WO2018128497A1 - 무선랜 시스템에서 채널 엑세스 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선랜 시스템에서 채널 엑세스 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2018128497A1
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sta
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eifs
bss color
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PCT/KR2018/000340
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김정기
류기선
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엘지전자 주식회사
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    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]

Definitions

  • the present invention relates to channel access in a WLAN system, and more particularly, to a channel access method and apparatus therefor based on EIFS.
  • 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.
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for performing channel access more efficiently and accurately in an environment in which BSS Color is deactivated.
  • the present invention is not limited to the above-described technical problem and other technical problems can be inferred from the embodiments of the present invention.
  • a method of performing a channel access by a station (STA), indicating whether to deactivate the basic service set (BSS) color from the access point (AP) Receiving a first frame; Receiving a second frame comprising a Signal (SIG) -A field having a transmission opportunity (TXOP) period subfield and a BSS Color subfield; And performing channel access, wherein the BSS Color subfield of the second frame includes the deactivated BSS Color and the TXOP period sub of the second frame. If the field includes a valid TXOP period value, the STA may invoke the extended inter-frame space (EIFS) operation to perform the channel access.
  • EIFS extended inter-frame space
  • the transceiver And receiving a first frame indicating whether to deactivate a basic service set (BSS) color from an access point (AP) by controlling the transceiver, and having a transmission opportunity (TXOP) period subfield and a BSS Color subfield ( And a processor configured to receive a second frame including the SIG) -A field and perform channel access, wherein the BSS Color is deactivated by the first frame, but the BSS Color subfield of the second frame is deactivated. And the processor may invoke the extended inter-frame space (EIFS) operation to perform the channel access when the TXSS period subfield of the second frame includes a valid BSS Color. have.
  • EIFS extended inter-frame space
  • the STA may call the EIFS operation when MAC data cannot be obtained from the second frame including the deactivated BSS Color and the valid TXOP period value.
  • the STA may not update the network allocation vector (NAV) with the valid TXOP period value by ignoring the valid TXOP period value of the second frame including the deactivated BSS Color.
  • NAV network allocation vector
  • the STA may be configured to include an invalid TXOP period value in a frame transmitted by the STA.
  • the STA may not call the EIFS because the second frame has the valid TXOP period value.
  • the STA may terminate the EIFS operation and resynchronize to the actual busy / idle state of the medium.
  • the STA may revert at least one of an intra BSS network allocation vector (NAV) and a basic NAV.
  • NAV intra BSS network allocation vector
  • the STA may terminate the EIFS operation when the third frame is an inter BSS frame and return the basic NAV.
  • the STA may continue the EIFS operation when the third frame is an intra BSS frame.
  • the STA may not only prevent the NAV update due to an incorrect frame by ignoring the TXOP duration value.
  • Appropriate protection for the TXOP holder / responder may be performed by the STA performing channel access by invoking the EIFS operation.
  • 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 general link setup process.
  • FIG. 4 is a diagram for describing a backoff process.
  • 5 is a diagram for explaining hidden nodes and exposed nodes.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an RTS and a CTS.
  • 7 to 9 are diagrams for explaining the operation of the STA receiving the TIM.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an example of a frame structure used in an IEEE 802.11 system.
  • FIG. 11 illustrates a content free (CF) -END frame.
  • FIG. 16 illustrates an uplink multi-user transmission situation based on a trigger frame.
  • FIG. 17 shows an example of a trigger frame format.
  • FIG. 18 shows an example of a user information field of a trigger frame.
  • FIG. 22 shows an example of a method of transmitting / receiving a frame in a BSS color deactivation state.
  • FIG. 23 shows another example of a frame transmission / reception method when BSS Color is deactivated.
  • FIG. 24 shows another example of a frame transmission / reception method when BSS Color is deactivated.
  • 25 illustrates a flow of a channel access method according to an embodiment of the present invention.
  • 26 is a diagram for explaining an apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the following description relates to a method and an apparatus therefor for efficiently utilizing a channel having a wide band in a WLAN system.
  • 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.
  • the operation of the STA operating in the WLAN system may be described in terms of a layer structure.
  • the hierarchy may be implemented by a processor.
  • the STA may have a plurality of hierarchical structures.
  • the hierarchical structure covered by the 802.11 standard document is mainly the MAC sublayer and physical (PHY) layer on the DLL (Data Link Layer).
  • the PHY may include a Physical Layer Convergence Procedure (PLCP) entity, a Physical Medium Dependent (PMD) entity, and the like.
  • PLCP Physical Layer Convergence Procedure
  • PMD Physical Medium Dependent
  • the MAC sublayer and PHY conceptually contain management entities called MAC sublayer management entities (MLMEs) and physical layer management entities (PLMEs), respectively.These entities provide a layer management service interface on which layer management functions operate. .
  • SME Station Management Entity
  • An SME is a layer-independent entity that can appear to be in a separate management plane or appear to be off to the side. While the exact features of the SME are not described in detail in this document, they generally do not include the ability to collect layer-dependent states from various Layer Management Entities (LMEs), and to set similar values for layer-specific parameters. You may seem to be in charge. SMEs can generally perform these functions on behalf of general system management entities and implement standard management protocols.
  • LMEs Layer Management Entities
  • the aforementioned entities interact in a variety of ways.
  • entities can interact by exchanging GET / SET primitives.
  • a primitive means a set of elements or parameters related to a particular purpose.
  • the XX-GET.request primitive is used to request the value of a given MIB attribute (management information based attribute information).
  • the XX-GET.confirm primitive is used to return the appropriate MIB attribute information value if the Status is "Success", otherwise it is used to return an error indication in the Status field.
  • the XX-SET.request primitive is used to request that the indicated MIB attribute be set to a given value. If the MIB attribute means a specific operation, this is to request that the operation be performed.
  • the XX-SET.confirm primitive confirms that the indicated MIB attribute is set to the requested value when status is "success", otherwise it is used to return an error condition in the status field. If the MIB attribute means a specific operation, this confirms that the operation has been performed.
  • the MLME and SME may exchange various MLME_GET / SET primitives through a MLME_SAP (Service Access Point).
  • various PLME_GET / SET primitives may be exchanged between PLME and SME through PLME_SAP and may be exchanged between MLME and PLME through MLME-PLME_SAP.
  • FIG. 3 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, it 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.
  • 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. 4 is a diagram for describing a backoff process.
  • the random backoff count has a packet number value and may be determined as one of values ranging from 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. 4, 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 in which the medium is scheduled to be used by the AP and / or STA transmitting the corresponding frame, and the STA receiving the NAV value is prohibited from accessing the medium 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.
  • 5 is a diagram for explaining hidden nodes and exposed nodes.
  • 5A 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. 5B 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. 5B is an example of an exposed node
  • STA C is a case in which STA C has information to be transmitted from STA D while transmitting data to STA A.
  • FIG. 5B 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. 6 is a diagram for explaining an RTS and a CTS.
  • a short signaling packet such as a request to send (RTS) and a clear to send (CTS) may be used.
  • RTS request to send
  • CTS clear to send
  • the RTS / CTS between the two STAs may allow the surrounding STA (s) to overhear, allowing the surrounding STA (s) to consider whether to transmit information between the two STAs. For example, when an STA to transmit data transmits an RTS frame to an STA receiving the data, the STA receiving the data may inform the neighboring STAs that they will receive the data by transmitting the CTS frame.
  • FIG. 6A 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. 6A 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. 6 (b) illustrates an example of a method for solving an exposed node problem
  • STA C overhears RTS / CTS transmission between STA A and STA B so that STA C may use another STA (eg, STA). It may be determined that no collision will occur even if data is transmitted to D). That is, STA B transmits the RTS to all neighboring STAs, and only STA A having the data to actually transmit the CTS. Since STA C receives only RTS and not STA A's CTS, it can be seen that STA A is out of STC C's carrier sensing.
  • 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 the reception standby state in order to continuously sense the channel, it inefficiently consumes power without any particular advantage in terms of WLAN throughput.
  • the WLAN system supports a power management (PM) mode of the STA.
  • PM power management
  • the power management mode of the STA is divided into an active mode and a power save (PS) mode.
  • the STA basically operates in the active mode.
  • the STA operating in the active mode maintains an awake state.
  • the awake state is a state in which normal operation such as frame transmission and reception or channel scanning is possible.
  • the STA operating in the PS mode operates by switching between a sleep state (or a doze state) and an awake state.
  • the STA operating in the sleep state operates at the minimum power, and does not perform frame scanning as well as channel scanning.
  • the STA operates in the sleep state for as long as possible, power consumption is reduced, so the STA has an increased operation period. However, it is impossible to operate unconditionally long because frame transmission and reception are impossible in the sleep state. If there is a frame to be transmitted to the AP, the STA operating in the sleep state may transmit the frame by switching to the awake state. On the other hand, when the AP has a frame to transmit to the STA, the STA in the sleep state may not receive it and may not know that there is a frame to receive. Accordingly, the STA may need to switch to the awake state according to a specific period in order to know whether or not the frame to be transmitted to (or, if there is, receive it) exists.
  • the AP may transmit a beacon frame to STAs in the BSS at regular intervals.
  • the beacon frame may include a traffic indication map (TIM) information element.
  • the TIM information element may include information indicating that the AP has buffered traffic for STAs associated with the AP and transmits 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
  • 7 to 9 are diagrams for explaining in detail the operation of the STA receiving the TIM.
  • the STA may switch from the sleep state to the awake state to receive a beacon frame including the TIM from the 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 of transmitting a data frame after a predetermined time (for example, a short inter-frame space (SIFS)) after receiving a PS-Poll frame from an 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. 8.
  • a predetermined time for example, a short inter-frame space (SIFS)
  • SIFS short inter-frame space
  • the STA switches 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. 7. 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.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an example of a frame structure used in an IEEE 802.11 system.
  • the Physical Layer Protocol Data Unit (PPDU) frame format may include a Short Training Field (STF), a Long Training Field (LTF), a SIG (SIGNAL) field, and a Data field.
  • STF Short Training Field
  • LTF Long Training Field
  • SIGNAL SIGNAL
  • Data field a Data field.
  • the most basic (eg, non-HT) PPDU frame format may include only a legacy-STF (L-STF), a legacy-LTF (L-LTF), a SIG field, and a data field.
  • the STF is a signal for signal detection, automatic gain control (AGC), diversity selection, precise time synchronization, etc.
  • the LTF is a signal for channel estimation, frequency error estimation, and the like.
  • the STF and LTF may be referred to as a PLCP preamble, and the PLCP preamble may be referred to as a signal for synchronization and channel estimation of an OFDM physical layer.
  • the SIG field may include a RATE field and a LENGTH field.
  • the RATE field may include information about modulation and coding rate of data.
  • the LENGTH field may include information about the length of data.
  • the SIG field may include a parity bit, a SIG TAIL bit, and the like.
  • the data field may include a SERVICE field, a physical layer service data unit (PSDU), a PPDU TAIL bit, and may also include a padding bit if necessary.
  • Some bits of the SERVICE field may be used for synchronization of the descrambler at the receiving end.
  • the PSDU corresponds to an MPDU (MAC 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 MPDU is defined according to various MAC frame formats, and the basic MAC frame is composed of a MAC header, a frame body, and a frame check sequence (FCS).
  • the MAC frame may consist of MPDUs and may be transmitted / received through the PSDU of the data portion of the PPDU frame format.
  • the MAC header includes a frame control field, a duration / ID field, an address field, and the like.
  • the frame control field may include control information required for frame transmission / reception.
  • the duration / ID field may be set to a time for transmitting the corresponding frame.
  • the duration / ID field included in the MAC header may be set to 16 bits long (e.b., B0 to B15).
  • the content included in the period / ID field may vary depending on the frame type and subtype, whether the content is transmitted during the CFP (contention free period), the QoS capability of the transmitting STA, and the like.
  • the duration / ID field may include the AID of the transmitting STA (e.g., via 14 LSB bits) and the 2 MSB bits may be set to one.
  • the period / ID field may be set to a fixed value (e.g., 32768).
  • the duration / ID field may include a duration value defined for each frame type.
  • Sequence Control, QoS Control, and HT Control subfields of the MAC header refer to the IEEE 802.11 standard document.
  • the frame control field of the MAC header may include Protocol Version, Type, Subtype, To DS, From DS, More Fragment, Retry, Power Management, More Data, Protected Frame, Order subfields.
  • the content of each subfield of the frame control field may refer to an IEEE 802.11 standard document.
  • FIG. 11 illustrates a content free (CF) -END frame.
  • a CF-END frame is transmitted by a non-directional multi-gigabit (11ad) STA.
  • the CF-END frame may be sent to truncate the TXOP duration. Therefore, the duration field in the CF-END frame is set to zero.
  • the RA (Receiver Address) field may be set to a broadcast group address.
  • the BSSID field may be set to the address of the STA included in the AP.
  • the Individual / Group bit of the BSSID field may be set to 1.
  • HE PPDU High Efficiency Physical layer Protocol Data Unit
  • the HE-SIG A field is located after the L-Part (e.g., L-STF, L-LTF, L-SIG) and, like the L-Part, is repeated in units of 20 MHz.
  • L-Part e.g., L-STF, L-LTF, L-SIG
  • HE-SIG A may be included in all HE PPDUs, while HE-SIG B may be omitted from SU PPDUs and UL trigger-based PPDUs (e.g., UL PPDUs transmitted based on trigger frames).
  • HE-SIG A includes common control information (e.g., BW, GI length, BSS Color, CRC, Tail, etc.) for STAs.
  • the HE-SIG A field contains information for interpreting the HE PPDU, so the information contained in the HE-SIG A field may vary depending on the format of the HE PPDU (eg, SU PPDU, MU PPDU, or trigger-based PPDU). Can be.
  • the HE-SIG A field may include a DL / UL indicator, a HE PPDU format indicator, BSS Color, TXOP Duration, BW (bandwidth), MCS, CP + LTF length, coding information, stream It may include at least one of the number, STBC (eg, STBC use), transmission beamforming (TxBF) information, CRC, and Tail.
  • STBC eg, STBC use
  • TxBF transmission beamforming
  • the HE-SIG A field may include a DL / UL indicator, a BSS Color, a TXOP Duration, a bandwidth (BW), MCS information of the SIG B field, a symbol number of the SIG B field, and a HE LTF symbol number. It may include at least one of the full-band MU-MIMO use indicator, CP + LTF length, transmission beamforming (TxBF) information, CRC and Tail.
  • TxBF transmission beamforming
  • the HE-SIG A field may include at least one of a format indicator (eg, SU PPDU or trigger based PPDU), BSS Color, TXOP Duration, BW, CRC, and Tail. have.
  • a format indicator eg, SU PPDU or trigger based PPDU
  • BSS Color e.g., BSS Color
  • TXOP Duration BW
  • CRC CRC
  • the HE-SIG A may include at least one of user allocation information, for example, an STA identifier such as a PAID or a GID, allocated resource information, and the number of streams (Nsts). have.
  • STA identifier such as a PAID or a GID
  • allocated resource information allocated resource information
  • Nsts the number of streams
  • the BSS color information included in the HE-SIG A field is information for identifying the BSS and has a shorter length than the BSSID.
  • the BSSID has a length of 48 bits, whereas the BSS color information may have a length of 6 bits.
  • the STA may determine whether it is an intra-BSS frame using BSS color information. That is, even if the STA decodes only the HE-SIG A field without having to decode the entire HE PPDU, the STA may distinguish between the intra BSS PPDU and the inter BSS PPDU through BSS color information.
  • HE-SIG B may be independently encoded for each 20MHz channel unit.
  • the HE-SIG B encoded every 20 MHz channel units may be referred to as an HE-SIG-B content channel.
  • one HE-SIG B content channel may be transmitted.
  • the 20 MHz-sized channels may be the first HE-SIG B content channel (hereinafter referred to as HE-SIG B [1]) or the second HE-SIG B content channel (hereinafter referred to as HE-SIG B [ 2]) can be transmitted.
  • the HE-SIG B [1] and the HE-SIG B [2] may be alternately transmitted.
  • the odd 20 MHz channel may transmit HE-SIG B [1] and the even 20 MHz channel may transmit HE-SIG B [2].
  • HE-SIG B [1] is transmitted on the first 20 MHz channel and HE-SIG B [2] is transmitted on the second 20 MHz channel.
  • HE-SIG B [1] is transmitted on the first 20 MHz channel
  • HE-SIG B [2] is transmitted on the second 20 MHz channel
  • the same HE-SIG B [1] is transmitted on the third
  • the same HE-SIG B [2] is repeated on the fourth 20 MHz channel. Similar transmission in the 160 MHz bandwidth.
  • contents of the HE-SIG B [1] and the HE-SIG B [2] may be different.
  • the HE-SIG-Bs [1] all have the same content.
  • HE-SIG B [2] all have the same content.
  • the HE-SIG B may include a common field and a user specific field.
  • the common field may precede the user specific field.
  • the common field and the user specific field may be distinguished in bit units, not in OFDM symbol units.
  • the common field of the HE-SIG B includes information on all of the STAs designated to receive the PPDU in the corresponding bandwidth.
  • the common field may include resource unit (RU) allocation information. For example, when dividing four 20 MHz channels constituting 80 MHz into [LL, LR, RL, RR], a common block for LL and RL is included in a common field of HE-SIG B [1], and HE- A common block for LR and RR may be included in a common field of SIG B [2].
  • RU resource unit
  • the user specific field of the HE-SIG B may include a plurality of user fields, and each user field may include information specific to an individual STA designated to receive a PPDU.
  • the user field may include, but is not limited to, at least one of a station ID, an MCS for each STA, a stream number (Nsts), a coding (e.g., an indication for using an LDPC), a DCM indicator, and transmission beamforming information.
  • FIG. 16 illustrates an uplink multi-user transmission situation based on a trigger frame.
  • a UL MU transmission scheme may be used, which means that the AP transmits a trigger frame to a plurality of STAs (eg, STA 1 to STA 4) as illustrated in FIG. 16. Can be started by.
  • the AP may acquire a TXOP for transmitting a trigger frame through a contention process to access a medium.
  • the trigger frame may include UL MU allocation information.
  • the UL MU allocation information may include, for example, at least one of resource location and size, STA IDs or receiving STA addresses, MCS, and MU type (MIMO, OFDMA, etc.). The content of the specific trigger frame will be described later.
  • STAs may transmit a UL data frame in a HE trigger based PPDU format after SIFS from a PPDU including a trigger frame.
  • the AP may perform an acknowledgment for the UL MU data frame through a block ACK (BA) frame.
  • BA block ACK
  • FIG. 17 illustrates a trigger frame format according to an embodiment. Specifically, FIG. 17A illustrates the entire trigger frame, FIG. 17B illustrates a common information field of the trigger frame, and FIG. 17C illustrates a user information field of the trigger frame.
  • a trigger frame includes a frame control field, a duration field, a recipient STA address field, a transmitting STA address field, and a common information field. It may include at least one of one or more Per User Info fields, padding, and frame check sequence (FCS).
  • the RA field indicates an address or ID of a receiving STA and may be omitted according to an embodiment.
  • the TA field indicates the address of the transmitting STA.
  • the common information field includes a trigger type, a length, a cascade indication, a carrier sensing (CS) required, a bandwidth (BW), a guard interval (GI) & LTF mode, MU-MIMO LTF mode, number of HE-LTF symbols, STBC, LDPC Extra symbol segment, AP TX power, packet expansion, spatial reuse, Doppler, HE-SIG A information, It may include at least one of the Reserved and Trigger-dependent Common Info subfields.
  • the trigger type subfield indicates the type of trigger frame.
  • the trigger type may include, for example, a basic trigger type (eg, type 0), a beamforming report poll trigger type (eg, type 1), and a multi-user block ack request (MU-BAR) type (eg, Type 2), multi-user ready to send (MU-RTS) type (eg, type 3), buffer status report poll (eg, type 4), GCR MU BAR (eg, type 5), or BW Query Report Poll. It may be set to any one, but is not limited thereto.
  • the length subfield indicates the L-SIG length of the HE trigger based PPDU (e.g., UL MU PPDU).
  • the cascade indicator indicates whether there is a transmission of a subsequent trigger frame after the current trigger frame.
  • the CS Required subfield indicates whether the corresponding STA should determine whether to respond in consideration of the media sensing result and the NAV.
  • the BW subfield indicates bandwidth to HE SIG A of the HE trigger based PPDU.
  • the user information field includes an AID 12 subfield, a resource unit (RU) allocation subfield, a coding type subfield, an MCS field, a dual sub-carrier modulation (DCM) subfield, and a spatial SS.
  • stream may include at least one of an allocation subfield, a target RSSI subfield, a reserved, and a trigger dependent per user info subfield.
  • the AID12 subfield indicates LSB 12 bits of the AID of the STA to receive the corresponding user information field.
  • the padding field may be provided optional to the trigger frame.
  • the padding field extends the length of the trigger frame to give the receiver STA time to prepare for an SIFS response after receiving the trigger frame. If a padding field is provided, the padding field has a length of at least two octets or more and is all set to one.
  • FIG. 18 illustrates a user information field of a trigger frame according to an embodiment of the present invention.
  • the AID 12 field of the user information field of the trigger frame illustrated in FIG. 17 indicates LSB 12 bits of the AID of the STA to use the resource allocated in the trigger frame.
  • the existing AID range is 1 to 2007, a value of 1 to 2007 can be sufficiently represented by an 11-bit AID field. Therefore, according to the example of FIG. 18, the AID 12 field is reduced to one AID 11 field by one bit in the user information field of the trigger frame, and the remaining one bit may be used for other purposes. For example, B0 to B10 represent AID 11 and the other bit B11 corresponds to reserved.
  • 11 bits (B0 to B10) corresponding to the AID 11 field of the corresponding user information field may be set to 2047.
  • AID 12 field 4095 indicates the start of padding in the AID 12 field method
  • An example of setting the reserved field of the remaining 1 bit (B11) may be as follows.
  • Example 1 Regardless of the value of AID11, the Reserved field may be set to 1 by default. If the Reserved field of B11 is used for other purposes, it may be set to 0 as an exception to indicate this.
  • Example 2 Only when AID 11 is set to all 1s (i.e., 2047), the Reserved field may be set to 1. For example, if AID11 is set to a value other than 2047, the Reserved field is set to zero.
  • trigger frame padding may be indicated when AID 11 ([B0: B10]) is set to all 1s (i.e., 2047).
  • the NAV may be understood as a kind of timer for protecting a transmitting STA (e.g., TXOP holder) TXOP.
  • the STA may protect the TXOP of another STA by not performing channel access while the NAV configured for the STA is valid.
  • the STA supports one NAV.
  • the STA may update the NAV through a duration field (e.g., a duration field of the MAC header) of the PSDU.
  • a duration field e.g., a duration field of the MAC header
  • the STA does not update the NAV.
  • the duration indicated by the duration field of the received frame is greater than the current NAV value of the STA, the STA updates the NAV through the duration of the received frame.
  • a source STA transmits an RTS frame and a destination transmits a CTS frame.
  • the destination STA designated as the receiver through the RTS frame does not set the NAV.
  • Some of the remaining STAs may receive the RTS frame to set up the NAV, and others may receive the CTS frame to set up the NAV.
  • the RTS STAs that set or update the NAV through the frame may reset (eg, 0) the NAV.
  • the period of time may be (2 * aSIFSTime + CTS_Time + aRxPHYStartDelay + 2 * aSlotTime).
  • the CTS_Time may be calculated based on the length and data rate of the CTS frame indicated by the RTS frame.
  • FIG. 19 illustrates setting or updating a NAV through an RTS frame or a CTS frame for convenience
  • the NAV setting / resetting / update is performed by using various other frames such as non-HT PPDU, HT PPDU, VHT PPDU, or HE PPDU. It may be performed based on a duration field (eg, a duration field in the MAC header of the MAC frame). For example, if the RA field in the received MAC frame does not match its address (e.g., MAC address), the STA may set / reset / update the NAV.
  • a duration field eg, a duration field in the MAC header of the MAC frame. For example, if the RA field in the received MAC frame does not match its address (e.g., MAC address), the STA may set / reset / update the NAV.
  • the TXOP duration is set through the Duration field of the MAC header. That is, the TXOP holder (e.g., Tx STA) and the TXOP Responder (e.g., Rx STA) transmit all the TXOP information necessary for the transmission and reception of frames in the Duration field of frames transmitted and received therebetween.
  • Third party STAs ie, third party STAs
  • third party STAs that are not TXOP holders or TXOP Responders check the Duration field of frames exchanged between the TXOP holder and the TXOP Responder and defer channel usage until the NAV period by setting / updating the NAV. .
  • the non-AP STA operates two NAVs.
  • Two NAVs include intra BSS NAV and base NAV.
  • the Intra BSS NAV is updated via the Intra BSS PPDU
  • the Primary NAV is updated from the Inter-BSS PPDU or from the PPDU which cannot identify whether it is an Intra BSS PPDU / Inter-BSS PPDU.
  • the AP may operate one or two NAVs. When only one NAV is operated, the AP operates like the NAV of the existing WLAN system.
  • BSS Color information included in the HE SIG A field may be used to determine whether the corresponding HE PPDU is an intra BSS PPDU or an inter BSS PPDU. Details of the BSS Color and the intra PPDU determination method will be described later.
  • the NAV update may be performed through the TXOP Duration value included in the HE SIG A field as well as the MAC duration field.
  • the NAV update is performed through the MAC duration value.
  • the TXOP duration value is set to unspecified (e.g., all 1s)
  • the STA does not perform NAV update through the corresponding TXOP duration.
  • the STA performs the NAV update when the STA corresponds to the 3rd party, that is, the STA does not correspond to the TXOP holder / responder. Accordingly, the STA may perform NAV update if the RA field of the MAC header of the received PPDU does not correspond to its MAC address.
  • the HE STA determines that the medium is congested according to the virtual carrier sensing result and delays channel access.
  • the STA determines that the corresponding PPDU is an inter-BSS frame when any one of the following conditions is satisfied. (i) when the BSS Color of the received PPDU is not 0 and is different from the BSS Color information of the BSS to which the STA belongs, (ii) the BSS Color of the received PPDU is not 0, and the STA associates with the non-HE AP. If it is a HE STA, (iii) the PPDU has a BSSID field and does not match the BSSID of the BSS to which the STA belongs; (iv) the PPDU does not have a BSSID field and the RA / TA fields of the PPDU both contain the BSSID of the BSS to which the STA belongs. (V) if the corresponding PPDU is a VHT PPDU and the PAID included in the VHT PPDU does not match a predetermined part of the BSSID (or BSS color) of the BSS to which the STA belongs;
  • the PPDU is not an inter-BSS frame, and if any one of the following conditions is satisfied, it is determined that the PPDU is an intra-BSS frame. (i) when the BSS Color of the received PPDU is 0 or the same as the BSS Color information of the BSS to which the STA belongs, (ii) any of the BSSID / RA / TA fields of the PPDU matches the BSSID of the BSS to which the STA belongs.
  • the PAID included in the VHT PPDU matches a predetermined part of the BSSID (or BSS color) of the BSS to which the STA belongs, (iv) it does not include a TA field as a PPDU carrying a control frame. Without RA field only and the RA field matches the TXOP holder address of the BSS to which the STA belongs
  • the STA cannot determine whether the PPDU is an intra-BSS frame or an inter-BSS frame.
  • the BSS Color information may be transmitted through the HE operation element included in the association response frame, the probe response frame, or the beacon frame.
  • the HE operation element includes a BSS Color Disabled subfield together with a BSS Color subfield. Setting the BSS Color Disabled subfield to 1 indicates that the AP has decided to disable the use of BSS color. For example, when the BSS Color information of the BSS operated by the AP overlaps with the BSS Color information of the neighboring BSS (e.g., BSS Color collision), the AP may deactivate the use of the BSS Color.
  • BSS Color 0 indicates that there is no BSS Color for the corresponding BSS.
  • the BSS Color may be used, for example, an intra PPDU power save procedure, an intra BSS NAV setting, or the like.
  • the STA receives the HE operation element in which the BSS Color Disabled subfield is set to 1, the STA does not use the BSS Color information for intra PPDU power save procedure, intra BSS NAV setting, and the like. Instead, the STA may use information (e.g., RA / TA field) of the MAC header.
  • the AP may transmit a BSS Color change and a new BSS Color through the BSS Color Change Announcement element.
  • the color switch countdown indicates the number of TBTTs remaining until the new BSS Color is applied.
  • the BSS Color Change Announcement element may be included in a BSS Color Change Announcement frame, a beacon frame, a probe response frame, or an association response frame.
  • the AP may transmit a BSS Color Change Announcement element in case of collision between the BSS Color and the BSS Color of the OBSS.
  • the BSS Color Change Announcement needs to be transmitted for a sufficient time so that all the STAs including the STAs in the PS mode and the like know the BSS Color change.
  • the AP sets the BSS Color Disabled subfield to 0 and starts using the new BSS Color.
  • An STA that performs channel access may use the EIFS when it determines whether the medium is in an idle state after receiving a frame of a specific condition. Specifically describing the specific conditions for using EIFS, the STA may use EIFS prior to transmission if the PHY-RXEND.indication primitive for the received frame has an error or if the FCS value for the received frame is incorrect. To sense the channel. Similar to DCF, the EDCA mechanism of the STA under HCF uses the EIFS-DIFS + AIFS [AC] interval. In the following description, assuming DCF for convenience, it will be understood by those skilled in the art that EIFS-DIFS + AIFS [AC] length is used instead of EIFS under HCF.
  • the EIFS length may generally correspond to DIFS + AckTxTim + SIFS.
  • the EIFS interval starts after the PHY detects an errored frame and indicates that the medium is idle, regardless of the virtual CS mechanism. The STA does not start transmission until the later of NAV and EIFS expires.
  • the STA If the STA receives an error-free frame during the EIFS operation, the STA stops the EIFS operation and resynchronizes with the actual busy / idle state of the medium. If the EIFS expires or is stopped, the STA reverts the NAV and the physical CS.
  • BSS Color deactivation state An operation of the STA in the BSS Color deactivation state will be described.
  • BSS Color is deactivated in a BSS Color collision situation, but the present invention is not limited thereto and BSS Color may be deactivated for other reasons.
  • Intra-PPDU PS refers to a mode in which an STA operates in a doze state until the end of the corresponding PPDU when the STA receives an Intra BSS PPDU but the corresponding PPDU is not intended for itself (ie, when the STA becomes a third party). .
  • the STA may miss the PPDU transmitted from the AP with which it is associated.
  • the AP may deactivate the use of BSS Color.
  • the AP may inform STAs that a BSS Color collision has occurred through a beacon frame.
  • a BSS collision indication may be performed through the above-described BSS Color Disabled subfield.
  • the STA that recognizes the BSS Color collision through the beacon frame does not perform operations related to the BSS Color (e.g. Intra-PPDU PS, NAV setting).
  • FIG. 22 shows an example of a method of transmitting / receiving a frame in a BSS color deactivation state.
  • the AP selects a new BSS Color and informs STAs of the new BSS Color through a beacon frame.
  • the AP may inform the new BSS Color information for a long enough time so that all the STAs connected to the BSS receive the new BSS Color, and may inform the BSS Color collision.
  • HE STAs and APs belonging to the BSS and receiving the beacon frame during the corresponding period (eg, until the new BSS Color is applied) transmit the HE PPDU to the TXOP Duration field of the HE-SIG A all 1s (eg, unspecified).
  • the HE STA does not perform the Intra-PPDU PS even if the BSS Color is Intra-BSS Color, and in order to obtain the MAC Duration by payload (eg PSDU) decoding. That is, if the TXOP Duration field is set to all 1s (e.g., 127), the STA does not enter the Doze state of the Intra-PPDU PS and does not update the Intra-BSS NAV.
  • the TXOP Duration field of the HE-SIG A is set to all 1s (ie, 127)
  • the HE STA does not perform the Intra-PPDU PS even if the BSS Color is Intra-BSS Color, and in order to obtain the MAC Duration by payload (eg PSDU) decoding. That is, if the TXOP Duration field is set to all 1s (e.g., 127), the STA does not enter the Doze state of the Intra-PPDU PS and does not update the Intra-BSS NAV.
  • the OBSS STAs receiving the PPDU set with the TXOP duration field all 1s do not update the NAV with the TXOP Duration field, and thus, the corresponding PPDU is not protected.
  • a 3rd party STA that receives an Intra-BSS PPDU (eg, a PPDU including its own BSS Color) whose BSS Color is disabled but whose TXOP Duration field value is not all 1s, is the BSS of the corresponding PPDU. Do not update Intra-BSS NAV based on color. That is, if the BSS Color is disabled, even if the TXOP Duration field value of the received Intra-BSS PPDU is not all 1s, the 3rd party STA does not update the Intra-BSS PPDU using the TXOP Duration field value.
  • an Intra-BSS PPDU eg, a PPDU including its own BSS Color
  • TXOP Duration field value is not all 1s
  • the STA determines whether to update intra-BSS NAV using the A1 / A2 field and MAC duration value included in the MAC header instead of the BSS Color or TXOP duration value included in the HE SIG-A field. Can be.
  • the 3rd Party STA cannot decode the MAC header, it cannot know the A1 / A2 field and the MAC duration value, and thus cannot determine whether to update the intra-BSS NAV through the A1 / A2 field and the MAC duration value. May occur.
  • the BSS Color is disabled, but the TXOP Duration field value is not all 1s, and the 3rd Party STA that receives the PPDU containing its BSS Color is considered as an unidentified PPDU because the BSS Color is currently disabled. You can also update your NAV.
  • FIG. 23 shows another example of a frame transmission / reception method when BSS Color is deactivated.
  • a HE STA receives an Intra-PPDU in which the TXOP Duration is set to a general value (i.e., not all 1s).
  • the HE STA e.g., 3rd party
  • the HE STA considers the PPDU as an unidentified PPDU and updates the Basic NAV instead of the Intra-BSS NAV using the TXOP Duration field value of the PPDU.
  • the frame received at the STA can be considered an intra BSS frame only if the following conditions are met:
  • the RXVECTOR parameter BSS_COLOR of the PPDU carrying the frame matches the BSS Color announced by the AP with which the STA is associated.
  • BSS Color Disabled subfield value of the HE operation element most recently received from the AP is 0 (ie, BSS Color enabled).
  • the STA may determine that the RXVECTOR parameter BSS_COLOR of the received PPDU is equal to the BSS_COLOR of its AP.
  • the PPDU is not regarded as an intra-BSS frame. Therefore, the STA does not update the Intra-BSS NAV.
  • the PPDU is considered as an unidentified PPDU, and the Basic NAV is updated through the RXVECTOR TXOP_DURATION field of the received PPDU.
  • FIG. 24 shows another example of a frame transmission / reception method when BSS Color is deactivated.
  • a PPDU having a TXOP duration field ⁇ all 1s ie, 127 in 7 bits size, UNSPECIFIED
  • the A1 / A2 / MAC duration field is 3rd party STA looked at an example of updating Basic NAV through TXOP duration field ⁇ all 1s (ie, 127 in 7 bits size, UNSPECIFIED) even if the BSS Color of PPDU matches its BSS Color.
  • the 3rd party STA may invoke EIFS instead of updating the Basic NAV.
  • the HE STA when the HE STA receives an Intra-PPDU while BSS Color is disabled (eg, when the BSS Color of the received PPDU is the same as the BSS Color of its AP, it is regarded as an Intra-PPDU based on the BSS Color).
  • HE STA does not update both Intra-BSS NAV and Basic NAV with TXOP Duration field. That is, the HE STA ignores the value of the TXOP Duration field.
  • the STA fails to decode the MAC data payload of the received PPDU (e.g., fails to obtain the A1 / A2 / Duration field of the MAC header), the HE STA invokes an EIFS operation.
  • EIFS when an error occurs in a frame, EIFS is called. Specifically, if the PHY-RXEND.indication primitive of the received frame (or PPDU) contains an error or the FCS value of the frame is not correct, EIFS could be used.
  • the PHY-RXEND.indication primitive does not contain an error, and even if the FCS value of the frame is correct, the EIFS is caused by receiving a PPDU having the TXOP Duration field ⁇ all 1s. May be called.
  • receiving a PPDU having a TXOP Duration field ⁇ all 1s may be defined as a new error type for an EIFS call.
  • the PHY-RXEND.indication primitive may be configured to indicate an error. Accordingly, the STA may call EIFS due to the error.
  • the EIFS is not called.
  • the EIFS call condition may be different for the case where the Inter-BSS HE PPDU is received and the Intra-BSS HE PPDU is received while the BSS Color is inactivated.
  • the EIFS is not called regardless of the value of the BSS Color Disabled subfield.
  • EIFS may not be called at least due to the valid TXOP_DURATION parameter.
  • the EIFS may be used in the same manner as the existing WLAN.
  • the STA may update the intra-BSS NAV with the duration information indicated by the RXVECTOR parameter TXOP_DURATION when all of the following conditions are satisfied: (i) when the RXVECTOR parameter TXOP_DURATION ⁇ all 1s.
  • the STA operation element of the HE operation element most recently received from the associated AP is used. If the BSS Color Disabled subfield is 0, the DCF of the HE STA may use the EIFS when receiving a frame of a specific condition and determining whether the medium is idle before transmitting its frame.
  • the RXVECTOR of the received HE PPDU includes a valid TXOP_DURATION parameter, and the BSS Color Disabled subfield of the HE Operation element most recently received from the AP to which the STA is associated is EIFS, it is not called.
  • EIFS termination scheme is not limited to the EIFS operation disclosed as the cause of the EIFS call described above, but may be applied to the EIFS called for other causes.
  • EIFS termination is not limited to error-free frame reception, and EIFS may be terminated even when a specific HE PPDU is received during EIFS.
  • the corresponding STA correctly decodes the PHY preamble to obtain the TXOP duration of the HE SIG A field. If so, EIFS can be terminated based on the TXOP duration.
  • the BSS Color Disabled subfield set to 0 is included in the HE operation element most recently received from the AP with which the EIFS is being operated:
  • the STA may terminate the EIFS and continue the media access in order to resynchronize the actual busy / idle state of the medium.
  • HE STA with 2 NAVs reverts its Intra-BSS NAV at the end of EIFS.
  • the HE STA with 2 NAVs may revert both Intra-BSS NAV and Inter-BSS NAV at the end of EIFS.
  • the HE STA (e.g., AP STA) having 1 NAV reverts the corresponding 1 NAV at the end of the EIFS.
  • the valid RXVECTOR parameter TXOP_DURATION may be a case where the RXVECTOR parameter TXOP DURATION may indicate a duration information value because the TXOP Duration field value is not set to all 1s.
  • the STA may terminate EIFS and continue accessing the medium to resynchronize the actual busy / idle state of the medium. .
  • HE STA with 2 NAVs reverts its Inter-BSS NAV at the end of EIFS.
  • the HE STA with 2 NAVs may revert both Intra-BSS NAV and Inter-BSS NAV at the end of EIFS.
  • the HE STA (e.g., AP STA) having 1 NAV reverts the corresponding 1 NAV at the end of the EIFS.
  • the BSS Color Disabled subfield set to 1 is included in the HE operation element most recently received from the AP with which the EIFS is operating:
  • the STA may terminate EIFS and continue accessing the medium in order to resynchronize the actual busy / idle state of the medium.
  • HE STA with 2 NAVs reverts its Inter-BSS NAV at the end of EIFS.
  • the HE STA with 2 NAVs may revert both Intra-BSS NAV and Inter-BSS NAV at the end of EIFS.
  • the HE STA (e.g., AP STA) having 1 NAV reverts the corresponding 1 NAV at the end of the EIFS.
  • the STA may terminate the EIFS.
  • Inter-BSS HE PPDU with valid TXOP_DURATION parameter received during EIFS or EIFS-DIFS + AIFS [AC] or Intra-BSS HE PPDU with valid TXOP_DURATION parameter received during EIFS or EIFS-DIFS + AIFS [AC].
  • the STA may use EIFS or EIFS-DIFS + AIFS [AC] to resynchronize the actual busy / idle state of the medium. May exit and continue media access (eg, DIFS, AIFS, backoff procedure if necessary).
  • the HE STA with 2 NAVs at the end or expiration of EIFS or EIFS-DIFS + AIFS [AC] reverts the physical CS for media access control and at least one of Intra-BSS NAV and Inter-BSS NAV at the end of EIFS.
  • the STA is EIFS or EIFS-DIFS + AIFS [AC. ]]
  • the STA may terminate the EIFS.
  • the reason why the EIFS or EIFS-DIFS + AIFS [AC] operation of the STA is called is not limited to receiving a frame including a valid TXOP duration value in the BSS Color disabled state as described above. It may include that the PHY-RXEND.indication primitive for a frame is called because it has an error or the FCS value for the received frame is incorrect.
  • 25 illustrates a flow of a channel access method according to an embodiment of the present invention. Descriptions overlapping with the above description may be omitted.
  • the STA receives a first frame indicating whether to deactivate a basic service set (BSS) color from an access point (AP) (2505).
  • the first frame may include an HE operation element, and whether to deactivate the BSS Color may be indicated through the BSS Color disabled subfield.
  • the first frame may be, but is not limited to, a beacon frame, a probe response frame, or a (re) association response frame.
  • the STA receives 2510 a second frame including a Signal (SIG) -A field having a transmission opportunity (TXOP) period subfield and a BSS Color subfield.
  • the second frame may be transmitted by another STA not shown.
  • the STA is a 3rd party STA for the second STA.
  • the STA performs channel access (2515).
  • the STA may perform channel access by invoking an extended inter-frame space (EIFS) operation.
  • EIFS extended inter-frame space
  • the STA may call the EIFS operation when MAC data cannot be obtained from the second frame including the deactivated BSS Color and the valid TXOP period value.
  • the STA may not update the network allocation vector (NAV) with the valid TXOP period value by ignoring the valid TXOP period value of the second frame including the deactivated BSS Color.
  • NAV network allocation vector
  • the STA may be configured to include an invalid TXOP period value (e.g., all 1s) in the frame transmitted by the STA.
  • an invalid TXOP period value e.g., all 1s
  • the STA may not call EIFS because the second frame has a valid TXOP period value.
  • the STA may terminate the EIFS operation and resynchronize to the actual busy / idle state of the medium. As the EIFS operation ends, the STA may revert at least one of an intra BSS network allocation vector (NAV) and a basic NAV. For example, if the third frame is an inter BSS frame, the STA may end the EIFS operation and return the basic NAV. The STA may continue the EIFS operation when the third frame is an intra BSS frame.
  • NAV intra BSS network allocation vector
  • FIG. 26 is a diagram for describing an apparatus for implementing the method as described above.
  • the wireless device 800 of FIG. 26 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, a transceiver 830, and the AP 850 may include a processor 860, a memory 870, and a transceiver 880.
  • the transceivers 830 and 880 may transmit / receive wireless signals and may be executed at a physical layer, such as IEEE 802.11 / 3GPP.
  • Processors 810 and 860 run at the physical and / or MAC layers and are coupled to 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 can be applied to various wireless communication systems including IEEE 802.11.

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 랜 시스템에서 스테이션(STA)이 채널 엑세스를 수행하는 방법은, 엑세스 포인트(AP)로부터 BSS (basic service set) Color의 비활성화 여부를 지시하는 제1 프레임을 수신하는 단계; TXOP(transmission opportunity) 기간 서브필드 및 BSS Color 서브필드를 갖는 시그널(SIG)-A 필드를 포함하는 제2 프레임을 수신하는 단계; 및 채널 엑세스를 수행하는 단계를 포함하되, 상기 제1 프레임에 의해 상기 BSS Color가 비활성화 되었으나, 상기 제2 프레임의 BSS Color 서브필드가 상기 비활성화된 BSS Color를 포함하고 상기 제2 프레임의 TXOP 기간 서브필드가 유효한 TXOP 기간 값을 포함하는 경우, 상기 STA은 EIFS(extended inter-frame space) 동작을 호출(invoke)하여 상기 채널 엑세스를 수행할 수 있다.

Description

무선랜 시스템에서 채널 엑세스 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 무선랜 시스템에서 채널 엑세스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 EIFS 에 기반한 채널 엑세스 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.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, BSS Color가 비활성화된 환경에서 보다 효율적이고 정확하게 채널 엑세스를 수행하는 방법 및 이를 위한 장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 상술된 기술적 과제에 한정되지 않으며 다른 기술적 과제들이 본 발명의 실시예들로부터 유추될 수 있다.
상술된 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 무선 랜 시스템에서 스테이션(STA)이 채널 엑세스를 수행하는 방법은, 엑세스 포인트(AP)로부터 BSS (basic service set) Color의 비활성화 여부를 지시하는 제1 프레임을 수신하는 단계; TXOP(transmission opportunity) 기간 서브필드 및 BSS Color 서브필드를 갖는 시그널(SIG)-A 필드를 포함하는 제2 프레임을 수신하는 단계; 및 채널 엑세스를 수행하는 단계를 포함하되, 상기 제1 프레임에 의해 상기 BSS Color가 비활성화 되었으나, 상기 제2 프레임의 BSS Color 서브필드가 상기 비활성화된 BSS Color를 포함하고 상기 제2 프레임의 TXOP 기간 서브필드가 유효한 TXOP 기간 값을 포함하는 경우, 상기 STA은 EIFS(extended inter-frame space) 동작을 호출(invoke)하여 상기 채널 엑세스를 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따른 스테이션(STA)은, 송수신기; 및 상기 송수신기를 제어함으로써, 엑세스 포인트(AP)로부터 BSS (basic service set) Color의 비활성화 여부를 지시하는 제1 프레임을 수신하고, TXOP(transmission opportunity) 기간 서브필드 및 BSS Color 서브필드를 갖는 시그널(SIG)-A 필드를 포함하는 제2 프레임을 수신하고, 채널 엑세스를 수행하는 프로세서를 포함하되, 상기 제1 프레임에 의해 상기 BSS Color가 비활성화 되었으나, 상기 제2 프레임의 BSS Color 서브필드가 상기 비활성화된 BSS Color를 포함하고 상기 제2 프레임의 TXOP 기간 서브필드가 유효한 TXOP 기간 값을 포함하는 경우, 상기 프로세서는 EIFS(extended inter-frame space) 동작을 호출(invoke)하여 상기 채널 엑세스를 수행할 수 있다.
상기 STA은 상기 비활성화된 BSS Color 및 상기 유효한 TXOP 기간 값을 포함하는 상기 제2 프레임으로부터 MAC 데이터를 획득 할 수 없을 때 상기 EIFS 동작을 호출할 수 있다.
상기 STA은 상기 비활성화된 BSS Color를 포함하는 상기 제2 프레임의 상기 유효한 TXOP 기간 값을 무시함으로써 상기 유효한 TXOP 기간 값으로 NAV(network allocation vector)을 업데이트하지 않을 수 있다.
상기 BSS Color가 비활성화되면 상기 STA은 자신이 송신하는 프레임에 유효하지 않은 TXOP 기간 값을 포함시키도록 설정될 수 있다.
상기 제2 프레임의 BSS Color 서브필드가 다른 BSS Color를 포함하는 인터-BSS 프레임인 경우, 상기 STA은 상기 제2 프레임이 상기 유효한 TXOP 기간 값을 갖는 것을 이유로 상기 EIFS를 호출하지 않을 수 있다.
상기 EIFS 동작 중에 다른 유효한 TXOP 기간 값을 포함하는 제3 프레임이 수신되면, 상기 STA은 상기 EIFS 동작을 종료하고 매체의 실제 혼잡/아이들(busy/idle) 상태에 재동기화할 수 있다.
상기 EIFS 동작이 종료됨에 따라서 상기 STA은 인트라 BSS NAV(network allocation vector) 및 기본(basic) NAV 중 적어도 하나를 복귀(revert)시킬 수 있다.
상기 STA은 상기 제3 프레임이 인터 BSS 프레임인 경우 상기 EIFS 동작을 종료하며, 상기 기본 NAV을 복귀 시킬 수 있다.
상기 STA은 상기 제3 프레임이 인트라 BSS 프레임인 경우 상기 EIFS 동작을 계속할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, BSS Color가 비활성화 된 경우 유효한 TXOP duration 값을 갖는 인트라 BSS 프레임이 수신되면 STA이 해당 TXOP duration 값을 무시함으로써 올바르지 않은 프레임으로 인한 NAV 업데이트를 방지할 수 있을 뿐 아니라 STA이 EIFS 동작을 호출하여 채널 엑세스를 수행함으로써 TXOP holder/responder에 대한 적절한 보호가 수행될 수 있다.
상술된 기술적 효과외에 다른 기술적 효과들이 본 발명의 실시예들로부터 유추될 수 있다.
도 1은 무선랜 시스템의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는 무선랜 시스템의 구성의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 일반적인 링크 셋업(link setup) 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 백오프 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명을 위한 도면이다.
도 6은 RTS와 CTS를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 9는 TIM을 수신한 STA의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 IEEE 802.11 시스템에서 사용되는 프레임 구조의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 CF(contention free)-END 프레임을 예시한다.
도 12 내지 도 15는 HE PPDU들을 예시한다.
도 16은 트리거 프레임에 기반한 상향링크 다중 사용자 전송 상황을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 트리거 프레임 포맷의 일 예를 도시한다.
도 18은 트리거 프레임의 사용자 정보 필드의 일 예를 나타낸다.
도 19는 기존 무선랜 시스템의 NAV 설정(setting)의 일 예를 도시한다.
도 20은 HE operation element를 도시한다.
도 21은 BSS Color Change Announcement element를 도시한다.
도 22는 BSS Color 비활성화 상태에서 프레임 송수신 방법의 일 예를 나타낸다.
도 23은 BSS Color가 비활성화 된 경우에 프레임 송수신 방법의 다른 일 예를 나타낸다.
도 24은 BSS Color가 비활성화 된 경우에 프레임 송수신 방법의 또 다른 일 예를 나타낸다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 엑세스 방법의 흐름을 도시한다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 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 넓은 대역을 가지는 채널을 효율적으로 활용하기 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.
계층 구조
무선랜 시스템에서 동작하는 STA의 동작은 계층(layer) 구조의 관점에서 설명할 수 있다. 장치 구성의 측면에서 계층 구조는 프로세서에 의해서 구현될 수 있다. STA는 복수개의 계층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 802.11 표준문서에서 다루는 계층 구조는 주로 DLL(Data Link Layer) 상의 MAC 서브계층(sublayer) 및 물리(PHY) 계층이다. PHY은 PLCP(Physical Layer Convergence Procedure) 개체, PMD(Physical Medium Dependent) 개체 등을 포함할 수 있다. MAC 서브계층 및 PHY은 각각 MLME(MAC sublayer Management Entity) 및 PLME((Physical Layer Management Entity)라고 칭하여지는 관리 개체들을 개념적으로 포함한다. 이러한 개체들은 계층 관리 기능이 작동하는 계층 관리 서비스 인터페이스를 제공한다.
정확한 MAC 동작을 제공하기 위해서, SME(Station Management Entity) 가 각각의 STA 내에 존재한다. SME는, 별도의 관리 플레인 내에 존재하거나 또는 따로 떨어져(off to the side) 있는 것으로 보일 수 있는, 계층 독립적인 개체이다. SME의 정확한 기능들은 본 문서에서 구체적으로 설명하지 않지만, 일반적으로는 다양한 계층 관리 개체(LME)들로부터 계층-종속적인 상태를 수집하고, 계층-특정 파라미터들의 값을 유사하게 설정하는 등의 기능을 담당하는 것으로 보일 수 있다. SME는 일반적으로 일반 시스템 관리 개체를 대표하여(on behalf of) 이러한 기능들을 수행하고, 표준 관리 프로토콜을 구현할 수 있다.
전술한 개체들은 다양한 방식으로 상호작용한다. 예를 들어, 개체들 간에는 GET/SET 프리머티브(primitive)들을 교환(exchange)함으로써 상호작용할 수 있다. 프리머티브는 특정 목적에 관련된 요소(element)나 파라미터들의 세트를 의미한다. XX-GET.request 프리머티브는 주어진 MIB attribute(관리 정보 기반 속성 정보)의 값을 요청하기 위해 사용된다. XX-GET.confirm 프리머티브는, Status가 "성공"인 경우에는 적절한 MIB 속성 정보 값을 리턴하고, 그렇지 않으면 Status 필드에서 에러 지시를 리턴하기 위해 사용된다. XX-SET.request 프리머티브는 지시된 MIB 속성이 주어진 값으로 설정되도록 요청하기 위해 사용된다. 상기 MIB 속성이 특정 동작을 의미하는 경우, 이는 해당 동작이 수행되는 것을 요청하는 것이다. 그리고, XX-SET.confirm 프리머티브는 status가 "성공"인 경우에 지시된 MIB 속성이 요청된 값으로 설정되었음을 확인하여 주고, 그렇지 않으면 status 필드에 에러 조건을 리턴하기 위해 사용된다. MIB 속성이 특정 동작을 의미하는 경우, 이는 해당 동작이 수행되었음을 확인하여 준다.
또한, MLME 및 SME는 다양한 MLME_GET/SET 프리머티브들을 MLME_SAP(Service Access Point)을 통하여 교환할 수 있다. 또한, 다양한 PLME_GET/SET 프리머티브들이, PLME_SAP을 통해서 PLME와 SME 사이에서 교환될 수 있고, MLME-PLME_SAP을 통해서 MLME와 PLME 사이에서 교환될 수 있다.
링크 셋업 과정
도 3은 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 3을 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 3에서는 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 3에서 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.
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 4는 백오프 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 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 패킷 번호(Packet Number) 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 4의 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 4의 예시에서는 STA2가 가장 작은 백오프 카운트 값을 선택하고, STA1이 가장 큰 백오프 카운트 값을 선택한 경우를 나타낸다. 즉, STA2가 백오프 카운트를 마치고 프레임 전송을 시작하는 시점에서 STA5의 잔여 백오프 시간은 STA1의 잔여 백오프 시간보다 짧은 경우를 예시한다. STA1 및 STA5는 STA2가 매체를 점유하는 동안에 잠시 카운트 다운을 멈추고 대기한다. STA2의 점유가 종료되어 매체가 다시 유휴 상태가 되면, STA1 및 STA5는 DIFS만큼 대기한 후에, 멈추었던 백오프 카운트를 재개한다. 즉, 잔여 백오프 시간만큼의 나머지 백오프 슬롯을 카운트 다운한 후에 프레임 전송을 시작할 수 있다. STA5의 잔여 백오프 시간이 STA1보다 짧았으므로 STA5이 프레임 전송을 시작하게 된다. 한편, STA2가 매체를 점유하는 동안에 STA4에서도 전송할 데이터가 발생할 수 있다. 이 때, STA4의 입장에서는 매체가 유휴 상태가 되면 DIFS만큼 대기한 후, 자신이 선택한 임의 백오프 카운트 값에 따른 카운트 다운을 수행하고 프레임 전송을 시작할 수 있다. 도 6의 예시에서는 STA5의 잔여 백오프 시간이 STA4의 임의 백오프 카운트 값과 우연히 일치하는 경우를 나타내며, 이 경우, STA4와 STA5 간에 충돌이 발생할 수 있다. 충돌이 발생하는 경우에는 STA4와 STA5 모두 ACK을 받지 못하여, 데이터 전송을 실패하게 된다. 이 경우, STA4와 STA5는 CW 값을 2배로 늘린 후에 임의 백오프 카운트 값을 선택하고 카운트 다운을 수행할 수 있다. 한편, STA1은 STA4와 STA5의 전송으로 인해 매체가 점유 상태인 동안에 대기하고 있다가, 매체가 유휴 상태가 되면 DIFS만큼 대기한 후, 잔여 백오프 시간이 지나면 프레임 전송을 시작할 수 있다.
STA의 센싱 동작
전술한 바와 같이 CSMA/CA 메커니즘은 AP 및/또는 STA이 매체를 직접 센싱하는 물리적 캐리어 센싱(physical carrier sensing) 외에 가상 캐리어 센싱(virtual carrier sensing)도 포함한다. 가상 캐리어 센싱은 숨겨진 노드 문제(hidden node problem) 등과 같이 매체 액세스에서 발생할 수 있는 문제를 보완하기 위한 것이다. 가상 캐리어 센싱을 위하여, 무선랜 시스템의 MAC은 네트워크 할당 벡터(Network Allocation Vector; NAV)를 이용할 수 있다. NAV는 현재 매체를 사용하고 있거나 또는 사용할 권한이 있는 AP 및/또는 STA이, 매체가 이용 가능한 상태로 되기까지 남아 있는 시간을 다른 AP 및/또는 STA에게 지시(indicate)하는 값이다. 따라서 NAV로 설정된 값은 해당 프레임을 전송하는 AP및/또는 STA에 의하여 매체의 사용이 예정되어 있는 기간에 해당하고, NAV 값을 수신하는 STA은 해당 기간동안 매체 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 5 및 도 7을 참조하여 설명한다. 실제 캐리어 센싱 범위와 전송 범위는 동일하지 않을 수도 있지만, 설명의 편의를 위해서 동일한 것으로 가정한다.
도 5는 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명을 위한 도면이다.
도 5(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 5(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 6은 RTS와 CTS를 설명하기 위한 도면이다.
도 5와 같은 예시적인 상황에서 충돌 회피(collision avoidance) 메커니즘을 효율적으로 이용하기 위해서, RTS(request to send)와 CTS(clear to send)등의 짧은 시그널링 패킷(short signaling packet)을 이용할 수 있다. 두 STA 간의 RTS/CTS는 주위의 STA(들)이 오버히어링(overhearing)할 수 있도록 하여, 상기 주위의 STA(들)이 상기 두 STA 간의 정보 전송 여부를 고려하도록 할 수 있다. 예를 들어, 데이터를 전송하려는 STA이 데이터를 받는 STA에 RTS 프레임을 전송하면, 데이터를 받는 STA은 CTS 프레임을 주위의 STA들에게 전송함으로써 자신이 데이터를 받을 것임을 알릴 수 있다.
도 6(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 6(b)는 노출된 노드 문제를 해결하는 방법에 대한 예시이며, STA A와 STA B 간의 RTS/CTS 전송을 STA C가 오버히어링함으로써, STA C는 자신이 다른 STA(예를 들어, STA D)에게 데이터를 전송하더라도 충돌이 발생하지 않을 것으로 판단할 수 있다. 즉, STA B는 주위의 모든 STA들에게 RTS를 전송하고, 실제로 보낼 데이터가 있는 STA A만 CTS를 전송하게 된다. STA C는 RTS만을 받고 STA A의 CTS를 받지 못했기 때문에 STA A는 STC C의 캐리어 센싱 밖에 있다는 것을 알 수 있다.
전력 관리
전술한 바와 같이 무선랜 시스템에서는 STA이 송수신을 수행하기 전에 채널 센싱을 수행해야 하는데, 채널을 항상 센싱하는 것은 STA의 지속적인 전력 소모를 야기한다. 수신 상태에서의 전력 소모는 송신 상태에서의 전력 소모에 비하여 크게 차이가 나지 않으며, 수신 상태를 계속 유지하는 것도 전력이 제한된(즉, 배터리에 의해 동작하는) STA에게 큰 부담이 된다. 따라서, STA이 지속적으로 채널을 센싱하기 위해서 수신 대기 상태를 유지하면, 무선랜 처리율 측면에서 특별한 이점 없이 전력을 비효율적으로 소모하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 무선랜 시스템에서는 STA의 전력 관리(power management; PM) 모드를 지원한다.
STA의 전력 관리 모드는 액티브(active) 모드 및 전력 절약(power save; PS) 모드로 나뉘어 진다. STA은 기본적으로 액티브 모드로 동작한다. 액티브 모드로 동작하는 STA은 어웨이크 상태(awake state)를 유지한다. 어웨이크 상태는, 프레임 송수신이나 채널 스캐닝 등 정상적인 동작이 가능한 상태이다. 한편, PS 모드로 동작하는 STA은 슬립 상태(sleep state) (또는 도즈(doze) 상태)와 어웨이크 상태(awake state)를 전환(switch)해가며 동작한다. 슬립 상태로 동작하는 STA은 최소한의 전력으로 동작하며, 프레임 송수신은 물론 채널 스캐닝도 수행하지 않는다.
STA이 슬립 상태로 가능한 오래 동작할수록 전력 소모가 줄어들기 때문에, STA은 동작 기간이 증가한다. 하지만 슬립 상태에서는 프레임 송수신이 불가능하기 때문에 무조건적으로 오래 동작할 수는 없다. 슬립 상태로 동작하는 STA이 AP에게 전송할 프레임이 존재하는 경우 어웨이크 상태로 전환하여 프레임을 송신할 수 있다. 한편, AP가 STA에게 전송할 프레임이 있는 경우, 슬립 상태의 STA은 이를 수신할 수 없으며 수신할 프레임이 존재하는 것도 알 수 없다. 따라서, STA은 자신에게 전송될 프레임의 존재 여부를 알기 위해(또한 존재한다면 이를 수신하기 위해) 특정 주기에 따라 어웨이크 상태로 전환하는 동작이 필요할 수 있다.
AP는 일정한 주기로 비콘 프레임(beacon frame)을 BSS 내의 STA들에게 전송할 수 있다. 비콘 프레임에는 TIM(Traffic Indication Map) 정보 요소(Information Element)가 포함될 수 있다. TIM 정보 요소는 AP가 자신과 연관된 STA들에 대한 버퍼된 트래픽이 존재하며, 프레임을 전송할 것임을 알려주는 정보를 포함할 수 있다. TIM 요소에는 유니캐스트(unicast) 프레임을 알려주는데 사용되는 TIM과 멀티캐스트(multicast) 또는 브로드캐스트(broadcast) 프레임을 알려주는데 사용되는 DTIM(delivery traffic indication map)이 있다.
도 7 내지 9는 TIM을 수신한 STA의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 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 7과 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 8를 참조하여 설명한다.
도 8의 예시에서 STA이 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여 AP로부터 TIM을 수신하고 경쟁을 거쳐 PS-Poll 프레임을 AP로 전송하는 동작은 도 7의 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 9는 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.
프레임 구조 일반
도 10은 IEEE 802.11 시스템에서 사용되는 프레임 구조의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
PPDU(Physical Layer Protocol Data Unit) 프레임 포맷은, STF(Short Training Field), LTF(Long Training Field), SIG(SIGNAL) 필드, 및 데이터(Data) 필드를 포함하여 구성될 수 있다. 가장 기본적인(예를 들어, non-HT(High Throughput)) PPDU 프레임 포맷은 L-STF(Legacy-STF), L-LTF(Legacy-LTF), SIG 필드 및 데이터 필드만으로 구성될 수 있다.
STF는 신호 검출, AGC(Automatic Gain Control), 다이버시티 선택, 정밀한 시간 동기 등을 위한 신호이고, LTF는 채널 추정, 주파수 오차 추정 등을 위한 신호이다. STF와 LTF를 합쳐서 PLCP 프리앰블(preamble)이라고 칭할 수 있고, PLCP 프리앰블은 OFDM 물리계층의 동기화 및 채널 추정을 위한 신호라고 할 수 있다.
SIG 필드는 RATE 필드 및 LENGTH 필드 등을 포함할 수 있다. RATE 필드는 데이터의 변조 및 코딩 레이트에 대한 정보를 포함할 수 있다. LENGTH 필드는 데이터의 길이에 대한 정보를 포함할 수 있다. 추가적으로, SIG 필드는 패리티(parity) 비트, SIG TAIL 비트 등을 포함할 수 있다.
데이터 필드는 SERVICE 필드, PSDU(Physical layer Service Data Unit), PPDU TAIL 비트를 포함할 수 있고, 필요한 경우에는 패딩 비트도 포함할 수 있다. SERVICE 필드의 일부 비트는 수신단에서의 디스크램블러의 동기화를 위해 사용될 수 있다. PSDU는 MAC 계층에서 정의되는 MPDU(MAC 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.
MPDU는 다양한 MAC 프레임 포맷에 따라서 정의되며, 기본적인 MAC 프레임은 MAC 헤더, 프레임 바디, 및 FCS(Frame Check Sequence)로 구성된다. MAC 프레임은 MPDU로 구성되어 PPDU 프레임 포맷의 데이터 부분의 PSDU를 통하여 송신/수신될 수 있다.
MAC 헤더는 프레임 제어(Frame Control) 필드, 기간(Duration)/ID 필드, 주소(Address) 필드 등을 포함한다. 프레임 제어 필드는 프레임 송신/수신에 필요한 제어 정보들을 포함할 수 있다. 기간/ID 필드는 해당 프레임 등을 전송하기 위한 시간으로 설정될 수 있다.
MAC 헤더에 포함된 기간/ID 필드는 16 비트 길이(e.b., B0~B15)로 설정될 수 있다. 기간/ID 필드에 포함되는 콘텐츠는 프레임 타입 및 서브타입, CFP(contention free period) 동안 전송되는지, 송신 STA의 QoS 캐퍼빌리티 등에 따라서 달라질 수 있다. (i) 서브타입이 PS-Poll인 제어 프레임에서, 기간/ID 필드는 송신 STA의 AID를 포함할 수 있으며(e.g., 14 LSB 비트들을 통해), 2 MSB 비트들은 1로 설정될 수 있다. (ii) PC(point coordinator) 또는 non-QoS STA에 의해 CFP 동안 전송되는 프레임들에서, 기간/ID 필드는 고정된 값(e.g., 32768)로 설정될 수 있다. (iii) 그 밖에 non-QoS STA에 의해 전송되는 다른 프레임들 또는 QoS STA에 의해 전송되는 제어 프레임들에서, 기간/ID 필드는 각 프레임 타입별로 정의된 duration 값을 포함할 수 있다. QoS STA에 의해 전송되는 데이터 프레임 또는 매니지먼트 프레임에서, 기간/ID 필드는 각 프레임 타입에 대하서 정의된 duration 값을 포함할 수 있다. 예컨대, 기간/ID 필드의 B15=0으로 설정되면 기간/ID 필드가 TXOP Duration 을 지시하는데 사용된다는 것을 나타내며, B0~B14는 실제 TXOP Duration을 지시하는데 사용될 수 있다. B0~B14에 의해 지시되는 실제 TXOP Duration은 0~32767 중 어느 하나일 수 있으며, 그 단위는 마이크로 세컨드(us)일 수 있다. 다만, 기간/ID 필드가 고정된 TXOP Duration 값(e.g., 32768)을 지시하는 경우에는 B15=1이고, B0~B14=0으로 설정될 수 있다. 그 밖에 B14=1, B15=1로 설정되면 기간/ID 필드가 AID를 지시하기 위하여 사용되고, B0~B13은 1~2007 중 하나의 AID를 지시한다. MAC 헤더의 Sequence Control, QoS Control, HT Control 서브필드들의 구체적인 내용은 IEEE 802.11 표준 문서를 참조할 수 있다.
MAC 헤더의 프레임 제어 필드는, Protocol Version, Type, Subtype, To DS, From DS, More Fragment, Retry, Power Management, More Data, Protected Frame, Order 서브필드들을 포함할 수 있다. 프레임 제어 필드의 각각의 서브필드의 내용은 IEEE 802.11 표준 문서를 참조할 수 있다.
도 11은 CF(contention free)-END 프레임을 예시한다.
설명의 편의상 CF-END 프레임이 non-DMG(directional multi-gigabit, 11ad) STA에 의해 전송된다고 가정한다. CF-END 프레임은 TXOP duration을 절단(truncation)하기 위하여 전송될 수 있다. 따라서 CF-END 프레임에서 기간(duration) 필드는 0으로 설정된다. RA (Receiver Address) 필드는 브로드캐스트 그룹 주소로 설정될 수 있다. BSSID 필드는 AP에 포함된 STA의 주소로 설정될 수 있다. 다만, VHT STA이 VHT AP로 전송하는 non-HT 또는 non-HT duplicate 포맷의 CF-END 프레임의 경우, BSSID 필드의 Individual/Group 비트는 1로 설정될 수 있다.
HE PPDU 구조의 예시
이하에서는 11ax를 지원하는 무선랜 시스템에서의 HE PPDU (High Efficiency Physical layer Protocol Data Unit) 포맷의 일례들을 살펴본다.
도 12 내지 도 15는 HE PPDU들을 예시한다.
HE-SIG A 필드는 L-Part (e.g., L-STF, L-LTF, L-SIG) 다음에 위치하며, L-Part와 마찬가지로 20MHz 단위로 반복(duplication) 된다. HE-SIG A는 모든 HE PPDU에 포함될 수 있는데 비하여, HE-SIG B는 SU PPDU 및 UL 트리거 기반의 PPDU (e.g., 트리거 프레임에 기반하여 전송되는 UL PPDU)에서 생략될 수 있다.
HE-SIG A는 STA들에 대한 공통 제어 정보 (common control information) (e.g., BW, GI 길이, BSS Color, CRC, Tail 등)를 포함한다. HE-SIG A 필드는 HE PPDU를 해석하기 위한 정보를 포함하며, 따라서 HE-SIG A 필드에 포함되는 정보는 HE PPDU의 포맷(e.g., SU PPDU, MU PPDU 또는 트리거 기반의 PPDU 등)에 따라서 달라질 수 있다.
예컨대, (i) HE SU PPDU 포맷에서, HE-SIG A 필드는, DL/UL 지시자, HE PPDU 포맷 지시자, BSS Color, TXOP Duration, BW(bandwidth), MCS, CP + LTF 길이, 코딩 정보, 스트림 수, STBC (e.g., STBC 사용 여부), 송신빔포밍(TxBF) 정보, CRC 및 Tail 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. HE SU PPDU 포맷의 경우, HE-SIG B 필드가 생략될 수 있다. (ii) HE MU PPDU 포맷에서, HE-SIG A 필드는, DL/UL 지시자, BSS Color, TXOP Duration, BW(bandwidth), SIG B 필드의 MCS 정보, SIG B 필드의 심볼 수, HE LTF 심볼 수, 전 대역 MU-MIMO 사용 여부 지시자, CP + LTF 길이, 송신빔포밍(TxBF) 정보, CRC 및 Tail 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. (iii) HE 트리거 기반의 PPDU 포맷에서, HE-SIG A 필드는, 포맷 지시자(e.g., SU PPDU인지 트리거 기반 PPDU인지), BSS Color, TXOP Duration, BW, CRC 및 Tail 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
HE-SIG A에는 상술한 공통 제어 정보(common information) 이외에, 사용자 할당 정보(user allocation information) 예컨대, PAID 또는 GID 등의 STA 식별자, 할당된 자원 정보 및 스트림 수(Nsts) 중 적어도 하나가 포함될 수도 있다.
HE-SIG A 필드에 포함된 BSS color 정보는 BSS를 식별하기 위한 정보로서, BSSID 보다 짧은 길이를 갖는다. 예컨대 BSSID는 48비트 길이를 갖는데 비하여, BSS color 정보는 6 비트 길이를 가질 수 있다. STA은 BSS color 정보를 이용하여 intra-BSS 프레임인지 여부를 판단할 수 있다. 즉, STA은 HE PPDU 전체를 디코딩할 필요 없이 HE-SIG A 필드만 디코딩하더라도, BSS color 정보를 통해서 intra BSS PPDU와 inter BSS PPDU를 구분할 수 있다.
HE-SIG B는 20MHz 채널 단위마다 독립적으로 인코딩 될 수 있다. 20 MHz 채널 단위 마다 인코딩 된 HE-SIG B는 HE-SIG-B 콘텐트 채널이라고 지칭될 수 있다.
일 실시예에 따르면 대역폭이 20 MHz 보다 크지 않은 경우, 하나의 HE-SIG B 콘텐트 채널이 전송될 수 있다. 대역폭이 20 MHz 보다 큰 경우 20 MHz 크기의 채널들은 각각 제1 HE-SIG B 콘텐트 채널(이하, HE-SIG B [1]) 또는 제2 HE-SIG B 콘텐트 채널(이하, HE-SIG B [2]) 중 어느 하나를 전송할 수 있다. 예컨대, HE-SIG B [1]와 HE-SIG B [2]가 번갈아 가며 전송될 수 있다. 홀수 번째 20 MHz 채널은 HE-SIG B [1]를 전송하고, 짝수 번째 20 MHz 채널은 HE-SIG B [2]를 전송할 수 있다. 보다 구체적으로, 40 MHz 대역폭의 경우 HE-SIG B [1]가 첫 번째 20 MHz 채널 상에서 전송되고, HE-SIG B [2]가 두 번째 20 MHz 채널 상에서 전송된다. 80 MHz 대역폭의 경우 HE-SIG B [1]가 첫 번째 20 MHz 채널 상에서 전송되고, HE-SIG B [2]가 두 번째 20 MHz 채널 상에서 전송되고, 동일한 HE-SIG B [1]가 세 번째 20 MHz 채널 상에서 반복 전송되고, 동일한 HE-SIG B [2]가 네 번째 20 MHz 채널 상에서 반복 전송된다. 160 MHz 대역폭에서도 이와 유사하게 전송된다.
한편, HE-SIG B [1]와 HE-SIG B [2] 각각의 컨텐츠는 상이할 수 있다. 단, HE-SIG-B [1] 들은 모두 동일한 컨텐츠를 갖는다. 마찬가지로, HE-SIG B [2] 들은 모두 동일한 컨텐츠를 갖는다.
HE-SIG B는 공통 필드(Common field) 및 사용자 특정 필드(User specific field)를 포함할 수 있다. 공통 필드는 사용자 특정 필드에 선행할 수 있다. 공통 필드와 사용자 특정 필드는 OFDM 심볼 단위가 아니라, 비트 단위로 구분될 수 있다.
HE-SIG B의 공통 필드는 해당 대역폭에서 PPDU를 수신하도록 지정된 STA들 모두에 대한 정보를 포함한다. 공통 필드는 RU(resource unit) 할당 정보를 포함할 수 있다. 예컨대, 80 MHz를 구성하는 4개의 20 MHz 채널들을 [LL, LR, RL, RR]로 구분할 때, HE-SIG B [1]의 공통 필드에 LL 및 RL 에 대한 공통 블록이 포함되고, HE-SIG B [2]의 공통 필드에 LR 및 RR 에 대한 공통 블록이 포함될 수 있다.
HE-SIG B의 사용자 특정 필드는 다수의 사용자 필드(user field)들을 포함할 수 있으며, 각 사용자 필드들은 PPDU를 수신하도록 지정된 개별 STA에 특정적인 정보를 포함할 수 있다. 일 예로, 사용자 필드는 스테이션 ID, STA 별 MCS, 스트림 수(Nsts), Coding(e.g., LDPC 사용에 대한 지시), DCM 지시자 및 송신 빔포밍 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며 이에 한정되지 않는다.
Trigger Frame
도 16은 트리거 프레임에 기반한 상향링크 다중 사용자 전송 상황을 설명하기 위한 도면이다.
상술한 바와 같이 802.11ax 시스템에서는 UL MU 전송 방식이 사용될 수 있으며, 이는 도 16에 도시된 바와 같이 AP가 복수의 STA (예를 들어, STA 1 내지 STA 4)에게 트리거 프레임(Trigger Frame)을 전송함으로써 시작될 수 있다. AP는 매체에 접속하기 위해 경쟁 과정을 거쳐 트리거 프레임을 전송할 TXOP를 획득할 수 있다.
트리거 프레임은 UL MU 할당 정보를 포함할 수 있다. UL MU 할당 정보는 예컨대, 자원 위치 및 크기, STA ID들 또는 수신 STA 주소들, MCS 및 MU 타입(MIMO, OFDMA 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적인 트리거 프레임의 컨텐츠는 후술한다.
STA들은 트리거 프레임을 포함하는 PPDU로부터 SIFS 이후 HE trigger based PPDU 포맷으로 UL 데이터 프레임을 전송할 수 있다.
AP는 BA (Block ACK) 프레임을 통해 UL MU 데이터 프레임에 대해 확인 응답을 수행할 수 있다.
도 17은 일 실시예에 따른 트리거 프레임 포맷을 도시한다. 구체적으로, 도 17의 (a)는 전체 트리거 프레임을 도시하고, (b)는 트리거 프레임의 공통 정보 필드를 도시하고, (c)는 트리거 프레임의 사용자 정보 필드를 도시한다.
도 17의 (a)를 참조하면, 트리거 프레임은 프레임 제어(frame control) 필드, 길이(duration) 필드, RA(recipient STA address) 필드, TA(transmitting STA address) 필드, 공통 정보(common information) 필드, 하나 또는 둘 이상의 개별 사용자 정보(Per User Info) 필드들, 패딩(padding) 및 FCS(Frame Check Sequence) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. RA 필드는 수신 STA의 주소 또는 ID를 나타내며, 실시예에 따라서 생략될 수도 있다. TA 필드는 송신 STA의 주소를 나타낸다.
도 17의 (b)를 참조하면, 공통 정보 필드는, 트리거 타입, 길이(length), 캐스캐이드 지시자(Cascade Indication), CS (carrier sensing) Required, 대역폭(BW), GI(guard interval) & LTF(long training field) 모드, MU-MIMO LTF 모드, HE-LTF 심볼의 수, STBC, LDPC Extra 심볼 세그먼트, AP TX power, 패킷 확장, 공간 재사용(spatial reuse), 도플러, HE-SIG A 정보, Reserved 및 트리거-의존 공통 정보(trigger-dependent Common Info) 서브필드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 트리거 타입 서브필드는 트리거 프레임의 타입을 지시한다. 트리거 타입은, 예컨대, 베이직 트리거 타입(e.g., 타입 0), 빔포밍 보고 폴 트리거(Beamforming Report Poll Trigger) 타입(e.g., 타입 1), MU-BAR(Multi-user Block Ack Request) 타입(e.g., 타입 2), MU-RTS(multi-user ready to send) 타입(e.g., 타입 3), 버퍼 상태 보고 Poll(e.g., 타입 4), GCR MU BAR (e.g., 타입 5), 또는 BW Query Report Poll 중 어느 하나로 설정될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 길이 서브필드는 HE 트리거 기반 PPDU(e.g., UL MU PPDU)의 L-SIG 길이를 지시한다. 캐스캐이드 지시자는 현재 트리거 프레임 다음에 후속하는 트리거 프레임의 전송이 있는지 여부를 지시한다. CS Required 서브필드는 해당 STA이 매체 센싱 결과와 NAV를 고려하여 응답 여부를 결정하여야 하는지를 지시한다. BW 서브필드는 HE 트리거 기반 PPDU의 HE SIG A에 대역폭을 지시한다.
도 17의 (c)를 참조하면, 사용자 정보 필드는 AID 12 서브필드, RU(resource unit) 할당 서브필드, 코딩 타입 서브필드, MCS 필드, DCM(dual sub-carrier modulation) 서브필드, SS(spatial stream) 할당 서브필드, 목표 RSSI 서브필드, Reserved 및 트리거 의존 개별 사용자 정보(Trigger dependent Per User Info) 서브필드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. AID12 서브필드는 해당 사용자 정보 필드를 수신할 STA의 AID의 LSB 12 비트를 나타낸다. AID12 서브필드=0 또는 2045는 해당 사용자 정보 필드가 랜덤 엑세스를 위한 RU 할당임을 나타낸다. AID12 서브필드=4095는 트리거 프레임에서 패딩 필드가 시작됨을 나타낸다.
패딩 필드는 트리거 프레임에 옵셔널하게 제공될 수 있다. 패딩 필드는 트리거 프레임의 길이를 확장시킴으로써 수신자 STA이 트리거 프레임을 수신한 후 SIFS 응답을 준비할 수 있는 시간을 준다. 패딩 필드가 제공되는 경우 패딩 필드는 적어도 2 옥텟 이상의 길이를 가지며, 모두 1로 설정된다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 트리거 프레임의 사용자 정보 필드를 나타낸다.
앞서 설명된 바와 같이, 도 17에 도시된 트리거 프레임의 사용자 정보 필드의 AID 12 필드는 트리거 프레임에서 할당되는 자원을 사용할 STA의 AID의 LSB 12 bits를 가리킨다.
한편, 기존의 AID 범위는 1~2007이므로, 11 bits 크기의 AID 필드로도 1~2007의 값을 충분히 나타낼 수 있다. 따라서, 도 18의 예에 따르면 트리거 프레임의 사용자 정보 필드에서 AID 12 필드를 AID 11 필드로 1 비트 줄이고, 잔여 1 비트는 다른 목적을 위해서 사용될 수 있다. 예컨대, B0~B10이 AID 11을 나타내고, 나머지 한 비트 B11은 reserved에 해당한다.
일 예로, AID 가 AID 11 필드로 감축되는 경우로서, 사용자 정보 필드가 트리거 프레임 패딩을 지시하는 경우 해당 사용자 정보 필드의 AID 11 필드에 해당하는 11 비트(B0~B10)를 2047로 설정될 수 있다. AID 12 필드 방식에서 AID 12 필드 = 4095가 패딩의 시작을 지시하였다면, AID 11 필드 방식에서는 AID 11 필드 = 2047이 패딩의 시작을 지시하는 것으로 변경될 수 있다.
잔여 1비트 (B11)의 Reserved 필드를 설정하는 예시는 다음과 같을 수 있다.
- 예시 1: AID11의 값과 상관 없이, Reserved 필드는 기본적으로 1로 설정될 수 있다. 만약, B11의 Reserved field가 다른 목적을 위해서 사용된다면, 이를 지시하기 위하여 예외적으로 0으로 설정될 수 있다.
- 예시 2: AID 11이 all 1s (i.e., 2047)로 설정되었을 때만, Reserved field가 1로 설정될 수 있다. 예컨대, AID11이 2047이 아닌 다른 값으로 설정되면 Reserved field는 0으로 설정된다.
- 예시 3: B11값에 상관없이, AID 11([B0:B10])이 all 1s (i.e., 2047)로 설정되었을 때, 트리거 프레임 패딩이 지시될 수도 있다.
NAV (network allocation vector)
NAV는 송신 STA(e.g., TXOP holder) TXOP를 보호하기 위한 일종의 타이머로 이해될 수 있다. STA은 자신에게 설정된 NAV가 유효한 기간 동안에는 채널 엑세스를 수행하지 않음으로써, 다른 STA의 TXOP를 보호할 수 있다.
11ax 이전의 기존 무선 랜 시스템에서 STA은 하나의 NAV를 지원한다. 유효한(valid) 프레임을 수신한 STA은 PSDU의 duration 필드(e.g., MAC 헤더의 duration 필드)를 통해서 NAV를 업데이트 할 수 있다. 다만, 수신된 프레임의 RA 필드가 해당 STA의 MAC 주소와 일치하는 경우, STA은 NAV를 업데이트 하지 않는다. 수신된 프레임의 duration 필드에 의해 지시된 duration이 STA의 현재 NAV 값보다 크면, STA은 수신된 프레임의 duration을 통해서 NAV를 업데이트 한다.
도 19는 기존 무선랜 시스템의 NAV 설정(setting)의 일 예를 도시한다.
도 19를 참조하면, Source STA은 RTS 프레임을 전송하고, Destination은 CTS 프레임을 전송한다. 상술된 바와 같이 RTS 프레임을 통해서 수신자로 지정된 destination STA은 NAV를 설정하지 않는다. 나머지 STA들 중 일부는 RTS 프레임을 수신하여 NAV를 설정하고, 또 다른 일부는 CTS 프레임을 수신하여 NAV를 설정할 수 있다.
RTS 프레임이 수신된 시점으로부터(e.g., MAC이 RTS 프레임에 대응하는 PHY-RXEND.indication primitive를 수신한 시점) 일정 기간 내에서 CTS 프레임(e.g., PHY-RXSTART.indication primitive)이 수신되지 않는다면, RTS 프레임을 통해서 NAV를 설정 또는 업데이트한 STA들은 NAV를 리셋(e.g., 0)할 수 있다. 일정 기간은, (2*aSIFSTime + CTS_Time + aRxPHYStartDelay + 2*aSlotTime)일 수 있다. CTS_Time은 RTS 프레임이 지시하는 CTS 프레임의 길이 및 데이터 레이트에 기초하여 계산될 수 있다.
도 19에서는 편의를 위하여 RTS 프레임 또는 CTS 프레임을 통해서 NAV를 설정 또는 업데이트하는 것을 예시하였으나, NAV 설정/재설정/업데이트는 다른 다양한 프레임들 예컨대, non-HT PPDU, HT PPDU, VHT PPDU 또는 HE PPDU의 duration 필드(e.g., MAC 프레임의 MAC 헤더 내의 duration field)에 기초하여 수행될 수도 있다. 예컨대, 수신된 MAC 프레임에서 RA 필드가 자신의 주소(e.g., MAC 주소)와 일치하지 않는다면, STA은 NAV를 설정/재설정/업데이트할 수 있다.
상술된 바와 같이 기존 무선랜 시스템에서 TXOP duration은 MAC 헤더의 Duration 필드를 통해 설정된다. 즉, TXOP holder (e.g., Tx STA) 와 TXOP Responder (e.g., Rx STA)은 이들 간에 송수신 하는 프레임의 Duration 필드에, 프레임들의 송수신에 필요한 전체 TXOP 정보를 포함시켜 전송한다. TXOP holder나 TXOP Responder가 아닌 제 3의 STA들 (i.e., Third party STAs)은 TXOP holder와 TXOP Responder간에 교환되는 프레임의 Duration 필드를 확인하고, NAV를 설정/업데이트함으로써 NAV 기간 까지 채널 사용을 연기한다.
한편, 11ax 무선 랜 시스템에서 non-AP STA은 2개의 NAV들을 운용한다. 2개의 NAV은 인트라 BSS NAV와 기본 NAV을 포함한다. 인트라 BSS NAV은 인트라 BSS PPDU를 통해서 업데이트되고, 기본 NAV은 인터-BSS PPDU로부터 업데이트 되거나 또는 인트라 BSS PPDU/인터-BSS PPDU인지 여부를 식별할 수 없는 PPDU로부터 업데이트된다. AP는 1개 또는 2개의 NAV을 운용할 수 있으며, 1개의 NAV만 운용하는 경우 기존 무선 랜 시스템의 NAV 과 같이 동작한다.
해당 HE PPDU가 인트라 BSS PPDU인지 아니면 인터 BSS PPDU 인지 여부를 판단하기 위하여 HE SIG A 필드에 포함된 BSS Color 정보 등이 이용될 수 있으며, BSS Color 및 인트라 PPDU 판단 방법에 대한 상세한 내용은 후술한다.
11 ax 시스템에서 NAV 업데이트는, MAC duration 필드 뿐 아니라 HE SIG A 필드에 포함된 TXOP Duration 값을 통해서 수행될 수도 있다. 다만, 해당 STA이 TXOP Duration 값과 MAC duration을 모두 획득한 경우(e.g., PHY/MAC을 모두 디코딩 가능한 경우) MAC duration 값을 통해 NAV 업데이트를 수행한다. 또한, TXOP duration 값이 unspecified(e.g., all 1s)로 설정된 경우 STA은 해당 TXOP duration을 통해 NAV 업데이트를 수행하지 않는다. 한편, 11 ax 시스템에서도 STA이 NAV 업데이트를 수행하는 것은 해당 STA이 3rd party에 해당하는 경우, 다시 말해 TXOP holder/responder에 해당하지 않는 경우이다. 따라서, 수신된 PPDU의 MAC 헤더의 RA 필드가 자신의 MAC 주소에 해당하지 않아야 STA은 NAV 업데이트를 수행할 수 있다.
HE STA은 2개의 NAV들 중 어느 하나라도 0이 아니면, 가상 캐리어 센싱 결과에 따라 매체가 혼잡하다고 판단하고 채널 엑세스를 지연한다.
인트라 BSS 프레임/ 인터 BSS 프레임의 판단
STA은 다음과 같은 조건들 중 어느 하나가 만족되는 경우 해당 PPDU가 인터-BSS 프레임이라고 판정한다. (i) 수신된 PPDU의 BSS Color가 0이 아니고, STA이 속한 BSS의 BSS Color 정보와 다른 경우, (ii) 수신된 PPDU의 BSS Color가 0이 아니고, 해당 STA이 non-HE AP에 어소시에이션한 HE STA인 경우, (iii) PPDU가 BSSID 필드를 갖고, STA이 속한 BSS의 BSSID와 일치하지 않는 경우 (iv) PPDU가 BSSID 필드를 갖지 않으며 해당 PPDU의 RA/TA 필드 모두 STA이 속한 BSS의 BSSID와 일치하지 않는 경우, (v) 해당 PPDU가 VHT PPDU로서 VHT PPDU에 포함된 PAID가 STA이 속한 BSS의 BSSID (또는 BSS color)의 정해진 일부와 일치하지 않는 경우
해당 PPDU가 인터-BSS 프레임이 아닌 경우로서, 다음과 같은 조건들 중 어느 하나가 만족되는 경우 해당 PPDU가 인트라-BSS 프레임이라고 판정한다. (i) 수신된 PPDU의 BSS Color가 0이거나, 또는 STA이 속한 BSS의 BSS Color 정보와 같은 경우, (ii) PPDU의 BSSID/RA/TA 필드 중 어느 하나라도 STA이 속한 BSS의 BSSID와 일치하는 경우, (iii) 해당 PPDU가 VHT PPDU로서 VHT PPDU에 포함된 PAID가 STA이 속한 BSS의 BSSID(또는 BSS color)의 정해진 일부와 일치하는 경우 (iv) 제어 프레임을 나르는 PPDU로서 TA 필드를 포함하지 않고 RA 필드만 갖고, 해당 RA 필드가 STA이 속한 BSS의 TXOP holder 주소와 일치하는 경우
PPDU가 이상에서 언급된 케이스 모두에 해당하지 않으면 STA은 해당 PPDU가 인트라-BSS 프레임인지 또는 인터-BSS 프레임인지를 판별할 수 없다.
BSS Color
도 20은 HE operation element를 도시한다.
BSS Color 정보는 어소시에이션 응답 프레임, 프로브 응답 프레임 또는 비컨 프레임에 포함된 HE operation element를 통해서 송신될 수 있다. 또한, HE operation element는 BSS Color 서브필드와 함께 BSS Color Disabled 서브필드를 포함한다. BSS Color Disabled 서브필드가 1로 설정된 것은 AP가 BSS 컬러의 사용을 비활성화하기로 결정하였다는 것을 나타낸다. 예컨대, AP가 운용하는 BSS의 BSS Color 정보가 이웃 BSS의 BSS Color 정보와 중복되는 경우(e.g., BSS Color 충돌)의 경우에 있어서 AP는 BSS Color 사용을 비활성화 할 수 있다.
BSS Color = 0은 해당 BSS에 대한 BSS Color가 없음을 나타낸다.
BSS Color는 예컨대 인트라 PPDU power save 절차, 인트라 BSS NAV 설정 등에 사용될 수 있다. STA은 BSS Color Disabled 서브필드가 1로 설정된 HE operation element를 수신하면, 인트라 PPDU power save 절차, 인트라 BSS NAV 설정 등에 BSS Color 정보를 사용하지 않는다. 대신, STA은 MAC 헤더의 정보(e.g., RA/TA 필드)를 사용할 수 있다.
도 21은 BSS Color Change Announcement element를 도시한다.
AP는 BSS Color Change Announcement element를 통해서 BSS Color 변경 및 새로운 BSS Color를 송신할 수 있다. Color switch countdown은 새로운 BSS Color가 적용되기 까지 남은 TBTT의 수를 나타낸다.
BSS Color Change Announcement element은 BSS Color Change Announcement 프레임, 비컨 프레임, 프로브 응답 프레임 또는 어소시에이션 응답 프레임에 포함될 수 있다.
AP는 OBSS의 BSS Color와 BSS Color 충돌의 경우 등에 있어서 BSS Color Change Announcement element를 송신할 수 있다. BSS Color Change Announcement는 PS 모드 등에 있는 STA들을 포함한 모든 STA들이 BSS Color 변경을 알 수 있도록 충분한 시간 동안 전송될 필요가 있다. BSS Color 변경의 TBTT에서 AP는 BSS Color Disabled 서브필드를 0으로 설정하고, 새로운 BSS Color의 사용을 시작한다.
EIFS (extended Inter-frame space) Operation
채널 엑세스(e.g., DCF)를 수행하는 STA은 특정 조건의 프레임을 수신 한 후 매체가 유휴 상태로 있는지 판단할 때, EIFS를 사용할 수 있다. EIFS를 사용하기 위한 특정 조건을 구체적으로 설명하면, 수신된 프레임에 대한 PHY-RXEND.indication 프리미티브가 에러를 갖거나 또는 수신된 프레임에 대한 FCS 값이 정확하지 않은 경우 STA은 송신 이전에 EIFS를 사용하여 채널을 센싱한다. DCF와 유사하게, HCF 하에서의 STA의 EDCA 메커니즘은 EIFS-DIFS + AIFS [AC] 간격을 사용한다. 이하에서 편의상 DCF를 가정하여 설명하나, HCF 하에서는 EIFS 대신 EIFS-DIFS + AIFS [AC] 길이가 사용됨을 당업자라면 이해할 수 있다.
EIFS 길이는 일반적으로는 DIFS+AckTxTim+SIFS에 해당할 수 있다. EIFS 구간은 가상 CS 메커니즘에 관계없이 PHY가 에러가 있는 프레임을 감지 한 후 매체가 유휴 상태임을 지시한 후에 시작된다. STA은 NAV와 EIFS 중 늦은 것이 만료되기 전까지 전송을 시작하지 않는다.
만약, STA이 EIFS 동작 중에 STA이 에러가 없는 프레임을 수신하면 EIFS 동작을 중단하고 매체의 실제 busy/idle상태와 재-동기화한다. EIFS가 만료 또는 중단되면, STA은 NAV 및 물리적 CS를 복구(revert)한다.
BSS Color 비활성화 이후 STA /AP 동작
BSS Color 비활성화 상태에서의 STA 동작에 대하여 살펴본다. 이하의 설명의 편의상 BSS Color 충돌 상황에서 BSS Color 비활성화되는 것을 예시하나 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다른 원인으로 BSS Color가 비활성화될 수도 있다.
자신의 BSS Color가 이웃 BSS의 BSS Color와 동일한 경우, STA는 이웃 BSS에 의해 전송된 PPDU에 대해서 인트라 PPDU PS(Power save)를 적용할 수 있다. 인트라-PPDU PS란, STA이 Intra BSS PPDU를 수신하였으나 해당 PPDU가 자신에게 의도된 것이 아닌 경우(i.e., STA이 3rd party가 되는 경우) 해당 PPDU의 끝까지 STA이 도즈 상태로 동작하는 모드를 의미한다. 이와 같이 STA이 BSS 충돌 상황에서 이웃 BSS로부터의 PPDU를 인트라 BSS PPDU로 오인하고 인트라 PPDU PS로 들어가게 되면, STA은 자신이 어소시에이션한 AP로부터 송신되는 PPDU를 놓칠 수 있다.
따라서, 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로서 AP는 BSS Color의 사용을 비활성화할 수 있다.
예컨대, BSS Color 충돌이 발생하면, AP는 비컨 프레임 등을 통해서 STA들에게 BSS Color 충돌이 발생하였음을 알릴 수 있다. 이와 같은 BSS 충돌 지시는 상술된 BSS Color Disabled 서브필드를 통해서 수행될 수도 있다. 비콘 프레임 등을 통해서 BSS Color 충돌을 인지한 STA은 BSS Color와 관련된 동작(e.g., Intra-PPDU PS, NAV setting)을 수행하지 않는다.
도 22는 BSS Color 비활성화 상태에서 프레임 송수신 방법의 일 예를 나타낸다.
전술한 바와 같이, BSS Color 충돌 이후 AP는 새로운 BSS Color를 선택하고, 비컨 프레임 등을 통해 새로운 BSS Color를 STA들에 알려준다. 이 때, BSS에 접속한 모든 STA들이 새로운 BSS Color가 받을 수 있도록 AP는 충분히 긴 시간 동안 새로운 BSS Color 정보를 알려 주고, BSS Color 충돌을 알려 줄 수 있다. 해당 기간 동안 (e.g., 새로운 BSS Color가 적용되기 전까지) 해당 BSS에 속하고 비콘 프레임을 수신한 HE STA들 및 AP는 HE PPDU를 전송할 때, HE-SIG A의 TXOP Duration 필드를 all 1s (e.g., unspecified)으로 설정할 수 있다.
HE-SIG A의 TXOP Duration field가 all 1s(i.e., 127)로 설정되면, HE STA는 BSS Color가 Intra-BSS Color일 지라도 Intra-PPDU PS를 수행하지 않고, MAC Duration을 획득하기 위해서 Payload (e.g., PSDU) 디코딩을 수행한다. 즉, STA은 TXOP Duration field가 all 1s(e.g., 127)로 설정되면 Intra-PPDU PS의 Doze state로 들어가지 않고 Intra-BSS NAV도 업데이트 하지 않는다.
그러나 도 22와 같은 방법에 따르면 TXOP duration 필드= all 1s로 설정 된 PPDU를 받은 OBSS STA들이 TXOP Duration field로 NAV을 업데이트 하지 않고, 따라서 해당 PPDU이 보호되지 않는다는 문제가 있다.
한편, BSS Color Disabled 서브필드 = 1로 설정된 비컨 프레임을 놓친 STA이 존재할 수 있고, 해당 STA은 BSS Color Disabled를 알기 전까지는 TXOP duration 필드를 all 1s 가 아닌 다른 유효 값으로 설정하여 PPDU를 송신하는 경우가 발생할 수 있다. 이와 같은 상황에서, 해당 PPDU를 수신한 3rd party STA이 TXOP duration 필드를 통해서 NAV을 설정/업데이트해야 하는지가 정의될 필요가 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, BSS Color가 disable되었으나 TXOP Duration field 값이 all 1s이 아닌 Intra-BSS PPDU (e.g., 자신의 BSS Color가 포함된 PPDU)를 수신한 3rd party STA은, 해당 PPDU의 BSS color에 기반하여 Intra-BSS NAV을 업데이트 하지 않는다. 즉, BSS Color가 disable되었다면 수신된 Intra-BSS PPDU 의 TXOP Duration field 값이 all 1s이 아니더라도 3rd party STA은 TXOP Duration field 값을 이용하여 Intra-BSS PPDU를 업데이트하지 않는다. BSS Color가 disable 된 경우, STA은 HE SIG-A 필드에 포함된 BSS Color나 TXOP duration 값 대신 MAC 헤더에 포함된 A1/A2 필드 및 MAC duration 값을 이용하여 인트라-BSS NAV을 업데이트 할지 여부를 결정할 수 있다.
한편, 3rd Party STA이 MAC 헤더를 디코딩할 수 없다면 A1/A2 필드 및 MAC duration 값을 알 수 없고, 따라서 A1/A2 필드 및 MAC duration 값을 통해서 인트라-BSS NAV을 업데이트 할지 여부를 결정할 수도 없는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, BSS Color가 disable되었으나 TXOP Duration field 값이 all 1s이 아니고, 자신의 BSS Color가 포함된 PPDU를 수신한 3rd Party STA은, 현재 BSS Color가 disable되었기 때문에 해당 PPDU를 unidentified PPDU로 간주하여 Basic NAV을 업데이트 할 수도 있다.
도 23은 BSS Color가 비활성화 된 경우에 프레임 송수신 방법의 다른 일 예를 나타낸다.
도 23을 참조하면, BSS Color가 disable 된 이후 HE STA(e.g., 3rd party)이 TXOP Duration이 일반 값 (i.e., all 1s이 아닌 값)으로 설정된 Intra-PPDU를 수신한다.
BSS Color가 disable되었기 때문에, HE STA(e.g., 3rd party)은 해당 PPDU의 BSS Color를 통해서 Intra-PPDU인지 Inter-PPDU인지 구별할 수 없다. 따라서, HE STA(e.g., 3rd party)은 해당 PPDU를 unidentified PPDU로 간주하고, 해당 PPDU의 TXOP Duration field 값을 사용하여 Intra-BSS NAV 대신에 Basic NAV을 업데이트 한다.
다시 말해, STA에 수신된 프레임이 다음 조건을 만족하여야 인트라 BSS 프레임이라고 간주할 수 있다: 해당 프레임을 나르는 PPDU의 RXVECTOR parameter BSS_COLOR가 STA이 어소시에이션한 AP에 의해 통지된(announced) BSS Color와 일치하고, 해당 AP로부터 가장 최근에 수신한 HE Operation element의 BSS Color Disabled 서브필드 값이 0인 경우(i.e., BSS Color enabled 인 경우).
따라서, STA이 어소시에이션 된 AP로부터 가장 최근에 수신한 HE Operation element 에 포함된 BSS Color Disabled 서브필드가 1로 설정되어 있는 경우에 STA은 수신된 PPDU의 RXVECTOR parameter BSS_COLOR 가 자신의 AP의 BSS_COLOR와 같을 지라도, 해당 PPDU를 Intra-BSS frame로 간주하지 않는다. 따라서, STA은 Intra-BSS NAV을 업데이트 하지 않는다. 해당 PPDU는 unidentified PPDU로 간주되어, 수신된 PPDU의 RXVECTOR TXOP_DURATION field를 통해 Basic NAV가 업데이트 된다.
도 24은 BSS Color가 비활성화 된 경우에 프레임 송수신 방법의 또 다른 일 예를 나타낸다.
앞서 BSS Color Disabled 상태에서 TXOP duration 필드 ≠ all 1s (i.e., 127 in 7 bits size, UNSPECIFIED )인 PPDU를 수신하였고, PPDU의 MAC 헤더를 디코딩할 수 없는 경우(e.g., A1/A2/MAC duration 필드를 획득할 수 없는 경우) 3rd party STA은 PPDU의 BSS Color가 자신의 BSS Color와 일치하더라도 TXOP duration 필드 ≠ all 1s (i.e., 127 in 7 bits size, UNSPECIFIED )를 통해서 Basic NAV을 업데이트하는 예시를 살펴보았다. 본 발명의 다른 일 예에 따르면 동일한 상황에서 3rd party STA은 Basic NAV을 업데이트하는 것이 아니라 EIFS를 호출(invoke)할 수도 있다.
도 24를 참조하면 BSS Color가 disable 된 상태에서 HE STA이 Intra-PPDU 를 수신하면(e.g., 수신된 PPDU의 BSS Color가 자신의 AP의 BSS Color와 같을 경우, BSS Color 기반의 Intra-PPDU로 간주함), HE STA은 TXOP Duration field로 Intra-BSS NAV과 Basic NAV 모두를 업데이트 하지 않는다. 즉, HE STA은 TXOP Duration field의 값을 무시한다. 또한, HE STA은 수신된 PPDU의 MAC data payload를 디코딩하지 못하면(e.g., MAC헤더의 A1/A2/Duration 필드를 획득하지 못하면), EIFS 동작을 호출(invoke)한다.
수신된 PPDU의 RXVECTOR에 valid TXOP_Duration parameter가 포함되었을 지라도, BSS Color가 disable되어 있으면 (BSS Color Disabled subfield=1), EIFS가 호출 될 수 있다. 여기서, valid TXOP_DURATION parameter란 TXOP Duration field ≠all 1s (e.g., all 1s = unspecified)인 경우로서, TXOP DURATION이 Duration information 값을 지시할 수 있는 경우이다.
앞서 설명된 바와 같이 기존 무선 랜 시스템에 따르면 프레임에 error가 발생되었을 때 EIFS가 호출된다. 구체적으로 수신된 프레임(or PPDU)의 PHY-RXEND.indication primitive가 에러를 포함하거나 프레임의 FCS value가 정확하지 않는 경우, EIFS가 사용될 수 있었다.
하지만 본 실시예에 따르면 BSS Color가 disable된 상태에서는 PHY-RXEND.indication primitive가 에러를 포함하지 않고, 프레임의 FCS value가 정확하더라도, TXOP Duration field ≠all 1s인 PPDU를 수신한 것을 원인으로 EIFS 가 호출될 수도 있다.
또 다른 예로, BSS Color가 disable된 상태에서는 TXOP Duration field ≠all 1s인 PPDU를 수신한 것이 EIFS 호출을 위한 새로운 에러 유형으로 정의될 수도 있다. 예컨대, BSS Color가 disable된 상태에서 TXOP Duration field ≠all 1s인 PPDU가 수신되면 PHY-RXEND.indication primitive가 에러를 지시하도록 설정될 수도 있다. 따라서, STA은 해당 에러를 원인으로 EIFS 를 호출할 수 있다.
다만 수신된 PPDU의 RXVECTOR에 valid TXOP_Duration parameter가 포함되어 있고 STA이 어소시에이션된 AP로부터 가장 최근에 수신한 HE Operation element 에 포함된 BSS Color Disabled subfield가 0으로 설정되어 있는 경우에는 EIFS가 호출되지 않는다.
본 발명의 일 예에 따르면 BSS Color가 비활성화된 상태에서 Inter-BSS HE PPDU가 수신된 경우와 Intra-BSS HE PPDU가 수신된 경우 각각에 대하여 EIFS 호출 조건이 달라질 수 있다.
일 예로, STA이 유효한(valid) RXVECTOR parameter TXOP_DURATION 을 포함한 Inter-BSS HE PPDU를 수신하면, BSS Color Disabled subfield의 값과 상관 없이 EIFS가 호출되지 않는다.
STA이 유효한(valid) RXVECTOR parameter TXOP_DURATION 을 포함한 Intra-BSS HE PPDU를 수신하면, BSS Color Disabled subfield=0인 경우에만 EIFS가 호출되지 않는다.
STA이 유효한(valid) RXVECTOR parameter TXOP_DURATION 을 포함한 Intra-BSS HE PPDU를 수신하더라도, BSS Color Disabled subfield=1이면, EIFS가 호출될 수 있다. FCS 가 정확하지 않은 프레임 수신에 대해서 EIFS가 호출될 수 있으며, 하나 이상의 FCS가 정확한 프레임(MPDU)를 포함한 Intra-BSS PPDU에 대해서는 EIFS가 호출되지 않는다.
다시 말해, 수신된 Inter-BSS HE PPDU의 RXVECTOR가 valid TXOP_DURATION parameter (i.e., not all 1s)를 갖는 경우, 또는 수신된 Intra-BSS HE PPDU의 RXVECTOR가 valid TXOP_DURATION parameter (i.e., not all 1s)를 갖는 경우로서 STA이 어소시에이션된 AP로부터 가장 최근에 수신된 HE Operation element가 BSS Color Disabled 서브 필드가 0인 경우에는 EIFS가 호출되지 않을 수 있다. 다른 원인 예컨대 기존의 EIFS 호출 원인 (e.g., FCS 부정확 또는 Unsupported rate, Format Violation 등의 PHY 에러)이 없다면, 적어도 valid TXOP_DURATION parameter을 원인으로 EIFS가 호출되지는 않을 수 있다.
STA이 All 1s로 설정된 RXVECTOR parameter TXOP_DURATION 을 포함한 Inter/Intra-BSS HE PPDU를 수신한 경우에는 기존 무선 랜과 같은 방식으로 EIFS를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면 STA은 다음과 같은 조건들이 모두 만족되는 경우에 RXVECTOR parameter TXOP_DURATION에 의해 지시된 duration 정보로 intra-BSS NAV을 업데이트할 수 있다: (i) RXVECTOR parameter TXOP_DURATION ≠ all 1s 인 경우, (ii) RXVECTOR parameter의 정보를 나르는 PPDU가 intra-BSS로 식별되고, STA이 어소시에이션된 AP로부터 가장 최근에 수신된 HE Operation element가 BSS Color Disabled 서브 필드가 0인 경우, (iii) RXVECTOR parameter TXOP_DURATION에 의해 지시된 duration 정보가 STA의 현재 intra-BSS NAV보다 크고, (iv) RXVECTOR parameter의 정보를 나르는 PPDU가 해당 STA에 의해 트리거 된 HE 트리거 기반 PPDU가 아닌 경우.
본 발명의 일 예에 따르면 해당 프레임에 대한 PHY-RXEND.indication primitive가 에러를 갖거나 또는 해당 프레임에 대한 FCS 값이 올바르지 않는 경우로서 해당 STA이 어소시에이션된 AP로부터 가장 최근에 수신한 HE Operation element의 BSS Color Disabled subfield가 0인 경우, HE STA의 DCF는 특정 조건의 프레임을 수신하고 자신의 프레임의 송신하기 전에 매체가 유휴 (idle) 한지 판단할 때 EIFS를 사용할 수 있다.
또한, 수신된 HE PPDU의 RXVECTOR가 a valid TXOP_DURATION parameter를 포함하고, STA이 어소시에이션된 AP로부터 가장 최근에 수신한 HE Operation element의 BSS Color Disabled subfield가 0인 경우 EIFS는 호출되지 않는다.
다음으로는 본 발명의 일 예에 따른 EIFS 종료(termination)에 대한 방안을 살펴본다. 후술하는 EIFS 종료 방안의 적용은 상술된 EIFS 호출 원인으로 개시된 EIFS 동작에 한정되지 않으며, 다른 원인으로 호출된 EIFS에 대해서도 적용될 수 있다.
기존 무선 랜 시스템에 따르면 EIFS 동안 Error-free frame이 수신되면 EIFS가 종료되었다. 본 발명 실시예에 따른 EIFS 종료는 Error-free frame 수신에 한정되지 않으며, 특정 HE PPDU를 EIFS 동안 수신한 경우에도 EIFS가 종료될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 EIFS 동안 수신된 PPDU의 MAC에는 에러가 있는 경우라도(e.g., FCS 가 올바르지 않은 경우 등), 해당 STA이 PHY 프리앰블을 올바르게 디코딩하여 HE SIG A 필드의 TXOP duration을 획득하였다면 TXOP duration에 근거하여 EIFS를 종료할 수 있다.
일 예로, EIFS 동작 중인 STA이 어소시에이션 한 AP로부터 가장 최근에 수신한 HE Operation element에 0으로 설정된 BSS Color Disabled subfield가 포함이 되었던 경우로서:
- STA이 Valid한 RXVECTOR parameter TXOP_DURATION 가 포함된 Intra-BSS PPDU를 수신하면, STA은 매체의 실제 busy/idle 상태를 재동기화하기 위해서 EIFS를 종료(termination) 시키고 매체 엑세스를 계속할 수 있다. 2 NAVs를 가진 HE STA는 EIFS 종료시 자신의 Intra-BSS NAV을 revert한다. 또는, 2 NAVs를 가진 HE STA는 EIFS 종료시 Intra-BSS NAV 및 Inter-BSS NAV을 모두 revert할 수도 있다. 1 NAV를 가진 HE STA(e.g., AP STA)는 EIFS 종료시 해당 1 NAV을 revert한다. valid RXVECTOR parameter TXOP_DURATION 는 TXOP Duration field값이 all 1s로 설정되지 않아서, RXVECTOR parameter TXOP DURATION이 Duration information 값을 가리킬 수는 경우일 수 있다.
- 또는 EIFS 동작 중에 STA이 Valid한 RXVECTOR parameter TXOP_DURATION 가 포함된 Inter-BSS PPDU를 수신하면, STA은 매체의 실제 busy/idle 상태를 재동기화하기 위해서 EIFS를 종료(termination) 시키고 매체 엑세스를 계속할 수 있다. 2 NAVs를 가진 HE STA는 EIFS 종료시 자신의 Inter-BSS NAV을 revert한다. 또는, 2 NAVs를 가진 HE STA는 EIFS 종료시 Intra-BSS NAV 및 Inter-BSS NAV을 모두 revert할 수도 있다. 1 NAV를 가진 HE STA(e.g., AP STA)는 EIFS 종료시 해당 1 NAV을 revert한다.
- 또는 EIFS 동작 중에 Valid하지 않은 RXVECTOR TXOP_DURATION parameter가 포함된 Inter-BSS PPDU 또는 Intra-BSS PPDU가 수신되면, STA은 EIFS를 종료시키지 않는다.
다른 예로, EIFS 동작 중인 STA이 어소시에이션 한 AP로부터 가장 최근에 수신한 HE Operation element에 1으로 설정된 BSS Color Disabled subfield가 포함이 되었던 경우:
- Valid한 RXVECTOR TXOP_DURATION parameter가 포함된 Intra-BSS PPDU가 수신되면, STA은 EIFS를 종료시키지 않는다.
- Valid한 RXVECTOR TXOP_DURATION parameter가 포함된 Inter-BSS PPDU가 수신되면, STA은 매체의 실제 busy/idle 상태를 재동기화하기 위해서 EIFS를 종료(termination) 시키고 매체 엑세스를 계속할 수 있다. 2 NAVs를 가진 HE STA는 EIFS 종료시 자신의 Inter-BSS NAV을 revert한다. 또는, 2 NAVs를 가진 HE STA는 EIFS 종료시 Intra-BSS NAV 및 Inter-BSS NAV을 모두 revert할 수도 있다. 1 NAV를 가진 HE STA(e.g., AP STA)는 EIFS 종료시 해당 1 NAV을 revert한다.
- Valid하지 않은 RXVECTOR TXOP_DURATION parameter가 포함된 Inter-BSS PPDU 또는 Intra-BSS PPDU가 수신되면, STA은 EIFS를 termination 시키지 않는다.
예컨대, BSS Color Disabled subfield 값과 상관 없이 valid TXOP DURATION parameter가 inter-BSS PPDU에 포함되면, STA은 EIFS를 종료할 수 있다.
EIFS 또는 EIFS-DIFS+AIFS[AC] 동안 valid TXOP_DURATION parameter를 갖는 Inter-BSS HE PPDU가 수신되거나, 또는 EIFS 또는 EIFS-DIFS+AIFS[AC] 동안 valid TXOP_DURATION parameter를 갖는 Intra-BSS HE PPDU가 수신된 경우로서 STA이 어소시에이션 한 AP로부터 가장 최근에 수신한 HE Operation element의 BSS Color Disabled subfield가 0인 경우, STA은 매체의 실제 busy/idle 상태를 재동기화하기 위해서 EIFS 또는 EIFS-DIFS+AIFS[AC]를 종료시키고 매체 엑세스(e.g., DIFS, AIFS, 필요시 백오프 절차)를 계속할 수 있다. EIFS 또는 EIFS-DIFS+AIFS[AC]의 종료 또는 만료 때 2 NAVs를 가진 HE STA는 EIFS 종료시 Intra-BSS NAV 및 Inter-BSS NAV 중 적어도 하나와 매체 엑세스 제어를 위한 물리 CS를 revert한다.
일 예로, BSS Color가 Disabled 되지 않은 경우로서(e.g., STA이 어소시에이션 한 AP로부터 가장 최근에 수신한 HE Operation element의 BSS Color Disabled subfield가 0인 경우), STA이 EIFS 또는 EIFS-DIFS+AIFS[AC] 동안 valid TXOP_DURATION parameter를 갖는 HE PPDU (e.g., Intra-BSS/Inter-BSS HE PPDU)를 수신한 경우 해당 STA은 EIFS를 종료(termination)할 수 있다. 여기서, STA의 EIFS 또는 EIFS-DIFS+AIFS[AC] 동작이 호출된 원인은 앞서 살펴본 BSS Color disabled 상태에서 valid TXOP duration 값을 포함하는 프레임을 수신한 것에 한정되지 않으며, 다른 원인들 예컨대, 수신된 프레임에 대한 PHY-RXEND.indication 프리미티브가 에러를 갖거나 또는 수신된 프레임에 대한 FCS 값이 정확하지 않은 것을 원인으로 호출된 것을 포함할 수 있다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 엑세스 방법의 흐름을 도시한다. 앞서 설명된 내용과 중복하는 설명은 생략될 수 있다.
도 25를 참조하면 STA은 엑세스 포인트(AP)로부터 BSS (basic service set) Color의 비활성화 여부를 지시하는 제1 프레임을 수신한다(2505). 제1 프레임은 HE operation element를 포함할 수 있으며, BSS Color의 비활성화 여부는 BSS Color disabled 서브필드를 통해 지시될 수 있다. 제1 프레임은, 비컨 프레임, 프로브 응답 프레임 또는 (재)어소시에이션 응답 프레임일 수 있으며 이에 한정되지 않는다.
STA은 TXOP(transmission opportunity) 기간 서브필드 및 BSS Color 서브필드를 갖는 시그널(SIG)-A 필드를 포함하는 제2 프레임을 수신한다(2510). 제2 프레임은 도시되지 않은 다른 STA에 의해 송신된 것일 수 있다.
편의상 STA은 제2 STA에 대한 3rd party STA이라고 가정한다.
STA은 채널 엑세스를 수행한다(2515). 제1 프레임에 의해 상기 BSS Color가 비활성화 되었으나, 제2 프레임의 BSS Color 서브필드가 상기 비활성화된 BSS Color를 포함하고 제2 프레임의 TXOP 기간 서브필드가 유효한 TXOP 기간 값을 포함하는 경우(e.g., all 1s이 아닌 경우), STA은 EIFS(extended inter-frame space) 동작을 호출(invoke)하여 채널 엑세스를 수행할 수 있다. 예컨대, STA은 비활성화된 BSS Color 및 유효한 TXOP 기간 값을 포함하는 제2 프레임으로부터 MAC 데이터를 획득 할 수 없을 때 EIFS 동작을 호출할 수 있다.
STA은 상기 비활성화된 BSS Color를 포함하는 제2 프레임의 유효한 TXOP 기간 값을 무시함으로써 해당 유효한 TXOP 기간 값으로 NAV(network allocation vector)을 업데이트하지 않을 수 있다.
BSS Color가 비활성화되면 STA은 자신이 송신하는 프레임에 유효하지 않은 TXOP 기간 값(e.g., all 1s)을 포함시키도록 설정될 수 있다.
제2 프레임의 BSS Color 서브필드가 다른 BSS Color를 포함하는 인터-BSS 프레임인 경우, STA은 제2 프레임이 유효한 TXOP 기간 값을 갖는 것을 이유로 EIFS를 호출하지 않을 수 있다.
EIFS 동작 중에 다른 유효한 TXOP 기간 값을 포함하는 제3 프레임이 수신되면, STA은 EIFS 동작을 종료하고 매체의 실제 혼잡/아이들(busy/idle) 상태에 재동기화할 수 있다. EIFS 동작이 종료됨에 따라서 STA은 인트라 BSS NAV(network allocation vector) 및 기본(basic) NAV 중 적어도 하나를 복귀(revert)시킬 수 있다. 일 예로, STA은 제3 프레임이 인터 BSS 프레임인 경우 상기 EIFS 동작을 종료하며, 기본 NAV을 복귀 시킬 수 있다. STA은 제3 프레임이 인트라 BSS 프레임인 경우 EIFS 동작을 계속할 수 있다.
도 26은 상술한 바와 같은 방법을 구현하기 위한 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 26의 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), 송수신기(830)를 포함할 수 있고, AP (850)는 프로세서(860), 메모리(870) 및 송수신기(880)를 포함할 수 있다. 송수신기(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, 송수신기(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 송수신기(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.
본 발명은 IEEE 802.11을 비롯한 다양한 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 무선 랜 시스템에서 스테이션(STA)이 채널 엑세스를 수행하는 방법에 있어서,
    엑세스 포인트(AP)로부터 BSS (basic service set) Color의 비활성화 여부를 지시하는 제1 프레임을 수신하는 단계;
    TXOP(transmission opportunity) 기간 서브필드 및 BSS Color 서브필드를 갖는 시그널(SIG)-A 필드를 포함하는 제2 프레임을 수신하는 단계; 및
    채널 엑세스를 수행하는 단계를 포함하되,
    상기 제1 프레임에 의해 상기 BSS Color가 비활성화 되었으나, 상기 제2 프레임의 BSS Color 서브필드가 상기 비활성화된 BSS Color를 포함하고 상기 제2 프레임의 TXOP 기간 서브필드가 유효한 TXOP 기간 값을 포함하는 경우, 상기 STA은 EIFS(extended inter-frame space) 동작을 호출(invoke)하여 상기 채널 엑세스를 수행하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 STA은 상기 비활성화된 BSS Color 및 상기 유효한 TXOP 기간 값을 포함하는 상기 제2 프레임으로부터 MAC 데이터를 획득 할 수 없을 때 상기 EIFS 동작을 호출하는, 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 STA은 상기 비활성화된 BSS Color를 포함하는 상기 제2 프레임의 상기 유효한 TXOP 기간 값을 무시함으로써 상기 유효한 TXOP 기간 값으로 NAV(network allocation vector)을 업데이트하지 않는, 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 BSS Color가 비활성화되면 상기 STA은 자신이 송신하는 프레임에 유효하지 않은 TXOP 기간 값을 포함시키도록 설정되고,
    상기 제2 프레임의 BSS Color 서브필드가 다른 BSS Color를 포함하는 인터-BSS 프레임인 경우, 상기 STA은 상기 제2 프레임이 상기 유효한 TXOP 기간 값을 갖는 것을 이유로 상기 EIFS를 호출하지 않는, 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 EIFS 동작 중에 다른 유효한 TXOP 기간 값을 포함하는 제3 프레임이 수신되면, 상기 STA은 상기 EIFS 동작을 종료하고 매체의 실제 혼잡/아이들(busy/idle) 상태에 재동기화하는, 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 EIFS 동작이 종료됨에 따라서 상기 STA은 인트라 BSS NAV(network allocation vector) 및 기본(basic) NAV 중 적어도 하나를 복귀(revert)시키는, 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 STA은 상기 제3 프레임이 인터 BSS 프레임인 경우 상기 EIFS 동작을 종료하며, 상기 기본 NAV을 복귀 시키는, 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 STA은 상기 제3 프레임이 인트라 BSS 프레임인 경우 상기 EIFS 동작을 계속하는, 방법.
  9. 스테이션(STA)에 있어서,
    송수신기; 및
    상기 송수신기를 제어함으로써, 엑세스 포인트(AP)로부터 BSS (basic service set) Color의 비활성화 여부를 지시하는 제1 프레임을 수신하고, TXOP(transmission opportunity) 기간 서브필드 및 BSS Color 서브필드를 갖는 시그널(SIG)-A 필드를 포함하는 제2 프레임을 수신하고, 채널 엑세스를 수행하는 프로세서를 포함하되,
    상기 제1 프레임에 의해 상기 BSS Color가 비활성화 되었으나, 상기 제2 프레임의 BSS Color 서브필드가 상기 비활성화된 BSS Color를 포함하고 상기 제2 프레임의 TXOP 기간 서브필드가 유효한 TXOP 기간 값을 포함하는 경우, 상기 프로세서는 EIFS(extended inter-frame space) 동작을 호출(invoke)하여 상기 채널 엑세스를 수행하는, 스테이션.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 비활성화된 BSS Color 및 상기 유효한 TXOP 기간 값을 포함하는 상기 제2 프레임으로부터 MAC 데이터를 획득 할 수 없을 때 상기 EIFS 동작을 호출하는, 스테이션.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 비활성화된 BSS Color를 포함하는 상기 제2 프레임의 상기 유효한 TXOP 기간 값을 무시함으로써 상기 유효한 TXOP 기간 값으로 NAV(network allocation vector)을 업데이트하지 않는, 스테이션.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 BSS Color가 비활성화되면 상기 프로세서는 자신이 송신하는 프레임에 유효하지 않은 TXOP 기간 값을 포함시키도록 설정되고,
    상기 제2 프레임의 BSS Color 서브필드가 다른 BSS Color를 포함하는 인터-BSS 프레임인 경우, 상기 프로세서는 상기 제2 프레임이 상기 유효한 TXOP 기간 값을 갖는 것을 이유로 상기 EIFS를 호출하지 않는, 스테이션.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 EIFS 동작 중에 다른 유효한 TXOP 기간 값을 포함하는 제3 프레임이 수신되면, 상기 프로세서는 상기 EIFS 동작을 종료하고 매체의 실제 혼잡/아이들(busy/idle) 상태에 재동기화하는, 스테이션.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 EIFS 동작이 종료됨에 따라서 상기 프로세서는 인트라 BSS NAV(network allocation vector) 및 기본(basic) NAV 중 적어도 하나를 복귀(revert)시키는, 스테이션.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제3 프레임이 인터 BSS 프레임인 경우 상기 EIFS 동작을 종료하며 상기 기본 NAV을 복귀 시키고,
    상기 프로세서는 상기 제3 프레임이 인트라 BSS 프레임인 경우 상기 EIFS 동작을 계속하는, 스테이션.
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