KR101942401B1 - 무선랜 시스템에서 통신 방법 - Google Patents

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Abstract

무선랜 시스템에서 스테이션에 의한 통신 방법이 제공된다. 상기 방법은 다이렉트 링크를 설정하기 위한 대상 스테이션을 발견하기 위해 DLS(Direct Link Setup) 발견 요청 프레임을 브로드캐스트하고, 상기 DLS 발견 요청 프레임에 대한 응답으로 DLS 발견 응답 프레임을 대상 스테이션으로부터 수신하고, 상기 대상 스테이션과 상기 다이렉트 링크를 설정하고, 데이터 프레임을 액세스 포인트(Access Point; AP)로 전송하는 것을 포함한다. 상기 데이터 프레임을 전송하는 것은 상기 데이터 프레임을 상기 다이렉트 링크를 통해 상기 대상 스테이션으로 전송하는 것을 포함한다. 상기 대상 스테이션에 의하여 수신된 상기 데이터 프레임은 상기 AP로 릴레이 된다.

Description

무선랜 시스템에서 통신 방법{COMMUNICATION METHOD IN WLAN SYSEM}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선랜 시스템에서 통신 방법과 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
최근 정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 무선랜(WLAN)은 무선 주파수 기술을 바탕으로 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant, PDA), 랩탑 컴퓨터, 휴대용 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player, PMP)등과 같은 휴대용 단말기를 이용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 기술이다.
무선랜에서 취약점으로 지적되어온 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 비교적 최근에 제정된 기술 규격으로써 IEEE 802.11n이 있다. IEEE 802.11n은 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고, 무선 네트워크의 운영 거리를 확장하는데 목적을 두고 있다. 보다 구체적으로, IEEE 802.11n에서는 데이터 처리 속도가 최대 540Mbps 이상인 고처리율(High Throughput, HT)을 지원하며, 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs) 기술에 기반을 두고 있다.
한편 WLAN 보급의 활성화에 따라 하나의 AP가 매우 많은 수의 비 AP STA에게 서비스를 제공하는 환경이 나타나고 있다. 더불어 WLAN을 지원하는 모바일 장치 타입의 비 AP STA들이 증가함에 따라 증가된 이동성(mobility)를 지원할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
다수의 STA들이 하나의 무선랜 시스템에 존재하는 환경의 일례로 M2M(Machine to Machine) 네트워크가 있을 수 있다. M2M은 사람이 비 AP STA을 통해 AP에 접근하여 서비스를 제공받는 것이 일반적인 기존의 WLAN 시스템과 달리, 무선랜 통신을 지원하는 기계(machine)이 주체가 되어 정보를 주고 받는 네트워크를 의미한다.
위와 같이 M2M을 지원하는 WLAN 시스템의 도입과 STA의 이동성 증가는 STA의 배터리 기반 운영과 결부될 수 있다. 이로인해STA의 파워 관리(power management)의 중요성이 보다 높아질 수 있다. 따라서, 이와 같은 무선랜 환경에서 STA의 파워 관리 측면에서 효율성을 갖춘 통신 방법이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적인 과제는 무선랜 시스템에서 스테이션에 의한 통신 방법과 이를 지원하는 장치를 제공하는 것이다.
일 양태에 있어서, 무선랜 시스템에서 스테이션에 의한 통신 방법이 제공된다. 상기 방법은 다이렉트 링크를 설정하기 위한 대상 스테이션을 발견하기 위해 DLS(Direct Link Setup) 발견 요청 프레임을 브로드캐스트하고, 상기 DLS 발견 요청 프레임에 대한 응답으로 DLS 발견 응답 프레임을 대상 스테이션으로부터 수신하고, 상기 대상 스테이션과 상기 다이렉트 링크를 설정하고, 데이터 프레임을 액세스 포인트(Access Point; AP)로 전송하는 것을 포함한다. 상기 데이터 프레임을 전송하는 것은 상기 데이터 프레임을 상기 다이렉트 링크를 통해 상기 대상 스테이션으로 전송하는 것을 포함한다. 상기 대상 스테이션에 의하여 수신된 상기 데이터 프레임은 상기 AP로 릴레이 된다.
상기 DLS 발견 응답 프레임은 상기 대상 스테이션의 MAC(Medium Access Control) 주소를 지시하는 DLS 목적 스테이션 주소 필드를 포함할 수 있다.
상기 대상 스테이션과 다이렉트 링크를 설정하는 것은 DLS 요청 프레임을 상기 AP를 경유하여 상기 대상 스테이션으로 전송하고 및 상기 DLS 요청 프레임에 대한 응답으로DLS 응답 프레임을 상기 AP를 경유하여 상기 대상 스테이션으로부터 수신하는 것을 포함할 수 있다. 상기 DLS 요청 프레임은 상기 DLS 목적 스테이션 주소 필드가 지시하는 상기 대상 스테이션의 MAC 주소를 지시하는 정보를 포함할 수 있다.
상기 DLS 발견 요청 프레임은 상기 스테이션이 상기 DLS 발견 요청 프레임을 전송하고 적어도 하나의 DLS 발견 응답 프레임을 수신하기 위하여 대기하는 시간을 지시하는 발견 타임아웃 값(discovery timeout value) 필드를 포함할 수 있다.
상기 DLS 발견 응답 프레임은 상기 DLS 발견 요청 프레임 전송시부터 상기 발견 타임 아웃 값 필드가 지시하는 시간이 경과하기 전에 수신될 수 있다.
상기 방법은 상기 AP에 의하여 전송된 데이터 프레임을 수신하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 데이터 프레임을 수신하는 것은 상기 액세스 포인트가 상기 데이터 프레임을 상기 대상 스테이션으로 전송하고, 상기 대상 스테이션이 상기 다이렉트 링크를 통해 상기 수신된 상기 데이터 프레임을 상기 스테이션으로 릴레이하고, 및 상기 릴레이된 상기 데이터 프레임을 수신하는 것을 포함할 수 있다.
다른 양태에 있어서, 무선랜 시스템에서 스테이션에 의한 통신 방법이 제공된다. 상기 방법은 다이렉트 링크를 설정하기 위한 스테이션을 발견하기 위한 DLS(Direct Link Setup) 발견 요청 프레임을 소스 스테이션(source station)으로부터 수신하고, 상기 DLS 발견 요청 프레임에 대한 응답으로 DLS 발견 응답 프레임을 상기 소스 스테이션으로 전송하고, 상기 소스 스테이션과 상기 다이렉트 링크를 설정하고, 상기 소스 스테이션으로부터 상기 다이렉트 링크를 통해 액세스 포인트로 전송이 의도되는 데이터 프레임을 수신하고, 및 상기 데이터 프레임을 상기 AP로 릴레이 하는 것을 포함한다.
상기 DLS 발견 응답 프레임은 상기 대상 스테이션의 MAC(Medium Access Control) 주소를 지시하는 DLS 목적 스테이션 주소 필드를 포함할 수 있다.
상기 소스 스테이션과 다이렉트 링크를 설정하는 것은 DLS 요청 프레임을 상기 AP를 경유하여 상기 소스 스테이션으로부터 수신하고 및 상기 DLS 요청 프레임에 대한 응답으로DLS 응답 프레임을 상기 AP를 경유하여 상기 소스 스테이션으로 전송하는 것을 포함할 수 있다. 상기 DLS 요청 프레임은 상기 DLS 목적 스테이션 주소 필드가 지시하는 상기 스테이션의 MAC 주소를 지시하는 정보를 포함할 수 있다.
상기 DLS 발견 요청 프레임은 상기 소스 스테이션이 상기 DLS 발견 요청 프레임을 전송하고 적어도 하나의 DLS 발견 응답 프레임을 수신하기 위하여 대기하는 시간을 지시하는 발견 타임아웃 값(discovery timeout value) 필드를 포함할 수 있다.
상기 DLS 발견 응답 프레임은 상기 DLS 발견 요청 프레임 전송시부터 상기 발견 타임 아웃 값 필드가 지시하는 시간이 경과하기 전에 전송될 수 있다.
상기 방법은 상기 AP로부터 상기 소스 스테이션으로 전송의 의도되는 데이터 프레임을 수신하고, 및 상기 다이렉트 링크를 통하여 상기 데이터 프레임을 릴레이하여 상기 소스 스테이션으로 전송하는 것을 더 포함할 수 있다.
다른 양태에 있어서, 무선랜 시스템에서 동작하는 무선 장치가 제공된다. 상기 무선 장치는 무선 신호를 송신 및 수신하는 트랜시버 및 상기 트랜시버와 기능적으로 결합하여 동작하는 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는 다이렉트 링크를 설정하기 위한 스테이션을 발견하기 위한 DLS(Direct Link Setup) 발견 요청 프레임을 소스 스테이션(source station)으로부터 수신하고, 상기 DLS 발견 요청 프레임에 대한 응답으로 DLS 발견 응답 프레임을 상기 소스 스테이션으로 전송하고, 상기 소스 스테이션과 상기 다이렉트 링크를 설정하고, 상기 소스 스테이션으로부터 상기 다이렉트 링크를 통해 액세스 포인트로 전송이 의도되는 데이터 프레임을 수신하고, 및 상기 데이터 프레임을 상기 AP로 릴레이 하도록 설정된다.
본 발명의 실시예에 따르면 무선랜 환경에서 충전가능 STA과 충전불가 STA이 다이렉트 링크를 설정하고, 충전가능 STA은 충전불가 STA에 의해 AP로 전송이 의도되는 프레임을 충전불가 STA으로부터 받아 릴레이시켜준다. 충전불가 STA은 AP로 직접 프레임을 전송시키기 위하여 사용하는 전송 파워보다 낮은 전송 파워를 사용하여 충전 가능 STA으로 프레임을 전송할 수 있으며, 프레임은 정상적으로 AP로 전송될 수 있다. 이를 통하여 충전불가 STA은 프레임 전송을 위한 파워 소모를 감소시킬 수 있으며, 충전불가 STA의 배터리 수명이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 충전불가 STA은 충전가능 STA이 특정값 이하의 낮은 파워로 프레임을 전송하는 시간구간에 어웨이크 상태(awake state)로 동작하고, 그 이외의 시간 구간에는 취침 상태(doze state)로 동작한다. 충전불가 STA은 프레임 교환과 관련 없는 시간 구간동안 취침 상태 동작을 통하여 불필요한 파워 소모를 피할 수 있으며, 이로 인해 충전불가 STA의 배터리 수명이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 일반적인 무선랜(Wireless Local Area Network; WLAN) 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 M2M 무선랜 시스템의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상향링크 통신 방법을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 DLS 발견 요청 프레임 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 DLS 발견 응답 프레임 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 일반적인 무선랜(Wireless Local Area Network; WLAN) 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, WLAN 시스템은 하나 또는 그 이상의 기본 서비스 세트(Basic Service Set, BSS)를 포함한다. BSS는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 스테이션(Station, STA)의 집합으로써, 특정 영역을 가리키는 개념은 아니다
인프라스트럭쳐(infrastructure) BSS는 하나 또는 그 이상의 비AP 스테이션(non-AP STA1(21), non-AP STA2(22), non-AP STA3(23), non-AP STA4(24), non-AP STAa(30)), 분산 서비스(Distribution Service)를 제공하는 AP(Access Point, 10) 및 다수의 AP를 연결시키는 분산 시스템(Distribution System, DS)을 포함한다. 인프라스트럭쳐 BSS에서는 AP가 BSS의 비AP STA들을 관리한다.
반면, 독립 BSS(Independent BSS, IBSS)는 애드-혹(Ad-Hoc) 모드로 동작하는 BSS이다. IBSS는 AP을 포함하지 않기 때문에 중앙에서 관리기능을 수행하는 개체(Centralized Management Entity)가 없다. 즉, IBSS에서는 비AP STA들이 분산된 방식(distributed manner)으로 관리된다. IBSS에서는 모든 STA이 이동 STA으로 이루어질 수 있으며, DS에로의 접속이 허용되지 않아서 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.
STA은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준의 규정을 따르는 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC)와 무선 매체에 대한 물리층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 임의의 기능 매체로서, 광의로는 AP와 비AP 스테이션(Non-AP Station)을 모두 포함한다.
비AP STA는 AP가 아닌 STA로, 비 AP STA은 이동 단말(mobile terminal), 무선 기기(wireless device), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit; WTRU), 사용자 장비(User Equipment; UE), 이동국(Mobile Station; MS), 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 또는 단순히 user 등의 다른 명칭으로도 불릴 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 비 AP STA을 STA으로 지칭하도록 한다.
AP는 해당 AP에게 결합된(Associated) STA을 위하여 무선 매체를 경유하여 DS에 대한 접속을 제공하는 기능 개체이다. AP를 포함하는 인프라스트럭쳐 BSS에서 STA들 사이의 통신은 AP를 경유하여 이루어지는 것이 원칙이나, 다이렉트 링크가 설정된 경우에는 STA들 사이에서도 직접 통신이 가능하다. AP는 집중 제어기(central controller), 기지국(Base Station, BS), 노드-B, BTS(Base Transceiver System), 사이트 제어기 또는 관리 STA 등으로 불릴 수도 있다.
도 1에 도시된 BSS를 포함하는 복수의 인프라스트럭쳐 BSS는 분산 시스템(Distribution System; DS)을 통해 상호 연결될 수 있다. DS를 통하여 연결된 복수의 BSS를 확장 서비스 세트(Extended Service Set; ESS)라 한다. ESS에 포함되는 AP 및/또는 STA들은 서로 통신할 수 있으며, 동일한 ESS에서 STA은 끊김 없이 통신하면서 하나의 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있다.
IEEE 802.11에 따른 무선랜 시스템에서, MAC(Medium Access Control)의 기본 접속 메커니즘은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 메커니즘이다. CSMA/CA 메커니즘은 IEEE 802.11 MAC의 분배 조정 기능(Distributed Coordination Function, DCF)이라고도 불리는데, 기본적으로 “listen before talk” 접속 메커니즘을 채용하고 있다. 이러한 유형의 접속 메커니즘 따르면, AP 및/또는 STA은 전송을 시작하기에 앞서 무선 채널 또는 매체(medium)를 센싱(sensing)한다. 센싱 결과, 만일 매체가 휴지 상태(idle status)인 것으로 판단 되면, 해당 매체를 통하여 프레임 전송을 시작한다. 반면, 매체가 점유 상태(occupied status)인 것으로 감지되면, 해당 AP 및/또는 STA은 자기 자신의 전송을 시작하지 않고 매체 접근을 위한 지연 기간을 설정하여 기다린다.
CSMA/CA 메커니즘은 AP 및/또는 STA이 매체를 직접 센싱하는 물리적 캐리어 센싱(physical carrier sensing) 외에 가상 캐리어 센싱(virtual carrier sensing)도 포함한다. 가상 캐리어 센싱은 히든 노드 문제(hidden node problem) 등과 같이 매체 접근상 발생할 수 있는 문제를 보완하기 위한 것이다. 가상 캐리어 센싱을 위하여, 무선랜 시스템의 MAC 은 네트워크 할당 벡터(Network Allocation Vector, NAV)를 이용한다. NAV는 현재 매체를 사용하고 있거나 또는 사용할 권한이 있는 AP 및/또는 STA이, 매체가 이용 가능한 상태로 되기까지 남아 있는 시간을 다른 AP 및/또는 STA에게 지시하는 값이다. 따라서 NAV로 설정된 값은 해당 프레임을 전송하는 AP및/또는 STA에 의하여 매체의 사용이 예정되어 있는 기간에 해당된다.
DCF와 함께 IEEE 802.11 MAC 프로토콜은 DCF와 폴링(pollilng) 기반의 동기식 접속 방식으로 모든 수신 AP 및/또는 STA이 데이터 패킷을 수신할 수 있도록 주기적으로 폴링하는 PCF(Point Coordination Function)를 기반으로 하는 HCF(Hybrid Coordination Function)를 제공한다. HCF는 제공자가 다수의 사용자에게 데이터 패킷을 제공하기 위한 접속 방식을 경쟁 기반으로 하는 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)와 폴링(polling) 메커니즘을 이용한 비경쟁 기반의 채널 접근 방식을 사용하는 HCCA(HCF Controlled Channel Access)를 가진다. HCF는 WLAN의 QoS(Quality of Service)를 향상시키기 위한 매체 접근 메커니즘을 포함하며, 경쟁 주기(Contention Period; CP)와 비경쟁 주기(Contention Free Period; CFP) 모두에서 QoS 데이터를 전송할 수 있다.
무선 통신 시스템에서는 무선 매체의 특성 상 STA의 전원이 켜지고 동작을 시작할 때 네트워크의 존재를 바로 알 수 없다. 따라서, 어떠한 타입의 STA이든 네트워크에 접속을 하기 위해서는 네트워크 발견(network discovery) 과정을 수행하여야 한다. 네트워크 발견 과정을 통하여 네트워크를 발견한 STA은 네트워크 선택 과정을 통하여 가입할 네트워크를 선택한다. 그 후, 선택한 네트워크에 가입하여 전송단/수신단에서 이루어지는 데이터 교환 동작을 수행한다.
무선랜 시스템에서 네트워크 발견 과정은 스캐닝 절차(scanning procedure)로 구현된다. 스캐닝 절차는 수동 스캐닝(passive scanning) 및 능동 스캐닝(active scanning)으로 나뉘어진다. 수동 스캐닝은 AP가 주기적으로 브로드캐스트(broadcast)하는 비콘 프레임(beacon frame)을 기반으로 이루어 진다. 일반적으로 무선랜의 AP는 비콘 프레임을 특정 인터벌(interval)(예를 들어 100msec)마다 브로드캐스트한다. 비콘 프레임은 자신이 관리하는 BSS에 관한 정보를 포함한다. STA은 수동적으로 특정 채널에서 비콘 프레임의 수신을 위해 대기한다. 비콘 프레임의 수신을 통하여 네트워크에 대한 정보를 획득한 STA은 특정 채널에서의 스캐닝 절차를 종료한다. 수동 스캐닝은 STA이 별도의 프레임을 전송할 필요 없이 비콘 프레임을 수신하기만 하면 이루어지므로 전체적인 오버헤드가 적다는 장점이 있다. 하지만 비콘 프레임의 전송 주기에 비례하여 스캐닝 수행 시간이 늘어난다는 단점이 있다.
능동 스캐닝은 STA이 능동적으로 특정 채널에서 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 브로드캐스트 하여 이를 수신한 모든 AP로부터 네트워크 정보를 요구하는 것이다. 프로브 요청 프레임을 수신한 AP는 프레임 충돌을 방지하기 위해 랜덤 시간 동안 대기 후 프로브 응답 프레임에 네트워크 정보를 포함시켜 해당 STA에게 전송한다. STA은 프로브 응답 프레임을 수신하여 네트워크 정보를 획득함을 통하여 스캐닝 절차를 종료한다. 능동 스캐닝은 상대적으로 빠른 시간 내에 스캐닝을 마칠 수 있다는 장점을 가진다. 반면, 요청－응답에 따른 프레임 시퀀스가 필요하므로 전체적인 네트워크 오버헤드는 증가하게 된다.
스캐닝 절차를 마친 STA은 자신에 대한 특정 기준에 따라 네트워크를 선택한 후 AP와 인증(authentication) 절차를 수행한다. 인증 절차는 2방향 핸드쉐이크(2-way handshake)로 이루어 진다. 인증 절차를 마친 STA은 AP와 결합(association) 절차를 진행한다.
결합 절차는 2방향 핸드쉐이크로 이루어 진다. 먼저 STA이 AP에게 결합 요청 프레임(association request frame)을 전송한다. 결합 요청 프레임에는 STA의 능력치(capabilities) 정보가 포함된다. 이를 기반으로 AP는 해당 STA에 대한 결합 허용 여부를 결정한다. 결합 허용 여부를 결정한 AP는 해당 STA에게 결합 응답 프레임(association response frame)을 전송한다. 결합 응답 프레임은 결합 허용 여부를 지시하는 정보 및 결합 허용/실패 시 이유를 지시하는 정보를 포함한다. 결합 응답 프레임은 AP가 지원 가능한 능력치에 대한 정보를 더 포함한다. 결합이 성공적으로 완료된 경우 AP 및 STA간 정상적인 프레임 교환이 이루어진다. 결합이 실패한 경우 결합 응답 프레임에 포함된 실패 이유에 대한 정보를 기반으로 결합 절차가 다시 시도되거나 또는 STA은 다른 AP에게 결합을 요청할 수 있다.
무선랜에서 취약점으로 지적되어온 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 비교적 최근에 제정된 기술 규격으로써 IEEE 802.11n이 있다. IEEE 802.11n은 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고, 무선 네트워크의 운영 거리를 확장하는데 목적을 두고 있다. 보다 구체적으로, IEEE 802.11n에서는 데이터 처리 속도가 최대 540Mbps 이상인 고처리율(High Throughput, HT)을 지원하며, 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs) 기술에 기반을 두고 있다.
STA은 WLAN의 보급이 활성화되고 또한 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라, 최근에는 IEEE 802.11n이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율을 지원하기 위한 새로운 WLAN 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있다. 초고처리율(Very High Throughput, VHT)를 지원하는 차세대 무선랜 시스템은 IEEE 802.11n 무선랜 시스템의 다음 버전으로서, MAC 서비스 접속 포인트(Service Access Point, SAP)에서 1Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 지원하기 위하여 최근에 새롭게 제안되고 있는 IEEE 802.11 무선랜 시스템 중의 하나이다.
차세대 무선랜 시스템은 무선채널을 효율적으로 이용하기 위하여 복수의 STA들이 동시에 채널에 접근하는 MU-MIMO(Multi User Multiple Input Multiple Output) 방식의 전송을 지원한다. MU-MIMO 전송 방식에 따르면, AP가 MIMO 페어링된 하나 이상의 STA에게 동시에 패킷을 전송할 수 있다.
한편, 최근 스마트 그리드(smart grid), e-Health, 유비쿼터스와 같은 다양한 통신 서비스들이 등장하면서 이를 지원하기 위한 M2M(Machine to Machine) 기술이 각광받고 있다. 온도 습도 등을 감지하는 센서와, 카메라, TV 등의 가전 제품, 공장의 공정 기계, 자동차 같은 대형 기계들까지 M2M 시스템을 구성하는 하나의 요소가 될 수 있다. M2M 시스템을 구성하는 요소들은 WLAN 통신을 기반으로 하여 데이터를 송수신할 수 있다. M2M 시스템을 구성하는 장치들이 WLAN을 지원하며 네트워크를 구성한 경우 이를 이하에서 M2M 무선랜 시스템이라 한다.
M2M을 지원하는 무선랜 시스템의 특성은 아래와 같다.
1) 많은 STA의 수 : M2M은 기존의 네트워크와 달리 많은 수의 STA이 BSS 내에 존재함을 가정한다. 개인이 소유한 장치뿐만 아니라 집, 회사 등에 설치된 센서 등을 모두 고려하기 때문이다. 따라서 하나의 AP에 상당히 많은 수의 STA이 접속될 수 있다.
2) 각 STA당 낮은 트래픽 부하(traffic load): M2M 시스템에서 STA은 주변의 정보를 수집하여 보고하는 트래픽 패턴을 가지기 때문에 자주 보낼 필요가 없고 그 정보의 양도 적은 편이다.
3) 상향 링크(uplink) 중심의 통신: M2M은 주로 하향 링크(downlink)로 명령을 수신하여 행동을 취한 후 결과 데이터를 상향링크로 보고하는 구조를 가진다. 주요 데이터는 일반적으로 상향링크로 전송되므로 M2M을 지원하는 시스템에서는 상향 링크가 중심이 된다.
4) STA의 파워 관리: M2M 단말은 주로 배터리로 동작하며 사용자가 자주 충전하기 어려운 경우가 많다. 따라서 배터리 소모를 최소화하기 위한 파워 관리 방법이 요구된다.
5) 자동 복구 기능: M2M 시스템을 구성하는 장치는 특정 상황에서 사람이 직접 조작하기 힘들기 때문에 스스로 복구하는 기능이 필요하다.
위와 같은 M2M을 지원하는 무선랜 시스템의 특성, 특히 매우 많은 수의 STA이 AP에 접속해 있는 통신 환경은 본 발명에서 제안하는 통신 방법이 효과적으로 적용될 수 있는 실시예가 될 수 있다. 따라서, 이하에서는 본 발명의 실시예를 설명함에 있어 M2M을 지원하는 무선랜 시스템을 예로 들어 설명하도록 한다. 다만, 본 발명에서 제안하는 통신 방법은 M2M 지원 무선랜 시스템에 국한되지 않고, 일반적인 무선랜 시스템 및 통신 시스템에 적용될 수 있다.
M2M이 아닌 기존 네트워크 모델 중 가장 일반적인 서버/클라이언트 구조를 살펴보면, 많은 경우 클라이언트(STA)가 서버에 정보를 요구하고 서버는 그에 부합하는 정보(데이터)를 STA에 보내준다. 정보를 제공한 서버는 기계적으로 정보를 수집하고 제공한 기계로 볼 수 있고, 정보를 수신한 주체는 클라이언트(STA)를 사용한 유저가 된다. 이와 같은 네트워크 모델의 특성은 많은 통신 기술들이 하향링크를 중심으로 발전해온 이유에 해당된다.
그러나, M2M을 지원하는 네트워크에서는 이 구조가 뒤바뀌게 된다. 기계인 클라이언트(STA)이 정보를 수집하고 제공하는 역할을 수행하고, 반대로 서버를 관리하는 유저가 정보를 요구하게 된다. 즉 M2M 무선랜 시스템에서 서버는 M2M STA에게 주변 환경 측정과 같은 명령을 내리며, STA은 명령에 따라 셍싱하여 서버에 보고하는 네트워크 모델이 일반적이다. 다시 말해, 이전과 달리 유저가 서버측에서 네트워크에 접근하게 되며, 정보의 흐름이 반대 방향이 된다는 것을 알 수 있다. 따라서 효과적인 M2M 통신을 위해서는 기존 STA이 가지는 기능을 축소하고 네트워크에서의 관리 기능을 확대해야 한다.
이러한 관점에서 보았을 때 M2M 무선랜 시스템에서는 네트워크 관리 기술이 다시 고려되어야 함을 알 수 있다. 이전의 네트워크 모델에서는 유저가 STA측에 있으므로 네트워크 관리 기능이 STA에게도 주어져 있었다. 그러나 M2M 시스템에서 STA은 단지 명령에 따라 정보만 제공하면 충분하므로, 서버측의 네트워크 관리 기능이 강화될 필요가 있다.
하지만 M2M 지원 무선랜 시스템에서 AP에 접속되어 있는 STA의 수가 수천 개에 이르는 경우도 실제 시스템 구현상 고려될 수 있으며, 이러한 경우 동일한 무선 매체(wireless medium)을 기존의 전통적인 CSMA/CS 방식으로 한 번에 하나의 STA이 매체를 점유하여 통신하는 방식만으로는 효과적인 네트워크 관리에 한계가 있을 수 있다. 일례로, 기존의 2.4GHz나 5GHz와 달리 700~900MHz로 대표되는 1GHz 이하 대역에서 무선랜이 운영될 경우, 해당 대역의 전파 특성으로 인해서 동일 전송 전력 대비 AP의 커버리지가 대략 2~3배 가량 확장될 수 있다. 이는 하나의 AP당 보다 많은 수의 STA이 액세스 하게 되는 특성을 야기한다.
도 2는 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 M2M 무선랜 시스템의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 M2M 무선랜 시스템은 많은 수의 STA들이 AP에 액세스되어 있는 환경을 가정한다. 이 중 특정 STA들은 근거리 저전력(low power) 통신을 선호하여 근처에 릴레이 기능을 제공할 수 있는 STA을 통해 AP와 통신을 하는 상황을 고려한다. 근거리 저전력 통신을 선호하는 STA들은 일례로 배터리 전원 충전불가(battery-powered unchargeable) M2M 장치일 수 있다. 이를 충전 불가 STA이라 언급하도록 한다. 충전 불가 STA들과 AP 사이에 릴레이 기능을 제공하는 STA들은 배터리 전원 충전가능(battery-powered chargeable) M2M 장치일 수 있다. 이와 같은 장치를 충전가능 STA이라 언급하도록 한다.
충전가능 STA이란, 일례로 해당 장치가 설치된 위치가 유저의 필요시에 배터리를 교체시킬 수 있거나 재충전을 시키는 등 배터리가 충전 가능한 STA을 의미할 수 있다. 반면, 충전불가 STA이란 위치나 다른 여러가지 요인으로 인해 배터리 교체가 불가능하며, 한 번 설치하면 초기 설치시의 배터리 용량만큼의 수명을 가지는 STA을 의미할 수 있다. 이하에서는 편의상 위와 같은 근거리 저전력 통신을 선호하는 STA을 통칭하여 ‘충전불가 STA’이라 칭하기로 하고, 릴레이 기능을 제공할 수 있는 STA을 통칭하여 ‘충전가능 STA’이라 칭하기로 한다. 다만, 이는 설명의 편의상 붙인 명칭으로, 본 발명에서 제안하는 실시예에서 릴레이 기능을 제공하는 어떠한 장치들도 이에 포함될 수 있음은 자명하다.
도 2를 참조하면, AP를 제외한 STA들 중, 두 충전가능 STA을 제외한 나머지 STA들은 모두 충전불가 STA에 해당된다. 두 충전가능 STA 각각은 AP와 통신할 때는 최대 전송 파워(full transmit power)로 송신할 수 있다. 다만 원의 영역 내에 위치한 주위의 저전력 충전불가 STA들과 통신할 때는 낮은 전송 파워(low transmit power)로 송신할 수 있다. 도 2에서 충전가능 STA의 커버리지 외에 위치한 충전불가 STA은, 주위에 릴레이 기능을 제공하여줄 충전가능 STA을 발견할 수 없거나, 충전 가능 STA이 발견되지 않아 다른 충전불가 STA과 달리 상대적으로 높은 전송 파워를 사용하여 AP와 통신하는 충전 불가 STA을 예시한 것이다. 이와 같은 통신 시스템에서 충전 불가 STA은 릴레이 기능을 제공하여 주는 충전가능 STA을 발견하기 이전에는 AP와 직접적으로 결합을 맺고 통신하는 것만 가능하다고 가정될 수 있다.
이하에서는 도 2와 같은 M2M 무선랜 시스템에서 AP, 충전가능 STA 그리고 충전불가 STA이 통신을 수행하는 방법에 관하여 논의한다. 특히 충전가능 STA이 어떻게 릴레이 기능을 지원할 것인지에 대하여 상세하게 논의하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따르면 M2M 무선랜 시스템에서 충전불가 STA들의 수명을 더 늘리고자, 근거리에 존재하는 충전가능 STA이 상대적으로 많은 파워를 수행하면서 릴레이 기능을 지원하여 통신을 수행하는 방법이 제공된다. 이를 위해 제안될 수 있는 방법으로 통신 계층 2(L2)단계에서의 릴레이 통신이 제안될 수 있다. 이는 흔히 메쉬 네트워크(mesh network)라고 언급되는 2-홉(hop) 이상의 통신 네트워크 구조를 가질 수 있다. 한편 이와 같은 메쉬 네트워크 구조에서 릴레이 통신을 구현하고자 한다면 충전가능 STA의 파워 소모 측면이나 복잡도 및 시간 지연 측면과 같은 문제가 가중될 수 있다. 따라서, 이하에서는 1-홉 또는 2-홉 정도의 제한적인 최대 릴레이 홉(maximum relay hop) 구조를 만족시키면서 AP와 충전불가 STA 사이의 패킷 포워딩을 효과적으로 수행할 수 있도록, 통신 계층 3(L3) 단계를 활용하는 릴레이 프로토콜을 기반으로 한 통신 방법을 제안한다.
위와 같은 패킷 포워딩을 L2로 수행하기 위해서는, 충전가능 STA이 포워딩 정보가 포함된 데이터를 수신할 필요가 있다. 이와 같은 데이터를 수신하여 동작하기 위해서는 처음에 전송자가 프레임을 전송할 때 전송 프레임에 전송 STA 주소, 수신 STA 주소 및 목적 STA 주소를 포함한 3개 이상의 주소 관련 정보가 포함될 필요가 있다. 즉 충전가능 STA은 포워딩 정보가 포함된 프레임을 수신한다면 이를 기반으로 그 다음 어느 홉으로 전송해야 하는지를 결정할 수 있다. 이와 같은 L2 프레임 스위칭 방식으로 릴레이 기능이 지원될 수 있다. 즉, 이와 같은 L2 프레임 스위칭을 구현하기 위해서는, 어떤 식으로 L2상에서 릴레이할 것인지와 관련된 패킷 포워딩 방식이 새로이 정의될 필요가 있으며, 이로 인하여 복잡도가 상승될 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여 충전불가 STA이 전송자이고 AP가 수신자인 상황에서의 프레임 전송 방향을 상향링크라 하고, 반대로 AP가 전송자이고 충전불가 STA이 수신자일때의 프레임 전송 방향을 하향링크라고 한다. 또한 상향링크일때와 하향링크일때의 통신 방법을 나누어 설명하도록 한다.
먼저 상향링크인 경우 충전불가 STA 및 충전가능 STA의 통신 방법에 대하여 설명하도록 한다. 이하 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상향링크 통신 방법을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 충전불가 STA은 자신의 게이트웨이(gateway)가 되어줄 수 있는 충전가능 STA과 다이렉트 링크(direct link)를 설정하기 위해 DLS(Direct Link Setup)을 수행한다. 이에 앞서 충전 불가 STA이 충전가능 STA을 발견하기 위한 방법이 요구된다. 이를 위하여 충전불가 STA이 DLS 발견 요청 프레임(DLS discovery request frame)을 브로드캐스트 하는 방식을 제안한다(S311).
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 DLS 발견 요청 프레임 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면 DLS 발견 요청 프레임(400)은 카테고리 필드(410), 액션 필드(420), 길이 필드(430), 최대 전송 파워 필드(440), 위치 정보 필드(450), 청취 인터벌(listen interval) 필드(460), 듀티 사이클(duty cycle) 필드(470), STA 타입 필드(480) 및 발견 타임아웃 값(discovery timeout value) 필드(490)를 포함한다.
카테고리 필드(410) 및 액션 필드(420)는 해당 프레임이 DLS 발견 요청 프레임(400)임을 지시하는 값으로 설정된다. 길이 필드(430)는 DLS 발견 요청 프레임(400)의 길이 및/또는 길이 필드(430) 뒤의 나머지 필드들을 구성하는 비트 시퀀스의 길이를 지시하도록 설정될 수 있다.
최대 전송 파워 필드(440)는 전송자의 최대 파워로 충전불가 STA의 최대전송 파워를 지시할 수 있다.
위치 정보 필드(450)는 전송자의 위치 정보를 포함할 수 있다.
청취 인터벌 필드(460)는 취침 주기와 관련된 비콘 간격으로 표현되는 청취 인터벌을 지시할 수 있다.
듀티 사이클 필드(470)는 액티브 상태(active state)로 동작하는 시간의 비율을 지시할 수 있다.
STA 타입 필드(480)는 충전불가 STA의 어플리케이션 타입을 지시할 수 있다.
발견 타임아웃 값 필드(490)는 충전불가 STA이 DLS 발견 요청 프레임(400)을 브로드캐스트한 후 DLS 발견 응답 프레임(DLS discovery response frame)을 수신하기 위해 기다리는 지속시간을 지시할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 충전불가 STA은 DLS 발견 요청 프레임(400)을 전송한 후 발견 타임아웃 값 필드(490)가 지시하는 지속시간 동안 DLS 발견 응답 프레임을 수신할 수 있다(S312). 충전불가 STA은 지시된 지속 시간동안 하나 또는 그 이상의 DLS 발견 응답 프레임을 하나 또는 그 이상의 충전가능 STA으로부터 수신할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 DLS 발견 응답 프레임 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면, DLS 발견 응답 프레임(500)은 카테고리 필드(510), 액션 필드(520), 길이 필드(530), 최대 전송 파워 필드(540) 및 DLS 목적 주소 필드(550)를 포함한다.
카테고리 필드(510) 및 액션 필드(520)는 해당 프레임이 DLS 발견 응답 프레임(500)임을 지시하도록 설정될 수 있다.
길이 필드(530)는 DLS 발견 응답 프레임(500) 길이 및/또는 길이 필드(530) 뒤의 나머지 필드들을 구성하는 비트 시퀀스의 길이를 지시할 수 있다.
최대 전송 파워 필드(540)는 DLS 발견 요청 프레임(400)의 최대 전송 파워 필드(440)가 지시하는 값과 같은 값을 지시하거나 또는 다른 값을 지시할 수 있다. 다른 값을 지시하는 경우, DLS 발견 응답 프레임(500)을 수신한 충전불가 STA은 이후 충전가능 STA으로 무선 신호를 전송함에 있어 최대 전송 파워 필드(540)가 지시하는 최대 전송 파워 이하의 전송 파워를 사용한다.
DLS 목적 주소 필드(550)는 충전가능 STA의 MAC 주소를 지시할 수 있다. 충전불가STA은 DLS 발견 응답 프레임(500)을 수신함으로써 충전가능 STA의 MAC 주소를 확인할 수 있다. 충전불가 STA은 DLS 목적 주소 필드(550)가 지시하는 MAC 주소를 사용하여 충전가능 STA과 DLS 절차를 수행할 수 있다. 즉, DLS 프레임에 충전가능 STA의 MAC 주소를 포함시켜 충전가능 STA으로 전송함으로써 다이렉트 링크 설정을 요청할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 충전불가 STA은 충전가능 STA을 발견한 후 충전 가능 STA과 다이렉트 링크를 설정한다. 다이렉트 링크를 설정하는 것은 충전불가 STA이 충전가능 STA의 MAC 주소를 포함하는 DLS 요청 프레임을 AP를 경유하여 충전가능 STA으로 전송하고(S321), 충전가능 STA은 이에 대한 응답으로 DLS 응답 프레임을 AP를 경유하여 충전불가 STA으로 전송하는 과정(S322)을 통하여 수행될 수 있다.
상기에서 설명한 방식을 통해, 하나의 충전가능 STA과 다이렉트 링크가 설정된 후, 충전불가 STA은 IP 단에서의 라우팅 프로토콜을 사용하여 최종 게이트웨이를 설정하는 방식으로 프레임 전송을 수행한다. 이 경우, 본 발명에서는 게이트웨이 설정을 AP나 최종 목적 STA이 아닌 충전가능 STA으로 게이트웨이를 설정하여 데이터를 전송하는 방식을 제안한다. 즉, 이러한 프레임을 충전가능 STA이 수신하게 되면, L3 연결이 충전불가 STA과 충전가능 STA의 두 장치사이에서 연결이 되며, 이 상황에서 프레임 포워딩을 받은 충전가능 STA은 다시 L3로 AP(또는 궁극적으로는 라우터까지) 등 다음 목적 STA과 충전가능 STA사이의 연결을 연결시키는 방식으로 릴레이가 수행될 수 있다.
일례로, 충전불가 STA이 AP에게 데이터 프레임을 전송하는 경우, 충전불가 STA은 목적 STA 주소로 AP의 주소를 설정하고 데이터 프레임을 충전가능 STA으로 전송한다(S331). 충전가능 STA은 충전불가 STA으로부터 수신한 데이터 프레임의 목적 STA 주소가 AP임을 확인하면 해당 데이터 프레임을 AP로 릴레이하여 준다(S332).
충전불가 STA이 충전 가능 STA으로 데이터 프레임을 전송하는 것은 두 STA간 설정된 다이렉트 링크를 통해 전송될 수 있다. 데이터 프레임은 DLS 발견 응답 프레임에 포함된 최대 전송 파워 필드가 지시하는 최대 전송 파워보다 작거나 같은 전송 파워로 전송될 수 있다.
도 2와 같은 통신 환경과 같이 충전불가 STA과 충전가능 STA간 거리는 충전불가 STA과 AP간 거리보다 가깝다. 따라서, 충전불가 STA은 충전가능 STA이 사용가능한 최대 전송 파워를 제한하기 위하여, DLS 발견 응답 프레임(500)의 최대 전송 파워 필드(540)가 지시하는 전송 파워를 충전 가능 STA과 충전불가 STA간 다이렉트 링크를 통한 프레임 교환을 보장할 수 있도록 제한된 전송 파워를 지시하도록 설정될 수 있다. 이러한 제한된 전송 파워는 충전불가 STA이 기존 AP로 프레임을 전송하기 위해 사용한 전송 파워보다 작은 값으로 설정될 수 있으며, 이는 충전불가 STA의 파워 소모를 줄일 수 있는 효과를 가져온다.
이를 위하여 충전가능 STA은 DLS 발견 요청 프레임(400)의 위치 정보 필드(450)가 지시하는 충전불가 STA의 위치 정보 및/또는 최대 전송 파워 필드(440)가 지시하는 충전불가 STA의 최대 전송 파워를 기반으로 DLS 발견 응답 프레임(500)의 최대 전송 파워 필드가 지시(540)하는 최대 전송 파워 값을 결정할 수 있다. 일례로, DLS 발견 응답 프레임(500)의 최대 전송 파워 필드(540)가 지시하는 값은 DLS 발견 요청 프레임(400)의 최대 전송 파워 필드(440)가 지시하는 값보다 작게 설정됨으로써, 충전불가STA의 전송 파워를 제한하도록 실시예가 구현될 수 있다.
다음으로 다운링크인 경우 충전불가 STA 및 충전가능 STA의 통신 방법에 대하여 설명하도록 한다.
라우터단에서 처리된 프레임이 전송될 때 프레임의 최종 목적지가 충전불가 STA이라 하면, 이 프레임 전송을 위해 우선적으로 충전불가 STA의 IP 주소를 가지고 다음 홉을 찾기 위한 ARP(Address Resolution Protocol) 요청 프레임이 브로드캐스트 된다. 즉, ARP 요청 프레임이 AP를 통해 브로드캐스트 되는데, 이후 과정에 대하여 본 발명에서는 3가지 방식을 제안한다. 이하에서 상술하는 하향링크 통신 방법은 전술한 상향링크 통신 방법을 통하여 충전가능 STA과 충전불가 STA간 DLS가 완료된 상황을 가정한다.
1. 충전가능 STA이 프록시 ARP(Proxy ARP) 동작 모드 오프시
이 방식은 충전가능 STA이 프록시 ARP 동작을 하지 않는 경우이며, AP로부터 브로드캐스트되는 ARP 요청 프레임을 충전불가 STA이 직접 수신하는 경우이다. 즉, AP는 높은 파워를 사용하여 무선 신호를 송신할 수 있으므로 AP의 커버리지 영역에 존재하는 충전가능 STA 뿐만 아니라 충전불가 STA들도 모두 AP의 무선 신호를 수신할 수 있다. 따라서 이 방식이 가장 간단한 하향링크 방식이 될 수 있다. AP로부터 ARP 요청 프레임을 수신한 충전불가 STA은 이에 대한 응답으로 ARP 응답 프레임을 전송한다. ARP 응답 프레임 전송을 위한 상향링크 전송 방식은 전술한바와 같이 충전가능 STA을 향해 낮은 파워로 전송하는 릴레이 방식이 적용될 수 있다. ARP 뿐만 아니라 이후의 하향링크 전송도 릴레이 없이 AP로부터 충전불가 STA으로 직접 수행될 수 있다.
2. 충전가능 STA이 프록시 ARP 동작을 수행하며 이를 AP가 아는 경우
이 방식은 충전가능 STA이 충전불가 STA을 위해서 프록시 ARP처럼 대신 ARP 요청 프레임에 대해 ARP 응답 프레임으로 응답해주는 방식이다. 본 발명에서는 충전불가 STA의 프록시에 해당하는 게이트웨이 역할을 하는 주체가 해당 충전가능 STA이라는 사실을 AP에게 지시해주는 방식을 제안한다. 이러한 지시 메시지는 충전불가 STA이 전송할 수도 있고, 충전가능 STA이 전송하는 방식도 가능하다. 즉, 이를 통해 충전불가 STA의 게이트웨이는 해당 충전가능 STA이라는 사실을 AP에게 알려주었으므로, 앞으로 충전불가 STA에게 보낼 프레임은 해당 충전가능 STA에게 보내라고 지시해준 것이 된다. 이와 같은 방식은 AP가 전송하는 구간 동안에는 충전불가 STA들이 취침 상태에 있을 수 있어 파워 세이브의 효율을 높여준다. 이를 통해 충전불가 STA의 배터리 수명이 늘어날 수 있다. 즉, 충전불가 STA들은 충전가능 STA들의 특정값 이하의 낮은 파워로 전송하는 전송 구간 동안에만 어웨이크 상태에 있으면 되고, 취침 상태 동안에 충전가능 STA에 저장된 버퍼된 데이터 프레임을 한번에 수신할 수 있다.
3. 충전가능 STA이 프록시 ARP 동작을 수행하며 이를 AP가 모르는 경우
이 방식은 충전가능 STA이 충전불가 STA을 위해서 프록시ARP처럼 대신 ARP 요청 프레임에 대하여 ARP 응답 프레임으로 응답해주는 방식이라는 점에서 2번 방식과는 동일하다. 다만 충전불가 STA의 프록시에 해당하는 게이트웨이 역할을 해주는 주체가 해당 충전가능 STA이라는 사실을 AP에게 지시해주지 않는다는 점에서 차이가 있다. 즉, AP는 충전불가 STA의 게이트웨이가 충전가능 STA이라는 사실을 알지 못하는 상태에서, 충전불가 STA에게 보낼 프레임이 있는 경우 통상적인 방법으로 프레임을 전송할 것이다. 이 때 충전가능 STA이 프록시로서 동작함으로써 충전불가 STA을 대신하여 프레임 수신과 함께, 필요한 응답 메시지 등을 전송한다. 즉, AP는 충전불가 STA을 향해서 신호 전송을 하고, 충전가능 STA은 통상적인 프록시 ARP 형태로 충전불가 STA의 프록시 역할을 수행하는 방식이다. 이 방식은 2번째 방법과 마찬가지로 AP가 전송하는 구간 동안에는 충전불가 STA들이 취침 상태에 있을 수 있다. 이는 충전불가 STA들의 배터리 수명 증가를 가져올 수 있다. 즉, 충전불가 STA들은 충전가능 STA들의 특정값 이하의 낮은 파워로 전송하는 전송 구간 동안에만 어웨이크 상태에 있으면 되고, 취침상태 동안 충전가능 STA에 저장된 버퍼된 데이터 프레임을 한꺼번에 수신할 수 있다.
한편, 하향링크 통신에 있어서 충전가능 STA은 DLS 발견 요청 프레임(400)에 포함된 충전불가 STA의 취침 상태 관련 정보를 기반으로 데이터 프레임을 릴레이하여줄 수 있다. 충전가능 STA은 DLS 발견 요청 프레임(400)에 포함된 청취 인터벌(460) 및 듀티 사이클 필드(470)를 기반으로 충전불가 STA이 언제 어웨이크 상태로 동작하는지 알 수 있다. 따라서, 충전가능 STA은 충전불가 STA으로 전송이 의도되는 데이터 프레임을 AP로부터 수신하더라도 충전불가 STA이 취침 상태인경우 이를 버퍼시킬 수 있다. 이 후 충전불가 STA이 어웨이크 상태로 운영중인 시간구간에 버퍼된 데이터 프레임을 충전불가 STA으로 전송하여줄 수 있다.
전술한 하향링크 통신에 있어서 충전불가 STA이 AP로부터 직접 데이터 프레임을 수신하는 것은 일반적인 AP-STA간 프레임 송수신 방법이 적용된다. 반면, 충전가능 STA이 AP로부터 데이터 프레임을 수신한 후 이를 릴레이하는 것은, 충전가능 STA 및 충전불가 STA간 설정된 다이렉트 링크를 통해 상기 데이터 프레임이 충전불가 STA으로 전송되는 것일 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선 장치를 나타내는 블록도이다. 무선 장치는 AP, 충전가능 STA 및/또는 충전불가 STA일 수 있다.
도 6을 참조하면, 무선장치(600)은 프로세서(610), 메모리(620) 및 트랜시버(transceiver, 630)를 포함한다. 트랜시버(630)는 무선신호를 송신/수신하되, IEEE 802.11의 물리계층이 구현된다. 프로세서(610)는 트랜시버(630)와 기능적으로 연결되어, IEEE 802.11의 MAC 계층 및 물리계층을 구현한다. 프로세서(610)는 적어도 하나 이상의 충전가능 STA을 발견하기 위해 DLS 발견 요청 프레임을 송신 및/또는 수신하도록 할 수 있다. 프로세서(610)는 충전가능 STA 및/또는 충전불가 STA간 DLS를 설정하기 위해 DLS 요청 프레임 및 DLS 응답 프레임을 교환하는 절차를 수행하도록 구현될 수 있다. 프로세서(610)는 충전불가 STA으로부터 전송된 프레임을 AP로 릴레이하도록 구현될 수 있다. 프로세서(610)는 AP로부터 충전불가 STA으로 전송이 의도되는 프레임을 수신하여 충전 불가 STA으로 릴레이하도록 구현될 수 있다. 프로세서(610)는 도 2 내지 도5를 참조하여 상술한 본 발명의 실시예를 구현하도록 설정될 수 있다.
프로세서(610) 및/또는 트랜시버(630)는 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(620)에 저장되고, 프로세서(610)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(620)는 프로세서(610) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(610)와 연결될 수 있다.
이상에서 상세하게 설명한 본 발명의 실시예는 단지 본 발명의 기술 사상을 보여주기 위한 예시적인 것으로서, 상기 실시예에의 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호 범위는 후술하는 본 발명의 특허청구범위에 의하여 특정된다.

Claims (14)

  1. 무선랜 시스템에서,
    릴레이에서, 스테이션으로부터 상기 스테이션(STA)의 상향링크 데이터를 AP(Access Point)로 전달(relay)하는 후보 릴레이를 발견하기 위한 발견 요청 프레임을 수신하되, 상기 발견 요청 프레임은 상기 STA과 상기 AP 간의 다이렉트 링크를 통해 송신되는 상향링크 데이터를 위한 제1 송신 능력과 관련된 제1 정보를 포함하는, 단계;
    상기 릴레이에서, 상기 발견 요청 프레임에 대응하여, 발견 응답 프레임을 상기 STA으로 송신하되, 상기 발견 응답 프레임은, 상기 릴레이 및 상기 AP 간의 릴레이 링크를 통해 송신되는 상향링크 데이터를 위한 제2 송신 능력과 관련된 제2 정보를 포함하는, 단계; 및
    상기 릴레이에서, 상기 STA에 의해 송신되는 프레임을 상기 AP로 전달하는 단계;
    를 포함하는
    통신 방법.
  2. 제 1항에 있어서 상기 릴레이는 전달 제어 정보를 송신하고, 상기 전달 제어 정보는 상기 릴레이의 역할을 지시하는
    통신 방법.


  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 STA은 소형 에너지 공급기에 의해 전원을 공급받고, 상기 릴레이로 자신의 기상 시간(awake time)에 관한 정보를 송신하고, 상기 기상 시간 동안 상기 AP로부터 프레임을 수신하는
    통신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발견 응답 프레임은 상기 STA의 최대 송신 파워를 제한하는 정보를 더 포함하는
    통신 방법.
  6. 무선랜 시스템의 릴레이에 있어서,
    무선 신호를 송수신하는 무선 신호 유닛; 및
    상기 무선 신호 유닛에 연결되는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는,
    스테이션으로부터 상기 스테이션(STA)의 상향링크 데이터를 AP(Access Point)로 전달(relay)하는 후보 릴레이를 발견하기 위한 발견 요청 프레임을 수신하되, 상기 발견 요청 프레임은 상기 STA과 상기 AP 간의 다이렉트 링크를 통해 송신되는 상향링크 데이터를 위한 제1 송신 능력과 관련된 제1 정보를 포함하고,
    상기 발견 요청 프레임에 대응하여, 발견 응답 프레임을 상기 STA으로 송신하되, 상기 발견 응답 프레임은, 상기 릴레이 및 상기 AP 간의 릴레이 링크를 통해 송신되는 상향링크 데이터를 위한 제2 송신 능력과 관련된 제2 정보를 포함하고,
    상기 STA에 의해 송신되는 프레임을 상기 AP로 전달하도록 설정되는
    장치.
  7. 제6항에 있어서
    상기 프로세서는, 전달 제어 정보를 송신하고, 상기 전달 제어 정보는 상기 릴레이의 역할을 지시하는
    장치.
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 STA은 소형 에너지 공급기에 의해 전원을 공급받고, 상기 릴레이로 자신의 기상 시간(awake time)에 관한 정보를 송신하고, 상기 기상 시간 동안 상기 AP로부터 프레임을 수신하는
    장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 발견 응답 프레임은 상기 STA의 최대 송신 파워를 제한하는 정보를 더 포함하는
    장치.

  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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