WO2016163850A1 - 무선랜 시스템에서 액세스 방법 선택에 관련된 프레임 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

무선랜 시스템에서 액세스 방법 선택에 관련된 프레임 송수신 방법 및 장치 Download PDF

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최혜영
류기선
김정기
김서욱
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엘지전자 주식회사
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    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the following description relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method and apparatus for transmitting and receiving a frame related to selection / decision of an access method.
  • WLAN is based on radio frequency technology, and can be used in homes, businesses, or businesses by using portable terminals such as personal digital assistants (PDAs), laptop computers, and portable multimedia players (PMPs). It is a technology that allows wireless access to the Internet in a specific service area.
  • PDAs personal digital assistants
  • PMPs portable multimedia players
  • IEEE 802.11n supports High Throughput (HT) with data throughput up to 540 Mbps or more, and also uses multiple antennas at both the transmitter and receiver to minimize transmission errors and optimize data rates.
  • HT High Throughput
  • MIMO Multiple Inputs and Multiple Outputs
  • IEEE 802.11 WLAN system a technical standard for supporting M2M communication is being developed as IEEE 802.11ah.
  • M2M communications you may want to consider a scenario where you occasionally communicate a small amount of data at low speeds in an environment with many devices.
  • Communication in a WLAN system is performed in a medium shared between all devices.
  • M2M communication it is necessary to improve the channel access mechanism more efficiently in order to reduce unnecessary power consumption and interference.
  • a method for transmitting and receiving a frame related to EDCA and random access selection is a technical problem.
  • a method for transmitting and receiving a frame by an access point (AP) in a wireless communication system comprising: receiving an uplink signal including predetermined information from an STA; Determining whether to transmit information related to EDCA interruption to the STA based on at least one of the predetermined information or an uplink signal; And transmitting information related to the EDCA interruption to the STA when it is determined to transmit the information related to the EDCA interruption to the STA.
  • AP access point
  • an access point (AP) device in a wireless communication system the transmission and reception device; And a processor, wherein the processor receives an uplink signal including predetermined information from an STA and determines whether to transmit information related to EDCA interruption to the STA based on at least one of the predetermined information or an uplink signal. If it is determined that the information related to the EDCA interruption is to be transmitted to the STA, the AP device transmits the information related to the EDCA interruption to the STA.
  • the AP may transmit information related to discontinuation of the EDCA.
  • the predetermined information is the number of uplink transmission attempts of the STA, and when the number of uplink transmission attempts is greater than or equal to a preset threshold, the AP may transmit information related to discontinuation of the EDCA.
  • the predetermined information is a more data field, and when the STA does not receive an uplink signal within a preset threshold after receiving the more data field set to 1, the STA may transmit information related to stopping the EDCA.
  • information related to the EDCA interruption may be transmitted.
  • the predetermined information is retry indicator information
  • information related to the EDCA suspension may be transmitted.
  • the retry indicator information may be included in the uplink signal when the STA has not received a DL ACK / BA more than a predetermined number of times after uplink transmission.
  • an efficient access method can be determined in the case of coverage extension.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating another exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating another exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an exemplary structure of a WLAN system.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a link setup process in a WLAN system.
  • FIG. 6 is a diagram for describing a backoff process.
  • 7 is a diagram for explaining hidden nodes and exposed nodes.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an RTS and a CTS.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a power management operation.
  • 10 to 12 are diagrams for explaining in detail the operation of the STA receiving the TIM.
  • FIG. 13 illustrates a MAC frame format of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 14 illustrates the HT format of the HT Control field in a MAC frame.
  • FIG. 15 illustrates the VHT format of the HT Control field in a MAC frame.
  • 16 illustrates a PPDU frame format of the IEEE 802.11n system.
  • 17 to 18 illustrate the VHT PPDU frame format of the IEEE 802.11ac system.
  • 19 shows an example of a PPDU format in 11ax.
  • FIG. 21 UL MU U-APSD operation is illustrated in FIG. 21.
  • FIG. 23 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless device according to an embodiment of the present invention.
  • each component or feature may be considered to be optional unless otherwise stated.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features.
  • some components and / or features may be combined to form an embodiment of the present invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the wireless access systems IEEE 802 system, 3GPP system, 3GPP LTE and LTE-A (LTE-Advanced) system and 3GPP2 system. That is, steps or parts which are not described to clearly reveal the technical spirit of the present invention among the embodiments of the present invention may be supported by the above documents. In addition, all terms disclosed in the present document can be described by the above standard document.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • CDMA may be implemented with a radio technology such as Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented with wireless technologies such as Global System for Mobile communications (GSM) / General Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile communications
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • OFDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, Evolved UTRA (E-UTRA).
  • Wi-Fi IEEE 802.11
  • WiMAX IEEE 802.16
  • E-UTRA Evolved UTRA
  • FIG. 1 is a diagram showing an exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • the IEEE 802.11 architecture may be composed of a plurality of components, and by their interaction, a WLAN may be provided that supports transparent STA mobility for higher layers.
  • the Basic Service Set (BSS) may correspond to a basic building block in an IEEE 802.11 LAN.
  • FIG. 1 exemplarily shows that two BSSs (BSS1 and BSS2) exist and include two STAs as members of each BSS (STA1 and STA2 are included in BSS1 and STA3 and STA4 are included in BSS2). do.
  • an ellipse representing a BSS may be understood to represent a coverage area where STAs included in the BSS maintain communication. This area may be referred to as a basic service area (BSA).
  • BSA basic service area
  • the most basic type of BSS in an IEEE 802.11 LAN is an independent BSS (IBSS).
  • the IBSS may have a minimal form consisting of only two STAs.
  • the BSS (BSS1 or BSS2) of FIG. 1, which is the simplest form and other components are omitted, may correspond to a representative example of the IBSS.
  • This configuration is possible when STAs can communicate directly.
  • this type of LAN may not be configured in advance, but may be configured when a LAN is required, which may be referred to as an ad-hoc network.
  • the membership of the STA in the BSS may be dynamically changed by turning the STA on or off, the STA entering or exiting the BSS region, and the like.
  • the STA may join the BSS using a synchronization process.
  • the STA In order to access all services of the BSS infrastructure, the STA must be associated with the BSS. This association may be set up dynamically and may include the use of a Distribution System Service (DSS).
  • DSS Distribution System Service
  • FIG. 2 is a diagram illustrating another exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • components such as a distribution system (DS), a distribution system medium (DSM), and an access point (AP) are added in the structure of FIG. 1.
  • DS distribution system
  • DSM distribution system medium
  • AP access point
  • the station-to-station distance directly in the LAN can be limited by PHY performance. In some cases, this distance limit may be sufficient, but in some cases, communication between more distant stations may be necessary.
  • the distribution system DS may be configured to support extended coverage.
  • the DS refers to a structure in which BSSs are interconnected. Specifically, instead of the BSS independently as shown in FIG. 1, the BSS may exist as an extended type component of a network composed of a plurality of BSSs.
  • DS is a logical concept and can be specified by the nature of the distribution system medium (DSM).
  • DSM distribution system medium
  • the IEEE 802.11 standard logically distinguishes between wireless medium (WM) and distribution system media (DSM).
  • Each logical medium is used for a different purpose and is used by different components.
  • the definition of the IEEE 802.11 standard does not limit these media to the same or to different ones.
  • the plurality of media logically different, the flexibility of the IEEE 802.11 LAN structure (DS structure or other network structure) can be described. That is, the IEEE 802.11 LAN structure can be implemented in various ways, the corresponding LAN structure can be specified independently by the physical characteristics of each implementation.
  • the DS may support the mobile device by providing seamless integration of multiple BSSs and providing logical services for handling addresses to destinations.
  • An AP means an entity that enables access to a DS through WM for associated STAs and has STA functionality. Data movement between the BSS and the DS may be performed through the AP.
  • STA2 and STA3 shown in FIG. 2 have the functionality of a STA, and provide a function to allow associated STAs STA1 and STA4 to access the DS.
  • all APs basically correspond to STAs, all APs are addressable entities. The address used by the AP for communication on the WM and the address used by the AP for communication on the DSM need not necessarily be the same.
  • Data transmitted from one of the STAs associated with an AP to the STA address of that AP may always be received at an uncontrolled port and processed by an IEEE 802.1X port access entity.
  • transmission data (or frame) may be transmitted to the DS.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating another exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied. 3 conceptually illustrates an extended service set (ESS) for providing wide coverage in addition to the structure of FIG. 2.
  • ESS extended service set
  • a wireless network of arbitrary size and complexity may be composed of DS and BSSs.
  • this type of network is called an ESS network.
  • the ESS may correspond to a set of BSSs connected to one DS. However, the ESS does not include a DS.
  • the ESS network is characterized by what appears to be an IBSS network at the LLC (Logical Link Control) layer. STAs included in the ESS can communicate with each other, and mobile STAs can move from within one BSS to another BSS (within the same ESS) transparently to the LLC.
  • LLC Logical Link Control
  • BSSs can be partially overlapped, which is a form commonly used to provide continuous coverage.
  • the BSSs may not be physically connected, and logically there is no limit to the distance between the BSSs.
  • the BSSs can be located at the same physical location, which can be used to provide redundancy.
  • one (or more) IBSS or ESS networks may be physically present in the same space as one (or more than one) ESS network.
  • the ad-hoc network is operating at the location of the ESS network, if IEEE 802.11 networks are physically overlapped by different organizations, or if two or more different access and security policies are required at the same location. It may correspond to an ESS network type in a case.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an exemplary structure of a WLAN system.
  • an example of an infrastructure BSS including a DS is shown.
  • BSS1 and BSS2 constitute an ESS.
  • an STA is a device that operates according to MAC / PHY regulations of IEEE 802.11.
  • the STA includes an AP STA and a non-AP STA.
  • Non-AP STAs are devices that users typically handle, such as laptop computers and mobile phones.
  • STA1, STA3, and STA4 correspond to non-AP STAs
  • STA2 and STA5 correspond to AP STAs.
  • a non-AP STA includes a terminal, a wireless transmit / receive unit (WTRU), a user equipment (UE), a mobile station (MS), and a mobile terminal. May be referred to as a Mobile Subscriber Station (MSS).
  • the AP may include a base station (BS), a node-B, an evolved Node-B (eNB), and a base transceiver system (BTS) in other wireless communication fields.
  • BS base station
  • eNB evolved Node-B
  • BTS base transceiver system
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a general link setup process.
  • an STA In order for an STA to set up a link and transmit / receive data with respect to a network, an STA first discovers the network, performs authentication, establishes an association, and authenticates for security. It must go through the back.
  • the link setup process may also be referred to as session initiation process and session setup process.
  • a process of discovery, authentication, association, and security establishment of a link setup process may be collectively referred to as association process.
  • the STA may perform a network discovery operation.
  • the network discovery operation may include a scanning operation of the STA. That is, in order for the STA to access the network, the STA must find a network that can participate. The STA must identify a compatible network before joining the wireless network. A network identification process existing in a specific area is called scanning.
  • the STA performing scanning transmits a probe request frame and waits for a response to discover which AP exists in the vicinity while moving channels.
  • the responder transmits a probe response frame to the STA that transmits the probe request frame in response to the probe request frame.
  • the responder may be an STA that last transmitted a beacon frame in the BSS of the channel being scanned.
  • the AP transmits a beacon frame, so the AP becomes a responder.
  • the responder is not constant.
  • an STA that transmits a probe request frame on channel 1 and receives a probe response frame on channel 1 stores the BSS-related information included in the received probe response frame and stores the next channel (eg, number 2).
  • Channel to perform scanning (i.e., probe request / response transmission and reception on channel 2) in the same manner.
  • the scanning operation may be performed by a passive scanning method.
  • passive scanning the STA performing scanning waits for a beacon frame while moving channels.
  • the beacon frame is one of management frames in IEEE 802.11.
  • the beacon frame is notified of the existence of a wireless network and is periodically transmitted to allow the STA performing scanning to find the wireless network and participate in the wireless network.
  • the AP periodically transmits a beacon frame
  • the IBSS STAs in the IBSS rotate and transmit a beacon frame.
  • the STA that performs the scanning receives the beacon frame, the STA stores the information on the BSS included in the beacon frame and records beacon frame information in each channel while moving to another channel.
  • the STA may store BSS related information included in the received beacon frame, move to the next channel, and perform scanning on the next channel in the same manner.
  • active scanning has the advantage of less delay and power consumption than passive scanning.
  • step S520 After the STA discovers the network, an authentication process may be performed in step S520.
  • This authentication process may be referred to as a first authentication process in order to clearly distinguish from the security setup operation of step S540 described later.
  • the authentication process includes a process in which the STA transmits an authentication request frame to the AP, and in response thereto, the AP transmits an authentication response frame to the STA.
  • An authentication frame used for authentication request / response corresponds to a management frame.
  • the authentication frame includes an authentication algorithm number, an authentication transaction sequence number, a status code, a challenge text, a Robust Security Network, and a finite cyclic group. Group) and the like. This corresponds to some examples of information that may be included in the authentication request / response frame, and may be replaced with other information or further include additional information.
  • the STA may send an authentication request frame to the AP.
  • the AP may determine whether to allow authentication for the corresponding STA based on the information included in the received authentication request frame.
  • the AP may provide a result of the authentication process to the STA through an authentication response frame.
  • the association process includes a process in which the STA transmits an association request frame to the AP, and in response thereto, the AP transmits an association response frame to the STA.
  • the association request frame may include information related to various capabilities, beacon listening interval, service set identifier (SSID), supported rates, supported channels, RSN, mobility domain. Information about supported operating classes, TIM Broadcast Indication Map Broadcast request, interworking service capability, and the like.
  • an association response frame may include information related to various capabilities, status codes, association IDs (AIDs), support rates, Enhanced Distributed Channel Access (EDCA) parameter sets, Received Channel Power Indicators (RCPI), Received Signal to Noise Information, such as an indicator, a mobility domain, a timeout interval (association comeback time), an overlapping BSS scan parameter, a TIM broadcast response, and a QoS map.
  • AIDs association IDs
  • EDCA Enhanced Distributed Channel Access
  • RCPI Received Channel Power Indicators
  • Received Signal to Noise Information such as an indicator, a mobility domain, a timeout interval (association comeback time), an overlapping BSS scan parameter, a TIM broadcast response, and a QoS map.
  • a security setup process may be performed at step S540.
  • the security setup process of step S540 may be referred to as an authentication process through a Robust Security Network Association (RSNA) request / response.
  • the authentication process of step S520 is called a first authentication process, and the security setup process of step S540 is performed. It may also be referred to simply as the authentication process.
  • RSNA Robust Security Network Association
  • the security setup process of step S540 may include, for example, performing a private key setup through 4-way handshaking through an Extensible Authentication Protocol over LAN (EAPOL) frame. .
  • the security setup process may be performed according to a security scheme not defined in the IEEE 802.11 standard.
  • IEEE 802.11n In order to overcome the limitation of communication speed in WLAN, IEEE 802.11n exists as a relatively recently established technical standard. IEEE 802.11n aims to increase the speed and reliability of networks and to extend the operating range of wireless networks. More specifically, IEEE 802.11n supports High Throughput (HT) with data throughput of up to 540 Mbps and also uses multiple antennas at both the transmitter and receiver to minimize transmission errors and optimize data rates. It is based on Multiple Inputs and Multiple Outputs (MIMO) technology.
  • HT High Throughput
  • MIMO Multiple Inputs and Multiple Outputs
  • the next generation WLAN system supporting Very High Throughput is the next version of the IEEE 802.11n WLAN system (e.g., IEEE 802.11ac), which is 1 Gbps at the MAC Service Access Point (SAP).
  • IEEE 802.11ac the next version of the IEEE 802.11n WLAN system
  • SAP MAC Service Access Point
  • the next generation WLAN system supports MU-MIMO (Multi User Multiple Input Multiple Output) transmission in which a plurality of STAs simultaneously access a channel in order to use the wireless channel efficiently.
  • MU-MIMO Multi User Multiple Input Multiple Output
  • the AP may simultaneously transmit packets to one or more STAs that are paired with MIMO.
  • whitespace may be referred to as a licensed band that can be preferentially used by a licensed user.
  • An authorized user refers to a user who is authorized to use an authorized band and may also be referred to as a licensed device, a primary user, an incumbent user, or the like.
  • an AP and / or STA operating in a WS should provide protection for an authorized user. For example, if an authorized user such as a microphone is already using a specific WS channel, which is a frequency band divided in a regulation to have a specific bandwidth in the WS band, the AP may be protected. And / or the STA cannot use a frequency band corresponding to the corresponding WS channel. In addition, the AP and / or STA should stop using the frequency band when the authorized user uses the frequency band currently used for frame transmission and / or reception.
  • the AP and / or STA should be preceded by a procedure for determining whether a specific frequency band in the WS band is available, that is, whether there is an authorized user in the frequency band. Knowing whether there is an authorized user in a specific frequency band is called spectrum sensing. As the spectrum sensing mechanism, energy detection, signal detection, and the like are used. If the strength of the received signal is greater than or equal to a predetermined value, it may be determined that the authorized user is in use, or if the DTV preamble is detected, the authorized user may be determined to be in use.
  • M2M communication refers to a communication method that includes one or more machines (Machine), may also be referred to as MTC (Machine Type Communication) or thing communication.
  • a machine refers to an entity that does not require human direct manipulation or intervention.
  • a device such as a meter or a vending machine equipped with a wireless communication module, as well as a user device such as a smartphone that can automatically connect to a network and perform communication without a user's operation / intervention, can be used. This may correspond to an example.
  • the M2M communication may include communication between devices (eg, device-to-device (D2D) communication), communication between a device, and an application server.
  • D2D device-to-device
  • Examples of device and server communication include communication between vending machines and servers, point of sale devices and servers, and electricity, gas or water meter readers and servers.
  • applications based on M2M communication may include security, transportation, health care, and the like. Considering the nature of these applications, M2M communication should generally be able to support the transmission and reception of small amounts of data at low speeds in the presence of very many devices.
  • M2M communication should be able to support a large number of STAs.
  • WLAN system it is assumed that a maximum of 2007 STAs are associated with one AP, but in M2M communication, there are methods for supporting a case where a larger number (approximately 6000 STAs) are associated with one AP. Is being discussed.
  • many applications are expected to support / require low data rates in M2M communication.
  • an STA may recognize whether data to be transmitted to it is based on a TIM (Traffic Indication Map) element, and methods for reducing the bitmap size of the TIM are discussed. It is becoming.
  • TIM Traffic Indication Map
  • M2M communication is expected to be a lot of traffic with a very long transmission / reception interval. For example, very small amounts of data are required to be sent and received every long period (eg, one month), such as electricity / gas / water use. Accordingly, in the WLAN system, even if the number of STAs that can be associated with one AP becomes very large, it is possible to efficiently support the case where the number of STAs having data frames to be received from the AP is very small during one beacon period. The ways to do this are discussed.
  • WLAN technology is rapidly evolving and, in addition to the above examples, technologies for direct link setup, media streaming performance improvement, support for high speed and / or large initial session setup, support for extended bandwidth and operating frequency, etc. Is being developed.
  • a basic access mechanism of MAC is a carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA / CA) mechanism.
  • the CSMA / CA mechanism is also called the Distributed Coordination Function (DCF) of the IEEE 802.11 MAC. It basically employs a "listen before talk" access mechanism.
  • the AP and / or STA may sense a radio channel or medium during a predetermined time period (e.g., during a DCF Inter-Frame Space (DIFS), before starting transmission.
  • DIFS DCF Inter-Frame Space
  • a delay period for example, a random backoff period
  • HCF hybrid coordination function
  • the PCF refers to a polling-based synchronous access scheme in which polling is performed periodically so that all receiving APs and / or STAs can receive data frames.
  • the HCF has an Enhanced Distributed Channel Access (EDCA) and an HCF Controlled Channel Access (HCCA).
  • EDCA is a competition based approach for providers to provide data frames to multiple users, and HCCA uses a non-competition based channel access scheme using a polling mechanism.
  • the HCF includes a media access mechanism for improving the quality of service (QoS) of the WLAN, and can transmit QoS data in both a contention period (CP) and a contention free period (CFP).
  • QoS quality of service
  • FIG. 6 is a diagram for describing a backoff process.
  • the random backoff count has a pseudo-random integer value and may be determined to be one of values in the range of 0 to CW.
  • CW is a contention window parameter value.
  • the CW parameter is given CWmin as an initial value, but may take a double value in case of transmission failure (eg, when an ACK for a transmitted frame is not received).
  • the STA continues to monitor the medium while counting down the backoff slots according to the determined backoff count value. If the medium is monitored as occupied, the countdown stops and waits; if the medium is idle, it resumes the remaining countdown.
  • the STA3 may confirm that the medium is idle as much as DIFS and transmit the frame immediately. Meanwhile, the remaining STAs monitor and wait for the medium to be busy. In the meantime, data may also be transmitted in each of STA1, STA2, and STA5, and each STA waits for DIFS when the medium is monitored idle, and then counts down the backoff slot according to a random backoff count value selected by the STA. Can be performed. In the example of FIG. 6, STA2 selects the smallest backoff count value and STA1 selects the largest backoff count value.
  • the remaining backoff time of the STA5 is shorter than the remaining backoff time of the STA1 at the time when the STA2 finishes the backoff count and starts the frame transmission.
  • STA1 and STA5 stop counting for a while and wait for STA2 to occupy the medium.
  • the STA1 and the STA5 resume the stopped backoff count after waiting for DIFS. That is, the frame transmission can be started after counting down the remaining backoff slots by the remaining backoff time. Since the remaining backoff time of the STA5 is shorter than that of the STA1, the STA5 starts frame transmission. Meanwhile, while STA2 occupies the medium, data to be transmitted may also occur in STA4.
  • the STA4 waits for DIFS, performs a countdown according to a random backoff count value selected by the STA4, and starts frame transmission.
  • the remaining backoff time of STA5 coincides with an arbitrary backoff count value of STA4.
  • a collision may occur between STA4 and STA5. If a collision occurs, neither STA4 nor STA5 receive an ACK, and thus data transmission fails. In this case, STA4 and STA5 may double the CW value, select a random backoff count value, and perform a countdown.
  • the STA1 waits while the medium is occupied due to transmission of the STA4 and STA5, waits for DIFS when the medium is idle, and starts frame transmission after the remaining backoff time passes.
  • the CSMA / CA mechanism includes virtual carrier sensing in addition to physical carrier sensing in which the AP and / or STA directly sense the medium.
  • Virtual carrier sensing is intended to compensate for problems that may occur in media access, such as a hidden node problem.
  • the MAC of the WLAN system may use a network allocation vector (NAV).
  • the NAV is a value in which an AP and / or STA currently using or authorized to use a medium instructs another AP and / or STA how long to remain until the medium becomes available.
  • the value set to NAV corresponds to a period during which the medium is scheduled to be used by the AP and / or STA transmitting the frame, and the STA receiving the NAV value is prohibited from accessing the medium during the period.
  • the NAV may be set, for example, according to the value of the "duration" field of the MAC header of the frame.
  • 7 is a diagram for explaining hidden nodes and exposed nodes.
  • STA A illustrates an example of a hidden node, in which STA A and STA B are in communication and STA C has information to transmit.
  • STA A may be transmitting information to STA B, it may be determined that the medium is idle when STA C performs carrier sensing before sending data to STA B. This is because transmission of STA A (ie, media occupation) may not be sensed at the location of STA C.
  • STA B since STA B receives the information of STA A and STA C at the same time, a collision occurs.
  • STA A may be referred to as a hidden node of STA C.
  • FIG. 7B is an example of an exposed node
  • STA B is a case in which STA C has information to be transmitted from STA D while transmitting data to STA A.
  • FIG. 7B when STA C performs carrier sensing, it may be determined that the medium is occupied by the transmission of STA B. Accordingly, since STA C is sensed as a medium occupancy state even if there is information to be transmitted to STA D, it must wait until the medium becomes idle. However, since STA A is actually outside the transmission range of STA C, transmission from STA C and transmission from STA B may not collide with STA A's point of view, so STA C is unnecessary until STA B stops transmitting. To wait. At this time, STA C may be referred to as an exposed node of STA B.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an RTS and a CTS.
  • a short signaling packet such as a request to send (RTS) and a clear to send (CTS) may be used.
  • RTS request to send
  • CTS clear to send
  • the RTS / CTS between the two STAs may allow the surrounding STA (s) to overhear, allowing the surrounding STA (s) to consider whether to transmit information between the two STAs. For example, when an STA to transmit data transmits an RTS frame to an STA receiving the data, the STA receiving the data may inform the neighboring terminals that it will receive the data by transmitting the CTS frame to the surrounding terminals.
  • 8A illustrates an example of a method for solving a hidden node problem, and assumes that both STA A and STA C try to transmit data to STA B.
  • FIG. 8A When STA A sends the RTS to STA B, STA B transmits the CTS to both STA A and STA C around it. As a result, STA C waits until data transmission between STA A and STA B is completed, thereby avoiding collision.
  • FIG. 8 (b) is an example of a method of solving an exposed node problem, and STA C overhears RTS / CTS transmission between STA A and STA B so that STA C is a different STA (eg, STA). It may be determined that no collision will occur even if data is transmitted to D). That is, STA B transmits the RTS to all the surrounding terminals, and only STA A having the data to actually transmit the CTS. Since STA C receives only RTS and not STA A's CTS, it can be seen that STA A is out of STC C's carrier sensing.
  • STA C overhears RTS / CTS transmission between STA A and STA B so that STA C is a different STA (eg, STA). It may be determined that no collision will occur even if data is transmitted to D). That is, STA B transmits the RTS to all the surrounding terminals, and only STA A having the data to actually transmit the CTS. Since STA C receives only RTS
  • the WLAN system channel sensing must be performed before the STA performs transmission and reception, and always sensing the channel causes continuous power consumption of the STA.
  • the power consumption in the receive state is not significantly different from the power consumption in the transmit state, and maintaining the receive state is also a great burden for the power limited STA (ie, operated by a battery). Therefore, if the STA maintains a reception standby state in order to continuously sense the channel, it inefficiently consumes power without any particular advantage in terms of WLAN throughput.
  • the WLAN system supports a power management (PM) mode of the STA.
  • PM power management
  • the power management mode of the STA is divided into an active mode and a power save (PS) mode.
  • the STA basically operates in the active mode.
  • the STA operating in the active mode maintains an awake state.
  • the awake state is a state in which normal operation such as frame transmission and reception or channel scanning is possible.
  • the STA operating in the PS mode operates by switching between a sleep state and an awake state.
  • the STA operating in the sleep state operates at the minimum power, and does not perform frame scanning as well as channel scanning.
  • the STA operates in the sleep state for as long as possible, power consumption is reduced, so the STA has an increased operation period. However, it is impossible to operate unconditionally long because frame transmission and reception are impossible in the sleep state. If there is a frame to be transmitted to the AP, the STA operating in the sleep state may transmit the frame by switching to the awake state. On the other hand, when the AP has a frame to transmit to the STA, the STA in the sleep state may not receive it and may not know that there is a frame to receive. Accordingly, the STA may need to switch to the awake state according to a specific period in order to know whether or not the frame to be transmitted to (or, if there is, receive it) exists.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a power management operation.
  • the AP 210 transmits a beacon frame to STAs in a BSS at regular intervals (S211, S212, S213, S214, S215, and S216).
  • the beacon frame includes a traffic indication map (TIM) information element.
  • the TIM information element includes information indicating that the AP 210 is present with buffered traffic for STAs associated with it and will transmit a frame.
  • the TIM element includes a TIM used to inform unicast frames and a delivery traffic indication map (DTIM) used to inform multicast or broadcast frames.
  • DTIM delivery traffic indication map
  • the AP 210 may transmit the DTIM once every three beacon frames.
  • STA1 220 and STA2 222 are STAs operating in a PS mode.
  • the STA1 220 and the STA2 222 may be configured to receive a TIM element transmitted by the AP 210 by switching from a sleep state to an awake state at every wakeup interval of a predetermined period. .
  • Each STA may calculate a time to switch to the awake state based on its local clock. In the example of FIG. 9, it is assumed that the clock of the STA coincides with the clock of the AP.
  • the predetermined wakeup interval may be set such that the STA1 220 may switch to the awake state for each beacon interval to receive the TIM element. Accordingly, the STA1 220 may be switched to an awake state when the AP 210 first transmits a beacon frame (S211) (S221). STA1 220 may receive a beacon frame and obtain a TIM element. When the obtained TIM element indicates that there is a frame to be transmitted to the STA1 220, the STA1 220 sends a PS-Poll (Power Save-Poll) frame requesting the AP 210 to transmit the frame, and the AP 210. It may be transmitted to (S221a). The AP 210 may transmit the frame to the STA1 220 in response to the PS-Poll frame (S231). After completing the frame reception, the STA1 220 switches to the sleep state again.
  • S211 beacon frame
  • S221a Power Save-Poll
  • the AP 210 When the AP 210 transmits the beacon frame for the second time, the AP 210 does not transmit the beacon frame at the correct beacon interval because the medium is busy, such as another device accessing the medium. It can be transmitted at a delayed time (S212). In this case, the STA1 220 switches the operation mode to the awake state according to the beacon interval, but fails to receive the delayed beacon frame, and switches back to the sleep state (S222).
  • the beacon frame may include a TIM element set to DTIM.
  • the AP 210 delays transmission of the beacon frame (S213).
  • the STA1 220 may operate by switching to an awake state according to the beacon interval, and may obtain a DTIM through a beacon frame transmitted by the AP 210. It is assumed that the DTIM acquired by the STA1 220 indicates that there is no frame to be transmitted to the STA1 220 and that a frame for another STA exists. In this case, the STA1 220 may determine that there is no frame to receive, and then switch to the sleep state again.
  • the AP 210 transmits the frame to the STA after transmitting the beacon frame (S232).
  • the AP 210 transmits a beacon frame fourthly (S214).
  • the STA1 220 cannot adjust the wakeup interval for receiving the TIM element because the STA1 220 cannot obtain information indicating that there is buffered traffic for itself through the previous two times of receiving the TIM element.
  • the wakeup interval value of the STA1 220 may be adjusted.
  • the STA1 220 may be configured to switch the operating state by waking up once every three beacon intervals from switching the operating state for TIM element reception every beacon interval. Accordingly, the STA1 220 cannot acquire the corresponding TIM element because the AP 210 maintains a sleep state at the time when the AP 210 transmits the fourth beacon frame (S214) and transmits the fifth beacon frame (S215).
  • the STA1 220 may operate by switching to an awake state and may acquire a TIM element included in the beacon frame (S224). Since the TIM element is a DTIM indicating that a broadcast frame exists, the STA1 220 may receive a broadcast frame transmitted by the AP 210 without transmitting the PS-Poll frame to the AP 210. (S234). Meanwhile, the wakeup interval set in the STA2 230 may be set in a longer period than the STA1 220. Accordingly, the STA2 230 may switch to the awake state at the time S215 at which the AP 210 transmits the beacon frame for the fifth time (S215) and receive the TIM element (S241).
  • the STA2 230 may know that there is a frame to be transmitted to itself through the TIM element, and transmit a PS-Poll frame to the AP 210 to request frame transmission (S241a).
  • the AP 210 may transmit the frame to the STA2 230 in response to the PS-Poll frame (S233).
  • the TIM element includes a TIM indicating whether a frame to be transmitted to the STA exists or a DTIM indicating whether a broadcast / multicast frame exists.
  • DTIM may be implemented through field setting of a TIM element.
  • 10 to 12 are diagrams for explaining the operation of the STA receiving the TIM in detail.
  • the STA may switch from a sleep state to an awake state to receive a beacon frame including a TIM from an AP, interpret the received TIM element, and know that there is buffered traffic to be transmitted to the AP. .
  • the STA may transmit a PS-Poll frame to request an AP to transmit a data frame.
  • the AP may transmit the frame to the STA.
  • the STA may receive a data frame and transmit an acknowledgment (ACK) frame thereto to the AP.
  • the STA may then go back to sleep.
  • ACK acknowledgment
  • the AP may operate according to an immediate response method after transmitting a data frame after a predetermined time (for example, short inter-frame space (SIFS)) after receiving a PS-Poll frame from the STA. Can be. Meanwhile, when the AP fails to prepare a data frame to be transmitted to the STA during the SIFS time after receiving the PS-Poll frame, the AP may operate according to a deferred response method, which will be described with reference to FIG. 11.
  • a predetermined time for example, short inter-frame space (SIFS)
  • SIFS short inter-frame space
  • the STA transitions from the sleep state to the awake state to receive the TIM from the AP and transmits the PS-Poll frame to the AP through contention as in the example of FIG. 10. If the AP does not prepare a data frame during SIFS even after receiving the PS-Poll frame, the AP may transmit an ACK frame to the STA instead of transmitting the data frame. When the data frame is prepared after transmitting the ACK frame, the AP may transmit the data frame to the STA after performing contention. The STA may transmit an ACK frame indicating that the data frame was successfully received to the AP and go to sleep.
  • STAs may transition from a sleep state to an awake state to receive a beacon frame containing a DTIM element from the AP. STAs may know that a multicast / broadcast frame will be transmitted through the received DTIM.
  • the AP may transmit data (ie, multicast / broadcast frame) immediately after the beacon frame including the DTIM without transmitting and receiving the PS-Poll frame.
  • the STAs may receive data while continuously awake after receiving the beacon frame including the DTIM, and may switch back to the sleep state after the data reception is completed.
  • the STAs In the method of operating a power saving mode based on the TIM (or DTIM) protocol described with reference to FIGS. 9 to 12, the STAs have a data frame to be transmitted for themselves through STA identification information included in the TIM element. You can check.
  • the STA identification information may be information related to an association identifier (AID), which is an identifier assigned by the STA at the time of association with the AP.
  • AID association identifier
  • AID is used as a unique identifier for each STA in one BSS.
  • the AID may be assigned to one of values from 1 to 2007.
  • 14 bits may be allocated for an AID in a frame transmitted by an AP and / or STA, and an AID value may be allocated up to 16383, but in 2008, 16383 is set as a reserved value. It is.
  • the TIM element according to the existing definition is not suitable for the application of M2M application, where a large number of (eg, more than 2007) STAs 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 bits have a value of 0, a technique for efficiently compressing the bitmap is required.
  • bitmap compression technique there is a method of defining an offset (or starting point) value by omitting consecutive zeros in front of a bitmap.
  • the compression efficiency is not high. For example, when only frames to be transmitted to only two STAs having AIDs of 10 and 2000 are buffered, the compressed bitmap has a length of 1990 but all have a value of 0 except at both ends. If the number of STAs that can be associated with one AP is small, the inefficiency of bitmap compression is not a big problem, but if 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. 13A illustrates 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 may be used to represent four GIDs.
  • the first two bits (B1 and B2) indicate the GID of the corresponding AID.
  • FIG. 13A illustrates another example of an AID allocated on a group basis.
  • 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 on the bitmap have GID 1.
  • FIG. 13 (b) it is assumed that AIDs of all 1 to N4 are divided into four groups. In this case, AIDs belonging to GID 1 are 1 to N1, and AIDs belonging to this group may be represented by offset 1 and length N1.
  • AIDs belonging to GID 2 may be represented by offset N1 + 1 and length N2-N1 + 1
  • AIDs belonging to GID 3 may be represented by offset N2 + 1 and length N3-N2 +
  • GID AIDs belonging to 4 may be represented by an offset N3 + 1 and a length N4-N3 + 1.
  • channel access may be allowed only to STA (s) corresponding to a specific group during a specific time interval, and channel access may be restricted to other STA (s).
  • a predetermined time interval in which only specific STA (s) are allowed to 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 allowed, 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, so that only the channel access of the STA corresponding to the AID belonging to GID 2 is allowed during the second beacon interval (or second RAW).
  • the third beacon frame includes a TIM element only for AIDs having GID 3, and thus only channel access of the STA corresponding to the AID belonging to GID 3 is allowed during the third beacon interval (or third RAW).
  • the fourth beacon frame again includes a TIM element for only AIDs having GID 1, and thus only 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 beacon intervals is cyclic or periodic, 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 period (eg, a particular RAW). And operate in a manner that does not allow channel access of the remaining STA (s).
  • the group-based AID allocation scheme as described above may also be referred to as a hierarchical structure of the TIM. That is, the entire AID space may be divided into a plurality of blocks, and only channel access of STA (s) (that is, STAs of a specific group) corresponding to a specific block having a non-zero value may be allowed. Accordingly, the TIM can be divided into small blocks / groups so that the STAs can easily maintain the TIM information and manage the blocks / groups according to the class, quality of service (QoS), or purpose of the STA. 13 illustrates a two-level hierarchy, but a hierarchical TIM may be configured in the form of two or more levels.
  • QoS quality of service
  • 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 Indicates a sub-block ID and may be configured in such a way that the remaining bits indicate the STA bit position within the sub-block.
  • FIG. 13 illustrates a MAC frame format of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • a MAC frame format includes a MAC header (MHR), a MAC payload and a MAC footer (MFR).
  • MHR includes the Frame Control field, the Duration / ID field, the Address 1 field, the Address 2 field, the Address 3 field, and the Sequence Control.
  • ) Field includes the Frame Control field, the Duration / ID field, the Address 1 field, the Address 2 field, the Address 3 field, and the Sequence Control.
  • ) Field an Address 4 field, a QoS Control field, and an HT Control field.
  • the frame body field is defined as a MAC payload, and data to be transmitted from a higher layer is located and has a variable size.
  • the frame check sequence (FCS) field is defined as a MAC footer and used for error detection of MAC frames.
  • the first three fields (frame control field, duration / identifier field, address 1 field) and the last field (FCS field) form the minimum frame format and are present in every frame. Other fields may exist only in a specific frame type.
  • each field described above may follow the definition of the IEEE 802.11 system.
  • each field described above corresponds to an example of fields that may be included in a MAC frame, and may be replaced with another field or further fields may be included.
  • FIG. 14 illustrates the HT format of the HT Control field in the MAC frame according to FIG. 13.
  • the HT control field includes a VHT subfield, a link adaptation subfield, a calibration position subfield, a calibration sequence subfield, and channel state information / adjustment (CSI / Steering).
  • CSI / Steering channel state information / adjustment
  • NDP Announcement Null Data Packet Announcement subfield
  • Access Category Constraint AC Constraint
  • Reverse Authorization / Additional PPDU RSG: Reverse Direction Grant / More PPDU
  • RSG Reverse Direction Grant / More PPDU
  • the link adaptation subfield may include a training request (TRQ) subfield, an MCS request or antenna selection indication (MAI) request or antenna selection (ASL) subdication, and an MCS feedback sequence indication (MFSI).
  • TRQ training request
  • MAI MCS request or antenna selection indication
  • ASL antenna selection
  • MCSI MCS feedback sequence indication
  • MCS Feedback and Antenna Selection Command / data (MFB / ASELC) subfields MCS Feedback and Antenna Selection Command / data
  • the TRQ subfield is set to 1 when the responder requests sounding PPDU transmission and is set to 0 when the responder does not request sounding PPDU transmission.
  • the MAI subfield is set to 14 when the MAI subfield is set to 14, this indicates an ASEL indication, and the MFB / ASELC subfield is interpreted as an antenna selection command / data. Otherwise, the MAI subfield indicates an MCS request and the MFB / ASELC subfield is interpreted as MCS feedback.
  • MCS request MCS Request
  • the sounding PPDU refers to a PPDU carrying a training symbol that can be used for channel estimation.
  • Each of the above-described subfields corresponds to an example of subfields that may be included in the HT control field, and may be replaced with another subfield or may further include additional subfields.
  • FIG. 15 illustrates the VHT format of the HT Control field in the MAC frame according to FIG. 13.
  • the HT control field includes a VHT subfield, an MRQ subfield, an MSI subfield, an MCS feedback sequence indication / group ID least significant bit (MFSI / GID-L: LSB of Group ID) subfield, an MFB subfield, Group ID Most Significant Bit (GID-H: MSB of Group ID) subfield, Coding Type subfield, FFC Tx Type: Transmission type of MFB response subfield, spontaneous Unsolicited MFB It may include a subfield, an AC Constraint subfield, and an RDG / More PPDU subfield.
  • the MFB subfield includes a VHT Number of space time streams (N_STS) subfield, an MCS subfield, a bandwidth (BW) subfield, and a signal to noise ratio (SNR) subfield. It may include.
  • Table 1 shows a description of each subfield in the VHT format of the HT control field.
  • Subfield meaning Justice MRQ MCS request Set to 1 when requesting MCS feedback (solicited MFB). Otherwise, set to 0 MSI MRQ sequence identifier If the MRQ subfield is set to 1, then the MSI subfield contains a sequence number in the range of 0 to 6 identifying the particular request. If the MRQ subfield is set to 0, the MSI subfield is reserved MFSI / GID-L MFB sequence identifier / LSB of Group ID If the unsolicited MFB subfield is set to 0, the MFSI / GID-L subfield contains the received value of the MSI contained in the frame indicated by the MFB information.
  • the MFSI / GID-L subfield contains the least significant 3 bits of the group ID of the PPDU represented by the voluntary MFB.
  • MFB VHT N_STS, MCS, BW, SNR feedback MFB subfield contains the recommended MFB.
  • the coding type subfield includes the coding information indicated by the spontaneous MFB (1 for binary convolutional code (BCC) and 0 for low-density parity check (LDPC)). Otherwise, it is reserved FB Tx Type Transmission type of MFB response If the unsolicited MFB subfield is set to 1 and the FB Tx Type subfield is set to 0, the spontaneous MFB is sent using an unbeamformed VHT PPDU or space-time block coding (STBC) VHT PPDU. Represents one of diversity.
  • BCC binary convolutional code
  • LDPC low-density parity check
  • the spontaneous MFB represents a beamformed SU-MIMO (Single User MIMO) VHT PPDU. Otherwise, it is reserved Unsolicited MFB Unsolicited MCS feedback indicator Set to 1 if the MFB is not a response from the MRQ. Set to 0 if MFB is a response from MRQ AC Constraint Set to 0 if the response to the RDG includes a data frame from any traffic identifier (TID), and the response to the RDG is from the same RD initiator.
  • TID traffic identifier
  • RDG / More PPDU subfield 0 if only include frames from the same AC as the last data frame received RDG / More PPDU If the RDG / More PPDU subfield is 0, it indicates that there is no reverse acknowledgment (RDG) when transmitted by the reverse initiator (RD), and the PPDU carrying the MAC frame is transmitted when the reverse responder transmits. Indicates transmission. If the RDG / More PPDU subfield is 1, it indicates that there is a reverse grant (RDG) when transmitted by the reverse (RD) initiator, and other after the PPDU that carries the MAC frame when the responder transmits. Indicates that the PPDU is following
  • Each of the above-described subfields corresponds to an example of subfields that may be included in the HT control field, and may be replaced with another subfield or may further include additional subfields.
  • the MAC sublayer delivers a MAC protocol data unit (MPDU) as a physical service data unit (PSDU) to the physical layer.
  • MPDU MAC protocol data unit
  • PSDU physical service data unit
  • the PLCP entity generates a PLCP protocol data unit (PPDU) by adding a PHY header and a preamble to the received PSDU.
  • PPDU PLCP protocol data unit
  • FIG. 16 illustrates a PPDU frame format of an IEEE 802.11n system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 16A illustrates a PPDU frame according to a non-HT format, a HT mixed format, and a HT-Greenfield format.
  • Non-HT format represents a frame format for a legacy legacy system (IEEE 802.11 a / g) STA.
  • Non-HT format PPDUs include Legacy-Short Training field (L-STF), Legacy-Long Training field (L-LTF), Legacy-Signal (L-SIG). Contains a legacy format preamble that consists of fields.
  • the HT mixed format indicates a frame format for an IEEE 802.11n STA while allowing communication of an existing legacy system STA.
  • HT mixed format PPDUs include legacy format preambles consisting of L-STF, L-LTF, and L-SIG, HT-Short Training field (HT-STF), HT-Long Training field (HT-LTF: HT-format preamble including HT-Long Training field) and HT-Signal (HT-SIG) field. Since L-STF, L-LTF, and L-SIG mean legacy fields for backward compatibility, they are identical to the non-HT format from L-STF to L-SIG, and STA is followed by the HT-SIG field. The STA may know that the mixed format PPDU is used.
  • the HT-Greenfield format represents a frame format for IEEE 802.11n STA in a format incompatible with existing legacy systems.
  • the HT-Greenfield Format PPDU includes a greenfield preamble consisting of HT-GF-STF (HT-Greefield-STF), HT-LTF1, HT-SIG and one or more HT-LTFs. .
  • the Data field includes a SERVICE field, a PSDU, a tail bit, and a pad bit. All bits of the data field are scrambled.
  • 16B illustrates a service field included in a data field.
  • the service field has 16 bits. Each bit is assigned from 0 to 15, and transmitted sequentially from bit 0. Bits 0 to 6 are set to 0 and used to synchronize the descrambler in the receiver.
  • FIG. 17 illustrates a VHT PPDU frame format of an IEEE 802.11ac system to which the present invention can be applied.
  • a VHT format PPDU includes a legacy format preamble consisting of L-STF, L-LTF, and L-SIG, and a VHT consisting of VHT-SIG-A, HT-STF, and HT-LTF before a data field. It includes a format preamble. Since L-STF, L-LTF, and L-SIG mean legacy fields for backward compatibility, they are identical to the non-HT format from L-STF to L-SIG, and the STA is followed by the VHT-SIG field. It can be seen that it is a VHT format PPDU.
  • the L-STF is a field for frame detection, auto gain control (AGC), diversity detection, coarse frequency / time synchronization, and the like.
  • L-LTF is a field for fine frequency / time synchronization and channel estimation.
  • L-SIG is a field for transmitting legacy control information.
  • VHT-SIG-A is a VHT field for transmitting common control information of VHT STAs.
  • VHT-STF is a field for AGC, beamformed stream for MIMO.
  • VHT-LTFs are fields for channel estimation and beamformed streams for MIMO.
  • VHT-SIG-B is a field for transmitting control information specific to each STA. The structures of VHT-SIG-A and VHT-SIG-B are illustrated in FIGS. 18A and 18B, respectively.
  • 19 shows an example of a PPDU format in 11ax.
  • HE-SIG1 is followed by L-Parts (L-STF, L-LTF, L-SIG), and is duplication in 20MHz units like L-Part.
  • HE-SIG1 includes common information (BW, GI length, BSS index, CRC, Tail, etc.).
  • user allocation information eg, STA's ID (eg, PAID or GID), allocated resource information, Nsts, etc.
  • HE-SIG2 is transmitted per OFDMA allocation.
  • HE-SIG2 is distinguished by STA through SDM.
  • HE-SIG2 includes additional user allocation information (eg, MCS, Coding, STBC, TXBF, etc.).
  • the HE-SIG2 is transmitted immediately after the HE-SIG1 over the full band through the information (numerology) of the HE-SIG 1.
  • HE-SIG2 includes user allocation information (eg, STA AID, resource allocation information (eg, allocation size), MCS, Nsts, Coding, STBC, TXBF).
  • the AP transmits a TIM beacon frame, which may include information (eg, resource allocation, start offset transmission time point, etc.) necessary for STAs to perform MU transmission to receive a trigger frame.
  • the STA receiving the trigger frame from the AP may perform MU transmission after a predetermined time (eg, SIFS).
  • the AP may transmit DL MU data or ACK to the MU STA after SIFS.
  • STAs receiving the TIM from the AP may acquire transmission information of the trigger frame, receive the corresponding trigger frame, and transmit a UL MU QoS Null frame.
  • the AP that receives this may transmit DL data after SIFS.
  • the transmission information of the trigger frame may inform the start offset of the trigger frame to be received by each STA in the TIM (method 1), or may inform the start offset for another STA in each trigger frame (method 2).
  • start offset information for each of the plurality of trigger frames may be transmitted in the TIM beacon frame.
  • the AP determines the UL status of the STA and instructs the STA to switch the access method, and the STA switches the access method according to a specific situation.
  • the AP can accurately determine the UL performance of the STA, the AP determines the situation of the STA's UL and informs the STA whether or not to perform the EDCA, thereby improving the performance of the system or the probability of transmission failure of the STA. Can be reduced.
  • the AP may receive an uplink signal including predetermined information from the STA and determine whether to transmit information related to EDCA interruption to the STA based on one or more of the predetermined information or the uplink signal. If it is determined to transmit information related to EDCA termination to the STA, information related to EDCA termination may be transmitted to the STA.
  • the predetermined information or uplink signal used to determine whether to transmit information related to EDCA interruption to the STA includes the MCS level and / or RSSI (or SNR, SINR value, etc.) of the UL signal of the STA, the MCS of the DL signal for the STA A level and / or feedback value, information on a UL transmission related delay, a UL retry count value, a more data field, a channel load report value, a data discard report value, a retry count value, or an indicator may correspond. This will be described in detail below.
  • the AP may transmit information related to EDCA interruption. That is, when the MCS level of the STA is below the threshold MCS level and / or the RSSI of the UL signal of the STA is below a specific threshold value, the AP may inform the STA of such a situation or indicate that the EDCA is stopped. Upon receiving such information from the AP, the STA may either stop the current MCS level or lower the MCS level, or ii stop the EDCA method if the current MCS level is below a certain threshold MCS level, or iii regardless of the current MCS level. You can abort and perform UL access via random access or scheduled access.
  • the AP may inform the STA of such a situation. .
  • the STA Upon receiving such information from the AP, the STA lowers the current MCS level 1 by one step to transmit the UL signal to the EDCA at the MCS level 0, or stops the EDCA method when the STA's current MCS level is below an arbitrary MCS threshold level.
  • UL access may be performed through random access or scheduled access.
  • the MCS level and / or feedback value of the DL signal for the STA may be used.
  • the AP informs the STA when the MCS level of the DL signal for the STA is less than or equal to the threshold MCS level and / or if the SNR and / or SINR value is less than or equal to a specific threshold SNR and / or SINR value among information fed back by the STA. Or stop the EDCA. Upon receiving such information from the AP, the STA may stop the EDCA method and perform UL access through random access or scheduled access.
  • the AP may inform the STA of such a situation. .
  • the STA may stop the EDCA method and perform UL access through random access or scheduled access.
  • the predetermined information is the number of uplink transmission attempts of the STA, and when the number of uplink transmission attempts is greater than or equal to a preset threshold, the AP may transmit information related to EDCA interruption. That is, when the STA transmits an UL signal, the STA may feed back information on a UL transmission-related delay or a UL retry count value, and the AP may indicate that the EDCA of the STA is stopped using such information. For example, if a STA fails to transmit more than a random number of times while accessing the EDCA, it transmits a UL signal to the AP through random access or scheduled access. For such a STA, the AP stops the EDCA of the STA and random access or scheduled access. The access may be indicated to transmit the UL signal. At this time, the arbitrary number of related information may be transmitted by the AP using a beacon or a probe response frame.
  • the AP may adjust the data transmission delay of the STA by transmitting a trigger frame for random access or scheduled access. This can be applied not only to low power STA but also to control the time that STA can occupy channel through scheduling in dense environment. To this end, the AP may use information of a more data field transmitted from the STA, a channel load report value, a data discard report, a retry count value, or indicator information.
  • the STA transmits the reserved bit or the UL signal of the SIG-B of the frame that it transmits, but does not receive the ACK / BA from the AP, in the Signature or reserved bit of the newly defined field or delimiter, the MAC frame.
  • This can be informed to the AP using a reserved bit (eg, a reserved bit in the HE Control field).
  • the frame may be informed through a BSR frame, data, ACK / BA frame and the like.
  • the predetermined information is a more data field, and when the STA does not receive an uplink signal within a preset threshold after receiving the more data field set to 1, the STA may transmit information related to EDCA interruption.
  • the AP receives a UL frame in which the information of the more data field transmitted from the STA is set to '1' (ie, there is a buffer for UL transmission in the queue of the STA), but the AP receives the UL frame transmitted from the STA. If the transmission delay is greater than a certain threshold value before receiving it again, the AP may cause the STA to stop EDCA access and transmit a trigger frame for random access or scheduled access to trigger UL MU transmission.
  • a threshold value of each transmission delay may be predefined according to the access category of the UL frame, or the AP may inform the STA of such information using a beacon frame or a probe response frame.
  • the STA may use information included in the TSPEC in the ADDTA Request Action frame transmitted to the AP. For example, using the minimum / maximum Service Interval, Delay Bound, etc. transmitted from TSPEC, or the threshold value of each transmission delay according to a predefined access category, the AP transmits considering the access category of data transmitted by the STA.
  • the STA transmits a trigger frame (eg, a trigger frame for a buffer status report (BSR), a UL MU data frame, etc.) for transmitting an UL frame through scheduled access.
  • a trigger frame eg, a trigger frame for a buffer status report (BSR), a UL MU data frame, etc.
  • the AP transmits AC_VI data in which the information of the more data field transmitted from the STA is set to '1'. If a frame is received but the AC_VI data frame is received from the STA after 3 m exceeding the required max delay, the AP transmits a trigger frame for UL frame transmission for the UL data transmission of the STA or the AP for scheduled access.
  • the more data field is not '1', it may be similarly applied according to the access category and service interval of UL data transmitted by the STA.
  • the STA may inform the AP that there is insufficient data due to insufficient resources.
  • the meaning that the resource is insufficient may include all cases in which the data cannot be transmitted until the lifetime of the data to be transmitted by the STA is exceeded or when retransmission is performed to the short / long RetryLimit value.
  • the STA may discard the data, report this information to the AP, and the received AP causes the STA to stop EDCA access and trigger a trigger frame for random access or scheduled access for UL transmission of a specific STA.
  • the AP may transmit a trigger frame for transmitting a BSR frame for scheduling an STA. For example, if the STA cannot transmit data until the lifetime of the data that the STA wants to transmit is exceeded, the STA reports to the AP that the data was discarded because the lifetime of the data that the STA intends to transmit has been exceeded through random access. Can be.
  • the AP Upon receiving such information from the STA, the AP causes the STA to stop EDCA access, transmit a trigger frame for random access or scheduled access for UL transmission of a specific STA, or a BSR for scheduling the STA by the AP for scheduled access. Trigger frame for frame transmission can be transmitted.
  • the retry indicator information may be included in the uplink signal when the STA has not received the DL ACK / BA more than a predetermined number of times after the uplink transmission. That is, the Retry Count value or indicator can be used.
  • the STA may transmit retry indicator information to the AP through random access or scheduled access. .
  • the AP may transmit information about any number of times using a beacon or a probe response frame.
  • retry count information may be transmitted to the AP when UL transmission is performed but DL ACK / BA is not received. At this time, it may be limited to the retry indicator or retry count value using the EDCA.
  • the AP stops the EDCA access to the STA and transmits a trigger frame for random access or scheduled access for UL transmission of a specific STA, or a trigger for transmitting a BSR frame for scheduling the STA by the AP for scheduled access. Frame can be sent.
  • the STA may transmit a retry indicator to the AP through random access or scheduled access.
  • the AP causes the STA to stop EDCA access, transmit a trigger frame for random access or scheduled access for UL transmission of a specific STA, or a BSR for scheduling the STA by the AP for scheduled access. Trigger frame for frame transmission can be transmitted.
  • the AP When the channel load report value is equal to or greater than a certain threshold value of a specific STA using the channel load report value transmitted by the STA, that is, when the channel is busy at a certain rate, the AP causes the STA to stop EDCA access and the specific STA.
  • trigger frames for random access or scheduled access may be transmitted.
  • a specific threshold value is greater than or equal to a specific STA
  • a specific STA may be newly defined to notify the AP, and the AP receiving such information from the STA transmits a trigger frame for scheduled access for UL transmission of the specific STA or scheduled access.
  • the AP may transmit a trigger frame for transmitting a BSR frame for scheduling an STA.
  • the specific threshold value may be transmitted by the AP using a beacon or a probe response frame. For example, if the value of the channel load report measured by the STA (ratio of busy time during a specific time) is above a certain threshold value, the STA notifies the AP of such a situation and the received AP transmits UL data of the STA. In order to transmit a trigger frame for UL frame transmission, or for scheduled access, the AP may transmit a trigger frame for BSR frame transmission for scheduling an STA.
  • the AP When the AP (re) transmits the DL signal for the STA and does not properly receive the ACK / BA reception transmitted from the STA, the AP may indicate to the STA to stop the EDCA. In this case, this may be indicated only when the MCS level of DL data transmitted by the AP for the STA is less than a certain MCS level.
  • the STA that has received this may suspend the EDCA method and perform UL access through random access or scheduled access. For example, if a situation in which the AP does not properly receive an ACK / BA of DL data transmitted for the STA from the STA is repeated three or more times, the AP may indicate to the STA to stop the EDCA. Upon receiving this, the STA may perform UL access by stopping EDCA and switching to a random access or a scheduled access method.
  • the STA may i) lower the MCS level to the current MCS level or ii) the current MCS. If the level is below any threshold MCS level, stop the EDCA and switch to the random access or scheduled access method, or iii) stop the EDCA and switch to the random or scheduled access method to perform UL access regardless of the current MCS level. Can be.
  • the STA may either i) lower the MCS level to the current MCS level, or ii) suspend EDCA and switch to a random or scheduled access method if the current MCS level is below a certain threshold MCS level, or iii). Regardless of the current MCS level, UL access can be performed by stopping EDCA and switching to random access or scheduled access methods.
  • the threshold MCS level or random number information of the STA may be transmitted to the STA when the AP and the STA establish STA capacity-related settings such as low-power capacity when the AP and the STA associate.
  • the STA may inform the AP of the number of times that the ACK / BA has not been received or received from the AP (more than a random number). For example, if the MCS level for the UL signal transmission of the STA is 1 (when the threshold MCS level is 3) and the STA (re) transmits the signal to the AP and correctly receives the ACK / BA reception transmitted from the AP. If the failing situation is repeated three or more times, the STA may i) lower the current MCS level 1 to MCS level 0 or ii) stop the EDCA regardless of the current MCS level and perform UL access through random access. At this time, the STA may inform the AP that the UL signal is transmitted to the EDCA through the UL signal, but has not received the ACK / BA from the AP (more than a random number).
  • the STA may: i) convert the MCS level for the current UL transmission to the MCS level. Lower or ii) stop the EDCA if the MCS level for the current UL transmission is below any threshold MCS level and switch to the random access method or the scheduled access method, or iii) disable the EDCA regardless of the MCS level for the current UL transmission. You can abort, switch to random access method or scheduled access method, or perform UL access.
  • the threshold MCS level or threshold SNR and / or threshold SINR level of the STA is transmitted to the STA when the AP and the STA establish STA capacity-related settings such as low-power capacity when the AP and the STA associate. I can do it.
  • the STA may transmit the UL signal to the EDCA through the UL signal, but may inform the AP of the number of times that the ACK / BA has not been received or received no more than a random number from the AP.
  • the STA 1 sets the MCS level for the current UL signal transmission.
  • UL access may be performed by one step lower or ii) discontinuing EDCA and switching to a random access method or a scheduled access method regardless of the MCS level of the current UL signal.
  • the STA may inform the AP that the UL signal is transmitted to the EDCA through the UL signal, but has not received the ACK / BA from the AP.
  • the aforementioned threshold RSSI (or MCS level, SINR, SNR, etc.), the random number, etc., when the AP and the STA associate with each other when the AP and the STA set the STA capacity such as low-power capacity, etc. Or beacon frame or probe response frame.
  • the short / long RetryLimit value transmitted by the AP may be reused.
  • information corresponding to these conditions may be additionally transmitted in the random access trigger frame to limit whether the STA transmits random access.
  • the AP may inform the STA of such a situation or indicate that the STA may perform access when the MCS level of the STA is equal to or greater than the threshold MCS level and / or the RSSI of the UL signal of the STA is equal to or greater than a specific threshold.
  • the RSSI of the UL signal of the STA may include only the received signal strength of the resource transmitted by the STA.
  • a method for measuring only received signal strength in a resource transmitted by an STA may be applied.
  • the STA may i) increase the current MCS level by MCS level, or ii) perform the EDCA method when the current MCS level is above a certain threshold MCS level, or iii) correlate with the current MCS level.
  • UL access can be performed without the EDCA method.
  • the threshold MCS level of the STA may be transmitted by the AP to the STA when the AP and the STA establish STA capacity-related settings such as low-power capacity when the AP and the STA associate.
  • the AP may inform the STA of such a situation. .
  • the STA Upon receiving such information from the AP, the STA transmits a UL signal to the MCS level 10 by elevating the current MCS level of 9 to one level or performs UL access using the EDCA method when the STA's current MCS level is greater than an arbitrary MCS threshold level. can do.
  • the AP may perform such a situation. It can either inform you or indicate that you can perform access with EDCA.
  • the STA receiving the information from the AP may perform UL access by the EDCA method.
  • the AP sends an STA to the STA. You can tell me about this situation.
  • the STA receiving such information from the AP may perform UL access by the EDCA method.
  • the AP may inform the STA of such a situation or may indicate that access may be performed by the EDCA.
  • the STA is notified of such a situation or access to the EDCA only when the MCS level of the STA is higher than an arbitrary MCS level and / or a condition that the RSSI of the UL signal of the STA is higher than a specific threshold value. It can indicate that it can be done.
  • the STA can either i) increase the current MCS level to MCS level, or ii) access the EDCA if the current MCS level is above a certain threshold MCS level, or iii) access the EDCA regardless of the current MCS level. Can be performed.
  • the MCS level of the UL signal of the STA received by the AP is 9, the RSSI of the UL signal of the STA is greater than or equal to a predetermined threshold value (for example, -60 dbm), and the specific STA is transmitted using random access.
  • the AP informs the STA in such a situation. It can either inform you or indicate that you can perform access with the EDCA.
  • the received STA may perform UL access by increasing the current MCS level of 9 to 10 or switching from random access to EDCA.
  • the AP is a reserved bit of the SIG-B or a Signature or reserved bit of a newly defined field or delimiter to indicate an access method of the STA, and a reserved bit in the MAC frame (eg, in the HE Control field).
  • the STA may be notified of the situation or may be instructed to switch to EDCA in random access.
  • the aforementioned threshold RSSI or MCS level, SINR, SNR, etc.
  • the random number, etc. when the AP and the STA associate with each other when the AP and the STA set the STA capacity such as low-power capacity, etc.
  • beacon frame or probe response frame may be additionally transmitted in the random access trigger frame to limit whether the STA transmits random access.
  • the AP may indicate that the STA can access the EDCA method for each STA by transmitting an EDCA parameter to the STA.
  • an STA that has been assigned a very large value from the AP to an EDCA parameter and has almost never occupied the channel through the EDCA has an increased probability of occupying the channel by updating the EDCA parameter with an EDCA parameter transmitted by the AP.
  • UL transmission may be performed through channel occupation.
  • a specific field may be newly defined in the frame or MAC frame in which the AP instructs to change the EDCA parameter for each STA.
  • the EDCA parameter may be transmitted when the beacon or probe response frame is applied to a specific condition. At this time, the specific condition may be the trigger condition mentioned in the present patent.
  • the AP may allocate a resource having a wider bandwidth for the STA.
  • the STA may have a situation where the MCS level for UL transmission of the STA is greater than or equal to the threshold MCS level and / or the STA (re) transmits a data / control / management frame to the AP and properly receives the ACK / BA reception transmitted from the AP. If repeated more than a number of times, the STA may i) increase the MCS level to the current MCS level, or ii) perform access to the EDCA if the current MCS level is above a certain threshold MCS level, or iii) regardless of the current MCS level. UL access may be performed with EDCA. In this case, the threshold MCS level or random number information of the STA may be transmitted to the STA when the AP and the STA establish STA capacity-related settings such as low-power capacity when the AP and the STA associate.
  • the STA can inform the AP of such a situation, and it can be seen that the AP can allocate wide bandwidth in consideration of this when allocating resources to the UL MU for a specific UE. For example, if the MCS level for UL signal transmission of the STA is 9 (when the threshold MCS level is 8) and the STA transmits a signal to the AP and receives the ACK / BA reception transmitted from the AP 3 If repeated more than one time, the STA may i) increase the current MCS level 9 to MCS level 10 or ii) perform UL access using the EDCA method regardless of the current MCS level.
  • the STA indicates that the MCS level of the DL signal transmitted by the AP is greater than or equal to the threshold MCS level. If the level is above and / or the SNR (or SINR, etc.) is above the threshold SNR (threshold SINR), then the STA may: i) specify the MCS level for the current UL transmission is above a certain threshold MCS level and / or the RSSI value is specified.
  • the UL signal may be transmitted by performing access to EDCA regardless of the MCS level RSSI for the current UL transmission.
  • the threshold MCS level or threshold SNR and / or threshold SNR level of the STA at this time is transmitted to the STA when the AP and the STA establish STA capacity-related settings such as low-power capacity when the AP and the STA associate. I can do it.
  • the STA is a reserved bit of the SIG-B or a Signature or reserved bit of a newly defined field or delimiter to inform the access method of the STA, a reserved bit (for example, a reserved bit in the HE Control field), and the like. To inform the AP.
  • the STA i) Raising the MCS level for current UL signal transmission by one step or ii) UL access may be performed by the EDCA method regardless of the MCS level of the current UL signal.
  • the aforementioned threshold RSSI (or MCS level, SINR, SNR, etc.), the random number, etc., when the AP and the STA associate with each other when the AP and the STA set the STA capacity such as low-power capacity, etc. Or beacon frame or probe response frame.
  • information corresponding to these conditions may be additionally transmitted in the random access trigger frame to limit whether the STA transmits random access.
  • the AP is a reserved bit of the SIG-B or a Signature or reserved bit of a newly defined field or delimiter to indicate an access method of the STA, and a reserved bit in the MAC frame (eg, in the HE Control field).
  • a reserved bit) or a beacon frame or probe response frame may be used to inform the STA of a situation or may instruct the STA to stop EDCA and switch to a random access or scheduled access method.
  • the AP may adjust an EDCA parameter for each STA, and at this time, may set a very large value as a Cmin value for the EDCA of the STA.
  • the EDCA parameter may be transmitted when the beacon or probe response frame is applied to a specific condition. At this time, the specific condition may be the trigger condition mentioned in the present patent. This may allow the AP to obtain little opportunity for the STA to access the EDCA.
  • the aforementioned threshold RSSI (or MCS level, SINR, SNR, etc.), the random number, etc., when the AP and the STA associate with each other when the AP and the STA set the STA capacity such as low-power capacity, etc. Or beacon frame or probe response frame.
  • information corresponding to these conditions may be additionally transmitted in the random access trigger frame to limit whether the STA transmits random access.
  • the AP may allocate a resource having a narrower bandwidth for the STA.
  • the AP needs to restrict the access of STAs that continuously try to access because the quality of the link is not good, especially when the specific STA extends coverage. This is because continuous access of STAs not only increases the probability of collision but also increases the possibility of occupying the channel for a long time for transmission.
  • the AP may restrict access of the STA for load balance. In this case, the AP may restrict the STA not to perform both EDCA and random access under certain conditions.
  • the AP may instruct the STA not to perform random access with the EDCA according to a specific situation.
  • the STA may disconnect from the AP and perform scanning to find another AP.
  • specific bits may be added to the SIG or may be indicated in the MAC header.
  • a frame indicating an STA status may be newly defined which may instruct the STA not to perform random access with the EDCA.
  • the AP may instruct the STA not to perform random access with the EDCA.
  • the STA which has received this, may perform scanning to find another AP without performing random access with the EDCA.
  • the STA may decide not to perform EDCA or random access according to the situation.
  • the AP may use the RSSI (or SINR, SNR, etc.) threshold value or the MCS threshold level, the transmission delay threshold value, and the failure count threshold value to restrict the STA from performing UL transmission to the AP using EDCA or random access. (Or data discard counts) may be transmitted through a trigger frame or a beacon or probe response frame.
  • the STA may perform scanning to find another AP without performing random access with the EDCA.
  • the STA may randomly access the EDCA with the AP. Do not perform. At this time, the STA may perform scanning to find another AP.
  • the STA may perform scanning to find another AP without performing random access with the EDCA.
  • the STA may perform scanning to find another AP without performing random access with the EDCA.
  • the STA may perform scanning to find another AP without performing random access with the EDCA. Can be.
  • an STA when an STA transmits a UL transmission failure count (or data discard count) exceeds a transmission failure count threshold value (or data discard count threshold value) informed by the AP, the STA may randomize the EDCA to such AP. Scanning can be performed to find another AP without performing access.
  • FIG. 23 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless device according to an embodiment of the present invention.
  • the AP 10 may include a processor 11, a memory 12, and a transceiver 13.
  • the STA 20 may include a processor 21, a memory 22, and a transceiver 23.
  • the transceivers 13 and 23 may transmit / receive wireless signals and, for example, may implement a physical layer in accordance with the IEEE 802 system.
  • the processors 11 and 21 may be connected to the transceivers 13 and 21 to implement a physical layer and / or a MAC layer according to the IEEE 802 system. Processors 11 and 21 may be configured to perform operations according to the various embodiments of the present invention described above.
  • modules for implementing the operations of the AP and the STA according to various embodiments of the present invention described above may be stored in the memory 12 and 22 and executed by the processors 11 and 21.
  • the memories 12 and 22 may be included inside the processors 11 and 21 or may be installed outside the processors 11 and 21 and connected to the processors 11 and 21 by known means.
  • Embodiments of the present invention described above may be implemented through various means.
  • embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • a method according to embodiments of the present invention may include one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), and Programmable Logic Devices (PLDs). It may be implemented by field programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs Application Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable Logic Devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • the method according to the embodiments of the present invention may be implemented in the form of a module, a procedure, or a function that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in a memory unit and driven by a processor.
  • the memory unit may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

Abstract

본 발명의 일 실시예는, 무선통신시스템에서 AP(Access Point)가 프레임을 송수신하는 방법에 있어서, STA로부터 소정 정보를 포함하는 상향링크 신호를 수신하는 단계; 상기 소정 정보 또는 상향링크 신호 중 하나 이상에 기초하여, EDCA 중단에 관련된 정보를 상기 STA로 전송할지 결정하는 단계; 및 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 상기 STA로 전송하기로 결정한 경우, 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 상기 STA로 전송하는 단계를 포함하는, 프레임 송수신 방법이다.

Description

무선랜 시스템에서 액세스 방법 선택에 관련된 프레임 송수신 방법 및 장치
이하의 설명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 액세스 방법의 선택/결정에 관련된 프레임 송수신 방법 및 장치에 대한 것이다.
최근 정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 무선랜(WLAN)은 무선 주파수 기술을 바탕으로 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant; PDA), 랩탑 컴퓨터, 휴대용 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player; PMP)등과 같은 휴대용 단말기를 이용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 액세스할 수 있도록 하는 기술이다.
무선랜에서 취약점으로 지적되어온 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 최근의 기술 표준에서는 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고, 무선 네트워크의 운영 거리를 확장한 시스템이 도입되었다. 예를 들어, IEEE 802.11n에서는 데이터 처리 속도가 최대 540Mbps 이상인 고처리율(High Throughput; HT)을 지원하며, 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs) 기술의 적용이 도입되었다.
차세대 통신 기술로서 M2M(Machine-to-Machine) 통신 기술이 논의되고 있다. IEEE 802.11 WLAN 시스템에서도 M2M 통신을 지원하기 위한 기술 표준이 IEEE 802.11ah로서 개발되고 있다. M2M 통신에서는 매우 많은 기기가 존재하는 환경에서 가끔씩 적은 양의 데이터를 저속으로 통신하는 시나리오를 고려할 수 있다.
무선랜 시스템에서의 통신은 모든 기기 간에 공유되는 매체(medium)에서 수행된다. M2M 통신과 같이 기기의 개수가 증가하는 경우, 불필요한 전력 소모 및 간섭 발생을 저감하기 위해서, 채널 액세스 메커니즘을 보다 효율적으로 개선할 필요가 있다.
본 발명에서는 EDCA와 랜덤 액세스 선택에 관련된 프레임 송수신 방법을 기술적 과제로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예는, 무선통신시스템에서 AP(Access Point)가 프레임을 송수신하는 방법에 있어서, STA로부터 소정 정보를 포함하는 상향링크 신호를 수신하는 단계; 상기 소정 정보 또는 상향링크 신호 중 하나 이상에 기초하여, EDCA 중단에 관련된 정보를 상기 STA로 전송할지 결정하는 단계; 및 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 상기 STA로 전송하기로 결정한 경우, 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 상기 STA로 전송하는 단계를 포함하는, 프레임 송수신 방법이다.
본 발명의 일 실시예는, 무선 통신 시스템에서 AP(Access Point) 장치에 있어서, 송수신 장치; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, STA로부터 소정 정보를 포함하는 상향링크 신호를 수신하고, 상기 소정 정보 또는 상향링크 신호 중 하나 이상에 기초하여, EDCA 중단에 관련된 정보를 상기 STA로 전송할지 결정하되, 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 상기 STA로 전송하기로 결정한 경우, 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 상기 STA로 전송하는, AP 장치이다.
상기 상향링크 신호의 MCS 레벨 또는 RSSI 중 하나가 미리 설정된 임계값 이하인 경우, 상기 AP는 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 전송할 수 있다.
상기 소정 정보는 상기 STA의 상향링크 전송 시도 횟수이며, 상기 상향링크 전송 시도 횟수가 미리 설정된 임계값 이상인 경우 상기 AP는 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 전송할 수 있다.
상기 소정 정보는 more data field 이며, 상기 STA는 1로 설정된 more data field를 수신한 후 미리 설정된 임계값 이내에 상향링크 신호를 수신하지 못한 경우, 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 전송할 수 있다.
상기 정보가 상기 STA이 discard한 데이터가 있음을 알리는 정보인 경우, 상기 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 전송할 수 있다.
상기 소정 정보가 retry indicator 정보인 경우, 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 전송할 수 있다.
상기 retry indicator 정보는, 상기 STA이 상향링크 전송 후 DL ACK/BA을 미리 설정된 횟수 이상 수신하지 못한 경우 상기 상향링크 신호에 포함되는 것일 수 있다.
본 발명에 따르면 커버리지 확장 등의 경우 효율적인 액세스 방법을 결정할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 또 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 무선랜 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 무선랜 시스템에서의 링크 셋업 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 백오프 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명을 위한 도면이다.
도 8은 RTS와 CTS를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 전력 관리 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 12는 TIM을 수신한 STA의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 13 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 MAC 프레임 포맷을 예시한다.
도 14는 MAC 프레임에서 HT Control 필드의 HT 포맷을 예시한다.
도 15는 MAC 프레임에서 HT Control 필드의 VHT 포맷을 예시한다.
도 16은 IEEE 802.11n 시스템의 PPDU프레임 포맷을 예시한다.
도 17 내지 도 18은 IEEE 802.11ac 시스템의 VHT PPDU 프레임 포맷을 예시한다.
도 19에는 11ax에서 PPDU 포맷의 예가 도시되어 있다.
도 20에는 11ax MU PS Poll의 예가 도시되어 있다.
도 21에는 UL MU U-APSD 동작이 예시되어 있다.
도 22에는 복수의 트리거 프레임이 전송되는 경우의 예가 도시되어 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시된다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
본 발명의 실시예들은 무선 액세스 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
이하의 기술은 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선 액세스 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. 명확성을 위하여 이하에서는 IEEE 802.11 시스템을 위주로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
WLAN 시스템의 구조
도 1 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
IEEE 802.11 구조는 복수개의 구성요소들로 구성될 수 있고, 이들의 상호작용에 의해 상위계층에 대해 트랜스패런트한 STA 이동성을 지원하는 WLAN이 제공될 수 있다. 기본 서비스 세트(Basic Service Set; BSS)는 IEEE 802.11 LAN에서의 기본적인 구성 블록에 해당할 수 있다. 도 1 에서는 2 개의 BSS(BSS1 및 BSS2)가 존재하고 각각의 BSS의 멤버로서 2 개의 STA이 포함되는 것(STA1 및 STA2 는 BSS1에 포함되고, STA3 및 STA4는 BSS2에 포함됨)을 예시적으로 도시한다. 도 1 에서 BSS를 나타내는 타원은 해당 BSS에 포함된 STA들이 통신을 유지하는 커버리지 영역을 나타내는 것으로도 이해될 수 있다. 이 영역을 BSA(Basic Service Area)라고 칭할 수 있다. STA이 BSA 밖으로 이동하게 되면 해당 BSA 내의 다른 STA들과 직접적으로 통신할 수 없게 된다.
IEEE 802.11 LAN에서 가장 기본적인 타입의 BSS는 독립적인 BSS(Independent BSS; IBSS)이다. 예를 들어, IBSS는 2 개의 STA만으로 구성된 최소의 형태를 가질 수 있다. 또한, 가장 단순한 형태이고 다른 구성요소들이 생략되어 있는 도 1 의 BSS(BSS1 또는 BSS2)가 IBSS의 대표적인 예시에 해당할 수 있다. 이러한 구성은 STA들이 직접 통신할 수 있는 경우에 가능하다. 또한, 이러한 형태의 LAN은 미리 계획되어서 구성되는 것이 아니라 LAN이 필요한 경우에 구성될 수 있으며, 이를 애드-혹(ad-hoc) 네트워크라고 칭할 수도 있다.
STA의 켜지거나 꺼짐, STA이 BSS 영역에 들어오거나 나감 등에 의해서, BSS에서의 STA의 멤버십이 동적으로 변경될 수 있다. BSS의 멤버가 되기 위해서는, STA은 동기화 과정을 이용하여 BSS에 조인할 수 있다. BSS 기반구조의 모든 서비스에 액세스하기 위해서는, STA은 BSS에 연관(associated)되어야 한다. 이러한 연관(association)은 동적으로 설정될 수 있고, 분배시스템서비스(Distribution System Service; DSS)의 이용을 포함할 수 있다.
도 2 는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 2 에서는 도 1 의 구조에서 분배시스템(Distribution System; DS), 분배시스템매체(Distribution System Medium; DSM), 액세스 포인트(Access Point; AP) 등의 구성요소가 추가된 형태이다.
LAN에서 직접적인 스테이션-대-스테이션의 거리는 PHY 성능에 의해서 제한될 수 있다. 어떠한 경우에는 이러한 거리의 한계가 충분할 수도 있지만, 경우에 따라서는 보다 먼 거리의 스테이션 간의 통신이 필요할 수도 있다. 확장된 커버리지를 지원하기 위해서 분배시스템(DS)이 구성될 수 있다.
DS는 BSS들이 상호연결되는 구조를 의미한다. 구체적으로, 도 1 과 같이 BSS가 독립적으로 존재하는 대신에, 복수개의 BSS들로 구성된 네트워크의 확장된 형태의 구성요소로서 BSS가 존재할 수도 있다.
DS는 논리적인 개념이며 분배시스템매체(DSM)의 특성에 의해서 특정될 수 있다. 이와 관련하여, IEEE 802.11 표준에서는 무선 매체(Wireless Medium; WM)와 분배시스템매체(DSM)을 논리적으로 구분하고 있다. 각각의 논리적 매체는 상이한 목적을 위해서 사용되며, 상이한 구성요소에 의해서 사용된다. IEEE 802.11 표준의 정의에서는 이러한 매체들이 동일한 것으로 제한하지도 않고 상이한 것으로 제한하지도 않는다. 이와 같이 복수개의 매체들이 논리적으로 상이하다는 점에서, IEEE 802.11 LAN 구조(DS 구조 또는 다른 네트워크 구조)의 유연성이 설명될 수 있다. 즉, IEEE 802.11 LAN 구조는 다양하게 구현될 수 있으며, 각각의 구현예의 물리적인 특성에 의해서 독립적으로 해당 LAN 구조가 특정될 수 있다.
DS는 복수개의 BSS들의 끊김 없는(seamless) 통합을 제공하고 목적지로의 어드레스를 다루는 데에 필요한 논리적 서비스들을 제공함으로써 이동 기기를 지원할 수 있다.
AP 는, 연관된 STA들에 대해서 WM을 통해서 DS 로의 액세스를 가능하게 하고 STA 기능성을 가지는 개체를 의미한다. AP를 통해서 BSS 및 DS 간의 데이터 이동이 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 2 에서 도시하는 STA2 및 STA3 은 STA의 기능성을 가지면서, 연관된 STA들(STA1 및 STA4)가 DS로 액세스하도록 하는 기능을 제공한다. 또한, 모든 AP는 기본적으로 STA에 해당하므로, 모든 AP는 어드레스 가능한 개체이다. WM 상에서의 통신을 위해 AP 에 의해서 사용되는 어드레스와 DSM 상에서의 통신을 위해 AP 에 의해서 사용되는 어드레스는 반드시 동일할 필요는 없다.
AP에 연관된 STA들 중의 하나로부터 그 AP의 STA 어드레스로 전송되는 데이터는, 항상 비제어 포트(uncontrolled port)에서 수신되고 IEEE 802.1X 포트 액세스 개체에 의해서 처리될 수 있다. 또한, 제어 포트(controlled port)가 인증되면 전송 데이터(또는 프레임)는 DS로 전달될 수 있다.
도 3 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 또 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 3 에서는 도 2 의 구조에 추가적으로 넓은 커버리지를 제공하기 위한 확장된 서비스 세트(Extended Service Set; ESS)를 개념적으로 나타낸다.
임의의(arbitrary) 크기 및 복잡도를 가지는 무선 네트워크가 DS 및 BSS들로 구성될 수 있다. IEEE 802.11 시스템에서는 이러한 방식의 네트워크를 ESS 네트워크라고 칭한다. ESS는 하나의 DS에 연결된 BSS들의 집합에 해당할 수 있다. 그러나, ESS는 DS를 포함하지는 않는다. ESS 네트워크는 LLC(Logical Link Control) 계층에서 IBSS 네트워크로 보이는 점이 특징이다. ESS에 포함되는 STA들은 서로 통신할 수 있고, 이동 STA들은 LLC에 트랜스패런트하게 하나의 BSS에서 다른 BSS로 (동일한 ESS 내에서) 이동할 수 있다.
IEEE 802.11 에서는 도 3 에서의 BSS들의 상대적인 물리적 위치에 대해서 아무것도 가정하지 않으며, 다음과 같은 형태가 모두 가능하다. BSS들은 부분적으로 중첩될 수 있고, 이는 연속적인 커버리지를 제공하기 위해서 일반적으로 이용되는 형태이다. 또한, BSS들은 물리적으로 연결되어 있지 않을 수 있고, 논리적으로는 BSS들 간의 거리에 제한은 없다. 또한, BSS들은 물리적으로 동일한 위치에 위치할 수 있고, 이는 리던던시를 제공하기 위해서 이용될 수 있다. 또한, 하나 (또는 하나 이상의) IBSS 또는 ESS 네트워크들이 하나 (또는 하나 이상의) ESS 네트워크로서 동일한 공간에 물리적으로 존재할 수 있다. 이는 ESS 네트워크가 존재하는 위치에 애드-혹 네트워크가 동작하는 경우나, 상이한 기관(organizations)에 의해서 물리적으로 중첩되는 IEEE 802.11 네트워크들이 구성되는 경우나, 동일한 위치에서 2 이상의 상이한 액세스 및 보안 정책이 필요한 경우 등에서의 ESS 네트워크 형태에 해당할 수 있다.
도 4 는 무선랜 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 4 에서는 DS를 포함하는 기반 구조 BSS 의 일례가 도시된다.
도 4 의 예시에서 BSS1 및 BSS2가 ESS를 구성한다. 무선랜 시스템에서 STA은 IEEE 802.11 의 MAC/PHY 규정에 따라 동작하는 기기이다. STA은 AP STA 및 비-AP(non-AP) STA을 포함한다. Non-AP STA은 랩탑 컴퓨터, 이동 전화기와 같이 일반적으로 사용자가 직접 다루는 기기에 해당한다. 도 4 의 예시에서 STA1, STA3, STA4 는 non-AP STA에 해당하고, STA2 및 STA5 는 AP STA 에 해당한다.
이하의 설명에서 non-AP STA은 단말(terminal), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit; WTRU), 사용자 장치(User Equipment; UE), 이동국(Mobile Station; MS), 이동단말(Mobile Terminal), 이동 가입자국(Mobile Subscriber Station; MSS) 등으로 칭할 수도 있다. 또한, AP는 다른 무선 통신 분야에서의 기지국(Base Station; BS), 노드-B(Node-B), 발전된 노드-B(evolved Node-B; eNB), 기저 송수신 시스템(Base Transceiver System; BTS), 펨토 기지국(Femto BS) 등에 대응하는 개념이다.
링크 셋업 과정
도 5는 일반적인 링크 셋업(link setup) 과정을 설명하기 위한 도면이다.
STA이 네트워크에 대해서 링크를 셋업하고 데이터를 송수신하기 위해서는, 먼저 네트워크를 발견(discovery)하고, 인증(authentication)을 수행하고, 연관(association)을 맺고(establish), 보안(security)을 위한 인증 절차 등을 거쳐야 한다. 링크 셋업 과정을 세션 개시 과정, 세션 셋업 과정이라고도 칭할 수 있다. 또한, 링크 셋업 과정의 발견, 인증, 연관, 보안 설정의 과정을 통칭하여 연관 과정이라고 칭할 수도 있다.
도 5를 참조하여 예시적인 링크 셋업 과정에 대해서 설명한다.
단계 S510에서 STA은 네트워크 발견 동작을 수행할 수 있다. 네트워크 발견 동작은 STA의 스캐닝(scanning) 동작을 포함할 수 있다. 즉, STA이 네트워크에 액세스하기 위해서는 참여 가능한 네트워크를 찾아야 한다. STA은 무선 네트워크에 참여하기 전에 호환 가능한 네트워크를 식별하여야 하는데, 특정 영역에 존재하는 네트워크 식별과정을 스캐닝이라고 한다.
스캐닝 방식에는 능동적 스캐닝(active scanning)과 수동적 스캐닝(passive scanning)이 있다.
도 5에서는 예시적으로 능동적 스캐닝 과정을 포함하는 네트워크 발견 동작을 도시한다. 능동적 스캐닝에서 스캐닝을 수행하는 STA은 채널들을 옮기면서 주변에 어떤 AP가 존재하는지 탐색하기 위해 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 전송하고 이에 대한 응답을 기다린다. 응답자(responder)는 프로브 요청 프레임을 전송한 STA에게 프로브 요청 프레임에 대한 응답으로 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 전송한다. 여기에서, 응답자는 스캐닝되고 있는 채널의 BSS에서 마지막으로 비콘 프레임(beacon frame)을 전송한 STA일 수 있다. BSS에서는 AP가 비콘 프레임을 전송하므로 AP가 응답자가 되며, IBSS에서는 IBSS 내의 STA들이 돌아가면서 비콘 프레임을 전송하므로 응답자가 일정하지 않다. 예를 들어, 1번 채널에서 프로브 요청 프레임을 전송하고 1번 채널에서 프로브 응답 프레임을 수신한 STA은, 수신한 프로브 응답 프레임에 포함된 BSS 관련 정보를 저장하고 다음 채널(예를 들어, 2번 채널)로 이동하여 동일한 방법으로 스캐닝(즉, 2번 채널 상에서 프로브 요청/응답 송수신)을 수행할 수 있다.
도 5에서 도시하고 있지 않지만, 스캐닝 동작은 수동적 스캐닝 방식으로 수행될 수도 있다. 수동적 스캐닝에서 스캐닝을 수행하는 STA은 채널들을 옮기면서 비콘 프레임을 기다린다. 비콘 프레임은 IEEE 802.11에서 관리 프레임(management frame) 중 하나로서, 무선 네트워크의 존재를 알리고, 스캐닝을 수행하는 STA으로 하여금 무선 네트워크를 찾아서, 무선 네트워크에 참여할 수 있도록 주기적으로 전송된다. BSS에서 AP가 비콘 프레임을 주기적으로 전송하는 역할을 수행하고, IBSS에서는 IBSS 내의 STA들이 돌아가면서 비콘 프레임을 전송한다. 스캐닝을 수행하는 STA은 비콘 프레임을 수신하면 비콘 프레임에 포함된 BSS에 대한 정보를 저장하고 다른 채널로 이동하면서 각 채널에서 비콘 프레임 정보를 기록한다. 비콘 프레임을 수신한 STA은, 수신한 비콘 프레임에 포함된 BSS 관련 정보를 저장하고 다음 채널로 이동하여 동일한 방법으로 다음 채널에서 스캐닝을 수행할 수 있다.
능동적 스캐닝과 수동적 스캐닝을 비교하면, 능동적 스캐닝이 수동적 스캐닝보다 딜레이(delay) 및 전력 소모가 작은 장점이 있다.
STA이 네트워크를 발견한 후에, 단계 S520에서 인증 과정이 수행될 수 있다. 이러한 인증 과정은 후술하는 단계 S540의 보안 셋업 동작과 명확하게 구분하기 위해서 첫 번째 인증(first authentication) 과정이라고 칭할 수 있다.
인증 과정은 STA이 인증 요청 프레임(authentication request frame)을 AP에게 전송하고, 이에 응답하여 AP가 인증 응답 프레임(authentication response frame)을 STA에게 전송하는 과정을 포함한다. 인증 요청/응답에 사용되는 인증 프레임(authentication frame)은 관리 프레임에 해당한다.
인증 프레임은 인증 알고리즘 번호(authentication algorithm number), 인증 트랜잭션 시퀀스 번호(authentication transaction sequence number), 상태 코드(status code), 검문 텍스트(challenge text), RSN(Robust Security Network), 유한 순환 그룹(Finite Cyclic Group) 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이는 인증 요청/응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며, 다른 정보로 대체되거나, 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.
STA은 인증 요청 프레임을 AP에게 전송할 수 있다. AP는 수신된 인증 요청 프레임에 포함된 정보에 기초하여, 해당 STA에 대한 인증을 허용할지 여부를 결정할 수 있다. AP는 인증 처리의 결과를 인증 응답 프레임을 통하여 STA에게 제공할 수 있다.
STA이 성공적으로 인증된 후에, 단계 S530에서 연관 과정이 수행될 수 있다. 연관 과정은 STA이 연관 요청 프레임(association request frame)을 AP에게 전송하고, 이에 응답하여 AP가 연관 응답 프레임(association response frame)을 STA에게 전송하는 과정을 포함한다.
예를 들어, 연관 요청 프레임은 다양한 능력(capability)에 관련된 정보, 비콘 청취 간격(listen interval), SSID(service set identifier), 지원 레이트(supported rates), 지원 채널(supported channels), RSN, 이동성 도메인, 지원 오퍼레이팅 클래스(supported operating classes), TIM 방송 요청(Traffic Indication Map Broadcast request), 상호동작(interworking) 서비스 능력 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 연관 응답 프레임은 다양한 능력에 관련된 정보, 상태 코드, AID(Association ID), 지원 레이트, EDCA(Enhanced Distributed Channel Access) 파라미터 세트, RCPI(Received Channel Power Indicator), RSNI(Received Signal to Noise Indicator), 이동성 도메인, 타임아웃 간격(연관 컴백 시간(association comeback time)), 중첩(overlapping) BSS 스캔 파라미터, TIM 방송 응답, QoS 맵 등의 정보를 포함할 수 있다.
이는 연관 요청/응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며, 다른 정보로 대체되거나, 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.
STA이 네트워크에 성공적으로 연관된 후에, 단계 S540에서 보안 셋업 과정이 수행될 수 있다. 단계 S540의 보안 셋업 과정은 RSNA(Robust Security Network Association) 요청/응답을 통한 인증 과정이라고 할 수도 있고, 상기 단계 S520의 인증 과정을 첫 번째 인증(first authentication) 과정이라고 하고, 단계 S540의 보안 셋업 과정을 단순히 인증 과정이라고도 칭할 수도 있다.
단계 S540의 보안 셋업 과정은, 예를 들어, EAPOL(Extensible Authentication Protocol over LAN) 프레임을 통한 4-웨이(way) 핸드쉐이킹을 통해서, 프라이빗 키 셋업(private key setup)을 하는 과정을 포함할 수 있다. 또한, 보안 셋업 과정은 IEEE 802.11 표준에서 정의하지 않는 보안 방식에 따라 수행될 수도 있다.
WLAN의 진화
무선랜에서 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 비교적 최근에 제정된 기술 표준으로서 IEEE 802.11n이 존재한다. IEEE 802.11n은 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고, 무선 네트워크의 운영 거리를 확장하는데 목적을 두고 있다. 보다 구체적으로, IEEE 802.11n에서는 데이터 처리 속도가 최대 540Mbps 이상인 고처리율(High Throughput; HT)을 지원하며, 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs) 기술에 기반을 두고 있다.
무선랜의 보급이 활성화되고 또한 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라, 최근에는 IEEE 802.11n이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율을 지원하기 위한 새로운 무선랜 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있다. 초고처리율(Very High Throughput; VHT)를 지원하는 차세대 무선랜 시스템은 IEEE 802.11n 무선랜 시스템의 다음 버전(예를 들어, IEEE 802.11ac)으로서, MAC 서비스 액세스 포인트(Service Access Point; SAP)에서 1Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 지원하기 위하여 최근에 새롭게 제안되고 있는 IEEE 802.11 무선랜 시스템중의 하나이다.
차세대 무선랜 시스템은 무선채널을 효율적으로 이용하기 위하여 복수의 STA들이 동시에 채널에 액세스하는 MU-MIMO(Multi User Multiple Input Multiple Output) 방식의 전송을 지원한다. MU-MIMO 전송 방식에 따르면, AP가 MIMO 페어링(pairing)된 하나 이상의 STA에게 동시에 패킷을 전송할 수 있다.
또한, 화이트스페이스(whitespace)에서 무선랜 시스템 동작을 지원하는 것이 논의되고 있다. 예를 들어, 아날로그 TV의 디지털화로 인한 유휴 상태의 주파수 대역(예를 들어, 54~698MHz 대역)과 같은 TV 화이트스페이스(TV WS)에서의 무선랜 시스템의 도입은 IEEE 802.11af 표준으로서 논의되고 있다. 하지만, 이는 예시에 불과하고, 화이트스페이스는 허가된 유저(licensed user)가 우선적으로 사용할 수 있는 허가된 대역이라 할 수 있다. 허가된 유저는 허가된 대역의 사용을 허가 받은 유저를 의미하며, 허가된 장치(licensed device), 프라이머리 유저(primary user), 우선적 사용자(incumbent user) 등으로 칭할 수도 있다.
예를 들어, WS에서 동작하는 AP 및/또는 STA은 허가된 유저에 대한 보호(protection) 기능을 제공하여야 한다. 예를 들어 WS 대역에서 특정 대역폭을 가지도록 규약(regulation)상 분할되어 있는 주파수 대역인 특정 WS 채널을 마이크로폰(microphone)과 같은 허가된 유저가 이미 사용하고 있는 경우, 허가된 유저를 보호하기 위하여 AP 및/또는 STA은 해당 WS 채널에 해당하는 주파수 대역은 사용할 수 없다. 또한, AP 및/또는 STA은 현재 프레임 전송 및/또는 수신을 위해 사용하고 있는 주파수 대역을 허가된 유저가 사용하게 되면 해당 주파수 대역의 사용을 중지해야 한다.
따라서 AP 및/또는STA은 WS 대역 내 특정 주파수 대역의 사용이 가능한지, 다시 말해서 상기 주파수 대역에 허가된 유저가 있는지 여부를 파악하는 절차가 선행되어야 한다. 특정 주파수 대역에 허가된 유저가 있는지 여부를 파악하는 것을 스펙트럼 센싱(spectrum sensing)이라 한다. 스펙트럼 센싱 메커니즘으로 에너지 탐지(energy detection) 방식, 신호 탐지(signature detection) 방식 등이 활용된다. 수신 신호의 강도가 일정 값 이상이면 허가된 유저가 사용중인 것으로 판단하거나, DTV 프리앰블(preamble)이 검출되면 허가된 유저가 사용중인 것으로 판단할 수 있다.
또한, 차세대 통신 기술로서 M2M(Machine-to-Machine) 통신 기술이 논의되고 있다. IEEE 802.11 무선랜 시스템에서도 M2M 통신을 지원하기 위한 기술 표준이 IEEE 802.11ah로서 개발되고 있다. M2M 통신은 하나 이상의 머신(Machine)이 포함되는 통신 방식을 의미하며, MTC(Machine Type Communication) 또는 사물 통신으로 칭하여지기도 한다. 여기서, 머신이란 사람의 직접적인 조작이나 개입을 필요로 하지 않는 개체(entity)를 의미한다. 예를 들어, 무선 통신 모듈이 탑재된 검침기(meter)나 자동 판매기와 같은 장치는 물론, 사용자의 조작/개입 없이 자동으로 네트워크에 접속하여 통신을 수행할 수 있는 스마트폰과 같은 사용자 기기도 머신의 예시에 해당할 수 있다. M2M 통신은 디바이스 간의 통신(예를 들어, D2D(Device-to-Device) 통신), 디바이스와 서버(application server) 간의 통신 등을 포함할 수 있다. 디바이스와 서버 통신의 예시로, 자동 판매기와 서버, POS(Point of Sale) 장치와 서버, 전기, 가스 또는 수도 검침기와 서버 간의 통신을 들 수 있다. 그 외에도 M2M 통신 기반의 애플리케이션(application)에는, 보안(security), 운송(transportation), 헬스 케어(health care) 등이 포함될 수 있다. 이러한 적용례의 특성을 고려하면, 일반적으로 M2M 통신은 매우 많은 기기가 존재하는 환경에서 가끔씩 적은 양의 데이터를 저속으로 송수신하는 것을 지원할 수 있어야 한다.
구체적으로, M2M 통신은 많은 STA의 개수를 지원할 수 있어야 한다. 현재 정의되어 있는 무선랜 시스템에서는 하나의 AP에 최대 2007 개의 STA이 연관되는 경우를 가정하지만, M2M 통신에서는 이보다 많은 개수(약 6000 개)의 STA이 하나의 AP에 연관되는 경우를 지원하는 방안들이 논의되고 있다. 또한, M2M 통신에서는 낮은 전송 속도를 지원/요구하는 애플리케이션이 많을 것으로 예상된다. 이를 원활하게 지원하기 위해서, 예를 들어, 무선랜 시스템에서는 TIM(Traffic Indication Map) 요소 기반으로 STA이 자신에게 송신될 데이터의 존재 여부를 인지할 수 있는데, TIM의 비트맵 크기를 줄이는 방안들이 논의되고 있다. 또한, M2M 통신에서는 송신/수신 간격이 매우 긴 트래픽이 많을 것으로 예상된다. 예를 들어, 전기/가스/수도 사용량과 같이 긴 주기(예를 들어, 한 달) 마다 매우 적은 양의 데이터를 주고 받는 것이 요구된다. 이에 따라, 무선랜 시스템에서는, 하나의 AP에 연관될 수 있는 STA의 개수는 매우 많아지더라도, 하나의 비콘 주기 동안에 AP로부터 수신할 데이터 프레임이 존재하는 STA의 개수가 매우 적은 경우를 효율적으로 지원하는 방안들이 논의되고 있다.
이와 같이 무선랜 기술은 빠르게 진화하게 있으며, 전술한 예시들 외에도 직접 링크 셋업, 미디어 스트리밍 성능의 개선, 고속 및/또는 대규모의 초기 세션 셋업의 지원, 확장된 대역폭 및 동작 주파수의 지원 등을 위한 기술이 개발되고 있다.
매체 액세스 메커니즘
IEEE 802.11에 따른 무선랜 시스템에서, MAC(Medium Access Control)의 기본 액세스 메커니즘은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 메커니즘이다. CSMA/CA 메커니즘은 IEEE 802.11 MAC의 분배 조정 기능(Distributed Coordination Function, DCF)이라고도 불리는데, 기본적으로 "listen before talk" 액세스 메커니즘을 채용하고 있다. 이러한 유형의 액세스 메커니즘 따르면, AP 및/또는 STA은 전송을 시작하기에 앞서, 소정의 시간구간(예를 들어, DIFS(DCF Inter-Frame Space) 동안 무선 채널 또는 매체(medium)를 센싱(sensing)하는 CCA(Clear Channel Assessment)를 수행할 수 있다. 센싱 결과, 만일 매체가 유휴 상태(idle status)인 것으로 판단 되면, 해당 매체를 통하여 프레임 전송을 시작한다. 반면, 매체가 점유 상태(occupied status)인 것으로 감지되면, 해당 AP 및/또는 STA은 자기 자신의 전송을 시작하지 않고 매체 액세스를 위한 지연 기간(예를 들어, 임의 백오프 주기(random backoff period))을 설정하여 기다린 후에 프레임 전송을 시도할 수 있다. 임의 백오프 주기의 적용으로, 여러 STA들은 서로 다른 시간 동안 대기한 후에 프레임 전송을 시도할 것이 기대되므로, 충돌(collision)을 최소화시킬 수 있다.
또한, IEEE 802.11 MAC 프로토콜은 HCF(Hybrid Coordination Function)를 제공한다. HCF는 상기 DCF와 PCF(Point Coordination Function)를 기반으로 한다. PCF는 폴링(polling) 기반의 동기식 액세스 방식으로 모든 수신 AP 및/또는 STA이 데이터 프레임을 수신할 수 있도록 주기적으로 폴링하는 방식을 일컫는다. 또한, HCF는 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)와 HCCA(HCF Controlled Channel Access)를 가진다. EDCA는 제공자가 다수의 사용자에게 데이터 프레임을 제공하기 위한 액세스 방식을 경쟁 기반으로 하는 것이고, HCCA는 폴링(polling) 메커니즘을 이용한 비경쟁 기반의 채널 액세스 방식을 사용하는 것이다. 또한, HCF는 WLAN의 QoS(Quality of Service)를 향상시키기 위한 매체 액세스 메커니즘을 포함하며, 경쟁 주기(Contention Period; CP)와 비경쟁 주기(Contention Free Period; CFP) 모두에서 QoS 데이터를 전송할 수 있다.
도 6은 백오프 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하여 임의 백오프 주기에 기반한 동작에 대해서 설명한다. 점유(occupy 또는 busy) 상태이던 매체가 유휴(idle) 상태로 변경되면, 여러 STA들은 데이터(또는 프레임) 전송을 시도할 수 있다. 이 때, 충돌을 최소화하기 위한 방안으로서, STA들은 각각 임의 백오프 카운트를 선택하고 그에 해당하는 슬롯 시간만큼 대기한 후에, 전송을 시도할 수 있다. 임의 백오프 카운트는 의사-임의 정수(pseudo-random integer) 값을 가지며, 0 내지 CW 범위의 값 중에서 하나로 결정될 수 있다. 여기서, CW는 경쟁 윈도우(Contention Window) 파라미터 값이다. CW 파라미터는 초기값으로 CWmin이 주어지지만, 전송 실패의 경우(예를 들어, 전송된 프레임에 대한 ACK을 수신하지 못한 경우)에 2 배의 값을 취할 수 있다. CW 파라미터 값이 CWmax가 되면 데이터 전송이 성공할 때까지 CWmax 값을 유지하면서 데이터 전송을 시도할 수 있고, 데이터 전송이 성공하는 경우에는 CWmin 값으로 리셋된다. CW, CWmin 및 CWmax 값은 2n-1(n=0, 1, 2, ...)로 설정되는 것이 바람직하다.
임의 백오프 과정이 시작되면 STA은 결정된 백오프 카운트 값에 따라서 백오프 슬롯을 카운트 다운하는 동안에 계속하여 매체를 모니터링한다. 매체가 점유상태로 모니터링되면 카운트 다운을 멈추고 대기하고, 매체가 유휴 상태가 되면 나머지 카운트 다운을 재개한다.
도 6의 예시에서 STA3의 MAC에 전송할 패킷이 도달한 경우에, STA3는 DIFS 만큼 매체가 유휴 상태인 것을 확인하고 바로 프레임을 전송할 수 있다. 한편, 나머지 STA들은 매체가 점유(busy) 상태인 것을 모니터링하고 대기한다. 그 동안 STA1, STA2 및 STA5의 각각에서도 전송할 데이터가 발생할 수 있고, 각각의 STA은 매체가 유휴상태로 모니터링되면 DIFS만큼 대기한 후에, 각자가 선택한 임의 백오프 카운트 값에 따라 백오프 슬롯의 카운트 다운을 수행할 수 있다. 도 6의 예시에서는 STA2가 가장 작은 백오프 카운트 값을 선택하고, STA1이 가장 큰 백오프 카운트 값을 선택한 경우를 나타낸다. 즉, STA2가 백오프 카운트를 마치고 프레임 전송을 시작하는 시점에서 STA5의 잔여 백오프 시간은 STA1의 잔여 백오프 시간보다 짧은 경우를 예시한다. STA1 및 STA5는 STA2가 매체를 점유하는 동안에 잠시 카운트 다운을 멈추고 대기한다. STA2의 점유가 종료되어 매체가 다시 유휴 상태가 되면, STA1 및 STA5는 DIFS만큼 대기한 후에, 멈추었던 백오프 카운트를 재개한다. 즉, 잔여 백오프 시간만큼의 나머지 백오프 슬롯을 카운트 다운한 후에 프레임 전송을 시작할 수 있다. STA5의 잔여 백오프 시간이 STA1보다 짧았으므로 STA5이 프레임 전송을 시작하게 된다. 한편, STA2가 매체를 점유하는 동안에 STA4에서도 전송할 데이터가 발생할 수 있다. 이 때, STA4의 입장에서는 매체가 유휴 상태가 되면 DIFS만큼 대기한 후, 자신이 선택한 임의 백오프 카운트 값에 따른 카운트 다운을 수행하고 프레임 전송을 시작할 수 있다. 도 6의 예시에서는 STA5의 잔여 백오프 시간이 STA4의 임의 백오프 카운트 값과 우연히 일치하는 경우를 나타내며, 이 경우, STA4와 STA5 간에 충돌이 발생할 수 있다. 충돌이 발생하는 경우에는 STA4와 STA5 모두 ACK을 받지 못하여, 데이터 전송을 실패하게 된다. 이 경우, STA4와 STA5는 CW 값을 2배로 늘린 후에 임의 백오프 카운트 값을 선택하고 카운트 다운을 수행할 수 있다. 한편, STA1은 STA4와 STA5의 전송으로 인해 매체가 점유 상태인 동안에 대기하고 있다가, 매체가 유휴 상태가 되면 DIFS만큼 대기한 후, 잔여 백오프 시간이 지나면 프레임 전송을 시작할 수 있다.
STA의 센싱 동작
전술한 바와 같이 CSMA/CA 메커니즘은 AP 및/또는 STA이 매체를 직접 센싱하는 물리적 캐리어 센싱(physical carrier sensing) 외에 가상 캐리어 센싱(virtual carrier sensing)도 포함한다. 가상 캐리어 센싱은 숨겨진 노드 문제(hidden node problem) 등과 같이 매체 액세스에서 발생할 수 있는 문제를 보완하기 위한 것이다. 가상 캐리어 센싱을 위하여, 무선랜 시스템의 MAC 은 네트워크 할당 벡터(Network Allocation Vector; NAV)를 이용할 수 있다. NAV는 현재 매체를 사용하고 있거나 또는 사용할 권한이 있는 AP 및/또는 STA이, 매체가 이용 가능한 상태로 되기까지 남아 있는 시간을 다른 AP 및/또는 STA에게 지시(indicate)하는 값이다. 따라서 NAV로 설정된 값은 해당 프레임을 전송하는 AP 및/또는 STA에 의하여 매체의 사용이 예정되어 있는 기간에 해당하고, NAV 값을 수신하는 STA은 해당 기간동안 매체 액세스가 금지된다. NAV는, 예를 들어, 프레임의 MAC 헤더(header)의 "duration" 필드의 값에 따라 설정될 수 있다.
또한, 충돌 가능성을 감소시키기 위해서 강인한 충돌 검출(robust collision detect) 메커니즘이 도입되었다. 이에 대해서 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다. 실제 캐리어 센싱 범위와 전송 범위는 동일하지 않을 수도 있지만, 설명의 편의를 위해서 동일한 것으로 가정한다.
도 7은 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명을 위한 도면이다.
도 7(a)는 숨겨진 노드에 대한 예시이며, STA A와 STA B는 통신 중에 있고 STA C가 전송할 정보를 가지고 있는 경우이다. 구체적으로 STA A가 STA B에 정보를 전송하고 있는 상황이지만, STA C가 STA B로 데이터를 보내기 전에 캐리어 센싱을 수행할 때에 매체가 유휴 상태인 것으로 판단할 수 있다. 이는 STA A의 전송(즉, 매체 점유)을 STA C의 위치에서는 센싱하지 못할 수도 있기 때문이다. 이러한 경우에, STA B는 STA A와 STA C의 정보를 동시에 받기 때문에 충돌이 발생하게 된다. 이 때 STA A는 STA C의 숨겨진 노드라고 할 수 있다.
도 7(b)는 노출된 노드(exposed node)에 대한 예시이며, STA B는 STA A에 데이터를 전송하고 있는 상황에서, STA C가 STA D에서 전송할 정보를 가지고 있는 경우이다. 이 경우에 STA C가 캐리어 센싱을 수행하면, STA B의 전송으로 인하여 매체가 점유된 상태라고 판단할 수 있다. 이에 따라, STA C가 STA D에 전송할 정보가 있더라도 매체 점유 상태라고 센싱되기 때문에 매체가 유휴 상태가 될 때까지 기다려야 한다. 그러나, 실제로는 STA A는 STA C의 전송 범위 밖에 있으므로, STA C로부터의 전송과 STA B로부터의 전송은 STA A의 입장에서는 충돌하지 않을 수도 있으므로, STA C는 STA B가 전송을 멈출 때까지 불필요하게 대기하는 것이 된다. 이 때 STA C를 STA B의 노출된 노드라고 할 수 있다.
도 8은 RTS와 CTS를 설명하기 위한 도면이다.
도 7과 같은 예시적인 상황에서 충돌 회피(collision avoidance) 메커니즘을 효율적으로 이용하기 위해서, RTS(request to send)와 CTS(clear to send)등의 짧은 시그널링 패킷(short signaling packet)을 이용할 수 있다. 두 STA 간의 RTS/CTS는 주위의 STA(들)이 오버히어링(overhearing)할 수 있도록 하여, 상기 주위의 STA(들)이 상기 두 STA 간의 정보 전송 여부를 고려하도록 할 수 있다. 예를 들어, 데이터를 전송하려는 STA이 데이터를 받는 STA에 RTS 프레임을 전송하면, 데이터를 받는 STA은 CTS 프레임을 주위의 단말들에게 전송함으로써 자신이 데이터를 받을 것임을 알릴 수 있다.
도 8(a)는 숨겨진 노드 문제를 해결하는 방법에 대한 예시이며, STA A와 STA C가 모두 STA B에 데이터를 전송하려고 하는 경우를 가정한다. STA A가 RTS를 STA B에 보내면 STA B는 CTS를 자신의 주위에 있는 STA A와 STA C에 모두 전송을 한다. 그 결과 STA C는 STA A와 STA B의 데이터 전송이 끝날 때까지 기다리게 되어 충돌을 피할 수 있게 된다.
도 8(b)는 노출된 노드 문제를 해결하는 방법에 대한 예시이며, STA A와 STA B 간의 RTS/CTS 전송을 STA C가 오버히어링함으로써, STA C는 자신이 다른 STA(예를 들어, STA D)에게 데이터를 전송하더라도 충돌이 발생하지 않을 것으로 판단할 수 있다. 즉, STA B는 주위의 모든 단말기에 RTS를 전송하고, 실제로 보낼 데이터가 있는 STA A만 CTS를 전송하게 된다. STA C는 RTS만을 받고 STA A의 CTS를 받지 못했기 때문에 STA A는 STC C의 캐리어 센싱 밖에 있다는 것을 알 수 있다.
전력 관리
전술한 바와 같이 무선랜 시스템에서는 STA이 송수신을 수행하기 전에 채널 센싱을 수행해야 하는데, 채널을 항상 센싱하는 것은 STA의 지속적인 전력 소모를 야기한다. 수신 상태에서의 전력 소모는 송신 상태에서의 전력 소모에 비하여 크게 차이가 나지 않으며, 수신 상태를 계속 유지하는 것도 전력이 제한된(즉, 배터리에 의해 동작하는) STA에게 큰 부담이 된다. 따라서, STA이 지속적으로 채널을 센싱하기 위해서 수신 대기 상태를 유지하면, 무선랜 처리율 측면에서 특별한 이점 없이 전력을 비효율적으로 소모하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 무선랜 시스템에서는 STA의 전력 관리(power management; PM) 모드를 지원한다.
STA의 전력 관리 모드는 액티브(active) 모드 및 전력 절약(power save; PS) 모드로 나뉘어 진다. STA은 기본적으로 액티브 모드로 동작한다. 액티브 모드로 동작하는 STA은 어웨이크 상태(awake state)를 유지한다. 어웨이크 상태는, 프레임 송수신이나 채널 스캐닝 등 정상적인 동작이 가능한 상태이다. 한편, PS 모드로 동작하는 STA은 슬립 상태(sleep state)와 어웨이크 상태(awake state)를 전환(switch)해가며 동작한다. 슬립 상태로 동작하는 STA은 최소한의 전력으로 동작하며, 프레임 송수신은 물론 채널 스캐닝도 수행하지 않는다.
STA이 슬립 상태로 가능한 오래 동작할수록 전력 소모가 줄어들기 때문에, STA은 동작 기간이 증가한다. 하지만 슬립 상태에서는 프레임 송수신이 불가능하기 때문에 무조건적으로 오래 동작할 수는 없다. 슬립 상태로 동작하는 STA이 AP에게 전송할 프레임이 존재하는 경우 어웨이크 상태로 전환하여 프레임을 송신할 수 있다. 한편, AP가 STA에게 전송할 프레임이 있는 경우, 슬립 상태의 STA은 이를 수신할 수 없으며 수신할 프레임이 존재하는 것도 알 수 없다. 따라서, STA은 자신에게 전송될 프레임의 존재 여부를 알기 위해(또한 존재한다면 이를 수신하기 위해) 특정 주기에 따라 어웨이크 상태로 전환하는 동작이 필요할 수 있다.
도 9는 전력 관리 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, AP(210)는 일정한 주기로 비콘 프레임(beacon frame)을 BSS 내의 STA들에게 전송한다(S211, S212, S213, S214, S215, S216). 비콘 프레임에는 TIM(Traffic Indication Map) 정보 요소(Information Element)가 포함된다. TIM 정보 요소는 AP(210)가 자신과 연관된 STA들에 대한 버퍼된 트래픽이 존재하며, 프레임을 전송할 것임을 알려주는 정보를 포함한다. TIM 요소에는 유니캐스트(unicast) 프레임을 알려주는데 사용되는 TIM과 멀티캐스트(multicast) 또는 브로드캐스트(broadcast) 프레임을 알려주는데 사용되는 DTIM(delivery traffic indication map)이 있다.
AP(210)는 3번의 비콘 프레임을 전송할 때 마다 1회씩 DTIM을 전송할 수 있다. STA1(220) 및 STA2(222)는 PS 모드로 동작하는 STA이다. STA1(220) 및 STA2(222)는 소정의 주기의 웨이크업 인터벌(wakeup interval) 마다 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여 AP(210)에 의하여 전송된 TIM 요소를 수신할 수 있도록 설정될 수 있다. 각각의 STA은 자신의 로컬 클럭(local clock)에 기초하여 어웨이크 상태로 전환할 시점을 계산할 수 있으며, 도 9의 예시에서는 STA의 클럭은 AP의 클럭과 일치하는 것으로 가정한다.
예를 들어, 상기 소정의 웨이크업 인터벌은, STA1(220)이 비콘 인터벌마다 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있도록 설정될 수 있다. 따라서, STA1(220)은 AP(210)가 첫 번째로 비콘 프레임을 전송할 때(S211) 어웨이크 상태로 전환될 수 있다(S221). STA1(220)은 비콘 프레임을 수신하고 TIM 요소를 획득할 수 있다. 획득된 TIM 요소가 STA1(220)에게 전송될 프레임이 있음을 지시하는 경우, STA1(220)은 AP(210)에게 프레임 전송을 요청하는 PS-Poll(Power Save-Poll) 프레임을 AP(210)에게 전송할 수 있다(S221a). AP(210)는 PS-Poll 프레임에 대응하여 프레임을 STA1(220)에게 전송할 수 있다(S231). 프레임 수신을 완료한 STA1(220)은 다시 슬립 상태로 전환하여 동작한다.
AP(210)가 두 번째로 비콘 프레임을 전송함에 있어서, 다른 장치가 매체에 액세스하고 있는 등 매체가 점유된(busy medium) 상태이므로, AP(210)는 정확한 비콘 인터벌에 맞추어 비콘 프레임을 전송하지 못하고 지연된 시점에 전송할 수 있다(S212). 이 경우 STA1(220)은 비콘 인터벌에 맞추어 동작 모드를 어웨이크 상태로 전환하지만, 지연 전송되는 비콘 프레임을 수신하지 못하여 다시 슬립 상태로 전환한다(S222).
AP(210)가 세 번째로 비콘 프레임을 전송할 때, 해당 비콘 프레임에는 DTIM으로 설정된 TIM 요소가 포함될 수 있다. 다만, 매체가 점유된(busy medium) 상태이므로 AP(210)는 비콘 프레임을 지연 전송한다(S213). STA1(220)은 비콘 인터벌에 맞추어 어웨이크 상태로 전환하여 동작하며, AP(210)에 의해 전송되는 비콘 프레임을 통하여 DTIM을 획득할 수 있다. STA1(220)이 획득한 DTIM은 STA1(220)에 전송될 프레임은 없으며 다른 STA을 위한 프레임이 존재함을 지시하는 경우를 가정한다. 이 경우, STA1(220)은 자신이 수신할 프레임이 없음을 확인하고, 다시 슬립 상태로 전환하여 동작할 수 있다. AP(210)는 비콘 프레임 전송 후 프레임을 해당 STA에게 전송한다(S232).
AP(210)는 네 번째로 비콘 프레임을 전송한다(S214). 다만, STA1(220)은 이 전 2회에 걸친 TIM 요소 수신을 통해 자신에 대한 버퍼된 트래픽이 존재한다는 정보를 획득할 수 없었으므로, TIM 요소 수신을 위한 웨이크업 인터벌을 조정할 수 있다. 또는, AP(210)에 의해 전송되는 비콘 프레임에 STA1(220)의 웨이크업 인터벌 값을 조정을 위한 시그널링 정보가 포함된 경우, STA1(220)의 웨이크업 인터벌 값이 조정될 수 있다. 본 예시에서, STA1(220)은 비콘 인터벌마다 TIM 요소 수신을 위해 운영 상태를 전환하던 것을 3회의 비콘 인터벌마다 한 번 깨어나는 것으로 운영 상태를 전환하도록 설정될 수 있다. 따라서, STA1(220)은 AP(210)가 네 번째 비콘 프레임을 전송하고(S214), 다섯 번째 비콘 프레임을 전송하는 시점에(S215) 슬립 상태를 유지하므로 해당 TIM 요소를 획득할 수 없다.
AP(210)가 여섯 번째로 비콘 프레임을 전송할 때(S216), STA1(220)은 어웨이크 상태로 전환하여 동작하고 비콘 프레임에 포함된 TIM요소를 획득할 수 있다(S224). TIM 요소는 브로드캐스트 프레임이 존재함을 지시하는 DTIM이므로, STA1(220)은 PS-Poll 프레임을 AP(210)에게 전송하지 않고, AP(210)에 의해 전송되는 브로드캐스트 프레임을 수신할 수 있다(S234). 한편 STA2(230)에 설정된 웨이크업 인터벌은 STA1(220)보다 긴 주기로 설정될 수 있다. 따라서, STA2(230)는 AP(210)가 다섯 번째로 비콘 프레임을 전송하는 시점(S215)에 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있다(S241). STA2(230)는 TIM 요소를 통하여 자신에게 전송될 프레임이 존재함을 알고, 프레임 전송을 요청하기 위해 AP(210)에게 PS-Poll 프레임을 전송할 수 있다(S241a). AP(210)는 PS-Poll 프레임에 대응하여 STA2(230)에게 프레임을 전송할 수 있다(S233).
도 9와 같은 전력 절약 모드 운영을 위해 TIM 요소에는 STA이 자신에게 전송될 프레임이 존재하는지를 지시하는 TIM 또는 브로드캐스트/멀티캐스트 프레임이 존재하는지를 지시하는 DTIM이 포함된다. DTIM은 TIM 요소의 필드 설정을 통하여 구현될 수 있다.
도 10 내지 12는 TIM을 수신한 STA의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, STA은 AP로부터 TIM을 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하고, 수신한 TIM 요소를 해석하여 자신에게 전송될 버퍼된 트래픽이 있음을 알 수 있다. STA은 PS-Poll 프레임 전송을 위한 매체 액세스를 위해 다른 STA들과 경쟁(contending)을 수행한 후에, AP에게 데이터 프레임 전송을 요청하기 위하여 PS-Poll 프레임을 전송할 수 있다. STA에 의해 전송된 PS-Poll 프레임을 수신한 AP는 STA에게 프레임을 전송할 수 있다. STA은 데이터 프레임을 수신하고 이에 대한 확인응답(ACK) 프레임을 AP에게 전송할 수 있다. 이후 STA은 다시 슬립 상태로 전환될 수 있다.
도 10과 같이 AP는 STA으로부터 PS-Poll 프레임을 수신한 다음 소정의 시간(예를 들어, SIFS(Short Inter-Frame Space)) 후에 데이터 프레임을 전송하는 즉시 응답(immediate response) 방식에 따라 동작할 수 있다. 한편, AP가 PS-Poll 프레임을 수신한 후에 STA에게 전송할 데이터 프레임을 SIFS 시간 동안에 준비하지 못한 경우에는 지연된 응답(deferred response) 방식에 따라 동작할 수 있으며, 이에 대해서 도 11을 참조하여 설명한다.
도 11의 예시에서 STA이 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여 AP로부터 TIM을 수신하고 경쟁을 거쳐 PS-Poll 프레임을 AP로 전송하는 동작은 도 10의 예시와 동일하다. AP가 PS-Poll 프레임을 수신하고도 SIFS 동안 데이터 프레임을 준비하지 못한 경우, 데이터 프레임을 전송하는 대신 ACK 프레임을 STA에게 전송할 수 있다. AP는 ACK 프레임 전송 후 데이터 프레임이 준비되면, 컨텐딩을 수행한 후 데이터 프레임을 STA에게 전송할 수 있다. STA은 데이터 프레임을 성공적으로 수신하였음을 나타내는 ACK 프레임을 AP에게 전송하고, 슬립 상태로 전환될 수 있다.
도 12는 AP가 DTIM을 전송하는 예시에 대한 것이다. STA들은 AP로부터 DTIM 요소를 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환할 수 있다. STA들은 수신한 DTIM을 통해 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임이 전송될 것임을 알 수 있다. AP는 DTIM을 포함하는 비콘 프레임 전송 후 PS-Poll 프레임의 송수신 동작 없이 바로 데이터(즉, 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임)를 전송할 수 있다. STA들은 DTIM을 포함하는 비콘 프레임을 받은 후에 계속하여 어웨이크 상태를 유지하는 중에 데이터를 수신하고, 데이터 수신이 완료된 후에 다시 슬립 상태로 전환할 수 있다.
TIM 구조
상기 도 9 내지 12를 참조하여 설명한 TIM(또는 DTIM) 프로토콜을 기반으로 한 전력 절약 모드 운영 방법에 있어서, STA들은 TIM 요소에 포함된 STA 식별 정보를 통하여 자신을 위해 전송될 데이터 프레임이 존재하는지 여부를 확인할 수 있다. STA 식별 정보는 STA이 AP와 연관(association)시에 할당 받는 식별자인 AID(Association Identifier)와 관련된 정보일 수 있다.
AID는 하나의 BSS 내에서는 각각의 STA에 대한 고유한(unique) 식별자로써 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.
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.
기존의 비트맵 압축 기술로서, 비트맵의 앞부분에 연속되는 0을 생략하고 오프셋(offset) (또는 시작점) 값으로 정의하는 방안이 마련되어 있다. 그러나, 버퍼된 프레임이 존재하는 STA들의 개수는 적지만 각각의 STA의 AID 값이 차이가 큰 경우에는 압축 효율이 높지 못하다. 예를 들어 AID가 10와 2000의 값을 가지는 단 두 개의 STA에게 전송할 프레임만이 버퍼되어 있는 경우에, 압축된 비트맵의 길이는 1990이지만 양 끝을 제외하고는 모두 0의 값을 가지게 된다. 하나의 AP에 연관될 수 있는 STA의 개수가 적은 경우에는 비트맵 압축의 비효율성이 크게 문제되지 않지만, STA의 개수가 증가하는 경우에는 이러한 비효율성이 전체 시스템 성능을 저해하는 요소가 될 수도 있다.
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.
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.
도 13(a)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.
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(restrict)될 수 있다. 이와 같이 특정 STA(들)에게만 액세스가 허용되는 소정의 시간 구간을, 제한된 액세스 윈도우(Restricted Access Window; RAW)라고 칭할 수도 있다.
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.
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.
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 블록 ID를 나타내고, 그 다음 N3개의 비트는 서브-블록 ID를 나타내고, 나머지 비트들이 서브-블록 내의 STA 비트 위치를 나타내는 방식으로 구성될 수도 있다.
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.
프레임 포맷 예시
도 13 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 MAC 프레임 포맷을 예시한다.
도 13을 참조하면, MAC 프레임 포맷은 MAC 헤더(MHR: MAC Header), MAC 페이로드(MAC Payload) 및 MAC 풋터(MFR: MAC Footer)로 구성된다. MHR은 프레임 제어(Frame Control) 필드, 지속 기간/식별자(Duration/ID) 필드, 주소 1(Address 1) 필드, 주소 2(Address 2) 필드, 주소 3(Address 3) 필드, 시퀀스 제어(Sequence Control) 필드, 주소 4(Address 4) 필드, QoS 제어(QoS Control) 필드 및 HT 제어(HT Control) 필드를 포함하는 영역으로 정의된다. 프레임 바디(Frame Body) 필드는 MAC 페이로드(payload)로 정의되고, 상위 계층에서 전송하고자 하는 데이터가 위치하게 되며, 가변적인 크기를 가진다. 프레임 체크 시퀀스(FCS: frame check sequence) 필드는 MAC 풋터(footer)로 정의되고, MAC 프레임의 에러 탐색을 위하여 사용된다.
처음 세 필드(프레임 제어 필드, 지속 기간/식별자 필드, 주소 1 필드)와 제일 마지막 필드(FCS 필드)는 최소 프레임 포맷을 구성하며, 모든 프레임에 존재한다. 그 외의 필드는 특정 프레임 타입에서만 존재할 수 있다.
앞서 설명한 각 필드들에 포함되는 정보들은 IEEE 802.11 시스템의 정의를 따를 수 있다. 또한, 앞서 설명한 각 필드들은 MAC 프레임에 포함될 수 있는 필드들의 예시에 해당하며, 다른 필드로 대체되거나, 추가적인 필드가 더 포함될 수 있다.
도 14는 도 13에 따른 MAC 프레임에서 HT Control 필드의 HT 포맷을 예시한다.
도 14를 참조하면, HT 제어 필드는 VHT 서브필드, 링크 적응(Link Adaptation) 서브필드, 캘리브레이션 포지션(Calibration Position) 서브필드, 캘리브레이션 시퀀스(Calibration Sequence) 서브필드, 채널 상태 정보/조정(CSI/Steering: Channel State Information/Steering) 서브필드, NDP 공지(NDP Announcement: Null Data Packet Announcement) 서브필드, 액세스 카테고리 제한(AC Constraint: Access Category Constraint) 서브필드, 역방향 승인/추가 PPDU(RDG: Reverse Direction Grant/More PPDU) 서브필드, 예약(Reserved) 서브필드를 포함할 수 있다.
링크 적응 서브필드는 트레이닝 요청(TRQ: Training request) 서브필드, MCS 요청 또는 안테나 선택 지시(MAI: MCS(Modulation and Coding Scheme) Request or ASEL(Antenna Selection) Indication) 서브필드, MCS 피드백 시퀀스 지시(MFSI: MCS Feedback Sequence Identifier) 서브필드, MCS 피드백 및 안테나 선택 명령/데이터(MFB/ASELC: MCS Feedback and Antenna Selection Command/data) 서브필드를 포함할 수 있다.
TRQ 서브필드는 응답자(responder)에게 사운딩 PPDU(sounding PPDU) 전송을 요청하는 경우 1로 설정되고, 응답자에게 사운딩 PPDU 전송을 요청하지 않는 경우 0으로 설정된다. 그리고, MAI 서브필드가 14로 설정되면 안테나 선택 지시(ASEL indication)를 나타내며, MFB/ASELC 서브필드는 안테나 선택 명령/데이터로 해석된다. 그렇지 않은 경우, MAI 서브필드는 MCS 요청을 나타내며, MFB/ASELC 서브필드는 MCS 피드백으로 해석된다. MAI 서브필드가 MCS 요청(MRQ: MCS Request)을 나타내는 경우, 어떠한 MCS 피드백을 요청하지 않는 경우 0으로 설정되고, MCS 피드백을 요청하는 경우 1로 설정된다. 사운딩 PPDU는 채널 추정을 위하여 사용될 수 있는 트레이닝(training) 심볼을 전달하는 PPDU를 의미한다.
앞서 설명한 각 서브 필드들은 HT 제어 필드에 포함될 수 있는 서브필드들의 예시에 해당하며, 다른 서브필드로 대체되거나, 추가적인 서브필드가 더 포함될 수 있다.
도 15는 도 13에 따른 MAC 프레임에서 HT Control 필드의 VHT 포맷을 예시한다.
도 15를 참조하면, HT 제어 필드는 VHT 서브필드, MRQ 서브필드, MSI 서브필드, MCS 피드백 시퀀스 지시/그룹 ID 최하위 비트(MFSI/GID-L: LSB of Group ID) 서브필드, MFB 서브필드, 그룹 ID 최상위 비트(GID-H: MSB of Group ID) 서브필드, 코딩 타입(Coding Type) 서브필드, MFC 응답 전송 타입(FB Tx Type: Transmission type of MFB response) 서브필드, 자발적 MFB(Unsolicited MFB) 서브필드, AC 교정(AC Constraint) 서브필드, RDG/More PPDU 서브필드를 포함할 수 있다. 그리고, MFB 서브필드는 VHT 공간-시간 스트림 개수(N_STS: Number of space time streams) 서브필드, MCS 서브필드, 대역폭(BW: Bandwidth) 서브필드, 신호 대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio) 서브필드를 포함할 수 있다.
표 1 은 HT 제어 필드의 VHT 포맷에서의 각 서브필드에 대한 설명을 나타낸다.
서브필드 의미 정의
MRQ MCS request MCS 피드백(비자발적(solicited) MFB)을 요청하는 경우 1로 설정됨. 그렇지 않은 경우, 0으로 설정됨
MSI MRQ sequence identifier MRQ 서브필드가 1로 설정되면, MSI 서브필드는 특정 요청을 식별하는 0 내지 6 범위 내 시퀀스 번호를 포함함. MRQ 서브필드가 0으로 설정되면, MSI 서브필드는 예약됨
MFSI/GID-L MFB sequence identifier/LSB of Group ID 자발적(unsolicited) MFB 서브필드가 0으로 설정되면, MFSI/GID-L 서브필드는 MFB 정보가 나타내는 프레임 내 포함된 MSI의 수신 값을 포함함. 자발적(unsolicited) MFB 서브필드가 1로 설정되면, MFSI/GID-L 서브필드는 자발적 MFB가 나타내는 PPDU의 그룹 ID의 최하위 3비트를 포함함
MFB VHT N_STS, MCS, BW, SNR feedback MFB 서브필드는 추천되는 MFB를 포함함. MCS=15, VHT N_STS=7은 피드백이 존재하지 않는 것을 지시함
GID-H MSB of Group ID 자발적(unsolicited) MFB 서브필드가 1로 설정되면, GID-H 서브필드는 자발적 MFB가 나타내는 PPDU의 그룹 ID의 최상위 3비트를 포함함
Coding Type Coding type of MFB response 자발적(unsolicited) MFB 서브필드가 1로 설정되면, 코딩 타입 서브필드는 자발적 MFB가 나타내는 코딩 정보(BCC(binary convolutional code) 경우 1, LDPC(low-density parity check) 경우 0)를 포함함. 그렇지 않은 경우, 예약됨
FB Tx Type Transmission type of MFB response 자발적(unsolicited) MFB 서브필드가 1로 설정되고 FB Tx Type 서브필드가 0으로 설정되면, 자발적 MFB는 빔포밍되지 않은(unbeamformed) VHT PPDU 또는 STBC(space-time block coding) VHT PPDU 를 사용하는 전송 다이버시티 중 어느 하나를 나타냄. 자발적(unsolicited) MFB 서브필드가 1로 설정되고 FB Tx Type 서브필드가 1로 설정되면, 자발적 MFB는 빔포밍된(beamformed) SU-MIMO(Single User MIMO) VHT PPDU를 나타냄. 그렇지 않은 경우, 예약됨
Unsolicited MFB Unsolicited MCS feedback indicator MFB가 MRQ의 응답이 아니면 1로 설정됨. MFB가 MRQ의 응답이면 0으로 설정됨
AC Constraint 역방향 허용(RDG)에 대한 응답이 어떠한 트래픽 식별자(TID: traffic identifier)로부터의 데이터 프레임을 포함하면 0으로 설정되고, 역방향 승인(RDG)에 대한 응답이 동일한 역방향(RD) 개시자(initiator)로부터 수신되는 마지막 데이터 프레임과 동일한 AC로부터의 프레임만을 포함하면 1로 설정됨
RDG/More PPDU RDG/More PPDU 서브필드가 0이면, 역방향(RD) 개시자(initiator)가 전송하는 경우 역방향 승인(RDG)이 없음을 나타내고, 역방향 응답자(responder)가 전송하는 경우 MAC 프레임을 전달하는 PPDU가 최종 송신임을 나타냄. RDG/More PPDU 서브필드가 1이면, 역방향(RD) 개시자(initiator)가 전송하는 경우 역방향 허용(RDG)이 존재함을 나타내고, 응답자(responder)가 전송하는 경우 MAC 프레임을 전달하는 PPDU 이후 다른 PPDU가 후속함을 나타냄
앞서 설명한 각 서브 필드들은 HT 제어 필드에 포함될 수 있는 서브필드들의 예시에 해당하며, 다른 서브필드로 대체되거나, 추가적인 서브필드가 더 포함될 수 있다.
한편, MAC 서브계층은 MAC 프로토콜 데이터 유닛(MPDU: MAC protocol data unit)을 물리 서비스 데이터 유닛(PSDU: PHY Service Data Unit)으로서 물리 계층에 전달한다. PLCP 개체는 수신한 PSDU에 물리 헤더(PHY header)와 프리앰블을 덧붙여 PLCP 프로토콜 데이터 유닛(PPDU: PLCP protocol data unit)을 생성한다.
도 16은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11n 시스템의 PPDU프레임 포맷을 예시한다.
도 16의 (a)는 논 HT(Non-HT) 포맷, HT 혼합(HT Mixed) 포맷, HT-그린필드(HT-Greenfield) 포맷에 따른 PPDU 프레임을 예시하고 있다.
논 HT 포맷은 기존의 레가시 시스템(IEEE 802.11 a/g) STA을 위한 프레임 포맷을 나타낸다. 논 HT 포맷 PPDU는 레가시-숏 트래이닝 필드(L-STF: Legacy-Short Training field), 레가시-롱 트래이닝 필드(L-LTF: Legacy-Long Training field), 레가시 시그널(L-SIG: Legacy-Signal) 필드로 구성되는 레가시 포맷 프리앰블을 포함한다.
HT 혼합 포맷은 기존의 레가시 시스템 STA의 통신을 허용함과 동시에 IEEE 802.11n STA을 위한 프레임 포맷을 나타낸다. HT 혼합 포맷 PPDU는 L-STF, L-LTF, L-SIG으로 구성되는 레가시 포맷 프리앰블과 HT-숏 트래이닝 필드(HT-STF: HT-Short Training field), HT-롱 트래이닝 필드(HT-LTF: HT-Long Training field) 및 HT 시그널(HT-SIG: HT-Signal) 필드로 구성되는 HT 포맷 프리앰블을 포함한다. L-STF, L-LTF 및 L-SIG는 하위 호환성(backward compatibility)를 위한 레가시 필드를 의미하므로, L-STF 부터 L-SIG까지 논 HT 포맷과 동일하며, STA은 그 뒤에 오는 HT-SIG 필드 이용하여 STA은 혼합 포맷 PPDU임을 알 수 있다.
HT-그린필드(Greenfield) 포맷은 기존의 레가시 시스템과 호환성이 없는 포맷으로 IEEE 802.11n STA을 위한 프레임 포맷을 나타낸다. HT-그린필드 포맷 PPDU는 HT-그린필드-STF(HT-GF-STF: HT-Greefield-STF), HT-LTF1, HT-SIG 및 하나 이상의 HT-LTF들로 구성되는 그린필드 프리앰블을 포함한다.
데이터(Data) 필드는 서비스(SERVICE) 필드, PSDU, 테일(tail) 비트, 패드(pad) 비트를 포함한다. 데이터 필드의 모든 비트는 스크램블된다.
도 16의 (b)는 데이터 필드에 포함되는 서비스 필드를 나타낸다. 서비스 필드는 16 비트를 가진다. 각 비트는 0번부터 15번까지 부여되며, 0번 비트부터 순차적으로 전송된다. 0번부터 6번 비트는 0으로 설정되고, 수신단 내 디스크램블러(descrambler)를 동기화하기 위하여 사용된다.
도 17은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11ac 시스템의 VHT PPDU 프레임 포맷을 예시한다.
도 17을 참조하면, VHT 포맷 PPDU는 데이터 필드 이전에 L-STF, L-LTF, L-SIG 로 구성되는 레가시 포맷 프리앰블과 VHT-SIG-A 및 HT-STF 및 HT-LTF들로 구성되는 VHT 포맷 프리앰블을 포함한다. L-STF, L-LTF 및 L-SIG는 하위 호환성(backward compatibility)를 위한 레가시 필드를 의미하므로, L-STF 부터 L-SIG까지 논 HT 포맷과 동일하며, STA은 그 뒤에 오는 VHT-SIG 필드 이용하여 VHT 포맷 PPDU임을 알 수 있다.
L-STF는 프레임 검출, 자동 이득 제어(AGC: Auto Gain Control), 다이버티 검출, 대략 주파수/시간 동기화(coarse frequency/time synchronization) 등을 위한 필드이다. L-LTF는 정밀 주파수/시간 동기화(fine frequency/time synchronization), 채널 추정 등을 위한 필드이다. L-SIG는 레가시 제어 정보 전송을 위한 필드이다. VHT-SIG-A는 VHT STA들의 공통되는 제어 정보 전송을 위한 VHT 필드이다. VHT-STF는 MIMO를 위한 AGC, 빔포밍된 스트림을 위한 필드이다. VHT-LTFs는 MIMO를 위한 채널 추정, 빔포밍된 스트림을 위한 필드이다. VHT-SIG-B는 각 STA에 특정된 제어 정보를 전송하기 위한 필드이다. VHT-SIG-A 및 VHT-SIG-B의 구조는 도 18(a) 및 (b)에 각각 예시되어 있다.
도 19에는 11ax에서 PPDU 포맷의 예가 도시되어 있다.
도 19(a)의 예시에서, HE-SIG1은 L-Part (L-STF, L-LTF, L-SIG)에 이어나오며, L-Part와 마찬가지로 20MHz단위로 duplication 된다. HE-SIG1은 common information (BW, GI length, BSS index, CRC, Tail 등)를 포함한다. 도 19(b)의 구조에서는 user allocation information(예를 들어, STA's ID(예를 들어, PAID or GID), allocated resource information, Nsts, 등) 가 포함된다. HE-SIG2는 OFDMA allocation당 전송된다. MU-MIMO인 경우, HE-SIG2는 SDM을 통해서 STA에 의해서 구별된다. HE-SIG2는 추가적인 user allocation information (예를 들어, MCS, Coding, STBC, TXBF, 등)을 포함한다. 도 19(c)에서 HE-SIG2는 HE-SIG 1의 정보 (numerology)를 통해 full band에 걸쳐서 HE-SIG1 바로 다음에 전송된다. HE-SIG2는 user allocation 정보(예를 들어, STA AID, resource allocation information(예를 들어, allocation size), MCS, Nsts, Coding, STBC, TXBF)를 포함한다.
도 20에는 11ax MU PS Poll의 예가 도시되어 있다. AP는 TIM 비콘 프레임을 전송하는데, 여기에는 MU 전송을 수행할 STA들이 트리거 프레임을 수신하기 위해 필요한 정보(예를 들어, 자원 할당, start offset 등 트리거 프레임 전송 시점 등)이 포함될 수 있다. AP로부터 트리거 프레임을 전송받은 STA는 소정 시간(예를 들어, SIFS) 후에 MU 전송을 할 수 있다. AP는 SIFS 후 DL MU 데이터 또는 ACK을 MU STA로 전송할 수 있다.
도 21에는 UL MU U-APSD 동작이 예시되어 있다. AP로부터 TIM을 수신한 STA들은 트리거 프레임의 전송 정보를 획득하고, 해당 트리거 프레임을 수신하여 UL MU QoS Null 프레임을 전송할 수 있다. 이를 수신한 AP는 SIFS 후에 DL 데이터를 전송할 수 있다. 여기서, 트리거 프레임의 전송 정보는 TIM 에서 각 STA들이 수신할 트리거 프레임의 start offset을 알려주거나(방법 1), 또는 각 트리거 프레임에서 다른 STA를 위한 start offset을 알려줄(방법 2) 수 있다.
도 22에는 하나의 비콘 인터벌에서 복수의 트리거 프레임이 전송되는 경우의 예가 도시되어 있다. 이 경우, TIM 비콘 프레임에서 복수의 트리거 프레임 각각을 위한 start offset 정보를 전송할 수 있다.
이하에서는 상술한 설명에 기초하여, STA이 EDCA 수행여부를 결정하는 방법에 대해 설명한다. 보다 상세히, AP가 STA의 UL 상황을 판단하고 STA에게 액세스 방법 전환을 지시하는 방식과 STA이 특정 상황에 따라 액세스 방법을 전환하는 방식이다. 커버리지 확장, Low power capacity STA 등의 경우, EDCA를 수행하는 것보다는 MU MIMO 전송을 수행하는 것이 유리하다. STA의 UL 성능을 정확하게 파악할 수 있는 주체는 AP이기 때문에 AP가 STA의 UL에 대한 상황을 판단하고 이를 STA에게 EDCA를 수행할이지 여부를 알려줌으로 시스템의 성능을 향상시키거나 또는 STA의 전송 실패 확률을 줄일 수 있다.
1. EDCA 액세스를 중단시키는 방법
본 발명의 실시예에 의한 AP는 STA로부터 소정 정보를 포함하는 상향링크 신호를 수신하고, 소정 정보 또는 상향링크 신호 중 하나 이상에 기초하여, EDCA 중단에 관련된 정보를 STA로 전송할지 결정할 수 있다. 만약, EDCA 중단에 관련된 정보를 STA로 전송하기로 결정한 경우, EDCA 중단에 관련된 정보를 STA로 전송할 수 있다. 여기서, EDCA 중단에 관련된 정보를 STA로 전송할지 결정하는데 사용되는 소정 정보 또는 상향링크 신호에는 STA의 UL 신호의 MCS 레벨 및/또는 RSSI(또는 SNR, SINR 값 등), STA을 위한 DL 신호의 MCS 레벨 및/또는 피드백 값, UL 전송 관련 delay에 대한 정보 또는 UL retry 횟수 값, More data field, Channel load report 값, Data discard report 값, Retry Count 값 또는 indicator 등이 해당될 수 있다. 이하 이에 대해 상세히 살펴본다.
1-1. AP가 EDCA 액세스를 중단시키는 방법
상향링크 신호의 MCS 레벨 또는 RSSI 중 하나가 미리 설정된 임계값 이하인 경우, AP는 EDCA 중단에 관련된 정보를 전송할 수 있다. 즉, AP는 STA의 MCS 레벨이 임계값 MCS 레벨 이하 및/또는 STA의 UL 신호의 RSSI가 특정 임계값 값 이하인 경우 STA에게 이와 같은 상황을 알려 주거나 또는 EDCA를 중단하는 것을 indication 해줄 수 있다. AP로부터 이와 같은 정보를 수신 받은 STA은 i현재의 MCS 레벨을 MCS 레벨을 낮추거나 ii현재의 MCS 레벨이 임의의 임계값 MCS 레벨 이하인 경우 EDCA 방법을 중단하거나 iii재의 MCS 레벨과 상관 없이 EDCA 방법을 중단하고 랜덤 액세스나 또는 scheduled 액세스를 통해 UL 액세스를 수행할 수 있다. 예를 들어 AP가 수신 받은 STA의 UL 신호의 MCS 레벨이 1이고 STA의 UL 신호의 RSSI가 특정 임계값 값(예를 들어, -70dbm) 이하인 경우 AP는 STA에게 이와 같은 상황을 알려 줄 수 있다. AP로부터 이와 같은 정보를 수신 받은 STA은 현재 MCS 레벨인 1를 한 단계 낮추어서 MCS 레벨 0으로 UL 신호를 EDCA로 전송하거나 또는 STA의 현재 MCS 레벨이 임의의 MCS 임계값 레벨 이하인 경우 EDCA 방법을 중단하고 랜덤 액세스나 또는 scheduled 액세스를 통해 UL 액세스를 수행할 수 있다.
또는 STA을 위한 DL 신호의 MCS 레벨 및/또는 피드백 값 이용할 수도 있다. AP는 STA을 위한 DL 신호의 MCS 레벨이 임계값 MCS 레벨 이하 및/또는 STA가 피드백한 정보 중 SNR 및/또는 SINR 값이 특정 임계값 SNR 및/또는 SINR 값 이하인 경우 등일 때 STA에게 이와 같은 상황을 알려 주거나 또는 EDCA를 중단하는 것을 indication 해줄 수 있다. AP로부터 이와 같은 정보를 수신 받은 STA은 EDCA 방법을 중단하고 랜덤 액세스나 또는 scheduled 액세스를 통해 UL 액세스를 수행할 수 있다. 예를 들어 AP가 STA에게 전송하는 DL 신호의 MCS 레벨이 0이고 STA를 피드백 한 SNR 값이 특정 임계값 값(예를 들어, -70dbm) 이하인 경우 AP는 STA에게 이와 같은 상황을 알려 줄 수 있다. AP로부터 이와 같은 정보를 수신 받은 STA은 EDCA 방법을 중단하고 랜덤 액세스나 또는 scheduled 액세스를 통해 UL 액세스를 수행할 수 있다.
상기 소정 정보는 STA의 상향링크 전송 시도 횟수이며, 상향링크 전송 시도 횟수가 미리 설정된 임계값 이상인 경우 AP는 EDCA 중단에 관련된 정보를 전송할 수 있다. 즉, STA이 UL 신호를 전송할 때, UL 전송 관련 delay에 대한 정보 또는 UL retry 횟수 값 등을 피드백 해주고 AP는 이와 같은 정보를 이용하여 STA의 EDCA를 중단하는 것을 indication 해줄 수 있다. 예를 들어 STA이 EDCA로 액세스를 수행하다가 임의의 횟수 이상 전송 실패하는 경우 랜덤 액세스나 scheduled 액세스를 통해 AP로 UL 신호를 전송하고 이와 같은 STA을 위해서 AP는 STA의 EDCA를 중단시키고 랜덤 액세스나 scheduled 액세스를 이용하여 UL 신호를 전송하도록 indication 해줄 수 있다. 이 때, 임의의 횟수 관련 정보는 AP가 비콘이나 프로브 응답 프레임을 이용하여 전송해 줄 수 있다.
AP는 STA의 data 전송 delay가 큰 경우에 랜덤 액세스나 scheduled 액세스를 위한 트리거 프레임을 전송하여 STA의 data 전송 delay를 조절 할 수 있다. 이는 low power STA 뿐만 아니라 dense한 환경에서 scheduling을 통해서 STA이 channel을 점유 할 수 있는 시간을 control 할 수 있는 용도로 적용 될 수 있다. 이를 위해 AP는 STA으로부터 전송되는 more data field의 정보나 channel load report 값 또는 data discard report, retry Count 값 또는 indicator 정보 등을 이용 할 수 있다.
STA은 자신이 전송하는 프레임의 SIG-B의 reserved bit이나 또는 UL 신호 전송하였으나, AP로부터 ACK/BA 수신을 받지 못하였음을 알려주기 위해 새롭게 정의된 field 또는 Delimiter 의 Signature or reserved bit, MAC 프레임에서의 reserved bit(예를 들어, HE Control field에서의 reserved bit) 등을 이용하여 AP에게 이를 알려 줄 수 있다. 이 때, 프레임은 BSR 프레임, data, ACK/BA 프레임 등을 통해서 알려 줄 수 있다.
소정 정보는 more data field 이며, STA는 1로 설정된 more data field를 수신한 후 미리 설정된 임계값 이내에 상향링크 신호를 수신하지 못한 경우, EDCA 중단에 관련된 정보를 전송할 수 있다. AP가 STA으로부터 전송되는 more data field의 정보가 '1'로 설정(즉, STA의 Queue에 UL 전송을 위한 buffer가 있는 상황)에서 되어 있는 UL 프레임을 수신 받았으나 AP가 STA으로부터 전송되는 UL 프레임을 다시 수신 받기 전까지 전송 delay가 특정 임계값 값보다 큰 경우, AP는 STA에게 EDCA 액세스를 중단하게 하고 랜덤 액세스또는 scheduled 액세스를 위한 트리거 프레임을 전송하여 UL MU 전송을 트리거 해 줄 수 있다. 이 때, UL 프레임의 액세스 category에 따라서 각각의 전송 delay의 임계값 값이 미리 정의 되거나 또는 AP가 비콘 프레임이나 프로브 응답 프레임 등을 이용하여 STA에게 이와 같은 정보를 알려 줄 수 있다. 또는 STA이 AP로 전송하는 ADDTA Request Action 프레임에서의 TSPEC에 포함되는 정보들을 이용할 수도 있다. 예를 들어 TSPEC에서 전송되는 minimum/maximum Service Interval, Delay Bound 등과 값 또는 미리 정의된 액세스 category에 따른 각각의 전송 delay의 임계값 값을 이용하여 AP는 STA이 전송하는 data의 액세스 category를 고려하여 전송 delay가 이와 같은 임계값 값을 초과한 경우에 STA에게 scheduled 액세스를 통한 UL 프레임 전송을 위한 트리거 프레임(예를 들어, BSR(buffer status report)를 위한 트리거 프레임, UL MU data 프레임 등)을 전송해 줄 수 있다. 예를 들어 AC에 따른 required max delay가 정의(예를 들어, AC_VI인 경우 required max delay가 2ms)되어 있을 때, AP는 STA으로부터 전송되는 more data field의 정보가 '1'로 설정되어 있는 AC_VI data 프레임을 수신 받았으나 이 후에 STA으로부터 AC_VI data 프레임을 required max delay를 초과하여 3m에 수신 받은 경우에 AP는 STA의 UL data 전송을 위해서 UL 프레임 전송을 위한 트리거 프레임을 전송해 주거나 또는 scheduled 액세스를 위해서 AP가 STA을 scheduling 해주기 위한 BSR 프레임 전송을 위한 트리거 프레임 등을 전송해 줄 수 있다. 또한, more data field가 '1'이 아니더라도 STA이 전송하는 UL data의 액세스 category 및 service interval 등에 따라서 유사하게 적용될 수도 있다.
STA로부터 수신한 정보가 STA이 discard한 데이터가 있음을 알리는 정보인 경우, EDCA 중단에 관련된 정보를 전송할 수 있다. 구체적으로, STA은 resource가 불충분하여 discard 된 data가 있음을 AP에게 알려 줄 수 있다. 이 때, resource가 불 충분하다는 의미는 STA이 전송하고자 하는 데이터의 lifetime이 초과 될 때까지 데이터를 전송할 수 없거나 또는 short/long RetryLimit 값까지 재전송을 수행한 경우 등을 모두 포함 할 수 있다. 이와 같은 상황에서 STA은 데이터를 discard 할 수 있으며 AP로 이와 같은 정보를 report 하고 이를 수신 받은 AP는 STA에게 EDCA 액세스를 중단하게 하고 특정 STA의 UL 전송을 위해서 랜덤 액세스 또는 scheduled 액세스를 위한 트리거 프레임을 전송하거나 또는 scheduled 액세스를 위해서 AP가 STA을 scheduling 해주기 위한 BSR 프레임 전송을 위한 트리거 프레임 등을 전송해 줄 수 있다. 예를 들어 STA이 STA이 전송하고자 하는 데이터의 lifetime이 초과 될 때까지 데이터를 전송할 수 없는 경우 STA은 랜덤 액세스를 통해서 STA이 전송하고자 하는 데이터의 lifetime이 초과되어 데이터를 discard 하였음을 AP에게 report 해줄 수 있다. STA으로부터 이와 같은 정보를 수신 받은 AP는 STA에게 EDCA 액세스를 중단하게 하고 특정 STA의 UL 전송을 위해서 랜덤 액세스 또는 scheduled 액세스를 위한 트리거 프레임을 전송하거나 또는 scheduled 액세스를 위해서 AP가 STA을 scheduling 해주기 위한 BSR 프레임 전송을 위한 트리거 프레임 등을 전송해 줄 수 있다.
상기 소정 정보가 retry indicator 정보인 경우, EDCA 중단에 관련된 정보를 전송할 수 있다. 여기서 retry indicator 정보는, STA이 상향링크 전송 후 DL ACK/BA을 미리 설정된 횟수 이상 수신하지 못한 경우 상향링크 신호에 포함되는 것일 수 있다. 즉, Retry Count 값 또는 indicator 이용할 수 있다. 구체적으로, STA이 (EDCA로) UL 전송을 수행하였으나 이에 대한 DL ACK/BA을 임의의 횟수 이상 수신 받지 못한 경우에 STA은 랜덤 액세스 또는 scheduled 액세스를 통해 AP로 retry indicator 정보를 전송해 줄 수 있다. 이 때, AP는 비콘이나 프로브 응답 프레임 등을 이용하여 임의의 횟수에 대한 정보를 전송해 줄 수 있다. 또는 UL 전송을 수행하였으나 이에 대한 DL ACK/BA을 수신 받지 못한 경우에 AP로 retry count 정보를 전송해 줄 수 있다. 이 때, EDCA를 이용한 retry indicator 또는 retry count 값으로 제한 될 수도 있다. 이를 수신 받은 AP는 STA에게 EDCA 액세스를 중단하게 하고 특정 STA의 UL 전송을 위해서 랜덤 액세스 또는 scheduled 액세스를 위한 트리거 프레임을 전송하거나 또는 scheduled 액세스를 위해서 AP가 STA을 scheduling 해주기 위한 BSR 프레임 전송을 위한 트리거 프레임 등을 전송해 줄 수 있다. 예를 들어 STA이 (EDCA로) UL 전송을 수행하였으나 이에 대한 DL ACK/BA을 임의의 횟수 이상 수신 받지 못한 경우에 랜덤 액세스 또는 scheduled 액세스를 통해 AP로 retry indicator를 전송해 줄 수 있다. STA으로부터 이와 같은 정보를 수신 받은 AP는 STA에게 EDCA 액세스를 중단하게 하고 특정 STA의 UL 전송을 위해서 랜덤 액세스 또는 scheduled 액세스를 위한 트리거 프레임을 전송하거나 또는 scheduled 액세스를 위해서 AP가 STA을 scheduling 해주기 위한 BSR 프레임 전송을 위한 트리거 프레임 등을 전송해 줄 수 있다.
AP는 STA이 전송한 channel load report 값을 이용하여 channel load report 값이 특정 STA의 특정 임계값 값 이상인 경우 즉, channel이 특정 비율로 busy한 경우에 AP는 STA에게 EDCA 액세스를 중단하게 하고 특정 STA의 UL 전송을 위해서 랜덤 액세스 또는 scheduled 액세스를 위한 트리거 프레임을 전송해 줄 수 있다. 또는 특정 임계값 값 이상인 경우에 특정 STA이 AP에게 이를 알리도록 새롭게 정의될 수 있고 STA으로부터 이와 같은 정보를 수신 받은 AP는 특정 STA의 UL 전송을 위해서 scheduled 액세스를 위한 트리거 프레임을 전송해 또는 scheduled 액세스를 위해서 AP가 STA을 scheduling 해주기 위한 BSR 프레임 전송을 위한 트리거 프레임 등을 전송해 줄 수 있다. 이 때, 특정 임계값 값은 AP가 비콘이나 또는 프로브 응답 프레임 등을 이용하여 전송해 줄 수 있다. 예를 들어 STA이 측정한 channel load report의 값(특정 시간 동안에 busy한 시간의 비율)이 특정 임계값 값을 이상인 경우 STA은 이와 같은 상황을 AP에게 알려 주며 수신 받은 AP는 STA의 UL data 전송을 위해서 UL 프레임 전송을 위한 트리거 프레임을 전송해 주거나 또는 scheduled 액세스를 위해서 AP가 STA을 scheduling 해주기 위한 BSR 프레임 전송을 위한 트리거 프레임 등을 전송해 줄 수 있다.
AP가 STA을 위해서 DL 신호를 (재)전송하고 STA으로부터 전송된 ACK/BA 수신을 제대로 받지 못하는 상황이 임의의 횟수 이상 반복되는 경우 AP는 STA에게 EDCA를 중단하는 것을 indication 해줄 수 있다. 이 때, AP가 STA을 위해서 전송하는 DL data의 MCS 레벨이 임의의 MCS 레벨 이하인 경우에만 이를 indication 해줄 수도 있다. 이를 수신 받은 STA은 EDCA 방법을 중단하고 랜덤 액세스나 또는 scheduled 액세스를 통해 UL 액세스를 수행할 수 있다. 예를 들어 AP가 STA을 위해서 전송한 DL data 의 ACK/BA을 STA으로부터 제대로 수신 받지 못하는 상황이 3번 이상 반복되는 경우 AP는 STA에게 EDCA를 중단하는 것을 indication 해줄 수 있다. 이를 수신 받은 STA은 EDCA를 중단하고 랜덤 액세스나 scheduled 액세스 방법으로 전환하여 UL 액세스를 수행할 수 있다.
1-2. STA가 EDCA 액세스를 중단/전환하는 방법
STA의 UL 신호의 MCS 레벨이 임계값 MCS 레벨 이하 및/또는 UL 전송 후의 ACK/BA 수신이 임의의 횟수로 실패한 경우, STA은 i)현재의 MCS 레벨을 MCS 레벨을 낮추거나 ii) 현재의 MCS 레벨이 임의의 임계값 MCS 레벨 이하인 경우 EDCA를 중단하고 랜덤 액세스나 scheduled 액세스 방법으로 전환하거나 iii) 현재의 MCS 레벨과 상관 없이 EDCA를 중단하고 랜덤 액세스나 scheduled 액세스 방법으로 전환하여 UL 액세스를 수행할 수 있다.
또는 STA의 UL 전송을 위한 MCS 레벨이 임계값 MCS 레벨 이하 및/또는 STA이 AP로 data/control/management 프레임을 (재)전송하고 AP으로부터 전송된 ACK/BA 수신을 제대로 받지 못하는 상황이 임의의 횟수 이상 반복되는 경우, STA은 i)현재의 MCS 레벨을 MCS 레벨을 낮추거나 ii) 현재의 MCS 레벨이 임의의 임계값 MCS 레벨 이하인 경우 EDCA를 중단하고 랜덤 액세스나 scheduled 액세스 방법으로 전환하거나 iii) 현재의 MCS 레벨과 상관 없이 EDCA를 중단하고 랜덤 액세스나 scheduled 액세스 방법으로 전환하여 UL 액세스를 수행할 수 있다.
이때 STA의 임계값 MCS 레벨 또는 임의의 횟수 정보는 AP와 STA이 association 할 때 AP와 STA이 low-power capacity 등과 같이 STA capacity 관련 설정을 할 때 AP가 STA에게 전송해 줄 수 있다.
STA은 UL 신호를 통해 자신이 EDCA로 UL 신호 전송하였으나, AP로부터 (임의의 횟수 이상) ACK/BA 수신을 받지 못하였음 또는 수신 받지 못한 횟수를 AP로 알려 줄 수 있다. 예를 들어 STA의 UL 신호 전송을 위한 MCS 레벨이 1(이 때, 임계값 MCS 레벨이 3인 경우)이고 STA이 AP로 신호를 (재)전송하고 AP으로부터 전송된 ACK/BA 수신을 제대로 받지 못하는 상황이 3회 이상 반복되는 경우 STA은 i) 현재의 MCS 레벨 1을 MCS 레벨 0로 낮추거나 ii) 현재의 MCS 레벨과 상관 없이 EDCA를 중단하고 랜덤 액세스를 통해 UL 액세스를 수행할 수 있다. 이 때, STA은 UL 신호를 통해 자신이 EDCA로 UL 신호 전송하였으나, AP로부터 (임의의 횟수 이상) ACK/BA 수신을 받지 못하였음을 AP로 알려 줄 수 있다.
AP가 전송하는 DL 신호의 MCS 레벨이 임계값 MCS 레벨 이하, SNR/SINR 값이 임계값 SNR 및/또는 임계값 SINR 레벨 이하인 경우, STA은 i) 현재의 UL 전송을 위한 MCS 레벨을 MCS 레벨을 낮추거나 ii) 현재의 UL 전송을 위한 MCS 레벨이 임의의 임계값 MCS 레벨 이하인 경우 EDCA를 중단하고 랜덤 액세스 방법이나 scheduled 액세스 방법으로 전환하거나 iii) 현재의 UL 전송을 위한 MCS 레벨과 상관 없이 EDCA를 중단하고 랜덤 액세스 방법이나 scheduled 액세스 방법으로 전환하거나 UL 액세스를 수행할 수 있다. 이 때의 STA의 임계값 MCS 레벨 또는 임계값 SNR 및/또는 임계값 SINR 레벨은 AP와 STA이 association 할 때 AP와 STA이 low-power capacity 등과 같이 STA capacity 관련 설정을 할 때 AP가 STA에게 전송해 줄 수 있다. 이때 STA은 UL 신호를 통해 자신이 EDCA로 UL 신호 전송하였으나, AP로부터 (임의의 횟수 이상) ACK/BA 수신을 받지 못하였음 또는 수신 받지 못한 횟수를 AP로 알려 줄 수 있다. 예를 들어 AP가 전송하는 DL 신호의 MCS 레벨이 0이고 수신 SNR이 미리 정의된 특정 임계값 값(예를 들어, -6 dB) 이하인 경우 STA은 1) 현재의 UL 신호 전송을 위한 MCS 레벨을 한 단계 낮추거나 ii) 현재의 UL 신호의 MCS 레벨과 상관 없이 EDCA를 중단하고 랜덤 액세스 방법이나 scheduled 액세스 방법으로 전환하여 UL 액세스를 수행할 수 있다. 이 때, STA은 UL 신호를 통해 자신이 EDCA로 UL 신호 전송하였으나, AP로부터 ACK/BA 수신을 받지 못하였음을 AP로 알려 줄 수 있다.
또한 앞에서 언급한 임계값 RSSI(또는 MCS 레벨, SINR, SNR 등), 임의의 횟수 등은 AP와 STA이 association 할 때 AP와 STA이 low-power capacity 등과 같이 STA capacity 관련 설정을 할 때 AP가 STA에게 전송해 주거나 또는 비콘 프레임이나 프로브 응답 프레임을 이용하여 전송해 줄 수 있다. 또는 기존에 AP가 전송하는 short/long RetryLimit 값 등을 reuse 할 수도 있다. 또한 랜덤 액세스 트리거 프레임 안에 이와 같은 조건들에 해당하는 정보를 추가로 전송하여 STA의 랜덤 액세스 전송 여부를 제한할 수 있다.
2. EDCA 액세스를 수행하게 하는 방법
2-1. AP가 EDCA 액세스를 수행시키는 방법
AP는 STA의 MCS 레벨이 임계값 MCS 레벨 이상 및/또는 STA의 UL 신호의 RSSI가 특정 임계값 값 이상인 경우 STA에게 이와 같은 상황을 알려 주거나 또는 EDCA로 액세스를 수행할 수 있음을 indication 해줄 수 있다. 이 때의 STA의 UL 신호의 RSSI는 STA이 전송한 자원에서의 수신 신호 강도만을 포함 할 수 도 있다. 이를 위해 STA이 전송한 자원에서의 수신 신호 강도만을 측정하기 위한 방법이 적용 될 수 있다. AP로부터 이와 같은 정보를 수신 받은 STA은 i) 현재의 MCS 레벨을 MCS 레벨을 높이거나 ii) 현재의 MCS 레벨이 임의의 임계값 MCS 레벨 이상인 경우 EDCA 방법으로 수행하거나 iii) 현재의 MCS 레벨과 상관 없이 EDCA 방법으로 UL 액세스를 수행할 수 있다. 이 때의 STA의 임계값 MCS 레벨은 AP와 STA이 association 할 때 AP와 STA이 low-power capacity 등과 같이 STA capacity 관련 설정을 할 때 AP가 STA에게 전송해 줄 수 있다. 예를 들어 AP가 수신 받은 STA의 UL 신호의 MCS 레벨이 9이고 STA의 UL 신호의 RSSI가 특정 임계값 값(예를 들어, -60dbm) 이상인 경우 AP는 STA에게 이와 같은 상황을 알려 줄 수 있다. AP로부터 이와 같은 정보를 수신 받은 STA은 현재 MCS 레벨인 9를 한 단계 높여 MCS 레벨 10으로 UL 신호를 전송하거나 또는 STA의 현재 MCS 레벨이 임의의 MCS 임계값 레벨 이상인 경우 EDCA 방법으로 UL 액세스를 수행할 수 있다.
AP는 STA을 위한 DL 신호의 MCS 레벨이 임계값 MCS 레벨 이상인 경우 및/또는 STA가 피드백한 정보 중 SNR/SINR 값이 특정 임계값 SNR 및/또는 SINR 값 이상인 경우 등일 때, STA에게 이와 같은 상황을 알려 주거나 또는 EDCA로 액세스를 수행할 수 있음을 indication 해줄 수 있다. AP로부터 이와 같은 정보를 수신 받은 STA은 EDCA 방법으로 UL 액세스를 수행할 수 있다. 예를 들어 AP가 STA에게 전송하는 DL 신호의 MCS 레벨이 특정 임계값 MCS 레벨인 9 이상이고 STA를 피드백 한 SNR 값이 특정 임계값 값(예를 들어, -6 dB) 이상인 경우 AP는 STA에게 이와 같은 상황을 알려 줄 수 있다. AP로부터 이와 같은 정보를 수신 받은 STA은 EDCA방법으로 UL 액세스를 수행할 수 있다.
AP가 랜덤 액세스를 이용하여 특정 STA이 전송한 UL 신호를 임의의 횟수 이상 성공적으로 수신 하고/또는 STA이 전송한 UL 신호에 UL 신호 전송하였으나, AP로부터 ACK/BA 수신을 받지 못하였음을 나타내는 field 또는 bit 정보가 없는 경우 AP는 STA에게 이와 같은 상황을 알려 주거나 또는 EDCA로 액세스를 수행할 수 있음을 indication 해줄 수 있다. 이 때, STA의 MCS 레벨이 임의의 MCS 레벨 이상 및/또는 STA의 UL 신호의 RSSI가 특정 임계값 값 이상인 조건 등이 추가로 만족하는 경우에만 STA에게 이와 같은 상황을 알려 주거나 또는 EDCA로 액세스를 수행할 수 있음을 indication 해줄 수 있다. 이를 수신 받은 STA은 i) 현재의 MCS 레벨을 MCS 레벨을 높이거나 ii) 현재의 MCS 레벨이 임의의 임계값 MCS 레벨 이상인 경우 EDCA로 액세스를 수행 하거나 iii) 현재의 MCS 레벨과 상관 없이 EDCA로 액세스를 수행할 수 있다. 예를 들어 AP가 수신 받은 STA의 UL 신호의 MCS 레벨이 9이고 STA의 UL 신호의 RSSI가 미리 정의된 특정 임계값 값(예를 들어, -60dbm) 이상 이며 랜덤 액세스를 이용하여 특정 STA이 전송한 UL 신호를 임의의 횟수 이상 성공적으로 수신 하였고 STA이 전송한 UL 신호에 UL 신호 전송하였으나, AP로부터 ACK/BA 수신을 받지 못하였음을 나타내는 field 또는 bit 정보가 없는 경우 AP는 STA에게 이와 같은 상황을 알려 주거나 EDCA로 액세스를 수행할 수 있음을 indication 해줄 수 있다. 이를 수신 받은 STA은 현재의 MCS 레벨인 9을 10으로 높여 전송하거나 랜덤 액세스 에서 EDCA방법으로 전환하여 UL 액세스를 수행할 수 있다.
AP는 위에서 언급한 상황에서 SIG-B의 reserved bit이나 또는 STA의 액세스 방법을 지시하기 위해 새롭게 정의된 field 또는 Delimiter 의 Signature or reserved bit, MAC 프레임에서의 reserved bit(예를 들어, HE Control field에서의 reserved bit) 또는 비콘 프레임이나 프로브 응답 프레임 등을 이용하여 상황을 STA에게 이를 알려 주거나 또는 랜덤 액세스에서 EDCA로 전환하는 것을 지시해 줄 수 있다. 또한 앞에서 언급한 임계값 RSSI(또는 MCS 레벨, SINR, SNR 등), 임의의 횟수 등은 AP와 STA이 association 할 때 AP와 STA이 low-power capacity 등과 같이 STA capacity 관련 설정을 할 때 AP가 STA에게 전송해 주거나 또는 비콘 프레임이나 프로브 응답 프레임을 이용하여 전송해 줄 수 있다. 또한 랜덤 액세스 트리거 프레임 안에 이와 같은 조건들에 해당하는 정보를 추가로 전송하여 STA의 랜덤 액세스 전송 여부를 제한할 수 있다.
또한 AP가 STA별로 EDCA 방법으로 액세스 할 수 있음을 EDCA 파라미터를 STA에게 전송해 줌으로써 indication 해줄 수 있다. 예를 들어 AP로부터 EDCA 파라미터로 매우 큰 값을 할당 받아 거의 EDCA를 통한 channel 점유를 하지 못했던 STA은 AP가 전송하는 EDCA 파라미터로 다시 EDCA 파라미터를 update하여 사용함으로써 channel 점유 할 수 있는 확률이 높아지면 이를 통해 channel 점유를 하여 UL 전송을 수행할 수 있다. 이를 위해 AP가 STA별로 EDCA 파라미터 변경을 지시하는 프레임이나 또는 MAC 프레임 안에 특정 field가 새롭게 정의 될 수 있다. 또는 비콘이나 프로브 응답 프레임에 특정 조건일 때 적용 하는 EDCA 파라미터를 전송해 줄 수 있다. 이 때, 특정 조건은 본 특허에서 언급한 트리거 조건이 될 수 있다.
AP로부터 UL MU OFDMA를 위한 자원을 할당 받고 있는 STA에 대해 위의 상황이 발생하는 경우 AP는 STA을 위해서 보다 넓은 bandwidth를 가지는 자원을 할당해 줄 수 도 있다.
2-2. STA가 EDCA 액세스를 선택/수행하는 방법
STA은 STA의 UL 전송을 위한 MCS 레벨이 임계값 MCS 레벨 이상 및/또는 STA이 AP로 data/control/management 프레임을 (재)전송하고 AP으로부터 전송된 ACK/BA 수신을 제대로 받는 상황이 임의의 횟수 이상 반복되는 경우, STA은 i) 현재의 MCS 레벨을 MCS 레벨을 높이거나 ii) 현재의 MCS 레벨이 임의의 임계값 MCS 레벨 이상인 경우 EDCA로 액세스를 수행 하거나 iii) 현재의 MCS 레벨과 상관 없이 EDCA로 UL 액세스를 수행할 수 있다. 이 때의 STA의 임계값 MCS 레벨 또는 임의의 횟수 정보는 AP와 STA이 association 할 때 AP와 STA이 low-power capacity 등과 같이 STA capacity 관련 설정을 할 때 AP가 STA에게 전송해 줄 수 있다.
STA은 이와 같은 상황을 AP에게 알려 줄 수 있고 AP는 특정 단말을 위해서 UL MU로 resource를 할당해 주는 경우에 이를 고려하여 wide bandwidth를 할당해 줄 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어 STA의 UL 신호 전송을 위한 MCS 레벨이 9(이 때, 임계값 MCS 레벨이 8인 경우)이고 STA이 AP로 신호를 전송하고 AP으로부터 전송된 ACK/BA 수신을 제대로 받은 상황이 3회 이상 반복되는 경우 STA은 i) 현재의 MCS 레벨 9을 MCS 레벨 10로 높이거나 ii) 현재의 MCS 레벨과 상관 없이 EDCA방법으로 UL 액세스를 수행할 수 있다.
AP가 전송하는 DL 신호의 MCS 레벨이 임계값 MCS 레벨 이상 및/또는 RSSI(또는 SNR, SINR 값 등) 값이 특정 임계값 이상인 경우, STA은 AP가 전송하는 DL 신호의 MCS 레벨이 임계값 MCS 레벨 이상 및/또는 SNR(또는 SINR 등) 이 임계값 SNR (임계값 SINR) 이상인 경우, STA은 i) 현재의 UL 전송을 위한 MCS 레벨이 임의의 임계값 MCS 레벨 이상 및/또는 RSSI 값이 특정 임계값 이상인 경우 EDCA로 액세스를 수행 하거나 ii) 현재의 UL 전송을 위한 MCS 레벨 RSSI와 상관 없이 EDCA로 액세스를 수행하여 UL 신호를 전송 할 수 있다. 이 때의 STA의 임계값 MCS 레벨 또는 임계값 SNR 및/또는 임계값 SNR 레벨은 AP와 STA이 association 할 때 AP와 STA이 low-power capacity 등과 같이 STA capacity 관련 설정을 할 때 AP가 STA에게 전송해 줄 수 있다.
AP는 특정 단말을 위해서 UL MU로 resource를 할당해 주는 경우에 이를 고려하여 wide bandwidth를 할당해 줄 수 있음을 알 수 있다. STA은 SIG-B의 reserved bit이나 또는 STA의 액세스 방법을 알려주기 위해 새롭게 정의된 field 또는 Delimiter 의 Signature or reserved bit, MAC 프레임에서의 reserved bit(예를 들어, HE Control field에서의 reserved bit) 등을 이용하여 AP에게 알려 줄 수 있다. 예를 들어 AP가 전송하는 DL 신호의 MCS 레벨이 9(이 때, 임계값 MCS 레벨이 8인 경우)이고 수신 SNR이 미리 정의된 특정 임계값 값(예를 들어, -6dB) 이상인 경우 STA은 i) 현재의 UL 신호 전송을 위한 MCS 레벨을 한 단계 높이거나 ii) 현재의 UL 신호의 MCS 레벨과 상관 없이 EDCA방법으로 UL 액세스를 수행할 수 있다.
또한 앞에서 언급한 임계값 RSSI(또는 MCS 레벨, SINR, SNR 등), 임의의 횟수 등은 AP와 STA이 association 할 때 AP와 STA이 low-power capacity 등과 같이 STA capacity 관련 설정을 할 때 AP가 STA에게 전송해 주거나 또는 비콘 프레임이나 프로브 응답 프레임을 이용하여 전송해 줄 수 있다. 또한 랜덤 액세스 트리거 프레임 안에 이와 같은 조건들에 해당하는 정보를 추가로 전송하여 STA의 랜덤 액세스 전송 여부를 제한할 수 있다.
AP는 위에서 언급한 상황에서 SIG-B의 reserved bit이나 또는 STA의 액세스 방법을 지시하기 위해 새롭게 정의된 field 또는 Delimiter 의 Signature or reserved bit, MAC 프레임에서의 reserved bit(예를 들어, HE Control field에서의 reserved bit) 또는 비콘 프레임이나 프로브 응답 프레임을 이용하여 STA에게 상황을 알려 주거나 또는 STA이 EDCA를 중단하고 랜덤 액세스나 scheduled 액세스 방법으로 전환하는 것을 지시 할 수 있다. 또는 AP는 STA 별로 EDCA 파라미터를 조절하고 이 때, STA의 EDCA를 위해서 Cmin 값으로 매우 큰 값을 설정해 줄 수도 있다. 또는 비콘이나 프로브 응답 프레임에 특정 조건일 때 적용 하는 EDCA 파라미터를 전송해 줄 수 있다. 이 때, 특정 조건은 본 특허에서 언급한 트리거 조건이 될 수 있다. 이를 통해 AP가 STA이 EDCA로 액세스 하는 기회를 거의 얻지 못하게 할 수 있다.
또한 앞에서 언급한 임계값 RSSI(또는 MCS 레벨, SINR, SNR 등), 임의의 횟수 등은 AP와 STA이 association 할 때 AP와 STA이 low-power capacity 등과 같이 STA capacity 관련 설정을 할 때 AP가 STA에게 전송해 주거나 또는 비콘 프레임이나 프로브 응답 프레임을 이용하여 전송해 줄 수 있다. 또한 랜덤 액세스 트리거 프레임 안에 이와 같은 조건들에 해당하는 정보를 추가로 전송하여 STA의 랜덤 액세스 전송 여부를 제한할 수 있다.
AP로부터 UL MU OFDMA를 위한 자원을 할당 받고 있는 STA에 대해 위의 상황이 발생하는 경우 AP는 STA을 위해서 보다 narrow bandwidth를 가지는 자원을 할당해 줄 수 도 있다.
3. EDCA 와 랜덤 액세스를 모두 수행하지 않게 하는 방법
한편, AP는 특정 STA이 특히, coverage extension을 함에 있어서 link의 quality가 좋지 않아서 계속적으로 액세스를 시도하는 STA들의 액세스를 제한할 필요가 있다. 이와 같은 STA들의 계속적인 액세스는 collision 확률이 높일 뿐만 아니라 전송을 위해서 채널을 오랜 시간 점유 할 가능성이 높기 때문이다. 또는 AP가 load balance를 위해서 STA의 액세스를 제한 할 수도 있다. 이에 AP는 특정 조건인 경우에 STA이 EDCA와 랜덤 액세스를 모두 수행하지 않도록 제한할 수 있다.
AP는 특정 상황에 따라 STA에게 EDCA와 랜덤 액세스를 수행하지 않도록 지시를 해줄 수 있다. AP로부터 이와 같은 지시를 수신 받은 STA은 AP와의 연결을 끊고 다른 AP를 찾기 위해서 스캐닝을 수행할 수 있다. 이와 같은 지시를 위해서 SIG에 특정 bits가 추가되거나 또는 MAC 헤더 등에서 이를 indication 해줄 수 있다. 또는 STA에게 EDCA와 랜덤 액세스를 수행하지 않도록 지시 해줄 수 있는 예를 들어 STA의 status를 지시해주는 프레임이 새롭게 정의 될 수도 있다.
예를 들어 1) AP가 특정 STA으로부터 수신 받은 UL 신호의 MCS 레벨이 특정 임계값 이하인 경우, 2) AP가 특정 STA으로부터 수신 받은 UL 신호의 RSSI(또는 SINR, SNR 값 등)이 임의의 특정 임계값 이하인 경우 3) AP가 특정 STA에게 전송하는 DL 신호의 MCS 레벨이 특정 임계값 이하인 경우 4) STA이 AP에게 피드백 한 정보(SNR 또는 SINR 등)이 특정 임계값 값 이하인 경우의 조건을 만족하는 경우 AP는 이와 같은 STA에게 EDCA와 랜덤 액세스를 수행하지 않도록 지시를 해줄 수 있다. 이를 수신 받은 STA은 이와 같은 AP로 EDCA와 랜덤 액세스를 수행하지 않고 다른 AP를 찾기 위해서 스캐닝 을 수행할 수 있다.
STA가 상황에 따라 EDCA나 랜덤 액세스를 수행하지 않을 것을 결정할 수도 있다. AP는 STA이 AP로 EDCA나 랜덤 액세스를 이용하여 UL 전송을 하는 것을 제한하기 위해 RSSI(또는 SINR, SNR 값 등) 임계값 값 또는 MCS 임계값 레벨, 전송 delay 임계값 값, 실패 횟수 임계값 값(또는 data discard 횟수) 등을 트리거 프레임이나 또는 비콘, 프로브 응답 프레임 등을 통해서 전송 할 수 있다. 이를 수신 받은 STA은 특정 조건을 만족하는 경우에 이와 같은 AP로 EDCA와 랜덤 액세스를 수행하지 않고 다른 AP를 찾기 위해 스캐닝을 수행할 수 있다. 예를 들어 AP로부터 수신 되는 신호의 RSSI(또는 SINR, SNR 값 등)가 AP가 STA에게 알려준 RSSI(또는 SINR, SNR 값 등) 임계값 값 이하인 경우에 STA은 이와 같은 AP로 EDCA와 랜덤 액세스를 수행하지 않는다. 이 때, STA은 다른 AP를 찾기 위해서 스캐닝을 수행 할 수 있다.
다른 예로 STA이 AP로 전송하는 UL 프레임의 MCS 레벨이 AP가 알려준 MCS 임계값 레벨 이하인 경우에 STA은 이와 같은 AP로 EDCA와 랜덤 액세스를 수행하지 않고 다른 AP를 찾기 위해서 스캐닝 을 수행할 수 있다.
다른 예로 STA이 AP로부터 수신 받은 DL 신호가 MCS 레벨이 AP가 알려준 MCS 임계값 레벨 이하인 경우에 STA은 이와 같은 AP로 EDCA와 랜덤 액세스를 수행하지 않고 다른 AP를 찾기 위해서 스캐닝 을 수행할 수 있다.
다른 예로 STA이 UL 전송 시에 전송 delay 임계값 값이 AP가 알려준 전송 delay 임계값 값을 초과한 경우에 STA은 이와 같은 AP로 EDCA와 랜덤 액세스를 수행하지 않고 다른 AP를 찾기 위해서 스캐닝 을 수행할 수 있다.
다른 예로 STA이 UL 전송 시에 전송 실패 횟수(또는 data discard 횟수)가 AP가 알려준 전송 실패 횟수 임계값 값(또는 data discard 횟수 임계값 값)을 초과한 경우에 STA은 이와 같은 AP로 EDCA와 랜덤 액세스를 수행하지 않고 다른 AP를 찾기 위해서 스캐닝 을 수행할 수 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
AP(10)는 프로세서(11), 메모리(12), 송수신기(13)를 포함할 수 있다. STA(20)는 프로세서(21), 메모리(22), 송수신기(23)를 포함할 수 있다. 송수신기(13 및 23)는 무선 신호를 송신/수신할 수 있고, 예를 들어, IEEE 802 시스템에 따른 물리 계층을 구현할 수 있다. 프로세서(11 및 21)는 송수신기(13 및 21)와 연결되어 IEEE 802 시스템에 따른 물리 계층 및/또는 MAC 계층을 구현할 수 있다. 프로세서(11 및 21)는 전술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 AP 및 STA의 동작을 구현하는 모듈이 메모리(12 및 22)에 저장되고, 프로세서(11 및 21)에 의하여 실행될 수 있다. 메모리(12 및 22)는 프로세서(11 및 21)의 내부에 포함되거나 또는 프로세서(11 및 21)의 외부에 설치되어 프로세서(11 및 21)와 공지의 수단에 의해 연결될 수 있다.
위와 같은 AP 및 STA 장치의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.
상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시형태들은 IEEE 802.11 시스템을 중심으로 설명하였으나, 다양한 이동통신 시스템에 동일한 방식으로 적용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 무선통신시스템에서 AP(Access Point)가 프레임을 송수신하는 방법에 있어서,
    STA로부터 소정 정보를 포함하는 상향링크 신호를 수신하는 단계;
    상기 소정 정보 또는 상향링크 신호 중 하나 이상에 기초하여, EDCA(Enhanced Distributed Channel Access) 중단에 관련된 정보를 상기 STA로 전송할지 결정하는 단계; 및
    상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 상기 STA로 전송하기로 결정한 경우, 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 상기 STA로 전송하는 단계;
    를 포함하는, 프레임 송수신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상향링크 신호의 MCS 레벨 또는 RSSI 중 하나가 미리 설정된 임계값 이하인 경우, 상기 AP는 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 전송하는, 프레임 송수신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 소정 정보는 상기 STA의 상향링크 전송 시도 횟수이며,
    상기 상향링크 전송 시도 횟수가 미리 설정된 임계값 이상인 경우 상기 AP는 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 전송하는, 프레임 송수신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소정 정보는 more data field 이며,
    상기 STA는 1로 설정된 more data field를 수신한 후 미리 설정된 임계값 이내에 상향링크 신호를 수신하지 못한 경우, 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 전송하는, 프레임 송수신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 정보가 상기 STA이 discard한 데이터가 있음을 알리는 정보인 경우, 상기 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 전송하는, 프레임 송수신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 소정 정보가 retry indicator 정보인 경우, 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 전송하는, 프레임 송수신 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 retry indicator 정보는, 상기 STA이 상향링크 전송 후 DL ACK/BA을 미리 설정된 횟수 이상 수신하지 못한 경우 상기 상향링크 신호에 포함되는 것인, 프레임 송수신 방법.
  8. 무선 통신 시스템에서 AP(Access Point) 장치에 있어서,
    송수신 장치; 및
    프로세서;
    를 포함하고,
    상기 프로세서는, STA로부터 소정 정보를 포함하는 상향링크 신호를 수신하고, 상기 소정 정보 또는 상향링크 신호 중 하나 이상에 기초하여, EDCA 중단에 관련된 정보를 상기 STA로 전송할지 결정하되, 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 상기 STA로 전송하기로 결정한 경우, 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 상기 STA로 전송하는, AP 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 상향링크 신호의 MCS 레벨 또는 RSSI 중 하나가 미리 설정된 임계값 이하인 경우, 상기 AP는 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 전송하는, AP 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 소정 정보는 상기 STA의 상향링크 전송 시도 횟수이며,
    상기 상향링크 전송 시도 횟수가 미리 설정된 임계값 이상인 경우 상기 AP는 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 전송하는, AP 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 소정 정보는 more data field 이며,
    상기 STA는 1로 설정된 more data field를 수신한 후 미리 설정된 임계값 이내에 상향링크 신호를 수신하지 못한 경우, 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 전송하는, AP 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 정보가 상기 STA이 discard한 데이터가 있음을 알리는 정보인 경우, 상기 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 전송하는, AP 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 소정 정보가 retry indicator 정보인 경우, 상기 EDCA 중단에 관련된 정보를 전송하는, AP 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 retry indicator 정보는, 상기 STA이 상향링크 전송 후 DL ACK/BA을 미리 설정된 횟수 이상 수신하지 못한 경우 상기 상향링크 신호에 포함되는 것인, AP 장치.
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