KR102174881B1

KR102174881B1 - 슬롯 사용 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102174881B1
Application number: KR1020190158494A
Authority: KR
Inventors: 권형진; 이재승; 정민호; 유희정; 박재우; 이석규
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2020-11-05
Also published as: US20180092132A1; KR20200128373A; US20200214051A1; US10624135B2; KR20190137052A; KR102295193B1; US11172518B2; KR102053395B1; KR20140006724A; US20160073433A1; US9807804B2

Abstract

슬롯 사용 제어 장치 및 방법이 개시된다. 일실시예에 따른 무선 근거리 통신망에서 액세스 포인트가 스테이션의 슬롯 기반 채널 액세스를 제어하는 슬롯 사용 제어 방법은, 스테이션(STA)을 지시하는 식별 값을 포함하는 RA(Receiver Address) 필드를 포함하는 NDP (Null Data Packet) 프레임을 전송하는 단계, 상기 NDP 프레임을 전송한 후, 소정의 시간 동안 응답을 기다리는 단계, 및 상기 소정의 시간 동안 상기 NDP 프레임에 대한 응답 프레임이 수신되지 않는 경우, CF-End 프레임을 전송하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른, 무선 근거리 통신망에서 액세스 포인트가 스테이션의 슬롯 기반 채널 액세스를 제어하는 슬롯 사용 제어 방법은, 상기 CF(Contention Free)-End 프레임은 NAV(Network Allocation Vector) 리셋을 위해서 상기 AP에 의해서 전송된다.

Description

슬롯 사용 제어 장치 및 방법{Apparatus and method for Controlling slot use}

아래에서 설명하는 예들은 WLAN(Wireless Local Area Network) 환경에서 네트워크를 관리하는 액세스 포인트가 스테이션의 슬롯 기반 채널 액세스를 제어하는 장치 및 방법, 그에 따라 동작하는 단말에 관한 것이다.

WLAN에서 네트워크 내 STA이 너무 많거나 또는 node에 의해서 STA간 충돌 확률이 높아지게 된다. 이를 완화시키는 한가지 방법은 슬롯 기반 채널 액세스(slotted channel access) 방식으로 AP가 채널 액세스 구간을 일정 길이를 갖는 슬롯으로 나누고 STA이 채널에 액세스하는 시점을 슬롯에 할당하는 방법이 있다. AP는 STA에게 할당한 슬롯의 위치 및 구간을 비콘이나 브로드캐스트(broadcast) 프레임을 통해 알려주고 비콘을 들은 STA은 할당받은 슬롯에서 데이터 교환을 할 수 있다. 슬롯의 할당은 특정 STA 또는 STA group에게만 액세스를 제한할 수 있으며 이때 허락되지 않은 STA는 액세스를 하지 않으므로 동시에 접속하는 STA의 수를 줄일 수 있다. 그런데 비콘을 듣지 않고 액세스를 하는 STA 또는 OBSS의 이웃 BSS의 어떤 STA이 할당된 슬롯에서 채널에 액세스를 한다면 이미 그 슬롯에 할당된 STA과 경쟁을 할 수 있다. 이는 STA은 자신에게 할당된 슬롯에서도 TDMA가 아닌 CSMA/CA 방식의 Distributed Coordination Function (DCF) 로 채널 액세스하기 때문이다. 특히 할당된 슬롯이 AP에게 데이터를 전송하기 위한 uplink (UL)인 경우 충돌로 인한 백오프(back off)로 파워 소모가 커지게 된다. 이처럼 DCF하에서 할당된 STA에게 우선 순위로 채널 액세스를 위해선 AP가 추가적으로 STA에게 할당된 슬롯을 보호해 줄 필요가 있다. 또한 할당된 슬롯에서 RTS/CTS 교환으로 Network Allocation Vector (NAV)를 획득했거나 AP가 비콘을 통해 채널 액세스를 제한 했거나 또는 보호를 위한 특정 프레임을 통해서든 어떤 방법으로든 보호되고 있는 슬롯을 할당된 STA이 다 사용하지 못할 수 있다. 이때 이런 NAV를 해제함으로써 다른 STA의 접근을 허락할 수 있다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 무선 근거리 통신망에서 액세스 포인트가 스테이션의 슬롯 기반 채널 액세스를 제어하는 슬롯 사용 제어 방법을 제공하는 데 있다.

일실시예에 따른 무선 근거리 통신망에서 액세스 포인트가 스테이션의 슬롯 기반 채널 액세스를 제어하는 슬롯 사용 제어 방법은, 스테이션(STA)을 지시하는 식별 값을 포함하는 RA(Receiver Address) 필드를 포함하는 NDP (Null Data Packet) 프레임을 전송하는 단계; 상기 NDP 프레임을 전송한 후, 소정의 시간 동안 응답을 기다리는 단계; 및 상기 소정의 시간 동안 상기 NDP 프레임에 대한 응답 프레임이 수신되지 않는 경우, CF-End 프레임을 전송하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른, 무선 근거리 통신망에서 액세스 포인트가 스테이션의 슬롯 기반 채널 액세스를 제어하는 슬롯 사용 제어 방법은, 상기 CF(Contention Free)-End 프레임은 NAV(Network Allocation Vector) 리셋을 위해서 상기 AP에 의해서 전송된다.

본 발명의 일측에 따르면, 스테이션 간의 충돌을 방지하고, 기다림으로 인한 전송 딜레이를 줄여 파워 소모를 줄일 수 있다.

또한, 스테이션이 슬롯을 사용하지 않거나, 사용 후 남는 시간이 있을 경우, 이를 다른 스테이션이 사용할 수 있도록 함으로써, 전체 네트워크 자원의 효용성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예가 적용될 수 있는 액세스 포인트와 복수의 단말들로 구성된 무선랜 환경을 나타낸다.
도 2 및 도 3은 종래의 슬롯 기반 채널 액세스 방식에서 슬립(sleep)하다가 웨이크업(wakeup)한 두 스테이션이 서로 히든 노드(Hidden Node)일 때 충돌이나 전력 절감(Power Saver)를 위해 싱크 프레임(Synch Frame)을 사용하는 예시를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯 사용 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 일실시예에 따른 슬롯 사용 제어 방법이 지속값을 활용하는 예시를 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 일실시예에 따른 슬롯 사용 제어 방법이 슬롯을 해제하는 동작을 나타내는 도면이다.
도 8은 일실시예에 따른 슬롯 사용 제어 방법이 스케쥴 협상된 스테이션을 지원하는 동작을 나타내는 도면이다.
도 9는 일실시예에 따른 슬롯 사용 제어 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일실시예가 적용될 수 있는 액세스 포인트와 복수의 단말들로 구성된 무선랜 환경을 나타낸다.

WLAN(IEEE 802.11)에서는 네트워크 내 STA이 너무 많거나 또는 히든 노드(hidden node)에 의해서 STA간 충돌 확률이 높아지게 되는 환경에서 이를 완화시키는 한가지 방법으로 슬롯 기반 채널 액세스 방식을 적용하여 AP(100)가 채널 액세스 구간을 일정 길이를 갖는 슬롯(slot)으로 나누고 STA이 채널에 액세스하는 시점을 슬롯에 할당하는 방법을 사용할 수 있다.

이 방법의 핵심 개념은 STA별로 채널에 액세스하는 시간을 다르게 하여 동시에 액세스하는 STA의 수를 줄이는 것이다. 이를 위해 AP(100)는 STA에게 할당한 슬롯의 위치 및 구간을 비콘이나 브로드캐스트(broadcast) 프레임을 통해 알려주고, 비콘을 들은 STA은 할당 받은 슬롯에서 데이터 교환을 할 수 있다. 이 때, 허락되지 않은 STA는 액세스를 하지 않으므로, 동시에 접속하는 STA의 수를 줄일 수 있다.

하지만, 비콘을 듣지 않고 액세스를 하는 STA 또는 OBSS(Overlapping Basic Service Set)의 이웃 BSS(Basic Service Set)의 어떤 STA이 할당된 슬롯에서 채널에 액세스를 한다면 이미 그 슬롯에 할당된 STA과 경쟁을 할 수 있다. 이는 STA은 자신에게 할당된 슬롯에서도 TDMA가 아닌 CSMA/CA 방식의 DCF(Distributed Coordination Function )로 채널 액세스하기 때문이다. 예를 들어, AP(100)가 특정 슬롯을 STA2(120) 및 STA3(130)의 스테이션 그룹(station group)에 할당하고, STA2(120) 및 STA3(130)의 스테이션 그룹에 할당한 슬롯의 위치 및 구간을 브로드캐스트할 수 있다. 그런데 STA1(110)이 브로드캐스트한 프레임을 수신하지 못한 경우, STA1(110)이 스테이션 그룹에 할당된 슬롯에 접속을 시도할 수 있고, 이와 같은 경우, STA2(120) 및 STA3(130)의 스테이션 그룹과 STA1(110)이 해당 슬롯에서 경쟁을 하게 될 수 있다.

이와 같은 경우, 할당된 슬롯이 AP(100)에게 데이터를 전송하기 위한 UL(uplink)인 경우 충돌로 인한 백오프(backoff)하며 채널 리스닝으로 인한 수신 파워의 소모뿐 아니라 이보다 양이 큰 송신 파워의 소모가 발생할 수 있기 때문에, STA간 충돌을 줄일 필요가 있다.

우선 도 2 및 도 3을 참조하여, 종래의 슬롯 기반 채널 액세스 방법에서 할당된 STA의 파워 소모를 줄이는 방법에 대해 설명한다.

도 2 및 도 3은 종래의 슬롯 기반 채널 액세스 방식에서 슬립(sleep)하다가 웨이크업(wakeup)한 두 스테이션이 서로 히든 노드(Hidden Node)일 때 충돌이나 전력 절감(Power Saver)를 위해 싱크 프레임(Synch Frame)을 사용하는 예시를 나타내는 도면이다.

액세스 포인트로부터 슬롯을 할당 받아 슬롯 스타트(slot start)에서 깨어난 스테이션은 히든 노드(Hidden node)가 있는지 여부를 알 수 없다. 이를 도와주기 위해서 액세스 포인트는 슬롯 스타트에서 채널이 유휴 상태(idle state)이면 싱크 프레임을 전송할 수 있다.

도 2를 참조하면, 종래의 슬롯 기반 채널 액세스 방식에서, 스테이션은 액세스 포인트로부터 슬롯 바운더리(slot boundary)(201)에서 싱크 프레임(202)을 받은 후에 바로 DCF(Distributed Coordination Function)에 따라 채널 액세스할 수 있다. 보다 자세히 설명하면, 어웨이크 상태(awake state)의 스테이션은 액세스 포인트로부터 비콘 메시지를 수신할 수 있다(210). 또한, 스테이션은 슬롯 바운더리(201)에서 웨이크업하여 채널 싱크(channel synch)을 기다릴 수 있다(220). 이 때, 액세스 포인트는 슬롯 바운더리(201)에서 싱크 프레임(202)을 스테이션으로 전송할 수 있다. 따라서 스테이션은 액세스 포인트로부터 수신한 싱크 프레임(202)을 이용하여 채널에 싱크할 수 있고, DCF 규칙에 따라 채널 액세스를 시작할 수 있다(230).

또 다른 종래의 동작예로서, 도 3을 참조하면, 슬롯 바운더리(301)에서 액세스 포인트가 채널이 비지(busy)하다고 판단하거나 스테이션으로부터 데이터를 수신 중인 경우, 액세스 포인트는 싱크 프레임을 전송하지 않을 수 있다(302). 스테이션은 싱크 프레임을 수신하지 않았으므로 채널을 액세스하지 않고 기다릴 수 있으며, 기다림은 (i) 싱크 프레임을 수신하거나, (ii) 액세스 포인트로부터 다른 프레임을 수신하거나, (iii) 프루브 딜레이(Probe delay) 구간이 끝날 때 중 어느 한 가지가 만족될 때까지 지속될 수 있다(스테이션의 웨이팅 규칙(waiting rule)).

정리하면, 할당된 슬롯 바운더리(301)에서 깨어나 채널 액세스하려는 스테이션은 현재 채널의 점유 여부를 모르므로, 액세스 포인트가 보내주는 싱크 프레임을 이용하여 채널의 점유 여부를 판단하고, 싱크 프레임을 수신하면 매체에 동기를 맞추고 채널 액세스를 할 수 있다.

예를 들어, 스테이션 x(STA x)는 스테이션 n(STA n)에 대해서 히든 노드라고 할 때, 스테이션 x는 슬롯 바운더리(301)을 넘어서 액세스 포인트로 패킷(packet)을 전송하고 있을 수 있다(310). 이 때, 스테이션은 슬롯 바운더리(301)에서 깨어나고, medium에 싱크하기 위하여 패킷을 기다릴 수 있다(320). 이 때, 스테이션은 스테이션 x로부터의 데이터 패킷을 들을 수 없다. 또한, 스테이션은 액세스 포인트로부터 ACK 메시지를 수신하면 채널로 싱크할 수 있다(330).

한편, 도 5 및 도 6에서 설명한 종래의 방법은 할당된 스테이션의 동작만 기술하고 있을 뿐이고, 네트워크 내의 다른 스테이션의 동작에 대해서는 기술하고 있지 않다. 할당된 스테이션이 아닌 다른 스테이션도 깨어 있어서 싱크 프레임을 수신하여 채널 액세스를 시작할 수 있는데, 이 때, 슬롯에 할당된 스테이션만 액세스를 허용할 것인지 아니면 싱크 프레임을 수신한 스테이션에게 모두 액세스를 허용할 것인지에 따라 스테이션의 동작이 달라지게 될 수 있다. 따라서, 할당된 스테이션의 동작 뿐 아니라 네트워크 내의 다른 스테이션의 동작에 대해서 설정이 필요하다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯 사용 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 무선 근거리 통신망에서 액세스 포인트는 스테이션의 슬롯 기반 채널 액세스를 제어할 수 있다(이하, 액세스 포인트가 스테이션의 슬롯 기반 채널 액세스를 제어하는 방법을 슬롯 사용 제어 방법이라고 한다).

슬롯 사용 제어 방법은 슬롯에 할당된 스테이션을 표시(indication)하는 식별값을 포함하는 싱크 프레임을 생성할 수 있다(410). 슬롯에 할당된 스테이션은 하나의 스테이션일 수도 있으며, 복수 개의 스테이션을 포함하는 스테이션 그룹(station group)이 될 수도 있다.

실시예에 따라서는 슬롯 사용 제어 방법은 MAC 헤더(MAC header)에 RA(receiver address) 값을 설정하여 싱크 프레임을 생성할 수 있다.

MAC 헤더의 크기를 줄이기 위해 SMH(short mac header)를 사용할 경우, 슬롯 사용 제어 방법은 RA 값 대신 리시버 AID(receiver AID) 및 BSSID 값을 사용할 수 있다. 즉, 슬롯 사용 제어 방법은 SM 헤더(Short MAC header)에 리시버 AID(receiver AID) 및 BSSID 값을 설정하여 싱크 프레임을 생성할 수 있다. 이 때, AID는 BSS에만 유일하므로, BSSID를 같이 사용함으로써, 스테이션을 유일하게 구별할 수 있다.

스테이션 그룹을 AID 값을 사용해 계층적으로 나눴다면, 한 그룹을 식별할 수 있는 AID의 MSB(most significant bits)로 구분할 수 있다. 즉, 슬롯에 할당된 스테이션이 복수 개의 스테이션을 포함하는 스테이션 그룹(station group)인 경우로서, 스테이션 그룹을 AID 값을 사용하여 계층적으로 나눈 경우, 슬롯 사용 제어 방법은 AID 값의 MSB(most significant bits)값을 식별값으로 사용하여 싱크 프레임을 생성할 수 있다.

실시예에 따라서는 나머지 LSB 비트들은 한 패턴만 사용할 수 있다. 즉, 슬롯 사용 제어 방법에 있어서, AID값의 LSB(least significant bits)값은 동일한 패턴을 가질 수 있다. 예를 들어, LSB 비트들을 모두 0으로 설정할 수 있다.

하지만, 스테이션 그룹에 MSB+LSB 조합을 가진 스테이션도 존재하므로, 그룹 스테이션(group station)과 유니크 스테이션(unique STA)을 구분하기 위해 별도의 한 비트 필드를 둘 수 있다. 즉, 슬롯 사용 제어 방법은 슬롯에 할당된 스테이션이 복수 개의 스테이션을 포함하는 스테이션 그룹인 경우, 스테이션 그룹에 포함되는 그룹 스테이션(group station)과 유니크 스테이션(unique station)을 구분하기 위한 구분 비트 필드를 설정하여 싱크 프레임을 생성할 수 있다.

한편, 싱크 프레임은 슬롯마다 보내질 수 있으므로 그 크기가 작을수록 좋을 수 있다. 따라서, 실시예에 따라서는 싱크 프레임은 NDP(Null Data Packet) 형태일 수 있다. NDP는 프리앰블(preamble)로만 구성되는 프레임일 수 있다. 프리앰블은 동기와 채널 추정을 위한 LTF(long training field), STF(short training field) 및 SIG 필드(signal field)로 구성될 수 있다. 따라서 SIG 필드에 리시버 AID(receiver AID) 및 BSSID를 넣어줄 수 있다. 즉, 슬롯 사용 제어 방법은 LTF(long training field), STF(short training field) 및 SIG 필드(signal field) 중 적어도 하나의 필드를 포함하는 NDP(Null Data Packet) 형태로 싱크 프레임을 생성할 수 있다. 또한, 슬롯 사용 제어 방법은 SIG 필드에 리시버 AID(receiver AID) 및 BSSID 값을 설정하여 싱크 프레임을 설정할 수 있다.

이 때, SIG 필드의 비트 수 제한 때문에 부분 AID(partial AID)나 부분 BSSID(partial BSSID)를 사용할 수 있다. 또한, 부분(partial)이면 유일하게 결정할 수 없으므로 스크램블링(scrambling)이 사용될 수 있다. 즉, 슬롯 사용 제어 방법은 SIG 필드에 부분 AID(partial AID) 또는 부분 BSSID(partial BSSID) 값을 설정할 수 있다.

이상 설명한 것과 같이 식별값을 포함하는 싱크 프레임이 생성되면, 슬롯 사용 제어 방법은 슬롯의 스타트 지점에서 채널이 유휴 상태(idle state)인 경우, 생성된 싱크 프레임을 브로드캐스트(broadcast)할 수 있다(420). 따라서, 싱크 프레임을 수신한 후, 싱크 프레임에 표시(indication)된 스테이션만 채널 액세스가 허락되고, 그 외 스테이션들은 채널 액세스를 하지 못하므로 기다리게 될 수 있다.

실시예에 따라서는 슬롯 사용 제어 방법은 표시된 스테이션 외의 스테이션들이 기다리는 동안 전력 절감(Power Saver)을 할 수 있도록 지속값을 적어줄 수 있다. 이하 도 5를 참조하여 지속값을 활용하는 실시예에 대해서 설명한다.

도 5는 일실시예에 따른 슬롯 사용 제어 방법이 지속값을 활용하는 예시를 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 액세스 포인트(500)는 지속(duration)값을 더 포함하도록 싱크 프레임을 생성할 수 있다(510). 즉, 슬롯 사용 제어 방법은 슬롯에 할당된 스테이션(501)을 표시(indication)하는 식별값 및 지속값을 포함하도록 싱크 프레임을 생성할 수 있다. 싱크 프레임을 수신한 후, 싱크 프레임에 표시(indication)된 스테이션(501)만 채널 액세스를 할 수 있다(520).

싱크 프레임에 표시된 스테이션(501) 외의 다른 스테이션(502)들은 수신한 지속값으로 NAV(Network Allocation Vector)를 설정할 수 있다(530). 또한, 다른 스테이션(502)은 NAV가 0이 될 때까지 채널 액세스를 하지 않을 수 있다(540). 예컨대, 다른 스테이션(520)들은 전력 절감을 위하여 NAV가 0이 될 때까지 슬립 상태(sleep status)로 천이할 수 있다. 따라서 슬롯에 할당된 스테이션(501)을 충돌로부터 보호해줄 수 있다.

실시예에 따라서는 비트 수 제한 때문에 지속값 필드를 추가하지 못할 수 있다(예를 들어, NDP를 사용하는 경우). 이 때, 암묵적(implicit)으로 구간의 양을 나타내는 값을 정해놓고 이 구간마다 한번씩 싱크 프레임을 다시 보낼 수 있다. 즉, 슬롯 사용 제어 방법은 싱크 프레임을 다시 전송하는 구간의 양을 나타내는 값을 설정할 수 있다. 또한, 슬롯 사용 제어 방법은 설정된 값을 갖는 구간마다 싱크 프레임을 다시 전송할 수 있다.

구간의 값은 주로 슬롯 지속(slot duration)과 동일한 의미를 가지는데, 비콘을 듣지 않거나 OBSS의 STA를 위한 것이므로 슬롯 지속(slot duration)처럼 변할 수 있는 값이 아니라 고정된 값(fixed value)을 사용할 수 있다. 즉, 슬롯 사용 제어 방법은 싱크 프레임을 다시 전송하는 구간의 양을 나타내는 값을 고정된 값으로 설정할 수 있다. 이렇게 고정된 시간 구간마다 싱크 프레임을 전송하는 것은 할당된 슬롯 구간 내에서 채널에 진입한 스테이션으로부터 슬롯 사용을 보호하기 위해서 사용할 수 있다.

본 발명의 일측에 따르면, 슬롯 사용 제어 방법은 보호되고 있는 슬롯을 다시 해제(release)하여 다른 스테이션이 접근하도록 할 수 있다. 이하 도 6 및 도 7을 참조하여 슬롯 사용 제어 방법이 슬롯을 해제하는 동작에 대해서 설명한다.

도 6 및 도 7은 일실시예에 따른 슬롯 사용 제어 방법이 슬롯을 해제하는 동작을 나타내는 도면이다.

할당된 슬롯을 보호하는 방법은 RTS/CTS 교환으로 NAV를 획득하거나 액세스 포인트가 비콘을 통해 액세스를 제한 하거나 또는 지속(duration) 필드를 포함한 싱크 프레임을 통해서 NAV를 설정하는 등의 다양한 방법을 단독 또는 함께 사용할 수 있다.

한편, 보호 되고 있는 슬롯을 슬롯에 할당된 스테이션이 다 사용하지 못할 수 있다. 이때, 일실시예에 따른 슬롯 사용 제어 방법은 NAV를 해제하여 다른 스테이션의 접근을 허락할 수 있도록 하기 위해 CF-End 프레임을 사용할 수 있다.

도 6을 참조하면, 슬롯 사용 제어 방법은 보호되고 있는 슬롯에 할당된 스테이션(601)이 진입하지 않는 경우, 슬롯을 해제할 수 있다.

도 6을 참조하면, UL의 경우, 액세스 포인트(600)는 싱크 프레임을 전송할 수 있다(610). 또한, 액세스 포인트(600)는 슬롯에 할당된 스테이션(601)으로부터 프레임이 수신되기를 기다릴 수 있다.

슬롯 사용 제어 방법은 미리 설정된 데이터 센싱 시간(data sensing time)(603) 동안 슬롯에 할당된 스테이션(601)으로부터 프레임이 수신되지 않는 경우, CF-End 프레임을 전송할 수 있다(620). 즉, 액세스 포인트(600)는 CF-End 프레임을 전송함으로써, 할당된 슬롯이 해제(release)되었음을 슬롯에 할당된 스테이션(601) 외의 다른 스테이션(602)에게 알릴 수 있다.

CF-End 프레임을 수신한 다른 스테이션(602)은 설정된 NAV를 리셋(reset)할 수 있다(630). 또한, 다른 스테이션(602)은 채널 액세스를 할 수 있다(640). 이 때, 실시예에 따라서는 다른 스테이션(602)은 CF-End 프레임에 포함된 지속 필드(duration field)의 값 후에 채널 액세스를 시작할 수 있다.

DL의 경우, 액세스 포인트(600)는 슬롯에 할당된 스테이션(601)으로 요청 관리 프레임을 전송할 수 있다(610). 또한, 액세스 포인트(600)는 미리 설정된 데이터 센싱 시간(603) 동안 슬롯에 할당된 스테이션(601)으로부터 요청 관리 프레임에 대응하는 응답 관리 프레임이 수신되지 않는 경우, 스테이션이 부재한다고 간주하고, CF-End 프레임을 전송할 수 있다(620). 이 때, 응답 관리 프레임은, 예컨대, 슬롯에 할당된 스테이션(601)으로 보낸 데이터에 대한 ACK 프레임, RTS에 대한 CTS 프레임, 요청(request) 형태의 관리 프레임에 대한 응답 관리 프레임 등이 될 수 있다. CF-End 프레임을 수신한 다른 스테이션(602)의 동작은 UL의 경우와 동일하게 동작할 수 있다.

도 7을 참조하면, 슬롯에 할당된 스테이션은 채널을 사용하다가 더 이상 데이터가 없는 경우 채널을 해제할 수 있다.

슬롯에 할당된 스테이션(701)은 할당된 슬롯에서 더 이상 전송할 프레임이 없는 경우, 액세스 포인트(700)에게 CF-End 프레임을 전송할 수 있다(710). 실시예에 따라서는 슬롯에 할당된 스테이션(701)은 CF-End 프레임을 전송하는데 필요한 시간, SIFS 및 응답 CF-End 프레임을 전송하는데 필요한 시간을 합한 값을 CF-End 프레임의 지속 필드(duration field)의 값으로 설정할 수 있다.

액세스 포인트(700)는 슬롯에 할당된 스테이션(701)으로부터 CF-End 프레임을 수신하면, 수신한 CF-End 프레임의 지속 필드의 값을 0으로 설정할 수 있다(720).

또한, 액세스 포인트(700)는 지속 필드의 값을 0으로 설정한 CF-End 프레임을 슬롯에 할당된 스테이션(701) 외의 다른 스테이션(702)으로 전송할 수 있다(730).

다른 스테이션(702)은 슬롯에 할당된 스테이션(701)으로부터 전송되는 CF-End 프레임과 액세스 포인트(700)로부터 전송되는 CF-End 프레임 중 하나라도 수신하면, 채널 지속(duration) 시간 후에 채널 액세스를 할 수 있다(740).

본 발명의 일측에 따르면, 앞서 기술한 지속(duration) 필드를 사용해 NAV 설정하는 방법과 데이터 교환 중에 일정 주기마다 싱크 프레임(synch frame)을 보내는 방법은 슬롯 기반 채널 액세스가 아닌 스케쥴 되어 할당된 자원에도 적용될 수 있다. 이하 도 8을 참조하여 이에 대해서 설명한다.

도 8은 일실시예에 따른 슬롯 사용 제어 방법이 스케쥴 협상된 스테이션을 지원하는 동작을 나타내는 도면이다.

액세스 포인트는 스케쥴을 협상 후 특정 시간에 깨어나서 데이터 교환하고자 하는 스테이션을 지원할 수 있다. 이러한 스테이션은 센서(sensor)처럼 낮은 듀티 사이클(low duty cycle)을 가지며 파워 소모에 민감할 수 있다. 따라서, 이러한 스테이션은 스케쥴된 시간에서만 깨어나서 데이터를 교환할 수 있다. 이를 위해 액세스 포인트는 시간 정보 - i) 깨어날 시점을 나타내는 TWT(target wake time)과 깨어난 후 할당된 시간 구간을 나타내는 인터벌(interval) - 를 특정 스테이션에게 할당하여 알려줄 수 있다. 스테이션은 TWT에 깨어났을 때, 히든 노드(hidden node)로 인해 충돌이 생길 수 있는데, 이는 앞서 기술한 슬롯 기반 채널 액세스 경우와 동일하다.

그런데 스테이션이 데이터를 보내는 도중 깨어난 다른 스테이션이 있거나 OBSS STA이 있고 데이터를 보내는 스테이션과 서로 히든이면 충돌이 생길 수 있다. 이 스테이션은 전력(power) 소모를 줄이는 것이 중요하므로 액세스 포인트는 데이터 중간에도 싱크 프레임을 보내고, 여기에 할당된 시간 구간까지 남은 시간을 지속(duration) 필드에 적어 보내 충돌을 피하고자 하는데 사용할 수 있다.

실시예에 따라서는 스테이션은 TWT(801)에 깨어나서 채널 싱크(channel synch)를 기다릴 수 있다(810). 액세스 포인트는, 스테이션이 빠르게 채널에 싱크하는 것을 돕기 위해서, 채널이 유휴(idle) 상태인 경우 TWT(801)에 싱크 프레임을 전송할 수 있다(820). 스테이션은 액세스 포인트로부터 싱크 프레임을 수신하면 채널에 싱크할 수 있고, EDCA(Enhanced Distributed Channel Access) 규칙에 따라 채널 액세스를 시작할 수 있다(830). 또한, 데이터 전송이 완료되면, 스테이션은 슬립 모드로 돌아갈 수 있다(840).

도 9는 일실시예에 따른 슬롯 사용 제어 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

도 9를 참조하면, 슬롯 사용 제어 장치(900)는 무선 근거리 통신망에서 스테이션의 슬롯 기반 채널 액세스를 제어할 수 있다. 슬롯 사용 제어 장치(900)는 액세스 포인트에 하나의 모듈로서 삽입되어 동작할 수 있다.

슬롯 사용 제어 장치(900)는 생성부(910) 및 전송부(920)를 포함한다.

생성부(910)는 슬롯에 할당된 스테이션을 표시(indication)하는 식별값을 포함하는 싱크 프레임을 생성할 수 있다. 슬롯에 할당된 스테이션은 하나의 스테이션일 수도 있으며, 복수 개의 스테이션을 포함하는 스테이션 그룹(station group)이 될 수도 있다.

실시예에 따라서는 생성부(910)는 MAC 헤더(MAC header)에 RA(receiver address) 값을 설정하여 싱크 프레임을 생성할 수 있다.

MAC 헤더의 크기를 줄이기 위해 SMH(short mac header)를 사용할 경우, 생성부(910)는 RA 값 대신 리시버 AID(receiver AID) 및 BSSID 값을 사용할 수 있다. 즉, 생성부(910)는 SM 헤더(Short MAC header)에 리시버 AID(receiver AID) 및 BSSID 값을 설정하여 싱크 프레임을 생성할 수 있다. 이 때, AID는 BSS에만 유일하므로, BSSID를 같이 사용함으로써, 스테이션을 유일하게 구별할 수 있다.

스테이션 그룹을 AID 값을 사용해 계층적으로 나눴다면, 한 그룹을 식별할 수 있는 AID의 MSB(most significant bits)로 구분할 수 있다. 즉, 슬롯에 할당된 스테이션이 복수 개의 스테이션을 포함하는 스테이션 그룹(station group)인 경우로서, 스테이션 그룹을 AID 값을 사용하여 계층적으로 나눈 경우, 생성부(910)는 AID 값의 MSB(most significant bits)값을 식별값으로 사용하여 싱크 프레임을 생성할 수 있다.

실시예에 따라서는 나머지 LSB 비트들은 한 패턴만 사용할 수 있다. 즉, 생성부(910)에 있어서, AID값의 LSB(least significant bits)값은 동일한 패턴을 가질 수 있다. 예를 들어, LSB 비트들을 모두 0으로 설정할 수 있다.

하지만, 스테이션 그룹에 MSB+LSB 조합을 가진 스테이션도 존재하므로, 그룹 스테이션(group station)과 유니크 스테이션(unique STA)을 구분하기 위해 별도의 한 비트 필드를 둘 수 있다. 즉, 생성부(910)는 슬롯에 할당된 스테이션이 복수 개의 스테이션을 포함하는 스테이션 그룹인 경우, 스테이션 그룹에 포함되는 그룹 스테이션(group station)과 유니크 스테이션(unique station)을 구분하기 위한 구분 비트 필드를 설정하여 싱크 프레임을 생성할 수 있다.

한편, 싱크 프레임은 슬롯마다 보내질 수 있으므로 그 크기가 작을수록 좋을 수 있다. 따라서, 실시예에 따라서는 싱크 프레임은 NDP(Null Data Packet) 형태일 수 있다. NDP는 프리앰블(preamble)로만 구성되는 프레임일 수 있다. 프리앰블은 동기와 채널 추정을 위한 LTF(long training field), STF(short training field) 및 SIG 필드(signal field)로 구성될 수 있다. 따라서 SIG 필드에 리시버 AID(receiver AID) 및 BSSID를 넣어줄 수 있다. 즉, 생성부(910)는 LTF(long training field), STF(short training field) 및 SIG 필드(signal field) 중 적어도 하나의 필드를 포함하는 NDP(Null Data Packet) 형태로 싱크 프레임을 생성할 수 있다. 또한, 생성부(910)는 SIG 필드에 리시버 AID(receiver AID) 및 BSSID 값을 설정하여 싱크 프레임을 설정할 수 있다.

이 때, SIG 필드의 비트 수 제한 때문에 부분 AID(partial AID)나 부분 BSSID(partial BSSID)를 사용할 수 있다. 또한, 부분(partial)이면 유일하게 결정할 수 없으므로 스크램블링(scrambling)이 사용될 수 있다. 즉, 생성부(910)는 SIG 필드에 부분 AID(partial AID) 또는 부분 BSSID(partial BSSID) 값을 설정할 수 있다.

이상 설명한 것과 같이 식별값을 포함하는 싱크 프레임이 생성되면, 전송부(920)는 슬롯의 스타트 지점에서 채널이 유휴 상태(idle state)인 경우, 생성된 싱크 프레임을 브로드캐스트(broadcast)할 수 있다. 따라서, 싱크 프레임을 수신한 후, 싱크 프레임에 표시(indication)된 스테이션만 채널 액세스가 허락되고, 그 외 스테이션들은 채널 액세스를 하지 못하므로 기다리게 될 수 있다.

실시예에 따라서는 생성부(910)는 표시된 스테이션 외의 스테이션들이 기다리는 동안 전력 절감(Power Saver)을 할 수 있도록 지속값을 적어줄 수 있다. 즉, 생성부(910)는 슬롯에 할당된 스테이션을 표시(indication)하는 식별값 및 지속값을 포함하도록 싱크 프레임을 생성할 수 있다. 싱크 프레임을 수신한 후, 싱크 프레임에 표시(indication)된 스테이션만 채널 액세스를 할 수 있다.

싱크 프레임에 표시된 스테이션 외의 다른 스테이션들은 수신한 지속값으로 NAV(Network Allocation Vector)를 설정할 수 있다. 또한, 다른 스테이션은 NAV가 0이 될 때까지 채널 액세스를 하지 않을 수 있다. 예컨대, 다른 스테이션들은 전력 절감을 위하여 NAV가 0이 될 때까지 슬립 상태(sleep status)로 천이할 수 있다. 따라서 슬롯에 할당된 스테이션을 충돌로부터 보호해줄 수 있다.

실시예에 따라서는 비트 수 제한 때문에 지속값 필드를 추가하지 못할 수 있다(예를 들어, NDP를 사용하는 경우). 이 때, 암묵적(implicit)으로 구간의 양을 나타내는 값을 정해놓고 이 구간마다 한번씩 싱크 프레임을 다시 보낼 수 있다. 즉, 생성부(910)는 싱크 프레임을 다시 전송하는 구간의 양을 나타내는 값을 설정할 수 있다. 또한, 전송부(920)는 설정된 값을 갖는 구간마다 싱크 프레임을 다시 전송할 수 있다.

구간의 값은 주로 슬롯 지속(slot duration)과 동일한 의미를 가지는데, 비콘을 듣지 않거나 OBSS의 STA를 위한 것이므로 슬롯 지속(slot duration)처럼 변할 수 있는 값이 아니라 고정된 값(fixed value)을 사용할 수 있다. 즉, 생성부(910)는 싱크 프레임을 다시 전송하는 구간의 양을 나타내는 값을 고정된 값으로 설정할 수 있다. 이렇게 고정된 시간 구간마다 싱크 프레임을 전송하는 것은 할당된 슬롯 구간 내에서 채널에 진입한 스테이션으로부터 슬롯 사용을 보호하기 위해서 사용할 수 있다.

본 발명의 일측에 따르면, 슬롯 사용 제어 장치(900)는 보호되고 있는 슬롯을 다시 해제(release)하여 다른 스테이션이 접근하도록 할 수 있다.

한편, 보호 되고 있는 슬롯을 슬롯에 할당된 스테이션이 다 사용하지 못할 수 있다. 이때, 일실시예에 따른 슬롯 사용 제어 장치(900)는 NAV를 해제하여 다른 스테이션의 접근을 허락할 수 있도록 하기 위해 CF-End 프레임을 사용할 수 있다.

슬롯 사용 제어 장치(900)는 보호되고 있는 슬롯에 할당된 스테이션이 진입하지 않는 경우, 슬롯을 해제할 수 있다.

UL의 경우, 슬롯 사용 제어 장치(900)의 전송부(920)는 싱크 프레임을 전송할 수 있다. 또한, 슬롯 사용 제어 장치(900)는 슬롯에 할당된 스테이션으로부터 프레임이 수신되기를 기다릴 수 있다.

전송부(920)는 미리 설정된 데이터 센싱 시간(data sensing time) 동안 슬롯에 할당된 스테이션으로부터 프레임이 수신되지 않는 경우, CF-End 프레임을 전송할 수 있다. 즉, 슬롯 사용 제어 장치(900)는 CF-End 프레임을 전송함으로써, 할당된 슬롯이 해제(release)되었음을 슬롯에 할당된 스테이션 외의 다른 스테이션에게 알릴 수 있다.

CF-End 프레임을 수신한 다른 스테이션은 설정된 NAV를 리셋(reset)할 수 있다. 또한, 다른 스테이션은 채널 액세스를 할 수 있다. 이 때, 실시예에 따라서는 다른 스테이션은 CF-End 프레임에 포함된 지속 필드(duration field)의 값 후에 채널 액세스를 시작할 수 있다.

DL의 경우, 전송부(920)는 슬롯에 할당된 스테이션으로 요청 관리 프레임을 전송할 수 있다. 또한, 슬롯 사용 제어 장치(900)는 미리 설정된 데이터 센싱 시간 동안 슬롯에 할당된 스테이션으로부터 요청 관리 프레임에 대응하는 응답 관리 프레임이 수신되지 않는 경우, 스테이션이 부재한다고 간주하고, CF-End 프레임을 전송할 수 있다. 이 때, 응답 관리 프레임은, 예컨대, 슬롯에 할당된 스테이션으로 보낸 데이터에 대한 ACK 프레임, RTS에 대한 CTS 프레임, 요청(request) 형태의 관리 프레임에 대한 응답 관리 프레임 등이 될 수 있다. CF-End 프레임을 수신한 다른 스테이션의 동작은 UL의 경우와 동일하게 동작할 수 있다.

실시예에 따라서는 슬롯에 할당된 스테이션은 채널을 사용하다가 더 이상 데이터가 없는 경우 채널을 해제할 수 있다.

슬롯에 할당된 스테이션은 할당된 슬롯에서 더 이상 전송할 프레임이 없는 경우, 슬롯 사용 제어 장치(900)에게 CF-End 프레임을 전송할 수 있다. 실시예에 따라서는 슬롯에 할당된 스테이션은 CF-End 프레임을 전송하는데 필요한 시간, SIFS 및 응답 CF-End 프레임을 전송하는데 필요한 시간을 합한 값을 CF-End 프레임의 지속 필드(duration field)의 값으로 설정할 수 있다.

슬롯 사용 제어 장치(900)는 슬롯에 할당된 스테이션으로부터 CF-End 프레임을 수신하면, 수신한 CF-End 프레임의 지속 필드의 값을 0으로 설정할 수 있다.

또한, 전송부(920)는 지속 필드의 값을 0으로 설정한 CF-End 프레임을 슬롯에 할당된 스테이션 외의 다른 스테이션으로 전송할 수 있다.

다른 스테이션은 슬롯에 할당된 스테이션으로부터 전송되는 CF-End 프레임과 액세스 포인트로부터 전송되는 CF-End 프레임 중 하나라도 수신하면, 채널 지속(duration) 시간 후에 채널 액세스를 할 수 있다.

본 발명에 따른 실시예들은 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 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드디스크, 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 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 액세스 포인트
110: STA 1
120: STA 2
130: STA 3

Claims

무선랜에서 액세스 포인트(AP)에 의해서 수행되는 방법에 있어서,
스테이션(STA)을 지시하는 식별 값을 포함하는 RA(Receiver Address) 필드를 포함하는 NDP (Null Data Packet) 프레임을 전송하는 단계;
상기 NDP 프레임을 전송한 후, 소정의 시간 동안 응답을 기다리는 단계; 및
상기 소정의 시간 동안 상기 NDP 프레임에 대한 응답 프레임이 수신되지 않는 경우, CF-End 프레임을 전송하는 단계를 포함하고,
상기 CF(Contention Free)-End 프레임은 NAV(Network Allocation Vector) 리셋을 위해서 상기 AP에 의해서 전송되고,
상기 NDP 프레임은 STF(Short Training Field), LTF(Long Training Field) 및 SIG(Signal) 필드를 포함하는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 NDP 프레임은 상기 STA이 깨어나는 시점에 전송되는, 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 NDP 프레임의 상기 RA 필드는 부분 AID(Association Identifier) 또는 부분 BSSID(Basic Service Set Identifier) 중의 하나 이상을 포함하는, 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 NDP 프레임은 상기 STA이 깨어나는 시점에 채널이 유휴(idle) 상태인 경우에 전송되는, 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 STA이 깨어나는 시점은, 상기 STA에게 할당되는 시간 슬롯들의 슬롯 바운더리(slot boundary) 또는 상기 STA에 대한 TWT(Target Wake Time) 중의 하나 이상에 해당하는, 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 NDP 프레임은, 상기 STA에게 할당되는 시간 슬롯들의 슬롯 바운더리 또는 상기 STA에 대한 TWT 중의 하나 이상을 보호하기 위해서 사용되는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 응답 프레임은 상기 STA으로부터 상기 AP로 전송되는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 NDP 프레임은 지속(duration) 필드를 더 포함하는, 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 지속 필드의 값은 상기 STA에 의한 상기 응답 프레임의 전송에 이용되는, 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 지속 필드의 값은 상기 STA 외의 하나 이상의 다른 STA에 의한 NAV 설정에 이용되는, 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 NDP 프레임은 비콘 프레임과 구별되며,
비콘 프레임 전송 시점들 사이의 시간에 전송되는, 방법.
무선랜에서 액세스 포인트(AP) 장치에 있어서,
스테이션(STA)을 지시하는 식별 값을 포함하는 수신자 주소(RA) 필드를 포함하는 NDP (Null Data Packet) 프레임을 생성하도록 설정되는 생성부;
상기 NDP 프레임을 전송하도록 설정되는 전송부;
상기 NDP 프레임을 전송한 후, 상기 장치는 소정의 시간 동안 응답을 기다리고,
상기 전송부는, 상기 소정의 시간 동안 상기 NDP 프레임에 대한 응답 프레임이 수신되지 않는 경우, CF-End 프레임을 전송하도록 설정되며,
상기 CF(Contention Free)-End 프레임은 NAV(Network Allocation Vector) 리셋을 위해서 상기 AP에 의해서 전송되고,
상기 NDP 프레임은 STF(Short Training Field), LTF(Long Training Field) 및 SIG(Signal) 필드를 포함하는, 장치.