KR101648777B1 - 무선랜 시스템에서 시스템 정보 업데이트 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 상세하게는 무선랜 시스템에서 시스템 정보를 업데이트하는 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 스테이션(STA)에서 시스템 정보를 업데이트하는 방법은, 상기 STA이 액세스 포인트(AP)로부터 수신한 변경 시퀀스(change sequence) 필드의 값이, 상기 STA이 저장하고 있는 변경 시퀀스 필드의 값과 상이한 경우, 상기 STA이 저장하고 있는 변경 시퀀스 필드의 값으로 설정된 변경 시퀀스 필드를 포함하는 프로브 요청 프레임을 상기 AP로 전송하는 단계; 및 상기 변경 시퀀스 필드를 포함하는 프로브 요청 프레임에 응답하는 프로브 응답 프레임을 상기 AP로부터 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 프로브 요청 프레임은 짧은(short) 프로브 요청 프레임일 수 있다.

Description

무선랜 시스템에서 시스템 정보 업데이트 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR UPDATING SYSTEM INFORMATION IN WIRELESS LAN SYSTEM}

이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 무선랜 시스템에서 시스템 정보를 업데이트하는 방법 및 장치에 대한 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 액세스할 수 있도록 하는 기술이다.

무선랜에서 취약점으로 지적되어온 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 최근의 기술 표준에서는 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고, 무선 네트워크의 운영 거리를 확장한 시스템이 도입되었다. 예를 들어, IEEE 802.11n 에서는 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) 기술의 적용이 도입되었다.

차세대 통신 기술로서 M2M(Machine-to-Machine) 통신 기술이 논의되고 있다. IEEE 802.11 WLAN 시스템에서도 M2M 통신을 지원하기 위한 기술 표준이 IEEE 802.11ah 로서 개발되고 있다. M2M 통신에서는 매우 많은 기기가 존재하는 환경에서 가끔씩 적은 양의 데이터를 저속으로 통신하는 시나리오를 고려할 수 있다.

무선랜 시스템에서의 통신은 모든 기기 간에 공유되는 매체(medium)에서 수행된다. M2M 통신과 같이 기기의 개수가 증가하는 경우, 하나의 기기의 채널 액세스를 위하여 많은 시간이 소요되는 것은 전체 시스템 성능의 저하를 야기할 뿐만 아니라, 각각의 기기의 전력 절약을 방해할 수 있다.

본 발명에서는 시스템 정보를 업데이트하는 새로운 메커니즘을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 스테이션(STA)에서 시스템 정보를 업데이트하는 방법은, 상기 STA 이 액세스 포인트(AP)로부터 수신한 변경 시퀀스(change sequence) 필드의 값이, 상기 STA 이 저장하고 있는 변경 시퀀스 필드의 값과 상이한 경우, 상기 STA 이 저장하고 있는 변경 시퀀스 필드의 값으로 설정된 변경 시퀀스 필드를 포함하는 프로브 요청 프레임을 상기 AP 로 전송하는 단계; 및 상기 변경 시퀀스 필드를 포함하는 프로브 요청 프레임에 응답하는 프로브 응답 프레임을 상기 AP 로부터 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 프로브 요청 프레임은 짧은(short) 프로브 요청 프레임일 수 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 액세스 포인트(AP)에서 업데이트된 시스템 정보를 제공하는 방법은, 변경 시퀀스(change sequence) 필드를 포함하는 프로브 요청 프레임을 스테이션(STA)으로부터 수신하는 단계; 및 상기 변경 시퀀스 필드를 포함하는 프로브 요청 프레임에 응답하는 프로브 응답 프레임을 상기 STA 에게 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 프로브 요청 프레임은, 상기 STA 이 상기 AP 로부터 수신한 변경 시퀀스 필드의 값이, 상기 STA 이 저장하고 있는 변경 시퀀스 필드의 값과 상이한 경우에 상기 AP 에 의해서 상기 STA 으로부터 수신될 수 있고, 상기 프로브 요청 프레임에 포함된 상기 변경 시퀀스 필드의 값은, 상기 STA 이 저장하고 있는 변경 시퀀스 필드의 값으로 설정될 수 있다. 아울러, 상기 프로브 요청 프레임은 짧은 프로브 요청 프레임일 수 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 시스템 정보를 업데이트하는 스테이션(STA) 장치는, 송수신기; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 STA 이 액세스 포인트(AP)로부터 수신한 변경 시퀀스(change sequence) 필드의 값이, 상기 STA 이 저장하고 있는 변경 시퀀스 필드의 값과 상이한 경우, 상기 STA 이 저장하고 있는 변경 시퀀스 필드의 값으로 설정된 변경 시퀀스 필드를 포함하는 프로브 요청 프레임을 상기 송수신기를 이용하여 상기 AP 로 전송하고; 상기 변경 시퀀스 필드를 포함하는 프로브 요청 프레임에 응답하는 프로브 응답 프레임을 상기 송수신기를 이용하여 상기 AP 로부터 수신하도록 설정될 수 있다. 이때, 상기 프로브 요청 프레임은 짧은 프로브 요청 프레임일 수 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 업데이트된 시스템 정보를 제공하는 액세스 포인트(AP) 장치는, 송수신기; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 변경 시퀀스(change sequence) 필드를 포함하는 프로브 요청 프레임을 상기 송수신기를 이용하여 스테이션(STA)으로부터 수신하고; 상기 변경 시퀀스 필드를 포함하는 프로브 요청 프레임에 응답하는 프로브 응답 프레임을 상기 송수신기를 이용하여 상기 STA 에게 전송하도록 설정될 수 있다. 이때, 상기 프로브 요청 프레임은, 상기 STA 이 상기 AP 로부터 수신한 변경 시퀀스 필드의 값이, 상기 STA 이 저장하고 있는 변경 시퀀스 필드의 값과 상이한 경우에 상기 AP 에 의해서 상기 STA 으로부터 수신될 수 있고, 상기 프로브 요청 프레임에 포함된 상기 변경 시퀀스 필드의 값은, 상기 STA 이 저장하고 있는 변경 시퀀스 필드의 값으로 설정될 수 있다. 아울러, 상기 프로브 요청 프레임은 짧은 프로브 요청 프레임일 수 있다.

본 발명에 대하여 전술한 일반적인 설명과 후술하는 상세한 설명은 예시적인 것이며, 청구항 기재 발명에 대한 추가적인 설명을 위한 것이다.

본 발명에서는 시스템 정보를 업데이트하는 새로운 방법 및 장치가 제공될 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
도 1 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2 는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 3 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 또 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 4 는 무선랜 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 5 는 무선랜 시스템에서의 링크 셋업 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 은 백오프 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 은 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명을 위한 도면이다.
도 8 은 RTS 와 CTS 를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 는 전력 관리 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 12 는 TIM 을 수신한 STA 의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 13 은 그룹 기반 AID 에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 14 는 짧은 비콘을 설명하기 위한 도면이다.
도 15 는 짧은 비콘 프레임에 포함되는 예시적인 필드들을 설명하기 위한 도면이다.
도 16 은 본 발명의 일례에 따른 짧은 비콘 프레임 포맷을 나타내는 도면이다.
도 17 은 본 발명의 다른 일례에 따른 짧은 비콘 프레임 포맷을 나타내는 도면이다.
도 18 은 본 발명의 일례에 따른 풀 비콘 프레임 송수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19 는 본 발명의 다른 일례에 따른 풀 비콘 프레임 송수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 20 은 본 발명의 또 다른 일례에 따른 풀 비콘 프레임 송수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 21 은 브로드캐스트 방식 프로브 응답 프레임의 전송에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 22 는 변경 시퀀스 필드를 나타내는 도면이다.
도 23 은 본 발명의 일례에 따른 프로브 요청/응답 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 24 는 본 발명의 다른 일례에 따른 프로브 요청/응답 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 25 는 본 발명의 또 다른 일례에 따른 프로브 요청/응답 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 26 은 NDP 타입의 프로브 요청 프레임을 예시한 도면이다.
도 27 및 도 28 은 짧은 프로브 요청 프레임의 일예를 도시한 도면이다.
도 29 는 짧은 MAC 헤더의 일예를 도시한 도면이다.
도 30 는 짧은 MAC 헤더의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 31 은 짧은 프로브 요청 프레임의 새로운 일예를 도시한 도면이다.
도 32 는 본 발명의 일례에 따른 SI 업데이트 요청/응답 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 33 은 풀 비콘 요청 프레임을 이용하여 시스템 정보를 업데이트하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 34 는 액티브 스캐닝시 빠른 초기 링크 셋업이 수행되는 예를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 35 는 패시브 스캐닝시 빠른 초기 링크 셋업이 수행되는 예를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 36 은 연계된 AP 를 선호하는 AP 로 설정하는 과정을 설명하기 위해 예시한 도면이다.
도 37 은 과거 분리되었던 선호하는 AP 로 액티브 스캐닝을 수행할 때의 동작을 도시한 도면이다.
도 38는 FILS 프로브 요청 프레임의 일예를 도시한 도면이다.
도 39 는 짧은 MAC 헤더가 적용된 FILS 프로브 요청 프레임의 일예를 도시한 도면이다.
도 40 은 짧은 MAC 헤더를 예시한 도면이다.
도 41 은 짧은 MAC 헤더의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 42 는 FILS 프로브 요청 프레임의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 43 은 FILS 프로브 응답 프레임의 일예를 도시한 도면이다.
도 44 는 본 발명의 일예에 따른, 시스템 정보 업데이트 요청/ 응답 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 45 는 프로브 응답 프레임이 유니캐스트 전송되는 예를 도시한 도면이다.
도 46 은 프로브 응답 프레임이 브로드캐스팅 전송되는 예를 도시한 도면이다.
도 47 은 FILS 응답 프레임에 다음 풀 비콘까지의 듀레이션 필드 또는 다음 TBTT 에 대한 정보가 포함되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 48 은 FILS 응답 프레임에 일반 프로브 요청 프레임의 전송을 요청하는 정보가 포함되는 예를 도시한 도면이다.
도 49 는 STA 이 비콘 프레임을 통해 업데이트된 시스템 정보를 수신하는 예를 도시한 도면이다.
도 50 은 STA 이 비콘 프레임을 통해 업데이트된 시스템 정보를 수신하는 다른 예를 도시한 도면이다.
도 51 은 Non-TIM STA 이 프로브 요청 프레임 및 프로브 응답 프레임을 통해 업데이트된 시스템 정보를 수신하는 것의 일예를 도시한 도면이다.
도 52 는 Non-TIM STA 이 PS-Poll 프레임에 대한 응답 프레임을 통해 업데이트된 시스템 정보를 수신하는 것의 일예를 도시한 도면이다.
도 53 은 Non-TIM STA 이 하향링크 데이터를 통해 변경 시퀀스 지시 정보를 수신하는 것의 일예를 도시한 도면이다.
도 54 는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.

이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시된다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

본 발명의 실시예들은 무선 액세스 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

이하의 기술은 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선 액세스 시스템에 사용될 수 있다. CDMA 는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000 과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA 는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA 는 IEEE 802.11(Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. 명확성을 위하여 이하에서는 IEEE 802.11 시스템을 위주로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

WLAN 시스템의 구조

도 1 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.

IEEE 802.11 구조는 복수개의 구성요소들로 구성될 수 있고, 이들의 상호작용에 의해 상위계층에 대해 트랜스패런트한 STA 이동성을 지원하는 WLAN 이 제공될 수 있다. 기본 서비스 세트(Basic Service Set; BSS)는 IEEE 802.11 LAN 에서의 기본적인 구성 블록에 해당할 수 있다. 도 1 에서는 2 개의 BSS(BSS1 및 BSS2)가 존재하고 각각의 BSS 의 멤버로서 2 개의 STA 이 포함되는 것(STA1 및 STAP 는 BSS1 에 포함되고, STA3 및 STA4 는 BSS2 에 포함됨)을 예시적으로 도시한다. 도 1 에서 BSS 를 나타내는 타원은 해당 BSS 에 포함된 STA 들이 통신을 유지하는 커버리지 영역을 나타내는 것으로도 이해될 수 있다. 이 영역을 BSA(Basic Service Area)라고 칭할 수 있다. STA 이 BSA 밖으로 이동하게 되면 해당 BSA 내의 다른 STA 들과 직접적으로 통신할 수 없게 된다.

IEEE 802.11 LAN 에서 가장 기본적인 타입의 BSS 는 독립적인 BSS(Independent BSS; IBSS)이다. 예를 들어, IBSS 는 2 개의 STA 만으로 구성된 최소의 형태를 가질 수 있다. 또한, 가장 단순한 형태이고 다른 구성요소들이 생략되어 있는 도 1 의 BSS(BSS1 또는 BSS2)가 IBSS 의 대표적인 예시에 해당할 수 있다. 이러한 구성은 STA 들이 직접 통신할 수 있는 경우에 가능하다. 또한, 이러한 형태의 LAN 은 미리 계획되어서 구성되는 것이 아니라 LAN 이 필요한 경우에 구성될 수 있으며r 이를 애드-혹(ad-hoc) 네트워크라고 칭할 수도 있다.

STA 의 켜지거나 꺼짐, STA 이 BSS 영역에 들어오거나 나감 등에 의해서, BSS 에서의 STA 의 멤버십이 동적으로 변경될 수 있다. BSS 의 멤버가 되기 위해서는, STA 은 동기화 과정을 이용하여 BSS 에 조인할 수 있다. BSS 기반구조의 모든 서비스에 액세스하기 위해서는, STA 은 BSS 에 연관(associated)되어야 한다. 이러한 연관(association)은 동적으로 설정될 수 있고, 분배시스템서비스(Distribution System Service; DSS)의 이용을 포함할 수 있다.

도 2 는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 2 에서는 도 1 의 구조에서 분배시스템(Distribution System; DS), 분배시스템매체(Distribution System Medium; DSM), 액세스 포인트(Access Point; AP) 등의 구성요소가 추가된 형태이다.

LAN 에서 직접적인 스테이션-대-스테이션의 거리는 PHY 성능에 의해서 제한될 수 있다. 어떠한 경우에는 이러한 거리의 한계가 충분할 수도 있지만, 경우에 따라서는 보다 먼 거리의 스테이션 간의 통신이 필요할 수도 있다. 확장된 커버리지를 지원하기 위해서 분배시스템(DS)이 구성될 수 있다.

DS 는 BSS 들이 상호연결되는 구조를 의미한다. 구체적으로, 도 1 과 같이 BSS 가 독립적으로 존재하는 대신에, 복수개의 BSS 들로 구성된 네트워크의 확장된 형태의 구성요소로서 BSS 가 존재할 수도 있다.

DS 는 논리적인 개념이며 분배시스템매체(DSM)의 특성에 의해서 특정될 수 있다. 이와 관련하여, IEEE 802.11 표준에서는 무선 매체(Wireless Medium; WM)와 분배시스템매체(DSM)을 논리적으로 구분하고 있다. 각각의 논리적 매체는 상이한 목적을 위해서 사용되며, 상이한 구성요소에 의해서 사용된다. IEEE 802.11 표준의 정의에서는 이러한 매체들이 동일한 것으로 제한하지도 않고 상이한 것으로 제한하지도 않는다. 이와 같이 복수개의 매체들이 논리적으로 상이하다는 점에서, IEEE 802.11 LAN 구조(DS 구조 또는 다른 네트워크 구조)의 유연성이 설명될 수 있다. 즉, IEEE 802.11 LAN 구조는 다양하게 구현될 수 있으며, 각각의 구현예의 물리적인 특성에 의해서 독립적으로 해당 LAN 구조가 특정될 수 있다.

DS 는 복수개의 BSS 들의 끊김 없는(seamless) 통합을 제공하고 목적지로의 어드레스를 다루는 데에 필요한 논리적 서비스들을 제공함으로써 이동 기기를 지원할 수 있다.

AP 는, 연관된 STA 들에 대해서 WM 을 통해서 DS 로의 액세스를 가능하게 하고 STA 기능성을 가지는 개체를 의미한다. AP 를 통해서 BSS 및 DS 간의 데이터 이동이 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 2 에서 도시하는 STA2 및 STA3 은 STA 의 기능성을 가지면서, 연관된 STA 들(STA1 및 STA4)가 DS 로 액세스하도록 하는 기능을 제공한다. 또한, 모든 AP 는 기본적으로 STA 에 해당하므로, 모든 AP 는 어드레스 가능한 개체이다. WM 상에서의 통신을 위해 AP 에 의해서 사용되는 어드레스와 DSM 상에서의 통신을 위해 AP 에 의해서 사용되는 어드레스는 반드시 동일할 필요는 없다.

AP 에 연관된 STA 들 중의 하나로부터 그 AP 의 STA 어드레스로 전송되는 데이터는, 항상 비제어 포트(uncontrolled port)에서 수신되고 IEEE 802.1X 포트 액세스 개체에 의해서 처리될 수 있다. 또한, 제어 포트(controlled port)가 인증되면 전송 데이터(또는 프레임)는 DS 로 전달될 수 있다.

도 3 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 또 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 3 에서는 도 2 의 구조에 추가적으로 넓은 커버리지를 제공하기 위한 확장된 서비스 세트(Extended Service Set; ESS)를 개념적으로 나타낸다.

임의의(arbitrary) 크기 및 복잡도를 가지는 무선 네트워크가 DS 및 BSS 들로 구성될 수 있다. IEEE 802.11 시스템에서는 이러한 방식의 네트워크를 ESS 네트워크라고 칭한다. ESS 는 하나의 DS 에 연결된 BSS 들의 집합에 해당할 수 있다. 그러나, ESS 는 DS 를 포함하지는 않는다. ESS 네트워크는 LLC(Logical Link Control) 계층에서 IBSS 네트워크로 보이는 점이 특징이다. ESS 에 포함되는 STA 들은 서로 통신할 수 있고, 이동 STA 들은 LLC 에 트랜스패런트하게 하나의 BSS 에서 다른 BSS 로(동일한 ESS 내에서) 이동할 수 있다.

IEEE 802.11 에서는 도 3 에서의 BSS 들의 상대적인 물리적 위치에 대해서 아무것도 가정하지 않으며, 다음과 같은 형태가 모두 가능하다. BSS 들은 부분적으로 중첩될 수 있고, 이는 연속적인 커버리지를 제공하기 위해서 일반적으로 이용되는 형태이다. 또한, BSS 들은 물리적으로 연결되어 있지 않을 수 있고, 논리적으로는 BSS 들 간의 거리에 제한은 없다. 또한, BSS 들은 물리적으로 동일한 위치에 위치할 수 있고, 이는 리던던시를 제공하기 위해서 이용될 수 있다. 또한, 하나(또는 하나 이상의) IBSS 또는 ESS 네트워크들이 하나(또는 하나 이상의) ESS 네트워크로서 동일한 공간에 물리적으로 존재할 수 있다. 이는 ESS 네트워크가 존재하는 위치에 애드-혹 네트워크가 동작하는 경우나, 상이한 기관(organizations)에 의해서 물리적으로 중첩되는 IEEE 802.11 네트워크들이 구성되는 경우나, 동일한 위치에서 2 이상의 상이한 액세스 및 보안 정책이 필요한 경우 등에서의 ESS 네트워크 형태에 해당할 수 있다.

도 4 는 무선랜 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 4 에서는 DS 를 포함하는 기반 구조 BSS 의 일례가 도시된다.

도 4 의 예시에서 BSS1 및 BSS2 가 ESS 를 구성한다. 무선랜 시스템에서 STA 은 IEEE 802.11 의 MAC/PHY 규정에 따라 동작하는 기기이다. STA 은 AP STA 및 비-AP(non-AP) STA 을 포함한다. Non-AP STA 은 랩탑 컴퓨터, 이동 전화기와 같이 일반적으로 사용자가 직접 다루는 기기에 해당한다. 도 4 의 예시에서 STA1, STA3, STA4 는 non-AP STA 에 해당하고, STA2 및 STA5 는 AP STA 에 해당한다.

이하의 설명에서 non-AP STA 은 단말(terminal), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit; WTRU), 사용자 장치(User Equipment; UE), 이동국(Mobile Station; MS), 이동단말(Mobile Terminal), 이동 가입자국(Mobile Subscriber Station; MSS) 등으로 칭할 수도 있다. 또한, AP 는 다른 무선 통신 분야에서의 기지국(Base Station; BS), 노드-B(Node-B), 발전된 노드-B(evolved Node-B; eNB), 기저 송수신 시스템(Base Transceiver System; BTS), 펨토 기지국(Femto BS) 등에 대응하는 개념이다.

링크 셋업 과정

도 5 는 일반적인 링크 셋업(link setup) 과정을 설명하기 위한 도면이다.

STA 이 네트워크에 대해서 링크를 셋업하고 데이터를 송수신하기 위해서는, 먼저 네트워크를 발견(discovery)하고, 인증(authentication)을 수행하고, 연관(association)을 맺고(establish), 보안(security)을 위한 인증 절차 등을 거쳐야 한다. 링크 셋업 과정을 세션 개시 과정, 세션 셋업 과정이라고도 칭할 수 있다. 또한, 링크 셋업 과정의 발견, 인증, 연관, 보안 설정의 과정을 통칭하여 연관 과정이라고 칭할 수도 있다.

도 5 를 참조하여 예시적인 링크 셋업 과정에 대해서 설명한다.

단계 S510 에서 STA 은 네트워크 발견 동작을 수행할 수 있다. 네트워크 발견 동작은 STA 의 스캐닝(scanning) 동작을 포함할 수 있다. 즉, STA 이 네트워크에 액세스하기 위해서는 참여 가능한 네트워크를 찾아야 한다. STA 은 무선 네트워크에 참여하기 전에 호환 가능한 네트워크를 식별하여야 하는데, 특정 영역에 존재하는 네트워크 식별과정을 스캐닝이라고 한다.

스캐닝 방식에는 능동적 스캐닝(active scanning)과 수동적 스캐닝(passive scanning)이 있다.

도 5 에서는 예시적으로 능동적 스캐닝 과정을 포함하는 네트워크 발견 동작을 도시한다. 능동적 스캐닝에서 스캐닝을 수행하는 STA 은 채널들을 옮기면서 주변에 어떤 AP 가 존재하는지 탐색하기 위해 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 전송하고 이에 대한 응답을 기다린다. 응답자(responder)는 프로브 요청 프레임을 전송한 STA 에게 프로브 요청 프레임에 대한 응답으로 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 전송한다. 여기에서, 응답자는 스캐닝되고 있는 채널의 BSS 에서 마지막으로 비콘 프레임(beacon frame)을 전송한 STA 일 수 있다. BSS 에서는 AP 가 비콘 프레임을 전송하므로 AP 가 응답자가 되며, IBSS 에서는 IBSS 내의 STA 들이 돌아가면서 비콘 프레임을 전송하므로 응답자가 일정하지 않다. 예를 들어, 1 번 채널에서 프로브 요청 프레임을 전송하고 1 번 채널에서 프로브 응답 프레임을 수신한 STA 은, 수신한 프로브 응답 프레임에 포함된 BSS 관련 정보를 저장하고 다음 채널(예를 들어, 2 번 채널)로 이동하여 동일한 방법으로 스캐닝(즉, 2 번 채널 상에서 프로브 요청/응답 송수신)을 수행할 수 있다.

도 5 에서 도시하고 있지 않지만, 스캐닝 동작은 수동적 스캐닝 방식으로 수행될 수도 있다. 수동적 스캐닝에서 스캐닝을 수행하는 STA 은 채널들을 옮기면서 비콘 프레임을 기다린다. 비콘 프레임은 IEEE 802.11 에서 관리 프레임(management frame) 중 하나로서, 무선 네트워크의 존재를 알리고, 스캐닝을 수행하는 STA 으로 하여금 무선 네트워크를 찾아서, 무선 네트워크에 참여할 수 있도록 주기적으로 전송된다. BSS 에서 AP 가 비콘 프레임을 주기적으로 전송하는 역할을 수행하고, IBSS 에서는 IBSS 내의 STA 들이 돌아가면서 비콘 프레임을 전송한다. 스캐닝을 수행하는 STA 은 비콘 프레임을 수신하면 비콘 프레임에 포함된 BSS 에 대한 정보를 저장하고 다른 채널로 이동하면서 각 채널에서 비콘 프레임 정보를 기록한다. 비콘 프레임을 수신한 STA 은, 수신한 비콘 프레임에 포함된 BSS 관련 정보를 저장하고 다음 채널로 이동하여 동일한 방법으로 다음 채널에서 스캐닝을 수행할 수 있다.

능동적 스캐닝과 수동적 스캐닝을 비교하면, 능동적 스캐닝이 수동적 스캐닝보다 딜레이(delay) 및 전력 소모가 작은 장점이 있다.

STA 이 네트워크를 발견한 후에, 단계 S520 에서 인증 과정이 수행될 수 있다. 이러한 인증 과정은 후술하는 단계 S540 의 보안 셋업 동작과 명확하게 구분하기 위해서 첫 번째 인증(first authentication) 과정이라고 칭할 수 있다.

인증 과정은 STA 이 인증 요청 프레임(authentication request frame)을 AP 에게 전송하고, 이에 응답하여 AP 가 인증 응답 프레임(authentication response frame)을 STA 에게 전송하는 과정을 포함한다. 인증 요청/응답에 사용되는 인증 프레임(authentication frame)은 관리 프레임에 해당한다.

인증 프레임은 인증 알고리즘 번호(authentication algorithm number), 인증 트랜잭션 시퀀스 번호(authentication transaction sequence number), 상태 코드(status code), 검문 텍스트(challenge text), RSN(Robust Security Network), 유한 순환 그룹(Finite Cyclic Group) 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이는 인증 요청/응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며, 다른 정보로 대체되거나, 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.

STA 은 인증 요청 프레임을 AP 에게 전송할 수 있다. AP 는 수신된 인증 요청 프레임에 포함된 정보에 기초하여, 해당 STA 에 대한 인증을 허용할지 여부를 결정할 수 있다. AP 는 인증 처리의 결과를 인증 응답 프레임을 통하여 STA 에게 제공할 수 있다.

STA 이 성공적으로 인증된 후에, 단계 S530 에서 연관 과정이 수행될 수 있다. 연관 과정은 STA 이 연관 요청 프레임(association request frame)을 AP 에게 전송하고, 이에 응답하여 AP 가 연관 응답 프레임(association response frame)을 STA 에게 전송하는 과정을 포함한다.

예를 들어, 연관 요청 프레임은 다양한 능력(capability)에 관련된 정보, 비콘 청취 간격(listen interval), SSID(service set identifier), 지원 레이트(supported rates), 지원 채널(supported channels), RSN, 이동성 도메인, 지원 오퍼레이팅 클래스(supported operating classes), TIM 방송 요청(Traffic Indication Map Broadcast request), 상호동작(interworking) 서비스 능력 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.

예를 들어, 연관 응답 프레임은 다양한 능력에 관련된 정보, 상태 코드, AID(Association ID), 지원 레이트, EDCA(Enhanced Distributed Channel Access) 파라미터 세트, RCPI(Received Channel Power Indicator), RSNI(Received Signal to Noise Indicator), 이동성 도메인, 타임아웃 간격(연관 컴백 시간(association comeback time)), 중첩(overlapping) BSS 스캔 파라미터, TIM 방송 응답, QoS 맵 등의 정보를 포함할 수 있다.

이는 연관 요청/응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며, 다른 정보로 대체되거나, 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.

STA 이 네트워크에 성공적으로 연관된 후에, 단계 S540 에서 보안 셋업 과정이 수행될 수 있다. 단계 S540 의 보안 셋업 과정은 RSNA(Robust Security Network Association) 요청/응답을 통한 인증 과정이라고 할 수도 있고, 상기 단계 S520 의 인증 과정을 첫 번째 인증(first authentication) 과정이라고 하고, 단계 S540 의 보안 셋업 과정을 단순히 인증 과정이라고도 칭할 수도 있다.

단계 S540 의 보안 셋업 과정은, 예를 들어, EAPOL(Extensible Authentication Protocol over LAN) 프레임을 통한 4-웨이(way) 핸드쉐이킹을 통해서, 프라이빗 키 셋업(private key setup)을 하는 과정을 포함할 수 있다. 또한, 보안 셋업 과정은 IEEE 802.11 표준에서 정의하지 않는 보안 방식에 따라 수행될 수도 있다.

WLAN 의 진화

무선랜에서 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 비교적 최근에 제정된 기술 표준으로서 IEEE 802.11n 이 존재한다. IEEE 802.11n 은 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고, 무선 네트워크의 운영 거리를 확장하는데 목적을 두고 있다. 보다 구체적으로, IEEE 802.11n 에서는 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.

무선랜의 보급이 활성화되고 또한 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라, 최근에는 IEEE 802.11n 이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율을 지원하기 위한 새로운 무선랜 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있다. 초고처리율(Very High Throughput; VHT)를 지원하는 차세대 무선랜 시스템은 IEEE 802.11n 무선랜 시스템의 다음 버전(예를 들어, IEEE 802.11ac)으로서, MAC 서비스 액세스 포인트(Service Access Point; SAP)에서 1Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 지원하기 위하여 최근에 새롭게 제안되고 있는 IEEE 802.11 무선랜 시스템중의 하나이다.

차세대 무선랜 시스템은 무선채널을 효율적으로 이용하기 위하여 복수의 STA 들이 동시에 채널에 액세스하는 MU-MIMO(Multi User Multiple Input Multiple Output) 방식의 전송을 지원한다. MU-MIMO 전송 방식에 따르면, AP 가 MIMO 페어링(pairing)된 하나 이상의 STA 에게 동시에 패킷을 전송할 수 있다.

또한, 화이트스페이스(whitespace)에서 무선랜 시스템 동작을 지원하는 것이 논의되고 있다. 예를 들어, 아날로그 TV 의 디지털화로 인한 유휴 상태의 주파수 대역(예를 들어, 54~698MHz 대역)과 같은 TV 화이트스페이스(TV WS)에서의 무선랜 시스템의 도입은 IEEE 802.11af 표준으로서 논의되고 있다. 하지만, 이는 예시에 불과하고, 화이트스페이스는 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), 프라이머리 유저(primary user), 우선적 사용자(incumbent user) 등으로 칭할 수도 있다.

예를 들어, WS 에서 동작하는 AP 및/또는 STA 은 허가된 유저에 대한 보호(protection) 기능을 제공하여야 한다. 예를 들어 WS 대역에서 특정 대역폭을 가지도록 규약(regulation)상 분할되어 있는 주파수 대역인 특정 WS 채널을 마이크로폰(microphone)과 같은 허가된 유저가 이미 사용하고 있는 경우, 허가된 유저를 보호하기 위하여 AP 및/또는 STA 은 해당 WS 채널에 해당하는 주파수 대역은 사용할 수 없다. 또한, AP 및/또는 STA 은 현재 프레임 전송 및/또는 수신을 위해 사용하고 있는 주파수 대역을 허가된 유저가 사용하게 되면 해당 주파수 대역의 사용을 중지해야 한다.

따라서 AP 및/또는 STA 은 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.

또한, 차세대 통신 기술로서 M2M(Machine-to-Machine) 통신 기술이 논의되고 있다. IEEE 802.11 무선랜 시스템에서도 M2M 통신을 지원하기 위한 기술 표준이 IEEE 802.11ah 로서 개발되고 있다. M2M 통신은 하나 이상의 머신(Machine)이 포함되는 통신 방식을 의미하며, MTC(Machine Type Communication) 또는 사물 통신으로 칭하여지기도 한다. 여기서, 머신이란 사람의 직접적인 조작이나 개입을 필요로 하지 않는 개체(entity)를 의미한다. 예를 들어, 무선 통신 모듈이 탑재된 검침기(meter)나 자동 판매기와 같은 장치는 물론, 사용자의 조작/개입 없이 자동으로 네트워크에 접속하여 통신을 수행할 수 있는 스마트폰과 같은 사용자 기기도 머신의 예시에 해당할 수 있다. M2M 통신은 디바이스 간의 통신(예를 들어, D2D(Device-to-Device) 통신), 디바이스와 서버(application server) 간의 통신 등을 포함할 수 있다. 디바이스와 서버 통신의 예시로, 자동 판매기와 서버, POS(Point of Sale) 장치와 서버, 전기, 가스 또는 수도 검침기와 서버 간의 통신을 들 수 있다. 그 외에도 M2M 통신 기반의 애플리케이션(application)에는, 보안(security), 운송(transportation), 헬스 케어(health care) 등이 포함될 수 있다. 이러한 적용례의 특성을 고려하면, 일반적으로 M2M 통신은 매우 많은 기기가 존재하는 환경에서 가끔씩 적은 양의 데이터를 저속으로 송수신하는 것을 지원할 수 있어야 한다.

구체적으로, M2M 통신은 많은 STA 의 개수를 지원할 수 있어야 한다. 현재 정의되어 있는 무선랜 시스템에서는 하나의 AP 에 최대 2007 개의 STA 이 연관되는 경우를 가정하지만, M2M 통신에서는 이보다 많은 개수(약 6000 개)의 STA 이 하나의 AP 에 연관되는 경우를 지원하는 방안들이 논의되고 있다. 또한, M2M 통신에서는 낮은 전송 속도를 지원/요구하는 애플리케이션이 많을 것으로 예상된다. 이를 원활하게 지원하기 위해서, 예를 들어, 무선랜 시스템에서는 TIM(Traffic Indication Map) 요소 기반으로 STA 이 자신에게 송신될 데이터의 존재 여부를 인지할 수 있는데, TIM의 비트맵 크기를 줄이는 방안들이 논의되고 있다. 또한, M2M 통신에서는 송신/수신 간격이 매우 긴 트래픽이 많을 것으로 예상된다. 예를 들어, 전기/가스/수도 사용량과 같이 긴 주기(예를 들어, 한 달) 마다 매우 적은 양의 데이터를 주고 받는 것이 요구된다. 이에 따라, 무선랜 시스템에서는, 하나의 AP 에 연관될 수 있는 STA 의 개수는 매우 많아지더라도, 하나의 비콘 주기 동안에 AP 로부터 수신할 데이터 프레임이 존재하는 STA 의 개수가 매우 적은 경우를 효율적으로 지원하는 방안들이 논의되고 있다.

이와 같이 무선랜 기술은 빠르게 진화하게 있으며, 전술한 예시들 외에도 직접 링크 셋업, 미디어 스트리밍 성능의 개선, 고속 및/또는 대규모의 초기 세션 셋업의 지원, 확장된 대역폭 및 동작 주파수의 지원 등을 위한 기술이 개발되고 있다.

매체 액세스 메커니즘

IEEE 802.11 에 따른 무선랜 시스템에서, MAC(Medium Access Control)의 기본 액세스 메커니즘은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 메커니즘이다. CSMA/CA 메커너즘은 IEEE 802.11 MAC 의 분배 조정 기능(Distributed Coordination Function, DCF)이라고도 불리는데, 기본적으로 "listen before talk" 액세스 메커니즘을 채용하고 있다. 이러한 유형의 액세스 메커니즘 따르면, AP 및/또는 STA 은 전송을 시작하기에 앞서, 소정의 시간구간(예를 들어, DIFS(DCF Inter-Frame Space) 동안 무선 채널 또는 매체(medium)를 센싱(sensing)하는 CCA(Clear Channel Assessment)를 수행할 수 있다. 센싱 결과, 만일 매체가 유휴 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 STA 은 자기 자신의 전송을 시작하지 않고 매체 액세스를 위한 지연 기간(예를 들어, 임의 백오프 주기(random backoff period) )을 설정하여 기다린 후에 프레임 전송을 시도할 수 있다. 임의 백오프 주기의 적용으로, 여러 STA 들은 서로 다른 시간 동안 대기한 후에 프레임 전송을 시도할 것이 기대되므로, 충돌(collision)을 최소화시킬 수 있다.

또한, IEEE 802.11 MAC 프로토콜은 HCF(Hybrid Coordination Function)를 제공한다. HCF 는 상기 DCF 와 PCF(Point Coordination Function)를 기반으로 한다. PCF 는 폴링(polling) 기반의 동기식 액세스 방식으로 모든 수신 AP 및/또는 STA 이 데이터 프레임을 수신할 수 있도록 주기적으로 폴링하는 방식을 일컫는다. 또한, HCF 는 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)와 HCCA(HCF Controlled Channel Access)를 가진다. EDCA 는 제공자가 다수의 사용자에게 데이터 프레임을 제공하기 위한 액세스 방식을 경쟁 기반으로 하는 것이고, HCCA 는 폴링(polling) 메커니즘을 이용한 비경쟁 기반의 채널 액세스 방식을 사용하는 것이다. 또한, HCF 는 WLAN 의 QoS(Quality of Service)를 향상시키기 위한 매체 액세스 메커니즘을 포함하며, 경쟁 주기(Contention Period; CP)와 비경쟁 주기(Contention Free Period; CFP)모두에서 QoS 데이터를 전송할 수 있다.

도 6 은 백오프 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 6 을 참조하여 임의 백오프 주기에 기반한 동작에 대해서 설명한다. 점유(occupy 또는 busy) 상태이던 매체가 유휴(idle) 상태로 변경되면, 여러 STA 들은 데이터(또는 프레임) 전송을 시도할 수 있다. 이 때, 충돌을 최소화하기 위한 방안으로서, STA 들은 각각 임의 백오프 카운트를 선택하고 그에 해당하는 슬롯 시간만큼 대기한 후에, 전송을 시도할 수 있다. 임의 백오프 카운트는 의사-임의 정수(pseudo-random integer) 값을 가지며, 0 내지 CW 범위의 값 중에서 하나로 결정될 수 있다. 여기서, CW 는 경쟁 윈도우(Contention Window) 파라미터 값이다. CW 파라미터는 초기값으로 CWmin 이 주어지지만, 전송 실패의 경우(예를 들어, 전송된 프레임에 대한 ACK 을 수신하지 못한 경우)에 2 배의 값을 취할 수 있다. CW 파라미터 값이 CWmax 가 되면 데이터 전송이 성공할 때까지 CWmax 값을 유지하면서 데이터 전송을 시도할 수 있고, 데이터 전송이 성공하는 경우에는 CWmin 값으로 리셋된다. CW, CWmin 및 CWmax 값은 2n-1 (n=0, 1, 2, ...)로 설정되는 것이 바람직하다.

임의 백오프 과정이 시작되면 STA 은 결정된 백오프 카운트 값에 따라서 백오프 슬롯을 카운트 다운하는 동안에 계속하여 매체를 모니터링한다. 매체가 점유상태로 모니터링되면 카운트 다운을 멈추고 대기하고, 매체가 유휴 상태가 되면 나머지 카운트 다운을 재개한다.

도 6 의 예시에서 STA3 의 MAC 에 전송할 패킷이 도달한 경우에, STA3 는 DIFS 만큼 매체가 유휴 상태인 것을 확인하고 바로 프레임을 전송할 수 있다. 한편, 나머지 STA 들은 매체가 점유(busy) 상태인 것을 모니터링하고 대기한다. 그 동안 STA1, STA2 및 STA5 의 각각에서도 전송할 데이터가 발생할 수 있고, 각각의 STA 은 매체가 유휴상태로 모니터링되면 DIFS 만큼 대기한 후에, 각자가 선택한 임의 백오프 카운트 값에 따라 백오프 슬롯의 카운트 다운을 수행할 수 있다. 도 6 의 예시에서는 STAP 가 가장 작은 백오프 카운트 값을 선택하고, STA1 이 가장 큰 백오프 카운트 값을 선택한 경우를 나타낸다. 즉, STAP 가 백오프 카운트를 마치고 프레임 전송을 시작하는 시점에서 STA5 의 잔여 백오프 시간은 STA1 의 잔여 백오프 시간보다 짧은 경우를 예시한다. STA1 및 STA5 는 STAP 가 매체를 점유하는 동안에 잠시 카운트 다운을 멈추고 대기한다. STAP 의 점유가 종료되어 매체가 다시 유휴 상태가 되면, STA1 및 STA5 는 DIFS 만큼 대기한 후에, 멈추었던 백오프 카운트를 재개한다. 즉, 잔여 백오프 시간만큼의 나머지 백오프 슬롯을 카운트 다운한 후에 프레임 전송을 시작할 수 있다. STA5 의 잔여 백오프 시간이 STA1 보다 짧았으므로 STA5 이 프레임 전송을 시작하게 된다. 한편, STAP 가 매체를 점유하는 동안에 STA4 에서도 전송할 데이터가 발생할 수 있다. 이 때, STA4 의 입장에서는 매체가 유휴 상태가 되면 DIFS 만큼 대기한 후, 자신이 선택한 임의 백오프 카운트 값에 따른 카운트 다운을 수행하고 프레임 전송을 시작할 수 있다. 도 6 의 예시에서는 STA5 의 잔여 백오프 시간이 STA4 의 임의 백오프 카운트 값과 우연히 일치하는 경우를 나타내며, 이 경우, STA4 와 STA5 간에 충돌이 발생할 수 있다. 충돌이 발생하는 경우에는 STA4 와 STA5 모두 ACK 을 받지 못하여, 데이터 전송을 실패하게 된다. 이 경우, STA4 와 STA5 는 CW 값을 2 배로 늘린 후에 임의 백오프 카운트 값을 선택하고 카운트 다운을 수행할 수 있다. 한편, STA1 은 STA4 와 STA5 의 전송으로 인해 매체가 점유 상태인 동안에 대기하고 있다가, 매체가 유휴 상태가 되면 DIFS 만큼 대기한 후, 잔여 백오프 시간이 지나면 프레임 전송을 시작할 수 있다.

STA 의 센싱 동작

전술한 바와 같이 CSMA/CA 메커니즘은 AP 및/또는 STA 이 매체를 직접 센싱하는 물리적 캐리어 센싱(physical carrier sensing) 외에 가상 캐리어 센싱(virtual carrier sensing)도 포함한다. 가상 캐리어 센싱은 숨겨진 노드 문제(hidden node problem) 등과 같이 매체 액세스에서 발생할 수 있는 문제를 보완하기 위한 것이다. 가상 캐리어 센싱을 위하여, 무선랜 시스템의 MAC 은 네트워크 할당 벡터(Network Allocation Vector; NAV)를 이용할 수 있다. NAV 는 현재 매체를 사용하고 있거나 또는 사용할 권한이 있는 AP 및/또는 STA 이, 매체가 이용 가능한 상태로 되기까지 남아 있는 시간을 다른 AP 및/또는 STA 에게 지시(indicate)하는 값이다. 따라서 NAV 로 설정된 값은 해당 프레임을 전송하는 AP 및/또는 STA 에 의하여 매체의 사용이 예정되어 있는 기간에 해당하고, NAV 값을 수신하는 STA 은 해당 기간동안 매체 액세스(또는 채널 액세스)가 금지(prohibit) 또는 연기(defer)된다. NAV 는, 예를 들어, 프레임의 MAC 헤더(header)의 "duration" 필드의 값에 따라 설정될 수 있다.

또한, 충돌 가능성을 감소시키기 위해서 강인한 충돌 검출(robust collision detect) 메커니즘이 도입되었다. 이에 대해서 도 7 및 도 8 을 참조하여 설명한다. 실제 캐리어 센싱 범위와 전송 범위는 동일하지 않을 수도 있지만, 설명의 편의를 위해서 동일한 것으로 가정한다.

도 7은 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명을 위한 도면이다.

도 7(a)는 숨겨진 노드에 대한 예시이며, STA A와 STA B는 통신 중에 있고 STA C 가 전송할 정보를 가지고 있는 경우이다. 구체적으로 STA A 가 STA B 에 정보를 전송하고 있는 상황이지만, STA C 가 STA B 로 데이터를 보내기 전에 캐리어 센싱을 수행할 때에 매체가 유휴 상태인 것으로 판단할 수 있다. 이는 STA A 의 전송(즉, 매체 점유)을 STA C 의 위치에서는 센싱하지 못할 수도 있기 때문이다. 이러한 경우에, STA B 는 STA A 와 STA C 의 정보를 동시에 받기 때문에 충돌이 발생하게 된다. 이 때 STA A 는 STA C 의 숨겨진 노드라고 할 수 있다.

도 7(b)는 노출된 노드(exposed node)에 대한 예시이며, STA B 는 STA A 에 데이터를 전송하고 있는 상황에서, STA C 가 STA D 에서 전송할 정보를 가지고 있는 경우이다. 이 경우에 STA C 가 캐리어 센싱을 수행하면, STA B 의 전송으로 인하여 매체가 점유된 상태라고 판단할 수 있다. 이에 따라, STA C 가 STA D 에 전송할 정보가 있더라도 매체 점유 상태라고 센싱되기 때문에 매체가 유휴 상태가 될 때까지 기다려야 한다. 그러나, 실제로는 STA A 는 STA C 의 전송 범위 밖에 있으므로, STA C 로부터의 전송과 STA B 로부터의 전송은 STA A 의 입장에서는 충돌하지 않을 수도 있으므로, STA C 는 STA B 가 전송을 멈출 때까지 불필요하게 대기하는 것이 된다. 이 때 STA C 를 STA B 의 노출된 노드라고 할 수 있다.

도 8 은 RTS 와 CTS 를 설명하기 위한 도면이다.

도 7 과 같은 예시적인 상황에서 충돌 회피(collision avoidance) 메커니즘을 효율적으로 이용하기 위해서, RTS(request to send)와 CTS(clear to send)등의 짧은 시그널링 패킷(short signaling packet)을 이용할 수 있다. 두 STA 간의 RTS/CTS 는 주위의 STA(들)이 오버히어링(overhearing)할 수 있도록 하여, 상기 주위의 STA(들)이 상기 두 STA 간의 정보 전송 여부를 고려하도록 할 수 있다. 예를 들어, 데이터를 전송하려는 STA 이 데이터를 받는 STA 에 RTS 프레임을 전송하면, 데이터를 받는 STA 은 CTS 프레임을 주위의 STA 들에게 전송함으로써 자신이 데이터를 받을 것임을 알릴 수 있다.

도 8(a)는 숨겨진 노드 문제를 해결하는 방법에 대한 예시이며, STA A 와 STA C 가 모두 STA B 에 데이터를 전송하려고 하는 경우를 가정한다. STA A 가 RTS 를 STA B 에 보내면 STA B 는 CTS 를 자신의 주위에 있는 STA A 와 STA C 에 모두 전송을 한다. 그 결과 STA C 는 STA A 와 STA B 의 데이터 전송이 끝날 때까지 기다리게 되어 충돌을 피할 수 있게 된다.

도 8(b)는 노출된 노드 문제를 해결하는 방법에 대한 예시이며, STA A 와 STA B 간의 RTS/CTS 전송을 STA C 가 오버히어링함으로써, STA C 는 자신이 다른 STA(예를 들어, STA D)에게 데이터를 전송하더라도 충돌이 발생하지 않을 것으로 판단할 수 있다. 즉, STA B 는 주위의 모든 STA 들에게 RTS 를 전송하고, 실제로 보낼 데이터가 있는 STA A 만 CTS 를 전송하게 된다. STA C 는 RTS 만을 받고 STA A 의 CTS 를 받지 못했기 때문에 STA A 는 STC C 의 캐리어 센싱 밖에 있다는 것을 알 수 있다.

전력 관리

전술한 바와 같이 무선랜 시스템에서는 STA 이 송수신을 수행하기 전에 채널 센싱을 수행해야 하는데, 채널을 항상 센싱하는 것은 STA 의 지속적인 전력 소모를 야기한다. 수신 상태에서의 전력 소모는 송신 상태에서의 전력 소모에 비하여 크게 차이가 나지 않으며, 수신 상태를 계속 유지하는 것도 전력이 제한된(즉, 배터리에 의해 동작하는) STA 에게 큰 부담이 된다. 따라서, STA 이 지속적으로 채널을 센싱하기 위해서 수신 대기 상태를 유지하면, 무선랜 처리율 측면에서 특별한 이점 없이 전력을 비효율적으로 소모하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 무선랜 시스템에서는 STA 의 전력 관리(power management; PM) 모드를 지원한다.

STA 의 전력 관리 모드는 액티브(active) 모드 및 전력 절약(power save; PS) 모드로 나뉘어 진다. STA 은 기본적으로 액티브 모드로 동작한다. 액티브 모드로 동작하는 STA 은 어웨이크 상태(awake state)를 유지한다. 어웨이크 상태는, 프레임 송수신이나 채널 스캐닝 등 정상적인 동작이 가능한 상태이다. 한편, PS 모드로 동작하는 STA 은 슬립 상태(sleep state)(또는 도즈(doze) 상태)와 어웨이크 상태(awake state)를 전환(switch)해가며 동작한다. 슬립 상태로 동작하는 STA 은 최소한의 전력으로 동작하며, 프레임 송수신은 물론 채널 스캐닝도 수행하지 않는다.

STA 이 슬립 상태로 가능한 오래 동작할수록 전력 소모가 줄어들기 때문에, STA 은 동작 기간이 증가한다. 하지만 슬립 상태에서는 프레임 송수신이 불가능하기 때문에 무조건적으로 오래 동작할 수는 없다. 슬립 상태로 동작하는 STA 이 AP 에게 전송할 프레임이 존재하는 경우 어웨이크 상태로 전환하여 프레임을 송신할 수 있다. 한편, AP 가 STA 에게 전송할 프레임이 있는 경우, 슬립 상태의 STA 은 이를 수신할 수 없으며 수신할 프레임이 존재하는 것도 알 수 없다. 따라서, STA 은 자신에게 전송될 프레임의 존재 여부를 알기 위해(또한 존재한다면 이를 수신하기 위해) 특정 주기에 따라 어웨이크 상태로 전환하는 동작이 필요할 수 있다.

도 9 는 전력 관리 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 9 를 참조하면, AP(210)는 일정한 주기로 비콘 프레임(beacon frame)을 BSS 내의 STA 들에게 전송한다(S211, S212, S213, S214, S215, S216). 비콘 프레임에는 TIM(Traffic Indication Map) 정보 요소(Information Element)가 포함된다. TIM 정보 요소는 AP(210)가 자신과 연관된 STA 들에 대한 버퍼된 트래픽이 존재하며, 프레임을 전송할 것임을 알려주는 정보를 포함한다. TIM 요소에는 유니캐스트(unicast) 프레임을 알려주는데 사용되는 TIM 과 멀티캐스트(multicast) 또는 브로드캐스트(broadcast) 프레임을 알려주는데 사용되는 DTIM(delivery traffic indication map)이 있다.

AP(210)는 3 번의 비콘 프레임을 전송할 때 마다 1 회씩 DTIM 을 전송할 수 있다. STA1(220) 및 STA2(222)는 PS 모드로 동작하는 STA 이다. STA1(220) 및 STA2(222)는 소정의 주기의 웨이크업 인터벌(wakeup interval) 마다 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여 AP(210)에 의하여 전송된 TIM 요소를 수신할 수 있도록 설정될 수 있다. 각각의 STA 은 자신의 로컬 클럭(local clock)에 기초하여 어웨이크 상태로 전환할 시점을 계산할 수 있으며, 도 9 의 예시에서는 STA 의 클럭은 AP 의 클럭과 일치하는 것으로 가정한다.

예를 들어, 상기 소정의 웨이크업 인터벌은, STA1(220)이 비콘 인터벌마다 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있도록 설정될 수 있다. 따라서, STA1(220)은 AP(210)가 첫 번째로 비콘 프레임을 전송할 때(S211) 어웨이크 상태로 전환될 수 있다(S221). STA1(220)은 비콘 프레임을 수신하고 TIM 요소를 획득할 수 있다. 획득된 TIM 요소가 STA1(220)에게 전송될 프레임이 있음을 지시하는 경우, STA1(220)은 AP(210)에게 프레임 전송을 요청하는 PS-Poll(Power Save-Poll) 프레임을 AP(210)에게 전송할 수 있다(S221a). AP(210)는 PS-Poll 프레임에 대응하여 프레임을 STA1(220)에게 전송할 수 있다(S231). 프레임 수신을 완료한 STA1(220)은 다시 슬립 상태로 전환하여 동작한다.

AP(210)가 두 번째로 비콘 프레임을 전송함에 있어서, 다른 장치가 매체에 액세스하고 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(220)은 비콘 인터벌에 맞추어 동작 모드를 어웨이크 상태로 전환하지만, 지연 전송되는 비콘 프레임을 수신하지 못하여 다시 슬립 상태로 전환한다(S222).

AP(210)가 세 번째로 비콘 프레임을 전송할 때, 해당 비콘 프레임에는 DTIM 으로 설정된 TIM 요소가 포함될 수 있다 다만, 매체가 점유된(busy medium) 상태이므로 AP(210)는 비콘 프레임을 지연 전송한다(S213). STA1(220)은 비콘 인터벌에 맞추어 어웨이크 상태로 전환하여 동작하며, AP(210)에 의해 전송되는 비콘 프레임을 통하여 DTIM 을 획득할 수 있다. STA1(220)이 획득한 DTIM 은 STA1(220)에 전송될 프레임은 없으며 다른 STA 을 위한 프레임이 존재함을 지시하는 경우를 가정한다. 이 경우, STA1(220)은 자신이 수신할 프레임이 없음을 확인하고, 다시 슬립 상태로 전환하여 동작할 수 있다. AP(210)는 비콘 프레임 전송 후 프레임을 해당 STA 에게 전송한다(S232).

AP(210)는 네 번째로 비콘 프레임을 전송한다(S214). 다만, STA1(220)은 이 전 2 회에 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(220)의 웨이크업 인터벌 값을 조정을 위한 시그널링 정보가 포함된 경우, STA1(220)의 웨이크업 인터벌 값이 조정될 수 있다. 본 예시에서, STA1(220)은 비콘 인터벌마다 TIM 요소 수신을 위해 운영 상태를 전환하던 것을 3 회의 비콘 인터벌마다 한 번 깨어나는 것으로 운영 상태를 전환하도록 설정될 수 있다. 따라서, STA1(220)은 AP(210)가 네 번째 비콘 프레임을 전송하고(S214), 다섯 번째 비콘 프레임을 전송하는 시점에(S215) 슬립 상태를 유지하므로 해당 TIM 요소를 획득할 수 없다.

AP(210)가 여섯 번째로 비콘 프레임을 전송할 때(S216), STA1(220)은 어웨이크 상태로 전환하여 동작하고 비콘 프레임에 포함된 TIM 요소를 획득할 수 있다(S224). TIM 요소는 브로드캐스트 프레임이 존재함을 지시하는 DTIM 이므로, STA1(220)은 PS-Poll 프레임을 AP(210)에게 전송하지 않고, AP(210)에 의해 전송되는 브로드캐스트 프레임을 수신할 수 있다(S234). 한편 STA2(230)에 설정된 웨이크업 인터벌은 STA1(220)보다 긴 주기로 설정될 수 있다. 따라서, STA2(230)는 AP(210)가 다섯 번째로 비콘 프레임을 전송하는 시점(S215)에 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있다(S241). STA2(230)는 TIM 요소를 통하여 자신에게 전송될 프레임이 존재함을 알고, 프레임 전송을 요청하기 위해 AP(210)에게 PS-Poll 프레임을 전송할 수 있다(S241a). AP(210)는 PS-Poll 프레임에 대응하여 STA2(230)에게 프레임을 전송할 수 있다(S233).

도 9와 같은 전력 절약 모드 운영을 위해 TIM 요소에는 STA이 자신에게 전송될 프레임이 존재하는지를 지시하는 TIM 또는 브로드캐스트/멀티캐스트 프레임이 존재하는지를 지시하는 DTIM 이 포함된다. DTIM 은 TIM 요소의 필드 설정을 통하여 구현될 수 있다.

도 10 내지 12 는 TIM 을 수신한 STA 의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.

도 10 을 참조하면, STA 은 AP 로부터 TIM 을 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하고, 수신한 TIM 요소를 해석하여 자신에게 전송될 버퍼된 트래픽이 있음을 알 수 있다. STA 은 PS-Poll 프레임 전송을 위한 매체 액세스를 위해 다른 STA 들과 경쟁(contending)을 수행한 후에, AP 에게 데이터 프레임 전송을 요청하기 위하여 PS-Poll 프레임을 전송할 수 있다. STA 에 의해 전송된 PS-Poll 프레임을 수신한 AP 는 STA 에게 프레임을 전송할 수 있다. STA 은 데이터 프레임을 수신하고 이에 대한 확인응답(ACK) 프레임을 AP 에게 전송할 수 있다. 이후 STA 은 다시 슬립 상태로 전환될 수 있다.

도 10 과 같이 AP 는 STA 으로부터 PS-Poll 프레임을 수신한 다음 소정의 시간(예를 들어, SIFS(Short Inter-Frame Space)) 후에 데이터 프레임을 전송하는 즉시 응답(immediate response) 방식에 따라 동작할 수 있다. 한편, AP 가 PS-Poll 프레임을 수신한 후에 STA 에게 전송할 데이터 프레임을 SIFS 시간 동안에 준비하지 못한 경우에는 지연된 응답(deferred response) 방식에 따라 동작할 수 있으며, 이에 대해서 도 11 을 참조하여 설명한다.

도 11 의 예시에서 STA 이 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여 AP 로부터 TIM 을 수신하고 경쟁을 거쳐 PS-Poll 프레임을 AP 로 전송하는 동작은 도 10 의 예시와 동일하다. AP 가 PS-Poll 프레임을 수신하고도 SIFS 동안 데이터 프레임을 준비하지 못한 경우, 데이터 프레임을 전송하는 대신 ACK 프레임을 STA 에게 전송할 수 있다. AP 는 ACK 프레임 전송 후 데이터 프레임이 준비되면, 컨텐딩을 수행한 후 데이터 프레임을 STA 에게 전송할 수 있다. STA 은 데이터 프레임을 성공적으로 수신하였음을 나타내는 ACK 프레임을 AP 에게 전송하고, 슬립 상태로 전환될 수 있다.

도 12 는 AP 가 DTIM 을 전송하는 예시에 대한 것이다 STA 들은 AP 로부터 DTIM 요소를 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환할 수 있다. STA 들은 수신한 DTIM 을 통해 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임이 전송될 것임을 알 수 있다. AP 는 DTIM 을 포함하는 비콘 프레임 전송 후 PS-Poll 프레임의 송수신 동작 없이 바로 데이터(즉, 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임)를 전송할 수 있다. STA 들은 DTIM 을 포함하는 비콘 프레임을 받은 후에 계속하여 어웨이크 상태를 유지하는 중에 데이터를 수신하고, 데이터 수신이 완료된 후에 다시 슬립 상태로 전환할 수 있다.

TIM 구조

상기 도 9 내지 12 를 참조하여 설명한 TIM(또는 DTIM) 프로토콜을 기반으로 한 전력 절약 모드 운영 방법에 있어서, STA 들은 TIM 요소에 포함된 STA 식별 정보를 통하여 자신을 위해 전송될 데이터 프레임이 존재하는지 여부를 확인할 수 있다. STA 식별 정보는 STA 이 AP 와 연관(association)시에 할당받는 식별자인 AID(Association Identifier)와 관련된 정보일 수 있다.

AID 는 하나의 BSS 내에서는 각각의 STA 에 대한 고유한(unique) 식별자로서 사용된다. 일례로, 현재 무선랜 시스템에서 AID 는 1 에서 2007 까지의 값 중 하나의 값으로 할당될 수 있다. 현재 정의되어 있는 무선랜 시스템에서는, AP 및/또는 STA 이 전송하는 프레임에는 AID 를 위하여 14 비트가 할당될 수 있으며, AID 값은 16383 까지 할당될 수 있으나 2008 에서 16383 은 예비(reserved) 값으로 설정되어 있다.

기존의 정의에 따른 TIM 요소는, 하나의 AP 에 많은 개수의(예를 들어, 2007 개 초과의) STA 들이 연관될 수 있는 M2M 애플리케이션의 적용에 적절하지 않다. 기존의 TIM 구조를 그대로 확장하는 경우에는 TIM 비트맵 크기가 너무 커져서 기존의 프레임 포맷으로는 지원할 수 없고, 낮은 전송 레이트의 애플리케이션을 고려하는 M2M 통신에 적합하지 않다. 또한, M2M 통신에서는 하나의 비콘 주기 동안에 수신 데이터 프레임이 존재하는 STA 의 개수가 매우 적을 것으로 예상된다. 따라서, 위와 같은 M2M 통신의 적용예를 고려하면, TIM 비트맵의 크기는 커지지만 대부분의 비트가 0 값을 가지는 경우가 많이 발생할 것으로 예상되므로, 비트맵을 효율적으로 압축하는 기술이 요구된다.

기존의 비트맵 압축 기술로서, 비트맵의 앞부분에 연속되는 0 을 생략하고 오프셋(offset) (또는 시작점) 값으로 정의하는 방안이 마련되어 있다. 그러나, 버퍼된 프레임이 존재하는 STA 들의 개수는 적지만 각각의 STA 의 AID 값이 차이가 큰 경우에는 압축 효율이 높지 못하다. 예를 들어 AID 가 10 와 2000 의 값을 가지는 단 두 개의 STA 에게 전송할 프레임만이 버퍼되어 있는 경우에, 압축된 비트맵의 길이는 1990 이지만 양 끝을 제외하고는 모두 0의 값을 가지게 된다. 하나의 AP 에 연관될 수 있는 STA 의 개수가 적은 경우에는 비트맵 압축의 비효율성이 크게 문제되지 않지만, STA 의 개수가 증가하는 경우에는 이러한 비효율성이 전체 시스템 성능을 저해하는 요소가 될 수도 있다.

이를 해결하기 위한 방안으로서, AID 를 여러 그룹으로 나누어 보다 효과적인 데이터의 전송을 수행하도록 할 수 있다. 각 그룹에는 지정된 그룹 ID(GID)가 할당된다. 이러한 그룹 기반으로 할당되는 AID 에 대해서 도 13 을 참조하여 설명한다.

도 13(a)는 그룹 기반으로 할당된 AID 의 일례를 나타내는 도면이다. 도 13(a)의 예시에서는 AID 비트맵의 앞의 몇 비트들을 GID 를 나타내기 위해 사용할 수 있다. 예를 들어, AID 비트맵의 처음 2 비트를 사용하여 4 개의 GID 를 나타낼 수 있다. AID 비트맵의 전체 길이가 N 비트인 경우에, 처음 2 비트(B1 및 B2)이 값은 해당 AID 의 GID 를 나타낸다.

도 13(a)는 그룹 기반으로 할당된 AID 의 다른 일례를 나타내는 도면이다. 도 13(b)의 예시에서는 AID 의 위치에 따라서 GID 가 할당될 수 있다. 이 때, 동일한 GID 를 사용하는 AID 들은 오프셋(offset) 및 길이(length) 값으로 표현될 수 있다. 예를 들어, GID 1이 오프셋 A 및 길이 B 로 표현되면, 비트맵 상에서 A 내지 A+B-1 의 AID 들이 GID 1 을 가진다는 것을 의미한다. 예를 들어, 도 13(b)의 예시에서, 전체 1 내지 N4 의 AID 가 4 개의 그룹으로 분할된다고 가정한다. 이 경우, GID 1 에 속하는 AID 들은 1 내지 N1 이며, 이 그룹에 속하는 AID 들은 오프셋 1 및 길이 N1 로 표현될 수 있다. 다음으로, GID 2 에 속하는 AID 들은 오프셋 N1+1 및 길이 N2-N1+1으로 표현될 수 있고, GID 3 에 속하는 AID 들은 오프셋 N2+1 및 길이 N3-N2+1 으로 표현될 수 있으며, GID 4 에 속하는 AID 들은 오프셋 N3+1 및 길이 N4-N3+1으로 표현될 수 있다.

이와 같은 그룹 기반으로 할당되는 AID 가 도입되면, GID 에 따라 다른 시간 구간에 채널 액세스를 허용할 수 있도록 함으로써, 많은 수의 STA 에 대한 TIM 요소 부족 문제를 해결함과 동시에 효율적인 데이터의 송수신이 이루어질 수 있다. 예를 들에, 특정 시간 구간 동안에는 특정 그룹에 해당하는 STA(들)에게만 채널 액세스가 허용되고, 나머지 다른 STA(들)에게는 채널 액세스가 제한(restrict)될 수 있다. 이와 같이 특정 STA(들)에게만 액세스가 허용되는 소정의 시간 구간을, 제한된 액세스 윈도우(Restricted Access Window; RAW)라고 칭할 수도 있다.

GID 에 따른 채널 액세스에 대해서 도 13(c)를 참조하여 설명한다. 도 13(c)에서는 AID 가 3 개의 그룹으로 나누어져 있는 경우, 비콘 인터벌에 따른 채널 액세스 메커니즘을 예시적으로 나타낸다. 첫 번째 비콘 인터벌(또는 첫 번째 RAW)은 GID 1 에 속하는 AID 에 해당하는 STA 의 채널 액세스가 허용되는 구간이고, 다른 GID 에 속하는 STA 들의 채널 액세스는 허용되지 않는다. 이를 구현하기 위해서, 첫 번째 비콘에는 GID 1 에 해당하는 AID 들만을 위한 TIM 요소가 포함된다. 두 번째 비론 프레임에는 SID 2 를 가지는 AID 들만을 위한 TIM 요소가 포함되며, 이에 따라 두 번째 비콘 인터벌(또는 두 번째 RAW) 동안에는 GID 2 에 속하는 AID 에 해당하는 STA 의 채널 액세스 만이 허용된다. 세 번째 비콘 프레임에는 GID 3 을 가지는 AID 들만을 위한 TIM 요소가 포함되며, 이에 따라 세 번째 비콘 인터벌(또는 세 번째 RAW) 동안에는 GID 3 에 속하는 AID 에 해당하는 STA 의 채널 액세스 만이 허용된다. 네 번째 비콘 프레임에는 다시 GID 1 을 가지는 AID 들만을 위한 TIM 요소가 포함되며, 이에 따라 네 번째 비콘 인터벌(또는 네 번째 RAW) 동안에는 GID 1 에 속하는 AID 에 해당하는 STA 의 채널 액세스 만이 허용된다. 그 다음으로, 다섯 번째 이후의 비콘 인터벌들(또는 다섯 번째 이후의 RAW 들)의 각각에서도, 해당 비콘 프레임에 포함된 TIM 에서 지시되는 특정 그룹에 속한 STA 의 채널 액세스만이 허용될 수 있다.

도 13(c)에서는 비콘 인터벌에 따라 허용되는 GID 의 순서가 순환적 또는 주기적인 예시를 나타내지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, TIM 요소에 특정 GID(들)에 속하는 AID(들)만을 포함시킴으로써, 특정 시간 구간(예를 들어, 특정 RAW) 동안에 상기 특정 AID(들)에 해당하는 STA(들)만의 채널 액세스를 허용하고 나머지 STA(들)의 채널 액세스는 허용하지 않는 방식으로 동작할 수 있다.

전술한 바와 같은 그룹 기반 AID 할당 방식은, TIM 의 계층적(hierarchical) 구조라고도 칭할 수 있다. 즉, 전체 AID 공간을 복수개의 블록들로 분할하고, 0 이 아닌 값을 가지는 특정 블록에 해당하는 STA(들) (즉, 특정 그룹의 STA)의 채널 액세스만이 허용되도록 할 수 있다. 이에 따라, 큰 크기의 TIM 을 작은 블록/그룹으로 분할하여 STA 이 TIM 정보를 유지하기 쉽게 하고, STA 의 클래스, 서비스품질(QoS), 또는 용도에 따라 블록/그룹을 관리하기가 용이하게 된다. 상기 도 13 의 예시에서는 2-레벨의 계층을 나타내지만, 2 이상의 레벨의 형태로 계층적 구조의 TIM 이 구성될 수도 있다. 예를 들어, 전체 AID 공간을 복수개의 페이지(page) 그룹으로 분할하고, 각각의 페이지 그룹을 복수개의 블록으로 구분하고, 각각의 블록을 복수개의 서브-블록으로 분할할 수도 있다. 이러한 경우, 상기 도 13(a)의 예시의 확장으로서, AID 비트맵에서 처음 N1 개의 비트는 페이지 ID(즉, PID)를 나타내고, 그 다음 N2 개의 비트는 블록 ID 를 나타내고, 그 다음 N3 개의 비트는 서브-블록 ID 를 나타내고, 나머지 비트들이 서브-블록 내의 STA 비트 위치를 나타내는 방식으로 구성될 수도 있다.

이하에서 설명하는 본 발명의 예시들에 있어서, STA 들(또는 각각의 STA 에 할당된 AID 들)을 소정의 계층적인 그룹 단위로 분할하고 관리하는 다양한 방식들이 적용될 수 있으며, 그룹 기반 AID 할당 방식이 상기 예시들로 제한되는 것은 아니다.

Non-TIM STA

저전력 STA 은 비콘을 추적하기 위해 장 기간동안 어웨이크 상태를 유지하는 것보다는 슬립 모드에서 웨이킹 업한 이후 AP 로 즉시 폴링(poll)하는 것이 전력 관리 측면에서 바람직하다. 이와 같이, STA 가 웨이킹 업한 이후 AP 로 폴링하는 것을 액티브 폴링(Active polling)이라 호칭할 수 있다.

액티브 폴링을 수행하는 STA 은 예정된(Scheduled) 액티브 폴링을 수행하는 타입과 예정되지 않은(Unscheduled) 액티브 폴링을 수행하는 타입으로 구분될 수 있다. 예정된 액티브 폴링을 수행하는 타입의 STA 은 AP 에 의해 스케줄링된 웨이크 업 타입에 깨어나, 상향 / 하향링크 전송을 수행할 수 있다. 예정되지 않은 액티브 폴링을 수행하는 타입의 STA 또는 STA 그룹을 위해, AP 는 STA 또는 STA 의 그룹이 웨이킹 업하여 언제든지 상향링크 프레임을 전송하도록 허용할 수 있다. 상기와 같이, 액티브 폴링을 수행하는 STA 은 비콘 프레임을 추적(track)할 필요가 없다.

이에 따라, 액티브 폴링을 수행하는 STA 은 비콘 프레임의 TIM(Traffic Indication Map) 요소에 의해 페이징되지 않는다. 위와 같이, 비콘 프레임을 수신하지 않고, 액티브 폴링을 통해 채널 액세스를 수행하는 STA 을 Non-TIM STA 또는 Non-TIM 모드 STA 이라 칭할 수 있다. Non-TIM STA 은 매 청취 간격(Listen Interval)마다 PS-Poll 또는 트리거 프레임을 전송함으로써 채널 액세스를 수행할 수 있다. 앞서 살펴본 바와 같이, Non-TIM STA 은 각 청취 간격마다 비콘 프레임을 수신할 것이 요구되지 않는다. 위와 달리, 청취 간격마다 비콘 프레임을 수신하여, 수신된 비콘 프레임을 기초로 채널 액세스를 수행하는 STA 은 TIM STA 또는 TIM 모드 STA 이라 호칭될 수 있다.

STA 은 동작 중 TIM 모드와 Non-TIM 모드 사이를 전환할 수 있다. STA 이 TIM 모드와 Non-TIM 모드 사이를 전환하는 경우, AP 는 새로운 AID 를 STA 에게 재할당 할 수 있으나, 반드시 그래야 하는 것은 아니다. TIM 모드 전환을 위해 STA 은 자신의 TIM 모드가 변경되었음을 알리기 위한 AID 스위치 요청 프레임을 AP 에게 전송할 수 있다. AID 스위치 요청 프레임을 수신한 이후, AP 는 그에 대한 응답으로 AID 스위치 응답 프레임을 STA 에게 전송할 수 있다. 이때, AID 스위치 응답 프레임에는 STA 에게 새롭게 할당될 AID 정보가 포함될 수 있다.

AP 와 STA 은 연계 절차(association procedure)를 통해, 서로에게 Non-TIM 모드 지원 능력(capability)을 알릴 수 있다. 이때, Non-TIM 모드를 지원하는지 여부는 확장된 능력 요소(Extended Capabilities element) 내 Non-TIM 모드 지원 필드(Non-TIM mode support field)에서 지시될 수 있다. 일예로, 표 1 는 Non-TIM 지원 필드를 설명하기 위한 도표이다.

상기 표 1 의 예에서와 같이, STA 및 AP 는 Non-TIM 지원 필드 내 1 비트의 정보를 통해 Non-TIM 모드를 지원하는지 여부에 대한 정보를 서로에게 알려줄 수 있다.

STA 은 자신이 Non-TIM 모드를 지원하는지 여부를 AP 에게 알리기 위해 연계 요청 프레임(Association Request frame) 내 Non-TIM 인디케이션을 포함시킬 수 있다. STA 로부터 Non-TIM 인디케이션을 포함하는 연계 요청 프레임을 수신하면, AP 는 연계 응답 프레임을 통해 STA 에게, STA 이 Non-TIM 모드로 진입하는 것을 허용할 것인지 여부를 알려줄 수 있다.

AP 는 연계 응답 프레임을 통해, 자신의 버퍼 관리 고려(buffer management consideration)을 기초로 연계 요청 프레임 내 청취 간격과 다른 값을 추천하여 줄 수도 있다. 만약, 연계 절차 동안의 협상을 통해 Non-TIM 모드로의 진입이 허용되지 않는다면, STA 은 TIM 모드 하에서 동작할 수 있다.

PPDU 프레임 포맷

PPDU(Physical Layer Convergence Protocol(PLCP) Packet Data Unit) 프레임 포맷은, STF(Short Training Field), LTF(Long Training Field), SIG(SIGNAL) 필드, 및 데이터(Data) 필드를 포함하여 구성될 수 있다. 가장 기본적인(예를 들어, non-HT(High Throughput)) PPDU 프레임 포맷은 L-STF(Legacy-STF), L-LTF(Legacy-LTF), SIG 필드 및 데이터 필드만으로 구성될 수 있다. 또한, PPDU 프레임 포맷의 종류(예를 들어, HT-mixed 포맷 PPDU, HT-greenfield 포맷 PPDU, VHT(Very High Throughput) PPDU 등)에 따라서, SIG 필드와 데이터 필드 사이에 추가적인 (또는 다른 종류의) STF, LTF, SIG 필드가 포함될 수도 있다.

STF 는 신호 검출, AGC(Automatic Gain Control), 다이버시티 선택, 정밀한 시간 동기 등을 위한 신호이고, LTF 는 채널 추정, 주파수 오차 추정 등을 위한 신호이다. STF 와 LTF 를 합쳐서 PCLP 프리앰블(preamble)이라고 칭할 수 있고, PLCP 프리앰블은 OFDM 물리계층의 동기화 및 채널 추정을 위한 신호라고 할 수 있다.

SIG 필드는 RATE 필드 및 LENGTH 필드 등을 포함할 수 있다. RATE 필드는 데이터의 변조 및 코딩 레이트에 대한 정보를 포함할 수 있다. LENGTH 필드는 데이터의 길이에 대한 정보를 포함할 수 있다. 추가적으로, SIG 필드는 패리티(parity) 비트, SIG TAIL 비트 등을 포함할 수 있다.

데이터 필드는 SERVICE 필드, PSDU(PLCP Service Data Unit), PPDU TAIL 비트를 포함할 수 있고, 필요한 경우에는 패딩 비트도 포함할 수 있다. SERVICE 필드의 일부 비트는 수신단에서의 디스크램블러의 동기화를 위해 사용될 수 있다. PSDU 는 MAC 계층에서 정의되는 MAC PDU 에 대응하며, 상위 계층에서 생성/이용되는 데이터를 포함할 수 있다. PPDU TAIL 비트는 인코더를 0 상태로 리턴하기 위해서 이용될 수 있다. 패딩 비트는 데이터 필드의 길이를 소정의 단위로 맞추기 위해서 이용될 수 있다.

MAC PDU 는 다양한 MAC 프레임 포맷에 따라서 정의되며, 기본적인 MAC 프레임은 MAC 헤더, 프레임 바디, 및 FCS(Frame Check Sequence)로 구성된다. MAC 프레임은 MAC PDU 로 구성되어 PPDU 프레임 포맷의 데이터 부분의 PSDU 를 통하여 송신/수신될 수 있다.

한편, 널-데이터 패킷(NDP) 프레임 포맷은 데이터 패킷을 포함하지 않는 형태의 프레임 포맷을 의미한다. 즉, NDP 프레임은, 일반적인 PPDU 포맷에서 PLCP 헤더 부분(즉, STF, LTF 및 SIG 필드)만을 포함하고, 나머지 부분(즉, 데이터 필드)은 포함하지 않는 프레임 포맷을 의미한다. NDP 프레임은 짧은(short) 프레임 포맷이라고 칭할 수도 있다.

짧은 비콘

일반적인 비콘 프레임은 MAC 헤더, 프레임 바디 및 FCS 로 구성되며, 프레임 바디에는 다음과 같은 필드들이 포함될 수 있다.

타임스탬프(timestamp) 필드는 동기화(synchronization)을 위한 것으로, 비콘 프레임을 수신한 모든 STA 들은 자신의 로컬 클럭을 타임스탬프 값에 맞추어 변경/업데이트할 수 있다.

비콘 인터벌 필드는 비콘 전송 간의 시간 인터벌을 지시하며, 시간 유닛(TU)의 단위로 표현된다. TU는 마이크로초(㎲)의 단위로 구성될 수 있으며, 예를 들어, 1024 ㎲ 로 정의될 수 있다. AP 가 비콘을 전송해야 하는 시점은 TBTT(Target Beacon Transmission Time)이라고 표현될 수 있다. 즉, 비콘 인터벌 필드는 하나의 비콘 프레임의 전송 시점으로부터 다음 TBTT 까지의 시간 간격에 해당한다. 이전 비콘을 수신한 STA 은 다음 비콘의 전송 시점을 비콘 인터벌 필드로부터 계산할 수 있다. 일반적으로 비콘 인터벌은 100 TU 로 설정될 수 있다.

캐퍼빌리티 정보(capability information) 필드는, 장치/네트워크의 캐퍼빌리티에 대한 정보를 포함한다. 예를 들어, 애드혹 또는 인프라스트럭쳐 네트워크 등의 네트워크의 타입(type)이 캐퍼빌리티 정보 필드를 통해서 지시될 수 있다. 또한, 폴링의 지원 여부, 암호화에 대한 상세한 내용 등을 알리는데에 캐퍼빌리티 정보 필드가 이용될 수도 있다.

그 외에도, SSID, 지원되는 레이트(supported rates), FH(Frequency Hopping) 파라미터 세트, DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) 파라미터 세트, CF(Contention Free) 파라미터 세트, IBSS 파라미터 세트, TIM, 국가(Country) IE, 전력 제한(Power Constraint), QoS 캐퍼빌리티, HT(High-Throughput) 캐퍼빌리티 등이 비콘 프레임에 포함될 수 있다. 다만, 비콘 프레임에 포함되는 상기 필드/정보는 예시적인 것이고, 본 발명에서 언급하는 비콘 프레임이 상기 예시로 제한되는 것은 아니다.

전술한 바와 같은 일반적인 비콘 프레임과 달리 짧은(short) 비콘 프레임이 정의될 수 있다. 이러한 짧은 비콘과 구분하기 위해서, 기존의 일반적인 비콘을 풀(full) 비콘이라고 칭할 수 있다.

도 14 는 짧은 비콘을 설명하기 위한 도면이다.

짧은 비콘 인터벌은 TU 의 단위로 표현되며, 비콘 인터벌(즉, 풀 비콘의 비콘 인터벌)은 짧은 비콘 인터벌의 정수배로 정의될 수 있다. 도 14 에서 도시하는 바와 같이, Full Beacon Interval = N * Short Beacon Interval 로 정의될 수 있다(여기서, N≥1). 예를 들어, 풀 비콘이 한번 전송되고 그 다음 풀 비콘이 전송되는 시간 사이에 짧은 비콘이 한 번 이상 전송될 수 있다. 도 14 의 예시에서는 풀 비콘(Beacon) 인터벌 동안에 3 번의 짧은 비콘(Short B)이 전송되는 예시를 나타낸다.

STA 은 짧은 비콘에 포함된 SSID(또는 압축된 SSID)를 이용하여 자신이 찾고 있는 네트워크가 이용가능한지 여부를 결정할 수 있다. 자신이 원하는 네트워크가 전송하는 짧은 비콘에 포함된 AP 의 MAC 주소로 연관 요청을 전송할 수 있다. 짧은 비콘은 풀 비콘보다 더 자주 전송되는 것이 일반적이므로, 짧은 비콘을 지원함으로써 연관되지 않은 STA 이 신속하게 연관을 맺을 수 있다. STA 이 연관을 위해서 추가적인 정보가 필요한 경우에는, 원하는 AP 로 프로브 요청을 전송할 수 있다. 또한, 짧은 비콘에 포함된 타임스탬프 정보를 이용하여 동기화를 수행할 수 있다. 또한, 짧은 비콘을 통하여 시스템 정보(또는, 네트워크 정보 또는 시스템 파라미터, 이하에서는 시스템/네트워크 정보(파라미터)를 통칭하여 "시스템 정보"라고 함)가 변경되었는지 여부를 알려줄 수 있다. 시스템 정보가 변경된 경우에 STA 은 풀 비콘을 통하여 변경된 시스템 정보를 획득할 수도 있다. 또한, 짧은 비콘은 TIM 을 포함할 수도 있다. 즉, TIM 은 풀 비콘을 통하여 제공될 수도 있고, 짧은 비콘을 통하여 제공될 수도 있다.

도 15 는 짧은 비콘 프레임에 포함되는 예시적인 필드들을 설명하기 위한 도면이다.

FC(Frame Control) 필드는 프로토콜 버전(protocol version), 타입, 서브타입, 다음 풀 비콘 존재(Next full beacon present), SSID 존재(SSID present), BSS BW(bandwidth), 보안(Security) 필드를 포함할 수 있다. FC 는 2 옥텟 길이를 가질 수 있다.

FC 필드의 서브필드들 중에서, 프로토콜 버전 필드는 2 비트 길이로 정의되고, 기본적으로 0 의 값으로 설정될 수 있다. 타입 필드 및 서브타입 필드는 각각 2 비트 및 4 비트 길이로 정의되고, 타입 필드와 서브타입 필드가 함께 해당 프레임의 기능을 나타낼 수 있다 (예를 들어, 해당 프레임이 짧은 비콘 프레임이라는 것을 지시할 수 있다). 다음 풀 비콘 존재 필드는 1 비트 길이로 정의되고, 짧은 비콘 프레임 내에 다음 풀 비콘까지의 듀레이션 필드(또는 다음 TBTT 에 대한 정보)가 포함되는지 여부를 지시하는 값으로 설정될 수 있다. SSID 존재 필드는 1 비트 길이로 정의되고, 짧은 비콘 프레임 내에 압축된(compressed) SSID 필드가 존재하는지 여부를 지시하는 값으로 설정될 수 있다. BSS BW 필드는 3 비트 길이로 정의되고, BSS 의 현재 동작 대역폭(예를 들어, 1, 2, 4, 8 또는 16 MHz)을 지시하는 값으로 설정될 수 있다. 보안 필드는 1 비트 길이로 정의되고, AP 가 RSNA AP 인지 여부를 지시하는 값으로 설정될 수 있다. 그 외에 남는 비트(예를 들어, 2 비트)는 유보될(reserved) 수 있다.

다음으로, 짧은 비콘 프레임에서 SA(Source Address) 필드는 짧은 비콘을 전송하는 AP 의 MAC 주소일 수 있다. SA 는 6 옥텟 길이를 가질 수 있다.

타임스탬프 필드는 AP 의 타임스탬프의 LSB(Least Significant Bit) 4 바이트(즉, 4 옥텟)를 포함할 수 있다. 전체 타임스탬프가 않고 LSB 4 바이트만 제공되더라도, 전체 타임스탬프 값을 이미 수신한 적이 있는(예를 들어, 연관된) STA 가 상기 LSB 4 바이트 값을 이용하여 동기화를 수행하기에는 충분하기 때문이다.

변경 시퀀스(Change Sequence) 필드는 시스템 정보의 변경 여부를 알려주는 정보를 포함할 수 있다. 구체적으로, 네트워크의 중요한(critical) 정보(예를 들어, 풀 비콘 정보)가 변경되는 경우에 변경 시퀀스 카운터가 1 씩 증가된다. 이 필드는 1 옥텟 길이로 정의된다.

다음 풀 비콘까지의 듀레이션(Duration to Next Full Beacon) 필드는 짧은 비콘에 포함될 수도 있고 포함되지 않을 수도 있다. 이 필드는 해당 짧은 비콘 전송 시점을 기준으로 다음 풀 비콘의 전송 시점 까지의 시간 길이를 STA 에게 알려줄 수 있다. 이에 따라, 짧은 비콘을 청취한 STA 은 다음 풀 비콘까지 도즈(또는 슬립) 모드로 동작하여 전력 소비를 줄일 수도 있다. 또는 다음 풀 비콘까지의 듀레이션 필드는 다음 TBTT 를 지시하는 정보로서 구성될 수도 있다. 이 필드의 길이는, 예를 들어, 3 옥텟으로 정의될 수 있다.

압축된 SSID(Compressed SSID) 필드는 짧은 비콘에 포함될 수도 있고 포함되지 않을 수도 있다. 이 필드는 네트워크의 SSID 의 일부 또는 SSID 의 해싱(hashing) 값을 포함할 수 있다. SSID 를 이용하여 해당 네트워크를 이미 알고 있는 STA 이 해당 네트워크를 발견하는 것을 허용할 수 있다. 이 필드의 길이는, 예를 들어, 4 옥텟으로 정의될 수 있다.

짧은 비콘 프레임은 상기 예시적인 필드들 외에도 추가적인 또는 선택적인(optional) 필드 또는 정보요소(IE) 들을 포함할 수 있다.

FEC(Forward Error Correction) 필드는 짧은 비콘 프레임의 에러 유무를 검사하기 위한 용도로 사용될 수 있으며, FCS 필드로서 구성될 수도 있다. 이 필드는 4 옥텟 길이로 정의될 수 있다.

개선된 시스템 정보 업데이트 방안

기존의 무선랜 환경에서는 AP 가 시스템 정보를 포함하는 풀 비콘 프레임을 주기적으로 전송하는 방식으로 동작하였지만, 발전된 무선랜 환경에서는 시스템 정보를 포함하는 풀 비콘 프레임이 항상 주기적으로 전송되지는 않는 방식으로 동작할 수도 있다. 예를 들어, 홈 랜(home LAN) 등의 환경에서는 연관된 STA 이 존재하지 않는 경우에는 비콘을 전송하지 않는 방식으로 동작할 수 있다. 또는, 풀 비콘 프레임이 주기적으로 전송되더라도, 짧은 비콘의 오버헤드를 줄이기 위해서 짧은 비콘 내에 다음 풀 비콘까지의 듀레이션 필드가 포함되지 않을 수도 있다. 이 경우, AP 는 짧은 비콘 프레임의 FC 필드 내의 다음 풀 비콘 존재 필드의 값을 0 으로 설정하고, 다음 풀 비콘까지의 듀레이션 필드를 포함하지 않는 짧은 비콘을 전송할 수 있다.

이러한 경우, AP 가 풀 비콘을 전송하지 않는다는 것을 STA 에게 알려주지 않는 경우에는, STA 이 계속하여 풀 비콘의 수신을 시도하고 실패하는 것을 반복하게 되어 STA 의 전력 소모가 증가할 수 있다. 또한, 짧은 비콘 내에 다음 풀 비콘의 수신 가능 시점에 대한 정보가 포함되지 않으면, STA 이 짧은 비콘을 수신했다고 하더라도 풀 비콘이 실제로 전송될 때까지 계속하여 풀 비콘의 수신을 시도함으로써 전력 소모가 증가될 수 있다. 따라서, AP 는 자신이 풀 비콘을 전송하지 않는다는 것을 STA 에게 빨리 알려주는 경우, 또는 다음 풀 비콘의 전송이 주기적으로 수행되지 않는다는 것을 STA 에게 빨리 알려주는 경우, STA 의 전력 소모를 줄일 수 있다.

또한, AP 가 풀 비콘을 전송하지 않는 것으로 STA 이 판단하는 경우에는, 해당 STA 은 풀 비콘을 기다리지 않고 프로브 요청/응답 동작을 통해서 시스템 정보를 획득(obtain)하고 해당 AP 에 연관을 맺는 동작을 효율적으로 수행할 수 있다. 예를 들어, STA 으로부터의 프로브 요청 프레임을 수신한 AP 는 이에 응답하여 해당 STA 에게 시스템 정보(예를 들어, SSID, 지원되는 레이트, FH 파라미터 세트, DSSS 파라미터 세트, CF 파라미터 세트, IBSS 파라미터 세트, 국가(Country) IE 등)를 포함하는 프로브 응답 프레임을 전송할 수 있다. 이에 따라, STA 는 프로브 응답 프레임을 통해서 제공되는 시스템 정보를 획득하고, 연관 요청/응답을 수행함으로써 해당 AP 와의 연관을 맺을 수 있다.

기존의 무선랜 동작에서는 시스템 정보가 포함된 풀 비콘이 주기적으로 전송되므로, 시스템 정보가 변경되는 경우에 STA 은 다음 비콘을 수신함으로써 변경된 시스템 정보를 획득할 수 있었다. 그러나, 시스템 정보가 포함된 풀 비콘이 주기적으로 전송되지 않는 환경에서는, STA 이 변경된 시스템 정보를 적절한 시점에 올바르게 획득하지 못할 수도.있다. 이러한 경우, STA 은 해당 무선랜 네트워크에서 올바르게 동작할 수 없게 된다.

본 발명에서는 AP 가 주기적으로 풀 비콘 프레임(즉, 시스템 정보를 포함하는 프레임)을 전송하지 않는 시스템에서, STA 이 변경된 시스템 정보를 올바르게 획득하고 업데이트된 시스템 정보를 유지할 수 있는 방안에 대해서 제안한다.

실시예 1

본 실시예는 AP 가 시스템 정보를 포함하는 풀 비콘 프레임을 주기적으로 전송하는지 여부를 STA 에게 알려주는 방안에 대한 것이다.

예를 들어, 풀 비콘이 주기적으로 전송되는지 여부를 나타내는 정보를 짧은 비콘 프레임에 포함시켜서 STA 에게 알려줄 수 있다.

도 16 은 본 발명의 일례에 따른 짧은 비콘 프레임 포맷을 나타내는 도면이다.

도 16 에서 도시하는 바와 같이, 짧은 비콘 프레임의 FC 필드 내에, 풀 비콘 존재(Full beacon present) 서브필드를 정의할 수 있다. 풀 비콘 존재 필드는 주기적으로 전송되는 풀 비콘이 존재하는지 여부를 나타내는 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, AP 가 풀 비콘을 전송하는 경우(또는 풀 비콘을 주기적으로 전송하는 경우)에는 상기 풀 비콘 존재 필드의 값이 1 로 설정될 수 있다. 만약, 풀 비콘 존재 필드의 값이 0 으로 설정되는 경우에는 AP 가 풀 비콘을 전송하지 않는(또는 풀 비콘을 주기적으로 전송하지 않는) 것을 의미할 수 있다. 풀 비콘 존재 필드의 값이 0 으로 설정되는 경우, 짧은 비콘의 FC 필드 내의 다음 풀 비콘 존재 필드도 짧은 비콘 내에 다음 풀 비콘까지의 듀레이션 필드가 존재하지 않음을 나타내는 값(예를 들어, 0)으로 설정될 수 있다.

도 17 은 본 발명의 다른 일례에 따른 짧은 비콘 프레임 포맷을 나타내는 도면이다.

도 17 에서 도시하는 바와 같이, 짧은 비콘의 FC 필드 내의 다음 풀 비콘 존재 필드의 값이 1 로 설정되고, 이와 동시에 다음 풀 비콘까지의 듀레이션 필드의 값이 소정의 값(예를 들어, 모든 비트가 0 으로 설정되는 경우, 또는 모든 비트가 1 로 설정되는 경우)을 가지는 경우에는 풀 비콘이 전송되지 않음을(또는 풀 비콘이 주기적으로 전송되지 않음을) 나타낼 수 있다. 상기 도 16 의 예시와 같이 풀 비콘 존재 여부에 대한 명시적인 필드를 추가적으로 정의하는 것과는 달리, 도 17 의 예시에서는 기존의 필드들의 값이 특정 조합을 구성하는 경우에 풀 비콘이 존재하지 않음을 묵시적(implicitly)으로 지시하는 방식이라고 할 수 있다.

도 17 의 예시에서는 다음 풀 비콘까지의 듀레이션 필드의 값이 0 으로 설정되는 경우에, AP 가 풀 비콘을 전송하지 않음을 나타내는 것을 도시한다. 이 경우, AP 가 풀 비콘을 전송하지 않더라도 다음 풀 비콘까지의 듀레이션 필드가 항상 짧은 비콘 프레임 내에 포함되어야 한다.

실시예 2

본 실시예에서는 풀 비콘의 전송 여부에 따른 AP 와 STA 의 동작에 대해서 설명한다.

도 18 은 본 발명의 일례에 따른 풀 비콘 프레임 송수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.

AP 는 자신과 연관을 맺은 STA 이 존재하지 않는 경우에는 풀 비콘을 전송하지 않을 수 있고, 이러한 경우 풀 비콘이 전송되지 않는다는 것을 짧은 비콘의 특정 필드를 통하여(예를 들어, 상기 도 17 과 같이 다음 풀 비콘까지의 듀레이션 필드의 값을 0 으로 설정하여) STA 에게 알려줄 수 있다.

그 후, 상기 AP 와 연관을 맺은 STA 이 존재하게 되는 경우, 해당 AP 는 풀 비콘도 전송하기 시작한다. 이 경우, 짧은 비콘 프레임의 다음 풀 비콘까지의 듀레이션 필드의 값은 다음 풀 비콘의 전송 시점을 알려주는 값(예를 들어, 0 이 아닌 값)으로 설정될 수 있고, 이러한 짧은 비콘을 수신한 STA 은 다음 풀 비콘의 수신 시점을 결정할 수 있다.

한편, 상기 도 16 의 예시에서와 같이, AP 가 풀 비콘을 전송하지 않는 경우에 짧은 비콘 프레임에 다음 풀 비콘까지의 듀레이션 필드를 포함시키지 않고, 다음 풀 비콘 존재 필드의 값을 0 으로 설정할 수 있다. 이러한 짧은 비콘 프레임을 수신한 STA 은 풀 비콘이 전송되지 않는 것으로 결정할 수 있고, 이에 따라 풀 비콘을 대기하지 않고 바로 능동적 스캐닝을 수행할 수 있다. 또는, 짧은 비콘에 포함된 정보로부터 풀 비콘이 전송되지 않는 것으로 결정한 STA 은, 짧은 비콘을 수신한 시점으로부터 소정의 기간(예를 들어, 100 ms(즉, 디폴트 비콘 인터벌))동안 대기한 후에 상기 소정의 기간 동안에도 풀 비콘을 수신하지 못하면 능동적 스캐닝을 수행하도록 동작할 수도 있다.

STA 은 능동적 스캐닝을 통하여 AP 로 프로브 요청 프레임을 전송하고 이에 대한 응답으로 AP 로부터 프로브 응답 프레임을 수신하고, 상기 프로브 응답 프레임에 포함된 시스템 정보를 획득할 수 있다. 또한, 상기 프로브 응답 프레임에는 시스템 정보의 변경 여부를 나타내는 정보(예를 들어, 변경 시퀀스(또는 버전) 정보)가 포함될 수 있다. 변경 시퀀스 정보는 시스템 정보가 변경될 때 마다 1 씩 카운팅된다는 의미에서, (AP) 구성 변경 카운트(Configuration Change Count, CCC) 정보라 호칭될 수도 있다.

도 19 는 본 발명의 다른 일례에 따른 풀 비콘 프레임 송수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.

STA 이 짧은 비콘 프레임에 포함된 정보로부터(예를 들어, 상기 도 16 또는 상기 도 17 의 예시에서와 같이) AP 가 풀 비콘 프레임을 전송하지 않는 것으로 판단한 경우, STA 은 AP 에게 풀 비콘 프레임의 전송을 요청할 수 있다.

이를 위하여 STA 은 AP 에게 풀 비콘 요청(full beacon request) 프레임을 전송할 수 있다. 풀 비콘 요청 프레임을 수신한 AP 는, 이에 응답하여 풀 비콘 프레임의 전송을 시작할 수 있다.

예를 들어, AP 는 STA 으로부터의 풀 비콘 요청 프레임을 수신하고 나서, 소정의 기간 동안 또는 소정의 횟수만큼 풀 비콘 프레임을 주기적으로 전송할 수 있다. 상기 소정의 기간/횟수는 STA 이 요청하는 값에 따라 설정될 수도 있고, 시스템 특성에 따라서 미리 설정된 값에 기초하여 설정될 수도 있다.

도 20 은 본 발명의 또 다른 일례에 따른 풀 비콘 프레임 송수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.

상기 도 18 에서 설명한 바와 같이 STA 으로부터의 풀 비콘 요청 프레임을 수신한 AP 가 바로 풀 비콘 프레임의 전송을 시작할 수 없는 경우에는, 풀 비콘 응답 프레임을 STA 에게 전송할 수 있다. 풀 비콘 응답 프레임에는 다음 풀 비콘의 전송 시점을 STA 이 결정할 수 있는 정보(예를 들어, 다음 풀 비콘까지의 듀레이션 필드 또는 다음 TBTT 필드)가 포함될 수 있다. 이에 따라, STA 은 다음 풀 비콘의 수신 시점을 결정할 수 있다.

도 19 및 20 의 예시에서는 STA 이 AP 에게 풀 비콘을 요청하기 위해서 풀 비콘 요청 프레임을 전송하는 것으로 설명하였지만, 이는 기존의 프로브 요청 프레임을 통해서 수행될 수도 있다. 즉, AP 가 풀 비콘을 전송하지 않는 것으로 판단한 STA 은, AP 에게 프로브 요청 프레임을 전송함으로써 AP 에게 풀 비콘의 전송을 요청할 수도 있다. 이를 위하여, 프로브 요청 프레임에는 STA이 풀 비콘 프레임의 전송을 요청한다는 것을 나타내는 정보가 포함될 수 있다. 이러한 정보를 포함하는 프로브 요청 프레임을 수신한 AP 는, STA 에게 풀 비콘 프레임을 전송할 수도 있고, 풀 비콘 프레임을 바로 전송할 수 없는 경우에는 프로브 응답 프레임을 전송함으로써 다음 풀 비콘을 수신할 수 있는 시점을 STA 이 결정할 수 있는 정보를 해당 STA 에게 제공할 수도 있다.

요컨대, AP 가 풀 비콘 프레임을 전송하지 않는 것으로 판단한 STA 은, AP 에게 풀 비콘 프레임을 요청하기 위해서 풀 비콘 요청 프레임/프로브 요청 프레임을 전송할 수 있다. 이에 응답하여, AP 는 풀 비콘 프레임/풀 비콘 응답 프레임/프로브 응답 프레임을 전송할 수 있다.

여기서, AP 가 STA 에게 전송하는 풀 비콘 응답 프레임/프로브 응답 프레임은 각각의 STA 에게 유니캐스트(unicast) 방식으로 전송되거나 또는 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 전송될 수 있다.

도 21 은 브로드캐스트 방식 프로브 응답 프레임의 전송에 대해서 설명하기 위한 도면이다.

기존의 무선랜 시스템에서의 프로브 응답 프레임은 프로브 요청 프레임에 대한 응답으로서 전송되며, 프로브 요청 프레임을 전송한 STA 만을 위한 유니캐스트 방식으로 전송되었다. 그러나, 본 발명에서 제안하는 바와 같이 프로브 응답 프레임은 풀 비콘 응답 프레임과 같이 다음 풀 비콘의 전송 시점에 대한 정보를 제공하는 기능을 할 수도 있으므로, 이를 위해서는 프로브 응답 프레임이 브로드캐스트되는 것이 적절할 수 있다.

프로브 응답 프레임을 브로드캐스트 방식으로 전송할 것을 지시/요청하는 정보(도 21 의 예시에서 프로브 응답의 브로드캐스트(broadcast of probe response)를 지시하는 정보)가 프로브 요청 프레임에 포함될 수도 있다. 이러한 경우, AP 는 프로브 응답 프레임을 브로드캐스트 방식으로 전송할 수 있다.

예를 들어, 프로브 응답 프레임의 수신 주소 필드의 값이 브로드캐스트 식별자(예를 들어, 와일드카드(wildcard) 값)로 설정될 수 있다. 또한, 브로드캐스트 방식으로 전송되는 프로브 응답 프레임의 데이터에 대해서 BSS 내의 모든 STA 이 수신할 수 있도록 가장 강인한(robust) 변조및코딩기법(예를 들어, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 1/12, 2 반복(repetition))이 적용될 수 있다.

실시예 3

기존의 무선랜 동작에서는 시스템 정보가 포함된 풀 비콘이 주기적으로 전송되므로, 시스템 정보가 변경되는 경우에 STA 은 다음 풀 비콘을 수신함으로써 변경된 시스템 정보를 획득할 수 있었다. 그러나, 시스템 정보가 포함된 풀 비콘이 주기적으로 전송되지 않거나, 풀 비콘이 전송되지 않고 짧은 비콘만 전송되는 환경에서는, 시스템 정보가 변경되더라도 STA 이 시스템 정보를 바로 업데이트할 수 없다.

본 실시예에서는 풀 비콘을 전송하지 않는 시스템에서 시스템 정보가 변경된 경우에, STA 이 변경된 시스템 정보를 업데이트하는 방법에 대해서 제안한다.

짧은 비콘 프레임을 사용하는 무선랜 시스템(예를 들어, IEEE 802.11ah 시스템)에서, 풀 비콘 프레임에 시스템 정보의 변경 여부를 알려주는 정보가 포함되도록 정의할 수 있다.

시스템 정보의 변경 여부를 알려주는 정보는, 도 22 와 같은 변경 시퀀스 필드 또는 설정 변경 시퀀스(configuration change sequence) 필드로서 정의될 수 있다. 변경 시퀀스 필드는 시스템 정보의 변경 여부를 나타내는 값으로 설정될 수 있다. 구체적으로, 타임스탬프 정보 등과 같은 동적 요소(동적 시스템 정보)들을 제외한 다른 시스템 정보(예컨대, 비-동적 시스템 정보)가 변경되는 경우에 변경 시퀀스 필드의 값은 1 씩 증가(increment)하도록 정의되며, 0 부터 255 까지의 값을 가질 수 있다(즉, 모듈로 256 이 적용됨). 앞서 설명한 바와 같이, 변경 시퀀스 필드는 시스템 정보가 변경될 때 마다 1 씩 카운팅된다는 의미에서, (AP) 구성 변경 카운트(Configuration Change Count, CCC) 필드라 호칭될 수도 있다.

비콘 또는 프로브 응답 프레임에 포함된 변경 시퀀스의 값이 이전의 값과 동일하게 유지되는 경우에, STA 은 비콘 프레임 또는 프로브 응답 프레임에 포함된 나머지 필드들이 변경되지 않은 것으로 바로 결정할 수 있고, 상기 나머지 필드들을 무시(disregard)할 수도 있다. 다만, STA 은 변경 시퀀스의 값이 변경되지 않은 경우에도, 타임스탬프 값과 같은 동적 정보(들)을 획득하도록 동작할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 프로브 응답 프레임에 시스템 정보의 변경 여부를 알려주는 정보(예를 들어, 변경 시퀀스 필드)가 포함되도록 정의할 수 있다. 즉, STA 이 전송한 프로브 요청 프레임에 대한 응답으로 프로브 응답 프레임을 AP 가 전송하는 경우에, AP 는 프로브 응답 프레임에 포함된 시스템 정보에 대응하는 변경 시퀀스를 포함시켜서 상기 프로브 응답 프레임을 전송할 수 있다.

이에 따라, STA 이 풀 비콘 프레임 또는 프로브 응답 프레임을 통해서 시스템 정보를 획득하는 경우, 획득되는 시스템 정보에 관련된 변경 시퀀스 값을 함께 저장할 수 있다. 그 후, STA 이 짧은 비콘 프레임이나 풀 비콘 프레임을 수신하게 되면, 짧은 비콘 프레임이나 풀 비콘 프레임에 포함된 변경 시퀀스 값과, STA 이 저장하고 있던 변경 시퀀스의 값을 비교할 수 있다. 비교 결과, 두 값이 동일한 경우에 STA 은 시스템 정보가 변경되지 않은 것으로 판단할 수 있다. 한편, 비교 결과, 두 값이 상이한 경우에 STA 은 변경된 시스템 정보를 업데이트하는 동작을 수행할 수 있다.

여기서, 풀 비콘 프레임이 전송되는 경우에는 해당 풀 비콘 프레임을 통해서 STA 이 변경된 시스템 정보를 획득할 수 있다. 그러나, 풀 비콘 프레임이 전송되지 않는 경우에 STA 은 풀 비콘 프레임을 통해서 변경된 시스템 정보를 획득할 수 없다. 따라서, 풀 비콘 프레임이 전송되지 않는 경우에 변경된 시스템 정보를 업데이트하기 위해서 하기 실시예 3-1 이 적용될 수 있다.

실시예 3-1

본 실시예는 프로브 요청/응답 과정을 이용하여 시스템 정보의 업데이트를 수행하는 방안에 대한 것이다.

기존의 프로브 요청/응답 과정은, STA 이 AP 를 발견하는 과정에서 능동적 스캐닝을 위해서 수행되었다. 이에 추가적으로, 본 발명에서는 프로브 요청/응답 과정을 시스템 정보의 업데이트를 위하여 이용하는 것을 제안한다. 즉, 기존의 프로브 요청/응답 과정은 AP 와 연관을 맺지 않은 상태의 STA 이 해당 AP 와의 연관을 맺기 위해서 수행되는 것인 반면, 본 발명에 따르면 AP 와 이미 연관을 맺은 상태의 STA 이 시스템 정보의 업데이트를 위해서 프로브 요청을 전송하고 AP 로부터 프로브 응답을 수신할 수 있다.

도 23 은 본 발명의 일례에 따른 프로브 요청/응답 과정을 설명하기 위한 도면이다.

AP 와 연관을 맺은 STA 이 짧은 비콘을 수신한 후에, 변경 시퀀스의 값을 확인하여 시스템 정보가 변경된 것을 확인할 수 있다. 도 23 의 예시에서와 같이 STA 이 저장하고 있는 변경 시퀀스의 값은 1 인 반면, 짧은 비콘에 포함된 변경 시퀀스의 값은 2 인 경우에, STA 은 시스템 정보가 변경된 것으로 판단할 수 있다.

이 경우, STA 은 AP 에게 프로브 요청 프레임을 전송할 수 있다. 여기서, STA 은 상기 프로브 요청 프레임에, 해당 프로브 요청 프레임이 시스템 정보를 업데이트하기 위한 프로브 요청 프레임임을 나타내는 정보가 더 포함될 수도 있다.

STA 으로부터의 프로브 요청 프레임에 응답하여, AP 는 STA 에게 프로브 응답 프레임을 전송할 수 있다. 이 때, AP 는 프로브 응답 프레임에 현재(current) 시스템 정보(즉, 업데이트된/변경된 시스템 정보)를 포함시켜서 STA 에게 제공할 수 있다.

또한, 변경된 시스템 정보는 BSS 내의 모든 STA 에게 공통으로 적용되어야 하는 것이므로, 하나의 STA 이 시스템 정보의 업데이트를 위해서 프로브 요청을 전송한 경우라고 하더라도, 프로브 응답 프레임은 상기 하나의 STA 으로의 유니캐스트 방식으로 전송되지 않고, BSS 내의 다른 STA 의 시스템 정보 업데이트를 위해서 브로드캐스트 방식으로 전송될 수도 있다.

도 24 는 본 발명의 다른 일례에 따른 프로브 요청/응답 과정을 설명하기 위한 도면이다.

전술한 바와 같은 프로브 응답 프레임에는 모든 시스템 정보가 포함될 수 있다. 즉, STA 이 저장하고 있던 이전의 시스템 정보가 무엇인지를 고려하지 않고, 현재 네트워크의 정보가 모두 STA 에게 제공될 수 있다. 이는 기존의 풀 비콘을 통해서 제공되는 시스템 정보는 특정 STA 을 위한 시스템 정보가 아닌 BSS 내의 모든 STA 을 위한 시스템 정보이므로 모든 시스템 정보를 포함하는 것이 적절하고, 기존의 프로브 응답은 STA 이 네트워크에 처음으로 연관을 맺기 위해서 제공되는 것이므로 해당 STA 이 해당 네트워크 관련된 정보를 이전애 가지고 있지 않은 상황에서 적절하기 때문이다.

그러나, 본 발명에서 제안하는 바와 같이 AP 와 이미 연관을 맺고 해당 네트워크의 정보(즉, 변경되기 이전의 정보)를 저장하고 있던 STA 이, 시스템 정보의 업데이트를 위한 동작을 수행하는 경우에는, 보다 효율적으로 시스템 정보를 제공하는 것이 보다 바람직하다. 즉, STA 이 이전에 가지고 있던 시스템 정보와 동일한 시스템 정보를 프로브 응답 프레임을 통해서 중복하여 제공하는 것은 불필요하고, 자원 낭비가 발생할 수 있으므로, 이를 방지하는 것이 필요하다.

따라서, STA 이 저장하고 있던 시스템 정보(즉, 이전 시스템 정보)에 비하여 현재 시스템 정보 중에서 변경된 부분만이(즉, STA 에 의해서 업데이트되어야 하는 시스템 정보의 하나 이상의 요소만이) 제공되도록 하는 것을 제안한다. 이와 같이 시스템 정보의 변경에 관련된 정보만을 포함하는 프로브 응답 프레임을, 최적화된(optimized) 프로브 응답 프레임이라고 칭할 수 있다.

도 24 를 참조하면, STA 이 기존에 저장하고 있던 변경 시퀀스 값이 1 이고, AP 로부터의 짧은 비콘에 포함된 변경 시퀀스 값이 2 인 경우에, STA 은 시스템 정보가 변경된 것으로 판단할 수 있다.

STA 이 시스템 정보의 업데이트를 위해서 프로브 요청 프레임을 전송하는 경우, STA 은 자신이 저장하고 있던 변경 시퀀스 값을 프로브 요청 프레임에 포함시켜서 전송할 수 있다. 추가적으로, STA 은 프로브 요청 프레임이 시스템 정보를 업데이트하기 위한 프로브 요청 프레임임을 나타내는 정보를 더 포함시킬 수도 있다.

AP 가 수신한 프로브 요청 프레임에 변경 시퀀스 값이 포함된 경우(또는 변경 시퀀스 값과 해당 프로브 요청 프레임이 시스템 정보 업데이트를 위한 것을 나타내는 정보가 포함된 경우), AP 는 현재 시스템 정보와 STA 이 저장하고 있는 시스템 정보(즉, STA 이 저장하고 있던 변경 시퀀스 값에 대응하는 시스템 정보)를 비교할 수 있다. 비교 결과, 다양한 시스템 정보 중에서 변경된 부분만을 선택하여 프로브 응답 프레임에 포함시켜 STA 에게 제공할 수 있다. 도 24 의 예시에서, AP 가 변경 시퀀스 = 1 를 포함하는 프로브 요청 프레임을 수신하면, AP 는 변경 시퀀스 = 2 에서 이전에 비하여 변경된 시스템 정보 요소(들)에 대한 현재 값만을 프로브 응답 프레임에 포함시켜 STA 에 전송할 수 있다.

도 25 는 본 발명의 또 다른 일례에 따른 프로브 요청/응답 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 25 의 예시에서 AP 가 전송하는 짧은 비콘 프레임은 복수개의 STA 들(STA1, STA2, STA3)에게 브로드캐스트 방식으로 전송될 수 있다. 여기서, 짧은 비콘 프레임에 포함된 변경 시퀀스 값은 5 인 것으로 가정한다. 또한, STA1, STA2 및 STA3 의 각각이 이전에 저장하고 있던 시스템 정보에 해당하는 변경 시퀀스 값은 각각 1, 2 및 2 인 것으로 가정한다.

이에 따라, 복수개의 STA 들의 각각은 시스템 정보가 변경된 것으로 판단할 수 있고, 자신이 저장하고 있던 값으로 설정된 변경 시퀀스 필드를 포함하는 프로브 요청 프레임을 AP 로 전송할 수 있다.

도 25 의 예시에서는 프로브 요청 프레임을 수신한 AP 가 변경된 시스템 정보(즉, 변경 시퀀스 = 5 에 해당하는 시스템 정보)를 포함하는 프로브 응답 프레임을 브로드캐스트 방식으로 전송할 수 있다. 브로드캐스트 방식으로 전송되는 프로브 응답 프레임에는 현재 시스템 정보의 모든 정보요소가 포함될 수도 있다.

또는, 복수개의 STA 들로부터의 프로브 요청 프레임을 수신한 AP 는, 각각의 STA 에 대해서 개별적으로(즉, 유니캐스트 방식으로) 프로브 응답 프레임을 전송할 수 있다. 이 경우, 각각의 STA 에 대한 프로브 응답 프레임에 포함되는 시스템 정보는, 해당 STA 이 저장하고 있던 시스템 정보와 비교하여 변경된 부분만을 포함할 수 있다. 예를 들어, STA1 에게 전송되는 프로브 응답 프레임에는, 변경 시퀀스 = 1 에 해당하는 시스템 정보에 비하여 변경된 변경 시퀀스 = 5 에 해당하는 시스템 정보(즉, 변경 시퀀스 = 2, 3, 4, 5 중 하나 이상에서 이전에 비해 변경된 정보 요소(들)의 현재 값)만이 포함될 수 있다. 예를 들어, STA2 또는 STA3 에게 전송되는 프로브 응답 프레임에는, 변경 시퀀스 = 2 에 해당하는 시스템 정보에 비하여 변경된 변경 시퀀스 = 5 에 해당하는 시스템 정보(즉, 변경 시퀀스 = 3, 4, 5 중 하나 이상에서 이전에 비해 변경된 정보 요소(들)의 현재 값)만이 포함될 수 있다.

복수개의 STA 으로부터의 시스템 정보 업데이트를 위한 프로브 요청 프레임을 수신한 AP 는, 프로브 응답 프레임을 브로드캐스트 방식으로 전송할지 또는 유니캐스트 방식으로 전송할지 여부를 결정할 수 있다. 이는, 변경된 시스템 정보의 양, 시스템 정보의 업데이트를 요청하는 STA 의 개수, 네트워크 혼잡 상태 등을 고려하여 결정될 수 있다.

실시예 3-2

실시예 3-1 에서는 프로브 요청 프레임 및 프로브 응답 프레임을 통해 시스템 정보를 업데이트 할 수 있는 것으로 예시되었다. 일반적인 프로브 요청 프레임(이하, 노멀(Normal) 프로브 요청 프레임이라 함) 및 일반적인 프로브 응답 프레임(이하 노멀(Normal) 프로브 응답 프레임이라 함)에 포함되어야 할 정보들이 많기 때문에, 그 크기가 크다는 단점이 있다.

일예로, 표 2 는 노멀 프로브 요청 프레임에 필수적(mandatory) 또는 선택적(optional)으로 포함되어야 하는 정보들을 열거한 것이다.

표 2 에 열거된 정보들이 프로브 요청 프레임에 포함됨으로 인해, 프로브 요청 프레임은 평균 수십 바이트의 크기를 갖고, 최대 수백 바이트로까지 확장될 수도 있다. 이는 프로브 응답 프레임의 경우도 마찬가지이다.

위와 같이, 노멀 프로브 요청 프레임 및 프로브 응답 프레임을 전송할 때 발생하는 불필요한 자원 낭비 및 전력 소모를 줄이기 위해, 널 데이터 패킷(NDP) 타입의 프로브 요청 / 응답 프레임이 정의될 수 있다. 일예로, 도 26 은 NDP 타입의 프로브 요청 프레임을 예시한 도면이다.

다만, NDP 포맷의 프로브 요청 / 응답 프레임은 정보를 나를 수 있는 SIG 필드의 크기가 제한 되어 있기 때문에, NDP 프로브 요청 프레임으로는 AP 에게 시스템 정보를 업데이트하기 위해 필요한 정보(예를 들어, 변경 시퀀스 정보)를 전달할 수 없다는 문제점이 있다.

이에 따라, 본 발명에서는 프로브 요청 프레임 및 프로브 응답 프레임을 사용하여 시스템 정보 업데이트를 수행할 때, 노멀 프로브 요청 프레임을 전송하는 대신, 짧은(short) 프로브 요청 프레임을 전송하는 방법을 제안한다.

짧은 프로브 요청 프레임에는 다음 중 어느 하나이상의 정보가 포함될 수 있다.

i) STA 의 AID : 실시예 3-1 에서 살펴본 바와 같이, 프로브 요청 프레임 및 프로브 응답 프레임을 통해 시스템 정보를 업데이트 하려는 STA 이 이미 AP 와 연계되어 있기 때문에, AP 로부터 AID 를 할당받았을 것이다. 이에 따라, 짧은 프로브 요청 프레임에는 STA 이 AP 로부터 할당 받은 AID 가 포함될 수 있다.

ii) BSSID 또는 부분(Partial) BSSID : AP 와 연계된 STA 은 AP 의 주소 정보를 알고 있을 것이다. AP 의 BSSID(또는 부분 BSSID)는 짧은 프로브 요청 프레임(구체적으로는, 짧은 프로브 요청 프레임의 MAC PDU)에 포함될 수 있다.

iii) 변경 시퀀스 정보(또는 구성 변경 카운트 정보) : STA 는 자신이 저장하는 최신의 변경 시퀀스 값(또는 구성 변경 카운트 값)을 프로브 요청 프레임에 포함시킬 수 있다.

iv) 변경된 시스템 정보 : STA 의 능력(capability)이 변경되면, STA 은 변경된 능력을 AP 에 알려야 할 것이다. 이에 따라, 짧은 프로브 요청 프레임에는 STA 의 능력에 대한 변경된 시스템 정보가 포함될 수도 있다. 다만, 일반적으로, 무선 통신 시스템에서 대부분의 STA 의 능력은 고정되어 있으므로, 짧은 프로브 요청 프레임에 추가적인 시스템 정보 요소가 포함되는 경우는 드물 것이다.

도면을 참조하여, 짧은 프로브 요청 프레임에 대해 더 상세히 설명하기로 한다.

도 27 및 도 28 은 짧은 프로브 요청 프레임의 일예를 도시한 도면이다. 도 27 을 참조하면, 짧은 프레임 요청 프레임의 MAC PDU 는 MAC 헤더와, 변경 시퀀스 필드 및 선택적인 정보 요소(들)을 포함하는 프로브 요청 바디를 포함할 수 있다.

MAC 헤더의 목적지 주소(Destination address) 필드에는 BSSID (또는 부분 BSID)가 포함될 수 있고, 프로브 요청 바디에는 변경 시퀀스 정보와 선택적인 정보 요소들이 포함될 수 있다. 이때, 선택적인 정보 요소들은 STA 에게 업데이트되어야 할 시스템 정보들을 의미하는 것일 수 있다.

도시된 예를 참조하면, 짧은 프로브 요청 프레임에는 MAC 헤더와 변경 시퀀스 필드가 필수적으로 포함된다. MAC 헤더가 36 바이트이고, 변경 시퀀스 필드가 정보 요소(IE) 형태로 2 바이트라면, 짧은 프로브 요청 프레임은 노멀 프로브 요청 프레임에 비해 작은 총 40 바이트의 오버헤드를 갖는다. 프로브 요청 프레임의 오버헤드를 더욱 감소시키기 위해, 도 28 에 도시된 예에서와 같이, MAC 헤더 대신 짧은 MAC 헤더가 사용될 수도 있다. 짧은 MAC 헤더의 구성은 도 29 에 도시된 예와 같다.

도 29 의(a)를 참조하면, 짧은 MAC 헤더는 프레임 제어(Frame Control, FC) 필드를 포함할 수 있다. 프레임 제어 필드의 서브 필드들을 도 29 의(b)에 도시되어 있다. 프레임 제어 필드를 통해, MAC 헤더의 타입이 짧은 타입인지 여부가 지시될 수 있고, 짧은 MAC 헤더에, A3 필드가 존재하는지 여부가 지시될 수 있다.

AID 필드 및 BSSID 필드의 위치는 FC 필드에 포함되는 From-DS(Distribution System) 의 값에 따라 조절될 수 있다. 짧은 프로브 요청 프레임은 STA 가 동일 BSS 내의 AP 로 전송되는 것이 일반적이므로, 일반적으로 From-DS 는 '0'으로 설정될 것이다. 이에 따라, FC 필드 다음 A1 에는 BSSID 필드가 위치하고, A2 에는 STA 의 AID 가 포함되는 것이 일반적일 것이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

짧은 MAC 헤더에는 시퀀스 제어(Sequence Control) 필드가 더 포함될 수 있다. 일예로, 도 34 의(c)에는 시퀀스 제어 필드의 서브 필드들에 예시되어 있다.

A3 필드는 FC 필드(구체적으로는 A3 Present 필드)의 지시값에 의해, 선택적으로 짧은 MAC 헤더에 포함될 수도 있다.

도 29 에 도시된 짧은 MAC 헤더를 적용할 경우, 짧은 MAC 헤더의 크기는 12 바이트이므로, 프로브 요청 프레임의 총 오버헤드는 변경 시퀀스 정보 요소(2 바이트)를 포함하여 총 14 바이트가 된다.

도 30 는 짧은 MAC 헤더의 다른 예를 도시한 도면이다. 도 30 에 도시된 예에서와 같이, 짧은 MAC 헤더에는 목적지(Destination) 및 소스(Source)의 MAC 어드레스 필드가 포함될 수 있다. 각각의 필드에는 AP 의 MAC 어드레스 및 STA 의 MAC 어드레스가 포함될 수 있다.

도 31 은 짧은 프로브 요청 프레임의 새로운 일예를 도시한 도면이다. 짧은 프로브 요청 프레임은 도 31 에 도시된 예에서와 같이, 새로운 포맷(즉, 새로운 프레임)으로 정의될 수도 있다. 도 36 에 도시된 예에서와 같이, 짧은 프로브 요청 프레임은 FC 필드, RA(Receiver Address) 필드, AID 필드, 변경 시퀀스(또는 구성 변경 카운트) 필드 및 선택적인 정보 요소(들)을 포함할 수 있다.

FC 필드를 통해(구체적으로는 FC 필드의 서브 필드인 Type / Subtype 필드), 해당 프로브 요청 프레임이 짧은 타입인지 여부가 지시될 수 있다(예를 들어, type = 11, subtype = 0010 으로 설정될 때, 해당 프로브 요청 프레임이 짧은 프로브 요청 프레임임이 지시될 수 있음). RA 는 BSSID 로 설정될 수 있고, AID 필드는 STA 이 AP 로부터 할당 받은 AID 로 설정될 수 있을 것이다.

도 28 에 도시된 짧은 프레임 요청 프레임, 도 29 에 도시된 짧은 MAC 헤더가 적용된 짧은 프레임 요청 프레임 및 도 31 에 도시된 짧은 프로브 요청 프레임의 MPDU 의 크기는 각각 39 바이트(36 바이트의 MAC 헤더와 3 바이트의 변경 시퀀스 정보 요소), 15 바이트(12 바이트의 짧은 MAC 헤더와 3 바이트의 변경 시퀀스 정보 요소) 및 9 바이트(2 바이트의 FC, 6 바이트의 RA, 2 바이트의 AID, 1 바이트의 변경 시퀀스)로 노멀 프로브 요청 프레임에 비해 작다. 이에 따라, 노멀 프로브 요청 프레임을 전송하는 것 보다 짧은 프로브 요청 프레임을 전송하는 것이 자원 관리 및 전력 소모 측면에서 훨씬 유리할 것이다.

실시예 3-3

전술한 실시예 3-1 에서 설명한 프로브 요청 프레임/프로브 응답 프레임을 이용한 시스템 정보 업데이트 방안과 유사한 동작은, 새로운 요청/응답 프레임을 이용하여 수행될 수도 있다. 새로운 요청/응답 프레임은 시스템 정보 업데이트 요청 프레임, 시스템 정보 업데이트 응답 프레임이라고 칭할 수 있다. 또는, 상기 새로운 요청/응답 프레임은 시스템 정보(SI) 업데이트 요청 프레임, 시스템 정보(SI) 업데이트 응답 프레임이라고도 칭할 수 있다. 다만, 본 발명의 범위는 새로운 요청/응답 프레임의 명칭에 제한되는 것은 아니며, 본 발명에서 제안하는 동작에 이용되는 다른 명칭의 요청/응답 프레임을 포함한다.

도 32 는 본 발명의 일례에 따른 SI 업데이트 요청/응답 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 32 의 예시는 프로브 요청 프레임을 SI 업데이트 요청 프레임으로 대체하고, 프로브 응답 프레임을 SI 업데이트 응답 프레임으로 대체한 것을 제외하고, 도 25 의 예시와 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.

실시예 3-4

도 33 은 풀 비콘 요청 프레임을 이용하여 시스템 정보를 업데이트하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 33 의 예시는 상기 도 19 의 예시에 비하여, STA 이 짧은 비콘 프레임에 포함된 변경 시퀀스를 STA 이 고려하여 풀 비콘 요청 프레임을 전송하는 점에서 구별된다.

즉, 도 33 의 예시에서 짧은 비콘 프레임에 포함된 변경 시퀀스 값과 STA 이 저장하고 있던 변경 시퀀스 값이 상이한 경우, STA 은 시스템 정보가 변경된 것으로 판단할 수 있다. 이에 따라, STA 은 AP 에게 풀 비콘 요청 프레임을 전송할 수 있다. 즉, STA 은 AP 가 풀 비콘 프레임을 전송하지 않는 것으로 판단하더라도 시스템 정보의 변경이 없다면 풀 비콘 요청 프레임을 전송하지 않을 수도 있다.

풀 비콘 요청 프레임을 수신한 AP 는, 이에 응답하여 풀 비콘 프레임의 전송을 시작할 수 있다. 예를 들어, AP 는 STA 으로부터의 풀 비콘 요청 프레임을 수신하고 나서, 소정의 기간 동안 또는 소정의 횟수만큼 풀 비콘 프레임을 주기적으로 전송할 수 있다. 상기 소정의 기간/횟수는 STA 이 요청하는 값에 따라 설정될 수도 있고, 시스템 특성에 따라서 미리 설정된 값에 기초하여 설정될 수도 있다.

실시예 4

전술한 실시예들에서 제안한 바와 같이, AP 는 STA 으로부터 상기 STA 의 변경 시퀀스 값을 포함한 요청 프레임(예를 들어, 프로브 요청 프레임 또는 SI 업데이트 요청 프레임)을 수신하면, 해당 STA 의 변경 시퀀스 값을 참조하여 현재 시스템 정보에서 변경된 정보요소(들)에 대한 현재 값을 포함하는 응답 프레임(예를 들어, 프로브 응답 프레임 또는 SI 업데이트 응답 프레임)을 전송할 수 있다.

AP 가 현재의 시스템 정보에서 이전의 시스템 정보(예를 들어, STA 이 저장하고 있는 시스템 정보)에 비하여 변경된 부분을 결정하고 해당 부분을 전송하기 위해서는, 이전의 변경 시퀀스 값에 해당하는 시스템 정보를 저장하고 있어야 한다. 여기서, AP 는 변경된 시스템 정보의 정보요소(IE) 자체를 저장하는 것이 아니라, 변경된 IE 의 요소 ID(element ID)만을 저장할 수 있다.

시스템 정보에서 변경된 IE 에 대한 요소 ID 는 다음의 표 3 과 같이 주어질 수 있다.

상기 표 3 의 예시에서와 같이 변경된 IE 에 대한 요소 ID 가 주어지는 경우, 시스템 정보의 변경에 따라 AP 가 저장하는 변경 시퀀스와 변경된 IE 의 요소 ID 가 매핑될 수 있다.

예를 들어, 변경 시퀀스 1 에서 EDCA 파라미터가 변경되었고, 변경 시퀀스 2 에서 CF 파라미터가 변경되었고, 변경 시퀀스 3 에서 HT 동작 요소가 변경되었고, 변경 시퀀스 4 에서 EDCA 파라미터가 변경된 것으로 가정한다. 이러한 경우, AP 는 변경 시퀀스 값과 변경된 IE 에 해당하는 요소 ID 를 매핑시켜 저장할 수 있다. 즉, 다음의 표 4 와 같이 시스템 정보의 변경에 대한 리스트(이하, 이를 변경 시퀀스 리스트 또는 구성 변경 카운트 리스트라 호칭하기로 함) AP 에서 저장될 수 있다.

상기 표 4 에서와 같이 하나의 변경 시퀀스 마다 하나의 IE 의 ID 가 매핑되어 저장될 수 있다. 변경 시퀀스 정보의 크기는 1 바이트(즉, 256 가지 경우의 수 중에서 하나를 표현할 수 있는 정보)이고, 이에 매핑되는 요소 ID 정보의 크기도 1 바이트라고 하면, 하나의 변경 시퀀스에 매핑되는 하나의 요소 ID 를 표현하기 위해서 총 2 바이트의 저장 공간이 필요하다.

상기 예시에 따라 시스템 정보가 변경된 것을 가정하는 경우 시스템 정보 업데이트 동작은 다음과 같이 수행될 수 있다.

STA 이 변경 시퀀스 = 2 를 포함하는 요청 프레임(예를 들어, 프로브 요청 프레임 또는 SI 업데이트 요청 프레임)을 전송하였고, 이 때 네트워크의 현재 시스템 정보에 대응하는 변경 시퀀스의 값은 4 인 것으로 가정한다. 이러한 경우, AP 의 입장에서는 변경 시퀀스 2 의 시스템 정보에 비하여 그 후로 변경된 시스템 정보(즉, 상기 표 4 에서 요소 ID = 45 및 12)가 무엇인지를 결정할 수 있다. 이에 따라, AP 는 요소 ID 45 및 12 에 각각 해당하는 HT 동작 요소 및 EDCA 파라미터를 응답 프레임(예를 들어, 프로브 응답 프레임 또는 SI 업데이트 응답 프레임)에 포함시켜서 STA 에게 전송할 수 있다.

위와 같이, AP 는 즉, 변경 시퀀스 값과 해당 변경 시퀀스 값에서 변경된 시스템 정보에 대한 ID 가 매핑된 변경 시퀀스 리스트(또는 구성 변경 카운트 리스트, CCC List)를 저장할 수 있다.

한편, 시스템 정보가 변경될 때마다 변경된 요소에 대한 ID 를 변경 시퀀스 값에 매핑시켜서 계속하여 저장하는 경우에는, AP 의 메모리의 오버헤드가 증가할 수 있다. 예를 들어, 변경 시퀀스 정보의 크기가 1 바이트이고 요소 ID 정보의 크기가 1 바이트인 경우를 가정하면, 서로 다른 256 개의 변경 시퀀스 값에 매핑되는 요소 ID 정보를 모두 저장하기 위해서는 총 512 바이트의 저장공간이 필요하다. 그러나, 시스템 정보의 변경은 자주 발생하지 않는 것이 일반적이므로, 오래된 시스템 정보의 변경에 관련된 정보(즉, 변경 시퀀스 값 및 이에 매핑된 요소 ID 값)는 불필요할 수 있다. 즉, AP 가 시스템 정보의 변경에 관련된 정보의 저장을 위해서 항상 512 바이트 만큼의 저장 공간을 유지하는 것은, AP 의 메모리에 불필요한 오버헤드를 발생시킬 수 있다.

이에 따라, AP 에서 시스템 정보의 변경에 관련된 정보를 저장하기 위한 오버헤드를 줄이기 위해서, 저장되는 정보, 즉 변경 시퀀스 리스트의 개수를 시간, 개수 등의 조건에 따라서 리프레쉬(refresh)하거나 제한할 수 있다.

예를 들어, AP 는 시간 조건에 따라서 저장되는 정보를 제한할 수 있다. 소정의 기간(예를 들어, 수 분, 수 시간, 수 일, 수 개월, 수 년 등)의 단위를 정하여 해당 기간 동안에만 저장되는 정보를 유지하고, 기간이 만료된 정보는 유지하지 않거나 또는 삭제할 수 있다. 예를 들어, 1 개월 단위로 시스템 정보의 변경에 관련된 정보(즉, 변경 시퀀스 값 및 이에 매핑된 요소 ID 값)를 유지하는 것으로 설정된 경우, AP 는 1 개월이 지난 시스템 정보의 변경에 관련된 정보는 유지하지 않을 수 있다. 이 경우에는 AP 가 시스템 정보의 변경에 관련된 정보를 저장하기 위해서 필요한 저장공간의 크기가 일정하게 유지되지는 않는다. 예를 들어, 최근 1 개월간 시스템 정보의 변경이 1 번 발생한 경우에는 필요한 저장공간이 2 바이트이지만, 최근 1 개월간 시스템 정보의 변경이 10 번 발생한 경우에는 필요한 저장 공간이 20 바이트가 된다. 다만, 시간에 따라서 저장되는 정보를 제한하는 경우에는 시스템 정보 변경의 빈도가 높은 경우에도 이전 시스템 정보를 유실하는 경우가 발생하지 않을 수 있으므로, 시스템 정보의 관리의 안정성이 향상될 수 있다.

또 다른 예시로서 AP 는 변경 시퀀스의 개수 조건에 따라서 저장되는 정보를 제한할 수 있다. 상기 유지하는 개수는 예를 들어, 4, 8, 12, 16 ... 개로 설정될 수 있다. 예를 들어, AP 가 최근 8 개의 변경 시퀀스에 해당하는 정보만을 유지하도록 설정되고, 현재 시스템 정보의 변경 시퀀스 값이 16 인 경우를 가정한다. 이 경우, AP 는 변경 시퀀스 = 9, 10, ..., 16 및 이에 매핑되는 요소 ID 정보는 유지하고 있지만, 그 이전의 시스템 정보의 변경에 관련된 정보(즉, 변경 시퀀스 = 8, 7, 6, 5, ... 및 이에 매핑되는 요소 ID 정보)는 유지하지 않거나 삭제할 수 있다. 이 경우, AP 가 시스템 정보의 변경에 관련된 정보를 저장하기 위해서 필요한 저장 공간은 총 16 바이트 크기로 일정하게 유지될 수 있다. 이에 따라, 시스템 정보 관리의 효율성이 향상될 수 있다.

상기 시스템 정보의 변경에 관련된 정보를 저장하는 방법에 있어서, 시간 조건 및 개수 조건을 동시에 적용할 수도 있다. 예를 들어, 최근 1 개월 간의 시스템 정보 변경에 관련된 정보를 저장하되, 최대 저장 개수는 10 개로 제한함으로써, 20 바이트 이하에서 유동적인 저장 공간을 이용하여 시스템 정보를 관리할 수 있다.

실시예 5

본 발명에 따른 STA 은 일단 한번 연계(associated) 되었던 AP 로부터 풀 비콘, 프로브 응답 프레임 및 시스템 정보 응답 프레임 중 적어도 하나를 통해 시스템 정보 및 변경 시퀀스 정보를 수신하였다면, AP 와 분리(dissociate)된 이후에도 과거 연계 되었던 AP 의 시스템 정보 및 변경 시퀀스 정보를 계속하여 저장하고 있을 수 있다. 분리된 AP 의 시스템 정보 및 변경 시퀀스 정보를 저장함으로써, STA 이 분리된 AP 로 재연계될 경우, 빠르게 초기 링크 셋업(Fast Initial Link Setup, FILS)이 수행될 수 있다. 도 34 및 도 35 를 참조하여 액티브 스캐닝과 패시브 스캐닝시, 분리된 AP 의 시스템 정보 및 변경 시퀀스 정보를 저장함에 따라, 빠르게 초기 링크 셋업이 수행되는 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 34 는 액티브 스캐닝시 빠른 초기 링크 셋업이 수행되는 예를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

STA 이 타겟 AP(또는 BSS)에 대해 액티브 스캐닝을 수행할 때, 타겟 AP 가 과거 연계 되었던 AP 이고, 타겟 AP 에 대한 시스템 정보 및 변경 시퀀스 정보를 저장하고 있다면, STA 은 변경 시퀀스 정보가 포함되도록 프로브 요청 프레임을 구성할 수 있다(S3401).

변경 시퀀스 정보가 포함된 프로브 요청 프레임을 수신한 AP 는 현재 시스템 정보와 STA 이 저장하고 있는 시스템 정보(즉, STA 이 저장하고 있던 변경 시퀀스 값에 대응하는 시스템 정보)를 비교할 수 있다. STA 로부터 수신된 변경 시퀀스 값이 AP 의 현재 시퀀스 값과 다른 경우, AP 는 다양한 시스템 정보 중에서 변경된 부분을 프로브 응답 프레임에 포함시켜 STA 에게 제공할 수 있다(S3402).

일예로, 도 34 에서는 AP 가 STA 로부터 수신한 변경 시퀀스(= 1)가 변경 시퀀스 리스트 중 현재 변경 시퀀스(= 2)의 값이 아닌 과거 변경 시퀀스의 값과 일치하므로, AP 는 STA 에게 업데이트되어야 할 시스템 정보 요소(들)에 대한 현재 값(즉, 현재의 변경 시퀀스(= 2)에서 이전의 변경 시퀀스(= 1)에 비하여 변경된 시스템 정보 요소(들)에 대한 현재 값)만을 프로브 응답 프레임에 포함시켜 STA 에 전송할 수 있다.

위와 같이, 모든 시스템 정보가 아닌 변경된 시스템 정보만을 프로브 응답 프레임에 포함시킴으로써, 프로브 응답 프레임의 크기를 줄일수 있고, 이는 결과적으로 빠른 초기 링크 셋업으로 귀결될 수 있다.

AP 가 저장하는 변경 시퀀스 리스트에 STA 로부터 수신한 변경 시퀀스 값과 일치하는 값이 없다면, AP 는 어떠한 시스템 정보가 변경되었는지 알 수 없다. 이 경우, AP 는 전체 시스템 정보 및 현재 변경 시퀀스 값을 포함하도록 프로브 응답 프레임을 구성할 수도 있다. 이때, 프로브 응답 프레임에 포함될 수 있는 시스템 정보는 비-동적 요소들로만 제한 될 수도 있고, 비-동적 요소와 일부 동적 요소로 제한될 수도 있다.(비-동적 요소 및 동적 요소에 대한 상세한 설명은 후술되는 실시예 5-1 참조)

도 35 는 패시브 스캐닝시 빠른 초기 링크 셋업이 수행되는 예를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

패스브 스캐닝을 수행하는 STA 은 AP 로부터 변경 시퀀스 정보를 포함하는 짧은 비콘을 수신할 수 있다(S3510). 이때, AP 가 과거 연계 되었던 AP 이고, AP 에 대한 시스템 정보 및 변경 시퀀스 정보가 저장되어 있다면, STA 은 AP 로부터 수신한 변경 시퀀스 정보와 저장하고 있는 변경 시퀀스 정보를 비교하여, 시스템 정보 중에서 변경된 부분이 있는지 판단할 수 있다. STA 이 저장하는 변경 시퀀스 값이 AP 로부터 수신한 변경 시퀀스 값(즉, 현재 변경 시퀀스 값)과 같다면, STA 은 풀 비콘을 수신하지 않고서도, 저장된 시스템 정보를 이용하여 AP 와 연계될 수 있다.

이와 달리, STA 이 저장하는 변경 시퀀스 값이 AP 로부터 수신한 변경 시퀀스 값(즉, 현재 변경 시퀀스 값)과 다르다면, STA 은 도 35 의(a)에 도시된 예에서와 같이 풀 비콘 전송 시점에 풀 비콘의 수신을 통해(S3502a), 또는 도 35 의(b)에 도시된 예에서와 같이, 프로브 요청 프레임에 대한 프로브 응답 프레임을 통해 AP 로부터 시스템 정보를 획득할 수 있다.

풀 비콘 전송 시점은 앞서 도 19 및 도 20 을 통해 설명한 예에서와 같이, 짧은 비콘에 포함되는 다음 풀 비콘까지의 듀레이션(Duration to Next Full Beacon) 필드에 의해 지시될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

프로브 요청 프레임 및 프로브 응답 프레임을 통해 시스템 정보를 수신하는 경우, STA 은 프로브 요청 프레임에 자신이 저장하고 있는 변경 시퀀스 값이 포함하는 프로브 요청 프레임을 전송할 수 있다(S3502b). AP 는 STA 으로부터 수신한 변경 시퀀스 값이 자신이 저장하고 있는 변경 시퀀스 값과 다른 경우, 즉, STA 으로부터 수신한 변경 시퀀스 값이 현재 변경 시퀀스 값이 아닌 이전 변경 시퀀스 값과 일치하는 경우, AP 는 현재의 변경 시퀀스(= 2)에서 이전의 변경 시퀀스(= 1)에 비하여 변경된 시스템 정보 요소(들)에 대한 현재 값만을 프로브 응답 프레임에 포함시켜 STA 에 전송할 수 있다(S3502b). 물론, AP 는 변경 시퀀스 값에 상관없이 모든 시스템 정보가 포함되도록 프로브 응답 프레임을 구성할 수도 있다.

AP 가 저장하는 변경 시퀀스 리스트에 STA 로부터 수신한 변경 시퀀스 값과 일치하는 값이 없다면, AP 는 어떠한 시스템 정보가 변경되었는지 알 수 없다. 이에 따라, AP 는 전체 시스템 정보 및 현재 변경 시퀀스 값을 포함하도록 프로브 응답 프레임을 구성할 수도 있다. 이때, 프로브 응답 프레임에 포함될 수 있는 시스템 정보는 비-동적 요소들로만 제한 될 수도 있고, 비-동적 요소와 일부 동적 요소로 제한될 수도 있다.

상술한 예에서와 같이, STA 이 분리된 AP 에 대한 시스템 정보 및 변경 시퀀스 정보를 저장하고 있다면, STA 은 프로브 요청/응답 프레임의 교환을 통해 변경된 시스템 정보만을 수신하거나(변경 시퀀스 값이 다른 경우), 풀 비콘의 수신의 생략(변경 시퀀스 값이 같은 경우) 함으로써, 빠르게 초기 링크 셋업을 수행할 수 있다.

이를 위해, STA 은 AP 로부터 프로브 응답 프레임이나 비콘 프레임(숏 비콘 또는 풀 비콘)을 통해 수신되었던 시스템 정보 요소(들) 및 변경 시퀀스 정보를 AP 와 분리된 이후에도 계속 저장할 수 있다.

나아가 AP 는 시스템 정보를 변경할 때 마다 이전 변경 시퀀스 정보와 변경된 시스템 정보를 저장할 수 있다. 여기서, AP 는 변경된 정보의 정보요소(IE) 자체를 저장하는 것이 아니라, 변경된 IE 의 ID 만을 저장할 수 있다.

예를 들어, 변경 시퀀스 값 = 0 일 때, 채널 스위치 할당 정보요소(channel switch assignment IE)가 변경(혹은 추가 또는 삭제)되었다면, AP 는 변경 시퀀스 값을 하나 올려, 변경 시퀀스 값과 채널 스위치 할당 정보요소의 ID 를 연계 저장할 수 있다(예컨대, 표 3 에서 예시한 정보요소들의 ID 값을 이용한다면, AP 는 [변경 시퀀스 = 1, 채널 스위치 할당 정보요소 ID = 35]와 같은 데이터를 저장할 수 있을 것이다). 같은 원리로, 변경 시퀀스 값 = 1 일 때, EDCA 파라미터 셋 정보요소(EDCA parameter set IE)가 변경(혹은 추가 또는 삭제)되었다면, AP 는 [변경 시퀀스, 시스템 정보 정보요소] 페어(pair)로, [2, 12]와 같은 데이터를 저장할 수 있을 것이고, 변경 시퀀스 값 = 2 일 때 HT 동작 정보요소(HT operation IE)가 변경(혹은 추가)되었다면, AP 는 [변경 시퀀스, 시스템 정보 정보요소] 페어로, [3, 45]와 같은 데이터를 저장할 수 있을 것이다. 위와 같이, AP 는 즉, 변경 시퀀스 값과 해당 변경 시퀀스 값에서 변경된 시스템 정보에 대한 ID 가 매핑된 변경 시퀀스 리스트(또는 구성 변경 카운트 리스트, CCC List)를 생성 및 저장할 수 있다.

한편, 시스템 정보가 변경될 때마다 변경된 요소에 대한 ID 를 변경 시퀀스 값에 매핑시켜서 계속하여 저장하는 경우에는, AP 의 메모리의 오버헤드가 증가할 수 있다. 이에 따라, AP 에서 시스템 정보의 변경에 관련된 정보를 저장하기 위한 오버헤드를 줄이기 위해서, 저장되는 정보, 즉 변경 시퀀스 리스트의 개수를 시간, 개수 등의 조건에 따라서 리프레쉬(refresh) 하거나 제한할 수 있다.

저장되는 정보가 시간 또는 개수에 따라 제한되는 예는 앞서 실시예 4 를 통해 설명한 바 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

실시예 5-1

시스템 정보의 정보요소들은 시간과 무관한 비-동적 요소(또는 고정된 요소)들과 시간에 따라 가변적인 동적 요소들로 구분될 수 있다. 구체적으로, 타임 스탬프(Time Stapm), BSS 부하(BSS load), (이웃 STA(들)의) 비콘 타이밍(Becon timing: Of Neighbor STAs), 타임 광고(Time advertise ment), BSS 액세스 카테고리(Access Category, AC) 액세스 딜레이(BSS AC access delay), BSS (BSS Average Access Delay), BSS 이용 가능한 진입 능력(BSS available admission capacity) 및 TPC 보고 요소(TPC Report element)(TPC 보고 요소는 하루에 2-5 회 변경될 수 있음) 등이 동적 요소들에 해당할 수 있다.

동적 요소들은 시간에 따라 시시각각 변경하는 것이기 때문에, 동적 요소들의 변경으로 인해 변경 시퀀스 값(또는, 구성 변경 카운트 값)을 증가시키는 것은 비효율적일 수 있다. 따라서, 앞선 실시예들에서, AP 는 동적 요소들을 제외한 다른 요소(즉, 비-동적 요소)에 해당하는 시스템 정보가 변경했을 경우에만 변경 시퀀스 값(또는, 구성 변경 카운트 값)을 증가시킬 수도 있다.

이에 따라, AP 는 STA 이 전송하는 변경 시퀀스 값과 자신이 저장하는 변경 시퀀스 값을 비교하여 비-동적 요소를 프로브 응답 프레임에 포함할 것인지 여부를 선택적으로 결정하되, 동적 요소는 프로브 응답 프레임 또는 짧은 비콘 프레임에 디폴트(default)로 포함시켜 전송할 수도 있다.

즉, 변경 시퀀스 값에 영향을 끼치지 못하는 동적 요소는 상시 프로브 응답 프레임 또는 짧은 프레임에 포함되는 반면, 변경 시퀀스 값에 영향을 끼치는 비-동적 요소는 STA 이 저장하는 변경 시퀀스 값과 AP 가 저장하는 변경 시퀀스 값을 비교하여 선택적으로 프로브 응답 프레임에 포함될 수 있다.

다만, 모든 동적 요소를 프로브 응답 프레임 또는 짧은 비콘 프레임에 포함시킬 경우, 프로브 응답 프레임 또는 짧은 비콘 프레임의 오버헤드가 지나치게 커질 수 있다. 이에 따라 AP 는 AP 선택을 위해 주요한 정보(예컨대, 타임 스탬프 및 BSS 부하 등)는 짧은 비콘 프레임이나 프로브 응답 프레임에 포함시켜 STA 에게 전송시키되, 나머지 동적 요소(예컨대, 타임 광고, TPC 보고 요소, 등등)는 인증 또는 연계 단계에서 추가적으로 STA 에게 전송할 수도 있다.

다른 예로, 짧은 비콘 프레임 및 프로브 응답 프레임에는 어떠한 동적 요소도 삽입하지 않고, AP 는 인증 또는 연계 단계에서 모든 동적 요소들을 STA 에게 전송할 수도 있다.

이와 같이, 인증 또는 연계 과정을 통해 동적 요소들의 적어도 일부가 STA 에게 전송되도록 함으로써, 스캐닝 단계에서의 불필요한 오버헤드(즉, 짧은 비콘 프레임 또는 프로브 응답 프레임의 오버헤드)를 줄여 STA 이 빠른 초기 링크 설정을 수행하도록 할 수 있다.

STA 은 이전 연계되었던 AP 의 시스템 정보를 유지(retain)할 때, 동적 요소를 제외한 비-동적 요소만을 유지할 수도 있다. 동적 요소는 시간에 따라 변화하므로, AP 로부터 수신되는 비콘 프레임(짧은 비콘 또는 풀 비콘)이나 프로브 응답 프레임 또는 인증 또는 연계 과증에서 획득하는 것이 더 바람직할 것이다.

실시예 5-2

STA 은 이전에 연계된 AP 중 선호하는 AP(preferred AP) 만의 시스템 파라미터(들) 및 구성 변경 카운트 값(또는 변경 시퀀스 값)을 저장할 수도 있다. 이는 STA 가 AP 가 시스템 정보의 변경에 관련된 정보를 저장하기 위해 할애할 저장 공간을 적정 수준으로 유지하여, 시스템 정보 관리의 효율성을 향상시키기 위함이다.

STA 은 연계된 AP 를 선호하는 AP 로 설정하기 위해, AP 에게 자신을 선호하는 STA 로 설정해줄 것을 요청할 수 있다. 구체적으로, 도 36 은 연계된 AP 를 선호하는 AP 로 설정하는 과정을 설명하기 위해 예시한 도면이다. STA 은 연계된 AP 에게 자신을 선호하는 STA 로 설정해 줄 것을 요청할 수 있다. 이때, 선호하는 STA 로의 설정 요청은 도 36 에 도시된 예에서와 같이, 링크 셋업 과정(즉, 스캐닝, 인증 및 연계 과정)이후, 기존 정의된 요청 프레임(예컨대, 연계 요청 프레임 등)을 전송함으로써 수행될 수도 있고, 새로운 요청 프레임(예컨대, 짧은 프로브 요청 프레임, 최적화된 프로브 요청 프레임, FILS 프로브 요청 프레임, 선호 STA 요청 프레임(Preferred STA request fame) 등)을 전송함으로써 수행될 수도 있다.

또 다른 예로, 선호하는 STA 로의 설정 요청은 링크 셋업 과정의 수행 중 선호하는 STA 로의 설정 요청을 지시하는 필드를 포함하는 기존 요청 프레임 이나 새로운 요청 프레임을 전송함으로써, 수행될 수도 있다.

STA 로부터 선호하는 STA 로의 설정 요청을 받은 AP 는 STA 의 요청을 거절할 수도 있고, STA 의 요청을 수락할 수도 있다. STA 의 요청을 거절하는 경우, AP 는 기존 응답 프레임(예컨대, 연계 응답 프레임 등) 또는 새로운 응답 프레임(예컨대, 짧은 프로브 응답 프레임, 최적화된 프로브 응답 프레임, FILS 프로브 응답 프레임, 선호 STA 응답 프레임(Preferred STA response frame) 등)을 전송하여, STA 의 요청이 거부되었음을 알릴 수 있다 예컨대, AP 는 이미 등록된 선호하는 STA 의 수가 많은 경우, STA 의 요청을 거부할 수 있다. STA 의 요청을 거부하는 경우, STA 이 AP 로부터 분리(de-association)되었을 때, AP 는 해당 STA 의 정보(예컨대, 해당 STA 의 능력)를 삭제할 수 있다(도 30의(a) 참조).

STA 의 요청을 수락하면, AP 는 STA 의 시스템 정보 및 능력(capability)에 관한 시스템 정보(들)을 저장하고, 기존 응답 프레임 또는 새로운 응답 프레임을 전송하여, STA 의 요청을 수락하였음을 알릴 수 있다. STA 의 요청을 수락하는 경우, STA 가 AP 로부터 분리되더라도, AP 는 해당 STA 의 정보(예컨대, 해당 STA 의 능력)을 삭제하지 않고 유지할 수 있다(도 30의 (b) 참조).

선호하는 STA 로 설정 요청이 수락되었음을 알리는 응답 프레임을 수신한 STA 은 해당 AP 를 선호하는 AP 로 설정할 수 있다. 이후, STA 이 AP 로부터 분리되더라도, STA 은 선호하는 AP(preferred AP)에 대한 시스템 파라미터(들) 및 구성 변경 카운트 값(또는 변경 시퀀스 값)을 저장할 수도 있다.

STA 이 선호하는 AP 에 대한 시템 파라미터(들)을 저장하고 있다면, STA 은 선호하는 AP(Preferred AP)(또는 타겟 AP)로 액티브 스캐닝을 시도할 때, 해당 AP 에 대한 AP 설정 변경 카운트 정보(또는 변경 시퀀스 정보)를 프로브 요청 프레임에 포함시켜 AP 에게 전송할 수 있다.

일예로, 도 37 은 과거 분리되었던 선호하는 AP 로 액티브 스캐닝을 수행할 때의 동작을 도시한 도면이다. 도 37 에 도시된 예에서와 같이, STA 은 선호하는 AP 로 액티브 스캐닝을 시도할 때, 해당 AP 에 대한 AP 설정 변경 카운트 정보(또는 변경 시퀀스 정보)를 프로브 요청 프레임에 포함시켜 AP 에게 전송할 수 있다(S3701).

AP 는 STA 으로부터 설정 변경 카운트 정보를 포함하는 프로브 요청 프레임을 수신한 AP 는 수신된 설정 변경 카운트 값과 현재 설정 정보 카운트 값을 비교하여, 비교 결과에 따라 프로브 응답 프레임의 구성을 조절할 수 있다(S3702).

일예로, 수신된 설정 변경 카운트 값이 현재 설정 정보 카운트 값이 같다면, AP 는 선택적인(optional) 정보 요소를 배제하고, 현재의 AP 구성 변경 카운트 값(이는, STA 이 저장하는 설정 변경 카운트 값과 같을 것이다)과 함께, 필수적인(mandatory) 필드(들)(예컨대, 타임 스탬프(Time Stamp), 능력(Capability) 및 비콘 인터벌(Beacon Interval) 등) 또는 변경 시퀀스값과 관련없는 요소들(즉, 자주 변하는 정보 요소(예컨대, 시스템 정보중 동적 요소) )를 프로브 응답 프레임에 포함시켜 STA 에게 전송할 수 있다.

이와 달리, 수신된 설정 변경 카운트 값이 현재 설정 변경 카운트 값과 다르나, 이전 설정 변경 카운트 값과는 동일한 경우, AP 는 STA 에게 변경된 시스템 파라미터를 전송할 필요가 있다고 판단하고, 필수적인 필드(들)과 업데이트될 필요가 있는 선택적인(optional) 정보요소(즉, 변경된 시스템 파라미터)를 포함시켜 프로브 응답 프레임을 STA 에게 전송할 수 있다.

AP 가 저장하는 구성 변경 카운트 리스트에 STA로부터 수신한 구성 변경 카운트 값과 일치하는 값이 없다면, AP 는 어떠한 시스템 정보가 변경되었는지 알 수 없다. 이에 따라, AP 는 전체 시스템 정보 및 현재 변경 시퀀스 값을 포함하도록 프로브 응답 프레임을 구성할 수도 있다. 이때, 프로브 응답 프레임에 포함될 수 있는 시스템 정보는 비-동적 요소들로만 제한 될 수도 있고, 비-동적 요소와 일부 동적 요소로 제한될 수도 있다.

수신된 설정 변경 카운트 값과 현재 설정 변경 카운트 값이 다를 지라도, 변경된 시스템 파라미터를 STA 에 전송할 필요가 없다고 판단된다면, AP 는 선택적인(optional) 정보 요소를 배제하고, 필수적인 필드(들)과 현재의 AP 구성 변경 카운트 값을 포함하도록 프로브 응답 프레임을 구성할 수도 있을 것이다.

실시예 5-3

실시예 5 및 그의 하위 실시예들을 통해 설명한 바와 같이, STA 이 선호하는 AP 로 액티브 스캐닝을 수행할 때, 일반(normal) 프로브 요청 프레임 대신에, 시스템 정보의 변경에 관련된 정보만을 포함하는 최적화된(optimized) 프로브 요청 프레임이 이용될 수 있다.

최적화된 프로브 요청 프레임은 일반 프로브 요청 프레임에 비해 더 적은 정보를 포함하기 때문에, 짧은 프로브 요청 프레임, FILS 프로브 요청 프레임 등으로 명명될 수도 있다(본 실시예에서는, 짧은 프로브 요청 프레임, 최적화된 프로브 요청 프레임 및 FILS 프로브 요청 프레임 중 FILS 프로브 요청 프레임을 대표 명칭으로 사용하기로 한다).

FILS 프로브 요청 프레임에는 다음 중 하나의 정보가 포함될 수 있다

i) STA 의 주소(MAC 주소) : 액티브 스캐닝을 수행하는 STA 은 FILS 프로브 요청 프레임에 자신의 MAC 어드레스를 포함시킬 수 있다.

ii) BSSID 또는 부분(Partial) BSSID : STA 은 선호하는 AP 의 주소 정보를 알고 있기 때문에, FILS 프로브 요청 프레임의 MAC PDU 에 BSSID 또는 부분 BSSID 를 포함시킬 수 있다.

iii) 선호하는 AP 의 구성 변경 카운트 정보(또는 변경 시퀀스 정보) : 구성 변경 카운트 정보는 AP 의 시스템 정보의 변경 여부를 지시한다. STA 은 이전에 연계되었던 선호하는 AP 로부터 수신했었던, 구성 변경 카운트 값을 선호하는 AP 와 분리된 이후에도 저장(유지)하고 있다가, 선호하는 AP 로 액티브 스캐닝을 수행할 때, FILS 프로브 요청 프레임에 저장하는 구성 변경 카운트 값을 포함시킬 수 있다.

iv) STA 이 프로브 요청 프레임을 통해 전송했던 능력(Capability)이나 시스템 정보와 관련된 선택적 정보 요소(들)(optional information element(s)) : STA 의 능력이나 선택적 정보 요소(들)의 값이 변경된 경우, STA 은 AP 에게 능력 또는 선택적 정보 요소(들)이 변경되었음을 알려야 한다. 이에 따라, 선호하는 AP 와의 분리 이후 STA 의 능력 혹은 선택적 정보 요소(들)이 변경되었다면, 변경된 정보가 FILS 프로브 요청 프레임에 포함될 수 있다.

다만, 일반적으로 STA 의 능력은 변경되지 않으므로, FILS 프로브 요청 프레임에는 STA 의 능력 또는 선택적 정보 요소(들)이 포함되지 않을 수도 있다.

도면을 참조하여, FILS 프로브 요청 프레임에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 38 는 FILS 프로브 요청 프레임의 일예를 도시한 도면이다. 도 38 를 참조하면, FILS 프레임 요청 프레임은 MAC 헤더와, 프로브 요청 바디, 및 FCS 필드를 포함할 수 있다.

STA 의 주소(MAC 주소) 및 BSSID(또는 부분 BSSID)는 MAC 헤더에 포함될 수 있다.

MAC 헤더의 크기는 36 바이트이고, FCS 의 크기는 4 바이트이다. 1 바이트의 구성 변경 카운트 정보를 정보 요소 형태로 프로브 요청 바디에 포함할 경우, 2 바이트(구성 변경 카운트 필드의 요소 ID 필드(1 바이트) 및 구성 변경 카운트 필드의 길이 필드(1 바이트))의 오버헤드가 추가된다. 이에 따라, 1 바이트의 구성 변경 카운트 값을 포함시키기 위한 FILS 프로브 요청 프레임의 총 오버헤드는 42 바이트이고, 선택적 정보 요소(들)을 포함하지 않는 FILS 프로브 요청 프레임의 MAC PDU 의 크기는 43 바이트가 될 수 있다.

만약, 구성 변경 카운트 값이 정보 요소가 아닌 디폴트 값으로 항상 FILS 프로브 요청 프레임에 포함된다면, FILS 프로브 요청 프레임의 MPDU 는 41 바이트가 될 것이다.

이때, FILS 프로브 요청 프레임의 오버헤드를 더욱 감소시키기 위해, MAC 헤더 대신 짧은 MAC 헤더가 사용될 수도 있다. 도 39 는 짧은 MAC 헤더가 적용된 FILS 프로브 요청 프레임의 일예를 도시한 도면이다. 도 33 을 참조하면, FILS 프레임 요청 프레임은 짧은 MAC 헤더와, 프로브 요청 바디, 및 FCS 필드를 포함할 수 있다. 짧은 MAC 헤더를 사용할 경우, FILS 프로브 요청 프레임의 더욱 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 도 34 에는 짧은 MAC 헤더의 일예가 예시되어 있다.

도 40 은 짧은 MAC 헤더를 예시한 도면이다. 도 40 을 참조하면, 짧은 MAC 헤더는 프레임 제어(Frame Control, FC) 필드, AID 필드, BSSID(또는 RA(Receiver Address) 필드 및 시퀀스 제어 필드를 포함하고, A3 필드를 선택적으로 포함할 수 있다.

프레임 제어 필드의 서브 필드들을 도 40 의(b)에 도시되어 있다. 프레임 제어 필드를 통해, MAC 헤더가 짧은 MAC 헤더인지 여부가 지시될 수 있다. 나아가, 프레임 제어 필드를 통해, 짧은 MAC 헤더에, A3 필드가 존재하는지 여부가 지시될 수 있다.

AID 필드 및 BSSID 필드의 위치는 FC 필드에 포함되는 From-DS(Distribution System) 의 값에 따라 조절될 수 있다. 짧은 프로브 요청 프레임은 STA 에게 동일 BSS 내의 AP 로 전송되는 것이 일반적이므로, 일반적으로 From-DS 는 '0' 으로 설정될 것이다. 이에 따라, FC 필드 다음 A1 에는 BSSID 필드가 위치하고, AP 에는 STA 의 AID 가 포함되는 것이 일반적일 것이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

짧은 MAC 헤더에는 시퀀스 제어(Sequence Control) 필드가 더 포함될 수 있다. 일예로, 도 40 의(c)에는 시퀀스 제어 필드의 서브 필드들에 예시되어 있다.

도 40 에 도시된 짧은 MAC 헤더를 사용할 경우, 짧은 MAC 헤더의 크기는 12 바이트, FCS 필드의 크기는 4 바이트 및 구성 변경 카운트 정보의 정보 요소 오버헤드 2 바이트를 포함하여, 1 바이트의 구성 변경 카운트 값을 포함시키기 위해 14 바이트의 오버헤드가 발생하게 되고, FILS 프로브 요청 프레임의 MAC PDU 의 크기는 19 바이트가 될 수 있다. 만약, 구성 변경 카운트 정보가 정보 요소가 아닌 디폴트 값으로 포함되고, 선택적 정보 요소(들)이 포함되지 않는다면, FILS 프로브 요청 프레임의 MPDU 의 크기는 17 바이트가 될 것이다.

짧은 MAC 헤더의 포맷은 도 40 에 한정되지 않는다. 일예로, 도 41 은 짧은 MAC 헤더의 다른 예를 도시한 도면이다. 도 41 에 도시된 예에서와 같이, 짧은 MAC 헤더는 프레임 제어 필드, 목적지 MAC 주소(Destination MAC Address) 필드, 소스 MAC 주소(Source MAC Address) 필드, 시퀀스 제어 필드, 바디 필드 및 FCS 필드를 포함할 수도 있다.

목적지 MAC 주소 필드에는 AP 의 BSSID (또는 부분 BSSID)이 포함되고, 소스 MAC 주소 필드에는 STA 의 MAC 주소가 포함될 수 있다. MAC 헤더가 짧은 MAC 헤더인지 여부는 프레임 제어 필드를 통해 지시될 수 있다.

도 41 에 도시된 짧은 MAC 헤더를 사용할 경우, 짧은 MAC 헤더의 크기는 16 바이트, FCS 필드는 4 바이트이고, 구성 변경 카운트 값에 대한 정보요소 오버헤드 2 바이트를 포함하여, 총 22 바이트의 오버헤드가 발생하게 되고, 총 FILS 프로브 요청 프레임의 MAC PDU 의 크기는 23 바이트가 될 수 있다. 만약, 구성 변경 카운트 값이 정보 요소가 아닌 디폴트 값으로 포함되고, 선택적 정보 요소(들)이 포함되지 않는다면, FILS 프로브 요청 프레임의 MPDU 크기는 21 바이트가 될 것이다.

FILS 프로브 요청 프레임은 도 38 에 도시된 것과 다르게 정의될 수도 있다. 일예로, 도 42 는 FILS 프로브 요청 프레임의 다른 예를 도시한 도면이다. 도 42 를 참조하면, FILS 프로브 요청 프레임은, 프레임 제어(FC) 필드, 목적지 주소(DA, Destination Address) 필드, 소스 주소(SA, Source Address) 필드, 변경 시퀀스(또는 구성 변경 카운트) 필드), 선택적 정보 요소(들) 및 FCS 필드를 포함할 수도 있다.

프로브 요청 프레임이 FILS 프로브 요청 프레임인지 여부는 FC 필드, 구체적으로는, FC 필드의 타입 및 서브 타입 필드를 통해 지시될 수 있다. 예를 들어, 타입 = 11, 서브 타입 = 0010 이 프로브 요청 프레임이 FILS 프로브 요청 프레임인 것을 지시할 수 있다. 타입, 서브 타입 필드를 이용하는 방식 외, 다른 방식으로도 프로브 요청 프레임이 FILS 프로브 요청 프레임인 것이 지시될 수도 있다.

DA 필드는 BSSID(또는 부분 BSSID)로 설정되고, SA 필드는 STA 의 맥주소로 설정될 수 있다.

도 42 의 FILS 프레임 요청 프레임을 사용할 경우, FILS 프로브 요청 프레임의 MPDU 는 13 바이트를 가질 수 있다.

추가적으로, 실시예 5 및 그의 하위 실시예들을 통해, AP 도 STA 에게 시스템 정보를 전송할 때, 변경이 필요한 정보만을 포함하는 최적화된 프로브 응답 프레임이 사용될 수 있음이 설명되었다. 최적화된 프로브 응답 프레임은 일반 프로브 응답 프레임에 비해 더 적은 정보를 포함하기 때문에, 짧은 프로브 응답 프레임, FILS 프로브 응답 프레임 등으로 명명될 수도 있다(본 실시예에서는, 짧은 프로브 응답 프레임, 최적화된 프로브 응답 프레임 및 FILS 프로브 응답 프레임 중 FILS 프로브 응답 프레임을 대표 명칭으로 사용하기로 한다).

도 43 은 FILS 프로브 응답 프레임의 일예를 도시한 도면이다. 도 43 에 도시된 예에서와 같이, 프레임 제어 필드, 목적지 주소 필드, 소스 주소 필드, 타임 스탬프 필드, 변경 시퀀스 필드(또는 구성 변경 카운트 필드), 선택적 정보 요소 필드 및 FCS 필드를 포함할 수 있다.

프레임 제어 필드를 통해 프로브 응답 프레임이 FILS 프로브 응답 프레임인 것이 지시될 수 있다.

목적지 주소 필드에는 STA 의 MAC 주소가 포함될 수 있고, 소스 주소 필드에는 AP 의 BSSID(또는 부분 BSSID)가 포함될 수 있다.

타임 스탬프는 실시간으로 변경되는 동적 시스템 정보이므로, 구성 변경 카운트에 의해 변경 여부가 지시되지 않는다. STA 은 구성 변경 카운트 값의 변경 여부와 무관하게, FILS 프로브 요청 프레임의 타임 스탬프 필드를 통해, 항상 타임 스탬프 값을 획득할 수 있다.

구성 변경 카운트 필드는 STA 이 선호하는 AP 로부터 과거 연계시 획득하였던 변경 시퀀스 값(또는 구성 변경 카운트 값)이 포함될 수 있다. 구성 변경 카운트 필드는 도 37 에 도시된 예에서와 같이, 디폴트 값으로 포함될 수도 있지만, 정보 요소 형태(즉, 변경 시퀀스 필드의 요소 ID 필드 및 변경 시퀀스 필드의 길이 필드가 추가된 형태)로 포함될 수도 있다.

선택적 정보 요소 필드예는 STA 에게 업데이트 해야 할 시스템 정보의 정보 요소들이 포함될 수 있다. 나아가, 타임 스탬프를 제외한 동적 요소, 즉, 구성 변경 카운트 값에 영향을 미치지 않는 시스템 정보도 AP 에 의해 지원된다면, 선택적 정보 요소 필드에 포함될 수 있다. 구체적으로, AP 의 지원 여부에 따라, BSS 부하(BSS load), (이웃 STA(들)의) 비콘 타이밍(Becon timing: Of Neighbor STAs), 타임 광고(Time advertise ment), BSS 액세스 카테고리(Access Category, AC) 액세스 딜레이(BSS AC access delay), BSS 평균 액세스 딜레이(BSS Average Access Delay), BSS 이용 가능한 진입 능력(BSS available admission capacity) 및 TPC 보고 요소(TPC Report element)(TPC 보고 요소는 하루에 2-5 회 변경될 수 있음) 등이 선택적 정보 요소 필드에 포함될 수 있다.

도 44 는 본 발명의 일예에 따른, 시스템 정보 업데이트 요청/ 응답 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 44 의 예시는 프로브 요청 프레임을 FILS 프로브 요청 프레임으로 대체하고, 프로브 응답 프레임을 FILS 프로브 응답 프레임으로 대체한 것을 제외하고, 도 37 과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

실시예 5-4

전술한 기존의 프로브 요청 프레임/프로브 응답 프레임을 이용한 시스템 정보 업데이트 방안과 유사한 동작은, 실시예 5-4 를 통해 설명한 것과 다른, 새로운 요청/응답 프레임을 이용하여 수행될 수도 있다. 새로운 요청/응답 프레임은 시스템 정보 업데이트 요청 프레임, 시스템 정보 업데이트 응답 프레임이라고 칭할 수 있다. 또는, 상기 새로운 요청/응답 프레임은 시스템 정보(SI) 업데이트 요청 프레임, 시스템 정보(SI) 업데이트 응답 프레임이라고도 칭할 수 있다. 다만, 본 발명의 범위는 새로운 요청/응답 프레임의 명칭에 제한되는 것은 아니며, 본 발명에서 제안하는 동작에 이용되는 다른 명칭의 요청/응답 프레임을 포함한다.

새로운 요청/응답 프레임은 널-데이터 패킷(NDP) 프레임 포맷 형태를 띌 수도 있다.

실시예 5-5

AP 가 하나 이상의 STA 으로부터 구성 변경 카운트 정보가 포함된 프로브 요청 프레임을 수신한 경우, AP 는 수신된 각각의 구성 변경 카운트 값과 현재 구성 변경 카운트 값을 비교한 뒤, 시스템 정보의 업데이트가 필요한 STA 에게 적절하게 구성된 프로브 응답 프레임을 유니 캐스트(unicast) 전송할 수 있다.

도 45 는 프로브 응답 프레임이 유니캐스트 전송되는 예를 도시한 도면이다. 도 45 에 도시된 예에서와 같이, AP 의 현재 구성 변경 카운트 값은 6 임에 반해, STA 1, 2 및 3 으로부터 수신한 구성 변경 카운트 값은 각각 3, 4, 5 라면, AP 는 STA 1 에게는 구성 변경 카운트 4, 5, 6 에 대응하는 시스템 정보를 포함하는 프로브 응답 프레임을, STA 2 에게는 구성 변경 카운트 5, 6 에 대응하는 시스템 정보를 포함하는 프로브 응답 프레임을, STA 3 에게는 구성 변경 카운트 6 에 대응하는 시스템 정보를 포함하는 프로브 응답 프레임을 각각 유니캐스트 전송할 수 있다.

그러나, 도 45에 도시된 예에서는 일부 중첩되는 정보(STA 1-3 은 모두 구성 변경 카운트 6 에 대응하는 시스템 정보를 공통적으로 수신하여야 함)가 존재함에도 불구하고, 프로브 요청 프레임을 전송한 STA 의 수만큼 프로브 응답 프레임을 전송하여야 한다는 문제점이 발생할 수 있다.

이에 따라, AP 는 각각의 STA 에게 업데이트하여야 할 시스템 정보 요소(들)을 하나의 프로브 응답 프레임에 포함시킨 뒤, 브로드 캐스트 방식으로 프로브 응답 프레임을 STA 에게 전송할 수도 있다.

일예로, 도 46 은 프로브 응답 프레임이 브로드캐스팅 전송되는 예를 도시한 도면이다. 도 31 에 도시된 예에서와 같이, AP 의 현재 구성 변경 카운트 값은 6 임에 반해, STA 1, 2 및 3 으로부터 수신한 구성 변경 카운트 값은 각각 3, 4, 5 라면, AP 는 가장 낮은 구성 변경 카운트 값을 기초로 STA 들에게 업데이트 되어야 할 시스템 정보를 선정할 수 있다. 도 46 의 예에서는 STA 1 이 전송한 구성 변경 카운트 값이 가장 작으므로, AP 는 STA 1 로부터 수신한 구성 변경 카운트 값에 맞춰, 구성 변경 카운트 4, 5, 6 에 대응하는 시스템 정보를 포함하는 프로브 응답 프레임을 구성하고, 이를 브로드캐스트 전송할 수 있다.

STA 1-3 은 브로드캐스트 전송되는 프로브 응답 프레임을 수신하여, 시스템 정보를 업데이트할 수 있다.

실시예 5-6

상술한 몇몇 실시예에서는 STA 이 AP 로부터 짧은 비콘을 수신함으로써, 현재 AP 의 변경 시퀀스 값(또는 구성 변경 카운트 값)을 인지할 수 있는 것으로 예시되었다. 다른 예로, AP 의 변경 시퀀스 값(또는 구성 변경 카운트 값)은 FILS 탐색 프레임(FILS Discovery Frame)을 통해 STA 에게 전송될 수도 있다.

FILS 탐색 프레임은 빠른 초기 링크 셋업(FILS)을 위해 빠른(quick) AP(또는 네트워크)를 지원하기 위한 것으로, FILS 탐색 프레임은 비콘 프레임을 전송하는 STA(즉, AP)에 의해 전송될 수 있다.

실시예 6

STA 가 선호하는 AP 와 분리된 이후에도, 선호하는 AP 의 구성 변경 카운트 정보 및 시스템 정보를 저장하고 있다 하더라도, AP 의 리셋이나 정전(power outage) 등의 이유로, AP 가 재시작 된다면, AP 에는 선호하는 STA 에 대한 정보(예컨대, 선호하는 STA 의 능력) 및 구성 변경 카운트 정보가 삭제될 수도 있다. 그러나, STA 는 선호하는 AP 가 재시작 되었는지 여부를 알수 없으므로, 구성 변경 카운트 정보를 비교하더라도, 제대로 시스템 정보를 수신할 수 없는 문제점이 발생할 수 있다.

이를 위해, 재시작된 AP 가 선호하는 STA 로부터 FILS 프로브 요청 프레임을 수신하는 경우, AP 는 STA 이 제대로 시스템 정보를 수신할 수 있도록, FILS 프로브 응답 프레임에 다음 풀 비콘까지의 듀레이션 필드 또는 다음 TBTT 에 대한 정보, 또는 일반(Normal) 프로브 요청 프레임을 요청하기 위한 정보가 포함될 수 있다.

일예로, 도 47 은 FILS 응답 프레임에 다음 풀 비콘까지의 듀레이션 필드 또는 다음 TBTT 에 대한 정보가 포함되는 예를 설명하기 위한 도면이다. AP 가 재시작 된 이후에, 선호하는 STA 로부터 변경 시퀀스 정보(또는 구성 변경 카운트 정보)를 포함하는 FILS 프로브 요청 프레임을 수신하였다면, AP 는 도 47 에 도시된 예에서와 같이, 다음 TBTT 에 대한 정보 또는 다음 풀 비콘까지의 듀레이션 필드를 포함하는 FILS 프로브 응답 프레임을 AP 에 전송할 수 있다.

STA 은 FILS 프로브 응답 프레임이 지시하는 풀 비콘 전송 시점에 풀 비콘을 수신하여, 시스템 정보를 업데이트 할 수 있다.

도 48 은 FILS 응답 프레임에 일반 프로브 요청 프레임의 전송을 요청하는 정보가 포함되는 예를 도시한 도면이다. AP 가 재시작 된 이후에, 선호하는 STA 로부터 변경 시퀀스 정보(또는 구성 변경 카운트 정보)를 포함하는 FILS 프로브 요청 프레임을 수신하였다면, AP 는 도 48 에 도시된 예에서와 같이, 일반 프로브 요청 프레임의 전송을 요청하는 정보를 포함하는 FILS 프로브 응답 프레임을 전송할 수 있다. FILS 프로브 응답 프레임을 수신한 STA 은 일반 프로브 요청 프레임을 전송하고, 그에 대한 응답으로 일반 프로브 응답 프레임을 수신하여 시스템 정보를 업데이트 할 수 있다.

FILS 응답 프레임에, 다음 TBTT 에 대한 정보(또는 다음 풀 비콘까지의 듀레이션 필드) 및 일반 프로브 요청 프레임의 전송을 요청하는 정보 중 어느 것을 포함시킬지 여부는 다음 비콘의 전송 시점(즉, next TBTT)까지의 잔여 기간의 길이에 따라 결정될 수 있다. 다음 비콘의 전송 시점까지의 잔여 기간이 짧아, STA 이 곧바로 풀 비콘을 수신할 수 있다면, AP 는 FILS 응답 프레임에 다음 TBTT 에 대한 정보(또는 다음 풀 비콘까지의 듀레이션 필드)를 포함시킬 수 있을 것이고, 다음 비콘의 전송 시점까지의 잔여 기간이 길어 STA 이 당분간 풀 비콘을 수신할 수 없다면, AP 는 FILS 응답 프레임에 일반 프로브 요청 프레임의 전송을 요청하는 정보를 포함시켜, STA 의 빠른 초기 링크 셋업을 지원할 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 시스템 정보 업데이트 방법에 있어서, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있다.

실시예 7

Non-TIM STA 은 예정된 시간(scheduled time)(AP 에 의해 웨이크 업할 시간이 예정되어 있는 경우)이나 예정되지 않은 시간(unscheduled time)에 일어나서, AP 에게 Ps-Poll 프레임 또는 트리거 프레임을 전송하여 채널 액세스를 수행할 수 있다. 즉, Non-TIM 모드 STA 은 비콘 프레임(구체적으로는 TIM 요소)의 수신 없이 PS-Poll 프레임 또는 트리거 프레임을 전송함으로써, AP 로부터 버퍼된 하향링크 데이터가 존재하는지 여부를 확인하거나, AP 에게 전송할 상향링크 데이터가 존재하는지 여부를 알릴 수 있다.

Non-TIM STA 이 긴 주기를 가지고 절전 모드(power saving mode)로 동작하면, AP 와 STA 사이의 시간(time) 동기는 틀어질 수도 있다. 또한, Non-TIM STA 은 비콘(풀 비콘 또는 짧은 비콘) 프레임을 수신하지 못하기 때문에, 시스템 파라미터가 변경되었는지 여부도 알 수 없다. 이에 따라, Non-TIM STA 은 타임 스탬프 정보 및 시스템 정보의 변경 여부를 확인하기 위하여, 슬립 모드에서 깨어났을 때, AP 에게 타임 스탬프와 변경 시퀀스 정보의 전송을 요청할 수도 있다. STA 으로부터 타임 스탬프 정보 및 변경 시퀀스 정보의 전송을 요청받은 AP 는 해당 정보들을 STA 에게 전송하거나, 해당 정보들을 확인할 수 있는 비콘 프레임의 전송 시점에 대한 정보를 STA 에게 알려줄 수 있다.

도 49 내지 도 53 을 참조하여, Non-TIM STA 이 업데이트된 시스템 정보를 수신하는 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 49 는 STA 이 비콘 프레임을 통해 업데이트된 시스템 정보를 수신하는 예를 도시한 도면이다.

Non-TIM STA 은 예정된 시간(scheduled time) 또는 특정 시점에 깨어나, 버퍼된 하향링크 데이터 유무를 확인하기 위해 PS-Poll 프레임을 AP 로 전송할 수 있다. 이때, Non-TIM STA 은 타임 스탬프 요청 정보 및 변경 시퀀스 요청 정보 중 적어도 하나가 포함되도록 PS-Poll 프레임을 구성할 수도 있다.

PS-Poll 을 수신한 AP 는 PS-Poll 에 대한 응답으로, 응답 프레임을 Non-TIM STA 에 전송할 수 있다. PS-Poll 에 타임 스탬프 요청 정보 또는 변경 시퀀스 요청 정보 중 적어도 하나가 포함되어 있으면, PS-Poll 을 수신한 AP 는 PS-Poll 에 대한 응답 프레임을 전송할 때, 다음 TBTT 이 포함되도록 할 수 있다. AP 는 PS-Poll 을 수신한 후, SIFS 또는 PIFS 경과 후에 응답 프레임을 전송할 수도 있다.

AP 로부터 응답 프레임을 수신한 Non-TIM STA 은 다음 비콘 프레임의 전송 시점에서 비콘 프레임을 수신하여 타임 스탬프 및 업데이트된 시스템 정보 중 적어도 하나를 수신할 수 있다.

비콘 프레임을 수신하고자 하는 Non-TIM STA 은 전력 소모를 줄이기 위해, 슬립 모드로 천이하여 다음 TBTT까지 슬립 상태를 유지할 수도 있다.

본 발명에 따른 AP 는 응답 프레임을 전송할 때, 응답 프레임에 자신의 변경 시퀀스를 포함시킬 수도 있다. 일예로, 도 50 은 STA 이 비콘 프레임을 통해 업데이트된 시스템 정보를 수신하는 다른 예를 도시한 도면이다.

Non-TIM STA 은 예정된 시간(scheduled time) 또는 특정 시점에 깨어나, 버퍼된 하향링크 데이터 유무를 확인하기 위해 PS-Poll 프레임을 AP 로 전송할 수 있다. 이때, Non-TIM STA 은 타임 스탬프 요청 정보 및 변경 시퀀스 요청 정보 중 적어도 하나가 포함되도록 PS-Poll 프레임을 구성할 수도 있다.

PS-Poll 을 수신한 AP 는 PS-Poll 에 대한 응답으로, 자신의 변경 시퀀스 정보를 포함하는 응답 프레임을 Non-TIM STA 에 전송할 수 있다. PS-Poll 에 타임 스탬프 요청 정보 및 변경 시퀀스 요청 정보 중 적어도 하나가 포함되어 있으면, PS-Poll 을 수신한 AP 는 PS-Poll 에 대한 응답 프레임을 전송할 때, 다음 TBTT 이 포함되도록 할 수 있다. AP 는 PS-Poll 을 수신한 후, SIFS 또는 PIFS 경과 후에 응답 프레임을 전송할 수도 있다.

AP 로부터 응답 프레임을 수신한 Non-TIM STA 은 AP 의 변경 시퀀스 정보와 자신의 변경 시퀀스 정보를 비교하여, 비콘 프레임을 수신할 것인지 여부를 결정할 수 있다. 일예로, 도 50 에 도시된 예에서와 같이, AP 의 변경 시퀀스 정보(변경 시퀀스 = 5)와 자신의 변경 시퀀스 정보(변경 시퀀스 = 4)가 다르다면, 업데이트된 시스템 정보를 수신하기 위해, 다음 비콘 프레임의 전송 시점에서 비콘 프레임을 수신하여 시스템 정보를 업데이트 할 수 있다. 아울러, 비콘 프레임을 통해 타임 스탬프도 획득할 수 있다.

AP 의 변경 시퀀스 정보와 자신의 변경 시퀀스 정보가 동일하다면, 시스템 정보의 업데이트가 이루어지지 않은 것으로 판단하고, 비콘 프레임을 수신하지 않을 수 있다. 다만, 타임 스탬프 정보를 수신할 필요가 있는 경우라면, 비콘 프레임의 전송 시점에서 비콘 프레임을 수신하여 타임 스탬프를 획득할 필요가 있을 것이다.

비콘 프레임을 수신하고자 하는 Non-TIM STA 은 전력 소모를 줄이기 위해, 슬립 모드로 천이하여 다음 TBTT 까지 슬립 상태를 유지할 수도 있다.

도 49 및 도 50 에서 Non-TIM STA 은 AP 로부터 비콘 프레임을 수신함으로써, 업데이트된 시스템 정보를 수신할 수 있는 것으로 예시되었다. 본 발명에 의한 Non-TIM STA 은 프로브 요청 프레임 및 프로브 응답 프레임의 교환을 통해 업데이트된 시스템 정보를 수신할 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 51 을 참조하기로 한다.

도 51 은 Non-TIM STA 이 프로브 요청 프레임 및 프로브 응답 프레임을 통해 업데이트된 시스템 정보를 수신하는 것의 일예를 도시한 도면이다.

Non-TIM STA 은 예정된 시간(scheduled time) 또는 특정 시점에 깨어나, 버퍼된 하향링크 데이터 유무를 확인하기 위해 PS-Poll 프레임을 AP 로 전송할 수 있다.

PS-Poll 을 수신한 AP 는 PS-Poll 에 대한 응답으로, 자신의 변경 시퀀스 정보가 포함된 응답 프레임을 Non-TIM STA 에 전송할 수 있다. 이때, Non-TIM STA 은 타임 스탬프 요청 정보 및 변경 시퀀스 요청 정보 중 적어도 하나가 포함되도록 PS-Poll 프레임을 구성할 수도 있다.

PS-Poll 을 수신한 AP 는 PS-Poll 에 대한 응답으로, 자신의 변경 시퀀스 정보를 포함하는 응답 프레임을 Non-TIM STA 에 전송할 수 있다. 변경 시퀀스 정보는 PS-Poll 프레임에 타임 스탬프 요청 정보 및 변경 시퀀스 요청 정보 중 적어도 하나가 포함되어 있을 경우에 한하여 응답 프레임에 포함될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. AP 는 PS-Poll 을 수신한 후, SIFS 또는 PIFS 경과 후에 응답 프레임을 전송할 수도 있다.

도 51 에 도시된 예에서와 같이, Non-TIM STA 의 변경 시퀀스 정보(변경 시퀀스 = 4)와 AP 의 변경 시퀀스 정보(변경 시퀀스 = 5)가 다른 경우, Non-TIM STA 은 업데이트된 시스템 정보를 수신하기 위해서, 변경 시퀀스 정보를 포함하는 프로브 요청 프레임을 AP 에 전송할 수 있다.

Non-TIM STA 로부터 프로브 요청 프레임을 수신한 AP 는 업데이트된 시스템 정보를 포함하는 프로브 응답 프레임을 전송할 수 있다.

만약, Non-TIM STA 의 변경 시퀀스 정보와 AP 의 변경 시퀀스 정보가 같다면, 프로브 요청 프레임의 전송 단계는 생략 될 수 있을 것이다.

도 52 는 Non-TIM STA 이 PS-Poll 프레임에 대한 응답 프레임을 통해 업데이트된 시스템 정보를 수신하는 것의 일예를 도시한 도면이다. 도 52 의 (a)는 Non-TIM STA 의 변경 시퀀스 정보와 AP 의 변경 시퀀스 정보가 다를 경우의 예를 도시한 도면이고, 도 52 의(b)는 Non-TIM STA 의 변경 시퀀스 정보와 AP 의 변경 시퀀스 정보가 동일한 경우의 예를 도시한 도면이다.

Non-TIM STA 은 예정된 시간(scheduled time) 또는 특정 시점에 깨어나, 버퍼된 하향링크 데이터 유무를 확인하기 위해 PS-Poll 프레임을 AP 로 전송할 수 있다. 이때, Non-AP STA 은 PS-Poll 프레임에 자신의 변경 시퀀스 정보를 포함시킬 수 있다.

PS-Poll 프레임을 수신한 AP 는 이에 대한 응답 프레임을 전송할 수 있다. 이때, PS-Poll 프레임에 Non-TIM STA 의 변경 시퀀스 정보가 포함되어 있으면, PS-Poll 을 수신한 AP 는 자신의 변경 시퀀스 정보와 Non-TIM STA 의 변경 시퀀스 정보를 비교하여, 응답 프레임에 업데이트된 시스템 정보가 포함되도록 할 수도 있다. 일예로, 도 52 의(a)에 도시된 예에서와 같이, Non-TIM STA 의 변경 시퀀스 정보(변경 시퀀스 = 4)와 AP 의 변경 시퀀스 정보(변경 시퀀스 = 5)가 다르면, AP 는 업데이트된 시스템 정보가 포함된 응답 프레임을 Non-TIM STA 에게 전송할 수 있다.

Non-TIM STA 은 AP 로부터 업데이트 정보를 포함하는 응답 프레임을 수신함으로써, 변경된 시스템 파라미터를 업데이트 할 수 있다.

위와 달리, 도 52 의(b)에 도시된 예에서와 같이, Non-TIM STA 의 변경 시퀀스 정보(변경 시퀀스 = 5)와 AP 의 변경 시퀀스 정보(변경 시퀀스 = 5)가 동일하면, AP 는 응답 프레임에 Non-TIM STA 의 변경 시퀀스 정보와 자신의 변경 시퀀스 정보가 동일함을 알리는 지시 정보(이하, '동일한 변경 시퀀스 지시 정보(Same change sequence indication)'라 함)를 포함시킬 수도 있다. 동일한 변경 시퀀스 지시 정보는 AP 가 Non-TIM STA 와 같은 변경 시퀀스 값을 가리키는 것으로써, 시스템 정보(파라미터)가 변경되지 않았음을 지시할 수 있다.

동일한 변경 시퀀스 지시 정보는 하향링크 데이터에 포함될 수도 있다. 일예로, 도 53 은 Non-TIM STA 이 하향링크 데이터를 통해 변경 시퀀스 지시 정보를 수신하는 것의 일예를 도시한 도면이다.

Non-TIM STA 은 예정된 시간(scheduled time) 또는 특정 시점에 깨어나, 버퍼된 하향링크 데이터 유무를 확인하기 위해 PS-Poll 프레임을 AP 로 전송할 수 있다. 이때, Non-AP STA 은 PS-Poll 프레임에 자신의 변경 시퀀스 정보를 포함시킬 수 있다.

Non-TIM STA 에 대한 버퍼된 하향링크 데이터가 존재하고, Non-TIM STA 의 변경 시퀀스 정보(변경 시퀀스 = 5)와 AP 의 변경 시퀀스 정보(변경 시퀀스 = 5)가 동일하면, AP 는 PS-Poll 프레임 수신 후 Non-TIM AP 로 하향링크 데이터를 전송할 때, 하향링크 데이터에 동일한 변경 시퀀스 지시 정보를 포함시킬 수 있다. 동일한 변경 시퀀스 정보는 하향링크 데이터의 SIG 필드에 포함될 수도 있고, MAC 헤더에 포함될 수도 있다. 동일한 변경 시퀀스 정보가 하향링크 데이터의 MAC 헤더에 포함될 때, 동일한 변경 시퀀스 정보는 기존에 존재하던 필드를 이용하여 전달될 수도 있고, 새롭게 정의된 필드를 이용하여 전달될 수도 있다.

도 49 내지 도 53 에서는 Non-TIM STA 가 PS-Poll 프레임을 AP 로 전송함으로써, 채널 액세스를 수행할 수 있는 것으로 예시되었다. 앞서 설명한 바와 같이, Non-TIM STA 은 트리거 프레임(또는 새롭게 정의된 프레임)을 통해 채널 액세스를 수행할 수도 있음은 물론이며, 이 경우에도, 앞서 도 49 내지 도 53 을 통해 설명한 실시예가 그대로 적용될 수 있음은 물론이다.

도 54 는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

AP(10)는 프로세서(11), 메모리(12), 송수신기(13)를 포함할 수 있다. STA(20)는 프로세서(21), 메모리(22), 송수신기(23)를 포함할 수 있다. 송수신기(13 및 23)는 무선 신호를 송신/수신할 수 있고, 예를 들어, IEEE 802 시스템에 따른 물리 계층을 구현할 수 있다. 프로세서(11 및 21)는 송수신기(13 및 21)와 연결되어 IEEE 802 시스템에 따른 물리 계층 및/또는 MAC 계층을 구현할 수 있다. 프로세서(11 및 21)는 전술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 AP 및 STA 의 동작을 구현하는 모듈이 메모리(12 및 22)에 저장되고, 프로세서(11 및 21)에 의하여 실행될 수 있다. 메모리(12 및 22)는 프로세서(11 및 21)의 내부에 포함되거나 또는 프로세서(11 및 21)의 외부에 설치되어 프로세서(11 및 21)와 공지의 수단에 의해 연결될 수 있다.

위와 같은 AP 및 STA 장치의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.

상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시형태들은 IEEE 802.11 시스템을 중심으로 설명하였으나, 다양한 이동통신 시스템에 동일한 방식으로 적용될 수 있다.

Claims (17)

1. 무선 통신 시스템의 스테이션(STA)에서 시스템 정보를 업데이트하는 방법에 있어서,
   상기 STA이 액세스 포인트(AP)로부터 수신한 변경 시퀀스(change sequence) 필드의 값이, 상기 STA이 저장하고 있는 변경 시퀀스 필드의 값과 상이한 경우, 상기 STA이 저장하고 있는 변경 시퀀스 필드의 값으로 설정된 변경 시퀀스 필드를 포함하는 프로브 요청 프레임을 상기 AP로 전송하는 단계; 및
   상기 변경 시퀀스 필드를 포함하는 프로브 요청 프레임에 응답하는 프로브 응답 프레임을 상기 AP로부터 수신하는 단계를 포함하되,
   상기 프로브 요청 프레임은 짧은(short) 프로브 요청 프레임인 것을 특징으로 하는, 시스템 정보 업데이트 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 AP의 현재(current) 변경 시퀀스의 값이, 상기 프로브 요청 프레임에 포함된 변경 시퀀스의 값과 상이한 경우에, 상기 프로브 응답 프레임은 상기 STA 에 의해서 업데이트되어야 하는 시스템 정보의 하나 이상의 요소를 포함하는, 시스템 정보 업데이트 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 짧은 프로브 요청 프레임은 짧은 맥(MAC) 헤더를 포함하는 것을 특징으로 하는, 시스템 정보 업데이트 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 짧은 맥 헤더는, 상기 STA 의 주소 및 상기 AP의 BSSID(Basic Service Set IDentification) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 시스템 정보 업데이트 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 변경 시퀀스 필드는 정보 요소(Information Element)로서 상기 짧은 프로브 요청 프레임에 포함되는 것을 특징으로 하는, 시스템 정보 업데이트 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 변경 시퀀스 필드의 값은 상기 시스템 정보 중 동적 요소를 제외한 비 동적 요소가 변경되는 경우에 하나씩 증가하는, 시스템 정보 업데이트 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 시스템 정보 중 상기 동적 요소는 타임 스탬프(Time Stapm), BSS(Basic Service Set) 부하(BSS load), 비콘 타이밍(Becon timing), 타임 광고(Time advertise ment), BSS 액세스 카테고리(Access Category, AC) 액세스 딜레이(BSS AC access delay), BSS 평균 액세스 딜레이(BSS Average Access Delay), BSS 이용 가능한 진입 능력(BSS available admission capacity) 및 TPC 보고 요소(TPC Report element) 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템 정보 업데이트 방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 변경 시퀀스 필드는 1 옥텟 크기로 정의되며, 0 내지 255 범위에서 하나의 값으로 설정되는, 시스템 정보 업데이트 방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 AP는 상기 STA와 과거 연계되었다가 분리되었던 AP이고, 상기 프로브 요청 프레임에 포함된 상기 변경 시퀀스 필드의 값은 상기 STA이 과거 상기 AP로부터 분리되기 전 획득한 것인 것을 특징으로 하는, 시스템 정보 업데이트 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 AP가 상기 STA과 분리된 이후부터 상기 프로브 요청 프레임을 수신하기 전 재시작된 경우,
    상기 프로브 응답 프레임에는 다음 비콘 수신 시간의 지시 정보를 포함하는, 시스템 정보 업데이트 방법.
11. 무선 통신 시스템의 액세스 포인트(AP)에서 업데이트된 시스템 정보를 제공하는 방법에 있어서,
    변경 시퀀스(change sequence) 필드를 포함하는 프로브 요청 프레임을 스테이션(STA)으로부터 수신하는 단계; 및
    상기 변경 시퀀스 필드를 포함하는 프로브 요청 프레임에 응답하는 프로브 응답 프레임을 상기 STA에게 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 프로브 요청 프레임은, 상기 STA이 상기 AP로부터 수신한 변경 시퀀스 필드의 값이, 상기 STA이 저장하고 있는 변경 시퀀스 필드의 값과 상이한 경우에 상기 AP에 의해서 상기 STA으로부터 수신되고,
    상기 프로브 요청 프레임에 포함된 상기 변경 시퀀스 필드의 값은, 상기 STA이 저장하고 있는 변경 시퀀스 필드의 값으로 설정되며,
    상기 프로브 요청 프레임은 짧은 프로브 요청 프레임인 것을 특징으로 하는 업데이트된 시스템 정보 제공 방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 AP의 현재(current) 변경 시퀀스의 값이, 상기 프로브 요청 프레임에 포함된 변경 시퀀스의 값과 상이한 경우에, 상기 프로브 응답 프레임은 상기 STA에 의해서 업데이트되어야 하는 시스템 정보의 하나 이상의 요소를 포함하는, 업데이트된 시스템 정보 제공 방법.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 짧은 프로브 요청 프레임은 짧은 맥(MAC) 헤더를 포함하는 것을 특징으로 하는, 업데이트된 시스템 정보 제공 방법.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 짧은 맥 헤더는, 상기 STA의 주소 및 상기 AP의 BSSID(Basic Service Set IDentification) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 업데이트된 시스템 정보 제공 방법.
15. 제 11 항에 있어서,
    상기 변경 시퀀스 필드는 정보 요소(Information Element)로서 상기 짧은 프로브 요청 프레임에 포함되는 것을 특징으로 하는, 업데이트된 시스템 정보 제공 방법.
16. 무선 통신 시스템에서 시스템 정보를 업데이트하는 스테이션(STA) 장치에 있어서,
    송수신기; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 STA이 액세스 포인트(AP)로부터 수신한 변경 시퀀스(change sequence) 필드의 값이, 상기 STA이 저장하고 있는 변경 시퀀스 필드의 값과 상이한 경우, 상기 STA이 저장하고 있는 변경 시퀀스 필드의 값으로 설정된 변경 시퀀스 필드를 포함하는 프로브 요청 프레임을 상기 송수신기를 이용하여 상기 AP로 전송하고; 상기 변경 시퀀스 필드를 포함하는 프로브 요청 프레임에 응답하는 프로브 응답 프레임을 상기 송수신기를 이용하여 상기 AP로부터 수신하도록 설정되고,
    상기 프로브 요청 프레임은 짧은 프로브 요청 프레임인 것을 특징으로 하는, 시스템 정보 업데이트 STA 장치.
17. 무선 통신 시스템에서 업데이트된 시스템 정보를 제공하는 액세스 포인트(AP) 장치에 있어서,
    송수신기; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 변경 시퀀스(change sequence) 필드를 포함하는 프로브 요청 프레임을 상기 송수신기를 이용하여 스테이션(STA)으로부터 수신하고; 상기 변경 시퀀스 필드를 포함하는 프로브 요청 프레임에 응답하는 프로브 응답 프레임을 상기 송수신기를 이용하여 상기 STA에게 전송하도록 설정되고,
    상기 프로브 요청 프레임은, 상기 STA이 상기 AP로부터 수신한 변경 시퀀스 필드의 값이, 상기 STA이 저장하고 있는 변경 시퀀스 필드의 값과 상이한 경우에 상기 AP에 의해서 상기 STA으로부터 수신되며,
    상기 프로브 요청 프레임에 포함된 상기 변경 시퀀스 필드의 값은, 상기 STA이 저장하고 있는 변경 시퀀스 필드의 값으로 설정되고,
    상기 프로브 요청 프레임은 짧은 프로브 요청 프레임인 것을 특징으로 하는, 업데이트된 시스템 정보 제공 AP 장치.

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