KR20150073165A

KR20150073165A - 무선랜에서 채널 액세스 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20150073165A
Application number: KR1020157007891A
Authority: KR
Inventors: 박기원; 류기선; 최진수; 조한규
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2015-06-30
Also published as: WO2014061992A1; US9380602B2; US20150245382A1

Abstract

무선랜에서 채널 액세스 방법 및 장치가 개시되어 있다. STA(station)의 채널 액세스 방법은 STA이 패시브 스캐닝 프레임을 통해 액세스 분배 요소를 수신하는 단계, STA이 액세스 분배 요소를 기반으로 액세스 랜덤 변수를 선택하는 단계, STA이 액세스 랜덤 변수를 기반으로 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값를 결정하는 단계와 STA이 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값을 기반으로 결정한 백오프 타임을 기반으로 채널 액세스를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선랜에서 채널 액세스 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ACCESSING CHANNEL IN WIRELESS LAN}

본 발명은 무선랜에 관한 것으로 보다 상세하게는 무선랜에서 매체에 액세스를 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근의 무선랜(wireless LAN) 기술의 진화 방향은 크게 3가지 방향으로 진행되고 있다. 기존 무선랜 진화 방향의 연장 선상에서 전송 속도를 더욱 높이기 위한 노력으로 IEEE(institute of electrical and electronic engineers) 802.11ac와 IEEE 802.11ad가 있다. IEEE 802.11ad는 60GHz 밴드를 사용하는 무선랜 기술이다. 또한, 기존의 무선랜보다 거리적으로 광역 전송을 가능하게 하기 위해 1GHz 미만의 주파수 밴드를 활용하는 광역 무선랜이 최근에 대두되고 있는데, 이에는 TVWS(TV white space) 대역을 활용하는 IEEE 802.11af와 900MHz 대역을 활용하는 IEEE 802.11ah가 있다. 이들은 스마트 그리드(smart grid), 광역 센서 네트워크뿐만 아니라, 확장 범위 Wi-Fi(extended range Wi-Fi) 서비스의 확장을 주목적으로 한다. 또한 기존의 무선랜 MAC(medium access control) 기술은 초기 링크 셋 업 시간이 경우에 따라 매우 길어지는 문제점을 가지고 있었다. 이러한 문제점을 해결하여 STA이 AP로 신속한 접속이 수행 가능하도록 하기 위하여 IEEE 802.11ai 표준화 활동이 최근에 활발하게 이루어지고 있다.

IEEE 802.11ai는 무선랜의 초기 셋-업(set-up) 및 결합(association) 시간을 획기적으로 절감하기 위하여 신속한 인증 절차를 다루는 MAC 기술로서, 2011년 1월에 정식 태스크 그룹으로 표준화 활동이 시작되었다. 신속 접속 절차를 가능하게 하기 위하여 IEEE 802.11ai는 AP 탐색(AP discovery), 네트워크 탐색(network discovery), TSF 동기화(time synchronization function synchronization), 인증 ＆ 결합(Authentication ＆ Association,) 상위 계층(higher layer)과의 절차 병합 등의 영역에서 절차 간소화에 대한 논의를 진행하고 있다. 그 중에서, DHCP(dynamic host configuration protocol)의 피기백(piggyback)을 활용한 절차 병합, 병행 IP(concurrent IP)를 이용한 전체 EAP(full EAP(extensible authentication protocol))의 최적화, 효율적인 선별적 AP(access point) 스캐닝 등의 아이디어가 활발하게 논의 중이다.

본 발명의 목적은 초기 액세스 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 초기 액세스 방법을 수행하는 장치를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 STA(station)의 채널 액세스 방법은 상기 STA이 패시브 스캐닝 프레임을 통해 액세스 분배 요소를 수신하는 단계, 상기 STA이 상기 액세스 분배 요소를 기반으로 액세스 랜덤 변수를 선택하는 단계, 상기 STA이 상기 액세스 랜덤 변수를 기반으로 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값를 결정하는 단계와 상기 STA이 상기 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값을 기반으로 결정한 백오프 타임을 기반으로 채널 액세스를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 무선랜에서 동작하는 STA(station) 은 무선 신호를 송신 및 수신하는 RF(radio frequency)부와 상기 RF부와 선택적으로 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 패시브 스캐닝 프레임을 통해 액세스 분배 요소를 수신하고, 상기 액세스 분배 요소를 기반으로 액세스 랜덤 변수를 선택하고, 상기 액세스 랜덤 변수를 기반으로 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값를 결정하고, 상기 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값을 기반으로 결정한 백오프 타임을 기반으로 채널 액세스를 수행하도록 구현될 수 있다.

복수의 STA이 서로 다른 파라메터를 기반으로 채널에 액세스를 수행하도록 함으로서 동일한 채널에서 복수의 STA이 초기 액세스를 수행시 STA의 초기 액세스를 분산시킬 수 있다.

도 1은 무선랜(wireless local area network, WLAN)의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 2는 IEEE 802.11에 의해 지원되는 무선랜 시스템의 계층 아키텍처를 나타낸 도면이다.
도 3은 무선랜에서 스캐닝 방법을 나타낸 개념도이다.
도 4는 AP와 STA의 스캐닝 후 인증 및 결합 과정을 나타낸 개념도이다.
도 5는 액티브 스캐닝 절차(active scanning procedure)에 대한 개념도이다.
도 6은 프로브 요청 프레임 전송 방법을 나타낸 개념도이다.
도 7은 DCF 접속 과정을 나타낸 개념도이다.
도 8은 복수의 STA의 백오프 절차를 나타낸 개념도이다.
도 9는 프레임 사이의 간격을 나타낸 개념도이다.
도 10은 STA의 TXOP를 획득하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 11은 EDCA 채널 참조 모델을 나타낸 개념도이다.
도 12는 EDCA의 백오프 절차를 나타낸 개념도이다.
도 13은 Polled TXOP 타이밍을 나타낸 개념도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 STA의 접속 분배 방법을 나타낸 개념도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 STA이 AP에 접속하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 STA이 AP에 접속하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 패시브 스캐닝 프레임을 나타낸 개념도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 STA의 채널 액세스 방법을 나타낸 개념도이다.
도 19는 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선 장치를 나타내는 블록도이다.

도 1의 상단은 IEEE(institute of electrical and electronic engineers) 802.11의 인프라스트럭쳐 네트워크(infrastructure network)의 구조를 나타낸다.

도 1의 상단을 참조하면, 무선랜 시스템은 하나 또는 그 이상의 기본 서비스 세트(Basic Service Set, BSS, 100, 105)를 포함할 수 있다. BSS(100, 105)는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 AP(access point, 125) 및 STA1(Station, 100-1)과 같은 AP와 STA의 집합으로서, 특정 영역을 가리키는 개념은 아니다. BSS(105)는 하나의 AP(130)에 하나 이상의 결합 가능한 STA(105-1, 105-2)을 포함할 수도 있다.

인프라스트럭쳐 BSS는 적어도 하나의 STA, 분산 서비스(Distribution Service)를 제공하는 AP(125, 130) 및 다수의 AP를 연결시키는 분산 시스템(Distribution System, DS, 110)을 포함할 수 있다.

분산 시스템(110)는 여러 BSS(100, 105)를 연결하여 확장된 서비스 셋인 ESS(extended service set, 140)를 구현할 수 있다. ESS(140)는 하나 또는 여러 개의 AP(125, 130)가 분산 시스템(110)을 통해 연결되어 이루어진 하나의 네트워크를 지시하는 용어로 사용될 수 있다. 하나의 ESS(140)에 포함되는 AP는 동일한 SSID(service set identification)를 가질 수 있다.

포털(portal, 120)은 무선랜 네트워크(IEEE 802.11)와 다른 네트워크(예를 들어, 802.X)와의 연결을 수행하는 브리지 역할을 수행할 수 있다.

도 1의 상단과 같은 인프라스트럭쳐 네트워크에서는 AP(125, 130) 사이의 네트워크 및 AP(125, 130)와 STA(100-1, 105-1, 105-2) 사이의 네트워크가 구현될 수 있다. 하지만, AP(125, 130)가 없이 STA 사이에서도 네트워크를 설정하여 통신을 수행하는 것도 가능할 수 있다. AP(125, 130)가 없이 STA 사이에서도 네트워크를 설정하여 통신을 수행하는 네트워크를 애드-혹 네트워크(Ad-Hoc network) 또는 독립 BSS(independent basic service set)라고 정의한다.

도 1의 하단은 독립 BSS를 나타낸 개념도이다.

도 1의 하단을 참조하면, 독립 BSS(independent BSS, IBSS)는 애드-혹 모드로 동작하는 BSS이다. IBSS는 AP를 포함하지 않기 때문에 중앙에서 관리 기능을 수행하는 개체(centralized management entity)가 없다. 즉, IBSS에서는 STA(150-1, 150-2, 150-3, 155-4, 155-5)들이 분산된 방식(distributed manner)으로 관리된다. IBSS에서는 모든 STA(150-1, 150-2, 150-3, 155-4, 155-5)이 이동 STA으로 이루어질 수 있으며, 분산 시스템으로의 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 물리계층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 임의의 기능 매체로서, 광의로는 AP와 비-AP STA(Non-AP Station)을 모두 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

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), 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 또는 단순히 유저(user) 등의 다양한 명칭으로도 불릴 수 있다.

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

도 2에서는 무선랜 시스템의 계층 아키텍처(PHY architecture)를 개념적으로 도시하였다.

무선랜 시스템의 계층 아키텍처는 MAC(medium access control) 부계층(sublayer)(220)과 PLCP(Physical Layer Convergence Procedure) 부계층(210) 및 PMD(Physical Medium Dependent) 부계층(200)을 포함할 수 있다. PLCP 부계층(210)은 MAC 부계층(220)이 PMD 부계층(200)에 최소한의 종속성을 가지고 동작할 수 있도록 구현된다. PMD 부계층(200)은 복수의 STA 사이에서 데이터를 송수신하기 위한 전송 인터페이스 역할을 수행할 수 있다.

MAC 부계층(220)과 PLCP 부계층(210) 및 PMD 부계층(200)은 개념적으로 관리부(management entity)를 포함할 수 있다.

MAC 부계층(220)의 관리부는 MLME(MAC Layer Management Entity, 225), 물리 계층의 관리부는 PLME(PHY Layer Management Entity, 215)라고 한다. 이러한 관리부들은 계층 관리 동작이 수행되는 인터페이스를 제공할 수 있다. PLME(215)는 MLME(225)와 연결되어 PLCP 부계층(210) 및 PMD 부계층(200)의 관리 동작(management operation)을 수행할 수 있고 MLME(225)도 PLME(215)와 연결되어 MAC 부계층(220)의 관리 동작(management operation)을 수행할 수 있다.

올바른 MAC 계층 동작이 수행되기 위해서 SME(STA management entity, 250)가 존재할 수 있다. SME(250)는 계층에 독립적인 구성부로 운용될 수 있다. MLME, PLME 및 SME는 프리미티브(primitive)를 기반으로 상호 구성부 간에 정보를 송신 및 수신할 수 있다.

각 부계층에서의 동작을 간략하게 설명하면 아래와 같다. PLCP 부계층(110)은 MAC 부계층(220)과 PMD 부계층(200) 사이에서 MAC 계층의 지시에 따라 MAC 부계층(220)으로부터 받은 MPDU(MAC Protocol Data Unit)를 PMD 부계층(200)에 전달하거나, PMD 부계층(200)으로부터 오는 프레임을 MAC 부계층(220)에 전달한다. PMD 부계층(200)은 PLCP 하위 계층으로서 무선 매체를 통한 복수의 STA 사이에서의 데이터 송신 및 수신을 수행할 수 있다. MAC 부계층(220)이 전달한 MPDU(MAC protocol data unit)는 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 물리 계층 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 프리앰블은 PSDU이 전송되기 전에 수신기로 하여금 동기화 기능과 안테나 다이버시티를 준비하도록 하는 역할을 할 수 있다. 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 포함될 수 있다.

PLCP 부계층(210)에서는 PSDU에 상술한 필드를 부가하여 PPDU(PLCP Protocol Data Unit)를 생성하여 PMD 부계층(200)을 거쳐 수신 스테이션으로 전송하고, 수신 스테이션은 PPDU를 수신하여 PLCP 프리앰블, PLCP 헤더로부터 데이터 복원에 필요한 정보를 얻어 복원한다.

도 3은 무선랜에서 스캐닝 방법을 나타낸 개념도이다.

도 3을 참조하면, 스캐닝 방법은 패시브 스캐닝(passive scanning, 300)과 액티브 스캐닝(active scanning, 350)으로 구분될 수 있다.

도 3의 좌측을 참조하면, 패시브 스캐닝(300)은 AP(300)가 주기적으로 브로드캐스트하는 비콘 프레임(330)에 의해 수행될 수 있다. 무선랜의 AP(300)는 비콘 프레임(330)을 특정 주기(예를 들어, 100msec)마다 non-AP STA(340)으로 브로드캐스트 한다. 비콘 프레임(330)에는 현재의 네트워크에 대한 정보가 포함될 수 있다. non-AP STA(340)은 주기적으로 브로드캐스트되는 비콘 프레임(330)을 수신함으로서 네트워크 정보를 수신하여 인증/결합(authentication/association) 과정을 수행할 AP(310)와 채널에 대한 스캐닝을 수행할 수 있다.

패시브 스캐닝 방법(300)은 non-AP STA(340)이 프레임을 전송할 필요가 없이 AP(310)에서 전송되는 비콘 프레임(330)을 수신만 하면 된다. 따라서, 패시브 스캐닝 (300)은 네트워크에서 데이터 송신/수신에 의해 발생되는 전체적인 오버헤드가 작다는 장점이 있다. 하지만, 비콘 프레임(330)의 주기에 비례하여 수동적으로 스캐닝을 수행할 수 밖에 없기 때문에 스캐닝을 수행하는데 걸리는 시간이 늘어난다는 단점이 있다. 비콘 프레임에 대한 구체적인 설명은 2011년 11월에 개시된 IEEE Draft P802.11-REVmb™/D12, November 2011 'IEEE Standard for Information Technology Telecommunications and information exchange between systems-Local and metropolitan area networks-Specific requirements Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications(이하, IEEE 802.11)'의 8.3.3.2 beacon frame에 개시되어 있다. IEEE 802.11 ai에서는 추가적으로 다른 포맷의 비콘 프레임을 사용할 수도 있고 이러한 비콘 프레임을 FILS(fast initial link setup) 비콘 프레임이라고 할 수 있다. 또한, 측정 파일롯 프레임(measurement pilot frame)은 비콘 프레임의 일부 정보만을 포함하는 프레임으로 스캐닝 절차에서 사용할 수 있다. 측정 파일롯 프레임은 IEEE 802.11 8.5.8.3 measurement pilot format에 개시되어 있다.

또한, FILS 탐색 프레임(FILS discovery frame)이 정의될 수도 있다. FILS 탐색 프레임은 각 AP에서 비콘 프레임의 전송 주기 사이에서 전송되는 프레임으로 비콘 프레임보다 짧은 주기를 가지고 전송되는 프레임일 수 있다. 즉, FILS 탐색 프레임은 비콘 프레임의 전송 주기보다 작은 값의 주기를 가지고 전송되는 프레임이다. FILS 탐색 프레임은 탐지 프레임을 전송하는 AP의 식별자 정보(SSID, BSSID)를 포함할 수 있다. FILS 탐색 프레임은 STA으로 비콘 프레임이 전송되기 전에 전송되어 해당 채널에 AP가 존재함을 STA이 미리 탐색하도록 할 수 있다. 하나의 AP에서 FILS 탐색 프레임이 전송되는 간격을 FILS 탐색 프레임 전송 간격이라고 한다. FILS 탐색 프레임에는 비콘 프레임에 포함되는 정보의 일부가 포함되어 전송될 수 있다.

도 3의 우측을 참조하면, 액티브 스캐닝(350)은 non-AP STA(390)에서 프로브 요청 프레임(370)을 AP(360)로 전송하여 주도적으로 스캐닝을 수행하는 방법을 말한다.

AP(360)에서는 non-AP STA(390)으로부터 프로브 요청 프레임(370)을 수신한 후 프레임 충돌(frame collision)을 방지하기 위해 랜덤 시간 동안 기다린 후 프로브 응답 프레임(380)에 네트워크 정보를 포함하여 non-AP STA(390)으로 전송할 수 있다. non-AP STA(390)은 수신한 프로브 응답 프레임(380)을 기초로 네트워크 정보를 얻고 스캐닝 과정을 중지할 수 있다.

액티브 스캐닝(350)의 경우 non-AP STA(390)이 주도적으로 스캐닝을 수행하므로 스캐닝에 사용되는 시간이 짧다는 장점이 있다. 하지만, non-AP STA(390)에서 프로브 요청 프레임(370)을 전송해야 하므로 프레임 송신 및 수신을 위한 네트워크 오버헤드가 증가한다는 단점이 있다. 프로브 요청 프레임(370)은 IEEE 802.11 8.3.3.9 절에 개시되어 있고 프로브 응답 프레임(380)은 IEEE 802.11 8.3.3.10에 개시되어 있다.

스캐닝이 끝난 후 AP와 STA은 인증(authentication)과 결합(association) 과정을 수행할 수 있다.

도 4는 AP와 STA의 스캐닝 후 인증 및 결합 과정을 나타낸 개념도이다.

도 4를 참조하면, 패시브/액티브 스캐닝을 수행한 후 스캐닝이 된 AP 중 하나의 AP와 인증 및 결합을 수행할 수 있다.

인증(authentication) 및 결합(association) 과정은 예를 들어, 2-방향 핸드쉐이킹(2-way handshaking)을 통해 수행될 수 있다. 도 4의 좌측은 패시브 스캐닝 후 인증 및 결합 과정을 나타낸 개념도이고 도 4의 우측은 액티브 스캐닝 후 인증 및 결합 과정을 나타낸 개념도이다.

인증 및 결합 과정은 액티브 스캐닝 방법 또는 패시브 스캐닝을 사용하였는지 여부와 상관없이 인증 요청 프레임(authentication request frame, 410)/인증 응답 프레임(authentication response frame, 420) 및 결합 요청 프레임(association request frame, 330)/결합 응답 프레임(association response frame, 440)을 AP(400, 450)와 non-AP STA(405, 455) 사이에서 교환함으로서 동일하게 수행될 수 있다.

인증 과정은 non-AP STA(405, 455)에서 인증 요청 프레임(410)을 AP(400, 450)로 전송하여 수행될 수 있다. 인증 요청 프레임(410)에 대한 응답으로 인증 응답 프레임(420)을 AP(400, 450)에서 non-AP STA(405, 455)으로 전송할 수 있다. 인증 프레임 포맷(authentication frame format)에 대해서는 IEEE 802.11 8.3.3.11에 개시되어 있다.

결합 과정(association)은 non-AP STA(405, 455)에서 결합 요청 프레임(association request frame, 430)을 AP(400, 405)로 전송하여 수행될 수 있다. 결합 요청 프레임(430)에 대한 응답으로 결합 응답 프레임(440)을 AP(405, 455)에서 non-AP STA(400, 450)으로 전송할 수 있다. 전송된 결합 요청 프레임(430)에는 non-AP STA(405, 455)의 성능(capability)에 관한 정보가 포함되어 있다. non-AP STA(405, 455)의 성능 정보를 기초로 AP(400, 350)는 non-AP STA(405, 355)에 대해 지원이 가능한지 여부를 판단할 수 있다. 지원이 가능한 경우 AP(300, 450)는 결합 응답 프레임(440)에 결합 요청 프레임(440)에 대한 수락 여부와 그 이유, 자신이 지원 가능한 성능 정보(capability information)을 담아서 non-AP STA(405, 455)에 전송할 수 있다. 결합 프레임 포맷(association frame format)에 대해서는 IEEE 802.11 8.3.3.5/8.3.3.6에 개시되어 있다.

만약 결합 단계까지 수행된 경우 이후에 정상적인 데이터의 송신 및 수신이 수행되게 된다. 결합이 수행되지 않은 경우, 결합이 수행되지 않은 이유를 기반으로 다시 결합이 수행되거나 다른 AP로 결합이 수행될 수 있다.

도 5는 액티브 스캐닝 절차(active scanning procedure)에 대한 개념도이다.

도 5를 참조하면, 액티브 스캐닝 절차는 아래와 같은 단계로 수행될 수 있다.

(1) STA(500)이 스캐닝 절차를 수행할 준비가 되었는지를 판단한다.

STA(500)은 예를 들어, 프로브 딜레이 시간(probe delay time)이 만료(expire)되거나 특정한 시그널링 정보(예를 들어, PHY-RXSTART.indication primitive)가 수신될 때까지 기다려서 액티브 스캐닝을 수행할 수 있다.

프로브 딜레이 시간은 STA(500)이 액티브 스캐닝을 수행 시 프로브 요청 프레임(510)을 전송하기 전에 발생되는 딜레이다. PHY-RXSTART.indication primitive는 물리(PHY) 계층에서 로컬 MAC(medium access control) 계층으로 전송되는 신호이다. PHY-RXSTART.indication primitive는 PLCP(physical layer convergence protocol)에서 유효한 PLCP 헤더를 포함하는 PPDU(PLCP protocol data unit)를 수신하였다는 정보를 MAC 계층으로 시그널링할 수 있다.

(2) 기본 접속(basic access)을 수행한다.

802.11 MAC 계층에서는 예를 들어, 경쟁 기반 함수인 분산 조정 함수(distributed coordination function, DCF)를 사용하여 여러 STA이 무선 매체를 공유할 수 있다. DCF는 접속 프로토콜로 (carrier sense multiple access/collision avoidance, CSMA/CA)를 사용하여 백-오프(back-off) 방식을 통해 STA 간의 출동을 방지할 수 있다. STA(500)은 기본 접속 방법을 사용하여 프로브 요청 프레임(510)을 AP(560, 570)로 전송할 수 있다.

(3) MLME-SCAN.request primitive에 포함된 AP(560, 570)를 특정하기 위한 정보(예를 들어, SSID(service set identification) 및 BSSID(basic service set identification) 정보)를 프로브 요청 프레임(510)에 포함하여 전송할 수 있다.

BSSID는 AP를 특정하기 위한 지시자로서 AP의 MAC 주소에 해당하는 값을 가질 수 있다. SSID(service set identification)는 STA을 운용하는 사람이 읽을 수 있는 AP를 특정하기 위한 네트워크 명칭이다. BSSID 및/또는 SSID는 AP를 특정하기 위해 사용될 수 있다.

STA(500)은 MLME-SCAN.request primitive에 의해 포함된 AP(560, 570)를 특정하기 위한 정보를 기초로 AP를 특정할 수 있다. 특정된 AP(560, 570)는 프로브 응답 프레임(550, 550)을 STA(500)으로 전송할 수 있다. STA(500)은 프로브 요청 프레임(510)에 SSID 및 BSSID 정보를 포함하여 전송함으로서 프로브 요청 프레임(510)을 유니캐스트, 멀티캐스트 또는 브로드캐스트할 수 있다. SSID 및 BSSID 정보를 사용하여 프로브 요청 프레임(510)을 유니캐스트, 멀티캐스트 또는 브로드캐스트하는 방법에 대해서는 도 5에서 추가적으로 상술한다.

예를 들어, MLME-SCAN.request primitive에 SSID 리스트가 포함되는 경우, STA(500)은 프로브 요청 프레임(510)에 SSID 리스트를 포함하여 전송할 수 있다. AP(560, 570)는 프로브 요청 프레임(510)을 수신하고 수신된 프로브 요청 프레임(510)에 포함된 SSID 리스트에 포함된 SSID를 판단하여 STA(200)으로 프로브 응답 프레임(550, 550)을 전송할지 여부를 결정할 수 있다.

(4) 프로브 타이머를 0으로 초기화한 후 타이머를 동작시킨다.

프로브 타이머는 최소 채널 시간(MinChanneltime, 520) 및 최대 채널 시간(MaxChanneltime, 530)을 체크하기 위해 사용될 수 있다. 최소 채널 시간(520) 및 최대 채널 시간(530)은 STA(500)의 액티브 스캐닝 동작을 제어하기 위해 사용될 수 있다.

최소 채널 시간(520)은 STA(500)이 액티브 스캐닝을 수행하는 채널을 변경하기 위한 동작을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, STA(500)은 프로브 타이머가 최소 채널 시간(520)에 도달할 때까지 다른 프레임(예를 들어, 프로브 응답 프레임(550, 550))의 전송을 탐지 하지 못한 경우, STA(500)은 스캐닝 채널을 옮겨서 다른 채널에서 스캐닝을 수행할 수 있다. STA(500)은 프로브 타이머가 최소 채널 시간(520)에 도달할 때까지 다른 프레임의 전송을 탐지한 경우, 프로브 타이머가 최대 채널 시간(530)에 도달할 때까지 채널을 모니터링할 수 있다. 프로브 타이머가 최대 채널 시간(530)에 도달하면 STA은 수신된 프로브 응답 프레임(540, 550)을 처리할 수 있다.

STA(500)은 프로브 타이머가 최소 채널 시간(520)에 도달하기 전까지 PHY-CCA.지시 프리미티브(indication primitive)를 탐색하여 최소 채널 시간(520) 전까지 다른 프레임(예를 들어, 프로브 응답 프레임(540, 550))의 전송 여부를 탐지할 수 있다.

PHY-CCA.지시 프리미티브는 물리 계층에서 MAC 계층으로 매체(medium)의 상태에 대한 정보를 전송할 수 있다. PHY-CCA.지시 프리미티브는 채널이 가용하지 않은 경우 비지(busy), 채널이 가용한 경우 아이들(idle) 이라는 채널 상태 파라메터를 사용하여 현재 채널의 상태를 STA(500)으로 알려줄 수 있다. STA(500)은 PHY-CCA.지시 프리미티브가 비지(busy)로 탐색되는 경우는 STA(500)으로 수신된 프로브 응답 프레임(550, 550)이 존재한다고 판단하고 PHY-CCA.지시 프리미티브가 아이들(idle)로 탐색되는 경우는 STA(500)으로 수신된 프로브 응답 프레임(550, 550)이 존재하지 않는다고 판단할 수 있다.

PHY-CCA.지시 프리미티브가 아이들(idle)로 탐색되는 경우, STA(500)은 NAV(net allocation vector)를 0으로 설정하고 다음 채널을 스캐닝할 수 있다. STA(500)은 PHY-CCA.지시 프리미티브가 비지(busy)로 탐색되는 경우는 프로브 타이머가 최대 채널 시간(530)에 도달한 후 수신된 프로브 응답 프레임(550, 550)에 대한 처리를 수행할 수 있다. 수신된 프로브 응답 프레임(550, 550)에 대한 처리 후 NAV(net allocation vector)를 0으로 설정하고 STA(500)은 다음 채널을 스캐닝할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에서는 STA(500)으로 수신된 프로브 응답 프레임(550, 550)이 존재하는지 여부를 판단한다는 것은 PHY-CCA.지시 프리미티브를 사용하여 채널 상태를 판단한다는 의미를 포함할 수 있다.

(5) 채널리스트(ChannelList)에 포함된 모든 채널이 스캐닝되는 경우 MLME는 MLME-SCAN.확인 프리미티브(confirm primitive)를 시그널링할 수 있다. MLME-SCAN.확인 프리미티브는 스캐닝 과정에서 획득한 모든 정보를 포함하는 BSSDescriptionSet를 포함할 수 있다.

STA(500)이 액티브 스캐닝 방법을 사용하는 경우, 프로브 타이머가 최소 채널 시간에 도달할 때까지 PHY-CCA.지시 프리미티브의 파라메터가 비지(busy)인지 여부를 판단하는 모니터링을 수행해야 한다.

전술한 MLME-SCAN.요청 프리미티브(request primitive)에 포함되는 구체적인 정보는 아래와 같다. STA이 스캐닝을 수행하기 위해서는 MLME에서 MLME-SCAN.요청 프리미티브를 수신할 수 있다. MLME-SCAN.요청 프리미티브는 SME에 의해 생성된 프리미티브이다. MLME-SCAN.요청 프리미티브는 STA이 결합할 다른 BSS가 존재하는지 여부를 판단하기 위해 사용될 수 있다.

MLME-SCAN.요청 프리미티브는 구체적으로 BSSType, BSSID, SSID, ScanType, ProbeDelay, ChannelList, MinChannelTime, MaxChannelTime, RequestInformation, SSID List, ChannelUsage, AccessNetworkType, HESSID, MeshID, VendorSpecificInfo와 같은 정보를 포함할 수 있다. MLME-SCAN.요청 프리미티브에 대한 구체적인 설명은 2011년 11월에 개시된 IEEE Draft P802.11-REVmb™/D12, November 2011 'IEEE Standard for Information Technology Telecommunications and information exchange between systems-Local and metropolitan area networks-Specific requirements Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications'의 6.3.3.2 MLME-SCAN.request에 개시되어 있다.

아래의 표 1은 MLME-SCAN.요청 프리미티브가 포함하는 정보를 예시적으로 대해 간략하게 나타낸다.

<표 1>

MLME-SCAN.요청 프리미티브에 포함된 요청 파라메터(request parameter)는 응답 STA이 프로브 응답 프레임을 전송할지 여부를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 요청 파라메터는 다른 BSS의 정보가 프로브 응답 프레임에 포함되기를 요청하기 위한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 요청 파라메터는 리포트 요청 필드, 딜레이 기준 필드, 최대 딜레이 한계 필드를 포함할 수 있다.

리포트 요청 필드는 다른 BSS의 정보가 프로브 응답 프레임에 포함되기를 요청하는 정보이고, 딜레이 기준 필드는 프로브 요청 프레임에 대한 응답으로 적용되는 딜레이 타입에 대한 정보를 포함하고, 최대 딜레이 한계 필드는 딜레이 기준 필드에 의해 지시된, 딜레이 타입에 대한 최대 접속 딜레이 정보를 포함할 수 있다.

이외에도 요청 파라메터는 최소 데이터 레이트 필드 및/또는 수신된 신호 세기 한계 필드를 포함할 수 있다. 최소 데이터 레이트 필드는 MSDU 또는 A-MSDU를 전송함에 있어서 가장 낮은 전체 데이터 레이트에 대한 정보를 포함한다. 수신된 신호 세기 한계 필드는 프로브 요청 프레임의 수신자가 응답을 하기 위해 필요한 신호의 한계값에 대한 정보를 더 포함할 수 있다.

도 6은 프로브 요청 프레임 전송 방법을 나타낸 개념도이다.

도 6에서는 STA이 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 브로드캐스트, 멀티캐스트, 유니캐스트하는 방법에 대해 개시한다.

도 6의 상단은 STA(600)이 프로브 요청 프레임(610)을 브로드캐스트하는 방법이다.

STA(600)은 프로브 요청 프레임(610)에 와일드카드 SSID(wildcard SSID) 및 와일드카드 BSSID(wildcard BSSID)를 포함하여 프로브 요청 프레임(610)을 브로드캐스트할 수 있다.

와일드 카드 SSID 및 와일드 카드 BSSID는 STA(600)의 전송 범위에 포함되는 AP(606-1, 606-2, 606-3, 606-4, 606-6)를 모두 지시하기 위한 식별자로 사용될 수 있다.

STA(600)이 프로브 요청 프레임(610)에 와일드 카드 SSID 및 와일드 카드 BSSID를 포함하여 전송하는 경우, STA(600)이 전송하는 프로브 요청 프레임(610)을 수신한 AP(606-1, 606-2, 606-3, 606-4, 606-6)는 수신된 프로브 요청 프레임에 대한 응답으로 프로브 응답 프레임을 STA(600)으로 전송할 수 있다.

브로드캐스트된 프로브 요청 프레임(610)을 수신한 AP(606-1, 606-2, 606-3, 606-4, 606-6)들이 수신한 프로브 요청 프레임(610)에 대한 응답으로 프로브 응답 프레임을 STA(600)으로 일정 시간 안에 전송하는 경우, STA(600)은 한꺼번에 너무 많은 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 수신하여 처리해야 하는 문제점이 발생할 수 있다.

도 6의 중단은 STA(620)이 프로브 요청 프레임(630)을 유니캐스트하는 방법이다.

도 6의 중단을 참조하면, STA(620)이 프로브 요청 프레임(630)을 유니캐스트(unicast)하는 경우에는 STA(620)은 AP의 특정한 SSID/BSSID 정보를 포함한 프로브 요청 프레임(630)을 전송할 수 있다. 프로브 요청 프레임(630)을 수신한 AP 중 STA(620)이 특정한 SSID/BSSID에 해당하는 AP(626)만이 STA(620)으로 프로브 응답 프레임을 전송할 수 있다.

도 6의 하단은 STA(640)이 프로브 요청 프레임(660)을 멀티캐스트하는 방법이다.

도 6의 하단을 참조하면, STA(640)은 프로브 요청 프레임(660)에 SSID 리스트와 와일드카드 BSSID를 포함하여 전송할 수 있다. 프로브 요청 프레임(660)을 수신한 AP 중 프로브 요청 프레임에 포함된 SSID 리스트에 포함된 SSID에 해당하는 AP(660-1, 660-2)는 프로브 응답 프레임을 STA(640)으로 전송할 수 있다.

전술한 바와 같이 기존의 STA은 MLME.SCAN-요청 프리미티브에 포함된 SSID와 BSSID를 기반으로 프로브 요청 프레임을 유니캐스트, 멀티캐스트 또는 브로트캐스트할지 여부를 결정할 수 있다. 프로브 요청 프레임의 유니캐스트, 멀티캐스트 또는 브로트캐스트는 아래와 같은 MLME.SCAN-요청 프리미티브의 설정을 기반으로 수행될 수 있다.

MLME.SCAN-요청 프리미티브가 특정 BSSID를 포함하고 있는 경우, STA은 특정 BSSID를 가지는 AP로 프로브 요청 프레임을 유니캐스트한다. 유니캐스트되는 프로브 요청 프레임의 MAC 헤더의 주소 필드(address field)에 AP의 특정 BSSID를 포함할 수 있다.

MLME.SCAN-요청 프리미티브에 SSID 또는 SSID 리스트를 포함하고 와일드카드 BSSID를 포함하고 있는 경우, STA은 SSID 또는 SSID 리스트에 해당하는 AP에 프로브 요청 프레임을 멀티캐스트할 수 있다. 프로브 요청 프레임에 SSID 또는 SSID 리스트를 포함하고, 프로브 요청 프레임의 MAC 헤더의 주소 필드에 와일드카드 BSSID를 포함할 수 있다.

MLME.SCAN-요청 프리미티브에 와일드카드 SSID가 포함된 경우, STA은 프로브 요청 프레임을 브로드캐스트할 수 있다. 프로브 요청 프레임에 와일드카드 SSID를 포함하고, MAC 헤더의 주소 필드에 와일드카드 BSSID를 포함할 수 있다.

이하에서는 802.11에서 사용되는 무선 접속 방법에 대해 개시한다.

기본적으로 MAC 계층은 복수의 STA이 무선 매체를 공유하기 위한 방법으로 DCF(distributed coordination function)를 사용할 수 있다. DCF는 CSMA/CA(carrier sensing multiple access with collision avoidance)를 기본으로 한다. 선택적으로 MAC 계층은 RTS(request to send)/CTS(clear to send)를 기반으로 STA 간에 매체를 공유하기 위한 방법을 정의한다. DCF 구체적으로 아래와 같다.

도 7은 DCF 접속 과정을 나타낸 개념도이다.

일반적으로 DCF 접속 환경에서 동작할 때는 DIFS 기간 이상으로 매체가 사용 중이지 않으면(즉, 아이들(idle)한 경우) STA은 전송이 임박한 MPDU(MAC protocol data unit)를 전송할 수 있다. 매체가 반송파 감지 메커니즘(carrier sensing mechanism)에 의해서 사용 중이라고 결정되었을 경우 STA은 랜덤 백오프 알고리즘(random backoff algorithm)에 의해서 CW(contention window)의 사이즈를 결정하고 백오프 절차를 수행할 수 있다. STA은 백오프 절차를 수행하기 위해 CW를 설정하게 되고 CW 내에서 임의의 타임 슬롯(timeslot)을 선택한다. 이를 백오프 타임이라고 부른다. 이 중에서 가장 짧은 백오프 타임을 가진 STA이 매체에 접속할 수 있고 나머지 STA들은 남은 백오프 타임을 중지하고 전송하는 단말이 전송 완료될 때까지 대기할 수 있다. STA의 프레임 전송이 완료된 후에는 나머지 STA은 다시 남은 백오프 타임을 가지고 경쟁을 수행하여 매체를 획득할 수 있다.

즉, STA이 DCF를 사용하여 채널에 액세스하는 경우 STA은 채널 상태를 일정 시간 동안 탐지할 수 있다. 구체적으로 STA은 채널이 DIFS(DCF inter-frame space) 동안 아이들한 경우, 랜덤 백오프 타임(random backoff time) 후에 전송을 시도하게 된다. 이러한 DCF에 기반한 전송 방법은 복수의 STA이 동시 전송으로 발생하는 충돌 현상을 방지하는 역할을 수행하여 충돌을 회피할 수 있다.

랜덤 백오프 시간은 채널이 일정 시간(예를 들어, DIFS)동안 기다린 후 프레임을 전송하기 전에 기다리는 시간으로서 랜덤 백오프 시간은 아래의 수학식과 같이 정의될 수 있다.

도 8은 복수의 STA의 백오프 절차를 나타낸 개념도이다.

도 8을 참조하면, 백오프 슬롯은 매체가 DIFS 동안에 대하여 아이들하다고 판단된 이후에 발생할 수 있다. 만약 매체의 활동이 감지되지 않는다면 STA은 aSlotTime을 기반으로 백오프 시간을 감소시킬 수 있다. 만약 매체가 DIFS 동안 사용 중이라고 판단되는 경우, STA은 백오프 시간을 감소시키지 않을 수 있다. STA의 프레임 전송은 설정된 백오프 타이머가 0이 될 때마다 시작될 수 있다.

또한, DCF 전송 방식에는 데이터 프레임을 전송하기 전에 제어 프레임(RTS, CTS)를 교환하여 미리 채널을 점유하는 RTS/CTS 액세스 모드가 있다. 이러한 방법은 STA이 데이터 프레임 전송시 발생할 수 있는 충돌을 상대적으로 짧은 제어 프레임에 의한 충돌로 대치시킴으로서 채널의 낭비를 줄일 수 있다.

MAC 계층에서 복수의 STA이 무선 매체를 공유하기 위한 또 다른 방법으로 PCF(point coordination function)가 정의될 수 있다. 전술한 DCF의 경우, CSMA/CA 방식을 기반으로 하기 때문에 STA 및 AP 사이에서 전송되는 데이터의 실시간 전송을 보장할 수 없다. 이에 반해 PCF는 실시간 데이터를 전송시 QoS(quality of service)를 제공하기 위한 방법으로 사용될 수 있다. 비경쟁 전송 서비스라고도 하는 PCF는 매체의 전체 전송 기간을 독점하여 사용하는 것이 아니고, DCF 방식의 경쟁 기반 서비스와 교대로 사용할 수 있다. PCF는 BSS의 AP 내에 구현되어 있는 포인트 조정자(point coordinator)가 폴링(polling) 방식을 사용하여 각 STA들이 매체를 점유할 수 있는 권한을 제어할 수 있다. PCF 내의 IFS(inter-frame space)인 PIFS를 DCF의 IFS인 DIFS보다 작은 값으로 설정하여 프레임을 전송함에 있어 DCF보다 우선권을 줄 수 있다. IFS는 프레임 사이의 간격을 나타내는 것으로 STA이 매체에 액세스하기 위한 우선 순위를 설정하기 위해 사용될 수 있다. IFS는 구체적으로 아래와 같이 정의될 수 있다.

도 9는 프레임 사이의 간격을 나타낸 개념도이다.

도 9를 참조하면, 두 프레임 사이의 간격을 IFS라고 할 수 있다. STA은 반송파 감지 방법을 사용하여 표준에서 정의한 IFS의 시간 구간 동안 채널이 사용되는지 여부를 판단할 수 있다. DCF를 사용하는 MAC 계층에서는 복수개의 IFS를 정의하고 있다. IFS에 의해 무선 매체를 점유하는 STA의 우선권이 결정될 수 있다. IFS 종류에 따른 프레임 간의 간격은 아래와 같다.

(1) SIFS(short inter frame symbol): RTS/CTS, ACK 프레임 전송시 사용. 최고 우선순위

(2) PIFS(PCF IFS): PCF 프레임 전송시 사용

(3) DIFS(DCF IFS): DCF 프레임 전송시 사용

(4) EIFS(extended IFS): 프레임 전송 오류 발생 시에만 사용하며, 고정 간격이 아님

MAC 계층에서 복수의 STA이 무선 매체를 공유하기 위한 방법으로 DCF를 사용하는 경우 여러가지 문제점이 발생할 수 있다. 예를 들어, DCF를 사용하여 복수의 STA이 동시에 AP에 초기 액세스(initial access)를 수행하려고 하는 경우, 복수의 STA 사이에서 충돌이 많이 발생할 수 있다. 또한, DCF는 전송 우선 순위에 대한 개념이 없기 때문에 STA에서 전송하는 트래픽 데이터에 대한 QoS(quality of service)가 보장될 수 없다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 802.11e에서는 새로운 조정 함수(coordination function)인 HCF(hybrid coordination function)을 정의하여 기존의 STA의 채널 액세스 성능을 향상시켰다. HCF에서는 기존의 802.11 MAC에서 정의된 것과 유사한 두가지 채널 액세스 방식인 HCCA(HCF controlled channel access)과 EDCA(enhanced distributed channel access)를 정의한다.

EDCA와 HCCA에서는 전송 우선 순위인 트래픽 카테고리(traffic categories)를 정의하여 이를 기반으로 채널에 액세스를 수행하는 우선 순위를 결정할 수 있다. 즉, STA에서 전송하는 트래픽 데이터의 카테고리에 따라 서로 CW 및 IFS를 정의함으로서 트래픽 데이터의 종류에 따른 채널 액세스 우선 순위를 결정할 수 있다.

예를 들어 트레픽 데이터가 인 경우, 해당 데이터는 낮은 전송 우선순위 클래스(low priority class)에 할당될 수 있다. 또 다른 예로 트래픽 데이터가 무선랜을 통한 음성 통신인 경우, 해당 트래픽 데이터는 높은 전송 우선 순위 클래스(high priority class)로 할당하여 채널 액세스를 수행할 수 있다.

EDCA를 사용하는 경우, 높은 우선 순위를 가진 트래픽 데이터가 낮은 우선 순위를 가진 트래픽 데이터에 비해 상대적으로 전송될 기회를 더 많이 가질 수 있다. 또한, 평균적으로, 높은 우선 순위 트래픽을 가지고 있는 STA은 패킷을 전송하기 전에 낮은 우선 순위 트래픽을 가지고 있는 STA보다 적은 대기 시간을 가질 수 있다. EDCA는 낮은 우선 순위 트래픽보다 높은 우선순위 트래픽에 더 짧은 CW를 할당하고, 또한, DCF에서 정의된 프레임 간격인 IFS보다 더 짧은 arbitration inter-frame space)를 할당함으로서 전송 우선 순위를 구현할 수 있다. 또한 EDCA는 TXOP(transmit opportunity)라고 부르는 기간 동안 STA이 채널에 경쟁이 없이 접속하도록 할 수 있다. TXOP의 최대 기간을 넘지 않는 한도에서 정해진 TXOP 기간 동안 STA은 가능한 많은 패킷을 전송할 수 있다. 만약 하나의 프레임이 너무 길어서 한번의 TXOP 동안 다 전송할 수 없는 경우 작은 프레임으로 잘라서 전송할 수 있다. TXOP의 사용은 기존의 MAC이 가지고 있던 문제점인 낮은 전송률을 가진 STA이 과도하게 채널을 점유하는 상황을 줄일 수 있다.

도 10은 STA의 TXOP를 획득하는 방법을 나타낸 개념도이다.

도 10을 참조하면, QoS 전송에 참여하는 STA은 EDCA와 HCCA 등 두 가지 채널 접근 방법을 사용하여 일정한 기간 동안 트래픽을 전송할 수 있는 TXOP를 얻을 수 있다. EDCA 경쟁에서 성공하거나 액세스 포인트로부터 QoS CF-Poll 프레임을 받음으로서 TXOP를 획득할 수 있다. EDCA 경쟁에서 성공하여 획득한 TXOP를 EDCA TXOP라고 하고, AP로부터 QoS CF-Poll 프레임을 받음으로서 획득한 TXOP를 Polled TXOP라고 한다. 이와 같이 TXOP라는 개념을 이용해 임의의 한 STA이 프레임을 전송할 수 있도록 일정 시간을 부여하거나 강제적으로 전송시간을 제한할 수 있다. TXOP의 전송 시작 시간과 최대 전송 시간은 AP에 의해 결정될 수 있다. EDCA TXOP의 경우 비콘 프레임, Polled TXOP의 경우는 QoS CF-Poll 프레임에 의해 STA으로 통보될 수 있다.

이하에서는 HCF에서 정의된 채널 액세스 방식인 EDCA 및 HCCA에 대해 구체적으로 개시한다.

(1) EDCA

EDCA 방식은 트래픽 데이터에 대해 8 가지의 사용자 우선순위를 정의하여 채널 액세스를 수행할 수 있다. 우선순위에 기반한 QoS 데이터 프레임의 전송을 위해 EDCA는 네 개의 AC(access category)(AC_BK, AC_BE, AC_VI, AC_VO)를 정의하고 있다. EDCA에서는 서로 다른 사용자 우선순위를 가지고 MAC 계층으로 도착하는 트래픽 데이터를 AC를 기반으로 아래의 <표 2>와 같이 매핑할 수 있다.

표 2는 사용자 우선 순위와 AC 사이의 매핑을 나타낸 예시적인 표이다.

<표 2>

각각의 AC에 대하여 전송큐와 AC 파라메터가 정의될 수 있다. 서로 다르게 설정된 AC 파라메터 값을 기반으로 AC간 전송 우선 순위의 차이가 구현될 수 있다. EDCA는 AC에 속한 프레임을 전송하기 위한 백오프 절차에 있어 DCF가 사용하는 파라메터인 DIFS, CWmin, CWmax 대신에 각각 AIFS[AC], CWmin[AC], CWmax[AC]를 사용할 수 있다. AC 별로 백오프 절차에 사용되는 파라메터는 비콘 프레임에 실려 AP로부터 각 STA으로 전달될 수 있다. AIFS[AC]와 CWmin[AC]의 값이 작을수록 높은 우선 순위를 가지며, 이에 따라 채널 접근 지연이 짧아져 주어진 트래픽 환경에서 보다 많은 대역을 사용할 수 있게 된다.

STA이 프레임을 전송하는 도중 STA 간에 충돌이 발생할 경우, 새로운 백오프 카운터를 생성하는 EDCA의 백오프 절차(backoff procedure)는 기존의 DCF의 백오프 절차와 유사하며, AC별 차별화된 백오프 절차는 다른 EDCA 파라메터를 기반으로 수행될 수 있다. EDCA 파라메터들은 다양한 사용자 우선 순위 트래픽의 채널 접근을 차별화하는 데 사용되는 중요한 수단이 되고 있다. 각 AC별 파라메터를 포함하는 EDCA 파라메터 값의 적절한 설정은 네트워크 성능을 최적화하는 동시에 트래픽의 우선 순위에 의한 전송 효과를 증가시킬 수 있다. 따라서, AP는 네트워크에 참여한 모든 STA에 공평한 매체 접근 보장을 위해 EDCA 파라메터에 대한 전체적인 관리와 조정 기능을 수행해야 한다.

도 11은 EDCA 채널 참조 모델을 나타낸 개념도이다.

도 11을 참조하면, 802.11e MAC에 정의된 4개의 AC별 전송 큐는 하나의 STA 내에서 무선 매체 액세스를 위해 개별적인 EDCA 경쟁 개체로서 역할을 수행할 수 있다. 하나의 AC는 자신의 AIFS 값을 가지고 독립된 백오프 카운터를 유지할 수 있다. 만약 동시에 백오프를 마친 AC가 하나 이상 존재할 경우에는 AC 간의 충돌은 가상 충돌 처리기(virtual collision handler)에 의해서 조정될 수 있다. 가장 높은 우선 순위를 가진 AC에 있는 프레임이 먼저 전송되며, 다른 AC들은 경쟁 윈도값을 증가시켜 다시 백오프 카운터를 갱신한다.

TXOP의 시작은 EDCA 규칙에 따라 채널에 접근하였을 때 발생한다. 만약 한 AC에 두 개 이상의 프레임이 쌓여 있을 때, EDCA TXOP를 얻게 된다면 EDCA MAC은 여러개의 프레임 전송을 시도할 수 있다. STA이 이미 한 프레임을 전송하였고, 남은 TXOP 시간 내에 같은 AC에 있는 다음 프레임의 전송과 이에 대한 ACK까지 받을 수 있다면, STA은 그 프레임에 대한 전송을 SIFS 시간 간격 뒤에 시도하게 된다. TXOP 제한값은 AP에서 STA으로 전달될 수 있다. 만약 전송하려는 데이터 프레임의 크기가 TXOP 제한값을 초과하게 될 경우, STA은 그 프레임을 여러개의 작은 프레임으로 분할(fragmentation)하여 TXOP 제한값을 초과하지 않는 범위 내에서 전송하도록 한다.

도 12는 EDCA의 백오프 절차를 나타낸 개념도이다.

도 12를 참조하면, STA에서 전송되는 각 트래픽 데이터는 우선순위를 가지며 경쟁하는 EDCA 방식을 기반으로 백오프 절차를 수행할 수 있다. 예를 들어, 각 트래픽에 부여되는 전술한 표 2와 같이 우선순위는 예를 들어, 8개로 구분될 수 있다. 전술한 바와 같이 하나의 STA 내에서는 우선순위에 따라 다른 출력큐를 가지며, 각 출력 큐는 EDCA의 규칙에 따라 동작을 하게 된다. 각 출력 큐는 기존에 사용된 DIFS(DCF Interframe Space) 대신에 각 우선 순위에 따라 서로 다른 AIFS(Arbitration Interframe Space)를 사용하여 트래픽 데이터를 전송할 수 있다. 또한, STA에서 같은 시간에 서로 다른 우선 순위를 가진 트래픽을 전송해야 될 경우에는 우선 순위가 높은 트래픽부터 전송함으로써 단말 내에서의 충돌을 방지한다.

백오프는 다음과 같은 상황에서 발생한다. 단말에서 프레임을 전송할 경우 전송 충돌이 발생하여 재전송이 필요한 경우에 사용된다. 백오프를 시작하기 위해 단말은 아래의 수학식 2를 이용하여 임의의 백오프 시간을 백오프 타이머에 설정한다.

여기서 Random(i)는 균등분포 (uniform distribution)를 사용하여 0과 CW[i] 사이의 임의의 정수를 발생하는 함수이다. CW[i]는 최소 경쟁 윈도우 CWmin[i]과 최대 경쟁 윈도우 CWmax[i] 사이의 경쟁 윈도우이고, i는 트래픽 우선 순위를 나타낸다. 충돌이 날 때마다 새로운 경쟁 윈도우 CWnew[i]는 이전 윈도우 CWold[i]를 이용하여 아래의 수학식 3을 이용하여 계산된다.

여기서 PF는 IEEE 802.11e 표준에 정의된 절차에 따라 계산된다. CWmin[i]과 AIFS[i], PF 값은 관리 프레임(management frame)인 QoS 파라메터 집합 요소(QoS parameter set element)를 이용하여 AP에서 전송될 수 있다.

(2) HCCA

HCCA 프로토콜은 무선 매체 접근에 대한 중앙 관리를 위해 AP에 위치하는 HC(hyper coordinator)를 사용한다. HC는 무선 매체를 중앙에서 통합적으로 관리하기 때문에 STA 간에 무선 매체 접근에 대한 경쟁을 줄일 수 있으며, 데이터 프레임 교환을 짧은 전송 지연 시간(SIFS)으로 유지할 수 있어서 네트워크의 효율성을 증가시킨다.

HC는 QoS 지원을 위해 응용 서비스로부터 요구되는 특정 트래픽에 대한 QoS 특성을 파라메터로 정의하여 전송 지연과 스케줄링을 제어한다. 파라메터화된 QoS 트래픽을 전송하기 전에 HC에서는 트래픽 스트림(traffic stream)이라는 가상 연결(virtual connection)을 먼저 설정한다. 트래픽 스트림은 STA에서 AP로의 업 링크, AP에서 STA으로의 다운 링크 또는 STA에서 STA으로의 직접 링크 모두에 해당될 수 있다. AP와 STA 간에 트래픽 스트림을 설정하기 위해서는 프레임 크기, 평균 전송 속도 등의 트래픽 특성, 그리고 지연 시간과 같은 QoS 요구 파라메터들이 상호 협상 과정을 통해 교환된다.

HC가 STA에 QoS CF-Poll 프레임을 전송할 경우, 해당 STA에게 허용된 서비스 제공 시간인 TXOP 제한값이 QoS 제어 필드에 포함된다. 즉, HC는 TXOP를 사용해 매체 접근 시간의 할당을 제어하는 기능을 수행한다. TXOP 제한값은 TSPEC에 의해 결정된다. TSPEC은 스테이션에 의해 요청되며, AP는 네트워크 상황에 따라 TSPEC의 요청을 허용 또는 거절할 것인가를 결정한다.

일단 트래픽 스트림이 설정되면, HC는 설정된 트래픽 스트림에 요구되는 무선 대역을 AP와 STA 간에 할당함으로써 계약된 QoS를 제공한다. HCCA의 비 경쟁 주기에서는 HC가 매체에 대한 전체적인 제어권을 가지고 있으며, 경쟁 주기에서도 필요하다면 PIFS 만큼의 지연시간 이후에 QoS CF-Poll 프레임을 전송함으로써 매체의 제어권을 획득하게 할 수 있다.

도 13은 Polled TXOP 타이밍을 나타낸 개념도이다.

도 13을 참조하면, TXOP를 소유한 polled STA은 QoS CF Poll 프레임을 받음으로써 QoS CF-Poll 프레임에 지정된 TXOP 제한 값만큼의 시간 동안 채널 접속에 대한 권한을 갖고 여러 개의 프레임을 전송한다. 이때, 다른 STA도 비록 자신들에게 해당되지는 않지만 QoS CF-Poll 프레임을 받은 후에는 TXOP 시간과 일정 시간을 합해 자신의 NAV를 설정하며, 이 시간 동안은 채널 접속에 대한 경쟁을 하지 않는다.

결국 HC는 계약된 QoS 요구사항을 만족하기 위해 QoS CF-Poll 프레임의 적절한 전송을 스케줄링할 필요가 있다. 무선 매체는 시간 또는 위치에 따른 채널의 조건이 다양하기 때문에 효율적인 스케줄링 알고리듬을 만드는 것은 QoS를 지원하는 데 있어서 중요한 요소가 된다. 우수한 스케줄링 알고리듬은 QoS 계약을 위반하지 않으면서 보다 많은 트래픽 스트림을 허용해 무선 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에서는 동시에 다수의 STA이 AP에 초기 액세스(initial access)를 수행하는 경우에 있어, 단말을 분산시켜 초기 접속을 수행하는 방법에 대해 개시한다. 예를 들어, 지하철, 콘서트장, 기차역 등에서는 특정한 AP에 접속하고자 하는 STA이 다수 존재할 수 있다. 이러한 경우 복수의 STA이 충돌이 일어날 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 STA간에 채널 접속을 수행함에 있어 발생하는 충돌을 줄이기 위한 액세스 분배(access distribution) 방법에 대해 개시한다.

패시브 스캐닝의 경우, 비콘을 수신한 복수의 STA이 인증 및/또는 결합을 위한 프레임을 전송하기 때문에 상대적으로 액티브 스캐닝보다 패시브 스캐닝에서 접속 분배가 더 중요할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 STA이 패시브 스캐닝을 수행시 STA이 접속 분배를 수행하는 방법에 대해 개시한다.

본 발명의 실시예에 따르면, STA은 액세스 분배 요소(access distribution factor)를 수신하고 수신한 액세스 분배 요소에 기반하여 채널에 접속할 수 있다.

액세스 분배 요소는 비콘 프레임, FILS 탐색 프레임 또는 측정 파일롯 프레임을 통해 STA으로 전송될 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 비콘 프레임, FILS 탐색 프레임 또는 측정 파일롯 프레임을 패시브 스캐닝 프레임이라는 용어로 정의한다.

액세스 분배 요소는 패시브 스캐닝시 STA의 초기 접속 시간을 분산시킬 목적으로 STA으로 전송될 수 있다. STA은 액세스 분배 요소의 값을 기반으로 패시브 스캐닝을 수행하기 위한 경쟁 윈도우 최소값을 결정할 수 있다. 액세스 분배 요소는 AP 부하 상황을 고려한 값이 포함될 수 있다.

액세스 분배 요소는 아래의 표 3과 같이 정의될 수 있다.

<표 3>

STA은 패시브 스캐닝 프레임을 통해 수신한 액세스 분배 요소 'N'을 기반으로 아래의 수학식 4의 범위에서 액세스 랜덤 변수를 선택할 수 있다.

STA은 수신한 액세스 분배 요소 N을 기반으로 액세스 랜덤 변수(access random variable)를 선택하고, 액세스 랜덤 변수를 기반으로 산출된 초기 접속 파라메터(예를 들어, 백오프 타임, 인터 프레임 심볼)를 이용하여 채널에 접속할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 액세스 분배 요소를 기반으로 결정되는 랜덤 변수를 액세스 랜덤 변수라고 할 수 있다.

액세스 분배 요소는 AP가 결정하는 값으로서 AP의 부하 상태에 따라 적응적으로 선택되는 값일 수 있다. 예를 들어, AP의 부하가 클수록 큰 값의 액세스 분배 요소를 STA으로 전송하여 STA의 접속을 넓은 시간 구간에 분산시킬 수 있다.

STA은 결정한 액세스 분배 요소를 기반으로 결정한 액세스 랜덤 변수를 기반으로 경쟁 윈도우(contention window, CW)의 최소값을 결정할 수 있다. 즉, STA이 선택한 액세스 랜덤 변수에 따라 CW의 최소값이 달라질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 CW의 최소값을 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우 최소값이라는 용어로 표현한다.

예를 들어, STA은 아래의 수학식 5를 기반으로 STA의 채널 액세스를 하기 위한 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값을 결정할 수 있다.

즉, 수학식 5를 참조하면, 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우 최소값(Passive scaning specific Contention Window min)는 액세스 랜덤 변수(Random variable)와 기본 경쟁 윈도우 최소값(basic Contention Window Min)을 곱한 값으로 산출될 수 있다.

기본 경쟁 윈도우 최소값은 미리 정해진 값이거나 적응적으로 변하는 값일 수 있다. 예를 들어, 기본 경쟁 윈도우의 최소값은 802.11ae의 QoS 관리 프레임 정책(QoS Management Frame policy)에 의해 정의된 경쟁 윈도우 최소값을 사용할 수 있다. 또는 EDCA 알고리즘을 사용하는 경우, 설정된 데이터 카테고리에 따라 기본 경쟁 윈도우 최소값이 달라질 수 있다.

수학식 5는 STA이 수신한 액세스 분배 요소를 기반으로 선택된 액세스 랜덤 변수를 통해 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값을 산출하는 하나의 예이다. 즉, 다른 방법을 통해 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값을 결정할 수도 있다.

전술한 바와 같이 STA이 백오프 절차를 수행하기 위한 백오프 타임을 아래의 수학식 6을 기반으로 산출할 수 있다.

수학식 6을 참조하면, STA은 선택한 랜덤 변수에 기반하여 산출한 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값이 서로 다르게 결정되고, 이에 따라, 백오프 시간이 서로 다르게 결정되어 복수의 STA이 분산되어 채널 액세스를 수행할 수 있다. 수학식 6에서 aSlotTime은 단위 시간이고, random은 랜덤 함수로 0에서 선택된 CW 사이의 수를 선택하는 함수이다. aCWMax는 aSlotTime 단위의 CW의 최대값이고 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우 최소값(passive scanning specific contention window min)은 aSlotTime 단위의 CW의 최소값이고, CW는 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값 및 aCWMax 사이에서 선택되는 값일 수 있다.

따라서 본 발명에서는 패시브 스캐닝에서 비콘 프레임을 수신한 STA이 관리 프레임을 전송하기 위한 초기 접속을 수행시 동일한 경쟁 윈도우의 최소값을 사용하지 않을 수 있다. STA은 액세스 분배 요소를 기반으로 STA별로 랜덤하게 선택한 랜덤 변수값에 따라 경쟁 윈도우의 최소값을 다르게 설정함으로서 동일한 비콘 프레임을 수신한 복수의 STA이 인증 요청 프레임 또는 결합 요청 프레임을 전송하기 위해 채널에 접속시 STA의 채널 액세스를 분산할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 STA이 인증 요청 프레임을 전송하기 위해 채널 액세스를 수행하는 것을 가정하여 설명한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 경쟁 윈도우의 최소값뿐만 아니라 AIFSN의 값과 같은 인터 프레임 심볼값 또한 랜덤 변수에 따라 결정하여 STA의 초기 채널 액세스를 분산할 수 있다. AIFSN는 채널 액세스를 위한 인터 프레임 심볼(inter frame symbol)에 대한 하나의 예시이다.

수학식 7을 참조하면, 패시브 스캐닝 특정 AIFSN은 랜덤 변수에 기본 AIFSN을 곱한 값으로 결정될 수 있다.

기본 AIFSN은 802.11ae의 QoS 관리 프레임 정책(QoS management frame policy)에 의해 정의된 AIFSN 값을 참조하여 결정될 수 있다. 수학식 7은 액세스 분배 요소를 기반으로 선택된 랜덤 변수를 통해 패시브 스캐닝 특정 AIFSN을 산출하는 하나의 예시로서 다른 방법을 통해 패시브 스캐닝 특정 AIFSN을 결정할 수도 있다.

본 발명에서 개시한 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우 최소값과 패시브 스캐닝 특정 AIFSN은 STA이 AP 설정 변화 카운트(AP configuration Change Count)의 값이 바뀌지 않은 FILS 탐색 프레임을 수신한 경우에도 적용이 가능하다. AP 설정 변환 카운트의 값은 AP 설정 정보 집합의 버전 번호(version number)로서 비콘 프레임 또는 프로브 응답 프레임 내부의 동적이지 않은 필드 또는 요소가 변화된 경우 증가할 수 있다. 즉, 비콘 프레임의 내용이 변경되지 않아 STA이 FILS 탐색 프레임을 수신한 후 바로 초기 액세스를 위한 관리 프레임(인증 요청 프레임 또는 결합 요청 프레임)을 전송할 경우에도 적용될 수 있다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 STA의 접속 분배 방법을 나타낸 개념도이다.

도 14에서는 전술한 액세스 분배 요소를 기반으로 AIFSN 및 경쟁 윈도우를 결정하고 인증 요청 프레임을 전송하는 STA에 대해 개시한다.

제1 STA(1410) 및 제2 STA(1420)은 AP(1400)로부터 패시브 스캐닝 프레임(1405)을 수신할 수 있다. 제1 STA(1410) 및 제2 STA(1420)이 수신한 패시브 스캐닝 프레임(1405)에는 액세스 분배 요소가 포함될 수 있다.

제1 STA(1410)은 수신한 액세스 분배 요소를 기반으로 제1 액세스 랜덤 변수를 선택하고, 제2 STA(1420)은 수신한 액세스 분배 요소를 기반으로 제2 액세스 랜덤 변수를 선택할 수 있다.

제1 STA(1410)은 제1 액세스 랜덤 변수를 기반으로 제1 AIFSN(1413) 및 제1 경쟁 윈도우(1416)를 결정하여 제1 인증 요청 프레임(1415)을 전송할 수 있다.

제2 STA(1420)은 제2 액세스 랜덤 변수를 기반으로 제2 AIFSN(1423) 및 제2 경쟁 윈도우(1426)를 결정하여 제2 인증 요청 프레임(1425)을 전송할 수 있다.

즉, 복수의 STA은 결정한 액세스 랜덤 변수를 기반으로 서로 다른 인터 프레임 심볼 및 패시브 스캐닝 특정 윈도우 최소값을 결정할 수 있다. 각각의 STA은 서로 다른 인터 프레임 심볼 및 패시브 스캐닝 특정 윈도우 최소값을 기반으로 채널에 분산되어 액세스할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 STA은 액세스 랜덤 변수를 기반으로 서로 다른 인터 프레임 심볼 및 패시브 스캐닝 특정 윈도우 최소값 중 하나만을 서로 다르게 설정하여 채널 액세스를 수행할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 복수의 STA이 서로 다른 인터 프레임 심볼 또는 패시브 스캐닝 특정 윈도우 최소값을 선택하여 채널 액세스를 수행하는 방법에 대해 개시한다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 복수의 STA이 AP에 접속하는 방법을 나타낸 개념도이다.

도 15에서는 복수의 STA이 액세스 분배 요소를 기반으로 서로 다른 액세스 랜덤 변수를 선택하고, 복수의 STA이 선택한 액세스 랜덤 변수를 기반으로 결정한 패시브 스캐닝 특정 윈도우 최소값을 사용하여 AP에 접속하는 방법에 대해 개시한다.

도 15를 참조하면, 제1 STA(1510) 내지 제3 STA(1530)은 수신한 패시브 스캐닝 프레임(1505)에 포함된 액세스 분배 요소를 기반으로 각각 제1 액세스 랜덤 변수, 제2 액세스 랜덤 변수, 제3 액세스 랜덤 변수를 선택할 수 있다. 제1 STA(1510) 내지 제3 STA(1530)이 선택한 액세스 랜덤 변수는 1보다 크거나 같고 액세스 분배 요소의 값보다 작거나 같은 값일 수 있다.

제1 STA(1510), 제2 STA(1520) 및 제3 STA(1530)은 선택한 액세스 랜덤 변수를 기반으로 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값을 결정할 수 있다. 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값은 STA(1510, 1520, 1530)이 선택한 액세스 랜덤 변수에 기본 경쟁 윈도우 최소값을 곱한 값일 수 있다. 즉, 각 STA(1510, 1520, 1530)의 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우 최소값은 제1 STA(1510)의 경우 제1 액세스 랜덤 변수에 기본 경쟁 윈도우 최소값을 곱한 값, 제2 STA(1520)의 경우 제2 액세스 랜덤 변수에 기본 경쟁 윈도우 최소값을 곱한 값, 제3 STA(1530)의 경우 제3 액세스 랜덤 변수에 기본 경쟁 윈도우 최소값을 곱한 값일 수 있다. 각각의 STA(1510, 1520, 1530은 각각의 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우 최소값을 기반으로 서로 다른 CW를 결정할 수 있다. 제1 STA이 결정한 경쟁 윈도우를 제1 경쟁 윈도우(1516), 제2 STA(1520)이 할당받은 경쟁 윈도우를 제2 경쟁 윈도우(1526), 제3 STA(1530)이 할당받은 경쟁 윈도우를 제3 경쟁 윈도우(1536)라고 할 수 있다. 제1 STA(1510) 내지 제3 STA(1530)은 전술한 수학식 6과 같이 할당받은 경쟁 윈도우에서 랜덤 변수를 선택하고 선택한 랜덤 변수를 기반으로 백오프 시간을 결정하여 각각의 인증 프레임을 분산하여 전송할 수 있다. 즉, 제1 STA(1510)은 제1 경쟁 윈도우(1516)에서 선택한 랜덤 변수를 기반으로 백오프 시간을 설정하여 제1 인증 요청 프레임(1515)을 전송하고, 제2 STA(1520)은 제2 경쟁 윈도우(1526)에서 선택한 랜덤 변수를 기반으로 백오프 시간을 설정하여 제2 인증 요청 프레임(1525)을 전송하고, 제3 STA(1530)은 제3 경쟁 윈도우(1536)에서 선택한 랜덤 변수를 기반으로 백오프 시간을 설정하여 제3 인증 요청 프레임(1535)을 전송할 수 있다.

도 16은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 STA이 AP에 접속하는 방법을 나타낸 개념도이다.

도 16에서는 복수의 STA이 서로 다른 랜덤 변수뿐만 아니라 서로 다른 AIFSN을 선택하여 AP로 접속하는 방법에 대해 개시한다.

도 16을 참조하면, 복수의 STA(1610. 1620, 1630)은 액세스 분배 요소를 기반으로 서로 다른 액세스 랜덤 변수를 선택하여 채널에 액세스하기 위한 AIFSN을 결정할 수 있다. 예를 들어, AIFSN은 카테고리에 따라 AC_BK인 경우, 9, AC_BE인 경우, 6, AC_VI인 경우, 3, AC_VO인 경우, 2의 값을 가질 수 있다.

제1 STA(1610), 제2 STA(1620) 및 제3 STA(1630)의 데이터가 AC_VO로 AIFSN이 2의 값을 가지는 경우로서 제1 STA(1610)이 제1 액세스 랜덤 변수, 제2 STA(1620)이 제2 액세스 랜덤 변수, 제3 STA(1630)이 제3 액세스 랜덤 변수를 선택하는 경우를 가정할 수 있다. 이러한 경우, 각 STA의 AIFSN은 수학식 7과 같이 각각의 액세스 랜덤 변수를 기반으로 결정될 수 있다. 제1 STA(1610)의 제1 AIFSN(1616)은 제1 액세스 랜덤 변수, 제2 STA(1620)의 제2 AIFSN(1626)은 제2 액세스 랜덤 변수, 제3 STA(1630)의 제3 AIFSN(1636)은 제3 액세스 랜덤 변수를 기반으로 산출되어 채널에 액세스할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 전술한 수학식 7과 같이 카테고리에 따라 결정된 AIFSN에 STA이 선택한 액세스 랜덤 변수를 곱한 값을 사용할 수도 있으나, 일정한 비율을 곱하여 STA의 AIFSN이 비율적으로 특정한 범위에 매핑되도록 최종 AIFSN을 결정할 수 있다. 즉, 다양한 방법으로 각 STA이 채널 액세스시 사용하는 인터 프레임 심볼을 결정할 수 있다.

각각의 STA이 서로 다른 AIFSN을 기반으로 접속하는 경우 경쟁 윈도우를 결정하는 최소 경쟁 윈도우의 값이 동일한 경우에도 동시에 복수의 STA이 채널에 액세스하여 충돌이 일어나는 경우를 방지할 수 있다.

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 패시브 스캐닝 프레임을 나타낸 개념도이다.

도 17에서는 패시브 스캐닝 프레임(예를 들어, 비콘 프레임, FILS 탐색 프레임, 측정 파일롯 프레임)에 대해 개시한다.

도 17을 참조하면, 패시브 스캐닝 프레임에는 액세스 분배 요소(1700)가 포함될 수 있다.

패시브 스캐닝 프레임에 포함된 액세스 분배 요소(1700)는 패시브 스캐닝을 수행시 STA의 초기 접속 시간을 분산시킬 목적으로 STA에 전달될 수 있다. 액세스 분배 요소(1700)는 AP의 부하 상황을 고려한 값이 포함될 수 있다. AP의 부하가 큰 경우, 큰 값의 액세스 분배 요소(1700)를 전송하여 특정한 STA은 패시브 스캐닝 특정 윈도우 최소값을 큰 값으로 설정하도록 할 수 있다. 반대로 부하가 작은 경우, 작은 값의 액세스 분배 요소(1700)를 전송하여 STA의 패시브 스캐닝 특정 윈도우 최소값을 작은 값으로 설정하도록 할 수 있다. AP의 부하는 현재 AP에 결합된 STA의 개수와 같은 정보를 기반으로 산출될 수 있다.

패시브 스캐닝 프레임의 액세스 분배 요소(1700)를 수신한 STA은 전술한 바와 같이 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우 최소값 및/또는 AIFSN을 서로 다른 값으로 결정함으로서 STA의 액세스 구간을 분산시킬 수 있다.

도 18은 본 발명의 실시예에 따른 STA의 채널 액세스 방법을 나타낸 개념도이다.

도 18에서는 STA이 액세스 분배 요소를 기반으로 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우 최소값 및 AIFSN을 결정하는 방법에 대해 개시한다. 하지만, 전술한 바와 같이 STA은 액세스 분배 요소를 기반으로 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우 최소값 및 AIFSN 중 적어도 하나를 결정하여 채널 액세스를 수행할 수 있다.

액세스 분배 요소를 수신한다(단계 S1800).

STA은 패시브 스캐닝 프레임을 통해 액세스 분배 요소를 수신할 수 있다.

액세스 분배 요소를 기반으로 액세스 랜덤 변수를 결정한다(단계 S1810).

STA은 액세스 분배 요소를 기반으로 액세스 랜덤 변수를 결정할 수 있다. 액세스 랜덤 변수는 예를 들어, 액세스 분배 요소보다 작은 값으로 결정될 수 있다. 결정된 액세스 랜덤 변수는 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우 최소값 또는 AIFSN을 결정하기 위해 사용될 수 있다.

패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우 최소값 및 AIFSN을 결정한다(단계 S1820).

STA은 결정한 액세스 랜덤 변수를 기반으로 채널 액세스시 사용할 백오프 타임을 결정하기 위한 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우 최소값 및 AIFSN을 결정할 수 있다. 전술한 수학식 5 및 수학식 7을 기반으로 산출될 수도 있고 다른 다양한 방법을 통해 액세스 랜덤 변수를 기반으로 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우 최소값 및 AIFSN을 결정할 수 있다.

결정된 백오프 타임 및 AIFSN을 기반으로 채널에 액세스한다(단계 S1830).

STA은 단계 S1720을 통해 결정된 백오프 타임 및 AIFSN을 기반으로 인증 요청 프레임 또는 결합 요청 프레임을 AP로 전송할 수 있다.

이러한 방법을 사용함으로서 STA은 여러 시간 구간에 분배되어 AP에 접속할 수 있다.

도 19는 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선 장치를 나타내는 블록도이다.

도 19를 참조하면, 무선 장치(1900)는 상술한 실시예를 구현할 수 있는 STA로서, AP 또는 비 AP STA(non-AP station)일 수 있다.

무선장치(1900)는 프로세서(1920), 메모리(1940) 및 RF부(radio frequency unit, 1960)를 포함한다.

RF부(1960)는 프로세서(1920)와 연결하여 무선신호를 송신/수신할 수 있다.

프로세서(1920)는 본 발명에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 예를 들어, 프로세서(1920)는 전술한 본 발명의 실시예에 따른 무선 장치의 동작을 수행하도록 구현될 수 있다.

예를 들어, 프로세서(1920)는 무선 장치가 AP인 경우, 액세스 분배 요소를 포함하는 패시브 스캐닝 프레임을 STA으로 전송하도록 구현될 수 있다.

또한 프로세서(1920)는 무선 장치가 STA인 경우 패시브 스캐닝 프레임을 통해 액세스 분배 요소를 수신하고, 액세스 분배 요소를 기반으로 액세스 랜덤 변수를 선택하고, 액세스 랜덤 변수를 기반으로 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값를 결정하고, 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값을 기반으로 결정한 백오프 타임을 기반으로 채널 액세스를 수행하도록 구현될 수 있다.

프로세서(1920)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 데이터 처리 장치 및/또는 베이스밴드 신호 및 무선 신호를 상호 변환하는 변환기를 포함할 수 있다. 메모리(1940)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(1960)는 무선 신호를 전송 및/또는 수신하는 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다.

실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(1940)에 저장되고, 프로세서(1920)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(1940)는 프로세서(1920) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1920)와 연결될 수 있다.

Claims

STA(station)의 채널 액세스 방법에 있어서,
상기 STA이 패시브 스캐닝 프레임을 통해 액세스 분배 요소를 수신하는 단계;
상기 STA이 상기 액세스 분배 요소를 기반으로 액세스 랜덤 변수를 선택하는 단계;
상기 STA이 상기 액세스 랜덤 변수를 기반으로 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값를 결정하는 단계; 및
상기 STA이 상기 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값을 기반으로 결정한 백오프 타임을 기반으로 채널 액세스를 수행하는 단계를 포함하는 채널 액세스 방법.
제1항에 있어서,
상기 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값은 상기 액세스 랜덤 변수에 미리 결정된 기본 경쟁 윈도우 최소값을 곱한 값이고
상기 백오프 타임은 랜덤 변수를 기반으로 산출되고,
상기 랜덤 변수는 상기 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값을 최소 범위로 설정한 구간에서 결정되는 값인 채널 액세스 방법.
제2항에 있어서,
상기 백오프 타임은 아래와 같이 결정되고,

상기 aSlotTime은 단위 시간이고, 상기 Random은 랜덤 함수이고, 상기 aCWMax는 상기 aSlotTime 단위의 상기 CW의 최대값이고 상기 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우 최소값은 상기 aSlotTime 단위의 상기 CW의 최소값이고, 상기 CW는 상기 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값 및 상기 aCWMax 사이에서 선택되는 값인 채널 액세스 방법.
제1항에 있어서,
상기 STA이 상기 액세스 랜덤 변수를 기반으로 채널 접속을 위한 인터 프레임 심볼수를 결정하는 단계를 더 포함하고,
상기 백오프 타임은 상기 결정된 인터 프레임 심볼수에 해당하는 기간 동안 채널이 아이들한 경우 감소되는 채널 액세스 방법.
제4항에 있어서,
상기 인터 프레임 심볼수는 상기 액세스 랜덤 변수에 미리 결정된 AIFSN(arbitration inter-frame space number)을 곱한 값인 채널 액세스 방법.
제1항에 있어서,
상기 패시브 스캐닝 프레임은 비콘 프레임, FILS(fast initial link setup) 탐색 프레임 또는 측정 파일롯 프레임 중 하나인 채널 액세스 방법.
제1항에 있어서,
상기 액세스 랜덤 변수는 상기 액세스 분배 요소보다 작은 값으로 선택되는 값인 채널 액세스 방법.
제1항에 있어서,
상기 액세스 분배 요소는 N(여기서, N은 정수값)을 지시하고,
상기 N은 상기 패시브 스캐닝 프레임을 전송하는 AP(access point)의 부하를 기반으로 결정되는 값인 채널 액세스 방법.
무선랜에서 동작하는 STA(station)에 있어서, 상기 STA은
무선 신호를 송신 및 수신하는 RF(radio frequency)부; 및
상기 RF부와 선택적으로 연결되는 프로세서를 포함하되,
상기 프로세서는 패시브 스캐닝 프레임을 통해 액세스 분배 요소를 수신하고, 상기 액세스 분배 요소를 기반으로 액세스 랜덤 변수를 선택하고, 상기 액세스 랜덤 변수를 기반으로 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값를 결정하고, 상기 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값을 기반으로 결정한 백오프 타임을 기반으로 채널 액세스를 수행하도록 구현되는 STA.
제9항에 있어서,
상기 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값은 상기 액세스 랜덤 변수에 미리 결정된 기본 경쟁 윈도우 최소값을 곱한 값이고
상기 백오프 타임은 랜덤 변수를 기반으로 산출되고,
상기 랜덤 변수는 상기 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값을 최소 범위로 설정한 구간에서 결정되는 값인 STA.
제10항에 있어서,
상기 백오프 타임은 아래와 같이 결정되고,

상기 aSlotTime은 단위 시간이고, 상기 Random은 랜덤 함수이고, 상기 aCWMax는 상기 aSlotTime 단위의 상기 CW의 최대값이고 상기 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우 최소값은 상기 aSlotTime 단위의 상기 CW의 최소값이고, 상기 CW는 상기 패시브 스캐닝 특정 경쟁 윈도우의 최소값 및 상기 aCWMax 사이에서 선택되는 값인 STA.
제9항에 있어서, 상기 프로세서는,
상기 STA이 상기 액세스 랜덤 변수를 기반으로 채널 접속을 위한 인터 프레임 심볼수를 결정하도록 구현되고,
상기 백오프 타임은 상기 결정된 인터 프레임 심볼수에 해당하는 기간 동안 채널이 아이들한 경우 감소되는 STA.
제12항에 있어서,
상기 인터 프레임 심볼수는 상기 액세스 랜덤 변수에 미리 결정된 AIFSN(arbitration inter-frame space number)을 곱한 값인 STA.
제9항에 있어서,
상기 패시브 스캐닝 프레임은 비콘 프레임, FILS(fast initial link setup) 탐색 프레임 또는 측정 파일롯 프레임 중 하나인 STA.
제9항에 있어서,
상기 액세스 랜덤 변수는 상기 액세스 분배 요소보다 작은 값으로 선택되는 값인 STA.
제9항에 있어서,
상기 액세스 분배 요소는 N(여기서, N은 정수값)을 지시하고,
상기 N은 상기 패시브 스캐닝 프레임을 전송하는 AP(access point)의 부하를 기반으로 결정되는 값인 채널 액세스 방법.