여, 무선랜 시스템의 MAC 은 네트워크 할당 벡터(Network Allocation Vector; NAV)를 이용할 수 있다. NAV는 현재 매체를 사용하고 있거나 또는 사용할 권한이 있는 AP 및/또는 STA이, 매체가 이용 가능한 상태로 되기까지 남아 있는 시간을 다른 AP 및/또는 STA에게 지시(indicate)하는 값이다. 따라서 NAV로 설정된 값은 해당 프레임을 전송하는 AP및/또는 STA에 의하여 매체의 사용이 예정되어 있는 기간에 해당하고, NAV 값을 수신하는 STA은 해당 기간동안 매체 액세스가 금지된다. NAV는, 예를 들어, 프레임의 MAC 헤더(header)의 듀레이션(duration) 필드의 값에 따라 설정될 수 있다.
또한, 충돌 가능성을 감소시키기 위해서 강인한 충돌 검출(robust collision detect) 메커니즘이 도입되었다. 이에 대해서 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다. 실제 캐리어 센싱 범위와 전송 범위는 동일하지 않을 수도 있지만, 설명의 편의를 위해서 동일한 것으로 가정한다.
도 7은 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명을 위한 도면이다.
도 7(a)는 숨겨진 노드에 대한 예시이며, STA A와 STA B는 통신 중에 있고 STA C가 전송할 정보를 가지고 있는 경우이다. 구체적으로 STA A가 STA B에 정보를 전송하고 있는 상황이지만, STA C가 STA B로 데이터를 보내기 전에 캐리어 센싱을 수행할 때에 매체가 유휴 상태인 것으로 판단할 수 있다. 이는 STA A의 전송(즉, 매체 점유)을 STA C의 위치에서는 센싱하지 못할 수도 있기 때문이다. 이러한 경우에, STA B는 STA A와 STA C의 정보를 동시에 받기 때문에 충돌이 발생하게 된다. 이 때 STA A는 STA C의 숨겨진 노드라고 할 수 있다.
도 7(b)는 노출된 노드(exposed node)에 대한 예시이며, STA B는 STA A에 데이터를 전송하고 있는 상황에서, STA C가 STA D에서 전송할 정보를 가지고 있는 경우이다. 이 경우에 STA C가 캐리어 센싱을 수행하면, STA B의 전송으로 인하여 매체가 점유된 상태라고 판단할 수 있다. 이에 따라, STA C가 STA D에 전송할 정보가 있더라도 매체 점유 상태라고 센싱되기 때문에 매체가 유휴 상태가 될 때까지 기다려야 한다. 그러나, 실제로는 STA A는 STA C의 전송 범위 밖에 있으므로, STA C로부터의 전송과 STA B로부터의 전송은 STA A의 입장에서는 충돌하지 않을 수도 있으므로, STA C는 STA B가 전송을 멈출 때까지 불필요하게 대기하는 것이 된다. 이 때 STA C를 STA B의 노출된 노드라고 할 수 있다.
도 8은 RTS와 CTS를 설명하기 위한 도면이다.
도 7과 같은 예시적인 상황에서 충돌 회피(collision avoidance) 메커니즘을 효율적으로 이용하기 위해서, RTS(request to send)와 CTS(clear to send)등의 짧은 시그널링 패킷(short signaling packet)을 이용할 수 있다. 두 STA 간의 RTS/CTS는 주위의 STA(들)이 오버히어링(overhearing)할 수 있도록 하여, 상기 주위의 STA(들)이 상기 두 STA 간의 정보 전송 여부를 고려하도록 할 수 있다. 예를 들어, 데이터를 전송하려는 STA이 데이터를 받는 STA에 RTS 프레임을 전송하면, 데이터를 받는 STA은 CTS 프레임을 주위의 단말들에게 전송함으로써 자신이 데이터를 받을 것임을 알릴 수 있다.
도 8(a)는 숨겨진 노드 문제를 해결하는 방법에 대한 예시이며, STA A와 STA C가 모두 STA B에 데이터를 전송하려고 하는 경우를 가정한다. STA A가 RTS를 STA B에 보내면 STA B는 CTS를 자신의 주위에 있는 STA A와 STA C에 모두 전송을 한다. 그 결과 STA C는 STA A와 STA B의 데이터 전송이 끝날 때까지 기다리게 되어 충돌을 피할 수 있게 된다.
도 8(b)는 노출된 노드 문제를 해결하는 방법에 대한 예시이며, STA A와 STA B 간의 RTS/CTS 전송을 STA C가 오버히어링함으로써, STA C는 자신이 다른 STA(예를 들어, STA D)에게 데이터를 전송하더라도 충돌이 발생하지 않을 것으로 판단할 수 있다. 즉, STA B는 주위의 모든 단말기에 RTS를 전송하고, 실제로 보낼 데이터가 있는 STA A만 CTS를 전송하게 된다. STA C는 RTS만을 받고 STA A의 CTS를 받지 못했기 때문에 STA A는 STC C의 캐리어 센싱 밖에 있다는 것을 알 수 있다.
전력 관리
전술한 바와 같이 무선랜 시스템에서는 STA이 송수신을 수행하기 전에 채널 센싱을 수행해야 하는데, 채널을 항상 센싱하는 것은 STA의 지속적인 전력 소모를 야기한다. 수신 상태에서의 전력 소모는 송신 상태에서의 전력 소모에 비하여 크게 차이가 나지 않으며, 수신 상태를 계속 유지하는 것도 전력이 제한된(즉, 배터리에 의해 동작하는) STA에게 큰 부담이 된다. 따라서, STA이 지속적으로 채널을 센싱하기 위해서 수신 대기 상태를 유지하면, 무선랜 처리율 측면에서 특별한 이점 없이 전력을 비효율적으로 소모하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 무선랜 시스템에서는 STA의 전력 관리(power management; PM) 모드를 지원한다.
STA의 전력 관리 모드는 액티브(active) 모드 및 전력 절약(power save; PS) 모드로 나뉘어 진다. STA은 기본적으로 액티브 모드로 동작한다. 액티브 모드로 동작하는 STA은 어웨이크 상태(awake state)를 유지한다. 어웨이크 상태는, 프레임 송수신이나 채널 스캐닝 등 정상적인 동작이 가능한 상태이다. 한편, PS 모드로 동작하는 STA은 슬립 상태(sleep state) (또는 도즈(doze) 상태)와 어웨이크 상태(awake state)를 전환(switch)해가며 동작한다. 슬립 상태로 동작하는 STA은 최소한의 전력으로 동작하며, 프레임 송수신은 물론 채널 스캐닝도 수행하지 않는다.
STA이 슬립 상태로 가능한 오래 동작할수록 전력 소모가 줄어들기 때문에, STA은 동작 기간이 증가한다. 하지만 슬립 상태에서는 프레임 송수신이 불가능하기 때문에 무조건적으로 오래 동작할 수는 없다. 슬립 상태로 동작하는 STA이 AP에게 전송할 프레임이 존재하는 경우 어웨이크 상태로 전환하여 프레임을 송신할 수 있다. 한편, AP가 STA에게 전송할 프레임이 있는 경우, 슬립 상태의 STA은 이를 수신할 수 없으며 수신할 프레임이 존재하는 것도 알 수 없다. 따라서, STA은 자신에게 전송될 프레임의 존재 여부를 알기 위해(또한 존재한다면 이를 수신하기 위해) 특정 주기에 따라 어웨이크 상태로 전환하는 동작이 필요할 수 있다.
도 9는 전력 관리 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, AP(210)는 일정한 주기로 비콘 프레임(beacon frame)을 BSS 내의 STA들에게 전송한다(S211, S212, S213, S214, S215, S216). 비콘 프레임에는 TIM(Traffic Indication Map) 정보 요소(Information Element)가 포함된다. TIM 정보 요소는 AP(210)가 자신과 연관된 STA들에 대한 버퍼된 트래픽이 존재하며, 프레임을 전송할 것임을 알려주는 정보를 포함한다. TIM 요소에는 유니캐스트(unicast) 프레임을 알려주는데 사용되는 TIM과 멀티캐스트(multicast) 또는 브로드캐스트(broadcast) 프레임을 알려주는데 사용되는 DTIM(delivery traffic indication map)이 있다.
AP(210)는 3번의 비콘 프레임을 전송할 때 마다 1회씩 DTIM을 전송할 수 있다. STA1(220) 및 STA2(222)는 PS 모드로 동작하는 STA이다. STA1(220) 및 STA2(222)는 소정의 주기의 웨이크업 인터벌(wakeup interval) 마다 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여 AP(210)에 의하여 전송된 TIM 요소를 수신할 수 있도록 설정될 수 있다. 각각의 STA은 자신의 로컬 클럭(local clock)에 기초하여 어웨이크 상태로 전환할 시점을 계산할 수 있으며, 도 9의 예시에서는 STA의 클럭은 AP의 클럭과 일치하는 것으로 가정한다.
예를 들어, 상기 소정의 웨이크업 인터벌은, STA1(220)이 비콘 인터벌마다 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있도록 설정될 수 있다. 따라서, STA1(220)은 AP(210)가 첫 번째로 비콘 프레임을 전송할 때(S211) 어웨이크 상태로 전환될 수 있다(S221). STA1(220)은 비콘 프레임을 수신하고 TIM 요소를 획득할 수 있다. 획득된 TIM 요소가 STA1(220)에게 전송될 프레임이 있음을 지시하는 경우, STA1(220)은 AP(210)에게 프레임 전송을 요청하는 PS-Poll(Power Save-Poll) 프레임을 AP(210)에게 전송할 수 있다(S221a). AP(210)는 PS-Poll 프레임에 대응하여 프레임을 STA1(220)에게 전송할 수 있다(S231). 프레임 수신을 완료한 STA1(220)은 다시 슬립 상태로 전환하여 동작한다.
AP(210)가 두 번째로 비콘 프레임을 전송함에 있어서, 다른 장치가 매체에 액세스하고 있는 등 매체가 점유된(busy medium) 상태이므로, AP(210)는 정확한 비콘 인터벌에 맞추어 비콘 프레임을 전송하지 못하고 지연된 시점에 전송할 수 있다(S212). 이 경우 STA1(220)은 비콘 인터벌에 맞추어 동작 모드를 어웨이크 상태로 전환하지만, 지연 전송되는 비콘 프레임을 수신하지 못하여 다시 슬립 상태로 전환한다(S222).
AP(210)가 세 번째로 비콘 프레임을 전송할 때, 해당 비콘 프레임에는 DTIM으로 설정된 TIM 요소가 포함될 수 있다. 다만, 매체가 점유된(busy medium) 상태이므로 AP(210)는 비콘 프레임을 지연 전송한다(S213). STA1(220)은 비콘 인터벌에 맞추어 어웨이크 상태로 전환하여 동작하며, AP(210)에 의해 전송되는 비콘 프레임을 통하여 DTIM을 획득할 수 있다. STA1(220)이 획득한 DTIM은 STA1(220)에 전송될 프레임은 없으며 다른 STA을 위한 프레임이 존재함을 지시하는 경우를 가정한다. 이 경우, STA1(220)은 자신이 수신할 프레임이 없음을 확인하고, 다시 슬립 상태로 전환하여 동작할 수 있다. AP(210)는 비콘 프레임 전송 후 프레임을 해당 STA에게 전송한다(S232).
AP(210)는 네 번째로 비콘 프레임을 전송한다(S214). 다만, STA1(220)은 이 전 2회에 걸친 TIM 요소 수신을 통해 자신에 대한 버퍼된 트래픽이 존재한다는 정보를 획득할 수 없었으므로, TIM 요소 수신을 위한 웨이크업 인터벌을 조정할 수 있다. 또는, AP(210)에 의해 전송되는 비콘 프레임에 STA1(220)의 웨이크업 인터벌 값을 조정을 위한 시그널링 정보가 포함된 경우, STA1(220)의 웨이크업 인터벌 값이 조정될 수 있다. 본 예시에서, STA1(220)은 비콘 인터벌마다 TIM 요소 수신을 위해 운영 상태를 전환하던 것을 3회의 비콘 인터벌마다 한 번 깨어나는 것으로 운영 상태를 전환하도록 설정될 수 있다. 따라서, STA1(220)은 AP(210)가 네 번째 비콘 프레임을 전송하고(S214), 다섯 번째 비콘 프레임을 전송하는 시점에(S215) 슬립 상태를 유지하므로 해당 TIM 요소를 획득할 수 없다.
AP(210)가 여섯 번째로 비콘 프레임을 전송할 때(S216), STA1(220)은 어웨이크 상태로 전환하여 동작하고 비콘 프레임에 포함된 TIM요소를 획득할 수 있다(S224). TIM 요소는 브로드캐스트 프레임이 존재함을 지시하는 DTIM이므로, STA1(220)은 PS-Poll 프레임을 AP(210)에게 전송하지 않고, AP(210)에 의해 전송되는 브로드캐스트 프레임을 수신할 수 있다(S234). 한편 STA2(230)에 설정된 웨이크업 인터벌은 STA1(220)보다 긴 주기로 설정될 수 있다. 따라서, STA2(230)는 AP(210)가 다섯 번째로 비콘 프레임을 전송하는 시점(S215)에 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있다(S241). STA2(230)는 TIM 요소를 통하여 자신에게 전송될 프레임이 존재함을 알고, 프레임 전송을 요청하기 위해 AP(210)에게 PS-Poll 프레임을 전송할 수 있다(S241a). AP(210)는 PS-Poll 프레임에 대응하여 STA2(230)에게 프레임을 전송할 수 있다(S233).
도 9와 같은 전력 절약 모드 운영을 위해 TIM 요소에는 STA이 자신에게 전송될 프레임이 존재하는지를 지시하는 TIM 또는 브로드캐스트/멀티캐스트 프레임이 존재하는지를 지시하는 DTIM이 포함된다. DTIM은 TIM 요소의 필드 설정을 통하여 구현될 수 있다.
도 10 내지 12는 TIM을 수신한 STA의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, STA은 AP로부터 TIM을 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하고, 수신한 TIM 요소를 해석하여 자신에게 전송될 버퍼된 트래픽이 있음을 알 수 있다. STA은 PS-Poll 프레임 전송을 위한 매체 액세스를 위해 다른 STA들과 경쟁(contending)을 수행한 후에, AP에게 데이터 프레임 전송을 요청하기 위하여 PS-Poll 프레임을 전송할 수 있다. STA에 의해 전송된 PS-Poll 프레임을 수신한 AP는 STA에게 프레임을 전송할 수 있다. STA은 데이터 프레임을 수신하고 이에 대한 확인응답(ACK) 프레임을 AP에게 전송할 수 있다. 이후 STA은 다시 슬립 상태로 전환될 수 있다.
도 10과 같이 AP는 STA으로부터 PS-Poll 프레임을 수신한 다음 소정의 시간(예를 들어, SIFS(Short Inter-Frame Space)) 후에 데이터 프레임을 전송하는 즉시 응답(immediate response) 방식에 따라 동작할 수 있다. 한편, AP가 PS-Poll 프레임을 수신한 후에 STA에게 전송할 데이터 프레임을 SIFS 시간 동안에 준비하지 못한 경우에는 지연된 응답(deferred response) 방식에 따라 동작할 수 있으며, 이에 대해서 도 11을 참조하여 설명한다.
도 11의 예시에서 STA이 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여 AP로부터 TIM을 수신하고 경쟁을 거쳐 PS-Poll 프레임을 AP로 전송하는 동작은 도 10의 예시와 동일하다. AP가 PS-Poll 프레임을 수신하고도 SIFS 동안 데이터 프레임을 준비하지 못한 경우, 데이터 프레임을 전송하는 대신 ACK 프레임을 STA에게 전송할 수 있다. AP는 ACK 프레임 전송 후 데이터 프레임이 준비되면, 경쟁(contending)을 수행한 후 데이터 프레임을 STA에게 전송할 수 있다. STA은 데이터 프레임을 성공적으로 수신하였음을 나타내는 ACK 프레임을 AP에게 전송하고, 슬립 상태로 전환될 수 있다.
도 12는 AP가 DTIM을 전송하는 예시에 대한 것이다. STA들은 AP로부터 DTIM 요소를 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환할 수 있다. STA들은 수신한 DTIM을 통해 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임이 전송될 것임을 알 수 있다. AP는 DTIM을 포함하는 비콘 프레임 전송 후 PS-Poll 프레임의 송수신 동작 없이 바로 데이터(즉, 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임)를 전송할 수 있다. STA들은 DTIM을 포함하는 비콘 프레임을 받은 후에 계속하여 어웨이크 상태를 유지하는 중에 데이터를 수신하고, 데이터 수신이 완료된 후에 다시 슬립 상태로 전환할 수 있다.
TIM 구조
상기 도 9 내지 12를 참조하여 설명한 TIM(또는 DTIM) 프로토콜을 기반으로 한 전력 절약 모드 운영 방법에 있어서, STA들은 TIM 요소에 포함된 STA 식별 정보를 통하여 자신을 위해 전송될 데이터 프레임이 존재하는지 여부를 확인할 수 있다. STA 식별 정보는 STA이 AP와 연관(association)시에 할당받는 식별자인 AID(Association Identifier)와 관련된 정보일 수 있다.
AID는 하나의 BSS 내에서는 각각의 STA에 대한 고유한(unique) 식별자로서 사용된다. 일례로, 현재 무선랜 시스템에서 AID는 1에서 2007까지의 값 중 하나의 값으로 할당될 수 있다. 현재 정의되어 있는 무선랜 시스템에서는, AP 및/또는 STA이 전송하는 프레임에는 AID를 위하여 14비트가 할당될 수 있으며, AID 값은 16383까지 할당될 수 있으나 2008에서 16383은 예비(reserved) 값으로 설정되어 있다.
기존의 정의에 따른 TIM 요소는, 하나의 AP에 많은 개수의 (예를 들어, 2007개 초과의) STA들이 연관될 수 있는 M2M 애플리케이션의 적용에 적절하지 않다. 기존의 TIM 구조를 그대로 확장하는 경우에는 TIM 비트맵 크기가 너무 커져서 기존의 프레임 포맷으로는 지원할 수 없고, 낮은 전송 레이트의 애플리케이션을 고려하는 M2M 통신에 적합하지 않다. 또한, M2M 통신에서는 하나의 비콘 주기 동안에 수신 데이터 프레임이 존재하는 STA의 개수가 매우 적을 것으로 예상된다. 따라서, 위와 같은 M2M 통신의 적용예를 고려하면, TIM 비트맵의 크기는 커지지만 대부분의 비트가 0 값을 가지는 경우가 많이 발생할 것으로 예상되므로, 비트맵을 효율적으로 압축하는 기술이 요구된다.
기존의 비트맵 압축 기술로서, 비트맵의 앞부분에 연속되는 0을 생략하고 오프셋(offset) (또는 시작점) 값으로 정의하는 방안이 마련되어 있다. 그러나, 버퍼된 프레임이 존재하는 STA들의 개수는 적지만 각각의 STA의 AID 값이 차이가 큰 경우에는 압축 효율이 높지 못하다. 예를 들어 AID가 10와 2000의 값을 가지는 단 두 개의 STA에게 전송할 프레임만이 버퍼되어 있는 경우에, 압축된 비트맵의 길이는 1990이지만 양 끝을 제외하고는 모두 0의 값을 가지게 된다. 하나의 AP에 연관될 수 있는 STA의 개수가 적은 경우에는 비트맵 압축의 비효율성이 크게 문제되지 않지만, STA의 개수가 증가하는 경우에는 이러한 비효율성이 전체 시스템 성능을 저해하는 요소가 될 수도 있다.
이를 해결하기 위한 방안으로서, AID를 여러 그룹으로 나누어 보다 효과적인 데이터의 전송을 수행하도록 할 수 있다. 각 그룹에는 지정된 그룹 ID(GID)가 할당된다. 이러한 그룹 기반으로 할당되는 AID에 대해서 도 13을 참조하여 설명한다.
도 13(a)는 그룹 기반으로 할당된 AID의 일례를 나타내는 도면이다. 도 13(a)의 예시에서는 AID 비트맵의 앞의 몇 비트들을 GID를 나타내기 위해 사용할 수 있다. 예를 들어, AID 비트맵의 처음 2 비트를 사용하여 4개의 GID를 나타낼 수 있다. AID 비트맵의 전체 길이가 N 비트인 경우에, 처음 2 비트(B1 및 B2)이 값은 해당 AID의 GID를 나타낸다.
도 13(a)는 그룹 기반으로 할당된 AID의 다른 일례를 나타내는 도면이다. 도 13(b)의 예시에서는 AID의 위치에 따라서 GID가 할당될 수 있다. 이 때, 동일한 GID를 사용하는 AID들은 오프셋(offset) 및 길이(length) 값으로 표현될 수 있다. 예를 들어, GID 1이 오프셋 A 및 길이 B로 표현되면, 비트맵 상에서 A 내지 A+B-1의 AID들이 GID 1을 가진다는 것을 의미한다. 예를 들어, 도 13(b)의 예시에서, 전체 1 내지 N4의 AID가 4개의 그룹으로 분할된다고 가정한다. 이 경우, GID 1에 속하는 AID들은 1 내지 N1이며, 이 그룹에 속하는 AID들은 오프셋 1 및 길이 N1로 표현될 수 있다. 다음으로, GID 2에 속하는 AID들은 오프셋 N1+1 및 길이 N2-N1+1으로 표현될 수 있고, GID 3에 속하는 AID들은 오프셋 N2+1 및 길이 N3-N2+1으로 표현될 수 있으며, GID 4에 속하는 AID들은 오프셋 N3+1 및 길이 N4-N3+1으로 표현될 수 있다.
이와 같은 그룹 기반으로 할당되는 AID가 도입되면, GID에 따라 다른 시간 구간에 채널 액세스를 허용할 수 있도록 함으로써, 많은 수의 STA에 대한 TIM 요소 부족 문제를 해결함과 동시에 효율적인 데이터의 송수신이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 특정 시간 구간 동안에는 특정 그룹에 해당하는 STA(들)에게만 채널 액세스가 허용되고, 나머지 다른 STA(들)에게는 채널 액세스가 제한(restrict)될 수 있다. 이와 같이 특정 STA(들)에게만 액세스가 허용되는 소정의 시간 구간을, 제한된 액세스 윈도우(Restricted Access Window; RAW)라고 칭할 수도 있다.
GID에 따른 채널 액세스에 대해서 도 13(c)를 참조하여 설명한다. 도 13(c)에서는 AID가 3개의 그룹으로 나누어져 있는 경우, 비콘 인터벌에 따른 채널 액세스 메커니즘을 예시적으로 나타낸다. 첫 번째 비콘 인터벌(또는 첫 번째 RAW)은 GID 1에 속하는 AID에 해당하는 STA의 채널 액세스가 허용되는 구간이고, 다른 GID에 속하는 STA들의 채널 액세스는 허용되지 않는다. 이를 구현하기 위해서, 첫 번째 비콘에는 GID 1에 해당하는 AID들만을 위한 TIM 요소가 포함된다. 두 번째 비콘 프레임에는 GID 2를 가지는 AID들만을 위한 TIM 요소가 포함되며, 이에 따라 두 번째 비콘 인터벌(또는 두 번째 RAW) 동안에는 GID 2에 속하는 AID에 해당하는 STA의 채널 액세스 만이 허용된다. 세 번째 비콘 프레임에는 GID 3을 가지는 AID들만을 위한 TIM 요소가 포함되며, 이에 따라 세 번째 비콘 인터벌(또는 세 번째 RAW) 동안에는 GID 3에 속하는 AID에 해당하는 STA의 채널 액세스 만이 허용된다. 네 번째 비콘 프레임에는 다시 GID 1을 가지는 AID들만을 위한 TIM 요소가 포함되며, 이에 따라 네 번째 비콘 인터벌(또는 네 번째 RAW) 동안에는 GID 1에 속하는 AID에 해당하는 STA의 채널 액세스 만이 허용된다. 그 다음으로, 다섯 번째 이후의 비콘 인터벌들(또는 다섯 번째 이후의 RAW들)의 각각에서도, 해당 비콘 프레임에 포함된 TIM에서 지시되는 특정 그룹에 속한 STA의 채널 액세스만이 허용될 수 있다.
도 13(c)에서는 비콘 인터벌에 따라 허용되는 GID의 순서가 순환적 또는 주기적인 예시를 나타내지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, TIM 요소에 특정 GID(들)에 속하는 AID(들)만을 포함시킴으로써, 특정 시간 구간(예를 들어, 특정 RAW) 동안에 상기 특정 AID(들)에 해당하는 STA(들)만의 채널 액세스를 허용하고 나머지 STA(들)의 채널 액세스는 허용하지 않는 방식으로 동작할 수 있다.
전술한 바와 같은 그룹 기반 AID 할당 방식은, TIM의 계층적(hierarchical) 구조라고도 칭할 수 있다. 즉, 전체 AID 공간을 복수개의 블록들로 분할하고, 0이 아닌 값을 가지는 특정 블록에 해당하는 STA(들) (즉, 특정 그룹의 STA)의 채널 액세스만이 허용되도록 할 수 있다. 이에 따라, 큰 크기의 TIM을 작은 블록/그룹으로 분할하여 STA이 TIM 정보를 유지하기 쉽게 하고, STA의 클래스, 서비스품질(QoS), 또는 용도에 따라 블록/그룹을 관리하기가 용이하게 된다. 상기 도 13의 예시에서는 2-레벨의 계층을 나타내지만, 2 이상의 레벨의 형태로 계층적 구조의 TIM이 구성될 수도 있다. 예를 들어, 전체 AID 공간을 복수개의 페이지(page) 그룹으로 분할하고, 각각의 페이지 그룹을 복수개의 블록으로 구분하고, 각각의 블록을 복수개의 서브-블록으로 분할할 수도 있다. 이러한 경우, 상기 도 13(a)의 예시의 확장으로서, AID 비트맵에서 처음 N1개의 비트는 페이지 ID(즉, PID)를 나타내고, 그 다음 N2개의 비트는 블록 ID를 나타내고, 그 다음 N3개의 비트는 서브-블록 ID를 나타내고, 나머지 비트들이 서브-블록 내의 STA 비트 위치를 나타내는 방식으로 구성될 수도 있다.
이하에서 설명하는 본 발명의 예시들에 있어서, STA들(또는 각각의 STA에 할당된 AID들)을 소정의 계층적인 그룹 단위로 분할하고 관리하는 다양한 방식들이 적용될 수 있으며, 그룹 기반 AID 할당 방식이 상기 예시들로 제한되는 것은 아니다.
PPDU 프레임 포맷
PPDU(Physical Layer Convergence Protocol(PLCP) Packet Data Unit) 프레임 포맷은, STF(Short Training Field), LTF(Long Training Field), SIG(SIGNAL) 필드, 및 데이터(Data) 필드를 포함하여 구성될 수 있다. 가장 기본적인(예를 들어, non-HT(High Throughput)) PPDU 프레임 포맷은 L-STF(Legacy-STF), L-LTF(Legacy-LTF), SIG 필드 및 데이터 필드만으로 구성될 수 있다. 또한, PPDU 프레임 포맷의 종류(예를 들어, HT-mixed 포맷 PPDU, HT-greenfield 포맷 PPDU, VHT(Very High Throughput) PPDU 등)에 따라서, SIG 필드와 데이터 필드 사이에 추가적인 (또는 다른 종류의) STF, LTF, SIG 필드가 포함될 수도 있다.
STF는 신호 검출, AGC(Automatic Gain Control), 다이버시티 선택, 정밀한 시간 동기 등을 위한 신호이고, LTF는 채널 추정, 주파수 오차 추정 등을 위한 신호이다. STF와 LTF를 합쳐서 PCLP 프리앰블(preamble)이라고 칭할 수 있고, PLCP 프리앰블은 OFDM 물리계층의 동기화 및 채널 추정을 위한 신호라고 할 수 있다.
SIG 필드는 RATE 필드 및 LENGTH 필드 등을 포함할 수 있다. RATE 필드는 데이터의 변조 및 코딩 레이트에 대한 정보를 포함할 수 있다. LENGTH 필드는 데이터의 길이에 대한 정보를 포함할 수 있다. 추가적으로, SIG 필드는 패리티(parity) 비트, SIG TAIL 비트 등을 포함할 수 있다.
데이터 필드는 SERVICE 필드, PSDU(PLCP Service Data Unit), PPDU TAIL 비트를 포함할 수 있고, 필요한 경우에는 패딩 비트도 포함할 수 있다. SERVICE 필드의 일부 비트는 수신단에서의 디스크램블러의 동기화를 위해 사용될 수 있다. PSDU는 MAC 계층에서 정의되는 MAC PDU에 대응하며, 상위 계층에서 생성/이용되는 데이터를 포함할 수 있다. PPDU TAIL 비트는 인코더를 0 상태로 리턴하기 위해서 이용될 수 있다. 패딩 비트는 데이터 필드의 길이를 소정의 단위로 맞추기 위해서 이용될 수 있다.
MAC PDU는 다양한 MAC 프레임 포맷에 따라서 정의되며, 기본적인 MAC 프레임은 MAC 헤더, 프레임 바디, 및 FCS(Frame Check Sequence)로 구성된다. MAC 프레임은 MAC PDU로 구성되어 PPDU 프레임 포맷의 데이터 부분의 PSDU를 통하여 송신/수신될 수 있다.
한편, 널-데이터 패킷(NDP) 프레임 포맷은 데이터 패킷을 포함하지 않는 형태의 프레임 포맷을 의미한다. 즉, NDP 프레임은, 일반적인 PPDU 포맷에서 PLCP 헤더 부분(즉, STF, LTF 및 SIG 필드)만을 포함하고, 나머지 부분(즉, 데이터 필드)은 포함하지 않는 프레임 포맷을 의미한다.
채널 액세스 방안
도 14는 PS-Poll 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다. 도 14는 상기 도 11의 PS-Poll 메커니즘의 구체적인 예시에 해당한다.
전술한 바와 같이, STA은 AP로부터 자신에게 전송될 데이터가 존재하는지 여부를 비콘의 TIM 요소를 통해서 알 수 있다. 자신에게 전송될 데이터가 존재하는 것을 확인한 STA은, AP로부터의 데이터(즉, 하향링크(DL) 데이터)를 요청하기 위해서 AP에게 PS-Poll 프레임을 전송할 수 있다. PS-Poll 프레임을 수신한 AP는 경쟁(contention)을 통해 STA에게 데이터를 전송할 수 있다. 구체적으로, 데이터를 전송하려는 AP가 데이터를 받는 STA에게 RTS 프레임을 전송하고, 데이터를 받을 STA은 CTS 프레임을 전송함으로써 자신이 데이터를 받을 것임을 알릴 수 있다. 이에 따라 AP는 데이터 프레임을 STA에게 전송하고, ACK 프레임을 수신할 수 있다. 이 경우 AP는 STA에게 한 번에 하나의 PSDU(Physical layer Service Data Unit) 만을 전송할 수 있다. 따라서, AP가 STA에게 보낼 데이터의 양이 많을 경우에는, STA으로부터의 새로운 PS-Poll에 응답하여 경쟁을 통해 데이터를 전송해야 하므로, 비효율적인 데이터 전송이 수행될 수 있다.
도 15는 U-APSD 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
U-APSD(Unscheduled-Automatic Power Save Delivery) 메커니즘에 따르면, U-APSD 서비스 기간(service period; SP)을 사용하기 위해서 STA은 AP에게 요청 전송 기간(requested transmission duration)을 알려줄 수 있고, AP는 상기 SP 동안 STA에게 프레임을 전송할 수 있다. U-APSD 메커니즘에 따르면, STA는 자신의 SP를 이용하여 AP로부터 한 번에 여러 PSDU를 수신할 수 있다.
도 15를 참조하면, STA은 비콘의 TIM 요소를 통해 AP가 자신에게 보내고자 하는 데이터가 있음을 인지할 수 있다. 이후, STA이 원하는 시점에서 트리거 프레임(Trigger frame)을 AP에게 전송함으로써, 자신의 SP가 시작되었음을 AP에게 알리면서 AP에게 데이터를 전송할 것을 요청할 수 있다. AP는 트리거 프레임에 대한 응답으로 ACK을 전송할 수 있다. 그 후, AP는 경쟁을 거쳐 STA에게 RTS를 전송하고, STA으로부터 CTS 프레임을 수신하고 나서, STA에게 데이터를 전송할 수 있다. 여기서, AP가 전송하는 데이터는 하나 이상의 데이터 프레임으로 구성될 수 있다. AP가 마지막 데이터 프레임을 전송할 때, 해당 데이터 프레임에서의 EOSP(End Of Service Period)를 1로 설정하여 STA에게 전송하면, STA은 이를 인지하고 SP를 종료할 수 있다. 이에 따라, STA은 AP에게 성공적인 데이터 수신을 알리는 ACK을 전송할 수 있다. 이와 같이, U-APSD 메커니즘에 따르면, STA은 자신이 원할 때 자신의 SP를 시작하여 데이터를 수신할 수 있고, 하나의 SP 안에서 여러 개의 데이터 프레임을 수신할 수 있어 보다 효율적인 데이터의 수신이 가능해진다.
한편, 전술한 도 14 및 도 15의 예시에서와 같이, 숨겨진 노드 문제를 방지하기 위하여 데이터 송수신시에 RTS/CTS 프레임을 교환하는 것은, 데이터 송수신측 모두에 많은 양의 시그널링 오버헤드를 유발하게 된다. 또한, 상기 도 15의 예시에서와 같이 STA이 트리거 프레임을 전송하여 AP에게 데이터 전송을 요청한 시점으로부터, AP가 STA에게 보낼 데이터를 준비하고 데이터 전송을 위한 경쟁을 거치고 RTS/CTS 프레임의 송수신을 이후에 실제로 데이터 전송을 개시하기까지는, 짧지 않은 시간이 소요되고 이에 따라 STA의 많은 전력이 소모될 수 있다.
예를 들어, 숨겨진 노드 환경에서는 다른 STA이 전송하는 PS-Poll 프레임을 오버히어링하지 못하는 STA이 존재할 수 있고, 여러 STA으로부터 PS-Poll이 동시에 전송되어 충돌이 발생할 수도 있다. 나아가, M2M 통신에서와 같이 하나의 AP에 많은 개수의 STA들이 연관될 수 있는 환경에서는, 숨겨진 노드 문제가 더욱 자주 발생할 수 있다. 또한, 숨겨진 노드 문제를 해결하기 위한 기존의 CTS/RTS 프레임 교환 등의 방법을 이용하더라도, M2M 통신에 적합한 저전력 STA 등의 경우에는 CTS/RTS 프레임 송수신으로 인한 전력 소모도 큰 부담이 될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는 AP와 STA 간에 미리 SP로 이용될 수 있는 구간을 약속하여 두고, AP가 미리 STA에게 보낼 데이터를 준비하도록 동작할 수 있다. 이에 따라, STA SP-poll(또는 SP 트리거링) 프레임을 AP로 전송함으로써 자신의 SP를 AP에게 알리고, AP에게 데이터 전송을 요청할 수 있다. 여기서, SP-Poll 프레임에는 SP 구간을 나타내는 정보(예를 들어, SP 시작시점, SP 지속기간, SP 간격, SP 종료시점 등)를 포함시킬 수 있고, AP는 상기 SP 구간을 나타내는 정보로부터 다음 SP가 시작된 시점을 미리 알 수 있다. 이에 따라 생성된 SP를 polled-SP 라고 할 수 있다.
짧은 프레임 포맷
전술한 바와 같이 특정 STA은 SP 동안에는 독점적인 TXOP을 얻은 것과 같이 동작할 수 있다. 즉, 설정된 SP 동안에 특정 STA은 복수개의 데이터 프레임의 송수신을 경쟁 없이 수행할 수 있다. 이를 위해서 SP 설정에 대한 제어 정보가 STA과 AP 간에 교환될 필요가 있는데, 많은 STA들이 AP에 연관될 수 있는 환경에서는 특정 STA 또는 STA 그룹에 대한 SP 설정을 위한 시그널링 오버헤드가 시스템의 성능을 저하시킬 수도 있다.
구체적으로, 스케줄링되지 않은 SP를 트리거하는 프레임을 전송하기 경우 기존의 MAC 프레임 포맷을 사용하는 경우, 불필요하게 많은 오버헤드를 유발할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 STA의 전력 절약 트리거(power saving trigger)를 위해, MAC 헤더 내 사용되지 않는 불필요한 정보 필드(information field)를 제외한 새로운 MAC 프레임 포맷을 제안한다. 이에 따라, 시그널링 오버헤드 및 STA의 전력 소모를 줄일 수 있어서, 보다 효율적인 전송이 가능하다.
본 발명에서는 STA 및 AP간 SP 설정 및 관련 파라미터를 주고 받기 위한 짧은 프레임 포맷(short frame format)을 제안한다. 짧은 프레임은 STA가 AP로 데이터를 전송함과 동시에 서비스 기간을 시작하는지 여부에 따라 짧은 데이터 프레임(Short Data frame) 및 짧은 널 프레임(Short Null frame)으로 구분될 수 있다. 짧은 널 프레임은 짧은 널 데이터 패킷(NDP) 프레임이라고 칭할 수도 있다. 이에 대해서 도 16을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 16은 짧은 프레임 포맷의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 16의 짧은 프레임 포맷은 일반 프레임 포맷에 비하여, 프레임 바디(frame body) 필드가 제외된다는 점에서 구별될 수 있다. 일반 프레임 포맷의 프레임 바디 필드에는, 송수신되는 데이터가 포함될 수 있다. , 구체적으로, 송수신되는 데이터는, MAC 제어 프레임, 관리 프레임, 액션 프레임, 또는 데이터 프레임 등에서 MAC 헤더와 프레임 체크 시퀀스(FCS: frame check sequence) 부분이 제외된 나머지 부분에 해당할 수 있다.
도 16(a)는 짧은 데이터 프레임을 예시한 도면이다. 도 16에 도시된 예에서와 같이, 짧은 데이터 프레임은 짧은 프레임 제어 필드, 수신자 주소(RA : Receiver Address) 필드, 전송자 주소(TA : Transmitter Address) 필드 및 프레임 체크 시퀀스(FCS: frame check sequence) 필드를 포함할 수 있다.
수신자 주소 필드는 짧은 데이터 프레임을 직접 수신하는 장치(예를 들어, AP 또는 STA)를 식별하는 MAC 주소를 가리키고, 전송자 주소 필드는 짧은 데이터 프레임을 송신하는 장치(예를 들어, STA)를 식별하는 MAC 주소를 가리킬 수 있다. 프레임 체크 시퀀스 필드는 짧은 데이터 프레임의 에러 탐색을 위하여 사용된다.
짧은 데이터 프레임의 짧은 프레임 제어 필드는 짧은 프레임 지시(Short frame indication) 필드, 짧은 프레임 타입(Short Frame Type) 필드, 짧은 프레임 서브타입(Short Frame subtype) 필드, To DS 필드, From DS 필드, Via AP 필드, PM(Power Management) 필드, AC(Access Category) 필드, EOSP(End of Service Period) 필드, 재시도(Retry) 필드, MD(More Data) 필드, 보호(Protected) 필드 및 예비(Reserved) 필드를 포함할 수 있다. 단, 짧은 프레임 제어 필드가 열거된 모든 필드를 포함하여야 하는 것은 아니며, 경우에 따라 일부 필드가 생략될 수도 있음은 물론이다.
짧은 프레임 제어 필드 내 짧은 프레임 지시 필드는 해당 프레임이 짧은 프레임(short frame)인지, 일반 프레임(normal frame) 인지 여부를 지시한다.
짧은 프레임 제어 필드에 의해 해당 프레임이 짧은 프레임이라 지시된 경우, 짧은 프레임 타입 필드는 짧은 프레임의 타입을 정의하는데 사용될 수 있다. 구체적으로, 짧은 프레임 제어 필드는 해당 짧은 프레임이 짧은 데이터 프레임인지, 후술되는 짧은 널 프레임(Short null frame)인지 여부를 지시할 수 있다.
짧은 프레임 서브 타입 필드는 짧은 프레임의 서브타입들을 정의한다. 짧은 프레임 서브 타입 필드가 짧은 프레임이 짧은 데이터 프레임인지 짧은 널 프레임인지 여부를 지시할 수도 있다.
To DS 필드 및 From DS 필드는 해당 짧은 프레임이 분배 시스템으로 향하는 것인지, 분배 시스템으로부터 나오는 데이터 프레임인지 여부를 지시한다. 예컨대, 같은 BSS내에 있는 STA간 통신을 수행하는 경우, DS와는 아무 연관을 맺지 않으므로, To DS 및 From DS 필드는 모두 ‘0’으로 설정될 수 있다. 이와 달리, STA이 DS에 짧은 프레임을 전송하는 경우, To DS 필드는 ‘1’ 로 설정되고, From DS 필드는 ‘0’으로 설정될 수 있다. 이와 반대로, STA이 DS로부터 짧은 프레임을 전송 받는 경우, To DS 필드는 ‘0’으로 설정되고, From DS 필드는 ‘1’로 설정될 수 있다. STA이 다른 BSS에 있는 STA과 통신을 수행하는 경우, To DS 필드와 From DS 필드는 모두 ‘1’로 설정될 수 있다.
Via AP 필드는 기존에 존재하던 다른 어드레스 정보를 제외시키고 필요시 대체용도로 사용할 수 있다.
PM 필드는 송신자가 전력 절감 모드에 있는지 알려준다. 예컨대, 송신자가 전력 절감 모드 하에 있다면, PM 필드는 ‘1’로 설정될 수 있고, 송신자가 활성 상태 하에 있다면, PM 필드는 ‘0’으로 설정될 수 있다.
AC 필드는 짧은 프레임과 관련된 AC에 대한 지시(indication) 또는 할당(assignment)을 위해 사용될 수 있다. 구체적으로, AC 필드는 STA가 전달 가능하거나 트리거 가능한 적어도 하나 이상의 AC를 가리킬 수 있다. 여기서, 짧은 프레임과 관련된 AC는 AC_BE(best effort), AC_BK(background), AC_VI(video) 및 AC_VO(voice) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 도 1에서는 AC 필드가 2 비트 이지만, AC 필드를 4비트 확장하여, 4비트 각각이 AC_BE(best effort), AC_BK(background), AC_VI(video) 및 AC_VO(voice) 4가지 AC에 대한 허용 여부를 지시하도록 설정할 수도 있다. 본 발명의 다른 예에 따르면, AC 필드를 대신하여 TID(Traffic ID) 필드가 삽입될 수도 있다. 이 경우, TID 필드는 4비트로 구성되어 full TID 정보가 포함되도록 설정될 수도 있지만, 4비트 보다 작은 크기의 Partial TID 정보가 포함되도록 설정될 수도 있다.
EOSP 필드는 서비스 기간의 종료를 지시하고, 재시도 필드는 해당 짧은 프레임이 재전송 프레임인지 여부를 지시한다.
도 16의 (b)는 짧은 널 프레임을 예시한 도면이다. 도 16의 (b)에서, 도 16의 (a)와 동일한 용어로 정의된 필드의 용도는 도 16의 (a)의 도면을 참조하여 설명한 바와 같으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 도 16의 (b)를 참조하면, 짧은 널 프레임(Short Null frame)의 짧은 프레임 제어 필드에는, 짧은 데이터 프레임의 짧은 프레임 제어 필드에서와 달리 재시도 필드, 추가 데이터 필드 및 보호 필드가 생략될 수 있다. 그리고, 짧은 널 프레임의 짧은 프레임 제어 필드에는 최대 SP 길이(Max SP Length) 필드가 포함될 수 있다.
최대 서비스 기간 길이 필드는 서비스 기간을 트리거링(triggering)하는 STA으로 전송되는 총 버퍼된 데이터 유닛의 최대 개수를 지시하는데 사용될 수 있다. 여기서, 데이터 유닛은 MSDUs(AMC Service Data Unit), A-MSDUs 및 MMPDUs 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
표 1은 최대 서비스 기간 길이 필드의 인덱스 값에 따른 지시값을 예시한 것이다.
표 1
Max SP Length의 인덱스값 내용
00 AP가 모든 버퍼된 MSDUs/A-MSDUs/MMPDUs 를 전송
01 AP가 최대 2개의 버퍼된 MSDUs/A-MSDUs/MMPDUs 를 전송
10 AP가 최대 4개의 버퍼된 MSDUs/A-MSDUs/MMPDUs 를 전송
11 AP가 최대 6개의 버퍼된 MSDUs/A-MSDUs/MMPDUs 를 전송
데이터 유닛의 전송 개수가 최대 서비스 기간 길이 필드에서 정하는 최대 개수와 같아질 경우, 서비스 기간은 종료될 수 있다.
일반적으로 서비스 기간의 모든 파라미터를 포함하는 필드는 4 옥텟의 길이를 갖는다. 짧은 데이터 널 프레임에서는 4 옥텟의 서비스 기간 필드 대신 최소 2 비트의 최대 서비스 기간 길이 필드를 삽입하여 오버헤드를 줄일 수 있다.
최대 서비스 기간 길이 필드의 길이(예컨대, 2 비트)는 APSD 설정 단계에서 설정된 값과 동일한 값으로 설정되어, 해당 짧은 널 프레임 전송이 APSD 하향링크 전달(APSD DL delivery) 정보와 관련되도록 할 수 있다. 이는 APSD 메커니즘 하에 짧은 널 프레임을 사용하기 위함이다.
짧은 널 프레임의 최대 서비스 기간 길이 필드와 함께 데이터 프레임의 EOSP 필드를 이용하여, 서비스 기간의 종료가 지시될 수 있다. 이는, STA가 자신의 해당 서비스 기간 동안만 전력을 소모하고, 데이터를 송수신할 수 있게 한다.
도 16에 도시된 예에서, 수신자 주소(RA) 필드는 기본 서비스 세트 식별(BSSID: Basic Service Set IDentification) 필드로 설정될 수도 있다. 그리고, 전송자 주소(TA) 필드는 2 옥텟의 연관 식별자(Association ID, AID) 필드로 대체될 수도 있다. 다만, TA 필드를, AID 필드로 대체하기 위해서는 시스템에 AID 변경 및 업데이트 등의 메커니즘이 적용되어 전송의 모호함(ambiguity)를 줄 수 있는 환경이 조성되지 않을 것이 가정되어야 할 것이다.
도 16의 (a) 및 (b)를 통해 살펴본 바와 같이, 짧은 데이터 프레임 및 짧은 널 프레임은 전력 관리(PM) 필드 까지는 공통의 구조를 가질 수 있다. 데이터를 전송하는 짧은 데이터 프레임의 경우, 재시도(retry) 필드, 추가 데이터(MD) 필드 및 보호 필드로 데이터 전송을 지원하고, 데이터를 전송하지 않고 데이터의 수신만 트리거링하는 짧은 널 프레임(Short Null frame)의 경우, 서비스 기간에 관한 정보를 설정하여, 두 짧은 프레임간 정보 필드가 각각의 용도에 따라 효율적으로 구성되도록 할 수 있다.
다만, 도 16에 도시된 정보 블록들이 짧은 프레임에 모두 포함되어야 하는 것은 아니며, 일부는 생략될 수 있다. 나아가, 각 정보 블록의 크기나 배열 순서 역시 도 16에 도시된 예와 다르게 적용될 수도 있다.
짧은 프레임 포맷을 이용하는 개선된 채널 액세스 방안
기존의 무선랜 시스템에서는 NAV를 이용하여 매체를 사용할 STA이 다른 STA에게 매체가 이용가능한 상태로 되기까지 남아 있는 시간을 알려줄 수 있다. 즉, NAV로 설정된 값은 해당 프레임을 전송하는 STA에 의하여 매체의 사용이 예정되어 있는 기간에 해당하고, NAV 값을 수신하는 상기 다른 STA은 해당 기간동안 매체 액세스가 금지된다. 이러한 NAV는 MAC 헤더의 듀레이션(duration) 필드의 값에 따라 설정될 수 있다.
기존의 무선랜 시스템에서는 듀레이션 필드에 대한 오버헤드가 적지 않기 때문에(예를 들어, 2 옥텟의 오버헤드가 요구됨), 시그널링 오버헤드를 최소화하는 목적의 짧은 프레임 (예를 들어, 짧은 데이터 프레임 또는 널 프레임) 포맷에서는 듀레이션 필드가 생략되는 것이 일반적이다. 이러한 짧은 프레임 포맷이 이용되는 경우, NAV를 통한 다른 STA의 매체 액세스가 금지되는 동작이 지원될 수 없다.
한편, 일반적인 PS-poll 프레임에 의하면, 하나의 PS-poll 프레임을 통하여 하나의 데이터 프레임의 송수신 및 이에 응답하는 ACK 프레임의 송수신만이 허용되는데, 본 발명에서 제안하는 짧은 프레임 포맷을 이용하여 설정되는 서비스 기간(SP)에서 복수개의 데이터 프레임의 송수신 및 이에 응답하는 ACK 프레임의 송수신이 허용되어야 한다. 또한, 전술한 바와 같이 본 발명에서 제안하는 SP에서는 특정 STA의 복수개의 데이터 프레임의 송수신이 경쟁 없이 수행되어야 한다. 이러한 동작을 올바르게 지원하기 위해서는 짧은 프레임 포맷을 이용하면서도 다른 STA의 매체 액세스를 금지시키는 새로운 메커니즘이 요구된다.
도 17은 본 발명의 일례에 따른 개선된 채널 액세스 방안을 설명하기 위한 도면이다.
도 17에서는 짧은 널 프레임을 전송한 STA1이 SIFS 시간 후에 경쟁 없이 AP로부터의 첫 번째 데이터를 수신하는 동작을 나타낸다. 이를 지원하기 위해서, 짧은 널 프레임을 검출한 다른 STA들이 특정 정보를 통해 NAV를 설정할 수 있도록 해야 한다. 상기 NAV의 설정은, 적어도 하나의 데이터 프레임의 송수신 및 ACK 프레임의 송수신에 소요되는 시간만큼 다른 STA들의 채널 액세스를 연기(defer)하도록 해야 한다.
여기서, 일단 데이터 프레임(또는 데이터 프레임 및 ACK 프레임)의 송수신이 수행되면, 데이터 프레임 또는 ACK 프레임에 포함되어 있는 MAC 헤더의 듀레이션 필드를 이용하여 다른 STA들의 NAV 설정이 가능하다. 따라서, 짧은 널 프레임을 통해서 다른 STA들이 NAV 설정의 기준으로 삼아야 하는 시간 길이는, SP 내의 첫 번째 데이터 프레임(또는 데이터 프레임 및 ACK 프레임)의 송수신에 소요되는 시간에 해당할 수 있다. 이를 위하여 본 발명에서는 아래와 같은 새로운 메커니즘을 제안한다.
본 발명의 일례로서, 짧은 프레임 포맷(예를 들어, 짧은 데이터 프레임 또는 널 프레임 포맷)에 듀레이션 필드를 포함시켜서 전송할 수 있다.
도 18은 본 발명에서 제안하는 새로운 짧은 프레임 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 18의 새로운 짧은 프레임 포맷은, 상기 도 16의 예시에 비하여 짧은 프레임 제어 필드와 RA 필드 사이에 듀레이션 필드가 추가된 것을 알 수 있다. 또한, 듀레이션 필드를 제외한 나머지 필드(즉, 짧은 프레임 제어, RA, TA, FCS 필드)의 구체적인 내용은 상기 도 16의 설명에 따를 수 있다.
도 18의 예시에서 듀레이션 필드는, SP 내의 복수개의 데이터 프레임(또는 복수개의 데이터 프레임 및 ACK 프레임)의 전부를 포함하는 시간 길이로 설정해 줄 필요는 없고, 첫 번째 데이터 프레임(또는 데이터 프레임 및 ACK 프레임)의 송수신에 소요되는 시간 길이만큼의 값으로 설정될 수 있다. 첫 번째 데이터 프레임 외의 나머지 데이터 프레임에 대해서는 바로 이전 데이터 프레임(또는 ACK 프레임)에 포함되어 있는 듀레이션 필드를 통해서 다른 STA들의 NAV 설정/업데이트가 가능하기 때문이다.
또한, 특정 STA이 전송하는 짧은 프레임 포맷 내의 짧은 프레임 제어 필드에 포함된 최대 SP 길이 필드의 정보를 이용하여, 다른 STA들이 상기 특정 STA가 경쟁 없이 매체 액세스(또는 채널 액세스)를 하도록 허용되는 시간 구간(즉, 다른 STA들의 매체 액세스(또는 채널 액세스)가 금지되는 시간 구간)을 묵시적으로 예측할 수도 있다.
기존의 무선랜 시스템에서 정의되는 최대 SP 길이 필드는, 연관 요청/응답 (또는 재연관 요청/응답) 과정을 통하여 설정되는 장-기간(long-term) 또는 반-정적(semi-static) 속성의 정보이고, 장-기간동안 적용될 수 있는(즉, 다양한 경우를 모두 고려한) 최대 값으로 설정된다. 이에 따라, AP는 STA이 연관된 동안(또는 새로 연관을 맺기 전까지) 상기 최대 값을 넘지 않는 데이터 패킷 개수의 송수신을 지원하는 방식으로 동작하였다. 그러나, 본 발명에서 제안하는 최대 SP 길이 필드는 짧은 프레임 포맷(예를 들어, 짧은 트리거 프레임 등)에 포함되는 정보이므로, 동적(dynamic)으로 그 값이 설정될 수 있다. 따라서, 본 발명에서 제안하는 최대 SP 길이 필드는 최대 값으로 설정될 필요는 없고, 실제로 해당 짧은 프레임에 의해서 트리거되는 데이터 패킷의 개수에 해당하는 값으로 설정될 수 있다. 또한, 짧은 프레임 포맷에 포함되는 최대 SP 길이 필드는, 연관(또는 재연관) 과정에서 설정되는 기존의 최대 SP 길이 필드에서 설정되는 최대값은 넘지 않는 범위 내에서 동적으로 그 값이 설정될 수 있다. 이는, 종래의 U-APSD 방식에 비하여 유연한 자원 할당/활용을 가능하게 한다는 점에서 유리하게 적용될 수 있다.
전술한 예시들에서와 같이, 본 발명에서 제안하는 짧은 데이터 포맷에 추가적으로 정의되는 듀레이션 필드는 긴 시간 길이를 지시하는 정보를 포함하는 것이 요구되지 않고, 최소한의 시간 길이를 지시하는 것으로 충분하다. 따라서, 본 발명에서 제안하는 짧은 데이터 포맷에 추가적으로 정의되는 듀레이션 필드는 기존의 듀레이션 필드와 같이 2 옥텟까지 정의될 필요는 없고, 1 옥텟 길이로서 정의될 수 있다.
본 발명의 다른 일례로서, 듀레이션 필드를 이용하지 않고 다른 STA들이 소정의 시간 동안 매체 액세스(또는 채널 액세스)를 연기하는 방안에 대해서 설명한다.
만약 다른 STA들이 특정 STA가 전송하는 짧은 프레임 포맷(예를 들어, 짧은 데이터 프레임 또는 널 프레임 포맷)을 검출한 경우, 상기 다른 STA들은 상기 짧은 프레임을 검출한 시점을 시작시점으로 하여, 소정의 시간 길이 만큼 상기 특정 STA을 위한 SP가 설정된다는 것을 묵시적으로 인식하고, 상기 소정의 시간 길이 동안 매체 액세스(또는 채널 액세스)를 연기할 수 있다.
상기 소정의 시간 길이에 대한 정보는 BSS에 속한 STA들에게 미리 지시 또는 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 특정 관리 프레임(예를 들어, 연관 요청/응답 프레임, 프로브 요청/응답 프레임 등)을 통하여 상기 소정의 시간 길이에 대한 정보가 지시/설정될 수 있다. 또는 특정 브로드캐스트 신호(예를 들어, 비콘)을 통하여 BSS 내의 STA들에게 상기 소정의 시간 길이에 대한 정보를 주기적으로 발표(announce)할 수도 있다. 만약 STA들의 SP가 동적으로 설정되는 것이 허용되는 경우에는, 상기 소정의 시간 길이에 대한 정보는 계속하여 업데이트되는 방식으로 발표될 수도 있다. 만약 상기 소정의 시간 길이에 대한 정보를 복수개 수신한 STA들은, 가장 나중에 수신/발표/업데이트된 시간 길이에 대한 정보를 이용할 수 있다. 즉, 특정 STA이 다른 STA의 짧은 프레임을 검출한 경우에, 상기 특정 STA이 수신한 상기 소정의 시간 길이에 대한 정보 중에서 가장 최근에 수신된 값을 이용하여 자신이 매체 액세스(또는 채널 액세스)를 연기해야 하는 시간 길이(또는, NAV)를 설정할 수 있다.
또한, 상기 소정의 시간 길이는 짧은 프레임에 의해서 SP가 시작하고 나서 첫 번째 데이터 프레임(또는 데이터 프레임 및 ACK 프레임)을 수신할 때까지의 시간 길이로 설정될 수 있다. 이에 따라, 특정 STA이 다른 STA의 짧은 프레임을 검출한 경우에 상기 소정의 시간 길이를 이용하여 첫 번째 NAV를 설정하고, 그 후에는 상기 첫 번째 데이터 프레임(또는 ACK 프레임)에 포함되어 있는 MAC 헤더의 듀레이션 필드의 값으로부터 후속 NAV를 설정/업데이트할 수 있다. 또는, 다른 STA의 짧은 프레임을 검출한 특정 STA은, 상기 본 발명에서 제안하는 최대 SP 길이에 의해서 결정되는 데이터 패킷의 개수에 대한 정보로부터 유추되는 시간 길이를, 상기 소정의 시간 길이에 더한 전체 시간 길이만큼 매체 액세스(또는 채널 액세스)를 연기하는 방식으로 동작할 수도 있다.
전술한 본 발명의 예시에서는, 짧은 프레임 포맷에 명시적으로 포함되는 듀레이션 필드 또는 최대 SP 길이 필드를 이용하거나, 짧은 프레임 포맷에 명시적인 필드를 추가하지 않고 BSS에서 미리 제공되는 소정의 시간 길이에 기초하여, 다른 STA(또는 서드파티 STA)들의 채널 액세스를 제어/연기(또는 NAV를 설정)하는 방안에 대해서 설명하였다. 본 발명의 추가적인 예시로서, 프레임 포맷의 PLCP 헤더에 포함되는 SIG 필드를 이용하여 서드파티 STA들이 NAV를 설정하는 방안에 대해서 이하에서 설명한다.
전술한 바와 같이, 기존의 동작에 따르면 짧은 프레임(또는 짧은 프레임 헤더를 포함하는 프레임)에 듀레이션 필드 정보가 포함되지 않는 경우에는 서드파티 STA이 채널 액세스를 연기하기 위한 NAV 설정을 할 수 없다. 따라서, 본 발명에서는 짧은 프레임 포맷에서도 항상 포함되는 PLCP 헤더의 PHY SIG 필드의 특정 필드를 이용하여 서드파티 STA의 NAV 설정을 하는 방안을 제안한다.
구체적으로, SIG 필드에 포함되는 ACK 정책(policy) 필드를 이용하여 특정 STA을 위한 데이터 패킷 크기, 또는 특정 STA을 위한 데이터 패킷과 이에 상응하는 ACK 응답 크기, 또는 특정 STA에 의해서 채널이 점유되는 시간/기간 정보를 서드파티 STA이 일정 레벨로 예측/계산할 수 있도록 하면, 상기 서드파티 STA은 NAV 설정 없이도 채널 액세스를 연기하도록 동작할 수도 있다. 아래의 표 2는 PHY SIG 필드에 포함되는 ACK 정책 필드(또는 ACK 지시 필드)를 나타내는 것이며, 이는 단지 예시적인 것이며 다른 분류방식에 따라서 ACK 정책 필드(또는 ACK 지시 필드)가 구성될 수도 있다.
표 2
Ack Indication 내용
00 ACK
01 BLOCK ACK (BA)
10 No ACK
11 ACK, BA 또는 CTS가 아닌 프레임 (a frame not ACK, BA or CTS)
만약 ACK 지시 필드가 ‘ACK’을 가리킬 경우, 서드파티 STA은 최대 가용 데이터 패킷(즉, 데이터 패킷 전송에 걸리는 시간) + SIFS + ACK 크기(즉, ACK 프레임 전송에 걸리는 시간) + 기타 전송에 요구되는 시간 만큼 채널 액세스를 연기할 수 있다. 여기서, 상기 기타 전송에 요구되는 시간이란, 예를 들어, 전파 지연(propagation delay), 송신/수신 왕복시간(turnaround time), PHY/MAC 처리 지연 등을 포함할 수 있고, 시스템 상황에 따라서 어떤 요소가 포함될지와 해당 요소의 값이 설정될 수 있다.
만약 ACK 지시 필드가 ‘BA’를 가리킬 경우, 서드파티 STA은 N * 최대 가용 데이터 패킷(즉, 데이터 패킷 전송에 걸리는 시간) + SIFS + BA 크기(즉, BA 프레임 전송에 걸리는 시간) + 기타 전송에 요구되는 시간 만큼 채널 액세스를 연기할 수 있다. 여기서, N은 정수 값을 가지는 변수로서 정의되며, 시스템 환경에 따라서 그 값이 설정될 수 있다.
만약 ACK 지시 필드가 ‘No ACK’을 가리킬 경우, 서드파티 STA은 최대 가용 데이터 패킷(즉, 데이터 패킷 전송에 걸리는 시간) + 기타 전송에 요구되는 시간 만큼 채널 액세스를 연기할 수 있다.
만약 ACK 지시 필드가 ‘a frame not ACK, BA or CTS’을 가리킬 경우, 서드파티 STA은 2 * 최대 가용 데이터 패킷(즉, 데이터 패킷 전송에 걸리는 시간) + SIFS + 기타 전송에 요구되는 시간 만큼 채널 액세스를 연기할 수 있다. 여기서, SIFS 간격으로 계속하여 프레임이 전송될 수 있으므로, 상기 서드파티 STA는 상기 계속하여 전송되는 프레임을 수신하고(또는 듣고) 해당 프레임 내의 듀레이션, 최대 SP 길이, ACK 지시 필드 중의 하나 이상을 이용하여 채널 액세스를 연기하는 시간 길이를 업데이트할 수 있다.
만약 서드파티 STA이 PLCP 헤더를 디코딩하지 못하는 경우(예를 들어, 에러 발생, 채널 상태의 악화 등)에는, 상기 SIG 필드에 포함되는 ACK 지시 비트를 확인할 수 없다. 이 경우에는, 서드파티 STA은 디폴트 값으로서 최대 TXOP 듀레이션(즉, TXOP를 위해서 최대로 설정될 수 있는 시간 구간의 길이)만큼 채널 액세스를 연기하도록 동작할 수 있다.
전술한 본 발명의 예시들에서와 같이, 서드파티 STA들이 소정의 시간 길이만큼 채널 액세스를 연기한 후에, DIFS 만큼 채널 액세스를 더 연기한 후 백오프 카운트를 시작할 수 있다.
도 19는 본 발명의 일례에 따른 STA의 채널 액세스 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
단계 S1910에서 특정 STA은 다른 STA이 전송하는 짧은 프레임(예를 들어, 짧은 데이터 프레임 또는 짧은 널 프레임)을 검출할 수 있다. 다른 STA의 짧은 프레임을 검출한 상기 특정 STA은 관련 정보를 이용하여 단계 S1920에서 소정의 시간 길이 동안 자신의 채널 액세스를 연기할 수 있다. 여기서, 상기 관련 정보는 상기 짧은 프레임에 포함된 듀레이션 필드의 값일 수도 있고, 최대 SP 길이 필드의 값일 수도 있다. 또는, 네트워크로부터 미리 제공/설정된 소정의 값에 기초하여, 상기 채널 액세스의 연기 동작이 수행될 수도 있다. 또는, PLCP 헤더의 SIG 필드에 포함되는 ACK 지시 필드에 기초하여 상기 소정의 시간 길이를 결정할 수도 있다.
도 19를 참조하여 설명한 본 발명의 채널 액세스 제어 방법에 있어서 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있다.
도 20는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
AP(10)는 프로세서(11), 메모리(12), 송수신기(13)를 포함할 수 있다. STA(20)는 프로세서(21), 메모리(22), 송수신기(23)를 포함할 수 있다. 송수신기(13 및 23)는 무선 신호를 송신/수신할 수 있고, 예를 들어, IEEE 802 시스템에 따른 물리 계층을 구현할 수 있다. 프로세서(11 및 21)는 송수신기(13 및 21)와 연결되어 IEEE 802 시스템에 따른 물리 계층 및/또는 MAC 계층을 구현할 수 있다. 프로세서(11 및 21)는 전술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 AP 및 STA의 동작을 구현하는 모듈이 메모리(12 및 22)에 저장되고, 프로세서(11 및 21)에 의하여 실행될 수 있다. 메모리(12 및 22)는 프로세서(11 및 21)의 내부에 포함되거나 또는 프로세서(11 및 21)의 외부에 설치되어 프로세서(11 및 21)와 공지의 수단에 의해 연결될 수 있다.
위와 같은 AP 및 STA 장치의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.
상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시형태들은 IEEE 802.11 시스템을 중심으로 설명하였으나, 다양한 이동통신 시스템에 동일한 방식으로 적용될 수 있다.

Claims (12)

  1. 무선 통신 시스템의 스테이션(STA)의 채널 액세스 제어 방법에 있어서,
    다른 STA에 의해 전송되는 짧은 프레임을 검출하는 단계; 및
    소정의 시간 길이 동안 상기 STA의 채널 액세스를 연기(defer)하는 단계를 포함하고,
    상기 짧은 프레임은 상기 다른 STA의 복수개의 데이터 프레임의 송수신을 허용하는 서비스 기간을 트리거하는 프레임이고,
    상기 소정의 시간 길이는, 상기 서비스 기간이 시작되고 상기 다른 STA의 상기 복수개의 데이터 프레임 중에서 첫 번째 데이터 프레임 송수신이 완료되는 시점까지의 시간 길이에 해당하는 값으로 설정되는, 채널 액세스 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정의 시간 길이는 상기 짧은 프레임에 포함된 듀레이션(duration) 필드의 값에 기초하여 설정되는, 채널 액세스 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 듀레이션 필드는 1 옥텟 길이를 가지는, 채널 액세스 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정의 시간 길이는, 상기 짧은 프레임에 포함된 최대 서비스 시간 길이 필드에 기초하여 결정되는, 채널 액세스 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 짧은 프레임에 포함된 최대 서비스 시간 길이 필드는, 상기 서비스 기간 동안 상기 다른 STA에 의해서 송수신되는 상기 복수개의 데이터 프레임의 개수에 대한 정보에 기초하여 결정되는, 채널 액세스 제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정의 시간 길이는 상기 STA이 속한 기본서비스세트(BSS)에서 미리 제공되는 값에 의하여 결정되는, 채널 액세스 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 STA이 복수개의 상기 미리 제공되는 값을 수신한 경우, 가장 최근에 수신된 값이 이용되는, 채널 액세스 제어 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 미리 제공되는 값은, 상기 STA이 전송하는 요청 프레임에 대한 응답 프레임을 통하여 또는 상기 STA에게 전송되는 브로드캐스트 신호를 통하여 제공되는, 채널 액세스 제어 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 액세스를 연기하는 단계는, 상기 소정의 시간 길이에 해당하는 네트워크할당벡터(NAV)를 설정하는 것을 포함하는, 채널 액세스 제어 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 짧은 프레임은 프레임 바디를 포함하지 않는 프레임으로서 정의되는, 채널 액세스 제어 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 짧은 프레임은 짧은 데이터 프레임 또는 짧은 널 프레임 중의 하나인, 채널 액세스 제어 방법.
  12. 무선 통신 시스템에서 채널 액세스를 제어하는 스테이션(STA) 장치에 있어서,
    송수신기; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 다른 STA에 의해 전송되는 짧은 프레임을 상기 송수신기를 이용하여 검출하고; 소정의 시간 길이 동안 상기 STA의 채널 액세스를 연기(defer)하도록 설정되며,
    상기 짧은 프레임은 상기 다른 STA의 복수개의 데이터 프레임의 송수신을 허용하는 서비스 기간을 트리거하는 프레임이고,
    상기 소정의 시간 길이는, 상기 서비스 기간이 시작되고 상기 다른 STA의 상기 복수개의 데이터 프레임 중에서 첫 번째 데이터 프레임 송수신이 완료되는 시점까지의 시간 길이에 해당하는 값으로 설정되는, 채널 액세스 제어 STA 장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016032309A1 (ko) * 2014-08-31 2016-03-03 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 서드 파티 서버에 관련된 애플리케이션 제어 방법 방법 및 이를 위한 장치
CN107211373A (zh) * 2015-01-28 2017-09-26 高通股份有限公司 触发式目标苏醒时间操作

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9467898B2 (en) * 2012-09-28 2016-10-11 Futurewei Technologies, Inc. System and method for response frame type indication
US9647779B2 (en) 2013-04-22 2017-05-09 The Nielsen Company (Us), Llc Systems, methods, and apparatus to identify media devices
US9887896B2 (en) * 2013-06-19 2018-02-06 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Hidden node counteraction in a wireless network
WO2016027937A1 (ko) * 2014-08-21 2016-02-25 엘지전자 주식회사 액티브 스캐닝을 수행하는 방법 및 장치
EP3300445B1 (en) 2015-05-20 2020-05-13 LG Electronics Inc. Method for managing nav in wireless lan system and device for same
EP3413655B1 (en) * 2016-02-03 2020-09-23 Sony Corporation Wireless communication device, communication method, computer program, and wireless communication system
US10128989B2 (en) * 2016-03-01 2018-11-13 Intel IP Corporation Station (STA), access point (AP) and method for aggregation of data packets for uplink transmission
CN108307502B (zh) * 2016-08-25 2023-05-23 中兴通讯股份有限公司 信息发送、接收方法及装置、基站、终端
US10820333B2 (en) 2017-03-11 2020-10-27 Qualcomm Incorporated Distributed MIMO communication scheduling in an access point cluster
US10820332B2 (en) 2017-03-11 2020-10-27 Qualcomm Incorporated Sounding scheduling for distributed MIMO communication in an access point cluster
US10805940B2 (en) 2017-03-11 2020-10-13 Qualcomm Incorporated Triggering distributed MIMO communication in a wireless node cluster
US10750395B2 (en) 2017-03-11 2020-08-18 Qualcomm Incorporated Identifying nulling wireless nodes for distributed MIMO communication in a wireless node cluster
EP3751894A4 (en) * 2018-02-09 2021-03-31 Sony Corporation COMMUNICATION DEVICE
CN109219075B (zh) * 2018-10-09 2022-05-10 深圳创维数字技术有限公司 一种无线信道扫描方法、装置、终端及存储介质
US11678355B2 (en) * 2019-08-21 2023-06-13 Intel Corporation EHT station configured for signalling a TXOP duration in TXOP field
CN116234024B (zh) * 2020-03-11 2024-03-05 华为技术有限公司 一种通信方法和通信装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6671284B1 (en) * 2000-08-04 2003-12-30 Intellon Corporation Frame control for efficient media access
US7174374B2 (en) * 2002-05-13 2007-02-06 Industrial Technology Research Institute Multi-priority media access control method for multi-channel slotted ring networks
US20090016306A1 (en) * 2007-07-12 2009-01-15 Qi Wang METHOD AND SYSTEM FOR AN EFFICIENT TIM ELEMENT SUPPORTING MULTIPLE BSSes IN A WIRELESS LAN
EP2257001A1 (en) * 2003-08-04 2010-12-01 Intel Corporation Techniques for channel access and transmit queue selection
US20110310837A1 (en) * 2005-03-30 2011-12-22 Motorola Mobility, Inc. Method and apparatus for reducing round trip latency and overhead within a communication system

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7379462B2 (en) * 2003-04-01 2008-05-27 Texas Instruments Incorporated WLAN access scheduling control
US7796545B2 (en) * 2006-01-10 2010-09-14 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for scheduling in a wireless communication network
TWI428036B (zh) * 2009-06-08 2014-02-21 Innovative Sonic Corp 處理多媒體廣播與群播服務之動態排程資訊的方法及通訊裝置
US8576761B1 (en) * 2009-09-18 2013-11-05 Qualcomm Incorporated Power save delivery mechanism for wireless communication traffic
US8619650B2 (en) * 2011-01-11 2013-12-31 Intel Corporation Method, apparatus and system for scheduling in a wireless communication network
WO2013077653A1 (ko) * 2011-11-23 2013-05-30 엘지전자 주식회사 무선랜 시스템에서 서비스 구간 스케쥴링 기반 데이터 송수신 방법 및 이를 지원하는 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6671284B1 (en) * 2000-08-04 2003-12-30 Intellon Corporation Frame control for efficient media access
US7174374B2 (en) * 2002-05-13 2007-02-06 Industrial Technology Research Institute Multi-priority media access control method for multi-channel slotted ring networks
EP2257001A1 (en) * 2003-08-04 2010-12-01 Intel Corporation Techniques for channel access and transmit queue selection
US20110310837A1 (en) * 2005-03-30 2011-12-22 Motorola Mobility, Inc. Method and apparatus for reducing round trip latency and overhead within a communication system
US20090016306A1 (en) * 2007-07-12 2009-01-15 Qi Wang METHOD AND SYSTEM FOR AN EFFICIENT TIM ELEMENT SUPPORTING MULTIPLE BSSes IN A WIRELESS LAN

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016032309A1 (ko) * 2014-08-31 2016-03-03 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 서드 파티 서버에 관련된 애플리케이션 제어 방법 방법 및 이를 위한 장치
CN107211373A (zh) * 2015-01-28 2017-09-26 高通股份有限公司 触发式目标苏醒时间操作
CN107211372A (zh) * 2015-01-28 2017-09-26 高通股份有限公司 触发式目标苏醒时间操作
US10499333B2 (en) 2015-01-28 2019-12-03 Qualcomm Incorporated Triggered target wake time operation
CN107211372B (zh) * 2015-01-28 2020-06-30 高通股份有限公司 触发式目标苏醒时间操作
US10827425B2 (en) 2015-01-28 2020-11-03 Qualcomm Incorporated Triggered target wake time operation

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