WO2014027765A1 - 무선랜 시스템에서 채널 액세스 방법 - Google Patents

무선랜 시스템에서 채널 액세스 방법 Download PDF

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WO2014027765A1
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terminal
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slot
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정양석
김주영
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KT Corp
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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 channel access method, and more particularly, to a channel access method between an access point and a terminal in a WLAN system.
  • wireless local area network is based on radio frequency technology such as personal digital assistant (PDA), laptop computer, portable multimedia player (PMP), etc. It is a technology that allows a user to access the Internet wirelessly at home, a business, or a specific service area by using a portable terminal.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • IEEE 802.11a provides a transmission rate of 54 Mbps using an unlicensed band at 5 GHz.
  • IEEE 802.11b applies a direct sequence spread spectrum (DSSS) at 2.4 GHz to provide a transmission rate of 11 Mbps.
  • IEEE 802.11g applies orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) at 2.4 GHz to provide a transmission rate of 54 Mbps.
  • IEEE 802.11n applies multiple input multiple output OFDM (MIMO-OFDM) to provide a transmission rate of 300 Mbps for two spatial streams.
  • IEEE 802.11n supports a channel bandwidth of up to 40 MHz, in which case it provides a transmission rate of 600 Mbps.
  • VHT Very high throughput
  • IEEE 802.11ac is being developed as a standard for providing very high throughput in the band below 5 GHz
  • IEEE 802.11ad is being developed as a standard for providing very high throughput in the 60 GHz band.
  • a terminal operating in a power saving mode may receive a power save (PS) -to receive data buffered at an access point. Send the Poll frame to the access point.
  • PS power save
  • a plurality of terminals simultaneously transmit PS-Poll frames
  • a channel access contention and collisions between PS-Poll frames occur. Accordingly, the terminal needs to keep waking until it successfully receives data from the AP, or repeatedly transmit PS-Poll frames not transmitted by collisions, so that a large amount of power is consumed. have.
  • An object of the present invention for solving the above problems is to provide a channel access method of a terminal for accessing a channel based on scheduling information.
  • Another object of the present invention for solving the above problems is to provide a channel access method of an access point for accessing a channel based on scheduling information.
  • a channel access method of a terminal for achieving the above object, receiving a beacon transmitted by the access point, determining the channel access slot of the terminal assigned based on the beacon, Transmitting a data transmission request to the access point in the channel access slot, and receiving data transmission slot allocation information corresponding to the data transmission request from the access point.
  • the terminal may determine the channel access slot of the terminal with reference to information designating the channel access slot of the terminal included in the beacon.
  • the terminal may determine a channel access slot of the terminal based on an order of an association ID (AID) of the terminal in delivery traffic indication map (DTIM) information included in the beacon.
  • AID association ID
  • DTIM delivery traffic indication map
  • the data transmission request may be a PS-Poll frame.
  • the channel access slot may have a length corresponding to the sum of the PS-Poll frame transmission time, the Short Interframe Space (SIFS), and the ACK reception time.
  • SIFS Short Interframe Space
  • the data transmission slot allocation information may be received in an ACK frame corresponding to the data transmission request.
  • the data transmission slot allocation information may be received using a NDP frame.
  • the data transmission slot allocation information may be received using a predetermined bit of the SIG field of the NDP frame.
  • the method may further include receiving data corresponding to the data transmission request from the access point in the data transmission slot.
  • a method of operating an access point comprising: transmitting a beacon, receiving a data transmission request from the terminal in a channel access slot allocated to the terminal based on the beacon; And transmitting data transmission slot allocation information allocated to the terminal to the terminal in response to the data transmission request.
  • the access point may allocate a channel access slot to the terminal by using information designating a channel access slot of the terminal included in the beacon.
  • the access point may allocate a channel access slot of the terminal based on the AID order of the terminal in the DTIM information included in the beacon.
  • the data transmission request may be a PS-Poll frame.
  • the channel access slot may have a length corresponding to the sum of the PS-Poll frame transmission time, SIFS and ACK reception time.
  • the data transmission slot allocation information may be included in an ACK frame corresponding to the data transmission request and transmitted.
  • the data transmission slot allocation information may be transmitted using an NDP frame.
  • the data transmission slot allocation information may be transmitted using a predetermined bit of the SIG field of the NDP frame.
  • the method may further include transmitting data corresponding to the data transmission request to the terminal in the data transmission slot.
  • the present invention by scheduling a channel access time point, it is possible to prevent channel access contention and collisions between PS-Poll frames between terminals, and thus, unnecessary power consumption and PS-Poll frame retransmission due to channel access contention. Unnecessary channel use can be prevented accordingly.
  • the terminal may enter a power saving mode between the time point for receiving the response (ie, ACK) for the PS-Poll frame and the time point for transmitting the data, thereby reducing power consumption.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a configuration of an IEEE 802.11 WLAN system.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an embodiment of a component of a TIM included in a beacon.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a data transmission process of an access point.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an embodiment of an AID structure.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an embodiment of a frame structure for designating a service type of a terminal.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a structure of a TIM encoded on a block basis.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of channel access scheduling through slot allocation.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a channel access method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a method of allocating channel access slots.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a method for transmitting a data transmission request.
  • 11 is a conceptual diagram illustrating another embodiment of a method for transmitting a data transmission request.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating an embodiment of a structure of an NDP frame.
  • FIG. 13 is a block diagram illustrating an embodiment of an SIG structure in an NDP frame.
  • FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a method of allocating data transmission slots according to the order of channel access slots.
  • 15 is a conceptual diagram illustrating another embodiment of a method of allocating data transmission slots according to the order of channel access slots.
  • FIG. 16 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a method of allocating a data transmission slot based on information included in an ACK.
  • 17 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a method for allocating a data transmission slot based on information included in an NDP frame.
  • 18 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a method of allocating a data transmission slot based on information included in an NDP frame instead of an ACK.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • a station is a physical layer for medium access control (MAC) and wireless medium that conforms to the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 standard. By any functional medium that includes an interface.
  • the station STA may be divided into a station that is an access point (AP) and a station that is a non-access point (STA).
  • a station (STA), which is an access point (AP), may simply be called an access point (AP), and a station (STA), which is a non-AP, may simply be called a terminal.
  • the station STA may include a processor and a transceiver, and may further include a user interface and a display device.
  • a processor refers to a unit designed to generate a frame to be transmitted through a wireless network or to process a frame received through a wireless network, and performs various functions for controlling a station (STA).
  • a transceiver is a unit that is functionally connected to a processor and is designed to transmit and receive a frame through a wireless network for a station (STA).
  • An access point may refer to a centralized controller, a base station (BS), a node-B, an e-node-B, a base transceiver system (BTS), or a site controller, and the like. Some or all of the features may be included.
  • BS base station
  • BTS base transceiver system
  • the terminal may be a wireless transmit / receive unit (WTRU), a user equipment (UE), a user terminal (UT), an access terminal (AT), a mobile station (MS), May refer to a mobile terminal, a subscriber unit, a subscriber station (SS), a wireless device, or a mobile subscriber unit, and some of them. Or all of the functions may be included.
  • WTRU wireless transmit / receive unit
  • UE user equipment
  • UT user terminal
  • AT access terminal
  • MS mobile station
  • SS subscriber station
  • wireless device or a mobile subscriber unit, and some of them. Or all of the functions may be included.
  • a desktop computer a laptop computer, a tablet PC, a wireless phone, a mobile phone, a smart phone, and an e-communication capable of communicating with a terminal
  • book readers portable multimedia players (PMPs), portable game consoles, navigation devices, digital cameras, digital multimedia broadcasting (DMB) players, digital audio recorders, digital audio players ),
  • DMB digital multimedia broadcasting
  • a digital picture recorder, a digital picture player, a digital video recorder, a digital video player, and the like can be used.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a configuration of an IEEE 802.11 WLAN system.
  • an IEEE 802.11 WLAN system includes at least one basic service set (BSS).
  • BSS means a set of stations (STA 1, STA 2 (AP 1), STA 3, STA 4, STA 5 (AP 2)) that can be successfully synchronized to communicate with each other, the concept of a specific area is no.
  • BSS can be classified into Infrastructure BSS (Independent BSS) and Independent BSS (IBSS), and BSS 1 and BSS 2 represent Infrastructure BSS.
  • BSS 1 connects a terminal (STA 1), an access point (STA 2 (AP 1)) providing a distribution service and a plurality of access points (STA 2 (AP 1), STA 5 (AP 2)) It may include a distribution system (DS).
  • STA 2 an access point STA 2 (AP 1) manages a terminal STA 1.
  • BSS 2 connects a terminal (STA 3, STA 4), an access point (STA 5 (AP 2)) providing a distribution service and a plurality of access points (STA 2 (AP 1), STA 5 (AP 2)) It may include a distribution system.
  • an access point STA 5 (AP 2) manages terminals STA 3 and STA 4.
  • the independent BSS is a BSS operating in an ad-hoc mode. Since the IBSS does not include an access point, there is no centralized management entity. That is, in the IBSS, terminals are managed in a distributed manner. In IBSS, all terminals may be mobile terminals, and thus, are not allowed to be connected to the distribution system (DS), thereby forming a self-contained network.
  • DS distribution system
  • the access points STA 2 (AP 1) and STA 5 (AP 2) provide access to the distributed system DS through the wireless medium for the terminals STA 1, STA 3, and STA 4 coupled thereto. .
  • Communication between terminals STA 1, STA 3, and STA 4 in BSS 1 or BSS 2 is generally performed through an access point STA 2 (AP 1) or STA 5 (AP 2), but a direct link (direct link) If the link is configured, direct communication between the terminals STA 1, STA 3, and STA 4 is possible.
  • the plurality of infrastructure BSSs may be interconnected through a distribution system (DS).
  • DS distribution system
  • a plurality of BSSs connected through a distribution system (DS) is called an extended service set (ESS).
  • Stations included in the ESS may communicate with each other, and the UE may move from one BSS to another BSS while seamlessly communicating within the same ESS.
  • the distribution system (DS) is a mechanism for one access point to communicate with another access point, whereby the access point transmits frames to, or moves to, another BSS for the terminals that are associated with the BSS it manages.
  • a frame may be transmitted for one arbitrary terminal.
  • the access point may transmit and receive frames with an external network such as a wired network.
  • Such a distribution system (DS) does not necessarily need to be a network, and there is no limitation on its form as long as it can provide a predetermined distribution service defined in the IEEE 802.11 standard.
  • the distribution system may be a wireless network such as a mesh network or a physical structure that connects access points to each other.
  • the channel access method according to an embodiment of the present invention to be described later may be applied to the IEEE 802.11 WLAN system described above, and in addition to the IEEE 802.11 WLAN system, a WPAN (Wireless Personal Area Network) and a WBAN (Wireless Body Area Network) It can be applied to various networks such as.
  • a WPAN Wireless Personal Area Network
  • WBAN Wireless Body Area Network
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an embodiment of a component of a TIM included in a beacon.
  • the access point when there is data to be transmitted to a terminal in a doze state, the access point indicates that there is data to be transmitted using a traffic indication map (TIM) in a beacon frame that is periodically transmitted. Inform the terminal.
  • TIM traffic indication map
  • the TIM includes an element ID field, a length field, a delivery traffic indication message (DTIM) count field, a DTIM period field, and a bitmap control. control field and a partial virtual bitmap field.
  • DTIM delivery traffic indication message
  • the length field indicates the length of the information field.
  • the DTIM count field indicates the number of beacons that appear before the DTIM appears. If the DTIM count is 0, it indicates that the current TIM corresponds to the DTIM.
  • the DTIM count field consists of one octet.
  • the DTIM Duration field indicates the number of beacon intervals between successive DTIMs. If all TIMs are DTIMs, the value of the DTIM Duration field is one.
  • the DTIM Duration field consists of one octet.
  • bitmap control field consists of one octet, and bit number 0 of the bitmap control field means a traffic indicator bit associated with association ID (AID) 0. If this bit is set to 1 and the value of the DTIM count field is 0, this indicates that at least one multicast or broadcast frame is buffered at the access point.
  • the remaining seven bits of the bitmap control field form a bitmap offset.
  • the partial virtual bitmap field consists of 1 to 251 octets, and bit number N has a value between 0 and 2007.
  • Each bit of the partial virtual bitmap field corresponds to a traffic buffered for a particular terminal. If the AID of any terminal is N, if there is no buffered traffic for the arbitrary terminal, bit number N in the partial virtual bitmap field is set to 0, and if there is traffic buffered for the arbitrary terminal Bit number N is set to 1 in the partial virtual bitmap field.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a data transmission process of an access point.
  • the AP may broadcast a beacon periodically, and may broadcast a beacon including a DTIM at three beacon intervals.
  • Terminals STA 1 and STA 2 that support the Power Save Mode (PSM) periodically receive a beacon and check the TIM or DTIM included in the beacon to access data to be transmitted to them. Check that the point is buffered. In this case, when the buffered data is present, the terminals STA 1 and STA 2 remain awake to receive data from the access point AP, and when the buffered data does not exist, the terminals STA 1 and STA 2. ) Returns to the power saving state (ie the doze state).
  • PSM Power Save Mode
  • the STA (STA 1, STA 2) is a PS (Power Save) -Poll frame (notifying that it is awake and ready to receive data) Or, transmit a trigger (trigger frame) to the access point (AP), the access point (AP) confirms that the terminal (STA 1, STA 2) is ready for data reception by receiving a PS-Poll frame, Data or an acknowledgment (ACK) may be transmitted to the terminals STA 1 and STA 2.
  • the access point AP transmits data to the terminals STA 1 and STA 2 at an appropriate time.
  • the terminals STA 1 and STA 2 return to the power saving state.
  • the TIM (or DTIM) included in the beacon may simultaneously set bits for a plurality of terminal AIDs. Therefore, after the access point broadcasts the beacon, a plurality of terminals whose bits corresponding to their AIDs are set to 1 simultaneously transmit the PS-Poll to the access point. At this time, a competition for accessing a wireless channel for transmitting PS-Poll frames between a plurality of terminals is intensified, and a collision between terminals occurs due to a hidden node problem, which is a problem of a WLAN system. do.
  • such a phenomenon may occur frequently in a WLAN service supporting thousands of low power sensor terminals.
  • the terminal may continue to wake up to complete the reception of the data, or the power consumption problem may appear seriously because the retransmission of the PS-Poll frame not transmitted due to the collision must be repeatedly performed.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an embodiment of an AID structure
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an embodiment of a frame structure for designating a service type of a terminal.
  • the access point may group and manage the AIDs of the terminals.
  • the AID structure includes a page ID field, a block index field, a sub-block index field, and a STA bit index field. That is, AIDs may be managed in groups layered by page / block / sub-block units.
  • the terminal may designate a service type in an association request frame and transmit it to an access point.
  • the service type may include a low power terminal type, a terminal type having a channel access priority, a general terminal type, and the like.
  • the terminal may transmit the access request frame in which the service type is specified to the access point, and the access point may designate a group as a page / block / sub-block suitable for the service type and allocate an AID according to the designated group.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a structure of a TIM encoded in block units.
  • the partial virtual bitmap field includes at least one block (block L, block M, ..., block P) field.
  • One block field includes a block control field, a block offset field, a block bitmap field, and a sub-block field having various sizes.
  • the sub-block field includes at least one sub-block bitmap (sub-block bitmap1, sub-block bitmap2, ..., sub-block bitmap M) field.
  • the block control field indicates the encoding mode (ie, block bitmap mode, single AID mode, OLB (offset + length + bitmap) mode, inverse mode) of the TIM. Indicates.
  • the block offset field indicates an offset value of the encoded block.
  • the block bitmap field indicates a bitmap indicating a sub-block in which an AID bit is set among sub-blocks within a block indicated by the block offset.
  • the sub-block field indicates a bitmap for the AID in the sub-block.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of channel access scheduling through slot allocation.
  • a process of receiving data from an access point (AP) by a terminal STA 1 and STA 2 may include 1) a PS-Poll (or trigger) frame at an access point (AP) after receiving a beacon. Receiving a response from the access point (AP), 2) receiving data from the access point (AP), and receiving data. Sending a response (ie, ACK) to the access point (AP).
  • the AP may allocate a time slot of a T P time interval for each terminal STA 1 and STA 2.
  • T P is a time at which one PS-Poll (or trigger) frame can be transmitted, and the access point (AP) receives a 'PS-Poll (or trigger) frame transmission time + short inter frame space (SIFS) + ACK reception.
  • SIFS short inter frame space
  • T P can be set in consideration of the time.
  • channel access attempts of terminals other than the terminals STA 1 and STA 2 set in the information (ie, bitmap) in the DTIM (or TIM) may be restricted.
  • the AP may allocate a time slot of a T D time interval for each terminal STA 1 and STA 2.
  • the AP may set T D in consideration of 'data reception time + SIFS + ACK reception time', which is a time for transmitting one maximum data.
  • the AP may limit the size of data transmitted to one terminal STA 1 and STA 2 to be transmitted in one T D interval, or may allow transmission in a plurality of T D intervals. .
  • the length of the PS-Poll / Trigger transmission section and the length of the data transmission section may vary depending on the number of data transmission target terminals and the amount of data set in DTIM (or TIM) information (ie, bitmap) included in the beacon. .
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a channel access method according to an embodiment of the present invention.
  • the access point 10 may transmit a beacon to the terminal 20 in step S100, and is allocated to the terminal 20 based on the beacon.
  • a data transmission request may be received from the terminal 20 through a channel access slot (S120), and data transmission slot information allocated to the terminal 20 in response to the data transmission request may be transmitted to the terminal 20 (S130).
  • data transmission slot information allocated to the terminal 20 in response to the data transmission request may be transmitted to the terminal 20 (S130).
  • data corresponding to the data transmission request may be transmitted to the terminal 20 through the data transmission slot.
  • the terminal 20 may receive a beacon transmitted by the access point 10 (S100) and determine its own channel access slot based on the beacon.
  • a data transmission request may be transmitted to the access point 10 through its channel access slot in operation S120, and data transmission slot allocation information corresponding to the data transmission request may be received from the access point 20.
  • data corresponding to the data transmission request may be received from the access point 20 through the data transmission slot in operation S140.
  • the access point 10 may include an allocation rule of a predetermined channel access slot T P (see FIGS. 16 to 18) in a beacon and transmit it in a broadcasting manner.
  • the allocation rule of the channel access slot includes 1) a rule for allocating a channel access slot based on channel access slot allocation information separately included in the beacon (hereinafter referred to as 'channel access slot allocation rule 1'), and 2) the beacon included.
  • a rule for allocating channel access slots according to AID order in delivery traffic indication message (DTIM) (or traffic indication bitmap) information (ie, bitmap) (hereinafter, referred to as 'channel access slot allocation rule 2'). It includes.
  • DTIM delivery traffic indication message
  • 'channel access slot allocation rule 2' traffic indication bitmap
  • the channel access slot may have a length corresponding to 'data transmission request frame (ie PS-Poll / trigger frame) transmission time + SIFS + ACK reception time', or 'data transmission request frame (ie PS-Poll / Trigger frame) transmission time + SIFS + null-data packet (NDP) frame reception time ', or' data transmission request frame (ie PS-Poll / trigger frame) transmission time + SIFS + ACK It may have a length corresponding to 'reception time + SIFS + NDP frame reception time'. A detailed description of the NDP frame will be provided later.
  • the access point 10 may separately include channel access slot information allocated to each terminal 20 in the beacon, and include channel access slot information.
  • the beacon may be transmitted to the terminal 20 in a broadcasting manner.
  • the channel access slot information may include channel access slot assignment information for designating a slot using time information (eg, start time, end time, duration, etc.) for each slot.
  • the channel access slot information may include common time information for each slot (for example, start time, end time, and duration of each slot) of each slot along with order information about the slot for each terminal. It may include channel access slot assignment information specifying.
  • the time information means absolute time information (eg, a Time Synchronization Function (TSF) value) or relative time information (eg, a relative offset value of a TSF).
  • TSF Time Synchronization Function
  • the access point 10 may transmit a beacon not including the separate channel access slot allocation information to the terminal 20 in a broadcasting manner.
  • the access point 10 may allocate one channel access slot to one terminal 20, and may allocate one channel access slot to the plurality of terminals 20.
  • the access point 10 may allocate one channel access slot to one group, and one group may be a page unit, a block unit, or a sub-block unit. have.
  • the terminal 20 may determine a channel access slot allocated to the terminal 20 based on the beacon received from the access point 10.
  • the terminal 20 may determine a channel access slot allocated to the terminal 20 based on the channel access slot allocation information included in the beacon. That is, the terminal 20 accesses a channel assigned to itself based on time information (for example, start time, end time, duration, etc.) for each slot included in the channel access slot information, or order information about the slot.
  • the slot can be determined.
  • the terminal 20 selects a channel access slot allocated to itself according to the AID order in the DTIM (or TIM) information (ie, bitmap) included in the beacon. You can judge.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a method of allocating channel access slots.
  • AID may be set in DTIM (or TIM) information (that is, bitmap) in the order of terminal 1 (STA 1) to terminal 10 (STA 10).
  • DTIM or TIM
  • channel access slots may be set. May be assigned.
  • the terminal 20 may determine the channel access slot allocated to itself according to the AID order in the DTIM (or TIM) information (ie, bitmap) included in the beacon. For example, if the AID order of the terminal 1 (STA 1) is the first in the DTIM (or TIM) bitmap, the channel access slot for the terminal 1 (STA 1) is the first in the PS-Poll / Trigger transmission interval. May be assigned to a slot.
  • the start time, end time, and duration of the channel access slot may be predefined between the access point 10 and the terminal 20, or may be transmitted by being included in the beacon. Accordingly, the terminal 20 allocates the channel access slot to the terminal 20 in consideration of the AID order in the DTIM (or TIM) information (ie, the bitmap) included in the beacon, the start time, end time, and duration of the channel access slot. Can be judged. For example, the terminal 20 may determine a channel access slot allocated to the terminal 20 in consideration of the AID order in the bitmap, the start time and end time of the channel access slot, or the AID order in the bitmap, the channel access slot. It is possible to determine the channel access slots assigned to the self in consideration of the start time and the duration of, or determine the channel access slots assigned to the self in consideration of the AID order in the bitmap, the end time of the channel access slots, and the duration. have.
  • the AID order in the DTIM (or TIM) information ie, the bitmap
  • the terminal 20 may determine a
  • the terminal 20 may transmit a data transmission request to the access point 10 through a channel access slot allocated to the terminal 20, and the data transmission request may mean a PS-Poll frame or a trigger frame. That is, the terminal 20 may transmit a PS-Poll (or trigger) frame to the access point 10 through a channel access slot allocated to the terminal 20 as a data transmission request.
  • the data transmission request may mean a PS-Poll frame or a trigger frame. That is, the terminal 20 may transmit a PS-Poll (or trigger) frame to the access point 10 through a channel access slot allocated to the terminal 20 as a data transmission request.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a method for transmitting a data transmission request
  • FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating another embodiment of a method of transmitting a data transmission request.
  • terminal 4 (STA 4) and terminal 5 (STA) are allocated to one channel access slot, and terminal 4 (STA 4) assigns the allocated channel access slots due to channel access competition.
  • the transmission of the data transmission request ie, PS-Poll (or trigger) frame
  • PS-Poll or trigger
  • the terminal 5 may use the existing data transmission scheme ( For example, data may be received from an access point (AP) through PS-Poll transmission ⁇ data reception).
  • the free transmission period may be set such that only terminals not allocated the data transmission slot among the terminals allocated the channel access slot may access the channel and receive data.
  • the terminal 5 is a PS-Poll (or trigger) frame in the PS-Poll / Trigger transmission interval of the next beacon period access point ( AP), and may receive data from an access point (AP) according to transmission of a PS-Poll (or trigger) frame.
  • the access point 10 may transmit data transmission slot allocation information to the terminal 20 based on a predetermined allocation rule of the data transmission slot T D (see FIGS. 16 to 18).
  • the allocation rule of a data transmission slot includes 1) a rule for allocating data transmission slots according to a channel access slot allocation order (hereinafter referred to as 'data transmission slot allocation rule 1'), and 2) a response to a data transmission request (for example, Rule for allocating data transmission slots based on data transmission slot allocation information included in the ACK) (hereinafter, referred to as 'data transmission slot allocation rule 2'), and 3) a response to a data transmission request (for example, ACK). ) And a rule for allocating a data transmission slot based on data transmission slot allocation information included in a separate frame (hereinafter, referred to as 'data transmission slot allocation rule 3').
  • the data transmission slot may have a length corresponding to 'data reception time + SIFS + ACK reception time'.
  • the data transmission slot allocation information may include at least one of time information (start time, end time, duration, etc.) for the slot, and order information (index) for the slot.
  • the time information means absolute time information (eg TSF), or relative time information (eg relative TSF offset value).
  • the access point 10 transmits a frame (ie, an ACK in response to a data transmission request) that does not include separate data transmission slot allocation information. Can be sent to.
  • a frame ie, an ACK in response to a data transmission request
  • the access point 10 may generate an ACK including data transmission slot allocation information and transmit the generated ACK to the terminal 20.
  • the access point 10 may generate a separate frame including data transmission slot allocation information, and transmit the generated frame to the terminal 20.
  • An NDP frame may be used as a frame including data transmission slot allocation information.
  • the access point 10 may transmit an ACK, which is a response to the data transmission request, to the terminal 20 and then transmit an NDP frame to the terminal 20.
  • the channel access slot may have a length corresponding to 'PS-Poll frame transmission time + SIFS + ACK reception time + SIFS + NDP frame reception time'.
  • the access point 10 may transmit the NDP frame to the terminal 20 in place of the ACK that is a response to the data transmission request.
  • the channel access slot may have a length corresponding to 'PS-Poll frame transmission time + SIFS + NDP frame reception time'.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating an embodiment of the structure of an NDP frame
  • FIG. 13 is a block diagram illustrating an embodiment of the SIG structure in an NDP frame.
  • an NDP frame includes a short training field (STF), a long training field (LTF1), and a signal (SIG), but does not include a data field. That is, the NDP frame may consist of a very short frame transmitting only the PHY preamble, thus occupying a very small radio channel.
  • the data transmission slot allocation information may be represented by using bits present in the SIG of the NDP frame.
  • an SIG in an NDP frame includes a rate field, a length field, and a signal tail field.
  • the first four bits in the SIG are bits related to the rate field and represent a modulation type and a coding rate.
  • a reserved rate field that is not used among the rate fields in the SIG may be used to indicate that it is a new SIG message type.
  • the remaining bits other than the rate field may be used to represent a reception address and data transmission time information.
  • the receiving address may mean the entire AID or the partial AID of the receiving terminal.
  • the access point may transmit the order information of the data transmission slot for the current terminal in the ACK (or NDP frame) to the current terminal, Subsequently or simultaneously, the order of data transmission slots for the next terminal may be updated in consideration of order information of slots transmitted to the current terminal and the number of slots required for data transmission for the current terminal.
  • the access point 10 may provide data corresponding to the data transmission request to the terminal 20 through the data transmission slit.
  • the access point 10 allocates a data transmission slot according to the channel access slot allocation order, and transmits data to the terminal 20 through the assigned data transmission slot. Can be.
  • the terminal 20 may receive data transmitted through the allocated data transmission slot.
  • FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a method of allocating data transmission slots according to an order of channel access slots
  • FIG. 15 is another embodiment of a method of allocating data transmission slots according to an order of channel access slots. A conceptual diagram showing the.
  • the channel access slots are in the order of the terminal 1 (STA 1), the terminal 2 (STA 2), the terminal 4 (STA 4), and the terminal 6 (STA 6) within the PS-Poll / Trigger frame transmission interval.
  • the data transmission slot is allocated in the order of the terminal 1 (STA 1), the terminal 2 (STA 2), the terminal 4 (STA 4), the terminal 6 (STA 6) in the data transmission interval in the order of the channel access slot. do.
  • the data to be transmitted to one terminal may be completed through one data transmission slot.
  • the terminal STA 1, STA 2, STA 4, and STA 6 may include time information (eg, start time, end time, duration, etc.) of the PS-Poll / Trigger transmission section, and time information of the data transmission section. (E.g., start time, end time, duration, etc. of the slot), and sequence information about the channel access slot assigned to the user, and based on such information, a data transmission slot through which data to be transmitted to the user is delivered. May be determined, and data may be received through the determined data transmission slot.
  • the data transmission slot in the data transmission section may not be used. have.
  • a predefined time e.g, SIFS
  • the access point may broadcast a frame containing information that allows free competition of terminals.
  • the access point 10 allocates a data transmission slot based on the data transmission slot allocation information included in the ACK, and transmits data through the allocated data transmission slot. 20 can be sent.
  • the terminal 20 may receive data transmitted through a data transmission slot allocated thereto.
  • FIG. 16 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a method of allocating a data transmission slot based on information included in an ACK.
  • the access point AP when the data transmission slot allocation information included in the ACK in the first channel access slot T P indicates the first and second data transmission slots T D in the data transmission interval, the access point AP ) May transmit data to the terminal STA 1 through the first and second data transmission slots T D , and the terminal STA 1 is transmitted through the first and second data transmission slots T D. Data can be received.
  • the access point AP may access the third data transmission slot.
  • Data may be transmitted to the terminal STA 2 through T D , and the terminal STA 2 may receive data transmitted through a third data transmission slot T D.
  • the access point 10 allocates a data transmission slot based on the data transmission slot allocation information included in the NDP frame, and allocates data through the assigned data transmission slot. It may transmit to the terminal 20.
  • the terminal 20 may receive data transmitted through a data transmission slot allocated thereto.
  • 17 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a method for allocating a data transmission slot based on information included in an NDP frame.
  • data transmission slot allocation information included in an NDP frame (that is, an NDP type timer) in a first channel access slot T P may include first and second data transmission slots T D in a data transmission interval.
  • the access point AP may transmit data to the terminal STA 1 through the first and second data transmission slots T D , and the terminal STA 1 may transmit the first and second data transmission slots.
  • Data transmitted through (T D ) may be received.
  • the access point may transmit data to the terminal STA 2 through the third data transmission slot T D , and the terminal STA 2 may receive data transmitted through the third data transmission slot T D. have.
  • the access point 10 allocates a data transmission slot based on the data transmission slot allocation information included in the NDP frame instead of the ACK, and allocates the data transmission slot. Through the data can be transmitted to the terminal 20.
  • the terminal 20 may receive data transmitted through a data transmission slot allocated thereto.
  • 18 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of a method of allocating a data transmission slot based on information included in an NDP frame instead of an ACK.
  • data transmission slot allocation information included in an NDP frame (that is, an NDP type timer) in a first channel access slot T P may include first and second data transmission slots T D in a data transmission interval.
  • the access point AP may transmit data to the terminal STA 1 through the first and second data transmission slots T D , and the terminal STA 1 may transmit the first and second data transmission slots.
  • Data transmitted through (T D ) may be received.
  • the access point may transmit data to the terminal STA 2 through the third data transmission slot T D , and the terminal STA 2 may receive data transmitted through the third data transmission slot T D. have.

Landscapes

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Description

무선랜 시스템에서 채널 액세스 방법
본 발명은 채널 액세스 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선랜 시스템에서 액세스 포인트와 단말 간의 채널 액세스 방법에 관한 것이다.
정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 무선랜(wireless local area network, WLAN)은 무선 주파수 기술을 바탕으로 개인용 휴대 정보 단말기(personal digital assistant, PDA), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 휴대형 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player, PMP) 등과 같은 휴대형 단말기를 사용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 기술이다.
무선랜 기술에 대한 표준은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준으로서 개발되고 있다. IEEE 802.11a는 5 GHz에서 비면허 대역(unlicensed band)을 이용하여, 54 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11b는 2.4 GHz에서 직접 시퀀스 방식(direct sequence spread spectrum, DSSS)을 적용하여, 11 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11g는 2.4 GHz에서 직교 주파수 분할 다중화(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)를 적용하여, 54 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11n은 다중입출력 OFDM(multiple input multiple output-OFDM, MIMO-OFDM)을 적용하여, 2 개의 공간적인 스트림(spatial stream)에 대해서 300 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11n에서는 채널 대역폭(channel bandwidth)을 40 MHz까지 지원하며, 이 경우에 600 Mbps의 전송 속도를 제공한다.
이와 같은 무선랜의 보급이 활성화되고 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라, IEEE 802.11n이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율을 지원하기 위한 새로운 무선랜 기술에 대한 필요성이 증가하고 있다. 초고처리율(very high throughput, VHT) 무선랜 기술은 1 Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 지원하기 위하여 제안되고 있는 IEEE 802.11 무선랜 기술 중의 하나이다. 그 중, IEEE 802.11ac는 5 GHz 이하 대역에서 초고처리율 제공을 위한 표준으로서 개발되고 있고, IEEE 802.11ad는 60 GHz 대역에서 초고처리율 제공을 위한 표준으로서 개발되고 있다.
이러한 무선랜 기술을 기초로 한 시스템에 있어서, 전력 절감 모드(power saving mode, PSM)로 동작하는 단말은 액세스 포인트(access point)에 버퍼링(buffering)된 데이터의 수신을 위해 PS(power save)-Poll 프레임(frame)을 해당 액세스 포인트에 전송한다. 이때, 복수의 단말이 PS-Poll 프레임을 동시에 전송하는 경우 단말들 간의 채널 접속 경쟁 및 PS-Poll 프레임들 간의 충돌이 발생한다. 이에 따라, 단말은 AP로부터 데이터를 성공적으로 수신할 때까지 깨어 있는 상태를 계속 유지하거나, 충돌에 의해 전송되지 못한 PS-Poll 프레임의 재전송을 반복적으로 수행해야 하므로 많은 양의 전력이 소모되는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 스케쥴링 정보를 기반으로 채널에 액세스하기 위한 단말의 채널 액세스 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 스케쥴링 정보를 기반으로 채널에 액세스하기 위한 액세스 포인트의 채널 액세스 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 채널 액세스 방법은, 액세스 포인트가 전송하는 비컨을 수신하는 단계, 상기 비컨에 기초하여 할당된 상기 단말의 채널 액세스 슬롯을 판단하는 단계, 상기 채널 액세스 슬롯에서 상기 액세스 포인트에게 데이터 전송 요청을 전송하는 단계, 및 상기 액세스 포인트로부터 상기 데이터 전송 요청에 대응된 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 수신하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 단말은 상기 비컨에 포함된 상기 단말의 채널 액세스 슬롯을 지정하는 정보를 참조하여 상기 단말의 채널 액세스 슬롯을 판단할 수 있다.
여기서, 상기 단말은 상기 비컨에 포함된 DTIM(Delivery Traffic Indication Map) 정보 내의 상기 단말의 AID(Association ID) 순서에 기초하여 상기 단말의 채널 액세스 슬롯을 판단할 수 있다.
여기서, 상기 데이터 전송 요청은 PS-Poll 프레임일 수 있다.
여기서, 상기 채널 액세스 슬롯은 PS-Poll 프레임 전송 시간, SIFS(Short Interframe Space) 및 ACK 수신 시간을 합한 시간에 상응하는 길이를 가질 수 있다.
여기서, 상기 데이터 전송 슬롯 할당 정보는 상기 데이터 전송 요청에 대응된 ACK 프레임에 포함되어 수신될 수 있다.
여기서, 상기 데이터 전송 슬롯 할당 정보는 NDP(Null Data Packet) 프레임을 이용하여 수신될 수 있다.
여기서, 상기 데이터 전송 슬롯 할당 정보는 상기 NDP 프레임의 SIG 필드의 소정 비트를 이용하여 수신될 수 있다.
여기서, 상기 데이터 전송 슬롯에서 상기 액세스 포인트로부터 상기 데이터 전송 요청에 대응된 데이터를 수신하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액세스 포인트의 동작 방법은, 비컨을 전송하는 단계, 상기 비컨에 기초하여 상기 단말에게 할당된 채널 액세스 슬롯에서 데이터 전송 요청을 상기 단말로부터 수신하는 단계, 및 상기 데이터 전송 요청에 대응하여 상기 단말에게 할당된 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 상기 단말에게 전송하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 액세스 포인트는 상기 비컨에 포함된 상기 단말의 채널 액세스 슬롯을 지정하는 정보를 이용하여 상기 단말에게 채널 액세스 슬롯을 할당할 수 있다.
여기서, 상기 액세스 포인트는 상기 비컨에 포함된 DTIM 정보 내의 상기 단말의 AID 순서에 기초하여 상기 단말의 채널 액세스 슬롯을 할당할 수 있다.
여기서, 상기 데이터 전송 요청은 PS-Poll 프레임일 수 있다.
여기서, 상기 채널 액세스 슬롯은 PS-Poll 프레임 전송 시간, SIFS 및 ACK 수신 시간을 합한 시간에 상응하는 길이를 가질 수 있다.
여기서, 상기 데이터 전송 슬롯 할당 정보는 상기 데이터 전송 요청에 대응된 ACK 프레임에 포함되어 전송될 수 있다.
여기서, 상기 데이터 전송 슬롯 할당 정보는 NDP 프레임을 이용하여 전송될 수 있다.
여기서, 상기 데이터 전송 슬롯 할당 정보는 상기 NDP 프레임의 SIG 필드의 소정 비트를 이용하여 전송될 수 있다.
여기서, 상기 데이터 전송 슬롯에서 상기 단말에게 상기 데이터 전송 요청에 대응된 데이터를 전송하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 채널 액세스 시점을 스케쥴링함으로써 단말들 간의 채널 액세스 경쟁 및 PS-Poll 프레임들 간의 충돌을 방지할 수 있으며, 이에 따라 채널 액세스 경쟁에 따른 단말의 불필요한 전력 소모 및 PS-Poll 프레임 재전송에 따른 불필요한 채널 사용을 방지할 수 있다.
또한, 단말은 PS-Poll 프레임에 대한 응답(즉, ACK)의 수신 시점과 데이터의 전송 시점 사이에 전력 절감 모드로 진입할 수 있으므로, 전력 소모를 감소시킬 수 있다.
도 1은 IEEE 802.11 무선랜 시스템의 구성에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 비컨에 포함된 TIM의 구성 요소에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 액세스 포인트의 데이터 전송 과정에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 4는 AID 구조에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 5는 단말의 서비스 타입을 지정하기 위한 프레임 구조에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 6은 블록 단위로 인코딩된 TIM의 구조에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 7은 슬롯 할당을 통한 채널 액세스 스케쥴링에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 액세스 방법을 도시한 순서도이다.
도 9는 채널 액세스 슬롯을 할당하는 방법에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 10은 데이터 전송 요청을 전송하는 방법에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 11은 데이터 전송 요청을 전송하는 방법에 대한 다른 실시예를 도시한 개념도이다.
도 12는 NDP 프레임의 구조에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 13은 NDP 프레임 내의 SIG 구조에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 14는 채널 액세스 슬롯의 순서에 따라 데이터 전송 슬롯을 할당하는 방법에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 15는 채널 액세스 슬롯의 순서에 따라 데이터 전송 슬롯을 할당하는 방법에 대한 다른 실시예를 도시한 개념도이다.
도 16은 ACK에 포함된 정보를 기초로 데이터 전송 슬롯을 할당하는 방법에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 17은 NDP 프레임에 포함된 정보를 기초로 데이터 전송 슬롯을 할당하는 방법에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 18은 ACK을 대신하는 NDP 프레임에 포함된 정보를 기초로 데이터 전송 슬롯을 할당하는 방법에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
명세서 전체에서, 스테이션(station, STA)은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준의 규정을 따르는 매체 접속 제어(medium access control, MAC)와 무선 매체(medium)에 대한 물리 계층(physical layer) 인터페이스(interface)를 포함하는 임의의 기능 매체를 의미한다. 스테이션(STA)은 액세스 포인트(access point, AP)인 스테이션(STA)과 비-액세스 포인트(non-AP)인 스테이션(STA)으로 구분할 수 있다. 액세스 포인트(AP)인 스테이션(STA)은 단순히 액세스 포인트(AP)로 불릴 수 있고, 비-액세스 포인트(non-AP)인 스테이션(STA)은 단순히 단말(terminal)로 불릴 수 있다.
스테이션(STA)은 프로세서(Processor)와 트랜시버(transceiver)를 포함하고, 사용자 인터페이스와 디스플레이(display) 장치 등을 더 포함할 수 있다. 프로세서는 무선 네트워크를 통해 전송할 프레임을 생성하거나 무선 네트워크를 통해 수신된 프레임을 처리하도록 고안된 유닛(unit)을 의미하며, 스테이션(STA)을 제어하기 위한 여러 가지 기능을 수행한다. 트랜시버는 프로세서와 기능적으로 연결되어 있으며, 스테이션(STA)을 위하여 무선 네트워크를 통해 프레임을 송수신하도록 고안된 유닛을 의미한다.
액세스 포인트(AP)는 집중 제어기, 기지국(base station, BS), 노드-B(node-B), e노드-B, BTS(base transceiver system), 또는 사이트 제어기 등을 지칭할 수 있고, 그 것들의 일부 또는 전부 기능을 포함할 수 있다.
단말은 무선 송수신 유닛(wireless transmit/receive unit, WTRU), 사용자 장비(user equipment, UE), 사용자 단말(user terminal, UT), 액세스 단말(access terminal, AT), 이동국(mobile station, MS), 휴대용 단말(mobile terminal), 가입자 유닛(subscriber unit), 가입자 스테이션(subscriber station, SS), 무선 기기(wireless device), 또는 이동 가입자 유닛(mobile subscriber unit) 등을 지칭할 수 있고, 그 것들의 일부 또는 전부 기능을 포함할 수 있다.
여기서, 단말로 통신이 가능한 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 태블릿(tablet) PC, 무선전화기(wireless phone), 모바일폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), e-book 리더기, PMP(Portable Multimedia Player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 디지털 카메라(digital camera), DMB (Digital Multimedia Broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 영상 녹화기(digital picture recorder), 디지털 영상 재생기(digital picture player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player) 등을 사용할 수 있다.
도 1은 IEEE 802.11 무선랜 시스템의 구성에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, IEEE 802.11 무선랜 시스템은 적어도 하나의 기본 서비스 세트(basic service set, BSS)를 포함한다. BSS는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 스테이션(STA 1, STA 2(AP 1), STA 3, STA 4, STA 5(AP 2))의 집합을 의미하며, 특정 영역을 의미하는 개념은 아니다.
BSS는 인프라스트럭쳐 BSS(infrastructure BSS)와 독립 BSS(independent BSS, IBSS)로 구분할 수 있으며, BSS 1과 BSS 2는 인프라스트럭쳐 BSS를 의미한다. BSS 1은 단말(STA 1), 분배 서비스(distribution service)를 제공하는 액세스 포인트(STA 2(AP 1)) 및 다수의 액세스 포인트(STA 2(AP 1), STA 5(AP 2))를 연결하는 분배 시스템(Distribution System, DS)을 포함할 수 있다. BSS 1에서 액세스 포인트(STA 2(AP 1))는 단말(STA 1)을 관리한다.
BSS 2는 단말(STA 3, STA 4), 분배 서비스를 제공하는 액세스 포인트(STA 5(AP 2)) 및 다수의 액세스 포인트(STA 2(AP 1), STA 5(AP 2))를 연결하는 분배 시스템을 포함할 수 있다. BSS 2에서 액세스 포인트(STA 5(AP 2))는 단말(STA 3, STA 4)을 관리한다.
한편, 독립 BSS는 애드-혹(ad-hoc) 모드로 동작하는 BSS이다. IBSS는 액세스 포인트를 포함하지 않으므로, 중앙에서 관리 기능을 수행하는 개체(centralized management entity)가 존재하지 않는다. 즉, IBSS에서 단말들은 분산된 방식(distributed manner)으로 관리된다. IBSS에서 모든 단말은 이동 단말으로 이루어질 수 있으며, 분배 시스템(DS)으로 접속이 허용되지 않으므로 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.
액세스 포인트(STA 2(AP 1), STA 5(AP 2))는 자신에게 결합된 단말(STA 1, STA 3, STA 4)을 위하여 무선 매체를 통한 분산 시스템(DS)에 대한 접속을 제공한다. BSS 1 또는 BSS 2에서 단말들(STA 1, STA 3, STA 4) 사이의 통신은 일반적으로 액세스 포인트(STA 2(AP 1), STA 5(AP 2))를 통해 이루어지나, 다이렉트 링크(direct link)가 설정된 경우에는 단말들(STA 1, STA 3, STA 4) 간의 직접 통신이 가능하다.
복수의 인프라스트럭쳐 BSS는 분배 시스템(DS)을 통해 상호 연결될 수 있다. 분배 시스템(DS)을 통하여 연결된 복수의 BSS를 확장 서비스 세트(extended service set, ESS)라 한다. ESS에 포함되는 스테이션들은 서로 통신할 수 있으며, 동일한 ESS 내에서 단말은 끊김 없이 통신하면서 하나의 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있다.
분배 시스템(DS)은 하나의 액세스 포인트가 다른 액세스 포인트와 통신하기 위한 메커니즘(mechanism)으로서, 이에 따르면 액세스 포인트는 자신이 관리하는 BSS에 결합되어 있는 단말들을 위해 프레임을 전송하거나, 다른 BSS로 이동한 임의의 단말을 위해 프레임을 전송할 수 있다. 또한, 액세스 포인트는 유선 네트워크 등과 같은 외부 네트워크와 프레임을 송수신할 수가 있다. 이러한 분배 시스템(DS)은 반드시 네트워크일 필요는 없으며, IEEE 802.11 표준에 규정된 소정의 분배 서비스를 제공할 수 있다면 그 형태에 대해서는 아무런 제한이 없다. 예컨대, 분배 시스템은 메쉬 네트워크(mesh network)와 같은 무선 네트워크이거나, 액세스 포인트들을 서로 연결시켜 주는 물리적인 구조물일 수 있다.
후술할 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 액세스 방법은 상기에서 설명한 IEEE 802.11 무선랜 시스템에 적용될 수 있으며, 더불어 IEEE 802.11 무선랜 시스템뿐만 아니라 WPAN(Wireless Personal Area Network), WBAN(Wireless Body Area Network) 등과 같은 다양한 네트워크에 적용될 수 있다.
도 2는 비컨에 포함된 TIM의 구성 요소에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이다.
IEEE 802.11 무선랜 시스템에서, 전력 절감 상태(doze state)에 있는 단말에 전송할 데이터가 있는 경우 액세스 포인트는 주기적으로 전송되는 비컨(beacon frame) 내의 TIM(traffic indication map)을 사용하여 전송할 데이터가 있음을 단말에 알려준다.
도 2를 참조하면, TIM은 요소 ID(element ID) 필드(field), 길이(length) 필드, DTIM(delivery traffic indication message) 카운트(count) 필드, DTIM 기간(period) 필드, 비트맵 제어(bitmap control) 필드 및 부분 가상 비트맵(partial vritual bitmap) 필드를 포함한다.
길이 필드는 정보 필드의 길이를 나타낸다. DTIM 카운트 필드는 DTIM이 나타나기 전에 나타나는 비컨의 개수를 나타내며, DTIM 카운트가 0 인 경우 현재 TIM이 DTIM에 해당함을 알려준다. DTIM 카운트 필드는 1 옥텟(octet)으로 구성된다. DTIM 기간 필드는 연속되는 DTIM들 간의 비컨 인터벌(interval)의 개수를 나타낸다. 만일 모든 TIM이 DTIM인 경우에 DTIM 기간 필드의 값은 1 이다. DTIM 기간 필드는 1 옥텟으로 구성된다.
비트맵 제어 필드는 1 옥텟으로 구성되며, 비트맵 제어 필드 중 비트(bit) 번호 0 은 AID(association ID) 0 과 연관되는 트래픽 인디케이터 비트(traffic indicator bit)를 의미한다. 이러한 비트가 1 로 설정되고 DTIM 카운트 필드의 값이 0 인 경우, 적어도 하나의 멀티캐스트(multicast) 또는 브로드캐스트(broadcast) 프레임이 액세스 포인트에 버퍼링(buffering)되어 있음을 나타낸다. 비트맵 제어 필드 중 나머지 7 비트들은 비트맵 오프셋(bitmap offset)을 형성한다.
부분 가상 비트맵 필드는 1 ~ 251 옥텟으로 구성되며, 비트 번호 N 은 0 ~ 2007 사이의 값을 가진다. 부분 가상 비트맵 필드의 각 비트는 특정 단말을 위해 버퍼링된 트래픽(traffic)과 대응한다. 임의의 단말의 AID가 N 인 경우, 상기 임의의 단말을 위해 버퍼링된 트래픽이 존재하지 않으면 부분 가상 비트맵 필드 중 비트 번호 N 은 0 으로 설정되고, 상기 임의의 단말을 위해 버퍼링된 트래픽이 존재하면 부분 가상 비트맵 필드 중 비트 번호 N 은 1 로 설정된다.
도 3은 액세스 포인트의 데이터 전송 과정에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 액세스 포인트(AP)는 주기적으로 비컨을 브로드캐스팅(broadcasting) 하며, 3개의 비컨 간격(interval)으로 DTIM이 포함된 비컨을 브로드캐스팅할 수 있다. 전력 절감 모드(Power Save Mode, PSM)를 지원하는 단말(STA 1, STA 2)은 주기적으로 깨어나(awake) 비컨을 수신하고, 비컨에 포함된 TIM 또는 DTIM을 확인하여 자신에게 전송될 데이터가 액세스 포인트에 버퍼링되어 있는지 확인한다. 이때, 버퍼링된 데이터가 존재하는 경우 단말(STA 1, STA 2)은 깨어있는 상태를 유지하여 액세스 포인트(AP)로부터 데이터를 수신하고, 버퍼링된 데이터가 존재하지 않는 경우 단말(STA 1, STA 2)은 절력 절감 상태(즉, doze 상태)로 돌아간다.
즉, 자신의 AID에 대응하는 TIM 내의 비트가 1 로 설정되어 있는 경우, 단말(STA 1, STA 2)은 자신이 깨어 있고 데이터를 받을 준비가 되어 있음을 알리는 PS(Power Save)-Poll 프레임(또는, 트리거(trigger) 프레임)을 액세스 포인트(AP)에 전송하고, 액세스 포인트(AP)는 PS-Poll 프레임을 수신함으로써 단말(STA 1, STA 2)이 데이터 수신을 위한 준비가 되었음을 확인하고, 단말(STA 1, STA 2)에 데이터 또는 ACK(acknowledgement)을 전송할 수 있다. ACK을 단말(STA 1, STA 2)에 전송한 경우, 액세스 포인트(AP)는 적절한 시점에 데이터를 단말(STA 1, STA 2)에 전송한다. 한편, 자신의 AID에 대응하는 TIM 내의 비트가 0 으로 설정되어 있는 경우, 단말(STA 1, STA 2)은 전력 절감 상태로 돌아간다.
비컨에 포함된 TIM(또는, DTIM)은 동시에 다수의 단말 AID를 위한 비트 설정이 가능하다. 따라서, 액세스 포인트가 비컨을 브로드캐스팅한 후, 자신의 AID에 대응하는 비트가 1로 설정되어 있는 복수의 단말은 동시에 PS-Poll을 액세스 포인트로 전송하게 된다. 이때, 복수의 단말들 간에 PS-Poll 프레임을 전송하기 위한 무선 채널 액세스(access) 경쟁이 심해지고, 더불어 무선랜 시스템의 고질적인 문제인 숨겨진 노드 문제(hidden node problem)에 의해 단말들 간의 충돌이 발생한다.
예를 들어, 수 천대의 저전력 센서(sensor) 단말을 지원하는 무선랜 서비스에서 이와 같은 현상이 자주 발생할 수 있다. 이러한 경우, 단말은 데이터의 수신을 완료하기 위해 깨어 있는 상태를 계속 유지하거나, 충돌로 인해 전송되지 못한 PS-Poll 프레임의 재전송을 반복적으로 수행해야 하므로 전력 소모 문제가 심각하게 나타날 수 있다.
도 4는 AID 구조에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이고, 도 5는 단말의 서비스 타입을 지정하기 위한 프레임 구조에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이다.
하나의 액세스 포인트를 통해 서비스를 받는 많은 수의 단말이 존재하고 이러한 단말들을 유사한 특징으로 그룹화할 수 있는 경우, 액세스 포인트는 단말의 AID를 그룹화하여 관리할 수 있다.
도 4를 참조하면, AID 구조는 페이지 ID(page ID) 필드, 블록 인덱스(block index) 필드, 서브-블록 인덱스(sub-block index) 필드 및 STA 비트 인덱스(STA bit index) 필드를 포함한다. 즉, AID는 페이지/블록/서브-블록 단위로 계층화된 그룹으로 관리될 수 있다.
도 5를 참조하면, 단말은 접속 요청 프레임(association request frame)에 서비스 타입(service type)을 지정하고, 이를 액세스 포인트에 전송할 수 있다. 서비스 타입은 저전력 단말 타입, 채널 접속 우선 순위를 가지는 단말 타입, 일반적인 단말 타입 등을 포함할 수 있다.
즉, 단말은 서비스 타입이 지정된 접속 요청 프레임을 액세스 포인트에 전송할 수 있고, 액세스 포인트는 서비스 타입에 맞는 페이지/블록/서브-블록으로 그룹을 지정할 수 있고 지정된 그룹에 따라 AID를 할당할 수 있다.
도 6은 블록 단위로 인코딩(encoding)된 TIM의 구조에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 6을 참조하면, 부분 가상 비트맵(partial virtual bitmap) 필드는 적어도 하나의 블록(block L, block M, … , block P) 필드를 포함한다. 하나의 블록 필드는 블록 제어(block control) 필드, 블록 오프셋(block offset) 필드, 블록 비트맵(block bitmap) 필드 및 다양한 크기를 가지는 서브-블록(sub-block) 필드를 포함한다. 서브-블록 필드는 적어도 하나의 서브-블록 비트맵(sub-block bitmap1, sub-block bitmap2, … , sub-block bitmap M) 필드를 포함한다.
블록 제어 필드는 TIM 의 인코딩 모드(즉, 블록 비트맵 모드, 싱글(single) AID 모드, OLB(오프셋(offset) + 길이(length) + 비트맵(bitmap)) 모드, 인버스(inverse) 모드)를 나타낸다. 블록 오프셋 필드는 인코딩된 블록의 오프셋 값을 나타낸다. 블록 비트맵 필드는 블록 오프셋이 가르키는 블록 내의 서브-블록들 중에서 AID 비트가 설정되어 있는 서브-블록을 표시하는 비트맵을 나타낸다. 서브-블록 필드는 서브-블록 내의 AID에 대한 비트맵을 나타낸다.
도 7은 슬롯 할당을 통한 채널 액세스 스케쥴링에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 7을 참조하면, 단말(STA 1, STA 2)이 액세스 포인트(AP)로부터 데이터를 수신하는 과정은 1) 비컨 수신 후 액세스 포인트(AP)에 PS-Poll(또는, 트리거(trigger)) 프레임을 전송하고, PS-Poll(또는, 트리거) 프레임의 전송에 따른 응답(즉, ACK)을 액세스 포인트(AP)로부터 수신하는 단계, 2) 액세스 포인트(AP)로부터 데이터를 수신하고, 데이터의 수신에 따른 응답(즉, ACK)을 액세스 포인트(AP)에 전송하는 단계를 포함한다.
PS-Poll/Trigger 전송 구간에서, 액세스 포인트(AP)는 각각의 단말(STA 1, STA 2)을 위한 TP 시간 간격의 타임 슬롯(time slot)을 할당할 수 있다. TP 는 하나의 PS-Poll(또는, 트리거) 프레임을 전송할 수 있는 시간이며, 액세스 포인트(AP)는 'PS-Poll(또는, 트리거) 프레임 전송 시간 + SIFS(short inter frame space) + ACK 수신 시간'을 고려하여 TP 를 설정할 수 있다. PS-Poll/Trigger 전송 구간 동안에는 DTIM(또는, TIM) 내의 정보(즉, 비트맵)에 설정되어 있는 단말(STA 1, STA 2) 이외의 다른 단말의 채널 액세스 시도를 제한할 수 있다.
데이터 전송 구간에서, 액세스 포인트(AP)는 각각의 단말(STA 1, STA 2)을 위한 TD 시간 간격의 타임 슬롯을 할당할 수 있다. 액세스 포인트(AP)는 하나의 최대 데이터를 전송할 수 있는 시간인 '데이터 수신 시간 + SIFS + ACK 수신 시간'을 고려하여 TD 를 설정할 수 있다. 액세스 포인트(AP)는 하나의 단말(STA 1, STA 2)로 전송되는 데이터의 크기를 하나의 TD 구간 내에서 전송되도록 제한할 수 있고, 다수의 TD 구간 내에서 전송되도록 허용할 수도 있다.
PS-Poll/Trigger 전송 구간의 길이와 데이터 전송 구간의 길이는 비컨에 포함된 DTIM(또는, TIM) 정보(즉, 비트맵)에 설정된 전송 대상 단말의 수와 데이터의 양에 따라 가변적일 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 액세스 방법을 도시한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 채널 액세스 방법은 액세스 포인트(10) 측면에 있어서, 액세스 포인트(10)는 비컨을 단말(20)에 전송할 수 있고(S100), 비컨에 기초하여 단말(20)에게 할당된 채널 액세스 슬롯을 통해 데이터 전송 요청을 단말(20)로부터 수신할 수 있고(S120), 데이터 전송 요청에 대응하여 단말(20)에게 할당된 데이터 전송 슬롯 정보를 단말(20)에 전송할 수 있고(S130), 데이터 전송 슬롯을 통해 데이터 전송 요청에 대응된 데이터를 단말(20)에 전송할 수 있다(S140).
채널 액세스 방법은 단말(20) 측면에 있어서, 단말(20)은 액세스 포인트(10)가 전송하는 비컨을 수신할 수 있고(S100), 비컨에 기초하여 할당된 자신의 채널 액세스 슬롯을 판단할 수 있고(S110), 자신의 채널 액세스 슬롯을 통해 데이터 전송 요청을 액세스 포인트(10)에 전송할 수 있고(S120), 액세스 포인트(20)로부터 데이터 전송 요청에 대응된 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 수신할 수 있고(S130), 데이터 전송 슬롯을 통해 액세스 포인트(20)로부터 데이터 전송 요청에 대응된 데이터를 수신할 수 있다(S140).
단계 S100에서, 액세스 포인트(10)는 미리 결정된 채널 액세스 슬롯(TP, 도 16 내지 도 18 참조)의 할당 규칙을 비컨에 포함하여 브로드캐스팅 방식으로 전송할 수 있다. 채널 액세스 슬롯의 할당 규칙은 1) 비컨에 별도로 포함되는 채널 액세스 슬롯 할당 정보를 기반으로 채널 액세스 슬롯을 할당하는 규칙(이하, '채널 액세스 슬롯 할당 규칙 1'이라 함), 2) 비컨에 포함된 DTIM(delivery traffic indication message)(또는, TIM(traffic indication bitmap)) 정보(즉, 비트맵) 내의 AID 순서에 따라 채널 액세스 슬롯을 할당하는 규칙(이하, '채널 액세스 슬롯 할당 규칙 2'라 함)을 포함한다.
채널 액세스 슬롯은 '데이터 전송 요청 프레임(즉, PS-Poll/트리거 프레임) 전송 시간 + SIFS + ACK 수신 시간'에 상응하는 길이를 가질 수 있고, 또는 '데이터 전송 요청 프레임(즉, PS-Poll/트리거 프레임) 전송 시간 + SIFS + NDP(null-data packet) 프레임 수신 시간'에 상응하는 길이를 가질 수 있고, 또는 '데이터 전송 요청 프레임(즉, PS-Poll/트리거 프레임) 전송 시간 + SIFS + ACK 수신 시간+ SIFS + NDP 프레임 수신 시간'에 상응하는 길이를 가질 수 있다. NDP 프레임에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
미리 결정된 규칙이 '채널 액세스 슬롯 할당 규칙 1'인 경우, 액세스 포인트(10)는 각각의 단말(20)에 할당된 채널 액세스 슬롯 정보를 비컨에 별도로 포함할 수 있고, 채널 액세스 슬롯 정보가 포함된 비컨을 단말(20)에 브로드캐스팅 방식으로 전송할 수 있다. 채널 액세스 슬롯 정보는 각 슬롯에 대한 시간 정보(예를 들어, 시작 시간, 종료 시간, 기간(duration) 등)를 이용하여 슬롯을 지정하는 채널 액세스 슬롯 할당 정보를 포함할 수 있다. 또는, 채널 액세스 슬롯 정보는 각 슬롯에 대한 공통적인 시간 정보(예를 들어, 채널 액세스 구간의 시작 시간, 종료 시간, 각 슬롯의 기간(duration))와 함께 단말마다 슬롯에 대한 순서 정보(index)를 지정하는 채널 액세스 슬롯 할당 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 시간 정보는 절대 시간 정보(예를 들어, TSF(Time Synchronization Function) 값), 또는 상대 시간 정보(예를 들어, 상대적인 TSF의 오프셋 값)를 의미한다.
미리 결정된 규칙이 '채널 액세스 슬롯 할당 규칙 2'인 경우, 액세스 포인트(10)는 별도의 채널 액세스 슬롯 할당 정보를 포함하지 않는 비컨을 단말(20)에 브로드캐스팅 방식으로 전송할 수 있다.
액세스 포인트(10)는 하나의 채널 액세스 슬롯을 하나의 단말(20)에 할당할 수 있고, 하나의 채널 액세스 슬롯을 복수의 단말(20)에 할당할 수도 있다. 또한, 단말의 AID를 그룹화하여 관리하는 경우, 액세스 포인트(10)는 하나의 채널 액세스 슬롯을 하나의 그룹에 할당할 수 있으며, 하나의 그룹은 페이지 단위, 블록 단위, 서브-블록 단위가 될 수 있다.
단계 S110에서, 단말(20)은 액세스 포인트(10)로부터 수신한 비컨을 기반으로 자신에게 할당된 채널 액세스 슬롯을 판단할 수 있다. 미리 결정된 규칙이 '채널 액세스 슬롯 할당 규칙 1'인 경우, 단말(20)은 비컨에 포함된 채널 액세스 슬롯 할당 정보를 기반으로 자신에게 할당된 채널 액세스 슬롯을 판단할 수 있다. 즉, 단말(20)은 채널 액세스 슬롯 정보에 포함된 각 슬롯에 대한 시간 정보(예를 들어, 시작 시간, 종료 시간, 기간 등), 또는 슬롯에 대한 순서 정보를 기반으로 자신에게 할당된 채널 액세스 슬롯을 판단할 수 있다.
미리 결정된 규칙이 '채널 액세스 슬롯 할당 규칙 2'인 경우, 단말(20)은 비컨에 포함된 DTIM(또는, TIM) 정보(즉, 비트맵) 내의 AID 순서에 따라 자신에게 할당된 채널 액세스 슬롯을 판단할 수 있다.
도 9는 채널 액세스 슬롯을 할당하는 방법에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 9를 참조하면, DTIM(또는, TIM) 정보(즉, 비트맵)에는 단말 1(STA 1)부터 단말 10(STA 10)의 순서로 AID가 설정될 수 있으며, 이와 같은 순서로 채널 액세스 슬롯이 할당될 수 있다. 따라서, 단말(20)은 비컨에 포함된 DTIM(또는, TIM) 정보(즉, 비트맵) 내의 AID 순서에 따라 자신에게 할당된 채널 액세스 슬롯을 판단할 수 있다. 예를 들어, DTIM(또는, TIM) 비트맵에서 단말 1(STA 1)의 AID 순서가 첫 번째 인 경우, 단말 1(STA 1)에 대한 채널 액세스 슬롯은 PS-Poll/Trigger 전송 구간에서 첫 번째 슬롯으로 할당될 수 있다.
이때, 채널 액세스 슬롯의 시작 시점, 종료 시점, 기간(duration)은 액세스 포인트(10)와 단말(20) 간에 미리 정의될 수 있거나, 액세스 포인트가 비컨에 포함여 전송할 수 있다. 따라서, 단말(20)은 비컨에 포함된 DTIM(또는, TIM) 정보(즉, 비트맵) 내의 AID 순서, 채널 액세스 슬롯의 시작 시점, 종료 시점, 기간 등을 고려하여 자신에게 할당된 채널 액세스 슬롯을 판단할 수 있다. 예를 들어, 단말(20)은 비트맵 내의 AID 순서, 채널 액세스 슬롯의 시작 시점, 종료 시점을 고려하여 자신에게 할당된 채널 액세스 슬롯을 판단할 수 있고, 또는 비트맵 내의 AID 순서, 채널 액세스 슬롯의 시작 시점, 기간을 고려하여 자신에게 할당된 채널 액세스 슬롯을 판단할 수 있고, 또는 비트맵 내의 AID 순서, 채널 액세스 슬롯의 종료 시점, 기간을 고려하여 자신에게 할당된 채널 액세스 슬롯을 판단할 수 있다.
단계 S120에서, 단말(20)은 자신에게 할당된 채널 액세스 슬롯을 통해 데이터 전송 요청을 액세스 포인트(10)에 전송할 수 있으며, 데이터 전송 요청은 PS-Poll 프레임 또는 트리거 프레임을 의미할 수 있다. 즉, 단말(20)은 데이터 전송 요청으로 PS-Poll(또는, 트리거) 프레임을 자신에게 할당된 채널 액세스 슬롯을 통해 액세스 포인트(10)에 전송할 수 있다.
도 10은 데이터 전송 요청을 전송하는 방법에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이고, 도 11은 데이터 전송 요청을 전송하는 방법에 대한 다른 실시예를 도시한 개념도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 단말 4(STA 4)와 단말 5(STA)는 하나의 채널 액세스 슬롯에 할당되어 있고, 채널 액세스 경쟁에 의해 단말 4(STA 4)는 할당된 채널 액세스 슬롯을 통해 데이터 전송 요청(즉, PS-Poll(또는, 트리거) 프레임)의 전송에 성공하였고, 단말 5(STA 5)는 데이터 전송 요청의 전송에 실패하였다.
이때, 도 10과 같이 비컨 인터벌 내에 자유 전송 구간(즉, PS-Poll/Trigger 전송 구간, 데이터 전송 구간으로 할당되지 않은 구간)이 존재하는 경우, 단말 5(STA 5)는 기존의 데이터 전송 방식(예를 들어, PS-Poll 전송 → 데이터 수신)을 통해 액세스 포인트(AP)로부터 데이터를 수신할 수 있다. 이때, 자유 전송 구간은 채널 액세스 슬롯을 할당 받은 단말 중 데이터 전송 슬롯을 할당 받지 못한 단말들만이 채널에 액세스 경쟁하고 데이터를 전송 받을 수 있도록 설정될 수 있다.
반면, 도 11과 같이 비컨 인터벌 내에 자유 전송 구간이 존재하지 않는 경우, 단말 5(STA 5)는 다음 비컨 주기의 PS-Poll/Trigger 전송 구간에 PS-Poll(또는, 트리거) 프레임을 액세스 포인트(AP)에 전송할 수 있고, PS-Poll(또는, 트리거) 프레임의 전송에 따라 액세스 포인트(AP)로부터 데이터를 수신할 수 있다.
단계 S130에서, 액세스 포인트(10)는 미리 결정된 데이터 전송 슬롯(TD, 도 16 내지 18 참조)의 할당 규칙을 기반으로 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 단말(20)에 전송할 수 있다. 데이터 전송 슬롯의 할당 규칙은 1) 채널 액세스 슬롯 할당 순서에 따라 데이터 전송 슬롯을 할당하는 규칙(이하, '데이터 전송 슬롯 할당 규칙 1'이라 함), 2) 데이터 전송 요청에 대한 응답(예를 들어, ACK)에 포함되는 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 기초로 데이터 전송 슬롯을 할당하는 규칙(이하, '데이터 전송 슬롯 할당 규칙 2'라 함), 3) 데이터 전송 요청에 대한 응답(예를 들어, ACK)과는 별도의 프레임에 포함되는 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 기초로 데이터 전송 슬롯을 할당하는 규칙(이하, '데이터 전송 슬롯 할당 규칙 3'이라 함)을 포함한다.
데이터 전송 슬롯은 '데이터 수신 시간 + SIFS + ACK 수신 시간'에 상응하는 길이를 가질 수 있다. 데이터 전송 슬롯 할당 정보는 슬롯에 대한 시간 정보(시작 시간, 종료 시간, 기간(duration) 등) 및 슬롯에 대한 순서 정보(index) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 시간 정보는 절대 시간 정보(예를 들어, TSF), 또는 상대 시간 정보(예를 들어, 상대적인 TSF의 오프셋 값)를 의미한다.
미리 결정된 규칙이 '데이터 전송 슬롯 할당 규칙 1'인 경우, 액세스 포인트(10)는 별도의 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 포함하지 않는 프레임(즉, 데이터 전송 요청에 대한 응답인 ACK)을 단말(20)에 전송할 수 있다.
미리 결정된 규칙이 '데이터 전송 슬롯 할당 규칙 2'인 경우, 액세스 포인트(10)는 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 포함하는 ACK을 생성할 수 있고, 생성된 ACK을 단말(20)에 전송할 수 있다.
미리 결정된 규칙이 '데이터 전송 슬롯 할당 규칙 3'인 경우, 액세스 포인트(10)는 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 포함하는 별도의 프레임을 생성할 수 있고, 생성된 프레임을 단말(20)에 전송할 수 있다. 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 포함하는 프레임으로 NDP 프레임을 사용할 수 있다.
이때, 액세스 포인트(10)는 데이터 전송 요청에 대한 응답인 ACK을 단말(20)에 전송한 후 NDP 프레임을 단말(20)에 전송할 수 있다. 이 경우 채널 액세스 슬롯은 'PS-Poll 프레임 전송 시간 + SIFS + ACK 수신 시간 + SIFS + NDP 프레임 수신 시간'에 상응하는 길이를 가질 수 있다. 한편, 액세스 포인트(10)는 데이터 전송 요청에 대한 응답인 ACK을 대신하여 NDP 프레임을 단말(20)에 전송할 수 있다. 이 경우 채널 액세스 슬롯은 'PS-Poll 프레임 전송 시간 + SIFS + NDP 프레임 수신 시간'에 상응하는 길이를 가질 수 있다.
도 12는 NDP 프레임의 구조에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이고, 도 13은 NDP 프레임 내의 SIG 구조에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 12를 참조하면, NDP 프레임은 STF(short training field), LTF1(long training field) 및 SIG(signal)를 포함하며, 데이터 필드는 포함하지 않는다. 즉, NDP 프레임은 PHY 프리앰블(preamble) 만을 전송하는 매우 짧은 프레임으로 구성될 수 있고, 이에 따라 매우 작은 무선 채널을 점유한다. 데이터 전송 슬롯 할당 정보는 NDP 프레임의 SIG 내에 존재하는 비트들을 이용하여 나타낼 수 있다.
도 13을 참조하면, NDP 프레임 내의 SIG는 레이트(rate) 필드, 길이(length) 필드, 시그널 테일(signal tail) 필드를 포함한다. SIG 내의 처음 4 비트는 레이트 필드에 관련된 비트로서 모듈레이션 타입(modulation type)과 코딩 레이트(coding rate)를 표현한다. SIG 내의 레이트 필드 중 사용하지 않는 예비의 레이트(reserved rate) 필드를 사용하여 새로운 SIG 메시지 타입임을 나타낼 수 있다. 레이트 필드 이외의 나머지 비트들을 사용하여 수신 주소, 데이터 전송 시간 정보 등을 표현할 수 있다. 수신 주소는 수신 단말의 전체 AID 또는 부분 AID를 의미할 수 있다.
한편, 데이터 전송 슬롯 할당 정보에 데이터 전송 슬롯의 순서 정보가 포함된 경우, 액세스 포인트는 현재 단말을 위한 데이터 전송 슬롯의 순서 정보를 ACK(또는, NDP 프레임)에 포함하여 현재 단말에 전송할 수 있고, 그 후 또는 동시에 현재 단말에 전송된 슬롯의 순서 정보 및 현재 단말에 대한 데이터 전송에 필요한 슬롯의 개수를 고려하여 다음 단말을 위한 데이터 전송 슬롯의 순서를 미리 갱신할 수 있다.
단계 S140에서, 액세스 포인트(10)는 데이터 전송 요청에 대응된 데이터를 데이터 전송 슬릿을 통해 단말(20)에 제공할 수 있다.
미리 결정된 규칙이 '데이터 전송 슬롯 할당 규칙 1'인 경우, 액세스 포인트(10)는 채널 액세스 슬롯 할당 순서에 따라 데이터 전송 슬롯을 할당하고, 할당된 데이터 전송 슬롯을 통해 데이터를 단말(20)에 전송할 수 있다. 단말(20)은 할당된 데이터 전송 슬롯을 통해 전송되는 데이터를 수신할 수 있다.
도 14는 채널 액세스 슬롯의 순서에 따라 데이터 전송 슬롯을 할당하는 방법에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이고, 도 15는 채널 액세스 슬롯의 순서에 따라 데이터 전송 슬롯을 할당하는 방법에 대한 다른 실시예를 도시한 개념도이다.
도 14를 참조하면, 채널 액세스 슬롯은 PS-Poll/Trigger 프레임 전송 구간 내에서 단말 1(STA 1), 단말 2(STA 2), 단말 4(STA 4), 단말 6(STA 6)의 순서로 할당되고, 데이터 전송 슬롯은 채널 액세스 슬롯의 순서에 따라 데이터 전송 구간 내에서 단말 1(STA 1), 단말 2(STA 2), 단말 4(STA 4), 단말 6(STA 6)의 순서로 할당된다. 이때, 하나의 단말으로 전송되어야 하는 데이터는 하나의 데이터 전송 슬롯을 통해 전송이 완료될 수 있다.
단말(STA 1, STA 2, STA 4, STA 6)은 PS-Poll/Trigger 전송 구간에 대한 시간 정보(예를 들어, 슬롯의 시작 시간, 종료 시간, 기간 등), 데이터 전송 구간에 대한 시간 정보(예를 들어, 슬롯의 시작 시간, 종료 시간, 기간 등), 자신에게 할당된 채널 액세스 슬롯에 대한 순서 정보를 가질 수 있으며, 이와 같은 정보를 기반으로 자신에게 전송될 데이터가 전달되는 데이터 전송 슬롯을 판단할 수 있고, 판단된 데이터 전송 슬롯을 통해 데이터를 수신할 수 있다.
도 15를 참조하면, PS-Poll/Trigger 전송 구간 내에 채널 액세스 슬롯이 할당되어 있으나 단말이 PS-Poll(또는, 트리거) 프레임을 전송하지 않는 경우, 데이터 전송 구간 내의 데이터 전송 슬롯이 사용되지 못할 수 있다. 이 경우, 데이터 전송 슬롯의 시작 이후 미리 정의된 시간(예를 들어, SIFS) 동안 프레임의 전송이 없으면, 해당 데이터 전송 슬롯 내에 다른 단말들의 자유 경쟁을 허용하여 데이터 전송 슬롯의 낭비를 방지할 수 있다.(이때, 액세스 포인트는 단말들의 자유 경쟁을 허용한다는 정보를 포함하는 프레임을 브로드캐스팅할 수 있음)
미리 결정된 규칙이 '데이터 전송 슬롯 할당 규칙 2'인 경우, 액세스 포인트(10)는 ACK에 포함된 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 기반으로 데이터 전송 슬롯을 할당하고, 할당된 데이터 전송 슬롯을 통해 데이터를 단말(20)에 전송할 수 있다. 단말(20)은 자신에게 할당된 데이터 전송 슬롯을 통해 전송되는 데이터를 수신할 수 있다.
도 16은 ACK에 포함된 정보를 기초로 데이터 전송 슬롯을 할당하는 방법에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 16을 참조하면, 첫 번째 채널 액세스 슬롯(TP) 내의 ACK에 포함된 데이터 전송 슬롯 할당 정보가 데이터 전송 구간 내의 첫 번째와 두 번째 데이터 전송 슬롯(TD)을 나타내는 경우, 액세스 포인트(AP)는 첫 번째와 두 번째 데이터 전송 슬롯(TD)을 통해 데이터를 단말(STA 1)로 전송할 수 있고, 단말(STA 1)은 첫 번째와 두 번째 데이터 전송 슬롯(TD)을 통해 전송되는 데이터를 수신할 수 있다.
한편, 두 번째 채널 액세스 슬롯(TP) 내의 ACK에 포함된 데이터 전송 슬롯 할당 정보가 데이터 전송 구간 내의 세 번째 데이터 전송 슬롯(TD)을 나타내는 경우, 액세스 포인트(AP)는 세 번째 데이터 전송 슬롯(TD)을 통해 데이터를 단말(STA 2)로 전송할 수 있고, 단말(STA 2)은 세 번째 데이터 전송 슬롯(TD)을 통해 전송되는 데이터를 수신할 수 있다.
미리 결정된 규칙이 '데이터 전송 슬롯 할당 규칙 3'인 경우, 액세스 포인트(10)는 NDP 프레임에 포함된 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 기반으로 데이터 전송 슬롯을 할당하고, 할당된 데이터 전송 슬롯을 통해 데이터를 단말(20)에 전송할 수 있다. 단말(20)은 자신에게 할당된 데이터 전송 슬롯을 통해 전송되는 데이터를 수신할 수 있다.
도 17은 NDP 프레임에 포함된 정보를 기초로 데이터 전송 슬롯을 할당하는 방법에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 17을 참조하면, 첫 번째 채널 액세스 슬롯(TP) 내의 NDP 프레임(즉, NDP type Timer)에 포함된 데이터 전송 슬롯 할당 정보가 데이터 전송 구간 내의 첫 번째와 두 번째 데이터 전송 슬롯(TD)을 나타내는 경우, 액세스 포인트(AP)는 첫 번째와 두 번째 데이터 전송 슬롯(TD)을 통해 데이터를 단말(STA 1)로 전송할 수 있고, 단말(STA 1)은 첫 번째와 두 번째 데이터 전송 슬롯(TD)을 통해 전송되는 데이터를 수신할 수 있다.
한편, 두 번째 채널 액세스 슬롯(TP) 내의 NDP 프레임(즉, NDP type Timer)에 포함된 데이터 전송 슬롯 할당 정보가 데이터 전송 구간 내의 세 번째 데이터 전송 슬롯(TD)을 나타내는 경우, 액세스 포인트(AP)는 세 번째 데이터 전송 슬롯(TD)을 통해 데이터를 단말(STA 2)로 전송할 수 있고, 단말(STA 2)은 세 번째 데이터 전송 슬롯(TD)을 통해 전송되는 데이터를 수신할 수 있다.
미리 결정된 규칙이 '데이터 전송 슬롯 할당 규칙 3'인 경우, 액세스 포인트(10)는 ACK을 대신하는 NDP 프레임에 포함된 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 기반으로 데이터 전송 슬롯을 할당하고, 할당된 데이터 전송 슬롯을 통해 데이터를 단말(20)에 전송할 수 있다. 단말(20)은 자신에게 할당된 데이터 전송 슬롯을 통해 전송되는 데이터를 수신할 수 있다.
도 18은 ACK을 대신하는 NDP 프레임에 포함된 정보를 기초로 데이터 전송 슬롯을 할당하는 방법에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 18을 참조하면, 첫 번째 채널 액세스 슬롯(TP) 내의 NDP 프레임(즉, NDP type Timer)에 포함된 데이터 전송 슬롯 할당 정보가 데이터 전송 구간 내의 첫 번째와 두 번째 데이터 전송 슬롯(TD)을 나타내는 경우, 액세스 포인트(AP)는 첫 번째와 두 번째 데이터 전송 슬롯(TD)을 통해 데이터를 단말(STA 1)로 전송할 수 있고, 단말(STA 1)은 첫 번째와 두 번째 데이터 전송 슬롯(TD)을 통해 전송되는 데이터를 수신할 수 있다.
한편, 두 번째 채널 액세스 슬롯(TP) 내의 NDP 프레임(즉, NDP type Timer)에 포함된 데이터 전송 슬롯 할당 정보가 데이터 전송 구간 내의 세 번째 데이터 전송 슬롯(TD)을 나타내는 경우, 액세스 포인트(AP)는 세 번째 데이터 전송 슬롯(TD)을 통해 데이터를 단말(STA 2)로 전송할 수 있고, 단말(STA 2)은 세 번째 데이터 전송 슬롯(TD)을 통해 전송되는 데이터를 수신할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (22)

  1. 단말의 채널 액세스 방법으로서,
    액세스 포인트가 전송하는 비컨(beacon)을 수신하는 단계(a);
    상기 비컨에 기초하여 할당된 상기 단말의 채널 액세스 슬롯을 판단하는 단계(b);
    상기 채널 액세스 슬롯에서 상기 액세스 포인트에게 데이터 전송 요청을 전송하는 단계(c); 및
    상기 액세스 포인트로부터 상기 데이터 전송 요청에 대응된 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 수신하는 단계(d)를 포함한 것을 특징으로 하는 단말의 채널 액세스 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 단계(b)에서, 상기 단말은 상기 비컨에 포함된 상기 단말의 채널 액세스 슬롯을 지정하는 정보를 참조하여 상기 단말의 채널 액세스 슬롯을 판단하는 것을 특징으로 하는 단말의 채널 액세스 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 단계(b)에서, 상기 단말은 상기 비컨에 포함된 DTIM(Delivery Traffic Indication Message) 정보 내의 상기 단말의 AID(association ID) 순서에 기초하여 상기 단말의 채널 액세스 슬롯을 판단하는 것을 특징으로 하는 단말의 채널 액세스 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이터 전송 요청은 PS(Power Save)-Poll 프레임인 것을 특징으로 하는 단말의 채널 액세스 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 채널 액세스 슬롯은 PS-Poll 프레임 전송 시간, SIFS(Short Interframe Space) 및 ACK 수신 시간을 합한 시간에 상응하는 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 단말의 채널 액세스 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이터 전송 슬롯 할당 정보는 상기 데이터 전송 요청에 대응된 ACK(acknowledgement) 프레임에 포함되어 수신되는 것을 특징으로 하는 단말의 채널 액세스 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이터 전송 슬롯 할당 정보는 NDP(Null-Data Packet) 프레임을 이용하여 수신되는 것을 특징으로 하는 단말의 채널 액세스 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 데이터 전송 슬롯 할당 정보는 상기 NDP 프레임의 SIG(signal) 필드의 소정 비트를 이용하여 수신되는 것을 특징으로 하는 단말의 채널 액세스 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이터 전송 슬롯에서 상기 액세스 포인트로부터 상기 데이터 전송 요청에 대응된 데이터를 수신하는 단계(e)를 추가로 포함하는 단말의 채널 액세스 방법.
  10. 단말의 채널 액세스 방법으로서,
    액세스 포인트가 전송하는 비컨(beacon)을 수신하는 단계(a);
    상기 비컨에 기초하여 할당된 상기 단말의 채널 액세스 슬롯을 판단하는 단계(b);
    상기 채널 액세스 슬롯에서 상기 액세스 포인트에게 데이터 전송 요청을 전송하는 단계(c); 및
    상기 액세스 포인트로부터 상기 데이터 전송 요청에 대응된 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 수신하지 못한 경우, 미리 정의된 자유 전송 구간 내에서 상기 액세스 포인트로부터 데이터를 수신하는 단계(d)를 포함한 것을 특징으로 하는 단말의 채널 액세스 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 미리 정의된 자유 전송 구간은 비컨 인터벌(interval) 내에서 상기 액세스 포인트에 의해 할당되지 않은 구간인 것을 특징으로 하는 단말의 채널 액세스 방법.
  12. 단말의 채널 액세스를 지원하는 액세스 포인트의 동작 방법으로서,
    비컨(beacon)을 전송하는 단계(a);
    상기 비컨에 기초하여 상기 단말에게 할당된 채널 액세스 슬롯에서 데이터 전송 요청을 상기 단말로부터 수신하는 단계(b); 및
    상기 데이터 전송 요청에 대응하여 상기 단말에게 할당된 데이터 전송 슬롯 할당 정보를 상기 단말에게 전송하는 단계(c)를 포함한 것을 특징으로 하는 액세스 포인트의 채널 액세스 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 단계(b)에서, 상기 액세스 포인트는 상기 비컨에 포함된 상기 단말의 채널 액세스 슬롯을 지정하는 정보를 이용하여 상기 단말에게 채널 액세스 슬롯을 할당하는 것을 특징으로 하는 액세스 포인트의 채널 액세스 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 단계(b)에서, 상기 액세스 포인트는 상기 비컨에 포함된 DTIM(Delivery Traffic Indication Message) 정보 내의 상기 단말의 AID(association ID) 순서에 기초하여 상기 단말의 채널 액세스 슬롯을 할당하는 것을 특징으로 하는 액세스 포인트의 채널 액세스 방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 데이터 전송 요청은 PS(Power Save)-Poll 프레임인 것을 특징으로 하는 액세스 포인트의 채널 액세스 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 채널 액세스 슬롯은 PS-Poll 프레임 전송 시간, SIFS(Short Interframe Space) 및 ACK 수신 시간을 합한 시간에 상응하는 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 액세스 포인트의 채널 액세스 방법.
  17. 청구항 12에 있어서,
    상기 데이터 전송 슬롯 할당 정보는 상기 데이터 전송 요청에 대응된 ACK(acknowledgement) 프레임에 포함되어 전송되는 것을 특징으로 하는 액세스 포인트의 채널 액세스 방법.
  18. 청구항 12에 있어서,
    상기 데이터 전송 슬롯 할당 정보는 NDP(Null-Data Packet) 프레임을 이용하여 전송되는 것을 특징으로 하는 액세스 포인트의 채널 액세스 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 데이터 전송 슬롯 할당 정보는 상기 NDP 프레임의 SIG(signal) 필드의 소정 비트를 이용하여 전송되는 것을 특징으로 하는 액세스 포인트의 채널 액세스 방법.
  20. 청구항 12에 있어서,
    상기 데이터 전송 슬롯에서 상기 단말에게 상기 데이터 전송 요청에 대응된 데이터를 전송하는 단계(d)를 추가로 포함하는 액세스 포인트의 채널 액세스 방법.
  21. 단말의 채널 액세스를 지원하는 액세스 포인트의 동작 방법으로서,
    상기 단말에게 할당된 채널 액세스 슬롯 정보를 포함한 비컨(beacon)을 전송하는 단계(a); 및
    상기 채널 액세스 슬롯에서 데이터 전송 요청을 상기 단말로부터 수신하지 못한 경우, 상기 단말에게 할당된 데이터 전송 슬롯을 다른 단말들의 데이터 전송을 위해 할당하는 단계(b)를 포함한 것을 특징으로 하는 액세스 포인트의 채널 액세스 방법.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 단계(b)에서, 상기 다른 단말들의 데이터 전송을 허용하는 정보를 포함한 자유 경쟁 허용 프레임을 상기 단말에게 할당된 데이터 전송 슬롯을 통해 브로드캐스팅(broadcasting)하는 것을 특징으로 하는 액세스 포인트의 채널 액세스 방법.
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