WO2015105248A1 - 무선랜 시스템에서 짧은 mac 헤더를 지원하는 프레임 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

무선랜 시스템에서 짧은 mac 헤더를 지원하는 프레임 송수신 방법 및 장치 Download PDF

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WO2015105248A1
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석용호
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엘지전자 주식회사
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    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]

Definitions

  • the following description relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for transmitting / receiving a frame supporting a short MAC header in a WLAN system.
  • Wireless LAN is based on radio frequency technology, using a portable terminal such as a personal digital assistant (PDA), a laptop computer, a portable multimedia player (PMP), or the like. It is a technology that allows wireless access to the Internet in a specific service area.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • IEEE 802.11 ⁇ supports High Throughput (HT) with data throughput rates up to 540 Mbps and higher, and also uses multiple antennas at both the transmitter and receiver to minimize transmission errors and optimize data rates.
  • HT High Throughput
  • MIMC MIMC Multiple Inputs and Multiple Outputs
  • Machine-to-Machine (M2M) communication technology is being discussed as the next generation communication technology.
  • 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.
  • An object of the present invention is to provide a sequence number management method when a short MAC header is used to save STA power and prevent malfunction. It is also an object of the present invention to provide a scheme for configuring an encrypted data unit when a short MAC header is used. [6]
  • the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned above are apparent to those skilled in the art from the following description. Can be understood.
  • a method for receiving a frame by a station (STA) in a wireless communication system includes a sequence control (Sequence Control; SO field) Determining a packet number (PN) by using a value of the SC field and a partial packet number (PN) value stored in the STA; and using the PN for the frame. And performing a decryption, if the sequence number value of the SC field of the received frame is smaller than the previous sequence number value, the partial PN value stored in the STA is increased by one.
  • the arithmetic operation may be performed when the decoding is performed after block ACK reordering for the frame.
  • a station (STA) device for receiving a frame in a wireless communication system according to another embodiment of the present invention, a transceiver; And a processor.
  • the processor is configured to control the transceiver to receive the frame including a Sequence Control (SC) field; Determine a packet number (PN) using a value of the SC field and a partial packet number (PN) value stored in the STA;
  • the PN may be configured to perform decryption on the frame. If the sequence number value of the SC field of the received frame is smaller than the previous sequence number value, the operation of increasing the partial PN value stored in the STA by 1 may include reordering the block ACK for the frame. It may be performed when the decoding is performed after ing).
  • the block ACK reordering may include sorting in sequence of increasing sequence number values of a plurality of frames including the frame. [12] can be determined by concatenating ion of PNO, PN1, PN2, PN3, PN4, and PN5, each 8 bits in size.
  • the value of the SC field may be configured to a value obtained by linking the PN0 and the PN1.
  • the partial PN value may be configured by linking the PN2, PN3, PN4, and PN5.
  • the sequence number value of the SC field of the received MPDU is smaller than the previous sequence number value, the sequence number may be rolled over.
  • the frame may be a media access control (MAC) protocol data unit (MPDU).
  • MAC media access control
  • MPDU protocol data unit
  • a method and apparatus for managing sequence number when a short MAC header is used can be provided. Further, according to the present invention, a method and apparatus for configuring an encrypted data unit when a short MAC header is used can be provided.
  • FIG. 1 is a diagram showing an exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating another exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG 3 shows 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.
  • 5 is a view for explaining a link setup process in a WLAN system. 6 illustrates a backoff process.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a hidden node and an exposed node.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an RTS and a CTS.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a power management operation.
  • 10 to 12 are diagrams for explaining in detail the operation of the STA receiving the TIM.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a group based AID.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining an example of a frame structure used in an IEEE 802.11 system.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining an example of a long range PLCP frame format.
  • FIG. 16 is a transmission flow illustrating a repetition technique for configuring a PLCP frame format for a 1 MHz bandwidth.
  • FIG 17 illustrates an example of an extended capability element according to the present invention.
  • 18 is a block diagram illustrating CCMP encapsulation.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an exemplary configuration of a frame control field of a short MAC header according to the present invention.
  • FIG. 20 is a diagram showing an exemplary configuration of an AAD according to the present invention.
  • Figure 21 is a diagram showing an exemplary configuration of a Nonce according to the present invention.
  • Figure 22 illustrates an exemplary configuration of an encrypted MPDU according to the present invention.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating an MSDU reception flow in a MAC data plane structure.
  • 24 is a diagram for explaining a method according to an example of the present invention.
  • 25 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless device according to an embodiment of the present invention.
  • each component or feature may be considered to be optional unless otherwise stated.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features.
  • some components and / or features may be combined to form an embodiment of the present invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some configurations or features of one embodiment may be included in another embodiment, or may be replaced with other configurations or features of another embodiment.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the IEEE 802 system, the 3GPP system, the 3GPP LTE and LTE-Advanced (LTE-A) system, and the 3GPP2 system, which are radio access systems. That is, steps or parts which are not described to clearly reveal the technical spirit of the present invention among the embodiments of the present invention may be supported by the above documents. In addition, all terms disclosed in the present document can be described by the above standard document.
  • CDM Code Division Multitude Access FDMA
  • Frequency Diversity Access FDMA
  • Time Diversity Access TDMA
  • Orthogonal Frequency Diversity Access FDMA
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • CDMA may be implemented by radio technologies such as UTRA Jniversal Terrestrial Radio Access (CDMA2000) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented in a wireless technology such as Global System for Mobile Communications (GSM) / General Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolut ion (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile Communications
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolut ion
  • DMA is IEEE Wireless technology such as 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802. 16 (WiMAX), IEEE 802-20, Evolved UTRA (E-UTRA) and the like.
  • Wi-Fi Wi-Fi
  • WiMAX IEEE 802. 16
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • the IEEE 802.11 structure may be composed of a plurality of components, and a WLAN supporting transparent STA mobility for higher layers may be provided by their interaction.
  • a basic service set (BSS) may correspond to a basic building block in an IEEE 802.11 LAN.
  • FIG. 1 exemplarily shows that two BSSs (BSS1 and BSS2) exist and include two STAs as members of each BSS (STA1 and STA2 are included in BSS1 and STA3 and STA4 are included in BSS2). do.
  • an ellipse representing a BSS may be understood to represent a coverage area where STAs included in the BSS maintain communication. This area may be referred to as a BSA (Basi c Service Area).
  • BSA Base c 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.
  • BSSCBSS1 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 is not 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, or entering or exiting the BSS region.
  • the STA may join the BSS using a synchronization process.
  • the STA In order to access all services of the BSS infrastructure, the STA must be associated with the BSS. This association at i on may be set up dynamically and may include the use of a distributed system service (DSS).
  • DSS distributed system service
  • FIG. 2 illustrates another exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • the structure of Figure 1 The distribution system (Distr ibut ion System (DS)), the distribution system medium (Distr ibut ion System Medium (DSM)), access point (Access Point (AP)), etc. are added.
  • DS Distributr ibut ion System
  • DSM Distribution System Medium
  • AP Access Point
  • the direct station-to-station distance in a LAN can be limited by physical layer (PHY) performance. In some cases, this distance limit may be striking, but in some cases, communication between more distant stations may be necessary.
  • a distribution system (DS) can be configured to support extended coverage.
  • [57] 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).
  • the IEEE 802.11 standard logically separates wireless medium (WM) and distribution system media (DSM). Each logical medium is used for a different purpose and is used by different components.
  • the definition of the IEEE 802.11 standard does not limit these media to the same or to different ones.
  • the plurality of media 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 mobile devices by providing seamless integration of multiple BSSs and providing logical services for handling addresses to destinations.
  • the AP refers to an entity that enables access to the DS through associated STAs and has STA functionality. Data movement between the BSS and the DS may be performed through the AP.
  • STA2 and STA3 shown in FIG. 2 have a functionality of STA, and provide a function of allowing associated STAs (STA1 and STA4) to access the DS.
  • all APs basically correspond to STAs, all APs are addressable entities. The address used by the AP for communication on the network and the address used by the AP for communication on the DSM need not necessarily be the same.
  • FIG. 3 is a diagram showing another exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied. 3 conceptually illustrates an extended service set (ESS) for providing wide coverage in addition to the structure of FIG. 2.
  • ESS extended service set
  • a wireless network having any size and complexity may be configured with 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 LUXLogical Link Control (LUX) 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.
  • LUX LUXLogical Link Control
  • IEEE 802.11 does not assume anything about the relative physical location of the BSSs in FIG. 3, and all of the following forms are possible.
  • BSSs can be partially overlapped, which is a form commonly used to provide continuous coverage. Further, BSS they may not be physically connected to, and, logically, there is no limit to the distance between the BSS.
  • the BSSs may be located at the same physical location, which may 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. This may be the case when an ad-hoc network is operating at a location where an ESS network is present, or when IEEE 802. 11 networks are configured that are physically overlapped by different organisations, or at least two different accesses at the same location and This may correspond to the ESS network type when a security policy is required.
  • 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 work like laptops and mobile phones. In general, this is a device that the user directly handles.
  • STAl, STA3, and STA4 correspond to non-AP STAs
  • STA2 and STA5 correspond to AP STAs.
  • a non-AP STA includes a terminal, a wireless transmit / receive unit (WTRU), a user equipment (UE), a mobile station (MS), and a mobile terminal (MS). Mobile Terminal), Mobile Subscriber Station (MSS), or the like.
  • the AP includes a base station (BS), a node-B (Node-B), an evolved Node-B (eNB), and a base transceiver system (BTS) in other wireless communication fields. It is a concept that stands for Femto BS.
  • An operation of an STA operating in a WLAN system may be described in terms of a layer structure.
  • the hierarchy may be implemented by a processor.
  • the STA may have a plurality of tradeoff structures.
  • the hierarchical structure covered by the 802.11 standard document is mainly a MAC sublayer and a physical (PHY) layer on the DLUData Link Layer.
  • the PHY may include a Physical Layer Convergence Procedure (PLCP) entity, a PMDCPhysical Medium Dependent (PMDCP) entity, and the like.
  • PLCP Physical Layer Convergence Procedure
  • PMDCP PMDCPhysical Medium Dependent
  • the MAC sublayer and the PHY conceptually contain management entities called MAC sublayer management entities (MLMEs) and physical layer management entities (PLMEs), respectively.These entities provide a layer management service interface on which layer management functions operate. .
  • SME Station Management Entity
  • LMEs Layer Management Entities
  • a primitive refers to a set of elements or parameters related to a particular purpose.
  • XX-GET The request primitive of the given MIB attribute (management information base attribute information) Used to request a value.
  • the conf irm primitive is used to return the appropriate MIB attribute information value if Status is "success", otherwise return an error indication in the Status field.
  • XX-SET The request primitive is used to request that the indicated MIB attribute be set to the given value. If the MIB attribute means a specific operation, this is to request that the operation be performed.
  • XX-SET The conf irm primitive confirms that the indicated MIB attribute is set to the requested value when status is "successful”, otherwise it is used to return an error condition in the status field. If this means, this confirms that the operation has been performed.
  • the MLME and the SME may exchange various MLME_GET / SET primitives through a MLME_SAP (Service Access Point).
  • various PLME_GET / SET primitives can be exchanged between PLME and SME through PLME_SAP and between MLME and PLME through MLME-PLME_SAP.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a general link setup process.
  • the STA In order for a STA to set up a link and transmit data to and from a network, the STA first discovers the network, performs an authenticated icat ion, establishes an association ion, and establishes an establ i sh. For example, authentication procedures for security must be performed.
  • the link setup process may also be referred to as a session initiation process and a 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. The network identification process existing in a specific area is called scanning.
  • FIG. 5 illustrates an example of a network discovery operation including an active scanning process.
  • active scanning the STA performing scanning moves channels A probe request frame is sent to discover what AP is around and wait for a response.
  • the responder transmits a probe response frame to the STA that has transmitted the probe request frame in response to the probe request frame.
  • the answering machine may be an STA that transmits a beacon frame last in the BSS of the channel being scanned.
  • the AP transmits a beacon frame, 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 (for example, number 2).
  • Channel to perform scanning (ie, probe request / answer response 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 so that an STA performing scanning can find a wireless network and participate in the wireless network.
  • the AP periodically transmits a beacon frame
  • the IBSS STAs in the IBSS rotate and transmit a beacon frame.
  • the STA that performs 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 an advantage of smaller 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 (f i rst authent i cat ion) process 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 authentic i cat ion request frame to the AP, and in response thereto, the AP transmits an authentic i cat ion response frame to the STA.
  • An authentication frame used for authentication request / response corresponds to a management frame.
  • An authentication frame includes an authentication algorithm number, an authentication transaction sequence number, a status code, a chal lenge text, a Robust Security Network, and a finite loop. It may include information about a group (Finite Cyclic 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 transmit an authentication request frame to the AP.
  • the AP may determine whether to allow authentication for the corresponding STA based on the information included in the received authentication request frame.
  • the AP may provide a result of the authentication process to the STA through an authentication response frame.
  • the association process includes a 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, a beacon listening interval, a service set identifier (SSID), supported rates, supported channels, and RSN.
  • SSID service set identifier
  • an association voice response frame may include information related to various capabilities, a status code, an association ID (AID), a support rate, an enhanced distributed channel access (EDCA) parameter set, an RCP KReceived channel power indicator (RSNI), and a received signal to RSNI.
  • Information such as a noise indicator, a mobility domain, a timeout interval (association comeback time), an overlapping BSS scan parameter, and a TIM broadcast voice answer QoS map.
  • This may correspond to some examples of information that may be included in the association request / response frame, and may be replaced with other information or further include additional information.
  • a security setup process may be performed in step S540.
  • the security setup process of step S540 may be referred to as an authentication process through a Robust Security Network Association (RSNA) request / answer.
  • the authentication process may be referred to as a first authentication process, and the security setup process of step S540 may be simply referred to as an authentication process.
  • RSNA Robust Security Network Association
  • the security setup process of step S540 may include, for example, a private key setup through 4-way handshaking through an EAPOUExtensible Authentication Protocol over LAN frame. have.
  • the security setup process may be performed according to a security scheme not defined in the IEEE 802.11 standard.
  • IEEE 802.11 ⁇ is a relatively recent technical standard. IEEE 802.11 ⁇ aims to increase the speed and reliability of networks and to extend the operating distance of wireless networks. More specifically, IEEE 802.11 ⁇ supports High Throughput (HT) with data throughput rates up to 540 Mbps or more, and also uses multiple antennas at both the transmitter and receiver to minimize transmission errors and optimize data rates. It is based on MIMOC Multiple Inputs and Multiple Outputs technology.
  • HT High Throughput
  • the next generation WLAN system supporting Very High Throughput is the next version of the IEEE 802.11 ⁇ WLAN system (e.g., IEEE 802. llac), which is used by the MAC Service Access Point (SAP). It is one of the recently proposed IEEE 802.11 WLAN system to support the data processing speed of lGbps or more.
  • the next generation WLAN system supports transmission of a multi-user multiple input multiple output (MU-MIM0) scheme in which a plurality of STAs simultaneously access a channel in order to efficiently use a wireless channel.
  • MU-MIM0 multi-user multiple input multiple output
  • the AP may simultaneously transmit packets to one or more STAs paired with MIM0.
  • TV whitespace TV whitespace
  • the idle frequency band e.g., 54-698 MHz band
  • IEEE 802.11af the idle frequency band
  • the whitespace is only a licensed band that can be used preferentially by an authorized user.
  • An authorized user refers to a user who is permitted to use an authorized band, and may also be referred to as an authorized device, a primary user, an incumbent user, or the like.
  • an AP and / or STA operating in a WS should provide a protection ion function for an authorized user.
  • a protection ion function for an authorized user.
  • an authorized user such as a microphone
  • the AP and / or STA cannot use the frequency band corresponding to the corresponding WS channel.
  • 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 the STA should be preceded by a procedure for determining whether a specific frequency band in the WS band is available, that is, whether there is an authorized user in the frequency band. Knowing whether there is an authorized user in a specific frequency band is called spectrum sensing. As a spectrum sensing mechanism, an energy detect ion method and a signal detect ion method are used. If the strength of the received signal is greater than or equal to a predetermined value, it may be determined that the authorized user is in use, or if the DTV preamble is detected, the authorized user may be determined to be in use.
  • M2M (Machine-to-Machine) communication technology has been discussed as a next-generation communication technology.
  • IEEE 802.11 WLAN system a technical standard for supporting M2M communication is being developed as IEEE 802.11ah.
  • M2M communication refers to a communication method that includes one or more machines (Machine), may also be referred to as MTC (Machine Type Communicat ion) or thing communication.
  • a machine is an entity (ent i ty) that does not require human intervention or intervention.
  • devices such as meters or vending machines equipped with wireless communication modules, as well as user devices such as smartphones that can automatically connect and communicate with the network without user intervention / intervention, This may correspond to an example.
  • the M2M communication may include communication between devices (eg, device-to-device (D2D) communication), communication between a device and a server (appl icat ion server), and the like.
  • D2D device-to-device
  • server communication between vending machines and servers, point of sale devices and servers, and electricity, gas or water meters and servers.
  • M2M communication-based applications may include security (security), transport (ions), health care (health care) and the like.
  • M2M communication should be able to support the transmission and reception of a small amount of data at low speeds in an environment where there are many devices.
  • M2M communication should be able to support the number of STAs.
  • WLAN system it is assumed that a maximum of 2007 STAs are associated with one AP, but in M2M communication, methods for supporting a case where a larger number (approximately 6000 STAs) are associated with one AP are discussed. It is becoming.
  • many applications that support / require low data rates are expected in M2M communication.
  • an STA may print the presence or absence of data to be transmitted to itself based on a TIMCTraf Indicat ion Map element. Is being discussed.
  • M2M communication is expected to have a lot of traffic with a very long transmission / reception interval.
  • WLAN technology is rapidly evolving, and in addition to the above examples, direct link setup, improvement of media streaming performance, support for high speed and / or large initial session setup, support for extended bandwidth and operating frequency, etc. Technology is being developed for.
  • the basic access mechanism of MAC is a carrier sense multiple access avoidance (CSMA / CA) mechanism.
  • the CSMA / CA mechanism also known as the Distributed Coordinat Ion Funct Ion (DCF) of the IEEE 802.11 MAC, employs a "l isten before talk" access mechanism by default.
  • DCF Distributed Coordinat Ion Funct Ion
  • the AP and / or STA may be able to A Clear Channel Assessment (CCA) that senses a radio channel or medium during a time interval (eg, DCF Inter-Frame Space (DIFS)) may be performed.
  • CCA Clear Channel Assessment
  • DIFS DCF Inter-Frame Space
  • the medium is idle (frame is transmitted through the medium, if the medium is detected as occupied status, the AP and / or STA does not start its own transmission and accesses the medium.
  • the frame transmission may be attempted after waiting by setting a delay period (for example, a random backoff period), for example, by applying a random backoff period, several STAs wait for different times. It is expected to attempt frame transmission later, thus minimizing col ision.
  • a delay period for example, a random backoff period
  • HCF Hypoid ion Funct ion.
  • HCF is based on the DCF and PCF (Point Coordinat ion Funct ion).
  • the PCF refers to a polling-based synchronous access method that polls 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 Control led Channel Access (HCCA).
  • EDCA is a competition based approach for providers to provide data frames to multiple users, and HCCA uses a non-competitive based channel access method using polling mechanisms.
  • HCF includes a media access mechanism to improve the quality of service (QoS) of the WLAN, and the QoS data in both contention period (CP) and contention free period (CFP). Can be transmitted.
  • QoS quality of service
  • CP contention period
  • CCP contention free period
  • FIG. 6 illustrates a backoff process
  • the STAs may attempt to transmit data (or frames).
  • the STAs may select a random backoff count and wait for the corresponding slot time, and then attempt transmission.
  • the random backoff count has a packet number value and may be determined as one of values ranging from 0 to CW.
  • CW is the 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 slot according to the determined backoff count value. If the medium is monitored as occupied, the countdown stops and waits; if the medium is idle, it resumes the remaining countdown.
  • the STA3 may 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 occupied. In the meantime, data may be transmitted in each of STAl, STA2, and STA5, and each STA waits for DIFS when the medium is monitored idle, and then counts down the backoff slot according to a random backoff count value selected by the STA. Can be performed. In the example of FIG. 6, STA2 selects the smallest backoff count value and STA1 selects the largest backoff count value.
  • the remaining backoff time of STA5 is shorter than the remaining backoff time of STA1.
  • STA1 and STA5 stop counting for a while and wait for STA2 to occupy the medium.
  • 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.
  • data to be transmitted may also occur in STA4.
  • the STA4 waits as much as DIFS, and then performs a countdown according to a random backoff count value selected by the STA4 and starts frame transmission.
  • the remaining backoff time of STA5 coincides with an arbitrary backoff count value of STA4, and in this case, a stratification may occur between STA4 and STA5.
  • both STA4 and STA5 do not receive an ACK and thus fail to transmit data.
  • the STA4 and STA5 may double the CW value and then select a random backoff count value and perform a countdown.
  • STA1 is a fun song of STA4 and STA5. If the media is idle while the media is idle,
  • 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 for instructing other APs and / or STAs of an AP and / or STA that are currently using or are authorized to use a medium until the medium becomes available.
  • the value set to NAV corresponds to a period during which the medium is scheduled to be used by the AP and / or STA transmitting the frame, and the STA receiving the NAV value is prohibited from accessing the medium during the period.
  • the NAV may be set, for example, according to the value of the "durat ion" field of the MAC header of the frame.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a hidden node and an exposed node.
  • FIG. 7A illustrates an example of a hidden node, in which STA A and STA B are in communication and 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 stratification occurs.
  • STA A may be referred to as a hidden node of STA C.
  • FIG. 7B is an example of an exposed node
  • STA B is a case where STA C has information to be transmitted from STA D in a situation in which data is transmitted to STA A.
  • FIG. 7B when STA C performs carrier sensing, it may be determined that the medium is occupied by the transmission of STA B. Accordingly, STA C transmits to STA D. Even if there is information, it is sensed as being occupied by the media and must wait until the media is 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 RTSC request to send and clear to send (CTS) may be used.
  • the RTS / CTS between the two STAs may enable the neighboring STA (s) to overhear, allowing the neighboring STA (s) to consider whether to transmit information between the two STAs.
  • the STA receiving the data may inform the neighboring STAs that it will receive the data by transmitting the CTS frame.
  • FIG. 8A illustrates an example of a method for solving a hidden node problem, and assumes that both STA A and STA C try to transmit data to STA B.
  • FIG. 8A When STA A sends the RTS to STA B, STA B transmits the CTS to both STA A and STA C around it. As a result, STA C waits until the data transmission of STA A and STA B is completed, thereby avoiding the dolmen.
  • FIG. 8 (b) illustrates an example of a method for solving an exposed node problem, and STA C overhears RTS / CTS transmission between STA A and STA B so that STA C may identify another STA (eg, For example, even when data is transmitted to STA D, it may be determined that no stratification occurs. That is, STA B transmits the RTS to all the neighboring STAs, and only STA A having the data to actually transmit the CTS. Since STA C receives only RTS and not STA A's CTS, it can be seen that STA A is out of STC C's carrier sensing.
  • the WLAN system channel sensing must be performed before the STA performs transmission and reception, and always sensing the channel causes continuous power consumption of the STA.
  • the power consumption in the receive state does not differ significantly compared to the power consumption in the transmit state, and maintaining the receive state is a great burden for the power limited STA (ie, operated by a battery). Therefore, the STA continuously If the standby state is maintained for sensing, power consumption is inefficiently consumed without any particular advantage in terms of WLAN throughput.
  • the WLAN system supports a power management (PM) mode of the STA.
  • PM power management
  • the power management mode of the STA is divided into an active mode and a power save (PS) mode.
  • the STA basically operates in the active mode.
  • the STA operating in the active mode maintains an awake state.
  • the awake state is a state in which normal operation such as frame transmission and reception or channel scanning is possible.
  • the STA operating in the PS mode operates while 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 As the STA operates in the sleep state for as long as possible, power consumption decreases, so that the STA increases the operation period. However, it is impossible to operate unconditionally long because frame transmission and reception are impossible in the sleep state. If there is a frame to be transmitted to the AP, the STA operating in the sleep state may transmit the frame by switching to the awake state. On the other hand, when the AP has a frame to be transmitted to the STA, the STA in the sleep state may not receive it and may not know that there is a frame to receive. Therefore, the STA may need to switch to the awake state according to a specific period in order to know whether there is a frame to be transmitted to it (and also to receive it if there is).
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a power management operation.
  • an AP 210 transmits a beacon frame to STAs in a BSS at regular intervals (S211, S212, S213, S214, S215, and S216).
  • the beacon frame includes a TIM Traffic Indicat ion Map information element.
  • the TIM information element includes information indicating that A 210 is present with buffered traffic for STAs associated with it and will transmit a frame.
  • the TIM element includes a TIM used to indicate a unicast frame, and a DTIM (del ivery ways indi cat ion map) used to indicate a multicast (mult icast) or brocastcast frame.
  • the AP 210 may transmit the DTIM once every three beacon frames.
  • STAK220 and STA2 222 are STAs operating in a PS mode.
  • STA1 220 and STA2 222 are in a sleep state every wakeup interval of a predetermined period. It may be configured to receive the TIM element transmitted by the AP 210 by switching to the awake state.
  • Each STA may calculate a time to switch to the awake state based on its local clock. In the example of FIG. 9, it is assumed that the clock of the STA coincides with the clock of the AP.
  • the predetermined wakeup interval may be set such that the STAK220 may switch to the awake state for each beacon interval to receive the TIM element. Accordingly, the STA 220 may be switched to the awake state when the A 210 first transmits the beacon frame (S211) (S221). STAK220 may receive a beacon frame and obtain a TIM element. When the acquired TIM element indicates that there is a frame to be transmitted to the STA 220, the STAK220 transmits a PS-Pol 1 (Power Save-Pol l) frame to the A 210 requesting the AP 210 to transmit the frame. It may be (S221a). The AP 210 may transmit the frame to the STAK220 in response to the PS-Pol l frame (S231). After receiving the frame, the STA 220 switches to the sleep state again.
  • PS-Pol 1 Power Save-Pol l
  • the AP 210 transmitting the beacon frame for the second time, since the medium is occupied by another device accessing the medium such that the AP 210 is busy, the AP 210 matches the beacon frame according to the correct beacon interval. It can be transmitted at a delayed time without transmitting the data (S212). In this case, the STAK220 switches the operation mode to the awake state according to the beacon interval, but fails to receive the delayed beacon frame and switches back to the sleep state (S222).
  • the beacon frame may include a TIM element set to DTIM.
  • the AK210 delays transmission of the beacon frame (S213).
  • the STAK220 operates by switching to an awake state according to the beacon interval, and may acquire a DTIM through a beacon frame transmitted by the AP 210. It is assumed that the DTIM acquired by the STAK220 indicates that there is no frame to be transmitted to the STAK220 and that a frame for another STA exists. In this case, the STAK220 may determine that there is no frame to receive, and switch to the sleep state to operate.
  • the AP 210 transmits the frame to the STA after the beacon frame transmission (S232).
  • a 210 transmits a beacon frame for the fourth time (S214).
  • STAK220 may not obtain information indicating that there is buffered traffic for itself through reception of the previous two TIM elements, and thus may adjust wakeup interval for receiving TIM elements. have.
  • the wakeup interval value of the STAK220 may be adjusted.
  • the STAU220 may be configured to switch the operating state by waking up once every three beacon intervals from the operating state for receiving the TIM element every beacon interval. Accordingly, the STAK220 cannot acquire the corresponding TIM element because the AP 210 maintains a sleep state (S215) at the time when the AP 210 transmits the fourth beacon frame (S214) and the fifth beacon frame (S215).
  • the STAU220 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 STAK220 may receive a broadcast frame transmitted by the AP 210 without transmitting the PS-Pol l frame to the AP 210 ( S234). Meanwhile, the wakeup interval set in the STA2 230 may be set at a longer period than the STAK220. Accordingly, the STA2 230 may switch to the awake state and receive the TIM element at the time S215 when the AP 210 transmits the beacon frame for the fifth time (S241).
  • the STA2 230 may know that there is a frame to be transmitted to itself through the TIM element, and transmit a PS-Pol l frame to the AP 210 to request frame transmission (S241a).
  • the AP 210 may transmit a frame to the STA2 230 in response to the PS-Pol l frame (S233).
  • the TIM element includes a TIM indicating whether there is a frame to be transmitted to the STA or a DTIM indicating whether a broadcast / multicast frame exists.
  • DTIM may be implemented through field setting of a TIM element.
  • 10 to 12 are diagrams for describing in detail the operation of the STA receiving the TIM.
  • the STA transitions from a sleep state to an awake state to receive a beacon frame including a TIM from an AP, interprets the received TIM element, and indicates that there is buffered traffic to be transmitted to the AP. Able to know.
  • the STA may transmit a PS-Pol l frame to request transmission of a data frame from the AP after contending with other STAs for medium access for PS-Pol l frame transmission.
  • PS transmitted by STA—An AP that receives a Pol l frame may transmit a frame to the STA. have.
  • the STA may receive a data frame and transmit an acknowledgment (ACK) frame to the AP.
  • the STA may then go back to sleep.
  • ACK acknowledgment
  • the AP immediately transmits a data frame after a predetermined time (for example, a short inter-frame space (SIFS)) after receiving a PS-Pol l frame from the STA. Can be operated according to. Meanwhile, when the AP fails to prepare a data frame to be transmitted to the STA during the SIFS time after receiving the PS-Pol l frame, the AP may operate according to a delayed response method, which will be described with reference to FIG. 11. .
  • a predetermined time for example, a short inter-frame space (SIFS)
  • SIFS short inter-frame space
  • an operation of receiving a TIM from the AP by switching from the sleep state to the awake state and transmitting a PS-Pol l frame to the AP through contention is the same as the example of FIG. 10.
  • the AP fails to prepare a data frame during SIFS even after receiving the PS-Pol l frame, the AP may transmit an ACK frame to the STA instead of transmitting the data frame.
  • the AP may transmit the data frame to the STA after performing contention.
  • the STA may transmit an ACK frame indicating that the data frame has been successfully received to the AP and go to sleep.
  • the AP transmits a DTIM.
  • STAs may transition from a sleep state to an awake state to receive a beacon frame containing a DTIM element from the AP.
  • STAs 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 transmitting a beacon frame including a DTIM without transmitting and receiving a PS-Pol l frame.
  • the STAs may receive data while continuously awake after receiving the beacon frame including the DTIM, and may switch back to the sleep state after the data reception is completed.
  • STAs may have a data frame to be transmitted for themselves through STA identification information included in a ⁇ element. You can check whether it exists.
  • the STA identification information may be information related to an association ion identifier (AID), which is an identifier assigned to the STA at the time of association with the ⁇ .
  • AID is used as a unique identifier for each STA in one BSS. For example, in the current WLAN system, the AID may be assigned to one of values from 1 to 2007. In the currently defined WLAN system, 14 bits may be allocated for an AID in a frame transmitted by an AP and / or STA, and an AID value may be allocated up to 16383, but in 2008, 16383 is set as a reserved value. It is.
  • the TIM element according to the existing definition is not suitable for application of an M2M application in which a large number of STAs (eg, more than 2007) may be associated with one AP.
  • the TIM bitmap size is so large that it cannot be supported by the existing frame format, and is not suitable for M2M communication considering low transmission rate applications.
  • M2M communication it is expected that the number of STAs in which a received data frame exists during one beacon period is very small. Therefore, considering the application example of the M2M communication as described above, since the size of the TIM bitmap is expected to be large, but most of the bits have a value of 0, it is expected that a technique for efficiently compressing the bitmap.
  • bitmap compression technique there is a scheme for omitting consecutive zeros in front of a bitmap and defining it as an offset (of fset) value.
  • the compression efficiency is not high. For example, when only frames to be transmitted to only two STAs having AIDs of 10 and 2000 are buffered, the compressed bitmap has a length of 1990 but all have a value of 0 except at both ends.
  • the inefficiency of bitmap compression is not a big problem, but when the number of STAs increases, such inefficiency may be a factor that hinders overall system performance. .
  • the AID may be divided into groups to perform more efficient data transmission.
  • Each group is assigned a designated group ID (GID).
  • GID group ID
  • AIDs allocated on a group basis will be described with reference to FIG. 13.
  • FIG. 13 (a) is a diagram illustrating an example of an AID allocated on a group basis.
  • the first few bits of the AID bitmap may be used to indicate a GID.
  • the first two bits of the AID bitmap can be used to represent four GIDs. have. If the total length of the AID bitmap is N bits, the first two bits (B1 and B2) indicate the GID of the corresponding AID.
  • FIG. 13B is a diagram illustrating another example of an AID allocated on a group basis.
  • the GID may be allocated according to the location of the AID.
  • AIDs using the same GID may be represented by an offset and a length value.
  • GID 1 is represented by an offset A and a length B, it means that AIDs A through A + B-1 have GID 1 on the bitmap.
  • FIG. 13B it is assumed that AIDs of all 1 to N4 are divided into four groups. In this case, AIDs belonging to GID 1 are 1 to N1, and AIDs belonging to this group may be represented by offset 1 and length N1.
  • AIDs belonging to GID 2 may be represented by offset N1 + 1 and length N2-N1 + 1
  • AIDs belonging to GID 3 may be represented by offset N2 + 1 and length N3-N2 +
  • GID AIDs belonging to 4 may be represented by an offset N3 + 1 and a length N4-N3 + 1.
  • the TIM element shortage problem for a large number of STAs is solved and efficient data transmission and reception are performed.
  • channel access may be allowed only to STA (s) corresponding to a specific group during a specific time interval, and channel access may be restricted to other STA (s).
  • a predetermined time interval in which only specific STA (s) are allowed access may be referred to as a restricted access window (RAW).
  • RAW restricted access window
  • FIG. 13C illustrates a channel access mechanism according to the beacon interval when the AID is divided into three groups.
  • the first beacon interval (or the first RAW) is a period in which channel access of an STA corresponding to an AID belonging to GID 1 is permitted, and channel access of STAs belonging to another GID is not allowed.
  • the first beacon includes a TIM element only for AIDs corresponding to GID 1.
  • the second beacon frame includes a TIM element only for AIDs having GID 2, and thus only channel access of the STA corresponding to the AID belonging to GID 2 is allowed during the second beacon interval (or second RAW).
  • the third beacon frame contains a TIM element for AIDs with GID 3 only, so that during the third beacon interval (or third RAW) only the channel access of the STA corresponding to the AID belonging to GID 3 Is allowed.
  • the fourth beacon frame again includes a TIM element for only AIDs having GID 1, and accordingly, only the channel access of the STA corresponding to the AID belonging to GID 1 is allowed during the fourth beacon interval (or fourth RAW). Then, even in each of the fifth and subsequent beacon intervals (or fifth and subsequent RAWs), only channel access of the STA belonging to the specific group indicated in the TIM included in the beacon frame may be allowed.
  • the order of GIDs allowed according to the beacon interval shows a cyclic or periodic example, but is not limited thereto. That is, by including only the AID (s) belonging to a particular GID (s) in the TIM element, allowing channel access only to the STA (s) corresponding to the particular AID (s) during a particular time interval (e.g., a particular RAW). And operate in a manner that does not allow channel access of the remaining STA (s).
  • the group-based AID allocation scheme as described above may also be referred to as a hierarchical structure of the TIM. That is, the entire AID space may be divided into a plurality of blocks, and only channel access of STA (s) (that is, STA of a specific group) corresponding to a specific block having a non-zero value may be allowed. Accordingly, the TIM is divided into small blocks / groups so that the STAs can easily maintain the TIM information, and the blocks / groups can be easily managed according to the class, quality of service (QoS), or purpose of the STA.
  • QoS quality of service
  • a two-level hierarchy is shown, but a hierarchical TIM may be configured in the form of two or more levels.
  • the entire AID space may be divided into a plurality of page groups, each page group may be divided into a plurality of blocks, and each block may be divided into a plurality of sub-blocks.
  • the first N1 bits represent a page ID (i.e., PID)
  • the next N2 bits represent a block ID
  • the next N3 bits Represents a sub-block ID and may be configured in such a way that the remaining bits indicate the STA bit position in the sub-block.
  • [1501 frame structure 14 is a diagram for explaining an example of a frame structure used in an IEEE 802.11 system.
  • the Physical Layer Convergence Protocol (PLCP) Packet Data Unit (PPDU) frame format may include a Short Training Field (STF), a Long Training Field (LTF), a SIG (SIGNAL) field, and a Data (Data) field. Can be.
  • the most basic (eg, non-HT (High Throughput)) PPDU frame format may consist of only L-STF (Legacy-STF), L-LTF (Legacy-LTF), SIG field, and data field.
  • PPDU frame format for example, HT-mixed format PPDU, HT-green format PPDU, VHT (Very High Throughput) PPDU, etc.
  • an additional (or other type) may be added between the SIG field and the data field.
  • STF, LTF, and SIG fields may be included.
  • STF is a signal for signal detection, AGC (Automatic Gain Control), diversity selection, precise time synchronization, etc.
  • LTF is a signal for channel estimation and frequency error estimation.
  • 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 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 (Protocol Data Unit) defined in the MAC layer, and may include data generated / used in an upper layer.
  • the PPDU TAIL bit can be used to return the encoder to zero.
  • the padding bit may be used to adjust the length of the data field in a predetermined unit.
  • the MAC PDU is defined according to various MAC frame formats, and a basic MAC frame includes a MAC header, a frame body, and a frame check sequence (FCS).
  • the MAC frame may be composed of MAC PDUs and may be transmitted / received through the PSDU of the data portion of the PPDU frame format.
  • the MAC header includes a frame control field, a duration (DuraUon) / ID field, an address field, and the like.
  • Frame control fields are used to send / receive frames. It may include necessary control information.
  • the duration / ID field may be set to a time for transmitting a corresponding frame.
  • the frame control field of the MAC header may include Protocol Version, Type, Subtype, To DS, From DS, More Fragment, Retry, Power Management, More Data, Protected Frame, and Order subfields.
  • the contents of each subfield of the frame control field may refer to the IEEE 802.11-2012 standard document.
  • Table 1 below describes the To DS subfield and the From DS subfield in the frame control field defined in the existing IEEE llac standard.
  • the four address fields (Address 1, Address 2, Address 3, and Address 4) of the MAC header are BSSIDCBasi c Servi ce Set Ident if ier (SA), Source Address (SA), Dest inat ion Address (DA), and TA ( It may be used to indicate a Transmitter Address (RA), a Receiver Address (RA), etc., and may include only some of the four address fields according to the frame type.
  • the purpose of the address field may be specified by the relative position of the address field (Address 1-Address 4) in the MAC header, regardless of the type of address of the field. For example, the recipient address can always be determined based on the contents of the Address 1 field of the received frame.
  • the recipient address of the CTS frame can always be obtained from the Address 2 field of the corresponding RTS frame.
  • the recipient address of the ACK frame can always be obtained from the Address 2 field of the frame that is the target of the acknowledgment.
  • Table 2 below describes the contents of the address fields (Address 1-Address 4) of the MAC header according to the values of the To DS subfield and the From DS subfield in the frame control field of the MAC header.
  • RA means a recipient address
  • TA means a sender address
  • DA means a destination address
  • SA means a source address.
  • MSDU means MAC SDU (Service Data Unit), which is a unit of information transferred between MAC SAP (Servi ce Access Point).
  • Aggregate-MSDU refers to a frame format for delivering a plurality of MAC SDUs through one MAC PDU. The values of these address fields (Address 1, Address 2, Address 3, or Address 4) may be set in the form of a 48-bit Ethernet MAC address.
  • the null-data packet (NDP) frame format refers to a frame format of a type that does not include a data packet. That is, the NDP frame contains only the PIXP header portion (ie, STF, LTF, and SIG fields) in the general PPDU format, and the rest (ie, data). Field) means a frame format not included.
  • the NDP frame may be referred to as a short frame format.
  • the Sequence Control field of the MAC header can be used.
  • the sequence control field includes a sequence number and a fragment number. MPDUs corresponding to parts of the same MSDU have the same sequence number, and different MSDUs have different sequence numbers.
  • the STA allocates a sequence number of a frame according to a counter that is incremented by 1 for each new MSDU (eg, a modulo-4096 counter starting from 0).
  • the STA transmitting the frame stores (or caches) the last used sequence number for each receiver address (RA).
  • the STA receiving the frame caches a set of a sender address (TA), a sequence number, and a fragment number of the most recently received frame.
  • the TA may be determined from the value of the Address 2 field of the received frame. If the Retry field of the frame control field is set to 1 and a frame having the same sequence number (or the same fragment number) is received from the same TA, the receiving STA determines that the frame is a duplicate frame. You can reject it.
  • the present invention proposes a compression scheme of a MAC header to perform communication at low power.
  • the MAC header compression scheme proposed in the present invention uses, for example, lMHz / 2MHz / 4MHz / 8MHz / 16MHz channel bandwidth and operates in a frequency band below 1 GHz (sub 1 GHz; S1G). It can be applied to a WLAN system.
  • the MAC header is essentially included in a frame for data transmission. If the size of the MAC header is reduced (i.e., the overhead of the MAC header is reduced), the operation of generating, transmitting, and receiving the MAC frame of the STA may be simplified, and thus the power consumption of the STA may be reduced. have.
  • a wireless LAN system for example, a system according to the IEEE 802.11ah standard
  • S1G Sub 1 GHz
  • S1G Sub 1 GHz
  • the operation of a sensor or a meter type STA that is characterized by low transmission rate and low power is mainly defined.
  • a power saving mechanism is absolutely important for such sensor type STAs.
  • the STA needs to minimize unnecessary waking conditions and needs to effectively transmit data to be transmitted and received at waking times.
  • a WLAN system operating in the S1G band it is required to configure a frame with low power consumption while supporting long-range transmission.
  • it may be considered to repeat the fields of the frame more than twice on the time axis or the frequency axis.
  • the size of the MAC header is increased according to field repetitive coding, a problem may occur in that power consumption for frame processing of the STA is increased.
  • the present invention proposes a MAC header compression scheme to solve this problem. To this end, a method of configuring a frame in a WLAN system operating in the S1G band will be described first.
  • the communication in the S1G band has much wider coverage than the indoor indoor WLAN system due to the propagation characteristics, and down-clocking the PHY defined in the existing IEEE 802.11ac system to 1/10. clocking).
  • 2/4/8/16/8 + 8 z channel bandwidth in the S1G band by down-clocking the 20/40/80/160/80 + 80 MHz channel bandwidth supported by the 802.1 lac system to 1/10. It can be provided as.
  • the guard interval (GI) is increased 10-fold to 8 // s in the 802.1 lac system.
  • the PHY preamble Since there is no legacy device already operating in the S1G band, it is important to design the PHY preamble as effectively as possible in the S1G band without having to consider backward compatibility.
  • the easiest way to think about is to design the S1G ⁇ preamble by down-clocking the previously defined HT-GreenField PLCP frame format (see IEEE 802.11 ⁇ standard) to 1/10. For example, it can be used for bandwidths above 2 MHz.
  • Long distance by repeating the STF / LTF / SIG / DATA fields of the frame format of the S1G PHY structure used for the bandwidth of 2MHz or more to support long-distance communication more than twice on the time axis or the frequency axis PLCP frames can also be configured.
  • 15 is a diagram for explaining an example of a long range PUP frame format.
  • the PLCP frame format of FIG. 15 is composed of STF, LTF1, SIG, LTF2-LTFN, and Data fields similar to the Green-ield format defined in IEEE 802.11 ⁇ , but transmission of the preamble portion compared to Green-ield. It can be understood that time is more than doubled by repetition.
  • a PLCP frame format such as the example of FIG. 15 may be used for 1 MHz bandwidth and may be referred to as a 1 MHz PPDU format.
  • the STF field of the 1 MHz PPDU of FIG. 15 has the same periodicity as the STF (2 symbol length) in the PPDU for a bandwidth of 2 ⁇ z or more, the repetition (rep2) technique is applied in time. 4 symbol lengths (e.g. 160 / S), and 3 dB power boosting is applied.
  • the LTF1 field of the 1 MHz PPDU of FIG. 15 is designed to be orthogonal in the frequency domain with the LTF1 field (2 symbol length) in the PPDU for a bandwidth of 2 MHz or more, and repeated four times in time to obtain a 4-symbol length.
  • the SIG field of the 1 MHz PPDU of FIG. 15 may be repeatedly coded.
  • a SIG field in a PPDU for a bandwidth of 2 MHz or more may be applied to QPSKC Quadrature Phase Shift Keying (MCS), Binary PSK (BPSK), etc. as a Modular Ion and Coding Scheme (MCS), and has a length of 2 symbols.
  • MCS Quadrature Phase Shift Keying
  • BPSK Binary PSK
  • MCS Modular Ion and Coding Scheme
  • the SIG field of the 1 MHz PPDU is configured such that the lowest MCS (ie, BPSK) and repetitive coding (rep2) are applied, the rate is 1/2, and may be defined as 6 symbols long.
  • the LTFN field from the LTF2 field of the 1 MHz PPDU of FIG. 15 may be included in the case of MIM0, and each LTF field has one symbol length.
  • the repetition scheme may or may not be applied to the Data field of the 1 MHz PPDU of FIG. 15.
  • 16 is a transmission flow illustrating a repetition technique for configuring a PLCP frame format for a 1 MHz bandwidth.
  • the scrambler of FIG. 16 may scramble the data in order to reduce the probability that 0 or 1 is repeated long.
  • FEC Forward Error Correction
  • the data may be encoded, and may include a binary convolutional encoder or a low density parity check (LDPC) encoder.
  • LDPC low density parity check
  • 2x block-wise repet it ion means that x encoded information bits of each OFDM symbol (if the encoding rate is 1/2, x / 2 information in each OFDM symbol) Bits may be encoded to generate X encoded information bits), which may be repeated in units of blocks to output 2x information bits.
  • NCBPS coded bits per symbol may be included if the lowest MSC (eg MCS0) is applied in one spatial stream (SS).
  • the interleaver may perform interleaving (or repositioning) to prevent adjacent noise bits from being continuously contiguous on the decoder side.
  • the BPSK mapper can convert (or map to complex symbols) the encoded data bits into BPSK constellation points.
  • time-spatial streams can be mapped to transport chains.
  • Complex symbols may be transformed into a time domain block through an Inverse Discrete Fourier Transform (IDFT).
  • IDFT Inverse Discrete Fourier Transform
  • GI & Window an operation of implementing a guard interval (GI) by prepending a portion of the symbol itself to the symbol can be performed, and the edges of each symbol ( 6 (1 3 )) can be performed. Winding may be performed to soften and increase spectral decay Transmission symbols may be generated at the analog and R radio frequencies.
  • the duration of one PPDU may be too long, resulting in a decrease in transmission efficiency and an increase in power consumption of the STA.
  • the present invention proposes a specific scheme for the MAC header compression scheme that can be used for efficient data transmission in a WLAN system.
  • the AP can perform a function as a router.
  • the OSKOpen System Interconnect ion 7 layer described computer network protocol design and communication divided into layers is shown in Table 3 below.
  • the AP when the AP does not function as a router, the AP performs only functions of a physical layer and a data link layer (MAC layer, LLCCLogi cal Link Control) layer. can do. Therefore, the AP needs four addresses (ie, source address (SA), destination address (DA sender address (TA), and receiver address (RA)) to receive the frame and deliver the frame to the correct destination.
  • SA source address
  • RA receiver address
  • the WLAN system uses four address fields in the header of the MAC frame, as described with reference to Fig. 14. The contents of the four address fields include the To DS subfield and the From DS in the frame control field of the MAC header.
  • the Address 4 field is not used because it does not exist in the current WLAN system, so the AP generally serves as a router. If the AP fails to perform the operation, three address fields are required for the AP to receive the frame and deliver the frame to the correct destination.
  • the AP acts as a router, a network layer, a transport layer (eg, TCP / IP (Transmi), together with a physical layer and a data link layer (MAC binding, LLC binding) ss i on Control Protocol / Internet Protocol) layer).
  • a transport layer eg, TCP / IP (Transmi)
  • MAC binding, LLC binding ss i on Control Protocol / Internet Protocol
  • Such an AP may transmit only TA and RA except for SA and DA in the MAC layer.
  • the role of the delivery of the correct frame by detecting the SA and DA can be performed by the IP layer.
  • the frame of the MAC header performs the transmission of the correct frame even if only the two address fields indicating TA and RA (for example, the address of the AP and the address of the STA) are included in the frame. can do.
  • the AP may perform a router function. Should be However, not all APs can perform the functions of a router, so the AP must inform other STAs of capability information indicating whether it can function as a router.
  • Figure 17 is a diagram for explaining an example of the extended capability element according to the present invention.
  • the Element ID field may be set to a value indicating that the corresponding element is an Extended Capabilities element.
  • the Length field may be set to a value of the number of octets corresponding to the length of the Capabilities field.
  • the Capabilities field is a bit field indicating information on the capability of the STA (or AP STA) for transmitting the element.
  • the length of the Capabilities field may be represented by a variable n, and each bit position indicates whether a specific capability is supported.
  • the STA may check the value of the 1 bit to determine whether the AP can perform MAC header compression by performing a router function.
  • extended capability elements may be included in the association request / answer frame, re-association request / answer frame, beacon frame, probe response frame, and the like.
  • MAC header compression when MAC header compression is performed to include only two address fields of TA and RA as address information in the MAC header, it may be referred to as a compressed MAC frame format (or a short MAC frame frame format).
  • TA and RA may be defined as shown in Table 4 below.
  • TA and RA are determined according to a transmission direction.
  • DL downlink
  • UL uplink
  • TA is set to the address of the STA transmitting the frame
  • RA is set to the address of the AP.
  • MAC header compression may be performed by excluding address information from the MAC header (that is, including only essential RA and TA and omitting other address information).
  • the present invention proposes a method for further reducing the overhead of the address information itself included in the MAC header.
  • the address field of the existing MAC header is. It is defined to be set in the form of a 48-bit long MAC address.
  • the present invention proposes to use an association identifier (AID) instead of the MAC address of the STA.
  • AID is defined to be 16 bits long. Therefore, when using AID, the overhead of the MAC header can be further reduced.
  • TA and RA of the compressed MAC header proposed in the present invention may be defined as shown in Table 5 below.
  • a TA for example, an Address 2 field
  • an RA for example, an Address 1 field
  • STA STA of a STA that receives a frame. It is set to AID.
  • a TA eg, an Address 2 field
  • AID AID of a STA that transmits a frame
  • BSSID MAC address of the AP.
  • the STA receiving the frame converts (or maps) the AID included in the MAC header of the frame into the MAC address and converts (or maps) the MAC address. ) Store the MAC address in memory (or cache) along with the sequence number. This is to support retransmission for the compressed MAC frame.
  • an STA that receives a DL frame from an AP stores a MAC address corresponding to a BSSID included in a TA address field (ie, an Address 2 field) of the DL frame together with a sequence number in a cache. For an access category in the DL frame If the information is included, the BSSID, Sequence Number, and Access Category are stored in the cache.
  • the AP that receives the IL frame from the STA may check the STA AID included in the TA address field (ie, the Address 2 field) of the UL frame. Since the STA AID is assigned by the AP, the AP knows the MAC address (that is, the mapping relationship between the STA AID and the STA MAC address) of the STA to which the corresponding AID is assigned. Accordingly, the AP may know the STA MAC address from the STA AID included in the address field (ie, the Address 2 field) of the UL frame. The AP then stores the STA MAC ' address identified by the AID (ie, mapped to the AID) in the cache along with the Sequence Number. If the UL frame includes information on the Access Category, the STA MAC Address, Sequence Number and Access Category are stored in the cache.
  • retransmission for a compressed MAC frame may be properly performed.
  • the MAC header compression scheme and the sequence control scheme proposed by the present invention are necessary. .
  • the normal MAC header is used in the second frame transmitted to the second STA.
  • the first frame and the second frame are frames for transmitting different MPDUs.
  • an integrated cache maintenance scheme is required to efficiently determine whether or not duplicate reception is performed. Otherwise, not only the frame transmitting STA but also the frame receiving STA must maintain both the cache managed based on the AID and the sequence number and the cache managed based on the MAC address and the sequence number, thereby increasing the cost of the STA. there is a problem.
  • the same sequence number and different fragment number may be used for a specific STA. If the control information is managed, the sequence number based on the AID and the sequence number based on the MAC address are managed separately, but a malfunction may occur that cannot be handled correctly even if such duplicates are detected. It may be. Accordingly, in the present invention, for a frame including a compressed MAC header using STA AID, the STA MAC address identified by the STA AID (or mapped to STA AID) is sequenced. It is suggested to store the cache with the number.
  • the sequence number of a frame to be transmitted is sequentially increased for each RA or for each ⁇ RA, access category ⁇ .
  • the RA address field that is, the Address 1 field
  • the sequence number of the transmitting STA may be determined by the AID of the receiving STA. Rather, it is managed based on the MAC address of the receiving STA. That is, the STA transmitting the frame stores (or caches) the last used sequence number for each MAC address of the receiving STA.
  • the retry bit of the frame control field of the retransmitted frame is set to one.
  • the STA AID included in the address field of the compressed MAC header is converted into a STA MAC address.
  • the present invention proposes an encryption scheme for short MAC frames (or compressed MAC frames).
  • the encryption scheme may be different with respect to a frame using a normal MAC header and a frame using a short MAC header.
  • AAD additional authentication data
  • a short MAC frame (or a short MAC header) cannot be used in retransmitting the same MPDU, and a normal MAC frame (or Normal MAC headers) to retransmit.
  • the normal MAC frame (or a normal MAC header) cannot be used to retransmit the same MPDU, and a short MAC frame (or a short MAC header) can be used. Can be retransmitted.
  • 18 is a block diagram illustrating CCMP encapsulation.
  • Temporal Key Integrity Protocol (TKIP), Counter mode with Ci-block chaining Message authentication code Protocol (CCMP), and the like may be used.
  • CCMP is proposed in the IEEE 802.11 standard and is an enhanced cryptographic encapsulation method designed for data confidentiality based on AES (Advanced Encryption Standard) CCM.
  • a security mechanism in the IEEE 802.11 system may be provided for data frames and management frames. Specifically, data confidentiality, authentication, integrity, replay protection, and the like may be provided using TKIP, CCMP, and the like.
  • an encrypted MPDU may be obtained from a payload of a plaintext MPDU.
  • AAD for CCM may be configured using the fields of the MAC header of the original MPDU.
  • the CCM algorithm may provide integrity protection for the fields included in the AAD.
  • D is FCXFrame Control (MPD) field, Al (Address 1) field, A2 (Address 2) field, A3 (Address 3) field, SC (Sequence Control) field, A4 (Address 4) field, QC (QoS Control) field of MPDU. It may include.
  • the CCM Nonce may be configured from the PN value, the A2 (Address 2) field of the MPDU, and the Priority value. Nonce means similar or bit string that is used only once in a security algorithm.
  • An 8-oxup CCMP header is formed from the PN value and the Keyld value.
  • TK temporary key
  • AAD AAD
  • Nonce AAD
  • MPDU data ASD
  • MIC Message Integrity Code
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an exemplary configuration of a frame control field of a short MAC header according to the present invention.
  • Subfields of the frame control (FC) field of the short MAC header of FIG. 19 may be configured to be partially different from the subfields of the normal MAC header described with reference to FIG. 14.
  • the Type field of the normal MAC header is 2 bits long, whereas the Type field has a 3 bits size in the FC field of the short MAC header.
  • the Subtype field of the normal MAC header has a 4-bit size, whereas the Subtype field has a 3-bit size in the FC field of the short MAC header.
  • the FC field of the short MAC header does not include the To DS field, the Retry field, and the Order field.
  • the FC field of the short MAC header includes an EOSK End Of Serve field, a relayed frame field, and an Ack Pol i cy field.
  • the FC field of the short MAC header includes a Protocol Vers ion field (2 bits), a Type field (3 bits), and a Subtype field. (3 bits), From DS field (1 bit), More Fragments field (1 bit), Power Management field (1 bit), More Data field (1 bit), Protected Frame field (1 bit), E0SP field (1 bit ), Relayed Frame field (1 bit), Ack Pol i cy field (1 bit).
  • the AAD is configured using the fields of the MAC header.
  • FIG. 20 a method for configuring AAD when the FC field of the short MAC header is used as shown in FIG. 19 is described with reference to FIG. 20.
  • FIG. 20 illustrates an exemplary configuration of an AAD according to the present invention.
  • the FC indicates a frame control field and may have a size of two octets.
  • the FC field of the AAD of FIG. 20 may be configured according to the FC field of the short MAC header of FIG. 19.
  • the Type bit of the FC field in the MD may be masked to 0 (Type bit masked to 0).
  • the Power Management bit of the FC field in the AAD may be masked to 0 (Power Management bit masked to 0).
  • the More Data bit of the FC field in the AAD may be masked to zero.
  • the Protected Frame bit in the FC field in the MD may always be set to 1.
  • the E0SP bit of the FC field in the AAD may be masked to zero.
  • the relayed frame bit of the FC field in the AAD may be masked to zero.
  • the FC field at AAD The Ack Pol i cy bit can be masked to zero. The meaning that a field is masked with a value of zero can be understood as the field being included in the AAD but not used.
  • Al, A2, A3, and A4 in FIG. 20 refer to Address 1, Address 2, Address 3, and Address 4 fields of the MPDU, respectively.
  • the A1 field may have a size of 6 octets or 2 octaves.
  • the A2 field may have a size of 6 octets or 2 octets.
  • the A3 field may have a size of six octets or zero octaves (ie may be omitted).
  • the A4 field may have a size of 6 octets or may have a size of 0 octaves (ie may be omitted).
  • the short MAC header omits one or more of the A3 or A4 fields, and the A1 (ie RA) and A2 (ie TA) fields are always It may be configured to include.
  • the A1 field may have a size of 6 ox when it is configured with a MAC address or BSSID, and may have a size of 2 ox when it is configured with AID.
  • the A2 field may have a size of 6 octets when configured with a MAC address or a BSSID, and may have a size of 2 octets when configured with an AID.
  • one of the A3 and A4 fields or all of the A3 and A4 fields may be omitted in the AAD.
  • AAD may consist of FC, A1, A2, A4, and SC; or, if A4 is omitted in the short MAC header, D is FC, Al, A2, A3 and SC.
  • the AAD may consist of FC, Al, A2 and SC.
  • the A1 field of the AAD may have a size of 6 octaves or 2 octaves.
  • the A1 node of the AAD of FIG. 20 is configured according to the Address 1 field of the MPDU.
  • the A1 field of the AAD may be configured with an A8x2 octet or a MAC address (6 octets) according to a frame direction (eg, an uplink frame or a downlink frame).
  • a frame direction eg, an uplink frame or a downlink frame.
  • the A1 field of the AAD is the AID of the receiver STA (2 Octet) value.
  • the A1 field of the AAD is the receiver STA (or AP).
  • MAC address or BSSID (6 octet) value is the receiver STA (or AP).
  • the A2 field of the AAD may have a size of 6 octets or 2 octaves.
  • the A2 field of the AAD of FIG. 20 is configured according to the Address 2 field of the MPDU.
  • the A2 field of the AAD may include a frame direction (eg, an uplink frame or a downlink). Frame) may be configured as an AID (2 octets) or a MAC address (6 octets).
  • a frame direction eg, an uplink frame or a downlink.
  • Frame may be configured as an AID (2 octets) or a MAC address (6 octets).
  • the From DS bit of the FC field of the short MAC header is set to 1 (in this case, the From DS bit of the FC field of the AAD is also set to the value 1)
  • the A2 field of the AAD is the sender STA (or AP). It consists of a MAC address or BSSID (6 octets) value.
  • the A2 field of the MD is the AID of the sender STA. 2 octaves) value.
  • the A3 field of FIG. 20 is configured according to the Address 3 field of the MPDU, if present (i f present).
  • the A4 field of FIG. 20 is configured according to the Address 4 field of the MPDU, if present (i f present).
  • the SC of FIG. 20 indicates a sequence control field and may have a size of two octets.
  • the SC field of the AAD of FIG. 20 may be configured according to the Sequence Control field of the MPDU.
  • the Sequence Control field of the MAC header is composed of a Sequence Number and Fragment Number subfields
  • the SC field of the AAD of FIG. 20 is also composed of a Sequence Number and Fragment Number subfields. do.
  • the Sequence Number subfield (bits 4-15 of the Sequence Control field) of the SC field in AAD of FIG. 20 may be masked to zero.
  • the Fragment Number subfield of the SC field in the AAD of FIG. 20 is not modified as compared to the Fragment Number subfield of the SC field of the MAC header (not modi f ied).
  • Figure 21 shows an exemplary configuration of a Nonce according to the present invention.
  • Nonce indicates a STA MAC Address ident if ied by A2 and a PN field identified by a Nonce Flags field, an A2 (Address 2) field. It may include.
  • the Nonce Flags field may have a size of one octet.
  • the STA MAC Address ident if ied by A2 field may have a size of 6 octets.
  • the PN field may have a size of 6 octets.
  • FIG. 21 further illustrates a specific configuration of the Nonce Flags field.
  • the Nonce Flags field may consist of 4 bits for the Priority subfield, 1 bit for the Management subfield, and 3 bits reserved.
  • the Priory ty field of the Nonce Flags of FIG. 21 may be set to a value indicating the priority of a short MAC frame.
  • the Primary i ty field may be set to a value indicating a TID (Traf f i c Ident i ier) or an Access Category of a plain text MPDU.
  • the Management field of the Nonce Flags of FIG. 21 may be set to a value indicating whether the plaintext MPDU is a management frame.
  • the A2 field of Nonce of FIG. 21 may be configured according to the Address 2 field of the short MAC header.
  • the A2 field of Nonce may be configured with a MAC address (6 oct) or an AIIX2 octet of the sender STA according to the frame direction (eg, an uplink frame or a downlink frame).
  • the A2 field of the nonce may be configured as a MAC address or a BSSID (6 octet) value of the sender STA (or AP).
  • the A2 field of Nonce may consist of the MAC address or BSSID (6 octet) value of the sender STA (or AP) identified by the A2 field of the short MAC header.
  • the A2 field of Nonce may be configured with an AID (2 ox) value of the sender STA.
  • the STA MAC Address ident if ied by A2 field of Nonce of FIG. 21 may be configured according to Address 2 of a short MAC header and may be determined according to a frame direction (eg, an uplink frame or a downlink frame). Can be. Specifically, in the case of an uplink frame, the STA MAC address of the sender STA identified by AIDC2 octet), and in the case of a downlink frame, the value of the BSSID included in A2, the STA MAC Address ident if ied by A2 field. The value of may be set.
  • Figure 22 illustrates an exemplary configuration of an encrypted MPDU in accordance with the present invention.
  • an encrypted MPDU corresponding to an encryption result for a plaintext MPDU includes a MAC header of FIG. 22 (the MAC header of the pl aintext MPDU of FIG. 18) and a CCMP header of FIG. 22 (in FIG. 18).
  • CCMP header generated based on PN and Keyld), encrypted data generated in FIG. 22, MIC, and Frame Check Sequence (FCS).
  • a temporary key is required to be updated every session, and a nonce value is unique every frame for a given temporary key. Required.
  • a 48-bit PN (Packet Number) value is used, and the PN value is initialized every time the temporary key is updated.
  • a PN value may be included in a CCMP header and transmitted.
  • the CCMP header contains a six-octet (ie 48-bit) long PN field, referred to as six octets of PNO, PN1, PN2, PN3, PN4, and PN5.
  • the present invention proposes to further reduce the MAC overhead for the encrypted PPDU by reducing the size of the PN field in a short MAC frame.
  • the CCMP header includes only a part (eg, PN0 and PN1) of 6 octaves of the PN, and transmits the MAC frame with the rest (for example, PN2, PN3, PN4, and PN5). It can be synchronized between the STA and the receiving STA.
  • the entirety of the 48-bit PN value may be transmitted using the normal MAC frame format instead of the short MAC frame format.
  • a PN value of 48 bit size of an encrypted PPDU transmitted using the normal MAC frame format may be stored or maintained at the receiving STA. have. For example, for a PPDU that has been successfully received without error, successfully decrypted, and verified integrity, the cache for the set of ⁇ Transmitter Address, Temporal Key, PN 48 bytes] is sent to the receiving STA. Can be stored and maintained.
  • the transmitting STA transmits a PPDU in which a short MAC frame is encrypted, which is a PPDU different from an encrypted PPDU previously transmitted through a normal MAC frame. can do.
  • a part (eg, PN0 and PN1) of the 48-bit PN value may be included in the CCMP header included in the short MAC frame, thereby reducing the MAC overhead.
  • the STA that receives the PPDU encrypting the short MAC frame may use a previously stored PN value to decrypt the short MAC frame. That is, when only the PN0 and the PN1 are included in the CCMP header of the short MAC frame, the remaining PN2, PN3, PN4, and PN5 may be configured with a total of 48 bits of PN values using the values stored in the receiving STA. . As described above, the decoding of the MAC frame is performed by using the 48-bit PN value formed by combining the part included in the CCMP header and the remaining part stored in the CCMP header (that is, the PN value configured by the combination is used in the Nonce configuration). It can be done.
  • the receiving STA deletes the PN value stored in the set of ⁇ Transmitter Address, Temporal Key, PN 48 bits). Therefore, when the temporary key is changed, the transmitting STA does not use the short MAC frame format but must transmit the entire 48-bit PN value to the receiving STA using the normal MAC frame format. Through this, the PN value may be synchronized again between the transmitting and receiving STAs.
  • the MAC header includes a Sequence Control field, the value of the Sequence Number subfield of the Sequence Control field is increased by one for each PPDU.
  • the present invention proposes to further reduce the MAC overhead by using the value of Sequence Number as part of the PN value (or by relating the value of Sequence Number to part of the PN value).
  • the first transmitted frame may inform the receiving STA of the entire PN value.
  • the receiving STA may store the set of Sequence Number values of the Sequence Control field of the MAC header of the currently received frame while storing the entire PN value.
  • the receiving STA may store and maintain a set of ⁇ Transmitter Address, Temporal Key, PN 48 bits, Sequence Number ⁇ in the cache. If a short MAC frame is used in subsequent transmission, the PN field may not be included in the CCMP header. In this case, the receiving STA may derive the PN value using the Sequence Number value of the Sequence Control field of the encrypted MPDU generated from the short MAC frame.
  • the receiving STA deletes the PN value stored in the set of ⁇ Transmitter Address, Temporal Key, PN 48 bits, Sequence Number ⁇ . Therefore, when the temporary key is changed, the transmitting STA does not use the short MAC frame format and must transmit the entire 48-bit PN value to the receiving STA using the normal MAC frame format. Through this, the PN value may be synchronized again between the transmission and reception STAs.
  • sequence number when used as part of the PN value, the sequence number may also be initialized and used as the temporary key is changed and the PN value is initialized.
  • the sequence number is a part of the PN value, for example, PNO 1 1 PN1 (where I I operation means concatenat ion of PN0 and PN1) may correspond to a value of the Sequence Control field.
  • the PN value may be calculated (or restored) as shown in Equation 1 below using Sequence Control (PNO I I PN1 corresponding to the SO field and PN2 to PN5 stored in the receiving terminal).
  • Equation 1 PN2 I I PN3 I I PN4
  • the STA sets the value of BPN (ie, PN2 II PN3) 1 PN4 II PN5) stored by the corresponding STA by 1; Increase.
  • BPN ie, PN2 II PN3 1 PN4 II PN5
  • FIG. 23 is a diagram to describe an MSDU reception flow in a MAC data plane structure.
  • the STA that receives the MPDU may decompose it into individual MPDUs (De—aggregat ion).
  • Val idat ion for verifying that the MPDU header and the CRC are valid for each MPDI] may be performed.
  • the frame may be filtered whether the frame received by the STA is a frame transmitted for itself based on Address 1 (ie, a recipient address) included in the MAC header of the frame.
  • Address 1 ie, a recipient address
  • the MPDU decoding and integrity check are performed optionally if necessary (opt ional).
  • Block ACK reordering is performed after decoding and integrity check are performed.
  • Block ACK reordering means that MPDUs that have been successfully received are not considered to be immediately transmitted to a higher layer or higher MAC element for a plurality of MPDUs successfully received by a receiving STA, and considering MPDUs to be retransmitted later through a block ACK. This refers to the operation of buffering and managing until it is completely aligned according to the actual transmission order.
  • Block ACK reordering for a plurality of frames is, for example, The sequence number values of the respective frames may be arranged in increasing order, and a frame corresponding to a sequence number already present in the Block ACK buffer may be discarded.
  • defragment is an operation of restoring original information by combining a plurality of fragments.
  • MSDU reception process is performed through integrity check and reporting on MSDU (opt ional), replay detection (in case of non-mesh STA), A-MSDU decomposition, rate limiting of received MSDU, etc. May proceed.
  • the sequence number is rolled over.
  • the BPN stored in the receiving STA ie, PN2
  • the transmitting STA may aggregate a plurality of MPDUs, configure one A-MPDU, and then transmit the same to one PPDU. From the perspective of the STA receiving such a PPDU, Ack information is configured for each individual MPDU constituting the A-MPDU using a control frame called a Block ACK frame, and fed back to the transmitting STA.
  • the transmitting STA that receives the feedback of the Block Ack frame performs retransmission for the MPDU indicated that an error has occurred.
  • sequence numbers of the combined individual short MAC frames are N-2, N-1, N, 0, 1, and 2, respectively.
  • an error occurred in short MAC frames having a sequence number corresponding to N and 0, and short MAC frames having a sequence number corresponding to N-2, N-1, 1, and 2 were successfully received without an error. Assume that
  • the receiving STA performs MPDU decoding and integrity check before performing Block ACK reordering on the received short MAC frames (ie, regardless of the actual transmission order of the received frames).
  • the sequence number In the process of processing a short MAC frame having 1 it is determined that a frame having a sequence number smaller than the sequence number of a previously received frame is received, and the BPN (ie, PN2
  • the Sequence Control field is configured as part of the PN (for example, PNO II PN1) in the short MAC frame. Only when the MACDU decoding and integrity check operation is performed after the short MAC frames received through the Ack reordering are arranged in the order of actual transmission, if the Sequence Number is over-(ie, smaller than the previously received Sequence Number value).
  • the BPN for example, PN2
  • the same meaning may be used when the Block Ack is used or when the decoding is performed after Block Ack reordering, the Sequence Number of the received MPDU is assigned to the Sequence Number of the previously received MPDU.
  • the BPN stored in the receiving STA for example, PN2 II PN3 II PN4 II PN5
  • PN2 II PN3 II PN4 II PN5 may be defined as increasing by one.
  • the Block ACK rearrangement buffer is generated by the MPDU that does not pass the integrity check (that is, the Integr i ty Check Failu) occurs. It may be updated incorrectly. In other words, whether or not to pass the integrity check during the Block ACK reordering operation, it is necessary to first store all MPDUs as already received in the Block ACK reordering buffer. Thereafter, the Integr i ty Check Fai lure causes retransmissions to that MPDU. If performed, the Block ACK reordering buffer may consider a frame duplicated with an MPDU previously received (ie, normally transmitted by the transmitting STA), and may cause a problem of discarding the MPDU.
  • the execution order of the MPDU decoding and integrity check function is performed prior to the Block ACK reordering.
  • the sequence numbers of the corresponding MPDUs roll over. MPDU transmissions must be performed so that there are no MPDUs waiting for an ack before they become available.
  • sequence numbers of the combined individual short MAC frames are N-2, N-1, N, 0, 1, 2, respectively. Should not be allowed. That is, before the sequence number rolls over from N to 0, the restriction that the acknowledgment for the MPDU corresponding to the sequence numbers N-2 and N-1 should be received is applied.
  • the transmitting STA can combine and transmit only short MAC frames corresponding to the sequence numbers N-2, N-1, and N, and transmit the sequence number only when no other MPDU waiting for ack exists in the transmitting STA.
  • a short MAC frame with 0 can be transmitted.
  • 24 is a flowchart for explaining a method according to an example of the present invention.
  • the STA may receive a frame (eg, an MPDU).
  • a frame eg, an MPDU
  • the STA may determine a PN value by using a value of an SC field included in the received frame and a partial PN (or BPN) value stored in the STA.
  • the STA may perform decoding on the frame using a PN value.
  • an operation of increasing the partial PN (or BPN) value stored in the STA by 1 may be performed due to a-over of the value of the SC field.
  • an operation of increasing the partial PN (or BPN) value stored in the STA by 1 due to a-over of the value of the SC field should not be performed.
  • the partial PN (or BPN) value stored in the STA is increased by 1 due to the over-over of the SC field value regardless of the decoding and reordering of the block ACK.
  • the operation can be performed.
  • the example method described in FIG. 24 is represented by a series of operations for simplicity of description, but is not intended to limit the order in which the steps are performed, where each step is concurrent or in a different order if necessary. In addition, not all the steps illustrated in FIG. 24 are necessary to implement the method proposed by the present invention.
  • 25 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless device according to an embodiment of the present invention.
  • the STA (IO) may include a processor 11, a memory 12, and a transceiver 13.
  • the transceiver 13 may transmit / receive a radio signal and, for example, may implement a physical layer in accordance with 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 according to the various embodiments of the present invention described above.
  • modules for implementing the operations 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 inside the processor 11 or installed outside the processor 11 and connected to the processor 11 by known means.
  • the STA (IO) of FIG. 25 may be an AP STA or a non-AP STA.
  • the processor 11 of the STA (IO) of FIG. 25 may be configured to control the transceiver 13 to receive an arbitrary frame.
  • the processor 11 may be configured to determine the PN value by using a value of the SC field of the received frame and a partial PN (or BPN) value stored in the memory 12 of the processor.
  • the processor 11 may be configured to perform decoding on the received frame using the determined PN value.
  • the processor 11 determines the partial PN (or BPN) value stored in the STA due to the over-over of the value of the SC field.
  • the operation of incrementing by 1 is limited to the case where the decoding is performed after the block ACK rearrangement.
  • the specific configuration of the STA (IO) of FIG. 25 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 applied at the same time. The description is omitted for the sake of brevity.
  • embodiments of the present invention may be implemented through various means.
  • embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • the method according to the embodiments of the present invention may include one or more ASICs (Appl icat ion Speci- fic Integrated Signals), DSPs CD Signal Signal Processors (DSPs), and Digital Signal Processing Devices (DSPDs). ), PLDs (Programmable Logic Devices), Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs Appl icat ion Speci- fic Integrated Signals
  • DSPs CD Signal Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable Logic Devices
  • FPGAs Field Programmable Gate Arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of modules, procedures, or functions for performing the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 상세하게는 무선랜 시스템에서 짧은 MAC 헤더를 지원하는 프레임 송수신 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 스테이션(STA)이 프레임을 수신하는 방법은, 시퀀스 제어(Sequence Control; SC) 필드를 포함하는 상기 프레임을 수신하는 단계; 상기 SC 필드의 값 및 상기 STA에 저장되어 있는 부분 패킷 번호(Packet Number; PN) 값을 이용하여, 패킷 번호(PN)를 결정하는 단계; 및 상기 PN을 이용하여 상기 프레임에 대한 복호화(decryption)를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 이전의(previous) 시퀀스 번호 값보다 상기 수신된 프레임의 상기 SC 필드의 시퀀스 번호 값이 작으면 상기 STA에 저장된 부분 PN 값을 1만큼 증가시키는 연산은, 상기 프레임에 대해서 블록 ACK 재정렬(reordering) 후에 상기 복호화가 수행되는 경우에 수행될 수 있다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
무선랜 시스템에서 짧은 MAC 헤더를 지원하는 프레임 송수신 방법 및 장치
【기술분야】
[1] 이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 무선랜 시스템에서 짧은 MAC 헤더를 지원하는 프레임 송수신 방법 및 장치에 대한 것이다. 【배경기술】
[2] 최근 정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 무선랜 (WLAN)은 무선 주파수 기술을 바탕으로 개인 휴대용 정보 단말기 (Personal Digital Assistant; PDA), 랩탑 컴퓨터， 휴대용 멀티미디어 플레이어 (Portable Multimedia Player; PMP)등과 같은 휴대용 단말기를 이용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 액세스할 수 있도록 하는 기술이다.
[3] 무선랜에서 취약점으로 지적되어온 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 최근의 기술 표준에서는 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고, 무선 네트워크의 운영 거리를 확장한 시스템이 도입되었다. 예를 들어, IEEE 802.11η에서는 데이터 처리 속도가 최대 540Mbps 이상인 고처리율 (High Throughput； HT)을 지원하며， 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MIMC Multiple Inputs and Multiple Outputs) 기술의 적용이 도입되었다.
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
[4] 차세대 통신 기술로서 M2M(Machine-to-Machine) 통신 기술이 논의되고 있다. IEEE 802.11 WLAN 시스템에서도 M2M 통신을 지원하기 위한 기술 표준이 IEEE 802.11ah로서 개발되고 있다. M2M 통신에서는 매우 많은 기기가 존재하는 환경에서 가끔씩 적은 양의 데이터를 저속으로 통신하는 시나리오를 고려할 수 있다.
[5] 본 발명에서는 STA 전력 절약 및 오동작을 방지하기 위한， 짧은 MAC 헤더가 사용되는 경우의 시뭔스 번호 관리 방안을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한， 본 발명에서는， 짧은 MAC 헤더가 사용되는 경우에서 암호화된 데이터 유닛을 구성하는 방안을 제공하는 것을 목적으로 한다. [6] 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며， 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
【기술적 해결방법】
[7] 상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 스테이션 (STA)이 프레임을 수신하는 방법은， 시뭔스 제어 (Sequence Control ; SO 필드를 포함하는 상기 프레임을 수신하는 단계; 상기 SC 필드의 값 및 상기 STA에 저장되어 있는 부분 패킷 번호 (Packet Number ; PN) 값을 이용하여， 패킷 번호 (PN)를 결정하는 단계; 및 상기 PN을 이용하여 상기 프레임에 대한 복호화 (decrypt ion)를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 이전의 (previous) 시퀀스 번호 값보다 상기 수신된 프레임의 상기 SC 필드의 시퀀스 번호 값이 작으면 상기 STA에 저장된 부분 PN 값을 1만큼 증가시키는 연산은， 상기 프레임에 대해서 블록 ACK 재정렬 (reorder ing) 후에 상기 복호화가 수행되는 경우에 수행될 수 있다.
[8] 상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 프레임을 수신하는 스테이션 (STA) 장치는, 송수신기; 및 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는， 상기 송수신기를 제어하여 시퀀스 제어 (Sequence Control； SC) 필드를 포함하는 상기 프레임을 수신하고 ; 상기 SC 필드의 값 및 상기 STA에 저장되어 있는 부분 패킷 번호 (Packet Number； PN) 값을 이용하여， 패킷 번호 (PN)를 결정하고; 상기 PN을 이용하여 상기 프레임에 대한 복호화 (decrypt ion)를 수행하도록 설정될 수 있다. 이전의 (previous) 시뭔스 번호 값보다 상기 수신된 프레임의 상기 SC 필드의 시뭔스 번호 값이 작으면 상기 STA에 저장된 부분 PN 값을 1만큼 증가시키는 연산은， 상기 프레임에 대해서 블록 ACK 재정렬 (reorder ing) 후에 상기 복호화가 수행되는 경우에 수행될 수 있다.
[9] 상기 본 발명에 따른 실시예들에 있어서 이하의 사항이 적용될 수 있다.
[10] 상기 MPDU에 대해서 상기 블록 ACK이 사용되지 않는 경우， 이전의 시뭔스 번호 값보다 상기 수신된 MPDU의 상기 SC 필드의 시퀀스 번호 값이 작으면 상기 STA에 저장된 부분 PN 값이 1만큼 증가될 수 있다.
[11] 상기 블록 ACK 재정렬은, 상기 프레임을 포함하는 복수개의 프레임의 시퀀스 번호 값이 증가하는 순서에 따라서 정렬하는 것을 포함할 수 있다. [12] 각각 8 비트 크기인 PNO , PN1 , PN2 , PN3 , PN4 및 PN5를 연계 (concatenat ion)시킴으로써 결정될 수 있다.
[13] 상기 SC 필드의 값은 상기 PN0 및 PN1을 연계시킨 값으로 구성될 수 있다.
[14] 상기 부분 PN 값은 상기 PN2 , PN3 , PN4 및 PN5를 연계시킨 값으로 구성될 수 있다.
[15] 상기 이전의 시뭔스 번호 값보다 상기 수신된 MPDU의 상기 SC 필드의 시뭔스 번호 값이 작은 경우는， 상기 시퀀스 번호가 를 -오버 (rol l-over )되는 경우일 수 있다.
[16] 상기 프레임은 매체 액세스 제어 (MAC) 프로토콜 데이터 유닛 (MPDU)일 수 있다.
[17] 본 발명에 대하여 전술한 일반적인 설명과 후술하는 상세한 설명은 예시적인 것이며， 청구항 기재 발명에 대한 추가적인 설명을 위한 것이다.
【유리한 효과】
[18] 본 발명에 따르면 짧은 MAC 해더가 사용되는 경우의 시뭔스 번호 관리 방법 및 장치가 제공될 수 있다. 또한， 본 발명에 따르면 짧은 MAC 헤더가 사용되는 경우의 암호화된 데이터 유닛을 구성하는 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
[19] 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. 【도면의 간단한 설명】
[20] 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.
[21] 도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802. 11 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
[22] 도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802. 11 시스템의 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
[23] 도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802. 11 시스템의 또 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
[24] 도 4는 무선랜 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
[25] 도 5는 무선랜 시스템에서의 링크 셋업 과정을 설명하기 위한 도면이다. [26] 도 6은 백오프 과정을 설명하기 위한 도면이다.
[27] 도 7은 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명을 위한 도면이다.
[28] 도 8은 RTS와 CTS를 설명하기 위한 도면이다.
[29] 도 9는 전력 관리 동작을 설명하기 위한 도면이다.
[30] 도 10 내지 도 12는 TIM을 수신한 STA의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
[31] 도 13은 그룹 기반 AID에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
[32] 도 14는 IEEE 802. 11 시스템에서 사용되는 프레임 구조의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
[33] 도 15는 장거리 PLCP 프레임 포맷의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
[34] 도 16은 1MHz 대역폭에 대한 PLCP 프레임 포맷을 구성하기 위한 반복 기법을 설명하기 위한 전송 플로우이다.
[35] 도 17은 본 발명에 따른 확장된 능력 요소의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
[36] 도 18은 CCMP 캡슐화를 설명하기 위한 블록도이다.
[37] 도 19는 본 발명에 따른 짧은 MAC 헤더의 프레임 제어 필드의 예시적인 구성을 나타내는 도면이다.
[38] 도 20은 본 발명에 따른 AAD의 예시적인 구성올 나타내는 도면이다.
[39] 도 21은 본 발명에 따른 Nonce의 예시적인 구성을 나타내는 도면이다.
[40] 도 22는 본 발명에 따른 암호화된 MPDU의 예시적인 구성을 나타내는 도면이다.
[41] 도 23은 MAC 데이터 플레인 (data plane) 구조 중에서 MSDU 수신 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
[42] 도 24은 본 발명의 일례에 따른 방법을 설명하기 위한 도면이다.
[43] 도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
【발명의 실시를 위한 형태】
[44] 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.
[45] 이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들올 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한， 일부 구성요소들 및 /또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대웅하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
[46] 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.
[47] 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.
[48] 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.
[49] 이하의 기술은 CDM Code Division Mul t iple Access) , FDMA( Frequency Divi sion Mul t iple Access) , TDMA(Time Divi sion Mul t iple Access) , 0FDMA( Orthogonal Frequency Divi sion Mul t iple Access) , SC-FDMA(S ingle Carrier Frequency Division Mul t iple Access) 등과 같은 다양한 무선 액세스 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA Jniversal Terrestr ial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술 (radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobi le communicat ions) /GPRS (General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolut ion)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. ( DMA는 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.
[50] WLAN 시스템의 구조
[51] 도 1 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802. 11 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
[52] 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 (Basi c Servi ce 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(Basi c Servi ce Area)라고 칭할 수 있다. STA이 BSA 밖으로 이동하게 되면 해당 BSA 내의 다른 STA들과 직접적으로 통신할 수 없게 된다.
[53] 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 BSSCBSS1 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.
[54] 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 (associ ated)되어야 한다. 이러한 연관 (associ at i on)은 동적으로 설정될 수 있고， 분배시스템서비스 (Di str ibut i on System Service ; DSS)의 이용을 포함할 수 있다.
[55] 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 (Distr ibut ion System; DS) , 분배시스템매체 (Distr ibut ion System Medium; DSM) , 액세스 포인트 (Access Point ; AP) 등의 구성요소가 추가된 형태이다.
[56] LAN에서 직접적인 스테이션-대—스테이션의 거리는 물리 계층 (PHY) 성능에 의해서 제한될 수 있다. 어떠한 경우에는 이러한 거리의 한계가 층분할 수도 있지만， 경우에 따라서는 보다 먼 거리의 스테이션 간의 통신이 필요할 수도 있다. 확장된 커버리지를 지원하기 위해서 분배시스템 (DS)이 구성될 수 있다.
[57] 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.
[58] 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.
[59] DS는 복수개의 BSS들의 끊김 없는 (seamless) 통합을 제공하고 목적지로의 어드레스를 다루는 데에 필요한 논리적 서비스들을 제공함으로써 이동 기기를 지원할 수 있다.
[60] AP 는, 연관된 STA들에 대해서 通을 통해서 DS 로의 액세스를 가능하게 하고 STA 기능성을 가지는 엔티티 (ent i ty)를 의미한다. AP를 통해서 BSS 및 DS 간의 데이터 이동이 수행될 수 있다. 예를 들어， 도 2 에서 도시하는 STA2 및 STA3 은 STA의 기능성을 가지면서， 연관된 STA들 (STA1 및 STA4)가 DS로 액세스하도록 하는 기능을 제공한다. 또한， 모든 AP는 기본적으로 STA에 해당하므로， 모든 AP는 어드레스 가능한 엔티티이다. 丽 상에서의 통신을 위해 AP 에 의해서 사용되는 어드레스와 DSM 상에서의 통신을 위해 AP 에 의해서 사용되는 어드레스는 반드시 동일할 필요는 없다.
[61] AP에 연관된 STA들 중의 하나로부터 그 AP의 STA 어드레스로 전송되는 데이터는， 항상 비제어 포트 (uncontrol led port )에서 수신되고 IEEE 802. IX 포트 액세스 엔티티에 의해서 처리될 수 있다. 또한, 제어 포트 (control led port )가 인증되면 전송 데이터 (또는프레임)는 DS로 전달될 수 있다.
[62] 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 (Ext ended Servi ce Set ; ESS)를 개념적으로 나타낸다.
[63] 임의의 (arbi trary) 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 LUXLogi cal 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.
[64] 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 (organi zat ions)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.
[65] 도 4 는 무선랜 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 4 에서는 DS를 포함하는 기반 구조 BSS 의 일례가 도시된다.
[66] 도 4 의 예시에서 BSS1 및 BSS2가 ESS를 구성한다. 무선랜 시스템에서 STA은 IEEE 802. 11 의 MAC/PHY 규정에 따라 동작하는 기기이다. STA은 AP STA 및 비- AP(non-AP) STA을 포함한다. Non-AP STA은 랩탑 컴퓨터, 이동 전화기와 같이 일반적으로 사용자가 직접 다루는 기기에 해당한다. 도 4 의 예시에서 STAl, STA3, STA4 는 non-AP STA에 해당하고， STA2 및 STA5 는 AP STA 에 해당한다.
[67] 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 대웅하는 개념이다.
[68] 계층 구조
[69] 무선랜 시스템에서 동작하는 STA의 동작은 계층 (layer) 구조의 관점에서 설명할 수 있다. 장치 구성의 측면에서 계층 구조는 프로세서에 의해서 구현될 수 있다. STA는 복수개의 계충 구조를 가질 수 있다. 예를 들어， 802.11 표준문서에서 다루는 계층 구조는 주로 DLUData Link Layer) 상의 MAC 서브계층 (sublayer) 및 물리 (PHY) 계층이다. PHY은 PLCP(Physical Layer Convergence Procedure) 개체， PMDCPhysical Medium Dependent ) 개체 등을 포함할 수 있다. MAC 서브계층 및 PHY은 각각 MLME(MAC sublayer Management Entity) 및 PLME( (Physical Layer Management Entity)라고 칭하여지는 관리 개체들을 개념적으로 포함한다. 이러한 개체들은 계층 관리 기능이 작동하는 계층 관리 서비스 인터페이스를 제공한다.
[70] 정확한 MAC 동작을 제공하기 위해서， SME(Station Management Entity) 가 각각의 STA 내에 존재한다. SME는, 별도의 관리 플레인 내에 존재하거나 또는 따로 떨어져 (off to the side) 있는 것으로 보일 수 있는， 계층 독립적인 개체이다. SME의 정확한 기능들은 본 문서에서 구체적으로 설명하지 않지만, 일반적으로는 다양한 계층 관리 개체 (LME)들로부터 계층-종속적인 상태를 수집하고, 계층ᅳ특정 파라미터들의 값을 유사하게 설정하는 등의 기능올 담당하는 것으로 보일 수 있다. SME는 일반적으로 일반 시스템 관리 개체를 대표하여 (on behalf of) 이러한 기능들을 수행하고， 표준 관리 프로토콜을 구현할 수 있다.
[71] 전술한 개체들은 다양한 방식으로 상호작용한다. 예를 들어, 개체들 간에는 GET/SET 프리머티브 (primitive)들을 교환 (exchange)함으로써 상호작용할 수 있다. 프리머티브는 특정 목적에 관련된 요소 (element)나 파라미터들의 세트를 의미한다. XX-GET. request 프리머티브는 주어진 MIB attribute (관리 정보 기반 속성 정보)의 값을 요청하기 위해 사용된다. XX-GET. conf irm 프리머티브는, Status가 "성공 "인 경우에는 적절한 MIB 속성 정보 값을 리턴하고, 그렇지 않으면 Status 필드에서 에러 지시를 리턴하기 위해 사용된다. XX-SET. request 프리머티브는 지시된 MIB 속성이 주어진 값으로 설정되도록 요청하기 위해 사용된다. 상기 MIB 속성이 특정 동작을 의미하는 경우, 이는 해당 동작이 수행되는 것을 요청하는 것이다. 그리고， XX-SET. conf irm 프리머티브는 status가 "성공''안 경우에 지시된 MIB 속성이 요청된 값으로 설정되었음을 확인하여 주고， 그렇지 않으면 status 필드에 에러 조건을 리턴하기 위해 사용된다. MIB 속성이 특정 동작을 의미하는 경우， 이는 해당 동작이 수행되었음을 확인하여 준다.
[72] 또한, MLME 및 SME는 다양한 MLME_GET/SET 프리머티브들을 MLME_SAP( Service Access Point )을 통하여 교환할 수 있다. 또한 다양한 PLME_GET/SET 프리머티브들이, PLME_SAP을 통해서 PLME와 SME 사이에서 교환될 수 있고， MLME- PLME_SAP을 통해서 MLME와 PLME사이에서 교환될 수 있다.
[73] 링크 셋업 과정
[74] 도 5는 일반적인 링크 셋업 ( l ink setup) 과정을 설명하기 위한 도면이다.
[75] STA이 네트워크에 대해서 링크를 셋업하고 데이터를 송수신하기 위해서는， 먼저 네트워크를 발견 (di scovery)하고， 인증 (authent icat ion)을 수행하고， 연관 (associat ion)을 맺고 (establ i sh) , 보안 (secur i ty)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.
[76] 도 5를 참조하여 예시적인 링크 셋업 과정에 대해서 설명한다.
[77] 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.
[78] 스캐닝 방식에는 능동적 스캐닝 (act ive scanning)과 수동적 스캐닝 (passive scanning)이 있다.
[79] 도 5에서는 예시적으로 능동적 스캐닝 과정을 포함하는 네트워크 발견 동작을 도시한다. 능동적 스캐닝에서 스캐닝을 수행하는 STA은 채널들을 옮기면서 주변에 어떤 AP가 존재하는지 탐색하기 위해 프로브 요청 프레임 (probe request frame)을 전송하고 이에 대한 웅답을 기다린다. 응답자 (responder )는 프로브 요청 프레임을 전송한 STA에게 프로브 요청 프레임에 대한 응답으로 프로브 응답 프레임 (probe response frame)을 전송한다. 여기에서, 웅답자는 스캐닝되고 있는 채널의 BSS에서 마지막으로 비콘 프레임 (beacon frame)을 전송한 STA일 수 있다. BSS에서는 AP가 비콘 프레임을 전송하므로 AP가 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 /웅답 송수신)을 수행할 수 있다.
[80] 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.
[81] 능동적 스캐닝과 수동적 스캐닝을 비교하면, 능동적 스캐닝이 수동적 스캐닝보다 딜레이 (del ay) 및 전력 소모가 작은 장점이 있다.
[82] 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 안증 ( f i rst authent i cat ion) 과정이라고 칭할 수 있다.
[83] 인증 과정은 STA이 인증 요청 프레임 (authent i cat ion request frame)을 AP에게 전송하고， 이에 응답하여 AP가 인증 응답 프레임 (authent i cat ion response frame)을 STA에게 전송하는 과정을 포함한다. 인증 요청 /응답에 사용되는 인증 프레임 (authent i cat ion frame)은 관리 프레임에 해당한다. [84] 인증 프레임은 인증 알고리즘 번호 ( authentication algorithm number), 인증 트랜잭션 시퀀스 번호 (authentication transaction sequence number ) , 상태 코드 (status code), 검문 텍스트 (chal lenge text), RSN(Robust Security Network) , 유한 순환 그룹 (Finite Cyclic Group) 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이는 인증 요청 /응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며， 다른 정보로 대체되거나, 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.
[85] 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.
[86] 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.
[87] 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.
[88] 예를 들어， 연관 웅답 프레임은 다양한 능력에 관련된 정보， 상태 코드， AID(Association ID), 지원 레이트， EDCA( Enhanced Distributed Channel Access) 파라미터 세트， RCPKReceived Channel Power Indicator), RSNI (Received Signal to Noise Indicator), 이동성 도메인， 타임아웃 간격 (연관 컴백 시간 (association comeback time)), 중첩 (over lapping) BSS 스캔 파라미터， TIM 방송 웅답 QoS 맵 등의 정보를 포함할 수 있다.
[89] 이는 연관 요청 /응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며， 다른 정보로 대체되거나， 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.
[90] STA이 네트워크에 성공적으로 연관된 후에， 단계 S540에서 보안 셋업 과정이 수행될 수 있다. 단계 S540의 보안 셋업 과정은 RSNA(Robust Security Network Association) 요청 /웅답을 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.
[91] 단계 S540의 보안 셋업 과정은, 예를 들어， EAPOUExtensible Authentication Protocol over LAN) 프레임을 통한 4-웨이 (way) 핸드쉐이킹을 통해서, 프라이빗 키 셋업 (private key setup)을 하는 과정을 포함할 수 있다. 또한， 보안 셋업 과정은 IEEE 802.11 표준에서 정의하지 않는 보안 방식에 따라 수행될 수도 있다.
[92] WLAN의 진화
[93] 무선랜에서 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 비교적 최근에 제정된 기술 표준으로서 IEEE 802.11η이 존재한다. IEEE 802.11η은 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고， 무선 네트워크의 운영 거리를 확장하는데 목적을 두고 있다. 보다 구체적으로， IEEE 802.11η에서는 데이터 처리 속도가 최대 540Mbps 이상인 고처리율 (High Throughput； HT)을 지원하며， 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MIMOCMultiple Inputs and Multiple Outputs) 기술에 기반을 두고 있다.
[94] 무선랜의 보급이 활성화되고 또한 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라， 최근에는 IEEE 802.11η이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율을 지원하기 위한 새로운 무선랜 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있다. 초고처리율 (Very High Throughput； VHT)를 지원하는 차세대 무선랜 시스템은 IEEE 802.11η 무선랜 시스템의 다음 버전 (예를 들어 , IEEE 802. llac)으로서， MAC 서비스 액세스 포인트 (Service Access Point; SAP)에서 lGbps 이상의 데이터 처리 속도를 지원하기 위하여 최근에 새롭게 제안되고 있는 IEEE 802.11 무선랜 시스템중의 하나이다.
[95] 차세대 무선랜 시스템은 무선채널을 효율적으로 이용하기 위하여 복수의 STA들이 동시에 채널에 액세스하는 MU-MIM0(Multi User Multiple Input Multiple Output) 방식의 전송을 지원한다. MU-MIM0 전송 방식에 따르면， AP가 MIM0 페어링 (pairing)된 하나 이상의 STA에게 동시에 패킷을 전송할 수 있다.
[96] 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 무선탠 시스템의 도입은 IEEE 802.11af 표준으로서 논의되고 있다. 하지만， 이는 예시에 불과하고， 화이트스페이스는 허가된 유저 ( l icensed user)가 우선적으로 사용할 수 있는 허가된 대역이라 할 수 있다. 허가된 유저는 허가된 대역의 사용을 허가 받은 유저를 의미하며， 허가된 장치 ( l icensed device) , 프라이머리 유저 (pr imary user) , 우선적 사용자 ( incumbent user) 등으로 칭할 수도 있다.
[97] 예를 들어， WS에서 동작하는 AP 및 /또는 STA은 허가된 유저에 대한 보호 (protect ion) 기능을 제공하여야 한다. 예를 들어 WS 대역에서 특정 대역폭을 가지도록 규약 (regulat ion)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.
[98] 따라서 AP 및 /또는 STA은 WS 대역 내 특정 주파수 대역의 사용이 가능한지， 다시 말해서 상기 주파수 대역에 허가된 유저가 있는지 여부를 파악하는 절차가 선행되어야 한다. 특정 주파수 대역에 허가된 유저가 있는지 여부를 파악하는 것을 스펙트럼 센싱 (spectrum sensing)이라 한다. 스펙트럼 센싱 메커니즘으로 에너지 탐지 (energy detect ion) 방식, 신호 탐지 (signature detect ion) 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.
[99] 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 Communicat ion) 또는 사물 통신으로 칭하여지기도 한다. 여기서, 머신이란 사람의 직접적인 조작이나 개입을 필요로 하지 않는 엔티티 (ent i ty)를 의미한다. 예를 들어， 무선 통신 모들이 탑재된 검침기 (meter)나 자동 판매기와 같은 장치는 물론， 사용자의 조작 /개입 없이 자동으로 네트워크에 접속하여 통신을 수행할 수 있는 스마트폰과 같은 사용자 기기도 머신의 예시에 해당할 수 있다. M2M 통신은 디바이스 간의 통신 (예를 들어, D2D(Device-t으 Device) 통신)， 디바이스와 서버 (appl icat ion server) 간의 통신 등을 포함할 수 있다. 디바이스와 서버 통신의 예시로， 자동 판매기와 서버, P0S(Point of Sale) 장치와 서버， 전기， 가스 또는 수도 검침기와 서버 간의 통신을 들 수 있다. 그 외에도 M2M 통신 기반의 애플리케이션 (appl icat ion)에는, 보안 (secur i ty) , 운송 (transports ion)， 헬스 케어 (heal th 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.
[100] 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 TIMCTraf f ic Indicat ion Map) 요소 기반으로 STA이 자신에게 송신될 데이터의 존재 여부를 인자할 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.
[101] 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.
[102] 매체 액세스 메커니즘
[103] IEEE 802.11에 따른 무선랜 시스템에서， MAC(Medium Access Control )의 기본 액세스 메커니즘은 CSMA/CA(Carrier Sense Mul t iple Access wi th Col l i sion Avoidance) 메커니즘이다. CSMA/CA 메커니즘은 IEEE 802.11 MAC의 분배 조정 기능 (Distr ibuted Coordinat ion Funct ion, DCF)이라고도 불리는데， 기본적으로 " l isten 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 backof f period))을 설정하여 기다린 후에 프레임 전송을 시도할 수 있다. 임의 백오프 주기의 적용으로， 여러 STA들은 서로 다른 시간 동안 대기한 후에 프레임 전송을 시도할 것이 기대되므로， 층돌 (col l ision)을 최소화시킬 수 있다.
[104] 또한, IEEE 802.11 MAC 프로토콜은 HCF Hybr id Coordinat ion Funct ion)를 제공한다. HCF는 상기 DCF와 PCF(Point Coordinat ion Funct ion)를 기반으로 한다. PCF는 폴링 (pol l ing) 기반의 동기식 액세스 방식으로 모든 수신 AP 및 /또는 STA이 테이터 프레임을 수신할 수 있도록 주기적으로 폴링하는 방식을 일컫는다. 또한, HCF는' EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)와 HCCA(HCF Control led Channel Access)를 가진다. EDCA는 제공자가 다수의 사용자에게 데이터 프레임을 제공하기 위한 액세스 방식을 경쟁 기반으로 하는 것이고， HCCA는 폴링 (pol l ing) 메커니즘을 이용한 비경쟁 기반의 채널 액세스 방식을 사용하는 것이다. 또한， HCF는 WLAN의 QoS(Qual i ty of Service)를 향상시키기 위한 매체 액세스 메커니즘을 포함하며, 경쟁 주기 (Content ion Period; CP)와 비경쟁 주기 (Content ion Free Per iod; CFP) 모두에서 QoS 데이터를 전송할 수 있다.
[105] 도 6은 백오프 과정을 설명하기 위한 도면이다.
[106] 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 층돌올 최소화하기 위한 방안으로서， STA들은 각각 임의 백오프 카운트를 선택하고 그에 해당하는 슬롯 시간만큼 대기한 후에, 전송을 시도할 수 있다. 임의 백오프 카운트는 패킷 번호 (Packet Number) 값을 가지며， 0 내지 CW 범위의 값 중에서 하나로 결정될 수 있다. 여기서， CW는 경쟁 원도우 (Content ion 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 CTmax 값은 2Π-1 (η=0 , 1， 2， . . . )로 설정되는 것이 바람직하다.
[107] 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.
[108] 도 6의 예시에서 STA3의 MAC에 전송할 패킷이 도달한 경우에， STA3는 DIFS 만큼 매체가 유휴 상태인 것을 확인하고 바로 프레임을 전송할 수 있다. 한편, 나머지 STA들은 매체가 점유 (busy) 상태인 것을 모니터링하고 대기한다. 그 동안 STAl , STA2 및 STA5의 각각에서도 전송할 데이터가 발생할 수 있고, 각각의 STA은 매체가 유휴상태로 모니터링되면 DIFS만큼 대기한 후에， 각자가 선택한 임의 백오프 카운트 값에 따라 백오프 슬롯의 카운트 다운을 수행할 수 있다. 도 6의 예시에서는 STA2가 가장 작은 백오프 카운트 값을 선택하고， STA1이 가장 큰 백오프 카운트 값을 선택한 경우를 나타낸다. 즉， STA2가 백오프 카운트를 마치고 프레임 전송을 시작하는 시점에서 STA5의 잔여 백오프 시간은 STA1의 잔여 백오프 시간보다 짧은 경우를 예시한다. STA1 및 STA5는 STA2가 매체를 점유하는 동안에 잠시 카운트 다운을 멈추고 대기한다. STA2의 점유가 종료되어 매체가 다시 유휴 상태가 되면， STA1 및 STA5는 DIFS만큼 대기한 후에， 멈추었던 백오프 카운트를 재개한다. 즉， 잔여 백오프 시간만큼의 나머지 백오프 슬롯을 카운트 다운한 후에 프레임 전송을 시작할 수 있다. STA5의 잔여 백오프 시간이 STA1보다 짧았으므로 STA5이 프레임 전송을 시작하게 된다. 한편， STA2가 매체를 점유하는 동안에 STA4에서도 전송할 데이터가 발생할 수 있다. 이 때， STA4의 입장에서는 매체가 유휴 상태가 되면 DIFS만큼 대기한 후， 자신이 선택한 임의 백오프 카운트 값에 따른 카운트 다운을 수행하고 프레임 전송을 시작할 수 있다. 도 6의 예시에서는 STA5의 잔여 백오프 시간이 STA4의 임의 백오프 카운트 값과 우연히 일치하는 경우를 나타내며， 이 경우， STA4와 STA5 간에 층돌이 발생할 수 있다. 층돌이 발생하는 경우에는 STA4와 STA5 모두 ACK을 받지 못하여， 데이터 전송을 실패하게 된다. 이 경우， STA4와 STA5는 CW 값을 2배로 늘린 후에 임의 백오프 카운트 값을 선택하고 카운트 다운을 수행할 수 있다. 한편, STA1은 STA4와 STA5의 펀송으로 인해 매체가 점유 상태인 동안에 대기하고 있다가， 매체가 유휴 상태가 되면
DIFS만큼 대기한 후, 잔여 백오프 시간이 지나면 프레임 전송을 시작할 수 있다.
[109] STA의 센싱 동작
[110] 전술한 바와 같이 CSMA/CA 메커니즘은 AP 및 /또는 STA이 매체를 직접 센싱하는 물리적 캐리어 센싱 (physi cal carr ier sensing) 외에 가상 캐리어 센싱 (vi rtual carr ier sens ing)도 포함한다. 가상 캐리어 센싱은 숨겨진 노드 문제 (hidden node problem) 등과 같이 매체 액세스에서 발생할 수 있는 문제를 보완하기 위한 것이다. 가상 캐리어 센싱을 위하여， 무선랜 시스템의 MAC은 네트워크 할당 백터 (Network Al locat ion 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 ( indi cate)하는 값이다. 따라서 NAV로 설정된 값은 해당 프레임을 전송하는 AP및 /또는 STA에 의하여 매체의 사용이 예정되어 있는 기간에 해당하고, NAV 값을 수신하는 , STA은 해당 기간동안 매체 액세스가 금지된다. NAV는， 예를 들어, 프레임의 MAC 헤더 (header )의 "durat ion" 필드의 값에 따라 설정될 수 있다.
[111] 또한， 층돌 가능성을 감소시키기 위해서 강인한 층돌 검출 (robust col l i sion 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.
[112] 도 7은 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명을 위한 도면이다.
[113] 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 층돌이 발생하게 된다. 이 때 STA A는 STA C의 숨겨진 노드라고 할 수 있다.
[114] 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.
[115] 도 8은 RTS와 CTS를 설명하기 위한 도면이다.
[116] 도 7과 같은 예시적인 상황에서 층돌 회피 (col l i sion avoidance) 메커니즘을 효율적으로 이용하기 위해서， RTSCrequest to send)와 CTS(clear to send)등의 짧은 시그널링 패킷 (short signal ing packet )을 이용할 수 있다, 두 STA 간의 RTS/CTS는 주위의 STA (들)이 오버히어링 (overhear ing)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.
[117] 도 8(a)는 숨겨진 노드 문제를 해결하는 방법에 대한 예시이며, STA A와 STA C가 모두 STA B에 데이터를 전송하려고 하는 경우를 가정한다. STA A가 RTS를 STA B에 보내면 STA B는 CTS를 자신의 주위에 있는 STA A와 STA C에 모두 전송을 한다. 그 결과 STA C는 STA A와 STA B의 데이터 전송이 끝날 때까지 기다리게 되어 층돌을 피할 수 있게 된다.
[118] 도 8(b)는 노출된 노드 문제를 해결하는 방법에 대한 예시이며， STA A와 STA B 간의 RTS/CTS 전송을 STA C가 오버히어링함으로써, STA C는 자신이 다른 STA (예를 들어, STA D)에게 데이터를 전송하더라도 층돌이 발생하지 않을 것으로 판단할 수 있다. 즉， STA B는 주위의 모든 STA들에게 RTS를 전송하고， 실제로 보낼 데이터가 있는 STA A만 CTS를 전송하게 된다. STA C는 RTS만을 받고 STA A의 CTS를 받지 못했기 때문에 STA A는 STC C의 캐리어 센싱 밖에 있다는 것을 알 수 있다.
[119] 전력 관리
[120] 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 (즉ᅳ 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.
[121] STA의 전력 관리 모드는 액티브 (act ive) 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 (swi tch)해가며 동작한다. 슬립 상태로 동작하는 STA은 최소한의 전력으로 동작하며， 프레임 송수신은 물론 채널 스캐닝도 수행하지 않는다.
[122] 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.
[123] 도 9는 전력 관리 동작을 설명하기 위한 도면이다.
[124] 도 9를 참조하면卜 AP(210)는 일정한 주기로 비콘 프레임 (beacon frame)을 BSS 내의 STA들에게 전송한다 (S211 , S212 , S213 , S214, S215, S216) . 비콘 프레임에는 TIM Traff ic Indicat ion Map) 정보 요소 ( Informat ion Element )가 포함된다. TIM 정보 요소는 A 210)가 자신과 연관된 STA들에 대한 버퍼된 트래픽이 존재하며, 프레임을 전송할 것임을 알려주는 정보를 포함한다. TIM 요소에는 유니캐스트 (uni cast ) 프레임을 알려주는데 사용되는 TIM과 멀티캐스트 (mult icast ) 또는 브로도캐스트 (broadcast ) 프레임을 알려주는데 사용되는 DTIM(del ivery traff ic indi cat ion map)이 있다.
[125] AP(210)는 3번의 비콘 프레임을 전송할 때 마다 1회씩 DTIM을 전송할 수 있다. STAK220) 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.
[126] 예를 들어， 상기 소정의 웨이크업 인터벌은， STAK220)이 비콘 인터벌마다 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있도록 설정될 수 있다. 따라서， STA 220)은 A 210)가 첫 번째로 비콘 프레임을 전송할 때 (S211) 어웨이크 상태로 전환될 수 있다 (S221) . STAK220)은 비콘 프레임을 수신하고 TIM 요소를 획득할 수 있다. 획득된 TIM 요소가 STA 220)에게 전송될 프레임이 있음을 지시하는 경우， STAK220)은 AP(210)에게 프레임 전송을 요청하는 PS-Pol 1 (Power Save-Pol l ) 프레임을 A 210)에게 전송할 수 있다 (S221a) . AP(210)는 PS-Pol l 프레임에 대웅하여 프레임을 STAK220)에게 전송할 수 있다 (S231) . 프레임 수신을 완료한 STA 220)은 다시 슬립 상태로 전환하여 동작한다.
[127] AP(210)가 두 번째로 비콘 프레임을 전송함에 있어서， 다른 장치가 매체에 액세스하고 있는 등 매체가 점유된 (busy medium) 상태이므로, AP(210)는 정확한 비콘 인터벌에 맞추어 비콘 프레임을 전송하지 못하고 지연된 시점에 전송할 수 있다 (S212) . 이 경우 STAK220)은 비콘 인터벌에 맞추어 동작 모드를 어웨이크 상태로 전환하지만， 지연 전송되는 비콘 프레임을 수신하지 못하여 다시 슬립 상태로 전환한다 (S222) .
[128] 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 AK210)는 비콘 프레임을 지연 전송한다 (S213) . STAK220)은 비콘 인터벌에 맞추어 어웨이크 상태로 전환하여 동작하며, AP(210)에 의해 전송되는 비콘 프레임을 통하여 DTIM을 획득할 수 있다. STAK220)이 획득한 DTIM은 STAK220)에 전송될 프레임은 없으며 다른 STA을 위한 프레임이 존재함을 지시하는 경우를 가정한다. 이 경우， STAK220)은 자신이 수신할 프레임이 없음을 확인하고， 다시 슬립 상태로 전환하여 동작할 수 있다. AP(210)는 비콘 프레임 전송 후 프레임을 해당 STA에게 전송한다 (S232) .
[129] A 210)는 네 번째로 비콘 프레임을 전송한다 (S214) . 다만, STAK220)은 이 전 2회에 걸친 TIM 요소 수신을 통해 자신에 대한 버퍼된 트래픽이 존재한다는 정보를 획득할 수 없었으므로, TIM 요소 수신을 위한 웨이크업 인터벌올 조정할 수 있다. 또는， AP(210)에 의해 전송되는 비콘 프레임에 STAK220)의 웨이크업 인터벌 값을 조정을 위한 시그널링 정보가 포함된 경우， STAK220)의 웨이크업 인터벌 값이 조정될 수 있다. 본 예시에서， STAU220)은 비콘 인터벌마다 TIM 요소 수신을 위해 운영 상태를 전환하던 것을 3회의 비콘 인터벌마다 한 번 깨어나는 것으로 운영 상태를 전환하도록 설정될 수 있다. 따라서， STAK220)은 AP(210)가 네 번째 비콘 프레임을 전송하고 (S214) , 다섯 번째 비콘 프레임을 전송하는 시점에 (S215) 슬립 상태를 유지하므로 해당 TIM 요소를 획득할 수 없다.
[130] A 210)가 여섯 번째로 비콘 프레임을 전송할 때 (S216) , STAU220)은 어웨이크 상태로 전환하여 동작하고 비콘 프레임에 포함된 TIM요소를 획득할 수 있다 (S224) . TIM 요소는 브로드캐스트 프레임이 존재함을 지시하는 DTIM이므로， STAK220)은 PS-Pol l 프레임을 AP(210)에게 전송하지 않고， AP(210)에 의해 전송되는 브로드캐스트 프레임을 수신할 수 있다 (S234) . 한편 STA2(230)에 설정된 웨이크업 인터벌은 STAK220)보다 긴 주기로 설정될 수 있다. 따라서， STA2(230)는 AP(210)가 다섯 번째로 비콘 프레임을 전송하는 시점 (S215)에 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있다 (S241) . STA2(230)는 TIM 요소를 통하여 자신에게 전송될 프레임이 존재함을 알고， 프레임 전송을 요청하기 위해 AP(210)에게 PS-Pol l 프레임을 전송할 수 있다 (S241a) . AP(210)는 PS-Pol l 프레임에 대응하여 STA2(230)에게 프레임을 전송할 수 있다 (S233) .
[131] 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.
[132] 도 10 내지 12는 TIM을 수신한 STA의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
[133] 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-Pol l 프레임 전송을 위한 매체 액세스를 위해 다른 STA들과 경쟁 (contending)을 수행한 후에， AP에게 데이터 프레임 전송을 요청하기 위하여 PS-Pol l 프레임을 전송할 수 있다. STA에 의해 전송된 PS— Pol l 프레임을 수신한 AP는 STA에게 프레임을 전송할 수 있다. STA은 데이터 프레임을 수신하고 이에 대한 확인웅답 (ACK) 프레임을 AP에게 전송할 수 있다. 이후 STA은 다시 슬립 상태로 전환될 수 있다.
[134] 도 10과 같이 AP는 STA으로부터 PS-Pol l 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-Pol l 프레임을 수신한 후에 STA에게 전송할 데이터 프레임을 SIFS 시간 동안에 준비하지 못한 경우에는 지연된 웅답 (deferred response) 방식에 따라 동작할 수 있으며， 이에 대해서 도 11을 참조하여 설명한다.
[135] 도 11의 예시에서 STA이 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여 AP로부터 TIM을 수신하고 경쟁을 거쳐 PS-Pol l 프레임을 AP로 전송하는 동작은 도 10의 예시와 동일하다. AP가 PS-Pol l 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 프레임올 성공적으로 수신하였음을 나타내는 ACK 프레임을 AP에게 전송하고， 슬립 상태로 전환될 수 있다.
[136] 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-Pol l 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.
[137] TIM 구조
[138] 상기 도 9 내지 12를 참조하여 설명한 TIM (또는 DTIM) 프로토콜을 기반으로 한 전력 절약 모드 운영 방법쎄 있어서， STA들은 ΤίΜ 요소에 포함된 STA 식별 정보를 통하여 자신을 위해 전송될 데이터 프레임이 존재하는지 여부를 확인할 수 있다. STA 식별 정보는 STA이 ΑΡ와 연관 (associat ion)시에 할당받는 식별자인 AID(Associat ion Ident i f ier)와 관련된 정보일 수 있다. [139] AID는 하나의 BSS 내에서는 각각의 STA에 대한 고유한 (unique) 식별자로서 사용된다. 일례로, 현재 무선랜 시스템에서 AID는 1에서 2007까지의 값 중 하나의 값으로 할당될 수 있다. 현재 정의되어 있는 무선랜 시스템에서는， AP 및 /또는 STA이 전송하는 프레임에는 AID를 위하여 14비트가 할당될 수 있으며， AID 값은 16383까지 할당될 수 있으나 2008에서 16383은 예비 (reserved) 값으로 설정되어 있다.
[140] 기존의 정의에 따른 TIM 요소는， 하나의 AP에 많은 개수의 (예를 들어， 2007개 초과의) STA들이 연관될 수 있는 M2M 애플리케이션의 적용에 적절하지 않다. 기존의 TIM 구조를 그대로 확장하는 경우에는 TIM 비트맵 크기가 너무 커져서 기존의 프레임 포맷으로는 지원할 수 없고, 낮은 전송 레이트의 애플리케이션을 고려하는 M2M 통신에 적합하지 않다. 또한， M2M 통신에서는 하나의 비콘 주기 동안에 수신 데이터 프레임이 존재하는 STA의 개수가 매우 적을 것으로 예상된다. 따라서， 위와 같은 M2M 통신의 적용예를 고려하면， TIM 비트맵의 크기는 커지지만 대부분의 비트가 0 값을 가지는 경우가 많이 발생할 것으로 예상되므로， 비트맵을 효율적으로 압축하는 기술이 요구된다.
[141] 기존의 비트맵 압축 기술로서， 비트맵의 앞부분에 연속되는 0을 생략하고 오프셋 (of fset ) (또는 시작점) 값으로 정의하는 방안이 마련되어 있다. 그러나， 버퍼된 프레임이 존재하는 STA들의 개수는 적지만 각각의 STA의 AID 값이 차이가 큰 경우에는 압축 효율이 높지 못하다. 예를 들어 AID가 10와 2000의 값을 가지는 단 두 개의 STA에게 전송할 프레임만이 버퍼되어 있는 경우에, 압축된 비트맵의 길이는 1990이지만 양 끝을 제외하고는 모두 0의 값을 가지게 된다. 하나의 AP에 연관될 수 있는 STA의 개수가 적은 경우에는 비트맵 압축의 비효율성이 크게 문제되지 않지만， STA의 개수가 증가하는 경우에는 이러한 비효율성이 전체 시스템 성능을 저해하는 요소가 될 수도 있다.
[142] 이를 해결하기 위한 방안으로서， AID를 여러 그룹으로 나누어 보다 효과적인 데이터의 전송을 수행하도록 할 수 있다. 각 그룹에는 지정된 그룹 ID(GID)가 할당된다. 이러한 그룹 기반으로 할당되는 AID에 대해서 도 13을 참조하여 설명한다.
[143] 도 13(a)는 그룹 기반으로 할당된 AID의 일례를 나타내는 도면이다. 도 13(a)의 예시에서는 AID 비트맵의 앞의 몇 비트들을 GID를 나타내기 위해 사용할 수 있다. 예를 들어， AID 비트맵의 처음 2 비트를 사용하여 4개의 GID를 나타낼 수 있다. AID 비트맵의 전체 길이가 N 비트인 경우에， 처음 2 비트 (B1 및 B2)이 값은 해당 AID의 GID를 나타낸다.
[144] 도 13(b)는 그룹 기반으로 할당된 AID의 다른 일례를 나타내는 도면이다. 도 13(b)의 예시에서는 AID의 위치에 따라서 GID가 할당될 수 있다. 이 때， 동일한 GID를 사용하는 AID들은 오프셋 (offset ) 및 길이 ( length) 값으로 표현될 수 있다. 예를 들어， GID 1이 오프셋 A 및 길이 B로 표현되면, 비트맵 상에서 A 내지 A+B- 1의 AID들이 GID 1을 가진다는 것을 의미한다. 예를 들어, 도 13(b)의 예시에서， 전체 1 내지 N4의 AID가 4개의 그룹으로 분할된다고 가정한다. 이 경우， GID 1에 속하는 AID들은 1 내지 N1이며， 이 그룹에 속하는 AID들은 오프셋 1 및 길이 N1로 표현될 수 있다. 다음으로， GID 2에 속하는 AID들은 오프셋 N1+1 및 길이 N2- N1+1으로 표현될 수 있고， GID 3에 속하는 AID들은 오프셋 N2+1 및 길이 N3- N2+1으로 표현될 수 있으며， GID 4에 속하는 AID들은 오프셋 N3+1 및 길이 N4- N3+1으로 표현될 수 있다.
[145] 이와 같은 그룹 기반으로 할당되는 AID가 도입되면， GID에 따라 다른 시간 구간에 채널 액세스를 허용할 수 있도록 함으로써， 많은 수의 STA에 대한 TIM 요소 부족 문제를 해결함과 동시에 효율적인 데이터의 송수신이 이루어질 수 있다. 예를 들어， 특정 시간 구간 동안에는 특정 그룹에 해당하는 STA (들)에게만 채널 액세스가 허용되고， 나머지 다른 STA (들)에게는 채널 액세스가 제한 (restr ict )될 수 있다. 이와 같이 특정 STA (들)에게만 액세스가 허용되는 소정의 시간 구간을， 제한된 액세스 원도우 (Restricted Access Window; RAW)라고 칭할 수도 있다.
[146] GID에 따른 채널 액세스에 대해서 도 13(c)를 참조하여 설명한다. 도 13(c)에서는 AID가 3개의 그룹으로 나누어져 있는 경우, 비콘 인터벌에 따른 채널 액세스 메커니즘을 예시적으로 나타낸다. 첫 번째 비콘 인터벌 (또는 첫 번째 RAW)은 GID 1에 속하는 AID에 해당하는 STA의 채널 액세스가 허용되는 구간이고， 다른 GID에 속하는 STA들의 채널 액세스는 허용되지 않는다. 이를 구현하기 위해서， 첫 번째 비콘에는 GID 1에 해당하는 AID들만을 위한 TIM 요소가 포함된다. 두 번째 비콘 프레임에는 GID 2를 가지는 AID들만을 위한 TIM 요소가 포함되며, 이에 따라 두 번째 비콘 인터벌 (또는 두 번째 RAW) 동안에는 GID 2에 속하는 AID에 해당하는 STA의 채널 액세스 만이 허용된다. 세 번째 비콘 프레임에는 GID 3을 가지는 AID들만을 위한 TIM 요소가 포함되며, 이에 따라 세 번째 비콘 인터벌 (또는 세 번째 RAW) 동안에는 GID 3에 속하는 AID에 해당하는 STA의 채널 액세스 만이 허용된다. 네 번째 비콘 프레임에는 다시 GID 1을 가지는 AID들만을 위한 TIM 요소가 포함되며， 이에 따라 네 번째 비콘 인터벌 (또는 네 번째 RAW) 동안에는 GID 1에 속하는 AID에 해당하는 STA의 채널 액세스 만이 허용된다. 그 다음으로， 다섯 번째 이후의 비콘 인터벌들 (또는 다섯 번째 이후의 RAW들)의 각각에서도， 해당 비콘 프레임에 포함된 TIM에서 지시되는 특정 그룹에 속한 STA의 채널 액세스만이 허용될 수 있다.
[147] 도 13(c)에서는 비콘 인터벌에 따라 허용되는 GID의 순서가 순환적 또는 주기적인 예시를 나타내지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, TIM 요소에 특정 GID (들)에 속하는 AID (들)만을 포함시킴으로써， 특정 시간 구간 (예를 들어， 특정 RAW) 동안에 상기 특정 AID (들)에 해당하는 STA (들)만의 채널 액세스를 허용하고 나머지 STA (들)의 채널 액세스는 허용하지 않는 방식으로 동작할 수 있다.
[148] 전술한 바와 같은 그룹 기반 AID 할당 방식은， TIM의 계층적 (hierarchical ) 구조라고도 칭할 수 있다. 즉， 전체 AID 공간을 복수개의 블록들로 분할하고, 0이 아닌 값을 가지는 특정 블록에 해당하는 STA (들) (즉， 특정 그룹의 STA)의 채널 액세스만이 허용되도록 할 수 있다. 이에 따라， 큰 크기의 TIM을 작은 블록 /그룹으로 분할하여 STA이 TIM 정보를 유지하기 쉽게 하고， STA의 클래스， 서비스품질 (QoS) , 또는 용도에 따라 블록 /그룹을 관리하기가 용이하게 된다. 상기 도 13의 예시에서는 2-레벨의 계층을 나타내지만， 2 이상의 레벨의 형태로 계층적 구조의 TIM이 구성될 수도 있다. 예를 들어， 전체 AID 공간을 복수개의 페이지 (page) 그룹으로 분할하고， 각각의 페이지 그룹을 복수개의 블록으로 구분하고 각각의 블록을 복수개의 서브-블록으로 분할할 수도 있다. 이러한 경우, 상기 도 13(a)의 예시의 확장으로서， AID 비트맵에서 처음 N1개의 비트는 페이지 ID (즉, PID)를 나타내고， 그 다음 N2개의 비트는 블톡 ID를 나타내고， 그 다음 N3개의 비트는 서브 -블록 ID를 나타내고， 나머지 비트들이 서브 -블록 내의 STA 비트 위치를 나타내는 방식으로 구성될 수도 있다.
[149] 이하에서 설명하는 본 발명의 예시들에 있어서, STA들 (또는 각각의 STA에 할당된 AID들)을 소정의 계층적인 그룹 단위로 분할하고 관리하는 다양한 방식들이 적용될 수 있으며， 그룹 기반 AID 할당' 방식이 상기 예시들로 제한되는 것은 아니다.
[1501 프레임 구조 [151] 도 14는 IEEE 802.11 시스템에서 사용되는 프레임 구조의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
[152] 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-greenf ield 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.
[153] STF는 신호 검출， AGC(Automat ic 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.
[154] 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 (par ity) 비트, SIG TAIL 비트 등을 포함할 수 있다.
[155] 데이터 필드는 SERVICE 필드, PSDU(PLCP Service Data Uni t ) , PPDU TAIL 비트를 포함할 수 있고， 필요한 경우에는 패딩 비트도 포함할 수 있다. SERVICE 필드의 일부 비트는 수신단에서의 디스크램블러의 동기화를 위해 사용될 수 있다. PSDU는 MAC 계층에서 정의되는 MAC PDU(Protocol Data Unit )에 대응하며， 상위 계층에서 생성 /이용되는 데이터를 포함할 수 있다. PPDU TAIL 비트는 인코더를 0 상태로 리턴하기 위해서 이용될 수 있다. 패딩 비트는 데이터 필드의 길이를 소정의 단위로 맞추기 위해서 이용될 수 있다.
[156] 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.
[157] MAC 헤더는 프레임 제어 (Frame Control ) 필드， 기간 (DuraUon)/ID 필드， 주소 (Address) 필드 등을 포함한다. 프레임 제어 필드는 프레임 송신 /수신에 필요한 제어 정보들을 포함할 수 있다. 기간 /ID 필드는 해당 프레임 등을 전송하기 위한 시간으로 설정될 수 있다. MAC 헤더의 Sequence Control , QoS Control , HT Control 서브필드들의 구체적인 내용은 IEEE 802. 11-2012 표준 문서를 참조할 수 있다.
[158] MAC 헤더의 프레임 제어 필드는， Protocol Version , Type , Subtype , To DS , From DS, More Fragment , Retry, Power Management , More Data, Protected Frame , Order 서브필드들을 포함할 수 있다. 프레임 제어 필드의 각각의 서브필드의 내용은 IEEE 802. 11-2012 표준 문서를 참조할 수 있다.
[159] 아래의 표 1은 기존의 IEEE llac 표준에서 정의하는 프레임 제어 필드 내의 To DS서브필드와 From DS서브필드에 대한 설명이다.
[160] 【표 1】
Figure imgf000029_0001
[161] MAC 헤더의 4 개의 주소 필드 (Address 1， Address 2， Address 3， Address 4)는 BSSIDCBasi c Servi ce Set Ident i f ier) , SA( Source Address) , DA(Dest inat ion Address) , TA (Transmi tter Address) , RA(Receiver Address) 등을 지시하는 데에 이용될 수 있으며, 프레임 타입에 따라서 4 개의 주소 필드 중에서 일부만올 포함할 수도 있다. 주소 필드의 용도는, 해당 필드의 주소의 타입에 무관하게, MAC 헤더 내에서의 주소 필드 (Address 1 - Address 4)의 상대적인 위치에 의해서 특정될 수 있다. 예를 들어， 수신자 주소는 항상 수신된 프레임의 Address 1 필드의 내용을 기준으로 확인할 수 있다. CTS 프레임의 수신자 주소는 그 대응하는 RTS 프레임의 Address 2 필드로부터 항상 획득할 수 있다. ACK 프레임의 수신자 주소는 그 확인응답의 대상이 되는 프레임의 Address 2 필드로부터 항상 획득할 수 있다. 아래의 표 2는 MAC 해더의 프레임 제어 필드 내의 To DS 서브필드 및 From DS 서브필드의 값에 따른， MAC 헤더의 주소 필드들 (Address 1 - Address 4)의 내용을 설명하는 것이다.
[162] 【표 2】
Figure imgf000030_0001
[163] 상기 표 2에서 RA는 수신자 주소를 의미하고, TA는 송신자 주소를 의미하고, DA는 목적지 주소를 의미하고， SA는 소스 주소를 의미한다. 또한, MSDU는 MAC SAP (Servi ce Access Point ) 간에 전달되는 정보의 단위인 MAC SDU(Service Data Uni t )을 의미한다. A-MSDU(Aggregate-MSDU)는 복수개의 MAC SDU들을 하나의 MAC PDU를 통하여 전달하는 프레임 포맷을 의미한다. 이들 주소 필드 (Address 1， Address 2， Address 3 , 또는 Address 4)의 값은 48 비트 크기의 이더넷 (ethernet ) MAC주소 (address)의 형태로 설정될 수 있다.
[164] 한편， 널-데이터 패킷 (NDP) 프레임 포맷은 데이터 패킷을 포함하지 않는 형태의 프레임 포맷을 의미한다. 즉， NDP 프레임은 일반적인 PPDU 포맷에서 PIXP 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.
[165] 중복 검출 (Dupl i cate Detect ion)
[166] MAC 레벨 확인웅답 (acknowledgment ) 및 재전송은 프로토콜로서 정의되어 있으므로， 하나의 프레임이 1 번 이상 수신될 가능성이 있다. 여기서, 중복되는 (dupl icated) 프레임은 걸러내야 ( f i lter out ) 한다. 중복 프레임을 걸러내기 위해서, MAC 해더의 시뭔스 제어 (Sequence Control ) 필드가 이용될 수 있다. 데이터 프레임과 관리 프레임에서 Sequence Control 필드는， Sequence Number 및 프래그먼트 번호 (fragment number )로 구성된다. 동일한 MSDU의 부분들에 해당하는 MPDU들은 동일한시뭔스번호를 가지고， 상이한 MSDU들은상이한 시퀀스번호를 가진다.
[167] STA은 새로운 MSDU 마다 1 씩 증가되는 카운터 (예를 들어， 0 부터 시작되는 모들로 (modulo)-4096 카운터)에 따라서 프레임의 시¾스 번호를 할당한다. 프레임을 전송하는 STA에서는, 수신자 주소 (RA) 별로 가장 마지막으로 사용된 시뭔스 번호를 저장 (또는 캐시 (cache) )한다.
[168] 프레임을 수신하는 STA에서는, 가장 최근에 수신된 프레임의 송신자 주소 (TA) , 시뭔스 번호 및 프래그먼트 번호의 세트를 캐시한다. TA는 수신된 프레임의 Address 2 필드의 값으로부터 결정될 수 있다. 만약 프레임 제어 필드의 재시도 (Retry) 필드가 1로 설정되고 동일한 TA로부터 동일한 시뭔스 번호를 가지는 (또는 동일한 프래그먼트 번호를 가지는) 프레임이 수신된 경우에， 수신 STA는 중복된 프레임인 것으로 판단하고 이를 거절 (reject )할수 있다.
[169] MAC 헤더 압축 방안
[170] 본 발명에서는 저전력으로 통신을 수행하기 위해서 MAC 헤더의 압축 (compression) 방안을 제안한다. 본 발명에서 제안하는 MAC 헤더 압축 방안은， 예를 들어, lMHz/2MHz/4MHz/8MHz/ 16MHz 채널 대역폭 (channel bandwidth)를 사용하고， 1 GHz 아래 (sub 1 GHz ; S1G)의 주파수 대역에서 동작하는 무선랜 시스템에 적용될 수 있다.
[171] 도 14를 참조하여 설명한 바와 같이， MAC 헤더는 데이터 전송을 위한 프레임에 필수적으로 포함된다. 만약 MAC 헤더의 크기를 감소시키는 경우 (즉， MAC 헤더의 오버헤드를 감소시키는 경우)， STA의 MAC 프레임 생성， 전송， 수신 등의 동작이 보다 간소화될 수 있고 결국 STA의 소비 전력이 저감될 수 있다. [172] 또한， Sub 1 GHz (S1G) 대역에서 동작하는 무선랜 시스템 (예를 들어， IEEE 802.11ah 표준에 따른 시스템)은， 낮은 주파수 대역에서 동작한다는 특징 및 프레임이 도달하는 커버리지가 실외 (outdoor)환경에서 1km에 이른다는 특징을 가지고 있다. 이러한 무선랜 시스템에서는 낮은 전송률， 저전력을 특징으로 하는 센서 (sensor ) 또는 계측기 (meter) 타입의 STA 동작에 대해서 주로 정의한다.
[173] 또한, 이러한 센서 타입 STA들에게는 전력 절약 (power saving) 메커니즘이 절대적으로 중요하다. 전력 절약을 위해 STA은 불필요하게 깨어 있는 상황을 최소화 할 필요가 있으며， 깨어 있는 시기에 송수신하고자 하는 데이터를 효과적으로 전송할 필요가 있다.
[174] 따라서, S1G 대역에서 동작하는 무선랜 시스템을 위해서, 장거리 ( long-range) 전송을 지원하면서도 소비 전력이 낮은 프레임을 구성하는 것이 요구된다. 장거리 전송을 지원하는 프레임을 구현하기 위해서, 프레임의 필드들을 시간축 또는 주파수축 상에서 2배 이상으로 반복 (repet i t ion)하는 것을 고려할 수 있다. 그러나， 필드 반복 코딩에 따라서 MAC 헤더의 크기가 증가되기 때문에， STA의 프레임 처리를 위한 소비 전력이 증가되는 문제가 발생할 수 있다.
[175] 따라서, 본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위해서 MAC 헤더 압축 방안에 대해서 제안한다. 이를 위하여， S1G 대역에서 동작하는 무선랜 시스템에서 프레임을 구성하는 방식에 대해서 먼저 살펴본다.
[176] S1G 대역에서의 통신은 전파특성상 기존실내 ( indoor) 중심의 무선랜 시스템에 비해 월등히 넓은 커버리지를 갖게 되며, 기존 IEEE 802.11ac 시스템에서 정의하는 PHY를 1/10로 다운-클러킹 (down-clocking)하는 형태로 구현할 수 있다. 이 경우， 802.1 lac 시스템에서 지원하는 20/40/80/160/80+80 MHz 채널 대역폭을 1/10로 다운- 클러킹 함으로써 S1G 대역에서 2/4/8/16/8+8 丽 z 채널 대역폭으로서 제공할 수 있다. 이에 따라 가드 인터벌 (GI )은 802.1 lac 시스템에서의 에서 8//s로 10배 증가하게 된다.
[177] S1G 대역에서는 기존에 이미 동작하고 있는 레거시 ( legacy) 기기가 존재하지 않으므로, 역방향 호환성 (backward compat ibi 1 ity)을 고려할 필요 없이 PHY 프리앰블을 최대한 S1G 대역에 효과적으로 설계하는 것이 중요하다. 가장 쉽게 생각해 볼 수 있는 방식은 기존에 정의되어 있는 HT-GreenField PLCP 프레임 포맷 ( IEEE 802.11η 표준 참조)을 1/10로 다운 -클러킹하여 S1G ΡΗΥ 프리앰블을 설계하는 방식이며， 이와같은구조는 예를들어 2MHz이상의 대역폭에 대해 사용될 수 있다. [178] 장거리 통신을 지원하기 위해서 상기 2MHz이상의 대역폭에 대해 사용되는 S1G PHY 구조의 프레임 포맷의 STF/LTF/SIG/DATA 필드들을 시간축 또는 주파수축 상에서 2배 이상으로 반복 (repet it ion)함으로써 장거리 PLCP프레임을구성할수도 있다.
[179] 도 15는장거리 PUP프레임 포맷의 일례를 설명하기 위한도면이다.
[180] 도 15의 PLCP 프레임 포맷은 IEEE 802.11η에서 정의되는 Green-f ield 포맷과 유사하게 STF, LTF1 , SIG, LTF2-LTFN, Data 필드로 구성되지만, Green-f ield에 비하여 프리앰블부분의 전송 시간이 반복에 의해서 2 배 이상증가한 형태로 이해될 수 있다. 도 15의 예시와 같은 PLCP프레임 포맷은 1MHz 대역폭에 대해 사용될 수 있으며， 1MHz PPDU포맷으로 칭하여질 수 있다.
[181] 도 15의 1MHz PPDU의 STF필드는 2匪 z 이상의 대역폭에 대한 PPDU에서의 STF(2 심볼 길이)와동일한 주기 (same periodicity)를 가지지만 시간상에서 2번 반복 (rep2) 기법이 적용되어 4 심볼 길이 (예를 들어， 160 /S )를 가지며， 3 dB 전력 부스팅이 적용된다.
[182] 도 15의 1MHz PPDU의 LTF1 필드는 2 MHz 이상의 대역폭에 대한 PPDU에서의 LTF1 필드 (2 심볼 길이)와 주파수 도메인에서 직교 (orthogonal )하도록 설계되며, 시간 상에서 2번 반복되어 4심볼 길이를가진다.
[183] 도 15의 1MHz PPDU의 SIG 필드는 반복 코딩될 수 있다. 2 MHz 이상의 대역폭에 대한 PPDU에서의 SIG 필드는 MCS(Modulat ion and Coding Scheme)으로서 QPSKCQuadrature Phase Shi ft Keying) , BPSK(Binary PSK) 등이 적용될 수 있고, 2 심볼의 길이를 가진다. 반면, 1 MHz PPDU의 SIG 필드는 가장 낮은 MCS (즉， BPSK)와 반복 코딩 (rep2)가 적용되고， 레이트가 1/2이 되도록 구성되며, 6 심볼 길이로 정의될 수 있다.
[184] 도 15의 1MHz PPDU의 LTF2 필드부터 LTFN 필드는 MIM0의 경우에 포함될 수 있으며, 각각의 LTF 필드가 1 심볼 길이를 가진다.
[185] 도 15의 1MHz PPDU의 Data 필드는 반복 기법이 적용되거나 적용되지 않을 수 있다.
[186] 도 16은 1MHz 대역폭에 대한 PLCP 프레임 포맷을 구성하가 위한 반복 기법을 설명하기 위한 전송플로우이다.
[187] 도 16의 스크램블러는 0또는 1 이 길게 반복될 확률을낮추기 위해서 데이터를 스크램블링할 수 있다. FEC(Forward Error Correct ion)는 에러 정정을 위해서 데이터를 인코딩할 수 있고， 이를 위하여 바이너리 컨볼루션 인코더 또는 LDPC(Low Density Parity Check) 인코더를 포함할수 있다.
[188] 2x 블록 -단위 반복 (2x block-wise repet i t ion)은, 각각의 OFDM 심볼의 x 개의 인코딩된 정보 비트들 (인코딩 레이트가 1/2이라면， 각각의 OFDM 심볼에서 x/2 개의 정보 비트가 인코딩되어 X 개의 인코딩된 정보 비트가 생성될 수 있음)이 블록 단위로 반복되어 2x 개의 정보 비트들을 출력하는 것을 포함할 수 있다. 반복 후에는 하나의 공간 스트림 (SS)에서 가장 낮은 MSC (예를 들어， MCS0)이 적용되는 경우에, 심볼 당 NCBPS개의 코딩된 비트가포함될 수 있다.
[189] 다음으로, 인터리버는 디코더 측에서 인접한노이즈 비트가길게 연속되는 것을 방지하기 위해서 인터리빙 (또는 위치 바꿈)을 수행할 수 있다. BPSK 매퍼는 인코딩된 데이터 비트를 BPSK 성상 포인트 (constel lat ion point)로 변환 (또는 복소 심볼에 매핑)할수 있다. 공간 매핑에서， 시간 -공간스트림들이 전송 체인들에 매핑될 수 있다. IDFT( Inverse Discrete Fourier Transform)를 통해서 복소 심볼들이 시간 도메인 블록으로 변환될 수 있다. GI 및 윈도우 (GI & Window)에서 심볼 자신의 일부를 해당 심볼의 앞에 붙여서 (prepend) 가드 인터벌 (GI )을 구현하는 동작이 수행될 수 있고， 각각의 심볼의 에지들 (6(1 3)을 부드럽게 하여 스펙트럼 감쇄 (spectral decay) 증가시키는 원도잉 (windowing)수행될 수 있다. 아날로그 및 R Radio Frequency)에서 전송 심볼이 생성될 수 있다.
[190] 이와 같이 1MHz PPDU 프레임을 구성하는 경우에, 하나의 PPDU의 듀레이션이 너무 길어져서 전송 효율이 낮아지고 STA의 소비 전력이 증가할 수 있다. 이를 해결하기 위해서 PPDU의 프리앰블의 길이를 즐이는 것, MAC 헤더를 압축 (compression)하는 것을 고려할 수 있다. 본 발명에서는 무선랜 시스템에서 효율적인 데이터 전송을 위해 사용될 수 있는 MAC 헤더 압축 기법에 대한 구체적인 방안을 제안한다.
[191] 본 발명에서는 AP가 라우터 (router)로서의 기능을 수행할 수 있다고 가정한다. 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인 및 통신을 계층으로 나누어 설명한 OSKOpen System Interconnect ion) 7 계층은 아래의 표 3과 같다.
[192] 【표 3】 Application Layer
Presentation Layer
Session Layer
Transport Layer
Network Layer
Data Link Layer
Physical Layer
[193] 일반적으로 AP가 라우터로서의 역할을 수행하지 못할 경우， AP는 물리 (Physi cal ) 계층 ( layer) 및 데이터 링크 (Data Link) 계층 (MAC 계층， LLCCLogi cal Link Control ) 계층)의 기능만을 수행할 수 있다. 따라서 AP가 프레임을 수신하여 해당 프레임을 을바른 목적지로 전달하기 위해서는 4 개의 주소 (즉， 소스 주소 (SA) , 목적지 주소 (DA 송신자 주소 (TA) , 및 수신자 주소 (RA) )가 필요하다. 이를 위해 무선랜 시스템에서는 상기 도 14를 참조하여 설명한 바와 같이， MAC 프레임의 헤더에서 4개의 Address 필드들을 사용한다. 4 개의 Address 필드들의 내용은 MAC 헤더의 프레임 제어 필드 내의 To DS 서브필드와 From DS 서브필드의 값에 따라 결정된다. 일반적으로 To DS 및 From DS가 모두 1로 설정되는 경우는 현재 무선랜 시스템에 존재하지 않기 때문에 Address 4 필드는 사용되지 않는다. 따라서, 일반적으로 AP가 라우터로서의 역할을 수행하지 못할 경우, AP가 프레임을 수신하여 해당프레임을올바른목적지로 전달하기 위해서는 3개의 주소 필드가요구된다.
[194] 한편， AP가 라우터의 역할을 수행하는 경우 물리 계층， 데이터 링크 계층 (MAC 계충， LLC 계충)과 함께 네트워크 (Network) 계층， 전송 (Transport ) 계층 (예를 들어， TCP/ IP(Transmi ss i on Control Protocol /Internet Protocol ) 계층)의 기능을 수행할 수도 있다. 이러한 AP는 MAC 계층에서 SA와 DA를 제외하고 TA와 RA만으로 전송을 수행할수 있다. 이 경우， SA와 DA를 알아내서 을바른프레임의 전달을 위한 역할은 IP 계층이 수행할수 있다. 즉， AP가라우터의 역할을수행할수 있을 경우, 프레임의 MAC 헤더에는 TA 및 RA (예를 들어， AP의 주소와 STA의 주소)를 나타내는 2 개의 Address 필드만이 포함되어도올바른프레임의 전송을수행할수 있다.
[195] 이와 같이， MAC 헤더에 Address 정보로서 TA와 RA의 두 가지 Address 필드만을 포함하도록 MAC 헤더 압축을 수행하기 위해서는， AP가 라우터의 기능을 수행할 수 있어야한다. 그러나， 모든 AP가라우터의 기능을수행할수 있는 것은 아니므로， AP는 라우터 역할을 수행할 수 있는지 여부를 나타내는 능력 (capability) 정보를 다른 STA에게 알려줘야한다 .
[196] 도 17은본 발명에 따른 확장된 능력 요소의 일례를설명하기 위한도면이다.
[197] 도 17의 예시에서 Element ID 필드는 해당 요소가 Extended Capabilities element임을 나타내는 값으로 설정될 수 있다. Length 필드는 Capabilities 필드의 길이에 해당하는 옥렛 (octet) 개수의 값으로 설정될 수 있다. Capabilities 필드는 상기 요소를 전송하는 STA (또는 AP STA)의 능력에 대한 정보를 나타내는 비트 필드이다. Capabilities 필드의 길이는 변수 n으로 표현될 수 있고， 각각의 비트 위치는특정 능력의 지원 여부를 나타낸다.
[198] 본 발명에서는 MAC 헤더 압축 기능의 수행 여부 (즉， AP의 라우터 기능 수행 여부)를 나타내는 1 비트를 Capabilities 필드에 추가하는 것을 제안한다. 상기 1 비트는 Capabilities 필드에서 유보된 (reserved) 비트가 사용될 수 있다. AP로부터 확장된 능력 요소를 수신한 STA은 상기 1 비트의 값을 확인하여， 상기 AP가 라우터 기능을수행하여 MAC헤더 압축을수행할수 있는지 여부를 알수 있다. 이러한 확장된 능력 요소는， 연관 요청 /웅답 프레임, 재 -연관 요청 /웅답 프레임， 비콘 프레임， 프로브웅답프레임 등에 포함될 수 있다.
[199] 전술한 바와 같이 MAC 헤더에서 주소 정보로서 TA 및 RA의 두 가지 Address 필드만을 포함하도록 MAC 헤더 압축이 수행되는 경우에, 압축된 MAC프레임 포맷 (또는 짧은 (short) MAC 프레임 프레임 포맷이라고 칭할 수 있음)의 TA 및 RA는 각각 아래의 표 4와같이 정의될 수 있다.
[200] 【표 4】
Figure imgf000036_0001
[201] 상기 표 4에서 나타내는 바와 같이， TA 및 RA는 전송 방향 ( transmission direction)에 따라서 결정된다. 하향링크 (DL)의 경우에 TA는 AP 주소로， RA는 프레임을 수신하는 STA의 주소로 설정된다. 상향링크 (UL)의 경우에 TA는 프레임을 전송하는 STA의 주소로， RA는 AP의 주소로설정된다. [202] 이와 같이， MAC 헤더에서 주소 정보를 제외 (즉, 필수적인 RA 및 TA만 포함시키고 다른 주소 정보를 생략)하는 방식으로 MAC 헤더 압축을 수행할 수 있다. 추가적으로， 본 발명에서는 MAC헤더에 포함되는주소 정보자체의 오버헤드를 더 줄일 수 있는방안에 대해서 제안한다.
[203] 전술한 바와 같이， 기존의 MAC 헤더의 주소 필드는. 48 비트 길이의 MAC 주소 형태로 설정되는 것으로 정의되어 있다. 그러나, 주소 정보의 압축을 위해서 본 발명에서는 STA의 MAC 주소 대신에 연관식별자 (AID)를 사용하는 것을 제안한다. AID는 16 비트 길이로 정의된다. 따라서, AID를 사용하는 경우에 MAC 헤더의 오버헤드를 더 줄일 수 있다. 본 발명에서 제안하는 압축된 MAC 헤더의 TA 및 RA는 아래의 표 5와 같이 정의될 수 있다.
[204] 【표 5】
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[205] 상기 표 5에서 나타내는 바와 같이, 하향링크 (DL)의 경우에 TA (예를 들어, Address 2 필드)는 BSSID로, RA (예를 들어， Address 1 필드)는 프레임을 수신하는 STA의 AID로 설정된다. 상향링크 (UL)의 경우에 TA (예를 들어, Address 2 필드)는 프레임을 전송하는 STA의 AID로， (예를 들어， Address 1 필드)는 BSSID로 설정된다. BSSID는 AP의 MAC주소와동일한 것일 수 있다.
[206] 압축된 MAC 헤더를포함하는프레임에 대한중복 검출 방안
[207] MAC 헤더에서 STA의 MAC 주소를 AID로 대체하는 경우， 프레임을 수신한 STA은 상기 프레임의 MAC 헤더에 포함된 AID를 MAC 주소로 변환하고 (또는 매핑시키고)， 변환된 (또는 매핑된) MAC 주소를 시¾스 번호 (Sequence Number)와 함께 메모리 (또는 캐시 (cache) )에 저장한다. 이는， 압축된 MAC 프레임에 대한 재전송을 지원하기 위함이다.
[208] 예를 들어， AP 로부터 DL 프레임을 수신한 STA은， 상기 DL 프레임의 TA 주소 필드 (즉, Address 2 필드)에 포함된 BSSID에 해당하는 MAC 주소를 Sequence Number와 함께 캐시에 저장한다. 상기 DL 프레임에 액세스 카테고리 (Access Category)에 대한 정보가 포함되어 있는 경우에는， BSSID, Sequence Number 및 Access Category를 캐시에 저장한다.
[209] STA으로부터 IL 프레임을 수신한 AP는 상기 UL 프레임의 TA 주소 필드 (즉， Address 2 필드)에 포함된 STA AID를 확인할 수 있다. STA AID는 AP가 할당하는 것이므로， AP는 해당 AID가 할당된 STA의 MAC 주소 (즉, STA AID와 STA MAC 주소의 매핑관계)를 알고 있다. 이에 따라, AP는 상기 UL 프레임의 주소 필드 (즉, Address 2 필드)에 포함된 STA AID로부터 STA MAC 주소를 알 수 있다. 그리고， AP는 AID에 의해서 식별된 (즉， AID에 매핑된) STA MAC' 주소를 Sequence Number와 함께 캐시에 저장한다. 상기 UL 프레임에 Access Category에 대한 정보가 포함되어 있는 경우, STA MAC Address , Sequence Number 및 Access Category를 캐시에 저장한다.
[210] 본 발명에서 제안하는 시뭔스 제어 방식에 따라 STA에서 캐시를 관리함으로써， 압축된 (compressed) MAC 프레임 (또는 짧은 MAC 프레임)에 대한 재전송이 을바르게 수행될 수 있다. 특히 정상 (normal ) MAC 헤더를 포함하는 프레임과, 압축된 MAC 해더를 포함하는 프레임을 모두 사용하는 환경에서 재전송이 올바르게 수행되기 위해서， 본 발명에서 제안하는 MAC헤더 압축 방안및 시퀀스 제어 방식이 필요하다.
[211] 예를 들어， 제 1 STA이 압축된 MAC 헤더를 사용한 제 1 프레임을 제 2 STA으로 전송한 후에， 그 다음으로 상기 제 2 STA으로 전송하는 제 2 프레임에서는 정상 MAC 헤더를사용하는 경우를가정할수 있다 (여기서, 제 1 프레임과 제 2 프레임은상이한 MPDU를 전송하는 프레임이다) . 이러한 경우에 압축된 MAC 프레임과 정상 MAC 프레임 각각에 대한 재전송이 수행될 수 있기 때문에， 중복 수신 여부를 효율적으로 판단하기 위해서는 통합된 캐시 유지관리 (uni f ied cache maintenance) 방식이 요구된다. 그렇지 않으면， 프레임 전송 STA은 물론 프레임 수신 STA에서도， AID와 시뭔스 번호를 기준으로 관리되는 캐시와， MAC 주소와 시뭔스 번호를 기준으로 관리되는 캐시를 모두 유지하여야 하므로, STA의 비용이 증가하는 문제가 있다. 또한, 하나의 MSDU의 부분들에 해당하는 복수개의 서로 다른 MPDU들이 정상 MAC 헤더 또는 압축된 MAC 헤더를사용한프레임을통하여 전달되는 경우에는, 특정 STA에 동일한시뭔스 번호 및 상이한 프래그먼트 번호를 이용하여 시뭔스 제어 정보가 관리되어야 하는데, AID를 기준으로 한 시¾스 번호와 MAC 주소를 기준으로 한 시뭔스 번호가 따로 관리되는 경우에는 이와 같은 프레임들의 중복이 검출되더라도 이를 올바르게 처리할 수 없는 오동작이 발생할수도 있다. [212] 따라서, 본 발명에서는 STA AID를 사용하는 압축된 MAC 헤더가 포함되는 프레임에 대해서는， STA AID에 의해서 식별되는 ( ident i f ied by) (또는 STA AID에 매핑되는) STA MAC주소를 시뭔스번호와함께 캐시에 저장하는 것을 제안한다.
[213] 프레임 전송 STA에서는, 전송하는 프레임의 시퀀스 번호를 RA 별로 또는 {RA , 액세스 카테고리} 별로 순차적으로 증가시킨다. 본 발명의 제안에 따르면， 전송하는 프레임의 RA 주소 필드 (즉， Address 1 필드)가 STA AID 형태로 구성되는 압축된 MAC 프레임인 경우에, 전송 STA에서의 시뭔스 번호는 수신측 STA의 AID가 아닌 수신측 STA의 MAC 주소를 기준으로 관리된다. 즉, 프레임을 전송하는 STA에서는， 수신측 STA의 MAC 주소 별로 가장 마지막으로 사용된 시뭔스 번호를 저장 (또는 캐시 (cache) )한다.
[214] 재전송되는 프레임의 프레임 제어 필드의 재시도 비트는 1로 설정된다. 재시도 비트가 1로 설정된 프레임을 수신한 경우에, 수신된 프레임이 압축된 MAC 헤더를 사용한 경우라면， 압축된 MAC 헤더의 주소 필드에 포함된 STA AID를 STA MAC 주소로 변환한다. 프레임을 수신한 STA은, 변환된 STA MAC 주소 (또는 수신된 프레임의 주소 필드에 포함된 STA AID 값에 의해 식별되는 MAC 주소)와 함께 시뭔스 번호 및 /또는 액세스 카테고리 정보를， 캐시에 있는 과거의 정보 (즉， 가장 마지막으로 저장된 STA MAC 주소， 시퀀스 번호， 액세스 카테고리 정보)와 비교하여， 현재 수신된 프레임이 증복프레임인지 여부를판단할수 있다.
[215] 짧은 MAC헤더 암호화방안
[216] 본 발명에서는짧은 MAC프레임 (또는 압축된 MAC프레임)에 대한 암호화 방안에 대해서 제안한다.
[217] 정상 MAC 해더를사용하는프레임과 짧은 MAC헤더를 사용하는 프레임에 대해서 암호화 방식과 차이점이 발생할 수 있다. 아래에서 구체적으로 설명하는 바와 같이, 정상 MAC 헤더를 사용하는 경우와， 짧은 MAC 헤더를 사용하는 경우에서, 부가 인증 데이터 (Addi t ional Authent i cat ion Data ; AAD) 구성 (construct ion) 방법 및 논스 (Nonce) 구성 방법이 달라지게 된다. 따라서， MAC 헤더에 대한무결성 ( integr i ty) 검증이 올바르게 수행되도톡 하기 위해서, 본 발명에서는 하나의 동일한 MPDU에 대한 전송 및 재전송은동일한프레임 포맷을사용하도록동작하는 것을 제안한다.
[218] 예를 들어， 정상 MAC 프레임 (또는 정상 MAC 헤더)을 사용하여 MPDU를 전송한 후에, 동일한 MPDU를 재전송함에 있어서 짧은 MAC 프레임 (또는 짧은 MAC 헤더)을 사용할 수 없고， 정상 MAC 프레임 (또는 정상 MAC 헤더)을 사용하여 재전송할 수 있다. 또한, 짧은 MAC 프레임 (또는 짧은 MAC 헤더)을 사용하여 MPDU를 전송한 후에， 동일한 MPDU를 재전송함에 있어서 정상 MAC 프레임 (또는 정상 MAC 헤더)을 사용할 수 없고， 짧은 MAC프레임 (또는 짧은 MAC헤더)을사용하여 재전송할수 있다.
[219] 도 18은 CCMP캡슐화를설명하기 위한블록도이다.
[220] IEEE 802.11 시스템에서 MAC 프레임의 암호화를 위해서， TKIP(Temporal Key Integrity Protocol) , CCMP (Counter mode with Ci her -block chaining Message authentication code Protocol) 등이 이용될 수 있다. CCMP는 IEEE 802. lli 표준에서 제안된 것으로， AES(Advanced Encryption Standard)의 CCM에 기초하여 데이터 기밀성 (confidentiality)을 위해서 설계된， 강화된 데이터 암호캡슐화 (enhanced cryptographic encapsulation) 방법이다.
[221] IEEE 802.11 시스템에서의 보안 메커니즘 (security mechanism)은 데이터 프레임 및 관리 프레임에 대해서 제공될 수 있다. 구체적으로， TKIP, CCMP 등을 이용하여 데이터 기밀성 (data confidentiality), 인증 (authentication) , 무결성 (integrity), 및 재생 보호 (replay protection) 등이 제공될 수 있다.
[222] 도 18의 예시를 참조하면 원문 (plaintext) MPDU의 페이로드로부터 암호화된 MPDU( encrypted MPDU)를 얻을수 있다.
[223] 구체적으로， 패킷 번호 (PN)를 증가 (increment)시켜서， 각각의 MPDU에 대한 새로운 PN 값을 얻을수 있다.
[224] 원문 MPDU의 MAC 헤더의 필드들을사용해서 CCM을 위한 AAD가 구성될 수 있다. CCM 알고리즘은 AAD에 포함된 필드들에 대한 무결성 보호를 제공할 수 있다. D는 MPDU의 FCXFrame Control) 필드， Al (Address 1) 필드， A2 (Address 2) 필드， A3 (Address 3) 필드， SC (Sequence Control) 필드, A4 (Address 4) 필드， QC (QoS Control) 필드를포함할수 있다.
[225] PN 값과， MPDU의 A2 (Address 2) 필드 및 Priority 값으로부터， CCM Nonce가 구성될 수 있다. Nonce는 보안 알고리즘에서 한번만 사용되는 슷자 또는 비트 스트링을 의미한다.
[226] PN값및 키 식별자 (Keyld) 값으로부터 8-옥뻣 CCMP헤더를 형성한다.
[227] 임시 키 (TK), AAD, Nonce 및 MPDU 데이터를 사용하여， 암호화된 데이터 (encrypted data) 및 MIC(Message Integrity Code)를 형성한다.
[228] 원래 (original) MPDU 헤더， 생성된 CCMP 헤더， 생성된 암호화된 데이터 및 MIC를 결합 (combine)하여 , 암호화된 MPDU를 형성한다. [229] 도 19는 본 발명에 따른 짧은 MAC 헤더의 프레임 제어 필드의 예시적인 구성을 나타내는도면이다.
[230] 도 19의 짧은 MAC 헤더의 프레임 제어 (FC) 필드의 서브필드들은， 도 14에서 설명한정상 MAC헤더의 서브필드들과 일부상이하게 구성될 수 있다.
[231] 예를 들어, 정상 MAC 헤더의 Type 필드는 2 비트 크기인 것과 달리， 짧은 MAC 해더의 FC 필드에서는 Type 필드가 3 비트 크기를 가진다. 또한， 정상 MAC 헤더의 Subtype 필드는 4 비트 크기인 것과 달리， 짧은 MAC 헤더의 FC 필드에서는 Subtype 필드가 3 비트 크기를 가진다. 또한， 정상 MAC 해더와 비교하여, 짧은 MAC 헤더의 FC 필드에서는 To DS 필드， Retry필드 및 Order 필드를포함하지 않는다. 또한, 정상 MAC 헤더와 비교하여， 짧은 MAC 헤더의 FC 필드에서는 EOSKEnd Of Servi ce Per iod) 필드， Relayed Frame 필드, Ack Pol i cy필드를포함한다.
[232] 도 19의 짧은 MAC 헤더의 FC필드의 예시적인 포맷에서 나타내는 바와 같이， 본 발명에 따른 짧은 MAC 헤더의 FC 필드는 Protocol Vers ion 필드 (2 비트)， Type 필드 (3 비트) , Subtype 필드 (3 비트)， From DS 필드 ( 1 비트)， More Fragments 필드 ( 1 비트) , Power Management 필드 ( 1 비트)， More Data 필드 ( 1 비트)， Protected Frame 필드 ( 1 비트)， E0SP 필드 ( 1 비트) , Relayed Frame 필드 ( 1 비트)， Ack Pol i cy 필드 (1 비트) 를포함하는 것을특징으로 한다.
[233] 또한， 도 18에서 설명한 바와 같이， MAC 헤더의 필드들을 이용하여 AAD가 구성되는데， 도 19와 같은 짧은 MAC 해더의 FC 필드가 이용되는 경우의 AAD의 구성 방안에 대해서 도 20을 참조하여 설명한다.
[234] 도 20은본 발명에 따른 AAD의 예시적인 구성을 나타내는도면이다.
[235] 도 20의 예시에서 FC는 프레임 제어 (Frame Control ) 필드를 나타내며, 2 옥텟 크기를 가질 수 있다.
[236] 도 20의 AAD의 FC 필드는도 19의 짧은 MAC헤더의 FC 필드에 따라서 구성될 수 있다. 여기서， MD에서의 FC 필드의 Type 비트는 0으로 마스킹 (masked to 0)될 수 있다 (Type bi t masked to 0) . 또한, AAD에서의 FC 필드의 Power Management 비트는 0으로 마스킹 (masked to 0) 될 수 있다 (Power Management bi t masked to 0) . 또한， AAD에서의 FC 필드의 More Data 비트는 0으로 마스킹 될 수 있다. 또한， MD에서의 FC 필드의 Protected Frame 비트는 항상 1로 설정 (always set to 1) 될 수 있다. 또한, AAD에서의 FC 필드의 E0SP 비트는 0으로 마스킹 될 수 있다. 또한, AAD에서의 FC 필드의 Relayed Frame 비트는 0으로 마스킹 될 수 있다. 또한， AAD에서의 FC 필드의 Ack Pol i cy 비트는 0으로 마스킹 될 수 있다. 어떤 필드가 0 값으로 마스킹 된다는 의미는 해당필드가 AAD에 포함되기는 하지만사용되지 않는 것으로 이해될 수 있다.
[237] 도 20의 Al , A2 , A3 및 A4는 각각 MPDU의 Address 1， Address 2， Address 3 및 Address 4 필드에 대웅한다. A1 필드는 6 옥텟 또는 2 옥뻣 크기를 가질 수 있다. A2 필드는 6옥렛 또는 2옥텟 크기를 가질 수 있다. A3 필드는 6옥렛의 크기를 가지거나 0 옥뻣 크기를 가질 수 있다 (즉， 생략될 수도 있다) . A4 필드는 6 옥텟의 크기를 가지거나 0옥뻣 크기를 가질 수 있다 (즉， 생략될 수도 있다) .
[238] 구체적으로， 상기 표 4 내지 표 5와 관련하여 설명한 바와 같이， 짧은 MAC 헤더는 A3 또는 A4 필드 중에서 하나 이상은 생략하고， A1 (즉， RA) 및 A2 (즉， TA) 필드들은 항상 포함하는 형태로 구성될 수 있다. 또한, A1 필드는， MAC 주소 또는 BSSID로 구성되는 경우에는 6 옥뻣 크기를 가지고， AID로 구성되는 경우에는 2 옥뻣 크기를 가질 수 있다. 또한, A2 필드는, MAC 주소 또는 BSSID로 구성되는 경우에는 6 옥텟 크기를 가지고， AID로 구성되는 경우에는 2옥¾ 크기를 가질 수 있다.
[239] 이와 같이， AAD에서도 A3 및 A4 필드 중에서 하나， 또는 A3와 A4 필드 모두가 생략될 수 있다. 예를 들어， 짧은 MAC 헤더에서 A3가 생략되는 경우에 AAD는 FC , A1 , A2, A4 및 SC으로 구성될 수 있 4. 또는， 짧은 MAC 해더에서 A4가 생략되는 경우에 D는 FC, Al , A2 , A3 및 SC으로구성될 수 있다. 또는, 짧은 MAC 헤더에서 A3 및 A4가 생략되는 경우에 AAD는 FC, Al , A2 및 SC으로 구성될 수 있다.
[240] 여기서， AAD의 A1 필드는 6옥뻣 또는 2옥¾ 크기를 가질 수 있다.
[241] 구체적으로， 도 20의 AAD의 A1 ¾드는 MPDU의 Address 1 필드에 따라서 구성된다. AAD의 A1 필드는, 프레임 방향 (예를 들어, 상향링크 프레임 또는 하향링크 프레임)에 따라서 ΑΠΧ2 옥텟) 또는 MAC 주소 (6 옥텟)으로 구성될 수 있다. 짧은 MAC 헤더의 FC 필드의 From DS 비트가 1로 설정되는 하향링크 프레임의 경우 (이 경우 AAD의 FC 필드의 From DS비트도 1 값으로설정됨)， AAD의 A1 필드는수신자 STA의 AID (2 옥텟) 값으로 구성된다. 또는 짧은 MAC 헤더의 FC 필드의 From DS 비트가 0으로 설정되는 상향링크 프레임의 경우 (이 경우 D의 FC 필드의 From DS 비트도 0 값으로 설정됨) , AAD의 A1 필드는 수신자 STA (또는 AP)의 MAC 주소 또는 BSSID (6 옥렛) 값으로구성된다.
[242] 또한， AAD의 A2 필드는 6옥텟 또는 2옥뻣 크기를가질 수 있다.
[243] 구체적으로， 도 20의 AAD의 A2 필드는 MPDU의 Address 2 필드에 따라서 구성된다. AAD의 A2 필드는， 프레임 방향 (예를 들어， 상향링크 프레임 또는 하향링크 프레임)에 따라서 AID(2 옥텟) 또는 MAC 주소 (6 옥텟)으로 구성될 수 있다. 짧은 MAC 헤더의 FC 필드의 From DS 비트가 1로 설정되는 하향링크 프레임의 경우 (이 경우 AAD의 FC 필드의 From DS 비트도 1 값으로 설정됨)， AAD의 A2 필드는 송신자 STA (또는 AP)의 MAC 주소 또는 BSSID (6 옥텟) 값으로 구성된다. 또는 짧은 MAC 헤더의 FC 필드의 From DS 비트가 0으로 설정되는 상향링크 프레임의 경우 (이 경우 MD의 FC 필드의 From DS비트도 0 값으로설정됨)， MD의 A2 필드는송신자 STA의 AID (2옥뻣) 값으로 구성된다.
[244] 도 20의 A3 필드는， 존재한다면 ( i f present ) , MPDU의 Address 3 필드에 따라서 구성된다. 또한， 도 20의 A4 필드는， 존재한다면 ( i f present ) , MPDU의 Address 4 필드에 따라서 구성된다.
[245] 도 20의 SC는 시퀀스 제어 (Sequence Control ) 필드를 나타내며， 2 옥텟 크기를 가질 수 있다. 도 20의 AAD의 SC 필드는 MPDU의 Sequence Control 필드에 따라서 구성될 수 있다.
[246] 여기서, 전술한 중복 검출 섹션에서 설명한 바와 같이, MAC 헤더의 Sequence Control 필드는 Sequence Number 및 Fragment Number 서브필드로 구성되며, 도 20의 AAD의 SC 필드도 Sequence Number 및 Fragment Number 서브필드로 구성된다. 도 20의 AAD에서의 SC 필드의 Sequence Number 서브필드 (Sequence Control 필드의 비트 4- 15)는 0으로 마스킹 될 수 있다. 또한， 도 20의 AAD에서의 SC 필드의 Fragment Number 서브필드는 MAC 헤더의 SC 필드의 Fragment Number 서브필드에 비하여 수정되지 않는다 (not modi f ied) .
[247] 도 20의 D 구성요소들의 순서는 제한적인 것이 아니며， 본 발명에 따라 구성되는 AAD는 도 20에 예시된 서브필드들 중의 일부를 포함하는 것을 특징으로 한다는 점을 이해하여야 한다.
[248] 도 21은본 발명에 따른 Nonce의 예시적인 구성을나타내는도면이다.
[249] 도 21의 예시에서와 같이 Nonce는， Nonce 플래그 (Nonce Flags) 필드， A2 (Address 2) 필드에 의해서 식별되는 STA의 MAC 주소 (STA MAC Address ident i f ied by A2) , 및 PN 필드를 포함할 수 있다. Nonce Flags 필드는 1 옥텟 크기를 가질 수 있다. STA MAC Address ident i f ied by A2 필드는 6 옥텟 크기를 가질 수 있다. PN 필드는 6 옥텟 크기를가질 수 있다. [250] 도 21에서는 Nonce Flags 필드의 구체적인 구성올 추가적으로 도시한다. Nonce Flags 필드는 Priori ty서브필드를 위한 4 비트， Management 서브필드를 위한 1 비트, 및 유보된 (reserved) 3 비트로구성될 수 있다.
[251] 도 21의 Nonce Flags의 Priori ty 필드는 짧은 MAC 프레임의 Priori ty를 나타내는 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어， Pr ior i ty 필드는 plaintext MPDU의 TID (Traf f i c Ident i f ier ) 또는 액세스 카테고리 (Access Category)를 지시하는 값으로 설정될 수 있다.
[252] 도 21의 Nonce Flags의 Management 필드는 plaintext MPDU가 관리 프레임 (Management Frame)인지 여부를 나타내는 값으로 설정될 수 있다.
[253] 도 21의 Nonce의 A2 필드는 짧은 MAC 헤더의 Address 2 필드에 따라서 구성될 수 있다. Nonce의 A2 필드는， 프레임 방향 (예를 들어， 상향링크 프레임 또는 하향링크 프레임)에 따라서 송신자 STA의 AIIX2 옥렛) 또는 MAC 주소 (6 옥¾)으로 구성될 수 있다. 짧은 MAC 헤더의 FC 필드의 From DS 비트가 1로 설정되는 하향링크 프레임의 경우， Nonce의 A2 필드는송신자 STA (또는 AP)의 MAC주소또는 BSSID (6옥텟) 값으로 구성될 수 있다. 예를 들어， Nonce의 A2 필드는 짧은 MAC 헤더의 A2 필드에 의해서 식별되는송신자 STA (또는 AP)의 MAC주소또는 BSSID (6옥텟) 값으로 구성될 수 있다. 또는 짧은 MAC 헤더의 FC 필드의 Frpm DS 비트가 0으로 설정되는 상향링크 프레임의 경우, Nonce의 A2 필드는송신자 STA의 AID (2옥뻣) 값으로 구성될 수 있다.
[254] 도 21의 Nonce의 STA MAC Address ident i f ied by A2 필드는, 짧은 MAC 헤더의 Address 2에 따라서 구성될 수 있으며， 프레임 방향 (예를 들어， 상향링크 프레임 또는 하향링크 프레임)에 따라서 결정될 수 있다. 구체적으로， 상향링크 프레임의 경우에는 AIDC2 옥텟)에 의해서 식별되는 송신자 STA의 STA MAC 주소 값으로， 하향링크 프레임의 경우에는 A2에 포함된 BSSID의 값으로， 상기 STA MAC Address ident i f ied by A2필드의 값이 설정될 수 있다.
[255] 도 22는본 발명에 따른 암호화된 MPDU의 예시적인 구성을나타내는도면이다.
[256] 도 18에서 설명한 바와 같이， plaintext MPDU에 대한 암호화 결과에 해당하는 암호화된 MPDU는， 도 22의 MAC 헤더 (도 18의 pl aintext MPDU의 MAC 헤더)， 도 22의 CCMP 헤더 (도 18에서 PN 및 Keyld에 기초하여 생성된 CCMP 헤더)， 도 22의 생성된 암호화된 데이터， MIC 및 FCS(Frame Check Sequence)로 구성될 수 있다.
[257] CCMP에서는 매 세션 마다 임시 키 (Temporal Key)가 갱신되는 것이 요구되며， 주어진 임시 키에 대해 매 프레임 마다 nonce 값이 고유 (unique)할 것이 추가적으로 요구된다. 이러한 요구사항을 만족하기 위해， 48 비트의 PN (Packet Number) 값이 사용되고, PN값은 임시 키가갱신될 때 마다 1로초기화 ( ini t ial ized) 된다.
[258] 도 22의 예시에서， PN 값은 CCMP 헤더에 포함되어 전송될 수 있다. CCMP 헤더에는 6옥뻣 (즉， 48 비트) 길이의 PN필드가포함되며， 6옥텟의 각각의 PNO , PN1 PN2 , PN3 , PN4 및 PN5 이라고 칭한다.
[259] 본 발명에서는 짧은 MAC 프레임에서 PN 필드의 크기를 줄임으로써， 암호화된 PPDU에 대한 MAC오버헤드를추가적으로 감소시키는 것을 제안한다.
[260] 구체적으로， CCMP 헤더에는 PN의 6 옥뻣 중의 일부 (예를 들어, PN0 및 PN1) 만을 포함시켜 전송하고, 나머지 (예를 들어， PN2 , PN3 , PN4 및 PN5)는 MAC 프레임을 전송하는 STA과수신하는 STA사이에서 동기화시켜 둘수 있다.
[261] 예를 들어， STA이 처음으로 암호화된 PPDU를 전송할 때는 짧은 MAC 프레임 포맷을 사용하지 않고 정상 MAC 프레임 포맷을 사용하여 48 비트의 PN 값의 전체가 전송되도록 할수 있다.
[262] 만약， 송신 STA과 수신 STA이 모두 짧은 MAC 프레임을 지원하는 경우에， 정상 MAC프레임 포맷을사용하여 전송된 암호화된 PPDU의 48 비트크기의 PN 값이 수신 STA 측에서 저장 또는 유지될 수 있다. 예를 들어， 에러 없이 성공적으로 수신하여 성공적으로 복호화 (decrypt ion)를 수행하여 무결성 검증을 마친 PPDU에 대해서는， {Transmi tter Address , Temporal Key, PN 48 bi ts} 의 세트에 대한 캐시가 수신 STA에 의해서 저장및 유지 관리될 수 있다.
[263] 이와 같이， PN 값을 송수신 STA들 간에 동기화시킨 후에， 송신 STA은 짧은 MAC 프레임을 암호화시킨 PPDU (이는, 이전에 정상 MAC 프레임을 통하여 전송한 암호화된 PPDU와상이한 PPDU임)를 전송할수 있다. 이후로는, 짧은 MAC프레임에 포함되는 CCMP 헤더에는 48 비트 크기의 PN 값 중에서 일부 (예를 들어， PN0 및 PN1) 만이 포함될 수 있고, 이에 따라 MAC오버헤드가감소될 수 있다.
[264] 짧은 MAC 프레임을 암호화시킨 PPDU를 수신하는 STA은， 짧은 MAC 프레임을 복호화 (decrypt ) 하기 위해서， 이전에 저장하여 둔 PN 값을 이용할 수 있다. 즉, 짧은 MAC프레임의 CCMP헤더에 PN0 및 PN1 만이 포함된 경우에는， 나머지 PN2, PN3 , PN4 및 PN5 으로는 수신 STA에서 저장하고 있는 값을 이용하여， 전체 48 비트의 PN 값을 구성할 수 있다. 이와 같이, CCMP 헤더에 포함된 일부와 저장하고 있던 나머지 일부를 결합하여 구성된 48 비트의 PN 값을 이용하여 (즉, Nonce구성에 상기 결합하여 구성한 PN값이 사용된 것으로보고) MAC프레임의 복호화를수행할수 있다. [265] 만약， 임시 키가 변경되는 경우에， 수신 STA은 {Transmitter Address , Temporal Key, PN 48 bi ts}의 세트로 저장하고 있던 PN 값을 지운다. 따라서， 임시 키가 변경 되면， 송신 STA은 짧은 MAC 프레임 포맷올 사용하지 않고， 반드시 정상 MAC 프레임 포맷을 사용하여 48 비트 전체의 PN 값을 수신 STA에게 전송해야 한다. 이를 통해， 송수신 STA간에 PN 값이 다시 동기화 될 수 있다.
[266] 한편， 전술한 중복 검출 섹션에서 설명한 바와 같이， MAC 헤더에는 Sequence Control 필드가 포함되며， Sequence Control 필드의 Sequence Number 서브필드의 값은 매 PPDU 마다 1씩 증가한다. 본 발명에서는 Sequence Number의 값을 PN 값의 일부로서 사용함으로써 (또는 Sequence Number의 값을 PN 값의 일부에 관련시킴으로써) MAC 오버헤드를추가로감소시키는 것을 제안한다.
[267] 이 경우， 최초 전송되는 프레임에서는 전체 PN 값을 수신 STA에게 알려줄 수 있다. 수신 STA은 전체 PN 값을 저장하면서， 현재 수신된 프레임의 MAC 헤더의 Sequence Control 필드의 Sequence Number 값의 세트를 함께 저장할 수 있다. 예를 들어, 수신 STA은 {Transmi t ter Address , Temporal Key, PN 48 bi ts , Sequence Number}의 세트를 캐시에 저장 및 유지 관리할 수 있다. 후속하는 전송에서 짧은 MAC 프레임을 이용하는 경우 CCMP 헤더에 PN 필드를 포함시키지 않을 수 있다. 이 경우， 짧은 MAC 프레임으로부터 생성된 암호화된 MPDU의 Sequence Control 필드의 Sequence Number 값을사용하여， 수신 STA은 PN 값을도출할수 있다.
[268] 또한， 임시 키가 변경되면 수신 STA은 {Transmi tter Address , Temporal Key, PN 48 bi ts , Sequence Number}의 세트로 저장하고 있던 PN 값을 지운다. 따라서， 임시 키가 변경 되면， 송신 STA은 짧은 MAC 프레임 포맷을 사용하지 않고， 반드시 정상 MAC 프레임 포맷을 사용하여 48 비트 전체의 PN 값을 수신 STA에게 전송해야 한다. 이를 통해， 송수신 STA간에 PN값이 다시 동기화될 수 있다.
[269] 또한， Sequence Number가 PN 값의 일부로서 사용되는 경우， 임시 키가 변경되어 PN값이 초기화 됨에 따라 Sequence Number 역시 초기화 되어 사용될 수 있다.
[270] Sequence Number가 PN 값의 일부， 예를 들어， PNO 1 1 PN1 (여기서 , I I 연산은 PN0과 PN1의 연계 (concatenat ion)를 의미한다)이 Sequence Control 필드 값에 해당할 수 있다. 이 경우, PN 값은， Sequence Control (SO 필드에 해당하는 PNO I I PN1 과, 수신 단말에 보관되어 있는 PN2 내지 PN5를 이용하여, 아래의 수학식 1과 같이 계산 (또는복원)되어 사용될수 있다.
[271] 【수학식 1】 PN = SC I I PN2 I I PN3 I I PN4 1 1 PN5
= PNO I I PN1 1 1 PN2 1 1 PN3 1 1 PN4 1 1 PN5
[272] 상기 수학식 1에서 PN2 I I PN3 I I PN4 | | PN5 을 기저 PN(Base PN; BPN)이라고 칭할 수도 있다. 이에 따르면， PN = SC ᅵᅵ BPN 이라고 표현할 수도 있다.
[273] STA은 수신한 프레임의 Sequence Number 값이 이전에 수신했던 프레임의 Sequence Number 값에 비하여 작은 경우， 해당 STA이 보관하고 있는 BPN (즉， PN2 I I PN3 ) 1 PN4 I I PN5) 값을 1 만큼 증가시킨다. 이는， SC 에 해당하는 PNO I I PN1 값이 순차적으로 증가하다가， 최대 값을 초과하게 되면 순환하여 다시 최소값을 가지고 (이를 롤 -오버 (rol l-over )라고 칭할 수 있다)， 그 윗자리수가 1 만큼 증가하는 것으로 이해될 수 있다.
[274] 도 23은 MAC 데이터 플레인 (data pl ane) 구조 중에서 MSDU 수신 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
[275] 도 23에서 나타내는 바와 같이， MPDU를 수신하는 STA에서는 수신된 MPDU가 A-MPDU인 경우에는 이를 개별 MPDU로 분해 (De—aggregat ion)할 수 있다.
[276] 또한， 각각의 MPDI ] 대해서 MPDU 헤더 및 CRC가 유효한지 검증하는 Val idat ion을 수행할 수 있다.
[277] 에러가 없이 유효한 프레임이라면， 프레임의 MAC 헤더에 포함된 Address 1 (즉, 수신자 주소)를 기준으로, STA이 수신한 프레임이 자신을 위해서 전송된 프레임인지를 필터링할 수 있다.
[278] 자신을 위한 프레임임을 확인한 경우， 송신자 주소， 시뭔스 번호 및 프래그먼트 번호 등에 기초하여， 이전에 수신된 프레임과 중복되는 것인지 확인하고, 중복 제거 (dupl i cate removal )를 수행한다.
[279] 중복된 프레임이 아닌 경우에는， 필요한 경우에 선택적 (opt ional )으로， MPDU 복호화 및 무결성 ( integr i ty) 체크를 수행한다.
[280] 또한， 복호화 및 무결성 체크가 수행된 후에 블록 ACK 재정렬 (Block Ack reorder ing)을 수행한다. Block ACK 재정렬이란， 수신 STA이 성공적으로 수신한 복수의 MPDU에 대해서 즉시 상위 계층 또는 상위 MAC 요소로 전달하지 않고， Bl ock ACK 을 통해 이후에 재전송될 MPDU 들을 고려하여， 이미 성공적으로 수신한 MPDU 들이 실제 전송 순서에 따라서 완전하게 정렬될 때까지 버퍼링 및 관리를 하는 동작을 의미한다. 복수개의 프레임들에 대한 Block ACK 재정렬은， 예를 들어， 각각의 프레임들의 시뭔스 번호 (Sequence Number ) 값이 증가하는 순서에 따라서 정렬하고, Block ACK 버퍼에 이미 존재하는 시뭔스 번호에 해당하는 프레임은 폐기 (di scard)하는 것을 포함할 수 있다.
[281] 또한, 디프래그먼트 (Defragment )는 복수개의 프래그먼트들을 결합하여 원래의 정보를 복원하는 동작이다.
[282] 이후， MSDU에 대한 무결성 체크 및 보고 (opt ional ) , 리플레이 검출 (non- mesh STA의 경우에)， A-MSDU 분해, 수신 MSDU 레이트 제한 (Rate Limi t ing) 등을 통해서 MSDU수신 프로세스가 진행될 수 있다.
[283] 본 발명에서 제안하는 짧은 MAC 프레임에서 SC 필드의 값이 PN 값의 일부 (예를 들어， PNO I I PN1)로 구성된다고 할 때, Sequence Number가 를- 오버 (rol l-over )함에 따라서 수신 STA에 보관 /저장되어 있는 BPN (즉, PN2 ᅵ I PN3 I I PN4 I I PN5)은 1만큼 증가하게 된다.
[284] 그러나， 상기 도 23의 예시에서와 같이 짧은 MAC 프레임의 MPDU 복호화 (Decrypt ion) 및 무결성 ( Integr i ty) 체크 동작이， 중복 제거 (Dupl i cate Removal )가 수행된 후에 수행된다면， 송신 STA이 복수개의 MPDU를 연속해서 전송하는 경우에 수신 STA에서의 PN 업데이트에 문제가 발생할 수 있다.
[285] 예를 들어， 송신 STA은 복수개의 MPDU를 결합 (aggregate)하여 하나의 A- MPDU로 구성한 후， 하나의 PPDU로 전송할 수 있다. 이러한 PPDU를 수신하는 STA의 입장에서는， Block ACK 프레임이라는 제어 프레임을 이용하여 A-MPDU를 구성하는 각각의 개별 MPDU에 대한 Ack 정보를 구성하여， 송신 STA에게 피드백하게 된다. Block Ack 프레임을 피드백 받은 송신 STA은， 에러가 발생한 것으로 지시되는 MPDU에 대해서는 재전송을 수행하게 된다.
[286] 여기서, 복수개의 짧은 MAC 프레임들이 A—MPDU로 결합되어 전송되는 경우， 결합된 개별 짧은 MAC 프레임의 시퀀스 번호가 각각 N-2 , N-1 , N , 0， 1 , 2 라고 가정한다. 또한， N 및 0 에 해당 하는 Sequence Number를 가지는 짧은 MAC 프레임들에서 에러가 발생하였고， N-2 , N-1 , 1 및 2 에 해당 하는 Sequence Number를 가지는 짧은 MAC 프레임들은 에러 없이 성공적으로 수신된 것으로 가정한다.
[287] 이 경우, 수신 STA이， 수신된 짧은 MAC 프레임들에 대해서 Block ACK 재정렬을 수행하기 전에 (즉 수신된 프레임들의 실제 전송 순서와 상관 없이) MPDU 복호화 및 무결성 체크를 수행하게 된다. 이 경우， Sequence Number 값으로 1을 가지는 짧은 MAC 프레임을 프로세싱하는 과정에서， 이전까지 수신된 프레임의 Sequence Number 보다 작은 Sequence Number를 가지는 프레임이 수신된 것으로 판단하여 , 수신 STA이 저장하고 있는 BPN (즉， PN2 ᅵ I PN3 ᅵᅵ PN4 | | PN5) 값이 1 만큼 증가하게 된다. 즉， N 값 및 0 값의 Sequence Number를 가지는 프레임은 에러로 인하여 성공적으로 수신되지 못하였으므로, 수신 STA의 입장에서는 이전까지 수신된 프레임의 Sequence Number 는 N-1 인 상태에서, Sequence Number 로 1 값을 가지는 프레임을 수신하므로 BPN을 1만큼 증가시킨다는 것이다. 아직 N 값 및 0 값의 Sequence Number를 가지는 프레임은 성공적으로 수신하지 못한 상태에서, BPN 값을 증가시킨 것이 되므로， 이후에 N 값 및 0 값의 Sequence Number를 가지는 프레임을 재전송을 통해 성공적으로 수신한 경우에 , 이들 짧은 MAC 프레임에 대해서 정상적인 MPDU 복호화 및 무결성 체크가 수행되지 못하는 문제가 발생하게 된다. ,
[288] 따라서， 본 발명에서는 복수개의 짧은 MAC 프레임들이 연속하여 전송되는 경우를 고려하여, 짧은 MAC 프레임에서 Sequence Control 필드가 PN의 일부 (예를 들어， PNO I I PN1)로 구성되는 경우라면, Block Ack 재정렬을 거쳐서 수신된 짧은 MAC 프레임들이 실제 전송 순서대로 순차적으로 정렬된 후에 MPDU 복호화 및 무결성 체크 동작이 수행되는 경우에만, Sequence Number가 를-오버되면 (즉, 이전까지 수신된 Sequence Number 값 보다 작은 Sequence Number 값을 가지는 프레임이 수신되면)， 수신 STA이 보관하고 있는 BPN (예를 들어， PN2 | | PN3 I I PN4 I I PN5) 값을 1 만큼 증가시키는 동작을 수행하는 것을 제안한다.
[289] 동일한 의미를 달리 표현하자면, Block Ack이 사용되는 경우이거나， 또는 복호화가 Block Ack 재정렬 (reorder ing) 후에 수행되는 경우에만， 수신된 MPDU의 Sequence Number가 이전에 수신된 MPDU의 Sequence Number에 비하여 작은 경우에 수신 STA에 저장된 BPN (예를 들어， PN2 I I PN3 I I PN4 I I PN5)는 1 만큼 증가하는 것으로 정의할 수 있다.
[290] 한편， MPDU 복호화 및 무결성 체크 동작의 수행 순서를 Block ACK 재정렬 다음으로 정의하게 되면， 무결성 체크를 통과하지 못한 (즉， Integr i ty Check Fai lure가 발생한) MPDU에 의해서 Block ACK 재정렬 버퍼가 잘못 업데이트될 수도 있다. 즉， Block ACK 재정렬 동작 시에는 무결성 체크를 통과할지 여부를 알 수 없으므로, Block ACK 재정렬 버퍼에서는 우선 모든 MPDU가 이미 수신된 것으로 저장해야 한다. 그 후 Integr i ty Check Fai lure로 인해 해당 MPDU에 대한 재전송이 수행되면， Block ACK 재정렬 버퍼에서는 이전에 이미 수신되어 있는 (즉， 송신 STA이 정상적으로 전송한) MPDU와 중복된 프레임이라고 간주하고， 해당 MPDU를 폐기 (di scard)하는 문제가 발생할 수도 있다.
[291] 이러한 문제를 해결하기 위해서, MPDU 복호화 및 무결성 체크 기능의 수행 순서가 Block ACK 재정렬 보다 앞서서 수행되도록 하되， 송신 STA은 복수의 MPDU들을 연속적으로 전송할 때, 해당 MPDU들의 Sequence Number가 롤-오버되기 전에 ack를 기다리는 MPDU들이 존재하지 않도록 MPDU 전송을 수행해야 한다.
[292] 구체적으로, 복수의 짧은 MAC 프레임들이 A-MPDU로 결합되어 전송되는 경우에， 결합된 개별 짧은 MAC 프레임의 시뭔스 번호가 각각 N-2 , N-1 , N, 0， 1 , 2 인 경우가 허용되어서는 안된다. 즉， Sequence Number가 N 에서 0으로 롤-오버하기 전에, Sequence Number N-2 , N-1 에 해당하는 MPDU 에 대한 ack을 수신한 상태여야만 한다는 제한을 적용한다는 의미이다.
[293] 따라서， 송신 STA은 Sequence Number가 N-2 , N-1 , N 에 해당하는 짧은 MAC 프레임까지만 결합하여 전송할 수 있으며, ack을 기다리고 있는 다른 MPDU가 송신 STA에 존재하지 않는 경우에만 Sequence Number가 0인 짧은 MAC 프레임을 전송할 수 있다.
[294] 도 24는 본 발명의 일례에 따른 방법을 설명하기 위한흐름도이다.
[295] 단계 S2410에서 STA은 프레임 (예를 들어， MPDU)를 수신할 수 있다.
[296] 단계 S2420에서 STA은， 상기 수신된 프레임에 포함된 SC 필드의 값과, STA에 저장되어 있던 부분 PN (또는 BPN) 값을 이용하여, PN 값을 결정할 수 있다.
[297] 단계 S2430에서 STA은 PN 값을 이용하여 상기 프레임에 대한 복호화를 수행할 수 있다.
[298] 여기서， 상기 복호화가 블록 ACK 재정렬 후에 수행되는 경우에， 상기 SC 필드의 값의 를-오버로 인하여 상기 STA에 저장된 부분 PN (또는 BPN) 값을 1 만큼 증가시키는 연산이 수행될 수 있다. 만약 복호화가 블록 ACK 재정렬 전에 수행되는 경우에는， 상기 SC 필드의 값의 를-오버로 인하여 상기 STA에 저장된 부분 PN (또는 BPN) 값을 1 만큼 증가시키는 연산이 수행돠어서는 안된다.
[299] 만약 블록 ACK 자체가 사용되지 않는 경우에는 복호화와 블록 ACK 재정렬의 순서에 무관하게 상기 SC 필드의 값의 를-오버로 인하여 상기 STA에 저장된 부분 PN (또는 BPN) 값을 1 만큼 증가시키는 연산이 수행될 수 있다. [300] 도 24에서 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 있다ᅳ 또한, 본 발명에서 제안하는 방법을 구현하기 위해서 도 24에서 예시하는 모든 단계가 반드시 필요한 것은 아니다.
[301] 도 24에서 예시하는 방법에 있어서, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있다.
[302] 도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
[303] STA(IO)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 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한， 전술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 STA의 동작을 구현하는 모들이 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. 도 25의 STA(IO)은 AP STA일 수도 있고 또는 비 -AP STA일 수도 있다.
[304] 도 25의 STA( IO)의 프로세서 (11)는 송수신기 ( 13)를 제어하여 임의의 프레임을 수신하도록 설정될 수 있다. 아 경우， 프로세서 (11)는 수신된 프레임의 SC 필드의 값과 상기 프로세서의 메모리 (12)에 저장되어 있는 부분 PN (또는 BPN) 값을 이용하여， PN 값을 결정하도록 설정될 수 있다. 또한， 프로세서 ( 11)는, 결정된 PN 값을 이용하여 수신된 프레임에 대한 복호화를 수행하도록 설정될 수 있다. 여기서， 수신된 프레임을 포함하는 복수개의 프레임에 대해서 블록 ACK이 사용되는 경우라면 , 프로세서 (11)에 의해서 상기 SC 필드의 값의 를-오버로 인하여 상기 STA에 저장된 부분 PN (또는 BPN) 값을 1 만큼 증가시키는 연산이 수행되는 것은， 상기 복호화가 블록 ACK 재정렬 후에 수행되는 경우로 제한된다. [305] 도 25의 STA(IO)의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며， 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.
[306] 상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어， 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어 ( f irmware) , 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
[307] 하드웨어에 의한 구현의 경우， 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Appl icat ion Speci f i c Integrated Ci rcui ts) , DSPsCDigi tal Signal Processors) , DSPDs(Digi tal Signal Processing Devices) , PLDs( Programmable Logic Devices) , FPGAs(Field Programmable Gate Arrays) , 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트를러， 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
[308] 펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우， 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모들， 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여 , 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
[309] 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.
[310] 【산업상 이용가능성】
[311] 상술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시형태들은 IEEE 802. 11 시스템을 중심으로 설명하였으나， 다양한 이동통신 시스템에 동일한 방식으로 적용될 수 있다.

Claims

【청구의 범위】
【청구항 1]
무선 통신 시스템에서 스테이션 (STA)이 프레임을 수신하는 방법에 있어서, 시퀀스 제어 (Sequence Control ; SO 필드를 포함하는 상기 프레임을 수신하는 단계;
상기 SC 필드의 값 및 상기 STA에 저장되어 있는 부분 패킷 번호 (Packet Number； PN) 값을 이용하여, 패킷 번호 (PN)를 결정하는 단계; 및
상기 PN을 이용하여 상기 프레임에 대한 복호화 (decrypt ion)를 수행하는 단계를 포함하고，
이전의 (previous) 시뭔스 번호 값보다 상기 수신된 프레임의 상기 SC 필드의 시뭔스 번호 값이 작으면 상기 STA에 저장된 부분 PN 값을 1만큼 증가시키는 연산은， 상기 프레임에 대해서 블록 ACK 재정렬 (reorder ing) 후에 상기 복호화가 수행되는 경우에 수행되는, 프레임 수신 방법.
【청구항 2]
제 1 항에 있어서，
상기 MPDU에 대해서 상기 블록 ACK이 사용되지 않는 경우， 이전의 시뭔스 번호 값보다 상기 수신된 MPDU의 상기 SC 필드의 시뭔스 번호 값이 작으면 상기 STA에 저장된 부분 PN 값이 1만큼 증가되는， 프레임 수신 방법 .
【청구항 3]
제 1 항에 있어서，
상기 블록 ACK 재정렬은， 상기 프레임을 포함하는 복수개의 프레임의 시뭔스 번호 값이 증가하는 순서에 따라서 정렬하는 것을 포함하는， 프레임 수신 방법.
【청구항 4】
제 1 항에 있어서，
상기 PN은 48 비트 크기이고，
각각 8 비트 크기인 PNO , PN1 , PN2 , PN3 , PN4 및 PN5를 연계 (concatenat ion)시킴으로써 결정되는， 프레임 수신 방법.
【청구항 5]
제 4 항에 있어서,
상기 SC 필드의 값은 상기 PN0 및 PN1을 연계시킨 값으로 구성되는, 프레임 수신 방법 .
【청구항 6]
제 4 항에 있어서，
상기 부분 PN 값은 상기 PN2, PN3, PN4 및 PN5를 연계시킨 값으로 구성되는， 프레임 수신 방법 .
【청구항 71
상기 이전의 시뭔스 번호 값보다 상기 수신된 MPDU의 상기 SC 필드의 시퀀스 번호 값이 작은 경우는, 상기 시퀀스 번호가 롤 -오버 (rol l-over )되는 경우인 , 프레임 수신 방법.
【청구항 8】
제 1 항에 있어서，
상기 프레임은 매체 액세스 제어 (MAC) 프로토콜 데이터 유닛 (MPDU)인, 프레임 수신 방법 .
【청구항 9]
무선 통신 시스템에서 프레임을 수신하는 스테이션 (STA) 장치에 있어서， 송수신기; 및
프로세서를 포함하고，
상기 프로세서는， 상기 송수신기를 제어하여 시뭔스 제어 (Sequence Control ; SC) 필드를 포함하는 상기 프레임을 수신하고; 상기 SC 필드의 값 및 상기 STA에 저장되어 있는 부분 패킷 번호 (Packet Number； PN) 값을 이용하여， 패킷 번호 (PN)를 결정하고; 상기 PN을 이용하여 상기 프레임에 대한 복호화 (decrypt ion)를 수행하도록 설정되며，
이전의 (previous) 시뭔스 번호 값보다 상기 수신된 프레임의 상기 SC 필드의 시뭔스 번호 값이 작으면 상기 STA에 저장된 부분 PN 값을 1만큼 증가시키는 연산은， 상기 프레임에 대해서 블록 ACK 재정렬 (reorder ing) 후에 상기 복호화가 수행되는 경우에 수행되는， 프레임 수신 STA 장치.
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Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201480073052.XA CN105917597B (zh) 2014-01-13 2014-07-04 无线lan系统中发送和接收支持短mac报头的帧的方法和装置
US15/111,165 US9826336B2 (en) 2014-01-13 2014-07-04 Method and apparatus for transmitting and receiving frame supporting short MAC header in wireless LAN system
JP2016538034A JP6157746B2 (ja) 2014-01-13 2014-07-04 無線ｌａｎシステムにおいて短いｍａｃヘッダーを支援するフレームの送受信方法及び装置
KR1020167010397A KR101779436B1 (ko) 2014-01-13 2014-07-04 무선랜 시스템에서 짧은 mac 헤더를 지원하는 프레임 송수신 방법 및 장치
EP14877812.9A EP3096467B1 (en) 2014-01-13 2014-07-04 Method and apparatus for transmitting and receiving frame supporting short mac header in wireless lan system

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11724876B2 (en) 2016-05-24 2023-08-15 RoBotany Ltd. Apparatus and method for autonomous agriculture inventory management

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160360397A1 (en) * 2015-06-02 2016-12-08 Qualcomm Incorporated Color coding for data confirmation signals
US10271263B2 (en) * 2015-09-04 2019-04-23 Intell IP Corporation Systems and methods for frame addressing in wireless networks
US20170171745A1 (en) * 2015-12-09 2017-06-15 Qualcomm Incorporated Privacy protection in wireless networks
CN114900212A (zh) * 2016-11-02 2022-08-12 松下电器（美国）知识产权公司 通信装置和通信方法
CN109565362B (zh) * 2017-03-10 2021-09-14 Lg 电子株式会社 无线lan系统中发送和接收信号的方法及装置
CN110741690A (zh) * 2017-06-15 2020-01-31 松下电器（美国）知识产权公司 确保低功率传输的通信装置和方法
WO2018230147A1 (en) 2017-06-15 2018-12-20 Panasonic Intellectual Property Corporation Of America Communication apparatus and method for secure low power transmission
JP6874575B2 (ja) * 2017-07-19 2021-05-19 沖電気工業株式会社 同期システム、通信装置、同期プログラム及び同期方法
US11296832B2 (en) * 2017-09-27 2022-04-05 Sony Corporation Wireless LAN communication apparatus and wireless LAN communication method
CN111295909B (zh) * 2017-11-02 2023-11-21 Lg电子株式会社 在无线局域网中发送或接收帧的方法及其设备
US10764770B2 (en) * 2018-08-29 2020-09-01 Landis+Gyr Innovations, Inc. Detecting network devices without joining a network
US11297496B2 (en) * 2018-08-31 2022-04-05 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Encryption and decryption of management frames
US11601184B2 (en) * 2018-12-05 2023-03-07 Sony Group Corporation Communication apparatus and communication method
EP3955493B1 (en) 2019-04-18 2024-03-20 Beijing Xiaomi Mobile Software Co., Ltd. Data transmission method and device, and storage medium
US11540168B2 (en) * 2019-08-05 2022-12-27 Mediatek Singapore Pte. Ltd. Apparatus and methods of packet retransmission between multi-link devices
US11533132B2 (en) * 2020-01-03 2022-12-20 Apple Inc. Link-specific block acknowledgment for multi-link communication
US11627487B2 (en) 2020-07-31 2023-04-11 Newracom, Inc. Distinguishing between quality of service management frames (QMFS) and non-QMFS in protocol version 1 (PV1)
CN113938882A (zh) * 2021-09-27 2022-01-14 北京新岸线移动多媒体技术有限公司 一种无线局域网通信系统的加解密方法及装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070113140A1 (en) * 2005-11-15 2007-05-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for efficiently retransmitting data in wireless network environment
US20110134894A1 (en) * 2009-12-03 2011-06-09 Stacey Robert J Inverse multiplexing over 802.11 wireless interfaces
WO2011102575A1 (ko) * 2010-02-18 2011-08-25 엘지전자 주식회사 무선 랜에서 수신 확인 전송 방법 및 장치
WO2012159082A2 (en) * 2011-05-19 2012-11-22 Qualcomm Incorporated Apparatus and methods for media access control header compression
WO2013169212A1 (en) * 2012-05-11 2013-11-14 Agency For Science, Technology And Research Methods for determining information about a communication parameter and communication devices

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7333614B2 (en) * 2001-11-16 2008-02-19 Qualcomm Incorporated System and method for encypting spread spectrum carrier
KR20070087725A (ko) * 2005-08-12 2007-08-29 삼성전자주식회사 무선 네트워크를 통하여 데이터를 효율적으로 송/수신하는방법 및 그 방법을 이용한 무선 디바이스
JP4997982B2 (ja) * 2007-01-16 2012-08-15 ソニー株式会社 データ処理装置、およびデータ処理方法、並びにコンピュータ・プログラム
WO2012033379A2 (en) * 2010-09-10 2012-03-15 Lg Electronics Inc. Method and apparatus of cipher communication for management frame using quality of service mechanism in wireless local area network system
US20130128809A1 (en) 2011-05-19 2013-05-23 Qualcomm Incorporated Apparatus and methods for media access control header compression
US8913748B2 (en) * 2011-07-05 2014-12-16 Texas Instruments Incorporated Methods to improve bluetooth low energy performance
US20130022199A1 (en) * 2011-07-18 2013-01-24 Electronics And Telecommunications Research Institute Encryption method and apparatus for direct communication between terminals

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070113140A1 (en) * 2005-11-15 2007-05-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for efficiently retransmitting data in wireless network environment
US20110134894A1 (en) * 2009-12-03 2011-06-09 Stacey Robert J Inverse multiplexing over 802.11 wireless interfaces
WO2011102575A1 (ko) * 2010-02-18 2011-08-25 엘지전자 주식회사 무선 랜에서 수신 확인 전송 방법 및 장치
WO2012159082A2 (en) * 2011-05-19 2012-11-22 Qualcomm Incorporated Apparatus and methods for media access control header compression
WO2013169212A1 (en) * 2012-05-11 2013-11-14 Agency For Science, Technology And Research Methods for determining information about a communication parameter and communication devices

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3096467A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11724876B2 (en) 2016-05-24 2023-08-15 RoBotany Ltd. Apparatus and method for autonomous agriculture inventory management

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