KR101564036B1 - 무선랜 시스템에서 프레임 전송 방법 및 장치 - Google Patents

무선랜 시스템에서 프레임 전송 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

프레임 전송 방법이 개시된다. 상기 프레임 전송 방법은, 무선랜 시스템에서 접속 포인트에 의한 프레임 전송 방법으로서, 상기 AP에 의한 RTS 프레임의 송신으로 시작되는 하향 링크 컨트롤 구간 동안에, 상기 AP가 적어도 하나의 제1 노드로부터 CTS 프레임을 수신하는 단계, 상기 AP에 의한 TUC 프레임의 송신으로 시작되는 상향 링크 컨트롤 구간 동안에, 상기 AP가 적어도 하나의 제2 노드로부터 RTS 프레임을 수신하는 단계, 상기 AP가 상기 RTS 프레임에 대한 응답으로 fCTS 프레임을 송신하는 단계, 상기 fCTS 프레임의 송신 이후에 시작되는 하향 링크 데이터 전송 구간 동안에, 상기 AP가 하향 링크 데이터를 송신하고, 상기 하향 링크 데이터를 수신한 상기 적어도 하나의 제1 노드로부터 Ack 프레임을 수신하는 단계, 및 상기 AP에 의한 TUD 프레임의 송신으로 시작되는 상향 링크 데이터 전송 구간 동안에, 상기 AP가 상기 적어도 하나의 제2 노드로부터 상향 링크 데이터를 수신하고, Ack 프레임을 송신하는 단계를 포함한다.

Description

무선랜 시스템에서 프레임 전송 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING A FRAME IN A WIRELESS LOCAL AREA NETWORK SYSTEM}
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 무선랜 시스템에서 프레임 전송 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 하향 링크 컨트롤 구간, 상향 링크 컨트롤 구간, 하향 링크 데이터 전송 구간, 및 상향 링크 데이터 전송 구간을 포함하는 상·하향 링크 사이클을 이용하여 다수의 사용자가 하나 혹은 다수의 사용자로 동시에 송수신을 할 수 있는 프레임 전송 방법 및 장치에 관한 것이다.
전세계적으로 인터넷 네트워크를 통해 송수신되는 트래픽의 양은 날이 갈수록 증가하고 있다. 소셜 네트워크(social network), P2P(peer to peer) 서비스 등으로 인한 상향 링크(uplink) 트래픽의 양 또한 기하급수적으로 증가하고 있어 IEEE 802.11ax와 같은 차세대 무선랜 표준에서는 이전 표준에서 중요하게 다뤄지지 않았던 상향 링크 트래픽의 효율적인 활용과 성능 증대에 지대한 관심을 보이고 있다.
한편, 다수의 안테나를 통해 다수의 사용자가 하나 혹은 다수의 사용자로 동시에 송수신을 할 수 있게 하는 MU-MIMO(Multi-user Multiple-Input and Multiple-Output)를 통해 다수의 사용자가 동시에 엑세스 포인트(access point; AP)와 데이터를 주고 받을 수 있게 됨으로써, 처리율이 비약적으로 상승할 수 있다. MU-MIMO의 시스템 아키텍처는 크게 두 가지 카테고리로 나누어진다. 단일 송신자가 여러 수신자에게 동시에 전송하는 경우와 여러 송신자가 단일 수신자에게 동시 전송하는 경우이다. 무선랜(wireless local area network; WLAN)에서 전자의 경우는 AP와 노드 간의 하향 링크에 해당되며 MU-MIMO BC(broadcasting channel)로 표현되고, 후자의 경우는 대표적으로 AP와 노드 간의 상향 링크에 해당하는 MU-MIMO MAC (multiple access channels)로 정의된다. 2013년 표준화가 완료된 IEEE 802.11ac는 하향 링크에 해당되는 MU-MIMO BC만을 지원하였으나, 앞서 언급한 바와 같이 상향 링크 트래픽의 처리율 증대를 위해 IEEE 802.11ax에서는 상향 링크를 위한 MU-MIMO MAC의 기술 적용이 표준화 프레임 워크 문서에 포함되었다.
하지만 MU-MIMO를 적용할 때, 상향 링크 데이터 전송을 위해서는 다중 송신을 할 유저들의 설정과 동시에 동기화를 위한 작업이 필요하며, 하향 링크 데이터 전송을 위해서는 수신할 유저들의 선택을 위한 작업이 필요하다. 이에 따라, 단일 네트워크 내에서 MU-MIMO 상향 링크 데이터 통신과 MU-MIMO 하향 링크 데이터 통신을 동시 구현 하기 위해서는 상ㆍ하향 MU-MIMO 통신 구간의 적절한 분배와 함께 통합된 프레임 구조의 설계가 필요하다.
대한민국 공개특허 제2014-0095059호 대한민국 등록특허 제0801183호
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 하향 링크 컨트롤 구간, 상향 링크 컨트롤 구간, 하향 링크 데이터 전송 구간, 및 상향 링크 데이터 전송 구간을 포함하는 상·하향 링크 사이클을 이용하여 다수의 사용자가 하나 혹은 다수의 사용자로 동시에 송수신을 할 수 있는, 무선랜 시스템에서 프레임 전송 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 프레임 전송 방법은 무선랜 시스템에서 접속 포인트(access point; AP)에 의한 프레임 전송 방법으로서, 상기 AP에 의한 RTS(request to send) 프레임의 송신으로 시작되는 하향 링크 컨트롤 구간 동안에, 상기 AP가 적어도 하나의 제1 노드로부터 CTS(clear to send) 프레임을 수신하는 단계, 상기 AP에 의한 TUC(translate to uplink control phase) 프레임의 송신으로 시작되는 상향 링크 컨트롤 구간 동안에, 상기 AP가 적어도 하나의 제2 노드로부터 RTS 프레임을 수신하는 단계, 상기 AP가 상기 RTS 프레임에 대한 응답으로 fCTS(final CTS) 프레임을 송신하는 단계, 상기 fCTS 프레임의 송신 이후에 시작되는 하향 링크 데이터 전송 구간 동안에, 상기 AP가 하향 링크 데이터를 송신하고, 상기 하향 링크 데이터를 수신한 상기 적어도 하나의 제1 노드로부터 Ack(anknowledgement) 프레임을 수신하는 단계, 및 상기 AP에 의한 TUD(translate to uplink data transmission phase) 프레임의 송신으로 시작되는 상향 링크 데이터 전송 구간 동안에, 상기 AP가 상기 적어도 하나의 제2 노드로부터 상향 링크 데이터를 수신하고, Ack 프레임을 송신하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 접속 포인트는 무선랜 시스템에서 프레임을 전송하는 접속 포인트(access point; AP)로서, 무선 신호를 전송하거나 수신하는 RF(radio frequency)부 및 상기 RF부와 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 하향 링크 컨트롤 구간 동안에, 적어도 하나의 제1 노드로부터 CTS 프레임을 수신하고, 상향 링크 컨트롤 구간 동안에, 적어도 하나의 제2 노드로부터 RTS 프레임을 수신하고, 상기 RTS 프레임에 대한 응답으로 fCTS 프레임을 송신하고, 상기 fCTS 프레임의 송신 이후에 시작되는 하향 링크 데이터 전송 구간 동안에, 하향 링크 데이터를 송신하고, 상기 하향 링크 데이터를 수신한 상기 적어도 하나의 제1 노드로부터 Ack 프레임을 수신하고, 상향 링크 데이터 전송 구간 동안에, 상기 적어도 하나의 제2 노드로부터 상향 링크 데이터를 수신하고, Ack 프레임을 송신할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선랜 시스템에서 프레임 전송 방법 및 장치에 의할 경우, 상향 링크 데이터를 가진 노드의 RTS 프레임의 기능을 하향 링크 컨트롤 구간의 CTS 프레임에 병합하여, 전송 요청을 위한 메시지의 송수신으로 발생하는 오버헤드를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 사이클 반복 구조를 적용함으로써 AP와 노드 간의 충돌을 예방할 수 있어 충돌로 인한 처리율 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 무선랜 시스템을 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 무선랜 시스템에서 프레임을 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 무선랜 시스템에서 프레임을 전송하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 AP와 노드의 기능 블럭도이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 무선랜 시스템을 도시한다. 도 1을 참조하면, 무선랜 시스템(10)은 엑세스 포인트(AP)와 복수의 노드들(Node1 내지 Node5)을 포함한다. 도 1에는 5 개의 노드들만이 도시되어 있으나, 본 발명이 무선랜 시스템(10)에 포함되는 노드의 개수에 제한되는 것은 아니며, 무선랜 시스템(10)에 포함되는 노드의 개수는 n(n은 1 이상의 자연수)일 수 있다. 또한, 본 발명은 하나의 AP가 다수의 노드들과 접속되어 있는 환경을 기반으로 할 수 있다.
복수의 노드들(Node1 내지 Node5) 각각은 AP와 무선으로 접속되어 있고, MU-MIMO를 통해 AP로 상·하향 링크 전송을 시도할 수 있다. AP에는 복수의 안테나들이 구비되어 안테나의 개수에 해당하는 다중 사용자, 즉 다중 노드의 동시 전송을 수신할 수 있으며, 또한 안테나의 개수에 해당하는 다중 사용자, 즉 다중 노드로 동시 전송을 송신할 수 있다.
상향 링크의 경우, AP는 일정 시간, 즉 상향 링크 컨트롤 구간(uplink control phase) 동안 데이터를 전송하고자 하는 노드들로부터의 컨트롤 메시지를 수집한 후 일정 시간, 즉 상향 링크 데이터 전송 구간(uplink data transmission phase) 동안 다중 안테나를 이용하여 다중 노드의 데이터 수신을 동시에 시작할 수 있다. 또한, AP는 하향 링크의 경우 일정 시간, 즉 하향 링크 컨트롤 구간(downlink control phase) 동안 컨트롤 메시지를 통하여 수신할 노드에게 전송 통보를 하여 해당 수신 노드들로부터의 확인을 회신한 후 일정 시간, 즉 하향 링크 데이터 전송 구간(downlink data transmission phase) 동안 다중 안테나를 이용하여 다중 데이터 송신을 동시에 시작한다.
AP와 복수의 노드들(Node1 내지 Node5)은 고정된 대역폭으로 통신할 수 있으나, 본 발명이 대역폭의 넓이에 제한되는 것은 아니며, 가변적인 대역폭의 경우에서도 적용될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 RTS(request to send) 프레임과 CTS(clear to send) 프레임은 채널 상태 정보(channel state information; CSI)를 유추할 수 있는 프리앰블을 포함할 수 있다.
또한, CTS 프레임에는 데이터 송신 요청을 알리는 필드가 포함되어 있으며, 이와 같이 데이터 송신 요청이 포함된 CTS 프레임을 rCTS(requesting CTS) 프레임이라 정의한다. AP로부터 데이터를 수신하는 노드들 중 단일의 상·하향 링크 사이클 내에서 송신하고자 하는 데이터를 가진 노드는 CTS 프레임, 보다 구체적으로는 rCTS 프레임을 송신함으로써, 별도의 RTS 프레임을 전송할 필요가 없다. rCTS 프레임이 RTS 프레임의 역할을 수행할 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명에서 사용되는 상·하향 링크 사이클은 기존의 상향 링크 사이클과 하향 링크 사이클을 통합한 구조로서, 1회의 하향 MU-MIMO 데이터 전송과 1회의 상향 MU-MIMO 데이터 전송의 합으로 구성되며, AP가 RTS 프레임을 송신할 때 시작된다. 또한, 하향 및 상향 전송 둘 다 가능한 시스템 구조에 의해 Ack(acknowledgement) 프레임의 상향 링크 전송 또한 다중 송수신이 가능하다.
상향 링크 컨트롤 구간으로의 진입을 알리는 TUC(translate to uplink control phase) 프레임에는 AP가 사용 가능한 안테나의 수에 대한 정보를 포함할 수 있다.
스테이션(station) 또는 사용자 단말기(user equipment)로도 불리는 상기 복수의 노드들 각각은 PC(personal computer), 태블릿 PC, 노트북(notebook), 넷-북(net-book), e-리더(e-reader), PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 또는 MP4 플레이어와 같은 데이터 처리 장치로 구현되거나, 모바일폰(mobile phone) 또는 스마트폰(smart phone)과 같은 핸드헬드 장치(handheld device)로 구현될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 무선랜 시스템에서 프레임을 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명에서 데이터 통신의 단위인 상·하향 링크 사이클은 하향 링크 컨트롤 구간(downlink control phase), 상향 링크 컨트롤 구간(uplink control phase), 하향 링크 데이터 전송 구간(downlink data transmission phase), 및 상향 링크 데이터 전송 구간(uplink data transmission phase)을 포함한다. 상기 하향 링크 컨트롤 구간, 상기 상향 링크 컨트롤 구간, 상기 하향 링크 데이터 전송 구간, 및 상기 상향 링크 데이터 전송 구간은 순차적으로 진행될 수 있다.
우선, 송신할 다중 유저 하향 링크 데이터를 가진 AP가 RTS 프레임(101)을 송신함으로써, 하향 링크 컨트롤 구간이 시작된다. 이때, AP가 송신하는 RTS 프레임(101)에는 상기 다중 유저 하향 링크 데이터를 수신할 노드를 식별할 수 있는 정보를 포함할 수 있다. 즉, AP는 RTS 프레임(101)을 통하여 상기 다중 유저 하향 링크 데이터를 수신할 노드를 선정하여 통보할 수 있다.
RTS 프레임(101)을 수신한 노드들(Node1, Node2, 및 Node3)은 순차적으로 rCTS 프레임(103) 또는 CTS 프레임(105와 107)을 AP로 송신함으로써, 수신 대기 상태에 들어갈 수 있다.
RTS 프레임(101)을 수신한 노드들(Node1, Node2, 및 Node3) 중 동일 상·하향 링크 사이클 내에서 송신할 메시지가 있는 노드(Node1)는 CTS 프레임 내부에 송신 요청 필드를 작성하여 송신함으로써, 즉 rCTS 프레임(103)을 송신함으로써 RTS 프레임(101)에 대한 응답과 동시에 상향 링크 데이터 전송을 위한 채널을 예약할 수 있다. 마지막 노드(Node3)의 CTS 프레임(107) 송신 후 DIFS(distributed inter frame space) 시간 이후에 상향 링크 컨트롤 구간으로 진입할 수 있다.
AP는 상향 링크 컨트롤 구간의 진입과 동시에 구간 변경을 알리는 TUC 프레임(111)을 브로드캐스팅하고, 계산된 타임아웃 시간(Ttimeout)과 AP의 사용 가능한 안테나의 개수를 알린다. 즉, TUC 프레임(111)에는 타임아웃 시간(Ttimeout)과 AP의 사용 가능한 안테나의 개수에 대한 정보를 포함할 수 있다.
AP는 타임아웃 시간 동안에 데이터를 송신하고자 하는 노드들로부터의 RTS 프레임 수신을 대기하며, 수신된 RTS 프레임에 대해 fCTS(final CTS) 프레임으로 응답할 수 있다.
구체적으로, 데이터를 전송하고자 하는 노드들(Node2와 Node3)은 상향 링크 컨트롤 구간에서 CSMA/CA(carrier sense multiple access/collision avoidance) 기법을 기반으로 하여 백오프 과정을 수행하고, 백오프 카운터가 만료되면 RTS 프레임(113과 115)을 AP로 송신하여 자신의 상향 링크 데이터 전송을 예약한다.
RTS 프레임을 수신한 AP는 사용 가능한 안테나의 개수를 차감시키며, RTS 프레임을 송신한 노드들(Node2와 Node3)은 fCTS 프레임이 수신될 때까지 대기한다. 모집된 상향 링크 데이터를 전송할 노드의 개수가 AP에 구비된 안테나의 개수보다 적을 경우, AP는 타임아웃 시간(Ttimeout)이 만료될 때까지 대기 후 fCTS 프레임(117)을 브로드캐스팅하여 하향 링크 데이터 전송 구간으로 진행한다.
AP가 타임아웃 시간(Ttimeout) 내에 AP에 구비된 안테나의 개수만큼의 RTS 프레임을 수신한 경우, AP는 데이터 전송 요청 구간을 마감하고 fCTS 프레임(117)을 브로드캐스팅함으로써, 하향 링크 데이터 전송 구간으로 진행한다. 즉, 하향 링크 데이터 전송 구간은 fCTS 프레임(117)의 송신이 완료된 후 SIFS(short inter-frame space) 시간 이후에 시작될 수 있다.
AP가 모집한 상향 링크 데이터 전송 노드의 개수는 하향 링크 컨트롤 구간에서 rCTS 프레임(103)을 송신한 노드(Node1)와 상향 링크 컨트롤 구간 내에서 RTS 프레임(113과 115)을 송신한 노드들(Node2와 Node3)의 총합으로 정의될 수 있다. 다시 말하면, 상향 링크 컨트롤 구간 내에서 모집해야 할 노드의 개수는 AP에 구비된 안테나의 개수에서 하향 링크 컨트롤 구간에서 rCTS 프레임을 통해 채널 점유를 사전에 예약한 노드의 개수를 뺀 값으로 정의될 수 있다. 상기와 같이 타임아웃 시간(Ttimeout)이 만료되기 전이라도 fCTS 프레임의 전송을 통해 상향 링크 컨트롤 구간을 종료시킬 수 있어 데이터 처리율을 향상시킬 수 있다.
AP는 fCTS 프레임(117)을 브로드캐스팅한 후 SIFS 시간을 대기하고, 하향 링크 다중 유저 데이터(DL_DATA 1, DL_DATA 2, 및 DL_DATA 3)를 송신한다. 즉, AP는 fCTS 프레임(117)을 브로드캐스팅한 후 SIFS 시간 이후에 시작되는 하향 링크 데이터 전송 구간에서 다중 유저 데이터(DL_DATA 1, DL_DATA 2, 및 DL_DATA 3)를 송신한다.
해당 데이터를 수신한 노드들은 SIFS 시간 동안 대기 후 MU(multiple user)_Ack 프레임(121, 123, 및 125)을 동시에 송신하고, AP는 다중 안테나를 통하여 다중 노드의 MU_Ack 프레임을 동시에 수신한다. 즉, 데이터(DL_DATA 1)를 수신한 노드(Node1)은 MU_Ack 프레임(121)을 송신하고, 데이터(DL_DATA 2)를 수신한 노드(Node2)는 MU_Ack 프레임(123)을 송신하고, 데이터(DL_DATA 3)를 수신한 노드(Node3)은 MU_Ack 프레임(125)를 송신할 수 있다.
상향 링크 데이터 전송 구간은 MU_Ack 프레임(121, 123, 및 125)의 송신 후 DIFS 시간 이후에 시작된다. AP는 MU_Ack 프레임(121, 123, 및 125)을 수신한 후 DIFS 시간 이후에 TUD(translate to uplink data transmission phase) 프레임(131)을 브로드캐스팅하여 상향 링크 데이터 전송 구간으로의 진입을 알릴 수 있다.
하향 링크 컨트롤 구간에서 전송 예약을 완료한 노드(Node1)과 상향 링크 컨트롤 구간에서 전송 예약을 완료한 노드들(Node2와 Node3)은 상향 링크 데이터 전송 구간 동안에 다중 유저 데이터 전송을 시작한다. 다중 유저 데이터(DATA 1, DATA 2, 및 DATA 3)는 TUD 프레임(131)을 수신한 후 SIFS 시간 이후에 전송이 개시될 수 있다. 다중 유저 데이터(DATA 1, DATA 2, 및 DATA 3)를 수신한 AP는 Ack 프레임(133)을 통해 데이터의 수신이 완료되었음을 알릴 수 있다. Ack 프레임(133)은 다중 유저 데이터(DATA 1, DATA 2, 및 DATA 3)의 전송이 완료된 후 SIFS 시간 이후에 송신될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 무선랜 시스템에서 프레임을 전송하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 예컨대, 무선랜 시스템(10)은 하나의 AP와 5 개의 노드들(Node1 내지Node5)를 포함하며, AP는 3 개의 안테나를 구비하여 동시에 3 개의 상·하향 링크 전송이 가능하다.
상ㆍ하향 링크 사이클은 AP가 RTS 프레임을 전송하면서 하향 링크 컨트롤 구간으로 진입한다. AP는 하향 링크 데이터 전송을 위해 RTS 프레임을 목적지 노드들(Node1, Node2, 및 Node3)에게 브로드캐스팅하고, 목적지 노드들(Node2와 Node3)은 CTS 프레임을 회신함으로써 데이터 수신 대기 상태를 AP에게 알린다. 한편, 상향 링크 데이터를 가지고 있는 노드(Node1)는 AP의 RTS 프레임에 대한 응답 프레임을 전송 함으로써 자신의 CSI 정보를 피드백 할 수 있으므로 별도의 RTS 프레임의 전송을 생략하고 하향 링크 컨트롤 구간 내에서 rCTS프레임을 회신 함으로써 상향 링크 데이터 전송을 위한 채널 점유를 사전 예약할 수 있다.
상향 링크 컨트롤 구간에서 AP는 TUC 프레임을 브로드캐스팅함으로써 타임아웃 시간(Ttimeout(2))을 설정한다. 이때, 설정되는 타임아웃 시간(Ttimeout(2))은 회신할 수 있는 다중 유저의 데이터 수에 맞춰서 계산 되는데, 3 개의 안테나 중 노드(Node1)의 채널 사전 점유에 의해 2 개의 데이터만 요청을 수신할 수 있다(Ttimeout(2)). Node1의 경우, rCTS 프레임을 통해 채널 점유를 사전 예약하였으므로 별도의 RTS 프레임을 송신하지 않으나, 상향 링크 전송할 데이터를 가진 노드들(Node4와 Node5)은 사전 예약을 하지 못했으므로 백오프 과정을 거쳐 RTS 프레임을 송신함으로써 채널 점유를 예약한다.
AP는 타임아웃 시간이 만료되지 않았으나 최대로 수신 가능한 다중 유저 데이터의 예약을 마쳤으므로 fCTS 프레임을 통해 노드들로 하여금 상향 링크 컨트롤 구간의 종료를 알린다.
이후 하향 링크 데이터 전송 구간에서는 하향 링크 컨트롤 구간에서 rCTS 프레임 및 CTS 프레임을 회신한 노드들(Node1, Node2, 및 Node3)에게 MU-MIMO 데이터를 동시에 전송하고, 데이터를 수신한 노드들(Node1, Node2, 및 Node3)은 MU_Ack 프레임을 데이터 수신 후 SIFS 시간을 대기 한 후 전송한다.
상향 링크 데이터 전송 구간 진입 후 AP는 TUD 프레임을 브로드캐스팅하여 상향 링크 데이터 전송 구간으로의 구간 전환을 알리고 SIFS시간 대기 후 하향 링크 컨트롤 구간에서 rCTS 프레임을 통해 채널 점유를 사전 예약한 노드(Node1)와 상향 링크 컨트롤 구간에서 RTS 프레임을 통해 채널 점유를 예약한 노드들(Node4와 Node5)은 MU-MIMO 상향 링크 데이터 전송을 시작한다. MU-MIMO 데이터를 수신한 AP는 Ack 프레임을 브로드캐스팅함으로써 상향 링크 데이터 전송 구간을 마침과 동시에 상ㆍ하향 링크 데이터 사이클을 마친다.
도 4는 도 1에 도시된 AP와 노드의 기능 블럭도이다. 도 4를 참조하면, AP(800)는 프로세서(810), 메모리(820), 및 RF부(830)를 포함한다.
프로세서(810)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(810)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(820)는 프로세서(810)와 연결되어, 프로세서(810)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(830)는 프로세서(810)와 연결되어, 무선 신호를 전송 및/또는 수신한다.
노드(900)는 프로세서(910), 메모리(920), 및 RF부(930)를 포함한다. 프로세서(910)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(910)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(920)는 프로세서(910)와 연결되어, 프로세서(910)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF부(930)는 프로세서(910)와 연결되어, 무선 신호를 전송 및/또는 수신한다.
프로세서(810과 910)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(820과 920)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(830과 930)는 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(820과 920)에 저장되고, 프로세서(810과 910)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(820과 920)는 프로세서(810과 910) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(810과 910)와 연결될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 무선랜 시스템
800 : AP
810 : 프로세서
820 : 메모리
830 : RF부
900 : 노드
910 : 프로세서
920 : 메모리
930 : RF부

Claims (9)

  1. 무선랜 시스템에서 접속 포인트(access point; AP)에 의한 프레임 전송 방법에 있어서,
    상기 AP에 의한 RTS(request to send) 프레임의 송신으로 시작되는 하향 링크 컨트롤 구간 동안에, 상기 AP가 적어도 하나의 제1 노드로부터 CTS(clear to send) 프레임을 수신하는 단계;
    상기 AP에 의한 TUC(translate to uplink control phase) 프레임의 송신으로 시작되는 상향 링크 컨트롤 구간 동안에, 상기 AP가 적어도 하나의 제2 노드로부터 RTS 프레임을 수신하는 단계;
    상기 AP가 상기 RTS 프레임에 대한 응답으로 fCTS(final CTS) 프레임을 송신하는 단계;
    상기 fCTS 프레임의 송신 이후에 시작되는 하향 링크 데이터 전송 구간 동안에, 상기 AP가 하향 링크 데이터를 송신하고, 상기 하향 링크 데이터를 수신한 상기 적어도 하나의 제1 노드로부터 Ack(acknowledgement) 프레임을 수신하는 단계; 및
    상기 AP에 의한 TUD(translate to uplink data transmission phase) 프레임의 송신으로 시작되는 상향 링크 데이터 전송 구간 동안에, 상기 AP가 상기 적어도 하나의 제2 노드로부터 상향 링크 데이터를 수신하고, Ack 프레임을 송신하는 단계를 포함하는 프레임 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 RTS 프레임과 상기 CTS 프레임은 채널 상태 정보(channel state information; SCI)를 유추할 수 있는 프리앰블을 포함하는, 프레임 전송 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 CTS 프레임은 데이터 송신 요청을 알리는 필드를 포함하는, 프레임 전송 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상향 링크 컨트롤 구간은 상기 적어도 하나의 제1 노드 중 마지막으로 상기 CTS 프레임을 전송한 노드로부터 상기 CTS 프레임이 수신된 후 DIFS(distributed inter-frame space) 시간 이후에 시작되는, 프레임 전송 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하향 링크 데이터 전송 구간은 상기 AP에 의한 fCTS 프레임의 전송 후 SIFS(short inter-frame space) 시간 이후에 시작되는, 프레임 전송 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 노드로부터 수신된 Ack 프레임은 동시에 수신되는, 프레임 전송 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상향 링크 데이터 전송 구간은 상기 적어도 하나의 제1 노드로부터 상기 Ack 프레임이 수신된 후 DIFS 시간 이후에 시작되는, 프레임 전송 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 노드는 상기 적어도 하나의 제1 노드 중 데이터 송신 요청을 알리는 필드가 포함된 CTS 프레임을 송신한 노드를 포함하는, 프레임 전송 방법.
  9. 무선랜 시스템에서 프레임을 전송하는 접속 포인트(access point; AP)에 있어서,
    무선 신호를 전송하거나 수신하는 RF(radio frequency)부; 및
    상기 RF부와 연결되는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    하향 링크 컨트롤 구간 동안에, 적어도 하나의 제1 노드로부터 CTS 프레임을 수신하고,
    상향 링크 컨트롤 구간 동안에, 적어도 하나의 제2 노드로부터 RTS 프레임을 수신하고,
    상기 RTS 프레임에 대한 응답으로 fCTS 프레임을 송신하고,
    상기 fCTS 프레임의 송신 이후에 시작되는 하향 링크 데이터 전송 구간 동안에, 하향 링크 데이터를 송신하고, 상기 하향 링크 데이터를 수신한 상기 적어도 하나의 제1 노드로부터 Ack 프레임을 수신하고,
    상향 링크 데이터 전송 구간 동안에, 상기 적어도 하나의 제2 노드로부터 상향 링크 데이터를 수신하고, Ack 프레임을 송신하는, 접속 포인트
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