WO2014104565A1 - 무선랜 시스템에서 개선된 스캐닝 방법 방법 및 장치 - Google Patents

무선랜 시스템에서 개선된 스캐닝 방법 방법 및 장치 Download PDF

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WO2014104565A1
WO2014104565A1 PCT/KR2013/010120 KR2013010120W WO2014104565A1 WO 2014104565 A1 WO2014104565 A1 WO 2014104565A1 KR 2013010120 W KR2013010120 W KR 2013010120W WO 2014104565 A1 WO2014104565 A1 WO 2014104565A1
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WO
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frame
channel width
sta
channel
probe
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PCT/KR2013/010120
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석용호
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엘지전자 주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W8/00—Network data management
    • H04W8/005—Discovery of network devices, e.g. terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
    • H04W48/16—Discovering, processing access restriction or access information
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • 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 an improved scanning method and apparatus in a WLAN system.
  • Wireless LANs are based on radio frequency technology, and can be used in homes and businesses by using portable terminals such as personal digital assistants (PDAs), laptop computers, and portable multimedia players (PMPs). Or it is a technology that allows wireless access to the Internet in a specific service area.
  • PDAs personal digital assistants
  • PMPs portable multimedia players
  • IEEE 802.11 ⁇ supports high throughput (HT) with data throughput up to 540 Mbps and higher, and also uses multiple antennas at both the transmitter and receiver to minimize transmission errors and optimize data rates.
  • HT high throughput
  • MIMC MIMC Multiple Inputs and Multiple Outputs
  • Machine-to-machine communication technology has been discussed as a next-generation communication technology.
  • IEEE 802.11 WLAN system a technical standard for supporting M2M communication is being developed as IEEE 802.11ah.
  • M2M communication one can consider the scenario of occasionally communicating a small amount of data at a low speed in an environment where there are many devices.
  • An object of the present invention is to provide an improved scanning method and apparatus for minimizing power consumption of an apparatus for scanning.
  • a method in which an access point (AP) supports scanning of a station (STA) in a WLAN system includes a first channel width and a second channel width.
  • the probe answer frame may be transmitted in the first channel width.
  • the probe answer frame may be transmitted in the second channel width.
  • a method of scanning by a station (STA) in a WLAN system includes: an access point supporting a first channel width and a second channel width; Transmitting a probe request frame in the first channel width or the second channel width; And receiving a probe answer frame in response to the probe request frame from the AP.
  • the probe request frame When the probe request frame is transmitted in the first channel width, the probe answer frame may be received in the first channel width.
  • the probe answer frame may be received in the second channel width.
  • an access point (AP) device supporting scanning of a station (STA) in a WLAN system includes: a transceiver; And a processor.
  • the AP device may support a first channel width and a second channel width.
  • the processor is configured to receive a probe request frame in the first channel width or the second channel width from the STA using the transceiver;
  • the probe answering frame responding to the probe request frame may be configured to be transmitted to the STA using the transceiver.
  • the probe answer frame may be transmitted in the first channel width.
  • the probe response frame may be transmitted in the second channel width.
  • a station (STA) apparatus for scanning in a wireless LAN system a transceiver; And a processor.
  • the processor is further configured to: transmit, using the transceiver, a probe request frame at the first channel width or the second channel width to an access point (AP) supporting a first channel width and a second channel width;
  • the probe response frame which responds to the probe request frame, may be configured to be received from the AP by using the transceiver.
  • the probe response frame When the probe request frame is transmitted in the first channel width, the probe response frame may include the first channel. Can be received in width.
  • the probe answer frame may be received in the second channel width.
  • the probe answering frame may include information about a position of a channel having a size of the first channel width.
  • the information on the position of the channel having the size of the first channel width may include a channel having the size of the first channel width at an upper side of the channel having the size of the second channel width. Can be shown.
  • Information about the position of the channel having the size of the first channel width may be included in a frame control (FC) field of the probe answering frame.
  • FC frame control
  • the first channel width may be narrower than the second channel width.
  • the first channel width may have a size of MHz and the second channel width may have a size of 2 Hz z.
  • an improved scanning method and apparatus for minimizing power consumption of an apparatus performing scanning can be provided.
  • FIG. 1 is a diagram showing an exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 2 illustrates another exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG 3 illustrates 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 for explaining a link setup process in a WLAN system.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a hidden node and an exposed node.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an RTS and a CTS.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining 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.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining an example of a frame structure used in an IEEE 802.11 system.
  • FIG. 15 is a diagram exemplarily illustrating a set of channels usable by STA in the 2.4 GHz frequency band.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an exemplary format of a probe response frame.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an exemplary format of a frame control field of a probe response frame.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining a scanning method according to an example of the present invention.
  • FIG. 19 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless device according to an embodiment of the present invention.
  • each component or feature may be considered to be optional unless otherwise stated.
  • 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, or may be replaced with other configurations or features of another embodiment.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of wireless access systems IEEE 802 system, 3GPP system, 3GPP LTE and LTE-Advanced (LTE-A) system, and 3GPP2 system. That is, the embodiment of the present invention Steps or parts not described in order to clearly reveal the technical spirit 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.
  • CDMAC Code Division Multiple Access FDMA
  • Frequency Division Multiple Access FDMA
  • Time Division Multiple Access TDMA
  • Orthogonal Frequency Division Multiple Access FDMA
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • CDMA may be implemented by a radio technology such as UTRA Umversal Terrestrial Radio Access) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented with wireless technologies such as Global System for Mobile Communications (GSM) / Gener a 1 Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile Communications
  • GPRS Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • 0FDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, Evolved UTRA (E-UTRA).
  • Wi-Fi IEEE 802.11
  • WiMAX IEEE 802.16
  • WiMAX IEEE 802.16
  • E-UTRA Evolved UTRA
  • 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 be composed of a plurality of components, and a WLAN supporting transparent STA mobility for higher layers may be provided by their interaction.
  • the Basic Service Set (BSS) may correspond to a basic building block in an IEEE 802.11 LAN.
  • BSS1 and BSS2 two BSSs
  • STA1 and STA2 are included in BSS1
  • STA3 and STA4 are included in BSS2.
  • 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 BSS (IBSS).
  • the IBSS may have a minimal form consisting of only two STAs.
  • BSSCBSSl or BSS2 of FIG. 1 in which the simplest form and other components are omitted may correspond to a representative example of the IBSS. This configuration is This 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 needed, and may be called an ad-hoc network.
  • the membership of the STA in the BSS may be dynamically changed by turning the STA on or off, or entering or exiting the BSS region.
  • 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 is a diagram showing 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 can be limited by PHY performance. In some cases, this distance limit may be fragmented, but in some cases, communication between more distant stations may be necessary.
  • a distribution system (DS) can be configured to support extended coverage.
  • [54] DS refers to a structure in which BSSs are interconnected. Specifically, instead of the BSS independently as shown in FIG. 1, the BSS may exist as an extended type component of a network composed of a plurality of BSSs.
  • DS is a logical concept and can be specified by the characteristics 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, the flexibility of the IEEE 802.11 LAN structure (DS structure or other network structure) can be described. That is, 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 can support the Sea Mobile device by providing seamless integration of multiple BSSs and providing the logical services needed to handle the address to the destination.
  • the AP means an entity that enables access to the DS through the WM for the 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.
  • all APs basically correspond to STAs, all APs are addressable entities. The address used by the AP for communication on the network and the address used by the AP for communication on the DSM need not necessarily 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.
  • transmission data (or frame) may be transmitted to the DS.
  • FIG. 3 shows another exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • 3 conceptually 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 composed of DS and BSSs.
  • this type of network is called an ESS network.
  • the ESS may correspond to a set of BSSs connected to one DS. However, the ESS does not include a DS.
  • the ESS network is characterized by being seen as an IBSS network at the LLC Logical Link Control (LLC) 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. Also, the BSSs may not be physically connected, and logically there is no limit to the distance between the BSSs. Also, BSSs are physically It can be located at the same location, which can be used to provide redundancy. In addition, one (or more than one) IBSS or ESS networks may be physically present in the same space as one (or more than one) ESS networks.
  • the ad-hoc network is operating at the location of the ESS network, or if IEEE 802.11 networks are physically overlapped by different organizations, or if two or more different access and security policies are required at the same location. It may correspond to an ESS network type in a case.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an exemplary structure of a WLAN system.
  • an example of an infrastructure BSS including a DS is shown. .
  • 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 devices that users typically handle, such as laptop computers and mobile phones.
  • STAl, 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), a mobile station (MS), and a mobile terminal (MS). Mobile Terminal), Mobile Subscriber Station (MSS), or the like.
  • the AP includes a base station (BS), a node-B (Node-B), an evolved Node-B (NB), and a base transceiver system (BTS) in other wireless communication fields.
  • BS base station
  • Node-B node-B
  • NB evolved Node-B
  • BTS base transceiver system
  • the STA may have a plurality of hierarchical structures.
  • the hierarchical structure covered by the 802.11 standard document is mainly a MAC sublayer and a physical (PHY) layer on a DL Data Link Layer.
  • the PHY may include a PLCHPhysical Layer Convergence Procedure (PHP) entity, a Physical Medium Dependent (PMD) entity, and the like.
  • PPP PLCHPhysical Layer Convergence Procedure
  • PMD Physical Medium Dependent
  • the MAC sublayer and the PHY conceptually contain management entities called MAC sublayer management entities (MLMEs) and physical layer management entities (PLMEs), respectively.These entities provide a layer management service interface on which layer management functions operate.
  • MLMEs MAC sublayer management entities
  • PLMEs physical layer management entities
  • SME Station Management Entity
  • LMEs layer management entities
  • SMEs can generally perform these functions on behalf of general system management entities and implement standard management protocols.
  • a primitive refers to a set of elements or parameters related to a particular purpose.
  • XX-GET The request primitive is used to request the value of a given MIB attribute (management information based attribute information).
  • the confirm primitive is used to return the appropriate MIB attribute information value if the Status is "success", otherwise it is used to return an error indication in the Status field. Is used to request that an attribute be set to a given value. If the MIB attribute implies a particular operation, it is requesting that the operation be performed.
  • the XX-SET.confirm primitive indicates that status is "successful.” "Is used to confirm that the indicated MIB attribute is set to the requested value, otherwise it is used to return an error condition in the status field. If the MIB attribute means a specific operation, it confirms that the operation has been performed. Give it.
  • the MLME and the SME may exchange various MLMELGET / SET primitives through a MLME_SAP (Service Access Point).
  • various PLME_GET / SET primitives may be exchanged between PLME and SME through PLME_SAP, and may be exchanged between MLME and PLME through MLME-PLME_SAP.
  • FIG. 5 illustrates a general link setup process
  • association process 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. It must go through certification process.
  • the link setup process may also be called session initiation process or session setup process. have.
  • a process of discovery, authentication, association, and security establishment of a 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. That is, 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 (scanning passive)].
  • 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 answering machine may be an STA that transmits a beacon frame last in the BSS of the channel being scanned.
  • the AP transmits a beacon frame because the AP transmits a beacon frame.
  • the reply is not constant because the STAs in the 1BSS rotate and transmit the beacon frame.
  • an STA that transmits a probe request frame on channel 1 and receives a probe answer frame on channel 1 stores the BSS-related information included in the received probe answer frame, and stores the next channel (for example, number 2).
  • Channel to perform scanning (i.e., probe request / response transmission and reception 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 a beacon frame.
  • the STA that performs scanning receives information about the BSS included in the beacon frame when receiving the beacon frame. Save and record beacon frame information in each channel as you move to other channels.
  • 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 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 it from the security setup operation of step S540 described later.
  • the authentication process includes a process in which the STA transmits an authentication request frame to the AP, and in response thereto, the AP transmits an authentication response frame to the STA.
  • An authentication frame used for an authentication request / answer is a management frame.
  • the authentication frame includes an authentication algorithm number, an authentication transaction sequence number, a status code, a chal lenge text, a Robust Security Network (RSN), and a finite number of frames.
  • Information about the cyclic group (Finite Cyclic Group) and the like. This corresponds to some examples of information that may be included in the authentication request / response frame, may be replaced with other information, or may further include additional information.
  • 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 an authentication response frame.
  • the association process includes a step 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, beacon listening interval, service set identifier (SSID), supported rates, supported channels, and RSN. , Mobility domains, supported operating classes, TIM broadcast request Indication Map Broadcast request) and interworking service capability may be included.
  • an association response frame may include information related to various capabilities, a status code, an association ID (AID), a support rate, an enhanced distributed channel access (EDCA) parameter set, an RCP KReceived channel power indicator (RSNI), and a received signal to RSNI.
  • Information such as a noise indicator, a mobility domain, a timeout interval (association comeback time), an overlapping BSS scan parameter, a TIM broadcast answer, a QoS map, and the like.
  • a 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 RSN Robust Security Network Association request / response.
  • the authentication process of step S520 is called a first authentication process, and the security setup process of step S540 is referred to. It may also be referred to simply as an authentication process.
  • the security setup process of step S540 may include, for example, performing private key setup through 4-way handshaking through an EAPOUExtensible Authentication Protocol over LAN frame. have.
  • the security setup process may be performed according to a security scheme not defined in the IEEE 802.11 standard.
  • IEEE 802.11 ⁇ is a relatively recently established technical standard. IEEE 802.11 ⁇ aims to increase the speed and reliability of networks and to extend the operating range of wireless networks. More specifically, IEEE 802.11 ⁇ supports High Throughput (HT) with data throughput rates up to 540 Mbps or more, and also uses multiple antennas at both the transmitter and receiver to minimize transmission errors and optimize data rates.
  • HT High Throughput
  • MIM0 Multiple Inputs and Multiple Outputs
  • the next generation WLAN system supporting Very High Throughput is the next version of the IEEE 802.11 ⁇ WLAN system (e.g., IEEE 802.1 lac), lGbps at the MAC Service Access Point (SAP).
  • VHT Very High Throughput
  • IEEE 802.1 lac IEEE 802.1 lac
  • SAP MAC Service Access Point
  • the next generation WLAN system supports transmission of a multi-user multiple input multiple output (MU-MIM0) scheme in which a plurality of STAs simultaneously access a channel in order to efficiently use a wireless channel.
  • MU-MIM0 multi-user multiple input multiple output
  • the AP may simultaneously transmit packets to one or more STAs paired with MIM0.
  • TV whitespace TV whitespace
  • the idle frequency band e.g., 54-698 ⁇ z band
  • IEEE 802.11af the IEEE 802.11af standard. It is becoming.
  • whitespace may be a licensed band that a licensed user may preferentially use.
  • An authorized user refers to a user who is authorized to use an authorized band, and may be referred to as a licensed device, a primary user, an incumbent user, or the like.
  • an AP and / or STA operating in a WS should provide a protection ion function for an authorized user.
  • an authorized user such as a microphone
  • the AP can be used to protect the authorized user.
  • / or the STA cannot use a frequency band corresponding to the corresponding WS channel.
  • the AP and / or STA must prove the use of the frequency band when the authorized user uses the frequency band currently used for frame transmission and / or reception.
  • the AP and / or the STA should 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 received signal strength is over a certain value, the authorized user is in use. Or, if the DTV preamble is detected, it may be determined that the authorized user is in use.
  • M2M Machine-
  • MTC Machine Type Co uni cat ion
  • a machine is an entity that does not require 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-device (D2D) communication), communication between a device, and an application server.
  • D2D device-to-device
  • Examples of device and server communication include communication between vending machines and servers, point-of-sale devices and servers, and electricity, gas or water meters and servers.
  • applications based on M2M communication may include security, transport ion, 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.
  • many applications that support / require low data rates are expected in M2M communication.
  • an STA may recognize whether data to be transmitted to it is based on a TIM (Traffic Indication Map) element, and methods for reducing the bitmap size of the TIM are discussed. It is becoming.
  • TIM Traffic Indication Map
  • 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 a WLAN system, one
  • WLAN technology is rapidly evolving, and in addition to the above examples, direct link setup, improvement of media streaming performance, support for high speed and / or large initial session setup, support for extended bandwidth and operating frequency, etc. Technology is being developed for.
  • the basic access mechanism of MAC is a carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA / CA) mechanism.
  • the CSMA / CA mechanism also known as the Distributed Coordination Function (DCF) of the IEEE 802.11 MAC, basically employs a "listen before talk" access mechanism.
  • DCF Distributed Coordination Function
  • the AP and / or STA may sense a radio channel or medium for a predetermined time period (e.g., during a DCF Inter-Frame Space (DIFS), before starting transmission).
  • DIFS DCF Inter-Frame Space
  • a delay period for example, a random backoff period
  • STAs are expected to attempt frame transmission after waiting for different times, thereby minimizing collision. have.
  • HCF is based on the DCF and the Point Coordination Function (PCF).
  • 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 HCCACHCF Controlled Channel Access (EDCA).
  • EDCA is a competition based approach for providers to provide data frames to multiple users, and HCCA uses a non-competition based channel access method using a polling mechanism.
  • the HCF includes a media access mechanism to improve the QoSCQuality of Service of the WLAN.
  • QoS data can be transmitted in both Contention Period (CP) and Contention Free Period (CFP).
  • CP Contention Period
  • CFP Contention Free Period
  • 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.
  • CT is a contention window parameter value.
  • the CW parameter is given CWmin as an initial value, but may take a double value in case of transmission failure (eg, when an ACK for a transmitted frame is not received).
  • a parameter value is CTmax
  • data transmission can be attempted while maintaining the CTmax value until the data transmission is successful. If the data transmission is successful, the parameter Cfmin is reset.
  • the STA continues to monitor the medium while counting down the backoff slots 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 confirm that the medium is idle as much as DIFS and transmit the frame immediately. On the other hand, the remaining STAs monitor and wait that the medium is busy. In the meantime, data may be transmitted in each of STAl, 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. Occupation of STA2 has ended and media is idle again In the state, STA1 and STA5 resume waiting backoff count after waiting for DIFS. That is, the frame transmission can be started after counting down the remaining backoff slots by the remaining backoff time. Since the remaining backoff time of the STA5 is shorter than that of the STA1, the STA5 starts frame transmission. On the other hand, while STA2 occupies the medium, data to be transmitted may also occur in STA4.
  • the STA4 waits as much as DIFS, and then performs a countdown according to a random backoff count value selected by the STA4 and starts 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 countdown.
  • STA1 waits while the medium is occupied due to transmission of STA4 and STA5. A. If the medium is idle, it can wait for DIFS and then start sending frames 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.
  • the MAC of the WLAN system may use a network allocation vector (NAV).
  • the NAV is a value indicative of an AP and / or STA that is currently using or is authorized to use the medium, to the other AP and / or STA for the time remaining until the medium becomes available.
  • 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 hidden nodes and exposed nodes.
  • STA A illustrates an example of a hidden node, in which STA A and STA B are in communication and STA C has information to transmit.
  • STA A may be transmitting information to STA B, it may be determined that the medium is idle when STA C performs carrier sensing before sending data to STA B. This is because transmission of STA A (ie, media occupation) may not be sensed at the location of STA C.
  • STA B since STA B receives the information of STA A and STA C at the same time, a collision occurs.
  • STA A may be referred to as a hidden node of STA C.
  • FIG. 7B is an example of an exposed node
  • STA B is a case where STA C has information to be transmitted from STA D in a situation in which data is transmitted to STA A.
  • FIG. 7B 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, the transmission from STA C and the transmission from STA B may not collide in the position of STA A, so STA C is unnecessary until STA B stops transmitting. To wait. At this time, STA C may be referred to as an exposed node of STA B.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an RTS and a CTS.
  • short signaling packets such as RTS request to send and clear to send may be used.
  • 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 neighboring STAs that it will receive the data by transmitting the CTS frame to surrounding STAs.
  • FIG. 8A illustrates an example of a method of 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 it. As a result, STA C waits until the data transmission of STA A and STA B is completed, thereby avoiding the dolmen.
  • FIG. 8A illustrates an example of a method of solving a hidden node problem, and assumes that both STA A and STA C try to transmit data to STA B.
  • STA C overhears RTS / CTS transmission between STA A and STA B so that STA C may identify another STA (eg, For example, even when data is transmitted to STA D, it may be determined that no stratification occurs. That is, STA B transmits the RTS to all the neighboring STAs, and only STA A having the data to actually transmit the CTS. Since STA C receives only RTS and not STA A's CTS, it can be seen that STA A is out of STC C's carrier sensing.
  • the WLAN system channel sensing must be performed before the STA performs transmission / reception, and always sensing the channel causes continuous power consumption of the STA.
  • the power consumption in the receive state is not significantly different than the power consumption in the transmit state, and maintaining the receive state is a great burden for the power limited STA (ie, operated by a battery). 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.
  • 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 reception or channel scanning is possible.
  • the STA operating in the PS mode operates by switching between a sleep state (or a doze state) and an awake 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 Since the power consumption is reduced as the STA operates as long as possible in the sleep state, the STA increases the operation period. However, it is impossible to operate unconditionally long because frame transmission and reception are impossible in the sleep state. If there is a frame to be transmitted to the AP, the STA operating in the sleep state may transmit the frame by switching to the awake state. 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 a frame to receive exists. 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 diagram for describing a power management operation.
  • the AP 210 transmits a beacon frame to STAs in a BSS at regular intervals (S211, S212, S213, S214, S215, and S216).
  • the beacon frame includes a TIM (Traffic Indication Map) information element (IE).
  • the TIM information element includes information indicating that A 210 is buffered traffic for STAs associated with it and that a frame will be transmitted.
  • ⁇ used to indicate imicast frames
  • DTIM de livery traffic indication map
  • ⁇ Uicast multicast
  • broadcast broadcast
  • the AP 210 may transmit the DTIM once every three beacon frames.
  • STA 220 and STA2 222 are STAs operating in a PS mode.
  • the STAK220 and the STA2 222 may be configured to receive the TIM element transmitted by the AK210 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 STA1 220 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 first transmits the beacon frame (S211) (S221). STAK220 may receive a beacon frame and obtain a TIM element. When the acquired TIM element indicates that there is a frame to be transmitted to the STAK220, the STAK220 may transmit a PS-Pol 1 (Power Save-Poll) frame to the AP 210 requesting the AP 210 to transmit the frame. (S221a). The AP 210 may transmit the frame to the STAK220 in response to the PSHPoll frame (S231). After completing the frame reception, the STAU220 switches to the sleep state to operate.
  • PS-Pol 1 Power Save-Poll
  • the AP 210 When the AP 210 transmits 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). When the AP 210 transmits a beacon frame for the third time, the beacon frame may include a TIM element set to DTIM. However, since the medium is occupied (busy medium) state, 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 STAK220 and that a frame for another STA exists. In this case, the STAK220 may determine that there is no frame to receive, and switch to the sleep state to operate.
  • the AP 210 transmits the frame to the STA after the beacon frame transmission (S232).
  • the AP 210 transmits a beacon frame a fourth time (S214).
  • STAK220 may not obtain the information 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 signaling information for adjusting the wakeup interval value of the STAK220 is included in the beacon frame transmitted by A 210, the wakeup interval value of the STAU220 may be adjusted.
  • STAK220 may be configured to switch the operating state by waking up once every three beacon intervals from switching the operating state for TIM element reception at every beacon interval. Accordingly, the STAK220 cannot obtain 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 STA1 220 may operate by switching to an awake state and acquire a TIM element included in the beacon frame (S224). Since the TIM element is a DTIM indicating that a broadcast frame exists, the STA 220 may receive a broadcast frame transmitted by the AP 210 without transmitting the PS-Poll frame to the AP 210 ( S234). Meanwhile, the wakeup interval set in the STA2 230 may be set in a longer period than the STA 220. Accordingly, the STA2 230 may switch to the awake state and receive the TIM element at a time point S215 at which the A 210 transmits the beacon frame for the fifth time (S241).
  • the A2 230 knows that a frame to be transmitted to the user exists through the TIM element, and may transmit a PS-Poll frame to the AP 210 to request frame transmission (S241a). A 210 may transmit the frame to STA2 230 in response to the PS-Poll frame (S233).
  • the TIM element includes a TIM indicating whether a frame to be transmitted to the STA exists or a DTIM indicating whether a broadcast / multicast frame exists! DTIM can be implemented through the field settings of the TIM element.
  • 10 to 12 are diagrams for describing in detail the operation of the STA that has received the TIM.
  • the STA transitions from a sleep state to an awake state to receive a beacon frame including a TIM from an AP, interprets the received TIM element, and indicates that there is buffered traffic to be transmitted to the AP. Able to know.
  • the STA may transmit a PS-Poll frame to request the AP to transmit a data frame after contending with other STAs for medium access for PS-Poll frame transmission.
  • the AP may transmit the frame to the STA.
  • the STA may receive a data frame and transmit an acknowledgment (ACK) frame to the AP.
  • the STA may then go back to sleep.
  • the AP after the AP receives the PS-Poll frame from the STA, the AP immediately transmits the data frame after a predetermined time (eg, a short inter-frame space (SIFS)). It can work according to the method. 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 deferred response method, which will be described with reference to FIG. 11.
  • a predetermined time eg, a short inter-frame space (SIFS)
  • an operation of receiving a TIM from an AP by switching from a sleep state to an awake state and transmitting a PS ′ Poll frame to the AP through contention is the same as the example of FIG. 10.
  • the AP fails to prepare a data frame during SIFS even after receiving the PS-Poll frame, the AP may transmit an ACK frame to the STA instead of transmitting the data 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.
  • the AP transmits a DTIM.
  • STAs may transition from a sleep state to an awake state to receive a beacon frame containing a DTIM element from the AP.
  • STAs receive multicast / broadcast frames using the received DTIM. It will be appreciated that it will be sent.
  • the AP may transmit data (ie, multicast / broadcast frame) immediately after transmitting a beacon frame including a DTIM without transmitting and receiving a PS-PoU 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.
  • STAs In the power saving mode operating method based on the TIM (or DTIM) protocol described above 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 an AIDCAssociation 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 is.
  • the TIM element according to the existing definition is not suitable for application of an M2M application in which a large number of STAs (eg, more than 2007) may be associated with one AP. If the existing TIM structure is extended as it is, the ⁇ bitmap size is too large to support 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 example of the M2M communication as described above, since the size of the TIM bitmap is expected to be large, but most of the bits have a value of 0, it is expected that a technique for efficiently compressing the bitmap.
  • 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, if only frames to be transmitted to only two STAs having AID values of 10 and 2000 are buffered, The length is 1990, but all values are zero except for 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 may be divided into groups to perform more efficient data transmission.
  • Each group is assigned a designated group ID (GID).
  • GID group ID
  • 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.
  • four GIDs may be represented using the first two bits of the AID bitmap. 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. 13B is a diagram illustrating another example of an AID allocated on a group basis.
  • the 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 have GID 1 on the bitmap.
  • 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 AIDs belonging to 4 may be represented by an offset N3 + 1 and a length N4-N3 + 1.
  • 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 (R).
  • R restricted access window
  • the first beacon interval (or the first R) is a period in which channel access of an STA corresponding to an AID belonging to GID 1 is allowed, and channel access of STAs belonging to another GID is not allowed.
  • the first beacon includes a TIM element for only 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 the STA corresponding to the 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, and accordingly, 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 a particular 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 TIM. That is, the entire AID space may be divided into a plurality of blocks, and only channel access of STA (s) (that is, STAs of a specific group) corresponding to a specific block having a non-zero value may be allowed. Accordingly, the TIM can be divided into small blocks / groups so that the STA can easily maintain the TIM information, and the blocks / groups can be easily managed according to the class, quality of service (QoS), or purpose of the STA.
  • QoS quality of service
  • a two-level tradeoff is illustrated, but a hierarchical TIM may be configured in the form of two or more levels.
  • the entire AID space into multiple page groups, and each page group into multiple blocks.
  • Each block may be divided into a plurality of sub-blocks.
  • the first N1 bits represent a page ID (i.e., PID)
  • the next N2 bits represent a block ID
  • the next N3 bits Represents a sub-blocking ID and may be configured in such a manner that the remaining bits indicate the 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.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining an example of a frame structure used in an IEEE 802.11 system.
  • the Physical Layer Convergence Protocol (PLCP) Packet Data Unit (PPDU) frame format may include a Short Training Field (STF), an LTFCLong Training Field (STF), a SIG (SIGNAL) field, and a Data (Data) field.
  • STF Short Training Field
  • STF LTFCLong Training Field
  • SIGNAL SIGNAL
  • Data Data field.
  • the most basic (eg, non-HKHigh Throughput) PPDU frame format may consist of only L-STF (Legacy-STF), L-LTF (Legacy-LTF), SIG field, and data field.
  • PPDU frame format e.g., HT-mixed format PPDU, HT-green format PPDU, VHKVery High Throughput
  • additional (or other types) STF between the SIG field and the data field LTF and SIG fields may be included.
  • the STF is a signal for signal detection, AGCX Automatic Gain Control, diversity selection, precise time synchronization, etc.
  • the LTF is a signal for channel estimation, frequency error estimation, and the like.
  • the STF and LTF may be referred to as a PCLP preamble, and the PLCP preamble may be referred to as a signal for synchronization and channel estimation of the 0FDM physical layer.
  • the SIG field may include a RATE field and a LENGTH field.
  • the RATE field may include information about modulation and coding rate of data.
  • the LENGTH field may include information about the length of data.
  • the SIG field may include a parity bit, a SIG TAIL bit, and the like.
  • the data field may include a SERVICE field, a PSDl PLCP Service Data Unit), and a PPDU TAIL bit. If necessary, the data field may also include a padding bit. Some bits of the SERVICE field may be used for synchronization of the descrambler at the receiving end.
  • the PSDU may correspond to a MAC PDU (Protocol Data Unit) defined in the MAC layer and may include data generated / used in an upper layer.
  • the PPDU TAIL bit can be used to return the encoder to zero.
  • the padding bit may be used to adjust the length of the data field in a predetermined unit.
  • the MAC header includes a frame control field, a duration ion / ID field, an address field, and the like.
  • the frame control field may include control information required for frame transmission / reception.
  • the duration / ID field may be set to a time for transmitting a corresponding frame.
  • the frame control field of the MAC header may include Protocol Version, Type, Subtype, To DS, From DS, More Fragment, Retry, Power Management, More Data, Protected Frame, and Order subfields.
  • the contents of each subfield of the frame control field may refer to the IEEE 802.11-2012 standard document.
  • the null-data packet (NDP) frame format means a frame format of a type that does not include a data packet. That is, the NDP frame refers to a frame format including only a PLCP header part (ie, STF, LTF, and SIG fields) in the general PPDU format, and not including the rest part (ie, data fields).
  • the NDP frame may be referred to as a short frame format.
  • the STA may perform a scanning process to find an AP.
  • the scanning process includes a passive scanning method and an active scanning method.
  • Passive scanning refers to a process in which an STA finds an AP by receiving a beacon frame transmitted on a channel (rather than transmitting a probe request frame).
  • Active scanning is a method in which an STA broadcasts a probe request frame and the AP, which receives the probe request frame, responds using a probe answering frame.
  • the probe request frame includes an SSID field, and the SSID value may be designated as an ID value of an AP that the STA wants to find.
  • the AP which receives the probe request frame including the SSID field, may respond using the probe answering frame only when it matches the SSID.
  • the probe response frame is transmitted to the STA in a unicast manner.
  • the STA that transmits the probe request frame checks the CCA value in the PHY for a time corresponding to the MinChannelTime value.
  • the CCA value indicates whether the channel is idle or busy. If the CCA result channel is not occupied during MinChannelTime after transmitting the probe request frame, the STA no longer scans the channel.
  • the STA waits to scan the channel for MaxChannelTime.
  • the MinChannelTime value may be given as 5ms and the MaxChannelTime value as 10ms.
  • the STA performs the following operations a) to f) for each channel to be scanned.
  • the ProbeDelay value is a delay (in microseconds) that is used before sending a probe frame during active scanning.
  • An indication primitive is a primitive that informs the local MAC entity that the PLCP has received a valid start of a PPDU containing a valid PLCP header.
  • the basic access procedure refers to a mechanism that determines whether a STA performs a transmission operation using a DCF. For details, refer to section 9.3.4.2 of the IEEE 802.11-2012 document.
  • the C) send a probe request to the broadcast destination address;
  • MLME-SCAN In the probe request frame, MLME-SCAN.
  • SSID and BSSID obtained from the request primitive may be included.
  • the request primitive is a primitive that includes information on a scanning operation request among services provided to the SME by the MLME.
  • MLME-SCAN If there is an SSID list in the request, one or more probe request frames are transmitted.
  • Each probe request frame includes an MLME-SCAN.
  • the BSSID indicated by the request and the SSID indicated by the SSID list are included.
  • FIG. 15 is a diagram exemplarily showing a channel set available to an STA.
  • FIG. 15 exemplarily shows channels available for STA in a 2.4 GHz frequency band.
  • a signal transmitted by the AP serves as an interference signal in channels 3, 4, 5, 7, 8, and 9.
  • the strength of the interference signal is stronger as the channel nearer to channel 6. Accordingly, when the AP and the STA communicate with each other on channel 6, it is very likely that the CCA result values of the STAs on channels 5 and 7 indicate the occupancy state.
  • the first STA that performs scanning transmits a probe request frame on channel 7, and communication is performed between the AP and the second STA on channel 6
  • the first STA waits to scan the corresponding channel (ie, channel 7) by MaxChannelTime rather than MinChannelTime. If there was no CCA result indicating that channel 7 is occupied, the first STA could scan the next channel immediately after transmitting a probe request frame and scanning the channel only for MinChannelTime.
  • an interference signal resulting from communication of another BSS in channel 6 causes the STA performing scanning in channel 7 to perform a scanning operation on the channel for a longer time, as a result, the first STA is unnecessary.
  • the scanning operation is performed on channel 7 for a longer time.
  • the present invention proposes a method for solving the problem of increased scanning time due to the generated interference signal.
  • Scanning may define an STA operation.
  • the STA that has transmitted the probe request frame may be defined to scan the corresponding channel for MaxChannelTime.
  • the STA scans another channel after setting its NAV to zero.
  • the STA may be defined as performing the following operations a) to f) for each channel to be scanned.
  • the operations a) to d) and f) are performed in the same manner, and e) is modified. That is, in the a) to f) schemes of the existing active scanning scheme, it can be understood that the e) operation is replaced by the following e ') operation.
  • the e ') operation proposed in the present invention is as follows.
  • a PMD a Vindication primitive indicating that the channel is occupied before the ProbeTimer reaches the MinChannelTime value—if not detected, returns NAV.
  • MaxChannelTime value When the MaxChannelTime value is reached, all received probe responses are processed.
  • the indication primitive when generated by a Physical Medium Dependent (PMD) entity, is a primitive that informs the PLCP layer that the receiver has obtained a PN code and that the data is being demodulated. Table 1 below shows
  • This primitive which is generated by the PMD, shall indicate to the PLCP layer that the receiver has acquired (locked) the PN code and data are being demodulated.
  • the PMD_CS (carrier sense) primitive in conjunct ion with PMD_ED provides CCA status through the PLCP layer PHY— CCA primitive.
  • PMD_CS indicates a binary status of ENABLED or DISABLED.
  • PMD_CS shall be ENABLED when the correlator SQ indicated in PMD_SQ is greater than the CS_THRESH0LD parameter.
  • PMD ⁇ CS shall be DISABLED when the PMD_SQ falls below the correlation threshold.
  • This primitive shall be generated by the PHY when the DSSS PHY is receiving a PPDU and the PN code has been acquired.
  • This indicator shall be provided to the PLCP for forwarding to the MAC entity for information purposes through the PHY-CCA indicator.
  • This parameter shall indicate that the RF medium is busy and occupied by a DSSS PHY signal. The DSSS PHY should not be placed into the transmit state when PMD_CS is ENABLED.
  • PMELCS indicating that the medium is occupied only when the STA supports CCA Mode 2 or CCA Mode 3 and detects a valid Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) signal.
  • DSSS Direct Sequence Spread Spectrum
  • An indication (busy) primitive is called.
  • CCA Mode 1 is defined as related to energy detection above the threshold, and CCA will report that the medium is occupied if any energy above the EEKEnergy Detection threshold is detected.
  • CCA Mode 2 is defined for carrier sensing (CS) only, and CCA will report that the medium is occupied only if a DSSS signal is detected (which may be above or below the ED threshold).
  • CCA Mode 3 is defined as the simultaneous application of energy detection and CS above the threshold, and CCA will report that the medium is occupied when a DSSS signal above the ED threshold is detected.
  • the STA when the STA supports CCA Mode 2 or CCA Mode 3, according to the active scanning scheme proposed by the present invention, in the STA that transmits the probe request frame, it is determined that the medium is occupied before MinChannelTime expires. PMD_CS to indicate. If the indication (busy) primitive is not detected, the STA may stop scanning in the current channel and move to another channel to perform scanning.
  • an active scanning process using the technique proposed in the present invention may be defined as follows. Compared to the a) to 0 schemes of the conventional active scanning scheme described above, In the active scanning scheme proposed in the present invention, a) to d) and n operations are performed equally, but e) modification of equality. That is, in the a) to f) schemes of the existing active scanning scheme, it can be understood that the e) operation is replaced by the following e '') operation.
  • the e '') operation proposed in the present invention is as follows.
  • Table 2 below shows PHY—RXSTART. An example of the definition of an indication primitive is shown. For details, refer to the IEEE 802.11-2012 standard document.
  • This primitive is an indication by the PHY to the local MAC entity that the
  • PLCP has received a valid start of a PPDU, including a valid PLCP header.
  • the primitive provides the following parameter :
  • the RXVECTOR represents a list of parameters that the PHY provides the local
  • PSDU data bit in the received frame The required parameters are listed in
  • This primitive is generated by the local PHY entity to the MAC sublayer when the PHY has successful ly validated the PLCP header at the start of a new PPDU.
  • the PHY After generating a PHYRXSTART. i nd i cat i on primitive, the PHY is expected to maintain physical medium busy status (not generating a PHY— CCA.indi cat ion (IDLE) primitive) during the period required by that PHY to transfer a frame of the indicated LENGTH at the indicated DATARATE. This physical medium busy condition should be maintained even if a PHY ⁇ RXEND. indi cat ion (CarrierLost) or a PHYRXEND. indicat ion (Format-Violat ion) primitive is generated by the PHY prior to the end of this period.
  • the STA does not support CCA Mode 2 or CCA Mode 3, according to the active scanning scheme proposed by the present invention, in the STA that transmits the probe request frame, PHY-RXSTART before MinChannelTime expires. If the indicat km primitive is not received, the STA may stop scanning in the current channel and move to another channel to perform scanning.
  • the PMD_CS indicates that the media is occupied, whereas ProbeTimer must wait until the ProbeTimer reaches MaxChannelTime when the media is occupied.
  • indication busy
  • PHY-XSTART indicating that a primitive was detected or a valid preamble was detected. Only when the indication is received, the MaxChannelTime is waited. Otherwise, only the MinChannelTitne can be waited and scanning can be performed on the next channel, thereby reducing the total time required for scanning.
  • the examples of the present invention are directed to reducing the time required for scanning on an individual channel, the examples of the present invention described below are performed by the STA to perform scanning by transmitting a probe request frame over a wideband. By reducing the number of attempts, the solution is to reduce the power required for the entire scanning process.
  • the STA broadcasts a probe request frame for each channel and waits for a probe answering frame.
  • a probe request frame transmitted by an STA is transmitted with a channel bandwidth that all APs can receive.
  • the BSS may support a channel bandwidth of 1 MHz, 2 MHz ⁇ 4 MHz, 8 MHz, or 16 GHz z. . Assuming that all APs can receive transmissions of lfflz and 2 MHz channel widths, the STA can transmit probe request frames using 1 MHz and 2 ms z channel bandwidths.
  • the channel bandwidth of the probe request frame transmitted by the STA may be equal to the highest bandwidth among channel bandwidths commonly supported by all APs.
  • the AP may be assumed that there are a plurality of channel widths supported by the AP (or channel widths that the AP can receive). For example, it may be assumed that the AP supports the first channel width and the second channel width. If the AP receives a probe request frame at the first channel width from the STA (for example, when receiving a probe request frame at a 1 MHz PPDU), the probe response frame transmitted by the AP should be transmitted at the first channel width. (E.g., a probe answer frame must be transmitted in a 1 MHz PPDU).
  • the probe response frame transmitted by the AP may be the first channel width.
  • Must be sent e.g., a probe answer frame must be sent in a 2MHz PPDU.
  • the AP when the AP receives the probe request frame in the second channel width, it means that the probe response frame cannot be transmitted in the first channel width. Similarly, when the AP receives the probe request frame in the first channel width, it means that the probe ACK frame is not transmitted in the second channel width.
  • the reason for limiting the channel width of the probe grand answer frame in the same manner as the channel width of the probe request frame is as follows. For example, if the STA transmits a probe request frame with a 1 MHz channel width that is narrower than 2 MHz when the STA transmits a probe request frame at a 2 MHz channel width, two different APs probe with a different 1 MHz channel width.
  • the answer frame can be transmitted at the same time.
  • the STA since the STA does not receive the probe response frame transmitted by the AP at the same time, in order to prevent such a problem in the present invention, in order to prevent this problem, the STA restricts the channel width of the probe response frame to equal the channel width of the probe request frame. Suggest that.
  • the AP may inform the STA of information about a 1 MHz channel that the AP is serving. Accordingly, when the STA performing the scanning associates with the corresponding AP, the association request / answer frame may be allowed to be transmitted / received in a 1 ⁇ z PPDU. If the probe response frame transmitted in the 2MHz PPDU does not include any information on where the 1 z channel of the corresponding AP is located, The STA cannot use the 1MHz PPDU when transmitting an association request frame to the AP, and must use only the 2MHz PPDU.
  • the present invention proposes to include information (particularly, location information) about a Hz channel in which the AP is serving in a frame control (FC) field of a probe response frame transmitted by the AP.
  • FC frame control
  • 16 is a diagram illustrating an exemplary format of a probe answer frame.
  • the FC field of the probe gender answer frame may include one or more of the subfields shown in FIG. 17.
  • a DA (Desti nation Address) field is set to a value indicating a destination address
  • a SACSource Address field is set to a value indicating a source address
  • the Timestamp field is set to a value of 4 Least Significant Bytes (LSBs) of a TSF Timing Synchronization Function (TSF) timer value of an STA (for example, an AP STA) that transmits a probe answer frame.
  • LSBs Least Significant Bytes
  • TSF Timing Synchronization Function
  • the Change Sequence field is set to an initial value of 0 and is set to a value increasing by 1 when a significant update of system information occurs.
  • the Next Target Beacon Transmission Time (TBTT) field may be set to 3 Most Significant Bytes (MSBs) of 4 LSBs of the next TBTT value.
  • the next TBTT field may be included as optional.
  • the compressed SSKXCompressed SSID) field is set to a 32-bit CRCCCyclic Redundancy Check) value of the full SSID of the AP. If it is required to include the entire SSID in the probe answer frame, the entire SSID field may be included in the Optional IEs part.
  • the Access Network Options field specifies an access network characteristic of an AP that the STA wants to find or to receive a response from. Accordingly, only a network (or AP) supporting the corresponding feature or the corresponding service may answer the probe request frame.
  • the access network option field may optionally be included.
  • the frame control (FC) field of the probe answering frame may include information indicating a position of a channel having a size of a first channel width (eg, 1 MHz) of the BSS.
  • a channel having a first channel width (e.g., 1 ⁇ z) size may be placed on the upper side or the lower side of a channel having a second channel width (e.g. 2 MHz) size.
  • Information indicating whether or not the location can be included in the FC field.
  • the FC field may include one or more of a next TBTT presence field, a full SSID presence field, an interworking presence field, a BSS bandwidth field, and a security field.
  • a combination of one or more of these fields or a new field other than these fields may be used to indicate information indicating the location of the 1 MHz channel of the BSS.
  • next ⁇ field is included in the probe answering frame, the next ⁇ present field is set to 1, otherwise it is set to 0.
  • the full SSID present field may indicate whether full SSID information or compressed SSID information is included in a probe answer frame. If the total SSID present field is set to 1, it indicates that all SSID information is included in the probe answering frame. If it is set to 0, it indicates that the compressed SSID information is included in the probe answering frame.
  • the interworking presence field is set to 1 if the access network option field is present in the probe answering frame, and is set to 0 otherwise.
  • the security field is set to 1 if the AP is an RSNA AP, and set to 0 otherwise.
  • the BSS Bandwidth field indicates information on a current operating bandwidth of the BSS.
  • the position of a channel having a size of a first channel width may be indicated using a BSS bandwidth field as shown in Table 3 below.
  • the location of a channel having a size of a first channel width is indicated using a BSS bandwidth field, but the scope of the present invention is not limited thereto.
  • a channel having a size of a first channel width (eg, 1 MHz) that is being serviced by an AP using a frame control (FC) field of a probe answering frame is set to a second channel width (eg, 2 z).
  • the STA may be informed whether it is located on the upper side or the lower side on the channel of size). Accordingly, after the STA transmits / receives a probe request / answer frame in the 2 z channel width, the STA can clearly know the position of the 1 MHz channel of the corresponding AP (or BSS). Accordingly, the STA requests the association request in the 1 MHz channel width. Send / receive a response frame.
  • the STA may transmit a probe request frame to the AP.
  • the probe request frame may be transmitted in a frame having a first channel width (eg, 1 MHz) or a frame having a second channel width (eg, 2 MHz).
  • the STA transmits a probe request frame and sets ProbeTimer to 0, the STA indicates that the medium is occupied.
  • the AP determining that the probe request frame is to be answered may transmit a probe response frame to the STA.
  • the probe answering frame transmitted by the AP is transmitted in the same channel width as the channel width in which the probe request frame received from the STA is transmitted.
  • the probe answer frame is transmitted in the first channel width. That is, when the probe request frame is received in the first channel width, it is not allowed to transmit the probe male answer frame in the second channel width.
  • the probe answer frame is transmitted in the second channel width. That is, when the probe request frame is received in the second channel width, the probe response frame is not allowed to be transmitted in the first channel width.
  • the probe answering frame may further include information about a position of a channel having a size of the first channel width (when the first channel width is narrower than the width of the second channel).
  • information indicating whether the 1 MHz channel is located on the 2 z channel may be a probe response frame (eg, , FC field of the probe answering frame).
  • the example method illustrated in FIG. 18 is represented by a series of operations for simplicity of description, but it is not intended to limit the order in which the steps are performed, and each step may be simultaneously or different if necessary. It may be performed in order. In addition, not all the steps illustrated in FIG. 18 are necessary to implement the method proposed by the present invention. In the method of the present invention illustrated in FIG. 18, the foregoing descriptions of the various embodiments of the present invention may be applied independently, or two or more embodiments may be simultaneously applied.
  • FIG. 19 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 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, for example, may implement a physical layer in accordance with the IEEE 802 system.
  • the processors 11 and 21 may be connected to the transceivers 13 and 23 to implement a physical layer and / or a MAC layer according to the IEEE 802 system.
  • Processors 11 and 21 may be configured to perform operations in accordance with various embodiments of the invention described above.
  • the modules for implementing the operations of the AP and the STA according to various embodiments of the present invention described above may be stored in the memories 12 and 22 and executed by the processors 11 and 21.
  • the memories 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.
  • the AP 10 of FIG. 19 may be configured to support scanning of the STA 20.
  • the AP (IO) may support the first and second channel widths.
  • the processor 11 may be configured to receive a probe request frame using the transceiver 13 from the STA 20 in the first channel width or the second channel width.
  • the processor 11 may be configured to transmit a probe answer frame that responds to the probe request frame to the STA 20 using the transceiver 13.
  • the channel width through which the probe male-answer frame is transmitted may be the same as the channel width through which the probe request frame is received.
  • the STA 20 of FIG. 19 may be configured to perform scanning.
  • the processor 21 may be configured to transmit a probe request frame using the transceiver 23 to the AP 10 supporting the first and second channel widths in the first channel width or the second channel width. Can be.
  • the processor 21 may be configured to receive a probe answer frame in response to the probe request frame from the AP 10 using the transceiver 23.
  • the channel width through which the probe male-answer frame is transmitted may be the same as the channel width through which the probe request frame is received.
  • the detailed configuration of the AP 10 and the ST / 20 of FIG. 19 may be implemented such that the matters described in the above-described various embodiments of the present invention may be independently applied or two or more embodiments may be simultaneously applied. The description is omitted for clarity.
  • embodiments of the present invention can 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 ASICs Application Specific Integrated Circuits (DSPs), DSPs Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), Programmable Logic Devices (PLDs), Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • DSPs Application Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable Logic Devices
  • FPGAs Field Programmable Gate Arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of modules, procedures, or functions that perform 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

본 발명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 상세하게는 무선랜 시스템에서 개선된 스캐닝 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선랜 시스템에서 액세스 포인트(AP)가 스테이션(STA)의 스캐닝을 지원하는 방법은, 제 1 채널 폭 및 제 2 채널 폭을 지원하는 AP에 의해서, 상기 STA으로부터 상기 제 1 채널 폭 또는 상기 제 2 채널 폭에서 프로브 요청 프레임을 수신하는 단계; 및 상기 프로브 요청 프레임에 응답하는 프로브 응답 프레임을 상기 STA에게 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 프로브 요청 프레임이 상기 제 1 채널 폭에서 수신된 경우, 상기 프로브 응답 프레임은 상기 제 1 채널 폭에서 전송될 수 있다. 상기 프로브 요청 프레임이 상기 제 2 채널 폭에서 수신된 경우, 상기 프로브 응답 프레임은 상기 제 2 채널 폭에서 전송될 수 있다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
무선랜 시스템에서 개선된 스캐닝 방법 방법 및 장치
【기술분야】
[1] 이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로， 보다 구체적으로는 무선랜 시스템에서 개선된 스캐닝 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 지적되어은 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 최근의 기술 표준에서는 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고， 무선 네트워크의 운영 거리를 확장한 시스템이 도입되었다. 예를 들어， IEEE 802.11η에서는 데이터 처리 속도가 최대 540Mbps 이상인 고처리율 (High Throughput； HT)을 지원하며， 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다증 안테나를 사용하는 MIMC Multiple Inputs and Multiple Outputs) 기술의 적용이 도입되었다.
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
[4] 차세대 통신 기술로서 M2M(Machine_to-Machine) 통신 기술이 논의되고 있다. IEEE 802.11 WLAN 시스템에서도 M2M 통신을 지원하기 위한 기술 표준이 IEEE 802.11ah로서 개발되고 있다. M2M통신에서는 매우 많은 기기가 존재하는 환경에서 가끔씩 적은 양의 데이터를 저속으로 통신하는 시나리오를 고려할 수 있다.
[5] 본 발명에서는 스캐닝을 수행하는 장치의 전력 소모를 최소화하는 개선된 스캐닝 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[6] 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】
[7] 상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선랜 시스템에서 액세스 포인트 (AP)가 스테이션 (STA)의 스캐닝을 지원하는 방법은， 제 1 채널 폭 및 제 2 채널 폭을 지원하는 AP에 의해서， 상기 STA으로부터 상기 제 1 채널 폭 또는 상기 제 2 채널 폭에서 프로브 요청 프레임올 수신하는 단계; 및 상기 프로브 요청 프레임에 응답하는 프로브 웅답 프레임을 상기 STA에게 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 프로브 요청 프레임이 상기 제 1 채널 폭에서 수신된 경우， 상기 프로브 웅답 프레임은 상기 제 1 채널 폭에서 전송될 수 있다. 상기 프로브 요청 프레임이 상기 제 2 채널 폭에서 수신된 경우, 상기 프로브 웅답 프레임은 상기 제 2 채널 폭에서 전송될 수 있다.
[8] 상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선랜 시스템에서 스테이션 (STA)이 스캐닝을 수행하는 방법은， 제 1 채널 폭 및 제 2 채널 폭을 지원하는 액세스 포인트 (AP)로, 상기 제 1 채널 폭 또는 상기 제 2 채널 폭에서 프로브 요청 프레임을 전송하는 단계; 및 상기 프로브 요청 프레임에 웅답하는 프로브 웅답 프레임을 상기 AP로부터 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 프로브 요청 프레임이 상기 제 1 채널 폭에서 전송된 경우, 상기 프로브 웅답 프레임은 상기 제 1 채널 폭에서 수신될 수 있다. 상기 프로브 요청 프레임이 상기 제 2 채널 폭에서 전송된 경우， 상기 프로브 웅답 프레임은 상기 제 2 채널 폭에서 수신될 수 있다.
[9] 상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선랜 시스템에서 스테이션 (STA)의 스캐닝을 지원하는 액세스 포인트 (AP) 장치는, 송수신기; 및 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 AP 장치는 제 1 채널 폭 및 제 2 채널 폭을 지원할 수 있다. 상기 프로세서는， 상기 STA으로부터 상기 제 1 채널 폭 또는 상기 제 2 채널 폭에서 프로브 요청 프레임을 상기 송수신기를 이용하여 수신하고; 상기 프로브 요청 프레임에 웅답하는 프로브 웅답 프레임을 상기 송수신기를 이용하여 상기 STA에게 전송하도록 설정될 수 있다. 상기 프로브 요청 프레임이 상기 제 1 채널 폭에서 수신된 경우， 상기 프로브 웅답 프레임은 상기 제 1 채널 폭에서 전송될 수 있다. 상기 프로브 요청 프레임이 상기 쩨 2 채널 폭에서 수신된 경우, 상기 프로브 응답 프레임은 상기 제 2 채널 폭에서 전송될 수 있다. [10] 상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선랜 시스템에서 스캐닝을 수행하는 스테이션 (STA) 장치는， 송수신기; 및 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는, 제 1 채널 폭 및 제 2 채널 폭을 지원하는 액세스 포인트 (AP)로， 상기 제 1 채널 폭 또는 상기 제 2 채널 폭에서 프로브 요청 프레임을 상기 송수신기를 이용하여 전송하고; 상기 프로브 요청 프레임에 웅답하는 프로브 웅답 프레임을 상기 AP로부터 상기 송수신기를 이용하여 수신하도록 설정될 수 있다ᅳ 상기 프로브 요청 프레임이 상기 제 1 채널 폭에서 전송된 경우， 상기 프로브 웅답 프레임은 상기 제 1 채널 폭에서 수신될 수 있다. 상기 프로브 요청 프레임이 상기 제 2 채널 폭에서 전송된 경우， 상기 프로브 웅답 프레임은 상기 제 2 채널 폭에서 수신될 수 있다.
[11] 상기 본 발명에 따른 실시예들에 있어서 이하의 사항이 공통으로 적용될 수 있다.
[12] 상기 프로브 요청 프레임이 상기 제 2 채널 폭에서 수신된 경우， 상기 프로브 웅답 프레임이 상기 제 1 채널 폭에서 전송되는 것은 허용되지 않을 수 있다.
[13] 상기 프로브 요청 프레임이 상기 제 1 채널 폭에서 수신된 경우， 상기 프로브 웅답 프레임이 상기 제 2 채널 폭에서 전송되는 것은 허용되지 않을 수 있다.
[14] 상기 프로브 웅답 프레임은 상기 제 1 채널 폭의 크기를 가지는 채널의 위치에 대한 정보를 포함할 수 있다.
[15] 상기 제 1 채널 폭의 크기를 가지는 채널의 위치에 대한 정보는, 상기 제 2 채널 폭의 크기를 가지는 채널의 낮은 쪽 (lower side)에 상기 제 1 채널 폭의 크기를 가지는 채널이 위치하는 것을 나타낼 수 있다.
[16] 상기 제 1 채널 폭의 크기를 가지는 채널의 위치에 대한 정보는， 상기 제 2 채널 폭의 크기를 가지는 채널의 높은 쪽 (upper side)에 상기 제 1 채널 폭의 크기를 가지는 채널이 위치하는 것을 나타낼 수 있다.
[17] 상기 제 1 채널 폭의 크기를 가지는 채널의 위치에 대한 정보는, 상기 프로브 웅답 프레임의 프레임 제어 (FC) 필드 내에 포함될 수 있다.
[18] 상기 제 1 채널 폭은 상기 제 2 채널 폭에 비하여 좁을 수 있다.
[19] 상기 제 1 채널 폭은 MHz 크기이고， 상기 제 2 채널 폭은 2腿 z 크기일 수 있다. [20] 본 발명에 대하여 전술한 일반적인 설명과 후술하는 상세한 설명은 예시적인 것이며， 청구항 기재 발명에 대한 추가적인 설명을 위한 것이다.
【유리한 효과】
[21] 본 발명에 따르면 스캐닝을 수행하는 장치의 전력 소모를 최소화하는 개선된 스캐닝 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
[22] 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다론 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 【도면의 간단한 설명】
[23] 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.
[24] 도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
[25] 도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
[26] 도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 또 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
[27] 도 4는 무선랜 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
[28] 도 5는 무선랜 시스템에서의 링크 셋업 과정을 설명하기 위한 도면이다.
[29] 도 6은 백오프 과정을 설명하기 위한 도면이다.
[30] 도 7은 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명을 위한 도면이다.
[31] 도 8은 RTS와 CTS를 설명하기 위한 도면이다.
[32] 도 9는 전력 관리 동작을 설명하기 위한 도면이다.
[33] 도 10 내지 도 12는 TIM을 수신한 STA의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다. 、.
[34] 도 13은 그룹 기반 AID에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
[35] 도 14는 IEEE 802.11 시스템에서 사용되는 프레임 구조의 일례를 설명하기 위한 도면이다,
[36] 도 15는 2.4GHz 주파수 대역에서 STA아 사용가능한 채널 세트를 예시적으로 나타내는도면이다. [37] 도 16은 프로브응답프레임의 예시적인 포맷을 나타내는도면이다.
[38] 도 17은 프로브 응답 프레임의 프레임 제어 필드의 예시적인 포맷을 나타내는 도면이다.
[39] 도 18은본 발명의 일례에 따른스캐닝 방법을설명하기 위한도면이다.
[40] 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
【발명의 실시를 위한 형태】
[41] 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.
[42] 이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들올 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 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 대웅하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
[43] 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.
[44] 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.
[45] 본 발명의 실시예들은 무선 액세스 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 증 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉， 본 발명의 실시예들 증 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.
[46] 이하의 기술은 CDMACCode Division Multiple Access), FDMA( Frequency Division Multiple Access) , TDMA(Time Division Multiple Access) , 0FDMA( Orthogonal Frequency Division Multiple Access) , SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선 액세스 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA Umversal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술 (radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile commun i cat i ons ) / GPRS (Gener a 1 Packet Radio Service )/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. 0FDMA는 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.
[47] WLAN시스템의 구조
[48] 도 1 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
[49] 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 된다.
[50] IEEE 802.11 LAN에서 가장 기본적인 타입의 BSS는 독립적인 BSS( Independent BSS; IBSS)이다. 예를 들어, IBSS는 2 개의 STA만으로 구성된 최소의 형태를 가질 수 있다ᅳ 또한， 가장 단순한 형태이고 다른 구성요소들이 생략되어 있는 도 1 의 BSSCBSSl 또는 BSS2)가 IBSS의 대표적인 예시에 해당할 수 있다. 이러한 구성은 STA들이 직접 통신할 수 있는 경우에 가능하다. 또한， 이러한 형태의 LAN은 미리 계획되어서 구성되는 것이 아니라 LAN이 필요한 경우에 구성될 수 있으며， 이를 애드-혹 (ad-hoc) 네트워크라고 청할 수도 있다.
[51] STA의 켜지거나 꺼짐， STA이 BSS 영역에 들어오거나 나감 등에 의해서， BSS에서의 STA의 멤버십이 동적으로 변경될 수 있다. BSS의 ¾τ버가 되기 위해서는, STA은 동기화 과정을 이용하여 BSS에 조인할 수 있다. BSS 기반구조의 모든 서비스에 액세스하기 위해서는, STA은 BSS에 연관 (associated)되어야 한다. 이러한 연관 (association)은 동적으로 설정될 수 있고， 분배시스템서비스 (Distribution System Service; DSS)의 이용을 포함할 수 있다.
[52] 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.
[53] LAN에서 직접적인 스테이션-대 -스테이션의 거리는 PHY성능에 의해서 제한될 수 있다. 어떠한 경우에는 이러한 거리의 한계가 층분할 수도 있지만, 경우에 따라서는 보다 먼 거리의 스테이션 간의 통신이 필요할 수도 있다. 확장된 커버리지를 지원하기 위해서 분배시스템 (DS)이 구성될 수 있다.
[54] 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.
[55] 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 논리적 매체는 상이한 목적을 위해서 사용되며， 상이한 구성요소에 의해서 사용된다. IEEE 802.11 표준의 정의에서는 이러한 매체들이 동일한 것으로 제한하지도 않고 상이한 것으로 제한하지도 않는다. 이와 같이 복수개의 매체들이 논리적으로 상이하다는 점에서, IEEE 802.11 LAN 구조 (DS 구조 또는 다른 네트워크 구조)의 유연성이 설명될 수 있다. 즉， IEEE 802.11 LAN 구조는 다양하게 구현될 수 있으며， 각각의 구현예의 물리적인 특성에 의해서 독립적으로 해당 LAN구조가특정될 수 있다. [56] DS는 복수개의 BSS들의 끊김 없는 (seamless) 통합을 제공하고 목적지로의 어드레스를 다루는 데에 필요한 논리적 서비스들을 제공함으로씨 이동 기기를 지원할 수 있다.
[57] AP 는, 연관된 STA들에 대해서 WM을 통해서 DS 로의 액세스를 가능하게 하고 STA 기능성을 가지는 엔티티 (entity)를 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 엔티티이다. 丽 상에서의 통신을 위해 AP 에 의해서 사용되는 어드레스와 DSM 상에서의 통신을 위해 AP 에 의해서 사용되는 어드레스는 반드시 동일할 필요는 없다.
[58] AP에 연관된 STA들 중의 하나로부터 그 AP의 STA 어드레스로 전송되는 데이터는， 항상 비제어 포트 (uncontrolled port)에서 수신되고 IEEE 802. IX 포트 액세스 엔티티에 의해서 처리될 수 있다. 또한， 제어 포트 (controlled port)가 인증되면 전송 데이터 (또는 프레임)는 DS로 전달될 수 있다.
[59] 도 3 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 또 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 3 에서는 도 2 의 구조에 추가적으로 넓은 커버리지를 제공하기 위한 확장된 서비스 세트 (Extended Service Set; ESS)를 개념적으로 나타낸다.
[60] 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 있다. 그러나， 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.
[61] IEEE 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 형태이다. 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 네트워크가 존재하는 위치에 애드—혹 네트워크가 동작하는 경우나， 상이한 기관 (organizations)에 의해서 물리적으로 중첩되는 IEEE 802.11 네트워크들이 구성되는 경우나， 동일한 위치에서 2 이상의 상이한 액세스 및 보안 정책이 필요한 경우 등에서의 ESS 네트워크 형태에 해당할 수 있다.
[62] 도 4 는 무선랜 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 4 에서는 DS를 포함하는 기반 구조 BSS 의 일례가 도시된다. .
[63] 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-AP) STA을 포함한다. Non-AP STA은 랩탑 컴퓨터, 이동 전화기와 같이 일반적으로 사용자가 직접 다루는 기기에 해당한다. 도 4 의 예시에서 STAl, STA3, STA4는 non-AP STA에 해당하고， STA2 및 STA5 는 AP STA 에 해당한다.
[64] 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.
[65] 계층 구조
[66] 무선랜 시스템에서 동작하는 STA의 동작은 계층 (layer) 구조의 관점에서 설명할 수 있다. 장치 구성의 측면에서 계층 구조는 프로세서에 의해서 구현될 수 있다. STA는 복수개의 계층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어， 802.11 표준문서에서 다루는 계층 구조는 주로 DL Data Link Layer) 상의 MAC 서브계층 (sublayer) 및 물리 (PHY) 계층이다. PHY은 PLCHPhysical Layer Convergence Procedure) 개체， PMD( Physical Medium Dependent) 개체 등을 포함할 수 있다. MAC 서브계층 및 PHY은 각각 MLME(MAC sublayer Management Entity) 및 PLME( (Physical Layer Management Entity)라고 칭하여지는 관리 개체들을 개념적으로 포함한다. 이러한 개체들은 계층 관리 기능이 작동하는 계층 관리 서비스 인터페이스를 제공한다. [67] 정확한 MAC 동작을 제공하기 위해서， SME(Station Management Entity) 가 각각의 STA 내에 존재한다. SME는， 별도의 관리 플레인 내에 존재하거나 또는 따로 떨어져 (off to the side) 있는 것으로 보일 수 있는, 계층 독립적인 개체이다. SME의 정확한 기능들은 본 문서에서 구체적으로 설명하지 않지만， 일반적으로는 다양한 계층 관리 개체 (LME)들로부터 계충-종속적인 상태를 수집하고， 계층 -특정 파라미터들의 값을 유사하게 설정하는 등의 기능을 담당하는 것으로 보일 수 있다. SME는 일반적으로 일반 시스템 관리 개체를 대표하여 (on behalf of) 이러한 기능들을 수행하고, 표준 관리 프로토콜을 구현할 수 있다.
[68] 전술한 개체들은 다양한 방식으로 상호작용한다. 예를 들어， 개체들 간에는 GET/SET 프리머티브 (primitive)들을 교환 (exchange)함으로써 상호작용할 수 있다. 프리머티브는 특정 목적에 관련된 요소 (element)나 파라미터들의 세트를 의미한다. XX-GET. request 프리머티브는 주어진 MIB attribute (관리 정보 기반 속성 정보)의 값을 요청하기 위해 사용된다. XX-GET. confirm 프리머티브는， Status가 "성공''인 경우에는 적절한 MIB 속성 정보 값을 리턴하고， 그렇지 않으면 Status 필드에서 에러 지시를 리턴하기 위해 사용된다. XX-SET. request 프리머티브는 지시된 MIB 속성이 주어진 값으로 설정되도록 요청하기 위해 사용된다. 상기 MIB 속성이 특정 동작을 의미하는 경우， 이는 해당 동작이 수행되는 것을 요청하는 것이다. 그리고， XX-SET. confirm 프리머티브는 status가 "성공 "인 경우에 지시된 MIB 속성이 요청된 값으로 설정되었음을 확인하여 주고， 그렇지 않으면 status 필드에 에러 조건을 리턴하기 위해 사용된다. MIB 속성이 특정 동작을 의미하는 경우， 이는 해당 동작이 수행되었음을 확인하여 준다.
[69] 또한， MLME 및 SME는 다양한 MLMELGET/SET프리머티브들을 MLME_SAP( Service Access Point)을 통하여 교환할 수 있다. 또한， 다양한 PLME_GET/SET 프리머티브들이， PLME_SAP을 통해서 PLME와 SME 사이에서 교환될 수 있고， MLME- PLME_SAP을 통해서 MLME와 PLME사이에서 교환될 수 있다.
[70] 링크 셋업 과정
[71] 도 5는 일반적인 링크 셋업 (link setup) 과정올 설명하기 위한 도면이다.
[72] 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 한다. 링크 셋업 과정을 세션 개시 과정， 세션 셋업 과정이라고도 칭할 수 있다. 또한, 링크 셋업 과정의 발견， 인증， 연관， 보안 설정의 과정을 통칭하여 연관 과정이라고 칭할 수도 있다.
[73] 도 5를 참조하여 예시적인 링크 셋업 과정에 대해서 설명한다.
[74] 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 한다. STA은 무선 네트워크에 참여하기 전에 호환 가능한 네트워크를 식별하여야 하는데， 특정 영역에 존재하는 네트워크 식별과정을 스캐닝이라고 한다.
[75] 스캐닝 방식에는 능동적 스캐닝 (active scanning)과 수동적 스캐닝 (passive scanning)0] 있다.
[76] 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 응답을 기다린다. 웅답자 (responder)는 프로브 요청 프레임을 전송한 STA에게 프로브 요청 프레임에 대한 응답으로 프로브 웅답 프레임 (probe response frame)을 전송한다. 여기에서， 웅답자는 스캐닝되고 있는 채널의 BSS에서 마지막으로 비콘 프레임 (beacon frame)을 전송한 STA일 수 있다. BSS에서는 AP가 비콘 프레임을 전송하므로 AP가 웅답자가 되며， IBSS에서는 1BSS 내의 STA들이 돌아가면서 비콘 프레임을 전송하므로 웅답자가 일정하지 않다. 예를 들어， 1번 채널에서 프로브 요청 프레임을 전송하고 1번 채널에서 프로브 웅답 프레임을 수신한 STA은， 수신한 프로브 웅답 프레임에 포함된 BSS 관련 정보를 저장하고 다음 채널 (예를 들어， 2번 채널)로 이동하여 둥일한 방법으로 스캐닝 (즉， 2번 채널 상에서 프로브 요청 /응답 송수신)을 수행할 수 있다.
[77] 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 전송한다. 스캐닝을 수행하는 STA은 비콘 프레임을 수신하면 비콘 프레임에 포함된 BSS에 대한 정보를 저장하고 다른 채널로 이동하면서 각 채널에서 비콘 프레임 정보를 기록한다. 비콘 프레임을 수신한 STA은, 수신한 비콘 프레임에 포함된 BSS 관련 정보를 저장하고 다음 채널로 이동하여 동일한 방법으로 다음 채널에서 스캐닝을 수행할 수 있다.
[78] 능동적 스캐닝과 수동적 스캐닝을 비교하면， 능동적 스캐닝이 수등적 스캐닝보다 딜레이 (delay) 및 전력 소모가 작은 장점이 있다.
[79] 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 칭할수 있다.
[80] 인증 과정은 STA이 인증 요청 프레임 (authentication request frame)을 AP에게 전송하고， 이에 웅답하여 AP가 인증 웅답 프레임 (authentication response frame)을 STA에게 전송하는 과정을 포함한다. 인증 요청 /웅답에 사용되는 인증 프레임 (authentication frame)은 관리 프레임에 해당한다.
[81] 인증 프레임은 인증 알고리즘 번호 (authentication algorithm number), 인증 트랜책션 시퀀스 번호 (authentication transaction sequence number ) , 상태 코드 (status code) , 검문 텍스트 (chal lenge text) , RSN(Robust Security Network) , 유한 순환 그룹 (Finite Cyclic Group) 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이는 인증 요청 /웅답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며， 다른 정보로 대체되거나， 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.
[82] 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 응답 프레임을 통하여 STA에게 제공할 수 있다.
[83] STA이 성공적으로 인증된 후에， 단계 S530에서 연관 과정이 수행될 수 있다. 연관 과정은 STA이 연관 요청 프레임 (association request frame)을 AP에게 전송하고, 이에 응답하여 AP가 연관 응답 프레임 (association response frame)을 STA에게 전송하는 과정을 포함한다.
[84] 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 클래스 (supported operating classes), TIM 방송 요청 (Traffic Indication Map Broadcast request) , 상호동작 ( interworking) 서비스 능력 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
[85] 예를 들어， 연관 응답 프레임은 다양한 능력에 관련된 정보, 상태 코드， AID(Association ID), 지원 레이트, EDCA( Enhanced Distributed Channel Access) 파라미터 세트, RCPKReceived Channel Power Indicator), RSNI (Received Signal to Noise Indicator), 이동성 도메인， 타임아웃 간격 (연관 컴백 시간 (association comeback time)), 중첩 (over lapping) BSS 스캔 파라미터， TIM 방송 웅답， QoS 맵 등의 정보를 포함할 수 있다.
[86] 이는 연관 요청 /웅답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며， 다른 정보로 대체되거나， 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.
[87] STA이 네트워크에 성공적으로 연관된 후에， 단계 S540에서 보안 셋업 과정이 수행될 수 있다. 단계 S540의 보안 셋업 과정은 RSN 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 있다.
[88] 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.
[89] ffLA의 진화
[90] 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 최대 540Mbps 이상인 고처리율 (High Throughput； HT)을 지원하며， 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는
MIM0(Multiple Inputs and Multiple Outputs) 기술에 기반을 두고 있다.
[91] 무선랜의 ,보급이 활성화되고 또한 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됩에 따라, 최근에는 IEEE 802.11η이 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 IEEE 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.
[92] 차세대 무선랜 시스템은 무선채널을 효율적으로 이용하기 위하여 복수의 STA들이 동시에 채널에 액세스하는 MU-MIM0(Multi User Multiple Input Multiple Output) 방식의 전송을 지원한다. MU-MIM0 전송 방식에 따르면， AP가 MIM0 페어링 (pairing)된 하나 이상의 STA에게 동시에 패킷을 전송할 수 있다.
[93] 또한， 화이트스페이스 (whitespace)에서 무선랜 시스템 동작을 지원하는 것이 논의되고 있다. 예를 들어， 아날로그 TV의 디지털화로 인한 유휴 상태의 주파수 대역 (예를 들어, 54-698顧 z 대역)과 같은 TV 화이트스페이스 (TV WS)에서의 무선랜 시스템의 도입은 IEEE 802.11af 표준으로서 논의되고 있다. 하지만， 이는 예시에 불과하고， 화이트스페이스는 허가된 유저 (licensed user)가 우선적으로 사용할 수 있는 허가된 대역이라 할 수 있다. 허가된 유저는 허가된 대역의 사용을 허가 받은 유저를 의미하며， 허가된 장치 (licensed device), 프라이머리 유저 (primary user), 우선적 사용자 (incumbent user) 등으로 칭할 수도 있다.
[94] 예를 들어， WS에서 동작하는 AP 및 /또는 STA은 허가된 유저에 대한 보호 (protect ion) 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 유저가 이미 사용하고 있는 경우， 허가된 유저를 보호하기 위하여 AP 및 /또는 STA은 해당 WS 채널에 해당하는 주파수 대역은 사용할 수 없다. 또한， AP 및 /또는 STA은 현재 프레임 전송 및 /또는 수신을 위해 사용하고 있는 주파수 대역을 허가된 유저가 사용하게 되면 해당 주파수 대역의 사용을 증지해야 한다.
[95] 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 한다. 특정 주파수 대역에 허가된 유저가 있는지 여부를 파악하는 것을 스펙트럼 센싱 (spectrum sensing)이라 한다. 스펙트럼 센싱 메커니즘으로 에너지 탐지 (energy detection) 방식, 신호 탐지 (signature detection) 방식 등이 활용된다. 수신 신호의 강도가 일정 값 이상이면 허가된 유저가 사용중인 것으로 판단하거나， DTV 프리앰블 (preamble)이 검출되면 허가된 유저가 사용중인 것으로 판단할수 있다.
[96] 또한， 차세대 통신 기술로서 M2M(Machine- )-Machine) 통신 기술이 논의되고 있다. 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 Co瞧 uni cat ion) 또는 사물 통신으로 칭하여지기도 한다. 여기서， 머신이란 사람의 직접적인 조작이나 개입을 필요로 하지 않는 엔티티 (entity)를 의미한다. 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-t으 Device) 통신)， 디바이스와 서버 (appl ication server) 간의 통신 등을 포함할 수 있다. 디바이스와 서버 통신의 예시로， 자동 판매기와 서버， P0S(Point of Sale) 장치와 서버, 전기, 가스 또는 수도 검침기와 서버 간의 통신을 들 수 있다. 그 외에도 M2M 통신 기반의 애플리케이션 (application)에는， 보안 (security) , 운송 (transportat ion)， 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.
[97] 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(Traffic Indication Map) 요소 기반으로 STA이 자신에게 송신될 데이터의 존재 여부를 인지할 수 있는데， TIM의 비트맵 크기를 줄이는 방안들이 논의되고 있다. 또한， M2M 통신에서는 송신 /수신 간격이 매우 긴 트래픽이 많을 것으로 예상된다. 예를 들어, 전기 /가스 /수도 사용량과 같이 긴 주기 (예를 들어， 한 달) 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.
[98] 이와 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.
[99] 매체 액세스 메커니즘
[100] IEEE 802.11에 따른 무선랜 시스템에서， MAC(Medium 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 시작한다. 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 (random 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.
[101] 또한, IEEE 802.11 MAC 프로토콜은 HCFCHybrid Coordination Function)를 제공한다. HCF는 상기 DCF와 PCF (Point 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 HCCACHCF 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 것이다. 또한， HCF는 WLAN의 QoSCQuality of Service)를 향상시키기 위한 매체 액세스 메커니즘을 포함하며， 경쟁 주기 (Contention Period; CP)와 비경쟁 주기 (Content ion Free Period; CFP) 모두에서 QoS 데이터를 전송할 수 있다.
[102] 도 6은 백오프 과정을 설명하기 위한 도면이다.
[103] 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, 충돌을 최소화하기 위한 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， CT는 경쟁 원도우 (Contention Window) 파라미터 값이다. CW 파라미터는 초기값으로 CWmin이 주어지지만， 전송 실패의 경우 (예를 들어, 전송된 프레임에 대한 ACK을 수신하지 못한 경우)에 2 배의 값을 취할 수 있다. a 파라미터 값이 CTmax가 되면 데이터 전송이 성공할 때까지 CTmax 값을 유지하면서 데이터 전송을 시도할 수 있고， 데이터 전송이 성공하는 경우에는 Cfmin 값으로 리셋된다. CW, CWmin 및 CWmax 값은 2n-l (n=0, 1， 2， ᅳ.)로 설정되는 것이 바람직하다.
[104] 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 상태가 되면 나머지 카운트 다운을 재개한다.
[105] 도 6의 예시에서 STA3의 MAC에 전송할 패킷이 도달한 경우에, STA3는 DIFS 만큼 매체가 유휴 상태인 것을 확인하고 바로 프레임을 전송할 수 있다. 한편， 나머지 STA들은 매체가 점유 (busy) 상태인 것을 모니터링하고 대기한다. 그 동안 STAl, 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 매체가 다시 유휴 상태가 되면， STA1 및 STA5는 DIFS만큼 대기한 후에， 멈추었던 백오프 카운트를 재개한다. 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 된다. 한편， STA2가 매체를 점유하는 동안에 STA4에서도 전송할 데이터가 발생할 수 있다. 이 때， STA4의 입장에서는 매체가 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 발생할 수 있다. 층돌이 발생하는 경우에는 STA4와 STA5 모두 ACK을 받지 못하여， 데이터 전송을 실패하게 된다. 이 경우， STA4와 STA5는 CW 값을 2배로 늘린 후에 임의 백오프 카운트 값을 선택하고 카운트 다운을 수행할 수 있다ᅳ 한편， STA1은 STA4와 STA5의 전송으로 인해 매체가 점유 상태인 동안에 대기하고 있다가， 매체가 유휴 상태가 되면 DIFS만큼 대기한후， 잔여 백오프 시간이 지나면 프레임 전송올 시작할 수 있다.
[106] STA의 센싱 동작
[107] 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 MAC은 네트워크 할당 백터 (Network Allocation Vector; NAV)를 이용할 수 있다. NAV는 현재 매체를 사용하고 있거나 또는 사용할 권한이 있는 AP 및 /또는 STA이， 매체가 이용 가능한 상태로 되기까지 남아 있는 시간을 다른 AP 및 /또는 STA에게 지시 (indicate)하는 값이다. 따라서 NAV로 설정된 값은 해당 프레임을 전송하는 AP및 /또는 STA에 의하여 매체의 사용이 예정되어 있는 기간에 해당하고， NAV 값을 수신하는 STA은 해당 기간동안 매체 액세스가 금지된다. NAV는， 예를 들어, 프레임의 MAC해더 (header)의 "duration" 필드의 값에 따라 설정될 수 있다.
[108] 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 범위와 전송 범위는 동일하지 않을 수도 있지만, 설명의 편의를 위해서 동일한 것으로 가정한다. [109] 도 7은 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명올 위한 도면이다.
[110] 도 7(a)는 숨겨진 노드에 대한 예시이며, STA A와 STA B는 통신 중에 있고 STA C가 전송할 정보를 가지고 있는 경우이다. 구체적으로 STA A가 STA B에 정보를 전송하고 있는 상황이지만， STA C가 STA B로 데이터를 보내기 전에 캐리어 센싱을 수행할 때에 매체가 유휴 상태인 것으로 판단할 수 있다. 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 충돌이 발생하게 된다. 이 때 STA A는 STA C의 숨겨진 노드라고 할 수 있다.
[111] 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 경우이다ᅳ 이 경우에 STA C가 캐리어 센싱을 수행하면， STA B의 전송으로 언하여 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 층돌하지 않을 수도 있으므로， STA C는 STA B가 전송을 멈출 때까지 불필요하게 대기하는 것이 된다. 이 때 STA C를 STA B의 노출된 노드라고 할 수 있다.
[112] 도 8은 RTS와 CTS를 설명하기 위한 도면이다.
[113] 도 7과 같은 예시적인 상황에서 충돌 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 있다. 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 있다. 예를 들어， 데이터를 전송하려는 STA이 데이터를 받는 STA에 RTS 프레임을 전송하면, 데이터를 받는 STA은 CTS 프레임을 주위의 STA들에게 전송함으로써 자신이 데이터를 받올 것임올 알릴 수 있다.
[114] 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 한다. 그 결과 STA C는 STA A와 STA B의 데이터 전송이 끝날 때까지 기다리게 되어 층돌을 피할 수 있게 된다. [115] 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 다른 STA (예를 들어， STA D)에게 데이터를 전송하더라도 층돌이 발생하지 않을 것으로 판단할 수 있다. 즉， STA B는 주위의 모든 STA들에게 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 있다.
[116] 전력 관리
[117] 전술한 바와 같이 무선랜 시스템에서는 STA이 송수신을 수행하기 전에 채널 센싱을 수행해야 하는데, 채널을 항상 센싱하는 것은 STA의 지속적인 전력 소모를 야기한다. 수신 상태에서의 전력 소모는 송신 상태에서의 전력 소모에 비하여 크게 차이가 나지 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 문제점올 해결하기 위해서， 무선랜 시스템에서는 STA의 전력 관리 (power management； PM) 모드를 지원한다.
[118] STA의 전력 관리 모드는 액티브 (active) 모드 및 전력 절약 (power save; PS) 모드로 나뉘어 진다. 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 상태이다. 한편， PS 모드로 동작하는 STA은 슬립 상태 (sleep state) (또는 도즈 (doze) 상태)와 어웨이크 상태 (awake state)를 전환 (switch)해가며 동작한다. 슬립 상태로 동작하는 STA은 최소한의 전력으로 동작하며， 프레임 송수신은 물론 채널 스캐닝도 수행하지 않는다.
[119] STA이 슬립 상태로 가능한 오래 동작할수록 전력 소모가 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 있다. 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. [120] 도 9는 전력 관리 동작을 설명하기 위한 도면이다.
[121] 도 9를 참조하면， AP(210)는 일정한 주기로 비콘 프레임 (beacon frame)을 BSS 내의 STA들에게 전송한다 (S211, S212, S213, S214, S215, S216). 비콘 프레임에는 TIM(Traffic Indication Map) 정보 요소 (Information Element; IE)가 포함된다. TIM 정보 요소는 A 210)가 자신과 연관된 STA들에 대한 버퍼된 트래픽이 존재하며， 프레임을 전송할 것임을 알려주는 정보를 포함한다. TIM 요소에는 유니캐스트 (imicast) 프레임을 알려주는데 사용되는 ΉΜ과 멀티캐스트 (腿 Uicast) 또는 브로드캐스트 (broadcast) 프레임을 알려주는테 사용되는 DTIM(de livery traffic indication map)이 있다.
[122] AP(210)는 3번의 비콘 프레임을 전송할 때 마다 1회씩 DTIM을 전송할 수 있다. STA 220) 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 AK210)에 의하여 전송된 TIM 요소를 수신할 수 있도록 설정될 수 있다. 각각의 STA은 자신의 로컬 클럭 (local clock)에 기초하여 어웨이크 상태로 전환할 시점을 계산할 수 있으며， 도 9의 예시에서는 STA의 클력은 AP의 클럭과 일치하는 것으로 가정한다.
[123] 예를 들어， 상기 소정의 웨이크업 인터벌은， STA1(220)이 비콘 인터벌마다 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있도록 설정될 수 있다. 따라서， 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-Pol 1 (Power Save-Poll) 프레임을 AP(210)에게 전송할 수 있다 (S221a). AP(210)는 PSHPoll 프레임에 대웅하여 프레임을 STAK220)에게 전송할 수 있다 (S231). 프레임 수신을 완료한 STAU220)은 다시 슬립 상태로 전환하여 동작한다.
[124] 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). [125] 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 STAK220)에 전송될 프레임은 없으며 다른 STA을 위한 프레임이 존재함을 지시하는 경우를 가정한다. 이 경우ᅳ 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).
[126] 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, A 210)에 의해 전송되는 비콘 프레임에 STAK220)의 웨이크업 인터벌 값올 조정올 위한 시그널링 정보가 포함된 경우， STAU220)의 웨이크업 인터벌 값이 조정될 수 있다. 본 예시에서, STAK220)은 비콘 인터벌마다 TIM 요소 수신을 위해 운영 상태를 전환하던 것을 3회의 비콘 인터벌마다 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 획득할수 없다.
[127] AP(210)가 여섯 번째로 비콘 프레임을 전송할 때 (S216), STA1(220)은 어웨이크 상태로 전환하여 동작하고 비콘 프레임에 포함된 TIM요소를 획득할 수 있다 (S224). TIM 요소는 브로드캐스트 프레임이 존재함을 지시하는 DTIM이므로， STA 220)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 STA 220)보다 긴 주기로 설정될 수 있다. 따라서， STA2(230)는 A 210)가 다섯 번째로 비콘 프레임을 전송하는 시점 (S215)에 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있다 (S241). A2(230)는 TIM 요소를 통하여 자신에게 전송될 프레임이 존재함을 알고， 프레임 전송올 요청하기 위해 AP(210)에게 PS-Poll 프레임을 전송할 수 있다 (S241a). A 210)는 PS-Poll 프레임에 대웅하여 STA2(230)에게 프레임을 전송할 수 있다 (S233). [128] 도 9와 같은 전력 절약 모드 운영을 위해 TIM 요소에는 STA이 자신에게 전송될 프레임이 존재하는지를 지시하는 TIM 또는 브로드캐스트 /멀티캐스트 프레임이 존지！하는지를 지시하는 DTIM이 포함된다. DTIM은 TIM 요소의 필드 설정을 통하여 구현될 수 있다/
[129] 도 10 내지 12는 TIM을 수신한 STA의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
[130] 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 있다. STA에 의해 전송된 PS-Poll 프레임을 수신한 AP는 STA에게 프레임을 전송할 수 있다. STA은 데이터 프레임을 수신하고 이에 대한 확인웅답 (ACK) 프레임을 AP에게 전송할 수 있다. 이후 STA은 다시 슬립 상태로 전환될 수 있다.
[131] 도 10과 같이 AP는 STA으로부터 PS-Poll 프레임을 수신한 다음 소정의 시간 (예 # 들어, SIFS(Short Inter-Frame Space)) 후에 데이터 프레임을 전송하는 즉시 웅답 (i醒 ediate response) 방식에 따라 동작할 수 있다. 한편， AP가 PS-Poll 프레임을 수신한 후에 STA에게 전송할 데이터 프레임을 SIFS 시간 동안에 준비하지 못한 경우에는 지연된 응답 (deferred response) 방식에 따라 동작할 수 있으며， 이에 대해서 도 11을 참조하여 설명한다.
[132] 도 11의 예시에서 STA이 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여 AP로부터 TIM을 수신하고 경쟁을 거쳐 PSᅳ Poll 프레임을 AP로 전송하는 동작은 도 10의 예시와 동일하다. AP가 PS-Poll 프레임을 수신하고도 SIFS 동안 데이터 프레임을 준비하지 못한 경우, 데이터 프레임올 전송하는 대신 ACK프레임을 STA에게 전송할 수 있다. AP는 ACK프레임 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.
[133] 도 12는 AP가 DTIM을 전송하는 예시에 대한 것이다. STA들은 AP로부터 DTIM 요소를 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환할 수 있다. STA들은 수신한 DTIM을 통해 멀티캐스트 /브로드캐스트 프레임이 전송될 것임을 알 수 있다. AP는 DTIM을 포함하는 비콘 프레임 전송 후 PS-PoU 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 수신하고ᅳ 데이터 수신이 완료된 후에 다시 슬립 상태로 전환할 수 있다.
[134] TIM구조
[135] 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 할당받는 식별자인 AIDCAssociation Identifier)와 관련된 정보일 수 있다.
[136] AID는 하나의 BSS 내에서는 각각의 STA에 대한 고유한 (unique) 식별자로서 사용된다. 일례로， 현재 무선랜 시스템에서 AID는 1에서 2007까지의 값 중 하나의 값으로 할당될 수 있다. 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 있다.
[137] 기존의 정의에 따른 TIM 요소는， 하나의 AP에 많은 개수의 (예를 들어， 2007개 초과의) STA들이 연관될 수 있는 M2M 애플리케이션의 적용에 적절하지 않다. 기존의 TIM 구조를 그대로 확장하는 경우에는 ΉΜ 비트맵 크기가 너무 커져서 기존의 프레임 포맷으로는 지원할 수 없고, 낮은 전송 레이트의 애폴리케이션을 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， 비트맵을 효율적으로 압축하는 기술이 요구된다.
[138] 기존의 비트맵 압축 기술로서, 비트맵의 앞부분에 연속되는 0을 생략하고 오프셋 (offset) (또는 시작점) 값으로 정의하는 방안이 마련되어 있다. 그러나， 버퍼된 프레임이 존재하는 STA들의 개수는 적지만 각각의 STA의 AID 값이 차이가 큰 경우에는 압축 효율이 높지 못하다. 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.
[139] 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.
[140] 도 13(a)는 그룹 기반으로 할당된 AID의 일례를 나타내는 도면이다. 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 있다. AID 비트맵의 전체 길이가 N 비트인 경우에， 처음 2 비트 (B1 및 B2)이 값은 해당 AID의 GID를 나타낸다.
[141] 도 13(b)는 그룹 기반으로 할당된 AID의 다른 일례를 나타내는 도면이다. 도 13(b)의 예시에서는 AID의 위치에 따라서 GID가 할당될 수 있다. 이 때， 동일한 GID를 사용하는 AID들은 오프셋 (offset) 및 길이 (length) 값으로 표현될 수 있다. 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 있다. 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 있다.
[142] 이와 같은 그룹 기반으로 할당되는 AID가 도입되면, GID에 따라 다론 시간 구간에 채널 액세스를 허용할 수 있도록 함으로써， 많은 수의 STA에 대한 TIM요소 부족 문제를 해결함과 동시에 효율적인 데이터의 송수신이 이루어질 수 있다. 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 있다. 이와 같이 특정 STA (들)에게만 액세스가 허용되는 소정의 시간 구간을， 제한된 액세스 윈도우 (Restricted Access Window; R )라고 칭할 수도 .있다. [143] GID에 따른 채널 액세스에 대해서 도 13(c)를 참조하여 설명한다. 도 13(c)에서는 AID가 3개의 그룹으로 나누에져 있는 경우, 비콘 인터벌에 따른 채널 액세스 메커니즘을 예시적으로 나타낸다. 첫 번째 비콘 인터벌 (또는 첫 번째 R )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 TIM요소가 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.
[144] 도 13(c)에서는 비콘 인터벌에 따라 허용되는 GID의 순서가 순환적 또는 주기적인 예시를 나타내지만， 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, TIM 요소에 특정 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 있다.
[145] 전술한 바와 같은 그룹 기반 AID 할당 방식은, TIM의 계층적 (hierarchical ) 구조라고도 칭할 수 있다. 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 된다. 상기 도 13의 예시에서는 2-레벨의 계충을 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 불록^로 구분하고， 각각의 블록을 복수개의 서브-블록으로 분할할 수도 있다. 이러한 경우， 상기 도 13(a)의 예시의 확장으로서, AID 비트맵에서 처음 N1개의 비트는 페이지 ID (즉, PID)를 나타내고, 그 다음 N2개의 비트는 블록 ID를 나타내고， 그 다음 N3개의 비트는 서브 -블톡 ID를 나타내고， 나머지 비트들이 서브ᅳ블록 내의 STA 비트 위치를 나타내는 방식으로 구성될 수도 있다.
[146] 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.
[147] 프레임 구조
[148] 도 14는 IEEE 802.11 시스템에서 사용되는 프레임 구조의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
[149] PPDU(Physical Layer Convergence Protocol (PLCP) Packet Data Unit) 프레임 포맷은， STF( Short Training Field), LTFCLong Training Field), SIG(SIGNAL) 필드 및 데이터 (Data) 필드를 포함하여 구성될 수 있다. 가장 기본적인 (예를 들어， non- HKHigh Throughput)) PPDU 프레임 포맷은 L-STF(Legacy-STF) , L-LTF(Legacy-LTF) , SIG 필드 및 데이터 필드만으로 구성될 수 있다. 또한, PPDU 프레임 포맷의 종류 (예를 들어, HT-mixed 포맷 PPDU, HT-greenf ield 포맷 PPDU, VHKVery High Throughput) PPDU 등)에 따라서， SIG 필드와 데이터 필드 사이에 추가적인 (또는 다른 종류의) STF, LTF, SIG필드가포함될 수도 있다.
[150] STF는 신호 검출， AGCXAutomatic Gain Control), 다이버시티 선택, 정밀한 시간 동기 등올 위한 신호이고, LTF는 채널 추정， 주파수 오차 추정 등을 위한 신호이다. STF와 LTF를 합쳐서 PCLP 프리앰블 (preamble)이라고 칭할 수 있고， PLCP 프리앰블은 0FDM물리계층의 동기화 및 채널 추정을 위한 신호라고 할 수 있다.
[151] SIG 필드는 RATE 필드 및 LENGTH 필드 등을 포함할 수 있다. RATE 필드는 데이터의 변조 및 코딩 레이트에 대한 정보를 포함할 수 있다. LENGTH 필드는 데이터의 길이에 대한 정보를 포함할 수 있다. 추가적으로， SIG 필드는 패리티 (parity) 비트， SIG TAIL비트 등을 포함할 수 있다.
[152] 데이터 필드는 SERVICE 필드, PSDl PLCP Service Data Unit), PPDU TAIL 비트를 포함할 수 있고, 필요한 경우에는 패딩 비트도 포함할 수 있다. SERVICE 필드의 일부 비트는 수신단에서의 디스크램블러의 동기화를 위해 사용될 수 있다. PSDU는 MAC 계층에서 정의되는 MAC PDU (Protocol Data Unit)에 대응하며， 상위 계층에서 생성 /이용되는 데이터를 포함할 수 있다. PPDU TAIL 비트는 인코더를 0 상태로 리턴하기 위해서 이용될 수 있다. 패딩 비트는 데이터 필드의 길이를 소정의 단위로 맞추기 위해서 이용될 수 있다.
[153] MAC 헤더는 프레임 제어 (Frame Control) 필드， 기간 (Durat ion)/ID 필드， 주소 (Address) 필드 등을 포함한다. 프레임 제어 필드는 프레임 송신 /수신에 필요한 제어 정보들을 포함할 수 있다. 기간 /ID 필드는 해당 프레임 등을 전송하기 위한 시간으로 설정될 수 있다. MAC 헤더의 Sequence Control, QoS Control, HT Control 서브필드들의 구체적인 내용은 IEEE 802.11-2012 표준 문서를 참조할 수 있다.
[154] MAC헤더의 프레임 제어 필드는， Protocol Version, Type, Subtype, To DS, From DS, More Fragment , Retry, Power Management , More Data, Protected Frame , Order 서브필드들을 포함할 수 있다. 프레임 제어 필드의 각각의 서브필드의 내용은 IEEE 802.11-2012표준 문서를 참조할 수 있다.
[155] 한편， 널-데이터 패킷 (NDP) 프레임 포맷은 데이터 패킷을 포함하지 않는 형태의 프레임 포맷을 의미한다. 즉， NDP 프레임은， 일반적인 PPDU 포맷에서 PLCP 헤더 부분 (즉， STF, LTF 및 SIG 필드)만을 포함하고， 나머지 부분 (즉， 데이터 필드)은 포함하지 않는 프레임 포맷을 의미한다. NDP 프레임은 짧은 (short) 프레임 포맷이라고 칭할 수도 있다.
[156] 개선된 스캐닝 방안
[157] STA이 AP를 찾기 위해 스캐닝 과정을 수행할 수 있다. 전술한 바와 같이 스캐닝 과정에는 수동적 스캐닝 방식과 능동적 스캐닝 방식이 있다.
[158] 수동적 스캐닝은 STA이 (프로브 요청 프레임을 전송하지 않고) 채널에서 전송되는 비콘 프레임을 수신함으로써 AP를 찾는 과정을 말한다.
[159] 능동적 스캐닝은 STA이 프로브 요청 프레임을 브로드캐스트하고， 프로브 요청 프레임을 수신한 AP가프로브 웅답 프레임을 이용하여 응답하는 방식이다.
[160] 프로브 요청 프레임에는 SSID 필드가 포함되며， SSID 값은 STA이 찾기 원하는 AP의 ID 값으로 지정될 수 있다. SSID 필드를 포함하는 프로브 요청 프레임을 수신한 AP는, 자신의 SSID와 일치하는 경우에만 프로브 웅답 프레임을 이용하여 응답할 수 있다. 여기서, 프로브 응답 프레임은 유니캐스트 방식으로 STA에게 전송된다. [161] 프로브 요청 프레임을 전송한 STA은， MinChannelTime 값에 해당하는 시간 동안 PHY에서 CCA 값을 확인한다. CCA 값은 채널이 유휴 (idle) 상태인지 점유 (busy) 상태인지 알려주는 값이다. 프로브 요청 프레임을 전송하고 나서 MinChannelTime 동안 CCA 결과 채널이 점유 상태가 아니라면， STA은 해당 채널을 더 이상 스캐닝하지 않는다.
[162] 프로브 요청 프레임을 전송하고 MinChannelTime 동안에 CCA 결과 채널이 점유 상태인 것으로 검출되면， 해당 STA은 MaxChannelTime 동안 해당 채널을 스캐닝하기 위해 기다린다. 일반적으로, MinChannelTime 값은 5ms, MaxChannelTime 값은 10ms 값으로 주어질 수 있다.
[163] 기존에 정의되어 있는 능동적 스캐닝 과정에서, STA은 스캐닝되어야 하는 채널 각각에 대해서 다음의 a) 내지 f)의 동작을 수행한다.
[164] a) ProbeDel y 값에 해당하는 시간이 만료되기까지 대기하거나， 또는 PHYRxSt art. indication 프리머티브가 수신되기까지 대기한다. ProbeDelay 값은 능동적 스캐닝 동안에 프로브 프레임을 송신하기 전에 사용되는 지연 (단위는 마이크로초) 값이다. PHYRxSt art. indication 프리머티브는 PHY 계층이 로컬 MAC 개체에게 PLCP가 유효한 PLCP 헤더를 포함하는 PPDU의 유효한 시작을 수신하였음 알리는 프리머티브이다.
[165] b) 기본 액세스 과정 (Bas Access procedure)를 수행한다. 기본 액세스 과정은 STA이 송신 동작을 수행할지 여부를 DCF를 이용하여 결정하는 매커니즘을 의미하며, 구체적인 사항은 IEEE 802.11-2012 문서의 9.3.4.2 절을 참고할 수 있다.
[166] c) 브로드캐스트 목적지 주소로 프로브 요청을 송신한다. 프로브 요청 프레임에는， MLME-SCAN. request 프리머티브로부터 획득되는 SSID 및 BSSID가 포함될 수 있다. MLME-SCAN. request 프리머티브는 MLME에 의해서 SME에게 제공되는 서비스들 중에서 스캐닝 동작 요청에 대한 정보들을 포함하는 프리머티브이다. MLME-SCAN. request 내에 SSID 리스트가 존재하는 경우 하나 이상의 프로브 요청 프레임을 전송하게 되는데， 프로브 요청 프레임의 각각에는 MLME-SCAN. request에 의해서 지시되는 BSSID및 상기 SSID 리스트에 의해서 지시되는 SSID가포함된다.
[167] d) ProbeTimer 를 0 값으로 설정하고 타이머를 개시한다.
[168] e) 만약 ProbeTimer가 MinChannelTime 값에 도달하기 전에 채널이 점유중임을 나타내는 PHY—CCA. indication 프리머티브가 검출되지 않는 경우， NAV를 0으로 설정하고 다음 채널을 스캐닝한다 (PHYᅳ CCA. indication 프리머티브는 PHY 계층이 로컬 MAC 개체에게 매체의 현재 상태를 알리는 프리머티브이다). 그렇지 않고 ProbeTimer가 MaxChannelTime 값에 도달하면， 모든 수신된 프로브 응답들을 프로세싱한다.
[169] f) NAV를 0으로 설정하고 다음 채널올 스캐닝한다.
[170] 스캐닝 과정 동안에 STA의 전력 소모를 줄이기 위해서는， 스캐닝 빈도를 줄이거나 스캐닝에 소요되는 시간을 단축해야 한다. 이하에서는 기존의 스캐닝 방식에 비하여 STA의 전력 소모를 즐일 수 있는 효율적인 개선안을 포함하는 본 발명의 실시예들에 대해서 설명한다.
[171] 도 15는 STA이 사용가능한 채널 세트를 예시적으로 나타내는 도면이다.
[172] 도 15는 2.4GHz 주파수 대역에서 STA이 사용가능한 채널들을 예시적으로 나타낸다.
[173] 도 15의 예시에서, AP가 채널 6번을 사용해 BSS를 구성한 경우， 해당 AP가 전송하는 신호는 채널 3， 4， 5, 7, 8， 9 번에서 간섭 신호로 작용한다. 간섭 신호의 세기는 채널 6번에 가까운 채널일수록 강해진다. 따라서， 채널 6번에서 해당 AP와 STA이 통신올 수행하면， 채널 5 및 7 번에 있는 STA의 CCA 결과 값이 점유상태를 나타낼 가능성이 매우 높다.
[174] 만약 AP가 채널 6번에서 BSS를 구성한 경우， 스캐닝을 수행하는 제 1 STA이 채널 7번에서 프로브 요청 프레임을 전송하였는데， 채널 6번에서 상기 AP와 제 2 STA사이의 통신이 수행된 경우를 가정할 수 있다. 이 경우， 채널 6번에서 AP와 제 2 STA간의 프레임 송수신으로 인하여, 상기 제 1 STA에서 매체가 점유 상태인 것으로 검출하게 될 수 있다. 이 경우， 상기 제 1 STA은 MinChannelTime이 아닌 MaxChannelTime 만큼 해당 채널 (즉， 채널 7)을 스캐닝하기 위해 대기하게 된다. 만약， 7번 채널이 점유 상태라는 CCA 결과값이 없었다면, 상기 제 1 STA은 프로브 요청 프레임을 전송하고 해당 채널을 MinChannelTime 동안만 스캐닝한 후에 바로 다음 채널을 스캐닝할 수 있었을 것이다. 그러나 6번 채널에서 다른 BSS의 통신으로부터 야기된 간섭 신호가, 7번 채널에서 스캐닝을 수행하는 STA로 하여금 보다 오랜 시간 동안 해당 채널에서 스캐닝 동작을 수행하게 하였기 때문에， 결과적으로 제 1 STA은 불필요하게 더 오랜 시간 동안 7번 채널에서 스캐닝 동작을 수행하게 된다.
[175] 본 발명에서는 이와 같이 부분적으로 중첩되는 채널 (Partial Overlapping Channel)들로 구성된 주파수 대역 (예를 들어， 2.4GHz)에서 , 인접 채널에서 발생하는 간섭 신호로 인하여 스캐닝 시간이 증가하는 문제점을 해결하는 방안에 대해서 제안한다.
[176] 이러한 문제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는 프로브 요청 프레임을 전송한 STA이 MinChannelTime 동안 CCA 결과가 점유 상태라고 검출되더라도, 정상적인 프리앰블을 수신하지 못했다면 해당 채널을 더 이상 스캐닝하지 않고 다음 채널을 스캐닝하는 것으로 STA 동작을 정의할 수 있다.
[177] 즉, 프로브 요청 프레임을 전송한 STA이 MinChannelTime 동안 정상적인 프리앰블을 수신한 경우에 한해서만， MaxChannelTime 동안 해당 채널을 스캐닝하도록 정의할 수 있다. ϋ렇지 않은 경우 (즉， 프로브 요청 프레임을 전송한 STA이 MinChannelTime 동안 정상적인 프리앰블올 수신하지 못한 경우에는), STA은 자신의 NAV을 0으로 설정한 후에 다른 채널을 스캐닝한다.
[178] 본 발명에서 제안하는 능동적 스캐닝 방안에 따르면， STA은 스캐닝되어야 하는 채널 각각에 대해서 다음의 a) 내지 f)의 동작을 수행하는 것으로 정의할 수 있다. 전술한 기존의 능동적 스캐닝 방안의 a) 내지 f) 방안에 비하여, 본 발명에서 제안하는 능동적 스캐닝 방안에서는 a) 내지 d) 및 f) 동작은 동일하게 수행하되， e) 동작을 수정하는 것이다. 즉， 기존의 능동적 스캐닝 방안의 a) 내지 f) 방안에서 e) 동작은 다음의 e') 동작으로 대체되는 것으로 이해될 수 있다. 본 발명에서 제안하는 e') 동작은 다음과 같다.
[179] e') 만약 ProbeTimer가 MinChannelTime 값에 도달하기 전에 채널이 점유중임을 나타내는 PMD— Vindication 프리머티브가 검출되지 않는 경우， NAV를
0으로 설정하고 다음 채널을 스캐닝한다. 그렇지 않고 ProbeTimer가
MaxChannelTime 값에 도달하면， 모든 수신된 프로브 응답들을 프로세싱한다.
[180] 여기서， PMI)_CS. indication 프리머티브는， PMD(Physical Medium Dependent) 개체에 의해서 생성되는 경우에, 수신기가 PN 코드를 획득하였고 데이터가 복조되고 있음을 PLCP 계층에게 알려주는 프리머티브이다. 아래의 표 1은
PMD_CS. indication 프리머티브에 대한 정의의 예시를 나타내며 , 구체적인 내용은
IEEE 802.11-2012 표준 문서를 참조할 수 있다.
[181] 【표 1】
PMD_CS . indi cat i on
Function
This primitive, which is generated by the PMD, shall indicate to the PLCP layer that the receiver has acquired (locked) the PN code and data are being demodulated.
Semantics of the service primitive
The PMD_CS (carrier sense) primitive in conjunct ion with PMD_ED provides CCA status through the PLCP layer PHY— CCA primitive. PMD_CS indicates a binary status of ENABLED or DISABLED.
PMD_CS shall be ENABLED when the correlator SQ indicated in PMD_SQ is greater than the CS_THRESH0LD parameter. PMD^CS shall be DISABLED when the PMD_SQ falls below the correlation threshold.
When generated
This primitive shall be generated by the PHY when the DSSS PHY is receiving a PPDU and the PN code has been acquired.
Effect of receipt
This indicator shall be provided to the PLCP for forwarding to the MAC entity for information purposes through the PHY-CCA indicator . This parameter shall indicate that the RF medium is busy and occupied by a DSSS PHY signal . The DSSS PHY should not be placed into the transmit state when PMD_CS is ENABLED.
[182] STA이 CCA Mode 2 또는 CCA Mode 3을 지원하는 경우， 유효한 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) 신호를 검출한 경우에 한해, 매체가 점유 상태임을 나타내는 PMELCS. indication (busy) 프리머티브가호출된다.
[183] DSSS PHY에서는 3가지 CCA 모드 (Mode)를 지원한다. CCA Mode 1은 임계치 초과의 에너지 검출에 관련된 것으로 정의되며， CCA는 EEKEnergy Detection) 임계치 초과의 여하한 에너지가 검출되는 경우에 매체가 점유중이라고 보고하게 된다. CCA Mode 2는 캐리어 센싱 (CS) 전용으로 정의되며 , CCA는 DSSS 신호가 검출된 경우 (이 신호가 ED 임계치를 초과하거나 미만일 수도 있음)에 한해서만 매체가 점유 상태라고 보고하게 된다. CCA Mode 3은 임계치 초과의 에너지 검출 및 CS를 동시에 적용하는 것으로 정의되며， CCA는 ED 임계치를 초과하는 DSSS 신호가 검출된 경우에 매체가 점유 상태인 것으로 보고하게 된다.
[184] 즉, STA이 CCA Mode 2 또는 CCA Mode 3을 지원하는 경우， 본 발명에서 제안하는 능동적 스캐닝 방식을 따르면， 프로브 요청 프레임을 전송한 STA에서는， MinChannelTime이 만료되기 전에 매체가 점유 상태인 것을 나타내는 PMD_CS. indication (busy) 프리머티브가 검출되지 않으면, 해당 STA은 현재 채널에서의 스캐닝을 중단하고 다른 채널로 이동하여 스캐닝을 수행할수 있다.
[185] 만약， STA이 CCA Mode 2 또는 CCA Mode 3을 지원하지 않는 경우라면， 본 발명에서 제안하는 기법을 적용한 능동적 스캐닝 과정은 다음과 같이 정의될 수 있다. 전술한 기존의 능동적 스캐닝 방안의 a) 내지 0 방안에 비하여， 본 발명에서 제안하는 능동적 스캐닝 방안에서는 a) 내지 d) 및 n 동작은 등일하게 수행하되, e) 등작을 수정하는 것이다. 즉， 기존의 능동적 스캐닝 방안의 a) 내지 f) 방안에서 e) 동작은 다음의 e'') 동작으로 대체되는 것으로 이해될 수 있다. 본 발명에서 제안하는 e'') 동작은 다음과 같다.
[186] e") 만약 ProbeTimer가 MinChannelTime 값에 도달하기 전에 PHY- RXSTART. indication이 수신되지 않는 경우， NAV를 0으로 설정하고 다음 채널을 스캐닝한다. 그렇지 않고 ProbeTimer가 MaxChannelTime 값에 도달하면, 모든 수신된 프로브 웅답들을 프로세싱한다.
[187] 아래의 표 2는 PHY—RXSTART. indication 프리머티브에 대한 정의의 예시를 나타내며， 구체적인 내용은 IEEE 802.11-2012 표준 문서를 참조할 수 있다.
[188] 【표 2】
PHY-I«START. indication
Function
This primitive is an indication by the PHY to the local MAC entity that the
PLCP has received a valid start of a PPDU, including a valid PLCP header .
Semantics of the service primitive
The primitive provides the following parameter：
PHY-RXSTART.indication(
RXVECTOR
)
The RXVECTOR represents a list of parameters that the PHY provides the local
MAC entity upon receipt of a valid PLCP header or upon receipt of the last
PSDU data bit in the received frame. The required parameters are listed in
7.3.4.5.
When generated
This primitive is generated by the local PHY entity to the MAC sublayer when the PHY has successful ly validated the PLCP header at the start of a new PPDU.
After generating a PHYRXSTART . i nd i cat i on primitive, the PHY is expected to maintain physical medium busy status (not generating a PHY— CCA. indi cat ion( IDLE) primitive) during the period required by that PHY to transfer a frame of the indicated LENGTH at the indicated DATARATE. This physical medium busy condition should be maintained even if a PHYᅳ RXEND. indi cat ion(CarrierLost) or a PHYRXEND. indicat ion(Format-Violat ion) primitive is generated by the PHY prior to the end of this period.
Effect of receipt
The effect of receipt of this primitive by the MAC is unspecified.
[189] STA이 CCA Mode 2 또는 CCA Mode 3을 지원하지 않는 경우라면 , 본 발명에서 제안하는 능동적 스캐닝 방식을 따르면， 프로브 요청 프레임을 전송한 STA에서는， MinChannelTime이 만료되기 전에 PHY-RXSTART. indicat km 프리머티브가 수신되지 않으면， 해당 STA은 현재 채널에서의 스캐닝을 중단하고 다른 채널로 이동하여 스캐닝을 수행할 수 있다.
[190] 이와 같이 본 발명에서 제안하는 개선된 능동적 스캐닝 방식에 따르면， 기존의 방식에서는 매체가 점유 상태인 경우에 ProbeTimer가 MaxChannelTime에 도달할 때가지 대기하여야 하는 것에 비하여, 매체가 점유 상태임을 나타내는 PMD_CS. indication (busy) 프리머티브가 검출되거나 유효한 프리앰블이 검출되었음을 나타내는 PHY- XSTART. indication가 수신되는 경우에만 MaxChannelTime을 기다리고, 그렇지 않은 경우에는 MinChannelTitne 만큼만 대기하고 다음 채널에서 스캐닝을 수행할 수 있으므로， 스캐닝에 소요되는 전체 시간이 줄어들게 된다.
[191] 전술한 본 발명의 예시들이 개별 채널 상에서 스캐닝에 소요되는 시간을 줄이는 방안에 대한 것이라면， 이하에서 설명하는 본 발명의 예시들은 광대역 (wideband)으로 프로브 요청 프레임을 전송함으로씨 STA이 스캐닝을 시도하는 흿수를 줄임으로써 전체 스캐닝 과정에 소요되는 전력을 줄이는 방안에 대한 것이다.
[192] 능동적 스캐닝 방식에서 STA은 각각의 채널 별로 프로브 요청 프레임을 브로드캐스트하고, 프로브 웅답 프레임을 대기한다. 일반적으로 STA이 전송하는 프로브 요청 프레임은， 모든 AP가수신 가능한 채널 대역폭으로 전송된다.
[193] 예를 들어， IEEE 802.11ah와 같이 1GHz 아래의 대역 (Sub-lGHz; S1G)에서 동작하는 시스템에서는， BSS가 1MHz, 2MHzᅳ 4MHz, 8MHz 또는 16顧 z 등의 채널 대역폭을 지원할 수 있다. 모든 AP가 lfflz 및 2MHz 채널 폭의 전송을 수신할 수 있다고 하면， STA은 1MHz 및 2腿 z 채널 대역폭을 사용하여 프로브 요청 프레임을 전송할 수 있다.
[194] 만약 스캐닝을 수행해야 하는 전체 채널의 대역폭이 총 26MHz 라고 가정하면, 프로브 요청 프레임을 1顧 z 채널 대역폭으로 전송하면 총 26번의 프로브 요청 /웅답 과정이 요구 된다. 한편, 프로브 요청 프레임을 2MHz 채널 대역폭으로 전송하면 총 13번의 프로브 요청 /웅답 과정이 요구된다. 즉， 프로브 과정이 수행되는 채널 폭의 단위를 높임으로써 능동적 스캐닝을 수행하는 전체 횟수가줄어들게 된다. [195] 본 발명의 일례에 따르면， STA이 전송하는 프로브 요청 프레임의 채널 대역폭을， 모든 AP가 공통으로 지원하는 채널 대역폭들 중에 가장 높은 대역폭과 동일하게 맞출 수 있다.
[196] AP가 지원하는 채널 폭 (또는 AP가 수신가능한 채널 폭)이 복수개 존재하는 경우를 가정할 수 있다. 예를 들어， AP가 제 1 채널 폭 및 제 2 채널 폭을 지원하는 것으로 가정할 수 있다. 만약 AP가 STA으로부터 제 1 채널 폭에서 프로브 요청 프레임을 수신하는 경우 (예를 들어， 1MHz PPDU로 프로브 요청 프레임을 수신하는 경우)， AP가 전송하는 프로브 웅답 프레임은 상기 제 1 채널 폭에서 전송되어야 한다 (예를 들어， 1MHz PPDU로 프로브 웅답 프레임올 전송해야 한다). 또한， AP가 STA으로부터 제 2 채널 폭에서 프로브 요청 프레임을 수신하는 경우 (예를 들어, 2腿 z PPDU로 프로브 요청 프레임을 수신하는 경우), AP가 전송하는 프로브 응답 프레임은 상기 제 1 채널 폭에서 전송되어야 한다 (예를 들어, 2MHz PPDU로 프로브 웅답 프레임을 전송해야 한다).
[197] 즉， AP가 제 2 채널 폭에서 프로브 요청 프레임을 수신한 경우에， 제 1 채널 폭에서 프로브 응답 프레임을 전송할 수 없다는 것올 의미한다. 마찬가지로， AP가 제 1 채널 폭에서 프로브 요청 프레임을 수신한 경우에， 제 2 채널 폭에서 프로브 웅답 프레임을 전송할 수 없다는 것을 의미한다.
[198] 이와 같이 프로브 요청 프레임의 채널 폭과 동일하게 프로브 웅답 프레임의 채널 폭을 제한하는 이유는 다음과 같다. 예를 들어， STA이 2MHz 채널 폭에서 프로브 요청 프레임을 전송한 경우에 AP가 2MHz 보다 좁은 1MHz 채널 폭으로 프로브 웅답 프레임이 전송되는 것을 허용하면, 서로 다른 2 개의 AP가 서로 다른 1MHz 채널 폭에서 프로브 웅답 프레임을 동시에 전송할 수 있다. 이 경우, STA은 AP들이 동시에 전송하는 프로브 응답 프레임을 수신하지 못하는 문제가 발생하기 때문에, 본 발명에서는 이러한 문제를 방지하기 위해서 프로브 요청 프레임의 채널 폭과 동일하게 프로브 웅답 프레임의 채널 폭을 제한하는 것을 제안한다.
[199] 또한, AP가 2腿 z PPDU로 전송된 프로브 요청 프레임을 수신하고 2MHz PPDU 로 프로브 웅답 프레임을 전송할 때， 상기 AP는 자신이 서비스 중인 1MHz 채널에 대한 정보를 STA에게 알려즐 수 있다. 이에 따라， 스캐닝을 수행 중인 STA이 해당 AP와 연관을 맺을 때， 연관 요청 /웅답 프레임이 1腿 z PPDU로 송수신되는 것을 허용할 수 있다. 만약, 2MHz PPDU로 전송되는 프로브 응답 프레임에 해당 AP의 1丽 z 채널이 어디에 위치하고 있는지에 대한 아무런 정보가 포함되어 있지 않다면, STA은 해당 AP로 연관 요청 프레임을 전송할 때에 1MHz PPDU는 사용할 수 없고， 2MHz PPDU 만을 사용해야만 한다.
[200] 따라서， 본 발명에서는 AP가 전송하는 프로브 응답 프레임의 프레임 제어 (Frame Control; FC) 필드 내에 상기 AP가 서비스 중인 Hz 채널에 대한 정보 (특히， 위치 정보)를 포함시키는 것을 제안한다.
[201] 도 16은 프로브 웅답 프레임의 예시적인 포맷을 나타내는 도면이다.
[202] 프로브 웅답 프레임의 FC 필드는 도 17에서 도시하는 서브필드들의 하나 이상을 포함할 수 있다.
[203] DA(Desti nation Address) 필드는 목적지 주소를 나타내는 값으로 설정되고, SACSource Address) 필드는 소스 주소를 나타내는 값으로 설정된다.
[204] 타임스탬프 (Timestamp) 필드는 프로브 웅답 프레임을 송신하는 STA (예를 들어， AP STA)의 TSF Timing Synchronization Function) 타이머 값의 4 LSB(Least Significant Bytes)의 값으로 설정 ¾다.
[205] 변경 시뭔스 (Change Sequence) 필드는 초기 값은 0으로 설정되고， 시스템 정보의 중요한 업데이트가 발생하는 경우에 1씩 증가하는 값으로 설정된다.
[206] 다음 TBTT(Next Target Beacon Transmission Time) 필드는 다음 TBTT 값의 4 LSBs의 3 MSBs(Most Significant Bytes) 값으로 설정될 수 있다. 다음 TBTT 필드는 선택적 (optional)으로 포함될 수 있다.
[207] 압축된 SSKXCompressed SSID) 필드는 AP의 전체 (Full) SSID의 32-비트 CRCCCyclic Redundancy Check) 값으로 설정된다. 만약 프로브 웅답 프레임에 전체 SSID가 포함되는 것이 요구되는 경우에， 전체 SSID 필드는 Optional IEs 부분에 포함될 수도 있다.
[208] 액세스 네트워크 읍션 (Access Network Options) 필드는 STA이 찾기 원하는 (desire) 또는 응답받기를 원하는 AP의 액세스 네트워크 특성을 지정한다. 이에 따라， 해당 특성 또는 해당 서비스를 지원하는 네트워크 (또는 AP)만이 프로브 요청 프레임에 웅답하도록 할 수 있다. 액세스 네트워크 옵션 필드는 선택적으로 포함될 수 있다.
[209] 그 외의 다양한 선택적인 요소들이 Optional IEs 부분에 포함될 수 있다.
[210] 도 17은 프로브 응답 프레임의 프레임 제어 필드의 예시적인 포맷을 나타내는 도면이다ᅳ [211] 전술한 바와 같이 프로브 웅답 프레임의 프레임 제어 (FC) 필드는, BSS의 제 1 채널 폭 (예를 들어, 1MHz) 크기의 채널의 위치를 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어， 제 1 채널 폭 (예를 들어， 1删 z) 크기의 채널이 제 2 채널 폭 (예를 들어， 2MHz) 크기의 채널 상에서 높은 쪽 (upper side) 또는 낮은 쪽 (lower side)에 위치하는지 여부를 나타내는 정보가 FC필드 내에 포함될 수 있다.
[212] 또한， FC 필드는， 다음 TBTT 존재 (Present) 필드， 전체 SSID 존재 필드， 인터워킹 (Interworking) 존재 필드， BSS 대역폭 필드, 보안 (Security) 필드 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 필드들 중의 하나 이상의 조합 또는 이 필드들이 아닌 다른 새로운 필드를 사용하여 BSS의 1MHz 채널의 위치를 나타내는 정보를 나타낼 수 있다.
[213] 다음 ΤΒπ 필드가 프로브 웅답 프레임에 포함되면 다음 ΤΒΤΤ 존재 필드는 1로 설정되고， 그렇지 않으면 0으로 설정된다.
[214] 전체 SSID 존재 필드는 전체 SSID 정보 또는 압축된 SSID 정보가 프로브 웅답 프레임에 포하되는지를 지시할 수 있다. 전체 SSID존재 필드가 1로 설정되면 전체 SSID 정보가 프로브 웅답 프레임에 포함되는 것을 나타내고, 0으로 설정되면 압축된 SSID정보가프로브 웅답 프레임에 포함되는 것을 나타낸다.
[215] 인터워킹 존재 필드는, 프로브 웅답 프레임에 액세스 네트워크 옵션 필드가 존재하는 경우에는 1로 설정되고， 그렇지 않은 경우에는 0으로 설정된다.
[216] 보안 필드는 AP가 RSNA AP인 경우에 1로 설정되고, 그렇지 않은 경우에 0으로 설정된다.
[217] BSS 대역폭 필드는 BSS의 현재 동작 대역폭에 대한 정보를 나타낸다. 예를 들어， 제 1 채널 폭 (예를 들어， 1MHz) 크기의 채널의 위치가 아래의 표 3과 같이 BSS 대역폭 필드를 이용하여 지시될 수 있다. 다만, 제 1 채널 폭 (예를 들어， 1MHz) 크기의 채널의 위치가 BSS 대역폭 필드를 이용하여 지시된다는 것은 본 발명의 일례에 불과하고, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
[218] 【표 3】
Figure imgf000039_0001
Figure imgf000040_0001
[219] 이와 같이 프로브 웅답 프레임의 프레임 제어 (FC) 필드를 이용하여， AP가 서비스 중인 제 1 채널 폭 (예를 들어， 1MHz) 크기의 채널이 제 2 채널 폭 (예를 들어， 2丽 z) 크기의 채널 상에서 높은 쪽 (upper side) 또는 낮은 쪽 (lower side)에 위치하는지 여부를 STA에게 알려줄 수 있다. 이에 따라， STA은 2丽 z 채널 폭에서 프로브 요청 /웅답 프레임의 송수신을 수행한 후에， 해당 AP의 (또는 BSS의) 1MHz 채널의 위치를 명확하게 알 수 있고， 이에 따라 1MHz 채널 폭에서 연관 요청 /웅답 프레임의 송수신을 수행할 수 있다.
[220] 도 18은 본 발명의 일례에 따른 스캐닝 방법을 설명하기 위한 도면이다. [221] 단계 S1810에서 STA은 AP로 프로브 요청 프레임올 전송할 수 있다. 프로브 요청 프레임은 제 1 채널 폭 (예를 들어， 1MHz)의 프레임 또는 제 2 채널 폭 (예를 들어， 2MHz)의 프레임으로 전송될 수 있다ᅳ
[222] 이에 추가적으로， STA은 프로브 요청 프레임을 전송하고 ProbeTimer를 0으로 설정하고 나서， 매체가 점유 상태임을 나타내는 PMI CS. indicat ion (busy) 프리머티브가 . 검출되거나 유효한 프리 앰블이 검출되었음을 나타내는 PHY- RXSTART. indicat ion가 수신되는 경우에만 MaxChannelTime을 기다리고， 그렇지 않은 경우에는 MinChannelTinie 만큼만 대기하고 다음 채널에서 스캐닝을 계속할 수 있다 .
[223] 단계 S1820에서 프로브 요청 프레임에 웅답해야 하는 것으로 판단한 AP는， STA에게 프로브 응답 프레임을 전송할 수 있다. 여기서 , AP가 전송하는 프로브 웅답 프레임은 STA으로부터 수신된 프로브 요청 프레임 이 전송된 채널 폭과 동일한 채널 폭으로 전송된다 . 예를 들어，
[224] 만약 상기 프로브 요청 프레임이 상기 제 1 채널 폭에서 수신된 경우, 상기 프로브 웅답 프레임은 상기 제 1 채널 폭에서 전송된다. 즉, 상기 프로브 요청 프레임 이 상기 제 1 채널 폭에서 수신된 경우， 상기 프로브 웅답 프레임이 상기 제 2 채널 폭에서 전송되는 것은 허용되지 않는다.
[225] 만약 상기 프로브 요청 프레임 이 상기 제 2 채널 폭에서 수신된 경우， 상기 프로브 웅답 프레임은 상기 제 2 채널 폭에서 전송된다 . 즉， 상기 프로브 요청 프레임이 상기 제 2 채널 폭에서 수신된 경우， 상기 프로브 응답 프레임이 상기 제 1 채널 폭에서 전송되는 것은 허용되지 않는다.
[226] 또한， 프로브 웅답 프레임은 (제 1 채널 폭이 제 2 채널 폭에 비하여 좁은 경우에 ) 제 1 채널 폭의 크기를 가지는 채널의 위치에 대한 정보를 더 포함할 수 있다 . 예를 들어， 제 1 채널 폭의 크기를 가지는 채널이 1顧 z 채널인 경우에 , 2丽 z 채널 상에서 높은 쪽 또는 낮은 쪽 중에서 어떤 쪽에 1MHz 채널이 위치하는지를 나타내는 정보가 프로브 응답 프레임 (예를 들어， 프로브 웅답 프레임의 FC 필드)에 포함될 수 있다.
[227] 도 18에서 설명하는 예시 적 인 방법은 설명의 간명함을 위해서 동작의 시 리즈로 표현되어 있지만, 이는 단계가 수행되는 순서를 제한하기 위한 것은 아니며， 필요한 경우에는 각각의 단계가 동시에 또는 상이한 순서로 수행될 수도 있다 . 또한 , 본 발명에서 제안하는 방법을 구현하기 위해서 도 18에서 예시하는 모든 단계가 반드시 필요한 것은 아니다. [228] 도 18에서 예시하는 본 발명의 방법에 있어서， 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있다.
[229] 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치의 구성올 나타내는 블록도이다.
[230] AP(10)는 프로세서 메모리 (12)， 송수신기 (13)를 포함할 수 있다. STA (20)는 프로세서 (21)， 메모리 (22), 송수신기 (23)를 포함할 수 있다. 송수신기 (13 및 23)는 무선 신호를 송신 /수신할 수 있고, 예를 들어, IEEE 802 시스템에 따른 물리 계층을 구현할 수 있다. 프로세서 (11 및 21)는 송수신기 (13 및 23)와 연결되어 IEEE 802 시스템에 따른 물리 계층 및 /또는 MAC 계층을 구현할 수 있다. 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 모듈이 메모리 (12 및 22)에 저장되고， 프로세서 (11 및 21)에 의하여 실행될 수 있다. 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.
[231] 도 19의 AP(10)는 STA(20)의 스캐닝을 지원하도록 설정될 수 있다. AP(IO)는 제 1 및 제 2 채널 폭을 지원할 수 있다. 프로세서 (11)는， STA(20)으로부터 상기 제 1 채널 폭 또는 상기 제 2 채널 폭에서 프로브 요청 프레임을 상기 송수신기 (13)를 이용하여 수신하도록 설정될 수 있다. 프로세서 (11)는， 상기 프로브 요청 프레임에 웅답하는 프로브 웅답 프레임을 상기 송수신기 (13)를 이용하여 상기 STA(20)에게 전송하도록 설정될 수 있다. 여기서， 프로브 웅답 프레임이 전송되는 채널 폭은 프로브 요청 프레임이 수신되는 채널 폭과 동일할 수 있다.
[232] 도 19의 STA(20)은 스캐닝을 수행하도록 설정될 수 있다. 프로세서 (21)는， 제 1 및 제 2 채널 폭을 지원하는 AP(10)에게, 상기 제 1 채널 폭 또는 상기 제 2 채널 폭에서 프로브 요청 프레임을 상기 송수신기 (23)를 이용하여 전송하도록 설정될 수 있다. 프로세서 (21)는， 상기 프로브 요청 프레임에 웅답하는 프로브 웅답 프레임을 상기 AP(10)로부터 상기 송수신기 (23)를 이용하여 수신하도록 설정될 수 있다. 여기서, 프로브 웅답 프레임이 전송되는 채널 폭은 프로브 요청 프레임이 수신되는 채널 폭과 동일할 수 있다. [233] 도 19의 AP(10) 및 ST/ 20)의 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 생략한다.
[234] 상슬한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어， 본 발명의 실시예들은 하드웨어， 펌웨어 (firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등쎄 의해 구현될 수 있다.
[235] 하드웨어에 의한 구현의 경우， 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICsCApplication Specific Integrated Circuits) , DSPsCDigital Signal Processors) , DSPDs(Digital Signal Processing Devices) , PLDs (Programmable Logic Devices) , FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) , 프로세서, 컨트를러， 마이크로 컨트를러， 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
[236] 펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우， 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모들， 절차 또는 함수 둥의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 뷔치하여， 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
[237] 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 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
【산업상 이용가능성】
[238] 상술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시형태들은 IEEE 802.11 시스템을 중심으로 설명하였으나， 다양한 이동통신 시스템에 동일한 방식으로 적용될 수 있다.

Claims

【청구의 범위】
【청구항 1】
무선랜 시스템에서 액세스 포인트 (AP)가 스테이션 (STA)의 스캐닝을 지원하는 방법에 있어서，
제 1 채널 폭 및 제 2 채널 폭을 지원하는 AP에 의해서， 상기 STA으로부터 상기 제 1 채널 폭 또는 상기 제 2 채널 폭에서 프로브 요청 프레임을 수신하는 단계; 및
상기 프로브 요청 프레임에 웅답하는 프로브 웅답 프레임을 상기 STA에게 전송하는 단계를 포함하고，
상기 프로브 요청 프레임이 상기 제 1 채널 폭에서 수신된 경우， 상기 프로브 웅답 프레임은 상기 제 1 채널 폭에서 전송되고，
상기 프로브 요청 프레임이 상기 제 2 채널 폭에서 수신된 경우, 상기 프로브 웅답 프레임은 상기 제 2 채널 폭에서 전송되는， 스캐닝 지원 방법.
【청구항 2】
제 1 항에 있어서，
상기 프로브 요청 프레임이 상기 게 2 채널 폭에서 수신된 경우, 상기 프로브 웅답 프레임이 상기 제 1 채널 폭에서 전송되는 것은 허용되지 않는， 스캐닝 지원 방법.
【청구항 3】
제 1 항에 있어서,
상기 프로브 요청 프레임이 상기 제 1 채널 폭에서 수신된 경우， 상기 프로브 웅답 프레임이 상기 제 2 채널 폭에서 전송되는 것은 허용되지 않는， 스캐닝 지원 방법.
【청구항 4】
제 1 항에 있어서，
상기 프로브 웅답 프레임은 상기 제 1 채널 폭의 크기를 가지는 채널의 위치에 대한 정보를 포함하는， 스캐닝 지원 방법.
【청구항 51
제 4 항에 있어서， 상기 제 1 채널 폭의 크기를 가지는 채널의 위치에 대한 정보는， 상기 제 2 채널 폭의 크기를 가지는 채널의 낮은 쪽 (l0wer side)에 상기 제 1 '채널 폭의 크기를 가지는 채널이 위치하는 것을 나타내는, 스캐닝 지원 방법.
【청구항 6】
제 4 항에 있어서，
상기 제 1 채널 폭의 크기를 가지는 채널의 위치에 대한 정보는, 상기 제 2 채널 폭의 크기를 가지는 채널의 높은 쪽 (Upper side)에 상기 제 1 채널 폭의 크기를 가지는 채널이 위치하는 것을 나타내는， 스캐닝 지원 방법.
【청구항 7】
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 채널 폭의 크기를 가지는 채널의 위치에 대한 정보는， 상기 프로브 웅답 프레임의 프레임 제어 (FC) 필드 내에 포함되는， 스캐닝 지원 방법.
【청구항 8】
거 11 항에 있어서，
상기 제 1 채널 폭은 상기 제 2 채널 폭에 비하여 좁은, 스캐닝 지원 방법.
【청구항 9)
제 1 항에 있어서，
상기 제 1 채널 폭은 1MHz 크기이고,
상기 제 2 채널 폭은 2MHz 크기인, 스캐닝 지원 방법.
【청구항 10】
무선랜 시스템에서 스테이션 (STA)이 스캐닝을 수행하는 방법에 있어서， 제 1 채널 폭 및 제 2 채널 폭을 지원하는 액세스 포인트 (AP)로， 상기 제 1 채널 폭 또는 상기 제 2 채널 폭에서 프로브 요청 프레임을 전송하는 단계; 및
상기 프로브 요청 프레임에 웅답하는 프로브 웅답 프레임을 상기 AP로부터 수신하는 단계를 포함하고，
상기 프로브 요청 프레임이 상기 제 1 채널 폭에서 전송된 경우， 상기 프로브 웅답 프레임은 상기 제 1 채널 폭에서 수신되고，
상기 프로브 요청 프레임이 상기 제 2 채널 폭에서 전송된 경우， 상기 프로브 웅답 프레임은 상기 제 2 채널 폭에서 수신되는, 스캐닝 수행 방법.
【청구항 11】 무선랜 시스템에서 스테이션 (STA)의 스캐닝을 지원하는 액세스 포인트 (AP) 장치에 있어서，
송수신기; 및
프로세서를 포함하고，
상기 AP 장치는 제 1 채널 폭 및 제 2 채널 폭을 지원하고，
상기 프로세서는， 상기 STA으로부터 상기 제 1 채널 폭 또는 상기 제 2 채널 폭에서 프로브 '요청 프레임을 상기 송수신기를 이용하여 수신하고; 상기 프로브 요청 프레임에 웅답하는 프로브 응답 프레임을 상기 송수신기를 이용하여 상기 STA에게 전송하도록 설정되고,
상기 프로브 요청 프레임이 상기 제 1 채널 폭에서 수신된 경우， 상기 프로브 웅답 프레임은 상기 제 1 채널 폭에서 전송되고,
상기 프로브 요청 프레임이 상기 제 2 채널 폭에서 수신된 경우， 상기 프로브 웅답프레임은 상기 제 2 채널 폭에서 전송도ᅵ는, 스캐닝 지원 AP 장치.
【청구항 12】
무선랜 시스템에서 스캐닝을 수행하는 스테이션 (STA) 장치에 있어서， 송수신기; 및
프로세서를 포함하고，
상기 프로세서는， 제 1 채널 폭 및 제 2 채널 폭을 지원하는 액세스 포인트 (AP)로, 상기 제 1 채널 폭 또는 상기 제 2 채널 폭에서 프로브 요청 프레임을 상기 송수신기를 이용하여 전송하고; 상기 프로브 요청 프레임에 웅답하는 프로브 응답 프레임을 상기 AP로부터 상기 송수신기를 이용하여 수신하도록 설정되고，
상기 프로브 요청 프레임이 상기 제 1 채널 폭에서 전송된 경우, 상기 프로브응답 프레임은 상기 제 1 채널 폭에서 수신되고，
상기 프로브 요청 프레임이 상기 제 2 채널 폭에서 전송된 경우， 상기 프로브 응답 프레임은 상기 제 2 채널 폭에서 수신되는， 스캐닝 수행 STA 장치.
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