KR20080040671A

KR20080040671A - 두 무선 장치 사이의 범위 확장

Info

Publication number: KR20080040671A
Application number: KR1020087001040A
Authority: KR
Inventors: 푸반필리 지. 매드하반; 아브히쉑 아브히쉑; 아머 에이. 핫산; 크리스티안 훗테마; 지옌동 루안
Original assignee: 마이크로소프트 코포레이션
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2008-05-08
Also published as: WO2007016321A2; US7483412B2; CN101233724A; CN101233724B; US20070025388A1; NO20080029L; CA2613677A1; WO2007016321A3

Abstract

IEEE 802.11 표준에 의해 강제된 타이밍 제한들로부터 생기는 범위 한계 너머로 무선 장치들의 범위를 확장하기 위한 메커니즘이 제공된다. 802.11 MAC의 상위 레벨에서 동작하는 메커니즘이 무선 장치들이 서로 멀리 떨어져 있는지 혹은 멀리 떨어져 있지 않은지를 결정한다. 무선 장치들이 서로 멀리 떨어져 있는 것으로 결정되면, 802.11 MAC의 하위 레벨에 있는 표준 재전송 프로토콜을 사용할 수 없게 되고, 커스텀 ACK 패킷이 사용된다. 서로 멀리 떨어져 있는 무선 장치 사이의 더 긴 전파 시간을 고려한 최대 지연 기간 내에 커스텀 ACK 패킷이 수신되면 전송된 패킷의 전달이 확인된다.

커스텀 ACK 패킷, 무선 장치, 범위 확장, 802.11 MAC, 표준 재전송 프로토콜

Description

두 무선 장치 사이의 범위 확장{RANGE EXTENSION BETWEEN TWO WIRELESS DEVICES}

본 발명은 무선 네트워크에 관한 것으로, 더 구체적으로는, IEEE 802.11 표준에 따라 작동하는 두 무선 장치 사이의 범위를 확장하기 위한 메커니즘에 관한 것이다.

통상적인 무선 네트워크에서, 하나 이상의 무선국들은 공통 무선 액세스 포인트와 관련된다. 무선국들 사이의 통신은 액세스 포인트를 통한 것이며, 이것은 보안 자격 증명을 받아들인 기지국에 대한 액세스를 제한하고 또한 무선 네트워크 및/또는, 인터넷과 같은, 공용 네트워크와 같은 다른 네트워크에 대한 인터페이스를 제공한다. 무선 네트워크는 무선 LAN(Local Area Network)에 대해 통상적으로 IEEE 802.11 표준에 따라 작동한다.

무선 네트워킹은 이제 모든 시장 영역, 즉, 가정, 퍼블릭 액세스(public access) 및 기업에서 사용되고 있다. 사용 모델(usage model)은 원격 기업 액세스, 가정에서의 인터넷 브라우징, 피어 투 피어 공동 작업 및, 최근에, 보이스-오버-인터넷(voice-over-internet)을 포함한다. 하지만, IEEE 802.11 MAC(Medium Access Control)에 기초한 무선 네트워킹은, 이동국(mobile station)이 데이터를 중계하는 액세스 포인트로부터 약 150 미터에 있을 때만 유용하다. 약 1 킬로미터의 거리에서는 무선 쓰루풋(throughput)이 본질적으로 쓸모가 없다. 802.11 표준에 따라 작동하는 두 장치는, 최대 전송 전력으로 작동하고 임의의 안테나를 사용하는 경우에도, 802.11 MAC의 CSMA/CA 부분의 타이밍 제한(timing restriction) 때문에 효과적으로 통신할 수 없다.

IEEE 802.11 표준에 의해 강제된 타이밍 제한들로부터 생기는 범위 한계 너머로 무선 장치들의 범위를 확장하기 위한 메커니즘이 제공된다. 802.11 MAC의 상위 레벨에서 작동하는 메커니즘은 무선 장치들이 서로 멀리 떨어져 있는지 혹은 멀리 떨어져 있지 않은지를 결정한다. 무선 장치들이 멀리 떨어져 있는 것으로 결정되면, 802.11 MAC의 하위 레벨에 있는 표준 재전송 프로토콜을 사용할 수 없게 되고, 커스텀(custom) ACK 패킷이 사용된다. 무선 장치들 사이의 더 긴 전파 지연(propogation delay)을 고려한 최대 지연 기간(maximum delay period) 내에 커스텀 ACK 패킷이 수신되면 전송된 패킷의 전달이 확인된다.

한 실시예에서, 제1 및 제2 무선 장치 사이의 무선 통신을 위한 방법은 제1 및 제2 무선 장치가 서로 멀리 떨어져 있는지 혹은 멀리 떨어져 있지 않은지를 결정하는 것을 포함한다. 제1 및 제2 무선 장치가 멀리 떨어져 있는 것으로 결정되면, 표준 재전송 프로토콜을 사용할 수 없게 되고, 패킷이 전송되고 패킷은 수신지 별 큐(per destination queue)에 놓인다. 커스텀 ACK 패킷이 최대 지연 기간 내에 수신되면, 전송된 패킷은 큐에서 삭제된다. 커스텀 ACK 패킷이 최대 지연 기간 내에 수신되지 않으면, 패킷은 큐에서 재전송된다.

다른 실시예에서, 무선 장치는, 무선 장치와 다른 무선 장치가 서로 멀리 떨어져 있는지 혹은 멀리 떨어져 있지 않은지를 결정하는 제1 컴포넌트, 무선 장치들이 멀리 떨어져 있는 것으로 결정되면 표준 재전송 프로토콜을 사용할 수 없게 하는 제2 컴포넌트, 수신지 별 큐, 및 패킷을 전송하고 패킷을 수신지 별 큐에 놓는 제3 컴포넌트를 포함한다. 커스텀 ACK 패킷이 최대 지연 기간 내에 수신되면 제4 컴포넌트가 전송된 패킷을 큐로부터 삭제한다. 커스텀 ACK 패킷이 최대 지연 기간 내에 수신되지 않으면 제4 컴포넌트는 큐로부터 패킷을 재전송한다.

또 다른 실시예에서, 제1 및 제2 무선 장치들 사이의 무선 통신을 위한 방법은 MAC(medium access control) 레이어의 하위 부분의 표준 재전송 프로토콜을 사용할 수 없게 하는 것, 및 MAC 레이어의 상위 부분에 구현된 커스텀 프로토콜을 사용하여 패킷을 전송하는 것을 포함한다.

본 발명에 대한 더 좋은 이해를 위해서, 첨부된 도면에 대한 언급이 이루어지며, 이것은 여기에 참조로서 통합된다.

도 1은 무선 네트워크에 대한 간략한 블록도이다.

도 2는 종래 기술 시스템에서 전송되고 수신된 신호들을 설명하는 타이밍도(timing diagram)이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 통신 방법의 흐름도이다.

도 4는 무선 장치들이 서로 멀리 떨어져 있는지 혹은 멀리 떨어져 있지 않은 지를 결정하기 위한 방법의 흐름도이다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 전송되고 수신된 신호들을 설명하는 타이밍도이다.

무선 LAN(10)의 예가 도 1에 도시된다. 무선 액세스 포인트(AP)(20)는 유선 연결(22)을 통해 유선 네트워크와 통신하고, 무선 링크를 통해 제1 무선 기지국(24) 및 제2 무선 기지국(26)과 통신한다. 단지 예로서, 액세스 포인트(20)는 무선 라우터일 수 있고, 무선 기지국(24 및 26)은 무선 기능을 가진 노트북 컴퓨터일 수 있다.

각 무선 기지국들은 애플리케이션 프로그램을 위한 플랫폼을 생성하기 위한 운영 체제를 갖춘 하나 이상의 프로세서를 가진 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다. 각 무선 기지국의 하드웨어 부분은, 현재 알려진 또는 컴퓨팅 장치에서의 사용을 위해 앞으로 개발될 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 각 무선 기지국의 소프트웨어 부분은 아래에 설명되는 것과 같은 통신 소프트웨어를 통합하는 운영 체제를 포함할 수 있다.

IEEE 802.11 표준에 따른 두 무선 장치는, 최대 전송 전력에서 작동되고 임의의 안테나를 사용할 때, 약 200 미터보다 먼 거리 D에서 효과적으로 통신할 수 없는데, 이는 802.11 MAC의 CSMA/CA 부분의 타이밍 제한 때문이다. 802.11 MAC의 CSMA/CA 부분을 변경하거나 하드웨어 대한 변경을 요구하지 않고, 무선 장치들이 더 먼 거리에서 효과적으로 통신할 수 있도록 하는 방법론이 제공된다. 두 장치들 은 두 액세스 포인트, 액세스 포인트와 클라이언트, 또는 두 클라이언트일 수 있다.

802.11 MAC는 브로드캐스트 및 유니캐스트 패킷과 관련된 다음의 규칙들을 갖는다. (1) 브로드캐스트 패킷은 전송된 패킷이 수신기(receiver)에 올바르게 수신되었음을 나타내기 위한 ACK(acknowledgment) 패킷을 필요로 하지 않는다. 따라서, 브로드캐스트 패킷이 802.11 MAC 레이어에서 재전송되지 않는다. (2) 유니캐스트 패킷 전송은 전송된 패킷이 수신기에 올바르게 수신되었음을 나타내기 위한 ACK 패킷을 필요로 한다. 송신기(sender)가 SIFS(Short Interframe Space) 간격과 ACK 시간제한 간격의 합 내에 ACK 패킷을 수신하지 않으면, 그것은 다음 전송 기회에 패킷을 재전송한다. 다른 클라이언트들은 정의된 채널 액세스 절차를 사용하여 채널 액세스를 위해 경쟁하기 전에, 현재 프레임이 성공적으로 수신된 경우를 위해 DIFS(Distributed Interframe Space) 간격을 기다리거나, 또는 실패한 전송을 위해 EIFS(Extended Interframe Space) 간격을 기다린다. 재시도 한계(retry limit)에 도달한 후 송신기는 재전송을 중단한다. 짧은 및 긴 재시도 한계들이 사용되고, 재전송을 위해 어떤 유형을 사용할 것인가에 대한 결정은 패킷의 크기에 기초한다. 패킷이 RTS(Request to Send) 임계값이라 불리는 특정 크기보다 작으면, 재전송을 위해 짧은 재시도 한계가 사용된다. 그렇지 않다면, 긴 재시도 한계가 사용된다. 짧은 재시도 한계의 디폴트 값은 7이고, 긴 재시도 한계는 4이고, RTS 임계값은 2347 바이트이다. 세 매개변수 모두 구성가능(configurable)하다.

두 무선 장치는 최대 전송 전력에서 작동하고 지향성 안테나를 사용하여 둘 사이의 물리적 도달 가능성(reachability)을 향상시킬 수 있다. 이것은 전송 전력 레벨의 적절한 구성 및 지향성 안테나(directional antenna)의 사용, 및 802.11 표준에 상술된 것과 같은 발견(discovery) 및 연결 구축(connection establishment)의 표준 방법들을 사용함으로써, 802.11 표준에 따라 현존하는 하드웨어를 통해 구현될 수 있다. 최대 범위를 얻기 위해, BSS(Basic Service Set) 속도 집합의 가장 낮은 속도가 사용될 수 있다. 하지만, 높은 속도에서 물리적 도달 가능성이 유지될 수 있으면 높은 속도가 사용될 수 있다. 포인트-투-포인트(point-to-point)의 최대 전송 전력에 대한 규제적 규칙(regulatory ruling)은 포인트-투-멀티포인트(point-to-multipoint)에 대해서보다 높다. 확장된 범위를 위해 필요한 지향성 안테나는 변경된 RF 프런트 엔트(front end)를 가지며 작을 수 있다.

이러한 두 무선 장치가 1 내지 2 킬로미터의 거리에서 통신할 수 있을 때에도, 802.11 MAC의 CSMA/CA 부분은 유니캐스트 패킷 전송 및 수신에 대해 타이밍 제한을 갖고 있으며, 이는 이러한 거리에서의 통신을 방해한다. 패킷이 전송될 때, 패킷이 수신기에 도달하기 전에, 전송 지연에 더해, 전파 지연이 패킷과 관련된다. 전파 지연은 송신기와 수신기 사이의 거리의 함수이다. 더 먼 거리는 더 많은 전파 지연을 가져온다. 이것은 수신된 패킷이 유효한 것으로 확인될 때, 수신기에 의해 전송된 ACK 패킷에 대해서도 동일하게 적용된다. 충분히 먼 거리에서, 전송된 패킷 및 이와 관련된 ACK 패킷의 전파 지연에 대응하는 큰 값 때문에, 802.11 MAC에 의해 정의되는 표준 지연 기간이 종료되고, 전송기(transmitter)는 같은 패킷을 재전송한다. 전송기가 표준 지연 기간 내에 ACK 패킷을 수신하지 못했기 때 문에, 전송기는 수신기가 패킷을 올바르게 수신하지 못했다고 결정한다. 실제에서는 이것이 진실이 아닐 수 있다. 표준 지연 기간이 종료될 때 ACK 패킷은 전송 중일 수 있고 전송기가 패킷을 재전송한다. 첫 번째 전송 또는 재전송에서 패킷이 수신기에 올바르게 수신되었다면, 수신기는 802.11 MAC의 중복 패킷 검출 메커니즘을 사용하여 이어지는 재전송들을 중단한다. 하지만, 재전송들은, 디폴트 짧은 재시도 한계(default short retry limit)의 경우에는 1/7의 배율로, 디폴트 긴 재시도 한계(default long retry limit)의 경우에는 1/4의 배율로 대역폭의 낭비를 가져온다.

만약 전송된 패킷이, 한 IP 데이터그램 또는 802.11 MSDU(MAC 서비스 데이터 유닛)로부터 802.11 MAC에 의해 생성된 단편(fragment)이었다면, 전송기는 제1 단편을 성공적으로 전송하는 데 실패한 후, 즉, 제1 단편에 대한 짧은 재시도 또는 긴 재시도 한계에 도달한 후, 남아있는 단편들의 전송을 중단하고, 이로써 전체 802.11 MSDU의 손실을 가져온다. 이 경우에, 만약 수신기가 제1 단편을 성공적으로 수신했다면, 동일한 802.11 MSDU의 다른 단편들을 기다리다 종료되고, 단편을 버린다. 또한, 전송기의 시간이 종료되고 패킷을 재전송할 때 ACK 패킷이 전송중일 수 있기 때문에 재전송에서 충돌의 가능성이 있다.

멀리 떨어진 무선 장치들을 위한 802.11 MAC의 CSMA/CA 부분의 동작이 도 2에 도시된다. 시간 0에서 패킷(50)이 전송되고, 장치 사이의 거리에 대응하는 전파 지연 때문에 이보다 늦은 시간에 수신지에서 수신된다. 패킷이 성공적으로 수신되었다고 가정하면, 수신기는 ACK 패킷(52)을 송신한다. 다시, 장치 사이의 거 리에 대응하는 전파 지연 때문에, ACK 패킷(52)은 표준 지연 기간이 종료된 후에 수신된다. 따라서, 전송기는 처음에 전송된 패킷이 손실된 것으로 판단하고, 표준 지연 기간의 종료에 이어 패킷(50)을 재전송한다. 제1 전송이 수신지에 성공적으로 수신되었다는 사실에도 불구하고 패킷은 재전송되고, 위에서 설명된 비효율을 가져온다.

논점은 다음과 같이 요약될 수 있다. (1) 802.11 MSDU가 단편화되면(fragmented), 전체 802.11 MSDU가 손실된다. (2) 802.11 MSDU가 단편화되지 않으면, 제1 전송의 성공이 수신기에서 802.11 MSDU의 전달의 성공을 결정한다. (3) 802.11 MSDU가 단편화되지 않고 제1 전송에서 성공적으로 수신되면, 재시도 한계의 값들에 좌우되는 배율(factor)로 대역폭이 낭비된다.

802.11 MAC의 CSMA/CA 부분을 변경함으로써 이러한 문제들을 해결하려는 모든 시도는 하드웨어의 변경을 필요로 하고 온-에어(on-air) 프로토콜을 변경시키는데, 이것은 이 방법들에 호감을 갖지 못하도록 하는 것이며, 현존하는 하드웨어 및표준 하드웨어의 상호 운용성이 결여될 높은 가능성을 생성한다. 따라서, 목표는 802.11 MAC의 CSMA/CA 부분을 변경하지 않는 솔루션이다.

이제 두 무선 장치들 사이의 범위를 확장하기 위한 무선 통신 방법이 설명된다. 개시된 방법의 제1 단계는 통신하고자 하는 두 무선 장치가 서로 멀리 떨어져 있는지 혹은 멀리 떨어져 있지 않은지를 검출하는 것을 포함한다. 멀리 떨어진 것과 멀리 떨어지지 않은 것의 차이는, 두 무선 장치가 표준 802.11 MAC를 사용할 때 효과적으로 통신할 수 없는 거리에 기초하며, 이 거리는 통상적으로 약 200 미터이 다. 특정 시스템에서 멀리 떨어진 것과 멀리 떨어지지 않은 것의 실제적인 차이는, 그 시스템의 타이밍 매개변수에 좌우된다. 만약 무선 장치들이 멀리 떨어지지 않은 것으로 결정되면, 표준 802.11 MAC 프로토콜이 사용될 수 있다. 만약 무선 장치들이 멀리 떨어진 것으로 결정되면, 무선 장치들의 범위를 확장시키기 위해 아래에 설명되는 통신 방법이 사용된다. 멀리 떨어져 있는지 혹은 멀리 떨어져 있지 않은지에 대한 결정은 통신하고자 하는 각 무선 장치들의 쌍에 대해 이루어진다.

멀리 떨어져 있는지 혹은 멀리 떨어져 있지 않은지에 대한 검출은, 발견 및 연결 구축 단계를 포함하여, 임의의 시간에 수행될 수 있다. 검출 논리는 오직 한 번만 전송되는 802.11 MPDU(MAC 프로토콜 데이터 유닛)에 대한 ACK 패킷이 실제로 수신되었음을 결정하는 것을 포함하며, ACK 패킷 수신의 결여에 의해 전송 상태는 실패한 것으로 나타난다. MPDU는 오직 한 번만 전송되는데, 이는 재전송과 제1 전송에 대한 ACK 패킷 간의 잠재적인 충돌을 피하기 위한 것이다. 이 경우에서, 재전송 계수(count)는 0이고, 802.11 MAC의 CSMA/CA 부분에 의해 특정되는 표준 지연 기간 내에 ACK 패킷을 수신하기 위한, 802.11 MPDU에 대한 전송 상태는 실패이다. 최대 지연 기간 내에 그리고 전송기가 다음 패킷을 전송하기 위해 채널에 대한 액세스를 얻기 전에 ACK 패킷이 수신되면, 장치들은 서로 멀리 떨어져 있는 것으로 결정된다. 멀리 떨어져 있다는 결론을 내리기 전에 여러 표본을 주시해야 한다. 각 전송된 패킷에 대해 ACK 패킷이 최대 지연 기간 내에 수신되면 장치들은 멀리 떨어져 있는 것으로 결정되고, 수신된 ACK 패킷은 실패한 전송과 관련(correlate)된다. 최대 지연 기간을 넘어서, 수신된 ACK 패킷은 폐기되고, 실패한 전송과 관 련되지 않는다. 이 검출은 아래에 설명되는 범위 확장을 위한 방법의 적용으로부터 기인한다. 검출 논리는 CSMA/CA 레이어 또는 802.11 MAC의 하위 MAC 부분을 확장하지 않고, 802.11 MAC의 상위 MAC 부분의 일부로서 제공될 수 있다. 이러한 접근은 논리를 구현하는 데 하드웨어에 대한 어떠한 변경도 요구되지 않도록 보장한다. ACK 패킷이 802.11 MAC의 CSMA/CA 부분에 의해 특정된 표준 지연 기간 내에 수신되면, 장치들은 서로 멀리 떨어지지 않은 것으로 결정되며 표준 802.11 통신 방법이 사용된다.

검출 논리는 임의의 시간에 ACK 패킷이 표준 지연 기간 내에 수신되었음을 확인함으로써 두 무선 장치가 더 이상 멀리 떨어져 있지 않음을 결정할 수 있다. 이 경우에서, ACK 수신 계수는 1, 재전송 계수는 0이고 802.11 MPDU의 전송 상태는 성공이다. 무선 장치들이 서로 멀리 떨어져 있지 않다는 결론을 내리기 전에 여러 표본을 주시해야 한다. 멀리 떨어지지 않은 것에 대한 검출은 802.11 통신 방법을 사용하게 하며, 또한 짧은 및 긴 재시도 한계들의 본래 값을 복원한다.

멀리 떨어진 무선 장치들의 검출을 위해, 두 무선 장치는 검출 논리 및 범위 확장을 위한 개시된 방법을 지원해야 한다. 기능성 정보는 연결 구축 단계의 일부로서 통신될 수 있으며, 예를 들어, 커스텀 정보 요소(custom information element)를 사용함으로써 그렇게 할 수 있다.

상술된 것과 같이 무선 장치들이 서로 멀리 떨어져 있는 것으로 결정되었다고 가정하면, 범위 확장을 위한 방법이 이용된다. 먼저, 짧은 재시도 한계 및 긴 재시도 한계 값들은 0으로 설정된다. 이것은 전송기가 유니캐스트 패킷을 브로드 캐스트 패킷으로 취급하도록 보장한다. 이것은 전송기가 수신기로부터 ACK 패킷 확인을 기다리지 않고, 재전송을 수행하지 않는다는 것을 의미한다. 하지만, 이것은 패킷의 성공적인 수신 후에 수신기에 의해 ACK 패킷이 전송되지 않는다는 것을 의미하지는 않는다. 만약 각 패킷에 대한 제1 전송이 수신기에 의해 성공적으로 수신되면, 상술된 논점들 (1) 및 (3)이 해결된다. 각 802.11 표준에 대해 짧은 재시도 한계 및 긴 재시도 한계 값들은 0으로 설정되어야 한다. 이것은 802.11 표준에 정의된 ACK-기반 재전송 메커니즘이 멀리 떨어져 있지 않은 무선 장치들에 대해 사용되고, 범위 확장을 위한 개시된 방법이 멀리 떨어져 있는 장치들에 대해서만 사용되도록 보장한다.

위에 설명된 논점 (2)를 해결하기 위해, 전송기는 전송된 패킷이 언제 손실되는지를 결정해야 한다. 패킷이 언제 손실되는지를 결정하기 위한 전송 논리는 802.11 MAC의 상위 MAC 부분을 확장함으로써 제공될 수 있다. 전송 논리는 수신지 별 유니캐스트 패킷 큐를 유지하고, 커스텀 ACK 패킷을 모니터한다. 커스텀 ACK 패킷은 802.11 표준에 정의된 것과 같은 커스텀 데이터 패킷 또는 커스텀 관리 패킷일 수 있다. 멀리 떨어져 있는 것으로 결정된 수신지로 전송된 모든 유니캐스트 패킷에 대해, 그리고 표준 ACK 패킷의 수신 결여에 의해 802.11 MAC의 CSMA/CA 부분이 전송 실패를 나타내는 것에 대해, 전송 논리는 커스텀 ACK 패킷을 수신할 때까지 또는 커스텀 ACK 패킷을 기다리는 최대 지연 기간이 종료될 때까지, 패킷을 수신지 별 패킷 큐에 계속 유지한다. 전송 논리가 최대 지연 기간 내에 커스텀 ACK 패킷을 수신하는 경우, 전송 논리는 큐로부터 패킷을 제거하고 다른 패킷의 전 송을 진행한다. 커스텀 ACK 패킷이 최대 지연 기간의 종료 전에 수신되지 않는 경우, 전송 논리는 패킷을 재전송하고 다시 커스텀 ACK 패킷을 기다린다. 재전송의 최대 횟수(maximum number)는 구성가능한 수(configurable number)일 수 있다.

실제 충돌이 발생하고 전송된 패킷이 손실될 때, ACK-기반 재전송의 표준 기술이 사용되지 않는다. 따라서, 수신기는 802.11 MSDU가 단편으로 송신되고 단편들 중 하나가 충돌을 겪었을 때, 성공적으로 수신된 단편들을 시간 만료(time-out)시키지 않기 위한 방법이 필요하다. 이 문제를 극복하기 위한 한 방법은, 전송기가 장치들이 멀리 떨어져 있음을 검출했을 때, 수신지 별로 기반(per destination basis) 단편화(fragmentation)를 사용할 수 없게 하는 것이다. 하지만, 단편화는 전송 에러 비율이 높을 때 유용하다. 작은 패킷은 빨리 전송되며, 따라서 충돌의 가능성을 감소시키고, 단편에 대한 재전송 비용이 더 작다. 이 문제를 극복하기 위한 또 다른 방법은 추가적인 단편 카운터를 유지함으로써 802.11 MAC의 상위 부분을 확장하는 것이다. 각 단편에 대한 커스텀 ACK 패킷은 단편 카운터를 증가(increment)시킨다. CSMA/CA 레이어 논리가 시퀀스 번호 및 단편 번호 확인을 위해 트리거(triggered)되지 않도록, 하위 MAC은 자신의 만료된 패킷의 버전을 상위 MAC에 나타내도록 지시된다.

이에 더해, 802.11 MAC의 CSMA/CA 레이어에서 각 패킷이 오직 한 번만 전송되기 때문에, 그리고 표준 ACK 패킷이 늦게 수신되기 때문에, 전송기는 다른 무선 장치들이 채널 액세스를 위해 경쟁하는 것을 피하기 위해 충분한 액세스를 시간을 확보하는 것이 중요하다. 이것은 802.11 헤더의 기간 필드(duration field)에 적 절한 값을 놓음으로써 이루어질 수 있다. 이것은 최적화인데, 이는 대부분의 다른 무선 장치들이 전송을 피할 수 있는 시간 내에 지연된 표준 ACK을 감지할 것이기 때문이다.

본 발명의 실시예에 따른 두 무선 장치 사이의 범위 확장을 위한 방법이 도 3-6을 참조하여 설명된다. 범위 확장을 위한 방법의 흐름도가 도 3에 도시된다. 단계(100)에서, 제1 및 제2 무선 장치가 서로 멀리 떨어져 있는지 또는 멀리 떨어져 있지 않은지에 대한 결정이 이루어진다. 제1 및 제2 무선 장치는, 예를 들어, 도 1에 도시된 무선 기지국(24) 및 액세스 포인트(20)에 대응될 수 있다. 단계(100)는 도 4에서 더 상세히 설명된다. 단계(102)에서 장치들이 멀리 떨어지지 않은 것으로 결정되면, 단계(104)에서 802.11 MAC의 하위 부분의 표준 프로토콜을 사용하여 패킷이 제1 장치로부터 제2 장치로 전송된다.

단계(102)에서 장치들이 서로 멀리 떨어져 있는 것으로 결정되면, 단계(110)에서 표준 802.11 MAC 프로토콜을 사용할 수 없게 된다. 상술된 것과 같이, 짧은 재시도 및 긴 재시도 한계들을 0으로 설정함으로써 표준 802.11 MAC 프로토콜을 사용할 수 없게 할 수 있다. 이것은 효과적으로 각 패킷 전송이 하위 MAC에 의해 브로드캐스트 전송으로 취급되도록 하며, 확인(acknowledgement)을 필요로 하지 않는다.

단계(112)에서, 패킷이 전송되고, 패킷 또는 패킷에 대한 지시자(pointer)가 수신지 별 큐에 놓인다. 단계(114)에서, 커스텀 ACK 패킷이 최대 지연 기간 내에 수신되었는지에 대한 결정이 이루어진다. 최대 지연 기간은 802.11 MAC의 하위 부분에 의해 특정된 표준 지연 기간보다 길고, 멀리 떨어져 있는 장치들과 관련된 더 긴 전파 지연을 허락한다. 커스텀 ACK 패킷이 최대 지연 기간 내에 수신되면, 단계(116)에서, 대응하는 패킷이 큐로부터 제거되고, 프로세스는 다른 패킷의 전송을 위해 다시 단계(112)로 돌아간다. 커스텀 ACK 패킷이 최대 지연 기간 내에 수신되지 않으면, 재전송 한계가 도달되었는지에 대한 결정이 단계(120)에서 이루어진다. 재전송 한계는 802.11 MAC의 하위 부분에서 사용된 재시도 한계에 대응되며, 상술된 것과 같이, 구성가능할 수 있다. 재전송 한계가 도달되었으면, 단계(122)에서 재전송 상태가 실패로 변경된다. 재전송 한계가 도달되지 않았으면, 단계(124)에서 패킷이 재전송되고, 재전송된 패킷에 대한 응답으로 커스텀 ACK 패킷이 최대 지연 기간 내에 수신되었는지를 결정하기 위해 프로세스는 다시 단계(114)로 돌아간다. 단계(112, 114, 116, 120, 122, 및 124)는 802.11 MAC의 상위 부분에 구현된 커스텀 프로토콜을 포함한다.

멀리 떨어져 있는 혹은 멀리 떨어져 있지 않은 장치들에 대한 검출을 위한 프로세스가 도 4에 도시된다. 단계(150)에서, 짧은 재시도 및 긴 재시도 한계를 0으로 설정함으로써 802.11 MAC의 하위 부분에서의 재전송이 불가능하게 된다. 이것은 효과적으로 패킷의 재전송을 막는다. 단계(152)에서, 제1 무선 장치로부터 제2 무선 장치로 패킷이 전송된다. 단계(154)에서, 표준 ACK 패킷이 표준 지연 기간 내에 수신되었는지에 대한 결정이 이루어진다. ACK 패킷이 표준 지연 기간 내에 수신되지 않으면, 전송 상태는 실패로 나타날 수 있다. 따라서, 전송 상태는 멀리 떨어져 있거나 멀리 떨어져 있지 않은 것에 대한 표시기(indicator)로서 사용 될 수 있다. ACK 패킷이 표준 지연 기간 내에 수신되면, 단계(156)에서 장치들은 멀리 떨어져 있지 않은 것으로 결정된다. ACK 패킷이 표준 지연 기간 내에 수신되지 않으면, 단계(158)에서 장치들은 멀리 떨어져 있는 것으로 나타난다. 단계(152) 및 단계(154)는 여러 번 반복될 수 있으며, 일관된 결과가 얻어지면 결론이 도달될 수 있다.

ACK 패킷이 최대 지연 기간 내에 수신되는 경우를 설명하는 타이밍도가 도 5에 도시된다. 제1 무선 장치에 대한 전송되고 수신된 신호들이 도시된다. 패킷(200)이 시간 0에서 전송되고 수신지 별 큐에 놓인다. 이것은 도 3의 단계(112)에 대응된다. 커스텀 ACK 패킷(210)이 표준 지연 기간 후, 하지만, 최대 지연 기간 전에 수신되고, 따라서, 패킷(200)이 수신지에서 성공적으로 수신되었음을 나타낸다. 패킷(200)은 큐로부터 제거되며 재전송되지 않는다. 이것은 도 3의 단계(114) 및 단계(116)에 대응된다.

커스텀 ACK 패킷이 최대 지연 기간 내에 수신되지 않는 경우를 설명하는 타이밍도가 도 6에 도시된다. 제1 무선 장치에 대한 전송되고 수신된 신호들이 도시된다. 패킷(220)이 시간 0에서 전송된다. 커스텀 ACK 패킷(230)이 수신되지 않았거나, 최대 지연 기간이 종료된 후에 수신된다. 이 경우, 커스텀 ACK 패킷이 수신되지 않고 최대 지연 기간이 종료된 후에 패킷(200)이 재전송된다. 이것은 도 3의 단계(114, 120, 및 124)에 대응된다.

본 발명의 상술된 실시예들은 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 소프트웨어에서 구현될 때, 소프트웨어 코드는 임의의 적절한 프로세서 또는 프로세서의 모음에 실행될 수 있으며, 프로세서는 단일 컴퓨터에 제공되거나 복수의 컴퓨터들 사이에 분포할 수 있다.

또한, 여기에 개시된 다양한 방법 또는 프로세스는 다양한 운영 체제 또는 플랫폼 중 임의의 하나를 사용하는 하나 이상의 프로세서에서 실행가능한 소프트웨어로 부호화될 수 있다. 이에 더해, 이러한 소프트웨어는 모든 임의의 수의 적합한 프로그래밍 언어 및/또는 전통적인 프로그래밍 또는 스크립팅 도구들을 사용하여 작성될 수 있으며, 또한 실행가능한 기계 언어 코드로 컴파일될 수 있다.

이 점에 있어서, 본 발명은 하나 이상의 프로그램으로 인코드된 컴퓨터 판독가능 매체(또는 복수의 컴퓨터 판독가능 매체)(예를 들어, 컴퓨터 메모리, 하나 이상의 플로피 디스크, 컴팩트 디스크, 광학 디스크, 자기 디스크 등)로서 구현될 수 있으며, 프로그램은 하나 이상의 컴퓨터 또는 다른 프로세서에 실행되었을 때, 위에서 설명된 본 발명의 다양한 실시예들을 구현한다. 컴퓨터 판독가능 매체들 또는 매체는 전송가능(transportable)하며, 따라서 그에 저장된 프로그램 또는 프로그램들이 하나 이상의 다른 컴퓨터 또는 다른 프로세서에 로드되어 상술된 본 발명의 다양한 양상들을 구현할 수 있다.

"프로그램" 또는 "소프트웨어"라는 용어는 여기에서 포괄적인 의미로 사용되며, 상술된 본 발명의 다양한 양상들을 구현하도록 프로그램, 컴퓨터 또는 기타 프로세서에 사용될 수 있는 모든 임의의 유형의 컴퓨터 코드 또는 컴퓨터 실행가능 명령어들의 집합을 나타낸다. 또한, 실시예의 한 양상에 따라, 실행되었을 때 본 발명의 방법들을 수행하는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들은 단일 컴퓨터 또는 프로세서에 존재할 필요가 없고, 본 발명의 다양한 양상들을 구현하도록 다수의 다른 컴퓨터 또는 프로세서들 사이에 모듈러 방식으로 분포할 수 있다.

컴퓨터 실행가능 명령어들은, 하나 이상의 컴퓨터 또는 다른 장치에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같이, 여러 형식으로 존재할 수 있다. 일반적으로, 프로그램 모듈은 특정 태스크 또는 특정 추상적 데이터 유형을 구현하는 루틴, 프로그램, 객체, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포함할 수 있다. 통상적으로 프로그램 모듈의 기능성은 다양한 실시예에서 요구되는 바에 따라 결합되거나 분산될 수 있다.

본 발명의 다양한 양상들은 홀로, 조합으로, 또는 다양한 배치로 사용될 수 있으며, 이들은 앞서 설명된 실시예들에서 구체적으로 논의되지 않았으며 따라서 이들은 적용에 있어 앞선 설명 또는 도면에 도시된 세부 사항 및 컴포넌트의 배치에 제한되지 않는다. 예를 들어, 한 실시예에서 설명된 양상들은 다른 실시예에서 설명된 양상들과 임의의 방식으로 결합될 수 있다.

청구 요소를 수식하기 위한, 청구항에서의 "제1", "제2", "제3" 등과 같은 서수 용어(ordinal term)의 사용은, 그 자체로서 어떤 우선 순위(priority), 선행(precedence), 또는 다른 청구 요소에 대한 한 청구 요소의 우위 또는 방법의 동작들이 수행되는 시간적 순서를 암시하지 않으며, (하지만 서수 용어를 사용하여) 청구 요소들을 구별하기 위해, 특정 명칭을 갖는 한 청구 요소를 동일한 명칭을 갖는 다른 요소와 구별하기 위한 레이블로서만 사용된 것이다.

또한, 여기에 사용된 어법 및 용어들은 설명의 목적을 위한 것이며 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. "포함하는(including)", "포함하는(comprising)", 또는 "갖는(having)", "포함하는(containing)", "포함하는(involving)" 및 여기에서의 이들의 변화(variation)들의 사용은 그 다음에 기재된 항목들 및 이들의 동등물뿐 아니라 추가적인 항목들을 포함하기 위한 것이다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 여러 양상들은 설명함으로써, 본 기술 분야의 숙련된 자들에게 다양한 변화, 변경, 및 개선들이 쉽게 떠오를 것이다. 이러한 변화, 변경, 및 개선은 본 명세서의 일부로 포함되도록 의도된 것이며, 본 발명의 정신 및 범위 내에 포함되도록 의도된 것이다. 따라서, 앞선 설명 및 도면들은 단지 예시적인 것이다.

Claims

제1 및 제2 무선 장치 사이의 무선 통신을 위한 방법으로서,

상기 제1 및 제2 무선 장치가 서로 멀리 떨어져 있는지 혹은 멀리 떨어져 있지 않은지를 결정하는 단계;

상기 제1 및 제2 무선 장치가 서로 멀리 떨어져 있다면, 표준 재전송 프로토콜을 사용할 수 없게(disable) 하는 단계;

패킷을 전송하고 상기 패킷을 수신지 별 큐(per destination queue)에 놓는 단계;

커스텀 ACK 패킷이 최대 지연 기간 내에 수신되면, 상기 전송된 패킷을 상기 큐로부터 삭제하는 단계; 및

상기 커스텀 ACK 패킷이 상기 최대 지연 기간 내에 수신되지 않으면, 상기 패킷을 상기 큐로부터 재전송하는 단계

를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 무선 장치가 서로 멀리 떨어져 있는지 혹은 멀리 떨어져 있지 않은지를 결정하는 단계는 패킷의 재전송을 불가능하게 하는 단계, 패킷을 전송하는 단계, 및 표준 ACK 패킷이 표준 지연 기간 내에 수신되지 않으면, 상기 제1 및 제2 무선 장치가 멀리 떨어져 있다고 결정하는 단계를 포함하는 방법.
제2항에 있어서,

상기 제1 및 제2 무선 장치가 서로 멀리 떨어져 있는지 혹은 멀리 떨어져 있지 않은지를 결정하는 단계는 패킷의 재전송을 불가능하게 하는 단계, 두 번 이상 패킷을 전송하는 단계, 및 상기 전송된 패킷 각각에 대해 표준 ACK 패킷이 표준 지연 기간 내에 수신되지 않으면, 상기 제1 및 제2 무선 장치가 서로 멀리 떨어져 있다고 결정하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 재전송을 불가능하게 하는 단계는 재시도 한계(retry limit)를 0으로 설정하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 재전송을 불가능하게 하는 단계는 패킷 별(per packet basis)로 재전송을 불가능하게 하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 패킷을 상기 큐로부터 재전송하는 단계는, 상기 커스텀 ACK 패킷이 수신되지 않으면 구성가능한(configurable) 횟수로 상기 패킷을 재전송하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,

제1 및 제2 무선 장치가 서로 멀리 떨어져 있는 것으로 결정되면 단편화를 사용할 수 없게 하는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서,

단편화를 사용할 수 있게 하고, 단편 카운터(fragment counter)를 유지하고, 각 단편에 대한 상기 커스텀 ACK 패킷으로 상기 단편 카운터를 증가시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서,

패킷 헤더의 기간 필드(duration field)의 값을 조정하여 상기 커스텀 ACK 패킷을 수신하기 위한 충분한 시간을 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
무선 장치에서의 실행을 위한 명령어들로 인코드된 컴퓨터 판독가능 매체로서, 상기 명령어들은 실행되었을 때, 제1항에 정의된 방법들을 수행하는 컴퓨터 판독가능 매체.
무선 장치로서,

상기 무선 장치 및 다른 무선 장치가 서로 멀리 떨어져 있는지 혹은 멀리 떨 어져 있지 않은지를 결정하는 제1 컴포넌트;

상기 무선 장치들이 서로 멀리 떨어져 있는 것으로 결정되면 표준 재전송 프로토콜을 사용할 수 없게 하는 제2 컴포넌트;

수신지 별 큐;

패킷을 전송하고 상기 패킷을 상기 수신지 별 큐에 놓는 제3 컴포넌트; 및

커스텀 ACK 패킷이 최대 지연 기간 내에 수신되면 상기 전송된 패킷을 상기 큐로부터 삭제하고, 상기 커스텀 ACK 패킷이 상기 최대 지연 기간 내에 수신되지 않으면 상기 패킷을 상기 큐로부터 재전송하는 제4 컴포넌트

를 포함하는 무선 장치.
제11항에 있어서,

상기 제1 컴포넌트는 패킷의 재전송을 불가능하게 하고, 패킷을 전송하고, 표준 ACK 패킷이 표준 지연 기간 내에 수신되지 않으면 상기 무선 장치들이 서로 멀리 떨어져 있다고 결정함으로써, 상기 무선 장치 및 다른 무선 장치가 서로 멀리 떨어져 있는지 혹은 멀리 떨어져 있지 않은지를 결정하는 무선 장치.
제11항에 있어서,

상기 제2 컴포넌트는 재시도 한계를 0으로 설정함으로써 상기 표준 재전송 프로토콜을 사용할 수 없게 하는 무선 장치.
제11항에 있어서,

상기 무선 장치들이 서로 멀리 떨어져 있을 때, 단편화를 사용할 수 없게 하는 컴포넌트를 더 포함하는 무선 장치.
제11항에 있어서,

단편화를 사용할 수 있게 하고, 단편 카운터를 유지하고 각 단편에 대한 상기 커스텀 ACK 패킷으로 상기 단편 카운터를 증가시키는 컴포넌트를 더 포함하는 무선 장치.
제1 및 제2 무선 장치 사이의 무선 통신을 위한 방법으로서,

MAC(medium access control) 레이어의 하위 부분의 표준 재전송 프로토콜을 사용할 수 없게 하는 단계; 및

상기 MAC 레이어의 상위 부분에 구현된 커스텀 프로토콜을 사용하여 패킷을 전송하는 단계

를 포함하는 방법.
제16항에 있어서,

상기 패킷을 전송하는 단계는,

패킷을 전송하고 상기 패킷을 수신지 별 큐에 놓는 단계;

커스텀 ACK 패킷이 최대 지연 기간 내에 수신되면, 상기 전송된 패킷을 상기 큐로부터 삭제하는 단계; 및

상기 커스텀 ACK 패킷이 상기 최대 지연 기간 내에 수신되지 않으면, 상기 패킷을 상기 큐로부터 재전송하는 단계

를 포함하는 방법.
제16항에 있어서,

상기 제1 및 제2 무선 장치가 서로 멀리 떨어져 있는지 혹은 멀리 떨어져 있지 않은지를 결정하는 단계; 및

상기 제1 및 제2 무선 장치가 서로 멀리 떨어져 있다면, 상기 표준 재전송 프로토콜을 사용할 수 없게 하는 단계

를 더 포함하는 방법.
제18항에 있어서,

상기 제1 및 제2 무선 장치가 서로 멀리 떨어져 있는지 혹은 멀리 떨어져 있지 않은지를 결정하는 단계는 패킷의 재전송을 불가능하게 하는 단계, 패킷을 전송하는 단계, 및 표준 ACK 패킷이 표준 지연 기간 내에 수신되지 않으면, 상기 제1 및 상기 제2 무선 장치가 서로 멀리 떨어져 있다고 결정하는 단계를 포함하는 방법.
무선 장치에서의 실행을 위한 명령어들로 인코드된 컴퓨터 판독가능 매체로 서, 상기 명령어들은 실행되었을 때, 제16항에 정의된 방법을 수행하는 컴퓨터 판독가능 매체.