KR101645782B1

KR101645782B1 - 무선랜 시스템에서 파워 세이브 모드 운영 방법 및 이를 지원하는 장치

Info

Publication number: KR101645782B1
Application number: KR1020137013747A
Authority: KR
Inventors: 김서욱; 석용호; 김봉회
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2016-08-04
Also published as: WO2012077952A2; WO2012077952A3; US20130250832A1; US9282511B2; KR20130112039A

Abstract

무선랜 시스템에서 액세스 포인트에 의해 수행되는 파워 세이브 모드 운영 방법이 제공된다. 상기 방법은 AP가 제1 TIM(Traffic Indication Map) 브로드캐스트 지시(broadcast indication) 프레임을 제1 스테이션(station; STA)에게 전송하고, 제2 TIM 브로드캐스트 지시 프레임을 제2 STA에게 전송하고, 상기 제1 STA에 대한 버퍼된 트래픽(buffered traffic)이 있음을 알리는 제1 TIM 프레임을 전송하고, 및, 상기 제2 STA에 대한 버퍼된 트래픽이 있음을 알리는 제2 TIM 프레임을 전송하는 것;을 포함한다. 상기 제1 TIM 브로드캐스트 지시 프레임은 상기 제1 TIM 프레임의 전송 시점을 지시하는 제1 TIM 오프셋(offset) 필드를 포함하고, 및, 상기 제2 TIM 브로드캐스트 지시 프레임은 상기 제2 TIM 프레임의 전송 시점을 지시하는 제2 TIM 오프셋 필드를 포함한다.

Description

무선랜 시스템에서 파워 세이브 모드 운영 방법 및 이를 지원하는 장치{METHOD FOR MANAGING POWER SAVE MEDE IN WIRELESS LAN SYSTEM, AND DEVICE FOR SUPPORTING SAME}

본 발명은 무선랜 시스템에 관한 것으로서 보다 상세하게는 스테이션(Station; STA)의 파워 세이브 모드(power save mode) 운영 방법 및 이를 지원하는 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, 휴대용 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player, PMP)등과 같은 휴대용 단말기를 이용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 기술이다.

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 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs) 기술에 기반을 두고 있다.

무선랜 시스템에서는 스테이션(station; STA)의 운영 모드로 액티브 모드(active mode)와 파워 절약 모드(power save mode)를 지원한다. 액티브 모드는 STA이 어웨이크 상태(awake state)로 동작하여 프레임을 송수신할 수 있는 운영 모드를 의미한다. 반면, 프레임 수신을 위해 활성화 상태에 있을 필요 없는 STA의 파워 절약(power saving)을 위해 파워 세이브 모드 운영이 지원된다. PSM을 지원하는 스테이션(station; STA)은 자신이 무선 매체에 접근할 수 있는 기간이 아닌 경우에 취침 상태(doze state)로 동작함을 통하여 불필요한 파워 소모를 방지할 수 있다. 즉, 해당 STA으로 프레임이 전송될 수 있는 기간 동안 또는 해당 STA이 프레임을 전송할 수 있는 기간 동안에만 어웨이크 상태(awake state)로 동작한다.

무선랜 시스템에서 액세스 포인트(Access Point; AP)는 파워 세이브 모드로 동작하는 STA들에 대해 전송할 트래픽(traffic)을 관리한다. AP는 특정 STA에게 전송될 버퍼된 트래픽(buffered traffic)이 존재하는 경우 이를 해당 STA에게 알려주고, 프레임을 전송할 수 있는 방법이 필요하다. 또한 STA은 취침 상태로 동작함에 있어서, 자신에 대한 버퍼된 트래픽이 존재하는지 판단하고, 존재한다면 어웨이크 상태로 전환하고 프레임을 정상적으로 수신할 수 있는 방법이 필요하다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 무선랜 시스템에서 파워 세이브 모드(power save mode)로 동작하는 스테이션(station; STA)의 운영 방법 및 이를 지원하는 장치를 제공하는 것이다.

일 양태에 있어서, 무선랜 시스템에서 액세스 포인트에 의해 수행되는 파워 세이브 모드 운영 방법이 제공된다. 상기 방법은 AP가 제1 TIM(Traffic Indication Map) 브로드캐스트 지시(broadcast indication) 프레임을 제1 스테이션(station; STA)에게 전송하고, 제2 TIM 브로드캐스트 지시 프레임을 제2 STA에게 전송하고, 상기 제1 STA에 대한 버퍼된 트래픽(buffered traffic)이 있음을 알리는 제1 TIM 프레임을 전송하고, 및, 상기 제2 STA에 대한 버퍼된 트래픽이 있음을 알리는 제2 TIM 프레임을 전송하는 것;을 포함한다. 상기 제1 TIM 브로드캐스트 지시 프레임은 상기 제1 TIM 프레임의 전송 시점을 지시하는 제1 TIM 오프셋(offset) 필드를 포함하고, 및, 상기 제2 TIM 브로드캐스트 지시 프레임은 상기 제2 TIM 프레임의 전송 시점을 지시하는 제2 TIM 오프셋 필드를 포함한다.

상기 제1 TIM 오프셋 필드가 지시하는 상기 시점 및 상기 제2 TIM 오프셋 필드가 지시하는 상기 시점은 서로 다를 수 있다.

상기 제1 TIM 프레임의 전송 시점은 상기 AP가 주기적으로 전송하는 특정 비콘 프레임의 전송 시점으로부터 경과된 오프셋 시간 값으로 표현될 수 있다.

상기 방법은 상기 제1 STA이 상기 제1 TIM 브로드캐스트 지시 프레임을 수신한 후 취침 상태로 진입하고, 및, 상기 제1 STA이 상기 제1 TIM 오프셋 필드가 지시하는 시점에 어웨이크 상태로 전환하여 동작하는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 제2 STA이 상기 제2 TIM 브로드캐스트 지시 프레임을 수신한 후 취침 상태로 진입하고 및 상기 제2 STA이 상기 제2 TIM 오프셋 필드가 지시하는 시점에 어웨이크 상태로 전환하여 동작하는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 STA 및 상기 제2 STA이 상기 AP와 결합(association)시에 부여 받은 결합 식별자(association identifier; AID)가 동일할 수 있다.

상기 제1 TIM 프레임은 상기 제1 STA에 대한 버퍼된 프레임이 있음을 알리기 위해 상기 제1 STA의 상기 AID를 지시하는 정보를 포함할 수 있다.

상기 제2 TIM 프레임은 상기 제2 STA에 대한 버퍼된 프레임이 있음을 알리기 위해 상기 제2 STA의 상기 AID를 지시하는 정보를 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 AP가 상기 제1 STA 및 상기 제2 STA과 프레임 교환하는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 제1 STA이 상기 AP와 프레임 교환이 종료되면 취침 상태로 진입하고, 및, 상기 제2 STA이 상기 AP와 프레임 교환이 종료되면 취침 상태로 진입하는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 TIM 프레임은 주기적으로 전송되고, 상기 제1 TIM 브로드캐스트 지시 프레임은, 상기 제1 TIM 프레임의 전송 주기를 지시하는 제1 TIM 인터벌 필드를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 TIM 프레임은 주기적으로 전송되고, 상기 제2 TIM 브로드캐스트 지시 프레임은, 상기 제2 TIM 프레임의 전송 주기를 지시하는 제2 TIM 인터벌 필드를 더 포함할 수 있다.

다른 양태에 있어서 무선 장치가 제공된다. 상기 장치는 무선 신호를 송신 및 수신하는 트랜시버(transceiver) 및 상기 트랜시버와 기능적으로 결합된 프로세서(processor);를 포함한다. 상기 프로세서는 제1 TIM(Traffic Indication Map) 브로드캐스트 지시(broadcast indication) 프레임을 제1 스테이션(station; STA)에게 전송하고, 제2 TIM 브로드캐스트 지시 프레임을 제2 STA에게 전송하고, 상기 제1 STA에 대한 버퍼된 트래픽(buffered traffic)이 있음을 알리는 제1 TIM 프레임을 전송하고, 및, 상기 제2 STA에 대한 버퍼된 트래픽이 있음을 알리는 제2 TIM 프레임을 전송하는 것을 수행하도록 설정된다. 상기 제1 TIM 브로드캐스트 지시 프레임은 상기 제1 TIM 프레임의 전송 시점을 지시하는 제1 TIM 오프셋(offset) 필드를 포함하고 및 상기 제2 TIM 브로드캐스트 지시 프레임은 상기 제2 TIM 프레임의 전송 시점을 지시하는 제2 TIM 오프셋 필드를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 파워 세이브 운영 방법에 따르면, 액세스 포인트(Access Point; AP)는 STA에게 TIM(Traffic Indication Map) 프레임이 전송되는 시점에 대한 정보를 STA의 요청 없이 알려줄 수 있다. 따라서, AP는 필요시 STA들에게 각기 다른 TIM 프레임 전송 시점을 알려줄 수 있다. 이는 결합 식별자(association identifier; AID)가 STA들에게 중복 부여될 수 있는 M2M(Machine to Machine) 시스템에서, 각 STA들이 자신에 대한 버퍼된 트래픽(buffered traffic)이 없음에도 어웨이크 상태(awake state)를 유지하는 것을 방지할 수 있다. 이는 저가의 장치(low cost device)가 주된 멤버 STA인 M2M 지원 무선랜 시스템에서 파워 효율의 향상을 가져올 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜(Wireless Local Area Network; WLAN) 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 파워 관리 운영(power management operation)의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 TIM 프로토콜에서 AP의 응답 절차의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 TIM protocol에서 AP의 응답 절차의 다른 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 DTIM에 의한 TIM 프로토콜의 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 TIM 브로드캐스트를 기반으로 한 파워 세이브 모드 운영 방법을 나타내는 도면이다.
도 7은 TIM 브로드캐스트 요청 요소 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 8은 TIM 브로드캐스트 응답 요소 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 파워 세이브 모드 운영 방법을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 TIM 브로드캐스트 기반 파워 세이브 모드 운영 방법이 적용될 수 있는 무선랜 시스템의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 파워 세이브 모드 운영 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예가 적용된 통신 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예가 적용된 통신 방법의 다른 일례를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 파워 세이브 모드 운영 방법을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 파워 세이브 모드 운영을 기반으로 한 통신 방법을 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 무선 장치를 나타내는 블록도이다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜(Wireless Local Area Network; WLAN) 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.

WLAN 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

인프라스트럭쳐(infrastructure) BSS는 하나 또는 그 이상의 비AP 스테이션(non-AP STA1, non-AP STA2, non-AP STA3, non-AP STA4, non-AP STA5), 분산 서비스(Distribution Service)를 제공하는 AP(Access Point) 및 다수의 AP를 연결시키는 분산 시스템(Distribution System, DS)을 포함한다. 인프라스트럭쳐 BSS에서는 AP가 BSS의 비AP STA들을 관리한다.

반면, 독립 BSS(Independent BSS, IBSS)는 애드-혹(Ad-Hoc) 모드로 동작하는 BSS이다. IBSS는 AP을 포함하지 않기 때문에 중앙에서 관리기능을 수행하는 개체(Centralized Management Entity)가 없다. 즉, IBSS에서는 비AP STA들이 분산된 방식(distributed manner)으로 관리된다. IBSS에서는 모든 STA이 이동 STA으로 이루어질 수 있으며, DS에로의 접속이 허용되지 않아서 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.

STA은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 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.

비AP STA는 AP가 아닌 STA로, 비 AP STA은 이동 단말(mobile terminal), 무선 기기(wireless device), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit; WTRU), 사용자 장비(User Equipment; UE), 이동국(Mobile Station; MS), 또는 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 등의 다른 명칭으로도 불릴 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 비 AP STA을 STA으로 지칭하도록 한다.

AP는 해당 AP에게 결합된(Associated) STA을 위하여 무선 매체를 경유하여 DS에 대한 접속을 제공하는 기능 개체이다. AP를 포함하는 인프라스트럭쳐 BSS에서 STA들 사이의 통신은 AP를 경유하여 이루어지는 것이 원칙이나, 다이렉트 링크가 설정된 경우에는 STA들 사이에서도 직접 통신이 가능하다. AP는 집중 제어기(central controller), 기지국(Base Station, BS), 노드-B, BTS(Base Transceiver System), 또는 사이트 제어기 등으로 불릴 수도 있다.

BSS를 포함하는 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 AP 및/또는 STA들은 서로 통신할 수 있으며, 동일한 ESS에서 STA은 끊김 없이 통신하면서 하나의 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있다.

도 1에서 STA들(21, 22, 23, 24, 25)은 AP(10)와 결합하면서 AID(association ID)를 할당 받을 수 있다. AID는 하나의 BSS 내에서는 유일하게 사용된다. 일례로, 현재 무선랜 시스템에서 AID는 1에서 2007까지의 값 중 하나의 값으로 할당될 수 있다. 이 경우 AP 및/또는 STA이 전송하는 프레임에는 AID를 위하여 14비트가 할당될 수 있으며, AID 값은 16383까지 할당될 수 있으나 2008에서 16383은 예비 값으로 설정되어있을 수 있다.

IEEE 802.11에 따른 무선랜 시스템에서, MAC(Medium Access Control)의 기본 접속 메커니즘은 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 메커니즘 따르면, AP 및/또는 STA은 전송을 시작하기에 앞서 무선 채널 또는 매체(medium)를 센싱(sensing)한다. 센싱 결과, 만일 매체가 휴지 상태(idle status)인 것으로 판단 되면, 해당 매체를 통하여 프레임 전송을 시작한다. 반면, 매체가 점유 상태(occupied status)인 것으로 감지되면, 해당 AP 및/또는 STA은 자기 자신의 전송을 시작하지 않고 매체 접근을 위한 지연 기간을 설정하여 기다린다.

CSMA/CA 메커니즘은 AP 및/또는 STA이 매체를 직접 센싱하는 물리적 캐리어 센싱(physical carrier sensing) 외에 가상 캐리어 센싱(virtual carrier sensing)도 포함한다. 가상 캐리어 센싱은 히든 노드 문제(hidden node problem) 등과 같이 매체 접근상 발생할 수 있는 문제를 보완하기 위한 것이다. 가상 캐리어 센싱을 위하여, 무선랜 시스템의 MAC 은 네트워크 할당 벡터(Network Allocation Vector, NAV)를 이용한다. NAV는 현재 매체를 사용하고 있거나 또는 사용할 권한이 있는 AP 및/또는 STA이, 매체가 이용 가능한 상태로 되기까지 남아 있는 시간을 다른 AP 및/또는 STA에게 지시하는 값이다. 따라서 NAV로 설정된 값은 해당 프레임을 전송하는 AP및/또는 STA에 의하여 매체의 사용이 예정되어 있는 기간에 해당된다.

DCF와 함께 IEEE 802.11 MAC 프로토콜은 DCF와 폴링(pollilng) 기반의 동기식 접속 방식으로 모든 수신 AP 및/또는 STA이 데이터 프레임을 수신할 수 있도록 주기적으로 폴링하는 PCF(Point Coordination Function)를 기반으로 하는 HCF(Hybrid Coordination Function)를 제공한다. HCF는 제공자가 다수의 사용자에게 데이터 프레임을 제공하기 위한 접속 방식을 경쟁 기반으로 하는 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)와 폴링(polling) 메커니즘을 이용한 비경쟁 기반의 채널 접근 방식을 사용하는 HCCA(HCF Controlled Channel Access)를 가진다. HCF는 WLAN의 QoS(Quality of Service)를 향상시키기 위한 매체 접근 메커니즘을 포함하며, 경쟁 주기(Contention Period; CP)와 비경쟁 주기(Contention Free Period; CFP) 모두에서 QoS 데이터를 전송할 수 있다.

STA은 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)를 지원하는 차세대 무선랜 시스템은 IEEE 802.11n 무선랜 시스템의 다음 버전으로서, MAC 서비스 접속 포인트(Service Access Point, SAP)에서 1Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 지원하기 위하여 최근에 새롭게 제안되고 있는 IEEE 802.11 무선랜 시스템 중의 하나이다.

차세대 무선랜 시스템은 무선채널을 효율적으로 이용하기 위하여 복수의 STA들이 동시에 채널에 접근하는 MU-MIMO(Multi User Multiple Input Multiple Output) 방식의 전송을 지원한다. MU-MIMO 전송 방식에 따르면, AP가 MIMO 페어링된 하나 이상의 STA에게 동시에 패킷을 전송할 수 있다.

TV WS는 미국의 아날로그 TV의 디지털화로 인해 남게 된 휴지 상태의 주파수 대역을 말하며, 예를 들어, 54∼698MHz 대역을 말한다. 하지만, 이는 예시에 불과하고, TV WS는 허가된 유저(licensed user)가 우선적으로 사용할 수 있는 허가된 대역이라 할 수 있다. 허가된 유저는 허가된 대역의 사용을 허가 받은 유저를 의미하며, 허가된 장치(licensed device), 제1 유저(primary user), 주사용자(incumbent user) 등의 다른 명칭으로도 불릴 수 있다.

TV WS에서 동작하는 AP 및/또는 STA은 허가된 유저에 대한 보호(protection) 기능을 제공하여야 하는데, TV WS 대역의 사용에 있어서 허가된 유저가 우선하기 때문이다. 예를 들어 TV WS 대역에서 특정 대역폭을 가지도록 규약상 분할되어 있는 주파수 대역인 특정 WS 채널을 마이크로폰(microphone)과 같은 허가된 유저가 이미 사용하고 있는 경우, 허가된 유저를 보호하기 위하여 AP 및/또는 STA은 해당 WS 채널에 해당하는 주파수 대역은 사용할 수 없다. 또한, AP 및/또는 STA은 현재 프레임 전송 및/또는 수신을 위해 사용하고 있는 주파수 대역을 허가된 유저가 사용하게 되면 해당 주파수 대역의 사용을 중지해야 한다.

따라서 AP 및/또는STA은 TV WS 대역 내 특정 주파수 대역의 사용이 가능한지, 다시 말해서 상기 주파수 대역에 허가된 유저가 있는지 여부를 파악하는 절차가 선행되어야 한다. 특정 주파수 대역에 허가된 유저가 있는지 여부를 파악하는 것을 스펙트럼 센싱(spectrum sensing)이라 한다. 스펙트럼 센싱 메커니즘으로 에너지 탐지(energy detection) 방식, 신호 탐지(signature detection) 방식 등이 활용된다. 수신 신호의 강도가 일정 값 이상이면 허가된 유저가 사용중인 것으로 판단하거나, DTV 프리앰블(preamble)이 검출되면 허가된 유저가 사용중인 것으로 판단할 수 있다.

한편, 프레임 송수신을 위하여 항상 채널을 센싱하는 것은STA의 지속적인 전력 소모를 야기한다. 수신 상태에서의 전력 소모는 송신 상태에서의 전력 소모에 비하여 크게 차이가 나지 않기 때문에 수신 상태를 계속 유지하는 것은 배터리로 동작하는 STA에게 상대적으로 많은 전력 소모를 발생시킨다. 따라서, 무선랜 시스템에서 STA이 지속적으로 수신 대기 상태를 유지하며 채널을 센싱하는 것은 무선랜 처리율 측면에서 특별한 상승 효과 없이 비효율적은 파워 소모를 야기할 수 있으므로, 파워 관리(power management) 측면에서 적합하지 않을 수 있다.

위와 같은 문제점을 보완하기 위해 무선랜 시스템에서는 STA의 파워 관리(power management; PM) 모드를 지원한다. STA의 파워 관리 모드는 액티브 모드(active mode) 및 파워 세이브(power save; PS) 모드로 나뉘어 진다. STA은 기본적으로 액티브 모드로 동작한다. 액티브 모드로 동작하는 STA은 어웨이크 상태(awake state)를 유지한다. 즉, 프레임 송수신이나 채널 센싱 등 정상적인 동작이 가능한 상태를 유지한다.

PS 모드로 동작하는 STA은 취침 상태(doze state)와 어웨이크 상태(awake state)를 전환해가며 동작한다. 취침 상태로 동작하는 STA은 최소한의 파워로 동작하며 데이터 프레임을 포함하여 AP로부터 전송되는 무선 신호를 수신하지 않는다. 또한 취침 상태로 동작하는 STA은 채널 센싱을 수행하지 않는다.

STA이 취침 상태로 가능한 오래 동작할수록 전력 소모가 줄어들기 때문에, STA은 동작 기간이 증가한다. 하지만 취침 상태에서는 프레임 송수신이 불가능하기 때문에 무조건적으로 오래 동작할 수는 없다. 취침 상태로 동작하는 STA이 AP에게 전송할 프레임이 존재하는 경우 어웨이크 상태로 전환하여 프레임을 송신할 수 있다. 다만, AP가 취침 상태로 동작하는 STA에게 전송할 프레임이 있는 경우, STA은 이를 수신할 수 없으며 수신할 프레임이 존재하는 것도 알 수 없다. 따라서, STA은 자신에게 전송될 프레임의 존재 여부, 존재한다면 이를 수신하기 위하여 특정 주기에 따라 어웨이크 상태로 전환하는 동작이 필요할 수 있다. AP는 이에 따라 프레임을 STA에게 전송할 수 있다. 이는 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.

도 2는 파워 관리 운영(power management operation)의 일례를 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, AP(210)는 일정한 주기로 비콘 프레임(beacon frame)을 BSS 내의 STA들에게 전송한다(S210). 비콘 프레임에는 TIM 정보 요소(traffic indication map information element)가 포함된다. TIM 요소는 AP(210)가 자신과 결합된 STA들에 대한 버퍼된 트래픽이 존재하며, 프레임을 전송할 것임을 알려주는 정보를 포함한다. TIM 요소에는 유니캐스트(unicast) 프레임을 알려주는데 사용되는 TIM과 멀티캐스트(multicast) 또는 브로드캐스트(broadcast) 프레임을 알려주는데 사용되는 DTIM(delivery traffic indication map)이 있다.

AP(210)는 3번의 비콘 프레임을 전송할 때 마다 1회씩 DTIM을 전송한다.

STA1(221) 및 STA2(222)는 PS 모드로 동작하는 STA이다. STA1(221) 및 STA2(222)는 특정 주기의 웨이크업 인터벌(wakeup interval) 마다 취침 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여 AP(210)에 의하여 전송된 TIM 요소를 수신할 수 있도록 설정될 수 있다.

STA1(221)이 비콘 인터벌마다 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있도록 특정 웨이크업 인터벌이 설정될 수 있다. 따라서, STA1(221)은 AP(210)가 첫 번째로 비콘 프레임을 전송할 때(S211) 어웨이크 상태로 전환한다(S221). STA1(221)은 비콘 프레임을 수신하고 TIM 요소를 획득한다. 획득된 TIM 요소가 STA1(221)에게 전송될 프레임이 있음을 지시하는 경우, STA1(221)은 AP(210)에게 프레임 전송을 요청하는 PS poll 프레임을 AP(210)에게 전송한다(S221a). AP(210)는 PS poll 프레임에 대응하여 프레임을 STA1(221)에게 전송한다(S231). 프레임 수신을 완료한 STA1(221)은 다시 취침 상태로 전환하여 동작한다.

AP(210)가 두 번째로 비콘 프레임을 전송함에 있어서, 다른 장치가 매체에 접근해 있는 등 매체가 점유된(busy medium) 상태이므로, AP(210)는 정확한 비콘 인터벌에 맞추어 비콘 프레임을 전송하지 못하고 지연된 시점에 전송할 수 있다(S212). 이 경우 STA1(221)은 비콘 인터벌에 맞추어 동작 모드를 어웨이크 상태로 전환하지만 지연되어 전송되는 비콘 프레임을 수신하지 못하여 다시 취침 상태로 전환한다(S222).

AP(210)가 세 번째로 비콘 프레임을 전송할 때, 해당 비콘 프레임에는 DTIM으로 설정된 TIM 요소가 포함될 수 있다. 다만, 매체가 점유된(busy medium) 상태이므로 AP(210)는 비콘 프레임을 지연 전송한다(S213). STA1(221)은 비콘 인터벌에 맞추어 어웨이크 상태로 전환하여 동작하며, AP(210)에 의해 전송되는 비콘 프레임을 통하여 DTIM을 획득할 수 있다. STA1(221)이 획득한 DTIM은 STA1(221)에 전송될 프레임은 없으며 다른 STA을 위한 프레임이 존재함을 지시하므로, STA1(221)은 다시 취침 상태로 전환하여 동작한다. AP(210)는 비콘 프레임 전송 후 프레임을 해당 STA에게 전송한다(S232).

AP(210)는 네 번째로 비콘 프레임을 전송한다(S214). 다만, STA1(221)은 이 전 2회에 걸친 TIM 요소 수신을 통해 자신에 대한 버퍼된 트래픽이 존재한다는 정보를 획득할 수 없었으므로, TIM 요소 수신을 위한 웨이크업 인터벌을 조정할 수 있다. 또는, AP(210)에 의해 전송되는 비콘 프레임에 STA1(221)의 웨이크업 인터벌 값을 조정을 위한 시그널링 정보가 포함된 경우, STA1(221)의 웨이크업 인터벌 값이 조정될 수 있다. 본 예시에서, STA1(221)은 비콘 인터벌마다 TIM 요소 수신을 위해 운영 상태를 전환하던 것을 3회의 비콘 인터벌마다 한번 운영 상태를 전환하도록 설정될 수 있다. 따라서, STA1(221)은 AP(210)가 네 번째 비콘 프레임을 전송하고(S214), 다섯 번째 비콘 프레임을 전송하는 시점에(S215) doze state를 유지하므로 해당 TIM 요소를 획득할 수 없다.

AP(210)가 여섯 번째로 비콘 프레임을 전송할 때(S216), STA1(221)은 어웨이크 상태로 전환하여 동작하고 비콘 프레임에 포함된 TIM 요소를 획득한다(S224). TIM 요소는 브로드캐스트 프레임이 존재함을 지시하는 DTIM이므로, STA1(221)은 PS poll 프레임을 AP(210)에게 전송하지 않고, AP(210)에 의해 전송되는 브로드캐스트 프레임을 수신한다(S234).

한편 STA2(222)에 설정된 웨이크업 상태은 STA1(221)보다 긴 주기로 설정될 수 있다. 따라서, STA2(222)는 AP(210)가 다섯 번째로 비콘 프레임을 전송하는 시점(S215)에 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있다(S224). STA2(222)는 TIM 요소를 통하여 자신에게 전송될 프레임이 존재함을 알고 전송을 요청하기 위해 AP(210)에게 PS poll 프레임을 전송한다(S224a). AP(210)는 PS poll 프레임에 대응하여 STA2(222)에게 프레임을 전송한다(S233).

도 2와 같은 파워 세이브 모드 운영을 위해 TIM 요소에는 STA이 자신에게 전송될 프레임이 존재하는지를 지시하는 TIM 또는 브로드캐스트/멀티캐스트 프레임이 존재하는지를 지시하는 DTIM이 포함된다. DTIM은 TIM 요소의 필드 설정을 통하여 구현될 수 있다.

TIM 요소를 수신한 STA의 상세한 응답 절차는 이하 도3 및 도 5를 참조할 수 있다.

도 3은 TIM 프로토콜에서 AP의 응답 절차의 일례를 나타내는 흐름도이다.

도 3을 참조하면, STA(320)은 AP(310)로부터 TIM을 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 취침 상태에서 어웨이크 상태로 운영 상태를 전환한다(S310). STA(320)은 수신한 TIM 요소를 해석하여 자신에게 전송될 버퍼된 트래픽이 있음을 알 수 있다.

STA(320)은 PS poll 프레임 전송을 위한 매체 접근을 위해 다른 STA들과 컨텐딩(contending)을 하고(S320), AP(310)에게 데이터 프레임 전송을 요청하기 위하여 PS poll 프레임을 전송한다(S330).

STA(320)에 의해 전송된 PS poll 프레임을 수신한 AP(310)는 STA(320)에게 프레임을 전송한다. STA2(320)는 데이터 프레임을 수신하고 이에 대한 수신 응답으로 ACK(acknowledgement) 프레임을 AP(310)에게 전송한다(S350). 이후 STA2(320)는 다시 취침 상태로 운영 모드를 전환한다(S360).

도 3과 같이 AP는 STA으로부터 PS poll 프레임을 수신한 즉시 데이터 프레임을 전송하는 즉시 응답(immediate response)과 달리 PS poll 프레임 수신 이후 특정 시점에 데이터를 전송할 수도 있다.

도 4는 TIM protocol에서 AP의 응답 절차의 다른 일례를 나타내는 흐름도이다.

도 4를 참조하면, STA(420)은 AP(410)로부터 TIM을 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 취침 상태에서 취침 상태로 운영 상태를 전환한다(S410). STA(420)은 수신한 TIM 요소를 해석하여 자신에게 전송될 버퍼된 트래픽이 있음을 알 수 있다.

STA(420)은 PS poll 프레임 전송을 위한 매체 접근을 위해 다른 STA들과 컨텐딩을 하고(S420), AP(410)에게 데이터 프레임 전송을 요청하기 위하여 PS poll 프레임을 전송한다(S430).

AP(410)가 PS poll 프레임을 수신하고도 SIFS(short interframe space)와 같이 특정 시간적 인터벌 동안 데이터 프레임을 준비하지 못한 경우, 데이터 프레임을 바로 전송하지 않고 대신 ACK 프레임을 ACK 프레임을 STA(420)에게 전송한다(S440). 이는 도 3의 AP(410)가 PS poll 프레임에 대응하여 데이터 프레임을 바로 STA(420)에게 전송하는 S440 단계와 다른 지연 응답(deferred response)의 특징이다.

AP(410)는 ACK 프레임 전송 후 데이터 프레임이 준비되면 컨텐딩을 수행한 후(S450), 데이터 프레임을 STA(420)에게 전송한다(S460).

STA(420)은 데이터 프레임에 대한 수신 응답으로 ACK 프레임을 AP(410)에게 전송하고(S470), 취침 상태로 운영 모드를 전환한다(S480).

AP가 DTIM을 STA으로 전송하면 이후 진행되는 TIM 프로토콜의 절차는 다를 수 있다.

도 5는 DTIM에 의한 TIM 프로토콜의 절차를 나타내는 흐름도이다.

도 5를 참조하면 STA들(520)은 AP(510)로부터 TIM 요소를 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 취침 상태에서 어웨이크 상태로 운영 상태를 전환한다(S510). STA들(520)은 수신한 DTIM을 통해 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임이 전송될 것임을 알 수 있다.

AP(520)는 DTIM을 포함하는 비콘 프레임 전송 후 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임을 전송한다(S520). STA들(520)은 AP(510)에 의하여 전송된 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임을 수신한 후 다시 취침 상태로 운영 상태를 전환한다(S530).

도 2 내지 도 5를 참조한 TIM 프로토콜을 기반으로 한 파워 세이브 모드 운영 방법에 있어서, STA들은 TIM 요소에 포함된 STA 식별 정보를 통하여 버퍼된 트래픽으로 인해 전송될 데이터 프레임이 있는지 여부를 확인할 수 있다. STA 식별 정보는 STA이 AP와 결합시에 할당 받는 식별자인 AID(Association Idetifier)와 관련된 정보일 수 있다. STA 식별 정보는 버퍼된 트래픽이 있는 STA들의 AID들을 직접 지시하도록 설정되거나, AID 값에 해당하는 비트 오더가 특정 값으로 설정 되는 비트맵 타입으로 설정될 수 있다. STA들은 STA 식별 정보가 자신의 AID를 지시하면 자신에게 버퍼된 트래픽이 있음을 알 수 있다.

전술한 파워 세이브 모드 운영은 AP에 의해 버퍼된 트래픽이 존재함이 STA에게 지시되고, STA은 AP에 의해 전송된 TIM 요소 및/또는 DTIM 요소를 기반으로 파워 세이브 모드로 동작한다. TIM 요소는 최대 256 바이트(byte)의 길이를 가질 수 있으며, TIM 요소를 포함하는 비콘 프레임은 가장 낮은 데이터 레이트(data rate)로 전송됨이 일반적이다. 따라서 TIM 요소를 포함함으로써 비콘 프레임의 크기는 커지고, 비콘 프레임의 전송을 위한 시간은 매우 길어질 수 있다. 이는 STA의 수신 전력을 증가시키게 된다.

위와 같은 단점을 보완하기 위해 TIM 브로드캐스트(broadcast)가 제안된다. TIM 브로드캐스트는 TIM 요소가 비콘 프레임에 포함되지 않고 TIM 프레임에 포함되어 별도로 전송될 수 있도록 한다. 또한 TIM 프레임은 비콘 프레임에 대한 전송 레이트 보다 더 높은 데이터 레이트로 전송될 수 있다. 따라서, STA이 TIM 프레임의 TIM 요소 획득하는데 필요한 시간은 상대적으로 짧아질 수 있다.

도 6은 TIM 브로드캐스트를 기반으로 한 파워 세이브 모드 운영 방법을 나타내는 도면이다.

도 6을 참조하면, STA(620)은 AP(610)에게 TIM 브로드캐스트 요청 프레임(TIM broadcast request frame)을 전송한다(S610). TIM 브로드캐스트 요청 프레임은 TIM 브로드캐스트 요청 요소(TIM broadcast request element)를 포함하며 해당 포맷은 도 7과 같다.

도 7은 TIM 브로드캐스트 요청 요소 포맷을 나타내는 블록도이다.

도 7을 참조하면, TIM 브로드캐스트 요청 요소(700)는 요소 ID(element ID) 필드(710), 길이 필드(720) 및 TIM 브로드캐스트 인터벌(TIM broadcast interval) 필드(730)를 포함한다. 요소 ID 필드(710)는 해당 요소가 TIM 브로드캐스트 요청 요소(700)임을 지시한다. 길이 필드(720)는 TIM 브로드캐스트 요청 요소(710)의 길이를 지시한다.

TIM 브로드캐스트 인터벌 필드(730)는 STA(620)이 요청하는 TIM 프레임의 전송 인터벌을 지시한다. 요청된 TIM 프레임의 전송 인터벌은 비콘 인터벌의 배수로서 나타내어질 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, AP(610)는 TIM 브로드캐스트 요청 프레임에 대한 응답으로 TIM 브로드캐스트 응답 프레임(TIM broadcast response frame)을 STA에게 전송한다(S620). TIM 브로드캐스트 응답 프레임은 TIM 브로드캐스트 응답 요소(TIM broadcast response element)를 포함하며 해당 요소의 포맷은 도 8과 같다.

도 8은 TIM 브로드캐스트 응답 요소 포맷을 나타내는 블록도이다.

도 8을 참조하면, TIM 브로드캐스트 응답 요소(800)는 요소 ID 필드(810), 길이 필드(820), 상태(status) 필드(830), TIM 브로드캐스트 인터벌 필드(840), TIM 브로드캐스트 오프셋(TIM broadcast offset) 필드(850), 높은 레이트 TIM 레이트(High rate TIM rate) 필드(850) 및 낮은 레이트 TIM 레이트(Low rate TIM rate) 필드(860)를 포함한다.

요소 ID 필드(810)는 해당 요소가 TIM 브로드캐스트 응답 요소(800)임을 지시한다. 길이 필드(820)는 TIM 브로드캐스트 응답 요소(800)의 길이를 지시한다.

상태 필드(830)는 TIM 브로드캐스트 요청 요소(700)의 TIM 브로드캐스트 인터벌 필드(730)가 지시하는 요청된 TIM 프레임 인터벌에 대한 응답 상태를 지시한다. 상태 필드(830)는 요청된 TIM 프레임 인터벌에 대하여 수락(accept), 수락/TIM 프레임 내 유효한 타임 스탬프(timestamp) 존재, 거절 또는 무시 중 하나를 지시하도록 설정될 수 있다.

TIM 브로드캐스트 인터벌 필드(840)는 계획된 TIM 프레임 전송 인터벌을 지시한다. 계획된 TIM 프레임 전송 인터벌은 비콘 인터벌의 배수로서 나타내어질 수 있다.

TIM 브로드캐스트 오프셋 필드(850)는 TBTT(Target Beacon Transmission Time)을 기준으로 얼마나 오프셋을 가지고 전송되는 지 여부를 지시한다. 도 6에 도시된 TIM 브로드캐스트 기반 파워 세이브 모드 운영의 예시에 있어서, TBTT는 TIM 브로드캐스트 요청 프레임 전송 이전에 전송된 비콘 프레임(61)이 전송된 시점에 해당될 수 있다.

높은 레이트 TIM 레이트 필드(850)는 높은 레이트로 전송되는 TIM 프레임을 전송하는데 사용되는 데이터 레이트를 지시한다. 낮은 레이트 TIM 레이트 필드(860)는 낮은 레이트로 전송되는 TIM 프레임을 전송하는데 사용되는 데이터 레이트를 지시한다.

다시 도 6을 참조하면, AP(610)는 비콘 프레임(61) 전송 시점에서 TIM 브로드캐스트 오프셋 필드(850)가 지시하는 시간 경과 후 높은 레이트로 전송되는 TIM 프레임을 전송한다(S630). 이어 낮은 레이트로 전송되는 TIM 프레임을 전송한다(S640). 각각의 TIM 프레임은 AP(610)에 의하여 브로드캐스트된다.

한편 최근 차세대 통신 기술로 M2M(machine to machine)이 주목 받고 있다. 이와 같은 통신 환경에서 지원되는 무선랜 통신 프로토콜을 지원하기 위하여 표준화 작업이 진행되고 있다. 현재 무선랜 시스템에서 지원되는 AID의 개수는 M2M 어플리케이션을 지원하는 무선랜 시스템에 사용되기에는 부족할 수 있다. M2M 어플리케이션이 무선랜 환경에 적용되면 하나의 AP에 결합되는 STA의 수가 매우 많아질 수 있다. 이와 같은 환경에서 하나의 AID가 두 개 이상의 STA에 할당되는 상황이 발생할 수 있다.

AID의 중복 할당은 TIM 요소를 기반으로 하여 STA들에게 버퍼된 트래픽을 알려주는 방법에 문제점을 야기한다. STA은 자신에 대한 버퍼된 트래픽이 존재하는지 여부를 TIM 요소에 포함된 AID를 기반으로 판단하기 때문이다. 따라서, 자신의 버퍼된 트래픽이 아니더라도 중복 할당된 AID를 확인하여 잘못 인지할 수 있다.

상기와 같은 문제를 방지하기 위하여 STA 각각에 대하여 별도로 TIM 요소를 전달하여 주는 방법이 제안된다. 이는 개별적인 TIM 프레임 전송을 통하여 TIM 요소를 전달하는 TIM 브로드캐스에 의해 지원될 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이 TIM 브로드캐스트는 STA이 요청시에 개시된다. 따라서 STA의 요청이 없으면 AP는 스스로 TIM 브로드캐스트 응답 프레임을 전송하지 않고, TIM 요소가 포함된 팀 프레임을 전송하지 않는다. 이는 둘 이상의 STA이 하나의 AID를 중복 할당 받은 경우, AP는 둘 이상의 STA을 구분하여 버퍼된 트래픽을 처리할 수 없고, STA은 자신의 버퍼된 트래픽이 아니더라도 어웨이크 상태로 동작할 수 있음을 의미한다. 따라서, STA의 정상적인 파워 세이브 모드 운영이 이뤄지기 어려우며, 파워 효율성이 낮아지게 된다.

또한 TIM 브로드캐스트의 설정은 한 번 정해지면 중도 변경이 용이하지 않을 수 있다. 따라서, 이와 같은 특성을 가지는 TIM 브로드캐스트 프로토콜을 기반으로, M2M을 지원하는 무선랜 시스템에서 파워 세이브 모드 운영 방법을 제안한다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 파워 세이브 모드 운영 방법을 나타내는 도면이다. STA은 파워 세이브 모드로 동작한다고 가정하고 비콘 인터벌 마다 어웨이크 상태로 전환하여 동작하여 비콘 프레임 및 AP로부터 전송되는 프레임을 수신할 수 있다고 가정한다.

도 9를 참조하면, AP(910)는 비콘 프레임을 전송한다(S911). STA(920)은 비콘 프레임이 전송되는 시점에 맞추어 취침 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여(S921) 비콘 프레임을 수신한다. 다만, STA(920)은 매 비콘 주기마다 어웨이크 상태로 전환할 것이 요구되지는 않으며, 특정 비콘 프레임을 수신하기 위해 어웨이크 상태로 전환할 수 있는 것으로 충분할 수 있다.

AP(910)는 비콘 프레임 전송 후 TIM 브로드캐스트 응답 프레임을 STA(920)에게 전송한다(S912). TIM 브로드캐스트 응답 프레임에는 TIM 브로드캐스트 요소가 포함되며, 해당 요소의 포맷과 포함된 정보는 전술한 바와 같다. 본 예시에서 TIM 브로드캐스트 응답 프레임은 도 8에서 요청에 대한 응답으로 전송되는 프레임과 구별하기 위하여 TIM 브로드캐스트 지시 프레임이라 표현될 수 있다.

TIM 브로드캐스트 응답 프레임을 수신한 STA(920)은 이에 대한 응답으로 수신 확인 프레임(acknowledgemet frame; ACK 프레임)을 전송하고(S922), 취침 상태로 전환하여 동작한다(S923).

STA(920)은 TBTT부터, 본 예시에서 비콘 프레임을 수신한 시점부터, TIM 브로드캐스트 응답 프레임에 포함된 TIM 브로캐스트 오프셋 필드가 지시하는 시간 경과 후 또는 경과 직전에 다시 어웨이크 상태로 전환하여 동작한다(S924).

AP(920)는 TBTT 부터 TIM 브로드캐스트 오프셋 필드가 지시하는 시간 경과 후에 TIM 프레임을 전송한다(S913). STA(920)은 TIM 프레임이 전송되는 시점 이전에 어웨이크 상태로 전환하여 동작하므로 TIM 프레임을 수신하여 TIM 요소에 포함된 정보를 획득할 수 있다. STA(920)은 TIM 프레임을 수신한 후 버퍼된 트래픽이 없으면 취침 상태로 전환하여 동작한다(S925). STA(920)은 TIM 프레임을 통해 자신에 대한 버퍼된 트래픽이 있음을 확인하면 AP(910)로부터 버퍼된 트래픽을 위한 프레임을 수신한 후에 취침 상태로 진입할 수 있다.

상기와 같은 TIM 브로드캐스트 프로토콜에 의하면, 각기 다른 STA이 서로 다른 TIM 프레임을 수신하도록 할 수 있다. 이와 같은 TIM 브로드캐스트 프로토콜은 AID가 중복되는 도 10과 같은 무선랜 시스템에서 유용하게 적용될 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 TIM 브로드캐스트 기반 파워 세이브 모드 운영 방법이 적용될 수 있는 무선랜 시스템의 일례를 나타내는 도면이다.

STA들은 AP와 결합시에 AID를 할당받는다. M2M을 지원하는 무선랜 시스템에는 매우 많은 STA들이 공존할 수 있으므로 AID가 STA에게 중복 할당될 수 있음은 전술한 바 있다.

도 10을 참조하면, STA1 및 STA4는 AID1을, STA2(1021) 및 STA5(1022)는 AID2를 그리고 STA3 및 STA6은 AID3을 중복 할당 받는다. STA1, STA2(1021) 및 STA3은 STA 그룹 1로 그룹화 되고, STA4, STA5(1022) 및 STA6은 STA그룹 2로 그룹화 된다. STA 그룹은 중복된 AID를 가지지 않는 STA의 집합이라 가정하고, 논리적으로 구성되어 있어 AP(1010)는 STA 그룹과 그룹에 포함된 STA들의 정보를 가지고 있다고 가정한다. STA의 그룹은 각 STA의 장치 타입, STA이 위치, STA에 대한 트래픽 타입을 기준으로 나뉘어질 수 있다.

기존의 TIM 요소를 기반으로 비트맵 타입의 STA 식별 정보로 버퍼된 트래픽을 가지는 STA을 지시하는 경우, 예를 들어, AP(1010)는 STA 그룹 1의 AID2를 가지는 STA에게 버퍼된 트래픽이 존재함을 알려주기 위해 비트맵의 두 번째 비트를 1로 설정하게 된다. AP(1010)가 TIM 요소를 전송하면, STA 그룹 1의 STA2(1021)는 TIM 요소의 STA 식별 정보를 기반으로 자신을 위한 버퍼된 트래픽이 있음을 알 수 있다. 따라서 STA2(1021)는 어웨이크 상태를 유지한다. 한편, STA 그룹 2의 STA5(1022)는 본래 버퍼된 트래픽이 존재하지 않지만, AID2를 중복 할당 받은 상태이므로 지속적으로 어웨이크 상태를 유지한다. 이는 버퍼된 트래픽이 없어 어웨이크 상태를 유지할 필요가 없는 STA이 불필요하게 어웨이크 상태를 유지하게 되는 현상을 야기하고 전력 소모 문제를 발생시킨다. 이와 같은 문제는 TIM 브로드캐스트를 사용하여 AID가 중복 할당된 STA이 서로 다른 TIM 프레임을 수신할 수 있도록 하는 방법을 통하여 해결될 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 파워 세이브 모드 운영 방법의 일례를 나타내는 도면이다. 도 11은 도 10과 같은 무선랜 시스템에서 AP(1010), STA2(1021) 및 STA5(1022)에 의한 파워 세이브 모드 운영 방법을 나타낸다.

도 11을 참조하면, AP(1010)는 비콘 프레임을 전송한다(S1110). STA2(1021) 및 STA5(1022)는 비콘 프레임이 전송되는 시점에 맞추어 취침 상태에서 어웨이크 상태로 전환하고(S1121, S1122) 동작하는 것을 가정한다. 또한, S1110 단계에 의하여 비콘 프레임이 전송된 직후 시점을 TBTT라고 가정한다.

STA2(1021) 및 STA5(1022)는 비콘 프레임을 수신한 후 특정 시점까지 어웨이크 상태를 유지한다. 이는 TIM 브로드캐스트 응답 프레임을 수신하기 위함이다. 다만 비콘 프레임에 TIM 요소가 포함되어 있다면 STA2(1021) 및 STA5(1022)는 기존 TIM 프로토콜에 따라서 버퍼된 트래픽 유무에 따라 어웨이크 상태 유지 또는 취침 상태 전환을 선택적으로 수행할 수 있다.

AP(1010)는 비콘 프레임 전송 후 TIM 브로드캐스트 응답 프레임을 STA2(1021)에게 전송한다(S1131). TIM 브로드캐스트 응답 프레임에는 TIM 브로드캐스트 요소가 포함되며, 해당 요소에는 STA2(1021)에게 TIM 프레임을 전송하기 위한 정보가 포함되어 있다.

TIM 브로드캐스트 응답 프레임을 수신한 STA2(1021)는 이에 대한 응답으로 ACK 프레임을 AP(1010)에게 전송하고(S1132), 취침 상태로 전환하여 동작한다(S1133).

AP(1010)는 STA5(1022)에게 TIM 브로드캐스트 응답 프레임을 전송하고(S1141), 프레임을 수신한 STA5(1022)는 이에 대한 응답으로 ACK 프레임을 AP(1010)에게 전송(S1142) 후 취침 상태로 전환하여 동작한다(S1143)

각 STA이 수신하는 TIM 브로드캐스트 요소에는 서로 다른 오프셋 값을 지시하는 TIM 브로드캐스트 오프셋 필드가 포함될 수 있다. 일례로 STA2(1021)에 대하여는 제1 TIM 브로드캐스트 오프셋이 지시되고, STA5(1022)에 대하여는 제2 TIM 브로드캐스트 오프셋이 지시되었음을 가정한다.

AP(1010)는 제1 TIM 브로드캐스트 오프셋이 지시하는 시점에 TIM 요소를 포함하는 제1 TIM 프레임을 전송한다(S1151). STA2(1021)는 해당 시점에 어웨이크 상태로 전환하여(S1152) 제1 TIM 프레임을 수신할 수 있다. 제1 TIM 프레임을 수신한 STA2(1021)는 취침 상태로 전환하여 동작한다(S1153). 반면 STA5(1022)은 제1 TIM 프레임이 전송되는 시점에 취침 상태로 동작하므로 제1 TIM 프레임을 수신할 수 없다.

AP(1010)는 제2 TIM 브로드캐스트 오프셋이 지시하는 시점에 TIM 요소를 포함하는 제2 TIM 프레임을 전송한다(S1161). STA5(1022)는 해당 시점에 어웨이크 상태로 전환하여(S1162) 제1 TIM 프레임을 수신할 수 있다. 제1 TIM 프레임을 수신한 STA5(1022)는 취침 상태로 전환하여 동작한다(S1163). 반면 STA2(1021)은 제2 TIM 프레임이 전송되는 시점에 취침 상태로 동작하므로 제2 TIM 프레임을 수신할 수 없다.

도 11의 파워 세이브 모드 운영 방법에 따르면, 서로 다른 STA은 서로 다른 TIM 프레임을 수신하므로, 이후 파워 세이브 모드 운영을 위한 서로 다른 TIM 요소를 수신하게 된다. 따라서, AID가 중복 할당될 수 있는 무선랜 시스템에서 TIM 요소의 기존 비트맵 타입의 STA 식별 정보를 사용하더라도 정상적인 파워 세이브 모드 운영이 가능할 수 있다.

도 11의 예시에서 TIM 브로드캐스트 오프셋과 관련된 정보는 STA 그룹 별로 다르게 설정될 수 있다. STA 그룹 내에는 AID를 중복 받은 STA들이 존재 하지 않음을 가정하기 때문에, 하나의 STA 그룹에 대해서 동일한 TIM 브로드캐스트 오프셋을 제공하여도 STA들은 자신을 위한 버퍼된 트래픽이 있음을 정상적으로 확인할 수 있다.

도 11에 도시된 예시에서, STA2(1021) 및 STA5(1022)는 각각 TIM 프레임을 수신한 후 취침 상태로 전환하여 동작한다. 이는 TIM 프레임에 포함된 TIM 요소를 기반으로 자신을 위한 버퍼된 트래픽의 존재 여부를 확인 하고, 버퍼된 트래픽이 없음을 가정한 예시이다. STA2(1021) 및 STA5(1022)를 위한 각 버퍼된 트래픽이 존재하는 경우 STA2(1021) 및 STA5(1022)는 AP(1010)와 버퍼된 트래픽을 위한 데이터 프레임을 교환한 후 취침 상태로 전환하여 동작할 수 있다. STA2(1021) 및 STA5(1022)의 프레임 교환과 관련된 통신 방법은 도 12 및 도 13을 참조하여 설명하도록 한다.

도 12는 본 발명의 실시예가 적용된 통신 방법의 일례를 나타내는 도면이다. STA 그룹 1 및 STA 그룹 2에 포함된 개별적인 STA들에게 이미 TIM 브로드캐스트 응답 프레임 송신/수신을 통하여 TIM 브로드캐스트 오프셋이 주어졌음을 가정한다. 특정 STA 그룹에 포함된 모든 STA들에게 반드시 상기 오프셋이 주어질 것이 요구되지는 않으며, AP는 STA 그룹에 상관 없이 특정 STA에게 상기 오프셋을 할당하여줄 수 있다. 또한, STA 그룹 1 및 STA 그룹 2 에 대하여 TBTT가 이미 주어져있음을 가정한다.

도 12를 참조하면, AP(1210)는 STA 그룹 1에 대한 제1 TIM 브로드캐스트 오프셋이 지시하는 시점에 STA 그룹1에 포함된 STA들을 위한 제1 TIM 프레임을 전송한다(S1211). 제1 STA 그룹에 포함된 STA들은 상기 오프셋이 지시하는 시점에 맞추어 어웨이크 상태로 전환하고(S1212), 상기 제1 TIM 프레임을 수신한다. 제1 TIM 프레임에 포함된 TIM 요소의 STA 식별 정보가 110로 구성되어 있다. 따라서, 제1 TIM 프레임 수신 후 STA 그룹 1에 포함된 STA중 AID가 1 및 2인 STA들은 AP(1210)와 버퍼된 트래픽과 관련된 프레임 교환을 수행한다(S1221). 프레임 교환이 끝난 STA은 취침 상태로 전환하여 동작한다(S1222). STA 그룹 1에 포함된 STA 중 AID가 1 또는 2가 아닌 STA들은 제1 TIM 프레임 수신 후 바로 취침 상태로 전환하여 동작할 수 있다(미도시).

AP(1210)는 STA 그룹 2에 대한 제2 TIM 브로드캐스트 오프셋이 지시하는 시점에 STA 그룹 2에 포함된 STA들을 위한 제2 TIM 프레임을 전송한다(S1231). 제2 STA 그룹에 포함된 STA들은 상기 오프셋이 지시하는 시점에 맞추어 어웨이크 상태로 전환하고(S1232), 상기 제2 TIM 프레임을 수신한다. 제2 TIM 프레임에 포함된 TIM 요소의 STA 식별 정보가 011로 구성되어 있다. 따라서, 제2 TIM 프레임 수신 후 STA 그룹2에 포함된 STA 중 AID가 2 및 3인 STA들은 AP(1210)와 버퍼된 트래픽 관련 프레임 교환을 수행한다(S1241). 프레임 교환이 끝난 STA은 취침 상태로 전환하여 동작한다(S1242). STA 그룹 2에 포함된 STA 중 AID가 2 또는 3이 아닌 STA들은 제2 TIM 프레임 수신 후 취침 상태로 전환하여 동작할 수 있다(미도시).

전술한 내용과 달리 AP 및 STA들간의 프레임 교환 순서를 변경하여, TIM 프레임들을 먼저 전송한 후에 버퍼된 트래픽과 관련된 프레임 교환을 수행하는 방법도 제안될 수 있다. 이는 도 13과 같은 파워 세이브 모드 운영 방법을 참조할 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시예가 적용된 통신 방법의 다른 일례를 나타내는 도면이다. 도 13의 예시에는 도 12에서의 TIM 브로드캐스트 오프셋 및 TBTT와 관련된 가정이 동일하게 적용된다.

도 13을 참조하면, AP는 STA 그룹1 및 STA그룹을 위한 제1 TIM 프레임 및 제2 TIM 프레임을 전송한다. 도 12와 달리 STA 그룹 1이 제1 TIM 프레임을 수신한 후 AP와 프레임 교환 과정 없이, STA 그룹 2가 제2 TIM 프레임을 수신한다. 이 후 AP 및 버퍼된 트래픽을 가진 STA들이 각자 수신한 TIM 요소의 정보를 기반으로 프레임을 교환한다.

한편, STA그룹 1의 STA들 중 제1 TIM 프레임을 통하여 버퍼된 트래픽이 있음을 확인한 STA들은 어웨이크 상태를 유지하므로, 제2 TIM 프레임을 수신하게 된다. 이 경우 STA 그룹 1의 STA들은 먼저 수신한 제1 TIM 프레임에 포함된 TIM 요소를 기반으로 파워 세이브 모드를 운영하고, 제2 TIM 프레임에 포함된 TIM 요소는 무시할 수 있다.

TIM 브로드캐스트 응답 프레임은 AP가 TIM 브로드캐스트의 설정을 변경하고자 하는 경우에도 사용될 수 있다. AP는 TIM 브로드캐스트 응답 프레임 전송을 통하여 TIM 브로드캐스트 오프셋, 인터벌, 레이트 등을 변경하여 이를 STA에게 알려줄 수 있다.

한편, 별도의 TIM 브로드캐스트 응답을 전송하는 것은 오버헤드를 야기할 수 있다. M2M 지원 시스템에서 STA은 결합(association)부터 AP로부터 파워 세이브 모드 관련 제어를 받아야 하는 경우가 일반적이기 때문이다. 따라서, TIM 브로드캐스트 요소를 결합 응답 메시지(association response frame)에 포함시켜 전송할 수 있다. STA은 결합 과정 중에 TIM 브로드캐스트 요소를 획득할 수 있으므로, 별도로 AP가 TIM 브로드캐스트 요소를 STA에게 전송함으로써 발생하는 오버헤드가 감소할 수 있다. 도 14를 참조한다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 파워 세이브 모드 운영 방법을 나타내는 도면이다.

도 14를 참조하면, STA(1420)은 결합을 요청하는 결합 요청 프레임(association request frame)을 AP(1410)에게 전송한다(S1410). 결합 요청 프레임에는 STA(1420)과 관련된 정보가 포함된다.

AP(1410)는 결합 요청 프레임에 대한 응답으로 결합 응답 프레임(association response frame)을 STA(1420)에게 전송한다(S1420). 결합 응답 프레임은 결합 요청에 대한 결과와 관련된 정보, AP(1410)에 의해 운영되는 BSS에 대한 정보, AP(1410)와 STA(1420)의 결합으로 인해 STA(1420)에게 할당되는 정보 및 TIM 브로드캐스트 요소가 포함된다.

AP(1410)는 비콘 프레임을 전송하고(S1430) TIM 브로드캐스트 오프셋이 지시하는 시간 구간 후에 TIM 프레임을 전송한다(S1440). STA은 TIM 프레임이 전송되는 시점에 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 프레임을 수신하고, 이 후 TIM 요소를 기반으로 파워 세이브 모드 동작을 수행한다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 TIM 브로드캐스트 프로토콜이 적용된 파워 세이브 모드 운영 방법의 세부적인 방법을 나타내는 도면이다.

도 15를 참조하면, TIM1은 STA1, TIM2는 STA2 및 TIM3은 STA3을 위한 TIM 프레임으로 설정되어 있다. 각 STA을 위한 TIM 프레임의 구별은 전술한 바와 같이 TIM 브로드캐스트 오프셋 및 인터벌을 기반으로 할 수 있다.

TIM 1은 TIM 브로드캐스트 인터벌이 비콘 인터벌과 같아서 매 비콘 프레임 전송 후에 TIM1의 오프셋 경과 후 전송된다. TIM2는 TIM 브로드캐스트 인터벌이 비콘 인터벌의 2배이므로 비콘 프레임이 2번 전송된 후에 TIM2 오프셋 경과 후 전송된다. 마찬가지로 TIM3은 TIM 브로드캐스트 인터벌이 비콘 인터벌 보다 길다. 미도시되어 있으며 도시된 최초의 비콘 프레임보다 먼저 전송된 비콘 프레임을 기준으로 3회 이상의 비콘 프레임 전송 후에 TIM 오프셋 경과 후 TIM3이 전송된다.

각 STA은 자신이 수신할 TIM 프레임이 전송되는 시점에 어웨이크 상태로 전환하여 동작한다. 이를 위해서는 자신의 TBTT 시점의 기반이 되는 비콘 프레임의 전송시 어웨이크 상태로 전환하여 동작할 것이 요구된다. STA1은 비콘 인터벌 마다 어웨이크 상태로 전환하여 비콘 프레임을 수신한다. STA2는 비콘 인터벌이 2번 경과할 때 마다 한 번씩 어웨이크 상태로 전환하여 비콘 프레임을 수신한다. STA3은 3회 이상의 비콘 인터벌이 경과할 때 마다 한 번씩 어웨이크 상태로 전환하여 비콘 프레임을 수신한다.

각 STA은 각 TIM 브로드캐스트 인터벌에 따라 어웨이크 상태로 전환하여 비콘 프레임을 수신하고, TIM 오프셋에 따라 TIM 프레임을 수신하여 파워 세이브 모드 운영을 할 수 있다.

도 16은 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 무선 장치를 나타내는 블록도이다.

도 16을 참조하면, 무선 장치(1600)는 프로세서(1610), 메모리(1620), 및 트랜시버(1630)를 포함한다. 트랜시버(1630)는 무선 신호를 송신 및/또는 수신하되, IEEE 802.11의 물리계층을 구현한다. 프로세서(1610)는 트랜시버(1630)와 기능적으로 연결되어, TIM 브로드캐스트를 기반으로 한 파워 세이브 모드 운영을 수행하도록 설정될 수 있다. 프로세서(1610)는 도 2 내지 도 15에 도시된 본 발명의 실시예를 구현할 수 있도록 무선랜 시스템의 MAC 계층 및/또는 PHY 계층을 구현하도록 설정된다.

프로세서(1610) 및/또는 트랜시버(1630)는 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(1620)에 저장되고, 프로세서(1610)에 의해 실행 될 수 있다. 메모리(1620)는 프로세서(1610) 내부에 포함될 수 있으며, 외부에 별도로 위치하여 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1610)와 기능적으로 연결될 수 있다.

Claims

무선랜 시스템에서 파워 세이브 모드 운영 방법에 있어서,
액세스 포인트(Access Point; AP)는, 제1 TIM(Traffic Indication Map) 브로드캐스트 지시(broadcast indication) 프레임을 제1 스테이션(station; STA)에게 전송하고,
상기 AP는, 제2 TIM 브로드캐스트 지시 프레임을 제2 STA에게 전송하고,
상기 AP는, 상기 제1 STA에 대한 버퍼된 트래픽(buffered traffic)이 있음을 알리는 제1 TIM 프레임을 전송하고, 및,
상기 AP는, 상기 제2 STA에 대한 버퍼된 트래픽이 있음을 알리는 제2 TIM 프레임을 전송하는 것;을 포함하되,
상기 제1 TIM 브로드캐스트 지시 프레임은 상기 제1 TIM 프레임의 전송 시점을 지시하는 제1 TIM 오프셋(offset) 필드를 포함하고,
상기 제2 TIM 브로드캐스트 지시 프레임은 상기 제2 TIM 프레임의 전송 시점을 지시하는 제2 TIM 오프셋 필드를 포함하고,
상기 제1 STA 및 상기 제2 STA이 상기 AP와 결합(association)시에 부여받은 결합 식별자(association identifier; AID)가 동일한 것을 특징으로 하는 파워 세이브 모드 운영 방법.
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제 1항에 있어서,
상기 제1 TIM 프레임은 주기적으로 전송되고,
상기 제1 TIM 브로드캐스트 지시 프레임은, 상기 제1 TIM 프레임의 전송 주기를 지시하는 제1 TIM 인터벌 필드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 세이브 모드 운영 방법.
무선 신호를 송신 및 수신하는 트랜시버(transceiver); 및,
상기 트랜시버와 기능적으로 결합된 프로세서(processor);를 포함하되, 상기 프로세서는,
제1 TIM(Traffic Indication Map) 브로드캐스트 지시(broadcast indication) 프레임을 제1 스테이션(station; STA)에게 전송하고,
제2 TIM 브로드캐스트 지시 프레임을 제2 STA에게 전송하고,
상기 제1 STA에 대한 버퍼된 트래픽(buffered traffic)이 있음을 알리는 제1 TIM 프레임을 전송하고, 및,
상기 제2 STA에 대한 버퍼된 트래픽이 있음을 알리는 제2 TIM 프레임을 전송하는 것을 수행하도록 설정되되,
상기 제1 TIM 브로드캐스트 지시 프레임은 상기 제1 TIM 프레임의 전송 시점을 지시하는 제1 TIM 오프셋(offset) 필드를 포함하고,
상기 제2 TIM 브로드캐스트 지시 프레임은 상기 제2 TIM 프레임의 전송 시점을 지시하는 제2 TIM 오프셋 필드를 포함하고,
상기 제1 STA 및 상기 제2 STA이 AP(Access Point)와 결합(association)시에 부여 받은 결합 식별자(association identifier; AID)가 동일한 것을 특징으로 하는 무선 장치.
무선랜 시스템에서 파워 세이브 모드 운영 방법에 있어서,
STA(station)이 AP(Access Point)로부터 TIM(Traffic Indication Map) 브로드캐스트 지시(broadcast indication) 프레임을 수신하고,
상기 STA이 상기 AP로부터 상기 STA에 대한 버퍼된 트래픽(buffered traffic)이 있음을 알리는 TIM 프레임을 수신하는 것을 포함하되,
상기 TIM 브로드캐스트 지시 프레임은 상기 TIM 프레임의 전송 시점을 지시하는 TIM 오프셋(offset) 필드를 포함하고,
상기 STA은 상기 AP와 결합(association)시에 부여받은 결합 식별자(association identifier; AID)가 다른 STA과 동일한 것을 특징으로 하는 파워 세이브 모드 운영 방법.
무선랜 시스템에서 파워 세이브 모드를 운영하는 무선 장치에 있어서,
무선 신호를 송신 및 수신하는 트랜시버(transceiver); 및,
상기 트랜시버와 기능적으로 결합된 프로세서(processor);를 포함하되, 상기 프로세서는,
AP(Access Point)로부터 TIM(Traffic Indication Map) 브로드캐스트 지시(broadcast indication) 프레임을 상기 트랜시버를 통해 수신하고,
상기 AP로부터 상기 무선 장치에 대한 버퍼된 트래픽(buffered traffic)이 있음을 알리는 TIM 프레임을 상기 트랜시버를 통해 수신하되,
상기 TIM 브로드캐스트 지시 프레임은 상기 TIM 프레임의 전송 시점을 지시하는 TIM 오프셋(offset) 필드를 포함하되,
STA(station)은 상기 AP와 결합(association)시에 부여 받은 결합 식별자(association identifier; AID)가 다른 STA과 동일한 것을 특징으로 하는 무선 장치.
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