KR20190104834A - 무선랜 광대역 환경에서 웨이크업라디오 단말의 웨이크업라디오 식별자 할당 방법 - Google Patents

Abstract

무선랜을 위한 방법, 장치 및 시스템이 개시된다.

Description

무선랜 광대역 환경에서 웨이크업라디오 단말의 웨이크업라디오 식별자 할당 방법{WAKE UP RADIO IDENTIFIER ASSINGMENT METHOD FOR WAKEUP RADIO STATIONS IN WIDEBAND WIRELESS LAN NETWORKS}

본 발명은 전송 효율을 향상시키기 위한 방법으로서, 더욱 상세하게는 무선랜에서 향상된 채널 접속 방법을 제안하여 전송 효율을 향상시키는 다양한 방법, 장치 및 시스템에 관한 것이다.

최근 모바일 기기의 보급이 확대됨에 따라 이들에게 빠른 무선 인터넷 서비스를 제공할 수 있는 무선랜(Wireless LAN) 기술이 많은 각광을 받고 있다. 무선랜 기술은 근거리에서 무선 통신 기술을 바탕으로 스마트 폰, 스마트 패드, 랩탑 컴퓨터, 휴대형 멀티미디어 플레이어, 임베디드 기기 등과 같은 모바일 기기들을 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 기술이다.

IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11은 2.4GHz 주파수를 이용한 초기의 무선랜 기술을 지원한 이래, 다양한 기술의 표준을 실용화 또는 개발 중에 있다. 먼저, IEEE 802.11b는 2.4GHz 밴드의 주파수를 사용하면서 최고 11Mbps의 통신 속도를 지원한다. IEEE 802.11b 이후에 상용화된 IEEE 802.11a는 2.4GHz 밴드가 아닌 5GHz 밴드의 주파수를 사용함으로써 상당히 혼잡한 2.4GHz 밴드의 주파수에 비해 간섭에 대한 영향을 줄였으며, OFDM 기술을 사용하여 통신 속도를 최대 54Mbps까지 향상시켰다. 그러나 IEEE 802.11a는 IEEE 802.11b에 비해 통신 거리가 짧은 단점이 있다. 그리고 IEEE 802.11g는 IEEE 802.11b와 마찬가지로 2.4GHz 밴드의 주파수를 사용하여 최대 54Mbps의 통신속도를 구현하며, 하위 호환성(backward compatibility)을 만족하고 있어 상당한 주목을 받았는데, 통신 거리에 있어서도 IEEE 802.11a보다 우위에 있다.

그리고 무선랜에서 취약점으로 지적되어온 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 제정된 기술 규격으로서 IEEE 802.11n이 있다. IEEE 802.11n은 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고, 무선 네트워크의 운영 거리를 확장하는데 목적을 두고 있다. 보다 구체적으로, IEEE 802.11n에서는 데이터 처리 속도가 최대 540Mbps 이상인 고처리율(High Throughput, HT)을 지원하며, 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs) 기술에 기반을 두고 있다. 또한, 이 규격은 데이터 신뢰성을 높이기 위해 중복되는 사본을 여러 개 전송하는 코딩 방식을 사용할 수 있다.

무선랜의 보급이 활성화되고 또한 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라, IEEE 802.11n이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율(Very High Throughput, VHT)을 지원하기 위한 새로운 무선랜 시스템에 대한 필요성이 대두되었다. 이 중 IEEE 802.11ac는 5GHz 주파수에서 넓은 대역폭(80MHz~160MHz)을 지원한다. IEEE 802.11ac 표준은 5GHz 대역에서만 정의되어 있으나 기존 2.4GHz 대역 제품들과의 하위 호환성을 위해 초기 11ac 칩셋들은 2.4GHz 대역에서의 동작도 지원할 것이다. 이론적으로, 이 규격에 따르면 다중 스테이션의 무선랜 속도는 최소 1Gbps, 최대 단일 링크 속도는 최소 500Mbps까지 가능하게 된다. 이는 더 넓은 무선 주파수 대역폭(최대 160MHz), 더 많은 MIMO 공간적 스트림(최대 8개), 다중 사용자 MIMO, 그리고 높은 밀도의 변조(최대 256 QAM) 등 802.11n에서 받아들인 무선 인터페이스 개념을 확장하여 이루어진다. 또한, 기존 2.4GHz/5GHz 대신 60GHz 밴드를 사용해 데이터를 전송하는 방식으로 IEEE 802.11ad가 있다. IEEE 802.11ad는 빔포밍 기술을 이용하여 최대 7Gbps의 속도를 제공하는 전송규격으로서, 대용량의 데이터나 무압축 HD 비디오 등 높은 비트레이트 동영상 스트리밍에 적합하다. 하지만 60GHz 주파수 밴드는 장애물 통과가 어려워 근거리 공간에서의 디바이스들 간에만 이용이 가능한 단점이 있다.

한편, 최근에는 802.11ac 및 802.11ad 이후의 차세대 무선랜 표준으로서, 고밀도 환경에서의 고효율 및 고성능의 무선랜 통신 기술을 제공하기 위한 논의가 계속해서 이루어지고 있다. 즉, 차세대 무선랜 환경에서는 고밀도의 스테이션과 AP(Access Point)의 존재 하에 실내/외에서 높은 주파수 효율의 통신이 제공되어야 하며, 이를 구현하기 위한 다양한 기술들이 필요하다.

또한 무선랜의 속도 및 효율성을 높이는 기술 개발과 동시에 무선랜을 탑재한 모바일 기기의 배터리 수명을 연장시키고, 건전지와 같이 매우 한정된 전략 소스에 기반해 동작하는 기기들에도 무선랜을 탑재하기 위해, 효율적인 무선랜 전력 절약 기법의 개발이 필요하다. 기존에 제안된 무선랜 전력 절약 기법들은 주기적으로 기기들이 슬립 모드로 진입하여 전력을 줄이는 방법들인데, 이 경우 해당 기기의 전력 절약 효율이 높아질수록 더 긴 주기로 깨어나게 되므로 해당 기기와의 통신이 더 지연되는 단점이 존재하게 된다. 이를 해결하기 위해 별도의 저전략 웨이크업 리시버를 사용하는 전력 절약 기법에 대한 연구가 필요하다.

본 발명은 전술한 바와 같이 무선랜 환경에서 저전력 웨이크업 리시버를 활용하여 전력 절약 동작을 수행하기 위한 목적을 가지고 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 무선랜을 위한 장치, 시스템 및 무선랜

통신 방법이 제공될 수 있다.

무선랜에서 웨이크업 리시버를 통해 효율적인 전력 절약 동작이 수행되며, 기기가 깨어난 후에 후속 데이터 교환 시퀀스를 효율적으로 진행할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선랜 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선랜 시스템을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션의 구성을 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 포인트의 구성을 나타낸 블록도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선랜의 PS mode 세부 동작을 도시하고 있다.
도 6은 본 발명에서 제안하는 Wake Up Receiver (WUR) 기반의 파워 세이브 기능이 동작하는 네트워크 구성 예를 도시하고 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 WF의 패킷 포맷을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 구체적인 WF의 포맷을 도시하고 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR AP, STA 간의 동작 과정을 도시하고 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR Action frame의 구조를 도시하고 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 WUR Action frame의 구조를 도시하고 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR ID 관련 Action frame의 구조를 도시하고 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR beacon 전송을 도시하고 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 단말의 wake-up 실행 시의 세부 동작을 도시하고 있다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 WUR 단말의 Duty-cycle 동작 방법을 도시하고 있다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 TXID 및 WID/GID 할당 방법을 도시하고 있다.
도 17는 본 발명의 실시예에 따른 WUR AP의 WUR Beacon 전송 방법을 도시하고 있다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 WUR 단말의 duplicated WUR ID report 방법을 도시하고 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 특정 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.

명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성이 특정 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 이에 더하여, 특정 임계값을 기준으로 “이상” 또는 “이하”라는 한정 사항은 실시예에 따라 각각 “초과” 또는 “미만”으로 적절하게 대체될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선랜 시스템을 도시하고 있다. 무선랜 시스템은 하나 또는 그 이상의 베이직 서비스 세트(Basic Service Set, BSS)를 포함하는데, BSS는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 기기들의 집합을 나타낸다. 일반적으로 BSS는 인프라스트럭쳐 BSS(infrastructure BSS)와 독립 BSS(Independent BSS, IBSS)로 구분될 수 있으며, 도 1은 이 중 인프라스트럭쳐 BSS를 나타내고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 인프라스트럭쳐 BSS(BSS1, BSS2)는 하나 또는 그 이상의 스테이션(STA-1, STA-2, STA-3, STA-4, STA-5), 분배 서비스(Distribution Service)를 제공하는 스테이션인 액세스 포인트(PCP/AP-1, PCP/AP-2), 및 다수의 액세스 포인트(PCP/AP-1, PCP/AP-2)를 연결시키는 분배 시스템(Distribution System, DS)을 포함한다.

스테이션(Station, STA)은 IEEE 802.11 표준의 규정을 따르는 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC)와 무선 매체에 대한 물리층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 임의의 디바이스로서, 광의로는 비 액세스 포인트(Non-AP) 스테이션뿐만 아니라 액세스 포인트(AP)를 모두 포함한다. 또한, 본 명세서에서는 스테이션과 AP 등의 무선랜 통신 디바이스를 모두 포함하는 개념으로서 ‘단말’이라는 용어가 사용될 수 있다. 무선 통신을 위한 스테이션은 프로세서(Processor)와 트랜시버(transceiver)를 포함하고, 실시예에 따라 유저 인터페이스부와 디스플레이 유닛 등을 더 포함할 수 있다. 프로세서는 무선 네트워크를 통해 전송할 프레임을 생성하거나 또는 상기 무선 네트워크를 통해 수신된 프레임을 처리하며, 그 밖에 스테이션을 제어하기 위한 다양한 처리를 수행할 수 있다. 그리고, 트랜시버는 상기 프로세서와 기능적으로 연결되어 있으며 스테이션을 위하여 무선 네트워크를 통해 프레임을 송수신한다.

액세스 포인트(Access Point, AP)는 자신에게 결합된(associated) 스테이션을 위하여 무선 매체를 경유하여 분배시스템(DS)에 대한 접속을 제공하는 개체이다. 인프라스트럭쳐 BSS에서 비 AP 스테이션들 사이의 통신은 AP를 경유하여 이루어지는 것이 원칙이지만, 다이렉트 링크가 설정된 경우에는 비AP 스테이션들 사이에서도 직접 통신이 가능하다. 한편, 본 발명에서 AP는 PCP(Personal BSS Coordination Point)를 포함하는 개념으로 사용되며, 광의적으로는 집중 제어기, 기지국(Base Station, BS), 노드-B, BTS(Base Transceiver System), 또는 사이트 제어기 등의 개념을 모두 포함할 수 있다.

복수의 인프라스트럭쳐 BSS는 분배 시스템(DS)을 통해 상호 연결될 수 있다. 이때, 분배 시스템을 통하여 연결된 복수의 BSS를 확장 서비스 세트(Extended Service Set, ESS)라 한다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선랜 시스템인 독립 BSS를 도시하고 있다. 도 2의 실시예에서 도 1의 실시예와 동일하거나 상응하는 부분은 중복적인 설명을 생략하도록 한다.

도 2에 도시된 BSS-3는 독립 BSS이며 AP를 포함하지 않기 때문에, 모든 스테이션(STA-6, STA-7)이 AP와 접속되지 않은 상태이다. 독립 BSS는 분배 시스템으로의 접속이 허용되지 않으며, 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다. 독립 BSS에서 각각의 스테이션들(STA-6, STA-7)은 다이렉트로 서로 연결될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션(100)의 구성을 나타낸 블록도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스테이션(100)은 프로세서(110), 네트워크 인터페이스 카드(NIC, 120), 유저 인터페이스부(140), 디스플레이 유닛(150) 및 메모리(160)를 포함할 수 있다.

먼저, 네트워크 인터페이스 카드(120)는 무선랜 접속을 수행하기 위한 모듈이며, 스테이션(100)을 위한 패킷 전송과 수신을 수행한다. 네트워크 인터페이스 카드(120)는 스테이션(100)에 내장되거나 외장으로 구비될 수 있으며, 실시예에 따라 서로 다른 주파수 밴드를 이용하는 적어도 하나의 네트워크 인터페이스 카드 모듈을 포함할 수 있다. 이를 테면, 상기 네트워크 인터페이스 카드는 2.4GHz, 5GHz 및 60GHz 등의 서로 다른 주파수 밴드의 네트워크 인터페이스 카드 모듈을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 스테이션(100)은 6GHz 이상의 주파수 밴드를 이용하는 네트워크 인터페이스 카드 모듈과, 6GHz 이하의 주파수 밴드를 이용하는 네트워크 인터페이스 카드 모듈을 구비할 수 있다. 각각의 네트워크 인터페이스 카드 모듈은 해당 네트워크 인터페이스 카드 모듈이 지원하는 주파수 밴드의 무선랜 규격에 따라 AP 또는 외부 스테이션과 무선 통신을 수행할 수 있다. 네트워크 인터페이스 카드(120)는 스테이션(100)의 성능 및 요구 사항에 따라 한 번에 하나의 네트워크 인터페이스 카드 모듈만을 동작시키거나 동시에 다수의 네트워크 인터페이스 카드 모듈을 함께 동작시킬 수 있다. 스테이션(100)이 복수의 네트워크 인터페이스 카드 모듈을 포함할 경우, 각 네트워크 인터페이스 카드 모듈은 각각 독립된 형태로 구비될 수도 있으며, 하나의 칩으로 통합되어 구비될 수도 있다.

다음으로, 유저 인터페이스부(140)는 스테이션(100)에 구비된 다양한 형태의 입/출력 수단을 포함한다. 즉, 유저 인터페이스부(140)는 다양한 입력 수단을 이용하여 유저의 입력을 수신할 수 있으며, 프로세서(110)는 수신된 유저 입력에 기초하여 스테이션(100)을 제어할 수 있다. 또한, 유저 인터페이스부(140)는 다양한 출력 수단을 이용하여 프로세서(110)의 명령에 기초한 출력을 수행할 수 있다.

다음으로, 디스플레이 유닛(150)은 디스플레이 화면에 이미지를 출력한다. 상기 디스플레이 유닛(150)은 프로세서(110)에 의해 실행되는 컨텐츠 또는 프로세서(110)의 제어 명령에 기초한 유저 인터페이스 등의 다양한 디스플레이 오브젝트를 출력할 수 있다. 또한, 메모리(160)는 스테이션(100)에서 사용되는 제어 프로그램 및 그에 따른 각종 데이터를 저장한다. 이러한 제어 프로그램에는 스테이션(100)이 AP 또는 외부 스테이션과 접속을 수행하는데 필요한 접속 프로그램이 포함될 수 있다.

본 발명의 프로세서(110)는 다양한 명령 또는 프로그램을 실행하고, 스테이션(100) 내부의 데이터를 프로세싱 할 수 있다. 또한, 상기 프로세서(110)는 상술한 스테이션(100)의 각 유닛들을 제어하며, 유닛들 간의 데이터 송수신을 제어할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 프로세서(110)는 메모리(160)에 저장된 AP와의 접속을 위한 프로그램을 실행하고, AP가 전송한 통신 설정 메시지를 수신할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 통신 설정 메시지에 포함된 스테이션(100)의 우선 조건에 대한 정보를 판독하고, 스테이션(100)의 우선 조건에 대한 정보에 기초하여 AP에 대한 접속을 요청할 수 있다. 이에 대한 구체적인 실시예는 추후 기술하기로 한다.

도 3에 도시된 스테이션(100)은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록도로서, 분리하여 표시한 블록들은 디바이스의 엘리먼트들을 논리적으로 구별하여 도시한 것이다. 따라서 상술한 디바이스의 엘리먼트들은 디바이스의 설계에 따라 하나의 칩으로 또는 복수의 칩으로 장착될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 상기 스테이션(100)의 일부 구성들, 이를 테면 유저 인터페이스부(140) 및 디스플레이 유닛(150) 등은 스테이션(100)에 선택적으로 구비될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 AP(200)의 구성을 나타낸 블록도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 AP(200)는 프로세서(210), 네트워크 인터페이스 카드(220) 및 메모리(260)를 포함할 수 있다. 도 4에서 AP(200)의 구성 중 도 3의 스테이션(100)의 구성과 동일하거나 상응하는 부분에 대해서는 중복적인 설명을 생략하도록 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 AP(200)는 적어도 하나의 주파수 밴드에서 BSS를 운영하기 위한 네트워크 인터페이스 카드(220)를 구비한다. 도 3의 실시예에서 전술한 바와 같이, 상기 AP(200)의 네트워크 인터페이스 카드(220) 또한 서로 다른 주파수 밴드를 이용하는 복수의 네트워크 인터페이스 카드 모듈을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 AP(200)는 서로 다른 주파수 밴드, 이를 테면 2.4GHz, 5GHz, 60GHz 중 두 개 이상의 네트워크 인터페이스 카드 모듈을 함께 구비할 수 있다. 바람직하게는, AP(200)는 6GHz 이상의 주파수 밴드를 이용하는 네트워크 인터페이스 카드 모듈과, 6GHz 이하의 주파수 밴드를 이용하는 네트워크 인터페이스 카드 모듈을 구비할 수 있다. 각각의 네트워크 인터페이스 카드 모듈은 해당 네트워크 인터페이스 카드 모듈이 지원하는 주파수 밴드의 무선랜 규격에 따라 스테이션과 무선 통신을 수행할 수 있다. 상기 네트워크 인터페이스 카드(220)는 AP(200)의 성능 및 요구 사항에 따라 한 번에 하나의 네트워크 인터페이스 카드 모듈만을 동작시키거나 동시에 다수의 네트워크 인터페이스 카드 모듈을 함께 동작시킬 수 있다.

다음으로, 메모리(260)는 AP(200)에서 사용되는 제어 프로그램 및 그에 따른 각종 데이터를 저장한다. 이러한 제어 프로그램에는 스테이션의 접속을 관리하는 접속 프로그램이 포함될 수 있다. 또한, 프로세서(210)는 AP(200)의 각 유닛들을 제어하며, 유닛들 간의 데이터 송수신을 제어할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 프로세서(210)는 메모리(260)에 저장된 스테이션과의 접속을 위한 프로그램을 실행하고, 하나 이상의 스테이션에 대한 통신 설정 메시지를 전송할 수 있다. 이때, 통신 설정 메시지에는 각 스테이션의 접속 우선 조건에 대한 정보가 포함될 수 있다. 또한, 프로세서(210)는 스테이션의 접속 요청에 따라 접속 설정을 수행한다. 이에 대한 구체적인 실시예는 추후 기술하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선랜의 PS mode 세부 동작을 도시하고 있다.

무선랜에서는 단말의 전력 소모를 줄이기 위한 방법으로 Power Management 기능을 정의하고 있다. Power Management (PM) 기능에서는 단말의 동작을 Active/Power Save(PS) mode의 두 가지로 구분한다. Active mode에서는 단말이 상시로 Awake 상태를 유지하여 아무때나 데이터 송수신을 하는 것이 가능하다. 그러나 PS mode에서는 단말은 Awake/sleep 두 가지 상태로 동작할 수 있으며, 단말이 데이터를 송수신하기 위해서는 Awake 상태로 전환하여야 한다. 만약 단말이 sleep 상태인 경우에는 AP가 해당 단말에게 보내는 데이터를 수신할 수 없기 때문에, AP는 단말이 sleep 상태로 동작할 가능성이 있는지의 여부를 알고 있어야 하며, 따라서 자신의 BSS에 속한 모든 단말이 Active/PS mode 중 어느 mode로 동작하는지를 기록하고 있어야 한다. 이를 위해서 단말은 자신의 PM mode를 전환할 시에는 자신이 보내는 데이터의 Frame Control Field의 Power Management (PM) subfield의 설정을 통해 mode 전환을 AP에게 알려야 한다. 단말의 PM mode 전환은 단말이 시작하는 전송 시퀀스의 완료 이후에 이루어지며, 반드시 immediate response를 요청하는 시퀀스를 이용해야 한다. 만약 단말이 PM subfield를 1로 설정한 데이터를 송신한 후 그에 응답하는 Ack/BA frame 등의 immediate response를 성공적으로 수신한 경우 그 시점부터 단말은 PS mode로 동작해야 하며, 단말이 PM subfield를 0으로 설정한 데이터를 송신한 후 그에 응답하는 Ack/BA frame 등의 immediate response를 성공적으로 수신한 경우 그 시점부터 단말은 Active mode로 동작해야 한다.

기존의 무선랜에서는 PS mode로 동작 중인 단말에 대하여 다수의 세부 프로토콜을 정의하고 있으며, 그 중 별도의 스케쥴링 과정을 거치지 않는 프로토콜로써 normal power save mode, Unscheduled Automatic Power Save Delivery(U-APSD)의 두 가지 세부 프로토콜을 정의하고 있다.

PS mode에서 단말은 상향 전송에 있어서는 제약이 없으며 PS mode로 동작 중이더라도 아무때나 sleep state에서 awake state로 전환하여 상향 전송을 할 수 있지만, 하향 전송을 받는 경우에는 별도의 스케쥴링이 존재하지 않을 경우, AP가 하향 전송을 시도하는 시점에 PS mode로 동작 중인 수신 단말이 awake state인지 sleep state인지 확신할 수 없기 때문에 정해진 조건 하에서만 송수신을 할 수 있다. 따라서 두 가지 PS 프로토콜 모두 하향 전송 상황을 기준으로 동작을 정의하고 있다.

Normal power save mode에서는 단말이 Active mode에서 PS mode로 성공적으로 전환한 경우, AP는 해당 단말에게 전송해야하는 데이터를 바로 전송할 수 없으며 버퍼에 저장한다. 이후에 정기적으로 전송하는 beacon에 항상 삽입되는 TIM element에 해당 단말에게 데이터가 있음을 표시할 수 있다. PS mode에 있는 단말은 awake state에서 beacon을 수신하였고 TIM element에서 자신의 AID에 해당하는 부분이 활성화된 경우 AC_BE 클래스로 EDCA backoff를 수행하여 PS-poll을 전송할 수 있으며, PS-poll을 수신한 AP는 Ack 프레임이나 저장된 DL buffered BU(Bufferable Unit) 중 하나를 전달할 수 있다. Ack으로 응답받은 단말은 AP가 새로운 TXOP으로 BU를 전송하는 시점까지 awake 상태를 유지해야 한다. 만약 AP가 전송한 BU의 More Data field가 활성화되어있었을 경우에는 단말은 추가적인 PS-poll을 전송해야 한다. 단말은 매 Beacon을 반드시 확인해야 하는 것은 아니지만, DTIM period로 정해진 주기마다 깨어나서 beacon을 확인해야 한다.

U-APSD 사용 여부는 (Re) association 단계와 같은 link setup 단계에서 AC 별로 설정되며, U-APSD를 사용하는 단말의 AC는 trigger-enabled AC가 되며, AP의 동일 AC는 해당 단말에 대하여 deliver-enabled AC로 간주된다. U-APSD를 사용하는 AC는 AP가 전송하는 Beacon의 TIM element를 확인하지 않으며, 단말이 아무 시점에 직접 trigger frame을 전송하여 service period를 열고 DL buffered BU를 전송받을 수 있다. 이 때, trigger frame은 trigger-enabled AC로부터 전송되는 QoS Data, Null 프레임 중의 하나이다. 단말이 전송한 trigger frame에 대하여 AP의 immediate response를 수신한 시점부터 해당 단말을 위한 service period가 형성되며, AP는 buffered BU를 전송할 수 있다. 따라서 단말은 AP가 전송하는 BU에서 EOSP(End Of Service Period)를 활성화되는 시점 혹은 사전에 정의된 SP 기간이 끝나는 시점까지 awake state를 유지해야 한다. 단말이 일부의 AC에 대하여 U-APSD를 사용하는 경우, 해당 AC의 buffered BU 존재 여부는 TIM에 표시되지 않으며, U-APSD를 사용하지 않는 AC의 buffered BU 존재 여부만 TIM에 표시된다. 따라서 단말은 U-APSD를 사용하지 않는 AC (non trigger-enabled AC, non delivery-enabled AC)의 buffered BU를 전달받기 위해서는 TIM을 확인해야 하며, normal power save mode의 동작을 따라야 한다.

도 6은 본 발명에서 제안하는 Wake Up Radio (WUR) 기반의 파워 세이브 기능이 동작하는 네트워크 구성 예를 도시하고 있다.

WUR 네트워크는 WUR 단말들에게 WUR frame (WF)을 전송하여 깨울 수 있는 WUR AP에 의해서 관리된다. WUR AP와 단말은 일반적인 무선랜의 표준인 802.11a/b/g/n/ac/ax 등의 무선랜 장치와 결합되어있기 때문에, WUR 기능을 보유하지 않은 일반 무선랜 단말들과 하나의 네트워크에서 공존할 수 있다.

WUR를 지원하는 AP는 기본적으로 802.11 통신을 지원하는 802.11 TR (Transceiver)을 구비하고, 추가적으로 WF (WUR frame)을 수신할 수 있는 별도의 WURx (Wakeup Receiver)가 구비할 수 있다. 이때 상기 AP가 WUR를 지원하기 위해서는 기본적으로 802.11 TR을 이용하여 WUR frame (WF)을 전송(TX)할 수 있어야 한다. 부수적으로 WUR를 구비하는 경우 WF을 수신 (RX)할 수 있는 기능을 가지게 된다.

WUR를 지원하는 단말 역시 기본적으로 802.11 통신을 지원하는 802.11 TR을 구비하고, 또한 기본적으로 WF를 수신할 수 있는 별도의 WUR을 구비한다. 이때 상기 802.11 TR과 WURx는 내부적인 interface를 구비하며, 이를 통해 802.11 TR은 WURx의 동작에 필요한 파라미터들을 셋팅하고, WURx는 802.11 TR이 파워 세이브 모드에 들어간 후 외부에서 WF를 수신한 경우 Wakeup 신호를 통해 Primarily Connected Radio (PCR)인 802.11 TR을 깨운다. 이때 부가적으로 외부에서 WF를 통해 수신한 정보를 PCR에게 전달하는 인터페이스가 존재할 수 있다.

WUR AP는 자신의 BSS에서 WUR 기반의 파워 세이브 모드에 진입한 STA만을 효율적으로 wake up 시킬 수 있어야 한다. 이를 위해서 각 STA들은 unique한 ID가 포함된 WF가 WURx를 통해 수신될 경우 파워 세이브 모드에서 깨어날 수 있어야 한다. 또한 이 과정에서 해당 BSS 또는 다른 BSS에 속한 WUR STA들이 불필요하게 깨어나지 않아야 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR PPDU (PCLP Protocol Data Unit)의 포맷을 도시한 것이다.

WUR PPDU는 크게 Legacy Part와 Wake-up Part로 나뉜다. Legacy Part는 WUR STA과 같은 BSS에 존재하는 Legacy STA들과의 공존을 위해 삽입하는 파트이다. 상기 Legacy Part는 WUR STA의 WUR에 의해서는 수신할 수 없으며, 기존 802.11 TR에 의해서만 수신이 가능하다. Legacy Part는 기존 802.11 표준에서 사용하는 L-Preamble을 사용한다. 상기 L-Preamble은 L-STF, L-LTF, L-SIG의 세 부분으로 구성되며, 이를 이용하여 기존의 Legacy STA들은 해당 PPDU의 길이를 예상하고, 해당 시간동안 802.11 PPDU가 존재하는 것으로 가정하여 이후에 전송되는 Wakeup Part를 보호할 수 있다. 추가적으로 legacy 단말의 false detection 문제를 방지하기 위하여 하나의 OFDM 심볼이 L-SIG 뒤에 추가될 수 있다 (WUR symbol). WUR symbol에는 이어지는 wakeup part의 unicast/multicast/broadcast 여부를 알릴 수 있고, unicast인 경우 wake-up의 대상이 되는 단말의 identification 정보가 포함될 수 있다. Identification 정보는 PCR에서 사용하는 AID일 수도 있으며, 다른 방법으로 WUR에서 사용하는 전용 identifier일 수도 있다. 추가적으로 WUR symbol 파트에 BSSID 정보 혹은 WUR 네트워크에서 AP에게 할당된 식별자가 포함될 수 있다.

Wake-up Part는 WUR STA의 WURx에 의해 수신이 가능하며, 크게 WU Preamble과 WU Signaling 부로 나뉜다. WU Preamble 부는 OOK (On-Off Keying) 등의 모듈레이션에 기반한 사전에 정의된 시퀀스가 전송된다. WU signaling 부는 MAC header, Frame body, Frame Chech Sequence의 세 부분으로 나눌 수 있으며, MAC header에는 WF의 Receiver Address (RA) 혹은 단체의 단말을 나타내는 Group Address(GA)가 주소 필드에 포함될 수 있으며, 후속 시퀀스를 나타내는 정보 비트들이 추가로 포함될 수 있다. Frame body에는 WF의 type에 따라 가변적인 길이의 다른 정보들이 포함될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 구체적인 WF의 포맷을 도시하고 있다.

도 7에서 설명한 WU signaling 파트에서 MAC header 부분은 해당 WF에 대한 기본적인 컨트롤 정보를 알리는 Frame Control 부분과 송수신자 주소를 나타내는 Address 부분, 그리고 Frame의 세부 타입에 다른 가변적인 컨트롤 정보를 알리는 Type Dependent Control 부분으로 나누어질 수 있다.

또한 해당 WF의 타입을 알리는 Type 정보가 삽입될 수 있다. Type 정보는 해당 WF가 WUR Beacon인지, 단말의 wake-up을 요청하는 Wake-Up frame (WUF)인지, WUR을 이용한 BSS discovery를 위한 WUR Discovery frame인지, Vendor Specific frame인지 여부를 알릴 수 있다. 혹은 해당 WF이 WUF일 경우 Frame Body가 존재하지 않는 constant length WUF인지 Frame Body가 존재하는 variable length WUF인지 여부를 Type 필드를 통해 별도로 알릴 수 있다.

이어지는 부분은 WF의 길이를 나타내거나 혹은 subtype을 나타내는 Length/Subtype 부분이다. 만약 WF이 fixed인 경우 해당 WF의 Frame body 부분은 존재하지 않을 수 있으므로 Length 정보를 지시할 필요가 없으며 사전 정의된 고정된 길이의 WF가 전송된다. WF이 Unicast인 경우에는 Address 필드는 WID 혹은 Group ID (GID)를 포함할 수 있다. 만약 Broadcast인 경우에는 AP의 식별자인 Transmit ID (TXID)를 포함해야 한다. Type이 WUR Beacon인 경우에는 Address 필드는 AP의 WUR 식별자인 TXID를 포함할 수 있다.

만약 WF의 Type이 variable length를 지시하는 경우에는 Frame Body 부분이 가변적인 길이로 존재할 수 있다. 따라서 해당 길이에 대한 정보를 전달하기 위하여 Subtype 부분이 Length 정보를 지시하는 역할을 한다. 이 때 WF은 낮은 datarate으로 전송되며 또한 길이의 변화가 제한적이므로 실질적인 bit길이를 나타내지 않고 특정 단위 기준으로 몇 개의 추가 정보가 전달되는지의 형태로 길이 정보가 지시될 수 있다. 가령 variable length WUF의 type의 경우, frame body에는 추가적인 WID 및 Group WID가 나열될 수 있으며 해당 WID 개수에 대한 정보를 Length 부분에서 전달한다.

Frame body 이후에는 FCS 필드가 존재한다. WF는 AP의 ID가 전송되지 않으며 encryption 등이 수행되지 않을 수 있으므로 보안에 취약하며 외부 단말이 단순히 수신한 WF를 복사하여 재전송하는 동작만으로 단말들의 wake-up을 유도하여 전력을 소모시키는 공격을 수행할 수 있다. 위와 같은 문제를 해결하기 위하여 AP는 WF를 구성할 시에 Address 필드 뒷 부분에 가상의 embed BSSID 필드를 삽입하여 자신의 BSSID 정보의 일부를 삽입할 수 있다. AP는 embed BSSID 필드를 포함하여 CRC 연산을 하여 FCS 필드를 구성하지만 실제 WF를 전송할 시에는 embed BSSID 필드를 제거하여 전송할 수 있다. 따라서 WF를 수신한 단말은 FCS를 계산할 시에, AP와 사전에 협의된 embed BSSID 정보를 Address 필드 뒤에 삽입한 후에 계산하여야 한다. 위의 동작을 통해 단말은 FCS 계산 과정에서 프레임의 에러 여부와 자신의 AP로부터 전송된 WF인지의 여부를 확인할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR AP, STA 간의 동작 과정을 도시하고 있다.

단말이 WUR 관련 동작을 수행하기 위해서는 PCR 단에서 AP와 상호간에 WUR 동작이 가능한지에 대한 정보 교환이 필요하다. 따라서 WUR 단말이 최초에 해당 BSS에 association을 할 시에 수행하는 initial link setup 과정에서 probe request 혹은 authentication request 혹은 associatition request 프레임을 통해 WUR capabilities element를 포함하여 전송할 수 있다. 해당 element에는 WUR 단말로서 동작 가능한 기능을 나타내는 정보들이 포함될 수 있다. 상기한 과정은 capability negotiation 과정에서 element의 형태로 함께 전송될 수도 있으며, 별도의 액션 프레임으로 송수신하는 과정이 될 수도 있다.

WUR 단말은 WUR을 지원하는 AP와 association 이후부터 상호간에 WUR 관련 동작을 위한 setup 과정을 수행할 수 있다. Association 이후 시점에 단말이 PCR 동작을 마무리 하고 절전 기능 수행을 위하여 WUR 모드로 동작하길 원하는 경우, AP에게 WUR Action frame을 전송할 수 있다. WUR Action frame은 WUR 실제 동작과 관련된 파라미터를 설정하기 위하여 교환된다. 해당 Action 프레임은 PCR을 통해 교환되며 수신자에게 Ack을 요청할 수도 있다. 만약 WUR Action frame을 정상적으로 수신한 AP가 WUR 동작 관련 요청에 대하여 정보의 변경이 필요하거나 추가적인 확인 과정이 필요한 경우, 추가적인 WUR Action 프레임을 전송할 수 있다. 해당 Action frame 교환 과정은 상호간에 파라미터들에 대한 합의를 마칠 때까지 반복될 수 있다. AP와 WUR 파라미터 합의 과정을 마친 단말은 WUR mode로 동작 할 수 있으며, 이후 시점부터는 자신의 Power Management mode 동작에 따라 자신의 power state를 doze state로 변경할 시에 WURx를 이용한 동작을 수행할 수 있다. 따라서 AP는 WUR mode를 사용 중인 단말이 doze state로 동작할 것으로 예상될 시에는 PCR 프레임을 전송하기 전에 WF을 전송하여 웨이크업 동작을 유도해야 한다. 또한 단말이 WUR mode를 사용하기 시작하는 시점부터 기존에 PCR 동작으로 정의된 스케쥴링 관련 동작들은 WUR mode를 빠져나오는 시점까지 연기된다.

WUR 모드로 동작 중인 단말이 WUR AP로부터 WUF를 수신하였고, WUR의 주소 필드가 자신의 WID를 나타내거나 자신이 포함되어있는 Group WID로 설정되있는 경우에는 WUF에 포함되어있는 정보를 임시로 저장한 뒤에 자신의 PCR 장치를 깨우기 위한 내부 신호를 전송한다. 이후에 PCR이 깨어나면 WUR 및 PCR이 정보를 주고받는 인터페이스를 통해 저장한 Packet Number, TSF 정보 등을 PCR에게 전송할 수 있다.

WUF 전송의 경우 1 비트가 하나의 OFDM symbol을 통해서 전송되기 때문에 전송 시간이 매우 길다. 또한 WUF 수신 이후 PCR이 슬립 모드에서 active 모드로 전환하기까지의 Wake Up Delay (WUD) 역시 수 millisecond 이상이 될 수 있으므로 WUR AP 및 단말 상호간에 Wake up 동작이 성공적으로 수행되었는지를 확인하는 과정이 필요할 수 있다. 만약 해당 확인 과정 없이 wake up 동작을 마무리하고 PCR 단에서의 데이터 전송 과정을 수행하게 되면 긴 길이의 데이터 전송이 무의미해지거나 전체 wake up 과정을 다시 수행해야 하기 때문에 매우 비효율적일 수 있다. 이를 방지하기 위하여 WF 수신 직후에 비교적 빠르게 정보를 주고받을 수 있는 PCR을 이용하여 wake up 확인 과정을 수행할 수 있다. PCR이 깨어난 직후 단말은 AP에게 자신이 성공적으로 깨어났음을 알리는 WU response를 전송할 수 있다. WU response는 PCR의 채널 접속 방법을 따라 전송되어야 하며 WUR 동작을 위해 정의된 별도의 컨트롤 프레임이거나 혹은 Ps-poll과 같이 기존 무선랜 표준에 존재하는 프레임일 수도 있다. 만약 AP가 wake up이후 특정 시간이 지난 뒤에 WU Response를 받기를 원하였을 경우에는 해당 시간이 지난 시점부터 채널 접속을 시도할 수 있다. 상기한 특정 시간은 probe response 혹은 association response 등에 포함된 WUR capability element에 포함되어있을 수 있으며, WUR mode response를 통해서 전달될 수도 있다. WU response를 받은 AP가 그에 대한 응답으로 WU Acknowledgement를 전달할 수 있다. WU Acknowledgement는 Ack 프레임과 같은 일반적인 immediate response 프레임이거나 WUR 동작을 위해 별도로 정의된 컨트롤 프레임일 수 있으며 QoS Data일 수도 있다. WU Acknowledgement를 수신한 단말은 wake up 과정을 모두 마치고 정상적인 PCR 동작을 수행할 수 있다. 만약 WU Acknowledgement로 QoS Data를 수신한 단말은 해당 데이터의 Ack policy에 따라 응답 프레임을 추가로 전송해야 할 수도 있다.

단말이 성공적으로 WU Response 과정을 마치기 이전까지는 AP는 단말이 WUF을 수신하여 성공적으로 wake up 동작을 수행하였는지 알 수 없다. 또한 단말이 PCR을 깨우는 시간인 WUD가 수 밀리세컨드 이상으로 길 수 있기 때문에 WUD 동안에 AP가 웨이크업 성공 확률을 높이기 위하여 동일한 WF을 재전송하거나 세부 파라미터가 바뀐 WF을 동일한 단말에게 보내는 상황이 발생할 수 있다. 따라서 단말은 WF 성공적으로 수신하여 웨이크업 동작을 하는 중이라 하더라도 WURx의 전원을 끄지 않고 WU Response를 성공적으로 전송하여 WU Acknowledgement를 AP로부터 수신하는 시점까지는 WURx의 전원을 유지하도록 하게 할 수 있다.

만약 단말이 WU Response의 프레임으로 즉각적인 응답을 요청하지 않는 데이터를 전송하는 경우에는 상호간에 웨이크업 동작을 성공적으로 마쳤는지 여부를 확인하기가 어려울 수 있다. 따라서 단말이 WU Response를 전송할 시에는 반드시 즉각적인 응답을 요청하는 Control 프레임, Action 프레임, Ack Policy가 Normal Ack 혹은 Implicit Block Ack으로 설정된 QoS Data/Null 프레임을 전송해야 한다는 조건이 추가될 수 있다. 또한 AP 측에서 하나 이상의 단말에게 WF을 전송한 후에 직접 단말의 웨이크업 여부를 묻는 프레임을 전송하는 것 역시 가능하다. 따라서 이 경우에도 마찬가지로 즉각적인 응답을 요청하는 프레임을 전송해야 한다는 조건이 추가될 수 있다.

만약 AP는 WF 송신한 시점부터 timer를 시작하여 timer가 expire 하는 시점까지 WU response를 수신하지 못한 경우, 전송한 WF가 실패하였음을 규정할 수 있다. 이 경우, WF의 대상 단말은 Doze state에서 awake state로 동작을 바꾸는 것이기 때문에, Wake-up 동작 이후에 채널을 감지하여 NAV를 잡거나, 사전 정의된 NAVSyncDelay 만큼의 시간이 지나는 시점까지는 상향 전송을 하는 것이 금지하도록 하는 초기 CCA 조건이 존재한다. 따라서 AP가 설정하는 timer는 단말의 WUD와 NAVSyncDelay를 포함하여 그보다 큰 값으로 설정해야 한다. 만약 timer가 expire되어 WF 전송이 실패한 경우에는 AP는 WF를 재전송할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR Action frame의 구조를 도시하고 있다.

WUR 네트워크를 구성할 수 있는 AP와 association 맺은 WUR 단말은 WUR mode 동작을 위하여 association 후에 WUR mode element가 포함된 Action frame을 통하여 WUR mode 동작과 관련된 parameter negotiation을 수행해야 한다. 이 경우 단말은 일반적인 Action frame의 형식에서 Action 필드의 값을 WUR Mode Request로 설정하고 WUR mode 관련 parameter가 포함되어 있는 WUR mode element를 함께 삽입하는 WUR Action frame을 전송한다.

본 실시예에서 제안하는 WUR Mode element의 구성은 도 10과 같다. 먼저 해당 WUR Action frame의 전송이 전체 WUR Mode Setup 과정 중 어떤 상태인지를 나타내는 Status 필드가 삽입될 수 있으며 이어지는 필드들에 AP 혹은 단말이 각각 자신이 원하는 WUR mode 관련 파라미터를 삽입된다. WUR mode를 사용하고자하는 단말은 Action 필드가 Enter WUR Mode Request로 설정되고 Status 필드가 Request로 설정된 WUR Action frame을 전송할 수 있다. 이에 대한 응답으로 응답 단말은 수신한 WUR Action 프레임에 대한 Ack을 즉시 전송하며, 새로운 TXOP에 Action 필드를 Enter WUR Mode Response로 설정한 응답 WUR Action 프레임을 전송할 수 있다. 만약 요청 단말이 설정한 파라미터를 모두 수용할 경우에는 Status 필드를 Accept로 설정하고 요청 단말이 가장 최근에 전송한 WUR Mode element와 동일한 값을 가지는 WUR Mode element를 삽입하여 WUR Action frame을 전송할 수 있으며 이 경우에는 WUR Mode Setup 과정이 종료되어 요청 단말은 해당 Action 프레임에 대한 Ack을 전송한 이후 시점부터 바로 WUR Mode로 동작할 수 있다. 반면에, 응답 단말 측에서 요청 단말이 설정한 WUR 파라미터에 수정이 필요할 수 있다. 만약 응답 단말이 특정 WUR Mode parameter를 강제해야 하는 경우에는 Status 필드를 Dicate로 설정할 수 있다. 만약 응답 단말이 WUR Mode parameter에 대한 추가적인 negotiation을 요청하는 경우에는 Alternate으로 설정할 수 있다.

요청 단말이 응답단말로부터 parameter의 변경을 요청 받은 경우에도 전송 받은 parameter들에 대해 추가적인 negotiation을 수행할 수 있다. 이 때 요청 단말은 Status 필드를 Suggest 혹은 Demand로 설정할 수 있다. Suggest로 설정된 Action frame을 받은 응답 단말은 추가적인 negotiation을 시도할 수 있으며 Demand로 설정된 Action frame을 받은 응답단말은 함께 전송된 parameter를 받아들일 경우 Status 필드를 Accept 혹은 Reject를 전송하여 WUR Setup 과정을 완료하거나 다시 추가적인 negotiation을 거칠 수 있다.

또한 단말은 Action 필드를 Exit WUR Mode로 설정한 Action 프레임을 전송함으로써 WUR Mode 동작을 빠져나오며 모든 negotiated parameter를 폐기함을 알릴 수 있다. 상기 동작은 AP로부터 Ack을 수신한 이후부터 유효하다. 또한 AP 역시 단말에게 WUR Mode 동작을 마칠 것을 요구하는 Action 필드를 Exit WUR Mode로 설정한 Action 프레임을 전송할 수 있다. 이 경우 단말은 응답으로 Ack을 전송한 이후부터 WUR Mode 동작을 중지해야 한다. Exit WUR Mode로 설정된 Action 프레임은 WUR Mode element를 포함하지 않을 수 있다.

WUR Mode element에 추가로 포함된 필드 중 Control 필드는 해당 WUR mode negotiation에서 특정 기능을 사용하는지 여부를 지시한다.

Duty-cycle 필드는 해당 WUR Mode가 duty-cycle을 사용하는지 여부를 지시한다.

WUR security 필드는 해당 단말에게 전송되는 WF에 MIC가 사용할지의 여부를 지시한다. 만약 양 단말 중 어느 한쪽이라도 WUR capabilities element에서 MIC를 지원하지 않는다고 설정된 경우에는 상기 필드를 비활성화 해야 한다.

Group WID 필드는 해당 단말이 Group WID를 할당받고 Group WID로 전송되는 WF에 응답하는지 여부를 지시한다. 만약 상기 필드가 활성화된 상태로 WUR Mode negotiation을 마친 경우에는 요청 단말은 Group WID를 요청하는 Action frame을 전송하여 Group WID를 할당받아야 한다. 다른 방법으로 상기 필드가 활성화된 WUR Mode element에 한하여 GWID 필드가 존재하여 GWID를 할당하는 방법 역시 가능하다.

WID Switch 필드는 해당 단말이 WUR mode 이용 중에 주기적으로 WID를 변경하는지 여부를 지시한다. WUR Network는 프레임의 구조상 외부의 보안 공격으로부터 취약할 수 있다. 만약 단말이 WID를 변경할 경우에는 외부의 공격을 차단하는 것이 가능하므로 WID를 주기적으로 변경하는 것이 바람직할 수 있다. 해당 필드가 활성화되는 경우에는 단말이 기설정된 주기마다 WID 변경을 요청하도록 할 수 있으며, 다른 방법으로 WID Switch Interval 필드를 이용하여 상호간에 어떠한 주기로 WID 변경 동작을 수행할지 Negotiation 할 수도 있다. 만약 WID Switch 필드가 비활성화된 경우에는 WID Switch Interval 필드는 존재하지 않을 수 있다.

PCR Schedule Enabled 필드는 해당 WUR mode 동작 중에 awake 상태에서 PCR을 통해 negotiation 된 스케쥴링 기법의 Service Period를 사용하는지의 여부를 지시한다.

Control 필드 이후의 필드들은 해당 WUR mode에서 사용할 구체적인 설정 값들을 지시한다.

WUR ID element는 해당 단말이 WUR Mode 중에 사용할 identifier를 명시한다. WUR ID element에는 단말의 WID, 다수의 GID, AP의 식별자인 TXID 값이 지시될 수 있다.

WUR Operating channel 필드는 해당 단말이 WF 수신을 위해 사용할 채널을 지시한다. 상기 필드 중에서 Channel Number는 전체 대역에서 20MHz 단위로 채널을 지시한다. 이 때, 양 단말이 WUR Capabilities element에서 명시한 정보를 바탕으로 두 단말이 동시에 이용 가능한 밴드 중에서 채널을 할당해야 하며, 만약 양 단말이 WUR Capabilities element에서 WF multiple access support를 활성화하였다면 해당 20MHz 내에서 어떠한 subcarrier를 사용할지 여부를 해당 Channel Number가 지시하는 20MHz 채널에서 Center Subcarrier를 명시하는 식으로 지시할 수 있다.

Duty-Cycle Parameter는 해당 단말이 WUR Duty-cycle 동작을 할 시에 사용되는 파라미터들을 지시한다. 이 중, Duty-cycle Basic Unit과 Minimum Wake Time은 응답 단말이 요청 단말에게 지시하는 값이며 Duty-cycle On Duration, Duty-cycle Interval, Duty-cycle Start Time은 양 단말이 negotiation 가능한 파라미터이다. 만약 WUR Mode element에서 Duty-cycle 필드가 비활성화 되었다면 Duty-Cycle Parameter는 존재하지 않을 수 있다.

Max. WUR Mode Period는 PCR 동작을 하지 않고 WUR Mode에 최장으로 머물 수 있는 시간을 지시한다. 따라서 WUR mode로 동작하는 단말은 상기 지시된 시간이 전에 최소 하나 이상의 PCR 프레임을 성공적으로 전송해야 한다. AP는 WUR mode로 동작하는 단말이 상기 시간 이상으로 PCR 프레임을 하나 이상 전송하지 않을 시에는 해당 단말에 대한 Association을 취소할 수 있다.

WUR Beacon Interval 필드는 WUR Mode 동작 중에 WUR Beacon 프레임의 전송 주기를 지시한다.

도 11는 본 발명의 다른 실시예에 따른 WUR Action frame의 구조를 도시하고 있다.

단말이 WUR mode negotiation을 맺은 후에는 모든 PCR 관련 스케쥴링 기법들은 연기되며, 단말이 doze state로 동작할 시에는 WURx를 이용한 동작이 강제된다. 따라서 단말이 PCR의 shallow sleep 동작을 이용하거나 PCR의 스케쥴링을 이용하기 위해서는 WUR mode를 빠져나와야 한다. WUR mode negotiation 과정은 파라미터를 조정하는 과정에서 많은 프레임 전송이 요구될 수 있으므로 단말이 WUR mode 관련 파라미터를 유지하면서 PCR의 파워세이빙 동작을 이용하거나 스케쥴링 기법을 이용하는 것을 가능하게 하기 위하여 WUR mode suspend를 정의할 수 있다.

만약 단말이 WUR mode suspend 상태로 동작하는 경우 기존에 negotiation된 WUR 파라미터들은 유지되지만 doze state에서 WURx를 이용하지 않을 수 있으며, 연기되었던 PCR 스케쥴이 재개된다. 단말이 WUR mode suspend로 동작하기 위해서는 Action필드가 Enter WUR Suspend로 설정된 WUR Action 프레임을 전송하여 AP로부터 Ack을 수신해야 한다. 따라서 AP는 단말이 WUR mode suspend로 동작할 것을 알린 경우에는 단말이 doze state로 동작할 것으로 예측되는 상황에서 WF를 수신할 수 없는 것으로 간주해야 하며, 기존에 단말이 PCR에서 사용하고 있던 파워세이빙 기법에 따라서 데이터를 전송해야 한다. 단말은 WUR mode suspend에서 다시 WUR mode로 돌아갈 시에는 Action 필드가 Enter WUR Mode로 설정된 WUR Action 프레임을 전송할 수 있으며, AP로부터 Ack을 수신한 후에는 기존에 negotiation 되었던 파라미터들을 이용하여 WUR 동작을 재개할 수 있다.

만약 AP가 WUR mode로 동작 중인 단말에게 빠른 시간안에 전송할 다수의 데이터가 있는 경우에 해당 단말이 WUR mode suspend로 동작하도록 요청할 수 있다. 따라서 만약 단말이 WURx로 동작하는 것으로 예상될 경우, 해당 단말에게 WF를 전송하여 PCR 동작을 하도록 요청한 뒤에 WUR Action frame을 전송할 수 있다. 이 때 WUR Action 프레임의 Action 필드를 WUR mode suspend로 설정하여 전송할 수 있으며, 단말로부터 Ack을 수신한 경우 해당 단말이 WUR mode suspend로 동작하는 것으로 간주할 수 있다.

단말 혹은 AP가 WUR mode suspend 및 WUR mode를 오가기 위한 WUR Action 프레임을 전송하는 경우 이미 WUR mode 관련 파라미터가 정의된 상황이므로 WUR mode element는 포함되지 않을 수 있으며, 다른 방법으로 WUR mode suspend를 유지하는 시간 정보를 함께 전송할 수 있다. 상기 정보는 WUR Suspend Duration 필드에 삽입될 수 있다. 이 경우, WUR Suspend Duration에서 지시하는 시간이 지났거나 혹은 WUR Suspend Duration가 지시하는 시점이 지난 경우에는 추가적인 Action 프레임 전송없이 자동적으로 WUR mode로 돌아갈 수 있다.

다른 실시예로 단말이 WUR mode 관련 negotiation을 수행하지 않은 상태에서 WUR mode 관련 파라미터 negotiation만 거친 뒤, 바로 WUR mode suspend 상태로 동작할 수도 있다. 이 경우에는 Action 필드가 Enter WUR Mode Suspend Request로 설정된 WUR Action 프레임을 전송해야 하며, WUR Mode element를 포함해야 한다. Action 필드가 Enter WUR Mode Suspend Request로 설정된 WUR Action 프레임에 대한 Ack을 전송한 AP는 Action 필드가 Enter WUR Mode Suspend Response로 설정된 WUR Action 프레임을 전송해야 하며 WUR Mode element를 포함해야 한다. 구체적인 WUR mode 관련 파라미터를 negotiation 하는 과정은 도 11의 실시예와 동일하다.

또한 WUR Mode Suspend로 동작 중인 단말은 Action 필드를 Exit WUR Mode Suspend로 설정한 Action 프레임을 전송함으로써 WUR Mode Suspend 동작을 빠져나오며 모든 WUR Mode 관련 negotiated parameter를 폐기함을 알릴 수 있다. 상기 동작은 AP로부터 Ack을 수신한 이후부터 유효하다. 이후 시점부터 단말은 PCR 동작을 수행한다. 또한 AP 역시 단말에게 WUR Mode Suspend 동작을 마칠 것을 요구하는 Action 필드를 Exit WUR Mode Suspend로 설정한 Action 프레임을 전송할 수 있다. 이 경우 단말은 응답으로 Ack을 전송한 이후부터 WUR Mode Suspend 동작을 중지해야 한다. Exit WUR Mode Suspend로 설정된 Action 프레임은 WUR Mode element를 포함하지 않을 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR ID 관련 Action frame의 구조를 도시하고 있다.

WUR 단말은 WUR Mode negotiation 과정에서 WID, GID, TXID 등의 WUR ID들을 모두 지시받지만 특정 상황이 발생할 시에 WUR ID를 변경하거나 추가로 할당받기 위한 Action frame(WUR ID Action)을 이용하는 것 역시 가능하다. 해당 Action 프레임은 WUR Mode negotiation에 사용되는 Action 프레임에 포함되는 WUR ID element를 포함하는 Action 프레임이다. 또한 해당 Action 프레임은 단말 혹은 AP가 해당 프레임을 전송하는 이유를 지시하는 Reason 필드를 포함할 수 있다. WUR ID Action 프레임을 전송하는 단말은 Reason 필드를 외부에서 중복된 WUR ID를 발견했음을 지시하는 지시자로 설정하여 전송할 수 있다. 또한 상기 지시자는 구체적으로 TXID 혹은 WID 혹은 GID의 중복여부를 개별적으로 지시하는 지시자로 구성될 수도 있다.

WUR ID element는 무선랜 element의 기본적인 구조를 따르며, Element ID, Length 필드 뒤에 TXID, WID, GID 정보를 나타내는 필드로 구성될 수 있다. 가장 먼저 TXID 정보가 삽입될 수 있으며, 단말의 WID 정보가 뒤따를 수 있다. 이후에는 GID를 할당하는 필드로 하나 이상의 GID들을 열거하거나 starting GID를 지시하고 이후에 비트맵 형태로 할당하고자하는 GID 값에 1을 설정하여 할당 정보를 알릴 수 있다. 이 때 GID bitmap은 사이즈가 가변적일 수 있으므로 수신 단말은 Length 값을 통해 bitmap의 크기를 추정해야한다. 또다른 방법으로 bitmap의 크기가 지나치게 커지는 것을 막기 위하여 다수의 bitmap을 전송하는 것도 가능하다. 이 경우 하나의 GID bitmap 정보는 starting GID와 bitmap size 정보와 함께 전송되며, 추가적인 bitmap이 전송되는 경우에는 상기한 필드들이 반복하여 전송된다.

WUR network에서 AP 혹은 단말은 아래와 같은 상황에서 WUR ID 관련 Action frame을 이용할 수 있다. 먼저, WUR mode를 사용 중인 단말이 외부로부터 자신의 WID 혹은 자신이 포함된 Group WID를 타깃으로 한 공격을 감지했을 경우나, 외부 WUR BSS에서 자신이 사용하는 identifier들과 동일한 GID/WID/TXID를 사용하는 것을 감지했을 경우에 단말은 PCR 동작을 시작하여 AP에게 WUR Action 필드가 WUR ID Request로 설정된 WUR ID Request Action frame을 전송할 수 있다. 단말은 WUR ID Request프레임을 전송하는 경우에는 WUR ID element가 포함되지 않으며 해당 자리에 변경하고자 하는 WID/GID/TXID를 하나 이상 삽입하여 전송할 수 있다.

다른 실시예로 단말이 WUR Setup 과정 중에 WID Switch 기능을 활성화 하였으며 WID Switch Interval 필드가 지시한 기간이 만료되는 경우 새로운 WID를 받기 위하여 해당 WID에 대한 WUR ID Request를 전송한다.

단말로부터 WUR ID Request Action frame을 전송받은 AP는 immediate response로 Ack을 전송하고, 이후 시점의 TXOP을 통해 단말에게 WUR ID Response Action 프레임을 전송할 수 있다. 이 때 AP는 WUR ID element를 전송해야 하며 각 필드에 대응하여 새로이 사용할 WID 혹은 Group WID를 삽입하여 전송해야 한다. Response 프레임을 전송받은 단말은 Ack 프레임으로 응답하고 수신한 WUR ID element에 설정된 WUR ID들의 업데이트를 수행해야 한다.

만약 AP가 단말로부터 request를 받지 않은 상황에서 특정 WID 혹은 Group WID를 할당받은 단말에 대한 보안 공격을 감지하거나 외부 BSS에서 중복된 WUR ID 등을 발견한 경우에는 해당 단말에게 WF를 전송하여 PCR 동작을 유도한 후에 WUR ID Response Action frame을 전송하여 해당 단말의 WUR ID를 변경할 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR beacon 전송을 도시하고 있다.

PCR로 동작 중인 단말이 AP의 라디오 범위 밖으로 벗어나는 경우, 단말은 AP가 전송하는 beacon을 수신하지 못하게 되며, 이것을 AP와의 connection lost로 간주할 수 있다. 따라서 단말은 새로운 BSS와 연결하기 위한 scanning 과정을 시도할 수 있다.

반면, WUR mode로 동작 중인 단말은 AP가 PCR로 전송하는 beacon 프레임을 포함한 모든 프레임을 수신하는 것이 불가능하며, WUR 프레임을 수신하거나 PCR 전송을 위하여 자의적으로 PCR을 깨우는 시점까지는 어떠한 프레임도 전송할 수 없다. 따라서 WUR mode로 동작 중인 단말이 이동하여 AP의 beacon 수신 범위로 벗어났을 때, 단말은 PCR beacon이 수신되지 않음을 확인할 수 없으므로 자신이 AP와 통신이 불가능하다는 사실을 인지할 수 없다. 결국, 단말이 자의적으로 PCR을 깨워서 통신을 시도하지 않는 시점까지 AP와의 접속이 끊어진 상태로 불필요하게 WF 대기상태로 남아있을 수 있다.

위와 같은 비효율적인 동작을 방지하기 위한 방법으로, WUR mode로 동작 중인 단말과 association 되어있는 AP가 PCR beacon 역할을 하는 WUR beacon 프레임을 전송하도록 할 수 있다. WUR beacon 프레임은 일반적인 WF와 마찬가지로 legacy part와 WUR part로 구성할 수 있다. Legacy part는 WF의 그것과 동일한 역할 및 구조가 될 수 있으며, WUR part에는 AP의 식별자 등과 같은 정보와 WUR mode로 동작 중인 단말들이 정확한 time synchronization을 유지할 수 있도록 Time synchronization function 정보 등이 함께 전송될 수 있다. WUR beacon은 PCR beacon과 마찬가지로 주기적으로 전송되지만 PCR beacon 보다 더 긴 주기로 전송될 수 있다. WUR beacon은 WF와는 다르게 Receiver ID 정보가 포함되어 있지 않을 수 있으며, 수신한 단말은 AP의 식별자가 association AP와 다른 WUR beacon을 수신하는 등 특수한 상황을 제외하고는 WUR beacon 수신에 응답하여 PCR을 깨우지 않을 수 있다.

WUR beacon이 전송되는 주기는 PCR 동작에서 주고받는 WUR capabilities element, WUR mode request/response 등이 과정에서 AP로부터 전달될 수 있다.

WUR beacon이 주기적으로 전송됨에 따라 WUR mode로 동작 중인 단말들은 상향 전송할 데이터가 없는 경우 wake-up receiver를 doze state 혹은 deep sleep state로 동작시켜 추가적인 파워세이빙 효과를 얻을 수 있다. 이를 위해서 단말은 WUR beacon이 전송되는 주기에만 wake-up receiver를 active 상태로 동작시킬 수 있다(duty-cycle mode). 만약 AP가 해당 단말에 대한 PCR 하향 전송이 필요한 경우, WUR beacon 전송 직후 WF를 전송하거나, WUR beacon에 하향 데이터가 있음을 알릴 수 있는 Traffic Indication Map(TIM) 정보 등을 실어 보낼 수 있다.

만약 WUR mode로 동작하는 단말이 일정 기간동안 WUR beacon을 수신하지 못하였을 경우, 단말은 PCR network 상황을 확인하기 위하여 PCR을 깨울 수 있다. 이 때, PCR을 통해서 associated AP로부터 PCR beacon이 전송되지 않았다면 새로운 AP를 찾기 위하여 probe request 프레임을 전송하는 등 scanning 과정을 실시할 수 있다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 단말의 wake-up 실행 시의 세부 동작을 도시하고 있다.

WUR 모드로 동작하는 단말은 PCR 프레임을 감지할 수 없기 때문에 NAV 관련 동작을 수행할 수 없다. 따라서 WUR mode에서 PCR mode로 돌아온 직후에 BSS 내에서 어떠한 단말이 어느 시간동안 전송을 수행하는지 알 수 없다. 만약 동일한 BSS에 속하지만 신호가 감지되지 않는 영역의 단말이 AP에게 전송을 수행하고 있었을 경우, 충돌을 발생시킬 수 있다. 이를 방지하기 위하여 본 실시예에서는 WUR mode에서 wake-up 동작을 수행하여 PCR mode로 동작을 시작하는 단말은 NAV를 설정할 수 있는 프레임이 감지되는 시점까지 대기한 후에, 설정된 NAV 이후 시점에 전송을 시작하도록 할 수 있다. 만약 채널이 지속적으로 idle한 상태로 유지되고 있다면 추가적으로 기설정된 시간까지 Clear Channel Assessment(CCA) 동작을 수행한 후에 해당 시점까지 NAV를 잡을 수 있는 프레임이 감지되지 않을 경우 프레임을 전송할 수 있도록 할 수 있다.

만약 WUR로 동작하는 단말이 상위 계층으로부터 데이터를 전달받은 경우 상향 전송을 위해서 WF 수신없이 Wake-up 동작을 수행하는 경우, 상향 전송을 하기 위해서는 전송하려는 데이터에 해당하는 EDCA rule에 따라 backoff 동작을 수행해야 한다. 종래의 무선랜 MAC 동작에 따르면, 새로운 데이터를 전달하기 위한 EDCA backoff 동작은 상위 계층으로부터 MA-UNITDATA.request라는 primitive를 전달받는 과정을 통해 시작된다. 그러나 상기 단말의 경우, PCR MAC과 별도로 동작하는 WUR MAC이 상위 계층으로부터 MA-UNITDATA.request를 수신함에 따라 wake-up 동작이 수행되었기 때문에, PCR MAC 계층에서 정상적으로 MA-UNITDATA.request 수신하지 못하였기 때문에 EDCA backoff 동작이 시작되지 않을 수 있다. 그러므로, wake-up 동작 이후 PCR MAC이 정상적으로 EDCA backoff 동작을 수행할 수 있도록 WUR MAC은 wake-up 동작을 마치는 시점까지 MA-UNITDATA.request를 저장한 후에 PCR MAC에게 전달하도록 할 수 있다. 다른 방법으로 PCR 및 WUR과 연결되어있는 MAC Service Access Point(SAP)이 존재하는 경우, PCR MAC이 깨어난 시점에 MA-UNITDATA.request를 전달하도록 하는 방법 역시 가능하다.

단말이 AP로부터 WF를 받지 않고 unsolicited UL 전송을 시도하는 경우에도 역시 PCR을 깨우는 긴 시간의 WUD가 발생할 수 있으며, PCR의 wake-up이 마쳤다 하더라도 초기 NAV를 설정한 후에 EDCA backoff를 이용하여 채널 접속을 성공한 후에 전송하는 것이 가능하기 때문에 긴 시간이 소요될 수 있다. 그러나 상기한 시간동안 AP는 단말이 PCR 동작을 하고 있다는 것을 인지할 수 없으므로 그 기간 내에 해당 단말에게 전송할 DL Data가 도착했을 경우 단말에게 WF 전송을 시도할 수 있다. 만약 상기한 기간에 단말이 WURx의 전원을 껐다면 WF을 수신할 수 없고 WF 실패에 따른 긴 오버헤드를 겪어야 하므로, 위 문제를 해결하기 위해서 단말이 상향 데이터 전송 후 AP로부터 응답을 받는 시간까지는 단말이 Awake state로 동작한다 할지라도 WURx의 전원을 유지해야 한다는 규칙이 적용될 수 있다. 이 때, 만약 단말이 전송하는 데이터가 immediate response를 요청하지 않는 Ack Policy가 No Ack으로 설정된 데이터이거나 Action No Ack 등의 프레임이었을 경우에는 단말이 데이터 전송을 마치는 시점까지 WURx의 전원을 유지한다는 조건으로 다르게 적용될 수도 있다. 다른 실시예로 단말이 채널 접속에 성공하여 데이터 전송을 시작하는 시점까지 WURx의 전원을 유지한다는 조건이 적용될 수도 있다.

만약 단말이 WUR Duty-cycle을 이용하여 Duty-cycle Off duration 중에 unsolicited UL 전송을 시도한 경우에는 AP가 단말에게 해당 기간동안 WF를 전송하지 않으므로 위 규칙을 적용하는 것에서 제외할 수도 있다. 그러나 상기한 기간과 Duty-cycle On duration이 중첩되는 경우에는 On duration의 종료 시점과 상기한 조건의 WURx 전원을 유지해야 하는 시점 중에서 더 나중의 시점까지 WURx의 전원을 유지해야 한다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 WUR 단말의 Duty-cycle 동작 방법을 도시하고 있다.

WUR 단말이 센서와 같은 IoT 기기 등에 접목될 경우, 매우 간헐적으로 통신하며 latency에 대한 요구치가 낮으며 초저전력으로 동작하는 것이 가장 중요할 수 있다. 위와 같은 요구사항을 만족시키기 위하여 WUR 단말은 자신의 WURx에 duty-cycle을 설정하여 AP와 약속된 On duration에 WURx를 수신 가능한 상태로 유지한다. Duty-cycle은 단말이 (WUR, PS) 모드로 동작하는 상태에서 유지되며, OFF duration에는 PCR과 WURx를 모두 sleep 상태로 유지할 수 있다. 따라서 단말이 성공적으로 WUR Mode negotiation을 마쳤으며 Doze state로 동작할 경우 단말은 WUR Mode negotiation에서 정의된 WUR Duty-cycle 스케쥴에 따라 WURx 동작을 유지해야 한다. 만약 WURx Always On 형태로 Duty-cycle을 negotiation 한 WUR Mode의 경우에는 Doze state로 동작하는 모든 시점에 WURx의 전원을 유지해야 한다.

AP는 duty-cycle로 동작하는 단말에 대해서는 단말의 On duration에만 WF을 전송할 수 있으므로, 단말이 duty-cycle로 동작을 시작하기 이전에 duty-cycle에 대한 정보를 주고받아야 한다. 위에서 설명한 정보는 duty-cycle 주기와 On duration의 길이, 그리고 duty-cycle 동작의 시작 시점 등의 정보를 포함할 수 있다. 단말의 On-duration의 길이를 정하는 경우에는 AP가 정하는 Minimum Wake-up Duration보다 크거나 같은 값으로 정해야 한다. 단말의 duty-cycle 주기는 단말별로 다를 수 있다. Duty-cycle 주기는 특정 기본 유닛의 배수로 정해질 수 있으며 상기 기본 유닛은 AP가 정하여 알려주는 값이거나 사전에 지정된 값일 수 있다. 상기 기본 유닛은 AP의 WUR Beacon 전송 주기를 기초로 정해질 수도 있다. AP는 WUR beacon을 주기적을 전송하지만 단말은 자신의 duty-cycle 주기에 따라서만 WUR Beacon을 수신하므로 모든 WUR Beacon을 수신하지 않을 수 있다. 또한 단말별로 기본 유닛을 바탕으로 주기가 다를 수 있으므로 매 duty-cycle 주기마다 서로 다른 셋의 단말이 WUR beacon을 수신하기 위하여 WURx On 상태로 유지할 수 있다.

Duty-cycle로 동작하는 단말은 On-duration이 시작되기 이전에 WURx를 수신 가능한 상태로 동작하도록 해야하며, On duration에서 주기적으로 WURx를 이용하여 WUR Beacon을 수신할 수 있다. 만약 WUR beacon을 수신할 것으로 예상되는 On duration에 WUR Beacon이 아닌 자신 혹은 다른 단말에게 전송되는 WF를 수신할 경우에는 WUR beacon을 수신한 것으로 간주할 수 있다.

도 16은 본 발명의 실시예에 따른 TXID 및 WID/GID 할당 방법을 도시하고 있다.

WF에는 Address 필드가 송신자, 수신자를 구분하지 않고, GID 등을 별도로 입력하는 부분이 없으므로 TXID, WID, GID가 동일한 12bit Address 필드를 공유한다. 따라서 단말은 WF 전송시에 Address 필드를 통해 unicast, groupcast, broadcast 여부를 구분해야 하므로 세 가지 WUR ID는 동일 BSS 내에서 중복되게 할당되어서는 안된다. 뿐만 아니라 WUR ID는 MAC address와 다르게 기기의 고유 ID가 아니기 때문에 WUR OBSS에서 다른 단말이 동일한 WUR ID를 사용하는 상황 역시 발생할 수 있다. 만약 인접한 OBSS에서 동일한 WID 혹은 GID를 할당받은 단말이 있거나 혹은 OBSS AP가 자신의 AP와 동일한 TXID를 사용하는 경우, OBSS AP가 전송하는 WUR Beacon이나 WF를 수신하는 경우 FCS를 통해 emded BSSID를 확인하기 이전 시점까지는 OBSS AP로부터 전송된 WF인지의 여부를 판단할 수 없다. 단말은 채널을 수신 가능상태로 유지할 때보다 프레임을 감지하여 수신하고 FCS 계산을 수행하는 과정에서 더 큰 파워를 소모하므로 동일한 WID/GID/TXID가 할당되는 상황을 최대한 줄이는 방향으로 WUR ID를 할당할 필요가 있다.

본 실시예에서는 단말들이 WUR ID 할당을 효율적으로 하기 위한 방법을 제안한다. 먼저 TXID의 경우, TXID는 WUR Beacon 등을 통해 WUR BSS에서 가장 빈번하게 전송되는 WUR ID일 수 있으므로 TXID가 OBSS 특정 단말의 WID 및 GID로 할당되는 것을 방지해야 한다. 이를 위해서 본 발명에서는 TXID를 사전 정의된 12bit의 preset 값 들 중에서 하나를 선택한다. 상기 preset은 WUR BSS에서 WID/GID 할당에 사용되지 않는 값들의 집합이다. 사전 정의된 값은 12-bit의 일부를 공유하는 값들일 수 있다. 구체적으로 사전 정의된 값은 특정 개수의 연속된 0 혹은 1의 LSB들을 가지는 12bit의 값일 수 있으며, 다른 방법으로 특정 개수의 연속된 0 혹은 1의 MSB들을 가지는 12bit의 값일 수 있다. MSB를 공유하는 경우에는 TXID preset이 12bit domain에서 특정 부분에 모일 수 있으나, LSB를 공유하는 경우에는 단말이 MSB 부분에서 TXID를 식별할 수 있기 때문에 더 빠르게 OBSS TXID 여부를 판단할 수 있고 그럴 경우 더 빠른 시점에 수신을 중지하여 전력 소모를 줄일 수 있다.

만약 AP가 11ax 이후의 표준을 따르는 AP일 경우 TXID를 선택하는 경우에 연속된 0 혹은 1 이외의 부분의 값을 자신의 BSS color 값을 기반으로 선택할 수 있다. 가령 자신의 BSS color가 101010이고 연속된 0 혹은 1의 값이 6bit이고 LSB들을 공유하는 경우에 TXID 값이 101010000000 혹은 101010111111이 될 수 있다.

TXID로 할당되는 preset 이외의 값들은 WID 혹은 GID로 할당되는 값으로 쓰일 수 있다. 상기 값들은 WID/GID 구분없이 할당할 수 있으나, AP는 자신의 TXID를 바탕으로 사전 정의된 범위의 값들을 자신과 연결된 WID/GID 할당을 위한 값으로 우선적으로 사용해야 한다는 규칙을 추가할 수 있다. 가령 TXID가 0xA00인 경우에는 자신과 연결되는 단말들의 WID 혹은 GID로 0xA11-0xAFF의 값들을 우선적으로 할당해야 한다. 위와 같은 방식으로 할당하게 되면 각 BSS 별로 집중된 범위의 WUR ID를 사용하게 되므로 밀집된 BSS 환경에서 WUR ID가 중첩되는 상황을 최소화하는 것이 가능하다. 또한 단말은 외부 BSS에서 전송하는 WUR Beacon을 통해 해당 BSS에서 어떠한 WUR ID 값들을 사용하는지 추정할 수 있다.

만약 특정 BSS에서 AP가 자신의 TXID 및 자신과 연결된 모든 WUR STA들의 WUR ID를 변경해야 하는 경우, AP는 Broadcast WUF를 전송한 뒤에 PCR broadcast WUR ID Action 프레임을 통해 변경되는 TXID 값을 알릴 수 있다. 이 때 AP는 각각의 단말에게 변경되는 WUR ID 값을 알리지 않을 수 있으며, 단말들은 변경되는 TXID가 지시하는 WUR ID 범위에서 자신의 기존 WUR ID들과 동일한 상대적 위치를 가지는 값으로 암시적인 방법으로 업데이트할 수 있다. 가령 자신의 WID가 0xB03이었고 AP가 자신의 TXID를 0xB00에서 0x700으로 변경할 것을 알린 경우에 자신의 WID를 0x703으로 업데이트 할 수 있다.

만약 특정 BSS에서 TXID에 따라 정의된 범위의 모든 값을 WUR ID 할당에 소진한 경우에는 인접한 범위의 값들을 우선적으로 사용할 수 있다. 구체적으로 12bit modulo 연산 방식으로 더 큰 값의 범위를 우선적으로 사용하거나 혹은 더 작은 값의 범위를 우선적으로 사용하도록 할 수 있다. 혹은 다른 방법으로 특정 범위의 값들을 설정하여 할당할 수 있다 이 경우에는 AP는 추가적으로 TXID를 사용하게 되며, 해당 범위의 값들을 할당받는 단말에게 혹은 BSS의 모든 WUR 단말에게 추가적으로 사용하는 TXID의 값을 알려야하며 해당 WUR Beacon 전송 시에도 자신이 가진 TXID들을 번갈아 사용하여 전송해야 한다.

도 17는 본 발명의 실시예에 따른 WUR AP의 WUR Beacon 전송 방법을 도시하고 있다.

도 16에서 제안한 방법을 통해 WUR ID를 할당하는 경우 WUR 단말은 OBSS AP가 전송하는 WUR Beacon의 TXID를 통해 해당 OBSS 내의 WUR ID 할당 정보를 추정할 수 있다. 따라서 만약 OBSS AP가 자신의 BSS와 동일한 TXID를 사용하였을 경우에는 중복되는 WUR ID 들을 사용할 가능성이 높으므로 AP에게 TXID 중복 상황을 알리고 WUR ID의 변경을 요청하는 것이 효과적일 수 있다. 그러나 단말은 OBSS로부터 전송되는 WUR Beacon을 수신하였다 하더라도 embed BSSID 정보를 알지 못하기 때문에 수신한 OBSS WUR Beacon 정보의 유효성을 판단하는 것이 불가능하다.

상기한 문제를 해결하기 위해여 본 실시예에서는 모든 WUR AP가 OBSS 단말들에게 자신의 TXID 정보를 알리기 위한 WUR Beacon (WUR Advertisement Beacon, WUR A-Beacon)을 전송할 것을 제안한다.

WUR A-Beacon은 자신의 embed BSSID 값을 알지 못하는 단말들이 WUR A-Beacon의 FCS를 수행할 수 있도록 embed BSSID 정보를 삽입하지 않고 CRC를 수행하거나 혹은 모든 WUR 단말들에게 기설정된 embeded BSSID 정보 (e,g., all zeros embed BSSID)를 이용하여 CRC를 설정하여 전송한다. 또한 AP는 WUR A-Beacon을 전송할 시에 OBSS 단말이 A-Beacon과 일반 Beacon을 구분할 수 있도록 하는 정보를 포함하여 전송한다. 가령, WUR A-Beacon을 지시하는 Type value를 추가로 지정할 수 있다. 또는 WUR Beacon에 포함되는 정보 중 일부를 기설정된 값으로 설정하여 전송할 수 있다. 예를 들어 Partial TSF 정보를 기설정된 all zeros 값으로 설정하여 전송할 수 있다. 따라서 단말은 type이 A-Beacon 으로 설정되거나 혹은 Partial TSF가 모두 0으로 설정된 WUR Beacon을 수신한 단말은 본 실시예에서 제안하는 방법으로 FCS를 계산하여 정보의 유효성을 판단한 뒤에 OBSS의 TXID 값을 추정할 수 있다. 또다른 방법으로 AP가 Partial TSF가 0으로 설정된 WUR Beacon을 전송하지 않는다는 규칙을 추가할 경우에는 partial TSF가 0으로 설정된 WUR Beacon은 모두 A-Beacon으로 판별하는 것이 가능하다.

WUR A-Beacon은 AP의 WUR Beacon 전송 주기에 따라 WUR Beacon과 연달아 전송되거나 특정 순서의 WUR Beacon을 대체하여 전송될 수 있다. 또다른 방법으로 A-Beacon은 WUR Beacon의 주기와 관계없이 별도의 주기를 가질 수 있다.

추가적으로 만약 특정 AP가 하나 이상의 TXID를 사용하는 경우에는 자신이 사용하는 모든 TXID 값을 A-Beacon에 포함하여 전송해야 한다는 규칙을 적용될 수도 있다.

도 18은 본 발명의 실시예에 따른 WUR 단말의 duplicated WUR ID report 방법을 도시하고 있다.

도 17에서 설명한 것과 같이 단말이 WUR OBSS의 TXID 정보 및 WUR ID 할당 범위 정보 등을 수집하였으며 자신의 BSS와 충돌이 나거나 유사한 범위의 WUR ID를 이용하는 경우에는 그것을 AP에게 보고하여 BSS의 WUR ID 할당의 변경을 유도할 수 있다.

상기한 보고는 무선랜에서 정의하고 있는 Event Report 프레임을 이용하여 전송될 수 있다. 구체적인 동작으로 단말은 Event Type을 WUR ID duplication으로 기설정된 값으로 설정하여 Event Report 프레임을 전송할 수 있다. 또한 Event Report element에는 중첩되는 것으로 판단되는 WUR ID를 삽입하여 전송한다. 혹은 다른 방법으로 TXID들을 지시하는 TXID Bitmap을 이용하여 자신이 수신한 WUR A-Beacon들이 명시하는 모든 TXID 값들을 TXID Bitmap에 표시하여 전송할 수 있다.

상기한 Event Rerpot 프레임을 수신한 AP는 Ack 프레임으로 응답해야 한다. 또한 AP는 특정 단말에게 특정 PCR 프레임을 통해 Event Report 프레임의 전송을 요청할 수도 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아는 것으로 해석해야 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 스테이션
200 : 액세스 포인트

Claims (1)

1. 무선랜을 위한 방법, 장치 및 시스템.

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