KR100590896B1

KR100590896B1 - 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법

Info

Publication number: KR100590896B1
Application number: KR1020040098242A
Authority: KR
Inventors: 최미라; 서창우; 어래진; 나성국
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2006-06-19
Also published as: US20060114878A1; EP1662709B1; EP1662709A1; CN1780246B; DE602005017563D1; CN1780246A; KR20060059072A; US8259655B2

Abstract

본 발명은 단말기(또는 통신용 무선단말기)의 대기수를 기지국에서 관리하여 원활한 트래픽과 통화품질을 향상시키도록 한 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법에 관한 것이다. 본 매체접속방법은 무경쟁을 위한 복수의 단말기를 갖는 제1그룹과 경쟁을 위한 복수의 단말기를 갖는 제2그룹을 구비하고 있으며, 상기 제1그룹의 접속을 시도하는 무경쟁접속메세지를 준비하는 단계와, 수퍼프레임에서 상기 제2그룹의 접속을 시도하는 경쟁접속메세지의 송신타임을 감지하는 단계와, 상기 경쟁접속메세지에 무경쟁접속메세지를 삽입하여 상기 송신타임에 상기 제1그룹과 제2그룹 중 적어도 어느 하나이상을 향하여 전송하는 단계와, 상기 제1그룹과 제2그룹 중 적어도 어느 하나이상에서 상기 무경쟁접속메세지가 삽입된 경쟁접속메세지를 수신하고 제1그룹과 제2그룹 중 어느 하나를 우선하여 순차적으로 매체접속을 시도하는 단계를 포함한다. 이에 따라, 대기수 제어기반의 다중 폴링방식이 MPDCF모듈을 장착하지 않은 상용 단말기과 공존할 수 있기 때문에 모든 단말기가 MPDCF 모듈을 내장하여야 하는 단점을 해소하고, 단말기의 수가 점차적으로 증가하더라도 쓰루풋이 일정하게 유지될 수 있다.

단말기, 대기수, 다중, 폴링, 비콘

Description

경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법{Medium Access Method for contention and contention-free}

도 1은 본 발명의 경쟁기간과 무경쟁기간을 갖는 수퍼프레임을 나타낸 도면이고,

도 2는 본 발명에 따른 임의의 단말기들에서 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법을 나타낸 플로우 차트이고,

도 3은 본 발명에 따른 AP에서 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법을 나타낸 플로우 차트이고,

도 4는 다중 폴링메세지를 나타낸 도면이다.

본 발명은 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 IEEE 802.11e표준에 따라 상용 단말기(STATION ; 통신용 무선단말기)의 대기수를 기지국에서 관리하여 원활한 트래픽과 통화물질을 향상시키도록 한 경쟁과 무 경쟁을 위한 매체접속방법에 관한 것이다.

일반적으로, 무선 랜은 케이블을 사용하지 않고 전파를 이용하여 네트워크상에서 통신을 수행하는 방식이다. 무선 랜의 등장은 케이블링으로 인한 설치, 유지보수, 이동의 어려움을 해소하기 위한 대안으로 대두되었으며, 이동사용자의 증가로 인해 그 필요성이 점점 늘어나고 있는 추세이다.

무선 랜의 구성은 액세스 포인트(Access Point,이하 "AP"라 칭한다)와 단말기로 이루어진다. AP는 전송거리 이내의 무선 랜 사용자들이 인터넷 접속 및 네트워크를 이용할 수 있도록 전파를 보내는 장비로서 휴대폰의 기지국 또는 유선 네트워크의 허브와 같은 역할을 한다. ISP(Internet Service Provider)에서 제공하는 무선초고속인터넷 서비스 역시 서비스 지역 내에 AP(또는 망 접속 집중국)라는 장비가 이미 설치되어 있다.

단말기는 무선네트워크 통신을 수행하기 위해서 무선 랜 카드 등을 장착하고 있어야 하며, PC(노트북 포함) 또는 PDA와 같은 단말기 등이 있다.

그러나, 최근에는 실시간성을 요구하는 음성 통화 서비스, 다자간 화상 회의 서비스, 실시간 영상 전송 서비스 등을 수용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 따라 최근에는 무선 랜에 접속하여 전화를 주고 받을 수 있는 무선 랜 전화기도 상용화되고 있다.

무선 랜은 실시간성을 필요로 하는 다양한 응용 서비스를 원활히 제공하기 위해서 그러한 서비스를 이용하는 단말기/사용자에게 QoS(Quality of Service)를 보장할 수 있어야 한다. 또한, 무선 랜에 연결되어 있는 각각의 단말이 원하는 서 비스의 질(Level of service)이 각각 다르므로, 서로 다른 단말들에 대하여 최적의 서비스를 제공할 수 있는 기능도 구현되어야 한다.

오늘날 많이 사용되고 있는 무선 랜 규격들은 이러한 QoS, CoS(Class of Service)를 가능하게 할 수 있는 기능을 내재하고 있거나 관련 기능을 보완하는 절차를 거치고 있다. 북미, 한국을 비롯해 널리 적용되고 있는 IEEE 의 무선 랜 규격도 실시간 정보 전달을 가능하게 하기 위해서 폴링(Polling) 방식에 의한 매체(medium) 접속 제어 기능인 PCF(Point Coordination Function)를 옵션으로 지원하고 있다.

IEEE의 무선 랜 표준은 "단말기ndard 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 Edition을 따르고 있다.

이하에서는 줄여서 IEEE 802.11로 표기하도록 한다. IEEE 802.11 표준에는 무선 랜을 구성하는 물리 계층과 매체 접근 제어(Medium Access Control; MAC)에 관한 규정이 정의되어 있다.

맥(MAC ; Media Access Control)계층은 공유 매체를 사용하는 단말 또는 장치가 매체를 이용/접근할 때 준수해야 할 순서(Order)와 규칙을 정의함으로써, 네트워크의 용량의 사용을 조정하고 어떤 단말기가 전송을 위해서 매체를 사용하도록 허용하는지를 결정한다.

MAC 프로토콜에는 분산조정기능(DCF ; Distributed Coordination Function) 및 QoS(Quality of Service)를 제공하는 확대분산조정기능과, 포인트조정기능(PCF ; Point Coordination Function) 및 QoS를 제공하는 하이브리드조정기능(HCF ; Hybrid Coordination Function)이 있으며, DCF는 경쟁을 통해서 맥 프로토콜 데이터 유닛(MPDU ; MAC Protocol data Unit)이 전송되며, 이러한 기간을 경쟁기간(CP ; contention Period)이라고 하고, PCF는 경쟁과 폴링방식을 모두 포함하여 폴을 통해서 MPDU를 전송하는 기간을 경쟁해제기간(CFP ; contention Free Period)(이하, "무경쟁 기간"이라 함)라 한다.

이와 같은 DCF방식은 802.11의 기본사항으로 정의된 접근제어방식으로 CSMA/CA라고 알려진 경쟁에 기반한 알고리즘에 따라, 복수의 단말기들이 경쟁을 통하여 이들 중에서 어느 하나의 단말기에게 매체에 접속할 수 있는 권한을 제공한다. 접속되지 않은 단말기는 NAV(Network Allocation Vector)가 설정되어 대기상태가 된다.

여기서, 상기 NAV는 가상반송파 감지를 통하여 제공된다. 대부분의 IEEE 802.11 프레임은 지속필드를 포함하며, 이것은 고정된 시간 동안 매체를 예약할 때 사용된다. NAV는 매체가 예약된 경우의 시간정보를 의미하는 타이머이다. 단말기는 현재 동작을 완료하는데 필요한 모든 프레임을 포함하여 매체를 사용할 것으로 예상되는 시간을 NAV에 설정한다. 다른 단말기는 NAV가 '0'으로 되기를 기다린다. NAV가 '0'이 아니면, 가상 반송파 감지기능은 매체가 사용중임을 지시하며, '0'이 되면 가상반송파 기능은 매체가 사용 가능함을 지시한다. 이러한 NAV는 프레임 교 환에서 사용되는 전송요구(Request to Send, 이하 "RTS"라 칭한다), 전송클리어(Clear to Send, 이하 "CTS"라 칭한다), 확인응답(Acknowledgement, 이하 "ACK"라 칭한다)에 의해서 설정될 수 있다. 일반적으로 NAV를 설정할 수 있는 정보는 RTS, CTS 프레임 헤더에 포함되어 전송된다.

상기 DCF방식은 단말기들 간의 경쟁을 통하여 CP(경쟁기간) 이내에 어느 하나의 단말기가 접속될 경우 나머지 단말기들은 NAV시간만큼 매체접근이 연기되므로, NAV시간 이후에는 다시 다른 단말기들 간의 경쟁을 통하여 어느 하나가 접속기회를 획득하게 된다.

즉, 단말기는 매체가 사용중인지를 검사하여 매체가 사용중인 경우, 일정시간 기다렸다가 일정 시간후에 매체가 미사용중인 경우에 백오프 타임을 감소시킨다. 이와 같이 각 단말기가 트래픽을 개시하기 위해 기다리는 일정 시간을 IFS(interframe space)라 한다. MAC 프로토콜 트래픽에는 크게 세 가지의 IFS가 있다. DIFS는 DCF interframe space을 나타내며, PIFS는 PCF interframe space를 나타내며, SIFS는 Short interframe space을 나타낸다.

DCF 방식을 사용하는 단말기는 프레임을 보내기 전에 우선 매체가 사용 중인지를 검사한다. 만약 매체가 DIFS(DCF interframe space)보다 크거나 같은 시간 동안 미사용(Idle)상태이면, 프레임을 전송할 수 있게 된다. 이와 반대로 매체가 사용중(busy)이면, 단말기는 백오프 절차를 개시하게 되고 백오프 타이머의 값이 0으로 되면 비로소 매체를 점유하여 프레임을 전송한다.

그런데, 이와 같은 DCF방식은 단말기의 경쟁을 통하여 접속하는 확률에 근거 한 전송기회획득을 기반으로 하고 있기 때문에 시간 제약적인 서비스 지원이 용이하지 못한다. 또한 단말기의 수가 점차적으로 증가하게 되면 쓰루풋이 일정하게 유지되어야 하는 멀티미디어와 같은 서비스에 지장을 주게 되고, 정해진 비콘 간격이내에서 오버헤드(Overhead)가 발생하여 QoS를 보장할 수 없는 문제점이 있다.

이와 같은 DCF 무선 랜에서의 QoS를 보장하기 위해서는 폴링(Polling)에 기반한 대표적인 경쟁이 없는(Contention-Free ; CF) 매체 접속(Media Access) 방법이며, PCF가 이 방식을 이용한다. PCF 또는 HCF에 의한 단일폴링방식은 AP에 다수의 단말기가 경쟁없이 매체에 접속할 수 있다. 즉, AP로부터 다수의 단말기를 향하여 단일폴(Poll)이 발생되면 미리 설정된 어느 하나의 단말기가 접속되고, 그 다음 단일폴이 발생되면 나머지 중 최상위 순위에 대기중인 단말기가 접속되는 방식이다.

그런데, 이와 같은 매번 단말기들을 폴링할 때마다 폴링메세지를 보내야 하고, CFP(무경쟁 기간)을 위한 별도의 타이밍관리를 해야 하는 부분들이 있고, 이로 인한 구현 상의 복잡한 문제점이 있다.

한편, 이와 같은 문제점을 극복하기 위한 대한민국 특허등록 제10-0442821호(2004.07.23 ; 대기수 제어기반의 데이터 전송방법, 이하 선행기술이라 함)에는 DCF기본 기능을 이용하여 PCF에 의한 단일폴링방식의 단점을 극복하는 다중 폴링(Multi-Polling)방식에 대한 기술이 소개되어 있다.

선행특허에 소개된 다중 폴링(multi-polling) DCF 방식은 AP에서 폴링하고자 하는 단말기들의 ID와 각 단말기에 할당한 임의의 대기수 정보를 포함하는 다중 폴링 메세지를 전송하면, 해당 단말기에서 그 다중 폴링 메세지를 수신하여 자신에게 할당된 대기수를 자신의 백오프 타이머에 설정한 후 백오프 절차를 수행하여 매체 접속을 시도하게 된다. 이 때, 상기 단말기는 상기 다중 폴링메세지에 따른 폴링리스트에 설정되어 있으며, 대기수 정보에 따라 매체에 접속할 권한을 갖는다.

이와 같이 다중 폴링 DCF 방식은 하나의 폴링 메세지에 QoS를 필요로 하는 다수개의 단말(이하, MP-DCF 단말이라 한다.)에 Multi-Poll 또는 비콘(Beacon)을 이용하여 해당 단말들의 대기수를 정의하여 보냄으로써 각 MP-DCF 단말들의 전송기회를 평등하게 줄 수 있다.

그런데, 상술한 바와 같이 QoS를 보장하기 위한 폴링 기반의 매체 접속 제어 방식인 MPDCF의 경우 매체접속에 대하여 해결해야 할 과제가 있다.

우선, MPDCF와 같은 매체접속 방식은 무경쟁의 기반 하에서 MP-DCF 단말기에만 전송기회를 균등하게 제공하고, DCF와 같은 매체접속방식에 따른 상용 단말기에는 경쟁기반 하에서 전송기회를 균등하게 제공하지 않기 때문에 무경쟁 기반 하에서 상용 단말기가 상호 공존할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 상용 단말기는 다중 폴링(MP)메세지를 인식할 수 없으며, 데이터 간 DIFS 간격으로 매체에 접속할 기회를 제공하기 때문에 무경쟁기간동안에 상용 단말기에 의해 방해받아 MP-DCF 단말기의 매체접속을 보장할 수 없는 문제점이 있다.

따라서, MP-DCF 단말기와 상용 단말기가 공존하게 될 경우 상호 우선적으로 매체 접속하기 위하여 충돌현상이 발생하고, 매체접속에 실패하는 확률이 증가하여 QoS를 보장할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로, 대기수 제어기반의 다중 폴링방식이 MPDCF모듈을 장착하지 않은 상용 단말기과 공존할 수 있고, 상용 단말기과 다중 폴링방식의 단말기 뿐만 아니라 AP와 단말기 간에도 상호 간섭없이 인식하여 QoS를 보장하도록 한 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 무경쟁을 위한 복수의 단말기를 갖는 제1그룹과 경쟁을 위한 복수의 단말기를 갖는 제2그룹을 구비한 매체접속방법에 있어서, 상기 제1그룹의 접속을 시도하는 무경쟁접속메세지를 준비하는 단계와, 상기 제2그룹의 접속을 시도하는 경쟁접속메세지의 송신타임을 감지하는 단계와, 상기 경쟁접속메세지에 무경쟁접속메세지를 삽입하여 상기 송신타임에 상기 제1그룹과 제2그룹 중 적어도 어느 하나이상을 향하여 전송하는 단계와, 상기 제1그룹과 제2그룹 중 적어도 어느 하나이상에서 상기 무경쟁접속메세지가 삽입된 경쟁접속메세지를 수신하고 제1그룹과 제2그룹 중 어느 하나를 우선하여 순차적으로 매체접속을 시도하는 단계를 포함하는 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법에 의해 달성된다.

여기서, 상기 무경쟁접속메세지는 접속스케줄을 가지며, 상기 제1그룹의 단말기들이 접속스케줄에 따라서 순차적으로 접속을 시도하기 위한 다중 폴링메세지로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 접속스케줄은 상기 단말기 각각에게 접속을 위한 백오프순위를 설정하고, 그 순위에 따른 백오프타임값을 가지고 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 경쟁접속메세지는 경쟁접속을 시도하기 위한 비콘메세지로 구성되어 있으며, 상기 비콘메세지는 상기 무경쟁접속메세지에 따른 무경쟁기간 이외의 경쟁기간을 확보하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 최종 단계에서 우선하는 그룹이 제1그룹일 경우, 상기 제1그룹의 매체접속은 무경쟁기간 내에서 접속스케줄링에 따라서 이루어지며, 상기 무경쟁기간 동안에 상기 제2그룹은 NAV가 설정되어 대기상태를 유지하고, 상기 대기상태 이후 경쟁기간 내에서 매체접속을 시도하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 무경쟁기간은 AP를 향하여 상기 제1그룹 단말기의 데이터를 순차적으로 업로드하는 제1기간과, 상기 업로드 데이터를 발생한 단말기 각각을 향하여 그 데이터에 대응하는 데이터를 순차적으로 다운로드하는 제2기간을 갖는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 최종 단계에서 우선하는 그룹이 제2그룹일 경우, 상기 제2그룹의 경쟁기간동안, 제1그룹에 NAV를 설정하여 대기상태를 유지하는 단계와, 상기 대기 후 접속스케줄에 따라서 순차적으로 매체접속을 시도하는 무경쟁기간동안, 제2그룹에게 NAV를 설정하여 대기상태를 유지하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 목적은, 본 발명의 다른 분야에 따라, 경쟁없이 매체에 접속하기 위한 적어도 하나이상의 단말기를 갖는 제1그룹과 경쟁에 의한 적어도 하나이상의 단말기를 갖는 제2그룹 중 적어도 어느 하나이상과 AP간의 매체접속방법에 있어서, 상기 제1그룹과 제2그룹에서 다중 폴링메세지가 삽입되어 있는 비콘메세지를 수신하는 단계와, 상기 비콘메세지를 수신한 상기 제1그룹과 제2그룹 스스로가 NAV를 설정하는 단계와, 상기 NAV가 설정된 상기 제1그룹과 제2그룹 중 폴링리스트가 저장되어 있는 제1그룹의 NAV를 제거하는 단계와, 상기 NAV를 제거한 상기 제1그룹의 단말기 각각으로부터 전송할 데이터 유/무를 판단하는 단계와, 상기 데이터가 있는 상기 단말기들이 다중 폴링메세지의 접속스케줄에 따라 상기 데이터를 순차적으로 상기 AP에게 업로드하는 단계와, 상기 NAV를 제거하지 않은 상기 제2그룹의 단말기 스스로가 무경쟁기간동안 대기상태를 유지하는 단계와, 상기 무경쟁기간 이후 CF END를 수신하여 상기 NAV를 제거하는 단계와, 상기 NAV를 제거한 상기 제2그룹의 단말기들이 경쟁방식으로 상기 AP와 데이터를 송수신하는 단계를 포함하는 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법에 의해 달성된다.

또한, 상기 제1그룹의 단말기들이 상기 데이터를 상기 AP에게 업로드한 후에 그 데이터에 대응하는 AP의 데이터를 상기 제1그룹의 단말기 각각에게 순차적으로 다운로드하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1그룹의 단말기 중 적어도 어느 하나이상으로부터 전송할 데이터가 없을 경우, 랜덤한 CW(Contention Window)의 최소값을 폴 넘버(Num of Poll) 값으로 설정하여 다음 비콘메세시를 기다리는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하 다.

여기서, 상기 NAV를 제거하지 않아 대기상태를 유지하는 단계는 상기 제2그룹의 단말기 중 적어도 어느 하나이상이 전송기회를 획득하기 위해 대기중인지 판단하는 단계와, 상기 대기 중일 경우 경쟁을 통하여 결정된 순위가 감소 중에 있는 대기수 값을 현재의 폴 넘버만큼 증가시켜 대기상태를 유지하는 단계와, 상기 대기 중이 아닐 경우 랜덤한 CW(Contention Window)의 최소값을 폴 넘버(Num of Poll) 값으로 설정하여 다음 비콘메세시를 기다리는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 목적은, 본 발명의 다른 분야에 따라, 적어도 하나이상의 단말기를 갖는 제1그룹이 경쟁없이 AP에 접속하는 무경쟁기간과 적어도 하나이상의 단말기를 갖는 제2그룹이 경쟁에 의해 AP에 접속하는 경쟁기간 중 어느 하나가 전반부를 이루고 나머지 하나가 후반부를 이루는 수퍼프레임을 구비한 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법에 있어서, 상기 무경쟁기간 제1시간동안에 상기 제1그룹 각각의 단말기에서 상기 AP를 향하여 데이터를 순차적으로 업로드하는 단계와, 상기 무경쟁기간 제2시간동안에 상기 업로드 데이터에 대응하는 데이터를 상기 AP에서 상기 제1그룹 각각의 단말기를 향하여 순차적으로 다운로드하는 단계를 포함하는 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법에 의해 달성된다.

상기 목적은, 본 발명의 다른 분야에 따라, AP와 경쟁 및 무경쟁을 위한 적어도 어느 하나이상의 단말기를 구비하여 매체를 접속하는 방법에 있어서, 다중 폴링메세지가 삽입되어 있는 비콘메세지를 발신하는 단계와, 상기 비콘메세지의 다중 폴링메세지에 따라 매체접속을 수행하는 적어도 어느 하나이상의 단말기와 상기 AP 간에 데이터를 업로드와 다운로드하는 무경쟁기간을 갖는 단계와, 상기 비콘메세지에 따라 매체접속을 수행하는 적어도 어느 하나이상의 단말기와 AP간에 경쟁에 의해 데이터를 업로드와 다운로드하는 경쟁기간을 갖는 단계를 포함하는 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법에 의해 달성된다..

또한, 상기 무경쟁기간을 갖는 단계는 상기 무경쟁기간의 제1시간동안에 각각의 상기 단말기 모두가 상기 AP를 향하여 데이터를 순차적으로 업로드하는 단계와, 상기 무경쟁기간의 제2시간동안에 상기 업로드 데이터에 대응하는 데이터를 상기 AP가 각각의 상기 단말기를 향하여 순차적으로 다운로드하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 다중 폴링메세지는 해당하는 단말기 각각마다 상기 AP에 접속하기 위한 접속스케줄을 가지고 있는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 경쟁기간과 무경쟁기간을 갖는 수퍼프레임을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 임의의 단말기들에서 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법을 나타낸 플로우 차트이고, 도 3은 본 발명에 따른 AP에서 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법을 나타낸 플로우 차트이고, 도 4는 다중 폴링메세지를 나타낸 도면이다.

본 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법은 도 1에 도시된 바와 같다.

우선, 경쟁기반과 무경쟁기반을 동시에 만족하면서 이들을 위한 통신방식이 상호 공존 가능하도록 한 다수의 단말기(단말기)과, 그 단말기(단말기)에게 브로드캐스팅하는 AP가 마련되어 있다. 여기서 상기 다수의 단말기는 무경쟁을 위한 복수의 단말기를 갖는 제1그룹과 경쟁을 위한 복수의 단말기를 갖는 제2그룹으로 나눌 수 있다.

상기 제1그룹 및 제2그룹과 상기 AP 간에 매체접속은 수퍼프레임(SuperFrame) 내에서 이루어진다. 상기 수퍼프레임은 AP에서 임의의 다수 단말기에 다중 폴링 메세지를 제공하여 폴링 메세지(Poll)을 받은 단말기만이 경쟁 없이 매체에 접속할 수 있는 무경쟁기간(MPDCF)과, 경쟁에 의해 매체에 접속할 수 있는 경쟁기간(DCF)으로 이루어진다. 이 때, 수퍼프레임은 하나의 비콘메세지와 다음 주기의 비콘메세지까지의 프레임 구간을 나타낸다.

상기 수퍼프레임의 무경쟁기간은 상기 제1그룹에게 경쟁없이 매체에 접속할 수 있도록 하기 위하여 무경쟁접속메세지(이하, 다중 폴링 메세지라 함)를 준비하여 상기 제2그룹에게 경쟁을 통하여 매체에 접속할 수 있도록 하기 위한 경쟁접속메세지(이하, 비콘메세지라 함)에 다중 폴링 메세지를 삽입하고, 이를 송신타임에 AP에서 제1그룹과 제2그룹에게 전송하여 경쟁과 무경쟁을 통한 매체접속을 유도한다. 상기 제1그룹은 AP에게 각각의 단말기가 저장하고 있는 데이터를 전송하는 모드를 수행하고, 상기 AP는 상기 제1그룹의 각 단말기에 대하여 AP가 저장하고 있는 데이터를 전송하는 모드를 수행하도록 접속 스케줄링된다.

여기에서 상기 다중 폴링 메세지는 도 4에 도시된 바와 같이, 다중 폴링메세 지를 통해 폴링하고자 하는 스테이션들의 총 개수를 나타내는 Num_of_Poll(대기수) 필드, 폴링하고자 하는 단말기의 ID와 그 ID의 순위를 설정하는 백오프 타임값(Backoff Number)을 갖는 접속스케줄을 구성하고 있다. 이 때, 대기수 각각은 0에서 Num_of_Poll-1까지의 값을 갖는다.

편의상, 상기 무경쟁기간에서 비콘메세지 내에 다중 폴링메세지를 삽입하고 이를 AP에서 제1그룹과 제2그룹에게 전송하는 기간을 비콘기간이라 하고, 상기 제1그룹이 AP에게 각각의 단말기가 저장하고 있는 데이터를 전송하는 모드를 수행하는 기간을 제1기간이라 하고, 상기 AP가 상기 제1그룹의 각 단말기에 대하여 AP가 저장하고 있는 데이터를 전송하는 모드를 수행하는 기간을 제2기간이라 명명하자.

그리고 상기 제1기간을 업로드기간(STS VoUP)이라 하고, 상기 제2기간을 다운로드기간(STS VoDN)이라 명명하자.

또한 상기 무경쟁기간은 비콘메세지의 발생시점에서부터 CF END 신호(무경쟁 종료 신호)가 발생된 지점까지의 시간적인 구간이 되며, 상기 경쟁기간은 CF END 신호의 발생시점에서부터 다음 비콘메세지의 발생시점까지의 시간적인 구간이 된다.

실질적으로, 경쟁없이 매체에 접속하는 무경쟁기간은 상기 비콘기간을 제외하고, 업로드기간과 다운로드기간으로 구성되어 있는 것이며, 업로드기간은 폴링메세지를 받은 제1그룹의 각 단말기에서 AP를 향하여 각 단말기가 저장하고 있는 데이터를 폴링스케줄에 따라서 순차적으로 경쟁없는 전송을 완료하는 기간이고, 다운로드기간은 상기 단말기의 데이터에 대응하는 AP의 데이터를 AP에서 각각의 단말기 에게 상기 폴링스케줄의 순서로 전송을 경쟁없는 완료하는 것을 의미한다.

이 때, 상기 업로드기간 동안 상기 AP에서 폴링메세지를 받은 단말기들은 경쟁없이 상기 AP를 향하여 각 단말기가 저장하고 있는 데이터를 폴링메세지의 접속스케줄에 따라 전송하고, AP는 상기 각 단말기의 데이터가 수신되면, 각 단말기로부터 수신될 때마다 그에 대한 응답신호를 각 단말기에게 순차적으로 전송하여 확인한다.

그리고, 상기 다운로드기간 동안, AP는 상기 업로드기간의 단말기 데이터에 대응하는 AP의 데이터를 저장영역으로부터 상기 각 단말기에게 상기 폴링스케줄에 따라 전송하고, 상기 각 단말기는 상기 AP의 데이터를 받으면 AP로부터 수신될 때마다 그에 대한 응답신호를 각 단말기에게 순차적으로 전송하여 확인한다.

상기 업로드기간과 다운로드기간 동안에 각 단말기와 AP의 데이터를 수신할 때마다 응답신호를 전송한 후 해당 단말기가 AP에 전송하기 위해 매체를 점유한 후 해당 단말기의 데이터 전송이 완료되면 폴링스케줄에 따른 다음 단말기에게 그 점유권을 반환하게 된다.

이때, AP가 단말기로부터 수신된 데이터에 대하여 응답 신호를 해당 단말기로 보내기 위해서는 매체를 점유해야 하고, 각 단말기가 AP로부터 수신된 데이터에 대하여 응답신호를 AP에게 보내기 위해서는 매체를 점유해야 한다. 이를 위해 AP는 업로드기간 동안의 PIFS의 IFS와 백오프 타임을 이용하고, 다운로드기간 동안에 PIFS의 IFS을 이용하여 해당 매체를 점유하여 응답 신호를 각각 상대방을 향하여 전송한다.

따라서 이와 같은 업로드기간과 다운로드기간이 종료되면 AP는 MPDCF모듈을 갖는 제1그룹의 단말기들에게 매체 접속하여 점유할 수 있도록 다중 폴링 메세지에 따른 스케줄이 완료된 것이므로 무경쟁기간이 종료하였음을 알리는 CF END신호를 브로드캐스팅한다.

한편, 상술한 바와 같은 제1그룹의 각 단말기들이 다중 폴링메세지의 접속스케줄에 따라 매체에 접속하여 업로드와 다운로드를 수행하는 무경쟁기간 동안, 제2그룹의 각 단말기들은 CF 파라메터에 명시된 PCF MaxDuration 필드를 이용하여 NAV(Network Allocation Vector)가 설정되어 그 NAV 값 동안 대기상태를 유지하고 있다. 즉, 상기 제1그룹에서의 무경쟁기간은 상기 제2그룹에서의 NAV 기간이라 할 수 있다.

제2그룹의 각 단말기들은 상기 무경쟁기간이 종료하였음을 알리는 CF END신호를 수신하면 각 단말기에 설정되어 있는 NAV를 제거한다. AP는 상기 CF END신호에 의해서 경쟁에 의해 매체접속을 시도하는 경쟁모드로 전환된다. 상기 CF END신호에서 다음 비콘메세지까지의 기간을 경쟁기간이라 한다.

경쟁기간에는 제2그룹의 단말기들이 AP에게 경쟁에 의한 매체 접속을 시도하기 위하여 DCF방식으로 데이터를 전송한다. 경쟁기간 동안 DCF방식을 사용하는 제2그룹의 각 단말기들은 프레임을 보내기 전에 우선 매체가 사용 중인지를 검사한다. 만약 매체가 DIFS(DCF interframe space)보다 크거나 같은 시간 동안 미사용(Idle)상태이면, 프레임을 전송할 수 있게 된다. 이와 반대로 매체가 사용중(busy)이면, 단말기는 백오프 절차 내지는 NAV 절차를 개시하게 되고 백오프 타이머의 값 내지 NAV 값이 0으로 되면 비로소 매체를 점유하여 프레임을 전송한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 제1그룹 및 제2그룹 단말기에서 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법의 실시예는 도 2에 도시된 바와 같다.

우선, 경쟁없이 매체에 접속하기 위한 적어도 하나이상의 단말기를 갖는 제1그룹과 경쟁에 의한 적어도 하나이상의 단말기를 갖는 제2그룹 중 적어도 어느 하나이상과, AP 간의 매체접속은 제1그룹과 제2그룹이 무경쟁접속메세지 즉 다중 폴링 메세지를 삽입한 비콘메세지를 수신하면 수퍼프레임의 무경쟁기간 동안과 경쟁기간 동안에 해당 그룹의 단말기가 매체 접속을 위한 알고리즘을 수행하게 된다.

제1그룹과 제2그룹은 AP로부터 상기 다중 폴링메세지가 삽입된 비콘메세지를 수신하면(S10), 경쟁과 무경쟁을 위한 접속을 판별하기 위하여 스스로가 NAV 값을 설정하여 대기상태를 유지한다(S11). 여기서, 상기 NAV는 CF 파라메터에 명시된 PCF MaxDuration 필드에 의해서 결정된다.

AP에서 전송된 각각의 폴링메세지는 폴링 파라메터 셋(MP Parameter set)의 폴링리스트에 속하는 단말기만이 수신할 수 있다. 즉, 경쟁없이 매체에 접속하는 제1그룹의 각 단말기에서 상기 폴링메세지를 수신하게 된다(S12).

제1그룹의 각 단말기가 폴링메세지를 수신하면, 경쟁없이 매체에 접속할 수 있는 시스템을 구축한 단말기이므로 스스로가 상기 NAV를 제거하여 수퍼프레임의 무경쟁기간이 시작되는 것이다(S13). 이 때, 수퍼프레임은 하나의 비콘메세지와 다 음 주기의 비콘메세지까지의 프레임 구간을 나타내고, 무경쟁기간은 상기 제1그룹이 AP에게 각각의 단말기가 저장하고 있는 데이터를 전송하는 모드를 수행하는 기간을 제1기간과, 상기 AP가 상기 제1그룹의 각 단말기에 대하여 AP가 저장하고 있는 데이터를 전송하는 모드를 수행하는 기간을 제2기간으로 구성되어 있으며, 상기 제1기간을 업로드기간(STS VoUP)이라 하고, 상기 제2기간을 다운로드기간(STS VoDN)이라 한다.

그러면, 제1그룹 각 단말기들 중에서 매체에 접속하여 전송할 데이터가 있는지를 각 단말기 스스로가 판단한다(S14). 상기 판단에서 제1그룹 중에서 전송할 데이타가 있는 각 단말기들은 무경쟁기간 동안에 그 데이터의 업로드와 다운로드가 이루어진다(S15). 업로드기간 동안에 폴링메세지를 받은 제1그룹의 각 단말기에서 AP를 향하여 각 단말기가 저장하고 있는 데이터를 폴링메세지의 접속스케줄에 따라서 순차적으로 경쟁없는 전송을 완료하고, 다운로드기간 동안에 상기 단말기의 데이터에 대응하는 AP의 데이터를 AP에서 각각의 단말기에게 상기 폴링스케줄의 순서로 전송을 경쟁없는 완료한다. 이 때, 개별적인 단말기에서 볼 때, 해당 대기수 값을 할당하여 대기수 값이 "0"이 되면, AP를 향하여 데이터의 전송을 수행하고, 그 전송은 DCF방식으로 이루어진다.

제1그룹 각 단말기들 중에서 매체에 접속하여 전송할 데이터가 없는 단말기가 있을 경우 랜덤한 CW(Contention Window)의 최소값을 대기수(Num of Poll) 값으로 설정하여 다음 비콘메세시가 수신될 때까지 대기상태를 유지한다(S18).

이와 같이 무경쟁기간의 업로드기간과 다운로드기간이 종료되면 MPDCF모듈을 갖는 제1그룹의 단말기들에게 매체 접속하여 점유할 수 있도록 다중 폴링 메세지에 따른 스케줄이 완료된 것이므로 AP에서는 무경쟁기간이 종료하였음을 알리는 CF END신호를 브로드캐스팅한다. 경쟁에 의해 매체에 접속하는 제2그룹의 각 단말기는 상기 CF END 신호를 수신하여 스스로가 설정된 NAV를 제거한다(S16). NAV가 제거되면 경쟁기간 동안에 AP는 상기 CF END신호에 의해서 경쟁에 의해 매체접속을 시도하는 경쟁모드로 전환된다.

그러면 제2그룹의 단말기들은 AP에게 경쟁에 의한 매체 접속을 시도하기 위하여 DCF방식으로 데이터를 전송한다. 경쟁기간 동안 DCF방식을 사용하는 제2그룹의 각 단말기들은 프레임을 보내기 전에 우선 매체가 사용 중인지를 검사한다. 만약 매체가 DIFS(DCF interframe space)보다 크거나 같은 시간 동안 미사용(Idle)상태이면, 프레임을 전송할 수 있게 된다(S17).

한편, 제12단계에서 폴링메세지를 수신할 수 없는 즉 폴링리스트에 속하지 않을 경우, 제2그룹의 단말기 중 적어도 어느 하나이상이 전송기회를 획득하기 위해 매체접속 대기중인지 판단하여(S19) 대기 중일 경우 경쟁을 통하여 결정된 수위가 감소 중에 있는 대기수 값을 현재의 대기수 만큼 증가시켜 NAV가 제거될 때까지 대기상태를 유지한다(S20). 그러면, 제2그룹의 단말기는 제16단계와 제17단계에 따라 CF END에 의해서 경쟁에 따른 매체 접속을 수행하게 된다.

또한, 상술한 바와 같은 본 발명의 AP에서 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법의 실시예는 도 3에 도시된 바와 같다.

먼저, AP는 비콘기간 동안에 경쟁과 무경쟁에 따라 매체에 접속하도록 다중 폴링 메세지가 삽입된 비콘메세지를 제1그룹과 제2그룹에게 브로드캐스팅한다(S30).

그러면, 다중 폴링 메세지를 받는 제1그룹의 각 단말기는 상기 비콘기간을 제외한 무경쟁기간 동안에 각 단말기에 저장되어 있는 데이터를 업로드기간 내에 AP에게 업로드를 완료하고(S31), 그 데이터에 대응하는 AP의 버퍼 프레임데이터를 다운로드기간 내에 각 단말기에게 다운로드를 완료한다(S32). 상기 업로드와 다운로드 모드는 위에서 언급한 바와 같다.

상기 다운로드를 수행을 완료하면 AP는 무경쟁기간에 따른 작업이 종료한 것으로 인식하고 나머지 단말기의 경쟁에 따른 경쟁기간을 이용하기 위하여 IEEE 802.11에서 제안하는 CF END 신호를 전송한다(S33). 상기 CF END신호를 수신한 제2그룹의 각 단말기는 설정된 NAV를 스스로 제거하고, 경쟁에 따른 경쟁기간을 이용하는 제2그룹의 각 단말기들은 다음 비콘메세지가 발생되기 전까지 DCF모드의 경쟁방식을 통하여 매체에 접속을 수행하게 된다(S34).

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법은 IEEE 802.11 및 대기수 제어기반 다중 폴링방식(MPDCF)에 기반한 MAC Protocol 대기수 제어 기반 다중 폴링 방식이 상용 단말기과 공존하기 위한 방안으로써, 기술 사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

본 발명은 대기수 제어기반의 다중 폴링방식이 MPDCF모듈을 장착하지 않은 상용 단말기과 공존할 수 있기 때문에 모든 단말기가 MPDCF 모듈을 내장하여야 하는 단점을 해소하고, 단말기의 수가 점차적으로 증가하더라도 쓰루풋이 일정하게 유지되는 효과가 있다.

또한, 상용 단말기과 다중 폴링방식의 단말기 뿐만 아니라 AP와 단말기 간에도 상호 간섭없이 인식하기 때문에 다중 폴링프레임의 오버해드를 줄여 QoS를 보장할 수 있다.

Claims

무경쟁을 위한 복수의 단말기를 갖는 제1그룹과 경쟁을 위한 복수의 단말기를 갖는 제2그룹을 구비한 매체접속방법에 있어서;

상기 제1그룹의 접속을 시도하는 무경쟁접속메세지를 준비하는 단계와;

상기 제2그룹의 접속을 시도하는 경쟁접속메세지의 송신타임을 감지하는 단계와;

상기 경쟁접속메세지에 무경쟁접속메세지를 삽입하여 상기 송신타임에 상기 제1그룹과 제2그룹 중 적어도 어느 하나이상을 향하여 전송하는 단계와;

상기 제1그룹과 제2그룹 중 적어도 어느 하나이상에서 상기 무경쟁접속메세지가 삽입된 경쟁접속메세지를 수신하고 제1그룹과 제2그룹 중 어느 하나를 우선하여 순차적으로 매체접속을 시도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법.
제1항에 있어서;

상기 무경쟁접속메세지는 접속스케줄을 가지며, 상기 제1그룹의 단말기들이 접속스케줄에 따라서 순차적으로 접속을 시도하기 위한 다중 폴링메세지로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법.
제2항에 있어서;

상기 접속스케줄은 상기 단말기 각각에게 접속을 위한 백오프순위를 설정하고, 그 순위에 따른 백오프타임값을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법.
제1항에 있어서;

상기 경쟁접속메세지는 경쟁접속을 시도하기 위한 비콘메세지로 구성되어 있으며, 상기 비콘메세지는 상기 무경쟁접속메세지에 따른 무경쟁기간 이외의 경쟁기간을 확보하는 것을 특징으로 하는 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법.
제1항에 있어서;

상기 최종 단계에서 우선하는 그룹이 제1그룹일 경우,

상기 제1그룹의 매체접속은 무경쟁기간 내에서 접속스케줄링에 따라서 이루어지며, 상기 무경쟁기간 동안에 상기 제2그룹은 NAV가 설정되어 대기상태를 유지하고, 상기 대기상태 이후 경쟁기간 내에서 매체접속을 시도하는 것을 특징으로 하는 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법.
제5항에 있어서;

상기 무경쟁기간은 AP를 향하여 상기 제1그룹 단말기의 데이터를 순차적으로 업로드하는 제1기간과, 상기 업로드 데이터를 발생한 단말기 각각을 향하여 그 데이터에 대응하는 데이터를 순차적으로 다운로드하는 제2기간을 갖는 것을 특징으로 하는 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법.
제1항에 있어서;

상기 최종 단계에서 우선하는 그룹이 제2그룹일 경우,

상기 제2그룹의 경쟁기간동안, 제1그룹에 NAV를 설정하여 대기상태를 유지하는 단계와;

상기 대기 후 접속스케줄에 따라서 순차적으로 매체접속을 시도하는 무경쟁기간동안, 제2그룹에게 NAV를 설정하여 대기상태를 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법.
경쟁없이 매체에 접속하기 위한 적어도 하나이상의 단말기를 갖는 제1그룹과 경쟁에 의한 적어도 하나이상의 단말기를 갖는 제2그룹 중 적어도 어느 하나이상과 AP간의 매체접속방법에 있어서;

상기 제1그룹과 제2그룹에서 다중 폴링메세지가 삽입되어 있는 비콘메세지를 수신하는 단계와;

상기 비콘메세지를 수신한 상기 제1그룹과 제2그룹 스스로가 NAV를 설정하는 단계와;

상기 NAV가 설정된 상기 제1그룹과 제2그룹 중 폴링리스트가 저장되어 있는 제1그룹의 NAV를 제거하는 단계와;

상기 NAV를 제거한 상기 제1그룹의 단말기 각각으로부터 전송할 데이터 유/무를 판단하는 단계와;

상기 데이터가 있는 상기 단말기들이 다중 폴링메세지의 접속스케줄에 따라 상기 데이터를 순차적으로 상기 AP에게 업로드하는 단계와;

상기 NAV를 제거하지 않은 상기 제2그룹의 단말기 스스로가 무경쟁기간동안 대기상태를 유지하는 단계와;

상기 무경쟁기간 이후 CF END를 수신하여 상기 NAV를 제거하는 단계와;

상기 NAV를 제거한 상기 제2그룹의 단말기들이 경쟁방식으로 상기 AP와 데이터를 송수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법.
제8항에 있어서;

상기 제1그룹의 단말기들이 상기 데이터를 상기 AP에게 업로드한 후에 그 데 이터에 대응하는 AP의 데이터를 상기 제1그룹의 단말기 각각에게 순차적으로 다운로드하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법.
제8항에 있어서;

상기 제1그룹의 단말기 중 적어도 어느 하나이상으로부터 전송할 데이터가 없을 경우, 랜덤한 CW(Contention Window)의 최소값을 폴 넘버(Num of Poll) 값으로 설정하여 다음 비콘메세시를 기다리는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법.
제8항에 있어서;

상기 NAV를 제거하지 않아 대기상태를 유지하는 단계는,

상기 제2그룹의 단말기 중 적어도 어느 하나이상이 전송기회를 획득하기 위해 대기중인지 판단하는 단계와;

상기 대기 중일 경우 경쟁을 통하여 결정된 순위가 감소 중에 있는 대기수 값을 현재의 폴 넘버만큼 증가시켜 대기상태를 유지하는 단계와;

상기 대기 중이 아닐 경우 랜덤한 CW(Contention Window)의 최소값을 폴 넘버(Num of Poll) 값으로 설정하여 다음 비콘메세시를 기다리는 단계를 포함하는 것 을 특징으로 하는 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법.
적어도 하나이상의 단말기를 갖는 제1그룹이 경쟁없이 AP에 접속하는 무경쟁기간과 적어도 하나이상의 단말기를 갖는 제2그룹이 경쟁에 의해 AP에 접속하는 경쟁기간 중 어느 하나가 전반부를 이루고 나머지 하나가 후반부를 이루는 수퍼프레임을 구비한 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법에 있어서;

상기 무경쟁기간 제1시간동안에 상기 제1그룹 각각의 단말기에서 상기 AP를 향하여 데이터를 순차적으로 업로드하는 단계와;

상기 무경쟁기간 제2시간동안에 상기 업로드 데이터에 대응하는 데이터를 상기 AP에서 상기 제1그룹 각각의 단말기를 향하여 순차적으로 다운로드하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법.
AP와 경쟁 및 무경쟁을 위한 적어도 어느 하나이상의 단말기를 구비하여 매체를 접속하는 방법에 있어서;

다중 폴링메세지가 삽입되어 있는 비콘메세지를 발신하는 단계와;

상기 비콘메세지의 다중 폴링메세지에 따라 매체접속을 수행하는 적어도 어느 하나이상의 단말기와 상기 AP 간에 데이터를 업로드와 다운로드하는 무경쟁기간을 갖는 단계와;

상기 비콘메세지에 따라 매체접속을 수행하는 적어도 어느 하나이상의 단말기와 AP간에 경쟁에 의해 데이터를 업로드와 다운로드하는 경쟁기간을 갖는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법.
제13항에 있어서;

상기 무경쟁기간을 갖는 단계는,

상기 무경쟁기간의 제1시간동안에 각각의 상기 단말기 모두가 상기 AP를 향하여 데이터를 순차적으로 업로드하는 단계와;

상기 무경쟁기간의 제2시간동안에 상기 업로드 데이터에 대응하는 데이터를 상기 AP가 각각의 상기 단말기를 향하여 순차적으로 다운로드하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법.
제13항에 있어서;

상기 다중 폴링메세지는 해당하는 단말기 각각마다 상기 AP에 접속하기 위한 접속스케줄을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 경쟁과 무경쟁을 위한 매체접속방법.