図1は、本発明の実施例が適用されることができる一般的な無線LAN(Wireless Local Area Network;WLAN)システムの構成を示す。
図1を参照すると、無線LANシステムは、一つ又はそれ以上の基本サービスセット(Basic Service Set、BSS)を含む。BSSは、成功的に同期化を行って互いに通信できるステーション(Station、STA)の集合であり、特定領域を示す概念ではない。
インフラストラクチャー(infrastructure)BSSは、一つ又はそれ以上の非APステーション(non−AP STA1、non−AP STA2、non−AP STA3、non−AP STA4、non−AP STAa)、分散サービス(Distribution Service)を提供するAP(Access Point)10及び複数のAPを連結させる分散システム(Distribution System、DS)を含む。インフラストラクチャーBSSでは、APがBSSの非AP STAを管理する。
それに対し、独立BSS(Independent BSS、IBSS)は、アドホック(Ad−Hoc)モードで動作するBSSである。IBSSは、APを含まないため、中央で管理機能を遂行するエンティティ(Centralized Management Entity)がない。即ち、IBSSでは、非AP STAが分散された方式(distributed manner)に管理される。IBSSでは、全てのSTAが移動STAからなることができ、DSへの接続が許容されなくて自己完備的ネットワーク(self−contained network)を構築する。
STAは、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.11標準の規定に従う媒体接続制御(Medium Access Control、MAC)と無線媒体に対する物理層(Physical Layer)インターフェースを含む任意の機能媒体であって、広義ではAPと非APステーション(Non−AP Station)の両方ともを含む。
非AP STAは、APでないSTAであって、移動端末(mobile terminal)、無線機器(wireless device)、無線送受信ユニット(Wireless Transmit/Receive Unit;WTRU)、ユーザ装備(User Equipment;UE)、移動局(Mobile Station;MS)、モバイル加入者ユニット(Mobile Subscriber Unit)又は単純にユーザ(user)などとも呼ばれる。以下、説明の便宜のために、非AP STAをSTAという。
APは、該当APに結合された(Associated)STAのために、無線媒体を経由してDSに対する接続を提供する機能エンティティである。APを含むインフラストラクチャーBSSにおいて、STA間の通信は、APを経由して行われることが原則であるが、ダイレクトリンクが設定された場合はSTA間でも直接通信が可能である。APは、集中制御器(central controller)、基地局(Base Station、BS)、ノード−B、BTS(Base Transceiver System)、サイト制御器又は管理STAなどとも呼ばれる。
図1に示すBSSを含む複数のインフラストラクチャーBSSは、分散システム(Distribution System;DS)を介して相互連結されることができる。DSを介して連結された複数のBSSを拡張サービスセット(Extended Service Set;ESS)という。ESSに含まれるAP及び/又はSTAは、互いに通信することができ、同じESSで、STAは、シームレス通信しながら一つのBSSから他のBSSに移動することができる。
IEEE802.11による無線LANシステムにおいて、MAC(Medium Access Control)の基本接続メカニズムは、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)メカニズムである。CSMA/CAメカニズムは、IEEE802.11MACの分配調整機能(Distributed Coordination Function、DCF)とも呼ばれ、基本的に“listen before talk”接続メカニズムを採用している。このような類型の接続メカニズムによると、AP及び/又はSTAは、送信開始以前に無線チャネル又は媒体(medium)をセンシング(sensing)する。センシング結果、もし、媒体がアイドル状態(idle status)であると判断されると、該当媒体を介してフレーム送信を開始する。それに対し、媒体が占有状態(occupied status)であると判断されると、該当AP及び/又はSTAは、自分の送信を開始せずに媒体接近のための遅延期間を設定して待つ。
CSMA/CAメカニズムは、AP及び/又はSTAが媒体を直接センシングする物理的キャリアセンシング(physical carrier sensing)外に仮想キャリアセンシング(virtual carrier sensing)も含む。仮想キャリアセンシングは、ヒドンノード問題(hidden node problem)などのように媒体接近上発生できる問題を補完するためのことである。仮想キャリアセンシングのために、無線LANシステムのMACは、ネットワーク割当ベクトル(Network Allocation Vector、NAV)を利用する。NAVは、現在媒体を使用している、又は使用する権限のあるAP及び/又はSTAが、媒体が利用可能な状態になるまで残っている時間を他のAP及び/又はSTAに指示する値である。したがって、NAVで設定された値は、該当フレームを送信するAP及び/又はSTAにより媒体の使用が予定されている期間に該当する。
DCFと共にIEEE802.11MACプロトコルは。DCFとポーリング(polling)に基づく同期式接続方式として、全ての受信AP及び/又はSTAがデータパケットを受信することができるように周期的にポーリングするPCF(Point Coordination Function)に基づくHCF(Hybrid Coordination Function)を提供する。HCFは、提供者が多数のユーザにデータパケットを提供するための接続方式をコンテンションベースのEDCA(Enhanced Distributed Channel Access)と、ポーリング(polling)メカニズムを利用した非コンテンションベースのチャネル接近方式を使用するHCCA(HCFControlled Channel Access)とを有する。HCFは、無線LANのQoS(Quality of Service)を向上させるための媒体接近メカニズムを含み、コンテンション周期(Contention Period;CP)と非コンテンション周期(Contention Free Period;CFP)の両方ともでQoSデータを送信することができる。
無線通信システムでは、無線媒体の特性上、STAの電源がオンされて動作を開始する時、ネットワークの存在を即時知ることができない。したがって、どのようなタイプのSTAでもネットワークに接続をするためにはネットワーク探索(network discovery)過程を実行しなければならない。ネットワーク探索過程を介してネットワークを探索したSTAは、ネットワーク選択過程を介して加入するネットワークを選択する。その後、選択したネットワークに加入して送信端/受信端で行われるデータ交換動作を実行する。
無線LANシステムにおいて、ネットワーク探索過程は、スキャニング手順(scanning procedure)で具現される。スキャニング手順は、受動スキャニング(passive scanning)と能動スキャニング(active scanning)とに分けられる。受動スキャニングは、APが周期的にブロードキャスト(broadcast)するビーコンフレーム(beacon frame)に基づいて行われる。一般的に、無線LANのAPは、ビーコンフレームを特定インターバル(interval)(例えば、100msec)毎にブロードキャストする。ビーコンフレームは、自分が管理するBSSに対する情報を含む。STAは、受動的に特定チャネルでビーコンフレームの受信のために待機する。ビーコンフレームの受信を介してネットワークに対する情報を取得したSTAは、特定チャネルでのスキャニング手順を終了する。受動スキャニングは、STAが別途のフレームを送信する必要無しでビーコンフレームを受信すると行われるため、全体的なオーバーヘッドが少ないという長所がある。しかし、ビーコンフレーム送信周期に比例してスキャニング実行時間が増えるという短所がある。
能動スキャニングは、STAが能動的に特定チャネルでプローブ要求フレーム(probe request frame)をブロードキャストし、これを受信した全てのAPからネットワーク情報を要求することである。プローブ要求フレームを受信したAPは、フレーム衝突を防止するために、ランダム時間待機後、プローブ応答フレームにネットワーク情報を含ませて該当STAに送信する。STAは、プローブ応答フレームを受信してネットワーク情報を取得することによってスキャニング手順を終了する。能動スキャニングは、相対的に速い時間内にスキャニングを終えることができるという長所を有する。それに対し、要求−応答によるフレームシーケンスが必要であるため、全体的なネットワークオーバーヘッドは増加するようになる。
スキャニング手順を終えたSTAは、自分に対する特定基準によってネットワークを選択した後、APと認証(authentication)手順を実行する。認証手順は、2方向ハンドシェイク(2−way handshake)で行われる。認証手順を終えたSTAは、APと結合(association)手順を進行する。
結合手順は、2方向ハンドシェイクで行われる。まず、STAがAPに結合要求フレーム(association request frame)を送信する。結合要求フレームにはSTAの能力値(capabilities)情報が含まれる。これに基づいて、APは、該当STAに対する結合許容可否を決定する。結合許容可否を決定したAPは、該当STAに結合応答フレーム(association response frame)を送信する。結合応答フレームは、結合許容可否を指示する情報及び結合許容/失敗時、理由を指示する情報を含む。結合応答フレームは、APがサポート可能な能力値に対する情報をさらに含む。結合が成功的に完了した場合、APとSTAとの間の正常なフレーム交換が行われる。結合が失敗した場合、結合応答フレームに含まれている失敗理由に対する情報に基づいて結合手順が再び試みられ、又は、STAは、他のAPに結合を要求することができる。
無線LANで脆弱点と指摘された通信速度に対する限界を克服するために、比較的最近制定された技術規格としてIEEE802.11nがある。IEEE802.11nは、ネットワークの速度と信頼性を増加させ、無線ネットワークの運営距離を拡張することを目的とする。より具体的に、IEEE802.11nでは、データ処理速度が最大540Mbps以上である高処理率(High Throughput、HT)をサポートし、また、送信エラーを最小化してデータ速度を最適化するために、送信部と受信部の両方ともに多重アンテナを使用するMIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs)技術に基づいている。
無線LANの普及が活性化され、また、これを利用したアプリケーションが多様化されるにつれて、最近、IEEE802.11nがサポートするデータ処理速度より高い処理率をサポートするための新たな無線LANシステムに対する必要性が台頭されている。超高処理率(Very High Throughput、VHT)をサポートする無線LANシステムは、IEEE802.11n無線LANシステムの次のバージョンであり、MACサービス接続ポイント(Service Access Point、SAP)でマルチユーザに対して1Gbps以上のデータ処理速度、そして、シングルユーザに対しては500Mbps以上の処理率をサポートするために、最近新たに提案されているIEEE802.11無線LANシステムのうち一つである。
VHT無線LANシステムでは、20MHz、40MHzをサポートした既存無線LANシステムより、80MHz、連続的な160MHz(contiguous 160MHz)、不連続的な160MHz(non−contiguous 160MHz)帯域幅送信及び/又はそれ以上の帯域幅送信をさらにサポートしようとする。ひいては、最大64QAM(Quadrature Amplitude Modulation)をサポートした既存無線LANシステムより、256QAMをさらにサポートする。
VHT無線LANシステムは、より高い処理率のために、MU−MIMO(MultiUser−Multiple Input Multiple Output)送信方法をサポートするため、APは、MIMOペアリングされた少なくとも一つ以上のSTAに同時にデータフレームを送信することができる。ペアリングされたSTAの数は、最大4個であり、最大空間ストリーム数が8個である時、各STAには最大4個の空間ストリームが割り当てされることができる。
また、図1を参照すると、図面のような無線LANシステムにおいて、AP10は、自分と結合(association)されている複数のSTA21、22、23、24、30のうち少なくとも一つ以上のSTAを含むSTAグループにデータを同時に送信することができる。図1では、APがSTAにMU−MIMO送信することを例示してあるが、TDLS(Tunneled Direct Link Setup)又はDLS(Direct Link Setup)、メッシュネットワーク(mesh network)をサポートする無線LANシステムでは、データを送信しようとするSTAがMU−MIMO送信技法を使用してPPDUを複数のSTAに送信することができる。以下、APが複数のSTAにMU−MIMO送信技法によってPPDUを送信することを例示して説明する。
各々のSTAに送信されるデータは、互いに異なる空間ストリーム(spatial stream)を介して送信されることができる。AP10が送信するデータパケットは、無線LANシステムの物理階層で生成されて送信されるPPDU又はPPDUに含まれているデータフィールドであり、フレームと言及されることができる。即ち、SU(single user)−MIMO及び/又はMU−MIMOのためのPPDU又はPPDUに含まれているデータフィールドをMIMOパケットということができる。そのうち、MUのためのPPDUをMUパケットということができる。本発明の例示において、AP10とMU−MIMOペアリングされた送信対象STAグループは、STA1、STA2、STA3及びSTA4であると仮定する。このとき、送信対象STAグループの特定STAには空間ストリームが割り当てされなくてデータが送信されない。一方、STAaは、APと結合されているが、送信対象STAグループには含まれないSTAであると仮定する。
無線LANシステムにおいて、MU−MIMO送信をサポートするために、送信対象STAグループに対して識別子が割り当てされることができ、これをグループ識別子(Group ID)という。APは、MU−MIMO送信をサポートするSTAにグループID割当のために、グループ定義情報(group definition information)を含むグループID管理フレーム(Group ID management frame)を送信し、これによって、グループIDは、PPDU送信以前にSTAに割り当てされる。一つのSTAは、複数個のグループIDの割当を受けることができる。
下記の表1は、グループID管理フレームに含まれている情報要素を示す。
カテゴリフィールド及びVHTアクションフィールドは、該当フレームの管理フレームに該当し、MU−MIMOをサポートする次世代無線LANシステムで使われるグループID管理フレームであることを識別することができるように設定される。
表1のように、グループ定義情報は、特定グループIDに属しているかどうかを指示するメンバーシップ状態情報と、該当グループIDに属する場合、該当STAの空間ストリームセットがMU−MIMO送信による全体空間ストリームで何番目の位置に該当するかどうかを指示する空間ストリーム位置情報とを含む。
一つのAPが管理するグループIDは、複数個であるため、一つのSTAに提供されるメンバーシップ状態情報は、APにより管理されるグループIDの各々にSTAが属しているかどうかを指示する必要がある。したがって、メンバーシップ状態情報は、各グループIDに属しているかどうかを指示するサブフィールドのアレイ(array)形態で存在できる。空間ストリーム位置情報は、グループIDの各々に対する位置を指示するため、各グループIDに対してSTAが占める空間ストリームセットの位置を指示するサブフィールドのアレイ形態で存在できる。また、一つのグループIDに対するメンバーシップ状態情報と空間ストリーム位置情報は、一つのサブフィールド内で具現が可能である。
APは、MU−MIMO送信技法を介してPPDUを複数のSTAに送信する場合、PPDU内にグループ識別子(Group ID)を指示する情報を制御情報として含んで送信する。STAは、PPDUを受信すると、グループIDフィールドを確認することで、自分が送信対象STAグループのメンバーSTAであるかどうかを確認する。自分が送信対象STAグループのメンバーであると確認されると、自分に送信される空間ストリームセットが全体空間ストリームで何番目に位置するかを確認することができる。PPDUは、受信STAに割り当てされた空間ストリームの個数情報を含むため、STAは、自分に割り当てされた空間ストリームを探してデータを受信することができる。
一方、無線LANシステムにおいて、新たに使用できる周波数帯域としてTV WS(White Space)が注目を浴びている。TV WSは、米国のアナログTVのデジタル化により残ったアイドル状態の周波数帯域を意味し、例えば、54〜698MHz帯域である。しかし、これは例示に過ぎず、TV WSは、許可されたユーザ(licensed user)が優先的に使用することができる許可された帯域である。許可されたユーザは、許可された帯域の使用許可を受けたユーザを意味し、許可された装置(licensed device)、第1のユーザ(primary user)、主ユーザ(incumbent user)などとも呼ばれる。
TV WSで動作するAP及び/又はSTAは、許可されたユーザに対する保護(protection)機能を提供しなければならず、その理由は、TV WS帯域の使用において許可されたユーザが優先するためである。例えば、TV WS帯域で特定帯域幅を有するように規約上分割されている周波数帯域である特定WSチャネルをマイクロフォン(microphone)のような許可されたユーザが既に使用している場合、許可されたユーザを保護するために、AP及び/又はSTAは、該当WSチャネルに該当する周波数帯域は使用することができない。また、AP及び/又はSTAは、現在フレーム送信及び/又は受信のために使用している周波数帯域を許可されたユーザが使用するようになると、該当周波数帯域の使用を中止しなければならない。
したがって、AP及び/又はSTAは、TV WS帯域内の特定周波数帯域の使用が可能かどうか、即ち、前記周波数帯域に許可されたユーザがいるかいないかを把握する手順が先行されなければならない。特定周波数帯域に許可されたユーザがいるかいないかを把握することをスペクトラムセンシング(spectrum sensing)という。スペクトラムセンシングメカニズムとして、エネルギー探知(energy detection)方式、信号探知(signature detection)方式などが活用される。受信信号の強度が一定値以上の場合、許可されたユーザが使用中であると判断し、又はDTVプリアンブル(preamble)が検出される場合、許可されたユーザが使用中であると判断することができる。
フレーム送受信のために、常にチャネルをセンシングすることは、STAの持続的な電力消耗を引き起こす。受信状態での電力消耗は、送信状態での電力消耗に比べて大きく差がないため、受信状態を維持し続けることは、バッテリで動作するSTAに相対的に多くの電力消耗を発生させる。したがって、無線LANシステムにおいて、STAが持続的に受信待機状態を維持しながらチャネルをセンシングすることは、無線LAN処理率側面で特別な上昇効果無しで非効率的なパワー消耗を引き起こすことができるため、パワー管理(power management)側面で適しない。
前記のような問題点を補完するために、無線LANシステムでは、STAのパワー管理(power management;PM)モードをサポートする。STAのパワー管理モードは、アクティブモード(active mode)とパワーセーブ(power save;PS)モードとに分けられる。STAは、基本的にアクティブモードで動作する。アクティブモードで動作するSTAは、アウェイク状態(awake state)を維持する。即ち、フレーム送受信やチャネルセンシング等、正常な動作が可能な状態を維持する。
PSモードで動作するSTAは、ドーズ状態(doze state)とアウェイク状態(awake state)とを切り替えて動作する。ドーズ状態で動作するSTAは、最小限のパワーで動作し、データフレームを含んでAPから送信される無線信号を受信しない。また、ドーズ状態で動作するSTAは、チャネルセンシングを実行しない。
STAは、ドーズ状態で可能の限り長い間動作するほど電力消耗が減るため、動作期間が増加する。しかし、ドーズ状態ではフレーム送受信が不可能であるため、無条件的に長い間動作できない。ドーズ状態で動作するSTAは、APに送信するフレームが存在する場合、アウェイク状態に切り替えてフレームを送信することができる。ただし、APが、ドーズ状態で動作するSTAに送信するフレームがある場合、STAは、これを受信することができず、且つ受信するフレームが存在することも知ることができない。したがって、STAは、自分に送信されるフレームの存在可否、存在する場合、これを受信するために特定周期によってアウェイク状態に切り替える動作が必要である。APは、これによってフレームをSTAに送信することができる。これは図2を参照して説明する。
図2は、パワー管理運営(power management operation)の一例を示す。
図2を参照すると、AP210は、一定周期にビーコンフレーム(beacon frame)をBSS内のSTAに送信する(S210)。ビーコンフレームには、TIM情報要素(traffic indication map information element)が含まれる。TIM要素は、AP210が自分と結合されたSTAに対するバッファ可能なフレーム(Bufferable frame又はBufferable Unit;BU)がバッファされており、フレームを送信することを知らせる情報を含む。TIM要素には、ユニキャスト(unicast)フレームを知らせるのに使われるTIMと、マルチキャスト(multicast)又はブロードキャスト(broadcast)フレームを知らせるのに使われるDTIM(delivery traffic indication map)がある。
AP210は、3回のビーコンフレームを送信するたびに1回ずつDTIMを送信する。
STA1及びSTA2は、PSモードで動作するSTAである。STA1及びSTA2は、特定周期のウェイクアップインターバル(wakeup interval)毎にドーズ状態からアウェイク状態に切り替え、AP210によって送信されたTIM要素が受信可能に設定されることができる。
STA1がビーコンインターバル(beacon interval)毎にアウェイク状態に切り替えてTIM要素を受信することができるように特定ウェイクアップインターバルが設定されることができる。したがって、STA1は、AP210が1番目にビーコンフレームを送信する時(S211)、アウェイク状態に切り替える(S221)。STA1は、ビーコンフレームを受信し、TIM要素を取得する。取得されたTIM要素がSTA1に送信されるバッファ可能なフレームがバッファされていることを指示する場合、STA1は、AP210にフレーム送信を要求するPSポール(PS poll)フレームをAP210に送信する(S221a)。AP210は、PSポールフレームに対応してフレームをSTA1に送信する(S231)。フレーム受信を完了したSTA1は、再びドーズ状態に切り替えて動作する。
AP210が2番目にビーコンフレームを送信するにあたって、他の装置が媒体に接近している等、媒体(medium)が占有(busy)状態であるため、AP210は、正確なビーコンインターバルに合わせてビーコンフレームを送信することができなくて遅延時点に送信することができる(S212)。この場合、STA1は、ビーコンインターバルに合わせて動作モードをアウェイク状態に切り替えるが、遅延送信されるビーコンフレームを受信することができなくて再びドーズ状態に切り替える(S222)。
AP210が3番目にビーコンフレームを送信する時、該当ビーコンフレームにはDTIMに設定されたTIM要素が含まれることができる。ただし、媒体が占有状態であるため、AP210は、ビーコンフレームを遅延送信する(S213)。STA1は、ビーコンインターバルに合わせてアウェイク状態に切り替えて動作し、AP210により送信されるビーコンフレームを介してDTIMを取得することができる。STA1が取得したDTIMは、STA1に送信されるフレームはなく、且つ他のSTAのためのフレームが存在することを指示するため、STA1は、再びドーズ状態に切り替えて動作する。AP210は、ビーコンフレーム送信後、フレームを該当STAに送信する(S232)。
AP210は、4番目にビーコンフレームを送信する(S214)。ただし、STA1は、以前の2回のTIM要素の受信を介して自分に対するバッファ可能なフレームがバッファされているという情報を取得することができないため、TIM要素の受信のためのウェイクアップインターバルを調整することができる。または、AP210により送信されるビーコンフレームにSTA1のウェイクアップインターバル値を調整のためのシグナリング情報が含まれている場合、STA1のウェイクアップインターバル値が調整されることができる。本例示において、STA1は、ビーコンインターバル毎にTIM要素の受信のために運営状態を切り替えたことを、3回のビーコンインターバル毎に運営状態を一回切り替えるように設定されることができる。したがって、STA1は、AP210が4番目のビーコンフレームを送信し(S214)、5番目のビーコンフレームを送信する時点に(S215)ドーズ状態を維持するため、該当TIM要素を取得することができない。
AP210が6番目にビーコンフレームを送信する時(S216)、STA1は、アウェイク状態に切り替えて動作し、ビーコンフレームに含まれているTIM要素を取得する(S224)。TIM要素は、ブロードキャストフレームが存在することを指示するDTIMであるため、STA1は、PSポールフレームをAP210に送信せずに、AP210により送信されるブロードキャストフレームを受信する(S234)。
一方、STA2に設定されたウェイクアップインターバルは、STA1より長い周期に設定されることができる。したがって、STA2は、AP210が5番目にビーコンフレームを送信する時点(S215)にアウェイク状態に切り替えてTIM要素を受信することができる(S225)。STA2は、TIM要素を介して自分に送信されるフレームが存在することを知って送信を要求するために、AP210にPSポールフレームを送信する(S225a)。AP210は、PSポールフレームに対応してSTA2にフレームを送信する(S233)。
図2のようなパワーセーブモード運営のために、TIM要素にはSTAが自分に送信されるフレームが存在するかどうかを指示するTIM又はブロードキャスト/マルチキャストフレームが存在するかどうかを指示するDTIMが含まれる。DTIMは、TIM要素のフィールド設定を介して具現されることができる。
図3は、TIM要素フォーマットの一例を示すブロック図である。
図3を参照すると、TIM要素300は、要素ID(element ID)フィールド310、長さフィールド320、DTIMカウント(count)フィールド330、DTIM周期(period)フィールド340、ビットマップ制御(bitmap control)フィールド350、及び部分仮想ビットマップ(partial virtual bitmap)フィールド360を含む。
要素IDフィールド310は、該当情報要素がTIM要素であることを指示するフィールドである。長さフィールド320は、自分を含んで以後のフィールドを含む全体長さを指示する。最大値は255であり、単位はオクテット値に設定されることができる。
DTIMカウントフィールド330は、現在のTIM要素がDTIMかどうかを知らせ、DTIMでない場合はDTIMが送信される時まで残ったTIMの個数を指示する。DTIM周期フィールド340は、DTIMが送信される周期を指示し、DTIMが送信される周期は、ビーコンフレームが送信される回数の倍数に設定されることができる。
ビットマップ制御フィールド350及び部分仮想ビットマップフィールド360は、特定STAにバッファ可能なフレームがバッファされているかどうかを指示する。ビットマップ制御フィールド350の1番目のビットは、送信されるマルチキャスト/ブロードキャストフレームが存在するかどうかを指示する。残りのビットは、以後の部分仮想ビットマップフィールド360を解釈するためのオフセット値を指示するように設定される。
部分仮想ビットマップフィールド360は、各STAに送るバッファ可能なフレームがあるかどうかを指示する値に設定される。これは特定STAのAID値に該当するビット値を1に設定するビットマップ形式に設定されることができる。AID順序によって1から2007まで順序通りに割り当てされることができ、一例として、4番目のビットが1に設定されると、AIDが4であるSTAに送るトラフィックがAPにバッファされていることを意味する。
一方、部分仮想ビットマップフィールド360のビットシーケンスを設定するにあたって、0に設定されたビットが連続に続く場合が多い状況にはビットマップを構成する全てのビットシーケンスを使用することは非効率的である。そのために、ビットマップ制御フィールド350に部分仮想ビットマップフィールド360のためのオフセット情報が含まれることができる。
図4は、本発明の実施例に係るビットマップ制御フィールドと部分仮想ビットマップフィールドの一例を示す。
図4を参照すると、部分仮想ビットマップフィールド360を構成するビットマップシーケンスは、該当ビットマップインデックスに該当するAIDを有するSTAにバッファされたフレームがあるかどうかを指示する。ビットマップシーケンスは、0〜2007のAIDに対する指示情報を構成する。
ビットマップシーケンスは、最初のビットからk番目のビットまで0値が連続的に設定されることができる。また、他のl番目のビットから最後のビットまで0値が連続的に設定されることができる。これはAIDとして0〜kの割当を受けた各々のSTA及びl〜2007の割当を受けた各々のSTAには、バッファされたフレームが存在しないことを指示する。このように、ビットマップシーケンスの前端の0〜k番目までの連続的な0シーケンスは、オフセット情報の提供により、後端の連続的な0シーケンスを省略すると、TIM要素の大きさを減らすことができる。
そのために、ビットマップ制御フィールド350にはビットマップシーケンスの連続的な0シーケンスのオフセット情報を含むビットマップオフセット(bitmap offset)サブフィールド351が含まれることができる。ビットマップオフセットサブフィールド351は、kを指示するように設定されることができ、部分仮想ビットマップフィールド360は、元来ビットマップシーケンスのk+1番目のビットからl−1番目のビットまでを含むように設定されることができる。
TIM要素を受信したSTAの詳細な応答手順は、以下の図5乃至図7を参照することができる。
図5は、TIMプロトコルでAPの応答手順の一例を示す流れ図である。
図5を参照すると、STA520は、AP510からTIMを含むビーコンフレームを受信するために、ドーズ状態からアウェイク状態に運営状態を切り替える(S510)。STA520は、受信したTIM要素を解釈して自分に送信されるバッファされたフレームがあることを知ることができる。
STA520は、PSポールフレーム送信のための媒体接近のために、他のSTAとコンテンション(contending)し(S520)、AP510にデータフレーム送信を要求するために、PSポールフレームを送信する(S530)。
STA520により送信されたPSポールフレームを受信したAP510は、STA520にフレームを送信する(S540)。STA520は、データフレームを受信し、これに対する受信応答としてACK(acknowledgement)フレームをAP510に送信する(S550)。以後、STA520は、再びドーズ状態に運営モードを切り替える(S560)。
図5のように、APは、STAからPSポールフレームを受信後直ちにデータフレームを送信する即時応答と違って、PSポールフレーム受信以後、特定時点にデータを送信することもできる。
図6は、TIMプロトコルでAPの応答手順の他の一例を示す流れ図である。
図6を参照すると、STA620は、AP610からTIMを含むビーコンフレームを受信するために、ドーズ状態からアウェイク状態に運営状態を切り替える(S610)。STA620は、受信したTIM要素を解釈して自分に送信されるバッファされたフレームがあることを知ることができる。
STA620は、PSポールフレーム送信のための媒体接近のために、他のSTAとコンテンションし(S620)、AP610にデータフレーム送信を要求するために、PSポールフレームを送信する(S630)。
AP610がPSポールフレームを受信したが、SIFS(short interframe space)のように特定時間インターバル中にデータフレームを用意していない場合、データフレームを直ちに送信せずに、その代わりにACKフレームをSTA620に送信する(S640)。これは図5のAP510がPSポールフレームに対応してデータフレームを直ちにSTA520に送信するS540ステップと異なる遅延応答(deferred response)の特徴である。
AP610は、ACKフレーム送信後、データフレームが用意されると、コンテンションを実行した後(S650)、データフレームをSTA620に送信する(S660)。
STA620は、データフレームに対する受信応答としてACKフレームをAP610に送信し(S670)、ドーズ状態に運営モードを切り替える(S680)。
APがDTIMをSTAに送信すると、以後進行されるTIMプロトコルの手順は異なる。
図7は、DTIMによるTIMプロトコルの手順を示す流れ図である。
図7を参照すると、STA720は、AP710からTIM要素を含むビーコンフレームを受信するために、ドーズ状態からアウェイク状態に運営状態を切り替える(S710)。STA720は、受信したDTIMを介してマルチキャスト/ブロードキャストフレームが送信されることを知ることができる。
AP710は、DTIMを含むビーコンフレーム送信後、マルチキャスト/ブロードキャストフレームを送信する(S720)。STA720は、AP710により送信されたマルチキャスト/ブロードキャストフレームを受信した後、再びドーズ状態に運営状態を切り替える(S730)。
図2乃至図7を参照したTIMプロトコルに基づくパワーセーブモード運営方法において、STAは、TIM要素に含まれているSTA識別情報を介してバッファされたトラフィックによって送信されるバッファされたフレームがあるかどうかを確認することができる。STA識別情報は、STAがAPと結合時に割当を受ける識別子であるAID(Association Identifier)と関連した情報である。STA識別情報は、バッファされたフレームがあるSTAのAIDを直接指示するように設定され、又はAID値に該当するビットオーダーが特定値に設定されるビットマップタイプに設定されることができる。STAは、STA識別情報が自分のAIDを指示すると、自分にバッファされたフレームがあることを知ることができる。
以下、TDLS(Tunneled Direct Link Setup)に対して説明する。
TDLSは、ネットワーク混雑(network congestion)を回避し、又は減らすために、STAがSTA間交渉及び方法を決定するようにするプロトコルである。QoS(Quality of Service)をサポートするSTA間のDLSをサポートするためには、DLS設定要求(DLS Setup request)、DLS設定応答(DLS setup response)、及びDLS解除(DLS teardown)のような管理フレームがAPの助け無しでSTA間に伝達可能でなければならない。TDLSプロトコルは、DLS設定要求、DLS設定応答、及びDLS解除のような管理フレームをデータフレームでカプセル化(encapsulation)して送信することに基づく。
TDLSダイレクトリンク設立のための手順は、図8のような二つのSTA間シグナリングを介して実行されることができる。
図8は、TDLSダイレクトリンク設立のためのシグナリング手順を示す。
図8を参照すると、TDLSダイレクトリンクを設立しようとするTDLS開始STA(TDLS initiating STA)とTDLSダイレクトリンク設立の対象であるTDLSピアSTA(TDLS peer STA)との間のフレーム送受信を介して行われることができる。
TDLSダイレクトリンク設立は、TDLS開始STAがTDLS設定要求フレームをAPを介してTDLSピアSTAに送信し、要求に対する応答として、前記TDLSピアSTAがTDLS設定応答フレームを前記APを介して送信し、前記応答フレームを受信したことを確認するために、TDLS開始STAは、TDLS設定確認フレームを前記APを介してTDLSピアSTAに送信することによって実行されることができる。
TDLSダイレクトリンクが設立されると、TDLS開始STA及びTDLSピアSTAは、APを経由せずに直接フレームを送受信することができる。
最近、次世代通信技術としてM2M(Machine to Machine)が注目を浴びており、次世代無線LANシステムは、このようなM2Mをサポートしようとする。一方、現在無線LANシステムにおいて、パワーセーブモードで動作するSTAのデータフレーム送受信のためのTIMプロトコルがM2Mをサポートするためには、以下のようなM2M関連特徴を考慮する必要がある。
1.多くのSTAの数:M2Mをサポートする次世代無線LANシステムでは、一APに結合されているSTAの数が既存に比べて非常に多くなることができる。即ち、既存無線LANシステムにおいて、STAに割り当てされることができるAIDの最大個数である2007個より多いSTAがAPと結合することができる。この場合、予約されたAIDを使用すると、最大16383個のSTAにAIDを割り当てすることができる。M2Mをサポートする次世代無線LANシステムの使用例(use case)は、6000個以上のSTAがAPに結合される場合を考慮している。
2.低い送信速度:M2Mをサポートする無線LANシステムでは、低い送信速度をサポートするアプリケーション(application)が多い。したがって、TIM要素に含まれているビットマップタイプの情報のサイズが大きいことに対して、TIM要素が低い速度に送信されることは、STAが自分のためのバッファされたフレームが存在するかどうかを決定するまで消耗される時間を既存に比べて増加するようになる。この場合、パワーセーブモードで動作するSTAが不要にパワーを消耗することができる。したがって、TIM要素のビットマップタイプの情報の大きさを減らすことができる方法が要求される。
3.間隔が非常に長いトラフィック:M2MをサポートするSTAは、大部分周期的に少ない量のデータを送受信するトラフィックを有している。トラフィックの送信周期が非常に長いほうであるため、一ビーコン周期中、APから受信することができるフレームが存在するSTAの数は、既存無線LANシステムの場合より少ない。
前記羅列された次世代無線LANシステム関連特徴を考慮してみると、ビットマップタイプの情報の大きさが大きいが、大部分が0である場合にビットマップタイプの情報のフォーマットを圧縮する方法に提案されることができる。ただし、現在無線LANシステム標準によると、STAの個数が2008個を超える場合、既存TIM要素がそのまま適用されることができない。ビットマップタイプの情報の大きさがあまりにも大きくて既存フレームフォーマットがそれをサポートすることができないためである。
ビットマップタイプの情報のフォーマットを圧縮する方法として、図4のような情報具現方法が適用されることができる。これによると、各STAにバッファされたフレームが存在するかどうかを指示する全体ビットマップシーケンスの前部の連続する0からなるシーケンスを省略してオフセット情報を提供することで、実際ビットマップ情報を構成するシーケンスは、全体ビットマップシーケンスのうち残りのビットマップシーケンスで具現されることができる。この場合、バッファされたフレームが存在するSTAの数は少ないが、各STA間に割り当てされたAIDの差が大きい場合は非効率的である。例えば、AIDが10と2000の割当を受けた2つのSTAに対するフレームがバッファされている場合、ビットマップタイプの情報の長さは1990であるが、両端を除いた値は全て0である。即ち、APと結合されているSTAの数が少ない場合は大きい問題にならないが、STAの数が増加して割り当てされるAIDの値が大きくなる場合、前記のようにビットマップタイプの情報の圧縮によっても情報の大きさが減る効果が得にくい。
現在無線LANシステムでは、APに結合されているSTAの数が数十個であったが、M2Mがサポートされる場合、結合されたSTAの数が急激に増加するようになる。このように、APと結合されるSTAの数が急激に増加できる無線LANシステムで非常に高い値に設定されることができるAIDと関連した効率的な運営方法が提供される必要がある。
以下、非常に多くの数(例えば、2007個以上)のSTAに対してAID割当をサポートし、このSTAが効率的にチャネルに接近してデータを送受信することができる方法を提案する。そのために、STAをグルーピングする方法を提案する。
本発明で提案するSTAグルーピングは、STAのAIDをグルーピングすることに基づいてすることができる。各グループにはグループを識別することができる識別情報が付与されることができる。以下、グループを識別する情報をグループIDという。以下、提供されるグループIDは、MU−MIMOのための前述したグループIDと別個の識別情報である。
AIDに基づいてSTAがグルーピングされることは、多様な方法がある。そのうち、一つの例示として、STAに割り当てされたAIDの前部の特定個数のビットをグループIDとして使用する。これは図9のように具現されることができる。
図9は、本発明の実施例に係るSTAグルーピング方法の一例を示す。
図9を参照すると、STAに割り当てされたAIDの最初の2ビット(B1、B2)が前記STAのグループIDを指示するように設定されることができる。本例示において、グループIDは2ビットで具現されるため、総4個のグループIDが具現されることができる。APと結合された全てのSTAは、総4個のグループでグルーピングされることができる。一方、グループIDを指示するためのビット数を調節することで、STAがグルーピングされるグループの個数は、異なるように設定されることができる。
AIDに基づいてSTAをグルーピングする方法の他の例示として、複数のAIDの特定範囲を特定STAグループに割り当てする。例えば、グループID 1がオフセットA、長さBで表現される場合、A乃至A+B−1のAIDの割当を受けたSTAは、グループID 1により識別されるSTAグループに含まれる。このようなSTAグルーピングの例示は、図10のように具現されることができる。
図10は、本発明の実施例に係るSTAグルーピング方法の他の一例を示す。
図10を参照すると、全体AIDは、1乃至N4であると仮定し、STAは、総4個のSTAグループでグルーピングされると仮定する。
グループID 1に属するAIDは、1乃至N1であり、これは、AID 1乃至N1の割当を受けたSTAはグループID 1によるSTAグループでグルーピングされることを意味する。一方、該当AIDは、オフセット1、長さN1で表現されることができる。
グループID 2に属するAIDは、N1+1乃至N2であり、これは、AID N1+1乃至N2の割当を受けたSTAはグループID 2によるSTAグループでグルーピングされることを意味する。一方、該当AIDは、オフセットN1+1、長さN2−N1で表現されることができる。
グループID 3に属するAIDは、N2+1乃至N3であり、これは、AID N2+1乃至N3の割当を受けたSTAはグループID 3によるSTAグループでグルーピングされることを意味する。一方、該当AIDは、オフセットN2+1、長さN3−N2で表現されることができる。
グループID4に属するAIDは、N2+1乃至N3であり、これは、AID N2+1乃至N3の割当を受けたSTAはグループID 3によるSTAグループでグルーピングされることを意味する。一方、該当AIDは、オフセットN3+1、長さN4−N3で表現されることができる。同じグループIDの割当を受けたSTAは、AIDのオフセットと長さで表現されることができる。
一方、図10のようにSTAがグルーピングされる場合において、各STAのグループ当たり同じAID個数が割り当てされ、STAのグループ数が2の二乗に設定されると、図9の例示のようにグループIDの前部の特定ビットは、STAグループを識別するグループIDとして使われることもできる。
前述した図9及び図10によると、STAのグルーピングは、一ステップを介して行われることができた。ただし、STAのグルーピングは、複数のステップを介して行われることができる。その例示として、全体STAは、STAグループでグルーピングされ、特定STAグループに含まれているSTAは、STAサブグループでグルーピングされることができる。この場合、AIDを構成するビットシーケンスの最も前部の特定ビットは、STAグループを識別するグループIDであり、その次の特定ビットは、STAサブグループを識別するサブグループインデックスとして使われることができる。これは図11のように具現されることができる。
図11は、本発明の実施例に係るSTAグルーピング方法の他の一例を示す。
図11を参照すると、副図面(a)によるAIDビットシーケンスで最初の2ビット(B1、B2)は、STAのグループIDを指示するように設定され、その次の3ビット(B3、B4、B5)は、STAのサブグループインデックスを指示するように設定されることができる。
副図面(b)によるSTAグルーピングの例示において、グループIDは、2ビットで具現されるため、総4個のグループIDが具現されることができ、全てのSTAは、総4個のグループでグルーピングされることができる。サブグループインデックスは、3ビットで具現されるため、総8個のサブグループインデックスが具現されることができ、特定STAグループに含まれているSTAは、総8個のSTAサブグループでグルーピングされることができる。
図11のようにSTAグルーピングが実行される場合、グループIDに基づいて特定STAグループが指示されることができ、グループID及びサブグループインデックスに基づいて特定STAに属する特定サブグループが指示されることもできる。
追加的に、少なくとも一つのSTAサブグループは、グループID、サブグループオフセット及びサブグループ長さに基づいて指示されることもできる。サブグループオフセットは、グループIDにより指示されるSTAグループの複数のSTAサブグループのうち、任意の一つ以上のSTAサブグループにおいてサブグループインデックスが最も小さいSTAサブグループを指示する。サブグループ長さは、前記サブグループオフセットにより指示されたSTAサブグループを含む連続されたインデックスのSTAサブグループの個数を指示する。一例として、図11の副図面(b)のようにグルーピングが実行された場合、STAグループ1のSTAサブグループ3乃至5は、グループID 1(00)、サブグループオフセット3(010)及びサブグループ長さ3を介して指示されることができる。
一方、図11で詳述した具体的なビットの数は、例示に過ぎず、多様な長さのビットを介してグループIDとサブグループインデックスが具現されることができ、本発明の範囲は、このようなビット数の単純変更による例示も含むことができる。
STAがグルーピングされると、グループID及び/又はサブグループインデックスによって、STAが他の時間インターバルにチャネルアクセス可能にすることができる。STAがパワーセーブモードで動作する場合、自分のためのチャネルアクセスインターバルに合わせてアウェイク状態に進入してチャネルアクセスし、チャネルアクセスインターバルが終了されると、ドーズ状態に進入することができる。これによって、多くの数のSTAにより発生できる増加されたTIMサイズによるオーバーロードと関連した問題とチャネルアクセス問題が解決され、効率的なデータ送受信が行われることができる。また、パワーセーブモードの効率が増加できる。STAグループによるチャネルアクセスの一例は、図12に示す。
図12は、本発明の実施例に係るSTAグルーピングに基づくチャネルアクセス方法の一例を示す。
図12の例示は、STAグループ別にチャネルアクセスインターバルを異なるように設定したチャネルアクセス方法の一例である。
図12を参照すると、全体STAが3個のSTAグループでグルーピングされている時、ビーコンインターバルによるチャネルアクセスメカニズムが示されている。
1番目のビーコンインターバルは、グループID 1によるSTAグループ1のための第1のチャネルアクセスインターバルである。したがって、このインターバルのビーコンフレームにはグループID 1により指示されるSTAグループに含まれているSTAがチャネルに接近できることを知らせるチャネルアクセス情報要素(channel access information element)が含まれることができる。STAは、チャネルアクセス情報要素を介して自分が該当インターバル中にチャネルアクセスができるかどうかを判断することができる。また、ビーコンフレームには該当STAグループに含まれているSTAのためのTIM要素が含まれている。TIM要素は、該当STAグループと関連したAIDを介してバッファされたフレームがあるかどうかを指示することができるように具現されたビットマップ情報を含むことができる。これによって、STAグループ1に含まれているSTAは、第1のチャネルアクセスインターバル中にチャネルアクセスすることで、APとデータを送受信することができる。
2番目のビーコンインターバルは、グループID 2によるSTAグループ2のための第2のチャネルアクセスインターバルである。したがって、このインターバルのビーコンフレームにはグループID 2により指示されるSTAグループに含まれているSTAがチャネルに接近できることを知らせるチャネルアクセス情報要素が含まれることができる。STAは、チャネルアクセス情報要素を介して自分が該当インターバル中にチャネルアクセスができるかどうかを判断することができる。また、ビーコンフレームには該当STAグループに含まれているSTAのためのTIM要素が含まれている。TIM要素は、該当STAグループと関連したAIDを介してバッファされたフレームがあるかどうかを指示することができるように具現されたビットマップ情報を含むことができる。これによって、STAグループ2に含まれているSTAは、第2のチャネルアクセスインターバル中にチャネルアクセスすることで、APとデータを送受信することができる。
3番目のビーコンインターバルは、グループID 3によるSTAグループ3のための第3のチャネルアクセスインターバルであり、該当インターバル内のSTAの動作は、前記のように実行されることができる。
4番目のビーコンインターバルは、グループID 1によるSTAグループ1のための第1のチャネルアクセスインターバルであり、5番目のビーコンインターバルは、グループID 2によるSTAグループ2のための第2のチャネルアクセスインターバルであり、6番目のビーコンインターバルは、グループID 3によるSTAグループ3のための第3のチャネルアクセスインターバルである。即ち、全体STAが3個のSTAグループでグルーピングされた場合、3個のSTAグループのためのチャネルアクセスインターバルが周期的に繰り返されて形成されることができる。
図12のようなチャネルアクセス方法で、各チャネルアクセスインターバル毎に異なるSTAグループのSTAがチャネルに接近できる。したがって、APは、TIM要素を生成するにあたって、該当チャネルアクセスインターバルに接続できるSTAグループに対するバッファされたフレームがあるかどうかを指示することができるビットマップ情報を生成することができる。STAのグルーピングが前述した図9乃至図11によると、特定STAグループは、特定のAID範囲内のAIDの割当を受けたSTAの集合であるため、ビットマップ情報は、オフセット情報と共にその大きさは減り、バッファされたフレームの存在有無を指示することができる効率的な情報構成が可能である。即ち、STAグルーピングに基づくチャネルアクセス方法は、STAの数が非常に多くて、割り当てされたAIDの個数が既存に比べて多い場合にも、STAのグルーピングがAIDに基づいて実行されることができるため、効率的なTIM要素の生成が可能であり、これによって、TIMプロトコルに基づく効率的なデータ送受信が可能である。
一方、図12に示すチャネルアクセス方法の例示は、一ステップのSTAグルーピングが実行され、各ビーコンインターバル中、一つのSTAグループがチャネルアクセスする方式に基づいたが、本発明は、より多様なチャネルアクセス方式を提案する。本発明の実施例に係るチャネルアクセス方式は、STAのグルーピングステップによってSTAサブグループのためのチャネルアクセスインターバルも割り当てすることができ、一ビーコンインターバル中、少なくとも一つ以上のSTAグループ及び/又は少なくとも一つ以上のSTAサブグループが各々チャネルアクセスインターバルの割当を受けることができる。以下、本発明で提案するチャネルアクセス方法を詳細に説明する。
APは、STAのAIDを割り当てするために、STAのAIDを結合応答フレーム及び/又は再結合応答フレームのAIDフィールドを介してAIDを指示することができる。一方、STAがAIDに基づいてグルーピングされると、APは、STAにAIDを割り当てすると同時にグルーピング関連情報を提供することができる。STAが一つのステップでグルーピングされた場合、APは、AID及びグループIDをSTAに知らせることができ、二つのステップ以上でグルーピングされた場合、APは、AID、グループID及びサブグループインデックスと共に、より細部的なグルーピング関連識別情報を提供することができる。グルーピング関連情報をSTAに知らせるために、グループ割当情報要素(group assignment information element)が定義され、グループ割当情報要素は、結合応答フレーム及び/又は再結合応答フレームに含まれて送信されることができる。
図13は、本発明の実施例に係るグループ割当情報要素フォーマットの一例を示すブロック図である。
図13を参照すると、グループ割当情報要素1300は、要素IDフィールド1310、長さフィールド1320、グループ情報フィールド1330、現在グループID(Current Group ID)フィールド1340、及びグループID個数(Number of Group ID)フィールド1350を含む。
要素IDフィールド1310は、該当情報要素がグループ割当情報要素1200であることを指示するように設定されることができる。
長さフィールド1320は、長さフィールド1320の次にグループ割当情報要素1300に含まれている他のフィールドを構成する全体ビットシーケンスの長さを指示するように設定されることができる。
グループ情報フィールド1330は、グループ割当情報要素を受信するSTAのためのグルーピング情報を含む。グループ情報フィールド1330は、グループIDサブフィールド1331、現在AID個数(Current Number of AID)サブフィールド1332、及び全体AID個数(Total Number of AID)サブフィールド1333を含むことができる。
グループIDサブフィールド1331は、STAが含まれているSTAグループを識別させるグループIDを指示するように設定されることができる。
現在AID個数サブフィールド1332は、グループIDサブフィールド1331により指示される前記グループIDによるSTAグループに含まれているAIDの個数を指示することができ、これは前記グループIDによるSTAグループに含まれているSTAの個数を指示することができる。
全体AID個数サブフィールド1333は、グループIDサブフィールド1331により指示される前記グループIDによるSTAグループに含まれることができる全体AIDの個数を指示することができる。即ち、グループIDによるSTAグループに含まれることができる全体STAの個数を指示することができる。
現在グループIDフィールド1340は、該当情報がSTAに伝達された時点にチャネルアクセスが許容されたSTAグループのグループIDを指示することができる。
グループID個数フィールド1350は、STAグループの全体個数を指示することができる。
各ビーコンインターバル別に特定グループIDによるSTAグループのためのチャネルアクセスインターバルが割り当てされるチャネルアクセス方法において、現在グループIDフィールド1340及びグループID個数フィールド1350を介して、STAは、自分が属するSTAグループのためのチャネルアクセスインターバルを決定することができる。これによって、STAは、該当チャネルアクセスインターバルによるビーコンフレームを受信してTIM要素を介してバッファされたフレームが存在する場合、APから受信することができ、該当チャネルアクセスインターバル中にAPとデータを送受信することができる。
一方、AIDをSTAに割り当てするにあたって、STAの装置タイプによってAIDを割り当てすることができる。特定装置タイプであるSTAは、特定AID範囲内の一AIDの割当を受けるように具現されることができる。STAグルーピングがAIDに基づいて実行される場合、装置タイプによってSTAグルーピングが実行されることができる。
例えば、STAグループを二つに設定し、これによって、AIDを二つのグループに分けることができる。1番目のSTAグループに属するAIDは、オフローディングのために使われるSTAに割り当てされることができる。2番目のSTAグループに属するAIDは、センサ/計測器(sensor/meter)のために使われるSTAに割り当てされることができる。
一方、装置タイプによって要求される装置特性が異なる。その特性のうち、一例として、装置タイプによってパワー消耗を減らすために最大送信パワー制限値が異なるように設定されることができる。したがって、STAのグループを割り当てするにあたって、最大送信パワー値を指示する情報を共に提供することができる。これは図14とグループ割当情報要素の提供を介して実行されることができる。
図14は、本発明の実施例に係るグループ割当情報要素フォーマットの他の一例を示すブロック図である。
図14を参照すると、グループ割当情報要素1400は、要素IDフィールド1410、長さフィールド1420、グループ情報フィールド1430、現在グループIDフィールド1440、及びグループID個数フィールド1450を含む。ただし、グループ割当情報要素1400の要素IDフィールド1410、長さフィールド1420、現在グループIDフィールド1440、及びグループID個数フィールド1450は、図13のグループ割当情報要素1330に含まれている該当フィールドと同じであるため、詳細な説明は省略する。
グループ割当情報要素1400のグループ情報フィールド1430は、グループIDサブフィールド1431、最大送信パワーサブフィールド1432、現在AID個数サブフィールド1433、及び全体AID個数サブフィールド1434を含む。グループIDサブフィールド1431、現在AID個数サブフィールド1433、及び全体AID個数サブフィールド1434は、図13に示す該当サブフィールドと同じであるため、詳細な説明は省略する。
最大送信パワーサブフィールド1432は、グループIDサブフィールド1431により指示されたグループIDによるSTAグループに含まれているSTAが使用することができる最大送信パワーの制限値を指示することができる。特定装置タイプのSTAは、特定AID範囲に含まれている特定AIDの割当を受け、最大送信パワーが制限されるSTAグループに含まれることができる。また、最大送信パワーサブフィールド1432により指示された制限値以内の送信パワーを使用してチャネルアクセスインターバル中にAPとデータ送受信を実行することができる。
添付した図12を参照してチャネルアクセス方法に対して説明したが、以下、STAグルーピングに基づく多様なチャネルアクセス方法に対して説明する。
図15は、本発明の実施例に係るチャネルアクセス方法の一例を示す。
図15を参照すると、一ビーコンインターバルに3個のチャネルアクセスインターバルが含まれることができる。各チャネルアクセスインターバルは、各STAのために設定されることができる。本例示によると、第1のビーコンインターバル中、STAグループ1に属するSTAが第1のチャネルアクセスインターバル中にチャネルアクセスすることで、APとデータを送受信することができる。次に、STAグループ2に属するSTAが第2のチャネルアクセスインターバル中にチャネルアクセスすることで、APとデータを送受信し、STAグループ3に属するSTAが第3のチャネルアクセスインターバル中にチャネルアクセスすることで、APとデータを送受信する。第2のビーコンインターバルインターバルでは、第1のビーコンインターバルインターバルによるチャネルアクセスインターバルが繰り返されてて形成されることができる。
前述した図15において、一ビーコンインターバル内のチャネルアクセスインターバルは、STAグループの全体個数ほど均等に割り当てされ、STAグループの順序によってチャネルアクセスインターバルが順次に割り当てされる。したがって、ビーコンフレームに特別な情報がなくても、全体STAグループの数と自分が属するSTAグループを知っているSTAは、自分のためのチャネルアクセスインターバルの開始時間及び終了時間を把握することができる。
一方、図15と違って、一ビーコンインターバル中にSTAグループ別に同じくチャネルアクセスインターバルが割り当てされず、チャネルアクセスインターバルの割当順序もSTAグループ順序と関係なく割り当てされることができる。このようなチャネルアクセス方法は、図16を参照することができる。
図16は、本発明の実施例に係るチャネルアクセス方法の他の一例を示す。
図16を参照すると、一ビーコンインターバル内に複数のチャネルアクセスインターバルが割り当てされており、各チャネルアクセスインターバルの長さは、互いに異なるように設定されていることを知ることができる。この場合、STAが、自分が属するSTAグループのためのチャネルアクセスインターバルによってチャネルアクセスするためには、該当チャネルアクセスインターバルに対する情報が追加的に与えられる必要がある。そのために、ビーコンフレームには、チャネルアクセス情報要素(channel access information element)が含まれることができる。
図17は、本発明の実施例に係るチャネルアクセス情報要素フォーマットの一例を示すブロック図である。
図17を参照すると、チャネルアクセス情報要素1700は、要素IDフィールド1710、長さフィールド1720、グループIDフィールド1731、チャネルアクセスインターバル開始(channel access period start)フィールド1732、チャネルアクセスインターバル持続時間(channel access period duration)フィールド1733を含む。
要素IDフィールド1710は、該当情報要素がチャネルアクセス情報要素1700であることを指示するように設定されることができる。
長さフィールド1720は、チャネルアクセス情報要素1700において、長さフィールド1720の次に含まれるフィールドを構成する全体ビットシーケンスの長さを指示するように設定されることができる。
グループIDフィールド1731、チャネルアクセスインターバル開始フィールド1732及びチャネルアクセスインターバル持続時間フィールド1733は、特定STAグループに対するチャネルアクセスインターバルに対する情報を具現する。
グループIDフィールド1731は、その次のチャネルアクセスインターバル開始フィールド1732及びチャネルアクセスインターバル持続時間フィールド1733により特定されるチャネルアクセスインターバル中にチャネルアクセスすることができるSTAグループと関連したグループIDを含むことができる。
チャネルアクセスインターバル開始フィールド1732は、前記グループIDフィールド1731により指示されるSTAグループのためのチャネルアクセスインターバルが開始される時点を指示する。チャネルアクセスインターバル開始フィールド1732により指示される値は、前記チャネルアクセス情報要素1700を含んで送信されるビーコンフレーム送信時点を基準にチャネルアクセスインターバルが開始される時点までの時間インターバルを指示することができる。
チャネルアクセスインターバル持続時間フィールド1732は、前記グループIDフィールド1731により指示されるSTAグループのためのチャネルアクセスインターバルの持続時間を指示するように設定されることができる。
一方、グループIDフィールド1731、チャネルアクセスインターバル開始フィールド1732、及びチャネルアクセスインターバル持続時間フィールド1733は、チャネルアクセス情報要素1700が含まれて送信されるビーコンフレーム関連ビーコンインターバル内に割り当てされるチャネルアクセスインターバルの個数ほど繰り返して含まれることができる。したがって、STAがビーコンフレームのチャネルアクセス情報要素1700を解釈するにあたって、長さフィールド1720の値を介して、該当情報要素に繰り返されるチャネルアクセスインターバルに対するフィールドの個数を知ることができる。
また、図16を参照すると、第1のビーコンインターバル及び第2のビーコンインターバル内に各々3個のチャネルアクセスインターバルが割り当てされる。したがって、第1のビーコンインターバル内のチャネルアクセスインターバルに対する情報を含むチャネルアクセスインターバル情報要素及び第2のビーコンインターバル内のチャネルアクセスインターバルに対する情報を含むチャネルアクセスインターバル情報要素は、第1のチャネルアクセスインターバルのためのフィールド、第2のチャネルアクセスインターバルのためのフィールド、及び第3のチャネルアクセスインターバルのためのフィールドを含むことができる。
STAは、ビーコンフレームのチャネルアクセスインターバル情報要素に基づき、自分がチャネルに接近できるインターバルを決定することができる。各STAは、自分のためのチャネルアクセスインターバルにチャネルアクセスすることで、APとデータを交換することができる。パワーセーブモードで動作するSTAは、自分のためのチャネルアクセスインターバルでない場合、ドーズ状態で動作し、自分のためのチャネルアクセスインターバルが開始される場合、アウェイク状態に進入して動作できる。
一方、STAグルーピングに基づくチャネルアクセス方法において、全てのチャネルアクセスインターバル(All Channel Access)という特定インターバルを設定し、該当インターバル中には全てのSTAがチャネルアクセスすることで、APとデータを交換するように設定されることができる。または、全てのチャネルアクセスインターバルという特定インターバル中にはAPと結合されない特定STAのみがチャネルアクセスを介してAPにフレームを送信するように具現されることができる。
全てのチャネルアクセスインターバルを設定した場合、チャネルアクセス方法は、図18のように実行されることができる。
図18は、本発明の実施例に係るチャネルアクセス方法の一例を示す。
図18の副図面(a)を参照すると、ビーコンインターバル別に特定STAグループがアクセスするためのチャネルアクセスインターバルを設定する時、特定ビーコンインターバルを全てのチャネルアクセスインターバルに設定することができる。これは図12の例示のようなチャネルアクセス方法において、全てのチャネルアクセスインターバルが追加された場合の例示である。
副図面(a)の場合、ビーコンインターバル内に一つのSTAグループに対するチャネルアクセスインターバルが設定されるため、ビーコンフレームは、該当STAグループのためのTIMを含んで送信されることができる。この場合、該当STAグループは、TIMに基づくバッファされたフレームの受信のための動作を、前記STAグループのためのチャネルアクセスインターバル中に実行することができる。
図18の副図面(b)を参照すると、ビーコンインターバル内に全てのチャネルアクセスインターバル及び特定STAグループのためのチャネルアクセスインターバルが割り当てされることができる。副図面(b)に示す例示によると、全てのチャネルアクセスインターバルと特定STAグループのためのチャネルアクセスインターバルの持続時間は、互いに同じであり、全てのチャネルアクセスインターバルがビーコンフレーム送信の次に設定されていることを知ることができる。このような場合、STAは、該当ビーコンインターバル内に設定されたチャネルアクセスインターバルに対する情報を明示的に受信しなくても、全てのチャネルアクセスインターバル及び特定STAグループのためのチャネルアクセスインターバルを区別することができる。STAは、STAグループ別に順次にチャネルアクセスインターバルが設定され、ビーコンインターバルの半分以後から特定STAグループのためのチャネルアクセスインターバルが開始されることを知っているためである。したがって、特定STAグループのためのチャネルアクセスインターバル中には自分がチャネルアクセス権限を有しているかどうかを判断して動作できる。
副図面(b)の場合、一つのビーコンインターバル内で全てのチャネルアクセスインターバルが特定STAグループのためのチャネルアクセスインターバルの以前に開始されるが、これは例示に過ぎず、全てのチャネルアクセスインターバルが、特定STAグループのためのチャネルアクセスインターバルの次に開始される方法も考慮されることができる。
図18の副図面(c)を参照すると、ビーコンインターバル内に全てのチャネルアクセスインターバル及び各STAグループのためのチャネルアクセスインターバルが均等な持続時間を有するように設定されることができる。STAは、全てのチャネルアクセスインターバル及び各STAグループのためのチャネルアクセスインターバルがビーコンインターバル内に順次に設定されることを知ることができるため、自分が含まれているSTAグループのためのチャネルアクセスインターバル中にチャネルアクセスすることで、APとデータを交換することができる。一方、全てのチャネルアクセスインターバルは、設定によって、全てのSTAがチャネルアクセスすることができ、又はAPに結合されることができないSTAがチャネルアクセス可能に具現されることができる。
図示されたように、全てのチャネルアクセスインターバルは、STAグループのためのチャネルアクセスインターバルの以前に開始されるが、これは例示に過ぎず、STAグループのためのチャネルアクセスインターバルの次に開始される方法も考慮されることができる。
図18の副図面(d)を参照すると、STAグループのための全てのチャネルアクセスインターバルがビーコンインターバル内に設定され、全てのチャネルアクセスインターバルは、各STAグループのためのチャネルアクセスインターバルの以前に設定されることができる。
図18に示す多様なチャネルアクセスインターバルのスケジューリングは、APが送信するビーコンフレームに、該当ビーコンインターバル内に割り当てされた少なくとも一つのチャネルアクセスインターバルに対する情報が含まれて送信されてSTAに伝達されることによって、APとSTAとの間のチャネルアクセスインターバルに対する情報が共有されることができる。この場合、チャネルアクセスインターバルに対する情報は、前述したチャネルアクセス情報要素である。または、STAとAPとの間に事前にチャネルアクセスインターバルのスケジューリングに対するシグナリングが行われてチャネルアクセスインターバルに対する情報が共有されることができる。
図面を参照して前述したチャネルアクセス方法によると、STAのグループ別にチャネルアクセスインターバルが設定され、各STAは、チャネルアクセスインターバルによってチャネルに接近してAPとデータを交換する方法が提案された。一方、図11のように、STAは、STAサブグループでグルーピングされることもできる。このような場合、チャネルアクセスインターバルは、STAグループ及び/又はSTAサブグループに対して設定され、各STAは、設定されたチャネルアクセスインターバルによってチャネルに接近してAPとデータを交換することもできる。
図19は、本発明の実施例に係るチャネルアクセス情報要素フォーマットの他の一例を示すブロック図である。
図19を参照すると、チャネルアクセスインターバル情報要素1900は、要素IDフィールド1910、長さフィールド1920、グループIDフィールド1930、サブグループ識別フィールド1940、チャネルアクセスインターバル開始フィールド1950、及びチャネルアクセスインターバル持続時間フィールド1960を含む。
要素IDフィールド1910は、該当情報要素がチャネルアクセスインターバル情報要素1900であることを指示するように設定されることができる。
長さフィールド1920は、チャネルアクセスインターバル情報要素1900において、長さフィールド1920の次に含まれるフィールドを構成する全体ビットシーケンスの長さを指示するように設定されることができる。
グループIDフィールド1930及びサブグループ識別フィールド1940は、チャネルアクセスインターバル開始フィールド1950及びチャネルアクセスインターバル持続時間フィールド1960により特定されるチャネルアクセスインターバル中にチャネルアクセスできるSTAグループ及び/又は少なくとも一つのSTAサブグループを指示する情報を具現する。
チャネルアクセスインターバルが特定STAグループのためのチャネルアクセスインターバルである場合、グループIDフィールド1930は、該当STAグループと関連したグループIDを含み、サブグループ識別フィールド1940は、特定されないことを指示する値(例えば、Null値)を指示するように設定されることができる。この場合、チャネルアクセスインターバル開始フィールド1950及びチャネルアクセスインターバル持続時間フィールド1960は、該当STAグループのためのチャネルアクセスインターバルを特定する。
チャネルアクセスインターバルが少なくとも一つのSTAサブグループのためのチャネルアクセスインターバルである場合、グループIDフィールド1930は、該当少なくとも一つのSTAサブグループが含まれているSTAグループと関連したグループIDを含むように設定されることができる。一方、サブグループ識別フィールド1940は、二つの方式で具現されることができる。
副図面(a)を参照すると、サブグループ識別フィールドは、サブグループインデックスサブフィールド1940aを含む。サブグループインデックスサブフィールド1940aは、チャネルアクセスインターバル開始フィールド1950及びチャネルアクセスインターバル持続時間フィールド1960により特定されるチャネルアクセスインターバル中にチャネルアクセスできる限り、STAサブグループと関連したサブグループインデックスを指示することができる。
副図面(b)を参照すると、サブグループ識別フィールド1940bは、サブグループオフセットサブフィールド1941b及びサブグループ長さサブフィールド1942bを含む。サブグループオフセットサブフィールド1941bは、グループIDフィールド1930により指示されるSTAグループの複数のSTAサブグループのうち、任意の一つ以上のSTAサブグループにおいてサブグループインデックスが最も小さいSTAサブグループを指示する。サブグループ長さサブフィールド1941bは、前記サブグループオフセットサブフィールド1941bにより指示されたSTAサブグループを含む連続されたインデックスのSTAサブグループの個数を指示する。これによって、グループIDフィールド1930、サブグループオフセットサブフィールド1941b、及びサブグループ長さサブフィールド1942bにより少なくとも一つのSTAサブグループが指示されることができる。
チャネルアクセスインターバル開始フィールド1950は、前記グループID1930及び前記サブグループ識別フィールド1940により指示される少なくとも一つのSTAサブグループのためのチャネルアクセスインターバルが開始される時点を指示する。チャネルアクセスインターバル持続時間フィールド1960は、前記グループID1930及び前記サブグループ識別フィールド1940により指示される少なくとも一つのSTAサブグループのためのチャネルアクセスインターバルの持続時間を指示するように設定されることができる。
図20は、本発明の実施例に係るチャネルアクセス方法の他の一例を示す。
図20を参照すると、STA1は、グループID 2及びサブグループインデックス4により指示されるSTAサブグループに含まれる。STA2は、グループID 1及びサブグループインデックス3により指示されるSTAサブグループに含まれる。STA3は、グループID 1及びサブグループインデックス1により指示されるSTAサブグループに含まれる。
STA1、STA2及びSTA3は、ビーコンフレームが送信される時点にアウェイク状態に進入してビーコンフレームを受信し、ビーコンフレームには図19のようなフォーマットのチャネルアクセス情報要素が含まれて送信される。STA1乃至STA3は、チャネルアクセス情報要素を介してチャネルアクセスインターバルに対する情報を取得する。
STA1乃至STA3は、チャネルアクセス情報要素のグループIDフィールド及びサブグループ識別フィールドを介して自分のためのチャネルアクセスインターバルが開始されたかどうかを判断することができる。
STA1は、グループIDフィールドがグループID 1を指示するため、自分のためのチャネルアクセスインターバルに対する情報でないことを確認する。したがって、STA1は、ビーコンフレーム受信後、再びドーズ状態を維持して動作できる。
STA2は、グループIDフィールドがグループID 1を指示し、サブグループ識別フィールドがサブグループインデックス3を指示するため、チャネルアクセスインターバルに対する情報が自分のための情報であることを決定することができる。したがって、STA2は、チャネルアクセスインターバル開始フィールドが指示する時点にアウェイク状態に進入してチャネルアクセスインターバル持続時間フィールドが指示する持続時間中にAPとデータを交換する。チャネルアクセスインターバルが終了されると、再びドーズ状態に進入する。
STA3は、グループIDフィールドがグループID 1を指示するが、サブグループ識別フィールドがサブグループインデックス1を指示するため、自分のためのチャネルアクセスインターバルに対する情報でないことを確認する。したがって、STA3は、ビーコンフレーム受信後、再びドーズ状態を維持して動作できる。
図21は、本発明の実施例に係るチャネルアクセス方法の他の一例を示す。
図21を参照すると、STA1は、グループID 2及びサブグループインデックス2及びサブグループインデックス3により指示されるSTAサブグループに含まれている少なくとも一つのSTAである。STA2は、グループID 3及びサブグループインデックス5、6により指示されるSTAサブグループに含まれている少なくとも一つのSTAである。STA3は、グループID 3及びサブグループインデックス1、2により指示されるSTAサブグループに含まれている少なくとも一つのSTAである。
STA1、STA2及びSTA3は、ビーコンフレームが送信される時点にアウェイク状態に進入してビーコンフレームを受信し、ビーコンフレームには図19のようなフォーマットのチャネルアクセス情報要素が含まれて送信される。STA1乃至STA3は、チャネルアクセス情報要素を介してチャネルアクセスインターバルに対する情報を取得する。
STA1乃至STA3は、チャネルアクセス情報要素のグループIDフィールド及びサブグループ識別フィールドを介して自分のためのチャネルアクセスインターバルが開始されたかどうかを判断することができる。チャネルアクセス情報要素のグループIDフィールドはグループID 3を指示し、サブグループオフセットサブフィールドはサブグループインデックス4を指示し、サブグループ長さサブフィールドは3を指示する。したがって、該当チャネルアクセスインターバルは、グループID 3により指示されるSTAグループのサブグループインデックス4、5、6により指示されたSTAサブグループのためのものであることを知ることができる。
STA1は、グループIDフィールドがグループID 3を指示するため、自分のためのチャネルアクセスインターバルに対する情報でないことを確認する。したがって、STA1は、ビーコンフレーム受信後、再びドーズ状態を維持して動作できる。
STA2は、グループIDフィールドがグループID 3を指示し、サブグループ識別フィールドのサブグループオフセット及びサブグループ長さサブフィールドがサブグループインデックス4、5、6によるSTAサブグループを指示するため、チャネルアクセスインターバルに対する情報が自分のための情報であることを決定することができる。したがって、STA2は、チャネルアクセスインターバル開始フィールドが指示する時点にアウェイク状態に進入してチャネルアクセスインターバル持続時間フィールドが指示する持続時間中にAPとデータを交換する。チャネルアクセスインターバルが終了されると、再びドーズ状態に進入する。
STA3は、グループIDフィールドがグループID 3を指示するが、サブグループ識別フィールドのサブグループオフセット及びサブグループ長さサブフィールドがサブグループインデックス4、5、6によるSTAサブグループを指示するため、自分のためのチャネルアクセスインターバルに対する情報でないことを確認する。したがって、STA3は、ビーコンフレーム受信後、再びドーズ状態を維持して動作できる。
前述したSTAグルーピングに基づくチャネルアクセス方法は、STAのAIDに基づくSTAグルーピングを実行することで、STAグループ別にチャネルアクセスインターバルを分けて割り当てすることができる。各STAグループ又は各STAサブグループは、自分に割り当てされたチャネルアクセスインターバル中にAPとデータ交換を実行することができる。したがって、非常に多くのSTAが共存する無線LANシステムにおいて、STAグループ別に効率的にデータをAPと交換することができる。
図22は、本発明の実施例が具現されることができる無線装置を示すブロック図である。
図22を参照すると、無線装置2200は、プロセッサ2210、メモリ2220、及びトランシーバ2230を含む。トランシーバ2230は、無線信号を送信及び/又は受信し、IEEE802.11の物理階層を具現する。プロセッサ2210は、トランシーバ2230と機能的に連結されて動作するように設定されることができる。プロセッサ2210は、図9乃至図21によるSTAグルーピングに基づくデータ送受信方法を具現するように設定されることができる。
プロセッサ2210及び/又はトランシーバ2230は、ASIC(Application−Specific Integrated Circuit)、他のチップセット、論理回路及び/又はデータ処理装置を含むことができる。実施例がソフトウェアで具現される時、前述した技法は、前述した機能を遂行するモジュール(過程、機能など)で具現されることができる。モジュールは、メモリ2220に格納され、プロセッサ2210により実行されることができる。メモリ2220は、プロセッサ2210の内部に含まれることができ、外部に別途に位置して知られた多様な手段によりプロセッサ2210と機能的に連結されることができる。
前述した例示的なシステムにおいて、方法は、一連のステップ又はブロックで流れ図に基づいて説明されているが、本発明は、ステップの順序に限定されるものではなく、あるステップは、前述と異なるステップと、異なる順序に又は同時に発生できる。また、当業者であれば、流れ図に示すステップが排他的でなく、他のステップが含まれ、又は流れ図の一つ又はそれ以上のステップが本発明の範囲に影響を及ぼさずに削除可能であることを理解することができる。