WO2010027226A2 - 무선랜 장치 - Google Patents

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WO2010027226A2
WO2010027226A2 PCT/KR2009/005037 KR2009005037W WO2010027226A2 WO 2010027226 A2 WO2010027226 A2 WO 2010027226A2 KR 2009005037 W KR2009005037 W KR 2009005037W WO 2010027226 A2 WO2010027226 A2 WO 2010027226A2
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석용호
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엘지전자주식회사
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    • H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • H04B7/2612—Arrangements for wireless medium access control, e.g. by allocating physical layer transmission capacity
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W16/26—Cell enhancers or enhancement, e.g. for tunnels, building shadow
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    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/02—Terminal devices
    • H04W88/06—Terminal devices adapted for operation in multiple networks or having at least two operational modes, e.g. multi-mode terminals

Definitions

  • the present invention relates to wireless communication, and more particularly, to a wireless LAN device supporting multiple bands and a method using the same.
  • Wireless Local Access Network is based on radio frequency technology and uses portable terminals such as personal digital assistants (PDAs), laptop computers, and portable multimedia players (PMPs). This is a technology that allows users to access the Internet wirelessly in homes, businesses, or specific service areas.
  • PDAs personal digital assistants
  • PMPs portable multimedia players
  • IEEE 802.11 Since the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802, the standardization body for WLAN technology, was established in February 1980, a number of standardization tasks have been performed. Early WLAN technology used 2.4 GHz frequency through IEEE 802.11 to support speeds of 1 to 2 Mbps for frequency hopping, spread spectrum, infrared communication, etc. Recently, Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) has been applied to up to 54 Mbps. Can support speed. In addition, IEEE 802.11 improves Quality for Service (QoS), access point protocol compatibility, security enhancement, radio resource measurement, and wireless access vehicular environment. Standards of various technologies such as, fast roaming, mesh network, interworking with external network, and wireless network management are being put into practice.
  • QoS Quality for Service
  • IEEE 802.11b supports communication speeds up to 11Mbs while using frequencies in the 2.4GHz band.
  • IEEE 802.11a which was commercialized after IEEE 802.11b, reduces the influence of interference compared to the frequency of the congested 2.4 GHz band by using the frequency of the 5 GHz band instead of the 2.4 GHz band, and maximizes the communication speed by using OFDM technology. Up to 54Mbps.
  • IEEE 802.11a has a shorter communication distance than IEEE 802.11b.
  • IEEE 802.11g like IEEE 802.11b, uses a frequency of 2.4 GHz band to realize a communication speed of up to 54 Mbps and satisfies backward compatibility, thus receiving considerable attention. It is superior to
  • IEEE 802.11n is a relatively recently established technical standard for overcoming a limitation on communication speed, which has been pointed out as a weak point in WLAN. IEEE 802.11n aims to increase the speed and reliability of networks and to extend the operating range of wireless networks. More specifically, IEEE 802.11n supports High Throughput (HT) with data throughput of up to 540 Mbps and also uses multiple antennas at both the transmitter and receiver to minimize transmission errors and optimize data rates. It is based on Multiple Inputs and Multiple Outputs (MIMO) technology. In addition, the standard not only uses a coding scheme for transmitting multiple duplicate copies to increase data reliability, but may also use orthogonal frequency division multiplex (OFDM) to increase the speed.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplex
  • the IEEE 802.11n Medium Access Control (MAC) / Physical Layer (PHY) protocol is not effective in providing throughput of 1 Gbps or more.
  • the IEEE 802.11n MAC / PHY protocol is for operation of a single STA, that is, one STA having a network interface card (NIC)
  • the frame is maintained while maintaining the MAC / PHY protocol of the existing IEEE 802.11n.
  • NIC network interface card
  • VHT wireless LAN system is the next version of the IEEE 802.11n wireless LAN system, IEEE recently proposed to support the data processing speed of 1Gbps or more in MAC Service Access Point (SAP) One of the 802.11 wireless LAN systems.
  • SAP MAC Service Access Point
  • the name of the VHT WLAN system is arbitrary. In order to provide throughput of 1 Gbps or more, a feasibility test for the VHT WLAN system using 4X4 MIMO and 80 MHz channel bandwidth is currently being conducted.
  • VHT WLAN two methods using a channel below 6 GHz and a 60 GHz channel are currently discussed to achieve throughput of 1 Gbps or more.
  • the reference of the throughput of 1Gbps or more is a value measured in a MAC SAP (Service Access Point).
  • Channels below 6 GHz show relatively wide service coverage, but have a disadvantage in that the available channel bandwidth is small.
  • the 60 GHz channel has an advantage that the usable channel bandwidth is large, but the service coverage is narrower than that of the 6 GHz channel or less due to the characteristics of the channel.
  • overlay WLAN As a method of efficiently using the advantages and disadvantages of these two channels, one of the recently proposed methods is an overlay WLAN.
  • Overlay WLANs use a 60 GHz channel when stations located near each other communicate with each other, but use a channel below 6 GHz when relatively distant stations communicate with each other.
  • high throughput can be achieved by using a relatively wide channel bandwidth in a 60 GHz channel when located close to each other, and conversely, by using a channel of 6 GHz or less when located far away from each other, Even though the throughput drops slightly, it can communicate stably.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a topology of a VHT WLAN system for explaining such an overlay WLAN.
  • a VHT WLAN system may include one or more Access Point (AP) VHT STAs and one or more Non-AP VHT STAs.
  • AP VHT STA may have a multi-radio interface (VHTL6 and VHT60) to simultaneously support a channel of less than 6GHz and 60GHz channel (VHTL6 and VHT60).
  • the non-AP VHT STA may have a dual-band interface for each channel below 6 GHz and a channel of 60 GHz.
  • the Non-AP VHT STA has only a single-radio interface, the non-AP VHT STA cannot support a channel below 6 GHz and a 60 GHz channel at the same time.
  • the VHT60 coverage in the 60 GHz channel is relatively narrow, and the VHTL6 coverage in the 6 GHz or less channel is relatively wide.
  • the AP VHT STA and the 60 GHz channel band can be used, thereby achieving a relatively high throughput.
  • the non-AP STA is in the VHT60 coverage and then moves to the VHTL6 coverage, the 60-GHz channel band cannot be used in communication with the AP VHT STA, and switching to a channel band of 6 GHz or less is required.
  • the non-AP VHT STA exists outside of the VHL60 coverage, it is difficult to achieve high throughput since the 60 GHz channel band cannot be used in communication with the AP VHT STA.
  • the non-AP VHT STA when the non-AP VHT STA is located outside of the VHL60 coverage, it communicates with the AP VHT STA in an infrastructure mode as well as ad-hoc mode with other neighboring non-AP VHT STAs.
  • 60GHz channel band cannot be used and 6GHz channel band should be used.
  • the Non-AP VHT STA has only a single-radio interface, and thus cannot support a channel below 6 GHz and a 60 GHz channel at the same time.
  • VHT radios inevitably use channel bands below 6 GHz in communication with Non-AP VHT STAs, which are located within VHTL6 coverage and can communicate in ad-hoc mode using 60 GHz channel bands. It reduces the efficiency of overlay WLAN in LAN system.
  • One problem to be solved by the present invention is a protocol architecture for an overlay WLAN, a frame format and a transmission method therefor, which can improve the efficiency of an overlay WLAN by extending service coverage in a 60 GHz channel in a VHT WLAN system. To provide.
  • Another problem to be solved by the present invention is a non-AP VHT STA in the VHT WLAN system, even if located outside the VHT60 coverage of the AP VHT STA, other non-AP VHT STA and ad- exist around it
  • the present invention provides a protocol architecture for an overlay WLAN, a frame format, and a method of transmitting the same.
  • Another problem to be solved by the present invention is an overlay radio that allows the non-AP VHT STA to operate in the infrastructure mode in the 60GHz channel band even when the non-AP VHT STA is located outside the VHT60 coverage of the AP VHT STA. It is to provide a protocol architecture for a LAN, a frame format for the same, and a method of transmitting the same.
  • An embodiment of the present invention relates to a WLAN system supporting a first frequency band and a second frequency band spaced apart from each other, wherein the WLAN system provides a MAC (Medium Access Protocol) management frame for the first frequency band. Encapsulate in a MAC management frame for the second frequency band, to allow transmission on the second frequency band.
  • MAC Medium Access Protocol
  • Another embodiment of the present invention relates to a protocol architecture for a WLAN device supporting an overlay WLAN, wherein the protocol architecture includes a MAC and PHY for a first frequency band and a MAC and PHY for a second frequency band.
  • the MAC for the second frequency band is partially located above the MAC / PHY for the first frequency band.
  • Another embodiment of the present invention relates to a protocol architecture for a milli-mum portal in a WLAN system, wherein the protocol architecture includes a MAC and a PHY for a first frequency band and a MAC and a PHY for a second frequency band.
  • the MAC for the second frequency band is partially located above the MAC / PHY for the first frequency band, the first frequency band may be a 60 GHz band, and the second frequency band may be a 6 GHz or less band.
  • Another embodiment of the present invention is a WLAN device for an IEEE 802.11 VHT WLAN, wherein the WLAN device uses a 60 GHz band when the other WLAN device is in a relatively close position. In case of a relatively far position, communication is performed using a 6 GHz or less band, and when communicating using the 6 GHz or less band, the 60 GHz or less MAC management frame is included in the body portion of the frame for the 6 GHz or less band to transmit and receive. .
  • Another embodiment of the present invention is a WLAN device for a WLAN system, wherein the WLAN device supports a first medium access protocol (MAC) entity supporting a first frequency band, and a second frequency band A second MAC entity, the MAC management frame for the first frequency band is encapsulated in a MAC management frame for the second frequency band, and transmitted over the second frequency band.
  • MAC medium access protocol
  • Another embodiment of the present invention is a communication method using multiple bands in a WLAN system, the method encapsulating a MAC management frame for a first frequency band into a MAC management frame for a second frequency band, and And transmitting a MAC management frame for the second frequency band on the second frequency band.
  • service coverage of the BSS using the 60 GHz band can be extended.
  • non-AP STAs located close to each other can achieve high throughput by forming an IBSS and communicating using a 60 GHz band, and also a relatively far away AP VHT STA through a 6 GHz band through a millimeter mm portal. By interworking with, it can also interwork with an external network.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a topology of a VHT WLAN system for explaining an overlay WLAN.
  • FIG. 2 briefly illustrates a configuration of an example of a VHT WLAN system to which an embodiment of the present invention can be applied.
  • MUP Multi-radio Unification Protocol
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a protocol architecture for an overlay WLAN according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for describing an encapsulation management protocol according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the format of an encapsulation management frame.
  • FIG. 7 illustrates a topology in which Non-AP VHT STAs interact with an external network through a millimeter portal (mmPortal).
  • mmPortal millimeter portal
  • FIG. 8 shows the protocol architecture of the millimeter portal when the millimeter portal interworks with an external network via a VHT WLAN using a sub-6 GHz band.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an encapsulation management protocol for a millimeter portal according to an embodiment of the present invention.
  • 10 is a message flow diagram illustrating a process of exchanging messages according to the Millimeter Portal Announcement Protocol.
  • FIG. 2 briefly illustrates a configuration of an example of a VHT WLAN system to which an embodiment of the present invention can be applied.
  • a WLAN system such as a VHT WLAN system includes one or more basic service sets (BSSs).
  • the BSS is a set of stations (STAs) that can successfully synchronize and communicate with each other, and is not a concept indicating a specific area.
  • STAs stations
  • VHT Very High Throughput
  • the VHT BSS may also be classified into an infrastructure BSS and an independent BSS.
  • the infrastructure BSS is illustrated in FIG. 2.
  • the infrastructure BSS (BSS1, BSS2) is an access point (AP STA1) that is a station that provides one or more non-AP STAs (Non-AP STA1, Non-AP STA3, Non-AP STA4), and a distribution service.
  • AP STA2 is an access point
  • DS distribution system for connecting a plurality of access points
  • the AP STA manages the Non-AP STAs of the BSS.
  • Independent BSSs are BSSs operating in ad-hoc mode. Since the IBSS does not include the AP VHT STA, there is no centralized management entity. That is, in the IBSS, Non-AP STAs are managed in a distributed manner. In the IBSS, all STAs may be configured as mobile stations, and access to the DS is not allowed, thereby forming a self-contained network.
  • a STA is any functional medium that includes a medium access control (MAC) compliant with the IEEE 802.11 standard and a physical layer interface to a wireless medium.
  • MAC medium access control
  • an AP and a non-AP station Non-AP Station
  • a STA that supports ultra-high speed data processing of 1 GHz or more in a multi-channel environment as described below is called a VHT STA.
  • all of the STAs included in the BSS may be VHT STAs, or both VHT STAs and legacy STAs (eg, HT STAs according to IEEE 802.11n) may coexist.
  • the STA for wireless communication includes a processor (not shown) and a transceiver (not shown), and include a user interface and a display means.
  • the processor is a functional unit designed to generate a frame to be transmitted through a wireless network or to process a frame received through the wireless network, where a radio protocol architecture is implemented.
  • the transceiver is a unit that is functionally connected to the processor and is designed to transmit and receive frames over a wireless network for a station.
  • a portable terminal operated by a user is a non-AP STA (STA1, STA3, STA4, STA6, STA7, STA8), which may simply refer to a non-AP STA.
  • a non-AP STA is a terminal, a wireless transmit / receive unit (WTRU), a user equipment (UE), a mobile station (MS), a mobile terminal, or a mobile subscriber. It may also be called another name such as a mobile subscriber unit.
  • WTRU wireless transmit / receive unit
  • UE user equipment
  • MS mobile station
  • a mobile terminal or a mobile subscriber. It may also be called another name such as a mobile subscriber unit.
  • a non-AP STA supporting ultra-fast data processing of 1 GHz or more in a multi-channel environment as described below is referred to as a non-AP VHT STA or simply a VHT STA.
  • the APs AP1 and AP2 are functional entities that provide access to the DS via a wireless medium for an associated station (STA) associated therewith.
  • STA station
  • communication between non-AP STAs is performed via an AP.
  • the AP may be called a centralized controller, a base station (BS), a node-B, a base transceiver system (BTS), or a site controller in addition to the access point.
  • BS base station
  • BTS base transceiver system
  • a site controller in addition to the access point.
  • an AP that supports ultra-high speed data processing of 1 GHz or more in a multi-channel environment as described below is called a VHT AP.
  • the plurality of infrastructure BSSs may be interconnected through a distribution system (DS).
  • DS distribution system
  • a plurality of BSSs connected through a DS is called an extended service set (ESS).
  • STAs included in the ESS may communicate with each other, and a non-AP STA may move from one BSS to another BSS while seamlessly communicating within the same ESS.
  • the DS is a mechanism for one AP to communicate with another AP, which means that an AP transmits a frame for STAs coupled to a BSS managed by the AP or when one STA moves to another BSS.
  • Frames can be delivered with external networks, such as wired networks.
  • This DS does not necessarily need to be a network, and there is no limitation on its form as long as it can provide certain distribution services defined in IEEE 802.11.
  • the DS may be a wireless network such as a mesh network or a physical structure that connects APs to each other.
  • FIG. 3 illustrates a multi-radio unification protocol (MUP), which is an example of a protocol that may be applied to a very high throughput (VHT) system having a plurality of network interface cards (NICs) each having its own radio interface.
  • MUP multi-radio unification protocol
  • VHT very high throughput
  • NICs network interface cards
  • FIG. 3 Block diagram
  • a plurality of NICs are used to operate a plurality of subchannels, as well as a single NIC, but multiple orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is applied.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • a VHT STA supporting MUP includes a plurality of network interface cards (NICs).
  • each network interface card NIC is shown separated from each other, which means that each network interface card NIC operates independently of each other. That is, the classification of the network interface card (NIC) shown in FIG. 3 indicates that the network interface card (NIC) is a logical entity operating according to an individual MAC / PHY protocol. Accordingly, the plurality of network interface cards (NICs) may be implemented as functional entities that are physically distinct from each other, or may be integrated into one physical entity.
  • the plurality of network interface cards may be divided into a primary radio interface (Primary Radio Interface) and one or more secondary radio interface (Secondary Radio Interface). And when there are a plurality of secondary radio interfaces, they may also be classified into a first secondary radio interface, a second secondary radio interface, a third secondary radio interface, and the like.
  • the division of the primary radio interface and the secondary radio interface and / or the division of the secondary radio interface itself may be policy or may be adaptively determined in consideration of the channel environment.
  • VHT Virtual-Media Access Control
  • V-MAC Virtual-Media Access Control
  • V-MAC Upper Layer
  • NICs network interface cards
  • the upper layer does not recognize the multi-radio through the V-MAC. That is, one virtual Ethernet address is provided.
  • two VHT STAs communicating with each other should be located at a close distance.
  • the Non-AP VHT STA in order for a Non-AP VHT STA to operate in an infrastructure mode using a 60 GHz channel band, the Non-AP VHT STA should be adjacent to the AP VHT STA. If the Non-AP VHT STA is not adjacent to the AP VHT STA, the Non-AP VHT STA is forced to operate in ad-hoc mode with other Non-AP VHT STAs in the vicinity.
  • comparing the throughput of infrastructure mode and ad-hoc mode yields better results in infrastructural mode than ad-hoc mode.
  • it is difficult to use the measurement and management functions of the various WLANs supported in the IEEE 802.11k, IEEE 802.11v, IEEE 802.11u, and IEEE 802.11r in the ad-hoc mode. Therefore, it is more efficient for the non-AP VHT STA to operate in the infrastructure mode than in the ad-hoc mode.
  • the 60 GHz channel band has a BSS coverage of less than 6 GHz or less due to the characteristics of the band.
  • one way to efficiently manage the radio resources in the VHT WLAN system and improve the throughput of the entire system is to extend the service coverage of the VHT BSS in the 60 GHz band.
  • non-AP VHT STAs can use the infrastructure mode over a wider range.
  • the embodiment of the present invention proposes a protocol architecture for a new overlay WLAN that can communicate using the frame of the new format.
  • VHT60 MAC and VHT60 PHY represent VHT MAC and VHT PHY operating in a 60 GHz band, respectively.
  • the VHTL6 MAC and the VHTL6 PHY represent a VHT MAC and a VHT PHY operating in a band of 6 GHz or less (Below 6 GHz band), respectively.
  • the protocol architecture for overlay WLAN includes a station management entity (SME), a MAC sublayer management entity (MME), a PHY sublayer management entity (PME), a VHT60 PHY and a VHT60 MAC, a VHTL6 PHY, a VHTL6 MAC, and Contains 802.1x.
  • SME station management entity
  • MME MAC sublayer management entity
  • PME PHY sublayer management entity
  • VHT60 PHY and a VHT60 MAC a VHTL6 PHY
  • VHTL6 MAC a VHTL6 PHY
  • the VHT60 MAC is positioned above the VHTL MAC / PHY.
  • MPDU MAC Protocol Data Unit
  • the VHT STA may transmit and receive a management frame required for operation in the 60 GHz band using a 6 GHz or less band (VHTL6 MAC / PHY).
  • FIG. 5 is a diagram for describing an encapsulation management protocol according to an embodiment of the present invention.
  • the encapsulation management protocol illustrated in FIG. 5 is to use a protocol architecture for the overlay WLAN shown in FIG. 4.
  • the AP VHT STA and the Non-AP VHT STA use the VHTL6 MAC / PHY as the VHT60 MAC management frames.
  • Encapsulate using according to this although the AP VHT STA and the Non-AP VHT STA have no physical connection in the 60 GHz band, the AP VHT STA can create or maintain a logical connection by communicating using a band of 6 GHz or less.
  • VHT60 MAC management frames can be encapsulated using VHTL6 MAC / PHY and transmitted.
  • the VHT60 MAC management frame may include an association request frame, an association response frame, a re-association request frame, a re-association response frame, and a management action. Like a frame, all management frames supported by IEEE 802.11 may correspond.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the format of an encapsulation management frame.
  • the format of this encapsulation management frame is one embodiment of the encapsulation management protocol described with reference to FIG. 5 and is merely exemplary.
  • the encapsulation management frame includes a frame control field (Frame Control), a duration field (Duration), a target address field (Address1, DA), a source address field (Address2, SA), and a basic service set ID field. (Address3, BSSID), Sequence Control field (Sequence Control), Body field, and Frame Check Sequence (FCS) field.
  • the type of the frame control field of the encapsulation management frame may be set to a value indicating a management frame, for example, '00'.
  • the sub-type of the frame control field may be set to an arbitrary value indicating that the frame is an encapsulation management frame, for example, '1111'.
  • the subtype of encapsulation management frame indicated by the value '1111' is a new subtype different from the existing subtypes described in the IEEE 802.11 standard.
  • the body portion of the encapsulation management frame includes an MMPDU (MAC Management Protocol Data Unit) that is an object of encapsulation.
  • MMPDUs include MAC headers (Frame Control, Duration, Address 1 (DA), Address 2 (SA), Address 3 (BSSID), Sequence Control), Payload (Management MSDU or Data MSDU), and Cyclic Redundancy Code (FCS) This is a complete MPDU, and represents an MPDU corresponding to a management frame.
  • MMPDU MAC Management Protocol Data Unit
  • FCS Cyclic Redundancy Code
  • an encapsulation management frame is a frame generated in a VHTL6 MAC / PHY, in which an AP VHT STA and a Non-AP VHT STA operate in a 6 GHz or less band.
  • MMPDU included in the body portion of the encapsulation management frame is a frame generated in the VHT60 MAC, the AP VHT STA and Non-AP VHT STA to operate in the 60GHz band.
  • some fields may be selectively omitted in the MMPDU included in the body portion of the encapsulation management frame.
  • the duplicate field may not be included in the MMPDU.
  • a duration field a target address field (Address1, DA), a source address field (Address2, SA), a basic service set ID field (Address3, BSSID), a sequence control field (Sequence Control), and an FCS.
  • One or more fields selected from the (Frame Check Sequence) field may not be included in the MMPDU.
  • the non-AP VHT STA operating in the 60 GHz band cannot discover the AP VHT STA in the 60 GHz band, the non-AP VHT STA generates a probe request frame and then uses the encapsulation management frame of FIG. 6. After encapsulation, use VHTL6 MAC / PHY to transmit.
  • AP VHT STA which supports both VHT60 MAC / PHY and VHTL6 MAC / PHY, receives and processes the encapsulation management frame through the 6 GHz or less band (VHTL6 MAC / PHY) and processes the encapsulated probe request frame. Transfer to VHT60 MAC.
  • the VHT AP STA generates a probe response frame in response to the received probe request frame, and then, after encapsulating it using the encapsulation management frame of FIG. 6, the VHTL6 MAC / Transmit to Non-AP VHT STA using PHY.
  • the AP VHT STA generates a beacon frame using the VHT60 MAC, then encapsulates it using the encapsulation management frame of FIG. 6, and then broadcasts using the VHTL6 MAC / PHY.
  • the encapsulated beacon frame is broadcast through a 6 GHz or less band
  • a non-AP VHT STA that receives the encapsulated beacon frame is an AP VHT STA that operates in a 60 GHz band rather than a 6 GHz or less band. Use the received frame to find.
  • the AP VHT STA and the Non-AP VHT STA may include an association request frame, an association response frame, a re-association request frame, and a re-association response. Response) frames, authentication frames, and / or de-authentication frames are encapsulated using the encapsulation management frame of FIG. 6, and then the other VHT STA (VHTL6 MAC / PHY) is used. For example, it transmits to AP VHT STA or Non-AP VHT STA). Through this process, the AP VHT STA and the Non-AP VHT STA can establish a logical connection in the 60 GHz band.
  • the AP VHT STA sets operation parameters that the Non-AP STA should use in the 60 GHz band, such as a channel number.
  • the AP VHT STA may collect information by transmitting action frames related to radio resource measurement or radio network management to the non-AP STA. The action frames are also transmitted after encapsulation using the encapsulation management frame of FIG. 6.
  • non-AP VHT STAs operating in the ad-hoc mode may exchange data with each other using a 60 GHz band. That is, 60GHz data transmission is possible between non-AP VHT STAs located adjacent to each other.
  • the AP VHT STA transmits scheduled elements and the like to the Non-AP VHT STA to control channel access between the Non-AP VHT STAs, thereby adjusting the channel access time. Coordination can also be done.
  • the present embodiment relates to a service using a millimeter portal (mmPortal).
  • mmPortal millimeter portal
  • a plurality of non-AP VHT STAs forming an independent BSS performs a non-AP VHT function as a millimeter portal.
  • An STA may interact with an external network (eg, an AP VHT STA). This will be described below in detail.
  • FIG. 7 illustrates an external network through a non-AP VHT STA in which Non-AP VHT STAs forming an Independent Basic Service Set (IBSS) using a VHT60 MAC / PHY perform a function of a millimeter portal (mmPortal). It shows the topology that works with external network.
  • IBSS Independent Basic Service Set
  • An IBSS that includes a Non-AP VHT STA that functions as a millimeter portal may be referred to as a millimeter IBSS, which is merely exemplary.
  • the Non-AP VHT STAs configuring the millimeter IBSS may interact with the AP VHT STA through the millimeter portal.
  • the millimeter portal may communicate with the AP VHT STA even when located in an area outside the service coverage of the 60 GHz band of the AP VHT STA. Therefore, the millimeter portal is a device that supports VHTL6 MAC / PHY in addition to the VHT60 MAC / PHY among the non-AP VHT STAs configuring the millimeter IBSS.
  • the millimeter portal supports routing or forwarding of data and the like between the millimeter IBSS and the external network.
  • the external network includes Ethernet, Bluetooth, WiMAX, etc. in addition to the VHT WLAN using a 6GHz or less band.
  • millimeter coordinator is a non-AP VHT STA that performs a function of managing IBSS among a plurality of non-AP VHT STAs constituting the millimeter IBSS.
  • FIG. 8 shows the protocol architecture of the millimeter portal when the millimeter portal interworks with an external network via a VHT WLAN using a sub-6 GHz band.
  • MPDU MAC Protocol Data Unit
  • MSDU MAC Service Data Unit
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an encapsulation management protocol for a millimeter portal according to an embodiment of the present invention.
  • the left arrow of FIG. 9 shows a communication protocol between an AP VHT STA and a non-AP VHT STA that functions as a millimeter portal
  • the right arrow of FIG. 9 shows a non-AP VHT that functions as a millimeter portal.
  • It shows a communication protocol between the STA, the non-AP VHT STA (hereinafter referred to as the millimeter station (mmSTA)) constituting the millimeter portal and the millimeter IBSS.
  • mmSTA millimeter station
  • communication is performed between the AP VHT STA and the millimeter portal through the VHTL6 MAC / PHY.
  • the MPDUs generated in the VHT60 MAC of the AP VHT STA that is, the VHT60 MAC management frames are transmitted through the VHTL6 MAC / PHY of the AP VHT STA. That is, the VHT60 MAC management frames are encapsulated in the format of the VHTL6 MAC management frame and transmitted to the millimeter portal.
  • the MAC / PHY of the VHTL of the millimeter portal processes the received VHTL6 MAC management format to extract the VHT60 MAC management frame included in the body part.
  • the extracted VHT60 MAC management frame is communicated between the millimeter portal and the other Non-AP VHT STA (mmSTA) through the VHT60 MAC / PHY.
  • mmSTA Non-AP VHT STA
  • the VHT60 MAC management frame received by the millimeter portal from another Non-AP VHT STA may be encapsulated in the form of a VHTL6 MAC management frame and transmitted to the AP VHT STA (FIG. 7). 5).
  • the millimeter portal may support the protocol architecture shown in FIG. 4 in addition to the protocol architecture shown in FIG.
  • the MPDUs transmitted by the AP VHT STA and the Non-AP VHT STA are identified through MAC / PHY of another radio band. It can be encapsulated and sent.
  • the format of the encapsulated management frame may have, for example, the format of the frame shown in FIG. 6. That is, when the Non-AP VHT STA transmits the MPDU to the AP VHT STA, the MPDU may be encapsulated using an encapsulation management frame as shown in FIG. 6.
  • the VHTL6 MAC management frame may be encapsulated in the form of a VHT60 MAC management frame, or conversely, the VHT60 MAC management frame may be encapsulated in the form of a VHTL6 MAC management frame.
  • a management frame generated from a VHTL6 MAC of another Non-AP VHT STA may be encapsulated in the form of a VHT60 MAC management frame and delivered to the millimeter portal through the VHT60 MAC / PHY.
  • the millimeter portal may deliver the frame back to the AP VHT STA through the VHTL6 MAC / PHY.
  • the millimeter portal may transmit an action frame that informs this to other non-AP VHT STAs belonging to the millimeter IBSS, for example, a millimeter portal announcement action frame.
  • Non-AP VHT STAs that wish to interwork with an external network may send such a request to the millimeter portal.
  • the Non-AP VHT STA may deliver a millimeter portal request action frame to the millimeter portal.
  • the millimeter portal receiving the millimeter portal request action frame may transmit a response message to the non-AO VHT STA to indicate whether to accept the request.
  • the response message may be, for example, a Millimeter Portal Response Action Frame.
  • FIG. 10 shows a process of exchanging an encapsulated management frame between an AP VHT STA and mmSTA using a millimeter portal, along with a process of exchanging a message according to the millimeter portal announcement protocol.

Landscapes

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Abstract

무선랜 장치는 제1 주파수 밴드를 지원하는 제1 MAC(Medium Access Protocol) 개체(entity), 및 제2 주파수 밴드를 지원하는 제2 MAC 개체를 포함한다. 상기 제1 주파수 밴드를 위한 MAC 관리 프레임이 상기 제2 주파수 밴드를 위한 MAC 관리 프레임에 인캡슐레이션되어, 상기 제2 주파수 밴드를 통해 전송된다.

Description

무선랜 장치
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 보다 구체적으로 다중 밴드를 지원하는 무선랜 장치 및 이를 이용한 방법에 관한 것이다.
최근 정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 무선랜(Wireless Local Access Network, WLAN)은 무선 주파수 기술을 바탕으로 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant, PDA), 랩탑 컴퓨터, 휴대형 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player, PMP) 등과 같은 휴대형 단말기를 이용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 기술이다.
WLAN 기술의 표준화 기구인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802가 1980년 2월에 설립된 이래, 많은 표준화 작업이 수행되고 있다. 초기의 WLAN 기술은 IEEE 802.11을 통해 2.4GHz 주파수를 사용하여 주파수 호핑, 대역 확산, 적외선 통신 등으로 1~2Mbps의 속도를 지원한 이래, 최근에는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)을 적용하여 최대 54Mbps의 속도를 지원할 수 있다. 이외에도 IEEE 802.11에서는 QoS(Quality for Service)의 향상, 액세스 포인트(Access Point) 프로토콜 호환, 보안 강화(Security Enhancement), 무선 자원 측정(Radio Resource measurement), 차량 환경을 위한 무선 접속(Wireless Access Vehicular Environment), 빠른 로밍(Fast Roaming), 메쉬 네트워크(Mesh Network), 외부 네트워크와의 상호작용(Interworking with External Network), 무선 네트워크 관리(Wireless network Management) 등 다양한 기술의 표준을 실용화 또는 개발 중에 있다.
IEEE 802.11 중에서 IEEE 802.11b는 2.4GHz 대역의 주파수를 사용하면서 최고 11Mbs의 통신 속도를 지원한다. IEEE 802.11b 이후에 상용화된 IEEE 802.11a는 2.4GHz 대역이 아닌 5GHz 대역의 주파수를 사용함으로써 상당히 혼잡한 2.4GHz 대역의 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 대역의 주파수를 사용하여 최대 54Mbps의 통신속도를 구현하며, 후방 호환성(Backward Compatibility)을 만족하고 있어 상당한 주목을 받고 있는데, 통신 거리에 있어서도 IEEE 802.11a보다 우위에 있다.
또한, 무선랜에서 취약점으로 지적되어온 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 비교적 최근에 제정된 기술 규격으로써 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 뿐만 아니라, 속도를 증가시키기 위해 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplex, OFDM)을 사용할 수도 있다.
WLAN의 보급이 활성화되고 또한 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라, 최근에는 IEEE 802.11n이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율을 지원하기 위한 새로운 WLAN 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있다. 그런데, IEEE 802.11n 매체접속제어(Medium Access Control, MAC)/물리계층(Physical Layer, PHY) 프로토콜은 1Gbps 이상의 쓰루풋을 제공하는데 있어서 효과적이지 못하다. 왜냐하면, IEEE 802.11n MAC/PHY 프로토콜은 단일 STA, 즉 하나의 네트워크 인터페이스 카드(Network Interface Card, NIC)를 갖는 STA의 동작을 위한 것이어서, 기존의 IEEE 802.11n의 MAC/PHY 프로토콜을 그대로 유지하면서 프레임의 처리량을 증가시킬수록 이에 따라 부가적으로 발생하는 오버헤드(Overhead)도 증가하기 때문이다. 결국, 기존의 IEEE 802.11n MAC/PHY 프로토콜, 즉 단일 STA 아키텍쳐를 그대로 유지하면서 무선 통신 네트워크의 쓰루풋을 향상시키는 것은 한계가 있다.
따라서 무선 통신 네트워크에서 1Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 달성하기 위해서는 기존의 단일 STA 아키텍쳐인 IEEE 802.11n MAC/PHY 프로토콜과는 다른 새로운 시스템이 요청된다. VHT(Very High Throughput) 무선랜 시스템은, IEEE 802.11n 무선랜 시스템의 다음 버전으로서, MAC 서비스 접속 포인트(Service Access Point, SAP)에서 1Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 지원하기 위하여 최근에 새롭게 제안되고 있는 IEEE 802.11 무선랜 시스템 중의 하나이다. VHT 무선랜 시스템이란 명칭은 임의적인 것인데, 1Gbps 이상의 쓰루풋을 제공하기 위하여, 현재는 4X4 MIMO 및 80MHz 채널 밴드폭을 사용하는 VHT 무선랜 시스템에 대한 실현 가능성 테스트가 진행되고 있다.
VHT 무선랜에서는 현재 1Gbps 이상의 쓰루풋을 달성하기 위한 방법으로 6GHz 이하의 채널과 60GHz 채널을 이용하는 두 가지 방법이 논의되고 있다. 여기서, 1Gbps 이상이라는 쓰루풋의 기준은 MAC SAP(service Access Point)에서 측정된 값이다. 6GHz 이하의 채널은 상대적으로 넓은 서비스 커버리지를 보여주는 반면에 사용 가능한 채널 밴드폭(channel bandwidth)의 크기가 작다는 단점이 있다. 반면, 60GHz 채널은 사용가능한 채널 밴드폭이 크다는 장점을 가지지만, 채널의 특성상 6GHz 이하의 채널에 비하여 서비스 커버리지가 좁은 단점을 갖는다.
이러한 두 채널이 갖는 장단점을 효율적으로 이용할 수 있는 방법으로 최근에 제안된 방법 중의 하나가 오버레이 무선랜(Overlay WLAN)이다. 오버레이 무선랜이란, 서로 가까이 위치하고 있는 스테이션들이 서로 통신할 경우에는 60GHz 채널을 사용하지만, 상대적으로 멀리 떨어져 있는 스테이션들이 서로 통신할 경우에는 6GHz 이하의 채널을 사용하도록 하는 것이다. 이러한 오버레이 무선랜에 의하면, 서로 가까이 위치할 경우에는 60GHz 채널에서 상대적으로 넓은 채널 밴드폭을 사용하여 높은 쓰루풋을 달성할 수 있고, 반대로 서로 멀리 떨어져 위치할 경우에는, 6GHz 이하의 채널을 이용함으로써, 비록 쓰루풋은 약간 떨어지더라도 안정적으로 통신을 할 수가 있다.
도 1은 이러한 오버레이 무선랜을 설명하기 위한 VHT 무선랜 시스템의 토폴로지(topology)를 보여 주는 도면이다.
도 1을 참조하면, VHT 무선랜 시스템은 하나 또는 그 이상의 AP(Access Point) VHT STA(Station)과 하나 또는 그 이상의 Non-AP VHT STA을 포함할 수 있다. AP VHT STA은 6GHz 이하의 채널과 60GHz 채널을 동시에 지원하기 위하여 멀티-라디오 인터페이스(multi-radio interface)를 가질 수 있다(VHTL6 and VHT60). 그리고 Non-AP VHT STA은 6GHz 이하의 채널과 60GHz 채널 각각을 위한 듀얼 밴드 인터페이스(dual-band interface)를 가질 수 있다. 하지만, Non-AP VHT STA은 단일-라디오 인터페이스(single-radio interface)만 가지고 있어서, 6GHz 이하의 채널과 60GHz 채널을 동시에 지원하지는 못한다.
그런데, 도 1에 도시된 바와 같이, AP VHT STA의 경우에 60GHz 채널에서의 서비스 커버리지(VHT60 Coverage)는 상대적으로 좁고, 6GHz 이하 채널에서의 서비스 커버리지(VHTL6 Coverage)는 상대적으로 넓다. 이 경우에, Non-AP VHT STA은 VHT60 Coverage 내에 위치할 경우에는 AP VHT STA과 60GHz 채널 밴드를 이용할 수 있기 때문에, 상대적으로 높은 쓰루풋을 달성할 수가 있다. 반면, Non-AP STA이 VHT60 Coverage 내에 존재하다가 VHTL6 Coverage로 이동할 경우에는, AP VHT STA과의 통신에서 60GHz 채널 밴드를 이용할 수 없고 6GHz 이하의 채널 밴드로 스위칭을 하여야 한다. 이와 같이, Non-AP VHT STA이 VHL60 Coverage의 외부에 존재할 경우에는, AP VHT STA과의 통신에서 60GHz 채널 밴드를 이용할 수가 없기 때문에, 높은 쓰루풋을 달성하기가 어렵다.
뿐만 아니라, Non-AP VHT STA이 VHL60 Coverage의 외부에 존재할 경우에는, 인프라스트럭쳐 모드(Infrastructure mode)로 AP VHT STA과 통신할 때는 물론, 주위의 다른 Non-AP VHT STA과 애드-혹 모드(Ad-hoc mode)로 통신할 경우에도 60GHz 채널 밴드를 이용할 수 없고, 6GHz 채널 밴드를 이용해야 한다. 왜냐하면, Non-AP VHT STA은 단일-라디오 인터페이스(single-radio interface)만 가지고 있어서, 6GHz 이하의 채널과 60GHz 채널을 동시에 지원하지는 못하기 때문이다. 이것은 서로 VHTL6 Coverage 내에 위치하여 상호 간에 60GHz 채널 밴드를 이용하여 애드-혹 모드로 통신을 할 수 있는 Non-AP VHT STA과의 통신에서, 불가피하게 6GHz 이하의 채널 밴드를 이용하도록 하기 때문에, VHT 무선랜 시스템에서 오버레이 무선랜의 효율을 떨어뜨린다.
본 발명이 해결하고자 하는 하나의 과제는 VHT 무선랜 시스템에서 60GHz 채널에서 서비스 커버리지를 확장함으로써 오버레이 무선랜의 효율을 향상시킬 수 있는 오버레이 무선랜을 위한 프로토콜 아키텍쳐와 이를 위한 프레임 포맷 및 그 전송 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 하나의 과제는 VHT 무선랜 시스템에서 Non-AP VHT STA이, AP VHT STA의 VHT60 Coverage 외부에 위치하는 경우에도, 그 주위에 존재하는 다른 Non-AP VHT STA과 애드-혹 모드로 60GHz 채널 밴드에서 통신할 수 있도록 하는 오버레이 무선랜을 위한 프로토콜 아키텍쳐와 이를 위한 프레임 포맷 및 그 전송 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 하나의 과제는 VHT 무선랜 시스템에서 Non-AP VHT STA이 AP VHT STA의 VHT60 Coverage 외부에 위치하는 경우에도 60GHz 채널 밴드에서 인프라스트럭쳐 모드로 동작할 수 있도록 하는 오버레이 무선랜을 위한 프로토콜 아키텍쳐와 이를 위한 프레임 포맷 및 그 전송 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예는 서로 이격된 제1 주파수 밴드와 제2 주파수 밴드를 지원하는 무선랜 시스템에 관한 것으로서, 상기 무선랜 시스템은 상기 제1 주파수 밴드를 위한 MAC(Medium Access Protocol) 관리 프레임을 상기 제2 주파수 밴드를 위한 MAC 관리 프레임에 인캡슐레이션하여, 상기 제2 주파수 밴드를 통해 전송하는 것을 허용한다.
본 발명의 다른 실시예는 오버레이 무선랜을 지원하는 무선랜 장치를 위한 프로토콜 아키텍쳐에 관한 것으로서, 상기 프로토콜 아키텍쳐는 제1 주파수 밴드용 MAC과 PHY 및 제2 주파수 밴드용 MAC과 PHY를 포함하고, 상기 제1 주파수 밴드용 MAC/PHY 위로 상기 제2 주파수 밴드용 MAC이 일부 위치한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 무선랜 시스템에 있어서 밀리미리 포털을 위한 프로토콜 아키텍쳐에 관한 것으로서, 상기 프로토콜 아키텍쳐는 제1 주파수 밴드용 MAC과 PHY 및 제2 주파수 밴드용 MAC과 PHY를 포함하고, 상기 제1 주파수 밴드용 MAC/PHY 위로 상기 제2 주파수 밴드용 MAC이 일부 위치하며, 상기 제1 주파수 밴드는 60GHz 밴드이고, 상기 제2 주파수 밴드는 6GHz 이하 밴드일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 IEEE 802.11 VHT 무선랜을 위한 무선랜 장치로서, 상기 무선랜 장치는 상대방 무선랜 장치가 상대적으로 가까운 위치에 있을 경우에는 60GHz 밴드를 사용하고, 상기 상대방 무선랜 장치가 상대적으로 먼 위치에 있을 경우에는 6GHz 이하 밴드를 사용하여 통신하며, 상기 6GHz 이하 밴드를 사용하여 통신할 경우에는 상기 60GHz 밴드용 MAC 관리 프레임을 상기 6GHz 이하 밴드용 프레임의 바디부에 포함시켜서 송수신한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 무선랜 시스템을 위한 무선랜 장치로서, 상기 무선랜 장치는 제1 주파수 밴드를 지원하는 제1 MAC(Medium Access Protocol) 개체(entity), 및 제2 주파수 밴드를 지원하는 제2 MAC 개체를 포함하고, 상기 제1 주파수 밴드를 위한 MAC 관리 프레임이 상기 제2 주파수 밴드를 위한 MAC 관리 프레임에 인캡슐레이션되어, 상기 제2 주파수 밴드를 통해 전송된다.
본 발명의 또 다른 실시예는 무선랜 시스템에 있어서 다중 밴드를 이용한 통신 방법으로써, 상기 방법은 제1 주파수 밴드를 위한 MAC 관리 프레임을 제2 주파수 밴드를 위한 MAC 관리 프레임에 인캡슐레이션하고, 및 상기 제2 주파수 밴드를 위한 MAC 관리 프레임을 상기 제2 주파수 밴드를 통해 전송하는 것을 포함한다.
무선랜 시스템에서 60GHz 밴드를 이용하는 BSS의 서비스 커버리지를 확장할 수가 있다. 그리고, 서로 가까이에 위치하는 Non-AP STA들은 IBSS를 형성하여 60GHz 밴드를 이용하여 통신함으로써 높은 쓰루풋을 달성할 수 있고, 또한 밀리미리 포털을 통해서는 6GHz 밴드를 통하여 상대적으로 멀리 떨어져 있는 AP VHT STA과 통신함으로써, 외부 네트워크와도 인터워킹을 할 수도 있다.
도 1은 오버레이 무선랜을 설명하기 위한 VHT 무선랜 시스템의 토폴로지(topology)를 보여 주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 VHT 무선랜 시스템의 일례에 대한 구성을 간략히 도시한 것이다.
도 3은 다중-라디오 통합 프로토콜(Multi-radio Unification Protocol, MUP)을 보여 주는 블록 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 무선랜(Overlay WLAN)을 위한 프로토콜 아키텍쳐를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인캡슐레이션 관리 프로토콜(Encapsulation Management Protocol)을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 인캡슐레이션 관리 프레임의 포맷을 보여 주는 블록도이다.
도 7은 Non-AP VHT STA들이 밀리미터 포털(millimeter portal, mmPortal)을 통해 외부 네트워크(external network)와 연동하는 토폴로지(topology)를 보여 주고 있다.
도 8은 밀리미터 포털이 6 GHz 이하 밴드를 사용하는 VHT WLAN을 통해 외부 네트워크와 연동하는 경우의 상기 밀리미터 포털의 프로토콜 아키텍쳐를 보여주고 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 밀리미터 포털을 위한 인캡슐레이션 관리 프로토콜(Encapsulation Management Protocol)을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 밀리미터 포털 선언 프로토콜(Millimeter Portal Announcement Protocol)에 따른 메시지의 교환 과정을 보여 주는 메시지 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 VHT 무선랜 시스템의 일례에 대한 구성을 간략히 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, VHT 무선랜 시스템과 같은 무선랜 시스템은 하나 또는 그 이상의 기본 서비스 세트(Basic Service Set, BSS)를 포함한다. BSS는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 스테이션(Station, STA)의 집합으로써, 특정 영역을 가리키는 개념은 아니다. 그리고 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜 시스템과 같이, MAC SAP에서 1GHz 이상의 초고속 데이터 처리를 지원하는 BSS를 VHT(Very High Throughput) BSS라고 한다.
VHT BSS도 인프라스트럭쳐 BSS(infrastructure BSS)와 독립 BSS(Independent BSS, IBSS)로 구분할 수 있는데, 도 2에는 인프라스트럭쳐 BSS가 도시되어 있다. 인프라스트럭쳐 BSS(BSS1, BSS2)는 하나 또는 그 이상의 Non-AP STA(Non-AP STA1, Non-AP STA3, Non-AP STA4), 분배 서비스(Distribution Service)를 제공하는 스테이션인 액세스 포인트(AP STA1, AP STA2), 및 다수의 액세스 포인트(AP STA1, AP STA2)를 연결시키는 분배 시스템(Distribution System, DS)을 포함한다. 인프라스트럭쳐 BSS에서는 AP STA이 BSS의 Non-AP STA들을 관리한다.
반면, 독립 BSS는 애드-혹 모드로 동작하는 BSS이다. IBSS는 AP VHT STA을 포함하지 않기 때문에 중앙에서 관리기능을 수행하는 개체(Centralized Management Entity)가 없다. 즉, IBSS에서는 Non-AP STA들이 분산된 방식(distributed manner)으로 관리된다. IBSS에서는 모든 STA이 이동 스테이션으로 이루어질 수 있으며, DS에로의 접속이 허용되지 않아서 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.
STA은 IEEE 802.11 표준의 규정을 따르는 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC)와 무선 매체에 대한 물리층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 임의의 기능 매체로서, 광의로는 AP와 비AP 스테이션(Non-AP Station)을 모두 포함한다. 그리고 후술하는 바와 같은 다중 채널 환경에서 1GHz 이상의 초고속 데이터 처리를 지원하는 STA을 VHT STA이라고 한다. 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 VHT 무선랜 시스템에서는, 상기 BSS에 포함되는 STA은 모두 VHT STA이거나 또는 VHT STA과 레거시 STA(예컨대, IEEE 802.11n에 따른 HT STA)이 공존할 수도 있다.
무선 통신을 위한 STA은 프로세서(Processor, 미도시)와 트랜시버(transceiver, 미도시)를 포함하고, 사용자 인터페이서와 디스플레이 수단 등을 포함한다. 프로세서는 무선 네트워크를 통해 전송할 프레임을 생성하거나 또는 상기 무선 네트워크를 통해 수신된 프레임을 처리하도록 고안된 기능 유닛으로써, 무선 프로토콜 아키텍쳐(radio protocol architecture)가 구현된다. 그리고 트랜시버는 상기 프로세서와 기능적으로 연결되어 있으며 스테이션을 위하여 무선 네트워크를 통해 프레임을 송수신하도록 고안된 유닛이다.
STA 중에서 사용자가 조작하는 휴대용 단말은 Non-AP STA(STA1, STA3, STA4, STA6, STA7, STA8)으로써, 단순히 STA이라고 할 때는 Non-AP STA을 가리키기도 한다. Non-AP STA은 단말(terminal), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit, WTRU), 사용자 장비(User Equipment, UE), 이동국(Mobile Station, MS), 휴대용 단말(Mobile Terminal), 또는 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 등의 다른 명칭으로도 불릴 수 있다. 그리고 후술하는 바와 같은 다중 채널 환경에서 1GHz 이상의 초고속 데이터 처리를 지원하는 Non-AP STA을 Non-AP VHT STA 또는 간단히 VHT STA이라고 한다.
그리고 AP(AP1, AP2)는 자신에게 결합된 STA(Associated Station)을 위하여 무선 매체를 경유하여 DS에 대한 접속을 제공하는 기능 개체이다. AP를 포함하는 인프라스트럭쳐 BSS에서 비AP STA들 사이의 통신은 AP를 경유하여 이루어지는 것이 원칙이나, 다이렉트 링크가 설정된 경우에는 비AP STA들 사이에서도 직접 통신이 가능하다. AP는 엑세스 포인트라는 명칭 외에 집중 제어기, 기지국(Base Station, BS), 노드-B, BTS(Base Transceiver System), 또는 사이트 제어기 등으로 불릴 수도 있다. 그리고 후술하는 바와 같은 다중 채널 환경에서 1GHz 이상의 초고속 데이터 처리를 지원하는 AP를 VHT AP라고 한다.
복수의 인프라스트럭쳐 BSS는 분배 시스템(Distribution System, DS)을 통해 상호 연결될 수 있다. DS를 통하여 연결된 복수의 BSS를 확장 서비스 세트(Extended Service Set, ESS)라 한다. ESS에 포함되는 STA들은 서로 통신할 수 있으며, 동일한 ESS 내에서 비AP STA은 끊김 없이 통신하면서 하나의 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있다.
DS는 하나의 AP가 다른 AP와 통신하기 위한 메커니즘으로서, 이에 의하면 AP가 자신이 관리하는 BSS에 결합되어 있는 STA들을 위해 프레임을 전송하거나 또는 어느 하나의 STA이 다른 BSS로 이동한 경우에 프레임을 전달하거나 유선 네트워크 등과 같은 외부 네트워크와 프레임을 전달할 수가 있다. 이러한 DS는 반드시 네트워크일 필요는 없으며, IEEE 802.11에 규정된 소정의 분배 서비스를 제공할 수 있다면 그 형태에 대해서는 아무런 제한이 없다. 예컨대, DS는 메쉬 네트워크와 같은 무선 네트워크이거나 또는 AP들을 서로 연결시켜 주는 물리적인 구조물일 수도 있다.
도 3은 각각 독자적인 라디오 인터페이스를 갖는 복수의 네트워크 인터페이스 카드(NIC)를 갖는 초고처리율(Very High Throughput, VHT) 시스템에 적용될 수 있는 프로토콜의 일례인 다중-라디오 통합 프로토콜(Multi-radio Unification Protocol, MUP)에 대한 블록 다이어그램이다. 후술하는 본 발명의 실시예는, 도 3에 도시된 것과 같이 여러 개의 NIC를 이용하여 복수의 서브채널을 운용하는 경우는 물론, 단일 NIC를 사용하되 직교 주파수 분할 다중(OFDM)을 적용하여 여러 개의 서브채널을 운용하는 경우에도 적용될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다. 즉, 도 3은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 일례이지, 본 발명의 실시예가 여기에만 한정되는 것은 아니다.
도 3을 참조하면, MUP를 지원하는 VHT STA은 복수의 네트워크 인터페이스 카드(Network Interface Card, NIC)를 포함한다. 도 3에서 각각의 네트워크 인터페이스 카드(NIC)가 서로 분리되어 도시되어 있는데, 이것은 각각의 네트워크 인터페이스 카드(NIC)는 MAC/PHY 모듈이 서로 독립적으로 운영된다는 것을 의미한다. 즉, 도 3에 도시되어 있는 네트워크 인터페이스 카드(NIC)에 대한 구분은, 네트워크 인터페이스 카드(NIC)가 개별적인 MAC/PHY 프로토콜에 따라서 동작하는 논리적인 개체(Logical Entity)라는 것을 나타낸다. 따라서 이러한 복수의 네트워크 인터페이스 카드(NICs)는 물리적으로 서로 구별되는 기능 개체로 구현되거나 또는 하나의 물리 개체로 통합하여 구현하는 것도 가능하다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 복수의 네트워크 인터페이스 카드(NICs)는 주 라디오 인터페이스(Primary Radio Interface)와 하나 또는 그 이상의 부 라디오 인터페이스(Secondary Radio Interface)로 구분될 수 있다. 그리고 부 라디오 인터페이스가 복수 개인 경우에, 이들도 제1 부 라디오 인터페이스, 제2 부 라디오 인터페이스, 제3 부 라디오 인터페이스 등등으로 구분될 수 있다. 이러한 주 라디오 인터페이스와 부 라디오 인터페이스의 구분 및/또는 부 라디오 인터페이스 자체의 구분은 정책적인 것이거나 또는 채널 환경을 고려하여 적응적으로 결정되는 것일 수도 있다.
복수의 네트워크 인터페이스 카드(NICs)는 다중-라디오 통합 프로토콜(MUP)를 통해서 통합 관리된다. 그 결과, 복수의 네트워크 인터페이스 카드(NICs)는 외부에 대해서는 마치 하나의 장치인 것처럼 인식된다. 이러한 동작을 위하여, 상기 VHT 시스템은 가상(Virtual)-매체접속제어(V-MAC)를 포함하는데, V-MAC을 통해 상부 계층(Upper Layer)은 다중-라디오 채널에서 복수의 네트워크 인터페이스 카드(NICs)에 의하여 동작된다는 것을 인식하지 못하게 된다. 이와 같이, VHT 시스템에서는 V-MAC을 통해 상부 계층(Upper Layer)은 다중-라디오를 인식하지 않게 된다. 즉, 하나의 가상 이더넷 어드레스(Virtual Ethernet Address)가 제공된다.
다음으로 본 발명의 실시예들에 따른 VHT 무선랜 시스템에서의 오버레이 무선랜을 위한 프로토콜 아키텍쳐와 이를 위한 프레임 포맷 및 그 전송방법에 관하여 설명한다.
전술한 바와 같이, VHT 무선랜 시스템에서 60GHz 채널 밴드를 사용하기 위해서는 서로 통신하는 두 VHT STA이 가까운 거리에 위치하고 있어야 한다. 예를 들어, Non-AP VHT STA이 60GHz 채널 밴드를 사용하여 인프라스트럭쳐 모드(Infrastructure mode)로 동작하기 위해서는, 상기 Non-AP VHT STA은 AP VHT STA에 인접해 있어야 한다. 만약, Non-AP VHT STA이 AP VHT STA에 인접하지 않은 경우라면, 상기 Non-AP VHT STA은 주위의 다른 Non-AP VHT STA들과 애드-혹 모드로 동작할 수 밖에 없다.
일반적으로, 인프라스트럭쳐 모드와 애드-혹 모드의 쓰루풋을 비교하면, 인프로스트럭쳐 모드가 애드-혹 모드에 비하여 우수한 결과가 나온다. 그리고 인프라스트럭쳐 모드에서와는 달리 애드-혹 모드에서는 IEEE 802.11k, IEEE 802.11v, IEEE 802.11u, IEEE 802.11r에서 지원되는 여러 가지 무선랜의 측정 기능이나 관리 기능들을 사용하기가 어렵다. 따라서 Non-AP VHT STA의 입장에서는 애드-혹 모드에 비하여, 인프라스트럭쳐 모드로 동작하는 것이 보다 효율적이다. 하지만, 전술한 바와 같이, 60GHz 채널 밴드는 그 밴드의 특성상 BSS 커버리지가 6GHz 이하의 채널 밴드보다 작다.
이상의 조건을 종합할 경우에, VHT 무선랜 시스템에서 효율적으로 무선 자원을 운용하고 또한 전체 시스템의 쓰루풋을 향상시키기 위한 한 가지 방법은, 60GHz 밴드에서 VHT BSS의 서비스 커버리지를 확장하는 것이다. 60GHz 밴드에서 VHT BSS의 서비스 커버리지를 확장하면, Non-AP VHT STA은 보다 넓은 범위에서 인프라스트럭쳐 모드를 사용할 수가 있다.
본 발명의 실시예에서는, 60GHz 밴드에서 VHT BSS의 서비스 커버리를 확장하기 위한 방법으로, 6GHz 이하 밴드의 물리적 연결(Physical Connectivity)을 이용하여, 60GHz 밴드 상에서 비록 물리적 연결이 없더라도 논리적 연결(Logical Connectivity)을 유지하는 방법을 제안한다. 이를 위하여, 본 발명의 실시예에서는 60GHz 밴드에서 사용되는 관리 프레임을 6GHz 이하 밴드에서 사용할 수 있도록 하기 위한 새로운 포맷의 프레임과 이러한 새로운 포맷의 프레임을 이용하여 물리적 연결이 없는 두 VHT STA 사이에서 논리적 연결을 유지하는 방법을 제안한다. 그리고 본 발명의 실시예에서는 이러한 새로운 포맷의 프레임을 이용하여 통신할 수 있는 새로운 오버레이 무선랜(Overlay WLAN)을 위한 프로토콜 아키텍쳐를 제안한다.
도 4는, 60GHz 밴드에서 VHT BSS의 서비스 커버리지를 확장할 수 있는, 본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 무선랜(Overlay WLAN)을 위한 프로토콜 아키텍쳐를 보여주는 도면이다. 도 4에서 VHT60 MAC과 VHT60 PHY는 각각 60GHz 밴드에서 동작하는 VHT MAC 및 VHT PHY를 나타낸다. 그리고 VHTL6 MAC과 VHTL6 PHY는 각각 6GHz 이하의 밴드(Below 6 GHz band)에서 동작하는 VHT MAC 및 VHT PHY를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 오버레이 무선랜을 위한 프로토콜 아키텍쳐는 SME(station Management Entity), MME(MAC Sublayer Management Entity), PME(PHY Sublayer Management Entity), VHT60 PHY와 VHT60 MAC와 VHTL6 PHY, VHTL6 MAC, 및 802.1x를 포함한다. 이러한 프로토콜 아키텍쳐에 의하면, 예를 들어, IEEE 802.1x를 통해 전해지는 MSDU(MAC Service Data Unit)들은 VHTL6 MAC/PHY와 VHT60 MAC/PHY를 통해 각각 전송될 수 있고, MME는 VHT60 MAC 및 VHTL6 MAC과 각각 인터액션을 하며, 또한 PME는 VHT60 PHY 및 VHTL6 PHY와 각각 인터액션을 한다. 따라서, 이러한 프로토콜 아키텍쳐를 갖는 VHT STA은 60GHz 밴드를 사용하거나 또는 6GHz 이하 밴드를 사용하여 통신을 할 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 오버레이 무선랜을 위한 프로토콜 아키텍쳐에서는, VHTL MAC/PHY의 위쪽으로 VHT60 MAC이 위치하고 있다. 이것은 VHT 60 MAC에서 생성된 MPDU(MAC Protocol Data Unit)가 VHTL6 MAC의 MSDU가 될 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 본 발명의 실시예에 의하면, VHT STA은 60GHz 밴드에서의 동작을 위해 필요한 관리 프레임(Management Frame) 등을, 6GHz 이하 밴드(VHTL6 MAC/PHY)를 이용하여 송수신할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인캡슐레이션 관리 프로토콜(Encapsulation Management Protocol)을 설명하기 위한 도면이다. 도 5에 예시되어 있는 인캡슐레이션 관리 프로토콜은 도 4에 도시된 오버레이 무선랜을 위한 프로토콜 아키텍쳐를 이용하는 것이다. 도 5를 참조하면, AP VHT STA과 Non-AP VHT STA이 60GHz 밴드 상에서 물리적 연결(Physical Connectivity)이 없는 경우에는, AP VHT STA과 Non-AP VHT STA은 VHT60 MAC 관리 프레임들을 VHTL6 MAC/PHY를 사용하여 인캡슐레이션하여 주고 받는다. 이에 의하면, AP VHT STA과 Non-AP VHT STA은, 비록 60GHz 밴드에서 물리적 연결은 없지만, 6GHz 이하의 밴드를 이용하여 통신을 함으로써 논리적 연결을 생성하거나 또는 계속 유지할 수가 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, VHT60 MAC 관리 프레임들을 VHTL6 MAC/PHY를 이용하여 인캡슐레이션하여 전송할 수가 있다. 상기 VHT60 MAC 관리 프레임으로는, 결합 요청(Association Request) 프레임, 결합 응답(Association Response) 프레임, 재결합 요청(Re-association Request) 프레임, 재결합 응답(Re-association Response) 프레임, 관리 액션(Management Action) 프레임 등과 같이, IEEE 802.11에서 지원하는 모든 관리 프레임들이 해당될 수 있다.
도 6은 인캡슐레이션 관리 프레임의 포맷을 보여 주는 블록도이다. 이러한 인캡슐레이션 관리 프레임의 포맷은 도 5를 참조하여 설명한 인캡슐레이션 관리 프로토콜에 대한 일 실시예이며, 단지 예시적인 것이다.
도 6을 참조하면, 인캡슐레이션 관리 프레임은 프레임 제어 필드(Frame Control), 지속시간 필드(Duration), 목표 어드레스 필드(Address1, DA), 소스 어드레스 필드(Address2, SA), 기본서비스세트 아이디 필드(Address3, BSSID), 시퀀스 제어 필드(Sequence Control), 바디 필드, 및 FCS(Frame Check Sequence) 필드를 포함한다. 이러한 인캡슐레이션 관리 프레임의 프레임 제어 필드의 유형(Type)은 관리 프레임을 지시하는 값, 예컨대 '00'으로 설정될 수 있다. 그리고 프레임 제어 필드의 하부유형(Sub-type)은 해당 프레임이 인캡슐레이션 관리 프레임이라는 것을 지시하는 임의의 값, 예컨대 '1111'으로 설정될 수 있다. '1111'이라는 값이 지시하는 인캡슐레이션 관리 프레임이라는 하부 유형은 IEEE 802.11 표준에 나와 있는 기존의 하부 유형과는 다른 새로운 하부 유형이다.
그리고 상기 인캡슐레이션 관리 프레임의 바디부는, 도면에 도시된 바와 같이, 인캡슐레이션의 대상이 되는 MMPDU(MAC Management Protocol Data Unit)를 포함한다. MMPDU는 MAC 헤더(Frame Control, Duration, Address1(DA), Address2(SA), Address3(BSSID), Sequence Control), 페이로드(Management MSDU or Data MSDU), CRC(Cyclic Redundancy Code, 예컨대 FCS)를 포함하는 완전한 MPDU이며, 관리 프레임에 해당되는 MPDU를 나타낸다.
도 6에서, 인캡슐레이션 관리 프레임은 VHTL6 MAC/PHY에서 생성되는 프레임으로써, AP VHT STA과 Non-AP VHT STA이 6GHz 이하 밴드에서 동작을 하기 위한 것이다. 반면, 인캡슐레이션 관리 프레임의 바디부에 포함되는 MMPDU는 VHT60 MAC에서 생성되는 프레임으로, AP VHT STA과 Non-AP VHT STA이 60GHz 밴드에서 동작을 하기 위한 것이다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 인캡슐레이션 관리 프레임의 바디부에 포함되는 MMPDU에서 일부 필드는 선택적으로 생략할 수도 있다. 예를 들어, 인캡슐레이션 관리 프레임에 포함되는 필드와 상기 MMPDU에 포함되는 일부 필드가 중복되는 경우에, 상기 중복되는 필드는 MMPDU에 포함시키지 않을 수 있다. 예를 들어, 지속시간(Duration) 필드, 목표 어드레스 필드(Address1, DA), 소스 어드레스 필드(Address2, SA), 기본서비스세트 아이디 필드(Address3, BSSID), 시퀀스 제어 필드(Sequence Control), 및 FCS(Frame Check Sequence) 필드 중에서 선택된 하나 또는 그 이상의 필드들은, MMPDU에 포함되지 않을 수도 있다.
다음으로, 이러한 인캡슐레이션 관리 프로토콜에 따른 AP VHT STA 및/또는 Non-AP VHT STA의 동작에 관하여 설명한다. 후술하는 VHT STA의 동작들은 단지 본 발명의 실시예에 다른 인캡슐레이션 관리 프로토콜을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 실시예가 여기에만 한정되는 것은 아니다.
먼저, 능동 스캔(Active Scan) 절차에 관하여 설명한다. 60GHz 밴드에서 동작하는 Non-AP VHT STA은, 60GHz 밴드에서 AP VHT STA을 발견할 수 없는 경우에, 프로브 요청 프레임(Probe Request frame)을 생성한 다음, 이를 도 6의 인캡슐레이션 관리 프레임을 이용하여 인캡슐레이션한 후에, VHTL6 MAC/PHY를 사용하여 송신한다. VHT60 MAC/PHY와 VHTL6 MAC/PHY를 모두 지원하는 AP VHT STA은, 6GHz 이하 밴드(VHTL6 MAC/PHY)를 통해 인캡슐레이션 관리 프레임을 수신한 다음 처리하고, 인캡슐레이션되어 있는 프로브 요청 프레임을 VHT60 MAC으로 전달한다. 그리고 VHT AP STA은, 수신된 프로브 요청 프레임에 대한 응답으로, 프로브 응답 프레임(Probe Response frame)을 생성한 다음, 이를 도 6의 인캡슐레이션 관리 프레임을 이용하여 인캡슐레이션 한 후에, VHTL6 MAC/PHY를 사용하여 Non-AP VHT STA에게 송신한다.
다음으로, 비이콘 프레임(Beacon frame)의 전송 절차에 관하여 설명한다. AP VHT STA은 VHT60 MAC을 이용하여 비이콘 프레임을 생성한 다음, 이를 도 6의 인캡슐레이션 관리 프레임을 이용하여 인캡슐레이션 한 후에, VHTL6 MAC/PHY를 사용하여 브로드캐스팅한다. 이러한 인캡슐레이션된 비이콘 프레임은 비록 6GHz 이하 밴드를 통해서 브로드캐스팅되지만, 상기 인캡슐레이션된 비이콘 프레임을 수신한 Non-AP VHT STA은 6GHz 이하 밴드가 아닌 60GHz 밴드에서 동작하는 AP VHT STA을 발견하는데 수신된 프레임을 이용한다.
다음으로, 결합 절차나 인증 절차 등에 관하여 설명한다. 본 발명의 실시예에 의하면, AP VHT STA과 Non-AP VHT STA은 결합 요청(Association Request) 프레임, 결합 응답(Association Response) 프레임, 재결합 요청(Re-association Request) 프레임, 재결합 응답(Re-association Response) 프레임, 인증(Authentication) 프레임, 및/또는 인증 해지(De-authentication) 프레임들을 도 6의 인캡슐레이션 관리 프레임을 이용하여 인캡슐레이션한 후, VHTL6 MAC/PHY를 사용하여 상대방 VHT STA(예컨대, AP VHT STA 또는 Non-AP VHT STA)에게 전송한다. 이러한 과정을 통하여, AP VHT STA과 Non-AP VHT STA은 60GHz 밴드에서 논리적 연결을 설정할 수가 있다.
그리고 AP VHT STA과 Non-AP VHT STA 사이에 60GHz 밴드에서 논리적 연결이 설정되면, AP VHT STA은 채널 번호 등과 같이, Non-AP STA이 60GHz 밴드에서 사용해야 할 동작 파라미터(Operation parameters)를 설정하게 된다. 더불어, AP VHT STA은 Non-AP STA에게 무선 자원 측정(Radio Resource Measurement)이나 무선 네트워크 관리(Radio Network Management) 등과 관련된 액션 프레임들을 전송하여, 정보를 수집할 수가 있다. 상기 액션 프레임들도, 도 6의 인캡슐레이션 관리 프레임을 이용하여 인캡슐레이션한 후에 전송된다.
이러한 본 발명의 실시예에 의하면, 60GHz 밴드 상에서 Non-AP VHT STA과 AP VHT STA 사이에 물리적 연결이 없다. 따라서 애드-혹 모드로 동작하는 Non-AP VHT STA들 사이에서는, 60GHz 밴드를 이용하여 데이터 등을 서로 주고 받을 수가 있다. 즉, 서로 인접하게 위치하고 있는 Non-AP VHT STA들간에는 60GHz 데이터 전송이 가능하다. 이 경우에, AP VHT STA은 Non-AP VHT STA들 사이의 채널 접속을 제어하기 위하여, 스케쥴된 요소(scheduled elements) 등을 상기 Non-AP VHT STA에게 전달함으로써, 채널 접속 시간 조정(Channel Access Time Coordination)을 할 수도 있다.
다음으로, 전술한 오버레이 무선랜을 위한 프로토콜 아키텍쳐 및 인캡슐레이션 관리 프레임 포맷을 이용하는, 본 발명의 다른 실시예에 관하여 설명한다. 본 실시예는, 밀리미터 포털(millimeter portal, mmPortal)을 이용한 서비스에 관한 것으로서, 상기 서비스에 의하면, 독립 BSS를 형성하고 있는 다수의 Non-AP VHT STA들은 밀리미터 포털로서의 기능을 수행하는 Non-AP VHT STA을 통하여 외부 네트워크(예컨대, AP VHT STA)와 인터액션을 할 수 있다. 이하, 이에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 7은 VHT60 MAC/PHY을 사용해 IBSS(Independent Basic Service Set)를 구성하고 있는 Non-AP VHT STA들이 밀리미터 포털(millimeter portal, mmPortal)의 기능을 수행하는 Non-AP VHT STA을 통해, 외부 네트워크(external network)와 연동하는 토폴로지(topology)를 보여 주고 있다. 밀리미터 포털으로서의 기능을 수행하는 Non-AP VHT STA을 포함하는 IBSS를 밀리미터 IBSS라고 할 수 있는데, 이것은 단지 예시적인 것이다.
따라서, 밀리미터 IBSS를 구성하는 Non-AP VHT STA들은 밀리미터 포털을 통해 AP VHT STA과 인터액션을 할 수 있다. 이를 위하여, 상기 밀리미터 포털은 AP VHT STA(밀리미터 포털)의 60GHz 밴드의 서비스 커버리지를 벗어난 지역에 위치하는 경우에도 상기 AP VHT STA과 통신할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 따라서 상기 밀리미터 포털은 밀리미터 IBSS를 구성하는 Non-AP VHT STA들 중에서 VHT60 MAC/PHY 외에 VHTL6 MAC/PHY도 함께 지원하는 장치인 것이 바람직하다. 밀리미터 포털은 밀리미터 IBSS 와 외부 네트워크(external network) 사이에 데이터 등의 라우팅(routing) 또는 포워딩(forwarding) 등을 지원한다. 여기서, 외부 네트워크는 6GHz 이하 밴드를 사용하는 VHT WLAN 외에 이더넷(Ethernet), 블루투스(Bluetooth), 와이맥스(WiMAX) 등을 포함한다.
그리고 밀리미터(Millimeter) IBSS에는 또한, 밀리미터 조정자(millimeter coordinator, mmCoordinator)가 존재할 수 있다. 이 밀리미터 조정자는 밀리미터 IBSS를 구성하는 다수의 Non-AP VHT STA들 중에서 IBSS를 관리하는 기능을 수행하는 Non-AP VHT STA이다.
도 8은 밀리미터 포털이 6 GHz 이하 밴드를 사용하는 VHT WLAN을 통해 외부 네트워크와 연동하는 경우, 상기 밀리미터 포털의 프로토콜 아키텍쳐를 보여주고 있다. 도 8을 참조하면, VHTL6 MAC에서 생성된 MPDU(MAC Protocol Data Unit)가 VHT60 MAC의 MSDU(MAC Service Data Unit)가 될 수 있다는 것을 보여 주고 있는데, 이에 대한 구체적인 과정은 전술한 오버레이 무선랜을 위한 프로토콜 아키텍쳐 및 해당 프로토콜에서 상세히 설명하였으므로, 여기서 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 밀리미터 포털을 위한 인캡슐레이션 관리 프로토콜(Encapsulation Management Protocol)을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 9의 왼쪽 화살표는 AP VHT STA과 밀리미터 포털로서의 기능을 수행하는 Non-AP VHT STA과의 통신 프로토콜을 보여 주는 것이고, 도 9의 오른쪽 화살표는 밀리미터 포털로서의 기능을 수행하는 Non-AP VHT STA과 상기 밀리미터 포털과 밀리미터 IBSS를 구성하고 있는 다른 Non-AP VHT STA(이하, 이를 밀리미터 스테이션(mmSTA)이라 한다)과의 통신 프로토콜을 보여 주는 것이다.
도 9를 참조하면, AP VHT STA과 밀리미터 포털 사이에는 VHTL6 MAC/PHY을 통해 통신이 이루어진다. 보다 구체적으로, AP VHT STA의 VHT60 MAC에서 생성된 MPDU, 즉 VHT60 MAC 관리 프레임들은 AP VHT STA의 VHTL6 MAC/PHY를 통해서 전송된다. 즉, VHT60 MAC 관리 프레임들은 VHTL6 MAC 관리 프레임의 포맷으로 인캡슐레이션되어서 밀리미터 포털로 전송된다. 그리고 밀리미터 포털의 VHTL의 MAC/PHY는, 수신된 VHTL6 MAC 관리 포맷을 처리하여, 바디부에 포함되어 있는 VHT60 MAC 관리 프레임을 추출한다. 그리고 이렇게 추출된 VHT60 MAC 관리 프레임은 밀리미터 포털과 다른 Non-AP VHT STA(mmSTA)간에는 VHT60 MAC/PHY을 통하여 통신이 이루어진다.
또한, 도 7에는 구체적으로 도시하지 않았지만, 밀리미터 포털이 다른 Non-AP VHT STA으로부터 수신한 VHT60 MAC 관리 프레임은, VHTL6 MAC 관리 프레임의 형태로 인캡슐레이션되어 AP VHT STA으로 전송될 수 있다(도 5 참조). 이 경우에, 밀리미터 포털은 도 8에 도시된 프로토콜 아키텍쳐 이외에 추가로 도 4에 도시된 프로토콜 아키텍쳐를 지원할 수 있다.
이와 같이, 도 9를 참조하여 설명한 밀리미터 포털을 위한 인캡슐레이션 관리 프로토콜에서, AP VHT STA과 Non-AP VHT STA(mmPortal 및 mmSTA)이 전송하는 MPDU들은, 다른 무선 밴드의 MAC/PHY를 통해 인캡슐레이션되어 전송될 수 있다. 이와 같이, 인캡슐레이션된 관리 프레임의 포맷은, 예를 들어, 도 6에 도시된 프레임의 포맷을 가질 수 있다. 즉, Non-AP VHT STA이 AP VHT STA으로 MPDU을 전송하는 경우, 해당 MPDU는 도 6에 도시된 것과 같은 인캡슐레이션 관리 프레임을 이용하여 인캡슐레이션 될 수 있다. 이 경우에, VHTL6 MAC 관리 프레임이 VHT60 MAC 관리 프레임의 형태로 인캡슐레이션되거나 또는 반대로 VHT60 MAC 관리 프레임이 VHTL6 MAC 관리 프레임의 형태로 인캡슐레이션될 수도 있다.
예를 들어, 다른 Non-AP VHT STA(mmSTA)의 VHTL6 MAC에서 생성한 관리 프레임은 VHT60 MAC 관리 프레임의 형태로 인캡슐레이션되어 VHT60 MAC/PHY을 통해 밀리미터 포털로 전달될 수 있다. 그리고 밀리미터 포털은 해당 프레임을 다시 VHTL6 MAC/PHY을 통해 AP VHT STA으로 전달할 수 있다.
이러한 도 9에 도시된 밀리미터 포털을 위한 인캡슐레이션 관리 프로토콜을 이용하기 위하여, 밀리미터 포털을 이러한 사실을 다른 Non-AP VHT STA에게 알려줄 필요가 있다. 예를 들어, 밀리미터 포털은 밀리미터 IBSS 에 속한 다른 Non-AP VHT STA 들에게 이러한 사실을 알리는 액션 프레임, 예컨대 밀리미터 포털 선언 액션 프레임(Millimeter Portal Announcement Action frame)을 전달할 수 있다.
또는, 밀리미터 포털을 통해, 외부 네트워크와 연동하고 싶은 Non-AP VHT STA 들은 그러한 요청을 밀리미터 포털에게 전송할 수도 있다. 예를 들어, 상기 Non-AP VHT STA(mmSTA)은 밀리미터 포털 요청 액션 프레임(Millimeter Portal Request Action frame)을 밀리미터 포털에게 전달할 수도 있다. 이 경우에, 밀리미터 포털 요청 액션 프레임을 수신한 밀리미터 포털은 이에 대한 응답 메시지를 상기 Non-AO VHT STA으로 전송함으로써, 요청에 대한 수락 여부를 알려줄 수 있다. 상기 응답 메시지는 예컨대, 밀리미터 포털 응답 액션 프레임(Millimeter Portal Response Action Frame)일 수 있다.
도 10은 이러한 밀리미터 포털 선언 프로토콜(Millimeter Portal Announcement Protocol)에 따른 메시지의 교환 과정과 함께, 밀리미터 포털을 이용한 AP VHT STA과 mmSTA 사이에서 인캡슐레이션된 관리 프레임을 주고 받는 과정을 보여 주고 있다.
이상에서 상세하게 설명한 본 발명의 실시예는 단지 본 발명의 기술 사상을 보여주기 위한 예시적인 것으로서, 상기 실시예에의 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호 범위는 후술하는 본 발명의 특허청구범위에 의하여 특정된다.

Claims (9)

  1. 무선랜 시스템을 위한 무선랜 장치에 있어서,
    제1 주파수 밴드를 지원하는 제1 MAC(Medium Access Protocol) 개체(entity); 및
    제2 주파수 밴드를 지원하는 제2 MAC 개체를 포함하고,
    상기 제1 주파수 밴드를 위한 MAC 관리 프레임이 상기 제2 주파수 밴드를 위한 MAC 관리 프레임에 인캡슐레이션되어, 상기 제2 주파수 밴드를 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 무선랜 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 MAC 개체의 일부는 제2 MAC 개체와 중복되는 것을 특징으로 하는 무선랜 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 주파수 밴드는 6GHz 이하 밴드이고, 상기 제2 주파수 밴드는 60GHz 밴드인 것을 특징으로 하는 무선랜 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 주파수 밴드를 위한 MAC 관리 프레임은 상기 제1 주파수 밴드를 위한 MAC 관리 프레임의 바디부에 포함되어 인캡슐레이션되는 것을 특징으로 하는 무선랜 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 주파수 밴드를 위한 MAC 관리 프레임에 포함되는 필드들 중에서, 상기 제1 주파수 밴드를 위한 MAC 관리 프레임에 포함되는 필드들과 중복되는 필드들의 전부 또는 일부를 제외한 후, 상기 제2 주파수 밴드를 위한 MAC 관리 프레임은 상기 제1 주파수 밴드를 위한 MAC 관리 프레임의 바디부에 포함되는 것을 특징으로 하는 무선랜 장치.
  6. 제1항에 있어서, 다른 무선랜 장치와의 거리를 기반으로 상기 제1 주파수 밴드 및 상기 제2 주파수 밴드 중 어느 하나의 사용이 결정되는 것을 특징으로 하는 무선랜 장치.
  7. 무선랜 시스템에 있어서, 다중 밴드를 이용한 통신 방법에 있어서,
    제1 주파수 밴드를 위한 MAC 관리 프레임을 제2 주파수 밴드를 위한 MAC 관리 프레임에 인캡슐레이션하고, 및
    상기 제2 주파수 밴드를 위한 MAC 관리 프레임을 상기 제2 주파수 밴드를 통해 전송하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 주파수 밴드는 6GHz 이하 밴드이고, 상기 제2 주파수 밴드는 60GHz 밴드인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2 주파수 밴드를 위한 MAC 관리 프레임은 상기 제1 주파수 밴드를 위한 MAC 관리 프레임의 바디부에 포함되어 인캡슐레이션되는 것을 특징으로 하는 방법.
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