KR101151816B1 - Method of data transmission using media access control protocol in a wireless network - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 통신망에서 매체 접근 프로토콜을 이용한 데이터 송신 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선랜 시스템에서 무선 통신망에서 매체 접근 프로토콜을 이용한 데이터 송신 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a data transmission method using a medium access protocol in a wireless communication network, and more particularly, to a data transmission method using a medium access protocol in a wireless communication network in a wireless LAN system.

본 발명에서는 데이터 전송 속도를 증가시킬 수 있고, 데이터의 충돌율을 줄일 수 있으며, 주파수 자원을 효율적으로 사용할 수 있는 데이터 송신 방법을 제공한다.The present invention provides a data transmission method capable of increasing a data transmission rate, reducing a collision rate of data, and efficiently using frequency resources.

본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 송신 방법은, 무선 통신 시스템에서 미리 정해진 송신주기가 존재하며 송신 주기의 시작을 알리는 신호가 존재하는 데이터 송신 방법에 있어서, 송신하고자 하는 데이터의 송신 요청을 수신하고 송신 휴지 구간을 적용하는지 판단하는 과정과, 상기 송신 휴지 구간이 동작한다면 상기 송신 휴지 구간을 제어하기 위한 시간값을 계산하는 과정과, 상기 송신 휴지 구간이 동작하지 않는다면 미리 결정된 데이터 집합을 송신하는 과정과, 상기 계산된 시간값을 이용하여 상기 미리 결정된 데이터 집합의 송신 여부를 미리 정해진 기준에 의해서 판단하는 과정과, 상기 미리 결정된 데이터 집합의 송신이 불가능할 경우 새로운 데이터 집합을 결정하는 과정을 포함한다.A data transmission method according to an embodiment of the present invention is a data transmission method in a wireless communication system in which a predetermined transmission period exists and a signal indicating the start of a transmission period exists, Calculating a time value for controlling the transmission idle period if the transmission idle period is in operation; and transmitting a predetermined data set if the transmission idle period does not operate Determining whether to transmit the predetermined data set according to a predetermined criterion using the calculated time value, and determining a new data set when the predetermined data set can not be transmitted.

무선 랜, 매체 접근 제어, 프레임 송신, 백 오프, 송신 휴지 기간, 동적 주파수 선택 Wireless LAN, medium access control, frame transmission, backoff, transmission pause period, dynamic frequency selection

Description

무선 통신망에서 매체 접근 제어 프로토콜을 이용한 데이터 송신 방법{METHOD OF DATA TRANSMISSION USING MEDIA ACCESS CONTROL PROTOCOL IN A WIRELESS NETWORK}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a data transmission method using a medium access control protocol in a wireless communication network,

본 발명은 무선 통신망에서 매체 접근 프로토콜을 이용한 데이터 송신 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선랜 시스템에서 무선 통신망에서 매체 접근 프로토콜을 이용한 데이터 송신 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a data transmission method using a medium access protocol in a wireless communication network, and more particularly, to a data transmission method using a medium access protocol in a wireless communication network in a wireless LAN system.

본 연구는 지식경제부의 IT 성장 동력 사업의 일환으로 수행하였음.[과제번호 : 2006-S-014-03, 과제명 : 200Mbps급 IEEE 802.11n 모뎀 및 RF 칩셋 개발].This study was conducted as part of the Ministry of Knowledge Economy's IT Growth Driving Project. [Project Number: 2006-S-014-03, Title: Development of 200Mbps IEEE 802.11n Modem and RF Chipset].

초기의 인터넷망은 저속의 유선망을 근간으로 최근 초고속 인터넷망까지 기하급수적인 수요를 바탕으로 지속적으로 발전하고 있다. 또한 고속 전송뿐만 아니라 인간의 이동성을 보장하면서 인터넷 서비스를 제공하기 위한 기술들이 많이 개발되고 있다. 가장대표적인 예로 기존의 음성 서비스를 기반으로 하여 발전한 이동통신망에 여분의 대역을 마련하여 데이터 서비스를 제공하는 방법이다. 그러나 이 러한 방법은 제한된 주파수 및 채널 자원 때문에 현재의 고용량의 멀티미디어 패킷을 서비스하기에는 많은 어려움이 따른다.The initial Internet network is developing on the basis of exponential demand from the low-speed wired network to the recent high-speed Internet network. In addition, many technologies for providing Internet service while ensuring human mobility as well as high-speed transmission have been developed. As a representative example, a method of providing a data service by providing an extra band to a mobile communication network developed based on an existing voice service. However, due to limited frequency and channel resources, this method has many difficulties in servicing the current high capacity multimedia packet.

그리하여 무선 패킷 서비스를 제공하기 위하여 새로운 망들이 개발되었다. 무선랜(Wireless LAN)기술 등과 같은 근거리에서 데이터를 고속으로 전송하기 위한 망이 연구되어 상용화 되었으며, Wibro(Wireless Broadband)등과 같은 광범위한 지역을 서비스하기 위한 망들도 개발되어 상용화되고 있다.Thus, new networks have been developed to provide wireless packet services. Wireless LAN technology has been studied and commercialized at a high speed in a short distance, and networks for servicing a wide area such as Wibro (Wireless Broadband) have been developed and commercialized.

이러한 데이터 패킷을 서비스하기 위한 기술 중 무선랜 기술은 현재 가장 많은 상용화가 이루어진 무선 네트워크 기술이다. 무선랜 규격의 가장 대표적인 예는 IEEE 802.11이며 IEEE 802.11의 MAC은 필수 기능으로 DCF(Distributed Coordination Function)와 선택 기능으로 PCF(Point Coordination Function)를 정의하고 있다. 그 중 DCF 프로토콜은 무선 단말들의 충돌이 발생하는 확률을 감소시킬 수 있는 충돌 회피(Collision Avoidance : 이하 'CA'라 칭함) 기법을 적용하여 반송파 감지 다중 접속/충돌 회피(carrier sensing multiple access/collision avoidance : 이하 'CSMA/CA'칭함) 방법을 사용한다. IEEE 802.11에서는 다양한 프레임 사이에 우선권을 주기 위하여 IFS(Inter-Frame Space)를 사용하는데, IFS는 프레임이 끝나는 시점에서 다음 프레임의 전송시점까지의 시간간격을 의미한다. DCF에서는 가장 짧은 길이를 갖는 SIFS(Short Inter-Frame Space)와 데이터 전송에 사용되는 DIFS(Distributed Inter-Frame Space)가 사용된다.Of the technologies for servicing these data packets, the wireless LAN technology is the most widely used wireless network technology. The most representative example of the wireless LAN standard is IEEE 802.11, and the MAC of the IEEE 802.11 is an indispensable function and defines a DCF (Distributed Coordination Function) and a PCF (Point Coordination Function) as an optional function. Among them, the DCF protocol uses a collision avoidance (CA) technique that can reduce the probability of collision of wireless terminals to perform carrier sensing multiple access / collision avoidance : Hereinafter referred to as 'CSMA / CA') method. In IEEE 802.11, IFS (Inter-Frame Space) is used to give priority among various frames. IFS means time interval from the end of frame to the transmission of next frame. In DCF, a short inter-frame space (SIFS) having the shortest length and a distributed inter-frame space (DIFS) used for data transmission are used.

전송할 데이터를 가진 무선 단말은 반송파 감지(carrier sensing)를 수행하여 현재의 무선 채널 상태를 확인하고, 채널이 휴지(idle)상태이면 DIFS 시간 동안 채널의 상태를 검사한다. DIFS 시간 동안 채널이 휴지(idle)상태이면 랜덤하게 정해지는 백 오프(backoff) 시간 동안 대기한 후 데이터를 전송한다. 이때 다른 노드에 의한 채널의 사용이 확인되면 백오프 카운터는 카운트를 멈추고 남은 백오프 시간을 기억하여 다음번 백 오프(backoff) 시간으로 사용한다.A wireless terminal having data to be transmitted performs carrier sensing to check a current wireless channel state and checks the state of a channel for a DIFS time if the channel is in an idle state. If the channel is idle during the DIFS time, it waits for a random backoff time and then transmits the data. At this time, if the use of the channel by another node is confirmed, the backoff counter stops counting and stores the remaining backoff time, and uses the backoff time as the next backoff time.

이상에서 설명한 무선 랜 구조는 기본적으로 기지국(Access Point : 이하 "AP"라 칭함)과 단말로 구성되며, AP는 주기적으로 SSID(Service Set Identifier)와 AP의 MAC 주소를 포함하는 비콘 프레임(beacon frame)을 송신한다. 무선 단말은 AP로부터 송신된 비콘 프레임으로부터 사용 가능한 AP의 정보를 얻고 802.11 MAC 규격에서 정의하는 결합 과정(Association procedure)을 수행하게 된다. 기지국 없이 단말로 구성되는 독립적인 무선 랜 구조(Independent Basic Service Set : 이하 "IBSS"라 칭함)에서도 각 단말이 송신하는 비콘 프레임을 사용하여 단말과 단말 사이의 결합 과정이 수행된다.The above-described wireless LAN structure basically consists of an access point (AP) and a terminal. The AP periodically transmits a beacon frame including an SSID (Service Set Identifier) and the MAC address of the AP ). The wireless terminal acquires available AP information from the beacon frame transmitted from the AP and performs an association procedure defined in the 802.11 MAC standard. Even in an independent Basic Service Set (IBSS) composed of terminals without a base station, a combining procedure between a terminal and a terminal is performed using a beacon frame transmitted from each terminal.

도 1은 IEEE 802.11 무선 랜 시스템에서 비콘(Beacon) 프레임 및 데이터 프레임의 백오프 송신 동작을 나타낸 개략도이다. 일반적으로 비콘 프레임(110)은 일정한 송신 간격(Beacon Interval)(140)에 따라 송신된다. 드러나 AP에서 비콘 프레임을 송신하고자 하더라도 채널이 BUSY 즉, 매체가 사용되고 있는 상태이면 채널이 IDLE 즉, 매체를 사용할 수 있는 상태가 되어야만 송신을 기다리고 있는 Beacon을 송신한다. 비콘 프레임(110)이 전송된 후에 채널을 먼저 획득한 프레임들(110, 120)이 데이터를 전송하게 된다. DCF 프로토콜에 정의된 비콘 프레임 및 데이터 프레임의 송신 프로토콜은 무선 채널의 사용이 종료된 후 비어 있다고 판단되어도 DIFS 시간이 지난 후에 경쟁 윈도우(Contention Window : 이하 "CW"이라 칭함)범위에서 선택된 임의의 값을 포함한 백 오프 과정을 통해 데이터의 송신을 수행한다. 만약 데이터를 송신하기 위하여 무선 채널을 획득 하였을 때 비콘 프레임의 송신 시점이 되었다면 일반 데이터 보다 우선순위가 높은 비콘 프레임을 먼저 송신한 후 다음 백 오프 과정을 통해 송신 시점에서 데이터의 송신을 수행한다. 1 is a schematic diagram illustrating a backoff transmission operation of a beacon frame and a data frame in an IEEE 802.11 wireless LAN system. Generally, the beacon frame 110 is transmitted according to a constant transmission interval (Beacon Interval) 140. If a channel attempts to transmit a beacon frame at the AP but the channel is BUSY, that is, if the medium is in use, the beacon that is waiting for transmission is transmitted only when the channel becomes IDLE, that is, the medium is available. After the beacon frame 110 is transmitted, the frames 110 and 120 that have acquired the channel first transmit data. The transmission protocol of the beacon frame and the data frame defined in the DCF protocol may be any value selected in the contention window (hereinafter referred to as "CW ") range after the DIFS time, And transmits the data through the backoff process. If a beacon frame is transmitted at the time of acquiring a wireless channel to transmit data, a beacon frame having a higher priority than general data is transmitted first, and data is transmitted at a transmission time through a backoff process.

그러나 IEEE 802.11의 DCF는 사용자가 정의하는 QoS를 지원하지 못한다. 그리하여 개발된 것이 IEEE 802.11e의 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access, 이하 "EDCA"라 칭함)프로토콜이다. 이 전송 프로토콜은 DCF 프로토콜을 기반으로 8개의 서로 다른 우선순위(User Priority : 이하 "UP"라 칭함)를 갖고 각각의 UP를 다시 4개의 큐(Access Category : 이하 "AC"라 칭함)로 분류하여, 해당하는 데이터가 분산되어 전송될 수 있도록 정의하고 있다. 서로 다른 우선순위를 갖는 각 AC에 대한 송신 큐는 DCF 프로토콜의 DIFS를 기준으로 우선 순위에 따라 각기 다른 임의의 IFS(Arbitration Interframe Space : 이하 "AIFS"라 칭함)값과 윈도우(Contention Window, 이하 "CW"라 칭함) 값을 갖으며, 상기 DCF 프로토콜에서 정의하는 백오프 과정을 통해 송신 기회를 얻을 수 있다. 송신 기회를 얻은 송신자는 규격에서 정의하고 있는 전송기회(Transmission Opportunity : 이하 "TXOP"라 칭함)이라는 일정한 시간 동안 각 송신 큐에 저장되어 있는 데이터의 전송을 수행한다.However, DCF in IEEE 802.11 does not support user defined QoS. Thus, what is developed is Enhanced Distributed Channel Access (EDCA) protocol of IEEE 802.11e. This transport protocol has eight user priorities (hereinafter referred to as " UP ") based on the DCF protocol and classifies the UPs into four queues (Access Classes) , And the corresponding data can be distributed and transmitted. The transmission queue for each AC having different priorities can be arbitrarily determined based on the DIFS of the DCF protocol according to the priorities and the values of arbitrary IFS (Arbitration Interframe Space, hereinafter referred to as "AIFS &Quot; CW ") value, and a transmission opportunity can be obtained through a backoff process defined in the DCF protocol. A sender who has obtained a transmission opportunity performs transmission of data stored in each transmission queue for a certain period of time, called a transmission opportunity (hereinafter referred to as "TXOP") defined in the specification.

IEEE 802.11 및 IEEE 802.11e의 MAC 프로토콜은 무선 매체를 접근하는데 있어 CSMA/CA를 이용하는 DCF 전송 방식을 기반으로 하고 있으므로, IEEE 802.11e에 서 정의하는 EDCA 프로토콜에서 DCF 프로토콜의 기본적인 백 오프 전송 방식을 효율적으로 적용함으로써 QoS를 고려한 무선 데이터 서비스를 가능하고 TXOP 송신 프로토콜을 기반으로 하므로 어느 정도 향상된 성능을 기대할 수 있다.Since the MAC protocol of IEEE 802.11 and IEEE 802.11e is based on the DCF transmission method using CSMA / CA in accessing the wireless medium, the basic backoff transmission method of the DCF protocol in the EDCA protocol defined in IEEE 802.11e is efficiently , It is possible to realize wireless data service considering QoS and it can be expected to have some improved performance because it is based on TXOP transmission protocol.

또한 무선 랜 시스템은 802.11b와 802.11g로 대표되는 2.4GHz의 ISM(Industrial, Scientific, Medical)밴드를 사용하는 방식과 802.11b로 대표되는 5GHz대역을 사용하는 방식이 있다. 5GHz 대역에서 동작하는 무선랜 시스템의 경우 레이더와 동일한 대역을 가지므로 서로의 시스템에 간섭을 일으킬 수 있다. 그러므로 5GHz대역의 방식을 사용할 경우 보다 효율적인 서비스 품질(Quality of Service : 이하 "QoS"라 칭함) 보장 및 고속의 성능을 지원하기 위하여 레이더와 같은 간섭을 회피할 수 있도록 IEEE 802.11의 작업 그룹'h'에서 정의한 동적 주파수 선택(Dynamic Frequency Selection : 이하"DFS"라 칭함) 방식을 지원한다. 이를 위해서 IEEE 802.11 무선 매체 프로토콜은 무선 환경을 측정할 수 있도록 일정한 시간 동안 송신 휴지 구간(Quiet Period)을 두어 송신을 중단 한 후 송신 휴지 구간이 종료된 후에 DCF에서 정의한 백 오프 과정을 통하여 송신을 재개한다. 송신 휴지 구간은 비콘 프레임에 의하여 임의의 값으로 결정된 시작 시점 및 송신 휴지 구간 값(duration)에 의하여 결정된다.In addition, the wireless LAN system uses a 2.4GHz ISM (Industrial, Scientific, Medical) band represented by 802.11b and 802.11g and a 5GHz band represented by 802.11b. In the case of a wireless LAN system operating in the 5 GHz band, the same band as the radar may cause interference to each other's systems. Therefore, in order to provide a more efficient quality of service (hereinafter referred to as "QoS") and to support high-speed performance in the case of using the 5 GHz band method, the IEEE 802.11 work group 'h' (Hereinafter referred to as "DFS ") scheme. For this purpose, the IEEE 802.11 wireless media protocol resets the transmission through the backoff process defined by the DCF after the transmission idle period ends after the transmission is stopped by setting the transmission idle period (Quiet Period) do. The transmission idle period is determined by a starting point and a transmission idle duration determined by a beacon frame.

또한 무선 랜 시스템을 구성하는 각 단말은 수신된 비콘 프레임을 기준으로 동작하는 타이머에 따라서 송신 휴지 구간 및 백 오프 동작을 수행한다. 채널의 송신 휴지 구간은 무선 환경을 관찰하기 위하여 동일한 무선 채널의 송신을 수행하지 않는 휴지 상태이므로 무선 매체 프로토콜은 송신 휴지 구간이 속한 채널의 상태를 송신 휴지 채널(quiet channel)로 정의하고 다른 단말에 의하여 무선 채널이 사용되고 있는 상태(BUSY 상태)와 함께 제어한다.Each terminal of the wireless LAN system performs a transmission idle period and a backoff operation according to a timer operating on the basis of the received beacon frame. Since the transmission idle period of the channel is a idle state in which transmission of the same wireless channel is not performed in order to observe the wireless environment, the wireless media protocol defines the state of the channel to which the transmission idle period belongs as a quiet channel, (BUSY state) in which the wireless channel is used.

도 2는 도 1에서 나타나는 Beacon 송신 간격 중 하나의 간격에 있어 송신 휴지 구간과 데이터의 송신 과정을 나타내는 개략도이다. 도 2a에서는 한 구간의 비콘 주기(Beacon Interval)(220)내에서 동작하는 과정을 나타낸다. 주기적으로 반복되는 비콘 프레임(210)이 전송되고 나면 송신 휴지 구간인 Quiet Offset(230)과 Quiet Duration(240)을 이용하여 무선 환경을 측정한다. 채널을 사용하고자 하는 단말 및 AP들은 송신 휴지 구간이 종료된 후에 DCF에서 정의한 백 오프 과정을 통하여 송신을 재개한다. 즉 일정한 IFS(250)를 기다린 후 백 오프(260)과정을 거친 후 데이터(270, 280)를 전송한다.FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a transmission idle period and a data transmission process in one interval among the beacon transmission intervals shown in FIG. 1. FIG. FIG. 2A shows a process of operating in a beacon interval 220 of one interval. After the periodically repeated beacon frame 210 is transmitted, the wireless environment is measured using the Quiet Offset 230 and the Quiet Duration 240, which are transmission idle periods. The UEs and APs wishing to use the channel resume transmission through the backoff process defined by the DCF after the transmission idle period ends. That is, after waiting for a certain IFS 250, the data 270 and 280 are transmitted after a backoff 260 process.

도 3은 송신 휴지 기간의 정보를 나타내는 구조도이다.3 is a structural diagram showing information of a transmission pause period.

도 3에서는 송신 휴지 기간의 정보를 나타내기 위하여 Element ID(310), Length(320), Quiet Count(330), Quiet Period(340), Quiet Duration(350), Quiet Offset(360)으로 구성된다. 동일한 BSS에서 송신 휴지 구간의 시작 시점을 나타내는 휴지 옵셉(Quiet Offset)(360)과 송신 휴지 구간(Quiet Duration)(350)은 Beacon 프레임 내의 값을 통하여 동일한 값을 유지하게 되며 송신 휴지 구간을 위한 정보는 일반적인 IEEE 802.11h의 송신 휴지구간의 정보이다.In FIG. 3, an Element ID 310, a Length 320, a Quiet Count 330, a Quiet Period 340, a Quiet Duration 350, and a Quiet Offset 360 are used to indicate information on a transmission pause period. The Quiet Offset 360 and the Quiet Duration 350 indicating the start time of the transmission idle period in the same BSS maintain the same value through the value in the Beacon frame and the information for the transmission idle period Is the information of the transmission idle period of the general IEEE 802.11h.

이러한 송신 휴지 채널은 임의로 동작하기 때문에 이미 서비스가 시작된 데이터 송신에 있어 지연이 발생하거나, 또는 송신 휴지 구간과 데이터 송신 채널 사이에 충돌이 발생하여 성능 저하가 이루어질 수 있으며, 궁극적으로 네트워크 성능 을 저하시킬 수 있다. 그리하여 효율적인 백 오프 처리방법을 가지는 무선 메체 접근 제어 방식에 대한 연구가 필요하다.Since the transmission idle channel operates arbitrarily, there is a delay in data transmission in which the service is already started, or a collision occurs between the transmission idle period and the data transmission channel, which may degrade performance and ultimately deteriorate network performance . Therefore, it is necessary to study the wireless media access control method with efficient backoff processing method.

따라서 본 발명에서는 데이터 전송 속도를 증가시킬 수 있는 무선 매체 접근 제어 프로토콜의 백 오프 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a backoff method of a wireless medium access control protocol that can increase a data transmission rate.

또한 본 발명에서는 데이터의 충돌율을 줄일 수 있는 무선 매체 접근 제어 프로토콜의 백 오프 방법을 제공한다.Also, the present invention provides a backoff method of a wireless medium access control protocol capable of reducing a collision rate of data.

또한 본 발명에서는 주파수 자원을 효율적으로 사용할 수 있는 무선 매체 접근 제어 프로토콜의 백 오프 방법을 제공한다.Also, the present invention provides a backoff method of a radio medium access control protocol that can efficiently use frequency resources.

본 발명의 일 실시 예에 데이터 송신 방법은, 무선 통신 시스템에서 미리 정해진 송신주기가 존재하며 송신 주기의 시작을 알리는 신호가 존재하는 데이터 송신 방법에 있어서, 송신하고자 하는 데이터의 송신 요청을 수신하고 송신 휴지 구간을 적용하는지 판단하는 과정과, 상기 송신 휴지 구간이 동작한다면 상기 송신 휴지 구간을 제어하기 위한 시간값을 계산하는 과정과, 상기 송신 휴지 구간이 동작하지 않는다면 미리 결정된 데이터 집합을 송신하는 과정과, 상기 계산된 시간값을 이용하여 상기 미리 결정된 데이터 집합의 송신 여부를 미리 정해진 기준에 의 해서 판단하는 과정과, 상기 미리 결정된 데이터 집합의 송신이 불가능할 경우 새로운 데이터 집합을 결정하는 과정을 포함한다.A data transmission method according to an embodiment of the present invention is a data transmission method in a wireless communication system in which a predetermined transmission period exists and a signal indicating the start of a transmission period exists, Calculating a time value for controlling the transmission idle period if the transmission idle period is in operation, transmitting a predetermined data set if the transmission idle period does not operate, Determining whether to transmit the predetermined data set using the calculated time value based on a predetermined criterion, and determining a new data set if the predetermined data set can not be transmitted.

본 발명에 의한 무선 매체 접근 제어 프로토콜에 의하면 데이터의 지연을 감소시킬 수 있고, QoS를 지원할 수 있으며. 고속의 데이터 처리가 가능하며, 무선 데이터망의 성능을 향상시킬 수 있다.According to the wireless medium access control protocol of the present invention, it is possible to reduce data delay and support QoS. High-speed data processing is possible, and the performance of the wireless data network can be improved.

본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이하에서 첨부된 도면을 기준으로 설명하기로 한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 IEEE 802.11 무선 매체 접근 제어 프로토콜 DCF(Distributed Coordination Function)에서 정의하는 기본적인 백오프 방안에 있어, 무선 환경을 측정하기 위한 구간 동안 송신이 진행되는 데이터 서비스의 송신 과정을 효율적으로 제어함으로써 송신 휴지 구간으로 인하여 발생할 수 있는 서비스 지연을 줄이고자 하는 것을 목적으로 하며, 또한 QoS가 고려된 4개의 AC(Access Category)에 대하여 독립적으로 이루어지므로 고속의 다양한 환경에 적용될 수 있는 무선 매체 접 근제어 프로토콜의 성능을 높이기 한 것이다.In a basic backoff scheme defined by a Distributed Coordination Function (DCF) of the IEEE 802.11 wireless media access control protocol, the present invention effectively controls the transmission process of a data service in which transmission is performed during a period for measuring a radio environment, (Access Classes), which are QoS-aware, and are independent of each other. Therefore, it is possible to reduce the service delay caused by the wireless medium access control protocol Performance.

도 4은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 채널에서 송신 휴지를 기다리는 시간 내에 데이터가 송신되는 과정의 실시 예를 나타낸 개략도이다.FIG. 4 is a schematic diagram showing an embodiment of a process of transmitting data within a time period for waiting for a transmission pause in a wireless channel according to an embodiment of the present invention.

비콘 프레임(400)이 전송되고 난 후 채널에서는 802.11h에서 정의된 무선 매체의 상태를 측정하기 위한 송신 휴지 구간 즉, 휴지 옵셉(Quiet Offset)(430)과 휴지 구간(440)이 진행된다. 휴지 옵셋(430)과 휴지 구간(440)은 일반적인 동작과 동일하다. 본 발명에서는 비콘 프레임(400)이 전송된 후 IFS가 시작되는 시점(T0)(450)을 기준으로 임의의 시점(Tn)(420)에서 임의의 단말이 데이터의 송신을 요청하면 채널 BUSY가 종료된 후 IFS 시간은 이미 지났으므로 백 오프(460)를 수행하게 된다. 백 오프 이후에 송신되고자 하는 데이터의 송신 완료 시점 즉, 데이터가 모두 전송되는 시간이 송신 휴지를 기다리는 시간(Quiet Remaining Time) 즉 , 휴지 옵셉(Quiet Offset)(430)에서 단말 또는 기지국이 데이터 전송을 하기 위해 전송요청을 한 시점(TO)(420) 보다 적게 걸리면 데이터 프레임(470, 480)이 송신된다.After the beacon frame 400 is transmitted, a transmission idle period for measuring the state of the wireless medium defined in 802.11h, i.e., a Quiet Offset 430 and a idle period 440, is performed. The dormancy offset 430 and the idle period 440 are the same as in the normal operation. In the present invention, when an arbitrary terminal requests transmission of data at an arbitrary time (Tn) 420 based on a time point (T0) 450 at which an IFS starts after a beacon frame 400 is transmitted, a channel BUSY ends The IFS time has already passed and backoff 460 is performed. In a Quiet Remaining Time (Quiet Offset) 430, when the transmission completion time of the data to be transmitted after the back-off, that is, the time when all the data is transmitted, (TO) 420, the data frames 470 and 480 are transmitted.

도 5는 EDCA 프로토콜에서 정의하는 4개의 AC에 대하여 송신 휴지 채널을 제어하는 무선 랜 시스템의 송신 과정을 보여주는 개념도이다.5 is a conceptual diagram illustrating a transmission process of a wireless LAN system for controlling transmission pause channels for four ACs defined by the EDCA protocol.

도 5에서 510단계에서는 AP는 데이터의 송신 요청을 수신하면 520단계에서 송신 휴지 구간을 사용하는 채널(Quiet channel)의 적용여부를 판단한다. 단말이 송신 휴지 구간이 적용되지 않는다면 550단계에서 결정된 AC에 대한 데이터를 송신한다. 530단계에서 AP는 만약 송신 휴지 구간이 적용된다면 휴지 구간(Quiet channel) 동작을 수행하기 위한 시간 값을 계산한다. In step 510 of FIG. 5, when the AP receives a data transmission request, the AP determines whether a channel using a transmission idle period is applied. If the terminal does not apply the transmission idle period, it transmits data on the AC determined in step 550. [ In step 530, the AP calculates a time value for performing a quiet channel operation if a transmission idle period is applied.

송신하고자 하는 데이터가 포함된 AC는 EDCA 프로토콜의 내부 경쟁(internal contention)에서 채널을 획득한 AC이다. 내부 경쟁에서 이긴 현재 AC를 ACn이라고 하며 4개의 AC가 존재하므로 n의 값은 0~ 3의 범위를 갖는다. 또한 결정된 ACn에 대한 데이터의 송신 시간을 TMPDU라고 한다. TMPDU는 송신 시점을 결정하기 위한 백오프 시간(TBackoff)과 MPDU의 송신 시간(MPDU_RESP_TX_TIME )을 포함한다. MPDU의 송신 시간은 MPDU 데이터와 SIFS(Short IFS) 시간, 그리고 MPDU에 대한 response 송신 시간을 모두 포함한다.The AC including the data to be transmitted is an AC that acquires the channel from the internal contention of the EDCA protocol. The current AC from the internal competition is called ACn, and since there are four ACs, the value of n ranges from 0 to 3. The transmission time of the data for the determined ACn is also referred to as TMPDU. TMPDU includes a backoff time (TBackoff) for determining a transmission time point and a transmission time (MPDU_RESP_TX_TIME) of the MPDU. The transmission time of MPDU includes both MPDU data, SIFS (Short IFS) time, and response transmission time to MPDU.

송신 휴지 구간의 시작을 위하여 남은 시간은 Qremain이라고 한다. Qremain은 Qoffset에서 데이터 송신 요청이 발생한 시점인 Tn 을 빼고 남은 시간을 나타낸다. 이상에서의 계산된 시간 값은 <표 1>과 같다.The time remaining for the start of the transmission idle period is called Qremain. Qremain represents the time remaining after subtracting Tn, which is the time at which a data transmission request occurs in the Qoffset. The calculated time values are shown in Table 1.

Accss Category N(0

Figure 112009046698365-pat00001
3)Accss Category N (0
Figure 112009046698365-pat00001
3) ACnACn Time to Transmit a MPDUTime to Transmit a MPDU TMPDUTMPDU Quiet OffsetQuiet Offset QoffsetQoffset Quiet Past TimeQuiet Past Time TnTn Quiet Remain TimeQuiet Remain Time
Figure 112009046698365-pat00002
Figure 112009046698365-pat00002
Time to BackoffTime to Backoff TBackoffTBackoff Time to transmit a MPDUTime to transmit a MPDU
Figure 112009046698365-pat00003
Figure 112009046698365-pat00004
Figure 112009046698365-pat00003
Figure 112009046698365-pat00004

540단계에서는 송신 휴지 구간이 적용된다면 ACn에 대한 전송시간(TMPDU)가 Qremain 시간을 보다 긴지 판단한다. 560단계에서는 만약 TMPDU가 Qremain 시간보다 길다면 송신을 시작하지 않고 ACn에 대한 휴지 구간을 사용하는 채널(quiet channel)을 BUSY로 설정한 후 데이터의 송신은 송신 휴지 구간이 종료될 때까지 중단한다. 570단계에서 540단계에서 결정된 AC를 제외한 나머지 AC들 사이에 다시 내부 경쟁을 수행한다. TMPDU가 Qremain 시간보다 길지 않다면 550단계에서 ACn에 대한 MPDU 송신이 가능하므로 결정된 AC에 대한 데이터를 송신한다.In step 540, if the transmission idle period is applied, it is determined whether the transmission time (TMPDU) for ACn is longer than the Qremain time. In step 560, if the TMPDU is longer than the Qremain time, the transmission is not started but the channel (quiet channel) for the ACn is set to BUSY, and then the transmission of data is suspended until the transmission idle period ends. In step 570, internal competition is performed again between the remaining ACs except for the AC determined in step 540. If the TMPDU is not longer than the Qremain time, the MPDU transmission for ACn is possible in step 550, so that data for the determined AC is transmitted.

580단계에서 송신이 가능하지 않은 AC를 제외한 다른 AC들 사이에 내부 경쟁을 수행한 결과 송신하고자 하는 AC가 존재하는지 판단하고 만약 데이터 송신을 하고자 하는 AC가 있다면 새롭게 결정된 ACn에 대하여 TMPDU가 Qremain을 비교하는 540단계를 수행하고, 만약 송신하고자 하는 AC가 없다면 590단계에서 종료한다.If it is determined in step 580 that there is an AC to transmit as a result of internal competition between ACs other than the AC that can not be transmitted, if there is an AC to be transmitted, TMPDU compares Qremain with the newly determined ACn And if it is determined that there is no AC to transmit, step 590 is performed.

본 발명은 무선 환경에 따라서 동적으로 주파수를 선택할 수 있는 무선 랜 시스템에 있어, 무선 환경을 관찰하기 위한 휴지 기간 동안에 송신되고 있는 각 4개의 AC(Access Category) 데이터들에 대한 백오프 과정을 효율적으로 제어함으로써 데이터의 지연을 감소시킬 수 있으며 IEEE 802.11의 DCF에서 정의하고 있는 기본적인 채널의 상태를 보다 세부적인 조건으로 제어함으로써 효율적으로 백 오프 과정을 처리하는 방안을 제공한다.The present invention relates to a wireless LAN system capable of dynamically selecting a frequency according to a wireless environment, and is capable of efficiently performing a backoff process for each of four access category (AC) data transmitted during a pause period for observing a wireless environment And provides a method for efficiently processing the backoff process by controlling the basic channel state defined by the DCF of IEEE 802.11 with more detailed conditions.

도 1은 IEEE 802.11 무선 랜 시스템에서 비콘(Beacon) 프레임 및 데이터 프레임의 백오프 송신 동작을 나타낸 개략도,1 is a schematic diagram showing a back-off transmission operation of a beacon frame and a data frame in an IEEE 802.11 wireless LAN system,

도 2는 도 1에서 나타나는 Beacon 송신 간격 중 하나의 간격에 있어 송신 휴지 구간과 데이터의 송신 과정을 나타내는 개략도,FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a transmission idle period and a data transmission process in one interval among the beacon transmission intervals shown in FIG. 1;

도 3은 송신 휴지 기간의 정보를 나타내는 구조도,3 is a structure diagram showing information of a transmission pause period;

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 채널에서 송신 휴지를 기다리는 시간 내에 데이터가 송신되는 과정의 실시 예를 나타낸 개략도,FIG. 4 is a schematic diagram showing an embodiment of a process of transmitting data within a time period for waiting for a transmission pause in a wireless channel according to an embodiment of the present invention;

도 5는 EDCA 프로토콜에서 정의하는 4개의 AC에 대하여 송신 휴지 채널을 제어하는 무선 랜 시스템의 송신 과정을 보여주는 개념도.5 is a conceptual diagram illustrating a transmission process of a WLAN system that controls transmission pause channels for four ACs defined by the EDCA protocol.

Claims (6)

무선 통신 시스템에서 미리 정해진 송신주기가 존재하며 송신 주기의 시작을 알리는 신호가 존재하는 데이터 송신 방법에 있어서,A data transmission method in a wireless communication system in which a predetermined transmission period exists and a signal indicating the start of a transmission period exists, 송신하고자 하는 데이터의 송신 요청을 수신하고 송신 휴지 구간을 적용하는지 판단하는 과정과,Receiving a transmission request for data to be transmitted and determining whether to apply a transmission idle period; 상기 송신 휴지 구간이 동작한다면 상기 송신 휴지 구간을 제어하기 위한 시간값을 계산하는 과정과,Calculating a time value for controlling the transmission idle period if the transmission idle period is in operation; 상기 송신 휴지 구간이 동작하지 않는다면 미리 결정된 데이터 집합을 송신하는 과정과,Transmitting a predetermined data set if the transmission idle period does not operate; 상기 미리 결정된 데이터 집합(ACn)의 송신이 불가능할 경우 새로운 데이터 집합을 결정하는 과정을 포함하며;Determining a new data set if transmission of the predetermined data set ACn is not possible; 상기 미리 정해진 기준에 의해서 판단하는 과정은,Wherein the step of determining based on the predetermined criteria comprises: 상기 미리 결정된 데이터 집합(ACn)에 대한 데이터의 송신 시간(TMPDU)과 상기 송신 휴지 구간의 시작을 위하여 남은 시간(Qremain)을 비교하여 상기 미리 결정된 데이터 집합(ACn)에 대한 데이터의 송신 시간(TMPDU)이 상기 송신 휴지 구간의 시작을 위하여 남은 시간(Qremain)보다 작을 경우, 상기 미리 결정된 데이터 집합을 송신하는 과정을 포함하는 데이터 송신 방법.(TMPDU) for the predetermined data set (ACn) and a remaining time (Qremain) for the start of the transmission idle period to compare the data transmission time (TMPDU) for the predetermined data set ) Is less than a remaining time (Qremain) for starting the transmission idle period, transmitting the predetermined data set. 제 1 항에 있어서, 미리 결정된 데이터 집합은,2. The method of claim 1, 기존의 무선 랜 송신 방법으로 EDCA의 내부 경쟁 과정을 통하여 결정된 AC에 대한 데이터를 송신하는 과정을 포함하는 데이터 송신 방법.And transmitting data on AC determined through an internal contention process of the EDCA using an existing WLAN transmission method. 제 1 항에 있어서, 상기 송신 휴지 구간을 제어하기 위한 시간값은, 2. The method of claim 1, wherein the time value for controlling the transmission idle period comprises: 상기 미리 결정된 데이터 집합(ACn)에 대한 데이터의 송신 시간(TMPDU)을 계산하는 과정과, Calculating a data transmission time (TMPDU) for the predetermined data set (ACn) 송신 휴지 구간의 시작을 위하여 남은 시간(Qremain)을 계산하는 과정을 포함하는 데이터 전송 방법.And calculating a remaining time (Qremain) for starting the transmission idle period. 제 3항에 있어서, 상기 송신 휴지 구간의 시작을 위하여 남은 시간(Qremain)을 계산하는 과정은,4. The method of claim 3, wherein calculating the remaining time (Qremain) for the start of the transmission idle period comprises: 미리 정해진 휴지 옵셋(Qoffset)의 값을 결정하는 과정과,Determining a value of a predetermined dwell offset (Qoffset) 상기 휴지 옵셋(Qoffset)의 시점에서 부터 상기 데이터 송신 요청이 발생한 시점( Tn)을 빼고 남은 시간을 계산하는 과정을 포함하는 데이터 전송 방법.And calculating a time remaining after subtracting a time point (Tn) at which the data transmission request is generated from a time point of the dormant offset (Qoffset). 제 1 항에 있어서, 상기 미리 정해진 기준에 의해서 판단하는 과정은,2. The method of claim 1, wherein the step of determining based on the predetermined criteria comprises: 상기 미리 결정된 데이터 집합(ACn)에 대한 데이터의 송신 시간(TMPDU)과 상기 송신 휴지 구간의 시작을 위하여 남은 시간(Qremain)을 비교하여 상기 미리 결정된 데이터 집합(ACn)에 대한 데이터의 송신 시간(TMPDU)이 상기 송신 휴지 구간의 시작을 위하여 남은 시간(Qremain)보다 클 경우, 상기 미리 결정된 데이터 집합의 송신을 중단하는 과정을 더 포함하는 데이터 송신 방법.(TMPDU) of the data for the predetermined data set (ACn) and a remaining time (Qremain) for the start of the transmission idle period to compare the data transmission time (TMPDU) for the predetermined data set ) Is greater than a remaining time (Qremain) for the start of the transmission idle period, stopping the transmission of the predetermined data set. 제 1 항에 있어서, 새로운 데이터 집합을 결정하는 과정은, 2. The method of claim 1, wherein determining a new data set comprises: 상기 미리 결정된 데이터 집합을 제외한 나머지 데이터 집합들이 EDCA의 내부 경쟁을 수행하는 과정과,Performing EDCA internal competition for data sets other than the predetermined data set; 상기 내부 경쟁을 통하여 새로운 데이터 집합을 결정하는 과정과,Determining a new data set through the internal competition; 상기 새로운 데이터 집합이 있을 경우 상기 미리 정해진 기준에 의하여 데이터의 송신 여부를 판단하는 과정을 포함하는 데이터 송신 방법.And if the new data set exists, determining whether to transmit the data according to the predetermined criterion.
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