WO2014030983A1 - 무선랜에서 채널 액세스 방법 및 장치 - Google Patents

무선랜에서 채널 액세스 방법 및 장치 Download PDF

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WO2014030983A1
WO2014030983A1 PCT/KR2013/007628 KR2013007628W WO2014030983A1 WO 2014030983 A1 WO2014030983 A1 WO 2014030983A1 KR 2013007628 W KR2013007628 W KR 2013007628W WO 2014030983 A1 WO2014030983 A1 WO 2014030983A1
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박기원
류기선
최진수
조한규
곽진삼
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엘지전자 주식회사
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    • H04W74/002—Transmission of channel access control information
    • H04W74/006—Transmission of channel access control information in the downlink, i.e. towards the terminal

Definitions

  • the present invention relates to a channel access method and apparatus, and more particularly, to a channel access method and apparatus of a station (STA).
  • STA station
  • IEEE 802.11ac is a wireless LAN technology using a 60GHz band.
  • IEEE 802.11af which utilizes a TV white space (TVWS) band.
  • IEEE 802.11ah utilizing the 900MHz band. They aim primarily at the expansion of extended grid Wi-Fi services, as well as smart grid and wide area sensor networks.
  • the existing WLAN medium access control (MAC) technology has a problem that the initial link setup time is very long in some cases.
  • IEEE 802.11ai standardization activities have been actively performed recently.
  • IEEE 802.11ai is a MAC technology that addresses the rapid authentication process to drastically reduce the initial set-up and association time of WLAN. Standardization activities began in January 2011 as a formal task group. It became. To enable the quick access procedure, IEEE 802.11ai supports AP discovery, network discovery, time synchronization function synchronization, Authentication & Association, and higher layer. Discussion of process simplification is underway in areas such as merging procedures with the Among them, procedure merging using piggyback of dynamic host configuration protocol (DHCP), optimization of full EAP (extensible authentication protocol) using concurrent IP, and efficient selective access (AP) point) Ideas such as scanning are actively discussed.
  • DHCP dynamic host configuration protocol
  • EAP efficient selective access
  • an initial channel access method of a STA (station) in a wireless LAN includes information on a channel state from an access point (AP), and a channel access protection interval.
  • AP access point
  • Receiving a frame including information about the STA and the STA capable of channel access in the channel access protection interval when the information on the channel state indicates the congestion of the radio link, the STA to determine the channel access priority
  • determining, by the STA, an initial channel access in the channel access protection interval based on the determined channel access priority and information on an STA capable of channel access in the channel access protection interval.
  • Information about the channel access protection interval may be determined by channel access in the channel access protection channel. Only one STA may include information for a limited time to perform a channel access.
  • a station (station) for scanning in a wireless LAN may include an RF unit for receiving a radio signal and a processor selectively connected to the RF unit.
  • the processor may receive a frame including information on a channel state, information on a channel access protection interval, and information on an STA capable of channel access in the channel access protection interval from an access point, and the channel state. If information about indicates congestion of the radio link, the channel access priority is determined, and the channel access protection interval is based on the determined channel access priority and information on an STA capable of channel access to the channel access protection interval. It can be implemented to perform the initial channel access in the channel access protection interval for The information may include information about a limited time such that only an STA that is channel accessible in the channel access protection channel performs channel access.
  • WLAN wireless local area network
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a layer architecture of a WLAN system supported by IEEE 802.11.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a scanning method in a WLAN.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating an authentication and combining process after scanning of an AP and an STA.
  • 5 is a conceptual diagram for an active scanning procedure.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a method for transmitting a probe request frame.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating a channel access method of an STA based on DCF.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating a backoff procedure of a plurality of STAs.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating an interval IFS between frames.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating a method of obtaining a TXOP of an STA.
  • 11 is a conceptual diagram illustrating an EDCA channel reference model.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating a backoff procedure of the EDCA.
  • 13 is a conceptual diagram illustrating Polled TXOP timing.
  • FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating an initial link establishment method according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a conceptual diagram illustrating a frame including information on a channel access protection interval according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a conceptual diagram illustrating an initial access method of an STA according to an embodiment of the present invention.
  • 17 is a conceptual diagram illustrating channel access of an STA according to a scanning access class according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a conceptual diagram illustrating a frame format according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a conceptual diagram illustrating a frame format according to an embodiment of the present invention.
  • 20 is a conceptual diagram illustrating a channel access method of an STA according to an embodiment of the present invention.
  • 21 is a conceptual diagram illustrating a channel access method of an STA according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a conceptual diagram illustrating a frame format according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a block diagram illustrating a wireless device to which an embodiment of the present invention can be applied.
  • WLAN wireless local area network
  • FIG. 1A shows the structure of an infrastructure network of the Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) 802.11.
  • IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers
  • the WLAN system may include one or more basic service sets (BSSs) 100 and 105.
  • the BSSs 100 and 105 are a set of APs and STAs such as an access point 125 and a STA1 (station 100-1) capable of successfully synchronizing and communicating with each other, and do not indicate a specific area.
  • the BSS 105 may include one or more joinable STAs 105-1 and 105-2 to one AP 130.
  • the infrastructure BSS may include at least one STA, APs 125 and 130 that provide a distribution service, and a distribution system DS that connects a plurality of APs.
  • the distributed system 110 may connect several BSSs 100 and 105 to implement an extended service set (ESS) 140 which is an extended service set.
  • ESS 140 may be used as a term indicating one network in which one or several APs 125 and 230 are connected through the distributed system 110.
  • APs included in one ESS 140 may have the same service set identification (SSID).
  • the portal 120 may serve as a bridge for connecting the WLAN network (IEEE 802.11) with another network (for example, 802.X).
  • a network between the APs 125 and 130 and a network between the APs 125 and 130 and the STAs 100-1, 105-1, and 105-2 may be implemented. have. However, it may be possible to perform communication by setting up a network even between STAs without the APs 125 and 130.
  • a network that performs communication by establishing a network even between STAs without APs 125 and 130 is defined as an ad-hoc network or an independent basic service set (BSS).
  • 1B is a conceptual diagram illustrating an independent BSS.
  • an independent BSS is a BSS operating in an ad-hoc mode. Since IBSS does not contain an AP, there is no centralized management entity. That is, in the IBSS, the STAs 150-1, 150-2, 150-3, 155-4, and 155-5 are managed in a distributed manner. In the IBSS, all STAs 150-1, 150-2, 150-3, 155-4, and 155-5 may be mobile STAs, and access to a distributed system is not allowed, thus making a self-contained network. network).
  • a STA is any functional medium that includes a medium access control (MAC) and physical layer interface to a wireless medium that conforms to the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 standard. May be used to mean both an AP and a non-AP STA (Non-AP Station).
  • MAC medium access control
  • IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
  • the STA may include a mobile terminal, a wireless device, a wireless transmit / receive unit (WTRU), a user equipment (UE), a mobile station (MS), a mobile subscriber unit ( It may also be called various names such as a mobile subscriber unit or simply a user.
  • WTRU wireless transmit / receive unit
  • UE user equipment
  • MS mobile station
  • UE mobile subscriber unit
  • It may also be called various names such as a mobile subscriber unit or simply a user.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a layer architecture of a WLAN system supported by IEEE 802.11.
  • FIG. 2 conceptually illustrates a PHY architecture of a WLAN system.
  • the hierarchical architecture of the WLAN system may include a medium access control (MAC) sublayer 220, a physical layer convergence procedure (PLCP) sublayer 210, and a physical medium dependent (PMD) sublayer 200.
  • MAC medium access control
  • PLCP physical layer convergence procedure
  • PMD physical medium dependent
  • the PLCP sublayer 210 is implemented such that the MAC sublayer 220 can operate with a minimum dependency on the PMD sublayer 200.
  • the PMD sublayer 200 may serve as a transmission interface for transmitting and receiving data between a plurality of STAs.
  • the MAC sublayer 220, the PLCP sublayer 210, and the PMD sublayer 200 may conceptually include a management entity.
  • the management unit of the MAC sublayer 220 is referred to as a MAC Layer Management Entity (MLME) 225, and the management unit of the physical layer is referred to as a PHY Layer Management Entity (PLME) 215.
  • MLME MAC Layer Management Entity
  • PLME PHY Layer Management Entity
  • Such management units may provide an interface on which layer management operations are performed.
  • the PLME 215 may be connected to the MLME 225 to perform management operations of the PLCP sublayer 210 and the PMD sublayer 200, and the MLME 225 may also be connected to the PLME 215 and connected to the MAC.
  • a management operation of the sublayer 220 may be performed.
  • SME 250 may operate as a component independent of the layer.
  • the MLME, PLME, and SME may transmit and receive information between mutual components based on primitives.
  • the PLCP sublayer 110 may convert the MAC Protocol Data Unit (MPDU) received from the MAC sublayer 220 according to the indication of the MAC layer between the MAC sublayer 220 and the PMD sublayer 200. Or a frame coming from the PMD sublayer 200 to the MAC sublayer 220.
  • the PMD sublayer 200 may be a PLCP lower layer to perform data transmission and reception between a plurality of STAs over a wireless medium.
  • the MAC protocol data unit (MPDU) delivered by the MAC sublayer 220 is called a physical service data unit (PSDU) in the PLCP sublayer 210.
  • 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 preamble may serve 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 scraper, 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 may include a field including information on a PLC Protocol Data Unit (PPDU) to be transmitted.
  • the PLCP sublayer 210 adds the above-described fields to the PSDU, generates a PPDU (PLCP Protocol Data Unit), and transmits it to the receiving station via the PMD sublayer 200, and the receiving station receives the PPDU to receive the PLCP preamble and PLCP. Obtain and restore information necessary for data restoration from the header.
  • PPDU PLCP Protocol Data Unit
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a scanning method in a WLAN.
  • a scanning method may be classified into passive scanning 300 and active scanning 350.
  • the passive scanning 300 may be performed by the beacon frame 330 broadcast by the AP 300 periodically.
  • the AP 300 of the WLAN broadcasts the beacon frame 330 to the non-AP STA 340 every specific period (for example, 100 msec).
  • the beacon frame 330 may include information about the current network.
  • the non-AP STA 340 receives the beacon frame 330 that is periodically broadcast to receive the network information to perform scanning for the AP 310 and the channel to perform the authentication / association (authentication / association) process Can be.
  • the passive scanning method 300 only needs to receive the beacon frame 330 transmitted from the AP 310 without the need for the non-AP STA 340 to transmit the frame.
  • passive scanning 300 has the advantage that the overall overhead incurred by data transmission / reception in the network is small.
  • scanning can be performed manually in proportion to the period of the beacon frame 330, the time taken to perform scanning increases.
  • beacon frame For a detailed description of the beacon frame, see IEEE Draft P802.11-REVmb TM / D12, November 2011 'IEEE Standard for Information Technology Telecommunications and information exchange between systems—Local and metropolitan area networks—Specific requirements Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications (hereinafter referred to as IEEE 802.11) 'are described in 8.3.3.2 beacon frame.
  • IEEE 802.11 ai may additionally use other formats of beacon frames, and these beacon frames may be referred to as (fast initial link setup) beacon frames.
  • a measurement pilot frame may be used in a scanning procedure as a frame including only some information of a beacon frame. Measurement pilot frames are disclosed in the IEEE 802.11 8.5.8.3 measurement pilot format.
  • a FILS discovery frame may be defined.
  • the FILS discovery frame is a frame transmitted between transmission periods of a beacon frame at each AP and may be a frame transmitted with a shorter period than the beacon frame. That is, the FILS discovery frame is a frame transmitted with a period smaller than the transmission period of the beacon frame.
  • the FILS discovery frame may include identifier information (SSID, BSSID) of an AP transmitting the discovery frame.
  • the FILS discovery frame may be transmitted before the beacon frame is transmitted to the STA to allow the STA to detect in advance that the AP exists in the corresponding channel.
  • the interval at which a FILS discovery frame is transmitted from one AP is called a FILS discovery frame transmission interval.
  • the FILS discovery frame may include part of information included in the beacon frame and be transmitted.
  • the FILS discovery frame may include part of information included in the beacon frame and be transmitted.
  • the FILS discovery frame may also include information on the transmission time of the beacon frame of the neighboring AP.
  • the active scanning 350 refers to a method in which a non-AP STA 390 transmits a probe request frame 370 to the AP 360 to proactively perform scanning.
  • the AP 360 After receiving the probe request frame 370 from the non-AP STA 390, the AP 360 waits for a random time to prevent frame collision, and then includes network information in the probe response frame 380. may transmit to the non-AP STA 390. The non-AP STA 390 may obtain network information based on the received probe response frame 380 and stop the scanning process.
  • the probe request frame 370 is disclosed in IEEE 802.11 8.3.3.9 and the probe response frame 380 is disclosed in IEEE 802.11 8.3.3.10.
  • the AP and the STA may perform an authentication and association process.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating an authentication and combining process after scanning of an AP and an STA.
  • the authentication and association process may be performed through, for example, two-way handshaking.
  • 4A is a conceptual diagram illustrating an authentication and combining process after passive scanning
  • FIG. 4B is a conceptual diagram illustrating an authentication and combining process after active scanning.
  • the authentication and association process is based on an authentication request frame (410) / authentication response frame (420) and an association request frame (330), regardless of whether an active scanning method or passive scanning is used. The same may be performed by exchanging an association response frame 440 between the APs 400 and 450 and the non-AP STAs 405 and 455.
  • the authentication process may be performed by transmitting the authentication request frame 410 to the APs 400 and 450 in the non-AP STAs 405 and 455.
  • the authentication response frame 420 may be transmitted from the AP 400, 450 to the non-AP STAs 405, 455.
  • Authentication frame format is disclosed in IEEE 802.11 8.3.3.11.
  • An association process may be performed by transmitting an association request frame 430 to the APs 400 and 405 in the non-AP STAs 405 and 455.
  • the association response frame 440 may be transmitted from the AP 405 and 455 to the non-AP STAs 400 and 450.
  • the transmitted association request frame 430 includes information on the capabilities of the non-AP STAs 405 and 455. Based on the performance information of the non-AP STAs 405 and 455, the APs 400 and 350 may determine whether support is possible for the non-AP STAs 405 and 355.
  • the AP 300 or 450 may include the non-AP STA 405 in the association response frame 440 by including whether the association request frame 440 is accepted and the reason thereof, and capability information that can be supported. , 455).
  • Association frame format is disclosed in IEEE 802.11 8.3.3.5/8.3.3.6.
  • the association may be performed again or the association may be performed to another AP based on the reason why the association is not performed.
  • 5 is a conceptual diagram for an active scanning procedure.
  • the active scanning procedure may be performed by the following steps.
  • the STA 500 determines whether it is ready to perform a scanning procedure.
  • the STA 500 may perform active scanning by waiting until the probe delay time expires or when specific signaling information (eg, PHY-RXSTART.indication primitive) is received. have.
  • specific signaling information eg, PHY-RXSTART.indication primitive
  • the probe delay time is a delay that occurs before the STA 500 transmits the probe request frame 510 when performing the active scanning.
  • PHY-RXSTART.indication primitive is a signal transmitted from a physical (PHY) layer to a local medium access control (MAC) layer.
  • the PHY-RXSTART.indication primitive may signal to the MAC layer that it has received a PLC protocol data unit (PPDU) including a valid PLCP header in a physical layer convergence protocol (PLCP).
  • PPDU PLC protocol data unit
  • PLCP physical layer convergence protocol
  • DCF distributed coordination function
  • CSMA / CA carrier sense multiple access / collision avoidance
  • the probe request frame 510 includes information for specifying the APs 560 and 570 included in the MLME-SCAN.request primitive (eg, service set identification (SSID) and basic service set identification (BSSID) information). ) Can be sent.
  • SSID service set identification
  • BSSID basic service set identification
  • the BSSID is an indicator for specifying the AP and may have a value corresponding to the MAC address of the AP.
  • Service set identification (SSID) is a network name for specifying an AP that can be read by a person who operates an STA. The BSSID and / or SSID may be used to specify the AP.
  • the STA 500 may specify an AP based on information for specifying the APs 560 and 570 included by the MLME-SCAN.request primitive.
  • the specified APs 560 and 570 may transmit probe response frames 550 and 550 to the STA 500.
  • the STA 500 may unicast, multicast, or broadcast the probe request frame 510 by transmitting the SSID and the BSSID information in the probe request frame 510. A method of unicasting, multicasting or broadcasting the probe request frame 510 using the SSID and the BSSID information will be further described with reference to FIG. 5.
  • the STA 500 may include the SSID list in the probe request frame 510 and transmit the SSID list.
  • the AP 560, 570 receives the probe request frame 510 and determines the SSID included in the SSID list included in the received probe request frame 510 and transmits the probe response frames 550, 550 to the STA 200. You can decide whether to send.
  • the probe timer may be used to check the minimum channel time (MinChanneltime, 520) and the maximum channel time (MaxChanneltime, 530).
  • the minimum channel time 520 and the maximum channel time 530 may be used to control the active scanning operation of the STA 500.
  • the minimum channel time 520 may be used to perform an operation for changing the channel on which the STA 500 performs active scanning. For example, if the STA 500 does not receive the probe response frames 550, 550 until the probe timer reaches the minimum channel time 520, the STA 500 shifts the scanning channel to scan on another channel. Can be performed. When the STA 500 receives the probe response frame 550 until the probe timer reaches the minimum channel time 520, the STA 500 receives the probe response frame when the probe timer reaches the maximum channel time 530. 540 and 550 can be processed.
  • the STA 500 searches for the PHY-CCA.indication primitive until the probe timer reaches the minimum channel time 520 so that other frames (eg, probe response frames 540 and 550) are not available until the minimum channel time 520. Whether it is received by the STA 500 may be determined.
  • PHY-CCA.indication primitive may transmit information about the state of the medium from the physical layer to the MAC layer. PHY-CCA.indication primitive can inform the status of the current channel by using channel status parameters such as busy if channel is not available and idle if channel is available. When the PHY-CCA.indication is detected as busy, the STA 500 determines that probe response frames 550 and 550 received by the STA 500 exist and the PHY-CCA.indication is idle. If it is detected as, it may be determined that the probe response frames 550 and 550 received by the STA 500 do not exist.
  • the STA 500 may set the net allocation vector (NAV) to 0 and scan the next channel.
  • the STA 500 may perform processing on the received probe response frames 550 and 550 after the probe timer reaches the maximum channel time 530. have. After processing the received probe response frames 550 and 550, the net allocation vector (NAV) is set to 0 and the STA 500 may scan the next channel.
  • determining whether the probe response frames 550 and 550 received by the STA 500 exist may include determining the channel state using the PHY-CCA.indication primitive. have.
  • the MLME may signal MLME-SCAN.confirm primitive.
  • the MLME-SCAN.confirm primitive may include a BSSDescriptionSet including all information obtained in the scanning process.
  • the STA 500 uses the active scanning method, it is necessary to perform monitoring to determine whether the parameter of the PHY-CCA.indication is busy until the probe timer reaches the minimum channel time.
  • MLME-SCAN.request primitive is a primitive generated by SME.
  • the MLME-SCAN.request primitive may be used to determine whether there is another BSS to which the STA is bound.
  • the MLME-SCAN.request primitive may specifically include information such as BSSType, BSSID, SSID, ScanType, ProbeDelay, ChannelList, MinChannelTime, MaxChannelTime, RequestInformation, SSID List, ChannelUsage, AccessNetworkType, HESSID, MeshID, VendorSpecificInfo.
  • BSSType BSSID
  • ScanType ProbeDelay
  • ChannelList MinChannelTime
  • MaxChannelTime MaxChannelTime
  • RequestInformation SSID List
  • ChannelUsage AccessNetworkType
  • HESSID HESSID
  • MeshID MeshID
  • VendorSpecificInfo VendorSpecificInfo
  • Table 1 below briefly illustrates information included in the MLME-SCAN.request primitive.
  • a request parameter included in MLME-SCAN.request.primitive may be used to determine whether the responding STA transmits a probe response frame.
  • the request parameter may include information for requesting that information of another BSS is included in the probe response frame.
  • the request parameter may include a report request field, a delay reference field, and a maximum delay limit field.
  • the report request field is information for requesting information of another BSS to be included in the probe response frame.
  • the delay reference field includes information about a delay type applied in response to the probe request frame, and the maximum delay limit field is a delay reference field. It may include maximum connection delay information for the delay type, indicated by.
  • the request parameter may include a minimum data rate field and / or a received signal strength limit field.
  • the minimum data rate field contains information on the lowest overall data rate in transmitting an MSDU or A-MSDU.
  • the received signal strength limit field may further include information about a limit value of a signal required for the receiver of the probe request frame to respond.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a method for transmitting a probe request frame.
  • FIG. 6 illustrates a method in which an STA broadcasts, multicasts, and unicasts a probe request frame.
  • FIG. 6A illustrates a method in which the STA 600 broadcasts a probe request frame 610.
  • the STA 600 may broadcast the probe request frame 610 by including a wildcard SSID and a wildcard BSSID in the probe request frame 610.
  • the wild card SSID and wild card BSSID may be used as an identifier for indicating all of the APs 606-1, 606-2, 606-3, 606-4, and 606-6 included in the transmission range of the STA 600. .
  • the probe response frame in response to the probe request frame 610 received by the APs 606-1, 606-2, 606-3, 606-4, and 606-6 receiving the broadcast probe request frame 610. If the STA is transmitted to the STA 600 within a predetermined time, the STA 600 may have a problem of receiving and processing too many probe response frames at a time.
  • FIG. 6B illustrates a method in which the STA 620 unicasts the probe request frame 630.
  • the STA 620 when the STA 620 unicasts the probe request frame 630, the STA 620 includes a probe request frame 630 including specific SSID / BSSID information of the AP. Can be transmitted. Among the APs receiving the probe request frame 630, only the AP 626 corresponding to the specific SSID / BSSID of the AP 620 may transmit a probe response frame to the STA 620.
  • FIG. 6C illustrates a method in which the STA 640 multicasts the probe request frame 660.
  • the STA 640 may include the SSID list and the wild card BSSID in the probe request frame 660.
  • APs 660-1 and 660-2 corresponding to the SSID included in the SSID list included in the probe request frame among the APs receiving the probe request frame 660 may transmit a probe response frame to the STA 640.
  • the STA may sense whether there is a frame received through the channel by sensing the channel during the probe delay period.
  • the STA may receive an MLME-SCAN-request primitive indicating an active scanning generated in the MLME.
  • the STA may determine a method (unicast, multicast or broadcast) of transmitting a probe request frame based on the MLME-SCAN-Request primitive, and may also determine a BSSID and SSID to be included in the probe request frame.
  • the STA may determine whether a probe delay time expires and a valid frame is received in the PHY layer of the STA.
  • the probe delay may be used as a channel discovery interval that is used by an STA performing active scanning before transmitting a probe request frame. For example, when the STA receives a valid frame to the PHY layer, the PHY layer of the STA may generate a specific primitive (eg, PHYRxStart.indication primitive) and transmit the same to the MAC layer. If the probe delay time expires and a valid frame is received in the PHY layer of the STA, the STA may perform channel access to transmit the probe request frame to the channel. If the STA succeeds in channel access, the STA may transmit a probe request frame to the channel.
  • a specific primitive eg, PHYRxStart.indication primitive
  • the STA may transmit a probe request frame and set a probe timer.
  • the STA may measure the channel state until the probe timer reaches the minimum channel time (MinChannelTime). If the channel state is not BUSY as a result of the channel state measurement of the STA, the STA may set the NAV to 0 and scan another channel.
  • the STA may receive a probe response frame from the channel until the probe timer reaches a maximum channel time (MaxChannelTime).
  • MaxChannelTime maximum channel time
  • the STA may process all received probe response frames when the probe timer reaches the maximum channel time. Whether the state of the channel sensed by the STA is busy may be determined based on the PHY-CCA.indication primitive generated in the PHY layer of the STA.
  • a plurality of STAs may share a wireless medium based on a distributed coordination function (DCF) performed in the MAC layer.
  • DCF is based on carrier sensing multiple access with collision avoidance (CSMA / CA).
  • CSMA carrier sensing multiple access with collision avoidance
  • a medium may be shared between a plurality of STAs based on a request to send (RTS) / clear to send (CTS) performed in the MAC layer.
  • RTS request to send
  • CTS clear to send
  • the DCF may be configured such that a plurality of STAs share a wireless medium based on the following operation.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating a channel access method of an STA based on DCF.
  • the STA may perform the MPDU (MAC protocol) imminent transmission. data unit). If the STA determines that the medium is in use by a carrier sensing mechanism, the STA may determine the size of a content window (CW) by a random backoff algorithm and perform a backoff procedure. have. The STA sets the CW to perform the backoff procedure and selects a random timeslot within the CW. The selected time slot is called the back off time.
  • DIFS DCF inter frame space
  • An STA that selects a relatively short backoff time among backoff times selected by a plurality of STAs may access the medium in preference to an STA that selects a long backoff time.
  • the remaining STAs may stop the remaining backoff time and wait until the transmission of the STA transmitting the frame is completed. After the frame transmission of the STA is completed, the remaining STA may compete with the remaining backoff time to acquire the medium.
  • the STA may detect the channel state for a predetermined time.
  • the STA attempts to transmit after a random backoff time.
  • the DCF-based transmission method may prevent collisions by preventing collisions that occur when a plurality of STAs transmit frames simultaneously.
  • the random backoff time is a time that the STA waits before transmitting a frame after waiting for a predetermined time (eg, DIFS).
  • the random backoff time may be defined as in Equation 1 below.
  • the STA may determine the CW based on CWmin, which is the minimum CW time, and CWmax, which is the maximum CW time.
  • the STA may calculate the backoff time based on the determined CW.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating a backoff procedure of a plurality of STAs.
  • the backoff slot may occur after the medium is determined to be idle for the DIFS period. If the activity of the medium is not detected after the DIFS period, the STA may reduce the backoff time based on aSlotTime. If it is determined that the medium is in use during the backoff slot, the STA may not reduce the backoff time. The frame transmission of the STA may be performed when the set backoff timer becomes zero.
  • the DCF transmission scheme may use an RTS / CTS access mode in which control frames (RTS and CTS) are exchanged before occupying a channel before data frames are transmitted.
  • This method can reduce the waste of the channel by replacing the collision that may occur when the STA transmits the data frame to a collision by a relatively short control frame.
  • the MAC layer may use a point coordination function (PCF) as another method for sharing a wireless medium by a plurality of STAs.
  • PCF point coordination function
  • the PCF may be used as a method for guaranteeing quality of service (QoS) when transmitting real-time data as a non-competitive transmission method.
  • QoS quality of service
  • PCF also referred to as a non-competitive transmission service, does not exclusively use the entire transmission period of the medium, but may alternately use a contention-based service of the DCF scheme.
  • a point coordinator implemented in an AP of a BSS can control a right for each STA to occupy a medium using a polling scheme.
  • PIFS which is an inter-frame space (IFS) in the PCF
  • DIFS which is the IFS of DCF
  • IFS represents the interval between frames and may be used to set the priority for the STA to access the medium.
  • IFS may be specifically defined as follows.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating an interval IFS between frames.
  • an interval between two frames may be referred to as an IFS.
  • the STA may determine whether the channel is used during a predetermined time interval of the IFS using a carrier detection method.
  • the MAC layer using DCF defines various IFSs. Priority of the STA occupying the wireless medium may be determined by the IFS.
  • the interval between frames according to IFS type is as follows.
  • SIFS short inter frame symbol
  • PCF IFS PCF frame transmission
  • DIFS DIFS
  • Various problems may occur when a plurality of STAs use only DCF as a method for sharing a wireless medium in the MAC layer. For example, when using a DCF, when a plurality of STAs attempt to perform initial access (initial access) to the AP at the same time, a lot of collisions between the plurality of STAs. In addition, since there is no concept of transmission priority in DCF, quality of service (QoS) for traffic data transmitted from an STA cannot be guaranteed.
  • QoS quality of service
  • 802.11e improved the channel access performance of the existing DCF and HCF by defining a new coordination function, a hybrid coordination function (HCF). HCF defines two channel access methods similar to those defined in the existing 802.11 MAC, HCF controlled channel access (HCCA) and enhanced distributed channel access (EDCA).
  • traffic categories which are transmission priorities, may be defined and priorities for accessing the channel may be determined based on the traffic categories. That is, by defining CW and IFS according to the category of traffic data transmitted from the STA, the channel access priority according to the type of traffic data can be determined.
  • the data may be assigned to a low priority class.
  • the traffic data is voice communication through the WLAN, since the data is required for real time data transmission, the corresponding traffic data may be assigned to a high priority class to perform channel access.
  • TXOP Transmission Opportunity
  • the STA may transmit as many packets as possible during the determined TXOP period without exceeding the maximum period of the TXOP. If one frame is too long to transmit all during one TXOP, it can be truncated into smaller frames. The use of TXOP can reduce the situation in which STAs with a low data rate, which is a problem of the existing MAC, excessively occupy the channel.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating a method of obtaining a TXOP of an STA.
  • an STA participating in QoS transmission may obtain a TXOP capable of transmitting traffic for a predetermined period of time using two channel access methods such as EDCA and HCCA.
  • TXOP acquisition is made possible by either succeeding in EDCA competition or receiving QoS CF-Poll frames from the access point.
  • the TXOP obtained after successful in the EDCA competition is called EDCA TXOP
  • the TXOP obtained by receiving QoS CF-Poll frame from the AP is called Polled TXOP.
  • a certain time may be given or a transmission time may be forcibly limited by any STA to transmit a frame using the concept of TXOP.
  • the transmission start time and the maximum transmission time of the TXOP may be determined by the AP.
  • the EDCA TXOP may be notified to the STA by the beacon frame and the Polled TXOP by the QoS CF-Poll frame.
  • EDCA and HCCA which are channel access methods defined in HCF, will be described in detail.
  • the EDCA scheme may perform channel access by defining a plurality of (eg, eight) user priorities for traffic data. For the transmission of QoS data frames based on priority, EDCA defines four access categories (AC_BK, AC_BE, AC_VI, AC_VO). In EDCA, traffic data arriving at the MAC layer with different user priorities can be mapped based on AC as shown in Table 2 below.
  • Table 2 is an exemplary table showing the mapping between user priority and AC.
  • Transmission queues and AC parameters may be defined for each AC (access category or access class). The difference in transmission priority between ACs may be implemented based on different AC parameter values.
  • the AC parameter may be access parameter information that determines a channel access method according to each AC.
  • EDCA can use AIFS [AC], CWmin [AC], CWmax [AC] instead of DIFS, CWmin, CWmax which are used by DCF in the backoff procedure for transmitting frames belonging to AC.
  • Parameters used in the backoff procedure for each AC may be delivered to each STA from the AP in a beacon frame. The smaller the value of AIFS [AC] and CWmin [AC], the higher the priority. Therefore, the shorter the channel access delay, the more bandwidth can be used in a given traffic environment.
  • the backoff procedure of EDCA which generates a new backoff counter, is similar to the backoff procedure of the existing DCF. It may be performed based on other EDCA parameters.
  • EDCA parameters have become an important means used to differentiate channel access of various user priority traffic. Appropriate setting of EDCA parameter values, including AC-specific parameters, can optimize network performance while increasing the transmission effect of prioritized traffic. Therefore, the AP must perform overall management and coordination functions for the EDCA parameters to ensure fair access to all STAs participating in the network.
  • 11 is a conceptual diagram illustrating an EDCA channel reference model.
  • four AC-specific transmission queues defined in an 802.11e MAC may serve as individual EDCA contention entities for wireless medium access within one STA.
  • An AC can maintain its own backoff counter with its AIFS value. If there is more than one AC that has been backed off at the same time, the collisions between the ACs can be handled by a virtual collision handler. The frame at the AC with the highest priority is sent first, and the other ACs update the backoff counter again by increasing the contention window value.
  • the start of TXOP occurs when the channel is accessed according to EDCA rules. If more than two frames are stacked in an AC, the EDCA MAC can attempt to transmit multiple frames if an EDCA TXOP is obtained. If the STA has already transmitted one frame and can receive the transmission of the next frame and the ACK for the same frame within the remaining TXOP time, the STA attempts to transmit the frame after the SIFS time interval.
  • the TXOP limit value may be passed from the AP to the STA. If the size of the data frame to be transmitted exceeds the TXOP limit, the STA splits the frame into several smaller frames to transmit within the range not exceeding the TXOP limit.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating a backoff procedure of the EDCA.
  • each traffic data transmitted from an STA may have a priority and perform a backoff procedure based on a competing EDCA scheme.
  • Table 2 which is given to each traffic, the priority may be divided into eight, for example.
  • each STA has different output queues according to priorities, and each output queue operates according to the rules of the EDCA.
  • Each output queue may transmit traffic data using different Arbitration Inter frame Space (AIFS) according to each priority, instead of the previously used DCF Inter frame Space (DIFS).
  • AIFS Arbitration Inter frame Space
  • DIFS DCF Inter frame Space
  • the STA needs to transmit traffic having different priorities at the same time the collision is prevented in the terminal by transmitting the traffic having the highest priority.
  • Backoff occurs in the following situations.
  • a transmission collision occurs and is used when retransmission is required.
  • the UE sets an arbitrary backoff time to the backoff timer using Equation 2 below.
  • Random (i) is a function that generates a random integer between 0 and CW [i] using a uniform distribution.
  • CW [i] is the contention window between the minimum contention window CWmin [i] and the maximum contention window CWmax [i], where i represents the traffic priority.
  • CWnew [i] is calculated using Equation 3 below using the previous window CWold [i].
  • PF is calculated according to the procedure defined in the IEEE 802.11e standard.
  • CWmin [i], AIFS [i], and PF values may be transmitted from the AP using a QoS parameter set element that is a management frame.
  • the HCCA protocol uses a hyper coordinator (HC) located at the AP for central management of wireless media access. Since the HC centrally manages the wireless media, it can reduce competition for accessing the wireless media between STAs and can maintain the data frame exchange with a short transmission delay time (SIFS), thereby increasing network efficiency.
  • HC hyper coordinator
  • the HC controls transmission delay and scheduling by defining QoS characteristics as parameters for specific traffic required from an application service to support QoS.
  • the HC Before transmitting the parameterized QoS traffic, the HC first establishes a virtual connection called a traffic stream.
  • the traffic stream may correspond to both an uplink from the STA to the AP, a downlink from the AP to the STA, or a direct link from the STA to the STA.
  • traffic characteristics such as frame size, average transmission rate, and QoS request parameters such as delay time are exchanged through mutual negotiation.
  • a TXOP limit which is a service provision time allowed to the STA, is included in the QoS control field. That is, the HC performs a function of controlling allocation of medium access time using TXOP.
  • the TXOP limit is determined by TSPEC.
  • the TSPEC is requested by the station, and the AP determines whether to allow or reject the TSPEC's request according to network conditions.
  • the HC provides contracted QoS by allocating the radio band required for the established traffic stream between the AP and the STA.
  • the HC has overall control over the media, and if necessary, the HCCA can acquire control of the media by transmitting QoS CF-Poll frames after the PIFS delay if necessary.
  • 13 is a conceptual diagram illustrating Polled TXOP timing.
  • a polled STA that owns TXOP receives a QoS CF Poll frame and transmits several frames with the authority for channel access for a time corresponding to the TXOP limit value specified in the QoS CF-Poll frame.
  • the other STA although not applicable to them, sets up its own network allocation vector (NAV) by combining TXOP time with a certain time after receiving the QoS CF-Poll frame, and during this time, competition for channel access is established. I never do that.
  • NAV network allocation vector
  • the HC needs to schedule the proper transmission of the QoS CF-Poll frame to satisfy the contracted QoS requirements. Since wireless media vary in terms of channel over time or location, creating an efficient scheduling algorithm is an important factor in supporting QoS. Good scheduling algorithms can improve the performance of wireless networks by allowing more traffic streams without violating QoS contracts.
  • a plurality of STAs may attempt to access the AP simultaneously.
  • a plurality of STAs simultaneously perform channel access, thereby increasing the probability of collision.
  • the STA transmits the access request frame using an access parameter (eg, CWmin, CWmax, AIFSN) corresponding to AC_VO.
  • an access parameter eg, CWmin, CWmax, AIFSN
  • the probability that a plurality of STAs simultaneously access the AP increases, and in this case, an initial access procedure of the STA may be delayed.
  • An embodiment of the present invention discloses a method for distributing transmission timing of a joint request frame when transmitting a joint request frame of a plurality of terminals to an AP.
  • embodiments of the present invention will be disclosed based on the association request frame for convenience of description, but may be applied to other management frames (for example, authentication request frames), and such embodiments are also included in the scope of the present invention. do.
  • FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating an initial link establishment method according to an embodiment of the present invention.
  • the STA may receive a beacon frame or a FILS discovery frame when performing passive scanning.
  • the FILS discovery frame or beacon frame may be received by a plurality of STAs present in the vicinity of the AP.
  • timings when the plurality of STAs that receive the FILS discovery frame or the beacon frame perform initial link establishment (or initial channel access) to join the AP may overlap. Therefore, when a plurality of STAs perform initial link establishment, collisions may occur between the STAs.
  • a method of reducing a possibility that a collision may occur when an STA performs initial link establishment by defining only a certain time period and allowing only transmission of a terminal that attempts initial access for a predetermined time interval. It is started.
  • a fixed time interval is defined and used as a term of a protected channel access interval.
  • the channel access protection interval may be used in another term as a protected initial link setup interval.
  • channel access protection interval transmission of frames (for example, data frames and other management frames) of UEs that are already combined is transmitted after the channel access protection interval, so that other STAs that do not perform initial link establishment in the channel access protection interval are transmitted.
  • Channel access may be restricted.
  • Information on the channel access protection interval may be transmitted to the STA through a beacon frame or FILS detection frame.
  • two STAs (first STA and second STA) that perform initial link establishment around the AP and the AP in the BSS, and one STA (third STA) that have already performed initial link establishment with the AP and are combined. ) May be present.
  • Two STAs performing initial link establishment and one STA that has already performed initial link establishment may receive a beacon frame or FILS detection frame transmitted by the AP.
  • the beacon frame and the FILS detection frame may include information on the channel access protection interval.
  • the first STA and the second STA obtain information on the channel access protection interval based on the beacon frame or the FILS detection frame, and manage a management frame (eg, an authentication request frame, for initial link establishment) in the interval. Join request frames, etc.).
  • the third STA may also obtain information on the channel access protection interval based on the beacon frame or the FILS detection frame.
  • the third STA may transmit the frame to the AP by performing channel access in a section other than the channel access protection section, without transmitting the frame to the AP in the channel access protection section.
  • an initial channel access timing of an STA performing initial channel access may be distributed in a channel access protection interval.
  • 15 is a conceptual diagram illustrating a frame including information on a channel access protection interval according to an embodiment of the present invention.
  • the frame including the information on the channel access protection interval may be a beacon frame or a FILS detection frame.
  • the channel access protection period may include information on a period during which the terminal performing initial link establishment transmits a frame for initial link establishment (eg, an authentication request frame, a combining request frame, etc.). For example, when the information on the channel access protection interval is set to 1, it may indicate that the AP allows only transmission of a frame for performing initial channel access in the channel access protection interval. On the contrary, when the information on the channel access protection interval is set to 0, the AP may indicate that not only the transmission of the frame for performing the initial channel access but also the transmission of other frames in the channel access protection interval.
  • the information about the interval may be included in the specific channel access protection interval in the information 1500 for the channel access protection interval.
  • the STA may obtain information on the interval used for initial link establishment based on the information 1500 on the channel access protection interval.
  • information about the channel access protection interval start point 1520 and information about the channel access protection interval end point 1540 may be included in the information 1500 about the channel access protection interval.
  • the information 1520 for the start point of the channel access guard interval may include information about a point in time at which the channel access guard interval starts based on a reference time point (for example, when a beacon frame or a FILS discovery frame is transmitted or received). It may include.
  • the information 1540 on the channel access protection interval end point may include information on the time point at which the channel access protection interval ends.
  • the unit of the information 1500 for the channel access protection interval may be ms (micro second).
  • the STA may obtain information on timing to perform channel access based on the received information about the channel access protection interval.
  • an embodiment of the present invention discloses a method for distributing initial channel access timing of an STA performing initial channel access in a channel access protection interval.
  • 16 is a conceptual diagram illustrating an initial access method of an STA according to an embodiment of the present invention.
  • the AP 1600 may determine channel state information (eg, a congestion status of a wireless link).
  • the AP 1600 may use various methods to determine channel state information. For example, the channel state may be determined based on a frame received from a neighboring STA, or the STA may request information on the channel state, and in response, information on whether a radio link (or channel) is congested may be obtained from the STA. In addition, the AP may obtain information about the channel state from another AP.
  • the AP 1600 accesses an access parameter (eg, by scanning access class) through the beacon frame 1605.
  • IFS, CWmin, CWmax, TXOP) may be allocated to the STAs 1610, 1620, 1630, and 1640.
  • a set of access parameters corresponding to each scanning access class is transmitted through a beacon frame.
  • a set of access parameters may be transmitted for each scanning access class through a FILS discovery frame rather than a beacon frame.
  • the access parameter set for each scanning access class may be transmitted in various information formats. For example, only information about access parameters whose scanning access class is not indexed may be transmitted.
  • the access parameter set is an expression assuming that a plurality of access parameters (eg, IFS, CWmin, CWmax, TXOP) are included. According to an embodiment of the present invention, one access parameter may be set differently for each access class, and such a case may be included in the scope of the present invention.
  • the AP 1600 may also transmit information about the radio link congestion state to the STAs 1610, 1620, 1630, and 1640 via the beacon frame 1605.
  • the information on the radio link congestion state may be used as information on channel congestion state in another term.
  • the AP 1600 may determine the information on the radio link congestion state based on the information on the number of currently coupled STAs, and if the number of currently coupled STAs exceeds a set threshold, the wireless link may It can be judged as crowded.
  • the information about the radio link congestion state may be indicated as 0, 1, for example.
  • the radio link congestion state is 0, it may indicate a state where the radio link congestion is less than or equal to the threshold value, and when the radio link congestion state is 1, it may indicate when the radio link congestion is over the threshold value.
  • the STAs 1610, 1620, 1630, and 1640 receive information on the radio link congestion state included in the received beacon frame 1605, the information about the access parameter according to the scanning access class included in the beacon frame 1605 is 1.
  • the management frame for example, the association request frame
  • the STA applies AC_VO based on AC_VO by applying the access class AC_VO defined in the existing QMF policy.
  • the join request frame may be transmitted to the AP using the calculated access parameter.
  • the scanning access class may be set to a plurality of classes.
  • the STAs 1610, 1620, 1630, and 1640 may use specific access parameters to transmit the combined response frame.
  • four scanning access classes are defined, and STAs 1610, 1620, 1630, and 1640 are managed frames (eg, based on an access parameter according to each scanning access class).
  • a method of transmitting a join request frame is described.
  • the four scanning access classes may be defined as a first scanning access class, a second scanning access class, a third scanning access class, and a fourth scanning access class.
  • An access parameter set in which at least one access parameter is different for each scanning access class may be set.
  • all of the access parameters included in the access parameter set corresponding to the scanning access class are different.
  • the access parameter included in the access parameter set may be set so that the STA performs initial link establishment more quickly. For example, when the scanning access class has a large value, at least one access parameter of IFS and Cmin CWmax may be set to a smaller value than when the scanning access class has a small value. Based on this access parameter set method, if the scanning access class has a large value, the STA detects a small IFS interval and sets a small backoff-time to access the channel to increase the priority of the initial link setup. have. In addition, the larger the scanning access class, the larger the TXOP value can be assigned.
  • the priority of the initial link establishment may be increased as the scanning access class has a large value. That is, the time or priority that the STA consumes until the combination may vary according to the scanning access class, that is, the access parameter set selected by the STA.
  • the initial link establishment timing is distributed according to the scanning access class when the initial link establishment is performed, thereby preventing a collision occurring when the initial link establishment of the STA is performed to the AP.
  • the channel access protection interval described above with reference to FIGS. 14 and 15 may be set, and the initial link establishment timing may be distributed by distributing the initial link establishment timing of the STA in the channel access protection interval.
  • the STAs 1610, 1620, 1630, and 1640 that receive the same beacon frame 1605 from the AP 1600 may set a scanning access class (or set of access parameters), respectively. If the radio state congestion information of the beacon frame indicates that the radio link is congested, the STA may perform initial link establishment according to a set of access parameters selected in the channel access protection interval.
  • the first STA 1610 is the first scanning access class
  • the second STA 1620 is the second scanning access class
  • the third STA 1630 is the third scanning access class
  • the fourth STA 1640 is the The access class may be determined as the fourth scanning access class.
  • the STA may perform channel access based on the access parameter according to the determined scanning access class, respectively.
  • the first STA 1610 is the first access parameter according to the first scanning access class
  • the second STA 1620 is the second access parameter according to the second scanning access class
  • the third STA 1630 is the first access parameter.
  • the fourth STA 1640 may perform channel access based on the fourth access parameter according to the fourth scanning access class.
  • the first STA and the fourth STA may perform initial link establishment based on timing distributed in the channel access protection interval.
  • a plurality of STAs 1610, 1620, 1630, and 1640 that receive the beacon frame 1605 at the same time may transmit a management frame (eg, a combined request frame) that is transmitted in performing channel access. Can be dispersed.
  • 17 is a conceptual diagram illustrating channel access of an STA according to a scanning access class according to an embodiment of the present invention.
  • STAs 1710 corresponding to the first scanning access class and STAs 1740 corresponding to the fourth scanning access class may perform initial link establishment based on distributed timing within a channel access protection interval. Can be.
  • the STA 1740 corresponding to the fourth scanning access class may access the channel first based on the fourth access parameter 1745, and then the STA 1730 corresponding to the third scanning access class may access the third access. Channels may be accessed based on parameter 1735.
  • the STA 1720 corresponding to the second scanning access class accesses the channel based on the second access parameter 1725, and the STA corresponding to the first scanning access class 1710 determines the first access parameter 1715.
  • the channel can be accessed based on. That is, by distributing the channel access timing according to the scanning access class, it is possible to control so that many STAs do not simultaneously access the AP.
  • an embodiment of the present invention shows a method of determining a scanning access class by an STA.
  • the STA may select one scanning access class and transmit the association request frame to the AP. For example, the following method may be used for the STA to select one scanning access class.
  • the STA may select a random variable between 0 and 1.
  • the STA may select the scanning access class according to the selected random variable.
  • Table 3 below shows a scanning access class according to a range of random variables selected by the STA.
  • the STA may randomly select a number between 0 and 1 and determine the scanning access class according to the selected random variable.
  • the STA may transmit the association request frame to the AP based on the determined scanning access class.
  • the scanning access class may be distributed and selected from the first scanning access class to the fourth scanning access class.
  • the terminal may distribute the channel access timing within the channel access protection interval in order to transmit the association request frame.
  • Table 4 below shows an access parameter set according to the scanning access class.
  • a set of access parameters (eg, CWmin, CWmax, IFS) according to the scanning access class may be defined.
  • an access parameter value corresponding to AC_VO may be determined as a reference value to determine a set of access parameters according to each scanning access class.
  • the CWmin, CWmax, and IFS values included in the access parameter set may be set to decrease from the first scanning access class to the fourth scanning access class.
  • the set of access parameters disclosed in Table 4 are exemplary access parameters. Different sets of access parameters may be defined to perform initial link establishment of different STAs according to the scanning access class, and such embodiments are also included in the scope of the present invention.
  • Table 5 below is another example showing access parameters according to scanning access classes.
  • the access parameter set according to the scanning access class can be set as above based on the existing EDCA parameters.
  • Access parameter information according to AC_BK, AC_BE, AC_VI, AC_VO is IEEE Draft P802.11-REVmb TM / D12, November 2011 (IEEE Standard for Information Technology—Telecommunications and information exchange between systems—Local and metropolitan area networks—Specific requirements Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications) is described in 8.4.2.31 EDCA parameter set element.
  • Table 6 below shows access parameters according to AC_BK, AC_BE, AC_VI, and AC_VO when dot11OCBActivated defined in the existing IEEE Draft P802.11-REVmb TM / D12 has a true value.
  • an access parameter included in a set of access parameters such as CWmin, CWmax, AIFSN, and TXOP may be set differently.
  • an access parameter according to a scanning access class may be determined based on a set of access parameters of AC_BK, AC_BE, AC_VI, and AC_VO used in the existing EDCA.
  • the AP may change the access parameter according to the radio link congestion state information included in the beacon frame, the FILS discovery frame, or the probe response frame. For example, the AP may change an access parameter used by the STA to perform initial link establishment by transmitting an additional scaling factor (eg, N) to the STA.
  • the STA may change an access parameter set configured based on the received scaling factor and perform initial link setup based on the changed access parameter set.
  • the STA may determine an access parameter to be used by the STA for initial link establishment based on the default access parameters (default CWmin, default CWmax, and default IFS) and scaling factors transmitted by the AP. If the scaling element has a value of N, the access parameter that the STA will use in initial link establishment may be determined as (CWmin * N), (CWmax * N), (AIFS * N) ⁇ .
  • the STA may transmit the association request frame based on the access parameter determined within the channel access protection interval.
  • an access parameter defined in each scanning access class of Table 4 may be set as a default access parameter, and multiplication may be performed by multiplying each access parameter by N.
  • the access parameter of the STA can be set more adaptively according to the channel situation.
  • the STA determines the access parameter through the scanning access class determined based on the random variable.
  • the STA may determine a random variable and immediately determine an access parameter according to the random variable. That is, the STA may determine a set of access parameters to be used by the STA based on a random variable without determining a separate index called a scanning access class.
  • the STA may select a random variable.
  • the STA may select one access parameter set from among a plurality of access parameter sets based on the selected random variable.
  • the STA may transmit an association request frame to the AP by performing initial channel access based on the selected access parameter. That is, in the scanning access class disclosed in the embodiment of the present invention, the STA plays a role of one index for selecting an access parameter set.
  • the STA accesses the access parameter set transmitted through the beacon frame without indexing the scanning access class. You can choose one.
  • the terminal may set the access parameter set to a value of multiplying the default access parameter by N without defining a scanning access class. That is, the terminal may perform initial link establishment based on a value of N, which is a scaling factor included in a frame transmitted from the AP, without determining the scanning access class.
  • N the N value can be different depending on the STA that receives the beacon frame, the STA that receives the probe response frame, and the STA that receives the FILS discovery frame, and the STA performs channel access based on different access parameters. can do.
  • the STA may perform channel access within the channel access protection interval by determining (default CWmin * N, default CWmax * N, default AIFS * N) as an access parameter based on the N value that is a scaling factor received through the frame. .
  • the terminal may adaptively select a scanning access class according to radio link congestion.
  • the initial link establishment procedure according to the scanning access class is performed only when the radio link is congested based on the radio link congestion information transmitted by the AP (for example, when the radio link congestion is 0). Was performed.
  • the radio link congestion information transmitted from the AP is indicated as not congested (for example, when the radio link congestion is 1), initial link setting according to the scanning access class may be performed.
  • the scanning access class according to the random variable interval selected by the STA is set differently according to the radio link congestion, so that the STA may select the scanning access class or the access parameter set at different rates according to the radio link congestion.
  • the access parameter set according to the random variable selected by the STA may be set differently according to the radio link congestion degree.
  • an embodiment of the present invention will be described on the assumption that the STA determines the scanning access class for convenience of description. However, as described above, the STA may directly determine a set of access parameters without a procedure for determining a scanning access class.
  • relatively more STAs have a higher scanning access class (eg, a third scanning access class or a fourth scanning). Access class).
  • a higher scanning access class eg, a third scanning access class or a fourth scanning.
  • Access class For example, in order to allow relatively more STAs to select a higher scanning access class as described above, the third scanning access class or the fourth scanning access class may be extended to a range of random variables. Table 8 below is a table of scanning access classes based on random variables.
  • intervals of the random variable selected as the third scanning access class and the fourth scanning access class may be selected such that the third scanning access class and the fourth scanning access class may be selected according to the random variable selected by the STA. Can be extended.
  • the random variable interval according to the scanning access class of Table 8 is a randomly defined interval for the STA to be determined as a high scanning access class with a higher probability according to the random variable selected by the STA.
  • the random variable interval set in Table 8 may vary.
  • relatively more STAs may be set to select a lower scanning access class (eg, a first scanning access class or a second scanning access class). Can be.
  • a lower scanning access class eg, a first scanning access class or a second scanning access class.
  • the range in which the first scanning access class or the second scanning access class may be selected by the random variable selected by the STA may be extended.
  • Table 9 below is a table of scanning access classes based on random variables.
  • the random variable interval selected as the first scanning access class and the second scanning access class is extended so that the first scanning access class and the second scanning access class can be selected more according to the random variable selected by the STA. can do.
  • the random variable interval according to the scanning access class of Table 9 is an interval arbitrarily defined so that the STA is determined to have a lower scanning access class with a higher probability according to the random variable selected by the STA.
  • the set random variable interval of Table 9 may vary.
  • the STA receives at least one of information on channel access protection interval, information on link congestion state, and access parameter information according to scanning access class based on a beacon frame and / or FILS discovery frame.
  • the probe response frame received when the STA performs active scanning may also include at least one of information on a channel access protection interval, information on a link congestion state, and access parameter information according to a scanning access class. Operation is the same as when the STA receives at least one of information on a channel access protection interval, information on a link congestion state, and access parameter information according to a scanning access class based on a beacon frame and / or a FILS discovery frame Can be performed.
  • FIG. 18 is a conceptual diagram illustrating a frame format according to an embodiment of the present invention.
  • the AP transmits a beacon frame, a FILS detection frame, and a probe response frame including information about a channel access protection interval 1800, information about a link congestion state 1820, and information about an access parameter set 1840. Can be.
  • the information 1800 about the channel access protection interval may include information about a period in which a terminal performing initial link establishment transmits a frame for initial link establishment (eg, an authentication request frame or a join request frame). have. For example, when the information on the channel access protection interval is set to 1, it may indicate that the AP allows only transmission of a frame for performing initial channel access in the channel access protection interval. In contrast, when the information on the channel access protection interval is set to 0, the AP may indicate that not only the transmission of the frame for performing the initial channel access but also the transmission of other frames in the channel access protection interval.
  • the information 1800 may include a value for an interval in a specific channel access protection interval. The STA may obtain information about the interval used for initial link establishment based on the information about the information 1800 about the channel access protection interval.
  • the start point of the channel access protection interval may include information on a start point of the channel access protection interval based on a reference time point (for example, a beacon frame or a transmission or reception time of a FILS discovery frame).
  • the channel access protection interval end point may include information about the time point at which the channel access protection interval ends.
  • the unit of information on the channel access protection interval may be ms (micro second).
  • the radio link congestion state information 1820 may include information about a channel state of the current AP. For example, if the channel is congested as a result of the AP determining the channel state, the radio link congestion state information 1820 may be set to 0 and transmitted to the STA. On the contrary, if the channel is not congested as a result of the AP determining the channel state, the radio link congestion state information 1820 may be set to 1 and transmitted. For example, whether or not the channel is congested may be determined based on a frame received from a neighboring STA, or the STA may request information about a channel state and obtain radio link congestion state information 1820 based on the information. In addition, the AP may obtain information about the channel state from another AP.
  • the AP may count and measure a management frame (for example, a probe request frame, a join request frame, an authentication request frame, etc.) received for the purpose of initial link establishment.
  • a management frame for example, a probe request frame, a join request frame, an authentication request frame, etc.
  • the AP may define a link level based on load information of the BSS.
  • a set of access parameters to be used by the STA in initial link establishment may be determined differently.
  • the information 1840 about the access parameter set may include a plurality of access parameter sets for causing the STA to perform initial link establishment at distributed timing.
  • the STA may determine the scanning access class and perform initial channel access based on the access parameter determined according to the access parameter information 1820 according to the received scanning access class. Alternatively, the STA may perform an access parameter set according to a random variable. You can decide and perform the initial link setup based on this.
  • the access parameter set according to the scanning access class may not be transmitted separately through the beacon frame, the FILS detection frame, or the probe response frame, and may be predefined in the AP and / or the STA.
  • the access parameter information according to the scanning access class may not be included in the beacon frame, the FILS detection frame, or the probe response frame.
  • the AP may additionally include an access parameter scaling element according to the scanning access class in the beacon frame, the FILS detection frame, and the probe response frame.
  • FIG. 19 is a conceptual diagram illustrating a frame format according to an embodiment of the present invention.
  • the scaling element 1900 may be included in addition to the beacon frame, the FILS detection frame, or the probe response frame.
  • the STA may define default access parameters (default CWmin, default CWmax, and default IFS) and determine an access parameter value to be used by the STA based on the scaling element 1900 transmitted by the AP.
  • the access parameter may be determined by multiplying the default access parameter by N, which is a scaling factor.
  • the channel access protection interval may be set based on priority.
  • the channel access protection interval may be expressed in other terms as a channel access protection interval and the priority field may be expressed as a term of information on a STA that can access the channel in the channel access protection interval.
  • the priority field may be included in the beacon frame, the FILS discovery frame, or the probe response frame and transmitted.
  • the priority field may include information on an STA capable of performing channel access in the channel access protection interval.
  • the priority field may be defined as shown in Table 10 below.
  • the user priority may be, for example, information corresponding to the aforementioned scanning access class.
  • the user priority may be determined according to a random variable determined by the STA, and a random variable interval for determining the user priority may be set differently according to channel state information.
  • an STA corresponding to user priorities 4 to 7 may perform initial link establishment in a channel access protection interval.
  • an STA corresponding to user priorities 1 to 3 may perform initial link establishment in a channel access protection interval.
  • bit 2 has a value of '1'
  • an STA performing initial link establishment in channel access protection interval may perform initial link establishment.
  • bit 3 has a value of '1'
  • an STA that has already performed initial link setup in the channel access protection interval may perform channel access.
  • User priority may be determined by various methods. For example, the STA may be selected based on a random variable selected by the STA in the same manner as the method for determining the scanning access class described above. In addition, the user priority may be determined according to the specification of the STA.
  • the STA corresponding to the bit during the channel access protection interval may not perform initial link establishment or transmit traffic data to the AP through channel access.
  • the STA corresponding to the corresponding bit may perform initial link establishment or transmit traffic data to the AP through channel access during the channel access protection interval.
  • the priority field is a field including information on priority for performing channel access in the channel access protection interval, and the priority field may be determined in various formats. For example, when the first bit included in the bitmap is 1, the STA corresponding to the first channel access priority performs initial channel access in the channel access protection interval, and the second bit included in the bitmap If 1, the STA corresponding to the second channel access priority may perform initial channel access in the channel access protection interval. In addition, when the third bit included in the bitmap is 1, an STA that has already performed initial channel access may instruct to perform channel access in the channel access protection interval.
  • the STA may determine channel access priority when the information on the channel state indicates congestion of the radio link. For example, the STA may determine the channel access priority based on a random variable as described above. An STA may perform the initial channel access in the channel access protection interval based on the determined channel access priority and information on an STA capable of channel access in the channel access protection interval.
  • the STA may use the following method to determine channel access priority.
  • the STA may select one channel access priority among N channel access priorities determined based on the selected random variable.
  • the random variable selected by the STA may be included in one random variable range of the N random ranges (N> 1 natural numbers).
  • N random variable ranges may respectively correspond to N channel access priorities, and one channel access priority selected by the STA may correspond to the one random variable ranges. That is, the STA may select a channel access priority corresponding to the selected random variable.
  • the AP may set the information on the radio link congestion state to 1 and transmit a priority field, but in another embodiment, the AP does not include the information on the radio link congestion state, In this case, only the link establishment bitmap may be transmitted to limit the STA's channel access in the channel access protection interval. That is, the STA may obtain information on whether to restrict channel access in the channel access protection period according to the existence of the priority field.
  • 20 is a conceptual diagram illustrating a channel access method of an STA according to an embodiment of the present invention.
  • 20 illustrates an embodiment of a method of performing channel access based on a priority field received by an STA and a channel access protection interval.
  • bit 3 of a priority field included in a beacon frame received by an STA is set to 0 and information about a channel access protection interval is included. That is, the AP may transmit bit 3 of the priority field to 0 in the beacon frame and include information on the channel access protection interval.
  • the following operation may be performed.
  • the first STA and the second STA that perform the initial link establishment may perform the initial link establishment.
  • the first STA and the second STA may transmit the joint request frame in the channel access protection interval.
  • the frame may be transmitted through the channel access in the interval after the channel access protection interval.
  • Priority may be given to channel access of the STA for initial link establishment based on the setting of the priority field and the channel access protection interval.
  • 21 is a conceptual diagram illustrating a channel access method of an STA according to an embodiment of the present invention.
  • 21 shows an embodiment of a method of performing channel access based on a priority field received by an STA and a channel access protection interval.
  • bit 0 of a priority field included in a beacon frame received by an STA is set to 1, remaining bits 1 to 3 are set to 0, and information about a channel access protection interval. It can be assumed that a case is included. That is, the AP may set a bit corresponding to the '1000' of the priority field in the beacon frame and transmit the information including the channel access protection interval.
  • only the second STA corresponding to user priorities 4 to 7 may perform initial link establishment in the channel access protection interval.
  • the second STA may transmit the join request frame in the channel access protection interval.
  • channel access cannot be performed in the channel access protection interval.
  • the first STA corresponding to the user priorities 1 to 3 and the third STA already connected to the AP on which the initial link establishment is performed may transmit the association request frame and the frame through the channel access after the channel access protection interval ends.
  • a link setting bitmap may be defined in a priority field as shown in the following table and may be included in a beacon frame, a FILS discovery frame, or a probe response frame and transmitted.
  • Table 11 shows a link configuration bitmap for indicating whether channel access is possible in the channel access protection interval.
  • Table 11 is one example of a link establishment bitmap.
  • the STA corresponding to the bit set to 1 may prevent the frame from being transmitted during the channel access protection interval.
  • the AP may set the radio link congestion state information (or channel congestion state information) of the frame to 1 and transmit the link link bitmap to the STA. For example, it may be assumed that the AP sets the radio link congestion state information to 1 and transmits by setting bit 1 to 1 in the link establishment bitmap.
  • the terminal corresponding to the user priorities 4 to 7 among the terminals performing the initial link setting may determine that the channel situation is not good during the time corresponding to the channel access protection interval.
  • UEs corresponding to user priorities 4 to 7 may transmit a management frame for performing initial link establishment after the channel access protection period passes without performing channel access in the channel access protection period. have.
  • the AP may not include information on the radio link congestion state, and if the link situation is not good, the AP may limit the channel access of the STA in the channel access protection interval by transmitting only a link establishment bitmap. That is, the STA may obtain information on whether to restrict channel access in the channel access protection period according to the existence of the priority field.
  • FIG. 22 is a conceptual diagram illustrating a frame format according to an embodiment of the present invention.
  • a beacon frame, a FILS discovery frame, or a probe response frame may include a priority field 2200 and information 2250 about a channel access protection interval.
  • the priority field 2200 may include information on a priority for performing channel access in the channel access protection interval. As shown in Table 10, the information on the priority may be included based on specific bit information, or the priority information may be included in various information formats.
  • the information 2250 about the channel access protection interval may include a value for an interval in a specific channel access protection interval.
  • the STA may obtain information about the interval used for initial link establishment based on the information about the information 2250 about the channel access protection interval.
  • information about the channel access protection interval start point 2260 and information about the channel access protection interval end point 2270 may be included in the information 2200 about the channel access protection interval.
  • the information 2250 for the start point of the channel access guard interval may include information on a point in time at which the channel access guard interval starts based on a reference point (for example, when a beacon frame or a FILS discovery frame is transmitted or received). It may include.
  • the information 2260 about the channel access protection interval end point may include information about the time point at which the channel access protection interval ends.
  • the unit of the information 2250 for the channel access protection interval may be ms (micro second).
  • the STA may obtain information on timing to perform channel access based on the received information about the channel access protection interval.
  • FIG. 23 is a block diagram illustrating a wireless device to which an embodiment of the present invention can be applied.
  • the wireless device 2300 may be an STA or an AP or a non-AP STA, which may implement the above-described embodiment.
  • the wireless device 2300 includes a processor 2320, a memory 2340, and an RF unit 2360.
  • the RF unit 2360 may be connected to the processor 2320 to transmit / receive a radio signal.
  • the processor 2320 implements the functions, processes, and / or methods proposed in the present invention.
  • the processor 2320 may be implemented to perform the operation of the wireless device according to the embodiment of the present invention described above.
  • the processor 2320 when the wireless device is an AP, the processor 2320 generates a frame including information on channel status, information on channel access protection interval, and information on STAs capable of channel access in channel access protection interval. It may be implemented to be sent to the STA.
  • the processor 2320 may include a frame including information on a channel state from an access point (AP), information on a channel access protection interval, and information on an STA capable of channel access in the channel access protection interval. And if the information about the channel state indicates congestion of the radio link, channel access priority may be determined. In addition, the processor 2320 may be implemented to perform an initial channel access in the channel access protection interval based on the determined channel access priority and information on an STA capable of accessing the channel in the channel access protection interval.
  • AP access point
  • STA capable of channel access in the channel access protection interval.
  • the processor 2320 may include an application-specific integrated circuit (ASIC), another chipset, a logic circuit, a data processing device, and / or a converter for translating baseband signals and wireless signals.
  • the memory 2340 may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium, and / or other storage device.
  • the RF unit 2360 may include one or more antennas for transmitting and / or receiving a wireless signal.
  • 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 2340 and executed by the processor 2320.
  • the memory 2340 may be inside or outside the processor 2320 and may be connected to the processor 2320 by various well-known means.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
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  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

무선랜에서 채널 액세스 방법 및 장치가 개시되어 있다. 무선랜에서 STA (station)의 초기 채널 액세스 방법은 STA이 AP(access point)로부터 채널 상태에 대한 정보, 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보 및 채널 액세스 보호 구간에서 채널 액세스가 가능한 STA에 대한 정보를 포함하는 프레임을 수신하는 단계, 채널 상태에 대한 정보가 무선 링크의 혼잡함을 지시하는 경우, STA이 채널 액세스 우선 순위를 결정하는 단계와 STA이 결정된 채널 액세스 우선 순위와 채널 액세스 보호 구간에 채널 액세스가 가능한 STA에 대한 정보에 기반하여 채널 액세스 보호 구간에서 초기 채널 액세스를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선랜에서 채널 액세스 방법 및 장치
본 발명은 채널 액세스 방법 및 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 STA(station)의 채널 액세스 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근의 무선랜(wireless LAN) 기술의 진화 방향은 크게 3가지 방향으로 진행되고 있다. 기존 무선랜 진화 방향의 연장 선상에서 전송 속도를 더욱 높이기 위한 노력으로 IEEE(institute of electrical and electronic engineers) 802.11ac와 IEEE 802.11ad가 있다. IEEE 802.11ad는 60GHz 밴드를 사용하는 무선랜 기술이다. 또한, 기존의 무선랜보다 거리적으로 광역 전송을 가능하게 하기 위해 1GHz 미만의 주파수 밴드를 활용하는 광역 무선랜이 최근에 대두되고 있는데, 이에는 TVWS(TV white space) 대역을 활용하는 IEEE 802.11af와 900MHz 대역을 활용하는 IEEE 802.11ah가 있다. 이들은 스마트 그리드(smart grid), 광역 센서 네트워크뿐만 아니라, 확장 범위 Wi-Fi(extended range Wi-Fi) 서비스의 확장을 주목적으로 한다. 또한 기존의 무선랜 MAC(medium access control) 기술은 초기 링크 설정 시간이 경우에 따라 매우 길어지는 문제점을 가지고 있었다. 이러한 문제점을 해결하여 STA이 AP로 신속한 접속이 수행 가능하도록 하기 위하여 IEEE 802.11ai 표준화 활동이 최근에 활발하게 이루어지고 있다
IEEE 802.11ai는 무선랜의 초기 셋-업(set-up) 및 결합(association) 시간을 획기적으로 절감하기 위하여 신속한 인증 절차를 다루는 MAC 기술로서, 2011년 1월에 정식 태스크 그룹으로 표준화 활동이 시작되었다. 신속 접속 절차를 가능하게 하기 위하여 IEEE 802.11ai는 AP 탐색(AP discovery), 네트워크 탐색(network discovery), TSF 동기화(time synchronization function synchronization), 인증 ＆ 결합(Authentication ＆ Association), 상위 계층(higher layer)과의 절차 병합 등의 영역에서 절차 간소화에 대한 논의를 진행하고 있다. 그 중에서, DHCP(dynamic host configuration protocol)의 피기백(piggyback)을 활용한 절차 병합, 병행 IP(concurrent IP)를 이용한 전체 EAP(full EAP(extensible authentication protocol))의 최적화, 효율적인 선별적 AP(access point) 스캐닝 등의 아이디어가 활발하게 논의 중이다.
본 발명의 목적은 채널 액세스 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 채널 액세스 방법을 수행하는 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 무선랜에서 STA (station)의 초기 채널 액세스 방법은 상기 STA이 AP(access point)로부터 채널 상태에 대한 정보, 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보 및 상기 채널 액세스 보호 구간에서 채널 액세스가 가능한 STA에 대한 정보를 포함하는 프레임을 수신하는 단계, 상기 채널 상태에 대한 정보가 무선 링크의 혼잡함을 지시하는 경우, 상기 STA이 채널 액세스 우선 순위를 결정하는 단계와 상기 STA이 상기 결정된 채널 액세스 우선 순위와 상기 채널 액세스 보호 구간에 채널 액세스가 가능한 STA에 대한 정보에 기반하여 상기 채널 액세스 보호 구간에서 초기 채널 액세스를 수행하는 단계를 포함할 수 있되, 상기 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보는 상기 채널 액세스 보호 채널에서 채널 액세스 가능한 STA만이 채널 액세스를 수행하도록 제한된 시간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 무선랜에서 스캐닝을 수행하는 STA (station) 은 무선 신호를 수신하는 RF부와 상기 RF부와 선택적으로 연결되는 프로세서를 포함할 수 있되, 상기 프로세서는 AP(access point)로부터 채널 상태에 대한 정보, 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보 및 상기 채널 액세스 보호 구간에서 채널 액세스가 가능한 STA에 대한 정보를 포함하는 프레임을 수신하고, 상기 채널 상태에 대한 정보가 무선 링크의 혼잡함을 지시하는 경우, 채널 액세스 우선 순위를 결정하고, 상기 결정된 채널 액세스 우선 순위와 상기 채널 액세스 보호 구간에 채널 액세스가 가능한 STA에 대한 정보에 기반하여 상기 채널 액세스 보호 구간에서 초기 채널 액세스를 수행하도록 구현될 수 있되, 상기 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보는 상기 채널 액세스 보호 채널에서 채널 액세스 가능한 STA만이 채널 액세스를 수행하도록 제한된 시간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
초기 링크 설정를 빠르게 수행할 수 있다.
도 1은 무선랜(wireless local area network, WLAN)의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 2는 IEEE 802.11에 의해 지원되는 무선랜 시스템의 계층 아키텍처를 나타낸 도면이다.
도 3은 무선랜에서 스캐닝 방법을 나타낸 개념도이다.
도 4는 AP와 STA의 스캐닝 후 인증 및 결합 과정을 나타낸 개념도이다.
도 5는 액티브 스캐닝 절차(active scanning procedure)에 대한 개념도이다.
도 6은 프로브 요청 프레임 전송 방법을 나타낸 개념도이다.
도 7은 DCF를 기반으로 한 STA의 채널 액세스 방법을 나타낸 개념도이다.
도 8은 복수의 STA의 백오프 절차를 나타낸 개념도이다.
도 9는 프레임 사이의 간격(IFS)을 나타낸 개념도이다.
도 10은 STA의 TXOP를 획득 방법을 나타낸 개념도이다.
도 11은 EDCA 채널 참조 모델을 나타낸 개념도이다.
도 12는 EDCA의 백오프 절차를 나타낸 개념도이다.
도 13은 Polled TXOP 타이밍을 나타낸 개념도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 초기 링크 설정 방법을 나타낸 개념도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보를 포함하는 프레임을 나타낸 개념도이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 STA의 초기 액세스 방법을 나타낸 개념도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 액세스 클래스에 따른 STA의 채널 액세스를 나타낸 개념도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 프레임 포맷을 나타낸 개념도이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 프레임 포맷을 나타낸 개념도이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 STA의 채널 액세스 방법을 나타낸 개념도이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 STA의 채널 액세스 방법을 나타낸 개념도이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 프레임 포맷을 나타낸 개념도이다.
도 23은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1은 무선랜(wireless local area network, WLAN)의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 1의 (A)는 IEEE(institute of electrical and electronic engineers) 802.11의 인프라스트럭쳐 네트워크(infrastructure network)의 구조를 나타낸다.
도 1의 (A)를 참조하면, 무선랜 시스템은 하나 또는 그 이상의 기본 서비스 세트(Basic Service Set, BSS, 100, 105)를 포함할 수 있다. BSS(100, 105)는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 AP(access point, 125) 및 STA1(Station, 100-1)과 같은 AP와 STA의 집합으로서, 특정 영역을 가리키는 개념은 아니다. BSS(105)는 하나의 AP(130)에 하나 이상의 결합 가능한 STA(105-1, 105-2)을 포함할 수도 있다.
인프라스트럭쳐 BSS는 적어도 하나의 STA, 분산 서비스(Distribution Service)를 제공하는 AP(125, 130) 및 다수의 AP를 연결시키는 분산 시스템(Distribution System, DS, 110)을 포함할 수 있다.
분산 시스템(110)는 여러 BSS(100, 105)를 연결하여 확장된 서비스 셋인 ESS(extended service set, 140)를 구현할 수 있다. ESS(140)는 하나 또는 여러 개의 AP(125, 230)가 분산 시스템(110)을 통해 연결되어 이루어진 하나의 네트워크를 지시하는 용어로 사용될 수 있다. 하나의 ESS(140)에 포함되는 AP는 동일한 SSID(service set identification)를 가질 수 있다.
포털(portal, 120)은 무선랜 네트워크(IEEE 802.11)와 다른 네트워크(예를 들어, 802.X)와의 연결을 수행하는 브리지 역할을 수행할 수 있다.
도 1의 (A)와 같은 인프라스트럭쳐 네트워크에서는 AP(125, 130) 사이의 네트워크 및 AP(125, 130)와 STA(100-1, 105-1, 105-2) 사이의 네트워크가 구현될 수 있다. 하지만, AP(125, 130)가 없이 STA 사이에서도 네트워크를 설정하여 통신을 수행하는 것도 가능할 수 있다. AP(125, 130)가 없이 STA 사이에서도 네트워크를 설정하여 통신을 수행하는 네트워크를 애드-혹 네트워크(Ad-Hoc network) 또는 독립 BSS(independent basic service set)라고 정의한다.
도 1의 (B)는 독립 BSS를 나타낸 개념도이다.
도 1의 (B)를 참조하면, 독립 BSS(independent BSS, IBSS)는 애드-혹 모드로 동작하는 BSS이다. IBSS는 AP를 포함하지 않기 때문에 중앙에서 관리 기능을 수행하는 개체(centralized management entity)가 없다. 즉, IBSS에서는 STA(150-1, 150-2, 150-3, 155-4, 155-5)들이 분산된 방식(distributed manner)으로 관리된다. IBSS에서는 모든 STA(150-1, 150-2, 150-3, 155-4, 155-5)이 이동 STA으로 이루어질 수 있으며, 분산 시스템으로의 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 물리계층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 임의의 기능 매체로서, 광의로는 AP와 비-AP STA(Non-AP Station)을 모두 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
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 유저(user) 등의 다양한 명칭으로도 불릴 수 있다.

도 2는 IEEE 802.11에 의해 지원되는 무선랜 시스템의 계층 아키텍처를 나타낸 도면이다.
도 2에서는 무선랜 시스템의 계층 아키텍처(PHY architecture)를 개념적으로 도시하였다.
무선랜 시스템의 계층 아키텍처는 MAC(medium access control) 부계층 (sublayer)(220)과 PLCP(Physical Layer Convergence Procedure) 부계층(210) 및 PMD(Physical Medium Dependent) 부계층(200)을 포함할 수 있다. PLCP 부계층(210)은 MAC 부계층(220)이 PMD 부계층(200)에 최소한의 종속성을 가지고 동작할 수 있도록 구현된다. PMD 부계층(200)는 복수의 STA 사이에서 데이터를 송수신하기 위한 전송 인터페이스 역할을 수행할 수 있다.
MAC 부계층(220)과 PLCP 부계층(210) 및 PMD 부계층(200)은 개념적으로 관리부(management entity)를 포함할 수 있다.
MAC 부계층(220)의 관리부는 MLME(MAC Layer Management Entity, 225), 물리 계층의 관리부는 PLME(PHY Layer Management Entity, 215)라고 한다. 이러한 관리부들은 계층 관리 동작이 수행되는 인터페이스를 제공할 수 있다. PLME(215)는 MLME(225)와 연결되어 PLCP 부계층(210) 및 PMD 부계층(200)의 관리 동작(management operation)을 수행할 수 있고 MLME(225)도 PLME(215)와 연결되어 MAC 부계층(220)의 관리 동작(management operation)을 수행할 수 있다.
올바른 MAC 계층 동작이 수행되기 위해서 SME(STA management entity, 250)가 존재할 수 있다. SME(250)는 계층에 독립적인 구성부로 운용될 수 있다. MLME, PLME 및 SME는 프리미티브(primitive)를 기반으로 상호 구성부 간에 정보를 송신 및 수신할 수 있다.
각 부계층에서의 동작을 간략하게 설명하면 아래와 같다. PLCP 부계층(110)은 MAC 부계층(220)과 PMD 부계층(200) 사이에서 MAC 계층의 지시에 따라 MAC 부계층(220)으로부터 받은 MPDU(MAC Protocol Data Unit)를 PMD 부계층(200)에 전달하거나, PMD 부계층(200)으로부터 오는 프레임을 MAC 부계층(220)에 전달한다. PMD 부계층(200)은 PLCP 하위 계층으로서 무선 매체를 통한 복수의 STA 사이에서의 데이터 송신 및 수신을 수행할 수 있다. MAC 부계층(220)이 전달한 MPDU(MAC protocol data unit)는 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 물리 계층 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 프리앰블은 PSDU이 전송되기 전에 수신기로 하여금 동기화 기능과 안테나 다이버시티를 준비하도록 하는 역할을 할 수 있다. 데이터 필드는 PSDU에 패딩 비트들, 스크랩블러를 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 포함될 수 있다.
PLCP 부계층(210)에서는 PSDU에 상술한 필드를 부가하여 PPDU(PLCP Protocol Data Unit)를 생성하여 PMD 부계층(200)을 거쳐 수신 스테이션으로 전송하고, 수신 스테이션은 PPDU를 수신하여 PLCP 프리앰블, PLCP 헤더로부터 데이터 복원에 필요한 정보를 얻어 복원한다.

도 3은 무선랜에서 스캐닝 방법을 나타낸 개념도이다.
도 3을 참조하면, 스캐닝 방법은 패시브 스캐닝(passive scanning, 300)과 액티브 스캐닝(active scanning, 350)으로 구분될 수 있다.
도 3의 (A)를 참조하면, 패시브 스캐닝(300)은 AP(300)가 주기적으로 브로드캐스트하는 비콘 프레임(330)에 의해 수행될 수 있다. 무선랜의 AP(300)는 비콘 프레임(330)을 특정 주기(예를 들어, 100msec)마다 non-AP STA(340)으로 브로드캐스트 한다. 비콘 프레임(330)에는 현재의 네트워크에 대한 정보가 포함될 수 있다. non-AP STA(340)은 주기적으로 브로드캐스트되는 비콘 프레임(330)을 수신함으로서 네트워크 정보를 수신하여 인증/결합(authentication/association) 과정을 수행할 AP(310)와 채널에 대한 스캐닝을 수행할 수 있다.
패시브 스캐닝 방법(300)은 non-AP STA(340)이 프레임을 전송할 필요가 없이 AP(310)에서 전송되는 비콘 프레임(330)을 수신만 하면 된다. 따라서, 패시브 스캐닝 (300)은 네트워크에서 데이터 송신/수신에 의해 발생되는 전체적인 오버헤드가 작다는 장점이 있다. 하지만, 비콘 프레임(330)의 주기에 비례하여 수동적으로 스캐닝을 수행할 수 밖에 없기 때문에 스캐닝을 수행하는데 걸리는 시간이 늘어난다는 단점이 있다. 비콘 프레임에 대한 구체적인 설명은 2011년 11월에 개시된 IEEE Draft P802.11-REVmb™/D12, November 2011 ‘IEEE Standard for Information Technology Telecommunications and information exchange between systems—Local and metropolitan area networks—Specific requirements Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications(이하, IEEE 802.11)’의 8.3.3.2 beacon frame에 개시되어 있다. IEEE 802.11 ai에서는 추가적으로 다른 포맷의 비콘 프레임을 사용할 수도 있고 이러한 비콘 프레임을 (fast initial link setup) 비콘 프레임이라고 할 수 있다. 또한, 측정 파일롯 프레임(measurement pilot frame)은 비콘 프레임의 일부 정보만을 포함하는 프레임으로 스캐닝 절차에서 사용할 수 있다. 측정 파일롯 프레임은 IEEE 802.11 8.5.8.3 measurement pilot format에 개시되어 있다.
또한, FILS 탐색 프레임(fast initial link setup discovery frame)이 정의될 수도 있다. FILS 탐색 프레임은 각 AP에서 비콘 프레임의 전송 주기 사이에서 전송되는 프레임으로 비콘 프레임보다 짧은 주기를 가지고 전송되는 프레임일 수 있다. 즉, FILS 탐색 프레임은 비콘 프레임의 전송 주기보다 작은 값의 주기를 가지고 전송되는 프레임이다. FILS 탐색 프레임은 탐색 프레임을 전송하는 AP의 식별자 정보(SSID, BSSID)를 포함할 수 있다. FILS 탐색 프레임은 STA으로 비콘 프레임이 전송되기 전에 전송되어 해당 채널에 AP가 존재함을 STA이 미리 탐색하도록 할 수 있다. 하나의 AP에서 FILS 탐색 프레임이 전송되는 간격을 FILS 탐색 프레임 전송 간격이라고 한다. FILS 탐색 프레임에는 비콘 프레임에 포함되는 정보의 일부가 포함되어 전송될 수 있다. FILS 탐색 프레임에는 비콘 프레임에 포함되는 정보의 일부가 포함되어 전송될 수 있다. FILS 탐색 프레임은 이웃 AP의 비콘 프레임의 전송 시간에 대한 정보도 포함할 수 있다.

도 3의 (B)를 참조하면, 액티브 스캐닝(350)은 non-AP STA(390)에서 프로브 요청 프레임(370)을 AP(360)로 전송하여 주도적으로 스캐닝을 수행하는 방법을 말한다.
AP(360)에서는 non-AP STA(390)으로부터 프로브 요청 프레임(370)을 수신한 후 프레임 충돌(frame collision)을 방지하기 위해 랜덤 시간 동안 기다린 후 프로브 응답 프레임(380)에 네트워크 정보를 포함하여 non-AP STA(390)으로 전송할 수 있다. non-AP STA(390)은 수신한 프로브 응답 프레임(380)을 기초로 네트워크 정보를 얻고 스캐닝 과정을 중지할 수 있다.
액티브 스캐닝(350)의 경우 non-AP STA(390)이 주도적으로 스캐닝을 수행하므로 스캐닝에 사용되는 시간이 짧다는 장점이 있다. 하지만, non-AP STA(390)에서 프로브 요청 프레임(370)을 전송해야 하므로 프레임 송신 및 수신을 위한 네트워크 오버헤드가 증가한다는 단점이 있다. 프로브 요청 프레임(370)은 IEEE 802.11 8.3.3.9 절에 개시되어 있고 프로브 응답 프레임(380)은 IEEE 802.11 8.3.3.10에 개시되어 있다.
스캐닝이 끝난 후 AP와 STA은 인증(authentication)과 결합(association) 과정을 수행할 수 있다.

도 4는 AP와 STA의 스캐닝 후 인증 및 결합 과정을 나타낸 개념도이다.
도 4를 참조하면, 패시브/액티브 스캐닝을 수행한 후 스캐닝이 된 AP 중 하나의 AP와 인증 및 결합을 수행할 수 있다.
인증(authentication) 및 결합(association) 과정은 예를 들어, 2-방향 핸드쉐이킹(2-way handshaking)을 통해 수행될 수 있다. 도 4의 (A)는 패시브 스캐닝 후 인증 및 결합 과정을 나타낸 개념도이고 도 4의 (B)는 액티브 스캐닝 후 인증 및 결합 과정을 나타낸 개념도이다.
인증 및 결합 과정은 액티브 스캐닝 방법 또는 패시브 스캐닝을 사용하였는지 여부와 상관없이 인증 요청 프레임(authentication request frame, 410)/인증 응답 프레임(authentication response frame, 420) 및 결합 요청 프레임(association request frame, 330)/결합 응답 프레임(association response frame, 440)을 AP(400, 450)와 non-AP STA(405, 455) 사이에서 교환함으로서 동일하게 수행될 수 있다.
인증 과정은 non-AP STA(405, 455)에서 인증 요청 프레임(410)을 AP(400, 450)로 전송하여 수행될 수 있다. 인증 요청 프레임(410)에 대한 응답으로 인증 응답 프레임(420)을 AP(400, 450)에서 non-AP STA(405, 455)으로 전송할 수 있다. 인증 프레임 포맷(authentication frame format)에 대해서는 IEEE 802.11 8.3.3.11에 개시되어 있다.
결합 과정(association)은 non-AP STA(405, 455)에서 결합 요청 프레임(association request frame, 430)을 AP(400, 405)로 전송하여 수행될 수 있다. 결합 요청 프레임(430)에 대한 응답으로 결합 응답 프레임(440)을 AP(405, 455)에서 non-AP STA(400, 450)으로 전송할 수 있다. 전송된 결합 요청 프레임(430)에는 non-AP STA(405, 455)의 성능(capability)에 관한 정보가 포함되어 있다. non-AP STA(405, 455)의 성능 정보를 기초로 AP(400, 350)는 non-AP STA(405, 355)에 대해 지원이 가능한지 여부를 판단할 수 있다. 지원이 가능한 경우 AP(300, 450)는 결합 응답 프레임(440)에 결합 요청 프레임(440)에 대한 수락 여부와 그 이유, 자신이 지원 가능한 성능 정보(capability information)을 담아서 non-AP STA(405, 455)에 전송할 수 있다. 결합 프레임 포맷(association frame format)에 대해서는 IEEE 802.11 8.3.3.5/8.3.3.6에 개시되어 있다.
만약 결합 단계까지 수행된 경우 이후에 정상적인 데이터의 송신 및 수신이 수행되게 된다. 결합이 수행되지 않은 경우, 결합이 수행되지 않은 이유를 기반으로 다시 결합이 수행되거나 다른 AP로 결합이 수행될 수 있다.

도 5는 액티브 스캐닝 절차(active scanning procedure)에 대한 개념도이다.
도 5를 참조하면, 액티브 스캐닝 절차는 아래와 같은 단계로 수행될 수 있다.
(1) STA(500)이 스캐닝 절차를 수행할 준비가 되었는지를 판단한다.
STA(500)은 예를 들어, 프로브 딜레이 시간(probe delay time)이 만료(expire)되거나 특정한 시그널링 정보(예를 들어, PHY-RXSTART.indication primitive)가 수신될 때까지 기다려서 액티브 스캐닝을 수행할 수 있다.
프로브 딜레이 시간은 STA(500)이 액티브 스캐닝을 수행 시 프로브 요청 프레임(510)을 전송하기 전에 발생되는 딜레이다. PHY-RXSTART.indication primitive는 물리(PHY) 계층에서 로컬 MAC(medium access control) 계층으로 전송되는 신호이다. PHY-RXSTART.indication primitive는 PLCP(physical layer convergence protocol)에서 유효한 PLCP 헤더를 포함하는 PPDU(PLCP protocol data unit)를 수신하였다는 정보를 MAC 계층으로 시그널링할 수 있다.
(2) 기본 접속(basic access)을 수행한다.
802.11 MAC 계층에서는 예를 들어, 경쟁 기반 함수인 분산 조정 함수(distributed coordination function, DCF)를 사용하여 여러 STA이 무선 매체를 공유할 수 있다. DCF는 접속 프로토콜로 (carrier sense multiple access/collision avoidance, CSMA/CA)를 사용하여 백-오프(back-off) 방식을 통해 STA 간의 출동을 방지할 수 있다. STA(500)은 기본 접속 방법을 사용하여 프로브 요청 프레임(510)을 AP(560, 570)로 전송할 수 있다.
(3) MLME-SCAN.request primitive에 포함된 AP(560, 570)를 특정하기 위한 정보(예를 들어, SSID(service set identification) 및 BSSID(basic service set identification) 정보)를 프로브 요청 프레임(510)에 포함하여 전송할 수 있다.
BSSID는 AP를 특정하기 위한 지시자로서 AP의 MAC 주소에 해당하는 값을 가질 수 있다. SSID(service set identification)는 STA을 운용하는 사람이 읽을 수 있는 AP를 특정하기 위한 네트워크 명칭이다. BSSID 및/또는 SSID는 AP를 특정하기 위해 사용될 수 있다.
STA(500)은 MLME-SCAN.request primitive에 의해 포함된 AP(560, 570)를 특정하기 위한 정보를 기초로 AP를 특정할 수 있다. 특정된 AP(560, 570)는 프로브 응답 프레임(550, 550)을 STA(500)으로 전송할 수 있다. STA(500)은 프로브 요청 프레임(510)에 SSID 및 BSSID 정보를 포함하여 전송함으로서 프로브 요청 프레임(510)을 유니캐스트, 멀티캐스트 또는 브로드캐스트할 수 있다. SSID 및 BSSID 정보를 사용하여 프로브 요청 프레임(510)을 유니캐스트, 멀티캐스트 또는 브로드캐스트하는 방법에 대해서는 도 5에서 추가적으로 상술한다.
예를 들어, MLME-SCAN.request primitive에 SSID 리스트가 포함되는 경우, STA(500)은 프로브 요청 프레임(510)에 SSID 리스트를 포함하여 전송할 수 있다. AP(560, 570)는 프로브 요청 프레임(510)을 수신하고 수신된 프로브 요청 프레임(510)에 포함된 SSID 리스트에 포함된 SSID를 판단하여 STA(200)으로 프로브 응답 프레임(550, 550)을 전송할지 여부를 결정할 수 있다.
(4) 프로브 타이머를 0으로 초기화한 후 타이머를 동작시킨다.
프로브 타이머는 최소 채널 시간(MinChanneltime, 520) 및 최대 채널 시간(MaxChanneltime, 530)을 체크하기 위해 사용될 수 있다. 최소 채널 시간(520) 및 최대 채널 시간(530)은 STA(500)의 액티브 스캐닝 동작을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
최소 채널 시간(520)은 STA(500)이 액티브 스캐닝을 수행하는 채널을 변경하기 위한 동작을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, STA(500)은 프로브 타이머가 최소 채널 시간(520)에 도달할 때까지 프로브 응답 프레임(550, 550)을 수신하지 못한 경우, STA(500)은 스캐닝 채널을 옮겨서 다른 채널에서 스캐닝을 수행할 수 있다. STA(500)은 프로브 타이머가 최소 채널 시간(520)에 도달할 때까지 프로브 응답 프레임(550)을 수신한 경우, 프로브 타이머가 최대 채널 시간(530)에 도달할하면 STA은 수신된 프로브 응답 프레임(540, 550)을 처리할 수 있다.
STA(500)은 프로브 타이머가 최소 채널 시간(520)에 도달하기 전까지 PHY-CCA.indication primitive를 탐색하여 최소 채널 시간(520) 전까지 다른 프레임(예를 들어, 프로브 응답 프레임(540, 550)이 STA(500)으로 수신되었는지 여부를 판단할 수 있다.
PHY-CCA.indication primitive는 물리 계층에서 MAC 계층으로 매체(medium)의 상태에 대한 정보를 전송할 수 있다. PHY-CCA.indication primitive는 채널이 가용하지 않은 경우 비지(busy), 채널이 가용한 경우 아이들(idle) 이라는 채널 상태 파라메터를 사용하여 현재 채널의 상태를 알려줄 수 있다. STA(500)은 PHY-CCA.indication이 비지(busy)로 탐색되는 경우는 STA(500)으로 수신된 프로브 응답 프레임(550, 550)이 존재한다고 판단하고 PHY-CCA.indication이 아이들(idle)로 탐색되는 경우는 STA(500)으로 수신된 프로브 응답 프레임(550, 550)이 존재하지 않는다고 판단할 수 있다.
PHY-CCA.indication이 아이들(idle)로 탐색되는 경우, STA(500)은 NAV(net allocation vector)를 0으로 설정하고 다음 채널을 스캐닝할 수 있다. STA(500)은 PHY-CCA.indication이 비지(busy)로 탐색되는 경우는 프로브 타이머가 최대 채널 시간(530)에 도달한 후 수신된 프로브 응답 프레임(550, 550)에 대한 처리를 수행할 수 있다. 수신된 프로브 응답 프레임(550, 550)에 대한 처리 후 NAV(net allocation vector)를 0으로 설정하고 STA(500)은 다음 채널을 스캐닝할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에서는 STA(500)으로 수신된 프로브 응답 프레임(550, 550)이 존재하는지 여부를 판단한다는 것은 PHY-CCA.indication primitive를 사용하여 채널 상태를 판단한다는 의미를 포함할 수 있다.
(5) 채널리스트(ChannelList)에 포함된 모든 채널이 스캐닝되는 경우 MLME는 MLME-SCAN.confirm primitive를 시그널링할 수 있다. MLME-SCAN.confirm primitive는 스캐닝 과정에서 획득한 모든 정보를 포함하는 BSSDescriptionSet를 포함할 수 있다.
STA(500)이 액티브 스캐닝 방법을 사용하는 경우, 프로브 타이머가 최소 채널 시간에 도달할 때까지 PHY-CCA.indication의 파라메터가 비지(busy)인지 여부를 판단하는 모니터링을 수행해야 한다.
전술한 MLME-SCAN.request primitive에 포함되는 구체적인 정보는 아래와 같다. STA이 스캐닝을 수행하기 위해서는 MLME에서 MLME-SCAN.request primitive를 수신할 수 있다. MLME-SCAN.request primitive는 SME에 의해 생성된 프리미티브이다. MLME-SCAN.request primitive는 STA이 결합할 다른 BSS가 존재하는지 여부를 판단하기 위해 사용될 수 있다.
MLME-SCAN.request primitive는 구체적으로 BSSType, BSSID, SSID, ScanType, ProbeDelay, ChannelList, MinChannelTime, MaxChannelTime, RequestInformation, SSID List, ChannelUsage, AccessNetworkType, HESSID, MeshID, VendorSpecificInfo와 같은 정보를 포함할 수 있다. MLME-SCAN.request primitive에 대한 구체적인 설명은 2011년 11월에 개시된 IEEE Draft P802.11-REVmb™/D12, November 2011 ‘IEEE Standard for Information Technology Telecommunications and information exchange between systems—Local and metropolitan area networks—Specific requirements Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications’의 6.3.3.2 MLME-SCAN.request에 개시되어 있다.
아래의 표 1은 MLME-SCAN.request primitive가 포함하는 정보를 예시적으로 대해 간략하게 나타낸다.
<표 1>
Figure PCTKR2013007628-appb-I000001
Figure PCTKR2013007628-appb-I000002
Figure PCTKR2013007628-appb-I000003
Figure PCTKR2013007628-appb-I000004
Figure PCTKR2013007628-appb-I000005
MLME-SCAN.request.primitive에 포함된 요청 파라메터(request parameter)는 응답 STA이 프로브 응답 프레임을 전송할지 여부를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 요청 파라메터는 다른 BSS의 정보가 프로브 응답 프레임에 포함되기를 요청하기 위한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 요청 파라메터는 리포트 요청 필드, 딜레이 기준 필드, 최대 딜레이 한계 필드를 포함할 수 있다.
리포트 요청 필드는 다른 BSS의 정보가 프로브 응답 프레임에 포함되기를 요청하는 정보이고, 딜레이 기준 필드는 프로브 요청 프레임에 대한 응답으로 적용되는 딜레이 타입에 대한 정보를 포함하고, 최대 딜레이 한계 필드는 딜레이 기준 필드에 의해 지시된, 딜레이 타입에 대한 최대 접속 딜레이 정보를 포함할 수 있다.
이외에도 요청 파라메터는 최소 데이터 레이트 필드 및/또는 수신된 신호 세기 한계 필드를 포함할 수 있다. 최소 데이터 레이트 필드는 MSDU 또는 A-MSDU를 전송함에 있어서 가장 낮은 전체 데이터 레이트에 대한 정보를 포함한다. 수신된 신호 세기 한계 필드는 프로브 요청 프레임의 수신자가 응답을 하기 위해 필요한 신호의 한계값에 대한 정보를 더 포함할 수 있다.

도 6은 프로브 요청 프레임 전송 방법을 나타낸 개념도이다.
도 6에서는 STA이 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 브로드캐스트, 멀티캐스트, 유니캐스트하는 방법에 대해 개시한다.
도 6의 (A)는 STA(600)이 프로브 요청 프레임(610)을 브로드캐스트하는 방법이다.
STA(600)은 프로브 요청 프레임(610)에 와일드카드 SSID(wildcard SSID) 및 와일드카드 BSSID(wildcard BSSID)를 포함하여 프로브 요청 프레임(610)을 브로드캐스트할 수 있다.
와일드 카드 SSID 및 와일드 카드 BSSID는 STA(600)의 전송 범위에 포함되는 AP(606-1, 606-2, 606-3, 606-4, 606-6)를 모두 지시하기 위한 식별자로 사용될 수 있다.
STA(600)이 프로브 요청 프레임(610)에 와일드 카드 SSID 및 와일드 카드 BSSID를 포함하여 전송하는 경우, STA(600)이 전송하는 프로브 요청 프레임(610)을 수신한 AP(606-1, 606-2, 606-3, 606-4, 606-6)는 수신된 프로브 요청 프레임에 대한 응답으로 프로브 응답 프레임을 STA(600)으로 전송할 수 있다.
브로드캐스트된 프로브 요청 프레임(610)을 수신한 AP(606-1, 606-2, 606-3, 606-4, 606-6)들이 수신한 프로브 요청 프레임(610)에 대한 응답으로 프로브 응답 프레임을 STA(600)으로 일정 시간 안에 전송하는 경우, STA(600)은 한꺼번에 너무 많은 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 수신하여 처리해야 하는 문제점이 발생할 수 있다.
도 6의 (B)는 STA(620)이 프로브 요청 프레임(630)을 유니캐스트하는 방법이다.
도 6의 (B)를 참조하면, STA(620)이 프로브 요청 프레임(630)을 유니캐스트(unicast)하는 경우에는 STA(620)은 AP의 특정한 SSID/BSSID 정보를 포함한 프로브 요청 프레임(630)을 전송할 수 있다. 프로브 요청 프레임(630)을 수신한 AP 중 STA(620)이 특정한 SSID/BSSID에 해당하는 AP(626)만이 STA(620)으로 프로브 응답 프레임을 전송할 수 있다.
도 6의 (C)는 STA(640)이 프로브 요청 프레임(660)을 멀티캐스트하는 방법이다.
도 6의 (C)를 참조하면, STA(640)은 프로브 요청 프레임(660)에 SSID 리스트와 와일드카드 BSSID를 포함하여 전송할 수 있다. 프로브 요청 프레임(660)을 수신한 AP 중 프로브 요청 프레임에 포함된 SSID 리스트에 포함된 SSID에 해당하는 AP(660-1, 660-2)는 프로브 응답 프레임을 STA(640)으로 전송할 수 있다.
스캐닝 절차를 수행함에 있어서, STA은 프로브 딜레이 구간 동안 채널을 센싱하여 채널을 통해 수신되는 프레임이 있는지 여부를 센싱할 수 있다.
기존의 액티브 스캐닝 절차를 구체적으로 설명하면 아래와 같다. STA은 MLME에서 생성된 액티브 스캐닝을 지시하는 MLME-SCAN-요청 프리미티브(MLME-SCAN-request primitive)를 수신할 수 있다. STA은 MLME-SCAN-요청 프리미티브를 기반으로 프로브 요청 프레임을 전송 방법(유니캐스트, 멀티캐스트 또는 브로드캐스트)을 결정할 수 있고, 또한, 프로브 요청 프레임에 포함될 BSSID, SSID를 결정할 수 있다.
STA은 프로브딜레이 시간(probedelay time)이 만료하고, STA의 PHY 계층으로 유효한 프레임이 수신되었는지 여부를 판단할 수 있다. 프로브딜레이는 액티브 스캐닝을 수행하는 STA이 프로브 요청 프레임을 전송하기 전에 사용하는 채널 탐색 구간으로 사용될 수 있다. 예를 들어, STA은 PHY 계층으로 유효한 프레임이 수신된 경우, STA의 PHY 계층은 특정 프리미티브(예를 들어, PHYRxStart.indication primitive)를 생성하여 MAC 계층으로 전송할 수 있다. STA은 프로브 딜레이 시간이 만료하고, STA의 PHY 계층으로 유효한 프레임이 수신된 경우, 프로브 요청 프레임을 채널로 전송하기 위해 채널 액세스를 수행할 수 있다. STA이 채널 액세스를 성공한 경우, STA은 프로브 요청 프레임을 채널로 전송할 수 있다.
STA은 프로브 요청 프레임을 전송하고, 프로브 타이머(probetimer)를 설정할 수 있다. STA은 프로브 타이머가 최소채널시간(MinChannelTime)에 도달하기 전까지 채널 상태를 측정할 수 있다. STA의 채널 상태 측정 결과 채널 상태가 비지(BUSY)가 아닌 경우, STA은 NAV를 0으로 설정하고, 다른 채널을 스캐닝할 수 있다. STA의 채널 상태 측정 결과 채널 상태가 비지(BUSY)인 경우, STA은 프로브 타이머가 최대채널시간(MaxChannelTime)에 도달할 때까지 채널로부터 프로브 응답 프레임을 수신할 수 있다. STA은 프로브 타이머가 최대채널시간에 도달한 경우, 수신한 모든 프로브 응답 프레임을 프로세싱할 수 있다. STA이 센싱하는 채널의 상태가 비지(BUSY)인지 여부는 STA의 PHY 계층에서 생성되는 PHY-CCA.indication 프리미티브를 기반으로 판단할 수 있다.
이하에서는 802.11에서 사용되는 무선 접속 방법에 대해 개시한다.
MAC 계층에서 수행되는 DCF(distributed coordination function)를 기반으로 복수의 STA이 무선 매체를 공유할 수 있다. DCF는 CSMA/CA(carrier sensing multiple access with collision avoidance)를 기본으로 한다. 선택적으로 MAC 계층에서 수행되는 RTS(request to send)/CTS(clear to send)를 기반으로 복수의 STA 간에 매체를 공유할 수도 있다. DCF는 구체적으로 아래와 같은 동작에 기반하여 복수의 STA이 무선 매체를 공유하도록 설정할 수 있다.
도 7은 DCF를 기반으로 한 STA의 채널 액세스 방법을 나타낸 개념도이다.
일반적으로 DCF를 기반으로 한 채널 액세스 방법에서는 DIFS(DCF inter frame space) 기간 이상으로 매체가 사용 중이지 않으면(즉, 채널이 DIFS 동안 아이들(idle)한 경우) STA은 전송이 임박한 MPDU(MAC protocol data unit)를 전송할 수 있다. STA에서 반송파 감지 메커니즘(carrier sensing mechanism)에 의해서 매체가 사용 중이라고 판단된 경우, STA은 랜덤 백오프 알고리즘(random backoff algorithm)에 의해서 CW(contention window)의 사이즈를 결정하고 백오프 절차를 수행할 수 있다. STA은 백오프 절차를 수행하기 위해 CW를 설정하게 되고 CW 내에서 임의의 타임 슬롯(timeslot)을 선택한다. 선택된 타임 슬롯을 백오프 타임이라고 부른다. 복수의 STA이 각각 선택한 백오프 타임 중 상대적으로 짧은 백오프 타임을 선택한 STA이 긴 백오프 타임을 선택한 STA보다 우선적으로 매체에 접속할 수 있다. 나머지 STA들은 남은 백오프 타임을 중지하고 프레임을 전송하는 STA의 전송이 완료될 때까지 대기할 수 있다. STA의 프레임 전송이 완료된 후, 나머지 STA은 다시 남은 백오프 타임을 가지고 경쟁을 수행하여 매체를 획득할 수 있다.
즉, STA이 DCF를 사용하여 채널에 액세스하는 경우 STA은 채널 상태를 일정 시간 동안 탐지할 수 있다. 구체적으로 STA은 채널이 DIFS 동안 아이들한 경우, 랜덤 백오프 타임(random backoff time) 후에 전송을 시도하게 된다. 이러한 DCF에 기반한 전송 방법은 복수의 STA이 동시에 프레임을 전송함으로서 발생하는 충돌 현상을 방지하는 역할을 수행하여 충돌을 회피할 수 있다.
랜덤 백오프 시간은 채널이 일정 시간(예를 들어, DIFS)동안 기다린 후 프레임을 전송하기 전에 STA이 기다리는 시간이다. 랜덤 백오프 시간은 아래의 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
<수학식 1>
Figure PCTKR2013007628-appb-I000006
즉, STA은 최소 CW 시간인 CWmin 및 최대 CW 시간인 CWmax에 기반하여 CW를 결정할 수 있다. STA은 결정한 CW를 기반으로 백오프 시간을 산출할 수 있다.

도 8은 복수의 STA의 백오프 절차를 나타낸 개념도이다.
도 8을 참조하면, 백오프 슬롯은 매체가 DIFS 기간 동안에 대하여 아이들(idle)하다고 판단된 이후에 발생할 수 있다. 만약 DIFS 기간 이후에 매체의 활동이 감지되지 않는다면 STA은 aSlotTime을 기반으로 백오프 시간을 감소시킬 수 있다. 만약 백오프 슬롯 동안 매체가 사용 중이라고 판단되는 경우, STA은 백오프 시간을 감소시키지 않을 수 있다. STA의 프레임 전송은 설정된 백오프 타이머가 0이 될 때 수행될 수 있다.
또한, DCF 전송 방식에는 데이터 프레임을 전송하기 전에 제어 프레임(RTS, CTS)를 교환하여 미리 채널을 점유하는 RTS/CTS 액세스 모드를 사용할 수도 있다. 이러한 방법은 STA이 데이터 프레임 전송시 발생할 수 있는 충돌을 상대적으로 짧은 제어 프레임에 의한 충돌로 대치시킴으로서 채널의 낭비를 줄일 수 있다.
MAC 계층은 복수의 STA이 무선 매체를 공유하기 위한 또 다른 방법으로 PCF(point coordination function)를 사용할 수 있다. 전술한 DCF의 경우, CSMA/CA 방식을 기반으로 하기 때문에 STA 및 AP 사이에서 전송되는 데이터의 실시간 전송을 보장할 수 없다. 이에 반해 PCF는 비경쟁을 기반으로 하는 전송 방법으로 실시간 데이터를 전송시 QoS(quality of service)를 보장하기 위한 방법으로 사용될 수 있다. 비경쟁 전송 서비스라고도 하는 PCF는 매체의 전체 전송 기간을 독점하여 사용하는 것이 아니고, DCF 방식의 경쟁 기반 서비스와 교대로 사용할 수 있다. PCF는 BSS의 AP 내에 구현되어 있는 포인트 조정자(point coordinator)가 폴링(polling) 방식을 사용하여 각 STA들이 매체를 점유할 수 있는 권한을 제어할 수 있다. PCF 내의 IFS(inter-frame space)인 PIFS를 DCF의 IFS인 DIFS보다 작은 값으로 설정하여 프레임을 전송함에 있어 DCF보다 우선권을 줄 수 있다. IFS는 프레임 사이의 간격을 나타내는 것으로 STA이 매체에 액세스하기 위한 우선 순위를 설정하기 위해 사용될 수 있다. IFS는 구체적으로 아래와 같이 정의될 수 있다.

도 9는 프레임 사이의 간격(IFS)을 나타낸 개념도이다.
도 9를 참조하면, 두 프레임 사이의 간격을 IFS라고 할 수 있다. STA은 반송파 감지 방법을 사용하여 미리 결정된 IFS의 시간 구간 동안 채널이 사용되는지 여부를 판단할 수 있다. DCF를 사용하는 MAC 계층에서는 다양한 IFS를 정의하고 있다. IFS에 의해 무선 매체를 점유하는 STA의 우선권이 결정될 수 있다. IFS 종류에 따른 프레임 간의 간격은 아래와 같다.
(1) SIFS(short inter frame symbol): RTS/CTS, ACK 프레임 전송시 사용. 최고 우선 순위
(2) PIFS(PCF IFS): PCF 프레임 전송시 사용
(3) DIFS(DCF FIS): DCF 프레임 전송시 사용
(4) EIFS(extended IFS): 프레임 전송 오류 발생 시에만 사용하며, 고정 간격이 아님
MAC 계층에서 복수의 STA이 무선 매체를 공유하기 위한 방법으로 DCF만을 사용하는 경우 여러 가지 문제점이 발생할 수 있다. 예를 들어, DCF를 사용하는 경우 복수의 STA이 동시에 AP에 초기 액세스(initial access)를 수행하려고 하는 경우, 복수의 STA 사이에서 충돌이 많이 일어났다. 또한, DCF에서는 전송 우선 순위에 대한 개념이 없기 때문에 STA에서 전송하는 트래픽 데이터에 대한 QoS(quality of service)가 보장될 수 없다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 802.11e에서는 새로운 조정 함수(coordination function)인 HCF(hybrid coordination function)을 정의하여 기존의 DCF 및 HCF의 채널 액세스 성능을 향상시켰다. HCF에서는 기존의 802.11 MAC에서 정의된 것과 유사한 두 가지 채널 액세스 방식인 HCCA(HCF controlled channel access)과 EDCA(enhanced distributed channel access)를 정의한다.
EDCA와 HCCA에서는 전송 우선 순위인 트래픽 카테고리(traffic categories)를 정의하여 이를 기반으로 채널에 액세스를 수행하는 우선 순위를 결정할 수 있다. 즉, STA에서 전송하는 트래픽 데이터의 카테고리에 따라 서로 CW 및 IFS를 정의함으로서 트래픽 데이터의 종류에 따른 채널 액세스 우선 순위를 결정할 수 있다.
예를 들어 트레픽 데이터가 인 경우, 해당 데이터는 낮은 전송 우선 순위 클래스(low priority class)에 할당될 수 있다. 또 다른 예로 트래픽 데이터가 무선랜을 통한 음성 통신인 경우, 실시간 데이터 전송이 필요한 데이터이므로 해당 트래픽 데이터는 높은 전송 우선 순위 클래스(high priority class)로 할당하여 채널 액세스를 수행할 수 있다.
EDCA를 사용하는 경우, 높은 우선 순위를 가진 트래픽 데이터가 낮은 우선 순위를 가진 트래픽 데이터에 비해 상대적으로 전송될 기회를 더 많이 가질 수 있다. 또한, 평균적으로, 높은 우선순위 트래픽을 가지고 있는 STA은 패킷을 전송하기 전에 낮은 우선 순위 트래픽을 가지고 있는 STA보다 적은 대기 시간을 가질 수 있다. EDCA에서 전송 우선순위는 낮은 우선 순위 트래픽보다 높은 우선순위 트래픽에 더 짧은 CW를 할당하고, 또한, DCF에서 정의된 프레임 간격인 IFS보다 더 짧은 arbitration inter-frame space)를 할당함으로서 구현될 수 있다. 또한 EDCA는 TXOP(Transmit Opportunity)라고 부르는 기간 동안 STA이 채널에 경쟁이 없이 접속하도록 할 수 있다. TXOP의 최대 기간을 넘지 않는 한도에서 정해진 TXOP 기간 동안 STA은 가능한 많은 패킷을 전송할 수 있다. 만약 하나의 프레임이 너무 길어서 한번의 TXOP동안 다 전송할 수 없는 경우 작은 프레임으로 잘라서 전송할 수 있다. TXOP의 사용은 기존의 MAC이 가지고 있던 문제점인 낮은 전송률을 가진 STA이 과도하게 채널을 점유하는 상황을 줄일 수 있다.

도 10은 STA의 TXOP를 획득 방법을 나타낸 개념도이다.
도 10을 참조하면, QoS 전송에 참여하는 STA은 EDCA와 HCCA 등 두 가지 채널 액세스 방법을 사용하여 일정한 기간 동안 트래픽을 전송할 수 있는 TXOP를 얻을 수 있다. TXOP 획득은 EDCA 경쟁에서 성공하거나 액세스 포인트로부터 QoS CF-Poll 프레임을 받음으로써 가능해진다. EDCA 경쟁에서 성공하여 획득한 TXOP를 EDCA TXOP라고 하고, AP로부터 QoS CF-Poll 프레임을 받음으로서 획득한 TXOP를 Polled TXOP라고 한다. 이와 같이 TXOP라는 개념을 이용해 임의의 한 STA이 프레임을 전송할 수 있도록 일정 시간을 부여하거나 강제적으로 전송 시간을 제한할 수 있다. TXOP의 전송 시작 시간과 최대 전송 시간은 AP에 의해 결정될 수 있다. EDCA TXOP의 경우 비콘 프레임, Polled TXOP의 경우는 QoS CF-Poll 프레임에 의해 STA으로 통보될 수 있다.
이하에서는 HCF에서 정의된 채널 액세스 방식인 EDCA 및 HCCA에 대해 구체적으로 개시한다.
(1) EDCA
EDCA 방식은 트래픽 데이터에 대해 복수(예를 들어, 8가지)의 사용자 우선 순위를 정의하여 채널 액세스를 수행할 수 있다. 우선 순위에 기반한 QoS 데이터 프레임의 전송을 위해 EDCA는 네 개의 AC(access category)(AC_BK, AC_BE, AC_VI, AC_VO)를 정의하고 있다. EDCA에서는 서로 다른 사용자 우선순위를 가지고 MAC 계층으로 도착하는 트래픽 데이터를 AC를 기반으로 아래의 <표 2>와 같이 매핑할 수 있다.
표 2는 사용자 우선 순위와 AC 사이의 매핑을 나타낸 예시적인 표이다.
<표 2>
Figure PCTKR2013007628-appb-I000007

각각의 AC(액세스 카테고리 또는 액세스 클래스)에 대하여 전송 큐와 AC 파라미터가 정의될 수 있다. 서로 다르게 설정된 AC 파라미터 값을 기반으로 AC간 전송 우선 순위의 차이가 구현될 수 있다. AC 파라메터는 각 AC에 따라 채널 액세스 방법을 결정하는 액세스 파라메터 정보일 수 있다. EDCA는 AC에 속한 프레임을 전송하기 위한 백오프 절차에 있어 DCF가 사용하는 파라메터인 DIFS, CWmin, CWmax 대신에 각각 AIFS[AC], CWmin[AC], CWmax[AC]를 사용할 수 있다. AC별로 백오프 절차에 사용되는 파라메터는 비콘 프레임에 실려 AP로부터 각 STA으로 전달될 수 있다. AIFS[AC]와 CWmin[AC]의 값이 작을수록 높은 우선 순위를 가지며, 이에 따라 채널 접근 지연이 짧아져 주어진 트래픽 환경에서 보다 많은 대역을 사용할 수 있게 된다.
STA이 프레임을 전송하는 도중 STA 간에 충돌이 발생할 경우, 새로운 백오프 카운터를 생성하는 EDCA의 백오프 절차(backoff procedure)는 기존의 DCF의 백오프 절차와 유사하며, AC별 차별화된 백오프 절차는 다른 EDCA 파라미터를 기반으로 수행될 수 있다. EDCA 파라미터들은 다양한 사용자 우선 순위 트래픽의 채널 접근을 차별화하는 데 사용되는 중요한 수단이 되고 있다. 각 AC별 파라미터를 포함하는 EDCA 파라미터 값의 적절한 설정은 네트워크 성능을 최적화하는 동시에 트래픽의 우선순위에 의한 전송 효과를 증가시킬 수 있다. 따라서, AP는 네트워크에 참여한 모든 STA에 공평한 매체 접근 보장을 위해 EDCA 파라미터에 대한 전체적인 관리와 조정 기능을 수행해야 한다.

도 11은 EDCA 채널 참조 모델을 나타낸 개념도이다.
도 11을 참조하면, 802.11e MAC에 정의된 4개의 AC별 전송 큐는 하나의 STA 내에서 무선 매체 액세스를 위해 개별적인 EDCA 경쟁 개체로서 역할을 수행할 수 있다. 하나의 AC는 자신의 AIFS 값을 가지고 독립된 백오프 카운터를 유지할 수 있다. 만약 동시에 백오프를 마친 AC가 하나 이상 존재할 경우에는 AC 간의 충돌은 가상 충돌 처리기(virtual collision handler)에 의해서 조정될 수 있다. 가장 높은 우선순위를 가진 AC에 있는 프레임이 먼저 전송되며, 다른 AC들은 경쟁 윈도 값을 증가시켜 다시 백오프 카운터를 갱신한다.
TXOP의 시작은 EDCA 규칙에 따라 채널에 접근하였을 때 발생한다. 만약 한 AC에 두개 이상의 프레임이 쌓여 있을 때, EDCA TXOP를 얻게 된다면 EDCA MAC은 여러 개의 프레임 전송을 시도할 수 있다. STA이 이미 한 프레임을 전송하였고, 남은 TXOP 시간 내에 같은 AC에 있는 다음 프레임의 전송과 이에 대한 ACK까지 받을 수 있다면, STA은 그 프레임에 대한 전송을 SIFS 시간 간격 뒤에 시도하게 된다. TXOP 제한값은 AP에서 STA으로 전달될 수 있다. 만약 전송하려는 데이터 프레임의 크기가 TXOP 제한값을 초과하게 될 경우, STA은 그 프레임을 여러 개의 작은 프레임으로 분할(fragmentation)하여 TXOP 제한값을 초과하지 않는 범위 내에서 전송하도록 한다.

도 12는 EDCA의 백오프 절차를 나타낸 개념도이다.
도 12를 참조하면, STA에서 전송되는 각 트래픽 데이터는 우선 순위를 가지며 경쟁하는 EDCA 방식을 기반으로 백오프 절차를 수행할 수 있다. 예를 들어, 각 트래픽에 부여되는 전술한 표 2와 같이 우선 순위는 예를 들어, 8개로 구분될 수 있다. 전술한 바와 같이 하나의 STA 내에서는 우선 순위에 따라 다른 출력큐를 가지며, 각 출력 큐는 EDCA의 규칙에 따라 동작을 하게 된다. 각 출력 큐는 기존에 사용된 DIFS(DCF Inter frame Space) 대신에 각 우선 순위에 따라 서로 다른 AIFS(Arbitration Inter frame Space)를 사용하여 트래픽 데이터를 전송할 수 있다. 또한, STA에서 같은 시간에 서로 다른 우선순위를 가진 트래픽을 전송해야 될 경우에는 우선순위가 높은 트래픽부터 전송함으로써 단말 내에서의 충돌을 방지한다.
백오프는 다음과 같은 상황에서 발생한다. 단말에서 프레임을 전송할 경우 전송 충돌이 발생하여 재전송이 필요한 경우에 사용된다. 백오프를 시작하기 위해 단말은 아래의 수학식 2를 이용하여 임의의 백오프 시간을 백오프 타이머에 설정한다.
<수학식 2>
Figure PCTKR2013007628-appb-I000008
여기서 Random(i)는 균등분포 (uniform distribution)를 사용하여 0과 CW[i] 사이의 임의의 정수를 발생하는 함수이다. CW[i]는 최소 경쟁 윈도우 CWmin[i]과 최대 경쟁 윈도우 CWmax[i] 사이의 경쟁 윈도우이고, i는 트래픽 우선순위를 나타낸다. 충돌이 날 때마다 새로운 경쟁 윈도우 CWnew[i]는 이전 윈도우 CWold[i]를 이용하여 아래의 수학식 3을 이용하여 계산된다.
<수학식 3>
Figure PCTKR2013007628-appb-I000009
여기서 PF는 IEEE 802.11e 표준에 정의된 절차에 따라 계산된다. CWmin[i]과 AIFS[i], PF 값은 관리 프레임(management frame)인 QoS 파라메터 집합 요소(QoS parameter set element)를 이용하여 AP에서 전송될 수 있다.
(2) HCCA
HCCA 프로토콜은 무선 매체 접근에 대한 중앙 관리를 위해 AP에 위치하는 HC(hyper coordinator)를 사용한다. HC는 무선 매체를 중앙에서 통합적으로 관리하기 때문에 STA 간에 무선 매체 접근에 대한 경쟁을 줄일 수 있으며, 데이터 프레임 교환을 짧은 전송 지연 시간(SIFS)으로 유지할 수 있어서 네트워크의 효율성을 증가시킨다.
HC는 QoS 지원을 위해 응용 서비스로부터 요구되는 특정 트래픽에 대한 QoS 특성을 파라미터로 정의하여 전송 지연과 스케줄링을 제어한다. 파라미터화된 QoS 트래픽을 전송하기 전에 HC에서는 트래픽 스트림(traffic stream)이라는 가상 연결(virtual connection)을 먼저 설정한다. 트래픽 스트림은 STA에서 AP로의 업 링크, AP에서 STA으로의 다운 링크 또는 STA에서 STA으로의 직접 링크 모두에 해당될 수 있다. AP와 STA 간에 트래픽 스트림을 설정하기 위해서는 프레임 크기, 평균 전송 속도 등의 트래픽 특성, 그리고 지연시간과 같은 QoS 요구 파라미터들이 상호 협상 과정을 통해 교환된다.
HC가 STA에 QoS CF-Poll 프레임을 전송할 경우, 해당 STA에게 허용된 서비스 제공 시간인 TXOP 제한값(limit)이 QoS 제어 필드에 포함된다. 즉, HC는 TXOP를 사용해 매체 접근 시간의 할당을 제어하는 기능을 수행한다. TXOP 제한값은 TSPEC에 의해 결정된다. TSPEC은 스테이션에 의해 요청되며, AP는 네트워크 상황에 따라 TSPEC의 요청을 허용 또는 거절할 것인가를 결정한다.
일단 트래픽 스트림이 설정되면, HC는 설정된 트래픽 스트림에 요구되는 무선 대역을 AP와 STA 간에 할당함으로써 계약된 QoS를 제공한다. HCCA의 비 경쟁 주기에서는 HC가 매체에 대한 전체적인 제어권을 가지고 있으며, 경쟁 주기에서도 필요하다면 PIFS 만큼의 지연시간 이후에 QoS CF-Poll 프레임을 전송함으로서 매체의 제어권을 획득하게 할 수 있다.

도 13은 Polled TXOP 타이밍을 나타낸 개념도이다.
도 13을 참조하면, TXOP를 소유한 polled STA은 QoS CF Poll 프레임을 받음으로써 QoS CF-Poll 프레임에 지정된 TXOP 제한 값만큼의 시간 동안 채널 접속에 대한 권한을 갖고 여러 개의 프레임을 전송한다. 이때, 다른 STA도 비록 자신들에게 해당되지는 않지만 QoS CF-Poll 프레임을 받은 후에는 TXOP 시간과 일정 시간을 합해 자신의 NAV(network allocation vector)를 설정하며, 이 시간 동안은 채널 접속에 대한 경쟁을 하지 않는다.
결국 HC는 계약된 QoS 요구사항을 만족하기 위해 QoS CF-Poll 프레임의 적절한 전송을 스케줄링할 필요가 있다. 무선 매체는 시간 또는 위치에 따른 채널의 조건이 다양하기 때문에 효율적인 스케줄링 알고리즘을 만드는 것은 QoS를 지원하는 데 있어서 중요한 요소가 된다. 우수한 스케줄링 알고리듬은 QoS 계약을 위반하지 않으면서 보다 많은 트래픽 스트림을 허용해 무선 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있다.

STA이 비콘 프레임을 수신하거나 프로브 응답 프레임을 수신한 후 다수의 STA이 AP로 동시에 접속을 시도할 수 있다. 이러한 경우, 복수의 STA들이 동시에 채널 액세스를 수행함으로서 충돌의 확률이 높아질 수 있다. 기존의 STA의 초기 액세스 절차에서는 STA이 결합 요청 프레임을 전송시 AC_VO에 해당하는 액세스 파라메터(예를 들어, CWmin, CWmax, AIFSN)를 사용하여 전송하였다. 이러한 경우, 복수의 STA이 동시에 AP에 액세스를 수행할 확률이 높아지고 이러한 경우 STA의 초기 액세스 절차가 지연될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 다수의 단말의 결합 요청 프레임을 AP에 전송시 결합 요청 프레임의 전송 타이밍을 분산시키기 위한 방법에 대해 개시한다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 결합 요청 프레임를 기준으로 개시하나 다른 관리 프레임(management frame)(예를 들어, 인증 요청 프레임)에도 적용될 수 있고, 이러한 실시예 또한 본 발명의 권리 범위에 포함된다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 초기 링크 설정 방법을 나타낸 개념도이다.
본 발명의 실시예에 따르면, STA이 패시브 스캐닝을 수행시 비콘 프레임 또는 FILS 탐색 프레임을 수신할 수 있다. FILS 탐색 프레임 또는 비콘 프레임은 AP의 주변에 존재하는 복수의 STA이 수신할 수 있다. 이러한 경우, FILS 탐색 프레임 또는 비콘 프레임을 수신한 복수의 STA이 AP와 결합하기 위해 초기 링크 설정(또는 초기 채널 액세스)를 수행하는 타이밍이 겹칠 수 있다. 따라서, 복수의 STA이 초기 링크 설정을 수행시 STA 사이에서 충돌이 일어날 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 일정한 시간을 정의하여 일정 시간 구간 동안 초기 액세스를 시도하는 단말의 전송만을 허락하여 STA이 초기 링크 설정을 수행시 충돌이 일어날 수 있는 가능성을 줄이는 방법에 대해 개시한다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 이러한 일정한 시간 구간을 채널 액세스 보호 구간(protected channel access interval)이라는 용어로 정의하여 사용한다. 채널 액세스 보호 구간은 다른 용어로 초기 링크 설정 보호 구간(protected initial link setup interval)이라는 용어로 사용될 수도 있다.
채널 액세스 보호 구간에서는 이미 결합된 단말의 프레임(예를 들어, 데이터 프레임 및 다른 관리 프레임)의 전송은 채널 액세스 보호 구간 이후에 전송하도록 하여 채널 액세스 보호 구간에서 초기 링크 설정을 수행하지 않는 다른 STA의 채널 액세스를 제한할 수도 있다. 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보는 비콘 프레임 또는 FILS 탐지 프레임을 통해 STA으로 전송될 수 있다.
도 14를 참조하면, BSS내에 AP와 AP 주변에 초기 링크 설정를 수행하는 두 개의 STA(제1 STA, 제2 STA)과 이미 AP와 초기 링크 설정이 이미 수행되어 결합된 하나의 STA(제3 STA)이 존재할 수 있다. 초기 링크 설정을 수행하는 두 개의 STA 및 이미 초기 링크 설정을 수행된 하나의 STA은 AP가 전송하는 비콘 프레임 또는 FILS 탐지 프레임을 수신할 수 있다. 비콘 프레임 및 FILS 탐지 프레임에는 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보가 포함될 수 있다. 제1 STA 및 제2 STA은 비콘 프레임 또는 FILS 탐지 프레임을 기반으로 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보를 획득하고, 해당 구간에서 초기 링크 설정을 위한 관리(management) 프레임(예를 들어, 인증 요청 프레임, 결합 요청 프레임 등)을 전송할 수 있다. 제3 STA도 비콘 프레임 또는 FILS 탐지 프레임을 기반으로 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보를 획득할 수 있다. 제3 STA은 채널 액세스 보호 구간에서 프레임을 AP로 전송하지 않고, 채널 액세스 보호 구간이 아닌 구간에서 채널 액세스를 수행하여 프레임을 AP로 전송할 수 있다. 이러한 방법을 사용함으로서 이미 결합된 STA이 다른 STA이 초기 링크 설정을 수행시 채널을 점유하지 않음으로서 초기 링크 설정을 수행시 일어나는 충돌을 줄여줄 수 있다. 따라서, 초기 채널 액세스를 수행하는 STA의 초기 채널 액세스가 빠르게 수행될 수 있다.
추가적으로 채널 액세스 보호 구간에서 초기 채널 액세스를 수행하는 STA의 초기 채널 액세스 타이밍을 분산할 수도 있다. 이러한 실시예에 대해서는 이하 본 발명의 실시예에서 추가적으로 기술한다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보를 포함하는 프레임을 나타낸 개념도이다.
도 15에서 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보를 포함하는 프레임은 비콘 프레임 또는 FILS 탐지 프레임일 수 있다.
채널 액세스 보호 구간은 초기 링크 설정을 수행하는 단말이 초기 링크 설정을 위한 프레임(예를 들어, 인증 요청 프레임, 결합 요청 프레임 등)을 전송하는 구간에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보가 1로 설정된 경우, AP가 채널 액세스 보호 구간에서 초기 채널 액세스를 수행하기 위한 프레임의 전송만을 허용함을 지시할 수 있다. 반대로 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보가 0으로 설정된 경우, AP가 채널 액세스 보호 구간에서 초기 채널 액세스를 수행하기 위한 프레임의 전송뿐만 아니라 다른 프레임의 전송도 허용함을 지시할 수 있다.
채널 액세스 보호 구간에 대한 정보(1500)에 특정한 채널 액세스 보호 구간에 인터벌에 대한 값이 포함될 수도 있다. STA은 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보(1500)에 대한 정보를 기반으로 초기 링크 설정을 위해 사용되는 구간에 대한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 채널 액세스 보호 구간 시작 지점에 대한 정보(1520) 및 채널 액세스 보호 구간 종료 지점(1540)에 대한 정보가 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보(1500)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 채널 액세스 보호 구간 시작 지점에 대한 정보(1520)은 참조 시점(예를 들어, 비콘 프레임, FILS 탐색 프레임의 전송 또는 수신 시점)을 기준으로 채널 액세스 보호 구간이 시작되는 시점에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 채널 액세스 보호 구간 종료 지점에 대한 정보(1540)은 채널 액세스 보호 구간이 종료되는 시점에 대한 정보를 포함할 수 있다. 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보(1500)의 단위는 ms(micro second)일 수 있다.
STA은 수신한 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보를 기반으로 채널 액세스를 수행할 타이밍에 대한 정보를 획득할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에서는 채널 액세스 보호 구간에서 초기 채널 액세스를 수행하는 STA의 초기 채널 액세스 타이밍을 분산하는 방법에 대해 개시한다.

도 16은 본 발명의 실시예에 따른 STA의 초기 액세스 방법을 나타낸 개념도이다.
도 16을 참조하면, AP(1600)는 채널 상태 정보(예를 들어, 무선 링크의 혼잡 상태(congestion status))에 대해 판단을 할 수 있다. AP(1600)는 채널 상태 정보를 판단하기 위해 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 주변 STA으로부터 수신되는 프레임을 기반으로 채널 상태를 판단하거나 STA으로 채널 상태에 대한 정보를 요청하고 응답으로 STA으로부터 무선 링크(또는 채널)의 혼잡 여부에 대한 정보를 획득할 수도 있다. 또한, AP는 다른 AP로부터 채널 상태에 대한 정보를 획득할 수 있다.
AP(1600)의 채널 상태 정보 판단 결과, 무선 링크(또는 채널)의 혼잡 상태가 임계값을 넘어선 경우, AP(1600)는 비콘 프레임(1605)을 통해 스캐닝 액세스 클래스 별로 액세스 파라메터(예를 들어, IFS, CWmin, CWmax, TXOP)를 STA(1610, 1620, 1630, 1640)으로 할당할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 비콘 프레임을 통해 각각의 스캐닝 액세스 클래스에 대응되는 액세스 파라메터 집합이 전송되는 것을 가정하여 설명한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 비콘 프레임이 아닌 FILS 탐색 프레임을 통해 스캐닝 액세스 클래스 별로 액세스 파라메터 집합이 전송될 수도 있다. 또한, 스캐닝 액세스 클래스 별 액세스 파라메터 집합은 다양한 정보 포맷으로 전송될 수 있다. 예를 들어, 스캐닝 액세스 클래스가 인덱싱되지 않은 액세스 파라메터에 대한 정보만이 전송될 수도 있다. 액세스 파라메터 집합은 복수의 액세스 파라메터(예를 들어, IFS, CWmin, CWmax, TXOP)가 포함되는 경우를 가정한 표현이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 액세스 클래스 별로 하나의 액세스 파라메터가 다르게 설정될 수도 있고, 이러한 경우도 본 발명의 권리 범위에 포함될 수 있다.
AP(1600)는 또한, 비콘 프레임(1605)을 통해 무선 링크 혼잡 상태에 대한 정보를 STA(1610, 1620, 1630, 1640)으로 전송할 수도 있다. 무선 링크 혼잡 상태에 대한 정보는 다른 용어로 채널 혼잡 상태에 대한 정보로 사용할 수 있다. 예를 들어, AP(1600)는 현재 결합된 STA의 개수에 대한 정보를 기반으로 무선 링크 혼잡 상태에 대한 정보를 결정할 수 있고, 현재 결합된 STA의 개수가 설정된 임계값을 넘어선 경우, 무선 링크가 혼잡한 것으로 판단할 수 있다.
무선 링크 혼잡 상태에 대한 정보는 예를 들어, 0, 1로 지시될 수 있다. 무선 링크 혼잡 상태가 0인 경우, 무선 링크 혼잡이 임계값 이하인 상태를 지시하고, 무선 링크 혼잡 상태가 1인 경우, 무선 링크 혼잡이 임계값을 넘어선 경우를 지시할 수 있다. STA(1610, 1620, 1630, 1640)은 수신한 비콘 프레임(1605)에 포함된 무선 링크 혼잡 상태에 대한 정보가 1인 경우 비콘 프레임(1605)에 포함된 스캐닝 액세스 클래스에 따른 액세스 파라메터에 대한 정보를 기반으로 관리 프레임(예를 들어, 결합 요청 프레임)을 AP(1600)로 전송할 수 있다.
만약 수신한 비콘 프레임(1605)에 포함된 무선 링크 혼잡 상태에 대한 정보가 0인 경우, STA은 기존 QMF(QoS Management Frame) 정책에 정의된 결합 요청 프레임의 액세스 클래스인 AC_VO를 적용하여 AC_VO에 기반하여 산출된 액세스 파라메터를 사용하여 결합 요청 프레임을 AP로 전송할 수 있다.
스캐닝 액세스 클래스는 복수의 클래스로 설정될 수 있다. STA(1610, 1620, 1630, 1640)은 결합 응답 프레임을 전송하기 위해 특정한 액세스 파라메터를 사용할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 예를 들어, 4개의 스캐닝 액세스 클래스를 정의하고 각각의 스캐닝 액세스 클래스에 따른 액세스 파라메터를 기반으로 STA(1610, 1620, 1630, 1640)이 관리 프레임(예를 들어, 결합 요청 프레임)을 전송하는 방법에 대해 개시한다.
4개의 스캐닝 액세스 클래스는 제1 스캐닝 액세스 클래스, 제2 스캐닝 액세스 클래스, 제3 스캐닝 액세스 클래스, 제4 스캐닝 액세스 클래스로 정의될 수 있다. 각각의 스캐닝 액세스 클래스 별로 적어도 하나의 액세스 파라메터가 다른 액세스 파라메터 집합이 설정될 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 스캐닝 액세스 클래스에 대응되는 액세스 파라메터 집합에 포함되는 액세스 파라메터가 모두 다른 경우를 가정하여 설명한다.
예를 들어, 스캐닝 액세스 클래스가 큰 값을 가질수록 STA이 더 빠르게 초기 링크 설정을 수행하도록 액세스 파라메터 집합에 포함되는 액세스 파라메터를 설정할 수 있다. 예를 들어, 스캐닝 액세스 클래스가 큰 값을 가지는 경우, IFS, Cmin CWmax 중 적어도 하나의 액세스 파라메터를 스캐닝 액세스 클래스가 작은 값을 가지는 경우보다 작은 값으로 설정할 수 있다. 이러한 액세스 파라메터 집합 설정 방법을 기반으로 스캐닝 액세스 클래스가 큰 값을 가진 경우, STA이 작은 IFS 구간을 탐지하고, 작은 백오프-시간을 설정하여 채널에 액세스하게 함으로서 초기 링크 설정의 우선 순위를 높일 수 있다. 또한 스캐닝 액세스 클래스가 클수록 TXOP 값을 큰 값으로 할당할 수 있다. TXOP 값을 큰 값으로 할당함으로서 우선적으로 스캐닝 액세스 클래스가 큰 값을 가질수록 초기 링크 설정의 우선 순위를 높일 수 있다. 즉, 스캐닝 액세스 클래스, 즉, STA이 선택한 액세스 파라메터 집합에 따라 STA이 결합까지 소모되는 시간 또는 우선 순위가 다를 수 있다. 이러한 방법을 사용함으로서 초기 링크 설정을 수행할 경우 스캐닝 액세스 클래스에 따라 초기 링크 설정 타이밍이 분산되므로 STA의 AP로의 초기 링크 설정을 수행시 충돌이 일어나는 현상을 방지할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 도 14 및 도 15에서 전술한 채널 액세스 보호 구간을 설정하고, 채널 액세스 보호 구간에서 STA의 초기 링크 설정 타이밍을 분산하여 초기 링크 설정을 수행할 수 있다.
도 16에서와 같이 동일한 비콘 프레임(1605)을 AP(1600)로부터 수신한 STA(1610, 1620, 1630, 1640)은 각각 스캐닝 액세스 클래스(또는 액세스 파라메터 집합)를 설정할 수 있다. 비콘 프레임의 무선 상태 혼잡 정보가 무선 링크가 혼잡함을 지시하는 경우, STA은 채널 액세스 보호 구간에서 선택한 액세스 파라메터 집합에 따라 초기 링크 설정을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제1 STA(1610)은 제1 스캐닝 액세스 클래스, 제2 STA(1620)은 제2 스캐닝 액세스 클래스, 제3 STA(1630)은 제3 스캐닝 액세스 클래스, 제4 STA(1640)은 제4 스캐닝 액세스 클래스로 액세스 클래스를 결정할 수 있다. 이러한 경우, STA은 각각 결정된 스캐닝 액세스 클래스에 따른 액세스 파라메터를 기반으로 채널 액세스를 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 STA(1610)은 제1 스캐닝 액세스 클래스에 따른 제1 액세스 파라메터, 제2 STA(1620)은 제2 스캐닝 액세스 클래스에 따른 제2 액세스 파라메터, 제3 STA(1630)은 제3 스캐닝 액세스 클래스에 따른 제3 액세스 파라메터, 제4 STA(1640)은 제4 스캐닝 액세스 클래스에 따른 제4 액세스 파라메터를 기반으로 채널 액세스를 수행할 수 있다.
제1 STA 및 제4 STA은 채널 액세스 보호 구간 내에서 분산된 타이밍을 기반으로 초기 링크 설정을 수행할 수 있다. 이러한 방법을 사용함으로서 동시에 비콘 프레임(1605)을 전송받은 복수의 STA(1610, 1620, 1630, 1640)이 채널 액세스를 수행함에 있어 전송하는 관리 프레임(예를 들어, 결합 요청 프레임)의 전송 타이밍을 분산시킬 수 있다.

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 액세스 클래스에 따른 STA의 채널 액세스를 나타낸 개념도이다.
도 17를 참조하면, 제1 스캐닝 액세스 클래스에 해당하는 STA(1710) 내지 제4 스캐닝 액세스 클래스에 해당하는 STA(1740)이 채널 액세스 보호 구간 내에서 분산된 타이밍을 기반으로 초기 링크 설정을 수행할 수 있다.
제4 스캐닝 액세스 클래스에 해당하는 STA(1740)이 제4 액세스 파라메터(1745)를 기반으로 가장 먼저 채널에 액세스할 수 있고, 다음으로 제3 스캐닝 액세스 클래스에 해당하는 STA(1730)이 제3 액세스 파라메터(1735)를 기반으로 채널에 액세스할 수 있다. 다음으로 제2 스캐닝 액세스 클래스에 해당하는 STA(1720)이 제2 액세스 파라메터(1725)를 기반으로 채널에 액세스하고, 제1 스캐닝 액세스 클래스(1710)에 해당하는 STA이 제1 액세스 파라메터(1715)를 기반으로 채널에 액세스할 수 있다. 즉, 스캐닝 액세스 클래스에 따라 채널 액세스 타이밍을 분산시켜 동시에 많은 STA이 AP에 액세스를 수행하지 않도록 제어할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에서는 STA이 스캐닝 액세스 클래스를 결정하는 방법을 나타낸다.
STA은 수신한 비콘 프레임의 무선 링크 혼잡 상태 정보가 1인 경우, STA은 하나의 스캐닝 액세스 클래스를 선택하여 AP로 결합 요청 프레임을 전송할 수 있다. STA이 하나의 스캐닝 액세스 클래스를 선택하기 위해서는 예를 들어, 아래와 같은 방법이 사용될 수 있다.
STA은 0~1 사이의 랜덤 변수(random variable)를 선택할 수 있다. STA은 선택한 랜덤 변수에 따라 스캐닝 액세스 클래스를 선택할 수 있다. 아래의 표 3은 STA이 선택한 랜덤 변수의 범위에 따른 스캐닝 액세스 클래스를 나타낸다.
<표 3>
Figure PCTKR2013007628-appb-I000010
STA은 랜덤하게 0에서 1 사이의 수를 선택하고 선택한 랜덤 변수에 따라 스캐닝 액세스 클래스를 결정할 수 있다. STA은 결정한 스캐닝 액세스 클래스에 기반하여 결합 요청 프레임을 AP로 전송할 수 있다. 복수의 STA이 랜덤하게 선택한 랜덤 변수에 따라 스캐닝 액세스 클래스는 제1 스캐닝 액세스 클래스 내지 제4 스캐닝 액세스 클래스로 분산되어 선택될 수 있다. 분산된 스캐닝 액세스 클래스에 따라 결합 요청 프레임을 AP로 전송함으로서 단말이 결합 요청 프레임을 전송하기 위해 채널 액세스 보호 구간 내에서 채널 액세스 타이밍을 분산할 수 있다.

아래의 표 4는 스캐닝 액세스 클래스에 따른 액세스 파라메터 집합을 나타낸다.
<표 4>
Figure PCTKR2013007628-appb-I000011
표 4를 참조하면, 스캐닝 액세스 클래스에 따른 액세스 파라메터 집합(예를 들어, CWmin, CWmax, IFS)이 정의될 수 있다. 기존의 EDCA에서 AC_VO에 해당하는 액세스 파라메터 값을 참조값으로 각각의 스캐닝 액세스 클래스에 따른 액세스 파라메터 집합을 결정할 수 있다. 제1 스캐닝 액세스 클래스에서 제4 스캐닝 액세스 클래스로 갈수록 액세스 파라메터 집합에 포함된 CWmin, CWmax, IFS 값이 줄어드는 값으로 설정될 수 있다. 이러한 스캐닝 액세스 클래스에 따른 액세스 파라메터 집합의 설정으로 채널 액세스 보호 구간내에서 큰 값의 스캐닝 액세스 클래스에 해당하는 STA이 작은 값의 스캐닝 액세스 클래스에 해당하는 STA보다 빠르게 초기 링크 설정을 수행할 수 있다.
표 4에 개시된 액세스 파라메터 집합은 예시적인 액세스 파라메터이다. 스캐닝 액세스 클래스에 따라 서로 다른 STA의 초기 링크 설정을 수행하기 위해서 다른 액세스 파라메터 집합이 정의될 수도 있고, 이러한 실시예 또한 본 발명의 권리 범위에 포함된다.
아래의 표 5는 스캐닝 액세스 클래스에 따른 액세스 파라메터를 나타내는 또 다른 예이다.
<표 5>
Figure PCTKR2013007628-appb-I000012
스캐닝 액세스 클래스에 따른 액세스 파라메터 집합을 기존의 EDCA 파라메터를 기반으로 위와 같이 설정할 수 있다. AC_BK, AC_BE, AC_VI, AC_VO에 따른 액세스 파라메터 정보는 2011년 11월에 개시된 IEEE Draft P802.11-REVmb™/D12, November 2011 (IEEE Standard for Information Technology—Telecommunications and information exchange between systems—Local and metropolitan area networks—Specific requirements Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications)의 8.4.2.31 EDCA parameter set element에 개시되어 있다.
아래의 표 6은 기존의 IEEE Draft P802.11-REVmb™/D12에 정의된 dot11OCBActivated가 트루(true)값을 가지는 경우, AC_BK, AC_BE, AC_VI, AC_VO에 따른 액세스 파라메터를 예시적으로 나타낸 것이다. AC_BK, AC_BE, AC_VI, AC_VO에 따라, CWmin, CWmax, AIFSN, TXOP와 같은 액세스 파라메터 집합에 포함되는 액세스 파라메터가 다르게 설정될 수 있다.
<표 6>
Figure PCTKR2013007628-appb-I000013
표 5를 다시 참조하면, 본 발명의 실시에서는 기존의 EDCA에서 사용하던 AC_BK, AC_BE, AC_VI, AC_VO의 액세스 파라메터 집합을 기반으로 스캐닝 액세스 클래스에 따른 액세스 파라메터를 결정할 수 있다.
이하에서는 액세스 파라메터의 스케일링 요소를 적용하는 방법에 대해 개시한다.
AP는 비콘 프레임, FILS 탐색 프레임 또는 프로브 응답 프레임에 포함된 무선 링크 혼잡 상태 정보에 따라 액세스 파라메터를 변화시킬 수도 있다. 예를 들어, AP는 STA으로 추가적인 스케일링 요소(예를 들어, N)를 전송하여 STA이 초기 링크 설정을 수행시 사용하는 액세스 파라메터를 변화시킬 수 있다. STA은 수신한 스케일링 요소를 기반으로 설정된 액세스 파라메터 집합을 변화시키고, 변화된 액세스 파라메터 집합을 기반으로 초기 링크 설정을 수행할 수 있다.
예를 들어, 전술한 표 4와 같이 STA은 디폴트 액세스 파라메터(디폴트 CWmin, 디폴트 CWmax 및 디폴트 IFS) 및 AP가 전송한 스케일링 요소를 기반으로 STA이 초기 링크 설정시 사용할 액세스 파라메터를 결정할 수 있다. 스케일링 요소가 N의 값을 가지는 경우 STA이 초기 링크 설정시 사용할 액세스 파라메터는 (CWmin * N), (CWmax * N), (AIFS*N)}로 결정될 수 있다. STA은 채널 액세스 보호 구간 내에서 결정된 액세스 파라메터에 기반하여 결합 요청 프레임을 전송할 수 있다.
예를 들어 아래의 표 7과 같이 표 4의 각 스캐닝 액세스 클래스에 정의된 액세스 파라메터를 디폴트 액세스 파라메터로 설정하고, 각 액세스 파라메터에 N을 곱하여 스케일링을 수행할 수 있다.
<표 7>
Figure PCTKR2013007628-appb-I000014
위와 같은 방법을 사용함으로서 채널 상황에 따라 좀더 적응적으로 STA의 액세스 파라메터를 설정할 수 있다. 전술한 실시예에서는 설명의 편의상 STA이 랜덤 변수를 기반으로 결정한 스캐닝 액세스 클래스를 통해 액세스 파라메터를 결정하는 것으로 개시하였다. 하지만, STA은 랜덤 변수를 결정하고 바로 랜덤 변수에 따른 액세스 파라메터를 결정할 수 있다. 즉, STA은 스캐닝 액세스 클래스라는 별도의 인덱스를 결정하는 절차 없이도 랜덤 변수를 기반으로 STA이 사용할 액세스 파라메터 집합을 결정할 수도 있다.
예를 들어 수신한 비콘 프레임 또는 FILS 탐색 프레임의 채널 상태에 대한 정보가 무선 링크가 혼잡함을 지시하는 경우, 상기 STA이 랜덤 변수를 선택할 수 있다. STA은 선택한 랜덤 변수에 기반하여 복수개의 액세스 파라미터 집합 중에서 하나의 액세스 파라메터 집합을 선택할 수 있다. STA은 선택한 액세스 파라미터에 기반하여 초기 채널 액세스를 수행하여 결합 요청 프레임을 AP로 전송할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에서 개시하는 스캐닝 액세스 클래스는 STA이 액세스 파라메터 집합을 선택하기 위한 하나의 인덱스의 역할을 수행하는 것으로서 스캐닝 액세스 클래스의 인덱싱이 없이도 STA은 비콘 프레임을 통해 전송된 액세스 파라메터 집합 중 하나를 선택할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로 단말에서 따로 스캐닝 액세스 클래스를 정의하지 않고 디폴트 액세스 파라메터에 N을 곱하는 값으로 액세스 파라메터 집합을 설정할 수도 있다. 즉, 단말은 스캐닝 액세스 클래스를 결정하지 않고, AP에서 전송되는 프레임에 포함된 스케일링 요소인 N의 값을 기반으로 초기 링크 설정을 수행할 수 있다. 이러한 방법을 사용함으로서 비콘 프레임을 수신한 STA, 프로브 응답 프레임을 수신한 STA, FILS 탐색 프레임을 수신한 STA에 따라 N값이 서로 달라질 수 있고, STA은 서로 다른 액세스 파라메터를 기반으로 채널 액세스를 수행할 수 있다. STA은 프레임을 통해 수신한 스케일링 요소인 N값을 기준으로 (디폴트 CWmin*N, 디폴트 CWmax*N, 디폴트 AIFS*N)을 액세스 파라메터로 결정하여 채널 액세스 보호 구간 내에서 채널 액세스를 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 무선 링크 혼잡도에 따라 단말이 적응적으로 스캐닝 액세스 클래스를 선택할 수 있다. 전술한 STA의 채널 액세스 방법에서는 AP가 전송한 무선 링크 혼잡도 정보를 기반으로 무선 링크가 혼잡한 경우에만(예를 들어, 무선 링크 혼잡도가 0인 경우), 스캐닝 액세스 클래스에 따른 초기 링크 설정 절차를 수행하였다. 이뿐만 아니라, AP가 전송한 무선 링크 혼잡도 정보가 혼잡하지 않은 것으로 지시되는 경우(예를 들어, 무선 링크 혼잡도가 1인 경우)에도 스캐닝 액세스 클래스에 따른 초기 링크 설정 를 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 STA이 선택하는 랜덤 변수 구간에 따른 스캐닝 액세스 클래스를 무선 링크 혼잡도에 따라 다르게 설정함으로서 STA이 무선 링크 혼잡도에 따라 다른 비율로 스캐닝 액세스 클래스 또는 액세스 파라메터 집합을 선택할 수 있다. 동일한 의미로, 무선 링크 혼잡도에 따라 STA이 선택한 랜덤 변수에 따른 액세스 파라메터 집합이 다르게 설정될 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 STA이 스캐닝 액세스 클래스를 결정하는 경우를 가정하여 설명한다. 하지만, 전술한 바와 같이 STA은 스캐닝 액세스 클래스를 결정하는 절차없이 액세스 파라메터 집합을 바로 결정할 수도 있다.
예를 들어, STA이 수신한 비콘 프레임의 무선 링크 혼잡도가 무선 링크가 혼잡하지 않은 것으로 지시하는 경우, 상대적으로 더 많은 STA들이 높은 스캐닝 액세스 클래스(예를 들어, 제3 스캐닝 액세스 클래스 또는 제4 스캐닝 액세스 클래스)를 선택하도록 설정할 수 있다. 예를 들어, 위와 같이 상대적으로 더 많은 STA들이 높은 스캐닝 액세스 클래스를 선택하도록 하기 위해 제3 스캐닝 액세스 클래스, 또는 제4 스캐닝 액세스 클래스가 선택될 수 있는 랜덤 변수의 범위를 확장할 수 있다. 아래의 표 8은 랜덤 변수에 따른 스캐닝 액세스 클래스를 구분한 표이다.
<표 8>
Figure PCTKR2013007628-appb-I000015
표 8을 참조하면, STA이 선택한 랜덤 변수에 따라 제3 스캐닝 액세스 클래스 및 제4 스캐닝 액세스 클래스가 더 많이 선택될 수 있도록 제3 스캐닝 액세스 클래스 및 제4 스캐닝 액세스 클래스로 선택되는 랜덤 변수의 구간을 확장할 수 있다. 표 8의 스캐닝 액세스 클래스에 따른 랜덤 변수의 구간은 STA이 선택한 랜덤 변수에 따라 상대적으로 더 높은 확률로 STA이 높은 스캐닝 액세스 클래스로 결정되기 위해 임의로 정의된 구간이다. 표 8에서 설정된 랜덤 변수 구간은 변할 수 있다.
또한, 수신한 비콘 프레임에서 무선 링크 혼잡도가 좋지 않은 것으로 지시된 경우, 상대적으로 더 많은 STA들이 낮은 스캐닝 액세스 클래스(예를 들어, 제1 스캐닝 액세스 클래스, 또는 제2 스캐닝 액세스 클래스)를 선택하도록 설정할 수 있다. 예를 들어, 위와 같이 상대적으로 더 많은 STA들이 낮은 스캐닝 액세스 클래스를 선택하도록 하기 위해 STA이 선택한 랜덤 변수에 의해 제1 스캐닝 액세스 클래스 또는 제2 스캐닝 액세스 클래스가 선택될 수 있는 범위를 확장할 수 있다. 아래의 표 9는 랜덤 변수에 따른 스캐닝 액세스 클래스를 구분한 표이다.
<표 9>
Figure PCTKR2013007628-appb-I000016
표 9를 참조하면, STA이 선택한 랜덤 변수에 따라 제1 스캐닝 액세스 클래스 및 제2 스캐닝 액세스 클래스가 더 많이 선택될 수 있도록 제1 스캐닝 액세스 클래스 및 제2 스캐닝 액세스 클래스로 선택되는 랜덤 변수 구간을 확장할 수 있다. 표 9의 스캐닝 액세스 클래스에 따른 랜덤 변수 구간은 STA이 선택한 랜덤 변수에 따라 상대적으로 더 높은 확률로 STA이 낮은 스캐닝 액세스 클래스로 결정되기 위해 임의로 정의된 구간이다. 표 9의 설정된 랜덤 변수 구간은 변할 수 있다.
전술한 실시예에서는 STA이 비콘 프레임 및/또는 FILS 탐색 프레임을 기반으로 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보, 링크 혼잡 상태에 대한 정보, 스캐닝 액세스 클래스에 따른 액세스 파라메터 정보 중 적어도 하나의 정보를 수신하고 이에 기반하여 채널 액세스를 수행하는 방법에 대해 개시하였다. 하지만, STA이 액티브 스캐닝을 수행시 수신하는 프로브 응답 프레임에도 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보, 링크 혼잡 상태에 대한 정보, 스캐닝 액세스 클래스에 따른 액세스 파라메터 정보 중 적어도 하나의 정보가 포함될 수 있고 이후의 STA의 동작은 STA이 비콘 프레임 및/또는 FILS 탐색 프레임을 기반으로 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보, 링크 혼잡 상태에 대한 정보, 스캐닝 액세스 클래스에 따른 액세스 파라메터 정보 중 적어도 하나의 정보를 수신한 경우와 동일하게 수행될 수 있다.

도 18은 본 발명의 실시예에 따른 프레임 포맷을 나타낸 개념도이다.
도 18에서는 AP는 비콘 프레임, FILS 탐지 프레임, 프로브 응답 프레임에 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보(1800), 링크 혼잡 상태에 대한 정보(1820), 액세스 파라메터 집합에 대한 정보(1840)를 포함하여 전송할 수 있다.
채널 액세스 보호 구간에 대한 정보(1800)는 초기 링크 설정을 수행하는 단말이 초기 링크 설정을 위한 프레임(예를 들어, 인증 요청 프레임, 결합 요청 프레임 등)을 전송하는 구간에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보가 1로 설정된 경우, AP가 채널 액세스 보호 구간에서 초기 채널 액세스를 수행하기 위한 프레임의 전송만을 허용함을 지시할 수 있다. 반대로 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보가 0으로 설정된 경우, AP가 채널 액세스 보호 구간에서 초기 채널 액세스를 수행하기 위한 프레임의 전송뿐만 아니라 다른 프레임의 전송도 허용함을 지시할 수 있다.채널 액세스 보호 구간에 대한 정보(1800)에 특정한 채널 액세스 보호 구간에 인터벌에 대한 값이 포함될 수도 있다. STA은 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보(1800)에 대한 정보를 기반으로 초기 링크 설정을 위해 사용되는 구간에 대한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 채널 액세스 보호 구간 시작 지점은 참조 시점(예를 들어, 비콘 프레임, FILS 탐색 프레임의 전송 또는 수신 시점)을 기준으로 채널 액세스 보호 구간이 시작되는 시점에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 채널 액세스 보호 구간 종료 지점은 채널 액세스 보호 구간이 종료되는 시점에 대한 정보를 포함할 수 있다. 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보의 단위는 ms(micro second)일 수 있다.
무선 링크 혼잡 상태 정보(1820)는 현재 AP의 채널 상태에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, AP가 채널 상태를 판단한 결과 채널이 혼잡한 경우, 무선 링크 혼잡 상태 정보(1820)를 0으로 설정하여 STA으로 전송할 수 있다. 반대로 AP가 채널 상태를 판단한 결과 채널이 혼잡하지 않은 경우, 무선 링크 혼잡 상태 정보(1820)를 1로 설정하여 전송할 수 있다. 채널의 혼잡 여부는 예를 들어, 주변 STA으로부터 수신되는 프레임을 기반으로 판단하거나 STA으로 채널 상태에 대한 정보를 요청하고 이를 기반으로 무선 링크 혼잡 상태 정보(1820)를 획득할 수도 있다. 또한, AP는 다른 AP로부터 채널 상태에 대한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, AP는 초기 링크 설정을 목적으로 수신하는 관리 프레임(예를 들어, 프로브 요청 프레임, 결합 요청 프레임, 인증 요청 프레임 등)을 AP가 카운트하여 측정할 수 있다. 또 다른 예로, AP는 BSS의 부하 정보를 기반으로 링크 레벨을 정의할 수 있다.
무선 링크 혼잡 상태(1820)에 대한 정보를 기반으로 STA이 초기 링크 설정시 사용할 액세스 파라메터 집합이 다르게 결정될 수 있다.
액세스 파라메터 집합에 대한 정보(1840)은 STA이 초기 링크 설정을 분산된 타이밍에 수행하게 하기 위한 복수개의 액세스 파라메터 집합이 포함될 수 있다.
STA은 스캐닝 액세스 클래스를 결정하고, 수신한 스캐닝 액세스 클래스에 따른 액세스 파라메터 정보(1820)에 따라 결정된 액세스 파라메터를 기반으로 초기 채널 액세스를 수행할 수 있다.또는 STA은 랜덤 변수에 따라 액세스 파라메터 집합을 결정하고 이를 기반으로 초기 링크 설정을 수행할 수 있다.
스캐닝 액세스 클래스에 따른 액세스 파라메터 집합은 따로 비콘 프레임, FILS 탐지 프레임 또는 프로브 응답 프레임을 통해 전송되지 않고, AP 및/또는 STA에 미리 정의될 수도 있다. 이러한 경우, 비콘 프레임, FILS 탐지 프레임 또는 프로브 응답 프레임에 스캐닝 액세스 클래스에 따른 액세스 파라메터 정보가 포함되지 않을 수 있다.
또한, AP는 비콘 프레임, FILS 탐지 프레임, 프로브 응답 프레임에 스캐닝 액세스 클래스에 따른 액세스 파라메터 스케일링 요소가 추가적으로 포함될 수도 있다.

도 19는 본 발명의 실시예에 따른 프레임 포맷을 나타낸 개념도이다.
도 19를 참조하면, 비콘 프레임, FILS 탐지 프레임 또는 프로브 응답 프레임에 추가적으로 스케일링 요소(1900)를 포함하여 전송할 수 있다.
STA은 디폴트 액세스 파라메터(디폴트 CWmin, 디폴트 CWmax 및 디폴트 IFS)를 정의하고 AP가 전송한 스케일링 요소(1900)를 기반으로 STA이 사용할 액세스 파라메터값을 결정할 수 있다. 전술한 바와 같이 디폴트 액세스 파라메터에 스케일링 요소인 N을 곱하여 액세스 파라메터를 결정할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 채널 액세스 보호 구간은 우선 순위에 기반하여 설정될 수 있다.
채널 액세스 보호 구간은 다른 용어로 채널 액세스 보호 구간, 우선 순위 필드는 채널 액세스 보호 구간에서 채널 액세스 가능한 STA에 대한 정보라는 용어로 표현될 수도 있다.
예를 들어, 비콘 프레임, FILS 탐색 프레임 또는 프로브 응답 프레임에 우선 순위 필드를 포함하여 전송할 수 있다. 우선 순위 필드는 채널 액세스 보호 구간에 채널 액세스를 수행할 수 있는 STA에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 우선 순위 필드는 아래의 표 10과 같이 정의될 수 있다.
사용자 우선 순위는 예를 들어, 전술한 스캐닝 액세스 클래스에 대응되는 정보일 수 있다. 사용자 우선 순위는 STA이 결정한 랜덤 변수에 따라 결정될 수 있고, 채널 상태 정보에 따라 사용자 우선 순위를 결정하기 위한 랜덤 변수 구간이 다르게 설정될 수 있다.
<표 10>
Figure PCTKR2013007628-appb-I000017
표 10을 참조하면, 비트 0이 ‘1’의 값을 가질 경우, 채널 액세스 보호 구간에서 사용자 우선 순위 4~7에 해당하는 STA이 초기 링크 설정을 수행할 수 있다. 비트 1이 ‘1’의 값을 가질 경우, 채널 액세스 보호 구간에서 사용자 우선 순위 1~3에 해당하는 STA이 초기 링크 설정을 수행할 수 있다. 비트 2가 ‘1’의 값을 가질 경우, 채널 액세스 보호 구간에서 초기 링크 설정을 수행하는 STA이 초기 링크 설정을 수행할 수 있다. 비트 3이 ‘1’의 값을 가질 경우, 채널 액세스 보호 구간에서 이미 초기 링크 설정을 수행한 STA이 채널 액세스를 수행할 수 있다. 사용자 우선 순위는 다양한 방법에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 전술한 스캐닝 액세스 크래스를 결정하는 방법과 동일하게 STA이 선택한 랜덤 변수를 기반으로 선택될 수 있다. 또한, STA의 사양에 따라 사용자 우선 순위가 결정될 수도 있다.
우선 순위 필드의 비트가 0으로 설정된 경우, 채널 액세스 보호 구간 동안 해당 비트에 대응되는 STA은 초기 링크 설정을 수행할 수 없거나, 채널 액세스를 통해 AP로 트래픽 데이터를 전송할 수 없다.
반대로 우선 순위 필드가 1로 설정된 경우, 채널 액세스 보호 구간 동안 해당 비트에 대응되는 STA이 초기 링크 설정을 수행하거나, 채널 액세스를 통해 AP로 트래픽 데이터를 전송할 수 있다.
표 10에서 우선 순위 필드의 설정은 하나의 예시이다. 우선 순위 필드는 채널 액세스 보호 구간에서 채널 액세스를 수행할 수 있는 우선 순위에 대한 정보를 포함한 필드로서 다양한 포맷으로 우선 순위 필드가 결정될 수 있다. 예를 들어, 비트맵에 포함된 제1 비트가 1인 경우, 제1 채널 액세스 우선 순위에 해당하는 STA이 상기 채널 액세스 보호 구간에서 초기 채널 액세스를 수행하고, 비트맵에 포함된 제2 비트가 1인 경우, 제2 채널 액세스 우선 순위에 해당하는 STA이 상기 채널 액세스 보호 구간에서 초기 채널 액세스를 수행할 수 있다. 또한, 비트맵에 포함된 제3 비트가 1인 경우, 이미 초기 채널 액세스를 수행한 STA이 상기 채널 액세스 보호 구간에서 채널 액세스를 수행하도록 지시할 수도 있다.
STA은 AP로부터 채널 상태에 대한 정보, 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보 및 채널 액세스 보호 구간에서 채널 액세스 가능한 STA에 대한 정보(예를 들어, 우선 순위 필드)를 포함하는 프레임을 수신하는 경우, 아래와 같은 동작을 수행할 수 있다. STA은 채널 상태에 대한 정보가 무선 링크의 혼잡함을 지시하는 경우, 상기 STA이 채널 액세스 우선 순위를 결정할 수 있다. 예를 들어, STA은 전술한 바와 같이 랜덤 변수를 기반으로 채널 액세스 우선 순위를 결정할 수 있다. STA이 결정된 채널 액세스 우선 순위와 상기 채널 액세스 보호 구간에 채널 액세스가 가능한 STA에 대한 정보에 기반하여 상기 채널 액세스 보호 구간에서 상기 초기 채널 액세스를 수행할 수 있다.
STA이 채널 액세스 우선 순위를 결정하기 위해 아래와 같은 방법을 사용할 수 있다. STA은 선택한 랜덤 변수에 기반하여 결정된 N개(N>1인 자연수)의 채널 액세스 우선 순위 중 하나의 채널 액세스 우선 순위를 선택할 수 있다. STA이 선택한 랜덤 변수는 상기 N개(N>1인 자연수)의 랜덤 변수 범위 중 하나의 랜덤 변수 범위에 포함될 수 있다. N개의 랜덤 변수 범위가 N개의 채널 액세스 우선 순위에 각각 대응될 수 있고, STA이 선택한 하나의 채널 액세스 우선 순위는 상기 하나의 랜덤 변수 범위에 대응될 수 있다. 즉, STA은 선택한 랜덤 변수에 대응되는 채널 액세스 우선 순위를 선택할 수 있다.
AP는 채널 상태가 좋지 않은 경우, 무선 링크 혼잡 상태에 대한 정보를 1로 설정하고, 우선 순위 필드를 전송할 수도 있지만, 또 다른 실시 예로 AP는 무선 링크 혼잡 상태에 대한 정보를 포함하지 않고, 링크 상황이 좋지 않은 경우, 링크 설정 비트맵만을 전송하여 채널 액세스 보호 구간에서 STA의 채널 액세스를 제한할 수 있다. 즉, STA은 우선 순위 필드의 존재 여부에 따라 채널 액세스 보호 구간에서 채널 액세스 제한 여부에 대한 정보를 획득할 수도 있다.

도 20은 본 발명의 실시예에 따른 STA의 채널 액세스 방법을 나타낸 개념도이다.
도 20에서는 STA이 수신한 우선 순위 필드 및 채널 액세스 보호 구간을 기반으로 채널 액세스를 수행하는 방법에 대한 실시예를 나타낸다.
도 20을 참조하면, 예를 들어, STA이 수신한 비콘 프레임에 포함된 우선 순위 필드의 비트 3이 0으로 설정되고 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보가 포함된 경우를 가정할 수 있다. 즉, AP는 비콘 프레임에 우선 순위 필드의 비트 3이 0으로 설정되고 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보를 포함하여 전송할 수 있다.
제1 STA 및 제2 STA이 초기 링크 설정을 수행하는 STA이고, 제3 STA이 초기 링크 설정이 수행된 STA이라고 한다면, 아래와 같은 동작이 수행될 수 있다.
채널 액세스 보호 구간에서는 초기 링크 설정을 수행하는 제1 STA 및 제2 STA만이 초기 링크 설정을 수행할 수 있다. 제1 STA 및 제2 STA는 채널 액세스 보호 구간에서 결합 요청 프레임을 전송할 수 있다. 초기 링크 설정이 수행된 이미 AP에 결합된 제3 STA의 경우, 채널 액세스 보호 구간에서 채널 액세스를 수행할 수 없다. 이미 AP에 결합된 제3 STA의 경우, 채널 액세스 보호 구간이 지난 구간에서 채널 액세스를 통해 프레임을 전송할 수 있다.
이러한 우선 순위 필드 및 채널 액세스 보호 구간의 설정을 기반으로 초기 링크 설정을 위한 STA의 채널 액세스에 우선권을 줄 수 있다.

도 21은 본 발명의 실시예에 따른 STA의 채널 액세스 방법을 나타낸 개념도이다.
도 21에서는 STA이 수신한 우선 순위 필드 및 채널 액세스 보호 구간을 기반으로 채널 액세스를 수행하는 방법에 대한 실시예를 나타낸다.
도 21을 참조하면, 예를 들어, STA이 수신한 비콘 프레임에 포함된 우선 순위 필드의 비트 0이 1로 설정되고, 나머지 비트 1~비트 3이 0으로 설정되고, 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보가 포함된 경우를 가정할 수 있다. 즉, AP는 비콘 프레임에 우선 순위 필드가 ‘1000’에 대응되는 비트를 설정하고 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보를 포함하여 전송할 수 있다.
이러한 경우, 채널 액세스 보호 구간에서는 사용자 우선 순위 4~7에 해당하는 제2 STA만이 초기 링크 설정을 수행할 수 있다. 제2 STA은 채널 액세스 보호 구간에서 결합 요청 프레임을 전송할 수 있다. 사용자 우선 순위 1~3에 해당하는 제1 STA 및 초기 링크 설정이 수행된 이미 AP에 결합된 제3 STA의 경우, 채널 액세스 보호 구간에서 채널 액세스를 수행할 수 없다. 사용자 우선 순위 1~3에 해당하는 제1 STA 및 초기 링크 설정이 수행된 이미 AP에 결합된 제3 STA은 채널 액세스 보호 구간이 끝난 후 채널 액세스를 통해 결합 요청 프레임 및 프레임을 전송할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 아래 테이블과 같이 우선 순위 필드에 링크 설정 비트맵을 정의하여 비콘 프레임 또는 FILS 탐색 프레임 또는 프로브 응답 프레임에 포함하여 전송할 수 있다.
<표 11>
Figure PCTKR2013007628-appb-I000018
표 11은 채널 액세스 보호 구간에서 채널 액세스 가능 여부를 나타내기 위한 링크 설정 비트맵을 나타낸다. 표 11은 링크 설정 비트맵에 대한 하나의 예시이다.
표 11의 링크 설정 비트맵에 포함된 비트가 ‘1’로 설정된 경우, 1로 설정된 비트에 대응되는 STA는 채널 액세스 보호 구간 동안 프레임을 전송하지 못하도록 할 수 있다.
AP는 프레임의 무선 링크 혼잡 상태 정보(또는 채널 혼잡 상태 정보)를 1로 설정하고, 링크 설정 비트맵을 포함하여 STA으로 전송할 수 있다. 예를 들어, AP가 무선 링크 혼잡 상태 정보를 1로 설정하고 링크 설정 비트맵 중 비트 1를 1로 설정하여 전송한 경우를 가정할 수 있다. 초기 링크 설정을 수행하는 단말 중 사용자 우선 순위 4~7에 해당하는 단말은 채널 액세스 보호 구간에 해당하는 시간 동안 채널 상황이 좋지 않다고 판단할 수 있다. 초기 링크 설정을 수행하는 단말 중 사용자 우선 순위 4~7에 해당하는 단말은 채널 액세스 보호 구간에서 채널 액세스를 수행하지 않고, 채널 액세스 보호 구간이 지난 후에 초기 링크 설정을 수행하기 위한 관리 프레임을 전송할 수 있다.
또 다른 실시 예로 AP는 무선 링크 혼잡 상태에 대한 정보를 포함하지 않고, 링크 상황이 좋지 않은 경우, 링크 설정 비트맵만을 전송하여 채널 액세스 보호 구간에서 STA의 채널 액세스를 제한할 수 있다. 즉, STA은 우선 순위 필드의 존재 여부에 따라 채널 액세스 보호 구간에서 채널 액세스 제한 여부에 대한 정보를 획득할 수도 있다.

도 22는 본 발명의 실시예에 따른 프레임 포맷을 나타낸 개념도이다.
도 22를 참조하면, 비콘 프레임, FILS 탐색 프레임 또는 프로브 응답 프레임은 우선 순위 필드(2200)와 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보(2250)를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이 우선 순위 필드(2200)는 채널 액세스 보호 구간에서 채널 액세스를 수행할 수 있는 우선 순위에 대한 정보를 포함할 수 있다. 표 10과 같이 특정한 비트 정보를 기반으로 우선 순위에 대한 정보를 포함할 수도 있고, 다양한 정보 포맷으로 우선 순위 정보를 포함할 수 있다.
채널 액세스 보호 구간에 대한 정보(2250)는 특정한 채널 액세스 보호 구간에 인터벌에 대한 값이 포함될 수도 있다. STA은 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보(2250)에 대한 정보를 기반으로 초기 링크 설정을 위해 사용되는 구간에 대한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 채널 액세스 보호 구간 시작 지점에 대한 정보(2260) 및 채널 액세스 보호 구간 종료 지점(2270)에 대한 정보가 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보(2200)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 채널 액세스 보호 구간 시작 지점에 대한 정보(2250)은 참조 시점(예를 들어, 비콘 프레임, FILS 탐색 프레임의 전송 또는 수신 시점)을 기준으로 채널 액세스 보호 구간이 시작되는 시점에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 채널 액세스 보호 구간 종료 지점에 대한 정보(2260)은 채널 액세스 보호 구간이 종료되는 시점에 대한 정보를 포함할 수 있다. 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보(2250)의 단위는 ms(micro second)일 수 있다.
STA은 수신한 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보를 기반으로 채널 액세스를 수행할 타이밍에 대한 정보를 획득할 수 있다.

도 23은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선 장치를 나타내는 블록도이다.
도 23을 참조하면, 무선 장치(2300)는 상술한 실시예를 구현할 수 있는 STA로서, AP 또는 비 AP STA(non-AP station)일 수 있다.
무선장치(2300)는 프로세서(2320), 메모리(2340) 및 RF부(radio frequency unit, 2360)를 포함한다.
RF부(2360)는 프로세서(2320)와 연결하여 무선신호를 송신/수신할 수 있다.
프로세서(2320)는 본 발명에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 예를 들어, 프로세서(2320)는 전술한 본 발명의 실시예에 따른 무선 장치의 동작을 수행하도록 구현될 수 있다.
예를 들어, 무선 장치가 AP인 경우, 프로세서(2320)는 채널 상태에 대한 정보, 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보 및 채널 액세스 보호 구간에서 채널 액세스가 가능한 STA에 대한 정보를 포함하는 프레임을 생성하여 STA으로 전송되도록 구현될 수 있다.
또한 무선 장치가 STA인 경우, 프로세서(2320)는 AP(access point)로부터 채널 상태에 대한 정보, 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보 및 채널 액세스 보호 구간에서 채널 액세스가 가능한 STA에 대한 정보를 포함하는 프레임을 수신하고, 채널 상태에 대한 정보가 무선 링크의 혼잡함을 지시하는 경우, 채널 액세스 우선 순위를 결정할 수 있다. 또한, 프로세서(2320)는 결정된 채널 액세스 우선 순위와 채널 액세스 보호 구간에 채널 액세스가 가능한 STA에 대한 정보에 기반하여 채널 액세스 보호 구간에서 초기 채널 액세스를 수행하도록 구현될 수 있다.
프로세서(2320)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 데이터 처리 장치 및/또는 베이스밴드 신호 및 무선 신호를 상호 변환하는 변환기를 포함할 수 있다. 메모리(2340)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(2360)는 무선 신호를 전송 및/또는 수신하는 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다.
실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(2340)에 저장되고, 프로세서(2320)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(2340)는 프로세서(2320) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(2320)와 연결될 수 있다.

Claims (14)

  1. 무선랜에서 STA (station)의 초기 채널 액세스 방법에 있어서,
    상기 STA이 AP(access point)로부터 채널 상태에 대한 정보, 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보 및 상기 채널 액세스 보호 구간에서 채널 액세스가 가능한 STA에 대한 정보를 포함하는 프레임을 수신하는 단계;
    상기 채널 상태에 대한 정보가 무선 링크의 혼잡함을 지시하는 경우, 상기 STA이 채널 액세스 우선 순위를 결정하는 단계; 및
    상기 STA이 상기 결정된 채널 액세스 우선 순위와 상기 채널 액세스 보호 구간에 채널 액세스가 가능한 STA에 대한 정보에 기반하여 상기 채널 액세스 보호 구간에서 초기 채널 액세스를 수행하는 단계를 포함하되,
    상기 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보는 상기 채널 액세스 보호 채널에서 채널 액세스 가능한 STA만이 채널 액세스를 수행하도록 제한된 시간에 대한 정보를 포함하는 초기 채널 액세스 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 채널 액세스 우선 순위는,
    상기 STA이 선택한 랜덤 변수에 기반하여 결정된 N개(N>1인 자연수)의 채널 액세스 우선 순위 중 하나의 채널 액세스 우선 순위이고,
    상기 선택한 랜덤 변수는 상기 N개(N>1인 자연수)의 랜덤 변수 범위 중 하나의 랜덤 변수 범위에 포함되고,
    상기 N개의 랜덤 변수 범위는 상기 N개의 채널 액세스 우선 순위에 각각 대응되고,
    상기 하나의 채널 액세스 우선 순위는 상기 하나의 랜덤 변수 범위에 대응되는 초기 채널 액세스 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 N개의 랜덤 변수 범위의 크기는 상기 채널 상태에 대한 정보에 따라 다르게 결정되는 초기 채널 액세스 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 채널 액세스 보호 구간에서 채널 액세스 가능한 STA에 대한 정보는,
    비트맵을 기반으로 상기 채널 액세스 보호 구간에서 상기 채널 액세스가 허용되는 STA을 지시하는 초기 채널 액세스 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 비트맵에 포함된 제1 비트가 1인 경우, 제1 채널 액세스 우선 순위에 해당하는 STA이 상기 채널 액세스 보호 구간에서 초기 채널 액세스를 수행하고,
    상기 비트맵에 포함된 제2 비트가 1인 경우, 제2 채널 액세스 우선 순위에 해당하는 STA이 상기 채널 액세스 보호 구간에서 초기 채널 액세스를 수행하고,
    상기 비트맵에 포함된 제3 비트가 1인 경우, 이미 초기 채널 액세스를 수행한 STA이 상기 채널 액세스 보호 구간에서 채널 액세스를 수행하도록 지시하는 초기 채널 액세스 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 프레임은,
    비콘 프레임, FILS(fast initial link setup) 탐색 프레임 또는 프로브 응답 프레임인 초기 채널 액세스 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보는 상기 채널 액세스 보호 구간의 시작 지점에 대한 정보 및 채널 액세스 보호 구간의 종료 지점에 대한 정보를 포함하는 초기 채널 액세스 방법.
  8. 무선랜에서 스캐닝을 수행하는 STA (station)에 있어서, 상기 STA은,
    무선 신호를 수신하는 RF부; 및
    상기 RF부와 선택적으로 연결되는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는 AP(access point)로부터 채널 상태에 대한 정보, 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보 및 상기 채널 액세스 보호 구간에서 채널 액세스가 가능한 STA에 대한 정보를 포함하는 프레임을 수신하고,
    상기 채널 상태에 대한 정보가 무선 링크의 혼잡함을 지시하는 경우, 채널 액세스 우선 순위를 결정하고,
    상기 결정된 채널 액세스 우선 순위와 상기 채널 액세스 보호 구간에 채널 액세스가 가능한 STA에 대한 정보에 기반하여 상기 채널 액세스 보호 구간에서 초기 채널 액세스를 수행하도록 구현되되,
    상기 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보는 상기 채널 액세스 보호 채널에서 채널 액세스 가능한 STA만이 채널 액세스를 수행하도록 제한된 시간에 대한 정보를 포함하는 STA.
  9. 제8항에 있어서, 상기 채널 액세스 우선 순위는,
    상기 STA이 선택한 랜덤 변수에 기반하여 결정된 N개(N>1인 자연수)의 채널 액세스 우선 순위 중 하나의 채널 액세스 우선 순위이고,
    상기 선택한 랜덤 변수는 상기 N개(N>1인 자연수)의 랜덤 변수 범위 중 하나의 랜덤 변수 범위에 포함되고,
    상기 N개의 랜덤 변수 범위는 상기 N개의 채널 액세스 우선 순위에 각각 대응되고,
    상기 하나의 채널 액세스 우선 순위는 상기 하나의 랜덤 변수 범위에 대응되는 STA.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 N개의 랜덤 변수 범위의 크기는 상기 채널 상태에 대한 정보에 따라 다르게 결정되는 STA.
  11. 제8항에 있어서, 상기 채널 액세스 보호 구간에서 채널 액세스 가능한 STA에 대한 정보는,
    비트맵을 기반으로 상기 채널 액세스 보호 구간에서 상기 채널 액세스가 허용되는 STA을 지시하는 STA.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 비트맵에 포함된 제1 비트가 1인 경우, 제1 채널 액세스 우선 순위에 해당하는 STA이 상기 채널 액세스 보호 구간에서 초기 채널 액세스를 수행하고,
    상기 비트맵에 포함된 제2 비트가 1인 경우, 제2 채널 액세스 우선 순위에 해당하는 STA이 상기 채널 액세스 보호 구간에서 초기 채널 액세스를 수행하고,
    상기 비트맵에 포함된 제3 비트가 1인 경우, 이미 초기 채널 액세스를 수행한 STA이 상기 채널 액세스 보호 구간에서 채널 액세스를 수행하도록 지시하는 STA.
  13. 제8항에 있어서, 상기 프레임은,
    비콘 프레임, FILS(fast initial link setup) 탐색 프레임 또는 프로브 응답 프레임인 STA.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 채널 액세스 보호 구간에 대한 정보는 상기 채널 액세스 보호 구간의 시작 지점에 대한 정보 및 채널 액세스 보호 구간의 종료 지점에 대한 정보를 포함하는 STA.
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