KR101389680B1

KR101389680B1 - 무선 통신 시스템 및 이를 구성하는 단말장치와 베이스스테이션 그리고 이들의 채널 스케줄링 방법

Info

Publication number: KR101389680B1
Application number: KR1020070012279A
Authority: KR
Inventors: 오장근
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2014-05-27
Also published as: CN101242576A; KR20080073548A; US7970409B2; CN101242576B; US20080188222A1

Abstract

본 발명은 단말 상태 정보를 고려한 무선 통신 트래픽 스트림 설정방법에 관한 것이다. 본 발명은 무선 통신의 서비스 품질 향상을 위한 채널 스케줄링 방법에 있어서, 통신을 제어하는 기능(Hybrid Coordinater)을 담당하는 베이스 스테이션(Base station)과; 상기 베이스 스테이션에 연결되어 데이터를 송수신하는 단말장치를 포함하여 구성되고: 상기 단말장치는 상기 단말장치의 상태를 나타내는 단말 상태 정보를 상기 베이스 스테이션에 전송하고, 상기 베이스 스테이션은 전송된 상기 단말 상태 정보를 이용하여 데이터 전송 방식을 설정함을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 단말기의 상태를 고려한 트래픽 스트림을 유지할 수 있어 단말기의 전력 소모를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

무선 통신, 트래픽 스트림, TSPEC, TXOP

Description

무선 통신 시스템 및 이를 구성하는 단말장치와 베이스 스테이션 그리고 이들의 채널 스케줄링 방법 {Wireless Communication system, Station and Access point for Wireless LAN system and Scheduling method thereof}

도 1은 EDCA 채널접근 방식을 도시한 개략도.

도 2는 EDCA 방식에서 스테이션내 AC별 경쟁 상태를 도시한 개략도.

도 3는 EDCA TXOP 버스팅을 도시한 개략도.

도 4는 본 발명의 구체적 실시예에 의한 TSPEC의 데이터 구조를 도시한 구성도.

도 5는 본 발명의 구체적 실시예에 의한 TS가 설정되는 모습을 도시한 개략도.

도 6는 본 발명의 구체적 실시예에 의한 단말 상태 정보의 데이터 구조를 도시한 구성도.

도 7은 경쟁 주기 및 비경쟁 주기의 HCF 수퍼 프레임의 구조를 도시한 개략도.

도 8은 본 발명의 구체적 실시예에 의한 DATA 프레임의 구조를 도시한 구성도.

도 9는 본 발명의 구체적 실시예에 의한 QoS Action field 및 Schedule frame의 구조를 도시한 구성도.

도 10은 Polled TXOP의 동작 메커니즘을 도시한 개략도.

도 11은 본 발명의 구체적 실시예에 의한 TS 설정 및 재설정 방법을 도시한 흐름도.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 의한 TS의 설정 및 재설정하는 방법을 도시한 흐름도.

도 13은 본 발명의 구체적 실시예에 의한 TS 삭제 방법을 도시한 개략도.

본 발명은 단말 상태 정보를 고려한 무선 통신의 트래픽 스트림 설정방법에 관한 것이다.

무선 LAN은 홈네트워크, 기업 무선 네트워크 그리고 핫 스팟 등과 같이 다양한 무선 사용자 환경에서 광범위하게 사용되고 있다. 기존 상용 무선 LAN은 이더넷의 확장으로서 1999년에 표준화된 IEEE 802.11b를 근간으로 베스트 에포트(Best Effort) 서비스만을 제공하고 있다. 그러나 무선 LAN 사용자들은 전송 데이터의 손실없이 완전한 멀티미디어 스트림의 전달을 원하고 있다. 특히 비디오 또는 멀티미디어 스트리밍과 같은 새로운 애플리케이션은 무선 LAN 환경에서도 우수한 QoS(Quality of Service)가 필수적이다.

대역폭 확장에 대한 끊임없는 사용자의 요구는 전체 무선 네크워크의 혼잡도 증가와 상대적인 전송 속도의 감소를 유발하고 있다. 따라서 네트워크 관리자는 높은 혼잡도의 네트워크에서도 엄격한 QoS를 요구하는 애플리케이션의 서비스를 보장하기 위해 새로운 메커니즘이 필요하게 됐으며, 이런 요구 사항은 결국 기존의 무선 LAN에서 보다 향상된 MAC(Medium Access Control) 프로토콜이 개발되었다.

802.11 MAC는 필수 기능인 DCF(Distributed Coordination Function)와 선택 기능인 PCF(Point Coordination Function)를 정의하고 있다. 즉, 전송 매체는 경쟁(Contention) 모드인 DCF와 비경쟁(Contention Free) 모드인 PCF 모두에서 동작할 수 있다. DCF는 비동기식 전송 방식으로서 802.11 MAC의 기본적인 매체 접근 방식을 제공하며 모든 상용 무선 LAN 제품에 구현돼 있다. DCF는 무선 매체 접근에 있어서 스테이션(단말기 이하 'STA'라 한다) 간의 우선 순위를 전혀 고려하지 않는다. 이런 DCF의 특성은 다양한 형태의 데이터 트래픽 전송을 반영하지 못해 결국에는 사용자가 요구하는 QoS를 지원할 수 없다.

동기식 전송 방식은 폴링을 통한 매체 접근 방식으로서 PCF에 의해 구현된다. PCF에서는 PC(Point Coordination) 기능을 중앙의 베이스 스테이션에 위치시켜 베이스 스테이션에 의해 모든 STA에 대한 서비스를 직접 제어하는 중앙 제어식 폴링 기능을 사용한다. 즉, 베이스 스테이션은 각 STA에게 프레임을 보낼 수 있는 기회를 주기 위해 결합된 STA들을 주기적으로 폴링한다.

기존 802.11 MAC(Medium Access Control)는 무선 LAN QoS(Quality of Service) 지원에 있어 많은 문제점을 안고 있다. 802.11 MAC의 필수 기능인 DCF(Distributed Coordination Function)는 QoS 지원을 위한 어떤 기능도 제공하지 않는다. 따라서 DCF 방식이 사용되는 경우 모든 데이터 트래픽은 전송 큐에 도착하는 순서대로 서비스가 제공되며 베스트 에포트(Best Effort) 방식으로 처리된다.

802.11 MAC의 PCF(Point Coordination Function)는 DCF와는 달리 실시간 트래픽에 대한 서비스를 지원하기 위해 개발됐지만, 현재 QoS를 지원하는데 아래와 같은 문제점이 있다.

즉, PCF 방식에서 베이스 스테이션에 위치하는 PC(Point Coordinator)는 폴링을 위해 단순히 라운드 로빈(Round-Robin) 방식에 근간을 둔 스케줄링 알고리즘을 규정하고 있다. 그러나 실제 차별화된 QoS를 요구하는 다양한 트래픽의 종류가 있기 때문에 트래픽에 대한 우선 순위를 부여할 수 없는 라운드 로빈 알고리즘은 이를 지원하는데 충분하지 않은 문제점이 있다.

그리고, 만약 수퍼(Super) 프레임의 크기가 작을 경우 경쟁 주기(Contention Period)와 비경쟁 주기(Contention Free Period)의 반복은 상당한 오버헤드를 유발시킬 수 있는 문제점이 있다.

또한, 기존의 MAC에서는 비콘(Beacon) 프레임의 전송 또는 수퍼 프레임의 시점이 변경될 수 있다. PC는 TBTT(Target Beacon Transmission Time) 다음에 전송해야 하는 비콘 프레임을 준비하며, 매체가 PISF(Point Inter Frame Space) 동안 간격을 뒀다면, 비콘 프레임을 전송한다. 하지만 STA들이 다가오는 TBTT 안에 프레임 전송을 마칠 수 없음에도 불구 하고, 전송을 개시할 수도 있으며, 이로 인해 비콘 프레임 전송이 지연될 수도 있는 문제점이 있다.

TBTT 이후에 즉시 전송돼야 할 비콘 프레임의 지연은 결국, 비경쟁 주기안에 전송해야 하는 시제한 프레임의 전송을 지연시킨다. 이런 문제점은 비경쟁 주기에서 예측하기 어려운 시간 지연을 초래해 QoS에 심각한 영향을 미치는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 통신의 서비스 품질 향상을 위한 채널 스케줄링 방법에 있어서, 트래픽 스트림의 스케줄링에 단말장치의 상태정보를 포함하는 무선 통신 시스템 및 이의 트래픽 스트림 설정 방법을 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 변화되는 단말 상태 정보를 지속적으로 베이스 스테이션에 제공하여, 최적의 TS 설정을 유지할 수 있도록 하는 무선 통신 시스템 및 이의 트래픽 스트림 설정 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 단말 상태에 따라 최적의 TS를 설정하여, 단말장치 입장에서도 전력 소모가 최소화될 수 있도록 하는 무선 통신 시스템 및 이의 트래픽 스트림 설정 방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 본 발명은 무선 통신의 서비스 품질 향상을 위한 채널 스케줄링 방법에 있어서, 통신을 제어하는 기능(Hybrid Coordinater)을 담당하는 베이스 스테이션과; 상기 베이스 스테이션에 연결되어 데이터를 송수신하는 단말장치를 포함하여 구성되고: 상기 단말장치는 상기 단말장치의 상태를 나타내는 단말 상태 정보를 상기 베이스 스테이션에 전송하고, 상기 베이스 스테이션은 전송된 상기 단말 상태 정보를 이용하여 데이터 전송 방식을 설정하는 무선 통신 시스템을 포함한다.

이때, 상기 단말 상태 정보는, 상기 단말장치의 배터리 잔량 정보, CPU 부하량 정보 또는 온도 정보 중 어느 하나 이상을 포함할 수도 있다.

그리고, 상기 배터리 잔량 정보, CPU 부하량 정보 및 온도 정보는 각각 4개의 그룹으로 나뉘어 각각의 그룹을 나타내는 2 비트의 데이터로 표현될 수도 있다.

또한, 상기 베이스 스테이션은 전송된 상기 단말 상태 정보에 따라 배터리 잔량이 많을수록, CPU 부하량 및 온도가 낮을수록, 서비스 간격은 짧고 데이터 전송 비율은 높아지도록 데이터 전송 방식을 설정할 수도 있다.

그리고, 상기 데이터 전송 방식의 설정은, 상기 단말 상태 정보에 따라 데이터 전송 시간을 다르게 설정함으로써 수행될 수도 있다.

여기서, 상기 단말장치는, 시간에 따라 변화하는 단말 상태 정보를 상기 베이스 스테이션으로 주기적 또는 비주기적으로 반복 전송할 수도 있다.

그리고, 상기 베이스 스테이션은, 상기 수신된 단말 상태로부터 데이터 전송 방식의 재설정이 필요하다고 판단되는 경우, 기존의 데이터전송 방식을 삭제하고, 상기 수신된 단말 상태 정보를 기초로 재설정된 데이터 전송 방식을 이용하여 데이터를 전송할 수도 있다.

한편, 본 발명은 무선 통신의 서비스 품질 향상을 위한 채널 스케줄링 방법에 있어서, 통신을 제어하는 기능(Hybrid Coordinater)을 담당하는 베이스 스테이션과; 상기 베이스 스테이션에 연결되어 데이터를 송수신하는 단말장치를 포함하여 구성되고: 상기 단말장치는 상기 단말장치의 상태를 나타내는 단말 상태 정보를 주기적 또는 비주기적으로 갱신하여 상기 베이스 스테이션에 전송하고, 상기 베이스 스테이션은 전송된 상기 단말 상태 정보를 이용하여 데이터 전송 스케줄을 갱신하여 갱신된 스케줄에 따라 데이터를 전송하는 무선 통신 시스템을 포함한다.

또한 본 발명은 무선 통신의 서비스 품질 향상을 위한 채널 스케줄링 방법에 있어서, 단말장치의 상태정보를 베이스 스테이션으로 전송하고, 상기 베이스 스테이션에 의해 스케줄 된 데이터 전송방법에 따라 데이터를 수신하는 무선 통신용 단말장치를 포함한다.

그리고 본 발명은 무선 통신의 서비스 품질 향상을 위한 채널 스케줄링 방법에 있어서, 단말장치로부터 송신된 단말 상태 정보를 수신하고, 상기 단말 상태 정보를 이용하여 데이터 전송 방식을 설정하며, 상기 설정된 데이터 전송 방식에 따라 데이터를 전송하는 무선 통신용 베이스 스테이션을 포함한다.

한편, 본 발명은 IEEE 802.11e 규격의 HCCA(Hybrid Coordinated Channel Access) 방식의 무선 통신에 있어서, 통신을 제어하는 HC(Hybrid Coordinater) 기능을 담당하는 베이스 스테이션과; 상기 베이스 스테이션과 통신하는 단말장치를 포함하여 구성되고: 상기 단말장치는 상기 단말장치의 상태를 나타내는 단말 상태 정보를 상기 베이스 스테이션에 전송하고, 상기 베이스 스테이션은 전송된 상기 단말 상태 정보를 이용하여 트래픽 스트림을 설정하는 무선 통신 시스템을 포함한다.

이때, 상기 단말 상태 정보는, 상기 단말장치의 배터리 잔량 정보, CPU 부하량 정보 또는 온도 정보 중 어느 하나 이상을 포함하고; 상기 베이스 스테이션은 전송된 상기 단말 상태 정보에 따라 배터리 잔량이 많을수록, CPU 부하량 및 온도가 낮을수록, 서비스 간격은 짧고 데이터 전송 비율은 높아지도록 트래픽 스트림을 설정할 수도 있다.

그리고 상기 단말장치는, 상기 단말 상태 정보를 TSPEC(Traffic specification)에 포함시켜 전송할 수도 있다.

이때, 상기 단말 상태 정보 영역은, 상기 TSPEC의 트래픽 스트림 인포메이션 영역(TS info)에 포함되어 전송될 수도 있다.

또한, 상기 단말장치는, 상기 TSPEC이 포함된 ADDTS.request 프레임을 베이스 스테이션에 전송하고; 상기 베이스 스테이션은, 수신된 TSPEC에 의한 트래픽 스트림의 설정 결과를 ADDTS.response 프레임을 통해 단말장치에 전송할 수도 있다.

그리고 상기 베이스 스테이션은, 상기 단말 상태 정보에 대응하는 TXOP(Transmission opportunity)를 설정하여 트래픽 스트림을 설정할 수도 잇다.

또한, 상기 단말장치는, Data 프레임을 통해 상기 단말 상태 정보를 상기 베이스 스테이션으로 주기적 또는 비주기적으로 반복 전송함할 수도 있다.

그리고, 상기 DATA 프레임의 헤더 영역에는, 상기 단말 상태 정보를 저장하기 위한 단말상태 정보 영역이 구비될 수도 있다.

한편, 상기 단말장치는, 단말 상태 응답프레임을 통해 상기 단말 상태정보를 상기 베이스 스테이션으로 주기적으로 반복 전송할 수도 있다.

또는, 상기 베이스 스테이션은 상기 단말 상태를 수신받기 위해 단말 상태 요청 프레임을 전송하고, 상기 단말장치는 상기 단말 상태 요청 프레임에 응답하여 단말 상태 응답프레임을 상기 베이스 스테이션에 전송하여 상기 단말 상태 정보를 전송할 수도 있다.

또한, 상기 베이스 스테이션은, 상기 수신된 단말 상태로부터 판단하여 트래픽 스트림을 재설정할 필요가 있는 경우, DELTS.request 프레임을 단말장치로 전송하여 기존의 트래픽 스트림을 삭제할 수도 있다.

그리고 상기 베이스 스테이션은, 새로운 트래픽 스트림의 설정을 위해 TSPEC이 포함된 Schedule 프레임을 단말장치로 전송할 수도 있다.

또한, 상기 Schedule 프레임은, QoS Action field 내에 포함될 수도 있다.

한편, 본 발명은 IEEE 802.11e 규격의 HCCA(Hybrid Coordinated Channel Access) 방식의 무선 통신에 있어서, 통신을 제어하는 HC(Hybrid Coordinater) 기능을 담당하는 베이스 스테이션과; 상기 베이스 스테이션과 통신하는 단말장치를 포함하여 구성되고: 상기 단말장치는 상기 단말장치의 상태를 나타내는 단말 상태 정보를 상기 베이스 스테이션에 주기적 또는 비주기적으로 갱신하여 전송하고, 상기 베이스 스테이션은 전송된 상기 단말 상태 정보를 이용하여 트래픽 스트림을 갱신하는 무선 통신 시스템을 포함한다.

그리고 본 발명은, IEEE 802.11e 규격의 HCCA(Hybrid Coordinated Channel Access) 방식의 무선 통신에 있어서, 단말 상태 정보를 포함하는 TSPEC(Traffic specification)을 생성하여 베이스 스테이션으로 전송하고, 상기 베이스 스테이션에 의해 상기 TSPEC을 반영하여 설정된 트래픽 스트림에 따라 데이터를 수신하는 무선 통신용 단말장치를 포함한다.

그리고 본 발명은, IEEE 802.11e 규격의 HCCA(Hybrid Coordinated Channel Access) 방식의 무선 통신에 있어서, 단말장치로부터 단말 상태 정보를 포함하는 TSPEC(Traffic specification)을 수신받고, 상기 TSPEC을 반영하여 트래픽 스트림을 설정하며, 상기 트래픽 스트림에 따라 데이터를 송신하는 무선 통신용 베이스 스테이션을 포함한다.

한편, 본 발명은 무선 통신의 서비스 품질 향상을 위한 채널 스케줄링 방법에 있어서, (Ⅰ) 단말장치가 상기 단말장치의 단말 상태 정보를 베이스 스테이션으로 전송하는 단계와; (Ⅱ) 상기 베이스 스테이션이 수신된 단말 상태 정보를 이용하여 데이터 전송 방식을 설정하는 단계와; (Ⅲ) 설정된 방법에 의해 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 무선 통신 시스템의 트래픽 스트림 제공 방법을 포함한다.

이때, 상기 단말 상태 정보는, 배터리 잔량을 나타내는 배터리 잔량정보, 단말기 CPU의 부하량을 나타내는 CPU 부하량 정보 또는, 상기 단말기의 온도를 나타내는 온도 정보 중 어느 하나 이상을 포함할 수도 있다.

그리고, 상기 데이터 전송 방식의 설정은, 배터리 잔량이 많을수록, CPU 부하량 및 온도가 낮을수록, 서비스 간격은 짧고 데이터 전송 비율은 높아지도록 설정될 수도 있다.

한편, 본 발명은 IEEE 802.11e 규격의 HCCA(Hybrid Coordinated Channel Access) 방식의 무선 통신에 있어서, (A) 단말장치가 상기 단말장치의 단말 상태 정보를 포함하는 TSPEC(Traffic specification)을 생성하는 단계와; (B) 생성된 상기 TSPEC을 포함하는 ADDTS.request 프레임을 베이스 스테이션으로 전송하는 단계 와; (C) 상기 베이스 스테이션이 수신된 TSPEC을 이용하여 트래픽 스트림을 스케줄 하는 단계와; (D) 스케줄 결과를 ADDTS.response 프레임을 통해 단말 장치로 전송하는 단계를 단계; 그리고 (E) 설정된 상기 트래픽 스트림에 의해 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 무선 통신 시스템의 트래픽 스트림 제공 방법을 포함한다.

이때, 상기 (C) 단계의 트래픽 스트림의 스케줄링은, TXOP(Transmission opportunity) 값을 설정함에 의해 이루어질 수도 있다.

그리고, 상기 단말 상태 정보는, 배터리 잔량을 나타내는 배터리 잔량정보, 단말기 CPU의 부하량을 나타내는 CPU 부하량 정보 또는, 상기 단말기의 온도를 나타내는 온도 정보 중 어느 하나 이상을 포함할 수도 있다.

또한, 상기 단말 상태 정보는, TSPEC 프레임의 TS 인포메이션 영역(TS info)에 저장될 수도 있다.

그리고 상기 트래픽 스트림의 설정은, 배터리 잔량이 많을수록, CPU 부하량 및 온도가 낮을수록, 서비스 간격은 짧고 데이터 전송 비율은 높아지도록 스케줄 될 수도 있다.

한편, 본 발명은 (F) 상기 TSPEC이 포함된 Data 프레임을 작성하는 단계와; (G) 상기 Data 프레임을 베이스 스테이션으로 전송하는 단계와; (H) 상기 수신된 TSPEC에 포함된 단말 상태 정보를 파악하여 새로운 트래픽 스트림의 설정이 필요한지 여부를 판단하는 단계와; (I) 새로운 트래픽 스트림의 설정이 필요하다고 판단된 경우, 상기 수신된 TSPEC을 고려하여 트래픽 스트림을 갱신하고, 상기 갱신된 트래픽 스트림을 단말장치로 전송하여 새로운 트래픽 스트림을 설정하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

이때, 상기 Data 프레임은, 헤더 영역에 상기 단말 상태 정보를 저장하기 위한 단말 상태 정보 영역을 포함하여 구성될 수도 있다.

그리고 상기 (H) 단계의 판단은, 기존의 단말 상태 정보에 따라 설정된 TXOP 값과, 새로운 단말 상태 정보에 따른 TXOP 값이 동일 한지 여부를 비교함으로써 수행될 수도 있다.

이와 다르게, 본 발명은 (F') 상기 TSPEC이 포함된 단말 상태 정보 프레임을 작성하는 단계와; (G') 상기 단말 상태 정보 프레임을 베이스 스테이션으로 전송하는 단계와; (H') 상기 수신된 단말 상태 정보 프레임에 따라 새로운 트래픽 스트림의 설정이 필요한지 여부를 판단하는 단계와; (I') 새로운 트래픽 스트림의 설정이 필요하다고 판단된 경우, 상기 수신된 TSPEC을 고려하여 트래픽 스트림을 갱신하고, 상기 갱신된 트래픽 스트림을 단말장치로 전송하여 새로운 트래픽 스트림을 설정하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

여기서, 상기 단말 상태 정보 프레임은 주기적으로 전송될 수도 있다.

그리고, 상기 베이스 스테이션이 상기 단말 상태 정보 프레임의 전송을 요구하는 단말 상태 요청 프레임을 단말로 전송하고, 상기 단말기는 상기 단말 상태 요청 프레임에 응답하여 상기 단말 상태 정보 프레임을 전송할 수도 있다.

그리고 상기 TS의 갱신은, 새로운 TSPEC이 포함된 Schedule 프레임을 단말기로 전송함에 의해 이루어질 수도 있다.

또한, 상기 Schedule 프레임은 QoS Action field 내에 포함될 수도 있다.

이때, 상기 TS의 갱신은, 기존의 TS를 삭제함을 DELTS.request 프레임을 단말기로 전송하는 단계와; 새로운 상기 TSPEC을 포함하는 ADDTS.request 프레임을 베이스 스테이션으로 전송하는 단계; 그리고 새로운 TSPEC이 반영된 스케줄 결과를 ADDTS.response 프레임을 통해 단말 장치로 전송하는 단계를 포함하여 수행될 수도 있다.

한편, 본 발명은, 무선통신의 채널 스케줄링 방법에 있어서, 채널 스케줄링 요청 메세지를 송신하는 단계와; 상기 채널 스케줄링 요청에 대한 응답 메세지를 수신하는 단계와; 상기 단말 장치의 단말 상태 정보를 베이스 스테이션으로 주기적 또는 상기 베이스 스테이션의 요청에 응답하여 전송하는 단계와; 상기 베이스 스테이션에 의해 상기 단말 상태 정보에 따라 변경된 채널 스케줄링 방식을 수신하는 단계와; 상기 변경된 채널 스케줄링 방식에 따라, 데이터를 수신하는 단계를 포함하는 무선 통신 채널 스케줄링 방법을 포함한다.

또한 본 발명은 무선통신의 채널 스케줄링 방법에 있어서, (ⅰ) 단말로부터 채널 스케줄링 요청 메세지를 수신받는 단계와; (ⅱ) 상기 채널 스케줄링 요청에 대한 응답 메세지를 송신하는 단계와; (ⅲ) 상기 단말로부터 상기 단말 장치의 단말 상태 정보를 수신받는 단계와; (ⅳ) 상기 단말 상태 정보에 따라 채널 스케줄링 방식을 변경하고 이를 단말로 전송하는 단계와; (ⅴ) 상기 변경된 채널 스케줄링 방식에 따라, 데이터를 송신하는 단계를 포함하는 무선 통신 채널 스케줄링 방법을 포함한다.

이때, 상기 제 (ⅲ) 단계는, 상기 단말로 상기 단말 상태 정보를 요구하는 요청 메세지를 송신하고, 상기 요청 메세지에 대한 응답으로 상기 단말 상태 정보를 수신함에 의해 수행될 수도 있다.

그리고 본 발명은 무선통신의 채널 스케줄링 방법에 있어서, (a) 단말이 채널 스케줄링 요청 메세지 베이스 스테이션으로 송신하는 단계와; (b) 상기 베이스 스테이션이 상기 채널 스케줄링 요청에 대한 응답 메세지를 상기 단말로 송신하는 단계와; (c) 상기 단말이 상기 단말 장치의 단말 상태 정보를 상기 베이스 스테이션으로 송신하는 단계와; (d) 상기 베이스 스테이션이 상기 단말 상태 정보에 따라 채널 스케줄링 방식을 변경하고 이를 단말로 전송하는 단계와; (e) 상기 변경된 채널 스케줄링 방식에 따라, 데이터를 송수신하는 단계를 포함하는 무선 통신 채널 스케줄링 방법을 포함한다.

이때, 상기 제(c) 단계는, 상기 베이스 스테이션이 상기 단말로 상기 단말 상태 정보를 요구하는 요청 메세지를 송신하고, 상기 단말이 상기 요청 메세지에 대한 응답으로 상기 단말 상태 정보를 상기 베이스 스테이션에 송신할 수도 있다.

상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 트래픽 스트림을 최적의 상태로 유지할 수 있고, 이에 따라 단말 장치의 전력소모를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 무선 통신의 QoS(서비스 품질)를 보장하기 위한 파라미터에 단말장치의 상태정보를 포함시키는 것으로, 본 발명의 범위가 IEEE 802.11e 규격 내용에 한정되는 것은 아니나, 설명의 편의상 구체적인 실시예로 IEEE 802.11e 규격에 따른 무선통신에서 적용되는 예를 살피도록 한다.

또한, 본 명세서에서 기술되는 채널 스케줄의 설정이란, IEEE 802.11e 규격에서의 트래픽 스트림(TS)의 설정과 대응되는 개념이고, 트래픽 속성 정보란 IEEE 802.11e 규격의 TSPEC에 대응되는 개념이다. 그리고 베이스 스테이션이란 AP와 대응하는 개념을 말한다.

이하에서는 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 무선 통신 시스템 및 이를 구성하는 단말장치와 베이스 스테이션 그리고 이의 트래픽 스트림 제공방법의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 EDCA 채널접근 방식을 도시한 개략도이고, 도 2는 EDCA 방식에서 스테이션내 AC별 경쟁 상태를 도시한 개략도이며, 도 3는 EDCA TXOP 버스팅을 도시한 개략도이고, 도 4는 본 발명의 구체적 실시예에 의한 TSPEC의 데이터 구조를 도시한 구성도이며, 도 5는 본 발명의 구체적 실시예에 의한 TS가 설정되는 모습을 도시한 개략도이고, 도 6는 본 발명의 구체적 실시예에 의한 단말 상태 정보의 데이터 구조를 도시한 구성도이며, 도 7은 경쟁 주기 및 비경쟁 주기의 HCF 수퍼 프레임의 구조를 도시한 개략도이고, 도 8은 본 발명의 구체적 실시예에 의한 DATA 프레임의 구조를 도시한 구성도이며, 도 9는 본 발명의 구체적 실시예에 의한 QoS Action field 및 Schedule frame의 구조를 도시한 구성도이고, 도 10은 Polled TXOP의 동작 메커니즘을 도시한 개략도이며, 도 11은 본 발명의 구체적 실시예에 의한 TS 설정 및 재설정 방법을 도시한 흐름도이고, 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 의한 TS의 설정 및 재설정하는 방법이 도시된 흐름도이며, 도 13은 본 발명의 구체적 실시예에 의한 TS 삭제 방법을 도시한 개략도이다.

무선 LAN에서 보다 진보된 QoS를 제공하기 위해서는 기존의 802.11 MAC를 보완한 802.11e MAC이 제공된다.

IEEE 802.11e는 802.11 MAC의 DCF 전송방식을 근간으로 무선 LAN의 MAC 계층에서 QoS를 지원할 수 있는 EDCA와 HCCA를 정의함으로써 베스트 에포트 서비스 외에도 전송지연에 민감한 트래픽을 전송할 수 있는 새로운 무선 LAN MAC 프로토콜을 제공한다.

802.11e에서는 기존 802.11 MAC 프로토콜 DCF와 PCF를 기반으로 하는 HCF(Hybrid Coordination Function)를 규정하고 있다. HCF는 무선 LAN의 QoS를 향상시키기 위한 새로운 매체 접근 메커니즘을 포함하며, 경쟁 주기와 비경쟁 주기 모두에서 QoS 데이터를 전송할 수 있다. 이하 802.11e에서 표현되는 QoS STA(QSTA : QoS Station) 는 QoS를 지원하는 스테이션을 말하고, QoS AP(QAP : QoS AP)는 QoS를 지원하는 베이스 스테이션을 나타낸다.

이때, 상기 베이스 스테이션은 일반적으로 AP가 되며, 상기 베이스 스테이션은 트래픽 스트림을 설정하는 HC를 말한다.따라서 이하에서 AP라 함은 베이스 스테이션의 구체적인 예를 말한다.

상기 HCF는 두개의 동작 모드를 가지는데, 하나는 경쟁을 기반으로 하는 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)이고, 다른 하나는 폴링 메커니즘을 이용한 비경쟁 기반의 채널접근 방식을 사용하는 HCCA(HCF Controlled Channel Access)이다.

상기 EDCA와 HCCA는 베이스 스테이션에 위치하는 HC(Hybrid Coordinator)에 의해 제어되며, DCF와 PCF를 사용하는 기존 802.11 MAC와도 호환된다. 상기 EDCA는 QoS 지원(Supported QOS) 위해 유선 네트워크의 DiffServ와 유사한 우선 순위 트래픽(Prioritized Traffic)을 제공하는 반면, 상기 HCCA는 QoS 보장(Garanteed QoS)을 위해 IntServ와 유사한 패러미터 트래픽(Parameterized Traffic)을 제공한다.

상기 EDCA 방식은 인프러스트럭처 모드와 애드혹 모드에서 우선 순위 기반의 QoS를 지원하는데 사용된다. 즉, 상기 EDCA는 상위 계층으로부터 우선 순위가 상이하게 부여된 프레임에 대해 차별화된 채널접근 기능을 제공하는 반면 상기 HCCA은 인프러스트럭처 모드에서 패러미터 기반의 QoS를 제공한다.

802.11e MAC는 패러미터 QoS를 제공하기 위해 데이터를 전송하기 이전에 두개의 스테이션(단말기 이하'STA'라 한다) 간에 트래픽 스트림이라는 가상 연결을 설정한다. 실제 전송될 데이터의 특성과 QoS를 요구하는 패러미터들은 상기 트래픽 스트림을 설정하는 과정에서 상호 절충과 교환 작업을 거친다. 베이스 스테이션은 교환된 QoS 패러미터를 근간으로 각각의 STA에 무선 대역을 할당하며 폴링 프레임과 다운링크 프레임 전송 등에 대한 프레임 전송 스케쥴링을 한다.

802.11e MAC의 TXOP(Transmission Opportunity)는 특정 STA에게 프레임을 전송할 수 있는 일정 시간을 부여하고 이를 보장하기 위해 사용된다. TXOP 획득은 EDCA 경쟁에서 성공하거나 AP로부터 QoS CF-Poll 프레임을 받음으로써 가능해지는데, 전자는 EDCA TXOP로 후자는 폴드(polled) TXOP라 불린다.

이와 같이 상기 TXOP를 이용해 임의의 한 STA이 프레임을 전송할 수 있도록 일정 시간을 부여하거나 강제적으로 전송 시간을 제한할 수 있다. 상기 TXOP의 전 송 시작 시간과 최대 전송 시간은 베이스 스테이션에 의해 결정되는데, 상기 EDCA TXOP의 경우 비콘 프레임에 의해, 상기 폴드 TXOP 경우는 QoS CF-Poll 프레임에 의해 STA에 통보된다.

상기 EDCA는 오직 경쟁 주기에서만 사용되는 반면에 HCCA는 이론적으로 경쟁 주기와 비경쟁 주기 모두에서 동작할 수 있으나, 경쟁주기에서만 사용되는 것이 바람직하다.

이하에서는 먼저 EDCA방식에 대하여 살펴본다.

전술한 바와 같이, 경쟁 기반 채널접근 방식인 EDCA는 기존의 DCF를 강화해 8가지 종류의 사용자 우선 순위를 가지는 프레임에 대해서 차별화된 매체 접근을 허용하고 있다. 아래 표1에서는 사용자 우선순위가 표로 정리되어 있다. 상위 계층으로부터 MAC 계층에 도착하는 각 프레임은 특정 사용자 우선 순위 값을 갖게 되며, 각각의 QoS 데이터 프레임 MAC 헤더에는 사용자 우선 순위 값이 실린다.

-사용자 우선순위와 AC 대응표-

사용자 우선 순위	802.1D Designation	AC(Access Category)	Designation
1	BK	AC_BK	Back Ground
2	-	AC_BK	Back Ground
0	BE	AC_BE	Best Effort
3	EE	AC_BE	Best Effort
4	CL	AC_VI	Video
5	VI	AC_VI	Video
6	VO	AC_VO	Voice
7	NC	AC_VO	Voice

이들 우선 순위를 포함하는 QoS 데이터 프레임의 전송을 위해 802.11e QoS STA은 4개의 AC(Access Category)를 구현한다(표1 참조). MAC 계층에 도착하는 프레임의 사용자 우선 순위는 서로 대응되는 하나의 AC로 할당된다. 상기 표1에 있는 사용자 우선 순위는 IEEE 802.11D 브리지 표준안에 명시돼 있다. 모든 AC는 각각의 전송 큐와 AC 패러미터를 가지는데, AC간 우선 순위의 차이는 서로 다르게 설정된 AC 패러미터 값으로부터 구현된다.

기본적으로 EDCA는 AC에 속한 프레임을 전송하기 위한 경쟁에 있어 DCF가 사용하는 DIFS, CWmin, CWmax 대신에 각각 AIFS[AC], CWmin[AC], CWmax[AC]를 사용한다. AIFS[AC]는 SIFS + AIFS [AC] 슬롯타임에 의해 결정되는데, 여기서 AIFS[AC]는 0보다 큰 정수값이다.

프레임 전송 도중 STA간 충돌이 발생할 경우 새로운 백오프 카운터를 생성하는 EDCA의 백오프 과정은 기존의 DCF와 유사하다. EDCA에 각 AC별로 상이하게 할당되는 'PF(Persistence Factor)'가 추가된다. 만약 PF 값이 2인 경우는 DCF와 동일하게 CW(Contention Window) 크기가 지수함수적 증가를 보인다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 EDCA의 채널접근 방식도 DCF와 유사하다. 단, 각 AC별로 상이한 AIFS(Arbitration Inter Frame Space)와 CW를 유지한다. 여기서 AIFS는 PIFS와 DIFS 보다는 큰 값이어야 하는데, 이는 적어도 SIFS 시간보다 크게 설정해 ACK 프레임 등의 전송을 보호하기 위함이다.

상기 EDCA 패러미터 집합으로 일컬어지는 AIFS[AC], CWmin[AC], CWmax[AC] 등의 값은 AP에 의해 비콘 프레임에 실려 각 STA에 통보될 수 있다. 기본적으로 AIFS[AC]와 CWmin[AC]의 값이 작을수록 높은 우선 순위를 가지며, 이에 따라 채널접근 지연이 짧아져 주어진 트래픽 환경에서 보다 많은 대역을 사용한다.

상기 EDCA 패러미터들은 다양한 사용자 우선 순위 트래픽에서의 채널접근을 차별화하기 위해 사용되는 중요한 수단이 된다. 더불어 각 AC별 패러미터를 포함하는 EDCA 패러미터 값의 적절한 설정은 네트워크 성능을 최적화하는 동시에 트래픽의 우선 순위에 의한 전송 효과를 얻게 해준다. 따라서 베이스 스테이션은 네트워크에 참여한 모든 STA에 공평한 매체 접근 보장을 위해 EDCA 패러미터에 대한 전체적인 관리와 조정 기능 수행이 요구된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 802.11e MAC에 정의된 4개의 AC별 전송 큐는 하나의 STA 내에서 무선 매체 접근을 위해 각각 개별적인 EDCA 경쟁 개체로서 역할을 수행한다. 하나의 AC는 자신의 AIFS 값을 가지고 독립된 백오프 카운터를 유지한다. 만약 동시에 백오프를 마친 AC가 하나 이상 존재할 경우에는 AC 간의 충돌은 가상 충돌 처리기(Virtual Collision Handler)에 의해서 조정된다. 가장 높은 우선 순위의 프레임이 먼저 선택돼 STA간 경쟁을 위해 전송되며, 다른 AC들은 CW 값을 증가시켜 다시 백오프 카운터를 갱신한다.

앞에서 언급한 바와 같이 802.11e는 특정 STA이 전송을 개시할 때 TXOP에 근거해 전송 시간을 정한다. 802.11e 베이스 스테이션은 AIFS[AC], CWmin[AC], CWmax[AC] 등의 EDCA 패러미터와 EDCA TXOP 시간인 TXOP Limit [AC]를 비콘 프레임에 실어서 각 STA에 전달한다.

도 3에 도시된 바와 같이, EDCA TXOP Limit 시간 동안에는 ACK와 연속되는 프레임 전송 간에 SIFS 간격으로 여러 개의 프레임을 동시에 전송할 수 있는데, 이와 같이 여러 개의 프레임을 동시에 전송하는 것을 'EDCA TXOP 버스팅(Bursting)'이라 한다.

TXOP Limit 시간 동안 우선 순위를 포함하는 두개의 QoS 데이터 프레임이 전송되는데, 이때 두개의 QoS 데이터 프레임과 ACK 프레임이 AP에서 결정된 TXOP Limit 시간 내에 전송됨을 알 수 있다. EDCA TXOP 버스팅은 여러 개의 프레임을 전송할 때 반드시 TXOP Limit를 준수하기 때문에 EDCA TXOP 버스팅에 의해 전체 네트워크의 성능은 영향을 받지 않는다. 따라서 적절한 TXOP Limit 값의 선택은 전체 네트워크 성능을 향상시킬 수 있다.

다음으로 이하에서는, HCCA 방식에 대하여 상세히 살펴보기로 한다.

무선 LAN에서 QoS를 보장하기 위해, IEEE 802.11e에서는 폴링 메커니즘을 이용한 비경쟁 기반의 채널접근 방식을 사용하는 HCCA 프로토콜을 제안하고 있다.

상기 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access) 프로토콜은 8개의 사용자 우선 순위의 트래픽에 따른 차별화된 채널 접속을 지원하는 우선적(Prioritize) QoS(Quality of Service)인 반면, HCF(Hybrid Coordination Function) 비경쟁 채널 접속 방식인 HCCA(HCF Controlled Channel Access) 프로토콜은 AP와 STA 간의 계약에 기반을 두고 패러미터(Parameterize) QoS를 지원한다.

상기 HCCA 프로토콜은 무선 매체 접근에 대한 중앙 관리를 하기 위해 AP에 위치하는 HC(Hybrid Coordinator)를 사용한다. 상기 HC는 무선 매체를 중앙에서 통합적으로 관리하기 때문에 STA 간 무선 매체에 대한 경쟁을 줄임으로써 네트워크의 효율성을 증가시킨다. 상기 HC의 제어에 의해 프레임 교환을 아주 짧고 일정한 전송 지연시간으로 유지할 수 있다.

따라서 상기 HC는 EDCA 프로토콜에서의 CW(Contention Window)와는 다르게 네트워크 상의 트래픽이 증가해도 프레임간 전송 지연시간은 증가하지 않는다. 또한 동일 HC의 제어를 받지 않지만, 같은 주파수 대역을 사용하는 STA을 제외하고는 전송 프레임 간 충돌 가능성은 거의 없다. 이는, 패러미터 QoS 지원을 위해 응용 서비스로부터의 특정한 QoS 트래픽에 대해 개별 맞춤화된 QoS 패러미터로 적용하고 엄격한 전송 지연과 스케줄링 제어를 하기 때문이다.

상기 HCCA에서는 패러미터화된 QoS를 요구하는 어떤 프레임의 전송을 개시하기 이전에 트래픽 스트림(Traffic Stream, TS)이라는 가상 연결(Virtual Connection)을 우선적으로 설정한다. 상기 트래픽 스트림은 STA 투 AP의 업링크, AP 투 STA 다운링크 또는 STA 투 STA 직접 링크 모두에 해당될 수 있다. AP와 STA간에 트래픽 스트림을 설정하기 위해서는 프레임 크기, 평균 전송 속도 등의 트래픽 특성, 그리고 지연 시간과 같은 QoS 요구 패러미터들이 상호 협상 과정을 통해 교환된다. 또한 상기 HC는 호 제어 알고리즘을 구현해 특정한 트래픽 스트림을 해당 BSS(Basic Service Set)로 받아들일 것인지를 최종 결정하는 역할을 수행한다.

상기 HC가 STA에 QoS CF-Poll 프레임을 전송할 경우, 해당 STA에게 허용된 서비스 제공 시간인 TXOP(Transmission opportunity)를 정의한 TXOP 제한 값이 QoS 제어 필드에 포함된다. 즉, 상기 HC는 TXOP를 사용해 매체 접근 시간의 할당을 제어하는 기능을 수행한다. 상기 HCCA의 중요한 QoS 패러미터중 하나인 TXOP 제한 값은 TSPEC(Traffic Specification)에 의해 결정된다. TSPEC은 STA에 의해 요청되며, 베이스 스테이션은 네트워크 상황에 따라 TSPEC의 요청에 대해 허용 또는 거절을 할 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이, QoS를 위한 TXOP를 결정짓는 TSPEC에 STA의 상태 정보를 포함시켜, 상기 단말 상태 정보를 이용하여 데이터 전송 순위를 결정한다.

본 발명의 구체적인 실시예에 의한 TSPEC의 구조가 도 4에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 TSPEC은 Element ID, Length, TS info, Nominal MSDU size, Maximum MSDU size, Minimum service interval, Maximum service interval, Inactivity Interval, Suspention Interval, Service start time, Minimum Data Rate, Mean Data Rate, Peak Data rate, Burst size, Delay Bound Minimum PHY Rate, Surplus Bandwidth Allowance, Medium Time의 요소를 포함하여 구성된다.

여기서, Minimum service interval, Maximum service interval, Inactivity Interval 및 Suspention Interval 요소는 스케줄 간격을 정의한 부분이고, Minimum Data Rate, Mean Data Rate, Peak Data rate 및 Burst size는 1회 전송 데이터량에 관한 정보를 정의하는 부분이다.

한편, 상기 TS info 요소는 트랜스 스트림(TS)의 기본정보를 포함하는 부분으로, 도시된 바와 같이, Traffic Type, TSID, Direction, Access Policy, Aggregation, APSD, User Priority, TS info ASK Policy, Schedule, Reserved, 단말 상태 영역을 포함하여 구성된다.

이때, 본 발명에 의해 추가된 영역은 STA의 상태 정보가 저장되는 단말 상태 영역이다. 상기 단말 상태영역에 저장되는 상태 정보는 그룹으로 구분되어 저장되는 것이 바람직하다.

상기 단말 상태 정보는 STA의 다양한 정보를 포함할 수 있으나, 본 명세서에서는 대표적으로 STA의 배터리 잔량정보, CPU 부하량정보 그리고 온도정보를 예로 들어 설명한다.

먼저 배터리 잔량정보에 대하여 살펴보면, 상기 배터리 정보를 4개의 그룹으로 나누어 2 비트의 데이터로 구분하여 나타낼 수 있다.(물론, 더욱 세분화된 데이터로 저장할 수도 있으나, 단말 상태정보의 데이터량을 감안하여 4개의 그룹으로 나눈다.)

예를 들어, 아래 표 2와 같이, 배터리 잔량이 30%미만인 경우 1그룹으로 하여 '11'로 나타내고, 30% 이상 50% 미만인 경우 2그룹으로 하여 '10'로 나타내며, 50%이상 75% 미만인 경우 3그룹으로 하여 '01'로 나타내고, 75%이상인 경우 4그룹으로 하여 '00'로 나타낼 수 있다.

배터리 잔량(%)	그룹	데이터 표시
30 미만	1	11
30 이상 50 미만	2	10
50 이상 75 미만	3	01
75 이상	4	00

다음으로 CPU 부하량정보에 대하여 살펴보면, 아래 표 3과 같이, CPU 부하량이 75%이상인 경우 1그룹으로 하여 '11'로 나타내고, 50% 이상 75% 미만인 경우 경우 2그룹으로 하여 '10'로 나타내며, 30% 이상 50% 미만인 경우 3그룹으로 하여 '01'로 나타내고, 30% 미만인 경우 4그룹으로 하여 '00'로 나타낼 수 있다.

CPU 부하량(%)	그룹	데이터 표시
75 이상	1	11
50 이상 75 미만	2	10
30 이상 50 미만	3	01
30 미만	4	00

그리고 온도정보에 대하여 살펴보면, 아래 표 4와 같이, 온도가 측정 불가능 한 경우 1그룹으로 하여 '11'로 나타내고, 온도가 매우 높은 경우 2그룹으로 하여 '10'로 나타내며, 온도가 다소 높은 경우 3그룹으로 하여 '01'로 나타내고, 적정온도인 경우 4그룹으로 하여 '00'로 나타낼 수 있다.

온도	그룹	데이터 표시
측정 불가	1	11
매우 높음	2	10
다소 높음	3	01
적정 온도	4	00

이때, 상기 적정온도 및 높음 정도는 단말의 종류와 특성에 따라 다르므로, 각각의 기기특성에 맞추어 다르게 설정되는 것이 바람직하다.

물론 전술한 바와 같은 상태 정보의 표시는 일 예에 불과하고, 본 발명은 TSPEC에 STA의 상태 정보를 표시하여 이를 데이터 전송 스케줄링에 이용하는 것을 핵심으로 한다. 따라서, 상기 단말 상태 정보는 TS info 요소 내에 저장될 수도 있고, 상기 TSPEC 내에 다른 부분에 포함되어도 무방하다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 TSPEC은 non-QAP STA에 의해 작성된 ADDTS.request 프레임에 포함되어 non-AP QSTA MAC에 의해 AP(HC)에 전송된다.

이후 상기 AP(HC)는 전송된 TSPEC을 반영하여 TS를 스케줄하고 이를 반영한 TSPEC이 포함된 ADDTS Response frame을 non-QAP STA로 전송하여 TS를 설정한다.

이때 상기 TS의 스케줄링이라 함은 상기 단말 상태 정보를 활용하여, service interval(Minimum service interval, Maximum service interval, Inactivity Interval 및 Suspention Interval)과 Data Rate(Minimum Data Rate, Mean Data Rate, Peak Data rate 및 Burst size)를 결정하는 것을 말한다.

즉, 배터리 잔량이 낮을수록, CPU의 부하량이 높을수록, 온도가 높을수록 Service interval은 길고 Data Rate는 낮게 구성하여 배터리 소모를 줄이고, 부하량을 줄이며, 상기 배터리 잔량이 높을수록, CPU의 부하량이 낮을수록, 온도가 낮을수록 Service interval은 짧고 Data Rate는 높게 구성하여 데이터 전송 효율을 좋게 한다.

이와 같은 단말 상태 정보는, 도 6에 도시된 바와 같은 구성을 갖는다.

도시된 바와 같이, 배터리 잔량 정보와 CPU 부하량 정보 및 온도 정보가 각각 2비트의 크기를 차지하고 여분의 저장 공간을 갖는 구조를 갖는다.

일단 상기 트래픽 스트림(TS, traffic stream)이 설정되면, HC는 설정된 트래픽 스트림에 요구되는 무선 대역을 AP와 STA간에 할당함으로써 계약된 QoS를 제공하려 한다. 상기 HCCA의 비경쟁 주기에서는 상기 HC가 매체에 대한 전체적인 제어권을 가지고 있으며, 경쟁 주기에서도 필요하다면 PIFS(Point Inter Frame space)만큼의 유휴 시간 이후에 QoS CF-Poll 프레임을 전송해 매체 접근을 가능하게 할 수 있다. 즉, 경쟁 주기에서도 폴드 TXOP를 할당하기 위해 QoS CF-Poll 프레임을 전송함으로써 매체의 제어권을 획득하게 된다. 따라서 주기적으로 반복되는 HCF 슈퍼 프레임은 비경쟁 주기와 경쟁 주기를 모두 포함한다(도 7 참조).

한편, 상기 단말 상태정보는 시간에 따라 변화되는 값으로 변화되는 상기 단말 상태정보를 AP에 전송해 주어야 한다.

상기 단말 상태 정보를 AP에 지속적으로 전달하기 위한 방법으로 본 발명은 DATA frame을 이용한다.

즉, STA가 AP에 전달하는 DATA frame에 상기 단말 상태정보 영역을 추가하여 상기 단말 상태 정보를 포함한 DATA frame을 AP에 전달하는 것이다.

이를 위해, 본 발명에 의한 DATA frame은 도 8에 도시된 바와 같은 구성을 갖는다. 즉, 도시된 바와 같이 Frame control, Duration ID, Address 1, Address 2, Address 3, Sequence Control, Address 4 및 QoS control를 포함하여 구성되는 DATA frame 헤더 영역에 단말 상태 정보가 포함되어 구성된다.

이때, 상기 단말 상태 정보는 전술한 바와 같이, 도 6에 도시된 바와 같은 구조를 갖는다.

한편, 베이스 스테이션은 상기 DATA frame을 통해 수신된 단말 상태 정보로부터 판단한 결과 설정된 트래픽 스트림(TS)을 변경해야 하는 경우, 상기 베이스 스테이션은 새로운 TS 설정한다.

이때, 상기 새로운 TS의 설정은 다양한 방법이 있겠으나, 아래에서 두 가지 예를 들어 설명한다.

첫째는, 기 설정된 TS를 삭제하고 새로운 TS를 설정하는 방법이다. 이를 위해 상기 베이스 스테이션은 기 설정된 TS를 삭제함을 DELTS.request 프레임을 통해 통보한다.

그리고 상기 ADDTS.request 프레임을 통해 새로운 TS를 설정한다. 이는 상술한 바와 같은 것으로 새로운 TSPEC이 반영된 ADDTS.request 프레임을 통해 새로운 TS의 설정을 단말에 알려주고, 상기 ADDTS.request 프레임을 수신한 단말은 ADDTS.response 프레임을 베이스 스테이션에 전송함으로 새로운 TS를 설정한다.

두 번째 방법은, 기존의 TSPEC의 삭제 없이 Schedule 프레임을 통해 기존의 TS를 새로운 TSPEC이 반영된 TS로 변경하는 것이다. 이를 위해 Schedule frame을 전송한다. 이때, 상기 Schedule frame은 QoS Action frame에 포함된다.

이를 위해, 상기 Schedule frame은 새로 전송된 DATA frame 내에 포함된 단말 상태 정보를 포함하는 TSPEC을 포함하는 구조를 갖는다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이, QoS Action frame에는 Schedule frame이 포함되고, 상기 Schedule frame에는 TSPEC이 포함되며, 전술한 바와 같이, 상기 TSPEC에는 단말 상태 정보가 포함된다.

한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 폴링된 STA은 QoS CF-Poll 프레임을 받으므로써 QoS CF-Poll 프레임에 정의돼 있는 TXOP 제한값 만큼의 시간 동안 채널 접속에 대한 권한을 갖고 여러 개의 프레임을 전송한다. 이때 다른 STA도 비록 자신들에게 해당되지는 않지만 QoS CF-Poll 프레임을 받은 후에는 TXOP 시간과 일정 시간을 합해 자신의 NAV(Network Allocation Vector)를 설정하며, 이 시간 동안은 채널 접속에 대한 경쟁을 하지 않는다.

결국 HC는 계약된 QoS 요구 사항을 만족하기 위해 QoS CF-Poll 프레임의 적절한 전송을 스케줄링해야 할 필요가 있다. 무선 매체는 시간 또는 위치에 따른 채널의 조건이 다양하기 때문에 효율적인 스케줄링 알고리즘을 만드는 것은 QoS를 지원하는데 있어서 중요한 요소 중 하나가 된다. 아주 우수한 스케줄링 알고리즘은 QoS 계약을 위반하지 않으면서 더 많은 트래픽 스트림을 허용해 무선 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있도록 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템 및 이의 트래픽 스트림 제공방법의 작용을 TS 설정방법을 중심으로 상세하게 설명하기로 한다.

도 11은 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 TS의 설정 및 재설정하는 방법이 도시된 흐름도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구체적인 일 실시예에 의해 AP가 TS를 설정하기 위해서는, 먼저 STA가 자신의 상태정보를 포함하는 TSPEC을 생성한다(S100). 이때, 상기 단말 상태 정보가 TSPEC의 TS info 영역에 포함되는 것과 상기 단말 상태 정보가 각각 2 비트의 데이터로 구분되어 저장되는 것은 살핀바와 같다.

상기 TSPEC을 생성한 이후에는, 상기 TSPEC을 베이스 스테이션으로 전송한다(S110). 이때, 상기 TSPEC은 TS 설정을 요구하는 ADDTS.request 프레임에 포함되어 전송된다.

상기 ADDTS.request 프레임을 수신한 베이스 스테이션은 상기 ADDTS.request 프레임에 포함된 단말 상태 정보를 이용하여 TS를 스케줄한다(S120). 이때, 상기 TS의 스케줄이란, 데이터 전송 시간을 규정하는 TXOP를 상기 단말 상태 정보를 고려하여 설정함에의해 이루어진다.

여기서 상기 TS 설정은, 배터리 잔량이 많을수록, CPU 부하량 및 온도가 낮을수록, 서비스 간격은 짧고 데이터 전송 비율은 높아지도록 TXOP를 설정함은 살핀바와 같다.

상기 TS가 스케줄되면, 상기 베이스 스테이션은 상기 스케줄 결과를 ADDTS.response 프레임을 통해 STA로 전송하여(S130), AP와 STA 간의 ST를 설정한다(S140).

이후, 베이스 스테이션은 설정된 ST에 따라 데이터를 STA로 전송한다(S150).

한편, 상기 단말 상태 정보는, 시간에 따라 변화되는 파라미터이다. 즉, 배터리 잔량, CPU의 부하량 및 단말기의 온도는 시간에 따라 유동하는 변하는 값이므로 변화되는 단말상태 정보를 베이스 스테이션으로 전달하여 ST를 변화된 단말 상태 정보에 맞춰 갱신하여야 한다.

이를 위해, 상기 STA는 변화된 단말 상태 정보가 포함된 TSPEC을 포함하는 DATA frame 을 작성한다(S160). 이때, 상기 DATA frame에 TSPEC이 포함되는 구조는 살핀바와 같다.

상기 DATA frame이 작성되면, 상기 STA는 상기 DATA frame을 베이스 스테이션으로 전송한다(S170).

이때, 상기 단말 상태 정보를 포함한 상기 DATA frame은 주기적으로 작성되어 전송되는 것도 가능하고, 단말 상태 정보의 변화가 발생한 경우에만 작성되어 전송되는 것도 가능하다.

한편, 상기 DATA frame을 수신한 베이스 스테이션은 수신된 DATA frame에 포함된 단말 상태 정보를 파악하여, TS의 갱신이 필요한지 여부를 판단한다(S180).

이때, TS 갱신 여부의 판단은, 새로운 단말 상태를 반영한 TXOP값과 이미 설정된 TOXP값을 비교하여 변화가 발생하였는지 여부로 판별한다.

상기 판단 결과, 상기 TS의 갱신이 필요없는 경우 기존의 TD를 유지하고(S190), 상기 TS의 갱신이 필요하다고 판단되는 경우 상기 베이스 스테이션은 기존의 TS를 삭제한다(S200, 210). 상기 TS의 삭제는 도 13에 도시된 바와 같이, 베이스 스테이션이 DELTS.request를 전송하(S200,210)고 이를 통해 TS설정을 취소되었음을 통보한다.

이후 단말은 새로운 TSPEC이 포함된 ADDTS.request 프레임을 전송하고(S220), 이후 이를 수신한(S230) 베이스 스테이션이 ADDTS.response를 송신하여(S240) 통해 새로운 TS를 설정한다(S250).

이후, 베이스 스테이션은 상술한 바와 같이 갱신된 TS를 통해 데이터를 전송한다(S260).

한편, 도 12에는 본 발명의 다른 실시예에 의한 TS의 설정 및 재설정하는 방법이 흐름도로 도시되어 있다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예는, 본 발명의 구체적인 일 실시예와 최초 TS를 설정하여 데이터 프레임을 전송하는 방법은 동일하다. 다만, TS의 재설정이 필요하다고 판단되는 경우 상기 TS의 재설정방법이 상이하다. 즉, 제 100 단계 내지 제 190 단계는 본 발명의 구체적인 실시예와 동일하다.

그러나, 본 발명의 다른 실시예에서는, 상기 베이스 스테이션이 TS의 재설정이 필요하다고 판단되는 경우, 상기 단말기로 Schedule 프레임을 전송한다(S200'). 이때, 상기 Schedule 프레임에는 TSPEC이 포함된다.

상기 Schedule 프레임을 수신한 단말기는(S210') 상기 Schedule 프레임에 포함된 TSPEC을 이용하여 TS를 갱신한다(S220').

이와 함께, 상기 Schedule 프레임을 송신한 베이스 스테이션 역시 TS를 갱신하고(S220'), 갱신된 TS를 통해 데이터를 단말로 전송한다(S230').

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 무선 통신 시스템 및 이를 구성하는 단말장치와 베이스 스테이션 그리고 이의 트래픽 스트림 제공방법에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

즉, 단말장치의 상태정보를 이용하여 TXOP를 설정하여 데이터 전송을 스케줄 하므로, 데이터의 전송시 수신 측의 상태가 고려된 최적의 스케줄링을 수행할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 본 발명은 상기 단말 상태 정보를 지속적으로 AP에 전송하고, 상기 베이스 스테이션은 갱신되는 단말 상태 정보에 따라 트래픽 스트림을 갱신하므로 최적의 트래픽 스트림을 유지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 단말 상태를 고려한 트래픽 스트림이 설정되므로 데이터를 수신하는 단말의 입장에서도 과도한 작동을 피할 수 있고 따라서, 단말 장치의 전력소모를 줄일 수 있는 장점이 있다.

Claims

무선 통신의 채널 스케줄링 방법에 있어서,

통신을 제어하는 기능을 담당하는 베이스 스테이션과,

상기 베이스 스테이션에 연결되어 데이터를 송수신하는 단말장치를 포함하여 구성되고:

상기 단말장치는, 배터리 잔량정보, CPU부하정보 또는 온도정보 중 적어도 하나를 포함하는 단말 상태 정보를 상기 베이스 스테이션에 전송하고,

상기 베이스 스테이션은 전송된 상기 단말 상태 정보를 이용하여 데이터 전송 방식을 설정함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 배터리 잔량 정보, CPU 부하량 정보 및 온도 정보는 각각 4개의 그룹으로 나뉘어 각각의 그룹을 나타내는 2 비트의 데이터로 표현됨을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 베이스 스테이션은 전송된 상기 단말 상태 정보에 따라 배터리 잔량이 많을수록, CPU 부하량 및 온도가 낮을수록, 서비스 간격은 짧고 데이터 전송 비율은 높아지도록 데이터 전송 방식을 설정함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 데이터 전송 방식의 설정은,

상기 단말 상태 정보에 따라 데이터 전송 시간을 다르게 설정함으로써 수행됨을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
제 1 항, 제3항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 단말장치는,

시간에 따라 변화하는 단말 상태 정보를 상기 베이스 스테이션으로 주기적 또는 비주기적으로 반복 전송함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
제 6 항에 있어서,

상기 베이스 스테이션은,

상기 수신된 단말 상태로부터 데이터 전송 방식의 재설정이 필요하다고 판단되는 경우,

기존의 데이터전송 방식을 삭제하고, 상기 수신된 단말 상태 정보를 기초로 재설정된 데이터 전송 방식을 이용하여 데이터를 전송함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
무선 통신의 채널 스케줄링 방법에 있어서,

통신을 제어하는 기능을 담당하는 베이스 스테이션과,

상기 베이스 스테이션에 연결되어 데이터를 송수신하는 단말장치를 포함하여 구성되고:

상기 단말장치는 배터리 잔량정보, CPU부하정보 또는 온도정보 중 적어도 하나를 포함하는 단말 상태 정보를 주기적 또는 비주기적으로 갱신하여 상기 베이스 스테이션에 전송하고,

상기 베이스 스테이션은 전송된 상기 단말 상태 정보를 이용하여 데이터 전송 스케줄을 갱신하여 갱신된 스케줄에 따라 데이터를 전송함을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
무선 통신의 채널 스케줄링 방법에 있어서,

단말장치는, 배터리 잔량정보, CPU부하정보 또는 온도정보 중 적어도 하나를 포함하는 단말 상태정보를 베이스 스테이션으로 전송하고,

상기 베이스 스테이션에 의해 스케줄 된 데이터 전송방법에 따라 데이터를 송신 또는 수신함을 특징으로 하는 무선 통신용 단말장치.
제 9 항에 있어서,

상기 단말장치는,

시간에 따라 변화하는 단말 상태 정보를 상기 베이스 스테이션으로 주기적 또는 비주기적으로 반복 전송함을 특징으로 하는 무선 통신용 단말장치.
무선 통신의 서비스 품질 향상을 위한 채널 스케줄링 방법에 있어서,

단말장치로부터 송신된 배터리 잔량정보, CPU부하정보 또는 온도정보 중 적어도 하나를 포함하는 단말 상태 정보를 수신하고,

상기 단말 상태 정보를 이용하여 데이터 전송 방식을 설정하며,

상기 설정된 데이터 전송 방식에 따라 데이터를 송신 또는 수신함을 특징으로 하는 무선 통신용 베이스 스테이션.
제 11 항에 있어서,

상기 배터리 잔량 정보, CPU 부하량 정보 및 온도 정보는 각각 4개의 그룹으로 나뉘어 각각의 그룹을 나타내는 2 비트의 데이터로 표현되며;

상기 베이스 스테이션은 전송된 상기 단말 상태 정보에 따라 배터리 잔량이 많을수록, CPU 부하량 및 온도가 낮을수록, 서비스 간격은 짧고 데이터 전송 비율은 높아지도록 데이터 전송 방식을 설정함을 특징으로 하는 무선 통신용 베이스 스테이션.
제 12 항에 있어서,

상기 데이터 전송 방식의 설정은,

상기 단말 상태 정보에 따라 데이터 전송 시간을 다르게 설정함으로써 수행됨을 특징으로 하는 무선 통신용 베이스 스테이션.
제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 베이스 스테이션은,

수신된 단말 상태 정보로부터 데이터 전송 방식의 재설정이 필요하다고 판단되는 경우,

기존의 데이터전송 방식을 삭제하고, 상기 수신된 단말 상태 정보를 기초로 재설정된 데이터 전송 방식을 이용하여 데이터를 전송함을 특징으로 하는 무선 통신용 베이스 스테이션.
무선통신의 채널 스케줄링 방법에 있어서,

단말장치의 배터리 잔량정보, COU부하정보 또는 온도정보 중 적어도 하나를 포함하는 단말상태 정보를 베이스 스테이션으로 송신하는 단계와;

상기 베이스 스테이션이 상기 단말 상태 정보에 따라 채널 스케줄링 방식을 설정 또는 변경하고 이를 단말로 전송하는 단계와;

상기 설정 또는 변경된 채널 스케줄링 방식에 따라, 데이터를 송수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 채널 스케줄링 방법.
제 15 항에 있어서,

상기 단말이 채널 스케줄링 요청 메세지 베이스 스테이션으로 송신하는 단계와;

상기 베이스 스테이션이 상기 채널 스케줄링 요청에 대한 응답 메세지를 상기 단말로 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 채널 스케줄링 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 단말 상태 정보를 상기 베이스 스테이션으로 송신하는 단계는,

상기 베이스 스테이션이 상기 단말로 상기 단말 상태 정보를 요구하는 요청 메세지를 송신하고,

상기 단말이 상기 요청 메세지에 대한 응답으로 상기 단말 상태 정보를 상기 베이스 스테이션에 송신함을 특징으로 하는 무선 통신 채널 스케줄링 방법.
제 15 항에 있어서,

상기 채널 스케줄 방식을 변경하는 경우, 기존의 스케줄 방식을 삭제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신의 채널 스케줄링 방법.
제 15 항에 있어서,

트래픽 속성정보가 포함된 데이타 프레임을 작성하는 단계와;

상기 데이타 프레임을 베이스 스테이션으로 전송하는 단계와;

상기 수신된 트래픽 속성정보에 포함된 단말 상태 정보를 파악하여 새로운 채널 스케줄의 설정이 필요한지 여부를 판단하는 단계와;

새로운 채널 스케줄의 재설정이 필요하다고 판단된 경우, 상기 수신된 트래픽 속성정보를 고려하여 채널 스케줄을 갱신하고, 상기 갱신된 채널 스케줄을 단말장치로 전송하여 새로운 채널 스케줄을 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신의 채널 스케줄링 방법.
제 19 항에 있어서,

데이타 프레임의 헤더 영역에는,

상기 단말 상태 정보를 저장하기 위한 단말상태 정보 영역이 구비됨을 특징으로 하는 무선 통신의 채널 스케줄링 방법.
제 15 항에 있어서,

트래픽 속성 정보가 포함된 단말 상태 정보 프레임을 작성하는 단계와;

상기 단말 상태 정보 프레임을 베이스 스테이션으로 전송하는 단계와;

상기 수신된 단말 상태 정보 프레임에 따라 새로운 채널 스케줄의 설정이 필요한지 여부를 판단하는 단계와;

새로운 채널 스케줄의 설정이 필요하다고 판단된 경우, 상기 수신된 트래픽 속성정보를 고려하여 채널 스케줄을 갱신하고, 상기 갱신된 채널 스케줄을 단말장치로 전송하여 새로운 채널 스케줄을 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신의 채널 스케줄링 방법.
제 21 항에 있어서,

상기 베이스 스테이션은, 상기 단말 상태를 수신받기 위해 단말 상태 요청 프레임을 전송하고,

상기 단말장치는, 상기 단말 상태 요청 프레임에 응답하여 단말 상태 응답프레임을 상기 베이스 스테이션에 전송하여 상기 단말 상태 정보를 전송함을 특징으로 하는 무선 통신의 채널 스케줄링 방법.
제 19 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 채널 스케줄링 방식의 변경은,

새로운 트래픽 속성 정보가 포함된 스케줄 프레임을 단말기로 전송함에 의해 이루어짐을 특징으로 하는 무선통신 시스템의 무선 통신의 채널 스케줄링 방법.
제 19 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 채널 스케줄링 방식의 변경은,

기존의 트래픽 속성 정보를 삭제함을 삭제 요청 프레임을 통해 단말기로 전송하는 단계와;

새로운 트래픽 속성 정보를 포함하는 채널 스케줄링 요청 프레임을 베이스 스테이션으로 전송하는 단계; 그리고

새로운 트래픽 속성 정보가 반영된 스케줄 결과를 응답 메세지를 통해 단말 장치로 전송하는 단계를 포함하여 수행됨을 특징으로 하는 무선 통신의 채널 스케줄링 방법.
삭제
삭제
무선통신의 채널 스케줄링 방법에 있어서,

채널 스케줄링 요청 메세지를 송신하는 단계와;

상기 채널 스케줄링 요청에 대한 응답 메세지를 수신하는 단계와;

단말 장치의 배터리 잔량정보, CPU부하정보 또는 온도정보 중 적어도 하나를 포함하는 단말 상태 정보를 베이스 스테이션으로 주기적 또는 상기 베이스 스테이션의 요청에 응답하여 전송하는 단계와;

상기 베이스 스테이션에 의해 상기 단말 상태 정보에 따라 변경된 채널 스케줄링 방식을 수신하는 단계와;

상기 변경된 채널 스케줄링 방식에 따라, 데이터를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 단말기의 채널 스케줄링 방법.
무선통신의 채널 스케줄링 방법에 있어서,

(ⅰ) 단말로부터 채널 스케줄링 요청 메세지를 수신받는 단계와;

(ⅱ) 상기 채널 스케줄링 요청에 대한 응답 메세지를 송신하는 단계와;

(ⅲ) 상기 단말로부터 상기 단말 장치의 배터리 잔량정보, CPU부하정보 또는 온도정보 중 적어도 하나를 포함하는 단말 상태 정보를 수신받는 단계와;

(ⅳ) 상기 단말 상태 정보에 따라 채널 스케줄링 방식을 변경하고 이를 단말로 전송하는 단계와;

(ⅴ) 상기 변경된 채널 스케줄링 방식에 따라, 데이터를 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 베이스 스테이션의 채널 스케줄링 방법.
제 28 항에 있어서,

상기 제 (ⅲ) 단계는,

상기 단말로 상기 단말 상태 정보를 요구하는 요청 메세지를 송신하고,

상기 요청 메세지에 대한 응답으로 상기 단말 상태 정보를 수신함에 의해 수행됨을 특징으로 하는 무선 통신 베이스 스테이션의 채널 스케줄링 방법.
제 28 항 또는 제 29 항에 있어서,

상기 베이스 스테이션은,

상기 수신된 단말 상태 정보로부터 판단하여 트래픽 스케줄링 방법을 재설정할 필요가 있는 경우,

삭제 요청 프레임을 단말장치로 전송하여 기존의 트래픽 스케줄을 삭제함을 특징으로 하는 무선 통신 베이스 스테이션의 채널 스케줄링 방법.
제 30 항에 있어서,

상기 베이스 스테이션은,

새로운 트래픽 스케줄링 방법의 설정을 위해 트래픽 속성 정보가 포함된 ㅅ스케줄 프레임을 단말장치로 전송함을 특징으로 하는 무선 통신 베이스 스테이션의 채널 스케줄링 방법.