KR20160059989A

KR20160059989A - 무선랜 시스템에서 전송 효율을 향상시키기 위한 무선 통신 방법

Info

Publication number: KR20160059989A
Application number: KR1020150162445A
Authority: KR
Inventors: 이재승; 김일규; 박재우; 이유로; 최지연
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2014-11-19
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2016-05-27
Anticipated expiration: 2035-11-19
Also published as: US10880828B2; US20190335394A1; KR102458363B1

Abstract

무선랜 시스템에서 전송 효율을 향상시키기 위해 액세스 포인트에 의해 수행되는 무선 통신 방법은 스테이션의 타입을 고려하여 향상된 TIM(Traffic Indicator Map) 프레임의 전송 시간을 스케쥴링하는 단계 및 제1 비컨 전송 시점 이외에 상기 향상된 TIM 프레임을 포함하는 제2 비컨(Beacon)을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선랜 시스템에서 전송 효율을 향상시키기 위한 무선 통신 방법{METHOD FOR WIRELESS COMMUNICATIONS INCREASING TRANSMISSION EFFICIENCY IN WIRELESS LAN SYSTEM}

아래의 설명은 무선랜에서 단말의 타입에 따라 전송 구간을 분리하여 무선 통신을 수행하는 기술에 관한 것이다.

근거리 통신망인 랜(LAN, Local Area Network)은 크게 유선랜과 무선랜(wireless LAN; WLAN)으로 나누어진다. 무선랜은 케이블을 사용하지 않고 전파를 이용하여 네트워크 상에서 통신을 수행하는 방식이다. 무선랜의 등장은 케이블링으로 인한 설치, 유지보수, 이동의 어려움을 해소하기 위한 대안으로 등장하였으며, 이동 사용자의 증가로 인해 그 필요성이 점점 늘어나고 있는 추세이다.

무선랜의 구성은 액세스 포인트(Access Point)와 단말 장치인 스테이션(Station, STA)로 이루어진다. 액세스 포인트는 전송거리 이내의 무선 랜 사용자들이 인터넷 접속 및 네트워크를 이용할 수 있도록 전파를 보내는 장비로서 휴대폰의 기지국 또는 유선 네트워크의 허브와 같은 역할을 한다. ISP(Internet Service Provider)에서 제공하는 무선초고속인터넷 서비스 역시 서비스 지역 내에 액세스 포인트라는 장비가 이미 설치되어 있다.

최근 무선랜 사용의 급격한 증가 및 무선 단말의 급격한 증가로 고밀도 환경에서의 무선랜 효율 문제가 대두되고 있다. 무선랜은 밀집된 환경에서 성능이 급격히 저하된다는 문제가 있어 최근 이를 해결하기 위해 802.11ax 등의 표준화가 진행되고 있다.

무선랜 환경에서는 동일한 BSS 내에서도 다양한 단말(예를 들면 11b, 11g, 11n, 11ac 등)들이 혼재되어 있으며, 특히 11b, 11g와 같이 오래된 무선랜 단말이 많이 있을 경우 전체 네트워크 성능이 저하된다.

기존 무선랜은 전력 절감(Power Saving)을 하는 단말이 비컨(beacon)을 들은 후 버퍼링 된 프레임이 있을 경우 PS-Poll을 보내고 액세스 포인트로부터 버퍼링 된 데이터를 수신하고자 하기 때문에 단말 수가 많을 경우 비컨 전송 시점에 갑자기 채널 액세스가 몰리는 문제가 있다. 11ah의 경우, RAW (Restricted Access Window)를 사용하여 스테이션을 그룹화하고 서로 다른 스테이션 그룹이 서로 다른 시간 구간에 전송을 하도록 하여 컨텐션(contention)이 몰리는 것을 막을 수 있지만, 기존 2.4 GHz나 5 GHz 대역에서는 레거시 단말들이 RAW 동작을 따르지 않기 때문에 도입에 문제가 있다.

기존 802.11에서는 Measurement Pilot 이나 FILS Discovery 프레임 등 짧은 비컨이 존재하나, 이들은 주로 네트워크 발견 속도를 향상시키기 위한 것이고, TIM 정보를 가지고 있지 않아 단말들이 비컨 시점에 한꺼번에 PS-Poll을 전송하는 문제는 해결할 수 없다.

본 발명에서는 기존 2.4 GHz 및 5 GHz에서도 단말들의 전송 구간을 나누어 서로 다른 device type이 서로 다른 시간 구간에서 전송할 수 있도록 하여 컨텐션이 몰리는 문제를 해결하고, 또한 11ac, 11ax 등의 단말이 레거시(legacy) 단말과는 서로 다른 시간 구간에 전송을 하게 함으로써 레거시 단말에 의한 네트워크 성능 저하를 막는 방법을 제안한다.

본 발명은 레거시 단말이 혼재할 경우 전체 네트워크 효율이 저하되는 문제를 해결하고 특정 시점에 컨텐션이 몰리지 않도록 할 수 있는 Device Type에 따른 전송 구간 분리를 통한 전송 효율 향상 방법을 제공하는데 목적이 있다.

일 실시예에 따르면, 액세스 포인트에 의해 수행되는 무선 통신 방법은, 스테이션의 타입을 고려하여 향상된 TIM(Traffic Indicator Map) 프레임 전송 시간을 스케쥴링하는 단계; 및 제1 비컨의 전송 시점 이외에 향상된 TIM 프레임을 포함하는 제2 비컨(Beacon)을 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 제2 비컨의 시간 길이는 상기 제1 비컨의 시간 길이보다 짧을 수 있다.

일 측에 따르면, 스케쥴링하는 단계는, 같은 타입의 스테이션을 전력 절감 주기에 기초하여 같은 TIM 브로드캐스트 시간 구간(TIM Broadcast Interval)에 할당하는 단계를 포함할 수 있다.

액세스 포인트에 의해 수행되는 무선 통신 방법은, 스테이션으로부터 TIM 방송 시간 구간에 대한 요청을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

스케쥴링하는 단계는, 전력 절감하는 스테이션 수가 임계 값보다 적은 경우, 레거시(legacy) 스테이션과 동시 시간 구간으로 스케쥴링하는 단계를 포함할 수 있다.

스케쥴링하는 단계는, TIM 브로드캐스트 응답(TIM Broadcast Response)을 전송하고, 스테이션을 TIM 브로드캐스트 그룹(Broadcast Group)에 할당하는 단계를 포함할 수 있다.

스케쥴링하는 단계는, 상기 TIM 브로드캐스트 응답의 상태 필드(Status field)에 포함된 비트에 기초하여 요청(solicit)/비요청(unsolicited) 응답을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 향상된 TIM 프레임은 상기 TIM 브로드캐스트 그룹에 포함된 스테이션들에 대한 TIM 정보를 포함할 수 있다.

액세스 포인트에 의해 수행되는 무선 통신 방법은, 복수의 스테이션들로부터의 PS-Poll을 수신하는 단계; 및 상기 PS-Poll에 포함된 피드백 정보를 통해 다운링크 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)를 스케쥴링하여, 상기 복수의 스테이션들에 버퍼링된 데이터를 동시에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 스테이션에 의해 수행되는 무선 통신 방법은 제1 비컨의 수신 시점 이외에 액세스 포인트로부터 스테이션의 타입에 기초한 향상된 TIM 프레임을 포함하는 제2 비컨(Beacon)을 수신하는 단계; 상기 TIM 프레임을 디코딩하는 단계; 상기 스테이션이 상기 TIM 프레임을 디코딩할 수 있는 스테이션인 경우, TIM 정보를 이용하여 제2 비컨의 전송 시점에 채널 액세스를 시도하는 단계; 및 상기 스테이션이 상기 TIM 프레임을 디코딩할 수 없는 스테이션인 경우, NAV(Network Allocation Vector)를 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 제2 비컨의 시간 길이는 제1 비컨의 시간 길이보다 짧다.

일 측에 따르면, 스테이션에 의해 수행되는 무선 통신 방법은 상기 스테이션이 상기 TIM 프레임을 디코딩할 수 있는 스테이션인 경우, 상기 스테이션의 TIM 비트가 상기 TIM 프레임에 포함되어 있는지 확인하는 단계; 및 상기 스테이션의 TIM 비트가 상기 TIM 프레임에 포함되어 있는 경우, PS-Poll을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

스테이션에 의해 수행되는 무선 통신 방법은 TIM 브로드캐스트 요청(Broadcast Request)을 상기 액세스 포인트에 전송하여 TIM 브로드캐스트 시간 구간(Broadcast Interval)의 변경을 요청하는 단계를 더 포함할 수 있다.

채널 액세스를 시도하는 단계는, 액세스 포인트에 채널에 대한 피드백 정보를 포함하는 PS-Poll을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 액세스 포인트(AP)는 스테이션에 제1 비컨 및 데이터를 전송하고, 스테이션으로부터 PS-Poll을 수신하는 통신부; 및 스테이션을 고려하여 향상된 TIM 프레임 전송 시간을 스케쥴링하는 프로세서를 포함할 수 있다. 이때, 통신부는 제1 비컨의 전송 시점 이외에 향상된 TIM 프레임에 대한 정보를 포함하는 제2 비컨을 전송하고, 제2 비컨의 시간 길이는 제1 비컨의 시간 길이보다 짧다.

일 측에 따른 프로세서는, 같은 타입의 스테이션을 전력 절감 주기에 기초하여 같은 TIM 브로드캐스트 시간 구간(Broadcast Interval)에 할당할 수 있다.

프로세서는, 웨이크업(wakeup) 주기가 같거나 웨이크업(wakeup) 주기가 배수 관계인 스테이션들에 인접한 AID(Association ID)를 할당할 수 있다.

프로세서는, 서로 다른 TIM 브로드캐스트 시간 구간(Broadcast Interval)을 갖는 스테이션이 미리 정해진 수 이상이 될 경우, 스테이션이 요청하지 않더라도 인접한 TIM 브로드캐스트 시간 구간을 갖는 스테이션들을 동일한 TIM 브로드캐스트 시간 구간에 할당하고, 스테이션의 AID를 재할당할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 스테이션은 액세스 포인트로부터 제1 비컨의 수신 시점 이외에 향상된 TIM 프레임을 포함하는 제2 비컨을 수신하는 통신부; 및 향상된 TIM 프레임을 디코딩하는 프로세서를 포함할 수 있다. 이때, 프로세서는 향상된 TIM 프레임을 디코딩할 수 있는 경우, 향상된 TIM 프레임을 디코딩한 TIM 정보를 이용하여 제2 비컨의 전송 시점에 채널 액세스를 시도하고, 향상된 TIM 프레임을 디코딩할 수 없는 경우, NAV(Network Allocation Vector)를 설정할 수 있다. 이때, 제2 비컨의 시간 길이는 제1 비컨의 시간 길이보다 짧다.

단말들의 전송 시점을 비컨 전송 시간 등 특정 시점이 아닌 비컨 간격 동안 골고루 전송하도록 분산시킬 수 있다면 collision도 줄어들며, 데이터 전송까지 웨이크업(wake up) 상태에서 대기하는 시간도 줄어들어 전력 절감 효율도 향상된다.

본 발명에서는 2.4 GHz, 5 GHz 등의 기존 무선랜 대역에서, 레거시(legacy) 단말과 고처리(high throughput) 단말 등 서로 다른 타입을 갖는 단말의 전송 구간을 분리하여 레거시 단말에 의한 고처리 단말의 성능 저하 문제를 해결할 수 있으며, 특정 시간 구간에 단말들의 컨텐션이 몰리지 않도록 하여 전체 무선랜 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 무선랜 환경을 도시하는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 무선랜 시스템 내에서 채용될 수 있는 무선 디바이스의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 액세스 포인트에서의 전송 효율 향상 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 향상된 TIM 프레임을 이용한 전송 구간 분산 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 TIM Broadcast Request element의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 TIM Broadcast Response element의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 TIM Broadcast에서 사용되는 TIM 프레임의 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 향상된 TIM 프레임의 TIM 프레임의 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 향상된 TIM 프레임의 수정된 TIM IE 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따라 TIM Broadcast Interval 변경 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따라 Unsolicited TIM Broadcast Response를 이용한 TIM Broadcast Interval 변경 방법을 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.

이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시된다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

본 발명의 실시예들은 무선 액세스 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

이하의 기술은 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선 액세스 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. 명확성을 위하여 이하에서는 IEEE 802.11 시스템을 위주로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1은 일 실시예에 따른 무선랜 환경을 도시하는 도면이다.

무선랜(Wireless Local Area Network; WLAN) 시스템(100)은 하나 이상의 기본 서비스 세트(Basic Service Set, BSS)를 포함할 수 있다. 무선랜 시스템(100)은 액세스 포인트(Access Point; AP)(110) 및 스테이션(Station; STA)들(120a-120i)을 포함할 수 있다. 간단한 설명을 위해, 하나의 액세스 포인트(110)만을 도 1에 도시한다.

액세스 포인트(110)는 해당 액세스 포인트(110)에게 연결된(associated) 스테이션을 위하여 무선 매체를 경유하여 무선랜 시스템(100)에 대한 접속을 제공하는 기능 개체이다. 액세스 포인트(110)는 다운링크(downlink) 및 업링크(uplink) 상에서 임의의 정해진 순간에 하나 이상의 스테이션과 통신할 수 있다. 다운링크는 액세스 포인트(110)로부터 스테이션들(120a-120i)로의 통신 링크이고, 업링크는 스테이션들(120a-120i)로부터 액세스 포인트(110)로의 통신 링크이다.

스테이션은 이동 단말(mobile terminal), 무선 기기(wireless device), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit; WTRU), 사용자 장비(User Equipment; UE), 이동국(Mobile Station; MS), 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 또는 단순히 사용자(User) 등의 다른 명칭으로도 지칭될 수 있고, 이들로서 구현될 수 있다.

액세스 포인트(110)는 자신과 결합(association)되어 있는 복수의 스테이션들(120a-120i) 중 적어도 하나 이상의 스테이션을 포함하는 스테이션 그룹에게 데이터를 동시에 전송할 수 있다.

무선랜 시스템(100)은 다중 사용자 다중 입력 다중 출력(Multi-User Multi-Input Multi-Output; MU-MIMO) 통신을 지원한다. MU-MIMO 통신 시스템(100)에서는, 액세스 포인트(110)가 다중 안테나를 이용하여 여러 개의 공간 스트림을 복수의 스테이션들로 전송할 수 있다. 또한, 액세스 포인트(110)가 여러 개의 송신 안테나를 사용하는 경우, 액세스 포인트(110)는 전송 성능을 개선하기 위하여 빔포밍(beamforming) 기술을 이용하여 스테이션들(120a-120i)에 데이터 프레임을 전송할 수 있다.

무선랜 시스템(100)에서 액세스 포인트(110)(Access Point)가 광대역 기본 서비스 세트(BSS)에서 협대역 서브 채널(narrowband sub-channel)을 이용하는 주파수 선택적 전송을 하는 경우, 액세스 포인트(110)는 다른 서브 채널을 이용하는 주파수 선택적 전송을 동시에 수행할 수 있다.

액세스 포인트(110)가 직교(orthogonal)한 서브 채널들을 통한 주파수 선택적 전송을 동시에 MU-MIMO 모드로 전송함으로써 하나의 서브 채널을 이용한 주파수 선택적 전송에 비하여 네트워크의 처리량(throughput)이 향상될 수 있다.

액세스 포인트(110)는 데이터 프레임을 전송하고자 하는 스테이션들에 대한 채널 정보를 필요로 하고, 필요로 하는 채널 정보를 획득하기 위해 채널 사운딩(channel sounding)을 수행할 수 있다. 채널 사운딩은 채널 상태 정보에 대한 정보를 피드백 받는 절차를 의미하고, NDP(Null Data Packet) 프레임과 NDPA(NDP announcement) 프레임에 기초하여 수행될 수 있다. NDP 프레임은 MAC 계층의 데이터 필드가 제외된 PPDU(PLCP Protocol Data Unit) 포맷을 가지고, 사운딩 프레임(sounding frame)이라고도 지칭할 수 있다. PLCP는 물리 계층 수렴 처리(Physical Layer convergence Procedure)를 나타낸다. 액세스 포인트(110)는 스테이션으로부터 채널 정보를 추출하기 위해 NDP 프레임을 사용할 수 있다.

스테이션은 액세스 포인트(110)로부터 수신한 NDP 프레임에 기초하여 채널 추정(channel estimation)을 수행하고, 채널 추정의 결과로서 채널 상태 정보를 액세스 포인트(110)에 피드백할 수 있다. 예를 들어, 스테이션은 NDP 프레임의 VHT-LTF(very high throughput-long training fields)를 기반으로 MIMO 채널을 추정하고, 채널 정보를 획득할 수 있다.

NDPA 프레임은 NDP 프레임을 수신해야 하는 스테이션이 어느 스테이션인지를 알려주기 위해 전송되고, 사운딩 알림 프레임(sounding announcement frame)이라고도 지칭할 수 있다. 스테이션은 NDPA 프레임을 통해 자신이 채널 사운딩에 참여하는 스테이션인지 여부를 결정할 수 있다. 액세스 포인트(110)는 채널 사운딩의 대상이 되는 스테이션에 대한 정보를 NDPA 프레임에 포함하여 스테이션에 전송할 수 있다. 액세스 포인트(110)는 NDPA 프레임을 이용하여 스테이션에게 NDP 프레임을 수신할 것을 지시할 수 있다.

액세스 포인트(110)는 NDPA 프레임 및 NDP 프레임을 제한된 액세스 윈도우(Restricted Access Window; RAW)에 기초하여 전송할 수 있다. RAW는 특정 스테이션들에게만 채널 액세스(channel access)가 허용되고, 다른 스테이션들의 채널 액세스는 허용되지 않는 시간 구간이다.

액세스 포인트(110)는 다운링크 및 업링크 상에서의 데이터 송신을 위해 다수의 송신 안테나들 및 다수의 수신 안테나들을 이용한다. 각각의 스테이션들(120a-120i)은 하나 이상의 안테나를 구비할 수 있다. 스테이션들(120a-120i)은 동일하거나 상이한 수의 안테나들을 가질 수 있다.

실시예에 따르면, OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access)를 지원하는 WLAN 시스템(100)에서, 액세스 포인트(110)는 대역폭이 다른 주파수 자원에서의 동시 전송을 위해 스테이션들과의 통신을 스케쥴링하고, 프레임의 전송 시점들과 프레임 길이들을 맞춰줄 수 있다. 이를 통해, 비동기적인 WLAN에서도 액세스 포인트(110)가 획득한 TxOP 내의 프레임 교환에서는 각 프레임의 동기화를 통한 동시 전송을 가능케 하고 이를 통해 네트워크의 처리량이 개선될 수 있다.

주파수 선택적 전송으로서 서브채널 선택적 전송에서 각각의 스테이션들(120a-120i)은 한 비컨 구간마다 하나의 서브 채널을 선택하고, 선택한 서브 채널을 통하여 액세스 포인트(110)와 프레임을 교환한다. 이 때, 한 비컨 구간 내에서 각각의 스테이션들(120a-120i)은 액세스 포인트(110)가 제공하는 다른 서브채널로 이동하여 서브채널 선택적 전송을 수행할 수 없으며 다수의 서브채널들을 통해 프레임을 전송할 수도 없다. 따라서, 스테이션은 트래픽(traffic)이나 빠른 채널 변화에 따른 최적의 주파수 자원의 사용이 어려울 수 있다. 트래픽이나 빠른 채널 변화에 따른 최적의 주파수 자원을 사용하기 위해서는 스테이션의 상황에 따라 가변하는 자원을 할당해주고 이용하게 하는 OFDMA를 이용하여야 한다.

무선랜 단말(예를 들면 스테이션)은 비컨이 전송되면 PS-Poll을 액세스 포인트에 전송하고 버퍼링된 데이터를 받으려고 하기 때문에 비컨 전송 시점에 급격하게 컨텐션이 증가하게 된다. 스테이션은 PS-Poll 전송 후 다운링크 프레임(Downlink frame) 전송 시점까지 웨이크업 상태이어야 하나, 컨텐션이 몰리면 전송 대기 시간이 더 길어져 전송 효율 및 전력 절감 효율이 저하된다. 특히 레거시 스테이션이 혼재할 경우 고처리 단말의 효율이 저하되기 때문에, 가능한 11ac, 11ax 등의 고성능 단말과 레거시 단말의 전송은 서로 다른 시간 구간에 일어나도록 하는 것이 좋다. 또한 스테이션들의 데이터 전송 시점을 비컨 전송 시점과 같은 특정 시점이 아닌 비컨 전송 시점의 간격(Interval) 동안 골고루 전송하도록 분산시킬 수 있다면 충돌이 줄어들 수 있다. 또, 스테이션들이 데이터 전송까지 웨이크업 상태에서 대기하는 시간도 줄어들어 전력 절감 효율도 향상된다. 지금까지 설명된 비컨은 기존의 기술에서 설명하고 있는 비컨으로, 제1 비컨이라고 표현한다.

11ah의 경우 RAW를 사용하여 컨텐션을 분산시킬 수 있지만, 기존 2.4 GHz나 5 GHz 대역에 존재하는 레거시 스테이션은 이를 무시하기 때문에 제대로 동작하기 어렵다.

본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 11ax 스테이션 및 11ax가 아닌 스테이션의 데이터 전송 시점, 특히 컨텐션이 몰리는 원인이 되는 PS-Poll 전송시점을 분리하는 방법을 제공한다.

본 발명에서는 전송 구간 분산을 위하여 최소 정보만 포함한 아주 짧은 비컨(Micro Beacon; 본 명세서에서는 제2 비컨이라고 한다.)을 단말의 sleep 주기 요구에 따라 기존의 제1 비컨 시점과 다른 시점에 전송되도록 할 수 있다. 여기서, 최소 정보는 예를 들면, TIM(Traffic Indication Map) 정보, 타임스탬프(timestamp) 정보 등 단말과 액세스 포인트의 동기화 및 최적화된 TIM 정보 등을 포함할 수 있다. 11ax 등의 최신 단말들은 기존의 제1 비컨이 아닌 제2 비컨의 전송 시점에 PS-Poll 전송 등 채널 억세스를 시도하도록 하여 제1 비컨 시점에서의 컨텐션이 몰리는 문제 및 레거시 단말과의 동시 억세스 시도로 인한 성능 저하 문제를 해결할 수 있다.

11w에서 스테이션의 전력 절감 효율을 높이기 위해 전력 절감 단말들이 제1 비컨 구간보다 더 오래 슬립 할 수 있고, 제1 비컨 보다 높은 레이트(high rate)로 전송 가능한 TIM Broadcast를 도입하였다. TIM Broadcast를 사용할 경우 단말은 제1 비컨 프레임을 들을 필요가 없고 단말이 요청한 시점에 전송되는 TIM 요소를 포함한 TIM 프레임을 수신하여 버퍼링 된 데이터가 있는지 확인하고 이 시점에서 PS-Poll을 보낼 수 있다.

하지만, 기존 111W의 TIM broadcast는 TIM 프레임에 TIM 요소 전체가 포함되기 때문에 프레임의 크기가 커질 수 밖에 없으며, TIM 프레임은 비콘 이외에 추가로 전송되는 프레임이기 때문에 네트워크 트래픽이 증가될 수 있다. 본 발명에서는 이러한 문제점을 개선하여, 서로 다른 디바이스 타입의 단말을 서로 다른 구간에 분산시키고, 비콘 이외에 추가로 전송되는 TIM 프레임을 최적화하여 사용함으로써 네트워크 부하를 증가시키지 않으면서 경쟁(contention)을 분산시키고 레거시(legacy) 단말과 고처리(high throughput) 단말의 공존으로 인한 성능 저하 문제를 해결할 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따른 무선랜 시스템 내에서 채용될 수 있는 무선 디바이스의 구성을 도시하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 무선 디바이스는 프로세서(210), 메모리(220) 및 통신부(230)를 포함할 수 있다.

무선 디바이스(200)는 여기서 설명되는 다양한 방법들을 구현하도록 구성될 수 있는 디바이스의 예이다. 무선 디바이스(200)는 본 발명의 액세스 포인트 또는 스테이션일 수 있다.

무선 디바이스(200)는 무선 디바이스(200)의 동작을 제어하는 프로세서(210)를 포함한다. 프로세서(210)는 또한 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU)로서 지칭될 수 있다. 메모리(220)는 프로그램 인스터럭션들(program instructions) 및 데이터를 프로세서(210)에 제공하고, 읽기 전용 메모리(ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM) 모두를 포함할 수 있다. 프로세서(210)는 통상적으로 메모리(220) 내에 저장된 프로그램 인스트럭션들에 기초하여 논리 및 산술 연산들을 수행한다. 또한, 프로세서(210)는 통신부(230)에 의해 수신된 신호들의 레벨을 검출 및 정량화할 수 있다. 메모리(220)에 저장된 프로그램 인스트럭션들은 여기서 설명되는 방법들을 구현하도록 실행 가능하게 될 수 있다.

무선 디바이스(200)는 다른 디바이스들과 통신을 수행하기 위한 통신부(230)를 포함할 수 있다. 통신부(230)는 송신기(240) 및 수신기(250)를 포함할 수 있고, 통신부(230)는 프로세서(210)에 의해 제어될 수 있다. 무선 디바이스(200)는 하나 또는 복수의 안테나들을 구비할 수 있고, 안테나들은 통신부(230)에 전기적으로 커플링될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 무선 디바이스(200)가 액세스 포인트로 동작하는 경우, 수신기(240)는 적어도 하나의 안테나를 통해서, 각각의 스테이션들로부터 복수의 서브채널들 중 어느 하나의 서브채널을 통해 프레임을 수신할 수 있다. 송신기(250)는 적어도 하나의 안테나를 통해서 각 스테이션들에 선택된 서브채널에 기초한 자원 스케쥴링 정보를 스테이션들에 전송할 수 있다. 스테이션의 프레임이 전송된 서브채널을 통해, 스테이션에 의해 선택된 서브채널이 식별될 수 있다.

실시예에 따르면, 무선 디바이스(220)가 스테이션으로 동작하는 경우, 송신기(250)는 적어도 하나의 안테나를 통해서, 복수의 서브채널들 중 선호하는 서브채널을 통해 프레임을 액세스 포인트로 전송할 수 있다. 액세스 포인트는 서브채널들을 통해 NDP 프레임들을 순차적으로 또는 동시에 전송할 수 있고, 스테이션들은 NDP 프레임을 수신하고 NDP 프레임에 기초하여 서브채널에 관하여 채널 추정을 수행할 수 있다. 스테이션은 채널 추정 결과에 기초하여 자신이 선호하는 서브채널을 결정하고, 자신이 선호하는 서브채널을 통해 프레임을 전송하는 것에 의해 자신이 선호하는 서브채널에 관한 정보를 액세스 포인트에 알릴 수 있다. 수신기(240)는 적어도 하나의 안테나를 통해서, 액세스 포인트로부터 자원 스케쥴링 정보를 수신할 수 있다. 자원 스케쥴링 정보는 각 스테이션들에 의해 선택된 서브채널에 기초하여 결정될 수 있다.

실시예에 따르면, 무선 디바이스(200)는 액세스 포인트로 동작할 수 있다.

일 측에 따르면, 통신부(230)는 스테이션에 제1 비컨 및 데이터를 전송하는 송신기(240) 및 스테이션으로부터 PS-Poll을 수신하는 수신기(250)를 포함할 수 있다. 이때, 송신기(240)는 제1 비컨 전송 시점 이외에 상기 향상된 TIM 프레임을 포함하는 제2 비컨을 전송할 수 있다.

일 측에 따르면, 프로세서(210)는 스테이션을 고려하여 향상된 TIM 프레임 전송 시간을 스케쥴링할 수 있다. 이때, 프로세서는 같은 타입의 스테이션을 전력 절감(power save) 주기에 기초하여 같은 TIM Broadcast Interval에 할당할 수 있다. 여기서, TIM Broadcast Group 개념을 도입하여, 비슷한 전력 절감 주기를 갖는 11ax 단말들을 동일 TIM Broadcast Interval에 할당하고 해당 구간에는 이들 단말들 이외에는 전송하지 않도록 보호하여 단말의 전력 절감 효율 및 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

일 측에 따르면, 프로세서(210)는 웨이크업(wakeup) 주기가 같거나 웨이크업(wakeup) 주기가 배수 관계인 스테이션들에게 인접한 AID(Association ID)를 할당할 수 있다. 즉, 어느 한 스테이션의 웨이크업 주기가 다른 스테이션의 웨이크업 주기와 동일하거나, 한 스테이션의 웨이크업 주기가 다른 스테이션의 웨이크업 주기의 배수 관계인 경우, 이들 스테이션들에게 인접한 AID를 할당하여, TIM 비트맵(bitmap)을 더욱 효율적으로 만들 수 있다.

즉, 웨이크업 주기가 같거나 배수 관계인 스테이션은 동시에 웨이크업하는 경우가 많으며, 이들을 같은 스테이션 그룹에 할당하거나, 서로 다른 스테이션 그룹에 할당하고, 동일한 TIM 프레임에 이들 스테이션 그룹에 대한 TIM IE가 포함되도록 할 수 있다. 액세스 포인트는 해당 스테이션 그룹이 웨이크업하는 시점에 TIM 프레임을 전송하고, 해당 시점에 웨이크업하는 스테이션 그룹에 대한 TIM 요소(element)만 TIM 프레임에 포함되도록 하여 TIM 비트맵 사이즈를 줄이고 트래픽 증가를 줄일 수 있다.

예를 들어 웨이크업 주기가 2인 스테이션 모두 혹은 웨이크업 주기가 2 혹은 4인 스테이션 모두를 한번의 TIM broadcast로 TIM 요소를 전달할 수 있다. 이때 TIM 비트맵 전체를 전송하는 것이 아니기 때문에 TIM 프레임 사이즈가 작다. 또한 스테이션들도 자신이 웨이크업 하는 시점에 TIM 프레임을 수신할 수 있는 확률이 높아지며, TIM 프레임을 수신하기 위해 자신의 웨이크업 주기보다 더 자주 웨이크업할 필요가 없다.

15일 측에 따르면, 프로세서(210)는 서로 다른 TIM Broadcast Interval을 갖는 스테이션이 미리 정해진 수 이상이 될 경우, 스테이션이 요청하지 않더라도 인접한 TIM Broadcast Interval을 갖는 스테이션들을 동일한 TIM Broadcast Interval에 할당하고, 스테이션의 AID를 재할당할 수 있다.

이때, 통신부(230)는 TIM Broadcast Interval이 변경된 경우, 변경한 TIM Broadcast Interval 및 상태를 포함하는 TIM Broadcast Response element를 스테이션에게 전송할 수 있다.

실시예에 따르면, 무선 디바이스(200)는 스테이션으로 동작할 수 있다.

일 측에 따르면, 통신부(230)는 액세스 포인트로부터 향상된 TIM 프레임을 포함하는 제2 비컨을 수신하고, 채널 액세스를 시도하기 위한 PS-Poll을 액세스 포인트에 송신할 수 있다. 이때, 통신부(230)는 상기 액세스 포인트에 채널 액세스를 시도할 때, 채널에 대한 피드백 정보를 포함하는 PS-Poll을 전송할 수 있다.

실시예에 따르면, 통신부(230)는 액세스 포인트로부터 스테이션의 타입을 고려한 향상된 TIM 프레임을 포함하는 제2 비컨을 수신할 수 있다. 이때, 제2 비컨의 시간 길이는 제1 비컨의 시간 길이보다 짧은 것을 특징으로 한다.

일 측에 따르면, 프로세서(210)는 향상된 TIM 프레임을 디코딩할 수 있다. 이때, 스테이션이 높은 처리량의 11ax 단말인 경우, 향상된 TIM 프레임을 디코딩할 수 있어, 향상된 TIM 프레임을 디코딩한 TIM 정보를 이용하여 제2 비컨 전송 시점에 채널 액세스를 시도할 수 있다. 하지만, 11ax 단말이 아닌 경우, 향상된 TIM 프레임을 디코딩할 수 없어, TIM 프레임의 duration 필드만 보고 NAV를 설정할 수 있다.

프로세서(210)는 스테이션이 TIM 프레임을 디코딩할 수 있는 스테이션인 경우, 스테이션의 TIM bit이 TIM 프레임에 포함되어 있는지 확인할 수 있다. 이때, 통신부(230)는 스테이션의 TIM bit가 TIM 프레임에 포함되어 있는 경우에 응답하여, NAV를 무시하고 PS-Poll을 전송할 수 있다.

프로세서(210)는 연결(association) 시 및 연결 이후 중 적어도 하나의 시기에 TIM Broadcast Request element를 액세스 포인트에 전송하여 TIM Broadcast Interval 변경을 요청할 수 있다.

도 3은 일 실시예에 따른 액세스 포인트에서의 전송 효율 향상을 위한 무선 통신 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 액세스 포인트는 단계(310)에서, 향상된 TIM 프레임 전송 시간을 스케쥴링할 수 있다.

여기서, 향상된 TIM 프레임은 해당 스테이션 그룹에 대한 TIM 정보만 포함할 수 있다.

이때, 액세스 포인트는 같은 타입의 스테이션을 전력 절감 주기에 기초하여 같은 TIM Broadcast Interval에 할당할 수 있다. 이를 통해, 서로 다른 타입의 단말은 서로 다른 구간에 분산시키고, 제1 비컨 이외에 추가로 전송되는 제2 비컨의 향상된 TIM 프레임을 최적화하여 사용함으로써 네트워크 부하를 증가시키지 않으면서 컨텐션 분산을 가능하게 하며, 레거시 단말과 높은 처리량(high throughput) 단말의 공존으로 인한 성능 저하 문제를 해결할 수 있다.

이때, 액세스 포인트는 전력 절감하는 스테이션 수가 많지 않은 경우, 레거시 스테이션과 동시 시간 구간으로 스케쥴링할 수 있다.

실시예에 따르면, 액세스 포인트는 전력 절감하는 스테이션 수가 많지 않은 경우, 레거시 스테이션과 동시 시간 구간으로 스케쥴링할 수 있다.

실시예에 따르면, 액세스 포인트는 Unsolicited TIM Broadcast Response를 전송하여 11ax 스테이션을 TIM Broadcast Group에 할당할 수 있다. 기존에는 스테이션에서 TIM Broadcast Request를 할 경우에 해당 스테이션을 위한 TIM Broadcast를 스케쥴링 하지만, 본 발명에서는 액세스 포인트가 필요하다고 판단한 경우에 별도의 요청이 없어도, Unsolicited TIM Broadcast Response 를 전송하여 11ax 단말을 TIM Broadcast Group 에 할당할 수 있다. 예를 들면, 액세스 포인트가 필요하다고 판단한 경우는 트래픽이 증가할 때나, 제1 비컨 전송 시간에 컨텐션이 폭증하는 경우가 될 수 있다.

실시예에 따르면, 액세스 포인트는 TIM Broadcast Response의 상태 필드(Status field) 중 reserved bit를 이용해 solicit/unsolicited 응답을 구분할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 하기 표 1을 통해서 하도록 한다.

단계(320)에서, 액세스 포인트는 제1 비컨 전송 시점 외에 향상된 TIM 프레임을 포함하는 제2 비컨을 전송할 수 있다. 액세스 포인트는 스테이션의 TIM 정보를 담은 제2 비컨을 전송하고, 제2 비컨을 디코딩 할 수 있는 최신 단말들은 제2 비컨의 전송 시점에 TIM을 확인할 수 있다.

단계(330)에서, 액세스 포인트는 TIM 프레임을 디코딩하는 스테이션과 채널 액세스를 수행할 수 있다. 11ax 단말을 포함하는 최신의 단말들은 PS-Poll을 제1 비컨 전송 시점뿐만 아니라 제2 비컨의 전송 시점에서도 보낼 수 있어 컨텐션 분산 효과를 가져올 수 있다.

3일 실시예에 따르면, 액세스 포인트에서의 전송 효율 향상 방법은 스테이션으로부터 TIM 브로드캐스트 인터벌 요청을 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 액세스 포인트에서의 전송 효율 향상 방법은8, 복수의 11ax 스테이션으로부터의 PS-Poll을 수신하는 단계 및 PS-Poll에 포함된 피드백 정보를 통해 다운링크 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)를 스케쥴링하여, 복수의 11ax 스테이션에 버퍼링된 데이터를 동시에 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 이를 통해서 11ax 단말들이 특정 시간 구간에 모여서 전송할 경우 보다 효율적인 전송이 가능하여 네트워크 성능(throughput)을 향상시킬 수 있다.

도 4는 일 실시예에 따른 향상된 TIM 프레임을 이용한 전송 구간 분산 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, TIM 정보를 포함하는 제1 비컨(401) 간의 비컨 간격(410)을 확인할 수 있다. 이때, 레거시 스테이션은 PS-Poll(420)을 액세스 포인트에 전송하고, 액세스 포인트로부터 다운링크를 수행할 수 있다.

액세스 포인트는 제1 비컨 전송 시점 이외에 스테이션의 TIM 정보를 담은 제2 비컨(402)을 전송하고, 제2 비컨(402)을 디코딩 할 수 있는 최신 단말 (이하 편의상 11ax 단말은 제2 비컨을 디코딩할 수 있는 것으로 가정한다)들은 제2 비컨(402) 전송 시점에 TIM 을 확인할 수 있어 PS-Poll(430)을 제1 비컨(401) 전송 시점 뿐만 아니라 제2 비컨(402) 전송 시점에서도 보낼 수 있어 컨텐션 분산 효과를 가져올 수 있다. 이때, 제2 비컨(402) 이후를 TIM Broadcast Interval(450)이라고 한다. 액세스 포인트가 PS-Poll을 전송한 뒤, 다운링크 전송(440)을 수행할 수 있다.

TIM Broadcast 방법에서는 스테이션이 TIM Broadcast Request element를 이용해 TIM Broadcast Interval을 액세스 포인트에 요청하여 스테이션의 sleep 주기에 맞는 시점에 TIM 프레임을 확인할 수 있다. 비컨 프레임은 레거시 단말까지도 확인할 수 있어야 하기 때문에 가장 낮은 레이트로 전송하지만, TIM 프레임을 해독할 수 있는 단말들은 비교적 최신 단말들이 확인할 수 있기 때문에 보다 높은 레이트로 전송할 수 있다. 따라서 제1 비컨 보다 더욱 짧은 시간에 단말들이 TIM을 수신할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 액세스 포인트는 TIM 프레임 이후 일정 구간을 TIM 프레임의 duration field를 이용해 NAV(Network Allocation Vector)를 설정하여 레거시 스테이션이 액세스 하는 것을 막을 수 있다. 이를 통해 TIM 프레임 전송 시점에 깨어나 채널을 액세스하는 고성능 (high throughput) 단말의 전송을 보호하도록 한다. 11ax 스테이션은 자신의 TIM bit가 TIM 프레임에 포함되어 있는 경우, TIM 프레임이 설정한 NAV를 무시하고 PS-Poll 전송을 허용할 수 있다. TIM 프레임을 해독하지 못하는 레거시 단말은 TIM 확인을 하지 못하기 때문에 이 구간 동안 전송을 하지 않는다. 또, TIM 프레임을 해독할 수 있는 11w 지원 단말은 TIM 프레임이 설정한 NAV 때문에 채널 액세스를 하지 않기 때문에 제2 비컨 전송 직후 일정 시간 구간은 오직 11ax 단말만 전송을 할 수 있게 된다.

이렇게 11ax 단말만 특정 시간 구간에 전송이 허용될 경우, 11ax의 OFDMA 등 보다 향상된 기능을 사용할 수 있다. 11ax 단말이 제2 비컨(402) 직후 PS-Poll(430)을 보내고, 액세스 포인트는 여러 11ax 스테이션으로부터의 PS-Poll을 수신 후 여러 스테이션들에게 OFDMA를 이용해 동시에 버퍼링된 데이터를 전송하여 전송 효율을 더욱 높일 수 있다. 또한 11ax 단말이 PS-Poll을 액세스 포인트에 전송시 채널에 대한 피드백 정보를 포함하도록 하여 액세스 포인트는 피드백 정보를 이용하여 다운링크 OFDMA 스케쥴링을 하여 피드백 정보를 별도로 전송하는 오버헤드를 줄이면서 보다 효율적인 다운링크 전송(440)을 수행할 수 있다. 이렇게 11ax 단말들이 특정 시간 구간에 모여서 전송할 경우 보다 효율적인 전송이 가능하여 네트워크 성능을 향상시킬 수 있다.

PS-Poll 구간 이후의 전송 구간도 TIM 프레임의 duration 필드의 값을 크게 하여 HEW(High Efficiency WLAN)가 아닌 단말의 전송으로부터 일정 시간 동안 보호되도록 할 수 있다.

TIM Broadcast는 Power Saving 스테이션이 굳이 비컨을 듣지 않고 비컨 보다 길이가 짧은 TIM 프레임만 듣게 하는 방법으로, 11w 부터 도입이 되었다.

이와 같은 방법을 사용할 경우, 저성능 (low throughput)의 단말은 기존처럼 비컨 프레임을 통해서만 TIM을 확인할 수 있으니 비컨 전송 시점에 PS-Poll을 보내게 되고, 11ax 등의 단말은 자신이 선택한 TIM 프레임 전송 시점에 TIM을 확인하여 PS-Poll을 보내게 되어 서로 다른 타입의 장치는 서로 다른 시간 구간에 전송하게 된다.

도 5는 일 실시예에 따른 TIM Broadcast Request 요소의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, TIM Broadcast Request 요소는 Element ID(510), Length(520) 및 TIM Broadcast Interval(530)을 포함할 수 있다.

단말은 결합 요청 프레임(association request frame) 혹은 TIM Broadcast Request 프레임에 TIM Broadcast Request 요소를 포함시켜 TIM Broadcast Interval을 액세스 포인트에 요청할 수 있다. 액세스 포인트는 TIM Broadcast Request 요소를 이용해 해당 스테이션을 고려하여 TIM 프레임 전송 시간을 스케쥴링할 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 TIM Broadcast Response element의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, TIM Broadcast Response element는 Element ID(610), Length(620), Status(630), TIM Broadcast Interval(640), TIM Broadcast Offset(650), High Rate TIM Rate(660) 및 Low Rate TIM Rate(670)를 포함할 수 있다.

TIM Broadcast Response element는 연결 응답(association response) 혹은 TIM Broadcast Response element에 포함되어, 액세스 포인트가 허용하기로 한 TIM Broadcast Interval 및 TIM 전송 레이트 등의 정보를 스테이션에게 전송할 수 있다.

도 7은 기존의 TIM Broadcast에서 사용되는 TIM 프레임의 포맷을 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, TIM 프레임의 포맷은 Category(710), Action(720), Check Beacon(730), Timestamp(740), TIM Element(750)를 포함할 수 있다.

실시예에 따르면, 전송 구간 분리를 통한 전송 효율 향상 방법은, TIM Broadcast Group 개념을 도입하여, 비슷한 전력 절감 주기를 갖는 11ax 단말들을 동일 TIM Broadcast Interval에 할당하고(동일 TIM Broadcast Group에 할당) 해당 구간에는 이들 단말들 이외에는 전송을 하지 않도록 할 수 있다. 이를 통해 단말의 전력 절감 효율 및 전송 효율을 향상 시킬 수 있다.

하기 표 1은 TIM Broadcast Response의 상태 값의 의미를 설명하는 표의 예이다.

TIM Broadcast Response element의 status field 의 reserved 1 bit를 할당하여 HEW 단말로만 구성되는 TIM Broadcast Group에 할당됨을 스테이션에게 알릴 수 있다. 예를 들면, status field의 4 를 Accept & HEW Only Group, 5를 Accept & valid Timestamp & HEW Only Group 으로 재정의하여 사용할 수 있다.

액세스 포인트는 전력 절감하는 스테이션 수가 많지 않은 것으로 판단되는 경우, non-HEW 스테이션과 HEW 스테이션의 동시 시간 구간 할당을 허용할 수 있다.

기존 규격은 반드시 TIM Broadcast Request를 할 때만 해당 스테이션을 위한 TIM Broadcast를 스케쥴링하지만, 본 발명에서는 액세스 포인트가 필요한 경우에는 별도의 Request가 없이도 Unsolicited TIM Broadcast Response 를 전송하여 11ax 단말을 TIM Broadcast Group 에 할당할 수 있다. 이때, Status field의 reserved bit 하나를 이용해 solicit와 unsolicited 응답을 구분할 수 있도록 한다. 예를 들면, Status field 6 이 set 되면 Unsolicited response로 할 수 있다.

도 8은 일 실시예에 따른 향상된 TIM 프레임의 TIM 프레임의 포맷을 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 향상된 TIM 프레임의 TIM 프레임의 포맷은 Category(810), Action(820), No. of HEW TIM IE(830), Check Beacon(840), Timestamp(850), HEW TIM IEs(860)를 포함할 수 있다. 종래 기술에 비해 No. of HEW TIM IE(830)와 HEW TIM IEs(860)가 추가되었다.

도 9는 일 실시예에 따른 향상된 TIM 프레임의 수정된 TIM IE 포맷을 설명하기 위한 도면이다.

도 9를 참조하면, 향상된 TIM 프레임의 수정된 TIM IE 포맷은 Element ID(910), Length(920), STA Group(930), TIM Broadcast Period(940) 및 Modified TIM bitmap(950)을 포함할 수 있다.

기존 단말인 11ax(HEW)가 아닌 단말은 향상된 TIM 프레임을 지원하지 못하므로 Non-11ax 단말이 TIM Broadcast 요청시에는 기존 TIM 프레임을 사용하고, 11ax(HEW) 단말의 TIM Broadcast와 다른 시점에 전송하도록 하여 11ax 단말과 Non-11ax 단말이 서로 다른 시간 구간에 PS-Poll을 전송하고 데이터를 전송하도록 할 수 있다.

향상된 TIM 프레임 포맷은 11ax(HEW) 이상의 기능을 지원하는 장치만 사용 가능하다. Non-11ax(HEW) 단말은 향상된 TIM 프레임의 duration만 보고 NAV를 설정하여 해당 duration 동안 채널 액세스를 연기(defer)하며, 11ax 단말의 전송이 보호될 수 있다.

기존의 TIM 프레임은 TIM 요소를 하나만 포함하고, 802.11의 Partial Virtual Bitmap을 포함하여 TIM bit들을 나타낸다. 802.11의 Partial Virtual Bitmap은 그루핑 개념이 없으며, TIM bitmap중 처음으로 1이 나타나는 부분부터 마지막 1이 나타나는 부분까지 모두 하나의 TIM element에 포함하게 되어 비효율적이다.

표 2와 같은 경우, STA3에 해당하는 bit부터 STA2000에 대항하는 bit까지 모두 TIM element에 포함하게 된다.

실시예에 따르면, 향상된 TIM 프레임은 스테이션 그룹 별로 해당 스테이션 그룹에 대한 TIM 정보만 포함한다.

표 2의 경우, STA3 ~ STA5를 하나의 STA Group1으로, STA1995 ~ STA2000을 또 하나의 STA Group2로 그루핑하고, STA Group 1의 bitmap에는 101, Group 2에는 100001이 포함되며, 하나의 TIM 프레임에 위의 2개의 TIM IE를 넣을 수 있다.

향상된 TIM 프레임의 No. of HEW TIM IE(830)는 TIM IE가 몇 개나 포함되어 있는지를 나타내며, TIM IE가 여러 개 나타날 수 있다.

하나의 TIM IE 안에는 해당 TIM IE에 어느 스테이션 그룹에 대한 bitmap이 들어있는지 STA Group field로 표시(indication)된다. STA Group field는 같은 그룹에 속하는 STA들에게 부여된 AID(Association ID) 가운데 가작 작은 AID 및 가장 큰 AID를 이용하여 표시한다. STA Group field는 이 범위내에서 같은 스테이션 그룹에 속하는 STA들을 나타낸다.

예를 들어, 스테이션 그룹을 3 octet으로 하면, AID(Association ID)가 12bit 이므로 시작 AID, 끝 AID를 표시할 수 있다. 표 2의 예에서 STA Group 1을 표시하면, 표 3과 같이 나타낼 수 있다.

이와 같이 3 octet으로 표시되며, STA3 ~ STA5가 하나의 스테이션 그룹이며, 해당 TIM IE에 STA3~STA5에 대한 TIM bitmap이 들어있다는 것을 나타낼 수 있다.

액세스 포인트가 AID 할당시 웨이크업 주기가 같거나 한 스테이션의 주기가 다른 스테이션의 주기의 배수 관계인 경우, 이들 스테이션들에게 인접한 AID를 할당할 경우, TIM bitmap을 더욱 효율적으로 만들 수 있다.

즉, 웨이크업 주기가 같거나 배수 관계인 스테이션은 동시에 웨이크업 하는 경우가 많으며, 액세스 포인트는 이들을 같은 스테이션 그룹에 할당(주기가 같은 경우)하거나 서로 다른 스테이션 그룹에 할당(배수 관계인 경우)할 수 있다. 이때, 액세스 포인트는 동일한 TIM 프레임에 이들 스테이션 그룹에 대한 TIM IE가 포함되도록 하고, 해당 스테이션 그룹이 웨이크업 하는 시점에 TIM 프레임을 전송할 수 있다. 해당 시점에 웨이크업 하는 스테이션 그룹에 대한 TIM 요소만 TIM 프레임에 포함되도록 하면, TIM bitmap 크기가 작아진다. 기존 TIM 프레임은 전체 TIM bitmap에 대한 Partial Virtual bitmap을 전송하기 때문에 TIM 프레임의 크기가 크다. 한번의 TIM 프레임 전송으로 여러 스테이션들에게 TIM element를 전송하여 제1 비컨 이외의 제2 비컨을 전송하는데 따른 트래픽 증가를 줄일 수 있다. 예를 들어 액세스 포인트는 웨이크업 주기가 2인 스테이션 모두 혹은 웨이크업 주기가 2 혹은 4인 스테이션 모두에 한번의 TIM broadcast로 TIM element를 전달할 수 있으며, 이때 TIM bitmap 전체를 전송하는 것이 아니기 때문에 TIM 프레임 크기도 작다. 또한 스테이션들은 자신이 웨이크업 하는 시점에 TIM을 수신할 수 있는 확률이 높아지며, TIM을 보기 위해 자신의 웨이크업 주기보다 더 자주 웨이크업할 필요가 없어진다.

같은 타입의 단말은 가능한 같은 스테이션 그룹에 속하도록 할당한다. 레거시 스테이션은 TIM 프레임을 지원하지 못하므로 향상된 TIM 프레임을 지원하는 11ax 단말은 연속되게 AID를 할당하여 같은 스테이션 그룹에 들어가도록 할 수도 있다.

TIM Broadcast Period는 해당 스테이션 그룹에 대한 TIM Broadcast 주기로, 예를 들어, 비컨 간격의 배수로 나타낼 수 있다.

액세스 포인트는 특정 TIM Broadcast 시점에 웨이크업 하는 스테이션의 TIM bit 만 bitmap에 포함시키도록 할 수 있으며, 이 경우 더욱 TIM element 크기를 줄일 수 있다.

기존의 TIM 프레임 혹은 향상된 TIM 프레임을 디코딩하지 못하는 구형 단말은 TIM 프레임의 TIM bitmap을 디코딩 하지 못한다. 따라서, 구형 스테이션들에 대한 TIM bitmap이 1로 설정되었더라도 이를 비컨의 TIM bitmap에만 나타내도록 하고, TIM Broadcast에서 전송되는 TIM element에 전송되는 TIM bitmap에는 0으로 설정하여, TIM 프레임의 TIM element의 Partial Virtual bitmap 크기를 더 줄일 수 있다.

다른 일 실시예에 따르면, 11ax 스테이션 중 일부(예를 들어, 웨이크업 시점이 제1 비컨 전송 시점이 아닌 TIM broadcast 시점인 스테이션)를 TIM broadcast를 통해서만 TIM 정보를 받아보도록 하고, 제1 비컨 전송시에는 이들 스테이션에 대한 TIM bitmap을 그냥 0으로 설정할 수도 있다. 이 경우도 위의 예와 마찬가지로 제1 비컨에 들어가는 Partial Virtual bitmap 크기가 더 줄어들 수 있다.

도 10은 일 실시예에 따라 TIM Broadcast Interval 변경 방법을 설명하기 위한 도면이다.

스테이션은 연결 시, 혹은 연결 이후라도 TIM Broadcast Request element를 액세스 포인트에 전송하여 TIM Broadcast Interval 변경을 요청할 수 있다. 도 10을 참조하면, 단계(1030)에서, 스테이션(101)은 액세스 포인트에 TIM Broadcast Request를 송신하여 재할당을 요청할 수 있다. 단계(1040)에서, 액세스 포인트는 ACK를 송신할 수 있다. 단계(1050)에서, 액세스 포인트는 TIM Broadcast Response를 스테이션에게 전송하여 변경한 TIM Broadcast Interval, Status 등을 알려줄 수 있다. 실시예에 따르면, 액세스 포인트는 11ax 스테이션만 속하는 TIM Broadcast 구간을 할당할 수 있다. 단계(1060)에서, 스테이션은 액세스 포인트에 ACK를 송신할 수 있다.

스테이션 그루핑을 사용하기 위해서는 웨이크업 주기가 비슷한 스테이션들을 같은 스테이션 그룹에 할당하는 것이 좋지만, 연결(association) 이후 스테이션이 웨이크업 주기를 바꿀 수 있다. 이런 경우 스테이션은 TIM Broadcast Request를 액세스 포인트에 전송하여 TIM Broadcast Interval 변경을 요청할 수 있다. TIM Broadcast Interval이 변경될 경우, 액세스 포인트는 해당 스테이션과 유사한 스테이션들이 할당받은 AID와 인접한 AID를 재할당하고, 비슷한 TIM Broadcast Interval을 갖는 스테이션들 끼리 같은 그룹에 재할당할 수 있다.

이를 위해서 본 발명이 또다른 실시예에서는, TIM Broadcast Response에 재할당된 AID를 스테이션에 전송하여 스테이션의 AID가 변경되고 새로운 스테이션 그룹에 할당될 수 있도록 한다.

도 11은 일 실시예에 따라 Unsolicited TIM Broadcast Response를 이용한 TIM Broadcast Interval 변경 방법을 설명하기 위한 도면이다.

스테이션이 요청하지 않더라도 액세스 포인트가 BSS내의 서로 다른 TIM Broadcast Interval을 갖는 스테이션이 대폭 증가할 경우 TIM Broadcast를 너무 자주 하는 오버헤드를 줄이기 위해 비슷한 TIM Broadcast Interval을 갖는 스테이션들을 동일한 TIM Broadcast Interval에 할당하고 스테이션의 AID를 재할당 할 수도 있다. 도 11을 참조하면, AID를 재할당한 액세스 포인트(1120)는 스테이션(1110)에 Unsolicited TIM Broadcast Response(1130)를 송신하여 TIM Broadcast Interval 변경 및 스테이션 AID 재할당을 알릴 수 있다. 스테이션은 액세스 포인트에 ACK(1140)를 송신할 수 있다.

위와 같이 기존의 TIM Broadcast를 향상시키고 이를 이용해 11ax 스테이션을 제1 비컨 전송 시점과 다른 전송 시점에 채널 액세스를 하도록 하면, 레거시의 혼재로 인한 성능 저하, 제1 비컨 전송 시점에 트래픽이 몰리는 문제를 줄일 수 있으며, 또한 기존 802.11의 TIM bitmap을 최적화(optimize) 함으로써 TIM element 전송의 오버헤드를 줄일 수 있다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

401: 제1 비컨
402: 제2 비컨

Claims

액세스 포인트에 의해 수행되는 무선 통신 방법에 있어서,
스테이션의 타입에 기초하여 향상된 TIM(Traffic Indicator Map) 프레임의 전송 시간을 스케쥴링하는 단계; 및
제1 비컨(Beacon)의 전송 시점 이외에 상기 향상된 TIM 프레임을 포함하는 제2 비컨을 전송하는 단계를 포함하고,
상기 제2 비컨의 시간 길이는, 상기 제1 비컨의 시간 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는, 무선 통신 방법.
제1항에 있어서,
상기 스케쥴링하는 단계는,
같은 타입의 스테이션들을 전력 절감 주기에 기초하여 같은 TIM 브로드캐스트 시간 구간(TIM Broadcast Interval)에 할당하는 단계
를 포함하는 무선 통신 방법.
제1항에 있어서,
스테이션으로부터 TIM 방송 시간 구간에 대한 요청을 수신하는 단계
를 더 포함하는 무선 통신 방법.
제1항에 있어서,
상기 스케쥴링하는 단계는,
전력 절감하는 스테이션의 수가 임계 값보다 작은 경우, 향상된 TIM(Traffic Indicator Map) 프레임의 전송 시간을 레거시(legacy) 스테이션과 동시 시간 구간으로 스케쥴링하는 단계
를 포함하는 무선 통신 방법.
제1항에 있어서,
상기 스케쥴링하는 단계는,
TIM 브로드캐스트 응답(TIM Broadcast Response)을 전송하고, 스테이션을 TIM 브로드캐스트 그룹(Broadcast Group)에 할당하는 단계
를 포함하는 무선 통신 방법.
제5항에 있어서,
상기 스케쥴링하는 단계는,
상기 TIM 브로드캐스트 응답의 상태 필드(Status field)에 포함된 비트에 기초하여 요청(solicit)/비요청(unsolicited) 응답을 결정하는 단계
를 포함하는 무선 통신 방법.
제5항에 있어서,
상기 향상된 TIM 프레임은 상기 TIM 브로드캐스트 그룹에 포함된 스테이션들에 대한 TIM 정보를 포함하는
무선 통신 방법.
제1항에 있어서,
복수의 스테이션들로부터의 PS-Poll을 수신하는 단계; 및
상기 PS-Poll에 포함된 피드백 정보를 통해 다운링크 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)를 스케쥴링하여, 상기 복수의 스테이션들에 버퍼링된 데이터를 동시에 전송하는 단계
를 더 포함하는 무선 통신 방법.
스테이션에 의해 수행되는 무선 통신 방법에 있어서,
제1 비컨(Beacon)의 수신 시점 이외에 액세스 포인트로부터 스테이션의 타입에 기초한 향상된 TIM 프레임을 포함하는 제2 비컨을 수신하는 단계;
상기 TIM 프레임을 디코딩하는 단계;
상기 스테이션이 상기 TIM 프레임을 디코딩할 수 있는 스테이션인 경우, TIM 정보를 이용하여 상기 제2 비컨의 전송 시점에 채널 액세스를 시도하는 단계; 및
상기 스테이션이 상기 TIM 프레임을 디코딩할 수 없는 스테이션인 경우, NAV(Network Allocation Vector)를 설정하는 단계
를 포함하고,
상기 제2 비컨의 시간 길이는 상기 제1 비컨의 시간 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는, 무선 통신 방법.
제9항에 있어서,
상기 스테이션이 상기 TIM 프레임을 디코딩할 수 있는 스테이션인 경우, 상기 스테이션의 TIM 비트가 상기 TIM 프레임에 포함되어 있는지 확인하는 단계; 및
상기 스테이션의 TIM 비트가 상기 TIM 프레임에 포함되어 있는 경우, PS-Poll을 전송하는 단계
를 더 포함하는 무선 통신 방법.
제9항에 있어서,
TIM 브로드캐스트 요청(Broadcast Request)을 상기 액세스 포인트에 전송하여 TIM 브로드캐스트 시간 구간(Broadcast Interval)의 변경을 요청하는 단계
를 더 포함하는 무선 통신 방법.
제9항에 있어서,
상기 채널 액세스를 시도하는 단계는,
상기 액세스 포인트에 채널에 대한 피드백 정보를 포함하는 PS-Poll을 전송하는 단계
를 포함하는 무선 통신 방법.
액세스 포인트(AP)에 있어서,
스테이션에 제1 비컨 및 데이터를 전송하고, 스테이션으로부터 PS-Poll을 수신하는 통신부; 및
스테이션의 타입을 고려하여 향상된 TIM 프레임의 전송 시간을 스케쥴링하는 프로세서를 포함하고,
상기 통신부는
상기 제1 비컨의 전송 시점 이외에 상기 향상된 TIM 프레임에 대한 정보를 포함하는 제2 비컨을 전송하고,
상기 제2 비컨의 시간 길이는 상기 제1 비컨의 시간 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는, 액세스 포인트.
제13항에 있어서,
상기 프로세서는,
같은 타입의 스테이션을 전력 절감 주기에 기초하여 같은 TIM 브로드캐스트 시간 구간(Broadcast Interval)에 할당하는, 액세스 포인트.
제13항에 있어서,
상기 프로세서는,
웨이크업(wakeup) 주기가 같거나 웨이크업(wakeup) 주기가 배수 관계인 스테이션들에 인접한 AID(Association ID)들을 할당하는, 액세스 포인트.
제13항에 있어서,
상기 프로세서는,
서로 다른 TIM 브로드캐스트 시간 구간(Broadcast Interval)을 갖는 스테이션이 미리 정해진 수 이상이 될 경우, 스테이션들이 요청하지 않더라도 인접한 TIM 브로드캐스트 시간 구간을 갖는 스테이션들을 동일한 TIM 브로드캐스트 시간 구간에 할당하고, 상기 스테이션들의 AID들을 재할당하는, 액세스 포인트.
제13항에 있어서,
상기 통신부는,
변경한 TIM 브로드캐스트 시간 구간 및 상태를 포함하는 TIM 브로드캐스트 응답을 스테이션에게 전송하는
액세스 포인트.