KR101358523B1

KR101358523B1 - 무선 랜 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101358523B1
Application number: KR1020127030845A
Authority: KR
Inventors: 김서욱; 이대원; 임재원; 김봉회
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2014-02-06
Also published as: EP2579477A4; KR20130018308A; CN102948091A; WO2011149285A2; EP2579477B1; CN102948091B; ES2632552T3; US20130070642A1; US9060359B2; WO2011149285A3; EP2579477A2

Abstract

본 명세서는 무선 랜 시스템에서 스테이션(station)의 데이터 전송 방법에 있어서,스테이션 그룹의 구성을 나타내는 스테이션 그룹 구성 정보 및 상기 스테이션 그룹별로 할당되는 상향링크 자원할당 정보를 포함하는 제어 정보를 액세스 포인트(Access Ponit)로부터 수신하는 단계; 상기 제어 정보에 기초하여, 상기 스테이션이 속한 스테이션 그룹을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 스테이션 그룹 내의 타 스테이션들과 경쟁을 통해 상기 액세스 포인트로 상향링크 데이터를 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 랜 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSCEIVING DATA IN A WIRELESS LAN SYSTEM}

본 명세서는 무선 랜 시스템에 관한 것으로 특히, 스테이션 그룹에 자원을 할당함으로써, 데이터를 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근 정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 무선랜(WLAN)은 무선 주파수 기술을 바탕으로 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant, PDA), 랩탑 컴퓨터, 휴대형 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player, PMP) 등과 같은 휴대형 단말기를 이용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 기술이다.

WLAN 기술의 표준화 기구인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802가 1980년 2월에 설립된 이래, 많은 표준화 작업이 수행되고 있다. 초기의 WLAN 기술은 IEEE 802.11을 통해 2.4GHz 주파수를 사용하여 주파수 호핑, 대역 확산, 적외선 통신 등으로 1~2Mbps의 속도를 지원한 이래, 최근에는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)을 적용하여 최대 54Mbps의 속도를 지원할 수 있다. 이외에도 IEEE 802.11에서는 QoS(Quality for Service)의 향상, 액세스 포인트(Access Point) 프로토콜 호환, 보안 강화(Security Enhancement), 무선 자원 측정(Radio Resource measurement), 차량 환경을 위한 무선 접속(Wireless Access Vehicular Environment), 빠른 로밍(Fast Roaming), 메쉬 네트워크(Mesh Network), 외부 네트워크와의 상호작용(Interworking with External Network), 무선 네트워크 관리(Wireless network Management) 등 다양한 기술의 표준을 실용화 또는 개발 중에 있다.

IEEE 802.11 중에서 IEEE 802.11b는 2.4GHz 대역의 주파수를 사용하면서 최고 11Mbs의 통신 속도를 지원한다.

IEEE 802.11b 이후에 상용화된 IEEE 802.11a는 2.4GHz 대역이 아닌 5GHz 대역의 주파수를 사용함으로써 상당히 혼잡한 2.4GHz 대역의 주파수에 비해 간섭에 대한 영향을 줄였으며, OFDM 기술을 사용하여 통신 속도를 최대 54Mbps까지 향상시켰다. 그러나 IEEE 802.11a는 IEEE 802.11b에 비해 통신 거리가 짧은 단점이 있다. 그리고 IEEE 802.11g는 IEEE 802.11b와 마찬가지로 2.4GHz 대역의 주파수를 사용하여 최대 54Mbps의 통신속도를 구현하며, 후방 호환성(Backward Compatibility)을 만족하고 있어 상당한 주목을 받고 있는데, 통신 거리에 있어서도 IEEE 802.11a보다 우위에 있다.

또한, 무선랜에서 취약점으로 지적되어온 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 비교적 최근에 제정된 기술 규격으로써 IEEE 802.11n이 있다. IEEE 802.11n은 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고, 무선 네트워크의 운영 거리를 확장하는데 목적을 두고 있다. 보다 구체적으로, IEEE 802.11n에서는 데이터 처리 속도가 최대540Mbps 이상인 고처리율(High Throughput, HT)을 지원하며, 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs) 기술에 기반을 두고 있다. 또한, 이 규격은 데이터 신뢰성을 높이기 위해 중복되는 사본을 여러 개 전

송하는 코딩 방식을 사용할 뿐만 아니라, 속도를 증가시키기 위해 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplex, OFDM)을 사용할 수도 있다.

IEEE 802.11 MAC(Medium Access Mechanism)의 기본 접속 메커니즘(Basic Access Mechanism)은 이진 익스포넨셜백오프(binary exponential backoff)와 결합된 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 메커니즘이다. CSMA/CA 메커니즘은 IEEE 802.11 MAC의 분배 조정 기능(Distributed Coordination Function, DCF)이라고도 불리는데, 기본적으로 "listen before talk" 접속 메커니즘을 채용하고 있다. 이러한 유형의 접속 메커니즘에서는, 스테이션(Station, STA)은 전송을 시작하기에 앞서 무선 채널 또는 매체(Medium)를 청취한다. 청취 결과, 만일 매체가 사용되고 있지 않는 것으로 감지되면, 청취하고 있는 스테이션(listening STA)은 자기 자신의 전송을 시작한다. 반면, 매체가 사용되고 있는 것으로 감지되면, 상기 스테이션은 자기 자신의 전송을 시작하지 않고 이진 익스포넨셜 백오프 알고리즘에 의하여 결정되는 지연 기간에 들어간다.

CSMA/CA 메커니즘은 STA이 매체를 직접 청취하는 물리적 캐리어 센싱(physical carrier sensing) 외에 가상 캐리어 센싱(virtual carrier sensing)도 포함한다. 가상 캐리어 센싱은 은닉 노드 문제(Hidden Node Problem) 등과 같은 물리적 캐리어 센싱의 한계를 보완하기 위한 것이다. 가상 캐리어 센싱을 위하여, IEEE 802.11 MAC(Medium Access Control)은 네트워크 할당 벡터(Network Allocation Vector, NAV)를 이용한다. NAV는 현재 매체를 사용하고 있거나 또는 사용할 권한이 있는 STA이, 매체가 이용 가능한 상태로 되기까지 남아 있는 시간을 다른 STA에게 지시하는 값이다. 따라서 NAV로 설정된 값은 해당 프레임을 전송하는 STA에 의하여 매체의 사용이 예정되어 있는 기간에 해당된다.

NAV를 설정하기 위한 절차 중의 한 가지는 RTS(Request To Send) 프레임과 CTS(Clear To Send) 프레임의 교환 절차이다. RTS 프레임과 CTS 프레임에는 수신 STA들에게 다가오는 프레임의 전송(upcoming frame transmission)을 알려 주어서 상기 수신 STA에 의한 프레임 전송을 지연시킬 수 있는 정보가 포함된다. 상기 정

보는 예컨대, RTS 프레임과 CTS 프레임의 지속시간 필드(duration field)에 포함될 수 있다. 그리고 이러한 RTS 프레임과 CTS 프레임의 교환이 이루어지고 나면, 소스 STA은 목표 STA에게 보내고자 하는 실제 프레임을 전송한다.

도 1은 이러한 DCF를 포함하는 IEEE 802.11 MAC 아키텍쳐를 보여 주는 다이어그램이다.

도 1을 참조하면, DCF의 서비스를 통하여 PCF(Point Coordination Function) 및 HCF(Hybrid Coordination Function)가 제공된다. HCF는 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access) 및 HCCF(HCF Controlled Channel Access)를 포함한다. 그리고 서비스품질(Quality of Service, QoS)이 지원되지 않는 STA에게는 HCF가 존재하지 않는 반면, QoS가 지원되는 STA에게는 DCF와 HCF가 모두 존재한다. PCF는 모든 STA에 있어서 임의적인 기능이다.

한편, IEEE 802.11n 규격에서는 PSMP 프로토콜에 관하여 규정하고 있다. PSMP 프로토콜에 따른 동작에서는, HT(High Throughput) AP가 자신에게 결합한 HT Non-AP STA(이하, 'HT STA'이라고 한다)들 각각 또는 소정 그룹의 HT STA들에게 다운링크 전송 시간(Downlink Transmission Time, DTT)과 업링크 전송 시간(Uplink Transmission Time, UTT)을 각각 할당하며, HT STA은 자신에게 할당된 DTT와 UTT 동안에만 HT AP와 통신한다.

종래의 PSMP는 각각의 스테이션에게 resource를 할당하기 때문에 매우 많은 station들을 일일이 스케쥴링 하는 것은 매우 큰 오버헤드를 불러오며 비효율적인 자원 관리를 초래할 가능성이 크다.

따라서, 본 명세서는 무선 랜 시스템에서 스테이션 그룹핑 정보 및 각 스테이션 그룹에 대한 상향링크 자원할당 정보를 전송하는 방법을 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 명세서는 PSMP 동작 방법에서 스테이션 그룹핑 정보 및 스테이션 그룹에 대한 상향링크 자원할당 정보 전송 방법 및 이를 위한 경쟁 국면(contention phase)을 새롭게 정의하는데 목적이 있다.

또한, 본 명세서는 스테이션에게 상기 스테이션이 포함되는 스테이션 그룹을 나타내는 식별 정보를 비트맵 또는 AID를 통해 알려주는 방법을 제공함에 목적이 있다.

또한, 상기 상향링크 자원 할당 정보는 상기 스테이션 그룹마다 할당되는 시간 정보 및 주파수 정보 중 적어도 하나를 나타내는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시간 정보는 상기 스테이션 그룹 내의 각 스테이션들이 경쟁을 통해 상기 액세스 포인트로 상향링크 데이터를 전송하는 시작 시점, 지속 구간 및 종료 시점을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어 정보는 PSMP 프레임을 통해 전송되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상향링크 데이터는 경쟁 국면(contention phase)을 통해 상기 액세스 포인트로 전송되며, 상기 경쟁 국면은 다운링크 국면(downlink phase) 앞에, 다운링크 국면과 업링크 국면(uplink phase) 사이에 또는 업링크 국면 뒤에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서는 무선 랜 시스템에서 파워 세이브 멀티 폴(PSMP) 동작 방법에 있어서, 상기 PSMP 동작 방법은 PSMP 프레임의 전송 국면, 다운링크 국면(downlink phase), 업링크 국면(uplink phase) 및 경쟁 국면(contention phase)을 포함하고,상기 경쟁 국면은 적어도 하나의 스테이션을 포함하는 스테이션 그룹 내의 스테이션들만 상기 스테이션 그룹 내의 타 스테이션과 경쟁을 통해 액세스 포인트로 상향링크 데이터를 전송하는 구간인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 경쟁 국면은 상기 다운링크 국면 앞에, 상기 다운링크 국면과 상기 업링크 국면 사이에 또는 상기 업링크 국면 뒤에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 PSMP 프레임은 PSMP 스테이션 정보 고정 필드(PSMP STA Info fixed field)를 더 포함하며, 상기 PSMP 스테이션 정보 고정 필드는 상기 경쟁 국면의 위치를 나타내는 오프셋(offset), 구간(duration) 정보 및 상기 스테이션 그룹의 구성을 나타내는 스테이션 그룹 구성 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 PSMP 스테이션 정보 고정 필드는 스테이션 정보 타입 필드(STA Info Type field)를 더 포함하며, 상기 스테이션 정보 타입 필드가 '0' 또는 '3'으로 설정된 경우, 상기 오프셋, 구간 정보 및 스테이션 그룹 구성 정보가 상기 PSMP 스테이션 정보 고정 필드에 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스테이션 그룹 구성 정보는 스테이션 그룹에 포함되는 스테이션을 나타내는 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 PSMP 스테이션 정보 고정 필드는 비트맵 제어 필드(Bitmap Control field)를 더 포함하며, 상기 비트맵 제어 필드는 상기 비트맵 제어 필드 뒤에 위치하는 상기 스테이션 그룹 구성 정보가 각 스테이션에 해당하는 AID(Association ID)로 표현되는지 또는 비트맵으로 표현되는지를 지시하는 필드인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서는 무선 랜 시스템에서 스테이션의 데이터 송수신 방법에 있어서, PSMP 프레임을 통해 상기 스테이션의 PSMP 그룹 주소를 나타내는 식별 정보의 표현 형태를 지시하는 비트맵 제어(Bitmap Control) 필드를 포함하는 PSMP 스테이션 정보 고정 필드(PSMP STA Info fixed field)를 액세스 포인트로부터 수신하는 단계를 포함하되, 상기 식별 정보의 표현 형태는 각 스테이션에 해당하는 AID(Association ID)로 표현되거나 또는 비트맵으로 표현되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스테이션의 PSMP 그룹 주소를 나타내는 식별 정보는 상기 비트맵 제어 필드 뒤에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 비트맵 제어 필드의 첫 비트가 상기 식별 정보의 표현 형태를 지시하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 식별 정보가 비트맵으로 표시되는 경우, 상기 비트맵 제어 필드의 첫 비트를 제외한 나머지 비트들은 상기 비트맵에 포함되는 '0'의 개수를 나타내는 오프셋으로 표현되는 것을 특징으로 한다.

본 명세서에서는 무선 랜 시스템에서 스테이션을 그룹으로 묶어서 uplink로 사용할 resource를 할당함으로써, 경쟁 수준(contention level)을 낮추면서 QoS를 보장하는 효과가 있다.

또한, 본 명세서에서는 PSMP 동작 절차를 통해 스테이션 그룹에 상향링크 resource를 할당함으로써, 스테이션의 경쟁 수준을 조절하여 전력 소모를 줄이는데 효과가 있다.

또한, 본 명세서에서는 스테이션에게 스테이션 그룹핑 정보를 전송함으로써, 스테이션 그룹을 동적으로 바꿀 수 있는 효과가 있다.

도 1은 DCF를 포함하는 IEEE 802.11 MAC 아키텍쳐를 보여 주는 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜 시스템의 일례에 대한 구성을 간략히 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예가 적용될 수 있는 스테이션(110) 및 액세스 포인트(120)의 내부 블록도를 나타낸다.
도 4는 도 2의 무선랜 시스템에서 데이터 전송을 위한 결합과정을 도시한 동작 절차도이다.
도 5는 각각 독자적인 라디오 인터페이스를 갖는 복수의 네트워크 인터페이스 카드(NIC)를 갖는 초고처리율(Very High Throughput, VHT) 시스템에 적용될 수 있는 프로토콜의 일례인 다중-라디오 통합 프로토콜(Multiradio Unification Protocol, MUP)에 대한 블록 다이어그램이다.
도 5는 VHT 무선랜 시스템에서 본 발명의 실시예에 따른 PSMP 절차가 적용될 수 있는 PSMP 동작(Operation)의 일례를 보여 주는 블록도이다.
도 6 (a)는 TIM 요소의 포맷을 나타내는 일 예이다.
도 6 (b)는 부분 가상 비트맵(Partial Virtual Bitmap)의 일 예를 나타낸다.
도 7은 VHT 무선랜 시스템에서 PSMP 절차가 적용될 수 있는 PSMP 동작(Operation)의 일례를 보여 주는 블록도이다.
도 8은 VHT 무선랜 시스템에서의 PSMP 절차에 이용될 수 있는 PSMP 프레임에 포함되는 일부 구성요소들 보여 주는 블록도이다.
도 9는 PSMP frame 내의 PSMP 헤더 필드 포맷의 일 예를 나타낸다.
도 10은 PSMP 스테이션 정보 고정 필드(PSMP STA Info fixed field) 포맷의 일 예를 나타내는 것으로, 도 10a는 그룹 어드레스된 PSMP 스테이션 정보 고정 필드(PSMP STA Info fixed field) 포맷의 일 예를 나타내며, 도 10b는 개별적으로 어드레스된 PSMP 스테이션 정보 고정 필드(PSMP STA Info fixed field) 포맷의 일 예를 나타낸다.
도 11(a)는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 적어도 하나의 스테이션 그룹을 포함하는 무선 랜 시스템 모델의 일 예를 나타낸다.
도 11(b)는 도 11(a)를 기초로 각 스테이션 그룹에 상향링크 자원을 할당함으로써, UL data를 전송하는 일 예를 나타낸다.
도 12 (a) 내지 (c)는 본 명세서의 제 1 실시 예에 따른 PSMP 절차를 나타낸다.
도 13은 본 명세서의 제 1 실시 예에 따른 경쟁 국면과 관련한 정보가 포함된 PSMP 스테이션 정보 고정 필드 포맷의 일 예를 나타낸다.
도 14 (a) 및 (b)는 본 명세서의 제 1 실시 예에 따른 액세스 포인트와 스테이션의 동작을 나타낸 순서도이다.
도 15 (a) 및 (b)는 본 명세서의 제 2 실시 예에 따른 PSMP 스테이션 정보 고정 필드(PSMP STA Info fixed field) 포맷의 일 예를 나타낸다.
도 16 (a) 및 (b)는 도 15의 (a) 및 (b)를 PSMP 절차의 경쟁 국면 그룹에 대해서 적용한 일 예를 나타낸다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 본 발명의 실시예들은 무선네트워크 시스템 중 무선랜 시스템을 예를 들어 설명한다. 그러나, 이하 본 발명의 실시예들은 무선랜 시스템 이외의 다양한 무선네트워크 시스템에서 허용되거나 지원되는 범위에서 무선랜 시스템과 동일 또는 허용가능한 범위에서 실질적으로 동일하게 적용될 것이다. 또한, 이하 본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들이나 단어들은 다양한 무선네트워크 시스템에서 다른 용어들이나 단어들로 사용될 수 있으나, 본 발명은 용어들이나 단어들의 차이에도 불구하고 실질적인 의미가 동일 또는 유사한 경우 본 발명의 범주에 포함된다.

도 2는 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 VHT 무선랜 시스템의 일례에 대한 구성을 간략히 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, VHT 무선랜 시스템과 같은 무선랜 시스템은 하나 또는 그 이상의 기본 서비스 세트(Basic Service Set, BSS)를 포함한다. BSS는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 스테이션(Station,STA)의 집합으로써, 특정 영역을 가리키는 개념은 아니다. 그리고 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜 시스템과 같이, MAC SAP에서 1GHz 이상의 초고속 데이터 처리를 지원하는 BSS를 VHT(Very High Throughput) BSS라고 한다.

하나 이상의 VHT BSS를 포함하는 VHT 시스템은 80MHz 채널 밴드폭을 사용할 수 있는데, 이것은 예시적인 것이다. 예컨대, VHT 시스템은 60MHz나 100MHz, 또는 그 이상의 채널 밴드폭을 사용할 수도 있다. 이와 같이,VHT 시스템은 소정 크기, 예컨대 20MHz의 채널 밴드폭을 갖는 서브채널이 복수 개가 포함되는 다중 채널 환경을 갖는다.

BSS는 인프라스트럭쳐 BSS(infrastructure BSS)와 독립 BSS(Independent BSS, IBSS)로 구분할 수 있는데, 도 2에는 인프라스트럭쳐 BSS가 도시되어 있다. 인프라스트럭쳐 BSS(BSS1, BSS2)는 하나 또는 그 이상의 STA(STA1, STA3, STA4), 분배 서비스(Distribution Service)를 제공하는 STA인 액세스 포인트(Access Point, AP), 및 다수의 AP(AP1, AP2)를 연결시키는 분배 시스템(Distribution System, DS)을 포함한다. 반면, IBSS는 AP를 포함하지 않기 때문에 모든 STA이 이동 스테이션으로 이루어져 있으며, DS에로의 접속이 허용되지 않아서 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.

STA은 IEEE 802.11 표준의 규정을 따르는 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC)와 무선 매체에 대한 물리층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 임의의 기능 매체로서, 광의로는 AP와 비AP 스테이션(Non-AP Station)을 모두 포함한다. 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 VHT 무선랜 시스템에서는, 상기 BSS에 포함되는 STA은 모두 VHT STA이거나 또는 VHT STA과 레거시 STA(예컨대, IEEE 802.11n에 따른 HT STA)이 공존할 수도 있다.

STA 중에서 사용자가 조작하는 휴대용 단말은 Non-AP STA(STA1, STA3, STA4, STA6, STA7, STA8)으로써, 단순히 STA이라고 할 때는 Non-AP STA을 가리키기도 한다. Non-AP STA은 단말(terminal), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit, WTRU), 사용자 장비(User Equipment, UE), 이동국(Mobile Station, MS), 휴대용 단말(Mobile Terminal), 또는 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 등의 다른 명칭으로도 불릴 수 있다.

그리고 AP(AP1, AP2)는 자신에게 결합된 STA(Associated Station)을 위하여 무선 매체를 경유하여 DS에 대한 접속을 제공하는 기능 개체이다. AP를 포함하는 인프라스트럭쳐 BSS에서 비AP STA들 사이의 통신은 AP를 경유하여 이루어지는 것이 원칙이나, 다이렉트 링크가 설정된 경우에는 비AP STA들 사이에서도 직접 통신이 가능하다.

AP는 엑세스 포인트라는 명칭 외에 집중 제어기, 기지국(Base Station, BS), 노드-B, BTS(Base Transceiver System), 또는 사이트 제어기 등으로 불릴 수도 있다.

복수의 인프라스트럭쳐 BSS는 분배 시스템(Distribution System, DS)을 통해 상호 연결될 수 있다. DS를 통하여 연결된 복수의 BSS를 확장 서비스 세트(Extended Service Set, ESS)라 한다. ESS에 포함되는 STA들은 서로 통신할 수 있으며, 동일한 ESS 내에서 비AP STA은 끊김 없이 통신하면서 하나의 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있다.

DS는 하나의 AP가 다른 AP와 통신하기 위한 메커니즘으로서, 이에 의하면 AP가 자신이 관리하는 BSS에 결합되어 있는 STA들을 위해 프레임을 전송하거나 또는 어느 하나의 STA이 다른 BSS로 이동한 경우에 프레임을 전달하거나 유선 네트워크 등과 같은 외부 네트워크와 프레임을 전달할 수가 있다. 이러한 DS는 반드시 네트워크일 필요는 없으며, IEEE 802.11에 규정된 소정의 분배 서비스를 제공할 수 있다면 그 형태에 대해서는 아무런 제한이 없다. 예컨대, DS는 메쉬 네트워크와 같은 무선 네트워크이거나 또는 AP들을 서로 연결시켜 주는 물리적인 구조물일 수도 있다.

도 2를 참조하여 무선랜 시스템을 설명하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선랜 시스템을 포함하는 무선 네트워크 시스템은 이들에 제한되지 않고 이들의 조합 또는 전혀 다른 시스템으로 구현될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크 시스템은 단독으로 존재할 수도 있지만, 다른 무선 네트워크 시스템이나 이동통신망, 유무선 인터넷망과 인터워킹(interworking)할 수 있다. 예를 들어, 무선랜 시스템은 이동통신망과 인터워킹하여 로밍서비스를 제공할 수도 있다. 구체적으로 무선랜 시스템이 음성 서비스를 제공하는 경우 무선랜과 WCDMA를 모두 지원하는 듀얼밴드 듀얼모드(DBDM, Dual Band Dual Mode) 단말은 이동통신망을 이용하여 음성통화를 하다가 무선랜 시스템이 지원되는 지역에서는 무선랜 시스템을 이용하여 끊김없이 자동로밍할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예가 적용될 수 있는 스테이션(110) 및 액세스 포인트(120)의 내부 블록도를 나타낸다.

스테이션(110)은 제어부(111), 메모리(112) 및 무선통신(RF)부(113)을 포함한다.

또한, 스테이션은 도면에는 도시하지 않았지만 디스플레이부(display unit), 사용자 인터페이스부(user interface unit)등도 포함한다.

제어부(111)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 제어부(111)에 의해 구현될 수 있다.

메모리(112)는 제어부(111)와 연결되어, 무선 통신 수행을 위한 프로토콜이나 파라미터를 저장한다. 즉, 단말 구동 시스템, 애플리케이션 및 일반적인 파일을 저장한다.

RF부(113)는 제어부(111)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

추가적으로, 디스플레이부는 단말의 여러 정보를 디스플레이하며, LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등 잘 알려진 요소를 사용할 수 있다. 사용자 인터페이스부는 키패드나 터치 스크린 등 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 이루어질 수 있다.

액세스 포인트(120)는 제어부(121), 메모리(122) 및 무선통신(RF)부(radio frequency unit)(123)을 포함한다.

제어부(121)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 제어부(121)에 의해 구현될 수 있다.

메모리(122)는 제어부(121)와 연결되어, 무선 통신 수행을 위한 프로토콜이나 파라미터를 저장한다.

RF부(123)는 제어부(121)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

제어부(111, 121)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(112,122)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(113,123)은 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시 예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(112,122)에 저장되고, 제어부(111, 121)에 의해 실행될 수 있다.

메모리(112,122)는 제어부(111, 121) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 제어부(111, 121)와 연결될 수 있다.

결합 절차( Connection Procedure )

도 4는 도 2의 무선랜 시스템에서 데이터 전송을 위한 결합과정을 도시한 동작 절차도이다.

도 4를 참조하면, 무선랜 시스템(100)에서 스테이션(110)과 액세스 포인트(120) 사이의 데이터 전송을 위한 결합과정은 탐색과정(Scanning, S410)과 인증과정(Authentication, S420), 연결과정(Association, S430)을 포함한다. 스테이션(110)과 액세스 포인트(120)는 위 과정들(S410, S420, S430)을 경유하여 데이터 전송 과정(Data Transmission, S440)을 수행한다.

탐색과정(S410)은 비컨(Beacon)이나 프로브(Probe) 메시지를 사용하여 주변의 액세스 포인트(120)를 찾는 과정이다.

탐색과정(S410)은, 액세스 포인트(120)가 주기적으로 전송하는 비컨 메시지(Beacon message)로부터 액세스 포인트(120)를 찾는 수동탐색과정(Passive Scaning)과, 스테이션(110)이 프로브 요청(Probe Request)을 전송하고, 액세스 포인트(120)로부터 자신의 SSID(Service Set ID)와 동작 속도 등이 수납된 프로브 응답을 수신하여 해당 액세스 포인트(120)를 선택하는 능동탐색과정을 포함한다. 비컨 메시지는 액세스 포인트(120)가 지원할 수 있는 여러 가지 능력(속도, 암호화 등)과 자신이 속한 서비스 그룹명인 SSID(Service Set ID) 등이 수납되어 있다.

인증과정(Authentication, S12)은 탐색과정(S410)에 의해 적절한 액세스 포인트(120)를 선택한 스테이션(110)은 해당 액세스 포인트(120)에 대하여 자신이 유효한 단말임을 증명하는 과정이다. 즉, 인증과정(Authentication,S12)은 액세스 포인트(120)와 인증절차와 암호 방식을 협상하는 과정이다. 대부분의 경우, 오픈 시스템(Open System) 인증방식을 사용하기 때문에, 액세스 포인트(120)는 스테이션으로부터의 인증요구에 무조건 인증한다. 보다 강화된 인증방식으로 IEEE 802.1x 기반 EAP-TLS, EAP-TTLS, EAP-FAST, PEAP 등이 있다.

연결과정(Association, S430)은, 인증에 성공한 후 스테이션(110)이 액세스 포인트(120)에 접속하는 과정이다. 연결과정(S430)은 스테이션(110)과 액세스 포인트(120) 간 식별가능한 연결을 설정하는 것을 의미한다. 연결과정(S430)이 완료되면, 스테이션(110)은 액세스 포인트(120)를 경유하여 다른 스테이션과 통신할 수 있다.

연결과정(S430)은 스테이션(110)이 연결 요청(Association Request)을 액세스 포인트(120)에게 전송하면, 액세스 포인트(120)가 다른 스테이션과 구분될 수 있는 AID(Association ID)를 수납한 연결 응답(Association Response)을 송신함으로써 수행된다.

스테이션(110)과 액세스 포인트(120)는 위 과정들(S410, S420, S430)을 경유하여 데이터 전송과정(Data Transmission, S440)을 수행한다.

연결과정(S430)과 유사한 과정으로 재연결 과정(Reassociation)이 있다. 재연결 과정은 스테이션(110)이 연결된 액세스 포인트(120)와 다른 액세스 포인트와 연결하는 과정이다. 재연결 과정은 스테이션(110)이 연결된 액세스 포인트(120)로부터 신호가 약해지면, 다른 새로운 액세스 포인트와 새로운 결합을 설정하는 과정이다.

도 5는 각각 독자적인 라디오 인터페이스를 갖는 복수의 네트워크 인터페이스 카드(NIC)를 갖는 초고처리율(Very High Throughput, VHT) 시스템에 적용될 수 있는 프로토콜의 일례인 다중-라디오 통합 프로토콜(MultiradioUnification Protocol, MUP)에 대한 블록 다이어그램이다.

도 5를 참조하면, MUP를 지원하는 VHT STA은 복수의 네트워크 인터페이스 카드(Network Interface Card, NIC)를 포함한다. 도 5에서 각각의 네트워크 인터페이스 카드(NIC)가 서로 분리되어 도시되어 있는데, 이것은 각각의 네트워크 인터페이스 카드(NIC)는 MAC/PHY 모듈이 서로 독립적으로 운영된다는 것을 의미한다. 즉, 도 5에 도시되어 있는 네트워크 인터페이스 카드(NIC)에 대한 구분은, 네트워크 인터페이스 카드(NIC)가 개별적인 MAC/PHY 프로토콜에 따라서 동작하는 논리적인 개체(Logical Entity)라는 것을 나타낸다. 따라서 이러한 복수의 네트워크 인터페이스 카드(NICs)는 물리적으로 서로 구별되는 기능 개체로 구현되거나 또는 하나의 물리 개체로 통합하여 구현하는 것도 가능하다.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 복수의 네트워크 인터페이스 카드(NICs)는 주 라디오 인터페이스(Primary Radio Interface)와 하나 또는 그 이상의 부 라디오 인터페이스(Secondary Radio Interface)로 구분될 수 있다. 그리고 부 라디오 인터페이스가 복수 개인 경우에, 이들도 제1 부 라디오 인터페이스, 제2 부 라디오 인터페이스, 제3 부 라디오 인터페이스 등등으로 구분될 수 있다. 이러한 주 라디오 인터페이스와 부 라디오 인터페이스의 구분 및/또는 부 라디오 인터페이스 자체의 구분은 정책적인 것이거나 또는 채널 환경을 고려하여 적응적으로 결정되는 것일 수도 있다.

복수의 네트워크 인터페이스 카드(NICs)는 다중-라디오 통합 프로토콜(MUP)를 통해서 통합 관리된다. 그 결과, 복수의 네트워크 인터페이스 카드(NICs)는 외부에 대해서는 마치 하나의 장치인 것처럼 인식된다. 이러한 동작을 위하여, 상기 VHT 시스템은 가상(Virtual)-매체접속제어(V-MAC)를 포함하는데, V-MAC을 통해 상부 계층(Upper Layer)은 다중-라디오 채널에서 복수의 네트워크 인터페이스 카드(NICs)에 의하여 동작된다는 것을 인식하지 못하게 된다. 이와 같이, VHT 시스템에서는 V-MAC을 통해 상부 계층(Upper Layer)은 다중-라디오를 인식하지 않게 된다. 즉, 하나의 가상 이더넷 어드레스(Virtual Ethernet Address)가 제공된다.

파워 세이빙 모드( Power Saving Mode )

무선랜 시스템(100)의 파워 세이빙 모드(PSM)에서, 스테이션(110)은 파워 소모를 줄이기 위해 주기적으로 슬립(sleep)과 액티브(active) 상태를 반복한다. 파워 세이빙 모드는 스테이션(110)이 전원을 절약하기 위하여 자신이 송신하지 않거나, 자신에게 전달될 프레임이 없는 경우, 전력 소모가 많은 트랜시버의 작동을 일정 시간 중지하는 모드이다.

이러한 파워 세이빙 모드에서, 각 스테이션(110)은 슬립 상태와 액티브 상태의 두 상태 중 하나에서 동작하며, 자신이 송신할 데이터가 있는 경우에는 언제라도 슬립 상태에서 액티브 상태로 천이하여 데이터를 송신하게 된다.

또한, 항상 켜져 있는 액세스 포인트(120) 입장에서도 슬립 상태에 있는 스테이션(110)에게 패킷을 송신할 수 있어야 한다. 이를 위해, 슬립 상태에 있는 모든 스테이션들(110)은 동일한 시간에 깨어나서, 액세스 포인트(120)가 자신에게 송신할 패킷이 있는지 알아보고, 있다면 이에 대한 전송을 요청해야 한다. 여기서, 모든 스테이션(110)이 동시에 깨어날 수 있는 것은 액세스 포인트(120)와 공통의 클럭을 사용하기 때문에 가능하다.

각 스테이션(110)은 액세스 포인트(120)와의 초기 결합시, 결합요청 메시지에 비컨 송신 주기의 배수인 리슨 인터벌(Listen Interval)을 명시하여 자신이 슬립 모드에 들어갈 경우, 깨어날 주기를 액세스 포인트(120)에게 통보한다.

액세스 포인트(120)는 적어도 이 기간 동안에는 해당 스테이션(110)에게로 중계해야 할 프레임들을 버퍼링해야 한다. 초기에 이와 같은 동작을 수행하지 않더라도, 각 스테이션(110)은 필요에 따라 자신이 슬립 모드로 진입하니 혹시 자신에게 전달될 프레임이 있다면 액세스 포인트(120)가 버퍼링해주도록 파워 매니지먼트 필드가 '1'로 세팅된 널 데이터 프레임(Null Data Frame)을 액세스 포인트(120)에게 전송하고, 액세스 포인트(120)로부터 이에 대한 ACK를 받으면 슬립 모드로 진입할 수 있다. 이 후, 스테이션(110)은 비컨이 수신될 시점 부근에서 잠시 깨어나 액세스 포인트(120)가 송신하는 비콘 메시지를 기다린다.

액세스 포인트(120)는 슬립 상태에 있는 스테이션(110)을 위해 해당 스테이션들(110)로 향하는 프레임들을 버퍼링한다. 액세스 포인트(120)는 버퍼링된 프레임을 가져가야 할 스테이션들(110)의 리스트가 나열된 TIM(Traffic Indication Map) 엘리먼트(Element)를 비콘 메시지에 실어 전송한다. 즉, 액세스 포인트는 비컨의 TIM 엘리먼트를 이용하여 각 스테이션에게 수신할 프레임의 여부를 알려준다.

만약, 자신이 수신해야 할 프레임이 액세스 포인트(120)에 버퍼링되어 있으면, 스테이션(110)은 액티브 상태를 유지한다. 그리고, 스테이션(110)은 액세스 포인트(120)에 PS-Poll 프레임을 전송하여, 버퍼링된 프레임들을 송신해줄 것을 액세스 포인트(120)에 요청한다. 자신이 수신해야 할 프레임이 액세스 포인트(120)에 버퍼링되어 있지 않으면, 스테이션(110)은 슬립 상태로 들어가게 된다.

TIM 엘리먼트는 크게 TIM, DTIM(Delievery TIM) 두 종류가 있는데, TIM은 unicast frame을 알려주는데 사용되며, DTIM은 multicast/broadcast frame을 알려주는데 사용된다.

도 6 (a)는 TIM 요소의 포맷을 나타내는 일 예이다.

도 6 (a)에 도시된 바와 같이, TIM element 포맷은 Element ID 필드, Length 필드, DTIM 카운트 필드, DTIM 주기 필드, 비트맵 제어(Bitmap Control) 필드 및 부분 가상 비트맵(Partial Virtual Bitmap) 필드를 포함한다.

먼저, Element ID field는 이 정보 요소(information element)가 TIM element임을 알려주는 field이다. Length field는 자신을 포함하여 뒤에 이어지는 DTIM Count, DTIM Period, Bitmap Control, Partial Virtual Bitmap field들의 전체 길이를 알려주는 field이다. 상기 Length field의 최대값은 255이며, 단위는 octet(1byte)이다. DTIM Count field는 현재의 TIM element가 DTIM인지를 알려주며, 아닐 경우에는 앞으로 남은 TIM의 개수를 알려준다. DTIM Period field는 DTIM이 몇 번의 TIM 전송 주기로 전송 되는지를 알려준다. Bitmap Control field에서 첫 번째 bit는 multicast/broadcast frame이 있을 경우를 알려주는 데 사용된다. 나머지 7bit는 뒤에 이어지는 bitmap에서 offset을 나타내는 데 사용된다.

Partial Virtual Bitmap field는 각 station에게 보낼 frame이 있는 지를 bitmap 형식으로 나타낸다. AID 순서에 따라 1번부터 2007번까지 순서대로 할당되어 있어서 만약, 4번째 bit가 '1'로 설정되어 있다면 AID가 4인 station에게 보낼 frame이 AP에 buffer되어 있다는 것을 의미한다.

도 6 (b)는 부분 가상 비트맵(Partial Virtual Bitmap)의 일 예를 나타낸다.

Bitmap에서 bit가 '0'이 연속으로 이어지는 경우가 많은 때에는 모든 bitmap을 사용하는 것은 비효율적이다. 802.11 표준에서는 offset을 이용하여 이를 해결하고 있다. 처음부터 '0'이 연속되어 나오는 경우 이를 모두 생략하고 처음 '1'이 나올 때부터 bitmap에 표시한다. 이때 연속되어 '0'이 나온 길이를 offset 값으로 두어 Bitmap Control field에 저장한다. 그리고 맨 뒷부분에 '0'이 연속되어 나오는 경우도 bitmap에서 생략한다.

PSMP ( Power Saving Multi - Poll )

이하에서, VHT 무선랜 시스템에서의 PSMP 절차에 관하여 설명한다.

도 7은 VHT 무선랜 시스템에서 PSMP 절차가 적용될 수 있는 PSMP 동작(Operation)의 일례를 보여 주는 블록도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, PSMP 동작은 PSMP 프레임 전송 국면, 다운링크 국면(DL Phase), 및 업링크 국면(UL Phase)을 포함한다. PSMP 동작은 PSMP 시퀀스(Sequence)로 표현할 수 있는데, PSMP 시퀀스란 그 첫 번째 프레임이 PSMP 프레임이고, 상기 PSMP 프레임에 뒤를 이어서는 0개 또는 그 이상의 PSMP-DTT(Downlink Transmission Time)에서 전송되는 프레임들과 이어지는 0개 또는 그 이상의 PSMP-UTT(Uplink transmission Time)에서 전송되는 프레임들을 포함하는 프레임들의 시퀀스를 가리킨다.

도 7을 참조하면, PSMP 동작의 첫 번째 국면인 PSMP 프레임의 전송 국면에서는, VHT AP가 PSMP 프레임을 멀티캐스팅/브로드캐스팅한다. 즉, PSMP 시퀀스의 첫 번째 프레임은 PSMP 프레임이며, 이 PSMP 프레임의 목표 주소(Destination Address, DA) 또는 수신 주소(Receiving Address, RA)는 소정의 그룹 어드레스이다. PSMP 프레임은 VHT AP가 소정의 그룹의 STA들에게 전송하는 액션 프레임으로써, 다운링크 국면(DL Phase)에서의 다운링크 전송 시간(DTT)에 대한 정보와 업링크 국면(UL Phase)에서의 업링크 전송 시간(UTT)에 대한 정보, 즉 DTT이 어떤 STA들에게 할당되는지와 UTT이 어떤 STA들에게 할당되는지를 지시하는 정보가 포함될 수 있다. 도 7에 도시된 PSMP 시퀀스의 경우를 예로 들면, PSMP 프레임에는 다운링크 국면의 DTT1과 DTT2는 각각 STA1과 STA2에게 할당되고, 업링크 국면의 UTT1과 UTT2는 각각 STA1과 STA2에게 할당된다는 것을 나타내는 정보가 포함된다. 이 경우에 도 7의 RA1과 TA1은 STA1이고, 도 7의 RA2와 TA2는 STA2이다.

그리고 PSMP 프레임의 전송 국면이 끝나면, 소정의 프레임간 간격(예컨대, RIFS(Reduced InterFrame Spacing) 이후에 다운링크 국면(Downlink Phase)이 시작된다. 다운링크 국면, 즉 DTT에서, STA1은 DTT1에 깨어있는 상태로 전환하여 VHT AP로부터 송신되는 A-MPDU(MAC Protocol Data Unit)와 Multi-TID 블록 수신확인 요청 프레임(Block ACK. Request frame)(MTBA Req.)을 수신한다. 그리고 STA1은 수면 상태(Doze State)로 들어갈 수 있다.

계속해서, STA2는 DTT2에 깨어있는 상태로 전환하여 VHT AP로부터 송신되는 A-MPDU(MPDU1(TID1)과 MPDU2(TID2))와 Multi-TID 블록 수신확인 요청 프레임(MTBA Req.)을 수신한다. 그리고 STA2는 다시 수면 상태로 들어갈 수 있다.

계속해서 다운링크 국면이 종료된 이후에, 업링크 국면(Uplink Phase)이 시작된다. 업링크 국면, 즉 UTT에서, 우선 STA1이 UTT1에서 깨어있는 상태로 전환하여 A-MPDU(MAC Protocol Data Unit)와 Multi-TID 블록 수신확인 프레임(Block ACK. frame)(MTBA)을 VHT AP로 송신한다. A-MPDU(MAC Protocol Data Unit)와 Multi-TID 블록 수신확인 프레임(MTBA) 사이에는 소정의 프레임간 간격(RIFS)이 존재할 수 있다. 그리고 STA1은 다시 수면 상태(Doze State)로 들어갈 수 있다. 계속해서, STA2는 UTT2에 깨어있는 상태로 전환하여 A-MPDU와 Multi-TID 블록 수신확인 프레임(MTBA)을 VHT AP로 송신한다. 이 경우에, MTBA는 별도의 타이밍에 전송되는 것이 아니라 관련 A-MPDU에 병합되어서 전송될 수도 있다. 그리고 STA2는 다시 수면 상태로 들어갈 수 있다.

도 8은 VHT 무선랜 시스템에서의 PSMP 절차에 이용될 수 있는 PSMP 프레임에 포함되는 일부 구성요소들 보여 주는 블록도이다.

도 8을 참조하면, PSMP 프레임은 프레임 제어 및 지속시간 필드(Frame Control + Duration), 수신 어드레스 필드(RA), 송신 어드레스 필드(TA), 기본 서비스 세트 아이디 필드(BSSID), 관리 액션 헤더 필드(Mgmt Action Header), PSMP 헤더 필드(PSMP Header)(또는 PSMP 파라미터 셋 고정 필드(PSMP Parameter Set fixed field) ), PSMP 스테이션 정보 필드(PSMP STA Info), 및 CRC 필드(CRC)를 포함한다.

프레임 제어 및 지속시간 필드(Frame Control + Duration)는 무선랜에서 사용되는 관리 액션 프레임, 예컨대 VHT 관련 관리 액션 프레임의 제어에 필요한 여러 가지 정보와 함께 이웃한 STA에게 네트워크 할당 벡터(Network Allocation Vector, NAV)를 설정하기 위한 지속시간 정보를 포함한다. 프레임 제어를 위한 정보로는 프로토콜 버전, 유형 및 하부 유형, To DS, From DS, 전원관리 등을 포함하는데, 이것은 단지 예시적인 것이다.

여기서, PSMP 프레임의 유형(Type)은 관리 프레임(Management Frame)이고, 그 하부 유형(Subtype)은 액션 프레임(Action Frame)일 수 있다.

수신 어드레스 필드(RA)는 PSMP 프레임의 수신 STA을 특정하기 위한 것이다. PSMP 프레임의 경우에 RA 또는 목표 어드레스(DA)는 소정의 그룹 어드레스로 특정되거나 또는 브로드캐스트 어드레스로 설정될 수 있다. 송신 어드레스 필드(TA)는 PSMP 프레임을 전송하는 VHT AP의 어드레스로 설정될 수 있다. 기본 서비스 세트 아이디 필드(BSSID)는 PSMP 프레임을 전송하는 VHT AP가 관리하는 BSS의 식별자를 지시하는 값으로 설정된다.

그리고 관리 액션 헤더 필드(Mgmt Action Header)는 관리 액션 필드의 헤더부에 포함되는 전술한 정보 이외의 정보가 포함될 수 있는데, PSMP 파라미트 세트 필드(PSMP Parameter Set field)라고도 한다. 관리 액션 헤더 필드는 PSMP 프레임에 포함되는 PSMP 스테이션 정보 필드의 수를 정의하고, 추가적인 PSMP 프레임이 뒤따르는지를 지시하고, 또한 PSMP 시-스의 지속시간을 지시하기 위하여 사용된다.

또한, PSMP STA Info fixed field는 크게 두 종류가 존재한다. DL phase에 한하여 multicast frame 전송에 대한 시간을 할당할 때 사용하는 그룹 어드레스된(group addressed) PSMP STA Info fixed field와 DL, UL phase에 unicast frame 전송을 위하여 시간을 할당하는 개별적으로 어드레스된(individually addressed) PSMP STA Info fixed field가 있다.

상기 PSMP 스테이션 정보 고정 필드는 스테이션 정보 유형 서브필드(STA_INFO Type), DTT/DTT 시작 오프셋 서브필드(DTT/UTT Start Offset), DTT/UTT 지속시간 서브필드(DTT/UTT Duration), 스테이션 아이디 서브필드(STA ID)(또는 PSMP Group Address ID)를 포함한다.

스테이션 정보 유형 서브필드(STA_INFO Type)는 해당 PSMP 스테이션 정보 필드가 개별적으로 어드레스된 케이스인지 또는 그룹 어드레스된 케이스인지를 지시하기 위하여 사용된다. 예를 들어, 스테이션 정보 유형 서브필드(STA_INFO Type)가 '1'로 설정되는 경우에, 스테이션 정보 유형 필드는 그룹 어드레스된 케이스의 포맷을 가질 수 있다. 그리고 스테이션 정보 유형 서브필드가 '2'으로 설정되는 경우에, 스테이션 정보 유형 필드는 개별적으로 어드레스된 케이스의 포맷을 가질 수 있다.

DTT/UTT 시작 오프셋 서브필드(DTT/UTT Start Offset)는 PSMP 스테이션 정보 필드에 의하여 식별되는 목표에 대하여 PSMP 프레임의 종료에 대한 상대적인 PSMP-DTT/UTT의 시작을 지시하기 위한 것이다. 이 서브필드는 해당 목표에 대한 다운링크/업링크 데이터를 포함하고 있는 첫 번째 PPDU의 시작 시간을 가리킨다. DTT/UTT 지속시간 서브필드(DTT/UTT Duration)는 PSMP 스테이션 정보 필드에 의하여 식별되는 목표에 대한 PSMP-DTT/UTT의 지속시간을 가리킨다. 이 서브필드는 해당 목표에 대한 다운링크/업링크 데이터를 포함하고 있는 마지막 PPDU의 종료 시간을 가리키는데, PSMP-DTT/UTT 시작 오프셋 서브필드에 설정된 값에 대한 상대적인 값이다. 그리고 스테이션 아이디 서브필드(STA ID)는 해당 PSMP 스테이션 정보 필드가 향하는 스테이션의 AID를 포함한다.

도 9는 PSMP frame 내의 PSMP 헤더 필드 포맷의 일 예를 나타낸다.

도 9를 참조하면, PSMP 헤더 필드(또는 PSMP 파라미터 셋 고정 필드(PSMP Parameter Set fixed field))는 해당 PSMP 헤더 필드를 포함하는 PSMP 프레임에 존재하는 PSMP 스테이션 정보 필드의 개수를 나타내기 위한 STA 개수 서브필드(N_STA), 상기 PSMP 프레임에 뒤이어 다른 PSMP 프레임이 뒤따르는지를 지시하기 위한 추가 PSMP 지시자 서브필드(More PSMP Indicator), 및 상기 PSMP 프레임의 지속시간을 지시하기 위한 PSMP 시퀀스 지속시간 서브필드(PSMP Sequence Duration)를 포함한다.

도 10은 PSMP 스테이션 정보 고정 필드(PSMP STA Info fixed field) 포맷의 일 예를 나타내는 것으로, 도 10 (a)는 그룹 어드레스된 PSMP 스테이션 정보 고정 필드(PSMP STA Info fixed field) 포맷의 일 예를 나타내며, 도 10 (b)는 개별적으로 어드레스된 PSMP 스테이션 정보 고정 필드(PSMP STA Info fixed field) 포맷의 일 예를 나타낸다.

도 10 (a)에 도시된 바와 같이, PSMP STA_INFO Type은 group addressed 인 경우에는 '1'의 값을 가진다. PSMP-DTT Start Offset은 PSMP frame 전송 후로부터 DL 할당 시간의 offset을 알려준다. PSMP-DTT Duration은 DL 할당 시간의 간격을 알려준다. PSMP Group Address ID는 multicast frame을 수신할 station들의 주소를 알려준다. 48bit의 MAC 주소 중에서 자리수가 높은 43bit 가 이 field와 같은 station들이 수신할 station들이다.

도 10 (b)에 도시된 바와 같이, PSMP STA_INFO Type은 '2'의 값을 가지며, PSMP-DTT Start Offset과 PSMP-DTT Duration은 DL로 할당된 시간의 offset과 duration을 알려준다. STA_ID는 해당 station의 AID(Association Identifier)이며, PSMP-UTT Start Offset과 PSMP-UTT Duration은 UL로 할당된 시간의 offset과 duration을 알려준다.

이하, 본 명세서에서 제안하는 무선 랜 시스템에서 액세스 포인트(AP)가 적어도 하나의 스테이션을 포함하는 특정 스테이션 그룹에 자원을 할당하여 해당 특정 스테이션 그룹 내 스테이션들이 경쟁(contending)을 통해 액세스 포인트로 상향링크 데이터를 전송하는 방법을 살펴보기로 한다.

도 11 (a)는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 적어도 하나의 스테이션 그룹을 포함하는 무선 랜 시스템 모델의 일 예를 나타낸다.

도 11 (a)에 도시된 바와 같이, 5개의 스테이션들이 그룹 1 및 그룹 2로 구성되어 있는 것을 볼 수 있다. 즉, 그룹 1에는 3개의 스테이션을 포함하고, 그룹 2에는 2 개의 스테이션을 포함한다.

도 11 (b)는 도 11 (a)를 기초로 각 스테이션 그룹에 상향링크 자원을 할당함으로써, UL data를 전송하는 일 예를 나타낸다.

먼저, 액세스 포인트는 상기 액세스 포인트가 속한 커버리지 내의 스테이션들을 소정의 기준에 따라 적어도 하나의 스테이션을 포함하도록 그룹핑한다. 여기서, 소정의 기준은 스테이션들의 위치, MAC 주소, 전력량, 단말 클래스, 서비스 이용 현황 등일 수 있으며, 스테이션들의 그룹을 형성할 수 있는 것이면 어느 것이든 제한되지 않는다.

이후, 액세스 포인트는 스테이션들에게 상기 스테이션 그룹의 구성을 나타내는 스테이션 그룹 구성 정보 및 상기 스테이션 그룹마다 할당되는 하향링크 또는 상향링크 자원할당 정보를 포함하는 제어 정보를 브로드캐스트 및/또는 멀티캐스트로 전송한다. 즉, 액세스 포인트는 스테이션들에게 스테이션 그룹핑 정보를 전송함으로써, 스테이션이 어느 스테이션 그룹에 속하는지를 알 수 있게 해준다. 여기서, 상기 제어 정보는 할당 벡터(Allocation Vector)로 표현될 수도 있다.

여기서, 액세스 포인트는 상기 스테이션 그룹 구성 정보로 각 스테이션 그룹의 그룹 ID 및 상기 그룹 내의 스테이션 ID를 스테이션에게 전송할 수 있다.

또한, 상기 상향링크 자원할당 정보는 각 스테이션 그룹마다 할당되는 시간 정보 및 주파수 정보 중 적어도 하나를 나타낸다. 여기서, 무선 랜 시스템(일 예로, IEEE 802.11 System)인 경우에는 상기 상향링크 자원할당 정보는 시간 정보일 수 있으며, 셀룰러 시스템(Cellular System)인 경우에는 상기 상향링크 자원할당 정보는 시간 정보 및 주파수 정보일 수 있다.

상기 시간 정보는 상기 스테이션 그룹 내의 각 스테이션들이 경쟁을 통해 상기 액세스 포인트로 데이터를 전송하는 시작 시점, 전송 구간(duration) 및 종료 시점을 포함한다.

이후, 스테이션은 액세스 포인트로부터 수신된 제어 정보를 통해 자신이 어느 스테이션 그룹에 포함되어있는지를 결정한 후, 해당 스테이션 그룹에 할당된 자원을 통해 액세스 포인트로 데이터를 전송한다. 이 경우, 스테이션은 UL data 전송에 있어, 상기 결정된 스테이션 그룹 내의 타 스테이션들과 경쟁을 통해 액세스 포인트로 UL data를 전송하게 된다.

도 11 (c)는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 제어 정보(또는 할당 벡터) 포맷의 일 예를 나타낸다.

도 11 (c)에 도시된 바와 같이, 제어 정보 포맷은 스테이션 그룹핑 정보 및 각 스테이션 그룹에 할당되는 자원 정보로 구성되는 것을 볼 수 있다.

제 1 실시 예

이하, PSMP 절차에서 스테이션에게 스테이션 그룹핑 정보 및 각 스테이션 그룹에게 할당된 상향링크 자원할당 정보를 통해 스테이션 그룹 내의 스테이션이 UL data를 전송하는 방법을 제 1 실시 예를 통해 살펴보기로 한다.

도 12 (a) 내지 (c)는 본 명세서의 제 1 실시 예에 따른 PSMP 절차를 나타낸다.

도 12 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 무선 랜 시스템에서 파워 세이브 멀티 폴(Power Save Multi-Poll:PSMP) 동작 절차는 PSMP 프레임의 전송 국면, 다운링크 국면(downlink phase), 업링크 국면(uplink phase) 및 경쟁 국면(contention phase)으로 구성된다. 즉, 상기 경쟁 국면을 새롭게 정의함으로써, 상기 경쟁 국면에서는 적어도 하나의 스테이션을 포함하는 스테이션 그룹 내의 스테이션들만 상기 스테이션 그룹 내의 타 스테이션과 경쟁을 통해 액세스 포인트로 데이터를 전송하도록 한다. 이 경우, 무선 랜 시스템에서 스테이션의 수가 매우 많고 이 스테이션들이 모두 경쟁에 참여할 때, 발생할 수 있는 충돌(collision)을 완화시킬 수 있는 장점이 있다.

여기서, 상기 경쟁 국면은 상기 다운링크 국면 앞에(도 12(a)), 상기 다운링크 국면과 상기 업링크 국면 사이에(도 12(b)) 또는 상기 업링크 국면 뒤에(도 12(c)에) 위치할 수 있다.

여기서도 마찬가지로, 액세스 포인트는 스테이션들에게 스테이션 그룹 구성 정보 및 각 스테이션에게 할당되는 상향링크 자원할당 정보를 브로트캐스트 및/또는 멀티캐스트로 전송한다.

또한, 상기 경쟁 국면과 관련된 정보 즉, 경쟁 국면의 위치를 나타내는 오프셋(offset), 구간(duration), 스테이션 그룹에 대한 정보는 PSMP 프레임 특히, PSMP 프레임 내의 PSMP 스테이션 정보 고정 필드(PSMP STA Info fixed field)를 통해 전송될 수 있다.

이 경우, 상기 PSMP 스테이션 정보 고정 필드에 포함되는 스테이션 정보 타입 필드(STA Info Type) 값이 '0' 또는 '3'으로 설정된 경우, 상기 경쟁 국면과 관련된 정보들이 정의된다.

도 13은 본 명세서의 제 1 실시 예에 따른 경쟁 국면과 관련한 정보가 포함된 PSMP 스테이션 정보 고정 필드 포맷의 일 예를 나타낸다.

도 13에 도시된 바와 같이, 스테이션 정보 타입 필드가 '3'으로 설정된 경우, PSMP 스테이션 정보 고정 필드가 경쟁 국면에 관한 정보를 포함하고 있음을 나타낸다. 즉, PSMP-UTT 시작 오프셋은 경쟁 국면이 시작되는 오프셋을 나타내며, PSMP-UTT 구간은 경쟁 국면의 구간을 나타낸다. 또한, PSMP 그룹 주소 ID는 경쟁 국면에 포함되는 스테이션 그룹을 나타낸다. 여기서, PSMP 그룹 주소 ID는 DL multicast의 경우와 마찬가지로 MAC 주소(Address)의 상위 43비트가 같은 최대 32개의 스테이션의 그룹 주소로 사용할 수 있다.

도 14 (a) 및 (b)는 본 명세서의 제 1 실시 예에 따른 액세스 포인트와 스테이션의 동작을 나타낸 순서도이다.

도 14 (a)는 액세스 포인트의 동작 방법을 나타내며, 도 14 (b)는 스테이션의 동작 방법을 나타낸다.

도 14 (a)를 참조하면, 액세스 포인트는 정해진 스케쥴러에 따라 스테이션들에게(특정 스테이션일 수 있음) 자원(time)을 할당한다(S121). 여기서, 액세스 포인트는 특정 스테이션 그룹에 상향링크 자원을 할당할 수 있다.

이후, 액세스 포인트는 PSMP 프레임에 포함되는 PSMP 스테이션 정보 고정 필드를 이용하여 상기 스테이션들에게 DL 및 UL에 대한 오프셋과 구간(duration)을 알려준다(S122).

이후, 액세스 포인트는 하향링크 국면에서 상기 스테이션들에게 하향링크 프레임을 전송하며, 상향링크 국면 및 경쟁 국면에서는 상기 스테이션으로부터 상향링크 프레임을 수신한다(S123).

도 14 (b)를 참조하면, 스테이션은 PSMP 프레임에 포함되는 PSMP 스테이션 정보 고정 필드(PSMP STA Info fixed field)를 액세스 포인트로부터 수신함으로써, 자신에게 할당된 resource(time)에 대한 정보를 얻는다(S111).

이후, 스테이션은 다운링크 국면에서 정해진 오프셋에 일어나서, 일정 duration 동안 다운링크 프레임을 액세스 포인트로부터 수신한다(S112).

그리고, 스테이션은 업링크 국면에서 정해진 오프셋에서 일어나서 정해진 duration 동안 업링크 프레임을 액세스 포인트로 전송한다. 그리고, 자신이 경쟁 국면의 스테이션 그룹에 포함될 경우에는 경쟁 국면이 시작되면, 상기 스테이션 그룹 내의 타 스테이션들과 경쟁(contention)을 하여 액세스 포인트로 uplink data를 전송한다(S112).

제 2 실시 예

종래의 PSMP 그룹 주소 ID는 MAC 주소를 이용하기 때문에 스테이션의 그룹 주소를 동적으로 바꿀 수 없으며, MAC 주소의 상위 bit 가 다른 스테이션들은 한 그룹으로 묶을 수 없어서 network를 관리하는 측면에서 효용성이 부족하다는 문제가 있다.

즉, 제 2 실시 예는 본 명세서의 일 실시 예로서, 그룹 어드레스된(group addressed) PSMP 스테이션 정보 고정 필드(PSMP STA Info fixed field)에 포함되는 PSMP 그룹 주소 ID의 표현 방식을 새롭게 제공한다.

도 15 (a) 및 (b)는 본 명세서의 제 2 실시 예에 따른 PSMP 스테이션 정보 고정 필드(PSMP STA Info fixed field) 포맷의 일 예를 나타낸다.

PSMP 스테이션 정보 고정 필드는 스테이션 정보 타입 필드, PSMP-DTT 시작 오프셋 필드, PSMP-DTT 구간 필드, 비트맵 제어(Bitmap Control) 필드 및 부분 가상 비트맵(Partial Virtual Bitmap) 필드 또는 적어도 하나의 AID를 포함한다.

도 15 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 그룹 어드레스된 PAMP 스테이션 정보 고정 필드이므로, 상기 PSMP 스테이션 정보 고정 필드의 STA_INFO Type은 '0'으로 설정된다.

상기 비트맵 제어 필드는 비트맵 제어 필드 뒤에 스테이션의 PSMP 그룹 주소를 나타내는 식별 정보로 각 스테이션에 해당하는 AID가 사용되는지 또는 비트맵이 사용되는지를 지시하는 필드를 나타낸다. 즉, 상기 비트맵 제어 필드의 첫 비트는 상기 PSMP 그룹 주소를 나타내는 식별 정보를 비트맵으로 사용할지, 직접 스테이션의 AID를 알려줄지를 구분할 때 사용한다.

또한, 비트맵 제어 필드의 나머지 7 비트는 뒤에 비트맵이 올 경우에는(즉, 비트맵 제어 필드의 첫 비트가 '0'으로 설정된 경우) 비트맵 오프셋으로 사용되며, AID가 직접 올 경우에는(즉, 비트맵 제어 필드의 첫 비트가 '1'로 설정된 경우) reserved된다.

도 15 (a)에 도시된 바와 같이, 비트맵 제어 필드의 첫 비트가 '0'으로 설정된 경우, 상기 비트맵 제어 필드 뒤에 비트맵 형태로 스테이션의 PSMP 그룹 주소 ID가 표현된다. 여기서, 도 15 (a)에 도시된 Partial Virtual Bitmap은 상기에서 살펴본 TIM 요소에서의 Partial Virtual Bitmap의 구성 방법을 이용하여 구성할 수 있다.

상기 비트맵의 표현 방식의 일 예로, 무선 랜 시스템에 총 6개의 스테이션(STA 1, STA 2, STA 3, STA 4, STA 5, STA 6)이 존재하고, 상기 STA 1, STA 3, STA 5가 하나의 스테이션 그룹을 구성하는 경우, 액세스 포인트는 PSMP 스테이션 정보 고정 필드의 Partial Virtual Bitmap을 '10101'로 설정하여 전송한다. 이 경우, 해당 STA들은 액세스 포인트로부터 전송된 Partial Virtual Bitmap('10101')을 통해 자신이 스테이션 그룹에 포함되어 있음을 알 수 있게 된다.

또한 상기 일 예에서, TIM 요소에서의 Partial Virtual Bitmap의 구성 방법을 이용할 수도 있다. 즉, STA 5, STA 6이 하나의 스테이션 그룹을 구성하는 경우, 액세스 포인트는 PSMP 스테이션 정보 고정 필드의 비트맵 제어 필드에서 첫 비트를 제외한 나머지 7비트로 '0000'(STA 1~4의 표시)의 오프셋을 표시하고, Partial Virtual Bitmap을 '11'로 구성하여 스테이션들에게 전송할 수 있다.

또한, 도 15 (b)에 도시된 바와 같이, 비트맵 제어 필드의 첫 비트가 '1'로 설정된 경우, 상기 비트맵 제어 필드 뒤에 스테이션 그룹에 속한 스테이션들의 AID를 직접 나타낸다.

도 16 (a) 및 (b)는 도 15의 (a) 및 (b)를 PSMP 절차의 경쟁 국면 그룹에 대해서 적용한 일 예를 나타낸다.

도 16 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, STA Info Type 필드의 값이 '3'으로 설정된 경우를 제외하고는 도 15의 (a) 및 (b)와 동일하다.

Claims

무선 랜 시스템에서 스테이션(station)의 데이터 전송 방법에 있어서,
스테이션 그룹의 구성을 나타내는 스테이션 그룹 구성 정보 및 상기 스테이션 그룹별로 할당되는 상향링크 자원할당 정보를 포함하는 제어 정보를 액세스 포인트(Access Ponit)로부터 수신하는 단계;
상기 제어 정보에 기초하여, 상기 스테이션이 속한 스테이션 그룹을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 스테이션 그룹 내의 타 스테이션들과 경쟁을 통해 상기 액세스 포인트로 상향링크 데이터를 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
제 1항에 있어서,
상기 상향링크 자원 할당 정보는 상기 스테이션 그룹마다 할당되는 시간 정보 및 주파수 정보 중 적어도 하나를 나타내는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
제 2항에 있어서,
상기 시간 정보는 상기 스테이션 그룹 내의 각 스테이션들이 경쟁을 통해 상기 액세스 포인트로 상향링크 데이터를 전송하는 시작 시점, 지속 구간 및 종료 시점을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제어 정보는 PSMP 프레임을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
제 1항에 있어서,
상기 상향링크 데이터는 경쟁 국면(contention phase)을 통해 상기 액세스 포인트로 전송되며, 상기 경쟁 국면은 다운링크 국면(downlink phase) 앞에, 다운링크 국면과 업링크 국면(uplink phase) 사이에 또는 업링크 국면 뒤에 위치하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
무선 랜 시스템에서 파워 세이브 멀티 폴(PSMP) 동작 방법에 있어서,
상기 PSMP 동작 방법은 PSMP 프레임의 전송 국면, 다운링크 국면(downlink phase), 업링크 국면(uplink phase) 및 경쟁 국면(contention phase)을 포함하고,
상기 경쟁 국면은 적어도 하나의 스테이션을 포함하는 스테이션 그룹 내의 스테이션들만 상기 스테이션 그룹 내의 타 스테이션과 경쟁을 통해 액세스 포인트로 상향링크 데이터를 전송하는 구간인 것을 특징으로 하는 방법.
제 6항에 있어서,
상기 경쟁 국면은 상기 다운링크 국면 앞에, 상기 다운링크 국면과 상기 업링크 국면 사이에 또는 상기 업링크 국면 뒤에 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 6항에 있어서,
상기 PSMP 프레임은 PSMP 스테이션 정보 고정 필드(PSMP STA Info fixed field)를 더 포함하며, 상기 PSMP 스테이션 정보 고정 필드는 상기 경쟁 국면의 위치를 나타내는 오프셋(offset), 구간(duration) 정보 및 상기 스테이션 그룹의 구성을 나타내는 스테이션 그룹 구성 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 8항에 있어서,
상기 PSMP 스테이션 정보 고정 필드는 스테이션 정보 타입 필드(STA Info Type field)를 더 포함하며, 상기 스테이션 정보 타입 필드가 '0' 또는 '3'으로 설정된 경우, 상기 오프셋, 구간 정보 및 스테이션 그룹 구성 정보가 상기 PSMP 스테이션 정보 고정 필드에 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 8항에 있어서,
상기 스테이션 그룹 구성 정보는 스테이션 그룹에 포함되는 스테이션을 나타내는 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 10항에 있어서,
상기 PSMP 스테이션 정보 고정 필드는 비트맵 제어 필드(Bitmap Control field)를 더 포함하며,
상기 비트맵 제어 필드는 상기 비트맵 제어 필드 뒤에 위치하는 상기 스테이션 그룹 구성 정보가 각 스테이션에 해당하는 AID(Association ID)로 표현되는지 또는 비트맵으로 표현되는지를 지시하는 필드인 것을 특징으로 하는 방법.
무선 랜 시스템에서 스테이션의 데이터 송수신 방법에 있어서,
PSMP 프레임을 통해 상기 스테이션의 PSMP 그룹 주소를 나타내는 식별 정보의 표현 형태를 지시하는 비트맵 제어(Bitmap Control) 필드를 포함하는 PSMP 스테이션 정보 고정 필드(PSMP STA Info fixed field)를 액세스 포인트로부터 수신하는 단계를 포함하되,
상기 식별 정보의 표현 형태는 각 스테이션에 해당하는 AID(Association ID)로 표현되거나 또는 비트맵으로 표현되는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
제 12항에 있어서,
상기 스테이션의 PSMP 그룹 주소를 나타내는 식별 정보는 상기 비트맵 제어 필드 뒤에 위치하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
제 12항에 있어서,
상기 비트맵 제어 필드의 첫 비트가 상기 식별 정보의 표현 형태를 지시하는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.
제 12항에 있어서,
상기 식별 정보가 비트맵으로 표시되는 경우, 상기 비트맵 제어 필드의 첫 비트를 제외한 나머지 비트들은 상기 비트맵에 포함되는 '0'의 개수를 나타내는 오프셋으로 표현되는 것을 특징으로 하는 데이터 송수신 방법.