WO2014061994A1 - 무선랜 시스템에서 신호 전송 방법 및 장치 - Google Patents

무선랜 시스템에서 신호 전송 방법 및 장치 Download PDF

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WO2014061994A1
WO2014061994A1 PCT/KR2013/009250 KR2013009250W WO2014061994A1 WO 2014061994 A1 WO2014061994 A1 WO 2014061994A1 KR 2013009250 W KR2013009250 W KR 2013009250W WO 2014061994 A1 WO2014061994 A1 WO 2014061994A1
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frame
sta
data
ack
transmission
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PCT/KR2013/009250
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김정기
석용호
최진수
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엘지전자 주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/20—Control channels or signalling for resource management
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]

Definitions

  • the following description relates to a wireless communication system, and more particularly, to a signal transmission method and apparatus in a wireless LAN system.
  • Wireless LAN is based on radio frequency technology, using a portable terminal such as a personal digital assistant (PDA), a laptop computer, a portable multimedia player (PMP), or the like. It is a technology that allows wireless access to the Internet in a specific service area.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • [3] D been in recent technical standards in order to overcome the limitation on the communication speed which has been pointed out as a vulnerability in a wireless local area and increase the speed of the network, and the reliability, the system is introduced into the extended operating distance of the wireless network.
  • IEEE 802.1 In supports High Throughput (HT) with data throughput of up to 540 Mbps and also uses multiple antennas at both the transmitter and receiver to minimize transmission errors and optimize data rates.
  • MIMO Multiple Inputs and Multiple Outputs
  • Machine-to-Machine (M2M) communication technology is being discussed as the next generation communication technology.
  • IEEE 802.11 WLAN systems a standard for supporting M2M communication is being developed as IEEE 802.11ah.
  • M2M communication we can consider the scenario of occasionally communicating a small amount of data at a low speed in an environment where there are many devices.
  • [5 ⁇ ] Communication in a WLAN system is performed in a medium shared among all devices.
  • M2M communication it is necessary to improve the body access efficiency in order to reduce unnecessary power consumption and interference generation.
  • a method of transmitting and receiving a signal between an AP and a STA for minimizing the influence of interference by a hidden node is a technical problem.
  • a first technical aspect of the present invention is a method of transmitting a signal of an access point (AP) in a wireless communication system, the method comprising: receiving a first frame from a first STA; And transmitting a second frame including a voice response to the first frame to the first STA, wherein the first STA causes the second STA to generate a network allocation vector (NAV).
  • NAV network allocation vector
  • the second STA is a signal transmission method, the STA that can not sense the AP.
  • a second technical aspect of the present invention is an AP apparatus in a wireless communication system, comprising: transmission and reception modules; And a processor, wherein the processor receives a first frame from a first STA, transmits a second frame including a male or female answer to the first frame, to the L STA, and wherein the second frame includes: The first STA induces transmission of a third frame for causing the second STA to configure a network allocation vector (NAV), wherein the second STA is an STA that cannot sense the AP.
  • NAV network allocation vector
  • the first and second technical aspects may include one or more of the following.
  • the method includes: receiving the third frame; Transmitting a fourth ' frame including downlink data to the first STA; And receiving, from the first STA, a fifth frame that is a male answer to the downlink data.
  • the NAV length set by the second STA after receiving the second frame may be equal to or greater than (2 * SIFS + length of the fourth frame + length of the fifth frame).
  • the length of the NAV set after the second STA receives the first frame may be (SIFS + length of the first frame + length of the second frame).
  • the second frame may include information for requesting the third frame.
  • the third frame may include information indicating that data is transmitted after SIFS even if there is no data to be transmitted by the first STA.
  • the MoreData field value included in the third frame may be set to zero.
  • the first frame may be a PS—Pol frame
  • the fourth frame may be a data frame
  • the fifth frame may be an ACK frame.
  • the second frame may be either an ACK frame or an RTS frame
  • the third frame may be either an ACK frame or a CTS frame.
  • the first frame may include information indicating that a frame other than an ACK frame will be transmitted after SIFS.
  • the first frame may be an uplink data frame
  • the second frame may be one of an ACK frame and an RTS frame
  • the third frame may be one of an ACK frame and a CTS frame.
  • the first frame may be an RTS frame
  • the second frame may be a CTS frame
  • the third frame may be an uplink data frame
  • the fourth frame may be a downlink data frame
  • the fifth frame may be an ACK frame.
  • a predetermined data frame may be transmitted to the first STA before receiving the third frame, and the predetermined data frame may be smaller than the uplink data frame.
  • the influence of the interference by the hidden node can be minimized.
  • 1 is a diagram illustrating an exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • 2 is a diagram illustrating another exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating another exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an exemplary structure of a WLAN system.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a link setup process in a WLAN system.
  • FIG. 6 is a diagram for describing a backoff process.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining hidden nodes and exposed nodes.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a power management operation.
  • 10 to 12 are diagrams for explaining in detail the operation of the STA receiving the TIM.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a group based AID.
  • 1.4 through 16 are diagrams illustrating examples of an operation of an STA when a group channel access interval is set.
  • 17 to 25 are views for explaining an embodiment of the present invention.
  • 26 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless device according to an embodiment of the present invention. [Best Mode for Implementation of the Invention]
  • each component or feature may be considered optional unless explicitly stated otherwise.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features.
  • some components and / or features may be combined to form an embodiment of the present invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some configurations or features of one embodiment may be included in another embodiment. It may be replaced by a corresponding configuration or feature of other embodiments.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the IEEE 802 system, the 3GPP system, the 3GPP LTE, and the LTE® Advanced (LTE®) system and the 3GPP2 system, which are radio access systems. . That is, steps or parts which are not described to clearly reveal the technical spirit of the present invention among the embodiments of the present invention may be supported by the above documents. In addition, all terms disclosed in this document may be described by the above standard document.
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • FDMA Frequency Division Multiple Access
  • TDMA Time Division Multiple Access
  • OP "DMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • ⁇ SC eu FDMA Single Carrier It can be used in various radio access systems such as Frequency Division Multiple Access, etc.
  • CDMA can be implemented with radio technology such as UTRAOJniversal Terrestrial Radio Access (CDMA2000) or CDMA2000.
  • TDMA is used for Global System for Mobile communications (GSM).
  • Wireless technologies such as / General Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE) can be implemented in OFDMA, IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E -UTRA (Evolved UTRA) may be implemented as a wireless technology, etc.
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • FIG. 1 is a diagram showing an exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • the IEEE 802.11 structure may consist of a plurality of components. Of these The interaction may provide a WLAN that supports transparent STA mobility for higher layers.
  • the Basic Service Set (BSS) may correspond to a basic building block in an IEEE 802.11 LAN.
  • FIG. 1 exemplarily shows that two BSSs (BSS1 and BSS2) exist and include two STAs as members of each BSS (STA1 and STA2 are included in BSS1 and STA3 and STA4 are included in BSS2). do.
  • an ellipse representing a BSS may be understood to represent a coverage area where STAs included in the BSS maintain communication. This area may be referred to as a basic service area (BSA).
  • BSA basic service area
  • the most basic type of BSS in an IEEE 802.11 LAN is an independent BSSdndependent BSS; IBSS).
  • the IBSS may have a minimal form consisting of only two STAs.
  • BSS03SS1 or BSS2 of FIG. 1 in its simplest form and other components may be omitted may correspond to a representative example of the IBSS. This configuration is possible if the STAs can communicate directly.
  • this type of LAN may not be configured in advance, but may be configured when a LAN is required, which may be referred to as an ad-hoc network.
  • the membership of the STA in the BSS may be dynamically changed.
  • the STA may join the BSS using a synchronization process.
  • the STA In order to access all services of the BSS infrastructure, the STA must be associated with the BSS. This association may be set up dynamically and may include the use of a Distribution System Service (DSS).
  • DSS Distribution System Service
  • FIG. 2 illustrates another exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • components such as a distribution system (DS), a distribution system medium (DSM), and an access point (AP) are added in the structure of FIG. 1.
  • DS distribution system
  • DSM distribution system medium
  • AP access point
  • the direct station-to-station distance in a LAN may be limited by the PHY performance. In some cases, this distance limit may be striking, but in some cases, communication between more distant stations may be necessary. -.
  • a distribution system (DS) can be configured to support extended coverage.
  • DS refers to a structure in which BSSs are interconnected. In detail, instead of the BSS independently as shown in FIG. 1, the BSS may exist as an extended form of a network composed of a plurality of BSSs.
  • DS is a logical concept and can be specified by the nature of the distribution system medium (DSM).
  • the IEEE 802.11 standard logically separates wireless medium (WM) and distribution system media (DSM). Each logical medium is used for a different purpose and is used by different components.
  • the definition of the IEEE 802.11 standard does not limit these media to the same or to different ones.
  • the plurality of media are logically different, so that the flexibility of the IEEE 802.11 LAN structure (DS structure or other network structure) can be explained.
  • the IEEE 802.11 LAN structure can be implemented in various ways, and the corresponding LAN structure can be specified independently by the physical characteristics of each implementation.
  • the DS may support the mobile device by providing seamless integration of a plurality of BSSs and providing logical services necessary to handle an address to a destination.
  • An AP refers to an entity that enables access to a DS through WM for associated STAs and has STA functionality. Data movement between the BSS and the DS may be performed through the AP.
  • STA2 and STA3 shown in FIG. 2 have a functionality of STA, and provide a function of allowing associated STAs (STA1 and STA4) to access the DS.
  • STA1 and STA4 since all APs basically correspond to STAs. Every AP is an addressable entity. The address used by the AP for communication on the DSM-of the address used by the AP for communication on the WM does not necessarily have to be the same.
  • Data transmitted from one of the STAs associated with an AP to the STA address of the AP may always be received at an uncontrolled port and processed by an IEEE 802.11 port access entity. Also, if the controlled port is authenticated, the transmission data (or frame) can be transferred to the DS.
  • FIG. 3 is a diagram showing another exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 3 illustrates an extended service set (ESS) for providing wide coverage in addition to the structure of FIG. 2.
  • ESS extended service set
  • a wireless network having any size and complexity may be configured with DS and BSSs.
  • this type of network is called an ESS network.
  • An ESS may correspond to a set of BSSs connected to one DS. So ESS does not include DS.
  • the ESS network is characterized by what appears to be an IBSS network at the LLC (Logical Link Control) layer. STAs included in the ESS may communicate with each other, and mobile STAs may move from within one BSS to another BSS (within the same ESS) transparently to the LLC.
  • LLC Logical Link Control
  • BSSs can be partially overlapped, which is a form commonly used to provide continuous coverage.
  • the BSSs may not be physically connected, and logically there is no limit to the distance between the BSSs.
  • the BSSs can be located at the same physical location, which can be used to provide redundancy.
  • one (or more) IBSS or ESS networks may be physically present in the same space as one (or more than one) ESS network.
  • the ESS network is operating in an ad-hoc network at an existing location, or where IEEE 802.11 networks are physically overlapped by different organizations, or two or more different accesses in the same location. And an ESS network type when a security policy is required.
  • 4 is a diagram illustrating an exemplary structure of a WLAN system. 4 shows an example of an infrastructure BSS including a DS.
  • BSS1 and BSS2 constitute an ESS.
  • an STA is a device that operates according to MAC / PHY regulations of IEEE 802.11.
  • the STA includes an AP STA and a non-AP STA.
  • Non-AP STAs are generally devices that users directly handle, such as laptop computers and mobile phones.
  • STA1, STA3, and STA4 correspond to non-AP STAs
  • STA2 and STA5 correspond to AP STAs.
  • a non-AP STA includes a terminal, a wireless transmit / receive unit (WTRU), a user equipment (UE), It may also be referred to as a mobile station (MS), a mobile terminal, a mobile subscriber station (MSS), or the like.
  • the AP may include a base station (BS), a node B (Node_B), an evolved node B (eNB), a base transceiver system (BTS), and a femto in other wireless communication fields.
  • the concept corresponds to a base station (Femto BS).
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a general link setup process.
  • the STA In order for the STA to set up a link and transmit data to and from the network, the STA first discovers the network, performs authentication, establishes an association, and establishes security.
  • the link setup process may also be referred to as session initiation process and session setup process.
  • the process of discovery, authentication, association and security establishment of the link setup process may be collectively referred to as association-process.
  • the STA may perform a network discovery operation.
  • the network discovery operation may include a scanning operation of the STA . have. In other words. In order for the STA to access the network, it must find a network that can participate. The STA must identify a compatible network before joining the wireless network. The network identification process existing in a specific area is called scanning.
  • the scanning method has active scanning (active scanning) and 0 passive scanning (passive scanning)].
  • the STA performing scanning transmits a probe request frame and waits for a response to discover which AP exists in the vicinity while moving channels.
  • the responder transmits a probe response frame to the STA that transmits the probe request frame in response to the probe request frame.
  • the voice answerer may be the STA that transmitted the last beacon frame in the BSS of the channel being scanned.
  • the AP transmits a beacon frame because the AP transmits a beacon frame.
  • the STAs of the IBSS knees transmit a beacon frame as the STAs rotate.
  • an STA that transmits a probe request frame on channel 1 and receives a probe response frame on channel 1 stores the BSS-related information included in the received probe response frame, and stores the BSS-related information in a de-tone channel (eg, number 2).
  • a de-tone channel eg, number 2
  • Channel to perform scanning (i.e., send / receive probe request / response on channel 2) in the same way.
  • the scanning operation may be performed by a passive scanning method.
  • passive scanning the STA performing scanning waits for a beacon frame while moving channels.
  • the beacon frame is one of management frames in IEEE 802.11.
  • the beacon frame is notified of the existence of a wireless network, and is periodically transmitted so that an STA performing scanning can find a wireless network and participate in the wireless network.
  • the AP periodically transmits a beacon frame
  • the IBSS STAs in the IBSS rotate and transmit beacon frames.
  • the STA that performs the scanning receives the beacon frame, the STA stores the information about the BSS included in the beacon frame and records beacon frame information in each channel while moving to another channel.
  • the STA may store BSS related information included in the received beacon frame, move to the next channel, and perform scanning on the next channel in the same manner.
  • Active Scanning Bar-Comparing passive scanning active scanning has the advantage of less delay and power consumption than passive scanning.
  • step S520 After the STA discovers the network, an authentication process may be performed in step S520.
  • This authentication process may be referred to as a first authentication process in order to clearly distinguish from the security setup operation of step S540 described later.
  • the authentication process includes a step in which the STA transmits an authentication request frame to the AP and, in response, the AP transmits an authentication response frame to the STA.
  • An authentication frame used for authentication request / response corresponds to a management frame.
  • the authentication frame includes an authentication algorithm number, an authentication transaction sequence number, a status code, a challenge text, a challenge security, a secure security network, and a finite loop. It may contain information about the Finite Cyclic Group list. This is an example of some of the information that may be included in the authentication request / response frame. Replaced, additional information may be included.
  • the STA may transmit an authentication request frame to the AP.
  • the AP may determine whether to allow authentication for the corresponding STA based on the information included in the received authentication request frame.
  • the AP may provide a result of the authentication process to the STA through the authentication response frame.
  • the association process includes a process in which the STA transmits an association request frame to the AP, and in response thereto, the AP transmits an association response frame to the STA.
  • the association request frame may include information related to various capabilities and beacon listening. Interval, service set identifier (SSID), supported rates, supported channels, RSN, mobility domain, supported operating classes, and TIM broadcast request Indication Map Broadcast request) and interworking service capability information may be included.
  • SSID service set identifier
  • supported rates supported channels
  • RSN mobility domain
  • supported operating classes supported operating classes
  • TIM broadcast request Indication Map Broadcast request interworking service capability information
  • the associated voice response frame may include information related to various capabilities, status code, AIDCAssociation ID, support rate, Enhanced Distributed Channel Access (EDCA) parameter set, RCP KReceived Channel Power Indicator (RSCP), RSNKReceived Signal to Noise Indicator, It may include information such as a mobility domain, a timeout interval (association comeback time), an overlapping BSS scan parameter, a TIM broadcast response, and a QoS map.
  • EDCA Enhanced Distributed Channel Access
  • RSCP RCP KReceived Channel Power Indicator
  • RSNKReceived Signal to Noise Indicator It may include information such as a mobility domain, a timeout interval (association comeback time), an overlapping BSS scan parameter, a TIM broadcast response, and a QoS map.
  • step S540 After the STA is successfully associated with the network, the security setup process may be performed in step S540.
  • the security setup process of step S540 may be referred to as an authentication process through a Robust Security Network Association (RSNA) request / response.
  • the authentication process of step S520 is called a first authentication process, and the security setup process of step S540 is performed. May also be referred to simply as an authentication process.
  • RSNA Robust Security Network Association
  • the security setup process of step S540 may include, for example, 4-way handshaking through an EAPOUExtensible Authentication Protocol over LAN frame. Through this, a process of performing a private key setup may be included. In addition, the security setup process may be performed according to a security scheme not defined in the IEEE 802.11 standard.
  • IEEE 802.11 ⁇ In order to overcome the limitation of the communication speed in the WLAN, IEEE 802.11 ⁇ exists as a relatively recently established technical standard. IEEE 802.11 ⁇ aims to increase the speed and reliability of networks and to extend the operating distance of wireless networks. More specifically, IEEE 802.11 ⁇ supports High Throughput (HT) with data throughput of up to 540 Mbps and also uses multiple antennas at both the transmitter and receiver to minimize transmission errors and optimize data rates. It is based on MlMOC Multiple Inputs and Multiple Outputs (MlMOC) technology.
  • MlMOC Multiple Inputs and Multiple Outputs
  • the next generation WLAN system supporting Very High Throughput is the next version of the fEEE 802.11 ⁇ WLAN system (e.g. IEEE 802.1 Lac), which is lGbps at the MAC Service Access Point (SAP).
  • VHT Very High Throughput
  • IEEE 802.1 Lac the next version of the fEEE 802.11 ⁇ WLAN system
  • SAP MAC Service Access Point
  • the next generation WLAN system supports transmission of a multi-user multiple input multiple output (MU-MIMO) scheme in which a plurality of STAs simultaneously access a channel in order to efficiently use a wireless channel.
  • MU-MIMO multi-user multiple input multiple output
  • the AP may simultaneously transmit packets to one or more STAs that are paired with MIMO.
  • an AP and / or STA operating in a WS should provide a protection function for an authorized user. For example, if an authorized user, such as a microphone, is already using a specific WS channel, which is a frequency band that is divided in the regulation to have a specific bandwidth in the WS band, the AP can be used to protect the authorized user. And / or the STA cannot use a frequency band corresponding to the corresponding WS channel. In addition, the AP and / or STA should stop using the frequency band when the authorized user uses the frequency band currently used for frame transmission and / or reception.
  • the AP and / or STA must be preceded by a procedure for determining whether a specific frequency band in the WS band is available, that is, whether there is an authorized user in the frequency band. Knowing whether there is an authorized user in a specific frequency band is called spectrum sensing. As a spectrum sensing mechanism, an energy detection method and a signal detection method are used. If the strength of the received signal is greater than or equal to a predetermined value, it may be determined that the authorized user is in use, or if the DTV preamble is detected, the authorized user may be determined to be in use.
  • M2M communication refers to a communication method including one or more machines (Machine), may also be referred to as MTC (Machine Type Communication) or thing communication.
  • a machine means an entity that does not require direct human intervention or intervention.
  • devices such as meters or vending machines equipped with wireless communication modules, as well as user devices such as smartphones that can automatically connect and communicate with the network without user intervention / intervention, This may correspond to an example.
  • the M2M communication may include communication between devices (eg, device-to-one device (D2D) communication), communication between a device, and an application server.
  • D2D device-to-one device
  • Examples of device and server communication include communication between a vending machine and a server, a point of sale device and a server, and a server other than electricity, gas, or water meter reading.
  • the application may include security, transportation, health care, and the like. Considering the nature of these applications, M2M communication should generally be able to support the transmission and reception of small amounts of data at low speeds in the presence of very many devices.
  • M2M communication should be able to support a large number of STAs.
  • WLAN system it is assumed that a maximum of 2007 STAs are associated with one AP.
  • methods for supporting a case where a greater number (approximately 6000 STAs) are associated with one AP are provided. Is being discussed.
  • low transmission in M2M communication It is expected that many applications will support / require speed.
  • an STA may recognize whether data to be transmitted to the user is based on a TIM Yaffic Indication Map element, and methods for reducing the bitmap size of the TIM are discussed. There is.
  • M2M communication is expected to have a lot of traffic with a very long transmission / reception interval. For example, very small amounts of data are required to be sent and received over long periods of time, such as electricity / gas / water use. Accordingly, in the WLAN system, one
  • the basic access mechanism of MACXMedium Access Control is a carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA / CA) mechanism.
  • the CSMA / CA mechanism is also called the Distributed Coordination Function (DCF) of the IEEE 802.11 MAC. It basically employs a "listen before talk" access mechanism.
  • DCF Distributed Coordination Function
  • the AP and / or STA may perform a radio channel or a predetermined time period (e.g., during a DCF Inter-Frame Space (DIFS) before the transmission starts).
  • DIFS DCF Inter-Frame Space
  • a clear channel assessment (CCA) for sensing a medium may be performed.
  • the frame transmission is started through the medium.
  • the AP and / or STA does not start its own transmission and delay time for medium access (e.g. random backoff period (ranck> m backoff) period)) to wait and attempt frame transmission.
  • random backoff period random backoff period (ranck> m backoff) period
  • HCF hybrid coordination function
  • PCF refers to a polling-based synchronous access method that polls periodically so that all receiving APs and / or STAs can receive data frames.
  • HCF has Enhanced Distributed Channel Access (EDCA) and HCF Controlled Channel Access (HCCA): EDCA is a contention-based approach for providers to provide data frames to multiple users, and HCCA-polling ( Using a non-competitive channel access method using the polling mechanism.
  • the HCF includes a media access mechanism for improving the WLAN's QualiLy of Service (QoS) and can transmit QoS data in both Contention Period (CP) and Contention Free Period (CFP). .
  • QoS Quality of Service
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a backoff process.
  • the random backoff count has a pseudo-random integer value and can be determined as one of values in the range of 0 to CW.
  • CW is the contention window parameter value.
  • the CW parameter is given the initial value CWmin, but can take twice the value in case of transmission failure (eg, in case of not receiving ACK for transmitted frame). If the CW parameter value reaches CWmax, CWmax until data transfer is successful You can try to transfer the data while keeping the value, and if the data transfer is successful
  • the STA continues to monitor the medium while counting down the ' backoff slot ' according to the determined backoff count value. If the medium is monitored as occupied, the countdown stops and waits; if the medium is idle, it resumes the remaining countdown.
  • the STA3 may determine that the medium is idle as much as DIFS and transmit the frame immediately. On the other hand, the remaining STAs monitor and wait for the medium-busy state. In the meantime, data may be transmitted in each of STA1, STA2, and STA5, and each STA waits for DIFS when the medium is monitored idle, and then counts down the backoff slot according to a random backoff count value selected by the STA. Can be performed. In the example of FIG. 6, STA2 selects the smallest backoff count value and STA1 selects the largest backoff count value.
  • the remaining backoff time of STA5 is shorter than the remaining backoff time of STA1.
  • STA1 and STA5 stop counting for a while and wait for STA2 to occupy the medium.
  • STA1 and STA5 wait for DIFS and resume the stopped backoff count. That is, the frame transmission can be started after counting down the remaining backoff slots by the remaining backoff time.
  • STA5 starts frame transmission because the remaining backoff time of STA5 is shorter than STA1. Meanwhile, data to be transmitted may also be generated in STA4 while occupying the STA2 medium.
  • the STA4 may wait for as long as DIFS when the device is in the idle state, perform a countdown according to a random backoff count value selected by the STA4, and start frame transmission.
  • the remaining backoff time of STA5 coincides with an arbitrary backoff count value of STA4.
  • a collision may occur between STA4 and STA5.
  • both STA4 and STA5 do not receive an ACK, and thus fail to transmit data.
  • STA4 and STA5 may double the CW value and then select a random backoff count value and perform a countdown. -.
  • the STA1 waits while the medium is occupied due to transmission of the STA4 and STA5, waits for DIFS when the medium is idle, and starts frame transmission after the remaining backoff time.
  • the CSMA / CA mechanism includes virtual carrier sensing in addition to physical carrier sensing in which the AP and / or STA directly sense the medium.
  • Virtual carrier sensing is intended to compensate for problems that may occur in media access, such as a hidden node problem.
  • a MAC Network Allocation Vector (NAV) of a WLAN system may be used. The NAV is currently using the medium, or an AP and / or STA authorized to use the value to instruct the other AP and the STA or STA how long to remain until the medium becomes available.
  • NAV Network Allocation Vector
  • the value set to NAV corresponds to a period during which the medium is scheduled to be used by the AP and / or STA transmitting the frame, and the STA receiving the NAV value is prohibited from accessing the medium during the period.
  • the NAV may be set, for example, according to the value of the "duration" field of the MAC header of the frame.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a hidden node and an exposed node.
  • FIG. 7A illustrates an example of a hidden node, in which STA A and STA B are in communication and have STA C pre-transmission information.
  • FIG. 7A illustrates an example of a hidden node, in which STA A and STA B are in communication and have STA C pre-transmission information.
  • STA A is transmitting information to STA B, it may be determined that the medium is idle when STA C performs carrier sensing before sending STA B data. This is because transmission of STA A (ie, media occupation) may not be sensed at the location of STA C. In this case, because STA B receives the information of STA A and STA C at the same time, the floor stone is billed. At this time, STAA may be referred to as a hidden node of STA C.
  • FIG. 7B is an example of an exposed node, and STA B has information to be transmitted from STA D in a situation where STA B is transmitting data to STA A.
  • FIG. 7B If you are- In this case, when STA C performs carrier sensing, it may be determined that the medium is occupied by the transmission of STA B. Accordingly, since STA C is sensed as a medium occupancy state even if there is information to be transmitted to STA D, it must wait until the medium becomes idle. However, since STA A is actually outside the transmission range of STA C, transmission from STA C and transmission from STA B may not collide with STA A's point of view, so STA C is unnecessary until STA B stops transmitting. To wait. At this time, the STAC may be referred to as an exposed node of the STAB.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an RTS and a CTS.
  • a short signaling packet such as a request to send (RTS) and a clear to send (CTS) is used.
  • RTS request to send
  • CTS clear to send
  • the RTS / CTS between the two STAs may allow the surrounding STA (s) to overhear, allowing the surrounding STA (s) to consider whether to transmit information between the two STAs. For example, when an STA to transmit data transmits an RTS frame to an STA receiving the data, the STA receiving the data may inform the UEs that they will receive the data by transmitting the CTS frame to surrounding terminals.
  • FIG. 8A illustrates an example of a method for solving a hidden node problem, and assumes that both STA A and STA C try to transmit data to STA B.
  • FIG. 8A When STA A sends the RTS to STA B, STA B transmits the CTS to both STA A and STA C around them. As a result, STA C waits until data transmission between STA A and STA B is completed, thereby avoiding collision.
  • STA C overhears RTS / CTS transmission between STA A and STA B, so that STA C is a self-determined STA ( For example, even if data is transmitted to STA D, it may be determined that no stratification occurs. That is, STA B transmits the RTS to all the surrounding terminals, and only STA A having the data to actually transmit the CTS. Since STA C receives only RTS and not STA A's CTS, STA A is out of STC C's carrier sensing.
  • the WLAN system before the STA performs transmission and reception, a channel Sensing must be performed, but always sensing the channel causes continuous power consumption of the STA. Power consumption in the receive state is not much greater than power consumption in the transmit state, and maintaining the receive state is also a burden on the power constrained (ie, battery operated) STA. Therefore, when the STA maintains a reception standby state in order to continuously sense the channel, power consumption is inefficiently consumed without any particular advantage in terms of WLAN throughput. In order to solve this problem, the WLAN system supports a power management (PM) mode of the STA.
  • PM power management
  • the power management mode of the STA is divided into an active mode and a power save (PS) mode.
  • the STA basically operates in the active mode.
  • the STA operating in the active mode maintains an awake state.
  • the awake state is a state in which normal operation such as frame transmission and channel scanning is possible.
  • the STA operating in the PS mode operates while switching the awake state of the sleep state.
  • the STA operating in the sleep state operates at the minimum power and does not perform frame scanning as well as channel scanning.
  • the STA As the STA operates in the sleep state for as long as possible, it consumes less power.
  • the STA has an increased operation period. However, it is impossible to operate unconditionally long because frame transmission and reception are impossible in the sleep state. If the STA which operates in the sleep state to transfer a frame to the AP exists transition to the awake state to itdi i may transmit a frame. On the other hand, when the AP has a frame to transmit to the STA, the STA in the sleep state may not receive it and may not know that there is a frame to receive. Therefore, the STA may need to switch to the awake state according to a specific period in order to know whether there is a frame to be transmitted to it (and to receive it if there is).
  • 9 is a view for explaining a power management operation.
  • the AP 210 transmits a beacon frame to STAs in a BSS at regular intervals (S2.ll, S212, S213, S214, S215, and S216).
  • the beacon frame contains a TIM Yaffic Indication Map (Information Element).
  • the TIM information element includes information indicating that the AP 210 is present with buffered traffic for STAs associated with it and will transmit a frame.
  • the TIM element contains the TIM used to indicate unicast (unicasO frames) and the multicast or broadcast frames. There is a delivery traffic indication map (DTIM) used.
  • the AP 210 may transmit the DTIM once each time three beacon frames are transmitted.
  • STAK220 and STA2 222 are STAs operating in a PS mode.
  • the STAK220 and the STA2 222 may be configured to receive a TIM element transmitted by the AP 210 by switching from the sleep state to the awake state at every wakeup interval of a predetermined period.
  • Each STA may calculate a time to switch to the awake state based on its local clock. In the example of FIG. 9, it is assumed that the clock of the STA coincides with the clock of the AP.
  • the predetermined wakeup interval may be set such that the STAK220 may switch to the awake state for each beacon interval to receive the TIM element. Therefore, the STAK220 may be switched to the awake state when the AP 210 transmits the beacon frame for the first time (S211) (S221).
  • STAK220 may receive a beacon frame and obtain a TIM element.
  • the STAK220 may transmit a PS-Poll (Power Save-Poll) frame requesting the AP 210 to transmit the frame to the AP 210. (S221a).
  • the AP 210 may transmit the frame to the STAK220 in response to the PS-Poll frame (S231). After completing the frame reception, the STAU220 switches to the sleep state to operate.
  • PS-Poll Power Save-Poll
  • the AP 210 transmitting the beacon frame for the second time, since the medium is occupied by another device accessing the medium such that the AP 210 is busy, the AP 210 matches the beacon frame according to the correct beacon interval. It may be transmitted at a delayed time without transmitting (S212). In this case, the STAK220 switches the operation mode to the awake state according to the beacon interval, but fails to receive the delayed beacon frame, and switches back to the sleep state (S222).
  • the beacon frame may include a TIM element set to DTIM.
  • the AP 210 delays transmission of the beacon frame (S213).
  • the STAK220 operates by switching to an awake state according to the beacon interval, and may acquire a DTIM through a beacon frame transmitted by the AP 210. It is assumed that the DTIM acquired by the STAK220 indicates that there is no frame to be transmitted to the STAU220 and that a frame for another STA exists. In this case, STAK220 indicates that there is no frame to receive. After confirming, it can be put into sleep state again.
  • the AP 210 transmits the frame to the STA after the beacon frame transmission (S232).
  • the AP 210 transmits a beacon frame for the fourth time (S214).
  • STAK220 may not obtain information indicating that there is buffered traffic for itself through the reception of the previous two TIM elements, and thus may adjust the wakeup interval for receiving the TIM elements.
  • the wakeup interval value of the STAK220 may be adjusted.
  • STAK220 may be configured to switch the operating state by waking up three times the beacon interval node-once to switch the operating state for TIM element reception for each beacon interval. Accordingly, the STAK220 cannot acquire the corresponding TIM element because the AP 210 maintains a sleep state (S215) at the time when the AP 210 transmits the fourth beacon frame (S214) and the fifth beacon frame (S215).
  • the STAK220 may switch to the awake state to acquire a TIM element included in the i beacon frame (S224). Since the TIM element is a DTIM indicating that a broadcast frame exists, the STAU220 may receive a broadcast frame transmitted by the AP 210 without transmitting a PS—Poll frame to the AP 210 (S234). ). Meanwhile, the wakeup interval set in the STA2 230 may be set at a longer period than the STAK220. Accordingly, the STA2 230 may switch to the awake state at the time S215 when the AP 210 transmits the beacon frame for the fifth time and receive the TIM element (S241).
  • the STA2 230 may know that there is a frame to be transmitted to itself through the TIM element, and transmit a PS-Poll frame to the AP 210 to request frame transmission (S241a).
  • the AP 210 may transmit the frame to the STA2 230 in response to the PS-Poll frame (S233).
  • the TIM element includes a TIM indicating whether there is a frame to be transmitted to the STA or a DTIM indicating whether a broadcast / multicast frame exists.
  • DTIM may be implemented through field setting of a TIM element.
  • 10 to 12 are diagrams for explaining in detail the operation of the STA receiving the TIM.
  • the STA receives a beacon frame including the TIM from the AP.
  • the received TIM element is interpreted to know that there is buffered traffic to be transmitted to itself.
  • STA is different for media access for PS— Poll frame transmission.
  • the PS may transmit a Poll frame to request an AP to transmit a data frame.
  • the AP may transmit the frame to the STA.
  • the STA may receive a data frame and transmit an acknowledgment (ACK) frame thereof to the AP. The STA may then go back to sleep.
  • ACK acknowledgment
  • the AP receives an PS-Poll frame from the STA and then immediately sends a data frame after a predetermined time (for example, a short inter-frame space (SIFS)). Can work accordingly. Meanwhile, when the AP fails to prepare a data frame to be transmitted to the STA during the SIFS time after receiving the PS-Poll frame, the AP may operate according to a delayed response method, which will be described with reference to FIG. 11.
  • a predetermined time for example, a short inter-frame space (SIFS)
  • the STA switches from the sleep state to the awake state, receives a TIM from the AP, and transmits a PS-Poll frame to the AP through contention as in the example of FIG. 10. If the AP fails to prepare a data frame during S1FS even after receiving the PS-Poll frame, the AP may transmit an ACK frame to the STA instead of transmitting the data frame. When the data frame is prepared after transmitting the ACK frame, the AP may transmit the data frame to the STA after performing contention. The STA may transmit an ACK frame indicating that the data frame was successfully received to the AP and go to sleep.
  • STAs may transition from a sleep state to an awake state to receive a beacon frame containing a DTIM element from the AP. STAs may know that a multicast / broadcast frame will be transmitted through the received DTIM.
  • the AP may transmit data (ie, multicast / broadcast frame) immediately after the beacon frame including the DTIM without transmitting and receiving the PS-Poll frame.
  • the STAs may receive data while continuously awake after receiving the beacon frame including the DTIM, and may switch back to the sleep state after the data reception is completed.
  • TIM structure In the power saving mode operating method based on the TIM (or DTIM) protocol described with reference to FIGS. 9 to 12, STAs have a data frame to be transmitted for themselves through STA identification information included in a TIM element. You can check whether it exists.
  • the STA identification information may be information related to AIlXAssociation Identifier, which is an identifier assigned by the STA at the time of association with the AP.
  • AID is used as a unique identifier for each STA in one BSS.
  • the AID may be assigned to one of values from 1 to 2007.
  • 14 bits may be allocated for an AID in a frame transmitted by an AP and / or STA, and an AID value may be allocated up to 16383, but in 2008, 16383 is set as a reserved value. It's done.
  • the TIM element according to the existing definition is not suitable for application of an M2M application in which a large number (eg, more than 2007) STAs may be associated with one AP. If the existing TIM structure is extended as it is, the TIM bitmap size is so large that it cannot be supported by the existing frame format and is not suitable for M2M communication considering low transmission rate applications. In addition, in M2M communication, it is expected that the number of STAs in which a received data frame exists during one beacon period is very small. Therefore, considering the application of the M2M communication as described above, since the size of the TIM bitmap is expected to increase, but most of the bits have a value of 0, a lot of bits are expected to occur, so a technique for efficiently compressing bits 3/4 is required. -.
  • bitmap compression technique there is a method of defining an offset (or starting point) value by omitting consecutive zeros in front of a bitmap.
  • the compression efficiency is not high. For example, when only frames to be transmitted to only two STAs having AIDs of 10 and 2000 are buffered, the compressed bitmap has a length of 1990 but all have a value of 0 except at both ends.
  • the inefficiency of bitmap compression is not a big problem, but when the number of STAs increases, such inefficiency may be a factor that hinders overall system performance. .
  • the AID is divided into several groups. It is possible to perform the transfer of data. Each group is assigned a designated group ID (GID). AIDs allocated on a group basis will be described with reference to FIG. 13.
  • FIG. 13 (a) is a diagram illustrating an example of an AID allocated on a group basis.
  • the first few bits of the AID bitmap may be used to indicate a GID.
  • the first two bits of the AID bitmap can be used to represent four GIDs. If the total length of the AID bitmap is N bits, the first two bits (B1 and B2) indicate the GID of the corresponding AID.
  • FIG. 13A illustrates another example of an AID allocated on a group basis.
  • a GiD may be allocated according to the location of the AID.
  • AIDs using the same GID may be represented by an offset and a length value.
  • GID 1 is represented by an offset A and a length B, it means that AIDs A through A + B-1 on the bitmap have GID 1.
  • FIG. 13B it is assumed that AIDs of all 1 to N4 are divided into four groups. In this case, AIDs belonging to GID 1 are 1 to N1, and AIDs belonging to this group may be represented by offset 1 and length N1.
  • AIDs belonging to GID 2 may be represented by offset N1 + 1 and length N2—— N1 + 1
  • AIDs belonging to GID 3 may be represented by offset N2 + 1 and length N3-N2 +
  • GID 4 AIDs belonging to can be represented by offset N3 + 1 and length N4—N3 + 1.
  • the TIM element shortage problem for a large number of STAs is solved and efficient data transmission and reception are performed.
  • channel access may be allowed only to STA (s) corresponding to a specific group during a specific time interval, and channel access may be restricted to other STA (s).
  • a predetermined time interval in which only specific STA (s) are allowed access may be referred to as a restricted access window (RAW).
  • RAW restricted access window
  • FIG. 13 (c) shows an example of a channel access mechanism according to a beacon interval when the AID is divided into three groups.
  • the first beacon interval (or the first RAW) is a period in which the channel access of the STA corresponding to the AID belonging to GID 1 is allowed, Channel access of STAs belonging to different GIDs is not allowed.
  • the first beacon includes a TIM element only for AIDs corresponding to GID 1.
  • the second beacon frame includes a TIM element only for AIDs having GID 2, and thus only channel access of an STA corresponding to an AID belonging to GID 2 is allowed during the second beacon interval (or second RAW).
  • the third beacon frame includes a TIM element only for AIDs having GID 3, and accordingly, only the channel access of the STA corresponding to the AID belonging to GID 3 is allowed during the third beacon interval (or third RAW).
  • the fourth beacon frame again includes a TIM element for only AIDs having GID 1, so that only the channel access of the STA corresponding to the AID belonging to GID 1 is allowed during the fourth beacon interval (or fourth RAW). Then, even in each of the fifth and subsequent beacon intervals (or fifth and subsequent RAWs), only channel access of the STA belonging to the specific group indicated in the TIM included in the beacon frame may be allowed.
  • the order of GIDs allowed according to the beacon interval is cyclic or periodic, but the present invention is not limited thereto. That is, by including only the AID (s) belonging to the talking GID (s) in the TIM element, allowing channel access only to the STA (s) corresponding to the particular AID (s) during a particular time period (e.g., a particular RAW). And operate in a manner that does not allow channel access of the remaining STA (s).
  • the group-based AID allocation scheme as described above may also be referred to as a hierarchical structure of the JIM. That is, the entire AID space may be divided into a plurality of 'blocks, and only channel access of STA (s) (that is, a STA of a specific group) corresponding to a specific block having a non-zero value may be allowed.
  • STA STA
  • QoS quality of service
  • . 13 illustrates a two-level hierarchy, but a hierarchical TIM may be configured in the form of two or more levels.
  • a plurality of pages the entire AID space (page) is divided into groups, and separate each of the page groups into a plurality of blocks, and a plurality of sub-blocks for each of the - may be divided into blocks' itdi.
  • the first N1 bits in the AID bitmap represent the page IIX, ie PID)
  • the next N2 bits represent the block ID, which is de-needed.
  • N3 bits may indicate a sub-block ID and may be configured in such a manner that the remaining bits indicate a STA bit position in the subblock.
  • various methods of dividing and managing STAs (or AIDs assigned to each STA) into predetermined hierarchical group units may be applied, and group-based AIDs may be applied.
  • the allocation scheme is not limited to the above examples.
  • AID When AID is assigned / managed on a group basis, STAs belonging to a specific group can use the channel only in the "group channel access interval" (or RAW) assigned to the group. If the STA supports the M2M application, the heading-traffic for the STA may have characteristics that occur over a long period (eg, tens of minutes or hours). Since the STA does not need to maintain the awake state frequently, it is preferable to operate in the sleep mode for a long time and to occasionally switch to the awake state (that is, the wakeup interval of the corresponding STA is set long).
  • an STA having a long period of wake-up interval may be referred to as an STA operating in a "long-sleeper" or "long-sleep” mode.
  • the reason why the wake-up period is set to be long is not necessarily limited to two communication, and the wake-up interval may be set to be long according to the state of the STA or the surrounding situation even in a normal WLAN operation.
  • the STA may determine whether the wakeup interval has been elapsed based on its local clock.
  • the local clock of the STA generally uses a low-cost oscillator, there is a high probability that an error may occur.
  • the STA operates in a long-sleep mode, the error may become larger over time. Therefore, the time synchronization of the STA that wakes up from time to time may not match the time synchronization of the AP. For example, the STA calculates that it is a timing at which it can receive a beacon and switches to an awake state, but may not receive a beacon actually transmitted by the AP at that timing. That is, the STA may miss the beacon frame due to the clock drift, and this problem may occur when the long-sleep mode is operated.
  • the STA3 Since the STA3 indicates that the ACK frame received from the AP has data to be transmitted to the STA3, the STA3 continues to wait for data reception under the assumption that its channel access is allowed. The STA3 consumes power unnecessarily even if data reception is not allowed until the time synchronization is correctly performed from the information included in the next beacon.
  • an STA having GID 1 (ie, belonging to group 1) It indicates the case of missing beacon frame at waking timing. That is, assigned to
  • An STA that has not received a beacon including a GID (or PID) continues to wait in an awake state until it receives a beacon including its GID (or PID). That is, even though the time when the STA wakes up is a channel access interval assigned to the STA, the STA has not checked whether the TIM transmitted through the beacon includes its GID (or PID), and thus the timing is It is not known whether the channel access interval is assigned to the group.
  • the STA transitioned from the sleep state to the awake state continues after receiving the fourth beacon including its GID (ie, GID 1) after missing the first beacon. It is in an awake state, consuming unnecessary power. After all, after consuming unnecessary power, the STA can receive the beacon including the GID 1 and thus can perform the RTS transmission, the CTS reception, the data frame transmission, and the ACK reception.
  • GID 1 the GID
  • FIG. 16 shows a case where an STA wakes up in a channel access interval for another group.
  • an STA with GID 3 may wake up at a channel access interval for GID 1. That is, the STA having the GID 3 consumes power unnecessarily until the beacon corresponding to its GID is received after waking up.
  • the TIM indicating GID 3 in the third beacon it may recognize the channel access interval for its group and perform operations such as data transmission and ACK reception after CCA through RTS and CTS. '
  • the PS—P Poll frame is transmitted.
  • the AP may transmit data immediately after SIFS, or may transmit data after contention after transmitting an ACK frame after S1FS .
  • This band 1 the AP can transmit downlink data (after SIFS) immediately after ACK frame transmission, as shown in FIG. 17, which is a speed frame exchange.
  • SIFS downlink data
  • FIG. 17 which is a speed frame exchange.
  • the value of the RspFrm (response frame) / ACK indication (ACK indication) field of the ACK frame is set to 11 to indicate that data is transmitted after SIFS after the ACK frame. Set and send.
  • CTS Indicates that a frame other than BA (ie MPDU of data) is transmitted.
  • the mapping relationship between the value of the RspFrm frame and the indicated semantics may differ from the above description.
  • the NAV set by the third party STAs according to each value may be referred to by 9.3.2.1, 9.3.2.4, and 9.3.2.4a of IEEE P802.11ah / D1.0.
  • the AP transmits a data frame immediately after receiving a PS frame to the first STA (FIG.
  • the AP transmits the PS frame to the first STA.
  • a second STA that cannot sense an AP, that is, that 12 STA that is outside the range of AP 1, may receive a frame (eg, uplink data). ) May interfere with receiving data transmitted from the first STA-AP.
  • AP 1 may receive a first frame from a first STA (STA 1) and transmit a second frame including a response to the first frame to the first STA. Thereafter, a third frame may be received, a fourth frame including downlink data is transmitted to the first STA, and a fifth frame, which is a response to the downlink data, may be received from the first STA.
  • the first frame is one of a PS—Poll frame, uplink data, and an RTS frame.
  • the frame may be any one of an ACK frame or an RTS frame
  • the third frame may be either an ACK frame or a CTS frame
  • the fourth frame may be a downlink data frame
  • the fifth frame may be an ACK frame. Specific examples for each case are described in detail later in FIGS. 20 to 25.
  • the second frame induces transmission of a third frame for causing the first STA to set the NAV (Net: work Allocation Vector) to the second STACSTA 2.
  • the 2 STA may be a STA that cannot sense AP 1 (that is, a STA outside of the area of AP 1) (assuming that the second STA may sense the first STA).
  • the second frame may include information requesting the third frame.
  • the length of the band 1 NAV may be equal to or greater than (2 * SIFS + length of the fourth frame + length of the fifth frame).
  • the length of the NAV set after the second STA receives the first frame may be (SIFS + length of the first frame + length of the second frame).
  • a first frame is a PS ⁇ Poll frame
  • a second frame is an ACK frame
  • a third frame is a CTS frame
  • a fourth frame is a data frame
  • a fifth frame is an ACK frame.
  • the CTS request included in the ACK frame indicates information for requesting to transmit the CTS when the receiving STA (in the drawing, STA 1) of the ACK frame receives the ACK. Since the second STACSTA 2 sets the NAV by using the duration information included in the CTS frame, the API transmits data to the first STA STA 1, and the second STA STA 2 performs data transmission. You will not. If the second STA (STA 2) is in the PS mode, the SIG field of the PS-Poll transmitted by the first STA (STA 1) is checked, and the remaining PS-Poll frame part (MPDU) is not a frame corresponding to itself. Can skip decoding There.
  • the RspFrmCor ACK indication in the SIG field of the PS-Poll is set to 00, the total not only the MPDU decoding of the PS-Poll but also the SIFS + ACK frame (PS-Poll MPDU frame length + SIFS + ACK frame) It can enter the sleep state during [us] to reduce power consumption and protect the hidden node's ACK transmission by not transmitting data even if the channel is idle within the period. Thereafter, the first STA (STA 1) may overhear the CTS transmitted, set its own NAV, and enter a sleep state.
  • the CTS request information may be included in the SIG field of the ACK frame and transmitted. For example, one bit of the reserved bits is used or a bit value not used when transmitting an ACK frame may be used to indicate a CTS request.
  • the CTS request information may utilize a bit (or unused value) that is not used in the (FC) field of the frame control of 2 bytes of the MAC header. For example, if the value of the More Frag field is set to 1, the STA receiving the ACK frame will transmit a CTS frame after SIFS, and the CTS duration is based on the duration included in the received ACK frame (Total Duration ⁇ SIFS—CTS Frame). size).
  • the Retry field value may be set to 1.
  • a value not used in the type and subtype combination may be defined as an ACK frame indicating a CTS request.
  • the new ACK frame has the same field as the existing ACK frame, the size is also the same.
  • 20 (b) shows a case in which the CTS request is an ACK request in FIG. 20 (a). That is, the ACK frame, which is the second frame, may include information requesting the ACK frame as the third frame. In this case, the first STA receiving the second frame transmits the ACK frame as the third frame after SIFS. In addition, the AP U or the STA having received the third frame may transmit data after SIFS. 20 (a) is the same except that the CTS frame is changed to the ACK frame, and thus, the detailed description is replaced with the description of FIG. 20 (a).
  • the second STACSTA 2 sets the NAV by the ACK frame size (14 bytes), so that the 20-byte RTS frame RTS, the RTS frame may exceed the NAV. in this case.
  • the second STACSTA 2) may indicate frame transmission while the API transmits the RTS, which may cause frame collision. This problem is solved when the STA transmits PS—Poll (or unsolicited PS-Poll), as shown in FIG. 21 (b), instead of setting RspFrm value to 00 (ACK) by 11 (ACK, BA, CTS frame). Specific frame) to transmit.
  • the API when the first STA (STA 1) wakes up from the sleep state and transmits the PS-Poll, it expects the RTS, and sets the RspFrm to 11 to transmit.
  • the API receives the PS—Poll frame from the first STA (STA 1), the API transmits an RTS frame in response after SIFS.
  • the second STACSTA 2) is a PS mode STA, ' , the SIG field of the PS-Poll transmitted by the first STA (STA 1) is checked, and since the second STACSTA 2 is not a frame corresponding to itself, the decoding of the remaining PS—polle frame part is omitted. can do.
  • the transmission is deferred by MAX—PPDU + 2 * SIFS + PHY-RXSTARTDelay.
  • the U STACSTA 1 may overhear the CTS frame transmitted and set its own NAV, and may enter a sleep state during the NAV.
  • the deferring time is longer than that of the RTS frame transmission, it may be inefficient.
  • PS You can include an information field in the Poll frame that points to an RTS frame. For example, you can set the MoreFrag or Retry field to 1. In this case, the AP will initiate the RTS / CTS protection scheme by transmitting the RTS for DL data transmission.
  • STAs that oversee PS—Pol with the MoreFrag / Retry field set to 1 can reduce unnecessary channel defer by setting NAV to (2 * SIFS + RTS frame + RXSTARTDelay). 22 shows a case where the first frame is an UL data frame.
  • the AP 1 receives UL data from the first STA, the AP 1 transmits a second frame (RTS frame (Fig. 22 (a)), an ACK frame including a CTS request (Fig. 22 (b), (c))). You can reserve the use.
  • the first STA receiving the second frame may allow the second STA to configure the NAV by transmitting a CTS (or ACK including CTS function) frame.
  • FIG. 23 illustrates a case where a first frame is an RTS frame and a second frame is a CTS frame.
  • a first STACSTA 1 may transmit an RTS before transmitting UL data to AP 1 and set a duration field of the RTS based on the size of UL data.
  • the MoreData field of the RTS can be set to 1 (data indication) and RspFrm (ACK indication) to 00 (because it is the CTS).
  • AP 1 sends the CTS in response to the RTS. Since there is this band 1, DL data, the duration of the CTS is set to (UL data + SIFS + DL data + SIFS + ACK), the More Data field is 1, and the RspFrm is set to 11 and transmitted.
  • the first STA (STA 1) When the first STA (STA 1) receives the CTS and transmits UL data to the AP 1, the first STA (STA 1) may reconfigure the duration field of the UL data based on the CTS, set the MoreData field to 0, and set the RspFrm to 11 to transmit the UL data. .
  • the AP 1 receiving the data from the first STA (STA 1) may transmit DL data in which the MoreData field is set to 0 and the RspFrm is set to 00.
  • FIG. 24 illustrates the case where an emergency data indicator is included in the second frame.
  • STA 1 when an emergency DL data indicator is present in the CTS when the first STA (STA 1) receives the CTS, the UL data transmission is delayed and the DL data reception is awaited.
  • the emergency data indicator may be included only when the size of the emergency data indicator is smaller than the data frame to be received and received to prevent interference by the hidden node.
  • Such limitation of use of the emergency data indicator can be solved by further transmitting an ACK (or-CTS) frame after the STA receives the CTS frame, as shown in FIG. 24 (b).
  • the duration field of the ACK is recalculated and set based on the CTS. Therefore, STAs that have received the RTS receive the ACK and re-depend on the duration included therein. NAV can be set.
  • FIG. 25 illustrates a case where a PS—Pol frame is applied instead of the RTS frame of FIG. 24, and other descriptions will be replaced with the description of FIG. 24.
  • the matters described in the various embodiments of the present invention described above may be applied independently or may be implemented so that two or more embodiments are applied at the same time.
  • 26 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless device according to an embodiment of the present invention.
  • the AP 10 may include a processor 11, a memory 12, and a transceiver 13.
  • the STA 20 may include a processor 21, a memory 22, and a transceiver 23.
  • the transceivers 13 and 23 may transmit / receive radio signals and may implement a physical layer, for example, according to the ⁇ 802 system.
  • the processors 11 and 21 may be connected to the transceivers 13 and 21 to implement a physical layer and / or a MAC layer according to the IEEE 802 system.
  • the processors 11 and 21 may be implemented in various embodiments of the present invention described above.
  • the modules for implementing the operations of the AP and the STA according to the various embodiments of the present invention described above are stored in the memory 12 and 22, and are processed by the processors 11 and 21.
  • the memory 12 and 22 may be included inside the processors 11 and 21 or may be installed outside the processors 11 and 21 and connected to the processors 11 and 21 by known means. .
  • embodiments of the present invention may be implemented through various means.
  • embodiments of the invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • the method according to the embodiments of the present invention may include one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), and PLDs (Programmable).
  • ASICs Application Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable.
  • Logic Devices field programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, It can be implemented by a microcontroller, a microprocessor, and the like.
  • the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of modules, procedures, or functions for performing the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

Abstract

무선통신시스템에서 AP(Access Point)의 신호 전송 방법에 있어서, 제1 STA으로부터 제1 프레임을 수신하는 단계; 및 상기 제1 프레임에 대한 응답을 포함하는 제2 프레임을 상기 제1 STA로 전송하는 단계를 포함하며, 상기 제2 프레임은, 상기 제1 STA이 제2 STA으로 하여금 NAV(Network Allocation Vector)를 설정하도록 하기 위한 제3 프레임의 전송을 유도하며, 상기 제2 STA은 상기 AP를 센싱할 수 없는 STA인, 신호 전송 방법이다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
무선랜 시스템에서 신호 전송 방법 및 장치
【기술분야】
[1] 이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 무선랜 시스템에서 신호 전송 방법 및 장치에 대한 것이다.
【배경기술】
[2] 최근 정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다-. 이 중에서 무선랜 (WLAN)은 무선 주파수 기술을 바탕으로 개인 휴대용 정보 단말기 (Personal Digital Assistant; PDA), 랩탑 컴퓨터， 휴대용 멀티미디어 플레이어 (Portable Multimedia Player; PMP)등과 같은 휴대용 단말기를 이용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 액세스할 수 있도록 하는 기술이다.
[3] 무선랜에서 취약점으로 지적되어온 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 최근의 기술 표준에서는 네트워크의 속도와 · 신뢰성을 증가시키고, 무선 네트워크의 운영 거리를 확장한 시스템이 도입되었디-. 예를 들어, IEEE 802.1 In에서는 데이터 처리 속도가 최대 540Mbps 이상인 고처리율 (High Throughput; HT)을 지원하며， 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs) 기술의 적용이 도입되었다.
[4] 차세대 통신 기술로서 M2M(Machine-to-Machine) 통신 기술이 논의되고 있다. IEEE 802.11 WLAN 시스템에서도 M2M 통신을 지원하기 위한 기슬 표준이 IEEE 802.11ah로서 개발되고 있다. M2M 통신에서는 매우 많은 기기가 존재하는 환경에서 가끔씩 적은 양의 데이터를 저속으로 통신하는 시나리오를 고려할 수 있디-.
[5·] 무선랜 시스템에서의 통신은 모든 기기 간에 공유되는 매체 (medium)에서 수행된디-. M2M 통신과 같이 기기의 개수가 증가하는 경우, 불필요한 전력 소모 및 간섭 발생을 저감하기 위해서, 채널 액세스 메커니즘을 보디- 효을적으로 개선할 필요가 있다.
【발명의 상세한 설명】 【기술적 과제】
[6J 본 발명에서는 숨겨진 노드에 의한 간섭의 영향을 최소화하기 위한 AP 및 STA의 신호 송수신 방법을 기술적 과제로 한다.
[7] 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며， 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
【기술적 해결방법】
[8] 본 발명의 제 1 기술적인 측면은, 무선통신시스템에서 AP(Access P이 nt)의 신호 전송 방법에 있어서, 제 1 STA으로부터 제 1 프레임을 수신하는 단계; 및 상기 제 1 프레임에 대한 웅답을 포함하는 제 2 프레임을 상기 제 1 STA로 전송하는 단계를 포함하며， 상기 제 2 프레임은， 상기 제 1 STA이 제 2 STA으로 하여금 NAV(Network Allocation Vector)를 설정하도록 하기 위한 제 3 프레임의 전송을 유도하며， 상기 제 2 STA은 상기 AP를 센싱할 수 없는 STA인， 신호 전송 방법이다.
[9] 본 발명의 제 2 기술적인 측면은， 무선 통신 시스템에서 AP 장치에 있어서， 송수신 모들; 및 프로세서를 포함하고， 상기 프로세서는,제 1 STA으로부터 제 1 프레임을 수신하고, 상기 제 1 프레임에 대한 웅답을 포함하는 제 2 프레임을 상기 제 L STA로 전송하며 , 상기 제 2 프레임은， 상기 제 1 STA이 제 2 STA으로 하여금 NAV(Network Allocation Vector)를 설정하도록 하기 위한 제 3 프레임의 전송을 유도하며， 상기 제 2 STA은 상기 AP를 센싱할 수 없는 STA인 , ΑΡ 장치이디-.
[10] 상기 제 1 및 제 2 기술적인 측면은 다음 사항 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
[11] 상기 방법은， 상기 제 3 프레임을 수신하는 단계; 상기 제 1 STA으로 하향링크 데이터를 포함하는 제 4 '프레임을 전송하는 단계; 및 상기 제 1 STA으로부터 상기 하향링크 데이터에 대한 웅답인 제 5 프레임을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
[12] 상기 제 2 STA이 상기 제 2 프레임 수신 후 설정하는 상기 NAV 길이는, (2*SIFS+제 4 프레임의 길이+제 5 프레임의 길이) 이상일 수 있다.
[13] 상기 제 2 STA이 상기 제 1 프레임 수신 후 설정하는 NAV의 길이는 (SIFS+제 1 프레임의 길이+제 2 프레임의 길이)일 수 있다. [14] 상기 제 2 프레임은 상기 제 3 프레임을 요청하는 정보를 포함할 수 있다.
[15] 상기 제 3 프레임은 상기 제 1 STA이 전송할 데이터가 없더라도 SIFS 후 데이터가 전송됨을 알리는 정보를 포함할 수 있다.
[16] 상기 제 3 프레임에 포함된 MoreData 필드 값은 0으로 설정될 수 있다.
[17] 상기 제 1 프레임은 PS— Poll 프레임， 상기 제 4 프레임은 데이터 프레임， 상기 제 5 프레임은 ACK 프레임일 수 있다.
[18] 상기 제 2 프레임은 ACK 프레임 또는 RTS 프레임 중 어느 하나이고， 상기 제 3 프레임은 ACK 프레임 또는 CTS 프레임 중 어느 하나일 수 있다.
[19] 상기 제 2 프레임이 RTS 프레임인 경우 상기 제 1 프레임은 SIFS 후 ACK 프레임 외의 프레임이 전송될 것임을 알리는 정보를 포함할 수 있다.
[20] 제 1 프레임은 상향링크 데이터 프레임, 제 2 프레임은 ACK 프레임 또는 RTS 프레임 중 어느 하나이고, 상기 제 3 프레임은 ACK 프레임 또는 CTS 프레임 중 어느 하나일 수 있다.
[21] 제 1 프레임은 RTS 프레임， 제 2 프레임은 CTS 프레임, 상기 제 3 프레임은 상향링크 데이터 프레임, 상기 제 4'프레임은 하향링크 데이터 프레임, 제 5 프레임은 ACK 프레임일 수 있다.
[22] 상기 제 2 프레임이 긴급 데이터 지시자를 포함하는 경우， 상기 제 3 프레임 수신 전 소정 데이터 프레임을 상기 제 1 STA로 전송하며, 상기 소정 데이터 프레임은 상기 상향링크 데이터 프레임보다 작은 크기일 수 있다.
【유리한 효과】
[23] 본 발명에 따르면 숨겨진 노드에 의한 간섭의 영향을 최소화할 수 있디-.
[24] 본 발명애서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이디-.
【도면의 간단한 설명】 、
[25] 본 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이디-.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 또 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 무선랜 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 무선랜 시스템에서의 링크 셋업 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 백오프 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명을 위한 도면이디-.
도 8은 RTS외- CTS를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 전력 관리 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 12는 TIM을 수신한 STA의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 그룹 기반 AID에 대해서 설명하기 위한 도면이디-.
도 1.4 내지 도 16은 그룹 채널 액세스 인터벌이 설정되는 경우의 STA의 동작의 예시들을 나타내는 도면이다ᅳ
도 17 내지 도 25는 본 발명의 실시예르 설명하기 위한 도면이디-.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 【발명의 실시를 위.한 최선의 형태】
[26] 이하， 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나， 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
[27] 이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있디-. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및 /또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고， 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
[28] 이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
[29] 몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시된다. 또한， 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
[30] 본 발명의 실시예들은 무선 액세스 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템 , 3GPP LTE 및 LTEᅳ A(LTEᅳ Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있디-. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한， 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
[31:1 이하의 기술은 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), OP"DMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), ^ SCᅳ FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선 액세스 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRAOJniversal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술 (radio technology)로 구현될 수 있디-. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. 명확성을 위하여 이하에서는 IEEE 802.11 시스템을 위주로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
[32] WLAN 시스템의 구조
1:33] 도 1 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이디-.
[34] IEEE 802.11 구조는 복수개의 구성요소들로 구성될 수 있고. 이들의 상호작용에 의해 상위계층에 대해 트랜스패런트한 STA 이동성을 지원하는 WLAN이 제공될 수 있다. 기본 서비스 세트 (Basic Service Set; BSS)는 IEEE 802.11 LAN에서의 기본적인 구성 블록에 해당할 수 있다. 도 1 에서는 2 개의 BSS(BSS1 및 BSS2)가 존재하고 각각의 BSS의 멤버로서 2 개의 STA이 포함되는 것 (STA1 및 STA2 는 BSS1에 포함되고, STA3 및 STA4는 BSS2에 포함됨)을 예시적으로 도시한다. 도 1 에서 BSS를 나타내는 타원은 해당 BSS에 포함된 STA들이 통신을 유지하는 커버리지 영역을 나타내는 것으로도 이해될 수 있다. 이 영역을 BSA(Basic Service Area)라고 칭할 수 있다. STA이 BSA 밖으로 이동하게 되면 해당 BSA 내의 다른 STA들과 직접적으로 통신할 수 없게 된디-.
[35] IEEE 802.11 LAN에서 가장 기본적인 타입의 BSS는 독립적인 BSSdndependent BSS; IBSS)이다. 예를 들어, IBSS는 2 개의 STA만으로 구성된 최소의 형태를 가질 수 있다. 또한, 가장 단순한 형태이고 다른 구성요소들이 생략되어 있는 도 1 의 BSS03SS1 또는 BSS2)가 IBSS의 대표적인 예시에 해당할 수 있디-. 이러힌- 구성은 STA들이 직접 통신할 수 있는 경우에 가능하디-. 또한, 이러한 형태의 LAN은 미리 계획되어서 구성되는 것이 아니라 LAN이 필요한 경우에 구성될 수 있으며， 이를 애드-혹 (ad— hoc) 네트워크라고 칭할 수도 있다.
[36] STA의 켜지거나 꺼짐 STA이 BSS 영역에 들어오거나 나김- 등에 의해서, BSS에서의 STA의 멤버십이 동적으로 변경될 수 있다. BSS의 멤버가 되기 위해서는, STA은 동기화 과정을 이용하여 BSS에 조인할 수 있디-. BSS 기반구조의 모든 서비스에 액세스하기 위해서는， STA은 BSS에 연관 (associated)되어야 한디-. 이러한 연관 (association)은 동적으로 설정될 수 있고， 분배시스템서비스 (Distribution System Service; DSS)의 이용을 포함할 수 있다.
[37] 도 2 는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 2 에서는 도 1 의 구조에서 분배시스템 (Distribution System; DS), 분배시스템매체 (Distribution System Medium; DSM), 액세스 포인트 (Access Point; AP) 등의 구성요소가 추가된 형태이다.
[38] LAN에서 직접적인 스테이션-대 -스테이션의 거리는 PHY 성능에 의해서 제한될 수 있다ᅳ 어떠한 경우에는 이러한 거리의 한계가 층분할 수도 있지만， 경우에 따라서는 보다 먼 거리의 스테이션 간의 통신이 필요할 수도 있디-. 확장된 커버리지를 지원하기 위해서 분배시스템 (DS)이 구성될 수 있다. [39] DS는 BSS들이 상호연결되는 구조를 의미한다. 구체적으로， 도 1 과 같이 BSS가 독립적으로 존재하는 대신에， 복수개의 BSS들로 구성된 네트워크의 확장된 형태의 구성요소로서 BSS가 존재할 수도 있다.
[40] DS는 논리적인 개념이며 분배시스템매체 (DSM)의 특성에 의해서 특정될 수 있다. 이와 관련하여， IEEE 802.11 표준에서는 무선 매체 (Wireless Medium; WM)와 분배시스템매체 (DSM)을 논리적으로 구분하고 있다. 각각의 논라적 매체는 상이한 목적을 위해서 사용되며， 상이한 구성요소에 의해서 사용된다. IEEE 802.11 표준의 정의에서는 이러한 매체들이 동일한 것으로 제한하지도 않고 상이한 것으로 제한하지도 않는다. 이의 같이 복수개의 매체들이 논리적으로 상이하다는 점이ᅵ서， IEEE 802.11 LAN 구조 (DS 구조 또는 다른 네트워크 구조)의 유연성이 설명될 수 있디 즉. IEEE 802.11 LAN 구조는 다양하게 구현될 수 있으며， 각각의 구현예의 물리적인 특성에 의해서 독립적으로 해당 LAN 구조가 특정될 수 있다.
[41] DS는 복수개의 BSS들의 끊김 없는 (seamless) 통합을 제공하고 목적지로의 어드레스를 다루는 데에 필요한 논리적 서비스들을 제공함으로써 이동 기기를 지원할 수 있다.
[42] AP 는, 연관된 STA들에 대해서 WM을 통해서 DS 로의 액세스를 가능하게 하고 STA 기능성을 가지는 개체를 의미한다. AP를 통해서 BSS 및 DS 간의 데이터 이동이 수행될 수 있다. 예를 들어， 도 2 에서 도시하는 STA2 및 STA3 은 STA의 기능성을 가지면서， 연관된 STA들 (STA1 및 STA4)가 DS로 액세스하도록 하는 기능을 제공한다. 또한， 모든 AP는 기본적으로 STA에 해당하므로. 모든 AP는 어드레스 가능한 개체이다. WM 상에서의 통신을 위해 AP 에 의해서 사용되는 어드레스의- DSM 상에서의 통신을 위해 AP 에 의해서 사용되는 어드레스는 반드시 동일할 필요는 없다.
[43] AP에 연관된 STA들 중의 하나로부터 그 AP의 STA 어드레스로 전송되는 데이터는， 항상 비제어 포트 (uncontrolled port)에서 수신되고 IEEE 802. IX 포트 액세스 개체에 의해서 처리될 수 있다. 또한， 제어 포트 (controlled port)가 인증되면 전송 데이터 (또는 프레임)는 DS로 전달될 수 있디-.
144] 도 3 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 또 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 3 에서는 도 2 의 구조애 추가적으로 넓은 커버리지를 제공하기 위한 확장된 서비스 세트 (Extended Service Set; ESS)를 개념적으로 나타낸다.
[45] 임의의 (arbitrary) 크기 및 복잡도를 가지는 무선 네트워크가 DS 및 BSS들로 구성될 수 있다. IEEE 802.11 시스템에서는 이러한 방식의 네트워크를 ESS 네트워크라고 칭한다. ESS는 하나의 DS에 연결된 BSS들의 집합에 해당할 수 있디-. 그러니-， ESS는 DS를 포함하지는 않는다. ESS 네트워크는 LLC(Logical Link Control) 계층에서 IBSS 네트워크로 보이는 점이 특징이다. ESS에 포함되는 STA들은 서로 통신할 수 있고， 이동 STA들은 LLC에 트랜스패런트하게 하나의 BSS에서 다른 BSS로 (동일한 ESS 내에서) 이동할 수 있다.
[46] ΓΕΕΕ 802.11 에서는 도 3 에서의 BSS들의 상대적인 물리적 위치에 대해서 아무것도 가정하지 않으며, 다음과 같은 형태가 모두 가능하다. BSS들은 부분적으로 중첩될 수 있고, 이는 연속적인 커버리지를 제공하기 위해서 일반적으로 이용되는 형태이디-. 또한, BSS들은 물리적으로 연결되어 있지 않을 수 있고, 논리적으로는 BSS들 간의 거리에 제한은 없다. 또한, BSS들은 물리적으로 동일한 위치에 위치할 수 있고, 이는 리던던시를 제공하기 위해서 이용될 수 있다. 또한, 하나 (또는 하나 이상의) IBSS 또는 ESS 네트워크들이 하나 (또는 하나 이상의) ESS 네트워크로서 동일한 공간에 물리적으로 존재할 수 있다. 이는 ESS 네트워크기- 존재하는 위치에 애드-혹 네트워크가 동작하는 경우나， 상이한 기관 (organizations)에 의해서 물리적으로 중첩되는 IEEE 802.11 네트워크들이 구성되는 경우나, 동일힌- 위치에서 2 이상의 상이힌- 액세스 및 보안 정책이 필요한 경우 등에서의 ESS 네트워크 형태에 해당할 수 있다.
[47] 도 4 는 무선랜 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 4 에서는 DS를 포함하는 기반 구조 BSS 의 일례가 도시된디-.
[48] 도 4 의 예시에서 BSS1 및 BSS2가 ESS를 구성한다. 무선랜 시스템에서 STA은 IEEE 802.11 의 MAC/PHY 규정에 따라 동작하는 기기이다. STA은 AP STA 및 비 -AP(non一 AP) STA을 포함한다. Non-AP STA은 랩탑 컴퓨터, 이동 전화기외 같이 일반적으로 사용자가 직접 다루는 기기에 해당한다. 도 4 의 예시에서 STA1, STA3, STA4 는 non-AP STA에 해당하고, STA2 및 STA5 는 AP STA 에 해당한다.
[49] 이하의 설명에서 non-AP STA은 단말 (terminal), 무선 송수신 유닛 (Wireless Transmit/Receive Unit; WTRU), 사용자 장치 (User Equipment; UE), 이동국 -(Mobile Station; MS), 이동단말 (Mobile Terminal), 이동 가입자국 (Mobile Subscriber Station; MSS) 등으로 칭할 수도 있다. 또한， AP는 다른 무선 통신 분야에서의 기지국 (Base Station; BS), 노드— B(Node_B), 발전된 노드— B(evolved Node-B; eNB), 기저 송수신 시스템 (Base Transceiver System; BTS), 펨토 기지국 (Femto BS) 등에 대응하는 개념이다.
[50] 링크 셋업 과정
[51 ] 도 5는 일반적인 링크 셋업 (link setup) 과정을 설명하기 위한 도면이다.
[52] STA이 네트워크에 대해서 링크를 셋업하고 데이터를 송수신하기 위해서는， 먼저 네트워크를 발견 (discovery)하고, 인증 (authentication)을 수행하고, 연관 (association)을 맺고 (establish), 보안 (security)을 위한 인증 절차 등을 거쳐야 한디-. 링크 셋업 과정을 세션 개시 과정, 세션 셋업 과정이라고도 칭할 수 있다. 또힌-, 링크 셋업 과정의 발견, 인증， 연관, 보안 설정의 과정을 통칭하여 연관 - 과정이라고 칭할 수도 있다.
[53] 도 5를 참조하여 예시적인 링크 셋업 과정에 대해서 설명한다.
[54] 단계 S510에서 STA은 네트워크 발견 동작을 수행할 수 있다. 네트워크 발견 동작은 STA의 스캐닝 (scanning) 동작을 포함할 수 .있다. 즉. STA이 네트워크에 액세스하기 위해서는 참여 가능한 네트워크를 찾아야 한디-. STA은 무선 네트워크에 참여하기 전에 호환 가능한 네트워크를 식별하여야 하는데， 특정 영역에 존재하는 네트워크 식별과정을 스캐닝이라고 한다.
[55] 스캐닝 방식에는 능동적 스캐닝 (active scanning)과 수동적 스캐닝 (passive scanning)0] 있다.
[56] 도 5에서는 예시적으로 능동적 스캐닝 과정을 포함하는 네트워크 발견 동작을 도시한다. 능동적 스캐닝에서 스캐닝을 수행하는 STA은 채널들을 옮기면서 주변에 어떤 AP가 존재하는지 탐색하기 위해 프로브 요청 프레임 (probe request frame)을 전송하고 이에 대한 웅답을 기다린다. 웅답자 (responder)는 프로브 요청 프레임을 전송한 STA에게 프로브 요청 프레임에 대한 웅답으로 프로브 응답 프레임 (probe response frame)을 전송한다. 여기에서， 웅답자는 스캐닝되고 있는 채널의 BSS에서 마지막으로 비콘 프레임 (beacon frame)을 전송한 STA일 수 있디-. BSS에시는 AP가 비콘 프레임을 전송하므로 AP가 웅답자가 되며, 1BSS에서는 IBSS 니ᅵ의 STA들이 돌아가면서 비콘 프레임을 전송하므로 웅답자가 일정하지 않디-. 예를 들어， 1번 채널에서 프로브 요청 프레임을 전송하고 1번 채널에서 프로브 응답 프레임을 수신한 STA은, 수신한 프로브 웅답 프레임에 포함된 BSS 관련 정보를 저장하고 디-음 채널 (예를 들어, 2번 채널)로 이동하여 동일한 방법으로 스캐닝 (즉, 2번 채널 상에서 프로브 요청 /응답 송수신)을 수행할 수 있디-.
[57] 도 5에서 도시하고 있지 않지만, 스캐닝 동작은 수동적 스캐닝 방식으로 수행될 수도 있다. 수동적 스캐닝에서 스캐닝을 수행하는 STA은 채널들을 옮기면서 비콘 프레임을 기다린다. 비콘 프레임은 IEEE 802.11에서 관리 프레임 (management frame) 중 하나로서, 무선 네트워크의 존재를 알리고， 스캐닝을 수행하는 STA으로 하여금 무선 네트워크를 찾아서， 무선 네트워크에 참여할 수 있도록 주기적으로 전송된다. BSS에서 AP가 비콘 프레임을 주기적으로 전송하는 역할을 수행하고, IBSS에서는 IBSS 내의 STA들이 돌아가면서 비콘 프레임을 전송한디-. 스캐닝을 수행하는 STA은 비콘 프레임을 수신하면 비콘 프레임에 포함된 BSS에 대한 정보를 저장하고 다른 채널로 이동하면서 각 채널에서 비콘 프레임 정보를 기록한디-. 비콘 프레임을 수신한 STA은， 수신한 비콘 프레임에 포함된 BSS 관련 정보를 저장하고 다음 채널로 이동하여 동일한 방법으로 다음 채널에서 스캐닝을 수행할 수 있다.
[58] 능동적 스캐닝괴- 수동적 스캐닝을 비교하면, 능동적 스캐닝이 수동적 스캐닝보다 딜레이 (delay) 및 전력 소모가 작은 장점이 있다.
[59] STA이 네트워크를 발견한 후에， 단계 S520에서 인증 과정이 수행될 수 있다. 이러한 인증 과정은 후술하는 단계 S540의 보안 셋업 동작과 명확하게 구분하기 위해서 첫 번째 인증 (first authentication) 과정이라고 칭할 수 있다.
[60] 인증 과정은 STA이 인증 요청 프레임 (authentication request frame)을 AP에게 전송하고, 이에 응답하여 AP가 인증 웅답 프레임 (authentication response frame)을 STA에게 전송하는 과정을 포함한디-. 인증 요청 /응답에 사용되는 인증 프레임 (authentication frame)은 관리 프레임에 해당한다.
[61] 인증 프레임은 인증 알고리즘 번호 (authentication algorithm number), 인증 트랜잭션 시퀀스 번호 (authentication transaction sequence number), 상티 j 코드 (status code), 검문 텍스트 (challenge text), RSN(Robust Security Network), 유한 순환 그룹 (Finite Cyclic Group) 둥에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이는 인증 요청 /응답 프레임애 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며， 다른 정보로 대체되거니-， 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.
[62] STA은 인증 요청 프레임을 AP에게 전송할 수 있다. AP는 수신된 인증 요청 프레임에 포함된 정보에 기초하여， 해당 STA에 대한 인증을 허용할지 여부를 결정할 수 있다. AP는 인증 처리의 결과를 인증 웅답 프레임을 통하여 STA에게 제공할 수 있디-.
[63] STA이 성공적으로 인증된 후에， 단계 S530에서 연관 과정이 수행될 수 있디-. 연관 과정은 STA이 연관 요청 프레임 (association request frame)을 AP에게 전송하고， 이에 웅답하여 AP가 연관 응답 프레임 (association response frame)을 STA에게 전송하는 과정을 포함한다.
[64] 예를 들어， 연관 요청 프레임은 다양한 능력 (capability)에 관련된 정보, 비콘 청취. 간격 (listen interval), SSID(service set identifier), 지원 레이트 (supported rates), 지원 채널 (supported channels), RSN, 이동성 도메인, 지원 오퍼레이팅 클라]스 (supi)orted operating classes), TIM 방송 요청 (Traffic Indication Map Broadcast request), 상호동작 (interworking) 서비스 능력 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
[65] 예를 들어， 연관 웅답 프레임은 다양한 능력에 관련된 정보, 상태 코드， AIDCAssociation ID), 지원 레이트， EDCA(Enhanced Distributed Channel Access) 파라미터 세트, RCPKReceived Channel Power Indicator), RSNKReceived Signal to Noise Indicator), 이동성 도메인， 타임아웃 간격 (연관 컴백 시간 (association comeback time)), 중첩 (overlapping) BSS 스캔 파라미터， TIM 방송 응답, QoS 맵 등의 정보를 포함할 수 있다.
[66] 이는 연관 요청 /응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며, 다른 정보로 대체되거나， 추가적인 정보기- 더 포함될 수 있디-.
[67] STA이 네트워크에 성공적으로 연관된 후에, 단계 S540에서 보안 셋업 과정이 수행될 수 있디-. 단계 S540의 보안 셋업 과정은 RSNA(Robust Security Network Association) 요청 /응답을 통한 인증 과정이라고 할 수도 있고, 상기 단계 S520의 인증 과정을 첫 번째 인증 (first authentication) 과정이라고 하고, 단계 S540의 보안 셋업 과정을 단순히 인증 과정이라고도 칭할 수도 있디-.
[68] 단계 S540의 보안 셋업 과정은， 예를 들어, EAPOUExtensible Authentication Protocol over LAN) 프레임을 통한 4—웨이 (way) 핸드쉐이킹을 통해서, 프라이빗 키 셋업 (private key setup)을 하는 과정을 포함할 수 있다. 또한， 보안 셋업 과정은 IEEE 802.11 표준에서 정의하지 않는 보안 방식에 따라 수행될 수도 있다.
[69] WLAN의 진화
[70] 무선랜에서 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 비교적 최근에 제정된 기술 표준으로서 IEEE 802.11η이 존재한다. IEEE 802.11η은 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고， 무선 네트워크의 운영 거리를 확장하는데 목적을 두고 있다. 보다 구체적으로， IEEE 802.11η에서는 데이터 처리 속도가 최다ᅵ 540Mbps 이상인 고처리율 (High Throughput; HT)을 지원하며， 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MlMOCMultiple Inputs and Multiple Outputs) 기술에 기반을 두고 있다.
[71] 무선랜의 보급이 활성화되고 또한 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라, 최근에는 IEEE 802.1 In이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율을 지원하기 위한 새로운 무선랜 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있다. 초고처리율 (Very High Throughput; VHT)를 지원하는 차세대 무선랜 시스템은 fEEE 802.11η 무선랜 시스템의 다음 버전 (예를 들어, IEEE 802.1 Lac)으로서, MAC 서비스 액세스 포인트 (Service Access Point; SAP)에서 lGbps 이상의 데이터 처리 속도를 지원하기 위하여 최근에 새롭게 제안되고 있는 IEEE 802.11 무선랜 시스템중의 하나이다.
[72] 차세대 무선랜 시스템은 무선채널을 효율적으로 이용하기 위하여 복수의 STA들이 동시에 채널에 액세스하는 MU-MIMO(Multi User Multiple Input Multiple Output) 방식의 전송을 지원한다. MU-MIMO 전송 방식에 따르면, AP가 MIMO 페어링 (pairing)된 하나 이상의 STA에게 동시에 패킷을 전송할 수 있디-.
[73] 또한, 화이트스페이스 (whitespace)에서 무선랜 시스템 동작을 지원하는 것이 논의되고 있디-. 예를 들어， 아날로그 TV의 디지털화로 인한 유휴 상태의 주파수 대역 (예를 들어, 54~698MHz 대역)과 같은 TV 화이트스페이스 (TV WS)에서의 무선랜 시스템의 도입은 IEEE 802.11af 표준으로서 논의되고 있디-. 하지만, 이는 예시에 불과하고， 화이트스페이스는 허가된 유저 (licensed user)가 우선적으로 사용할 수 있는 허가된 대역이라 할 수 있다. 허가된 유저는 허가된 대역의 사용을 허기. 받은 유저를 의미하며， 허가된 장치 (licensed device). 프라이머리 유저 (primary user), 우선적 사용자 (incumbent user) 등으로 칭할 수도 있다.
[74] 예를 들어， WS에서 동작하는 AP 및 /또는 STA은 허가된 유저에 대한 보호 (protection) 기능을 제공하여야 한다. 예를 들어 WS 대역에서 특정 대역폭을 가지도록 규약 (regulation)상 분할되어 있는 주파수 대역인 특정 WS 채널을 마이크로폰 (microphone)과 같은 허가된 유저자 이미 사용하고 있는 경우, 허가된 유저를 보호하기 위하여 AP 및 /또는 STA은 해당 WS 채널에 해당하는 주파수 대역은 사용할 수 없다. 또한, AP 및 /또는 STA은 현재 프레임 전송 및 /또는 수신을 위해 사용하고 있는 주파수 대역을 허가된 유저가 사용하게 되면 해당 주파수 대역의 사용을 중지해야 한다.
[75] 따라서 AP 및 /또는 STA은 WS 대역 내 특정 주파수 대역의 사용이 가능한지, 다시 말해서 상기 주파수 대역에 허가된 유저가 있는지 여부를 파악하는 절차가 선행되어야 힌 -다. 특정 주파수 대역에 허가된 유저가 있는지 여부를 파악하는 것을 스펙트럼 센싱 (spectrum sensing)이라 한다. 스펙트럼 센싱 메커니즘으로 에너지 탐지 (energy detection) 방식， 신호 탐지 (signature detection) 방식 등이 활용된다. 수신 신호의 강도가 일정 값 이상이면 허가된 유저가 사용중인 것으로 판단하거나， DTV 프리앰블 (preamble)이 검출되면 허가된 유저가 사용중인 것으로 판단할 수 있다.
[76] 또한, 차세대 통신 기술로서 M2M(Machine— to— Machine) 통신 기술이 논의되고 있디ᅵ . IEEE 802.11 무선랜 시스템에서도 M2M 통신을 지원하기 위한 기술 표준이 IEEE 802.11ah로서 개발되고 있다. M2M 통신은 하나 이상의 머신 (Machine)이 포함되는 통신 방식을 의미하며， MTC(Machine Type Communication) 또는 사물 통신으로 칭하여지기도 한다. 여기서, 머신이란 사람의 직접적인 조작이나 개입을 필요로 하지 않는 개체 (entity)를 의미한디-. 예를 들어, 무선 통신 모들이 탑재된 검침기 (meter)나 자동 판매기와 같은 장치는 물론, 사용자의 조작 /개입 없이 자동으로 네트워크에 접속하여 통신을 수행할 수 있는 스마트폰과 같은 사용자 기기도 머신의 예시에 해당할 수 있다. M2M 통신은 디바이스 간의 통신 (예를 들어, D2D(Device-to一 Device) 통신), 디바이스와 서버 (application server) 간의 통신 등을 포함할 수 있다. 디바이스와 서버 통신의 예시로, 자동 판매기와 서버， POS(Point of Sale) 장치와서버， 전기， 가스 또는 수도 검침기외- 서버 간의 통신을 들 수 있다. 그 외에도 M2M 통신 기반의 애플리케이션 (application)에는， 보안 (security), 운송 (transportation), 헬스 케어 (health care) 등이 포함될 수 있다. 이러한 적용례의 특성을 고려하면, 일반적으로 M2M 통신은 매우 많은 기기가 존재하는 환경에서 가끔씩 적은 양의 데이터를 저속으로 송수신하는 것을 지원할 수 있어야 한다.
[77] 구체적으로， M2M 통신은 많은 STA의 개수를 지원할 수 있어야 한다. 현재 정의되어 있는 무선랜 시스템에서는 하나의 AP에 최대 2007 개의 STA이 연관되는 경우를 가정하지만， M2M 통신에서는 이보다 많은 개수 (약 6000 개)의 STA이 하나의 AP에 연관되는 경우를 지원하는 방안들이 논의되고 있다. 또한, M2M 통신에서는 낮은 전송. 속도를 지원 /요구하는 애플리케이션이 많을 것으로 예상된다. 이를 원활하게 지원하기 위해서, 예를 들어， 무선랜 시스템에서는 TIM Yaffic Indication Map) 요소 기반으로 STA이 자신에게 송신될 데이터의 존재 여부를 인지할 수 있는데, TIM의 비트맵 크기를 줄이는 방안들이 논의되고 있디ᅳ. 또한, M2M 통신에서는 송신 /수신 간격이 매우 긴 트래픽이 많을 것으로 예상된다. 예를 들어, 전기 /가스 /수도 사용량과 같이 긴 주기 (예를 들어, 힌- 딜-) 마다 매우 적은 양의 데이터를 주고 받는 것이 요구된다. 이에 따라, 무선랜 시스템에서는, 하나의
AP에 연관될 수 있는 STA의 개수는 매우 많아지더라도， 하나의 비콘 주기 동안에 AP로부터 수신할 데이터 프레임이 존재하는 STA의 개수가: 매우 적은 경우를 효율적으로 지원하는 방안들이 논의되고 있다.
[78] 이외ᅵ 같이 무선랜 ,기술은 빠르게 진화하게 있으며, 전술한 예시들 외에도 직접 링크 셋업, 미디어 스트리밍 성능의 개선， 고속 및 /또는 대규모의 초기 세션 셋업의 지원, 확장된 대역폭 및 동작 주파수의 지원 등을 위한 기술이 개발되고 있다.
[79] 매체 액세스 메커니즘
[80] IEEE 802.11에 따른 무선랜 시스템에서， MACXMedium Access Control)의 기본 액세스 메커니즘은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 메커니즘이다. CSMA/CA 메커니즘은 IEEE 802.11 MAC의 분배 조정 기능 (Distributed Coordination Function, DCF)이라고도 불리는데, 기본적으로 "listen before talk" 액세스 메커니즘을 채용하고 있다. 이러한 유형의 액세스 메커니즘 따르면， AP 및 /또는 STA은 전송을 시작하기에 앞서, 소정의 시간구간 (예를 들어， DIFS(DCF Inter-Frame Space) 동안 무선 채널 또는 매체 (medium)를 센싱 (sensing)하는 CCA(Clear Channel Assessment)를 수행할 수 있다. 센싱 결과， 만일 매체가 유휴 상태 (idle status)인 것으로 판단 되면， 해당 매체를 통하여 프레임 전송을 시작한디-. 반면， 매체가 점유 상태 (occupied status)인 것으로 감지되면， 해당 AP 및 /또는 STA은 자기 자신의 전송을 시작하지 않고 매체 액세스를 위한 지연 기간 (예를 들어， 임의 백오프 주기 (ranck>m backoff period))을 설정하여 기다린 후에 프레임 전송을 시도할 수 있다. 임의 백오프 주기의 적용으로, 여러 STA들은 서로 다른 시간 동안 대기한 후에 프레임 전송을 시도할 것이 기대되므로， 층돌 (collision)을 최소화시킬 수 있다.
[81] 또한， IEEE 802.11 MAC 프로토콜은 HCF(Hybrid Coordination Function)를 제공한다. HCF는 상기 DCF와 PCFXPoint Coordination Function)를 기반으로 한다. PCF는 폴링 (polling) 기반의 동기식 액세스 방식으로 모든 수신 AP 및 /또는 STA이 데이터 프레임을 수신할 수 있도록 주기적으로 폴링하는 방식을 일컫는다. 또한, HCF는 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)와 HCCA(HCF Controlled Channel Access)를 가진다: EDCA는 제공자가 다수의 사용자에게 데이터 프레임을 제공하기 위한 액세스 방식을 경쟁 기반으로 하는 것이고, HCCA는- 폴링 (polling) 메커니즘을 이용한 비경쟁 기반의 채널 액세스 방식을 사용하는 것이디-. 또힌-, HCF는 WLAN의 QoS(QualiLy of Service)를 향상시키기 위한 매체 액세스 메커니즘을 포함하며, 경쟁 주기 (Contention Period; CP)와 비경쟁 주기 (Contention Free Period; CFP) 모두에서 QoS 데이터를 전송할 수 있다.
[82:1 도 6은 백오프 과정을 설명하기 위한 도면이다.
[83] 도 6을 참조하여 임의 백오프 주기에 기반한 동작에 대해서 설명한다. 점유 (occupy 또는 busy) 상태이던 매체가 유휴 (idle) 상태로 변경되면， 여러 STA들은 데이터 (또는 프레임) 전송을 시도할 수 있다. 이 때， 층돌을 최소화하기 위힌- 방안으로서， STA들은 각각 임의 백오프 카운트를 선택하고 그에 해당하는 슬롯 시간만큼 대기한 후에， 전송을 시도할 수 있다. 임의 백오프 카운트는 의사- 임의 정수 (pseudo-random integer) 값을 가지며， 0 내지 CW 범위의 값 중에서 하나로 결정될 수 있다. 여기서， CW는 경쟁 뷘도우 (Contention Window) 파라미터 값이다. CW 파라미터는 초기값으로 CWmin이 주어지지만， 전송 실패의 경우 (예를 돌어. 전송된 프레임에 대한 ACK을 수신하지 못한 경우)에 2 배의 값을 취할 수 있디-. CW 파라미터 값이 CWmax가 되면 데이터 전송이 성공할 때까지 CWmax 값을 유지하면서 데이터 전송을 시도할 수 있고, 데이터 전송이 성공하는 경우에는
CWmin 값으로 리셋된디 CW, CWmin 및 CWmax 값은 2Π-1 (n=0, 1, 2, …)로 설정되는 것이 바람직하다.
[84] 임의 백오프 과정이 시작되면 STA은 결정된 백오프 카운트 값에 따라서 '백오프 슬롯을 카운트 다운하는 동안에 계속하여 매체를 모니터링한다. 매체가 점유상태로 모니터링되면 카운트 다운을 멈추고 대기하고， 매체가 유휴 상태기- 되면 나머지 카운트 다운을 재개한다.
[85] 도 6의 예시에서 STA3의 MAC에 전송할 패킷이 도달한 경우에， STA3는- DIFS 만큼 매체가 유휴 상태인 것을 확인하고 바로 프레임을 전송할 수 있디-. 한편, 나머지 STA들은 매체기— 점유 (busy) 상태인 것을 모니터링하고 대기한다. 그 동안 STA1, STA2 및 STA5의 각각에서도 전송할 데이터가 발생할 수 있고， 각각의 STA은 매체가 유휴상태로 모니터링되면 DIFS만큼 대기한 후에, 각자가 선택한 임의 백오프 카운트 값에 따라 백오프 슬롯의 카운트 다운을 수행할 수 있다. 도 6의 예시에서는 STA2가 가장 작은 백오프 카운트 값을 선택하고， STA1이 가장 큰 백오프 카운트 값을 선택한 경우를 나타낸다. 즉， STA2가 백오프 카운트를 마치고 프레임 전송을 시작하는 시점에서 STA5의 잔여 백오프 시간은 STA1의 잔여 백오프 시간보다 짧은 경우를 예시한다. STA1 및 STA5는 STA2가 매체를 점유하는 동안에 잠시 카운트 다운을 멈추고 대기한다. STA2의 점유가 종료되어 매체기- 다시 유휴 상태가 되면, STA1 및 STA5는 DIFS만큼 대기한 후에, 멈추었던 백오프 카운트를 재개한디-. 즉, 잔여 백오프 시간만큼의 나머지 백오프 슬롯을 카운트 다운한 후에 프레임 전송을 시작할 수 있다. STA5의 잔여 백오프 시간이 STA1보다 짧았으므로 STA5이 프레임 전송을 시작하게 된디-. 한편, STA2기- 매체를 점유하는 동안에 STA4에서도 전송할 데이터가 발생할 수 있다. 이 때, STA4의 입장에서는 매체기- 유휴 상태가 되면 DIFS만큼 대기한 후， 자신이 선택한 임의 백오프 카운트 값에 따른 카운트 다운을 수행하고 프레임 전송을 시작할 수 있다. 도 6의 예시에서는 STA5의 잔여 백오프 시간이 STA4의 임의 백오프 카운트 값과 우연히 일치하는 경우를 나타내며， 이 경우， STA4와 STA5 간에 충돌이 발생힐- 수 있다. 층돌이 발생하는 경우에는 STA4와 STA5 모두 ACK을 받지 못하여, 데이터 전송을 실패하게 된 이 경우, STA4와 STA5는 CW 값을 2배로 늘린 후에 임의 백오프 카운트 값을 선택하고 카운트 다운을 수행할 수 있디-. 한편， STA1은 STA4와 STA5의 전송으로 인해 매체가 점유 상태인 동안에 대기하고 있다가， 매체가 유휴 상태가 되면 DIFS만큼 대기한 후， 잔여 백오프 시간이 지나면 프레임 전송을 시작할 수 있다.
[86] STA의 센싱 동작
[87] 전술한 바와 같이 CSMA/CA 메커니즘은 AP 및 /또는 STA이 매체를 직접 센싱하는 물리적 캐리어 센싱 (physical carrier sensing) 외에 가상 캐리어 센싱 (virtual carrier sensing)도 포함한다. 가상 캐리어 센싱은 숨겨진 노드 문제 (hidden node problem) 등과 같이 매체 액세스에서 발생할 수 있는 문제를 보완하기 위한 것이다. 가상 캐리어 센싱을 위하여, 무선랜 시스템의 MAC 네트워크 할당 백터 (Network Allocation Vector; NAV)를 이용할 수 있다. NAV는 현재 매체를 사용하고 있거니- 또는 사용할 권한이 있는 AP 및 /또는 STA이, 매체가 이용 가능한 상태로 되기까지 남아 있는 시간을 다른 AP 및八또는 STA에게 지시 (indicate)하는 값이디-. 따라서 NAV로 설정된 값은 해당 프레임을 전송하는 AP 및 /또는 STA에 의하여 매체의 사용이 예정되어 있는 기간에 해당하고， NAV 값을 수신하는 STA은 해당 기간동안 매체 액세스가 금지된다. NAV는, 예를 들어, 프레임의 MAC 헤더 (header)의 "duration" 필드의 값에 따라 설정될 수 있다.
1:88] 또한, 충돌 가능성을 감소시키기 위해서 강인한 충돌 검출 (robust collision detect) 메커니즘이 도입되었다. 이에 대해서 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다. 실제 캐리어 센싱 범위외- 전송 범위는 동일하지 않을 수도 있지만, 설명의 편의를 위해서 동일한 것으로 가정한다.
[89] 도 7은 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명을 위한 도면이다.
[90] 도 7(a)는 숨겨진 노드에 대한 예시이며， STA A와 STA B는 통신 중에 있고 STA C기- 전송할 정보를 가지고 있는 경우이다. 구체적으로 STA A가 STA B에 정보를 전송하고 있는 상황이지만， STA C가 STA B 데이터를 보내기 전에 캐리어 센싱을 수행할 때에 매체가 유휴 상태인 것으로 판단할 수 있디-. 이는 STA A의 전송 (즉， 매체 점유)을 STA C의 위치에서는 센싱하지 못할 수도 있기 때문이다. 이러한 경우에， STA B는 STA A와 STA C의 정보를 동시에 받기 때문에 층돌이 빌-생하게 된다. 이 때 STAA는 STA C의 숨겨진 노드라고 할 수 있다.
「91] 도 7(b)는 노출된 노드 (exposed node)에 대한 예시이며, STA B는 STA A에 데이터를 전송하고 있는 상황에서, STA C가 STA D에서 전송할 정보를 가지고 있는 경우이디-. 이 경우에 STA C가 캐리어 센싱을 수행하면, STA B의 전송으로 인하여 매체가 점유된 상태라고 판단할 수 있다. 이에 따라, STA C가 STA D에 전송할 정보가 있더라도 매체 점유 상태라고 센싱되기 때문에 매체가 유휴 상태가 될 때까지 기다려야 한다. 그러나， 실제로는 STA A는 STA C의 전송 범위 밖에 있으므로， STA C로부터의 전송과 STA B로부터의 전송은 STA A의 입장에서는 충돌하지 않을 수도 있으므로, STA C는 STA B가 전송을 멈출 때까지 불필요하게 대기하는 것이 된다. 이 때 STAC를 STAB의 노출된 노드라고 할 수 있다.
[92] 도 8은 RTS와 CTS를 설명하기 위한 도면이다.
[93] 도 7과 같은 예시적인 상황에서 층돌 회피 (collision avoidance) 메커니즘을 효율적으로 이용하기 위해서， RTS(request to send)와 CTS(clear to send)등의 짧은 시그널링 패킷 (short signaling packet)을 이용할 수 있디-. 두 STA 간의 RTS/CTS는 주위의 STA (들)이 오버히어링 (overhearing)할 수 있도록 하여, 상기 주위의 STA (들)이 상기 두 STA 간의 정보 전송 여부를 고려하도록 할 수 있디-. 예를 들어， 데이터를 전송하려는 STA이 데이터를 받는 STA에 RTS 프레임을 전송하면, 데이터를 받는 STA은 CTS 프레임을 주위의 단말들에게 전송함으로써 자신이 데이터를 받을 것임을 알릴 수 있다.
[94] 도 8(a)는 숨겨진 노드 문제를 해결하는 방법에 대한 예시이며， STA A와 STA C가 모두 STA B에 데이터를 전송하려고 하는 경우를 가정한다. STA A가 RTS를 STA B에 보내면 STA B는 CTS를 자신의 주위에 있는 STA A와 STA C에 모두 전송을 한디-. 그 결과 STA C는 STA A와 STA B의 데이터 전송이 끝날 때까지 기다리게 되어 충돌을 피할 수 있게 된다.
[95] 도 8(b)는 노출된 노드 문제를 해결하는 방법에 대한 예시이며, STA A와 STA B 간의 RTS/CTS 전송을 STA C가 오버히어링함으로써, STA C는 자신이 디-른 STA (예를 들어, STA D)에게 데이터를 전송하더라도 층돌이 발생하지 않을 것으로 판단할 수 있디-. 즉， STA B는 주위의 모든 단말기에 RTS를 전송하고, 실제로 보낼 데이터가 있는 STA A만 CTS를 전송하게 된다. STA C는 RTS만을 받고 STA A의 CTS를 받지 못했기 때문에 STA A는 STC C의 캐리어 센싱 밖에 있다는 것을 알 수 있디—.
[96] 전력 관리
[97] 전술한 바와 같이 무선랜 시스템에서는 STA이 송수신을 수행하기 전에 채널 센싱을 수행해야 하는데， 채널을 항상 센싱하는 것은 STA의 지속적인 전력 소모를 야기한디-. 수신 상태에서의 전력 소모는 송신 상태에서의 전력 소모에 비하여 크게 치 -이가 니-지 않으며， 수신 상태를 계속 유지하는 것도 전력이 제한된 (즉, 배터리에 의해 동작하는) STA에게 큰 부담이 된다. 따라서, STA이 지속적으로 채널을 센싱하기 위해서 수신 대기 상태를 유지하면， 무선랜 처리율 측면에서 특별한 이점 없이 전력을 비효율적으로 소모하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 무선랜 시스템에서는 STA의 전력 관리 (power management; PM) 모드를 지원한다.
[98] STA의 전력 관리 모드는 액티브 (active) 모드 및 전력 절약 (power save; PS) 모드로 나뉘어 진디-. STA은 기본적으로 액티브 모드로 동작한다. 액티브 모드로 동작하는 STA은 어웨이크 상태 (awake state)를 유지한다. 어웨이크 상태는， 프레임 송수신이나 채널 스캐닝 등 정상적인 동작이 가능한 상태이디-. 한편, PS 모드로 동작하는 STA은 슬립 상태 (sleep state)의- 어웨이크 상태 (awake state)를 전환 (switch)해가며 동작한다. 슬립 상태로 동작하는 STA은 최소한의 전력으로 동작하며， 프레임 송수신은 물론 채널 스캐닝도 수행하지 않는다.
[99] STA이 슬립 상태로 가능한 오래 동작할수록 전력 소모기- 줄어들기 때문에. STA은 동작 기간이 증가한다. 하지만 슬립 상태에서는 프레임 송수신이 불가능하기 때문에 무조건적으로 오래 동작할 수는 없다. 슬립 상태로 동작하는 STA이 AP에게 전송할 프레임이 존재하는 경우 어웨이크 상태로 전환하여 프레임을 송신할 수 있디ᅵ. 한편, AP가 STA에게 전송할 프레임이 있는 경우, 슬립 상태의 STA은 이를 수신할 수 없으며 수신할 프레임이 존재하는 것도 알 수 없다. 따라서， STA은 자신에게 전송될 프레임의 존재 여부를 알기 위해 (또한 존재한다면 이를 수신하기 위해) 특정 주기에 따라 어웨이크 상태로 전환하는 동작이 필요할 수 있다.
[100] 도 9는 전력 관리 동작을 설명하기 위한 도면이다.
[10.1] 도 9를 참조하면, AP(210)는 일정한 주기로 비콘 프레임 (beacon frame)을 BSS 내의 STA들에게 전송한다 (S2.ll， S212, S213, S214, S215, S216). 비콘 프레임에는 TIM Yaffic Indication Map) 정보 요소 (Information Element)가 포함된디-. TIM 정보 요소는 AP(210)가 자신과 연관된 STA들에 대한 버퍼된 트래픽이 존재하며， 프레임을 전송할 것임을 알려주는 정보를 포함한다. TIM 요소에는 유니캐스트 (unicasO 프레임을 알려주는데 사용되는 TIM과 멀티캐스트 (multicast) 또는 브로드캐스트 (broadcast) 프레임을 알려주는데 사용되는 DTIM(delivery traffic indication map)이 있다.
[102] AP(210)는 3번의 비콘 프레임을 전송할 때 마다 1회씩 DTIM을 전송할 수 있다. STAK220) 및 STA2(222)는 PS 모드로 동작하는 STA이다. STAK220) 및 STA2(222)는 소정의 주기의 웨이크업 인터벌 (wakeup interval) 마다 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여 AP(210)에 의하여 전송된 TIM 요소를 수신할 수 있도록 설정될 수 있다. 각각의 STA은 자신의 로컬 클턱 (local clock)에 기초하여 어웨이크 상태로 전환할 시점을 계산할 수 있으며， 도 9의 예시에서는 STA의 클럭은 AP의 클럭과 일치하는 것으로 가정한다.
[103] 예를 들어, 상기 소정의 웨이크업 인터벌은， STAK220)이 비콘 인터벌마다 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있도록 설정될 수 있다. 따리 -서， STAK220)은 AP(210)가 첫 번째로 비콘 프레임을 전송할 때 (S211) 어웨이크 상태로 전환될 수 있다 (S221). STAK220)은 비콘 프레임을 수신하고 TIM 요소를 획득할 수 있다. 획득된 TIM 요소가 STAK220)에게 전송될 프레임이 있음을 지시하는 경우, STAK220)은 AP(210)에게 프레임 전송을 요청하는 PS-Poll(Power Save-Poll) 프레임을 AP(210)에게 전송할 수 있다 (S221a). AP(210)는 PS-Poll 프레임에 대응하여 프레임을 STAK220)에게 전송할 수 있다 (S231). 프레임 수신을 완료한 STAU220)은 다시 슬립 상태로 전환하여 동작한다.
[104] AP(210)가 두 번째로 비콘 프레임을 전송함에 있어서, 다른 장치가 매체에 액세스하고 있는 등 매체가 점유된 (busy medium) 상태이므로, AP(210)는 정확한 비콘 인터벌에 맞추어 비콘 프레임을 전송하지 못하고 지연된 시점에 전송할 수 있다 (S212). 이 경우 STAK220)은 비콘 인터벌에 맞추어 동작 모드를 어웨이크 상태로 전환하지만, 지연 전송되는 비콘 프레임을 수신하지 못하여 다시 슬립 상태로 전환한다 (S222).
[105] AP(210)가 세 번째로 비콘 프레임을 전송할 때， 해당 비콘 프레임에는 DTIM으로 설정된 TIM 요소가 포함될 수 있다. 다만， 매체가 점유된 (busy medium) 상태이므로 AP(210)는 비콘 프레임을 지연 전송한다 (S213). STAK220)은 비콘 인터벌에 맞추어 어웨이크 상태로 전환하여 동작하며， AP(210)에 의해 전송되는 비콘 프레임을 통하여 DTIM을 획득할 수 있다. STAK220)이 획득한 DTIM은 STAU220)에 전송될 프레임은 없으며 다른 STA을 위한 프레임이 존재함을 지시하는 경우를 가정한다. 이 경우， STAK220)은 자신이 수신할 프레임이 없음을 확인하고， 다시 슬립 상태로 전환하여 동작할 수 있다. AP(210)는 비콘 프레임 전송 후 프레임을 해당 STA에게 전송한다 (S232).
[106] AP(210)는 네 번째로 비콘 프레임을 전송한다 (S214). 다만， STAK220)은 이 전 2회에 걸친 TIM 요소 수신을 통해 자신에 대한 버퍼된 트래픽이 존재한다는 정보를 획득할 수 없었으므로， TIM 요소 수신을 위한 웨이크업 인터벌을 조정할 수 있다. 또는, AP(210)에 의해 전송되는 비콘 프레임에 STAK220)의 웨이크업 인터벌 값을 조정을 위한 시그널링 정보가 포함된 경우， STAK220)의 웨이크업 인터벌 값이 조정될 수 있다. 본 예시에서， STAK220)은 비콘 인터벌마다 TIM 요소 수신을 위해 운영 상태를 전환하던 것을 3회의 비콘 인터벌마디- 한 번 깨어나는 것으로 운영 상태를 전환하도록 설정될 수 있다. 따라서， STAK220)은 AP(210)가 네 번째 비콘 프레임을 전송하고 (S214), 다섯 번째 비콘 프레임을 전송하는 시점에 (S215) 슬립 상태를 유지하므로 해당 TIM 요소를 획득할 수 없디-.
[1.07] AP(210)기- 여섯 번째로 비콘 프레임을 전송할 때 (S216), STAK220)은 어웨이크 상태로 전환하여 동작하 i 비콘 프레임에 포함된 TIM요소를 획득할 수 있다 (S224). TIM 요소는 브로드캐스트 프레임이 존재함을 지시하는 DTIM이므로， STAU220)은 PS— Poll 프레임을 AP(210)에게 전송하지 않고, AP(210)에 의해 전송되는 브로드캐스트 프레임을 수신할 수 있다 (S234). 한편 STA2(230)에 설정된 웨이크업 인터벌은 STAK220)보다 긴 주기로 설정될 수 있다. 따라서, STA2(230)는 AP(210)가 다섯 번째로 비콘 프레임을 전송하는 시점 (S215)에 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있다 (S241). STA2(230)는 TIM 요소를 통하여 자신에게 전송될 프레임이 존재함을 알고， 프레임 전송을 요청하기 위해 AP(210)에게 PS-Poll 프레임을 전송할 수 있다 (S241a). AP(210)는 PS-Poll 프레임에 대응하여 STA2(230)에게 프레임을 전송할 수 있다 (S233).
[108] 도 9와 같은 전력 절약 모드 운영을 위해 TIM 요소에는 STA이 자신에게 전송될 프레임이 존재하는지를 지시하는 TIM 또는 브로드캐스트 /멀티캐스트 프레임이 존재하는지를 지시하는 DTIM이 포함된다. DTIM은 TIM 요소의 필드 설정을 통하여 구현될 수 있다.
[109] 도 10 내지 12는 TIM을 수신한 STA의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이디-.
[110] 도 10을 참조하면, STA은 AP로부터 TIM을 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하고, 수신한 TIM 요소를 해석하여 자신에게 전송될 버퍼된 트래픽이 있음을 알 수 있다. STA은 PS— Poll 프레임 전송을 위한 매체 액세스를 위해 다른. STA들과 경쟁 (contending)을 수행한 후에, AP에게 데이터 프레임 전송을 요청하기 위하여 PS— Poll 프레임을 전송할 수 있디-. STA에 의해 전송된 PS-Poll 프레임을 수신한 AP는 STA에게 프레임을 전송할 수 있다. STA은 데이터 프레임을 수신하고 이에 대한 확인응답 (ACK) 프레임을 AP에게 전송할 수 있다. 이후 STA은 다시 슬립 상태로 전환될 수 있다.
[111] 도 10과 같이 AP는 STA으로부터 PS-Poll 프레임을 수신한 다음 소정의 시간 (예를 들어， SIFS(Short Inter-Frame Space)) 후에 데이터 프레임을 전송하는 즉시 응답 (immediate response) 방식에 따라 동작할 수 있다. 한편, AP가 PS-Poll 프레임을 수신한 후에 STA에게 전송할 데이터 프레임을 SIFS 시간 동안에 준비하지 못한 경우에는 지연된 웅답 (deferred response) 방식에 따라 동작할 수 있으며 , 이에 대해서 도 11을 참조하여 설명한다.
[112] 도 11의 예시에서 STA이 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여 AP로부터 TIM을 수신하고 경쟁을 거쳐 PS-Poll 프레임을 AP로 전송하는 동작은 도 10의 예시와 동일하디-. AP가 PS-Poll 프레임을 수신하고도 S1FS 동안 데이터 프레임을 준비하지 못한 경우， 데이터 프레임을 전송하는 대신 ACK 프레임을 STA에게 전송할 수 있다. AP는 ACK 프레임 전송 후 데이터 프레임이 준비되면, 컨텐딩을 수행한 후 데이터 프레임을 STA에게 전송할 수 있다. STA은 데이터 프레임을 성공적으로 수신하였음을 나타내는 ACK 프레임을 AP에게 전송하고， 슬립 상태로 전환될 수 있다.
[113] 도 12는 AP가 DTIM을 전송하는 예시에 대한 것이디-. STA들은 AP로부터 DTIM 요소를 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환할 수 있디-. STA들은 수신한 DTIM을 통해 멀티캐스트 /브로드캐스트 프레임이 전송될 것임을 알 수 있다. AP는 DTIM을 포함하는 비콘 프레임 전송 후 PS-Poll 프레임의 송수신 동작 없이 바로 데이터 (즉， 멀티캐스트 /브로드캐스트 프레임)를 전송할 수 있다. STA들은 DTIM을 포함하는 비콘 프레임을 받은 후에 계속하여 어웨이크 상태를 유지하는 중에 데이터를 수신하고, 데이터 수신이 완료된 후에 다시 슬립 상태로 전환할 수 있다.
[114] TIM구조 [115] 상기 도 9 내지 12를 참조하여 설명한 TIM (또는 DTIM) 프로토콜을 기반으로 한 전력 절약 모드 운영 방법에 있어서， STA들은 TIM 요소에 포함된 STA 식별 정보를 통하여 자신을 위해 전송될 데이터 프레임이 존재하는지 여부를 확인할 수 있다. STA 식별 정보는 STA이 AP와 연관 (association)시에 할당 받는 식별자인 AIlXAssociation Identifier)와 관련된 정보일 수 있디-.
[116] AID는 하나의 BSS 내에서는 각각의 STA에 대힌- 고유한 (unique) 식별자로써 사용된다. 일례로， 현재 무선랜 시스템에서 AID는 1에서 2007까지의 값 중 하나의 값으로 할당될 수 있디-. 현재 정의되어 있는 무선랜 시스템에서는, AP 및 /또는 STA이 전송하는 프레임에는 AID를 위하여 14비트가 할당될 수 있으며, AID 값은 16383까지 할당될 수 있으나 2008에서 16383은 예비 (reserved) 값으로 설정되어 있디-.
[117] 기존의 정의에 따른 TIM 요소는， 하나의 AP에 많은 개수의 (예를 들어, 2007개 초과의) STA들이 연관될 수 있는 M2M 애플리케이션의 적용에 적절하지 않디-. 기존의 TIM 구조를 그대로 확장하는 경우에는 TIM 비트맵 크기가 너무 커져서 기존의 프레임 포맷으로는 지원할 수 없고， 낮은 전송 레이트의 애플리케이션을 고려하는 M2M 통신에 적합하지 않다. 또한, M2M 통신에서는 하나의 비콘 주기 동안에 수신 데이터 프레임이 존재하는 STA의 개수가 매우 적을 것으로 예상된다. 따라서， 위와 같은 M2M 통신의 적용예를 고려하면, TIM 비트맵의 크기는 커지지만 대부분의 비트가 0 값을 가지는 경우가 많이 발생할 것으로 예상되므로, 비트 ¾ᅵ을 효율적으로 압축하는 기술이 요구된디-.
[118] 기존의 비트맵 압축 기술로서, 비트맵의 앞부분에 연속되는 0을 생략하고 오프셋 (offset) (또는 시작점) 값으로 정의하는 방안이 마련되어 있디-. 그러나, 버퍼된 프레임이 존재하는 STA들의 개수는 적지만 각각의 STA의 AID 값이 차이가 큰 경우에는 압축 효율이 높자못하다. 예를 들어 AID가 10와 2000의 값을 가지는 단 두 개의 STA에게 전송할 프레임만이 버퍼되어 있는 경우에, 압축된 비트맵의 길이는 1990이지만 양 끝을 제외하고는 모두 0의 값을 가지게 된다. 하나의 AP에 연관될 수 있는 STA의 개수가 적은 경우에는 비트맵 압축의 비효율성이 크게 문제되지 않지만， STA의 개수가 증가하는 경우에는 이러한 비효율성이 전체 시스템 성능을 저해하는 요소가 될 수도 있다.
[119] 이를 해결하기 위한 방안으로서， AID를 여러 그룹으로 나누어 보다 효과적인 데이터의 전송을 수행하도록 할 수 있다. 각 그룹에는 지정된 그룹 ID(GID)가 할당된다. 이러한 그룹 기반으로 할당되는 AID에 대해서 도 13을 참조하여 설명한다.
[120] 도 13(a)는 그룹 기반으로 할당된 AID의 일례를 나타내는 도면이다ᅳ 도 13(a)의 예시에서는 AID 비트맵의 앞의 몇 비트들을 GID를 나타내기 위해 사용할 수 있다. 예를 들어, AID 비트맵의 처음 2 비트를 사용하여 4개의 GID를 나타낼 수 있디-. AID 비트맵의 전체 길이가 N 비트인 경우에， 처음 2 비트 (B1 및 B2)이 값은 해당 AID의 GID를 나타낸다.
[12.1] 도 13(a)는 그룹 기반으로 할당된 AID의 다른 일례를 나타내는 도면이디-. 도 3(b)의 예시에서는 AID의 위치에 따라서 GiD가 할당될 수 있다. 이 때, 동일한 GID를 사용하는 AID들은 오프셋 (offset) 및 길이 (length) 값으로 표현될 수 있디-. 예를 들어, GID 1이 오프셋 A 및 길이 B로 표현되면, 비트맵 상에서 A 내지 A+B- 1의 AID들이 GID 1을 가진다는 것을 의미한다. 예를 들어, 도 13(b)의 예시에서， 전체 1 내지 N4의 AID가 4개의 그룹으로 분할된다고 가정한다. 이 경우, GID 1에 속하는 AID들은 1 내지 N1이며， 이 그룹에 속하는 AID들은 오프셋 1 및 길이 N1로 표현될 수 있디-. 다음으로， GID 2에 속하는 AID들은 오프셋 N1+ 1 및 길이 N2—— N1+1으로 표현될 수 있고， GID 3에 속하는 AID들은 오프셋 N2+ 1 및 길이 N3-N2+1으로 표현될 수 있으며， GID 4에 속하는 AID들은 오프셋 N3+ 1 및 길이 N4— N3+1으로 표현될 수 있디-.
[122] 이와 같은 그룹 기반으로 할당되는 AID가 도입되면, GID에 따라 다른 시간 구간에 채널 액세스를 허용할 수 있도록 함으로써, 많은 수의 STA에 대한 TIM 요소 부족 문제를 해결함과 동시에 효율적인 데이터의 송수신이 이루어질 수 있디-. 예를 들어, 특정 시간 구간 동안에는 특정 그룹에 해당하는 STA (들)에게만 채널 액세스가 허용되고, 나머지 다른 STA (들)에게는 채널 액세스가 제한 (restrict)될 수 있디-. 이와 같이 특정 STA (들)에게만 액세스가 허용되는 소정의 시간 구간을， 제한된 액세스 뷘도우 (Restricted Access Window; RAW)라고 칭할 수도 있다.
[123] GID에 따른 채널 액세스에 대해서 도 13(c)를 참조하여 설명한다. 도 13(c)에서는 AID가 3개의 그룹으로 나누어져 있는 경우， 비콘 인터벌에 따른 채널 액세스 메커니즘을 예시적으로 나타낸디-. 첫 번째 비콘 인터벌 (또는 첫 번째 RAW)은 GID 1에 속하는 AID에 해당하는 STA의 채널 액세스가 허용되는 구간이고, 다른 GID에 속하는 STA들의 채널 액세스는 허용되지 않는다. 이를 구현하기 위해서， 첫 번째 비콘에는 GID 1에 해당하는 AID들만을 위한 TIM 요소가 포함된다. 두 번째 비콘 프레임에는 GID 2를 가지는 AID들만을 위한 TIM 요소가 포함되며， 이에 따라 두 번째 비콘 인터벌 (또는 두 번째 RAW) 동안에는 GID 2에 속하는 AID에 해당하는 STA의 채널 액세스 만이 허용된다. 세 번째 비콘 프레임에는 GID 3을 가지는 AID들만을 위한 TIM 요소가 포함되며, 이에 따라 세 번째 비콘 인터벌 (또는 세 번째 RAW) 동안에는 GID 3에 속하는 AID에 해당하는 STA의 채널 액세스 만이 허용된다. 네 번째 비콘 프레임에는 다시 GID 1을 가지는 AID들만을 위한 TIM 요소가 포함되며, 이에 따라 네 번째 비콘 인터벌 (또는 네 번째 RAW) 동안에는 GID 1에 속하는 AID에 해당하는 STA의 채널 액세스 만이 허용된다. 그 다음으로， 다섯 번째 이후의 비콘 인터벌들 (또는 다섯 번째 이후의 RAW들)의 각각에서도， 해당 비콘 프레임에 포함된 TIM에서 지시되는 특정 그룹에 속한 STA의 채널 액세스만이 허용될 수 있다.
[124] 도 13(c)에서는 비콘 인터벌에 따라 허용되는 GID의 순서가 순환적 또는 주기적인 예시를 나타내지만， 이에 제한되는 것은 아니다. 즉， TIM 요소에 톡정 GID (들)에 속하는 AID (들)만을 포함시킴으로써， 특정 시간 구간 (예를 들어, 특정 RAW) 동안에 상기 특정 AID (들)에 해당하는 STA (들)만의 채널 액세스를 허용하고 나머지 STA (들)의 채널 액세스는 허용하지 않는 방식으로 동작할 수 있디-.
[125] 전술한 바와 같은 그룹 기반 AID 할당 방식은 , JIM의 계층적 (hierarchical) 구조라고도 칭할 수 있디-. 즉， 전체 AID 공간을 복수개의 '블록들로 분할하고, 0이 아닌 값을 가지는 특정 블록에 해당하는 STA (들) (즉, 특정 그룹의 STA)의 채널 액세스만이 허용되도록 할 수 있다. 이에 따라， 큰 크기의 TIM을 작은 블록 /그룹으로 분할하여 STA이 TIM 정보를 유지하기 쉽게 하고, STA의 클래스， 서비스품질 (QoS), 또는 용도에 따라 블록 /그룹을 관리하기가 용이하게 된디-. 상기 도 13의 예시에서는 2-레벨의 계층을 나타내지만, 2 이상의 레벨의 형태로 계층적 구조의 TIM이 구성될 수도 있다. 예를 들어, 전체 AID 공간을 복수개의 페이지 (page) 그룹으로 분할하고, 각각의 페이지 그룹을 복수개의 블록으로 구분하고, 각각의 블록을 복수개의 서브-블록으로 분할할 수도 '있디-. 이러한 경우, 싱-기 도 13(a)의 예시의 확장으로서， AID 비트맵에서 처음 N1개의 비트는 페이지 IIX즉, PID)를 나타내고， 그 다음 N2개의 비트는 블록 ID를 나타내고, 그 디 -음 N3개의 비트는 서브 -블록 ID를 나타내고， 나머지 비트들이 서브ᅳ블록 내의 STA 비트 위치를 나타내는 방식으로 구성될 수도 있다.
[126] 이하에서 설명하는 본 발명의 예시들에 있어서, STA들 (또는 각각의 STA에 할당된 AID들)을 소정의 계층적인 그룹 단위로 분할하고 관리하는 다양한 방식들이 적용될 수 있으며， 그룹 기반 AID 할당 방식이 상기 예시들로 제한되는 것은 아니다.
[127] 개선된 채널 액세스 방안
[128] 그룹 기반으로 AID가 할당 /관리되는 경우, 특정 그룹에 속한 STA들은 해당 그룹에게 할당된 "그룹 채널 액세스 인터벌" (또는 RAW)에서만 채널을 사용할 수 있디-. 만약 STA이 M2M 애플리케이션을 지원하는 경우에, 해딩- STA에 대한 트래픽은 긴 주기 (예를 들어, 몇 십분 또는 몇 시간)에 따라 발생하는 특성을 가질 수 있디-. 이러한 STA은 어웨이크 상태를 자주 유지할 필요가 없기 때문에, 긴 시간 동안 슬립 모드로 동작하고 가끔씩 어웨이크 상태로 전환되는 것 (즉, 해당 STA의 웨이크업 인터벌이 길게 설정되는 것)이 바람직하다. 이와 같이 긴 주기의 웨이크업 인터벌을 가지는 STA을 "long-sleeper" 또는 "긴—슬립" 모드로 동작하는 STA이라고 칭할 수도 있다. 다만， 웨이크업 주기가 길게 설정되는 원인은 반드시 2 통신을 위한 것으로 제한되지는 않고， 일반적인 무선랜 동작에 있어서도 STA의 상태나 주변 상황 등에 따라서 웨이크업 인터벌이 길게 설정될 수도 있디-.
[129] 웨이크업 인터벌이 설정되면, STA은 자신의 로컬 클럭에 기초하여 상기 웨이크업 인터벌이 도과되는지 여부를 결정할 수 있다. 그러나, STA의 로컬 클력은 저가의 오실레이터를 사용하는 경우가 일반적이므로 오차가 발생할 확률이 높고, 더군다나 STA이 긴—슬립 모드로 동작한다면 그 오차가 시간이 지남에 따라 더욱 커질 수 있다. 따라서, 가끔씩 깨어나는 STA의 시간 동기는 AP의 시간 동기와 일치하지 않을 수 있다. 예를 들어, STA은 자신이 비콘을 수신할 수 있는 타이밍인 것으로 계산하여 어웨이크 상태로 전환하지만， 해당 타이밍에서는 실제로 AP가 전송하는 비콘을 수신하지 못할 수도 있다. 즉， 클럭 드리프트 (clock drift)로 인하여 STA은 비콘 프레임을 놓칠 (miss) 수도 있으며, 긴—슬립 모드로 동작하는 경우에는 이러한 문제가 많이 발생할 수 있다.
[130] 도 14 내지 도 16은 그룹 채널 액세스 인터벌이 설정되는 경우의 STA의 동작의 예시들을 나타내는 도면이다. [131] 도 14의 예시에서 STA3은 그룹 3(즉， GID=3)에 속한 STA인데, 그룹 1(즉， GID=1)에 할당된 채널 액세스 인터벌에서 깨어나서, AP에게 프레임 전송을 요청하는 PS— Poll을 수행할 수 있다. STA으로부터 PS— Poll을 수신한 AP는 STA3에게 ACK 프레임을 전송하는데, AP가 STA3에게 전송할 버퍼된 데이터가 있다면 상기 ACK 프레임을 통해서 이를 지시하는 정보 (즉， 전송될 데이터가 존재한다는 정보)를 제공할 수 있다. 예를 들어， ACK 프레임에 포함되는 1 비트 크기의 "More Data" 필드 (또는 MD 필드)의 값을 1로 설정 (즉, MD=1)함으로써 상기 정보를 지시할 수 있디-.
1:132] 여기서， STA3가 PS— Poll을 전송한 시점은 그룹 1에 대한 채널 액세스 인터벌에 속하므로 , AP는 STA3에게 전송할 데이터가 있더라도 상기 ACK 프레임 전송 후에 바로 데이터를 전송하는 것이 아니라， STA3기- 속한 그룹 3에게 할당된 채널 액세스ᅵ 인터벌 (도 14의 GID 3 channel access)에서 STA3으로의 데이터를 전송한다.
[133] STA3의 입장에서는 AP로부터 MD=1로 설정된 ACK 프레임을 수신하였기 때문에， AP로부터 데이터가 전송되기를 계속하여 대기하게 된다. 즉, 도 14의 예시에서는 STA3은 깨어난 직후에 비콘을 수신하지 못하였기 때문에， 자신의 로컬 클럭에 기반한 계산에 따라서 자신이 깨어난 시점이 자신이 속한 그룹에게 할당된 채널 액세스 인터벌일 수도 있고 자신에게 전송될 데이터기- 있을 수도 있다는 가정하에 , ΑΡ에게 PS-Poll을 보낸디-. 또는， 자신이 긴—슬립 모드로 동작하기 띠ᅵ문에 시간 동기회-가 맞지 않을 수도 있다고 가정하고， 혹시 자신에게 전송될 데이터가 있다면 수신하기 위해서 STA3은 AP에게 PS— Poll을 보낼 수도 있다. STA3가 AP로부터 수신한 ACK 프레임이 STA3에게 전송될 데이터기- 있음을 지시 (indicate)하므로， STA3는 자신의 채널 액세스가 허용된 인터벌이라는 가정 하에서 계속하여 데이터 수신을 대기하게 되는 것이다. STA3는 다음 비콘에 포함된 정보로부터 시간 동기화를 올바르게 수행하기 전까지는， 데이터 수신이 허용되지 않는데도 불필요하게 전력을 소모하게 된다.
[134] 특히， STA3가 긴—슬립 모드로 동작하는 경우에는 비콘을 자주 수신하지 못하기 때문에, 자신이 속한 채널 액세스 인터벌이 아닌 경우에도 CCA 수행하는 등 불필요한 전력 소모가 발생할 수 있다.
[135] 다음으로, 도 15의 예시에서는 GID 1을 가지는 (즉, 그룹 1에 속한) STA이 깨어난 타이밍에서 비콘 프레임을 놓치는 경우를 나타낸다. 즉, 자신에게 할당된
GID (또는 PID)가 포함된 비콘을 수신하지 못한 STA은, 자신의 GID (또는 PID)가 포함된 비콘을 수신할 때까지 계속하여 어웨이크 상태에서 대기하게 된다. 즉, 비록 STA이 깨어난 시점이 자신에게 할당된 채널 액세스 인터벌이라고 하더라도， STA은 비콘을 통해 전송되는 TIM에 자신의 GID (또는 PID)가 포함되어 있는지를 확인하지 못하였으므로, 해당 타이밍이 자신의 그룹에 할당된 채널 액세스 인터벌인지를 알 수 없다.
[136] 이와 같이， 도 15의 예시에서 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환된 STA은 첫 번째 비콘을 놓친 후에 자신의 GID (즉， GID 1)를 포함하는 네 번째 비콘을 수신할 때까지 계속하여 어웨이크 상태에 있으므로 불필요한 전력을 소모하게 된다. 결국 불필요한 전력을 소모한 후에야, STA은 GID 1을 포함하는 비콘을 수신할 수 있고 이에 따라 RTS 전송, CTS 수신， 데이터 프레임 전송, ACK 수신을 수행할 수 있다.
[137] 도 16에서는 STA이 다른 그룹에 대한 채널 액세스 인터.벌에 깨어난 경우를 나타낸디-. 예를 들어， GID 3을 가지는 STA이 GID 1에 대한 채널 액세스 인터벌에 깨어날 수 있다. 즉, GID 3을 가지는 STA은 깨어난 후에 자신의 GID에 해당하는 비콘을 수신하기까지 불필요하게 전력을 소모하게 된다. 세 번째 비콘에서 GID 3을 지시하는 TIM을 수신하게 되면， 자신의 그룹에 대한 채널 액세스 인터벌임을 인지하고 RTS, CTS 등을 통한 CCA 후에 데이터 전송 및 ACK 수신 등의 동작을 수행할 수 있다. '
[138] 스피드 프레임 교환 (Speed frame exchange)
[139] 앞서 설명된 바와 같이， STA이 PS 모드에서 깨어나 비콘의 ΤίΜ을 수신하여, ΑΡ기- 전송할 하향링크 데이터가 존재함을 안 경우， PS— Poll 프레임을 전송한다. PS-Poll 프레임을 수신한 AP는 SIFS 후 데이터를 바로 전송하거나 또는 S1FS 후 ACK 프레임을 전송하고 경쟁을 거친 후 데이터를 전송할 수 있디ᅵ. 이 띠 1, AP는 도 17에 도시된 바와 같이, ACK 프레임 전송 후 곧바로 (SIFS 후) 하향링크 데이터를 전송할 수 있는데， 이것이 스피드 프레임 교환이다. 스피드 프레임 교환에서, ACK 프레임 후 SIFS 후 데이터가 전송됨을 나타내기 위해 ACK 프레임의 RspFrm(response frame)/ ACK 지시자 (ACK indication) 필드의 값을 11로 설정하여 전송한다. AP가 데이터 전송시， 이후 ACK 프레임이 수신됨을 가리키기 위해서, RspFrm = 00으로 설정한다. RspFrm은 해당 프레임 전송 후， 어떤 응답 프레임이 나오는지를 가리키는 것으로， ACK 지시자 (indication)로도 칭할 수 있다. 즉, 어떤 ACK (노멀 ACK 또는 블록 ACK)이 수신될지를 가리킬 수 있다. RspFrm =00은 SIFS 후에 ACK 프레임이 전송된다는 것을, RspFrm =01은 SIFS 후에 Block ACK이 전송된다는 것을， RspFrm =10은 SIFS후에 아무 프레임도 전송되지 않는다는 것을， RspFrm =11은 SIFS후에 ACK, CTS, BA이외에 다른 프레임 (즉， 데이터의 MPDU) 이 전송된다는 것을 가리킨다ᅳ 다만, RspFrm 프레임의 값과 지시하는 의미의 매핑 관계는 위 설명과 다를 수 있디-. 예를 들어, ACK 지시자의 값이 0 이면 'No Response', 1 이면 NDP Response, 2면 'Normal Response', 3이면 'Long Response'를 지시할 수도 있다. 위와 같은 경우， 각 값에 따라 서드 파티 STA들이 설정하는 NAV는 IEEE P802.11ah/D1.0의 9.3.2.1， 9.3.2.4, 9.3.2.4a 에 의해 참조될 수 있다. [140] 상술한 바의- 같이 AP가 제 1 STA에게 PS— Poll 프레임 수신 후 데이터 프레임을 곧바로 전송하는 경우 (도 18(a)) 또는 PS-Poll 프레임 수신 후 제 1 STA에게 ACK 프레임 전송 후 곧바로 데이터 프레임을 전송하는 경우 (도 18(b)), AP를 센싱할 수 없는 제 2 STA, 다시 말해 AP 1의 영역 (range) 밖에 있는 저 12 STA는， 프레임 (예를들어, 상향링크 데이터)을 전송함으로써， 제 1 STA기- AP로부터 전송된 데이터를 수신하는데 간섭을 줄 수 있다.
[141] 따라서, 이하에서는 이의- 같은 문제를 해결하기 위힌ᅵ 실시예들에 대해 상세히 설명한디-.
[142] 실시예
[143] 도 19는 본 발명의 일 실시예가 도시되어 있디-. 도 19를 참조하면， AP 1은 제 1 STA(STA 1)으로부터 제 1 프레임을 수신하고, 제 1 프레임에 대한 응답을 포함하는 제 2 프레임을 제 1 STA로 전송할 수 있디-. 이후， 제 3 프레임을 수신하고, 제 1 STA으로 하향링크 데이터를 포함하는 제 4 프레임을 전송하며, 상기 제 1 STA으로부터 상기 하향링크 데이터에 대한 응답인 제 5 프레임을 수신할 수 있다. 여기서 , 제 1 프레임은 PS—Poll 프레임， 상향링크 데이터， RTS 프레임 중 하나. 제 2 프레임은 ACK 프레임 또는 RTS 프레임 중 어느 하나, 제 3 프레임은 ACK 프레임 또는 CTS 프레임 중 어느 하나， 제 4 프레임은 하향링크 데이터 프레임， 제 5 프레임은 ACK 프레임 일 수 있다. 각각의 경우에 대한 구체적인 예시는 이후 도 20 내지 도 25에서 상세히 설명된다.
[144] 상기와 같은 일련의 과정에서, 제 2 프레임은， 제 1 STA이 제 2 STACSTA 2)으로 하여금 NAV(Net:work Allocation Vector)를 설정하도록 하기 위한 제 3 프레임의 전송을 유도하며， 제 2 STA은 AP 1을 센싱할 수 없는 STA (즉, AP 1의 영역 밖에 있는 STA)일 수 있다 (여기서 제 2 STA는 제 1 STA를 센싱할 수는 있음을 전제한디 -). 이를 위해， 제 2 프레임은 제 3 프레임을 요청하는 정보를 포함할 수 있디-. 제 3 프레임은 자신이 전송할 테이터가 없더라도, 제 2 프레임에 기초 (Moredata=l)하여 SIFS 후 데이터가 전송됨을 알리는 정보 (RspFrm)을 포함한디-. 이를 통해, 제 2 STA는 NAV를 설정함으로써 제 1 STA기- AP 1으로부터 하향링크 데이터를 수신할 때 간섭을 주지 않을 수 있다.
[145] 이 띠 1 NAV의 길이는， (2*SIFS+제 4 프레임의 길이+제 5 프레임의 길이) 이상일 수 있다. 또한， 제 2 STA이 제 1 프레임 수신 후 설정하는 NAV의 길이는 (SIFS+제 1 프레임의 길이+제 2 프레임의 길이)일 수 있다.
[146] 이하， 도 20 내지 25 각각에 도시된 실시예들을 살펴본다.
[147」 도 20(a)에는 제 1 프레임은 PSᅳ Poll 프레임， 제 2 프레임은 ACK 프레임， 제 3 프레임은 CTS 프레임, 제 4 프레임은 데이터 프레임， 제 5 프레임은 ACK 프레임인 경우가 도시되어 있다. 제 1 STA가 AP 1에게 PS— Poll 프레임을 전송할 때, AP .1이 제 1 STA에게 전송할 데이터가 있다면 ACK 프레임에， MoreData =1, RspFrm = 00로 설정하고， CTS 요청 정보를 포함시켜 전송한다.
[148] ACK 프레임에 포함된 CTS 요청 (CTS Request)은 ACK프레임의 수신 STA (도면에서， STA 1)이 ACK을 받으면 CTS를 전송하라고 요구하는 정보를 나타낸다. CTS 프레임에 포함된 듀레이션 정보를 사용해서, 제 2 STACSTA 2)는 NAV를 설정하기 때문에, API이 제 1 STA(STA 1)에게 데이터를 전송할 띠ᅵ, 제 2 STA(STA 2)는 데이터전송을 하지 않게 된다. 제 2 STA(STA 2)가 PS 모드이면， 제 1 STA(STA 1)이 전송한 PS-Poll의 SIG필드를 확인하여， 자신에게 해당하는 프레임이 아니기 때문에, 나머지 PS-Poll 프레임 부분 (MPDU)의 복호를 생략할 수 있디-. 또한, PS-Poll의 SIG 필드의 RspFrmCor ACK 지시)이 00, 으로 설정되어 있기 때문에, PS-Poll의 MPDU 복호 뿐 아니라， SIFS+ACK 프레임까지 총 (PS- Poll MPDU 프레임 length + SIFS + ACK 프레임) [us] 동안 슬립 상태로 들어가 전력 소모를 줄일 수 있고, 해당 기간 내에 채널이 유휴해도 데이터 전송을 하지 않아 숨겨진 노드의 ACK전송을 보호할 수 있다. 이후， 제 1 STA(STA 1)이 전송한 CTS를 엿들어， 자신의 NAV를 설정할 수 있고， 또한 슬립 상태로 들어갈 수 있다.
[149] CTS 요청 정보는 ACK 프레임의 SIG 필드에 포함되어 전송될 수 있다. 예를 들어, 예약된 비트 중 1 비트가 사용되거나 ACK 프레임 전송 시 사용되지 않는 비트 값을 활용하여 CTS 요청을 나타낼 수 있다. 또는, CTS 요청 정보는, MAC 헤더의 2 바이트 중 프레임 콘트를 (FC) 필드에서 사용되지 않는 비트 (또는 사용되지 않는 값)를 활용할 수 있다. 예를 들어, More Frag 필드의 값을 1로 설정하여 보내면, ACK 프레임을 받은 STA은 SIFS 후 CTS 프레임을 전송할 것이며, CTS 듀레이션은 받은 ACK 프레임에 포함된 듀레이션을 기반 (Total 듀레이션 ᅳ SIFS— CTS 프레임 size)으로 설정될 수 있다. 또 다른 예로써, Retry 필드 값을 1로 설정할 수 있다. 또는， 타입과 서브타입 조합에서 사용되지 않는 값 (예를 들어, Type =0bll Subtype = 1111)이 CTS 요청을 가리키는 ACK 프레임으로 정의될 수 있다. 이 경우, 새로운 ACK 프레임은 기존 ACK 프레임과 같은 필드를 가지므로 크기도 같다.
[150] 도 20(b)는 도 20(a)에서 CTS 요청이 ACK 요청인 경우를 나타낸다. 즉, 제 2 프레임인 ACK 프레임에 제 3 프레임으로써 ACK 프레임을 요청하는 정보를 포함시킬 수 있디-ᅳ 이 경우, 제 2 프레임을 수신한 제 1 STA은 SIFS후, 제 3 프레임으로써 ACK 프레임을 전송하고， 제 3 프레임을 수신한 AP U또는, STA)은 SIFS 후 데이터를 전송할 수 있다. 도 20(a)에 대한 설명에서 CTS 프레임이 ACK 프레임으로 변경된 것 이외에는 동일하므로， 상세한 설명은 도 20(a)에 대한 설명으로 대체한다.
[151] 도 21에서는 제 2 프레임이 RTS 프레임, 제 3 프레임이 CTS .프레임인 경우를 도시하고 있다. 즉， 도 21에서는 도 20에서 PS— Poll 프레임을 수신한 AP 1이 RTS 프레임을 전송하며， 제 1 STA은 CTS 프레임을 전송한다. 도 21에서도 상세한 설명은 도 20의 설명으로 대체하기로 한다. 다만, 도 21(a)에서， RspFrm =00은 노멀 ACK을 의미한디-. 노멀 ACK 프레임 크기는 4 바이트 FCS 를 포함하여 14 바이트고， RTS프레임은 20 바이트다. 따라서， 제 1 STA(STA 1)이 PS- Poll을 전송할 때, RspFrm 을 00으로 설정하면, 제 2 STACSTA 2)는 ACK 프레임 크기 (14 바이트)만큼 NAV를 설정하기 때문에， 20 바이트크기의 RTS 프레임을 전송하면, RTS프레임이 NAV를 초과할 수 있다. 이 경우. 제 2 STACSTA 2)는 API이 RTS를 전송하는 중에 프레임 전송을 지시할 수 있고, 이는 프레임 충돌을 유발 시킬 수 있다. 이러한 문제는, 도 21(b)에 도시된 바와 같이, STA이 PS— Poll (또는 unsolicited PS-Poll)을 전송할 때， RspFrm값을 00 (ACK)대신， 11 (ACK, BA, CTS 프레임 외의 다른 특정 프레임)으로 설정하여 전송한다. 이 경우， 제 2 STA(STA 2)7} PS 모드 STA이고， PS-Poll을 받았을 때, RspFrm=ll로 설정되어 있기 때문에， PS-Poll이 자신의 프레임이 아닐지라도 PS-Poll 전송 완료 후, SIFS 후에 , 어떤 패킷이 전송되는지를 확인하기 위해서 깨어나 해당 프레임 복호를 수행한다.
[152] 계속해서， 도 21(b)를 참조하면， 제 1 STA(STA 1)이 슬립 상태에서 깨어나 PS-Poll을 전송할 때, RTS을 기대하며, RspFrm을 11으로 설정하여 전송한디-. API은 제 1 STA(STA 1)으로부터 PS—Poll 프레임을 수신하면, SIFS 후 응답으로 RTS 프레임을 전송한다. 제 2 STACSTA 2)가 PS 모드 STA이면'， 제丄 STA(STA 1)이 전송한 PS-Poll의 SIG 필드를 확인하고 자신에게 해당하는 프레임이 아니기 때문에， 나머지 PS— Poll 프레임 부분의 복호를 생략할 수 있다. 또한， PS-Poll의 SIG 필드의 RspFrm (또는， ACK 지시)이 11으로 설정되어 있기 때문에， MAX— PPDU + 2*SIFS + PHY-RXSTARTDelay 만큼 전송을 연기 (defer)한다. 이후, 저 U STACSTA 1)이 전송한 CTS 프레임을 엿들어， 자신의 NAV를 설정할 수 있고ᅳ 또한, NAV동안 슬립 상태로 들어갈 수 있다. 하지만 RTS 프레임 전송에 비하여 defer하는 시간이 길기 때문에, 비효율적일 수 있다.
[1.53] 따라세 PS— Poll프레임에 RTS 프레임을 지시하는 정보 필드를 포함시킬 수 있디-. 예를 들어, MoreFrag나 Retry 필드를 1로 설정할 수 있디-. 이 경우, AP 는 DL 데이터 전송을 위해서， RTS 전송을 함에 의해서， RTS/CTS 보호 스킴을 개시할 것이디-. MoreFrag/Retry필드가 1로 설정된 PS— Poll을 엿들은 STA들은 NAV를 (2*SIFS + RTS 프레임+ RXSTARTDelay)로 설정하여 불필요한 채널 연기 (defer)를 줄일 수 있다. [154] 도 22는 제 1 프레임이 UL 데이터 프레임인 경우를 나타낸다. AP 1은 제 1 STA로부터 UL 데이터를 수신하면， 제 2 프레임 (RTS 프레임 (도 22(a)), CTS 요청을 포함하는 ACK 프레임 (도 22(b), (c)))을 전송함으로써 채널 사용을 예약할 수 있다. 제 2 프레임을 수신한 제 1 STA는 CTS (또는 CTS 기능을 포함하는 ACK) 프레임을 전송함으로써 제 2 STA가 NAV를 설정하도록 할 수 있다.
[155] 도 23에서는 제 1 프레임이 RTS 프레임이고， 제 2 프레임이 CTS 프레임인 경우를 도시하고 있다. 도 23을 참조하면, 제 1 STACSTA 1)이 AP 1에게 UL 데이터를 전송하기 전에 RTS를 전송하고, RTS의 듀레이션 필드를 UL 데이터의 크기를 기반으로 설정할 수 있다. 이 띠ᅵ, RTS의 MoreData field는 1 (데이터 지시)으로， RspFrm (ACK 지시)은 00 (CTS이기 때문에)으로 설정할 수 있다. AP 1은 RTS에 대한 웅답으로 CTS를 전송한다. 이 띠 1， DL 데이터가 있기 때문에, CTS의 듀레이션은 (UL 데이터 + SIFS + DL 데이터 + SIFS + ACK)으로 설정되고, More Data field는 1， RspFrm은 11로 설정되어 전송된다. 제 1 STA(STA 1)은 CTS를 받고, AP 1에게 UL 데이터를 전송할 때， UL 데이터의 듀레이션 필드를 CTS에 기초하여 다시 설정하고, MoreData field를 0， RspFrm을 11로 설정하여 전송할 수 있디-. 제 1 STA(STA 1)으로부터 데이터를 받은 AP 1은 웅답으로 MoreData field를 0, RspFrm을 00으로 설정된 DL 데이터를 전송할 수 있다.
1:156] 도 24는 제 2 프레임에 긴급 데이터 지시자기- 포함된 경우를 나타낸다-. 도 24(a)를 참조하면, 제 1 STA(STA 1)이 CTS를 받았을 때， CTS에 긴급 DL 데이터 지시자가 존재하면， UL 데이터 전송을 연기하고, DL 데이터수신을 기다린다. 여기서, 긴급 데이터 지시자는 숨겨진 노드에 의한 간섭을 막기 위해 Αΐ ΐ· 수신할 데이터 프레임보다 크기가 작은 경우에만 포함될 수 있다. 이와 같은 긴급 데이터 지시자의 사용 제한은， 도 24(b)에 도시된 바와 같이, STA이 CTS 프레임을 수신한 후 ACK (또는- CTS) 프레임을 더 전송함으로써 해결 가능하다. 이러한 ACK (또는 CTS) 프레임을 수신 /오버히어링 한 제 2 STA는 NAV를 다시 설정할 수 있디-. 즉， 긴급 데이터 지시자와 RspFrm ==00을 포함한 CTS를 수신한 STA은 SIFS후 ACK을 전송한다. ACK의 듀레이션 필드는 CTS를 기반으로 재 계산되어 설정된다. 따라서, RTS를 받았던 STA들은 ACK을 수신하고 이에 포함된 듀레이션을 기반으로 다신 NAV를 설정할 수 있다.
[157] 도 25에는 도 24의 RTS 프레임 대신 PS— Poll 프레임이 적용된 경우를 도시하고 있으며， 이외 설명은 도 24에 대한 설명으로 대체한다. [158] 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있다.
[159] 도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치의 구성을 나타내는 블록도이디-.
[160] AP(10)는 프로세서 (11), 메모리 (12), 송수신기 (13)를 포함할 수 있디-. STA(20)는 프로세서 (21)， 메모리 (22), 송수신기 (23)를 포함할 수 있디-. 송수신기 (13 및 23)는 무선 신호를 송신 /수신할 수 있고， 예를 들어, ΓΕΕΕ 802 시스템에 따른 물리 계층을 구현할 수 있다. 프로세서 (11 및 21)는 송수신기 (13 및 21}와 연결되어 IEEE 802 시스템애 따른 물리 계층 및 /또는 MAC 계층을 구현할 수 있디-. 프로세서 (11 및 21)는 전술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한， 전술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 AP 및 STA의 동작을 구현하는 모들이 메모리 (12 및 22)에 저장되고， 프로세서 (11 및 21)에 의하여 실행될 수 있디-. 메모리 (12 및 22)는 프로세서 (11 및 21)의 내부에 포함되거나 또는 프로세서 (11 및 21)의 외부에 설치되어 프로세서 (11 및 21)와 공지의 수단에 의해 연결될 수 있다.
[161] 위와 같은 AP 및 STA 장치의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며， 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한디-.
[162] 상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있디-. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어， 펌웨어 (firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다ᅳ
[163] 하드웨어에 의한 구현의 경우， 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있디-.
[164] 펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우， 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모들， 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
[165] 상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서， 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 톡징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이디-.
【산업상 이용가능성】
[166.1 상술힌-ᅳ 바외- 같은 본 발명의 다양한 실시형태들은 IEEE 802.11 시스템을 중심으로 설명하였으나， 다양한 이동통신 시스템에 동일한 방식으로 적용될 수 있다.

Claims

【특허청구범위】
【청구항 1】
무선통신시스템에서 AP(Access Point)의 신호 전송 방법에 있어서，
제 1 STA으로부터 제 1 프레임을 수신하는 단계; 및
상기 제 1 프레임에 대한 응답을 포함하는 제 2 프레임을 상기 제 1 STA로 전송하는 단계;
를 포함하며，
상기 제 2 프레임은， 상기 제 1 STA이 제 2 STA으로 하여금 NAV(Network Allocation Vector)를 설정하도톡 하기 위한 제 3 프레임의 전송을 유도하며,
상기 제 2 STA은 상기 AP를 센싱할 수 없는 STA인, 신호 전송 방법.
【청구항 2】
저11항에 있어서，
상기 제 3 프레임을 수신하는 단계;
상기 제 1 STA으로 하향링크 데이터를 포함하는 '제 4 프레임을 전송하는 단계; 및
싱-기 제 1 STA으로부터 상기 하향링크 데이터에 대한 응답인 제 5 프레임을 수신하는 단계;
를 더 포함하는， 신호 전송 방법.
【청구항 3】
제 2항에 있어서,
상기 제 2 STA이 상기 제 2 프레임 수신 후 설정하는 상기 NAV 길이는， (2*SIFS+제 4 프레임의 길이+제 5 프레임의 길이) 이상인， 신호 전송 방법.
【청구항 4】
제 1항에 있어서，
상기 제 2 STA이 상기 제 1 프레임 수신 후 설정하는 NAV의 길이는 (SIFS+제 1 프레임의 길이+제 2 프레임의 길이)인, 신호 전송 방법.
【청구항 5】
제 1항에 있어서，
상기 제 2 프레임은 상기 제 3 프레임을 요청하는 정보를 포함하는, 신호 전송 방법.
【청구항 6】
제 1항에 있어서，
상기 제 3 프레임은 상기 제 1 STA이 전송할 데이터가 없더라도 SIFS 후 데이터가 전송됨을 알리는 정보를 포함하는， 신호 전송 방법.
【청구항 7】
제 6에 있어서,
상기 제 3 프레임에 포함된 MoreData 필드 값은 0으로 설정되는， 신호 전송 방법.
【청구항 8】
제 2항에 있어서,
상기 제 1 프레임은 PS— Poll 프레임, 상기 제 4 프레임은 데이터 프레임， 상기 제 5 프레임은 ACK 프레임인， 신호 전송 방법.
【청구항 9】
제 8항에 있어서， '
상기 제 2 프레임은 ACK 프레임 또는 RTS 프레임 중 어느 하나이고， 상기 제 3 프레임은 ACK 프레임 또는 CTS 프레임 중 어느 하나인， 신호 전송 방법.
【청구항 10]
제 9힝-에 있어서,
상기 제 2 프레임이 RTS 프레임인 경우 상기 제 1 프레임은 SIFS 후 ACK 프레임 외의 프레임이 전송될 것임을 알리는 정보를 포함하는, 신호 전송 방법.
【청구항 11】
제 1항에 있어서,
제 1 프레임은 상향링크 데이터 프레임， 제 2 프레임은 ACK 프레임 또는 RTS 프레임 중 어느 하나이고， 상기 제 3 프레임은 ACK 프레임 또는 CTS 프레임 중 어느 하나인， 신호 전송 방법.
【청구항 12]
저 12항에 있어서,
제 1 프레임은 RTS 프레임, 제 2 프레임은 CTS 프레임, 상기 제 3 프레임은 상향링크 데이터 프레임， 상기 제 4 프레임은 하향링크 데이터 프레임, 제 5 프레임은 ACK 프레임인， 신호 전송 방법.
【청구항 13】
제 12항에 있어서,
상기 제 2 프레임이 긴급 데이터 지시자를 포함하는 경우, 상기 제 3 프레임 수신 전 소정 데이터 프레임을 상기 제 1 STA로 전송하며，
상기 소정 데이터 프레임은 상기 상향링크 데이터 프레임보다 작은 크기인， 신호 전송 방법.
【청구항 14】
무선 통신 시스템에서 AP 장치에 있어서,
송수신 모들; 및
프로세서; 一
를 포함하고,
상기 프로세서는， 제 1 STA으로부터 제 1 프레임을 수신하고, 상기 제 1 프레임에 대한 웅답을 포함하는 제 2 프레임을 상기 제 1 STA로 전송하며, 상기 제 2 프레임은, 상기 제 1 STA이 제 2 STA으로 하여금 NAV(Network Allocation Vector)를 설정하도록 하기 위한 제 3 프레임의 전송을 유도하며, 상기 제 2 STA은 상기 AP를 센싱할 수 없는 STA인 , ΑΡ 장치.
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