KR20150105339A

KR20150105339A - 무선 통신 시스템에서 어소시에이션 식별자에 관련된 정보 송수신 방법 및 이를 위한 장치

Info

Publication number: KR20150105339A
Application number: KR1020157018401A
Authority: KR
Inventors: 김정기; 석용호; 조한규; 최진수
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2015-09-16
Also published as: RU2606511C1; EP2933932A1; EP2933932A4; CA2895065A1; CA2895065C; CN104919723A; US20150373758A1; EP2933932B1; JP6093030B2; US9736871B2; AU2013360542A1; JP2016504858A; AU2013360542B2; CN104919723B; WO2014092487A1

Abstract

본 발명의 일 실시예는, 무선 통신 시스템에서 AID(Association IDentification)에 관련된 정보를 송수신하는 방법에 있어서, 제1 STA과 직접 링크를 가진 제2 STA이 제1 STA로부터 업데이트된 AID에 관련된 어나운스먼트(announcement) 프레임을 수신하는 단계; 및 상기 제2 STA이 상기 어나운스먼트 프레임에 대한 응답으로써 ACK 프레임을 전송하는 단계를 포함하며, 상기 어나운스먼트 프레임은 하나 이상의 AID - MAC 주소 페어를 포함하며, 상기 제2 STA은 상기 하나 이상의 AID - MAC 주소 페어에 해당하는 STA의 AID를 업데이트하는, 송수신 방법이다.

Description

무선 통신 시스템에서 어소시에이션 식별자에 관련된 정보 송수신 방법 및 이를 위한 장치{METHOD FOR TRANSMITTING/RECEIVING INFORMATION RELATED TO ASSOCIATION IDENTIFIER IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND DEVICE THEREFOR}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 무선랜 시스템에서 어소시에이션 식별자(Association ID, AID)에 관련된 정보 송수신 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 액세스할 수 있도록 하는 기술이다.

무선랜에서 취약점으로 지적되어온 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 최근의 기술 표준에서는 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고, 무선 네트워크의 운영 거리를 확장한 시스템이 도입되었다. 예를 들어, IEEE 802.11n에서는 데이터 처리 속도가 최대 540Mbps 이상인 고처리율(High Throughput)을 지원하며, 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs) 기술의 적용이 도입되었다.

본 발명은 AID가 변경되는 경우 직접 링크에 대한 핸들링을 기술적 과제로 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 제1 기술적인 측면은, 무선 통신 시스템에서 AID(Association IDentification)에 관련된 정보를 송수신하는 방법에 있어서, 제1 STA과 직접 링크를 가진 제2 STA이 제1 STA로부터 업데이트된 AID에 관련된 어나운스먼트(announcement) 프레임을 수신하는 단계; 및 상기 제2 STA이 상기 어나운스먼트 프레임에 대한 응답으로써 ACK 프레임을 전송하는 단계를 포함하며, 상기 어나운스먼트 프레임은 하나 이상의 AID - MAC 주소 페어를 포함하며, 상기 제2 STA은 상기 하나 이상의 AID - MAC 주소 페어에 해당하는 STA의 AID를 업데이트하는, 송수신 방법이다.

본 발명의 제1 기술적인 측면은 다음 사항들을 포함할 수 있다.

상기 어나운스먼트 프레임은 AID 어나운스먼트 요소를 포함하며, 상기 AID 어나운스먼트 요소는 상기 하나 이상의 AID - MAC 주소 페어를 포함할 수 있다.

상기 하나 이상의 AID - MAC 주소 페어에서, MAC 주소는 업데이트된 STA의 MAC 주소이며, AID는 상기 MAC 주소에 상응하는 STA의 AID일 수 있다.

상기 직접 링크는 TDLS(Tunneled Direct Link Setup) 또는 DLS(Direct Link Setup) 중 하나일 수 있다.

상기 업데이트된 AID는 AP가 상기 제1 STA에게 할당한 새 AID일 수 있다.

상기 새 AID는 상기 AP로부터 AID 스위치 응답 프레임을 통해 제1 STA에게 전달된 것일 수 있다.

상기 업데이트된 AID가 상기 제2 STA의 AID와 다른 그룹에 속한 경우, 상기 어나운스먼트 프레임은 상기 제2 STA의 AID 변경을 요청하는 정보를 포함할 수 있다.

본 발명의 제2 기술적인 측면은, 무선 통신 시스템에서 AID(Association IDentification)에 관련된 정보를 송수신하는 방법에 있어서, 제1 STA이 업데이트된 AID에 관련된 어나운스먼트(announcement) 프레임을 상기 제1 STA과 직접 링크를 가진 제2 STA에게 전송하는 단계; 및 상기 제1 STA이 상기 제2 STA으로부터 상기 어나운스먼트 프레임에 대한 응답으로써 ACK 프레임을 수신하는 단계를 포함하며, 상기 어나운스먼트 프레임은 하나 이상의 AID - MAC 주소 페어를 포함하며, 상기 하나 이상의 AID - MAC 주소 페어는 상기 제2 STA에서 상기 하나 이상의 AID - MAC 주소 페어에 상응하는 STA의 AID 업데이트에 사용되는, 송수신 방법이다.

상기 AP로부터 상기 새 AID를 포함하는 AID 스위치 응답 프레임을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 AID 스위칭 응답 프레임은 상기 제1 STA이 상기 AP로 전송한 AID 스위칭 요청 프레임에 대한 응답일 수 있다.

본 발명에 의하면 STA의 AID가 변경되는 경우에도 원활하게 직접 링크를 유지하게 할 수 있다. 또한, 직접 링크에 관련된 STA들 상호간에 AID 업데이트에 필요한 프로세싱 시간을 단축시킬 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2 는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 3 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 또 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 4 는 WLAN 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 데이터 링크 계층(Data Link Layer)와 물리 계층(Physical Layer)의 구조를 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선랜 시스템에서 일반적인 링크 셋업(link setup) 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 동작 필드의 포맷을 도시한 것이다.
도 8은 TDLS 프레임의 구성을 도시한 것이다.
도 9는 TDLS 직접 링크 구축 프로세서 과정을 도시하는 것이다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 MAC 프레임 포맷을 예시한다.
도 11은 도 10에 따른 MAC 프레임에서 HT Control 필드의 HT 포맷을 예시한다.
도 12는 도 10에 따른 MAC 프레임에서 HT Control 필드의 VHT 포맷을 예시한다.
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11n 시스템의 PPDU프레임 포맷을 예시한다.
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11ac 시스템의 VHT PPDU 프레임 포맷을 예시한다.
도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 단일 유저 개방 루프(Single User (SU) open-loop) 패킷을 위한 일반적인 프레임 포맷을 예시한다.
도 16은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11ah 시스템의 1MHz 대역폭의 프리엠블 포맷을 예시한다.
도 17은 본 발명이 적용될 수 있는 무선랜 시스템에서 백오프 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명을 위한 도면이다.
도 19는 RTS와 CTS를 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 전력 관리 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 21 내지 23은 TIM을 수신한 STA의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 그룹 기반 AID에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 25는 동일한 그룹 내에서 STA의 AID가 변경되는 것을 시그널링을 중심으로 예시한 도면이다.
도 26은 동일한 그룹 내에서 STA의 AID를 변경하기 위한 같은 그룹 내 AID 할당 프레임의 구조를 예시한 도면이다.
도 27은 특정 그룹에 소속된 STA의 AID가 다른 그룹의 AID로 변경되는 것을 시그널링을 중심으로 예시한 도면이다.
도 28은 다른 STA과 직접 링크가 설정된 STA의 AID가 변경된 경우 발생할 수 있는 문제점을 설명하기 위해 예시한 도면이다.
도 29 내지 도 43은 본 발명의 제1 실시예 및 그 변형된 실시예들을 설명하기 위한 도면이다.
도 44는 제1 실시예가 적용되는 경우 프로세싱 시간을 설명하기 위한 도면이다.
도 45 내지 도 47은 본 발명의 제2 실시예 및 그 변형된 실시예들을 설명하기 위한 도면이다.
도 48은 본 발명의 실시예에 따른 장치 구성을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.

설명을 명확하게 하기 위해, IEEE 802.11 시스템을 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.

시스템 일반

도 1 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.

IEEE 802.11 구조는 복수개의 구성요소들로 구성될 수 있고, 이들의 상호작용에 의해 상위계층에 대해 트랜스패런트한 STA 이동성을 지원하는 WLAN이 제공될 수 있다. 기본 서비스 세트(BSS: Basic Service Set)는 IEEE 802.11 LAN에서의 기본적인 구성 블록에 해당할 수 있다. 도 1 에서는 2 개의 BSS(BSS1 및 BSS2)가 존재하고 각각의 BSS의 멤버로서 2 개의 STA이 포함되는 것(STA1 및 STA2 는 BSS1에 포함되고, STA3 및 STA4는 BSS2에 포함됨)을 예시적으로 도시한다. 도 1 에서 BSS를 나타내는 타원은 해당 BSS에 포함된 STA들이 통신을 유지하는 커버리지 영역을 나타내는 것으로도 이해될 수 있다. 이 영역을 BSA(Basic Service Area)라고 칭할 수 있다. STA가 BSA 밖으로 이동하게 되면 해당 BSA 내의 다른 STA들과 직접적으로 통신할 수 없게 된다.

IEEE 802.11 LAN에서 가장 기본적인 타입의 BSS는 독립적인 BSS(IBSS: Independent BSS)이다. 예를 들어, IBSS는 2 개의 STA만으로 구성된 최소의 형태를 가질 수 있다. 또한, 가장 단순한 형태이고 다른 구성요소들이 생략되어 있는 도 1 의 BSS(BSS1 또는 BSS2)가 IBSS의 대표적인 예시에 해당할 수 있다. 이러한 구성은 STA들이 직접 통신할 수 있는 경우에 가능하다. 또한, 이러한 형태의 LAN은 미리 계획되어서 구성되는 것이 아니라 LAN이 필요한 경우에 구성될 수 있으며, 이를 애드-혹(ad-hoc) 네트워크라고 칭할 수도 있다.

STA의 켜지거나 꺼짐, STA가 BSS 영역에 들어오거나 나감 등에 의해서, BSS에서의 STA의 멤버십이 동적으로 변경될 수 있다. BSS의 멤버가 되기 위해서는, STA는 동기화 과정을 이용하여 BSS에 조인할 수 있다. BSS 기반구조의 모든 서비스에 액세스하기 위해서는, STA는 BSS에 연계(associated)되어야 한다. 이러한 연계(association)는 동적으로 설정될 수 있고, 분배 시스템 서비스(DSS: Distribution System Service)의 이용을 포함할 수 있다.

도 2 는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 2 에서는 도 1 의 구조에서 분배 시스템(DS: Distribution System), 분배 시스템 매체(DSM: Distribution System Medium), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 구성요소가 추가된 형태이다.

LAN에서 직접적인 스테이션-대-스테이션의 거리는 PHY 성능에 의해서 제한될 수 있다. 어떠한 경우에는 이러한 거리의 한계가 충분할 수도 있지만, 경우에 따라서는 보다 먼 거리의 스테이션 간의 통신이 필요할 수도 있다. 확장된 커버리지를 지원하기 위해서 분배 시스템(DS)이 구성될 수 있다.

DS는 BSS들이 상호 연결되는 구조를 의미한다. 구체적으로, 도 1 과 같이 BSS가 독립적으로 존재하는 대신에, 복수개의 BSS들로 구성된 네트워크의 확장된 형태의 구성요소로서 BSS가 존재할 수도 있다.

DS는 논리적인 개념이며 분배 시스템 매체(DSM)의 특성에 의해서 특정될 수 있다. 이와 관련하여, IEEE 802.11 표준에서는 무선 매체(WM: Wireless Medium)와 분배 시스템 매체(DSM)을 논리적으로 구분하고 있다. 각각의 논리적 매체는 상이한 목적을 위해서 사용되며, 상이한 구성요소에 의해서 사용된다. IEEE 802.11 표준의 정의에서는 이러한 매체들이 동일한 것으로 제한하지도 않고 상이한 것으로 제한하지도 않는다. 이와 같이 복수개의 매체들이 논리적으로 상이하다는 점에서, IEEE 802.11 LAN 구조(DS 구조 또는 다른 네트워크 구조)의 유연성이 설명될 수 있다. 즉, IEEE 802.11 LAN 구조는 다양하게 구현될 수 있으며, 각각의 구현예의 물리적인 특성에 의해서 독립적으로 해당 LAN 구조가 특정될 수 있다.

DS는 복수개의 BSS들의 끊김 없는(seamless) 통합을 제공하고 목적지로의 어드레스를 다루는 데에 필요한 논리적 서비스들을 제공함으로써 이동 장치를 지원할 수 있다.

AP 는, 연계된 STA들에 대해서 WM을 통해서 DS 로의 액세스를 가능하게 하고 STA 기능성을 가지는 개체를 의미한다. AP를 통해서 BSS 및 DS 간의 데이터 이동이 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 2 에서 도시하는 STA2 및 STA3 은 STA의 기능성을 가지면서, 연계된 STA들(STA1 및 STA4)가 DS로 액세스하도록 하는 기능을 제공한다. 또한, 모든 AP는 기본적으로 STA에 해당하므로, 모든 AP는 어드레스 가능한 개체이다. WM 상에서의 통신을 위해 AP 에 의해서 사용되는 어드레스와 DSM 상에서의 통신을 위해 AP 에 의해서 사용되는 어드레스는 반드시 동일할 필요는 없다.

AP에 연계된 STA들 중의 하나로부터 그 AP의 STA 어드레스로 전송되는 데이터는, 항상 비제어 포트(uncontrolled port)에서 수신되고 IEEE 802.1X 포트 액세스 개체에 의해서 처리될 수 있다. 또한, 제어 포트(controlled port)가 인증되면 전송 데이터(또는 프레임)는 DS로 전달될 수 있다.

도 3 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 또 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 3 에서는 도 2 의 구조에 추가적으로 넓은 커버리지를 제공하기 위한 확장된 서비스 세트(ESS: Extended Service Set)를 개념적으로 나타낸다.

임의의(arbitrary) 크기 및 복잡도를 가지는 무선 네트워크가 DS 및 BSS들로 구성될 수 있다. IEEE 802.11 시스템에서는 이러한 방식의 네트워크를 ESS 네트워크라고 칭한다. ESS는 하나의 DS에 연결된 BSS들의 집합에 해당할 수 있다. 그러나, ESS는 DS를 포함하지는 않는다. ESS 네트워크는 LLC(Logical Link Control) 계층에서 IBSS 네트워크로 보이는 점이 특징이다. ESS에 포함되는 STA들은 서로 통신할 수 있고, 이동 STA들은 LLC에 트랜스패런트하게 하나의 BSS에서 다른 BSS로 (동일한 ESS 내에서) 이동할 수 있다.

IEEE 802.11 에서는 도 3 에서의 BSS들의 상대적인 물리적 위치에 대해서 아무것도 가정하지 않으며, 다음과 같은 형태가 모두 가능하다. BSS들은 부분적으로 중첩될 수 있고, 이는 연속적인 커버리지를 제공하기 위해서 일반적으로 이용되는 형태이다. 또한, BSS들은 물리적으로 연결되어 있지 않을 수 있고, 논리적으로는 BSS들 간의 거리에 제한은 없다. 또한, BSS들은 물리적으로 동일한 위치에 위치할 수 있고, 이는 리던던시를 제공하기 위해서 이용될 수 있다. 또한, 하나 (또는 하나 이상의) IBSS 또는 ESS 네트워크들이 하나 (또는 하나 이상의) ESS 네트워크로서 동일한 공간에 물리적으로 존재할 수 있다. 이는 ESS 네트워크가 존재하는 위치에 애드-혹 네트워크가 동작하는 경우나, 상이한 기관(organizations)에 의해서 물리적으로 중첩되는 IEEE 802.11 네트워크들이 구성되는 경우나, 동일한 위치에서 2 이상의 상이한 액세스 및 보안 정책이 필요한 경우 등에서의 ESS 네트워크 형태에 해당할 수 있다.

도 4 는 WLAN 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 4 에서는 DS를 포함하는 기반 구조 BSS 의 일례가 도시된다.

도 4 의 예시에서 BSS1 및 BSS2가 ESS를 구성한다. WLAN 시스템에서 STA는 IEEE 802.11 의 MAC/PHY 규정에 따라 동작하는 장치다. STA는 AP STA 및 비-AP(non-AP) STA을 포함한다. Non-AP STA는 랩탑 컴퓨터, 이동 전화기와 같이 일반적으로 사용자가 직접 다루는 장치에 해당한다. 도 4 의 예시에서 STA1, STA3, STA4 는 non-AP STA에 해당하고, STA2 및 STA5 는 AP STA 에 해당한다.

이하의 설명에서 non-AP STA는 단말(terminal), 무선 송수신 유닛(WTRU: Wireless Transmit/Receive Unit), 사용자 장치(UE: User Equipment), 이동국(MS: Mobile Station), 이동단말(Mobile Terminal), 이동 가입자국(MSS: Mobile Subscriber Station) 등으로 칭할 수도 있다. 또한, AP는 다른 무선 통신 분야에서의 기지국(BS: Base Station), 노드-B(Node-B), 발전된 노드-B(eNB: evolved Node-B), 기저 송수신 시스템(BTS: Base Transceiver System), 펨토 기지국(Femto BS) 등에 대응하는 개념이다.

도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 데이터 링크 계층(Data Link Layer)와 물리 계층(Physical Layer)의 구조를 예시하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 물리 계층(520)은 PLCP 개체(Physical Layer Convergence Procedure Entity, 521)와 PMD 개체(Physical Medium Dependent Entity, 522)를 포함할 수 있다. PLCP 개체(521)는 MAC서브 계층(510)과 데이터 프레임을 연결하는 역할을 수행한다. PMD 개체(522)는 OFDM 방식을 사용하여 2개 또는 그 이상의 STA과 데이터를 무선으로 송수신 하는 역할을 수행한다.

MAC 부계층(510)과 물리 계층(520) 모두 개념상의 관리 개체를 포함할 수 있으며, 각각 MLME(MAC Sublayer Management Entity, 511)과 PLME (Physical Layer Management Entity, 523)로 지칭할 수 있다. 이들 개체(511, 521)은 계층 관리 함수의 동작을 통해 계층 관리 서비스 인터페이스를 제공한다.

정확한 MAC 동작을 제공하기 위하여, SME(Station Management Entity, 530)가 각 STA 내에 존재할 수 있다. SME(530)는 각 계층과 독립적인 관리 개체로서 여러 계층 관리 개체들로부터 계층 기반 상태 정보를 수집하거나 각 계층의 특정 파라미터들의 값을 설정한다. SME(530)는 일반 시스템 관리 개체들을 대신하여 이러한 기능을 수행할 수 있으며, 표준 관리 프로토콜을 구현할 수 있다.

위와 같은 다양한 개체들은 다양한 방법으로 상호 작용(interact)할 수 있으며, 도 5에서는 GET/SET 프리미티브(primitive)를 교환하는 예를 나타낸다. XX-GET.request 프리미티브는 관리 정보 베이스 속성(MIB attribute: Management Information Base attribute)의 값을 요청하기 위해 사용되고, XX-GET.confirm 프리미티브는 상태가 'SUCCESS'라면, 해당 MIB 속성 값을 리턴(return)하고, 그 외의 경우에는 상태 필드에 오류 표시를 하여 리턴한다. XX-SET.request 프리미티브는 지정된 MIB 속성을 주어진 값으로 설정하도록 요청하기 위해 사용된다. MIB 속성이 특정 동작으로 의미하고 있다면, 이 요청은 그 특정 동작의 실행을 요청한다. 그리고, XX-SET.confirm 프리미티브는 상태가 'SUCCESS'라면, 이는 지정된 MIB 속성이 요청된 값으로 설정되었음을 의미한다. 그 외의 경우에는, 상태 필드는 오류 상황을 나타낸다. 이 MIB 속성이 특정 동작을 의미한다면, 이 프리미티브는 해당 동작의 수행된 것을 확인해 줄 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이 MLME(511)와 SME(530), PLME(523)와 SME (530)는 다양한 프리미티브를 각각 MLME_SAP(MLME_Service Access Point, 550), PLME_SAP(PLME_Service Access Point, 560)를 통해 교환할 수 있다. 그리고, MLME(511)와 PLME(523) 간에는 MLME-PLME_SAP(MLME-PLME_Service Access Point, 570)을 통해 프리미티브를 교환할 수 있다.

링크 셋업 과정

도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선랜 시스템에서 일반적인 링크 셋업(link setup) 과정을 설명하기 위한 도면이다.

STA이 네트워크에 대해서 링크를 셋업하고 데이터를 송수신하기 위해서는, 먼저 네트워크를 발견(discovery)하고, 인증(authentication)을 수행하고, 연계(association)을 맺고(establish), 보안(security)을 위한 인증 절차 등을 거쳐야 한다. 링크 셋업 과정을 세션 개시 과정, 세션 셋업 과정이라고도 칭할 수 있다. 또한, 링크 셋업 과정의 발견, 인증, 연계, 보안 설정의 과정을 통칭하여 연계 과정이라고 칭할 수도 있다.

도 6을 참조하여 예시적인 링크 셋업 과정에 대해서 설명한다.

단계 S610에서 STA은 네트워크 발견 동작을 수행할 수 있다. 네트워크 발견 동작은 STA의 스캐닝(scanning) 동작을 포함할 수 있다. 즉, STA이 네트워크에 액세스하기 위해서는 참여 가능한 네트워크를 찾아야 한다. STA은 무선 네트워크에 참여하기 전에 호환 가능한 네트워크를 식별하여야 하는데, 특정 영역에 존재하는 네트워크 식별과정을 스캐닝이라고 한다.

스캐닝 방식에는 능동적 스캐닝(active scanning)과 수동적 스캐닝(passive scanning)이 있다.

도 6에서는 예시적으로 능동적 스캐닝 과정을 포함하는 네트워크 발견 동작을 도시한다. 능동적 스캐닝에서 스캐닝을 수행하는 STA은 채널들을 옮기면서 주변에 어떤 AP가 존재하는지 탐색하기 위해 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 전송하고 이에 대한 응답을 기다린다. 응답자(responder)는 프로브 요청 프레임을 전송한 STA에게 프로브 요청 프레임에 대한 응답으로 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 전송한다. 여기에서, 응답자는 스캐닝되고 있는 채널의 BSS에서 마지막으로 비콘 프레임(beacon frame)을 전송한 STA일 수 있다. BSS에서는 AP가 비콘 프레임을 전송하므로 AP가 응답자가 되며, IBSS에서는 IBSS 내의 STA들이 돌아가면서 비콘 프레임을 전송하므로 응답자가 일정하지 않다. 예를 들어, 1번 채널에서 프로브 요청 프레임을 전송하고 1번 채널에서 프로브 응답 프레임을 수신한 STA은, 수신한 프로브 응답 프레임에 포함된 BSS 관련 정보를 저장하고 다음 채널(예를 들어, 2번 채널)로 이동하여 동일한 방법으로 스캐닝(즉, 2번 채널 상에서 프로브 요청/응답 송수신)을 수행할 수 있다.

도 6에서 도시하고 있지 않지만, 스캐닝 동작은 수동적 스캐닝 방식으로 수행될 수도 있다. 수동적 스캐닝에서 스캐닝을 수행하는 STA은 채널들을 옮기면서 비콘 프레임을 기다린다. 비콘 프레임은 IEEE 802.11에서 관리 프레임(management frame) 중 하나로서, 무선 네트워크의 존재를 알리고, 스캐닝을 수행하는 STA으로 하여금 무선 네트워크를 찾아서, 무선 네트워크에 참여할 수 있도록 주기적으로 전송된다. BSS에서 AP가 비콘 프레임을 주기적으로 전송하는 역할을 수행하고, IBSS에서는 IBSS 내의 STA들이 돌아가면서 비콘 프레임을 전송한다. 스캐닝을 수행하는 STA은 비콘 프레임을 수신하면 비콘 프레임에 포함된 BSS에 대한 정보를 저장하고 다른 채널로 이동하면서 각 채널에서 비콘 프레임 정보를 기록한다. 비콘 프레임을 수신한 STA은, 수신한 비콘 프레임에 포함된 BSS 관련 정보를 저장하고 다음 채널로 이동하여 동일한 방법으로 다음 채널에서 스캐닝을 수행할 수 있다.

능동적 스캐닝과 수동적 스캐닝을 비교하면, 능동적 스캐닝이 수동적 스캐닝보다 딜레이(delay) 및 전력 소모가 작은 장점이 있다.

STA이 네트워크를 발견한 후에, 단계 S620에서 인증 과정이 수행될 수 있다. 이러한 인증 과정은 후술하는 단계 S640의 보안 셋업 동작과 명확하게 구분하기 위해서 첫 번째 인증(first authentication) 과정이라고 칭할 수 있다.

인증 과정은 STA이 인증 요청 프레임(authentication request frame)을 AP에게 전송하고, 이에 응답하여 AP가 인증 응답 프레임(authentication response frame)을 STA에게 전송하는 과정을 포함한다. 인증 요청/응답에 사용되는 인증 프레임(authentication frame)은 관리 프레임에 해당한다.

인증 프레임은 인증 알고리즘 번호(authentication algorithm number), 인증 트랜잭션 시퀀스 번호(authentication transaction sequence number), 상태 코드(status code), 검문 텍스트(challenge text), RSN(Robust Security Network), 유한 순환 그룹(Finite Cyclic Group) 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이는 인증 요청/응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며, 다른 정보로 대체되거나, 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.

STA은 인증 요청 프레임을 AP에게 전송할 수 있다. AP는 수신된 인증 요청 프레임에 포함된 정보에 기초하여, 해당 STA에 대한 인증을 허용할지 여부를 결정할 수 있다. AP는 인증 처리의 결과를 인증 응답 프레임을 통하여 STA에게 제공할 수 있다.

STA이 성공적으로 인증된 후에, 단계 S630에서 연계 과정이 수행될 수 있다. 연계 과정은 STA이 연계 요청 프레임(association request frame)을 AP에게 전송하고, 이에 응답하여 AP가 연계 응답 프레임(association response frame)을 STA에게 전송하는 과정을 포함한다.

예를 들어, 연계 요청 프레임은 다양한 능력(capability)에 관련된 정보, 비콘 청취 간격(listen interval), SSID(service set identifier), 지원 레이트(supported rates), 지원 채널(supported channels), RSN, 이동성 도메인, 지원 오퍼레이팅 클래스(supported operating classes), TIM 방송 요청(Traffic Indication Map Broadcast request), 상호동작(interworking) 서비스 능력 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.

예를 들어, 연계 응답 프레임은 다양한 능력에 관련된 정보, 상태 코드, AID(Association ID), 지원 레이트, EDCA(Enhanced Distributed Channel Access) 파라미터 세트, RCPI(Received Channel Power Indicator), RSNI(Received Signal to Noise Indicator), 이동성 도메인, 타임아웃 간격(연계 컴백 시간(association comeback time)), 중첩(overlapping) BSS 스캔 파라미터, TIM 방송 응답, QoS(Quality of Service) 맵 등의 정보를 포함할 수 있다.

이는 연계 요청/응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며, 다른 정보로 대체되거나, 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.

STA이 네트워크에 성공적으로 연계된 후에, 단계 S640에서 보안 셋업 과정이 수행될 수 있다. 단계 S640의 보안 셋업 과정은 RSNA(Robust Security Network Association) 요청/응답을 통한 인증 과정이라고 할 수도 있고, 상기 단계 S620의 인증 과정을 첫 번째 인증(first authentication) 과정이라고 하고, 단계 S640의 보안 셋업 과정을 단순히 인증 과정이라고도 칭할 수도 있다.

단계 S640의 보안 셋업 과정은, 예를 들어, EAPOL(Extensible Authentication Protocol over LAN) 프레임을 통한 4-웨이(way) 핸드쉐이킹을 통해서, 프라이빗 키 셋업(private key setup)을 하는 과정을 포함할 수 있다. 또한, 보안 셋업 과정은 IEEE 802.11 표준에서 정의하지 않는 보안 방식에 따라 수행될 수도 있다.

직접 링크 셋업 과정

QoS를 지원하는 STA(이하 'QSTA'라 함) 사이에 직접 링크 설정을 지원하기 위해서는 AP의 도움 없이, QSTA 들이 스스로 DLS(Direct Link Setup) 셋업 요청(Setup Request), DLS 셋업 응답(Setup Response), DLS 분해(Teardown) 등과 같은 관리 동작 프레임(management action frame)들을 전달할 수 있어야 한다. TDLS(Tunneled Direct Link Setup) 기법은, DLS 셋업 요청, DLS 셋업 응답, DLS 분해 등과 같은 관리 동작 프레임을 캡슐화하여 전송하는 것으로, STA 간의 지능적인 협상과 네트워크 혼잡의 감소를 가능케 한다.

동작 필드는 확장된 관리 동작들을 명시하기 위한 메커니즘을 제공한다. 이에 대한 상세한 설명은 도 7을 참조하기로 한다.

도 7은 동작 필드의 포맷을 도시한 것이다. 도 7에 도시된 예에서와 같이, 동작 필드는 카테고리 필드 및 세부 동작 필드(또는 'TDLS 동작 필드'라 호칭될 수 있음)를 포함할 수 있다.

몇몇의 동작 프레임 포맷들은 TDLS를 지원하도록 정의된다. 카테고리 필드의 바로 다음에 위치하는 TDLS 동작 필드는 TDLS 동작 프레임 포맷들을 구분한다. TDLS 범주 내에서 각 프레임 포맷과 관련된 TDLS 동작 필드의 값이 표 1에 예시되었다.

[표 1]

도 8은 TDLS 프레임의 구성을 도시한 것이다. 도 8에 도시된 LLC/SNAP 헤더의 Ether 타입에 새로운 값을 할당함으로써, 데이터 프레임이 TDLS 프레임에 해당하는 것을 알릴 수 있다.

도 8에 도시된 페이로드 타입 필드의 구성은 표 2에 예시되어 있다.

[표 2]

MLME 프리미티브들(primitives)은 TDLS의 시그널링을 지원할 수 있다. 도 9는 TDLS 직접 링크 구축 프로세서 과정을 도시하는 것이다. 다만, 도 9는 기초 과정들의 일예에 불과할 뿐 프로토콜의 모든 사용 가능성을 빠짐없이 의미하는 것은 아니다.

WLAN의 진화

무선랜에서 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 비교적 최근에 제정된 기술 표준으로서 IEEE 802.11n이 존재한다. 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(HT: High Throughput)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.

무선랜의 보급이 활성화되고 또한 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라, 최근에는 IEEE 802.11n이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율을 지원하기 위한 새로운 무선랜 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있다. 초고처리율(VHT: Very High Throughput)를 지원하는 차세대 무선랜 시스템은 IEEE 802.11n 무선랜 시스템의 다음 버전(예를 들어, IEEE 802.11ac)으로서, MAC 서비스 액세스 포인트(SAP: Service Access Point)에서 1Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 지원하기 위하여 최근에 새롭게 제안되고 있는 IEEE 802.11 무선랜 시스템중의 하나이다.

차세대 무선랜 시스템은 무선채널을 효율적으로 이용하기 위하여 복수의 STA들이 동시에 채널에 액세스하는 MU-MIMO(Multi User Multiple Input Multiple Output) 방식의 전송을 지원한다. MU-MIMO 전송 방식에 따르면, AP가 MIMO 페어링(pairing)된 하나 이상의 STA에게 동시에 패킷을 전송할 수 있다. 또한, 화이트스페이스(whitespace)에서 무선랜 시스템 동작을 지원하는 것이 논의되고 있다. 예를 들어, 아날로그 TV의 디지털화로 인한 유휴 상태의 주파수 대역(예를 들어, 54~698MHz 대역)과 같은 TV 화이트스페이스(TV WS)에서의 무선랜 시스템의 도입은 IEEE 802.11af 표준으로서 논의되고 있다. 하지만, 이는 예시에 불과하고, 화이트스페이스는 허가된 유저(licensed user)가 우선적으로 사용할 수 있는 허가된 대역이라 할 수 있다. 허가된 유저는 허가된 대역의 사용을 허가 받은 유저를 의미하며, 허가된 장치(licensed device), 프라이머리 유저(primary user), 우선적 사용자(incumbent user) 등으로 칭할 수도 있다.

예를 들어, WS에서 동작하는 AP 및/또는 STA은 허가된 유저에 대한 보호(protection) 기능을 제공하여야 한다. 예를 들어 WS 대역에서 특정 대역폭을 가지도록 규약(regulation)상 분할되어 있는 주파수 대역인 특정 WS 채널을 마이크로폰(microphone)과 같은 허가된 유저가 이미 사용하고 있는 경우, 허가된 유저를 보호하기 위하여 AP 및/또는 STA은 해당 WS 채널에 해당하는 주파수 대역은 사용할 수 없다. 또한, AP 및/또는 STA은 현재 프레임 전송 및/또는 수신을 위해 사용하고 있는 주파수 대역을 허가된 유저가 사용하게 되면 해당 주파수 대역의 사용을 중지해야 한다.

따라서 AP 및/또는STA은 WS 대역 내 특정 주파수 대역의 사용이 가능한지, 다시 말해서 상기 주파수 대역에 허가된 유저가 있는지 여부를 파악하는 절차가 선행되어야 한다. 특정 주파수 대역에 허가된 유저가 있는지 여부를 파악하는 것을 스펙트럼 센싱(spectrum sensing)이라 한다. 스펙트럼 센싱 메커니즘으로 에너지 탐지(energy detection) 방식, 신호 탐지(signature detection) 방식 등이 활용된다. 수신 신호의 강도가 일정 값 이상이면 허가된 유저가 사용중인 것으로 판단하거나, DTV 프리앰블(preamble)이 검출되면 허가된 유저가 사용중인 것으로 판단할 수 있다.

또한, 차세대 통신 기술로서 M2M(Machine-to-Machine) 통신 기술이 논의되고 있다. IEEE 802.11 무선랜 시스템에서도 M2M 통신을 지원하기 위한 기술 표준이IEEE 802.11ah로서 개발되고 있다. M2M 통신은 하나 이상의 머신(Machine)이 포함되는 통신 방식을 의미하며, MTC(Machine Type Communication) 또는 사물 통신으로 칭하여지기도 한다. 여기서, 머신이란 사람의 직접적인 조작이나 개입을 필요로 하지 않는 개체(entity)를 의미한다. 예를 들어, 무선 통신 모듈이 탑재된 검침기(meter)나 자동 판매기와 같은 장치는 물론, 사용자의 조작/개입 없이 자동으로 네트워크에 접속하여 통신을 수행할 수 있는 스마트폰과 같은 사용자 기기도 머신의 예시에 해당할 수 있다. M2M 통신은 디바이스 간의 통신(예를 들어, D2D(Device-to-Device) 통신), 디바이스와 서버(application server) 간의 통신 등을 포함할 수 있다. 디바이스와 서버 통신의 예시로, 자동 판매기와 서버, POS(Point of Sale) 장치와 서버, 전기, 가스 또는 수도 검침기와 서버 간의 통신을 들 수 있다. 그 외에도 M2M 통신 기반의 애플리케이션(application)에는, 보안(security), 운송(transportation), 헬스 케어(health care) 등이 포함될 수 있다. 이러한 적용례의 특성을 고려하면, 일반적으로 M2M 통신은 매우 많은 기기가 존재하는 환경에서 가끔씩 적은 양의 데이터를 저속으로 송수신하는 것을 지원할 수 있어야 한다.

구체적으로, M2M 통신은 많은 STA의 개수를 지원할 수 있어야 한다. 현재 정의되어 있는 무선랜 시스템에서는 하나의 AP에 최대 2007 개의 STA이 연계되는 경우를 가정하지만, M2M 통신에서는 이보다 많은 개수(약 6000 개)의 STA이 하나의 AP에 연계되는 경우를 지원하는 방안들이 논의되고 있다. 또한, M2M 통신에서는 낮은 전송 속도를 지원/요구하는 애플리케이션이 많을 것으로 예상된다. 이를 원활하게 지원하기 위해서, 예를 들어, 무선랜 시스템에서는 TIM(Traffic Indication Map) 요소 기반으로 STA이 자신에게 송신될 데이터의 존재 여부를 인지할 수 있는데, TIM의 비트맵 크기를 줄이는 방안들이 논의되고 있다. 또한, M2M 통신에서는 송신/수신 간격이 매우 긴 트래픽이 많을 것으로 예상된다. 예를 들어, 전기/가스/수도 사용량과 같이 긴 주기(예를 들어, 한 달) 마다 매우 적은 양의 데이터를 주고 받는 것이 요구된다. 이에 따라, 무선랜 시스템에서는, 하나의 AP에 연계될 수 있는 STA의 개수는 매우 많아지더라도, 하나의 비콘 주기 동안에 AP로부터 수신할 데이터 프레임이 존재하는 STA의 개수가 매우 적은 경우를 효율적으로 지원하는 방안들이 논의되고 있다.

이와 같이 무선랜 기술은 빠르게 진화하게 있으며, 전술한 예시들 외에도 직접 링크 셋업, 미디어 스트리밍 성능의 개선, 고속 및/또는 대규모의 초기 세션 셋업의 지원, 확장된 대역폭 및 동작 주파수의 지원 등을 위한 기술이 개발되고 있다.

프레임 구조

도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 MAC 프레임 포맷을 예시한다.

도 10을 참조하면, MAC 프레임 포맷은 MAC 헤더(MHR: MAC Header), MAC 페이로드(MAC Payload) 및 MAC 풋터(MFR: MAC Footer)로 구성된다. MHR은 프레임 제어(Frame Control) 필드, 지속 기간/식별자(Duration/ID) 필드, 주소 1(Address 1) 필드, 주소 2(Address 2) 필드, 주소 3(Address 3) 필드, 시퀀스 제어(Sequence Control) 필드, 주소 4(Address 4) 필드, QoS 제어(QoS Control) 필드 및 HT 제어(HT Control) 필드를 포함하는 영역으로 정의된다. 프레임 바디(Frame Body) 필드는 MAC 페이로드(payload)로 정의되고, 상위 계층에서 전송하고자 하는 데이터가 위치하게 되며, 가변적인 크기를 가진다. 프레임 체크 시퀀스(FCS: frame check sequence) 필드는 MAC 풋터(footer)로 정의되고, MAC 프레임의 에러 탐색을 위하여 사용된다.

처음 세 필드(프레임 제어 필드, 지속 기간/식별자 필드, 주소 1 필드)와 제일 마지막 필드(FCS 필드)는 최소 프레임 포맷을 구성하며, 모든 프레임에 존재한다. 그 외의 필드는 특정 프레임 타입에서만 존재할 수 있다.

앞서 설명한 각 필드들에 포함되는 정보들은 IEEE 802.11 시스템의 정의를 따를 수 있다. 또한, 앞서 설명한 각 필드들은 MAC 프레임에 포함될 수 있는 필드들의 예시에 해당하며, 다른 필드로 대체되거나, 추가적인 필드가 더 포함될 수 있다.

도 11은 도 10에 따른 MAC 프레임에서 HT Control 필드의 HT 포맷을 예시한다.

도 11을 참조하면, HT 제어 필드는 VHT 서브필드, 링크 적응(Link Adaptation) 서브필드, 캘리브레이션 포지션(Calibration Position) 서브필드, 캘리브레이션 시퀀스(Calibration Sequence) 서브필드, 채널 상태 정보/조정(CSI/Steering: Channel State Information/Steering) 서브필드, NDP 공지(NDP Announcement: Null Data Packet Announcement) 서브필드, 액세스 카테고리 제한(AC Constraint: Access Category Constraint) 서브필드, 역방향 승인/추가 PPDU(RDG: Reverse Direction Grant/More PPDU) 서브필드, 예약(Reserved) 서브필드를 포함할 수 있다.

링크 적응 서브필드는 트레이닝 요청(TRQ: Training request) 서브필드, MCS 요청 또는 안테나 선택 지시(MAI: MCS(Modulation and Coding Scheme) Request or ASEL(Antenna Selection) Indication) 서브필드, MCS 피드백 시퀀스 지시(MFSI: MCS Feedback Sequence Identifier) 서브필드, MCS 피드백 및 안테나 선택 명령/데이터(MFB/ASELC: MCS Feedback and Antenna Selection Command/data) 서브필드를 포함할 수 있다.

TRQ 서브필드는 응답자(responder)에게 사운딩 PPDU(sounding PPDU) 전송을 요청하는 경우 1로 설정되고, 응답자에게 사운딩 PPDU 전송을 요청하지 않는 경우 0으로 설정된다. 그리고, MAI 서브필드가 14로 설정되면 안테나 선택 지시(ASEL indication)를 나타내며, MFB/ASELC 서브필드는 안테나 선택 명령/데이터로 해석된다. 그렇지 않은 경우, MAI 서브필드는 MCS 요청을 나타내며, MFB/ASELC 서브필드는 MCS 피드백으로 해석된다. MAI 서브필드가 MCS 요청(MRQ: MCS Request)을 나타내는 경우, 어떠한 MCS 피드백을 요청하지 않는 경우 0으로 설정되고, MCS 피드백을 요청하는 경우 1로 설정된다. 사운딩 PPDU는 채널 추정을 위하여 사용될 수 있는 트레이닝(training) 심볼을 전달하는 PPDU를 의미한다.

앞서 설명한 각 서브 필드들은 HT 제어 필드에 포함될 수 있는 서브필드들의 예시에 해당하며, 다른 서브필드로 대체되거나, 추가적인 서브필드가 더 포함될 수 있다.

도 12는 도 10에 따른 MAC 프레임에서 HT Control 필드의 VHT 포맷을 예시한다.

도 12를 참조하면, HT 제어 필드는 VHT 서브필드, MRQ 서브필드, MSI 서브필드, MCS 피드백 시퀀스 지시/그룹 ID 최하위 비트(MFSI/GID-L: LSB of Group ID) 서브필드, MFB 서브필드, 그룹 ID 최상위 비트(GID-H: MSB of Group ID) 서브필드, 코딩 타입(Coding Type) 서브필드, MFC 응답 전송 타입(FB Tx Type: Transmission type of MFB response) 서브필드, 자발적 MFB(Unsolicited MFB) 서브필드, AC 교정(AC Constraint) 서브필드, RDG/More PPDU 서브필드를 포함할 수 있다. 그리고, MFB 서브필드는 VHT 공간-시간 스트림 개수(N_STS: Number of space time streams) 서브필드, MCS 서브필드, 대역폭(BW: Bandwidth) 서브필드, 신호 대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio) 서브필드를 포함할 수 있다.

표 3 은 HT 제어 필드의 VHT 포맷에서의 각 서브필드에 대한 설명을 나타낸다.

[표 3]

한편, MAC 서브계층은 MAC 프로토콜 데이터 유닛(MPDU: MAC protocol data unit)을 물리 서비스 데이터 유닛(PSDU: PHY Service Data Unit)으로서 물리 계층에 전달한다. PLCP 개체는 수신한 PSDU에 물리 헤더(PHY header)와 프리앰블을 덧붙여 PLCP 프로토콜 데이터 유닛(PPDU: PLCP protocol data unit)을 생성한다.

도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11n 시스템의 PPDU프레임 포맷을 예시한다.

도 13의 (a)는 논 HT(Non-HT) 포맷, HT 혼합(HT Mixed) 포맷, HT-그린필드(HT-Greenfield) 포맷에 따른 PPDU 프레임을 예시하고 있다.

논 HT 포맷은 기존의 레가시 시스템(IEEE 802.11 a/g) STA을 위한 프레임 포맷을 나타낸다. 논 HT 포맷 PPDU는 레가시-숏 트래이닝 필드(L-STF: Legacy-Short Training field), 레가시-롱 트래이닝 필드(L-LTF: Legacy-Long Training field), 레가시 시그널(L-SIG: Legacy-Signal) 필드로 구성되는 레가시 포맷 프리앰블을 포함한다.

HT 혼합 포맷은 기존의 레가시 시스템 STA의 통신을 허용함과 동시에 IEEE 802.11n STA을 위한 프레임 포맷을 나타낸다. HT 혼합 포맷 PPDU는 L-STF, L-LTF, L-SIG으로 구성되는 레가시 포맷 프리앰블과 HT-숏 트래이닝 필드(HT-STF: HT-Short Training field), HT-롱 트래이닝 필드(HT-LTF: HT-Long Training field) 및 HT 시그널(HT-SIG: HT-Signal) 필드로 구성되는 HT 포맷 프리앰블을 포함한다. L-STF, L-LTF 및 L-SIG는 하위 호환성(backward compatibility)를 위한 레가시 필드를 의미하므로, L-STF 부터 L-SIG까지 논 HT 포맷과 동일하며, STA는 그 뒤에 오는 HT-SIG 필드 이용하여 STA는 혼합 포맷 PPDU임을 알 수 있다.

HT-그린필드(Greenfield) 포맷은 기존의 레가시 시스템과 호환성이 없는 포맷으로 IEEE 802.11n STA을 위한 프레임 포맷을 나타낸다. HT-그린필드 포맷 PPDU는 HT-그린필드-STF(HT-GF-STF: HT-Greefield-STF), HT-LTF1, HT-SIG 및 하나 이상의 HT-LTF들로 구성되는 그린필드 프리앰블을 포함한다.

데이터(Data) 필드는 서비스(SERVICE) 필드, PSDU, 테일(tail) 비트, 패드(pad) 비트를 포함한다. 데이터 필드의 모든 비트는 스크램블된다.

도 13의 (b)는 데이터 필드에 포함되는 서비스 필드를 나타낸다. 서비스 필드는 16 비트를 가진다. 각 비트는 0번부터 15번까지 부여되며, 0번 비트부터 순차적으로 전송된다. 0번부터 6번 비트는 0으로 설정되고, 수신단 내 디스크램블러(descrambler)를 동기화하기 위하여 사용된다.

도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11ac 시스템의 VHT PPDU 프레임 포맷을 예시한다.

도 14를 참조하면, VHT 포맷 PPDU는 데이터 필드 이전에 L-STF, L-LTF, L-SIG 로 구성되는 레가시 포맷 프리앰블과 VHT-SIG-A 및 HT-STF 및 HT-LTF들로 구성되는 VHT 포맷 프리앰블을 포함한다. L-STF, L-LTF 및 L-SIG는 하위 호환성(backward compatibility)를 위한 레가시 필드를 의미하므로, L-STF 부터 L-SIG까지 논 HT 포맷과 동일하며, STA는 그 뒤에 오는 VHT-SIG 필드 이용하여 VHT 포맷 PPDU임을 알 수 있다.

L-STF는 프레임 검출, 자동 이득 제어(AGC: Auto Gain Control), 다이버티 검출, 대략 주파수/시간 동기화(coarse frequency/time synchronization) 등을 위한 필드이다. L-LTF는 정밀 주파수/시간 동기화(fine frequency/time synchronization), 채널 추정 등을 위한 필드이다. L-SIG는 레가시 제어 정보 전송을 위한 필드이다. VHT-SIG-A는 VHT STA들의 공통되는 제어 정보 전송을 위한 VHT 필드이다. VHT-STF는 MIMO를 위한 AGC, 빔포밍된 스트림을 위한 필드이다. VHT-LTFs는 MIMO를 위한 채널 추정, 빔포밍된 스트림을 위한 필드이다. VHT-SIG-B는 각 STA에 특정된 제어 정보를 전송하기 위한 필드이다.

도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 단일 유저 개방 루프(Single User (SU) open-loop) 패킷을 위한 일반적인 프레임 포맷을 예시한다. 단일 유저 개방 루프를 위한 일반적인 포맷은 IEEE 802.11n 시스템의 그린 필드 프리앰블과 유사한 구조를 갖는다. 구체적으로, 도 15를 참조하면, 단일 유저 개방 루프 패킷을 위한 프레임 포맷은 STF, LTF1, SIG 및 하나 이상의 LTF들 및 데이터 필드들로 구성된다.

STF 필드는 IEEE 802.11n에서 정의된 것과 동일한 톤(즉, 각각 2MHz)을 사용하고, STF는 12개의 영이 아닌 톤(non-zero tone)을 사용한다. 영이 아닌 톤들은 IEEE 802.11n GF 프리앰블과 같은 방법으로, P 매트릭스의 1열(column)을 이용하여 시-공간 스트림들(space-time streams)과 매핑된다.

LTF 필드는 2MHz 이상을 점유하고, IEEE 802.11ac 패킷에 대응하는 VHTLTF 신호와 같은 FFT 크기를 갖는다.

SIG 필드는 IEEE 802.11n의 그린 필드 프리앰블에서와 같이 각각 Q-BPSK로 변조된 2개의 심볼을 사용한다. 48 데이터 톤들이 각각 2MHz 이내의 서브 밴드를 점유하고, IEEE 802.11n 또는 IEEE 802.11ac MCS0를 이용하여 변조된다. 다수의 데이터 톤들은 IEEE 802.11n GF 프리엠블과 같은 방법으로, P 매트릭스의 1열(column)을 이용하여 사두의 시-공간 스트림들(multiple space-time streams)과 매핑된다.

2MHz 이상을 점유하는 SIG 필드의 컨텐트는 SIGA 및 SIGB로 구분될 수 있다. SIGA는 단일 유저(Single User, SU) 환경 및 멀티 유저(Multi User, MU) 환경에서 모두 사용될 수 있으나, SIGB는 멀티 유저 환경에서만 사용될 수 있다.

SIGA는 자동 탐지(autodetection)에 의한 SU 및 MU의 구분을 통해 그 구조가 변경될 수 있다. 표 4는 싱글 유저 환경 및 멀티 유저 환경에서 SIGA내 각 필드의 크기를 표시한 것이다.

[표 4]

Length/Duration 필드는 Aggregation)이 1(ON)일 때는 심볼 단위, Aggregation이 0(OFF)일 때, Mandate AMPDU(Aggregated MAC Protocol Data Unit)의 패킷 사이즈가 511 바이트보다 클 때 및 멀티 유저 환경에서는 바이트 단위이다.

Nsts는 단일 유저 환경에서는 2bits로 1~4의 STS를 대표하고, 멀티 유저 환경에서는 8bits로 4명의 유저 각각에 대해 0~3의 STS를 대표한다.

Coding은 단일 유저 환경에서는 1bit로 BCC/LDPC를 지시하고, 다른 비트로 LDPC 인코딩 과정 동안 추가 심볼을 지시한다. 멀티 유저 환경에서는 IEEE 802.11ac 에서와 같이 4비트로 4 클라이언트들의 BCC/LDPC를 지시하고, 1 비트로 LDPC를 인코딩할 때 임의의 유저에게 추가 심발이 발생하였는지를 지시한다.

MCS는 단일 유저 환경에서는 4비트의 인덱스이고, 멀티 유저 환경에서는 IEEE 802.11ac의 VHTSIGA와 유사하게, 3비트를 2~4 유저에게 BCC/LDCP 지시자로 재사용한다.

Aggregation은 단일 유저 환경에서 주로 적용될 수 있고, 멀티 유저 환경에서는 예비적일 수 있다.

CRC는 4bits로 충분히 구현될 수 있다.

GID는 멀티 유저 환경에서 6bits로 사용될 수 있으나, 단일 유저 환경에서는 필요없다.

PAID는 9bits로 멀티 유저 환경에서는 필요 없다.

Ack Indication을 위해 2bits가 할당될 수 있다.

표 5는 대역폭(Bandwidth, BW)에 따른 SIGB내 각 필드의 크기를 표시한 것이다.

[표 5]

도 16은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11ah 시스템의 1MHz 대역폭의 프리엠블 포맷을 예시한다. 도 16를 참조하면, 1MHz 대역폭의 프리엠블 포맷은 STF1, LTF1, 반복적으로 부호화된 SIG, 하나 이상의 LTF들 및 반복 혹은 비반복적으로 부호화된 데이터 필드를 포함한다.

표 6은 반복적으로 부호화된 SIG의 필드를 설명하기 위한 것이다.

[표 6]

매체 액세스 메커니즘

IEEE 802.11에 따른 무선랜 시스템에서, MAC(Medium Access Control)의 기본 액세스 메커니즘은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 메커니즘이다. CSMA/CA 메커니즘은 IEEE 802.11 MAC의 분배 조정 기능(DCF: Distributed Coordination Function)이라고도 불리는데, 기본적으로 "listen before talk" 액세스 메커니즘을 채용하고 있다. 이러한 유형의 액세스 메커니즘 따르면, AP 및/또는 STA은 전송을 시작하기에 앞서, 소정의 시간구간(예를 들어, DIFS(DCF Inter-Frame Space) 동안 무선 채널 또는 매체(medium)를 센싱(sensing)하는 CCA(Clear Channel Assessment)를 수행할 수 있다. 센싱 결과, 만일 매체가 유휴 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 액세스를 위한 지연 기간(예를 들어, 임의 백오프 주기(random backoff period))을 설정하여 기다린 후에 프레임 전송을 시도할 수 있다. 임의 백오프 주기의 적용으로, 여러 STA들은 서로 다른 시간 동안 대기한 후에 프레임 전송을 시도할 것이 기대되므로, 충돌(collision)을 최소화시킬 수 있다.

또한, IEEE 802.11 MAC 프로토콜은 HCF(Hybrid Coordination Function)를 제공한다. HCF는 상기 DCF와 PCF(Point Coordination Function)를 기반으로 한다. PCF는 폴링(polling) 기반의 동기식 액세스 방식으로 모든 수신 AP 및/또는 STA이 데이터 프레임을 수신할 수 있도록 주기적으로 폴링하는 방식을 일컫는다. 또한, HCF는 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)와 HCCA(HCF Controlled Channel Access)를 가진다. EDCA는 제공자가 다수의 사용자에게 데이터 프레임을 제공하기 위한 액세스 방식을 경쟁 기반으로 하는 것이고, HCCA는 폴링(polling) 메커니즘을 이용한 비경쟁 기반의 채널 액세스 방식을 사용하는 것이다. 또한, HCF는 WLAN의 QoS(Quality of Service)를 향상시키기 위한 매체 액세스 메커니즘을 포함하며, 경쟁 주기(CP: Contention Period)와 비경쟁 주기(CFP: Contention Free Period) 모두에서 QoS 데이터를 전송할 수 있다.

도 17은 본 발명이 적용될 수 있는 무선랜 시스템에서 백오프 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 17을 참조하여 임의 백오프 주기에 기반한 동작에 대해서 설명한다.

점유(occupy 또는 busy) 상태이던 매체가 유휴(idle) 상태로 변경되면, 여러 STA들은 데이터(또는 프레임) 전송을 시도할 수 있다. 이 때, 충돌을 최소화하기 위한 방안으로서, STA들은 각각 임의 백오프 카운트를 선택하고 그에 해당하는 슬롯 시간만큼 대기한 후에, 전송을 시도할 수 있다. 임의 백오프 카운트는 의사-임의 정수(pseudo-random integer) 값을 가지며, 0 내지 CW 범위의 값 중에서 하나로 결정될 수 있다. 여기서, CW는 경쟁 윈도우(Contention Window) 파라미터 값이다. CW 파라미터는 초기값으로 CWmin이 주어지지만, 전송 실패의 경우(예를 들어, 전송된 프레임에 대한 ACK을 수신하지 못한 경우)에 2 배의 값을 취할 수 있다. CW 파라미터 값이 CWmax가 되면 데이터 전송이 성공할 때까지 CWmax 값을 유지하면서 데이터 전송을 시도할 수 있고, 데이터 전송이 성공하는 경우에는 CWmin 값으로 리셋된다. CW, CWmin 및 CWmax 값은 2n-1 (n=0, 1, 2, ...)로 설정되는 것이 바람직하다.

임의 백오프 과정이 시작되면 STA은 결정된 백오프 카운트 값에 따라서 백오프 슬롯을 카운트 다운하는 동안에 계속하여 매체를 모니터링한다. 매체가 점유상태로 모니터링되면 카운트 다운을 멈추고 대기하고, 매체가 유휴 상태가 되면 나머지 카운트 다운을 재개한다.

도 17의 예시에서 STA3의 MAC에 전송할 패킷이 도달한 경우에, STA3는 DIFS 만큼 매체가 유휴 상태인 것을 확인하고 바로 프레임을 전송할 수 있다. 한편, 나머지 STA들은 매체가 점유(busy) 상태인 것을 모니터링하고 대기한다. 그 동안 STA1, STA2 및 STA5의 각각에서도 전송할 데이터가 발생할 수 있고, 각각의 STA은 매체가 유휴상태로 모니터링되면 DIFS만큼 대기한 후에, 각자가 선택한 임의 백오프 카운트 값에 따라 백오프 슬롯의 카운트 다운을 수행할 수 있다. 도 17의 예시에서는 STA2가 가장 작은 백오프 카운트 값을 선택하고, STA1이 가장 큰 백오프 카운트 값을 선택한 경우를 나타낸다. 즉, STA2가 백오프 카운트를 마치고 프레임 전송을 시작하는 시점에서 STA5의 잔여 백오프 시간은 STA1의 잔여 백오프 시간보다 짧은 경우를 예시한다. STA1 및 STA5는 STA2가 매체를 점유하는 동안에 잠시 카운트 다운을 멈추고 대기한다. STA2의 점유가 종료되어 매체가 다시 유휴 상태가 되면, STA1 및 STA5는 DIFS만큼 대기한 후에, 멈추었던 백오프 카운트를 재개한다. 즉, 잔여 백오프 시간만큼의 나머지 백오프 슬롯을 카운트 다운한 후에 프레임 전송을 시작할 수 있다. STA5의 잔여 백오프 시간이 STA1보다 짧았으므로 STA5이 프레임 전송을 시작하게 된다. 한편, STA2가 매체를 점유하는 동안에 STA4에서도 전송할 데이터가 발생할 수 있다. 이 때, STA4의 입장에서는 매체가 유휴 상태가 되면 DIFS만큼 대기한 후, 자신이 선택한 임의 백오프 카운트 값에 따른 카운트 다운을 수행하고 프레임 전송을 시작할 수 있다. 도 17의 예시에서는 STA5의 잔여 백오프 시간이 STA4의 임의 백오프 카운트 값과 우연히 일치하는 경우를 나타내며, 이 경우, STA4와 STA5 간에 충돌이 발생할 수 있다. 충돌이 발생하는 경우에는 STA4와 STA5 모두 ACK을 받지 못하여, 데이터 전송을 실패하게 된다. 이 경우, STA4와 STA5는 CW 값을 2배로 늘린 후에 임의 백오프 카운트 값을 선택하고 카운트 다운을 수행할 수 있다. 한편, STA1은 STA4와 STA5의 전송으로 인해 매체가 점유 상태인 동안에 대기하고 있다가, 매체가 유휴 상태가 되면 DIFS만큼 대기한 후, 잔여 백오프 시간이 지나면 프레임 전송을 시작할 수 있다.

STA의 센싱 동작

전술한 바와 같이 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 숨겨진 노드 문제(hidden node problem) 등과 같이 매체 액세스에서 발생할 수 있는 문제를 보완하기 위한 것이다. 가상 캐리어 센싱을 위하여, 무선랜 시스템의 MAC 은 네트워크 할당 벡터(NAV: Network Allocation Vector)를 이용할 수 있다. 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 지시(indicate)하는 값이다. 따라서 NAV로 설정된 값은 해당 프레임을 전송하는 AP 및/또는 STA에 의하여 매체의 사용이 예정되어 있는 기간에 해당하고, NAV 값을 수신하는 STA은 해당 기간 동안 매체 액세스가 금지된다. NAV는, 예를 들어, 프레임의 MAC 헤더(header)의 지속 기간(duration) 필드의 값에 따라 설정될 수 있다.

또한, 충돌 가능성을 감소시키기 위해서 강인한 충돌 검출(robust collision detect) 메커니즘이 도입되었다. 이에 대해서 도 18 및 도 19를 참조하여 설명한다. 실제 캐리어 센싱 범위와 전송 범위는 동일하지 않을 수도 있지만, 설명의 편의를 위해서 동일한 것으로 가정한다.

도 18은 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명을 위한 도면이다.

도 18(a)는 숨겨진 노드에 대한 예시이며, STA A와 STA B는 통신 중에 있고 STA C가 전송할 정보를 가지고 있는 경우이다. 구체적으로 STA A가 STA B에 정보를 전송하고 있는 상황이지만, STA C가 STA B로 데이터를 보내기 전에 캐리어 센싱을 수행할 때에 매체가 유휴 상태인 것으로 판단할 수 있다. 이는 STA A의 전송(즉, 매체 점유)을 STA C의 위치에서는 센싱하지 못할 수도 있기 때문이다. 이러한 경우에, STA B는 STA A와 STA C의 정보를 동시에 받기 때문에 충돌이 발생하게 된다. 이 때 STA A는 STA C의 숨겨진 노드라고 할 수 있다.

도 18(b)는 노출된 노드(exposed node)에 대한 예시이며, STA B는 STA A에 데이터를 전송하고 있는 상황에서, STA C가 STA D에서 전송할 정보를 가지고 있는 경우이다. 이 경우에 STA C가 캐리어 센싱을 수행하면, STA B의 전송으로 인하여 매체가 점유된 상태라고 판단할 수 있다. 이에 따라, STA C가 STA D에 전송할 정보가 있더라도 매체 점유 상태라고 센싱되기 때문에 매체가 유휴 상태가 될 때까지 기다려야 한다. 그러나, 실제로는 STA A는 STA C의 전송 범위 밖에 있으므로, STA C로부터의 전송과 STA B로부터의 전송은 STA A의 입장에서는 충돌하지 않을 수도 있으므로, STA C는 STA B가 전송을 멈출 때까지 불필요하게 대기하는 것이 된다. 이 때 STA C를 STA B의 노출된 노드라고 할 수 있다.

도 19는 RTS와 CTS를 설명하기 위한 도면이다.

도 18과 같은 예시적인 상황에서 충돌 회피(collision avoidance) 메커니즘을 효율적으로 이용하기 위해서, RTS(request to send)와 CTS(clear to send)등의 짧은 시그널링 패킷(short signaling packet)을 이용할 수 있다. 두 STA 간의 RTS/CTS는 주위의 STA(들)이 오버히어링(overhearing)할 수 있도록 하여, 상기 주위의 STA(들)이 상기 두 STA 간의 정보 전송 여부를 고려하도록 할 수 있다. 예를 들어, 데이터를 전송하려는 STA이 데이터를 받는 STA에 RTS 프레임을 전송하면, 데이터를 받는 STA은 CTS 프레임을 주위의 단말들에게 전송함으로써 자신이 데이터를 받을 것임을 알릴 수 있다.

도 19(a)는 숨겨진 노드 문제를 해결하는 방법에 대한 예시이며, STA A와 STA C가 모두 STA B에 데이터를 전송하려고 하는 경우를 가정한다. STA A가 RTS를 STA B에 보내면 STA B는 CTS를 자신의 주위에 있는 STA A와 STA C에 모두 전송을 한다. 그 결과 STA C는 STA A와 STA B의 데이터 전송이 끝날 때까지 기다리게 되어 충돌을 피할 수 있게 된다.

도 19(b)는 노출된 노드 문제를 해결하는 방법에 대한 예시이며, STA A와 STA B 간의 RTS/CTS 전송을 STA C가 오버히어링함으로써, STA C는 자신이 다른 STA(예를 들어, STA D)에게 데이터를 전송하더라도 충돌이 발생하지 않을 것으로 판단할 수 있다. 즉, STA B는 주위의 모든 단말기에 RTS를 전송하고, 실제로 보낼 데이터가 있는 STA A만 CTS를 전송하게 된다. STA C는 RTS만을 받고 STA A의 CTS를 받지 못했기 때문에 STA A는 STC C의 캐리어 센싱 밖에 있다는 것을 알 수 있다.

전력 관리(power management)

전술한 바와 같이 무선랜 시스템에서는 STA이 송수신을 수행하기 전에 채널 센싱을 수행해야 하는데, 채널을 항상 센싱하는 것은 STA의 지속적인 전력 소모를 야기한다. 수신 상태에서의 전력 소모는 송신 상태에서의 전력 소모에 비하여 크게 차이가 나지 않으며, 수신 상태를 계속 유지하는 것도 전력이 제한된(즉, 배터리에 의해 동작하는) STA에게 큰 부담이 된다. 따라서, STA이 지속적으로 채널을 센싱하기 위해서 수신 대기 상태를 유지하면, 무선랜 처리율 측면에서 특별한 이점 없이 전력을 비효율적으로 소모하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 무선랜 시스템에서는 STA의 전력 관리(PM: power management) 모드를 지원한다.

STA의 전력 관리 모드는 액티브(active) 모드 및 전력 절약(PS: power save) 모드로 나뉘어 진다. STA은 기본적으로 액티브 모드로 동작한다. 액티브 모드로 동작하는 STA은 어웨이크 상태(awake state)를 유지한다. 어웨이크 상태는, 프레임 송수신이나 채널 스캐닝 등 정상적인 동작이 가능한 상태이다. 한편, PS 모드로 동작하는 STA은 슬립 상태(sleep state)와 어웨이크 상태(awake state)를 전환(switch)해가며 동작한다. 슬립 상태로 동작하는 STA은 최소한의 전력으로 동작하며, 프레임 송수신은 물론 채널 스캐닝도 수행하지 않는다.

STA이 슬립 상태로 가능한 오래 동작할수록 전력 소모가 줄어들기 때문에, STA은 동작 기간이 증가한다. 하지만 슬립 상태에서는 프레임 송수신이 불가능하기 때문에 무조건적으로 오래 동작할 수는 없다. 슬립 상태로 동작하는 STA이 AP에게 전송할 프레임이 존재하는 경우 어웨이크 상태로 전환하여 프레임을 송신할 수 있다. 한편, AP가 STA에게 전송할 프레임이 있는 경우, 슬립 상태의 STA은 이를 수신할 수 없으며 수신할 프레임이 존재하는 것도 알 수 없다. 따라서, STA은 자신에게 전송될 프레임의 존재 여부를 알기 위해(또한 존재한다면 이를 수신하기 위해) 특정 주기에 따라 어웨이크 상태로 전환하는 동작이 필요할 수 있다.

도 20은 전력 관리 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 20을 참조하면, AP(210)는 일정한 주기로 비콘 프레임(beacon frame)을 BSS 내의 STA들에게 전송한다(S211, S212, S213, S214, S215, S216). 비콘 프레임에는 TIM(Traffic Indication Map) 정보 요소(Information Element)가 포함된다. TIM 정보 요소는 AP(210)가 자신과 연계된 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(210)는 3번의 비콘 프레임을 전송할 때 마다 1회씩 DTIM을 전송할 수 있다.

STA1(220) 및 STA2(230)는 PS 모드로 동작하는 STA이다. STA1(220) 및 STA2(230)는 소정의 주기의 웨이크업 인터벌(wakeup interval) 마다 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여 AP(210)에 의하여 전송된 TIM 요소를 수신할 수 있도록 설정될 수 있다. 각각의 STA은 자신의 로컬 클럭(local clock)에 기초하여 어웨이크 상태로 전환할 시점을 계산할 수 있으며, 도 20의 예시에서는 STA의 클럭은 AP의 클럭과 일치하는 것으로 가정한다.

예를 들어, 상기 소정의 웨이크업 인터벌은, STA1(220)이 비콘 인터벌마다 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있도록 설정될 수 있다. 따라서, STA1(220)은 AP(210)가 첫 번째로 비콘 프레임을 전송할 때(S211) 어웨이크 상태로 전환될 수 있다(S221). STA1(220)은 비콘 프레임을 수신하고 TIM 요소를 획득할 수 있다. 획득된 TIM 요소가 STA1(220)에게 전송될 프레임이 있음을 지시하는 경우, STA1(220)은 AP(210)에게 프레임 전송을 요청하는 PS-Poll(Power Save-Poll) 프레임을 AP(210)에게 전송할 수 있다(S221a). AP(210)는 PS-Poll 프레임에 대응하여 프레임을 STA1(220)에게 전송할 수 있다(S231). 프레임 수신을 완료한 STA1(220)은 다시 슬립 상태로 전환하여 동작한다.

AP(210)가 두 번째로 비콘 프레임을 전송함에 있어서, 다른 장치가 매체에 액세스하고 있는 등 매체가 점유된(busy medium) 상태이므로, AP(210)는 정확한 비콘 인터벌에 맞추어 비콘 프레임을 전송하지 못하고 지연된 시점에 전송할 수 있다(S212). 이 경우 STA1(220)은 비콘 인터벌에 맞추어 동작 모드를 어웨이크 상태로 전환하지만, 지연 전송되는 비콘 프레임을 수신하지 못하여 다시 슬립 상태로 전환한다(S222).

AP(210)가 세 번째로 비콘 프레임을 전송할 때, 해당 비콘 프레임에는 DTIM으로 설정된 TIM 요소가 포함될 수 있다. 다만, 매체가 점유된(busy medium) 상태이므로 AP(210)는 비콘 프레임을 지연 전송한다(S213). STA1(220)은 비콘 인터벌에 맞추어 어웨이크 상태로 전환하여 동작하며, AP(210)에 의해 전송되는 비콘 프레임을 통하여 DTIM을 획득할 수 있다. STA1(220)이 획득한 DTIM은 STA1(220)에 전송될 프레임은 없으며 다른 STA을 위한 프레임이 존재함을 지시하는 경우를 가정한다. 이 경우, STA1(220)은 자신이 수신할 프레임이 없음을 확인하고, 다시 슬립 상태로 전환하여 동작할 수 있다. AP(210)는 비콘 프레임 전송 후 프레임을 해당 STA에게 전송한다(S232).

AP(210)는 네 번째로 비콘 프레임을 전송한다(S214). 다만, STA1(220)은 이 전 2회에 걸친 TIM 요소 수신을 통해 자신에 대한 버퍼된 트래픽이 존재한다는 정보를 획득할 수 없었으므로, TIM 요소 수신을 위한 웨이크업 인터벌을 조정할 수 있다. 또는, AP(210)에 의해 전송되는 비콘 프레임에 STA1(220)의 웨이크업 인터벌 값을 조정을 위한 시그널링 정보가 포함된 경우, STA1(220)의 웨이크업 인터벌 값이 조정될 수 있다. 본 예시에서, STA1(220)은 비콘 인터벌마다 TIM 요소 수신을 위해 운영 상태를 전환하던 것을 3회의 비콘 인터벌마다 한 번 깨어나는 것으로 운영 상태를 전환하도록 설정될 수 있다. 따라서, STA1(220)은 AP(210)가 네 번째 비콘 프레임을 전송하고(S214), 다섯 번째 비콘 프레임을 전송하는 시점에(S215) 슬립 상태를 유지하므로 해당 TIM 요소를 획득할 수 없다.

AP(210)가 여섯 번째로 비콘 프레임을 전송할 때(S216), STA1(220)은 어웨이크 상태로 전환하여 동작하고 비콘 프레임에 포함된 TIM요소를 획득할 수 있다(S224). TIM 요소는 브로드캐스트 프레임이 존재함을 지시하는 DTIM이므로, STA1(220)은 PS-Poll 프레임을 AP(210)에게 전송하지 않고, AP(210)에 의해 전송되는 브로드캐스트 프레임을 수신할 수 있다(S234). 한편 STA2(230)에 설정된 웨이크업 인터벌은 STA1(220)보다 긴 주기로 설정될 수 있다. 따라서, STA2(230)는 AP(210)가 다섯 번째로 비콘 프레임을 전송하는 시점(S215)에 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있다(S241). STA2(230)는 TIM 요소를 통하여 자신에게 전송될 프레임이 존재함을 알고, 프레임 전송을 요청하기 위해 AP(210)에게 PS-Poll 프레임을 전송할 수 있다(S241a). AP(210)는 PS-Poll 프레임에 대응하여 STA2(230)에게 프레임을 전송할 수 있다(S233).

도 20과 같은 전력 절약 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.

도 21 내지 23은 TIM을 수신한 STA의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.

도 21를 참조하면, STA은 AP로부터 TIM을 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하고, 수신한 TIM 요소를 해석하여 자신에게 전송될 버퍼된 트래픽이 있음을 알 수 있다. STA은 PS-Poll 프레임 전송을 위한 매체 액세스를 위해 다른 STA들과 경쟁(contending)을 수행한 후에, AP에게 데이터 프레임 전송을 요청하기 위하여 PS-Poll 프레임을 전송할 수 있다. STA에 의해 전송된 PS-Poll 프레임을 수신한 AP는 STA에게 프레임을 전송할 수 있다. STA은 데이터 프레임을 수신하고 이에 대한 확인응답(ACK) 프레임을 AP에게 전송할 수 있다. 이후 STA은 다시 슬립 상태로 전환될 수 있다.

도 21와 같이 AP는 STA으로부터 PS-Poll 프레임을 수신한 다음 소정의 시간(예를 들어, SIFS(Short Inter-Frame Space)) 후에 데이터 프레임을 전송하는 즉시 응답(immediate response) 방식에 따라 동작할 수 있다. 한편, AP가 PS-Poll 프레임을 수신한 후에 STA에게 전송할 데이터 프레임을 SIFS 시간 동안에 준비하지 못한 경우에는 지연된 응답(deferred response) 방식에 따라 동작할 수 있으며, 이에 대해서 도 22을 참조하여 설명한다.

도 22의 예시에서 STA이 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여 AP로부터 TIM을 수신하고 경쟁을 거쳐 PS-Poll 프레임을 AP로 전송하는 동작은 도 21의 예시와 동일하다. AP가 PS-Poll 프레임을 수신하고도 SIFS 동안 데이터 프레임을 준비하지 못한 경우, 데이터 프레임을 전송하는 대신 ACK 프레임을 STA에게 전송할 수 있다. AP는 ACK 프레임 전송 후 데이터 프레임이 준비되면, 컨텐딩을 수행한 후 데이터 프레임을 STA에게 전송할 수 있다. STA은 데이터 프레임을 성공적으로 수신하였음을 나타내는 ACK 프레임을 AP에게 전송하고, 슬립 상태로 전환될 수 있다.

도 23은 AP가 DTIM을 전송하는 예시에 대한 것이다. STA들은 AP로부터 DTIM 요소를 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환할 수 있다. STA들은 수신한 DTIM을 통해 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임이 전송될 것임을 알 수 있다. AP는 DTIM을 포함하는 비콘 프레임 전송 후 PS-Poll 프레임의 송수신 동작 없이 바로 데이터(즉, 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임)를 전송할 수 있다. STA들은 DTIM을 포함하는 비콘 프레임을 받은 후에 계속하여 어웨이크 상태를 유지하는 중에 데이터를 수신하고, 데이터 수신이 완료된 후에 다시 슬립 상태로 전환할 수 있다.

TIM 구조

앞서 도 21 내지 23을 참조하여 설명한 TIM(또는 DTIM) 프로토콜을 기반으로 한 전력 절약 모드 운영 방법에 있어서, STA들은 TIM 요소에 포함된 STA 식별 정보를 통하여 자신을 위해 전송될 데이터 프레임이 존재하는지 여부를 확인할 수 있다. STA 식별 정보는 STA이 AP와 연계(association)시에 할당받는 식별자인 AID(Association Identifier)와 관련된 정보일 수 있다.

AID는 하나의 BSS 내에서는 각각의 STA에 대한 고유한(unique) 식별자로서 사용된다. 일례로, 현재 무선랜 시스템에서 AID는 1에서 2007까지의 값 중 하나의 값으로 할당될 수 있다. 현재 정의되어 있는 무선랜 시스템에서는, AP 및/또는 STA이 전송하는 프레임에는 AID를 위하여 14비트가 할당될 수 있으며, AID 값은 16383까지 할당될 수 있으나 2008에서 16383은 예비(reserved) 값으로 설정되어 있다.

기존의 정의에 따른 TIM 요소는, 하나의 AP에 많은 개수의 (예를 들어, 2007개 초과의) STA들이 연관될 수 있는 M2M 애플리케이션의 적용에 적절하지 않다. 기존의 TIM 구조를 그대로 확장하는 경우에는 TIM 비트맵 크기가 너무 커져서 기존의 프레임 포맷으로는 지원할 수 없고, 낮은 전송 레이트의 애플리케이션을 고려하는 M2M 통신에 적합하지 않다. 또한, M2M 통신에서는 하나의 비콘 주기 동안에 수신 데이터 프레임이 존재하는 STA의 개수가 매우 적을 것으로 예상된다. 따라서, 위와 같은 M2M 통신의 적용예를 고려하면, TIM 비트맵의 크기는 커지지만 대부분의 비트가 0 값을 가지는 경우가 많이 발생할 것으로 예상되므로, 비트맵을 효율적으로 압축하는 기술이 요구된다.

기존의 비트맵 압축 기술로서, 비트맵의 앞부분에 연속되는 0을 생략하고 오프셋(offset) (또는 시작점) 값으로 정의하는 방안이 마련되어 있다. 그러나, 버퍼된 프레임이 존재하는 STA들의 개수는 적지만 각각의 STA의 AID 값이 차이가 큰 경우에는 압축 효율이 높지 못하다. 예를 들어 AID가 10와 2000의 값을 가지는 단 두 개의 STA에게 전송할 프레임만이 버퍼되어 있는 경우에, 압축된 비트맵의 길이는 1990이지만 양 끝을 제외하고는 모두 0의 값을 가지게 된다. 하나의 AP에 연관될 수 있는 STA의 개수가 적은 경우에는 비트맵 압축의 비효율성이 크게 문제되지 않지만, STA의 개수가 증가하는 경우에는 이러한 비효율성이 전체 시스템 성능을 저해하는 요소가 될 수도 있다.

이를 해결하기 위한 방안으로서, AID를 여러 그룹으로 나누어 보다 효과적인 데이터의 전송을 수행하도록 할 수 있다. 각 그룹에는 지정된 그룹 ID(GID)가 할당된다. 이러한 그룹 기반으로 할당되는 AID에 대해서 도 24를 참조하여 설명한다.

도 24는 그룹 기반 AID에 대해서 설명하기 위한 도면이다.

도 24의 (a)는 그룹 기반으로 할당된 AID의 일례를 나타내는 도면이다. 도 24(a)의 예시에서는 AID 비트맵의 앞의 몇 비트들을 GID를 나타내기 위해 사용할 수 있다. 예를 들어, AID 비트맵의 처음 2 비트를 사용하여 4개의 GID를 나타낼 수 있다. AID 비트맵의 전체 길이가 N 비트인 경우에, 처음 2 비트(B1 및 B2)이 값은 해당 AID의 GID를 나타낸다.

도 24의 (b)는 그룹 기반으로 할당된 AID의 다른 일례를 나타내는 도면이다. 도 24(b)의 예시에서는 AID의 위치에 따라서 GID가 할당될 수 있다. 이 때, 동일한 GID를 사용하는 AID들은 오프셋(offset) 및 길이(length) 값으로 표현될 수 있다. 예를 들어, GID 1이 오프셋 A 및 길이 B로 표현되면, 비트맵 상에서 A 내지 A+B-1의 AID들이 GID 1을 가진다는 것을 의미한다. 예를 들어, 도 24의 (b)의 예시에서, 전체 1 내지 N4의 AID가 4개의 그룹으로 분할된다고 가정한다. 이 경우, GID 1에 속하는 AID들은 1 내지 N1이며, 이 그룹에 속하는 AID들은 오프셋 1 및 길이 N1로 표현될 수 있다. 다음으로, GID 2에 속하는 AID들은 오프셋 N1+1 및 길이 N2-N1+1으로 표현될 수 있고, GID 3에 속하는 AID들은 오프셋 N2+1 및 길이 N3-N2+1으로 표현될 수 있으며, GID 4에 속하는 AID들은 오프셋 N3+1 및 길이 N4-N3+1으로 표현될 수 있다.

이와 같은 그룹 기반으로 할당되는 AID가 도입되면, GID에 따라 다른 시간 구간에 채널 액세스를 허용할 수 있도록 함으로써, 많은 수의 STA에 대한 TIM 요소 부족 문제를 해결함과 동시에 효율적인 데이터의 송수신이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 특정 시간 구간 동안에는 특정 그룹에 해당하는 STA(들)에게만 채널 액세스가 허용되고, 나머지 다른 STA(들)에게는 채널 액세스가 제한(restrict)될 수 있다. 이와 같이 특정 STA(들)에게만 액세스가 허용되는 소정의 시간 구간을, 제한된 액세스 윈도우(RAW: Restricted Access Window)라고 칭할 수도 있다.

GID에 따른 채널 액세스에 대해서 도 24(c)를 참조하여 설명한다. 도 24(c)에서는 AID가 3개의 그룹으로 나누어져 있는 경우, 비콘 인터벌에 따른 채널 액세스 메커니즘을 예시적으로 나타낸다. 첫 번째 비콘 인터벌(또는 첫 번째 RAW)은 GID 1에 속하는 AID에 해당하는 STA의 채널 액세스가 허용되는 구간이고, 다른 GID에 속하는 STA들의 채널 액세스는 허용되지 않는다. 이를 구현하기 위해서, 첫 번째 비콘에는 GID 1에 해당하는 AID들만을 위한 TIM 요소가 포함된다. 두 번째 비콘 프레임에는 GID 2를 가지는 AID들만을 위한 TIM 요소가 포함되며, 이에 따라 두 번째 비콘 인터벌(또는 두 번째 RAW) 동안에는 GID 2에 속하는 AID에 해당하는 STA의 채널 액세스 만이 허용된다. 세 번째 비콘 프레임에는 GID 3을 가지는 AID들만을 위한 TIM 요소가 포함되며, 이에 따라 세 번째 비콘 인터벌(또는 세 번째 RAW) 동안에는 GID 3에 속하는 AID에 해당하는 STA의 채널 액세스 만이 허용된다. 네 번째 비콘 프레임에는 다시 GID 1을 가지는 AID들만을 위한 TIM 요소가 포함되며, 이에 따라 네 번째 비콘 인터벌(또는 네 번째 RAW) 동안에는 GID 1에 속하는 AID에 해당하는 STA의 채널 액세스 만이 허용된다. 그 다음으로, 다섯 번째 이후의 비콘 인터벌들(또는 다섯 번째 이후의 RAW들)의 각각에서도, 해당 비콘 프레임에 포함된 TIM에서 지시되는 특정 그룹에 속한 STA의 채널 액세스만이 허용될 수 있다.

도 24의 (c)에서는 비콘 인터벌에 따라 허용되는 GID의 순서가 순환적 또는 주기적인 예시를 나타내지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, TIM 요소에 특정 GID(들)에 속하는 AID(들)만을 포함(이하, "분리된 TIM 동작(separated TIM operation)"으로 지칭함)시킴으로써, 특정 시간 구간(예를 들어, 특정 RAW) 동안에 상기 특정 AID(들)에 해당하는 STA(들)만의 채널 액세스를 허용하고 나머지 STA(들)의 채널 액세스는 허용하지 않는 방식으로 동작할 수 있다. 다시 말해, AP가 특정 TIM에 의한 액세스 그룹의 STA들에게 데이터의 버퍼링 여부 등에 대한 지시 정보는 해당 TIM에 의한 액세스 그룹에 한정될 수 있다.

전술한 바와 같은 그룹 기반 AID 할당 방식은, TIM의 계층적(hierarchical) 구조라고도 칭할 수 있다. 즉, 전체 AID 공간을 복수개의 블록들로 분할하고, 0이 아닌 값을 가지는 특정 블록에 해당하는 STA(들) (즉, 특정 그룹의 STA)의 채널 액세스만이 허용되도록 할 수 있다. 이에 따라, 큰 크기의 TIM을 작은 블록/그룹으로 분할하여 STA이 TIM 정보를 유지하기 쉽게 하고, STA의 클래스, 서비스품질(QoS), 또는 용도에 따라 블록/그룹을 관리하기가 용이하게 된다. 상기 도 24의 예시에서는 2-레벨의 계층을 나타내지만, 2 이상의 레벨의 형태로 계층적 구조의 TIM이 구성될 수도 있다. 예를 들어, 전체 AID 공간을 복수개의 페이지(page) 그룹으로 분할하고, 각각의 페이지 그룹을 복수개의 블록으로 구분하고, 각각의 블록을 복수개의 서브-블록으로 분할할 수도 있다. 이러한 경우, 상기 도 24(a)의 예시의 확장으로서, AID 비트맵에서 처음 N1개의 비트는 페이지 ID(즉, PID)를 나타내고, 그 다음 N2개의 비트는 블록 ID를 나타내고, 그 다음 N3개의 비트는 서브-블록 ID를 나타내고, 나머지 비트들이 서브-블록 내의 STA 비트 위치를 나타내는 방식으로 구성될 수도 있다.

한편, 도 24에서는 도시하지 않았지만, STA은 상술한 각 그룹 별로 구분되는 TIM 요소(예를 들어, TIM for GID 1, 2, 3)에 대한 정보를 긴 주기로 전송되는 일반 비콘(예를 들어, DTIM 비콘, 롱 비콘)을 통해서 획득할 수 있다. 예를 들어, STA이 AP와 연계(association) 과정을 수행하는 중에 긴 주기로 전송되는 비콘으로부터 각 그룹 별로 구분되는 TIM 요소에 대한 정보(예를 들어, 각 그룹 별로 구분되는 TIM 요소의 전송 주기/길이, 각 그룹 액세스 구간에서의 슬롯 시간 등)를 획득하고, 해당 STA이 속한 그룹의 TIM 요소가 전송되는 주기에서 어웨이크 상태로 전환하여 해당 TIM 요소를 수신할 수 있다. 이러한 각 그룹 별로 구분되는 TIM 요소를 TIM 세그먼트(TIM segment)라고 칭할 수도 있다.

이하에서 설명하는 본 발명의 예시들에 있어서, STA들(또는 각각의 STA에 할당된 AID들)을 소정의 계층적인 그룹 단위로 분할하고 관리하는 다양한 방식들이 적용될 수 있으며, 그룹 기반 AID 할당 방식이 상기 예시들로 제한되는 것은 아니다.

AID 변경

STA에게 할당된 AID는 여러 이유로 재할당되어 변경될 수 있다. AID는 동일한 그룹 내에서 변경될 수도 있고, 다른 그룹에 속해 있는 AID로 변경될 수도 있다. 일예로, TIM 요소의 길이를 줄이기 위해 TIM 압축을 수행하는 경우, STA들에게 할당된 AID 들의 값이 서로 근접해 있어야 보다 효율적으로 TIM 압축을 수행할 수 있다. 이에 따라, STA는 AID를 같은 그룹 내 다른 AID로 재할당할 필요성이 발생할 수 있다. 이 경우, AP는 STA의 AID를 동일한 그룹 내 다른 AID로 변경함으로써, 효율적인 TIM 압축을 수행할 수 있을 것이다.

다른 예로, STA에게 할당된 AID가 속한 그룹이 포화상태에 이르러 채널 액세스에 어려움이 생겨, STA가 다른 그룹으로의 소속 변경을 요청할 필요성이 발생할 수 있다. 이 경우, STA는 AP에게 다른 그룹의 AID로의 변경을 요청하거나, AP는 STA에게 다른 그룹의 AID가 재할당되도록 할 수 있을 것이다.

도 25는 동일한 그룹 내에서 STA의 AID가 변경되는 것을 시그널링을 중심으로 예시한 도면이다. AP는 STA에게 같은 그룹 내 AID 할당(AID assignment with Same GID) 프레임을 전송하여, STA의 AID가 재할당되도록 할 수 있다. 같은 그룹 내 AID 할당 프레임은 도 26에 도시되어 있다.

도 26에 도시된 AID 필드는 STA에게 새롭게 할당될 AID 를 나타내며, 현재 AID 개수(Current Num of AID) 필드는 재할당될 AID가 속하는 그룹에 포함되어 있는 할당된 AID의 개수(또는 STA의 수)를 가리킨다.

AP는 필요한 시점에 같은 그룹 내 AID 할당 프레임을 STA에게 전송함으로써 새로운 AID를 STA에게 알릴 수 있다. 이를 수신한 STA는 ACK 프레임을 AP에게 전송함으로써 성공적으로 새로운 AID를 할당 받았음을 알릴 수 있다.

도 27은 특정 그룹에 소속된 STA의 AID가 다른 그룹의 AID로 변경되는 것을 시그널링을 중심으로 예시한 도면이다. 다른 그룹에 속한 AID를 재할당하고자 하는 STA는 AP에게 AID 할당 요청 프레임(AID Assignment request frame)을 전송하여 다른 GID에 속하는 AID로의 AID 재할당을 요청할 수 있다. AP는 다른 GID의 AID 할당 프레임(AID Assignment with Different GID frame)를 STA에게 전송하여, STA가 다른 GID에 속하는 AID를 할당받도록 할 수 있다. 이때, AP는 STA로부터의 AID 할당 요청 프레임에 반응하여 다른 GID의 AID 할당 프레임을 전송할 수도 있으나, 주체적으로 다른 GID의 AID 할당 프레임을 전송할 수도 있다.

도 27의 (a)는 AP가 주체적으로 STA의 AID를 변경하는 것을 설명하기 위한 예시도이다. 도 27의 (b)는 STA의 요청에 의해, STA의 AID가 변경되는 것을 설명하기 위한 예시도이다.

특정 그룹에 소속된 STA들이 할당된 그룹에 대한 채널 액세스 구간(channel access interval)에서만 채널을 사용할 수 있다고 가정할 때, 특정 그룹에 대한 채널 액세스 구간에서 STA들에 대한 트래픽이 집중하는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, AP는 부하 분산(load distribution)을 위해서 트래픽이 집중된 그룹에 속한 단말의 그룹을 다른 그룹으로 변경해 줄 수 있다. 도 27의 (a)에서는 BSS내의 STA들이 그룹 1, 그룹 2 및 그룹 3으로 그룹핑되어 있고, STA 1, STA 2 및 STA 3은 그룹 1에 소속된 상태인 것으로 가정한다. 만약, 특정 기간 동안 그룹 1에 대한 트래픽 밀도(traffic density)가 다른 그룹보다 더 큰 경우, AP는 그룹 1에 속한 일부 STA을 다른 그룹으로 이동 시킬 수 있다. 도 27의 (a)의 예에서는 AP가 STA2 및 STA3을 그룹 1에서 그룹 2로 이동시키기 위해, STA 2 및 STA 3의 AID를 재할당하는 것을 예시한 것이다.

STA의 트래픽 특성이 변경된 경우, 변경된 트래픽 특성에 맞게 STA의 그룹을 변경해 줄 필요도 있다. 트래픽 특성이 변경된 STA는 AP에게 변경된 트래픽에 알맞은 그룹으로의 변경을 요청할 수 있다. 즉, STA는 그룹 변경을 위해, AP로 AID 재할당을 요청할 수 있다. AID 재할당을 요청받은 AP는 단말에게 다른 그룹의 AID를 재할당 할 수 있다. 도 27의 (b)의 예에서, STA들은 그룹 1, 그룹 2 및 그룹 3으로 그룹화 되어 있고, AID 재할당 전 STA 1은 그룹 3에 소속되 있다. 도 27의 (b)의 DTIM 요소를 참조하면, 그룹 1 및 그룹 2는 하이 듀티 사이클(High Duty Cycle)을 갖고, 그룹 3은 로우 듀티 사이클(Low Duty Cycle)을 갖는 것을 확인할 수 있다. 즉, 그룹 1 및 그룹 2는 짧은 주기로 채널 접근 구간이 반복되는 반면, 그룹 3은 긴 주기로 채널 접근 구간이 반복된다. 만약, 그룹 3에 소속된 STA 1의 트래픽 특정이 로우 듀티 사이클에서 하이 듀티 사이클로 변경되었을 경우, STA 1은 변경된 특성(즉, 하이 듀티 사이클)에 맞는 그룹에 대한 정보(즉, STA 1이 선호하는 그룹 정보)를 포함하는 AID 재할당 요청 프레임을 AP에게 전송할 수 있다. AP는 STA로부터 수신한 AID 재할당 요청 프레임을 기초로, 변경하고자 하는 그룹에 맞는 AID를 STA에게 재할당할 수 있다. 도 27의 (b)의 예에서는 STA 1이 하이 듀티 사이클을 갖는 그룹 2로 변경되는 것으로 예시하였다.

직접 링크가 설정된 상태에서 AID 변경

STA은 다른 STA과 AP를 경유하지 않고 직접 통신할 수 있다. 예를 들어, STA은 DLS(Direct Link Setup), TDLS 및 Wi-Fi Direct 등의 기법에 기초한 직접 링크를 통해 다른 STA과 직접 통신할 수 있다. 이때, STA은 불필요한 프로세싱 오버헤드를 줄이기 위해, 상대방 STA로부터 수신되는 프레임이 자신의 것인지를 확인하는 과정을 거칠 수 있다. 예를 들어, 도 15에 예시되었던 SIGA에 부분 AID(Partial AID)가 포함되어 있다면, STA은 프레임을 수신하였을 때, SIGA에 있는 부분 AID를 확인하여 프레임이 자신에게 전송되는 것인지를 식별할 수 있다. 부분 AID가 자신의 AID와 일치하지 않으면, STA은 자신에게 전송되는 프레임이 아니라 판단하고 페이로드 부분을 디코딩하지 않음으로써, 불필요한 프로세싱 오버헤드를 줄일 수 있을 것이다. 다만, STA의 AID가 변경된 경우, AID가 변경된 STA과 직접 통신을 수행하는 상대방 STA은 STA의 변경된 AID를 몰라 직접 통신에 어려움이 발생할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 28의 예를 참조한다.

도 28은 다른 STA과 직접 링크가 설정된 STA의 AID가 변경된 경우 발생할 수 있는 문제점을 설명하기 위해 예시한 도면이다. 설명의 편의를 위해, STA 간의 직접 통신 기법은 TDLS 인 것으로 가정한다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 앞서 언급된 바와 같은 DLS, Wi-Fi Direct 및 기타 방식에 의한 직접 링크에 의한 직접 통신에 모두 적용될 수 있다.

TDLS를 통하여, 도 28 에 도시된 제1 STA(STA 1) 및 제2 STA(STA 2) 사이에 직접 통신이 활성화 되어 있는 상태에서, AP가 제1 STA의 AID를 재할당하는 경우, 제2 STA는 제1 STA의 변경된 AID를 업데이트 하기 전에는 제1 STA의 이전 AID를 사용하여 제1 STA에게 프레임 전송을 시도하게 된다. 이 경우, 제1 STA은 업데이트 된 AID와 프레임에 포함된 AID(예를 들어, 부분 AID)가 일치하지 않으므로, 자신에게 전송되는 프레임이 아니라 판단하고 페이로드 부분의 디코딩을 생략할 것이다. 이에 따라, 제1 STA의 AID가 업데이트된 경우, 업데이트 사실을 인지하지 못하는 제2 STA는 제1 STA와의 통신에 어려움을 겪게 된다. 이하에서는 이와 같이 직접 링크가 설정된 상태에서 AID의 변경이 있는 경우 발생할 수 있는 문제점을 해결할 수 있는 송수신 방법에 대해 설명한다.

실시예 1 - 직접 링크를 가진 STA에서의 AID 업데이트

첫 번째 실시예는 AP로부터 AID를 재할당 받은 STA이 직접 링크에 있는 다른 STA에게 AID 변경을 알림으로써 그 직접 링크를 가진 다른 STA에서 AID가 업데이트 되도록 하는 것이다. 이하 도 29 내지 도 44 를 참조하여 상세히 살펴본다.

도 29에는 직접 링크를 가진 STA에서의 AID 업데이트를 위한 시그널링의 예시가 도시되어 있다. 단계 S2901에서, STA는 AP로 AID 스위치 요청 프레임(AID switch request frame)을 전송할 수 있다. 여기서 AID 스위치 요청 프레임은 AID의 재할당/변경을 요청하는 정보를 포함할 수 있으며, AID 재할당 요청 프레임(AID reassignment request frame)으로 불릴 수도 있다. 단계 S2903에서, AP는 수신된 AID 스위치 요청 프레임에 대한 응답으로써, AID 스위치 응답 프레임(AID switch response frame)을 제1 STA로 전송할 수 있다. AID 스위치 응답 프레임은 AID 재할당 응답 프레임(AID reassignment response frame)으로도 불릴 수 있으며, AP가 제1 STA에게 할당한 새 AID(new AID)에 관한 정보를 포함할 수 있다. AID 스위치 응답 프레임을 수신한 제1 STA는 새 AID를 자신의 AID로써 사용할 수 있다. 이 때, 제1 STA가 다른 STA(도 29에서 제2 STA(STA 2))과 TDLS 등의 직접 링크를 가지고 있는 경우, 제1 STA는 제2 STA으로 AID에 관련된 어나운스먼트 프레임(announcement frame)을 전송할 수 있다. 여기서, 어나운스먼트 프레임은 이하에서 설명되는 바와 같이, AID 업데이트 요청 프레임(AID update request frame), TDLS AID 업데이트 프레임(TDLS AID update frame) 등으로 불릴 수 있는데, 그 명칭에 관계없이, 새 AID에 기초하여 생성한 프레임으로써, 제1 STA의 업데이트된 새 AID에 관련된 정보(이는 후술하는 바와 같이, AID 어나운스먼트 요소(element)의 형태일 수 있음)를 포함할 수 있다. 어나운스먼트 프레임을 수신한 제2 STA은 이 프레임에 해당하는 STA의 AID를 새로운 AID로 업데이트할 수 있다. 이후, 제2 STA는 어나운스먼트 프레임에 대한 응답으로써, ACK 프레임을 STA로 전송할 수 있다(단계 S2907).

도 30에는 앞서 설명된, 새로 할당된 AID 정보, 업데이트된 AID 정보, 또는 자신이 가진 AID 리스트(하나 이상의 AID들) 등이 포함될 수 있는, 어나운스먼트 프레임의 예시들이 도시되어 있다. 도 30(a)를 참조하면, 어나운스먼트 프레임은 카테고리(Category) 필드, S1G 액션(S1G action) 필드, AID 어나운스먼트 요소(AID announcement element) 필드를 포함할 수 있다. AID 어나운스먼트 요소에 대한 구체적인 예시는 도 31 내지 도 33에서 후술하기로 한다.

계속해서, 어나운스먼트 프레임은 도 30(b)와 같이 구성될 수 있다. 여기서, 업데이트된 AID 정보는, AP로부터 할당된 새 AID(들)나 단말이 현재 저장하고 있는 전체 새 AID 리스트나 피어 SAT(Peer STA)와 연관되어 있으며 업데이트 될 필요가 있는 AID들이 포함될 수 있다. 즉, 단말이 가진 하나 이상의 AID가 포함될 수 있다.

도 30(c)에는 어나운스먼트 프레임의 또 다른 예시가 도시되어 있다. 이유(Reason) 필드는 어나운스먼트 프레임이 전송되는 이유, 즉, AID가 추가, 변경 또는 삭제되는지에 대한 정보를 나타낼 수 있다.(예를 들어, 0: Add, 1: Change, 2: Deleted 일 수 있다. 이러한 경우, 이유 필드의 값이 0이면 추가되는 AID들이 업데이트된 AID 정보(Updated AID Information) 필드에 포함되고, 이유 값이 1이면 변경되는 AID 정보(old AID and New AID)가, 이유 값이 2이면 삭제되는 AID 들이 업데이트된 AID 정보 필드에 포함되어 전송될 것이다. 이유 필드는 도시된 바와 달리 업데이트된 AID 정보 필드에 내포될 수 있다.

도 31에는 AID 어나운스먼트 요소 필드(또는 업데이트된 AID 정보 필드)의 구체적인 예시가 도시되어 있다. 도 31(a)를 참조하면, AID 어나운스먼트 요소 필드는 엘리먼트 ID 필드, 길이(length) 필드, AID 엔트리(AID entry) 필드를 포함할 수 있으며, AID 엔트리 필드는 도 31(b)에 도시된 바와 같이, STA MAC 주소 서브필드 및 Association ID 서브필드로 이루어질 수 있다. 다시 말해, AID 엔트리 필드는 하나 이상의 “AID - MAC 주소 페어(pair)”를 포함할 수 있다. 여기서, STA MAC 주소 서브필드에 의한 MAC 주소는 업데이트된 STA의 MAC 주소이며, AID는 그 MAC 주소에 상응하는 STA의 새 AID일 수 있다.

도 32에는 AID 어나운스먼트 요소 필드의 또 다른 예시가 도시되어 있다. AID 엔트리 모드(AID entry mode) 필드는 어떤 정보가 AID 엔트리 필드에 포함되는지를 지시하는 필드이다. 만약 AID 엔트리 모드 필드 값이 0이면 AID 엔트리 필드는 새로 할당 받은 STA만의 AID를 포함하며, 필드 값이 1이면 AID 엔트리 필드는 도 32(b)와 같이 하나 이상의 “AID - MAC 주소 페어(pair)”를 포함할 수 있다.

도 33에는 또 다른 형태의 AID 어나운스먼트 요소 필드가 도시되어 있다. ‘STA’s AID and STA’s MAC address’ 필드는 길이 2 바이트 이상(length 필드에 의해 지시됨)의 필드로써, 길이가 2 바이트이면 새로 할당된 STA만의 AID를 포함하며, 길이가 8n 옥텟이면 하나 이상의 “AID --MAC 주소 페어” 쌍이 포함된다. 이 때, AID-MAC 주소 페어 쌍은 하나 이상의 STA들에 대한 정보에 대한 것이다.

도 34에는 또 다른 형태의 AID 어나운스먼트 요소 필드가 도시되어 있다. 해당 AID 어나운먼트 요소 필드는 STA의 업데이트되는 AID 정보인 old AID와 new AID의 정보가 포함된다. Number of AID 필드는 업데이트되는 AID 수를 나타내며, 포함되는 Old AIDs and New AIDs의 수를 가리킨다. Number of AIDs= 0은 현재 사용되는 AID 정보가 바뀐다는 것을 나타내는 것으로, old AID는 제외하고, new AID만 포함(즉, 2 bytes) 되어 전송된다. 도 30 (c)와 같이 어나운먼트 프레임에 Reason 필드가 포함되고 Reason 필드가 add/delete를 가리킬 경우(즉, 새로운 AID가 추가되거나 삭제될 때), 추가되는 새로운 AID 또는 삭제되는 AID를 가리키며, Number of AID는 0으로 설정될 것이다.

즉, Old AIDs and New AIDs 필드의 길이는 Number of AID 값이 0 경우는 2 bytes가 될 것이고, Number of AID 값이 1보다 클 경우, 4 bytes - N이 될 것이다. 이유 필드가 ‘변경’일 경우, Number of AID 필드 값 0은 현재 사용되는 AID(즉, Peer STA에게 알려주었던 AID)가 변경된다는 것을 알려준다. 피어 STA에게 하나의 AID만 알려주었다면, ‘변경’의 경우 Number of AID 필드 값은 0으로 설정될 것이고, 하나 이상의 AID를 알려주었다면 Number of AID 필드 값은 1 이상의 값으로 설정되어 old AID와 new AID 쌍의 정보가 N수만큼 포함될 것이다.

이하에서는, 상술한 실시예 1에 대한 설명을 바탕으로 다양한 형태의 실시예들에 대해 살펴본다. 이하의 설명들은 기본적으로 도 29 내지 34에 대한 설명을 전제하며, 따라서 이하의 설명에서 특별히 언급되는 사항들을 제외하고는 앞서 도 29 내지 도 34에 대한 설명이 준용/적용될 수 있다.

도 35를 참조하면, 제1 STA은 제2 STA에게 새 AID 업데이트를 위한 프레임 송수신 과정을 수행(TDLS AID 업데이트 프레임 전송 및 TDLS AID 컨펌 프레임 수신)한 후, AP로 AID 재할당 컨펌 프레임(또는 AID 스위치 컨펌 프레임)을 전송한다. 이와 같은 경우, AP는 AID 재할당 컨펌 프레임을 수신한 이후에야 재할당한 AID를 사용하여 제1 STA과 프레임 송수신을 수행할 수 있다. 제1 STA은 제2 STA와의 관계에서는 TDLS AID 업데이트 컨펌 프레임 수신 후부터 새 AID를 사용하여 송수신하며, AP와의 관계에서는 AID 재할당 컨펌 프레임 전송 후(또는, AP로부터 AID 재할당 컨펌 프레임에 대한 ACK 프레임을 수신한 이후)부터 새 AID를 사용하여 송수신이 가능하다.

도 36은 도 35와 비교하여 AP와 제1 STA간에 송수신하는 프레임의 명칭이 상이하다. 다만, 앞서 언급된 바와 같이, AID 재할당 요청 프레임, AID 재할당 응답 프레임, AID 재할당 컨펌 프레임은 각각 AID 스위치 요청 프레임, AID 스위치 응답 프레임, AID 스위치 컨펌 프레임과 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 것으로 이해될 수 있다.

도 37에서 제2 STA은, 제1 STA의 TDLS AID 업데이트 프레임에 대한 응답으로써 SIFS 시간 후 ACK 프레임을 전송한다는 점에서 도 36과 구별된다.

도 38에서는 AID 스위치 요청 프레임에 TDLS 연결에 관련된 정보가 포함되는 경우를 나타내고 있다. 보다 상세히, 제1 STA이 AP로 전송하는 AID 스위치 요청 프레임에는 제1 SAT이 TDLS 연결(직접 링크에 의한 연결)을 가지고 있는지 여부를 나타내는 정보인, TDLS presence 파라미터가 포함될 수 있다. AP는 TDLS presence 파라미터를 통해 제1 STA이 TDLS 연결을 가지고 있는지를 알 수 있으며, 이를 통해 제1 STA과의 프레임 송수신에 새로이 할당한 AID를 언제부터 사용할지를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로 도 38(a)를 참조하면, TDLS presence 파라미터가 1로 설정된 경우, AP는 제1 STA이 TDLS 연결을 가짐을 알고, AID 스위치 컨펌 프레임이 수신되기를 기다린 후 새 AID를 사용할 수 있다. 만약 TDLS presence 파라미터가 0으로 세팅된 경우, 도 38(b)에서와 같이, AP는 AID 스위치 컨펌 프레임을 기다릴 필요 없이 AID 스위치 요청 프레임을 전송한 후 (또는 AID 스위치 요청 프레임을 전송한 후 미리 설정된 시간 경과 후) 새 AID를 사용할 수 있다.

이와 같이, AID 스위치 요청 프레임에 TDSL presence 파라미터가 포함되며 그 값이 1인 경우, AID 스위치 요청 프레임은 몇 개의 TDLS 연결이 있는지를 나타내는 정보(Num of TDLS)를 더 포함할 수 있으며, 도 39에 이 예시가 도시되어 있다.

도 40에는 AID 스위치 요청 프레임에 제1 STA이 직접 링크를 갖고 있는 STA의 AID(Peer STA’s AID)가 포함되는 예시가 도시되어 있다. 이러한 AID 스위치 요청 프레임을 수신한 AP는 제1 STA 뿐 아니라 제2 STA의 AID를 같은 그룹(또는 같은 listen interval)에 속하는 AID로 할당해 줄 수 있다. AP는 제1 STA 1에게 제1 STA의 새 AID와 제2 STA의 AID를 함께 전송할 수 있다. 이와 함께, AP는 제2 STA에게도 AID 스위치 정보(STA1’s new AID, STA2’s new AID)를 포함하는 스위치 응답 프레임을 전송해 줄 수 있다.

도 41에서 제2 STA은 제1 STA의 AID를 업데이트한 후, AP에게 AID 스위치 요청 프레임을 전송한다. 이는, 제2 STA이 제1 STA의 새 AID와 같은 그룹 또는 같은 세그먼트에 속한 AID를 할당해 달라는 요청일 수 있다. 따라서, 제2 STA이 AP로 전송하는 AID 스위치 요청 프레임에는 제2 STA의 AID 및 제1 STA의 업데이트된, 새 AID가 포함될 수 있다. 다시 말해, 제1 STA의 AID 변경으로 인해 제1 STA와 제2 STA의 AID가 서로 다른 그룹/세그먼트에 속하게 되고, 또한 제2 STA가 제1 STA와 계속 TDLS 링크를 유지하기를 원하는 경우, 제2 STA는 AP로 AID 스위치 요청 프레임을 전송하는 것이다. AP는 제2 STA의 AID 요청 프레임에 대한 응답으로써, 제2 STA의 새 AID(제1 STA의 새 AID와 같은 그룹 또는 같은 세그먼트에 속하는)를 포함하는 AID 스위치 응답 프레임을 제2 STA에게 전송할 수 있다. 이 경우, 제2 STA의 AID가 변경되므로 제2 STA의 피어 STA(제1 STA를 포함)들의 AID 업데이트를 위한 절차(도시된 바와 같이, TDLS AID 업데이트 프레임 전송, TDLS AID 업데이트 컨펌/ACK 프레임 수신)가 수행될 수 있다.

만약, 제1 STA이 할당 받은 새 AID가 제2 STA의 AID와 다른 그룹/세그먼트에 속하면, 제1 STA은 제2 STA에게 자신과 같은 그룹의 AID를 받으라는(자신과 같은 그룹의 AID로 변경하라는) 지시자를 전송할 수 있다. 예를 들어, 도 42에 예시된 바와 같이, 제1 STA는 AP로부터 할당 받은 새 AID(AID 100)로 자신의 AID를 업데이트 한 후, 제2 STA로 TDLS AID 업데이트 프레임을 전송할 때, AID 스위치 이네이블링 정보를 포함시킬 수 있다. 여기서, AID 스위치 이네이블링 정보는 제2 STA로 하여금 AID의 변경을 요청하는 정보, 보다 구체적으로는 제1 STA이 자신의 AID와 동일한 그룹/세그먼트의 AID로 변경을 요청하는 정보이다. 따라서, 이러한 경우 제2 STA는 AP로 AID 스위치 요청 프레임을 필수적으로 전송하여야 한다.

한편, 제2 STA가 제1 STA과의 TDLS 링크를 유지하기가 어려운 경우, 제2 STA는 도 43(a)에 도시된 바와 같이, TDLS 링크 해제를 지시/요청하는 프레임(TDLS 티어다운 프레임)을 전송할 수 있다. TDLS 티어다운 프레임은 도 43(b)에 도시된 바와 같이 제1 STA이 새 AID를 수신한 후 제2 STA에게 전송하는 것일 수도 있다.

도 44에는 설명된 바와 같은 어나운스먼트 프레임이 전송될 경우, 종래에 비해 어느 정도의 프로세싱 시간적 이득이 있는지를 나타낸다. 구체적으로, 도 44(a)를 참조하면, 종래의 경우 ‘3 - EDCA time (random back off + AIFS) + frames’s transmission time (TDLS Setup request frame + TDLS Setup response frame + TDLS Setup Confirmation frame + 3 - ACK frames) + 3 - SIFS’ 정도의 프로세싱 시간이 필요하다. 본 발명이 적용될 경우, 도 44(b)를 참조하면, ‘EDCA time + TDLS Update Announce TX time + SIFS + ACK TX time’ 정도의 프로세싱 시간이 필요하여, 도 44(a)와 비교해 상당 시간이 줄어드는 것을 알 수 있다.

실시예 2 - 타이머 기반의 동작

AID를 재할당 받은 STA은 AP로부터 수신한 타이머 정보(또는 기간 정보)를 기초로 특정 타이머(또는 특정 기간) 동안 두 개의 AID를 모두 사용할 수 있다. 이로써, AID를 재할당 받은 STA은 정해진 타이머가 만료되기 전까지는 AID가 재할당 되기 전에 이미 직접 링크가 설정된 다른 STA과 타이머 만료 전까지 업데이트 이전의 AID를 이용하여 데이터 송수신을 수행함으로써, 직접 링크가 설정된 다른 STA과의 원활한 통신을 유지할 수 있다. AID가 재할당 된 STA은 타이머가 만료되기 전까지, AP와는 재할당 받은 AID 및 재할당 전 사용하던 AID 중 어느 하나를 이용하여 데이터 송수신을 수행할 수 있을 것이다. 이에 대한 상세한 예제는 도 45를 참조한다.

도 45는 AID를 재할당 받은 STA이 두 개의 AID를 모두 사용하는 것을 설명하기 위해 예시한 도면이다. 도 45에서는 제1 STA이 AID를 재할당 받기 전, 제1 STA과 제2 STA는 TDLS를 통해 직접 링크가 설정된 것으로 예시되었다. 나아가, AID 재할당은, 제1 STA이 AP로 AID 재할당 요청 프레임을 전송하는 단계, 및 AP가 이에 대한 응답으로, 재할당되는 AID 정보(New AID) 및 타이머 정보(Timer_AID)를 포함하는 AID 재할당 응답 프레임을 전송함으로써 수행되는 것으로 예시되었다. 제1 STA이 새로운 AID를 재할당 받기 전 제1 STA과 제2 STA는 재할당 이전에 사용하던 AID(도 45에서는 1로 예시됨)을 이용하여 통신을 수행할 수 있다.

제1 STA에 AID 가 재할당 된 경우 AP와 제1 STA은 타이머를 시작할 수 있다. 제1 STA은 타이머가 만료되기 전까지, 새롭게 할당된 AID(도 45에서는 100으로 예시됨)와 이전에 사용하던 AID(도 45에서는 1로 예시됨)을 모두 사용할 수 있다. 이에 따라, 제1 STA은 AID 업데이트 사실을 모르는 제2 STA가 AID 1을 기입하여 전송하는 프레임을 자신의 것으로 인지하고, 이에 대한 디코딩을 수행할 수 있다. 제1 STA은 AP와 새롭게 할당된 AID 100 및 이전에 사용하던 AID 1 중 어느 하나를 이용하여 데이터 통신을 수행할 수 있다. 도 45(a)에서는 AP와 제1 STA은 타이머가 만료되기 전 재할당된 AID 100을 이용하여 통신을 수행하는 것으로 예시되었다. 이와 달리, AP와 제1 STA은 도 45(b)에 도시된 예에서와 같이, 타이머가 만료되기 전 기존에 사용하던 AID 1을 이용하여 AP와 통신할 수도 있다.

타이머가 만료되면, 제1 STA은 이전에 할당되었던 AID 1을 반납하고, AP는 타이머가 만료된 시점부터 다른 STA에게 AID 1을 할당할 수 있게 된다. 타이머가 만료된 이후, 제1 STA 및 AP는 새롭게 할당된 AID 100을 이용하여 서로 통신하게 될 것이다.

타이머가 만료되기 전 STA이 두 개의 AID를 사용하는 것은 임시적인 해결책에 불과하다. 예를 들어, 타이머가 만료된 이후, STA은 재할당된 AID만을 사용하게 되므로, AID 업데이트 사실을 모르는 상대방 STA과의 통신에 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, STA은 타이머가 만료되기 전 직접 링크가 설정된 상대방 STA로 AID의 업데이트 사실을 알릴 수도 있다. 구체적으로, STA은 상대방 STA로 AID의 업데이트 사실을 알리기 위한 새롭게 할당된 AID 정보를 포함하는 업데이트 요청 프레임을 전송할 수 있고, 상대방 STA은 업데이트 요청 프레임에 대한 응답으로, STA에게 업데이트 응답 프레임을 전송할 수 있다. 상세한 설명은, 도 46 및 도 47의 예제를 참조하기로 한다.

도 46은 STA이 상대방 STA로 AID의 업데이트 사실을 보고하는 것을 설명하기 위해 예시한 도면이다.

도 46(a)에 도시된 예에서와 같이, AP로부터 새로운 AID 100을 할당 받은 제1 STA는 타이머를 시작하고, 타이머가 만료되기 전까지 이전에 사용되던 AID 1을 유지할 수 있다. 이에 따라, 제2 STA는 제1 STA의 AID 업데이트 사실을 인지하기 전까지 제1 STA이 이전에 사용하던 AID 1을 이용하여 제1 STA과 통신을 수행할 수 있을 것이다. 제1 STA은 직접 링크가 설정된 제2 STA로 AID의 업데이트 사실을 알리기 위해, 새롭게 할당된 AID 정보(New AID)를 포함하는 AID 업데이트 요청 프레임(AID update request frame)을 전송할 수 있다. 제1 STA과 제2 STA 사이의 직접 링크가 TDLS에 기초한 것일 경우, AID 업데이트 요청 프레임은 TDLS AID 업데이트 요청 프레임으로 호칭될 수도 있다.

AID 업데이트 요청 프레임을 수신한 제2 STA는 제1 STA의 AID 변경 사실을 인지하고, AID 업데이트 요청 프레임에 대한 응답으로, AID 업데이트 응답 프레임(AID update response frame)을 전송할 수 있다. 제1 STA과 제2 STA 사이의 직접 링크가 TDLS에 기초한 것일 경우 AID 업데이트 응답 프레임은 TDLS AID 응답 프레임으로 호칭될 수도 있다.

AID 업데이트 절차를 통해, 제2 STA가 제1 STA의 AID가 1에서 100으로 변경된 것을 인지하였으므로, 제2 STA는 제1 STA이 재할당 받은 새로운 AID를 이용하여 제1 STA과 계속 통신할 수 있을 것이다.

도 46(a)에서는 타이머의 만료 전 AID 업데이트 요청 프레임 및 AID 업데이트 응답 프레임의 전송이 이루어지는 것으로 예시되었으나, 이들의 전송이 반드시 타이머 만료 전에 이루어져야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 타이머가 만료되기 전까지 AID 업데이트가 효과적으로 완료되지 못한 경우라면, 타이머가 만료된 이후에 AID 업데이트 요청 프레임 및 AID 업데이트 응답 프레임의 전송이 수행될 수도 있다.

도 46(a)에서는 업데이트 요청 프레임 및 업데이트 응답 프레임의 예를 들어 각각 AID 업데이트 요청 프레임 및 AID 업데이트 응답 프레임을 예시하였다. 도 46 (a)에 도시된 예에서와는 달리, 업데이트 요청 프레임 및 업데이트 응답 프레임은 기존에 정의 프레임이 이용될 수도 있다. 예를 들어, 업데이트 요청 프레임은 TDLS 셋업 요청 프레임(TDLS Setup request frame)을 포함하고, 업데이트 응답 프레임은 TDLS 셋업 응답 프레임(TDLS Setup response frame)을 포함할 수도 있다. 경우에 따라, STA은 상대방 STA이 전송한 TDLS 셋업 응답 프레임에 대한 응답으로, TDLS 셋업 확인 프레임(TDLS Setup confirm frame)을 이용할 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 47을 참조한다.

도 47은 TDLS 관리 동작 프레임(management action frame)들을 통해 업데이트된 AID가 상대방 STA에게 제공되는 것을 설명하기 위해 예시한 도면이다. 도 47(a)에 도시된 예에서와 같이, AP로부터 AID를 재할당 받은 제1 STA은 제2 STA로 새롭게 할당된 AID 정보(New AID)를 포함하는 TDLS 셋업 요청 프레임을 전송할 수 있다. 제2 STA는 TDLS 셋업 요청 프레임에 포함된 새롭게 할당된 AID 정보를 이용하여, 제1 STA의 AID 변경을 인지할 수 있다. 제2 STA는 TDLS 셋업 요청 프레임에 대한 응답으로, TDLS 셋업 응답 프레임을 전송하고, 제1 STA은 TDLS 셋업 응답 프레임에 대한 응답으로 TDLS 셋업 확인 프레임을 전송함으로써, AID 업데이트 절차를 완료할 수 있다. 새로운 AID 100을 할당받은 제1 STA이 타이머를 시작하고, 타이머가 만료되기 전까지 기존에 사용하던 AID 1을 유지할 수 있음은 앞서 도 30의 (a)의 경우와 같다.

본 발명의 일예에 따르면, 도 46(b) 및 도 47(b)에 도시된 예에서와 같이, AID를 갱신한 STA이 상대방 STA에게 업데이트 된 AID를 보고하도록 설정된 경우에는 AP와 STA 사이의 타이머 정보의 송수신 및 타이머를 시작하는 과정은 생략될 수도 있다. STA이 상대방 STA로 업데이트된 AID를 전송하는데 소요되는 시간이 매우 짧다면, STA이 두 개의 AID를 사용하지 않더라도, 상대방 STA과의 통신 오류가 발생할 가능성은 매우 적을 것이기 때문이다. 이 경우, STA과 상대방 STA 사이의 통신시 발생하는 문제를 최소화하기 위해, STA은 AID 재할당 즉시 상대방 STA로 업데이트된 AID를 보고할 수 있어야 할 것이다.

도시되지는 않았지만, 업데이트 응답 프레임은 ACK 프레임을 포함할 수도 있다. 즉, 상대방 STA은 STA로부터의 업데이트 요청 프레임에 대한 응답으로 ACK 프레임을 전송할 수도 있다.

실시예 3 - 부분(partial) AID PHY 필터링을 소정 기간 동안 정지

AP로부터 AID를 재할당 받은 STA이 직접 링크를 갖고 있으면, 상대방 STA들에게 변경된 AID를 알려줄 때까지(즉, AID 업데이트 절차를 완료할 때까지) STA은 부분 AID PHY 필터링 기능을 정지할 수 있다. 부분 AID PHY 필터링 기능을 정지하는 경우, STA은 상대방 STA로부터 전송되는 프레임의 MAC 헤더를 모두 디코딩하여, 자신을 목적지로 하는 프레임인지를 확인할 수 있다. 이후, AID 업데이트 절차가 완료된 이후, STA은 부분 AID PHY 필터링 기능을 재개하고, 부분 AID를 확인하여 프레임이 자신에게 전송되는 것인지를 식별할 수 있다.

이에 따르면, STA은 상대방 STA에게 변경된 AID를 알려줄 때까지 불필요한 프레임 디코딩을 수행하게 되지만, 새로운 AID를 모드는 상대방 STA로부터의 프레임을 유효하게 수신할 수 있다는 효과가 발생한다.

본 발명의 실시예에 의한 장치 구성

도 48은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

AP(10)는 프로세서(11), 메모리(12), 송수신기(13)를 포함할 수 있다. STA(20)는 프로세서(21), 메모리(22), 송수신기(23)를 포함할 수 있다. 송수신기(13 및 23)는 무선 신호를 송신/수신할 수 있고, 예를 들어, IEEE 802 시스템에 따른 물리 계층을 구현할 수 있다. 프로세서(11 및 21)는 송수신기(13 및 21)와 연결되어 IEEE 802 시스템에 따른 물리 계층 및/또는 MAC 계층을 구현할 수 있다. 프로세서(11 및 21)는 전술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 AP 및 STA의 동작을 구현하는 모듈이 메모리(12 및 22)에 저장되고, 프로세서(11 및 21)에 의하여 실행될 수 있다. 메모리(12 및 22)는 프로세서(11 및 21)의 내부에 포함되거나 또는 프로세서(11 및 21)의 외부에 설치되어 프로세서(11 및 21)와 공지의 수단에 의해 연결될 수 있다.

위와 같은 AP 및 STA 장치의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.

상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명에 따른 다양한 실시 방안은 IEEE 802.11 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, IEEE 802.11 시스템 이외에도 다양한 무선 접속 시스템에 동일하게 적용하는 것이 가능하다.

Claims

무선 통신 시스템에서 AID(Association IDentification)에 관련된 정보를 송수신하는 방법에 있어서,
제1 STA과 직접 링크를 가진 제2 STA이 제1 STA로부터 업데이트된 AID에 관련된 어나운스먼트(announcement) 프레임을 수신하는 단계; 및
상기 제2 STA이 상기 어나운스먼트 프레임에 대한 응답으로써 ACK 프레임을 전송하는 단계;
를 포함하며,
상기 어나운스먼트 프레임은 하나 이상의 AID - MAC 주소 페어를 포함하며,
상기 제2 STA은 상기 하나 이상의 AID - MAC 주소 페어에 해당하는 STA의 AID를 업데이트하는, 송수신 방법.
제1항에 있어서,
상기 어나운스먼트 프레임은 AID 어나운스먼트 요소를 포함하며,
상기 AID 어나운스먼트 요소는 상기 하나 이상의 AID - MAC 주소 페어를 포함하는, 송수신 방법.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 AID - MAC 주소 페어에서, MAC 주소는 업데이트된 STA의 MAC 주소이며, AID는 상기 MAC 주소에 상응하는 STA의 AID인, 송수신 방법.
제1항에 있어서,
상기 직접 링크는 TDLS(Tunneled Direct Link Setup) 또는 DLS(Direct Link Setup) 중 하나인, 송수신 방법.
제1항에 있어서,
상기 업데이트된 AID는 AP가 상기 제1 STA에게 할당한 새 AID인, 송수신 방법.
제5항에 있어서,
상기 새 AID는 상기 AP로부터 AID 스위치 응답 프레임을 통해 제1 STA에게 전달된 것인, 송수신 방법.
제1항에 있어서,
상기 업데이트된 AID가 상기 제2 STA의 AID와 다른 그룹에 속한 경우, 상기 어나운스먼트 프레임은 상기 제2 STA의 AID 변경을 요청하는 정보를 포함하는, 송수신 방법.
무선 통신 시스템에서 AID(Association IDentification)에 관련된 정보를 송수신하는 방법에 있어서,
제1 STA이 업데이트된 AID에 관련된 어나운스먼트(announcement) 프레임을 상기 제1 STA과 직접 링크를 가진 제2 STA에게 전송하는 단계; 및
상기 제1 STA이 상기 제2 STA으로부터 상기 어나운스먼트 프레임에 대한 응답으로써 ACK 프레임을 수신하는 단계;
를 포함하며,
상기 어나운스먼트 프레임은 하나 이상의 AID - MAC 주소 페어를 포함하며,
상기 하나 이상의 AID - MAC 주소 페어는 상기 제2 STA에서 상기 하나 이상의 AID - MAC 주소 페어에 상응하는 STA의 AID 업데이트에 사용되는, 송수신 방법.
제8항에 있어서,
상기 어나운스먼트 프레임은 AID 어나운스먼트 요소를 포함하며,
상기 AID 어나운스먼트 요소는 상기 하나 이상의 AID - MAC 주소 페어를 포함하는, 송수신 방법.
제8항에 있어서,
상기 하나 이상의 AID - MAC 주소 페어에서, MAC 주소는 업데이트된 STA의 MAC 주소이며, AID는 상기 MAC 주소에 상응하는 STA의 AID인, 송수신 방법.
제8항에 있어서,
상기 직접 링크는 TDLS(Tunneled Direct Link Setup) 또는 DLS(Direct Link Setup) 중 하나인, 송수신 방법.
제8항에 있어서,
상기 업데이트된 AID는 AP가 상기 제1 STA에게 할당한 새 AID인, 송수신 방법.
제12항에 있어서,
상기 AP로부터 상기 새 AID를 포함하는 AID 스위치 응답 프레임을 수신하는 단계;
를 더 포함하는, 송수신 방법.
제12항에 있어서,
상기 AID 스위칭 응답 프레임은 상기 제1 STA이 상기 AP로 전송한 AID 스위칭 요청 프레임에 대한 응답인, 송수신 방법.