KR100678939B1

KR100678939B1 - 인프라스트럭처 모드의 무선 네트워크 환경에 있어서,무선 데이터 전송 방법

Info

Publication number: KR100678939B1
Application number: KR1020040067925A
Authority: KR
Inventors: 윤석진; 신세영; 이호석; 최형욱
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-08-27
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2007-02-07
Also published as: EP1631012A3; EP1631012B1; CN100380886C; EP1631012A2; US20060045059A1; KR20060019309A; DE602005010348D1; CN1744549A

Abstract

본 발명은 비경쟁 구간을 포함하는 인프라스트럭처 모드에서 억세스 포인트를 이용한 무선네트워크 통신방법에 관한 것으로서, 본 발명의 실시에 따른 무선 데이터 전송 방법은 상기 억세스 포인트가 비경쟁 구간 모드로 동작하도록 설정되는 단계와, 상기 억세스 포인트가 지정된 무선 네트워크 장치로 제1 데이터 프레임을 전송하는데, 상기 제1 데이터 프레임은 순차적으로 전송될 제2 데이터 프레임이 채널을 점유하기 위한 채널 점유 정보를 포함하는 단계와, 상기 무선 네트워크 장치가 상기 제1 데이터 프레임에 대한 응답 프레임을 상기 억세스 포인트로 전송하는 단계 및 상기 억세스 포인트가 비경쟁 구간 모드로부터 해제되도록 설정되는 단계를 포함한다.

PCF(Point Coordination Function), DCF(Distributed Coordination Function), MAC(Media Access Control), 인프라스트럭처(Infrastructure), AP(Access Point), BSS(Basic Service Set)

Description

인프라스트럭처 모드의 무선 네트워크 환경에 있어서, 무선 데이터 전송 방법{A method for transmitting wireless data in network environment of infrastructure mode}

도 1은 인프라스트럭처 모드의 무선 네트워크 시스템을 나타내는 예시도이다.

도 2는 애드 혹 모드의 무선 네트워크 시스템을 나타내는 예시도이다.

도 3은 종래의 DCF 룰에 따라 스테이션 간에 데이터를 전송하는 과정을 나타내는 예시도이다.

도 4는 종래의 PCF 룰에 따라 스테이션 간에 데이터를 전송하는 과정을 나타내는 예시도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 데이터 전송 방법을 나타내는 예시도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 억세스 포인트가 CFP flag를 참조하여 Duration ID값을 설정하는 방법을 나타내는 플로우 차트이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 비콘(beacon) 프레임 전송시 채널 점유 방법을 나타내는 예시도이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따라 비콘(beacon) 프레임 전송시 채널 점유를 위한 파라미터 설정 과정을 나타내는 플로우 차트이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따라 CFP flag를 설정하기 위한 큐(queue) 구조를 나타내는 예시도이다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따라 CFP flag를 설정하는 방법을 나타내는 플로우 차트이다.

본 발명은 무선 데이터 전송에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조정자 기반 무선망(coordinator-based wireless network)에 있어서, 조정자가 특정한 멀티미디어 재생 장치에 대하여 대용량의 멀티미디어 데이터를 전송하는 방법에 관한 것이다.

통신 및 네트워크 기술의 발달에 따라 최근의 네트워크 환경은 동축 케이블 또는 광 케이블과 같은 유선 매체를 이용하는 유선 네트워크 환경으로부터 다양한 주파수 대역의 무선 신호를 이용하는 무선 네트워크 환경으로 변해가고 있다. 이에 따라, 무선 네트워크 인터페이스 모듈을 포함하고 이동성(mobility)이 가능하며, 다양한 정보를 처리하여 특정한 기능을 수행하는 컴퓨팅 장치(이하, '무선 네트워크 장치'라고 한다)들이 개발되고 있으며, 또한 이러한 무선 네트워크 장치들이 효율적으로 통신을 하기 위한 무선 네트워크 기술들이 등장하고 있다.

무선 네트워크는 크게 2가지의 형태로 나눌 수 있다.

우선, 도 1에서 도시하고 있는 것과 같이 억세스 포인트(Access Point)를 포함하는 무선 네트워크 형태로서, '인프라스트럭쳐 모드(infrastructure mode)의 무선 네트워크'라고도 한다.

또다른 형태로서, 도 2에서 도시하고 있는 것과 같이 억세스 포인트(Access Point)를 포함하지 않는 무선 네트워크 형태로서, '애드 혹 모드(ad-hoc mode)의 무선 네트워크'라고도 한다.

인프라스트럭쳐 모드(infrastructure mode)의 경우에는, 무선 네트워크를 유선 네트워크와 연결하거나, 무선 네트워크에 속하는 무선 네트워크 장치들간에 통신을 하기 위하여 억세스 포인트(Access Point)가 데이터 전송에 관한 스케쥴을 관리하게 된다. 따라서, 모든 무선 네트워크 장치들은 억세스 포인트에 의해 할당된 채널을 통해서 데이터를 송수신할 수 있다. 이하에서는, 상기 억세스 포인트와 같이 조정자(coordinator)가 존재하는 네트워크 형태를 '조정자 기반 무선망'이라고 한다.

조정자 기반 무선망에 있어서 다수의 무선 네트워크 장치가 존재하는 경우에, 조정자는 다양한 매체 접근 방식을 이용하여 자신과 각각의 무선 네트워크 장치들간에 데이터를 송수신할 수 있다.

한편, 최근 대용량의 멀티미디어 데이터 전송에 대한 요구가 증대함에 따라 무선 랜에서의 효과적인 데이터 전송 방법에 대한 연구가 요구되고 있는데, 이하에서는 무선 랜에 대한 규격을 정의하고 있는 IEEE802.11 규격을 중심으로 설명하도록 한다. 이 때, IEEE802.11 규격에 있어서 무선 네트워크 장치는 '스테이션 (station)'으로, 조정자는 '포인트 코디네이터(Point Coordinator)'로 나타낼 수 있다.

다양한 멀티미디어 데이터를 전송하기 위해 크게 두 가지 방법으로 무선 랜의 성능 향상을 얻을 수 있다. 첫 번째는, 단일 채널을 여러 스테이션(station)들이 공유하는 현재의 무선 랜 방식에서 보다 효과적인 방법으로 주어진 시간내의 데이터를 전송하기 위해 MAC 레벨의 QoS(Quality of Service)를 보장하는 방법이다. 이와 관련하여, IEEE 802.11e 그룹에서는 QoS 향상을 위한 규격을 단일화하기 위하여 노력 중이다. 두 번째는, 스테이션들이 BSS(Basic Service Set)에서 단일 채널이 아닌 멀티 채널을 이용하여 물리적인 채널 확보를 통하여 대역폭(Band-Width)을 증가시키는 방법이 있다.

종래의 IEEE 802.11 MAC 프로토콜은 여러 개의 노드(Node)들이 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access /Collision Avoidance)방식으로 채널을 나누어 쓴다. 이와 같이 하나의 채널을 나누어 쓰기 위한 방법으로 먼저, 충돌 확률을 줄이기 위해 랜덤 백 오프(Random Back-off) 알고리즘을 사용하는 DCF(Distributed Coordination Function) 방식이 있다. 그리고, AP(Access Point; 억세스 포인트)가 포인트 코디네이터 역할을 하여 폴링 스케쥴(Polling Scheduling)에 따라 스테이션들의 채널 사용 순서를 지정하여 작동하는 PCF(Point Coordinator Function) 방식이 있다.

IEEE 802.11의 애드혹(Ad-Hoc) 모드에서는 노드들을 관리 조정할 수 있는 AP가 없기 때문에 DCF방식의 경쟁으로 채널 사용을 나누어 쓸 수 있다. 반면에, IEEE 802.11의 인프라스트럭처(Infrastructure) 모드에서는 상기 DCF 방식뿐만 아니라, AP가 포인트 코디네이터 역할을 하도록 하여 경쟁없이 채널을 사용할 수 있는 PCF(Point Coordination Function) 방식도 사용할 수 있다.

도 3은 DCF 룰에 따라 스테이션 간에 데이터를 전송하는 과정을 나타낸 것이다. 송신 스테이션 STA1(310)은 데이터 전송 전에 RTS 프레임(311)을 보내서 같은 BSS에 존재하는 수신 스테이션 STA2(320)가 데이터를 받을 수 있는지를 확인한다. STA2(320)는 프레임을 받을 수 있으니 데이터(312)를 보내도 좋다는 컨트롤 프레임(Control Frmae)인 CTS(Clear to Send) 프레임(321)을 STA1(310)로 보낸다. 그 후 STA1(310)은 데이터를 보낸다. 이러한 과정에서 같은 BSS에 존재하는 STA1(310), STA2(320)를 제외한 나머지 스테이션들(330)은 NAV(Network Allocation Vector)를 세팅하여 NAV 기간(331, 332)에는 채널이 바쁜(BUSY) 것으로 간주하여 전송을 하지 않는다.

한편, 도 4는 PCF 룰에 따라 스테이션 간에 데이터를 전송하는 과정을 나타낸 것이다. 일반적으로 이러한 PCF는 DCF와 함께 사용되며, PCF 구간이 끝나면 DCF 구간이 시작되고 전체가 하나의 반복 구간을 이룬다. 여기서, D1, D2 등은 포인트 코디네이터에서 보낸 프레임을 의미하고, U1, U2 등은 폴을 받은 스테이션에서 보낸 프레임을 의미한다. PCF 룰을 따르는 비경쟁 구간(Contention-Free Period)은 먼저, 포인트 코디네이터가 비콘(beacon)을 전송함으로써 시작된다. 포인트 코디네이터가 각 스테이션에 대하여 보낼 데이터가 있는지 물어보는 폴링(Polling)은 각 스테이션마다 라운드 로빙(Round-Robin) 방식으로 진행된다. 포인트 코디네이터가 폴링(Polling)을 하면, 폴링을 받은 스테이션은 데이터 및 ACK(acknowledge)를 포인트 코디네이터로 송신한다. 그러면, 포인트 코디네이터는 상기 데이터 및 ACK를 수신할 스테이션에 송신하고 상기 데이터를 수신할 스테이션에 폴링을 한다. 상기 폴링을 받은 스테이션은 다시 ACK를 포인트 코디네이터로 송신하고, 보낼 데이터가 있으면 ACK를 데이터와 함께 송신한다. 이와 같은 방식으로 비경쟁 구간(Contention-Free Period) 동안 스테이션간에 데이터를 송수신하고, 포인트 코디네이터가 CF-End 프레임을 전송함으로써 비경쟁 구간이 종료한다. 즉, 포인트 코디네이터를 거쳐 각각의 스테이션간에 데이터가 송수신된다. 한편, 비콘 프레임에 있는 NAV 값은 비경쟁 구간(Contention-Free Period) 동안 각각의 스테이션들이 독립적으로 동작하지 않고 포인트 코디네이터의 통제에 따를 수 있도록 설정된다.

이와 같은 종래의 기술에 있어서, 대용량의 멀티미디어 데이터 전송 시 문제점이 발생될 수 있다.

즉, DCF 방식과 같이 경쟁(contention)에 의해 채널 사용은 스테이션간의 데이터 전송시 충돌을 야기시키고 이것을 방지하기 위해 이용하고 있는 이진 랜덤 백 오프(binary random backoff) 알고리즘은 상황에 따라 상당히 큰 시간의 지연을 발생시킬 수 있다. 따라서 기술적으로 물리적으로 보장될 수 있는 전송가능속도를 유지할 수 있다고 하더라도 HDTV(High Definition Television)급의 동영상과 같은 멀티미디어 데이터는 신뢰성을 확보할 수 없게 된다.

이러한 단점을 보완하기 위해 PCF(Point Coordination Function) 메카니즘이 고안되었으나, 전송할 데이터가 없는 스테이션이 존재한다고 하더라도 작성된 폴링 리스트(polling list)에 따라 일률적으로 모든 스테이션에 대하여 폴링 과정이 수행되므로 불필요한 오버헤드가 발생하게 된다. 또한, 폴링(polling)의 특성상 전송할 데이터의 양에 비례한 스케쥴링이 어렵기 때문에 여러 스테이션이 동시에 작동하는 환경에서는 HD급의 대용량 멀티미디어 데이터는 전송 품질의 확보가 어렵게 될 수 있다. 또한, PCF 방식 자체의 복잡성과 통일된 표준 사양의 구체적인 합의가 이루어지지 않아, 현재 상용화된 제품군에는 PCF 방식 자체가 동작하는 스테이션이 거의 존재하지 않고 일반적인 경쟁 방식인 DCF 방식으로만 작동을 하고 있는 실정이다.

최근에는 상기 IEEE 802.11과 같이 QoS에 취약한 무선 랜 규격을 보완하기 위해 IEEE802.11e 규격이 제안되었다.

IEEE 802.11e에서 QoS를 향상시키는 방법은, 기본적으로 포인트 코디네이터가 채널사용 시간과 노드들의 전송순서를 관리하도록 하고 있다. 즉, 각 노드들은 자신이 보낼 데이터의 종류에 따라 우선순위를 부여 받아 우선순위에 따라 폴링 순서를 결정하거나 채널 경쟁을 통하여 우선 순서를 결정하게 된다. 또한 채널을 사용하는 각 노드는 포인트 코디네이터로부터 TXOP(Transmission Opportunity) 라는 채널 사용 시간을 할당 받아 이 기간 동안 데이터 전송을 함으로써, IEEE 802.11 표준에서 하나의 프레임만을 전송하던 단점을 극복하고 다중 프레임전송을 지원하도록 하였다. 그러나, 이러한 경우에 구현상의 복잡성(complexity)를 증가시킨다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 조정자에 의해 데이터 전송을 위한 채널이 할당되는 인프라스트럭쳐 모드의 무선 네트워크 환경에 있어서, 보다 신뢰성있고 전송 품질이 보장되는 대용량의 멀티미디어 데이터 전송을 위한 메커니즘을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 비경쟁 구간을 포함하는 인프라스트럭처 모드에서 억세스 포인트를 이용한 무선네트워크 통신방법에 있어서, 본 발명의 실시에 따른 무선 데이터 전송 방법은 상기 억세스 포인트가 비경쟁 구간 모드로 동작하도록 설정되는 단계와, 상기 억세스 포인트가 지정된 무선 네트워크 장치로 제1 데이터 프레임을 전송하는데, 상기 제1 데이터 프레임은 순차적으로 전송될 제2 데이터 프레임이 채널을 점유하기 위한 채널 점유 정보를 포함하는 단계와, 상기 무선 네트워크 장치가 상기 제1 데이터 프레임에 대한 응답 프레임을 상기 억세스 포인트로 전송하는 단계 및 상기 억세스 포인트가 비경쟁 구간 모드로부터 해제되도록 설정되는 단계를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 무선 데이터 전송 방법을 설명하기 위한 블록도 또는 처리 흐름도에 대한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다. 이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하도록 기구를 만들 수 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑제되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

한편, 본 발명은 인프라스트럭처 모드의 무선 네트워크 환경에 있어서, 억세스 포인트가 데이터 송수신을 위한 채널을 할당하고 관리하는 비경쟁 구간에서 데이터 전송시 프레임 조각화(frame fragmentation)를 수행하지 않고도 특정한 무선 네트워크 장치들간의 데이터 송수신을 위한 무선 매체(wireless medium)를 지속적으로 점유하는 것에 관한 발명이다. 따라서, 이러한 발명의 기술적 사상을 보다 용이하게 설명하기 위하여 이하에서는 IEEE802.11 규격의 PCF 모드를 예로 설명하기로 한다. 이 때, 이하에서는 사용되는 용어는 IEEE802.11 규격에서 정의되고 있는 용어를 사용하기로 한다. 또한, PCF 모드를 주관하는 스테이션(STA)은 억세스 포인트로 하고, DuarationID 값을 계산하는데 사용되는 데이터 프레임의 길이(length)는 최대 데이터 프레임 크기(2304 바이트)로 계산한다. 이것은 순차적으로 전송될 다음 프레임(next frame)의 데이터 크기를 알 수 없기 때문이다.

억세스 포인트는 상위 계층(upper layer) 또는 도 9 및 도 10에서 후술할 큐(queue)의 상태에 따라, 자신이 채널을 점유하여 특정 스테이션(STA)으로 오디오/ 비디오 스트림(AV stream)과 같은 실시간 데이터(real time data)를 독점적으로 전송할 것을 결정한다. 이 때, 억세스 포인트는 CFP flag를 'on'시키고 자신은 CFP 모드로 전환한다. 상기 CFP flag는 억세스 포인트가 PCF 모드로 동작하고 있는지 여부를 나타내는 변수로써 처리할 수 있으며, 억세스 포인트 내에 있는 임의의 메모리에 저장될 수 있다.

억세스 포인트가 CFP 모드로 전환되면 전환 이후의 데이터 프레임은 백오프 프로시저(backoff procedure)를 따르지 않고 SIFS 단위로 전송되고, MAC 프레임의 헤더(header)에 있는 DurationID 값이 후술하는 바와 같이 설정된다.

억세스 포인트가 첫 번째 데이터 프레임(프레임_1)을 스테이션(STA)으로 전송할 때에는 마치 프레임 조각화(frame fragmentation)되었을 때처럼 자신의 DurationID 값을 그 다음 프레임 전송을 보장하는 만큼의 값(frame_2 + 2*Ack + 3*SIFS)으로 설정한다. 이렇게 함으로써 두 번째 데이터 프레임의 전송이 완료되기 전까지는 어떠한 스테이션(STA)들도 채널 경쟁에 참여하지 못하게 된다. 이것은 억세스 포인트가 무선 매체(wireless medium)에 대한 소유권을 완벽하게 가지고 있으면서 경쟁(contention)을 피할 수 있게 한다. 이 때, DurationID 값은 억세스 포인트가 지속적으로 채널을 점유하기 위한 채널 점유 정보라고 볼 수 있다.

억세스 포인트는 자신이 계속 채널을 점유하고자 하는 의지가 있는 한 데이터 프레임 전송시 MAC 헤더에 위와 같이 자신의 DurationID 값을 설정한다.

이러한 과정에서 다른 스테이션(STA)들은 NAV(Network Allocation Vector)값에 의해 채널이 계속 비지(busy)하다고 판단을 하므로 채널 경쟁에 참여하려는 시 도를 하지 않는다.

억세스 포인트가 비경쟁 구간(Contention-free period)를 벗어 나려는 결정을 내리면, 억세스 포인트는 'on'으로 설정된 CFP flag를 'off'로 설정한다. 그리고 나서, DurationID값을 자신이 마지막으로 전송할 데이터 프레임에 대한 응답(Ack)을 수신하는 시간(Ack+SIFS)만 설정하여 데이터 프레임을 전송한다.

억세스 포인터가 스테이션(STA)으로부터 응답(Ack)을 받으면, 억세스 포인트는 CP(Contention Period) 모드로 전환을 하고, 그 이후에 전송할 데이터 프레임에 대해서는 백 오프 프로시저(backoff procedure)를 따른다. 이 때, DurationID 값은 'Ack+SIFS' 값으로 설정한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 억세스 포인트가 CFP flag를 참조하여 Duration ID값을 설정하는 방법을 나타내는 플로우차트이다.

우선, 억세스 포인트가 자신이 갖고 있는 CFP flag 값을 체크하여 그 값을 확인한다(S610).

만일, CFP flag 값이 'on'으로 설정된 경우, MAC 헤더의 DurationID 필드는 dur(next frame + 2*ACK + 3*SIFS) 값으로 설정된다(S620, S640). 이 때, dur(x)는 x를 전송(또는 처리)하는데 걸리는 시간을 의미한다. 만일, CFP flag 값이 'off'으로 설정된 경우, IEEE802.11a에서 설정하는 것과 동일하게 MAC 헤더의 DurationID 필드는 dur(ACK + SIFS) 값으로 설정된다(S630, S640). 그리고 나서, 억세스 포인트는 MAC 헤더의 다른 필드를 설정하게 된다(S650).

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 비콘(beacon) 프레임 전송시 채널 점유 방 법을 나타내는 예시도이다.

비콘(beacon) 프레임은 인프라스트럭처 모드의 무선 네트워크 환경에서 해당 BSS(Basic Service Set)에서의 시간 동기화(time synchronization)를 위하여 억세스 포인트가 주기적으로 브로드캐스트하는 프레임이다. 따라서, 만일 비경쟁 구간(Contention-Free Period)에서 비콘(beacon) 프레임을 브로드캐스트해야 할 경우에, 억세스 포인트는 우선 비콘(beacon) 프레임을 브로드캐스트한다. 그리고 나서, 다음 데이터 프레임을 전송한다. 이 때 억세스 포인트는 미전송된 데이터 프레임을 전송하기 위하여 비콘(beacon) 프레임을 브로드캐스트하기 이전에 확보하였던 채널을 계속해서 유지해야만 한다.

도 7에서 도시하는 바와 같이, 프레임_2에 의해 설정되는 NAV 값은 dur(frame_3 + 2*Ack + 3*SIFS)인데, STA_1이 프레임_2를 수신한 후 TBTT(Target Beacon Transmission Time) 이벤트가 발생하게 되면, 억세스 포인트는 프레임_3을 전송하는 대신 비콘(beacon) 프레임을 브로드캐스트한다.

이 때, 비콘(beacon) 프레임을 브로드캐스트한 후 프레임_3을 전송하려는 시점에서 남은 채널 점유 시간은 dur(Ack+α)이 된다. 여기서 α= dur(2304 바이트의 길이를 갖는 frame_3) - dur(최대 500바이트의 길이를 갖는 비콘 프레임)이 된다.

현재 시점에서는 여전히 NAV 값(즉, dur(Ack+α))은 현재의 BSS(Basic Service Set)에서 유효하기 때문에, 다른 스테이션(STA)들은 DIFS 구간과 백 오프(backoff) 단계를 수행하는 경쟁 단계로 진입하지 못하고 NAV 값이 0으로 되기를 기다리는 상태이다.

그러나, 억세스 포인트에서 프레임_3을 전송할 때 걸리는 시간이 항상 dur(Ack+α)보다 작다는 보장이 없다. 프레임_3이 목적지 스테이션(STA)에 도달하기 전에 NAV 값이 0이 되어 다른 스테이션(STA)들이 경쟁 단계에 진입하게 되고, 심지어는 백오프(backoff) 단계 이후 채널을 획득할 수도 있다.

따라서, 이러한 현장을 방지하기 위해 억세스 포인트는 비콘(beacon) 프레임을 전송할 경우에 우선 CFP flag를 체크한다. 만일 CFP flag가 'on'으로 설정되어 있는 경우에는 억세스 포인트는 비콘(beacon) 프레임의 CFP Max Duration 필드에 dur(frame_4 + Ack + SIFS)를 설정함으로써 비콘(beacon) 프레임의 전송에 의해 소비되었던 NAV 값을 보상할 수 있다.

즉, 프레임_3은 비콘(beacon) 프레임에 설정된 dur(frame_4 + Ack + SIFS) 시간 동안에 STA_1로의 전달이 보장되고, 또한, 현재 BSS(Basic Service Set)에 있는 스테이션(STA)들은 프레임_3에 의해 전달된 Nav_3 값에 의해 제어받게 되므로 억세스 포인트는 계속해서 채널을 점유할 수 있는 것이다.

우선, TBTT(Target Beacon Transmission Time) 이벤트가 발생하게 되면 억세스 포인트는 CFP flag에 설정된 값을 체크한다(S810). 만일 CFP flag에 설정된 값이 'on'인 경우에는 억세스 포인트는 비콘(beacon) 프레임의 페이로드(payload)에 설정될 CF paramenter Set element를 생성한다(S820). 그리고 나서, 생성된 CF paramenter Set element에 있는 CFP Max Duration 필드를 dur(next frame + Ack + SIFS) 값으로 설정한다(S830). 그리고 억세스 포인트는 비콘(beacon) 프레임의 필요한 다른 필드값을 설정하고(S840), 비콘(beacon) 프레임을 브로드캐스트한다(S850). 한편, 만일 S820 단계에서 CFP flag에 설정된 값이 'off'인 경우에는 S820 및 S830 단계를 거치지 않고 S840 단계로 이동하게 된다.

한편, 억세스 포인트가 CFP flag 의 값을 설정하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있으나, 이하에서는 큐(queue) 메모리 구조를 이용하여 CFP flag를 설정하는 방법을 설명하도록 한다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따라 CFP flag를 설정하기 위하여 억세스 포인트 내에 있는 큐(queue) 구조를 나타내는 예시도이고, 도 10은 도 9에서 도시된 큐(queue) 구조를 이용하여 CFP flag를 설정하는 방법을 나타내는 플로우 차트이다. 이 때, 이하에서는 오디오/비디오 멀티미디어 데이터 스트림을 'AV 데이터'라고 하고, AV 데이터를 제외한 다른 데이터를 'IT 데이터'라고 표현하기로 한다.

우선, 현재 CFP flag는 on으로 설정되어 있고, 비경쟁 구간에서 억세스 포인트가 AV데이터를 특정 스테이션(STA)으로 전송하고 있다고 가정한다(S1010).

억세스 포인트의 OS는 자신이 갖고 있는 혹은 다른 매체를 통하여 데이터를 전달받아, 데이터의 종류를 확인한다. 만일 전달받은 데이터가 AV데이터인 경우에는 AV 큐(queue)(910)에, IT데이터인 경우에는 IT 큐(queue)(920)에 넣는다. 이 때, AV 큐(queue)(910)와 IT 큐(queue)(920)는 MAC 계층에서 소프트웨어로 구현될 수 있다.

억세스 포인트의 OS 또는 메모리를 관리하는 모듈이 상기 AV 큐(queue)(910) 의 상태를 검사하여 AV큐(queue)(910)에 있는 AV 데이터 양이 CFP_Enable_threshold 값(930)보다 큰지를 검사한다(S1020). 이 때, CFP_Enable_threshold 값(930)이 너무 크거나 작으면 IT 데이터의 전송이 끊어지거나 AV 큐(queue)(910)와 IT 큐(queue)(920)사이의 이동이 빈번하게 이루어질 수 있으므로 적당한 CFP_Enable_threshold 값(930)을 실험적으로 결정할 수 있다.

S1020 단계에서 AV 큐(queue)(910)에 있는 데이터 양이 CFP_Enable-_threshold 값(930)보다 큰 경우에는 CFP flag를 'on'으로 설정하고(S1050), AV 큐(queue)(910)에 있는 AV데이터를 출력한다(S1060).

S1020 단계에서 AV 큐(queue)(910)에 있는 데이터 양이 CFP_Enable-_threshold 값(930)보다 작은 경우에는 CFP flag를 'off'으로 설정하고(S1030), IT 큐(queue)(920)에 있는 IT데이터를 출력한다(S1040).

그리고 나서, 출력된 데이터는 하드웨어로 구현된 MAC 계층을 통하여 스테이션(STA)으로 전송되고, 억세스 포인트의 OS는 자신이 갖고 있는 혹은 다른 매체를 통하여 데이터를 전달받아 다시 S1020 단계를 수행하게 된다(S1070).

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정하는 것은 아니다.

본 발명의 실시에 따라 인프라스트럭처 모드의 무선 네트워크 환경에 있어 서, 비경쟁 구간에서 억세스 포인트가 데이터 전송시 프레임 조각화(frame fragmentation)를 수행하지 않고도 무선 매체(wireless medium)를 지속적으로 점유함으로써 보다 신뢰성있고 전송 품질이 보장되는 대용량의 대용량 멀티미디어 데이터를 전송할 수 있는 효과가 있다.

Claims

비경쟁 구간을 포함하는 인프라스트럭처 모드에서 억세스 포인트를 이용한 무선네트워크 통신방법에 있어서,

상기 억세스 포인트가 비경쟁 구간 모드로 동작하도록 설정되는 단계;

상기 억세스 포인트가 지정된 무선 네트워크 장치로 제1 데이터 프레임을 전송하는데, 상기 제1 데이터 프레임은 순차적으로 전송될 제2 데이터 프레임이 채널을 점유하기 위한 채널 점유 정보를 포함하는 단계;

상기 무선 네트워크 장치가 상기 제1 데이터 프레임에 대한 응답 프레임을 상기 억세스 포인트로 전송하는 단계; 및

상기 억세스 포인트가 비경쟁 구간 모드로부터 해제되도록 설정되는 단계를 포함하는 무선 데이터 전송 방법.
제1항에 있어서,

상기 데이터 프레임은 IEEE802.11 규격을 따르는 프레임을 포함하는 무선 데이터 전송 방법.
제2항에 있어서,

상기 채널 점유 정보는 MAC 헤더의 Duration ID 필드에 설정되는 무선 데이터 전송 방법.
제1항에 있어서,

상기 채널 점유 정보는 상기 제2 데이터 프레임 정보, 상기 무선 네트워크 장치의 응답 프레임 정보 및 프레임 간격 정보에 의해 설정되는 무선 데이터 전송 방법.
제4항에 있어서,

상기 프레임 간격 정보는 IEEE802.11 규격에서 정의하는 SIFS 정보를 포함하는 무선 데이터 전송 방법.
제1항에 있어서,

상기 억세스 포인트가 비경쟁 구간 모드로 동작하도록 설정되는 단계는,

상기 억세스 포인트의 메모리에 현재 저장된 오디오/비디오 스트림의 데이터 양을 검사하는 단계; 및

상기 데이터 양이 소정의 기준을 넘어서는 경우에, 상기 억세스 포인트가 비경쟁 구간 모드로 동작하게 하는 정보가 설정되는 단계를 포함하는 무선 데이터 전송 방법.
제6항에 있어서,

상기 메모리는 큐(queue) 구조를 갖는 메모리를 포함하는 무선 데이터 전송 방법.
제1항에 있어서,

상기 억세스 포인트가 비경쟁 구간 모드로부터 해제되도록 설정되는 단계는,

상기 억세스 포인트가 상기 무선 네트워크 장치로 상기 제2 데이터 프레임을 전송하는데, 상기 제2 데이터 프레임은 상기 제2 데이터 프레임에 대한 응답 프레임 정보와 프레임 간격 정보에 의해 설정되는 채널 점유 정보를 포함하는 단계; 및

상기 무선 네트워크 장치가 상기 제2 데이터 프레임에 대한 응답 프레임을 상기 억세스 포인트로 전송하는 단계를 포함하는 무선 데이터 전송 방법.
제8항에 있어서,

상기 프레임 간격 정보는 IEEE802.11 규격에서 정의하는 SIFS 정보를 포함하는 무선 데이터 전송 방법.
제2항에 있어서,

상기 무선 네트워크 장치가 상기 제1 데이터 프레임에 대한 응답 프레임을 상기 억세스 포인트로 전송하는 단계는,

상기 억세스 포인트가 상기 무선 네트워크 장치로부터 상기 제1 데이터 프레임에 대한 응답 프레임을 수신한 후에 비콘 프레임(beacon frame)을 브로드캐스트하는데, 상기 비콘 프레임(beacon frame)은 순차적으로 전송될 제3 데이터 프레임이 채널을 점유하기 위한 채널 점유 정보를 포함하는 단계;

상기 억세스 포인트가 상기 비콘 프레임(beacon frame)을 브로드캐스트한 후, 상기 제2 데이터 프레임을 상기 무선 네트워크 장치로 전송하는데, 상기 제2 데이터 프레임은 상기 제3 데이터 프레임이 채널을 점유하기 위한 채널 점유 정보를 포함하는 단계; 및

상기 무선 네트워크 장치가 상기 제2 데이터 프레임에 대한 응답 프레임을 상기 억세스 포인트로 전송하는 단계를 더 포함하는 무선 데이터 전송 방법.
제10항에 있어서,

상기 채널 점유 정보는 MAC 헤더의 Duration ID 필드에 설정되는 무선 데이터 전송 방법.
제10항에 있어서,

상기 제3 데이터 프레임이 채널을 점유하기 위한 채널 점유 정보는 상기 제3 데이터 프레임 정보, 상기 무선 네트워크 장치의 응답 프레임 정보 및 프레임 간격 정보에 의해 설정되는 무선 데이터 전송 방법.
제12항에 있어서,

상기 프레임 간격 정보는 IEEE802.11 규격에서 정의하는 SIFS 정보를 포함하는 무선 데이터 전송 방법.