KR20200023555A

KR20200023555A - 802.11 채널의 에너지 검출을 증가시키기 위한 미사용 자원 단위들에서의 신호의 방출

Info

Publication number: KR20200023555A
Application number: KR1020207005853A
Authority: KR
Inventors: 빠스깔 비제; 빠트리스 느주; 스떼판 바롱; 로맹 기냐르
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2015-06-24
Filing date: 2016-06-17
Publication date: 2020-03-04
Also published as: KR20180019185A; US20180184454A1; EP3550929A1; GB201511149D0; KR102084865B1; CN113099548B; US20200275486A1; ES2966718T3; GB2539693A; EP3314971A1; PL3799512T3; US10681731B2; EP3314971B1; EP4283881A3; US11812467B2; US20240147526A1; ES2856953T3; GB2539693B; CN113099548A; JP2018518911A

Abstract

액세스 포인트를 갖는 802.11ax 네트워크에서, 트리거 프레임은 액세스 포인트로의 데이터 상향링크 통신을 위해 스케줄링된 자원 단위들 및 랜덤 자원 단위들을 노드들에게 제공한다. 통신 채널에 대한 레거시 노드들에 의해 보이는 전체적인 에너지 레벨이 검출 문턱값 아래로 떨어지는 것을 회피하기 위해, 본 발명은 2개의 도구들을 제공한다. 첫째, 스케줄링된 자원 단위들 및 랜덤 자원 단위들이 통신 채널들에 걸쳐 인터리빙될 수 있다. 둘째, 미사용 자원 단위들이 검출될 수 있고, 노드 또는 액세스 포인트는 전체적인 에너지 레벨을 증가시키기 위해 미사용 자원 단위들에서 패딩 신호를 송신할 수 있다. 후자는 신호를 방출하기로 결정하기 전에 모니터링 기간 동안 평가될 수 있다. 레거시 노드들에 의해 보이는 전체적인 에너지 레벨이 증가됨에 따라, 이러한 레거시 노드들이 20MHz 채널의 RU들의 서브파트만이 사용되는 20MHz 채널에서의 활동을 검출하지 못할 위험이 감소된다. 그리고 결과적으로 충돌 위험이 감소된다.

Description

802.11 채널의 에너지 검출을 증가시키기 위한 미사용 자원 단위들에서의 신호의 방출{EMISSION OF A SIGNAL IN UNUSED RESOURCE UNITS TO INCREASE ENERGY DETECTION OF AN 802.11 CHANNEL}

본 발명은 일반적으로 무선 통신 네트워크들에 관한 것이다.

IEEE 802.11 MAC 표준은 WLAN(Wireless local area network)들이 물리 및 MAC(medium access control) 레벨에서 작동해야만 하는 방식을 정의한다. 전형적으로, 802.11 MAC(Medium Access Control) 동작 모드는 소위 "CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)" 기법에 기초한 경쟁 기반 메커니즘에 의존하는 널리 공지된 DCF(Distributed Coordination Function)를 구현한다.

802.11 매체 액세스 프로토콜 표준 또는 동작 모드는 주로 무선 매체에 액세스하려고 시도하기 위해 무선 매체가 유휴(idle)로 되기를 기다리는 통신 노드들의 관리에 관한 것이다.

IEEE 802.11ac 표준에 의해 정의된 네트워크 동작 모드는, 수단들 중에서도 특히, 간섭에 매우 취약한 것으로 생각되는 2.4GHz 대역으로부터 5GHz 대역으로 이동함으로써 80MHz의 보다 넓은 주파수 연속적 채널(frequency contiguous channel)들 - 그 중 2개는 무선 네트워크의 동작 대역으로서 160MHz 채널을 얻기 위해 임의로 조합될 수 있음 - 이 사용되는 것을 가능하게 하는 것에 의해, 매우 높은 스루풋(very high throughput)(VHT)를 제공한다.

802.11ac 표준은 또한 20, 40 또는 80MHz의 다양한 미리 정의된 대역폭들의 복합 채널(composite channel)들 - 복합 채널들은 동작 대역 내에서 연속적(contiguous)인 하나 이상의 채널들로 이루어짐 - 을 가능하게 하기 위해 RTS(Request-To-Send) 프레임 및 CTS(Clear-To-Send) 프레임과 같은 제어 프레임들을 트위크(tweak)한다. 160MHz 복합 채널은 160MHz 동작 대역 내의 2개의 80MHz 복합 채널들을 조합하는 것에 의해 가능하다. 제어 프레임들은 대상 복합 채널(targeted composite channel)에 대한 채널 폭(대역폭)을 특정한다.

복합 채널은 따라서 주어진 노드가 매체에 액세스하기 위해 EDCA 백오프 절차를 수행하는 1차 채널(primary channel)과, 예를 들어, 각각 20MHz인 적어도 하나의 2차 채널(secondary channel)로 이루어져 있다. 1차 채널은 채널이 유휴인지 여부를 감지하기 위해 통신 노드들에 의해 사용되고, 1차 채널이 복합 채널을 형성하기 위해 2차 채널 또는 채널들을 사용하여 확장될 수 있다.

채널 유휴성(channel idleness)의 감지는 CCA(clear channel assessment), 그리고 보다 상세하게는 CCA-ED(CCA-Energy Detect)를 사용하여 이루어진다. CCA-ED는 임의의 노드가 채널에서의 비-802.11 에너지를 감지하고 데이터 전송을 백오프할 수 있게 한다. ED 문턱값 - 채널에서 검출된 에너지가 이에 기초하여 비교됨 - 은, 예를 들어, 노드의 PHY 계층의 최소 민감도보다 20dB 높도록 정의된다. 대역내 신호 에너지가 이 문턱값을 넘어서면(cross), 매체 에너지가 새로 문턱값 미만으로 될 때까지 CCA가 사용중(busy)으로 유지된다.

동작 대역을 기본 20MHz 채널(elementary 20MHz channel)들로 트리 분해(tree breakdown)하는 경우, 일부 2차 채널들은 3차(tertiary) 또는 4차(quaternary) 채널들이라고 명명된다.

802.11ac에서, 모든 전송들, 그리고 따라서 가능한 복합 채널들은 1차 채널을 포함한다. 이러한 이유는 노드들이 1차 채널에서만 전체(full) CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 및 NAV(Network Allocation Vector) 추적을 수행하기 때문이다. 다른 채널들은 2차 채널들로서 할당되며, 2차 채널들에서 노드들은 CCA(clear channel assessment), 즉 상기 2차 채널의 유휴 또는 사용중 상태/스테이터스(state/status)의 검출만을 할 수 있다.

802.11n 또는 802.11ac(또는 802.11ax)에 정의된 바와 같은 복합 채널들의 사용에서의 문제는 802.11n 및 802.11ac 호환 노드들(즉, HT 노드(High Throughput node)들) 및 다른 레거시 노드들(즉, 예를 들어, 802.11a/b/g와만 호환되는 비-HT(non-HT) 노드들)이 동일한 무선 네트워크 내에 공존해야만 하고 따라서 20MHz 채널들을 공유해야만 한다는 것이다.

이 문제에 대처하기 위해, 802.11n 및 802.11ac 표준들은 복합 채널 전체에 걸쳐 요청된 TXOP의 보호를 구축하기 위해 802.11a 레거시 포맷("비-HT"라고 불리움)으로 된 제어 프레임들(예컨대, RTS/CTS 프레임 또는 CTS-to-Self 프레임 또는 송신된 데이터의 올바른 또는 잘못된 수신을 확인해주기 위한 ACK 프레임)을 복제할 수 있는 가능성을 제공한다.

이것은 20MHz 채널에서 진행중인 통신을 인식하기 위해 복합 채널에 관여된 20MHz 채널 중 임의의 것을 사용하는 임의의 레거시 802.11a 노드를 위한 것이다. 그 결과, 레거시 노드는 802.11n/ac 노드에게 부여(grant)된 현재의 복합 채널 TXOP의 끝까지 새로운 전송을 개시하지 못하게 된다.

802.11n에 의해 최초로 제안된 바와 같이, 사용된 복합 채널을 형성하는 1차 및 2차 채널들 둘 다에서 2개의 동일한 20MHz 비-HT 제어 프레임들이 동시에 전송될 수 있게 하기 위해 종래의 802.11a 또는 "비-HT" 전송의 복제가 제공된다.

802.11ac가 80MHz 또는 160MHz 복합 채널을 형성하는 채널들에 걸쳐 복제를 가능하게 하기 위해 이 접근법이 확장되었다. 본 문서의 나머지에서, "복제된 비-HT 프레임"또는 "복제된 비-HT 제어 프레임"또는 "복제된 제어 프레임"은 노드 디바이스가 (40MHz, 80MHz 또는 160MHz) 동작 대역의 2차 20MHz 채널(들)에 걸쳐 주어진 제어 프레임의 종래의 또는 "비-HT" 전송을 복제한다는 것을 의미한다.

실제로, 새로운 TXOP를 위해 (40MHz 이상인) 복합 채널을 요청하기 위해, 802.11n/ac 노드는 1차 20MHz 채널에서 EDCA 백오프 절차를 수행한다. 병행하여, 802.11n/ac 노드는 새로운 TXOP의 시작 이전에(즉, 백오프 카운터가 만료되기 이전에) PIFS 간격 동안 유휴인 2차 채널 또는 2차 채널들(채널 상태/스테이터스가 "유휴"임)을 검출하기 위해 2차 채널들에서, CCA(Clear-Channel-Assessment) 신호 검출과 같은, 채널 감지 메커니즘을 수행한다.

보다 최근에, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)는, 802.11ac의 후속안(successor)인, 802.11ax 태스크 그룹(task group)을 공식적으로 승인하였다. 802.11ax 태스크 그룹의 주된 목표는 밀집 배치 시나리오들에서 사용되는 무선 통신 디바이스들에 대한 데이터 속도의 개선을 추구하는 것에 있다.

802.11ax 표준에서의 최근의 개발은 액세스 포인트(AP)를 갖는 무선 네트워크 내의 다수의 노드들에 의한 복합 채널의 사용을 최적화하려고 하였다. 실제로, 전형적인 콘텐츠는, 예를 들어, HD(high-definition) 오디오-비주얼 실시간 및 대화형 콘텐츠에 관련된, 상당한 양의 데이터를 갖는다. 게다가, 노드들의 개수와 트래픽의 양이 증가함에 따라, 즉 밀집 WLAN 시나리오들에서, IEEE 802.11 표준에서 사용되는 CSMA/CA 프로토콜의 성능이 급속히 저하된다는 것이 잘 알려져 있다.

이와 관련하여, 하향링크 방향 및 상향링크 방향 둘 다에서 상이한 사용자들로의/로부터의 다수의 동시 전송들을 가능하게 하기 위해 다중 사용자 전송이 고려되어 왔다. 상향링크에서, 다수의 노드들이 동시에 전송할 수 있게 하는 것에 의해 충돌 확률을 완화시키기 위해 다중 사용자 전송들이 사용될 수 있다.

이러한 다중 사용자 전송을 실제로 수행하기 위해, 부여받은 20MHz 채널을, 예를 들어, OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기법에 기초하여, 주파수 영역(frequency domain)에서 다수의 사용자들에 의해 공유되는, 자원 단위(resource unit, RU)들이라고도 지칭되는, 서브채널들(기본 서브채널(elementary sub-channel)들)로 분할하는 것이 제안되어 왔다.

OFDMA는 진보된 인프라스트럭처 기반 무선 네트워크들에서의 효율성을 개선시키기 위한 새로운 핵심 기술로서 부상한 OFDM의 다중 사용자 변형이다. OFDMA는 물리 계층에서의 OFDM을 MAC 계층에서의 FDMA(Frequency Division Multiple Access)와 조합하여, 동시성(concurrency)을 증가시키기 위해 상이한 부반송파들이 상이한 노드들에 할당될 수 있게 한다. 인접한 부반송파들은 종종 유사한 채널 상태들을 경험하고 따라서 서브채널들로 그룹화된다: OFDMA 서브채널 또는 RU는 따라서 부반송파들의 세트이다.

현재 예견되는 바와 같이, 이러한 OFDMA 서브채널들의 입도(granularity)는 원래의 20MHz 채널 대역보다 더 미세하다. 전형적으로, 2MHz 또는 5MHz 서브채널은 최소 폭으로서 생각될 수 있고, 따라서 단일 20MHz 채널 내에, 예를 들어, 9개의 서브채널들 또는 자원 단위들을 정의할 수 있다.

다중 사용자 상향링크, 즉 부여받은 TxOP 동안 802.11ax 액세스 포인트(AP)로의 상향링크 전송을 지원하기 위해, 802.11ax AP는 레거시 노드들(비-802.11ax 노드들)이 그들의 NAV를 설정하기 위한 그리고 802.11ax 노드들이 자원 단위(RU)들의 할당을 결정하기 위한 시그널링 정보를 제공해야만 한다.

AP가 상향링크 통신을 트리거하기 위해 트리거 프레임(trigger frame, TF)을 802.11ax 노드들에게 송신하는 것이 제안되어 왔다.

IEEE 802.11-15/0365 문서는 다수의 노드들에게 상향링크(UL) 다중 사용자(OFDMA) PPDU의 전송을 요청하기 위해 '트리거' 프레임(TF)이 AP에 의해 전송되는 것을 제안한다. 그에 응답하여, 노드들은 트리거 프레임에 대한 즉각적인 응답으로서 UL MU (OFDMA) PPDU를 전송한다. 모든 송신기들은 동시에 그러나 RU들의 디스조인트 세트(disjoint set)들을 사용하여 데이터를 송신할 수 있고, 그 결과 보다 적은 간섭을 갖는 전송들이 얻어진다.

대상 복합 채널의 대역폭 또는 폭이 TF 프레임에서 시그널링되며, 이는 20, 40, 80 또는 160 MHz 값이 추가된다는 것을 의미한다. TF 프레임은 1차 20MHz 채널을 통해 송신되고 대상 복합 채널을 형성하는 다른 20MHz 채널들 각각에 복제(레플리케이트(replicate))된다. 제어 프레임들의 복제에 대해 앞서 설명된 바와 같이, 모든 근방의 레거시 노드(비-HT 또는 802.11ac 노드들) - 그의 1차 채널에서 TF를 수신함 - 가 이어서 순서대로 그의 NAV를 TF 프레임에 특정된 값으로 설정할 것으로 예상된다. 이것은 이 레거시 노드들이 TXOP 동안 대상 복합 채널의 채널들에 액세스하지 못하게 한다.

자원 단위(RU)는 특정 노드를 위해 예약될 수 있으며, 이 경우에 AP는, TF에, RU가 예약되어 있는 노드를 표시한다. 이러한 RU는 스케줄링된 RU(Scheduled RU)라고 불린다. 노드들은 스케줄링된 RU들에 액세스할 때 경쟁을 수행할 필요가 없다.

AP에 대한 비관리 트래픽(un-managed traffic)(예를 들어, 연관된 노드들, AP에 연결(reach)하려고 의도하는 비연관된 노드(unassociated node)들로부터의 상향링크 관리 프레임들, 또는 단순히 비관리 데이터 트래픽)과 관련하여 시스템의 효율성을 더욱 개선시키기 위해, IEEE 802.11-15/0604 문서는, OFDMA TXOP에의 랜덤 액세스를 가능하게 하는, 이전의 UL MU 절차보다 새로운 트리거 프레임(TF-R)을 제안한다. 환언하면, 자원 단위(RU)는 하나 초과의 노드에 의해 랜덤하게 액세스될 수 있다. 이러한 RU는 랜덤 RU(Random RU)라고 불리며 TF에 그것으로서 표시된다. 랜덤 RU들은 데이터를 송신하기 위해 통신 매체에 액세스하고자 하는 노드들 사이의 경쟁을 위한 기초로서 역할할 수 있다.

랜덤 자원 선택 절차는 아직 정의되어 있지 않다. 알려진 것은 트리거 프레임이 스케줄링된 RU들만 또는 대상 복합 채널 내의 랜덤 RU들만을 정의할 수 있다는 것이 전부다.

스케줄링된 RU들 또는 랜덤 RU들이 노드들에 의해 사용될 것이라는 보장이 없다.

이는 특히 랜덤 RU들에 대해 그러한데, 그 이유는 랜덤 RU를 선택하기 위해 노드들에 의해 사용되는 임의의 규칙이 RU들이 어떤 노드들에도 전혀 할당되지 않게 할 수 있기 때문이다. 또한, AP는 일부 노드들이 대역폭을 필요로 하는지 여부를 알지 못한다. 그에 부가하여, AP에 의해 제공되는 일부 RU들이 숨겨진 레거시 노드들로 인해 일부 노드들에 의해 액세스가능하지 않을 수 있다.

이는 특정된 노드들이 데이터를 송신하지 않는 경우에 (일부 노드들이 대역폭을 특정적으로 요청했기 때문에 AP에 의해 예약되는) 스케줄링된 RU들에 대해서도 그러하다.

그 결과 채널 대역폭이 최적으로 사용되지 않는다.

게다가, 20 MHz 채널 내의 미사용 RU들이 많을수록, 이 20 MHz 채널에 걸친 평균 에너지가 낮아진다.

그렇지만, AP에 등록되지 않은 레거시 노드들이 그들의 1차 20 MHz 채널이 유휴인지 또는 사용중인지를 감지하기 위해 그 채널에 걸친 이 평균 에너지를 사용하기 때문에, 미사용 RU들이 존재하는 것은 레거시 노드들이 대응하는 20MHz 채널을 유휴라고 감지할 위험을 증가시킨다. 레거시 노드들은 그러면 이 20 MHz 채널에서 데이터를 전송할 수 있고, 따라서 사용된 RU들을 통해 전달되는 데이터 트래픽과 충돌할 수 있다.

본 발명의 광의의 목적은 무선 네트워크에서의 무선 통신 방법들 및 디바이스들을 제공하는 것이다. 무선 네트워크는 액세스 포인트 및 복수의 노드들을 포함하며, 이들 모두는 무선 네트워크의 물리 매체를 공유한다.

본 발명은 전술한 하나 이상의 제한들을 극복하기 위해 고안되었다.

이와 관련하여, 본 발명은 통신 채널들에서의 충돌들에 대해 개선된 메커니즘들을 갖는 무선 통신 방법들을 제공하려고 한다.

본 발명은 액세스 포인트가 통신 채널을 형성하는 복수의 서브채널들(또는 자원 단위들)을 등록된 노드들에게 제공하는 임의의 무선 네트워크에 적용될 수 있다. 통신 채널은 기본 채널(elementary channel) - 이 채널에서 노드들은 그 채널이 유휴인지 사용중인지를 결정하기 위해 감지를 수행함 - 이다.

본 발명은 IEEE 802.11ax 네트워크(및 장래의 버전)의 AP로의 데이터 전송에 특히 적당하다.

본 발명의 제1 주요 실시예들은 먼저, 액세스 포인트의 관점에서, 액세스 포인트 및 복수의 노드들을 포함하는 무선 네트워크에서의 무선 통신 방법을 제공하며, 본 방법은, 액세스 포인트에서:

트리거 프레임을 노드들에게 송신하는 단계 - 트리거 프레임은 무선 네트워크의 적어도 하나의 통신 채널을 예약하고 통신 채널을 형성하는 복수의 자원 단위들을 정의함 -;

트리거 프레임의 송신 이후에 감지 기간(sensing period) 동안 어떤 데이터 전송도 진행 중이지 않은 적어도 하나의 미사용 자원 단위를 감지하는 단계; 및

감지된 미사용 자원 단위 또는 단위들에서 신호를 방출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 동일한 제1 주요 실시예들은, 노드의 관점에서, 액세스 포인트 및 복수의 노드들을 포함하는 무선 네트워크에서의 무선 통신 방법을 제공하며, 본 방법은, 상기 노드들 중 하나의 노드에서:

트리거 프레임을 액세스 포인트로부터 수신하는 단계 - 트리거 프레임은 무선 네트워크의 적어도 하나의 통신 채널을 예약하고 통신 채널을 형성하는 복수의 자원 단위들을 정의함 -;

트리거 프레임의 수신 이후에 감지 기간 동안 어떤 데이터 전송도 진행 중이지 않은 적어도 하나의 미사용 자원 단위를 감지하는 단계; 및

레거시 노드들이 20MHz 채널의 RU들의 서브파트(subpart)만이 사용되는 20MHz 채널에서의 활동을 검출하지 못할 위험이 감소된다. 따라서 충돌 위험이 감소된다.

이것은, 신호의 방출을 통해, 하나 이상의 미사용 자원 단위들에서 부가의 에너지를 제공하는 것에 의해 달성된다. 그 결과, 20MHz 통신 채널에 걸친 전체적인 에너지 레벨이 ED 문턱값을 넘어 상승될 수 있고, 레거시 노드들은 더 이상 이 채널을 유휴라고 감지하지 않는다.

상관적으로, 본 발명은 복수의 노드들을 역시 포함하는 무선 네트워크에서 액세스 포인트로서 기능하는 통신 디바이스를 제공하며, 액세스 포인트로서 기능하는 통신 디바이스는 단계들을 수행하도록 구성된 적어도 하나의 마이크로프로세서를 포함하며, 상기 단계들은:

트리거 프레임의 송신 이후에 감지 기간 동안 어떤 데이터 전송도 진행 중이지 않은 적어도 하나의 미사용 자원 단위를 감지하는 단계; 및

노드의 관점에서, 본 발명은 또한 액세스 포인트 및 복수의 노드들을 포함하는 무선 네트워크에서의 통신 디바이스를 제공하며, 본 통신 디바이스는 노드들 중 하나의 노드이고 단계들을 수행하도록 구성된 적어도 하나의 마이크로프로세서를 포함하며, 상기 단계들은:

본 발명의 실시예들의 임의적인 특징들은 첨부된 청구항들에서 정의된다. 이 특징들 중 일부가 여기서 방법을 참조하여 이하에서 설명되지만, 그 특징들이 본 발명의 실시예들에 따른 임의의 노드 디바이스에 전용된 시스템 특징들로 될 수 있다.

실시예들에서, 감지 기간은 노드 또는 노드들이 자원 단위 또는 단위들에서 데이터를 전송하기 시작하는 미리 정의된 시작 시각(예컨대, TF로부터 SIFS 이후)로부터 미리 정의된 지속시간(예컨대, 2개의 aSlotTime 시간 단위들) 동안 지속된다. 따라서, 감지 또는 모니터링 기간의 지속시간은 약 DIFS-SIFS이고, 이 동안에는 어떤 경쟁된 노드도 네트워크에 액세스하려고 시도하지 않을 것이다.

실시예들에서, 신호는 패딩 데이터(padding data)로 이루어져 있다. 이는 데이터가 AP에 대한 콘텐츠를 전달하지 않는다는 것을 의미한다. 이 구성은, 하나의 숨겨진 노드에 대한 보호를 제공하기 위해, 본 발명에 따라 2개의 노드들이 동일한 RU에서 신호를 방출하게 하는 것을 가능하게 할 수 있다.

다른 실시예들에서, 신호를 방출하는 단계는 데이터를 액세스 포인트에게 송신하는 단계를 포함한다. 이 구성은 대역폭의 사용을 최적화한다.

실시예들에서, 모든 노드들이 통신 채널을 형성하는 모든 자원 단위들에서 전송하는 것을 중단하는 종료 시각까지 신호가 방출된다. 모든 RU들이 동일한 TXOP 시간 동안 사용되기 때문에, 통신 채널의 에너지 레벨이 하나의 RU에서의 전송의 종료 이전에 에너지 검출 문턱값 아래로 떨어지지 않도록 보장된다.

특정의 실시예에서, 트리거 프레임은 전송 지속시간 - 이에 기초하여 종료 시각이 계산됨 - 을 포함한다. 이는, 동기화된 전송 종료를 보장하기 위해, 모든 노드들이 그들의 상향링크 전송을 동기화하는 것을 가능하게 만든다.

실시예들에서, 신호는, 통신 채널에 걸친 전체적 신호 강도가 신호 강도 문턱값 초과이도록, 자체 신호 강도(own signal strength)로, 감지된 미사용 자원 단위들의 서브세트에서만 방출된다.

이 구성은 제한된 용량들을 갖는 노드들(예를 들어, 미사용 RU들의 개수 미만인 제한된 수의 RU들에서 신호를 방출할 수 있는 노드들)이 레거시 노드들에 의한 채널 검출을 충족시키기 위해 신호 강도를 적합화(adapt)시키는 것을 가능하게 만든다.

그에 부가하여, 이 구성은, 신호가 송신되어야 하는 자원 단위들의 개수를 제한하는 것에 의해, 일부 노드들이 에너지 소비를 감소시키는 데 도움이 될 수 있다.

실시예들에서, 액세스 포인트 또는 노드(모니터링 노드로서 기능함)가 통신 채널을 형성하는 모든 자원 단위들이 사용되지 않는다고 감지하면, 액세스 포인트 또는 노드(모니터링 노드로서 기능함)는 통신 채널을 형성하는 그 자원 단위들에서 신호를 방출하지 않는다. 이 구성은 유리하게도 통신 채널을 자유롭게 해준다. 따라서 대역폭의 사용이 최적화되고 보다 공정하게 된다.

노드들 중 하나의 노드(즉, 액세스 포인트가 아님)가 신호를 방출하는 실시예들에서, 본 방법은, 그 노드에서,

감지 기간 동안 하나의 자원 단위에서 데이터를 전송하는 단계, 및

노드가 어느 자원 단위에서 데이터를 전송하는지에 기초하여, 어느 미사용 자원 단위 또는 단위들에서 신호를 방출할지를 결정하는 단계를 포함한다.

이러한 결정은 액세스 포인트가 신호 방출 노드들을 트리거 프레임 내에 특정하게 하는 것을 회피할 수 있다. 따라서 트리거 프레임 내의 비트들이 절감된다.

특정 실시예에서, 자원 단위들이 통신 채널 내에서 순서화되고, 신호를 방출할 미사용 자원 단위 또는 단위들이 자원 단위들의 순서와 관련하여 추가로 결정된다. 예를 들어, 노드는 노드가 데이터를 전송하고 있는 제1 RU 이후의 RU 또는 RU들에서 신호를 모니터하고 (필요한 경우) 방출할 수 있다.

실시예들에서, 트리거 프레임은 통신 채널의 각각의 미사용 자원 단위에서 신호를 방출하도록 허용되어 있는 특정 노드를 표시한다.

대안의 실시예들에서, 트리거 프레임은, 이 자원 단위 - 사용되지 않는 경우 - 에서 신호를 방출하도록 허용되어 있는, 자원 단위마다의 특정 노드를 표시한다.

이 구성은 어느 노드가 특정 미사용 RU에서 신호를 송신해야 하는지의 결정을 매우 간단하도록 만들어준다. 이것은 경량(적은 자원들을 갖는) 노드들을 갖는 네트워크들에 특히 적합화되어 있다.

실시예들에서, 본 방법은 감지 기간 동안 통신 채널에 걸친 전체적 신호 강도를 평가하는 단계를 추가로 포함하고;

여기서 감지된 미사용 자원 단위 또는 단위들에서 신호를 방출하는 단계는 평가된 전체적 신호 강도에 의존한다.

이 구성은 신호가 미사용 RU들에서 체계적으로 송신되게 하는 것을 회피한다. 이러한 신호는 전체적 신호 강도와 관련하여 요구된 경우에만 방출된다. 그 결과 (유용하지 않을 때 신호를 방출하지 않는 것에 의해) 에너지가 절감될 수 있다.

특정 실시예에서, 신호는 통신 채널에 걸친 전체적 신호 강도가 신호 강도 문턱값 초과이도록 자체 신호 강도로 방출된다. 이 구성은 신호를 방출하는 노드/액세스 포인트에서의 에너지의 사용을 최적화한다.

노드들 중 하나의 노드(즉, 액세스 포인트가 아님)가 신호를 방출하는 특정 실시예에서, 트리거 프레임은, 통신 채널 내의 감지된 미사용 자원 단위 또는 단위들에서 신호를 방출할지 여부를 결정하기 위해, 평가된 전체적 신호 강도와 비교될 신호 강도 문턱값을 포함한다. 따라서 AP는 노드들에게 강제로 강한 신호들을 방출하게 할 수 있고, 따라서 숨겨진 노드들이 네트워크에 액세스하지 못하게 할 수 있다.

실시예들에서, 트리거 프레임은 통신 채널의 어느 자원 단위 또는 단위들이 특정된 노드들을 위해 예약되어 있는지(즉, 스케줄링된 RU들) 및 노드들이 통신 채널의 어느 자원 단위 또는 단위들에 랜덤하게, 즉 경쟁 방식(contention scheme)을 사용하여 액세스하는지(즉, 스케줄링된 RU들)를 정의한다.

실시예들에서, 트리거 프레임이 다른 통신 채널 또는 채널들을 예약하기 위해 하나 이상의 다른 통신 채널들에 걸쳐 복제되고, 트리거 프레임은 각자의 특정된 노드들이 데이터를 전송하도록 허용되어 있는 하나 이상의 스케줄링된 자원 단위들 및 노드들이 랜덤하게 액세스하는 하나 이상의 랜덤 자원 단위들을 정의하며,

여기서 스케줄링된 자원 단위들 및 랜덤 자원 단위들은 예약된 통신 채널들에 걸쳐 실질적으로 균일하게 분포된다.

이 구성은 또한 레거시 노드들이 20MHz 채널의 RU들의 서브파트만이 사용되는 20MHz 채널에서의 활동을 검출하지 못할 위험 그리고 따라서 충돌 위험을 감소시킨다.

이것은 스케줄링된 RU들 및 랜덤 RU들의 균일한 분포로 인한 것이다. 실제로, 스케줄링된 RU들이 연관된 노드들에 의해 사용되기가 더 쉽기 때문에, 앞서 정의된 구성은 통신 채널이 아주 낮은 전체적인 에너지 레벨을 가질 위험을 감소시킨다. 레거시 노드들은 통계적으로 채널을 사용중인 것으로 보다 자주 감지하며, 따라서 충돌이 발생하는 것을 막는다.

특정 실시예에서, 균일한 분포를 적용하는 것은 스케줄링된 자원 단위들의 개수에 의존하며, 스케줄링된 자원 단위들의 개수가 액세스 포인트 및 노드들이 복합 채널에 액세스하기 위해 경쟁하는 1차 통신 채널을 형성하는 자원 단위들의 개수 미만인 경우, 스케줄링된 자원 단위들이 1차 통신 채널 내에 집중된다. 일 변형에서, 스케줄링된 자원 단위들의 개수가 통신 채널들의 개수 미만인 경우, 스케줄링된 자원 단위들이 단일 통신 채널(바람직하게는 1차 채널) 내에 집중된다.

본 발명의 제2 주요 실시예들은, 액세스 포인트의 관점에서, 액세스 포인트 및 복수의 노드들을 포함하는 무선 네트워크에서의 무선 통신 방법을 제공하며, 본 방법은, 액세스 포인트에서, 복제된 트리거 프레임들을 노드들에게 송신하는 단계 - 복제된 트리거 프레임들은 순서화된 복수의 자원 단위들로 각각이 이루어진 복수의 통신 채널들을 예약하고, 복제된 트리거 프레임들은 각자의 특정된 노드들이 데이터를 전송하도록 허용되어 있는 하나 이상의 스케줄링된 자원 단위들 및 노드들이 랜덤하게(즉, 경쟁 방식을 사용하여) 액세스하는 하나 이상의 랜덤 자원 단위들을 정의함 - 를 포함하고,

여기서 스케줄링된 자원 단위들 및 랜덤 자원 단위들은 복수의 통신 채널들에 걸쳐 실질적으로 균일하게 분포된다.

본 발명의 동일한 제2 주요 실시예들은, 노드의 관점에서, 액세스 포인트 및 복수의 노드들을 포함하는 무선 네트워크에서의 무선 통신 방법을 제공하며, 본 방법은, 상기 노드들 중 하나의 노드에서, 복제된 트리거 프레임들을 액세스 포인트로부터 수신하는 단계 - 복제된 트리거 프레임들은 순서화된 복수의 자원 단위들로 각각이 이루어진 복수의 통신 채널들을 예약하고, 복제된 트리거 프레임들은 각자의 특정된 노드들이 데이터를 전송하도록 허용되어 있는 하나 이상의 스케줄링된 자원 단위들 및 노드들이 랜덤하게 액세스하는 하나 이상의 랜덤 자원 단위들을 정의함 - 를 포함하고,

레거시 노드들이 20MHz 채널의 RU들의 서브파트만이 사용되는 20MHz 채널에서의 활동을 검출하지 못할 위험이 감소된다. 따라서 충돌 위험이 감소된다.

이것은 스케줄링된 RU들 및 랜덤 RU들을 통신 채널들에 걸쳐 균일하게 분포시키는 것에 의해 달성된다. 그 결과, 스케줄링된 RU들이 연관된 노드들에 의해 사용되기가 더 쉽기 때문에, 제2 주요 실시예들은 통신 채널이 아주 낮은 전체적인 에너지 레벨을 가질 위험을 감소시킨다. 레거시 노드들은 통계적으로 채널을 사용중인 것으로 보다 자주 감지하며, 따라서 충돌이 발생하는 것을 막는다.

상관적으로, 본 발명은 복수의 노드들을 역시 포함하는 무선 네트워크에서 액세스 포인트로서 기능하는 통신 디바이스를 제공하고, 액세스 포인트로서 기능하는 통신 디바이스는 복제된 트리거 프레임들을 노드들에게 송신하는 단계 - 복제된 트리거 프레임들은 순서화된 복수의 자원 단위들로 각각이 이루어진 복수의 통신 채널들을 예약하고, 복제된 트리거 프레임들은 각자의 특정된 노드들이 데이터를 전송하도록 허용되어 있는 하나 이상의 스케줄링된 자원 단위들 및 노드들이 랜덤하게 액세스하는 하나 이상의 랜덤 자원 단위들을 정의함 - 를 수행하도록 구성된 적어도 하나의 마이크로프로세서를 포함하며,

노드의 관점에서, 본 발명은 또한 액세스 포인트 및 복수의 노드들을 포함하는 무선 네트워크에서의 통신 디바이스를 제공하고, 본 통신 디바이스는 노드들 중 하나의 노드이고 복제된 트리거 프레임들을 액세스 포인트로부터 수신하는 단계 - 복제된 트리거 프레임들은 순서화된 복수의 자원 단위들로 각각이 이루어진 복수의 통신 채널들을 예약하고, 복제된 트리거 프레임들은 각자의 특정된 노드들이 데이터를 전송하도록 허용되어 있는 하나 이상의 스케줄링된 자원 단위들 및 노드들이 랜덤하게 액세스하는 하나 이상의 랜덤 자원 단위들을 정의함 - 를 수행하도록 구성된 적어도 하나의 마이크로프로세서를 포함하며,

실시예들에서, 균일한 분포를 적용하는 것은 스케줄링된 자원 단위들의 개수에 의존하며, 스케줄링된 자원 단위들의 개수가 액세스 포인트 및 노드들이 복합 채널에 액세스하기 위해 경쟁하는 1차 통신 채널을 형성하는 자원 단위들의 개수 미만인 경우, 스케줄링된 자원 단위들이 1차 통신 채널 내에 집중된다. 일 변형에서, 스케줄링된 자원 단위들의 개수가 통신 채널들의 개수 미만인 경우, 스케줄링된 자원 단위들이 단일 통신 채널(바람직하게는 1차 채널) 내에 집중된다.

실시예들에서, (액세스 포인트에서의 또는 하나의 노드에서의) 방법은:

트리거 프레임의 송신(AP의 경우) 또는 수신(노드의 경우) 이후에 감지 기간 동안 어떤 데이터 전송도 진행 중이지 않은 적어도 하나의 미사용 자원 단위를 감지하는 단계; 및

감지된 미사용 자원 단위 또는 단위들에서 신호를 방출하는 단계를 추가로 포함한다.

이 구성에서, 20MHz 통신 채널에 걸친 전체적인 에너지 레벨은 따라서 ED 문턱값을 넘어 상승될 수 있다. 그 결과, 어떤 레거시 노드도 이 채널을 유휴라고 감지하지 않게 될 것이다. 충돌들이 회피된다.

제1 주요 실시예들을 참조하여 앞서 설명된 모든 실시예들이 이 구성에 적용될 수 있다.

본 발명의 다른 양태는, 무선 네트워크의 디바이스 내의 마이크로프로세서 또는 컴퓨터 시스템에 의해 실행될 때, 디바이스로 하여금 앞서 정의된 바와 같은 임의의 방법을 수행하게 하는 프로그램을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체에 관한 것이다.

비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는 방법들 및 노드 디바이스들과 관련하여 이상에서 그리고 이하에서 기재되는 것들과 유사한 특징들 및 장점들을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 양태는, 실질적으로 첨부 도면들 중 도 8a 또는 도 8b를 참조하여 본원에 설명된 바와 같은 그리고 도 8a 또는 도 8b에 도시된 바와 같은, 액세스 포인트 및 복수의 노드들을 포함하는 무선 네트워크에서의 무선 통신 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 방법들의 적어도 일부들은 컴퓨터 구현될 수 있다. 그에 따라, 본 발명은 전적으로 하드웨어인 실시예(entirely hardware embodiment), 전적으로 소프트웨어인 실시예(entirely software embodiment)(펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로 코드(micro-code) 등을 포함함) 또는 소프트웨어 양태 및 하드웨어 양태를 겸비하는 실시예 - 이들 모두는 일반적으로 본원에서 "회로", "모듈", 또는 "시스템"이라고 지칭될 수 있음 - 의 형태를 취할 수 있다. 게다가, 본 발명은 임의의 유형적 표현 매체(tangible medium of expression)에 포함된(embodied) 컴퓨터 프로그램 제품 - 매체에 포함된 컴퓨터 사용가능 프로그램 코드를 가짐 - 의 형태를 취할 수 있다.

본 발명이 소프트웨어로 구현될 수 있기 때문에, 본 발명은 프로그래밍가능 장치에 제공하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드로서 임의의 적당한 캐리어 매체(carrier medium) 상에 구현될 수 있다. 유형적 캐리어 매체(tangible carrier medium)는, 하드 디스크 드라이브, 자기 테이프 디바이스 또는 솔리드 스테이트 메모리 디바이스(solid state memory device) 등과 같은, 저장 매체를 포함할 수 있다. 일시적 캐리어 매체(transient carrier medium)는, 전기 신호, 전자 신호, 광학 신호, 음향 신호, 자기 신호 또는 전자기 신호, 예컨대, 마이크로파 또는 RF 신호와 같은, 신호를 포함할 수 있다.

본 발명의 추가의 장점들은 도면들 및 상세한 설명을 검토할 때 통상의 기술자에게 명백해질 것이다. 본 발명의 실시예들이 이제부터 하기의 도면들을 참조하여, 단지 예로서, 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 전형적인 무선 통신 시스템을 예시한 도면;
도 2는 IEEE 802.11 표준에 따른 종래의 통신 메커니즘을 개략적으로 예시하는 타임라인(timeline);
도 3은 본 기술분야에 공지된 바와 같은 20 MHz, 40 MHz, 80 MHz 또는 160 MHz의 채널 대역폭을 지원하는 802.11ac 채널 할당(channel allocation)을 예시한 도면;
도 4는 802.11ax 상향링크 OFDMA 전송 방식의 일 예를 예시한 것으로서, 여기서 AP는 본 기술분야에 공지된 바와 같이 80 MHz 채널에서의 OFDMA 서브채널들(자원 단위들)의 전송 기회를 예약하기 위해 트리거 프레임을 발행함;
도 5는 예시적인 랜덤 할당(random allocation)에 따른 예시적인 통신 라인(communication line)들을 예시한 도면;
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 통신 디바이스 또는 스테이션(station)의 개략적 표현을 도시한 도면;
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 무선 통신 디바이스의 개략적 표현을 도시한 도면;
도 8은 레거시 스테이션들이 802.11ax 무선 매체에서의 서브채널들(OFDMA 자원 단위들)에서 전송들을 검출할 수 있게 하는 본 발명의 일 실시예의 개괄적인 단계들을, 2개의 플로차트들을 사용하여, 예시한 도면;
도 9는 본 발명에 따른 예시적인 통신 라인들을 예시한 도면;
도 10은, 본 발명의 다른 실시예들에 따라 사용될 수 있는, 'RU 정보 엘리먼트(RU Information Element)'(1010)의 포맷을 제시한 도면.

본 발명이 이제부터 비제한적인 예시적인 특정 실시예들에 의해 그리고 도면들을 참조하여 설명될 것이다.

도 1은 몇 개의 통신 노드들(또는 스테이션들)(101 내지 107)이, 중앙 스테이션 또는 액세스 포인트(AP)(110)의 관리 하에서, WLAN(wireless local area network)의 무선 전송 채널(100)을 통해 데이터 프레임들을 교환하는 통신 시스템을 예시하고 있다. 무선 전송 채널(100)은 단일 채널 또는 복합 채널을 형성하는 복수의 채널들로 구성된 동작 주파수 대역에 의해 정의된다.

데이터 프레임들을 송신하기 위해 공유 무선 매체에 액세스하는 것은, 반송파를 감지하고 공간 및 시간에서 동시 전송들을 분리시키는 것에 의해 충돌을 회피하기 위한, CSMA/CA 기법에 기초하고 있다.

CSMA/CA에서의 반송파 감지는 물리적 메커니즘과 가상 메커니즘 둘 다에 의해 수행된다. 가상 캐리어 감지(virtual carrier sensing)는 데이터 프레임들의 전송 이전에 매체를 예약하기 위해 제어 프레임들을 전송하는 것에 의해 달성된다.

다음에, 소스 노드는, 데이터 프레임들을 전송하기 전에, 먼저 물리적 메커니즘을 통해 적어도 하나의 DIFS(DCF InterFrame Spacing) 기간(time period) 동안 유휴인 매체를 감지하려고 시도한다.

그렇지만, 공유 무선 매체가 DIFS 기간 동안 사용중이라는 것이 감지되면, 소스 노드는 무선 매체가 유휴로 될 때까지 계속하여 대기한다. 그렇게 하기 위해, 소스 노드는, [0, CW] - CW(정수)는 경쟁 윈도우(Contention Window)라고 지칭됨 - 사이에서 랜덤하게 선택된, 다수의 타임슬롯들 이후에 만료되도록 설계된 카운트다운 백오프 카운터(countdown backoff counter)를 시작한다. 이 백오프 메커니즘 또는 절차는 랜덤한 간격 동안 전송 시간을 연기시키고, 따라서 공유 채널에서의 충돌 가능성을 감소시키는 충돌 회피 메커니즘의 기초이다. 백오프 기간 이후에, 매체가 유휴이면 소스 노드는 데이터 프레임들 또는 제어 프레임들을 송신할 수 있다.

무선 데이터 통신의 하나의 문제는 소스 노드가 송신하는 동안 리스닝(listen)하는 것이 가능하지 않고, 따라서 소스 노드가 채널 페이딩(channel fading) 또는 간섭 또는 충돌 현상들로 인한 데이터 손상(data corruption)을 검출하지 못하게 된다는 것이다. 소스 노드는 송신된 데이터 프레임들의 손상을 인식하지 못한 채로 있고 불필요하게 프레임들을 계속 전송하며, 따라서 액세스 시간을 낭비한다.

CSMA/CA의 충돌 회피 메커니즘은 따라서, 송신된 데이터 프레임들의 손상이 발생하지 않았다는 것을 소스 노드에 통지하기 위해, 프레임들이 성공적으로 수신되면 송신된 데이터 프레임들의 긍정 확인응답(positive acknowledgement, ACK)을 수신측 노드에 의해 제공한다.

ACK는 데이터 프레임의 수신의 종료 시에, SIFS(Short InterFrame Space)라고 불리는 기간 직후에, 전송된다.

소스 노드가 특정된 ACK 타임아웃 내에 ACK를 수신하지 않거나 채널에서 상이한 프레임의 전송을 검출하면, 소스 노드는 데이터 프레임 손실(data frame loss)을 추론할 수 있다. 그 경우에, 소스 노드는 일반적으로 앞서 언급된 백오프 절차에 따라 프레임 전송을 재스케줄링(reschedule)한다. 그렇지만, 이것은, ACK만이 손상되었고 데이터 프레임들은 수신측 노드에 의해 올바르게 수신된 경우, 대역폭 낭비로 볼 수 있다.

CSMA/CA의 충돌 회피 효율성을 개선시키기 위해, 4-웨이 핸드쉐이킹 메커니즘(four-way handshaking mechanism)이 임의로 구현된다. 하나의 구현은, 802.11 표준에 정의된, RTS/CTS 교환이라고 알려져 있다.

RTS/CTS 교환은 이하에서 설명되는 바와 같이 802.11 표준에서 TXOP라고 불리는 전송 기회 동안 데이터 프레임들을 전송하기 전에 무선 매체를 예약하기 위해 제어 프레임들을 교환하고, 따라서 데이터 전송들을 임의의 추가적인 충돌들로부터 보호하는 것이다.

도 2는 802.11 매체의 20 MHz 채널을 통한 종래의 통신 동안의 3개의 노드 그룹들: 전송측 또는 소스 노드(20), 수신측 또는 수신지(addressee) 또는 목적지 노드(21) 및 현재 통신에 관여되지 않은 다른 노드들(22)의 거동을 예시하고 있다.

데이터를 전송하기 전에 백오프 프로세스(270)를 시작할 때, 스테이션, 예컨대, 소스 노드(20)는 앞서 설명된 바와 같이 자신의 백오프 시간 카운터를 랜덤 값으로 초기화한다. 백오프 시간 카운터는, 무선 매체가 유휴로 감지되는 한, 매 타임 슬롯 간격(time slot interval)(260)마다 한 번 디크리먼트(decrement)된다(카운트다운은 도면에 도시된 바와 같이 T0(23)으로부터 시작한다).

채널 감지는, 예를 들어, CCA(Clear-Channel-Assessment) 신호 검출을 사용하여 수행된다.

CCA는, IEEE 802.11-2007 표준들에서, PMD(Physical Medium Dependant) 및 PLCP(Physical Layer Convergence Protocol) 계층의 일부로서 정의된 WLAN 반송파 감지 메커니즘이다. CCA는 두 가지 기능들을 포함한다:

수신측 노드가 802.11 프레임 프리앰블을 검출하고 디코딩할 수 있는 것인 반송파 감지(Carrier Sense)(CCA-CS). PLCP 헤더 필드로부터, 매체가 점유될 지속 시간(time duration)이 추론될 수 있고, 이러한 802.11 프레임 프리앰블이 검출될 때, CCA 플래그는 데이터 전송의 종료 때까지 사용중으로 유지된다.

수신측 노드가 특정 20MHz 채널에서 비-802.11 에너지를 검출하고 데이터 전송을 백오프시킬 수 있는 것인 에너지 검출(Energy Detect)(CCA-ED). 실제로, 20MHz 채널에 걸친 에너지의 레벨이 감지되고 802.11 에너지 채널을 갖는 또는 갖지 않는 채널 상태를 구별해주는 ED 문턱값과 비교된다. ED 문턱값은, 예를 들어, 노드의 PHY 계층의 최소 민감도보다 20dB 높도록 정의된다. 대역내 신호 에너지가 이 문턱값을 넘어서면, 매체 에너지가 새로 문턱값 미만으로 될 때까지 CCA가 사용중으로 유지된다.

802.11 표준에서의 시간 단위는 'aSlotTime' 파라미터라고 불리는 슬롯 시간이다. 이 파라미터는 PHY(물리) 계층에 의해 특정된다(예를 들어, aSlotTime은 802.11n 표준의 경우 9μs임). 모든 전용 공간 지속시간(dedicated space duration)들(예컨대, 백오프)은 이 시간 단위의 배수들을 SIFS 값에 가산한다.

백오프 시간 카운터는, 무선 매체 채널에서 전송이 검출될 때, '프리즈되거나(frozen)' 일시중지(suspend)된다(자신의 백오프 시간 카운터가 디크리먼트된 다른 노드들(22)에 대해 카운트다운이 T1(24)에서 중단된다).

백오프 시간 카운터의 카운트다운은, DIFS 기간 이후에, 무선 매체가 새로 유휴로 감지될 때 재개(resume)되거나 재활성화(reactivate)된다. 소스 노드(20)에게 부여된 전송 기회(TXOP)가 종료되고 DIFS 기간(28)이 경과하자마자 T2(25)에서 다른 노드들에 대해 이러하다. DIFS(28)(DCF inter-frame space)는 따라서 일부 데이터를 전송하려고 시도하기 전의 소스 노드에 대한 최소 대기 시간을 정의한다. 실제로, DIFS = SIFS + 2 * aSlotTime이다.

백오프 시간 카운터가 T1에서 제로(zero)(26)에 도달할 때, 타이머는 만료되고, 대응하는 노드(20)는 TXOP를 부여받기 위해 매체에 대한 액세스를 요청하고, 백오프 시간 카운터가 새로운 랜덤 백오프 값을 사용하여 재초기화(reinitialize)된다(29).

RTS/CTS 방식을 구현하는 도면의 예에서, T1에서, 데이터 프레임들(230)을 전송하고자 하는 소스 노드(20)는 채널이 DIFS 동안 유휴로 감지된 직후에 또는 앞서 설명된 바와 같은 백오프 기간 이후에, 데이터 프레임들 자체 대신에, 무선 매체를 예약하기 위한 매체 액세스 요청으로서 기능하는 특별한 짧은 프레임 또는 메시지를 송신한다.

매체 액세스 요청은 RTS(Request-To-Send) 메시지 또는 프레임이라고 알려져 있다. RTS 프레임은 일반적으로 소스 노드 및 수신측 노드("목적지(21)")의 주소들 및 무선 매체가 제어 프레임들(RTS/CTS) 및 데이터 프레임들(230)을 전송하기 위해 예약되어야 하는 지속시간을 포함한다.

RTS 프레임을 수신할 때 그리고 무선 매체가 유휴라고 감지되면, 수신측 노드(21)는, SIFS 기간(27)(예를 들어, 802.11n 표준의 경우 SIFS는 16 μs임) 이후에, CTS(Clear-To-Send) 프레임이라고 알려져 있는, 매체 액세스 응답으로 응답한다. CTS 프레임은 또한 소스 노드 및 수신측 노드의 주소들을 포함하고, CTS 프레임이 송신되기 시작하는 시점으로부터 계산되는, 데이터 프레임들을 전송하는 데 필요한 잔여 시간(remaining time)을 표시한다.

CTS 프레임은, 소스 노드(20)에 의해, 주어진 지속 시간 동안 공유 무선 매체를 예약하라는 그의 요청의 확인응답으로서 간주된다.

따라서, 소스 노드(20)는 고유한 유니캐스트(unicast)(하나의 소스 주소 및 하나의 수신지 또는 목적지 주소) 프레임들을 사용하여 데이터(230)를 송신하기 전에 수신측 노드(21)로부터 CTS 프레임(220)을 수신하기를 기대한다.

소스 노드(20)는 따라서 CTS 프레임(220)을 올바르게 수신할 때 그리고 새로운 SIFS 기간(27) 이후에 데이터 프레임들(230)을 송신하도록 허용된다.

ACK 프레임(240)은 송신된 데이터 프레임들을 올바르게 수신한 후에, 새로운 SIFS 기간(27) 이후에 수신측 노드(21)에 의해 송신된다.

소스 노드(20)가 특정된 ACK 타임아웃 내에서 (일반적으로 TXOP 내에서) ACK(240)를 수신하지 않으면, 또는 소스 노드(20)가 무선 매체에서 상이한 프레임의 전송을 검출하면, 소스 노드(20)는 새로 백오프 절차를 사용하여 프레임 전송을 재스케줄링한다.

RTS/CTS 4-웨이 핸드쉐이킹 메커니즘(210/220)이 802.11 표준에서는 임의적이기 때문에, 소스 노드(20)가 자신의 백오프 시간 카운터가 제로에 도달할 때(즉, T1에서) 즉각 데이터 프레임들(230)을 송신하는 것이 가능하다.

RTS 프레임 및 CTS 프레임에 정의된 전송을 위한 요청된 지속 시간은 부여받은 전송 기회(TXOP)의 길이를 정의하고, 무선 네트워크 내의 임의의 리스닝 노드(listening node)(도 2에서의 "다른 노드들(22)")에 의해 판독될 수 있다.

그렇게 하기 위해, 각각의 노드는, 매체가 사용중인 채로 있을 것으로 알려진 지속 시간을 저장하기 위해, NAV(network allocation vector)라고 알려진 데이터 구조를 메모리에 가지고 있다. 리스닝 노드(22)는, 자신에게 어드레싱되지 않은 제어 프레임(RTS(210) 또는 CTS(220))을 리스닝할 때, 그의 NAV들(RTS와 연관된 NAV(255) 및 CTS와 연관된 NAV(250))을 제어 프레임에 특정되어 있는 요청된 전송 지속 시간으로 업데이트한다. 리스닝 노드들(22)은 따라서 무선 매체가 사용중인 채로 있을 지속 시간을 메모리에 유지한다.

다른 노드들(22)의 무선 매체에 대한 액세스는 결과적으로, 그들의 연관된 타이머를 일시중지(31)시키는 것에 의해 그리고 이어서 나중에 NAV가 만료될 때 타이머를 재개(32)시키는 것에 의해, 연기된다(30).

이것은 리스닝 노드들(22)이 그 기간 동안 어떤 데이터 프레임들 또는 제어 프레임들도 전송하지 못하게 한다.

수신측 노드(21)가 메시지/프레임 충돌로 인해 또는 페이딩으로 인해 RTS 프레임(210)을 올바르게 수신하지 못할 수 있다. 수신측 노드(21)가 RTS 프레임(210)을 수신하더라도, 수신측 노드(21)가 CTS(220)로 항상 응답할 수 있는 것은 아닌데, 그 이유는, 예를 들어, 그의 NAV가 설정되어 있기 때문이다(즉, 다른 노드가 매체를 이미 예약했기 때문이다) 어느 경우든지, 소스 노드(20)는 새로운 백오프 절차에 들어간다.

RTS/CTS 4-웨이 핸드쉐이킹 메커니즘은 시스템 성능의 면에서, 상세하게는 경쟁 프로세스에 관여된 메시지들의 길이를 감소시키기 때문에 큰 프레임들과 관련하여 매우 효율적이다.

상세히 말하면, 각각의 통신 노드에 의한 완벽한 채널 감지를 가정하면, 충돌은 DIFS(28)(DCF inter-frame space) 이후에 동일한 시간 슬롯 내에서 2개(또는 그 이상)의 프레임들이 전송될 때 또는 노드들의 백오프 카운터가 거의 동시에(T1에서) 제로에 도달했을 때에만 충돌이 발생할 수 있다. 소스 노드들 둘 다가 RTS/CTS 메커니즘을 사용하면, 이 충돌은 RTS 프레임들에 대해서만 발생할 수 있다. 다행히도, 이러한 충돌은 소스 노드들에 의해 조기에 검출되는데, 그 이유는 어떤 CTS 응답도 수신되지 않았다고 신속하게 결정되기 때문이다.

앞서 기술된 바와 같이, 원래의 IEEE 802.11 MAC은 각각의 데이터 프레임(230)이 수신된 후에 확인응답(ACK) 프레임(240)을 항상 송신한다.

그렇지만, 이러한 충돌들은 무선 네트워크가 최적으로 기능하는 것을 제한한다. 앞서 기술된 바와 같이, 다양한 무선 노드들로부터의 동시적인 전송 시도들은 충돌들을 가져온다. 802.11 백오프 절차는 충돌 회피를 위한 기본 해결책으로서 DCF 모드에 대해 처음으로 도입되었다. 부상하는 IEEE 802.11n/ac/ax 표준들에서, 모바일 스테이션들 또는 노드들 간의 분산 액세스를 지원하기 위한 기본적인 접근법으로서 백오프 절차가 여전히 사용된다.

대역폭 집약적인 애플리케이션들을 지원하기 위해 보다 빠른 무선 네트워크들에 대한 계속 증가하는 요구를 충족시키기 위해, 802.11ac는 다중 채널 동작들을 통한 보다 큰 대역폭 전송을 목표로 삼고 있다. 도 3은 20 MHz, 40 MHz, 80 MHz 또는 160 MHz의 복합 채널 대역폭을 지원하는 802.11ac 채널 할당을 예시하고 있다.

IEEE 802.11ac는, 데이터를 전송하기 위해 무선 네트워크 상의 임의의 802.11ac 노드에 의해 예약될 수 있는 독특한 미리 정의된 복합 채널 구성들을 형성하기 위해, 20MHz 채널들의 제한된 수의 미리 정의된 서브세트들을 지원한다.

미리 정의된 서브세트들은 도면에 도시되어 있으며, 20 MHz 및 40 MHz만이 802.11n에 의해 지원되는 것과 비교하여, 20MHz, 40MHz, 80MHz 및 160MHz 채널 대역폭들에 대응한다. 실제로, 보다 넓은 통신 복합 채널들을 형성하기 위해 20 MHz 컴포넌트 채널(component channel)들(300-1 내지 300-8)이 연결(concatenate)된다.

802.11ac 표준에서, 각각의 미리 정의된 40MHz, 80MHz 또는 160MHz 서브세트의 채널들은 동작 주파수 대역 내에서 연속적이며, 즉 동작 주파수 대역에서 순서화된 대로 복합 채널 내의 어떤 홀(hole)(누락된 채널)도 허용되지 않는다.

160 MHz 채널 대역폭은, 주파수 연속적일 수 있거나 그렇지 않을 수 있는, 2개의 80 MHz 채널들로 이루어져 있다. 80 MHz 채널 및 40 MHz 채널은, 각각, 2개의 인접한 또는 연속적인 40 MHz 채널 및 20 MHz 채널들로, 각각, 이루어져 있다.

노드는 "1차 채널"(300-3)에서 EDCA(enhanced distributed channel access) 메커니즘을 통해 TxOP를 부여받는다. 실제로, 대역폭을 갖는 각각의 복합 채널에 대해, 802.11ac는 하나의 채널을 "1차" - 복합 채널에 액세스하기 위해 경쟁하는 데 사용된다는 것을 의미함 - 로서 지정한다. 1차 20MHz 채널은 동일한 기본 세트(basic set)에 속하는 모든 노드들(STA들)에 공통이다 - 즉, 동일한 로컬 액세스 포인트(AP)에 의해 관리되거나 그에 등록됨 -.

그렇지만, 다른 레거시 노드(즉, 동일한 세트에 속하지 않음)가 2차 채널들을 사용하지 않도록 하기 위해, 복합 채널을 예약하는 제어 프레임들(예컨대, RTS 프레임/CTS 프레임)이 이러한 복합 채널의 각각의 20MHz 채널에 걸쳐 복제되는 것이 제공된다.

앞서 언급된 바와 같이, IEEE 802.11ac 표준은 최대 4개 또는 심지어 8개의 20 MHz 채널들이 바인딩(bind)될 수 있게 한다. 제한된 수의 채널들(유럽에서는 5 GHz 대역에서 19개)로 인해, 채널 포화(channel saturation)가 문제가 된다. 실제로, 인구 밀집 지역들에서는, 5 GHz 대역이 무선 LAN 셀당 20 또는 40 MHz 대역폭 사용으로도 포화되는 경향이 확실히 있을 것이다.

802.11ax 표준에서의 개발들은 밀집 환경들에 대한 무선 채널의 효율성과 사용을 향상시키려고 한다.

이 관점에서, 하향링크 방향 및 상향링크 방향 둘 다에서 상이한 사용자들로의 다수의 동시 전송들을 가능하게 하는, 다중 사용자 전송 특징들을 고려할 수 있다. 상향링크에서, 다수의 노드들이 동시에 전송할 수 있게 하는 것에 의해 충돌 확률을 완화시키기 위해 다중 사용자 전송들이 사용될 수 있다.

이러한 다중 사용자 전송을 실제로 수행하기 위해, 부여받은 20MHz 채널(300-1 내지 300-4)을, 예를 들어, OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기법에 기초하여, 주파수 영역에서 다수의 사용자들에 의해 공유되는, 부반송파들 또는 자원 단위(RU)들이라고도 지칭되는, 서브채널들(410)(기본 서브채널들)로 분할하는 것이 제안되어 왔다.

이것은 도 4를 참조하여 예시되어 있다.

OFDMA의 다중 사용자 특징은 AP가 경쟁을 향상시키기 위해 상이한 RU들을 상이한 노드들에게 할당할 수 있게 한다. 이것은 802.11 네트워크들 내에서의 경쟁 및 충돌을 감소시키는 데 도움이 될 수 있다.

AP가 (PLCP 헤더 내의 특정 표시들에 의해 지원되는) 다수의 데이터를 다수의 스테이션들에게 직접 송신할 수 있는 하향링크 OFDMA와는 달리, AP가 다양한 노드들로부터의 상향링크 통신을 트리거하기 위한 트리거 메커니즘이 채택되었다.

(선점된(pre-empted) TxOP 동안) 상향링크 다중 사용자 전송을 지원하기 위해, 802.11ax AP는 레거시 스테이션들(비-802.11ax 노드들)이 그들의 NAV를 설정하는 것 및 802.11ax 노드들이 자원 단위 할당을 결정하는 것 둘 다를 위한 시그널링 정보를 제공해야만 한다.

이하의 설명에서, 레거시라는 용어는, OFDMA 통신을 지원하지 않는 이전의 기술들의 802.11 노드들을 의미하는, 비-802.11ax 노드들을 지칭한다.

도 4의 예에 도시된 바와 같이, AP는 트리거 프레임(TF)(430)을 대상 802.11ax 노드들에게 송신한다. 대상 복합 채널의 대역폭 또는 폭이 TF 프레임에서 시그널링되며, 이는 20, 40, 80 또는 160 MHz 값이 추가된다는 것을 의미한다. TF 프레임은 1차 20MHz 채널을 통해 송신되고 대상 복합 채널을 형성하는 다른 20MHz 채널들 각각에 복제(레플리케이트)된다. 제어 프레임들의 복제에 대해 앞서 설명된 바와 같이, 모든 근방의 레거시 노드(비-HT 또는 802.11ac 노드들) - 그의 1차 채널에서 TF를 수신함 - 가 이어서 순서대로 그의 NAV를 TF 프레임에 특정된 값으로 설정할 것으로 예상된다. 이것은 이 레거시 노드들이 TXOP 동안 대상 복합 채널의 채널들에 액세스하지 못하게 한다.

트리거 프레임(TF)은, 하나 초과의 노드에 의해 랜덤하게 액세스될 수 있는, 적어도 하나의 자원 단위(RU)(410) 또는 "랜덤 RU"를 지정(designate)할 수 있다. 환언하면, TF에 AP에 의해 지정되거나 할당된 랜덤 RU들은 데이터를 송신하기 위해 통신 매체에 액세스하려고 하는 노드들 간의 경쟁을 위한 기초로서 역할할 수 있다. 이러한 랜덤 할당의 예시적인 실시예가 도 5에 의해 예시되어 있다.

트리거 프레임(TF)은 또한, 랜덤 RU들에 부가하여 또는 그들 대신에, 스케줄링된 자원 단위들을 지정할 수 있다. 스케줄링된 RU들은 특정 노드들을 위해 예약될 수 있으며, 이 경우에 이러한 RU들에 액세스하기 위한 경쟁이 필요하지 않다.

이와 관련하여, TF는 RU들의 유형(스케줄링된 또는 랜덤)을 특정하는 정보를 포함한다. 예를 들어, 태그(tag)는 TF에 정의된 모든 RU들이 스케줄링된(태그 = 1) 또는 랜덤(태그 = 0)이라는 것을 표시하는 데 사용될 수 있다. 랜덤 RU들과 스케줄링된 RU들이 TF 내에 혼합되어 있는 경우에, 비트맵(bitmap)(또는 임의의 다른 동등한 정보)이 각각의 RU의 유형을 정의하는 데 사용될 수 있다(비트맵은 통신 채널들 전체에 걸쳐 RU들의 알려진 순서를 따를 수 있다).

도 4의 예에서, 각각의 20MHz 채널은 주파수 영역에서, 전형적으로 5MHz 크기의, 4개의 서브채널들 또는 RU들(410)로 세분된다. 이 서브채널들(또는 자원 단위들)은 또한 "부반송파들"또는 "트래픽 채널들"이라고도 지칭된다.

물론, 20MHz를 분할하는 RU들의 개수가 4와 상이할 수 있다. 예를 들어, 2개 내지 9개의 RU들이 제공될 수 있다(따라서 각각이 10MHz 내지 약 2MHz의 크기를 가짐).

도 5는 TR에 표시된 랜덤 RU들에 액세스하기 위해 노드들에 의해 사용될 수 있는 예시적인 랜덤 할당 절차에 따른 예시적인 통신 라인들을 예시하고 있다. 이 랜덤 할당 절차는 데이터를 송신하기 위해 네트워크의 노드에 RU를 할당하기 위해 노드들의 백오프 카운터 값들을 재사용하는 것에 기초한다.

AP는 RU들을 정의하는 트리거 프레임(TR)을 랜덤 액세스에 의해 전송한다. 도면의 예에서, 동일한 대역폭을 갖는 8개의 RU들이 40MHz 복합 채널에 대해 정의되고, TF(430)는 복합 채널을 형성하는 2개의 20MHz 채널들에 복제된다. 환언하면, 네트워크는 각각의 20MHz 채널마다 4개의 OFDMA 자원 단위들을 핸들링하도록 구성된다.

각각의 노드(STA1 내지 STAn)는 수신측 AP와 관련하여 전송측 노드이며, 결과적으로, 각각의 노드는 적어도 하나의 활성 백오프 값(active backoff value)을 갖는다.

랜덤 할당 절차는, 활성 백오프를 갖는 복수의 노드들 중 한 노드에 대해, 경쟁을 위해 이용가능한 통신 매체의 서브채널들 또는 RU들을, 트리거 프레임으로부터, 결정하는 제1 단계, 고려된 노드에 로컬인 활성 백오프의 값이 이용가능한 것으로 검출된 RU(detected-as-available RU)들의 개수 이하인지를 검증하는 제2 단계를 포함하고, 이어서 데이터를 송신하는 단계가 백오프 값과 동일한 번호를 갖는 RU에서 수행된다.

환언하면, 랜덤 RU들이 TF에서 인덱싱될 수 있고, 각각의 노드는 노드의 백오프 값과 동일한 인덱스를 갖는 RU들을 사용한다.

도면에 도시된 바와 같이 일부 자원 단위들, 예를 들어, 인덱스가 2(410-2), 5, 7 및 8인 RU들은 사용될 수 없다. 이것은 랜덤화 프로세스로 인한 것이며, 본 예에서, TF가 송신될 때 노드들 중 어느 것도 2, 5, 7 또는 8과 동일한 백오프 값을 갖지 않는다는 사실로 인한 것이다.

20 MHz 채널 폭 입도(channel-width granularity)로 동작하는 레거시 802.11a/n/ac 노드들은 다양한 방식들로 트리거 프레임을 검출할 수 있다.

레거시 노드(802.11a/n/ac)가 그의 1차 채널이 TF가 복제된 20MHz 채널들(300) 중 하나에서 동작하는 경우에, 노드는 CCA(Clear Channel Assessment)를 사용하여 그의 활동을 연기시킬 수 있다. 정확하게 말하면, 노드는, 프리앰블 패킷 검출(preamble packet detection)(SD(Signal Detection)라고 불리움)을 비롯하여, 1차 채널에서 전체 CCA(full CCA)를 사용하고, 물리적 캐리어 감지(physical carrier sensing) 및 가상 캐리어 감지를 수행한다. 환언하면, 노드는 검출된 PLCP(Physical Layer Convergence Protocol) 프리앰블을 그의 1차 채널에서 수신된 TF로부터 디코딩하고, 그 정보를 사용하여 그의 NAV(Network Allocation Vector) 카운터를 설정한다.

레거시 노드(802.11n/ac)가 AP에 의해 사용되는 복합 채널 내에 그의 1차 채널을 갖지 않지만 복합 채널에 2차 채널(들)을 갖는 경우에, 노드는 2차 채널에서 감소된 CCA(reduced CCA)(신호가 디코딩가능하지 않기 때문에 ED(energy detection)라고 불리움)를 사용하고, 따라서 NAV 카운터를 설정하지 않는다.

1차 채널에서의 CCA는 레거시 노드가 트리거 프레임을 성공적으로 수신한 경우에만 설정된다. 추가의 OFDMA RU 전송들이 레거시 노드들에 의해 디코딩가능하지 않다는 것에 유의한다.

네트워크에의 신규 진입자(new comer)들에게, 또는 보다 고전적으로는 숨겨진 노드들을 경험하는 노드들에게 문제가 발생한다. 이러한 노드들은 OFDMA TXOP 동안(즉, TF가 전송된 후에) CCA 감지를 새로 수행할 수 있다.

그렇지만, 정의된 20MHz 채널 대역폭 내에서의 총 수신 RF(radiofrequency) 전력 또는 에너지의 측정이 TXOP(230) 동안 미사용 RU(free RU)들로 인해 어려움을 겪는다면, 레거시 노드가 그의 1차 채널에서 유의미한 신호(significant signal)를 검출할 수 없을지도 모른다. 문제는 주로, 802.11 레거시 노드들은 20MHz 부분들에 기초하여 매체의 이용가능성을 평가하는 반면, UL OFDMA 할당들은 보다 좁고 BSS 커버리지에 걸쳐 다양할 수 있다는 사실에서 비롯된다.

특정 20MHz 채널에서 얻어진 신호 에너지가 레거시 노드들에 의해 사용된 ED(energy detection) 문턱값(예를 들어, 20MHz 채널 폭의 경우 에너지 검출 문턱값은 -62dBm임) 아래로 떨어질 수 있기 때문에, 자원 단위들의 과소 사용(under-usage)이라는 전술한 문제가 주의해서 핸들링되어야만 한다.

실제로, 레거시 노드들이 충분한 신호 에너지를 검출하지 않자마자 과소 사용된(under-used) 20MHz 채널(즉, 일부 RU들이 사용되지 않는 채널)에서 충돌들이 발생할 수 있다. 환언하면, 미사용 RU들을 갖는 OFDMA TXOP(230)는 랜덤 RU들의 의도된 사용과 정반대인 충돌들의 증가(새로운 종류의 충돌로 이어짐)의 요인이다.

스케줄링된 RU들의 미사용은 레거시 노드들이 일부 RU들에서 OFDMA 트래픽을 충돌시키는 동일한 문제를 가져올 수 있다.

본 발명은 802.11ac 표준의 향상들에서 그리고 보다 정확하게는 밀집 무선 환경들이 이전의 제한들로 인해 어려움을 겪는 것으로 잘 확인된 802.11ax와 관련하여 특정의 적용분야가 있다.

본 발명은 충돌 위험은 제한하면서 대역폭의 보다 효율적인 사용을 갖는 개선된 무선 통신을 제공한다.

예시적인 무선 네트워크는 IEEE 802.11ac 네트워크(및 상위 버전들)이다. 그렇지만, 본 발명은 액세스 포인트(AP)(110) 및 다중 사용자 전송을 통해 데이터를 AP에게 전송하는 복수의 노드들(101 내지 107)을 포함하는 임의의 무선 네트워크에 적용된다. 본 발명은 대역폭의 보다 나은 사용을 요구하는 IEEE 802.11ax 네트워크(및 장래의 버전들)에서의 데이터 전송에 특히 적당하다.

이러한 네트워크에서의 다중 사용자 전송의 예시적인 관리는 도 1 내지 도 5를 참조하여 앞서 설명되었다.

본 발명의 제1 실시예들은, 무선 네트워크의 적어도 하나의 통신 채널을 예약하고 통신 채널을 형성하는 복수의 자원 단위들을 정의하는 트리거 프레임에 따라, 네트워크 내의 하나 이상의 디바이스들이 하기의 단계들을 수행하는 것을 제공한다:

트리거 프레임의 송신 또는 수신 이후에 감지(또는 모니터링) 기간 동안 어떤 데이터 전송도 진행 중이지 않은 적어도 하나의 미사용 자원 단위를 감지하는 단계; 및

감지된 미사용 자원 단위 또는 단위들에서 신호를 방출하는 단계.

바람직하게, 관여된 디바이스는 AP이다. 대안적으로, 노드들(100 내지 107) 중 하나의 노드가 관여될 수 있다.

20MHz 통신 채널에 걸친 전체적인 에너지 레벨은 따라서 ED 문턱값을 넘어 상승될 수 있다. 그 결과, 어떤 레거시 노드도 이 채널을 유휴라고 감지하지 않게 될 것이다. 충돌들이 회피된다.

본 발명의 제2 실시예들은 순서화된 복수의 자원 단위들로 각각이 이루어진 복수의 통신 채널들을 예약하기 위해 복제된 트리거 프레임들 - 복제된 트리거 프레임들은 각자의 특정된 노드들이 데이터를 전송하도록 허용되어 있는 하나 이상의 스케줄링된 자원 단위들 및 노드들이 랜덤하게(즉, 경쟁 방식을 사용하여) 액세스하는 하나 이상의 랜덤 자원 단위들을 정의함 - 이 송신되는 경우들에 관한 것이다. 제2 실시예들에서, 스케줄링된 자원 단위들 및 랜덤 자원 단위들이 복수의 통신 채널들에 걸쳐 실질적으로 균일하게 분포된다는 것이 제공된다. "실질적으로 균일하게 분포된"은 채널들에 걸쳐 실질적으로 동일한 수의 스케줄링된 자원 단위들을 갖는 것(즉, 2개의 채널들 사이의 스케줄링된 RU들의 개수의 차이는 1 이하임)이 추구된다는 것을 의미한다.

스케줄링된 RU들이 연관된 노드들에 의해 사용되기가 더 쉽기 때문에, 제2 실시예들은 통신 채널이 아주 낮은 전체적인 에너지 레벨을 가질 위험을 감소시킨다. 레거시 노드들은 통계적으로 채널을 사용중인 것으로 보다 자주 감지하며, 따라서 충돌이 발생하는 것을 막는다.

제1 및 제2 실시예들은 개별적으로, 또는 이하에서 추가로 기술되는 바와 같이 조합하여 구현될 수 있다.

도 6은, 본 발명의 적어도 하나의 실시예를 구현하도록 구성된, 무선 네트워크(100)의 통신 디바이스(600)를 개략적으로 예시하고 있다. 통신 디바이스(600)는 바람직하게는 마이크로 컴퓨터(micro-computer), 워크스테이션 또는 경량 휴대용 디바이스(light portable device)와 같은 디바이스일 수 있다. 통신 디바이스(600)는 바람직하게는 하기의 것들에 접속(connect)되는 통신 버스(613)를 포함한다:

CPU로 표시된, 마이크로프로세서와 같은, 중앙 처리 유닛(611);

본 발명을 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램들을 저장하기 위한, ROM으로 표시된, 판독 전용 메모리(607);

본 발명의 실시예들에 따른 방법들의 실행가능 코드를 저장하기 위한, RAM으로 표시된, 랜덤 액세스 메모리(612)는 물론, 본 발명의 실시예들에 따른 방법들을 구현하는 데 필요한 변수들 및 파라미터들을 기록하도록 적합화되어 있는 레지스터들; 및

디지털 데이터 패킷들 또는 프레임들 또는 제어 프레임들이 전송되는 무선 통신 네트워크(100), 예를 들어, 802.11ac 프로토콜에 따른 무선 통신 네트워크에 접속된 적어도 하나의 통신 인터페이스(602). 프레임들은, CPU(611)에서 실행 중인 소프트웨어 애플리케이션의 제어 하에서, 전송을 위해 RAM(612) 내의 FIFO 송신측 메모리(FIFO sending memory)로부터 네트워크 인터페이스에 기입되거나, RAM(612) 내의 FIFO 수신측 메모리(FIFO receiving memory) 내로의 수신 및 기입을 위해 네트워크 인터페이스로부터 판독된다.

임의로, 통신 디바이스(600)는 또한 하기의 컴포넌트들을 포함할 수 있다:

본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른 방법들을 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램들을 저장하기 위한, 하드 디스크와 같은, 데이터 저장 수단(604);

디스크(606)로부터 데이터를 판독하거나 상기 디스크 상에 데이터를 기입하도록 적합화된 디스크 드라이브인, 디스크(606)에 대한 디스크 드라이브(605);

키보드(610) 또는 임의의 다른 포인팅 수단에 의해, 디코딩된 데이터를 디스플레이하고 그리고/또는 사용자와의 그래픽 인터페이스로서 역할하기 위한 화면(609).

통신 디바이스(600)는, 각각이 데이터를 통신 디바이스(600)에 공급하기 위해 입출력 카드(도시되지 않음)에 접속되는, 예를 들어, 디지털 카메라(608)와 같은, 다양한 주변기기들에 임의로 접속될 수 있다.

바람직하게는, 통신 버스는 통신 디바이스(600)에 포함되거나 그에 접속된 다양한 요소(element)들 간의 통신 및 상호운용성(interoperability)을 제공한다. 버스라는 표현은 제한적이지 않으며, 상세하게는 중앙 처리 유닛은 통신 디바이스(600)의 임의의 요소에 직접 또는 통신 디바이스(600)의 다른 요소에 의해 명령어들을 전달하도록 동작가능하다.

디스크(606)는 임의로, 예를 들어, 재기입가능(rewritable)하거나 그렇지 않은, 컴팩트 디스크(CD-ROM), ZIP 디스크, USB 키 또는 메모리 카드와 같은 임의의 정보 매체로, 그리고 일반적으로, 마이크로컴퓨터에 의해 또는 마이크로프로세서에 의해 판독될 수 있고, 장치 내에 통합되거나 그렇지 않을 수 있으며, 어쩌면 이동식(removable)이고 하나 이상의 프로그램들 - 그의 실행은 본 발명에 따른 방법이 구현될 수 있게 함 - 을 저장하도록 적합화된 정보 저장 수단으로 대체될 수 있다.

실행가능 코드는 임의로 판독 전용 메모리(607)에, 하드 디스크(604) 상에 또는, 예를 들어, 이전에 기술된 바와 같은 디스크(606)와 같은 이동식 디지털 매체(removable digital medium)에 저장될 수 있다. 임의적인 변형에 따르면, 프로그램들의 실행가능 코드는, 실행되기 전에, 하드 디스크(604)와 같은, 통신 디바이스(600)의 저장 수단들 중 하나에 저장되기 위해, 인터페이스(602)를 통해, 통신 네트워크(603)에 의해 수신될 수 있다.

중앙 처리 유닛(611)은 바람직하게는 본 발명에 따른 프로그램 또는 프로그램들의 소프트웨어 코드의 명령어들 또는 부분들의 실행을 제어 및 지시하도록 적합화되어 있고, 이 명령어들은 전술한 저장 수단들 중 하나에 저장된다. 전원을 켤 때, 비휘발성 메모리에, 예를 들어, 하드 디스크(604) 상에 또는 판독 전용 메모리(607)에 저장되는 프로그램 또는 프로그램들은 랜덤 액세스 메모리(612) 내로 전송되는 것 - 랜덤 액세스 메모리(612)는 그러면 프로그램 또는 프로그램들의 실행가능 코드를 포함함 - 은 물론, 본 발명을 구현하는 데 필요한 변수들 및 파라미터들을 저장하기 위한 레지스터들 내로 전송된다.

바람직한 실시예에서, 장치는 본 발명을 구현하기 위해 소프트웨어를 사용하는 프로그래밍가능 장치이다. 그렇지만, 대안적으로, 본 발명은 하드웨어로(예를 들어, ASIC(Application Specific Integrated Circuit)의 형태로) 구현될 수 있다.

도 7은 본 발명을, 적어도 부분적으로, 수행하도록 적합화된 통신 디바이스 또는 노드(600) - AP(110) 또는 노드들(100 내지 107) 중 하나의 노드 중 어느 하나임 - 의 아키텍처를 개략적으로 예시한 블록도이다. 예시된 바와 같이, 노드(600)는 물리(PHY) 계층 블록(703), MAC 계층 블록(702) 및 애플리케이션 계층 블록(701)을 포함한다.

PHY 계층 블록(703)(여기서 802.11 표준 PHY 계층(802.11 standardized PHY layer))은 임의의 20MHz 채널 또는 복합 채널을 포맷팅하거나, 이들 채널 상에 변조하거나 이들 채널로부터 복조하며 그리고 따라서 802.11 프레임들, 예를 들어, 전송 슬롯을 예약하기 위한 매체 액세스 트리거 프레임들(TF)(430), 레거시 802.11 스테이션들과 상호작용하기 위한 20 MHz 폭에 기초한 MAC 데이터 및 관리 프레임들은 물론, 20 MHz 레거시보다 더 작은 폭(전형적으로 2 또는 5 MHz)을 갖는 OFDMA 유형의 MAC 데이터 프레임들과 같은, 사용된 무선 매체(100)를 통한 프레임들을 그 무선 매체로/로부터 송신 또는 수신하는 태스크를 갖는다.

PHY 계층 블록(703)은 20MHz 채널들의 유휴 또는 사용중 상태를 감지하고 결과를 802.11 표준에 따라 MAC(702)에 보고하는 CCA 능력(CCA capability)을 포함한다. 유의미한 수신 신호 강도를 갖는 신호를 검출할 때, 채널 사용의 표시가 생성된다.

MAC 계층 블록 또는 제어기(702)는 바람직하게는 종래의 802.11ax MAC 동작들을 구현하는 MAC 802.11 계층(704), 및 본 발명을, 적어도 부분적으로, 수행하기 위한 부가의 블록(705)을 포함한다. MAC 계층 블록(702)은 임의로 소프트웨어로 구현될 수 있으며, 이 소프트웨어는 RAM(612)에 로딩되고 CPU(611)에 의해 실행된다.

바람직하게는, OFDMA RU 에너지 검출 모듈(705)이라고 지칭되는, 부가의 블록은 노드(600)와 관련이 있는 본 발명의 부분, 즉 PHY 계층(703)에 기초하여 OFDMA RU들의 사용 및 20MHz 채널에 걸친 에너지를 검출하는 것을 구현한다. OFDMA RU 에너지 검출 모듈(705)은 또한 RU들에서 전송 동작 및 수신 동작을 수행한다.

도면의 상부에서, 애플리케이션 계층 블록(701)은 데이터 패킷들, 예를 들어, 비디오 스트림의 데이터 패킷들을 생성 및 수신하는 애플리케이션을 실행한다. 애플리케이션 계층 블록(701)은 ISO 표준화에 따른 MAC 계층 위쪽에 있는 모든 스택 계층(stack layer)들을 나타낸다.

도 8은, 2개의 플로차트들을 사용하여, 본 발명의 실시예들의 개괄적인 단계들을 예시하고 있다. 이 실시예들은, 레거시 노드들과의 충돌 위험을 감소시키기 위해, 802.11ax 무선 매체에서 (상향링크) 다중 사용자 OFDMA 전송들(RU들)의 효율적인 관리를 제공한다.

도 8의 방법은 적어도 하나의 노드(600)에 의해 구현된다. 하나의 노드는 플로차트(8a)를 수행하기 위한 액세스 포인트(AP)(110)이고, 하나 이상의 다른 노드들 또는 동일한 AP가 플로차트(8b)를 수행하는 데 관여될 수 있다.

플로차트(8a)는 트리거 프레임(TF)을 준비하고 이를 무선 채널에서 전송하기 위해 수행되는 알고리즘을 예시하고 있다. 이 알고리즘은 액세스 포인트(AP)에 의해 수행된다.

본 발명의 실시예들에 따르면, TF는 OFDMA RU들의 효율적인 분포를 제공하고, 상세하게는 트리거 프레임 프로파일은, 대상 복합 채널을 구성하는 복수의 통신 채널들에 걸쳐 실질적으로 균일하게 분포된, 스케줄링된 자원 단위들 및 랜덤 자원 단위들을 갖는다. 상세하게는, 랜덤 RU들 및 스케줄링된 RU들 둘 다가 서로 인터리빙되어 있다.

이 접근법의 목표는, 모든 에너지가 몇 개의 20MHz 채널들에 집중되게 하는 것보다는, 20MHz 채널에 걸친 신호 에너지를, 가능하면 레거시 노드의 최소 에너지 검출 문턱값을 넘게, 평균화(average)시키는 것이다.

플로차트(8b)는 상향링크 OFDMA 전송 슬롯을 형성하는 활성 RU들의 에너지를 모니터링하고 각각의 20MHz 통신 채널마다 신호 강도 분석을 수행하기 위한 적어도 하나의 노드(600)(AP(110) 또는 임의의 노드(100 내지 107) 중 어느 하나)의 거동을 예시하고 있다. 이는 노드가 감지 기간 동안(노드 또는 노드들이 자원 단위 또는 단위들에서 데이터를 전송하기 시작하는 미리 정의된 시작 시각으로부터) 통신 채널에 걸친 전체적 신호 강도를 평가한다는 것을 의미한다.

불충분한 신호(즉, ED 문턱값 미만의 에너지)의 경우에, 모니터링 노드(600)는 적어도 하나의 비어있는 RU, 즉 미사용 RU를 통해 통신하도록 허용된다. 환언하면, 모니터링 노드는, 평가된 전체적 신호 강도에 따라, 감지된 미사용 자원 단위 또는 단위들에서 신호를 방출한다.

바람직하게는, 모니터링 노드(600)는, 상향링크 트래픽들의 목적지이고 수신된 신호들을 검출하기에 적합한 위치에 있기(well positioned) 때문에, 액세스 포인트(AP) 자체이다. 일 변형에서, 모니터링 노드(600)는 전송측 노드들(100 내지 107) 중 하나일 수 있다.

전송측 및 모니터링 노드(600)가 바람직하게는 본 발명에 따라 하나의 RU에서 데이터를 송신하는 것과 다른 RU들의 사용을 모니터링하는 것 둘 다를 동시에 하기 위해 2개 이상의 전송 체인들을 갖는다는 것에 유의한다. 하나의 전송 체인만을 갖는 노드는 여전히 AP에 의해 모니터링 노드로서 기능하도록 지정될 수 있지만, 하나의 RU에서 데이터를 동시에 송신할 수는 없을 것이며: 하나 이상의 통신 채널들의 에너지를 모니터링하는 것만이 허용된다.

도 8의 예는 스케줄링된 RU들과 랜덤 RU들을 인터리빙하는 것을 미사용 RU들에서 신호를 방출하는 것과 조합하지만, 이 2개의 특징들이 단독으로 사용될 수 있는데, 그 이유는 둘 다가 복합 채널에 걸친 채널당 전체적인 에너지를 상승시키는 데 그리고 따라서 레거시 노드들이 사용된 RU들을 갖는 채널에서 전송하게 될 위험을 감소시키는 데 기여한다.

이와 관련하여 제한되지 않지만, 알고리즘(8a)을 구현하는 하나의 방식은 다음과 같다.

단계(800)에서, AP는 다중 사용자 TXOP를 부여받을 때 그 동안 고려할 자원 단위들의 개수를 결정한다. 이 결정은 BSS 구성 환경, 즉 기본 동작 폭(basic operational width)(즉, 802.11ac 표준에 따른 1차 20MHz 채널을 포함하는 20MHz, 40MHz, 80MHz 또는 160MHz 채널들)에 기초한다.

간략함을 위해, 802.11ax 표준에 의해 20 MHz 대역마다 고정된 수(예를 들어, 9개)의 OFDMA RU들이 할당된다는 것을 고려할 수 있고: 그 경우에, 노드들이 RU들의 개수를 아는 데는 TF 프레임들에서의 대역폭 시그널링(즉, 20, 40, 80 또는 160 MHz 값들이 추가됨)으로 충분하다. 전형적으로, 이러한 정보는 802.11 표준에 따라 비-HT 프레임들의 DATA 섹션의 SERVICE 필드에서 시그널링되고, 따라서 레거시 노드들에 대한 매체 액세스 메커니즘을 준수한다.

TF는 다중 사용자 TXOP가 랜덤 유형 및 스케줄링된 자원 단위들(410) 중 어느 하나 또는 둘 다를 포함한다는 정보 엘리먼트 표시를 포함할 수 있으며; 즉, 다수의 노드들은 랜덤 할당 절차에 의해 랜덤하게 또는 AP에 기인하는 고정된 RU 위치에서 OFDMA TXOP 내의 RU에 액세스할 수 있다. 환언하면, 트리거 프레임은 통신 채널(들)의 어느 자원 단위 또는 단위들이 특정된 노드들을 위해 예약되어 있는지 및 노드들이 통신 채널의 어느 자원 단위 또는 단위들에 랜덤하게(경쟁 방식을 사용하여) 액세스하는지를 정의한다.

본 발명의 실시예에서, 할당이 일부 고정된 할당을 포함하는 경우(즉, 스케줄링된 RU들), 그 고정된 할당들은 채널 에너지의 평균 재파티션(average repartition)을 보장하기 위해 복합 채널들 전체에 걸쳐 균일하게 분포된다. 예를 들어, 4개의 20MHz 채널들을 형성하는 32개의 RU들에 걸쳐 8개의 스케줄링된 RU들이 할당되어야만 하는 경우, 2개의 스케줄링된 RU들이 4개의 20MHz 채널들 각각에 배치될 수 있다.

단계(800) 다음에, 단계(801)는 AP가 주어진 20MHz 채널에 대한 모니터링 스테이션으로서 선언될 하나의 노드를 결정하는 단계로 이루어진다.

바람직한 실시예에서, AP는 자신을 복합 채널을 형성하는 20 MHz 채널들 전부에 대한 모니터링 스테이션으로서 간주하며, 이 경우에 도 8b의 플로차트는 AP에 의해서만 수행된다.

일 변형에서, AP는 고려된 20MHz 채널을 모니터링하기 위한 20MHz 채널마다의 등록된 노드를 선택할 수 있으며, 이 경우에 도 8b의 플로차트는 고려된 20MHz 채널에 대한 이 노드에 의해 수행된다. 노드들을 AP에 등록하는 프로세스 덕분에, AP는, 적절한 20MHz 채널에 대해, 대응하는 모니터링 노드를 TF에서의 그의 연관 식별자(association identifier, AID)에 의해 식별할 수 있다. 그 경우에, 트리거 프레임은 고려된 통신 채널의 각각의 미사용 자원 단위에서 신호를 방출하도록 허용되어 있는 특정 노드를 표시한다.

다른 변형들에서, 20MHz 채널마다 모니터링 노드를 연관시키기보다는, 각각의 RU에 대해 모니터링 노드가 정의될 수 있다. 그 경우에, 트리거 프레임은, 이 자원 단위 - 사용되지 않는 경우 - 에서 신호를 방출하도록 허용되어 있는, 자원 단위마다의 특정 노드를 표시한다.

도 10은 주어진 자원 단위를 갖는 모니터링 노드의 할당을 표시하기 위한 TF 프레임 내의 정보 엘리먼트에 대한 포맷을 제안한다.

다른 변형들이, AP가 모니터링 노드를 TF에 특정하게 하지 않고, 어느 노드가 모니터링 노드인지를 할당하는 동적 절차를 고려할 수 있다는 것에 유의한다. 예를 들어, 동적 절차는 하나의 RU에서 전송하는 노드를 동일한 20MHz 채널에서의 인접한 또는 다음 RU를 모니터링하도록 할당할 수 있다. 환언하면, 노드는 감지 기간 동안 하나의 자원 단위에서 데이터를 전송하고(데이터를 AP로 업로드함), 노드가 어느 자원 단위에서 데이터를 전송하는지에 기초하여, 어느 미사용 자원 단위 또는 단위들에서 신호를 방출할지를 결정할 수 있다. 자원 단위들이 통신 채널 내에서 순서화되어 있으면, 신호를 방출할 미사용 자원 단위 또는 단위들이 자원 단위들의 순서를 기준으로 - 예를 들어, 다음 자원 단위 또는 단위들 - 추가로 결정될 수 있다(AP가 20MHz 채널의 첫 번째 RU 또는 RU들 - 사용되지 않는 경우 - 을 담당하고 있을 수 있다는 것에 유의함).

단계(801) 다음에, 단계(802)는 AP가 대상 TXOP의 대역폭의 표시를 갖는 TF 프레임(및, 복합 채널이 하나 초과의 20MHz 채널을 포함하는 경우에, 어쩌면 그의 복제들)을 송신하는 단계로 이루어진다.

TF는 또한 RU들 및 그들의 유형들(스케줄링된 또는 랜덤)을 정의한다.

적절한 경우, TF는 또한 어느 노드가 특정 20MHz 채널(들) 및/또는 RU들에 대한 모니터링 노드인지의 표시를 포함한다.

모든 근방의 노드(레거시 또는 802.11ac)가 그의 1차 채널에서 TF를 수신할 수 있을 것으로 예상된다. 이 노드들 각각은 이어서 그의 NAV를 TF 프레임에 특정된 값으로 설정한다: 매체는 따라서 이론적으로는 AP에 의해 예약된다.

트리거 프레임을 수신하지 않는 레거시 노드들이 20MHz 채널을 이용가능한 것으로서 잘못 감지하는 것을 회피하기 위해, 알고리즘은 AP가 RU들에서의 노드들에 의한 OFDMA 전송들의 시작을 기다리는 단계(803)를 계속한다. 노드 또는 노드들이 RU들에서 데이터를 전송하기 시작하는 이 미리 정의된 시작 시각은, 예를 들어, TF 프레임의 방출(또는 수신)로부터 SIFS 간격 이후에 있다.

미리 정의된 시작 시각은 앞서 정의된 바와 같이 감지 또는 모니터링 기간을 시작한다.

다음에, 단계(804)에서, AP가 모니터링 노드인지 여부가 체크된다.

예인 경우, AP는 본 발명의 실시예들에 따라 모니터링 및 신호 방출 단계들(850 내지 856)를 수행한다. 이 단계들은 플로차트(8b)를 참조하여 이하에서 기술된다.

단계들(850 내지 856) 다음에 그리고 테스트(804)가 아니오인 경우(AP는 어떤 20MHz 채널도 모니터링하지 않음), AP는 TF에 정의된 바와 같은 OFDMA TXOP(230)의 종료를 기다린다(단계(805)).

다음에, 단계(806)에서, AP는 OFDMA TXOP(230) 내에서 다수의 노드들로부터 수신된 MPDU들에 관련된 확인응답 프레임(ACK 프레임)을 송신한다.

바람직하게는, ACK 프레임은 복합 채널의 각각의 20MHz 채널에서 비-HT 복제 포맷으로 전송된다. 전송측 노드들이 그들의 선택된 RU들 내에서의 충돌들(예를 들어, 2개의 노드가 4의 동일한 백오프 값을 갖기 때문에 도 5의 RU#4에서의 충돌)을 검출할 수 없기 때문에, 이 확인응답은 다수의 전송측 노드들이 목적지(AP)가 OFDMA MPDU들을 잘 수신했는지를 결정하는 데 필요하다.

이제 플로차트(8b)를 참조하면, 상향링크 OFDMA 전송이 구현될 때, 20MHz 채널에 걸친 활성 RU들로 인한 에너지를 모니터링하기 위한 적어도 하나의 모니터링 노드(600)(AP(110) 또는 전송측 노드(100 내지 107) 중 어느 하나)의 거동을 예시하고 있다.

실시예들에서, 20MHz 채널에서 분석된 신호 강도가 레거시 문턱값(예로서, -62dBm) 미만이면, 모니터링 노드는 부족한 에너지 레벨(missing level of energy)과 관련하여 OFDMA 전송을 송신한다. 예를 들어, 모니터링 노드는 미사용 자원 단위 또는 단위들에서 신호를 방출한다.

변형에서, 신호 강도 분석이 회피될 수 있으며, 신호가 각각의 미사용 자원 단위 또는 단위들에서 자동으로 방출된다.

도 8a를 참조하여 앞서 기술된 바와 같이, 모니터링 노드로서 기능하는 AP는 (테스트(804)가 예이면) 단계들(850 내지 856)을 수행하기만 한다. AP에 등록된 모든 전송측 노드들은 플로차트(8b) 전체를 수행한다(모니터링 노드들과 다른 노드들을 구별하는 이하에서 설명되는 테스트(811)).

이 프로세스는 전송측 노드(600)가 비-HT 포맷으로 된 802.11a 프레임을 수신했는지 여부를 검증하는 단계(810)에서 시작된다. 바람직하게는, 유형(type)/서브유형(sub-type)은 트리거 프레임(TF) 유형을 표시하고, TF의 RA(Receiver Address)는 브로드캐스트 또는 그룹 주소이다(이것은 노드(600) MAC 주소에 대응하는 유니캐스트 주소가 아니다).

트리거 프레임(TF)을 수신할 때, TF 제어 프레임에 의해 점유된 복합 채널 폭은 802.11 데이터 프레임의 SERVICE 필드에서 시그널링된다(DATA 필드는 SERVICE, PSDU, 테일(tail) 및 패드(pad) 파트들로 이루어져 있다).

단계(811)에서, 전송측 노드(600)는 자신이 복합 채널 폭의 적어도 하나의 20 MHz 채널에 대한 모니터링 노드로서 기능해야 하는지의 여부를 검증한다.

예를 들어, 전송측 노드(600)는 전송측 노드(600)가 특정 20MHz 채널에 대한 모니터링 노드로서 지정(이러한 표시의 포맷은 도 10과 관련하여 예로서 제공됨)되어 있다는 것을 특정하는 트리거 프레임 내의 임의의 정보 엘리먼트가 있는지 탐색할 수 있다.

동적 절차에 기초한 일 변형에서, 전송측 노드가 하나의 RU에서 전송하자마자, 전송측 노드는 자동으로 모니터링 노드이다. 상기 예에서, 다음 RU 또는 RU들이 다른 노드들에 의해 사용되지 않는 경우에, 전송측 노드가 그들을 담당한다.

단계들(850 내지 856)을 적용하기 위해 긍정적 검증(positive verification)이 수행된다.

전송측 노드가 모니터링 노드로서 기능해서는 안되는 경우에, 알고리즘은 단계(812)에서 중단된다. 즉, 노드는 본 발명과 독립적인 임의의 통상의 조치를 계속한다: 노드(STA)는 수신된 TF에 대해 802.11ax 포맷으로 된 적어도 하나의 802.11 PPDU 프레임(PPDU는 PLCP Protocol Data Unit를 의미하고 PLCP는 Physical Layer Convergence Procedure를 의미하며; 기본적으로 PPDU는 802.11 물리 프레임(physical frame)을 지칭함)으로, SIFS 기간 이후에 스케줄링된 자원 단위가 OFDMA TXOP(230)에 전용되어 있으면 OFDMA TXOP(230)의 스케줄링된 자원 단위에서, 또는 랜덤 RU 할당 방식이 랜덤 RU를 OFDMA TXOP(230)에 할당하면 이러한 랜덤 RU에서, 응답한다.

이제부터 모니터링 노드(AP 또는 전송측 노드 중 어느 하나)에 의해 수행되는 단계들(850 내지 856)에 중점을 둔다.

단계(850)에서, 모니터링 노드는 고려된 20MHz 채널의 에너지 레벨을 종래의 감지 메커니즘을 사용하여 모니터링한다. 루프(851) 덕분에, 감지 또는 모니터링 기간은 노드 또는 노드들이 자원 단위 또는 단위들에서 데이터를 전송하기 시작하는 미리 정의된 시작 시각(예컨대, TF로부터 SIFS 이후)로부터 미리 정의된 지속시간, 예컨대, 2개의 aSlotTime 시간 단위들 동안 지속된다. 이 지속시간은 'DIFS-SIFS'에 대응하며, 여기서 DIFS(DCF InterFrame Spacing)는 802.11 노드가 새로운 데이터 프레임들을 전송하기 전에 매체를 유휴라고 감지해야만 하는 기간에 대응한다.

감지 또는 모니터링 기간은 따라서 기지의 지속시간을 갖는다.

모니터링 기간 동안, 모듈(705)은 모니터링을 위해 모니터링 노드에 할당된 20 MHz 채널에 걸친 신호 에너지를 계산한다.

일단 감지 기간이 종료되면, 모니터링 노드는 20MHz 채널에 대한 평가된 신호 에너지를 가지며, 이를 단계(852)에서 ED 문턱값과 비교할 수 있다.

충분한 신호 에너지가 있다면, 프로세스는 단계(856)에서 계속된다.

그렇지 않으면, 모니터링 노드는 모니터링된 20MHz 채널 내의 어느(스케줄링된 및/또는 랜덤) RU들이 사용되지 않는지를 결정한다(단계(853)). 이것은 어느 OFDMA 슬롯들이 사용되지 않는지(즉, UL OFDMA PPDU를 갖지 않음)를 검출하기 위해 수신된 OFDMA 신호를 분석하는 것에 의해 행해질 수 있다.

다음에, 단계(854)에서, 모니터링 노드는 감지된 미사용 자원 단위 또는 단위들에서 신호를 방출한다. 그리고 모든 노드들이 통신 채널을 형성하는 모든 자원 단위들에서 전송하는 것을 중단하는 종료 시각까지 신호가 방출된다. 이것이 TF에 특정된 바와 같은 TXOP(230)의 종료 시각이다.

신호는 바람직하게는 패딩 데이터로 이루어져 있다(즉, AP가 이해할 수 있는 내용을 갖지 않음). 그렇지만, 일 변형에서, 신호가 액세스 포인트로의 데이터(및 TXOP(230)의 전송 지속시간에 도달하기 위한 가능한 패딩 데이터)를 포함하는 것이 제공될 수 있다.

제1 실시예에서, 각각의 RU는 AP에 의해 표시된 시간(TXOP(230)) 동안 사용중으로 유지된다. 이는 비어있는 것으로 검출된 임의의 RU에서 신호가 방출된다는 것을 의미한다(도 9의 사례(910a)). 모니터링 노드는 비-AP 스테이션 전력 요구사항들(종종 액세스 포인트들에 대한 허용 전력 값 미만임)을 갖는 신호를 방출한다.

패딩 전송은, 노드가 이용가능한 PSDU 바이트들을 채우기에 충분한 데이터를 갖지 않는 경우에 사용되는, 802.11ac 규격들에 정의된 바와 같은 A-MPDU 패딩과 동등할 수 있다.

에너지를 절감하기 위해, 미사용 RU 또는 RU들에서 방출되는 신호는, 20MHz 통신 채널에 걸친 전체적 신호 강도가 ED 문턱값 초과이도록, 자체 신호 강도로 되어 있다. 환언하면, 모니터링 노드에 의해 방출된 부가의 신호는 단계(852)에서 검출된 에너지 부족분(즉, ED 문턱값에 도달하기 위한 대응물(equivalent))보다 약간 더 높다.

제2 실시예에서, 20MHz 채널 내에서 적어도 2개의 RU들이 사용되지 않는 것으로 검출되는 경우, 방출된 신호의 자체 신호 강도가 그 결과에 따른 20MHz 통신 채널에 걸친 전체적 신호 강도가 ED 문턱값 초과이기만 하다면, 모니터링 노드는 20MHz 채널의 미사용 RU들의 서브파트에서만 신호를 방출할 수 있다.

일 변형에서, 모니터링 노드는 단일 패딩 데이터(도 9의 사례(910b))를 송신하기 위해 몇 개의 연속적 RU들을 집성(aggregate)시킬 수 있다.

20MHz 채널에서 에너지 검출이 이루어지지 않는 일 실시예에서, 단계들(850 내지 852)이 회피될 수 있다는 것에 유의한다. 모니터링 노드는 미사용 RU들에서 신호를 자동으로 방출한다.

단계(854) 다음에, 단계(855)는 TXOP 지속시간의 종료를 판독할 때 모니터링 노드가 신호(패딩 전송)를 방출하는 것을 중단하는 단계로 이루어져 있다.

전송측 노드들에 대한 알고리즘이 따라서 종료된다(테스트(856)). AP에 관한 한, 알고리즘은 이제 통상 모드(usual mode), 즉 수신된 데이터에 대한 ACK를 사용된 RU들에서 송신하는 단계(단계 807)로 복귀한다.

도 9는 본 발명에 따른 예시적인 통신 라인들을 예시하고 있다. 이 예들이 16개의 OFDMA 자원 단위들의 세트를 갖는 80 MHz 대역폭 복합 채널을 포함하는 다중 채널을 사용하는 WLAN 시스템을 나타내지만, 전체적인 복합 채널을 형성하는 20 MHz 대역들의 개수 및/또는 그의 20 MHz 채널 대역폭당 OFDMA 자원 단위들의 개수는 달라질 수 있다.

또한, 본 발명의 적용이 802.11ax에 따른 다중 사용자 상향링크 전송들을 위해 AP에 의해 송신된 트리거 프레임 메커니즘을 사용하는 예들을 통해 증대된다. 물론, 동등한 메커니즘들이, TF가 노드에 의해 송신된다는 것을 의미하는, 애드 혹(ad-hoc) 환경(AP 없음)에서 사용될 수 있다. 모니터링 노드들의 예들은 스케줄링된 RU들이 할당되는 노드들을 포함한다.

AP는 예시적인 전체적인 80MHz 복합 채널(TF(430)가 4개의 20MHz 채널에 복제된다는 것을 의미함)에서 다중 사용자 상향링크 전송들을 위한 트리거 프레임을 송신한다. 이 예는 네트워크가 각각의 20MHz 채널마다 4개의 OFDMA 자원 단위들을 핸들링하도록 구성되어 있다는 것을 암시한다(모든 노드들이 이 구성을 인식하고 있거나 다른 경우에 구성이 트리거 프레임에 의해 특정됨).

일부 자원 단위들은 노드들에 의해 구현된 RU 할당 방식으로 인해 기간(900) 동안 사용되지 않는다(예로서, 인덱스들(2, 5, 6, 9 내지 12, 13 및 14)).

참조 번호(900)는 플로차트(8b)의 단계(850)와 단계(851) 사이의 루프에 대응하는 감지 또는 모니터링 기간을 표시한다.

다음에, 감지 기간(900)이 끝난 후에, 단계(854)가 다양한 패딩 신호들(910)을 획득하기 위해 수행된다. 910a는 하나의 RU에 걸친 단일 패딩이다. 910b는 집성된 연속적 RU들에 걸쳐 수행된 예시적인 패딩이다.

참조 번호(920)는 2차 20MHz 채널(300)에 대한 완전 비활동(total inactivity)의 사례에 대응하는 임의적인 실시예를 도시한다. OFDMA 통신이 전혀 일어나지 않기 때문에, 플로차트(8b)를 실행하는 모니터링 노드가 환경 공정성(environment fairness)을 보장하기 위해 20MHz 채널 전체를 해제하기로 결정하는 것이 가능하다. 환언하면, 모니터링 노드가 통신 채널을 형성하는 모든 자원 단위들이 사용되지 않는다고 감지하면, 노드는 통신 채널을 형성하는 그 자원 단위들에서 신호를 방출하지 않는다.

도 10은, 본 발명의 실시예들에 따라 사용될 수 있는, 'RU 정보 엘리먼트'(1010)의 포맷을 제시한다.

'RU 정보 엘리먼트'(1010)는 OFDMA TXOP에 관련된 부가의 정보를 트리거 프레임 내에 임베딩(embed)하기 위해 AP에 의해 사용된다. 그의 포맷은 IEEE 802.11-2007 표준에 정의된 바와 같은 '벤더 특정 정보 엘리먼트(Vendor Specific information element)' 포맷을 따른다.

'RU 정보 엘리먼트'(RU IE, 1010)는, 식별을 위한 각각의 전용 속성 ID(dedicated attribute ID)를 갖는, 하나 또는 몇 개의 RU 속성들(1020)의 컨테이너(container)이다. RU IE의 헤더는 엘리먼트 ID, OUI, OUI 유형 값들을 통해 표준화(그리고 따라서 노드들에 의해 쉽게 식별)될 수 있다.

RU 속성들(1020)은 1 바이트의 RU 속성 ID 필드, 2 바이트의 길이 필드 및 가변 길이의 속성 특정 정보 필드들로 이루어지는 공통 일반 포맷(common general format)을 갖도록 정의된다.

MAC 프레임 페이로드 내에서의 정보 엘리먼트의 사용은 예시를 위해서만 제공되며, 임의의 다른 포맷이 지원가능할 수 있다.

MAC 페이로드에 부가의 정보를 임베딩하는 선택 대안(choice)은 매체 액세스 메커니즘과의 레거시 호환성(legacy compliancy)을 유지하는 데 유리한데, 그 이유는 802.11 프레임의 PHY 헤더 내에서 수행된 임의의 수정이 레거시 디바이스들에 의한 MAC 헤더의 임의의 성공적인 디코딩을 방해했을 것이기 때문이다.

단계(801)와 관련하여, 액세스 포인트는 전송측 노드를 20MHz 채널 전체에 대한 모니터링 노드로서 지정하고자 할 수 있다. 트리거 프레임은 RU 속성들(1020)의 리스트를 포함하며, 각각의 RU 속성은 주어진 20MHz 채널을 담당하는 전송측 노드를 특정하는 데 사용된다.

그렇게 하기 위해, TF는, 도 10에 따른 RU 속성(1020)을 포함하는, 특정 정보 엘리먼트(1010)를 802.11 MAC 프레임의 프레임 보디(frame body)에 포함한다.

도면에 도시된 바와 같이 전용 RU 속성은 하기의 포맷을 따른다:

- 속성 ID는 'RU 정보(RU Info)'를 식별해주는 전용 값이다. 표준에서 사용되지 않은 값, 예컨대, 19 내지 221 범위에 있는 값이 선택될 수 있다. 이 1-바이트 값은 'RU 정보'를 시작하는 태그이다.

- 채널 필드(1021)는 고려되어야 하는 채널 번호를 제공한다. 예를 들어, 채널 번호는 802.11 표준에 따라 20MHz 채널들의 협약 식별자 번호(convention identifier number)를 따른다.

- AID 필드(1022)는 (채널 필드(1021)에 의해 식별되는) 대응하는 채널의 에너지를 모니터링하는 것 및 요구된 경우 패딩 트래픽을 송신하는 것을 담당하도록 지정되는 노드의 식별자를 포함한다. 이것은 노드의 MAC 주소, 또는 AID(Association Identifier), 또는 부분 AID(Partial AID)일 수 있다.

알 수 있는 바와 같이, 도 8a, 도 8b 및 도 10에 제시된 다양한 대안의 실시예들은 서로 호환가능하고, 그 각자의 장점들을 이용하기 위해 조합될 수 있다.

본 발명이 특정 실시예들을 참조하여 위에서 설명되었지만, 본 발명은 특정 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주 내에 있는 수정들이 통상의 기술자에게는 명백할 것이다.

단지 예로서 주어지고, 첨부된 청구항들에 의해서만 결정되는, 본 발명의 범주를 제한하려고 의도되어 있지 않는 전술한 예시적인 실시예들을 참조할 때, 많은 추가의 수정들 및 변형들이 통상의 기술자에게 안출될 것이다. 상세하게는, 상이한 실시예들로부터의 상이한 특징들이, 적절한 경우, 상호교환될 수 있다.

청구항들에서, "포함하는(comprising)"이라는 단어는 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않으며, 단수 관형사 "한" 또는 "어떤"은 복수를 배제하지 않는다. 상이한 특징들이 상호 상이한 종속 청구항들에서 인용되고 있다는 단순한 사실은 이 특징들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다.

Claims

통신 장치로서,
주파수 도메인에서 통신 채널을 분할하는 복수의 자원 단위를 나타내는 정보와 상기 통신 채널의 에너지 감지가 필요한지 여부를 나타내는 정보를 포함하는 트리거 프레임을 송신하기 위한 송신 수단 -
상기 트리거 프레임에 포함된 상기 정보가 상기 통신 채널의 에너지 감지가 필요한 것을 나타내는 경우, 상기 트리거 프레임을 수신한 다른 통신 장치들 중 적어도 하나가 상기 통신 채널의 에너지를 감지하고, 감지된 상기 에너지가 미리 정해진 임계값 미만이면 상기 복수의 자원 단위 중 적어도 하나로 신호를 전송함 - ; 및
상기 트리거 프레임에 대한 응답으로 전송된 상기 신호를 수신하기 위한 수신 수단
을 포함하는, 통신 장치.
제1항에 있어서, 상기 트리거 프레임은 상기 통신 채널의 에너지를 감지하는 상기 적어도 하나의 다른 통신 장치를 식별하기 위한 연관 식별자(association identifier, AID)를 더 포함하는, 통신 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 트리거 프레임은 상기 적어도 하나의 다른 통신 장치에 의한 상기 신호의 전송이 중단되어야 하는 종료 시각에 관련된 정보를 더 포함하는, 통신 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 송신 수단은 또한 상기 미리 정해진 임계값을 나타내는 정보를 송신하는, 통신 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 트리거 프레임은, 상기 신호를 전송할 장치가 상기 복수의 자원 단위의 적어도 일부에 대해 랜덤하게 정해지는 것을 나타내는 정보를 포함하는, 통신 장치.
통신 방법으로서,
주파수 도메인에서 통신 채널을 분할하는 복수의 자원 단위를 나타내는 정보와 상기 통신 채널의 에너지 감지가 필요한지 여부를 나타내는 정보를 포함하는 트리거 프레임을 송신하는 단계 -
상기 트리거 프레임에 포함된 상기 정보가 상기 통신 채널의 에너지 감지가 필요한 것을 나타내는 경우, 상기 트리거 프레임을 수신한 다른 통신 장치들 중 적어도 하나가 상기 통신 채널의 에너지를 감지하고, 감지된 상기 에너지가 미리 정해진 임계값 미만이면 상기 복수의 자원 단위 중 적어도 하나로 신호를 전송함 - ; 및
상기 트리거 프레임에 대한 응답으로 전송된 상기 신호를 수신하는 단계
를 포함하는, 통신 방법.
프로그램을 저장한 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 프로그램은 통신 장치의 마이크로프로세서 또는 컴퓨터 시스템에서 실행되는 경우, 상기 통신 장치로 하여금 제6항의 상기 통신 방법을 행하게 하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
통신 장치로서,
액세스 포인트로부터, 주파수 도메인에서 통신 채널을 분할하는 복수의 자원 단위를 나타내는 트리거 프레임을 수신하기 위한 수신 수단;
상기 트리거 프레임으로부터, 상기 통신 채널의 에너지 감지가 필요한지 여부를 나타내는 정보를 취득하기 위한 취득 수단;
상기 정보가 상기 에너지 감지가 필요한 것을 나타내는 경우 상기 트리거 프레임의 수신 후에 미리 정해진 기간 동안 상기 통신 채널의 에너지를 감지하기 위한 감지 수단; 및
감지된 상기 에너지가, 감지된 상기 통신 채널을 형성하는 자원 단위들이 미사용임을 의미하는 임계값 미만인 경우, 상기 자원 단위들 중 하나 이상에 신호를 전송하기 위한 전송 수단을 포함하고,
상기 통신 장치는 상기 통신 채널에 대한 정보를 상기 액세스 포인트로부터 수신하는, 통신 장치.
제8항에 있어서, 상기 통신 채널의 에너지 감지가 필요한지 여부를 나타내는 정보는 상기 통신 장치를 식별하는 연관 식별자(association identifier, AID)를 포함하는, 통신 장치.
제8항 또는 제9항에 있어서, 감지를 위한 상기 미리 정해진 기간은 SIFS(Short InterFrame Space) 기간에 기초하는, 통신 장치.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 전송 수단은 상기 통신 채널 상에서 에너지 감지가 행해지지 않은 경우, 하나 이상의 자원 단위에 신호를 전송하는, 통신 장치.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 신호를 전송하는 것은 상기 액세스 포인트로 데이터를 송신하는 것을 포함하는, 통신 장치.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 트리거 프레임은 상기 액세스 포인트에 등록된 장치들 중, 미사용의 경우 그 자원 단위로 신호를 방출하는 것이 허용되어 있는 자원 단위당 특정 장치를 나타내는, 통신 장치.
통신 방법으로서,
액세스 포인트로부터, 주파수 도메인에서 통신 채널을 분할하는 복수의 자원 단위를 나타내는 트리거 프레임을 수신하는 단계;
상기 트리거 프레임으로부터, 상기 통신 채널의 에너지 감지가 필요한지 여부를 나타내는 정보를 취득하는 단계;
상기 정보가 상기 에너지 감지가 필요한 것을 나타내는 경우 상기 트리거 프레임의 수신 후에 미리 정해진 기간 동안 상기 통신 채널의 에너지를 감지하는 단계;
감지된 상기 에너지가, 감지된 상기 통신 채널을 형성하는 자원 단위들이 미사용임을 의미하는 임계값 미만인 경우, 상기 자원 단위들 중 하나 이상에 신호를 전송하는 단계; 및
상기 통신 채널에 대한 정보를 상기 액세스 포인트로부터 수신하는 단계를 포함하는, 통신 방법.
프로그램을 저장한 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 프로그램은 통신 장치의 마이크로프로세서 또는 컴퓨터 시스템에서 실행되는 경우, 상기 통신 장치로 하여금 제14항의 상기 통신 방법을 행하게 하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.