KR101400920B1

KR101400920B1 - 무선통신시스템에서 단말 절전 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101400920B1
Application number: KR1020090126048A
Authority: KR
Inventors: 조승권; 박재우; 이석규
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2014-05-29
Also published as: US8611266B2; US20110149855A1; KR20110069345A

Abstract

본 발명은 단말 절전 장치 및 방법에 관한 것으로, 무선통신 단말에서 전원 소모를 최대한 줄일 수 있는 절전 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

이를 위하여, 본 발명은, VoIP 서비스를 지원하는 단말의 절전 방법에 있어서, 상기 VoIP 서비스의 호가 설정되지 않은 경우, 기지국으로부터 비콘 프레임을 수신하고, 상기 비콘 프레임 내의 트래픽 지시 메시지(Traffic Indication Message) 필드를 해석하여 상기 기지국에 버퍼링된 데이터의 존재 유무를 확인하는 과정과, 상기 버퍼링된 데이터가 있으면, 상기 기지국으로 트리거 프레임을 송신하는 과정과, 상기 트리거 프레임을 수신한 상기 기지국으로부터 상기 버퍼링된 데이터를 수신하는 과정을 포함한다.

비콘, PS-Poll, u-APSD, 전력 제어, 절전

Description

무선통신시스템에서 단말 절전 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF POWER SAVING FOR STATIONS IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS}

본 발명은 단말의 절전 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선통신 시스템에서 단말을 위한 절전 장치 및 방법에 관한 것이다.

현재 무선통신 시장은 다양한 표준들이 존재하고 있으며, 하나의 기술이 커버할 수 있는 범위에 따라 무선 근거리 네트워크(Wireless Local Area Network : 이하 "WLAN"이라 칭함), 무선 개인 영역 네트워크(WPAN), 무선 광대역 네트워크 등으로 구분할 수 있다. 그 중 WLAN은 근거리 통신을 지원하며, 현재까지 가장 상용화가 많이 진행된 무선 기술 중 하나이다. 초기의 WLAN은 IEEE 802.11(Institute of Electrical and Electronics Engineers 802.11)의 802.11b를 근간으로 하였으나, 데이터 처리율의 증가로 현재는 802.11n을 거쳐 802.11ac, 802.11ad로 발전하고 있다.

또한, 무선으로 데이터를 전송할 수 있는 기술이 발달함에 따라 인간의 이동성을 지원할 수 있는 무선 단말들이 등장하게 되었으며, 이러한 무선 단말들의 가장 큰 문제점은 전력을 안정적이면서도 지속적으로 공급받을 수 없다는 점이다. 이러한 현상은 WLAN의 서비스를 지원받는 무선 단말에서도 동일하게 나타난다. 그리하여 IEEE 802.11의 표준을 따르는 무선 접속망은 무선 단말들의 전원을 절약하기 위하여 여러 가지 방법들을 제공한다. 이러한 전원 절약 방법들은 특히 IP망을 근간으로 하는 음성 서비스(Voice Over IP : 이하 "VoIP"라 칭함)와 같은 서비스에서 특히 중요해진다. 왜냐하면, 익히 알려져 있는 바와 같이 대화에 참여한 대화자는 오직 대화 시간의 40%정도만 말을 하므로 대화가 없는 60%의 빈 시간을 이용하여 전원을 절약할 여지가 커지기 때문이다. 더욱이 기존의 802.11에서 제공하는 전력 절감 조사(Power Save Poll : 이하 "PS-Poll"이라 칭함) 프레임을 이용한 레거시(Legacy) 전원 절약 방법보다 서비스 품질(Quality of Service : 이하 "QoS"라 칭함)을 지원하는 802.11e에서 제시된 예정 외 자동 전원 절약 전달(unscheduled - Automatic Power Saving Delivery : 이하"u-APSD"라 칭함) 전원 절약 방법이 VoIP 서비스에 더욱 적합하다는 것이 많은 연구를 통해서 알려져 있다.

PS-Poll 기반의 레거시 전원 절약 모드와 트리거(Trigger) 기반의 u-APSD 전원 절약 모드를 비교하면 각각이 다음과 같은 장단점들이 있다.

첫 번째로, 액세스 포인트(Access Point : 이하 "AP"라 칭함)에 버퍼링된 매체 접근 제어(Medium Access Control : 이하 "MAC"이라 칭함) 서비스 데이터 유닛(MAC Service Data Unit : 이하 "MSDU"라 칭함)을 AP에서 하향 링크(downlink)를 통해 단말에게 전송하게 하기 위하여 단말(STA)이 전송하는 프레임의 충돌 확률을 기준으로 비교하면 다음과 같다.

PS-Poll 기반의 레거시 전원 절약 모드에서는 모든 단말의 PS-Poll 프레임이 트래픽 지시 메시지(Traffic Indication Message : 이하 "TIM"이라 칭함)가 포함되어 있는 비콘(Beacon) 메시지 다음에 전송된다. 그러나 트리거(Trigger) 기반의 u-APSD 전원 절약 모드에서는 임의의 순간에 데이터가 전송된다. 그러므로 PS-Poll 기반의 레거시 전원 절약 모드가 트리거(Trigger) 기반의 u-APSD 전원 절약 모드보다 충돌 확률이 더 높게 된다. 충돌 확률이 높다는 것은 백오프(Back-off) 기간 동안 단말이 더 오래 활동 상태(Awake state)에 머물러야 된다는 뜻이므로, 충돌 확률 기준에서 본다면 PS-Poll 기반의 레거시 전원 절약 모드는 트리거(Trigger) 기반의 u-APSD 전원 절약 모드보다 절전 효과가 낮아지게 된다.

두 번째로, AP에 버퍼링된 MSDU를 단말이 모두 수신하기 위해서 단말이 AP에게 송신해야 하는 부가적인 시그널링 오버헤드(Signal overhead)를 기준으로 PS-Poll 기반의 레거시 전원 절약 모드와 트리거(Trigger) 기반의 u-APSD 전원 절약 모드를 비교하면 다음과 같다. PS-Poll 기반의 레거시 전원 절약 모드는 하나의 PS-Poll이 1개의 버퍼링(buffering)된 데이터를 전송받기 위하여 사용되므로 시그널링 오버헤드(signaling overhead)가 크다. 이에 반해, 트리거(Trigger)에 기반한 u-APSD 전원 절약 모드는 하나의 트리거(Trigger) 프레임이 QoS 정보 필드(QoS Information Field)에 있는 최대 서비스 기간(Maximum Service Period : 이하 "MAX SP"라 칭함)의 설정에 따라서 버퍼링(buffering)된 복수 개의 MSDU를 전달받을 수 있으므로, 시그널링 오버헤드(signaling overhead)가 작다. 즉, 시그널링 오버헤드가 많다는 것은 AP에 버퍼링된 MSDU를 단말이 모두 수신하기 위해서 단말이 AP에게 송신해야 하는 부가적인 신호들이 더 많다는 것을 의미한다. 그렇기 때문에 PS-Poll 기반의 레거시 전원 절약 모드가 훨씬 더 오랫동안 활동 상태에 머물러야 한다는 뜻이므로, 트리거(Trigger) 기반의 u-APSD 전원 절약 모드보다 절전 효과가 낮아지게 된다.

세 번째로, AP에 버퍼링된 하향 링크 전송을 위한 프레임의 존재 여부를 확인하는 방법을 기준으로 비교하면 다음과 같다. PS-Poll 기반의 레거시 전원 절약 모드는 단말이 비콘(beacon)에 있는 TIM을 수신하여 해석함으로써, AP에 버퍼링된 하향 링크 전송을 위한 프레임의 존재 여부를 알 수 있다. 그리고 트리거(Trigger) 기반의 u-APSD 전원 절약 모드는 단말이 트리거(Trigger) 프레임을 각각 전송해야만 AP에 버퍼링된 하향 링크 전송을 위한 프레임의 존재 여부를 알 수 있다. 따라서 AP에 버퍼링된 하향 링크 전송을 위한 프레임의 존재 여부를 확인하는 방법을 기준으로 본다면, PS-Poll 기반의 레거시 전원 절약 모드가 송신없이 수신만 하면 존재 여부를 확인할 수 있으므로, 트리거 기반의 u-APSD 전원 절약 모드보다 절전 효과 측면에서 유리하다.

상술한 바와 같이 AP에 버퍼링된 하향 링크 전송을 위한 프레임의 존재 여부를 확인하는 방법은 PS-Poll을 기반으로 하는 레거시 전원 절약 모드가 유리하나 그 외의 경우에는 트리거(Trigger)를 기반으로 하는 u-APSD 전원 절약 모드가 유리하다. 그리하여 상황에 따른 적절한 절전 모드에 관한 연구가 필요하다.

따라서 본 발명에서는 무선통신 단말에서 전력 소모를 최대한 줄일 수 있는 절전 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 장치는, VoIP 서비스를 지원하는 단말의 절전 장치에 있어서, 상기 VoIP 서비스에 사용되는 음성 코덱을 가지는 사용자 인터페이스부와, 상기 사용자 인터페이스부와 연결되어 상기 VoIP 서비스의 응용 프로그램을 포함하는 각종 응용 프로그램을 탑재하고 VoIP 호 설정 및 해제를 위한 시그널링 정보를 제어하는 제어부와, 매체 접근 제어를 수행하고 상기 제어부로부터 상기 VoIP 호 설정 및 해제를 위한 시그널링 정보를 전달받아 일정 주기의 예상 외 서비스 기간(u-SP)을 시작하기 위한 트리거 프레임을 송신하기 위해 필요한 타이머를 구비하는 맥(MAC) 처리부를 포함하되, 상기 맥(MAC) 처리부는, 상기 VoIP 서비스의 호가 설정되지 않은 경우, 4개의 액세스 카테고리(AC)가 전달 가능(Delivery-Enabled)으로 유지된 상태에서, 기지국으로부터 비콘 프레임을 수신하고, 상기 비콘 프레임 내의 트래픽 지시 메시지(Traffic Indication Message) 필드를 해석하여 상기 기지국에 버퍼링된 데이터의 존재 유무를 확인하여 상기 버퍼링된 데이터가 있으면, 상기 기지국으로 상기 트리거 프레임을 송신하고, 상기 트리거 프레임을 수신한 상기 기지국으로부터 상기 버퍼링된 데이터를 수신한다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은, VoIP 서비스를 지원하는 단말의 절전 방법에 있어서, 상기 VoIP 서비스의 호가 설정되지 않은 경우, 기지국으로부터 비콘 프레임을 수신하고, 상기 비콘 프레임 내의 트래픽 지시 메시지(Traffic Indication Message) 필드를 해석하여 상기 기지국에 버퍼링된 데이터의 존재 유무를 확인하는 과정과, 상기 버퍼링된 데이터가 있으면, 상기 기지국으로 트리거 프레임을 송신하는 과정과, 상기 트리거 프레임을 수신한 상기 기지국으로부터 상기 버퍼링된 데이터를 수신하는 과정과, 상기 VoIP 서비스를 시작하는 호가 설정되면 타이머를 초기화하는 과정과, 트리거 사용가능(Trigger-Enabled)으로 설정된 액세스 카테고리의 프레임이 상기 기지국으로 송신되지 않으면, 상기 VoIP 서비스의 호가 끝났는지를 검사하는 과정과, 상기 VoIP 서비스의 호가 끝나지 않았으면 상기 타이머의 값이 기 정해진 타이머 최대값을 초과하는 경우 트리거 프레임을 상기 기지국으로 송신하는 과정과, 상기 트리거 프레임을 수신한 상기 기지국으로부터 버퍼링된 데이터를 수신하는 과정을 포함한다.

본 발명에 따른 단말 절전 장치 및 방법은 전력 소모를 줄여 단말의 운용 시간을 연장할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

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.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 절전을 위한 무선통신 단말(100)의 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 절전을 위한 무선통신 단말(100)은, 단말의 절전을 위해 사용자 인터페이스부(110), 제어부(120), 전원부(130), 및 무선송수신부(140)를 포함한다. 그리고 무선송수신부(140)는 MAC 처리부(141), 및 물리계층부(142)를 포함하며, MAC 처리부(141)는 타이머부(141a)를 포함한다.

도 1을 참조하여 절전을 위한 단말의 동작 과정에 대하여 살펴보기로 한다. 사용자 인터페이스부(110)는 제어부(120)와 연결되어 있으며, 사용자로부터의 각종 입력을 받거나 사용자에게 정보를 최종적으로 제공하는 부분으로서, 액정표시장치, 키패드, 마이크, 스피커 등과 같은 장치로 이루어질 수 있다. 이때, VoIP 서비스를 제공할 경우 음성을 디지털 신호로 인코딩하거나 반대로 디지털 신호를 음성으로 디코딩하는 음성 코덱을 포함한다. 제어부(120)는 사용자 인터페이스부(110)와 정합하여 사용자를 위한 VoIP 응용 프로그램을 포함하는 각종 응용 프로그램을 탑재하고 있다. 또한, 제어부(120)는 사용자 응용 프로그램이 송수신하는 데이터를 무선송수신부(140)를 통해 AP와 송수신한다. 또한, 제어부(120)는 VoIP 서비스를 제공할 경우 VoIP 호 설정 및 해제를 위한 시그널링을 담당한다. 전원부(130)는 배터리를 포함하는 전원 장치로서, 단말기의 모든 부분으로 전원을 공급하는 부분이다.

무선송수신부(140)는 제어부(120)로부터 송신되는 데이터를 무선 RF 신호로 변조하여 AP로 전달하거나 AP로부터 수신되는 무선 RF 신호를 수신하여 RF 신호를 복조한 후 제어부(120)로 전달한다. 무선송수신부(140)의 MAC 처리부(141)는 제어부(120)와 정합하여 사용자 데이터 및 제어 데이터를 주고받으며 시스템 접속, 대역폭 할당 요청, 연결 설정, 연결 관리 등의 핵심적인 MAC 계층 기능을 수행한다. 그리고 MAC 처리부(141)는 VoIP 서비스와 관련하여 제어부(120)로부터 VoIP 호 설정과 해제를 통보받아 예상 외 서비스 기간(unscheduled - Service Period, 이하 "u-SP"라 칭함)에 일정 주기의 u-SP 시작을 위한 트리거 프레임을 송신하기 위해 필요한 타이머를 포함하며, 그것의 동작을 시키거나 중지시키는 타이머부(141a)를 내부적으로 포함한다.

무선송수신부(140)의 물리계층부(142)는 MAC 처리부(141)와 정합하여 MAC 처리부(141)에서 전송하는 데이터를 무선 채널 환경에 적합하도록 채널 코딩 및 변조하여 무선 RF 신호로 기지국으로 전달하거나 기지국으로부터 수신되는 무선 RF 신호를 수신하여 복조 및 디코딩하여 MAC 처리부(141)로 넘겨주는 기능을 수행한다. 이러한 구성을 가진 무선통신 단말에서의 절전 방법을 도 2 및 도 3을 이용하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에서는 VoIP의 기능을 포함하는 단말을 가정하여 설명하며, 각각 VoIP가 적용되는 경우 즉, VoIP의 호설정이 있는 경우와 VoIP가 적용되지 않은 경우 즉, VoIP의 호설정 이전으로 나누어 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 VoIP 호 설정 이전의 절전 동작을 나타내는 순서도로서, 현재 VoIP는 사용되지 않은 경우를 나타낸다.

삭제

제어부(120)는 VoIP 서비스를 제공하기 위하여 VoIP 호 설정 및 해제를 위한 시그널링 정보를 MAC 처리부(141)로 전송한다. MAC 처리부(141)는 제어부(120)로부터 전달받은 VoIP 호 설정 및 해제를 위한 시그널링 정보를 바탕으로 현재 VoIP 호가 설정되어 있는지를 판단한다. 만약, VoIP가 현재 사용되지 않을 경우 도 2에서 도시된 것과 같은 방법으로 u-APSD를 실행한다. u-APSD는 사용자에게 QoS를 지원하기 위한 IEEE 802.11e의 절전 방법이고, IEEE 802.11e에서는 패킷의 QoS 레벨에 따라 서로 다른 8개의 우선순위를 부여하며, 이 우선순위에 따라 4개의 액세스 카테고리(Access Category : 이하 "AC"라 칭함)로 나누어 패킷을 관리한다.

210단계에서 VoIP가 사용되지 않을 경우 단말은 항상 4개의 AC 모두 전달가능(delivery-enabled)인 상태를 유지한다. 210단계에서 AP는 4개의 AC 전체가 전달가능(delivery-enabled)으로 설정이 되어 있으며, 4개의 AC 중 어떤 AC이든지 하향 링크로 단말에게 전송할 버퍼링된 데이터가 존재할 경우 비콘 메시지에 포함되어 있는 TIM에 전송하고자 하는 단말의 어소시에이션 아이디(Association ID : 이하 "AID"라 칭함) 비트를 설정해서 단말에게 전송한다. 220단계에서 단말은 전송받은 비콘 메시지를 기준으로 비콘 수신시간이 되었는지 되지 않았는지를 항상 판단할 수 있다. 또한, 220단계에서 단말은 비콘 수신시간이 되지 않았을 경우 계속 휴지(Doze) 상태에 머물면서 비콘 수신 시간이 되었는지를 계속 감시한다. 230단계에서 단말은 비콘 수신 시간이 되었을 경우 활동(Awake) 상태로 천이하여 비콘을 수신하고 비콘 속에 포함된 TIM을 해석한다. 240단계에서 단말은 자신의 AID에 해당하는 비트 세팅 여부로 AP에 버퍼링된 데이터가 있는지 없는지를 판단한다. 만약, 버퍼링된 데이터가 없다면 다시 220단계로 천이하여 휴지(Doze) 상태로 비콘 수신 시간이 되었는지를 계속 감시한다. 250단계에서 단말은 버퍼링된 데이터가 있을 경우 활동(Awake) 상태로 천이한 다음 트리거 프레임을 AP로 전송한다. 250단계에서 단말이 트리거 프레임을 AP로 전송하면 u-SP를 시작하게 되며 단말은 AP로 하여금 버퍼링된 하향 링크 데이터를 자신에게 송신하도록 한다. 따라서 본 발명에서는 u-APSD로 동작을 함에도 주기적으로 전송되는 비콘 메시지 내의 TIM 해석에 따라 트리거 프레임을 AP로 전송한다. 260단계에서 단말은 AP가 송신하는 버퍼링된 데이터를 수신한다. 270단계에서 단말은 260단계에서 AP로부터 수신한 데이터에서 프레임 헤더에 포함되어 있는 서비스 종료(End Of Service Period : 이하 "EOSP"라 칭함) 비트가 세팅되어 있는지 여부를 지속적으로 검사한다. 270단계에서 단말은 EOSP 비트가 세팅이 되어 있지 않은 경우 계속 활동(Awake) 상태를 유지하면서 AP로부터 데이터를 수신하고 EOSP 비트가 세팅이 되어 있을 경우 220단계로 천이하여 휴지(Doze) 상태로 천이한 다음 계속 휴지(Doze) 상태에 머물면서 비콘 수신 시간이 되었는지를 계속 감시하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 VoIP를 사용하지 않을 경우 즉, VoIP의 호가 설정되기 이전의 데이터 전송에 있어서 IEEE 802.11e에서 사용하는 절전 모드인 u-APSD를 사용함에도 불구하고 모든 AC를 전달가능(delivery-enabled)으로 설정한다. 그럼으로써 AP에 버퍼링된 하향 링크 전송을 위한 프레임의 존재 여부를 별도의 트리거 프레임 없이 단순히 비콘 메시지의 TIM의 수신만을 통하여 확인한다. 그리하여 PS-Poll 기반의 레거시 전원 절약 모드의 장점을 수용한다. 또한, 단말은 AP에 버퍼링된 데이터를 수신할 때 트리거 프레임에 의하여 설정된 u-SP를 이용하여 연속적으로(bursty) 수신함으로써, 트리거 기반의 u-APSD 전원 절약 모드의 장점도 함께 수용할 수 있다. 즉, 절전 효과를 극대화하여 단말의 통화 대기 시간을 늘릴 수 있는 장점이 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 VoIP 호 설정 이후의 u-APSD 절전 동작에 필요한 타이머의 동작을 나타내는 순서도이다.

VoIP에 사용되는 SIP(Session Initiation Protocol)나 H.323과 같은 프로토콜의 경우 음성 패킷을 지원하기 위하여 호의 시작(Initiation), 변경(Modification), 종료(Termination) 등의 방법이 정의되어 있다. 본 발명에서 제어부(120)는 VoIP와 관련된 VoIP 호 설정 및 해제를 위한 시그널링 정보를 MAC 처리부(141)에 전송한다. MAC 처리부(141)는 이를 바탕으로 현재 VoIP 호가 설정되어 있을 경우 도 3에서 도시된 것과 같은 방법으로 동작하는 타이머를 내부적으로 운용하며 u-APSD를 실행한다.

300단계에서 단말은 VoIP를 사용하지 않을 경우 즉, VoIP 호 설정 이전과 마찬가지로 4개의 AC 모두 전달가능(delivery-enabled)인 상태를 유지한다. 310단계에서 단말의 MAC 처리부(141)는 제어부(120)로부터 전달받는 VoIP 호 설정 및 해제를 위한 시그널링 정보를 바탕으로 VoIP 호 설정 여부를 판단한다. 320단계에서 VoIP 호가 설정되지 않은 통화 대기 상태일 경우에 타이머부(141a)의 타이머는 동작을 하지 않는다. 타이머부(141a)는 단말의 MAC 처리부(141) 내에 존재한다.

330단계에서 VoIP의 호 설정을 제어부(120)로부터 전달받아 VoIP 호가 설정되어 있을 경우 MAC 처리부(141)는 타이머부(141a)의 타이머를 초기화시킨다. 이때, 타이머를 초기화할 때 타이머의 초기 값은 단말의 사용자 인터페이스부(110)에 있는 음성 코덱의 패킷 생성 주기를 제어부(120)를 통해 전달받아 사용한다.

본 발명에서는 음성 코덱에서 생성되는 상향 링크의 VoIP 패킷이 전송되는 AC가 트리거 사용가능(trigger-enabled)으로 설정된다. 음성 호가 항상 양방향성(bi-directional)임을 감안한다면 AP에 버퍼링된 하향 링크(downlink) VoIP 패킷은 단말이 송신하는 상향 링크(uplink) VoIP 패킷에 의해 u-SP가 트리거된다. 이후, AP는 버퍼링된 하향 링크(downlink) VoIP 패킷을 단말에게 내려주게 된다. 일정 주기 간격으로 발생하는 상향 링크(uplink) VoIP 패킷의 특성을 이용하여 상향 링크 VoIP 패킷을 트리거 사용가능(trigger-enabled) AC로 설정하면 자동적으로 하향링크 데이터도 일정 주기 간격으로 단말이 수신할 수 있게 된다. 즉, 부가적인 트리거 데이터의 전송없이 AP는 단말에게 버퍼링된 데이터를 전송할 수 있다.

340단계에서 단말은 330단계에서 타이머를 초기화한 후 VoIP 호 설정 이후에 주기적으로 송신되리라 예상되는 트리거 사용가능(trigger-enabled)으로 설정된 AC에 해당하는 프레임을 AP로 송신하였는지를 계속 추적한다. 단말이 트리거 사용가능(trigger-enabled)으로 설정된 AC의 프레임이 송신하였을 때 u-SP가 시작되며 380단계로 천이되어 단말은 AP로부터 데이터를 수신한다. 380단계에서 AP는 현재 버퍼링된 데이터들이 존재한다면 단말로부터 수신한 해당 AC로 데이터가 담긴 프레임이 전송한다. 만약, 버퍼링된 데이터가 존재하지 않는다면 AP는 프레임의 ESOP 필드를 세팅한 QoS Null 프레임을 단말에게 송신한다.

390단계에서 단말은 AP에 버퍼링된 데이터의 존재 여부와 관계없이 AP로부터 데이터를 수신하면서 헤더의 EOSP 필드가 세팅되어 있는지를 검사한다. 만약, EOSP 필드가 세팅이 되어 있지 않다면 u-SP가 끝난 것이 아니므로 단말은 380단계로 천이되어 지속적으로 AP로부터 오는 데이터를 수신한다. 그리고 EOSP 필드가 세팅되어 있다면 현재 전송받고 있는 데이터가 모두 수신되었다는 의미이므로 단말은 330단계로 천이되어 다시 타이머를 음성 코덱의 패킷 생성 주기를 가지고 초기화한다.

침묵 압축(silence suppression) 기술을 사용하는 음성 코덱의 경우 사용자가 말을 하지 않을 경우 코덱에서 VoIP 패킷을 생성하지 않을 수 있다. 그러므로 VoIP 호 설정 이후에 주기적으로 송신되리라 예상되는 트리거 사용가능(trigger-enabled)으로 설정된 AC에 해당하는 프레임 즉, 상향 링크 VoIP 패킷이 침묵 압축으로 인하여 주기적으로 생기지 않을 수도 있다. 이런 경우 상향 링크 패킷이 주기적으로 전송되지 않기 때문에 AP는 단말에게 버퍼링되어 있는 패킷을 전송하지 못하게 되는 경우가 발생하게 되며, 이로 인해 AP에 버퍼링되는 하향 링크 VoIP 패킷의 지연이 커지게 된다.

350단계에서 370단계까지는 상술한 침묵 압축 기법으로 인하여 단말이 AP에게 주기적으로 상향 링크 패킷을 전달하지 못하는 경우 단말의 동작 과정을 나타낸다. 단말은 주기적으로 VoIP 패킷을 전송할 경우와 동일하게 330단계에서 타이머를 초기화시킨 이후 340단계에서 트리거 사용가능(trigger-enabled)으로 설정된 AC에 해당하는 프레임이 송신되었는지를 판단한다. 350단계에서 단말은 340단계에서 판단된 결과를 바탕으로 트리거 사용가능(trigger-enabled)으로 설정된 AC 프레임이 송신되지 않았다면 VoIP 호가 끝났는지를 검사한다. 만약, VoIP 호가 끝났으면 320단계로 천이되어 타이머 동작을 중지하고 통화 대기 상태를 유지한다. 그리고 향후 VoIP 서비스를 시작하기 위한 VoIP 호가 설정될 때까지 지속적으로 호 설정 여부를 점검한다.

360단계에서 단말은 350단계에서 검사한 VoIP 호가 끝났는지의 결과를 확인하여 여전히 VoIP 호가 끝나지 않은 상태이면 현재 타이머의 값과 시스템상으로 기 정해진 타이머 최대값을 비교한다. 만약, 타이머 최대값을 초과하지 않았다면 다시 340단계로 천이되어 트리거 사용가능(trigger-enabled)으로 설정된 AC에 해당하는 프레임이 송신되었는지를 판단한다. 여기서, 기 정해진 타이머 최대값은 무선 링크에서 허락 가능한 VoIP 패킷의 최대 지연 시간을 고려하여 제어부(120)에 의해 결정되어 MAC 처리부(141)에 전달되는 값이다.

370단계에서 단말은 현재 타이머의 값이 시스템상으로 기 정해진 타이머 최대값을 초과하면 상향 링크로 트리거 사용가능(trigger-enabled)으로 설정된 프레임이 예상 송신 주기를 넘어서도 전송되지 않았다는 것을 의미한다. 그러므로 트리거 사용가능(trigger-enabled)으로 설정된 AC로 QoS Null과 같은 트리거 프레임을 송신한다. 즉, 단말은 AP에 버퍼링되어 있는 VoIP 데이터를 수신하기 위하여 상향 링크 VoIP와 동일한 역할을 수행하는 트리거 프레임을 AP로 송신한다. 트리거 프레임이 송신되었다면 이로 인해 u-SP가 시작되고 AP에 버퍼링된 데이터들이 있다면 해당 데이터가 담긴 프레임을 또는 버퍼링된 데이터가 없다면 프레임의 ESOP 필드를 세팅한 QoS Null 프레임을 AP가 송신하게 된다. 380단계에서 AP는 현재 버퍼링된 데이터들이 존재한다면 단말로부터 수신한 해당 AC로 데이터가 담긴 프레임을 전송한다. 만약, 버퍼링된 데이터가 존재하지 않는다면 AP는 프레임의 ESOP 필드를 세팅한 QoS Null 프레임을 단말에게 송신한다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 VoIP 호 설정 이후에는 음성 코덱의 패킷 생성 주기 기반의 타이머를 가지고 있어, 타이머가 없이 상향 링크로 전송해야만 할 데이터가 있을 때만 u-SP를 시작하는 기존의 방법에 비해 침묵 압축으로 인해 발생할 수도 있는 하향 링크 VoIP 패킷 전달 지연 시간을 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다. 즉, 음성 패킷의 전달 지연을 최소화하면서 절전 효과를 극대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 절전을 위한 무선통신 단말의 블록도,

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 VoIP 호 설정 이전의 절전 동작을 나타내는 순서도,

Claims

VoIP 서비스를 지원하는 단말의 절전 장치에 있어서,

상기 VoIP 서비스에 사용되는 음성 코덱을 가지는 사용자 인터페이스부와,

상기 사용자 인터페이스부와 연결되어 상기 VoIP 서비스의 응용 프로그램을 포함하는 각종 응용 프로그램을 탑재하고 VoIP 호 설정 및 해제를 위한 시그널링 정보를 제어하는 제어부와,

매체 접근 제어를 수행하고 상기 제어부로부터 상기 VoIP 호 설정 및 해제를 위한 시그널링 정보를 전달받아 일정 주기의 예상 외 서비스 기간(u-SP)을 시작하기 위한 트리거 프레임을 송신하기 위해 필요한 타이머를 구비하는 맥(MAC) 처리부를 포함하되,

상기 맥(MAC) 처리부는, 상기 VoIP 서비스의 호가 설정되지 않은 경우, 4개의 액세스 카테고리(AC)가 전달 가능(Delivery-Enabled)으로 유지된 상태에서, 기지국으로부터 비콘 프레임을 수신하고, 상기 비콘 프레임 내의 트래픽 지시 메시지(Traffic Indication Message) 필드를 해석하여 상기 기지국에 버퍼링된 데이터의 존재 유무를 확인하여 상기 버퍼링된 데이터가 있으면, 상기 기지국으로 상기 트리거 프레임을 송신하고, 상기 트리거 프레임을 수신한 상기 기지국으로부터 상기 버퍼링된 데이터를 수신하는, 단말 절전 장치.
제 1항에 있어서,

상기 맥(MAC) 처리부는,

상기 VoIP 서비스를 시작하는 호가 설정되면 상기 타이머를 초기화시키고, 트리거 사용가능(Trigger-Enabled)으로 설정된 액세스 카테고리의 프레임이 기지국으로 송신되지 않으면 상기 VoIP 서비스의 호가 끝났는지를 검사하며, 상기 VoIP 서비스의 호가 끝나지 않았으면 상기 타이머의 값이 기 정해진 타이머 최대값을 초과하는 경우 상기 트리거 프레임을 상기 기지국으로 송신하고, 상기 트리거 프레임을 수신한 상기 기지국으로부터 버퍼링된 데이터를 수신하는, 단말 절전 장치.
제 1항에 있어서,

상기 맥(MAC) 처리부는,

트리거 사용가능(Trigger-Enabled)으로 설정된 액세스 카테고리의 프레임이 상기 기지국으로 송신되면, 상기 기지국으로부터 상기 버퍼링된 데이터를 수신하고,

상기 기지국으로부터 상기 버퍼링된 데이터의 수신 시 서비스 종료(EOSP) 필드가 설정되었는지를 확인하여 상기 서비스 종료(EOSP) 필드가 설정되었을 경우 상기 타이머를 초기화시키는, 단말 절전 장치.
제 2항에 있어서,

상기 기 정해진 타이머 최대값은,

상기 음성 코덱의 패킷 생성 주기를 기준으로 결정되는, 단말 절전 장치.
VoIP 서비스를 지원하는 단말의 절전 방법에 있어서,

상기 VoIP 서비스의 호가 설정되지 않은 경우, 기지국으로부터 비콘 프레임을 수신하고, 상기 비콘 프레임 내의 트래픽 지시 메시지(Traffic Indication Message) 필드를 해석하여 상기 기지국에 버퍼링된 데이터의 존재 유무를 확인하는 과정과,

상기 버퍼링된 데이터가 있으면, 상기 기지국으로 트리거 프레임을 송신하는 과정과,

상기 트리거 프레임을 수신한 상기 기지국으로부터 상기 버퍼링된 데이터를 수신하는 과정과,

상기 VoIP 서비스를 시작하는 호가 설정되면 타이머를 초기화하는 과정과,

트리거 사용가능(Trigger-Enabled)으로 설정된 액세스 카테고리의 프레임이 상기 기지국으로 송신되지 않으면, 상기 VoIP 서비스의 호가 끝났는지를 검사하는 과정과,

상기 VoIP 서비스의 호가 끝나지 않았으면 상기 타이머의 값이 기 정해진 타이머 최대값을 초과하는 경우 트리거 프레임을 상기 기지국으로 송신하는 과정과,

상기 트리거 프레임을 수신한 상기 기지국으로부터 버퍼링된 데이터를 수신하는 과정

을 포함하는 단말 절전 방법.
제 5항에 있어서,

상기 트리거 사용가능(Trigger-Enabled)으로 설정된 액세스 카테고리의 프레임이 상기 기지국으로 송신되면, 상기 기지국으로부터 상기 버퍼링된 데이터를 수신하는, 단말 절전 방법.
제 5항에 있어서,

상기 VoIP 서비스의 호가 끝났을 경우 상기 타이머의 동작을 중지시키는, 단말 절전 방법.
제 5항에 있어서,

상기 타이머의 값이 상기 기 정해진 타이머 최대값을 초과하지 않은 경우 상기 트리거 사용가능으로 설정된 액세스 카테고리의 프레임이 송신되었는지를 확인하는, 단말 절전 방법.
제 5항에 있어서,

상기 기지국으로부터 상기 버퍼링된 데이터의 수신 시 서비스 종료(EOSP) 필드가 설정되었는지를 확인하여 상기 서비스 종료(EOSP) 필드가 설정되었을 경우 상기 타이머를 초기화하는, 단말 절전 방법.
제 9항에 있어서,

상기 서비스 종료(EOSP) 필드가 설정되지 않았을 경우 상기 기지국으로부터 지속적으로 데이터를 수신하는, 단말 절전 방법.
제 5항에 있어서,

상기 기 정해진 타이머 최대값은,

상기 단말에서 사용되는 음성 코덱의 패킷 생성 주기를 기준으로 결정되는, 단말 절전 방법.
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