KR20200129721A - 즉시 액세스를 제공하기 위한 동기화 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 V2X(vehicle to everything) 통신을 사용하는 단말기에서 즉시 액세스(immediate access) 모드를 사용하는 경우에, 채널 스위칭(channel switching)하는 시점 동기화 방법에 관한 것이다. 따라서 통신 시스템의 성능이 향상될 수 있다.

Description

즉시 액세스를 제공하기 위한 동기화 방법 및 장치{METHOD OF SYNCHRONIZATION FOR SUPPORTING IMMEDIATE ACCESS AND APPARATUS FOR THE SAME}

본 발명은 동기화 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 V2X(vehicle to everything) 통신을 사용하는 단말기에서 제공자와 사용자 사이에서 정보를 주고받기 위해 즉시 액세스(immediate access) 모드를 사용하는 경우에, 채널 스위칭(channel switching)하는 시점 동기화 방법에 관한 것이다.

정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 무선랜(wireless local area network, WLAN)은 무선 주파수 기술을 바탕으로 개인용 휴대 정보 단말기(personal digital assistant, PDA), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 휴대형 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player, PMP), 스마트폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC 등과 같은 휴대형 단말기를 사용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 기술이다.

무선랜 기술에 대한 표준은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준으로서 개발되고 있다. 무선랜의 보급이 활성화되고 이를 이용한 어플리케이션(application)이 다양화됨에 따라, 기존의 무선랜 기술보다 더 높은 처리율을 지원하는 새로운 무선랜 기술에 대한 필요성이 증가하고 있다. 초고처리율(very high throughput, VHT) 무선랜 기술은 1Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 지원하기 위하여 제안된 기술이다. 그 중, IEEE 802.11ac 표준에 따른 무선랜 기술은 6GHz 이하 대역에서 초고처리율 제공하기 위한 기술이고, IEEE 802.11ad 표준에 따른 무선랜 기술은 60GHz 대역에서 초고처리율 제공하기 위한 기술이다.

이 외에도 다양한 무선랜 기술에 대한 표준이 규정되었고 기술 개발이 진행되고 있다. 대표적으로, IEEE 802.11af 표준에 따른 무선랜 기술은 TV 유휴 대역(white space)에서 무선랜의 동작을 위해 규정된 기술이고, IEEE 802.11ah 표준에 따른 무선랜 기술은 1GHz 이하 대역에서 저전력으로 동작하는 많은 수의 단말을 지원하기 위해 규정된 기술이고, IEEE 802.11ai 표준에 따른 무선랜 기술은 무선랜 시스템에서 빠른 초기 링크 설정(fast initial link setup, FILS)을 위해 규정된 기술이다. 최근에는 다수의 기지국과 단말이 존재하는 밀집된 환경에서 주파수 효율의 향상을 목적으로 한 IEEE 802.11ax 표준화가 진행되고 있다.

본 발명의 배경은 V2X 통신을 사용하는 단말기에서 Provider와 User 사이에 정보를 주고 받기 위해 Immediate access 모드를 사용하는 경우에, Channel Switching하는 시점 동기화 방법에 관한 것이다. V2X 통신을 지원하기 위한 IEEE 1609.x 표준에 정의된 Channel access 모드는 3가지를 지원하고 있다. 아래의 그림 1과 같이 첫번째는 Continuous방식, 두번째는 Alternating 방식, 마지막으로 Immediate access 방식이 있다.

채널 운용과 관련하여 V2X 통신 단말기는 one-PHY 인 경우, Default로서 Alternating 방식을 사용해야 하며, 안전 서비스가 이뤄지는 상황에서는 Safety SCH에서 Continuous mode로 동작해야 한다. 그러나, 향후 V2X 통신 단말기는 two-PHYs가 주가 될 것으로 예상되는데, 이러한 경우 one-PHY는 안전 서비스를 위해 특정 채널(e.g. CH 172)에서 Continuous mode로 동작해야 하며 다른 one-PHY의 경우 Alternating mode로 동작하여 다른 서비스들이 이루어지도록 미국의 FCC나 유럽의 EC는 규제하고 있다.

그러나, 특정 서비스 및 통신 환경 등에 따라 Alternating 모드에서 Sync interval 100ms 내 SCH의 50ms을 넘어 일시적으로 특정 duration동안 Seamless하게 그 SCH에 Access해야 하는 상황이 발생될 수 있다. 이때 immediate access 모드가 필요하며, 향후 많은 서비스가 적용되는 경우에 채널 운용의 유연함을 위해 Immediate Access 모드가 많이 활용될 것으로 판단된다. 그러나, 표준 내에서 immediate access 모드는 optional로 정의되어 있고 Provider와 User 사이의 시나리오를 생각해 볼 때 필요하다고 생각되는 Immediate Access 모드의 Channel Switching 동기화 방법에 관한 것은 언급하고 있지 않다.

한편, 발명의 배경이 되는 기술은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 내용을 포함할 수 있다.

본 발명은 즉시 액세스(immediate access) 모드를 지원하기 위하여 제공자와 사용자들이 채널 스위칭하는 시점을 동기화 하는 방법, 장치 및 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면 즉시 액세스(immediate access)를 제공하기 위한 동기화(synchronization) 방법 및 장치를 포함한다.

본 발명의 즉시 액세스를 제공하기 위한 동기화 방법에 의하면, 즉시 액세스를 요청하는 단말과 즉시 액세스 요청을 수신한 단말간의 채널 스위칭에 의한 지연을 방지하여 단말은 효율적으로 액세스를 수행할 수 있다.

도 1은 무선랜 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 무선랜 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 무선랜 시스템에서 스테이션의 연결 절차를 도시한 순서도이다.
도 4는 EDCA(enhanced distributed channel access)에 기초한 통신 노드의 동작 방법의 제1 실시예를 도시한 타이밍도이다.
도 5는 채널 액세스 옵션의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 6은 서비스 요청 타입(service request type)의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 7은 ImmediateAccess 파라미터의 정의 및 실시예를 도시한 개념도이다.
도 8은 WSA, WSMP-N-Header 및 WSMP-T-Header의 포맷의 일 실시예를 도시한 순서도이다.
도 9는 WSA, WSMP-N-Header 및 WSMP-T-Header의 extension 필드에 포함되는 파라미터들의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 10은 즉시 액세스 수행시 발생할 수 있는 전송 지연의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 11은 즉시 액세스 수행의 제1 시나리오의 실시예를 도시한 순서도이다.
도 12는 즉시 액세스 수행의 제1 시나리오의 노드들의 동작의 제1 실시예를 도시한 순서도이다.
도 13은 즉시 액세스 수행의 제2 시나리오의 실시예를 도시한 순서도이다.
도 14는 즉시 액세스 수행의 제2 시나리오의 노드들의 동작의 일 실시예를 도시한 순서도이다.
도 15은 동기화 정보의 유효 범위의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 16은 즉시 액세스 수행의 제1 시나리오의 노드들의 동작의 제2 실시예를 도시한 순서도이다.
도 17은 WSA의 extenstion 필드의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 18은 즉시 액세스 수행의 제2 시나리오의 노드들의 동작의 제2 실시예를 도시한 순서도이다.
도 19는 WSMP-T-Header의 extension 필드의 일 실시예를 도시한 개념도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템(communication system)(예를 들어, 무선랜(wireless local area network) 시스템)이 설명될 것이다. 본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템은 아래 설명된 내용에 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 통신 시스템에 적용될 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 통신 네트워크(network)와 동일한 의미로 사용될 수 있다.

도 1은 무선랜 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 무선랜 시스템은 적어도 하나의 기본 서비스 세트(basic service set; BSS)를 포함할 수 있다. BSS는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 스테이션(STA1, STA2(AP1), STA3, STA4, STA5(AP2), STA6, STA7, STA8)의 집합을 의미하며, 특정 영역을 의미하는 개념은 아니다. 아래 실시예들에서 액세스 포인트(access point)의 기능을 수행하는 스테이션은 "액세스 포인트(AP)"로 지칭될 수 있고, 액세스 포인트의 기능을 수행하지 않는 스테이션은 "non-AP 스테이션" 또는 "스테이션"으로 지칭될 수 있다.

BSS는 인프라스트럭쳐 BSS(infrastructure BSS)와 독립 BSS(independent BSS; IBSS)로 구분될 수 있다. 여기서, BSS1과 BSS2는 인프라스트럭쳐 BSS를 의미할 수 있고, BSS3은 IBSS를 의미할 수 있다. BSS1은 제1 스테이션(STA1), 분배 서비스(distribution service)를 제공하는 제1 액세스 포인트(STA2(AP1)), 및 다수의 액세스 포인트들(STA2(AP1), STA5(AP2))을 연결하는 분배 시스템(distribution system, DS)을 포함할 수 있다. BSS1에서 제1 액세스 포인트(STA2(AP1))는 제1 스테이션(STA1)을 관리할 수 있다.

BSS2는 제3 스테이션(STA3), 제4 스테이션(STA4), 분배 서비스를 제공하는 제2 액세스 포인트(STA5(AP2)), 및 다수의 액세스 포인트들(STA2(AP1), STA5(AP2))을 연결하는 분배 시스템(DS)을 포함할 수 있다. BSS2에서 제2 액세스 포인트(STA5(AP2))는 제3 스테이션(STA3)과 제4 스테이션(STA4)을 관리할 수 있다.

BSS3은 애드-혹(ad-hoc) 모드로 동작하는 IBSS를 의미할 수 있다. BSS3에는 중앙에서 관리 기능을 수행하는 개체(centralized management entity)인 액세스 포인트가 존재하지 않을 수 있다. 즉, BSS3에서 스테이션들(STA6, STA7, STA8)은 분산된 방식(distributed manner)으로 관리될 수 있다. BSS3에서 모든 스테이션들(STA6, STA7, STA8)은 이동 스테이션을 의미할 수 있으며, 분배 시스템(DS)으로 접속이 허용되지 않으므로 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.

액세스 포인트(STA2(AP1), STA5(AP2))는 자신에게 결합된 스테이션(STA1, STA3, STA4)을 위하여 무선 매체를 통해 분산 시스템(DS)에 대한 접속을 제공할 수 있다. BSS1 또는 BSS2에서 스테이션들(STA1, STA3, STA4) 사이의 통신은 일반적으로 액세스 포인트(STA2(AP1), STA5(AP2))를 통해 이루어지나, 다이렉트 링크(direct link)가 설정된 경우에는 스테이션들(STA1, STA3, STA4) 간의 직접 통신이 가능하다.

복수의 인프라스트럭쳐 BSS들은 분배 시스템(DS)을 통해 상호 연결될 수 있다. 분배 시스템(DS)을 통하여 연결된 복수의 BSS들을 확장된 서비스 세트(extended service set, ESS)라 한다. ESS에 포함되는 통신 노드들(STA1, STA2(AP1), STA3, STA4, STA5(AP2))은 서로 통신할 수 있으며, 동일한 ESS 내에서 임의의 스테이션(STA1, STA3, STA4)은 끊김 없이 통신하면서 하나의 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있다.

분배 시스템(DS)은 하나의 액세스 포인트가 다른 액세스 포인트와 통신하기 위한 메커니즘(mechanism)으로서, 이에 따르면 액세스 포인트는 자신이 관리하는 BSS에 결합된 스테이션들을 위해 프레임을 전송하거나, 다른 BSS로 이동한 임의의 스테이션을 위해 프레임을 전송할 수 있다. 또한, 액세스 포인트는 유선 네트워크 등과 같은 외부 네트워크와 프레임을 송수신할 수 있다. 이러한 분배 시스템(DS)은 반드시 네트워크일 필요는 없으며, IEEE 802.11 표준에 규정된 소정의 분배 서비스를 제공할 수 있다면 그 형태에 대해서는 아무런 제한이 없다. 예를 들어, 분배 시스템은 메쉬 네트워크(mesh network)와 같은 무선 네트워크이거나, 액세스 포인트들을 서로 연결시켜 주는 물리적인 구조물일 수 있다. 무선랜 시스템에 포함된 통신 노드들(STA1, STA2(AP1), STA3, STA4, STA5(AP2), STA6, STA7, STA8)은 다음과 같이 구성될 수 있다.

도 2는 무선랜 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 송수신 장치(230)는 트랜시버(transceiver), RF(radio frequency) 유닛, RF 모듈(module) 등으로 지칭될 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.

다만, 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(270)가 아니라, 프로세서(210)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220), 송수신 장치(230), 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.

프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.

한편, 무선랜 시스템에서 연결 절차는 다음과 같이 수행될 수 있다.

도 3은 무선랜 시스템에서 스테이션의 연결 절차를 도시한 순서도이다.

도 3을 참조하면, 인프라스트럭쳐 BSS에서 스테이션(STA)의 연결 절차는 크게 액세스 포인트(AP)를 탐지하는 단계(probe step), 탐지된 액세스 포인트(AP)와의 인증 단계(authentication step), 및 인증 절차를 수행한 액세스 포인트(AP)와의 연결 단계(association step)로 구분될 수 있다.

스테이션(STA)은 먼저 패시브 스캐닝(passive scanning) 방법 또는 액티브 스캐닝(active scanning) 방법을 사용하여 이웃한 액세스 포인트들(APs)을 탐지할 수 있다. 패시브 스캐닝 방법을 사용하는 경우, 스테이션(STA)은 액세스 포인트들(APs)이 전송하는 비컨을 엿들음(overhearing)으로써 이웃한 액세스 포인트들(APs)을 탐지할 수 있다. 액티브 스캐닝 방법을 사용하는 경우, 스테이션(STA)은 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 전송할 수 있고, 액세스 포인트들(APs)로부터 프로브 요청 프레임에 대한 응답인 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 수신함으로써 이웃한 액세스 포인트들(APs)을 탐지할 수 있다.

이웃한 액세스 포인트들(APs)이 탐지된 경우, 스테이션(STA)은 탐지된 액세스 포인트(AP)와의 인증 단계를 수행할 수 있다. 이 경우, 스테이션(STA)은 복수의 액세스 포인트들(APs)과 인증 단계를 수행할 수 있다. IEEE 802.11 표준에 따른 인증 알고리즘(algorithm)은 두 개의 인증 프레임을 교환하는 오픈 시스템(open system) 알고리즘, 네 개의 인증 프레임을 교환하는 공유 키(shared key) 알고리즘 등으로 구분될 수 있다.

스테이션(STA)은 IEEE 802.11 표준에 따른 인증 알고리즘을 기반으로 인증 요청 프레임(authentication request frame)을 전송할 수 있고, 액세스 포인트(AP)로부터 인증 요청 프레임에 대한 응답인 인증 응답 프레임(authentication response frame)을 수신함으로써 액세스 포인트(AP)와의 인증을 완료할 수 있다.

액세스 포인트(AP)와의 인증이 완료된 경우, 스테이션(STA)은 액세스 포인트(AP)와의 연결 단계를 수행할 수 있다. 이 경우, 스테이션(STA)은 자신과 인증 단계를 수행한 액세스 포인트들(APs) 중 하나의 액세스 포인트(AP)를 선택할 수 있고, 선택된 액세스 포인트(AP)와 연결 단계를 수행할 수 있다. 즉, 스테이션(STA)은 연결 요청 프레임(association request frame)을 선택된 액세스 포인트(AP)에 전송할 수 있고, 선택된 액세스 포인트(AP)로부터 연결 요청 프레임에 대한 응답인 연결 응답 프레임(association response frame)을 수신함으로써 선택된 액세스 포인트(AP)와의 연결을 완료할 수 있다.

한편, 무선랜 시스템에 속한 통신 노드(예를 들어, 액세스 포인트, 스테이션 등)는 PCF(point coordination function), HCF(hybrid coordination function), HCCA(HCF controlled channel access), DCF(distributed coordination function), EDCA(enhanced distributed channel access) 등에 기초하여 프레임의 송수신 동작을 수행할 수 있다.

무선랜 시스템에서 프레임은 관리(management) 프레임, 제어(control) 프레임 및 데이터 프레임으로 분류될 수 있다. 관리 프레임은 연결 요청(association request) 프레임, 연결 응답(response) 프레임, 재연결(reassociation) 요청 프레임, 재연결 응답 프레임, 프로브 요청(probe request) 프레임, 프로브 응답 프레임, 비컨(beacon) 프레임, 연결 해제(disassociation) 프레임, 인증(authentication) 프레임, 인증 해제(deauthentication) 프레임, 액션(action) 프레임 등을 포함할 수 있다.

제어 프레임은 ACK(acknowledgement) 프레임, BAR(block ACK request) 프레임, BA(block ACK) 프레임, PS(power saving)-Poll 프레임, RTS(request to send) 프레임, CTS(clear to send) 프레임 등을 포함할 수 있다. 데이터 프레임은 QoS(quality of service) 데이터 프레임 및 비-QoS(non-QoS) 데이터 프레임으로 분류될 수 있다. QoS 데이터 프레임은 QoS에 따른 전송이 요구되는 데이터 프레임을 지시할 수 있고, 비-QoS 데이터 프레임은 QoS에 따른 전송이 요구되지 않는 데이터 프레임을 지시할 수 있다.

한편, 무선랜 시스템에서 통신 노드(예를 들어, 액세스 포인트, 스테이션)는 EDCA에 기초하여 동작할 수 있다.

도 4는 EDCA에 기초한 통신 노드의 동작 방법의 제1 실시예를 도시한 타이밍도이다.

도 4를 참조하면, 제어 프레임(또는, 관리 프레임)을 전송하고자 하는 통신 노드는 미리 설정된 구간(예를 들어, SIFS(short interframe space), PIFS(PCF IFS)) 동안 채널 상태의 모니터링(monitoring) 동작(예를 들어, 캐리어 센싱(carrier sensing) 동작)을 수행할 수 있고, 미리 설정된 구간(예를 들어, SIFS, PIFS) 동안 채널 상태가 아이들 상태(idle state)로 판단된 경우에 제어 프레임(또는, 관리 프레임)을 전송할 수 있다. 예를 들어, 통신 노드는 SIFS 동안 채널 상태가 아이들 상태로 판단된 경우에 ACK 프레임, BA 프레임, CTS 프레임 등을 전송할 수 있다. 또한, 통신 노드는 PIFS 동안 채널 상태가 아이들 상태로 판단된 경우에 비컨 프레임 등을 전송할 수 있다. 반면, 미리 설정된 구간(예를 들어, SIFS, PIFS) 동안 채널 상태가 비지(busy) 상태로 판단된 경우, 통신 노드는 제어 프레임(또는, 관리 프레임)을 전송하지 않을 수 있다. 여기서, 캐리어 센싱 동작은 CCA(clear channel assessment) 동작을 지시할 수 있다.

비-QoS 데이터 프레임을 전송하고자 하는 통신 노드는 DIFS(DCF IFS) 동안 채널 상태의 모니터링 동작(예를 들어, 캐리어 센싱 동작)을 수행할 수 있고, DIFS 동안 채널 상태가 아이들 상태로 판단된 경우에 랜덤 백오프(random backoff) 절차를 수행할 수 있다. 예를 들어, 통신 노드는 랜덤 백오프 절차에 따른 경쟁 윈도우(contention window) 내에서 백오프 값(예를 들어, 백오프 카운터)를 선택할 수 있고, 선택된 백오프 값에 대응하는 구간(이하 "백오프 구간"이라 함) 동안에 채널 상태의 모니터링 동작(예를 들어, 캐리어 센싱 동작)을 수행할 수 있다. 통신 노드는 백오프 구간 동안에 채널 상태가 아이들 상태로 판단된 경우에 비-QoS 데이터 프레임을 전송할 수 있다.

QoS 데이터 프레임을 전송하고자 하는 통신 노드는 AIFS(arbitration IFS) 동안에 채널 상태의 모니터링 동작(예를 들어, 캐리어 센싱 동작)을 수행할 수 있고, AIFS 동안 채널 상태가 아이들 상태로 판단된 경우에 랜덤 백오프 절차를 수행할 수 있다. AIFS는 QoS 데이터 프레임에 포함된 데이터 유닛(예를 들어, PDU(protocol data unit))의 AC(access category)에 따라 설정될 수 있다. 데이터 유닛의 AC는 아래 표 1과 같을 수 있다.

AC_BK는 백그라운드(background) 데이터를 지시할 수 있고, AC_BE는 베스트 에퍼트(best effort) 방식으로 전송되는 데이터를 지시할 수 있고, AC_VI는 비디오(video) 데이터를 지시할 수 있고, AC_VO는 보이스(voice) 데이터를 지시할 수 있다. 예를 들어, AC_VO 및 AC_VI 각각에 대응하는 QoS 데이터 프레임을 위한 AIFS의 길이는 DIFS의 길이와 동일하게 설정될 수 있다. AC_BE 및 AC_BK 각각에 대응하는 QoS 데이터 프레임을 위한 AIFS의 길이는 DIFS의 길이보다 길게 설정될 수 있다. 여기서, AC_BK에 대응하는 QoS 데이터 프레임을 위한 AIFS의 길이는 AC_BE에 대응하는 QoS 데이터 프레임을 위한 AIFS의 길이보다 길게 설정될 수 있다.

랜덤 백오프 절차에서 통신 노드는 QoS 데이터 프레임의 AC에 따른 경쟁 윈도우 내에서 백오프 값(예를 들어, 백오프 카운터)를 선택할 수 있다. AC에 따른 경쟁 윈도우는 아래 표 2와 같을 수 있다. CW_min은 경쟁 윈도우의 최소값을 지시할 수 있고, CW_max는 경쟁 윈도우의 최대값을 지시할 수 있고, 경쟁 윈도우의 최소값 및 최대값 각각은 슬롯의 개수로 표현될 수 있다.

통신 노드는 백오프 구간 동안에 채널 상태의 모니터링 동작(예를 들어, 캐리어 센싱 동작)을 수행할 수 있고, 백오프 구간 동안에 채널 상태가 아이들 상태로 판단된 경우에 QoS 데이터 프레임을 전송할 수 있다.

다음으로, 통신 시스템에서 즉시 액세스를 제공하기 위한 동기화 방법이 설명될 것이다. 통신 노드들 중에서 제1 통신 노드에서 수행되는 방법(예를 들어, 신호의 전송 또는 수신)이 설명되는 경우에도 이에 대응하는 제2 통신 노드는 제1 통신 노드에서 수행되는 방법과 상응하는 방법(예를 들어, 신호의 수신 또는 전송)을 수행할 수 있다. 즉, 단말의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 기지국은 단말의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 반대로, 기지국의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 단말은 기지국의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다.

본 발명의 배경은 V2X 통신을 사용하는 단말기에서 Provider와 User 사이에 정보를 주고 받기 위해 Immediate access 모드를 사용하는 경우에, Channel Switching하는 시점 동기화 방법에 관한 것이다. V2X 통신을 지원하기 위한 IEEE 1609.x 표준에 정의된 Channel access 모드는 3가지를 지원하고 있다. 아래의 도 5 같이 첫번째는 Continuous방식, 두번째는 Alternating 방식, 마지막으로 Immediate access 방식이 있다.

Continuous 모드의 경우, Channel Switching 없이 ITS 5.9GHz band 내 7개 채널 중 특정 채널을 지속적으로 활용하는 경우이며, Alternating 모드의 경우, 50ms(Default)마다 CCH(or SCH)와 SCH로 Channel Switching 하도록 되어 있다. 일반적으로, 이 모드를 통해 CCH에서 Provider로부터 서비스에 대한 정보(Service Info., Channel Info. 등)를 포함한 메시지인 WSA를 수신하여, SCH를 통해 서비스와 관련된 정보를 Provider와 User 사이에 주고 받는다.

채널 운용과 관련하여 V2X 통신 단말기는 one-PHY 인 경우, Default로서 Alternating 방식을 사용해야 하며, 안전 서비스가 이뤄지는 상황에서는 Safety SCH에서 Continuous mode로 동작해야 한다. 그러나, 향후 V2X 통신 단말기는 two-PHYs가 주가 될 것으로 예상되는데, 이러한 경우 one-PHY는 안전 서비스를 위해 특정 채널(e.g. CH 172)에서 Continuous mode로 동작해야 하며 다른 one-PHY의 경우 Alternating mode로 동작하여 다른 서비스들이 이루어지도록 미국의 FCC나 유럽의 EC는 규제하고 있다.

그러나, 특정 서비스 및 통신 환경 등에 따라 Alternating 모드에서 Sync interval 100ms 내 SCH의 50ms을 넘어 일시적으로 특정 duration동안 Seamless하게 그 SCH에 Access해야 하는 상황이 발생될 수 있다. 이때 immediate access 모드가 필요하며, 향후 많은 서비스가 적용되는 경우에 채널 운용의 유연함을 위해 Immediate Access 모드가 많이 활용될 것으로 판단된다. 그러나, 표준 내에서 immediate access 모드는 optional로 정의되어 있고 Provider와 User 사이의 시나리오를 생각해 볼 때 필요하다고 생각되는 Immediate Access 모드의 Channel Switching 동기화 방법에 관한 것은 언급하고 있지 않다.

따라서, 본 발명은 Immediate Access 모드를 지원하기 위하여 Provider와 User들이 Channel Switching 하는 시점을 동기화하기 위한 방법을 제안한다.

기존 IEEE 1609.3과 1609.4 표준에 따른 Immediate Access 모드를 지원하기 위한 관련 Primitives 및 Parameter 들은 도 6과 같이 정의되어 있다.

1609.3 표준에서 정의되고 있는, 상위 계층이 WME(WAVE Management Entity)에 요청할 수 있는 Service Request Type에는 아래의 도 6과 같이 Provider, User, WSM, Channel 및 Timing Advertisement 총 5가지 타입이 정의되어 있다. 이 때 사용되는 각 request primitive에서 전달되는 parameter들을 확인해보면 “ImmediateAccess”라는 parameter는 UserService.request에만 정의되어 있으며 다른 Service request type의 primitives 내 에는 정의되어 있지 않다. 그리고 표준 내 “ImmediateAccess” parameter는 0의 값을 갖는 경우 Immediate access에 대한 요청이 없는 것이고, 255의 값을 경우 indefinite access 하는 것으로 정의되어 있다. 1~254의 값을 갖는 경우는 다수의 sync interval 내 duration을 나타낸다고 정의되어 있다.

즉시 액세스 파라미터

WME가 MLMEX(MLME Extension)에 요청하는 MLMEX-CHSTART.request는 1609.4에서 정의된 primitive로서 도 7에 도시된 바와 같으며, Channel Access를 위해 사용될 수 있다. WME-ProviderService.request와 WME-UserService.request는 상위 계층이 WME에 각 서비스를 요청하는 경우에 사용될 수 있다.

WSA 포맷, WSMP-N-헤더 및 WSMP-T-헤더

현재 정의된 WAVE 통신에서 사용되는 WSA 및 WSMP-N-Header 및 WSMP-T-Header Formats은 도 8에 도시된 바와 같으며 어떠한 필드도 Immediate Access의 동기화 관련 정보를 포함하고 있지 않다.

WAVE 정보 요소 지시자(WAVE information element identifiers)

WAVE Information Element는 앞서 설명된 WSMP-N-Header 및 WSMP-T-Header의 Extension 필드 그리고 WSA 내 Extension 필드 내 포함될 수 있다. 아래의 도 9는 IEEE 1609.3-2016의 Annex에 정의된 것으로 필요에 따라 추가적으로 정의될 수 있는 부분이다.

Immediate Access 모드가 사용되는 경우, 먼저 요청하는 Provider 또는 User의 경우 상위 계층의 요청 이후 MLMEX-CHSTART.request primitive를 이용하여 Channel Switching을 할 수 있다. 그리고 Immediate Access 모드 요청을 수신하는 단말기의 경우 이를 수신한 직후 Channel Switching을 하는 방식으로 Immediate Access 모드를 사용할 수도 있다.

그러나, 이러한 방식은 몇 가지 문제를 갖고 있다. 첫 번째로, 요청하는 단말기의 Channel Switching 시점과 요청을 수신하는 단말기의 Channel Switching 시점 사이의 delay가 있고 이 기간 동안 Immediate Access 모드를 요청하는 측 채널의 자원이 낭비될 수 있다. 만약 Provider가 Immediate Access를 요청하는 상황을 고려한다면, 아래 도 10에 도시된 바와 같은 문제가 발생할 수 있는 것이다.

위와 같은 상황은, Channel Switching할 때 요구되는 Guard Interval(4ms) 등을 고려하면 수 ms까지 채널 자원이 낭비될 수 있다.

두 번째 문제점으로, Immediate Access를 먼저 요청한 측에서 서비스 메시지 전송이 우선적으로 발생하는 도 11 내지 도 14의 시나리오들과 같은 경우, 요청을 수신한 측에서 Channel Switching이 완료되지 않았음에도 메시지를 송신하여, 수신 측에서 이를 받지 못하는 상황이 발생할 수 있다는 것이다. 이러한 경우 통신 및 서비스의 신뢰성이 크게 낮아지는 문제점이 발생한다.

따라서, 위와 같은 문제들을 해결하기 위해서는 다음 두 가지가 요구된다.

첫번째, 동기화 시점을 어떻게 표현할 것인가의 문제이며, 두번째로 다음 슬라이드에서 표현된 것처럼 동기화 정보를 전달하는 절차와 방법에 관한 것이다

본 발명은, 앞서 설명한 Immediate Access 모드에서 Provider와 User들이 Channel Switching 시점을 동기화시키기 위한 방법으로 시나리오에 따라 다음과 같은 방안을 제안한다.

우선, 동기화 정보에 대한 표현 방법에 관한 내용을 개시하며, 도 15를 참조하면 동기화 정보에 대한 표현 방법은 다음과 같다.

Immediate Access 모드를 위해 Provider와 User가 Channel Switching하는 시점은 결국 Sync Interval의 한 Time Slot 내에서 시점을 결정하는 문제이므로 0~50ms 내 범위를 고려하며 Synchronization 정보 단위는 ms로 설정한다.

이를 나타내는 Parameter로서 “ImmediateSync“ 를 정의하고 이 값은 Immediate Access를 요청하는 상위계층에서 결정하도록 한다.

또한, “ImmediateSync” parameter는 Immediate Access를 요청하는 시점 이후의 값이 되어야 한다.

이후의 값이 되어야 한다.

즉, 0≤

≤

(ImmediateSync) ≤ 50ms

따라서, “ImmediateSync” parameter는 1 octet 크기를 갖는다.

시나리오1 :Provider가 WSA를 통해 immediate access 동기화 정보를 제공하는 경우는, 도 11에 도시된 시나리오와 유사하며, 구체적인 시나리오는 도 16을 참조할 수 있다.

본 기술(Provider가 User에 동기화 정보를 제공하는 경우)

다음으로, Immediate Access 요청 시나리오에 따른 동기화 정보를 전달하는 절차와 방법에 관한 것이다.

Scenario 1- Provider가 WSA를 통해 immediate access 동기화 정보를 제공하는 경우

시나리오 1에 대한 Immediate Access Synchronizaton 정보 전달 절차는 다음과 같이 정의한다.

동기화 시점을 0≤

≤

(ImmediateSync) ≤ 50ms 범위 내로 상위 계층이 결정할 수 있다.

① WME-ProviderService.request 내 1octet 사이즈의 “ImmediateSync”를 추가하여 표 3에 기재된 정보를 WME에 전달할 수 있다.

WSA Channel Info. 내 Extension 필드로 포함시키기 위해 표 4와 같이“ImmediateSync” parameter를 WAVE Information Element ID로 추가 설정할 수 있다.

② User들에게 전달하기 위해 도 17과 같이 WSA의 Channel Info Segment의 Extension에 “ImmediateSync” 정보를 넣어 WSA를 구성할 수 있다.

③ 결정된 Sync에 채널 Access를 하기 위해 MLMEX에 Sync 정보를 전달해야 하는데, 이를 위해 표 5와 같이 MLMEX-CHSTART.request에 "ImmediateSync” parameter 추가 설정할 수 있다.

시나리오 2 : User가 Provider에 동기화 정보를 제공하는 경우는 도 13에 도시된 시나리오와 유사하며, 구체적으로는 도 18을 참고할 수 있다.

Scenario 2 - 이미 광고된 서비스에 대해 User가 Provider한테 immediate access를 요청하는 경우

시나리오 2에 대한 Immediate Access Synchronizaton 정보 전달 절차는 다음과 같이 정의한다.

User의 경우, WME-UserService.request primitive 내 “ImmediateAccess” parameter라는 것이 존재하나 이를 통해서는 요청만 가능하며 동기화 정보는 포함하고 있지 않으므로 아래와 같이 시나리오 1과 유사한 절차를 따를 수 있다.

동기화 시점을 0≤

≤

(ImmediateSync) ≤ 50ms 범위 내로 상위 계층이 결정

① WME-UserService.request 내 1octet 사이즈의 “ImmediateSync”를 추가하여 표 6의 정보를 WME에 전달할 수 있다.

Sync 정보를 User가 Provider에 제공하는 경우에는 시나리오 1과 달리 T-Header의 WAVE Info. Extension 필드로서 “ImmediateSync” 정보를 포함하여, 이를 Unicast WSM 전송을 통해 Provider에 전달할 수 있다. 이를 위해 표 7과 같이 “ImmediateSync” parameter를 WAVE Information Element ID로 추가 설정하는 경우 WSMP-T-Header에서도 사용 가능하도록 정의하는 것이 필요할 수 있다.

T-Header는 WSMP에서 구성하기 때문에, WME에서 WSMP에 Sync 정보를 전달하기 위해 WSM-WaveShortMessage.reqest에 “ImmediateSync”를 추가 설정이 필요할 수 있다.

② 결정된 Sync에 채널 Access를 하기 위해 MLMEX에 Sync 정보를 전달해야 하는데, 이를 위해 표 8과 같이 MLMEX-CHSTART.request에“ImmediateSync” 파라미터를 추가 설정할 수 있다(시나리오 1에서 제시된 바와 같음).

③ T-Header는 WSMP에서 구성하기 때문에, WME에서 WSMP에 Sync 정보를 전달하기 위해 표 9와 같이 WSM-WaveShortMessage.request에 “ImmediateSync”를 추가 설정이 필요할 수 있다.

④ WME로부터 Sync 정보를 전달받은 WSMP는 도 19와 같이 WSMP-T-Header의 Extension 필드에 “ImmediateSync” Parameter를 포함시켜 Provider에게 전달되도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬, 램, 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (1)

1. 즉시 액세스를 제공하기 위한 동기화 방법.

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