KR101500758B1 - 전송 기회 절단 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따르면 경쟁 기반의 통신 네트워크에서의 통신 방법에 있어서, 하나의 통신 기기가 다른 통신 기기와 통신하기 위해 미리 획득된 전송 기회를 앞당겨 종료하기 위해, CF-End 프레임(Contention Free-End Frame)을 기지국으로 전송하는 단계를 포함하되 상기 CF-End 프레임은 상기 기지국에 의해 상기 통신 네트워크로 브로드캐스팅되는 것을 특징으로 하는 경쟁 기반의 통신 네트워크에서의 통신 방법이 제공된다. 전송 기회 절단을 위한 프레임 전송을 보다 신뢰성있게 수행할 수 있다.

무선랜, 전송 기회.

Description

전송 기회 절단 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR TRANSMISSION OPPORTUNITY TRUNCATION}

본 발명은 무선 근거리 접속 네트워크(Wireless Local Access Network, WLAN)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 WLAN에서 전송 기회를 절단하는 방법에 관련된다.

최근 정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 무선랜(wireless LAN, 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.

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.

그리고 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 최대 540Mbps 이상인 고처리율(High Throughput, HT)을 지원하며, 또한 전 송 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 전송하는 코딩 방식을 사용할 뿐만 아니라, 속도를 증가시키기 위해 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplex, OFDM)을 사용할 수도 있다.

WLAN의 보급이 활성화되고 또한 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라, 최근에는 IEEE 802.11n이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율을 지원하기 위한 새로운 WLAN 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있다. 초고처리율(Very High Throughput, VHT) 무선랜 시스템은 1Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 지원하기 위하여 최근에 새롭게 제안되고 있는 IEEE 802.11 무선랜 시스템 중의 하나이다. VHT 무선랜 시스템이란 명칭은 임의적인 것이며, 현재는 1Gbps 이상의 쓰루풋을 제공하기 위하여 4X4 MIMO 및 80MHz 또는 그 이상의 채널 밴드폭을 사용하는 시스템에 대한 실현 가능성 테스트(feasibility test)가 진행되고 있다.

VHT 무선랜에서는 현재 1Gbps 이상의 쓰루풋을 달성하기 위한 방법으로 6GHz 이하의 밴드와 60GHz 밴드를 이용하는 두 가지 방법이 논의되고 있는데, 현재 60GHz 밴드의 채널을 이용하는 방안이 더 큰 주목을 받고 있다. 이것은 6GHz 이하 밴드의 채널은 다른 무선통신 시스템에서도 사용 중이기 때문에 사용 가능한 무선 자원이 60GHz 밴드의 채널의 경우보다 한정된다는 점 등에 기인한다.

즉 60GHz 밴드의 채널을 사용할 경우에는 다른 무선통신 시스템에 의한 무선 자원 사용의 제약이 덜하다. 그러나, 60GHz 밴드는 고주파수의 특성상 6GHz 이하의 밴드에 비하여 서비스 커버리지가 좁은 단점을 갖는다. 따라서 60GHz 밴드를 사용하는 초고처리율(VHT) 무선랜 시스템에서는 좁은 서비스 커버리지의 문제를 해결하는 방안이 논의 중에 있다.

초고처리율(Very High Throughput, VHT) 무선랜 시스템에서 방향성 안테나를 사용하는 경우, 커버리지의 문제 뿐만이 아니라, 전파 특성상 히든 노드(hidden node) 상황이 빈번하게 발생된다. 히든 노드(hidden node)들은 TXOP 홀더가 전송 기회 절단을 위해 CF-End 프레임을 전송하는 경우에도 CF-End 프레임을 수신하지 못하게 된다. 따라서 방향성 안테나를 사용하는 경우에는 보다 신뢰성있는 전송 기회 절단 기법이 요구된다.

본 발명의 일 양태에 따르면 경쟁 기반의 통신 네트워크에서의 통신 방법에 있어서, 하나의 통신 기기가 다른 통신 기기와 통신하기 위해 미리 획득된 전송 기회를 앞당겨 종료하기 위해, CF-End 프레임(Contention Free-End Frame)을 기지국으로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 CF-End 프레임은 상기 기지국에 의해 상기 통신 네트워크로 브로드캐스팅되는 것을 특징으로 하는 경쟁 기반의 통신 네트워크에서의 통신 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면 경쟁 기반의 통신 시스템에서 통신하는 방법에 있어서, 제1 이동통신 기기가 기지국 또는 다른 이동통신 기기와 통신하기 위해 미리 획득한 전송 기회를 앞당겨 종료하고자 하는 상기 제1 이동통신 기기로부터 기지국이 제1 CF-End 프레임을 수신하는 단계; 및 필드값이 0인 지속시간 필드를 포함하는 제2 CF-End 프레임을 전방향으로 브로드캐스팅하는 단계를 포함하는 경쟁 기반의 통신 네트워크에서의 통신 방법이 제공된다.

본 발명의 또다른 양태에 따르면 경쟁 기반의 통신 네트워크에서 통신하는 장치에 있어서, 메모리; RF 유닛 및 상기 메모리 및 상기 RF 유닛과 기능적으로 연결되어있는 프로세서 를 포함하되, 상기 프로세서는 기지국 또는 다른 이동통신 기기와 통신하기 위해 미리 획득한 전송 기회를 앞당겨 종료하기 위해 상기 기지국으로 CF-End 프레임을 전송하며, 상기 CF-End 프레임은 상기 기지국에 의해 상기 네트워크로 브로드캐스팅되는 것을 특징으로 하는 경쟁 기반의 통신 네트워크에서의 통신 장치가 제공된다.

본 발명의 또다른 양태에 따르면 경쟁 기반의 통신 시스템에서 통신하는 장치에 있어서, 메모리; RF 유닛 및 상기 메모리 및 상기 RF 유닛과 기능적으로 연결된 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 제1 CF-End 프레임을 기지국 또는 다른 이동통신 기기와의 통신을 위해 미리 획득한 전송 기회를 앞당겨 종료하고자 하는 제1 이동통신 기기

로부터 수신하고, 필드값이 0인 지속시간 필드를 포함하는 제2 CF-End 프레임을 전방향으로 전송하는 것을 특징으로 하는 경쟁 기반의 통신 네트워크에서의 통신 장치가 제공된다.

본 발명의 실시예에 따르면 무선랜 시스템에서 전송 기회의 절단에 있어 히든 노드의 발생을 줄일 수 있다. 따라서 보다 신뢰성 있는 전송 기회 절단 절차를 수행할 수 있다. 또한 전송 기회 절단 시 전송되는 CF-End 프레임의 지속 시간을 조절할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 VHT 무선랜 시스템의 일례에 대한 구성을 간략히 도시한 것이다.

도 1을 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.

VHT BSS도 인프라스트럭쳐 BSS(infrastructure BSS)와 독립 BSS(Independent BSS, IBSS)로 구분할 수 있는데, 도 1에는 인프라스트럭쳐 BSS가 도시되어 있다.

인프라스트럭쳐 BSS(BSS1, BSS2)는 하나 또는 그 이상의 비AP 스테이션(Non-AP STA1, Non-AP STA3, Non-AP STA4), 분산 서비스(Distribution Service)를 제공하는 스테이션인 액세스 포인트(AP STA1, AP STA2), 및 다수의 액세스 포인트(AP STA1, AP STA2)를 연결시키는 분산 시스템(Distribution System, DS)을 포함한다. 인프라스트럭쳐 BSS에서는 AP 스테이션이 BSS의 Non-AP 스테이션들을 관리한다.

반면, 독립 BSS는 애드-혹 모드로 동작하는 BSS이다. IBSS는 AP VHT STA을 포함하지 않기 때문에 중앙에서 관리기능을 수행하는 개체(Centralized Management Entity)가 없다. 즉, IBSS에서는 비AP 스테이션들이 분산된 방식(distributed manner)으로 관리된다. IBSS에서는 모든 스테이션이 이동 스테이션으로 이루어질 수 있으며, DS에로의 접속이 허용되지 않아서 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.

스테이션은 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. 그리고 후술하는 바와 같은 다중 채널 환경에서 1GHz 이상의 초고속 데이터 처리를 지원하는 스테이션을 VHT 스테이션(VHT STA)이라고 한다. 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 VHT 무선랜 시스템에서는, 상기 BSS에 포함되는 스테이션은 모두 VHT STA이거나 또는 VHT STA과 레거시 스테이션 (예컨대, IEEE 802.11n에 따른 HT STA)이 공존할 수도 있다.

무선 통신을 위한 스테이션은 프로세서(Processor)와 트랜시버(transceiver)를 포함하고, 사용자 인터페이서와 디스플레이 수단 등을 포함한다. 프로세서는 무선 네트워크를 통해 전송할 프레임을 생성하거나 또는 상기 무선 네트워크를 통해 수신된 프레임을 처리하도록 고안된 기능 유닛으로써, 스테이션을 제어하기 위한 여러 가지 기능을 수행한다. 그리고 트랜시버는 상기 프로세서와 기능적으로 연결되어 있으며 스테이션을 위하여 무선 네트워크를 통해 프레임을 송수신하도록 고안된 유닛이다.

스테이션 중에서 사용자가 조작하는 휴대용 단말은 비AP 스테이션(Non-AP STA; STA1, STA3, STA4, STA5)으로써, 단순히 스테이션이라고 할 때는 비AP 스테이션을 가리키기도 한다. 비AP 스테이션은 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 후술하는 바와 같은 다중 채널 환경에서 1GHz 이상의 초고속 데이터 처리를 지원하는 비AP STA을 Non-AP VHT STA 또는 간단히 VHT STA이라고 한다.

그리고 AP(AP1, AP2)는 해당 AP에게 결합된(Associated) 스테이션을 위하여 무선 매체를 경유하여 DS에 대한 접속을 제공하는 기능 개체이다. AP를 포함하는 인프라스트럭쳐 BSS에서 비AP 스테이션들 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. 그리고 후술하는 바와 같은 다중 채널 환경에서 1GHz 이상의 초고속 데이터 처리를 지원하는 AP를 VHT AP라고 한다.

복수의 인프라스트럭쳐 BSS는 분산 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 스테이션들은 서로 통신할 수 있으며, 동일한 ESS 내에서 비AP 스테이션은 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 스테이션들을 위해 프레임을 전송하거나 또는 어느 하나의 스테이션이 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 분산 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.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 후술하는 실시예에서는 초고처리율(Very High Throughput, VHT) 무선랜 시스템에서의 CP(central point)를 기점으로 하는 전송 기회 절단(TXOP Truncation) 절차에 관하여 설명하도록 한다. CP는 IEEE 802.11 에서 AP(Access Point)와 유사한 역할을 하는 단말로써, BSS(Basic Service Set)의 코디네이터(coordinator)의 역할을 한다.

도 2는 무선랜 시스템에서 TXOP 설정 방법의 일 예를 나타내는 도면이다.

본 발명은 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access) 기법을 통해 얻은 전송 기회(transmission opportunity, TXOP)에 관한 것이다. EDCA 기법은 경쟁 기반 채널 접근 방식이다. 여기서 경쟁 기반 채널 접근 방식에 따른 전송 기회에 대하여 간략히 설명하도록 한다.

IEEE 802.11 MAC 프로토콜 DCF(Distributed Coordination Function)와 PCF(Point Coordination Function)를 기반으로 하는 HCF(Hybrid Coordination Function)는 제공자가 다수의 사용자에게 데이터 프레임을 제공하기 위한 접속 방식으로 경쟁을 기반으로 하는 EDCA와 폴링 메커니즘을 이용한 비경쟁 기반의 채널 접근 방식을 사용하는 HCCA(HCF Controlled Channel Access)를 가진다.

HCF는 무선 LAN의 QoS(Quality of Service)를 향상시키기 위한 매체 접근 메커니즘을 포함하며, 경쟁 주기와 비경쟁 주기 모두에서 QoS 데이터를 전송할 수 있다. DCF는 경쟁(contention) 기반의 비동기식 접속 방식이며, PCF는 폴링(polling) 기반의 동기식 접속 방식으로 모든 사용자가 데이터 프레임을 제공받을 수 있도록 주기적으로 폴링하는 방식이다.

경쟁 기반 채널 접근 방식인 EDCA는 8가지 종류의 사용자 우선 순위를 가지는 프레임에 대해서 차별화된 매체 접근을 허용하고 있다. 상위 계층으로부터 MAC 계층에 도착하는 각 프레임은 특정 사용자 우선 순위 값을 지니게 되며, 각각의 QoS 데이터 프레임 MAC 헤더에는 사용자 우선 순위 값이 실린다.

이들 우선 순위를 포함하는 QoS 데이터 프레임의 전송을 위해 QoS 스테이션은 4개의 AC(Access Category)를 구현한다. MAC 계층에 도착하는 프레임의 사용자 우선 순위는 서로 대응되는 하나의 AC로 할당된다. 따라서, EDCA 경쟁에서 성공하면 EDCA 전송 기회(TXOP)를 획득하게 된다.

전송 기회는 특정 스테이션이 무선 매체상으로 전송을 개시하는 권리를 가지는 경우에 시간 간격으로써, 특정 스테이션이 프레임을 전송할 수 있는 일정 시간을 부여하고 이를 보장하기 위해 사용된다. 전송 기회의 전송 시작 시간과 최대 전 송 시간은 액세스 포인트(Access Point, AP)에 의해 결정되는데, EDCA TXOP의 경우 비콘 프레임에 의해 스테이션에 통보된다.

EDCA 기법의 핵심 요소인 EDCA 파라미터 세트(EDCA parameter set)는 사용자 우선순위의 트래픽에 대한 파라미터를 나타내는 필드로서, 그 일 예로 다음의 표 1과 같이 나타낼 수 있다.

상기 EDCA 파라미터 세트인 AIFS[AC], CWmin[AC], CWmax[AC] 등의 값은 액세스 포인트에 의해 비콘 프레임에 실려 각 스테이션에 통보될 수 있다. 기본적으로 AIFS[AC]와 CWmin[AC]의 값이 작을수록 높은 우선 순위를 가지며, 이에 따라 채널 접근 지연이 짧아져 주어진 트래픽 환경에서 보다 많은 대역을 사용한다. 상기와 같이 특정 스테이션이 전송을 개시할 때 TXOP에 근거해 전송 시간을 정한다. 액세스 포인트는 AIFS[AC], CWmin[AC], CWmax[AC] 등의 EDCA 파라미터와 EDCA TXOP 시간인 TXOP Limit [AC]를 비콘 프레임에 실어서 각 스테이션에 전달한다.

여기서 스테이션은 무선랜 시스템에서 CP 또는 다른 단말들과 통신하는 단말, 단말 또는 이동통신 기기, 통신 장비, 통신 장치 등으로 지칭될 수 있다. 또한 CP는 기지국(Base Station)으로 지칭될 수 있다.

이하 도 2를 참조하여 무선랜 네트워크에서의 EDCA를 통해 얻은 전송 기회를 설정하는 절차를 설명하도록 한다.

도 2을 참조하면, 제1 스테이션은 RTS(Request to Send) 프레임 또는 데이터 프레임의 지속 시간 필드(duration field)를 CP로 전송한다(S 210). CP는 RTS 프레임을 전방향 수신 모드로 수신한다.

RTS 프레임을 통해 CP나 RTS 프레임을 수신한 다른 스테이션들은 제1 스테이션이 사용할 TXOP 지속 시간(Duration)을 알 수 있다. 여기서 제1 스테이션은 전송 스테이션(Transmitter STA)을, 제2 스테이션은 수신 스테이션(Receiver STA)을 의미할 수 있다.

상기 RTS 프레임의 발송으로 전송되는 RTS 신호는 영역이 깨끗한지를 알기 위해 사용하는 신호이며, 목표 스테이션인 제2 스테이션에서 RTS 신호를 수신하게 되면, CTS(Clear to Send) 신호로 응답이 이루어진다(S 220).

상기 제1 스테이션은 전송해야 하는 프레임을 가지고 있으며, RTS 프레임을 보냄으로써 전송 절차를 개시할 수 있다. 제1 스테이션의 전송개시는 상기와 같이 RTS 프레임으로 이루어질 수 있으나, 데이터 프레임으로도 이루어질 수 있다. 이 경우, 데이터 프레임의 지속 시간 필드를 이용해 제1 스테이션이 사용할 TXOP 지속 시간(Duration)을 제2 스테이션에게 알려줄 수 있다.

여기서, 제1 스테이션은 상기 외에 지속 시간 필드를 포함한 소정의 프레임을 이용해 TXOP 지속 시간(Duration)을 제2 스테이션에게 알려줄 수 있다.

도 3은 무선랜 시스템에서 종래의 TXOP 절단 방법의 일 예를 나타낸 도면이다.

무선 자원의 효율적인 사용을 위해, IEEE 802.11n에서 전송 기회 절단(TXOP truncation) 기법이 제안되었다. 전송 기회 절단이란, 전송 기회를 획득한 스테이션이, 획득한 전송 기회를 중간에 해제(release)하는 것을 말한다. 경쟁 기반에 방식에 의해 하나의 스테이션이 전송 기회를 획득함으로써 비경쟁(contention free) 모드가 지속되게 되고, 그 스테이션이 전송 기회를 절단함으로써 비경쟁 모드는 일시적으로 끝나게(end) 된다.

전송 기회를 획득한 스테이션은 특별히 TXOP 홀더(TXOP holder)라 지칭될 수 있으며, 채널 접근(channel access) 권한을 가져 프레임을 전송할 수 있는 스테이션을 의미한다. 여기서는 제1 스테이션이 전송 기회를 획득하였다가 이후 그 전송 기회를 절단하는 TXOP 홀더에 해당된다.

EDCA 채널 접근 기법을 통해 전송 기회를 획득한 TXOP 홀더는, RTS 프레임(RTS frame) 및/또는 CTS 프레임(CTS frame)을 통해 전송 기회 지속 시간(TXOP duration)을 다른 스테이션들에게 알린다(S310, S320).

RTS 프레임과 CTS 프레임을 수신한 단말들은 RTS 프레임(RTS frame) 및/또는 CTS 프레임(CTS frame)의 지속 시간 필드(duration field)를 통해 자신의 네트워크 할당 벡터(Network Allocation Vector, NAV) 값을 설정한다. 해당 TXOP 지속 시간 동안 다른 스테이션들의 채널 접근 (channel access)는 허용되지 않는다.

TXOP 홀더는 전송 기회의 지속 시간동안 다른 스테이션으로 프레임을 전송할 수 있다(S330). 그런데 TXOP 지속 시간이 끝나기 이전에 더 이상 전송할 프레임이 없게 된 경우, TXOP 홀더는 CF-End(Contention Free-End) 프레임을 전송하여 다른 스테이션들이 채널 접근을 할 수 있게 한다(S340). CF-End 프레임을 수신한 스테이션의 경우, NAV 값이 리셋(reset)된다.

CF-End 프레임의 전송으로 인해 명목상의 전송 기회의 완료(Nominal end of TXOP) 시점 (350)보다 앞서서 전송 기회가 절단되게 된다.

한편, 앞서 언급한 바와 같이 IEEE 802.11 초고처리율 시스템(Very High Throughput (VHT) System)은 MAC Service Access Point(SAP)에서 1Gbps 이상의 쓰루풋(throughput)을 제공하고자 한다. IEEE 802.11 VHT 시스템은 6 GHz 이하

(Below 6 GHz) 또는 60 GHz에서 동작할 수 있는데, 60 GHz에서 동작하는 VHT 시스템의 경우, 서비스 커버리지(service coverage)를 늘리기 위해 방향성 안테나(directional antenna)를 사용할 수 있다.

방향성 안테나를 사용하는 경우, 페이딩(fading), 산란(scattering), 방향성(directionality) 등과 같은 전파 특성상 히든 노드(hidden node) 상황이 빈번하게 발생된다. 히든 노드(hidden node)들은 TXOP 홀더가 전송 기회 절단을 위해 CF-End 프레임을 전송하는 경우에도 CF-End 프레임을 수신하지 못하게 된다. 따라서 방향성 안테나를 사용하는 경우에는 보다 신뢰성있는 전송 기회 절단 기법이 요구된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전송 기회 절단 방법을 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하여 설명하는 실시예에서도 제1 스테이션은 TXOP 홀더에 해당되며, CP의 역할은 하지 않는 비CP 스테이션(Non-CP STA)이다. 제2 스테이션으로 프레임을 전송하던 제1 스테이션은, 전송 기회의 지속 시간이 아직 남아있음에도 더 이상 전송할 프레임이 없는 경우 CF-End 프레임을 CP로 전송한다(S410). 즉 제1 스테이션은 제1 스테이션이 전송 기회를 절단하는 것을 알리기 위해 CF-End 프레임을 전송한다. 제1 스테이션은 CP로 CF-End 프레임을 방향성 전송 모드 또는 유니캐스트 모드를 통해 전송한다.

여기서 제1 스테이션이 CP로 전송하는 CF-End 프레임의 RA 필드는 CP 의 MAC Address, TA 필드는 TXOP 홀더(TXOP holder)인 스테이션 1의 MAC 어드레스(MAC Address)로 설정될 수 있다.

이후 CP는 CF-End 프레임을 다른 단말들이 들을(overhearing) 수 있도록 전송한다(S420). CP에 의한 CF-End 프레임의 전송은 전방향 전송 모드를 통해 수행될 수 있다. 즉 CP는 제1 스테이션으로부터 수신한 CF-End 프레임을 브로드캐스트할 수 있다.

여기서 CP에 의해 전방향 전송 또는 브로드캐스팅되는 CF-End 프레임의 RA 필드는 브로드캐스트 그룹 어드레스(broadcast group address)로, TA 필드는 CP의 MAC 어드레스(MAC Address)로 설정될 수 있다.

CP에 의해 전방향 전송 또는 브로드캐스팅 되는 CF-End 프레임은 네트워크 내의 모든 제3의 스테이션들이 들을 수 있게 전송되는 것이 원칙이나, 물론 이 경우에도 CF-End 프레임를 듣지 못하는 스테이션인 히든 노드(hidden node)는 발생될 수 있다. 그러나 기존의 CF-End 프레임 전송에 비하여, 본 발명의 실시예에 따라 CF-End 프레임을 전방향 전송 또는 브로드캐스팅하는 경우 히든 노드의 발생률을 낮출 수 있고, CF-End 프레임 전송의 신뢰성을 높일 수 있다.

CP에 의해 전송된 CF-End 프레임을 들은(overhear)한 제3의 스테이션들은 NAV 값을 리셋(reset)함으로써, 제3 스테이션의 NAV가 업데이트(update)된다(S430). 그리고 다시 EDCA 또는 다른 프로세스에 의해 채널 액세스를 시도할 수 있다.

여기서 제1 스테이션이 CP로 전송하는 CF-End 프레임을 제1 CF-End 프레임이라 하고, 제1 CF-End을 수신한 CP가 이를 다시 브로드캐스팅 또는 전방향 전송하는 CF-End 프레임을 제2 CF-End 프레임이라 할 수 있다.

이 경우 제1 스테이션이 CP로 제1 CF-End을 전송하였으나 이후 CP로부터 제2 CF-End은 수신하지 못하면, 제1 스테이션은 전송 기회 절단(TXOP Truncation)이 실패한 것으로 간주할 수 있다. 전송 기회 절단을 실패로 간주할 것인지 여부를 판단하기 위해 제1 스테이션은 타이머를 사용할 수 있다. 전송 기회 절단에 실패하였다고 판단된 경우 제1 스테이션은 CP로 제1 CF-End을 다시 전송할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전송 기회 절단 방법에서 전송되는 CF-End 프레임의 프레임 포맷을 도시한 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 SP Info 필드를 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 CF-End 프레임의 프레임 포맷에 따르면 CF-End 프레임은 프레임 제어(Frame Control) 필드, 지속 시간(Duration) 필드, RA(Recipient Address) 필드, TA(Transmission Address) 필드, 서비스 주기 정보(Service Period Information, SP Info) 필드 및 FCS(frame check sequence) 필드 등을 포함할 수 있다.

1. 프레임 제어 필드(510)

프레임 제어 필드는 복수의 서브 필드들을 포함할 수 있다. 서브 필드들은 프로토콜 버전(Protocol Version) 필드, 타입(Type) 필드, 서브 타입(Subtype) 필드, To DS 필드, From DS 필드, 추가 프래그먼트(More Fragments) 필드, 레트리(Retry) 필드, 파워 관리(Power Management) 필드, 추가 데이터(More Data) 필드, 보호 프레임(Protected Frame) 필드 및 오더(Order) 필드 등이다.

프레임 제어 필드에 관하여 보다 상세한 내용은 IEEE P802.11-REVma™/D9.0(Revision of IEEE Std 802.11-1999)의 Draft Standard for Information Technology-Telecommunications and information exchange between systems-Local and metropolitan area networks-Specific requirements의 Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications 중 7.1.3.1 절을 참조할 수 있다.

2. 지속 시간(duration) 필드(520)

CF-End 프레임의 지속 시간(duration) 필드는 전송 기회 절단 시퀀스를 완료하기까지 요구되는 시간으로 설정될 수 있다. CF-End 프레임의 지속 시간은 예컨대 다음과 같은 수식에 의해서 산출될 수 있다.

Duration = (i-1)*(CF-End_duration + SIFS_duration)

여기서, i=1,2 또는 3이다.

또한 SIFS(Short Interframe Space)는 전송되는 프레임들 간에 존재하는 소정의 간격을 의미한다.

i는 전송 기회 절단 절차에서의 CF-End 프레임을 역순으로 나타낸 숫자일 수 있다. 예컨대 i=1인 CF-End 프레임은 전송 기회 절단 절차에서 전송되는 가장 마지막 CF-End 프레임일 수 있다. 또는 i가 1인 경우, CF-End 프레임은 CP에 의해 전송되는 CF-End 프레임이고, i가 2인 경우 CF-End 프레임은 스테이션 1에 의해 전송되는 CF-End 프레임인 것으로 예시할 수 있다.

따라서, 전송 기회를 절단하는 CP는 전송 기회 절단 이후 남아있는 시간을 지속 시간(Duration = (i-1)*(CF-End_duration + SIFS_duration), 여기서 i=2)을 초과하는 것으로 분류해야 한다. 그렇지 않으면 스케줄링된 시간에서 전송 기회는 만료될 수 있다. CP는 지속 시간 필드가 0으로 설정된(이 경우, i=1) CF-End 프레임을 즉시 전송한다.

또는, CP가 CF-End 프레임을 전달하기 전에, CF-End 프레임이 즉시 재전송되지 않는다면, CP는 전송 기회 내에서 남아있는 시간이 지속 시간(Duration = (i-1)*(CF-End_duration + SIFS_duration), 여기서 i=1)을 초과하는 것으로 분류할 수 있다. 그렇지 않다면 전송 기회는 만료될 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따르면 지속 시간 필드는 그 필드값이 무조건 0으로 설정되지 않으며, CF-End 프레임의 송신단이 무엇인가에 따라 다른 값을 가질 수 있다. 따라서 CF-End 프레임의 전송과 동시에 전송 기회가 무조건적으로 절단되지 않고, 특히 스테이션이 CP로 전송하는 CF-End 프레임은 일정 지속 시간 이후에 전송 기회를 절단시킴으로써 절단 시점을 다소 조절할 수 있다.

요약하면, 남아있는 전송 기회의 시간이 CF-End 프레임을 전송하기에 충분한 경우, 전송 기회를 절단하고자 하는 스테이션은 CF-End 프레임을 CP로 전송하고, CP는 네트워크로 그 CF-End 프레임을 전달한다.

그렇지 않으면 스테이션은 전송 기회가 저절로 만료될때까지 기다린다. CF-End 프레임을 전송함으로써, 스테이션은 보다 명확하게 전송 기회가 종료됨을 나타낸다. CF-End 프레임을 수신하는 CP는 네트워크 내의 모든 스테이션들이 수신 가능한 모드로 제2 CF-End 프레임을 전송함으로써 수신한 CF-End 프레임(제1 CF-End 프레임이라 지칭됨)에 대하여 응답한다. 이 때 남아있는 전송 기회의 시간은 제1 CF-End 프레임과 제2 CF-End 프레임을 전송하기에 충분한 시간이다. 즉, CP는 남아있는 전송 기회의 지속시간이 이러한 프레임들을 전송하기에 충반한 시간이 남아있는 경우에, 제2 CF-End 프레임을 다른 스테이션들이나 또는 네트워크로 전송할 수 있다. 제2 CF-End 프레임은 CP에 의해 네트워크 내의 모든 스테이션들이 들을 수 있는 모드, 예컨대 전방향 전송 모드로 전송될 수 있다.

3. RA 필드(530)

RTS 프레임에서 RA 필드가 스테이션의 어드레스였다면, CF-End 프레임에서 RA 필드는 그 CF-End 프레임을 직접 수신하는 스테이션 또는 CP의 어드레스이다. 따라서, 스테이션 1이 CP로 전송하는 CF-End 프레임의 RA 필드는 CP의 MAC 어드레스를 나타낸다.

그리고 CP가 전송하는 CF-End 프레임의 RA 필드는 그 CF-End 프레임을 수신하는 제3 스테이션들에 상응하는 그룹 어드레스를 나타내게 된다. 특히 CP가 CF-End 프레임을 브로드캐스트 하는 경우, 그 CF-End 프레임의 RA 필드는 브로드캐스트 그룹 어드레스가 된다.

4. TA 필드(540)

TA 필드는 CF-End 프레임을 전송하는 스테이션의 어드레스이다. 따라서 스테이션 1이 CP로 전송하는 CF-End 프레임의 TA 필드는 스테이션 1의 어드레스가 되고, CP가 전송하는 CF-End 프레임의 TA 필드는 CP의 MAC 어드레스가 된다.

여기서, 제1 스테이션이 전송하는 CF-End 프레임을 제1 CF-End 프레임으로, CP가 전방향 전송 또는 브로드캐스트하는 CF-End 프레임을 제2 CF-End 프레임이라고 지칭할 수 있다. 이에 따라, 이하에서 언급되는 제1 CF-End 프레임은 제1 스테이션이 CP로 전송하는 CF-End 프레임을, 제2 CF-End 프레임은 CP가 전방향 전송하여 제3 스테이션들이 듣게 되는 CF-End 프레임을 지칭한다.

5. SP Info(Service Period Information, 서비스 주기 정보) 필드(550)

SP는 하나 또는 그 이상의 하향링크 유니캐스트 프레임이 스테이션으로 전송되는 시간 및/또는 하나 또는 그 이상의 전송 기회가 동일한 스테이션에 인가(grant)되는 연속적인 시간을 의미한다. SP는 스케줄링 되거나 또는 스케줄링 되지 않을 수 있다. 하나의 비AP 스테이션 또는 비 CP스테이션에 있어서, 하나의 활성화된 SP가 있을 수 있다.

SP Info 필드는 TID 필드, Permanent 필드, Reserved 필드, 목표 AID(Destination AID) 필드, SP 지속 시간(SP Duration) 필드 등을 포함한다.

6. FCS(Frame Check Sequence) 필드(560)

스테이션들은 FCS를 사용하여 수신된 프레임을 허가(validate)할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전송 기회 절단 방법이 수행되는 VHT 무선랜 시스템을 나타낸 도면이다. VHT 무선랜 시스템에는 제1 스테이션(710), 제2 스테이션(720), CP(730) 및 하나 이상의 제3 스테이션(741, 742, 743, …)이 존재한다.

제1 스테이션(710)은 경쟁 기반 채널 액세스 과정을 거쳐 전송 기회를 획득하고, 획득한 전송 기회의 지속 시간 동안 제2 스테이션(720)으로 프레임을 전송한다. 지속 시간이 아직 만료되지 않은 상황에서 더 이상 전송할 프레임이 없는 경우, 제1 스테이션(710)은 CP(730)로 앞서 설명한 CF-End 프레임을 전송함으로써 전송 기회를 지속 시간의 도중에 절단할 수 있다. 여기서 제1 스테이션(710)이 전송하는 CF-End 프레임은 제1 CF-End 프레임이다.

먼저 제1 스테이션(710)이 CP(730)로 CF-End 프레임을 전송할 때, 유니캐스트 방식으로 전송할 수 있다. 그러면 CP(730)는 CF-End 프레임을 다시 전송하는데, CP(730)는 CF-End 프레임을 제2 스테이션(720) 및 제3 스테이션(741, 742, 743, …)을 포함하는 다른 스테이션들이 모두 들을(overhear) 수 있도록 전송한다. 즉, CP(730)의 CF-End 프레임 전송 방식은 전방향 전송 또는 브로드캐스팅 방식일 수 있다. 마찬가지로, CP(730)가 전송하는 CF-End 프레임은 제2 CF-End 프레임이다.

CF-End 프레임은 수신 어드레스 필드, 송신 어드레스 필드 및 지속 시간 필 드를 포함할 수 있으며, 이에 대하여는 미리 설명한 바와 같으므로 상세한 설명은 도 4 내지 도 5를 참조하도록 한다. 지속 시간 필드 역시 여기서도 0이 아닌 값으로 설정된다.

특히 제1 스테이션(710)은 제1 CF-End 프레임의 수신 어드레스 필드를 CP(730)의 MAC(Medium Access Control) 어드레스로 설정하고, 송신 어드레스 필드를 제1 스테이션(710)의 어드레스로 설정할 수 있다. 또한 CP(730)는 제2 CF-End 프레임의 수신 어드레스 필드를 전방향 전송 또는 브로드캐스트에 상응하는 브로드캐스팅 그룹 어드레스로 설정하고, 제2 CF-End 프레임의 송신 어드레스 필드를 CP(730)의 MAC 어드레스로 설정할 수 있다.

CP(730)로부터 CF-End 프레임을 들은 제3 스테이션(741, 742, 743, …)들은 NAV 값을 리셋하고, 다시 경쟁 기반 방식에 따라 채널 액세스를 시도할 수 있다.

도 8은 이동통신 기기(50)의 블록도를 나타낸다. 여기서 이동통신 기기는 제1 스테이션, 제2 스테이션 등의 스테이션일 수 있으며 상술한 본 발명의 실시예에 따른 [발명의 명칭] 방법들을 수행할 수 있다. 또한 이동통신 기기는 스테이션 또는 단말 등의 명칭으로 불릴 수 있다.

특히 프로세서(51)를 통해 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명한 기능들이 구현될 수 있다.

메모리(52)는 프로세서(51)와 연결되어, 단말 구동 시스템, 애플리케이션 및 일반적인 파일을 저장한다. 디스플레이부(54)는 단말의 여러 정보를 디스플레이하며, LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등 잘 알 려진 요소를 사용할 수 있다.

사용자 인터페이스부(55)는 키패드나 터치 스크린 등 잘 알려진 사용자 인터페이스의 조합으로 이루어질 수 있다. RF부(53)는 프로세서와 연결되어, 무선 신호(radio signal)을 송신 및/또는 수신한다.

상술한 모든 방법은 상기 방법을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로 제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서 또는 도 3에 도시된 단말의 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.

이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 VHT 무선랜 시스템의 일례에 대한 구성을 간략히 도시한 도면.

도 2는 무선랜 시스템에서 TXOP 설정 방법의 일 예를 나타내는 도면.

도 3은 무선랜 시스템에서 TXOP 절단 방법의 일 예를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전송 기회 절단 방법을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전송 기회 절단 방법에서 전송되는 CF-End 프레임의 프레임 포맷을 도시한 도면.

도 6은 도 5에 도시된 SP Info 필드를 나타낸 도면.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전송 기회 절단 방법이 수행되는 VHT 무선랜 시스템을 나타낸 도면.

도 8은 이동통신 기기의 블록도.

Claims (16)

1. 경쟁 기반(contention-based) 통신 네트워크에서 통신 방법에 있어서, 상기 방법은,

   전송기가 TXOP(Transmission Opportunity)동안 채널에 대한 접근을 획득하는 단계; 및

   상기 전송기가 상기 TXOP 내에 적합한 전송할 수 있는 데이터를 더 이상 가지고 있지 않으면, 상기 전송기가 상기 TXOP를 절단하기(truncate) 위하여 CF(Contention Free)-종료 프레임을 전송하는 단계;를 포함하되,

   상기 CF-종료 프레임은 상기 TXOP의 상기 절단을 종료하는데 요구되는 시간을 지시하는 지속시간 필드를 포함하고, 및,

   상기 지속시간 필드의 값(k)은 하기 수학식과 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 통신 방법.

   k = (i - 1) × (tcf + s)

   단, i는 1, 2, 또는 3이고, tcf는 상기 CF-종료 프레임의 전송 시간을 나타내고, 및 상기 s는 SIFS(Short Inter-Frame Space)를 나타냄.
2. 제 1항에 있어서, 상기 채널에 대한 접근은 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)를 사용하여 획득됨을 특징으로 하는 통신 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 채널은 6GHz 이상 주파수를 사용함을 특징으로 하는 통신 방법.
4. 통신 네트워크에서 동작하는 전송기에 있어서, 상기 전송기는,

   무선 신호를 송신하도록 설정된 RF(Radio Frequency) 부; 및

   상기 RF부와 기능적으로 결합된 프로세서;를 포함하되, 상기 프로세서는,

   TXOP(Transmission Opportunity) 동안 채널에 대한 접근을 획득하고, 및

   상기 전송기가 상기 TXOP 내에 적합한 전송할 수 있는 데이터를 더 이상 가지고 있지 않으면, 상기 RF부로 상기 TXOP를 절단하기(truncate) 위하여 CF(Contention Free)-종료 프레임을 전송하는 것을 지시하도록 설정되되,

   상기 CF-종료 프레임은 상기 TXOP의 상기 절단을 종료하는데 요구되는 시간을 지시하는 지속시간 필드를 포함하고, 및,

   상기 지속시간 필드의 값(k)은 하기 수학식과 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 전송기.

   k = (i - 1) × (tcf + s)

   단, i는 1, 2, 또는 3이고, tcf는 상기 CF-종료 프레임의 전송 시간을 나타내고, 및 상기 s는 SIFS(Short Inter-Frame Space)를 나타냄.
5. 제 4항에 있어서, 상기 프로세서는 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)를 사용하여 상기 채널에 대한 접근을 획득하도록 설정된 것을 특징으로 하는 전송기.
6. 제 4항에 있어서, 상기 채널은 6GHz 이상 주파수를 사용함을 특징으로 하는 전송기.
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