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KR20060064512A - 무선 랜 기지국장치의 서비스 품질 제어방법 - Google Patents

무선 랜 기지국장치의 서비스 품질 제어방법 Download PDF

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KR20060064512A
KR20060064512A KR20050095877A KR20050095877A KR20060064512A KR 20060064512 A KR20060064512 A KR 20060064512A KR 20050095877 A KR20050095877 A KR 20050095877A KR 20050095877 A KR20050095877 A KR 20050095877A KR 20060064512 A KR20060064512 A KR 20060064512A
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KR
South Korea
Prior art keywords
frame
sta
wireless lan
base station
transmission
Prior art date
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Abandoned
Application number
KR20050095877A
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English (en)
Inventor
히로유키 아키야마
타카시 나무라
마사히코 하야시
Original Assignee
오끼 덴끼 고오교 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오끼 덴끼 고오교 가부시끼가이샤 filed Critical 오끼 덴끼 고오교 가부시끼가이샤
Publication of KR20060064512A publication Critical patent/KR20060064512A/ko
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Abstract

멀티미디어계 트래픽의 QoS 확보에 대응할 수 있도록 하는 액세스 포인트를 실현한다. IEEE802.11 권고 준거의 무선 LAN을 이용한 시스템에 있어서의 무선 LAN 기지국장치의 QoS 제어방법에 있어서, 기지국(AP)은, DCF 방식으로 액세스제어되는 이동국(STA)과의 사이에서 인프라스트럭처 모드에 의한 네트워크를 형성하고 있고, AP가 STA로부터의 제 1 프레임을 수신 동작중 상태에 있고, 또한, 이 제 1 프레임을 수신후에 송신해야 할 멀티미디어계의 고우선 프레임을 유지하고 있는 경우에, 제 1 프레임에 대한 응답 신호(ACK 프레임)의 Duration/ID 필드에, 멀티미디어계의 고우선 프레임의 송신에 필요한 시간을 설정해서 해당 응답 신호를 송신한다.
무선 랜, QoS, 액세스 포인트, 인프라스트럭처 모드, 고우선 프레임, Duration/ID 필드

Description

무선 랜 기지국장치의 서비스 품질 제어방법{METHOD OF CONTROLLING QOS IN WIRELESS LAN BASE STATION}
도1은 본 발명의 적용 형태의 일례를 나타낸 도면이다.
도2는 본 발명에 의한 AP1의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도3은 제 1 실시예에 있어서의 AP1과 STA 사이의 데이터 송수신을 설명하는 타임차트이다.
도4는 제 2 실시예에 있어서의 AP1과 STA 사이의 데이터 송수신을 설명하는 타임차트이다.
도5는 제 3 실시예에 있어서의 AP1과 STA 사이의 데이터 송수신을 설명하는 타임차트이다.
도6은 제 4 실시예에 있어서의 AP1과 STA 사이의 데이터 송수신을 설명하는 타임차트이다.
도7은 제 5 실시예에 있어서의 AP1과 STA 사이의 데이터 송수신을 설명하는 타임차트이다.
도8은 제 6 실시예에 있어서의 AP1과 STA 사이의 데이터 송수신을 설명하는 타임차트이다.
도9는 NAV의 기본동작을 설명하기 위한 도면이다.
도10은 RTS/CTS 프레임 시퀀스 및 그것의 NAV 동작을 설명하는 도면이다.
도11은 백 오프의 기본동작을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: AP1 11: RF 처리부
12: 베이스밴드 처리부 13: MAC 처리부
14: Duration 제어부 15: 송신 프레임 생성부
16: 송신 타이밍 제어부 17: 송신 프레임 해석부
18: 상위 레이어 처리부 19a: 고우선 트래픽 큐
19b: 저우선 트래픽 큐
본 발명은, 무선 LAN(Local Area Network)을 사용한 시스템에 있어서, 서비스 클래스에 준해서 무선전송에 의한 전송 지연량 및 전송 지연 변동량을 저감함으로써, 이것들을 표시하는 지표인 QoS(Quality of Service)를 향상시켜, QoS 확보가 중요하게 되는 것과 같은 애플리케이션에 관해서도, 무선 LAN에 의해 대응가능하게 하도록 하는 무선 LAN 기지국장치(액세스 포인트 장치)에 있어서의 QoS 제어방법에 관한 것이다.
[특허문헌 1] 일본국 특허공개 2002-314546호 공보
[특허문헌 2] 일본국 특허공개 2003-298592호 공보
[특허문헌 3] 일본국 특허공개 2003-298593호 공보
무선 LAN에 관한 종래기술로서, IEEE802.11 권고에 의한 무선 LAN의 MAC 레이어의 기능으로서 규정된 기본 액세스 방식을 설명한다.
IEEE802.11 권고에 의해 규정된 무선 LAN 네트워크의 접속 형태에는, 애드 혹 모드 및 인프라스트럭처 모드가 있다. 애드 혹 모드는 각 무선 LAN 이동국(스테이션)끼리에서 직접 통신을 행하는 모드로서, 네트워크의 중심이 되는 것과 같은 스테이션은 특별히 존재하지 않는다. 인프라스트럭처 모드에서는, 각 무선 LAN 스테이션은, 기본적으로 액세스 포인트(Access Point: AP)로 불리는 네트워크의 중심이 되는 기지국을 경유해서 통신을 행한다.
본 발명은 인프라스트럭처 모드를 적용 대상으로 하므로, 이하에서는 인프라스트럭처 모드에 한정해서 설명한다.
<DCF 및 PCF 동작 개요>
IEEE802.11 권고에서 규정되어 있는 무선 LAN의 프레임 시퀀스의 기본은, 유니캐스트 프레임 송신에 대한 ACK 프레임 응답이다. 단, 프레임의 송신처가 복수의 스테이션일 경우(멀티캐스트 프레임 및 브로드캐스트 프레임)에는, ACK 응답은 필요없다.
인프라스트럭처 모드의 액세스 방식에는, CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 방식을 사용한 DCF(Distributed Coordination Function), 및 액세스 포인트에 의해 미디어의 집중관리를 행하는 PC(Point Coordination Function)으로 불리는 것이 있다.
DCF 제어하에 있어서의 각 스테이션은, 기본적으로 프레임 송신을 행하기 이전에는 반드시 무선 미디어의 비어 있는 상황을 확인할 필요가 있다. 이 확인의 결과, 미디어가 사용중(비지)이라고 판단한 경우에는, 프레임 전송이 종료할 때까지 미디어의 사용 권한을 양도해야만 한다. 프레임 전송 종료후에, 규정된 시간간격(DIFS), 및 랜덤수로부터 이루어진 각 스테이션 개별의 시간간격(백 오프 타임)을 경과한 후에 처음으로, 스테이션은 보류하고 있었던 프레임의 송신을 행하는 것이 가능해진다.
DCF에 있어서는, PCF에 있어서의 마스터(액세스 포인트) 대 슬레이브(일반 스테이션)와 같은 주종관계는 없고, 신호 송신 등의 일부의 예외를 제외하고, 액세스 포인트를 포함시킨 어떤 스테이션도 공평한 입장에서 미디어에 대하여 액세스를 행할 수 있다.
PCF 제어하에 있어서는, 각 스테이션은, 액세스 포인트로부터의 폴링 신호를 수신한 경우에만, 프레임의 송신이 가능해 진다. PCF의 경우에는 미디어 사용권의 제어는 모두 액세스 포인트에 맡겨져 있으므로, 일반 스테이션은 송신에 앞서서 무선 미디어의 빈 상황을 확인하거나, 백 오프 타임의 경과를 기다릴 필요는 없다.
<CSMA/CA>
DCF 제어의 주요방식인 CSMA/CA에 있어서, 무선 미디어의 사용상황을 체크(캐리어 센스)하기 위한 방법으로서, PHY 레이어(MAC 레이어의 하위 레이어)의 RF(Radio Frequency Module)부에 의해 직접적으로 반송파 체크(피지컬 캐리어 센스)를 행하는 방법과, 무선 미디어를 거쳐서 전송되는 각종 프레임에 설정된 미디어 사용예약 정보(NAV: Network Allocation Vector)를 사용하는 가상 캐리어 센스의 2가지 방법이 있다. MAC 레이어에서는 이들 2개를 조합시켜, 다수의 스테이션 사이에서의 미디어 경합에 의한 충돌 확률을 효과적으로 줄이고 있다.
피지컬 캐리어 센스는 RF부에 의해 행해지며, MAC 레이어에서는 그 결과를 이용하여(필요하면) 최대 1μs마다 무선 미디어 상의 캐리어의 유무를 판단한다.
<가상 캐리어 센스>
가상 캐리어 센스 메카니즘은, NAV(Network Allocation Vector)를 이용하여 실현된다. NAV는 전체 스테이션이 각각 가지고 있고, 그 값이 설정된 순간으로부터 일정한 비율로 "0"까지 디크리멘트되어 가는 일종의 카운터이며, NAV의 값은 그 시점에서의 (현재 프레임 송수신 중인 스테이션의) 무선 미디어 사용 예정의 나머지 시간(μs)을 나타내고 있다. NAV가 "0"에 도달함으로써, 무선 미디어가 개방되어서 빈(아이들) 상태가 된 것을 나타낸다.
프레임 송수신의 당사자인 스테이션에 있어서는, 송신할 프레임내 MAC 헤더의 Duration/ID 필드에, 금후(현재 전송중의 프레임 전송 완료후)의 무선 미디어 점유 예정 시간(μs)을 설정해 놓을 필요가 있다. 프레임 송수신의 당사자 이외의 모든 스테이션은, 무선 미디어 상을 전송되는 프레임의 해당 필드를 읽어내어, 그 프레임의 전송 완료 타이밍에서 그 값을 자 스테이션의 NAV에 로드한다. 단, NAV의 로드 타이밍에 있어서, 자 스테이션이 현재 가지고 있는 NAV의 값이 전송 프레임의 Duration/ID 필드에서 읽어낸 값보다도 큰 경우에는, 이 로드는 행하지 않는다.
도 9를 이용하여 기본적인 NAV의 제어에 관하여 설명한다. 도9에 있어서, 프레임 송수신 당사자 이외의 STA는, Data 프레임의 전송 종료 시점에서, Data 프레임의 Duration/ID 필드에 설정되어 있는 값(이 경우에는"6")을, 각각 자 STA의 NAV 타이머에 로드한다. NAV 타이머는 일정 비율로 디크리멘트 되어 가, ACK 프레임의 전송 종료 시점에 있어서 "0"에 도달한다. NAV 타이머가 "0"이외인 기간이, 가상 캐리어 센스에 의한 미디어 비지의 기간이 된다.
Data 프레임과 ACK 프레임과의 간격은 규정된 PHY 고유의 시간(SIFS)이다. 피지컬 캐리어 센스만으로는, 이 간격에 있어서 미디어는 빈 상태라고 인식되어 버리지만, 가상 캐리어 센스에 의해, ACK 프레임 종료까지 미디어 비지가 계속되고 있는 것이 인식된다. 반대로 최초의 Data 전송중에 있어서는 아직 NAV가 셋트되기 전이므로, 피지컬 캐리어 센스에 의해 미디어 비지의 인식이 행해진다. 이렇게 MAC레이어에서는, 피지컬 캐리어 센스와 가상 캐리어 센스를 조합하여 미디어 비지를 검출함으로써, 보다 효과적인 충돌회피(Collision Avoidance) 제어를 행할 수 있다. 또한, 이 예에서는 ACK 프레임의 Duration값이 "0"이 되고 있어, ACK 프레임 종료 시점에서 미디어가 개방되게 된다.
<RTS/CTS(Request To Send/Clear To Send) 프레임>
DCF 제어하에서 동작하고 있는 어떤 스테이션에 있어서도, 원하는 프레임 송신에 앞서서, RTS/CTS 프레임의 교환을 행할 수 있다. 이에 따라, 우선 프레임 길이가 짧은 RTS/CTS 프레임을 사용해서 실제의 송신처 스테이션과의 프레임 교환을 행하고, 송신처 스테이션의 체크 및 송신 패스의 체크를 행하고 있다. 단, 송신하고 싶은 프레임 길이가 원래 짧은 것과 같은 경우를 RTS/CTS 프레임을 이용하는 의미가 별로 없으므로, MAC 레이어에 있어서는 미리 지정된 RTS/CTS 적용 임계값 파라미터를 이용해서 RTS/CTS의 적용 가부 판단을 행한다. 기본적으로 임계값 파라미터 이하의 길이의 프레임에 대하여는 RTS/CTS는 적용하지 않고, 임계값 파라미터를 넘는 것과 같은 프레임에 대하여만 RTS/CTS를 적용한다.
RTS/CTS 프레임에 있어서도, 일반적인 데이터 프레임 등과 마찬가지로 상기한 바와 같은 NAV 제어를 행한다. RTS/CTS 프레임 시퀀스 및 그것의 NAV 동작에 대해서, 도10을 사용하여 설명한다.
RTS/CTS 프레임 시퀀스에 있어서는, RTS-CTS 프레임 사이, CTS-데이터 프레임 사이, 및 Data-ACK 프레임 사이의 간격은 모두, 프레임 간격으로서 규정된 것 중에서 가장 짧은 시간간격(=SIFS)을 이용하여 송신 할 수 있다. 따라서, RTS/CTS 프레임 전송에 성공하면, SIFS보다도 긴 시간간격(DIFS)을 두고 나서 프레임 전송에 들어가려고 하는 다른 스테이션보다도 우선적으로 무선 미디어를 사용할 수 있게 되기 때문에, 거기에 이어지는 데이터 프레임/ACK 프레임 전송도 성공할 가능성이 커진다.
도10에 있어서 각 프레임의 Duration/ID 필트의 값은, 그 프레임의 송신 완료후로부터 ACK 프레임의 송신 완료까지의 시간(μs)을 나타내고 있고, 따라서 최후의 ACK 프레임에서는 그것의 값은 "0"으로 되게 된다.
<백 오프>
가상/피지컬 캐리어 센스에 의한 판단의 결과, 무선 미디어가 비지 상태후 아이들 상태가 되고, 필요한 시간간격(보통은 DIFS 기간)이 경과한 그 직후의 시점에 있어서, 송신 대기 데이터를 축적하고 있었던 복수의 스테이션이 각각 송신을 시작하려고 하면, 미디어 액세스가 중첩되어 충돌을 일으킬 가능성이 높아지므로, 그것을 회피하기 위한 방법으로서, IEEE802.11 권고에서는 백 오프 순서가 규정되어 있다. 이 백 오프의 기본동작을 도11을 사용하여 설명한다.
도11에 있어서, STA1∼3에 송신 대기 데이터가 발생했을 때, 피지컬/가상 캐리어 센스에 의해 무선 미디어의 비지 상태를 인식한 경우(또는 비지 직후의 DIFS 기간 내인 것과 같은 경우), 각 스테이션은 미디어 사용 권한의 양도 상태에 들어간다. 프레임 전송 종료후, DIFS 간격을 두고 미디어는 개방되어 아이들 상태가 되지만, 거기에서 각 스테이션이 일제히 프레임 송신을 시작하려고 하면 액세스 타이밍이 좁은 범위에 집중되기 때문에 충돌을 일으킬 가능성이 높아진다.
이 충돌 확률을 줄이기 위해서, 각 스테이션은 DIFS 후에 다시 랜덤하게 선택된 시간(백 오프 타임)의 사이만큼 미디어 액세스를 삼가지 않으면 안된다. 이에 따라, 복수의 미디어 액세스가 충돌할 가능성을 낮게 하는 것이 가능해진다.
<PCF 액세스 방식>
지금까지 설명해 온 DCF 액세스 방식에 덧붙여, IEEE802.11 권고에서는 인프라스트럭처 모드에 있어서의 무선 미디어 액세스 방식으로서, PCF 액세스 방식을 옵션으로서 규정하고 있다. PCF 액세스 방식에서는, PC(Point Coordinator)라고 불리는 마스터 스테이션(보통은 액세스 포인트)에 의해, 각 무선 스테이션의 송신권 을 집중적으로 제어한다. 따라서, DCF와는 달리, 각 무선 스테이션이 송신권을 둘러싸고 경합하는 일은 없다.
종래의 무선 LAN시스템에서는, 주로 데이터계의 트래픽을 취급하고 있었지만, 최근의 예를 들면 Voice over IP(VoIP) 등의 멀티미디어 기술의 발전·보급에 따라, 음성·동영상 등의 멀티미디어계 트래픽을 종래의 데이터계 트래픽과 마찬가지로, 무선 LAN 시스템에서 통일적으로 취급하고 싶다고 하는 요망이 증가하고 있다.
멀티미디어계 트래픽의 특징은, 그것의 주기성 및 지연에 대한 예민성에 있다. 송신원에서 주기적으로 생성된 멀티미디어계 트래픽에 대하여, 도중의 전송로에 있어서 일정 이상의 지연 및 지연 변동이 발생하고, 또한 일정 이상의 정보손실이 생겼을 경우에는, 송신처에 있어서 재생된 음성·동영상 등의 질이 평가에 견딜 수 없을 만큼으로 열화하게 된다.
그러나, 전술한 바와 같은 IEEE802.11 권고 준거의 DCF 액세스 방식은, 기본적으로 버스트적이고 예측이 되지 않는 것과 같은 비동기 데이터를 효과적으로 전송하도록 설계되어 있기 때문에, 네트워크의 폭주 상황에 의해 데이터의 지연량이 크게 변동하는 일은 충분히 있을 수 있는 것이며, 규칙적·주기적인 멀티미디어계 트래픽에 대하여, 전송 지연량 및 전송 지연 변동량을 저감함으로써, 그것의 QoS(Quality of Service)를 확보하는 것은 곤란하였다.
또한, 마찬가지로 전술한 IEEE802.11 권고 준거 PCF 액세스 방식에 관해서는, 규칙적·주기적인 멀티미디어계 트래픽에 적합하기는 하지만, 원래 DCF의 옵션이라고 하는 위치 부여로 되어 있는 일도 있어, 현시점에서 일반적으로 보급되고 있다고는 말하기 어려워, 실제적인 해결책으로는 되지 않는다.
본 발명에서는 상기와 같은 상황에 감안하고, 널리 보급되어 있는 DCF 액세스 방식 준거의 스테이션에 대하여, 액세스 포인트측만의 고안에 의해, 멀티미디어계 트래픽의 QoS 확보에 대응할 수 있도록 하는 액세스 포인트를 실현하는 것을 과제로 하고 있다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서, IEEE802.11 권고 준거의 무선 LAN을 이용한 시스템에 있어서의 무선 LAN 기지국장치의 QoS 제어방법에 있어서, 기지국(AP)은, DCF 방식으로 액세스 제어되는 이동국(STA)과의 사이에서 인프라스트럭처 모드에 의한 네트워크를 형성하고 있고, AP가 STA로부터의 제 1 프레임을 수신 동작중 상태에 있고, 또한, 이 제 1 프레임을 수신후에 송신해야 하는 멀티미디어계의 고우선 프레임을 유지하고 있는 경우에, 제 1 프레임에 대한 응답 신호(ACK 프레임)의 Duration/ID 필드에, 멀티미디어계의 고우선 프레임의 송신에 필요한 시간을 설정해서 해당 응답 신호를 송신하도록 하고 있다.
또한, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, AP가 STA에 대하여 제 1 프레임을 송신 동작중 상태에 있고, 또한, 이 제 1 프레임을 송신후에 송신해야 하는 멀티미디어계의 고우선 프레임을 유지하고 있는 경우에, 제 1 프레임의 Duration/ID 필드에, 멀티미디어계의 고우선 프레임의 송신에 필요한 시간을 가산한 시간을 설정해서 해당 제 1 프레임을 송신하도록 하고 있다.
또한, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, AP가 STA로부터의 제 1 프레임을 수신 동작중 상태에 있고, 또한, 이 제 1 프레임을 수신후에 특정한 STA로부터의 멀티미디어계의 고우선 프레임의 수신이 예측되는 경우에, 제 1 프레임에 대한 응답 신호(ACK 프레임)의 Duration/ID 필드에, 예측되는 멀티미디어계의 고우선 프레임의 수신에 필요한 시간을 설정해서 해당 응답 신호를 송신한 후, 특정한 STA와의 사이에서 해당 STA의 NAV 타이머를 클리어시키는 특정한 시퀀스를 실행하도록 하고 있다.
또한, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, AP가 STA에 대하여 제 1 프레임을 송신 동작중 상태에 있고, 또한, 이 제 1 프레임을 송신후에 특정한 STA로부터의 멀티미디어계의 고우선 프레임의 수신이 예측되는 경우에, 제 1 프레임의 Duration/ID 필드에, 예측되는 멀티미디어계의 고우선 프레임의 수신에 필요한 시간을 가산한 시간을 설정해서 제 1 프레임을 송신한 후, 특정한 STA와의 사이에서 해당 STA의 NAV 타이머를 클리어시키는 특정한 시퀀스를 실행하도록 하고 있다.
[실시예]
이하, 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 무선 LAN 기지국장치의 QoS 제어방법의 실시예를 상세하게 설명한다. 한편, 각 도면은 본 발명을 이해할 수 있을 정 도로 개략적으로 나타내고 있는 것에 지나치지 않으며, 같은 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호로 나타내고 있다.
(1) 제1 실시예
도1은 본 발명의 적용 형태의 일례를 나타낸 도면으로, 이 시스템은, 본 발명에 의한 AP1, 기존의 무선 LAN 스테이션인 STA2∼5, 기존 PC 단말6∼7로 구성되고, AP1·STA2∼5은 무선 LAN(8)을 형성하고 있고, AP1·PC6∼7은 유선LAN(9)(백본 네트워크)에 접속되어 있다. 각 STA2∼5은 항상 AP1을 거쳐서 무선 프레임의 송수신을 행한다. 무선 LAN(8)은, IEEE802.11 권고에서 규정된 인프라스트럭처 모드를 실현하기 위한 네트워크 형태로 되어 있다.
도2은 본 발명에 의한 AP1(10)의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이며, 이 AP1(10)는, RF 처리부(11), 베이스밴드 처리부(12), MAC 처리부(13), 및 상위 레이어 처리부(18)를 구비하고, MAC 처리부는, 고우선 트래픽 큐(19a), 저우선 트래픽 큐(19b), Duration 제어부(14), 송신 타이밍 제어부(16), 송신 프레임 생성부(15), 수신 프레임 해석부(17)를 구비하고 있다.
이하, 도1 및 도2에 의해, 본 발명을 사용한 시스템의 기본적인 동작을, 주신호의 흐름에 따라 설명한다.
도1에 있어서 예를 들면 PC6에 의해 생성된 상위 레이어 패킷은, 유선 LAN(9)을 경유해서 AP1에 도착한다. 도2에 있어서, AP1에서는, 상위 레이어 처리부(18)에 의해 유선 LAN(9)의 종단처리를 행하고, 그것의 우선도를 따라, 추출된 상위 레이어 버킷의 송신 요구를 MAC 처리부(13)의 고우선/저우선 트래픽 큐(19a, 19b)에 엔트리한다.
송신 프레임 생성부(15)에서는, 엔트리된 큐 정보를 읽어내어, Duration 제어부(14)에 Duration 생성 요구를 보냄으로써 필요한 Duration 정보를 생성하고, 또한, MAC 헤더 정보(송신원/송신처 MAC 어드레스, 시퀀스 넘버 등) 및 전송 오류 감시용 FCS(Frame Check Sequence) 필드를 생성하고, 송신 타이밍 제어부(16)에 대하여 송신 준비 완료를 통지한다.
송신 타이밍 제어부(16)에서는, 무선 미디어의 빈 상황을 감시하고, 필요한 시간간격을 띤 후에 송신 시작 지시를 송신 프레임 생성부(15)에 전달한다. 송신 프레임 생성부(15)에서는, 송신 시작 지시에 의해 베이스밴드 처리부(12)에, 송신 프레임 길이나 송신 레이트 등의 제어 정보와 함께 송신 프레임 데이터를 출력한다.
베이스밴드 처리부(12)에서는, PLCP 헤더, 프리앰블의 생성, 패딩 부가 등을 행하고, 필요한 부호화처리나, DSSS 또는 OFDM 등의 변조 처리를 실시한 후에, 송신 파워나 안테나 선택정보와 함께 RF 처리부(11)에 출력한다. RF 처리부(11)에서는 D/A 컨버트, I/Q 변조 등의 필요한 처리를 실시한 후에 무선송신을 행한다. 이상이 본 발명을 사용한 시스템의 하행(AP→STA) 방향의 기본동작이 된다.
다음에, 상행(STA→AP) 방향의 기본동작을 설명한다. RF 처리부(11)에 있어서 무선 미디어의 수신 전계강도가 어떤 임계값을 넘으면, 베이스밴드 처리부(12)은 수신 동작을 시작하여, A/D 컨버트된 수신 프레임의 데이터를 받는다. 베이스밴드 처리부(12)에서는 복조처리를 행하고, MAC 레이어의 프레임 데이터를 추출해서 MAC 처리부(13)에 출력한다.
MAC 처리부에서는 MAC 레이어의 종단처리를 행하고, ACK/CTS 응답이나 인증/어소시에이션 요구 등에의 필요한 응답을 행하며, 또한 상위 레이어 패킷이 탑재되어 있는 데이터 프레임은, 최종적인 송신처 어드레스 정보와 함께 상위 레이어 처리부(18)에 주고받는다. 상위 레이어 처리부(18)에서는, 유선 LAN(9) 상의 송신처 어드레스에 대하여 상위 레이어 패킷을 송출한다.
이상의 기본동작을 근거로 하고, 유선 LAN(9)에 접속된 PC6과 무선 LAN(8)에 접속된 STA2 사이에서 VoIP에 의한 음성통화를 행하고 있는 경우의 제 1 실시예에 있어서의 무선 LAN 기지국장치의 동작을 설명한다.
VoIP 기술을 사용한 음성통화의 경우에는, 양 단말의 사이를 보통 십수 밀리 세컨드 정도의 규칙적인 주기로, 쌍방향의 음성정보의 교환이 행하여지게 된다. 하행 방향에만 착안한 경우, 도1에 있어서 PC6보다 유선 LAN(9)을 경유해서 AP1에 주기적인 음성정보 패킷이 도착하고, 그것이 도2의 MAC 처리부(13)의 고우선 트래픽 큐(19a)에 엔트리된다. AP1(10)은 고우선 트래픽 큐(19a)에 엔트리된 음성정보를, 신속하게 MAC 프레임으로서 송신처의 STA2에 송신한다.
도3은, 제1 실시예에 있어서의 AP1과 STA사이의 프레임 송수신을 설명하는 타임차트로서, 도3에 있어서, 하행 방향 음성 트래픽 발생 타이밍 1, 2의 시점에서의 Data1, 3가 AP1으로부터 STA2로의 음성정보의 송신을 나타내고 있으며, 이 프레임은, 주기 T의 규칙적인 시간간격에 의해 생성된다. AP1은 Data l, 3의 송신후, 규정된 시간간격인 SIFS 경과후에 STA2로부터의 ACK2, 4을 수신함으로써, 무선 LAN 의 프레임 전송 시퀀스가 완결된 것을 인식한다.
이때, STA3∼5에 있어서는, Data 1, 3가 다른 STA를 향하는 프레임이기 때문에, 거기에서 설정되어 있는 Duration값을 자신의 NAV 타이머에, Data 1, 3의 수신 완료 타이밍으로 로드함으로써, 그 후에 계속되는 ACK 프레임 전송이 끝날 때까지의 기간은 NAV 타이머의 디크리멘트 동작을 계속하게 된다. 디크리멘트 계속중에는 무선 미디어의 송신권을 획득하는 것은 불가능하다.
ACK 프레임의 전송 종료와 같은 타이밍으로 NAV 타이머도 "0"이 되어, 무선 미디어의 자유경합이 가능한 상태가 된다. 이때, 보통은 ACK 프레임에 설정되어 있는 Duration 값은 "0"이기 때문에, ACK 수신 완료 타이밍에서의 NAV 타이머의 로드는 발생하지 않는다.
다음의 하행 방향 음성 트래픽 발생 타이밍 3에 있어서는, AP1은 STA3로부터의 Data5를 수신중이며, 음성정보인 Data7을 곧바로는 송신할 수 없는 상황에 있다. 이러한 경우에 AP1은, Data5에의 응답인 ACK6 프레임 송신에 있어서, 보통 "0"인 ACK에 설정되는 Duration 값을, "0" 이외의 값으로 설정한다. 이 값은, ACK6 프레임 전송 종료 시점으로부터 ACK8 프레임의 전송 종료 시점까지의 필요시간으로서, 「DIFS+Data7 전송 시간+SIFS+ACK8 전송 시간」에 의해 산출된다.
여기에서 프레임 송수신 당사자가 아닌 다른 STA(STA2 및 4, 5)은, Data5에 설정되어 있었던 Duration값에 의한 NAV 타이머의 디크리멘트가, ACK6 프레임 전송 종료 시점에서 0에 도달하는 것이지만, 또한, ACK6 프레임에 설정되고 있었던 Duration 값을 로드함으로써, 디크리멘트 동작을 계속하게 된다.
ACK6 프레임을 송신한 AP1은, 무선 미디어의 아이들 상태가 DIFS 시간간격만큼 계속된 것을 확인한 후에, 음성정보가 들어간 Data7 프레임을 STA2에 송신한다. 이전 시퀀스의 송수신 당사자이었던 STA3 이외는, 전술한 바와 같이 NAV의 디크리멘트를 계속하고 있는 상태이므로, 이 Data7 프레임의 송신에 있어서는, AP1은 통상보다는 상당히 우선적으로 미디어 사용권을 획득 가능하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 제1 실시예에 의하면, AP1이 현재의 수신 동작의 후에 송신해야 할 멀티미디어계의 고우선 프레임을 유지하고 있는 경우에, 송신하는 ACK 프레임에, 「DIFS+Data 전송 시간+SIFS+ACK 전송 시간」에 의해 산출되는 "0"이외의 Duration값을 설정하고, 해당 ACK 송신처 STA 이외의 STA에 있어서 NAV 디크리멘트를 계속시킨다. 이에 따라, 다음에 AP1이 하행 방향의 미디어 사용권을 확보할 수 있는 확률이 비약적으로 증대하여, 무선 LAN 하행 방향의 QoS 향상을 기대할 수 있다.
(2) 제2 실시예
제1 실시예에서 설명한 것 같은 기본동작을 근거로 하고, 마찬가지로, 유선 LAN(9)에 접속된 PC6과 무선 LAN(8)에 접속된 STA2의 사이에서 VoIP에 의한 음성통화를 행하고 있는 경우의 본 발명에 의한 제2 실시예의 동작을 설명한다.
제 1 실시예에서 설명한 바와 같이, VoIP 기술을 사용한 음성통화의 하행 방향에만 착안한 경우, 도1에 있어서 PC6보다 유선 LAN(9)을 경유해서 AP1에 주기적인 음성정보 패킷이 도착하여, 그것이 도2의 MAC 처리부(13)의 고우선 트래픽 큐(19a)에 엔트리되고, AP1은 고우선 트래픽 큐에 엔트리 된 음성정보를, MAC 프레임 으로서 송신처의 STA2에 송신한다.
도4은, 제2 실시예에 있어서의 AP1과 STA 사이의 프레임 송수신을 설명하는 타임차트로서, 도4에 있어서, 하행 방향 음성 트래픽 발생 타이밍 1, 2의 시점에서의 Data 1, 3가 음성정보의 송신을 나타내고 있고, 이 프레임은, 주기 T의 규칙적인 시간간격으로 생성된다.
다음의 하행 방향 음성 트래픽 발생 타이밍3에 있어서, AP1은 STA3에 대하여 Data5의 송신 태세에 막 들어간 상태로, 음성정보인 Data7을 곧바로는 송신할 수 없는 상황이다.
이러한 경우에 AP1은, Data5에 설정할 Duration값을, 일반적인 값보다도 큰 값으로 변경한다. 이 값은, Data5 프레임 전송 종료 시점으로부터 ACK8 프레임의 전송 종료까지 필요한 시간으로서, 「SIFS+ACK6 전송 시간+DIFS+Data7 전송 시간+SIFS+ACK8 전송 시간」에 의해 산출된다.
이때, 프레임 송수신 당사자가 아닌 STA 2, 4, 5는, Data5 프레임 전송 종료 타이밍에 있어서, Data5에 설정되어 있는 Duration값을 로드하고, NAV 타이머의 디크리멘트를 시작한다.
Data5를 수신한 STA3은, AP1에 대한 수신 응답으로서 ACK6 프레임을 송신하지만, 이 ACK 프레임에 설정되는 Duration값은 통상대로 "0"인 것이 예상된다. 그러나, NAV 타이머의 디크리멘트를 행하고 있는 STA2, 4, 5은, 이 시점에서는 아직 NAV 타이머가 "0"보다도 큰 값을 가지고 있으므로, 이 경우에는 NAV 타이머 로드는 행하지 않고, 디크리멘트 동작을 계속하게 된다. 이 NAV 디크리멘트는, ACK8 프레 임의 전송 종료 시점까지 계속하게 된다.
ACK6 프레임을 수신한 AP1은, 무선 미디어 아이들 상태가 DIFS 간격만큼 계속된 것을 확인한 후에, 음성정보가 들어간 Data7 프레임을 STA2에 송신한다. 전술한 바와 같이 STA2, 4, 5은 아직 이 시점에서는 NAV의 디크리멘트를 계속하고 있는 상태므로, 이 Data7 프레임의 송신에 있어서 AP1은, 통상보다 상당히 우선적으로 미디어 사용권을 획득 가능할 수 있게 된다.
STA2는 AP1에서의 Data7을 수신함으로써 NAV의 클리어를 행하고, AP1에의 수신 응답으로서 ACK8 프레임의 송신을 행한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 제2 실시예에 의하면, AP1이 현재의 송신 동작후에 송신해야 할 멀티미디어계의 고우선 프레임을 유지하고 있는 경우에, 송신 태세에 막 들어간 Data 프레임에, 「SIFS+ACK전송 시간+DIFS+Data 전송 시간+SIFS+ACK 전송 시간」에 의해 산출되는 통상보다도 큰 Duration 값을 설정하고, 해당 Data 프레임 송신처 이외의 STA의 NAV 타이머에 그 값을 로드시킨다. 이에 따라, 다음에 AP1이 하행 방향의 미디어 사용권을 확보할 수 있는 확률이 비약적으로 증대하여, 무선 LAN 하행 방향의 QoS 향상을 기대할 수 있다.
(3) 제3 실시예
제1 실시예에서 설명한 것과 같은 기본동작을 근거로 하여, 마찬가지로, 유선 LAN(9)에 접속된 PC6과 무선 LAN(8)에 접속된 STA2의 사이에서 VoIP에 의한 음성통화를 행하고 있는 경우의 본 발명에 의한 제3 실시예의 동작에 관하여 설명한다.
VoIP 기술을 사용한 음성통화의 상행 방향에만 착안한 경우, 도1에 있어서, AP1은, 음성정보 패킷을 탑재한 무선 프레임을, STA2에 의해 수신한다. 이 수신 프레임은, 도2의 RF 처리부(11) 및 베이스밴드 처리부(12)를 거쳐, MAC 처리부(13)에 의해 MAC 레이어의 종단 처리가 실시되고, 또한, 상위 레이어 처리부(18)를 경유해서 유선 LAN(9)에 송출되어, 최종적으로 PC6에 도달한다.
도5은, 제3 실시예에 있어서 AP1과 STA 사이의 프레임 송수신을 설명하는 타임차트로서, 도5에 있어서, 상행 방향 음성 트래픽 발생 타이밍 1, 2의 시점에서의 Data l, 3가 음성정보의 STA2로부터 AP1으로의 프레임의 송신을 나타내고 있고, 이 프레임은, 주기 T의 규칙적인 시간간격에 의해 생성되고 있다. AP1은 음성통화중인 무선 LAN 스테이션을 기억하고, 과거의 이력을 기초로 해서 다음의 상행 방향 음성 트래픽의 발생 타이밍을 예측한다(상행 방향 음성 트래픽 발생 타이밍 3).
도5에 있어서는, 이 예측 타이밍에 있어서, AP1은 STA3로부터의 Data5를 수신중이며, STA2로부터의 다음의 음성정보를 곧바로는 수신할 수 없는 상황인 것이 표시되고 있다. 이러한 경우에 AP1은, Data5에의 응답인 ACK6 프레임 송신에 있어서, 보통 "0"인 ACK 설정의 Duration값에, "0" 이외의 값을 설정한다. 이 값은, ACK6 프레임 전송 종료 시점으로부터 ACK10 프레임의 전송 종료 시점까지의 필요시간으로서, 「DIFS×2+SIFS×2+백 오프 시간+(RTS7, CTS8, Data9, ACK10) 전송 시간」에 의해 산출된다. 이때, 이 계산식 중의 백 오프 시간은 STA2에 의해 실시되는 백오프에 의한 대기 시간이며, 그 시간은 랜덤값이기 때문에 정확하게 예측하는 것은 불가능하므로, 확률적인 평균값을 설정한다.
여기에서, 프레임 송수신 당사자가 아닌 다른 STA(STA 2 및 4, 5)에 있어서는, Data5로 설정되고 있었던 Duration 값에 의한 NAV 타이머의 디크리멘트가, ACK6 프레임 전송 종료 시점에서 "0"이 되지만, 다시, ACK6 프레임에 설정되어 있었던 Duration 값을 로드함으로써, 디크리멘트 동작을 계속하게 된다.
ACK6 프레임을 송신한 AP1은, 무선 미디어의 아이들 상태가 DIFS 시간간격만큼 계속된 것을 확인한 후에, RTS7 프레임을 STA2에 송신한다. RTS7 프레임에는, ACK6 프레임에서 「DIFS+RTS7 전송 시간」을 뺀 값을 Duration 값으로서 설정한다.
STA2는 RTS7 프레임을 수신함으로써, 자 STA의 NAV 타이머를 클리어하여 CTS8 프레임을 응답 송신한다. 또한, STA3은 RTS7 프레임을 수신함으로써, 거기에 설정되어 있는 Duration 값을 자 STA의 NAV 타이머에 로드하고, 디크리멘트 동작을 시작한다. 이 시점에서 STA3∼5은 NAV 타이머의 디크리멘트 계속중이기 때문에, STA2는 Data9 프레임의 송신에 있어서는 통상대로의 순서(DIFS+백 오프)를 행하는 것이지만, 결과적으로는 우선적으로 미디어 사용권을 획득할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 제3 실시예에 의하면, AP1이 현재의 수신 동작 후에, 어떤 STA로부터의 멀티미디어계의 고우선 프레임의 수신을 예측하고 있는 경우에, 송신하는 ACK 프레임에, 「DIFS×2+SIFS×2+백 오프 시간+(RTS7, CTS8, Data9, ACK10) 전송 시간」에 의해 산출되는 "0" 이외의 Duration값을 설정하고, ACK 송신처 STA 이외의 NAV 디크리멘트를 계속시킨다. 또한, 해당 예측 STA와의 사이에서 RTS/CTS 시퀀스를 실시한다. 이에 따라, 다음에 해당 예측 STA가 상행 방향의 미디어 사용권을 확보할 수 있는 확률이 비약적으로 증대하여, 무선 LAN 상행 방향의 QoS 향상을 기대할 수 있다.
(4) 제 4 실시예
제 1 실시예에서 설명한 것과 같은 기본동작을 근거로 하고, 마찬가지로, 유선 LAN(9)에 접속된 PC6과 무선 LAN(8)에 접속된 STA2의 사이에서 VoIP에 의한 음성통화를 행하고 있을 경우의 본 발명에 의한 제 4 실시예의 동작을 설명한다.
VoIP 기술을 사용한 음성통화의 상행 방향에만 착안한 경우, 도1에 있어서 AP1은 STA2에서 주기적인 음성정보 패킷을 탑재한 무선 프레임을 수신한다. 도2에 있어서 수신 프레임은, RF 처리부(11) 및 베이스밴드 처리부(12)을 거쳐, MAC 처리부(13)에 의해 MAC 레이어의 종단처리를 행하고, 다시 상위 레이어 처리부(18)를 경유해서 유선 LAN(9)에 송출되어, 최종적으로 PC6에 도달한다.
도6은, 제 4 실시예에 있어서의 AP1과 STA 사이의 프레임 송수신을 설명하는 타임차트로서, 도6에 있어서, 상행 방향 음성 트래픽 발생 타이밍 1, 2의 시점에서의 Data 1, 3가 음성정보의 STA2로부터 AP1에 대한 송신을 나타내고 있으며, 이 프레임은, 주기 T의 규칙적인 시간간격에 의해 생성된다. AP1은 음성통화중의 무선 LAN 스테이션을 기억하고, 과거의 이력을 기초로 해서 다음의 상행 방향 음성 트래픽의 발생 타이밍을 예측한다(상행 방향 음성 트래픽 발생 타이밍 3).
도6에서는 이 예측 타이밍에 있어서, AP1은 STA3에의 Data5를 송신중이며, STA2로부터의 다음의 음성정보를 곧바로는 수신할 수 없는 상황에 있다. 이러한 경우에 AP1은, Data5에 설정하는 Duration값을, 일반적인 값보다도 큰 값으로 변경한다. 이 값은, Data5 프레임 전송 종료 시점으로부터 ACK10 프레임의 전송 종료까지 필요한 시간으로서, 「DIFS×2+SIFS×3+백 오프 시간+(ACK6, RTS7, CTS8, Data9, ACK10) 전송 시간」에서 산출된다. 이때, 이 계산식 중의 백 오프 시간은 STA2에 의해 실시되는 백 오프에 의한 대기 시간이며, 그 시간은 랜덤값이기 때문에 정확하게 예측하는 것은 불가능하므로, 확률적인 평균값을 설정한다.
이때, 프레임 송수신 당사자가 아닌 STA 2, 4, 5는, Data5 프레임 전송 종료 타이밍에 있어서, Data5에 설정된 Duration값을 로드하고, NAV 타이머의 디크리멘트를 시작한다.
Data5를 수신한 STA3은, AP1에 대한 수신 응답으로서 ACK6 프레임을 송신하지만, 이 ACK 프레임에 설정된 Duration값은 통상대로 "0"인 것이 예상된다. 그러나, NAV 타이머의 디크리멘트를 행하고 있는 STA2, 4, 5는, 이 시점에서는 아직 NAV 타이머가 "0"보다도 큰 값을 가지고 있으므로, Duration값에 의한 NAV 타이머 로드는 행하지 않고, 디크리멘트 동작을 계속하게 된다.
ACK6 프레임을 수신한 AP1은, 무선 미디어의 아이들 상태가 DIFS 시간간격 만 계속된 것을 확인한 후에, RTS7 프레임을 STA2에 송신한다. RTS7 프레임에는, Data5 프레임에서 「SIFS+DIFS+(ACK6, RTS7) 전송시간」을 뺀 값을 Duration값으로 설정된다.
STA2은 RTS7 프레임을 수신함으로써, 자 STA의 NAV 타이머를 클리어하고 CTS8 프레임을 응답 송신한다. 또한, STA3은 RTS7 프레임을 수신함으로써, 거기에 설정되어 있는 Duration값을 자 STA의 NAV 타이머에 로드하고, 디크리멘트 동작을 시작한다. 이 시점에서, STA3∼5은 NAV 타이머의 디크리멘트 계속중이기 때문에, STA2는 Data9 프레임의 송신에 있어서는 통상대로의 순서(DIFS+백 오프)를 행하지만, 결과적으로는 우선적으로 미디어 사용권을 획득할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 제 4 실시예에 의하면, AP1이 현재의 송신 동작후에, 어떤 STA로부터의 멀티미디어계의 고우선 프레임의 수신을 예측하고 있는 경우에, 송신하는 Data 프레임에 있어서, 「DIFS×2+SIFS×3+백 오프 시간+(ACK6, RTS7, CTS8, Data9, ACK10)전송 시간」에서 산출되는 통상보다도 큰 Duration값을 설정하고, 해당 Data 프레임 송신처 이외의 STA의 NAV 타이머에 그 값을 로드시킨다. 또한, 해당 예측 STA와의 사이에서 RTS/CTS 시퀀스를 실시함으로써, 해당 예측STA의 NAV 타이머를 클리어시킨다. 이에 따라, 다음에 해당 예측 STA가 상행 방향의 미디어 사용권을 확보할 수 있는 확률이 비약적으로 증대하여, 무선 LAN 상행 방향의 QoS 향상을 기대할 수 있다.
(5) 제 5 실시예
제 1 실시예에서 설명한 것과 같은 기본동작을 근거로 하고, 마찬가지로, 유선 LAN(9)에 접속된 PC6과 무선 LAN(8)에 접속된 STA2의 사이에서 VoIP에 의한 음성통화를 행하고 있는 경우의 본 발명에 의한 제 5 실시예의 동작을 설명한다.
VoIP 기술을 사용한 음성통화의 상행 방향에만 착안한 경우, 도1에 있어서 AP1은 STA2에서 주기적인 음성정보 패킷을 탑재한 무선 프레임을 수신한다. 도2에 있어서 수신 프레임은 RF 처리부(11) 및 베이스밴드 처리부(12)를 거쳐, MAC 처리부(13)에 의해 MAC 레이어의 종단처리를 행하고, 다시 상위 레이어 처리부(18)를 경유해서 유선 LAN(9)에 송출되어, 최종적으로 PC6에 도달한다.
도7은, 제 5 실시예에 있어서의 AP1과 STA 사이의 프레임 송수신을 설명하는 타임차트로서, 도7에 있어서, 상행 방향 음성 트래픽 발생 타이밍 1, 2의 시점에서의 Data1, 3가 음성정보의 STA2로부터 AP1에의 송신을 나타내고 있으며, 이 프레임은 주기 T의 규칙적인 시간간격에 의해 생성된다. AP1은 음성통화중의 무선 LAN 스테이션을 기억하고, 과거의 이력을 기초로 해서 다음의 상행 방향 음성 트래픽의 발생 타이밍을 예측한다(상행 방향 음성 트래픽 발생 타이밍 3).
도7에서는 이 예측 타이밍에 있어서, AP1은 STA3로부터의 Data5를 수신중이며, STA2로부터의 다음의 음성정보를 곧바로는 수신할 수 없는 상황에 있다. 이러한 경우에 AP1은, Data5에의 응답인 ACK6 프레임 송신에 있어서, 보통 ‘0"인 ACK설정 Duration값으로, "0" 이외의 값을 설정한다. 이 값은, ACK6 프레임 전송 종료 시점으로부터 ACK10 프레임의 전송 종료 시점까지의 필요시간으로서, 「DIFS×2+SIFS×2+백 오프 시간+(Null7, ACK8, Data9, ACK10)전송 시간」에 의해 산출된다. 한편, 계산식 중의 백 오프 시간은 STA2에 의해 실시되는 백 오프에 의한 대기 시간이며, 그 시간은 랜덤값이기 때문에, 정확하게 예측하는 것은 불가능하므로, 확률적인 평균값을 설정한다.
여기에서 프레임 송수신 당사자가 아닌 다른 STA(STA 2 및 4, 5)에 대해서는, Data5에 탑재되어 있었던 Duration값에 의한 NAV 타이머의 디크리멘트가, ACK6 프레임 전송 종료 시점에서 "0"이 되지만, ACK6 프레임에 설정되고 있었던 Duration값을 로드함으로써, 디크리멘트 동작을 계속하게 된다.
ACK6 프레임을 송신한 AP1은, 무선 미디어 아이들 상태가 DIFS 시간간격 만 큼 계속된 것을 확인한 후에, Null7 프레임을 STA2에 송신한다. Null7 프레임에는, ACK6 프레임에서 「DIFS+Null7 전송 시간」을 뺀 값을 Duration값으로서 설정한다.
STA2은 Null7프레임을 수신한 함으로써, 자 STA의 NAV 타이머를 클리어하고ACK8 프레임을 응답 송신한다. 또한, STA3는 타 STA가 목적지인 Null7 프레임을 수신함으로써, 거기에 설정되어 있는 Duration값을 자 STA의 NAV 타이머에 로드하고, 디크리멘트 동작을 시작한다. 이 시점에서 STA3∼5은 NAV 타이머의 디크리멘트 계속중이기 때문에, STA2는 Data9 프레임의 송신에 있어서는 통상대로의 순서(DIFS+백 오프)를 행하는 것이지만, 결과적으로는 우선적으로 미디어 사용권을 획득할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 제 5 실시예에 의하면, AP1이 현재의 수신 동작후에, 어떤 STA로부터의 멀티미디어계의 고우선 프레임의 수신을 예측하고 있는 경우에, 송신하는 ACK 프레임에, 「DIFS×2+SIFS×2+백 오프 시간+(Null7, ACK8, Data9, ACK10) 전송 시간」에 의해 산출되는 "0" 이외의 Duration값을 설정하고, ACK 송신처 STA 이외의 NAV 디크리멘트를 계속하게 하고, 다시 해당 예측 STA와의 사이에서 Nill/ACK 시퀀스를 실시한다. 이에 따라, 다음에 해당 예측 STA가 상행 방향의 미디어 사용권을 확보할 수 있는 확률이 비약적으로 증대하여, 무선 LAN 상행 방향의 QoS 향상을 기대할 수 있다.
(6)제 6 실시예
제 1 실시예에서 설명한 것 같은 기본동작을 근거로 하여, 마찬가지로, 유선 LAN(9)에 접속된 PC6과 무선 LAN(8)에 접속된 STA2의 사이에서 VoIP에 의한 음성통 화를 행하고 있는 경우의, 본 발명에 의한 제 6 실시예의 동작을 설명한다.
VoIP기술을 사용한 음성통화의 상행 방향에만 착안한 경우, 도1에 있어서 AP1은 STA2에서 주기적인 음성정보 패킷을 탑재한 무선 프레임을 수신한다. 도2에 있어서 수신 프레임은 RF 처리부(11) 및 베이스밴드 처리부(12)을 거쳐, MAC 처리부(13)에 의해 MAC 레이어의 종단처리를 행하고, 다시 상위 레이어 처리부(18)를 경유해서 유선 LAN(9)에 송출되어, 최종적으로 PC6에 도달한다.
도8은, 제 6 실시예에 있어서의 AP1과 STA 사이의 프레임 송수신을 설명하는 타임차트로서, 도8에 있어서, 상행 방향 음성 트래픽 발생 타이밍 1, 2의 시점에서의 Data 1, 3는, STA2로부터 AP1에 대한 음성정보의 송신을 나타내고 있으며, 이 프레임은, 주기 T의 규칙적인 시간간격에 의해 생성된다. AP1은 음성통화중의 무선 LAN 스테이션을 기억하고, 과거의 이력을 기초로 해서 다음의 상행 방향 음성 트래픽의 발생 타이밍을 예측한다(상행 방향 음성 트래픽 발생 타이밍 3).
도8에서는 이 예측 타이밍에 있어서, AP1은 STA3에의 Data5를 송신중이며, STA2로부터의 다음 음성정보를 곧바로는 수신할 수 없는 상황이다. 이러한 경우에 AP1은, Data5에 설정되는 Duration값을, 일반적인 값보다도 큰 값으로 변경한다. 이 값은, Data5 프레임 전송 종료 시점으로부터 ACK10 프레임의 전송 종료까지 필요한 시간으로서, 「DIFS×2+SIFS×3+백 오프 시간+(ACK6, Null7, ACK8, Data9, ACK10) 전송 시간」에 의해 산출된다. 한편, 계산식중의 백 오프 시간은 STA2에 의해 실시되는 백 오프에 의한 대기 시간이며, 그 시간은 랜덤값이기 때문에 정확하게 예측하는 것은 불가능하므로, 확률적인 평균값이 설정된다.
이때, 프레임 송수신 당사자가 아닌 STA 2, 4, 5은, Data5 프레임 전송 종료 타이밍에 있어서, Data5에 설정되어 있는 Duration값을 로드하고, NAV 타이머의 디크리멘트를 시작한다. Data5를 수신한 STA3는, AP1에 대한 수신 응답으로서 ACK6 프레임을 송신하지만, 이 ACK 프레임에 설정되는 Duration값은 통상대로 "0"인 것이 예상된다. 그러나, NAV 타이머의 디크리멘트를 행하고 있는 STA 2, 4, 5는, 이 시점에서는 아직 NAV 타이머가 "0"보다도 큰 값을 가지고 있고, 따라서 "0" Duration값에 의한 NAV 타이머 로드는 행하지 않고, 디크리멘트 동작을 계속하게 된다.
ACK6 프레임을 수신한 AP1은, 무선 미디어 아이들 상태가 DIFS 시간간격 만큼 계속한 것을 확인한 후에, Null7 프레임을 STA2에 송신한다. Null7 프레임에는, Data5 프레임에서 「SIFS+DIFS+(ACK6, Null7) 전송 시간」을 뺀 값이 Duration값으로서 설정된다.
STA2는 Null7 프레임을 수신함으로써, 자 STA의 NAV 타이머를 클리어하고 ACK8 프레임을 응답 송신한다. 또한, STA3은 타 STA가 목적지인 Null7 프레임을 수신함으로써, 거기에 설정되어 있는 Duration값을 자 STA의 NAV 타이머에 로드하고, 디크리멘트 동작을 시작한다. 이 시점에서 STA3∼5은 NAV 타이머의 디크리멘트 계속중이기 때문에, STA2은 Data9 프레임의 송신에 있어서는 통상대로의 순서(DIFS+백 오프)를 행하는 것이지만, 결과적으로는 우선적으로 미디어 사용권을 획득할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 제 6 실시예에 의하면, AP1이 현재의 송신 동작 후에, 어떤 STA로부터의 멀티미디어계의 고우선 프레임의 수신을 예측하고 있는 경우에, 송신하는 Data 프레임에, 「DIFS×2+SIFS×3+백 오프 시간+(ACK6, Null7, ACK8, Data9, ACK10) 전송 시간」에 의해 산출되는 통상보다도 큰 Duration값을 설정하고, 해당 Data 프레임 송신처 이외의 STA의 NAV 타이머에 그 값을 로드시키며, 또한, 해당 예측 STA와의 사이에서 Null/ACK 시퀀스를 실시한다. 이에 따라, 다음에 해당 예측 STA가 상행 방향의 미디어 사용권을 확보할 수 있는 확률이 비약적으로 증대하고, 그것에 의해 무선 LAN 상행 방향의 QoS 향상을 기대할 수 있다.
본 발명은, IEEE802.11 권고 준거의 무선 LAN을 이용한 시스템에 있어서, VoIP 장치·동영상 통신장치 등과 같이 멀티미디어 정보를 취급하여, 무선 LAN 부분에 있어서의 QoS를 확보하는 것이 중요과제가 되는 것과 같은 장치에 대하여 유효하게 적용할 수 있다.
제 3, 제 5 실시예에서는 AP1이 현재의 수신 동작의 후에, 어떤 STA로부터의 멀티미디어계의 고우선 프레임의 수신을 예측하고 있는 경우에, 송신하는 ACK 프레임에 "0" 이외의 Duration값을 설정하고, ACK 송신처 STA 이외의 NAV 디크리멘트를 계속하게 하며, 또한, 해당 예측 STA와의 사이에서 RTS/CTS 시퀀스 또는 Null/ACK 시퀀스를 실시함으로써 해당 예측 STA의 NAV 타이머를 클리어시키고, 다음에 해당 예측 STA가 상행 방향의 미디어 사용권을 우선적으로 확보하는 것을 가능하게 했지만, 무선 LAN에 있어서 사용가능한, 다른 프레임(유니캐스트의 관리/제어 프레임이나 데이터 프레임 등)을 이용해서 해당 예측 STA의 NAV 타이머를 클리어시켜도, 이들의 실시예와 같은 동작을 실현할 수 있다.
또한, 제4, 제 6 실시예에서는 AP1이 현재의 송신 동작 후에, 어떤 STA로부터의 멀티미디어계의 고우선 프레임의 수신을 예측하고 있는 경우에, 송신하는 Data 프레임에 통상보다도 큰 Duration값을 설정하고, 해당 Data 프레임 송신처 이외의 STA의 NAV 타이머에 그 값을 로드시키며, 또한, 해당 예측 STA와의 사이에서 RTS/CTS 시퀀스 또는 Null/ACK 시퀀스를 실시함으로써 해당 예측 STA의 NAV 타이머를 클리어시키고, 다음에 해당 예측 STA가 상행 방향의 미디어 사용권을 우선적으로 확보하는 것을 가능하게 했지만, 무선 LAN에 있어서 사용가능한, 다른 프레임(유니캐스트의 관리/제어 프레임이나 데이터 프레임 등)을 이용해서 해당 예측 STA의 NAV 타이머를 클리어시켜도, 이들 실시예와 같은 동작을 실현할 수 있다.
제 3, 제 5 실시예에서는 AP1이 현재의 수신 동작 후에, 어떤 STA로부터의 멀티미디어계의 고우선 프레임의 수신을 예측하고 있는 경우에, 송신하는 ACK 프레임에 "0" 이외의 Duration값을 설정하고, ACK 송신처 STA 이외의 NAV 디크리멘트를 계속하게 하며, 또한, 해당 예측 STA와의 사이에서 RTS/CTS 시퀀스 또는 Null/ACK 시퀀스를 실시함으로써 해당 예측 STA의 NAV 타이머를 클리어시키고, 다음에 해당 예측 STA가 상행 방향의 미디어 사용권을 우선적으로 확보하는 것을 가능하게 했지만, ACK 프레임에 설정하는 Duration값을 상기 실시예보다도 조금 작은 값(다음의 프레임 시퀀스중에 "0"에 도달하는 정도의 값)으로 설정하고, 해당 예측 STA와의 사이에서 RTS/CTS 시퀀스 또는 Null/ACK 시퀀스,기타 무선 LAN에 있어서 사용가능한 다른 프레임(유니캐스트의 관리/제어 프레임이나 데이터 프레임 등)을 이용(이 경우에는 해당 예측 STA의 NAV 타이머를 클리어하는 효과는 없어도 상관없다)해서 해당 예측 STA 이외의 NAV 타이머를 셋트시켜도, 이들 실시예와 같은 동작을 실현할 수 있다.
또한, 제4, 제 6 실시예에서는, AP1이 현재의 송신 동작 후에, 어떤 STA로부터의 멀티미디어계의 고우선 프레임의 수신을 예측하고 있는 경우에, 송신하는 Data 프레임에 통상보다도 큰 Duration값을 설정하고, 해당 Data 프레임 송신처 STA 이외의 NAV 타이머에 그 값을 로드시키고, 또한, 해당 예측 STA와의 사이에서 RTS/CTS 시퀀스 또는 Null/ACK 시퀀스를 실시함으로써 해당 예측 STA의 NAV 타이머를 클리어시키며, 다음에 해당 예측 STA가 상행 방향의 미디어 사용권을 우선적으로 확보 하는 것을 가능하게 했지만, Data 프레임에 설정하는 Duration값을 상기 실시예보다도 조금 작은 값(다음의 프레임 시퀀스중에 "0"에 도달하는 정도의 값)으로 설정하고, 해당 예측 STA와의 사이에서 RTS/CTS 시퀀스 또는 Null/ACK 시퀀스, 기타 무선 LAN에 있어서 사용가능한 다른 프레임(유니캐스트의 관리/제어 프레임이나 데이터 프레임 등)을 이용(이 경우에는 해당 예측 STA의 NAV 타이머를 클리어하는 효과는 없어도 상관없다)해서 해당 예측 STA 이외의 NAV 타이머를 셋트시켜도, 이들의 실시예와 같은 동작을 실현할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이, IEEE802.11 권고 준거의 무선 LAN을 이용한 시스템에 있어서의 무선 LAN 기지국장치의 QoS 제어방법에 있어서, 멀티미디어계의 고우선 프레임의 송수신을 행하는 AP과 STA와의 사이에서, 송수신을 행할 때에, Puration/ID 필드의 값에 제로가 아닌 값을 설정하도록 한 것, 또한, 특정한 STA와의 사이에서 해당 STA의 NAV 타이머를 클리어시키는 특정한 시퀀스를 실행하도록 한 것에 의해, 해당 AP 또는 STA가 미디어 사용권을 확보할 수 있는 확률을 비약적으로 향상시키는 것이 가능해져, QoS의 향상을 꾀하는 것이 가능해진다.

Claims (8)

  1. IEEE802.11 권고 준거의 무선 LAN을 이용한 시스템에 있어서의 무선 LAN 기지국장치의 QoS 제어방법에 있어서,
    상기 기지국(AP)은, DCF 방식으로 액세스제어되는 이동국(STA)과의 사이에서 인프라스트럭처 모드에 의한 네트워크를 형성하고 있고,
    상기 AP가 STA로부터의 제 1 프레임을 수신 동작중 상태에 있고, 또한, 이 제 1 프레임을 수신후에 송신해야 할 멀티미디어계의 고우선 프레임을 유지하고 있는 경우에, 상기 제 1 프레임에 대한 응답 신호(ACK 프레임)의 Duration/ID 필드에, 상기 멀티미디어계의 고우선 프레임의 송신 또는 송신권 확보에 필요한 시간을 설정해서 해당 응답 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 무선 LAN 기지국장치의 QoS 제어방법.
  2. IEEE802.11 권고 준거의 무선 LAN을 이용한 시스템에 있어서의 무선 LAN 기지국장치의 QoS 제어방법에 있어서,
    상기 기지국(AP)은, DCF 방식으로 액세스제어되는 이동국(STA)과의 사이에서 인프라스트럭처 모드에 의한 네트워크를 형성하고 있고,
    상기 AP가 STA에 대하여 제 1 프레임을 송신 동작중 상태에 있고, 또한, 이 제 1 프레임을 송신후에 송신해야 할 멀티미디어계의 고우선 프레임을 유지하고 있는 경 우에, 상기 제 1 프레임의 Duration/ID 필드에, 상기 멀티미디어계의 고우선 프레임의 송신 또는 송신권 확보에 필요한 시간을 가산한 시간을 설정해서 해당 제 1 프레임을 송신하는 것을 특징으로 하는 무선 LAN 기지국장치의 QoS 제어방법.
  3. IEEE802.11 권고 준거의 무선 LAN을 이용한 시스템에 있어서의 무선 LAN 기지국장치의 QoS 제어방법에 있어서,
    상기 기지국(AP)은, DCF 방식으로 액세스제어되는 이동국(STA)과의 사이에서 인프라스트럭처 모드에 의한 네트워크를 형성하고 있고,
    상기 AP가 STA로부터의 제 1 프레임을 수신 동작중 상태에 있고, 또한, 이 제 1 프레임을 수신후에 특정한 STA로부터의 멀티미디어계의 고우선 프레임의 수신이 예측되는 경우에, 상기 제 1 프레임에 대한 응답 신호(ACK 프레임)의 Duration/ID 필드에, 상기 예측되는 멀티미디어계의 고우선 프레임 전체 또는 일부의 수신에 필요한 시간을 설정해서 해당 응답 신호를 송신한 후, 상기 특정의 STA와의 사이에서 해당STA의 NAV 타이머를 클리어시키는 특정한 시퀀스를 실행하는 것을 특징으로 하는 무선 LAN 기지국장치의 QoS 제어방법.
  4. IEEE802.11 권고 준거의 무선 LAN을 이용한 시스템에 있어서의 무선 LAN 기지국장치의 QoS 제어방법에 있어서,
    상기 기지국(AP)은, DCF 방식으로 액세스제어되는 이동국(STA)과의 사이에서 인프라스트럭처 모드에 의한 네트워크를 형성하고 있고,
    상기 AP가 STA에 대하여 제 1 프레임을 송신 동작중 상태에 있고, 또한, 이 제 1 프레임을 송신후에 특정한 STA로부터의 멀티미디어계의 고우선 프레임의 수신이 예측되는 경우에, 상기 제 1 프레임의 Duration/ID 필드에, 상기 예측되는 멀티미디어계의 고우선 프레임 전체 또는 일부의 수신에 필요한 시간을 가산한 시간을 설정해서 해당 제 1 프레임을 송신한 후, 상기 특정의 STA와의 사이에서 해당 STA의 NAV 타이머를 클리어시키는 특정한 시퀀스를 실행하는 것을 특징으로 하는 무선 LAN 기지국장치의 QoS 제어방법.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 특정한 시퀀스는, RTS/CTS 시퀀스인 것을 특징으로 하는 무선 LAN 기지국장치의 QoS 제어방법.
  6. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 특정한 시퀀스는, Null/ACK 시퀀스인 것을 특징으로 하는 무선 LAN 기지국장치의 QoS 제어방법.
  7. IEEE802.11 권고 준거의 무선 LAN을 이용한 시스템에 있어서의 무선 LAN 기지국장치의 QoS 제어방법에 있어서,
    상기 기지국(AP)은, DCF 방식으로 액세스제어되는 이동국(STA)과의 사이에서 인프라스트럭처 모드에 의한 네트워크를 형성하고 있고,
    상기 AP가 STA로부터의 제 1 프레임을 수신 동작중 상태에 있고, 또한, 이 제 1 프레임을 수신후에 특정한 STA로부터의 멀티미디어계의 고우선 프레임의 수신이 예측되는 경우에, 상기 제 1 프레임에 대한 응답 신호(ACK 프레임)의 Duration/ID 필드에, 어떤 특정 프레임의 송신 또는 송신권 확보에 필요한 시간을 설정해서 해당 응답 신호를 송신한 후, 상기 특정의 STA와의 사이에서 해당 STA 이외의 NAV 타이머를 셋트시키는 특정한 시퀀스를 실행하는 것을 특징으로 하는 무선 LAN 기지국장치의 QoS 제어방법.
  8. IEEE802.11 권고 준거의 무선 LAN을 이용한 시스템에 있어서의 무선 LAN 기지국장치의 QoS 제어방법에 있어서,
    상기 기지국(AP)은, DCF 방식으로 액세스제어되는 이동국(STA)과의 사이에서 인프라스트럭처 모드에 의한 네트워크를 형성하고 있고,
    상기 AP가 STA에 대하여 제 1 프레임을 송신 동작중 상태에 있고, 또한, 이 제 1 프레임을 송신후에 특정한 STA로부터의 멀티미디어계의 고우선 프레임의 수신이 예 측되는 경우에, 상기 제 1 프레임의 Duration/ID 필드에, 어떤 특정 프레임의 송신 또는 송신권 확보에 필요한 시간을 가산한 시간을 설정해서 해당 제 1 프레임을 송신한 후, 상기 특정의 STA와의 사이에서 해당 STA 이외의 NAV 타이머를 셋트시키는 특정한 시퀀스를 실행하는 것을 특징으로 하는 무선 LAN 기지국장치의 QoS 제어방법.
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