KR100703814B1

KR100703814B1 - 고속 무선 네트워크에서 하향 호환성을 제공하며 데이터를송수신하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100703814B1
Application number: KR1020060111813A
Authority: KR
Inventors: 권창열; 이호석; 이재민; 김재화
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-11-13
Filing date: 2006-11-13
Publication date: 2007-04-09
Anticipated expiration: 2025-11-30
Also published as: KR20060134881A

Abstract

본 발명은 고속 무선 네트워크에서 하향 호환성을 제공하며 데이터를 송수신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

고속 무선 네트워크에서 하향 호환성을 제공하며 데이터를 송수신하는 방법은 무선 네트워크에 접속하는 단계, 상기 무선 네트워크에 접속한 제 1 스테이션이 송신한 채널 본딩 방식에 따른 제 1 데이터를 수신하는 단계, 및 상기 채널 본딩에 사용된 각각의 채널에 제 2 데이터를 송신하는 단계를 포함하며, 상기 제 2 데이터는 CTS 프레임 또는 RTS 프레임이다.

WLAN, 무선 네트워크, 802.11n, HT 데이터, 가상 캐리어 센싱, 제어 프레임

Description

고속 무선 네트워크에서 하향 호환성을 제공하며 데이터를 송수신하는 방법 및 장치{Method and apparatus for transmitting/receiving data with down compatibility in high throughput wireless network}

도 1은 종래의 802.11 프로토콜을 따르는 PPDU의 구성이다.

도 2는 다양한 전송 능력을 가지는 스테이션들이 네트워크에 공존하는 경우, 저속의 전송 능력을 가지는 스테이션이 가상 캐리어 센싱을 수행하지 못하는 경우를 보여주는 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 응답 프레임을 레거시 방식으로 송신하는 예시도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 HT 스테이션이 송수신하는 PPDU의 구조를 보여주는 예시도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신측이 채널 본딩을 사용하여 HT 데이터를 송신하는 경우 수신측이 레거시 응답 프레임을 전송하는 예시도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 송신측이 채널 본딩을 사용하여 HT 데이터를 송신하는 경우 수신측이 레거시 응답 프레임을 전송하는 예시도이다.

도 7은 송신측이 채널 본딩을 사용하지 않고 HT 데이터를 송신하는 경우 수신측이 레거시 응답 프레임을 전송하는 예시도이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레거시 방식의 데이터를 송신하는 HT 스테이션의 구성도이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 HT 스테이션이 HT 프레임을 수신하고 이에 대한 응답으로 레거시 프레임을 송신하는 과정을 보여주는 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

30: 레거시 데이터 40: HT 데이터

101, 102, 103: HT 스테이션 201: 레거시 스테이션

160: 레거시 송신 제어부

본 발명은 무선 네트워크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속 무선 네트워크에서 하향 호환성을 제공하며 데이터를 송신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근 인터넷의 보급과 멀티미디어 자료의 급격한 증가에 의해서 초고속 통신망에 대한 수요가 늘어가고 있다. 이중에서 랜(Local Area Network; 이하, LAN이라 함)은 1980년대 후반부터 도입되어 초기에 1-4Mbps 정도였던 전송량이 현재는 100Mbps의 고속 이더넷(Ethernet)이 일반적으로 사용되고 있다. 최근에는 기가 비트 이더넷(Gigabit Ethernet)에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 한편, 선이 없이도 네트워크에 접속하여 통신을 하려는 시도는 무선 랜(Wireless Local Area Network; 이하, WLAN이라 함)에 대한 연구개발을 촉진시켰으며, 그 결과로 최근에 는 WLAN의 보급이 점차로 확산되고 있다. WLAN은 유선 LAN에 비해서 데이터 전송률과 안정성 등에서 성능이 떨어지지만, 선이 없이도 네트워크를 구성할 수 있고 이동성이 좋다는 등의 장점을 가지고 있다. 이에 따라 WLAN의 시장은 점점 커지고 있다.

데이터 전송량의 증가에 대한 요구와 무선 전송 기술의 발달로 인해서 초기 1-2Mbps인 IEEE 802.11 규격을 향상시켜 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n등의 규격이 확정되었거나 표준화 회의를 통해 결정 중에 있다. 특히 NII 밴드의 5GHz 대역에서 6-54Mbps의 전송률을 가지는 802.11a는 직교주파수분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하, OFDM이라 함)를 전송기술로 사용하고 있으며, OFDM 전송과 5GHz 대역의 사용에 대한 관심의 증가로 인해 다른 무선 LAN 규격에 비해 각광을 받고 있다.

최근 KT(KT corp.)는 넷스팟(Nespot)이라는 WLAN을 이용한 무선 인터넷 서비스를 상용화 했고 서비스 중이다. 넷스팟은 IEEE 802.11b 혹은 와이파이(Wi-Fi)의 표준에 따른 WLAN을 이용하여 인터넷을 이용할 수 있도록 하는 서비스를 말한다. 무선 데이터 통신 시스템을 위해 현재 표준화가 완성되었거나 연구 중인 것으로 3G(3 generation) 통신으로 불리기도 하는 WCDMA(Wide Code Division Multiple Access), IEEE 802.11x, 블루투스(Bluetooth), IEEE 802.15.3 등이 있다. 이 중에서 현재 저렴한 가격으로 무선 데이터 통신을 할 수 있어 가장 널리 퍼진 규격은 IEEE 802.11x에 속하는 IEEE 802.11b이다. IEEE 802.11b의 표준을 만족시키는 WLAN은 최대 전송률 11 Mbps로 데이터 전송이 가능하고 2.4 Ghz 대역 즉, 일정한 전계 이하에서 허가를 받지 않고도 사용할 수 있는 ISM(Industrial, Scientific, Medical) 대역을 사용하고 있다. 최근에는 5 Ghz 대역에서 OFDM 방식을 사용하여 최대 54 Mbps의 데이터 전송이 가능한 IEEE 802.11a를 채용한 WLAN의 보급이 늘어나고 있다.

현재 일반적으로 사용되고 있는 이더넷이나 WLAN은 모두 캐리어 센싱 멀티플 액세스(Carrier Sensing Multiple Access; 이하, CSMA라 함) 방식을 사용한다. CSMA 방식은 채널의 사용 여부를 검사하여 채널이 사용되고 있지 않으면(idle) 전송하고, 그렇지 않은 경우에는 일정한 시간 후 다시 전송을 시도하는 방식을 말한다. 현재 CSMA 방식을 개량한 CSMA/CD(Carrier Sensing Multiple Access with Collision Detection) 방식은 유선 LAN에서 사용되고 있고, CSMA/CA(Carrier Sensing Multiple Access with Collision Avoidance) 방식은 패킷 방식의 무선 데이터 통신에 사용되고 있다. CSMA/CD 방식에서 스테이션은 신호를 전송하는 중간에 충돌의 발생을 감지하면 신호 전송을 중단하는 방식을 사용한다. CSMA/CA 방식이 전송전에 채널의 사용 여부(Busy)를 감시한다고 하면 CSMA/CD 방식에서 스테이션은 신호의 전송 중에 채널 상에서 신호의 충돌 여부를 감시한다. CSMA/CD 방식에서 스테이션은 신호의 전송 중에 충돌이 탐지되면 전송을 중단하고 충돌 사실을 알리기 위해 다른 스테이션에게 잼(jam) 신호를 전송한다. 잼 신호를 전송한 후에 스테이션은 랜덤 시간 동안 지연(Random Back Off)한 후에 다시 신호를 전송한다. CSMA/CA 방식에서 스테이션은 채널이 비게 되는 경우라도 바로 데이터를 전송하지 않고 일정한 시간을 기다린 후에 랜덤 백오프한 후에 신호를 전송하여 신호의 충돌 을 회피한다. 만일 전송 중인 신호의 충돌이 발생한 경우에는 랜덤 백오프 시간을 2배 단위로 증가시켜 충돌 가능성을 더욱 낮춘다.

CSMA/CA에는 물리적으로 신호를 감지하는 방식(Physical carrier sensing)과 MPDU/PSDU(MAC Protocol Data Unit/PHY Service Data Unit)에 네트워크를 점유하는 시간에 대한 정보를 설정하여 그 시간 동안에는 네트워크를 사용하지 않도록 하는 가상 캐리어 센싱(Virtual Carrier Sensing) 방식이 존재한다. 그런데, MPDU/PSDU를 해석할 수 없는 경우, 가상 캐리어 센싱 방식을 적용할 수 없다.

802.11n은 2.4GHz의 802.11a와 5GHz의 802.11b,g를 커버하고 있으며, 다양한 성능을 가지는 스테이션들이 공존하게 된다. 그런데, 이들 다양한 스테이션들이 CSMA/CA 방식으로 동작하기 위해서는 MPDU/PSDU를 해석할 수 있어야 하는데, 고속으로 송수신되는 데이터를 저속의 스테이션이 처리할 수 없는 경우가 발생한다. 이 경우, 저속의 스테이션은 가상 캐리어 센싱을 수행할 수 없게 된다.

도 1은 종래의 802.11 프로토콜을 따르는 PPDU(PLCP Protocol data unit, PLCP 프로토콜 데이터 유닛)의 구성이다. PPDU는 PLCP(Physical Layer Convergence Procedure) 헤더와 PSDU를 포함한다. PPDU의 PLCP 헤더의 데이터율(rate) 필드(3)와 데이터길이(length) 필드(4)를 사용하면, 뒤따르는 데이터 필드의 길이를 계산할 수 있다. 이 값을 통해 데이터가 송수신되는데 얼마의 시간을 필요로 하는지를 알 수 있으므로, 가상 캐리어 센싱을 수행할 수 있다. 또한, 수신된 PPDU에서 정확하게 MPDU를 추출할 수 있는 경우, 이 MPDU의 헤더 필드중의 하나인 "Dur/ID" 필드를 해석하여 매체의 사용 예정 시간 동안 가상으로 매체가 사용중(Busy) 이라고 간 주한다. 수신 중인 PPDU 프레임의 프리엠블과 시그널 필드가 해석은 되었으나, 에러가 난 경우에는 MAC에서 DIFS(DCF InterFrame Space)가 아닌 EIFS(Extended InterFrame Space)의 시간만큼을 쉬고 백오프(backoff)에 참여하게 된다. 이는 DCF(Distributed Coordination Function)에서 추구하는 모든 스테이션들의 매체 접근에 있어서의 공정성을 보장하지 못하게 된다.

따라서 전송 능력이 향상되지 않은 스테이션(레거시 스테이션, 기존의 프로토콜을 사용하는 스테이션)이 포함된 네트워크에서 전송 능력이 향상되어 고속의 데이터를 송수신하는 HT(High Throughput) 스테이션이 데이터를 송수신하게 될 경우, HT 스테이션이 송수신하는 데이터 내에 존재하는 Dur/ID 필드를 해석하지 못한 결과로 가상 캐리어 센싱을 수행하지 못한다.

HT STA(101)은 802.11n 프로토콜을 따르는 고속 스테이션(High throughput station)으로 채널 본딩(Channel Bonding) 또는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 방식으로 동작하는 스테이션이며, 데이터 처리량이 높은 스테이션을 의미한다. 채널 본딩은 둘 이상의 채널에 데이터를 송신하는 것을 의미한다. 송신 스테이션이 데이터를 전송시 자신의 현재 채널과 인접해 있는 채널을 선택하여, 두 개의 채널을 묶어서 채널을 확장하는 기술을 의미한다. MIMO는 복수의 안테나를 사용하여 지향성을 전기적으로 제어하는 어댑티브 어레이 안테나 기술의 하나로서, 지 향성을 빔상으로 좁게 줄여 여러 개의 독립된 전송로를 형성하고, 안테나 수만큼 전송 속도를 배증시킨다. 그런데 채널 본딩 또는 MIMO 방식으로 데이터를 송수신하게 되면, 이러한 전송 방식에 알맞은, 다시 말하면, 전송 능력이 되는 스테이션들은 송수신되는 데이터를 읽을 수 있으나, 그렇지 않은 스테이션(레거시 스테이션)들은 데이터를 읽을 수 없다. 물리적 캐리어 센싱은 물리층에서 특정값 이상의 수신 파워 감지 여부를 파악하여 MAC 층에 매체(medium)이 사용중(busy)인지 또는 비사용중(idle)인지를 알려줄 수 있으므로 송수신되는 데이터를 해석하지 않아도 가능하다.

송신측인 HT STA(101)이 고속 데이터(HT Data)를 송신하면 수신측(102)이 이 데이터를 수신했다는 것에 대한 응답을 고속 데이터(HT Ack)로 보낸다. 이때, 다른 HT STA(103)은 고속 데이터(HT Data, HT Ack)를 해석할 수 있으므로, HT 데이터와 HT Ack이 송수신되는 기간동안을 NAV(Network Allocation Vector)로 설정하여 매체가 사용중으로 간주한 후, NAV 기간이 종료되면 DIFS 기간이 지난 후에 백오프를 통해 매체를 점유하여 데이터를 송신할 수 있다.

반면 레거시 스테이션(201)은 802.11a, 802.11b, 802.11g 등의 프로토콜을 따르는 스테이션으로, HT 데이터를 해석하지 못하므로, HT Ack이 종료된 것을 물리적 센싱을 통해 체크한 후 EIFS 기간을 기다린 후 백오프에 참여한다. 따라서 다른 고속 스테이션(101, 102, 103)보다 상대적으로 더 긴 시간을 기다려서 매체를 할당받을 수 있으므로, 효율이 낮을 수 있다.

한편 802.11 표준에서는 ACK 또는 CTS(Clear to Send)와 같은 제어 응답 프 레임은 바로 앞 프레임과 동일한 데이터 전송률로 전송하거나 동일 데이터 전송률로 보낼 수 없는 경우 기본 전송률 세트(BSS Basic Rate Set) 중 가장 높은 전송률로 보내야 한다고 규정되어 있으며, HT 프레임은 레거시와 달리 HT 프리엠블과 HT 시그널이 추가되어 있다. 또한 추가 HT 시그널 필드로 인한 PPDU 프레임의 오버헤드가 증가되어, ACK과 같은 작은 크기의 프레임의 경우에는 레거시 PPDU 보다 오히려 효율이 떨어지게 되는 단점이 있다. 레거시 PPDU 헤더의 길이는 802.11a의 경우 20 us (802.11a) 인데 비해 새로 정의되는 HT PPDU 헤더 길이는 40us 이상이다.

따라서, 저속의 레거시 스테이션이 고속의 HT 스테이션이 송신하는 데이터를 해석하지 못하는 경우 가상 캐리어 센싱이 불가능해지는 경우를 방지하고 응답 프레임과 같은 작은 데이터를 고속으로 보내는 경우 HT 프리엠블 없이 송신하여 네트워크의 사용 효율을 높이는 방안이 필요하다.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 상이한 전송 능력을 가지는 스테이션이 무선 네트워크에 공존할 경우, 전송 능력이 낮은 스테이션이 가상 캐리어를 수행할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 또다른 목적은 전송할 데이터의 길이가 짧은 경우 낮은 전송 방식으로 송신하여 효율을 높이는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것 이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고속 무선 네트워크에서 하향 호환성을 제공하며 데이터를 송수신하는 방법은 무선 네트워크에 접속하는 단계, 상기 무선 네트워크에 접속한 제 1 스테이션이 송신한 채널 본딩 방식에 따른 제 1 데이터를 수신하는 단계, 및 상기 채널 본딩에 사용된 각각의 채널에 제 2 데이터를 송신하는 단계를 포함하며, 상기 제 2 데이터는 CTS 프레임 또는 RTS 프레임이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고속 무선 네트워크에서 하향 호환성을 제공하며 데이터를 송수신하는 장치는 무선 네트워크에 접속하여 상기 무선 네트워크에 접속한 제 1 스테이션이 송신한 채널 본딩 방식에 따른 제 1 데이터를 수신하는 수신부, 및 상기 채널 본딩에 사용된 각각의 채널에 제 2 데이터를 송신하는 송신부를 포함하며, 상기 제 2 데이터는 CTS 프레임 또는 RTS 프레임이다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 고속 무선 네트워크에서 레거시 방식의 데이터를 송수신하는 방법 및 장치를 설명하기 위한 블록도 또는 처리 흐름도에 대한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다. 이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑제되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또 는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

802.11n과 같이 HT 데이터, 또는 고속 데이터를 송수신할 수 있는 무선 네트워크를 고속 무선 네트워크라 한다. 또한 고속 무선 네트워크의 일 실시예로 802.11n의 프로토콜을 따르며, 이외에도 레거시 방식의 802.11a, 802.11b, 802.11g와 호환성(compatibility)를 이루는 무선 네트워크를 의미한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 응답 프레임을 레거시 방식으로 송신하는 예시도이다. 무선 네트워크 내에 HT 스테이션(101, 102, 103)과 레거시 스테이션(201)이 공존하고 있다. S10 단계에서 송신측 HT 스테이션(101)이 수신측 HT 스테이션(102)에 HT 데이터를 전송한다. HT 데이터란 전술한 바와 같이, 채널 본딩, MIMO 등의 방식을 사용하여 고속으로 전송하는 데이터를 의미한다. HT(High Throughput) 스테이션은 802.11n과 같이 고속의 데이터 전송을 가능하게 하는 프로토콜에 순응하는 스테이션을 포함한다. 수신측 HT 스테이션(102)와 기타 HT 스테이션(103)은 HT 데이터를 해석할 수 있으므로, 가상 캐리어 센싱을 수행한다. 이때, 레거시 스테이션(201)은 HT 데이터를 해석하지 못하므로 가상 캐리어 센싱을 하지 못한다. 다만, 현재 매체가 사용중인 것을 판단하여 물리적 캐리어 센싱을 할 수는 있다. 이 경우 HT 데이터의 송신이 종료하여 S11 단계로 접어들면 EIFS 기간동안 기다린후 백오프를 실행할 수 있다.

송신측 HT 스테이션(101)이 HT 데이터 송신을 완료하면 S11 단계가 된다. 이때, 수신측 HT 스테이션은 SIFS 기간이 지난 후 레거시 응답 프레임을 송신한다. 레거시 응답 프레임이란, 802.11a, 802.11b, 802.11g 등의 프로토콜에 따라 생성된 응답 프레임을 의미한다. 레거시 응답 프레임은 레거시 스테이션과 HT 스테이션 모두 송수신 가능한 프레임이다. 레거시 응답 프레임을 수신한 HT 스테이션(101, 102, 103)은 모두 레거시 응답 프레임을 해석하여 레거시 응답 프레임이 종료하면 S12 단계로 접어들어 DIFS 기간이 지난 후 백오프에 참여한다.

또한 레거시 스테이션 역시 레거시 응답 프레임을 해석할 수 있으므로, 이전 S11 단계부터 시작한 EIFS 대신에 레거시 응답 프레임이 종료하는 시점, 즉 S12 단계에 진입하면서 다시 DIFS 기간을 지난후, HT 스테이션과 동일하게 백오프에 참여한다. 따라서 도 2에서 살펴본 레거시 스테이션이 HT 데이터를 해석하지 못함에 따라 S12 단게에서 EIFS 동안 대기한 후에 백오프에 참여하는 경우를 막을 수 있다. 그 결과 레거시 스테이션도 백오프에 균등하게 참여할 수 있고, 성능의 저하를 발생시키지 않는다.

HT 스테이션은 두 가지 방식으로 데이터를 송수신할 수 있다. 두 가지 방식 모두 레거시 프리엠블(Legacy preamble)로 시작하므로, 레거시 스테이션들도 이해할 수 있도록 구성되어 있다.

레거시 방식의 PPDU((PLCP Protocol data unit)(30)는 L-STF(Legacy Short Training Field), L-LTF(Legacy Loing Training Field), L-SIG(Legacy Signal Field)와 데이터 페이로드를 포함한다. L-SIG는 도 1에서 살펴본 바와 같이, 데이터 전송률, 예약비트, 길이, 패리티, 그리고 테일비트로 구성된다. 레거시 방식의 PPDU는 L-STF, L-LTF, L-SIG 뒤에 데이터 페이로드가 존재한다. L-STF, L-LTF, L-SIG는 파워 관리, 신호에 대한 정보를 포함한다. 레거시 프리엠블 뒤에 레거시 데이터가 부가된다. 따라서 레거시 프레임(30)은 HT 스테이션과 레거시 스테이션 모두 해석 가능하다.

한편 레거시 프리엠블 뒤에 HT 프리엠블을 부가하면 HT 스테이션은 수신하는 PPDU(40)가 HT 데이터임을 알게 된다. HT 프리엠블에는 HT 데이터에 대한 정보를 포함한다. HT 프리엠블은 HT-SIG, HT-STF, HT-LTF로 구성된다. HT-SIG에는 HT 데이터의 길이(Length), 변조(modulation)와 코딩(coding)에 대해 정의한 MCS 정보(MCS), 향상된 코딩(advanced coding) 여부를 알리는 비트, 전송이 모든 안테나에 의해 이루어졌는지 여부를 나타내는 사운딩 패킷(Sounding packet), 송신하는 PPDU 내의 HT-LTF의 개수(Number of HT-LTF), 프레임의 데이터 영역에 쇼트 가드 간격(Short Guard Interval)의 적용 여부(Short GI), 스크램블러(scrambler)의 초기 값(ScramblerINIT), PPDU가 20 MHz 또는 40 MHz 대역에서 신호화되는지에 대한 정보(20/40 BW), 그리고 에러 체크를 위한 CRC 필드로 구성된다. 이러한 정보를 포함하는 HT-SIG, HT-STF, 그리고 HT-SIG에서 명시한 개수만큼의 HT-LTF 이후에 HT 데이터가 부가된다.

도 4에서 알 수 있듯이, 짧은 데이터를 전송시에 HT PPDU(40)에 삽입하여 전송하면, 실제 전송할 데이터보다 더 많은 HT 프리엠블 때문에 오버헤드가 발생한다. 따라서 제어 프레임과 같이 짧은 정보만을 포함할 경우에는 레거시 PPDU(30)를 사용하는 것이 효율적이다. 또한 레거시 PPDU(30)는 레거시 스테이션이 무선 네트워크에 존재할 때, 레거시 스테이션의 가상 캐리어 센싱을 가능하게 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신측이 채널 본딩을 사용하여 HT 데이터를 송신하는 경우 수신측이 레거시 응답 프레임을 전송하는 예시도이다. 송신측이 현재 채널과 인접해 있는, 바로 위 또는 바로 아래 채널을 선택하여 두 개의 채널을 묶어서 전송하는 경우, 수신 측은 양 채널에 레거시 응답 프레임을 송신한다. 도 5는 각각의 안테나가 서로 다른 채널을 핸들링 할 수 없는 경우의 예시도이다. 수신측 HT 스테이션은 단일 안테나(181)를 통해 하위 서브채널로부터 레거시 응답 프레임(30)을 포함하는 데이터를 상위 서브 채널로 중첩시키는 중첩 모드를 사용한다.

이 경우 상, 하위 서브 채널을 통해 레거시 응답 프레임(30)을 송신할 수 있으며, HT 스테이션들과 상, 하위 서브 채널에 존재하는 레거시 스테이션들은 레거시 응답 프레임(30)을 수신할 수 있다. 레거시 응답 프레임을 포함하는 PPDU는 L-STF(Legacy Short Training Field), L-LTF(Legacy Loing Training Field), L- SIG(Legacy Signal Field)와 데이터 페이로드를 포함한다. 레거시 응답 프레임을 포함하는 PPDU에 대해서는 도 4에서 전술하였다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 송신측이 채널 본딩을 사용하여 HT 데이터를 송신하는 경우 수신측이 레거시 응답 프레임을 전송하는 예시도이다. 도 5와 달리, 각각의 안테나(181, 182)가 서로 다른 채널로 데이터를 송신하는 경우이다. 송신측이 현재 채널과 인접해 있는, 바로 위 또는 바로 아래 채널을 선택하여 두개의 채널을 묶어서 전송하는 경우, 수신 측은 양 채널에 레거시 응답 프레임을 송신한다. 도 5와 달리, 각각의 안테나(181, 182)가 서로다른 채널을 핸들링 할 수 있는 경우의 예시도이다. 수신측은 각각의 안테나(181, 182)를 사용하여 하위 서브 채널과 상위 서브채널을 억세스하여 동일한 레거시 응답 프레임(300을 송신한다. 레거시 포맷에 따르는 프레임의 구성은 도 4에서 설명한 바와 같다.

도 5, 도 6의 채널 본딩을 사용하여 보내진 프레임에 대한 응답으로 레거시 방식의 데이터를 제어 채널(control channel)과 확장 채널(extension channel) 양 채널에 동시에 보냄으로써, 확장 채널에 존재하는 스테이션에 대해서도 데이터가 수신될 수 있도록 한다.

도 7은 송신측이 채널 본딩을 사용하지 않고 HT 데이터를 송신하는 경우 수신측이 레거시 응답 프레임을 전송하는 예시도이다. 송신측이 MIMO 기술을 사용하여 HT 데이터를 전송한 경우, 수신측에서는 하나의 안테나(181)를 선택하여 현재 채널 내에서 레거시 포맷을 따르는 응답 프레임을 보내게 된다. 송신측은 해당 채널을 통해 수신한 레거시 포맷의 응답 프레임을 수신할 수 있으며, 다른 HT 스테이 션도 레거시 응답 프레임을 해석하여 가상 캐리어 센싱을 수행할 수 있다. 또한 해당 채널에 존재하는 레거시 스테이션 역시 레거시 응답 프레임을 해석할 수 있다. 레거시 포맷에 따르는 프레임의 구성은 도 4에서 설명한 바와 같다.

도 5 내지 도 7에서 수신측 HT 스테이션은 송신측 HT 스테이션이 송신한 방식에 따라 다양하게 레거시 PPDU를 송신하는 것을 살펴보았다. 수신측 HT 스테이션이 송신측 HT 스테이션의 송신 방식을 알기 위해서는 도 4에서 살펴본 HT PPDU의 HT-SIG 에서 MCS 값을 살펴보면 알 수 있다. 표 1에 제시된 MCS 값에 따라 데이터의 전송에 사용된 안테나의 수 또는 공간적 스트림(Spatial Stream)의 수, 사용된 변조방식(modulation), 코딩율(coding rate), 가드 간격(Guard interval), 그리고 채널 본딩 여부(40MHz 모드)를 알 수 있다. 표 1은 MCS 테이블의 예시이다.

MCS	스트림 수	변조방식	코딩율	GI = 800ns		GI = 400ns
MCS	스트림 수	변조방식	코딩율	20MHz	40MHz	20MHz	40MHz
0	1	BPSK	1/2	6.50	13.50	7.22	15.00
1	1	QPSK	1/2	13.00	27.00	14.44	30.00
2	1	QPSK	3/4	19.50	40.50	21.67	45.00
3	1	16-QAM	1/2	26.00	54.00	28.89	60.00
4	1	16-QAM	3/4	39.00	81.00	43.33	90.00
5	1	64-QAM	2/3	52.00	108.00	57.78	120.00
6	1	64-QAM	3/4	58.50	121.50	65.00	135.00
7	1	64-QAM	5/6	65.00	135.00	72.22	150.00
8	2	BPSK	1/2	13.00	27.00	14.44	30.00
9	2	QPSK	1/2	26.00	54.00	28.89	60.00
10	2	QPSK	3/4	39.00	81.00	43.33	90.00
11	2	16-QAM	1/2	52.00	108.00	57.78	120.00
12	2	16-QAM	3/4	78.00	162.00	86.67	180.00
13	2	64-QAM	2/3	104.52	216.00	116.13	240.00
14	2	64-QAM	3/4	117.00	243.00	130.00	270.00
15	2	64-QAM	5/6	130.00	270.00	144.44	300.00
16	3	BPSK	1/2	19.50	40.50	21.67	45.00

HT 스테이션은 응답 프레임 외에도 CTS(Clear-to-Send) 프레임, RTS(Ready-to-Send) 프레임과 같이 짧은 정보를 포함하는 제어 프레임의 PPDU를 레거시 방식으로 전송할 수 있다. 레거시 방식으로 전송시, 레거시 스테이션이 가상 캐리어 센싱을 수행할 수 있다. 레거시 방식으로 전송시, HT 프리엠블을 부가할 필요가 없으므로, 적은 양의 데이터를 송신시에는 오버헤드를 줄일 수 있다. 많은 양의 데이터를 전송시에는 HT 방식의 PPDU를 송신하고, 제어 프레임과 같은 적은 양의 데이터는 레거시 방식의 PPDU를 송신하여 전체 네트워크 송수신 데이터의 양을 줄이고 레거시 스테이션과 공존하는 무선 네트워크를 구현할 수 있다.

본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어, 즉 '~모듈' 또는 '~테이블' 등은 소프트웨어, FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)와 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 기능들을 수행한다. 그렇지만 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 모듈은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 모듈들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 모듈들은 디바이스 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레거시 방식의 데이터를 송신하는 HT 스테이션의 구성도이다. HT 스테이션(100)은 크게 송신부(110), 수신부(120), 인코딩부(130), 디코딩부(140), 제어부(150), 레거시 송신 제어부(160), 그리고 안테나(181, 182)로 구성된다. 안테나(181, 182)는 무선 신호를 보내고 받는 기능을 한다.

송신부(110)는 상기 안테나(181, 182)로 신호를 보내며, 인코딩부(130)는 상기 송신부(110)가 보낼 신호를 만들기 위해 데이터를 인코딩하는 작업을 한다. MIMO 방식으로 둘 이상의 안테나를 통해 신호를 송신하기 위해서는 데이터를 나누어 인코딩하는 것이 필요하다. 또한 채널 본딩 방식으로 신호를 송신하기 위해서 송신부는 현재 채널과 인접해 있는 바로 위 또는 바로 아래 채널을 선택하여 두 개의 채널을 묶어서 신호를 전송한다.

수신부(120)는 상기 안테나(181, 182)로부터 신호를 수신하며, 디코딩부(140)는 이 신호를 데이터로 디코딩하는 작업을 한다. MIMO 방식으로 수신된 데이터는 이들 데이터를 통합하는 과정이 필요하다. 채널 본딩의 방식을 사용하여 수신된 데이터는 두 채널의 데이터를 통합하는 과정이 필요하다.

레거시 송신 제어부(160)는 응답(ACK) 프레임, CTS 프레임, RTS 프레임과 같이 짧은 길이의 데이터를 송신할 경우 레거시 방식으로 송신하도록 제어한다. 제어부(150)는 상기 각 구성요소간의 정보 교환 및 제어를 담당한다.

무선 네트워크에 접속한다(S301). 이때, 반드시 생성된 무선 네트워크에 접속하는 것만을 의미하는 것이 아니며, 무선 네트워크를 생성하는 것도 이에 포함된다. 예를 들어 AP(Access Point)와 같이 BSS(Basic Service Set)를 생성하는 과정도 이에 포함된다. 그리고 이 네트워크에 존재하는 제 1 스테이션이 제 1 프로토콜에 의해 송신한 제 1 데이터를 수신한다(S302). 제 1 프로토콜은 전술한 바와 같이 802.11n과 같은 고속의 방식으로 송수신되는 프로토콜을 의미한다. 또한 레거시 방식의 프로토콜과 하향 호환성(downward compatibility)을 가지는 프로토콜을 의미한다.

하향 호환성이란 보다 나은 성능 또는 보다 나은 기능을 제공하는 프로토콜 또는 소프트웨어 등이 이전에 제시된 프로토콜 또는 소프트웨어와 호환이 가능한 것을 의미한다. 예를 들어, 802.11n은 802.11a, 802.11b, 802.11g에서 송수신하는 데이터를 해석할 수 있으며 이에 대해서 고속의 데이터를 송수신할 수 있다. 프로토콜 이외에도 소프트웨어가 업그레이드 되면서, 기존 버전에서 생성된 데이터를 해석하거나 관리할 수 있도록 하는 기능을 하향 호환성이라 한다.

수신한 후에는 제 1 데이터가 채널 본딩 방식에 의해 송신되었는지 검토한다(S310). 채널 본딩 방식에 의해 송신된 경우, 채널 본딩에 사용된 각각의 채널에 제 2 프로토콜에 따른 제 2 데이터를 상기 제 1 스테이션에 송신한다(S320). 상기 제 2 프로토콜은 채널 본딩시 각 채널에 존재하는 레거시 스테이션이 해석할 수 있는 프레임을 보내는 것을 의미한다. 따라서, 제 1 프로토콜이 802.11n의 방식에 의할 경우, 제 2 프로토콜은 802.11a, 802.11b, 802.11g와 같이 802.11n이 하향 호환성을 보장하는 프로토콜을 포함한다. 보내는 방식에 대해서는 도 5와 도 6에서 살펴보았다.

한편 S310 단계에서 채널 본딩 방식에 의해 송신되지 않은 경우, 예를 들어 MIMO와 같은 방식으로 송신된 경우에는 제 1 데이터가 수신된 채널에 제 2 프로토콜에 따른 제 2 데이터를 송신한다(S330). 송신하는 과정에 대해서는 도 7에서 살펴보았다. 전술한 바와 같이 제 2 프로토콜은 제 1 프로토콜이 하향 호환을 보장하는 프로토콜을 포함한다.

도 9의 무선 네트워크는 AP가 존재하는 BSS일 수 있으며, AP가 존재하지 않는 독립 BSS(Independent Basic Service Set)일 수 있다. 또한 제 2 데이터는 짧은 길이의 데이터로, ACK, CTS와 같은 제어 프레임을 포함한다.

제 2 데이터는 레거시 스테이션이 해석할 수 있도록 하여, 레거시 스테이션도 가상 캐리어 센싱을 가능하게 하는 데이터이다. 뿐만 아니라, 레거시 스테이션이 포함되어 있지 않는 무선 네트워크의 경우, 제 2 데이터를 사용하여 전송 효율을 높일 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명을 구현함으로써 상이한 전송 능력을 가지는 스테이션이 무선 네트워크에 공존할 경우, 낮은 전송 능력을 가지는 스테이션이 가상 캐리어를 수행할 수 있다.

본 발명을 구현함으로써 전송할 데이터의 길이가 짧은 경우 효율을 높일 수 있다.

Claims

데이터 송수신이 가능한 무선 네트워크에 접속한 제1 스테이션이 채널 본딩에 따른 제1 데이터를 송신하는 단계; 및

상기 제1 스테이션이 상기 채널 본딩에 사용된 채널로 송신된 제2 데이터를 수신하는 단계를 포함하는 무선 네트워크에서의 데이터 송수신 방법.
제1항에 있어서,

상기 제2 데이터를 CTS 프레임 또는 RTS 프레임인 것을 특징으로 하는 무선 네트워크에서의 데이터 송수신 방법.
제1항에 있어서,

상기 무선 네트워크는 802.11n을 기반으로 하며, 상기 제1 데이터는 802.11n을 기반으로 하는 데이터이며, 상기 제2 데이터는 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n 중 어느 하나를 기반으로 하는 데이터인, 무선 네트워크에서의 데이터 송수신 방법.
제1항에 있어서,

상기 제2 데이터를 수신하는 단계는,

상기 채널 본딩에 사용된 각각의 채널에서 동시에 상기 제2 데이터를 수신하 는 단계를 포함하는, 무선 네트워크에서의 데이터 송수신 방법.
제1항에 있어서,

상기 제2 데이터는 레거시 방식의 데이터인, 무선 네트워크에서의 데이터 송수신 방법.