KR20060031867A - 고속 능동 스캐닝 방법, 고속 능동 스캐닝에 의한 핸드오프제공 방법, 액세스 포인트, 고속 능동 스캐닝 시스템 및제 1 무선국 - Google Patents

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KR20060031867A KR1020067000920A KR20067000920A KR20060031867A KR 20060031867 A KR20060031867 A KR 20060031867A KR 1020067000920 A KR1020067000920 A KR 1020067000920A KR 20067000920 A KR20067000920 A KR 20067000920A KR 20060031867 A KR20060031867 A KR 20060031867A
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Abstract

종래의 능동 스캐닝에서의 지연을 감소시키는 고속 능동 스캐닝 방법 및 액세스 포인트 장이가 개시되어 있다. 이 방법은 현재 알려져 있는 것보다 높은 우선순위를 AP에 부여하여 프로브 응답을 전송하는 단계를 포함한다. 이 우선순위는 프로브 응답의 전송의 지연이 있을 때 도입되고, 따라서, 바람직하게, 프로브 응답은 AP가 응답을 준비하는데 필요로 하는 시간과 이미 전송 중인 프레임에 대한 완료 시간을 합친 시간만큼 지연될 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 적어도 하나의 특정 액세스 포인트(AP)(258,278)를 갖는 특정 채널 상에서 그와 통신하는 STA(238,248,268)가 유니캐스트 프로브 요청 메시지를 전송하는 단계와, STA에 의해 전송된 프로브 요청 메시지를 특정 AP(278)가 수신하는 단계와, 특정 채널의 포인트 조정 함수(PCF) 프레임간 간격(PIFS)(325)을 특정 AP(278)이 감지하는 단계와, 특정 AP(278)가 PIFS 이후에 프로브 요청 메시지에 응답하여 프로브 응답 메시지(330)를 STA(238)에 전송하는 단계를 포함한다. 프로브 요청 이 유니캐스트인 경우, 하나의 AP만이 응답할 것이기 때문에 백오프 간격이 필요없다. 통상적인 트래픽은 보다 긴 DIFS 간격에 백오프 간격을 합친 간격을 사용하여 충돌을 피하기 때문에, AP는 항상 다른 아이템이 채널 상에서 응답할 수 있는 것보다 빠르게 프로브 요청의 스캔에 응답할 수 있다. 따라서, 프로브 응답 메시지를 전송하는 경우 AP에 우선순위를 부여할 수 있다.

Description

고속 능동 스캐닝 방법, 고속 능동 스캐닝에 의한 핸드오프 제공 방법, 액세스 포인트, 고속 능동 스캐닝 시스템 및 제 1 무선국{METHOD TO ACHIEVE FAST ACTIVE SCAN IN 802.11 WLAN}
본 발명은 IEEE 802.11 프로토콜을 사용하는 무선 근거리 통신망에 관한 것으로, 특히 장치가 제 2 액세스 포인트와 새로운 링크가 설정될 때까지 제 1 액세스 포인트로부터 핸드오프되는 경우 발생하는 프로시저에 관한 것이다.
802.11 WLAN은 두 가지 유형의 네트워크, 즉 인프라구조 기본 서비스 세트(BSS) 및 독립 기본 서비스 세트(IBSS)를 지원한다. BSS는 WLAN의 기본 구축 블록이고 전형적으로 액세스 포인트(AP)의 조정(coordination)을 통해 서로 통신하는 무선국(station) 세트로서 정의될 수 있다. 따라서, 각 BSS는 적어도 두 개의 무선국(STA) 및 하나의 액세스 포인트(AP)로 구성된다.
BSS의 동작 모드는 인프라구조 모드로 지칭되고, 이 모드에서는 적어도 하나의 AP와 하나의 STA가 존재하며, 이 AP 및 이 AP가 지원하는 하나 또는 다수의 STA는 기본 서비스 세트로 알려져 있다. STA는 AP를 사용하여 유선 네트워크의 자원 을 액세스하고, 또한 동일한 BSS 내의 다른 STA와 통신한다. 유선 네트워크는 AP의 배치 여부에 따라, 조직 인트라넷(organization intranet) 또는 인터넷을 포함할 수 있다. IBSS와 관련하여, 무선국(STA)은 피어 투 피어 네트워크에서 AP 또는 분산 시스템(DS)을 사용하지 않고 통신하며 이는 피어 투 피어 모드로 지칭된다. 이와 달리, 이 모드는 또는 당업계에서는 "ad-hoc 모드"로도 지칭된다. ad-hoc 모드를 사용하여 통신하는 둘 이상의 무선 STA는 IBSS를 형성한다.
BSS 네트워크에서, 분산 시스템(DS)에 의해 접속되는 둘 이상의 BSS 세트는 확장형 서비스 세트(ESS)로서 알려져 있으며, 그의 서비스 세트 식별자에 의해 식별된다. AP의 무선 커버리지 영역이 겹치는 경우, STA는 네트워크 층 접속을 유지하면서 로밍, 즉 (하나의 AP의 BSS 내의) 하나의 위치에서 (다른 AP의 BSS 내의) 또 다른 위치로 이동할 수 있다. 이러한 프로세스는 "핸드오프"로 지칭된다.
핸드오프 프로시저 동안, 통신 두절 기간이 발생하는데, 이 기간은 기존의 통신 링크가 끊어지고 새로운 링크가 설정될 때까지의 기간이다. 통신 두절 기간은 STA가 이웃의 다른 AP를 탐색하는 스캐닝 프로세스와, STA가 이 스캐닝 프로세스 동안에 발견한 새로운 AP를 인증(authenticate)하고 이 AP와 재연관되는 진행 프로세스로 구성된다. 현재의 기술 상태에서는, 통신 두절 기간은 스캐닝 부분에 의해 지배를 받고, 인증 및 재연관에 필요한 시간은 총 통신 두절 기간의 작은 부분을 차지한다.
IEEE 802.11에서, STA는 두 가지 유형의 스캐닝, 즉 수동 스캐닝 및 능동 스캐닝을 수행할 수 있다.
수동 스캐닝에 있어서, STA는 단순히 관심 채널로 이동하여 AP에 의해 전송된 주기적 비콘을 (있다면) 수동적으로 주위를 기울인다.
능동 스캐닝에 있어서, STA는 브로드캐스트 프로브 요청(probe request)을 전송하고 사전결정된 기간을 대기한 후 임의의 "프로브 응답(probe response)"이 프로브 요청에 응답하여 AP에 의해 송신되었는지 여부를 결정한다. 평균적으로, 능동 스캐닝은 수동 스캐닝보다 빠른 결과를 얻을 수 있다.
능동 스캐닝에 있어서, STA는 보통 하나의 채널에서 20 ms(사전결정된 기간임)를 초과하여 대기하지 않는 반면, 수동 스캐닝에 있어서는, STA는 비콘을 수신하도록 보장하기 위해 비콘 간격(예를 들어, 100ms)까지 대기할 필요가 있다.
현재의 IEEE 802.11 표준에 따르면, AP는 "매체 액세스 룰"로 지칭되는 것을 준수한다. 통상적으로, STA가 능동 스캐닝을 수행하는 경우, 이 STA는 제일 먼저 프로브 요청을 제 1 채널에 전송하고 AP가 이 제 1 채널에 대한 프로브 응답으로 답변하는 것을 대기한다. STA가 AP로부터 프로브 응답을 얻는 것이 빠를수록, STA가 각 특정 채널을 스캐닝하는데 소용되는 시간은 더 줄어들게 된다. 통상적으로, 임의의 다른 STA가 정상 데이터 프레임에 대해 동일한 매체 액세스 룰을 따르는 것과 같이 AP는 프로브 응답에 대해 동일한 매체 액세스 룰을 따른다.
STA에 의해 전송된 프로브 요청은 전형적으로 브로드캐스트 메시지이며, 이 메시지는 STA가 이러한 요청을 수신할 수 있는 특정 채널 상의 모든 AP를 인식하지 못한다는 것을 의미한다. 또 다른 문제점은 다수의 AP가 동시에 응답하는 경우, 충돌로 인해 전송되는 데이터는 무의미하게 된다. 따라서, 표준은 이러한 파국적 충돌의 발생을 막기 위한 프로토콜(매체 액세스 룰)을 개발하였다.
도 1은 매체 액세스 룰이 동작하는 방식을 도시한다. 프레임을 송신하기를 원하는 STA는 먼저 분산 조정 함수(DCF) 프레임간 공간(DIFS) 기간(100) 동안 매체를 감지한다. 매체가 DIFS 기간 동안 유휴 상태로 유지되는 경우, STA는 (0,CW)의 범위에서 백오프 간격을 선택하며, CW는 경쟁 윈도우(110)를 나타낸다. 초기 CW는 사전설정된 최소 경쟁 윈도우 크기(CWmin)로 설정되고, 사전결정된 최대 경쟁 윈도우 크기(CWmax)에 도달할 때까지 재전송이 발생할 때마다 두배가 된다. 매체가 유휴한 상태로 유지되는 각 타임 슬롯(120)마다, STA는 백오프 간격을 1씩 감소시킨다. STA는 백오프 간격이 0에 도달하는 경우 전송을 시작한다.
그러나, AP는 동일한 매체 액세스 룰을 사용하여 프로브 응답을 전송하고 다른 STA도 마찬가지로 이 룰을 사용하여 정상 데이터 패킷을 전송하기 때문에, 프로브 응답 전송은 다른 STA로부터의 데이터 전송에 의해 지연될 수 있다. BSS 내의 STA 숫자 및 트래픽 로드에 따라, 지연은 상당히 클 수 있다.
도 2a는 현재의 프로토콜 하에서 프로브 응답이 매체에 대한 경쟁하는 데이터 전송에 의해 지연되는 과정을 도시하는 타이밍도이다. 도면의 좌측 상단에서, 아이템(210)은 스캐닝 무선국에 의해 이루어지는 프로브 요청을 도시한다. 도면의 우측 하단에는 AP로부터의 실제 프로브 응답(275)이 도시되어 있으며, 이 응답에 이어 스캐닝 무선국에 의한 확인(ACK)(280)이 뒤따른다. 중간에 지연이 존재하는데, 이 지연은 전형적으로 프로브 응답이 AP에 의해 전송되고 특정 STA에 의해 수신되기 전에 다른 STA에 서비스가 제공되는 경우(220-250에서) 발생하는데, 그 이 유는 이 다른 STA는 정상 데이터 패킷을 전송하기 때문이다. 이들 모든 아이템은 현재의 프로토콜에 따라 동일한 레벨의 우선순위를 갖는다.
STA가 관심 AP의 식별에 대한 사전 지식을 가지고 있는 경우, STA는 브로드캐스트 프로브 요청보다는 유니캐스트 요청을 목표 AP에 전송할 수 있다. 유니캐스트 메시지의 경우, 동일한 요청에 대해 다수의 AP가 응답하는 확률이 제거된다. 따라서, 다수의 AP 간에 경쟁/충돌을 고려할 필요가 없으며 모든 AP가 프로브 응답을 동일한 STA에 동시에 전송할 필요가 없다.
그러나, STA가 특정 관심 AP에 대한 사전 지식을 가지고 있지 않은 경우, 프로브 응답을 동일한 STA에게 동시에 전송하려 하는 다수의 AP 간에 경쟁이 있을 수 있다. 현재의 프로토콜이 프로브 응답 전송에 대해 정상 DCF를 사용하는 이유 중 하나는 동일한 프로브 STA에 프로브 응답을 전송하는 다수의 AP 간의 경쟁을 해결하기 위해서이다. 무선 프로토콜과 유선 프로토콜 간의 주요 차이점은 무선 매체 전송 상의 데이터 충돌의 관리에서 충동 검출 및 회피를 인지하는 것이 훨씬 어렵다는 것이다. 주변의 가능한 AP에 대한 임의의 지식이 없다면, STA는 브로드캐스트 어드레스를 사용하여 프로브 응답을 전송하고 그에 따라 요청을 수신하는 임의의 AP는 프로브 응답으로 응답할 수 있다. 다수의 AP가 동시에 요청에 대해 응답하는 경우 충돌을 피하기 위해, 경쟁 윈도우 및 백오프 간격을 갖는 DCF 룰이 사용된다.
도 2b는 무선 노드 그룹을 도시한다. 노드(1 및 2)(238,248)는 서로에 대해 그리고 AP(258)에 주의를 기울인다. 유사하게, 노드(2 및 3)(248,268)도 또한 서 로에 대해 그리고 AP(258)에 주의를 기울인다. 문제는 노드(1 및 3)(238,268)가 동시에 전송하려 하는 경우에 발생한다. 이 경우에, 노드(1 및 3)(238,268)로부터의 데이터 충돌은 양 노드로부터 데이터 전송의 적어도 일부분(전부는 아니더라도)을 손상시킬 것이다. DCF 회부 충돌 함수는 전송 전에 매체를 감지하여 그 매체가 사용 중인지 여부를 검출한다. 매체가 사용중이 아니면, 전송은 지연없이 이루어질 것이다. 그러나, 매체가 또 다른 무선 STA에 의해 사용되고 있다는 것을 감지하게 되면, 전송하기를 원하는 STA는 전송을 시도하기 전에 알고리즘에 따라 소정의 기간을 대기할 것이다. 매체 유용성의 감지는 빈 채널 평가(clear channel assessment)로서 당업계에 잘 알려져 있다.
802.11에서, DCF는 소정 프레임의 전송이 성공적이었다는 것을 나타내는 확인(ACK) 프레임을 필요로 한다. 타이머 기능은 얼마 동안 ACK를 대기해야 하는지를 나타내고, 이 시간프레임을 초과하는 시간은 에러로 간주된다. DCF는 또한 PHY-특정 값에 기초하는 프레임 간격 타이머를 제공하는 것으로 알려져 있다. 이러한 타이머는 전송 전에 매체가 유휴 상태인지를 감지한다. 다른 프레임 간격으로 기능하는 두 개의 다른 유형의 간격은 슬롯 타임 및 SIFS(Short Inter-frame Space) 타임이다. SIFS는 프레임 간격 거리 중 최단거리이며, 이미 진행 중인 전송을 종료시킨다. 타임 슬롯은 수신 송신 선회 시간과 에너지 검출 시간의 합으로서 정의될 수 있다. DSSS PHY에 대한 SIFS는 10 마이크로초이고 FHSS PHY에 대해서도 28 마이크로초이며, SIFS 및 슬롯 타임은 다른 간격에서의 구성요소, 예를 들어 DIFS(Distribution Interface Frame), EIFS(extend interframe space) 및 PCF 프레임간 공간(PIFS)으로서 사용될 수 있다. DCF는 DIFS를 사용하여 데이터의 송신을 인에이블링하는 반면, EIFS는 에러로서 보고되는 프레임의 프로세스를 인에이블링한다.
요약하면, 현재 방식에서 그것이 능동인지 또는 수동인지를 스캐닝함에 있어 단점이 있다. 능동 스캐닝인 경우에도, 채널 스캐닝 프로세스는 STA가 가능한 채널 모두를 스캐닝해야하는 최악의 경우에는 수백 밀리초까지 소요될 수 있다. 스캐닝이 수행되면, STA에 의해 수행되어야 하는 제 2 프로세스(STA는 스캐닝 프로세스에서 발견된 새로운 AP를 인증하고 그와 연관됨)는 단지 수십 밀리초를 소요하여 완료된다. 비교해 보면, 이 시간은 스캐닝 기간에 의해 사용되는 알짜 시간보다 상당히 적다. 따라서, 이 기술분야에서는 지금까지 알려지지 않은 고속 능동 스캐닝을 제공하는 방법이 필요하다.
본 발명은 종래의 능동 스캐닝의 지연을 감소시키는 고속 능동 스캐닝을 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 현재 알려져 있는 것보다 높은 우선순위를 AP에 부여하여 프로브 응답을 전송하는 단계를 포함한다. 본 발명은 무선국이 매체에 대해 우선 액세스를 갖도록 할 수 있게 한다는 점에서 PIFS의 속성의 장점을 이용한다. 본 발명에 따르면, 프로브 응답은 AP가 응답을 준비하는데 필요로 하는 시간과 AP가 프로브 응답을 전송할 준비가 되어 있는 경우 이미 전송 중인 프레임에 대한 완료 시간을 합친 시간만큼 지연될 필요가 있다. AP가 프로브 응답을 전송할 준비가 되어 있기 전에 전송되지 않은 임의의 다른 데이터 프레임은 프로브 응답에 임의의 또 다른 지연을 야기하지 않을 것이다.
특히, 유니캐스트 프로브 요청에서, 프로브 응답에 대한 매체 액세스 룰은 능동 스캐닝에서의 지연을 줄이기 위해 변경될 수 있다. 보다 높은 우선순위는 AP에 의한 프로브 응답의 전송 지연을 줄이고, 따라서 바람직하게는, 프로브 응답은 AP가 응답을 준비하는데 필요로 하는 시간과 이미 전송 중인 프레임의 완료 시간을 합친 시간만큼만 지연될 수 있다. 본 발명은 또한 STA 또는 AP의 하드웨어의 복잡성을 증가시키지 않고 구현될 수 있다는 점에서 또한 바람직하다.
도 1은 종래의 무선 환경에서 매체 액세스 룰이 동작되는 방식을 도시하는 도면,
도 2a는 현재의 프로토콜 하에서의 프로브 응답을 도시하는 타이밍도,
도 2b는 분산 조정 함수에 의해 구현되는 충돌 회피 기능을 설명하도록 정렬된 무선 노드의 그룹을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 방법을 따르는 경우의 최단 응답 시간을 도시하는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 액세스 포인트가 어떻게 구성되어 스캐닝하는 STA에 우선순위를 허용하는지를 보여주는 하나의 가능한 예시적인 도면.
도면과 연계하여 제공되는 후속하는 설명은 제한이 아닌 예시 목적을 위해 제공된다는 점을 이해해야 한다. 당업자라면, 본 발명의 사상 및 첨부된 청구항의 범주 내에서 본 발명의 다양한 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 무선국의 개수 및 유형, 여러 유형의 액세스 포인트, 및 둘 간의 전송 유형은 달라질 수 있다. 프로브 요청 메시지 이외의 다른 메시지도 본 발명에 따라 우선순위를 수신할 수 있고, 이러한 것도 본 발명의 사상 및 첨부된 청구항의 범주 내에 있으며 이는 프로브 요청 유닛, 감지 유닛 및 PIFS 동안의 응답을 지칭하며 본 발명에 따라 우선순위가 주어질 수 있는 메시지 유형의 예이며 여기에 제한되는 것은 아니다. 끝으로, 확인(ACK)과 같은 항목은 불필요한 설명으로 본 발명을 모호하게 하지 않도록 하기 위해 때때로 이하의 설명 및 첨부된 청구항에서는 포함되지 않는다. 그러나, 이러한 단계는 사용되는 프로토콜에 따라 필요한 것으로 인식된다. 802.11는 바람직한 WLAN 프로토콜이지만, 본 발명이 이러한 시스템에만 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따르면, AP는 현재의 구현기법과 유사하게 프로브 응답을 준비하는데 그 시간을 소요하도록 허용된다. 그러나, 종래 기술과는 달리, 매체가 PIFS(Point Inter-frame Space)에 대해 비사용 중이라는 것을 AP가 감지하였다면, 이 AP가 준비가 되는 대로 프로브 응답을 전송하도록 허용된다.
AP는 백오프 간격없이 PIFS 프레임간 간격을 사용하여 프로브 응답을 전송한다. 백오프 간격이 필요하지 않는 하나의 이유는 STA가 유니캐스트 메시지를 채널 상의 특정 AP에 전송하고, 채널 상에서 다른 AP가 이용가능하더라도 이 특정 AP만이 유니캐스트 메시지에 응답할 것이기 때문이다. AP가 백오프 간격없이 전송할 수 있는 두 번째 이유는 이 AP가 PIFS 프레임간 간격 동안 전송하는 유일한 것이기 때문이다. 통상적인 데이터 트래픽은 PIFS 간격보다 긴 DIFS 간격 동안 대기한다. 따라서, AP는 다른 STA 전송과 겹쳐 스캐닝하는 STA에 우선순위를 제공할 수 있다. STA는 현재의 AP와의 연관성 범위 밖으로 이동할 수 있고 움직일 수 있기 때문에, 능동 스캐닝 동안에 우선순위를 부여함으로써 STA가 핸드오프 전에 현재의 AP의 범위 밖을 벗어나게 되어 중단/접속해제 통신을 야기하게 되는 기회가 줄어든다. AP가 접속해제를 위한 소정의 STA를 선택할 수 있는 경우가 있을 수 있고, 우선순위는 이 STA가 중단되기 보다는 핸드오프될 확률을 증가시키는데 도움을 준다.
PIFS는 PCF(Point Coordination Function)에 의해 사용되어 무선 매체가 비사용 중인 것으로 판정된 후 이 매체에 대한 배타적인 액세스를 얻는다. 매체 액세스 룰의 한 부분은 PIFS가 소정의 관리 및 제어 메시지, 예를 들어 폴링 프레임용으로 사용될 수 있다는 것이다. PIFS를 사용하면, AP는 DIFS 및 백오프 간격을 사용하여 데이터 프레임을 전송하려 시도하는 다른 STA와의 경쟁에서 항상 승리할 것이다.
도 3은 종래의 방법보다는 현재 청구하는 본 발명의 방법을 사용하는 보다 짧은 지연을 도시한다. 본 명세서에서, 그것은 참조번호(305)로 도시되어 있으며 스캐닝 STA는 도 2a에 도시되어 있는 통상의 방식으로 프로브 요청을 전송한다. 프로브 요청이 전송된 후, 도 3은 다른 STA(310)가 도 2a에 도시되어 있는 통상적 인 방식으로 데이터 패킷 등을 전송하는 것을 도시한다.
그러나, 그 차이는 AP가 프로브 응답을 반환할 준비가 되어 있는 경우에 확연해진다. 응답자 AP가 프로브 응답을 공급할 준비가 될 시간까지, 또 다른 STA에 의해 전송되는 데이터 프레임이 이미 존재하고 이 프레임은 다른 STA 중 하나에 의해 ACK 응답(320)으로 증명된다.
동일한 우선순위로 인해 그의 차례를 단지 대기하는 대신, AP는 이전의 전송(데이터 및 ACK)이 종료된 직후 PIFS(325)를 사용하여 채널 액세스를 취득하고 프로브 응답(330)을 프로브 요청(305)을 전송한 스캐닝 STA에 전송한다. AP가 프로브 응답을 준비하는데 필요한 시간은 하나의 데이터 프레임 교환보다 길지 않은 것으로 가정하면, 도 3의 예시는 프로브 응답이 경험할 수 있는 최대 지연을 나타낸다.
달리 말하면, 본 발명에 따라, DIFS 기간을 대기하고, 프레임간 간격 기간을 예정하며 백오프 알고리즘을 사용하여 다른 장치와의 임의의 경쟁을 제거하는 대신, 본 발명의 AP는 PIFS로 지칭되는 PCF 프레임간 간격의 종단부에서 시작하는 프로브 응답을 전송할 수 있다.
SIFS(Short Inter-frame Space time)를 사용하면 AP에게는 프로브 응답 전송에 대해 훨씬 높은 우선순위가 부여될 것이지만, 그의 애플리케이션은 실용적이지 못할 수 있다. SIFS가 프로브 요청을 즉각 뒤따르는 경우, 이것은 AP가 프로브 요청을 수신한 후에 SIFS 시간 내에 준비되어 있는 프로브 응답을 갖도록 요구하며, 현재 모든 AP는 할 수 없다. SIFS가 다른 STA의 소정의 다른 전송을 뒤따르는 경 우, 프로브 응답은 SIFS를 또한 사용하는 이전의 전송에 대응하는 확인 프레임과 충돌할 수 있다. 충돌을 피하기 위해, 전송에 대해 SIFS를 사용하는 감속 기능을 할 수 있는 백오프 간격이 도입될 필요가 있다. 따라서, 본 출원인은 AP가 프로브 응답을 전송하기에 적합한 PFIS, 즉 다음의 최단 프레임간 간격 시간을 선택한다.
도 4는 본 발명에 따른 액세스 포인트의 구성에 대한 예이다. 당업자라면, 액세스 포인트가 스캐닝 무선국(STA)에 우선권을 부여하게 하는 다수의 방법이 있음을 이해할 것이다. 또한, 유닛 또는 모듈은 본 발명을 수행하기 위한 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다는 점에 유의해야 한다. 또한, 감지 및 송신에 사용되는 하드웨어/소프트웨어/펌웨어 중 일부는 AP에 이미 존재하지만, 프로브 요청 메시지를 수신한 후의 DIFS보다는 PIFS 동안 응답함으로써 스캐닝 STA 프로브 요청에 우선권을 부여하도록 프로그래밍 또는 셋업되지는 않는다.
도 4에 따르면, STA(401)는 원래 액세스 포인트(402)에 의해 제어된다. 이동국일 수 있는 무선국은, 더 유리하게는, 그 위치가 STA(401)에 더욱 근접하여 더욱 유리한 위치에 있거나, 또는 AP(403)가 그 범위 내에 많은 STA를 갖지 않을 때에 경쟁 이슈(contention issues)가 거의 없기 때문에 더욱 유리한 위치에 있는 새로운 액세스 포인트(403)로 핸드오프될 필요가 있다.
AP(403)는 프로브 요청 감지 유닛(410), 프레임간 통신 감지 유닛(415), 및 PIFS 유닛 뒤의 프로브 응답을 포함하는 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어 모듈을 포함한다. 이들 유닛/모듈은 더 큰 유닛의 일부이거나, 또는, 예를 들어, 802.11 하에서 MAC(중간 액세스 제어) 프로토콜을 즉시 실행하는 유닛의 일부일 수 있다.
프로브 요청 감지 유닛(410)에 의해 프로브 요청을 감지하자마자, AP(403)는 통상적인 방식 및 타임프레임 내에 준비될 수 있는 프로브 응답 메시지를 준비한다. 프레임간 통신 감지 유닛(415)은 특히 PIFS(325)의 경우에 프레임간 공간용 채널을 모니터링하며, 프로브 응답 수단(420)은 그것을 감지하는 즉시 응답을 전송할 것이다. AP(403)는 프로브 응답을 전송하기 전에 백오프 윈도우(backoff window) 및/또는 알고리즘 카운트다운을 사용하도록 요구되지 않음에 유의한다. 그러나, 다른 경쟁 이슈가 있는 경우, 이러한 백오프 메커니즘이 사용될 수 있다. 이러한 백오프 메커니즘은 DIFS 프레임간 공간을 사용할 때의 경쟁을 해결하는 것과 유사하게 동작한다.
PIFS 후의 프로브 응답을 수신하지 않고서 사전결정된 시간 주기가 지나는 경우에 발생할 수 있는 본 발명의 여러 시나리오(변형)가 존재한다. 첫째, STA는 단순히 동일한 AP에 유니캐스트 메시지를 재시도(retry)한다. 둘째, STA는 동일한 채널 상의 다른 AP에 유니캐스트 메시지를 전송한다. 셋째, STA는 상이한 채널 상의 다른 AP에 유니캐스트 메시지를 전송한다. 넷째, STA는 동일한 채널 상에 프로브 요청 메시지를 브로드캐스팅한다. 다섯째, STA는 상이한 채널 상에 프로브 요청 메시지를 브로드캐스팅한다. "재시도(retry)"가 유닛 캐스트 메시지인 경우, STA에 의해 이용되는 사전결정된 시간 주기는 타임아웃 이전에 STA가 통상적으로 대기하는 20ms와는 대조적으로 PIFS 타임프레임보다 약간 더 클 수 있다. 당업자 라면, 전체 시스템 응답을 열화시키지 않고서도 주어진 응답 시간당 다수의 타임아웃이 최소화될 수 있도록 사전결정된 시간 프레임이 변경될 수 있음을 이해할 것이다. 일단 프로브 응답 메시지가 STA에 의해 수신되어 승인되면, AP(403)로의 나머지 핸드오프 과정이 계속될 수 있다. 본 발명의 스캐닝 방법에 의하면 상당한 시간이 절약될 수 있는데, 이는 데이터 패킷의 정상 전송보다 AP가 프로브 응답을 전송하는 데 사용하는 더 높은 우선순위 덕분에, 핸드오프에 요구되는 STA가 AP로부터의 프로브 응답을 더 빨리 수신할 것으로 예상되기 때문이다.
따라서, 본 발명은 우선순위 시스템이 대부분의 WLAN을 포함하는 무선국 및 액세스 포인트의 현재 프로토콜 및 하드웨어에 대한 임의의 주요 오버홀(overhaul) 없이 핸드오프될 필요가 있는 STA를 서비스하게 한다.

Claims (24)

  1. 무선 근거리 네트워크(WLAN) 상의 이동국(STA)과 적어도 하나의 액세스 포인트(AP) 사이에서 고속 능동 스캐닝을 수행하는 방법에 있어서,
    (a) STA(238)가 자신과 통신하는 특정 액세스 포인트(AP)(258,278)를 갖는 특정 채널 상으로 프로브 요청 메시지(210,305)를 전송하는 단계와,
    (b) 단계(a)에서 상기 STA(238)에 의해 전송된 상기 프로브 요청 메시지(210,305)를 상기 특정 AP(258,278)가 수신하는 단계와,
    (c) 상기 특정 채널의 포인트 조정 함수(PCF) 프레임간 간격(PIFS)(325)을 특정 AP(278)가 감지하는 단계와,
    (d) 상기 특정 AP(278)가 상기 PIFS 이후에 상기 프로브 요청 메시지에 응답하여 프로브 응답 메시지(330)를 상기 STA(238)에 전송하는 단계를
    포함하는 고속 능동 스캐닝 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로브 응답 메시지(330)는 단계(d)에서 백오프 간격을 수행하지 않고 상기 특정 AP(278)에 의해 전송되는 고속 능동 스캐닝 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로브 요청 메시지(210,305)는 상기 특정 AP(278)로의 유닛 캐스트 메시지인 고속 능동 스캐닝 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 STA(238)가 사전결정된 기간 내에 프로브 응답 메시지를 수신하지 않는 경우, 상기 STA는 분산 조정 함수 프레임간 공간 주기(DIFS) 프레임간 간격(215,306)을 감지하고, 상기 STA는 (i) 상기 특정 채널 상에서 상기 프로브 요청 메시지를 모든 이용가능한 AP에 브로드캐스팅하기 전에 백오프 간격을 선택 및 구현하는 고속 능동 스캐닝 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 STA(238)가 사전결정된 기간 내에 프로브 응답 메시지를 수신하지 않는 경우, 상기 STA는 분산 조정 함수 프레임간 공간 주기(DIFS) 프레임간 간격(215,306)을 감지하고, 상기 STA는 (i) 상기 특정 채널과 다른 채널 상에서 상기 프로브 요청 메시지를 브로드캐스팅하기 전에 백오프 간격을 선택 및 구현하는 고속 능동 스캐닝 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 STA(238)가 사전결정된 기간 내에 프로브 응답 메시지를 수신하지 않는 경우, 상기 STA는 상기 특정 채널 상에서 또 다른 AP를 선택하고 분산 조정 함수 프레임간 공간 주기(DIFS) 프레임간 간격(215,306)을 감지하며, 상기 STA는 (i) 유니캐스트 메시지를 포함하는 또 다른 프로브 요청 메시지를 전송하기 전에 백오프 간격을 선택 및 구현하는 고속 능동 스캐닝 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 STA(238)가 사전결정된 기간 내에 프로브 응답 메시지를 수신하지 않는 경우, 상기 STA는 다른 채널 상에서 또 다른 AP를 선택하고 분산 조정 함수 프레임간 공간 주기(DIFS) 프레임간 간격(215,306)을 감지하며, 상기 STA는 (i) 유니캐스트 메시지를 포함하는 또 다른 프로브 요청 메시지를 전송하기 전에 백오프 간격을 선택 및 구현하는 고속 능동 스캐닝 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 백오프 간격은 (0,CW)의 범위를 갖으며, CW는 경쟁 윈도우(contention window)(110)를 나타내는 고속 능동 스캐닝 방법.
  9. 제 3 항에 있어서,
    STA로부터 상기 유니캐스트 프로브 요청 메시지(215,305)를 수신하는 것에 응답하여 상기 PIFS 이후에 상기 특정 AP(278)만 전송하는 고속 능동 스캐닝 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    (e) 상기 프로브 요청 메시지에 응답하여 상기 STA(238)가 프로브 응답 메시지(330)의 수신에 대해 확인(acknowledge)을 하는 단계와,
    (f) 상기 STA(238)가 상기 특정 AP(278)와의 핸드-오프 기능을 계속하는 단계를
    더 포함하는 고속 능동 스캐닝 방법.
  11. 근거리 무선 네트워크(WLAN) 상에서 이동국(STA) 및 적어도 하나의 액세스 포인트(AP) 사이에서 고속 능동 스캐닝하는 방법에 있어서,
    (a) STA(238,248,268)가 자신과 통신하는 적어도 하나의 액세스 포인트(AP)(258,278)를 갖는 특정 채널 상으로 유니캐스트 메시지를 포함하는 프로브 요청 메시지를 전송하는 단계와,
    (b) 단계(a)에서 상기 STA에 의해 전송된 상기 프로브 요청 메시지를 상기 특정 AP(278)가 수신하는 단계와,
    (c) 상기 특정 AP(278)가 프로브 응답 메시지를 준비하는 하는 단계와,
    (d) 상기 특정 채널의 포인트 조정 함수(PCF) 프레임간 간격(PIFS)(325)을 상기 특정 AP(278)이 감지하는 단계와,
    (e) 상기 특정 AP(278)가 상기 프로브 요청 메시지에 응답하여 프로브 응답 메시지를 상기 STA(238)에 전송하는 단계를
    포함하는 고속 능동 스캐닝 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 특정 AP로부터 응답없이 사전결정된 기간이 지나간 경우, 상기 STA가 DIFS 프레임간 간격(215,306)을 감지하고, 상기 STA는 (i) 상기 특정 채널 상에서 상기 프로브 요청 메시지를 브로드캐스팅하기 전에 백오프 간격을 선택 및 구현하는 고속 능동 스캐닝 방법.
  13. 무선 근거리 통신망(WLAN) 상에서 제 1 액세스 포인트(AP)(258)와 연관된 이동국(STA)(238)과 새로운 AP(278) 사이에서 고속 능동 스캐닝에 의한 핸드오프를 제공하는 방법에 있어서,
    (a) 무선국(238,248,268)이 특정 채널의 분산 조정 함수(DCF) 프레임간 간격 주기(DIFS)를 감지하는 단계와,
    (b) 적어도 하나의 새로운 액세스 포인트(AP)(278)를 갖는 상기 특정 채널를 통해 이와 통신하는 STA(238,248,268)가 프로브 요청 메시지(210,305)를 전송하는 단계와,
    (c) 단계(b)에서 상기 STA(238,248,268)에 의해 전송된 상기 프로브 요청 메시지(210,305)를 상기 적어도 하나의 새로운 AP(278)가 수신하는 단계와,
    (d) 상기 새로운 AP(278)가 프로브 응답 메시지를 준비하는 단계와,
    (e) 상기 특정 채널의 포인트 조정 함수(PCF) 프레임간 간격(PIFS)(325)을 상기 새로운 AP(278)가 감지하는 단계와,
    (f) 상기 프로브 요청 메시지(210,305)에 응답하여 상기 새로운 AP(278)가 프로브 응답 메시지(330)를 상기 STA에 전송하는 단계와,
    (g) 상기 STA(238,248,268)가 상기 새로운 AP(278)를 인증하고 그와 재연관되며, 이어서 상기 STA(238,248,268)는 상기 새로운 AP(278)로 핸드오프되는 단계를
    포함하는 핸드오프 제공 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 프로브 응답 메시지(330)는 백오프 간격을 수행하지 않고 상기 새로운 AP(278)에 의해 단계(f)에서 전송되는 핸드오프 제공 방법.
  15. 하나 이상의 액세스 포인트(AP)(402,403) 사이에서 무선국(STA)(401)의 핸드오프를 용이하게 하기 위해 우선순위를 제공하는 무선 근거리 통신망(WLAN)에서의 액세스 포인트에 있어서,
    프로브 요청 메시지가 특정 통신 채널 상으로 전송되는 때를 감지하는 프로프 요청 감지 유닛(405)과,
    상기 특정 통신 채널 상에서 포인트 조정 프레임간 간격(PIFS)을 감지하는 프레임간 통신 감지 유닛(415)과,
    상기 PIFS가 상기 프레임간 통신 감지 유닛(415)에 의해 감지된 후 상기 프로브 응답 메시지를 전송하는 프로브 응답 전송 수단(420)을
    포함하는 액세스 포인트.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 프레임간 통신 감지 유닛(415) 및 상기 프로브 응답 수단(420)은 특정 채널의 분산 조정 함수(DCF) 프레임간 간격 주기(DIFS)를 감지하고 상기 DIFS 및 백오프 간격 이후 비-유니캐스트 수신지 어드레스를 갖는 프로브 요청에 응답하는 액세스 포인트.
  17. 무선 근거리 통신망 상에서 제 1 무선국(238)과 적어도 하나의 무선국(258,278) 사이의 고속 능동 스캐닝 시스템에 있어서,
    자신과 통신하는 특정 제 2 무선국(258)을 갖는 특정 채널 상으로 프로브 요청 메시지(210,305)를 전송하는 제 1 무선국(238)과,
    상기 제 1 무선국(238)에 의해 전송된 상기 프로브 요청 메시지(210,305)를 상기 특정 제 2 무선국(258)에 의해 수신하는 수단- 상기 수단은 상기 특정 채널의 포인트 조정 함수 프레임간 간격을 상기 특정 제 2 무선국(258)에 의해 감지함 -과,
    상기 포인트 조정 함수 프레임간 간격이 감지된 후 상기 프로브 요청 메시지(210,305)에 응답하여 프로브 응답 메시지(275)를 상기 제 1 무선국(238)에 전송하는 상기 제 2 무선국(258)을
    포함하는 고속 능동 스캐닝 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 프로브 응답 메시지(275)는 백오프 간격을 수행하지 않고 상기 특정 제 2 무선국(258)에 의해 전송되는 고속 능동 스캐닝 시스템.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 무선국(238)에 의해 전송된 상기 프로브 요청 메시지(305)는 상기 특정 제 2 무선국(258)로의 유니캐스트 메시지를 포함하는 고속 능동 스캐닝 시스템.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 무선국(238)은 상기 특정 제 2 무선국(258)으로부터 프로브 응답 메시지가 사전결정된 기간 내에 수신되지 않는 경우, 상기 제 1 무선국(238)이 분산 조정 함수 프레임간 간격 주기를 감지하도록 적응되고, 상기 제 1 무선국(238)은 상기 특정 채널 상에서 상기 프로브 요청 메시지(305)를 모든 이용가능한 제 2 무선국(258,278)에 브로드캐스팅하기 전에 백오프 간격을 선택 및 구현하는 고속 능동 스캐닝 시스템.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 무선국(238)이 상기 특정 제 2 무선국(258)으로부터 프로브 응답 메시지를 사전결정된 기간 내에 수신하지 않는 경우, 상기 제 1 무선국(238)은 분산 조정 함수 프레임간 간격 주기를 감지하고, 상기 제 1 무선국(238)은 상기 특정 채널과는 다른 채널 상에서 상기 프로브 요청 메시지(305)를 브로드캐스팅하기 전에 백오프 간격을 선택 및 구현하는 고속 능동 스캐닝 시스템.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 무선국(238)이 상기 특정 제 2 무선국(258)으로부터 프로브 응답 메시지를 사전결정된 기간 내에 수신하지 않는 경우, 상기 제 1 무선국(238)은 상기 특정 채널 상에서 또 다른 제 2 무선국(278)을 선택하고 분산 조정 함수 프레임간 간격 주기를 감지하고, 상기 제 1 무선국(238)은 유니캐스트 메시지를 포함하는 또 다른 프로브 요청 메시지(305)를 브로드캐스팅하기 전에 백오프 간격을 선택 및 구현하는 고속 능동 스캐닝 시스템.
  23. 하나 이상의 제 2 무선국(402,403) 사이에서 핸드오프를 용이하게 하기 위해 우선순위를 제공하는 무선 근거리 통신망에서의 제 1 무선국(403)에 있어서,
    프로브 요청 메시지가 특정 통신 채널 상으로 전송되는 때를 감지하는 프로프 요청 감지 유닛(405)과,
    상기 특정 통신 채널 상에서 포인트 조정 함수 프레임간 간격을 감지하는 프레임간 통신 감지 유닛(415)과,
    상기 포인트 조정 함수 프레임간 간격이 상기 프레임간 통신 감지 유닛(415) 에 의해 감지된 후 상기 프로브 응답 메시지를 전송하는 프로브 응답 전송 수단(420)을
    포함하는 제 1 무선국(403).
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 프레임간 통신 감지 유닛(415) 및 상기 프로브 응답 수단(420)은 특정 채널의 분산 조정 함수 프레임간 간격 주기를 감지하고 상기 분산 조정 함수 프레임간 간격 주기 및 백오프간격 이후 비-유니캐스트 수신지 어드레스를 갖는 프로브 요청에 응답하는 제 1 무선국.
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