KR20140068815A - 채널 액세스 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

무선랜 시스템에서 채널 액세스 방법 및 장치가 제공된다. 전송기가 제1 결합 채널과 제2 결합 채널을 설정하되, 상기 제1 결합 채널은 제1 20MHz 주채널과 제1 40MHz 부채널을 포함하고, 상기 제2 결합 채널은 제2 20MHz 주채널과 제2 20MHz 부채널을 포함한다. 상기 제1 20MHz 주채널 또는 상기 제2 20MHz 주채널이 아이들한 경우에만, 상기 전송기가 수신기로 상기 제1 결합 채널 또는 상기 제2 결합 채널을 이용하여 데이터를 전송한다.

Description

채널 액세스 방법 및 장치{CHANNEL ACCESS METHOD AND DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 무선랜(Wireless Local Area Network, WLAN)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 무선랜 시스템에서 다수의 채널로 액세스하는 방법 및 이를 이용한 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, 휴대형 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player, PMP) 등과 같은 휴대형 단말기를 이용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 기술이다.
WLAN 기술의 표준화 기구인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802가 1980년 2월에 설립된 이래, 많은 표준화 작업이 수행되고 있다. 초기의 WLAN 기술은 IEEE 802.11을 통해 2.4GHz 주파수를 사용하여 주파수 호핑, 대역 확산, 적외선 통신 등으로 1~2Mbps의 속도를 지원한 이래, 최근에는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)을 적용하여 최대 54Mbps의 속도를 지원할 수 있다. 이외에도 IEEE 802.11에서는 QoS(Quality for Service)의 향상, 액세스 포인트(Access Point) 프로토콜 호환, 보안 강화(Security Enhancement), 무선 자원 측정(Radio Resource measurement), 차량 환경을 위한 무선 접속(Wireless Access Vehicular Environment), 빠른 로밍(Fast Roaming), 메쉬 네트워크(Mesh Network), 외부 네트워크와의 상호작용(Interworking with External Network), 무선 네트워크 관리(Wireless network Management) 등 다양한 기술의 표준을 실용화 또는 개발 중에 있다.
IEEE 802.11 중에서 IEEE 802.11b는 2.4GHz 대역의 주파수를 사용하면서 최고 11Mbs의 통신 속도를 지원한다. IEEE 802.11b 이후에 상용화된 IEEE 802.11a는 2.4GHz 대역이 아닌 5GHz 대역의 주파수를 사용함으로써 상당히 혼잡한 2.4GHz 대역의 주파수에 비해 간섭에 대한 영향을 줄였으며, OFDM 기술을 사용하여 통신 속도를 최대 54Mbps까지 향상시켰다. 그러나 IEEE 802.11a는 IEEE 802.11b에 비해 통신 거리가 짧은 단점이 있다. 그리고 IEEE 802.11g는 IEEE 802.11b와 마찬가지로 2.4GHz 대역의 주파수를 사용하여 최대 54Mbps의 통신속도를 구현하며, 후방 호환성(Backward Compatibility)을 만족하고 있어 상당한 주목을 받고 있는데, 통신 거리에 있어서도 IEEE 802.11a보다 우위에 있다.
또한, 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. 또한, 이 규격은 데이터 신뢰성을 높이기 위해 중복되는 사본을 여러 개 전송하는 코딩 방식을 사용할 뿐만 아니라, 속도를 증가시키기 위해 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplex, OFDM)을 사용할 수도 있다.
WLAN의 보급이 활성화되고 또한 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라, 최근에는 IEEE 802.11n이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율을 지원하기 위한 새로운 WLAN 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있다. 그런데, IEEE 802.11n 매체접속제어(Medium Access Control, MAC)/물리계층(Physical Layer, PHY) 프로토콜은 1Gbps 이상의 쓰루풋을 제공하는데 있어서 효과적이지 못하다. 왜냐하면, IEEE 802.11n MAC/PHY 프로토콜은 단일 STA, 즉 하나의 네트워크 인터페이스 카드(Network Interface Card, NIC)를 갖는 STA의 동작을 위한 것이어서, 기존의 IEEE 802.11n의 MAC/PHY 프로토콜을 그대로 유지하면서 프레임의 처리량을 증가시킬수록 이에 따라 부가적으로 발생하는 오버헤드(Overhead)도 증가하기 때문이다. 결국, 기존의 IEEE 802.11n MAC/PHY 프로토콜, 즉 단일 STA 아키텍쳐를 그대로 유지하면서 무선 통신 네트워크의 쓰루풋을 향상시키는 것은 한계가 있다.
따라서 무선 통신 네트워크에서 1Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 달성하기 위해서는 기존의 단일 STA 아키텍쳐인 IEEE 802.11n MAC/PHY 프로토콜과는 다른 새로운 시스템이 요청된다. VHT(Very High Throughput) 무선랜 시스템은, IEEE 802.11n 무선랜 시스템의 다음 버전으로서, MAC 서비스 접속 포인트(Service Access Point, SAP)에서 1Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 지원하기 위하여 최근에 새롭게 제안되고 있는 IEEE 802.11 무선랜 시스템 중의 하나이다. VHT 무선랜 시스템이란 명칭은 임의적인 것인데, 1Gbps 이상의 쓰루풋을 제공하기 위하여, 현재는 4X4 MIMO 및 80MHz 채널 밴드폭을 사용하는 VHT 무선랜 시스템에 대한 실현 가능성 테스트가 진행되고 있다.
이와 같이, IEEE 802.11a에 따른 무선랜 시스템은 5GHz 대역에서 20MHz 채널 밴드폭(Channel Bandwidth)을 사용하는데, 국가적으로 차이가 있지만 13개까지 채널 사용이 가능하다.
그리고 IEEE 802.11n에 따른 무선랜 시스템에서는 5GHz 대역에서 20MHz 또는 40MHz 채널 밴드폭을 사용한다. 이 중에서 40MHz 채널은 두 개의 인접한 20MHz 채널을 묶어서 운영하여 얻는데, 두 개의 20MHz 채널은 각각 주채널(Primary Channel)과 부채널(Secondary Channel)로 불린다. 그리고 사용 중인 채널에 노이즈가 많이 포함되거나 간섭이 많이 발생하는 등 채널 상태가 나쁜 경우에는, 다른 채널로 변경할 수가 있다.
VHT 무선랜 시스템에서는 적어도 6GHz 이하의 대역이나 60GHz 대역에서, 적어도 80MHz 채널 밴드폭을 사용할 것으로 예상된다. 80MHz 이상의 채널 밴드폭을 얻기 위해서는, 20MHz 밴드폭을 갖는 서브채널이 적어도 4개가 필요하다. 이러한 VHT 무선랜 시스템의 효율적인 동작을 위해서는, 밴드폭이 80MHz 이상인 채널을 효율적으로 관리하기 위한 기법이 필요하다. 또한, VHT 무선랜 시스템의 성능을 향상시키기 위해서는, 사용 중인 채널의 상태가 좋지 않은 경우에는 전체 채널 밴드폭 내에서 다른 주파수의 채널로 바꿔서 이용할 수 있도록 할 필요가 있다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 하나의 과제는 적어도 4개의 서브채널로 구성된 80MHz 이상의 채널을 이용하는 VHT 무선랜 시스템에서, 전체 채널을 효율적으로 운용할 수 있는 채널 액세스 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 하나의 과제는 적어도 4개의 서브채널로 구성된 80MHz 이상의 채널을 이용하는 VHT 무선랜 시스템에서, 사용 중인 채널을 전체 주파수 대역 내에서의 다른 채널로 변경할 수 있는 채널 스위치 방법을 제공하는 것이다.
일 양태에서, 무선랜 시스템에서 채널 액세스 방법은 전송기가 제1 결합 채널과 제2 결합 채널을 설정하되, 상기 제1 결합 채널은 제1 20MHz 주채널과 제1 40MHz 부채널을 포함하고, 상기 제2 결합 채널은 제2 20MHz 주채널과 제2 20MHz 부채널을 포함하는 단계, 상기 전송기가 상기 제1 20MHz 주채널 또는 상기 제2 20MHz 주채널이 아이들한지 여부를 결정하는 단계, 상기 제1 20MHz 주채널 또는 상기 제2 20MHz 주채널이 아이들한 경우에만, 상기 전송기가 수신기로 상기 제1 결합 채널 또는 상기 제2 결합 채널을 이용하여 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.
상기 제1 20MHz 주채널은 상기 제2 20MHz 주채널과 중복되고, 상기 제1 40MHz 부채널은 상기 제1 20MHz 주채널에는 인접하나 상기 제2 20MHz 부채널에는 인접하지 않을 수 있다.
상기 데이터를 전송하는 단계는 상기 제1 20MHz 주채널이 아이들하다고 판단된 후 상기 제1 40MHz 부채널이 아이들하면 상기 제1 결합 채널을 이용하여 제1 데이터를 전송하는 단계와, 상기 제2 20MHz 주채널이 아이들하다고 판단된 후 상기 제2 20MHz 부채널이 아이들하면 상기 제2 결합 채널을 이용하여 제2 데이터를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 양태에서 장치는 송수신기, 및 상기 송수신기와 연결된 프로세서를 포한다. 상기 프로세서는 제1 결합 채널과 제2 결합 채널을 설정하되, 상기 제1 결합 채널은 제1 20MHz 주채널과 제1 40MHz 부채널을 포함하고, 상기 제2 결합 채널은 제2 20MHz 주채널과 제2 20MHz 부채널을 포함하고, 상기 제1 20MHz 주채널 또는 상기 제2 20MHz 주채널이 아이들한지 여부를 결정하고, 상기 제1 20MHz 주채널 또는 상기 제2 20MHz 주채널이 아이들한 경우에만, 수신기로 상기 제1 결합 채널 또는 상기 제2 결합 채널을 이용하여 상기 송수신기를 통해 데이터를 전송한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 적어도 2개의 서브채널들로 구성된 결합 채널을 사용하는 VHT 무선랜 시스템에서, 상기 서브채널들을 체계적으로 관리하고 전체 채널을 효율적으로 운용함으로써 전체 시스템의 성능을 향상시킬 수가 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 사용 중인 하나 또는 그 이상의 서브채널에 노이즈가 많이 생기거나 또는 간섭이 많이 발생하는 등 채널 상태가 좋지 않은 경우에는 다른 서브채널로 변경하여 통신을 할 수 있기 때문에, 전체 시스템의 데이터 처리율을 증가시킬 수가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 VHT 무선랜 시스템의 일례에 대한 구성을 간략히 도시한 것이다.
도 2는 HT 오퍼레이션 요소의 포맷을 보여 주는 블록도이다.
도 3은 40MHz 채널을 사용하는 HT BSS에서 주채널과 부채널을 변경할 경우에 사용하는 채널 스위치 알림 프레임의 포맷을 보여 주는 블록도이다.
도 4는 60MHz의 전체 채널을 주채널과 확장 채널로 나누어서 사용하는 채널 관리 방법을 보여 주는 다이어그램이다.
도 5는 80MHz의 전체 채널을 주채널, 부채널, 및 확장 채널로 나누어서 사용하는 채널 관리 방법을 보여 주는 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 스위치 알림 프레임의 포맷을 보여 주는 블록도이다.
도 7은 도 6의 확장 채널 오프셋 서브필드에 설정될 수 있는 값을 예시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 확장 채널 스위치 알림 프레임의 포맷을 보여 주는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 확장 채널 스위치 알림 프레임의 포맷을 보여 주는 블록도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 VHT 무선랜 시스템의 일례에 대한 구성을 간략히 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, VHT 무선랜 시스템과 같은 무선랜 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. 그리고 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜 시스템과 같이, MAC SAP에서 1GHz 이상의 초고속 데이터 처리를 지원하는 BSS를 VHT(Very High Throughput) BSS라고 한다.
VHT BSS도 인프라스트럭쳐 BSS(infrastructure BSS)와 독립 BSS(Independent BSS, IBSS)로 구분할 수 있는데, 도 1에는 인프라스트럭쳐 BSS가 도시되어 있다. 인프라스트럭쳐 BSS(BSS1, BSS2)는 하나 또는 그 이상의 Non-AP STA(Non-AP STA1, Non-AP STA3, Non-AP STA4), 분배 서비스(Distribution Service)를 제공하는 스테이션인 액세스 포인트(AP STA1, AP STA2), 및 다수의 액세스 포인트(AP STA1, AP STA2)를 연결시키는 분배 시스템(Distribution System, DS)을 포함한다. 인프라스트럭쳐 BSS에서는 AP STA이 BSS의 Non-AP STA들을 관리한다.
반면, 독립 BSS는 애드-혹 모드로 동작하는 BSS이다. IBSS는 AP VHT STA을 포함하지 않기 때문에 중앙에서 관리기능을 수행하는 개체(Centralized Management Entity)가 없다. 즉, IBSS에서는 Non-AP STA들이 분산된 방식(distributed manner)으로 관리된다. IBSS에서는 모든 STA이 이동 스테이션으로 이루어질 수 있으며, DS에로의 접속이 허용되지 않아서 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.
STA은 IEEE 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. 그리고 후술하는 바와 같은 다중 채널 환경에서 1GHz 이상의 초고속 데이터 처리를 지원하는 STA을 VHT STA이라고 한다. 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 VHT 무선랜 시스템에서는, 상기 BSS에 포함되는 STA은 모두 VHT STA이거나 또는 VHT STA과 레거시 STA(예컨대, IEEE 802.11n에 따른 HT STA)이 공존할 수도 있다.
무선 통신을 위한 STA은 프로세서(Processor)와 트랜시버(transceiver)를 포함하고, 사용자 인터페이서와 디스플레이 수단 등을 포함한다. 프로세서는 무선 네트워크를 통해 전송할 프레임을 생성하거나 또는 상기 무선 네트워크를 통해 수신된 프레임을 처리하도록 고안된 기능 유닛으로써, STA을 제어하기 위한 여러 가지 기능을 수행한다. 그리고 트랜시버는 상기 프로세서와 기능적으로 연결되어 있으며 스테이션을 위하여 무선 네트워크를 통해 프레임을 송수신하도록 고안된 유닛이다.
STA 중에서 사용자가 조작하는 휴대용 단말은 Non-AP STA(STA1, STA3, STA4, STA6, STA7, STA8)으로써, 단순히 STA이라고 할 때는 Non-AP STA을 가리키기도 한다. Non-AP STA은 단말(terminal), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit, WTRU), 사용자 장비(User Equipment, UE), 이동국(Mobile Station, MS), 휴대용 단말(Mobile Terminal), 또는 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 등의 다른 명칭으로도 불릴 수 있다. 그리고 후술하는 바와 같은 다중 채널 환경에서 1GHz 이상의 초고속 데이터 처리를 지원하는 Non-AP STA을 Non-AP VHT STA 또는 간단히 VHT STA이라고 한다.
그리고 AP(AP1, AP2)는 자신에게 결합된 STA(Associated Station)을 위하여 무선 매체를 경유하여 DS에 대한 접속을 제공하는 기능 개체이다. AP를 포함하는 인프라스트럭쳐 BSS에서 비AP STA들 사이의 통신은 AP를 경유하여 이루어지는 것이 원칙이나, 다이렉트 링크가 설정된 경우에는 비AP STA들 사이에서도 직접 통신이 가능하다. AP는 엑세스 포인트라는 명칭 외에 집중 제어기, 기지국(Base Station, BS), 노드-B, BTS(Base Transceiver System), 또는 사이트 제어기 등으로 불릴 수도 있다. 그리고 후술하는 바와 같은 다중 채널 환경에서 1GHz 이상의 초고속 데이터 처리를 지원하는 AP를 VHT AP라고 한다.
복수의 인프라스트럭쳐 BSS는 분배 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 STA들은 서로 통신할 수 있으며, 동일한 ESS 내에서 비AP STA은 끊김 없이 통신하면서 하나의 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있다.
DS는 하나의 AP가 다른 AP와 통신하기 위한 메커니즘으로서, 이에 의하면 AP가 자신이 관리하는 BSS에 결합되어 있는 STA들을 위해 프레임을 전송하거나 또는 어느 하나의 STA이 다른 BSS로 이동한 경우에 프레임을 전달하거나 유선 네트워크 등과 같은 외부 네트워크와 프레임을 전달할 수가 있다. 이러한 DS는 반드시 네트워크일 필요는 없으며, IEEE 802.11에 규정된 소정의 분배 서비스를 제공할 수 있다면 그 형태에 대해서는 아무런 제한이 없다. 예컨대, DS는 메쉬 네트워크와 같은 무선 네트워크이거나 또는 AP들을 서로 연결시켜 주는 물리적인 구조물일 수도 있다.
다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 VHT 무선랜 시스템에서의 채널 관리 방법에 관하여 상세히 설명한다. 이하에서는, VHT 무선랜 시스템의 전체 채널 또는 가용 채널(Available Channel)의 밴드폭이 80MHz, 즉 네 개의 20MHz 서브채널로 구성된 경우를 설명한다. 하지만, 가용 채널의 밴드폭이 80MHz 보다 큰 VHT 무선랜 시스템에서도 후술하는 본 발명의 기술 사상은 동일하게 적용될 수 있다.
가용 채널(Available)이 복수의 서브채널들로 구성된 기존의 무선랜 시스템으로는 예컨대, IEEE 802.11n에 따른 무선랜 시스템이 있다. 전술한 바와 같이, IEEE 802.11n 무선랜 시스템의 가용 채널은 40MHz의 밴드폭을 가지며, 각각 20MHz 밴드폭의 주채널(Primary Channel)과 부채널(Secondary Channel)로 구성된다. IEEE 802.11n의 규격에 의하면, 이러한 주채널과 부채널에 관하여 설정된 정보는 고처리율 오퍼레이션 요소(HT Operation Element)에 포함된다. HT 오퍼레이션 요소는 BSS에서 HT STA의 동작(Operation)을 설정하기 위한 것으로서, 상기 HT 오퍼레이션 요소는 비이콘 프레임(Beacon Frame)이나 프로브 응답 프레임(Probe Response Frame), 또는 결합 응답 프레임(Association Response Frame) 등에 포함되어서 STA들에게 전송될 수 있다.
도 2는 HT 오퍼레이션 요소의 포맷을 보여 주는 블록도이다. 도 2에 도시된 블록도는 IEEE 802.11n 규격 D5.01(2008년 6월)에 개시되어 있는 것으로서, 상기 규격의 내용은 참조에 의하여 본 명세서에 완전히 결합된다. 따라서 본 명세서에서는 본 발명과 관련이 있는 부분을 제외하고는 도 2의 HT 오퍼레이션 요소에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, HT 오퍼레이션 요소는 주채널을 특정하기 위한 주채널(Priamry Channel) 필드와 부채널을 특정하기 위한 부채널 오프셋(Secondary Channel Offset) 필드를 포함한다. 주채널 필드는 주채널의 번호가 설정되며, 부채널 오프셋 필드는 SCN, SCA, SCB 중에 하나의 값으로 설정된다. SCN는 'No Secondary Channel', SCA는 'Secondary Channel Above', 그리고 SCB는 'Secondary Channel Below'를 나타낸다.
그리고 IEEE 802.11n에 따른 BSS에서는 주채널과 부채널의 변경을 허용하고 있다. 즉, HT AP는 노이즈나 간섭 등을 고려하여 주채널과 부채널을 변경할 수가 있다. HT AP가 주채널과 부채널을 변경하기로 결정한 경우에, HT AP는 채널 스위치 알림 프레임(Channel Switch Announcement Frame)을 사용하여 이러한 사실을 HT를 지원하는 STA, 즉 HT STA들에게 알린다. 따라서 상기 채널 스위치 알림 프레임은 변경된 채널에 관한 정보, 예컨대 변경될 채널 번호(20MHz 채널 밴드폭을 지원하는 AP인 경우) 또는 변경될 주채널과 부채널에 관한 정보(40MHz 채널 밴드폭을 지원하는 AP인 경우)를 포함한다. 채널 스위치 알림 프레임을 이용하여 변경될 주채널과 부채널을 특정하는 방법은 처음에 주채널과 부채널을 설정하는 방법과 동일할 수 있다. 즉, 채널 스위치 알림 프레임은 주채널의 번호를 설정하기 위한 주채널 필드와 부채널을 특정하기 위한 부채널 오프셋 필드를 포함한다.
도 3은 40MHz 채널을 사용하는 HT BSS에서 주채널과 부채널을 변경할 경우에 사용하는 채널 스위치 알림 프레임의 포맷을 보여 주는 블록도이다. 도 3을 참조하면, 채널 스위치 알림 프레임은 카테고리(Category) 필드, 액션값(Action Value) 필드, 채널 스위치 알림 요소(Channel Switch Announcement element) 필드, 및 부채널 오프셋 요소(Secondary Channel Offset element) 필드를 포함한다. 그리고 부채널 오프셋 요소 필드는 요소 아이디(Element ID) 서브필드, 길이(Length) 서브필드, 및 부채널 오프셋(Secondary Offset) 서브필드를 포함한다.
이러한 채널 스위치 알림 프레임에 포함되는 각 필드에 대한 구체적인 설명은, 상기 IEEE 802.11n 규격의 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 여기에서 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 다만, 부채널 오프셋 서브필드는 SCN, SCA, SCB 중에 하나의 값으로 설정될 수 있으며, SCN, SCA, 및 SCB가 지시하는 것은 전술한 것과 동일하다.
VHT 무선랜 시스템의 경우에, IMT-Advanced 기술로 반영시키기 위한 목적을 가진다. 따라서 IMT-Advanced 후보 밴드(Candidate Bands)와 기존의 2.4GHz, 5GHz 밴드에서 VHT 무선랜 시스템이 모두 동작할 수 있어야 한다. 더불어, VHT 무선랜 시스템은 6GHz 이하의 밴드 이외에 60GHz 밴드에서 동작하는 시스템도 표준화할 계획이다. 따라서 다중-밴드 동작을 지원할 수 있는 프로토콜(Multi-band Supporting Protocol)은 VHT 무선랜 시스템의 핵심 기술에 해당한다.
전술한 바와 같이, VHT 무선랜 시스템의 SAP에서 1GHz 이상의 초고처리율을 달성하기 위해서는 80MHz 이상의 채널 밴드폭을 사용할 필요가 있다. 80MHz 채널은 20MHz 채널 밴드폭을 갖는 적어도 4개의 서브채널을 포함한다. 이 경우에, 노이즈나 간섭 등으로부터 효율적으로 채널을 관리하여 처리율을 향상시키기 위해서는, VHT BSS에서 규제 클래스, 주채널, 및 보조 채널 등을 관리하고 또한 필요한 경우에는 이를 변경할 수 있는 기법이 필요하다.
VHT BSS에서 VHT AP는 주채널과 부채널은 물론 확장 채널(Extension Channel)을 지원한다. 확장 채널이란 최소 40MHz의 밴드폭을 갖는 채널을 가리키며, IEEE 802.11n 규격에는 전혀 없는 새로운 개념이다. VHT AP는 비이콘 프레임이나 프로브 응답 프레임, 결합 응답 프레임 등을 통하여, 자신이 확장 채널을 지원하는 AP인지를 STA에게 알린다.
그리고 VHT STA은 부채널 및/또는 확장 채널을 지원할 수도 있고 지원하지 않을 수도 있다. VHT STA은 이러한 자신의 능력치 정보를 VHT AP에게 알린다. 예를 들어, 프로브 요청 프레임이나 결합 요청 프레임 등을 이용하여 부채널과 확장 채널에 관한 자신의 능력치 정보를 VHT AP에게 알려줄 수 있다. VHT STA이 확장 채널을 지원하지 않는 경우에는, IEEE 802.11n 규격의 HT STA과 동일한 방식으로 채널을 관리하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
HT STA이 부채널은 지원하지 않고 확장 채널만을 지원하는 경우에, VHT STA은 채널의 가용도(Channel Availability)에 따라서 20MHz, 40MHz, 또는 60MHz 채널 밴드폭을 사용할 수 있다(이 경우는 확장 채널이 40MHz 밴드폭으로 설정된 경우이며, 이하에서는 이러한 경우에 대해서만 설명한다. 확장 채널이 40MHz 밴드폭보다 큰 경우에도, 후술하는 본 발명의 기술 사상이 동일하게 적용될 수 있다).
도 4는 이와 같이 부채널이 사용되지 않고 확장 채널만이 사용되었을 경우에, 60MHz의 전체 채널을 주채널과 확장 채널로 나누어서 사용하는 채널 관리 방법을 보여 주는 다이어그램이다. 도 4를 참조하면, 40MHz의 확장 채널이 주채널보다 작은 주파수 밴드에 위치하도록 채널을 관리하거나(도 4의 (a) 참조), 40MHz의 확장 채널이 주채널보다 큰 주파수 밴드에 위치하도록 채널을 관리하거나(도 4의 (b) 참조), 또는 40MHz의 확장 채널을 20MHz 크기를 갖는 서브채널로 분할하여 하나의 서브채널은 주채널보다 작은 주파수 밴드에 위치하도록 하고 나머지 하나의 서브채널은 주채널보다 큰 주파수 밴드에 위치하도록 채널을 관리할 수도 있다(도 4의 (c) 참조).
도 4의 (a) 또는 (b)와 같이, 40MHz의 크기를 갖는 확장 채널 전체를 주채널의 주파수보다 작은 주파수 밴드 또는 큰 주파수 밴드에 위치하도록 채널을 관리하는 경우에, 주채널을 포함하고 주채널에 인접하여 사용 가능한 40MHz 채널은 오직 한 개만 존재하게 된다. 반면, 도 4의 (c)와 같이, 40MHz의 크기를 갖는 확장 채널을 20MHz의 서브채널로 분할하고 각 서브채널을 주채널의 주파수보다 작은 주파수 밴드와 큰 주파수 밴드에 위치하도록 채널을 관리하는 경우에는 주채널을 포함하고 주채널에 인접하여 사용 가능한 40MHz 채널은 두 개가 존재하게 된다. 따라서 도 4의 (c)와 같이 채널을 관리하는 경우에는, 확장 채널, 보다 정확하게는 확장 채널을 구성하는 서브 채널들 각각의 상태에 따라서 40MHz 채널을 적응적으로 선택하여 운영할 수 있는 장점이 있다.
그리고 HT STA이 부채널과 확장 채널을 모두 지원하는 경우에, VHT STA은 채널의 가용도(Channel Availability)에 따라서 20MHz, 40MHz, 60MHz, 또는 80MHz 채널 밴드폭을 사용할 수 있다. 이러한 경우에, VHT AP는 전체 가용 채널에서 임의의 서브채널을 주채널로 설정하여 제어 용도의 공통 채널(Common Channel)로 활용한다.
도 5는 이와 같이 부채널과 확장 채널 모두를 사용할 경우에, 80MHz의 전체 채널을 주채널, 부채널, 및 확장 채널로 나누어서 사용하는 채널 관리 방법을 보여 주는 다이어그램이다. 도 5를 참조하면, 20MHz의 부채널과 40MHz의 확장 채널이 모두 주채널보다 작은 주파수 밴드에 위치하도록 채널을 관리하거나(도 5의 (a) 참조) 또는 20MHz의 부채널과 40MHz의 확장 채널이 모두 주채널보다 큰 주파수 밴드에 위치하도록 채널을 관리할 수 있다(도 5의 (b) 참조). 그리고 40MHz의 확장 채널을 20MHz 크기를 갖는 서브채널로 분할하여 하나의 서브채널은 주채널 및 부채널보다 작은 주파수 밴드에 위치하도록 하고 나머지 하나의 서브채널은 주채널보다 큰 주파수 밴드에 위치하도록 채널을 관리할 수도 있는데(도 5의 (c) 및 (d) 참조), 이 경우에 부채널은 주채널보다 작은 주파수 밴드에 위치하거나(도 5의 (c) 참조) 또는 부채널은 주채널보다 큰 주파수 밴드에 위치할 수 있다(도 5의 (d) 참조).
도 5의 (a) 또는 (b)와 같이, 40MHz의 크기를 갖는 확장 채널 전체를 주채널 및 부채널의 주파수보다 작은 주파수 밴드 또는 큰 주파수 밴드에 위치하도록 채널을 관리하는 경우에, 주채널을 포함하고 주채널에 인접하여 사용 가능한 40MHz 채널은 오직 한 개만 존재하게 된다. 반면, 도 5의 (c) 또는 (d)와 같이, 40MHz의 크기를 갖는 확장 채널을 20MHz의 서브채널로 분할하고 각 서브채널을 주채널 및 부채널의 주파수보다 작은 주파수 밴드와 큰 주파수 밴드에 위치하도록 채널을 관리하는 경우에는, 주채널을 포함하고 주채널에 인접하여 사용 가능한 40MHz 채널은 두 개가 존재하게 된다. 따라서 도 5의 (c) 또는 (d)와 같이 채널을 관리하는 경우에는, 확장 채널, 보다 정확하게는 확장 채널을 구성하는 서브 채널들 각각의 상태에 따라서 40MHz 채널을 적응적으로 선택하여 운영할 수 있는 장점이 있다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 채널 관리 방법에 따라서, 60MHz 또는 80MHz, 또는 그 이상의 전체 가용 채널을 주채널과 부채널 및/또는 확장 채널로 나누어서 할당하여 관리하는 VHT AP는, 채널 상태 등을 고려하여 기존에 할당된 채널을 변경할 필요가 있다. 예를 들어, 전체 채널 밴드폭에서 주채널로 사용 중인 서브채널에 노이즈가 많이 생기거나 및/또는 다른 신호와의 간섭 현상이 많이 발생하는 경우 등에는, VHT 무선랜 시스템을 효율적으로 관리하기 위해서는 다른 서브채널을 주채널로 사용할 필요가 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 할당된 채널을 변경하기 위하여, VHT AP는 채널 스위치 알림 프레임(Channel Switch Announcement Frame)이나 확장 채널 스위치 알림 프레임(Extended Channel Switch Announcement Frame)을 생성하고, 생성된 프레임을 자신에게 결합하고 있는 VHT STA에게로 전송한다. 채널 스위치 알림 프레임은 주채널, 부채널, 및/또는 확장 채널에 대한 변경을 지원하므로, 변경된 채널 정보를 포함시키기 위한 필드 또는 정보 요소(IE)를 포함한다. 그리고 확장 채널 스위치 알림 프레임은 채널 변경과 함께 규제 클래스(Regulatory Class)를 동시에 변경하는 경우에 사용하므로, 주채널, 부채널, 및/또는 확장 채널에 대한 변경은 물론 규제 클래스에 대한 변경도 지원한다.
도 6은 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 스위치 알림 프레임의 포맷을 보여 주는 블록도이다.
도 6을 참조하면, 채널 스위치 알림 프레임은 카테고리(Category) 필드, 액션값(Action Value) 필드, 채널 스위치 알림 요소(Channel Switch Announcement Element) 필드, 부채널 오프셋 요소(Secondary Channel Offset Element) 필드, 및 확장 채널 오프셋 요소(Extension Channel Offset Element) 필드를 포함한다. 카테고리 필드는 관리 액션을 지시하는 값으로 설정될 수 있으며, 액션값 필드는 스펙트럼 관리 액션(Spectrum Management Action)을 지시하는 값으로 설정될 수 있다. 그리고 채널 스위치 알림 요소 필드는 언제 새로운 채널로 변경하고 또한 변경할 새로운 채널의 번호를 알려주기 위한 것이다. 또한, 부채널 오프셋 요소 필드는 부채널의 변경이 있을 경우에 새로운 부채널에 관한 정보를 알려 주기 위한 것으로서, SCN, SCA, 또는 SCB 중의 하나의 값으로 설정된 부채널 오프셋 서브필드를 포함한다.
그리고 확장 채널 오프셋 요소 필드는 요소 아이디(Element ID) 서브필드, 길이(Length) 서브필드, 및 확장 채널 오프셋(Extension Channel Offset) 서브필드를 포함한다. 요소 아이디 서브필드는 확장 채널 오프셋 요소를 지시하는 소정의 값으로 설정되며, 길이 서브필드는 옥테트 단위의 확장 채널 오프셋 서브필드의 길이를 지시하는 값, 예컨대 '1'로 설정될 수 있다. 그리고 확장 채널 오프셋 서브필드는 변경될 채널에서 새롭게 할당될 확장 채널의 위치를 나타내기 위한 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 확장 채널의 위치는 주채널 및 부채널에 대한 상대적인 위치를 나타내는 방법으로 표현할 수 있다. 예를 들어, 확장 채널 오프셋 서브필드는 ECN, ECA, ECB, 및 ECC 중에서 선택된 어느 하나로 특정될 수 있다. 여기서 ECN은 'No Extension Channel', ECA는 'Extension Channel Above'(도 5의 (b) 참조), ECB는 'Extension Channel Below'(도 5의 (a) 참조), 그리고 ECC는 'Extension Channel Cross'(도 5의 (c) 또는 (d)를 참조)나타낼 수 있다. 하지만, 확장 채널 오프셋 서브필드에 설정될 수 있는 이러한 명칭들은 단지 예시적인 것이며, 동일한 채널 배열을 나타내는 다른 명칭들이 사용될 수도 있다. 도 7은 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 확장 채널 오프셋 서브필드에 설정될 수 있는 값을 예시한 것이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 확장 채널 스위치 알림 프레임의 포맷을 보여 주는 블록도이다. 전술한 바와 같이, 확장 채널 스위치 알림 프레임은 사용 중인 채널과 함께 규제 클래스를 변경할 경우에 사용한다. 도 8 및 도 9 중에서, 도 8은 VHT AP가 확장 채널을 사용하지 않는 경우(예컨대, 결합된 STA들이 모두 IEEE 802.11n을 지원하는 HT STA인 경우)의 확장 채널 스위치 알림 프레임에 대한 것이며, 도 9는 VHT AP가 확장 채널을 사용하는 경우의 확장 채널 스위치 알림 프레임에 대한 것이다.
도 8을 참조하면, 확장 채널 스위치 알림 프레임은 카테고리(Category) 필드, 액션값(Action Value) 필드, 확장 채널 스위치 알림 요소(Extended Channel Switch Announcement element) 필드, 부채널 오프셋 요소(Secondary Channel Offset element) 필드, 및 확장 채널 오프셋 요소(Extended Channel Offset element) 필드를 포함한다. 카테고리 필드는 관리 액션을 지시하는 값으로 설정될 수 있으며, 액션값 필드는 스펙트럼 관리 액션(Spectrum Management Action)을 지시하는 값으로 설정될 수 있다. 그리고 확장 채널 스위치 알림 요소 필드는 언제 새로운 규제 클래스와 채널로 변경하고 또한 변경할 새로운 규제 클래스 및 채널의 번호를 알려주기 위한 것으로서, 변경될 새로운 규제 클래스 및 주채널 번호 등의 정보를 포함한다. 또한, 부채널 오프셋 요소 필드는 부채널의 변경이 있을 경우에 새로운 부채널에 관한 정보를 알려 주기 위한 것으로서, SCN, SCA, 또는 SCB 중의 하나의 값으로 설정된 부채널 오프셋 서브필드를 포함할 수 있다.
그리고 도 9를 참조하면, 확장 채널 스위치 알림 프레임은 카테고리(Category) 필드, 액션값(Action Value) 필드, 확장 채널 스위치 알림 요소(Extended Channel Switch Announcement element) 필드, 부채널 오프셋 요소(Secondary Channel Offset element) 필드, 및 확장 채널 오프셋 요소(Extended Channel Offset element) 필드를 포함한다. 카테고리 필드는 관리 액션을 지시하는 값으로 설정될 수 있으며, 액션값 필드는 스펙트럼 관리 액션(Spectrum Management Action)을 지시하는 값으로 설정될 수 있다. 그리고 확장 채널 스위치 알림 요소 필드는 언제 새로운 규제 클래스와 채널로 변경하고 또한 변경할 새로운 규제 클래스 및 채널의 번호를 알려주기 위한 것으로서, 변경될 새로운 규제 클래스 및 주채널 번호 등의 정보를 포함한다. 또한, 부채널 오프셋 요소 필드는 부채널의 변경이 있을 경우에 새로운 부채널에 관한 정보를 알려 주기 위한 것으로서, SCN, SCA, 또는 SCB 중의 하나의 값으로 설정된 부채널 오프셋 서브필드를 포함할 수 있으며, 확장 채널 오프셋 요소 필드는 확장 채널의 변경이 있을 경우에 새로운 확장 채널에 관한 정보를 알려 주기 위한 것으로서, ECN, ECA, ECB, 또는 ECC 중의 하나의 값으로 설정된 확장 채널 오프셋 서브필드를 포함할 수 있다.
이상에서 상세하게 설명한 본 발명의 실시예는 단지 본 발명의 기술 사상을 보여주기 위한 예시적인 것으로서, 상기 실시예에의 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호 범위는 후술하는 본 발명의 특허청구범위에 의하여 특정된다.

Claims (3)

  1. 무선랜 시스템에서 채널 액세스 방법에 있어서,
    전송기가 제1 결합 채널과 제2 결합 채널을 설정하되, 상기 제1 결합 채널은 제1 20MHz 주채널과 제1 40MHz 부채널을 포함하고, 상기 제2 결합 채널은 제2 20MHz 주채널과 제2 20MHz 부채널을 포함하는 단계,
    상기 전송기가 상기 제1 20MHz 주채널 또는 상기 제2 20MHz 주채널이 아이들한지 여부를 결정하는 단계,
    상기 제1 20MHz 주채널 또는 상기 제2 20MHz 주채널이 아이들한 경우에만, 상기 전송기가 수신기로 상기 제1 결합 채널 또는 상기 제2 결합 채널을 이용하여 데이터를 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 제1 20MHz 주채널은 상기 제2 20MHz 주채널과 중복되고,
    상기 제1 40MHz 부채널은 상기 제1 20MHz 주채널에는 인접하나 상기 제2 20MHz 부채널에는 인접하지 않고,
    상기 데이터를 전송하는 단계는,
    상기 제1 20MHz 주채널이 아이들하다고 판단된 후 상기 제1 40MHz 부채널이 아이들하면 상기 제1 결합 채널을 이용하여 제1 데이터를 전송하는 단계와,
    상기 제2 20MHz 주채널이 아이들하다고 판단된 후 상기 제2 20MHz 부채널이 아이들하면 상기 제2 결합 채널을 이용하여 제2 데이터를 전송하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 채널 액세스 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전송기는 AP(access point) 또는 비-AP 스테이션인 것을 특징으로 하는 채널 액세스 방법.
  3. 송수신기; 및
    상기 송수신기와 연결된 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는
    제1 결합 채널과 제2 결합 채널을 설정하되, 상기 제1 결합 채널은 제1 20MHz 주채널과 제1 40MHz 부채널을 포함하고, 상기 제2 결합 채널은 제2 20MHz 주채널과 제2 20MHz 부채널을 포함하고,
    상기 제1 20MHz 주채널 또는 상기 제2 20MHz 주채널이 아이들한지 여부를 결정하고,
    상기 제1 20MHz 주채널 또는 상기 제2 20MHz 주채널이 아이들한 경우에만, 수신기로 상기 제1 결합 채널 또는 상기 제2 결합 채널을 이용하여 상기 송수신기를 통해 데이터를 전송하되,
    상기 제1 20MHz 주채널은 상기 제2 20MHz 주채널과 중복되고,
    상기 제1 40MHz 부채널은 상기 제1 20MHz 주채널에는 인접하나 상기 제2 20MHz 부채널에는 인접하지 않고,
    상기 프로세서는 상기 데이터의 전송을 위해,
    상기 제1 20MHz 주채널이 아이들하다고 판단된 후 상기 제1 40MHz 부채널이 아이들하면 상기 제1 결합 채널을 이용하여 제1 데이터를 전송하거나,
    상기 제2 20MHz 주채널이 아이들하다고 판단된 후 상기 제2 20MHz 부채널이 아이들하면 상기 제2 결합 채널을 이용하여 제2 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 장치.
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