KR100930795B1 - 인프라스트럭쳐 무선랜에서의 스테이션간 직접 통신 방법 - Google Patents

인프라스트럭쳐 무선랜에서의 스테이션간 직접 통신 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인프라스트럭쳐(Infrastructure) 무선랜에서의 스테이션간 직접 통신 방법에 관한 것으로서, 본 발명은 AP없이 노드끼리 직접 통신하는 다이렉트 링크 프로토콜을 지원하는 무선랜에서의 스테이션간 통신 방법에 있어서, 데이터를 전송하고자 하는 송신 스테이션은 AP와 수신 스테이션에 RTS 프레임을 전송하는 단계와, 수신 스테이션은 데이터 수신이 가능한 상태이면 RCTS 프레임을 송신 스테이션에 전송하는 단계와, AP는 현재 링크 상황이 데이터 전송이 가능한 상태인 경우, ACTS 프레임을 송신 스테이션에 전송하는 단계와, 송신 스테이션은 ACTS 프레임을 수신하면 수신 스테이션에 데이터를 전송하는 단계와, 수신 스테이션에서는 데이터 수신이 완료되면 ACK 신호를 송신 스테이션에 전송하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면 무선랜에서 스테이션들간의 직접통신 방법을 제공함으로써, 보다 효율적인 통신환경을 제공하는 효과가 있다.
무선랜, 스테이션, AP, 프레임, 프로토콜, MAC, ACTS, RCTS, 데이터, RTS.

Description

인프라스트럭쳐 무선랜에서의 스테이션간 직접 통신 방법 {Method for direct communicating between stations in infrastructure wireless Local Area Network}
본 발명은 무선랜에서의 스테이션간 통신 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인프라스트럭쳐(Infrastructure) 무선랜 환경에서 동일한 네트워크 내에서 AP를 거치지 않고 스테이션 사이에 직접 통신할 수 있는 방법에 관한 것이다.
무선랜 기술은 IEEE 802.3에 따른 유선랜과 접속하여 동작하는 기술로서, 기술의 표준으로는 IEEE 802.11, IEEE 802.11b, 802.11a, 802.11g 등의 다양한 기술을 포함한다. 최근에는 IEEE 802.11b에 따른 DS(Direct Sequence) 방식의 무선랜이 사업적으로 가장 유행하며 각광받고 있다.
IEEE 802.11 MAC/PHY 기술은 최대 54Mbps를 지원하는 무선랜 표준으로서 반송파 동시 공동 이용/충돌 예방(CSMA/CA) 방식을 사용하고 있다. 이러한 방식의 무선랜 장비들이 전 세계적으로 보급되어 있으며, 현재에도 이를 바탕으로 효율성을 높인 기술들의 표준화가 활발히 진행되고 있다.
무선랜 표준의 주요부분은 접속 포인트(Access point, 이하 'AP'라 한다)와 AP의 스테이션들(Stations) 사이의 링크를 지정(address)하는 것이다. AP와 스테이션들 사이의 네트워킹을 위한 널리 알려진 토폴로지는 기본 서비스 세트이며 스테이션들 집합은 단일 중재자 AP에 의해 제어된다.
종래 IEEE 802.11의 MAC 구조에서는 RTS-CTS-DATA-ACK의 4-웨이 핸드쉐이크(4-way handshake) 기술을 사용하였다.
일반적으로 AP가 존재하는 IEEE 802.11 인프라스트럭쳐(Infrastructure) 네트워크에서 모든 스테이션들은 AP를 통하여 통신해야 한다. 그런데, 동일한 네트워크 내에서 스테이션들이 통신할 경우, AP를 거쳐서 통신을 하는 것보다 스테이션들 간에 직접 통신을 하는 것이 훨씬 효율적일 수 있다. 따라서, 스테이션들 간에 직접 통신을 할 수 있도록 하는 MAC(Medium Access Control) 프로토콜의 개발이 필요하다. 현재 IEEE 802 태스킹 그룹(Tasking group) z 에서는 리거시(legacy) AP가 구성하는 무선랜 환경에서의 직접 통신을 지원하는 방법이 논의되고 있으나, 이것은 단순한 MAC 기능 추가에 불과할 뿐이고, MAC 성능향상과는 거리가 멀다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, RTS-RCTS-ACTS-DATA-ACK의 5-웨이 핸드쉐이크(5-way handshake) 기술을 제공함으로써, 스테이션들간의 직접통신시에 공간재사용(spatial reuse), 스테이션들간의 공평성(fairness)을 보장할 수 있는 무선랜에서의 스테이션들간의 직접 통신 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명에서는 절전모드(Power save mode) 상태인 스테이션들에서도 직접 통신을 할 수 있는 방법을 제공하고자 하는 목적도 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 AP(Access Point)없이 노드끼리 직접 통신하는 다이렉트 링크 프로토콜(DLP: Direct Link Protocol)을 지원하는 무선랜에서의 스테이션간 통신 방법에 있어서, 데이터를 전송하고자 하는 송신 스테이션은 AP와 수신 스테이션에 RTS(Request to Send) 프레임을 전송하는 제1단계와, 수신 스테이션은 데이터 수신이 가능한 상태이면 RCTS(Receiver Clear to Send) 프레임을 송신 스테이션에 전송하는 제2단계와, AP는 현재 링크 상황이 데이터 전송이 가능한 상태인 경우, ACTS(Access Point Clear to Send) 프레임을 송신 스테이션에 전송하는 제3단계와, 송신 스테이션은 ACTS 프레임을 수신하면 수신 스테이션에 데이터를 전송하는 제4단계와, 수신 스테이션에서는 데이터 수신이 완료되면 ACK 신호를 송신 스테이션에 전송하는 제5단계를 포함한다.
송신 스테이션은 RCTS 프레임만 수신하고 ACTS 프레임을 수신하지 못한 경우, ACTS 프레임을 받기로 예정된 시각으로부터 소정 시간 경과 후에 데이터를 수신 스테이션에 전송할 수 있다. 이때, 상기 소정 시간은 IEEE 802.11 표준에서 정의하는 SIFS(Short Interframe Space)일 수 있다.
송신 스테이션은 RCTS 프레임을 수신하지 못하고 ACTS 프레임만 수신한 경우, 데이터를 AP에 전송하고, AP는 피기백(piggyback) 방식으로 데이터를 수신 스테이션에 전달할 수 있다.
상기 제1단계 후에 수신 스테이션이 절전모드(Power save mode)인 경우, 상기 제2단계는, 송신 스테이션으로부터 RTS 프레임을 수신한 AP는 RRSP(Relay Response) 프레임을 송신 스테이션에 전송하는 제2-1단계와, RRSP 프레임을 수신한 송신 스테이션은 수신 스테이션으로부터 RCTS 프레임을 수신할 때까지 데이터 전송을 보류하는 제2-2단계와, 수신 스테이션이 AP로부터 TIM(Traffic Indication Map) 정보를 수신하여 어웨이크 상태(Awake state)가 되면, 수신 스테이션은 TIM 정보를 통해 전송될 데이터의 존재를 인지하고 어웨이크 상태를 유지하며, RCTS 프레임을 송신 스테이션에 전송하는 제2-3단계를 포함하여 이루어질 수 있다. 수신 스테이션은 ACK 신호 전송 후에 절전모드로 전환할 수 있다.
상기 RRSP 프레임에는 수신 스테이션의 절전모드 관련 정보, 수신 스테이션의 어웨이크 상태 정보를 포함하는 TIM 정보가 포함될 수 있다. 상기 절전모드 관련 정보는 어웨이크 상태 사이의 간격을 나타내는 리슨 인터벌(Listen Interval) 정보를 포함할 수 있다.
상기 RTS 프레임, RCTS 프레임, ACTS 프레임은 MAC(Medium Access Control) 프레임 구조에서 컨트롤 필드에 정의될 수 있다. 또한, 상기 RRSP 프레임은 MAC 프레임 구조에서 컨트롤 필드에 정의되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면 무선랜에서 스테이션들간의 직접통신 방법을 제공함으로써, 보다 효율적인 통신환경을 제공하는 효과가 있다. 이에 따라 무선랜을 기반으로 하는 컴퓨터, PDA, 휴대용 게임기 등의 활용분야에서 다양한 응용서비스가 활발해질 것으로 기대된다.
또한, 본 발명에서는 스테이션들간의 직접통신시에 공간재사용(spatial reuse), 스테이션들간의 공평성(fairness)을 보장한다는 효과가 있다. 또한, 본 발명에서는 스테이션의 절전모드에서도 구현 가능하다는 장점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명에서 무선랜은 AP(Access Point)없이 노드끼리 직접 통신하는 다이렉트 링크 프로토콜(DLP: Direct Link Protocol)을 지원한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션들과 AP 사이의 통신시에 프레임 전송순서를 보여주는 도면이다.
도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에서 스테이션들과 AP사이의 통신시에는 RTS(110), RCTS(120), ACTS(130), DATA(140), ACK(150) 순서로 통신이 이루어진다.
데이터를 전송하고자 하는 송신 스테이션은 AP와 수신 스테이션에 RTS(Request to Send) 프레임(110)을 전송한다.
수신 스테이션은 데이터 수신이 가능한 상태이면 RCTS(Receiver Clear to Send) 프레임(120)을 송신 스테이션에 전송한다.
AP는 현재 링크 상황이 데이터 전송이 가능한 상태인 경우, ACTS(Access Point Clear to Send) 프레임(130)을 송신 스테이션에 전송한다.
송신 스테이션은 ACTS 프레임(130)을 수신하면 수신 스테이션에 데이터(140)를 전송한다.
수신 스테이션에서는 데이터 수신이 완료되면 ACK 신호(150)를 송신 스테이션에 전송한다.
본 발명의 일 실시예에서 송신 스테이션은 RCTS 프레임(120)만 수신하고 ACTS 프레임(130)을 수신하지 못한 경우, ACTS 프레임(130)을 받기로 예정된 시각으로부터 소정 시간 경과 후에 데이터(140)를 수신 스테이션에 전송할 수 있다. 이 러한 경우, 독립된 스테이션들간의 통신이 이루어지고 수신 스테이션 주변의 무선링크는 사용가능한 경우이기 때문에 송신 스테이션에서 ACTS 프레임(130)을 수신하지 못하여도 스테이션간의 통신이 가능한 것이다. 이때, 소정 시간은 IEEE 802.11 표준에서 정의하는 SIFS(Short Interframe Space)인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에서 송신 스테이션은 RCTS 프레임(120)을 수신하지 못하고 ACTS 프레임(130)만 수신한 경우, 데이터를 AP에 전송하고, AP는 피기백(piggyback) 방식으로 데이터를 수신 스테이션에 전달하도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 스테이션이 절전모드(Power save mode)인 경우의 스테이션간 통신 방법을 도면과 함께 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 절전모드중인 스테이션에 대한 직접 전송 방법을 보여주는 도면이다.
송신 스테이션(STA1)은 RTS 프레임을 AP에 전송한다(S110).
AP는 RRSP(Relay Response) 프레임을 송신 스테이션에 전송한다(S120). 본 발명에서 RRSP 프레임에는 수신 스테이션(STA2)의 절전모드 관련 정보, 수신 스테이션(STA2)의 어웨이크 상태 정보를 포함하는 TIM 정보가 포함될 수 있다. 여기서 절전모드 관련 정보는 어웨이크 상태 사이의 간격을 나타내는 리슨 인터벌(Listen Interval) 정보를 포함할 수 있다.
RRSP 프레임을 수신한 송신 스테이션(STA1)은 수신 스테이션(STA2)으로부터 RCTS 프레임을 수신할 때까지 데이터 전송을 보류한다.
수신 스테이션(STA2)이 AP로부터 TIM(Traffic Indication Map) 정보를 수신하여 어웨이크 상태(Awake state)가 되면, 수신 스테이션(STA2)은 TIM 정보를 통해 전송될 데이터의 존재를 인지하고 어웨이크 상태를 유지한다. 그리고, 수신 스테이션(STA2)은 RCTS 프레임을 송신 스테이션에 전송한다(S130).
송신 스테이션(STA1)이 수신 스테이션(STA2)으로부터 RCTS 프레임을 수신하고, AP로부터 ACTS 프레임을 수신하면(S140), 송신 스테이션(STA1)은 데이터를 수신 스테이션(STA2)에 전송한다(S150).
수신 스테이션(STA2)은 데이터 수신이 완료될 때까지 어웨이크 상태를 유지하고, 데이터 수신이 정상적으로 완료되면 ACK 신호를 송신 스테이션(STA1)에 전송한다(S160). 수신 스테이션(STA2)은 ACK 신호 전송 후에 절전모드로 전환할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MAC 프레임 구조를 보여주는 도면이다.
도 2에서 MAC(Medium Access Control) 프레임 구조는 프레임 컨트롤 필드(210), 지속기간(220), 목적지 어드레스 필드(DA)(230), 소스 어드레스 필드(SA)(240), BSSID(250), 시퀀스 컨트롤 필드(260), 프레임 바디(270), FCS(280) 등으로 구성되어 있다.
도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명에서 RTS 프레임, RCTS 프레임, ACTS 프레임은 MAC 프레임 구조에서 프레임 컨트롤 필드(210)에 정의되어 있다. 프레임 컨트롤 필드(210)를 세분화하면 프로토콜 버전(211), 타입(213), 서브 타입(215)으로 구분할 수 있는데, RTS 프레임, RCTS 프레임, ACTS 프레임은 서브 타입(215)에 정의되어 있다. 예를 들어, RTS 프레임은 서브 타입(215)에 0011로 정의되고, RCTS 프레임은 서브 타입(215)에 0100으로 정의되고, ACTS 프레임은 서브 타입(215)에 0101로 정의될 수 있다.
또한, 본 발명에서 RRSP 프레임은 MAC 프레임 구조에서 프레임 컨트롤 필드(210)에 정의된다. 특히 본 발명에서 RRSP 프레임은 프레임 컨트롤 필드(210)의 서브 타입(215)에 정의되어 있는데, 예를 들어, RRSP 프레임은 서브 타입(215)에 0110으로 정의될 수 있다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션들과 AP 사이의 통신시에 프레임 전송순서를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MAC 프레임 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 절전모드중인 스테이션에 대한 직접 전송 방법을 보여주는 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110 RTS 120 RCTS
130 ACTS 140 DATA
150 ACK

Claims (10)

  1. AP(Access Point)없이 노드끼리 직접 통신하는 다이렉트 링크 프로토콜(DLP: Direct Link Protocol)을 지원하는 무선랜에서의 스테이션간 통신 방법에 있어서,
    데이터를 전송하고자 하는 송신 스테이션은 AP와 수신 스테이션에 RTS(Request to Send) 프레임을 전송하는 제1단계와,
    수신 스테이션은 데이터 수신이 가능한 상태이면 RCTS(Receiver Clear to Send) 프레임을 송신 스테이션에 전송하는 제2단계와,
    AP는 현재 링크 상황이 데이터 전송이 가능한 상태인 경우, ACTS(Access Point Clear to Send) 프레임을 송신 스테이션에 전송하는 제3단계와,
    송신 스테이션은 ACTS 프레임을 수신하면 수신 스테이션에 데이터를 전송하는 제4단계와,
    수신 스테이션에서는 데이터 수신이 완료되면 ACK 신호를 송신 스테이션에 전송하는 제5단계
    를 포함하는 무선랜에서의 스테이션간 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    송신 스테이션은 RCTS 프레임만 수신하고 ACTS 프레임을 수신하지 못한 경우, ACTS 프레임을 받기로 예정된 시각으로부터 소정 시간 경과 후에 데이터를 수신 스테이션에 전송하는 것을 특징으로 하는 무선랜에서의 스테이션간 통신 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소정 시간은 IEEE 802.11 표준에서 정의하는 SIFS(Short Interframe Space)인 것임을 특징으로 하는 무선랜에서의 스테이션간 통신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    송신 스테이션은 RCTS 프레임을 수신하지 못하고 ACTS 프레임만 수신한 경우, 데이터를 AP에 전송하고,
    AP는 피기백(piggyback) 방식으로 데이터를 수신 스테이션에 전달하는 것을 특징으로 하는 무선랜에서의 스테이션간 통신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1단계 후에 수신 스테이션이 절전모드(Power save mode)인 경우, 상기 제2단계는,
    송신 스테이션으로부터 RTS 프레임을 수신한 AP는 RRSP(Relay Response) 프레임을 송신 스테이션에 전송하는 제2-1단계와,
    RRSP 프레임을 수신한 송신 스테이션은 수신 스테이션으로부터 RCTS 프레임을 수신할 때까지 데이터 전송을 보류하는 제2-2단계와,
    수신 스테이션이 AP로부터 TIM(Traffic Indication Map) 정보를 수신하여 어웨이크 상태(Awake state)가 되면, 수신 스테이션은 TIM 정보를 통해 전송될 데이 터의 존재를 인지하고 어웨이크 상태를 유지하며, RCTS 프레임을 송신 스테이션에 전송하는 제2-3단계
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선랜에서의 스테이션간 통신 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 RRSP 프레임에는 수신 스테이션의 절전모드 관련 정보, 수신 스테이션의 어웨이크 상태 정보를 포함하는 TIM 정보가 포함되어 있는 것임을 특징으로 하는 무선랜에서의 스테이션간 통신 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 절전모드 관련 정보는 어웨이크 상태 사이의 간격을 나타내는 리슨 인터벌(Listen Interval) 정보를 포함하는 것임을 특징으로 하는 무선랜에서의 스테이션간 통신 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    수신 스테이션은 ACK 신호 전송 후에 절전모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 무선랜에서의 스테이션간 통신 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 RTS 프레임, RCTS 프레임, ACTS 프레임은 MAC(Medium Access Control) 프레임 구조에서 컨트롤 필드에 정의되어 있는 것임을 특징으로 하는 무선랜에서의 스테이션간 통신 방법.
  10. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 RRSP 프레임은 MAC 프레임 구조에서 컨트롤 필드에 정의되어 있는 것임을 특징으로 하는 무선랜에서의 스테이션간 통신 방법.
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