WO2013073920A1 - 무선랜 시스템에서 파워 세이브 모드로 동작하는 스테이션에 의한 프레임 송신 및 수신 방법 및 이를 지원하는 장치 - Google Patents

무선랜 시스템에서 파워 세이브 모드로 동작하는 스테이션에 의한 프레임 송신 및 수신 방법 및 이를 지원하는 장치 Download PDF

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석용호
유향선
박종현
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    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to a WLAN system, and more particularly, to a method for transmitting / receiving a frame by a station operating in a power save mode in a WLAN system and an apparatus supporting the same.
  • Wireless Local Area 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 at home, business, or specific service area.
  • PDAs personal digital assistants
  • PMPs portable multimedia players
  • IEEE 802.11n In order to overcome the limitation of communication speed, which has been pointed out as a weak point in WLAN, IEEE 802.11n is a relatively recent technical standard. 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.
  • HT High Throughput
  • MIMO Multiple Inputs and Multiple Outputs
  • a station In a WLAN system, a station (STA) supports a power save mode. The station may enter and operate in a doze state to prevent unnecessary power consumption. If there is traffic related to data intended to be transmitted to the STA operating in the sleep state, an access point (AP) may indicate this to the STA. The STA may recognize that there is traffic related to data intended for transmission, and may request the AP to transmit it. The AP may transmit a frame in response to a request of the STA.
  • STA station
  • AP access point
  • the AP can transmit only one frame in response to a request by the STA entering the awake state, it may be inefficient in terms of traffic processing.
  • the STA since the STA frequently switches the awake state / doze state to receive the buffered frame, efficiency may be lowered in terms of power save operation. Accordingly, there is a need for a frame transmission / reception method for improving traffic processing and improving the power save mode efficiency of the STA.
  • the present invention has been made in an effort to provide a method for transmitting / receiving a frame performed by a station (STA) operating in a power save mode in a WLAN system and an apparatus supporting the same.
  • STA station
  • the present invention has been made in an effort to provide a method for transmitting / receiving a frame performed by a station (STA) operating in a power save mode in a WLAN system and an apparatus supporting the same.
  • a frame transmission and reception method performed by a station (STA) operating in a power save mode in a WLAN system.
  • the method transmits a poll frame to an AP, requesting to transmit a buffered frame, wherein the poll frame includes a duration field indicating a service interval and the poll frame. And receiving at least one buffered frame from the AP within the duration in response to.
  • the method may further include transmitting an acknowledgment frame (ACK frame) to respond to an acknowledgment for the at least one buffered frame.
  • ACK frame acknowledgment frame
  • the method may further include transmitting the ACK frame immediately before expiration of the service interval.
  • the ACK frame may be transmitted corresponding to the last buffered frame of the at least one buffered frame.
  • the method transmits a pre-poll frame to the AP requesting to transmit the buffered frame, and receives an acknowledgment frame from the AP in response to the pre-poll frame. ) And entering the sleep state after receiving the ACK frame.
  • the free poll frame may include a polled service interval interval field.
  • the polled service interval interval field may include information related to a transmission time of the poll frame by the STA.
  • the method may further include entering an awake state and performing contention for channel access at a time indicated by the polled service interval interval field.
  • the poll frame may be transmitted when a channel access right is obtained through the contention.
  • a wireless device operating in a WLAN system includes a transceiver for transmitting and receiving wireless signals and a processor operatively coupled to the transceiver.
  • the processor transmits a poll frame to an access point (AP) requesting to transmit a buffered frame, the poll frame includes a duration field indicating a service interval, and the poll Set to receive at least one buffered frame from the AP within the duration in response to a frame.
  • AP access point
  • a frame transmission and reception method performed by a station (STA) operating in a power save mode in a WLAN system.
  • the method transmits a first poll frame requesting transmission of a buffered frame to an access point (AP), receives an acknowledgment frame (ACK frame) in response to the first poll frame. And receiving at least one buffered frame from the AP.
  • STA station
  • AP access point
  • ACK frame acknowledgment frame
  • the ACK frame may include polled service interval information associated with a time point when the AP intends to start transmitting the at least one buffered frame.
  • the at least one buffered frame is received after a Short Interfreame Space (SIFS) from receiving the ACK frame, and the method includes the at least one buffered frame.
  • SIFS Short Interfreame Space
  • the method may further include entering a sleep state after receiving the frame.
  • the method enters a sleep state after receiving the ACK frame and enters an awake state at the time indicated by the polled service interval information.
  • the method may further include transmitting a second poll frame requesting transmission of the at least one buffered frame to the AP, and receiving the at least one buffered frame in response to the second poll frame.
  • the method may further include entering a sleep state after receiving the at least one buffered frame.
  • the second poll frame may include a duration field.
  • the duration field may indicate a service interval.
  • the at least one buffered frame may be transmitted within the service interval.
  • the STA may receive a buffered frame from the AP during multiple polled service intervals, and enter and operate a sleep state between the polled service intervals. Therefore, power consumption can be prevented.
  • the STA may receive at least one buffered frame during one polled service interval, thereby enabling efficient data transmission and reception.
  • the AP can transmit the buffered frame during the service period without performing the RTS / CTS exchange to transmit the buffered frame, the frame transmission / reception efficiency can be further improved.
  • the STA may control the polled service interval according to the transmission state of the buffered frame of the AP. This keeps the polled service interval initiated by the SP-poll frame unnecessarily, thereby preventing the STA from having unnecessary channel occupancy because the STA continues to have channel access even when transmission of the buffered frame from the actual AP is not necessary. can do.
  • other STAs located within the service coverage of the AP and / or STA may also obtain channel access rights by adjusting the NAV according to the actually adjusted service interval. Through this, the throughput of the overall WLAN system may be improved.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a general wireless local area network (WLAN) system to which an embodiment of the present invention can be applied.
  • WLAN wireless local area network
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a physical layer architecture of a WLAN system supported by IEEE 802.11.
  • 3 and 4 are block diagrams illustrating a format of a PPDU used in a WLAN system to which an embodiment of the present invention can be applied.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a format of a MAC frame provided in a WLAN system.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the format of an HT control field.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating the format of an HT modified middle field for HT.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a format of an HT modified middle field for VHT.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a power management operation.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of a TIM element format.
  • FIG. 11 illustrates an example of a bitmap control field and a partial virtual bitmap field according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of a response procedure of an AP in a TIM protocol.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating another example of a response procedure of an AP in a TIM protocol.
  • 15 is a diagram illustrating an example of a frame transmission / reception method based on a TIM protocol and a U-APSD.
  • 16 is a block diagram illustrating a MAC frame format of an SP-poll frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 illustrates an example of a frame transmission / reception method by an STA operating in a power save mode according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating another example of a frame transmission / reception method by an STA operating in a power save mode according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 illustrates another example of a method of transmitting / receiving a frame by an STA operating in a power save mode according to an embodiment of the present invention.
  • 20 is a view showing another example of a frame transmission and reception method according to an embodiment of the present invention.
  • 21 is a flowchart illustrating still another example of a method of transmitting / receiving a frame according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a block diagram illustrating the format of a polled SP interval information element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a block diagram illustrating the format of a response time information element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 illustrates an example of a frame transmission / reception method by an STA operating in a power save mode according to another embodiment of the present invention.
  • 25 is a view showing another example of a frame transmission and reception method by an STA operating in a power save mode according to another embodiment of the present invention.
  • 26 is a block diagram illustrating a wireless device in which an embodiment of the present invention may be implemented.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a general wireless local area network (WLAN) system to which an embodiment of the present invention can be applied.
  • WLAN wireless local area network
  • a WLAN system includes one or more basic service sets (BSSs).
  • the BSS is a set of stations (STAs) that can successfully communicate with each other by synchronizing, and is not a concept indicating a specific area.
  • Infrastructure BSS may include one or more non-AP stations (non-AP STA1 (21), non-AP STA2 (22), non-AP STA3 (23), non-AP STA4 (24), non-AP).
  • STAa 30 an access point (AP) 10 for providing a distribution service, and a distribution system (DS) for connecting a plurality of APs.
  • the AP manages non-AP STAs of the BSS.
  • IBSS Independent BSS
  • AP an AP
  • IBSS Independent BSS
  • non-AP STAs are managed in a distributed manner.
  • all STAs may be mobile STAs, and access to the DS is not allowed to form a self-contained network.
  • a STA is any functional medium that includes a medium access control (MAC) compliant with the IEEE of the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 standard and a physical layer interface to a wireless medium. It includes both AP and Non-AP Stations.
  • MAC medium access control
  • IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
  • a non-AP STA is an STA, not an AP, and a non-AP STA is a mobile terminal, a wireless device, a wireless transmit / receive unit (WTRU), a user equipment (UE), It may also be called a mobile station (MS), mobile subscriber unit, or simply another name such as user.
  • WTRU wireless transmit / receive unit
  • UE user equipment
  • MS mobile station
  • STA mobile subscriber unit
  • An AP is a functional entity that provides access to a DS via a wireless medium for an associated STA to that AP.
  • communication between STAs is performed via an AP.
  • the AP may also be called a central controller, a base station (BS), a node-B, a base transceiver system (BTS), a site controller, or a management STA.
  • BS base station
  • BTS base transceiver system
  • site controller or a management STA.
  • a plurality of infrastructure BSSs including the BSS shown in FIG. 1 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).
  • the AP and / or STA included in the ESS may communicate with each other, and in the same ESS, the STA may move from one BSS to another BSS while communicating seamlessly.
  • a basic access mechanism of MAC is a carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA / CA) mechanism.
  • the CSMA / CA mechanism is also called the Distributed Coordination Function (DCF) of the IEEE 802.11 MAC, and basically employs a “listen before talk” access mechanism.
  • DCF Distributed Coordination Function
  • the AP and / or STA senses a radio channel or medium prior to initiating transmission. As a result of sensing, if it is determined that the medium is in an idle state, frame transmission is started through the medium. On the other hand, if the medium is detected as occupied status (occupied status), the AP and / or STA does not start the transmission of its own, but waits by setting a delay period for access to the medium.
  • the CSMA / CA mechanism also includes virtual carrier sensing in addition to physical carrier sensing in which the AP and / or STA directly sense the medium.
  • Virtual carrier sensing is intended to compensate for problems that may occur in media access, such as a hidden node problem.
  • the MAC of the WLAN system uses a network allocation vector (NAV).
  • the NAV is a value that indicates to the other AP and / or STA how long the AP and / or STA currently using or authorized to use the medium remain until the medium becomes available. Therefore, the value set to NAV corresponds to a period during which the use of the medium is scheduled by the AP and / or STA transmitting the frame.
  • the IEEE 802.11 MAC protocol along with DCF, is an HCF based on Point Coordination Function (PCF) that periodically polls all receiving APs and / or STAs to receive data packets with a DCF and pollilng-based synchronous access. It provides (Hybrid Coordination Function).
  • HCF uses HCCA Controlled Channel, which uses an enhanced distributed channel access (EDCA) and non-competition-based channel approach that uses polling mechanisms to provide providers with access to data packets to multiple users. Access)
  • the HCF includes a media access mechanism for improving the quality of service (QoS) of the WLAN, and can transmit QoS data in both a contention period (CP) and a contention free period (CFP).
  • QoS quality of service
  • CP contention period
  • CCP contention free period
  • the existence of the network may not be immediately known when the STA is powered on and starts operation due to the characteristics of the wireless medium. Therefore, any type of STA must perform a network discovery process in order to access the network.
  • the STA that discovers the network through the network discovery process selects a network to join through the network selection process. Thereafter, it joins the selected network and performs a data exchange operation performed at the transmitting end / receiving end.
  • the network discovery process in a WLAN system is implemented by a scanning procedure.
  • the scanning procedure is divided into passive scanning and active scanning. Passive scanning is performed based on a beacon frame that the AP broadcasts periodically.
  • the AP of a WLAN broadcasts a beacon frame at a specific interval (for example, 100 msec).
  • the beacon frame contains information about the BSS it manages.
  • the STA passively waits for reception of a beacon frame on a particular channel.
  • the STA acquiring information about the network through reception of a beacon frame ends the scanning procedure on a specific channel.
  • Manual scanning is advantageous because the STA does not need to transmit a separate frame, but only receives a beacon frame, thereby reducing the overall overhead.
  • the scanning execution time increases in proportion to the transmission period of the beacon frame.
  • an STA In active scanning, an STA actively broadcasts a probe request frame on a specific channel and requests network information from all APs receiving the probe request frame.
  • the AP receiving the probe request frame transmits the network information to the corresponding STA by including the network information in the probe response frame after waiting for a random time to prevent frame collision.
  • the STA terminates the scanning procedure by receiving the probe response frame to obtain network information.
  • Active scanning has the advantage of being able to finish scanning in a relatively fast time. On the other hand, the overall network overhead is increased because a frame sequence based on request-response is required.
  • the STA After completing the scanning procedure, the STA selects a network according to its specific criteria and performs an authentication procedure with the AP.
  • the authentication process consists of a two-way handshake. After completing the authentication procedure, the STA proceeds with association with the AP.
  • the joining procedure consists of a two-way handshake.
  • the STA transmits an association request frame to the AP.
  • the association request frame includes capability information of the STA.
  • the AP determines whether to allow association with the corresponding STA.
  • the AP transmits an association response frame to the corresponding STA.
  • the association response frame includes information indicating whether to allow the association and information indicating the reason when the association is allowed / failed.
  • the association response frame further includes information on capabilities that the AP can support. If the association is successfully completed, normal frame exchange is performed between the AP and the STA. If the association fails, the association procedure is attempted again based on the information on the failure reason included in the association response frame, or the STA may request the association from another AP.
  • IEEE 802.11n In order to overcome the limitation of communication speed, which has been pointed out as a weak point in WLAN, IEEE 802.11n is a relatively recent technical standard. 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.
  • HT High Throughput
  • MIMO Multiple Inputs and Multiple Outputs
  • the WLAN system that supports Very High Throughput (VHT) is the next version of the IEEE 802.11n WLAN system, and the data processing speed of 1Gbps or more for multiple users at the MAC Service Access Point (SAP), and It is one of the recently proposed IEEE 802.11 WLAN system to support the throughput of 500Mbps or more for a single user.
  • VHT Very High Throughput
  • the VHT wireless LAN system supports 80MHz, continuous 160MHz (contiguous 160MHz), continuous 160MHz (non-contiguous 160MHz) bandwidth transmission and / or more bandwidth transmission. do.
  • the existing WLAN system that supports up to 64QAM (Quadrature Amplitude Modulation), it supports 256QAM.
  • the AP may simultaneously transmit data frames to at least one or more STAs paired with MIMO.
  • the number of paired STAs may be up to four, and when the maximum number of spatial streams is eight, up to four spatial streams may be allocated to each STA.
  • the AP 10 includes at least one or more STAs among a plurality of STAs 21, 22, 23, 24, and 30 that are associated with themselves. Data may be simultaneously transmitted to the STA group.
  • an AP transmits MU-MIMO to STAs, but transmits data in a WLAN system supporting Tunneled Direct Link Setup (TDLS), Direct Link Setup (DLS), and a mesh network.
  • a desired STA may transmit a PPDU to a plurality of STAs using a MU-MIMO transmission technique.
  • an AP transmits a PPDU to a plurality of STAs according to an MU-MIMO transmission scheme.
  • Data transmitted to each STA may be transmitted through different spatial streams.
  • the data packet transmitted by the AP 10 may be referred to as a frame as a PPDU or a data field included in the PPDU transmitted in the physical layer of the WLAN system. That is, a PPDU or a data field included in the PPDU for single user (SU) -MIMO and / or MU-MIMO may be referred to as a MIMO packet.
  • the PPDU for the MU may be referred to as an MU packet.
  • the transmission target STA group paired with the AP 10 and the MU-MIMO are STA1 21, STA2 22, STA3 23, and STA4 24.
  • the STAa 30 is an STA coupled with the AP but not included in the transmission target STA group.
  • an identifier may be allocated to a transmission target STA group, which is called a group ID.
  • the AP transmits a group ID management frame including group definition information to STAs supporting MU-MIMO transmission for group ID assignment, thereby transmitting the group ID before PPDU transmission.
  • group ID management frame including group definition information to STAs supporting MU-MIMO transmission for group ID assignment, thereby transmitting the group ID before PPDU transmission.
  • STAs One STA may be assigned a plurality of group IDs.
  • Table 1 below shows information elements included in the group ID management frame.
  • the category field and the VHT action field are set to identify that the frame corresponds to a management frame and is a group ID management frame used in a next generation WLAN system supporting MU-MIMO.
  • the group definition information includes membership status information indicating whether it belongs to a specific group ID, and if it belongs to the group ID, the set of spatial streams of the STA is located at a position in the total spatial stream according to MU-MIMO transmission Spatial stream location information indicating whether this is included is included.
  • membership status information provided to one STA needs to indicate whether the STA belongs to each group ID managed by the AP. Accordingly, the membership status information may exist in the form of an array of subfields indicating whether the membership state information belongs to each group ID. Since the spatial stream position information indicates a position for each group ID, the spatial stream position information may exist in the form of an array of subfields indicating the position of the spatial stream set occupied by the STA for each group ID. In addition, membership state information and spatial stream position information for one group ID may be implemented in one subfield.
  • the AP When the AP transmits the PPDU to the plurality of STAs through the MU-MIMO transmission scheme, the AP includes information indicating a group ID in the PPDU as control information.
  • the STA receives the PPDU, the STA checks the group ID field to determine whether the STA is a member STA of the transmission target STA group. If it is confirmed that the user is a member of the transmission target STA group, it is possible to check how many positions of the spatial stream set transmitted to the user are located. Since the PPDU includes information on the number of spatial streams allocated to the receiving STA, the STA may find the spatial streams allocated to the STA and receive data.
  • TV WS White Space
  • TV WS refers to the idle frequency band left by the digitization of analog TV in the United States, for example, the 54 to 698 MHz band.
  • TV WS may be referred to as a licensed band that can be preferentially used by a licensed user.
  • An authorized user refers to a user who is authorized to use an authorized band, and may also be called other names such as a licensed device, a primary user, an incumbent user, and the like.
  • APs and / or STAs operating in the TV WS must provide protection for the authorized user, since the authorized user takes precedence in the use of the TV WS band. For example, if an authorized user, such as a microphone, is already using a specific WS channel, a frequency band that is protocolally divided to have a specific bandwidth in the TV WS band, the AP and / or Alternatively, the STA cannot use a frequency band corresponding to the corresponding WS channel. In addition, the AP and / or STA should stop using the frequency band when the authorized user uses the frequency band currently used for frame transmission and / or reception.
  • the AP and / or STA should be preceded by a procedure for determining whether a specific frequency band in the TV WS band is available, that is, whether there is an authorized user in the frequency band. Knowing whether there is an authorized user in a specific frequency band is called spectrum sensing. As the spectrum sensing mechanism, energy detection, signal detection, and the like are used. If the strength of the received signal is greater than or equal to a predetermined value, it may be determined that the authorized user is in use, or if the DTV preamble is detected, it may be determined that the authorized user is in use.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a physical layer architecture of a WLAN system supported by IEEE 802.11.
  • the PHY architecture of the IEEE 802.11 is composed of a PHY Layer Management Entity (PLME), a Physical Layer Convergence Procedure (PLCP) sublayer 210, and a Physical Medium Dependent (PMD) sublayer 200.
  • PLME cooperates with the MAC Layer Management Entity (MLME) to provide the management of the physical layer.
  • the PLCP sublayer 210 transfers the MAC Protocol Data Unit (MPDU) received from the MAC sublayer 220 to the PMD sublayer between the MAC sublayer 220 and the PMD sublayer 200 according to the indication of the MAC layer.
  • the frame from the PMD sublayer 200 is transferred to the MAC sublayer 220.
  • MPDU MAC Protocol Data Unit
  • the PMD sublayer 200 is a PLCP lower layer that enables transmission and reception of physical layer entities between two stations through a wireless medium.
  • the MPDU delivered by the MAC sublayer 220 is called a physical service data unit (PSDU) in the PLCP sublayer 210.
  • PSDU physical service data unit
  • the MPDU is similar to the PSDU. However, when an A-MPDU (aggregated MPDU) that aggregates a plurality of MPDUs is delivered, the individual MPDUs and the PSDUs may be different from each other.
  • the PLCP sublayer 210 adds an additional field including information required by the physical layer transceiver in the process of receiving the PSDU from the MAC sublayer 220 to the PMD sublayer 200.
  • the added field may be a PLCP preamble, a PLCP header, and tail bits required to return the convolutional encoder to a zero state in the PSDU.
  • the PLCP sublayer 210 receives a TXVECTOR parameter from the MAC sublayer, which includes control information necessary for generating and transmitting the PPDU and control information necessary for the receiving STA to receive and interpret the PPDU.
  • the PLCP sublayer 210 uses the information included in the TXVECTOR parameter in generating the PPDU including the PSDU.
  • the PLCP preamble serves to prepare the receiver for synchronization and antenna diversity before the PSDU is transmitted.
  • the data field may include a coded sequence encoded with a padding bits, a service field including a bit sequence for initializing a scrambler, and a bit sequence appended with tail bits in the PSDU.
  • the encoding scheme may be selected from either binary convolutional coding (BCC) encoding or low density parity check (LDPC) encoding according to the encoding scheme supported by the STA receiving the PPDU.
  • BCC binary convolutional coding
  • LDPC low density parity check
  • the PLCP header includes a field including information on a PLC Protocol Data Unit (PPDU) to be transmitted, which will be described in detail later with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the PLCP sublayer 210 adds the above-described fields to the PSDU to generate a PPDU (PLCP Protocol Data Unit) to transmit to the receiving station via the PMD sublayer, and the receiving station receives the PPDU to receive data from the PLCP preamble and PLCP header. Obtain and restore information necessary for restoration.
  • the PLCP sublayer of the receiving station transmits an RXVECTOR parameter including the PLCP preamble and control information included in the PLCP header to the MAC sublayer so that the PPDU can be interpreted and the data can be obtained in the reception state.
  • FIGS 3 and 4 are block diagrams illustrating a format of a PPDU used in a WLAN system to which an embodiment of the present invention can be applied.
  • an STA operating in a legacy WLAN system based on IEEE 802.11a / b / g which is an existing WLAN standard before IEEE 802.11n, is called a legacy STA (L-STA).
  • L-STA legacy STA
  • HT-STA an STA capable of supporting HT in an HT WLAN system based on IEEE 802.11n.
  • L-PPDU legacy PPDU
  • IEEE 802.11a / b / g which is an existing WLAN system standard before IEEE 802.11n. Therefore, in a HT WLAN system to which the IEEE 802.11n standard is applied, a legacy STA (L-STA) may transmit and receive an L-PPDU having such a format.
  • L-STA legacy STA
  • the L-PPDU 310 includes an L-STF 311, an L-LTF 312, an L-SIG field 313, and a data field 314.
  • the L-STF 311 is used for frame timing acquisition, automatic gain control (AGC) convergence, coarse frequency acquisition, and the like.
  • the L-LTF 312 is used for frequency offset and channel estimation.
  • the L-SIG field 313 includes control information for demodulating and decoding the data field 314.
  • the L-PPDU may be transmitted in the order of the L-STF 311, the L-LTF 312, the L-SIG field 313, and the data field 314.
  • Sub-batch (b) is a block diagram of an HT-mixed PPDU format that allows L-STA and HT-STA to coexist.
  • the HT mixed PPDU 320 includes the L-STF 321, L-LTF 322, L-SIG 323, HT-SIG 324, HT-STF 325, and And a plurality of HT-LTFs 326 and data fields 327.
  • L-STF 321, L-LTF 322, and L-SIG field 323 are the same as those indicated by reference numerals 311, 312, and 313 in sub-view (a), respectively. Accordingly, the L-STA may interpret the data field through the L-LTF 322, the L-LTF 322, and the L-SIG 323 even when the HT mixed PPDU 320 is received.
  • the L-LTF field 323 is a channel for the HT-STA to perform to receive the HT mixed PPDU 320 and to decode the L-SIG field 323, the HT-SIG 324, and the HT-STF 325. It may further include information for estimation.
  • the HT-STA knows that the HT mixed PPDU 320 is a PPDU for itself through the HT-SIG 324 following the L-SIG 323, and based on this, the HT-STA can demodulate and decode the data field 327. Can be.
  • the HT-STF 325 may be used for frame timing synchronization, AGC convergence, etc. for the HT-STA.
  • the HT-LTF 326 may be used for channel estimation for demodulation of the data field 327. Since IEEE 802.11n supports SU-MIMO, a plurality of HT-LTFs 326 may be configured for channel estimation for each data field transmitted in a plurality of spatial streams.
  • the HT-LTF 326 may be configured of Data HT-LTF used for channel estimation for spatial streams and extension HT-LTF (Additional HT-LTF) additionally used for full channel sounding. have. Accordingly, the plurality of HT-LTFs 326 may be equal to or greater than the number of spatial streams transmitted.
  • the HT-mixed PPDU 320 receives the L-STA as well so that the L-STF 321, L-LTF 322 and L-SIG field 323 are transmitted first. Thereafter, the HT-SIG field 324 is transmitted for demodulation and decoding of data transmitted for the HT-STA.
  • the HT-SIG field 324 is transmitted without performing beamforming so that the L-STA and the HT-STA receive the corresponding PPDU to acquire data, and then the HT-STF 325 and the HT- The LTF 326 and the data field 327 perform wireless signal transmission through precoding.
  • the HT-STF 325 is transmitted to the STA receiving the precoding and the power of the precoding is changed, and then the HT-LTF 326 and the data field 327 are transmitted thereafter. do.
  • the HT-STA using 20 MHz in the HT WLAN system uses 52 data subcarriers per OFDM symbol
  • the L-STA using the same 20 MHz still uses 48 data subcarriers per OFDM symbol.
  • the HT-SIG field 324 is decoded using the L-LTF 322 in the HT mixed PPDU 320 format to support backward compatibility, the HT-SIG field 324 is 48. It consists of 2 data subcarriers.
  • the HT-STF 325 and the HT-LTF 426 are composed of 52 data subcarriers per OFDM symbol.
  • each HT-SIG field 324 is composed of 24 bits and is transmitted in a total of 48 bits. That is, the channel estimation for the L-SIG field 323 and the HT-SIG field 324 uses the L-LTF 322, and the bit string constituting the L-LTF 322 is represented by Equation 1 below. .
  • the L-LTF 322 is composed of 48 data subcarriers except the DC subcarrier per symbol.
  • the sub-view (c) is a block diagram showing the HT-Greenfield PPDU 330 format that only the HT-STA can use.
  • the HT-GF PPDU 330 includes HT-GF-STF 331, HT-LTF1 332, HT-SIG 333, a plurality of HT-LTF2 334 and data fields. 335.
  • the HT-GF-STF 331 is used for frame timing acquisition and AGC.
  • HT-LTF1 332 is used for channel estimation.
  • the HT-SIG 333 is used for demodulation and decoding of the data field 335.
  • HT-LTF2 334 is used for channel estimation for demodulation of data field 335.
  • HT-STA uses SU-MIMO, channel estimation is required for each data field transmitted in a plurality of spatial streams, and thus, HT-LTF 326 may be configured in plural.
  • the plurality of HT-LTF2 334 may be configured with a plurality of Data HT-LTFs and a plurality of extended HT-LTFs.
  • Each of the data fields 314, 327, and 335 shown in the sub drawings (a), (b), and (c) may include a service field, a scrambled PSDU, a tail bit, and a padding bit, respectively.
  • the service field can be used to initialize the scrambler.
  • the service field may be set to 16 bits. In this case, the bit for initializing the scrambler may be implemented as 7 bits.
  • the tail field may consist of a sequence of bits needed to return the convolutional encoder to zero.
  • the tail field may be assigned a bit size proportional to the number of Binary Convolutional Code (BCC) encoders used to encode data to be transmitted, and more specifically, may be implemented to have 6 bits per BCC number.
  • BCC Binary Convolutional Code
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a PPDU format used in a WLAN system supporting VHT.
  • the PPDU 400 includes an L-STF 410, an L-LTF 420, an L-SIG field 430, a VHT-SIGA field 440, a VHT-STF 450, and a VHT- It may include an LTF 460, a VHT-SIGB field 470, and a data field 480.
  • the PLCP sublayer constituting the PHY adds the necessary information to the PSDU received from the MAC layer and converts it into a data field 480, and converts the L-STF 410, L-LTF 420, L-SIG field 430, and VHT. Add fields such as SIGA field 440, VHT-STF 450, VHT-LTF 460, VHT-SIGB 470, etc. to generate PPDU 400 and form one through the PMD sublayer constituting the PHY or Transmit to more STA.
  • the control information necessary for generating the PPDU by the PLCP sublayer and the control information used by the receiving STA to interpret the PPDU by transmitting it in the PPDU are provided from the TXVECTOR parameter received from the MAC layer.
  • the L-STF 410 is used for frame timing acquisition, automatic gain control (AGC) convergence, coarse frequency acquisition, and the like.
  • AGC automatic gain control
  • the L-LTF 420 is used for channel estimation for demodulation of the L-SIG field 430 and the VHT-SIGA field 440.
  • the L-SIG field 430 is used by the L-STA to receive the PPDU 400 and interpret it to obtain data.
  • the L-SIG field 430 includes a rate subfield, a length subfield, a parity bit, and a tail field.
  • the rate subfield is set to a value indicating a bit rate for data to be currently transmitted.
  • the length subfield is set to a value indicating the octet length of the PSDU requesting the MAC layer to transmit to the PHY layer.
  • the L_LENGTH parameter which is a parameter related to the octet length information of the PSDU, is determined based on the TXTIME parameter, which is a parameter related to the transmission time.
  • TXTIME represents a transmission time determined by the PHY layer for PPDU transmission including a PSDU in response to a transmission time requested by the MAC layer for transmission of a physical service data unit (PSDU). Therefore, since the L_LENGTH parameter is a time related parameter, the length subfield included in the L-SIG field 430 includes information related to the transmission time.
  • the VHT-SIGA field 440 includes control information (signal information) required for STAs receiving the PPDU to interpret the PPDU 400.
  • the VHT-SIGA field 440 is transmitted in two OFDM symbols. Accordingly, the VHT-SIGA field 440 may be divided into a VHT-SIGA1 field and a VHT-SIGA2 field.
  • the VHT-SIGA1 field includes channel bandwidth information used for PPDU transmission, identification information regarding whether space time block coding (STBC) is used, information indicating how the PPDU is transmitted among SU or MU-MIMO, and a transmission method.
  • STBC space time block coding
  • the MU-MIMO includes information indicating a transmission target STA group that is a plurality of STAs paired with an AP and MU-MIMO, and information about a spatial stream allocated to each STA included in the transmission target STA group.
  • the VHT-SIGA2 field includes short guard interval (GI) related information.
  • the information indicating the MIMO transmission scheme and the information indicating the transmission target STA group may be implemented as one MIMO indication information.
  • the information indicating the MIMO transmission scheme may be implemented as a group ID.
  • the group ID may be set to a value having a specific range, and a specific value of the range indicates a SU-MIMO transmission scheme, and other values indicate a corresponding destination when the PPDU 400 is transmitted by the MU-MIMO transmission scheme. Can be used as an identifier for the STA group.
  • the VHT-SIGA2 field indicates whether the coding scheme applied to the data field is Binary Convolution Coding (BCC) or Low Density Parity Check (LDPC) coding. Coding indication information indicating a, and modulation coding scheme (MCS) information for the transmitter-receiver channel.
  • the VHT-SIGA2 field may include a partial AID including an AID of a transmission target STA of the PPDU and / or a partial bit sequence of the AID.
  • the VHT-SIGA field 440 indicates that the coding scheme applied to the data field intended for transmission to the MU-MIMO paired receiving STAs is a BCC. Coding indication information indicating whether the data is recognized or LDPC coding is included. In this case, modulation coding scheme (MCS) information for each receiving STA may be included in the VHT-SIGB field 470.
  • MCS modulation coding scheme
  • VHT-STF 450 is used to improve the performance of AGC estimation in MIMO transmission.
  • VHT-LTF 460 is used by the STA to estimate the MIMO channel. Since the next generation WLAN system supports MU-MIMO, the VHT-LTF 460 may be set as many as the number of spatial streams in which the PPDU 400 is transmitted. Additionally, full channel sounding is supported and the number of VHT LTFs can be greater if this is performed.
  • the VHT-SIGB field 470 includes dedicated control information required for a plurality of MIMO paired STAs to receive the PPDU 400 and acquire data. Therefore, the STA may be designed to decode the VHT-SIGB field 470 only when the control information included in the VHT-SIGA field 440 indicates that the currently received PPDU 400 is MU-MIMO transmitted. have. Conversely, if the control information contained in the VHT-SIGA field 440 indicates that the currently received PPDU 400 is for a single STA (including SU-MIMO), the STA does not decode the VHT-SIGB field 470. Can be designed to
  • the VHT-SIGB field 470 may include information about a modulation and coding scheme (MCS) for each STA and information about rate-matching. In addition, it may include information indicating the PSDU length included in the data field for each STA. The information indicating the length of the PSDU is information indicating the length of the bit sequence of the PSDU and may be indicated in octet units. On the other hand, when the PPDU is SU-transmitted, since the information about the MCS is included in the VHT-SIGA field 440, it may not be included in the VHT-SIGB field 470. The size of the VHT-SIGB field 470 may vary depending on the type of MIMO transmission (MU-MIMO or SU-MIMO) and the channel bandwidth used for PPDU transmission.
  • MCS modulation and coding scheme
  • the data field 480 includes data intended for transmission to the STA.
  • the data field 480 zeros a PLCU Service Data Unit (PSDU) to which a MAC Protocol Data Unit (MPDU) is transmitted in the MAC layer, a service field for initializing a scrambler, and a convolutional encoder. and a padding bit for specifying a length of a tail field and a data field including a bit sequence required to return to the state).
  • PSDU PLCU Service Data Unit
  • MPDU MAC Protocol Data Unit
  • a padding bit for specifying a length of a tail field and a data field including a bit sequence required to return to the state.
  • A-MPDU aggregate MPDU
  • the AP 10 wishes to transmit data to the STA1 21, the STA2 22, and the STA3 23 in the wireless LAN system as illustrated in FIG. 1, the STA1 21, the STA2 22, and the STA3 23 are transmitted. And a PPDU to the STA group including the STA4 24.
  • the spatial streams allocated to the STA4 24 may be allocated such that there is no spatial stream, and a specific number of spatial streams are allocated to each of the STA1 21, the STA2 22, and the STA3 23, and data is allocated accordingly.
  • Can transmit In the example of FIG. 4, it can be seen that one spatial stream is assigned to STA1 21, three spatial streams are assigned to STA2 22, and two spatial streams are assigned to STA3 23.
  • the MAC frame may be an MPDU (PSD if delivered to the PHY layer) included in the data field of the above-described PPDU.
  • MPDU PSD if delivered to the PHY layer
  • the MAC frame 500 includes a frame control field 510, a duration / ID field 520, an address 1 field 531, and an address 2 ( address 2) field 532, address 3 field 533, sequence control field 540, address 4 field 534, QoS control field 550, HT control field 560, frame body ( 570 and a Frame Check Sequence (FCS) field 580.
  • a frame control field 510 a duration / ID field 520
  • an address 1 field 531 an address 2 ( address 2) field 532, address 3 field 533, sequence control field 540, address 4 field 534, QoS control field 550, HT control field 560, frame body ( 570 and a Frame Check Sequence (FCS) field 580.
  • FCS Frame Check Sequence
  • the frame control field 510 includes information on frame characteristics.
  • the frame control field may include protocol version information indicating a version of a WLAN standard supported by the frame 500 and type and subtype information identifying a function of the frame.
  • the duration / ID field 520 may be implemented to have a different value depending on the type and subtype of the frame 500. If the type and subtype of the frame 500 is a PS-pole frame for power save operation, the duration / ID field 520 may be set to include the AID of the STA that transmitted the frame 500. In other cases, the duration / ID field 520 may be set to have a specific duration value according to the frame 500 type and subfields. When the frame 500 is an MPDU included in the A-MPDU format, the duration / ID fields 520 included in the MAC header of each MPDU may be implemented to have the same value.
  • the address 1 field to the address 4 field 531 to 534 may include a BSSID field indicating a BSSID, an SA field indicating a source address (SA), a DA field indicating a destination address (DA), and a transmission STA. It may be configured to implement specific fields among a Transmitting Address (TA) field indicating an address and a Receiving Address (RA) field indicating a receiving STA address. Meanwhile, an address field implemented as a TA field may be set to a bandwidth signaling TA value. In this case, the TA field may indicate that a frame contains additional information in a scrambling sequence.
  • the bandwidth signaling TA may be represented by the MAC address of the STA transmitting the corresponding frame, but the Individual / Group bit included in the MAC address may be set to a specific value, for example, '1'.
  • the sequence control field 540 is set to include a sequence number and a fragment number.
  • the sequence number may indicate the sequence number assigned to the frame 500.
  • the piece number may indicate the number of each piece of the frame 500.
  • QoS control field 550 includes information related to QoS.
  • the HT control field 560 includes control information related to a high throughput (HT) transmission / reception scheme and / or a very high throughput (VHT) transmission / reception scheme.
  • HT high throughput
  • VHT very high throughput
  • the frame body 570 may include data that a transmitting STA and / or an AP wants to transmit.
  • the frame body 570 includes a body excluding a MAC header and an FCS in a control frame, a management frame, an action frame, and / or a data frame to be transmitted. component) may be implemented.
  • the frame 500 is a management frame and / or an action frame
  • information elements included in the management frame and / or action frame may be implemented in the frame body 570.
  • FCS field 580 contains a bit sequence for CRC.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the format of an HT control field.
  • the HT control field 560 includes a VHT variant field 561, an HT control middle field 562, an AC constraint field 563, and an RDG / More PPDU field 564 is included.
  • the VHT modification field 561 indicates whether the HT control field 560 has a format of an HT control field for the VHT or a format of an HT control field for the HT.
  • the VHT modification field 561 may be implemented as a field having a length of 1 bit, and according to the value, whether the HT control middle field 562 is implemented in a format for HT or a format for VHT. May be indicated.
  • the HT control middle field 562 may be implemented to have a different format according to the indication of the VHT modification field 561. A detailed implementation of the HT control middle field 562 will be described later in more detail.
  • the AC constraint field 563 indicates whether a mapped access category (AC) of a reverse direction (RD) data frame is limited to a single AC.
  • the RDG / More PPDU field 564 may be interpreted differently depending on whether the field is transmitted by the RD Initiator or the RD Responder.
  • the RDG / More PPDU field When transmitted by the RD Initiator, if the RDG / More PPDU field is set to '1', it can be interpreted that the RDG exists and can be defined by the Duration / ID field.
  • the PPDU including this may be interpreted as indicating that the last frame transmitted by the RD responder. If the RDG / More PPDU field is set to '1', it may be interpreted to indicate that another PPDU is transmitted following the PPDU including the same.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating the format of an HT modified middle field for HT.
  • the HT modified middle field 700 for the HT includes a link adaptation control subfield 710, a calibration position subfield 720, and a calibration sequence subfield.
  • CSI Channel State Information
  • NDP Notification Null Data Packet announcement
  • the link adaptation control subfield 710 may include a training request (TRQ) subfield 711, a MAI request (MRQ) or antenna selection (ASEL) subdication 712, and a MAS feedback sequence identifier (MFSI) subfield. 713 and an MCS feedback and antenna selection command / data (MFB / ASELC) subfield 714.
  • TRQ training request
  • MRQ MAI request
  • ASEL antenna selection
  • MFSI MAS feedback sequence identifier
  • the TRQ subfield 711 includes information for requesting a sounding responder to transmit a sounding frame.
  • the MAI subfield 712 may include indication information requesting MCS feedback or information indicating that the MFB / ASELC subfield 714 includes antenna selection indication information.
  • the MAI subfield 712 may include a MRQ Sequence Identifier (MSI) subfield including an MCS request (MRQ request) indication bit and a sequence number for identifying an MRQ. It is possible to indicate whether to request MCS feedback by setting a value of a subfield.
  • the MFSI subfield 713 may be set to the received value of the MSI included in the frame related to the MFB information.
  • the MFB / ASELC subfield 714 includes MFB information or includes antenna selection indication information.
  • the calibration position subfield 720 and the calibration sequence subfield 730 include the position of the calibration sounding exchange sequence and the identification information of the calibration sequence.
  • the CSI / steering subfield 740 indicates information indicating a feedback type.
  • the NDP notification subfield 750 may be set as NDP notification indication information indicating that NDP will be transmitted following the currently transmitted PPDU.
  • the NDP notification subfield 750 may be configured as a 1-bit field, and the STA receiving the PPDU may check whether the corresponding PPDU is an NDPA frame through the value of the NDP notification subfield 750.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a format of an HT modified middle field for VHT.
  • the HT modified middle field 800 for the VHT includes an MRQ subfield 810, an MSI subfield 820, an MFSI / GID-L subfield 830, an MFB subfield 840, and a GID.
  • the MRQ subfield 810 indicates whether MCS feedback is requested. When the MRQ subfield 810 is set to '1', it may be implemented by requesting MCS feedback.
  • the MSI subfield 820 includes a sequence number identifying the specific request when the MRQ subfield 810 indicates that it requests MCS feedback.
  • the non-responsive MFB subfield 880 may indicate whether the included MFB information is due to a response to the MRQ. If the non-responsive MFB subfield 880 is set to '1', the included MFB information may be implemented as a response to the MRQ. If the non-responsive MFB subfield 880 is set to '0', the included MFB information may be implemented as not being a response to the MRQ.
  • the MFSI / GID-L subfield 830 may be interpreted differently according to the setting of the non-responsive MFB subfield 880. If the non-responsive MFB subfield 880 indicates that the MFB information included in the response to the MRQ, it may include the received value of the MSI included in the frame related to the MFB information. If the MFB information including the non-responsive MFB subfield 880 indicates that it is not a response to the MRQ, it may contain low 3 bits that constitute the group ID of the PPDU associated with the non-responsive MFB information. have.
  • the MFB subfield 840 may include recommended MFB information.
  • the MFB subfield 840 may include a VHT N_STS subfield 841, an MCS subfield 842, a BW subfield 843, and an SNR subfield 844.
  • the VHT N_STS subfield 841 indicates the number of recommended spatial streams.
  • the MCS subfield 842 indicates a recommended Modulation Coding Scheme (MCS).
  • the BW subfield 843 indicates bandwidth information related to the recommended MCS.
  • the SNR subfield indicates the average SNR value on the data subcarrier and spatial stream.
  • the GID-H subfield 850 indicates that the non-responsive MFB subfield 880 indicates that the MFB information is not a response to the MRQ and that the MFB is estimated from the PPDU for MU transmission and reception. It may include high 3 bits that make up the group ID of the associated PPDU. If the MFB is estimated from the PPDU for SU transmission and reception, the GID-H subfield 850 may include a bit sequence set to one.
  • the coding type subfield 860 indicates that the non-responsive MFB subfield 880 indicates coding information (BCC or LDPC) of a frame in which the non-responsive MFB information is estimated when the MFB indicates that the information is not a response to the MRQ. ) May be included.
  • the FB Tx type subfield 870 may be set to indicate the transmission type of the estimated PPDU. That is, it may indicate whether the estimated PPDU is beamformed.
  • the division of the HT control field for the VHT and the HT control field for the HT in the VHT modification field 561 may be divided based on the control information included in the HT control middle field 562.
  • the next generation WLAN system supports the transmission of a multi-user multiple input multiple output (MU-MIMO) method in which a plurality of STAs simultaneously access the channel in order to use the wireless channel efficiently.
  • MU-MIMO multi-user multiple input multiple output
  • the AP may simultaneously transmit packets to one or more STAs that are paired with MIMO.
  • Sensing the channel at all times for frame transmission and reception causes a constant power consumption of the STA. Since the power consumption in the reception state does not differ significantly from the power consumption in the transmission state, maintaining the reception state causes a relatively high power consumption for the battery operated STA. Therefore, in the WLAN system, the STA continuously maintains a reception state and senses a channel, which may cause inefficient power consumption without a special synergistic effect in terms of WLAN throughput, and thus is not suitable for power management. You may not.
  • the WLAN system supports a power management (PM) mode of the STA.
  • the power management mode of the STA is divided into an active mode and a power save (PS) mode.
  • the STA basically operates in the active mode.
  • the STA operating in the active mode maintains an awake state. That is, a state in which normal operation such as frame transmission and reception or channel sensing is possible is maintained.
  • the STA operating in the PS mode operates by switching between a doze state and an awake state.
  • the STA operating in the sleep state operates at the minimum power and does not receive the radio signal transmitted from the AP including the data frame.
  • the STA operating in the doze state does not perform channel sensing.
  • the STA may switch to the awake state and transmit the frame.
  • the STA cannot receive it and does not know that the frame to receive exists. Accordingly, the STA may need to switch to the awake state according to a specific period in order to receive the presence or absence of a frame to be transmitted to the STA. The AP may thus transmit the frame to the STA. This will be described with reference to FIG. 9.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a power management operation.
  • the AP 910 transmits a beacon frame to STAs in the BSS at regular intervals (S910).
  • the beacon frame includes a traffic indication map information element.
  • the TIM element includes information indicating that the AP 910 buffers a bufferable frame (BU) for STAs associated with the AP 910 and transmits the frame.
  • the TIM element includes a TIM used to inform unicast frames and a delivery traffic indication map (DTIM) used to inform multicast or broadcast frames.
  • DTIM delivery traffic indication map
  • the AP 910 transmits a DTIM once every three beacon frames.
  • STA1 921 and STA2 922 are STAs operating in a PS mode.
  • the STA1 921 and the STA2 922 may be configured to receive the TIM element transmitted by the AP 210 by switching from the sleep state to the awake state at every wakeup interval of a specific period.
  • a specific wakeup interval may be set such that the STA1 921 may switch to the awake state at every beacon interval to receive the TIM element. Therefore, the STA1 921 switches to the awake state when the AP 910 transmits the beacon frame for the first time (S911) (S921). STA1 921 receives the beacon frame and obtains a TIM element. When the obtained TIM element indicates to the STA1 921 that a bufferable frame to be transmitted is buffered, the STA1 921 receives a PS poll frame requesting the AP 910 to transmit a frame. 910 and transmits it (S921a). The AP 910 transmits the frame to the STA1 921 in response to the PS-pole frame (S931). Upon completion of the frame reception, the STA1 921 switches to the sleep state to operate.
  • the AP 910 When the AP 910 transmits a beacon frame for the second time, since the medium is busy, such as another device accessing the medium, the AP 910 sets the beacon frame according to the correct beacon interval. Transmission may be performed at a delayed time (S912). In this case, the STA1 921 switches the operation mode to the awake state according to the beacon interval, but fails to receive the beacon frame transmitted in a delayed state and switches back to the sleep state (S922).
  • the beacon frame may include a TIM element set to DTIM. However, since the medium is occupied, the AP 910 delays transmission of the beacon frame (S913).
  • the STA1 921 operates by switching to an awake state according to the beacon interval, and may obtain a DTIM through a beacon frame transmitted by the AP 910. Since the DTIM acquired by the STA1 921 indicates that there is no frame to be transmitted to the STA1 921 and that a frame for another STA exists, the STA1 921 switches to the sleep state and operates.
  • the AP 210 transmits the frame to the STA after the beacon frame transmission (S932).
  • the AP 910 transmits a beacon frame a fourth time (S914).
  • the STA1 921 may adjust the wakeup interval for receiving the TIM element.
  • the wakeup interval value of the STA1 921 may be adjusted.
  • the STA1 921 may be configured to switch the operating state once every three beacon intervals to switch the operating state for TIM element reception every beacon interval. Accordingly, the STA1 921 may not acquire the corresponding TIM element because the AP 910 transmits a fourth beacon frame (S914) and maintains a sleep state at the time of transmitting the fifth beacon frame (S915).
  • the STA1 921 When the AP 910 transmits a beacon frame for the sixth time (S916), the STA1 921 operates by switching to an awake state and acquires a TIM element included in the beacon frame (S924). Since the TIM element is a DTIM indicating that a broadcast frame exists, the STA1 921 receives a broadcast frame transmitted by the AP 910 without transmitting a PS-poll frame to the AP 210 (S934). ).
  • the wakeup interval set in the STA2 922 may be set in a longer period than the STA1 921. Accordingly, the STA2 922 may switch to the awake state and receive the TIM element at the time S915 when the AP 910 transmits the beacon frame for the fifth time (S925).
  • the STA2 922 knows that there is a frame to be transmitted to itself through the TIM element and transmits a PS-pole frame to the AP 910 to request transmission (S925a).
  • the AP 910 transmits a frame to the STA2 922 in response to the PS-pole frame (S933).
  • the TIM element includes a TIM indicating whether a frame to be transmitted to the STA exists or a DTIM indicating whether a broadcast / multicast frame exists.
  • DTIM may be implemented through field setting of a TIM element.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of a TIM element format.
  • the TIM element 1000 includes an element ID field 1010, a length field 1020, a DTIM count field 1030, a DTIM period field 1040, and a bitmap.
  • the element ID field 1010 is a field indicating that the corresponding information element is a TIM element.
  • the length field 1020 indicates the total length including the following fields, including itself.
  • the maximum value may be 255 and the unit may be set as an octet value.
  • the DTIM count field 1030 indicates whether the current TIM element is DTIM. If not, the DTIM count field 1030 indicates the number of remaining TIMs until the DTIM is transmitted.
  • the DTIM period field 1040 indicates a period for transmitting the DTIM, and the period for transmitting the DTIM may be set to a multiple of the number of times the beacon frame is transmitted.
  • the bitmap control field 1050 and the partial virtual bitmap field 1060 indicate whether a bufferable frame is buffered in a specific STA.
  • the first bit of the bitmap control field 1050 indicates whether there is a multicast / broadcast frame to be transmitted.
  • the remaining bits are set to indicate an offset value for interpreting the partial virtual bitmap field 1060 that follows.
  • the partial virtual bitmap field 1060 is set to a value indicating whether there is a bufferable frame to send to each STA. This may be set in a bitmap format in which a bit value corresponding to an AID value of a specific STA is set to one.
  • the AIDs may be allocated in order from 1 to 2007. For example, if the fourth bit is set to 1, it means that the traffic to be sent to the STA having the AID of 4 is buffered in the AP.
  • the bitmap control field 1050 may include offset information for the partial virtual bitmap field 1060.
  • FIG. 11 illustrates an example of a bitmap control field and a partial virtual bitmap field according to an embodiment of the present invention.
  • the bitmap sequence constituting the partial virtual bitmap field 1060 indicates whether or not there is a buffered frame in the STA having the AID corresponding to the corresponding bitmap index.
  • the bitmap sequence constitutes indication information for AIDs from 0 to 2007.
  • a zero value may be continuously set from the first bit to the kth bit.
  • a value 0 may be continuously set from another l th bit to the last bit. This indicates that a buffered frame does not exist in each of the STAs assigned 0 to k as AIDs and the respective STAs assigned 1 to 2007.
  • the continuous 0 sequence from the 0 th to the k th front end of the bitmap sequence is provided with offset information, and thus, the size of the TIM element can be reduced by omitting the subsequent continuous 0 sequence.
  • the bitmap control field 1050 may include a bitmap offset subfield 1051 including offset information of consecutive zero sequences of the bitmap sequence.
  • the bitmap offset subfield 1051 may be set to point to k, and the partial virtual bitmap field 1060 may be set to include k + 1 th bits to l-1 th bits of the original bitmap sequence. Can be.
  • a detailed response procedure of the STA that has received the TIM element may refer to FIGS. 12 to 14.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of a response procedure of an AP in a TIM protocol.
  • the STA 1220 switches an operation state from a sleep state to an awake state in order to receive a beacon frame including a TIM from the AP 1210 (S1210).
  • the STA 1220 may interpret the received TIM element to know that there is a buffered frame to be transmitted to the STA.
  • the STA 1220 contends with other STAs to access a medium for PS-poll frame transmission (S1220), and transmits a PS-poll frame to request the data frame transmission from the AP 1210 ( S1230).
  • the AP 1210 Upon receiving the PS-poll frame transmitted by the STA 1220, the AP 1210 transmits the frame to the STA 1220 (S1240). The STA2 1220 receives the data frame and transmits an acknowledgment (ACK) frame to the AP 1210 in response to the reception (S1250). Thereafter, the STA2 1220 switches the operation mode to the sleep state again (S1260).
  • ACK acknowledgment
  • the AP may transmit data at a specific time point after receiving the PS-poll frame, unlike the immediate response of transmitting the data frame immediately after receiving the PS-poll frame from the STA.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating another example of a response procedure of an AP in a TIM protocol.
  • the STA 1320 switches an operation state from a sleep state to an awake state in order to receive a beacon frame including a TIM from the AP 1310 (S1310).
  • the STA 1320 may interpret the received TIM element to know that there is a buffered frame to be transmitted to the STA.
  • the STA 1320 competes with other STAs for media access for PS-poll frame transmission (S1320), and transmits a PS-poll frame to request data transmission to the AP 1310 (S1330).
  • the AP 1310 fails to prepare a data frame for a specific temporal interval such as a short interframe space (SIFS) even after receiving the PS-poll frame, the AP 1310 does not transmit the data frame directly but instead sends an ACK frame to the ACK frame. S1340). This is a characteristic of a delayed response different from step S1240 in which the AP 1210 of FIG. 12 directly transmits a data frame to the STA 1220 in response to the PS-poll frame.
  • a specific temporal interval such as a short interframe space (SIFS) even after receiving the PS-poll frame
  • the AP 1310 When the data frame is ready after the ACK frame is transmitted, the AP 1310 performs competition (S1350) and transmits the data frame to the STA 1320 (S1360).
  • the STA 1320 transmits the ACK frame to the AP 1310 in response to the reception of the data frame (S1370), and switches the operation mode to the sleep state (S1380).
  • the procedure of the TIM protocol that proceeds later may be different.
  • the STAs 1420 switch an operation state from a sleep state to an awake state in order to receive a beacon frame including a TIM element from the AP 1410 (S1410).
  • the STAs 1420 may know that a multicast / broadcast frame will be transmitted through the received DTIM.
  • the AP 1410 transmits a multicast / broadcast frame after transmitting the beacon frame including the DTIM (S1420).
  • the STAs 1420 switch the operational state back to the sleep state after receiving the multicast / broadcast frame transmitted by the AP 1410 (S1430).
  • STAs may determine whether there is a buffered frame to be transmitted due to the buffered traffic through STA identification information included in the TIM element.
  • the STA identification information may be information related to an association identifier (AID) which is an identifier assigned when the STA associates with the AP.
  • AID association identifier
  • the STA identification information may be set to directly indicate AIDs of STAs having a buffered frame or may be set to a bitmap type in which a bit order corresponding to an AID value is set to a specific value. STAs may know that there is a buffered frame when the STA identification information indicates their AID.
  • a power management operation based on APSD Auto Power Save Delivery
  • APSD Automatic Power Save Delivery
  • An AP capable of supporting APSD signals that it can support APSD through the use of the APSD subfield in the capability information field of the beacon frame, probe response frame, and combined response frame.
  • An STA capable of supporting APSD uses a power management field in a frame control field of a frame to indicate whether it is operating in an active mode or a power save mode.
  • APSD is a mechanism for delivering downlink data and a bufferable management frame to a STA in power save operation.
  • the frame transmitted by the STA in the power save mode using the APSD sets the power management bit of the frame control field to 1, which may cause buffering at the AP side.
  • APSD defines two delivery mechanisms (Unscheduled-APSD) and U-APSD (Scheduled-APSD). STAs may use U-APSD to allow some or all of their BUs to be delivered during an unscheduled Service Period (SP). The STA may use the S-APSD to allow some or all of their BUs to be delivered during the scheduled SP.
  • SP unscheduled Service Period
  • An STA using U-APSD may not receive a frame transmitted by the AP during the service period due to interference. Although the AP may not detect the interference, the AP may determine that the STA did not receive the frame correctly.
  • the U-APSD coexistence capability indicates that the STA instructs the AP to transmit the requested transmission duration so that it can be used as a service interval for the U-APSD.
  • the AP may transmit a frame during the service period, thereby improving the possibility of receiving the frame in a situation where the STA is interrupted.
  • U-APSD can also reduce the likelihood that a frame transmitted by an AP will not be successfully received during a service interval.
  • the STA transmits an Add Traffic Stream (ADDTS) request frame including a U-APSD Coexistence element to the AP.
  • the U-APSD coexistence element may include information on the requested service interval.
  • the AP may process the requested service interval and transmit an ADDTS response frame in response to the ADDTS request frame.
  • the ADDTS request frame may include a status code.
  • the status code may indicate response information for the requested service interval.
  • the status code may indicate whether to allow the requested service interval, and may further indicate the reason for rejection when rejecting the requested service interval.
  • the AP may transmit a frame to the STA during the service interval.
  • the duration of the service interval may be specified by the U-APSD coexistence element included in the ADDTS request frame.
  • the start of the service interval may be a time point at which the AP normally receives a trigger frame by the STA.
  • the STA may enter a sleep state when the U-APSD service interval expires.
  • M2M Machine to Machine
  • Sensors that detect temperature, humidity, and the like, and home appliances such as cameras and TVs, process machines in factories, and large machines such as automobiles, may be one element of the M2M system.
  • Elements constituting the M2M system may transmit and receive data based on WLAN communication. If the devices constituting the M2M system supports the WLAN and the network is configured, this is referred to as M2M WLAN system hereinafter.
  • a frequency band of 1 GHz or more may be used, and the use of a low band frequency may result in wider service coverage. Therefore, the number of wireless devices located in service coverage may be larger than that of existing WLAN systems.
  • the characteristics of the WLAN system supporting M2M are as follows.
  • M2M has a structure that reports the result data to uplink after receiving a command and taking an action mainly on downlink. Since the main data is generally transmitted in the uplink, the uplink is the center in a system supporting the M2M.
  • the M2M terminal is mainly operated by a battery, it is often difficult for the user to charge frequently. Therefore, a power management method for minimizing battery consumption is required.
  • a client such as an STA requests information from a server, and the server generally transmits information (data) to the STA in response to the request.
  • the server providing the information may be viewed as a machine that collects and provides the information mechanically, and the subject receiving the information may be a user using the client. Due to such structural characteristics, communication technology in the downlink direction has been mainly developed in the existing WLAN system.
  • the client which is a device, collects and provides information
  • the user who manages the server may have a status of requesting information. That is, in the M2M-enabled WLAN system, the M2M server issues a command related to the measurement of the surrounding environment to the M2M STA, and the M2M STAs generally perform an operation according to the command and report the collected information to the server.
  • the user accesses the network on the server side and the flow of communication is reversed, which is a structural feature of the M2M supporting WLAN system.
  • a STA may be provided with a power save mechanism to avoid unnecessary awake state and to switch to the awake state in order to receive the buffered frame when it is confirmed that there is a buffered frame.
  • the STA transmission and reception based on the power save mechanism may be performed based on the TIM protocol as shown in FIGS. 9 to 14.
  • the AP transmits a data frame after receiving a PS poll frame from the STA.
  • the AP may transmit one buffered frame, that is, a PSDU in response to the PS poll frame.
  • the AP may transmit only one buffered frame in response to the PS poll frame.
  • U-APSD may be applied to a frame transmission / reception method based on the TIM protocol.
  • the STA may receive at least one frame from the AP during a service period for itself.
  • 15 is a diagram illustrating an example of a frame transmission / reception method based on a TIM protocol and a U-APSD.
  • the STA in the sleep state enters an awake state in order to receive the TIM element (S1511).
  • the STA receives the TIM element (S1512).
  • the TIM element may be included in the beacon frame and transmitted.
  • the terminal may determine whether a bufferable frame for itself is buffered based on the bitmap sequence of the partial virtual bitmap field included in the TIM element and the AID of the STA.
  • the STA After confirming that the buffered frame exists, the STA enters the sleep state again (S1513).
  • the STA When the buffered frame is desired to be transmitted, the STA enters into the awake state again and acquires a channel access right through contention (S1521). The STA acquires the channel access right and transmits a trigger frame to inform that the service interval for the STA has been started (S1522).
  • the AP transmits an ACK frame to the STA in response to the trigger frame (S1523).
  • the AP may perform an RTS / CTS exchange procedure to transmit the buffered frame within the service interval.
  • the AP acquires a channel access right through competition in order to transmit the RTS frame (S1531).
  • the AP transmits an RTS frame to the STA (S1532), and the STA transmits a CTS frame to the AP in response (S1533).
  • the AP transmits at least one data frame related to the buffered frame at least once after the RTS / CTS exchange (S1541, S1542, S1543).
  • the AP When the AP finally transmits a frame and transmits by setting (EOSP) in the QoS service field of the frame to '1', the STA may recognize that the last frame is received and the service interval ends.
  • EOSP setting
  • the STA transmits an ACK frame to the AP in response to at least one frame received at the end of the service interval (S1550).
  • the ACK frame may be a block ACK as a reception acknowledgment for a plurality of frames.
  • the STA that transmits the ACK frame enters the sleep state (S1560).
  • the STA may start a service interval at a desired time point and receive at least one frame during one service interval. Therefore, efficiency can be improved in terms of traffic processing.
  • the RTS / CTS frame exchange required for data transmission in order to prevent a hidden node problem causes a lot of overhead in data transmission.
  • the AP prepares data to transmit to the STA, and then a short time is consumed until the contention is transmitted.
  • the awake state may be maintained unnecessarily during the corresponding time, thereby reducing the power saving efficiency.
  • the STA when the STA receives data from the AP, a method of preparing a frame to be transmitted to the STA in advance by starting a service interval at an agreed time between the AP and the STA, and transmitting the data more efficiently. Suggest.
  • the present invention proposes a SP-pol (Service Period poll) frame.
  • 16 is a block diagram illustrating a MAC frame format of an SP-poll frame according to an embodiment of the present invention.
  • the SP-poll frame 1600 includes a frame control field 1610, a duration field 1620, a BSSID (RA) field 1630, a TA field 1640, a frame body 1650, and an FCS. Field 1660.
  • a frame control field 1610 a duration field 1620
  • a BSSID (RA) field 1630 a BSSID field 1630
  • a TA field 1640 a frame body 1650
  • FCS. Field 1660 FCS. Field
  • the frame control field 1610 may indicate that the frame is an SP-poll frame.
  • the duration field 1620 may indicate the duration of the polled service interval initiated by the SP-poll frame 1600.
  • the duration field 1620 may be a basis for setting a network allocation vector (NAV) of another STA that does not transmit the SP-poll frame 1600.
  • NAV network allocation vector
  • the BSSID (RA) field 1630 may include identification information of the BSS or identification information of the AP operated by the AP to which the STA is coupled.
  • the identification information may be a BSSID.
  • the TA field 1640 may include identification information of the STA that transmitted the SP-poll frame 1600.
  • the identification information may be a MAC address of the STA.
  • the identification information may include the AID of the STA.
  • the frame body 1650 may include a polled SP interval field.
  • the polled service interval field may include information related to a polled SP interval, in which a next service interval is an interval until the start after the service interval initiated by the SP-poll frame 1600 ends.
  • the polled SP field may include information related to when the SP-pol frame 1600 is transmitted and the next SP-pol frame is transmitted.
  • FCS field 1660 may include a sequence for CRC.
  • the polled SP field indicating the interval between service intervals and / or the transmission of the SP-poll frame may be set to indicate '0' and / or 'Null' as the interval value. This may indicate that the service interval polled by the SP-pol frame transmitted by the STA is started, and that at least one frame is transmitted from the AP within the service interval.
  • the field set as described above may indicate that the polled service interval is started again after the polled service interval initiated by the SP-poll frame is started, and transmission and reception of the buffered frame is not considered.
  • an immediate SP-poll mechanism and a delayed SP-poll mechanism are immediately responded to by the AP receiving the SP-poll frame. It can be divided into (deferred SP-poll mechanism).
  • FIG. 17 illustrates an example of a frame transmission / reception method by an STA operating in a power save mode according to another embodiment of the present invention.
  • the frame transmission / reception method of FIG. 17 may be an example of a frame transmission / reception method according to an immediate SP-poll mechanism.
  • an STA in a sleep state enters an awake state to receive a TIM element (S1710).
  • the STA receives a TIM element (S1720).
  • the TIM element may be included in the beacon frame and transmitted.
  • the terminal may determine whether a bufferable frame for itself is buffered based on the bitmap sequence of the partial virtual bitmap field included in the TIM element and the AID of the STA.
  • the STA may acquire channel access authority through contention and request the AP to transmit the buffered frame through the transmission of the SP-poll frame (S1730).
  • the AP After receiving the SP-poll frame, the AP transmits at least one buffered frame to the STA after SIFS (S1741, S1742, S1743). In this case, the AP may continuously transmit a plurality of buffered frames during the polled service interval.
  • the EOSP value may be set to 1 in the last buffered frame transmitted by the AP to the STA during the polled service interval. Through this, the polled service interval between the STA and the AP may be terminated.
  • a specific polled service interval may be configured through separate signaling between the AP and the STA.
  • the duration field of the SP-poll frame transmitted by the STA may be applied.
  • the polled service interval may be initiated when the STA transmits the SP-poll frame or when the AP receives the SP-poll frame.
  • the polled service interval may be set during the time interval indicated by the duration field from the start time.
  • the AP may transmit a buffered frame according to the polled service interval duration.
  • the STA may receive the buffered frame according to the polled service interval duration.
  • the STA may transmit an ACK frame to the AP (S1750).
  • the STA enters the sleep state after transmitting the ACK frame (S1760).
  • the ACK frame may be transmitted when the polled service interval expires.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating another example of a frame transmission / reception method by an STA operating in a power save mode according to another embodiment of the present invention.
  • the frame transmission / reception method of FIG. 18 is based on a delayed SP-poll mechanism.
  • the STA in the sleep state enters an awake state in order to receive the TIM element (S1811).
  • the STA receives a TIM element (S1812).
  • the TIM element may be included in the beacon frame and transmitted.
  • the terminal may determine whether a bufferable frame for itself is buffered based on the bitmap sequence of the partial virtual bitmap field included in the TIM element and the AID of the STA.
  • the STA After confirming that the bufferable frame is buffered, the STA acquires a channel access right through contention (S1821), and may request the AP to transmit the buffered frame through the transmission of the SP-poll frame (S1822).
  • the first polled service interval may be initiated by the transmission of the SP-poll frame.
  • the AP may not receive the SP-poll frame and transmit a buffered frame to the STA in SIFS. In this case, the AP transmits an ACK frame to the STA after receiving the SP-poll frame (S1823).
  • the STA that receives the ACK frame in response to the transmitted SP-poll frame may recognize that the AP cannot transmit the buffered frame. In this case, the first polled service interval initiated by the transmission of the SP-poll frame may be terminated.
  • the STA receives the ACK frame and enters the sleep state (S1824).
  • the STA enters the awake state at the time indicated by the polled SP interval field of the SP-pol frame (S1831), and acquires a channel access right through contention (S1832).
  • the STA acquiring the channel access right requests the AP to transmit the frame through the transmission of the SP-poll frame (S1833).
  • the second polled service interval is initiated through the transmission of the SP-poll frame.
  • the AP may previously determine when the STA intends to start the second polled service interval through the polled SP interval field of the SP-pol frame received in step S1822. For example, when the polled SP interval field indicates an interval between two polled service intervals, the STA interprets the polled SP interval field included in the SP-pol frame in step S1822, and the STA starts the second polled service interval. By knowing when to receive the buffered frame. As another example, when the polled SP interval field indicates an interval for which the STA that has already transmitted the SP-poll frame wants to transmit the next SP-poll frame, the AP is polled included in the SP-poll frame in step S1822.
  • the polled SP interval field is illustrated when the polled SP interval is assumed to indicate the point in time at which the next SP-poll frame is to be transmitted.
  • the AP may prepare in advance a buffered frame to receive the SP-poll frame and send it to the STA after SIFS.
  • the AP may receive the SP-poll frame and transmit one or more buffered frames to the STA during the second polled service interval after SIFS (S1841, S1842, S1843).
  • the duration of the second polled service interval initiated by the STA by the transmission of the SP-poll frame may be specified as the duration of the polled interval described above with reference to FIG. 17. That is, the polled duration may be terminated by transmitting a buffered frame including the EOSP field in which the AP is set to '1'. Alternatively, the second polled duration may be specified by the duration indicated by the duration field of the SP-poll frame transmitted by the STA in step S1833.
  • the STA receives at least one frame from the AP and transmits an ACK frame in response thereto (S1844).
  • the ACK frame transmitted by the STA may be a block ACK as an acknowledgment response to at least one buffered frame.
  • the STA may enter a sleep state after transmitting the ACK frame (S1850).
  • the second polled service interval is supposed to be terminated after the STA transmits the ACK frame, but the second polled service interval may be terminated immediately before the STA transmits the ACK frame. That is, the STA may be configured to transmit an ACK frame to the AP when the second polled service interval ends.
  • the AP transmits an ACK frame in response to the SP-pol frame of the STA. Therefore, the frame transmission / reception method based on the delayed SP-poll is performed during the first polled service interval.
  • the AP transmits at least one buffered frame in response to the SP-poll frame of the STA. Therefore, during the second polled service interval, a frame transmission / reception method based on SP-pol is immediately performed.
  • the buffered traffic may be processed through resuming the polled service interval.
  • the start time of the polled service interval that is subsequently started may be signaled by the polled SP interval field of the SP-pol frame that triggers the immediately polled service interval.
  • FIG. 19 illustrates another example of a method of transmitting / receiving a frame by an STA operating in a power save mode according to an embodiment of the present invention.
  • an STA in a sleep state enters an awake state in order to receive a TIM element (S1911).
  • the STA receives the TIM element (S1912).
  • the TIM element may be included in the beacon frame and transmitted.
  • the terminal may determine whether a bufferable frame for itself is buffered based on the bitmap sequence of the partial virtual bitmap field included in the TIM element and the AID of the STA.
  • the STA After confirming that the bufferable frame is buffered, the STA acquires a channel access right through contention (S1921), and may request the AP to transmit a buffered frame through transmission of an SP-poll frame (S1922).
  • the first polled service interval may be initiated by the transmission of the SP-poll frame.
  • the AP may not receive the SP-poll frame and transmit a buffered frame to the STA in SIFS. In this case, the AP transmits an ACK frame to the STA after receiving the SP-poll frame (S1923).
  • the STA that receives the ACK frame in response to the transmitted SP-poll frame may recognize that the AP cannot transmit the buffered frame. In this case, the first polled service interval initiated by the transmission of the SP-poll frame may be terminated.
  • the STA transmits an ACK frame and enters a sleep state (S1924).
  • the STA enters the awake state at the time indicated by the polled SP interval field of the SP-poll frame (S1931), and acquires a channel access right through contention (S1932).
  • the STA After obtaining the channel access right, the STA requests the AP to transmit the frame through the transmission of the SP-poll frame (S1933).
  • the second polled service interval is initiated through the transmission of the SP-poll frame.
  • the AP may receive the SP-poll frame and transmit at least one buffered frame to the STA during the initiated second polled service interval (S1941 and S1942).
  • the second polled service interval is set to such a length that the AP can send a buffered frame to the STA twice.
  • the AP Even if the AP has more buffered traffic for the STA than the amount of traffic that can be handled by transmitting the buffered frame twice, the AP cannot transmit the buffered frame more than twice. Therefore, the AP needs to inform the STA that there is still data to send. This may be signaled through the MD (More Data) field of the frame control field of the frame.
  • MD Me Data
  • the AP may transmit by setting the MD field of the second buffered frame transmitted in step S1942 to '1' to signal that there is data to transmit to the STA.
  • the STA receives the second buffered frame and checks the MD field of the frame control field to know that the AP has more data to transmit.
  • the STA transmits the ACK frame to the AP in acknowledgment of the buffered frame received during the second polled service interval (S1943).
  • the mobile station enters a sleep state (S1944).
  • the STA may request to transmit the buffered frame by transmitting the SP-pol frame again. To this end, the STA enters the awake state at the time indicated by the polled SP interval field of the SP-poll frame transmitted in step S1933 (S1951), and acquires a channel access right through contention (S1952).
  • the STA acquiring the channel access right requests the AP to transmit the frame through the transmission of the SP-poll frame (S1953).
  • a third polled service period is started through the transmission of the SP-poll frame.
  • the AP may receive the SP-poll frame and transmit the buffered frame to the STA during the second polled service interval after SIFS (S1954). At this time, the AP may transmit the remaining buffered frame that could not be transmitted during the second polled service interval.
  • the STA transmits an ACK frame in response to the buffered frame received from the AP (S1955), and enters a sleep state (S1956).
  • the AP transmits an ACK frame in response to the SP-pol frame of the STA during the first polled service interval. Therefore, the frame transmission / reception method based on the delayed SP-polling mechanism is performed during the first polled service interval.
  • the AP transmits at least one buffered frame in response to the SP-poll frame of the STA. Therefore, during the second polled service interval and the third polled service interval, a frame transmission / reception method based on the SP-polling mechanism is performed immediately.
  • the STA may receive a buffered frame from the AP during multiple polled service intervals, and enter and operate a sleep state between the polled service intervals. Therefore, power consumption can be prevented.
  • the STA may receive at least one buffered frame during one polled service interval, thereby enabling efficient data transmission and reception.
  • the AP can transmit the buffered frame during the service period without performing the RTS / CTS exchange to transmit the buffered frame, the frame transmission / reception efficiency can be further improved.
  • an apparatus for preventing collision with a frame transmitted and received by another STA may be required.
  • other STAs may configure NAV (Network Allocation Vector) based on the SP-pol frame transmitted by the STA.
  • FIG. 20 is a view showing another example of a frame transmission and reception method according to an embodiment of the present invention.
  • STA1 and STA3 are located in service coverage of an AP, and STA2 is located in coverage of STA1.
  • the STA1 enters into an awake state to receive a TIM element (S2010), and receives a TIM element (S2020).
  • the STA After confirming that the bufferable frame is buffered based on the TIM element, the STA transmits an SP-poll frame to the AP (S2030).
  • the AP may transmit the buffered frame to the STA during the polled service interval initiated by the transmission of the SP-poll frame (S2041 and S2042).
  • the STA1 transmits an ACK frame to the AP (S2050) and enters a sleep state (S2060).
  • the STA2 Since the STA2 is located outside the service coverage of the AP, the STA2 cannot receive a frame transmitted by the AP. On the other hand, since it is located within the coverage of STA1, it is possible to receive a frame transmitted by STA1.
  • the STA2 may overhear the SP-poll frame transmitted by the STA1 (S2071). Through this, STA2 may check the duration of the service interval polled through the duration field of the SP-pol frame, and set the NAV during the duration (S2072). Since NAV is set by STA2, collision between STA1 and STA2 can be prevented.
  • the STA3 Since the STA3 is located in the service coverage of the AP, the STA3 may receive a frame transmitted by the AP. On the other hand, since it is located outside the coverage of STA1, a frame transmitted by STA1 cannot be received. In this case, the STA3 may overhear the buffered frames transmitted by the AP. (S2081, S2082)
  • the STA3 may configure the NAV based on the duration information included in the preamble and / or MAC header of the buffered frame transmitted by the AP (S2091 and S2092). Through this, collision between STA3 and the AP may be prevented.
  • the AP can process all the buffered traffic through a small number of buffered frame transmissions.
  • the channel may be continuously accessed for the duration of the polled service interval. This is not desirable in terms of efficiency of radio resources and power consumption efficiency of STA. In order to prevent this, even if the polled service interval specified by the duration field of the SP-poll frame transmitted by the STA is not terminated, it is possible to terminate the service interval polled by the STA to improve efficiency related performance. Required.
  • 21 is a flowchart illustrating still another example of a method of transmitting / receiving a frame according to an embodiment of the present invention.
  • an STA1 in a sleep state enters an awake state to receive a TIM element (S2111), and receives a TIM element (S2112).
  • the STA1 Upon confirming that the bufferable frame is buffered based on the TIM element, the STA1 acquires a channel access right through contention (S2121), and transmits an SP-pol frame to the AP (S2122). The service interval polled by the SP-poll frame transmitted by STA1 is started.
  • the STA2 may overhear the SP-poll frame transmitted by the STA1 (S2123). Through this, STA2 may check the duration of the service interval polled through the duration field of the SP-poll frame and set the NAV during the duration.
  • the AP receives the SP-poll frame and transmits the buffered frame to the STA during the initiated polled service interval (S2131).
  • the STA1 When the STA1 receives the buffered frame from the AP and confirms that the AP no longer transmits the buffered frame, the STA1 transmits an ACK frame to the AP in an acknowledgment response for the received buffered frame (S2132). Thereafter, the STA1 may broadcast a contention free (CF) -end frame to terminate the polled service interval arbitrarily (S2133).
  • CF contention free
  • the STA1 which terminates the arbitrarily polled service interval by transmitting the CF-end frame, enters the sleep state (S2134).
  • the STA3 Since the STA3 is located within the service coverage of the AP, the STA3 may receive a frame transmitted by the AP. On the other hand, since it is located outside the coverage of STA1, it is located outside the coverage of STA1, and thus, a frame transmitted by STA1 cannot be received. In this case, the STA3 may overhear the buffered frame transmitted by the AP (S2135).
  • the STA3 may configure the NAV during the period in which the buffered frame is transmitted based on the duration information included in the preamble and / or MAC header of the frame buffered by the AP.
  • the STA2 may receive the CF-end frame transmitted by the STA1 (S2136). Upon receiving the CF-end frame, the STA2 may terminate the NAV set according to the duration field of the SP-poll frame when the reception of the CF-end frame is completed. Therefore, STA2 may attempt channel access when the actual service period ends.
  • the STA may control the polled service interval according to the transmission state of the buffered frame of the AP. This keeps the polled service interval initiated by the SP-poll frame unnecessarily, thereby preventing the STA from having unnecessary channel occupancy because the STA continues to have channel access even when transmission of the buffered frame from the actual AP is not necessary. can do.
  • other STAs located within the service coverage of the AP and / or STA may also obtain channel access rights by adjusting the NAV according to the actually adjusted service interval. Through this, the throughput of the overall WLAN system may be improved.
  • information related to the polled SP interval is signaled by being included in the polled SP interval field of the SP-pol frame transmitted by the STA.
  • a method of signaling the SP interval related information polled by the AP to the STA may be proposed.
  • a polled SP interval information element including polled SP interval related information is provided.
  • FIG. 22 is a block diagram illustrating the format of a polled SP interval information element according to an embodiment of the present invention.
  • the polled SP interval information element 2200 includes an element ID field 2210, a length field 2220, and a polled SP interval field 2230.
  • the element ID field 2210 may be set to indicate that the corresponding information element is a polled SP interval information element.
  • the length field may be set to indicate the length of the polled SP interval field 2230.
  • the polled SP interval field 2230 may be set to indicate an interval from when a specific polled service interval ends to the start of the next polled service interval. Alternatively, the polled SP interval field 2230 may be set to indicate an interval between a specific SP-pol frame transmission and the next SP-pol frame transmission.
  • the polled SP interval information element 2200 may be included in a combined response frame and / or a probe response frame transmitted by an AP.
  • the STA may transmit an SP-poll frame according to the polled SP interval indicated by the included polled SP interval information element 2200 and initiate a polled service interval. have.
  • Another information element may be defined in a manner in which the AP signals the STA about the polled service interval to the STA.
  • a response time information element is proposed as an information element for this.
  • FIG. 23 is a block diagram illustrating the format of a response time information element according to an embodiment of the present invention.
  • the response time information element 2300 includes an element ID field 2310, a length field 2320, a frame type field 2330, and a response time field 2340.
  • the element ID field 2310 may be set to indicate that the corresponding information element is the response time information element 2300.
  • the length field 2320 may be set to indicate the length of the frame type field 2330 and the response time field 2340 which are included later.
  • the frame type field 2330 may include a type subfield 2331 and a subtype field 2332.
  • the type subfield 2331 may indicate the type of the frame, that is, whether the corresponding frame is a management frame, a control frame, and / or a data frame.
  • the subtype field 2332 may indicate a subtype for each type of frame.
  • the response time field 2340 may include information on an expected response time for each frame type that the AP should transmit in response to an SP-poll frame transmitted by the STA.
  • the information elements illustrated in FIGS. 22 and 23 may be included in the association response frame during the association procedure between the AP and the STA or the probe response frame during the scanning procedure.
  • the signaling of the corresponding information element during the combining procedure and / or the scanning procedure may be to promise a polled SP interval between the AP and the STA.
  • the STA may initiate the polled service interval by transmitting the SP-poll frame and transmitting the SP-poll frame again according to the polled SP interval indicated by the polled SP interval information element and / or the response time information element.
  • the AP may transmit at least one buffered frame to the STA during the service period initiated by the STA.
  • the polled SP interval by the information element according to FIGS. 22 and 23 may be a basic interval promised between the STA and the AP. That is, even if the SP interval polled through the transmission of the information element is promised through the combining procedure and / or the scanning procedure, the STA includes the polled SP interval related information set to a specific value in the SP-poll frame and transmitted. The STA and the AP may perform a frame transmission / reception procedure based on the polled SP interval related information indicated by the SP-pol frame.
  • polled SP interval related information such as the information element according to FIGS. 22 and 23 may be signaled by being transmitted by the AP.
  • the AP transmits an ACK frame in response to the SP-pol frame of the STA.
  • the SP-poll frame may have a format as shown in FIG. 16, and the duration of a polled service interval initiated by the SP-poll frame may be specified by a duration field of the SP-poll frame.
  • the polled SP interval field may not be included in the SP-poll frame.
  • the ACK frame may include information related to the polled SP interval.
  • the ACK frame may include an information element having a format according to FIG. 22 or 23.
  • the polled SP interval field may indicate a point in time when the AP intends to start a buffered frame transmission after the ACK frame transmission, that is, a point in time to start a polled service interval. have.
  • the response time information element of FIG. 23 the response time field may indicate a time point when the AP intends to start a buffered frame transmission after the ACK frame transmission, that is, a time point when the polled service interval is to be started.
  • the frame transmission / reception method may be immediately SP-pol based or delayed SP-pol based. It will be described below with reference to the drawings.
  • FIG. 24 illustrates an example of a frame transmission / reception method by an STA operating in a power save mode according to another embodiment of the present invention.
  • the STA in the sleep state enters an awake state in order to receive the TIM element (S2410).
  • the STA receives a TIM element (S2420).
  • the TIM element may be included in the beacon frame and transmitted.
  • the terminal may determine whether a bufferable frame for itself is buffered based on the bitmap sequence of the partial virtual bitmap field included in the TIM element and the AID of the STA.
  • the STA After confirming that the bufferable frame is buffered, the STA acquires a channel access right through contention (S2430), and may request the AP to transmit the buffered frame through the transmission of the SP-poll frame (S2440).
  • the AP may transmit at least one PPDU to the STA in response.
  • the AP may transmit an ACK frame in response to the SP-poll frame (S2450).
  • the ACK frame may include polled SP interval related information.
  • the polled SP interval related information may be set to indicate that the AP transmits the buffered frame immediately following the ACK frame transmission.
  • the polled SP interval field or the response time field is set to '0' so that the polled SP interval is not set and the AP immediately transmits the buffered frame.
  • the AP transmits at least one buffered frame to the STA after the transmission SIFS (S2461, S2462, S2463).
  • the AP may transmit a plurality of PPDUs including an ACK frame and at least one buffered frame to the STA during the polled service interval initiated by the SP-poll frame.
  • the STA may receive an ACK frame from the AP and check a time point when the AP intends to transmit a buffered frame based on the included polled SP interval information.
  • the STA since the polled SP interval information is set to '0', the STA may determine that the AP transmits the buffered frame after the ACK frame. Accordingly, the STA may wait to receive the buffered frame by maintaining an awake state after receiving the ACK frame.
  • the STA may transmit an ACK frame as an acknowledgment response for the at least one buffered frame (S2470).
  • the STA may transmit an ACK frame when the polled service interval duration indicated by the duration field of the SP-poll frame expires.
  • the STA that transmits the ACK frame enters the sleep state (S2480).
  • 25 is a view showing another example of a frame transmission and reception method by an STA operating in a power save mode according to another embodiment of the present invention.
  • an STA in a sleep state enters an awake state to receive a TIM element (S2511).
  • the STA receives a TIM element (S2512).
  • the TIM element may be included in the beacon frame and transmitted.
  • the terminal may determine whether a bufferable frame for itself is buffered based on the bitmap sequence of the partial virtual bitmap field included in the TIM element and the AID of the STA.
  • the STA After confirming that the bufferable frame is buffered, the STA acquires a channel access right through contention (S2521), and may request the AP to transmit a buffered frame through transmission of an SP-poll frame (S2522).
  • the first polled service interval may be initiated by the transmission of the SP-poll frame.
  • the AP may transmit at least one PPDU to the STA in response.
  • the AP may transmit an ACK frame in response to the SP-poll frame (S2523).
  • the ACK frame may include polled SP interval related information.
  • the polled SP interval related information may indicate a time point at which the AP intends to start transmitting a buffered frame to the STA separately from the polled service interval initiated by the SP-poll frame.
  • the polled SP interval field or the response time field may be set to a value indicating a time point when the AP wishes to start transmitting a buffered frame to a STA or a time point when a new polled service interval is to be initiated. have.
  • the STA may receive the ACK frame and know when the AP intends to transmit the buffered frame based on the included polled SP interval information. Therefore, the STA may enter a sleep state after receiving the ACK frame (S2524). In this case, the first polled service interval initiated by the transmission of the SP-poll frame may be terminated.
  • the STA enters the awake state at the time indicated by the polled SP interval information included in the ACK frame (S2531), and acquires a channel access right through contention (S2532).
  • the STA After obtaining the channel access right, the STA requests the AP to transmit the frame through the transmission of the SP-pol frame (S2533).
  • the second polled service interval is initiated through the transmission of the SP-poll frame.
  • the AP may receive the SP-poll frame and transmit one or more buffered frames to the STA during the second polled service interval after SIFS (S2541, S2542, S2543).
  • the duration of the second polled service interval initiated by the STA by the transmission of the SP-poll frame may be specified as the duration of the polled interval described above with reference to FIG. 24. That is, the polled duration may be terminated by transmitting a buffered frame including the EOSP field in which the AP is set to '1'. Alternatively, the second polled duration may be specified by the duration indicated by the duration field of the SP-poll frame transmitted by the STA in step S2533.
  • the STA receives at least one frame from the AP and transmits an ACK frame in response thereto (S2544).
  • the ACK frame transmitted by the STA may be a block ACK as an acknowledgment response to at least one buffered frame.
  • the STA may enter a sleep state after transmitting the ACK frame (S2550).
  • 26 is a block diagram illustrating a wireless device in which an embodiment of the present invention may be implemented.
  • a wireless device 2600 includes a processor 2610, a memory 2620, and a transceiver 2630.
  • the transceiver 2630 transmits and / or receives a radio signal, but implements a physical layer of IEEE 802.11.
  • the processor 2610 may be operatively coupled with the transceiver 2630 to transmit and receive TIM elements to determine whether a bufferable frame for itself is buffered.
  • the processor 2610 may be configured to send an SP-Poll frame.
  • the processor 2610 may be configured to transmit and / or receive at least one buffered frame during a service interval initiated via an SP-poll frame.
  • the processor 2610 may be configured to switch the sleep state and / or the awake state according to the transmission and reception of the TIM element and the transmission and reception of the buffered frame.
  • the processor 2610 may be configured to set a polled service interval during the combining procedure and / or the scanning procedure.
  • the processor 2610 may be configured to implement the embodiments of the present invention described with reference to FIGS. 16 to 25 described above.
  • Processor 2610 and / or transceiver 2630 may include an Application-Specific Integrated Circuit (ASIC), other chipsets, logic circuits, and / or data processing devices.
  • ASIC Application-Specific Integrated Circuit
  • the above-described technique may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
  • the module may be stored in the memory 2620 and executed by the processor 2610.
  • the memory 2620 may be included in the processor 2610, and may be functionally connected to the processor 2610 by various known means which are separately located outside.

Abstract

무선랜 시스템에서 파워 세이브 모드로 동작하는 스테이션(station; STA)에 의해 수행되는 프레임 송수신 방법이 제공된다. 상기 방법은 버퍼된 프레임을 전송해줄 것을 요청하는 폴 프레임(poll frame)을 액세스 포인트(Access Point; AP)로 전송하되, 상기 폴 프레임은 서비스 구간을 지시하는 지속 시간 필드를 포함하고 및 상기 폴 프레임에 대한 응답으로 상기 지속 시간 내에 적어도 하나의 버퍼된 프레임을 상기 AP로부터 수신하는 것을 포함한다. 무선랜 시스템에서 파워 세이브 모드로 동작하는 스테이션(station; STA)에 의해 수행되는 프레임 송수신 방법이 제공된다. 상기 방법은 버퍼된 프레임 전송을 요청하는 제1 폴 프레임을 액세스 포인트(Access Point; AP)로 전송하고, 상기 제1 폴 프레임에 대한 응답으로 수신 확인 응답 프레임(Acknowledgement frame; ACK frame)을 수신하고 및 상기 AP로부터 적어도 하나의 버퍼된 프레임을 수신하는 것을 포함한다.

Description

무선랜 시스템에서 파워 세이브 모드로 동작하는 스테이션에 의한 프레임 송신 및 수신 방법 및 이를 지원하는 장치
본 발명은 무선랜 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선랜 시스템에서 파워 세이브 모드로 동작하는 스테이션에 의한 프레임 송수신 방법과 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
최근 정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 무선랜(Wireless Local Area Network; WLAN)은 무선 주파수 기술을 바탕으로 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant, PDA), 랩탑 컴퓨터, 휴대용 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player, PMP)등과 같은 휴대용 단말기를 이용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 기술이다.
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.
무선랜 시스템에서 스테이션(station; STA)은 파워 세이브 모드를 지원한다. 스테이션은 취침 상태(doze state)로 진입하여 동작함으로써 불필요한 파워 소모를 방지할 수 있다. 취침 상태로 동작중인 STA으로 전송이 의도되는 데이터와 관련된 트래픽이 있는 경우, 액세스 포인트(Access Point; AP)는 이를 STA에게 지시할 수 있다. STA은 자신에게 전송의 의도되는 데이터와 관련된 트래픽이 존재하는 것을 인지하고, 이를 전송해줄 것을 AP에게 요청할 수 있다. AP는 STA의 요청에 대응하여 프레임을 전송할 수 있다.
한편, 어웨이크 상태로 진입한 STA에 의한 요청에 대응하여 AP가 하나의 프레임 만을 전송할 수 있다면 트래픽 처리 면에서 비효율적일 수 있다. 또한, STA이 버퍼된 프레임을 수신하기 위하여 어웨이크 상태(awake state)/취침 상티(doze state)를 전환하는 동작이 잦아지므로, 파워세이브 운영 측면에서도 효율이 낮아질 수 있다. 따라서, 우수한 트레픽 처리 및 STA의 파워 세이브 모드 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 프레임 송수신 방법이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 무선랜 시스템에서 파워 세이브 모드로 동작하는 스테이션(station; STA)에 의해 수행되는 프레임 송수신 방법과 이를 지원하는 장치를 제공하는 것이다.
일 양태에 있어서, 무선랜 시스템에서 파워 세이브 모드로 동작하는 스테이션(station; STA)에 의해 수행되는 프레임 송수신 방법이 제공된다. 상기 방법은 버퍼된 프레임을 전송해줄 것을 요청하는 폴 프레임(poll frame)을 액세스 포인트(Access Point; AP)로 전송하되, 상기 폴 프레임은 서비스 구간을 지시하는 지속 시간 필드를 포함하고 및 상기 폴 프레임에 대한 응답으로 상기 지속 시간 내에 적어도 하나의 버퍼된 프레임을 상기 AP로부터 수신하는 것을 포함한다.
상기 방법은 상기 적어도 하나의 버퍼된 프레임에 대한 수신 확인을 응답하기 위하여 수신 확인 응답 프레임(Acknowledgement frame; ACK frame)을 전송하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 ACK 프레임은 상기 서비스 구간의 만료 직전에 전송되는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 ACK 프레임은 상기 적어도 하나의 버퍼된 프레임 중 마지막 버퍼된 프레임에 대응하여 전송될 수 있다.
상기 방법은 상기 버퍼된 프레임을 전송해줄 것을 요청하는 프리 폴 프레임(pre-poll frame)을 상기 AP로 전송하고, 상기 프리 폴 프레임에 대한 응답으로 상기 AP로부터 수신 확인 응답 프레임(acknowledgement frame; ACK frame)을 수신하고 및 상기 ACK 프레임 수신 후 취침 상태로 진입하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 프리 폴 프레임은 폴링된 서비스 구간 인터벌 필드를 포함할 수 있다. 상기 폴링된 서비스 구간 인터벌 필드는 상기 STA이 상기 폴 프레임의 전송 시점과 관련된 정보를 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 폴링된 서비스 구간 인터벌 필드에 의해 지시되는 시점에 어웨이크 상태(awake state)로 진입하고 및 채널 접근을 위한 컨텐션(contention)을 수행하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 폴 프레임은 상기 컨텐션을 통해 채널 접근 권한이 획득되면 전송될 수 있다.
다른 양태에 있어서, 무선랜 시스템에서 동작하는 무선 장치가 제공된다. 상기 무선장치는 무선 신호를 송신 및 수신하는 트랜시버(transceiver) 및 상기 트랜시버와 기능적으로 결합하여 동작하는 프로세서(processor)를 포함한다. 상기 프로세서는 버퍼된 프레임을 전송해줄 것을 요청하는 폴 프레임(poll frame)을 액세스 포인트(Access Point; AP)로 전송하되, 상기 폴 프레임은 서비스 구간을 지시하는 지속 시간 필드를 포함하고, 및 상기 폴 프레임에 대한 응답으로 상기 지속 시간 내에 적어도 하나의 버퍼된 프레임을 상기 AP로부터 수신하도록 설정된다.
또 다른 양태에 있어서, 무선랜 시스템에서 파워 세이브 모드로 동작하는 스테이션(station; STA)에 의해 수행되는 프레임 송수신 방법이 제공된다. 상기 방법은 버퍼된 프레임 전송을 요청하는 제1 폴 프레임을 액세스 포인트(Access Point; AP)로 전송하고, 상기 제1 폴 프레임에 대한 응답으로 수신 확인 응답 프레임(Acknowledgement frame; ACK frame)을 수신하고 및 상기 AP로부터 적어도 하나의 버퍼된 프레임을 수신하는 것을 포함한다.
상기 ACK 프레임은 상기 AP가 상기 적어도 하나의 버퍼된 프레임의 전송을 시작하고자 하는 시점과 관련된 폴링된 서비스 구간 정보를 포함할 수 있다.
상기 폴링된 서비스 구간 정보가 즉시 버퍼된 프레임이 전송될 것임을 지시하면, 상기 적어도 하나의 버퍼된 프레임은 상기 ACK 프레임 수신으로부터 SIFS(Short Interfreame Space) 후에 수신되고, 상기 방법은 상기 적어도 하나의 버퍼된 프레임 수신 후 취침 상태로 진입하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 폴링된 서비스 구간 정보가 상기 버퍼된 프레임이 전송될 특정 시점을 지시하면, 상기 방법은 상기 ACK 프레임 수신 후 취침 상태로 진입하고, 상기 폴링된 서비스 구간 정보가 지시하는 시점에 어웨이크 상태로 진입하고, 상기 적어도 하나의 버퍼된 프레임의 전송을 요청하는 제2 폴 프레임을 상기 AP로 전송하고 및 상기 제2 폴 프레임에 대한 응답으로 상기 적어도 하나의 버퍼된 프레임을 수신하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 적어도 하나의 버퍼된 프레임 수신 후 취침 상태로 진입하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 폴 프레임은 지속 시간 필드를 포함할 수 있다. 상기 지속 시간 필드는 서비스 구간을 지시할 수 있다. 상기 적어도 하나 이상의 버퍼된 프레임은 상기 서비스 구간 내에 전송될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 프레임 송수신 방법에 따르면, STA은 복수회에 걸친 폴링된 서비스 구간동안 AP로부터 버퍼된 프레임을 수신할 수 있으며, 폴링된 서비스 구간들 사이에 취침 상태로 진입하여 동작할 수 있으므로 파워 소모를 방지할 수 있다. 또한, STA은 한번의 폴링된 서비스 구간 동안 적어도 하나 이상의 버퍼된 프레임을 수신할 수 있어 효율적인 데이터 송수신이 가능하다. 이와 더불어, AP는 버퍼된 프레임을 전송하기 위하여 RTS/CTS 교환을 수행하지 않고도 서비스 구간동안 버퍼된 프레임을 전송할 수 있으므로 프레임 송수신 효율이 보다 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 프레임 송수신 방법에 따르면, STA은 AP의 버퍼된 프레임의 전송 상태에 따라 폴링된 서비스 구간을 제어할 수 있다. 이는 SP-폴 프레임에 의하여 개시된 폴링된 서비스 구간이 불필요하게 유지됨으로써, 실제 AP로부터 버퍼된 프레임의 전송이 필요치 않은 경우에도, STA이 채널 접근 권한을 계속 가지고 있어 채널이 불필요하게 점유되는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 상기 AP 및/또는 STA의 서비스 커버리지 내에 위치한 다른 STA들도 실제 조절된 서비스 구간에 따라 NAV를 조절하여 채널 접근 권한을 획득할 수 있다. 이를 통하여 무선랜 시스템 전반의 처리율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 일반적인 무선랜(Wireless Local Area Network; WLAN) 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 IEEE 802.11에 의해 지원되는 무선랜 시스템의 물리계층 아키텍처를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜 시스템에서 사용되는 PPDU의 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 5는 무선랜 시스템에서 제공되는 MAC 프레임의 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 6은 HT 제어 필드의 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 7은 HT 를 위한 HT 변형 미들 필드의 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 8은 VHT 를 위한 HT 변형 미들 필드의 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 9는 파워 관리 운영(power management operation)의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 TIM 요소 포맷의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 비트맵 제어 필드와 부분 가상 비트맵 필드의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12은 TIM 프로토콜에서 AP의 응답 절차의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 13은 TIM 프로토콜에서 AP의 응답 절차의 다른 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 14는 DTIM에 의한 TIM 프로토콜의 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 15는 TIM 프로토콜과 U-APSD를 기반으로 한 프레임 송수신 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 SP-폴 프레임의 MAC 프레임 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파워 세이브 모드로 동작하는 STA에 의한 프레임 송수신 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파워 세이브 모드로 동작하는 STA에 의한 프레임 송수신 방법의 다른 일례를 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 파워 세이브 모드로 동작하는 STA에 의한 프레임 송수신 방법의 또 다른 일례를 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 프레임 송수신 방법의 또 다른 예시를 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 프레임 송수신 방법의 또 다른 예시를 나타내는 흐름도이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 폴링된 SP 인터벌 정보 요소의 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 응답 시간 정보 요소의 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파워 세이브 모드로 동작하는 STA에 의한 프레임 송수신 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파워 세이브 모드로 동작하는 STA에 의한 프레임 송수신 방법의 다른 일례를 나타내는 도면이다.
도 26 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 무선 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 일반적인 무선랜(Wireless Local Area Network; WLAN) 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 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
인프라스트럭쳐(infrastructure) BSS는 하나 또는 그 이상의 비AP 스테이션(non-AP STA1(21), non-AP STA2(22), non-AP STA3(23), non-AP STA4(24), non-AP STAa(30)), 분산 서비스(Distribution Service)를 제공하는 AP(Access Point, 10) 및 다수의 AP를 연결시키는 분산 시스템(Distribution System, DS)을 포함한다. 인프라스트럭쳐 BSS에서는 AP가 BSS의 비AP STA들을 관리한다.
반면, 독립 BSS(Independent BSS, IBSS)는 애드-혹(Ad-Hoc) 모드로 동작하는 BSS이다. IBSS는 AP을 포함하지 않기 때문에 중앙에서 관리기능을 수행하는 개체(Centralized Management Entity)가 없다. 즉, IBSS에서는 비AP STA들이 분산된 방식(distributed manner)으로 관리된다. IBSS에서는 모든 STA이 이동 STA으로 이루어질 수 있으며, DS에로의 접속이 허용되지 않아서 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.
STA은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 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.
비AP STA는 AP가 아닌 STA로, 비 AP STA은 이동 단말(mobile terminal), 무선 기기(wireless device), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit; WTRU), 사용자 장비(User Equipment; UE), 이동국(Mobile Station; MS), 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 또는 단순히 user 등의 다른 명칭으로도 불릴 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 비 AP STA을 STA으로 지칭하도록 한다.
AP는 해당 AP에게 결합된(Associated) STA을 위하여 무선 매체를 경유하여 DS에 대한 접속을 제공하는 기능 개체이다. AP를 포함하는 인프라스트럭쳐 BSS에서 STA들 사이의 통신은 AP를 경유하여 이루어지는 것이 원칙이나, 다이렉트 링크가 설정된 경우에는 STA들 사이에서도 직접 통신이 가능하다. AP는 집중 제어기(central controller), 기지국(Base Station, BS), 노드-B, BTS(Base Transceiver System), 사이트 제어기 또는 관리 STA 등으로 불릴 수도 있다.
도 1에 도시된 BSS를 포함하는 복수의 인프라스트럭쳐 BSS는 분산 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 AP 및/또는 STA들은 서로 통신할 수 있으며, 동일한 ESS에서 STA은 끊김 없이 통신하면서 하나의 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있다.
IEEE 802.11에 따른 무선랜 시스템에서, MAC(Medium Access Control)의 기본 접속 메커니즘은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 메커니즘이다. CSMA/CA 메커니즘은 IEEE 802.11 MAC의 분배 조정 기능(Distributed Coordination Function, DCF)이라고도 불리는데, 기본적으로 “listen before talk” 접속 메커니즘을 채용하고 있다. 이러한 유형의 접속 메커니즘 따르면, AP 및/또는 STA은 전송을 시작하기에 앞서 무선 채널 또는 매체(medium)를 센싱(sensing)한다. 센싱 결과, 만일 매체가 휴지 상태(idle status)인 것으로 판단 되면, 해당 매체를 통하여 프레임 전송을 시작한다. 반면, 매체가 점유 상태(occupied status)인 것으로 감지되면, 해당 AP 및/또는 STA은 자기 자신의 전송을 시작하지 않고 매체 접근을 위한 지연 기간을 설정하여 기다린다.
CSMA/CA 메커니즘은 AP 및/또는 STA이 매체를 직접 센싱하는 물리적 캐리어 센싱(physical carrier sensing) 외에 가상 캐리어 센싱(virtual carrier sensing)도 포함한다. 가상 캐리어 센싱은 히든 노드 문제(hidden node problem) 등과 같이 매체 접근상 발생할 수 있는 문제를 보완하기 위한 것이다. 가상 캐리어 센싱을 위하여, 무선랜 시스템의 MAC 은 네트워크 할당 벡터(Network Allocation Vector, NAV)를 이용한다. NAV는 현재 매체를 사용하고 있거나 또는 사용할 권한이 있는 AP 및/또는 STA이, 매체가 이용 가능한 상태로 되기까지 남아 있는 시간을 다른 AP 및/또는 STA에게 지시하는 값이다. 따라서 NAV로 설정된 값은 해당 프레임을 전송하는 AP및/또는 STA에 의하여 매체의 사용이 예정되어 있는 기간에 해당된다.
DCF와 함께 IEEE 802.11 MAC 프로토콜은 DCF와 폴링(pollilng) 기반의 동기식 접속 방식으로 모든 수신 AP 및/또는 STA이 데이터 패킷을 수신할 수 있도록 주기적으로 폴링하는 PCF(Point Coordination Function)를 기반으로 하는 HCF(Hybrid Coordination Function)를 제공한다. HCF는 제공자가 다수의 사용자에게 데이터 패킷을 제공하기 위한 접속 방식을 경쟁 기반으로 하는 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)와 폴링(polling) 메커니즘을 이용한 비경쟁 기반의 채널 접근 방식을 사용하는 HCCA(HCF Controlled Channel Access)를 가진다. HCF는 무선랜의 QoS(Quality of Service)를 향상시키기 위한 매체 접근 메커니즘을 포함하며, 경쟁 주기(Contention Period; CP)와 비경쟁 주기(Contention Free Period; CFP) 모두에서 QoS 데이터를 전송할 수 있다.
무선 통신 시스템에서는 무선 매체의 특성 상 STA의 전원이 켜지고 동작을 시작할 때 네트워크의 존재를 바로 알 수 없다. 따라서, 어떠한 타입의 STA이든 네트워크에 접속을 하기 위해서는 네트워크 발견(network discovery) 과정을 수행하여야 한다. 네트워크 발견 과정을 통하여 네트워크를 발견한 STA은 네트워크 선택 과정을 통하여 가입할 네트워크를 선택한다. 그 후, 선택한 네트워크에 가입하여 전송단/수신단에서 이루어지는 데이터 교환 동작을 수행한다.
무선랜 시스템에서 네트워크 발견 과정은 스캐닝 절차(scanning procedure)로 구현된다. 스캐닝 절차는 수동 스캐닝(passive scanning) 및 능동 스캐닝(active scanning)으로 나뉘어진다. 수동 스캐닝은 AP가 주기적으로 브로드캐스트(broadcast)하는 비콘 프레임(beacon frame)을 기반으로 이루어 진다. 일반적으로 무선랜의 AP는 비콘 프레임을 특정 인터벌(interval)(예를 들어 100msec)마다 브로드캐스트한다. 비콘 프레임은 자신이 관리하는 BSS에 관한 정보를 포함한다. STA은 수동적으로 특정 채널에서 비콘 프레임의 수신을 위해 대기한다. 비콘 프레임의 수신을 통하여 네트워크에 대한 정보를 획득한 STA은 특정 채널에서의 스캐닝 절차를 종료한다. 수동 스캐닝은 STA이 별도의 프레임을 전송할 필요 없이 비콘 프레임을 수신하기만 하면 이루어지므로 전체적인 오버헤드가 적다는 장점이 있다. 하지만 비콘 프레임의 전송 주기에 비례하여 스캐닝 수행 시간이 늘어난다는 단점이 있다.
능동 스캐닝은 STA이 능동적으로 특정 채널에서 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 브로드캐스트 하여 이를 수신한 모든 AP로부터 네트워크 정보를 요구하는 것이다. 프로브 요청 프레임을 수신한 AP는 프레임 충돌을 방지하기 위해 랜덤 시간 동안 대기 후 프로브 응답 프레임에 네트워크 정보를 포함시켜 해당 STA에게 전송한다. STA은 프로브 응답 프레임을 수신하여 네트워크 정보를 획득함을 통하여 스캐닝 절차를 종료한다. 능동 스캐닝은 상대적으로 빠른 시간 내에 스캐닝을 마칠 수 있다는 장점을 가진다. 반면, 요청 – 응답에 따른 프레임 시퀀스가 필요하므로 전체적인 네트워크 오버헤드는 증가하게 된다.
스캐닝 절차를 마친 STA은 자신에 대한 특정 기준에 따라 네트워크를 선택한 후 AP와 인증(authentication) 절차를 수행한다. 인증 절차는 2방향 핸드쉐이크(2-way handshake)로 이루어 진다. 인증 절차를 마친 STA은 AP와 결합(association) 절차를 진행한다.
결합 절차는 2방향 핸드쉐이크로 이루어 진다. 먼저 STA이 AP에게 결합 요청 프레임(association request frame)을 전송한다. 결합 요청 프레임에는 STA의 능력치(capabilities) 정보가 포함된다. 이를 기반으로 AP는 해당 STA에 대한 결합 허용 여부를 결정한다. 결합 허용 여부를 결정한 AP는 해당 STA에게 결합 응답 프레임(association response frame)을 전송한다. 결합 응답 프레임은 결합 허용 여부를 지시하는 정보 및 결합 허용/실패 시 이유를 지시하는 정보를 포함한다. 결합 응답 프레임은 AP가 지원 가능한 능력치에 대한 정보를 더 포함한다. 결합이 성공적으로 완료된 경우 AP 및 STA간 정상적인 프레임 교환이 이루어진다. 결합이 실패한 경우 결합 응답 프레임에 포함된 실패 이유에 대한 정보를 기반으로 결합 절차가 다시 시도되거나 또는 STA은 다른 AP에게 결합을 요청할 수 있다.
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.
무선랜의 보급이 활성화되고 또한 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라, 최근에는 IEEE 802.11n이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율을 지원하기 위한 새로운 무선랜 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있다. 초고처리율(Very High Throughput, VHT)를 지원하는 무선랜 시스템은 IEEE 802.11n 무선랜 시스템의 다음 버전으로서, MAC 서비스 접속 포인트(Service Access Point, SAP)에서 멀티 유저에 대하여 1Gbps 이상의 데이터 처리 속도, 그리고 단일 유저에 대해서는 500Mbps 이상의 처리율을 지원하기 위하여 최근에 새롭게 제안되고 있는 IEEE 802.11 무선랜 시스템 중의 하나이다.
20MHz, 40MHz를 지원하던 기존 무선랜 시스템보다 더 나아가 VHT무선랜 시스템에서는 80MHz, 연속적인 160MHz(contiguous 160MHz), 불 연속적인 160MHz(non-contiguous 160MHz) 대역폭 전송 및/또는 그 이상의 대역폭 전송을 지원하고자 한다. 이에 더하여 최대 64QAM(Quadrature Amplitude Modulation)을 지원하는 기존 무선랜 시스템보다 더 나아가 256QAM을 지원한다.
VHT 무선랜 시스템은 보다 높은 처리율을 위하여 MU-MIMO(Multi User-Multiple Input Multiple Output) 전송 방법을 지원하므로, AP는 MIMO 페어링된 적어도 하나 이상의 STA에게 동시에 데이터 프레임을 전송할 수 있다. 페어링된 STA의 수는 최대 4개일 수 있으며, 최대 공간 스트림 수가 8개일 때 각 STA에는 최대 4개의 공간 스트림이 할당될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 도면과 같이 주어진 무선랜 시스템에서 AP(10)는 자신과 결합(association)되어 있는 복수의 STA들(21, 22, 23, 24, 30) 중 적어도 하나 이상의 STA을 포함하는 STA 그룹에게 데이터를 동시에 전송할 수 있다. 도 1에서는 AP가 STA들에게 MU-MIMO 전송하는 것을 예시로 하고 있으나, TDLS(Tunneled Direct Link Setup) 이나 DLS(Direct Link Setup), 메쉬 네트워크(mesh network)를 지원하는 무선랜 시스템에서는 데이터를 전송하고자 하는 STA이 MU-MIMO 전송기법을 사용하여 PPDU를 복수의 STA들에게 전송할 수 있다. 이하에서는 AP가 복수의 STA에게 MU-MIMO 전송 기법에 따라 PPDU를 전송하는 것을 예로 들어 설명하도록 한다.
각각의 STA으로 전송 되는 데이터는 서로 다른 공간 스트림(spatial stream)을 통하여 전송될 수 있다. AP(10)가 전송하는 데이터 패킷은 무선랜 시스템의 물리 계층에서 생성되어 전송되는 PPDU 또는 PPDU에 포함된 데이터 필드로써 프레임이라고 언급될 수 있다. 즉, SU(single user)-MIMO 및/또는 MU-MIMO를 위한 PPDU또는 PPDU에 포함된 데이터 필드를 MIMO 패킷이라고 할 수 있다. 그 중 MU를 위한 PPDU를 MU 패킷이라고 할 수 있다. 본 발명의 예시에서 AP(10)와 MU-MIMO 페어링 된 전송 대상 STA 그룹은 STA1(21), STA2(22), STA3(23) 및 STA4(24)라고 가정한다. 이 때 전송 대상 STA그룹의 특정 STA에게는 공간 스트림이 할당되지 않아 데이터가 전송되지 않을 수 있다. 한편, STAa(30)는 AP와 결합되어 있으나 전송 대상 STA 그룹에는 포함되지 않는 STA이라고 가정한다.
무선랜 시스템에서 MU-MIMO 전송을 지원하기 위해 전송 대상 STA 그룹에 대하여 식별자가 할당될 수 있으며, 이를 그룹 식별자(Group ID)라 한다. AP는 MU-MIMO 전송을 지원하는 STA들에게 그룹 ID 할당을 위하여 그룹 정의 정보(group definition information)을 포함하는 그룹 ID 관리 프레임(Group ID management frame)을 전송하고, 이를 통해 그룹 ID는 PPDU 전송 이전에 STA들에게 할당된다. 하나의 STA은 복수개의 그룹 ID를 할당 받을 수 있다.
하기 표 1은 그룹 ID 관리 프레임에 포함된 정보 요소를 나타낸다.
순서(order) 정보(information)
1 카테고리(category)
2 VHT 액션
3 멤버십 상태(membership status)
4 공간 스트림 위치(spatial stream position)
카테고리 필드 및 VHT 액션 필드는 해당 프레임이 관리 프레임에 해당하며, MU-MIMO를 지원하는 차세대 무선랜 시스템에서 사용되는 그룹 ID 관리 프레임임을 식별할 수 있도록 설정된다.
표 1과 같이, 그룹 정의 정보는 특정 그룹 ID에 속해있는지 여부를 지시하는 멤버십 상태 정보 및 해당 그룹 ID에 속한 경우 해당 STA의 공간 스트림 세트가 MU-MIMO 전송에 따른 전체 공간 스트림에서 몇 번째 위치에 해당하는지를 지시하는 공간 스트림 위치 정보를 포함한다.
하나의 AP가 관리하는 그룹 ID는 복수개이므로 하나의 STA에게 제공되는 멤버십 상태 정보는 AP에 의하여 관리되는 그룹 ID 각각에 STA이 속해있는지 여부를 지시할 필요가 있다. 따라서, 멤버십 상태 정보는 각 그룹 ID에 속해 있는지를 지시하는 서브 필드들의 어레이(array) 형태로 존재할 수 있다. 공간 스트림 위치 정보는 그룹 ID 각각에 대한 위치를 지시하므로 각 그룹 ID에 대하여 STA이 차지하는 공간 스트림 세트의 위치를 지시하는 서브 필드들의 어레이 형태로 존재할 수 있다. 또한, 하나의 그룹 ID에 대한 멤버십 상태 정보와 공간 스트림 위치 정보는 하나의 서브 필드 내에서 구현이 가능할 수 있다.
AP는 MU-MIMO 전송 기법을 통해 PPDU를 복수의 STA으로 전송하는 경우, PPDU 내에 그룹 식별자(Group ID)를 지시하는 정보를 제어정보로서 포함하여 전송한다. STA이 PPDU 수신하면, STA은 그룹 ID 필드를 확인하여 자신이 전송 대상 STA 그룹의 멤버 STA인지를 확인한다. 자신이 전송 대상 STA 그룹의 멤버임이 확인되면, 자신에게 전송되는 공간 스트림 세트가 전체 공간 스트림 중 몇 번째 위치하는지를 확인할 수 있다. PPDU는 수신 STA에 할당된 공간 스트림의 개수 정보를 포함하므로, STA은 자신에게 할당된 공간 스트림들을 찾아 데이터를 수신할 수 있다.
한편, 무선랜 시스템에서 새로이 사용 할 수 있는 주파수 대역으로 TV WS(White Space)가 주목받고 있다. TV WS는 미국의 아날로그 TV의 디지털화로 인해 남게 된 휴지 상태의 주파수 대역을 말하며, 예를 들어, 54~698MHz 대역을 말한다. 하지만, 이는 예시에 불과하고, TV WS는 허가된 유저(licensed user)가 우선적으로 사용할 수 있는 허가된 대역이라 할 수 있다. 허가된 유저는 허가된 대역의 사용을 허가 받은 유저를 의미하며, 허가된 장치(licensed device), 제1 유저(primary user), 주사용자(incumbent user) 등의 다른 명칭으로도 불릴 수 있다.
TV WS에서 동작하는 AP 및/또는 STA은 허가된 유저에 대한 보호(protection) 기능을 제공하여야 하는데, TV WS 대역의 사용에 있어서 허가된 유저가 우선하기 때문이다. 예를 들어 TV WS 대역에서 특정 대역폭을 가지도록 규약상 분할되어 있는 주파수 대역인 특정 WS 채널을 마이크로폰(microphone)과 같은 허가된 유저가 이미 사용하고 있는 경우, 허가된 유저를 보호하기 위하여 AP 및/또는 STA은 해당 WS 채널에 해당하는 주파수 대역은 사용할 수 없다. 또한, AP 및/또는 STA은 현재 프레임 전송 및/또는 수신을 위해 사용하고 있는 주파수 대역을 허가된 유저가 사용하게 되면 해당 주파수 대역의 사용을 중지해야 한다.
따라서 AP 및/또는STA은 TV WS 대역 내 특정 주파수 대역의 사용이 가능한지, 다시 말해서 상기 주파수 대역에 허가된 유저가 있는지 여부를 파악하는 절차가 선행되어야 한다. 특정 주파수 대역에 허가된 유저가 있는지 여부를 파악하는 것을 스펙트럼 센싱(spectrum sensing)이라 한다. 스펙트럼 센싱 메커니즘으로 에너지 탐지(energy detection) 방식, 신호 탐지(signature detection) 방식 등이 활용된다. 수신 신호의 강도가 일정 값 이상이면 허가된 유저가 사용중인 것으로 판단하거나, DTV 프리앰블(preamble)이 검출되면 허가된 유저가 사용중인 것으로 판단할 수 있다.
도 2는 IEEE 802.11에 의해 지원되는 무선랜 시스템의 물리계층 아키텍처를 나타낸 도면이다.
IEEE 802.11의 물리계층 아키텍처(PHY architecture)는 PLME(PHY Layer Management Entity), PLCP(Physical Layer Convergence Procedure) 부계층(210), PMD(Physical Medium Dependent) 부계층(200)으로 구성된다. PLME는 MLME(MAC Layer Management Entity)와 협조하여 물리계층의 관리기능을 제공한다. PLCP 부계층(210)은 MAC 부계층(220)과 PMD 부계층(200) 사이에서 MAC 계층의 지시에 따라 MAC 부계층(220)으로부터 받은 MPDU(MAC Protocol Data Unit)를 PMD부계층에 전달하거나, PMD 부계층(200)으로부터 오는 프레임을 MAC 부계층(220)에 전달한다. PMD 부계층(200)은 PLCP 하위 계층으로서 무선 매체를 통한 두 스테이션간 물리 계층 개체(entity)의 송수신이 가능하도록 한다. MAC 부계층(220)이 전달한 MPDU는 PLCP 부계층(210)에서 PSDU(Physical Service Data Unit)이라 칭한다. MPDU는 PSDU와 유사하나 복수의 MPDU를 어그리게이션(aggregation)한 A-MPDU(aggregated MPDU)가 전달된 경우 개개의 MPDU와 PSDU는 서로 상이할 수 있다.
PLCP 부계층(210)은 PSDU를 MAC 부계층(220)으로부터 받아 PMD 부계층(200)으로 전달하는 과정에서 물리계층 송수신기에 의해 필요한 정보를 포함하는 부가필드를 덧붙인다. 이때 부가되는 필드는 PSDU에 PLCP 프리앰블(preamble), PLCP 헤더(header), 컨볼루션 인코더를 영상태(zero state)로 되돌리는데 필요한 꼬리 비트(Tail Bits) 등이 될 수 있다. PLCP 부계층(210)은 PPDU를 생성하고 전송하는데 필요한 제어 정보와 수신 STA이 PPDU를 수신하고 해석하는데 필요한 제어 정보를 포함하는 TXVECTOR 파라미터를 MAC 부계층으로부터 전달 받는다. PLCP 부계층(210)은 PSDU를 포함하는 PPDU를 생성함에 있어서 TXVECTOR 파라미터에 포함된 정보를 사용한다.
PLCP 프리앰블은 PSDU이 전송되기 전에 수신기로 하여금 동기화 기능과 안테나 다이버시티를 준비하도록 하는 역할을 한다. 데이터 필드는 PSDU에 패딩 비트들, 스크램블러를 초기화 하기 위한 비트 시퀀스를 포함하는 서비스 필드 및 꼬리 비트들이 덧붙여진 비트 시퀀스가 인코딩된 코드화 시퀀스(coded sequence)를 포함할 수 있다. 이 때, 인코딩 방식은 PPDU를 수신하는 STA에서 지원되는 인코딩 방식에 따라 BCC(Binary Convolutional Coding) 인코딩 또는 LDPC(Low Density Parity Check) 인코딩 중 하나로 선택될 수 있다. PLCP 헤더에는 전송할 PPDU(PLCP Protocol Data Unit)에 대한 정보를 포함하는 필드가 포함되는데 이는 이후에 도 3 및 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
PLCP 부계층(210)에서는 PSDU에 상술한 필드를 부가하여 PPDU(PLCP Protocol Data Unit)를 생성하여 PMD 부계층을 거쳐 수신 스테이션으로 전송하고, 수신 스테이션은 PPDU를 수신하여 PLCP 프리앰블, PLCP 헤더로부터 데이터 복원에 필요한 정보를 얻어 복원한다. 수신 스테이션의 PLCP 부계층은 PLCP 프리앰블 및 PLCP 헤더에 포함된 제어 정보를 포함하는 RXVECTOR 파라미터를 MAC 부계층으로 전달하여 수신 상태에서 PPDU를 해석하고 데이터를 획득할 수 있도록 한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜 시스템에서 사용되는 PPDU의 포맷을 나타내는 블록도이다. 이하에서 IEEE 802.11n 이전의 기존 무선랜 표준인 IEEE 802.11a/b/g를 기반으로 하는 레거시 무선랜 시스템에서 동작하는 STA을 레거시 STA(Legacy STA; L-STA)이라 한다. 또한 IEEE 802.11n을 기반으로 하는 HT 무선랜 시스템에서 HT를 지원할 수 있는 STA을 HT-STA이라 한다.
도 3의 부도면 (a)는 IEEE 802.11n이전의 기존 무선랜 시스템 표준인 IEEE 802.11a/b/g에서 사용되던 PPDU인 레거시 PPDU(Legacy PPDU; L-PPDU) 포맷을 나타낸다. 따라서, IEEE 802.11n 표준이 적용된 HT 무선랜 시스템에서 레거시 STA(L-STA)이 이와 같은 포맷을 가지는 L-PPDU를 송수신할 수 있다.
부도면 (a)를 참조하면 L-PPDU(310)는 L-STF(311), L-LTF(312), L-SIG 필드(313) 및 데이터 필드(314)를 포함한다.
L-STF(311)은 프레임 타이밍 획득(frame timing acquisition), AGC(Automatic Gain Control) 컨버전스(convergence), 거친(coarse) 주파수 획득 등에 사용한다.
L-LTF(312)는 주파수 오프셋(frequency offset) 및 채널 추정(channel estimation)에 사용한다.
L-SIG 필드(313)는 데이터 필드(314)를 복조(demodulation) 및 디코딩(decoding)하기 위한 제어 정보를 포함한다.
L-PPDU는 L-STF (311), L-LTF (312), L-SIG 필드(313) 및 데이터 필드(314)순으로 전송될 수 있다.
부도면 (b)는 L-STA과 HT-STA이 공존할 수 있도록 하는 HT 혼합(HT-mixed) PPDU 포맷의 블록도이다. 부도면 (b)를 참조하면 HT 혼합 PPDU(320)는 L-STF(321), L-LTF(322), L-SIG(323), HT-SIG(324), HT-STF(325) 및 복수의 HT-LTF(326) 및 데이터 필드(327)를 포함한다.
L-STF(321), L-LTF(322) 및 L-SIG 필드(323)는 부도면 (a)의 도면부호 311, 312 및 313가 가리키는 것과 각각 동일하다. 따라서, L-STA은 HT 혼합 PPDU(320)를 수신하여도 L-LTF(322), L-LTF(322) 및 L-SIG(323)을 통해 데이터 필드를 해석할 수 있다. 다만 L-LTF 필드(323)는 HT-STA이 HT 혼합 PPDU(320)를 수신하고 L-SIG 필드(323), HT-SIG(324) 및 HT-STF(325)를 해독하기 위해 수행할 채널 추정을 위한 정보를 더 포함할 수 있다.
HT-STA은 L-SIG(323)의 뒤에 나오는 HT-SIG(324)를 통하여 HT 혼합 PPDU(320)이 자신을 위한 PPDU임을 알 수 있으며, 이를 기반으로 데이터 필드(327)를 복조하고 디코딩할 수 있다.
HT-STF(325)는 HT-STA을 위한 프레임 타이밍 동기, AGC 컨버전스 등을 위해 사용될 수 있다.
HT-LTF(326)는 데이터 필드(327)의 복조를 위한 채널 추정에 사용될 수 있다. IEEE 802.11n은 SU-MIMO를 지원하므로 복수의 공간 스트림으로 전송되는 데이터 필드 각각에 대하여 채널 추정을 위해 HT-LTF(326)는 복수로 구성될 수 있다.
HT-LTF(326)는 공간 스트림에 대한 채널 추정을 위하여 사용되는 Data HT-LTF와 풀 채널 사운딩(full channel sounding)을 위해 추가적으로 사용되는 확장 HT-LTF(extension HT-LTF) 로 구성될 수 있다. 따라서, 복수의 HT-LTF(326)는 전송되는 공간 스트림의 개수보다 같거나 많을 수 있다.
HT-혼합 PPDU(320)은 L-STA도 수신하여 데이터를 획득할 수 있도록 하기 위해 L-STF(321), L-LTF(322) 및 L-SIG 필드(323)가 가장 먼저 전송된다. 이후 HT-STA을 위하여 전송되는 데이터의 복조 및 디코딩을 위해 HT-SIG 필드(324)가 전송된다.
HT-SIG 필드(324)까지는 빔포밍을 수행하지 않고 전송하여 L-STA 및 HT-STA이 해당 PPDU를 수신하여 데이터를 획득할 수 있도록 하고, 이 후 전송되는 HT-STF(325), HT-LTF(326) 및 데이터 필드(327)는 프리코딩을 통한 무선 신호 전송이 수행 된다. 여기서 프리코딩을 하여 수신하는 STA에서 프리코딩에 의한 전력이 가변 되는 부분을 감안할 수 있도록 HT-STF(325)를 전송하고 그 이후에 복수의 HT-LTF(326) 및 데이터 필드(327)를 전송한다.
HT 무선랜 시스템에서 20MHz를 사용하는 HT-STA이 OFDM 심볼당 52개의 데이터 부반송파를 사용할지라도 같은 20MHz를 사용하는 L-STA은 여전히 OFDM 심볼당 48개의 데이터 부반송파를 사용한다. 기존 시스템과 호환(backward compatibility)을 지원하기 위해 HT 혼합 PPDU(320) 포맷에서 HT-SIG 필드(324)는 L-LTF(322)를 이용하여 디코딩 되기 때문에, HT-SIG 필드(324)는 48 × 2개의 데이터 부반송파로 구성된다. 이후 HT-STF(325), HT-LTF(426)는 OFDM 심볼 당 52개의 데이터 부반송파로 구성 된다. 그 결과 HT-SIG 필드(324)는 1/2, BPSK(Binary Phase Shift Keying)로 지원되기 때문에 각 HT-SIG 필드(324)는 24 비트로 구성되어 있어 총 48비트로 전송된다. 즉 L-SIG 필드(323)와 HT-SIG 필드(324)를 위한 채널 추정은 L-LTF(322)를 이용하며 L-LTF(322)를 구성하는 비트열은 하기 수학식 1과 같이 표현된다. L-LTF(322)는 한 심볼당 DC 부반송파를 제외한 48개의 데이터 부반송파로 구성된다.
Figure PCTKR2012009796-appb-M000001
부도면 (c)는 HT-STA만이 사용할 수 있는 HT-Greenfield PPDU(330) 포맷을 나타내는 블록도이다. 부도면 (c)를 참조하면 HT-GF PPDU(330)는 HT-GF-STF(331), HT-LTF1(332), HT-SIG(333), 복수의 HT-LTF2(334) 및 데이터 필드(335)를 포함한다.
HT-GF-STF(331)는 프레임 타이밍 획득 및 AGC를 위해 사용된다.
HT-LTF1(332)는 채널 추정을 위해 사용된다.
HT-SIG(333)는 데이터 필드(335)의 복조 및 디코딩을 위해 사용된다.
HT-LTF2(334)는 데이터 필드(335)의 복조를 위한 채널 추정에 사용된다. 마찬가지로 HT-STA은 SU-MIMO를 사용하므로 복수의 공간 스트림으로 전송되는 데이터 필드 각각에 대하여 채널 추정을 요하므로 HT-LTF(326)는 복수로 구성될 수 있다.
복수의 HT-LTF2(334)는 HT 혼합 PPDU(320)의 HT-LTF(326)와 마찬가지로 복수의 Data HT-LTF와 복수의 확장 HT-LTF로 구성될 수 있다.
부도면 (a), (b) 및 (c)에 도시된 각각의 데이터 필드(314, 327, 335)는 각각 서비스(service) 필드, 스크램블된 PSDU, 꼬리 비트 및 패딩 비트를 포함할 수 있다. 서비스 필드는 스크램블러를 초기화하기 위해 사용될수 있다. 서비스 필드는 16비트로 설정될 수 있다. 이 경우 스크램블러 초기화를 위한 비트는 7비트로 구현될 수 있다. 꼬리 필드는 컨벌루션(conbolution) 인코더를 0인 상태로 되돌리는데 필요한 비트 시퀀스로 구성될 수 있다. 꼬리 필드는 전송될 데이터를 인코딩하는데 사용된 BCC(Binary Convolutional Code) 인코더의 개수에 비례하는 비트 사이즈를 할당 받을 수 있으며, 보다 상세하게는 BCC 개수당 6비트를 가지도록 구현될 수 있다.
도 4는 VHT를 지원하는 무선랜 시스템에서 사용되는 PPDU 포맷의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, PPDU(400)는 L-STF(410), L-LTF(420), L-SIG 필드(430), VHT-SIGA 필드(440), VHT-STF(450), VHT-LTF(460), VHT-SIGB 필드(470) 및 데이터 필드(480)를 포함할 수 있다.
PHY를 구성하는 PLCP 부계층은 MAC 계층으로부터 전달 받은 PSDU에 필요한 정보를 더하여 데이터 필드(480)로 변환하고 L-STF(410), L-LTF(420), L-SIG 필드(430), VHT-SIGA 필드(440), VHT-STF(450), VHT-LTF(460), VHT-SIGB(470) 등의 필드를 더하여 PPDU(400)를 생성하고 PHY를 구성하는 PMD 부계층을 통해 하나 또는 그 이상의 STA에게 전송한다. PLCP 부계층이 PPDU를 생성하는데 필요한 제어 정보와 PPDU에 포함시켜 전송하여 수신 STA이 PPDU를 해석하는데 사용되는 제어 정보는 MAC 계층으로부터 전달 받은 TXVECTOR 파라미터로부터 제공된다.
L-STF(410)는 프레임 타이밍 획득(frame timing acquisition), AGC(Automatic Gain Control) 컨버전스(convergence), 거친(coarse) 주파수 획득 등에 사용된다.
L-LTF(420)는 L-SIG 필드(430) 및 VHT-SIGA 필드(440)의 복조를 위한 채널 추정에 사용한다.
L-SIG 필드(430)는L-STA이 PPDU(400)를 수신하고 이를 해석하여 데이터를 획득하는데 사용된다. L-SIG 필드(430)는 레이트(rate) 서브 필드, 길이(length) 서브 필드, 패리티 비트 및 꼬리(tail) 필드를 포함한다. 레이트 서브 필드는 현재 전송될 데이터에 대한 비트 레이트(bit rate)를 지시하는 값으로 설정된다.
길이 서브 필드는 MAC 계층이 PHY 계층에게 전송할 것을 요청하는 PSDU의 옥텟 길이를 지시하는 값으로 설정된다. 이 때 PSDU의 옥텟 길이의 정보와 관련된 파라미터인 L_LENGTH 파라미터는 전송 시간과 관련된 파라미터인 TXTIME 파라미터를 기반으로 결정된다. TXTIME은 MAC 계층이 PSDU(physical service data unit)의 전송을 위해 요청한 전송 시간에 대응하여 PHY 계층이 PSDU를 포함하는 PPDU 전송을 위해 결정한 전송 시간을 나타낸다. 따라서, L_LENGTH 파라미터는 시간과 관련된 파라미터 이므로 L-SIG 필드(430)에 포함된 길이 서브 필드는 전송 시간과 관련된 정보를 포함하게 된다.
VHT-SIGA 필드(440)는 PPDU를 수신하는 STA들이 PPDU(400)를 해석하기 위해 필요한 제어 정보(control information, 또는 시그널 정보(signal information))를 포함하고 있다. VHT-SIGA 필드(440)는 두 개의 OFDM 심볼로 전송된다. 이에 따라 VHT-SIGA 필드(440)는 VHT-SIGA1 필드 및 VHT-SIGA2 필드로 나뉘어질 수 있다. VHT-SIGA1 필드는 PPDU 전송을 위해 사용되는 채널 대역폭 정보, STBC(Space Time Block Coding)를 사용하는지 여부와 관련된 식별 정보, SU 또는 MU-MIMO 중에서 PPDU가 전송되는 방식을 지시하는 정보, 전송 방법이 MU-MIMO라면 AP와 MU-MIMO 페어링된 복수의 STA인 전송 대상 STA 그룹을 지시하는 정보 및 상기 전송 대상 STA 그룹에 포함된 각각의 STA에 할당된 공간 스트림에 대한 정보를 포함한다. VHT-SIGA2 필드는 짧은 GI(short Guard Interval) 관련 정보를 포함한다.
MIMO 전송 방식을 지시하는 정보 및 전송 대상 STA 그룹을 지시하는 정보는 하나의 MIMO지시 정보로 구현될 수 있으며, 그 일례로 그룹 ID로 구현될 수 있다. 그룹 ID는 특정 범위를 가지는 값으로 설정될 수 있으며, 범위 중 특정 값은 SU-MIMO 전송 기법을 지시하며, 그 이외의 값은 MU-MIMO 전송 기법으로 PPDU(400)가 전송되는 경우 해당 전송 대상 STA 그룹에 대한 식별자로 사용될 수 있다.
그룹 ID가 해당 PPDU(400)가 SU-MIMO 전송 기법을 통해 전송됨을 지시하면, VHT-SIGA2 필드는 데이터 필드에 적용된 코딩 기법이 BCC(Binary Convolution Coding)인지 또는 LDPC(Low Density Parity Check) 코딩인지를 지시하는 코딩 지시 정보와, 전송자-수신자간 채널에 대한 MCS(modulation coding scheme) 정보를 포함한다. 또한, VHT-SIGA2 필드는 PPDU의 전송 대상 STA의 AID 및/또는 상기 AID의 일부 비트 시퀀스를 포함하는 부분 AID(partial AID)을 포함할 수 있다.
그룹 ID가 해당 PPDU(400)가 MU-MIMO 전송 기법을 통해 전송됨을 지시하면, VHT-SIGA 필드(440)는 MU-MIMO 페어링된 수신 STA들에게 전송이 의도되는 데이터 필드에 적용된 코딩 기법이 BCC 인지 또는 LDPC 코딩인지를 지시하는 코딩 지시 정보가 포함된다. 이 경우 각 수신 STA에 대한 MCS(modulation coding scheme) 정보는 VHT-SIGB 필드(470)에 포함될 수 있다.
VHT-STF(450)는 MIMO 전송에 있어서 AGC 추정의 성능을 개선하기 위해 사용된다.
VHT-LTF(460)는 STA이 MIMO 채널을 추정하는데 사용된다. 차세대 무선랜 시스템은 MU-MIMO를 지원하기 때문에 VHT-LTF(460)는 PPDU(400)가 전송되는 공간 스트림의 개수만큼 설정될 수 있다. 추가적으로, 풀 채널 사운딩(full channel sounding)이 지원되며 이가 수행될 경우 VHT LTF의 수는 더 많아질 수 있다.
VHT-SIGB 필드(470)는 MIMO 페어링된 복수의 STA이 PPDU(400)를 수신하여 데이터를 획득하는데 필요한 전용 제어 정보를 포함한다. 따라서 VHT-SIGA필드(440)에 포함된 제어 정보가 현재 수신된 PPDU(400)가 MU-MIMO 전송 된 것이라 지시한 경우에만 STA은 VHT-SIGB 필드(470)를 디코딩(decoding)하도록 설계될 수 있다. 반대로, VHT-SIGA 필드(440)에 포함된 제어 정보가 현재 수신된 PPDU(400)는 단일 STA을 위한 것(SU-MIMO를 포함)임을 가리킬 경우 STA은 VHT-SIGB 필드(470)를 디코딩하지 않도록 설계될 수 있다.
VHT-SIGB 필드(470)는 각 STA들에 대한 MCS(modulation and coding scheme)에 대한 정보 및 레이트 매칭(rate-matching)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 각 STA들을 위한 데이터 필드에 포함된 PSDU 길이를 지시하는 정보를 포함할 수 있다. PSDU의 길이를 지시하는 정보는 PSDU의 비트 시퀀스의 길이를 지시하는 정보로 옥테트 단위로 지시할 수 있다. 한편, PPDU가 SU 전송되는 경우, MCS에 대한 정보는 VHT-SIGA 필드(440)에 포함되기 때문에 VHT-SIGB 필드(470)에는 포함되지 않을 수 있다. VHT-SIGB 필드(470)의 크기는 MIMO 전송의 유형(MU-MIMO 또는 SU-MIMO) 및 PPDU 전송을 위해 사용하는 채널 대역폭에 따라 다를 수 있다.
데이터 필드(480)는 STA으로 전송이 의도되는 데이터를 포함한다. 데이터 필드(480)는 MAC 계층에서의 MPDU(MAC Protocol Data Unit)가 전달된 PSDU(PLCP Service Data Unit)과 스크램블러를 초기화 하기 위한 서비스(service) 필드, 컨볼루션(convolution) 인코더를 영 상태(zero state)로 되돌리는데 필요한 비트 시퀀스를 포함하는 꼬리(tail) 필드 및 데이터 필드의 길이를 규격화 하기 위한 패딩 비트들을 포함한다. MU 전송인 경우, 각 STA으로 전송되는 데이터 필드(480)에 각각 전송이 의도되는 데이터 유닛이 포함될 수 있으며, 데이터 유닛은 A-MPDU(aggregate MPDU)일 수 있다.
도 1과 같이 주어진 무선랜 시스템에서 AP(10)가 STA1(21), STA2(22) 및 STA3(23)에게 데이터를 전송하고자 하는 경우, STA1(21), STA2(22), STA3(23) 및 STA4(24)를 포함하는 STA 그룹으로 PPDU를 전송할 수 있다. 이 경우 도 4와 같이 STA4(24)에게 할당된 공간 스트림은 없도록 할당할 수 있으며, STA1(21), STA2(22) 및 STA3(23) 각각에게 특정 개수의 공간 스트림을 할당하고 이에 따라 데이터를 전송할 수 있다. 도 4와 같은 예시에 있어서 STA1(21)에게는 1개의 공간 스트림, STA2(22)에게는 3개의 공간 스트림, STA3(23)에게는 2개의 공간 스트림이 할당되어 있음을 알 수 있다.
도 5는 무선랜 시스템에서 제공되는 MAC 프레임의 포맷을 나타내는 블록도이다. MAC 프레임은 전술한 PPDU의 데이터 필드에 포함되는 MPDU(PHY 계층으로 전달된 경우 PSDU)일 수 있다.
도 5를 참조하면, MAC 프레임(500)은 프레임 제어(frame control) 필드(510), 지속시간/ID(duration/ID) 필드(520), 주소 1(address 1) 필드(531, 주소 2 (address 2) 필드(532), 주소 3 필드(533), 시퀀스 제어(sequence control) 필드(540), 주소 4 필드(534), QoS 제어 필드(550), HT 제어 필드(560), 프레임 바디(570) 및 FCS(Frame Check Sequence) 필드(580)를 포함한다.
프레임 제어 필드(510)는 프레임 특성에 대한 정보를 포함한다. 프레임 제어 필드는 프레임(500)이 지원하는 무선랜 표준의 버전을 지시하는 프로토콜 버전 정보 및 프레임의 기능을 식별하는 타입 및 서브 타입 정보를 포함할 수 있다.
지속시간/ID 필드(520)는 프레임(500)의 타입 및 서브 타입에 따라 다른 값을 가지도록 구현될 수 있다. 프레임(500)의 타입 및 서브 타입이 파워 세이브 운영을 위한 PS-폴 프레임인 경우, 지속시간/ID 필드(520)는 프레임(500)을 전송한 STA의 AID를 포함하도록 설정될 수 있다. 그 이외의 경우, 지속시간/ID 필드(520)는 프레임(500) 타입 및 서브 필드에 따라 특정 지속시간 값을 가지도록 설정될 수 있다. 프레임(500)이 A-MPDU 포맷에 포함된 MPDU인 경우, 각 MPDU의 MAC 헤더에 포함된 지속시간/ID 필드(520)는 모두 같은 값을 가지도록 구현될 수 있다.
주소 1 필드 내지 주소 4 필드(531 내지 534)는 BSSID를 지시하는 BSSID 필드, 소스 주소(source address; SA)를 지시하는 SA 필드, 목적 주소(destination address; DA)를 지시하는 DA 필드, 전송 STA 주소를 지시하는 TA(Transmitting Address) 필드 및 수신 STA 주소를 지시하는 RA(Receiving Address) 필드 중 특정 필드들을 구현하도록 설정될 수 있다. 한편, TA 필드로 구현된 주소 필드는 대역폭 시그널링 TA 값으로 설정될 수 있으며, 이 경우 TA 필드는 프레임이 스크램블링 시퀀스에 추가적인 정보를 담고 있음을 지시할 수 있다. 대역폭 시그널링 TA는 해당 프레임을 전송하는 STA의 MAC 주소로 표현될 수 있으나, MAC 주소에 포함된 개별/그룹 비트(Individual/Group bit)가 특정 값, 일례로 ‘1’,로 설정될 수 있다.
시퀀스 제어 필드(540)는 시퀀스 넘버(sequence number) 및 조각 넘버(fragment number)를 포함하도록 설정된다. 시퀀스 넘버는 상기 프레임(500)에 할당된 시퀀스 넘버를 지시할 수 있다. 조각 넘버는 상기 프레임(500)의 각 조각의 넘버를 지시할 수 있다.
QoS 제어 필드(550)는 QoS와 관련된 정보를 포함한다.
HT 제어 필드(560)는 고처리율(High Throughput; HT) 송수신 기법 및/또는 초고처리율(Very High Throughput; VHT) 송수신 기법과 관련된 제어 정보를 포함한다. HT 제어 필드(560)의 구현에 대해서는 이하에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
프레임 바디(570)는 송신 STA 및/또는 AP가 전송하고자 하는 데이터를 포함할 수 있다. 프레임 바디(570)에는 전송하고자 하는 제어 프레임(control frame), 관리 프레임(management frame), 액션 프레임(action frame), 및/또는 데이터 프레임(data frame)에서 MAC 헤더와 FCS를 제외한 바디 구성(body component)이 구현될 수 있다. 프레임(500)이 관리 프레임 및/또는 액션 프레임인 경우 상기 관리 프레임 및/또는 액션 프레임에 포함되는 정보 요소(information element)들이 상기 프레임 바디(570) 내에서 구현될 수 있다.
FCS 필드(580)는 CRC를 위한 비트 시퀀스를 포함한다.
이하에서 도면을 참조하여 전술한 HT 제어 필드를 상술하도록 한다.
도 6은 HT 제어 필드의 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 6을 참조하면, HT 제어 필드(560)는 VHT 변형(VHT variant) 필드(561), HT 제어 미들(HT control middle) 필드(562), AC 제약(AC constraint) 필드(563) 및 RDG/More PPDU 필드(564)를 포함한다.
VHT 변형 필드(561)는 HT 제어 필드(560)가 VHT를 위한 HT 제어 필드의 포맷을 가지는지 또는 HT를 위한 HT 제어 필드의 포맷을 가지는지 여부를 지시한다. 일례로, VHT 변형 필드(561)는 1비트 길이를 가지는 필드로 구현될 수 있으며, 그 값에 따라 HT 제어 미들 필드(562)가 HT를 위한 포맷으로 구현되었는지 또는 VHT를 위한 포맷으로 구현되었는지 여부가 지시될 수 있다.
HT 제어 미들 필드(562)는 VHT 변형 필드(561)의 지시에 따라 다른 포맷을 가지도록 구현될 수 있다. HT 제어 미들 필드(562)의 구체적인 구현에 대해서는 이후에 보다 상세하게 설명하도록 한다.
AC 제약 필드(563)는 RD(Reverse Direction) 데이터 프레임의 맵핑된 AC(Access Category)가 단일 AC에 한정된 것인지 여부를 지시한다.
RDG/More PPDU 필드(564)는 해당 필드가 RD 개시자 또는 RD 응답자에 의하여 전송되는지 여부에 따라 다르게 해석될 수 있다. RD 개시자에 의하여 전송된 경우, RDG/More PPDU 필드가 ‘1’로 설정되면, RDG가 존재하며 이는 지속시간/ID 필드에 의해 정의될 수 있다고 해석될 수 있다. RD 응답자에 의하여 전송된 경우, RDG/More PPDU 필드가 ‘0’으로 설정되면, 이를 포함하는 PPDU는 RD 응답자에 의해 전송된 마지막 프레임임을 지시하는 것으로 해석될 수 있다. RDG/More PPDU 필드가 ‘1’로 설정되면, 이를 포함하는 PPDU에 이어 다른 PPDU가 전송됨을 지시하는 것으로 해석될 수 있다.
도 7은 HT 를 위한 HT 변형 미들 필드의 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 7을 참조하면, HT를 위한 HT 변형 미들 필드(700)는 링크 적응 제어(link adaptation control) 서브 필드(710), 캘리브레이션 위치(calibration position) 서브 필드(720), 캘리브레이션 시퀀스(calibration sequence) 서브 필드(730), CSI(Channel State Information)/스티어링(steering) 서브 필드(740), NDP알림(Null Data Packet announcement) 서브 필드(750)를 포함한다.
링크 적응 제어 서브 필드(710)는 TRQ(training request) 서브 필드(711), MAI(MCS request(MRQ) or ASEL(antenna selection) Indication) 서브 필드(712), MFSI(MCAS feedback sequence identifier) 서브 필드(713) 및 MFB/ASELC(MCS feedback and antenna selection command/data) 서브 필드(714)를 포함한다.
TRQ 서브 필드(711)는 사운딩 응답자(sounding responder)에게 사운딩 프레임 전송을 요청하는 정보를 포함한다. MAI 서브 필드(712)는 MCS 피드백을 요청하는 지시 정보 또는 MFB/ASELC 서브 필드(714)가 안테나 선택 지시 정보를 포함하고 있음을 지시하는 정보를 포함할 수 있다. MAI 서브 필드(712)는 MCS 요청(MCS request, MRQ) 지시 비트를 포함하며 MRQ를 식별하도록 하는 시퀀스 넘버를 포함하는 MSI(MRQ Sequence Identifier) 서브 필드를 포함할 수 있다. 서브 필드의 값 설정을 통하여 MCS 피드백의 요청 여부를 지시하도록 할 수 있다. MFSI 서브 필드(713)는 MFB 정보가 관련된 프레임에 포함된 MSI의 수신된 값으로 설정될 수 있다. MFB/ASELC 서브 필드(714)는 MFB 정보를 포함하거나 또는 안테나 선택 지시 정보를 포함한다.
캘리브레이션 위치 서브 필드(720) 및 캘리브레이션 시퀀스 서브 필드(730)는 캘리브레이션 사운딩 교환 시퀀스의 위치 및 캘리브레이션 시퀀스의 식별 정보를 포함한다.
CSI/스티어링 서브 필드(740)는 피드백 타입을 지시하는 정보를 지시한다.
NDP 알림 서브 필드(750)는 현재 전송되는 PPDU에 이어 NDP가 전송될 것임을 알려주는 NDP 알림 지시 정보로 설정될 수 있다. NDP 알림 서브 필드(750)는 1비트 크기의 필드로 구성될 수 있으며, PPDU를 수신한 STA은 NDP 알림 서브 필드(750)의 값을 통해 해당 PPDU가 NDPA 프레임인지 여부를 확인할 수 있다.
도 8은 VHT 를 위한 HT 변형 미들 필드의 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 8을 참조하면, VHT를 위한 HT 변형 미들 필드(800)는 MRQ 서브 필드(810), MSI 서브 필드(820), MFSI/GID-L 서브 필드(830), MFB 서브 필드(840), GID-H 서브 필드(850), 코딩 타입(coding type) 서브 필드(860), FB Tx 타입 서브 필드(870), 및 비응답형 MFB(Unsolicited MFB) 서브 필드(880)를 포함한다.
MRQ 서브 필드(810)는 MCS 피드백의 요청 여부를 지시한다. MRQ 서브 필드(810)가 ‘1’로 설정되면 MCS 피드백을 요청하는 것으로 구현될 수 있다.
MSI 서브 필드(820)는 MRQ 서브 필드(810)가 MCS 피드백을 요청함을 지시할 때, 상기 특정 요청을 식별하는 시퀀스 넘버를 포함한다.
비응답형 MFB 서브 필드(880)는 포함된 MFB 정보가 MRQ에 대한 응답으로 인한 것인지 여부를 지시할 수 있다. 비응답형 MFB 서브 필드(880)가 ‘1’로 설정되면 포함된 MFB 정보는 MRQ에 대한 응답인 것으로 구현될 수 있다. 비응답형 MFB 서브 필드(880)가 ‘0’으로 설정되면 포함된 MFB 정보는 MRQ에 대한 응답은 아닌 것으로 구현될 수 있다.
MFSI/GID-L 서브 필드(830)는 비응답형 MFB 서브 필드(880)의 설정에 따라 다르게 해석될 수 있다. 비응답형 MFB 서브 필드(880)가 포함된 MFB 정보가 MRQ에 대한 응답임을 지시하면, MFB 정보와 관련된 프레임에 포함된 MSI의 수신 값을 포함할 수 있다. 비응답형 MFB 서브 필드(880)가 포함된 MFB 정보가 MRQ에 대한 응답이 아님을 지시하면, 비응답형 MFB 정보와 관련된 PPDU의 그룹 ID를 구성하는 낮은 3비트(lowest 3bits)를 포함할 수 있다.
MFB 서브 필드(840)는 추천 MFB 정보를 포함할 수 있다. MFB 서브 필드(840)는 VHT N_STS 서브 필드(841), MCS 서브 필드(842), BW 서브 필드(843), 및 SNR 서브 필드(844)를 포함할 수 있다. VHT N_STS 서브 필드(841)는 추천하는 공간 스트림의 개수를 지시한다. MCS 서브 필드(842)는 추천하는 MCS(Modulataion Coding Scheme)을 지시한다. BW 서브 필드(843)는 추천하는 MCS와 관련된 대역폭 정보를 지시한다. SNR 서브 필드는 데이터 서브캐리어 및 공간 스트림 상의 평균 SNR 값을 지시한다.
GID-H 서브 필드(850)는, 비응답형 MFB 서브 필드(880)가 MFB 정보가 MRQ에 대한 응답이 아님을 지시하고 MFB가 MU 송수신을 위한 PPDU로부터 추정된 것이면, 비응답형 MFB 정보와 관련된 PPDU의 그룹 ID를 구성하는 높은 3비트(highest 3bits)를 포함할 수 있다. MFB가 SU 송수신을 위한 PPDU로부터 추정된 것이면, GID-H 서브 필드(850)는 1로 설정된 비트 시퀀스를 포함할 수 있다.
코딩 타입 서브 필드(860)는, 비응답형 MFB 서브 필드(880)가 MFB가 정보가 MRQ에 대한 응답이 아님일 지시하는 경우, 비응답형 MFB 정보가 추정된 프레임의 코딩 정보(BCC 또는 LDPC)를 포함할 수 있다.
FB Tx 타입 서브 필드(870)는 추정된 PPDU의 전송 타입을 지시하도록 설정될 수 있다. 즉, 추정된 PPDU가 빔포밍 되었는지 여부를 지시할 수 있다.
VHT 변형 필드(561)이 VHT를 위한 HT 제어 필드와 HT를 위한 HT 제어 필드의 구분은 HT 제어 미들 필드(562)에 포함된 제어 정보를 기준으로 구분될 수 있다.
한편, 차세대 무선랜 시스템은 무선채널을 효율적으로 이용하기 위하여 복수의 STA들이 동시에 채널에 접근하는 MU-MIMO(Multi User Multiple Input Multiple Output) 방식의 전송을 지원한다. MU-MIMO 전송 방식에 따르면, AP가 MIMO 페어링된 하나 이상의 STA에게 동시에 패킷을 전송할 수 있다.
프레임 송수신을 위하여 항상 채널을 센싱하는 것은STA의 지속적인 전력 소모를 야기한다. 수신 상태에서의 전력 소모는 송신 상태에서의 전력 소모에 비하여 크게 차이가 나지 않기 때문에 수신 상태를 계속 유지하는 것은 배터리로 동작하는 STA에게 상대적으로 많은 전력 소모를 발생시킨다. 따라서, 무선랜 시스템에서 STA이 지속적으로 수신 대기 상태를 유지하며 채널을 센싱하는 것은 무선랜 처리율 측면에서 특별한 상승 효과 없이 비효율적은 파워 소모를 야기할 수 있으므로, 파워 관리(power management) 측면에서 적합하지 않을 수 있다.
위와 같은 문제점을 보완하기 위해 무선랜 시스템에서는 STA의 파워 관리(power management; PM) 모드를 지원한다. STA의 파워 관리 모드는 액티브 모드(active mode) 및 파워 세이브(power save; PS) 모드로 나뉘어 진다. STA은 기본적으로 액티브 모드로 동작한다. 액티브 모드로 동작하는 STA은 어웨이크 상태(awake state)를 유지한다. 즉, 프레임 송수신이나 채널 센싱 등 정상적인 동작이 가능한 상태를 유지한다.
PS 모드로 동작하는 STA은 취침 상태(doze state)와 어웨이크 상태(awake state)를 전환해가며 동작한다. 취침 상태로 동작하는 STA은 최소한의 파워로 동작하며 데이터 프레임을 포함하여 AP로부터 전송되는 무선 신호를 수신하지 않는다. 또한 취침 상태로 동작하는 STA은 채널 센싱을 수행하지 않는다.
STA이 취침 상태로 가능한 오래 동작할수록 전력 소모가 줄어들기 때문에, STA은 동작 기간이 증가한다. 하지만 취침 상태에서는 프레임 송수신이 불가능하기 때문에 무조건적으로 오래 동작할 수는 없다. 취침 상태로 동작하는 STA이 AP에게 전송할 프레임이 존재하는 경우 어웨이크 상태로 전환하여 프레임을 송신할 수 있다. 다만, AP가 취침 상태로 동작하는 STA에게 전송할 프레임이 있는 경우, STA은 이를 수신할 수 없으며 수신할 프레임이 존재하는 것도 알 수 없다. 따라서, STA은 자신에게 전송될 프레임의 존재 여부, 존재한다면 이를 수신하기 위하여 특정 주기에 따라 어웨이크 상태로 전환하는 동작이 필요할 수 있다. AP는 이에 따라 프레임을 STA에게 전송할 수 있다. 이는 도 9를 참조하여 설명하도록 한다.
도 9는 파워 관리 운영(power management operation)의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, AP(910)는 일정한 주기로 비콘 프레임(beacon frame)을 BSS 내의 STA들에게 전송한다(S910). 비콘 프레임에는 TIM 정보 요소(traffic indication map information element)가 포함된다. TIM 요소는 AP(910)가 자신과 결합된 STA들에 대한 버퍼가능한 프레임(Bufferable frame 또는 Bufferable Unit; BU)이 버퍼되어 있으며, 프레임을 전송할 것임을 알려주는 정보를 포함한다. TIM 요소에는 유니캐스트(unicast) 프레임을 알려주는데 사용되는 TIM과 멀티캐스트(multicast) 또는 브로드캐스트(broadcast) 프레임을 알려주는데 사용되는 DTIM(delivery traffic indication map)이 있다.
AP(910)는 3번의 비콘 프레임을 전송할 때 마다 1회씩 DTIM을 전송한다.
STA1(921) 및 STA2(922)는 PS 모드로 동작하는 STA이다. STA1(921) 및 STA2(922)는 특정 주기의 웨이크업 인터벌(wakeup interval) 마다 취침 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여 AP(210)에 의하여 전송된 TIM 요소를 수신할 수 있도록 설정될 수 있다.
STA1(921)이 비콘 인터벌(beacon interval) 마다 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있도록 특정 웨이크업 인터벌이 설정될 수 있다. 따라서, STA1(921)은 AP(910)가 첫 번째로 비콘 프레임을 전송할 때(S911) 어웨이크 상태로 전환한다(S921). STA1(921)은 비콘 프레임을 수신하고 TIM 요소를 획득한다. 획득된 TIM 요소가 STA1(921)에게 전송될 버퍼가능한 프레임이 버퍼되어 있음을 지시하는 경우, STA1(921)은 AP(910)에게 프레임 전송을 요청하는 PS-폴(PS poll)프레임을 AP(910)에게 전송한다(S921a). AP(910)는 PS-폴 프레임에 대응하여 프레임을 STA1(921)에게 전송한다(S931). 프레임 수신을 완료한 STA1(921)은 다시 취침 상태로 전환하여 동작한다.
AP(910)가 두 번째로 비콘 프레임을 전송함에 있어서, 다른 장치가 매체에 접근해 있는 등 매체(medium)가 점유된(busy) 상태이므로, AP(910)는 정확한 비콘 인터벌에 맞추어 비콘 프레임을 전송하지 못하고 지연된 시점에 전송할 수 있다(S912). 이 경우 STA1(921)은 비콘 인터벌에 맞추어 동작 모드를 어웨이크 상태로 전환하지만 지연되어 전송되는 비콘 프레임을 수신하지 못하여 다시 취침 상태로 전환한다(S922).
AP(910)가 세 번째로 비콘 프레임을 전송할 때, 해당 비콘 프레임에는 DTIM으로 설정된 TIM 요소가 포함될 수 있다. 다만, 매체가 점유된 상태이므로 AP(910)는 비콘 프레임을 지연 전송한다(S913). STA1(921)은 비콘 인터벌에 맞추어 어웨이크 상태로 전환하여 동작하며, AP(910)에 의해 전송되는 비콘 프레임을 통하여 DTIM을 획득할 수 있다. STA1(921)이 획득한 DTIM은 STA1(921)에 전송될 프레임은 없으며 다른 STA을 위한 프레임이 존재함을 지시하므로, STA1(921)은 다시 취침 상태로 전환하여 동작한다. AP(210)는 비콘 프레임 전송 후 프레임을 해당 STA에게 전송한다(S932).
AP(910)는 네 번째로 비콘 프레임을 전송한다(S914). 다만, STA1(921)은 이 전 2회에 걸친 TIM 요소 수신을 통해 자신에 대한 버퍼가능한 프레임이 버퍼되어 있다는 정보를 획득할 수 없었으므로, TIM 요소 수신을 위한 웨이크업 인터벌을 조정할 수 있다. 또는, AP(910)에 의해 전송되는 비콘 프레임에 STA1(921)의 웨이크업 인터벌 값을 조정을 위한 시그널링 정보가 포함된 경우, STA1(921)의 웨이크업 인터벌 값이 조정될 수 있다. 본 예시에서, STA1(921)은 비콘 인터벌마다 TIM 요소 수신을 위해 운영 상태를 전환하던 것을 3회의 비콘 인터벌마다 한번 운영 상태를 전환하도록 설정될 수 있다. 따라서, STA1(921)은 AP(910)가 네 번째 비콘 프레임을 전송하고(S914), 다섯 번째 비콘 프레임을 전송하는 시점에(S915) 취침 상태를 유지하므로 해당 TIM 요소를 획득할 수 없다.
AP(910)가 여섯 번째로 비콘 프레임을 전송할 때(S916), STA1(921)은 어웨이크 상태로 전환하여 동작하고 비콘 프레임에 포함된 TIM 요소를 획득한다(S924). TIM 요소는 브로드캐스트 프레임이 존재함을 지시하는 DTIM이므로, STA1(921)은 PS-폴 프레임을 AP(210)에게 전송하지 않고, AP(910)에 의해 전송되는 브로드캐스트 프레임을 수신한다(S934).
한편 STA2(922)에 설정된 웨이크업 인터벌은 STA1(921)보다 긴 주기로 설정될 수 있다. 따라서, STA2(922)는 AP(910)가 다섯 번째로 비콘 프레임을 전송하는 시점(S915)에 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있다(S925). STA2(922)는 TIM 요소를 통하여 자신에게 전송될 프레임이 존재함을 알고 전송을 요청하기 위해 AP(910)에게 PS-폴 프레임을 전송한다(S925a). AP(910)는 PS-폴 프레임에 대응하여 STA2(922)에게 프레임을 전송한다(S933).
도 9와 같은 파워 세이브 모드 운영을 위해 TIM 요소에는 STA이 자신에게 전송될 프레임이 존재하는지를 지시하는 TIM 또는 브로드캐스트/멀티캐스트 프레임이 존재하는지를 지시하는 DTIM이 포함된다. DTIM은 TIM 요소의 필드 설정을 통하여 구현될 수 있다.
도 10은 TIM 요소 포맷의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 10을 참조하면 TIM 요소(1000)는 요소 ID(element ID) 필드(1010), 길이 필드(1020), DTIM 카운트(count) 필드(1030), DTIM 주기(period) 필드(1040), 비트맵 제어(bitmap control) 필드(1050) 및 부분 가상 비트맵(partial virtual bitmap) 필드(1060)를 포함한다.
요소 ID 필드(1010)는 해당 정보 요소가 TIM 요소임을 지시하는 필드이다. 길이 필드(1020)는 자신을 포함하여 뒤에 이어지는 필드들을 포함한 전체 길이를 지시한다. 최대 값은 255일 수 있으며 단위는 옥테트 값으로 설정될 수 있다.
DTIM 카운트 필드(1030)는 현재의 TIM 요소가 DTIM 인지를 알려주며, DTIM 이 아닐 경우에는 DTIM이 전송될 때까지 남은 TIM의 개수를 지시한다. DTIM 주기 필드(1040)는 DTIM이 전송되는 주기를 지시하며, DTIM이 전송되는 주기는 비콘 프레임이 전송되는 횟수의 배수로 설정될 수 있다.
비트맵 제어 필드(1050) 및 부분 가상 비트맵 필드(1060)는 특정 STA에 버퍼가능한 프레임이 버퍼되어 있는지 여부를 지시한다. 비트맵 제어 필드(1050)의 첫 번째 비트는 전송될 멀티 캐스트/브로드 캐스트 프레임이 존재하는지 여부를 지시한다. 나머지 비트들은 뒤에 이어지는 부분 가상 비트맵 필드(1060)를 해석하기 위한 오프셋 값을 지시하도록 설정된다.
부분 가상 비트맵 필드 (1060)는 각 STA에게 보낼 버퍼가능한 프레임이 있는지 여부를 지시하는 값으로 설정된다. 이는 특정 STA의 AID값에 해당하는 비트값을 1로 설정하는 비트맵 형식으로 설정될 수 있다. AID 순서에 따라 1부터 2007까지 순서대로 할당될 수 있으며, 일례로 4번째 비트가 1로 설정되면 AID가 4인 STA에게 보낼 트래픽이 AP에 버퍼되어 있음을 의미한다.
한편, 부분 가상 비트맵 필드 (360)의 비트 시퀀스를 설정함에 있어 0으로 설정된 비트가 연속으로 이어지는 경우가 많은 상황에는 비트맵을 구성하는 모든 비트 시퀀스를 사용하는 것은 비효율적일 수 있다. 이를 위해 비트맵 제어 필드(1050)에 부분 가상 비트맵 필드 (1060)를 위한 오프셋 정보가 포함될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 비트맵 제어 필드와 부분 가상 비트맵 필드의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 부분 가상 비트맵 필드(1060)를 구성하는 비트맵 시퀀스는 해당 비트맵 인덱스에 해당하는 AID를 가지는 STA에 버퍼된 프레임이 있는지 여부를 지시한다. 비트맵 시퀀스는 0부터 2007까지의 AID에 대한 지시 정보를 구성한다.
비트맵 시퀀스는 최초의 비트부터 k번째 비트까지 0값이 연속적으로 설정될 수 있다. 또한, 또 다른 l 번째 비트부터 마지막 비트까지 0 값이 연속적으로 설정될 수 있다. 이는 AID로 0부터 k를 할당 받은 각각의 STA들과 l부터 2007을 할당 받은 각각의 STA들에게는 버퍼된 프레임이 존재하지 않음을 지시한다. 이와 같이 비트맵 시퀀스의 전단의 0 부터 k번째 까지의 연속적인 0 시퀀스는 오프셋 정보의 제공으로, 후단의 연속적인 0 시퀀스는 생략하면 TIM 요소의 크기를 줄일 수 있다.
이를 위하여 비트맵 제어 필드(1050)에는 비트맵 시퀀스의 연속적인 0 시퀀스의 오프셋 정보를 포함하는 비트맵 오프셋(bitmap offset) 서브 필드(1051)가 포함될 수 있다. 비트맵 오프셋 서브 필드(1051)는 k를 가리키도록 설정될 수 있으며, 부분 가상 비트맵 필드(1060)는 원래 비트맵 시퀀스의 k+1번째 비트부터 l-1번째 비트 까지를 포함하도록 설정될 수 있다.
TIM 요소를 수신한 STA의 상세한 응답 절차는 이하 도12 내지 도 14를 참조할 수 있다.
도 12은 TIM 프로토콜에서 AP의 응답 절차의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 12을 참조하면, STA(1220)은 AP(1210)로부터 TIM을 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 취침 상태에서 어웨이크 상태로 운영 상태를 전환한다(S1210). STA(1220)은 수신한 TIM 요소를 해석하여 자신에게 전송될 버퍼된 프레임이 있음을 알 수 있다.
STA(1220)은 PS-폴 프레임 전송을 위한 매체 접근을 위해 다른 STA들과 경쟁(contending)을 하고(S1220), AP(1210)에게 데이터 프레임 전송을 요청하기 위하여 PS-폴 프레임을 전송한다(S1230).
STA(1220)에 의해 전송된 PS-폴 프레임을 수신한 AP(1210)는 STA(1220)에게 프레임을 전송한다(S1240). STA2(1220)는 데이터 프레임을 수신하고 이에 대한 수신 응답으로 ACK(acknowledgement) 프레임을 AP(1210)에게 전송한다(S1250). 이후 STA2(1220)는 다시 취침 상태로 운영 모드를 전환한다(S1260).
도 12와 같이 AP는 STA으로부터 PS-폴 프레임을 수신한 즉시 데이터 프레임을 전송하는 즉시 응답과 달리 PS-폴 프레임 수신 이후 특정 시점에 데이터를 전송할 수도 있다.
도 13은 TIM 프로토콜에서 AP의 응답 절차의 다른 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 13을 참조하면, STA(1320)은 AP(1310)로부터 TIM을 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 취침 상태에서 어웨이크 상태로 운영 상태를 전환한다(S1310). STA(1320)은 수신한 TIM 요소를 해석하여 자신에게 전송될 버퍼된 프레임이 있음을 알 수 있다.
STA(1320)은 PS-폴 프레임 전송을 위한 매체 접근을 위해 다른 STA들과 경쟁을 하고(S1320), AP(1310)에게 데이터 프레임 전송을 요청하기 위하여 PS-폴 프레임을 전송한다(S1330).
AP(1310)가 PS-폴 프레임을 수신하고도 SIFS(short interframe space)와 같이 특정 시간적 인터벌 동안 데이터 프레임을 준비하지 못한 경우, 데이터 프레임을 바로 전송하지 않고 대신 ACK 프레임을 ACK 프레임을 STA(1320)에게 전송한다(S1340). 이는 도 12의 AP(1210)가 PS-폴 프레임에 대응하여 데이터 프레임을 바로 STA(1220)에게 전송하는 S1240 단계와 다른 지연된 응답(deferred response)의 특징이다.
AP(1310)는 ACK 프레임 전송 후 데이터 프레임이 준비되면 경쟁을 수행한 후(S1350), 데이터 프레임을 STA(1320)에게 전송한다(S1360).
STA(1320)은 데이터 프레임에 대한 수신 응답으로 ACK 프레임을 AP(1310)에게 전송하고(S1370), 취침 상태로 운영 모드를 전환한다(S1380).
AP가 DTIM을 STA으로 전송하면 이후 진행되는 TIM 프로토콜의 절차는 다를 수 있다.
도 14는 DTIM에 의한 TIM 프로토콜의 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 14를 참조하면 STA들(1420)은 AP(1410)로부터 TIM 요소를 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 취침 상태에서 어웨이크 상태로 운영 상태를 전환한다(S1410). STA들(1420)은 수신한 DTIM을 통해 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임이 전송될 것임을 알 수 있다.
AP(1410)는 DTIM을 포함하는 비콘 프레임 전송 후 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임을 전송한다(S1420). STA들(1420)은 AP(1410)에 의하여 전송된 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임을 수신한 후 다시 취침 상태로 운영 상태를 전환한다(S1430).
도 9 내지 도 14를 참조한 TIM 프로토콜을 기반으로 한 파워 세이브 모드 운영 방법에 있어서, STA들은 TIM 요소에 포함된 STA 식별 정보를 통하여 버퍼된 트래픽으로 인해 전송될 버퍼된 프레임이 있는지 여부를 확인할 수 있다. STA 식별 정보는 STA이 AP와 결합시에 할당 받는 식별자인 AID(Association Idetifier)와 관련된 정보일 수 있다. STA 식별 정보는 버퍼된 프레임이 있는 STA들의 AID들을 직접 지시하도록 설정되거나, AID 값에 해당하는 비트 오더가 특정 값으로 설정 되는 비트맵 타입으로 설정될 수 있다. STA들은 STA 식별 정보가 자신의 AID를 지시하면 자신에게 버퍼된 프레임이 있음을 알 수 있다.
한편, 스테이션의 파워 세이브를 위하여 한편, 스테이션의 파워 세이브를 위하여 APSD(Automatic Power Save Delivery)를 기반으로 한 파워 관리 운영도 제공될 수 있다.
APSD를 지원할 수 있는 AP는 비콘 프레임, 프로브 응답 프레임, 및 결합 응답 프레임의 능력치 정보 필드에 있는 APSD 서브 필드의 사용을 통해 APSD를 지원할 수 있음을 시그널링한다. APSD를 지원할 수 있는 STA은 액티브 모드 또는 파워 세이브 모드로 동작하는지 여부를 지시하기 위해 프레임의 프레임 제어 필드에 있는 파워 관리 필드를 사용한다.
APSD는 파워 세이브 동작중인 STA으로 하향링크 데이터 및 버퍼가능한 관리 프레임을 전달하기 위한 메커니즘이다. APSD를 사용중인 파워세이브 모드인 STA에 의해 전송되는 프레임은 프레임 제어 필드의 파워 관리 비트를 1로 설정하는데, 이를 통해 AP측에서의 버퍼링이 야기될 수 있다.
APSD는 U-APSD(Unscheduled-APSD) 및 S-APSD(Scheduled-APSD)의 두 가지 전달 메커니즘(delivery mechanism)을 정의한다. STA은 스케쥴링 되지 않은 SP(Service Period)동안 그들의 BU(Bufferable Unit) 일부 또는 전부가 전달되도록 하기 위하여 U-APSD를 사용할 수 있다. STA은 스케쥴링된 SP동안 그들의 BU의 일부 또는 전부가 전달되도록 하기 위하여 S-APSD를 사용할 수 있다.
U-APSD를 사용하는 STA은 간섭으로 인하여 서비스 구간동안 AP에 의해 전송된 프레임을 수신하지 못할 수 있다. 비록 AP는 간섭을 감지하지 못할 수 있지만, AP는 STA이 프레임을 정확히 수신하지 못하였다고 결정할 수는 있다. U-APSD 공존 능력치는 STA이 요청된 전송 지속시간을 AP에게 지시하여 이를 U-APSD를 위한 서비스 구간으로서 사용할 수 있도록 한다. AP는 서비스 구간동안 프레임을 전송할 수 있으며, 이에 따라 STA이 간섭을 받는 상황에서 프레임을 수신할 수 있는 가능성을 향상시킬 수 있다. 또한 U-APSD는 서비스 구간동안 AP가 전송한 프레임이 성공적으로 수신되지 않을 가능성을 줄일 수 있다.
STA은 U-APSD 공존 요소(U-APSD Coexistence element)를 포함하는 ADDTS(Add Traffic Stream) 요청 프레임을 AP로 전송한다. U-APSD 공존 요소는 요청된 서비스 구간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
AP는 요청된 서비스 구간에 대하여 처리하고, ADDTS 요청 프레임에 대한 응답으로 ADDTS 응답 프레임을 전송할 수 있다. ADDTS 요청 프레임에는 상태 코드가 포함될 수 있다. 상태 코드는 상기 요청된 서비스 구간에 대한 응답 정보를 지시할 수 있다. 상태 코드는 요청된 서비스 구간에 대한 허용 여부를 지시할 수 있으며, 요청된 서비스 구간에 대하여 거절하는 경우 거절의 이유를 더 지시할 수 있다.
요청된 서비스 구간이 AP에 의하여 허용된 경우, AP는 서비스 구간 동안 프레임을 STA으로 전송할 수 있다. 서비스 구간의 지속 시간은 ADDTS 요청 프레임에 포함된 U-APSD 공존 요소에 의해서 특정될 수 있다. 서비스 구간의 시작은 STA이 AP로 트리거 프레임(trigger frame)을 전송하여 AP가 정상적으로 수신한 시점일 수 있다.
STA은 U-APSD 서비스 구간이 만료되면 취침 상태로 진입할 수 있다.
한편, 최근 스마트 그리드(smart grid), e-Health, 유비쿼터스와 같은 다양한 통신 서비스들이 등장하면서 이를 지원하기 위한 M2M(Machine to Machine) 기술이 각광받고 있다. 온도 습도 등을 감지하는 센서와, 카메라, TV 등의 가전 제품, 공장의 공정 기계, 자동차 같은 대형 기계들까지 M2M 시스템을 구성하는 하나의 요소가 될 수 있다. M2M 시스템을 구성하는 요소들은 WLAN 통신을 기반으로 하여 데이터를 송수신할 수 있다. M2M 시스템을 구성하는 장치들이 WLAN을 지원하며 네트워크를 구성한 경우 이를 이하에서 M2M 무선랜 시스템이라 한다.
M2M을 지원하는 무선랜 시스템에서는 1GHz 이상의 주파수 대역이 사용될 수 있으며, 낮은 대역의 주파수 사용은 서비스 커버리지가 보다 넓어지는 특징이 생길 수 있다. 따라서 서비스 커버리지에 위치한 무선 장치의 수는 기존 무선랜 시스템에 비해 보다 많아질 수 있다. 이를 비롯하여, M2M을 지원하는 무선랜 시스템의 특성은 아래와 같다.
1) 많은 STA의 수 : M2M은 기존의 네트워크와 달리 많은 수의 STA이 BSS 내에 존재함을 가정한다. 개인이 소유한 장치뿐만 아니라 집, 회사 등에 설치된 센서 등을 모두 고려하기 때문이다. 따라서 하나의 AP에 상당히 많은 수의 STA이 접속될 수 있다.
2) 각 STA당 낮은 트래픽 부하(traffic load): M2M 단말은 주변의 정보를 수집하여 보고하는 트래픽 패턴을 가지기 때문에 자주 보낼 필요가 없고 그 정보의 양도 적은 편이다.
3) 상향 링크(uplink) 중심의 통신: M2M은 주로 하향 링크(downlink)로 명령을 수신하여 행동을 취한 후 결과 데이터를 상향링크로 보고하는 구조를 가진다. 주요 데이터는 일반적으로 상향링크로 전송되므로 M2M을 지원하는 시스템에서는 상향 링크가 중심이 된다.
4) STA의 파워 관리: M2M 단말은 주로 배터리로 동작하며 사용자가 자주 충전하기 어려운 경우가 많다. 따라서 배터리 소모를 최소화하기 위한 파워 관리 방법이 요구된다.
5) 자동 복구 기능: M2M 시스템을 구성하는 장치는 특정 상황에서 사람이 직접 조작하기 힘들기 때문에 스스로 복구하는 기능이 필요하다.
일반적인 무선랜 시스템에서의 서버(server)/클라이언트(client) 구조에 따르면, STA과 같은 클라이언트가 서버에 정보를 요청하고, 서버는 요청에 대한 응답으로 정보(데이터)를 STA에게 전송하는 것이 일반적이다. 이 때 정보를 제공한 서버는 기계적으로 정보를 수집하고 제공한 장치(Machine)로 볼 수 있고, 정보를 수신한 주체는 클라이언트를 사용한 유저가 될 수 있다. 이와 같은 구조적 특성으로 인해 기존 무선랜 시스템에서는 하향 링크 방향의 통신 기술이 주로 발전하여 왔다.
반면 M2M을 지원하는 무선랜 시스템에서는 위와 같은 구조가 뒤바뀐다. 즉 장치인 클라이언트가 정보를 수집하여 제공하는 역할을 하고, 서버를 관리하는 유저가 정보를 요청하는 지위를 가지게 될 수 있다. 즉 M2M 지원 무선랜 시스템에서 M2M 서버는 M2M STA에게 주변 환경 측정과 관련된 명령을 내리며, M2M STA들은 명령에 따라 동작을 수행하고 수집된 정보를 서버로 보고하는 통신 흐름이 일반적이다. 이전과 다르게 유저가 서버 측에서 네트워크에 접근하게 되며 통신의 흐름이 반대 방향이 된다는 것이 M2M 지원 무선랜 시스템의 구조적 특징이 된다.
위와 같은 무선랜 환경에서, STA은 불필요하게 어웨이크 상태를 유지하는 것을 회피하고, 버퍼된 프레임이 있음을 확인하면 이를 수신하기 위하여 어웨이크 상태로 전환할 수 있도록 하는 파워 세이브 메커니즘이 제공될 수 있다.
STA이 파워 세이브 메커니즘을 기반으로 프레임을 송수신 하는 것은 도 9 내지 도 14와 같은 TIM 프로토콜을 기반으로 수행될 수 있다. TIM 프로토콜에 따르면, AP는 STA으로부터 PS 폴 프레임을 수신한 후 데이터 프레임을 전송하는데, 이 경우, AP는 PS 폴 프레임에 대한 응답으로 하나의 버퍼된 프레임, 즉 PSDU를 전송할 수 있다. 한편, 해당 STA에 대한 버퍼된 트래픽이 많은 환경에서 AP가 PS 폴 프레임에 대한 응답으로 하나의 버퍼된 프레임만을 전송하는 것은 트래픽 처리 측면에서 효율적이지 않다.
위와 같은 문제점을 보완하기 위한 방법으로 TIM 프로토콜을 기반으로 한 프레임 송수신 방법에 U-APSD가 적용될 수 있다. STA은 자신을 위한 서비스 구간(Service Period) 동안 AP로부터 적어도 하나 이상의 프레임을 수신할 수 있다.
도 15는 TIM 프로토콜과 U-APSD를 기반으로 한 프레임 송수신 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 15를 참조하면, 취침 상태에 있는 STA은 TIM 요소를 수신하기 위하여 어웨이크 상태로 진입한다(S1511)
STA은 TIM 요소를 수신한다(S1512). TIM 요소는 비콘 프레임에 포함되어 전송될 수 있다. 단말은 TIM 요소를 수신하면, TIM 요소에 포함되어 있는 부분 가상 비트맵 필드의 비트맵 시퀀스와 상기STA의 AID를 기반으로 자신을 위한 버퍼 가능한 프레임이 버퍼되어 있는지 여부를 결정할 수 있다.
버퍼된 프레임이 있음을 확인한 STA은 다시 취침 상태로 진입한다(S1513).
버퍼된 프레임이 전송되기를 원하는 시점에 STA은 다시 어웨이크 상태로 진입하고 경쟁을 통해 채널 접근 권한을 획득한다(S1521). STA은 채널 접근 권한을 획득하고 트리거 프레임(trigger frame)을 전송하여 STA을 위한 서비스 구간이 개시되었음을 알린다(S1522).
AP는 트리거 프레임에 대한 응답으로 ACK 프레임을 STA으로 전송한다(S1523).
AP는 서비스 구간 내에 버퍼된 프레임을 전송하기 위하여 RTS/CTS 교환 절차를 수행할 수 있다. AP는 RTS 프레임을 전송하기 위해 경쟁을 통해 채널 접근 권한을 획득한다(S1531). AP는 RTS 프레임을 STA으로 전송하고(S1532), STA은 이에 대한 응답으로 CTS 프레임을 AP로 전송한다(S1533).
AP는 RTS/CTS 교환 후 적어도 버퍼된 프레임과 관련된 데이터 프레임을 적어도 한번 이상 전송한다(S1541, S1542, S1543). AP는 마지막으로 프레임을 전송할 때 프레임의 QoS 서비스 필드의 (EOSP)를 ‘1’로 설정하여 전송하면, STA은 마지막 프레임을 수신하고 서비스 구간이 종료됨을 인지할 수 있다.
STA은 서비스 구간 종료시에 수신한 적어도 하나의 프레임에 대한 응답으로 ACK 프레임을 AP로 전송한다(S1550). 이 때 ACK 프레임은 복수의 프레임에 대한 수신 확인 응답으로 블록 ACK(Block ACK)일 수 있다. ACK 프레임을 전송한 STA은 취침 상태로 진입한다(S1560).
도 15를 참조하여 상술한 프레임 송수신 방법에 따르면, STA은 원하는 시점에 서비스 구간을 시작시킬 수 있고, 한 서비스 구간 동안 적어도 하나 이상의 프레임을 수신할 수 있다. 따라서, 트래픽 처리면에서 효율이 향상될 수 있다.
한편, 전술한 프레임 송수신 방법에 있어서, 숨겨진 노드 문제(hidden node problem)을 방지하기 위해 데이터의 전송 시 요구되는 RTS/CTS 프레임 교환은 데이터 전송에 많은 오버헤드를 야기한다. 또한, U-APSD에 있어서 STA이 트리거 프레임을 전송하여 AP에게 데이터 전송을 요청한 후 AP가 STA에게 전송할 데이터를 준비하고, 이어 데이터 전송을 위한 컨텐션을 하기 까지는 짧지 않은 시간이 소모된다. STA에서는 해당 시간 동안 불필요하게 어웨이크 상태를 유지하게 될 수 있으므로 파워 세이브의 효율이 낮아질 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 STA이 AP로부터 데이터를 수신함에 있어, AP와 STA간 약속된 시점에 서비스 구간을 시작하여 AP가 사전에 STA에게 전송할 프레임을 준비하고, 이 데이터를 보다 효율적으로 전송할 수 있는 방법을 제안한다.
이를 위하여 본 발명에서는 SP-폴(Service Period poll) 프레임을 제안한다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 SP-폴 프레임의 MAC 프레임 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 16을 참조하면, SP-폴 프레임(1600)은 프레임 제어 필드(1610), 지속시간 필드(1620), BSSID(RA) 필드(1630), TA 필드(1640), 프레임 바디(1650) 및 FCS 필드(1660)를 포함할 수 있다.
프레임 제어 필드(1610)는 상기 프레임이 SP-폴 프레임임을 지시할 수 있다.
지속시간 필드(1620)는 SP-폴 프레임(1600)에 의하여 개시되는 폴링된 서비스 구간의 지속시간을 지시할 수 있다. 지속시간 필드(1620)는 SP-폴 프레임(1600)을 전송하지 않은 다른 STA의 NAV(Network Allocation Vector)를 설정하는 기반이 될 수 있다.
BSSID(RA) 필드(1630)는 BSSID(RA) 필드는 상기 STA이 결합된 AP에 의해 운영되는 BSS의 식별정보 또는 상기 AP의 식별정보를 포함할 수 있다. 상기 식별정보는 BSSID일 수 있다.
TA 필드(1640)는 상기 SP-폴 프레임(1600)을 전송한 STA의 식별 정보를 포함할 수 있다. 상기 식별 정보는 상기 STA의 MAC 주소일 수 있다. 상기 식별 정보는 STA의 AID를 포함할 수 있다.
상기 프레임 바디(1650)는 폴링된 서비스 구간 인터벌(polled SP interval) 필드를 포함할 수 있다. 폴링된 서비스 구간 필드는 상기 SP-폴 프레임(1600)에 의하여 개시된 서비스 구간이 종료된 뒤 다음 서비스 구간이 개시까지의 인터벌인 폴링된 SP 인터벌과 관련된 정보를 포함할 수 있다. 폴링된 SP 필드는 상기 SP-폴 프레임(1600)을 전송하고 다음 SP-폴 프레임을 전송하는 시점과 관련된 정보를 포함할 수 있다.
FCS 필드(1660)는 CRC를 위한 시퀀스를 포함할 수 있다.
서비스 구간 사이의 인터벌 및/또는 SP-폴 프레임을 전송의 인터벌을 지시하는 폴링된 SP 필드는 상기 인터벌 값을 ‘0’ 및/또는 ‘Null’을 지시하도록 설정될 수 있다. 이는 STA이 전송한 SP-폴 프레임에 의해 폴링된 서비스 구간이 개시되며, 상기 서비스 구간 내에 AP로부터 적어도 하나 이상의 프레임이 전송될 것을 지시하는 것일 수 있다. 또한, 위와 같이 설정된 상기 필드는 상기 SP-폴 프레임에 의해 개시된 폴링된 서비스 구간 이후 다시 폴링된 서비스 구간이 개시되어 버퍼된 프레임을 송수신 하는 것은 고려하지 않음을 지시하는 것일 수 있다.
전술한 SP-폴 프레임을 기반으로 한 파워 세이브 모드 STA에 의한 프레임 송수신 방법은 SP-폴 프레임을 수신한 AP의 응답에 따라 즉시 SP-폴 메커니즘(immediate SP-poll mechanism) 및 지연된 SP-폴 메커니즘(deferred SP-poll mechanism)으로 나뉘어질 수 있다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파워 세이브 모드로 동작하는 STA에 의한 프레임 송수신 방법의 일례를 나타내는 도면이다. 도 17의 프레임 송수신 방법은 즉시 SP-폴 메커니즘에 따른 프레임 송수신 방법의 일례일 수 있다.
도 17을 참조하면, 취침 상태에 있는 STA은 TIM 요소를 수신하기 위하여 어웨이크 상태로 진입한다(S1710).
STA은 TIM 요소를 수신한다(S1720). TIM 요소는 비콘 프레임에 포함되어 전송될 수 있다. 단말은 TIM 요소를 수신하면, TIM 요소에 포함되어 있는 부분 가상 비트맵 필드의 비트맵 시퀀스와 상기 STA의 AID를 기반으로 자신을 위한 버퍼가능한 프레임이 버퍼되어 있는지 여부를 결정할 수 있다.
버퍼가능한 프레임이 버퍼되어 있음을 확인한 STA은 컨텐션(contention)을 통해 채널 접근 권한을 획득하고, SP-폴 프레임의 전송을 통해 버퍼된 프레임의 전송을 AP에게 요청할 수 있다(S1730).
SP-폴 프레임을 수신한 AP는 SIFS 이후에 적어도 하나 이상의 버퍼된 프레임을 STA으로 전송한다(S1741, S1742, S1743). 이 경우 AP는 폴링된 서비스 구간 동안 복수의 버퍼된 프레임을 연속적으로 전송할 수 있다.
AP와 STA간 별도의 시그널링을 통해 특정 폴링된 서비스 구간이 설정되지 않은 경우, AP가 폴링된 서비스 구간 동안 STA으로 전송하는 마지막 버퍼된 프레임에는 EOSP 값이 1로 설정될 수 있다. 이를 통하여, STA 및 AP간 폴링된 서비스 구간을 종료시킬 수 있다.
반면, AP 및 STA간 별도의 시그널링을 통해 특정 폴링된 서비스 구간이 설정될 수 있다. 이를 위해 STA이 전송하는 SP-폴 프레임의 지속시간 필드가 적용될 수 있다. 이 경우, 폴링된 서비스 구간은 STA이 SP-폴 프레임을 전송한 시점 또는 AP가 SP-폴 프레임을 수신한 시점에 개시될 수 있다. 폴링된 서비스 구간은 개시 시점부터 지속 시간 필드가 지시하는 시간 구간동안 설정될 수 있다. AP는 폴링된 서비스 구간 지속시간에 맞추어 버퍼된 프레임을 전송할 수 있다. STA은 폴링된 서비스 구간 지속시간에 맞추어 버퍼된 프레임을 수신할 수 있다.
STA은 ACK 프레임을 AP에게 전송할 수 있다(S1750). STA은 ACK 프레임을 전송한 후 취침 상태로 진입한다(S1760). ACK 프레임은 폴링된 서비스 구간이 만료되는 시점에 전송될 수 있다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파워 세이브 모드로 동작하는 STA에 의한 프레임 송수신 방법의 다른 일례를 나타내는 도면이다. 도 18의 프레임 송수신 방법은 지연된 SP-폴 메커니즘을 기반으로 한다.
도 18을 참조하면, 취침 상태에 있는 STA은 TIM 요소를 수신하기 위하여 어웨이크 상태로 진입한다(S1811).
STA은 TIM 요소를 수신한다(S1812). TIM 요소는 비콘 프레임에 포함되어 전송될 수 있다. 단말은 TIM 요소를 수신하면, TIM 요소에 포함되어 있는 부분 가상 비트맵 필드의 비트맵 시퀀스와 상기 STA의 AID를 기반으로 자신을 위한 버퍼가능한 프레임이 버퍼되어 있는지 여부를 결정할 수 있다.
버퍼가능한 프레임이 버퍼되어 있음을 확인한 STA은 컨텐션을 통해 채널 접근 권한을 획득하고(S1821), SP-폴 프레임의 전송을 통해 버퍼된 프레임의 전송을 AP에게 요청할 수 있다(S1822). SP-폴 프레임의 전송에 의하여 제1 폴링된 서비스 구간이 개시될 수 있다.
한편, AP는 SP-폴 프레임을 수신하고 SIFS안에 STA에게 버퍼된 프레임을 전송하지 못할 수 있다. 이 경우, AP는 SP-폴 프레임을 수신한 뒤 ACK 프레임을 STA에게 전송한다(S1823).
전송된 SP-폴 프레임에 대한 응답으로 ACK 프레임을 수신한 STA은 AP가 버퍼된 프레임을 전송할 수 없음을 인지할 수 있다. 이 경우, SP-폴 프레임의 전송에 의하여 개시된 제1 폴링된 서비스 구간은 종료될 수 있다. STA은 ACK 프레임을 수신하고 취침 상태로 진입한다(S1824).
한편, STA은 SP-폴 프레임의 폴링된 SP 인터벌 필드가 지시하는 시점에 어웨이크 상태로 진입하고(S1831), 컨텐션을 통해 채널 접근 권한을 획득한다(S1832).
채널 접근 권한을 획득한 STA은 SP-폴 프레임의 전송을 통해 프레임을 전송해줄 것을 AP에 요청한다(S1833). SP-폴 프레임의 전송을 통하여 제2 폴링된 서비스 구간이 개시된다.
한편 AP는 S1822 단계에서 수신한 SP-폴 프레임의 폴링된 SP 인터벌 필드를 통해 STA이 제2 폴링된 서비스 구간을 개시하고자 하는 시점을 미리 파악할 수 있다. 일례로, 폴링된 SP 인터벌 필드가 두 폴링된 서비스 구간간의 인터벌을 지시할 경우, S1822 단계에서의 SP-폴 프레임에 포함된 폴링된 SP 인터벌 필드를 해석하여 STA이 제2 폴링된 서비스 구간의 개시하여 버퍼된 프레임을 수신하고자하는 시점을 알 수 있다. 다른 예시로, 폴링된 SP 인터벌 필드가 이미 SP-폴 프레임을 전송한 STA이 다음 SP-폴 프레임을 전송하고자 하는 인터벌을 지시하는 경우, AP는 S1822 단계에서의 SP-폴 프레임에 포함된 폴링된 SP 인터벌 필드를 해석하여 STA이 SP-폴 프레임을 전송하고자 동작하는 시점을 알 수 있다. 단, 도 18의 예시에서 폴링된 SP 인터벌 필드는 다음 SP-폴 프레임을 전송하고자 하는 시점을 지시하는 것을 가정한 경우의 폴링된 SP 인터벌이 도시화 되어 있다.
따라서, AP는 SP-폴 프레임을 수신하고 SIFS후에 STA에게 전송할 버퍼된 프레임을 사전에 준비할 수 있다. AP는 SP-폴 프레임을 수신하고 SIFS후에 하나 또는 그 이상의 버퍼된 프레임을 개시된 제2 폴링된 서비스 구간 동안 STA으로 전송할 수 있다(S1841, S1842, S1843).
STA이 SP-폴 프레임의 전송(S1833)에 의하여 개시된 제2 폴링된 서비스 구간의 지속시간은 도 17을 참조하여 전술한 폴링된 구간의 지속 시간과 같이 특정될 수 있다. 즉, 폴링된 지속 시간은 AP가 ‘1’로 설정된 EOSP 필드를 포함한 버퍼된 프레임을 전송함으로써 종료될 수 있다. 또는 제2 폴링된 지속 시간은 STA이 S1833 단계에서 전송한 SP-폴 프레임의 지속시간 필드가 지시하는 지속시간에 의하여 특정될 수 있다.
STA은 AP로부터 적어도 하나 이상의 프레임을 수신하고 이에 대한 응답으로 ACK 프레임을 전송한다(S1844). STA이 전송하는 ACK 프레임은 적어도 하나 이상의 버퍼된 프레임에 대한 수신확인 응답으로서 블록 ACK일 수 있다. STA은 ACK 프레임을 전송한 후 취침 상태로 진입할 수 있다(S1850).
도 18에 있어서, 제2 폴링된 서비스 구간은 STA의 ACK 프레임 전송 이후에 종료되는 것으로 되어 있으나, 제2 폴링된 서비스 구간은 STA이 ACK 프레임을 전송하기 직전에 종료될 수 있다. 즉, STA은 제2 폴링된 서비스 구간이 종료되면 ACK프레임을 AP로 전송하도록 설정될 수도 있다.
도 18에 따른 프레임 송수신 방법에 있어서, 제1 폴링된 서비스 구간 동안 AP는 STA의 SP-폴 프레임에 대한 응답으로 ACK 프레임을 전송한다. 따라서, 제1 폴링된 서비스 구간 동안에는 지연된 SP-폴을 기반으로 한 프레임 송수신 방법이 수행된다. 제2 폴링된 서비스 구간동안 AP는 STA의 SP-폴 프레임에 대한 응답으로 적어도 하나의 버퍼된 프레임을 전송한다. 따라서, 제2 폴링된 서비스 구간 동안에는 즉시 SP-폴을 기반으로 한 프레임 송수신 방법이 수행된다.
한편, 하나의 STA이 채널을 점유할 수 있는 기간에는 제한이 있으므로, 1회의 폴링된 서비스 구간 동안 AP가 STA에게 전송할 수 있는 데이터의 양에도 한계가 있다. 따라서, STA에 대한 버퍼된 트래픽이 많아 1회의 폴링된 서비스 구간 동안 버퍼된 프레임을 전송하는 것으로는 모두 처리되지 못할 수 있다. 이 경우, 폴링된 서비스 구간을 재개하는 것을 통해 버퍼된 트래픽이 처리될 수 있다. 뒤이어 개시되는 폴링된 서비스 구간의 시작 시점은 직전 폴링된 서비스 구간을 트리거시키는 SP-폴 프레임의 폴링된 SP 인터벌 필드에 의해 시그널링 될 수 있다. 이하에서 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 파워 세이브 모드로 동작하는 STA에 의한 프레임 송수신 방법의 또 다른 일례를 나타내는 도면이다.
도 19를 참조하면, 취침 상태에 있는 STA은 TIM 요소를 수신하기 위하여 어웨이크 상태로 진입한다(S1911).
STA은 TIM 요소를 수신한다(S1912). TIM 요소는 비콘 프레임에 포함되어 전송될 수 있다. 단말은 TIM 요소를 수신하면, TIM 요소에 포함되어 있는 부분 가상 비트맵 필드의 비트맵 시퀀스와 상기 STA의 AID를 기반으로 자신을 위한 버퍼가능한 프레임이 버퍼되어 있는지 여부를 결정할 수 있다.
버퍼가능한 프레임이 버퍼되어 있음을 확인한 STA은 컨텐션을 통해 채널 접근 권한을 획득하고(S1921), SP-폴 프레임의 전송을 통해 버퍼된 프레임의 전송을 AP에게 요청할 수 있다(S1922). SP-폴 프레임의 전송에 의하여 제1 폴링된 서비스 구간이 개시될 수 있다.
한편, AP는 SP-폴 프레임을 수신하고 SIFS안에 STA에게 버퍼된 프레임을 전송하지 못할 수 있다. 이 경우, AP는 SP-폴 프레임을 수신한 뒤 ACK 프레임을 STA에게 전송한다(S1923).
전송된 SP-폴 프레임에 대한 응답으로 ACK 프레임을 수신한 STA은 AP가 버퍼된 프레임을 전송할 수 없음을 인지할 수 있다. 이 경우, SP-폴 프레임의 전송에 의하여 개시된 제1 폴링된 서비스 구간은 종료될 수 있다. STA은 ACK 프레임을 전송하고 취침 상태로 진입한다(S1924).
한편, STA은 SP-폴 프레임의 폴링된 SP 인터벌 필드가 지시하는 시점에 어웨이크 상태로 진입하고(S1931), 컨텐션을 통해 채널 접근 권한을 획득한다(S1932).
채널 접근 권한을 획득한 STA은 SP-폴 프레임의 전송을 통해 프레임을 전송해줄 것을 AP에 요청한다(S1933). SP-폴 프레임의 전송을 통하여 제2 폴링된 서비스 구간이 개시된다.
AP 는 SP-폴 프레임을 수신하고, 개시된 제2 폴링된 서비스 구간동안 STA에게 적어도 하나의 버퍼된 프레임을 전송할 수 있다(S1941, S1942). 본 예시에서, 제2 폴링된 서비스 구간은 AP가 STA에게 버퍼된 프레임을 2번 보낼 수 있을 정도의 길이로 설정된 것을 가정한다.
AP가 STA에 대한 버퍼된 트래픽을 버퍼된 프레임을 2번 전송하는 것으로 처리될 수 있는 트래픽양 보다 더 많이 가지고 있는 경우에도 AP는 버퍼된 프레임을 2번을 초과하여 전송할 수 없다. 따라서, AP는 아직 STA에게 보낼 데이터가 존재함을 알려줄 필요가 있다. 이는 프레임의 프레임 제어 필드의 MD(More Data) 필드를 통해 시그널링하여줄 수 있다.
AP는 STA에게 전송할 데이터가 남아있음을 시그널링해주기 위하여, S1942 단계에서 전송한 두 번째 버퍼된 프레임의 MD 필드를 ‘1’로 설정하여 전송할 수 있다. STA은 두 번째 버퍼된 프레임을 수신하고 프레임 제어 필드의 MD 필드를 확인하여 AP가 전송할 데이터를 더 가지고 있음을 알 수 있다.
STA은 제2 폴링된 서비스 구간 동안 수신된 버퍼된 프레임에 대한 수신확인 응답으로 ACK 프레임을 AP로 전송한다(S1943). 제2 폴링된 서비스 구간이 만료되면 취침 상태로 진입한다(S1944).
STA은 다시 SP-폴 프레임을 전송하여 버퍼된 프레임을 전송해줄 것을 요청할 수 있다. 이를 위하여, STA은 S1933 단계에서 전송한 SP-폴 프레임의 폴링된 SP 인터벌 필드에 의해 지시된 시점에 어웨이크 상태로 진입하고(S1951), 컨텐션을 통하여 채널 접근 권한을 획득한다(S1952).
채널 접근 권한을 획득한 STA은 SP-폴 프레임의 전송을 통해 프레임을 전송해줄 것을 AP에 요청한다(S1953).SP-폴 프레임의 전송을 통하여 제3 폴링된 서비스 구간이 개시된다.
AP는 SP-폴 프레임을 수신하고 SIFS 이후에 STA에게 버퍼된 프레임을 개시된 제2 폴링된 서비스 구간동안 전송할 수 있다(S1954). 이 때, AP는 제2 폴링된 서비스 구간 동안 전송하지 못한 남아있는 버퍼된 프레임을 전송할 수 있다.
STA은 AP로부터 수신한 버퍼된 프레임에 대한 응답으로 ACK 프레임을 전송하고(S1955), 취침 상태로 진입한다(S1956).
도 19에 따른 프레임 송수신 방법에 있어서, 제1 폴링된 서비스 구간 동안 AP는 STA의 SP-폴 프레임에 대한 응답으로 ACK 프레임을 전송한다. 따라서, 제1 폴링된 서비스 구간 동안에는 지연된 SP-폴 메커니즘을 기반으로 한 프레임 송수신 방법이 수행된다. 제2 폴링된 서비스 구간 및 제3 폴링된 서비스 구간동안 AP는 STA의 SP-폴 프레임에 대한 응답으로 적어도 하나의 버퍼된 프레임을 전송한다. 따라서, 제2 폴링된 서비스 구간 및 제3 폴링된 서비스 구간 동안에는 즉시 SP-폴 메커니즘을 기반으로 한 프레임 송수신 방법이 수행된다.
도 17 내지 도 19에 따른 프레임 송수신 방법에 따르면, STA은 복수회에 걸친 폴링된 서비스 구간동안 AP로부터 버퍼된 프레임을 수신할 수 있으며, 폴링된 서비스 구간들 사이에 취침 상태로 진입하여 동작할 수 있으므로 파워 소모를 방지할 수 있다. 또한, STA은 한번의 폴링된 서비스 구간 동안 적어도 하나 이상의 버퍼된 프레임을 수신할 수 있어 효율적인 데이터 송수신이 가능하다. 이와 더불어, AP는 버퍼된 프레임을 전송하기 위하여 RTS/CTS 교환을 수행하지 않고도 서비스 구간동안 버퍼된 프레임을 전송할 수 있으므로 프레임 송수신 효율이 보다 향상될 수 있다.
전술한 실시예에 따른 프레임 송수신 방법을 기반으로 STA이 AP로부터 버퍼된 프레임을 획득할 때, 다른 STA에 의하여 송수신되는 프레임과의 충돌을 방지할 수 있도록 하는 장치가 필요할 수 있다. 이를 위하여 다른 STA들은 STA이 전송한 SP-폴 프레임을 기반으로 NAV(Network Allocation Vector)를 설정할 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 프레임 송수신 방법의 또 다른 예시를 나타내는 도면이다. 도 20의 예시에 있어서, AP의 서비스 커버리지에는 STA1 및 STA3이 위치하고, STA1의 커버리지에는 STA2가 위치하는 상황을 가정한다.
도 20을 참조하면, STA1은 TIM 요소를 수신하기 위하여 어웨이크 상태로 진입하고(S2010), TIM 요소를 수신한다(S2020).
TIM 요소를 기반으로 버퍼가능한 프레임이 버퍼되어 있음을 확인한 STA은 SP-폴 프레임을 AP로 전송한다(S2030).
AP는 SP-폴 프레임의 전송에 의하여 개시된 폴링된 서비스 구간동안 버퍼된 프레임을 STA으로 전송할 수 있다.(S2041, S2042).
폴링된 서비스 구간이 종료되면 STA1은 AP로 ACK 프레임을 전송하고(S2050), 취침 상태로 진입한다(S2060).
STA2는 AP의 서비스 커버리지 밖에 위치하므로, AP에 의하여 전송되는 프레임을 수신할 수는 없다. 반면, STA1의 커버리지 내에 위치하므로, STA1에 의하여 전송된 프레임을 수신할 수는 있다. STA2는 STA1에 의하여 전송된 SP-폴 프레임을 오버히어링할 수 있다(S2071). 이를 통해 STA2는 SP-폴 프레임의 지속 시간 필드를 통해 폴링된 서비스 구간의 지속시간을 확인하고, 상기 지속시간 동안 NAV를 설정할 수 있다(S2072). STA2에 의하여 NAV가 설정됨으로써 STA1 및 STA2간 충돌이 방지될 수 있다.
STA3은 AP의 서비스 커버리지 내에 위치하므로 AP에 의하여 전송되는 프레임을 수신할 수 있다. 반면, STA1의 커버리지 밖에 위치하므로, STA1에 의하여 전송된 프레임은 수신할 수 없다. 이 경우, STA3은 AP에 의하여 전송된 버퍼된 프레임들을 오버히어링할 수 있다.(S2081, S2082)
STA3은 AP에 의하여 전송된 버퍼된 프레임의 프리앰블 및/또는 MAC 헤더에 포함된 지속시간 정보를 기반으로 NAV를 설정할 수 있다(S2091, S2092). 이를 통하여 STA3 및 AP간 충돌이 방지될 수 있다.
AP가 가진 버퍼된 트래픽의 양이 적어 실제 STA에 의하여 개시된 폴링된 서비스 구간의 지속 시간이 긴 경우, AP는 적은 회수의 버퍼된 프레임 전송을 통해 버퍼된 트래픽을 모두 처리할 수 있는데 반하여, STA은 폴링된 서비스 구간의 지속시간 동안 지속적으로 채널에 접근해 있을 수 있다. 이는 무선 자원의 효율 측면과 STA의 파워 소모 효율 측면에서 바람직 하지 않다. 이를 방지하기 위하여, STA이 전송한 SP-폴 프레임의 지속시간 필드에 의하여 특정되는 폴링된 서비스 구간이 종료되지 않아도 STA에 의해 폴링된 서비스 구간을 종료할 수 있도록 하여 효율성 관련된 성능을 향상시키는 방법이 요구된다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 프레임 송수신 방법의 또 다른 예시를 나타내는 흐름도이다.
도 21을 참조하면, 취침 상태에 있는 STA1은 TIM 요소를 수신하기 위하여 어웨이크 상태로 진입하고(S2111), TIM 요소를 수신한다(S2112).
TIM 요소를 기반으로 버퍼 가능한 프레임이 버퍼되어 있음을 확인한 STA1은 컨텐션을 통해 채널 접근 권한을 획득하고(S2121), SP-폴 프레임을 AP로 전송한다(S2122). STA1이 전송한 SP-폴 프레임에 의하여 폴링된 서비스 구간이 개시된다.
STA2는 AP의 서비스 커버리지 밖에 위치하므로, AP에 의하여 전송되는 프레임을 수신할 수는 없다. 반면, STA1의 커버리지 내에 위치하므로, STA1에 의하여 전송된 프레임을 수신할 수는 있다. STA2는 STA1에 의하여 전송된 SP-폴 프레임을 오버히어링할 수 있다(S2123). 이를 통해 STA2는 SP-폴 프레임의 지속시간 필드를 통해 폴링된 서비스 구간의 지속시간을 확인하고, 상기 지속시간 동안 NAV를 설정할 수 있다.
AP는 SP-폴 프레임을 수신하고 개시된 폴링된 서비스 구간 동안 버퍼된 프레임을 STA으로 전송한다(S2131).
STA1은 AP로부터 버퍼된 프레임을 수신하고 더 이상 AP가 버퍼된 프레임을 전송하지 않을 것으로 확인하면, 수신된 버퍼된 프레임에 대한 수신 확인 응답으로 ACK 프레임을 AP로 전송한다(S2132). 이 후 STA1은 폴링된 서비스 구간을 임의로 종료시키기 위하여 CF(Contention Free)-종료(CF-end) 프레임을 브로드캐스트 할 수 있다(S2133).
CF-종료 프레임을 전송하여 임의로 폴링된 서비스 구간을 종료시킨 STA1은 취침상태로 진입한다(S2134).
STA3은 AP 의 서비스 커버리지 내에 위치하므로 AP에 의하여 전송되는 프레임을 수신할 수 있다. 반면, STA1의 커버리지 밖에 위치하므로, STA1의 커버리지 밖에 위치하므로, STA1에 의하여 전송된 프레임은 수신할 수 없다. 이 경우, STA3은 AP에 의하여 전송된 버퍼된 프레임을 오버히어링할 수 있다(S2135).
STA3은 AP에 의하여 버퍼된 프레임의 프리앰블 및/또는 MAC 헤더에 포함된 지속시간 정보를 기반으로 버퍼된 프레임이 전송되는 구간 동안에 NAV를 설정할 수 있다.
STA2는 STA1의 서비스 커버리지 내에 위치하므로 STA1이 전송한 CF-종료 프레임을 수신할 수 있다(S2136). STA2는 CF-종료 프레임을 수신하면, SP-폴 프레임의 지속시간 필드에 따라 설정했던 NAV를 CF-종료 프레임의 수신이 완료되면 종료시킬 수 있다. 따라서, STA2는 실제 서비스 구간이 종료되면 채널 접근을 시도할 수 있다.
도 21에 따른 프레임 송수신 방법에 따르면, STA은 AP의 버퍼된 프레임의 전송 상태에 따라 폴링된 서비스 구간을 제어할 수 있다. 이는 SP-폴 프레임에 의하여 개시된 폴링된 서비스 구간이 불필요하게 유지됨으로써, 실제 AP로부터 버퍼된 프레임의 전송이 필요치 않은 경우에도, STA이 채널 접근 권한을 계속 가지고 있어 채널이 불필요하게 점유되는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 상기 AP 및/또는 STA의 서비스 커버리지 내에 위치한 다른 STA들도 실제 조절된 서비스 구간에 따라 NAV를 조절하여 채널 접근 권한을 획득할 수 있다. 이를 통하여 무선랜 시스템 전반의 처리율이 향상될 수 있다.
전술한 다양한 프레임 송수신 방법에 있어서, 폴링된 SP 인터벌과 관련된 정보는 STA에 의해 전송되는 SP-폴 프레임의 폴링된 SP 인터벌 필드에 포함되어 시그널링되었다. 한편, 폴링된 SP 인터벌을 AP와 STA이 서로 공유하는 다른 방법으로 AP가 STA으로 폴링된 SP 인터벌 관련 정보를 시그널링해 주는 방법이 제안될 수 있다. 이를 위하여 폴링된 SP 인터벌 관련 정보를 포함하는 폴링된 SP 인터벌 정보 요소가 제공된다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 폴링된 SP 인터벌 정보 요소의 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 22를 참조하면, 폴링된 SP 인터벌 정보 요소(2200)는 요소 ID 필드(2210), 길이 필드(2220) 및 폴링된 SP 인터벌 필드(2230)를 포함한다.
요소 ID 필드(2210)는 해당 정보 요소가 폴링된 SP 인터벌 정보 요소임을 지시하도록 설정될 수 있다.
길이 필드는 폴링된 SP 인터벌 필드(2230)의 길이를 지시하도록 설정될 수 있다.
폴링된 SP 인터벌 필드(2230)는 특정 폴링된 서비스 구간이 종료된 뒤 다음 폴링된 서비스 구간이 시작되기까지의 인터벌을 지시하도록 설정될 수 있다. 또는, 폴링된 SP 인터벌 필드(2230)는 특정 SP-폴 프레임 전송과 다음 SP-폴 프레임 전송 사이의 인터벌을 지시하도록 설정될 수 있다.
상기 폴링된 SP 인터벌 정보 요소(2200)는 AP가 전송하는 결합 응답 프레임 및/또는 프로브 응답 프레임에 포함될 수 있다. STA은 결합 응답 프레임 또는 프로브 응답 프레임을 수신하면, 포함되어 있는 폴링된 SP 인터벌 정보 요소(2200)에 의해 지시되는 폴링된 SP 인터벌에 따라 SP-폴 프레임을 전송하고 폴링된 서비스 구간을 개시할 수 있다.
AP가 폴링된 서비스 구간에 대한 정보를 STA으로 시그널링해주는 방법으로 또 다른 정보 요소를 정의할 수 있다. 이하에서 이를 위한 정보 요소로 응답 시간 정보 요소(response time information element)를 제안한다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 응답 시간 정보 요소의 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 23을 참조하면, 응답 시간 정보 요소(2300)는 요소 ID 필드(2310), 길이 필드(2320), 프레임 타입 필드(2330) 및 응답 시간 필드(2340)를 포함한다.
요소 ID 필드(2310)는 해당 정보 요소가 응답 시간 정보 요소(2300)임을 지시하도록 설정될 수 있다.
길이 필드(2320)는 이후 포함되어 있는 프레임 타입 필드(2330) 및 응답 시간 필드(2340)의 길이를 지시하도록 설정될 수 있다.
프레임 타입 필드(2330)는 타입 서브 필드(2331) 및 서브타입 필드(2332)를 포함할 수 있다. 타입 서브 필드(2331)는 프레임의 타입, 즉, 해당 프레임이 관리 프레임, 제어 프레임 및/또는 데이터 프레임인지 여부를 지시할 수 있다. 서브 타입 필드(2332)는 각 타입의 프레임에 대한 서브 타입을 지시할 수 있다.
응답 시간 필드(2340)는 AP가 STA에 의해 전송된 SP-폴 프레임에 대한 응답으로 전송해야 할 각 프레임 타입에 대한 예상 응답 시간(expected response time)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
도 22 및 도 23에 도시된 정보 요소는 AP 및 STA간 결합 절차 수행중 결합 응답 프레임(association response frame) 또는 스캐닝 절차 수행 중 프로브 응답 프레임(probe response frame)에 포함되어 전송될 수 있다. 결합 절차 및/또는 스캐닝 절차 중에 해당 정보 요소가 시그널링 되는 것은 AP와 STA 사이에 폴링된 SP 인터벌을 약속하는 것일 수 있다. 따라서, STA은 SP-폴 프레임을 전송하고 폴링된 SP 인터벌 정보 요소 및/또는 응답 시간 정보 요소에 의해 지시된 폴링된 SP 인터벌에 따라 다시 SP-폴 프레임을 전송하여 폴링된 서비스 구간을 개시시킬 수 있으며, AP는 STA에 의하여 개시된 서비스 구간 동안 적어도 하나의 버퍼된 프레임을 STA으로 전송할 수 있다.
한편, 도 22 및 도 23에 따른 정보 요소에 의한 폴링된 SP 인터벌은 STA 및 AP간 약속된 기본적인 인터벌일 수 있다. 즉, 결합 절차 및/또는 스캐닝 절차를 통해 상기 정보 요소의 전송을 통하여 폴링된 SP 인터벌이 약속되었다 하더라도, STA이 SP-폴 프레임에 특정 값으로 설정된 폴링된 SP 인터벌 관련 정보를 포함시켜 전송한 경우, STA 및 AP는 SP-폴 프레임에 의하여 지시된 폴링된 SP 인터벌 관련 정보를 기반으로 프레임 송수신 절차를 수행하게될 수 있다.
추가적으로, 도 22 및 도 23에 따른 정보 요소와 같은 폴링된 SP 인터벌 관련 정보는 AP에 의하여 전송됨으로써 시그널링될 수 있다. AP는 STA의 SP-폴 프레임에 대한 응답으로 ACK 프레임을 전송한다.
상기 SP-폴 프레임은 도 16과 같은 포맷을 가질 수 있으며, SP-폴 프레임에 의하여 개시되는 폴링된 서비스 구간의 지속 시간은 SP-폴 프레임의 지속시간 필드에 의하여 특정될 수 있다. 반면, 본 실시에에서 SP-폴 프레임에는 폴링된 SP 인터벌 필드는 포함되지 않을 수도 있다.
ACK프레임에는 폴링된 SP 인터벌과 관련된 정보가 포함될 수 있다. 일례로, ACK 프레임에는 도 22 또는 도 23에 따른 포맷을 가지는 정보 요소가 포함될 수 있다. 도 22의 폴링된 SP 인터벌 정보 요소가 포함되는 경우, 폴링된 SP 인터벌 필드는 ACK 프레임 전송 후 AP가 버퍼된 프레임 전송을 개시하고자 하는 시점, 즉 폴링된 서비스 구간을 개시하고자 하는 시점을 지시할 수 있다. 도 23의 응답 시간 정보 요소가 포함되는 경우 응답 시간 필드는 ACK 프레임 전송 후 AP가 버퍼된 프레임 전송을 개시하고자 하는 시점, 즉 폴링된 서비스 구간을 개시하고자 하는 시점을 지시할 수 있다. 폴링된 SP 인터벌과 관련된 정보에 따라 프레임 송수신 방법은 즉시 SP-폴 기반 또는 지연된 SP-폴 기반이 될 수 있다. 이하에서 도면을 참조하여 상술하도록 한다.
도 24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파워 세이브 모드로 동작하는 STA에 의한 프레임 송수신 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 24를 참조하면, 취침 상태에 있는 STA은 TIM 요소를 수신하기 위하여 어웨이크 상태로 진입한다(S2410).
STA은 TIM 요소를 수신한다(S2420). TIM 요소는 비콘 프레임에 포함되어 전송될 수 있다. 단말은 TIM 요소를 수신하면, TIM 요소에 포함되어 있는 부분 가상 비트맵 필드의 비트맵 시퀀스와 상기 STA의 AID를 기반으로 자신을 위한 버퍼가능한 프레임이 버퍼되어 있는지 여부를 결정할 수 있다.
버퍼가능한 프레임이 버퍼되어 있음을 확인한 STA은 컨텐션을 통해 채널 접근 권한을 획득하고(S2430), SP-폴 프레임의 전송을 통해 버퍼된 프레임의 전송을 AP에게 요청할 수 있다(S2440).
AP는 STA으로부터 SP-폴 프레임을 수신하면 이에 대한 응답으로 적어도 하나의 PPDU를 STA으로 전송할 수 있다. AP는 SP-폴 프레임에 대한 응답으로 ACK 프레임을 전송할 수 있다(S2450). ACK 프레임에는 폴링된 SP 인터벌 관련 정보가 포함될 수 있다. 본 예시에서 폴링된 SP 인터벌 관련 정보는 AP가 ACK 프레임 전송에 이어 즉시 버퍼된 프레임을 전송할 것을 지시하도록 설정될 수 있다. 이 경우, 일례로, 상기 폴링된 SP 인터벌 필드 또는 상기 응답 시간 필드는 ‘0’으로 설정되어 폴링된 SP 인터벌은 설정되지 않고 AP는 즉시 버퍼된 프레임을 전송하도록 한다.
AP는 ACK 프레임을 전송SIFS 이후에 적어도 하나의 버퍼된 프레임을 STA으로 전송한다(S2461, S2462, S2463). AP는 SP-폴 프레임에 의하여 개시된 폴링된 서비스 구간동안 ACK 프레임 및 적어도 하나의 버퍼된 프레임을 포함하는 복수의 PPDU를 STA으로 전송할 수 있다.
STA은 AP로부터 ACK 프레임을 수신하고, 포함된 폴링된 SP 인터벌 정보를 기반으로 AP가 버퍼된 프레임을 전송하고자 하는 시점을 확인할 수 있다. 본 예시에서, 폴링된 SP 인터벌 정보는 ‘0’으로 설정되어 있으므로, STA은 AP가 ACK 프레임 이후에 버퍼된 프레임을 전송할 것이라고 판단할 수 있다. 따라서, STA은 ACK 프레임 수신 이후 어웨이크 상태를 유지하여 버퍼된 프레임의 수신을 대기할 수 있다.
STA은 AP로부터 전송된 적어도 하나의 버퍼된 프레임 중 마지막 버퍼된 프레임을 수신하면, 상기 적어도 하나의 버퍼된 프레임에 대한 수신 확인 응답으로 ACK 프레임을 전송할 수 있다(S2470). 또는 STA은 SP-폴 프레임의 지속시간 필드가 지시하는 폴링된 서비스 구간 지속시간이 만료될 때 맞추어 ACK 프레임을 전송할 수 있다.
ACK 프레임을 전송한 STA은 취침 상태로 진입한다(S2480).
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파워 세이브 모드로 동작하는 STA에 의한 프레임 송수신 방법의 다른 일례를 나타내는 도면이다.
도 25를 참조하면, 취침 상태에 있는 STA은 TIM 요소를 수신하기 위하여 어웨이크 상태로 진입한다(S2511).
STA은 TIM 요소를 수신한다(S2512). TIM 요소는 비콘 프레임에 포함되어 전송될 수 있다. 단말은 TIM 요소를 수신하면, TIM 요소에 포함되어 있는 부분 가상 비트맵 필드의 비트맵 시퀀스와 상기 STA의 AID를 기반으로 자신을 위한 버퍼가능한 프레임이 버퍼되어 있는지 여부를 결정할 수 있다.
버퍼가능한 프레임이 버퍼되어 있음을 확인한 STA은 컨텐션을 통해 채널 접근 권한을 획득하고(S2521), SP-폴 프레임의 전송을 통해 버퍼된 프레임의 전송을 AP에게 요청할 수 있다(S2522). SP-폴 프레임의 전송에 의하여 제1 폴링된 서비스 구간이 개시될 수 있다.
AP는 STA으로부터 SP-폴 프레임을 수신하면 이에 대한 응답으로 적어도 하나의 PPDU를 STA으로 전송할 수 있다. AP는 SP-폴 프레임에 대한 응답으로 ACK 프레임을 전송할 수 있다(S2523). ACK 프레임에는 폴링된 SP 인터벌 관련 정보가 포함될 수 있다. 본 예시에서 폴링된 SP 인터벌 관련 정보는 상기 SP-폴 프레임에 의하여 개시된 폴링된 서비스 구간과는 별도로 AP가 버퍼된 프레임을 STA으로 전송하는 것을 개시하고자 하는 시점을 지시할 수 있다. 일례로, 상기 폴링된 SP 인터벌 필드 또는 상기 응답 시간 필드는 상기 AP가 버퍼된 프레임을 STA으로 전송하는 것을 개시하고자 하는 시점 또는 새로운 폴링된 서비스 구간을 개시하고자 하는 시점을 지시하는 값으로 설정될 수 있다.
STA은 ACK 프레임을 수신하고, 포함된 폴링된 SP 인터벌 정보를 기반으로 AP가 버퍼된 프레임을 전송하고자 하는 시점을 알 수 있다. 따라서, STA은 ACK프레임 수신 후 취침 상태로 진입할 수 있다(S2524). 이 경우, SP-폴 프레임의 전송에 의하여 개시된 제1 폴링된 서비스 구간은 종료될 수 있다.
STA은 ACK 프레임에 포함된 폴링된 SP 인터벌 정보가 지시하는 시점에 어웨이크 상태로 진입하고(S2531), 컨텐션을 통해 채널 접근 권한을 획득한다(S2532).
채널 접근 권한을 획득한 STA은 SP-폴 프레임의 전송을 통해 프레임을 전송해줄 것을 AP에 요청한다(S2533). SP-폴 프레임의 전송을 통하여 제2 폴링된 서비스 구간이 개시된다.
AP는 SP-폴 프레임을 수신하고 SIFS후에 하나 또는 그 이상의 버퍼된 프레임을 개시된 제2 폴링된 서비스 구간 동안 STA으로 전송할 수 있다(S2541, S2542, S2543).
STA이 SP-폴 프레임의 전송(S2533)에 의하여 개시된 제2 폴링된 서비스 구간의 지속시간은 도 24를 참조하여 전술한 폴링된 구간의 지속 시간과 같이 특정될 수 있다. 즉, 폴링된 지속 시간은 AP가 ‘1’로 설정된 EOSP 필드를 포함한 버퍼된 프레임을 전송함으로써 종료될 수 있다. 또는 제2 폴링된 지속 시간은 STA이 S2533 단계에서 전송한 SP-폴 프레임의 지속시간 필드가 지시하는 지속시간에 의하여 특정될 수 있다.
STA은 AP로부터 적어도 하나 이상의 프레임을 수신하고 이에 대한 응답으로 ACK 프레임을 전송한다(S2544). STA이 전송하는 ACK 프레임은 적어도 이상의 버퍼된 프레임에 대한 수신확인 응답으로서 블록 ACK일 수 있다. STA은 ACK 프레임을 전송한 후 취침 상태로 진입할 수 있다(S2550).
도 26 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 무선 장치를 나타내는 블록도이다.
도 26를 참조하면, 무선 장치(2600)는 프로세서(2610), 메모리(2620), 및 트랜시버(2630)를 포함한다.
트랜시버(2630)는 무선 신호를 송신 및/또는 수신하되, IEEE 802.11의 물리계층을 구현한다.
프로세서(2610)는 트랜시버(2630)와 기능적으로 연결되어, TIM 요소를 송수신하여 자신을 위한 버퍼가능한 프레임이 버퍼되어 있는지 여부를 결정하도록 설정될 수 있다. 프로세서(2610)는 SP-폴 프레임을 전송하도록 설정될 수 있다. 프로세서(2610)는 SP-폴 프레임을 통해 개시된 서비스 구간 동안 적어도 하나의 버퍼된 프레임을 송신 및/또는 수신하도록 설정될 수 있다. 프로세서(2610)는 TIM요소의 송수신 및 버퍼된 프레임의 송수신에 따라 취침 상태 및/또는 어웨이크 상태를 전환하도록 설정될 수 있다. 프로세서(2610)는 결합 절차 및/또는 스캐닝 절차 중에 폴링된 서비스 구간을 설정하도록 설정될 수 있다. 프로세서(2610)는 전술한 도 16 내지 도 25를 참조하여 설명한 본 발명의 실시예를 구현하도록 설정될 수 있다.
프로세서(2610) 및/또는 트랜시버(2630)는 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(2620)에 저장되고, 프로세서(2610)에 의해 실행 될 수 있다. 메모리(2620)는 프로세서(2610) 내부에 포함될 수 있으며, 외부에 별도로 위치하여 알려진 다양한 수단으로 프로세서(2610)와 기능적으로 연결될 수 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 무선랜 시스템에서 파워 세이브 모드로 동작하는 스테이션(station; STA)에 의해 수행되는 프레임 송수신 방법에 있어서, 상기 방법은
    버퍼된 프레임을 전송해줄 것을 요청하는 폴 프레임(poll frame)을 액세스 포인트(Access Point; AP)로 전송하되, 상기 폴 프레임은 서비스 구간을 지시하는 지속 시간 필드를 포함하고; 및
    상기 폴 프레임에 대한 응답으로 상기 지속 시간 내에 적어도 하나의 버퍼된 프레임을 상기 AP로부터 수신하는 것;을 포함하는 프레임 송수신 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 버퍼된 프레임에 대한 수신 확인을 응답하기 위하여 수신 확인 응답 프레임(Acknowledgement frame; ACK frame)을 전송하는 것;을 더 포함함을 특징으로 하는 프레임 송수신 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 ACK 프레임은 상기 서비스 구간의 만료 직전에 전송되는 것;을 더 포함함을 특징으로 하는 프레임 송수신 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 ACK 프레임은 상기 적어도 하나의 버퍼된 프레임 중 마지막 버퍼된 프레임에 대응하여 전송되는 것을 특징으로 하는 프레임 송수신 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 버퍼된 프레임을 전송해줄 것을 요청하는 프리 폴 프레임(pre-poll frame)을 상기 AP로 전송하고;
    상기 프리 폴 프레임에 대한 응답으로 상기 AP로부터 수신 확인 응답 프레임(acknowledgement frame; ACK frame)을 수신하고; 및
    상기 ACK 프레임 수신 후 취침 상태로 진입하는 것;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프레임 송수신 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 프리 폴 프레임은 폴링된 서비스 구간 인터벌 필드를 포함하고,
    상기 폴링된 서비스 구간 인터벌 필드는 상기 STA이 상기 폴 프레임의 전송 시점과 관련된 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레임 송수신 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 폴링된 서비스 구간 인터벌 필드에 의해 지시되는 시점에 어웨이크 상태(awake state)로 진입하고; 및
    채널 접근을 위한 컨텐션(contention)을 수행하는 것;을 더 포함하고,
    상기 폴 프레임은 상기 컨텐션을 통해 채널 접근 권한이 획득되면 전송되는 것을 특징으로 하는 프레임 송수신 방법.
  8. 무선랜 시스템에서 동작하는 무선 장치에 있어서, 상기 무선장치는
    무선 신호를 송신 및 수신하는 트랜시버(transceiver); 및
    상기 트랜시버와 기능적으로 결합하여 동작하는 프로세서(processor);를 포함하되, 상기 프로세서는,
    버퍼된 프레임을 전송해줄 것을 요청하는 폴 프레임(poll frame)을 액세스 포인트(Access Point; AP)로 전송하되, 상기 폴 프레임은 서비스 구간을 지시하는 지속 시간 필드를 포함하고, 및
    상기 폴 프레임에 대한 응답으로 상기 지속 시간 내에 적어도 하나의 버퍼된 프레임을 상기 AP로부터 수신하도록 설정된 것을 특징으로 하는 무선장치.
  9. 무선랜 시스템에서 파워 세이브 모드로 동작하는 스테이션(station; STA)에 의해 수행되는 프레임 송수신 방법에 있어서, 상기 방법은,
    버퍼된 프레임 전송을 요청하는 제1 폴 프레임을 액세스 포인트(Access Point; AP)로 전송하고;
    상기 제1 폴 프레임에 대한 응답으로 수신 확인 응답 프레임(Acknowledgement frame; ACK frame)을 수신하고; 및
    상기 AP로부터 적어도 하나의 버퍼된 프레임을 수신하는 것;을 포함하는 프레임 송수신 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 ACK 프레임은 상기 AP가 상기 적어도 하나의 버퍼된 프레임의 전송을 시작하고자 하는 시점과 관련된 폴링된 서비스 구간 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레임 송수신 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 폴링된 서비스 구간 정보가 즉시 버퍼된 프레임이 전송될 것임을 지시하면, 상기 적어도 하나의 버퍼된 프레임은 상기 ACK 프레임 수신으로부터 SIFS(Short Interfreame Space) 후에 수신되고,
    상기 방법은 상기 적어도 하나의 버퍼된 프레임 수신 후 취침 상태로 진입하는 것;을 더 포함함을 특징으로 하는 프레임 송수신 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 폴링된 서비스 구간 정보가 상기 버퍼된 프레임이 전송될 특정 시점을 지시하면, 상기 방법은,
    상기 ACK 프레임 수신 후 취침 상태로 진입하고;
    상기 폴링된 서비스 구간 정보가 지시하는 시점에 어웨이크 상태로 진입하고;
    상기 적어도 하나의 버퍼된 프레임의 전송을 요청하는 제2 폴 프레임을 상기 AP로 전송하고; 및
    상기 제2 폴 프레임에 대한 응답으로 상기 적어도 하나의 버퍼된 프레임을 수신하는 것;을 더 포함함을 특징으로 하는 프레임 송수신 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 버퍼된 프레임 수신 후 취침 상태로 진입하는 것;을 더 포함함을 특징으로 하는 프레임 송수신 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 제2 폴 프레임은 지속 시간 필드를 포함하되, 상기 지속 시간 필드는 서비스 구간을 지시하고;
    상기 적어도 하나 이상의 버퍼된 프레임은 상기 서비스 구간 내에 전송되는 것을 특징으로 하는 프레임 송수신 방법.
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