KR20130105709A

KR20130105709A - 무선랜 시스템에서 식별 정보 할당을 기반으로 한 통신 방법 및 이를 지원하는 장치

Info

Publication number: KR20130105709A
Application number: KR1020137018586A
Authority: KR
Inventors: 김은선; 석용호; 박종현; 유향선
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2011-01-16
Filing date: 2012-01-16
Publication date: 2013-09-25
Also published as: CN103430601B; ES2598028T3; WO2012096549A3; KR101497856B1; HUE029651T2; EP2664197A4; EP2664197B1; CN103430601A; PL2664197T3; US9220061B2; US20130329620A1; US9888439B2; US20160165534A1; EP2664197A2; EP3091796A1; WO2012096549A2; EP3091796B1

Abstract

무선랜 시스템에서 스테이션에 의해 수행되는 식별 정보 할당을 기반 통신 방법이 제공된다. 상기 방법은 액세스 포인트(Access Point; AP)로부터 식별자 할당 메시지를 수신하되, 상기 식별자 할당 메시지는 상기 STA에 대한 식별 정보 및 상기 STA을 위한 적어도 하나 이상의 TIM(traffic indication map) 요소가 전송되기 시작하는 시점에 대한 TIM 오프셋 정보를 포함하고, 상기 TIM 오프셋 정보가 지시하는 시점에 상기 AP로부터 제1 TIM 요소를 수신하고, 상기 제1 TIM 요소에 상기 식별 정보가 포함되어 있는지 여부를 결정하고, 및 상기 제1 TIM 요소가 상기 식별 정보를 포함하면 상기 AP로부터 제1 데이터 프레임을 수신하는 단계를 포함한다.

Description

무선랜 시스템에서 식별 정보 할당을 기반으로 한 통신 방법 및 이를 지원하는 장치{METHOD FOR COMMUNICATION BASED ON IDENTIFYING INFORMATION ASSIGNMENT AND APPARATUS FOR THE SAME}

본 발명은 무선랜 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선랜 시스템에서 식별 정보 할당을 기반으로 한 스테이션(Station; STA)의 통신 방법 및 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.

무선랜 시스템에서는 스테이션(station; STA)의 운영 모드로 액티브 모드(active mode)와 파워 절약 모드(power save mode)를 지원한다. 액티브 모드는 STA이 어웨이크 상태(awake state)로 동작하여 프레임을 송수신할 수 있는 운영 모드를 의미한다. 반면, 프레임 수신을 위해 활성화 상태에 있을 필요 없는 STA의 파워 절약(power saving)을 위해 파워 세이브 모드 운영이 지원된다. PSM을 지원하는 스테이션(station; STA)은 자신이 무선 매체에 접근할 수 있는 기간이 아닌 경우에 취침 상태(doze mode)로 동작함을 통하여 불필요한 파워 소모를 방지할 수 있다. 즉, 해당 STA으로 프레임이 전송될 수 있는 기간 동안 또는 해당 STA이 프레임을 전송할 수 있는 기간 동안에만 어웨이크 상태(awake state)로 동작한다.

무선랜 시스템에서 액세스 포인트(Access Point; AP)는 파워 세이브 모드로 동작하는 STA들에 대해 전송할 트래픽(traffic)을 관리한다. AP는 특정 STA에게 전송될 버퍼된 트래픽(buffered traffic)이 존재하는 경우 이를 해당 STA에게 알려주고, 프레임을 전송할 수 있는 방법이 필요하다. 또한 STA은 취침 상태로 동작함에 있어서, 자신에 대한 버퍼된 트래픽이 존재하는지 판단하고, 존재한다면 어웨이크 상태로 전환하고 프레임을 정상적으로 수신할 수 있는 방법이 필요하다.

위와 같이 파워 세이브 모드로 동작하는 STA에게 버퍼된 트래픽에 대한 프레임을 전송하는 것은 STA을 식별할 수 있는 정보를 기반으로 수행될 수 있다. 한편, 동일한 STA 식별 정보가 복수의 STA에 할당이 될 수 있는 무선랜 환경에서는 새로운 STA 식별 정보를 할당해주거나 또는 기존 STA식별 정보를 특정 조건에 따라 재정의 또는 변경하여 통신을 수행하는 방법이 요구될 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 무선랜 시스템에서 파워 세이브 모드(power save mode)로 동작하는 스테이션(Station; STA)에게 식별 정보(identifying information)을 할당해주는 프로토콜(protocol)을 기반으로 한 통신 방법 및 이를 지원하는 장치를 제공하는 것이다.

일 양태에 있어서, 무선랜 시스템에서 스테이션에 의해 수행되는 식별 정보 할당을 기반 통신 방법이 제공된다. 상기 방법은 액세스 포인트(Access Point; AP)로부터 식별자 할당 메시지를 수신하되, 상기 식별자 할당 메시지는 상기 STA에 대한 식별 정보 및 상기 STA을 위한 적어도 하나 이상의 TIM(traffic indication map) 요소가 전송되기 시작하는 시점에 대한 TIM 오프셋 정보를 포함하고, 상기 TIM 오프셋 정보가 지시하는 시점에 상기 AP로부터 제1 TIM 요소를 수신하고, 상기 제1 TIM 요소에 상기 식별 정보가 포함되어 있는지 여부를 결정하고, 및 상기 제1 TIM 요소가 상기 식별 정보를 포함하면 상기 AP로부터 제1 데이터 프레임을 수신하는 단계를 포함한다.

상기 식별자 할당 메시지는 상기 적어도 하나 이상의 TIM 요소가 전송되는 인터벌을 지시하는 TIM 인터벌 정보를 더 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 제1 TIM 요소 수신 시점에서 상기 TIM 인터벌 정보가 지시하는 시간 후에 제2 TIM 요소를 수신하고, 상기 STA은, 상기 제2 TIM 요소에 상기 식별 정보가 포함되어 있는지 여부를 결정하고, 및 상기 STA은, 상기 제2 TIM 요소가 상기 식별 정보를 포함하면 상기 AP로부터 제2 데이터 프레임을 수신하는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 방법은 새로운 식별 정보를 포함하는 새로운 식별자 할당 메시지를 수신하고, 상기 STA은, 제 3 TIM 요소를 수신하고, 상기 STA은, 상기 제3 TIM 요소에 상기 새로운 식별 정보가 포함되어 있는지 여부를 결정하고, 및 상기 STA은, 상기 제3 TIM 요소에 상기 새로운 식별 정보가 포함되면, 상기 AP로부터 제3 데이터 프레임을 수신하는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 새로운 식별자 할당 메시지는 새로운 TIM 오프셋 정보를 더 포함할 수 있다. 상기 제3 TIM 요소를 수신하는 것은 상기 새로운 TIM 오프셋 정보가 지시하는 시점에 수행될 수 있다.

상기 제1 TIM 요소는 주기적으로 전송되는 비콘 프레임에 포함되어 전송될 수 있다. 상기 TIM 오프셋 정보는 상기 STA이 상기 식별자 할당 메시지를 수신한 후 상기 제1 TIM 요소를 수신하는 사이에 전송되는 비콘 프레임의 개수를 지시할 수 있다.

상기 제2 TIM 요소는 주기적으로 전송되는 비콘 프레임에 포함되어 전송될 수 있다. 상기 TIM 요소가 전송되는 인터벌은 상기 비콘 프레임의 인터벌에 대한 배수로 설정될 수 있다.

상기 제1 TIM 요소는 상기 제1 데이터 프레임과 관련된 트래픽을 지시하는 정보인 클래스(traffic class) 정보를 더 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 제1 TIM 요소가 상기 식별 정보를 포함하지 않으면 상기 스테이션이 취침 상태로 전환하여 동작하는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 식별자 할당 메시지는 상기 STA이 상기 AP에 결합하기 위해 전송하는 결합 요청 프레임(association request frame)에 대한 응답으로 상기 AP가 상기 STA에게 전송하는 결합 응답 프레임(association response frame)에 포함되어 전송될 수 있다.

상기 식별 정보는 상기 STA이 상기 AP와 결합시에 할당 받는 AID(association ID)일 수 있다.

다른 양태에 있어서, 무선 장치가 제공된다. 상기 무선 장치는 무선 신호를 송신 및 수신하는 트랜시버(transceiver) 및 상기 트랜시버와 기능적으로 결합된 프로세서(processor)를 포함한다. 상기 프로세서는 액세스 포인트(Access Point; AP)로부터 식별자 할당 메시지를 수신하되, 상기 식별자 할당 메시지는 상기 무선 장치에 대한 식별 정보 및 상기 무선 장치를 위한 적어도 하나 이상의 TIM(traffic indication map) 요소가 전송되기 시작하는 시점에 대한 TIM 오프셋 정보를 포함하고, 상기 TIM 오프셋 정보가 지시하는 시점에 상기 AP로부터 제1 TIM 요소를 수신하고, 상기 제1 TIM 요소에 상기 식별 정보가 포함되어 있는지 여부를 결정하고, 및 상기 제1 TIM 요소가 상기 식별 정보를 포함하면 상기 AP로부터 제1 데이터 프레임을 수신하도록 설정된다.

상기 프로세서는 새로운 식별 정보를 포함하는 새로운 식별자 할당 메시지를 상기 AP로부터 수신하고, 제2 TIM 요소를 상기 AP로부터 수신하고, 상기 제2 TIM 요소에 상기 새로운 식별 정보가 포함되어 있는지 여부를 결정하고, 및 상기 제2 TIM 요소가 상기 새로운 식별 정보를 포함하면 상기 AP로부터 제2 데이터 프레임을 수신하는 것을 더 수행하도록 설정된다.

또 다른 양태에 있어서, 무선랜 시스템에서 스테이션에 의해 수행되는 통신 방법이 제공된다. 상기 방법은 AP에게 상기 STA의 버퍼된 트래픽이 존재하는지 여부를 지시할 것을 요청하는 트래픽 지시 요청 메시지를 전송하고, 상기 STA은, 상기 AP로부터 트래픽 지시 응답 메시지를 수신하되, 상기 트래픽 지시 응답 메시지는 버퍼된 트래픽을 가지는 적어도 하나의 STA의 식별자를 포함하는 식별자 필드 및 상기 STA 및 상기 AP 사이의 시간 동기를 위한 타이머 필드를 포함하고, 상기 타이머 필드를 기반으로 상기 STA이 어웨이크 상태로 진입하는 시점을 결정하고, 및 상기 STA의 버퍼된 트래픽을 위한 데이터 프레임을 상기 AP로부터 수신하는 것을 포함한다.

상기 타이머 필드는 상기 트래픽 지시 응답 메시지가 전송되는 시점을 지시하는 타임 스탬프 필드, 타이머 동기 함수(timer synchronization function; TSF)의 오차 범위(margin of error)를 지시하는 타이머 정확도 필드, 및 상기 오차 범위의 한계치를 지시하는 타이머 정확도 오차 한계 필드를 포함할 수 있다.

동일한 식별 정보가 할당된 둘 이상의STA이 TIM(traffic indication mpa) 요소를 선택적으로 수신할 수 있어, 식별 정보가 중복 할당될 수 있는 무선랜 환경에서 TIM protocol을 기반으로 한 통신 수행이 가능하다. 따라서, 버퍼된 트래픽이 없는 STA이 awake state를 유지하면서 불필요하게 파워를 소모하는 것을 방지할 수 있다.

특정 STA에 대해 중요도가 높은 buffered traffic이 존재하면 해당 STA에 대한 식별 정보를 변경하고 TIM 요소 수신 인터벌을 짧게 변경할 수 있다. 반대로 중요도가 낮은 buffered traffic이 존재하면 TIM 요소 수신 인터벌을 길게 변경할 수 있다. 즉, 파워 세이브 모드 운영을 트래픽의 중요도에 따라 동적으로 운영할 수 있다.

파워 세이브 모드 운영을 위한 타이밍 동기화 요청/응답 절차를 제공함을 통해 STA들의 불필요한 파워 소모를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜(Wireless Local Area Network; WLAN) 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 IEEE 802.11에 의해 지원되는 무선랜 시스템의 물리계층 아키텍처를 나타낸 도면이다.
도 3은 무선랜 시스템에서 사용되는 PPDU 포맷의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 파워 관리 운영(power management operation)의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 TIM 프로토콜에서 AP의 응답 절차의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 TIM 프로토콜에서 AP의 응답 절차의 다른 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 7은 DTIM에 의한 TIM 프로토콜의 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 AID 할당 관리 프레임의 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 AID 할당 방법을 기반으로 한 STA의 통신 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 AID 할당 관리 프레임 및 AID 할당 정보 요소의 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 M2M 지원 무선랜 시스템에서 SU 전송을 위한 PPDU 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 M2M 지원 무선랜 시스템에서 MU 전송을 위한 PPDU 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 지시 요청 프레임을 나타내는 블록도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 지시 응답 프레임을 나타내는 블록도이다.
도 15는 TSF 타이머 정보 요소(TSF timer information element)를 나타내는 블록도이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 수정된 타임 스탬프 필드 포맷을 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 짧은 비콘 프레임(short beacon frame)의 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 18은 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 무선 장치를 나타내는 블록도이다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜(Wireless Local Area Network; WLAN) 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.

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, non-AP STA2, non-AP STA3, non-AP STA4, non-AP STA5), 분산 서비스(Distribution Service)를 제공하는 AP(Access Point) 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), 또는 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 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), 또는 사이트 제어기 등으로 불릴 수도 있다.

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.

도 1에서 STA들(21, 22, 23, 24, 25)은 AP(10)와 결합하면서 AID(association ID)를 할당 받을 수 있다. AID는 하나의 BSS 내에서는 유일하게 사용된다. 일례로, 현재 무선랜 시스템에서 AID는 1에서 2007까지의 값 중 하나의 값으로 할당될 수 있다. 이 경우 AP 및/또는 STA이 전송하는 프레임에는 AID를 위하여 14비트가 할당될 수 있으며, AID 값은 16383까지 할당될 수 있으나 2008에서 16383은 예비 값으로 설정되어있을 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 프레임을 수신할 수 있도록 주기적으로 폴링하는 PCF(Point Coordination Function)를 기반으로 하는 HCF(Hybrid Coordination Function)를 제공한다. HCF는 제공자가 다수의 사용자에게 데이터 프레임을 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.

도 2는 IEEE 802.11에 의해 지원되는 무선랜 시스템의 물리계층 아키텍처를 나타낸 도면이다.

IEEE 802.11의 물리계층 아키텍처(PHY architecture)는 PLME(PHY Layer Management Entity), PLCP(Physical Layer Convergence Procedure) 부계층(210), PMD(Physical Medium Dependent) 부계층(200)으로 구성된다. PLME는 MLME(MAC Layer Management Entity)와 협조하여 물리계층의 관리기능을 제공한다. PLCP 부계층(210)은 MAC 부계층(220)과 PMD 부계층(200) 사이에서 MAC 계층의 지시에 따라 MAC 부계층(220)으로부터 받은 MPDU(MAC Protocol Data Unit)를 부계층에 전달하거나, PMD 부계층(200)으로부터 오는 프레임을 MAC 부계층(220)에 전달한다. PMD 부계층(200)은 PLCP 하위 계층으로서 무선 매체를 통한 두 스테이션간 물리 계층 개체(entity)의 송수신이 가능하도록 한다. MAC 부계층(220)이 전달한 MPDU는 PLCP 부계층(210)에서 PSDU(Physical Service Data Unit)이라 칭한다. MPDU는 PSDU와 유사하나 복수의 MPDU를 어그리게이션(aggregation)한 A-MPDU(aggregated MPDU)가 전달된 경우 개개의 MPDU와 PSDU는 서로 상이할 수 있다.

PLCP 부계층(210)은 PSDU를 MAC 부계층(220)으로부터 받아 PMD 부계층(200)으로 전달하는 과정에서 물리계층 송수신기에 의해 필요한 정보를 포함하는 부가필드를 덧붙인다. 이때 부가되는 필드는 PSDU에 PLCP 프리앰블(preamble), PLCP 헤더(header), 컨볼루션 인코더를 영상태(zero state)로 되돌리는데 필요한 꼬리 비트(Tail Bits) 등이 될 수 있다. PLCP 부계층(210)은 PPDU를 생성하고 전송하는데 필요한 제어 정보와 수신 STA이 PPDU를 수신하고 해석하는데 필요한 제어 정보를 포함하는 TXVECTOR 파라미터를 MAC 부계층으로부터 전달 받는다. PLCP 부계층(210)은 PSDU를 포함하는 PPDU를 생성하는데 TXVECTOR 파라미터에 포함된 정보를 사용한다.

PLCP 프리앰블은 PSDU이 전송되기 전에 수신기로 하여금 동기화 기능과 안테나 다이버시티를 준비하도록 하는 역할을 한다. 데이터 필드는 PSDU에 패딩 비트들, 스크랩블러를 초기화 하기 위한 비트 시퀀스를 포함하는 서비스 필드 및 꼬리 비트들이 덧붙여진 비트 시퀀스가 인코딩된 코드화 시퀀스(coded sequence)를 포함할 수 있다. 이 때, 인코딩 방식은 PPDU를 수신하는 STA에서 지원되는 인코딩 방식에 따라 BCC(Binary Convolutional Coding) 인코딩 또는 LDPC(Low Density Parity Check) 인코딩 중 하나로 선택될 수 있다. PLCP 헤더에는 전송할 PPDU(PLCP Protocol Data Unit)에 대한 정보를 포함하는 필드가 포함되는데 이는 이후에 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

PLCP 부계층(210)에서는 PSDU에 상술한 필드를 부가하여 PPDU(PLCP Protocol Data Unit)를 생성하여 PMD 부계층을 거쳐 수신 스테이션으로 전송하고, 수신 스테이션은 PPDU를 수신하여 PLCP 프리앰블, PLCP 헤더로부터 데이터 복원에 필요한 정보를 얻어 복원한다. 수신 스테이션의 PLCP 부계층은 PLCP 프리앰블 및 PLCP 헤더에 포함된 제어 정보를 포함하는 RXVECTOR 파라미터를 MAC 부계층으로 전달하여 수신 상태에서 PPDU를 해석하고 데이터를 획득할 수 있도록 한다.

무선랜 시스템에서는 보다 높은 처리율을 지원하기 위해 보다 연속적인 160MHz 및 불연속적인 80+80MHz 대역의 전송 채널을 지원한다. 또한 MU-MIMO(multi user－multiple input multiple output) 전송 기법을 지원한다. MU-MIMO 전송 기법을 지원하는 무선랜 시스템에서 데이터를 전송하고자 하는 AP 및/또는 STA은 MU-MIMO 페어링된 적어도 하나 이상의 수신 STA에게 동시에 데이터 패킷을 전송할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 도면과 같이 주어진 무선랜 시스템에서 AP(10)는 자신과 결합(association)되어 있는 복수의 STA들(21, 22, 23, 24, 30) 중 적어도 하나 이상의 STA을 포함하는 STA 그룹에게 데이터를 동시에 전송할 수 있다. 도 1에서는 AP가 STA들에게 MU-MIMO 전송하는 것을 예시로 하고 있으나, TDLS(Tunneled Direct Link Setup) 이나 DLS(Direct Link Setup), 메쉬 네트워크(mesh network)를 지원하는 무선랜 시스템에서는 데이터를 전송하고자 하는 STA이 MU-MIMO 전송기법을 사용하여 PPDU를 복수의 STA들에게 전송할 수 있다. 이하에서는 AP가 복수의 STA에게 MU-MIMO 전송 기법에 따라 PPDU를 전송하는 것을 예로 들어 설명하도록 한다.

각각의 STA으로 전송 되는 데이터는 서로 다른 공간 스트림(spatial stream)을 통하여 전송될 수 있다. AP(10)가 전송하는 데이터 패킷은 무선랜 시스템의 물리 계층에서 생성되어 전송되는 PPDU 또는 PPDU에 포함된 데이터 필드로써 프레임이라고 언급될 수 있다. 즉, SU-MIMO 및/또는 MU-MIMO를 위한 PPDU에 포함된 데이터 필드를 MIMO 패킷이라고 할 수 있다. 본 발명의 예시에서 AP(10)와 MU-MIMO 페어링 된 전송 대상 STA 그룹은 STA1(21), STA2(22), STA3(23) 및 STA4(24)라고 가정한다. 이 때 전송 대상 STA그룹의 특정 STA에게는 공간 스트림이 할당되지 않아 데이터가 전송되지 않을 수 있다. 한편, STAa(30)는 AP와 결합되어 있으나 전송 대상 STA 그룹에는 포함되지 않는 STA이라고 가정한다.

무선랜 시스템에서 MU-MIMO 전송을 지원하기 위해 전송 대상 STA 그룹에 대하여 식별자가 할당될 수 있으며, 이를 그룹 식별자(Group ID)라 한다. AP는 MU-MIMO 전송을 지원하는 STA들에게 그룹 ID 할당을 위하여 그룹 정의 정보(group definition information)을 포함하는 그룹 ID 관리 프레임(Group ID management frame)을 전송하고, 이를 통해 그룹 ID는 PPDU 전송 이전에 STA들에게 할당된다. 하나의 STA은 복수개의 그룹 ID를 할당 받을 수 있다.

하기 표 1은 그룹 ID 관리 프레임에 포함된 정보 요소를 나타낸다.

순서(order)	정보(information)
1	카테고리(category)
2	VHT 액션
3	멤버십 상태(membership status)
4	공간 스트림 위치(spatial stream position)

카테고리 필드 및 VHT 액션 필드는 해당 프레임이 관리 프레임에 해당하며, MU-MIMO를 지원하는 차세대 무선랜 시스템에서 사용되는 그룹 ID 관리 프레임임을 식별할 수 있도록 설정된다.

표 1과 같이, 그룹 정의 정보는 특정 그룹 ID에 속해있는지 여부를 지시하는 멤버십 상태 정보 및 해당 그룹 ID에 속한 경우 해당 STA의 공간 스트림 세트가 MU-MIMO 전송에 따른 전체 공간 스트림에서 몇 번째 위치에 해당하는지를 지시하는 공간 스트림 위치 정보를 포함한다.

하나의 AP가 관리하는 그룹 ID는 복수개이므로 하나의 STA에게 제공되는 멤버십 상태 정보는 AP에 의하여 관리되는 그룹 ID 각각에 STA이 속해있는지 여부를 지시할 필요가 있다. 따라서, 멤버십 상태 정보는 각 그룹 ID에 속해 있는지를 지시하는 서브 필드들의 어레이(array) 형태로 존재할 수 있다. 공간 스트림 위치 정보는 그룹 ID 각각에 대한 위치를 지시하므로 각 그룹 ID에 대하여 STA이 차지하는 공간 스트림 세트의 위치를 지시하는 서브 필드들의 어레이 형태로 존재할 수 있다. 또한, 하나의 그룹 ID에 대한 멤버십 상태 정보와 공간 스트림 위치 정보는 하나의 서브 필드 내에서 구현이 가능할 수 있다.

AP는 MU-MIMO 전송 기법을 통해 PPDU를 복수의 STA으로 전송하는 경우, PPDU 내에 그룹 ID를 지시하는 정보를 제어정보로서 포함하여 전송한다. STA이 PPDU 수신하면, STA은 그룹 ID 필드를 확인하여 자신이 전송 대상 STA 그룹의 멤버 STA인지를 확인한다. 자신이 전송 대상 STA 그룹의 멤버임이 확인되면, 자신에게 전송되는 공간 스트림 세트가 전체 공간 스트림 중 몇 번째 위치하는지를 확인할 수 있다. PPDU는 수신 STA에 할당된 공간 스트림의 개수 정보를 포함하므로, STA은 자신에게 할당된 공간 스트림들을 찾아 데이터를 수신할 수 있다.

도 3은 무선랜 시스템에서 사용되는 PPDU 포맷의 일례를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, PPDU(300)는 L-STF(310), L-LTF(320), L-SIG 필드(330), VHT-SIGA 필드(340), VHT-STF(350), VHT-LTF(360), VHT-SIGB 필드(370) 및 데이터 필드(380)를 포함할 수 있다.

PHY를 구성하는 PLCP 부계층은 MAC 계층으로부터 전달 받은 PSDU에 필요한 정보를 더하여 데이터 필드(380)로 변환하고 L-STF(310), L-LTF(320), L-SIG 필드(330), VHT-SIGA 필드(340), VHT-STF(350), VHT-LTF(360), VHT-SIGB(370) 등의 필드를 더하여 PPDU(300)를 생성하고 PHY를 구성하는 PMD 부계층을 통해 하나 또는 그 이상의 STA에게 전송한다. PLCP 부계층이 PPDU를 생성하는데 필요한 제어 정보와 PPDU에 포함시켜 전송하여 수신 STA이 PPDU를 해석하는데 사용되는 제어 정보는 MAC 계층으로부터 전달 받은 TXVECTOR 파라미터로부터 제공된다.

L-STF(310)는 프레임 타이밍 획득(frame timing acquisition), AGC(Automatic Gain Control) 컨버전스(convergence), 거친(coarse) 주파수 획득 등에 사용된다.

L-LTF(320)는 L-SIG 필드(330) 및 VHT-SIGA 필드(340)의 복조를 위한 채널 추정에 사용한다.

L-SIG 필드(330)는L-STA이 PPDU(300)를 수신하고 이를 해석하여 데이터를 획득하는데 사용된다. L-SIG 필드(330)는 레이트(rate) 서브 필드, 길이(length) 서브 필드, 패리티 비트 및 꼬리(tail) 필드를 포함한다. 레이트 서브 필드는 현재 전송될 데이터에 대한 비트 레이트(bit rate)를 지시하는 값으로 설정된다.

길이 서브 필드는 MAC 계층이 PHY 계층에게 전송할 것을 요청하는 PSDU의 옥텟 길이를 지시하는 값으로 설정된다. 이 때 PSDU의 옥텟 길이의 정보와 관련된 파라미터인 L_LENGTH 파라미터는 전송 시간과 관련된 파라미터인 TXTIME 파라미터를 기반으로 결정된다. TXTIME은 MAC 계층이 PSDU(physical service data unit)의 전송을 위해 요청한 전송 시간에 대응하여 PHY 계층이 PSDU를 포함하는 PPDU 전송을 위해 결정한 전송 시간을 나타낸다. 따라서, L_LENGTH 파라미터는 시간과 관련된 파라미터 이므로 L-SIG 필드(330)에 포함된 길이 서브 필드는 전송 시간과 관련된 정보를 포함하게 된다.

VHT-SIGA 필드(340)는 PPDU를 수신하는 STA들이 PPDU(300)를 해석하기 위해 필요한 제어 정보(control information, 또는 시그널 정보(signal information))를 포함하고 있다. VHT-SIGA 필드(340)는 두 개의 OFDM 심볼로 전송된다. 이에 따라 VHT-SIGA 필드(340)는 VHT-SIGA1 필드 및 VHT-SIGA2 필드로 나뉘어질 수 있다. VHT-SIGA1 필드는 PPDU 전송을 위해 사용되는 채널 대역폭 정보, STBC(Space Time Block Coding)를 사용하는지 여부와 관련된 식별 정보, SU 또는 MU-MIMO 중에서 PPDU가 전송되는 방식을 지시하는 정보, 전송 방법이 MU-MIMO라면 AP와 MU-MIMO 페어링된 복수의 STA인 전송 대상 STA 그룹을 지시하는 정보 및 상기 전송 대상 STA 그룹에 포함된 각각의 STA에 할당된 공간 스트림에 대한 정보를 포함한다. VHT-SIGA1 필드의 구체적인 예시는 하기 표 2를 참조할 수 있다.

MIMO 전송 방식을 지시하는 정보 및 전송 대상 STA 그룹을 지시하는 정보는 하나의 MIMO지시 정보로 구현될 수 있으며, 그 일례로 그룹 ID로 구현될 수 있다. 그룹 ID는 특정 범위를 가지는 값으로 설정될 수 있으며, 범위 중 특정 값은 SU-MIMO 전송 기법을 지시하며, 그 이외의 값은 MU-MIMO 전송 기법으로 PPDU(300)가 전송되는 경우 해당 전송 대상 STA 그룹에 대한 식별자로 사용될 수 있다.

VHT-SIGA1 필드의 구체적인 예시는 하기 표 2를 참조할 수 있다.

상기 표 2를 참조하면, 공간 스트림에 대한 정보와 관련된 NSTS 부분은, SU-MIMO 전송의 경우, 특정 비트 시퀀스가 부분 AID(partial AID)를 지시하는 정보로 활용될 수 있다. 이 때, 특정 비트 시퀀스로 구현되는 부분 AID가 특정되는 규칙은 이하에서 상술하도록 한다.

그룹 전송되는 MPDU들을 포함하는 PPDU 또는 그룹 전송되는 NDPA(Null Data Packet announcement) 프레임에 이어 전송되는 NDP(Null Data Packet) PPDU를 전송한 STA은 전송 파라미터 TXVECTOR의 부분 AID와 관련된 정보 파라미터 PARTIAL_AID의 값을 0으로 설정한다.

결합되어 있는 STA 또는 DLS(Direct Link Setup) 또는 TDLS(Tunneled Direct Link Setup) 피어(peer) STA에게 PPDU를 전송하는 AP는 전송 파라미터 TXVECTOR의 부분 AID와 관련된 정보 파라미터 PARTIAL_AID의 값을 하기 수학식 1과 같이 설정한다.

여기서,

는 비트에 대한 배타적 OR 연산자(bitwise exclusive OR operation)이고, mod X는 X-모듈로(modulo) 연산을 지시한다. dec(A[b:c]) b는 2⁰ 에 의해 스케일링 되고, c는 2^c-b에 의해 스케일링되는 데시멀 연산자(decimal operator)이다. AID[b:c] 는 수신 STA AID의 비트 b 내지 c를 나타내되, 비트 0이 가장 먼저 전송되는 비트에 해당한다. BSSID[b:c] BSSID의 비트 b 내지 c를 나타내되, 비트 0은 MAC 주소의 개별/그룹 비트(Individual/Group bit).

DLS 또는 TDLS 피어 STA에게 PPDU를 전송하는 STA은 DLS 설정 요청, DLS 설정 응답, TDLS 설정 요청 또는 TDLS 설정 응답 프레임으로부터 피어 STA의 AID를 획득할 수 있다.

AP에게 PPDU를 전송하거나 NDPA 프레임 전송 후 NDP를 전송한 STA은, 전송 파라미터 TXVECTOR의 PARTIAL_AID 정보 파라미터를 BSSID의 낮은 9비트로 설정한다.

IBSS 피어 STA(Independent BSS peer STA)에게 PPDU를 전송하는 STA, 또는 IBSS 피어 STA에게 NDPA 프레임을 전송하고 이어 NDP를 전송하는 STA은 전송파라미터 TXVECTOR의 PARTIAL_AID 정보 파라미터를 0으로 설정한다.

메쉬 STA(mesh STA)에게 개인적으로 전송되는 MPDU들을 포함하는 PPDU를 전송하는 STA은 전송 파라미터 TXVECTOR의 PARTIAL_AID 정보 파라미터를 수신 STA의 MAC 주소의 9LSB로 설정한다.

AP는 STA에게 부분 AID를 할당하지 않으면 PARTIAL_AID 정보 파라미터를 0으로 설정한다.

그룹 ID가 해당 PPDU(300)가 SU-MIMO 전송 기법을 통해 전송됨을 지시하면, VHT-SIGA2 필드는 짧은 GI(short Guard Interval) 관련 정보, 데이터 필드에 적용된 코딩 기법이 BCC(Binary Convolution Coding)인지 또는 LDPC(Low Density Parity Check) 코딩인지를 지시하는 코딩 지시 정보와, 전송자-수신자간 채널에 대한 MCS(modulation coding scheme) 정보를 포함한다.

그룹 ID가 해당 PPDU(300)가 MU-MIMO 전송 기법을 통해 전송됨을 지시하면, VHT-SIGA2는 MU-MIMO 페어링된 수신 STA들에게 전송이 의도되는 데이터 필드에 적용된 코딩 기법이 BCC 인지 또는 LDPC 코딩인지를 지시하는 코딩 지시 정보를 포함된다. 이 경우 각 수신 STA에 대한 MCS(modulation coding scheme) 정보는 VHT-SIGB 필드(370)에 포함될 수 있다.

VHT-STF(350)는 MIMO 전송에 있어서 AGC 추정의 성능을 개선하기 위해 사용된다.

VHT-LTF(360)는 STA이 MIMO 채널을 추정하는데 사용된다. 차세대 무선랜 시스템은 MU-MIMO를 지원하기 때문에 VHT-LTF(360)는 PPDU(300)가 전송되는 공간 스트림의 개수만큼 설정될 수 있다. 추가적으로, 풀 채널 사운딩(full channel sounding)이 지원되며 이가 수행될 경우 VHT LTF의 수는 더 많아질 수 있다.

VHT-SIGB 필드(370)는 MIMO 페어링된 복수의 STA이 PPDU(300)를 수신하여 데이터를 획득하는데 필요한 전용 제어 정보를 포함한다. 따라서 VHT-SIGB필드(370)에 포함된 공용 제어 정보가 현재 수신된 PPDU(300)가 MU-MIMO 전송 된 것이라 지시한 경우에만 STA은 VHT-SIGB 필드(370)를 디코딩(decoding)하도록 설계될 수 있다. 반대로, 공용 제어 정보가 현재 수신된 PPDU(300)는 단일 STA을 위한 것(SU-MIMO를 포함)임을 가리킬 경우 STA은 VHT-SIGB 필드(370)를 디코딩하지 않도록 설계될 수 있다.

VHT-SIGB 필드(370)는 각 STA들에 대한 MCS(modulation and coding scheme)에 대한 정보 및 레이트 매칭(rate-matching)에 대한 정보를 포함한다. 또한, 각 STA들을 위한 데이터 필드에 포함된 PSDU 길이를 지시하는 정보를 포함한다. PSDU의 길이를 지시하는 정보는 PSDU의 비트 시퀀스의 길이를 지시하는 정보로 옥테트 단위로 지시할 수 있다. VHT-SIGB 필드(370)의 크기는 MIMO 전송의 유형(MU-MIMO 또는 SU-MIMO) 및 PPDU 전송을 위해 사용하는 채널 대역폭에 따라 다를 수 있다.

데이터 필드(380)는 STA으로 전송이 의도되는 데이터를 포함한다. 데이터 필드(380)는 MAC 계층에서의 MPDU(MAC Protocol Data Unit)가 전달된 PSDU(PLCP Service Data Unit)과 스크램블러를 초기화 하기 위한 서비스(service) 필드, 컨볼루션(convolution) 인코더를 영 상태(zero state)로 되돌리는데 필요한 비트 시퀀스를 포함하는 꼬리(tail) 필드 및 데이터 필드의 길이를 규격화 하기 위한 패딩 비트들을 포함한다.

도 1과 같이 주어진 무선랜 시스템에서 AP(10)가 STA1(21), STA2(22) 및 STA3(23)에게 데이터를 전송하고자 하는 경우, STA1(21), STA2(22), STA3(23) 및 STA4(24)를 포함하는 STA 그룹으로 PPDU를 전송할 수 있다. 이 경우 도 2와 같이 STA4(24)에게 할당된 공간 스트림은 없도록 할당할 수 있으며, STA1(21), STA2(22) 및 STA3(23) 각각에게 특정 개수의 공간 스트림을 할당하고 이에 따라 데이터를 전송할 수 있다. 도 2와 같은 예시에 있어서 STA1(21)에게는 1개의 공간 스트림, STA2(22)에게는 3개의 공간 스트림, STA3(23)에게는 2개의 공간 스트림이 할당되어 있음을 알 수 있다.

한편, 프레임 송수신을 위하여 항상 채널을 센싱하는 것은STA의 지속적인 전력 소모를 야기한다. 수신 상태에서의 전력 소모는 송신 상태에서의 전력 소모에 비하여 크게 차이가 나지 않기 때문에 수신 상태를 계속 유지하는 것은 배터리로 동작하는 STA에게 상대적으로 많은 전력 소모를 발생시킨다. 따라서, 무선랜 시스템에서 STA이 지속적으로 수신 대기 상태를 유지하며 채널을 센싱하는 것은 무선랜 처리율 측면에서 특별한 상승 효과 없이 비효율적은 파워 소모를 야기할 수 있으므로, 파워 관리(power management) 측면에서 적합하지 않을 수 있다.

위와 같은 문제점을 보완하기 위해 무선랜 시스템에서는 STA의 파워 관리(power management; PM) 모드를 지원한다. STA의 파워 관리 모드는 액티브 모드(active mode) 및 파워 세이브(power save; PS) 모드로 나뉘어 진다. STA은 기본적으로 액티브 모드로 동작한다. 액티브 모드로 동작하는 STA은 어웨이크 상태(awake state)를 유지한다. 즉, 프레임 송수신이나 채널 센싱 등 정상적인 동작이 가능한 상태를 유지한다.

PS 모드로 동작하는 STA은 취침 상태(doze state)와 어웨이크 상태(awake state)를 전환해가며 동작한다. 취침 상태로 동작하는 STA은 최소한의 파워로 동작하며 데이터 프레임을 포함하여 AP로부터 전송되는 무선 신호를 수신하지 않는다. 또한 취침 상태로 동작하는 STA은 채널 센싱을 수행하지 않는다.

STA이 취침 상태로 가능한 오래 동작할수록 전력 소모가 줄어들기 때문에, STA은 동작 기간이 증가한다. 하지만 취침 상태에서는 프레임 송수신이 불가능하기 때문에 무조건적으로 오래 동작할 수는 없다. 취침 상태로 동작하는 STA이 AP에게 전송할 프레임이 존재하는 경우 어웨이크 상태로 전환하여 프레임을 송신할 수 있다. 다만, AP가 취침 상태로 동작하는 STA에게 전송할 프레임이 있는 경우, STA은 이를 수신할 수 없으며 수신할 프레임이 존재하는 것도 알 수 없다. 따라서, STA은 자신에게 전송될 프레임의 존재 여부, 존재한다면 이를 수신하기 위하여 특정 주기에 따라 어웨이크 상태로 전환하는 동작이 필요할 수 있다. AP는 이에 따라 프레임을 STA에게 전송할 수 있다. 이는 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.

도 4는 파워 관리 운영(power management operation)의 일례를 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, AP(410)는 일정한 주기로 비콘 프레임(beacon frame)을 BSS 내의 STA들에게 전송한다(S410). 비콘 프레임에는 TIM 정보 요소(traffic indication map information element)가 포함된다. TIM 요소는 AP(410)가 자신과 결합된 STA들에 대한 버퍼된 트래픽이 존재하며, 프레임을 전송할 것임을 알려주는 정보를 포함한다. TIM 요소에는 유니캐스트(unicast) 프레임을 알려주는데 사용되는 TIM과 멀티캐스트(multicast) 또는 브로드캐스트(broadcast) 프레임을 알려주는데 사용되는 DTIM(delivery traffic indication map)이 있다.

AP(410)는 3번의 비콘 프레임을 전송할 때 마다 1회씩 DTIM을 전송한다.

STA1(421) 및 STA2(422)는 PS 모드로 동작하는 STA이다. STA1(421) 및 STA2(422)는 특정 주기의 웨이크업 인터벌(wakeup interval) 마다 취침 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여 AP(410)에 의하여 전송된 TIM 요소를 수신할 수 있도록 설정될 수 있다.

STA1(421)이 비콘 인터벌(beacon interval) 마다 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있도록 특정 웨이크업 인터벌이 설정될 수 있다. 따라서, STA1(421)은 AP(410)가 첫 번째로 비콘 프레임을 전송할 때(S411) 웨이크업 상태로 전환한다(S421). STA1(421)은 비콘 프레임을 수신하고 TIM 요소를 획득한다. 획득된 TIM 요소가 STA1(421)에게 전송될 프레임이 있음을 지시하는 경우, STA1(421)은 AP(410)에게 프레임 전송을 요청하는 PS 폴 프레임을 AP(410)에게 전송한다(S421a). AP(410)는 PS 폴 프레임에 대응하여 프레임을 STA1(421)에게 전송한다(S431). 프레임 수신을 완료한 STA1(421)은 다시 취침 상태로 전환하여 동작한다.

AP(410)가 두 번째로 비콘 프레임을 전송함에 있어서, 다른 장치가 매체에 접근해 있는 등 매체가 점유된 상태이므로, AP(410)는 정확한 비콘 인터벌에 맞추어 비콘 프레임을 전송하지 못하고 지연된 시점에 전송할 수 있다(S412). 이 경우 STA1(421)은 비콘 인터벌에 맞추어 동작 모드를 어웨이크 상태로 전환하지만 지연되어 전송되는 비콘 프레임을 수신하지 못하여 다시 취침 상태로 전환한다(S422).

AP(410)가 세 번째로 비콘 프레임을 전송할 때, 해당 비콘 프레임에는 DTIM으로 설정된 TIM 요소가 포함될 수 있다. 다만, 매체가 점유된 상태이므로 AP(410)는 비콘 프레임을 지연 전송한다(S413). STA1(421)은 비콘 인터벌에 맞추어 어웨이크 상태로 전환하여 동작하며, AP(410)에 의해 전송되는 비콘 프레임을 통하여 DTIM을 획득할 수 있다. STA1(421)이 획득한 DTIM은 STA1(421)에 전송될 프레임은 없으며 다른 STA을 위한 프레임이 존재함을 지시하므로, STA1(421)은 다시 취침 상태로 전환하여 동작한다. AP(410)는 비콘 프레임 전송 후 프레임을 해당 STA에게 전송한다(S432).

AP(410)는 네 번째로 비콘 프레임을 전송한다(S414). 다만, STA1(421)은 이 전 2회에 걸친 TIM 요소 수신을 통해 자신에 대한 버퍼된 트래픽이 존재한다는 정보를 획득할 수 없었으므로, TIM 요소 수신을 위한 어웨이크 상태를 조정할 수 있다. 또는, AP(410)에 의해 전송되는 비콘 프레임에 STA1(421)의 웨이크업 인터벌 값을 조정을 위한 시그널링 정보가 포함된 경우, STA1(421)의 웨이크업 인터벌 값이 조정될 수 있다. 본 예시에서, STA1(421)은 비콘 인터벌마다 TIM 요소 수신을 위해 운영 상태를 전환하던 것을 3회의 비콘 인터벌마다 한번 운영 상태를 전환하도록 설정될 수 있다. 따라서, STA1(421)은 AP(410)가 네 번째 비콘 프레임을 전송하고(S414), 다섯 번째 비콘 프레임을 전송하는 시점에(S415) 취침 상태를 유지하므로 해당 TIM 요소를 획득할 수 없다.

AP(410)가 여섯 번째로 비콘 프레임을 전송할 때(S416), STA1(421)은 어웨이크 상태로 전환하여 동작하고 비콘 프레임에 포함된 TIM 요소를 획득한다(S425). TIM 요소는 브로드캐스트 프레임이 존재함을 지시하는 DTIM이므로, STA1(421)은 PS poll 프레임을 AP(410)에게 전송하지 않고, AP(410)에 의해 전송되는 브로드캐스트 프레임을 수신한다(S434).

한편 STA2(422)에 설정된 웨이크업 인터벌은 STA1(421)보다 긴 주기로 설정될 수 있다. 따라서, STA2(422)는 AP(410)가 다섯 번째로 비콘 프레임을 전송하는 시점(S415)에 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있다(S424). STA2(422)는 TIM 요소를 통하여 자신에게 전송될 프레임이 존재함을 알고 전송을 요청하기 위해 AP(410)에게 PS 폴 프레임을 전송한다(S424a). AP(410)는 PS 폴 프레임에 대응하여 STA2(422)에게 프레임을 전송한다(S433).

도 4와 같은 파워 세이브 모드 운영을 위해 TIM 요소에는 STA이 자신에게 전송될 프레임이 존재하는지를 지시하는 TIM 또는 브로드캐스트/멀티캐스트 프레임이 존재하는지를 지시하는 DTIM이 포함된다. DTIM은 TIM 요소의 필드 설정을 통하여 구현될 수 있다.

TIM 요소를 수신한 STA의 상세한 응답 절차는 이하 도5 및 도 7을 참조할 수 있다.

도 5는 TIM 프로토콜에서 AP의 응답 절차의 일례를 나타내는 흐름도이다.

도 5를 참조하면, STA(520)은 AP(510)로부터 TIM을 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 취침 상태에서 어웨이크 상태로 운영 상태를 전환한다(S510). STA(520)은 수신한 TIM 요소를 해석하여 자신에게 전송될 버퍼된 트래픽이 있음을 알 수 있다.

STA(520)은 PS 폴 프레임 전송을 위한 매체 접근을 위해 다른 STA들과 컨텐딩(contending)을 하고(S520), AP(510)에게 데이터 프레임 전송을 요청하기 위하여 PS 폴 프레임을 전송한다(S530).

STA(520)에 의해 전송된 PS 폴 프레임을 수신한 AP(510)는 STA(520)에게 프레임을 전송한다. STA2(520)는 데이터 프레임을 수신하고 이에 대한 수신 응답으로 ACK(acknowledgement) 프레임을 AP(510)에게 전송한다(S550). 이후 STA2(520)는 다시 취침 상태로 운영 모드를 전환한다(S560).

도 5와 같이 AP는 STA으로부터 PS 폴 프레임을 수신한 즉시 데이터 프레임을 전송하는 즉시 응답과 달리 PS 폴 프레임 수신 이후 특정 시점에 데이터를 전송할 수도 있다.

도 6은 TIM 프로토콜에서 AP의 응답 절차의 다른 일례를 나타내는 흐름도이다.

도 6을 참조하면, STA(620)은 AP(610)로부터 TIM을 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 취침 상태에서 어웨이크 상태로 운영 상태를 전환한다(S610). STA(620)은 수신한 TIM 요소를 해석하여 자신에게 전송될 버퍼된 트래픽이 있음을 알 수 있다.

STA(620)은 PS 폴 프레임 전송을 위한 매체 접근을 위해 다른 STA들과 컨텐딩을 하고(S620), AP(610)에게 데이터 프레임 전송을 요청하기 위하여 PS 폴 프레임을 전송한다(S630).

AP(610)가 PS poll 프레임을 수신하고도 SIFS(short interframe space)와 같이 특정 시간적 interval 동안 데이터 프레임을 준비하지 못한 경우, 데이터 프레임을 바로 전송하지 않고 대신 ACK 프레임을 STA(620)에게 전송한다(S640). 이는 도 5의 AP(510)가 PS 폴 프레임에 대응하여 데이터 프레임을 바로 STA(520)에게 전송하는 S540 단계와 다른 지연된 응답(deffered response)의 특징이다.

AP(610)는 ACK 프레임 전송 후 데이터 프레임이 준비되면 컨텐딩을 수행한 후(S650), 데이터 프레임을 STA(620)에게 전송한다(S660).

STA(620)은 데이터 프레임에 대한 수신 응답으로 ACK 프레임을 AP(610)에게 전송하고(S670), 취침 상태로 운영 모드를 전환한다(S680).

AP가 DTIM을 STA으로 전송하면 이후 진행되는 TIM 프로토콜의 절차는 다를 수 있다.

도 7은 DTIM에 의한 TIM 프로토콜의 절차를 나타내는 흐름도이다.

도 7을 참조하면 STA들(720)은 AP(710)로부터 TIM 요소를 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 취침 상태에서 어웨이크 상태로 운영 상태를 전환한다(S710). STA들(720)은 수신한 DTIM을 통해 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임이 전송될 것임을 알 수 있다.

AP(720)는 DTIM을 포함하는 비콘 프레임 전송 후 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임을 전송한다(S720). STA들(720)은 AP(710)에 의하여 전송된 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임을 수신한 후 다시 취침 상태로 운영 상태를 전환한다(S730).

도 4 내지 도 7을 참조한 TIM 프로토콜을 기반으로 한 파워 세이브 모드 운영 방법에 있어서, STA들은 TIM 요소에 포함된 STA 식별 정보를 통하여 버퍼된 트래픽으로 인해 전송될 데이터 프레임이 있는지 여부를 확인할 수 있다. STA 식별 정보는 STA이 AP와 결합시에 할당 받는 식별자인 AID(Association Identifier)와 관련된 정보일 수 있다. STA 식별 정보는 버퍼된 트래픽이 있는 STA들의 AID들을 직접 지시하도록 설정되거나, AID 값에 해당하는 비트 오더가 특정 값으로 설정 되는 비트맵 타입으로 설정될 수 있다. STA들은 STA 식별 정보가 자신의 AID를 지시하면 자신에게 버퍼된 트래픽이 있음을 알 수 있다. STA 식별 정보는 비트맵 타입으로 구성되며, 특정 AID를 할당 받은 STA에 대한 버퍼된 트래픽이 존재하는 경우, 비트맵 내에서 상기 특정 AID 값에 해당하는 오더(order)의 비트 값이 ‘1’로 설정됨을 통해 구현될 수 있다.

한 BSS 내 하나의 STA에 대해서는 하나의 AID가 할당되며, AID 는 현재 1~2007의 값을 가질 수 있다. AID를 지시하기 위해 14비트가 할당되어 최대 16383까지 지원할 수 있으나 2008~16383 값의 AID는 예비(reserved )되어 있다.

한편 최근 차세대 통신 기술로 M2M(machine to machine)이 주목 받고 있다. 이와 같은 통신 환경에서 지원되는 무선랜 통신 프로토콜을 지원하기 위하여 표준화 작업이 진행되고 있다. M2M은 사람이 아닌 기계(machine)이 통신 주체가 되어 정부를 주고 받는 네트워크를 의미한다. 온도, 습도 등을 측정하는 센서부터, 카메라, TV 등의 가전제품, 공장의 공정 기ㅔ, 자동차 같은 대형 기계까지 M2M 기반 네트워크를 구성하는 요소가 될 수 있다. 최근 스마트 그리드(Smart Grid), eHealth, 유비쿼터스(ubiquitous)같은 다양한 통신 서비스들이 등장하면서 이를 지원하기 위하여 M2M 기술이 주목받고 있다. M2M 기반의 네트워크 시스템의 특성은 아래와 같다.

1. 많은 STA의 수: M2M은 기존의 네트워크와 달리 많은 수의 STA을 가정한다. 개인이 소유한 기계뿐만 아니라 집, 회사 등에 설치된 센서 등이 모두 고려의 대상이 될 수 있기 때문이다. 따라서 하나의 AP에 상당히 많은 수의 STA이 결합될 수 있다.

2. 각 STA당 낮은 트래픽 로드(traffic load): M2M 네트워크를 구성하는 STA은 주변의 정보를 수집하여 보고하는 트래픽 패턴을 가지기 때문에 자주 보낼 필요가 없고 그 정보의 양도 상대적으로 적은 편이다.

3. 상향 링크 중심: M2M은 주로 하향링크로 명령을 수신하여 특정 행동을 수행한 후 결과 데이터를 상향링크로 보고하는 구조를 가진다. 주요 데이터는 일반적으로 상향링크로 전송되므로 M2M에서는 상향링크가 중심이 된다.

4. STA의 수명: M2M STA은 주로 베터리로 동작하며 사용자가 자주 충전하기 어려운 경우가 많을 수 있다. 따라서, STA의 파워 세이브 모드 지원이 중요한 이슈가 될 수 있다.

5. 자동 복구 기능: M2M STA은 특정 상황에서 사용자가 직접 조작하기 어렵기 때문에 스스로 복구하는 기능이 필요하다.

이러한 M2M 통신을 하나의 use case로 하는 표준이 논의 중에 있다. 이 표준의 두드러진 특징은 TV 화이트 스페이스(white space) 대역을 제외한 서브 1GHz의 비허가(unlicensed) 대역에서 기존 실내(indoor) 중심의 WLAN에 비해 월등히 넓은 커버리지(up to 1km)를 갖는다는 점이다. 즉, 기존의 2.4GHz나 5GHz와 달리 700~900MHz로 대표되는 sub 1GHz 대역에서 WLAN이 사용되는 경우, 해당 대역의 전파 특성으로 인해서 동일 전송 전력 대비 AP의 coverage가 대략 2~3 배 가량 확장된다. 이 경우, 한 AP당 매우 많은 수의 STA들이 접속할 수 있다는 특징을 갖는다. 표준화 작업에서 고려하고 있는 사용 예를 요약하면 다음과 같다.

Use Case 1 : Sensors and meters

1a: Smart Grid - Meter to Pole

1c: Environmental/Agricultural Monitoring

1d: Industrial process sensors

1e: Healthcare

1f: Healthcare

1g: Home/Building Automation

1h: Home sensors

Use Case 2 : Backhaul Sensor and meter data

Backhaul aggregation of sensors

Backhaul aggregation of industrial sensors

Use Case 3 : Extended range Wi-Fi

Outdoor extended range hotspot

Outdoor Wi-Fi for cellular traffic offloading

상기 사용예 1인 센서 및 계측기(Sensors and meters)의 경우가 앞에서 언급한 M2M 통신에 관한 사용 예로서, 다양한 종류의 센서 장치들이 802.11ah AP에 접속되어 M2M 통신을 할 수 있다. 특히, 스마트 그리드의 경우 최대 6,000개의 센서 장치들이 하나의 AP에 접속될 수 있다.

Use Case 2인 백홀 센서 및 게측 데이터(Backhaul Sensor and meter data)의 경우는 넓은 커버리지를 제공하는 M2M 지원 AP가 802.15.4g같은 이종 통신 시스템의 백홀 링크(backhaul link) 역할을 해주는 경우이다.

Use Case 3은 확장 홈 커버리지(Extended home coverage), 캠퍼스 광역 커버리지 Campus wide coverage), 쇼핑 몰(Shopping malls)과 같은 실외 확장된 범위의 핫스팟(outdoor extended range hotspot) 통신을 목표로 하는 경우와, 802.11ah AP가 셀룰러 모바일 통신의 트래픽 오프로딩(traffic offloading)을 지원함으로써 넘쳐나는 셀룰러 트래픽을 분산시키고자 하는 경우를 목표로 하는 사용 예이다.

현재 무선랜 시스템에서 지원되는 AID의 개수는 M2M 어플리케이션을 지원하는 무선랜 시스템에 사용되기에는 부족할 수 있다. M2M 어플리케이션이 무선랜 환경에 적용되면 하나의 AP에 결합되는 STA의 수가 매우 많아질 수 있다. 이와 같은 환경에서 하나의 AID가 두 개 이상의 STA에 할당되는 상황이 발생할 수 있다.

둘 이상의 STA에 하나의 AID가 중복되어 할당된 무선랜 환경에서, 파워 세이브 모드로 동작하는 STA들은 실제로 자신에 대한 버퍼된 트래픽이 없는 비-버퍼된 STA임에도 불구하고, AP에 의해 전송된 TIM 요소 내의 STA 식별 정보, 자신에 대한 버퍼된 트래픽이 있는 버퍼된STA으로 오인하는 문제가 발생할 수 있다. 이는 비-버퍼된STA이 TIM 요소를 수신한 후 지속적으로 어웨이크상태를 유지하여 불필요한 파워 소모를 야기하여 파워 세이브 모드의 효율성을 저하시킨다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 이하에서는 STA들에게 AID의 할당이 동적으로 이루어지는 방법에 의한 통신 방법을 제안한다.

AID를 동적으로 할당하는 방법은, STA이 AP와 결합시에 AID를 할당 받는 것과는 별개로, 프레임 교환 등 STA이 AP와 통신을 수행 도중에 AP가 STA의 기존 AID를 할당하고 변경하는 것이다.

예를 들어, STA1, STA2에게 AID로 10이 할당되어 있으며, 두 STA은 파워 세이브 모드로 동작 중이라고 가정하자. STA1이 AP에게 전송할 상향 링크 트래픽이 발생한 경우, STA1은 어웨이크 상태로 전환하여 상향링크 트래픽이 있음을 AP에게 알린다. 상향링크 트래픽이 있음을 알리는 것은 서비스 피리어드 트리거 프레임(service period trigger frame)을 전송하거나 또는 별도로 정의된 특정 프레임 전송을 통해 수행될 수 있다. AP는 STA1로부터 해당 프레임을 수신하고, STA1 및 STA2에 동일한 AID가 중복 할당되어 있음을 알 수 있다. 따라서, STA1의 AID를 STA2 및 다른 STA에 이미 할당된 AID들과 중복되지 않도록 변경할 수 있다.

본 발명에서 AID 할당을 위해 AID 할당 관리 프레임(AID assignment management frame)을 제안한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 AID 할당 관리 프레임의 포맷을 나타내는 블록도이다.

도 8을 참조하면, AID 할당 관리 프레임(800)은 카테고리 필드(810), 액션 필드(820), 길이 필드(830), AID 할당 타입 필드(840) 및 AID 필드(850)를 포함하고, 트래픽 클래스(traffic class; TCLAS) 필드(860)를 더 포함할 수 있다.

카테고리 필드(810) 및 액션 필드(820)는 해당 프레임이 AID 할당 관리 프레임인 것을 지시하는 값으로 설정된다. 길이 필드(830)는 AID 할당 관리 프레임(800)의 길이를 지시한다.

AID 할당 타입 필드(840)는 AID 할당 관리 프레임(800)의 유형을 지시한다. AID 할당 관리 프레임(800)은 STA에게 AID를 할당하거나 또는 STA이 가지고 있는 AID를 회수하기 위해 전송될 수 있다. AID를 할당하는 경우 AID 할당 타입 필드(840)는 ‘1’로 설정되고, AID를 회수하는 경우 AID 할당 타입 필드(840)은 ‘0’으로 설정될 수 있다. 다만, 필드에 설정된 값은 예시에 불과하며 다양한 방식으로 구현될 수 있다.

AID 필드(850)는 STA에 할당되는 AID 또는 STA에서 회수되는 AID 값을 지시하도록 설정된다. AID 할당 타입 필드(840)가 AID 할당을 지시하면 AID 필드(850)가 지시하는 AID는 STA에 할당되고, AID 할당 타입 필드(840)가 AID 의 회수를 지시하면 AID 필드(850)가 지시하는 AID 값이 STA으로부터 회수된다.

추가적으로 AP는 트래픽 별로 AID를 각각 할당할 수 있다. AP가 단말에게 AID를 할당 할 때, TCLAS(traffic class) 정보를 AID 할당 관리 프레임(800)에 포함시켜 전송함으로써 특정 TCLAS에 해당하는 프레임에 대해서만 해당 AID를 사용한다는 것을 시그널링 할 수 있다. TCLAS 정보는 TCLAS 필드(860)에 포함될 수 있다. TCLAS는 트래픽을 지시할 수 있는 것으로 source MAC address, destination MAC address, source IP address, destination IP address 등의 조합으로 구성될 수 있다. TCLAS별로 AID를 할당하는 경우, STA은 트래픽의 중요도에 따라서 선택적으로 프레임을 수신할 수 있다. 즉, 중요도가 높은 트래픽에 대해서는 delay time을 줄이기 위해 더 자주 AP를 체크하고, 그렇지 않은 트래픽에 대해서는 delay time 보다 파워 절약 효과를 높이기 위해, AP에 더 오래 동안 보관하고 한번에 모아 수신 받는 것이 가능하다. 이를 통해 파워 세이브 모드의 효율이 향상될 수 있다.

AP가 하향링크 트래픽을 전송하는데 있어, 버퍼된 트래픽의 전송 대상 STA의 AID가 중복 할당되지 않도록 변경하기 전까지 해당 AID를 중복 할당 받는 STA들은 doze state에서 awake state로 전환하게 된다. 이런 문제를 해결하기 위해 본 발명에서 AP가 AID를 할당함에 있어서, STA별로 해당 AID를 STA 식별 정보로 포함하는 유효한 TIM 요소가 전송되는 주기를 다르게 하는 방법을 제안한다. TIM 요소는 비콘 프레임에 포함되어 전송되므로, TIM 주기의 변화는 비콘 주기의 변화를 통해 구현될 수 있다.

예를 들어, STA1 및 STA2에 AID로 10이 중복 할당 된 무선랜 환경을 가정한다. AP가 STA1 및 STA2로 향하는 버퍼된 트래픽을 지시하는 TIM 요소를 구성할 때, 첫 번째 비콘 프레임의 TIM 요소에서는 AID 10이 STA 식별 정보로 사용된다. 일례로, STA1에게 전송될 버퍼된 트래픽이 있는 경우, 비트맵 타입의 STA 식별 정보를 구성하는 비트 시퀀스의 10에 해당하는 order의 값이 1로 설정될 수 있다.

한편, 두 번째 비콘 프레임의 TIM 요소의 AID 10은 STA2를 위한 STA 식별 정보로 사용한다. 즉, STA2에게 전송될 버퍼된 트래픽이 있는 경우, 비트맵 타입의 STA 식별 정보를 구성하는 비트 시퀀스의 10에 해당하는 오더의 값이 1로 설정될 수 있다. STA1은 자신에게 유효한 비콘 프레임인 첫 번째 비콘 프레임의 TIM 요소는 확인하지만, 유효하지 않은 비콘 프레임인 두 번째 비콘 프레임의 TIM 요소는 무시할 수 있다.

위와 같이 동일한 AID가 중복 할당된 STA들의 TIM 프로토콜에 따른 파워 세이브 모드 운영을 지원하기 위해서는 AID를 할당함에 있어 서로 다른 TIM 주기를 제공하여, 복수의 STA이 서로 다른 시점에 TIM 요소를 수신할 수 있게 하는 방법이 필요하다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 AID 할당 방법을 기반으로 한 STA의 통신 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.

도 9를 참조하면, STA1(921) 및 STA2(922)는 파워 세이브 모드 운영을 지원하는 STA이다. STA1(921) 및 STA2(922)는 AP(910)와 결합하여 AID를 할당 받은 상태일 수 있다. STA1(921) 및 STA2(922)는 도 4 내지 도 7을 참조하여 상술한 TIM 프로토콜을 기반으로 파워 세이브 모드 운영을 지원할 수 있다.

AP(910)는 STA1(921)에게 AID 할당 메시지를 전송한다(S911). AID 할당 메시지는 STA(921)이 AP(910)에게 결합을 요청하기 위한 결합 요청 프레임에 대하여 AP(910)가 응답하는 결합 응답 프레임을 전송하는 것일 수 있다. 결합 응답 프레임에는 AID 할당 메시지로서 AID 할당 정보 요소가 포함된다. 또는, AP(910)가 STA에 AID를 할당해주기 위해 전송하는 AID 할당 관리 프레임일 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 AID 할당 관리 프레임 및 AID 할당 정보 요소의 포맷을 나타내는 블록도이다.

도 10의 부도면 (a)는 AID 할당 관리 프레임 포맷을 나타내는 도면이다. AID 할당 관리 프레임(1000a)은 카테고리 필드(1010a), 액션 필드(1020a), 길이 필드(1030a), AID 할당 비콘 오프셋(AID assigned beacon offset) 필드(1040a), AID 할당 비콘 인터벌(AID assignment beacon interval) 필드(1050a), AID 할당 타입(AID assignment type) 필드(1060a), AID 필드(1070a) 및 TCLAS 필드(1080a)를 포함한다.

카테고리 필드(1010a) 및 액셜 필드(1020a)는 전송된 프레임이 AID 할당 관리 프레임(1000a)임을 지시하는 값으로 설정된다. 길이 필드(1030a)는 전송된 AID 할당 관리 프레임(1000a)의 길이를 지시한다.

AID 할당 타입 필드(1060a)는 AID 할당 관리 프레임(1000a)의 유형을 지시한다. AID 할당 관리 프레임(1000a)은 STA에게 AID를 할당하거나 또는 STA이 가지고 있는 AID를 회수하기 위해 전송될 수 있다. AID를 할당하는 경우 AID 할당 타입 필드(1060a)는 ‘1’로 설정되고, AID를 회수하는 경우 AID 할당 타입 필드(1060a)은 ‘0’으로 설정될 수 있다. 다만, 필드에 설정된 값은 예시에 불과하며 다양한 방식으로 구현될 수 있다.

AID 필드(1070a)는 수신 STA에게 할당 또는 회수할 AID를 지시한다. TCLAS 필드(1080a)는 해당 AID에 대한 TCLAS 정보를 지시한다. TCLAS 정보는 도 8의 TCLAS 필드(860)를 참조할 수 있다.

AID 할당 비콘 오프셋 필드(1040a) 및 AID 할당 비콘 인터벌 필드(1050a)는 수신 STA에게 버퍼된 트래픽을 위한 TIM 요소를 포함하는 유효한 비콘 프레임을 지시하도록 오프셋 정보와 주기 정보를 포함한다.

AID 할당 비콘 오프셋 필드(1040a)는 현재 수신한 AID 할당 관리 프레임(1000a)으로부터 몇 개의 비콘 프레임을 더 수신한 후, 해당 STA에 대한 TIM 요소가 포함된 유효한 비콘 프레임의 전송이 시작되는 지를 지시한다.

AID 할당 비콘 인터벌 필드(1050a)는 몇 개의 비콘 프레임 간격으로 해당 STA에 대한 TIM 요소가 포함된 유효한 비콘 프레임이 전송되는지를 지시한다.

도 10의 부도면 (b)는 AID 할당 정보 요소의 포맷을 나타내는 도면이다. AID 할당 정보 요소는 AP에 의해 전송되는 결합 응답 프레임, 프로브 응답 프레임 및/또는 비콘 프레임에 포함되어 전송될 수 있다.

AID 정보 요소는(1000b)은 정보 요소 번호(information element number, IE number) 필드(1010b), 길이 필드(1020b), AID 할당 비콘 오프셋 필드(1030b), AID 할당 비콘 인터벌 필드(1040b), AID 필드(1050b) 및 TCLAS 필드(1060b)를 포함한다.

정보 요소 번호 필드(1010b)는 프레임에 포함된 해당 정보 요소가 AID 할당 정보 요소(1000b)임을 지시한다. 길이 필드(1020b)는 AID 할당 정보 요소(1000b)의 길이를 지시한다. AID 필드(1050b)는 수신 STA에게 할당할 AID를 지시한다. TCLAS 필드(1060b)는 해당 AID에 대한 TCLAS 정보를 지시한다. TCLAS 정보는 도 8의 TCLAS 필드(860)를 참조할 수 있다.

AID 할당 비콘 오프셋 필드(1030b) 및 AID 할당 비콘 인터벌 필드(1040b)는 부도면(a)의 그것들(1040a, 1050a)과 같이 설정되어, 수신 STA에게 유효한 비콘 프레임을 지시하도록 오프셋 정보와 주기 정보를 포함한다.

다시 도 9를 참조하면, STA1(921)은 AID 할당 메시지를 수신한다(S911). STA1(921)은 AID 할당 메시지를 통해 AID로 ‘10’을 할당 받았다. 또한, AID 할당 비콘 오프셋으로 ‘0’ 및 AID 할당 비콘 인터벌로’2’를 할당 받았다. 따라서, STA1(921)은 AID 할당 메시지를 수신한 시점에서 다음 전송되는 비콘 프레임의 TIM 요소에 따라 파워 세이브 모드 운영을 수행한다.

STA1(921)은 첫 번째 비콘 프레임을 수신한다(S912a). 첫 번째 비콘 프레임은 STA1(921)에게 유효한 비콘 프레임이므로, STA1(921)은 비콘 프레임에 있는 TIM 요소를 통해 자신에게 버퍼된 트래픽이 있는지 여부를 확인한다. TIM 요소가 STA1(921)의 AID인 ‘10’을 지시하는 STA 식별 정보를 포함하면, STA1(921)은 버퍼된 트래픽에 대한 데이터 프레임을 AP(910)으로부터 수신한다(S912b). 두 번째 비콘 프레임은 AP(910)에 의해 전송되지만 STA1(921)의 비콘 인터벌이 2이므로 해당 비콘 프레임은 유효한 비콘 프레임에 해당하지 않는다. 따라서 STA1(921)은 해당 비콘 프레임의 TIM 요소를 사용하지 않는다.

STA1(921)은 세 번째 비콘 프레임을 수신한다(S913). 세 번째 비콘 프레임은 STA1(921)에게 유효한 비콘 프레임에 해당하지만, TIM 요소는 STA1(921)의 AID인 ‘10’을 지시하는 STA 식별 정보를 포함하지 않을 수 있다. 이 경우, STA1(921)은 버퍼된 트래픽이 없음을 알고 TIM protocol에 따라 파워 세이브 모드 운영을 수행한다. 보다 상세하게는 STA1(921)은 다음 비콘 프레임 전송 때까지 doze state로 전환하여 동작할 수 있다. 네 번째 비콘 프레임은 유효한 비콘 프레임에 해당하지 않으므로 STA1(921)은 해당 비콘 프레임의 TIM 요소를 사용하지 않는다.

AP(910)는 STA2(922)에게 AID 할당 메시지를 전송한다(S921). STA2(922)은 AID 할당 메시지를 통해 AID로 ‘10’을 할당 받았다. 또한, AID 할당 비콘 오프셋으로 ‘1’ 및 AID 할당 비콘 인터벌로’2’를 할당 받았다. AP(910)는 STA2(922)에게 STA1(921)과 중복된 AID를 할당하지만 오프셋과 인터벌을 통해 동일한 TIM 요소를 STA1(921)과 함께 사용하지 않도록 할 수 있다.

STA1(921)은 다섯 번째 비콘 프레임을 수신한다(S914a). 다섯 번째 비콘 프레임은 STA1(921)에게 유효한 비콘 프레임이므로, STA1(921)은 비콘 프레임에 있는 TIM 요소를 통해 자신에게 버퍼된 트래픽이 있는지 여부를 확인한다. TIM 요소가 STA1(921)의 AID인 ‘10’을 지시하는 STA 식별 정보를 포함하면, STA1(921)은 버퍼된 트래픽에 대한 데이터 프레임을 AP(910)으로부터 수신한다(S914b). 반면, 다섯 번째 비콘 프레임은 STA2(922)에게는 유효하지 않은 비콘 프레임에 해당하므로, STA2(922)는 해당 비콘 프레임의 TIM 요소를 사용하지 않는다.

STA2(922)는 여섯 번째 비콘 프레임을 수신한다(S922). 여섯 번째 비콘 프레임은STA2(922)에게 유효한 비콘 프레임에 해당하지만, TIM 요소는 STA2(922)인 AID인 ‘10’을 지시하는 STA 식별 정보를 포함하지 않을 수 있다. 이 경우, STA2(922)는 버퍼된 트래픽이 없음을 알고 TIM 프로토콜에 따라 파워 세이브 모드 운영을 수행한다. 반면, 여섯 번째 비콘 프레임은 STA1(921)에게는 유효하지 않은 비콘 프레임에 해당하므로, STA1(921)은 해당 비콘 프레임의 TIM 요소를 사용하지 않는다.

STA1(921)은 일곱 번째 비콘 프레임을 수신한다(S931a). 비콘 프레임은 AID할당 정보 요소가 포함된 AID 할당 메시지일 수 있다. AP(910)는 버퍼된 트래픽에 대한 데이터 프레임을 STA1(921)에게 보다 빠르게 전송하기 위해 중복 할당된 AID 10을 대신해 중복 할당되지 않은 다른 AID를 STA1(921)에게 할당할 수 있다. STA(921)은 비콘 프레임을 통해 AID로 ‘20’을 할당 받았다. 또한, AID 할당 비콘 오프셋으로’0’ 및 AID 할당 비콘 인터벌로 ‘1’을 할당 받았다. STA1(921)은 비콘 주기 간격으로 자신을 향한 버퍼된 트래픽이 있는지를 확인할 수 있으므로 보다 빠르게 버퍼된 트래픽을 수신할 수 있다.

해당 비콘 프레임은 STA1(921)이 새로운 AID를 할당 받기 이전에 유효한 비콘 프레임에 해당하므로, STA1(921)은 비콘 프레임에 TIM 요소를 사용한다. 따라서, TIM 요소에 STA 식별 정보가 AID로 10을 지시하면, STA1(921)은 버퍼된 트래픽에 대한 데이터 프레임을 AP(910)으로부터 수신한다(S931b). 반면, 일곱 번째 비콘 프레임은 STA2(922)에게는 유효하지 않은 비콘 프레임에 해당하므로, STA2(922)는 해당 비콘 프레임의 TIM 요소를 사용하지 않는다.

STA1(921) 및 STA2(922)는 여덟 번째 비콘 프레임을 수신한다(S932a). 여덟 번째 비콘 프레임은 STA1(921) 및 STA2(922) 모두에게 유효한 비콘 프레임에 해당한다. 또한 STA1(921)의 AID는 20이고 STA2(922)의 AID는 10이므로, 일반적인 TIM 프로토콜에 의한 데이터 프레임 전송이 가능하다. 해당 비콘 프레임에 포함된 TIM 요소의 STA 식별 정보는 AID 10 및 20을 모두 지시하도록 설정될 수 있다. 이 경우, STA1(921)이 데이터 프레임을 AP(910)로부터 수신한 후(S932b) STA2(922)가 데이터 프레임을 AP(910)로부터 수신할 수 있다(932c). STA1(921) 및 STA2(922)가 AP(910)로부터 데이터 프레임을 수신하는 순서는 STA이 전송한 폴 프레임에 대한 AP(910)의 응답에 따라 바뀔 수 있다.

STA1(921)은 아홉 번째 비콘 프레임을 수신한다(933a). 아홉 번째 비콘 프레임은 STA1(921)에게 유효한 비콘 프레임이며, 비콘 프레임에 포함된 TIM 요소는 STA1(921)에게 버퍼된 트래픽이 있음을 지시하므로, STA1(921)은 데이터 프레임을 AP(910)로부터 수신한다(S933b). 반면, 아홉 번째 비콘 프레임은 STA2(922)에게는 유효하지 않은 비콘 프레임에 해당하므로, STA2(922)는 해당 비콘 프레임의 TIM 요소를 사용하지 않는다.

한편 M2M을 지원하는 무선랜 시스템의 서브 1GHz PCLP 부계층에서 생성되는 PPDU 포맷은 이하 도 11 및 도 12와 같이 제안될 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 M2M 지원 무선랜 시스템에서 SU 전송을 위한 PPDU 포맷을 나타내는 블록도이다.

도 11을 참조하면, SU 전송을 위한 SU-PPDU(1100)는 STF(1110), LTF1(1120), SIG 필드(1130), 복수의 LTF(1130) 및 데이터 필드를 포함한다. STF(1110)은 2개의 OFDM 심볼이 할당된다. LTF1(1120)은 2개의 OFDM 심볼이 할당된다. SIG 필드(1130)는 2개의 OFDM 심볼이 할당된다. 복수의 LTF(1140)의 각각에 대해 각 OFDM 심볼이 할당된다.

LTF에 대한 각 OFDM 심볼 내 각 GI(Guard Interval)대신, LTF1(1120)은 주파수 도메인내에서 두 개의 트레이닝이 변환된 시간 도메인내에서DGI(Double Guard Interval; 1121) 및 두개의 긴 트레이닝 심볼(long training symbols; 1122, 1123)을 포함할 수 있다. DGI는 CP(cyclic prefix)와 같이 삽입되며, DGI의 길이는 GI 두 배의 시간일 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 M2M 지원 무선랜 시스템에서 MU 전송을 위한 PPDU 포맷을 나타내는 블록도이다.

도 12를 참조하면, MU 전송을 위한 MU-PPDU(1200)는 STF(1210), LTF1(1220), SIGA 필드(1230), MU-AGC 필드(1240), 복수의 MU-LTF (1250), SIGB 필드(1260) 및 데이터 필드(1270)를 포함한다. STF(1210)은 두 개의 OFDM 심볼이 할당된다. LTF(1220)은 두 개의 OFDM 심볼이 할당된다. SIGA 필드 (1230)는 두 개의 OFDM 심볼이 할당된다. MU-LTF들 1250의 각각은 각 하나의 OFDM 심볼이 할당된다. SIGB 필드(1260)는 하나의 OFDM 심볼이 할당된다. LTF1(1220)는 DGI(1221) 및 두개의 LTS(1222, 1223)을 포함할 수 있다.

도 11 및 도 12의 SU-PPDU(1100) 및 MU-PPDU(1200)는 모두 STF(1110, 12120) 및 LTF1(1120, 1220)을 포함한다. 해당 필드는 HT 무선랜 시스템에서 HT를 지원하는 STA이 수신/복조하여 데이터를 획득할 수 있도록 하는 HT-GF(green field) PPDU의 HT-GF-STF 및 HT-LTF1과 유사한 기능을 가진다. HT-GF-STF는 HT STA의 프레임 타이밍 획득(frame timing acquition)과 AGC(Automatic Gain Control convergence)를 수행하기 위해 사용된다. HT-LTF1는 SIG 필드 및 데이터를 디모듈레이션 하기 위한 채널 추정 등을 수행하는데 사용된다. HT를 지원하지 못하는 레거시 STA은 HT－GF PPDU를 수신하여도 복조 및 디코딩을 수행하지 못한다.

도 11 및 도 12와 같이, 서브 1GHz 대역에서 기존의 HT 무선랜 시스템 표준 등에서 정의된 OFDM 기반의 PPDU 포맷을 다운 클러킹(down-clocking)하여 재사용하는 경우에는 기존의 OFDM 심볼 지속 시간(duration)이 다운 클러킹 배수만큼 늘어난다. 이는 시간 축에서 OFDM 심볼 지속 시간이 상당히 늘어나는 현상을 야기할 수 있다. 일례로, 10분의 1만큼 다운클러킹 하게 되면 심볼 지속 시간은 10배로 증가한다. 기존 1심볼 지속시간이 4μs였다면, 서브 1GHz 대역에서는 1심볼 지속 시간이 40μs으로 10배 증가하게 된다. 이와 같은 다운 클러킹으로 클럭 스피드(clock speed)를 낮추면, TSF(Time Synchronization Function) 타이머(timer)의 부정확성이 더욱 확대되는 문제점이 발생할 수 있다. 더 나아가, 오랜 시간 동안 취침 상태를 유지하다 어웨이크 상태로 전환하는 STA의 입장에서, AP와 타이밍 동기를 유지하기가 더 어려워질 수 있다.

한편, STA의 취침 주기가 길어지게 되면, AP와 STA간에 타이밍 동기(timing synchronization)가 맞지 않는 문제가 발생할 수 있다. 특히, AP가 AID를 할당할 때 STA 별로 해당 AID가 사용되는 비콘 프레임의 주기를 단말 별로 다르게 할당하는 실시예는 AP와 STA간 정확한 타이밍 동기가 유지됨을 가정한다. 따라서, AP 및 STA간 정확도 높은 타이밍 동기를 위한 제반 절차가 요구된다.

STA의TSF(Time-Synchronization Function) 타이머의 정확도가 +/-0.01%인 경우, STA이 1000s의 취침 주기를 가지게 되면 STA의 TSF 타이머 오차는 +/-100ms가 된다. AP의 비콘 인터벌이 100ms라고 할 경우, STA의 TSF 타이머 오차가 비콘 인터벌보다 큰 경우가 발생한다. 이러한 환경에서는 앞서 언급한 비콘 프레임의 사용 주기를 단말별로 다르게 적용하는 파워 세이브 모드 운영 방법이 정상적으로 수행되기 어려울 수 있다.

센서 노드(sensor node)와 같은 저가 장치들은, TSF 타이머의 정확도가 낮을 것이며, 또한 베터리의 용량도 적을 것이다. 이러한 저가 장치들을 고려하여, STA이 비콘 프레임의 TIM 요소를 통해 동작 상태를 결정하는 대신 폴링(polling)과 같은 요청/응답 프레임을 사용해 이 후 동작 상태를 결정할 수 있는 정보를 획득할 수 있는 방법을 제안한다.

자신에게 버퍼된 트래픽이 있는지 알기 위해, 취침 상태에 있는 STA은 임의의 시간에 어웨이크 상태로 전환하여 트래픽 지시 요청 프레임(traffic indication request frame)을 AP에게 전송한다. 트래픽 지시 요청 프레임은 AP의 비콘 인터벌과 무관하게 전송되며, 전송자에 의해 CSMA/CA 메커니즘을 기반으로 채널 접근 권한이 획득된 후 전송될 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 지시 요청 프레임을 나타내는 블록도이다.

도 13을 참조하면, 트래픽 지시 요청 프레임(1300)은 프레임 제어 필드(1310), 지속 시간 필드(1320), 수신자 주소(receiver address; RA) 필드(1330), 전송자 주소(transmitter address; TA) 필드(1340), AID 필드(1350) 및 FCS(frame check sequence) 필드(1360)를 포함한다.

프레임 제어 필드(1310)는 트래픽 지시 요청 프레임(1300)을 해석하기 위한 정보를 포함한다. 지속 시간 필드(1320)는 트래픽 지시 요청 프레임(1300)의 길이 또는 request/response frame 교환을 위한 시간을 지시하는 정보를 포함한다. RA 필드(1330)는 트래픽 지시 요청 프레임(1300)을 수신하는 AP의 MAC 주소 정보를 포함한다. TA 필드(1340)는 트래픽 지시 요청 프레임(1300)을 전송한 STA의 MAC 주소 정보를 포함한다. 트래픽 지시 요청 프레임(1300)을 전송하는 STA이 AP로부터 유효한 AID를 할당 받은 경우, AID 필드(1350)는 해당 AID를 지시하도록 설정된다. FCS 필드(1360)는 트래픽 지시 요청 프레임(1300)이 정상적인 프레임인지 확인하기 위해 사용되는 정보를 포함한다.

트래픽 지시 요청 프레임을 수신한 AP는 해당 STA에 대한 버퍼된 트래픽이 있는지 여부를 알려준다. 이를 위해 트래픽 지시 응답 프레임을 STA에게 전송한다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 트래픽 지시 응답 프레임을 나타내는 블록도이다.

도 14를 참조하면, 트래픽 지시 응답 프레임(1400)은 프레임 제어 필드(1410), 지속 시간 필드(1420), RA 필드(1430), TA 필드(1440), AID 필드(1450), 타임스탬프(timestamp) 필드(1460), 트래픽 유형(traffic type) 필드(1470), TCLAS 필드(1480) 및 FCS 필드(1490)를 포함한다.

프레임 제어 필드(1410)는 트래픽 지시 응답 프레임(1400)을 해석하기 위한 정보를 포함한다. 지속 시간 필드(1420)는 트래픽 지시 응답 프레임(1400)의 길이를 지시하는 정보 또는 요청/응답 프레임 교환을 위한 시간을 지시하는 정보를 포함한다. RA 필드(1430)는 트래픽 지시 응답 프레임(1400)을 수신할 STA의 MAC 주소 정보를 포함하며, 이는 트래픽 지시 요청 프레임(1300)을 전송한 STA의 MAC 주소일 수 있다. TA 필드(1440)는 트래픽 지시 응답 프레임(1400)을 전송한 AP의 MAC 주소 정보를 포함한다.

프레임 지시 요청 프레임(1300)을 전송한 STA에 대한 버퍼된 트래픽이 없는 경우, AID 필드(1450)는 해당 STA의 AID가 아닌 특정 값0 또는 65535으로 설정될 수 있다. 해당 STA에 대한 버퍼된 트래픽이 존재하는 경우, AID 필드(1450)는 해당 단말에 이미 할당된 AID를 지시하는 정보를 포함한다. 본 발명의 이전 실시예와 같이 AID가 동적으로 할당되는 경우, STA이 버퍼된 트래픽에 대한 데이터 프레임을 AP로부터 수신하는데 사용할 유효한 AID가 없는 경우, 새로운 AID를 STA에게 할당하며, AID 필드(1450)는 해당 AID를 지시하는 정보를 포함할 수 있다.

타임 스탬프 필드(1460)는 AP와 STA간의 타이밍 동기를 위한 정보를 포함한다.

트래픽 유형 필드(1470)는 버퍼된 트래픽의 유형을 알려주기 위한 정보를 포함한다. 트래픽 유형에는 긴급(emergency), 실시간(real-time), 최선(best-effort), 백그라운드(background )등이 있을 수 있다.

TCLAS 필드(1480)는 보다 구체적은 트래픽 정보를 제공하기 위한 정보를 포함한다.

위와 같이 요청 프레임/응답 프레임은 제어 프레임이거나 또는 관리 프레임일 수 있다. 제어 프레임 포맷으로 전송될 경우, 요청 프레임 전송 이후 컨텐션 없이 SIFS(short interframe space) 이후에 응답 프레임 전송이 이루어질 수 있다.

이상에서 상술한 본 발명의 실시예는 1GHz 이하 주파수 대역을 사용하는 IEEE 802.11 기반 무선랜 시스템에서 STA의 파워 소모를 줄이기 위한 방법에 해당한다. 이에 있어 STA이 취침 상태에서 어웨이크 상태로 전환하는 인터벌이 길어질 경우, TSF 타이머의 오차가 증가하는 문제가 발생한다.

AP의 TSF 타이머의 정확도가 +/-0.01%인 경우, STA이 1000s의 취침 주기를 가지게 되면 AP의 TSF 타이머 오차는 +/-100ms가 된다. 이는 STA의 TSF 타이머 오차를 고려하지 않은 값이다.

AP의 TSF 타이머의 오차가 +/-0.001%인 경우, STA이 1000s의 취침 주기를 가지게 되면 AP의 TSF 타이머 오차는 +/-10ms가 된다.

STA이 AP가 전송하는 비콘 프레임을 수신하기 위해서 특정 TBTT(target beacon transmission time)보다 100ms 또는 10ms 먼저 어웨이크 상태로 전환해야 한다.

STA이 AP의 TSF 타이머 정확도 정보를 알게 되면, 취침 주기 동안 발생한 AP의 TSF 타이머 오차를 계산할 수 있으며, 보다 정확한 시점에 어웨이크 상태로 전환하여 불필요한 파워 소모를 줄일 수 있다. 반면, TSF 타이머 정확도에 대한 정보가 없으면, STA은 TSF 타이머 정확도에 대한 최소 요구치(minimum requirement)를 고려하여 어웨이크 상태로의 전환 시점을 결정할 필요가 생긴다.

AP가 STA들에게 AP 자신의 TSF 타이머 정확도에 대한 정보를 알려주기 위한 방식으로 아래와 같은 TSF 타이머 정보 요소(TSF Timer information element)를 포함하는 프레임을 전송하는 방법을 제안한다.

도 15는 TSF 타이머 정보 요소(TSF timer information element)를 나타내는 블록도이다. TSF 타이머 정보 요소는 비콘 프레임, 프로브 응답 프레임, 결합 요청 프레임, 결합 응답 프레임, 재결합 요청 프레임, 재결합 응답 프레임 및/또는 트래픽 지시 응답 프레임에 포함될 수 있다.

도 15를 참조하면 TSF 타이머 정보 요소(1500)는 요소 ID 필드(1510), 길이 필드(1520), 타임 스탬프 필드(1530), TSF 타이머 정확도 필드(1540) 및 TSF 타이머 에러 제한 필드(1550)를 포함한다. 요소 ID 필드(1510)는 포함된 정보 요소가 TSF 타이머 정보 요소(1500)임을 지시한다. 길이 필드(1520)는 TSF 타이머 정보 요소(1500)의 길이를 지시한다.

타임 스탬프 필드(1530)는 TSF 타이머의 현재 타임 스탬프 값을 지시한다.

TSF 타이머 정확도 필드(1540)는 PPM(parts per million) 단위로, TSF 타이머에 대한 오차 범위를 지시한다. 예를 들어, TSF 타이머 정확도가 100PPM인 경우, +/-0.01%의 오차를 나타내며 1000s후에 TSF 타이머 값이 +/-100ms 오차를 가질 수 있다.

AP가 일정 시간 후 TSF 타이머 오차를 보정하는 경우, TSF 타이머 오차 범위가 특정 값을 넘어가지 않는다. 예를 들어, AP는 external time source를 통해 TSF 타이머를 보정할 수 있다. external time source는 NTP(network time protocol) 및 GPS(global positioning system) 등이 있을 수 있다.

TSF 타이머 에러 제한 필드(1550)는 TSF 타이머 오차 범위에 대한 한계치를 나타낸다. 해당 필드가 10ms로 설정된 경우 AP의 TSF 타이머 오차는 +/-10ms를 넘을 수 없다. AP의 TSF 타이머의 오차가 +/-10ms 범위를 초과할 경우, AP가 해당 시점에 외부 소스(external source)로부터 오차를 보정할 수 있다. 즉, 이와 같은 TSF 타이머 에러 제한 필드(1550)를 통해 STA은 AP의 최대 TSF 타이머 오차 범위의 한계치를 알 수 있으므로, 이를 참조하여 비콘 프레임 등의 프레임을 놓치지 않기 위한 이른 웨이크업 타임(early wakeup time)을 계산할 수 있다.

한편, AP가 STA들에게 AP 자신의 TSF 타이머 정확도 정보를 알려주기 위한 방식으로 수정된 타임스탬프 필드(revised timestamp field)를 비콘 프레임, 프로브 응답 프레임, 결합 응답 프레임, 재결합 응답 프레임 등에 포함시켜 전송하는 방식을 제안한다.

타임 스탬프 필드는 정보 요소가 아닌 필드이므로, 일반적으로 필드 자체가 비콘 프레임 등에 포함되어 전송되고 있다. 현재의 무선랜 시스템에서는 이와 같은 타임 스탬프 필드에 8 옥테트(octet)를 할당하고 있으며, 이는 총 2⁶⁴ 상태(state)를 표현할 수 있다. 또한, 각 상태는 1μs가 지날 때마다 상태가 하나씩 증가하는 것으로 사용되고 있다. 대략 2⁶⁴ μs := 18 trillion sec := 584,942년 만큼의 기간 동안 유니크한 타임스탬프 값을 생성하여 지시할 수 있도록 설계되어 있다. 즉, 본 발명에서는 타임 스탬프에 할당된 비트들이 위와 같이 과도하게 길 필요가 없다는 점을 들어, 현재 8옥테트 크기의 타임스탬프 필드의 MSB 또는 LSB의 일부 비트들을 상기 TSF 타이머 정확도 정보를 포함한 부분으로 활용하는 방식을 제안한다.

도 16은 본 발명의 실시예에 따른 수정된 타임 스탬프 필드 포맷을 나타내는 도면이다.

도 16을 참조하면, 수정된 타임 스탬프 필드(1600)는 TSF 타이머 정확도 서브 필드(1610) 및 타임 스탬프 서브 필드(1620)를 포함한다. 기존 8옥테트 크기의 타임 스탬프 필드에 할당된 비트시퀀스 중 MSB 3 비트들이 TSF 타이머 정확도 서브 필드로 설정되었다. 수정된 타임 스탬프 필드(1600) 전체의 크기는 8 옥테트이며, TSF 타이머 정확도 서브 필드(1610)의 크기는 3비트, 타임 스탬프 서브 필드(1620)의 크기는 61비트 일 수 있다.

TSF 타이머 정확도 서브 필드(1620)의 인코딩 예시는 아래 표 3을 참조할 수 있다.

Value	Description
0	TSF Timer Accuracy is not worse than +/- 3ppm
1	TSF Timer Accuracy is not worse than +/- 6ppm
2	TSF Timer Accuracy is not worse than +/- 9ppm
3	TSF Timer Accuracy is not worse than +/- 12ppm
4	TSF Timer Accuracy is not worse than +/- 15ppm
5	TSF Timer Accuracy is not worse than +/- 18ppm
6	TSF Timer Accuracy is not worse than +/- 21ppm
7	TSF Timer Accuracy is worse than +/- 21ppm

나머지 61비트 크기의 비트 시퀀스는 타임 스탬프 서브필드(1620)로 사용된다. 61비트 크기의 서브필도로 표현할 수 있는 시간 구간은, 2⁶¹μs:=2 trillion sec:=73,117년 만큼의 시간 동안 유니크한 타임스탬프 값을 생성하여 지시할 수 있으므로 적절한 타임 스탬프의 기능이 수행될 수 있다. 위와 같은 포맷을 통해 기존 무선랜 시스템 동작에 추가적인 오버헤드 없이 TSF 타이머 정확도 정보를 전달할 수 있다는 효과가 발생할 수 있다.

한편 TSF 타이머 정확도 서브필드(1610)는 기존 61옥테트 크기의 타임 스탬프 필드를 구성하는 비트 시퀀스의 MSB 2비트로 설정될 수 있다. 이 경우, TSF 타이머 정확도 서브 필드(1620)의 인코딩 예시는 아래 표 4를 참조할 수 있다.

Value	Description
0	TSF Timer Accuracy is not worse than +/- 5ppm
1	TSF Timer Accuracy is not worse than +/- 10ppm
2	TSF Timer Accuracy is not worse than +/- 15ppm
3	TSF Timer Accuracy is worse than +/- 20ppm

또한, M2M을 지원하는 무선랜 시스템과 같이 OFDM 심볼 지속 시간이 매우 길어진 환경에서는 비콘 프레임을 전송을 위해 긴 시간동안 무선 매체가 점유하게 된다. 이를 대폭 간소화하여 무선 매체의 효율을 높이기 위해 간소화된 비콘 프레임이 사용될 것을 제안한다.

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 짧은 비콘 프레임(short beacon frame)의 포맷을 나타내는 블록도이다.

도 17을 참조하면, 짧은 비콘 프레임(1700)은 프레임 제어 필드(1710), SA 필드(1720), 압축 SSID 필드(1730), 타임 스탬프 필드(1740), 변경 시퀀스 필드(1750) 및 Info 필드(1760) 및 CRC 필드(1770)를 포함할 수 있으며, 추가적인 정보 요소의 전송이 필요한 경우, 해당 정보 요소들이 추가적으로 더 포함될 수 있다. 이는 기존 비콘 프레임에 포함된 각각의 정보 요소들을 위한 필드들이 축소되어 있는 포맷에 해당된다.

짧은 비콘 프레임(1700)에 포함된 타임 스탬프 필드(1740) 역시 기존의 8옥테트 크기 대신 4옥테트 크기로 줄여서 설정될 수 있다. 타임 스탬프 필드(1740)가 4 옥테트 크기를 가지면, 총 32비트의 타임 스탬프로 표현할 수 있는 시간 구간은 2³²μs:=4,295초:=72분 만큼의 시간 구간 동안 유니크한 타임 스탬프 값을 생성하여 지시할 수 있다.

만약 타임 스탬프의 하나의 상태가 표현하는 시간 구간이 μs단위가 아닌 좀 더 높은 시간 단위가 사용된다면, 한 번의 타임 스탬프 순환(circulation)에 소요되는 절대 시간은 더 증가될 수 있다. 이와 같은 짧은 비콘 프레임(1700)의 타임 스탬프 필드에 대해서도 도 14의 예시와 같이 TSF 타이머 정확도 서브 필드가 구현될 수 있다. 즉 4옥테트 크기의 타임 스탬프 필드(1740) 중 3비트 또는 2비트가 TSF 타이머 정확도 서브 필드로 할당되고, 나머지 비트 시퀀스가 타임 스탬프 값을 지시하도록 할당될 수 있다. 이와 같은 경우 타임 스탬프 자체를 위한 비트 시퀀스의 길이가 4옥테트로 줄어, 표현될 수 있는 상태가 많이 감소되었으므로 MSB 2비트를 TSF 타이머 정확도 서브 필드로 할당되는 것이 바람직할 수 있다.

도 18은 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 무선 장치를 나타내는 블록도이다.

도 18을 참조하면, 무선 장치(1800)는 프로세서(1810), 메모리(1820), 및 트랜시버(1830)를 포함한다. 트랜시버(1830)는 무선 신호를 송신 및/또는 수신하되, IEEE 802.11의 물리계층을 구현한다. 프로세서(1810)는 트랜시버(1830)와 기능적으로 연결되어, AID 할당 메시지, TIM 요소를 송수신하고, TIM 요소에 포함된 정보를 기반으로 데이터 프레임을 송수신하는 도 2내지 도 17에 도시된 본 발명의 실시예를 구현하는 MAC 계층 및/또는 PHY계층을 구현하도록 설정된다. 프로세서(1810)는 AID 할당 메시지를 해석하여 자신에게 할당된 AID를 확인하고, AID에 대한 TCLAS 정보를 획득하도록 설정될 수 있다. 또한 타이밍 동기를 위한 정보를 수신하고, 해당 정보를 기반으로 어웨이크 상태로 전환하는 타이밍을 산출하고 이에 따라 동작하도록 설정될 수 있다.

프로세서(1810) 및/또는 트랜시버(1830)는 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(1820)에 저장되고, 프로세서(1810)에 의해 실행 될 수 있다. 메모리(1820)는 프로세서(1810) 내부에 포함될 수 있으며, 외부에 별도로 위치하여 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1810)와 기능적으로 연결될 수 있다.

Claims

무선랜 시스템에서 식별 정보 할당을 기반으로 한 통신 방법에 있어서,
스테이션(Station; STA)은, 액세스 포인트(Access Point; AP)로부터 식별자 할당 메시지를 수신하되, 상기 식별자 할당 메시지는,
상기 STA에 대한 식별 정보; 및,
상기 STA을 위한 적어도 하나 이상의 TIM(traffic indication map) 요소가 전송되기 시작하는 시점에 대한 TIM 오프셋 정보;를 포함하고,
상기 STA은, 상기 TIM 오프셋 정보가 지시하는 시점에 상기 AP로부터 제1 TIM 요소를 수신하고,
상기 STA은, 상기 제1 TIM 요소에 상기 식별 정보가 포함되어 있는지 여부를 결정하고, 및,
상기 STA은, 상기 제1 TIM 요소가 상기 식별 정보를 포함하면 상기 AP로부터 제1 데이터 프레임을 수신하는 단계를 포함하는 통신 방법.
제 1항에 있어서,
상기 식별자 할당 메시지는 상기 적어도 하나 이상의 TIM 요소가 전송되는 인터벌을 지시하는 TIM 인터벌 정보를 더 포함하고,
상기 STA은, 상기 제1 TIM 요소 수신 시점에서 상기 TIM 인터벌 정보가 지시하는 시간 후에 제2 TIM 요소를 수신하고,
상기 STA은, 상기 제2 TIM 요소에 상기 식별 정보가 포함되어 있는지 여부를 결정하고, 및,
상기 STA은, 상기 제2 TIM 요소가 상기 식별 정보를 포함하면 상기 AP로부터 제2 데이터 프레임을 수신하는 것을 더 포함하는 통신 방법.
제 2항에 있어서,
상기 STA은, 새로운 식별 정보를 포함하는 새로운 식별자 할당 메시지를 수신하고,
상기 STA은, 제 3 TIM 요소를 수신하고,
상기 STA은, 상기 제3 TIM 요소에 상기 새로운 식별 정보가 포함되어 있는지 여부를 결정하고, 및,
상기 STA은, 상기 제3 TIM 요소에 상기 새로운 식별 정보가 포함되면, 상기 AP로부터 제3 데이터 프레임을 수신하는 것을 더 포함하는 통신 방법.
제 3항에 있어서,
상기 새로운 식별자 할당 메시지는 새로운 TIM 오프셋 정보를 더 포함하고,
상기 제3 TIM 요소를 수신하는 것은 상기 새로운 TIM 오프셋 정보가 지시하는 시점에 수행되는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
제 4항에 있어서,
상기 제1 TIM 요소는 주기적으로 전송되는 비콘 프레임에 포함되어 전송되고,
상기 TIM 오프셋 정보는 상기 STA이 상기 식별자 할당 메시지를 수신한 후 상기 제1 TIM 요소를 수신하는 사이에 전송되는 비콘 프레임의 개수를 지시하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
제 5항에 있어서,
상기 제2 TIM 요소는 주기적으로 전송되는 비콘 프레임에 포함되어 전송되고,
상기 TIM 요소가 전송되는 인터벌은 상기 비콘 프레임의 인터벌에 대한 배수로 설정되는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
제 6항에 있어서,
상기 제1 TIM 요소는 상기 제1 데이터 프레임과 관련된 트래픽을 지시하는 정보인 클래스(traffic class) 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.
제 1항에 있어서,
상기 STA은, 상기 제1 TIM 요소가 상기 식별 정보를 포함하지 않으면 취침 상태로 전환하여 동작하는 것을 더 포함하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 식별자 할당 메시지는 상기 STA이 상기 AP에 결합하기 위해 전송하는 결합 요청 프레임(association request frame)에 대한 응답으로 상기 AP가 상기 STA에게 전송하는 결합 응답 프레임(association response frame)에 포함되어 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 식별 정보는 상기 STA이 상기 AP와 결합시에 할당 받는 AID(association ID)인 것을 특징으로 하는 방법.
무선 장치는,
무선 신호를 송신 및 수신하는 트랜시버(transceiver); 및,
상기 트랜시버와 기능적으로 결합된 프로세서(processor)를 포함하되,
상기 프로세서는,
액세스 포인트(Access Point; AP)로부터 식별자 할당 메시지를 수신하되, 상기 식별자 할당 메시지는,
상기 무선 장치에 대한 식별 정보; 및,
상기 무선 장치를 위한 적어도 하나 이상의 TIM(traffic indication map) 요소가 전송되기 시작하는 시점에 대한 TIM 오프셋 정보;를 포함하고,
상기 TIM 오프셋 정보가 지시하는 시점에 상기 AP로부터 제1 TIM 요소를 수신하고,
상기 제1 TIM 요소에 상기 식별 정보가 포함되어 있는지 여부를 결정하고, 및,
상기 제1 TIM 요소가 상기 식별 정보를 포함하면 상기 AP로부터 제1 데이터 프레임을 수신하도록 설정된 것을 특징으로 하는 무선 장치.
제 11항에 있어서, 상기 프로세서는,
새로운 식별 정보를 포함하는 새로운 식별자 할당 메시지를 상기 AP로부터 수신하고,
제2 TIM 요소를 상기 AP로부터 수신하고,
상기 제2 TIM 요소에 상기 새로운 식별 정보가 포함되어 있는지 여부를 결정하고, 및,
상기 제2 TIM 요소가 상기 새로운 식별 정보를 포함하면 상기 AP로부터 제2 데이터 프레임을 수신하는 것을 더 수행하도록 설정된 것을 특징으로 하는 무선 장치.
무선랜 시스템에서 통신 방법에 있어서,
STA은, AP에게 상기 STA의 버퍼된 트래픽이 존재하는지 여부를 지시할 것을 요청하는 트래픽 지시 요청 메시지를 전송하고,
상기 STA은, 상기 AP로부터 트래픽 지시 응답 메시지를 수신하되, 상기 트래픽 지시 응답 메시지는 버퍼된 트래픽을 가지는 적어도 하나의 STA의 식별자를 포함하는 식별자 필드, 및, 상기 STA 및 상기 AP 사이의 시간 동기를 위한 타이머 필드를 포함하고,
상기 STA은, 상기 타이머 필드를 기반으로 상기 STA이 어웨이크 상태로 진입하는 시점을 결정하고, 및,
상기 STA은, 상기 STA의 버퍼된 트래픽을 위한 데이터 프레임을 상기 AP로부터 수신하는 것을 포함하는 통신 방법.
제 13항에 있어서, 상기 타이머 필드는,
상기 트래픽 지시 응답 메시지가 전송되는 시점을 지시하는 타임 스탬프 필드;
타이머 동기 함수(timer synchronization function; TSF)의 오차 범위(margin of error)를 지시하는 타이머 정확도 필드;및,
상기 오차 범위의 한계치를 지시하는 타이머 정확도 오차 한계 필드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.