KR100621133B1 - Method of wirelessly communicating in wireless network including MIMO station - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무선 통신에 있어서 802.11a의 표준 관리 프레임에 대한 새로운 MAC 프레임 포맷을 제시하고, 이를 이용하여 스테이션간의 전송의 효율성을 높이는 방법에 관한 것이다.The present invention proposes a new MAC frame format for a standard management frame of 802.11a in wireless communication, and relates to a method for improving the efficiency of transmission between stations using the same.
본 발명에 따른 무선 네트워크 통신 방법은 다중 입력/다중 출력 송신 스테이션이 소정의 채널 확보 절차를 통해서 전송 매체를 확보하여 BSS 관련 정보 및 다중 입력/다중 출력 지원 전송률 관련 정보를 구성하는 단계, 및 상기 다중 입력/다중 출력 송신 스테이션이 상기 BSS 관련 정보 및 다중 입력/다중 출력 지원 전송률 관련 정보를 관리 프레임에 실어 상기 전송 매체를 통해서 수신측 스테이션으로 전송하는 단계를 포함한다.In a wireless network communication method according to the present invention, a multi-input / multi-output transmission station secures a transmission medium through a predetermined channel acquisition procedure to configure BSS-related information and multiple input / multiple output support rate-related information, and the multiplexing. And sending, by an input / multiple output transmitting station, the BSS related information and the multiple input / multiple output support rate related information in a management frame to a receiving station through the transmission medium.
본 발명에 의하면, 서로 다른 전송 능력을 가진 스테이션을 포함한 IBSS 네트워크 내에서 MIMO 스테이션이 지원할 수 있는 데이터 전송률 세트로 이루어지는 MIMO 지원 전송률 정보 요소를 비콘 프레임에 실어 전송함으로써, 고속 스테이션간의 통신에서 최대 전송률 또는 효율적인 전송률 선택을 보장하는 효과가 있다.According to the present invention, a MIMO-supported rate information element consisting of a set of data rates that a MIMO station can support in an IBSS network including stations having different transmission capacities is transmitted in a beacon frame, thereby transmitting a maximum rate or It is effective to ensure efficient transmission rate selection.
무선 랜, IBSS, MLME, MIMOWiFi, IBSS, MLME, MIMO
Description
도 1은 IBSS 통신 네트워크에서의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.1 schematically illustrates a configuration in an IBSS communication network.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 프레임 몸체 프레임을 상세히 나타낸 것이다.Figure 2 shows the beacon frame body frame in detail according to an embodiment of the present invention.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 파라미터 세트 정보요소 필드를 상세히 나타낸 것이다.3A illustrates the MIMO parameter set information element field in detail according to an embodiment of the present invention.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 전송능력 정보요소 필드를 상세히 나타낸 것이다.3B illustrates the MIMO transmission capability information element field in detail according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 IBSS에서의 스테이션들 사이의 전송률을 설정하는 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.4 schematically illustrates a process of setting a transmission rate between stations in an IBSS according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 백오프 절차를 상세히 예시한 것이다.5 illustrates in detail the backoff procedure according to one embodiment of the invention.
본 발명은 BSS에서의 스테이션간의 전송률을 높이는 방법에 관한 것이다. 보 다 상세하게는, 무선 네트워크 통신에 있어서 802.11a의 표준 관리 프레임에 대해 새로운 MAC 프레임 포맷을 제시하고, 이를 이용하여 스테이션간의 전송의 효율성을 높이는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for increasing the transmission rate between stations in a BSS. More specifically, the present invention relates to a method of suggesting a new MAC frame format for a standard management frame of 802.11a in wireless network communication and using the same to increase the efficiency of transmission between stations.
무선 랜(Wireless LAN)은 일반적인 랜에서와 같이 플로어(Floor)에 배선을 하지 않고, 일정 거리내에 있는 스테이션들끼리 데이터를 송수신할 수 있는 네트워크망으로서 무선 랜내에서 스테이션들의 이동이 자유롭다.A wireless LAN is a network that can transmit and receive data between stations within a certain distance without wiring to a floor as in a general LAN, and allows movement of stations within a WLAN.
일반적으로, IEEE 802.11 무선 랜 네트워크의 기본 구성은 BSS(Basic Service Set)이며, 상기 BSS는 독립 네트워크(IBSS: Independent Basic Service Set) 및 인프라스트럭처 네트워크(Infrastructure BSS)로 이루어 진다.In general, the basic configuration of an IEEE 802.11 WLAN network is a basic service set (BSS), and the BSS includes an independent basic service set (IBSS) and an infrastructure network (Infrastructure BSS).
상기 인프라스트럭처 네트워크에서 액세스 포인트(AP:Access Point)는 비콘 프레임의 전송을 담당한다. 비콘 프레임이 나타나는 영역은 기본 서비스 영역을 정의한다. 상기 IBSS 네트워크는 AP를 이용하지 않는 802.11 네트워크로서, BSS 내에 있는 다른 스테이션과 직접 통신하는 애드 혹(Ad Hoc) 네트워크를 의미한다.In the infrastructure network, an access point (AP) is responsible for transmitting a beacon frame. The area in which the beacon frame appears defines the basic service area. The IBSS network is an 802.11 network that does not use an AP, and refers to an ad hoc network that directly communicates with another station in a BSS.
하나의 IBSS 네트워크를 구성하는 과정은 다음과 같다. 먼저, 새로운 BSS를 만들고자 하는 스테이션의 시스템 관리 요소(SME:System Management Entity)는 MLME(MAC Layer Management Entity)-START.request를 생성하는 것으로 BSS를 시작한다. 이때, MLME-START.request 프리미티브(primitive)에는 BSS 기본 전송률 세트 파라미터(BSSBasicRateSet parameter) 및 동작 전송률 세트(OperationalRateSet)가 포함되는데, BSS 기본 전송률 세트는 BSS에 참여하는(join) 모든 스테이션이 기본적으로 지원해야 하는 데이터 전송률 세트를 의미하며, 동작 전송률 세트는 BSS 기 본 전송률 세트를 포함하는 수퍼 세트(superset)이고 BSS내에서 스테이션간의 통신에 쓰일 수 있는 데이터 전송률 세트를 의미한다.The process of configuring one IBSS network is as follows. First, a system management entity (SME) of a station that wants to create a new BSS starts BSS by generating a MAC Layer Management Entity (MLME) -START.request. At this time, the MLME-START.request primitive includes a BSS Basic Rate Set parameter and an OperationalRateSet, which are basically supported by all stations participating in the BSS. The data rate set to be performed, and the operation data rate set is a superset including the BSS basic data rate set and means a data rate set that can be used for communication between stations in the BSS.
물리층(PHY)에서는 5GHz OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 지원하며 데이터 페이로드는 최대 54 Mbps의 속도로 전송하는 IEEE 802.11a 표준 규격에서, BSS 기본 전송률 세트 및 동작 전송률 세트는 각각 {6, 12, 24}Mbps 및 {6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54}Mbps이다.The physical layer (PHY) supports the 5 GHz Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) scheme, and the data payload transmits at a maximum speed of 54 Mbps. In the IEEE 802.11a standard, the BSS basic rate set and the operation rate set are {6, 12, respectively. , 24} Mbps and {6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54} Mbps.
전술한 과정을 거쳐 하나의 BSS가 형성되고 BSS를 초기화한 스테이션은 비콘(Beacon)을 BSS내의 다른 스테이션으로 전송하게 된다. 비콘 프레임 몸체(Beacon frame body)에 포함되는 지원 전송률 정보 요소(Supported Rate Information Element)는 동작 전송률 세트를 실어 전송함으로써, 이후 BSS에서 사용되는 전송률(Transmission Rate)의 시작점이 된다. 비콘을 수신한 각 스테이션은 각자의 전송 능력(transmission capability) 및 BSS의 동작 전송률 세트를 매칭해서 공통 부분을 동작 전송률 세트로 정해 놓고 스테이션이 비콘을 전송할 순서가 되면, 비콘 지원 전송률 정보 요소(beacon supported rate information element)에 상기 값을 실어 보내게 된다. 상기 영역에는 BSS에서 모든 스테이션이 공통적으로 쓰일 수 있는 데이터 전송률이 포함되게 된다. 즉, BSS에서 각 스테이션사이의 통신은 상기 전송률로 동작하게 된다.One BSS is formed through the above-described process, and the station that initializes the BSS transmits a beacon to another station in the BSS. The supported rate information element included in the beacon frame body is transmitted by carrying an operation rate set, and thus becomes a starting point of a transmission rate used in the BSS. Each station receiving the beacon matches its transmission capability and the set of operation rates of the BSS, sets a common part as the operation rate set, and when the stations are in the order of transmitting beacons, the beacon supported rate information element (beacon supported). The value is sent in a rate information element. This area includes data rates that all stations can use in common in the BSS. In other words, communication between stations in the BSS operates at the transmission rate.
앞에서 언급한 바와 같이, 비콘에 실리는 지원 전송률 정보 요소를 통해, BSS에 사용되어질 동작 전송률 세트를 각 스테이션에 알리게 되는데, 상기 동작 전송률 세트에는 BSS내 각각의 스테이션에서 공통적으로 처리할 수 있는 데이터 전송 률 세트를 포함하고 있다. 즉, 108, 216 Mbps 또는 그 이상의 고속 데이터 전송률을 처리할 수 있는 스테이션이 참여한다 할지라도 상기 BSS에 저속 전송률(예컨대, 54Mbps)를 제공하는 다른 스테이션이 있다면 상기 스테이션에서 처리할 수 있는 이상의 데이터 전송률을 동작 전송률 세트에 실을 수는 없는 것이다.As mentioned above, the support rate information element carried in the beacon informs each station of a set of operation rate to be used for the BSS, which transmits data that can be commonly handled by each station in the BSS. Contains a set of rates. That is, even if a station capable of processing a high data rate of 108, 216 Mbps or higher participates, if there is another station providing a low data rate (e.g., 54 Mbps) to the BSS, the data rate higher than the station can handle. Can not be put on the operation rate set.
또한, 802.11a 기반 MIMO(multi-input multi-output) 통신 시스템은 송신측에 하나 이상의 송신 안테나를 가지고 있으며 수신측 또한 하나 이상의 수신 안테나를 가지는 것을 포함한다. 전송 데이터는 송신 안테나의 수에 따라 여러 개의 서브 데이터로 나뉘어진 후 각각 처리되고, 송신 안테나를 통해서 송신하게 된다. 수신측에서는 수신한 신호에서 서브 데이터를 찾아서 디코딩하여 처리한다.In addition, an 802.11a-based multi-input multi-output (MIMO) communication system includes having one or more transmit antennas on the transmitting side and the receiving side also having one or more receiving antennas. The transmission data is divided into a plurality of sub data according to the number of transmission antennas, and then processed, respectively, and transmitted through the transmission antennas. The receiver finds and decodes sub data from the received signal and processes the sub data.
상기와 같이, 안테나의 수에 따라 스테이션에서 처리할 수 있는 처리량(throughput)은 선형적으로 증가하게 된다.As described above, the throughput that can be processed by the station increases linearly with the number of antennas.
도 1에 도시된 바와 같이, 각 스테이션에서 지원할 수 있는 데이터 전송률은 안테나의 수에 따라 다르고, 종래의 802.11a 시스템의 경우에 있어서, 하나의 안테나를 가진 스테이션과 통신을 할 때는 최대 54Mbps이상은 지원할 수 없게 된다. BSS에서는 가장 적은 수의 안테나를 가진 스테이션이 제공하는 데이터 전송률로 맞춤으로써, 그 이상의 데이터 전송률을 지원할 수 있는 다른 스테이션간의 통신에서조차도 낮은 데이터 전송률로 통신 해야 하는 문제점이 있다.As shown in FIG. 1, the data rate supported by each station depends on the number of antennas. In the case of a conventional 802.11a system, when communicating with a station having one antenna, a maximum of 54 Mbps or more may be supported. It becomes impossible. In the BSS, there is a problem in that the data rate provided by the station having the smallest number of antennas is used to communicate at a low data rate even in communication between other stations capable of supporting a higher data rate.
다시 말해서, 다수의 스테이션으로 구성되어 있는 IBSS에서 하나의 안테나를 가진 스테이션 이외에 다중 안테나를 가진 스테이션(MIMO 스테이션)이 함께 통신했을 때, 종래의 경우에는, BSS에서의 동작 전송률 세트는 상기 BSS 안의 모든 스테 이션들이 공통적으로 지원할 수 있는 전송률로 맞추게 되는데, 고속 데이터 전송률을 지원하는 스테이션간의 통신 또한 상기 전송률로 동작함으로써 모든 리소스(resource)를 활용하지 못한다는 문제점이 있다는 것이다.In other words, when a station with multiple antennas (MIMO station) in addition to a station with one antenna in an IBSS composed of multiple stations communicates together, in the conventional case, the operation rate set in the BSS is determined by Stations are tuned to a rate that can be supported in common, and there is a problem that communication between stations that support a high data rate also fails to utilize all resources by operating at that rate.
따라서, BSS에서 동작 전송률을 보장하면서, 다중 안테나를 가진, 즉 고속 데이터 전송률을 지원하는 스테이션간의 통신을 보장할 수 있는 방법을 강구할 필요가 있다.Therefore, there is a need to devise a method that can guarantee communication between stations with multiple antennas, i.e., supporting high data rates, while guaranteeing an operation rate in the BSS.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 하나의 BSS를 구성하는 스테이션이 상호간에 통신을 하는 경우에 있어서 각 스테이션들사이에서 최대의 전송 효율을 얻는 전송률 인식 알고리즘을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a rate recognition algorithm that obtains maximum transmission efficiency between stations when a station configuring one BSS communicates with each other. It is done.
본 발명에 따른 무선 네트워크 통신 방법은 다중 입력/다중 출력 송신 스테이션이 소정의 채널 확보 절차를 통해서 전송 매체를 확보하여 BSS 관련 정보 및 다중 입력/다중 출력 지원 전송률 관련 정보를 구성하는 단계, 및 상기 다중 입력/다중 출력 송신 스테이션이 상기 BSS 관련 정보 및 다중 입력/다중 출력 지원 전송률 관련 정보를 관리 프레임에 실어 상기 전송 매체를 통해서 수신측 스테이션으로 전송하는 단계를 포함한다.In a wireless network communication method according to the present invention, a multi-input / multi-output transmission station secures a transmission medium through a predetermined channel acquisition procedure to configure BSS-related information and multiple input / multiple output support rate-related information, and the multiplexing. And sending, by an input / multiple output transmitting station, the BSS related information and the multiple input / multiple output support rate related information in a management frame to a receiving station through the transmission medium.
이하 도면에 따라 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다. 또한, 802.11a 표준 관리 프레임은 비콘 프레임, 프로브 요청 및 응답 프레임, 및 결합 요청 및 응답 프레임을 지칭하는 것이며, 이하 상세한 설명에서는 비콘 프레임을 예를 들어 설명하고자 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the 802.11a standard management frame refers to a beacon frame, a probe request and response frame, and the combined request and response frame, the following description will be described by taking a beacon frame as an example.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 프레임 몸체 프레임을 상세히 나타낸 것이다. 비콘 프레임은 MAC 헤더, 프레임 몸체 및 FCS로 구성된다. 상기 비콘 프레임은 네트워크의 존재를 알리며, 상기 네트워크 유지 보수의 중요한 역할을 담당한다. 상기 비콘 프레임은 이동 스테이션이 상기 네트워크에 참여하기 위하여 파라미터를 대응시킬뿐만 아니라, 네트워크를 검색하고 인식하기 위하여 주기적으로 전송된다.Figure 2 shows the beacon frame body frame in detail according to an embodiment of the present invention. Beacon frame consists of MAC header, frame body and FCS. The beacon frame announces the existence of the network and plays an important role in network maintenance. The beacon frame is transmitted periodically to search and recognize the network as well as to match parameters for the mobile station to join the network.
상기 프레임 몸체 필드는 데이터 필드로서 가변적인 길이를 가진다. 상기 FCS(Frame Check Sequence) 필드는 스테이션으로 하여금 수신된 프레임의 무결성을 검사하기 위해 사용한다.The frame body field has a variable length as a data field. The Frame Check Sequence (FCS) field is used by the station to check the integrity of a received frame.
802.11a에서 프레임 몸체 필드에 포함되는 지원 전송률 필드(210)는 BSS 기본 전송률 세트(6, 12, 24Mbps) 및 상기 BSS 기본 전송률 세트를 포함하는 동작 전송률 세트(6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54Mbps)에 대한 정보를 기록하는 필드이다. 상기 지원 전송률 필드(210)의 길이는 8바이트(Byte)로서 1바이트당 하나의 전송률을 나타내기 위해 이용된다. 상기 기본 전송률 세트의 각 전송률을 나타내는 바이트의 MSB(Most Significant Bit)의 값은 1이며, 상기 동작 전송률 세트의 각 전송률을 나타내는 바이트의 MSB의 값은 0이다.The supported data rate field 210 included in the frame body field in 802.11a is a BSS basic data rate set (6, 12, 24 Mbps) and an operating data rate set (6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps) is a field for recording information. The length of the supported data rate field 210 is 8 bytes and is used to indicate one data rate per byte. The value of the Most Significant Bit (MSB) of the byte representing each rate of the basic rate set is 1, and the value of the MSB of the byte representing each rate of the operating rate set is 0.
MIMO 지원 전송률 필드(220)는 8바이트의 가변적 길이를 가지며 802.11a 표준 규격 프레임 포맷에 추가되는 필드로서, 802.11a 표준을 따르는 스테이션은 상 기 MIMO 지원 전송률 필드(220)를 인식하지 못하지만 802.11a 기반 MIMO 스테이션은 상기 MIMO 지원 전송률 필드(220)를 인식하게 된다.The MIMO Supported Rate field 220 has a variable length of 8 bytes and is added to the 802.11a standard frame format. Stations conforming to the 802.11a standard do not recognize the MIMO Supported Rate field 220 but are based on 802.11a. The MIMO station will recognize the MIMO supported rate field 220.
상술한 바와 같이, 802.11a 기반 MIMO 통신 시스템은 송신측에 하나 이상의 송신 안테나를 가지고 있으며 수신측 또한 하나 이상의 수신 안테나를 가지는 것을 포함한다. 전송 데이터는 송신 안테나의 수에 따라 여러 개의 서브 데이터로 나뉘어진 후 각각 처리되고, 송신 안테나를 통해서 송신하게 된다. 수신측에서는 수신한 신호에서 서브 데이터를 찾아서 디코딩하여 처리한다.As described above, an 802.11a based MIMO communication system includes having one or more transmit antennas on the transmitting side and the receiving side also having one or more receiving antennas. The transmission data is divided into a plurality of sub data according to the number of transmission antennas, and then processed, respectively, and transmitted through the transmission antennas. The receiver finds and decodes sub data from the received signal and processes the sub data.
그러므로, 안테나의 수에 따라 스테이션에서 처리할 수 있는 처리량은 선형적으로 증가하게 된다. 즉, MIMO 스테이션이 지원할 수 있는 전송률은 상기 MIMO 스테이션이 가지고 있는 안테나의 수에 따라 108Mbps, 216Mbps, 432Mbps, 또는 그 이상의 전송률을 지원하게 된다. 이와 같이 상기 MIMO 스테이션이 지원하는 전송률 세트는 상기 MIMO 지원 전송률 필드(220)에 기록되어 있다. Therefore, the throughput that can be processed at the station increases linearly with the number of antennas. That is, a transmission rate that can be supported by the MIMO station supports 108Mbps, 216Mbps, 432Mbps, or more according to the number of antennas that the MIMO station has. As such, the set of data rates supported by the MIMO station is recorded in the MIMO supported data rate field 220.
상기 MIMO 지원 전송률 필드(210)의 길이는 8바이트(Byte) 가변적 길이를 가지면 1바이트당 하나의 전송률을 나타내기 위해 이용된다.The length of the MIMO supported rate field 210 is used to indicate one rate per byte if it has a variable length of 8 bytes.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 파라미터 세트 정보요소 및 MIMO 전송능력 정보 요소를 나타낸 것이다. 3A and 3B illustrate a MIMO parameter set information element and a MIMO transmission capability information element according to an embodiment of the present invention.
도 3a에 예시된 바와 같이, MIMO 파라미터 세트 정보요소는 요소 ID 필드, 길이 필드, 최소 전송능력 필드(310), CA 레벨 필드(320) 및 CA 타입 필드(330)로 구성된다. 여기서, 최소 전송능력필드(310)는 BSS 내의 스테이션이 가지고 있는 최소의 안테나 숫자를 의미하는 것으로, 예컨대 필드 값이 1 이면 BSS 내에 기존 SISO 스테이션이 존재하는 것을 의미한다. 2 또는 그 이상의 수는 다른 수의 안테나를 가진 시스템을 가진 시스템을 말하는 것이다. CA(Collision Avoidance) 레벨 필드(320)에는 다음의 세가지 선택이 주어진다. 제 1의 선택으로서 강제(forced)는 각 스테이션이 충돌 회피 메커니즘을 사용하게 한다. 제 2 선택으로서 추천(recommended)은 각 스테이션에 충돌 회피 메커니즘을 추천하는 것이다. 제 3의 선택으로 무시(don't care)는 각 스테이션이 충돌 회피 메커니즘을 이용하든지 안하든지 무시하는 것이다. CA 타입 필드(330)는 사용되어질 충돌 회피 메커니즘을 명시하는 필드로 RTS-CTS 메커니즘과 셀프-CTS 메커니즘으로 구성된다.As illustrated in FIG. 3A, the MIMO parameter set information element is composed of an element ID field, a length field, a minimum
상술한 바와 같이, MIMO 파라미터 세트 정보요소를 통해서 BSS 정보를 수집하여 사용하게 된다. 즉, BSS 내의 최소 안테나의 개수, SISO 스테이션의 존재 여부, 및 SISO 스테이션이 존재 함으로 인한 충돌 회피 메커니즘 사용 여부등을 알 수 있게 된다. As described above, the BSS information is collected and used through the MIMO parameter set information element. That is, it is possible to know the minimum number of antennas in the BSS, the existence of the SISO station, and the use of the collision avoidance mechanism due to the presence of the SISO station.
한편, 정보요소는 관리 프레임의 가변 길이 필드이다. 도 3b에 예시된 바와 같은 MIMO 전송능력 정보요소는 요소 ID 필드, 길이 필드 및 안테나 필드(340), 예약필드, 및 MIMO 지원전송률 세트필드(350)로 이루어 진다. The information element is a variable length field of a management frame. The MIMO transmission capability information element as illustrated in FIG. 3B includes an element ID field, a length field and an
요소 ID 필드는 표 1에 제시된 바와 같은 표준화된 값을 가진다. 길이 필드는 후속하는 MIMO 전송능력 정보요소 필드의 바이트 길이를 나타낸다. 안테나 필드(340)는 MIMO 스테이션이 지원할 수 있는 최대 8개의 안테나 개수를 나타낸다. 3 비트의 안테나 개수 필드(341)는 최대 8개의 안테나를 가진 MIMO 스테이션의 표현이 가능하다. MIMO 지원 전송률 세트 필드(350)는 최대 32 개의 전송률을 지원할 수 있는 32개의 옥텟으로 인코딩되며, 하나의 옥텟은 각각 하나의 전송률을 나타낸다. 또한, 하나의 옥텟은 해당하는 속도가 500 kb/s의 증분으로 500kb/s 부터 5*255 Mb/s 까지의 데이터 전송률에 해당한다. 4개의 안테나를 가진 MIMO 스테이션은 지원 전송률 세트{27, 72, 96, 108, 144, 162, 192, 216}를 지원한다.The element ID field has a standardized value as shown in Table 1. The length field indicates the byte length of the following MIMO capability information element field. The
상술한 바와 같이, MIMO 전송능력 정보요소를 통해서 각 MIMO station의 정보를 수집하여 사용하게 되며, 이 정보요소를 통해서 각 스테이션의 지원 전송률 및 안테나 개수를 알려준다.As described above, the information of each MIMO station is collected and used through the MIMO transmission capability information element, and this information element informs the supported transmission rate and the number of antennas of each station.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인프라스트럭쳐 모드 네트워크 형성 및 스테이션간의 통신을 나타내는 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating the formation of an infrastructure mode network and communication between stations in accordance with an embodiment of the present invention.
첫번째, 액세스 포인트는 채널 스캐닝을 통해서 사용가능한 채널을 선택한다(S410). 여기서, 각 채널에 대한 상세한 스캐닝 과정은 다음과 같다. 먼저, MLME(MAC subLayer Management Entity)에서 MLME-SCAN.request를 해서 스캐닝을 시작하며, MLME-SCAN.request은 스캔 타입, 채널 리스트 등을 포함한다. 이후, 그 다음 채널에 대해 SSID(Service Set Identifier), MIMO 전송능력 정보요소를 프로브 요청 프레임에 실어 전송하게 된다. 다음으로, 수신 스테이션은 이에 대한 응답으로 전송능력 정보, SSID, MIMO 전송능력 정보(확장 지원 전송률), CF 파라미터 세트, IBSS 파라미터 세트 등을 포함한 프로브 응답 프레임을 수신한다. 이후, 프로브 응답 프레임(Probe response frame)을 받은 후 BSSDescriptionSet(PHY 파라미터 세트, CF 파라미터 세트, IBSS 파라미터 세트, 전송능력 정보, BSS 기본 전송률 세트, 등) 및 결과코드(ResultCode)를 포함한 MLME-SCAN.confirm을 MLME에 알려줌으로서 스캔 절차를 종료하게 된다.First, the access point selects an available channel through channel scanning (S410). Here, the detailed scanning process for each channel is as follows. First, scanning is started by performing MLME-SCAN.request in a MAC sublayer management entity (MLME), and MLME-SCAN.request includes a scan type, a channel list, and the like. Thereafter, the SSID (Service Set Identifier) and the MIMO transmission capability information element for the next channel are carried in the probe request frame. Next, in response, the receiving station receives a probe response frame including the capability information, the SSID, the MIMO capability information (extended support rate), the CF parameter set, the IBSS parameter set, and the like. After receiving the probe response frame, the MLME-SCAN including a BSSDescriptionSet (PHY parameter set, CF parameter set, IBSS parameter set, transmission capability information, BSS basic transmission rate set, etc.) and a result code (ResultCode). The scan procedure is terminated by notifying the MLME.
두번째, 선택된 채널로 BSS를 형성하면 각 스테이션은 이 채널로 결합하게 된다(S420).Second, if the BSS is formed of the selected channel, each station is combined to this channel (S420).
세번째, 스테이션들은 결합시 MIMO 전송능력 정보요소를 통해 자신의 전송능력을 알리게 되고(S430), 액세스 포인트는 BSS 모든 스테이션의 정보를 알게 된다. 예컨데 스테이션의 정보로서 802.11a 스테이션의 존재 여부, 각 스테이션의 지원 전송률 등을 들 수 있다.Third, the stations inform their transmission capability through the MIMO transmission capability information element when combined (S430), and the access point knows information of all stations of the BSS. For example, the information on the station may include the existence of an 802.11a station, a supported transmission rate of each station, and the like.
네번째, 하나의 수퍼프레임(superframe)은 비경쟁 구간(Contention free period)과 경쟁 구간(Contention period)으로 구성되는데, 비경쟁 구간인지 경쟁 구간인지 판단한다(S440). 비경쟁 구간 동안에 액세스 포인트는 각 스테이션에게 폴링을 함으로써 전송을 가능케 한다(S451). 폴링을 수신한 스테이션만이 통신을 할 수 있다는 것이다. 경쟁 구간 동안에는 기존의 백오프 메커니즘으로 통신을 하게 된다(S452). 즉, IBSS에서 송신측 MIMO 스테이션이 백오프(backoff) 과정을 통해서 전송 매체를 확보한다. 상기 MIMO 스테이션은 상기 MIMO 지원 전송률 정보 요소(300)를 구성하여 상기 전송 매체를 통해 비콘 프레임에 실어 수신측 스테이션으로 전송한다(S460). 상기 비콘 프레임을 수신한 수신측 스테이션은 상기 MIMO 지원 전송률 정보 요소(300)를 수집한다(S470). 최종적으로, 상기 수신측 스테이션은 상기 MIMO 지원 전송률 정보 요소(300)를 독출하여 상기 MIMO 스테이션과의 효율적인 데이터 전송률을 설정한다(S480).Fourth, one superframe includes a contention free period and a contention period, and determines whether the contention period is a non-competition period or a competition period (S440). During the non-competition period, the access point enables transmission by polling each station (S451). Only stations that receive polling can communicate. During the contention period, communication is performed using the existing backoff mechanism (S452). That is, in the IBSS, the transmitting MIMO station secures a transmission medium through a backoff process. The MIMO station configures the MIMO supported rate information element 300 and loads it in a beacon frame through the transmission medium to transmit to the receiving station (S460). The receiving station receiving the beacon frame collects the MIMO supported rate information element 300 (S470). Finally, the receiving station reads the MIMO supported rate information element 300 to set an efficient data rate with the MIMO station (S480).
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 백오프 절차를 상세히 예시한 것이다. IEEE 802.11의 전송 매체에 대한 접근은 DCF(Distributed Coordination Function)와 PCF(Point Coordination Function)을 이용한다. DCF는 경쟁 기반의 서비스를 제공하며 PCF는 경쟁이 없는 서비스를 제공한다. DCF는 접속 프로토콜로 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)를 사용한다. 충돌 방지를 위하여 순환하는 백오프 윈도우 메커니즘을 사용한다. DCF에서 매체 사용여부를 판단하는 기준은 DIFS(DCF InterFrame Space; 약 34 μs)이다.5 illustrates in detail the backoff procedure according to one embodiment of the invention. Access to a transmission medium of IEEE 802.11 uses a DCF (Distributed Coordination Function) and a PCF (Point Coordination Function). DCF provides competition-based services, while PCF provides services without competition. DCF uses Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance (CSMA / CA) as the access protocol. To avoid collisions, we use a looping backoff window mechanism. The criterion for determining whether the medium is used in the DCF is DIFS (DCF InterFrame Space; about 34 μs).
본 도에 예시된 바와 같이, DIFS 기간 다음에 소정의 크기의 경쟁윈도우 구간이 설정되고 백오프 알고리즘에 의해 선택될 확률이 동일한 램덤 슬롯의 크기가 IBSS 내의 경쟁에 참여한 스테이션에 각각 할당된다. 상기 경쟁윈도우 구간의 크기는 2의 제곱수보다 1만큼 작다. 예컨대, 31, 63, 127, 255 등의 값을 가지며 물리층의 제한으로 1023으로 한정된다.As illustrated in this figure, after a DIFS period, a contention window section of a predetermined size is set and a random slot size having the same probability of being selected by the backoff algorithm is assigned to each participating station in the IBSS. The size of the contention window section is one smaller than the square of two. For example, it has a value of 31, 63, 127, 255 and the like and is limited to 1023 due to the limitation of the physical layer.
현재 채널을 사용하고 있는 스테이션 A의 프레임 전송이 종료되면 프레임 전송을 연기하고 있는 스테이션 B, C 및 D가 DIFS 이후 채널 확보를 위한 경쟁에 참여한다. 먼저, 첫번째 경쟁 윈도우 구간에서 최소의 백오프 시간을 선택한 스테이션 C의 백오프 타이머가 0이 되자 프레임 전송이 시작된다. 다음 DIFS 구간 이후, 두번째 경쟁윈도우 구간에서는 스테이션 B, D 및 E가 경쟁에 참여하며 상기와 동일한 과정을 수행하여 스테이션 D가 전송 매체를 확보하여 프레임 전송을 시작한다. 세번째 경쟁윈도우 구간에서는 스테이션 B 및 E가 경쟁에 참여하며 상기와 동일한 과정을 수행하여 스테이션 E가 전송 매체를 확보하여 프레임을 전송한다. 네번째 경쟁윈도우 구간에서는 스테이션 B만이 경쟁에 참여하며 상기와 동일한 과정을 수행하여 스테이션 B가 전송 매체를 확보하여 프레임을 전송한다.When frame transmission of station A, which is currently using a channel, is terminated, stations B, C, and D, which are postponing frame transmission, participate in a competition for channel acquisition after DIFS. First, when the backoff timer of the station C which selected the minimum backoff time in the first contention window period becomes 0, frame transmission starts. After the next DIFS section, in the second contention window section, the stations B, D, and E participate in the contention and perform the same process as above, and the station D secures a transmission medium and starts frame transmission. In the third contention window section, stations B and E participate in a contention and perform the same process as above, so that station E secures a transmission medium and transmits a frame. In the fourth contention window section, only station B participates in contention and performs the same process as above, so station B secures a transmission medium and transmits a frame.
전술한 바와 같이, IBSS 네트워크 내에 존재하는 스테이션이 백오프 절차를 통해서 무선 매체를 사용하게 되면, MIMO 스테이션이 지원할 수 있는 데이터 전송률 세트 정보를 포함한 MIMO 지원 전송률 정보 요소(300)를 구성하여 비콘 프레임에 실어 전송한다. IBSS 네트워크 내에서 MIMO 스테이션과 통신을 하는 MIMO 스테이션 또는 SISO(single input/single output) 스테이션은 비콘으로부터 상기 비콘을 송신한 MIMO 스테이션의 지원 전송률을 인지하여 상기 인지된 지원 전송률 중 소정의 지원 전송률을 선택하여 효율적인 데이터 전송률로 통신한다.As described above, when a station in the IBSS network uses a wireless medium through a backoff procedure, the MIMO supported rate information element 300 including data rate set information that the MIMO station can support is configured to be included in the beacon frame. Send it. A MIMO station or single input / single output (SISO) station communicating with a MIMO station in an IBSS network recognizes the support rate of the MIMO station that transmitted the beacon from the beacon and selects a predetermined support rate among the recognized support rates. To communicate at an efficient data rate.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자(통상의 지식을 가진 자)는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains (ie, those skilled in the art) should know that the present invention may be embodied in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. It will be appreciated that it may be practiced.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허 청구의 범위 및 그 균등 개념(Equivalents)으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is intended that the scope of the invention be indicated by the following claims rather than the foregoing description, and that all changes or modifications derived from the claims and their equivalents shall be included within the scope of the invention. Should be.
본 발명에 의하면, 서로 다른 전송 능력을 가진 스테이션을 포함한 IBSS 네트워크 내에서 MIMO 스테이션이 지원할 수 있는 데이터 전송률 세트로 이루어지는 MIMO 지원 전송률 정보 요소를 관리 프레임에 실어 전송함으로써, 고속 스테이션간의 통신에서 최대 전송률 또는 효율적인 전송률 선택을 보장하는 효과가 있다.According to the present invention, a MIMO supported rate information element consisting of a set of data rates that can be supported by a MIMO station in an IBSS network including stations having different transmission capacities is transmitted in a management frame, thereby providing a maximum rate or It is effective to ensure efficient transmission rate selection.
또한, 802.11a과 MIMO 스테이션이 함께 존재할 때 충돌 회피할 수 있는 기반을 제공함으로 다양한 충돌 회피 메커니즘을 가능케하는 효과가 있다.In addition, there is an effect of enabling various collision avoidance mechanisms by providing a base for collision avoidance when 802.11a and MIMO stations coexist.
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