KR101674714B1 - 무선 랜에서 슬롯 기반의 액세스 시도를 제한하는 방법 - Google Patents

Abstract

무선 랜에서 슬롯 기반의 액세스 시도를 제한하는 방법이 개시된다. 일 실시예에 따른 액세스 포인트는 슬롯 세트 내에서 복수의 스테이션들의 액세스 시도들을 제한하는 파라미터들을 결정한다. 일 실시예에 따른 스테이션은 자신에게 할당된 슬롯에서 채널 액세스가 실패하는 경우, 액세스 시도를 제한하는 파라미터에 기초하여 다른 슬롯에서 채널 액세스를 재시도한다.

Description

무선 랜에서 슬롯 기반의 액세스 시도를 제한하는 방법{METHOD OF RESTRICTING SLOT ACCESS ATEEMPTS IN WIRELESS LANS}

아래 실시예들은 무선 통신 시스템에서 채널 액세스를 제어하는 방법에 관한 것이다.

무선 랜은 DCF(distributed coordination function) 또는 EDCA(Enhanced distributed channel access)을 통하여 분산적으로 채널 미디엄(channel medium)을 액세스하여 채널을 선점한 뒤 프레임을 전송하는 방식을 사용한다. 하지만, 액세스 포인트(access point, AP)와 여러 스테이션들로 구성되어있는 기본 서비스 세트(basic service set, BSS) 안에 존재하는 스테이션들의 수가 많아질수록 분산적인 채널 점유 방법은 그 한계를 갖는다. 수 많은 스테이션들이 제한된 자원을 점유하기 위해서 채널 접속을 시도하면 충돌 확률 및 전송 대기 시간이 비약적으로 증가하게 된다.

IEEE 802.11ah에서는 최대 8천여 개의 스테이션들의 접속을 지원해야 한다. 최대 8천여 개의 스테이션들 각각에게 상이한 시간 슬롯들을 할당하는 것은 불가능하다. 상기 표준 규격에서는 여러 개의 시간 슬롯들의 집합을 제한된 액세스 윈도우(restricted access window, RAW)라고 명명하며, 이 RAW를 특정 스테이션 그룹에게 할당한다. 해당 그룹의 스테이션들은 RAW에 포함된 한정된 수의 시간 슬롯들을 할당 받고, 자신이 할당된 슬롯에서만 접속을 한다.

이렇게 한 슬롯에 여러 스테이션들이 할당될 수 있으므로, 슬롯을 사용하지 못하는 스테이션이 생길 수 있다. 또한, RAW 안에서 앞쪽의 슬롯을 할당 받은 스테이션들은 자신의 슬롯에서 미디엄을 차지하지 못하면, 연속되는 다음 슬롯에서 다시 DCF 방식을 통한 채널 액세스를 시도할 수 있다. 여기서, 종래 기술의 문제점이 발생한다.

IEEE 802.11ah에서 기존에 제안하는 채널 액세스 방법은 여러 스테이션들이 RAW에 할당되어있을 때, 적절하게 컨텐션 리졸루션(contention resolution)을 수행하지 못한다. 이는 위에서 설명한 바와 같이 이전 슬롯에서 채널 점유를 실패한 스테이션들이 계속적으로 다음 슬롯에 새로운 컨텐더(contender)로 등장하기 때문이다.

이전 슬롯에 채널 점유에 실패한 스테이션들의 백오프 카운터(BACKOFF counter)는 이미 거의 최소의 값을 유지할 가능성이 크기 때문에 다음 슬롯에서 여러 스테이션의 전송으로 인한 충돌이 생길 수 있다. 이러한 충돌로 인해서 액세스 포인트가 디코딩하지 못하는 가비지 패킷(garbage packet)이 생성될 가능성이 크다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 기술이 요구된다.

실시예들은 무선 랜 시스템에서 액세스 포인트가 슬롯 및 슬롯 세트(예를 들어, 802.11ah에서는 RAW)에 대한 정보를 각 스테이션에게 전송하고, 스테이션이 이 정보를 기반으로 자신이 액세스할 수 있는 슬롯을 인지하는 통신 시스템에서, 스테이션이 효율적으로 슬롯 사용을 결정할 수 있도록 액세스 포인트가 추가적인 정보를 제공하는 방법을 제시한다.

실시예들은 슬롯 내에서 충돌하는 확률을 감소시키는 기술을 제공한다. 또한, 채널 선점에 실패한 스테이션이 채널 선점할 때까지 지속적으로 웨이크업(wakeup) 상태를 유지하지 않아도 되므로, 실시예들은 전력 소모를 절감하는 기술을 제공한다. 또한, 액세스 포인트가 스테이션 그룹 마다 업링크 액세스 제한 및 다운링크 액세스 제한을 지정하므로, 실시예들은 업링크/다운링크 트래픽의 우선순위를 정하는 기술을 제공한다. 실시예들은 이러한 점들을 바탕으로 전체 시스템의 성능 및 파워 소모 등을 줄이는 기술을 제공할 수 있다.

실시예들은 기존에 제안된 IEEE 802.11ah와 비교해 봤을 때, 충돌 확률 감소로 인하여 전체 무선 랜 성능을 향상시키고, 파워 제한이 있는 무선 랜 시스템에서 전력 소모를 감소시킬 수 있다.

일 측에 따른 액세스 포인트의 동작 방법은 복수의 슬롯들을 포함하는 슬롯 세트를 복수의 스테이션들을 포함하는 그룹에 할당하는 단계; 상기 슬롯 세트 내에서 상기 복수의 스테이션들의 액세스 시도들을 제한하는 파라미터들을 결정하는 단계; 및 상기 파라미터들을 포함하는 비콘 신호를 상기 복수의 스테이션들로 전송하는 단계를 포함한다.

이 때, 상기 파라미터들은 상기 슬롯 세트 내 슬롯 점유를 위한 상기 복수의 스테이션들의 액세스 시도 횟수들을 제한할 수 있다.

또한, 상기 파라미터들을 결정하는 단계에서, 상기 복수의 스테이션들에 포함된 제1 스테이션의 액세스 시도를 제한하는 제1 파라미터와 상기 복수의 스테이션들에 포함된 제2 스테이션의 액세스 시도를 제한하는 제2 파라미터는 서로 다르게 결정될 수 있다.

또한, 상기 파라미터들 각각은 대응하는 스테이션의 업링크 액세스 시도 횟수 및 상기 대응하는 스테이션의 다운링크 액세스 시도 횟수를 제한할 수 있다.

또한, 상기 파라미터들을 결정하는 단계에서, 상기 복수의 스테이션에 포함된 어느 하나의 스테이션의 업링크 액세스 시도와 상기 어느 하나의 스테이션의 다운링크 액세스 시도는 서로 다르게 제한될 수 있다.

또한, 상기 파라미터들을 결정하는 단계에서, 업링크 트래픽의 우선순위와 다운링크 트래픽의 우선순위에 기초하여 상기 파라미터들 각각에 대응하는 스테이션의 업링크 액세스 시도 횟수 및 상기 대응하는 스테이션의 다운링크 액세스 시도 횟수가 제한될 수 있다.

또한, 상기 복수의 슬롯들 각각은 비콘 인터벌 사이의 시간 자원을 포함할 수 있다.

또한, 상기 액세스 포인트의 동작 방법은 비콘 인터벌 사이의 시간 자원을 균일한 길이의 슬롯들로 분할하는 단계; 및 상기 슬롯들을 복수의 슬롯 세트들로 그룹화하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 액세스 포인트의 동작 방법은 액세스 포인트의 서비스 세트에 포함된 복수의 스테이션들을 복수의 그룹들로 그룹화하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 액세스 포인트의 동작 방법은 상기 슬롯 세트에 포함된 복수의 슬롯들을 상기 그룹에 포함된 복수의 스테이션들에게 할당하는 단계를 더 포함하고, 상기 비콘 신호는 상기 복수의 슬롯들이 상기 복수의 스테이션들에게 할당된 할당 정보를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 비콘 신호는 상기 그룹에 할당된 상기 슬롯 세트에 관한 정보를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 액세스 포인트의 동작 방법은 상기 슬롯 세트와 구별되는 제2 슬롯 세트를 상기 그룹과 구별되는 제2 그룹에 할당하는 단계; 및 상기 제2 슬롯 세트 내에서 상기 제2 그룹에 포함된 복수의 제2 스테이션들의 액세스 시도들을 제한하는 제2 파라미터들을 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 전송하는 단계에서, 상기 파라미터들 및 상기 제2 파라미터들을 포함하는 비콘 신호는 상기 복수의 스테이션들 및 상기 복수의 제2 스테이션들로 전송될 수 있다.

다른 일 측에 따른 액세스 포인트의 서비스 세트에 포함된 스테이션의 동작 방법은 상기 액세스 포인트로부터 비콘 신호를 수신하는 단계; 상기 비콘 신호에서 자신에게 할당된 슬롯 및 액세스 시도를 제한하는 파라미터를 추출하는 단계; 상기 슬롯에서 채널 액세스를 시도하는 단계; 및 상기 슬롯에서의 채널 액세스가 실패하는 경우, 상기 파라미터에 기초하여 다른 슬롯에서 채널 액세스를 재시도하는 단계를 포함한다.

이 때, 상기 채널 액세스를 재시도하는 단계는 상기 파라미터가 지시하는 액세스 시도의 제한 횟수 이내에서, 채널 액세스에 실패한 슬롯의 다음 번 슬롯에서 채널 액세스를 재시도하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 스테이션의 동작 방법은 상기 파라미터가 지시하는 액세스 시도의 제한 횟수 동안 채널 액세스에 실패하는 경우, 다음 번 비콘 신호를 수신할 때까지 저전력 모드로 동작하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 파라미터는 업링크 액세스 시도 횟수 및 다운링크 액세스 시도 횟수 각각을 제한하며, 상기 채널 액세스를 재시도하는 단계는, 상기 채널 액세스의 유형에 따라 상기 업링크 액세스 시도 횟수 및 상기 다운링크 액세스 시도 횟수 중 어느 하나에 기초하여 채널 액세스 재시도 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 스테이션의 동작 방법은 상기 비콘 신호에서 자신에게 할당된 슬롯 세트와 관련된 정보를 추출하는 단계를 더 포함하고, 상기 채널 액세스를 재시도하는 단계에서, 상기 슬롯 세트에 포함되는 복수의 슬롯들 내에서 상기 채널 액세스가 재시도될 수 있다.

또한, 상기 채널 액세스를 시도하는 단계에서, DCF 방식으로 슬롯 액세스가 시도될 수 있다. 또한, 상기 채널 액세스를 재시도하는 단계에서, DCF 방식으로 슬롯 액세스가 재시도될 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 액세스 포인트의 기본 서비스 세트를 설명하는 도면.
도 2는 일 실시예에 따른 슬롯 및 슬롯 세트를 설명하는 도면.
도 3은 일 실시예에 따른 RPS IE를 설명하는 도면.
도 4는 일 실시예에 따른 RAW 할당 필드를 설명하는 도면.
도 5는 일 실시예에 따른 액세스 포인트의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도.
도 6은 일 실시예에 따른 스테이션의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도.
도 7은 일 실시예에 따른 액세스 포인트 및 스테이션을 나타낸 블록도.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 일 실시예에 따른 액세스 포인트의 기본 서비스 세트(basic service set, BSS)를 설명하는 도면이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 기본 서비스 세트(100)는 액세스 포인트(110) 및 복수의 스테이션들을 포함한다. 복수의 스테이션들은 복수의 그룹들(120, 130, 140, 150)로 그룹화될 수 있다.

복수의 그룹들(120, 130, 140, 150) 각각은 복수의 스테이션들을 포함하며, 이하 그룹은 스테이션 그룹(station group)으로 지칭될 수 있다. 복수의 스테이션들 각각은 액세스 포인트(110)에 의해 서비스될 수 있다. 복수의 스테이션들 각각은 센싱 단말, 미터링 단말 등을 포함할 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따른 슬롯(slot) 및 슬롯 세트(slot set)를 설명하는 도면이다. 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 액세스 포인트는 공기(air) 점유를 시간 도메인(time domain) 으로 보고 시간 도메인을 일정한 길이의 여러 슬롯들로 분할할 수 있다. 액세스 포인트는 이렇게 구성된 슬롯을 자신에게 접속한 스테이션이나 여러 스테이션들로 구성된 스테이션 그룹에게 할당할 수 있다. 이하, 슬롯은 시간 슬롯으로 지칭될 수 있다.

보다 구체적으로, 액세스 포인트는 비콘 신호를 통하여 할당 정보를 스테이션 또는 스테이션 그룹으로 전송할 수 있다. 액세스 포인트는 주기적으로 비콘 신호를 전송한다. 액세스 포인트는 제1 비콘 신호(210)와 제2 비콘 신호(220) 사이의 비콘 인터벌(230)을 복수의 슬롯들로 분할할 수 있다. 예를 들어, 액세스 포인트는 비콘 인터벌(230)을 균일한 길이의 슬롯들로 분할할 수 있다.

액세스 포인트는 복수의 슬롯들을 복수의 슬롯 세트들(241, 242, 243, 244)로 그룹화할 수 있다. 아래에서 상세히 설명하겠지만, 액세스 포인트는 복수의 슬롯 세트들(241, 242, 243, 244)을 복수의 스테이션 그룹들로 할당할 수 있다.

이러한 슬롯 할당(slot allocation)은 액세스 포인트에 의해 허가 받은 제한된 스테이션이나 스테이션 그룹에게만 채널 점유를 허용하므로 허가 받지 않은 스테이션이 채널을 점유하지 못하게 하여 충돌 확률을 줄일 수 있다. 이와 동시에 여러 스테이션들이 자신에게 할당되지 않은 시간에는 도즈 스테이트(doze state)로 천이함으로써 에너지를 절약할 수 있다.

실시예들은 IEEE 802.11ah에 적용될 수 있다. IEEE 802.11ah는 서브(sub) 1GHz 대역에서 동작하며 수 많은 스테이션들(예를 들어, 센서나 미터 단말 등)을 지원하는 규격이다.

IEEE 802.11ah에서는 최대 8천여 개의 스테이션들의 접속을 지원해야 한다. 최대 8천여 개의 스테이션들 각각에게 상이한 시간 슬롯들을 할당하는 것은 불가능하다. 상기 표준 규격에서는 여러 개의 시간 슬롯들의 집합을 제한된 액세스 윈도우(restricted access window, RAW)라고 명명하며, 이 RAW를 특정 스테이션 그룹에게 할당한다. 해당 그룹의 스테이션들은 RAW에 포함된 한정된 수의 시간 슬롯들을 할당 받고, 자신이 할당된 슬롯에서만 접속을 한다.

각 스테이션들은 액세스 포인트가 주기적으로 전송하는 비콘 신호에 포함된 RAW 파라미터 세트 정보 원소(RAW parameter set information element, RPS IE)에 포함된 정보 및 트래픽 지시 맵 정보 원소(traffic indication map IE, TIM IE) 등을 바탕으로 자신에게 할당된 시간 슬롯을 알 수 있다. 이 때 스테이션들간의 공정성(fairness)을 위하여 랜덤한 방식으로 시간 슬롯들이 스테이션들에게 할당 되며, 같은 슬롯에 여러 스테이션들이 할당되는 일도 가능하다. 이는 한정된 슬롯의 수에 비하여 그룹에 속해있는 스테이션들의 수가 많을 수 있기 때문이다.

이렇게 한 슬롯에 여러 스테이션들이 할당될 수 있으므로, 스테이션들은 슬롯을 액세스할 때는 DCF 방식으로 채널을 액세스한다. 이 경우, 슬롯을 사용하지 못하는 스테이션이 생길 수 있다. 또한, RAW 안에서 앞쪽의 슬롯을 할당 받은 스테이션들은 자신의 슬롯에서 미디엄을 차지하지 못하면, 연속되는 다음 슬롯에서 다시 DCF 방식을 통한 채널 액세스를 시도할 수 있다.

여기서, 종래 기술의 문제점이 발생한다. IEEE 802.11ah에서 기존에 제안하는 채널 액세스 방법은 여러 스테이션들이 RAW에 할당되어있을 때, 적절하게 컨텐션 리졸루션(contention resolution)을 수행하지 못한다. 이는 위에서 설명한 바와 같이 이전 슬롯에서 채널 점유를 실패한 스테이션들이 계속적으로 다음 슬롯에 새로운 컨텐더(contender)로 등장하기 때문이다.

이전 슬롯에 채널 점유에 실패한 스테이션들의 백오프 카운터(backoff counter)는 이미 거의 최소의 값을 유지할 가능성이 크기 때문에 다음 슬롯에서 여러 스테이션의 전송으로 인한 충돌이 생길 수 있다. 이러한 충돌로 인해서 액세스 포인트가 디코딩하지 못하는 가비지 패킷(garbage packet)이 생성될 가능성이 크다.

실시예들은 기존에 제안된 IEEE 802.11ah와 비교해 봤을 때, 충돌 확률 감소로 인하여 전체 무선 랜 성능을 향상시키고, 파워 제한이 있는 무선 랜 시스템에서 전력 소모를 감소시키는 기술을 제공할 수 있다.

실시예들은 무선 랜 시스템 및 IEEE 802.11ah 외에 슬롯 액세스를 사용하는 무선 통신 시스템에 모두 적용이 가능하다. 다만, 설명의 편의를 위하여 이하에서 IEEE 802.11ah 의 실시예로 설명한다. 이하, 일 실시예에 따른 무선 랜 시스템에서 액세스 포인트가 슬롯 및 슬롯 세트(예를 들어, 802.11ah에서는 RAW)에 대한 정보를 각 스테이션에게 알려주고, 스테이션이 이 정보를 기반으로 자신이 액세스할 슬롯을 알 수 있는 프로토콜 아래에서 동작함을 가정한다.

실시예들은 위에서 설명한 바와 같이 액세스 포인트가 슬롯 및 슬롯 세트(RAW)에 대한 정보를 각 스테이션에게 알려줄 때, 스테이션이 조금 더 진화한 결정을 내릴 수 있도록 추가 정보를 주는 방법 및 그 프로토콜을 제시한다. IEEE 802.11ah에서는 RPS IE라는 것을 두어 특정 RAW에 소속된 스테이션들에게 해당 RAW의 특성 및 액세스 가능한 슬롯을 계산할 수 있는 정보를 제공한다.

도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 RPS IE(300)는 복수의 RAW 할당 정보(330, 340, 350)를 포함한다. RPS IE(300)는 엘리먼트 아이디(310) 및 길이(320)를 더 포함할 수 있다.

복수의 RAW 할당 정보(330, 340, 350) 각각은 RAW 할당 정보 등 복수의 RAW들의 특성들에 대한 정보를 포함할 수 있다. 여기서, RPS IE는 한 비콘 인터벌 사이마다 비콘에 실려 올 것이므로 RAW 정보는 한 비콘 인터벌 또는 RPS IE 가 담긴 비콘 사이의 시간에만 유효한 값을 가질 수 있다.

실시예들에 따르면, 개별 스테이션들은 RPS IE의 자신이 속한 RAW 정보를 기반으로 자신이 액세스할 슬롯에 대한 정보를 획득 할 수 있다. 예를 들어, IEEE 802.11ah에서는 한 RAW에서 스테이션 하나당 하나의 슬롯을 할당 받을 수 있다. 만약 할당 받은 슬롯 내에서 채널 점유에 실패를 하게 되면, 스테이션은 다음 슬롯에서 채널 점유를 시도할 수 있다.

실시예들은 이렇게 스테이션이 여러 슬롯에 걸쳐서 채널점유를 시도할 수 있는 상황을 가정한다. 이 상황에서는 한 슬롯에 여러 스테이션이 채널점유를 위하여 몰리게 되는 현상이 발생할 수 있다.

보다 구체적으로, RAW의 뒤쪽에 존재하는 슬롯으로 갈수록 매우 많은 스테이션이 액세스를 하려고 몰려있게 되는 상황이 발생할 수도 있다. 이러한 상황에서 2개 이상의 스테이션의 백오프 카운터가 동일하면, 추후에 충돌이 일어날 확률이 크게 상승한다.

이렇게 한번 충돌이 일어나게 되면, 해당 슬롯은 제 역할을 하지 못하고 버려지게 된다. 그리고 다음 슬롯으로 넘어가게 되는데, 이 때 다음 슬롯에 할당 된 스테이션과 이전에 전송에 실패한 스테이션들이 한꺼번에 같이 또 DCF 기반으로 동작을 하여 컨텐딩(contending)을 수행한다.

이 경우, 해당 슬롯 안에서도 충돌이 일어날 확률이 크다. 실시예에서 수 천 개의 스테이션이 밀집해있는 상황이고, 스테이션이 액세스할 수 있는 시간은 매우 한정적인 상황이므로, 슬롯 안에서 충돌할 확률은 매우 크다. 이러한 충돌 상황은 전체 시스템의 성능을 저하시키고, 또한 스테이션들은 채널 점유가 가능할 때까지 웨이크업 스테이트에 머물러서 채널 점유를 시도할 것이기 때문에 파워 소모에서도 손해가 생긴다.

이와 같은 충돌 및 채널 비지(channel busy)로 인한 전체 시스템 성능 저하 및 파워 소모 문제를 해결하기 위해서 실시예들은 도 4와 같은 RPS IE 필드를 제안한다.

도 4를 참조하면, RPS IE의 필드 중 RAW 할당 필드(RAW Assignment 필드) (400)는 액세스 제한 필드(470)를 포함한다. RAW 할당 필드(400)는 RAW 컨트롤 필드(410), RAW 슬롯 정의 필드(420), RAW 시작 시간 필드(430), RAW 그룹 필드(440), 채널 지시 필드(450), 및 주기적 동작 파라미터 필드(460)를 더 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, RAW 컨트롤 필드(410)는 RAW 유형(type) 및 프레임 크기(frame size)를 줄이기 위한 정보를 포함한다. 예를 들어, RAW 유형은 레귤러 RAW(Regular RAW), 사운딩 RAW(Sounding RAW), 비 TIM RAW(non-TIM RAW) 등을 포함할 수 있다. RAW 슬롯 정의 필드(420)는 한 슬롯의 지속시간, RAW 내의 슬롯의 개수 등의 슬롯 정보를 포함한다. RAW 시작 시간 필드(430)는 해당 RAW가 시작되는 시간을 지정하는데, 해당 시간은 RPS 정보를 담은 packet의 전송시간을 기준으로 할 수 있다. RAW 그룹 필드(440)는 해당 RAW에 속한 스테이션 그룹 정보를 포함한다. 채널 지시 필드(450)는 가용한 채널 정보를 포함하며, 주기적 동작 파라미터 필드(460)는 non-TIM 스테이션을 위한 주기적인 정보를 포함할 수 있다.

액세스 제한 필드(470)는 스테이션이 액세스 시도를 제한하는 정보를 포함한다. 예를 들어, 액세스 제한 필드(470)는 스테이션이 자신에게 할당된 RAW 내에서 슬롯 점유를 위한 액세스 시도를 몇 번까지 하도록 허용되는지에 대한 정보를 포함할 수 있다.

액세스 제한 필드(470)는 업링크 제한 필드(471)과 다운링크 제한 필드(472)로 구분될 수 있다. 업링크 제한 필드(471)는 스테이션의 업링크 액세스 시도를 제한하는 정보를 포함하고, 다운링크 제한 필드(472)는 스테이션의 다운링크 액세스 시도를 제한하는 정보를 포함한다. 예를 들어, 업링크 제한 필드(471)는 스테이션이 자신에게 할당된 RAW 내에서 슬롯 점유를 위한 액세스 시도를 몇 번까지 하도록 허용되는지에 대한 정보를 포함할 수 있다. 다운링크 제한 필드(472)는 스테이션이 자신에게 할당된 RAW 내에서 슬롯 점유를 위한 액세스 시도를 몇 번까지 하도록 허용되는지에 대한 정보를 포함할 수 있다.

액세스 포인트에 의해 전송된 비콘 신호로부터 개별 스테이션들은 RPS IE를 받아보고, 자신이 소속되어있는 RAW 정보를 알 수 있다. 자신이 소속되어있는 RAW 정보는 RAW 할당 필드를 보면 업데이트할 수 있다. 스테이션들은 RAW 할당 필드의 정보를 통하여 어느 슬롯에 자신이 액세스할 수 있는지 알 수 있다. 또한, 액세스 제한 필드 값을 통하여 자신이 업링크 및 다운링크로 얼마나 액세스 시도가 가능한지도 파악할 수 있다.

액세스 포인트는 각 스테이션 그룹에게 상이한 액세스 제한 값을 줌으로써 스테이션 그룹 우선순위, 그룹 긴급 상황 또는 그룹 전력 상황에 맞게 정책을 펼칠 수 있다. 또한, 스테이션은 액세스 제한 만큼만 한 RAW 안에서 전송 시도를 하므로, 계속적으로 채널 점유를 시도할 수 있는 IEEE 802.11ah 규격이 가지고 있는 문제점을 해결할 수 있다.

이렇게 자신이 소속되어있는 슬롯에서 채널 점유 시도를 하고, 만약 이것이 실패하면 다음 슬롯에서 시도할 수 있는 제한을 둠으로써 위에서 설명한 스테이션간의 충돌확률을 막을 수 있으며, 또한 너무 많은 스테이션이 RAW의 뒤쪽 슬롯에 몰리는 현상을 예방할 수 있다.

나아가, 이에 수반되는 효과로 채널 점유할 때까지 기다리지 않고 액세스 제한만큼만 시도를 하고, 그 제한 이후에는 채널 점유를 포기하기 때문에 다른 스테이션에게 잠정적인 컨텐더로써 작용하지 않아서 충돌확률을 줄이며, 본인 스스로는 전력 소모를 줄일 수 있는 가능성을 높여준다.

추가로 업링크 및 다운링크 액세스 제한으로 구분한 이유에 대해서 설명한다. 업링크 트래픽과 다운링크 트래픽이 항상 같은 우선순위(priority)를 가지고 있는 것은 아니다. 예를 들어, 가스 미터 정보의 경우, 다운링크 트래픽보다는 업링크 트래픽이 더 중요할 수 있다. 가스 미터 정보를 실시간으로 처리해야 하기 때문에, 가스 미터 정보를 수집하는 역할의 액세스 포인트(예를 들어, 중앙 단말)가 보내는 다운링크 트래픽 보다는 스테이션들(예를 들어, 개별 미터기들)이 보내는 업링크 트래픽이 더 중요할 수 있다.

이와 같이 업링크 및 다운링크 트래픽의 중요도가 서로 다른 경우가 있으므로 액세스 제한을 상이한 값으로 두는 것이 효과가 있다. 전술한 예시와 같이 액세스 포인트에서 특정 스테이션 그룹에게서 업링크 트래픽을 가능한 빠른 시간 안에 받아보려면, 업링크 액세스 제한을 다운링크 액세스 제한 보다 높은 값으로 설정할 수 있다. 물론 이러한 값들은 RAW안의 슬롯의 개수 및 RAW에 속해 있으며 업링크 트래픽을 가진 스테이션의 수에 따라서 달라질 수 있다.

실시예들은 액세스 제한 값을 각 RAW마다 개별적으로 설정함으로써 RAW 슬롯 내에서 충돌하는 확률을 감소시킬 수 있다. 이로 인하여, 실시예들은 채널 점유에 실패한 스테이션들이 다음 슬롯으로 넘어가면서 계속적으로 채널 점유 시도를 하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 실시예들은 RAW 슬롯에 컨텐딩 스테이션의 개수를 감소시킬 수 있다. 실시예들은 이를 통하여 슬롯 안에서 충돌이 일어날 확률을 감소시킬 수 있다. RAW의 뒤쪽 슬롯으로 갈수록 백오프 카운터가 낮은 값들을 가지는 스테이션이 몰려 있을 수 있고, 이러한 스테이션들이 액세스시도를 할 때 충돌을 일으킬 수 있다. 실시예들은 이러한 전송 시도를 특정 제한 횟수 이후에 차단하기 때문에 충돌 확률을 줄일 수 있다.

또한, 기존 IEEE 802.11ah 규격에서는 채널을 선점할 때까지 스테이션이 계속 웨이크업하고 있을 가능성이 있다. 최악의 경우에는 채널을 점유하지 못한 스테이션들이 전체 RAW에서 깨어있을 수 있다. 이 경우, 전력이 낭비될 수 있다. 실시예들은 액세스 제한을 두어서 채널 점유 시도 횟수를 제한하기 때문에 스테이션들의 전력 소모를 절감시킬 수 있다.

또한, 실시예들에 따른 액세스 포인트는 하나의 RAW에 할당한 스테이션 그룹의 트래픽 특성에 따라서 액세스 제한의 횟수를 상이하게 결정할 수 있다. 이를 통하여 액세스 포인트는 적극적으로 스테이션의 채널 점유 시도 패턴을 조절할 수 있다. 예를 들어, 액세스 포인트는 긴급 패킷(urgent packet)을 송/수신하기 위한 채널 제어 기술을 제공할 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 액세스 포인트의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 단계(510)에서 액세스 포인트는 복수의 슬롯들을 포함하는 슬롯 세트를 복수의 스테이션들을 포함하는 그룹에 할당한다. 단계(520)에서 액세스 포인트는 슬롯 세트 내에서 복수의 스테이션들의 액세스 시도들을 제한하는 파라미터들을 결정한다. 단계(530)에서 액세스 포인트는 파라미터들을 포함하는 비콘 신호를 복수의 스테이션들로 전송한다. 도 5에 도시된 각 단계들에는 도 1 내지 도 4를 통하여 기술된 사항들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.

도 6은 일 실시예에 따른 스테이션의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 단계(610)에서 스테이션은 액세스 포인트로부터 비콘 신호를 수신한다. 단계(620)에서 스테이션은 비콘 신호에서 자신에게 할당된 슬롯 및 액세스 시도를 제한하는 파라미터를 추출한다. 단계(630)에서 스테이션은 자신에게 할당된 슬롯에서 채널 액세스를 시도한다. 단계(640)에서 스테이션은 채널 액세스가 성공하였는지 여부를 판단한다. 채널 액세스가 실패하는 경우, 단계(650)에서 스테이션은 파라미터에 기초하여 액세스 제한 여부를 판단한다. 예를 들어, 누적 액세스 시도 횟수가 파라미터에 의해 지시되는 액세스 시도 제한 횟수보다 적은 경우, 스테이션은 액세스가 아직 제한되지 않는다고 판단할 수 있다. 아직 액세스가 제한되지 않는 경우, 단계(660)에서 스테이션은 다른 슬롯에서 채널 액세스를 재시도한다. 도 6에 도시된 각 단계들에는 도 1 내지 도 4를 통하여 기술된 사항들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.

도 7은 일 실시예에 따른 액세스 포인트 및 스테이션을 나타낸 블록도이다. 도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 액세스 포인트(710)는 할당부(711), 결정부(712), 및 전송부(713)를 포함한다. 할당부(711)는 복수의 슬롯들을 포함하는 슬롯 세트를 복수의 스테이션들을 포함하는 그룹에 할당할 수 있다. 결정부(712)는 슬롯 세트 내에서 복수의 스테이션들의 액세스 시도들을 제한하는 파라미터들을 결정할 수 있다. 전송부(713)는 파라미터들을 포함하는 비콘 신호를 복수의 스테이션들로 전송할 수 있다.

일 실시예에 따른 스테이션(720)은 수신부(721), 추출부(722), 액세스부(723), 및 판단부(724)를 포함한다. 수신부(721)는 액세스 포인트로부터 비콘 신호를 수신할 수 있다. 추출부(722)는 비콘 신호에서 자신에게 할당된 슬롯 및 액세스 시도를 제한하는 파라미터를 추출할 수 있다. 액세스부(723)는 자신에게 할당된 슬롯에서 채널 액세스를 시도할 수 있다. 판단부(724)는 채널 액세스가 성공하였는지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 채널 액세스가 실패하는 경우, 판단부(724)는 파라미터에 기초하여 액세스 제한 여부를 판단할 수 있다. 아직 액세스가 제한되지 않는 경우, 액세스부(723)는 다른 슬롯에서 채널 액세스를 재시도할 수 있다.

도 7에 도시된 각 단계들에는 도 1 내지 도 6을 통하여 기술된 사항들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.

이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(필드 programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

1. 액세스 포인트의 동작 방법에 있어서,
   복수의 슬롯들을 포함하는 슬롯 세트를 복수의 스테이션들을 포함하는 그룹에 할당하는 단계;
   상기 슬롯 세트 내에서 상기 복수의 스테이션들의 액세스 시도들을 제한하는 파라미터들을 결정하는 단계; 및
   상기 파라미터들을 포함하는 비콘 신호를 상기 복수의 스테이션들로 전송하는 단계
   를 포함하는 액세스 포인트의 동작 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 파라미터들은 상기 슬롯 세트 내 슬롯 점유를 위한 상기 복수의 스테이션들의 액세스 시도 횟수들을 제한하는, 액세스 포인트의 동작 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 파라미터들을 결정하는 단계에서,
   상기 복수의 스테이션들에 포함된 제1 스테이션의 액세스 시도를 제한하는 제1 파라미터와 상기 복수의 스테이션들에 포함된 제2 스테이션의 액세스 시도를 제한하는 제2 파라미터는 서로 다르게 결정되는, 액세스 포인트의 동작 방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 파라미터들 각각은 대응하는 스테이션의 업링크 액세스 시도 횟수 및 상기 대응하는 스테이션의 다운링크 액세스 시도 횟수를 제한하는, 액세스 포인트의 동작 방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 파라미터들을 결정하는 단계에서,
   상기 복수의 스테이션에 포함된 어느 하나의 스테이션의 업링크 액세스 시도와 상기 어느 하나의 스테이션의 다운링크 액세스 시도는 서로 다르게 제한되는, 액세스 포인트의 동작 방법.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 파라미터들을 결정하는 단계에서,
   업링크 트래픽의 우선순위와 다운링크 트래픽의 우선순위에 기초하여 상기 파라미터들 각각에 대응하는 스테이션의 업링크 액세스 시도 횟수 및 상기 대응하는 스테이션의 다운링크 액세스 시도 횟수가 제한되는, 액세스 포인트의 동작 방법.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 슬롯들 각각은 비콘 인터벌 사이의 시간 자원을 포함하는, 액세스 포인트의 동작 방법.
   
8. 제1항에 있어서,
   비콘 인터벌 사이의 시간 자원을 균일한 길이의 슬롯들로 분할하는 단계; 및
   상기 균일한 길이의 슬롯들을 복수의 슬롯 세트들로 그룹화하는 단계
   를 더 포함하는 액세스 포인트의 동작 방법.
   
9. 제1항에 있어서,
   액세스 포인트의 서비스 세트에 포함된 복수의 스테이션들을 복수의 그룹들로 그룹화하는 단계
   를 더 포함하는 액세스 포인트의 동작 방법.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 슬롯 세트에 포함된 복수의 슬롯들을 상기 그룹에 포함된 복수의 스테이션들에게 할당하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 비콘 신호는 상기 복수의 슬롯들이 상기 복수의 스테이션들에게 할당된 할당 정보를 더 포함하는, 액세스 포인트의 동작 방법.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 비콘 신호는 상기 그룹에 할당된 상기 슬롯 세트에 관한 정보를 더 포함하는, 액세스 포인트의 동작 방법.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 슬롯 세트와 구별되는 제2 슬롯 세트를 상기 그룹과 구별되는 제2 그룹에 할당하는 단계; 및
    상기 제2 슬롯 세트 내에서 상기 제2 그룹에 포함된 복수의 제2 스테이션들의 액세스 시도들을 제한하는 제2 파라미터들을 결정하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 전송하는 단계에서,
    상기 파라미터들 및 상기 제2 파라미터들을 포함하는 비콘 신호는 상기 복수의 스테이션들 및 상기 복수의 제2 스테이션들로 전송되는, 액세스 포인트의 동작 방법.
    
13. 액세스 포인트의 서비스 세트에 포함된 스테이션의 동작 방법에 있어서,
    상기 액세스 포인트로부터 비콘 신호를 수신하는 단계;
    상기 비콘 신호에서 자신에게 할당된 슬롯 및 액세스 시도를 제한하는 파라미터를 추출하는 단계;
    상기 슬롯에서 채널 액세스를 시도하는 단계; 및
    상기 슬롯에서의 채널 액세스가 실패하는 경우, 상기 파라미터에 기초하여 다른 슬롯에서 채널 액세스를 재시도하는 단계
    를 포함하는 스테이션의 동작 방법.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 채널 액세스를 재시도하는 단계는
    상기 파라미터가 지시하는 액세스 시도의 제한 횟수 이내에서, 채널 액세스에 실패한 슬롯의 다음 번 슬롯에서 채널 액세스를 재시도하는 단계
    를 포함하는, 스테이션의 동작 방법.
    
15. 제13항에 있어서,
    상기 파라미터가 지시하는 액세스 시도의 제한 횟수 동안 채널 액세스에 실패하는 경우, 다음 번 비콘 신호를 수신할 때까지 저전력 모드로 동작하는 단계
    를 더 포함하는 스테이션의 동작 방법.
    
16. 제13항에 있어서,
    상기 파라미터는 업링크 액세스 시도 횟수 및 다운링크 액세스 시도 횟수 각각을 제한하며,
    상기 채널 액세스를 재시도하는 단계는,
    상기 채널 액세스의 유형에 따라 상기 업링크 액세스 시도 횟수 및 상기 다운링크 액세스 시도 횟수 중 어느 하나에 기초하여 채널 액세스 재시도 여부를 결정하는 단계
    를 포함하는, 스테이션의 동작 방법.
    
17. 제13항에 있어서,
    상기 비콘 신호에서 자신에게 할당된 슬롯 세트와 관련된 정보를 추출하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 채널 액세스를 재시도하는 단계에서, 상기 슬롯 세트에 포함되는 복수의 슬롯들 내에서 상기 채널 액세스가 재시도되는, 스테이션의 동작 방법.
    
18. 제13항에 있어서,
    상기 채널 액세스를 시도하는 단계에서,
    DCF 방식으로 슬롯 액세스가 시도되는, 스테이션의 동작 방법.
    
19. 제13항에 있어서,
    상기 채널 액세스를 재시도하는 단계에서,
    DCF 방식으로 슬롯 액세스가 재시도되는, 스테이션의 동작 방법.
    
20. 제13항 내지 제19항 중에서 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.

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