KR101960433B1 - 무선랜 시스템에서 채널 액세스 방법 - Google Patents

무선랜 시스템에서 채널 액세스 방법 Download PDF

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Abstract

무선랜 시스템에서 채널 액세스 방법이 개시된다. 단말의 채널 액세스 방법은, 액세스 포인트가 전송하는 비컨에 포함된 TIM 정보를 수신하는 단계, TIM 정보에 기초하여 자신에게 할당된 채널 액세스 슬롯을 판단하는 단계, 채널 액세스 슬롯에서 액세스 포인트에게 데이터 전송 요청을 전송하는 단계, 및 액세스 포인트로부터 데이터 전송 요청에 대응된 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 수신하는 단계를 포함한다. 따라서, 타임 슬롯이 불필요하게 낭비되는 것을 방지할 수 있다.

Description

무선랜 시스템에서 채널 액세스 방법{METHOD FOR CHANNEL ACCESS IN WIRELESS LOCAL AREA NETWORK SYSTEM}
본 발명은 채널 액세스 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선랜 시스템에서 액세스 포인트와 단말 간의 채널 액세스 방법에 관한 것이다.
정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 무선랜(wireless local area network, WLAN)은 무선 주파수 기술을 바탕으로 개인용 휴대 정보 단말기(personal digital assistant, PDA), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 휴대형 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player, PMP) 등과 같은 휴대형 단말기를 사용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 기술이다.
무선랜 기술에 대한 표준은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준으로서 개발되고 있다. IEEE 802.11a는 5 GHz에서 비면허 대역(unlicensed band)을 이용하여, 54 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11b는 2.4 GHz에서 직접 시퀀스 방식(direct sequence spread spectrum, DSSS)을 적용하여, 11 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11g는 2.4 GHz에서 직교 주파수 분할 다중화(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)를 적용하여, 54 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11n은 다중입출력 OFDM(multiple input multiple output-OFDM, MIMO-OFDM)을 적용하여, 4 개의 공간적인 스트림(spatial stream)에 대해서 300 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11n에서는 채널 대역폭(channel bandwidth)을 40 MHz까지 지원하며, 이 경우에 600 Mbps의 전송 속도를 제공한다.
이와 같은 무선랜의 보급이 활성화되고 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라, IEEE 802.11n이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율을 지원하기 위한 새로운 무선랜 기술에 대한 필요성이 증가하고 있다. 초고처리율(very high throughput, VHT) 무선랜 기술은 1 Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 지원하기 위하여 제안되고 있는 IEEE 802.11 무선랜 기술 중의 하나이다. 그 중, IEEE 802.11ac는 6 GHz 이하 대역에서 초고처리율 제공을 위한 표준으로서 개발되고 있고, IEEE 802.11ad는 60 GHz 대역에서 초고처리율 제공을 위한 표준으로서 개발되고 있다.
이러한 무선랜 기술을 기초로 한 시스템에 있어서, 전력 절감 모드(power saving mode, PSM)로 동작하는 단말은 액세스 포인트(access point)에 버퍼링(buffering)된 데이터의 수신을 위해 PS(power save)-Poll 프레임(frame)을 해당 액세스 포인트에 전송한다. 이때, 복수의 PS-Poll 프레임이 동시에 전송되는 경우 단말들 간의 채널 접속 경쟁 및 PS-Poll 프레임들 간의 충돌이 발생한다. 이에 따라, 단말은 데이터 수신의 성공까지 깨어 있는 상태를 계속 유지하거나, 충돌에 의해 전송되지 못한 PS-Poll 프레임의 재전송을 반복적으로 수행해야 하므로 많은 양의 전력이 소모되는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 전송 구간에 대한 스케쥴링 정보를 기반으로 채널에 액세스하기 위한 단말의 채널 액세스 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 전송 구간에 대한 스케쥴링 정보를 기반으로 채널에 액세스하기 위한 액세스 포인트의 채널 액세스 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 목적은, 전송 구간에 대한 스케쥴링 정보를 기반으로 채널에 액세스하기 위한 단말의 연결 설정 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 채널 액세스 방법은, 액세스 포인트가 전송하는 비컨에 포함된 TIM 정보를 수신하는 단계, 상기 TIM 정보에 기초하여 자신에게 할당된 채널 액세스 슬롯을 판단하는 단계, 상기 채널 액세스 슬롯에서 상기 액세스 포인트에게 데이터 전송 요청을 전송하는 단계, 및 상기 액세스 포인트로부터 상기 데이터 전송 요청에 대응된 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 수신하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 단말은 상기 TIM 정보에 포함된 상기 단말의 AID 위치에 기초하여 상기 자신에게 할당된 채널 액세스 슬롯을 판단할 수 있다.
여기서, 상기 데이터 전송 요청은 PS-Poll 프레임일 수 있다.
여기서, 상기 채널 액세스 슬롯은 PS-Poll 프레임 전송 시간, SIFS 및 ACK 수신 시간을 합한 시간에 상응하는 길이를 가질 수 있다.
여기서, 상기 데이터 전송 슬롯 할당 정보는 상기 데이터 전송 요청에 대응된 ACK 프레임에 포함되어 수신될 수 있다.
여기서, 상기 데이터 전송 슬롯에서 상기 액세스 포인트로부터 상기 데이터 전송 요청에 대응된 데이터를 수신하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 액세스 포인트의 채널 액세스 방법은, 단말에 대한 TIM 정보가 포함된 비컨을 전송하는 단계, 상기 TIM 정보에 기초하여 상기 단말에게 할당된 채널 액세스 슬롯에서 데이터 전송 요청을 상기 단말로부터 수신하는 단계, 및 상기 데이터 전송 요청에 대응하여 상기 단말에게 할당된 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 상기 단말에게 전송하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 TIM 정보에 포함된 상기 단말의 AID 위치에 기초하여 상기 단말에게 할당된 채널 액세스 슬롯이 결정될 수 있다.
여기서, 상기 데이터 전송 요청은 PS-Poll 프레임일 수 있다.
여기서, 상기 채널 액세스 슬롯은 PS-Poll 프레임 전송 시간, SIFS 및 ACK 수신 시간을 합한 시간에 상응하는 길이를 가질 수 있다.
여기서, 상기 데이터 전송 슬롯 할당 정보는 상기 데이터 전송 요청에 대응된 ACK 프레임에 포함되어 수신될 수 있다.
여기서, 상기 데이터 전송 슬롯에서 상기 단말에게 상기 데이터 전송 요청에 대응된 데이터를 전송하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 단말이 연결 요청 프레임에 상기 단말이 지원하는 서비스 타입을 지정하는 정보를 포함하여 액세스 포인트에 전송하는 단계, 및 상기 서비스 타입에 기초하여 상기 단말에 할당된 AID 를 포함한 연결 응답 프레임을 상기 액세스 포인트로부터 수신하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 서비스 타입은 저전력 소모 특성 서비스 타입을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 저전력 소모 특성 서비스 타입은 저전력 센서 단말에 부여되는 서비스 타입일 수 있다.
여기서, 상기 서비스 타입이 저전력 소모 특성을 가지는 단말의 서비스 타입을 지시하는 경우, TIM 비트맵 내에서 상기 단말에 할당된 AID는 일반 전력 소모 특성을 가지는 단말의 AID보다 앞쪽에 위치할 수 있다.
본 발명에 의하면, PS-Poll(또는, Trigger) 프레임 전송 구간과 데이터 전송 구간을 분리함으로써, 타임 슬롯(time slot)이 불필요하게 낭비되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 단말의 전력 특성에 따라 그룹화하여 AID(association ID) 를 할당하고, 저전력 단말을 위한 타임 슬롯을 시간상으로 앞쪽에 할당함으로써, 저전력 단말의 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있다.
도 1은 IEEE 802.11 무선랜 시스템의 구성에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 인프라스트럭쳐 BSS에서 단말의 연결 과정을 도시한 개념도이다.
도 3은 비컨에 포함된 TIM의 구성 요소에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 4는 액세스 포인트의 데이터 전송 과정에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 5는 타임 슬롯을 할당하는 방법에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 6은 AID 구조에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 7은 단말의 서비스 타입을 지정하기 위한 프레임 구조에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 8은 블록 단위로 인코딩된 TIM의 구조에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 9는 타임 슬롯을 할당하는 방법에 대한 다른 실시예를 도시한 개념도이다.
도 10은 타임 슬롯이 낭비되는 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 액세스 방법을 도시한 순서도이다.
도 12는 채널 액세스 방법에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 13은 채널 액세스 방법에 따른 슬롯 할당에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 14는 채널 액세스 방법에 따른 슬롯 할당에 대한 다른 실시예를 도시한 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
명세서 전체에서, 스테이션(station, STA)은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준의 규정을 따르는 매체 접속 제어(medium access control, MAC)와 무선 매체(medium)에 대한 물리 계층(physical layer) 인터페이스(interface)를 포함하는 임의의 기능 매체를 의미한다. 스테이션(STA)은 액세스 포인트(access point, AP)인 스테이션(STA)과 비-액세스 포인트(non-AP)인 스테이션(STA)으로 구분할 수 있다. 액세스 포인트(AP)인 스테이션(STA)은 단순히 액세스 포인트(AP)로 불릴 수 있고, 비-액세스 포인트(non-AP)인 스테이션(STA)은 단순히 단말(terminal)로 불릴 수 있다.
스테이션(STA)은 프로세서(Processor)와 트랜시버(transceiver)를 포함하고, 사용자 인터페이스와 디스플레이(display) 장치 등을 더 포함할 수 있다. 프로세서는 무선 네트워크를 통해 전송할 프레임을 생성하거나 무선 네트워크를 통해 수신된 프레임을 처리하도록 고안된 유닛(unit)을 의미하며, 스테이션(STA)을 제어하기 위한 여러 가지 기능을 수행한다. 트랜시버는 프로세서와 기능적으로 연결되어 있으며, 스테이션(STA)을 위하여 무선 네트워크를 통해 프레임을 송수신하도록 고안된 유닛을 의미한다.
액세스 포인트(AP)는 집중 제어기, 기지국(base station, BS), 노드-B(node-B), e노드-B, BTS(base transceiver system), 또는 사이트 제어기 등을 지칭할 수 있고, 그 것들의 일부 또는 전부 기능을 포함할 수 있다.
단말은 무선 송수신 유닛(wireless transmit/receive unit, WTRU), 사용자 장비(user equipment, UE), 사용자 단말(user terminal, UT), 액세스 단말(access terminal, AT), 이동국(mobile station, MS), 휴대용 단말(mobile terminal), 가입자 유닛(subscriber unit), 가입자 스테이션(subscriber station, SS), 무선 기기(wireless device), 또는 이동 가입자 유닛(mobile subscriber unit) 등을 지칭할 수 있고, 그 것들의 일부 또는 전부 기능을 포함할 수 있다.
여기서, 단말로 통신이 가능한 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 태블릿(tablet) PC, 무선전화기(wireless phone), 모바일폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), e-book 리더기, PMP(Portable Multimedia Player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 디지털 카메라(digital camera), DMB (Digital Multimedia Broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 영상 녹화기(digital picture recorder), 디지털 영상 재생기(digital picture player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player) 등을 사용할 수 있다.
도 1은 IEEE 802.11 무선랜 시스템의 구성에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, IEEE 802.11 무선랜 시스템은 적어도 하나의 기본 서비스 세트(basic service set, BSS)를 포함한다. BSS는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 스테이션(STA 1, STA 2(AP 1), STA 3, STA 4, STA 5(AP 2))의 집합을 의미하며, 특정 영역을 의미하는 개념은 아니다.
BSS는 인프라스트럭쳐 BSS(infrastructure BSS)와 독립 BSS(independent BSS, IBSS)로 구분할 수 있으며, BSS 1과 BSS 2는 인프라스트럭쳐 BSS를 의미한다. BSS 1은 단말(STA 1), 분배 서비스(distribution service)를 제공하는 액세스 포인트(STA 2(AP 1)) 및 다수의 액세스 포인트(STA 2(AP 1), STA 5(AP 2))를 연결하는 분배 시스템(Distribution System, DS)을 포함할 수 있다. BSS 1에서 액세스 포인트(STA 2(AP 1))는 단말(STA 1)을 관리한다.
BSS 2는 단말(STA 3, STA 4), 분배 서비스를 제공하는 액세스 포인트(STA 5(AP 2)) 및 다수의 액세스 포인트(STA 2(AP 1), STA 5(AP 2))를 연결하는 분배 시스템을 포함할 수 있다. BSS 2에서 액세스 포인트(STA 5(AP 2))는 단말(STA 3, STA 4)을 관리한다.
한편, 독립 BSS는 애드-혹(ad-hoc) 모드로 동작하는 BSS이다. IBSS는 액세스 포인트를 포함하지 않으므로, 중앙에서 관리 기능을 수행하는 개체(centralized management entity)가 존재하지 않는다. 즉, IBSS에서 단말들은 분산된 방식(distributed manner)으로 관리된다. IBSS에서 모든 단말은 이동 단말으로 이루어질 수 있으며, 분배 시스템(DS)으로 접속이 허용되지 않으므로 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.
액세스 포인트(STA 2(AP 1), STA 5(AP 2))는 자신에게 결합된 단말(STA 1, STA 3, STA 4)을 위하여 무선 매체를 통한 분산 시스템(DS)에 대한 접속을 제공한다. BSS 1 또는 BSS 2에서 단말들(STA 1, STA 3, STA 4) 사이의 통신은 일반적으로 액세스 포인트(STA 2(AP 1), STA 5(AP 2))를 통해 이루어지나, 다이렉트 링크(direct link)가 설정된 경우에는 단말들(STA 1, STA 3, STA 4) 간의 직접 통신이 가능하다.
복수의 인프라스트럭쳐 BSS는 분배 시스템(DS)을 통해 상호 연결될 수 있다. 분배 시스템(DS)을 통하여 연결된 복수의 BSS를 확장 서비스 세트(extended service set, ESS)라 한다. ESS에 포함되는 스테이션들은 서로 통신할 수 있으며, 동일한 ESS 내에서 단말은 끊김 없이 통신하면서 하나의 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있다.
분배 시스템(DS)은 하나의 액세스 포인트가 다른 액세스 포인트와 통신하기 위한 메커니즘(mechanism)으로서, 이에 따르면 액세스 포인트는 자신이 관리하는 BSS에 결합되어 있는 단말들을 위해 프레임을 전송하거나, 다른 BSS로 이동한 임의의 단말을 위해 프레임을 전송할 수 있다. 또한, 액세스 포인트는 유선 네트워크 등과 같은 외부 네트워크와 프레임을 송수신할 수가 있다. 이러한 분배 시스템(DS)은 반드시 네트워크일 필요는 없으며, IEEE 802.11 표준에 규정된 소정의 분배 서비스를 제공할 수 있다면 그 형태에 대해서는 아무런 제한이 없다. 예컨대, 분배 시스템은 메쉬 네트워크(mesh network)와 같은 무선 네트워크이거나, 액세스 포인트들을 서로 연결시켜 주는 물리적인 구조물일 수 있다.
후술할 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 액세스 방법은 상기에서 설명한 IEEE 802.11 무선랜 시스템에 적용될 수 있으며, 더불어 IEEE 802.11 무선랜 시스템뿐만 아니라 WPAN(Wireless Personal Area Network), WBAN(Wireless Body Area Network) 등과 같은 다양한 네트워크에 적용될 수 있다.
도 2는 인프라스트럭쳐 BSS에서 단말의 연결 과정을 도시한 개념도이다.
인트라스트럭쳐 BSS에서 단말(STA)이 데이터를 송수신하기 위해, 먼저 단말(STA)은 액세스 포인트(AP)와 연결되어야 한다.
도 2를 참조하면, 인프라스트럭쳐 BSS에서 단말(STA)의 연결 과정은 크게 1) 액세스 포인트(AP)를 탐지하는 단계(probe step), 2) 탐지된 액세스 포인트(AP)와의 인증 단계(authentication step), 3) 인증된 액세스 포인트(AP)와의 연결 단계(association step)로 구분된다.
단말(STA)은 먼저 탐지 프로세스(process)를 통해 이웃하는 액세스 포인트들(APs)을 탐지할 수 있다. 탐지 프로세스는 수동 스캐닝(passive scanning) 방법과 능동 스캐닝(active scanning) 방법으로 구분된다. 수동 스캐닝 방법은 이웃하는 액세스 포인트들(APs)이 전송하는 비컨을 엿들음(overhearing)으로써 수행될 수 있다. 한편, 능동 스캐닝 방법은 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 브로드캐스팅(broadcasting)함으로써 수행될 수 있다. 프로브 요청 프레임을 수신한 액세스 포인트(AP)는 프로브 요청 프레임에 대응된 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 해당 단말(STA)에 전송할 수 있다. 단말(STA)은 프로브 응답 프레임을 수신함으로써 이웃하는 액세스 포인트들(APs)의 존재를 알 수 있다.
그 후, 단말(STA)은 탐지된 액세스 포인트(AP)와의 인증을 수행하며, 탐지된 복수의 액세스 포인트들(APs)과의 인증을 수행할 수 있다. IEEE 802.11 표준에 따른 인증 알고리즘(algorithm)은 두 개의 인증 프레임을 교환하는 오픈 시스템(open system) 알고리즘, 네 개의 인증 프레임을 교환하는 공유 키(shared key) 알고리즘으로 구분된다. 이러한 인증 알고리즘을 기초로 인증 요청 프레임(authentication request frame)과 인증 응답 프레임(authentication response frame)을 교환하는 과정을 통해, 단말(STA)은 액세스 포인트(AP)와의 인증을 수행할 수 있다.
마지막으로, 단말(STA)은 인증된 복수의 액세스 포인트들(APs) 중 하나의 액세스 포인트(AP)를 선택하고, 선택된 액세스 포인트(AP)와 연결 과정을 수행한다. 즉, 단말(STA)은 선택된 액세스 포인트(AP)에 연결 요청 프레임(association request frame)을 전송하고, 연결 요청 프레임을 수신한 액세스 포인트(AP)는 연결 요청 프레임에 대응된 연결 응답 프레임(association response frame)을 해당 단말(STA)에 전송한다. 이와 같이, 연결 요청 프레임과 연결 응답 프레임을 교환하는 과정을 통해, 단말(STA)은 액세스 포인트(AP)와 연결 과정을 수행할 수 있다.
도 3은 비컨에 포함된 TIM의 구성 요소에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이다.
IEEE 802.11 무선랜 시스템에서, 단말에 전송할 데이터가 있는 경우 액세스 포인트는 주기적으로 전송되는 비컨(beacon frame) 내의 TIM(traffic indication map)을 사용하여 전송할 데이터가 있음을 단말에 알려준다.
도 3을 참조하면, TIM은 요소 ID(element ID) 필드(field), 길이(length) 필드, DTIM(delivery traffic indication message) 카운트(count) 필드, DTIM 기간(period) 필드, 비트맵 제어(bitmap control) 필드 및 부분 가상 비트맵(partial vritual bitmap) 필드를 포함한다.
길이 필드는 정보 필드의 길이를 나타낸다. DTIM 카운트 필드는 DTIM이 나타나기 전에 나타나는 비컨의 개수를 나타내며, DTIM 카운트가 0 인 경우 현재 TIM이 DTIM에 해당함을 알려준다. DTIM 카운트 필드는 1 옥텟(octet)으로 구성된다. DTIM 기간 필드는 연속되는 DTIM들 간의 비컨 인터벌(interval)의 개수를 나타낸다. 만일 모든 TIM이 DTIM인 경우에 DTIM 기간 필드의 값은 1 이다. DTIM 기간 필드는 1 옥텟으로 구성된다.
비트맵 제어 필드는 1 옥텟으로 구성되며, 비트맵 제어 필드 중 비트(bit) 번호 0 은 AID(association ID) 0 과 연관되는 트래픽 인디케이터 비트(traffic indicator bit)를 의미한다. 이러한 비트가 1 로 설정되고 DTIM 카운트 필드의 값이 0 인 경우, 적어도 하나의 멀티캐스트(multicast) 또는 브로드캐스트(broadcast) 프레임이 액세스 포인트에 버퍼링(buffering)되어 있음을 나타낸다. 비트맵 제어 필드 중 나머지 7 비트들은 비트맵 오프셋(bitmap offset)을 형성한다.
부분 가상 비트맵 필드는 1 ~ 251 옥텟으로 구성되며, 비트 번호 N 은 0 ~ 2007 사이의 값을 가진다. 부분 가상 비트맵 필드의 각 비트는 특정 단말을 위해 버퍼링된 트래픽(traffic)과 대응한다. 임의의 단말의 AID가 N 인 경우, 상기 임의의 단말을 위해 버퍼링된 트래픽이 존재하지 않으면 부분 가상 비트맵 필드 중 비트 번호 N 은 0 으로 설정되고, 상기 임의의 단말을 위해 버퍼링된 트래픽이 존재하면 부분 가상 비트맵 필드 중 비트 번호 N 은 1 로 설정된다.
도 4는 액세스 포인트의 데이터 전송 과정에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 4를 참조하면, 액세스 포인트(AP)는 주기적으로 비컨을 브로드캐스팅(broadcasting) 하며, 3개의 비컨 간격(interval)으로 DTIM이 포함된 비컨을 브로드캐스팅할 수 있다. 전력 절감 모드(power save mode, PSM)의 단말(STA 1, STA 2)은 주기적으로 깨어나(awake) 비컨을 수신하고, 비컨에 포함된 TIM 또는 DTIM을 확인하여 자신에게 전송될 데이터가 액세스 포인트에 버퍼링되어 있는지 확인한다. 이때, 버퍼링된 데이터가 존재하는 경우 단말(STA 1, STA 2)은 깨어있는 상태를 유지하여 액세스 포인트(AP)로부터 데이터를 수신하고, 버퍼링된 데이터가 존재하지 않는 경우 단말(STA 1, STA 2)은 절력 절감 상태(즉, doze 상태)로 돌아간다.
즉, 자신의 AID에 대응하는 TIM 내의 비트가 1 로 설정되어 있는 경우, 단말(STA 1, STA 2)은 자신이 깨어 있고 데이터를 받을 준비가 되어 있음을 알리는 PS(Power Save)-Poll 프레임(또는, 트리거(trigger) 프레임)을 액세스 포인트(AP)에 전송하고, 액세스 포인트(AP)는 PS-Poll 프레임을 수신함으로써 단말(STA 1, STA 2)이 데이터 수신을 위한 준비가 되었음을 확인하고, 단말(STA 1, STA 2)에 데이터 또는 ACK(acknowledgement)을 전송할 수 있다. ACK을 단말(STA 1, STA 2)에 전송한 경우, 액세스 포인트(AP)는 적절한 시점에 데이터를 단말(STA 1, STA 2)에 전송한다. 한편, 자신의 AID에 대응하는 TIM 내의 비트가 0 으로 설정되어 있는 경우, 단말(STA 1, STA 2)은 전력 절감 상태로 돌아간다.
비컨에 포함된 TIM(또는, DTIM)은 동시에 다수의 단말 AID를 위한 비트 설정이 가능하다. 따라서, 액세스 포인트가 비컨을 브로드캐스팅한 후, 자신의 AID에 대응하는 비트가 1로 설정되어 있는 복수의 단말은 동시에 PS-Poll을 액세스 포인트로 전송하게 된다. 이때, 복수의 단말들 간에 PS-Poll 프레임을 전송하기 위한 무선 채널 액세스(access) 경쟁이 심해지고, 더불어 무선랜 시스템의 고질적인 문제인 숨겨진 노드 문제(hidden node problem)에 의해 단말들 간의 충돌이 발생한다.
예를 들어, 수 천대의 저전력 센서(sensor) 단말을 지원하는 무선랜 서비스에서 이와 같은 현상이 자주 발생할 수 있다. 이러한 경우, 단말은 데이터의 수신을 완료하기 위해 깨어 있는 상태를 계속 유지하거나, 충돌로 인해 전송되지 못한 PS-Poll 프레임의 재전송을 반복적으로 수행해야 하므로 전력 소모 문제가 심각하게 나타날 수 있다.
이와 같은 문제점은 단말의 채널 액세스 시점을 일정 시간에 걸쳐 분산시킴으로써 해결할 수 있다. 즉, 비컨의 전송 시점 이후 소정 시간 구간 내에서 일정 시간 간격의 타임 슬롯(time slot)을 데이터 전송 대상 단말의 개수만큼 지정하고, 지정된 타임 슬롯을 각 단말에 할당함으로써 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있다.
도 5는 타임 슬롯을 할당하는 방법에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 5를 참조하면, TIM(또는, DTIM) 정보(즉, 비트맵)에는 단말 1(STA 1)부터 단말 10(STA 10)의 순서로 AID 가 설정될 수 있으며, 이와 같은 순서로 타임 슬롯(T)이 할당될 수 있다. 따라서, 단말은 비컨에 포함된 TIM(또는, DTIM) 정보(즉, 비트맵) 내의 AID 순서에 따라 자신에게 할당된 타임 슬롯(T)을 판단할 수 있다. 예를 들어, TIM(또는, DTIM) 정보(즉, 비트맵) 내에서 단말 1(STA 1)의 AID 에 대응된 비트가 첫 번째에 위치하는 경우, 단말 1(STA 1)은 자신에게 할당된 타임 슬롯(T)을 비컨의 전송 시점 이후 소정 시간 구간 내의 첫 번째 슬롯으로 판단할 수 있다.
여기서, 하나의 타임 슬롯(T)은 'PS-Poll(또는, Trigger) 프레임 전송 시간 + SIFS(Short InterFrame Space) + 데이터 수신 시간 + SIFS + ACK 전송 시간'에 상응하는 길이(예를 들어, 약 20 ~ 40 ms)를 가질 수 있으며, 타임 슬롯(T)의 길이는 상기 설명에 한정되지 않고 설정에 따라 다양한 길이를 가질 수 있다.
그러나, 특정 단말이 자신에게 할당된 타임 슬롯(T)을 통해 PS-Poll(또는, Trigger) 프레임을 액세스 포인트로 전송하지 않은 경우, 해당 타임 슬롯(T)이 낭비되는 문제점이 있다. 특히, WNM 전력 절감 모드(power save mode)로 동작하는 단말은 모든 DTIM 을 보지 않으므로, 연속적인 DTIM 주기에서 자신에게 할당된 타임 슬롯(T)을 통해 PS-Poll(또는, Trigger) 프레임을 액세스 포인트에 전송하지 않는 경우가 발생한다.
또한, 우선순위가 낮은 타임 슬롯(즉, 시간상으로 뒤쪽에 위치한 타임 슬롯)을 할당받은 단말의 채널 접속 시점은, 우선순위가 높은 타임 슬롯(즉, 시간상으로 앞쪽에 위치한 타임 슬롯)을 할당받은 단말의 데이터 전송 실패 등에 따른 시간 지연에 의해 영향을 받게 된다. 더욱이, 저전력 단말이 우선순위가 낮은 채널 접속 슬롯(즉, 시간상으로 뒤쪽에 위치한 채널 접속 슬롯)을 할당받은 경우, 불필요하게 오랜 시간 동안 깨어 있어야 하기 때문에 전력 소모가 증가하는 문제가 발생한다.
도 6은 AID 구조에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이고, 도 7은 단말의 서비스 타입을 지정하기 위한 프레임 구조에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이다.
하나의 액세스 포인트를 통해 서비스를 받는 많은 수의 단말이 존재하고 이러한 단말들을 유사한 특징으로 그룹화할 수 있는 경우, 액세스 포인트는 단말의 AID를 그룹화하여 관리할 수 있다.
도 6을 참조하면, AID 구조는 페이지 ID(page ID) 필드, 블록 인덱스(block index) 필드, 서브-블록 인덱스(sub-block index) 필드 및 STA 비트 인덱스(STA bit index) 필드를 포함한다. 즉, 액세스 포인트는 AID 를 페이지/블록/서브-블록 단위로 계층화된 그룹으로 관리할 수 있다.
도 7을 참조하면, 단말의 서비스 타임을 지정하기 위한 프레임은 요소 ID(element ID) 필드, 길이(length) 필드, 서비스 타입(service type) 필드를 포함할 수 있다. 단말은 서비스 타입 필드를 통해 자신이 지원하는 서비스 타입을 지정할 수 있다. 서비스 타입은 저전력 소모 특성 서비스 타입, 채널 접속의 우선순위를 가지는 서비스 타입, 일반적인 서비스 타입을 포함할 수 있다. 저전력 소모 특성 서비스 타입은 저전력 센서 단말(또는, 저용량 센서 단말)에 부여되는 서비스 타입을 의미할 수 있고, 채널 접속의 우선순위를 가지는 서비스 타입은 미리 정의된 기준에 따라 우선순위를 가지는 단말에 부여되는 서비스 타입을 의미할 수 있고, 일반적인 서비스 타입은 일반 전력 소모 특성을 가지는 단말에 부여되는 서비스 타입을 의미할 수 있다.
자신이 지원하는 서비스 타입을 지정한 단말은, 지정된 서비스 타입 정보를 포함하는 연결 요청 프레임(association request frame, 도 2 참조)을 액세스 포인트에 전송할 수 있다.
연결 요청 프레임을 수신한 액세스 포인트는 서비스 타입에 기초하여 단말의 AID 를 할당할 수 있다. 예를 들어, 서비스 타입이 저전력 소모 특성 서비스 타입인 경우, 액세스 포인트는 저전력 소모 특성을 가지는 단말의 AID 를 일반 전력 소모 특성을 가지는 단말의 AID 보다 TIM 비트맵 내에서 앞쪽에 위치하도록 설정할 수 있다. 또한 계층화된 AID 구조에서, 액세스 포인트는 저전력 소모 특성을 가지는 단말에 대응된 블록 인덱스를 저전력 블록 ID 로 정의할 수 있고, 저전력 블록 ID 를 일반 전력 소모 특성을 가지는 단말에 대한 블록 ID 보다 인코딩된 TIM 비트맵 내에서 앞쪽에 위치하도록 설정할 수 있다.
서비스 타입에 기초하여 단말의 AID 를 할당한 후, 액세스 포인트는 할당된 AID 를 포함하는 연결 응답 프레임(association response frame, 도 2 참조)을 단말에 전송할 수 있다.
도 8은 블록 단위로 인코딩된 TIM의 구조에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 8 참조하면, 부분 가상 비트맵(partial virtual bitmap) 필드는 적어도 하나의 블록(block L, block M, … , block P) 필드를 포함한다. 하나의 블록 필드는 블록 제어(block control) 필드, 블록 오프셋(block offset) 필드, 블록 비트맵(block bitmap) 필드 및 다양한 크기를 가지는 서브-블록(sub-block) 필드를 포함한다. 서브-블록 필드는 적어도 하나의 서브-블록 비트맵(sub-block bitmap1, sub-block bitmap2, … , sub-block bitmap M) 필드를 포함한다.
블록 제어 필드는 TIM 의 인코딩 모드(즉, 블록 비트맵 모드, 싱글(single) AID 모드, OLB(오프셋(offset) + 길이(length) + 비트맵(bitmap)) 모드, 인버스(inverse) 모드)를 나타낸다. 블록 오프셋 필드는 인코딩된 블록의 오프셋 값을 나타낸다. 블록 비트맵 필드는 블록 오프셋이 가르키는 블록 내의 서브-블록들 중에서 AID 비트가 설정되어 있는 서브-블록을 표시하는 비트맵을 나타낸다. 서브-블록 필드는 서브-블록 내의 AID 에 대한 비트맵을 나타낸다.
도 9는 타임 슬롯을 할당하는 방법에 대한 다른 실시예를 도시한 개념도이다.
도 9를 참조하면, 단말에 전송할 데이터가 존재하는 경우 액세스 포인트는 비컨을 전송한 이후 시점부터 단말을 위한 타임 슬롯(T)을 할당할 수 있다. 여기서, 블록 오프셋 0 은 저전력 소모 특성을 가지는 단말을 의미하고, 저전력 소모 특성을 가지는 단말은 단말 1(STA 1), 단말 2(STA 2), 단말 3(STA 3), 단말 4(STA 4) 를 포함한다. 블록 오프셋 2 는 일반 전력 소모 특성을 가지는 단말을 의미하고, 일반 전력 소모 특성을 가지는 단말은 단말 5(STA 5), 단말 6(STA 6), 단말 7(STA 7), 단말 8(STA 8), 단말 9(STA 9), 단말 10(STA 10) 을 포함한다.
액세스 포인트는 저전력 소모 특성을 가지는 단말들(STA 1, STA 2, STA 3, STA 4)을 위한 타임 슬롯(T)이 일반 전력 소모 특성을 가지는 단말들(STA 5, STA 6, STA 7, STA 8, STA 9, STA 10)을 위한 타임 슬롯(T)보다 시간상 앞서도록 타임 슬롯(T)을 할당할 수 있다. 즉, 비컨을 전송한 이후 소정 시간 구간 내에서, 액세스 포인트는 저전력 소모 특성을 가지는 단말들(STA 1, STA 2, STA 3, STA 4)을 위한 타임 슬롯(T)을 먼저 할당할 수 있고, 이어서 일반 전력 소모 특성을 가지는 단말들(STA 5, STA 6, STA 7, STA 8, STA 9, STA 10)을 위한 타임 슬롯(T)을 할당할 수 있다.
여기서, 하나의 타임 슬롯(T)은 'PS-Poll(또는, Trigger) 프레임 전송 시간 + SIFS + 데이터 수신 시간 + SIFS + ACK 전송 시간'에 상응하는 길이를 가질 수 있으며, 타임 슬롯(T)의 길이는 상기 설명에 한정되지 않고 설정에 따라 다양한 길이를 가질 수 있다.
도 10은 타임 슬롯이 낭비되는 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 10을 참조하면, 상기에서 설명한 도 9와 같이 타임 슬롯을 할당하는 환경에 있어서, WNM 전력 절감 모드로 동작하는 단말과 리슨 인터벌(listen interval)이 긴 단말은 모든 TIM(또는, DTIM) 을 보지 않으므로, 연속적인 TIM(또는, DTIM) 주기에서 자신에게 할당된 타임 슬롯을 통해 PS-Poll(또는, Trigger) 프레임을 액세스 포인트에 전송하지 않는 경우가 발생한다.
여기서, 단말 1(STA 1), 단말 2(STA 2), 단말 3(STA 3), 단말 4(STA 4) 는 저전력 소모 특성을 가지는 단말을 의미하고, 단말 5(STA 5), 단말 6(STA 6), 단말 7(STA 7) 은 일반 전력 소모 특성을 가지는 단말을 의미한다. 단말 1(STA 1), 단말 2(STA 2), 단말 4(STA 4), 단말 6(STA 6) 은 자신에게 할당된 타임 슬롯을 통해 PS-Poll(또는, Trigger) 프레임을 액세스 포인트에 전송하고 그에 따른 데이터를 액세스 포인트로부터 수신하나, 단말 3(STA 3), 단말 5(STA 5), 단말 7(STA 7) 은 자신에게 할당된 타임 슬롯을 사용하지 않으므로 해당 타임 슬롯이 낭비되는 문제가 발생한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 액세스 방법을 도시한 순서도이다.
도 11을 참조하면, 채널 액세스 방법은 액세스 포인트(10)의 측면에 있어서, 액세스 포인트(10)는 단말(20)에 대한 TIM(또는, DTIM) 정보가 포함된 비컨을 전송할 수 있고(S100), TIM(또는, DTIM) 정보에 기초하여 단말(20)에게 할당된 채널 액세스 슬롯을 통해 데이터 전송 요청을 단말(20)로부터 수신할 수 있고(S120), 데이터 전송 요청에 대응하여 단말(20)에게 할당된 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 단말(20)에 전송할 수 있다(S130). 더불어, 액세스 포인트(10)는 데이터 전송 슬롯을 통해 단말(20)에게 데이터 전송 요청에 대응된 데이터를 전송할 수 있고(S140), 데이터 전송에 따른 응답 프레임을 단말(20)로부터 수신할 수 있다(S150).
채널 액세스 방법은 단말(20)의 측면에 있어서, 단말(20)은 액세스 포인트(10)가 전송하는 비컨에 포함된 TIM(또는, DTIM) 정보를 수신할 수 있고(S100), TIM(또는, DTIM) 정보에 기초하여 자신에게 할당된 채널 액세스 슬롯을 판단할 수 있고(S110), 채널 액세스 슬롯을 통해 액세스 포인트(10)에 데이터 전송 요청을 전송할 수 있고(S120), 액세스 포인트(10)로부터 데이터 전송 요청에 대응된 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 수신할 수 있다(S130). 더불어, 단말(20)은 데이터 전송 슬롯을 통해 액세스 포인트(10)로부터 데이터 전송 요청에 대응된 데이터를 수신할 수 있고(S140), 데이터 수신에 따른 응답 프레임을 액세스 포인트(10)에 전송할 수 있다(S150).
단계 S100 에서, 액세스 포인트(10)는 단말(20)에 대한 TIM(또는, DTIM) 정보(즉, 비트맵)가 포함된 비컨을 브로드캐스팅(broadcasting)할 수 있고, 단말(20)은 액세스 포인트(10)로부터 전송되는 비컨을 수신할 수 있다. 액세스 포인트(10)는 저전력 소모 특성을 가지는 단말의 AID 가 일반 전력 소모 특성을 가지는 단말의 AID 보다 낮은 값을 가지도록 TIM(또는, DTIM) 정보를 설정할 수 있다. 또한, 액세스 포인트(10)는 채널 액세스 슬롯의 길이 정보를 비컨을 통해 단말(20)에 전송할 수 있고, 또는 단말(20)의 연결(association)(또는, 재연결(reassociation))시에 채널 액세스 슬롯의 길이 정보를 단말(20)에 전송할 수 있다(예를 들어, 연결 응답 프레임을 통해 단말(20)에 전송할 수 있음).
여기서, 채널 액세스 슬롯은 'PS-Poll(또는, Trigger) 프레임 전송 시간 + SIFS + ACK 수신 시간'에 상응하는 길이(PS-Poll(또는, Trigger) 프레임을 전송할 수 있는 길이)를 가질 수 있으며, 채널 액세스 슬롯의 길이는 상기 설명에 한정되지 않고 설정에 따라 다양한 길이를 가질 수 있다.
단계 S110 에서, 단말(20)은 액세스 포인트(10)로부터 수신한 TIM(또는, DTIM) 정보에 기초하여 자신에게 할당된 채널 액세스 슬롯을 판단할 수 있다. 예를 들어, 단말(20)은 TIM(또는, DTIM) 정보 내에서 자신의 AID 에 대응된 비트가 1 로 설정되어 있고, TIM(또는, DTIM) 정보 내에서 1 로 설정된 비트 중 자신의 AID 에 대응된 비트 위치가 첫 번째인 경우, 단말(20)은 채널 액세스 구간 내에서 첫 번째 슬롯을 자신에게 할당된 슬롯으로 결정할 수 있다. 즉, 단말(20)은 채널 액세스 구간 내에서 자신에게 할당된 채널 액세스 슬롯의 위치와 채널 액세스 슬롯의 길이 정보를 기반으로, 자신에게 할당된 채널 액세스 슬롯에 대한 시간 정보를 획득할 수 있다. 여기서, 채널 액세스 구간은 적어도 하나의 채널 액세스 슬롯으로 구성될 수 있으며, 채널 액세스 구간에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
더불어, 액세스 포인트(10)도 상기와 동일한 방법을 사용하여 채널 액세스 구간 내에서 단말(20)에게 할당된 슬롯을 결정할 수 있다.
단계 S120 에서, 단말(20)은 자신에게 할당된 채널 액세스 슬롯을 통해 데이터 전송 요청을 액세스 포인트(10)에 전송할 수 있고, 액세스 포인트(10)는 채널 액세스 슬롯을 통해 전송되는 데이터 전송 요청을 수신할 수 있다. 여기서, 데이터 전송 요청은 PS-Poll(또는, Trigger) 프레임을 의미할 수 있다.
단계 S130 에서, 액세스 포인트(10)는 데이터 전송 요청에 대응하여 단말(20)에게 할당된 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 채널 액세스 슬롯을 통해 단말(20)에 전송할 수 있고, 단말(20)은 채널 액세스 슬롯을 통해 전송되는 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 수신할 수 있다. 이때, 액세스 포인트(10)는 데이터 전송 요청에 대응된 ACK 프레임(즉, 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 포함한 ACK 프레임)을 통해 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 단말(20)에 전송할 수 있다.
데이터 전송 슬롯 할당 정보는 데이터 전송 구간 내에서 자신에게 할당된 데이터 전송 슬롯의 순서를 포함할 수 있고, 데이터 전송 슬롯의 길이 정보를 더 포함할 수 있다. 또한, 액세스 포인트(10)는 데이터 전송 슬롯의 길이 정보를 비컨을 통해 단말(20)에 전송할 수 있고, 또는 단말(20)의 연결(association)(또는, 재연결(reassociation))시에 데이터 전송 슬롯의 길이 정보를 단말(20)에 전송할 수 있다(예를 들어, 연결 응답 프레임을 통해 단말(20)에 전송할 수 있음).
여기서, 데이터 전송 구간은 적어도 하나의 데이터 전송 슬롯으로 구성될 수 있고, 데이터 전송 구간에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다. 데이터 전송 슬롯은 '데이터 수신 시간 + SIFS + ACK 전송 시간'에 상응하는 길이(데이터를 수신할 수 있는 길이)를 가질 수 있으며, 데이터 전송 슬롯의 길이는 상기 설명에 한정되지 않고 설정에 따라 다양한 길이를 가질 수 있다.
단계 S140 에서, 액세스 포인트(10)는 데이터 전송 요청에 따른 데이터를 데이터 전송 슬롯을 통해 단말(20)에 전송할 수 있고, 단말(20)은 상기 데이터 전송 슬롯을 통해 전송되는 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들어, 데이터 전송 구간 내의 첫 번째 데이터 전송 슬롯이 단말(20)에게 할당된 경우, 액세스 포인트(10)는 데이터 전송 요청에 따른 데이터를 데이터 전송 구간 내의 첫 번째 데이터 전송 슬롯을 통해 단말(20)에 전송할 수 있고, 단말(20)은 데이터 전송 구간 내의 첫 번째 데이터 전송 슬롯을 통해 전송되는 데이터를 수신할 수 있다.
단계 S150 에서, 단말(20)은 자신에게 할당된 데이터 전송 슬롯을 통해 데이터 수신에 따른 응답 프레임을 액세스 포인트(10)에 전송할 수 있고, 액세스 포인트(10)는 상기 데이터 전송 슬롯을 통해 전송되는 응답 프레임을 수신할 수 있다.
예를 들어, 데이터 전송 구간 내의 첫 번째 데이터 전송 슬롯이 단말(20)에게 할당된 경우, 단말(20)은 데이터 전송 구간 내의 첫 번째 데이터 전송 슬롯을 통해 데이터 수신에 따른 응답 프레임을 액세스 포인트(10)에 전송할 수 있고, 액세스 포인트(10)는 데이터 전송 구간 내의 첫 번째 데이터 전송 슬롯을 통해 전송되는 응답 프레임을 수신할 수 있다.
여기서, 데이터 수신에 다른 응답 프레임은 ACK 프레임 또는 NDP(null-data packet) 프레임을 의미할 수 있다.
도 12는 채널 액세스 방법에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 12를 참조하면, 비컨이 전송된 시점부터 다음 비컨이 전송되는 시점까지의 시간 구간을 채널 액세스 구간과 데이터 전송 구간으로 구분할 수 있다. 채널 액세스 구간은 단말이 데이터를 수신할 준비가 되어 있는지(즉, 단말이 깨어 있는지)를 확인하기 위한 구간으로, 적어도 하나의 채널 액세스 슬롯(TP)으로 구성될 수 있다. 채널 액세스 슬롯(TP)은 적어도 하나의 단말에 할당될 수 있으며, 채널 액세스 슬롯(TP)은 'Ps-Poll(또는, Trigger) 프레임 전송 시간 + SIFS + ACK 수신 시간'에 상응하는 길이를 가질 수 있다.
데이터 전송 구간은 데이터를 수신할 준비가 된 단말에 데이터를 전송하기 위한 구간으로, 적어도 하나의 데이터 전송 슬롯(TD)으로 구성될 수 있다. 데이터 전송 슬롯(TD)은 하나의 단말에 할당될 수 있으며, 데이터 전송 슬롯(TD)은 '데이터 수신 시간 + SIFS + ACK 전송 시간'에 상응하는 길이를 가질 수 있다.
액세스 포인트(AP)는 TIM(또는, DITM) 정보를 포함하는 비컨을 브로드캐스팅할 수 있으며, 단말들(STA 1, STA 2)은 액세스 포인트(AP)가 전송하는 비컨을 수신할 수 있다.
단말 1(STA 1)은 TIM(또는, DTIM) 정보 내에 자신의 AID 에 대응된 비트가 1 로 설정되어 있고, TIM(또는, DTIM) 정보 내에서 1 로 설정된 비트 중 자신의 AID 에 대응된 비트 위치가 첫 번째인 경우, 단말 1(STA 1)은 채널 액세스 구간 내에서 첫 번째 슬롯을 자신에게 할당된 슬롯으로 결정할 수 있다. 따라서, 단말 1(STA 1)은 채널 액세스 구간 내의 첫 번째 채널 액세스 슬롯(TP)을 통해 PS-Poll(또는, Trigger) 프레임을 액세스 포인트(AP)에 전송할 수 있고, PS-Poll(또는, Trigger) 프레임의 전송에 따른 ACK 프레임을 첫 번째 채널 액세스 슬롯(TP)을 통해 액세스 포인트(AP)로부터 수신할 수 있다.
단말 2(STA 2)는 TIM(또는, DTIM) 정보 내에 자신의 AID 에 대응된 비트가 1 로 설정되어 있고, TIM(또는, DTIM) 정보 내에서 1 로 설정된 비트 중 자신의 AID 에 대응된 비트 위치가 두 번째인 경우, 단말 2(STA 2)는 채널 액세스 구간 내에서 두 번째 슬롯을 자신에게 할당된 슬롯으로 결정할 수 있다. 따라서, 단말 2(STA 2)는 채널 액세스 구간 내의 두 번째 채널 액세스 슬롯(TP)을 통해 PS-Poll(또는, Trigger) 프레임을 액세스 포인트(AP)에 전송할 수 있고, PS-Poll(또는, Trigger) 프레임의 전송에 따른 ACK 프레임을 두 번째 채널 액세스 슬롯(TP)을 통해 액세스 포인트(AP)로부터 수신할 수 있다.
액세스 포인트(AP)는 데이터 전송 요청에 대응된(즉, PS-Poll(또는, Trigger) 프레임의 전송에 대응된) ACK 프레임 전송을 하는 경우, 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 포함한 ACK 프레임을 각각의 단말(STA 1, STA 2)에 전송할 수 있다.
단말 1(STA 1)은, ACK 프레임에 포함된 데이터 전송 슬롯 할당 정보가 데이터 전송 구간 내에서 첫 번째 데이터 전송 슬롯(TD)이 할당되었음을 나타내는 경우, 첫 번째 데이터 전송 슬롯(TD)을 통해 액세스 포인트(AP)로부터 데이터를 수신할 수 있고, 데이터 수신에 따른 응답 프레임(즉, ACK 프레임)을 첫 번째 데이터 전송 슬롯(TD)을 통해 액세스 포인트(AP)에 전송할 수 있다.
단말 2(STA 2)는, ACK 프레임에 포함된 데이터 전송 슬롯 할당 정보가 데이터 전송 구간 내에서 두 번째 데이터 전송 슬롯(TD)이 할당되었음을 나타내는 경우, 두 번째 데이터 전송 슬롯(TD)을 통해 액세스 포인트(AP)로부터 데이터를 수신할 수 있고, 데이터 수신에 따른 응답 프레임(즉, ACK 프레임)을 두 번째 데이터 전송 슬롯(TD)을 통해 액세스 포인트(AP)에 전송할 수 있다.
도 13은 채널 액세스 방법에 따른 슬롯 할당에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 13을 참조하면, 저전력 소모 특성을 가지는 단말들(STA 1, STA 2, STA 3, STA 4)과 일반 전력 소모 특성을 가지는 단말들(STA 5, STA 6, STA 7)이 존재하는 경우, 액세스 포인트는 채널 액세스 구간 내에 저전력 소모 특성을 가지는 단말들(STA 1, STA 2, STA 3, STA 4)을 위한 채널 액세스 슬롯을 먼저 할당하고, 이어서 일반 전력 소모 특성을 가지는 단말들(STA 5, STA 6, STA 7)을 위한 채널 액세스 슬롯을 할당할 수 있다. 이때, 채널 액세스 슬롯은 비컨의 TIM(또는, DTIM) 정보에서 각 단말의 AID 에 대응된 비트의 위치를 기초로 할당될 수 있다.
여기서, 채널 액세스 슬롯은 'PS-Poll(또는, Trigger) 프레임 전송 시간 + SIFS + ACK 수신 시간'에 상응하는 길이를 가질 수 있으며, 채널 액세스 슬롯의 길이는 상기 설명에 한정되지 않고 설정에 따라 다양한 길이를 가질 수 있다.
구체적으로, 단말 1(STA 1)은 채널 액세스 구간 내에서 첫 번째 채널 액세스 슬롯을 통해 PS-Poll(또는, Trigger) 프레임을 액세스 포인트에 전송할 수 있고, 단말 2(STA 2)는 채널 액세스 구간 내에서 두 번째 채널 액세스 슬롯을 통해 PS-Poll(또는, Trigger) 프레임을 액세스 포인트에 전송할 수 있다. 이와 동일하게, 단말 3(STA 3)은 세 번째 채널 액세스 슬롯, 단말 4(STA 4)는 네 번째 채널 액세스 슬롯, 단말 5(STA 5)는 다섯 번째 채널 액세스 슬롯, 단말 6(STA 6)은 여섯 번째 채널 액세스 슬롯, 단말 7(STA 7)은 일곱 번째 채널 액세스 슬롯을 통해 PS-Poll(또는, Trigger) 프레임을 액세스 포인트에 전송할 수 있다.
각각의 단말로부터 PS-Poll(또는, Trigger) 프레임을 수신한 액세스 포인트는, PS-Poll(또는, Trigger) 프레임에 대응된 ACK 프레임을 채널 액세스 슬롯을 통해 해당 단말에 전송할 수 있으며, ACK 프레임은 단말을 위한 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 포함한다. 액세스 포인트는 데이터 전송 구간 내에서 저전력 소모 특성을 가지는 단말들(STA 1, STA 2, STA 4)을 위한 데이터 전송 슬롯을 먼저 할당하고, 이어서 일반 전력 소모 특성을 가지는 단말들(STA 6)을 위한 데이터 전송 슬롯을 할당할 수 있다.
즉, 액세스 포인트는 데이터 전송 구간 내의 첫 번째 데이터 전송 슬롯이 단말 1(STA 1)에 할당되는 것을 나타내는 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 ACK 프레임을 통해 단말 1(SAT 1)에 전송할 수 있고, 데이터 전송 구간 내의 두 번째 데이터 전송 슬롯이 단말 2(STA 2)에 할당되는 것을 나타내는 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 ACK 프레임을 통해 단말 2(STA 2)에 전송할 수 있고, 데이터 전송 구간 내의 세 번째 데이터 전송 슬롯이 단말 4(STA 4)에 할당되는 것을 나타내는 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 ACK 프레임을 통해 단말 4(STA 4)에 전송할 수 있고, 데이터 전송 구간 내의 네 번째 데이터 전송 슬롯이 단말 6(STA 6)에 할당되는 것을 나타내는 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 ACK 프레임을 통해 단말 6(STA 6)에 전송할 수 있다. 이때, 단말 3(STA 3), 단말 5(STA 5), 단말 7(STA 7)은 PS-Poll(또는, Trigger) 프레임을 액세스 포인트에 전송하지 않았으므로, 액세스 포인트는 단말 3(STA 3), 단말 5(STA 5), 단말 7(STA 7)을 위한 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 전송하지 않는다.
여기서, 데이터 전송 슬롯은 '데이터 수신 시간 + SIFS + ACK 전송 시간'에 상응하는 길이를 가질 수 있으며, 데이터 전송 슬롯의 길이는 상기 설명에 한정되지 않고 설정에 따라 다양한 길이를 가질 수 있다.
채널 액세스 구간 이후, 단말 1(STA 1)은 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 기초로 데이터 전송 구간 내의 첫 번째 데이터 전송 슬롯을 통해 액세스 포인트로부터 데이터를 수신하고, 데이터 수신에 따른 ACK 프레임을 액세스 포인트에 전송한다. 단말 2(STA 2)는 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 기초로 데이터 전송 구간 내의 두 번째 데이터 전송 슬롯을 통해 액세스 포인트로부터 데이터를 수신하고, 데이터 수신에 따른 ACK 프레임을 액세스 포인트에 전송한다. 단말 4(STA 4)는 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 기초로 데이터 전송 구간 내의 세 번째 데이터 전송 슬롯을 통해 액세스 포인트로부터 데이터를 수신하고, 데이터 수신에 따른 ACK 프레임을 액세스 포인트에 전송한다. 단말 6(STA 6)은 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 기초로 데이터 전송 구간 내의 네 번째 데이터 전송 슬롯을 통해 액세스 포인트로부터 데이터를 수신하고, 데이터 수신에 따른 ACK 프레임을 액세스 포인트에 전송한다.
도 14는 채널 액세스 방법에 따른 슬롯 할당에 대한 다른 실시예를 도시한 개념도이다.
도 14을 참조하면, 저전력 소모 특성을 가지는 단말들(STA 1, STA 2, STA 3, STA 4)과 일반 전력 소모 특성을 가지는 단말들(STA 5, STA 6, STA 7)이 존재하는 경우, 액세스 포인트는 저전력 전송 구간 내에서 저전력 소모 특성을 가지는 단말들(STA 1, STA 2, STA 3, STA 4)을 위한 저전력 전송 슬롯을 할당할 수 있고, 이어서 일반 전력 소모 특성을 가지는 단말들(STA 5, STA 6, STA 7)을 위한 채널 액세스 슬롯과 데이터 전송 슬롯을 순차적으로 할당할 수 있다.
이때, 저전력 전송 슬롯과 채널 액세스 슬롯은 비컨의 TIM(또는, DTIM) 정보에서 각 단말의 AID 에 대응된 비트의 위치를 기초로 설정될 수 있고, 데이터 전송 슬롯은 PS-Poll(또는, Trigger) 프레임의 수신에 따라 액세스 포인트가 전송하는 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 기초로 설정될 수 있다.
여기서, 저전력 전송 슬롯은 'PS-Poll(또는, Trigger) 프레임 전송 시간 + SIFS + 데이터 수신 시간 + SIFS + ACK 전송 시간'에 상응하는 길이를 가질 수 있으며, 저전력 전송 슬롯의 길이는 상기 설명에 한정되지 않고 설정에 따라 다양한 길이를 가질 수 있다.
구체적으로, 단말 1(STA 1)은 저전력 전송 구간 내에서 첫 번째 저전력 전송 슬롯을 통해 PS-Poll(또는, Trigger) 프레임을 액세스 포인트에 전송하고, PS-Poll(또는, Trigger) 프레임의 전송에 따른 데이터를 액세스 포인트로부터 수신하고, 데이터 수신에 따른 응답(즉, ACK) 프레임을 액세스 포인트에 전송한다. 단말 2(STA 2)는 저전력 전송 구간 내에서 두 번째 저전력 전송 슬롯을 통해 PS-Poll(또는, Trigger) 프레임을 액세스 포인트에 전송하고, PS-Poll(또는, Trigger) 프레임의 전송에 따른 데이터를 액세스 포인트로부터 수신하고, 데이터 수신에 따른 응답(즉, ACK) 프레임을 액세스 포인트에 전송한다.
단말 3(STA 3)은 저전력 전송 구간 내에서 세 번째 저전력 전송 슬롯을 통해 PS-Poll(또는, Trigger) 프레임을 액세스 포인트에 전송하지 않았으므로, 액세스 포인트는 단말 3(STA 3)을 위한 데이터를 전송하지 않는다. 단말 4(STA 4)는 저전력 전송 구간 내에서 네 번째 저전력 전송 슬롯을 통해 PS-Poll(또는, Trigger) 프레임을 액세스 포인트에 전송하고, PS-Poll(또는, Trigger) 프레임의 전송에 따른 데이터를 액세스 포인트로부터 수신하고, 데이터 수신에 따른 응답(즉, ACK) 프레임을 액세스 포인트에 전송한다.
저전력 전송 구간 이후, 단말 5(STA 5)는 채널 액세스 구간 내에서 첫 번째 채널 액세스 슬롯을 통해 PS-Poll(또는, Trigger) 프레임을 액세스 포인트에 전송할 수 있다. 이와 동일하게, 단말 6(STA 6)은 두 번째 채널 액세스 슬롯, 단말 7(STA 7)은 세 번째 채널 액세스 슬롯을 통해 PS-Poll(또는, Trigger) 프레임을 액세스 포인트에 전송할 수 있다.
여기서, 채널 액세스 슬롯은 'PS-Poll(또는, Trigger) 프레임 전송 시간 + SIFS + ACK 수신 시간'에 상응하는 길이를 가질 수 있으며, 채널 액세스 슬롯의 길이는 상기 설명에 한정되지 않고 설정에 따라 다양한 길이를 가질 수 있다.
각각의 단말로부터 PS-Poll(또는, Trigger) 프레임을 수신한 액세스 포인트는, PS-Poll(또는, Trigger) 프레임에 대응된 ACK 프레임을 해당 단말에 전송할 수 있으며, ACK 프레임은 단말을 위한 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 포함한다.
즉, 액세스 포인트는 데이터 전송 구간 내의 첫 번째 데이터 전송 슬롯이 단말 5(STA 5)에 할당되는 것을 나타내는 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 ACK 프레임을 통해 단말 5(SAT 5)에 전송할 수 있고, 데이터 전송 구간 내의 두 번째 데이터 전송 슬롯이 단말 7(STA 7)에 할당되는 것을 나타내는 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 ACK 프레임을 통해 단말 7(STA 7)에 전송할 수 있다. 이때, 단말 6(STA 6)은 PS-Poll(또는, Trigger) 프레임을 액세스 포인트에 전송하지 않았으므로, 액세스 포인트는 단말 6(STA 6)을 위한 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 전송하지 않는다.
여기서, 데이터 전송 슬롯은 '데이터 수신 시간 + SIFS + ACK 전송 시간'에 상응하는 길이를 가질 수 있으며, 데이터 전송 슬롯의 길이는 상기 설명에 한정되지 않고 설정에 따라 다양한 길이를 가질 수 있다.
채널 액세스 구간 이후, 단말 5(STA 5)는 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 기초로 데이터 전송 구간 내의 첫 번째 데이터 전송 슬롯을 통해 액세스 포인트로부터 데이터를 수신하고, 데이터 수신에 따른 ACK 프레임을 액세스 포인트에 전송한다. 단말 7(STA 7)은 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 기초로 데이터 전송 구간 내의 두 번째 데이터 전송 슬롯을 통해 액세스 포인트로부터 데이터를 수신하고, 데이터 수신에 따른 ACK 프레임을 액세스 포인트에 전송한다.
이상 실시예를 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.
10: 액세스 포인트(AP)
20: 단말(STA)

Claims (16)

  1. 단말의 연결 설정 방법에 있어서,
    상기 단말이 연결 요청 프레임(association request frame)에 상기 단말이 지원하는 서비스 타입(service type)을 지정하는 정보를 포함하여 액세스 포인트에 전송하는 단계; 및
    상기 서비스 타입에 기초하여 상기 단말에 할당된 AID(association ID)를 포함하는 연결 응답 프레임(association response frame)을 상기 액세스 포인트로부터 수신하는 단계를 포함하는, 단말의 연결 설정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서비스 타입은 저전력 소모 특성 서비스 타입을 포함하는, 단말의 연결 설정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 저전력 소모 특성 서비스 타입은 저전력 센서 단말에 부여되는 서비스 타입인, 단말의 연결 설정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 서비스 타입이 저전력 소모 특성을 가지는 단말의 서비스 타입을 지시하는 경우, TIM 비트맵 내에서 상기 단말에 할당된 AID는 일반 전력 소모 특성을 가지는 단말의 AID보다 앞쪽에 위치하는, 단말의 연결 설정 방법.
  5. 액세스 포인트의 연결 설정을 지원하는 방법에 있어서,
    단말이 지원하는 서비스 타입(service type)을 지정하는 정보를 포함하는 연결 요청 프레임(association request frame)을 상기 단말로부터 수신하는 단계; 및
    상기 서비스 타입에 기초하여 상기 단말에 할당된 AID(association ID)를 포함하는 연결 응답 프레임(association response frame)을 상기 단말로 전송하는 단계를 포함하는, 액세스 포인트의 연결 설정 지원 방법.
  6. 연결 설정을 수행하는 단말에 있어서,
    트랜시버; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    연결 요청 프레임(association request frame)에 상기 단말이 지원하는 서비스 타입(service type)을 지정하는 정보를 포함하여 액세스 포인트로 상기 트랜시버를 이용하여 전송하고;
    상기 서비스 타입에 기초하여 상기 단말에 할당된 AID(association ID)를 포함하는 연결 응답 프레임(association response frame)을 상기 액세스 포인트로부터 상기 트랜시버를 이용하여 수신하도록 설정되는, 연결 설정 수행 단말.
  7. 연결 설정을 지원하는 액세스 포인트에 있어서,
    트랜시버; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    단말이 지원하는 서비스 타입(service type)을 지정하는 정보를 포함하는 연결 요청 프레임(association request frame)을 상기 단말로부터 상기 트랜시버를 이용하여 수신하고;
    상기 서비스 타입에 기초하여 상기 단말에 할당된 AID(association ID)를 포함하는 연결 응답 프레임(association response frame)을 상기 단말로 상기 트랜시버를 이용하여 전송하도록 설정되는, 연결 설정 지원 액세스 포인트.
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