WO2014107031A1 - 무선랜 시스템에서 채널 액세스 방법 및 장치 - Google Patents

무선랜 시스템에서 채널 액세스 방법 및 장치 Download PDF

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WO2014107031A1
WO2014107031A1 PCT/KR2014/000016 KR2014000016W WO2014107031A1 WO 2014107031 A1 WO2014107031 A1 WO 2014107031A1 KR 2014000016 W KR2014000016 W KR 2014000016W WO 2014107031 A1 WO2014107031 A1 WO 2014107031A1
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WO
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frame
sta
channel
data
transmission
Prior art date
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PCT/KR2014/000016
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English (en)
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김정기
석용호
조한규
최진수
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엘지전자 주식회사
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Publication date
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W74/00—Wireless channel access, e.g. scheduled or random access
    • H04W74/08—Non-scheduled or contention based access, e.g. random access, ALOHA, CSMA [Carrier Sense Multiple Access]
    • H04W74/0808—Non-scheduled or contention based access, e.g. random access, ALOHA, CSMA [Carrier Sense Multiple Access] using carrier sensing, e.g. as in CSMA
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
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    • H04W48/16—Discovering, processing access restriction or access information
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    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/02—Terminal devices

Definitions

  • the following description relates to a wireless communication system, and more particularly, to a channel access method and apparatus in a WLAN system.
  • WLAN is based on radio frequency technology, and can be used in homes, businesses, or businesses by using portable terminals such as personal digital assistants (PDAs), laptop computers, and portable multimedia players (PMPs). 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 802.11n supports High Throughput (HT) with data throughput 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
  • MIMO Multiple Inputs and Multiple Outputs
  • IEEE 802.11 WLAN system a technical standard for supporting M2M communication is being developed as IEEE 802.11ah.
  • M2M communications you may want to consider a scenario where you occasionally communicate a small amount of data at low speeds in an environment with many devices.
  • Communication in a WLAN system is performed in a medium shared between all devices.
  • M2M communication spending a large amount of time for channel access of one device may not only reduce the overall system performance, but also prevent power saving of each device.
  • a station (STA) of a specific type is allowed to attempt channel access without checking a traffic indication map (TIM) provided by an access point (AP). If a particular type of STA (for example, a non-TIM STA) accesses a channel without knowing the channel usage of another STA, the channel usage efficiency, which is a limited resource of the entire network as well as its own unnecessary power consumption, may be reduced. It causes dropping problems.
  • STA station
  • TIM traffic indication map
  • AP access point
  • An object of the present invention is to provide an improved channel access method that can be applied to a WLAN system.
  • a method of performing a channel access by a station (STA) in a WLAN system may include: a second from another STA when the channel is in an idle state; Deferring transmission of the first frame until a frame is detected; And transmitting the first frame when the second frame is detected.
  • a station (STA) apparatus for performing channel access in a WLAN system includes: a transceiver; And a processor.
  • the processor when the channel is idle, defers transmission of the first frame until a second frame from another STA is detected; When the second frame is detected, the first frame may be set using the transceiver.
  • Deferred transmission of the first frame may be performed when the channel is determined to be idle when the STA wakes up.
  • Deferred transmission of the first frame may be performed when the first frame is transmitted when the STA wakes up and a response frame for the first frame transmitted when the STA wakes up is not received. .
  • Transmitting the first frame when the STA wakes up may include transmitting the first frame if it is determined that the channel is in an idle state without delaying transmission of the first frame.
  • a timer may be set for the STA, and transmission of the first frame may be prohibited while the timer is running.
  • the first frame may be transmitted.
  • the timer can be stopped.
  • the timer may be started when the first frame is transmitted when the STA wakes up, or may be started when no response frame is received for the first frame transmitted when the STA wakes up. Can be.
  • Transmitting the first frame when the STA wakes up may include transmitting the first frame if it is determined that the channel is in an idle state without delaying transmission of the first frame.
  • the length of the timer may be set to a maximum Transmission Opportunity (TXOP) duration.
  • TXOP Transmission Opportunity
  • the transmission of the first frame may include transmitting the first frame after performing a backoff process.
  • the first frame may be any one of a power save (PS) -Poll frame, a trigger frame, a data frame, or an RTS frame.
  • PS power save
  • the second frame may be either a frame from another STA or a beacon frame from an access point (AP).
  • AP access point
  • the STA may be a Non-TIM (Traffic Indication Map) STA.
  • a method and apparatus for improving a channel access method in a WLAN system may be provided.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating another exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating another exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an exemplary structure of a WLAN system.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a link setup process in a WLAN system.
  • FIG. 6 is a diagram for describing a backoff process.
  • 7 is a diagram for explaining hidden nodes and exposed nodes.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an RTS and a CTS.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a power management operation.
  • 10 to 12 are diagrams for explaining in detail the operation of the STA receiving the TIM.
  • FIG. 13 illustrates a collision between transmission of a Non-TIM STA and transmission of another STA.
  • FIG. 14 is a view for explaining an example of the present invention for PS-Poll frame transmission of a Non-TIM STA.
  • 15 is a view for explaining another example of the present invention for PS-Poll frame transmission of a Non-TIM STA.
  • 16 is a view for explaining another example of the present invention for PS-Poll frame transmission of a Non-TIM STA.
  • 17 is a view for explaining an example of the present invention for data frame transmission of a Non-TIM STA.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining an example of the present invention for RTS frame transmission of a Non-TIM STA.
  • 19 and 20 are diagrams for explaining examples of the present invention using a timer for channel access deferral of a Non-TIM STA.
  • 21 illustrates a channel access method of a non-TIM STA according to an embodiment of the present invention.
  • 22 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 components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the wireless access systems IEEE 802 system, 3GPP system, 3GPP LTE and LTE-A (LTE-Advanced) system and 3GPP2 system. That is, steps or parts which are not described to clearly reveal the technical spirit of the present invention among the embodiments of the present invention may be supported by the above documents. In addition, all terms disclosed in the present document can be described by the above standard document.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • CDMA may be implemented with a radio technology such as Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented with wireless technologies such as Global System for Mobile communications (GSM) / General Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile communications
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • OFDMA 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
  • 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 architecture may be composed of a plurality of components, and by their interaction, a WLAN may be provided that supports transparent STA mobility for higher layers.
  • the Basic Service Set (BSS) may correspond to a basic building block in an IEEE 802.11 LAN. 1 exemplarily shows that there are two BSSs (BSS1 and BSS2) and two STAs are included as members of each BSS (STA1 and STA2 are included in BSS1 and STA3 and STA4 are included in BSS2). do.
  • an ellipse representing a BSS may be understood to represent a coverage area where STAs included in the BSS maintain communication. This area may be referred to as a basic service area (BSA).
  • BSA basic service area
  • the most basic type of BSS in an IEEE 802.11 LAN is an independent BSS (IBSS).
  • the IBSS may have a minimal form consisting of only two STAs.
  • the BSS (BSS1 or BSS2) of FIG. 1, which is the simplest form and other components are omitted, may correspond to a representative example of the IBSS.
  • This configuration is possible when STAs can communicate directly.
  • this type of LAN may not be configured in advance, but may be configured when a LAN is required, which may be referred to as an ad-hoc network.
  • the membership of the STA in the BSS may be dynamically changed by turning the STA on or off, the STA entering or exiting the BSS region, and the like.
  • 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 illustrating 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 station-to-station distance directly in the LAN can be limited by PHY performance. In some cases, this distance limit may be sufficient, but in some cases, communication between more distant stations may be necessary.
  • the distribution system DS may be configured to support extended coverage.
  • the 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 nature of the distribution system medium (DSM).
  • DSM distribution system medium
  • the IEEE 802.11 standard logically distinguishes between 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 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, the corresponding LAN structure can be specified independently by the physical characteristics of each implementation.
  • the DS may support the mobile device by providing seamless integration of multiple BSSs and providing logical services for handling addresses to destinations.
  • An AP means an entity that enables access to a DS through WM for associated STAs and has STA functionality. Data movement between the BSS and the DS may be performed through the AP.
  • STA2 and STA3 shown in FIG. 2 have the functionality of a STA, and provide a function to allow 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 WM 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 that AP may always be received at an uncontrolled port and processed by an IEEE 802.1X port access entity.
  • transmission data (or frame) may be transmitted to the DS.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating 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 of arbitrary 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 what appears to be an IBSS network at the LLC (Logical Link Control) layer. STAs included in the ESS can communicate with each other, and mobile STAs can move from within one BSS to another BSS (within the same ESS) transparently to the LLC.
  • LLC Logical Link Control
  • BSSs can be partially overlapped, which is a form commonly used to provide continuous coverage.
  • the BSSs may not be physically connected, and logically there is no limit to the distance between the BSSs.
  • the BSSs can be located at the same physical location, which can be used to provide redundancy.
  • one (or more) IBSS or ESS networks may be physically present in the same space as one (or more than one) ESS network.
  • the ad-hoc network is operating at the location of the ESS network, 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.
  • STA1, STA3, and STA4 correspond to non-AP STAs
  • STA2 and STA5 correspond to AP STAs.
  • a non-AP STA includes a terminal, a wireless transmit / receive unit (WTRU), a user equipment (UE), a mobile station (MS), and a mobile terminal. May be referred to as a Mobile Subscriber Station (MSS).
  • the AP may include a base station (BS), a node-B, an evolved Node-B (eNB), and a base transceiver system (BTS) in other wireless communication fields.
  • BS base station
  • eNB evolved Node-B
  • BTS base transceiver system
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a general link setup process.
  • an STA In order for an STA to set up a link and transmit / receive data with respect to a network, an STA first discovers the network, performs authentication, establishes an association, and authenticates for security. It must go through the back.
  • the link setup process may also be referred to as session initiation process and session setup process.
  • 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, the STA must find a network that can participate. The STA must identify a compatible network before joining the wireless network. A network identification process existing in a specific area is called scanning.
  • the STA performing scanning transmits a probe request frame and waits for a response to discover which AP exists in the vicinity while moving channels.
  • the responder transmits a probe response frame to the STA that transmits the probe request frame in response to the probe request frame.
  • the responder may be an STA that last transmitted a beacon frame in the BSS of the channel being scanned.
  • the AP transmits a beacon frame, so the AP becomes a responder.
  • the responder is not constant.
  • an STA that transmits a probe request frame on channel 1 and receives a probe response frame on channel 1 stores the BSS-related information included in the received probe response frame and stores the next channel (eg, number 2).
  • Channel to perform scanning (i.e., probe request / response transmission and reception on channel 2) in the same manner.
  • 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 to allow the STA performing scanning to find the 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 the scanning receives the beacon frame, the STA stores the information on the BSS included in the beacon frame and records beacon frame information in each channel while moving to another channel.
  • the STA may store BSS related information included in the received beacon frame, move to the next channel, and perform scanning on the next channel in the same manner.
  • active scanning has the advantage of less delay and power consumption than passive scanning.
  • step S520 After the STA discovers the network, an authentication process may be performed in step S520.
  • This authentication process may be referred to as a first authentication process in order to clearly distinguish from the security setup operation of step S540 described later.
  • the authentication process includes a 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 authentication request / response corresponds to a management frame.
  • the authentication frame includes an authentication algorithm number, an authentication transaction sequence number, a status code, a challenge text, a Robust Security Network, and a finite cyclic group. Group) and the like. This corresponds to some examples of information that may be included in the authentication request / response frame, and may be replaced with other information or further include additional information.
  • the STA may send 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 process in which the STA transmits an association request frame to the AP, and in response thereto, the AP transmits an association response frame to the STA.
  • the association request frame may include information related to various capabilities, beacon listening interval, service set identifier (SSID), supported rates, supported channels, RSN, mobility domain. Information about supported operating classes, TIM Broadcast Indication Map Broadcast request, interworking service capability, and the like.
  • an association response frame may include information related to various capabilities, status codes, association IDs (AIDs), support rates, Enhanced Distributed Channel Access (EDCA) parameter sets, Received Channel Power Indicators (RCPI), Received Signal to Noise Information, such as an indicator, a mobility domain, a timeout interval (association comeback time), an overlapping BSS scan parameter, a TIM broadcast response, and a QoS map.
  • AIDs association IDs
  • EDCA Enhanced Distributed Channel Access
  • RCPI Received Channel Power Indicators
  • Received Signal to Noise Information such as an indicator, a mobility domain, a timeout interval (association comeback time), an overlapping BSS scan parameter, a TIM broadcast response, and a QoS map.
  • a security setup process may be performed at step S540.
  • the security setup process of step S540 may be referred to as an authentication process through a Robust Security Network Association (RSNA) request / response.
  • the authentication process of step S520 is called a first authentication process, and the security setup process of step S540 is performed. It may also be referred to simply as the authentication process.
  • RSNA Robust Security Network Association
  • the security setup process of step S540 may include, for example, performing a private key setup through 4-way handshaking through an Extensible Authentication Protocol over LAN (EAPOL) frame. .
  • the security setup process may be performed according to a security scheme not defined in the IEEE 802.11 standard.
  • IEEE 802.11n In order to overcome the limitation of communication speed in WLAN, IEEE 802.11n exists as a relatively recently established technical standard. IEEE 802.11n aims to increase the speed and reliability of networks and to extend the operating range of wireless networks. More specifically, IEEE 802.11n supports High Throughput (HT) with data throughput of up to 540 Mbps and also uses multiple antennas at both the transmitter and receiver to minimize transmission errors and optimize data rates. It is based on Multiple Inputs and Multiple Outputs (MIMO) technology.
  • HT High Throughput
  • MIMO Multiple Inputs and Multiple Outputs
  • the next generation WLAN system supporting Very High Throughput is the next version of the IEEE 802.11n WLAN system (e.g., IEEE 802.11ac), which is 1 Gbps at the MAC Service Access Point (SAP).
  • IEEE 802.11ac the next version of the IEEE 802.11n WLAN system
  • SAP MAC Service Access Point
  • the next generation WLAN system supports MU-MIMO (Multi User Multiple Input Multiple Output) transmission in which a plurality of STAs simultaneously access a channel in order to use the wireless channel efficiently.
  • MU-MIMO Multi User Multiple Input Multiple Output
  • the AP may simultaneously transmit packets to one or more STAs that are paired with MIMO.
  • whitespace may be referred to as a licensed band that can be preferentially used by a licensed user.
  • An authorized user refers to a user who is authorized to use an authorized band and may also be 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 protection for an authorized user. For example, if an authorized user such as a microphone is already using a specific WS channel, which is a frequency band divided in a regulation to have a specific bandwidth in the WS band, the AP may be protected. And / or the STA cannot use a frequency band corresponding to the corresponding WS channel. In addition, the AP and / or STA should stop using the frequency band when the authorized user uses the frequency band currently used for frame transmission and / or reception.
  • the AP and / or STA 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 the spectrum sensing mechanism, energy detection, signal detection, and the like are used. If the strength of the received signal is greater than or equal to a predetermined value, it may be determined that the authorized user is in use, or if the DTV preamble is detected, the authorized user may be determined to be in use.
  • M2M communication refers to a communication method that includes one or more machines (Machine), may also be referred to as MTC (Machine Type Communication) or thing communication.
  • a machine refers to an entity that does not require human direct manipulation or intervention.
  • a device such as a meter or a vending machine equipped with a wireless communication module, as well as a user device such as a smartphone that can automatically connect and communicate with a network without a user's operation / intervention, may be used. 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 meter readers and servers.
  • applications based on M2M communication may include security, transportation, health care, and the like. Considering the nature of these applications, M2M communication should generally be able to support the transmission and reception of small amounts of data at low speeds in the presence of very many devices.
  • M2M communication should be able to support a large number of STAs.
  • WLAN system it is assumed that a maximum of 2007 STAs are associated with one AP, but in M2M communication, there are methods for supporting a case where a larger number (approximately 6000 STAs) are associated with one AP. Is being discussed.
  • many applications are expected to support / require low data rates 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 be 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 every long period (eg, one month), such as electricity / gas / water use. Accordingly, in the WLAN system, even if the number of STAs that can be associated with one AP becomes very large, it is possible to efficiently support the case where the number of STAs having data frames to be received from the AP is very small during one beacon period. The ways to do this are discussed.
  • WLAN technology is rapidly evolving and, in addition to the above examples, technologies for direct link setup, media streaming performance improvement, support for high speed and / or large initial session setup, support for extended bandwidth and operating frequency, etc. Is being developed.
  • a basic access mechanism of MAC is a carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA / CA) mechanism.
  • the CSMA / CA mechanism is also called the Distributed Coordination Function (DCF) of the IEEE 802.11 MAC. It basically employs a "listen before talk" access mechanism.
  • the AP and / or STA may sense a radio channel or medium during 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
  • HCF hybrid coordination function
  • the PCF refers to a polling-based synchronous access scheme in which polling is performed periodically so that all receiving APs and / or STAs can receive data frames.
  • the HCF has an Enhanced Distributed Channel Access (EDCA) and an HCF Controlled Channel Access (HCCA).
  • EDCA is a competition based approach for providers to provide data frames to multiple users, and HCCA uses a non-competition based channel access scheme using a polling mechanism.
  • the HCF includes a media access mechanism for improving the quality of service (QoS) of the WLAN, and can transmit QoS data in both a contention period (CP) and a contention free period (CFP).
  • QoS quality of service
  • FIG. 6 is a diagram for describing a backoff process.
  • the random backoff count has a pseudo-random integer value and may be determined to be one of values in the range of 0 to CW.
  • CW 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).
  • 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. Meanwhile, the remaining STAs monitor and wait for the medium to be busy. In the meantime, data may also be transmitted in each of STA1, STA2, and STA5, and each STA waits for DIFS when the medium is monitored idle, and then counts down the backoff slot according to a random backoff count value selected by the STA. Can be performed. In the example of FIG. 6, STA2 selects the smallest backoff count value and STA1 selects the largest backoff count value.
  • the remaining backoff time of the STA5 is shorter than the remaining backoff time of the STA1 at the time when the STA2 finishes the backoff count and starts the frame transmission.
  • STA1 and STA5 stop counting for a while and wait for STA2 to occupy the medium.
  • the STA1 and the STA5 resume the stopped 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. Meanwhile, while STA2 occupies the medium, data to be transmitted may also occur in STA4.
  • the STA4 waits for DIFS, 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. If a collision occurs, neither STA4 nor STA5 receive an ACK, and thus data transmission fails. In this case, STA4 and STA5 may double the CW value, select a random backoff count value, and perform a countdown.
  • the STA1 waits while the medium is occupied due to transmission of the STA4 and STA5, waits for DIFS when the medium is idle, and starts frame transmission after the remaining backoff time passes.
  • 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 in which an AP and / or STA currently using or authorized to use a medium instructs another AP and / or STA how long to remain 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 corresponding frame, and the STA receiving the NAV value is prohibited from accessing the medium (or channel access) during the period. prohibit or defer.
  • the NAV may be set, for example, according to the value of the "duration" field of the MAC header of the frame.
  • 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 in which STA C has information to be transmitted from STA D while transmitting data 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, transmission from STA C and transmission from STA B may not collide with STA A's point of view, so STA C is unnecessary until STA B stops transmitting. To wait. At this time, 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.
  • a short signaling packet such as a request to send (RTS) and a clear to send (CTS) may be used.
  • RTS request to send
  • CTS clear to send
  • the RTS / CTS between the two STAs may allow the surrounding STA (s) to overhear, allowing the surrounding STA (s) to consider whether to transmit information between the two STAs. For example, when an STA to transmit data transmits an RTS frame to an STA receiving the data, the STA receiving the data may inform the neighboring STAs that they will receive the data by transmitting the CTS frame.
  • 8A illustrates an example of a method for solving a hidden node problem, and assumes that both STA A and STA C try to transmit data to STA B.
  • FIG. 8A When STA A sends the RTS to STA B, STA B transmits the CTS to both STA A and STA C around it. As a result, STA C waits until data transmission between STA A and STA B is completed, thereby avoiding collision.
  • FIG. 8 (b) is an example of a method of solving an exposed node problem, and STA C overhears RTS / CTS transmission between STA A and STA B so that STA C is a different STA (eg, STA). It may be determined that no collision will occur even if data is transmitted to D). That is, STA B transmits the RTS to all 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.
  • STA C overhears RTS / CTS transmission between STA A and STA B so that STA C is a different STA (eg, STA). It may be determined that no collision will occur even if data is transmitted to D). That is, STA B transmits the RTS to all neighboring STAs, and only STA A having the data to actually transmit the CTS. Since STA C receives only
  • the WLAN system channel sensing must be performed before the STA performs transmission and reception, and always sensing the channel causes continuous power consumption of the STA.
  • the power consumption in the receive state is not significantly different from the power consumption in the transmit state, and maintaining the receive state is also a great burden for the power limited STA (ie, operated by a battery). Therefore, if the STA maintains a reception standby state in order to continuously sense the channel, it inefficiently consumes power 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 operates in the sleep state for as long as possible, power consumption is reduced, so the STA has an increased operation period. However, it is impossible to operate unconditionally long because frame transmission and reception are impossible in the sleep state. If 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 there is a frame to receive. Accordingly, the STA may need to switch to the awake state according to a specific period in order to know whether or not the frame to be transmitted to (or, if there is, receive it) exists.
  • FIG. 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 traffic indication map (TIM) information element.
  • the TIM information element includes information indicating that the AP 210 is present with buffered traffic for STAs associated with it and will transmit a frame.
  • the TIM element includes a TIM used to inform unicast frames and a delivery traffic indication map (DTIM) used to inform multicast or broadcast frames.
  • DTIM delivery traffic indication map
  • the AP 210 may transmit the DTIM once every three beacon frames.
  • STA1 220 and STA2 222 are STAs operating in a PS mode.
  • the STA1 220 and the STA2 222 may be configured to receive a TIM element transmitted by the AP 210 by switching from a sleep state to an 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. Accordingly, the STA1 220 may be switched to an awake state when the AP 210 first transmits a beacon frame (S211) (S221). STA1 220 may receive a beacon frame and obtain a TIM element. When the obtained TIM element indicates that there is a frame to be transmitted to the STA1 220, the STA1 220 sends a PS-Poll (Power Save-Poll) frame requesting the AP 210 to transmit the frame, and the AP 210. It may be transmitted to (S221a). The AP 210 may transmit the frame to the STA1 220 in response to the PS-Poll frame (S231). After completing the frame reception, the STA1 220 switches to the sleep state again.
  • S211 beacon frame
  • S221a Power Save-Poll
  • the AP 210 When the AP 210 transmits the beacon frame for the second time, the AP 210 does not transmit the beacon frame at the correct beacon interval because the medium is busy, such as another device accessing the medium. It can be transmitted at a delayed time (S212). In this case, the STA1 220 switches the operation mode to the awake state according to the beacon interval, but fails to receive the delayed beacon frame, and switches back to the sleep state (S222).
  • the beacon frame may include a TIM element set to DTIM.
  • the AP 210 delays transmission of the beacon frame (S213).
  • the STA1 220 may operate by switching to an awake state according to the beacon interval, and may obtain a DTIM through a beacon frame transmitted by the AP 210. It is assumed that the DTIM acquired by the STA1 220 indicates that there is no frame to be transmitted to the STA1 220 and that a frame for another STA exists. In this case, the STA1 220 may determine that there is no frame to receive, and then switch to the sleep state again.
  • the AP 210 transmits the frame to the STA after transmitting the beacon frame (S232).
  • the AP 210 transmits a beacon frame fourthly (S214).
  • the STA1 220 cannot adjust the wakeup interval for receiving the TIM element because the STA1 220 cannot obtain information indicating that there is buffered traffic for itself through the previous two times of receiving the TIM element.
  • the wakeup interval value of the STA1 220 may be adjusted.
  • the STA1 220 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 every beacon interval. Accordingly, the STA1 220 cannot acquire the corresponding TIM element because the AP 210 maintains a sleep state at the time when the AP 210 transmits the fourth beacon frame (S214) and transmits the fifth beacon frame (S215).
  • the STA1 220 may operate by switching to an awake state and may acquire a TIM element included in the beacon frame (S224). Since the TIM element is a DTIM indicating that a broadcast frame exists, the STA1 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 STA1 220. Accordingly, the STA2 230 may switch to the awake state at the time S215 at which the AP 210 transmits the beacon frame for the fifth time (S215) and receive the TIM element (S241).
  • the STA2 230 may know that there is a frame to be transmitted to itself through the TIM element, and transmit a PS-Poll frame to the AP 210 to request frame transmission (S241a).
  • the AP 210 may transmit the frame to the STA2 230 in response to the PS-Poll frame (S233).
  • the TIM element includes a TIM indicating whether a frame to be transmitted to the STA exists or a DTIM indicating whether a broadcast / multicast frame exists.
  • DTIM may be implemented through field setting of a TIM element.
  • 10 to 12 are diagrams for explaining the operation of the STA receiving the TIM in detail.
  • the STA may switch from a sleep state to an awake state to receive a beacon frame including a TIM from an AP, interpret the received TIM element, and know that there is buffered traffic to be transmitted to the AP. .
  • the STA may transmit a PS-Poll frame to request an AP to transmit a data frame.
  • the AP may transmit the frame to the STA.
  • the STA may receive a data frame and transmit an acknowledgment (ACK) frame thereto to the AP.
  • the STA may then go back to sleep.
  • ACK acknowledgment
  • the AP may operate according to an immediate response method after transmitting a data frame after a predetermined time (for example, short inter-frame space (SIFS)) after receiving a PS-Poll frame from the STA. Can be. 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 for example, short inter-frame space (SIFS)
  • SIFS short inter-frame space
  • the STA transitions from the sleep state to the awake state to receive the TIM from the AP and transmits the PS-Poll frame to the AP through contention as in the example of FIG. 10. If the AP does not 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. When the data frame is prepared after transmitting the ACK frame, the AP may transmit the data frame to the STA after performing contention. The STA may transmit an ACK frame indicating that the data frame was successfully received to the AP and go to sleep.
  • STAs may transition from a sleep state to an awake state to receive a beacon frame containing a DTIM element from the AP. STAs may know that a multicast / broadcast frame will be transmitted through the received DTIM.
  • the AP may transmit data (ie, multicast / broadcast frame) immediately after the beacon frame including the DTIM without transmitting and receiving the PS-Poll frame.
  • the STAs may receive data while continuously awake after receiving the beacon frame including the DTIM, and may switch back to the sleep state after the data reception is completed.
  • APs that can support Automatic Power Save Delivery can support APSD using APSD subfields in capability information fields such as beacon frames, probe response frames, or associative response frames (or reassociation response frames). May signal that there is.
  • the STA capable of supporting the APSD may indicate whether to operate in the active mode or the PS mode using the Power Management field in the FC field of the frame.
  • APSD is a mechanism for delivering downlink data and a bufferable management frame to a STA in PS operation.
  • the Power Management bit of the FC field of the frame transmitted by the STA in the PS mode using the APSD is set to 1, through which buffering at the AP may be triggered.
  • APSD defines two delivery mechanisms (Unscheduled-APSD) and U-APSD (Scheduled-APSD).
  • the STA may use the U-APSD to allow some or all of the bufferable units (BUs) to be delivered during an unscheduled service period (SP).
  • the STA may use the S-APSD to allow some or all of the BU to be delivered during the scheduled SP.
  • the STA may inform the AP of the requested transmission duration, and the AP may transmit a frame to the STA during the SP.
  • the STA may receive several PSDUs at once from the AP using its SP.
  • the STA may recognize that there is data that the AP wants to send to itself through the TIM element of the beacon. Thereafter, the STA may transmit a trigger frame to the AP at a desired time point, and may request that the AP transmit data while notifying the AP that its SP is started. The AP may transmit an ACK in response to the trigger frame. Thereafter, the AP may transmit a RTS to the STA through competition, receive a CTS frame from the STA, and then transmit data to the STA.
  • the data transmitted by the AP may consist of one or more data frames.
  • the STA may recognize this and terminate the SP.
  • EOSP end of service period
  • the STA may transmit an ACK indicating the successful data reception to the AP.
  • the STA can start its own SP to receive data when desired, and can receive multiple data frames within one SP, thereby enabling more efficient data reception. .
  • An STA using U-APSD may not receive a frame transmitted by the AP during the service period due to interference. Although the AP may not detect the interference, the AP may determine that the STA did not receive the frame correctly. Using U-APSD coexistence capability, the STA can inform the AP of the requested transmission duration and use it as an SP for U-APSD. The AP may transmit a frame during the SP, thereby improving the possibility of receiving the frame in a situation where the STA is interrupted. U-APSD can also reduce the likelihood that a frame transmitted by the AP during the SP will not be successfully received.
  • the STA may transmit an Add Traffic Stream (ADDTS) request frame including a U-APSD coexistence element to the AP.
  • ADDTS Add Traffic Stream
  • the U-APSD coexistence element may include information about the requested SP.
  • the AP may process the requested SP and transmit an ADDTS response frame in response to the ADDTS request frame.
  • the ADDTS request frame may include a status code.
  • the status code may indicate response information for the requested SP.
  • the status code may indicate whether or not to allow the requested SP, and may further indicate the reason for the rejection when rejecting the requested SP.
  • the AP may send a frame to the STA during the SP.
  • the duration of the SP may be specified by the U-APSD coexistence element included in the ADDTS request frame.
  • the start of the SP may be a time point at which the AP normally receives by transmitting a trigger frame to the AP.
  • the STA may enter a sleep state (or a doze state) when the U-APSD SP expires.
  • the Physical Layer Convergence Protocol (PLCP) Packet Data Unit (PPDU) frame format may include a Short Training Field (STF), a Long Training Field (LTF), a SIG (SIGNAL) field, and a Data field.
  • STF Short Training Field
  • LTF Long Training Field
  • SIGNAL SIG
  • Data field e.g., Data field
  • L-STF legacy-STF
  • L-LTF legacy-LTF
  • SIG field et Data Unit
  • PPDU frame format e.g., HT-mixed format PPDU, HT-greenfield format PPDU, VHT (Very High Throughput) PPDU, etc.
  • an additional (or other type) may be used between the SIG field and the data field.
  • the STF, LTF, and SIG fields may be included.
  • the STF is a signal for signal detection, automatic gain control (AGC), 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 an OFDM 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 PLC Service Data Unit (PSDU), a PPDU TAIL bit, and may also include a padding bit if necessary.
  • Some bits of the SERVICE field may be used for synchronization of the descrambler at the receiving end.
  • the PSDU corresponds to a MAC PDU 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.
  • MAC PDUs are defined according to various MAC frame formats, and basic MAC frames are composed of a MAC header, a frame body, and a frame check sequence (FCS).
  • FCS frame check sequence
  • the MAC frame consists of a MAC PDU and can be transmitted / received through the PSDU of the data portion of the PPDU frame format.
  • 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 PLCP header parts (ie, STF, LTF, and SIG fields) in the general PPDU format and not including the remaining parts (ie, data fields).
  • the NDP frame may be referred to as a short frame format.
  • An STA that is allowed to active polling may perform polling to the AP immediately after wakeup. That is, an STA that is allowed to active polling may perform a polling operation (eg, transmission of a PS-Poll frame) without having to listen to a beacon after waking up.
  • a polling operation eg, transmission of a PS-Poll frame
  • Such a STA may be referred to as a non-TIM STA in that polling may be performed without checking a TIM element included in the beacon frame.
  • an STA performing polling when there is data to be transmitted to itself according to a TIM element included in a beacon frame may be referred to as a TIM STA.
  • Active polling can be classified into a scheduled active polling type and an unscheduled active polling type.
  • the AP schedules a wakeup time of the STA, and the STA wakes up at the scheduled time to perform an operation for uplink / downlink (UL / DL) transmission, and the STA is a beacon There is no need to track it.
  • the AP may allow the STA or STA group to transmit an uplink frame at any point in time when the STA or STA group wakes up, and the STA does not need to track the beacons.
  • the active polling STA that does not track the beacon may miss the information, time stamp information, etc. updated through the beacon. Therefore, the active polling STA may request that the AP provide such information immediately upon waking up. The AP may immediately provide the information to the STA, or may inform the STA to receive the information through the next beacon. To this end, the AP may provide the STA with a timer for receiving the next beacon.
  • a Non-TIM STA While a TIM STA is defined to wake up every listen interval to receive beacons and to check for and operate according to the TIM included in the beacon, a Non-TIM STA needs to wake up at every listening interval to receive beacons. none. Accordingly, the Non-TIM STA may wake up at an arbitrary time point (eg, during a listening interval) and transmit a PS-Poll frame, a trigger frame, an uplink data frame, or an RTS frame to the AP for data transmission and reception.
  • a non-TIM STA transmits a PS-Poll frame, a trigger frame, an uplink data frame, or an RTS frame to an AP at any point in time
  • another STA in a hidden node relationship with the non-TIM STA is sent to the AP. If a frame is being transmitted, a collision may occur between a PS-Poll frame, a trigger frame, an uplink data frame, or an RTS frame transmitted by the non-TIM STA and a frame transmitted by the other STA.
  • FIG. 13 illustrates a collision between transmission of a Non-TIM STA and transmission of another STA.
  • STA1 and STA2 are in a hidden node relationship, and STA2 is a non-TIM STA.
  • the STA1 may acquire a Transmission Opportunity (TXOP) and access a channel (or medium) through an RTS and a CTS frame exchange process with the AP. Meanwhile, when the STA2 wakes up at a certain time while operating in the sleep mode, the STA2 may transmit a PS-Poll frame without receiving a beacon from the AP.
  • TXOP Transmission Opportunity
  • the STA2 when STA2 wakes up, it shows that the PS-Poll frame is transmitted after a probe delay (PD) and a random backoff (RBO) time.
  • PD probe delay
  • RBO random backoff
  • the STA2 since the RTS / CTS frame between the STA1 and the AP cannot be received by the STA2 in the sleep state, the STA2 cannot know whether the STA1 is in the channel (or the medium).
  • the STA2 since the STA2 cannot sense the channel usage (that is, transmission of the data frame of the STA1) of the hidden node STA1, the STA2 determines that the channel is idle and transmits the PS-Poll frame through the backoff process.
  • STA2 transmits the PS-Poll frame to the same AP while STA1 transmits the data frame to the AP, a collision may occur between the data frame from STA1 and the PS-Poll from STA2.
  • the AP may not correctly receive the PS-Poll frame from STA2, and thus may not transmit an ACK frame or a data frame to STA2. Since STA2 did not receive an ACK frame for a specific time (for example, SIFS) after transmitting the PS-Poll frame, it is determined that a frame transmission error has occurred and retransmission of the PS-Poll frame after ERBO (Exponential Random Backoff) time. Try.
  • SIFS Specific Time
  • the non-TIM STA attempts to transmit a PS-Poll frame, a trigger frame, an uplink data frame, or an RTS frame without knowing the channel usage / occupation state, unnecessary power consumption of the non-TIM STA is increased. And worsen overall network performance. Therefore, it is required to prevent such a problem.
  • the present invention proposes methods for improving the channel access scheme of the Non-TIM STA.
  • FIG. 14 is a view for explaining an example of the present invention for PS-Poll frame transmission of a Non-TIM STA.
  • the non-TIM STA wakes up from the sleep mode and does not simply perform channel sensing in the process of sensing the channel before transmitting the PS-Poll / Trigger / Data / RTS frame.
  • the present invention relates to a method of transmitting a PS-Poll / trigger / data / RTS frame through a backoff process only after detecting / receiving an arbitrary frame from another STA.
  • determining that the channel is idle means that channel access of the other STA is not detected as a result of channel sensing of the non-TIM STA, and the channel access is based on information included in the frame transmitted by the other STA. It means that NAV or the like which is prohibited / deferred is not set. That is, despite the situation that the channel access is allowed according to the operation of the existing STA, according to the operation of the non-TIM STA proposed in the present invention until the PS-Poll / trigger / It is distinguished from the previously defined STA operation in that it delays the transmission of the data / RTS frame.
  • the STA1 may acquire a TXOP through an RTS / CTS exchange and transmit a data frame to the AP. Meanwhile, during the TXOP of STA1, STA2, which is a non-TIM STA, wakes up from the sleep mode and performs channel sensing before attempting to transmit a PS-Poll frame. Since STA1 and STA2 are hidden node relationships, STA2 may determine that the channel is idle because STA1 cannot know that the channel is in use (that is, data frame transmission).
  • the STA2 may operate to wait for receiving one frame from another STA without being directly allowed to transmit the PS-Poll frame even if the channel sensing result is idle.
  • the non-TIM STA that wakes up from the sleep mode checks again that the channel is idle when both channel conditions are satisfied and the condition that a frame from another STA is received is satisfied. It can then be said that attempting channel access in accordance with the EDCA scheme is allowed.
  • the period of waiting for receiving one frame from another STA may be limited to a maximum TXOP period (that is, a maximum value of the TXOP limit (for example, 8160 ms)). That is, when an STA is idle, one STA waits to receive one frame from another STA during the maximum TXOP period, and attempts to access the channel according to the EDCA scheme when no frame is received during the maximum TXOP period. This can reduce the inefficiency that no STA uses the channel if the channel is actually idle but it is determined by error that a frame from another STA is not receiving.
  • a maximum TXOP period that is, a maximum value of the TXOP limit (for example, 8160 ms)
  • the STA2 may transmit a PS-Poll frame through a backoff process.
  • the non-TIM STA wakes up and determines that the channel is idle as a result of channel sensing, it receives a frame from another STA while waiting, and the frame indicates information indicating a channel occupancy of the other STA (eg, a duration field). If a non-TIM STA determines that the channel is not idle even after the completion of the frame, the operation accordingly (that is, do not proceed with the back-off count during the channel occupancy period of the other STA, etc.) ) Can be performed.
  • a channel occupancy of the other STA eg, a duration field
  • channel access may be attempted through an off process.
  • 15 is a view for explaining another example of the present invention for PS-Poll frame transmission of a Non-TIM STA.
  • FIG. 15 An example of the present invention described with reference to FIG. 15 illustrates that a non-TIM STA wakes up from a sleep mode and senses a channel before transmitting a PS-Poll / trigger / data / RTS frame and the PS-Poll / trigger when the channel is idle. If you transmit / data / RTS frames, but do not receive a response frame for the transmitted PS-Poll / trigger / data / RTS frame, defer the retransmission of PS-Poll / trigger / data / RTS frame.
  • the present invention relates to a method of transmitting a PS-Poll / trigger / data / RTS frame through a backoff process only after detecting / receiving an arbitrary frame from another STA.
  • the period of waiting for receiving any frame from another STA may be limited to the maximum TXOP period (that is, the maximum value of the TXOP limit (for example, 8160 ms)). That is, if a PS-Poll / Trigger / Data / RTS frame is transmitted and a response frame (eg, ACK, CTS, or data frame) is not received, the Non-TIM STA receives one frame from another STA during the maximum TXOP period. If the frame is not received during the maximum TXOP period, the channel access is attempted according to the EDCA scheme. This can reduce the inefficiency that no STA uses the channel if the channel is actually idle but it is determined by error that a frame from another STA is not receiving.
  • the maximum TXOP period that is, the maximum value of the TXOP limit (for example, 8160 ms)
  • the STA1 may acquire a TXOP through an RTS / CTS exchange and transmit a data frame to the AP. Meanwhile, during the TXOP of STA1, STA2, which is a non-TIM STA, wakes up from the sleep mode, checks whether the channel is idle during the probe delay PD, and then performs a backoff process for a random backoff (RBO) time. After that, the PS-Poll frame can be transmitted.
  • RBO random backoff
  • the PS-Poll frame is transmitted instead of performing a backoff for retransmission of the PS-Poll frame.
  • a predetermined time for example, SIFS
  • the PS-Poll frame is transmitted instead of performing a backoff for retransmission of the PS-Poll frame.
  • the deferral of a PS-Poll frame is until STA2 receives some frame from another STA.
  • the non-TIM STA that wakes up from the sleep mode may first attempt channel access if the channel is idle. If the primary channel access is not successful, a frame from another STA may be detected. When the condition of being received / received is satisfied, it can be said that attempting to access the secondary channel according to the EDCA scheme after confirming that the channel is idle is allowed.
  • 16 is a view for explaining another example of the present invention for PS-Poll frame transmission of a Non-TIM STA.
  • FIG. 16 An example of the present invention described with reference to FIG. 16 illustrates that a non-TIM STA wakes up from a sleep mode and senses a channel before transmitting a PS-Poll / trigger / data / RTS frame and the PS-Poll / trigger when the channel is idle. If you transmit / data / RTS frames, but do not receive a response frame for the transmitted PS-Poll / trigger / data / RTS frame, defer the retransmission of PS-Poll / trigger / data / RTS frame.
  • the present invention relates to a method of transmitting a PS-Poll / trigger / data / RTS frame through a backoff process only after detecting / receiving a beacon frame.
  • the STA1 may acquire a TXOP through an RTS / CTS exchange and transmit a data frame to the AP.
  • STA2 which is a non-TIM STA, wakes up from the sleep mode, checks whether the channel is idle during the probe delay PD, and then performs a backoff process for a random backoff (RBO) time.
  • RBO random backoff
  • the PS-Poll frame is transmitted instead of performing a backoff for retransmission of the PS-Poll frame.
  • the postponement of the PS-Poll frame is until STA2 receives the beacon frame.
  • the non-TIM STA that wakes up from the sleep mode may first attempt channel access if the channel is idle. If the primary channel access is not successful, the beacon frame is detected / received. When the condition is satisfied, it can be said that attempting to access the secondary channel according to the EDCA scheme after confirming that the channel is idle is allowed.
  • the PS2 delays retransmission of the PS-Poll frame and continues even if an ACK or BA frame from the AP is detected. Therefore, the PS-Poll frame transmission may be delayed and the PS-Poll frame may be retransmitted through the backoff process only after detecting / receiving a beacon frame from the AP.
  • the non-TIM STA may enter the sleep mode again from the time point when the primary channel access fails to the next beacon frame reception time. Thereby, additional power consumption can be saved.
  • Non-TIM STA or an STA capable of active polling wakes up and transmits a PS-Poll frame.
  • Non-TIM STA or active polling
  • the same principle may be applied when the allowed STA) wakes up and transmits a trigger frame or a data frame. If a non-TIM STA (or STA that allows active polling) wakes up and wants to transmit a data frame, an RTS / CTS frame exchange process may be added before the data frame is transmitted.
  • the Non-TIM STA (or STA that is allowed for active polling) wakes up at a scheduled time point (eg, target awake time (TWT)) or any time that is not scheduled to transmit a PS-Poll frame.
  • the trigger frame may be transmitted, the data frame may be transmitted directly, or the RTS frame may be transmitted before the data frame is transmitted. In such cases, the same principle proposed in the present invention can be applied.
  • 17 is a view for explaining an example of the present invention for data frame transmission of a Non-TIM STA.
  • the STA2 wakes up from the sleep mode and reports the data frame first if the channel is idle, delays the data frame retransmission if it does not receive a response to the data frame,
  • a frame for example, an ACK / BA frame from the AP
  • a method of attempting to retransmit the data frame through a backoff process using the EDCA scheme is shown. This may be understood to be similar to the PS-Poll transmission scheme of FIG. 15.
  • the STA2 when the STA2 wakes up from the sleep mode, the STA2 first transmits and reports a data frame. If the STA2 does not receive a response to the data frame, the STA2 postpones retransmission of the data frame and detects a beacon frame from the AP. In this case, a scheme of retransmitting a data frame through a backoff process using an EDCA scheme (ie, a scheme similar to the PS-Poll transmission scheme of FIG. 16) may be applied.
  • an EDCA scheme ie, a scheme similar to the PS-Poll transmission scheme of FIG. 16
  • the STA2 waking up from the sleep mode does not immediately transmit a data frame. However, if any frame from another STA is detected / received, the STA2 attempts to transmit the data frame through the EDCA method.
  • a scheme ie, a scheme similar to the PS-Poll transmission scheme of FIG. 14 may be applied.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining an example of the present invention for RTS frame transmission of a Non-TIM STA.
  • the non-TIM STA may transmit the RTS frame through the backoff in the EDCA method before transmitting the uplink data frame.
  • the data frame may be transmitted.
  • the STA1 when the STA2 wakes up from the sleep mode, the STA1 first transmits and reports an RTS frame. If the STA2 does not receive a response (for example, a CTS frame) for the RTS frame, the STA2 wakes up in the sleep mode. Delaying, and when any frame from another STA (for example, ACK / BA frame from the AP) is detected, a method of attempting to retransmit the RTS frame through the back-off process in the EDCA method. This may be understood to be similar to the PS-Poll transmission scheme of FIG. 15.
  • the STA2 wakes up the first RTS frame, and if it does not receive a response to the data frame, delays the RTS frame retransmission and detects the beacon frame from the AP.
  • a scheme of retransmitting an RTS frame through a backoff process using an EDCA scheme ie, a scheme similar to the PS-Poll transmission scheme of FIG. 16 may be applied.
  • the STA2 even if the STA2 wakes up from the sleep mode, the STA2 does not immediately transmit the RTS frame even when the channel is idle. If any frame from another STA is detected / received, the STA2 attempts to transmit the RTS frame through the EDCA method.
  • a scheme ie, a scheme similar to the PS-Poll transmission scheme of FIG. 14 may be applied.
  • 19 and 20 are diagrams for explaining examples of the present invention using a timer for channel access deferral of a Non-TIM STA.
  • PS-Poll / trigger / data / RTS frame when a non-TIM STA wakes up from a sleep mode and senses a channel before transmitting a PS-Poll / trigger / data / RTS frame and the channel is idle.
  • PS-Poll / trigger / data / RTS frame is transmitted, but if PS-Poll / trigger / data / RTS frame is not received, PS-Poll / trigger / data / RTS frame is not received. It may be set to defer retransmission of the frame.
  • the predetermined time may be determined based on a predetermined timer.
  • the timer may be started at the time when the Non-TIM STA transmits the PS-Poll / Trigger / Data / RTS frame.
  • a predetermined timer may be started. That is, it can be expressed that channel access is prohibited or delayed while the timer is running.
  • the PS-Poll / trigger / data / RTS frame may be transmitted through a backoff process.
  • the timer may be stopped if any frame or beacon frame from another STA is detected / received while the timer is in operation.
  • a PS-Poll / trigger / data / RTS frame is processed through a backoff process when the timer expires.
  • the point in time at which the PS-Poll / trigger / data / RTS frame is attempted to be transmitted after the timer is started may be referred to as the time point at which the frame is received from another STA (or beacon received from the AP) or the timer expires. .
  • the PS2 may first transmit the PS-Poll frame and may start the PS-Poll timer when the ACK frame is not received. During the timer operation, retransmission of the PS-Poll frame is delayed. If any frame (for example, an ACK / BA frame from the AP) or a beacon frame is detected during the timer operation, a retransmission of the PS-Poll frame may be attempted through the EDCA scheme through a backoff process. .
  • the STA2 when the STA2 wakes up from the sleep mode and reports the channel as idle, it may first transmit a PS-Poll frame and may start the PS-Poll timer when the ACK frame is not received. During the timer operation, retransmission of the PS-Poll frame is delayed. If the timer expires even if no frame (for example, an ACK / BA frame from the AP) or a beacon frame is detected from another STA, the STA2 retransmits the PS-Poll frame through a backoff process in an EDCA manner. You can try
  • the timer used in the example of the present invention described with reference to FIGS. 19 and 20 may be set longer than the conventional probe delay PD.
  • the timer may be set equal to the maximum TXOP duration.
  • the present invention is not limited thereto, and a timer value may be appropriately set according to network policy, performance of STA, user setting, and the like.
  • the STA After the Non-TIM STA fails to transmit the PS-Poll / Trigger / Data / RTS frame, after waiting / delaying for a predetermined time according to various examples proposed in the present invention, the STA performs a backoff according to the RBO or ERBO. After performing the retransmission of the PS-Poll / trigger / data / RTS frame can be attempted.
  • performing the backoff process according to the ERBO is similar to the operation of the previously defined STA. Therefore, the new operation of the STA is defined to increase the complexity of the implementation. It may be preferable compared to.
  • 21 illustrates a channel access method of a non-TIM STA according to an embodiment of the present invention.
  • the Non-TIM STA may determine that the channel is idle through channel sensing. That is, assume a state in which the channel is determined to be idle even by virtual carrier sensing such as NAV.
  • the Non-TIM STA may postpone transmission of the first frame (eg, a PS-Poll frame, a trigger frame, a data frame, or an RTS frame).
  • the first frame eg, a PS-Poll frame, a trigger frame, a data frame, or an RTS frame.
  • the channel is determined to be idle, the channel access can be attempted.
  • the Non-TIM STA operation proposed in the present invention the channel is idle and additional conditions must be satisfied. It works to try.
  • the Non-TIM STA attempts to transmit the first frame when a second frame (eg, any frame from another STA or a beacon frame from the AP) is received or when a predetermined timer expires. can do. For example, if any one of the reception of the second frame and the predetermined timer expiration is satisfied first, the transmission of the first frame may be attempted.
  • a second frame eg, any frame from another STA or a beacon frame from the AP
  • the Non-TIM STA may transmit the first frame when the conditions of steps S2110 and S2130 are satisfied.
  • the first frame may be transmitted first.
  • the first frame can be transmitted as long as the channel is in an idle state without considering the delay for the first frame (that is, without considering whether the condition described in step S2130 is satisfied).
  • step S2110 may be performed when primary transmission of the first frame fails (that is, reception of a response frame for the first frame) fails. That is, the steps S2110 to S2140 may be understood to be applied to retransmission of the first frame after the transmission of the first frame fails.
  • the predetermined timer may operate to start when the first frame is primarily transmitted or when it is determined that transmission of the first frame has failed.
  • FIG. 21 Although the example method described in FIG. 21 is represented by a series of operations for simplicity of description, it is not intended to limit the order in which the steps are performed, and each step may be performed simultaneously or in a different order as necessary. have. In addition, not all the steps illustrated in FIG. 21 are necessary to implement the method proposed by the present invention.
  • 22 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless device according to an embodiment of the present invention.
  • the STA 10 may include a processor 11, a memory 12, and a transceiver 13.
  • the transceiver 13 may transmit / receive a radio signal, for example, may implement a physical layer according to the IEEE 802 system.
  • the processor 11 may be connected to the transceiver 13 to implement a physical layer and / or a MAC layer according to the IEEE 802 system.
  • the processor 11 may be configured to perform an operation of the STA according to the various embodiments of the present invention described above.
  • a module for implementing the operation of the STA according to various embodiments of the present invention described above may be stored in the memory 12 and executed by the processor 11.
  • the memory 12 may be included in the processor 11 or installed outside the processor 11 and connected to the processor 11 by a known means.
  • the processor 11 of the STA 10 may be configured to implement various examples of the present invention in which a STA operating in a non-TIM mode in a WLAN system performs channel access.
  • the processor 11 may be configured to perform channel sensing. If it is determined that the channel is in an idle state, the processor 11 may determine whether or not a second frame from another STA (eg, any frame from another STA or a beacon frame from an AP) is detected or predetermined. It may be set to postpone the transmission of the first frame (eg, PS-Poll frame, trigger frame, data frame or RTS frame) until the timer expires. When the second frame is detected or the predetermined timer expires, the processor 11 may be configured to transmit the first frame using the transceiver 13.
  • a second frame from another STA eg, any frame from another STA or a beacon frame from an AP
  • the processor 11 may be configured to transmit the first frame using the transceiver 13.
  • the specific configuration of the STA apparatus as described above may be implemented so that the above-described matters described in various embodiments of the present invention may be independently applied or two or more embodiments may be simultaneously applied, and overlapping descriptions will be omitted for clarity.
  • Embodiments of the present invention described above may be implemented through various means.
  • embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • a method according to embodiments of the present invention may include one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), and Programmable Logic Devices (PLDs). It may be implemented by field programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs 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 a module, a procedure, or a function that performs 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 채널 액세스 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선랜 시스템에서 스테이션(STA)이 채널 액세스를 수행하는 방법은, 채널이 유휴(idle) 상태인 경우에, 다른 STA으로부터의 제 2 프레임이 검출(detect)될 때까지 제 1 프레임의 전송을 연기(defer)하는 단계; 및 상기 제 2 프레임이 검출되면 상기 제 1 프레임을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선랜 시스템에서 채널 액세스 방법 및 장치
이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 무선랜 시스템에서 채널 액세스 방법 및 장치에 대한 것이다.
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.
무선랜에서 취약점으로 지적되어온 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 최근의 기술 표준에서는 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고, 무선 네트워크의 운영 거리를 확장한 시스템이 도입되었다. 예를 들어, IEEE 802.11n에서는 데이터 처리 속도가 최대 540Mbps 이상인 고처리율(High Throughput; HT)을 지원하며, 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs) 기술의 적용이 도입되었다.
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. M2M 통신에서는 매우 많은 기기가 존재하는 환경에서 가끔씩 적은 양의 데이터를 저속으로 통신하는 시나리오를 고려할 수 있다.
무선랜 시스템에서의 통신은 모든 기기 간에 공유되는 매체(medium)에서 수행된다. M2M 통신과 같이 기기의 개수가 증가하는 경우, 하나의 기기의 채널 액세스를 위하여 많은 시간이 소요되는 것은 전체 시스템 성능의 저하를 야기할 뿐만 아니라, 각각의 기기의 전력 절약을 방해할 수 있다.
이러한 무선랜 시스템에서 특정 타입(또는 특정 모드)의 스테이션(STA)은 액세스 포인트(AP)가 제공하는 TIM(Traffic Indication Map)을 확인하지 않고 채널 액세스를 시도하는 것이 허용된다. 이러한 특정 타입의 STA(예를 들어, Non-TIM STA)가 만약 다른 STA의 채널 사용을 알지 못한 채 채널 액세스를 하게 되면, 자기 자신의 불필요한 전력 소모는 물론 전체 네트워크의 한정된 자원인 채널 사용 효율성을 떨어뜨리는 문제를 발생시킨다.
본 발명에서는 무선랜 시스템에 적용될 수 있는 개선된 채널 액세스 방안을 제공하는 것을 목적으로 한다.
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.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선랜 시스템에서 스테이션(STA)이 채널 액세스를 수행하는 방법은, 채널이 유휴(idle) 상태인 경우에, 다른 STA으로부터의 제 2 프레임이 검출(detect)될 때까지 제 1 프레임의 전송을 연기(defer)하는 단계; 및 상기 제 2 프레임이 검출되면 상기 제 1 프레임을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선랜 시스템에서 채널 액세스를 수행하는 스테이션(STA) 장치는, 송수신기; 및 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는, 채널이 유휴(idle) 상태인 경우에, 다른 STA으로부터의 제 2 프레임이 검출(detect)될 때까지 제 1 프레임의 전송을 연기(defer)하고; 상기 제 2 프레임이 검출되면 상기 송수신기를 이용하여 상기 제 1 프레임을 전송하도록 설정될 수 있다.
상기 본 발명에 따른 실시예들에 있어서 이하의 사항이 공통으로 적용될 수 있다.
상기 제 1 프레임의 전송 연기는, 상기 STA이 웨이크업하였을 때 상기 채널이 유휴 상태라고 결정되는 경우에 수행될 수 있다.
상기 제 1 프레임의 전송 연기는, 상기 STA이 웨이크업하였을 때 상기 제 1 프레임을 전송하고, 상기 STA이 웨이크업하였을 때 전송된 제 1 프레임에 대한 응답 프레임이 수신되지 않는 경우에 수행될 수 있다.
상기 STA이 웨이크업하였을 때 상기 제 1 프레임을 전송하는 것은, 상기 제 1 프레임의 전송을 연기하지 않고, 채널이 유휴 상태인 것으로 결정되면 상기 제 1 프레임을 전송하는 것을 포함할 수 있다.
상기 STA에 대해서 타이머가 설정되고, 상기 타이머가 동작중(running)에 상기 제 1 프레임의 전송이 금지될 수 있다.
상기 제 2 프레임이 검출되기 전에 상기 타이머가 만료(expire)되는 경우, 상기 제 1 프레임이 전송될 수 있다.
상기 타이머가 만료되기 전에 상기 제 2 프레임이 검출되는 경우, 상기 타이머는 중지(stop)될 수 있다.
상기 타이머는, 상기 STA이 웨이크업하였을 때 상기 제 1 프레임을 전송하는 경우에 시작(start)되거나, 또는 상기 STA이 웨이크업하였을 때 전송된 제 1 프레임에 대한 응답 프레임이 수신되지 않는 경우에 시작될 수 있다.
상기 STA이 웨이크업하였을 때 상기 제 1 프레임을 전송하는 것은, 상기 제 1 프레임의 전송을 연기하지 않고, 채널이 유휴 상태인 것으로 결정되면 상기 제 1 프레임을 전송하는 것을 포함할 수 있다.
상기 타이머의 길이는 최대 TXOP(Transmission Opportunity) 듀레이션으로 설정될 수 있다.
상기 제 1 프레임의 전송은, 백오프 과정을 수행한 후에 상기 제 1 프레임을 전송하는 것을 포함할 수 있다.
상기 제 1 프레임은, PS(Power Save)-Poll 프레임, 트리거 프레임, 데이터 프레임, 또는 RTS 프레임 중의 어느 하나일 수 있다.
상기 제 2 프레임은, 다른 STA으로부터의 프레임, 또는 액세스 포인트(AP)로부터의 비콘 프레임 중의 어느 하나일 수 있다.
상기 STA는 Non-TIM(Traffic Indication Map) STA일 수 있다.
본 발명에 대하여 전술한 일반적인 설명과 후술하는 상세한 설명은 예시적인 것이며, 청구항 기재 발명에 대한 추가적인 설명을 위한 것이다.
본 발명에 따르면 무선랜 시스템에서 채널 액세스 방식을 개선할 수 있는 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 또 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 무선랜 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 무선랜 시스템에서의 링크 셋업 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 백오프 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명을 위한 도면이다.
도 8은 RTS와 CTS를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 전력 관리 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 12는 TIM을 수신한 STA의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 Non-TIM STA의 전송과 다른 STA의 전송 간의 충돌을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 Non-TIM STA의 PS-Poll 프레임 전송에 대한 본 발명의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 Non-TIM STA의 PS-Poll 프레임 전송에 대한 본 발명의 다른 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 Non-TIM STA의 PS-Poll 프레임 전송에 대한 본 발명의 또 다른 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 Non-TIM STA의 데이터 프레임 전송에 대한 본 발명의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 Non-TIM STA의 RTS 프레임 전송에 대한 본 발명의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 19 및 20은 Non-TIM STA의 채널 액세스 연기에 대한 타이머를 이용하는 본 발명의 예시들에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 Non-TIM STA의 채널 액세스 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
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.
이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 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 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
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.
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.
본 발명의 실시예들은 무선 액세스 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
이하의 기술은 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선 액세스 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. 명확성을 위하여 이하에서는 IEEE 802.11 시스템을 위주로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
WLAN 시스템의 구조
도 1 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
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.
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 있다. 또한, 가장 단순한 형태이고 다른 구성요소들이 생략되어 있는 도 1 의 BSS(BSS1 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 칭할 수도 있다.
STA의 켜지거나 꺼짐, STA이 BSS 영역에 들어오거나 나감 등에 의해서, BSS에서의 STA의 멤버십이 동적으로 변경될 수 있다. BSS의 멤버가 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.
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.
LAN에서 직접적인 스테이션-대-스테이션의 거리는 PHY 성능에 의해서 제한될 수 있다. 어떠한 경우에는 이러한 거리의 한계가 충분할 수도 있지만, 경우에 따라서는 보다 먼 거리의 스테이션 간의 통신이 필요할 수도 있다. 확장된 커버리지를 지원하기 위해서 분배시스템(DS)이 구성될 수 있다.
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.
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 LAN 구조가 특정될 수 있다.
DS는 복수개의 BSS들의 끊김 없는(seamless) 통합을 제공하고 목적지로의 어드레스를 다루는 데에 필요한 논리적 서비스들을 제공함으로써 이동 기기를 지원할 수 있다.
AP 는, 연관된 STA들에 대해서 WM을 통해서 DS 로의 액세스를 가능하게 하고 STA 기능성을 가지는 개체를 의미한다. AP를 통해서 BSS 및 DS 간의 데이터 이동이 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 2 에서 도시하는 STA2 및 STA3 은 STA의 기능성을 가지면서, 연관된 STA들(STA1 및 STA4)가 DS로 액세스하도록 하는 기능을 제공한다. 또한, 모든 AP는 기본적으로 STA에 해당하므로, 모든 AP는 어드레스 가능한 개체이다. WM 상에서의 통신을 위해 AP 에 의해서 사용되는 어드레스와 DSM 상에서의 통신을 위해 AP 에 의해서 사용되는 어드레스는 반드시 동일할 필요는 없다.
AP에 연관된 STA들 중의 하나로부터 그 AP의 STA 어드레스로 전송되는 데이터는, 항상 비제어 포트(uncontrolled port)에서 수신되고 IEEE 802.1X 포트 액세스 개체에 의해서 처리될 수 있다. 또한, 제어 포트(controlled port)가 인증되면 전송 데이터(또는 프레임)는 DS로 전달될 수 있다.
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.
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.
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.
도 4 는 무선랜 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 4 에서는 DS를 포함하는 기반 구조 BSS 의 일례가 도시된다.
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 STA1, STA3, STA4 는 non-AP STA에 해당하고, STA2 및 STA5 는 AP STA 에 해당한다.
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.
링크 셋업 과정
도 5는 일반적인 링크 셋업(link setup) 과정을 설명하기 위한 도면이다.
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.
도 5를 참조하여 예시적인 링크 셋업 과정에 대해서 설명한다.
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.
스캐닝 방식에는 능동적 스캐닝(active scanning)과 수동적 스캐닝(passive scanning)이 있다.
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. 응답자(responder)는 프로브 요청 프레임을 전송한 STA에게 프로브 요청 프레임에 대한 응답으로 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 전송한다. 여기에서, 응답자는 스캐닝되고 있는 채널의 BSS에서 마지막으로 비콘 프레임(beacon frame)을 전송한 STA일 수 있다. BSS에서는 AP가 비콘 프레임을 전송하므로 AP가 응답자가 되며, IBSS에서는 IBSS 내의 STA들이 돌아가면서 비콘 프레임을 전송하므로 응답자가 일정하지 않다. 예를 들어, 1번 채널에서 프로브 요청 프레임을 전송하고 1번 채널에서 프로브 응답 프레임을 수신한 STA은, 수신한 프로브 응답 프레임에 포함된 BSS 관련 정보를 저장하고 다음 채널(예를 들어, 2번 채널)로 이동하여 동일한 방법으로 스캐닝(즉, 2번 채널 상에서 프로브 요청/응답 송수신)을 수행할 수 있다.
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.
능동적 스캐닝과 수동적 스캐닝을 비교하면, 능동적 스캐닝이 수동적 스캐닝보다 딜레이(delay) 및 전력 소모가 작은 장점이 있다.
STA이 네트워크를 발견한 후에, 단계 S520에서 인증 과정이 수행될 수 있다. 이러한 인증 과정은 후술하는 단계 S540의 보안 셋업 동작과 명확하게 구분하기 위해서 첫 번째 인증(first authentication) 과정이라고 칭할 수 있다.
인증 과정은 STA이 인증 요청 프레임(authentication request frame)을 AP에게 전송하고, 이에 응답하여 AP가 인증 응답 프레임(authentication response frame)을 STA에게 전송하는 과정을 포함한다. 인증 요청/응답에 사용되는 인증 프레임(authentication frame)은 관리 프레임에 해당한다.
인증 프레임은 인증 알고리즘 번호(authentication algorithm number), 인증 트랜잭션 시퀀스 번호(authentication transaction sequence number), 상태 코드(status code), 검문 텍스트(challenge text), RSN(Robust Security Network), 유한 순환 그룹(Finite Cyclic Group) 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이는 인증 요청/응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며, 다른 정보로 대체되거나, 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.
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.
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.
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.
예를 들어, 연관 응답 프레임은 다양한 능력에 관련된 정보, 상태 코드, AID(Association ID), 지원 레이트, EDCA(Enhanced Distributed Channel Access) 파라미터 세트, RCPI(Received Channel Power Indicator), RSNI(Received Signal to Noise Indicator), 이동성 도메인, 타임아웃 간격(연관 컴백 시간(association comeback time)), 중첩(overlapping) BSS 스캔 파라미터, TIM 방송 응답, QoS 맵 등의 정보를 포함할 수 있다.
이는 연관 요청/응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며, 다른 정보로 대체되거나, 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.
STA이 네트워크에 성공적으로 연관된 후에, 단계 S540에서 보안 셋업 과정이 수행될 수 있다. 단계 S540의 보안 셋업 과정은 RSNA(Robust Security Network Association) 요청/응답을 통한 인증 과정이라고 할 수도 있고, 상기 단계 S520의 인증 과정을 첫 번째 인증(first authentication) 과정이라고 하고, 단계 S540의 보안 셋업 과정을 단순히 인증 과정이라고도 칭할 수도 있다.
단계 S540의 보안 셋업 과정은, 예를 들어, EAPOL(Extensible 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.
WLAN의 진화
무선랜에서 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 비교적 최근에 제정된 기술 표준으로서 IEEE 802.11n이 존재한다. IEEE 802.11n은 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고, 무선 네트워크의 운영 거리를 확장하는데 목적을 두고 있다. 보다 구체적으로, IEEE 802.11n에서는 데이터 처리 속도가 최대 540Mbps 이상인 고처리율(High Throughput; HT)을 지원하며, 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs) 기술에 기반을 두고 있다.
무선랜의 보급이 활성화되고 또한 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라, 최근에는 IEEE 802.11n이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율을 지원하기 위한 새로운 무선랜 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있다. 초고처리율(Very High Throughput; VHT)를 지원하는 차세대 무선랜 시스템은 IEEE 802.11n 무선랜 시스템의 다음 버전(예를 들어, IEEE 802.11ac)으로서, MAC 서비스 액세스 포인트(Service Access Point; SAP)에서 1Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 지원하기 위하여 최근에 새롭게 제안되고 있는 IEEE 802.11 무선랜 시스템중의 하나이다.
차세대 무선랜 시스템은 무선채널을 효율적으로 이용하기 위하여 복수의 STA들이 동시에 채널에 액세스하는 MU-MIMO(Multi User Multiple Input Multiple Output) 방식의 전송을 지원한다. MU-MIMO 전송 방식에 따르면, AP가 MIMO 페어링(pairing)된 하나 이상의 STA에게 동시에 패킷을 전송할 수 있다.
또한, 화이트스페이스(whitespace)에서 무선랜 시스템 동작을 지원하는 것이 논의되고 있다. 예를 들어, 아날로그 TV의 디지털화로 인한 유휴 상태의 주파수 대역(예를 들어, 54~698MHz 대역)과 같은 TV 화이트스페이스(TV WS)에서의 무선랜 시스템의 도입은 IEEE 802.11af 표준으로서 논의되고 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.
예를 들어, WS에서 동작하는 AP 및/또는 STA은 허가된 유저에 대한 보호(protection) 기능을 제공하여야 한다. 예를 들어 WS 대역에서 특정 대역폭을 가지도록 규약(regulation)상 분할되어 있는 주파수 대역인 특정 WS 채널을 마이크로폰(microphone)과 같은 허가된 유저가 이미 사용하고 있는 경우, 허가된 유저를 보호하기 위하여 AP 및/또는 STA은 해당 WS 채널에 해당하는 주파수 대역은 사용할 수 없다. 또한, AP 및/또는 STA은 현재 프레임 전송 및/또는 수신을 위해 사용하고 있는 주파수 대역을 허가된 유저가 사용하게 되면 해당 주파수 대역의 사용을 중지해야 한다.
따라서 AP 및/또는STA은 WS 대역 내 특정 주파수 대역의 사용이 가능한지, 다시 말해서 상기 주파수 대역에 허가된 유저가 있는지 여부를 파악하는 절차가 선행되어야 한다. 특정 주파수 대역에 허가된 유저가 있는지 여부를 파악하는 것을 스펙트럼 센싱(spectrum sensing)이라 한다. 스펙트럼 센싱 메커니즘으로 에너지 탐지(energy detection) 방식, 신호 탐지(signature detection) 방식 등이 활용된다. 수신 신호의 강도가 일정 값 이상이면 허가된 유저가 사용중인 것으로 판단하거나, DTV 프리앰블(preamble)이 검출되면 허가된 유저가 사용중인 것으로 판단할 수 있다.
또한, 차세대 통신 기술로서 M2M(Machine-to-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 Communication) 또는 사물 통신으로 칭하여지기도 한다. 여기서, 머신이란 사람의 직접적인 조작이나 개입을 필요로 하지 않는 개체(entity)를 의미한다. 예를 들어, 무선 통신 모듈이 탑재된 검침기(meter)나 자동 판매기와 같은 장치는 물론, 사용자의 조작/개입 없이 자동으로 네트워크에 접속하여 통신을 수행할 수 있는 스마트폰과 같은 사용자 기기도 머신의 예시에 해당할 수 있다. M2M 통신은 디바이스 간의 통신(예를 들어, D2D(Device-to-Device) 통신), 디바이스와 서버(application server) 간의 통신 등을 포함할 수 있다. 디바이스와 서버 통신의 예시로, 자동 판매기와 서버, POS(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(transportation), 헬스 케어(health care) 등이 포함될 수 있다. 이러한 적용례의 특성을 고려하면, 일반적으로 M2M 통신은 매우 많은 기기가 존재하는 환경에서 가끔씩 적은 양의 데이터를 저속으로 송수신하는 것을 지원할 수 있어야 한다.
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.
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.
매체 액세스 메커니즘
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, 충돌(collision)을 최소화시킬 수 있다.
또한, IEEE 802.11 MAC 프로토콜은 HCF(Hybrid 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 HCCA(HCF Controlled Channel Access)를 가진다. EDCA는 제공자가 다수의 사용자에게 데이터 프레임을 제공하기 위한 액세스 방식을 경쟁 기반으로 하는 것이고, HCCA는 폴링(polling) 메커니즘을 이용한 비경쟁 기반의 채널 액세스 방식을 사용하는 것이다. 또한, HCF는 WLAN의 QoS(Quality of Service)를 향상시키기 위한 매체 액세스 메커니즘을 포함하며, 경쟁 주기(Contention Period; CP)와 비경쟁 주기(Contention Free Period; CFP) 모두에서 QoS 데이터를 전송할 수 있다.
도 6은 백오프 과정을 설명하기 위한 도면이다.
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, CW는 경쟁 윈도우(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. CW 파라미터 값이 CWmax가 되면 데이터 전송이 성공할 때까지 CWmax 값을 유지하면서 데이터 전송을 시도할 수 있고, 데이터 전송이 성공하는 경우에는 CWmin 값으로 리셋된다. CW, CWmin 및 CWmax 값은 2n-1 (n=0, 1, 2, ...)로 설정되는 것이 바람직하다.
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.
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 STA1, STA2 및 STA5의 각각에서도 전송할 데이터가 발생할 수 있고, 각각의 STA은 매체가 유휴상태로 모니터링되면 DIFS만큼 대기한 후에, 각자가 선택한 임의 백오프 카운트 값에 따라 백오프 슬롯의 카운트 다운을 수행할 수 있다. 도 6의 예시에서는 STA2가 가장 작은 백오프 카운트 값을 선택하고, STA1이 가장 큰 백오프 카운트 값을 선택한 경우를 나타낸다. 즉, STA2가 백오프 카운트를 마치고 프레임 전송을 시작하는 시점에서 STA5의 잔여 백오프 시간은 STA1의 잔여 백오프 시간보다 짧은 경우를 예시한다. STA1 및 STA5는 STA2가 매체를 점유하는 동안에 잠시 카운트 다운을 멈추고 대기한다. STA2의 점유가 종료되어 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. 충돌이 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 있다. 한편, STA1은 STA4와 STA5의 전송으로 인해 매체가 점유 상태인 동안에 대기하고 있다가, 매체가 유휴 상태가 되면 DIFS만큼 대기한 후, 잔여 백오프 시간이 지나면 프레임 전송을 시작할 수 있다.
STA의 센싱 동작
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 벡터(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 액세스(또는 채널 액세스)가 금지(prohibit) 또는 연기(defer)된다. NAV는, 예를 들어, 프레임의 MAC 헤더(header)의 "duration" 필드의 값에 따라 설정될 수 있다.
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.
도 7은 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명을 위한 도면이다.
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.
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 경우이다. 이 경우에 STA C가 캐리어 센싱을 수행하면, STA B의 전송으로 인하여 매체가 점유된 상태라고 판단할 수 있다. 이에 따라, STA C가 STA D에 전송할 정보가 있더라도 매체 점유 상태라고 센싱되기 때문에 매체가 유휴 상태가 될 때까지 기다려야 한다. 그러나, 실제로는 STA A는 STA C의 전송 범위 밖에 있으므로, STA C로부터의 전송과 STA B로부터의 전송은 STA A의 입장에서는 충돌하지 않을 수도 있으므로, STA C는 STA B가 전송을 멈출 때까지 불필요하게 대기하는 것이 된다. 이 때 STA C를 STA B의 노출된 노드라고 할 수 있다.
도 8은 RTS와 CTS를 설명하기 위한 도면이다.
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 받을 것임을 알릴 수 있다.
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 충돌을 피할 수 있게 된다.
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 충돌이 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.
전력 관리
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 문제점을 해결하기 위해서, 무선랜 시스템에서는 STA의 전력 관리(power management; PM) 모드를 지원한다.
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.
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.
도 9는 전력 관리 동작을 설명하기 위한 도면이다.
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)가 포함된다. TIM 정보 요소는 AP(210)가 자신과 연관된 STA들에 대한 버퍼된 트래픽이 존재하며, 프레임을 전송할 것임을 알려주는 정보를 포함한다. TIM 요소에는 유니캐스트(unicast) 프레임을 알려주는데 사용되는 TIM과 멀티캐스트(multicast) 또는 브로드캐스트(broadcast) 프레임을 알려주는데 사용되는 DTIM(delivery traffic indication map)이 있다.
AP(210)는 3번의 비콘 프레임을 전송할 때 마다 1회씩 DTIM을 전송할 수 있다. STA1(220) 및 STA2(222)는 PS 모드로 동작하는 STA이다. STA1(220) 및 STA2(222)는 소정의 주기의 웨이크업 인터벌(wakeup interval) 마다 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여 AP(210)에 의하여 전송된 TIM 요소를 수신할 수 있도록 설정될 수 있다. 각각의 STA은 자신의 로컬 클럭(local clock)에 기초하여 어웨이크 상태로 전환할 시점을 계산할 수 있으며, 도 9의 예시에서는 STA의 클럭은 AP의 클럭과 일치하는 것으로 가정한다.
예를 들어, 상기 소정의 웨이크업 인터벌은, STA1(220)이 비콘 인터벌마다 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있도록 설정될 수 있다. 따라서, STA1(220)은 AP(210)가 첫 번째로 비콘 프레임을 전송할 때(S211) 어웨이크 상태로 전환될 수 있다(S221). STA1(220)은 비콘 프레임을 수신하고 TIM 요소를 획득할 수 있다. 획득된 TIM 요소가 STA1(220)에게 전송될 프레임이 있음을 지시하는 경우, STA1(220)은 AP(210)에게 프레임 전송을 요청하는 PS-Poll(Power Save-Poll) 프레임을 AP(210)에게 전송할 수 있다(S221a). AP(210)는 PS-Poll 프레임에 대응하여 프레임을 STA1(220)에게 전송할 수 있다(S231). 프레임 수신을 완료한 STA1(220)은 다시 슬립 상태로 전환하여 동작한다.
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 STA1(220)은 비콘 인터벌에 맞추어 동작 모드를 어웨이크 상태로 전환하지만, 지연 전송되는 비콘 프레임을 수신하지 못하여 다시 슬립 상태로 전환한다(S222).
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). STA1(220)은 비콘 인터벌에 맞추어 어웨이크 상태로 전환하여 동작하며, AP(210)에 의해 전송되는 비콘 프레임을 통하여 DTIM을 획득할 수 있다. STA1(220)이 획득한 DTIM은 STA1(220)에 전송될 프레임은 없으며 다른 STA을 위한 프레임이 존재함을 지시하는 경우를 가정한다. 이 경우, STA1(220)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).
AP(210)는 네 번째로 비콘 프레임을 전송한다(S214). 다만, STA1(220)은 이 전 2회에 걸친 TIM 요소 수신을 통해 자신에 대한 버퍼된 트래픽이 존재한다는 정보를 획득할 수 없었으므로, TIM 요소 수신을 위한 웨이크업 인터벌을 조정할 수 있다. 또는, AP(210)에 의해 전송되는 비콘 프레임에 STA1(220)의 웨이크업 인터벌 값을 조정을 위한 시그널링 정보가 포함된 경우, STA1(220)의 웨이크업 인터벌 값이 조정될 수 있다. 본 예시에서, STA1(220)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, STA1(220)은 AP(210)가 네 번째 비콘 프레임을 전송하고(S214), 다섯 번째 비콘 프레임을 전송하는 시점에(S215) 슬립 상태를 유지하므로 해당 TIM 요소를 획득할 수 없다.
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, STA1(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 STA1(220)보다 긴 주기로 설정될 수 있다. 따라서, STA2(230)는 AP(210)가 다섯 번째로 비콘 프레임을 전송하는 시점(S215)에 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있다(S241). STA2(230)는 TIM 요소를 통하여 자신에게 전송될 프레임이 존재함을 알고, 프레임 전송을 요청하기 위해 AP(210)에게 PS-Poll 프레임을 전송할 수 있다(S241a). AP(210)는 PS-Poll 프레임에 대응하여 STA2(230)에게 프레임을 전송할 수 있다(S233).
도 9와 같은 전력 절약 모드 운영을 위해 TIM 요소에는 STA이 자신에게 전송될 프레임이 존재하는지를 지시하는 TIM 또는 브로드캐스트/멀티캐스트 프레임이 존재하는지를 지시하는 DTIM이 포함된다. DTIM은 TIM 요소의 필드 설정을 통하여 구현될 수 있다.
도 10 내지 12는 TIM을 수신한 STA의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
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 확인응답(ACK) 프레임을 AP에게 전송할 수 있다. 이후 STA은 다시 슬립 상태로 전환될 수 있다.
도 10과 같이 AP는 STA으로부터 PS-Poll 프레임을 수신한 다음 소정의 시간(예를 들어, SIFS(Short Inter-Frame Space)) 후에 데이터 프레임을 전송하는 즉시 응답(immediate response) 방식에 따라 동작할 수 있다. 한편, AP가 PS-Poll 프레임을 수신한 후에 STA에게 전송할 데이터 프레임을 SIFS 시간 동안에 준비하지 못한 경우에는 지연된 응답(deferred response) 방식에 따라 동작할 수 있으며, 이에 대해서 도 11을 참조하여 설명한다.
도 11의 예시에서 STA이 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여 AP로부터 TIM을 수신하고 경쟁을 거쳐 PS-Poll 프레임을 AP로 전송하는 동작은 도 10의 예시와 동일하다. AP가 PS-Poll 프레임을 수신하고도 SIFS 동안 데이터 프레임을 준비하지 못한 경우, 데이터 프레임을 전송하는 대신 ACK 프레임을 STA에게 전송할 수 있다. AP는 ACK 프레임 전송 후 데이터 프레임이 준비되면, 컨텐딩을 수행한 후 데이터 프레임을 STA에게 전송할 수 있다. STA은 데이터 프레임을 성공적으로 수신하였음을 나타내는 ACK 프레임을 AP에게 전송하고, 슬립 상태로 전환될 수 있다.
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-Poll 프레임의 송수신 동작 없이 바로 데이터(즉, 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임)를 전송할 수 있다. STA들은 DTIM을 포함하는 비콘 프레임을 받은 후에 계속하여 어웨이크 상태를 유지하는 중에 데이터를 수신하고, 데이터 수신이 완료된 후에 다시 슬립 상태로 전환할 수 있다.
APSD 메커니즘
APSD(Automatic Power Save Delivery)를 지원할 수 있는 AP는, 비콘 프레임, 프로브 응답 프레임, 또는 연관 응답 프레임 (또는 재연관 응답 프레임) 등의 캐퍼빌리티 정보 필드에 있는 APSD 서브 필드를 이용하여 APSD를 지원할 수 있음을 시그널링할 수 있다. APSD를 지원할 수 있는 STA은, 프레임의 FC 필드에 있는 Power Management 필드를 사용하여, 액티브 모드 또는 PS 모드로 동작하는지 여부를 지시할 수 있다.
APSD는 PS 동작중인 STA으로 하향링크 데이터 및 버퍼가능한 관리 프레임을 전달하기 위한 메커니즘이다. APSD를 사용중인 PS 모드인 STA에 의해 전송되는 프레임의 FC 필드의 Power Management 비트는 1로 설정되며, 이를 통해 AP에서의 버퍼링이 트리거링될 수 있다.
APSD는 U-APSD(Unscheduled-APSD) 및 S-APSD(Scheduled-APSD)의 두 가지 전달 메커니즘(delivery mechanism)을 정의한다. STA은 스케줄링되지 않은 서비스 기간(Service Period; SP)동안 BU(Bufferable Unit)의 일부 또는 전부가 전달되도록 하기 위하여 U-APSD를 사용할 수 있다. 또한, STA은 스케줄링된 SP동안 BU의 일부 또는 전부가 전달되도록 하기 위하여 S-APSD를 사용할 수 있다.
U-APSD 메커니즘에 따르면, U-APSD SP를 사용하기 위해서 STA은 AP에게 요청 전송 기간(requested transmission duration)을 알려줄 수 있고, AP는 상기 SP 동안 STA에게 프레임을 전송할 수 있다. U-APSD 메커니즘에 따르면, STA는 자신의 SP를 이용하여 AP로부터 한 번에 여러 PSDU를 수신할 수 있다.
STA은 비콘의 TIM 요소를 통해 AP가 자신에게 보내고자 하는 데이터가 있음을 인지할 수 있다. 이후, STA이 원하는 시점에서 트리거 프레임(Trigger frame)을 AP에게 전송함으로써, 자신의 SP가 시작되었음을 AP에게 알리면서 AP에게 데이터를 전송할 것을 요청할 수 있다. AP는 트리거 프레임에 대한 응답으로 ACK을 전송할 수 있다. 그 후, AP는 경쟁을 거쳐 STA에게 RTS를 전송하고, STA으로부터 CTS 프레임을 수신하고 나서, STA에게 데이터를 전송할 수 있다. 여기서, AP가 전송하는 데이터는 하나 이상의 데이터 프레임으로 구성될 수 있다. AP가 마지막 데이터 프레임을 전송할 때, 해당 데이터 프레임에서의 EOSP(End Of Service Period)를 1로 설정하여 STA에게 전송하면, STA은 이를 인지하고 SP를 종료할 수 있다. 이에 따라, STA은 AP에게 성공적인 데이터 수신을 알리는 ACK을 전송할 수 있다. 이와 같이, U-APSD 메커니즘에 따르면, STA은 자신이 원할 때 자신의 SP를 시작하여 데이터를 수신할 수 있고, 하나의 SP 안에서 여러 개의 데이터 프레임을 수신할 수 있어 보다 효율적인 데이터의 수신이 가능해진다.
U-APSD를 사용하는 STA은 간섭으로 인하여 서비스 구간동안 AP에 의해 전송된 프레임을 수신하지 못할 수 있다. 비록 AP는 간섭을 감지하지 못할 수 있지만, AP는 STA이 프레임을 정확히 수신하지 못하였다고 결정할 수는 있다. U-APSD 공존 캐퍼빌리티(coexistence capability)를 이용하여, STA은 requested transmission duration을 AP에게 알려주고 이를 U-APSD를 위한 SP로서 사용할 수 있다. AP는 SP 동안 프레임을 전송할 수 있으며, 이에 따라 STA이 간섭을 받는 상황에서 프레임을 수신할 수 있는 가능성을 향상시킬 수 있다. 또한, U-APSD는 SP 동안 AP가 전송한 프레임이 성공적으로 수신되지 않을 가능성을 줄일 수 있다.
STA은 U-APSD 공존 요소(Coexistence element)를 포함하는 ADDTS(Add Traffic Stream) 요청 프레임을 AP로 전송할 수 있다. U-APSD 공존 요소는 요청된 SP에 대한 정보를 포함할 수 있다.
AP는 요청된 SP에 대하여 처리하고, ADDTS 요청 프레임에 대한 응답으로 ADDTS 응답 프레임을 전송할 수 있다. ADDTS 요청 프레임에는 상태 코드가 포함될 수 있다. 상태 코드는 상기 요청된 SP에 대한 응답 정보를 지시할 수 있다. 상태 코드는 요청된 SP에 대한 허용 여부를 지시할 수 있으며, 요청된 SP에 대하여 거절하는 경우 거절의 이유를 더 지시할 수 있다.
요청된 SP가 AP에 의하여 허용된 경우, AP는 SP 동안 프레임을 STA으로 전송할 수 있다. SP의 지속 시간은 ADDTS 요청 프레임에 포함된 U-APSD 공존 요소에 의해서 특정될 수 있다. SP의 시작은 STA이 AP로 트리거 프레임을 전송하여 AP가 정상적으로 수신한 시점일 수 있다.
STA은 U-APSD SP가 만료되면 슬립 상태(또는 도즈 상태)로 진입할 수 있다.
PPDU 프레임 포맷
PPDU(Physical Layer Convergence Protocol(PLCP) Packet Data Unit) 프레임 포맷은, STF(Short Training Field), LTF(Long Training Field), SIG(SIGNAL) 필드, 및 데이터(Data) 필드를 포함하여 구성될 수 있다. 가장 기본적인(예를 들어, non-HT(High 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-greenfield 포맷 PPDU, VHT(Very High Throughput) PPDU 등)에 따라서, SIG 필드와 데이터 필드 사이에 추가적인 (또는 다른 종류의) STF, LTF, SIG 필드가 포함될 수도 있다.
STF는 신호 검출, AGC(Automatic Gain Control), 다이버시티 선택, 정밀한 시간 동기 등을 위한 신호이고, LTF는 채널 추정, 주파수 오차 추정 등을 위한 신호이다. STF와 LTF를 합쳐서 PCLP 프리앰블(preamble)이라고 칭할 수 있고, PLCP 프리앰블은 OFDM 물리계층의 동기화 및 채널 추정을 위한 신호라고 할 수 있다.
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 TAIL 비트 등을 포함할 수 있다.
데이터 필드는 SERVICE 필드, PSDU(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 PDU에 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.
MAC PDU는 다양한 MAC 프레임 포맷에 따라서 정의되며, 기본적인 MAC 프레임은 MAC 헤더, 프레임 바디, 및 FCS(Frame Check Sequence)로 구성된다. MAC 프레임은 MAC PDU로 구성되어 PPDU 프레임 포맷의 데이터 부분의 PSDU를 통하여 송신/수신될 수 있다.
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.
액티브 폴링(active polling)
액티브 폴링이 허용되는 STA은 웨이크업(wakeup) 한 직후에 AP에게 폴링을 수행할 수 있다. 즉, 액티브 폴링이 허용되는 STA은 웨이크업 한 후에 비콘을 청취할 필요 없이 폴링 동작(예를 들어, PS-Poll 프레임의 전송)을 수행할 수 있다. 이러한 STA은 비콘 프레임에 포함되는 TIM 요소를 확인하지 않고도 폴링을 수행할 수 있다는 점에서, Non-TIM STA이라고 칭할 수 있다. 한편, 비콘 프레임에 포함되는 TIM 요소에 따라서 자신에게 전송될 데이터가 있는 경우에 폴링을 수행하는 STA은 TIM STA이라고 칭할 수 있다.
액티브 폴링은 스케줄링된 액티브 폴링 타입과 스케줄링되지 않은 액티브 폴링의 타입으로 구분할 수 있다.
스케줄링된 액티브 폴링의 경우, AP가 STA의 웨이크업 시점을 스케줄링하고, STA은 스케줄링된 시점에서 웨이크업하여 상향링크/하향링크(UL/DL) 전송을 위한 동작을 수행할 수 있고, STA은 비콘을 추적(track)할 필요는 없다.
스케줄링되지 않은 액티브 폴링의 경우, AP는 STA 또는 STA 그룹이 웨이크업하는 임의의 시점에서 해당 STA 또는 STA 그룹이 상향링크 프레임을 전송하는 것을 허용할 수 있고, STA은 비콘을 추적할 필요는 없다.
한편, 비콘을 추적하지 않는 액티브 폴링 STA은, 비콘을 통해서 업데이트되는 정보, 타임스탬프 정보 등을 놓칠 수 있다. 따라서, 액티브 폴링 STA은 웨이크업하면 즉시 AP에게 이러한 정보를 제공하여 줄 것을 요청할 수 있다. AP는 STA에게 즉시 해당 정보를 제공하여 줄 수도 있고, 또는 해당 정보를 다음 비콘을 통해서 수신하도록 알려줄 수도 있다. 이를 위해서 AP는 STA에게 다음 비콘 수신을 위한 타이머를 제공하여 줄 수도 있다.
Non-TIM STA의 채널 액세스 동작
TIM STA가 청취 간격(listen interval)마다 웨이크업하여 비콘을 수신하고 비콘에 포함된 TIM을 확인하여 그에 따라 동작하도록 정의되는 반면, Non-TIM STA은 청취 간격마다 웨이크업하여 비콘을 수신할 필요가 없다. 따라서, Non-TIM STA은 임의의 시점에(예를 들어, 청취 간격 도중에) 웨이크업하여 데이터 송수신을 위해서 AP에게 PS-Poll 프레임, 트리거 프레임, 상향링크 데이터 프레임, 또는 RTS 프레임을 전송할 수 있다.
Non-TIM STA이 임의의 시점에서 AP에게 PS-Poll 프레임, 트리거 프레임, 상향링크 데이터 프레임, 또는 RTS 프레임을 전송하는 시점에, 상기 Non-TIM STA와 숨겨진 노드 관계에 있는 다른 STA이 AP에게 어떤 프레임을 전송하고 있는 중이라면, 상기 Non-TIM STA이 전송하는 PS-Poll 프레임, 트리거 프레임, 상향링크 데이터 프레임, 또는 RTS 프레임과 상기 다른 STA이 전송하는 프레임 간에 충돌(collision)이 발생할 수 있다.
도 13은 Non-TIM STA의 전송과 다른 STA의 전송 간의 충돌을 설명하기 위한 도면이다.
도 13의 예시에서 STA1과 STA2는 서로 숨겨진 노드 관계에 있고, STA2는 Non-TIM STA인 것으로 가정한다. STA1은 AP와 RTS 및 CTS 프레임 교환 과정 등을 통하여 전송기회(Transmission Opportunity; TXOP)를 획득하고 채널(또는 매체)에 액세스할 수 있다. 한편, STA2는 슬립 모드로 동작하다가 어떤 시점에서 깨어나면, AP로부터의 비콘을 수신할 필요 없이 PS-Poll 프레임을 전송할 수 있다.
또한, STA2가 깨어나면 프로브 딜레이(PD) 및 임의 백오프(Random Backoff; RBO) 시간만큼 지난 후 PS-Poll 프레임을 전송하는 것을 보여준다. 도 13의 예시에서는 STA1와 AP 간의 RTS/CTS 프레임은 슬립 상태에 있는 STA2가 수신할 수 없으므로, STA2는 STA1이 채널(또는 매체) 사용 중인지 알 수 없다. 또한, STA2는 숨겨진 노드인 STA1의 채널 사용(즉, STA1의 데이터 프레임의 전송)을 센싱할 수 없기 때문에 채널이 유휴 상태인 것으로 결정하고 백오프 과정을 거쳐 PS-Poll 프레임을 전송하게 된다.
STA1이 AP에게 데이터 프레임을 전송하는 동안에 STA2가 PS-Poll 프레임을 동일한 AP로 전송하면, STA1으로부터의 데이터 프레임과 STA2로부터의 PS-Poll 사이에 충돌이 발생할 수 있다. 이 경우 AP는 STA2로부터의 PS-Poll 프레임을 올바르게 수신하지 못할 수 있고, 이에 따라 STA2에게 ACK 프레임 또는 데이터 프레임을 전송하지 못한다. STA2가 PS-Poll 프레임을 전송한 후에 특정 시간(예를 들어, SIFS) 동안에 ACK 프레임을 수신하지 못하였으므로, 프레임 송신 에러가 발생한 것으로 판단하고 ERBO(Exponential Random Backoff) 시간 후에 PS-Poll 프레임의 재전송을 시도한다.
STA2가 PS-Poll 프레임의 재전송을 시도하는 경우에 있어서도, STA2는 숨겨진 노드인 STA1의 채널 사용을 센싱하지 못하므로 매체가 유휴 상태인 것으로 결정하고 백오프 과정을 수행할 수 있다. 이에 따라 STA2이 재전송한 PS-Poll 프레임과 STA1이 전송하는 데이터 프레임이 충돌하여, STA2는 PS-Poll 프레임에 대한 ACK 프레임도 AP로부터 수신하지 못한다. STA2는 다시 PS-Poll 프레임 전송을 시도하기 위해 ERBO 시간 동안 백오프 과정을 수행한다. 한편, STA1으로부터의 데이터 프레임을 수신한 AP는, 데이터 프레임의 성공적인 수신을 알리는 ACK 프레임 또는 블록 ACK(BA) 프레임을 STA1에게 전송할 수 있다.
이와 같이 Non-TIM STA이 채널 사용/점유 상태를 알지 못한 채, PS-Poll 프레임, 트리거 프레임, 상향링크 데이터 프레임, 또는 RTS 프레임의 전송을 시도하게 되면, Non-TIM STA의 불필요한 전력 소모를 증가시키고, 전체 네트워크 성능을 악화시키게 된다. 따라서, 이러한 문제를 방지하는 것이 요구된다.
Non-TIM STA의 개선된 채널 액세스 동작
본 발명에서는 Non-TIM STA의 채널 액세스 방식을 개선하기 위한 방안들을 제안한다.
도 14는 Non-TIM STA의 PS-Poll 프레임 전송에 대한 본 발명의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하여 설명하는 본 발명의 예시는 Non-TIM STA이 슬립 모드에서 깨어나서 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임을 전송하기 전에 채널을 센싱하는 과정에서 단순히 채널 센싱을 수행하는 것이 아니라, 다른 STA으로부터의 임의의 프레임을 검출/수신한 후에야 백오프 과정을 거쳐 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임을 전송하는 방안에 대한 것이다.
여기서, 채널이 유휴상태로 결정된다는 것은, Non-TIM STA의 채널 센싱 결과 다른 STA의 채널 사용을 검출하지 못한 것은 물론 Non-TIM이 다른 STA이 전송하는 프레임에 포함된 정보에 기초하여 채널 액세스가 금지/연기되는 NAV 등도 설정되어 있지 않다는 것을 의미한다. 즉, 기존의 STA의 동작에 따르면 채널 액세스가 허용되는 상황임에도 불구하고, 본 발명에서 제안하는 Non-TIM STA의 동작에 따르면 다른 STA으로부터의 임의의 프레임을 수신하기 전까지는 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임의 전송을 연기한다는 점에서, 기존에 정의된 STA 동작과 구분된다.
도 14의 예시를 참조하면, STA1은 RTS/CTS 교환을 거쳐 TXOP를 획득하고 AP로 데이터 프레임을 전송할 수 있다. 한편, STA1의 TXOP 진행 중에 Non-TIM STA인 STA2는 슬립 모드에서 깨어나서 PS-Poll 프레임 전송을 시도하기 전에 채널 센싱을 수행한다. STA1과 STA2는 숨겨진 노드 관계이므로 STA2는 STA1가 채널 사용(즉, 데이터 프레임 전송) 중임을 알 수 없으므로 채널이 유휴 상태인 것으로 결정할 수 있다.
여기서, STA2는 채널 센싱 결과 채널이 유휴상태라고 하더라도 바로 PS-Poll 프레임을 전송하도록 허용되지 않고, 다른 STA으로부터 어떤 하나의 프레임이 수신되기를 기다리도록 동작할 수 있다. 동일한 의미를 달리 표현하면, 슬립 모드에서 깨어난 Non-TIM STA는 채널 센싱 결과 채널이 유휴하다는 조건 및 다른 STA으로부터의 프레임이 수신된다는 조건이 모두 만족하는 경우에, 채널이 유휴한 것을 다시 확인하고 나서 EDCA 방식에 따라 채널 액세스를 시도하는 것이 허용된다고 할 수 있다.
여기서, 다른 STA으로부터 하나의 프레임이 수신되기를 기다리는 기간을 최대 TXOP 기간 (즉, TXOP limit의 최대 값(예를 들어 8160 ㎲))으로 제한할 수 있다. 즉, 어떤 STA은 채널이 유휴할 때, 최대 TXOP 기간 동안 다른 STA로부터 하나의 프레임이 수신되기를 기다리고 있다가, 최대 TXOP 기간 동안 프레임이 수신되지 않으면, EDCA 방식에 따라 채널 액세스를 시도한다. 이는 채널이 실제로는 유휴하지만 에러에 의해서 다른 STA으로부터의 프레임이 수신하지 않는 것으로 결정되는 경우, 아무 STA도 채널을 사용하지 않는 비효율성을 줄여줄 수 있다.
도 14의 예시에서 STA2는 AP가 STA1에게 전송하는 ACK 프레임 또는 BA 프레임을 검출(detect) 또는 오버히어(overhear)하고 나면, 백오프 과정을 거쳐 PS-Poll 프레임을 전송할 수 있다.
만약, Non-TIM STA이 깨어나서 채널 센싱 결과 채널이 유휴한 상태라고 결정하고 대기하던 중에 다른 STA으로부터의 프레임을 수신하였는데, 해당 프레임이 다른 STA이 관련된 채널 점유를 나타내는 정보(예를 들어, 듀레이션 필드를 포함하는 프레임)를 포함한다면, Non-TIM STA는 해당 프레임의 완료된 후에도 채널이 유휴하지 않은 것으로 결정하고 그에 따라 동작(즉, 다른 STA의 채널 점유 기간 동안 백오프 카운트를 진행하지 않는 등의 동작)을 수행할 수 있다.
즉, Non-TIM STA이 깨어난 후에 채널이 유휴 상태라고 결정한 상태에서 다른 STA으로부터의 프레임 수신이 완료된 경우에 바로 채널 액세스가 허용되는 것이 아니라, 그 시점으로부터 채널이 유휴한 것인지를 다시 확인하고 백오프 과정을 거쳐서 채널 액세스를 시도할 수 있다.
도 15는 Non-TIM STA의 PS-Poll 프레임 전송에 대한 본 발명의 다른 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하여 설명하는 본 발명의 예시는 Non-TIM STA이 슬립 모드에서 깨어나서 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임을 전송하기 전에 채널을 센싱하고 채널이 유휴 상태인 경우 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임을 전송하되, 만약 전송한 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임에 대한 응답 프레임을 수신하지 못하는 경우에는 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임의 재전송을 연기(defer)하고, 다른 STA으로부터의 임의의 프레임을 검출/수신한 후에야 백오프 과정을 거쳐 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임을 전송하는 방안에 대한 것이다.
여기서, 다른 STA으로부터의 임의의 프레임을 수신되기를 기다리는 기간을 최대 TXOP 기간 (즉, TXOP limit의 최대 값(예를 들어 8160 ㎲))으로 제한할 수 있다. 즉, PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임을 전송하고 이에 대한 응답 프레임 (예, ACK, CTS 또는 데이터 프레임)을 받지 못하면, Non-TIM STA은 최대 TXOP 기간 동안 다른 STA로부터 하나의 프레임이 수신되기를 기다리고 있다가, 최대 TXOP기간 동안 프레임이 수신되지 않으면, EDCA방식에 따라 채널 액세스를 시도한다. 이는 채널이 실제로는 유휴하지만 에러에 의해서 다른 STA으로부터의 프레임이 수신하지 않는 것으로 결정되는 경우, 아무 STA도 채널을 사용하지 않는 비효율성을 줄여줄 수 있다.
도 15의 예시에서 STA1은 RTS/CTS 교환을 거쳐 TXOP를 획득하고 AP로 데이터 프레임을 전송할 수 있다. 한편, STA1의 TXOP 진행 중에 Non-TIM STA인 STA2는 슬립 모드에서 깨어나면 프로브 딜레이(PD) 동안 채널이 유휴 상태인지 확인하고 그 후 임의 백오프(Random Backoff; RBO) 시간만큼 백오프 과정을 수행한 후에 PS-Poll 프레임을 전송할 수 있다.
STA2가 전송한 PS-Poll 프레임에 대해서 소정의 시간(예를 들어, SIFS) 후에 ACK 프레임을 수신하지 못하면, PS-Poll 프레임의 재전송을 위한 백오프를 수행하는 것이 아니라, PS-Poll 프레임의 전송을 연기(defer)한다. PS-Poll 프레임의 연기는 STA2가 다른 STA으로부터 어떤 프레임을 수신할 때까지이다. 동일한 의미를 달리 표현하면, 슬립 모드에서 깨어난 Non-TIM STA는 채널이 유휴 상태라면 1차적으로 채널 액세스를 시도할 수 있는데, 1차 채널 액세스가 성공적이지 못한 경우라면 다른 STA으로부터의 프레임이 검출/수신된다는 조건을 만족하는 경우에, 채널이 유휴한 것을 확인하고 나서 EDCA 방식에 따라 2차 채널 액세스를 시도하는 것이 허용된다고 할 수 있다.
도 15의 예시에서는 STA2가 깨어난 후 첫 번째로 전송한 PS-Poll 프레임에 대한 ACK 프레임을 수신하지 못한 경우에 PS-Poll 프레임의 재전송을 연기하고, AP로부터의 ACK 또는 BA 프레임을 검출한 후에 백오프 과정을 거쳐서 PS-Poll 프레임을 다시 전송할 수 있다.
도 16은 Non-TIM STA의 PS-Poll 프레임 전송에 대한 본 발명의 또 다른 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 16을 참조하여 설명하는 본 발명의 예시는 Non-TIM STA이 슬립 모드에서 깨어나서 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임을 전송하기 전에 채널을 센싱하고 채널이 유휴 상태인 경우 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임을 전송하되, 만약 전송한 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임에 대한 응답 프레임을 수신하지 못하는 경우에는 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임의 재전송을 연기(defer)하고, 비콘 프레임을 검출/수신한 후에야 백오프 과정을 거쳐 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임을 전송하는 방안에 대한 것이다.
도 16의 예시에서 STA1은 RTS/CTS 교환을 거쳐 TXOP를 획득하고 AP로 데이터 프레임을 전송할 수 있다. 한편, STA1의 TXOP 진행 중에 Non-TIM STA인 STA2는 슬립 모드에서 깨어나면 프로브 딜레이(PD) 동안 채널이 유휴 상태인지 확인하고 그 후 임의 백오프(RBO) 시간만큼 백오프 과정을 수행한 후에 PS-Poll 프레임을 전송할 수 있다.
STA2가 전송한 PS-Poll 프레임에 대해서 소정의 시간(예를 들어, SIFS) 후에 ACK 프레임을 수신하지 못하면, PS-Poll 프레임의 재전송을 위한 백오프를 수행하는 것이 아니라, PS-Poll 프레임의 전송을 연기(defer)한다. PS-Poll 프레임의 연기는 STA2가 비콘 프레임을 수신할 때까지이다. 동일한 의미를 달리 표현하면, 슬립 모드에서 깨어난 Non-TIM STA는 채널이 유휴 상태라면 1차적으로 채널 액세스를 시도할 수 있는데, 1차 채널 액세스가 성공적이지 못한 경우라면 비콘 프레임이 검출/수신된다는 조건을 만족하는 경우에, 채널이 유휴한 것을 확인하고 나서 EDCA 방식에 따라 2차 채널 액세스를 시도하는 것이 허용된다고 할 수 있다.
도 16의 예시에서는 STA2가 깨어난 후 첫 번째로 전송한 PS-Poll 프레임에 대한 ACK 프레임을 수신하지 못한 경우에 PS-Poll 프레임의 재전송을 연기하고, AP로부터의 ACK 또는 BA 프레임을 검출하더라도 계속하여 PS-Poll 프레임 전송은 연기하고, AP로부터 비콘 프레임을 검출/수신한 후에야 비로소 백오프 과정을 거쳐서 PS-Poll 프레임을 다시 전송할 수 있다.
도 15의 예시와 달리 도 16의 예시에서 채널 액세스 재시도 조건을 비콘 프레임 수신으로 설정하는 경우, Non-TIM STA는 1차 채널 액세스가 실패한 시점에서 다음 비콘 프레임 수신 시점까지 다시 슬립 모드에 들어갈 수 있어, 추가적으로 전력 소모를 절약할 수 있다.
전술한 본 발명의 다양한 예시들에 있어서, Non-TIM STA(또는 액티브 폴링이 허용되는 STA)가 웨이크업하여 PS-Poll 프레임을 전송하는 상황을 가정하여 설명하지만, Non-TIM STA(또는 액티브 폴링이 허용되는 STA)가 웨이크업하여 트리거 프레임 또는 데이터 프레임을 전송하는 경우에도 동일한 원리가 적용될 수 있다. 만약 Non-TIM STA(또는 액티브 폴링이 허용되는 STA)가 깨어나서 데이터 프레임을 전송하고자 하는 경우에는 데이터 프레임 전송 전에 RTS/CTS 프레임 교환 과정이 추가될 수도 있다.
구체적으로, Non-TIM STA(또는 액티브 폴링이 허용되는 STA)은 스케줄링된 시점(예를 들어, 타겟 어웨이크 타임(TWT)) 또는 스케줄링되지 않은 임의의 시점에 웨이크업하여 PS-Poll 프레임을 전송할 수도 있고, 트리거 프레임을 전송할 수도 있고, 데이터 프레임을 바로 전송할 수도 있고, 또는 데이터 프레임을 전송하기 위해서 그 전에 RTS 프레임을 전송할 수도 있다. 이러한 경우들에 있어서, 본 발명에서 제안하는 동일한 원리가 적용될 수 있다.
도 17은 Non-TIM STA의 데이터 프레임 전송에 대한 본 발명의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 17의 예시에서는 슬립 모드에서 깨어난 STA2가 채널이 유휴상태라면 1차적으로 데이터 프레임을 전송하여 보고, 데이터 프레임에 대한 응답을 수신하지 못한 경우에는 데이터 프레임 재전송을 연기하고, 다른 STA으로부터의 임의의 프레임(예를 들어, AP로부터의 ACK/BA 프레임)이 검출된 경우에 EDCA 방식으로 백오프 과정을 거쳐 데이터 프레임의 재전송을 시도하는 방식에 대해서 나타낸다. 이는 상기 도 15의 PS-Poll 전송 방식과 유사한 것으로 이해될 수 있다.
또한, 슬립 모드에서 깨어난 STA2가 채널이 유휴상태라면 1차적으로 데이터 프레임을 전송하여 보고, 데이터 프레임에 대한 응답을 수신하지 못한 경우에는 데이터 프레임 재전송을 연기하고, AP로부터의 비콘 프레임이 검출된 경우에 EDCA 방식으로 백오프 과정을 거쳐 데이터 프레임의 재전송을 시도하는 방식(즉, 상기 도 16의 PS-Poll 전송 방식과 유사한 방식)이 적용될 수도 있다.
또한, 슬립 모드에서 깨어난 STA2가 채널이 유휴상태이더라도 바로 데이터 프레임을 전송하지 않고 연기하다가, 다른 STA으로부터의 임의의 프레임이 검출/수신되면 EDCA 방식으로 백오프 과정을 거쳐 데이터 프레임 전송을 시도하는 방안(즉, 상기 도 14의 PS-Poll 전송 방식과 유사한 방식)이 적용될 수도 있다.
도 18은 Non-TIM STA의 RTS 프레임 전송에 대한 본 발명의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
Non-TIM STA이 슬립 모드에서 깨어나서 채널을 센싱하여 PD 동안 채널이 유휴 상태라면 상향링크 데이터 프레임을 전송하기 전에 EDCA 방식으로 백오프를 거쳐 RTS 프레임을 전송할 수 있다. Non-TIM STA이 전송한 RTS 프레임에 응답하여 CTS 프레임을 수신하면 데이터 프레임을 전송할 수 있다.
도 18의 예시에서는 슬립 모드에서 깨어난 STA2가 채널이 유휴상태라면 1차적으로 RTS 프레임을 전송하여 보고, RTS 프레임에 대한 응답(예를 들어, CTS 프레임)을 수신하지 못한 경우에는 RTS 프레임 재전송을 연기하고, 다른 STA으로부터의 임의의 프레임(예를 들어, AP로부터의 ACK/BA 프레임)이 검출된 경우에 EDCA 방식으로 백오프 과정을 거쳐 RTS 프레임의 재전송을 시도하는 방식에 대해서 나타낸다. 이는 상기 도 15의 PS-Poll 전송 방식과 유사한 것으로 이해될 수 있다.
또한, 슬립 모드에서 깨어난 STA2가 채널이 유휴상태라면 1차적으로 RTS 프레임을 전송하여 보고, 데이터 프레임에 대한 응답을 수신하지 못한 경우에는 RTS 프레임 재전송을 연기하고, AP로부터의 비콘 프레임이 검출된 경우에 EDCA 방식으로 백오프 과정을 거쳐 RTS 프레임의 재전송을 시도하는 방식(즉, 상기 도 16의 PS-Poll 전송 방식과 유사한 방식)이 적용될 수도 있다.
또한, 슬립 모드에서 깨어난 STA2가 채널이 유휴상태이더라도 바로 RTS 프레임을 전송하지 않고 연기하다가, 다른 STA으로부터의 임의의 프레임이 검출/수신되면 EDCA 방식으로 백오프 과정을 거쳐 RTS 프레임 전송을 시도하는 방안(즉, 상기 도 14의 PS-Poll 전송 방식과 유사한 방식)이 적용될 수도 있다.
도 19 및 20은 Non-TIM STA의 채널 액세스 연기에 대한 타이머를 이용하는 본 발명의 예시들에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 19 및 20을 참조하여 설명하는 본 발명의 예시들에 있어서, Non-TIM STA이 슬립 모드에서 깨어나서 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임을 전송하기 전에 채널을 센싱하고 채널이 유휴 상태인 경우 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임을 전송하되, 만약 전송한 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임에 대한 응답 프레임을 수신하지 못하는 경우에는 소정의 시간 동안 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임의 재전송을 연기(defer)하도록 설정될 수 있다.
여기서, 상기 소정의 시간은 소정의 타이머를 기준으로 결정될 수 있다. 예를 들어, Non-TIM STA이 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임을 전송하는 시점에서 타이머가 시작할 수 있다. 또는, Non-TIM STA이 전송한 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임에 대한 응답 프레임이 수신되어야 할 시점에 응답 프레임이 수신되지 않은 것으로 결정되면 소정의 타이머가 시작(start)할 수 있다. 즉, 상기 타이머가 동작중(running)에는 채널 액세스가 금지 또는 연기된다고 표현할 수 있다.
만약 상기 타이머가 동작중에 다른 STA으로부터의 임의의 프레임 또는 비콘 프레임을 검출/수신한 후에야 백오프 과정을 거쳐 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임을 전송할 수 있다. 타이머가 동작중에 다른 STA으로부터의 임의의 프레임 또는 비콘 프레임이 검출/수신되면 상기 타이머는 중지(stop)될 수 있다. 한편, 상기 타이머가 동작중에 다른 STA으로부터의 임의의 프레임 또는 비콘 프레임이 검출/수신되지 않는 경우라면, 상기 타이머가 만료(expire)되면 백오프 과정을 거쳐 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임을 전송할 수 있다. 즉, 타이머가 시작된 후에 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임을 전송을 시도하는 시점은, 다른 STA으로부터의 프레임 수신 (또는 AP로부터의 비콘 수신) 또는 타이머 만료 중에서 먼저 도래하는 시점이라고 할 수 있다.
도 19의 예시에서는 슬립 모드에서 깨어난 STA2가 채널이 유휴상태라면 1차적으로 PS-Poll 프레임을 전송하여 보고, ACK 프레임을 수신하지 못한 경우에는 PS-Poll 타이머를 시작할 수 있다. 타이머 동작중에는 PS-Poll 프레임의 재전송은 연기된다. 타이머 동작중에 다른 STA으로부터의 임의의 프레임(예를 들어, AP로부터의 ACK/BA 프레임) 또는 비콘 프레임이 검출된 경우에 EDCA 방식으로 백오프 과정을 거쳐 PS-Poll 프레임의 재전송을 시도할 수 있다.
도 20의 예시에서는 슬립 모드에서 깨어난 STA2가 채널이 유휴상태라면 1차적으로 PS-Poll 프레임을 전송하여 보고, ACK 프레임을 수신하지 못한 경우에는 PS-Poll 타이머를 시작할 수 있다. 타이머 동작중에는 PS-Poll 프레임의 재전송은 연기된다. 다른 STA으로부터의 임의의 프레임(예를 들어, AP로부터의 ACK/BA 프레임) 또는 비콘 프레임이 검출되지 않았더라도 상기 타이머가 만료되면, STA2는 EDCA 방식으로 백오프 과정을 거쳐 PS-Poll 프레임의 재전송을 시도할 수 있다.
도 19 및 20을 참조하여 설명한 본 발명의 예시에서 사용되는 타이머는, 기존의 프로브 딜레이(PD)보다는 길게 설정될 수 있다. 또한, 상기 타이머는 최대 TXOP 듀레이션(Maximum TXOP duration)과 동일하게 설정될 수도 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니고 네트워크 정책, STA의 성능, 사용자의 설정 등에 따라서 타이머의 값이 적절하게 설정될 수도 있다.
Non-TIM STA가 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임 전송에 실패한 후, 본 발명에서 제안하는 다양한 예시들에 따라서 소정의 시간동안 대기/연기한 후에, STA은 RBO 또는 ERBO에 따라서 백오프를 수행한 후에 PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임의 재전송을 시도할 수 있다. 여기서, PS-Poll/트리거/데이터/RTS 프레임의 재전송에서는 ERBO에 따라서 백오프 과정을 수행하는 것이, 기존에 정의되어 있는 STA의 동작과 유사하므로 STA의 새로운 동작을 정의하여 구현의 복잡도를 높이는 것에 비하여 바람직할 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 Non-TIM STA의 채널 액세스 방법을 설명하기 위한 도면이다.
단계 S2110에서 Non-TIM STA은 채널 센싱을 통해서 채널이 유휴 상태라고 결정할 수 있다. 즉, NAV 등의 가상 캐리어 센싱에 의해서도 채널이 유휴 상태라고 결정하는 상태를 가정한다.
단계 S2120에서 Non-TIM STA은 제 1 프레임(예를 들어, PS-Poll 프레임, 트리거 프레임, 데이터 프레임 또는 RTS 프레임)의 전송을 연기할 수 있다. 종래의 Non-TIM STA 동작에 따르면 채널이 유휴 상태라고 결정되면 채널 액세스를 시도할 수 있지만, 본 발명에서 제안하는 Non-TIM STA 동작에 따르면 채널이 유휴 상태인 것은 물론 추가적인 조건이 만족해야만 채널 액세스를 시도하도록 동작한다.
단계 S2130에서 Non-TIM STA은 제 2 프레임(예를 들어, 다른 STA으로부터의 임의의 프레임 또는 AP로부터의 비콘 프레임)이 수신되는 경우 또는 소정의 타이머가 만료하는 경우에 제 1 프레임의 전송을 시도할 수 있다. 예를 들어, 제 2 프레임의 수신과 소정의 타이머 만료 중에서 어느 하나라도 먼저 만족하게 되면 제 1 프레임의 전송을 시도할 수 있다.
단계 S2140에서 Non-TIM STA은 상기 단계 S2110 및 S2130의 조건이 만족하는 경우 제 1 프레임을 전송할 수 있다.
추가적으로, 단계 S2110 이전에 Non-TIM STA이 웨이크업하였을 때 채널이 유휴 상태이면 상기 제 1 프레임을 1차적으로 전송할 수 있다. 이 경우에는 제 1 프레임에 대한 연기를 고려하지 않고(즉, 상기 단계 S2130에서 설명한 바와 같은 조건이 만족하는지 여부를 고려하지 않고) 채널이 유휴 상태이기만 하면 제 1 프레임을 전송할 수 있다. 이 경우, 상기 단계 S2110은 제 1 프레임의 1차적인 전송이 실패(즉, 제 1 프레임에 대한 응답 프레임 수신에 실패)한 경우 수행되는 것일 수 있다. 즉, 상기 단계 S2110 내지 S2140은 제 1 프레임의 전송이 실패한 후에 제 1 프레임의 재전송에 대해서 적용되는 것으로 이해될 수 있다. 이 경우, 상기 소정의 타이머는 상기 제 1 프레임을 1차적으로 전송할 때 또는 상기 제 1 프레임의 전송이 실패한 것으로 결정될 때에 시작하는 것으로 동작할 수 있다.
도 21에서 설명하는 예시적인 방법은 설명의 간명함을 위해서 동작의 시리즈로 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 21에서 예시하는 모든 단계가 반드시 필요한 것은 아니다.
전술한 바와 같은 본 발명의 방법에 있어서, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
STA(10)는 프로세서(11), 메모리(12), 송수신기(13)를 포함할 수 있다. 송수신기(13)는 무선 신호를 송신/수신할 수 있고, 예를 들어, IEEE 802 시스템에 따른 물리 계층을 구현할 수 있다. 프로세서(11)는 송수신기(13)와 연결되어 IEEE 802 시스템에 따른 물리 계층 및/또는 MAC 계층을 구현할 수 있다. 프로세서(11)는 전술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 STA의 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 STA의 동작을 구현하는 모듈이 메모리(12)에 저장되고, 프로세서(11)에 의하여 실행될 수 있다. 메모리(12)는 프로세서(11)의 내부에 포함되거나 또는 프로세서(11)의 외부에 설치되어 프로세서(11)와 공지의 수단에 의해 연결될 수 있다.
STA(10)의 프로세서(11)는, 무선랜 시스템에서 Non-TIM 모드로 동작하는 STA이 채널 액세스를 수행하는 본 발명의 다양한 예시들을 구현하도록 설정될 수 있다. 프로세서(11)는 채널 센싱을 수행하도록 설정될 수 있다. 만약 채널이 유휴 상태인 것으로 결정되는 경우, 프로세서(11)는 다른 STA으로부터의 제 2 프레임(예를 들어, 다른 STA으로부터의 임의의 프레임 또는 AP로부터의 비콘 프레임)이 검출될 때까지 또는 소정의 타이머가 만료할 때까지 제 1 프레임(예를 들어, PS-Poll 프레임, 트리거 프레임, 데이터 프레임 또는 RTS 프레임)의 전송을 연기하도록 설정될 수 있다. 상기 제 2 프레임이 검출되거나 상기 소정의 타이머가 만료하면, 프로세서(11)는 송수신기(13)를 이용하여 상기 제 1 프레임을 전송하도록 설정될 수 있다.
위와 같은 STA 장치의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.
상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
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.
상술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시형태들은 IEEE 802.11 시스템을 중심으로 설명하였으나, 다양한 이동통신 시스템에 동일한 방식으로 적용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 무선랜 시스템에서 스테이션(STA)이 채널 액세스를 수행하는 방법에 있어서,
    채널이 유휴(idle) 상태인 경우에, 다른 STA으로부터의 제 2 프레임이 검출(detect)될 때까지 제 1 프레임의 전송을 연기(defer)하는 단계; 및
    상기 제 2 프레임이 검출되면 상기 제 1 프레임을 전송하는 단계를 포함하는, 채널 액세스 수행 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 프레임의 전송을 연기하는 단계는,
    상기 STA이 웨이크업하였을 때 상기 채널이 유휴 상태라고 결정되는 경우에 수행되는, 채널 액세스 수행 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 프레임의 전송을 연기하는 단계는,
    상기 STA이 웨이크업하였을 때 상기 제 1 프레임을 전송하고, 상기 STA이 웨이크업하였을 때 전송된 제 1 프레임에 대한 응답 프레임이 수신되지 않는 경우에 수행되는, 채널 액세스 수행 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 STA이 웨이크업하였을 때 상기 제 1 프레임을 전송하는 것은,
    상기 제 1 프레임의 전송을 연기하지 않고, 채널이 유휴 상태인 것으로 결정되면 상기 제 1 프레임을 전송하는 것을 포함하는, 채널 액세스 수행 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 STA에 대해서 타이머가 설정되고,
    상기 타이머가 동작중(running)에 상기 제 1 프레임의 전송이 금지되는, 채널 액세스 수행 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 프레임이 검출되기 전에 상기 타이머가 만료(expire)되는 경우, 상기 제 1 프레임이 전송되는, 채널 액세스 수행 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 타이머가 만료되기 전에 상기 제 2 프레임이 검출되는 경우, 상기 타이머는 중지(stop)되는, 채널 액세스 수행 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 타이머는,
    상기 STA이 웨이크업하였을 때 상기 제 1 프레임을 전송하는 경우에 시작(start)되거나, 또는
    상기 STA이 웨이크업하였을 때 전송된 제 1 프레임에 대한 응답 프레임이 수신되지 않는 경우에 시작되는, 채널 액세스 수행 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 STA이 웨이크업하였을 때 상기 제 1 프레임을 전송하는 것은,
    상기 제 1 프레임의 전송을 연기하지 않고, 채널이 유휴 상태인 것으로 결정되면 상기 제 1 프레임을 전송하는 것을 포함하는, 채널 액세스 수행 방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 타이머의 길이는 최대 TXOP(Transmission Opportunity) 듀레이션으로 설정되는, 채널 액세스 수행 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 프레임의 전송은, 백오프 과정을 수행한 후에 상기 제 1 프레임을 전송하는 것을 포함하는, 채널 액세스 수행 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 프레임은, PS(Power Save)-Poll 프레임, 트리거 프레임, 데이터 프레임, 또는 RTS 프레임 중의 어느 하나인, 채널 액세스 수행 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 프레임은, 다른 STA으로부터의 프레임, 또는 액세스 포인트(AP)로부터의 비콘 프레임 중의 어느 하나인, 채널 액세스 수행 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 STA는 Non-TIM(Traffic Indication Map) STA인, 채널 액세스 수행 방법.
  15. 무선랜 시스템에서 채널 액세스를 수행하는 스테이션(STA) 장치에 있어서,
    송수신기; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 채널이 유휴(idle) 상태인 경우에, 다른 STA으로부터의 제 2 프레임이 검출(detect)될 때까지 제 1 프레임의 전송을 연기(defer)하고; 상기 제 2 프레임이 검출되면 상기 송수신기를 이용하여 상기 제 1 프레임을 전송하도록 설정되는, 채널 액세스 수행 STA 장치.
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