KR100586845B1

KR100586845B1 - Ｄｃｆ 기반의 무선 랜 네트워크상에서 ｄｌｐ와 멀티-채널을 사용하여 전송 효율을 높이는 방법 및 그 방법을 이용한 무선 네트워크 시스템

Info

Publication number: KR100586845B1
Application number: KR20030041104A
Authority: KR
Inventors: 진호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2023-06-24
Also published as: JP2005020705A; JP3853327B2; CN1574833A; GB2404308A; US7450550B2; KR20050000638A; GB0411542D0; GB2404308B; US20040264504A1

Abstract

본 발명은 인프라스트럭처(Infrastructure) 방식의 무선 통신에 있어서 DLP와 멀티-채널을 이용하기 위한 새로운 MAC 프레임 포맷을 제시하고, 이를 이용하여 스테이션간(Station)에 경쟁을 줄이고 시간당 전송률을 높이는 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크 시스템은, DLP 채널 모드가 기록된 DLP 요청 프레임을 억세스 포인트에 송신하는 제1 무선 스테이션과, 가용한 채널 번호를 상기 DLP 요청 프레임에 기록하고 상기 억세스 포인트가 상기 요청 프레임을 수신 스테이션에 포워딩하는 억세스 포인트와, 상기 포워딩된 DLP 요청 프레임에 대한 DLP 응답 프레임을 상기 억세스 포인트를 거쳐 상기 제1 무선 스테이션에 송신하는 제2 무선 스테이션을 포함하며, 상기 제1 무선 스테이션은 상기 DLP 채널 모드에 따라 상기 채널 번호에 해당하는 채널을 통하여 상기 제2 무선 스테이션에 데이터를 전송하는 것을 특징으로 한다.

DLP(Direct Link Protocol), MAC(Media Access Control), 채널(Channel), AP(Access Point), BSS(Basic Service Set), CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access /Collision Avoidance)

Description

ＤＣＦ 기반의 무선 랜 네트워크상에서 ＤＬＰ와 멀티-채널을 사용하여 전송 효율을 높이는 방법 및 그 방법을 이용한 무선 네트워크 시스템{Method for enhancing transfer rate using DLP and multi-channel in DCF-based wireless LAN network, and wireless network system thereof}

도 1은 한 채널을 공유하는 CSMA/CA 방식의 데이터 전송 과정을 각 스테이션 별로 시간에 따라 나타낸 것이다.

도 2는 종래의 DLP에서의 4 핸드쉐이크 과정을 나타낸 것이다.

도 3은 종래의 DLP 프레임의 구성을 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명에서 제안하는 DLP 모드 2에서의 데이터 전송 과정을 각 스테이션 별로 시간에 따라 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명에서 제안하는 DLP 모드 3에서의 데이터 전송 과정을 각 스테이션 별로 시간에 따라 나타낸 것이다.

도 6은 본 발명에서 제안하는 DLP 프레임의 구성을 나타낸 것이다.

도 7은 본 발명을 구현하기 위한 DLP 스테이션의 구성을 나타낸 것이다.

도 8은 본 발명을 구현하기 위한 액세스 포인트의 구성을 나타낸 것이다.

도 9는 본 발명에 따른 방법을 실행하는 단계를 전체적으로 나타낸 흐름도이다.

도 10은 본 발명에서 제안하는 개량된 4 핸드쉐이크 과정을 나타낸 것이다.

도 11은 모드 1의 과정을 상세히 나타낸 흐름도이다.

도 12는 모드 2의 과정을 상세히 나타낸 흐름도이다.

도 13은 모드 3의 과정을 상세히 나타낸 흐름도이다.

본 발명은 DCF를 사용하는 무선 랜에서 시간당 전송률을 높이는 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 인프라스트럭처(Infrastructure) 방식의 무선 통신에 있어서 DLP와 멀티-채널을 이용하기 위한 새로운 MAC 프레임 포맷을 제시하고, 이를 이용하여 스테이션간(Station)에 경쟁을 줄이고 시간당 전송률을 높이는 장치 및 방법에 관한 것이다.

네트워크가 무선화 되어가고 있고 대용량의 멀티미디어 전송 요구의 증대로 인하여 무선 랜에서의 효과적인 전송법에 대한 연구가 요구되고 있다. 다양한 멀티미디어를 전송하기 위해 크게 두 가지 방법으로 무선 랜의 성능 향상을 얻을 수 있다. 첫 번째는, 단일 채널을 여러 스테이션(station)들이 공유하는 현재의 무선 랜 방식에서 보다 효과적인 방법으로 주어진 시간내의 데이터를 전송하기 위해 MAC 레벨의 QoS(Quality of Service)를 보장하는 방법이다. 현재 IEEE 802.11e 그룹에서는 QoS 향상을 위한 규격을 단일화하기 위하여 노력 중이다. 두 번째는, 스테이션들이 BSS(Basic Service Set)에서 단일 채널이 아닌 멀티 채널을 이용하여 물리적인 채널 확보를 통하여 대역폭(Band-Width)을 증가시키는 방법이 있다.

종래의 무선 랜의 전송법은 한 채널을 여러 스테이션이 공유하여 전송하는 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 프로토콜을 이용한다. 검색(Scan) 및 참가(Join) 과정이 지난 후에 BSS(Basic Service Set)가 성립되면 스테이션들은 SSID(Service Set Identifier) 및 BSSID(Basic Service Set Identifier)를 이용하여 스테이션 간에 통신을 할 경우에 같은 BSS에 참가한 스테이션인지 확인한다. 프레임(Frame)을 전송 할 때는 CSMA/CA에 따라 두 가지 방법으로 채널이 한가한지(IDLE)를 확인한 후 전송 한다. 채널 상황을 확인 하는 방법에는 물리적으로 사용하는 채널의 RSSI(Received Signal Strength Indication)값을 확인하여 채널이 바쁜지 혹은 한가한지(BUSY or IDLE)를 판단하는 방법이 있다. 또한, 가상 반송파 감지(Virtual Carrier Sensing) 방법으로서 NAV(Network Allocation Vector)를 이용하여 스테이션들의 채널 사용 시기를 판단하는 방법이 있다. 이와 같이 CSMA/CA 경쟁 방식은 한 채널을 공유하여 사용하기 때문에 Physical Carrier Sensing(CCA Indication) 또는 Virtual Carrier Sensing(NAV)로 채널 상황을 판단하여 충돌을 회피한다.

도 1에서 보는 바와 같이, 송신 스테이션 STA1(210)은 데이터 전송 전에 RTS 프레임(211)을 보내서 같은 BSS에 존재하는 수신 스테이션 STA2(220)가 데이터를 받을 수 있는지를 확인한다. STA2(220)는 프레임을 받을 수 있으니 데이터(212)를 보내도 좋다는 컨트롤 프레임(Control Frmae)인 CTS(Clear to Send) 프레임(221)을 보낸다. 그 후 STA1(210)은 데이터를 보낸다. 이러한 과정에서 같은 BSS에 존재하는 STA1(210), STA2(220)를 제외한 나머지 스테이션들(230)은 NAV를 세팅하여 NAV 기간(231, 232)에는 채널이 바쁜(BUSY) 것으로 간주하여 전송을 하지 않는다.

한 채널을 공유해야 하는 CSMA/CA 프로토콜에서는 대역폭의 한계를 극복하기 위하여 주어진 시간 내에 전송을 보장하기 위한, 즉 QoS를 향상시키기 위한 연구가 다각도로 이루어지고 있다. BSS에 포함된 스테이션중에서 P2P 네트워크(P2P Network) 상황이 필요한 경우를 위해 DLP(Direct Link Protocol)이 사용된다. 이러한, DLP는 한 채널을 공유하면서 발생하는 문제점을 극복하고 QoS의 향상을 위하여, 802.11e에서 제안한 프로토콜이다. DLP를 사용하면은 AP를 거지치 않고 직접 전송할 수 있기 때문에 프로퍼게이션 지연(Propagation Delay)을 줄일 수 있으며 전송 시간(Transmission Time)의 총 횟수를 줄일 수 있다. 또한, AP에서의 MAC 처리 시간(Processing Time)이 사용되지 않기 때문에 DLP의 사용은 주어진 시간내에 보다 많은 데이터를 전송 할 수 있는 장점이 있다.

도 2에서와 같은 DLP 구성도에 따라 DLP를 셋업하는 과정은 다음과 같다. 먼저, DLP 요청 스테이션(DLP Requester)인 QSTA1(210)은 AP(Access Point; 220)에게 DLP 요청 프레임(DLP Request Frame)을 보낸다(1a). 이 DLP 요청 프레임에는 전송할 데이터 속도(Rate)와 스테이션의 용량 정보(Capability) 등이 포함된다. 다음으로, AP는 단순히 DLP 요청 프레임을 수신 스테이션인 QSTA2(230)에 재전송한다(1b). QSTA2(230)는 AP(220)로부터 전송 받은 DLP 요청을 확인한 후 다이렉트 링크(Direct Link; 240)에 참여할 것인지 여부에 관한 정보를 담은 DLP 응답 프레임(DLP Response Frame)을 AP(220)에 보낸다(2a). DLP 응답 프레임에는 DLP 요청에 대한 결과를 알려 주는 상태 코드(Status Code), 전송할 데이터 속도, 및 스테이션의 용량 정보 등이 포함된다. 마지막으로 AP(220)는 단순히 DLP 응답 프레임을 QSTA1(210)에 재전송한다. 이러한 4가지 과정을 다이렉트 링크 프로토콜의 4 핸드쉐이크(Four Handshake) 과정이라고 한다. 참고로 종래 기술에 따른 상기 DLP 요청 프레임, DLP 응답 프레임의 구성은 도 3에서 보는 바와 같다.

종래 한 채널을 여러 스테이션이 나누어 쓰는 기술은 한 채널의 최대 전송 속도(예컨대, 802.11a 의 경우에는 54Mbps)를 어떻게 많은 스테이션들이 나누어 쓰는가 하는 것이 중요한 쟁점이다. 주어진 시간 내에 데이터를 전송하기 위해 QoS측면에서 많은 MAC 알고리즘(Algorithm)이 개발되고 있다. DLP도 그 중의 한 방법으로서 DLP 셋업 후에 P2P 통신을 해야 하는 상황에서 AP를 거치지 않고 직접 다이렉트 링크로 전송하는 방법이다. 하지만 DLP를 사용하여도 BSS에 많은 스테이션이 존재하여 경쟁이 증가 한다면 다이렉트 링크의 장점도 활용하기 어렵다. 따라서, 무선 랜상에 다수의 스테이션이 존재하는 경우에 DLP의 장점을 살리면서 효율적으로 통신할 수 있는 방법을 강구할 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 인프라스트럭쳐 모드(Infrastructure Mode)에서 P2P 전송시 AP를 거치지 않고 독립된 채널의 DLP를 이용하여 시간당 전송률을 높이고 경쟁(Contention)이 가장 적은 환경으로 무선 랜의 최대 전송효율(Throughput)을 얻는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 인프라스트럭쳐 모드에서 무선 모바일 환경에서 기존의 CSMA/CA에 근거한 DCF(Distributed Coordination Function)를 사용하는 스테이션과의 호환성을 유지하면서 무선통신 상황에 맞는 다양한 모드로 전환할 수 있게 하여 스테이션간의 경쟁을 줄일 수 있게 하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

삭제

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크 시스템은, DLP 채널 모드가 기록된 DLP 요청 프레임을 억세스 포인트에 송신하는 제1 무선 스테이션; 가용한 채널 번호를 상기 DLP 요청 프레임에 기록하고 상기 억세스 포인트가 상기 요청 프레임을 수신 스테이션에 포워딩하는 억세스 포인트; 및 상기 포워딩된 DLP 요청 프레임에 대한 DLP 응답 프레임을 상기 억세스 포인트를 거쳐 상기 제1 무선 스테이션에 송신하는 제2 무선 스테이션을 포함하며, 상기 제1 무선 스테이션은 상기 DLP 채널 모드에 따라 상기 채널 번호에 해당하는 채널을 통하여 상기 제2 무선 스테이션에 데이터를 전송하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른, DLP와 멀티-채널을 사용하여 전송 효율을 높이는 방법은, 송신 스테이션이 DLP 채널 모드가 기록된 DLP 요청 프레임을 억세스 포인트에 송신하는 단계; 상기 억세스 포인트가 가용한 채널 번호를 상기 DLP 요청 프레임에 기록하는 단계; 상기 억세스 포인트가 상기 요청 프레임을 수신 스테이션에 포워딩하는 단계; 수신 스테이션이 상기 억세스 포인트에 상기 DLP 요청 프레임에 대한 DLP 응답 프레임을 송신하는 단계; 상기 억세스 포인트가 상기 송신 스테이션에 상기 DLP 응답 프레임을 포워딩하는 단계; 및 상기 DLP 채널 모드에 따라 상기 채널 번호에 해당하는 채널로 상기 송신 스테이션이 상기 수신 스테이션에 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

이하 도면에 따라 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에서 제안하는 DLP 모드 2에서의 데이터 전송 과정을 각 스테이션 별로 시간에 따라 나타낸 것이다. 본 발명은 전체적으로 3가지 DLP Mode에서 작동한다. 모드 1은 현재 802.11e에서 제안한 방법으로 다이렉트 링크를 연결한 후에 BSS의 타 스테이션들과 경쟁하여 한 채널을 나누어 쓰는 방식이다. DLP를 사용하는 스테이션의 모드 선택에 따라 독립 채널을 사용하는 방식인 DLP 모드 2 와 DLP 모드 3이 사용된다. DLP 모드 2는 DLP를 사용하여 다이렉트 링크를 한 후에 BSS의 타 스테이션들과 경쟁하여 경쟁에서 질 경우에는 NAV 기간동안 대기 하는 것이 아니라 DLP 채널을 이용하여 DLP 스테이션에서의 시간당 전송률을 높이며, 만약 DLP 스테이션으로 전송이 아니라 BSS에서의 타 스테이션들과 통신해야 할 경우는 주 채널을 이용하여 DCF(Distributed Coordination Function) 룰에 따라 통신한다. 타 스테이션들 측면에서도 DLP 스테이션들의 주 채널 사용 기회를 줄여 BSS에서 스테이션들의 더 많은 채널 사용 기회를 제공한다. 또한 DLP 스테이션이 경쟁에서 이겼을 경우에는 주 채널을 사용하지 않고 DLP 채널을 통해 통신하며, 타 스테이션들은 다시 경쟁하여 DCF의 기본 경쟁 알고리즘을 따른다. 도 4에서 모드 2를 사용하며 채널 경쟁에서 이겼을 경우와 졌을 경우를 나타낸다. 모드 2의 사용하는 장점은 DLP 스테이션들과 BSS의 일반 스테이션들 사이의 통신을 제공하며 DLP의 장점과 BSS에서의 전체적인 채널 효율을 높일 수 있다는 데 있다.

도 5는 본 발명에서 제안하는 DLP 모드 3에서의 데이터 전송 과정을 각 스테이션 별로 시간에 따라 나타낸 것이다. DLP 모드 3은 스트리밍(Streaming)이나 최대의 전송률이 필요한 경우에 사용 될 수 있다. 다이렉트 링크가 셋업된 후에 주 채널과의 통신을 배제한 채 DLP 채널을 AP로 부터 할당 받아 독립된 채널을 사용한다. 본도에서와 같이 DLP 채널을 사용하기 위해 DLP 스테이션은 DLP 시작 프레임(DLP Start Frame)에 DLP 모드와 AP로부터 할당 받은 DLP 채널을 브로드캐스트하여 BSS내의 AP와 스테이션에게 다른 채널을 사용함을 알리며 AP는 DLP 스테이션들은 슬리핑 스테이션(Sleeping Station)으로 관리한다. DLP를 끝내고 BSS의 주 채널로 전환 할 때는 채널을 전환을 한 후, 백오프(Backoff)를 통해 채널을 획득하고 DLP 종료 프레임(DLP End Frame)으로 다이렉트 링크가 끝났음을 알린다. 이러한 모드 3은 타 스테이션들과의 통신을 배제한 채, 지정된 스테이션들 사이의 스트리밍을 하여야 하는 경우와 같이 QoS가 보장되어야 하는 멀티 미디어 전송의 경우에 특히 효과적이다.

도 6은 본 발명에서 제안하는 DLP 프레임의 구성을 나타낸 것이다. 도 3에서 나타난 종래의 DLP 프레임의 구성과 비교하여 보면, DLP 프레임의 외형적 전체적 구성에 있어서는 동일하다. MAC 헤더 부분은 프레임 컨트롤(Frame Control), Dur/ID(Duration/ID), DA(Destination Address), SA(Source Address), BSSID(Basic Service Set ID) 및 Seq Ctrl(Sequence Control) 필드로 구성되어 있다. 다음으로 프레임 바디(Frame body) 부분은 가변적인 길이를 가진 부분으로 프레임 카테고리(Category) 및 변수(Variable)에 대한 정보를 가지고 있다. 상기 카테고리에는 하기할 각종 프레임의 종류를 나타내는 코드가 기록되고, 상기 변수에는 각종 프레임이 갖는 필드 값들이 저장된다. 그리고, FCS(Frame Check Sequences) 필드는 IEEE 32-bit CRC 정보를 가지고 있다.

그러나, 프레임 바디에 포함되는 카테고리의 종류 및 각각의 DLP 프레임의 구성 필드에 있어서는 종래와 차이가 있다. 우선, 카테고리를 살펴보면, DLP 시작 프레임(DLP Start Frame)을 나타내는 'DLP 시작'(313)과 DLP 종료 프레임(DLP End Frame)을 나타내는 'DLP 종료'(314)가 추가되어 있음을 알 수 있다. 상기 DLP 시작 프레임과 DLP 종료 프레임, 양자의 프레임의 필드 포맷은 동일하다(350). 우선 목적지 스테이션(수신 스테이션)의 MAC 어드레스(351), 소스 스테이션(송신 스테이션)의 MAC 어드레스(352), 본 발명에서 제시한 3가지 모드 중 어떠한 모드를 선택할지 결정하는 DLP 채널 모드(352), 및 DLP 통신을 하는 채널의 번호(353)로서 구성되어 있다.

DLP 탐색 프레임(DLP Probe Frame, 340)의 포맷은 종래와 동일하다. 이 프레임은 다이렉트 링크 접속이 잘 작동되는지 확인하는 역할을 하는데, 필수적이 아닌 선택적 프레임이다.

DLP 요청 프레임(DLP Request Frame, 320)은 송신 스테이션이 수신 스테이션과 데이터를 송수신하기 전에 다이렉트 링크를 요청하는 프레임으로서, 상기 DLP 요청 프레임이 AP로 송신하면, 상기 AP가 수신 스테이션에 포워딩하게 되는 프레임이다. 종래의 DLP 요청 프레임에서 추가된 필드는 본 발명에서 제시한 모드 중 하나의 모드를 결정하는 채널 모드 필드(Channel Mode, 325), 다이렉트 링크로 통신할 채널을 결정하는 채널 번호 필드(Channel Number, 326) 및 상기 채널 모드가 2 또는 3인 경우에 다이렉트 링크로 연결된 상태를 얼마동안 지속할 것인가를 결정하는 지속기간 필드(Duration, 327)가 있다. 처음 송신 스테이션이 AP에 상기 DLP 요청 프레임을 송신할 때에는 사용 가능한 채널 번호를 알 수 없으므로, 'NULL' 값으로 지정되어 있다가, 상기 AP가 사용 가능한 채널의 번호를 알아내어 상기 수신 스테이션에 포워딩하기 전에 상기 채널 번호 필드(326)에 채널 번호 값을 기록한다.

응답 프레임(DLP Response Frame, 330)은 수신 스테이션이 상기 DLP 요청 프레임을 수신받고 DLP 다이렉트 링크에 합류할 것인지 결정한 후 상기 AP에 송신하면, 상기 AP가 상기 송신 스테이션에 포워딩하게 되는 프레임이다. 상기 다이렉트 링크에 합류할 것인지의 결정한 결과는 상태 코드 필드(331)에 나타난다. 종래의 DLP 응답 프레임에서 추가된 필드는 상기 AP가 DLP 요청 프레임의 채널 번호 필드(326)에 할당한 채널 번호를 갖는 채널 번호 필드(Channel Number, 337)가 있 다. 상기 송신 스테이션은 DLP 응답 프레임의 채널 번호 필드(337)를 보고 결국 다이렉트 링크로 연결할 채널 번호를 알게 되고, 따라서 양 스테이션이 모두 하나의 채널을 통하여 통신을 할 수 있게 되는 것이다.

도 7은 본 발명을 구현하기 위한 DLP 스테이션의 구성을 나타낸 것이다. 본 도에서 보는 바와 같이, DLP 스테이션(700)은 MAC 프레임 발생 모듈(710), 모드 전환 모듈(720), 채널 전환 모듈(730), 및 MAC 프레임 송수신 모듈(740)으로 구성될 수 있다.

상기 MAC 프레임 발생 모듈(710)은 DLP 요청 프레임 발생 모듈(711), DLP 응답 프레임 발생 모듈(712), DLP 탐색 프레임 발생 모듈(713), DLP 시작 프레임 발생 모듈(714), DLP 종료 프레임 발생 모듈(715) 및 MAC 데이터 프레임 발생 모듈(716)로서 구성될 수 있다. 상기 DLP 요청 프레임 발생 모듈(711)은 도 6에서 설명한 바와 같이, 송신 스테이션과 수신 스테이션의 어드레스, 용량 정보, 데이터 전송 속도, 확장 용량 정보 등을 담고 있는 DLP 요청 프레임(320)을 생성한다. 또한, 상기 DLP 응답 프레임 발생 모듈(712)은 상태 코드(Status Code), 송신 스테이션과 수신 스테이션의 어드레스, 용량 정보, 데이터 전송 속도, 채널 번호, 확장 용량 정보 등을 담고 있는 DLP 응답 프레임(330)을 생성한다. 그리고, 상기 DLP 탐색 프레임 발생 모듈(713)은 다이렉트 링크 접속이 잘 작동 되지 확인하기 위한 DLP 탐색 프레임(340)을 생성한다. 한편, 상기 DLP 시작 프레임 발생 모듈(714)은 기존 채널 경쟁에서 이긴 후 수신 스테이션이 DLP 스테이션인 경우 송신 스테이션과 수신 스테이션의 어드레스, 채널 모드, 채널 번호를 브로드캐스트하여 에 있는 타 스테이션과 AP에게 DLP를 시작하여 채널 모드에 따라 다른 채널을 사용함을 알리는 역할을 하는 DLP 시작 프레임(350)을 생성한다. 또한, 상기 DLP 종료 프레임 발생 모듈(715)은 DLP 모드 3인 경우에 DLP를 사용하는 상대 스테이션 및 다른 모든 스테이션에게 DLP를 끝내고자 알리는 역할을 하는 DLP 종료 프레임(350)을 생성한다. 그리고, MAC 데이터 프레임 발생 모듈(716) 일반적인 MAC 데이터를 담고 있는 데이터 프레임을 생성한다.

상기 모드 전환 모듈(720)은 본 발명에서 제시한 모드 중에서 하나의 모드가 선택되어 있을 때, 상기 모드와 다른 모드로 전환할 경우에 DLP 요청 프레임(320)의 채널 모드 필드(325)에 원하는 모드 번호를 기록함으로써 상기 모드를 전환하는 역할을 담당한다.

상기 채널 전환 모듈(730)은 주 채널로부터 AP로부터 다이렉트 링크 통신을 위하여 배정받은 채널로 전환하려 하거나 또는 그 반대의 경우에 새로운 채널 번호를 DLP 요청 프레임(320)의 채널 번호 필드(326)에 기록함으로써 상기 채널을 전환하는 역할을 담당한다.

상기 MAC 프레임 송수신 모듈(740)은 DLP 스테이션에 있어서 상기 DLP 요청 프레임(320), DLP 응답 프레임(330), DLP 탐색 프레임(340), DLP 시작 프레임(350), 및 DLP 종료 프레임(350)을 송수신하는 역할을 담당한다.

도 8은 본 발명을 구현하기 위한 액세스 포인트의 구성을 나타낸 것이다. 본 도에서 보는 바와 같이 상기 액세스 포인트는 채널 리스트 관리 모듈(810), 채널 번호 입력 모듈(820), 포인트 코디네이터 모듈(830) 및 MAC 프레임 송수신 모듈(84)로서 구성될 수 있다.

상기 채널 리스트 관리 모듈(810)은 주기적인 채널 상황 분석을 통하여 가용한(Available) 채널의 리스트를 관리하고 분배하는 역할을 담당한다. 채널은 제한된 자원이므로 AP에서 무제한의 채널을 분배할 수는 없다. 다음의 표는 AP에 존재하는 가용한 채널 리스트를 나타낸 예이다. 이와 같이, 상기 채널 리스트 관리 모듈(810)은 공유 채널(Primary Channel)을 포함한 BSS에서 사용하고 있는 채널 리스트를 채널번호에 따라 관리할 수 있다. AP는 BSS에서 사용하는 공유 채널(Primary Channel)을 제외하고 채널 리스트에서 사용 가능한 채널을 신호강도(RSSI: Received Signal Strength Indication)에 따라 잡음이 적은 순서대로 관리 분배한다.

채널 번호	만료 시간	스테이션 리스트	RSSI
CH1	Tch1	S1, S2	10
...	...	...	...
CHn	Tchn	S3, S4	5

상기 채널 번호 기록 모듈(820)은 MAC 프레임 송수신 모듈(740)을 통하여 DLP 요청 프레임을 받으면 분배 가능한 DLP 채널이 있는지 확인 후 DLP 요청 프레임에 상기 채널을 기록하는 역할을 담당한다.

상기 포인트 코디네이터 모듈(830)은 DLP 스테이션들이 모드 3으로 다른 DLP 채널을 사용할 경우, DLP 시작 프레임의 브로드캐스트가 있은 후에는 DLP 스테이션들을 슬리핑 스테이션으로 간주하여 DLP 스테이션으로 보내져야 할 프레임이 있다면 버퍼링하여 관리한다. 또한, 모드 3에서의 지속기간이 끝나고 DLP 종료 프레임 의 브로드캐스트가 있으면, 다시 상기 슬리핑 스테이션도 깨어난 것(Awake)으로 간주하여 관리한다.

MAC 프레임 송수신 모듈(840)은 DLP 송신 스테이션으로부터 수신한 DLP 요청 프레임을 DLP 수신 스테이션으로 포워딩하고, 상기 DLP 수신 스테이션으로부터 수신한 DLP 응답 프레임을 상기 DLP 송신 스테이션으로 포워딩하는 역할을 수행한다.

도 9는 본 발명에 따른 방법을 실행하는 단계를 개략적으로 나타낸 흐름도이다. 먼저, 본 발명에서 제시한 개량된 4 핸드 쉐이크(Four Handshake) 과정을 실행한다(S910). 그러면, 상기 개량된 4핸드 쉐이크 과정을 통하여 결정되는 DLP 채널 모드와 채널 번호에 따라 그 다음 단계가 결정되는데, 그 값이 이면 DLP 모드 1이 실행되고(S930), 그 값이 2이면 DLP 모드 2가 실행되며(S940), 그 값이 3이면 DLP 모드 3이 실행된다(S950).

도 10은 본 발명에서 제안하는 개량된 4 핸드쉐이크 과정을 나타낸 것이다. 먼저, DLP 송신 스테이션은 다이렉트 링크를 통하여 데이터를 송신하고자 하는 스테이션이 있다면 DLP 요청 프레임을 구성한 후, 상기 DLP 요청 프레임을 AP에게 보낸다(S1010). AP는 주기적으로 사용 가능한 채널을 검색(Scan)하여 리스트를 관리하며, 상기 사용 가능한 채널을 분배할 경우에는 현재 BSS에서 사용하는 채널외의 사용 가능한 채널을 분배한다. AP는 상기 DLP 요청 프레임에 상기 사용 가능한 채널 중에서 하나의 채널 번호를 DLP 요청 프레임의 채널 번호 필드에 기록하고 DLP 수신 스테이션에 DLP 요청 프레임을 포워딩한다(S1020). 상기 DLP 수신 스테이션은 DLP 요청을 받아들일지 결정한다(S1030). 다음으로, 상기 DLP 수신 스테이션이 AP 에 상기 결정을 포함한 DLP 응답 프레임을 보낸다(S1040). 상기 는 상기 DLP 응답 프레임을 상기 DLP 송신 스테이션에 포워딩한다(S1050). 마지막으로 상기 DLP 송신 스테이션은 상기 수신한 DLP 응답 프레임을 통하여 DLP 응답의 상태, 즉 DLP 수신 스테이션으로부터 다이렉트 링크에 대한 거절이 있었는지, 승낙이 있었는지를 확인한다(S1060).

도 11은 모드 1의 과정을 상세히 나타낸 흐름도이다. DLP 송신 스테이션이 모드 1임을 브로드캐스트하면 모드 1의 과정이 시작되는데, 이는 다이렉트 링크를 연결한 후에 BSS의 타 스테이션들과 경쟁하여 한 채널을 나누어 쓰는 방식이다. 즉, DLP 스테이션과 일반 스테이션의 구분이 없이 동등하게 종래의 CSMA/CA 경쟁 방식의 데이터 송수신 과정에 따른다. 다만, DLP 송신 스테이션이 채널 경쟁에서 이긴 경우에는 상기 다이렉트 링크를 통하여 DLP 스테이션간에 데이터 송수신이 이루어지게 된다.

따라서, 전체 스테이션간에 경쟁을 하고(S1110), 경쟁에서 이긴 송신 스테이션이 수신 스테이션에 RTS 프레임을 보낸다(S1120). 그러면, 나머지 스테이션들은 NAV 값을 설정하고(S1130), 수신 스테이션은 송신 스테이션에 CTS 프레임을 보낸다(S1140). 송신 스테이션은 수신 스테이션에 데이터를 보낸다(S1150). 수신 스테이션이 송신 스테이션에 ACK 프레임을 보낸다(S1160). 원하는 데이터가 모두 전송될 때까지 상기 과정을 반복하게 된다(S1170).

도 12는 모드 2의 과정을 상세히 나타낸 흐름도이다. DLP 송신 스테이션이 모드 2임을 브로드캐스트하면 모드 2의 과정이 시작된다. 이후 전체 스테이션이 채 널 경쟁을 하여 DLP 스테이션이 주 채널(Primary Channel) 경쟁에서 이겼을 경우와 졌을 경우로 나뉜다. 또한, 상기 DLP 스테이션이 채널 경쟁에서 이겼을 경우에 수신 스테이션이 다이렉트 링크로 연결된 DLP 스테이션일 수도 있지만, 다이렉트 링크로 연결되지 않은 일반 스테이션일수도 있다. 따라서, 상기 DLP 스테이션이 채널 경쟁에서 이겼을 경우에도 수신 스테이션이 DLP 스테이션인가 여부로 나뉘게 된다.

첫번째 경우로서, 상기 DLP 스테이션이 주 채널(Primary Channel) 경쟁에서 진 경우에는, 먼저 채널 경쟁에서 이긴 송신 스테이션이 수신 스테이션에 RTS 프레임을 보내면(S1240), DLP 스테이션을 제외한 나머지 스테이션은 NAV 값을 설정하게 된다(S1241). 상기 NAV로 설정된 기간 동안 DLP 스테이션간에 DLP 채널을 이용하여 통신한다(S1242). 그리고, 상기 수신 스테이션이 상기 송신 스테이션에 프레임을 보낸다(1243). 그러면, 상기 송신 스테이션은 상기 수신 스테이션에 데이터를 보내고(S1244), 상기 수신 스테이션이 상기 송신 스테이션에 ACK 프레임을 보내게 된다(S1245).

두번째 경우로서, 상기 DLP 스테이션이 주 채널(Primary Channel) 경쟁에서 이기고 수신 스테이션이 DLP 스테이션인 경우에는, 먼저 DLP 송신 스테이션이 DLP 통신이 시작되고 있음을 다른 모든 스테이션에 알리기 위하여 DLP 시작 프레임을 브로드캐스트한다(S1250). 그러면, 나머지 스테이션은 DLP 스테이션이 통신을 위하여 예약한 기간 동안의 NAV 값(이하 'DLP NAV'라 한다)을 설정하여 DLP로 통신할 수 없음을 설정하게 되고(S1251), DLP 스테이션 간에 DLP 채널을 이용하여 통신할 수 있게 된다(S1252). 한편, 아직 주 채널은 비어 있는 상태이므로 상기 나머지 스 테이션들은 나머지 스테이션간에 채널 경쟁을 할 수 있다(S1253). 상기 채널 경쟁에서 이긴 송신 스테이션은 수신 스테이션에게 RTS 프레임을 보낸다(S1254). 그러면, 상기 DLP 송수신 스테이션 및 상기 채널 경쟁을 통하여 성립된 송수신 스테이션을 제외한 나머지 스테이션은 NAV 값을 설정한다(S1255). 다음으로 상기 수신 스테이션이 상기 송신 스테이션에 CTS 프레임을 보내면(S1256), 상기 송신 스테이션은 상기 수신 스테이션에 데이터를 보낸다(S1257). 그리고, 상기 수신 스테이션이 상기 송신 스테이션에 ACK 프레임을 보낸다(S1258). 상기 DLP NAV로 설정된 기간 동안 상기 S1253에서 S1258까지의 과정을 반복한다(S1259).

마지막 경우로서, 상기 DLP 스테이션이 주 채널(Primary Channel) 경쟁에서 이기고 수신 스테이션이 DLP 스테이션이 아닌 경우에는, DLP 스테이션이 아닌 일반 스테이션의 채널 경쟁 방식과 동일하다(S1260-S1264).

상기 3가지 경우의 마지막 과정에서 원하는 데이터가 모두 전송되었으면 종료하고, 모두 전송되지 않았으면 상기 최초의 전체 스테이션이 채널 경쟁을 하는 과정부터 다시 반복하게 된다(S1270).

도 13은 모드 3의 과정을 상세히 나타낸 흐름도이다. DLP 송신 스테이션이 모드 3임을 브로드캐스트하면 모드 3의 과정이 시작된다. 먼저, DLP 송신 스테이션이 DLP를 시작을 알리는 DLP 시작 프레임을 브로드캐스트하여 BSS내의 AP와 스테이션들에게 DLP 스테이션들이 다른 채널을 사용하고 있음을 알린다(S1310). 다음으로 DLP 요청 프레임의 지속 기간 필드(도6의 326)에 나타난 지속기간 동안 스테이션 간에 DLP 채널을 이용하여 데이터를 송수신한다(S1320). AP는 DLP 스테이션들을 슬 리핑 스테이션으로 인식하여 관리하며 DLP 스테이션들은 독립된 가상 BSS으로 작동된다. 따라서, 나머지 스테이션들은 상기 DLP 스테이션을 인식하지 못하므로 나머지 스테이션 간에 채널 경쟁을 하게 된다(S1330). 상기 채널 경쟁에서 이긴 송신 스테이션이 수신 스테이션에 RTS 프레임을 보낸다(S1340). 상기 DLP 송수신 스테이션 및 상기 채널 경쟁을 통하여 성립된 송수신 스테이션을 제외한 나머지 스테이션은 NAV를 설정한다(S1350). 상기 수신 스테이션이 상기 송신 스테이션에 CTS 프레임을 보낸다(S1360). 그러면, 상기 송신 스테이션은 상기 수신 스테이션에 데이터를 보낸다(S1370). 다음으로 수신 스테이션이 ACK 프레임을 보낸다(S1380). 상기 지속 기간 필드에 나타난 지속기간이 경과될 때까지 상기 과정을 반복한다(S1390).

상기 지속기간이 경과되면 DLP 송신 스테이션은 나머지 모든 스테이션에게 DLP 통신 과정이 종료되었음을 알리는 종료 프레임을 브로드캐스트한다(S1399).

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당해 분야에서 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

본 발명에 의하면, 전달하고자 하는 매체에 따라 DLP 스테이션들에 대한 DLP 모드를 결정함으로써 DLP 스테이션들의 QoS를 보장함과 동시에 DLP를 작동하지 않는 스테이션들의 측면에서도 BSS에서의 채널 경쟁이 줄어들기 때문에 전체적인 전송효율을 향상시키는 효과가 있다.

본 발명에 의하면, 무선 모바일 환경에서 기존의 DCF를 사용하는 스테이션과의 호 환성을 유지하며 다양한 멀티 미디어 데이터 전송, 특히 스트리밍의 경우 P2P 전송 토폴로지에서 신뢰성있는 데이터의 전송을 보장하는 효과가 있다.

Claims

DLP 채널 모드가 기록된 DLP 요청 프레임을 억세스 포인트에 송신하는 제1 무선 스테이션;

가용한 채널 번호를 상기 DLP 요청 프레임에 기록하고 상기 억세스 포인트가 상기 요청 프레임을 수신 스테이션에 포워딩하는 억세스 포인트; 및

상기 포워딩된 DLP 요청 프레임에 대한 DLP 응답 프레임을 상기 억세스 포인트를 거쳐 상기 제1 무선 스테이션에 송신하는 제2 무선 스테이션을 포함하며,

상기 제1 무선 스테이션은 상기 DLP 채널 모드에 따라 상기 채널 번호에 해당하는 채널을 통하여 상기 제2 무선 스테이션에 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 무선 스테이션은

새로운 DLP 채널 번호를 상기 DLP 요청 프레임에 기록함으로써 DLP 모드를 전환하는 역할을 담당하는 모드 전환 모듈;

상기 DLP 요청 프레임 및 상기 데이터를 포함하는 MAC 프레임을 생성하는 MAC 프레임 발생 모듈; 및

상기 MAC 프레임 발생 모듈에 의하여 생성된 프레임을 전송하고, 상기 DLP 응답 프레임을 수신하는 MAC 프레임 송수신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템.
제2항에 있어서, 상기 MAC 프레임 발생 모듈은

상기 DLP 요청 프레임을 생성하는 DLP 요청 프레임 발생 모듈;

상기 DLP 요청 프레임에 대한 응답인 DLP 응답 프레임을 생성하는 DLP 응답 프레임 발생 모듈; 및

상기 타 스테이션에 송신할 데이터를 담고 있는 MAC 프레임을 생성하는 MAC 데이터 프레임 발생 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템.
제3항에 있어서, 상기 MAC 프레임 발생 모듈은

상기 타 스테이션에게 DLP를 시작하여 채널 모드에 따라 다른 채널을 사용함을 알리는 DLP 시작 프레임을 생성하는 DLP 시작 프레임 발생 모듈; 및

상기 타 스테이션에게 DLP를 끝내고자 알리는 DLP 종료 프레임을 생성하는 DLP 종료 프레임 발생 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템.
제1항에 있어서, 상기 억세스 포인트는

주기적인 채널 상황 분석을 통하여 가용한 채널의 리스트를 관리하고 분배하는 채널 리스트 관리 모듈; 및

상기 채널 리스트를 통하여 가용한 DLP 채널을 확인한 후 상기 DLP 요청 프레임에 상기 채널을 기록하는 채널 번호 기록 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템.
제5항에 있어서, 상기 억세스 포인트는

상기 DLP 요청 프레임 또는 상기 DLP 응답 프레임을 수신하여 포워딩하는 MAC 프레임 송수신 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템.
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송신 스테이션이 DLP 채널 모드가 기록된 DLP 요청 프레임을 억세스 포인트에 송신하는 단계;

상기 억세스 포인트가 가용한 채널 번호를 상기 DLP 요청 프레임에 기록하는 단계;

상기 억세스 포인트가 상기 요청 프레임을 수신 스테이션에 포워딩하는 단계;

수신 스테이션이 상기 억세스 포인트에 상기 DLP 요청 프레임에 대한 DLP 응답 프레임을 송신하는 단계;

상기 억세스 포인트가 상기 송신 스테이션에 상기 DLP 응답 프레임을 포워딩하는 단계; 및

상기 DLP 채널 모드에 따라 상기 채널 번호에 해당하는 채널로 상기 송신 스테이션이 상기 수신 스테이션에 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 DLP와 멀티-채널을 사용하여 전송 효율을 높이는 방법.
제13항에 있어서, 상기 DLP 채널 모드가 모드 1인 경우에, 상기 송신 스테이션이 상기 수신 스테이션에 데이터를 전송하는 단계는

전체 스테이션간에 채널 경쟁을 하는 (a)단계; 및

채널 경쟁에서 이긴 송신 스테이션이 수신 스테이션에 데이터를 송신하는 (b)단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 DLP와 멀티-채널을 사용하여 전송 효율을 높이는 방법.
제13항에 있어서, 상기 DLP 채널 모드가 모드 2인 경우에, 상기 송신 스테이션이 상기 수신 스테이션에 데이터를 전송하는 단계는

전체 스테이션이 채널 경쟁을 하는 (a)단계;

스테이션이 채널 경쟁에서 이겼는가를 판단하는 (b)단계;

상기 판단 결과 상기 DLP 스테이션이 채널 경쟁에서 이긴 경우에는 수신 스테이션이 DLP 스테이션인가를 판단하는 (c)단계; 및

상기 (b), (c)단계에서의 판단 결과에 따라서 해당 데이터 송수신 과정을 실행하는 (d)단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 DLP와 멀티-채널을 사용하여 전송 효율을 높이는 방법.
제15항에 있어서, 상기 (b)단계에서의 판단 결과, 상기 DLP 스테이션이 채널 경쟁에서 진 경우에 상기 (d)단계는

상기 채널 경쟁에서 이긴 송신 스테이션이 수신 스테이션에 데이터를 송신하는 (d1)단계; 및

상기 데이터를 송신하는 기간 동안 상기 채널 경쟁에서 진 DLP 스테이션이 다른 DLP 스테이션에 DLP 채널을 이용하여 데이터를 송신하는 (d2) 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 DLP와 멀티-채널을 사용하여 전송 효율을 높이는 방법.
제16항에 있어서, 상기 (d)단계는 상기 (d1)단계와 (d2)단계 사이에

상기 채널 경쟁에서 이긴 송신 스테이션이 상기 수신 스테이션에 RTS 프레임을 송신하는 단계;

나머지 스테이션이 NAV를 설정하는 단계; 및

상기 수신 스테이션이 CTS 프레임을 송신하는 단계를 더 포함하고,

(d2)단계 이후에

상기 수신 스테이션이 ACK 프레임을 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DLP와 멀티-채널을 사용하여 전송 효율을 높이는 방법.
제15항에 있어서, 상기 (b), (c)단계에서의 판단 결과, 상기 DLP 스테이션이 채널 경쟁에서 이기고, 상기 수신 스테이션이 DLP 스테이션인 경우에 상기 (d)단계는

시작 프레임을 브로드캐스트하는 (d1)단계;

나머지 스테이션은 DLP NAV를 설정하는 (d2)단계;

스테이션 간에 DLP 채널을 이용하여 데이터를 송수신하는 (d3)단계; 및

상기 데이터를 송수신하는 기간 동안에 나머지 스테이션간에 데이터를 송수신하는 (d4)단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 DLP와 멀티-채널을 사용하여 전송 효율을 높이는 방법.
제15항에 있어서, 상기 (b), (c)단계에서의 판단 결과, 상기 DLP 스테이션이 채널 경쟁에서 이기고, 상기 수신 스테이션이 DLP 스테이션이 아닌 경우에 상기 (d)단계는

나머지 스테이션간에 채널 경쟁을 하는 (d1)단계; 및

상기 채널 경쟁에서 이긴 송신 스테이션이 수신 스테이션에 데이터를 송신하 는 (d2)단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DLP와 멀티-채널을 사용하여 전송 효율을 높이는 방법.
제19항에 있어서, 상기 (d)단계는

상기 (d1)단계와 (d2)단계 사이에

상기 채널 경쟁에서 이긴 송신 스테이션이 수신 스테이션에 RTS 프레임을 송신하는 단계;

나머지 스테이션이 NAV를 설정하는 단계; 및

상기 수신 스테이션이 CTS 프레임을 송신하는 단계를 더 포함하고,

(d2)단계 이후에

상기 수신 스테이션이 ACK 프레임을 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DLP와 멀티-채널을 사용하여 전송 효율을 높이는 방법.
제13항에 있어서, 상기 DLP 채널 모드가 모드 3인 경우에 상기 제3단계는

송신 스테이션이 DLP 시작 프레임을 브로드캐스트하는 단계;

상기 DLP 송신 스테이션이 DLP 채널을 이용하여 DLP 요청 프레임에 나타난 지속기간 동안에 DLP 수신 스테이션에 데이터를 송신하는 단계;

상기 지속기간 동안에 나머지 스테이션간에 데이터를 송수신하는 단계; 및

상기 지속기간 경과 후에 상기 송신 스테이션이 DLP 종료 프레임을 브로드캐스트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 DLP와 멀티-채널을 사용하여 전송 효율을 높이는 방법.
제21항에 있어서, 상기 나머지 스테이션간에 데이터를 송수신하는 단계는

상기 나머지 스테이션간에 채널 경쟁을 하는 (a)단계; 및

채널 경쟁에서 이긴 송신 스테이션이 수신 스테이션에 데이터를 송신하는 (b)단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 DLP와 멀티-채널을 사용하여 전송 효율을 높이는 방법.
제22항에 있어서, 상기 나머지 스테이션간에 데이터를 송수신하는 단계는 상기 (a)단계와 (b)단계 사이에

상기 채널 경쟁에서 이긴 송신 스테이션이 수신 스테이션에 RTS 프레임을 송신하는 단계;

나머지 스테이션이 NAV를 설정하는 단계; 및

상기 수신 스테이션이 CTS 프레임을 송신하는 단계를 더 포함하고,

(b)단계 이후에

상기 수신 스테이션이 ACK 프레임을 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DLP와 멀티-채널을 사용하여 전송 효율을 높이는 방법.
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