KR101720001B1

KR101720001B1 - 무선랜 시스템에서 다중 채널 운영 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101720001B1
Application number: KR1020170019986A
Authority: KR
Inventors: 김은선; 석용호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2010-02-01
Filing date: 2017-02-14
Publication date: 2017-03-27
Also published as: US10034178B2; US20130003679A1; KR20170020402A; WO2011093576A1; KR20110089802A; US9510207B2; KR101710395B1; US8787292B2; US20170064560A1; US20140321379A1

Abstract

무선랜 시스템에서 스테이션(Station, STA)에 의해 수행되는 다중채널 운영 방법은, 제1 채널 및 제2 채널 중 적어도 하나를 동작채널로 할당하는 채널 할당 정보를 AP (Access Point)로부터 비콘 프레임(beacon frame)을 통해 수신하고; 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널 각각에서 상기 STA이 프레임을 전송 또는 수신하는 활성화 구간을 지시하는 채널 활성화 정보를 상기 AP로부터 상기 비콘 프레임을 통해 수신하며; 상기 채널 활성화 정보에 기반하여 상기 제1 채널 또는 상기 제2 채널에서 프레임을 전송 또는 수신하는 것을 포함한다.

Description

무선랜 시스템에서 다중 채널 운영 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MULTI-CHANNEL OPERATION IN WIRELESS LOCAL AREA NETWORK SYSTEM}

본 발명은 무선랜 시스템에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 무선랜 시스템에서 다중 채널(multi-channel) 운영(operation) 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.

다른 종류의 무선 통신 시스템과 공존 할 수 있는 주파수 대역이 존재하는데, 그 중 하나가 TV 화이트 스페이스(White Space; WS)이다. TV WS는 아날로그 TV의 디지털화로 인해 남게된 휴지 상태의 주파수(idle frequency) 대역이며, 이 대역은 TV 방송을 위해 할당된 512~698MHz 스펙트럼이다. 해당 주파수 대역을 사용하도록 인가된 장비(licensed device)가 그 주파수 대역을 사용하지 않으면 비인가 장비(unlicensed device)가 대신 그 주파수 대역을 사용할 수 있다.

IEEE 802.11이 TV WS에 사용되면, TV WS의 스펙트럼 특성으로 인하여 커버리지(coverage)가 확연히 확장된다는 이점이 있다. 그러나 일반적으로, 커버리지가 확장되면 커버리지 내의 스테이션(station)의 수가 확연히 증가한다. 사용자수가 증가함에 따라 유연하게 사용자들을 관리할 수 있는 방법 즉 확장성(scalability)이 문제가 된다. 이에 더하여, 다양한 무선 통신 시스템들과 다양한 비인가 장비(unlicensed device)들이 공존하기 때문에 공존성(coexistence)의 문제도 발생한다. 만약, IEEE 802.11의 DCF(Distributed Coordination Function)과 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access) 프로토콜 이 환경에 적용이 된다면, 확장성의 문제는 더욱 악화 될 수 있다.

DCF는 802.11에서 사용되며 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)를 기반으로 하는 채널 접근 메커니즘(channel access mechanism)이다. 또한 EDCA IEEE 802.11의 일반적인 매체 접근 제어 프로토콜의 확장에 의해 규정된 HCF(Hybrid Coordination Function)에서 제안하는 채널 접근 모델 중 경쟁 기반 매체 접근법(competition-based medium access method)에 해당한다. 여기서 HCF는 서비스 품질(Quality of Service; QoS)을 보장하기 위해 제안된 IEEE 802.11e)에서 규정된 프로토콜이다.

더 나아가, IEEE 802.11의 프로토콜이 TV WS에 적용되면, 중복(overlapping) BSSs(Base Service Sets; BSSs)가 급격하게 증가될 것이 예상된다. 예컨대 사용자가 TV WS를 지원하는 액세스 포인트(Access Point; AP)를 임의로 설치하는 경우, AP의 커버리지가 넓기 때문에 겹치는 지역이 증가할 수 있다.

TV WS를 사용하고자 하는 경우, 비인가 장비는 지리적 위치 데이터베이스(geo-location database)를 활용하여, 해당 지역에서 사용 가능한 채널을 얻어와야 한다. 또한 TV WS를 사용하는 비인가 장비들간 공존(coexistence) 문제를 해결하기 위해 일반 비콘 프레임(common beacon frame) 등과 같은 시그널링 프로토콜(signaling protocol)이 필요하다.

IEEE 802.11 TV WS 단말은 TV WS에서 IEEE 802.11 MAC and PHY를 사용해 동작하는 비인가 장비를 말한다. 본 발명에서는 TV WS에서 동작하는 스테이션(Station; STA) 및 AP를 각각 WS STA 및 WS AP라고 한다.

WS STA는 주사용자(incumbent user)에 대한 보호(protection) 기능을 제공해야 한다. 즉, 마이크로폰(microphone)과 같은 주사용자가 사용 중일 경우, 주 사용자를 보호하기 위해 채널 사용을 중단해야 한다. 이를 위해 WS STA은 스펙트럼 측정 메커니즘(spectrum sensing mechanism)이 요구된다. 스펙트럼 측정 메커니즘에는 에너지 감지(energy detection) 방식, 신호 감지(signature detection) 방식 등이 있다. 수신 신호의 강도가 일정 값 이상이면, 주 사용자가 사용 중인 것으로 판단하거나, DTV 프리앰블(preamble)이 감지 되면 주 사용자가 사용중인 것으로 판단한다. 하지만, 일반적인 WS의 주 사용자 보호 기능을 반영한 WS 통신 메커니즘은 확인 및 대기 시간의 존재로 인해 서비스 품질 유지 및 신뢰성 확보에 문제가 발생할 수 있기 때문에, WS STA의 서비스 품질을 유지하고 신뢰성 확보를 위해 보다 세부적인 WS 통신 메커니즘이 요구된다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 무선랜(Wireless Local Area Network; WLAN) 시스템에 있어, 다른 무선 통신 시스템과의 공존을 보장하는 다중 채널 운영 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에서는 무선랜 시스템에서 스테이션(Station, STA)에 의해 수행되는 다중채널 운영 방법에 있어서, 제1 채널 및 제2 채널 중 적어도 하나를 동작채널로 할당하는 채널 할당 정보를 AP (Access Point)로부터 비콘 프레임(beacon frame)을 통해 수신하고; 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널 각각에서 상기 STA이 프레임을 전송 또는 수신하는 활성화 구간을 지시하는 채널 활성화 정보를 상기 AP로부터 상기 비콘 프레임을 통해 수신하며; 상기 채널 활성화 정보에 기반하여 상기 제1 채널 또는 상기 제2 채널에서 프레임을 전송 또는 수신하는 것을 포함하는, 다중 채널 운영 방법을 제안한다.

상기 STA은 상기 동작채널의 상기 활성화 구간 이외의 구간에서 상기 동작채널에 주사용자가 존재하는지 여부를 감지하는 채널 센싱을 추가적으로 수행할 수 있다.

상기 채널 활성화 정보는, 채널을 지시하는 채널 지시자; 상기 채널 지시자가 지시하는 채널의 최초의 상기 활성화 구간의 시작 시점을 알려주는 활성화 오프셋(activity offset); 상기 활성화 구간의 길이; 및 상기 활성화 구간간의 간격인 활성화 간격(activity interval)을 포함할 수 있다.

상기 활성화 구간은 주기적으로 설정될 수 있으며, 상기 채널 활성화 정보는 상기 활성화 구간의 설정 주기 또는 설정된 상기 활성화 구간 각각 사이의 간격을 더 포함할 수 있다.

상기 비콘 프레임은 상기 제1 채널을 통해 상기 AP로부터 수신될 수 있으며, 상기 비콘 프레임이 수신되는 시점에서 상기 제2 채널을 동작채널로 할당받은 상기 STA은 상기 제1 채널로 채널 스위칭하여 상기 제1 채널에서 상기 비콘 프레임을 수신할 수 있다.

상기 제1 채널 및 상기 제2 채널은 TV 화이트 스페이스(TV White Space) 대역의 채널일 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 일 측면에서는 무선랜 시스템에서 다중채널 운영을 지원하는 스테이션 (Station, STA) 장치에 있어서, 프레임을 송신 또는 수신하는 RF 유닛; 및 상기 RF 유닛과 기능적으로 연결되어 동작하는 프로세서(processor)를 포함하되, 상기 프로세서는 상기 RF 유닛이 제1 채널 및 제2 채널 중 적어도 하나를 동작채널로 할당하는 채널 할당 정보를 AP (Access Point)로부터 비콘 프레임(beacon frame)을 통해 수신하고, 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널 각각에서 상기 STA이 프레임을 전송 또는 수신하는 활성화 구간을 지시하는 채널 활성화 정보를 상기 AP로부터 상기 비콘 프레임을 통해 수신하는 경우, 상기 채널 활성화 정보에 기반하여 상기 RF 유닛이 상기 제1 채널 또는 상기 제2 채널에서 프레임을 전송 또는 수신하도록 제어하는, 스테이션 장치를 제안한다.

상기 프로세서는 상기 동작채널의 상기 활성화 구간 이외의 구간에서 상기 동작채널에 주사용자가 존재하는지 여부를 감지하는 채널 센싱을 수행할 수 있다.

상기 RF 유닛은 상기 비콘 프레임을 상기 제1 채널을 통해 상기 AP로부터 수신할 수 있으며, 상기 비콘 프레임이 수신되는 시점에서 상기 제2 채널을 동작채널로 할당받은 상기 STA의 상기 프로세서는 상기 제1 채널로 채널 스위칭하여 상기 제1 채널에서 상기 비콘 프레임을 수신하도록 상기 RF 유닛을 제어할 수 있다.

WLAN 시스템에 있어 다중 채널 운영 방법 및 장치를 제공하여 무선매체 사용의 효율을 높여 무선랜 시스템의 쓰루풋 및 데이터 전송의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 TV WS 대역의 채널을 사용하여 프레임을 전송하는 무선랜 시스템의 프레임 전송/수신 방법의 일례를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 WS 대역을 사용하는 무선랜 시스템에서 STA의 동작을 나타내는 그림이다.
도 4는 다중 채널 활성화 정보를 전송을 위한 다중채널 정보요소 포맷의 일례이다.
도 5는 채널 활성화 정보 필드의 구성의 일례를 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 각 채널에서의 WS STA의 동작을 나타낸 도면이다.
도 7는 본 발명의 다른 실시예에 따른 WS AP의 다중 채널 운영 및 다중 채널 정보 요소 전송 방식의 일례을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 무선장치의 구조를 나타내는 블록도이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다. 이하에서는 본 발명을 용이하게 설명하기 위하여 TV 화이트 스페이스 대역을 사용하는 무선랜 시스템에서의 다중 채널 운영 방법 및 이를 지원하는 장치를 예를들어 설명하나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고, 다중 채널에 사용하여 운영되는 무선랜 시스템에 동일하게 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜(wireless local area network, WLAN) 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 무선랜 시스템은 하나 또는 그 이상의 기본 서비스 세트(Basic Service Set, BSS)를 포함한다. BSS는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 스테이션(Station, STA)의 집합으로써, 특정 영역을 가리키는 개념은 아니다

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

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

스테이션은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준의 규정을 따르는 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC)와 무선 매체에 대한 물리층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 임의의 기능 매체로서, 광의로는 AP와 비AP 스테이션(Non-AP Station)을 모두 포함한다. 그리고 후술하는 바와 같은 TV 화이트스페이스(TV White Space; TV WS) 대역에서 동작할 수 있는(해당 대역을 통신 채널로 사용하는) 스테이션을 WS 스테이션(WS STA)이라고 한다.

스테이션 중에서 사용자가 조작하는 휴대용 단말은 비AP 스테이션(Non-AP STA; STA1, STA3, STA4, STA5)으로써, 단순히 스테이션이라고 할 때는 비AP 스테이션을 가리키기도 한다. 비AP 스테이션은 단말(terminal), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit, WTRU), 사용자 장비(User Equipment, UE), 이동국(Mobile Station, MS), 휴대용 단말(Mobile Terminal), 또는 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 등의 다른 명칭으로도 불릴 수 있다. 그리고 후술하는 바와 같은 TV 화이트스페이스 대역에서 동작할 수 있는 비AP 스테이션을 Non-AP WS STA 또는 간단히 WS STA이라고 한다.

그리고 AP(AP1, AP2)는 해당 AP에게 결합된(Associated) 스테이션을 위하여 무선 매체를 경유하여 DS에 대한 접속을 제공하는 기능 개체이다. AP를 포함하는 인프라스트럭쳐 BSS에서 비AP 스테이션들 사이의 통신은 AP를 경유하여 이루어지는 것이 원칙이나, 다이렉트 링크가 설정된 경우에는 비AP 스테이션들 사이에서도 직접 통신이 가능하다.

AP는 엑세스 포인트라는 명칭 외에 집중 제어기, 기지국(Base Station, BS), 노드-B, BTS(Base Transceiver System), 또는 사이트 제어기 등으로 불릴 수도 있다. 그리고 후술하는 바와 같은 TV 화이트스페이스 대역에서 동작할 수 있는 AP를 WS AP라고 한다.

복수의 인프라스트럭쳐 BSS는 분산 시스템(Distribution System, DS)을 통해 상호 연결될 수 있다. DS를 통하여 연결된 복수의 BSS를 확장 서비스 세트(Extended Service Set, ESS)라 한다. ESS에 포함되는 스테이션들은 서로 통신할 수 있으며, 동일한 ESS 내에서 비AP 스테이션은 끊김 없이 통신하면서 하나의 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있다.

DS는 하나의 AP가 다른 AP와 통신하기 위한 메커니즘으로서, 이에 의하면 AP가 자신이 관리하는 BSS에 결합되어 있는 스테이션들을 위해 프레임을 전송하거나 또는 어느 하나의 스테이션이 다른 BSS로 이동한 경우에 프레임을 전달하거나 유선 네트워크 등과 같은 외부 네트워크와 프레임을 전달할 수가 있다. 이러한 DS는 반드시 네트워크일 필요는 없으며, IEEE 802.11에 규제된 소정의 분산 서비스를 제공할 수 있다면 그 형태에 대해서는 아무런 제한이 없다. 예컨대, DS는 메쉬 네트워크와 같은 무선 네트워크이거나 또는 AP들을 서로 연결시켜 주는 물리적인 구조물일 수도 있다.

TV WS 대역을 사용하는 WS STA은 인가된 유저(licensed user)에 대한 보호(protection) 기능을 제공해야 하는데, 해당 대역의 사용에 있어서 인가된 유저가 우선하기 때문이다. 인가된 유저는 WS 대역의 사용을 허가 받은 유저를 의미하며, 인가된 장치(licensed device), 인컨번트 유저(incumbent user), 제1 유저(primary user), 주 사용자 등의 다른 명칭으로도 불릴 수 있다. 이하에서는 이를 통칭하여 주 사용자로 기술하기로 한다. WS 대역의 어느 채널에서 주 사용자(e.g. DTV, 마이크로 폰)가 이미 해당 채널을 사용하고 있는 경우, 주 사용자를 보호하기 위하여 해당 채널의 사용을 중단하여야 한다.

따라서, 해당 채널을 이용하는데 있어서 WS AP, WS STA은 해당 채널의 사용이 가능한지, 다시 말해 해당 채널에 주 사용자가 있는지 여부를 파악하는 절차가 선행되어야 한다. 해당 채널에 주 사용자가 사용 중인지 여부를 파악하는, 즉 해당 채널을 사용하는 주 사용자의 신호를 감지하는 것을 스펙트럼 센싱(spectrum sensing)이라 한다.

WS AP와 WS STA는 해당 채널이 최소 30초 동안 비어있음을 확인한 후에야 해당 채널을 사용할 수 있다. 즉, 채널이 비어 있는 상태라 하더라도 최소 30초 동안 기다린 후에야 신호를 전송할 수가 있다. 그리고 WS STA은 매 60초 마다 최소 한번씩 해당 채널을 모니터링(monitoring)해야 하고, 해당 채널에서 주 사용자의 신호가 감지되면, 2초 이내에 사용 중이던 채널에서의 신호 전송을 중단해야 한다. 이러한 채널 모니터링이나 간섭 회피(interference avoidance)를 위한 규약은 단지 WS STA에게만 해당되는 것은 아니고, WS AP에도 그대로 적용된다.

도 2는 TV WS 대역의 채널을 사용하여 프레임을 전송하는 무선랜 시스템의 프레임 전송/수신 방법의 일례를 나타낸다.

WS 대역의 채널A(210)을 이용하려 하는 WS STA이나 WS AP는 신호 전송에 앞서 스펙트럼 센싱(S211)을 통해 채널A(210)이 유휴 상태(idle) 채널인지 확인 한다. 스펙트럼 센싱 결과 채널A(210)이 주 사용자에 의해 사용되고 있지 아니한 경우, 달리 말해 채널A(210)에서 주 사용자의 감지되지 아니한 경우 다시 최소 30초를 기다린다(S212). 스펙트럼 센싱과 최소 30초간의 기다림 이후 여전히 채널A(210)이 주 사용자에 의해 사용되지 않는 경우 프레임을 해당 채널을 이용하여 프레임을 전송/수신(S213)한다. 이 후 60초 간격으로 채널A(210)에 대하여 주 사용자가 신호가 감지되는지 여부를 모니터링한다.

도 2의 예에서와 같이 60초 후에 채널 모니터링을 수행한 결과 주 사용자의 신호가 감지(S214)되면, 2초 이내에 채널A(210)를 이용한 프레임의 전송/수신을 중단(S215)하게 된다. 채널A(210)를 주 사용자가 사용하게 됨에 따라, 채널A(210)를 사용할 수 없게 된 WS AP, WS STA은 WS 대역의 다른 채널 채널B(220)에 대해 스펙트럼 센싱(S221)을 수행한다. 이후 상술한 채널A(210)을 이용하기 위한 절차와 동일하게 채널B(220)이 유휴 상태임을 확인하더라도 30초를 기다린 후(S222)에 프레임을 전송/수신(S223)할 수 있다.

주 사용자에 대한 보호 기능을 제공하기 위한 상술한 방법을 통하여 WS 대역의 채널을 이용하는 무선랜 시스템은 WS 대역의 채널 환경 변화(주 사용자의 출현)에 따라 사용 채널을 변경해야 하고, 채널을 변경할 때 마다 변경하려는 채널에 대한 센싱 등을 수행해야 한다. 이에 따라 연속적인 프레임의 전송/수신이 어려워 무선랜 시스템의 쓰루풋이 낮아지며, 프레임 전송의 신뢰성(reliability)이 저하될 뿐 아니라, 서비스 품질이 현저하게 떨어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 AP는 복수의 채널을 동시에 운영하고 복수의 채널 각각에서 주 사용자의 출현 여부를 감지하는 모니터링 상태를 유지한다. 복수의 채널 중 어느 한 채널에 주 사용자가 출현하는 경우, AP와 STA은 모니터링이 유지되고 있는 다른 채널로 채널 스위칭할 수 있다. 이때, 채널 스위칭의 대상 채널에 주 사용자가 존재하는지 여부에 대한 지속적인 모니터링이 수행되고 있었기 때문에 채널 스위칭에 따른 대기 시간 없이 바로 프레임의 전송/수신이 가능하다.

일례로, TV WS 대역은 채널 당 사용하는 대역폭이 6MHz이고 이러한 채널이 다수 개 존재한다. 따라서 WS AP가 가용한 채널 복수 개를 점유하고 운영하되, 각 채널에 대해 우선순위(priority)를 가지고 운영을 하는 것이다. 실제 프레임의 전송/수신은 하나의 채널에 대해서만 수행하고, 다른 채널에 대해서는 스펙트럼 센싱을 수행한다.

본 발명의 실시예에 따른 TV WS 대역을 사용하는 WLAN 시스템은 복수의 채널을 이용하여 복수의채널 각각에서 동작하는 STA과 프레임을 전송/수신할 수 있다. 이하에서는 본 발명의 설명을 용이하게 하기 위하여 채널의 수를 2개인 경우를 예로 하여 설명하나, 프레임의 전송/수신에 이용되는 채널의 수는 2개로 한정되지 아니하며 3개 또는 그 이상의 채널을 이용하여 프레임을 전송/수신 하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 WS 대역을 사용하는 무선랜 시스템에서 STA의 동작을 나타내는 그림이다.

WS STA(305)는 WS AP(300)로부터 다중 채널 활성화 메시지를 수신(S310)하고, 동작 채널 할당 메시지를 수신(S320)한다.

다중 채널 활성화 정보는, WS AP(300)가 제1 채널과 제2 채널을 운영한다고 할 때, WS AP(300)가 제1 채널에서 동작하는 기간에 대한 정보와 제2 채널에서 동작하는 기간에 대한 정보를 포함한다. WS AP(300)는 제1 채널과 제2 채널을 오가며 동작할 수 있는데 WS AP(300)가 제1 채널에서 동작할 때, 제1 채널을 활성화(active) 상태에 있다 하고 제2 채널은 비활성화(inactive) 상태에 있다고 할 수 있다. 마찬가지로 WS AP(300)가 제2 채널에서 동작할 때, 제2 채널은 활성화 상태에 있고 제1 채널은 비활성화 상태에 있다고 할 수 있다. 즉, 이하 본 발명을 기술함에 있어 어느 채널이 활성화 상태에 있다 함은 해당 채널에서 WS AP가 동작하고 있는 상태, 또는 해당 채널에서 WS AP와 해당 채널에서 동작하는 WS STA간의 프레임 교환(frame exchange)가 가능한 상태임을 의미한다.

어느 채널이 비활성화 상태에 있다 함은 해당 채널에서 WS AP가 동작하고 있지 아니한 상태로 WS AP와 WS STA간에 프레임 교환이 이루어질 수 없는 상태이다. WS STA은 비활성 기간에서 해당 채널에 주 사용자 출현 여부를 지속적으로 모니터링(센싱) 할 수 있다.

본 발명에서 어느 채널의 활성화 구간 및 비활성화 구간은 각각 해당 구간에서의 WS STA이 수행하는 동작 측면에서 활성화 구간은 프레임 교환 기간으로 비활성화 구간은 채널 센싱 구간으로 표현할 수도 있다.

WS AP(310)가 결정하여 STA에게 전송하는 각 채널의 활성화/비활성화 구간에 관한 정보는 WS AP(310)의 지역적 위치를 기반으로 형성될 수 있다. WS AP(310)는 주 사용자에 해당하는 TV 방송국의 위치, 사용 패턴 등의 정보를 데이터베이스(Data Base; DB)를 통해서 미리 알 수 있으며, 따라서 WS AP(310)는 DB의 정보를 이용하여 자신이 운영할 복수 개의 채널을 선택하고, 이 채널들의 활성화/비활성화 구간을 결정하여 WS STA(305)에게 알려줄 수 있다.

도 3에서, 동작 채널 할당 메시지는 WS STA(305)이 동작할 채널에 대한 정보를 포함하고 있다. WS AP(300)는 자신에게 결합(association)되어 있는 STA들을 그룹화 하여 각각의 STA 그룹마다 STA 그룹에 속하는 STA이 동작할 채널을 할당하여 줄 수 있다.

도 3의 다중 채널 활성화 정보 및 동작채널 할당 정보는 각각 별개의 프레임을 통해 STA(305)에게 전송되거나 하나의 프레임에 포함되어 전송될 수 있다.

다중 채널 활성화 메시지 및 동작채널 할당 메시지를 수신한 STA(305)은동작채널 할당 메시지에 포함된 자신에게 할당된 동작채널 정보를 확인하고 자신에게 할당된 동작채널로 채널 스위칭 한다(S330).

이후 STA(305)는 다중 채널 활성화 메시지로부터 자신이 동작하는 동작채널의 활성화 정보를 얻고 자신이 동작하는 채널을 기준으로 비활성화 구간에서는 할당 받은 채널을 사용하는 주 사용자(incumbent user)가 존재하는지 감지하는 스펙트럼 센싱(spectrum sensing)을 수행하고, 활성화 구간에서는 프레임을 전송/수신한다(S340).

도 4는 다중 채널 활성화 정보를 전송을 위한 다중채널 정보요소(information element) 포맷의 일례이다.

다중 채널 정보 요소(400)는 요소 아이디(Element ID)(410), 길이(420), 제1 채널 활성화 정보(430) 및 제2 채널 활성화 정보(440)를 포함한다.

요소 아이디 필드(410)는 해당 정보요소의 식별자로서 기능하고, 길이 필드(420)는 다중 채널 정보 요소(400)의 길이를 나타낸다. 도 4의 예에서는 제1 채널과 제2 채널, 두개의 채널을 운영하는 경우를 예시한 것으로 3개 이상의 채널을 운영하는 경우 채널 활성화 정보 필드는 운영하는 채널의 수만큼 더 추가될 수 있다. 도 4의 각 필드의 길이는 예시적인 것으로 해당 필드에 부가되는 다른 정보의 크기에 따라 변경될 수 있다.

STA은 다중채널 정보 요소가 포함된 프레임을 수신하고 다중 채널 정보요소에서 자신에게 할당된 동작채널에 해당하는 채널의 활성화 정보 필드를 참조하여 채널의 활성화 구간에서 AP와 프레임을 교환하고, 비활성화 구간에서 동작채널을 센싱할 수 있다.

도 5는 채널 활성화 정보 필드의 구성의 일례를 나타낸 블록도이다.

채널 활성화 정보(430)는 채널 번호(431), 활성화 오프셋(activity offset; 432), 활성화 구간(activity duration; 433) 및 활성화 간격(activity interval; 434)를 포함한다. 채널 번호(431)는 채널 활성화 정보(430)가 어느 채널에 관한 정보인지 식별하기 위해 사용되며, 활성화 오프셋(432)은 해당 채널의 첫 번째 활성화 구간의 시작 시점을 나타낸다. 활성화 구간(433)은 해당 채널의 첫 번째 활성화 구간의 시간적 길이를 나타내며, 활성화 간격(434)은 활성화 구간간 간격, 즉 비활성화 구간에 해당하는 값을 나타낸다.

WS STA은 프로브 요청 프레임 또는 비콘 프레임에 포함되어 전송되는 다중 채널 정보 요소(400)를 통해 제1 채널 및 제2 채널의 활성화 정보를 얻게 된다. 제1 채널의 경우, 제1 채널 활성화 정보(430)에 포함된 채널 번호(431)를 통해 채널 활성화 정보가 어느 채널에 관한 정보인지 파악 할 수 있다. 활성화 오프셋(432)을 통해 활성화 기간의 시작시점을 파악하여 해당 채널의 프레임 전송/수신을 시작할 수 있다. 이 후, 활성화 구간(433)이 지시하는 기간 동안 프레임의 전송/수신을 수행하고 활성화 기간이 종료되면 활성화 간격(434)이 지시하는 시점까지 비활성화 구간으로 인식하고 채널 센싱을 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 채널 활성화 정보는 WS STA의 네트워크 접속 초기에 주변의 BSS를 스캐닝(scanning)하기 위해 전송하는 프로브 요청 프레임(probe request frame)에 대응하여 WS AP가 WS STA에게 전송하는 프로브 응답 프레임(probe response frame)에 포함되어 전송될 수 있다. 또는 통신 수행 중 활성화 정보의 변경에 따라 다시 채널 활성화 정보를 전송해야 할 필요가 있는 경우 비콘 프레임(beacon frame)에 포함시켜 전송할 수 있다. 이때 프로브 응답 프레임 또는 비콘 프레임에는 도 4의 다중채널 정보요소가 포함될 수 있다.

비콘 프레임은 WS AP가 주기적으로 전송하는 프레임으로 채널의 활성화 정보가 변경된 경우 변경된 활성화 정보를 비콘 프레임에 실어 전송할 수 있다. 즉, WS AP는 WS STA에게 채널 활성화 정보가 변경된 경우에 한하여 비콘 프레임에 변경된 채널 활성화 정보를 포함시켜 전송하거나, 혹은, 최신의 채널 활성화 정보를 주기적으로 비콘 프레임에 포함시켜 전송할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, WS AP는 해당 WS STA에 할당된 채널에 대한 채널 활성화 정보만을 전송할 수도 있으나, 주 사용자의 신호 감지 시에 빠른 채널 스위칭을 위해 할당되지 않은 채널에 대한 채널 활성화 정보를 전송할 수 있다. 복수의 채널 활성화 정보는 다중 채널 정보 요소(multi-channel information element)에 포함되어 한번에 전송되며 채널 활성화 정보에는 채널 번호(channel number), 활성화 구간(activity duration) 등 여러 정보가 포함될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 각 채널에서의 WS STA의 동작을 나타낸 도면이다.

프레임의 전송/수신은 할당된 채널을 통해 수행되며, 실제 통신 및 스펙트럼 센싱을 수행하는 시점은 채널 활성화 정보에 포함된 활성화/비활성화 구간의 정보에 따라서 이루어진다.

채널A를 할당받은 WS STA1(610)은 활성화 구간에서는 프레임을 송수신하지만, 비활성화 구간에서는 할당된 채널A를 센싱한다. 마찬가지로 채널 B를 할당 받은 WS STA2(650)은 비활성화 구간에서는 할당된 채널 B를 센싱하지만, 활성화 구간에서는 프레임을 전송/수신 한다. 이때, 할당된 채널을 센싱하는 것은 해당 채널에 주사용자가 존재하는지(출현했는지) 감지하는 동작이다. WS AP와 WS STA는 활성화 구간에 해당하는 채널에서 주 사용자 신호가 감지되면, 해당 채널의 사용을 중지하고, 비활성화 구간의 해당 채널로 사용 채널을 변경하여 프레임을 전송/수신 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, WS AP와 WS STA간 프레임 송수신은 각각 할당된 채널이 활성화된 구간에서 전송/수신이 가능하다. 하지만, 비콘 프레임을 비롯한 관리 프레임(management frame)은 복수의 할당 채널 중 주요 채널(primary channel)을 통해서 전송된다. 주요 채널은 WS AP에 의한 비콘 프레임을 포함한 여타 관리 프레임을 전송하기 위한 채널이다. 따라서 복수의 WS STA 중 주요 채널을 할당 받은 WS STA는 주기적으로 비콘 프레임을 수신할 수 있으나 그 이외의 채널(이하 ‘보조 채널(secondary channel)’이라 한다.)을 할당 받은 WS STA는 비콘 프레임을 수신하지 못할 수 있다. 그런데, 다중 채널 활성화 정보와 동작 채널 할당 정보는 비콘을 통해 전송될 수 있으므로 보조 채널을 동작채널로 하여, 보조채널에서 동작하는 STA들 또한 비콘 프레임을 수신할 수 있어야 한다.

이를 위해, 보조채널에서 동작하는 WS STA은 비콘 프레임을 수신하기 위해 비콘 프레임이 전송되는 시점에는 주요 채널을 통해 비콘 프레임을 수신하도록 하고, 비콘 프레임 수신의 종료 이후에는 자신이 동작하던 보조채널로 채널 스위칭하여 자신의 동작채널에서 프레임의 전송/수신 및 스펙트럼 센싱을 수행할 수 있다.

도 7는 본 발명의 다른 실시예에 따른 WS AP의 다중 채널 운영 및 다중 채널 정보 요소 전송 방식의 일례을 나타내는 도면이다.

보조 채널을 할당 받은 WS STA이 WS AP의 변경된 채널 활성화 정보를 보조 채널을 통해 수신하도록 할 수 있다. WS STA1(710)은 주요 채널을 할당 받았기 때문에 비콘 프레임(720)을 비콘 프레임 간격(730)으로 주기적으로 수신할 수 있으며 채널 활성화 정보가 변경된 경우 변경된 정보를 수신할 수 있다. 반면, WS STA2(750)는 보조 채널을 할당 받았기 때문에 비콘 프레임(720)을 전송 받을 수 없다. 따라서, 보조채널에서 동작하는 WS STA이 변경된 채널 활성화 정보를 수신할 수 있도록 하기 위하여 WS AP는 채널 활성화 정보를 포함하는 다중 채널 정보 요소 프레임(760)을 별도로 전송한다. 이때 다중채널 정보요소 프레임(760)에는 상술한 도4, 도5의 다중채널 정보요소가 포함될 수 있다. 보조 채널을 동작채널로 하는 WS STA2(750)는 다중채널 정보요소 프레임(760)을 수신하여 채널 활성화 정보를 획득할 수 있다. 이 때 WS AP는 채널을 이동할 때(주채널에서 보조채널로 이동 또는 보조채널에서 주채널로 이동), 이동후의 채널에서 신호를 송수신 하기 전에 일정 시간 동안 스펙트럼 센싱을 수행할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, AP는 특정 WS STA에 대하여 주채널과 보조채널을 모두 동작 채널로 할당할 수 있다. 이 경우 주채널 및 보조채널을 동작채널로 할당받은 STA은 각 채널의 활성화 정보에 따라 활성화된 채널로 이동하여 AP와 프레임을 전송/수신 할 수 있다.

이는 WS STA의 QoS에 따라서, 예를 들면 해당 WS STA이 음성 데이터의 전송과 같이 지연에 민감한 서비스를 요구하는 경우, 해당 WS STA을 위해서는 WS AP가 주채널과 부채널을 모두 동작채널로 할당한다. 이를 통해 WS STA은 WS AP가 주채널에서 동작하는 구간(주채널의 활성화 구간)에서는 주채널에서 프레임을 전송/수신하고, WS AP가 부채널에서 동작하는 구간(부채널의 활성화 구간)에서는 부채널에서 프레임을 전송/수신할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 무선장치의 구조를 나타내는 블록도이다.

도 8을 참조하면, 무선장치(800)는 RF유닛(Radio Frequency Unit; 810) 및 프로세서(processor; 820)를 포함한다. RF유닛(810)은 AP(800)에 접속한 STA가 전송하는 프레임을 수신하여 프로세서(820)으로 전달하고, 프로세서(820)로부터 전달 받은 프레임을 전송한다. 프로세서(820)는 RF 유닛(810)과 기능적으로 연결되어 채널 할당 정보, 채널 활성화 정보를 생성하고 채널 활성화 정보를 기반으로 RF 유닛(810)을 통해 상기 정보를 전송하도록 설정된다.

프로세서(820) 및/또는 RF 유닛(810)은 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(620)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(미도시)에 저장되고, 프로세서(820)에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서(820) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(820)와 연결될 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는, 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 상기 실시예들은 단지 기술적인 사상으로 이해되어야 하며, 이에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 따라서, 본 발명의 범위는 세부 실시예에 의해 한정되지 아니하고, 청구 범위에 의해서 결정된다.

Claims

무선랜 시스템에서 스테이션(Station, STA)에 의해 수행되는 다중채널 운영 방법에 있어서,
제1 채널 및 제2 채널 중 적어도 하나를 동작채널로 할당하는 채널 할당 정보를 AP (Access Point)로부터 비콘 프레임(beacon frame)을 통해 수신하고;
상기 제1 채널 및 상기 제2 채널 각각에서 상기 STA이 프레임을 전송 또는 수신하는 활성화 구간을 지시하는 채널 활성화 정보를 상기 AP로부터 상기 비콘 프레임을 통해 수신하며;
상기 채널 활성화 정보에 기반하여 상기 제1 채널 또는 상기 제2 채널에서 프레임을 전송 또는 수신하는 것을 포함하는, 다중 채널 운영 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 STA은 상기 동작채널의 상기 활성화 구간 이외의 구간에서 상기 동작채널에 주사용자가 존재하는지 여부를 감지하는 채널 센싱을 추가적으로 수행하는, 다중 채널 운영 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 채널 활성화 정보는,
채널을 지시하는 채널 지시자;
상기 채널 지시자가 지시하는 채널의 최초의 상기 활성화 구간의 시작 시점을 알려주는 활성화 오프셋(activity offset);
상기 활성화 구간의 길이; 및
상기 활성화 구간간의 간격인 활성화 간격(activity interval)을 포함하는, 다중 채널 운영 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 활성화 구간은 주기적으로 설정되며,
상기 채널 활성화 정보는 상기 활성화 구간의 설정 주기 또는 설정된 상기 활성화 구간 각각 사이의 간격을 더 포함하는, 다중 채널 운영 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 비콘 프레임은 상기 제1 채널을 통해 상기 AP로부터 수신되고,
상기 비콘 프레임이 수신되는 시점에서 상기 제2 채널을 동작채널로 할당받은 상기 STA은 상기 제1 채널로 채널 스위칭하여 상기 제1 채널에서 상기 비콘 프레임을 수신하는, 다중 채널 운영 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 채널 및 상기 제2 채널은 TV 화이트 스페이스(TV White Space) 대역의 채널인, 다중 채널 운영 방법.
무선랜 시스템에서 다중채널 운영을 지원하는 스테이션 (Station, STA) 장치에 있어서,
프레임을 송신 또는 수신하는 RF 유닛; 및
상기 RF 유닛과 기능적으로 연결되어 동작하는 프로세서(processor)를 포함하되,
상기 프로세서는 상기 RF 유닛이 제1 채널 및 제2 채널 중 적어도 하나를 동작채널로 할당하는 채널 할당 정보를 AP (Access Point)로부터 비콘 프레임(beacon frame)을 통해 수신하고, 상기 제1 채널 및 상기 제2 채널 각각에서 상기 STA이 프레임을 전송 또는 수신하는 활성화 구간을 지시하는 채널 활성화 정보를 상기 AP로부터 상기 비콘 프레임을 통해 수신하는 경우, 상기 채널 활성화 정보에 기반하여 상기 RF 유닛이 상기 제1 채널 또는 상기 제2 채널에서 프레임을 전송 또는 수신하도록 제어하는, 스테이션 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 동작채널의 상기 활성화 구간 이외의 구간에서 상기 동작채널에 주사용자가 존재하는지 여부를 감지하는 채널 센싱을 수행하는, 스테이션 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 채널 활성화 정보는,
채널을 지시하는 채널 지시자;
상기 채널 지시자가 지시하는 채널의 최초의 상기 활성화 구간의 시작 시점을 알려주는 활성화 오프셋(activity offset);
상기 활성화 구간의 길이; 및
상기 활성화 구간간의 간격인 활성화 간격(activity interval)을 포함하는, 스테이션 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 활성화 구간은 주기적으로 설정되며,
상기 채널 활성화 정보는 상기 활성화 구간의 설정 주기 또는 설정된 상기 활성화 구간 각각 사이의 간격을 더 포함하는, 스테이션 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 RF 유닛은 상기 비콘 프레임을 상기 제1 채널을 통해 상기 AP로부터 수신하고,
상기 비콘 프레임이 수신되는 시점에서 상기 제2 채널을 동작채널로 할당받은 상기 STA의 상기 프로세서는 상기 제1 채널로 채널 스위칭하여 상기 제1 채널에서 상기 비콘 프레임을 수신하도록 상기 RF 유닛을 제어하는, 스테이션 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 제1 채널 및 상기 제2 채널은 TV 화이트 스페이스(TV White Space) 대역의 채널인, 스테이션 장치.