KR100542345B1

KR100542345B1 - 무선랜 단말의 전력 관리를 지원하는 에이피의 데이터전송처리 방법 및 이를 수행하는 에이피

Info

Publication number: KR100542345B1
Application number: KR1020030043531A
Authority: KR
Inventors: 류선수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2006-01-10
Also published as: GB2403875B; KR20050002192A; AU2004202595B2; GB0412777D0; GB2403875A; US20050009512A1; CN1309227C; CN1578264A; US7433669B2; AU2004202595A1

Abstract

본 발명은 WLAN 단말의 전력 관리를 지원하는 AP의 데이터 전송처리 방법에 관한 것으로, 네트워크를 통해 임의의 데이터가 수신되는 경우, 자신의 현재 동작 타이밍이 제 1 타이밍 구간에 속해 있으면 수신된 데이터를 메모리에 저장하지 않고, 제 2 타이밍 구간에 속해 있으면 그 수신된 데이터를 메모리에 저장하는 데이터 선별 저장 단계와, 비콘 프레임 생성 주기에 따라 WLAN 단말들에게 전송할 데이터가 메모리에 저장되었는지 여부를 판단하여 비콘 프레임을 생성하는 비콘 프레임 생성단계와, 그 생성된 비콘 프레임을 매 비콘 주기에 WLAN 단말들에게 전송하는 비콘 프레임 전송단계와, WLAN 단말들로부터 제 2 타이밍 구간동안 메모리에 저장된 데이터의 전송을 요청하는 경우 해당 데이터를 WLAN 단말에 전송하는 데이터 전송단계를 수행함으로써, STA에서는 효과적으로 슬립 시간(Sleep time)을 유지할 수 있으므로 전력 소비에 대한 절감효과를 얻을 수 있게 된다.

AP, STA, 절전모드, 비콘,

Description

무선랜 단말의 전력 관리를 지원하는 에이피의 데이터 전송처리 방법 및 이를 수행하는 에이피{method for data transmission for power management of Wireless LAN station in access point and the access point thereof}

도 1은 IEEE 802.11 표준의 MAC 프레임의 형식을 나타낸 도면.

도 2는 도 1에 도시된 프레임 제어 필드의 상세한 구성을 나타낸 도면.

도 3은 타입(type) 필드와 서브 타입(subtype) 필드의 조합을 나타낸 도면.

도 4는 비콘 프레임의 프레임 바디에 포함된 각종 정보를 나타낸 도면.

도 5는 TIM 필드의 상세한 구성을 보여주는 도면.

도 6은 WLAN 기반 AP에서 종래의 데이터 전송 제어방법을 수행함에 따라 딥슬립 모드가 수행되지 못함을 설명하기 위한 도면.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 AP의 구성 블록도.

도 8은 도 7에 도시된 AP의 동작에 따른 AP와 STA의 동작상태를 보여주는 타이밍도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : AP 11 : 수신부

12 : 메모리 13 : 데이터 처리부

14 : 비콘 생성부 15 : 전송부

16 : STA

본 발명은 무선랜(wireless LAN) 단말의 전력 관리를 지원하는 에이피(AP: Access Point)의 데이터 전송처리 방법 및 이를 수행하는 에이피에 관한 것으로,무선랜 단말(WLAN client)이 이동성을 가짐에 따른 전력 소비를 최소화하기 위한 무선랜 단말의 전력 관리를 지원하는 에이피의 데이터 전송처리 방법 및 이를 수행하는 에이피에 관한 것이다.

근거리 통신망인 LAN(Local Area Network)은 크게 유선LAN과 무선LAN으로 나누어지는데, 글자 그대로 케이블이 있고 없음이 가장 큰 차이라고 할 수 있다.

무선랜은 케이블을 사용하지 않고 전파를 이용하여 네트워크상에서 통신을 하는 방식이다. 무선랜의 등장은 케이블링으로 인한 설치, 유지보수, 이동의 어려움을 해소하기 위한 대안으로 대두 되었으며, 이동사용자의 증가로 인해 그 필요성이 점점 늘어나고 있는 추세이다.

무선랜의 구성은 AP(Access Point)와 무선랜카드로 이루어진다. AP는 전송거리 이내의 무선랜 사용자들이 인터넷 접속 및 네트워크를 할 수 있도록 전파를 보내는 장비로서 휴대폰의 기지국 또는 유선 네트워크의 허브 역할을 한다. ISP에서 제공하는 무선초고속인터넷 서비스 역시 서비스 지역 내에 AP라는 장비가 이미 설치 되어있다.

무선네트워크 통신을 하기 위해서 사용자는 PC(노트북)또는 PDA와 같은 단말기에 무선랜카드를 장착하고 있어야 한다. 이하에서는 이러한 무선 랜 단말기를 통칭하여 STA(Station)이라고 하기로 한다.

IEEE 802.11은 오늘날 많이 사용하는 무선 랜 표준으로 "Standard for Information technology-Telecommunications and information exchange between systems-Local and metropolitan area networks-Specific requirements-Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications" 1999 Edition 을 따르고 있다.

IEEE 802.11 표준에는 무선 랜을 구성하는 물리 계층과 매체 접근 제어 (Medium Access Control, MAC)에 관한 규정이 정의되어 있다.

MAC 계층은 공유 매체를 사용하는 단말 또는 장치가 매체를 이용/접근할 때 준수해야 할 순서(Order) 와 규칙을 정의함으로써 효율적으로 매체의 용량을 이용하게 만든다.

도 1은 IEEE 802.11 표준의 MAC 프레임의 형식을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 각 MAC 프레임은 MAC 헤더와, 프레임 타입에 특정된 정보를 가지는 프레임 바디(frame body)와, 프레임 체크 시퀀스(frame check sequence)로 이루어진다.

그중에서, MAC 헤더는 프레임 제어(frame control) 필드, 듀레이션(duration) 필드, 주소(address) 필드, 시퀀스 제어(sequence control) 필드로 이루어진다.

이중에서 프레임 제어 필드는 그 프레임의 특성을 표시하는 필드로서 프레임 필드를 분석하면, 프레임의 성격, 전력 관리에 관한 정보를 알 수 있다. 따라서, AP와 STA는 서로간에 주고 받는 프레임중에서 프레임 제어 필드를 분석하여 자신에게 프레임을 전송한 상대방의 상태를 알 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 프레임 제어 필드의 상세한 구성을 나타낸다.

도 2를 참조하면 프레임 제어 필드는 프로토콜 버전(protocol version) 필드, 타입(type) 필드, 서브 타입(subtype) 필드, (To DS) 필드, (From DS) 필드, 추가 분할(More Fragments) 필드, 재시도(Retry) 필드, 전력 관리(Power management) 필드, 추가 데이터(More Data) 필드, WEP(Wired Equipment Privacy) 필드, 순서(Order) 필드로 이루어진다.

이러한 필드중에서 타입(type) 필드는 2비트로 이루어져 있고, 서브 타입(subtype) 필드는 4비트로 이루어져 있다. 타입(type) 필드와 서브 타입(subtype) 필드는 그 프레임의 성격을 나타낸다. 즉, 각 프레임의 성격은 크게 제어(control) 프레임, 데이터(data) 프레임, 관리 프레임(management)으로 구분된다.

도 3은 타입(type) 필드와 서브 타입(subtype) 필드의 조합을 나타낸다.

도 3을 참조하면, 타입(type) 필드와 서브 타입(subtype) 필드에 설정된 값에 따라, 각각의 프레임의 어떠한 기능을 수행하는 프레임인지를 알 수 있다.

그중에서, 타입(type) 필드의 값이 '00'이고, 서브 타입(subtype) 필드의 값이 '1000'일 때, 그 프레임은 비콘(Beacon) 프레임을 알 수 있다.

도 4는 비콘 프레임의 프레임 바디에 포함된 각종 정보를 나타낸다.

비콘 프레임은 도 4에 도시된 바와 같이, 타임 스탬프(time stamp), 비콘 간격(beacon interval), 수용 정보(capability information), SSID, supported rates, FH parameter set, DS parameter set, CF parameter set, IBSS parameter set, TIM(traffic indication map)에 대한 정보들을 포함하고 있다.

비콘 프레임에 포함된 정보들은 각각이 그 수행하는 기능들이 있다. 비콘 프레임에 포함된 각 정보들에 대하여는 IEEE 802.11 표준에 설명되어 있으므로, 여기서는 상세한 설명을 생략하도록 하고, 본 발명과 직접적으로 관련된 정보요소에 대하여만 설명하도록 한다.

비콘 프레임에 포함된 정보중에서 타임 스탬프는 WLAN에서 AP와 각 STA간의 동기화를 수행하는데 사용된다. AP는 각 STA를 동기화시키기 위해 주기적으로 비콘 프레임을 각 STA에 전송한다. 이때, 비콘 프레임이 전송되는 주기를 비콘 간격(beacon interval)이라고 하고, 비콘 프레임을 전송하는 시간을 비콘 타임(beacon time)이라고 한다.

각 STA는 AP로부터 주기적으로 비콘 프레임을 받아 비콘 프레임에 포함된 타임 스탬프를 분석하여, 자신의 타이머를 AP로부터 제공된 타임 스탬프에 맞추어 업데이트시킨다. 각 STA가 이렇게 함으로써 각 STA간에 동기화가 이루어진다.

한편, 무선랜은 최우선 목적이 전형적으로 배터리에 의존하는 이동 단말(mobile node)에 서비스를 제공하는 것에 있음에 따라 송수신 전력의 효율적인 이용이 MAC 프로토콜을 위한 중요한 고려사항이 된다.

IEEE 802.11 표준은 STA의 전력 소모를 줄이기 위한 전력 관리 모드(Power management mode)를 지원하고 있다.

이에 따라, 각 STA는 두가지의 서로 다른 전력 상태중의 하나일수 있다. 즉, 기동(awake) 상태와 도즈(doze)상태이다. 기동 상태는 STA가 전력을 완전히 사용하고 있는 상태이고, 도즈 상태는 STA가 전송이나 수신을 하지 못하고 매우 적은 전력을 소비하고 있는 상태이다.

STA가 이 두가지 상태에서 서로 천이하는 것은 STA의 전력 관리 모드에 따라 결정된다.

STA의 전력관리 모드는 두가지 모드로 구분된다. 즉, 활성 모드(active mode 또는 AM)와 절전 모드(power save mode 또는 PM)이다.

활성 모드에서는 STA가 기동상태를 유지하여 언제든지 프레임들을 수신할 수 있고, STA는 기동 상태에 있게 된다.

절전 모드에서는 STA가 도즈 상태를 유지하다가 AP로부터 주기적으로 전송되는 비콘 프레임을 청취하기 위해 비콘 프레임이 전송되기 직전에 전원을 공급하여 기동상태를 유지했다가 다시 도즈 상태로 돌아가는 것을 주기적으로 반복한다.

STA가 절전모드를 수행하여 도즈상태에 있다가 비콘 프레임을 청취하기 위하여 잠깐 기동하는 주기를 청취 주기(listen interval)이라고 한다.

한편, AP는 절전모드(power-save mode)로 동작하는 STA들에게 전송할 데이터 를 임의로 전달하지 않고, 저장하여 두었다가 주기적으로 정해진 시간에만 전송한다.

즉, AP는 상술한 비콘 주기마다 비콘 타임에 비콘 프레임을 STA에 전송하는데, 그 비콘 타임에 맞추어 저장해놓았던 데이터를 STA에 전송한다.

따라서, 비콘 주기는 청취주기와 서로 같은 주기를 갖는다. 다만, STA가 비콘 프레임을 청취하기 위해서는 AP로부터 비콘 프레임이 전송되는 비콘 타임보다 약간 앞서서 기동 상태를 유지해야 함에 따라 STA는 주기적으로 비콘 타임보다 약간 먼저 도즈 상태에서 기동상태로 기동하게 된다.

STA는 청취주기마다 도즈 상태에서 기동 상태로 잠깐 깨어나서 AP로부터 비콘 주기마다 전송되는 비콘 프레임을 청취하고, 비콘 프레임내에 포함된 TIM을 분석하여 자신에게 전달될 데이터가 AP에 저장되어 있는지 여부를 알게 된다.

분석결과, AP에 자신에게 전달될 데이터가 있는 경우에는 PS-POLL 프레임을 AP에 전송하여 그 저장된 데이터를 요청한다. 이에 따라, AP는 PS-POLL 프레임을 전송해온 STA에 자신이 저장하고 있던 그 STA의 데이터를 전송한다.

한편, 분석결과 AP에 자신에게 전달될 데이터가 저장되어 있지 않은 경우에는 기동상태에서 다시 도즈 상태로 돌아간다.

AP에서 비콘 주기마다 비콘 프레임을 STA에 전송할 수 있는 것은 AP에 비콘 주기를 카운트 할 수 있는 자체 타이머를 내장하고 있기 때문이다. 아울러, STA가 도즈상태에 있다가 청취 주기마다 기동상태로 기동할 수 있는 것은 STA에 청취 주기를 카운트 할 수 있는 자체 타이머를 내장하고 있기 때문이다.

아울러, STA는 비콘 프레임으로부터 제공되는 타임 스탬프를 참조하여 자신의 타이머를 재설정한다. 이에 따라 각 STA의 동기화가 이루어진다.

AP는 절전 모드를 수행하는 STA를 지원하기 위해, 자신이 STA에 전송할 데이터가 생길때마다 STA에 전송하지 않는다. 우선, 자신이 저장하고 있는 데이터가 있다는 정보를 비콘 주기마다 STA에 전송하는 비콘 프레임에 포함하여 전송한다. 비콘 프레임은 이러한 정보를 포함하기 위한 필드로서 TIM 필드를 가지고 있다.

TIM 필드는 특정 STA에 전송할 데이터가 AP에 저장되어 있음을 알리기 위한 필드이다.

따라서, AP는 STA들에게 전송할 데이터를 저장한 경우에는 AP의 비콘 타임에 TIM을 통해 STA에게 전송 데이터가 버퍼링되어 있음을 알리게 된다.

이에 따라, STA들은 비콘 타임에 AP로부터 수신된 TIM을 분석하게 된다. 아울러, 절전(Power save: 이하 PS라고 함)모드로 동작중인 STA들은 청취 구간 시간(Listen interval time)에 기동하여 정기적으로 비콘을 수신하고, 비콘에 포함된 TIM 필드를 분석하여 자신에게 전달되어질 데이터가 AP에 버퍼링되어 있는지의 여부를 알 수 있다. 이 TIM 필드는 도 5에 도시된 바와 같이 비콘 프레임의 프레임 바디에 포함되는 필드 중의 하나이다.

도 5는 TIM 필드의 상세한 구성을 보여준다.

도 5를 참조하면, TIM 필드는 DTIM 카운터(DTIM counter)필드, DTIM 주기(DTIM period) 필드와, 비트맵 제어(Bitmap control) 필드와, partial virtual bitmap 필드를 포함하고 있다.

partial virtual bitmap 필드는 251바이트(2008비트)로 되어 있다. 각 비트는 각 STA를 나타내며, 각 비트에 설정된 값에 따라 각 STA에 전송할 데이터가 AP에 저장되어 있는지 여부를 나타낸다.

예를 들어, n번째 비트의 값이 '0'으로 설정되어 있다면, AID(Association ID)가 n인 STA에 전송될 데이터가 저장되어 있지 않다는 것을 의미한다. 여기에서 AID는 STA가 AP에 연동을 위해 등록을 할때, AP에서 각 STA에게 부여해주는 식별자이다. 따라서, AID가 n이라는 것은 그 STA의 ID가 n이라는 것을 의미한다.

따라서, AP는 자신이 임의의 STA들에게 전송할 데이터를 저장하고 있는 경우에는 그 STA들에 해당하는 partial virtual bitmap의 비트의 값을 '1'로 설정해 놓는다. 각 STA들은 비콘 프레임에 있는 TIM을 분석하여 자신에게 해당하는 partial virtual bitmap의 비트값을 읽어 '1'로 설정되어 있으면, AP에 자신에게 전송될 데이터가 저장되어 있는 것으로 판단하여, 그 데이터를 자신에게 전송해줄 것을 요청하기 위해 PS-POLL 프레임을 AP로 전송한다.

AP는 STA들로부터 PS-POLL 프레임을 수신하면, 자신이 저장하고 있던 해당 STA들의 데이터를 해당 STA에게 전송한다.

한편, DTIM 카운터(DTIM counter)필드가 '0'으로 설정되었을 때의 TIM을 특별히 DTIM(Delivery traffic indication message)이라고 한다. DTIM은 브로드 캐스트 프레임이나 멀티 캐스트 프레임을 전송할 때 사용된다. 즉, AP는 STA에 브로드 캐스트 프레임이나 멀티 캐스트 프레임을 전송하기 전에 비콘 프레임에 DTIM을 실어서 STA로 전송한다.

따라서, 절전 모드를 수행하는 STA가 청취 주기에 맞추어 기동된 후 AP로부터 비콘 프레임을 청취하여, 그 비콘 프레임내에 DTIM이 포함되어 있으면, AP로부터 전송되는 브로드 캐스트 프레임이나 멀티 캐스트 프레임을 전송받기 위하여 기동상태를 유지한다.

STA는 기동 상태를 유지한 상태에서 AP로부터 브로드 캐스트 프레임이나 멀티 캐스트 프레임을 수신하면 다시 도즈 상태로 돌아간다.

DTIM 주기 필드는 연속되는 DTIM들간의 TIM 주기의 개수를 나타낸다. 즉, DTIM 주기가 십진수 '3'으로 설정되어 있다면, 비콘 프레임에 TIM이 3번 나타난 후에 1번의 DTIM이 나타난다는 것을 의미한다.

도 6은 종래의 AP에서 수행하는 전력 관리 방법에 의해 STA에서 실제적인 딥슬립 모드가 수행되지 못함을 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, (a)는 시간을 나타내며, (b)는 AP의 동작을 나타내며, (c)와 (d)는 STA의 동작을 나타낸다. 도면에서 하나의 TIM과 그 다음 TIM 간의 간격을 비콘 주기(Beacon-Interval)이라 하고, 3개의 TIM 간격이 하나의 DTIM 간격(DTIM Interval)을 이루는 것을 볼 수 있다. (b)를 보면 AP는 매 비콘 타임마다 비콘을 각 STA에 전송한다. 도면에서 Busy Medium은 전송매체가 사용되고 있음을 나타내며, buffered Frame은 버퍼링된 프레임을 나타낸다. 즉, 매 비콘 타임마다 동일하게 표시되어 있는 바(bar)는 비콘 타임마다 전송되는 일정한 비콘 프레임을 나타내고, 그 비콘 프레임의 뒤에 나타나는 것은 버퍼링된 데이터를 나타낸다. 즉, DTIM을 포함하고 있는 비콘 프레임뒤에 오는 데이터는 멀티 캐스트 데이터 또는 브로드 캐스트 데이터가 되고, TIM을 포함하는 비콘 프레임의 뒤에 오는 데이터는 해당 STA에 전송될 데이터를 의미한다. 또한, 두번째, 3번째, 5번째 비콘 프레임에서 보여지는 Busy Medium은 이전에 전송되고 있던 데이터가 미처 다 전송되지 못함에 따라 전송매체가 사용되고 있음을 나타낸다. 이에 따라 정해진 비콘 주기보다 약간 약간씩 지연되어 비콘이 전송되고 있음을 볼 수 있다.

(c)를 보면, STA는 비콘 타임에 상응하여 기동되는 것을 볼 수 있다. (d)의 경우는 슬립모드로 동작하고 있는 STA를 나타내는 것으로, 실제적으로 계속적으로 슬립모드로 동작해야 하나, 도면에 나타나 있는 바와 같이 TIM에 의해서 깨어남으로써 실제적인 슬립모드가 진행되지 않음을 보여준다.

이와 같이, STA는 청취 구간 시간에 비콘 프레임을 받는다. 그리고 만약 TIM 필드를 분석하여 AP에 데이터가 버퍼링되어 있음을 안 경우에는, PS-Poll(Power Save-Poll) 프레임을 AP에 전송한다. 이에 따라, AP는 PS-Poll 프레임에 대한 응답으로 즉시 버퍼링된 데이터들을 STA에 전송한다.

한편, 절전모드를 수행하는 STA는 도즈(Doze)상태로 있다가 청취주기(Listen Interval)마다 기동(Wake-up)하여 AP로부터 전송되는 비콘 프레임을 수신하고 브로드 캐스트(Broadcast)나 멀티 캐스트(Mulitcast)(이하 BC,MC라 함)를 수신한다.

따라서, AP가 DTIM구간 마다 BC/MC를 전송하는 경우, STA이 DTIM 구간에 기동되었다가 BC/MC 데이터를 수신하게 됨에 따라 딥 슬립 모드(Deep sleep mode)로 들어갈 수 없게 된다.

여기서, 딥 슬립 모드란 RF 및 맥 펌웨어(MAC firmware)까지도 슬립모드로 들어가 있는 경우로 STA의 청취 시간에만 깨어나서 AP로부터 전송되는 데이터를 수신할 수 있다.

절전 모드를 수행하기 위해서는 딥슬립 모드로 들어 가야 하는데 이더넷 환경에서는 BC또는 MC가 다수 발생하므로 실제적으로는 딥슬립 모드로 들어갈 수 없게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, STA가 자신에게 전달될 데이터가 없으면서도 이더넷상의 BC/MC 데이터들에 의해서 슬립 모드로 들어갈 수 없게 되는 문제점을 해결하여 전력 소비를 절감하도록 함으로써 STA가 PDA 또는 이와 유사한 음성/데이터 단말의 아이들(IDLE) 상태 유지 시간을 연장하게 하여 보다 장시간 이동 및 휴대하면서 사용될 수 있도록 하는 무선랜 단말의 전력 관리를 지원하는 에이피의 데이터 전송처리 방법 및 이를 수행하는 에이피를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 절전 모드를 수행하는 WLAN 단말의 전력관리를 지원하기 위한 AP의 데이터 전송 처리 방법에 있어서, 네트워크를 통해 임의의 데이터가 수신되는 경우, 자신의 현재 동작 타이밍이 제 1 타이밍 구간에 속해 있으면 수신된 데이터를 메모리에 저장하지 않고, 제 2 타이밍 구간에 속해 있으면 그 수신된 데이터를 메모리에 저장하는 데이터 선별 저장 단계와, 비콘 프레임 생성 주기에 따라 WLAN 단말들에게 전송할 데이터가 메모리에 저장되었는지 여부를 판단하여 WLAN 단말들에게 전송될 데이터가 메모리에 저장되어 있는지 여부를 WLAN 단말에게 알리기 위한 비콘 프레임을 생성하는 비콘 프레임 생성단계와, 그 생성된 비콘 프레임을 매 비콘 주기에 WLAN 단말들에게 전송하는 비콘 프레임 전송단계를 수행하는 WLAN 단말의 전력 관리를 지원하는 AP의 데이터 전송처리 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 절전 모드를 수행하는 WLAN 단말의 전력관리를 지원하기 위한 AP의 데이터 전송 처리 방법에 있어서, M개의 DTIM(delivery traffic Indication message) 간격을 포함하는 제 1 DTIM 구간과 N개의 DTIM 간격을 포함하는 제 2 DTIM 구간으로 이루어지는 하나의 주기를 설정하는 단계와, 제 1 DTIM 구간동안 네트워크를 통해 수신되는 멀티 캐스트 또는 브로드 캐스트의 데이터를 버리는 단계와, 제 2 DTIM 구간동안 네트워크를 통해 수신되는 멀티 캐스트 또는 브로드 캐스트의 데이터를 버퍼링하여 그 버퍼링된 데이터를 상기 제 2 DTIM 구간동안의 DTIM 주기마다 WLAN 단말에 전송하는 단계를 주기적으로 수행하는 WLAN 단말의 전력 관리를 지원하는 AP의 데이터 전송처리 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 절전 모드를 수행하는 WLAN 단말의 전력 관리를 지원하기 위한 AP에 있어서, 네트워크를 통해 전달되는 데이터를 수신하는 수신부와, 수신부를 통해 수신된 데이터중 선별된 데이터를 저장하는 메모리와, 비콘 프레임 생성 주기에 따라 WLAN 단말들에게 전송할 데이터가 메모리에 저장되었 는지 여부를 판단하여 WLAN 단말들에게 전송될 데이터가 메모리에 저장되어 있는지 여부를 WLAN 단말에게 알리기 위한 비콘 프레임을 생성하는 비콘 생성부와, 메모리에 저장된 데이터 또는 비콘 생성부에 의해 생성된 비콘 프레임을 WLAN 단말기에 전송하는 전송부와, 네트워크를 통해 임의의 데이터가 수신되는 경우, 자신의 현재 동작 타이밍이 제 1 타이밍 구간에 속해 있으면 수신된 데이터를 메모리에 저장하지 않고, 제 2 타이밍 구간에 속해 있으면 그 수신된 데이터를 메모리에 저장하고, 비콘 생성부에서 생성된 비콘 프레임을 매 비콘 주기에 전송부를 통해 WLAN 단말들에게 전송하는 데이터 처리부를 포함하여 구성된 WLAN 단말의 전력 관리를 지원하는 AP를 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 절전 모드를 수행하는 WLAN 단말의 전력 관리를 지원하기 위한 AP에 있어서, 네트워크를 통해 전달되는 데이터를 수신하는 수신부와, 수신부를 통해 수신된 데이터중 선별된 데이터를 저장하는 메모리와, 비콘 프레임 생성 주기에 따라 WLAN 단말들에게 전송할 데이터가 메모리에 저장되었는지 여부를 판단하여 WLAN 단말들에게 전송될 데이터가 메모리에 저장되어 있는지 여부를 WLAN 단말에게 알리기 위한 비콘 프레임을 생성하는 비콘 생성부와, 메모리에 저장된 데이터 또는 비콘 생성부에 의해 생성된 비콘 프레임을 WLAN 단말기에 전송하는 전송부와, M개의 DTIM 간격을 포함하는 제 1 DTIM 구간과 N개의 DTIM 간격을 포함하는 제 2 DTIM 구간으로 이루어지는 하나의 주기를 설정하고, 제 1 DTIM 구간동안 네트워크를 통해 수신되는 멀티 캐스트 또는 브로드 캐스트의 데이터를 버리고, 제 2 DTIM 구간동안 네트워크를 통해 수신되는 멀티 캐스트 또는 브로드 캐스트의 데이터를 메모리에 버퍼링하고, 비콘 생성부에서 생성된 비콘 프레임을 매 비콘 주기에 전송부를 통해 WLAN 단말들에게 전송하는 데이터 처리부를 포함하는 WLAN 단말의 전력 관리를 지원하는 AP를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 무선랜 단말의 전력 관리를 지원하는 에이피의 데이터 전송처리 방법 및 이를 수행하는 에이피를 상세히 설명하도록 한다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 AP의 구성 블록도이다.

도 7을 참조하면, 절전 모드로 동작하는 다수의 STA(20)와 통신을 수행하는 AP(10)는 수신부(11)와, 메모리(12)와, 데이터 처리부(13)와, 비콘 생성부(14)와, 전송부(15)를 포함하여 구성된다.

수신부(11)는 이더넷이나 임의의 STA(20)로부터 각종 데이터를 수신한다. 이더넷을 통해 수신되는 데이터에는 멀티 캐스팅 데이터나 브로드 캐스팅 데이터가 포함된다.

메모리(12)는 수신부(11)를 통해 수신된 데이터중 임의의 데이터를 저장한다. 임의의 데이터가 수신부(11)를 통해 수신되면 일단 메모리(12)에 저장되었다가 비콘 주기마다 STA(20)에 전송된다.

비콘 생성부(14)는 각 STA(20)에 비콘 주기마다 전송될 비콘 프레임을 생성한다. 비콘 생성부(14)에서 생성되는 비콘 프레임에는 TIM과 DTIM등이 포함된다. 이에 따라, 절전 모드를 수행하는 STA(20)는 도즈(dose)상태로 있다가 청취 주기마다 깨어나서 AP(10)로부터 비콘 주기로 전송되는 비콘 프레임을 수신한다.

전송부(15)는 메모리(12)에 저장된 데이터이나 비콘 생성부(14)에 의해 생성된 비콘을 비콘 타임마다 STA(20)에 전송한다.

데이터 처리부(13)는 M개의 DTIM 간격을 포함하는 제 1 구간과 N개의 DTIM 간격을 포함하는 제 2구간으로 이루어지는 하나의 주기를 설정하고, 제 1 DTIM 구간 동안에 수신부(11)를 통해 수신되는 데이터는 버리고, 제 2 DTIM 구간 동안에 수신부(11)를 통해 수신되는 데이터는 메모리(12)에 버퍼링하여 그 버퍼링된 데이터를 DTIM 주기마다 전송부(15)를 통해 STA(20)에 전송한다.

이하에서는 M과 N이 각각 4와 1일 경우, 데이터 처리부(13)에서 데이터를 처리하는 방법에 대하여 설명하도록 한다.

즉, 데이터 처리부(13)는 비콘 생성부(14)에서 생성되는 DTIM에 대하여 5개의 DTIM 주기를 하나의 주기로 설정한다.

5개의 DTIM 주기를 한 주기로 하여, 앞의 4 DTIM 주기를 제 1 DTIM 구간으로 하고, 5번째 DTIM 주기를 제 2 DTIM 구간으로 하기로 하자. 우선, 제 1 DTIM 구간 동안에는 인프라넷, 이더넷, 인터넷 등의의 네트워크에서 수신되는 멀티 캐스팅 데이터이나, 브로드 캐스팅 데이터는 메모리(12)에 버퍼링하지 않고 삭제한다.

그리고, 제 2 DTIM 구간에 수신되는 멀티 캐스팅 데이터이나 브로드 캐스팅 데이터는 비로소 메모리(12)에 버퍼링한다.

그리고, 그 버퍼링된 데이터를 DTIM을 포함하는 비콘 프레임을 전송한 후에 STA(20)로 전송한다.

AP가 5개의 DTIM를 하나의 구간으로 나누어 앞의 4개의 DTIM 구간에서는 BC/MC 데이터를 삭제하고, 마지막 1개의 DTIM 구간동안 수신되는 BC/MC 데이터를 버퍼링했다가 STA에 전송하는 것은 브로드 캐스팅의 특성을 이용하는 것이다.

물론, AP는 제 1 DTIM 구간이나 제 2 DTIM 구간동안 STA로 비콘 주기마다 비콘 프레임을 전송한다.

다만, 제 1 DTIM 구간에서는 데이터를 메모리에 저장하지 않음에 따라, STA에 전송할 데이터가 없으므로 비콘 프레임에 포함되는 TIM 필드의 partial virtual bitmap의 비트들에 설정되는 값은 '0'으로 설정된다. 아울러, DTIM 주기마다 비콘 프레임이 STA로 전송되지만 저장된 브로드 캐스트 데이터나 멀티 캐스트 데이터가 없다.

따라서, 각 STA들은 청취 주기마다 기동했다가 비콘 프레임을 청취하고 다시 도즈 상태로 돌아가게 되고, 이로 인해 실질적인 슬립 모드를 달성할 수 있게 된다.

또한, 제 2 DTIM 구간에는 각 비콘 주기마다 TIM을 포함하는 비콘 프레임을 각 STA(20)에 전송한다. 아울러, 임의의 STA(20)에서 PS-POLL 프레임을 전송해오는 경우 메모리(12)에 저장되어 있는 데이터를 해당 STA(20)에 전송하는 동작도 수행한다.

도 8은 도 7에 도시된 AP의 동작에 따른 AP와 STA의 동작상태를 보여준다.

도 8을 참조하면, STA는 5개의 DTIM 주기동안 슬립상태를 유지하고 있음을 볼 수 있다. AP에서는 5개의 DTIM 주기가 하나의 주기를 이루고 있다. 여기에서 DTIM 간격은 다수개의 TIM 간격으로 되어 있다.

예를 들면 도 7에 도시된 바와 같이 3개의 TIM 간격마다 한번씩 나타난다. 또한, STA는 청취 주기마다 잠시동안 깨어났다가 수신할 데이터가 없으면 그대로 슬립상태를 유지하게 된다. 이때, STA가 청취 주기마다 잠시동안 기동하는 것은 극히 미약한 시간임에 따라 계속적으로 슬립모드를 유지하고 있는 것으로 볼 수 있다.

AP(10)는 5개의 DTIM 주기를 한 주기로 하여, 앞의 4 DTIM 주기 동안에는 인프라넷, 이더넷, 인터넷 등의의 네트워크에서 수신되는 멀티 캐스트 데이터나, 브로드 캐스트 데이터는 버퍼링하지 않고 삭제한다. 그리고, 5번째 DTIM 구간(BC/MC Buffering time)에 수신되는 멀티 캐스트 데이터나 브로드 캐스트 데이터는 비로소 버퍼링한다.

그리고, AP(10)는 이렇게 버퍼링된 데이터를 DTIM 주기마다 DTIM을 포함하는 비콘 프레임을 전송한 후 이어서 STA에 전송한다.

AP(10)가 5개의 DTIM 주기를 두개의 구간으로 나누어 앞의 4개의 DTIM 구간에서는 BC/MC 데이터를 삭제하고, 마지막 1개의 DTIM 구간동안 수신되는 BC/MC 데이터를 버퍼링했다가 STA(20)에 전송하는 것은 브로드 캐스팅의 특성을 이용하는 것이다.

즉, 일반적으로 브로드 캐스트나 멀티 캐스트 데이터를 관리하는 무선망 시스템은 하나의 시스템 상대국으로 데이터를 전송할 때 모든 데이터가 정확하게 전달될 것이라고는 생각하지 않는다. 왜냐하면 하나의 전송 시스템과 그 상대 시스템간에는 무수한 데이터 손실의 요건들이 있기 때문이다. 따라서, 전송 시스템에서 전송되는 데이터들은 그러한 데이터 손실에 대한 보완책을 가지고 만들어져 있다.

따라서, 임의의 비율로 예를 들어 도 3에서는 4:1의 비율을 정하여 4만큼의 데이터는 삭제하고, 1만큼의 데이터를 저장했다가 해당 STA에 전달해주어도 데이터 통신을 수행하는데는 그다지 문제가 없을 수 있다. 즉, 전송 품질이 보장되는 한 주기적으로 임의의 데이터를 삭제한다고 해도 문제가 되지 않는 것이다. 왜냐하면, 그정도의 더이터 손실은 다른 요건에 의해서도 발생될 수 있기 때문이다.

또한, 데이터의 특성상 임의의 데이터에 대하여 이전 데이와 이후 데이터가 있으면 해당 데이터를 복원할 수도 있기 때문이다.

만약, AP에서 각각의 STA에 데이터를 전송함에 있어서, 매 DTIM 주기마다 멀티 캐스트 데이터나 브로드 캐스트 데이터를 STA로 전달하지 않고, 하나의 주기중에서 선택된 구간에서만 그러한 데이터를 STA로 전달할 수 있다면, STA는 그 나머지 구간에서 슬립모드를 확실하게 유지할 수 있게 된다.

즉, AP에서 멀티 캐스트 데이터나 브로드 캐스트 데이터를 전송하지 않는 구간에서는 STA는 DTIM 주기마다 잠시 깨어난다고 해도 AP로부터 전달되는 멀티 캐스트 데이터나 브로드 캐스트 데이터가 전혀 없음에 따라 슬립 유지 시간(sleep duration time)을 일정 시간 보장할 수 있게 된다.

일실시예에서는 데이터를 삭제하고, 저장하는 비율을 4:1로 하여 하나의 주기를 이루도록 하였다. 그러나, 이는 4:1에 국한되지 않고 전송품질이 허용되는 범위에서 다양하게 설정할 수 있을 것이다. 예를 들어 데이터가 음성 데이터인 경우에는 삭제할 수 있는 비율이 높아질 수 도 있을 것이며, 데이터 통신 경우에는 전 송품질을 유지하기 위해서는 그 비율이 작아질 것이다.

그리고, 그 비율에 따라, STA가 슬립모드로 동작할 수 있는 시간이 결정됨에 따라 궁극적인 슬립모드의 유지시간이 결정되어 효과적인 절전을 수행할 수 있다.

본 발명에 의하면, DTIM 주기(1sec∼ 1.6sec) 5개를 한 주기로 하여 앞의 4개에 해당하는 DTIM 간격 동안은 AP에 수신된 BC/MC를 버리고 마지막 1개에 해당하는 DTIM 간격내 수신된 BC/MC만 STA에 전송한다면, STA은 매 주기마다 4 개의 DTIM 간격에서는 확실히 슬립 시간(Sleep time)을 유지할 수 있으므로 전력 소비에 대한 절감효과를 얻을 수 있게 된다.

예를 들어, STA가 1000mAh의 배터리를 사용할 경우, 종래의 전력 관리 방법에 따라 매 DTIM 주기마다 멀티 캐스트 데이터 또는 브로드 캐스트 데이터가 전송되게 했을 경우, 대기 시간(idle time)에서는 약 12.5시간, 토크 타임(talk time)에서는 2.5시간을 사용할 수 있었다. 이는 10개의 시료를 통해 최고치와 최저치를 삭제한 후 평균을 낸 결과이다.

한편, 본 발명에 따른 전력 관리 방법에 따르면, AP에서 5개의 DTIM 주기중에서 1개의 주기에 해당하는 구간에서만 수신된 브로드 캐스트 데이터 또는 멀티 캐스트 데이터를 버퍼링한후 그 버퍼링된 데이터를 DTIM 주기에 전송하도록 한 결과, STA에서의 대기시간이 거의 두배 까지 늘어난 결과를 얻을 수 있다.

즉, 실험 결과 대기시간이 24시간, 토크 타임이 2.5시간으로 토크 타임에는 변화가 없었으나 대기시간이 상당히 연장되었음을 확인할 수 있었다. 이는 딥슬립 모드로 동작하는 구간이 많아졌다는 것을 확인해 주는 것이다.

Claims

절전모드를 수행하는 WLAN단말의 전력관리를 지원하기 위한 AP의 데이터 전송 처리방법에 있어서,

M개의 DTIM(Delivery Traffic Indication Message) 간격을 포함하는 제1 DTIM 구간과 N개의 DTIM주기를 포함하는 제2 DTIM구간으로 이루어지는 하나의 주기를 설정하는 단계;

네트워크를 통해 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 데이터가 수신되는 경우, 상기 제2 DTIM 구간동안 수신되는 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 데이터만을 메모리에 버퍼링하고, 상기 제2 DTIM 구간 동안의 DTIM 주기마다 DTIM을 포함하는 비콘 프레임을 WLAN 단말로 전송한 후, 상기 메모리에 버퍼링된 멀티캐스트 또는 브로드 캐스트 데이터를 WLAN 단말로 전송하는 단계를 포함하는 WLAN 단말의 전력 관리를 지원하는 AP의 데이터 전송 처리 방법.

(단 M, N은 M > N인 자연수)
삭제
제 1항에 있어서, M,N은 각각 4, 1 인 WLAN 단말의 전력 관리를 지원하는 AP의 데이터 전송처리 방법.
삭제
절전 모드를 수행하는 WLAN 단말의 전력 관리를 지원하기 위한 AP에 있어서,

네트워크를 통해 멀티캐스트 또는 브로드 캐스트 데이터를 수신하는 수신부;

상기 수신부를 통해 수신된 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 데이터를 선택적으로 저장하는 메모리;

비콘 프레임 생성 주기에 따라 WLAN 단말들에게 전송할 데이터가 상기 메모리에 저장되어 있는지를 판단하여 데이터 존재 유무를 WLAN 단말에 알리기 위한 비콘 프레임을 생성하는 비콘 생성부;

상기 비콘 생성부에서 생성된 비콘 프레임을 상기 WLAN 단말로 전송한 후, 상기 메모리에 선택적으로 저장된 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 데이터를 WLAN 단말로 전송하는 전송부;

M개의 DTIM 간격을 포함하는 제1 DTIM 구간과 N개의 DTIM 간격을 포함하는 제2 DTIM 구간으로 이루어지는 하나의 주기를 설정하고, 제2 DTIM 구간동안 상기 수신부를 통해 수신되는 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 데이터만을 상기 메모리에 버퍼링하며, 상기 비콘 프레임과 상기 메모리에 저장된 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 데이터를 상기 송신부에서 WLAN 단말로 순차적으로 전송될 수 있도록 데이터 처리하는 데이터 처리부를 포함하는 WLAN 단말의 전력 관리를 지원하는 AP.

(단 M, N은 M > N인 자연수)
삭제
제 5항에 있어서, M,N은 각각 4, 1 인 WLAN 단말의 전력 관리를 지원하는 AP.
삭제