WO2016186476A1 - 무선랜 시스템에서 유휴 채널 정보에 기반한 스케줄링 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선랜 시스템에서 유휴 채널 정보에 기반한 스케줄링 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2016186476A1
WO2016186476A1 PCT/KR2016/005387 KR2016005387W WO2016186476A1 WO 2016186476 A1 WO2016186476 A1 WO 2016186476A1 KR 2016005387 W KR2016005387 W KR 2016005387W WO 2016186476 A1 WO2016186476 A1 WO 2016186476A1
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WO
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frame
information
channel
idle
stas
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PCT/KR2016/005387
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English (en)
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Inventor
김정기
류기선
조한규
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/12—Wireless traffic scheduling
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access, e.g. scheduled or random access
    • H04W74/08—Non-scheduled or contention based access, e.g. random access, ALOHA, CSMA [Carrier Sense Multiple Access]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]

Definitions

  • the following description relates to a scheduling method based on idle channel information on whether each channel is in an idle channel state or a congestion state in a WLAN system, and an apparatus therefor.
  • IEEE 802.11a and b are described in 2.4. Using unlicensed band at GHz or 5 GHz, IEEE 802.11b provides a transmission rate of 11 Mbps and IEEE 802.11a provides a transmission rate of 54 Mbps.
  • IEEE 802.11g applies orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) at 2.4 GHz to provide a transmission rate of 54 Mbps.
  • IEEE 802.11n applies multiple input multiple output OFDM (MIMO-OFDM) to provide a transmission rate of 300 Mbps for four spatial streams. IEEE 802.11n supports channel bandwidths up to 40 MHz, in this case providing a transmission rate of 600 Mbps.
  • the WLAN standard uses a maximum of 160MHz bandwidth, supports eight spatial streams, and supports IEEE 802.11ax standard through an IEEE 802.11ac standard supporting a speed of up to 1Gbit / s.
  • uplink and downlink are separated, and multi-user access will be used on each link.
  • the AP receives a buffer status report or resource allocation request from the STAs, and then transmits a trigger frame based on the information received from the STAs to provide resources for transmitting the UL MU frame to the STAs. Assign it.
  • the AP transmits a DL MU frame to the STAs based on the above information.
  • a station operating in a WLAN system to transmit and receive a signal to and from an AP (Access Point), for a plurality of WLAN channels Search to obtain idle channel information, which is information on whether each channel is in an idle state or busy state, and transmit an uplink frame including the idle channel information to the AP And receiving a downlink frame including scheduling information based on the idle channel information from the AP.
  • STA station
  • AP Access Point
  • the uplink frame may additionally include channel state information for the idle channel.
  • the search for the plurality of WLAN channels may be performed by a clear channel assessment (CCA).
  • CCA clear channel assessment
  • the method may further include receiving a downlink frame including an idle channel information request signal from the AP before transmitting the uplink frame.
  • the uplink frame may be a frame including a buffer status report transmitted in response to a polling frame or a first trigger frame received from the AP, wherein the downlink frame is the buffer status report and the idle state. It may be a second trigger frame including multiple uplink resource allocation information based on the channel information.
  • the uplink frame may be a clear to send (CTS) frame transmitted in response to a request to send (RTS) frame received from the AP, and the downlink frame may be multiplexed based on the idle channel information of the CTS frame. It may be a trigger frame including uplink resource allocation information.
  • CTS clear to send
  • RTS request to send
  • the CTS frame may be transmitted in the form of an Orthogonal Frequency Divisional Multiple Access (OFDMA) with CTS signals of other STAs.
  • OFDMA Orthogonal Frequency Divisional Multiple Access
  • the uplink frame may be a clear to send (CTS) frame transmitted in response to a request to send (RTS) frame received from the AP, and the downlink frame is downlinked based on the idle channel information of the CTS frame. It may be a downlink multi-user frame for transmitting link multi-user data.
  • CTS clear to send
  • RTS request to send
  • each channel is idle from the STAs ( receiving an uplink frame including idle channel information, which is information on an idle state or a busy state, and receiving a downlink frame including scheduling information based on the idle channel information;
  • AP access point
  • STAs stations
  • the scheduling information may not allocate resources to STAs that report that a specific channel among the STAs is a congested channel.
  • a station (STA) device operating in a WLAN system a plurality of WLAN channels are searched to determine whether each channel is in an idle state or a busy state.
  • the uplink frame may additionally include channel state information for the idle channel.
  • the processor may perform a search for the plurality of WLAN channels by clear channel assessment (CCA).
  • CCA clear channel assessment
  • an access point (AP) device operating in a WLAN system, whether each channel is idle from a plurality of stations (STAs) or is busy.
  • a transceiver for receiving an uplink frame including idle channel information which is information on whether the mobile station is in an) state; And a processor connected to the transceiver and generating a downlink frame including scheduling information based on the idle channel information.
  • the scheduling information may not allocate resources to STAs that report that a specific channel among the STAs is a congested channel.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a WLAN system.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating another example of a configuration of a WLAN system.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a block Ack mechanism utilized in a WLAN system.
  • FIG. 4 is a view for explaining a general link setup process.
  • FIG. 5 is a diagram for describing an active scanning method and a passive scanning method.
  • 6 to 8 are views for explaining the operation of the station receiving the TIM in detail.
  • 9 to 13 are diagrams for explaining an example of the frame structure used in the IEEE 802.11 system.
  • FIG 18 illustrates an uplink multi-user access method according to an aspect of the present invention.
  • 19 is an example of an UL MU procedure.
  • 20 is a diagram for explaining an example in which STAs transmit idle channel information to an AP together with BSR transmission according to an embodiment of the present invention.
  • 21 illustrates an example of a method of reporting idle channel information in an RTS / CTS procedure according to one embodiment of the present invention.
  • 22 is a diagram illustrating a method of performing scheduling based on idle channel information in DL MU transmission according to another aspect of the present invention.
  • FIG. 23 is a generalized representation of how idle channel information is used in DL MU transmission according to an aspect of the present invention.
  • 24 is a diagram for explaining an apparatus for implementing the method as described above.
  • the following description relates to a method for an STA to efficiently perform multi-user access in a WLAN system and an apparatus therefor.
  • a WLAN system to which the present invention is applied will be described in detail.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a WLAN system.
  • the WLAN system includes one or more basic service sets (BSSs).
  • BSS is a set of stations (STAs) that can successfully synchronize and communicate with each other.
  • An STA is a logical entity that includes a medium access control (MAC) and a physical layer interface to a wireless medium.
  • the STA is an access point (AP) and a non-AP STA (Non-AP Station). Include.
  • the portable terminal operated by the user among the STAs is a non-AP STA, and when referred to simply as an STA, it may also refer to a non-AP STA.
  • a non-AP STA is a terminal, a wireless transmit / receive unit (WTRU), a user equipment (UE), a mobile station (MS), a mobile terminal, or a mobile subscriber. It may also be called another name such as a mobile subscriber unit.
  • the AP is an entity that provides an associated station (STA) coupled to the AP to access a distribution system (DS) through a wireless medium.
  • STA station
  • DS distribution system
  • the AP may be called a centralized controller, a base station (BS), a Node-B, a base transceiver system (BTS), or a site controller.
  • BS base station
  • BTS base transceiver system
  • BSS can be divided into infrastructure BSS and Independent BSS (IBSS).
  • IBSS Independent BSS
  • the BBS shown in FIG. 1 is an IBSS.
  • the IBSS means a BSS that does not include an AP. Since the IBSS does not include an AP, access to the DS is not allowed, thereby forming a self-contained network.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating another example of a configuration of a WLAN system.
  • the BSS shown in FIG. 2 is an infrastructure BSS.
  • Infrastructure BSS includes one or more STAs and APs.
  • communication between non-AP STAs is performed via an AP.
  • AP access point
  • a plurality of infrastructure BSSs may be interconnected through a DS.
  • a plurality of BSSs connected through a DS is called an extended service set (ESS).
  • STAs included in the ESS may communicate with each other, and a non-AP STA may move from one BSS to another BSS while seamlessly communicating within the same ESS.
  • the DS is a mechanism for connecting a plurality of APs.
  • the DS is not necessarily a network, and there is no limitation on the form if it can provide a predetermined distribution service.
  • the DS may be a wireless network such as a mesh network or a physical structure that connects APs to each other.
  • FIG. 3 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.
  • a station is a device that operates according to MAC / PHY regulations of IEEE 802.11.
  • the station includes an AP station and a non-AP station.
  • Non-AP stations are typically user-managed devices, such as laptop computers and mobile phones.
  • station 1, station 3, and station 4 correspond to non-AP stations
  • station 2 and station 5 correspond to AP stations.
  • a non-AP station 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. 4 is a diagram illustrating a general link setup process
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an active scanning method and a passive scanning method.
  • a station In order for a station to set up a link and transmit and receive data over a network, it 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.
  • the process of discovery, authentication, association and security establishment of the link setup process may be collectively referred to as association process.
  • the station may perform a network discovery operation.
  • the network discovery operation may include a scanning operation of the station. In other words, in order for a station to access a network, it must find a network that can participate. The station must identify a compatible network before joining the wireless network. Network identification in a particular area is called scanning.
  • a station 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 in response to the probe request frame to the station transmitting the probe request frame.
  • the responder may be the station that last transmitted the 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 because the stations in the IBSS rotate and transmit the beacon frame.
  • a station that transmits a probe request frame on channel 1 and receives a probe response frame on channel 1 stores the BSS-related information included in the received probe response frame and stores the next channel (for example, number 2).
  • Channel to perform scanning (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.
  • a station performing scanning waits for a beacon frame while moving channels.
  • Beacon frame is one of the management frame (management frame) in IEEE 802.11, it is transmitted periodically to inform the existence of the wireless network, and to perform the scanning station to find the wireless network and join the wireless network.
  • the AP periodically transmits a beacon frame
  • stations in the IBSS rotate to transmit a beacon frame.
  • the scanning station receives the beacon frame, the scanning station stores the information about the BSS included in the beacon frame and records beacon frame information in each channel while moving to another channel.
  • the station receiving the beacon frame may store the 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 S420 After the station has found the network, the authentication process may be performed in step S420.
  • This authentication process may be referred to as a first authentication process in order to clearly distinguish from the security setup operation of step S440 described later.
  • the authentication process includes a process in which the station transmits an authentication request frame to the AP, and in response thereto, the AP transmits an authentication response frame to the station.
  • 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 station may send an authentication request frame to the AP.
  • the AP may determine whether to allow authentication for the corresponding station based on the information included in the received authentication request frame.
  • the AP may provide the station with the result of the authentication process through an authentication response frame.
  • the association process includes the station transmitting an association request frame to the AP, and in response, the AP transmitting an association response frame to the station.
  • 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.
  • the 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 procedure may be performed at step S540.
  • the security setup process of step S440 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 S440 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.
  • 6 to 8 are views for explaining the operation of the station receiving the TIM in detail.
  • a station transitions from a sleep state to an awake state to receive a beacon frame including a traffic indication map (TIM) from an AP, interprets the received TIM element, and buffers traffic to be transmitted to itself. It can be seen that.
  • the station may transmit a PS-Poll frame to request an AP to transmit a data frame after contending with other stations for medium access for PS-Poll frame transmission.
  • the AP receiving the PS-Poll frame transmitted by the station may transmit the frame to the station.
  • the station may receive a data frame and send an acknowledgment (ACK) frame thereto to the AP. The station may then go back to sleep.
  • ACK acknowledgment
  • the AP operates according to an immediate response method of transmitting a data frame after a predetermined time (for example, short inter-frame space) after receiving a PS-Poll frame from a station. Can be.
  • a predetermined time for example, short inter-frame space
  • the AP may operate according to the delayed response (deferred response) method, which will be described with reference to FIG.
  • an operation in which the station transitions from the sleep state to the awake state, receives a TIM from the AP, and transmits a PS-Poll frame to the AP through contention is the same as the example of FIG. 6.
  • the AP may transmit an ACK frame to the station instead of transmitting the data frame.
  • the AP may transmit the data frame to the station after performing contention.
  • the station may send an ACK frame indicating that the data frame was successfully received to the AP and go to sleep.
  • the AP transmits a DTIM.
  • Stations may transition from a sleep state to an awake state to receive a beacon frame containing a DTIM element from the AP.
  • the stations 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 stations may receive data while continuing to awake after receiving the beacon frame including the DTIM, and may go back to sleep after the data reception is complete.
  • 9 to 13 are diagrams for explaining an example of the frame structure used in the IEEE 802.11 system.
  • the station STA may receive a physical layer packet data unit (PPDU).
  • the PPDU frame format may include a Short Training Field (STF), a Long Training Field (LTF), a SIG (SIGNAL) field, and a Data field.
  • the PPDU frame format may be set based on the type of the PPDU frame format.
  • the non-HT (High Throughput) PPDU frame format may include only a legacy-STF (L-STF), a legacy-LTF (L-LTF), a SIG field, and a data field.
  • L-STF legacy-STF
  • L-LTF legacy-LTF
  • SIG field SIG field
  • data field data field
  • the type of the PPDU frame format may be set to any one of the HT-mixed format PPDU and the HT-greenfield format PPDU.
  • the above-described PPDU format may further include an additional (or other type) STF, LTF, and SIG fields between the SIG field and the data field.
  • a VHT (Very High Throughput) PPDU format may be set.
  • an additional (or other type) STF, LTF, SIG field may be included between the SIG field and the data field in the VHT PPDU format.
  • at least one or more of a VHT-SIG-A field, a VHT-STF field, VHT-LTF, and VHT SIG-B field may be included between the L-SIG field and the data field.
  • the STF may be a signal for signal detection, automatic gain control (AGC), diversity selection, precise time synchronization, or the like.
  • the LTF may be a signal for channel estimation, frequency error estimation, or the like.
  • the STF and the LTF may be referred to as a PLCP preamble, and the PLCP preamble may be referred to as a signal for synchronization and channel estimation of the OFDM physical layer.
  • the SIG field may include a RATE field and a LENGTH field.
  • the RATE field may include information about modulation and coding rate of data.
  • the LENGTH field may include information about the length of data.
  • the SIG field may include a parity bit, a SIG TAIL bit, and the like.
  • the data field may include a SERVICE field, a PLC Service Data Unit (PSDU), a PPDU TAIL bit, and may also include a padding bit if necessary.
  • PSDU PLC Service Data Unit
  • PPDU TAIL bit PLC Service Data Unit
  • some bits of the SERVICE field may be used for synchronization of the descrambler at the receiving end, and some bits may be configured as reserved bits.
  • the PSDU corresponds to a MAC PDU (Protocol Data Unit) defined in the MAC layer and may include data generated / used in an upper layer.
  • the PPDU TAIL bit can be used to return the encoder to zero.
  • the padding bit may be used to adjust the length of the data field in a predetermined unit.
  • the VHT PPDU format may include additional (or other types of) STF, LTF, and SIG fields.
  • L-STF, L-LTF, and L-SIG in the VHT PPDU may be a portion for the Non-VHT of the VHT PPDU.
  • VHT-SIG-A, VHT-STF, VHT-LTF, and VHT-SIG-B in the VHT PPDU may be a part for the VHT. That is, in the VHT PPDU, a field for the Non-VHT and a region for the VHT field may be defined, respectively.
  • the VHT-SIG-A may include information for interpreting the VHT PPDU.
  • VHT-SIG-A may be configured of VHT SIG-A1 (FIG. 13A) and VHT SIG-A2 (FIG. 13B).
  • the VHT SIG-A1 and the VHT SIG-A2 may be configured with 24 data bits, respectively, and the VHT SIG-A1 may be transmitted before the VHT SIG-A2.
  • the VHT SIG-A1 may include a BW, STBC, Group ID, NSTS / Partial AID, TXOP_PS_NOT_ALLOWED field, and Reserved field.
  • VHT SIG-A2 also includes Short GI, Short GI NSYM Disambiguation, SU / MU [0] Coding, LDPC Extra OFDM Symbol, SU VHT-MCS / MU [1-3] Coding, Beamformed, CRC, Tail and Reserved fields. It may include. Through this, it is possible to check the information on the VHT PPDU.
  • the station may receive a PPDU based on any one of the above-described PPDU formats.
  • the PSDU of the data portion of the PPDU frame format may include a MAC PDU.
  • the MAC PDU is defined according to various MAC frame formats, and the basic MAC frame may be composed of a MAC header, a frame body, and a frame check sequence (FCS).
  • the MAC header may include a frame control field, a duration / ID field, an address field, a sequence control, a QoS control, and a HT control subfield.
  • the frame control field of the MAC header may include control information required for frame transmission / reception.
  • the interval / ID field may be set to a time for transmitting a corresponding frame.
  • the address field may include identification information about the sender and the receiver, which will be described later.
  • the Sequence Control, QoS Control, and HT Control fields may refer to the IEEE 802.11 standard document.
  • the HT Control field may have two forms as an HT variant and a VHT variant.
  • the information included in the HT Control field may vary according to each type. 15 and 16, the VHT subfield of the HT Control may be a field indicating whether the HT Control field is a HT variant or a VHT variant.
  • the VHT subfield has a value of "0" it may be in the form of HT variant
  • the VHT subfield has a value of "1”
  • the HT Control field is a HT variant, Link Adaptation Control, Calibration Position, Calibration Sequence, CSI / Steering, HT NDP Announcement, AC constraint, RDG / More PPDU, Reserved field, etc. It may include.
  • the Link Adaptation Control field may include a TRQ, MAI, MFSI, and MFB / ASELC field. For more details, refer to the IEEE802.11 standard document.
  • the HT Control field is a VHT variant type, MRQ, MSI, MFSI / GID-LM, MFB GID-H, Coding Type, FB Tx Type, FB Tx Type, Unsolicited MFB, AC It can include constraints, RDG / More PPDUs, and Reserved fields.
  • the MFB field may include a VHT N_STS, MCS, BW, SNR field, and the like.
  • the MAC frame may be configured in the form of a short MAC frame in order to prevent unnecessary waste of information by reducing unnecessary information.
  • the MAC header of a short frame may always include a frame control field, an A1 field, and an A2 field.
  • the Sequence Control field, the A3 field, and the A4 field may be selectively included. In this way, unnecessary information may be omitted from the MAC frame to prevent waste of radio resources.
  • each subfield of the frame control field may refer to an IEEE 802.11 standard document.
  • the Type (Field) field of the frame control field of the MAC header is composed of 3 bits, the value 0 to 3 includes the configuration for each address information, 4-7 may be reserved.
  • new address information may be indicated through a reserved value, which will be described later.
  • From DS field of the control frame field of the MAC header may be configured with 1 bit.
  • the More Fragment, Power Management, More Data, Protected Frame, End of Service Period, Relayed Frame and Ack Policy fields may be configured as 1 bit.
  • the Ack Policy field may be configured with 1 bit as ACK / NACK information.
  • a VHT AP may support a non-AP VHT station operating in a TXOP (Transmit Opportunity) power save mode in one BSS.
  • the non-AP VHT station may be operating in the TXOP power save mode as an active state.
  • the AP VHT station may be configured to switch the non-AP VHT station to the doze state during the TXOP.
  • the AP VHT station may indicate that the TXVECTOR parameter TXOP_PS_NOT_ALLOWED is set to a value of 0 and that the AP VHT station is switched to an inactive state by transmitting a VHT PPDU.
  • parameters in the TXVECTOR transmitted together with the VHT PPDU by the AP VHT station may be changed from 1 to 0 during TXOP. Through this, power saving can be performed for the remaining TXOP.
  • TXOP_PS_NOT_ALLOWED is set to 1 and power saving is not performed, the parameters in the TXVECTOR may be maintained without changing.
  • the non-AP VHT station when the non-AP VHT station is switched to inactive during TXOP in the TXOP power save mode, the following condition may be satisfied.
  • the station determines that the RXVECTOR parameter PARTIAL_AID matches the station's partial AID, but the recipient address in the MAC header does not match the station's MAC address.
  • the station is indicated as a member of the group by the RXVECTOR parameter GROUP_ID, but the NUM_STS parameter of the RXVECTOR parameter is set to 0.
  • the Ack Policy subfield is set to No Ack, or sends an ACK with the Ack Policy subfield set to No Ack.
  • the AP VHT station may include a Duration / ID value and a NAV-SET Sequence (e.g., RTS / CTS) set to the remaining TXOP interval.
  • the AP VHT station may not transmit a frame for the non-AP VHT station which is switched to the inactive state based on the above conditions for the remaining TXOP.
  • an AP VHT station transmits a VHT PPDU together with the TXVECTOR parameter TXOP_PS_NOT_ALLOWED in the same TXOP with the TXVECTOR parameter set to 0 and the station does not want to change from active to inactive, the AP VHT station sends a VHT SU PPDU. May not transmit.
  • the AP VHT station may not transmit a frame to the VHT station which is switched to an inactive state before the NAV set when the TXOP starts.
  • the AP VHT station when the AP VHT station does not receive an ACK after transmitting a frame including at least one of MSDU, A-MSDU, and MMPDU while the More Data field is set to 0, the AP VHT station may be retransmitted at least once in the same TXOP. .
  • the frame when ACK for retransmission is not received in the last frame of the same TXOP, the frame may be retransmitted until the next TXOP.
  • the AP VHT station may receive a BlockAck frame from the VHT station operating in the TXOP power save mode.
  • the BlockAck frame may be a response to the A-MPDU including the MPDU in which the More Data field is set to zero.
  • the AP VHT station since the AP VHT station is in an inactive state, it may not receive a response of the subsequence of the re-transmitted MPDU during the same TXOP.
  • the VHT station operating in the TXOP power save mode and switched to the inactive state may cause the NAV timer to operate during the inactive state. At this time, for example, when the timer is completed, the VHT station may be switched to an awake state.
  • the station may compete for media access when the NAV timer expires.
  • FIG 18 illustrates an uplink multi-user access method according to an aspect of the present invention.
  • the AP may perform a race for obtaining TXOP by transmitting a trigger frame.
  • STAs may transmit UL data frames having a form indicated by the AP after SIFS after the trigger frame.
  • the AP may transmit an ACK for the received data, and in some cases, may transmit an acknowledgment signal in a block ACK (BA) format as illustrated in FIG. 18.
  • BA block ACK
  • the precursor frame is transmitted with transmission resource information of the UL MU frame, which is as follows.
  • Table 1 -Duration-Number of allocation (N) for UL MU frame-Each allocation's Information * SU / MU * AID (In case of MU, additional number of STAs is included.) eg, bitmap) * MCS * Nsts * STBC * Coding * BeamformedEtc.
  • the BA frame will include ACK / BA information for STAs that have transmitted the UL MU Data frame and may be referred to as a Multi-STA Block ACK (M-BA) because it is an ACK / BA frame for multiple STAs.
  • M-BA Multi-STA Block ACK
  • 19 is an example of an UL MU procedure.
  • the STAs transmit a Buffer status report frame (including traffic information (size, QoS type, etc.) in their buffer) to the AP in response to the polling / trigger frame of the AP.
  • a Buffer status report frame including traffic information (size, QoS type, etc.) in their buffer
  • STAs transmit the buffer status report information in the UL MU form.
  • the AP receives a buffer status report from the STA and transmits a trigger frame to allocate a UL MU frame transmission resource. After receiving the trigger frame from the AP, the STA transmits a UL MU frame with the allocated resource, and after receiving the UL MU frame, the AP transmits an ACK / BA / M-BA to the STA in response.
  • the AP may allocate the UL MU resource by transmitting the trigger frame after SIFS after receiving the BSR.
  • the AP transmits a trigger frame based on the information received from the STAs, and allocates resources for transmitting UL MU frames to the STAs. give. If the resource unit allocated to the STA belongs to the busy channel, the STA may not transmit the busy channel. Alternatively, even if the STA transmits a frame to an allocated resource unit belonging to a busy channel, it is highly likely that the decoding of the ACK received after SIFS may fail, which may require a frame retransmission process. This will result in lowering the efficiency of the UL MU.
  • 20 is a diagram for explaining an example in which STAs transmit idle channel information to an AP together with BSR transmission according to an embodiment of the present invention.
  • the STA proposes to inform the AP of current channel information before receiving UL MU scheduling.
  • the current channel information is included and transmitted.
  • Channel information includes idle channel information (or busy channel information).
  • the AP receives idle channel information (or busy channel information) from the STA, the resource unit belonging to the idle channel to the STA (or a resource unit not belonging to the busy channel) when allocating a UL MU resource to the trigger frame Can be assigned.
  • an STA when an STA transmits a BSR in response to a polling / trigger frame of an AP, it illustrates reporting idle channel information according to the present embodiment together.
  • the idle / busy determination of the channel can be determined using the CCA method, and can be determined by the energy detection of the SIFS section after receiving the trigger frame.
  • the UL resource may be allocated to the STAs based on the received BSR and the channel information. If the AP cannot allocate resources to the STA as an idle channel, the AP may not allocate UL MU resources to the STA.
  • 21 illustrates an example of a method of reporting idle channel information in an RTS / CTS procedure according to one embodiment of the present invention.
  • the AP may exchange RTS / CTS frames with STAs to protect UL MU Transmission.
  • 21 shows a method of reporting idle channel information using such an RTS / CTS exchange procedure.
  • the RTS / CTS procedure is used for UL MU frame transmission, and the AP initiates the RTS / CTS procedure by transmitting the RTS frame.
  • the AP initiates the RTS / CTS procedure by transmitting the RTS frame.
  • STAs transmitting the CTS in MU form is shown.
  • the AP transmits an RTS or a trigger frame to allow the STAs to transmit the CTS frame in the MU form.
  • the RTS / Trigger frame includes information for enabling STAs to transmit the CTS frame in MU form.
  • the UL MU resource is allocated to the STAs transmitting the CTS through a trigger frame. That is, the trigger frame may include only information of STAs transmitting the CTS.
  • the idle channel information transmitted together with the CTS transmitted by the STAs may be information independent of each other. Accordingly, the MU transmission of the CRS may be more preferable in the OFDMA format than the MU-MIMO format.
  • 22 is a diagram illustrating a method of performing scheduling based on idle channel information in DL MU transmission according to another aspect of the present invention.
  • STAs may transmit channel information in the CTS and become an important usage scenario.
  • FIG. 22 illustrates an example of transmitting idle channel information in a CTS frame transmitted in response to an RTS / trigger frame of an AP, and based on this, the AP may perform DL MU frame transmission.
  • Each STA may transmit ACK or BA for the DL MU frame.
  • FIG. 23 is a generalized representation of how idle channel information is used in DL MU transmission according to an aspect of the present invention.
  • FIG. 22 illustrates an example in which an idle channel information is transmitted according to the present embodiment when STAs transmit a CTS in response to an AP transmitting an RTS / trigger frame.
  • the UL frame transmitted by the STAs need not be limited to the above example and may be represented in a general form as shown in FIG. 24.
  • CH Info request 1
  • the CTS frame may use a legacy CTS format or a new frame format.
  • CTS can use 11a PPDU format or 11ax PPDU format.
  • the CTS frame including Idle channel information may be transmitted in SU form as well as MU type (MU-MIMO / OFDMA).
  • Channel information included in the BSR / CTS frame may include not only information on which channel is idle / busy, but also status information (e.g., CCA, RSSI, SINR, MCS information, etc.) for each channel.
  • status information e.g., CCA, RSSI, SINR, MCS information, etc.
  • the STA includes an example of including a frame carrying channel information (idle channel information) in a CTS frame or a buffer status report (BSR) frame, but the corresponding channel information is different from a MAC frame (Control frame, Management frame, wrapper frame). , etc.) may be independently transmitted or piggybacked or aggregated to another MAC frame, and may be transmitted in the form of PHY frame (eg, NDP frame, HE-SIG A / B / C, etc.).
  • a frame carrying channel information edle channel information
  • BSR buffer status report
  • 24 is a diagram for explaining an apparatus for implementing the method as described above.
  • the wireless device 800 of FIG. 24 may correspond to a specific STA of the above description, and the wireless device 850 may correspond to the AP of the above description.
  • the STA 800 may include a processor 810, a memory 820, and a transceiver 830, and the AP 850 may include a processor 860, a memory 870, and a transceiver 880.
  • the transceiver 830 and 880 may transmit / receive a radio signal and may be executed in a physical layer such as IEEE 802.11 / 3GPP.
  • the processors 810 and 860 are executed at the physical layer and / or MAC layer, and are connected to the transceivers 830 and 880. Processors 810 and 860 may perform the aforementioned UL MU scheduling procedure.
  • Processors 810 and 860 and / or transceivers 830 and 880 may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits and / or data processors.
  • the memories 820 and 870 may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory cards, storage media and / or other storage units.
  • ROM read-only memory
  • RAM random access memory
  • flash memory memory cards
  • the method described above can be executed as a module (eg, process, function) that performs the functions described above.
  • the module may be stored in the memory 820, 870 and executed by the processors 810, 860.
  • the memories 820 and 870 may be disposed inside or outside the processes 810 and 860 and may be connected to the processes 810 and 860 by well-known means.
  • the present invention has been described assuming that it is applied to an IEEE 802.11-based WLAN system, but the present invention is not limited thereto.
  • the present invention can be applied in the same way to various wireless systems in which multi-user connection can be performed.

Abstract

본 문서는 무선랜 시스템에서 각 채널이 유휴 채널 상태인지 혼잡 상태인지 여부에 대한 유휴 채널 정보에 기반한 스케줄링 방법 및 이를 위한 장치에 대한 것이다. 이를 위해 스테이션은 복수의 무선랜 채널에 대해 검색하여 각 채널이 유휴(idle) 상태인지, 혼잡(busy) 상태인지 여부에 대한 정보인 유휴 채널 정보(idle channel information)를 획득하고, 이 유휴 채널 정보를 포함하는 상향링크 프레임을 상기 AP에 전송한다. 이에 따라 AP로부터 상기 유휴 채널 정보에 기반한 스케줄링 정보를 포함하는 하향링크 프레임을 수신할 수 있다.

Description

무선랜 시스템에서 유휴 채널 정보에 기반한 스케줄링 방법 및 이를 위한 장치
이하의 설명은 무선랜 시스템에서 각 채널이 유휴 채널 상태인지 혼잡 상태인지 여부에 대한 유휴 채널 정보에 기반한 스케줄링 방법 및 이를 위한 장치에 대한 것이다.
무선랜 기술에 대한 표준은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준으로서 개발되고 있다. IEEE 802.11a 및 b는 2.4. GHz 또는 5 GHz에서 비면허 대역(unlicensed band)을 이용하고, IEEE 802.11b는 11 Mbps의 전송 속도를 제공하고, IEEE 802.11a는 54 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11g는 2.4 GHz에서 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal frequency-division multiplexing, OFDM)를 적용하여, 54 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11n은 다중입출력 OFDM(multiple input multiple output-OFDM, MIMO-OFDM)을 적용하여, 4 개의 공간적인 스트림(spatial stream)에 대해서 300 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11n에서는 채널 대역폭(channel bandwidth)을 40 MHz까지 지원하며, 이 경우에는 600 Mbps의 전송 속도를 제공한다.
상술한 무선랜 표준은 최대 160MHz 대역폭을 사용하고, 8개의 공간 스트림을 지원하여 최대 1Gbit/s의 속도를 지원하는 IEEE 802.11ac 표준을 거쳐, IEEE 802.11ax 표준화에 대한 논의가 이루어지고 있다.
IEEE 802.11ax 표준화에서는 상향링크 및 하향링크 구분을 두고, 각 링크에서 다중 사용자 접속이 이용될 예정이다. UL MU를 위해서 AP는 STA들로부터 버퍼 상태 보고(Buffer Status Report) 또는 자원 할당 요청을 수신한 후 STA들로부터 수신한 정보를 기반으로 트리거 프레임을 전송하여 STA들에게 UL MU 프레임 전송을 위한 자원을 할당해 준다. DL MU를 위해서는 상술한 정보를 기반으로 AP가 STA들에게 DL MU 프레임을 전송하게 된다.
다만, 상술한 바와 같은 방식의 일환으로서의 UL OFDMA/UL MU-MIMO, DL MU 전송 방식 등에 있어서 각 STA들은 채널이 idle한지 busy인지 여부에 관계 없이 자원이 할당되기 때문에, MU 전송 시 충돌이 발생할 수 있으며 이에 따라 불필요한 자원 낭비가 발생할 수 있다.
따라서, 이와 같은 다중 사용자 접속 방식에서 상술한 충돌 문제를 해결하기 위한 방법 및 장치에 대한 고려가 필요하다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에서는 무선랜(WLAN) 시스템에서 동작하는 스테이션(STA)이 AP(Access Point)와 신호를 송수신하는 방법에 있어서, 복수의 무선랜 채널에 대해 검색하여 각 채널이 유휴(idle) 상태인지, 혼잡(busy) 상태인지 여부에 대한 정보인 유휴 채널 정보(idle channel information)를 획득하고, 상기 유휴 채널 정보를 포함하는 상향링크 프레임을 상기 AP에 전송하며, 상기 AP로부터 상기 유휴 채널 정보에 기반한 스케줄링 정보를 포함하는 하향링크 프레임을 수신하는 것을 포함하는, 신호 송수신 방법을 제안한다.
상기 상향링크 프레임은 상기 유휴 채널에 대한 채널 상태 정보를 추가적으로 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 무선랜 채널에 대한 검색은 CCA (Clear Channel Assessment)에 의해 수행될 수 있다.
상기 상향링크 프레임 전송 이전에 상기 AP로부터 유휴 채널 정보 요청 신호를 포함하는 하향링크 프레임을 수신하는 것을 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 상향링크 프레임은 상기 AP로부터 수신된 폴링 프레임 또는 제 1 트리거 프레임에 응답하여 전송되는 버퍼 상태 보고(Buffer Status Report)를 포함하는 프레임일 수 있으며, 상기 하향링크 프레임은 상기 버퍼 상태 보고 및 상기 유휴 채널 정보에 기반하여 다중 상향링크 자원 할당 정보를 포함하는 제 2 트리거 프레임일 수 있다.
상기 상향링크 프레임은 상기 AP로부터 수신된 RTS (Request to Send) 프레임에 응답하여 전송되는 CTS (Clear to Send) 프레임일 수 있으며, 상기 하향링크 프레임은 상기 CTS 프레임의 상기 유휴 채널 정보에 기반하여 다중 상향링크 자원 할당 정보를 포함하는 트리거 프레임일 수 있다.
상기 CTS 프레임은 다른 STA들의 CTS 신호와 OFDMA (Orthogonal Frequency Divisional Multiple Access) 형태로 전송될 수 있다.
상기 상향링크 프레임은 상기 AP로부터 수신된 RTS (Request to Send) 프레임에 응답하여 전송되는 CTS (Clear to Send) 프레임일 수 있으며, 상기 하향링크 프레임은 상기 CTS 프레임의 상기 유휴 채널 정보에 기반하여 하향링크 다중 사용자 데이터를 전송하는 하향링크 다중 사용자 프레임일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 측면에서는 무선랜(WLAN) 시스템에서 동작하는 AP(Access Point)가 복수의 스테이션들(STA들)과 신호를 송수신하는 방법에 있어서, 상기 STA들로부터 각 채널이 유휴(idle) 상태인지, 혼잡(busy) 상태인지 여부에 대한 정보인 유휴 채널 정보(idle channel information)를 포함하는 상향링크 프레임을 수신하고, 상기 유휴 채널 정보에 기반한 스케줄링 정보를 포함하는 하향링크 프레임을 상기 STA들에게 전송하는 것을 포함하는, 신호 송수신 방법을 제안한다.
상기 스케줄링 정보는 상기 STA들 중 특정 채널이 혼잡 채널인 것으로 보고한 STA에 대해 자원을 할당하지 않을 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 측면에서는 무선랜(WLAN) 시스템에서 동작하는 스테이션(STA) 장치에 있어서, 복수의 무선랜 채널에 대해 검색하여 각 채널이 유휴(idle) 상태인지, 혼잡(busy) 상태인지 여부에 대한 정보인 유휴 채널 정보(idle channel information)를 획득하고, 상기 유휴 채널 정보를 포함하는 상향링크 프레임을 생성하는 프로세서; 및 상기 프로세서와 연결되어, 상기 상향링크 프레임을 상기 AP에 전송하고, 상기 AP로부터 상기 유휴 채널 정보에 기반한 스케줄링 정보를 포함하는 하향링크 프레임을 수신하도록 구성되는 송수신기를 포함하는, 스테이션 장치를 제안한다.
상기 상향링크 프레임은 상기 유휴 채널에 대한 채널 상태 정보를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 프로세서는 CCA (Clear Channel Assessment)에 의해 상기 복수의 무선랜 채널에 대한 검색을 수행할 수 있다.
아울러, 본 발명의 또 다른 일 측면에서는 무선랜(WLAN) 시스템에서 동작하는 AP(Access Point) 장치에 있어서, 복수의 스테이션들(STA들)로부터 각 채널이 유휴(idle) 상태인지, 혼잡(busy) 상태인지 여부에 대한 정보인 유휴 채널 정보(idle channel information)를 포함하는 상향링크 프레임을 수신하는 송수신기; 및 상기 송수신기와 연결되어, 상기 유휴 채널 정보에 기반한 스케줄링 정보를 포함하는 하향링크 프레임을 생성하는 프로세서를 포함하는, AP 장치를 제안한다.
상기 스케줄링 정보는 상기 STA들 중 특정 채널이 혼잡 채널인 것으로 보고한 STA에 대해 자원을 할당하지 않을 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 다중 사용자 전송에 있어서 최소한의 시그널링을 통해 불필요한 충돌 및 재전송을 방지할 수 있다.
도 1은 무선랜 시스템의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는 무선랜 시스템의 구성의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 무선랜 시스템에서 활용되는 블록 Ack 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일반적인 링크 셋업(link setup) 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 능동적 스캐닝 및 수동적 스캐닝 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 8은 TIM을 수신한 스테이션의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 9 내지 도 13은 IEEE 802.11 시스템에서 사용되는 프레임 구조의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 14 내지 도 16은 MAC 프레임 포맷을 나타낸 도면이다.
도 17은 Short MAC 프레임 포멧을 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 측면에 따른 상향링크 다중 사용자 접속 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 UL MU 절차의 일례이다.
도 20은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 STA들이 BSR 전송과 함께 유휴 채널 정보를 AP에 전송하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시형태에 따라 RTS/CTS 절차에서 유휴 채널 정보를 보고하는 방법의 일례를 도시한다.
도 22는 본 발명의 다른 일 측면에 따라 DL MU 전송에 있어서 유휴 채널 정보게 기반하여 스케줄링을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 본 발명의 일 측면에 따라 DL MU 전송에서 유휴 채널 정보가 활용되는 방식을 일반화하여 표현한 것이다.
도 24는 상술한 바와 같은 방법을 구현하기 위한 장치를 설명하기 위한 도면이다.
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. 몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시된다.
상술한 바와 같이 이하의 설명은 무선랜 시스템에서 STA들이 효율적으로 다중 사용자 접속을 수행하기 위한 방법 및 이를 위한 장치에 대한 것이다. 이를 위해 먼저 본 발명이 적용되는 무선랜 시스템에 대해 구체적으로 설명한다.
도 1은 무선랜 시스템의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선랜 시스템은 하나 이상의 기본 서비스 세트(Basic Service Set, BSS)를 포함한다. BSS는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 스테이션(Station, STA)의 집합이다.
STA는 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC)와 무선 매체에 대한 물리계층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 논리 개체로서, 액세스 포인트(access point, AP)와 비AP STA(Non-AP Station)을 포함한다. STA 중에서 사용자가 조작하는 휴대용 단말은 Non-AP STA로써, 단순히 STA이라고 할 때는 Non-AP STA을 가리키기도 한다. Non-AP STA은 단말(terminal), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit, WTRU), 사용자 장비(User Equipment, UE), 이동국(Mobile Station, MS), 휴대용 단말(Mobile Terminal), 또는 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 등의 다른 명칭으로도 불릴 수 있다.
그리고, AP는 자신에게 결합된 STA(Associated Station)에게 무선 매체를 통해 분배 시스템(Distribution System, DS)으로의 접속을 제공하는 개체이다. AP는 집중 제어기, 기지국(Base Station, BS), Node-B, BTS(Base Transceiver System), 또는 사이트 제어기 등으로 불릴 수도 있다.
BSS는 인프라스트럭처(infrastructure) BSS와 독립적인(Independent) BSS(IBSS)로 구분할 수 있다.
도 1에 도시된 BBS는 IBSS이다. IBSS는 AP를 포함하지 않는 BSS를 의미하고, AP를 포함하지 않으므로, DS로의 접속이 허용되지 않아서 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.
도 2는 무선랜 시스템의 구성의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 BSS는 인프라스트럭처 BSS이다. 인프라스트럭처 BSS는 하나 이상의 STA 및 AP를 포함한다. 인프라스트럭처 BSS에서 비AP STA들 사이의 통신은 AP를 경유하여 이루어지는 것이 원칙이나, 비AP STA 간에 직접 링크(link)가 설정된 경우에는 비AP STA들 사이에서 직접 통신도 가능하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 인프라스트럭처 BSS는 DS를 통해 상호 연결될 수 있다. DS를 통하여 연결된 복수의 BSS를 확장 서비스 세트(Extended Service Set, ESS)라 한다. ESS에 포함되는 STA들은 서로 통신할 수 있으며, 동일한 ESS 내에서 비AP STA은 끊김 없이 통신하면서 하나의 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있다.
DS는 복수의 AP들을 연결하는 메커니즘(mechanism)으로서, 반드시 네트워크일 필요는 없으며, 소정의 분배 서비스를 제공할 수 있다면 그 형태에 대해서는 아무런 제한이 없다. 예컨대, DS는 메쉬(mesh) 네트워크와 같은 무선 네트워크일 수도 있고, AP들을 서로 연결시켜 주는 물리적인 구조물일 수도 있다.
도 3은 무선랜 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 3 에서는 DS를 포함하는 기반 구조 BSS 의 일례가 도시된다.
도 3 의 예시에서 BSS1 및 BSS2가 ESS를 구성한다. 무선랜 시스템에서 스테이션은 IEEE 802.11 의 MAC/PHY 규정에 따라 동작하는 기기이다. 스테이션은 AP 스테이션 및 비-AP(non-AP) 스테이션을 포함한다. Non-AP 스테이션은 랩탑 컴퓨터, 이동 전화기와 같이 일반적으로 사용자가 직접 다루는 기기에 해당한다. 도 3의 예시에서 스테이션1, 스테이션3, 스테이션4 는 non-AP 스테이션에 해당하고, 스테이션2 및 스테이션5 는 AP 스테이션에 해당한다.
이하의 설명에서 non-AP 스테이션은 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.
도 4는 일반적인 링크 셋업(link setup) 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 능동적 스캐닝 및 수동적 스캐닝 방법을 설명하기 위한 도면이다.
스테이션이 네트워크에 대해서 링크를 셋업하고 데이터를 송수신하기 위해서는, 먼저 네트워크를 발견(discovery)하고, 인증(authentication)을 수행하고, 어소시에이션(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, 어소시에이션, 보안 설정의 과정을 통칭하여 어소시에이션 과정이라고 칭할 수도 있다.
도 4를 참조하여 예시적인 링크 셋업 과정에 대해서 설명한다.
단계 S410에서 스테이션은 네트워크 발견 동작을 수행할 수 있다. 네트워크 발견 동작은 스테이션의 스캐닝(scanning) 동작을 포함할 수 있다. 즉, 스테이션이 네트워크에 액세스하기 위해서는 참여 가능한 네트워크를 찾아야 한다. 스테이션은 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 4에서는 예시적으로 능동적 스캐닝 과정을 포함하는 네트워크 발견 동작을 도시하지만 수동적 스캐닝 과정으로 동작할 수 있다.
능동적 스캐닝에서 스캐닝을 수행하는 스테이션은 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 스테이션에게 프로브 요청 프레임에 대한 응답으로 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 전송한다. 여기에서, 응답자는 스캐닝되고 있는 채널의 BSS에서 마지막으로 비컨 프레임(beacon frame)을 전송한 스테이션일 수 있다. BSS에서는 AP가 비컨 프레임을 전송하므로 AP가 응답자가 되며, IBSS에서는 IBSS 내의 스테이션들이 돌아가면서 비컨 프레임을 전송하므로 응답자가 일정하지 않다. 예를 들어, 1번 채널에서 프로브 요청 프레임을 전송하고 1번 채널에서 프로브 응답 프레임을 수신한 스테이션은, 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.
또한, 도 5를 참조하면 스캐닝 동작은 수동적 스캐닝 방식으로 수행될 수도 있다. 수동적 스캐닝에서 스캐닝을 수행하는 스테이션은 채널들을 옮기면서 비컨 프레임을 기다린다. 비컨 프레임은 IEEE 802.11에서 관리 프레임(management frame) 중 하나로서, 무선 네트워크의 존재를 알리고, 스캐닝을 수행하는 스테이션으로 하여금 무선 네트워크를 찾아서, 무선 네트워크에 참여할 수 있도록 주기적으로 전송된다. BSS에서 AP가 비컨 프레임을 주기적으로 전송하는 역할을 수행하고, IBSS에서는 IBSS 내의 스테이션들이 돌아가면서 비컨 프레임을 전송한다. 스캐닝을 수행하는 스테이션은 비컨 프레임을 수신하면 비컨 프레임에 포함된 BSS에 대한 정보를 저장하고 다른 채널로 이동하면서 각 채널에서 비컨 프레임 정보를 기록한다. 비컨 프레임을 수신한 스테이션은, 수신한 비컨 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.
스테이션이 네트워크를 발견한 후에, 단계 S420에서 인증 과정이 수행될 수 있다. 이러한 인증 과정은 후술하는 단계 S440의 보안 셋업 동작과 명확하게 구분하기 위해서 첫 번째 인증(first authentication) 과정이라고 칭할 수 있다.
인증 과정은 스테이션이 인증 요청 프레임(authentication request frame)을 AP에게 전송하고, 이에 응답하여 AP가 인증 응답 프레임(authentication response frame)을 스테이션에게 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.
스테이션은 인증 요청 프레임을 AP에게 전송할 수 있다. AP는 수신된 인증 요청 프레임에 포함된 정보에 기초하여, 해당 스테이션에 대한 인증을 허용할지 여부를 결정할 수 있다. AP는 인증 처리의 결과를 인증 응답 프레임을 통하여 스테이션에게 제공할 수 있다.
스테이션이 성공적으로 인증된 후에, 단계 S430에서 어소시에이션 과정이 수행될 수 있다. 어소시에이션 과정은 스테이션이 어소시에이션 요청 프레임(association request frame)을 AP에게 전송하고, 이에 응답하여 AP가 어소시에이션 응답 프레임(association response frame)을 스테이션에게 전송하는 과정을 포함한다.
예를 들어, 어소시에이션 요청 프레임은 다양한 능력(capability)에 관련된 정보, 비컨 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, 어소시에이션 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(어소시에이션 컴백 시간(association comeback time)), 중첩(overlapping) BSS 스캔 파라미터, TIM 방송 응답, QoS 맵 등의 정보를 포함할 수 있다.
이는 어소시에이션 요청/응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며, 다른 정보로 대체되거나, 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.
스테이션이 네트워크에 성공적으로 어소시에이션된 후에, 단계 S540에서 보안 셋업 과정이 수행될 수 있다. 단계 S440의 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 S440의 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.
도 6 내지 8은 TIM을 수신한 스테이션의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 스테이션은 AP로부터 TIM(Traffic Indication Map)을 포함하는 비컨 프레임을 수신하기 위해 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하고, 수신한 TIM 요소를 해석하여 자신에게 전송될 버퍼된 트래픽이 있음을 알 수 있다. 스테이션은 PS-Poll 프레임 전송을 위한 매체 액세스를 위해 다른 스테이션들과 경쟁(contending)을 수행한 후에, AP에게 데이터 프레임 전송을 요청하기 위하여 PS-Poll 프레임을 전송할 수 있다. 스테이션에 의해 전송된 PS-Poll 프레임을 수신한 AP는 스테이션에게 프레임을 전송할 수 있다. 스테이션은 데이터 프레임을 수신하고 이에 대한 확인응답(ACK) 프레임을 AP에게 전송할 수 있다. 이후 스테이션은 다시 슬립 상태로 전환될 수 있다.
도 6과 같이 AP는 스테이션으로부터 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 스테이션에게 전송할 데이터 프레임을 SIFS 시간 동안에 준비하지 못한 경우에는 지연된 응답(deferred response) 방식에 따라 동작할 수 있으며, 이에 대해서 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7의 예시에서 스테이션이 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여 AP로부터 TIM을 수신하고 경쟁을 거쳐 PS-Poll 프레임을 AP로 전송하는 동작은 도 6의 예시와 동일하다. AP가 PS-Poll 프레임을 수신하고도 SIFS 동안 데이터 프레임을 준비하지 못한 경우, 데이터 프레임을 전송하는 대신 ACK 프레임을 스테이션에게 전송할 수 있다. AP는 ACK 프레임 전송 후 데이터 프레임이 준비되면, 컨텐딩을 수행한 후 데이터 프레임을 스테이션에게 전송할 수 있다. 스테이션은 데이터 프레임을 성공적으로 수신하였음을 나타내는 ACK 프레임을 AP에게 전송하고, 슬립 상태로 전환될 수 있다.
도 8은 AP가 DTIM을 전송하는 예시에 대한 것이다. 스테이션들은 AP로부터 DTIM 요소를 포함하는 비컨 프레임을 수신하기 위해 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환할 수 있다. 스테이션들은 수신한 DTIM을 통해 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임이 전송될 것임을 알 수 있다. AP는 DTIM을 포함하는 비컨 프레임 전송 후 PS-Poll 프레임의 송수신 동작 없이 바로 데이터(즉, 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임)를 전송할 수 있다. 스테이션들은 DTIM을 포함하는 비컨 프레임을 받은 후에 계속하여 어웨이크 상태를 유지하는 중에 데이터를 수신하고, 데이터 수신이 완료된 후에 다시 슬립 상태로 전환할 수 있다.
도 9 내지 도 13은 IEEE 802.11 시스템에서 사용되는 프레임 구조의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
스테이션(STA)는 PPDU(Physical Layer Packet Data Unit)를 수신할 수 있다. 이때, PPDU 프레임 포맷은, STF(Short Training Field), LTF(Long Training Field), SIG(SIGNAL) 필드, 및 데이터(Data) 필드를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 일 예로, PPDU 프레임 포맷의 종류에 기초하여 PPDU 프레임 포맷이 설정될 수 있다.
일 예로, non-HT(High Throughput) PPDU 프레임 포맷은 L-STF(Legacy-STF), L-LTF(Legacy-LTF), SIG 필드 및 데이터 필드만으로 구성될 수 있다.
또한, PPDU 프레임 포맷의 종류는 HT-mixed 포맷 PPDU 및 HT-greenfield 포맷 PPDU 중 어느 하나로 설정될 수 있다. 이때, 상술한 PPDU 포맷에서는 SIG 필드와 데이터 필드 사이에 추가적인(또는 다른 종류의) STF, LTF, SIG 필드가 더 포함될 수도 있다.
또한, 도 10을 참조하면 VHT(Very High Throughput) PPDU 포맷이 설정될 수 있다. 이때, VHT PPDU 포맷에서도 SIG 필드와 데이터 필드 사이에 추가적인 (또는 다른 종류의) STF, LTF, SIG 필드가 포함될 수도 있다. 보다 상세하게는, VHT PPDU 포맷에서는 L-SIG 필드 및 데이터 필드 사이에 VHT-SIG-A 필드, VHT-STF 필드 VHT-LTF 및 VHT SIG-B 필드 중 적어도 어느 하나 이상이 포함될 수 있다.
이때, STF는 신호 검출, AGC(Automatic Gain Control), 다이버시티 선택, 정밀한 시간 동기 등을 위한 신호일 수 있다. 또한, LTF는 채널 추정, 주파수 오차 추정 등을 위한 신호일 수 있다. 이때, STF와 LTF를 합쳐서 PLCP 프리앰블(preamble)이라고 칭할 수 있고, PLCP 프리앰블은 OFDM 물리계층의 동기화 및 채널 추정을 위한 신호라고 할 수 있다.
또한, 도 11을 참조하면, SIG 필드는 RATE 필드 및 LENGTH 필드 등을 포함할 수 있다. RATE 필드는 데이터의 변조 및 코딩 레이트에 대한 정보를 포함할 수 있다. LENGTH 필드는 데이터의 길이에 대한 정보를 포함할 수 있다. 추가적으로, SIG 필드는 패리티(parity) 비트, SIG TAIL 비트 등을 포함할 수 있다.
데이터 필드는 SERVICE 필드, PSDU(PLCP Service Data Unit), PPDU TAIL 비트를 포함할 수 있고, 필요한 경우에는 패딩 비트도 포함할 수 있다.
이때, 도 12를 참조하면, SERVICE 필드의 일부 비트는 수신단에서의 디스크램블러의 동기화를 위해 사용될 수 있으며, 일부 비트는 유보된(Reserved) 비트로 구성될 수 있다. PSDU는 MAC 계층에서 정의되는 MAC PDU(Protocol Data Unit)에 대응하며, 상위 계층에서 생성/이용되는 데이터를 포함할 수 있다. PPDU TAIL 비트는 인코더를 0 상태로 리턴하기 위해서 이용될 수 있다. 패딩 비트는 데이터 필드의 길이를 소정의 단위로 맞추기 위해서 이용될 수 있다.
또한, 일 예로, 상술한 바와 같이, VHT PPDU 포맷은 추가적인 (또는 다른 종류의) STF, LTF, SIG 필드가 포함될 수도 있다. 이때, VHT PPDU에서 L-STF, L-LTF, L-SIG는 VHT PPDU 중 Non-VHT에 대한 부분일 수 있다. 이때, VHT PPDU에서 VHT-SIG-A, VHT-STF, VHT-LTF 및 VHT-SIG-B는 VHT에 대한 부분일 수 있다. 즉, VHT PPDU는 Non-VHT에 대한 필드 및 VHT 필드에 대한 영역이 각각 정의되어 있을 수 있다. 이때, 일 예로, VHT-SIG-A는 VHT PPDU를 해석하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
이때, 일 예로, 도 13을 참조하면 VHT-SIG-A는 VHT SIG-A1(도 13의 (a)) 및 VHT SIG-A2(도 13의 (b))로 구성될 수 있다. 이때, VHT SIG-A1 및 VHT SIG-A2는 각각 24 데이터 비트로 구성될 수 있으며, VHT SIG-A1이 VHT SIG-A2보다 먼저 전송될 수 있다. 이때, VHT SIG-A1에는 BW, STBC, Group ID, NSTS/Partial AID, TXOP_PS_NOT_ALLOWED 필드 및 Reserved 필드 등을 포함할 수 있다. 또한, VHT SIG-A2는 Short GI, Short GI NSYM Disambiguation, SU/MU[0] Coding, LDPC Extra OFDM Symbol, SU VHT-MCS/MU[1-3] Coding, Beamformed, CRC, Tail 및 Reserved 필드 등을 포함할 수 있다. 이를 통해, VHT PPDU에 대한 정보를 확인하도록 할 수 있다.
도 14 내지 도 16은 MAC 프레임 포맷을 나타낸 도면이다.
상술한 PPDU 포맷 중 어느 하나에 기초한 PPDU를 스테이션이 수신할 수 있다. 이때, PPDU 프레임 포맷의 데이터 부분의 PSDU에는 MAC PDU를 포함할 수 있다. 이때, MAC PDU는 다양한 MAC 프레임 포맷에 따라서 정의되며, 기본적인 MAC 프레임은 MAC 헤더, 프레임 바디, 및 FCS(Frame Check Sequence)로 구성될 수 있다.
이때, 일 예로, 도 14를 참조하면 MAC 헤더는 프레임 제어(Frame Control) 필드, 구간(Duration)/ID 필드, 주소(Address) 필드, Sequence Control, QoS Control, HT Control 서브 필드 등을 포함할 수 있다. 이때, MAC 헤더 중 프레임 제어(Frame Control) 필드는 프레임 송신/수신에 필요한 제어 정보들을 포함할 수 있다. 구간/ID 필드는 해당 프레임 등을 전송하기 위한 시간으로 설정될 수 있다. 또한, 주소 필드는 송신자 및 수신자에 대한 식별 정보 등을 포함할 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다. 또한, Sequence Control, QoS Control, HT Control 필드 등은 IEEE 802.11 표준 문서를 참조할 수 있다.
이때, 일 예로, HT Control 필드는 HT variant 및 VHT variant로서 두가지 형태(two form)를 가질 수 있다. 이때, 각각의 형태에 따라 HT Control 필드에 포함된 정보가 다를 수 있다. 또한, 도 15 및 도 16을 참조하면, HT Control의 VHT subfield는 HT Control 필드가 HT variant 및 VHT variant 중 어느 형태인지를 지시하는 필드일 수 있다. 이때, 일 예로, VHT subfield가 “0” 값을 가지면 HT variant 형태일 수 있으며, VHT subfield가 “1”값을 가지면 VHT variant 형태일 수 있다.
이때, 일 예로, 도 15를을 참조하면, HT Control 필드가 HT variant 형태이면, Link Adaptation Control, Calibration Position, Calibration Sequence, CSI/Steering, HT NDP Announcement, AC constraint, RDG/More PPDU 및 Reserved 필드 등을 포함할 수 있다. 이때, 일 예로, 도 15의 b를 참조하면, Link Adaptation Control 필드는 TRQ, MAI, MFSI 및 MFB/ASELC 필드 등을 포함할 수 있으며, 보다 자세한 사항은 IEEE802.11 표준 문서를 참고할 수 있다.
또한, 일 예로, 도 16을 참조하면, HT Control 필드가 VHT variant 형태이면, MRQ, MSI, MFSI/GID-LM, MFB GID-H, Coding Type, FB Tx Type, FB Tx Type, Unsolicited MFB, AC constraint, RDG/More PPDU 및 Reserved 필드 등을 포함할 수 있다. 이때, 일 예로, 도 16의 b를 참조하면, MFB 필드는 VHT N_STS, MCS, BW, SNR 필드 등을 포함할 수 있다.
도 17은 Short MAC 프레임 포멧을 나타낸 도면이다. MAC 프레임은 필요에 따라 불필요한 정보를 줄여 무선 자원의 낭비를 막기 위해 Short MAC 프레임 형태로 구성될 수 있다. 이때, 일 예로, 도 17을 참조하면 Short 프레임의 MAC 헤더에는 프레임 제어(Frame Control) 필드, A1 필드 및 A2 필드는 항상 포함될 수 있다. 또한, Sequence Control 필드, A3 필드 및 A4 필드는 선택적으로 포함될 수 있다. 이를 통해, MAC 프레임에서 필요하지 않는 정보를 생략하여 무선 자원의 낭비를 막을 수 있다.
이때, 일 예로, MAC 헤더의 프레임 제어 필드를 살펴보면 Protocol Version, Type, PTID/Subtype, From DS, More Fragment, Power Management, More Data, Protected Frame, End of Service Period, Relayed Frame 및 Ack Policy 필드 등을 포함할 수 있다. 프레임 제어 필드의 각각의 서브필드의 내용은 IEEE 802.11 표준 문서를 참조할 수 있다.
한편, MAC 헤더의 프레임 제어 필드 중 타입(Type) 필드는 3비트로 구성되어 0 내지 3 값은 각각의 주소 정보에 대한 구성을 포함하고 있으며, 4-7은 유보되어 있을 수 있다. 이와 관련해서, 본 발명에서는 유보되어 있는 값을 통해 새로운 주소 정보를 지시할 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다.
또한, MAC 헤더의 제어 프레임 필드 중 From DS 필드는 1 비트로 구성될 수 있다.
또한, 그 밖에, More Fragment, Power Management, More Data, Protected Frame, End of Service Period, Relayed Frame 및 Ack Policy 필드 등은 1비트로 구성될 수 있다. 이때, Ack Policy 필드는 ACK/NACK 정보로서 1비트로 구성될 수 있다.
상술한 형태로 구성되는 프레임을 포함하는 스테이션들과 관련하여, VHT AP(Access Point) 스테이션은 하나의 BSS에서 TXOP(Transmit Opportunity) power save 모드로 동작하는 non-AP VHT 스테이션을 지원할 수 있다. 이때, 일 예로, non-AP VHT 스테이션은 활성화(active) 상태로서 TXOP power save 모드로 동작하고 있을 수 있다. 이때, AP VHT 스테이션은 TXOP 동안에 non-AP VHT 스테이션을 비활성화(doze) 상태로 전환하도록 할 수 있다. 이때, 일 예로, AP VHT 스테이션은 TXVECTOR 파라미터인 TXOP_PS_NOT_ALLOWED를 0값으로 설정하고, VHT PPDU를 전송함으로써, 비활성화 상태로 전환하도록 함을 지시할 수 있다. 이때, AP VHT 스테이션에 의해 VHT PPDU와 함께 전송되는 TXVECTOR 내에 있는 파리미터들은 TXOP 동안 1 값에서 0 값으로 변경되어 유지될 수 있다. 이를 통해, 남은 TXOP 동안 power saving을 수행할 수 있다.
반대로, TXOP_PS_NOT_ALLOWED가 1값으로 설정되어 power saving을 수행하지 않는 경우에는 TXVECTOR 내에 있는 파라미터들 값을 변경하지 않고 유지할 수 있다.
또한, 일 예로, 상술한 바와 같이, non-AP VHT 스테이션이 TXOP power save mode에서 TXOP 동안 비활성화로 전환되는 경우는 다음의 조건을 만족하는 경우일 수 있다.
- VHT MU PPDU를 수신한 경우로서 스테이션이 RXVECTOR 파라미터인 Group_ID에 의해 Group의 맴버로 지시되지 않는 경우
- SU PPDU를 수신한 경우로서 스테이션이 RXVECTOR 파라미터인 PARTIAL_AID가 0이 아니거나 스테이션의 partial AID와 일치하지 않는 경우
- 스테이션이 RXVECTOR 파라미터인 PARTIAL_AID가 스테이션의 partial AID와 일치한다고 판단하지만 MAC 헤더에 있는 수신자 주소가 스테이션의 MAC 어드레스와 일치하지 않는 경우
- 스테이션이 RXVECTOR 파라미터인 GROUP_ID에 의해 group의 맴버로 지시되지만 RXVECTOR 파라미터인 NUM_STS이 0으로 설정된 경우
- VHT NDP Announcement 프레임을 수신하고, 스테이션이 RXVECTOR 파리미터인 PARTIAL_AID가 0으로 설정되고 스테이션의 Info field에 있는 AID가 일치하지 않는 경우
- 스테이션이 More Data field가 0으로 설정되고, Ack Policy subfield가 No Ack 설정된 프레임을 수신하거나 Ack Policy subfield가 No Ack가 아닌 상태로서 ACK를 전송한 경우
이때, AP VHT 스테이션은 남은 TXOP 구간으로 설정되는 Duration/ID 값과 NAV-SET Sequence(e.g., RTS/CTS)를 포함할 수 있다. 이때, AP VHT 스테이션은 남은 TXOP 동안 상술한 조건에 기초하여 비활성화 상태로 전환되는 non-AP VHT 스테이션에 대해서는 프레임을 전송하지 않을 수 있다.
또한, 일 예로, AP VHT 스테이션이 VHT PPDU를 TXVECTOR 파라미터인 TXOP_PS_NOT_ALLOWED를 0값으로 설정하여 동일한 TXOP에서 함께 전송하고 스테이션이 활성화 상태에서 비활성화 상태로 변경되기를 원하지 않는 경우, AP VHT 스테이션은 VHT SU PPDU를 전송하지 않을 수 있다.
또한, 일 예로, AP VHT 스테이션은 TXOP가 시작할 때 설정된 NAV가 만료되기 이전에는 비활성화 상태로 전환된 VHT 스테이션으로 프레임을 전송하지 않을 수 있다.
이때, AP VHT 스테이션이 More Data field가 0으로 설정된 상태에서 MSDU, A-MSDU 및 MMPDU 중 적어도 하나 이상을 포함하는 프레임을 전송한 후 ACK를 수신하지 못한 경우, 동일한 TXOP에서 적어도 한번 재전송될 수 있다. 이때, 일 예로, 동일한 TXOP의 마지막 프레임에서 재전송에 대한 ACK를 수신하지 못한 경우, 다음 TXOP까지 기다렸다가 프레임이 재전송될 수 있다.
또한, 일 예로, AP VHT 스테이션이 TXOP power save 모드로 동작하는 VHT 스테이션으로부터 BlockAck 프레임을 수신할 수 있다. 이때, BlockAck 프레임은 More Data field 가 0으로 설정된 MPDU를 포함하는 A-MPDU에 대한 응답일 수 있다. 이때, AP VHT 스테이션이 비활성화 상태인바 동일한 TXOP 동안에는 재전송되는 MPDU의 서브 시퀀스의 응답을 수신하지 못할 수 있다.
또한, TXOP power save 모드로 동작하고 비활성화 상태로 전환된 VHT 스테이션은 NAV 타이머를 비활성화 상태 동안에서 동작하도록 할 수 있다. 이때, 일 예로, 타이머가 완료되면 VHT 스테이션은 awake 상태로 전환될 수 있다.
또한, 스테이션은 NAV 타이머가 만료되면 매체 접속을 위한 경쟁을 수행할 수 있다.
무선랜 시스템에서의 다중 사용자 접속
도 18은 본 발명의 일 측면에 따른 상향링크 다중 사용자 접속 방식을 설명하기 위한 도면이다.
UL MU 전송을 시작하기 위해 AP는 트리거 프레임을 전송하여 TXOP 획득을 위한 경쟁을 수행할 수 있다. 이에 대응하여 STA들은 트리거 프레임 이후 SIFS 이후에 AP에 의해 지시된 형태를 가지는 UL 데이터 프레임들을 전송할 수 있다. 이에 대응하여 AP는 수신된 데이터에 대해 ACK을 전송할 수 있으며, 경우에 따라 도 18에 도시된 바와 같은 블록 ACK (BA) 형식으로 확인응답 신호를 전송할 수 있다.
위 예에서 트리거 프레임은 UL MU 할당 정보(예를 들어, 자원 위치 및 크기, STA ID들, MCS, MU 타입 (=MIMO, OFDM) 등)를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 프리거 프레임은 UL MU 프레임의 전송 자원 정보가 포함되어 전송되며, 이는 다음과 같다.
표 1
- UL MU frame에 대한 duration- Number of allocation (N)- Each allocation’s Information * SU/MU * AID (MU일 경우, STA수만큼 추가로 포함된다.) * Power adjustment * Tone(/Resource) allocation information (e.g., bitmap) * MCS * Nsts * STBC * Coding * BeamformedEtc.
BA frame은 UL MU Data frame을 전송한 STA들에 대한 ACK/BA정보를 포함할 것이고, multiple STA에 대한 ACK/BA frame이기 때문에 Multi-STA Block ACK (M-BA)으로 불릴 수 있다.
도 19는 UL MU 절차의 일례이다.
도 19의 예에서 AP의 폴링/트리거 프레임에 대응하여 STA들은 AP로 Buffer status report 프레임(자신의 버퍼에 있는 트래픽 정보(크기, QoS type, 등)를 포함)을 AP로 전송한다. 위 예에서, STA들이 buffer status report정보를 UL MU 형태로 전송하는 예를 나타낸다.
AP는 STA로부터 buffer status report를 받고, Trigger frame을 전송하여 UL MU frame 전송 자원을 할당한다. STA는 AP로부터 Trigger frame을 수신한 후, 할당된 자원으로 UL MU frame을 전송하고, AP는 UL MU frame을 수신한 후, 응답으로 ACK/BA/M-BA를 STA에게 전송한다. AP는 BSR를 수신 후 SIFS후에 Trigger frame전송 하여 UL MU 자원을 할당할 수 있다.
유휴 채널 정보의 필요성
상술한 바와 같은 UL MU Procedure에서 AP가 STA들로부터 Buffer status report 또는 resource request 를 수신한 후, STA으로부터 수신한 정보를 기반으로 Trigger frame 을 전송하여 STA들에게 UL MU frame 전송을 위한 자원을 할당해 준다. AP가 STA에게 할당한 resource unit이 busy한 채널에 속하면, STA은 busy한 채널로 전송하지 않을 수 있다. 또는 STA이 busy한 채널에 속한 할당된 자원 유닛으로 프레임을 전송을 하더라도 SIFS후에 수신되는 ACK의 decoding을 실패할 가능성이 높고 이는 프레임 재전송 과정을 요구할 수 있다. 이는 UL MU 의 efficiency를 저하시키는 결과를 일으킬 것이다.
이하에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시형태들에서는 이러한 문제를 줄이기 위한 방법을 제안한다.
도 20은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따라 STA들이 BSR 전송과 함께 유휴 채널 정보를 AP에 전송하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 실시형태에 따른 STA은 UL MU scheduling을 받기 전 AP에게 현재 채널 정보를 알리는 것을 제안한다. 바람직한 방법으로는 Buffer Status Report (또는 Resource request)를 AP에게 전송할 때, 현재 채널 정보를 포함시켜 전송한다. 채널 정보는 idle 채널 정보 (또는 busy 채널 정보)를 포함한다. AP는 STA로부터 idle한 채널 정보(또는 busy한 채널 정보)를 수신하면, Trigger frame을 UL MU 자원을 할당할 때, STA에게 idle한 채널에 속한 resource unit (또는 busy한 채널에 속하지 않은 resource unit)을 할당할 수 있다.
도 20의 예에서, STA이 AP의 폴링/트리거 프레임에 응답하여 BSR를 전송할 때, 본 실시형태에 따른 유휴 채널 정보를 같이 보고하는 것을 도시한다. 채널의 idle/busy 판단은 CCA 방법을 사용해서 판단할 수 있고, Trigger frame 수신 후, SIFS구간의 energy detection에 의해서 판단할 수 있다.
AP가 STA로부터 BSR과 채널 정보를 수신하면, 수신된 BSR과 채널 정보를 바탕으로 STA들에게 UL resource를 할당해 줄 수 있다. AP가 해당 STA에게 idle한 채널로 자원을 할당하지 못할 경우, AP는 STA에게 UL MU 자원을 할당하지 않을 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시형태에 따라 RTS/CTS 절차에서 유휴 채널 정보를 보고하는 방법의 일례를 도시한다.
AP가 UL MU Transmission 을 protection하기 위해서 STA들과 RTS/CTS프레임을 주고 받을 수 있다. 도 21은 이와 같은 RTS/CTS 교환 절차를 이용하여 유휴 채널 정보를 보고하는 방법을 나타낸다.
도 21의 예에서 UL MU frame 전송을 위해서 RTS/CTS procedure가 사용되고 있으며, AP는 RTS frame 전송하여, RTS/CTS procedure를 initiation한다. 여기서, STA들이 CTS를 MU형태로 전송하는 예를 나타낸다.
AP는 RTS 또는 Trigger frame을 전송하여 STA들이 CTS frame을 MU형태로 전송하도록 해준다. RTS/Trigger frame에는 STA들이 CTS frame을 MU 형태로 전송할 수 있도록 하는 정보가 포함된다. CTS를 전송한 STA들에게 Trigger frame을 통하여 UL MU 자원을 할당해준다. 즉, Trigger frame에는 CTS를 전송한 STA들의 정보만 포함할 수 있다.
상술한 실시형태에서 STA들이 전송하는 CTS와 함께 전송되는 유휴 채널 정보는 서로 독립적인 정보일 수 있다. 이에 따라 CRS의 MU 전송은 MU-MIMO 형식보다는 OFDMA 형식이 보다 바람직할 수 있다.
도 22는 본 발명의 다른 일 측면에 따라 DL MU 전송에 있어서 유휴 채널 정보게 기반하여 스케줄링을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
즉, 본 발명에서는 DL MU Procedure에서도 STA들은 CTS에 채널 정보를 포함시켜 전송할 수 있고, 중요한 usage 시나리오가 될 수 있다.
AP가 STA으로부터 채널 정보(e.g., idle channel information)를 수신하기 위해서 STA들에게 전송하는 프레임(예를 들어, RTS, Trigger frame, Polling frame 등과 같은 DL frame 중 하나)에 채널 정보를 요청하는 정보(예를 들어, Channel information request)를 포함시켜 보낼 수 있고, STA이 AP로부터 프레임을 수신했을 때, 채널 정보 요청 정보가 있으면(Channel Information request ==1), 응답 프레임(e.g., CTS, BSR 등과 같은 UL frame 들 중 하나)에 채널 정보를 포함시켜 보낼 수 있다.
도 22에서는 AP의 RTS/트리거 프레임에 응답하여 전송되는 CTS 프레임에 유휴 채널 정보를 포함시켜 전송하는 예를 도시하고 있으며, 이에 기반하여 AP는 DL MU 프레임 전송을 수행할 수 있다. 각 STA은 DL MU 프레임에 대해서 ACK또는 BA를 전송할 수 있다.
도 23은 본 발명의 일 측면에 따라 DL MU 전송에서 유휴 채널 정보가 활용되는 방식을 일반화하여 표현한 것이다.
도 22의 예는 AP가 RTS/트리거 프레임을 전송한 것에 응답하여 STA들이 CTS를 보낼 때 본 실시형태에 따른 유휴 채널 정보를 포함시켜 전송되는 예를 설명하였으나, AP가 전송하는 DL 프레임 및 이에 대해 STA들이 전송하는 UL 프레임은 위 예에 한정될 필요는 없으며, 도 24와 같이 일반적인 형태로 표현될 수 있다.
도 23의 예에서 AP가 전송하는 DL 프레임에서는 CH 정보 요청 지시자(CH Info request=1)를 포함시켜 전송할 수 있으며, 이에 대응하여 각 STA들은 UL 프레임 전송시 유휴 채널 정보를 포함시켜 전송할 수 있다.
위에서 예를 든 CTS프레임은 legacy CTS format이 사용되거나 new frame format이 사용될 수 있다. CTS는 11a PPDU format이 사용되거나 11ax PPDU format이 사용될 수 있다. Idle channel 정보를 포함한 CTS 프레임은 MU 형태(MU-MIMO/OFDMA) 뿐 아니라 SU형태로도 전송될 수 있다.
BSR/CTS 프레임에 포함되는 Channel 정보는 어떤 채널이 idle/busy인지에 대한 정보뿐 아니라, 각 채널에 대한 상태 정보(e.g., CCA, RSSI, SINR, MCS 정보, 등)를 포함할 수 있다.
위 예에서 STA이 채널 정보 (idle channel 정보)를 전달하는 프레임을 CTS 프레임 또는 BSR (Buffer status report) 프레임에 포함시키는 예를 들었지만, 해당 채널 정보는 다른 MAC frame (Control frame, Management frame, wrapper frame, etc.) 형태로 독립적으로 전송되거나 다른 MAC frame에 piggyback or aggregation되어서 전송될 수 있고, PHY 프레임(e.g., NDP frame, HE-SIG A/B/C, etc.) 형태로 전송될 수 있다.
도 24는 상술한 바와 같은 방법을 구현하기 위한 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 24의 무선 장치(800)은 상술한 설명의 특정 STA, 그리고 무선 장치(850)은 상술한 설명의 AP에 대응할 수 있다.
STA (800)은 프로세서(810), 메모리(820), 송수신부(830)를 포함할 수 있고, AP (850)는 프로세서(860), 메모리(870) 및 송수신부(880)를 포함할 수 있다. 송수신부(830 및 880)은 무선 신호를 송신/수신하고, IEEE 802.11/3GPP 등의 물리적 계층에서 실행될 수 있다. 프로세서(810 및 860)은 물리 계층 및/또는 MAC 계층에서 실행되고, 송수신부(830 및 880)와 연결되어 있다. 프로세서(810 및 860)는 상기 언급된 UL MU 스케줄링 절차를 수행할 수 있다.
프로세서(810 및 860) 및/또는 송수신부(830 및 880)는 특정 집적 회로(application-specific integrated circuit, ASIC), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 프로세서를 포함할 수 있다. 메모리(820 및 870)은 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래시 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 유닛을 포함할 수 있다. 일 실시 예가 소프트웨어에 의해 실행될 때, 상기 기술한 방법은 상기 기술된 기능을 수행하는 모듈(예를 들어, 프로세스, 기능)로서 실행될 수 있다. 상기 모듈은 메모리(820, 870)에 저장될 수 있고, 프로세서(810, 860)에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리(820, 870)는 상기 프로세스(810, 860)의 내부 또는 외부에 배치될 수 있고, 잘 알려진 수단으로 상기 프로세스(810, 860)와 연결될 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 상술한 설명으로부터 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 발명은 IEEE 802.11 기반 무선랜 시스템에 적용되는 것을 가정하여 설명하였으나, 이에 한정될 필요는 없다. 본 발명은 다중 사용자 접속이 수행될 수 있는 다양한 무선 시스템에 동일한 방식으로 적용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 무선랜(WLAN) 시스템에서 동작하는 스테이션(STA)이 AP(Access Point)와 신호를 송수신하는 방법에 있어서,
    복수의 무선랜 채널에 대해 검색하여 각 채널이 유휴(idle) 상태인지, 혼잡(busy) 상태인지 여부에 대한 정보인 유휴 채널 정보(idle channel information)를 획득하고,
    상기 유휴 채널 정보를 포함하는 상향링크 프레임을 상기 AP에 전송하며,
    상기 AP로부터 상기 유휴 채널 정보에 기반한 스케줄링 정보를 포함하는 하향링크 프레임을 수신하는 것을 포함하는, 신호 송수신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상향링크 프레임은 상기 유휴 채널에 대한 채널 상태 정보를 추가적으로 포함하는, 신호 송수신 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 무선랜 채널에 대한 검색은 CCA (Clear Channel Assessment)에 의해 수행되는, 신호 송수신 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상향링크 프레임 전송 이전에 상기 AP로부터 유휴 채널 정보 요청 신호를 포함하는 하향링크 프레임을 수신하는 것을 추가적으로 포함하는, 신호 송수신 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 상향링크 프레임은 상기 AP로부터 수신된 폴링 프레임 또는 제 1 트리거 프레임에 응답하여 전송되는 버퍼 상태 보고(Buffer Status Report)를 포함하는 프레임이며,
    상기 하향링크 프레임은 상기 버퍼 상태 보고 및 상기 유휴 채널 정보에 기반하여 다중 상향링크 자원 할당 정보를 포함하는 제 2 트리거 프레임인, 신호 송수신 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 상향링크 프레임은 상기 AP로부터 수신된 RTS (Request to Send) 프레임에 응답하여 전송되는 CTS (Clear to Send) 프레임이며,
    상기 하향링크 프레임은 상기 CTS 프레임의 상기 유휴 채널 정보에 기반하여 다중 상향링크 자원 할당 정보를 포함하는 트리거 프레임인, 신호 송수신 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 CTS 프레임은 다른 STA들의 CTS 신호와 OFDMA (Orthogonal Frequency Divisional Multiple Access) 형태로 전송되는, 신호 송수신 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 상향링크 프레임은 상기 AP로부터 수신된 RTS (Request to Send) 프레임에 응답하여 전송되는 CTS (Clear to Send) 프레임이며,
    상기 하향링크 프레임은 상기 CTS 프레임의 상기 유휴 채널 정보에 기반하여 하향링크 다중 사용자 데이터를 전송하는 하향링크 다중 사용자 프레임인, 신호 송수신 방법.
  9. 무선랜(WLAN) 시스템에서 동작하는 AP(Access Point)가 복수의 스테이션들(STA들)과 신호를 송수신하는 방법에 있어서,
    상기 STA들로부터 각 채널이 유휴(idle) 상태인지, 혼잡(busy) 상태인지 여부에 대한 정보인 유휴 채널 정보(idle channel information)를 포함하는 상향링크 프레임을 수신하고,
    상기 유휴 채널 정보에 기반한 스케줄링 정보를 포함하는 하향링크 프레임을 상기 STA들에게 전송하는 것을 포함하는, 신호 송수신 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 스케줄링 정보는 상기 STA들 중 특정 채널이 혼잡 채널인 것으로 보고한 STA에 대해 자원을 할당하지 않는, 신호 송수신 방법.
  11. 무선랜(WLAN) 시스템에서 동작하는 스테이션(STA) 장치에 있어서,
    복수의 무선랜 채널에 대해 검색하여 각 채널이 유휴(idle) 상태인지, 혼잡(busy) 상태인지 여부에 대한 정보인 유휴 채널 정보(idle channel information)를 획득하고, 상기 유휴 채널 정보를 포함하는 상향링크 프레임을 생성하는 프로세서; 및
    상기 프로세서와 연결되어, 상기 상향링크 프레임을 상기 AP에 전송하고, 상기 AP로부터 상기 유휴 채널 정보에 기반한 스케줄링 정보를 포함하는 하향링크 프레임을 수신하도록 구성되는 송수신기를 포함하는, 스테이션 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 상향링크 프레임은 상기 유휴 채널에 대한 채널 상태 정보를 추가적으로 포함하는, 스테이션 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 프로세서는 CCA (Clear Channel Assessment)에 의해 상기 복수의 무선랜 채널에 대한 검색을 수행하는, 스테이션 장치.
  14. 무선랜(WLAN) 시스템에서 동작하는 AP(Access Point) 장치에 있어서,
    복수의 스테이션들(STA들)로부터 각 채널이 유휴(idle) 상태인지, 혼잡(busy) 상태인지 여부에 대한 정보인 유휴 채널 정보(idle channel information)를 포함하는 상향링크 프레임을 수신하는 송수신기; 및
    상기 송수신기와 연결되어, 상기 유휴 채널 정보에 기반한 스케줄링 정보를 포함하는 하향링크 프레임을 생성하는 프로세서를 포함하는, AP 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 스케줄링 정보는 상기 STA들 중 특정 채널이 혼잡 채널인 것으로 보고한 STA에 대해 자원을 할당하지 않는, AP 장치.
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