KR100608006B1 - 무선랜상에서 데이터를 전송하는 방법, 액세스 포인트장치 및 스테이션 장치 - Google Patents

무선랜상에서 데이터를 전송하는 방법, 액세스 포인트장치 및 스테이션 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따라 무선랜상에서 데이터를 전송하는 방법, 액세스 포인트 장치 및 스테이션 장치가 개시된다.
본 발명에 따른 무선랜상에서 액세스 포인트에서 데이터를 전송하는 방법은, 폴링을 통해 채널사용권을 획득하는 무경쟁 구간(Contention Fee Period)에, 802.11 기반의 레거시 스테이션들과 다중 안테나를 구비한 하이 스루풋(HT:High Throughput) 스테이션들이 폴링을 통해 채널사용권을 획득하는 서브 무경쟁 구간(Sub Contention Free Period) 및 상기 HT 스테이션들이 경쟁을 통해 채널사용권을 획득할 수 있는 HT 경쟁 구간을 할당하는 단계와, 상기 서브 무경쟁 구간이 만료되기 전에 상기 서브 무경쟁 구간의 종료를 알리는 서브 무경쟁 구간 종료 메시지를 상기 HT 스테이션들로 전송하는 단계를 포함한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 무경쟁 구간동안 폴링의 대상이 없는 경우에 상기 HT 스테이션들이 경쟁을 통해 채널사용권을 획득할 수 있는 구간을 조기에 시작되게 함으로써 채널 사용 구간을 낭비함 없이 융통성있게 이용할 수 있다.

Description

무선랜상에서 데이터를 전송하는 방법, 액세스 포인트 장치 및 스테이션 장치{Data transmission methods in wireless LAN, access point device and station device}
도 1은 종래 기술에 따라 SISO 스테이션들과 MIMO 스테이션들이 혼재된 BSS 상태를 나타내는 도면,
도 2는 종래기술에 따라서 DCF 기반위에 있는 PCF 구성을 나타내는 도면,
도 3은 종래기술에 따른 PCF에서 송수신되는 데이터들을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명에 따라 무경쟁 구간의 할당을 설명하기 위한 참고도,
도 5는 본 발명에 따른 비컨 프레임의 데이터 구조도,
도 6은 본 발명에 이용되는 CF-END 프레임의 데이터 구조도,
도 7은 본 발명에 따른 액세스 포인트 장치의 개략적인 구성도,
도 8은 본 발명에 따른 HT 스테이션 장치의 개략적인 구성도,
도 9는 본 발명에 따라 액세스 포인트 장치에서의 프레임 송수신 동작 과정을 나타내는 흐름도,
도 10은 본 발명에 따라 HT 스테이션 장치에서의 프레임 송수신 동작 과정을 나타내는 흐름도.
본 발명은 무선랜상에서 데이터를 전송하는 방법, 액세스 포인트 장치 및 스테이션 장치에 관한 것이다.
디지털 제품의 확산과 발전에 따른 디지털 기술은 100Mbits/sec 를 넘는 고속 무선 LAN의 개발을 요구하고 있다. 이러한 개발 요구를 충족시켜줄 수 있는 차세대 무선 LAN의 고속화 기술 후보 중 하나로 인식되고 있는 것이 다수의 송수신 안테나를 이용한 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술이다. 다중 송수신 안테나 기술은 송신기와 수신기에 다중의 안테나를 이용하여 서로 다른 데이터를 동시에 전송함으로써 시스템의 대역폭을 증가시키지 않고, 보다 고속의 데이터를 전송할 수 있도록 하는 기법과, 다중의 송신 안테나에서 같은 데이터를 전송하여 송신 다이버시티를 얻고자 하는 기법 등이 있다. MIMO 기술은 복수 안테나를 사용하여 지향성을 전기적으로 제어하는 어댑티브 어레이 안테나 기술의 하나로서 지향성을 빔상으로 좁게 줄여 여러 개의 독립된 전송로를 형성하고 안테나 수만큼 전송속도를 배증시킨다. 이 때 각 안테나가 사용하는 주파수 및 송신 타이밍은 동일하다. 또한 multiple channel을 사용함으로써, 즉 기존 대역 2배 이상의 대역폭을 사용 가능케 하는 기술 개발로 전송능력이 배가되었다.
한편, IEEE 802.11a/g 스탠다드는 세 개의 별도의 20 MHz 채널들 및 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)을 규정한다. 이와 같이 세 개 의 별도의 20MHz 와이어리스 캐리어 채널(wireless carrier channel)을 구현하는 스탠다드 802.11a/g 와 달리, 채널 본딩을 사용하는 WLAN은 처리량을 증가시키기 위해 이러한 캐리어 채널들의 두 개를 하나의 40MHz 채널로 결합한다. 즉, WLAN 채널 본딩은 두 개의 서로 인접해있는 스탠다드 802.11 OFDM 채널들을 함께 본드 또는 결합하여 대용량 데이터 처리량을 달성하기 위해 동시에 사용한다. 채널 본딩은 FFT의 사이즈를 두 배로 증가시키고 이러한 FFT가 두배의 데이터량을 멀티플렉스하도록 해준다. 채널 본딩은 128 포인트 FFT가 구현된다는 점을 제외하고는 원래의 802.11a/g 의 모든 처리과정을 동일하게 따른다. 또한, 스탠다드 802.11 채널의 두배 대역폭인 40MHz 채널을 통해 스탠다드 802.11 심볼 구간을 유지하기 위해 샘플링 및 클럭 레이트는 두배가 되어야 한다.
이와 같이 MIMO 기술과 채널 본딩 기술의 도입에 따라 한 개의 BSS에 기존의 802.11 규격을 따르는 레거시 스테이션 및 새로운 기술 도입에 따른 스테이션들이 혼재한 상태가 된다.
도 1은 종래 기술에 따라 SISO 스테이션들과 MIMO 스테이션들이 혼재된 BSS 상태를 나타낸다.
도 1을 참조하면, BSS에는 두 개의 SISO 스테이션(110,120), 두 개의 MIMO 스테이션(130,140), 두 개의 채널 본딩 스테이션(150,160)을 포함할 수 있다. SISO(Single Input Single Output) 스테이션은 기존의 802.11 규격을 따르는 레거시 스테이션을 나타내고, MIMO 스테이션 및 채널 본딩 스테이션은 고 처리량을 처리하는 하이 스루풋 스테이션(High Throughput station)) 이라 할 수 있다.
한편, IEEE 802.11a/g 표준에 기반한 고속 무선랜에서는 다수의 스테이션들이 CSMA/CA 방식으로 채널 접근을 시도하고 충돌확률을 줄이기 위해 바이너리 랜덤 백오프(Random Backoff) 알고리즘을 수행하는 DCF(Distributed Coordination Function) 구간과 PC(Point Coordinator)가 내장된 AP(AccessPointer)에 의해 중앙집중화된 폴링 스케쥴링을 통해 각 스테이션들이 데이터를 전송할 순서를 할당해주는 PCF(Point Coordination Function) 구간으로 MAC(Media Access Control) 메커니즘이 구성되어 있다. 또한, OFDM을 이용하여 최대 54Mbps의 데이터율을 지원하며 FEC를 이용하여 손상된 데이터의 높은 복구율을 보장한다.
IEEE 802.11 LAN 에서는 무선 매체라는 매체를 공유하면서 스테이션들간의 통신을 수행한다. 이러한 무선 매체에 대한 액세스는 랜 모듈에 있는 "coordination function"을 통해서 제어가 된다. IEEE 802.11 무선 랜에서는 두 가지 coordination function을 지원하는데, 그것이 DCF와 PCF이다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 IEEE 802.11 무선 랜은 DCF(210) 위에서 PCF(220)가 동작하는 형태이다.
도 3을 참조하여 PCF와 DCF를 설명한다.
DCF는 IEEE 802.3 랜에서 사용하는 액세스 방법인 CSMA/CD과 비슷한 메커니즘인 CSMA/CA를 사용하고, PCF는 포인터 코디네이터라는 특수한 스테이션이 중앙집중적인 방식으로 매체 액세스를 제어하는 방법이다. DCF는 스테이션들간에 최대한 충돌을 방지하면서 주어진 채널을 효율적으로 공유하기 위해 백오프 메커니즘을 수행하는 경쟁 기반 서비스이고, PCF는 CFP 구간에서 포인터 코디네이터가 채널 경쟁 이 아닌 폴링을 통해서 채널 사용권을 스테이션들에게 차례대로 부여한다. 그리고, CP 구간이 되면 다시 백오프를 통해서 채널경쟁을 통해서 사용권을 획득하게 된다. CFP의 시작은 포인트 코디네이터가 비컨 프레임을 브로드캐스트함으로써 시작이 되고, CF-End 프레임을 보냄으로써 종료한다. 이 비컨 프레임안에는 NAV(330)라는 값이 들어있는데, NAV는 현재 네트워크에 참여하면서 채널을 사용하고자 하는 스테이션들이 CFP 기간동안만은 독립적인 작동을 일시 정지하도록 해서 포인트 코디네이터의 통제에 따르도록 하는 역할을 한다. CFP 기간이 끝나면 경쟁 구간이 다시 DCF 룰에 따라서 동작한다.
이제, 도 4를 참조하여 IEEE 802.11 PCF의 동작을 설명한다.
포인트 코디네이터가 비컨 프레임(302)을 브로드캐스팅해서 포인트 코디네이터 관리하에 있는 모든 스테이션들에게 CFP 기간임을 알린다.
비컨(302)을 받은 스테이션들은 모든 개별적인 동작을 중지하고 비컨 프레임 이후 포인트 코디네이터가 보내는 폴 프레임에 명시된 주소를 가진 스테이션만 채널 액세스 권한을 가지면서 데이터 전송을 할 수 있도록 한다.
CFP 기간은 경쟁을 통해서 채널 액세스 권한을 가지는 DCF 기능은 일시 중지되고 PC의 폴링을 통해서 채널 액세스를 할 수 있는 메커니즘으로 바뀜을 뜻한다.
비컨프레임 이후에 포인트 코디네이터는 미리 정의된 폴링 리스트에 의거해서 순서대로 폴링을 수행하는데, 포인트 코디네이터는 해당 순서가 된 스테이션에 보낼 데이터가 있으면 폴링 프레임(304)에 데이터를 실어 해당 스테이션에 보내거나, 포인트 코디네이터가 보낼 데이터가 없다면 폴링 프레임만 그 스테이션으로 보 내 스테이션에게 데이터를 전송할 수 있는 기회를 준다. 그러면, 이러한 폴링 프레임을 수신한 스테이션은 응답을 준비하기 위한 시간인 SIFS(305)가 지난 후에 수신확인 응답으로 액크 프레임(306)을 포인터 코디네이터에 보내는데, 폴링 프레임과 마찬가지로 실어 보낼 데이터가 있으면 액크 프레임에 데이터를 실어 보내고, 보낼 데이터가 없으면 단지 액크 프레임만 포인터 코디네이터에게 보낸다.
폴링 리스트에 의거하여 포인트 코디네이터는 폴링 리스트에 등록된 스테이션들과 위 과정을 계속 반복한다.
CF 기간이 종료되거나 CF 기간전에 폴링 리스트에 있는 스테이션들을 한 번씩 폴했다면 포인트 코디네이터는 CF-End 프레임(311)을 브로드캐스팅해서 그동안 가지고 있던 통제권을 모든 스테이션들에게 돌려주고 채널 경쟁을 시작할 수 있도록 한다.
그런데, 도 1에 도시된 BSS에서와 같이 서로 다른 시스템이 혼재 되어 있는 경우 즉, 기존 802.11 표준을 따르는 레거시 스테이션들과 하이 스루풋 스테이션들(예를 들어,MIMO 또는 채널 본딩 기술을 이용하는 SISO 스테이션들)이 존재하는 무선랜의 Basic Service Set(BSS)를 생각해 볼 수 있다. 이 경우 기존의 레거시 스테이션에서는 하이 스루풋 스테이션의 전송 프레임을 인식하지 못함으로, 하이 스루풋 스테이션에서 전송 도중 통신을 함으로써 충돌 가능성을 내재하고 있다. 따라서, 이와 같은 종래 기술에서 대두되는 문제점은 레거시 스테이션들과 하이 스루풋 스테이션들이 혼재하는 시스템에서 경쟁에 의해 채널접근권을 획득하는 구조에 의해 하이 스루풋 스테이션들에게 채널접근권을 보장할 수 없다는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하여 MIMO 기술과 채널 본딩 기술을 사용하는 하이 스루풋 스테이션들과 802.11a, b, g 등에 따른 레거시 스테이션이 함께 존재하는 무선랜에서 안전한 통신을 보장할 수 있도록 하는 무선랜상에서 데이터를 전송하는 방법, 액세스 포인트 장치 및 스테이션 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하나의 특징은, 무선랜상의 액세스 포인트에서 데이터를 전송하는 방법에 있어서, 폴링을 통해 채널사용권을 획득하는 무경쟁 구간(Contention Fee Period)에, 802.11 기반의 레거시 스테이션들과 다중 안테나를 구비한 하이 스루풋(HT:High Throughput) 스테이션들이 폴링을 통해 채널사용권을 획득하는 서브 무경쟁 구간(Sub Contention Free Period) 및 상기 HT 스테이션들이 경쟁을 통해 채널사용권을 획득할 수 있는 HT 경쟁 구간을 할당하는 단계와, 상기 서브 무경쟁 구간이 만료되기 전에 상기 서브 무경쟁 구간의 종료를 알리는 서브 무경쟁 구간 종료 메시지를 상기 HT 스테이션들로 전송하는 단계를 포함하는 것이다.
상기 할당 단계는, 상기 무경쟁 구간의 길이를 나타내는 정보 및 상기 HT 경쟁 구간의 길이를 나타내는 정보를 포함하는 비컨 프레임을 상기 레거시 스테이션들과 상기 HT 스테이션들로 전송하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 서브 무경쟁 구간 종료 메시지 전송 단계는, CF-END 콘트를 프레임을 상기 HT 스테이션들에 의해 해석될 수 있는 변조 방식 또는 고속 전송율로 전송하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 HT 스테이션들은 MIMO 에 기반한 스테이션들 및 채널 본딩을 이용하며 단일 안테나를 가진 스테이션들을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 특징은, 무선랜상의 스테이션에서 데이터를 전송하는 방법에 있어서, 폴링을 통해 채널사용권을 획득하는 무경쟁 구간(CFP)에 관한 정보 및 HT 스테이션들이 경쟁을 통해 채널사용권을 획득할 수 있는 HT 경쟁 구간에 관한 정보를 액세스 포인트로부터 수신하는 단계와, 802.11 기반의 레거시 스테이션들과 다중 안테나를 구비한 HT 스테이션들이 폴링을 통해 채널사용권을 획득하는 서브 무경쟁 구간(Sub-CFP)을 (상기 무경쟁 구간의 길이 - 상기 HT 경쟁 구간의 길이)로 할당하는 단계와, 상기 서브 무경쟁 구간이 만료되기 전에 상기 서브 무경쟁 구간의 종료를 알리는 서브 무경쟁 구간 종료 메시지를 상기 액세스 포인트로부터 수신한 경우 상기 HT 스테이션들간의 경쟁을 통해 채널사용권을 획득하는 단계를 포함하는 것이다.
상기 수신 단계는, 상기 무경쟁 구간에 관한 정보 및 상기 HT 경쟁 구간에 관한 정보를 포함하는 비컨 프레임을 상기 액세스 포인트로부터 수신하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 할당 단계는, (상기 무경쟁 구간의 길이 - 상기 HT 경쟁 구간의 길이)를 NAV로 설정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 채널사용권 획득 단계는, CF-END 콘트롤 프레임을 상기 HT 스테이션들 에 의해 해석될 수 있는 변조 방식 또는 고속 전송율로 상기 액세스 포인트로부터 수신하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 HT 스테이션들은 MIMO 에 기반한 스테이션들 및 채널 본딩을 이용하며 단일 안테나를 가진 스테이션들을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 특징은, 무선랜상의 액세스 포인트에 있어서, 폴링을 통해 채널사용권을 획득하는 무경쟁 구간(CFP)에, 802.11 기반의 레거시 스테이션들과 다중 안테나를 구비한 HT 스테이션들이 폴링을 통해 채널사용권을 획득하는 서브 무경쟁 구간(Sub-CFP) 및 상기 HT 스테이션들이 경쟁을 통해 채널사용권을 획득할 수 있는 HT 경쟁 구간을 할당하는 HT 경쟁 구간 할당부와, 상기 서브 무경쟁 구간이 만료되기 전에 상기 서브 무경쟁 구간의 종료를 알리는 서브 무경쟁구간 종료 메시지를 상기 HT 스테이션들로 전송하는 서브 무경쟁 구간 조정부를 포함하는 것이다.
본 발명의 또 다른 특징은 무선랜상의 스테이션에 있어서, 폴링을 통해 채널사용권을 획득하는 무경쟁 구간(CFP)에 관한 정보 및 HT 스테이션들이 경쟁을 통해 채널사용권을 획득할 수 있는 HT 경쟁 구간에 관한 정보를 액세스 포인트로부터 수신하는 프레임 수신부와, 802.11 기반의 레거시 스테이션들과 다중 안테나를 구비한 HT 스테이션들이 폴링을 통해 채널사용권을 획득하는 서브 무경쟁 구간(Sub-CFP)을 (상기 무경쟁 구간의 길이 - 상기 HT 경쟁 구간의 길이)로 할당하는 서브 무경쟁 구간 할당부와, 상기 서브 무경쟁 구간이 만료되기 전에 상기 서브 무경쟁 구간의 종료를 알리는 서브 무경쟁 구간 종료 메시지를 상기 액세스 포인트로부터 수신한 경우 상기 HT 스테이션들간의 경쟁을 통해 채널사용권을 획득하는 경쟁 수행부 포함하는 것이다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따라 무경쟁 구간의 할당을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4를 참조하면, 무경쟁 반복 구간(400)은 무경쟁 구간(410)과 경쟁 구간(420)으로 이루어진다.
경쟁 구간(420)은 레거시 스테이션들 및 하이 스루풋 스테이션들이 모두 함께 경쟁을 통해 채널사용권을 획득하는 구간이다. 하이 스루풋 스테이션들은 앞서 MIMO 기술에 따르는 스테이션들과 채널 본딩을 따르는 스테이션들만을 언급하였지만 이에 한정되지 않고, 기존의 802.11 규격을 따르면서 고 처리량을 얻기 위해 개발되는, MIMO 나 채널 본딩에 준하는 기술에 따른 스테이션들도 포함할 수 있을 것이다.
무경쟁 구간(410)은 종래 기술에 의하면 액세스 포인트의 폴링 동작에 의해 스테이션들이 채널사용권을 획득하는 구간이었지만, 본 발명에 따른 무경쟁 구간(410)은 서브 무경쟁 구간(411)과 HT 경쟁 구간(412)으로 이루어진다. 서브 무경쟁 구간(411)은 레거시 스테이션들 및 HT 스테이션들이 모두 액세스 포인트의 폴링 동작에 의해 채널사용권을 획득하는 구간을 나타낸다. HT 경쟁 구간(412)은 HT 스테이션들만 경쟁을 통해 채널사용권을 획득하는 HT 스테이션 전용의 경쟁 구간을 나타낸다.
HT AP는 주기적으로 비컨(Beacon)(430)이라는 매니지먼트 프레임을 송신하게 되는데 이 비컨안에는 무경쟁 구간(Contention Free Period)과 경쟁 구간(Contention Period)을 정의하는 미리 정의된 타임 인터벌 (predetermined time interval) 정보를 싣게 된다. 이러한 무경쟁 구간은 다시 HT 스테이션들간의 통신을 위해 HT 경쟁 구간과 이 HT 경쟁 구간을 제외한 무경쟁 구간의 나머지 구간으로 이루어지게 된다. 이러한 타이밍 제어는 HT 프레임과 레거시 프레임 모두 송수신이 가능한 HT AP에서 먼저 MaxCFP Duration을 포함하는 CF parameter information element와 HTCPDuration 정보를 포함하는 BSS status information element를 비컨에 실어 전송함으로써 이루어진다.
이러한 비컨을 수신한 HT 스테이션들과 레거시 스테이션들은 NAV 값을 설정하여 MaxCFPDuration동안 전송을 홀딩하게 된다. 레거시 스테이션들은 종래의 802.11 프레임에 의한 포맷 들만 식별할 수 있으므로, 비컨 프레임에 들어있는 MaxCFPDuration 값을 추출하여 이 값을 NAV(470)로 설정한다. 그리고, HT 스테이션들은 본 발명에 따라 설정된 비컨 프레임에 들어있는 HTCP Duration 필드를 검출할 수 있고, 따라서, MaxCFPDuration - HTCP Duration을 NAV(460)로 설정한다.
서브 무경쟁 구간(sub-CFP)(411) 동안 HT AP가 송수신을 제어하고 이 기간 이후(MaxCFPDuration - HT CP duration)에는 HT 스테이션들만이 경쟁을 시작하여 전송을 하게 된다. 이 때 서브 무경쟁 구간은 처음에 설정된 (MaxCFPDuration - HT CP duration)이 만료되기 전이라도 AP가 HT 스테이션들이 인식할 수 있는 CF-end 콘트롤 프레임을 전송함으로써 구간을 종료할 수 있다. 만약 이 CF-end(HT compliant) 프레임을 수신하지 못할 경우에는 MaxCFPDuration - HT CP duration 후에 각 HT 에서의 NAV 가 만료되어 HT CP를 시작하게 된다. HT CP 구간은 AP가 CF-end(legacy compliant, 예로 802.11a) 프레임을 송신하여 종료(reset)하게 되고 이후 경쟁 구간이 시작된다.
도 5는 본 발명에 따른 비컨 프레임의 데이터 구조도이다.
도 5를 참조하면, 802.11 규격에 따른 매니지먼트 프레임중의 하나인 비컨 프레임(Beacon Frame)(500)은, 프레임 콘트롤(Frame Control)(510), 듀레이션(Duration)(520), DA(Destination Address)(530), SA(Source Address)(540), BSSID(550), 시퀀스 콘트롤(Sequence Control)(560), 프레임 바디(Frame Body)(570), FCS(580)를 포함한다.
필드들중에서 본 발명에 따른 CFPMaxDuration와 HTCPDuration 가 담겨지는 필드는 프레임 바디(670)로서, 프레임 바디에는 하나 이상의 정보 엘리먼트들이 포함된다. 다른 필드들은 종래 기술에 따른 내용과 같으므로 더 이상의 설명은 생략한다.
프레임 바디(570)는 하나 이상의 정보 엘리먼트들(Information Elements)로 구성된다. 도 5를 참조하면 프레임 바디(570)는 PCF를 지원하는데 필요한 파라미터들의 집합을 담고있는 CF 파라미터 정보 엘리먼트(571)와 본 발명에 따라 정의된 BSS를 지원하는데 필요한 파라미터들의 집합을 담고 있는 BSS 상태 정보 엘리먼트(575)를 포함한다.
CF 파라미터 정보 엘리먼트(571)는 CF 파라미터 셋 ID(572), 길이(573), CFPMaxDuration(574)을 포함한다. CF 파라미터 셋 ID(572)는 CF 파라미터 정보 엘리먼트의 식별자이고, 길이(573)는 정보의 길이를 나타내고, CFPMaxDuration(574)은 레거시 스테이션들과 HT 스테이션들이 NAV를 설정하기 위해 이용되는 값으로, 레거시 스테이션들은 바로 이 값을 NAV로 설정하고, HT 스테이션들은 아래의 HTCPDuration과 함께 이용하여 NAV를 설정한다.
BSS 상태 정보 엘리먼트(575)는 BSS 상태 정보 ID(576), 렝스(577), HTCPDuration(578)을 포함한다. BSS 상태 정보 ID(576)는 BSS 상태 정보 엘리먼트의 식별자이고, 길이(577)는 정보의 길이를 나타내고, HTCPDuration(578)은 HT 스테이션들이 CFPMaxDuration과 함께 이용하여 NAV를 설정하기 위한 값이다.
도 6은 본 발명에 이용되는 CF-END 프레임의 데이터 구조도이다.
도 6을 참조하면, CF-END 프레임(600)은 프레임 콘트롤(Frame Control)(610), 듀레이션(Duration)(620), RA(630), BSSID(640), FCS(650)를 포함한다. 각 필드의 내용은 종래 기술에 따라 정의된 바와 같으며, 본 발명에서는 이러한 CF-END 프레임(600)을 HT 스테이션들로만 보내기 위해 HT 스테이션들이 해석할 수 있는 변조 방식을 이용하여 생성하여 전송하거나 또는 HT 스테이션들만 획득할 수 있는 데이터 전송물로 프레임을 전송한다.
도 7은 본 발명에 따른 액세스 포인트 장치의 개략적인 구성도이다.
도 7을 참조하면, 액세스 포인트 장치(700)는, 프레임 송수신부(710), 비컨 프레임 생성부(720), 폴링 수행부(730), CF-END 프레임 생성부(740), 경쟁 수행부(750)를 포함한다.
프레임 송수신부(710)는 프레임들, 즉, 매니지먼트 프레임, 콘트롤 프레임, 데이터 프레임등을 액세스 포인트와 스테이션간에 송수신한다.
비컨 프레임 생성부(720)는 무경쟁 반복 구간 마다 주기적으로 스테이션으로 전송되는 비컨 프레임을 생성한다. 특히, 본 발명에 따라 비컨 프레임 생성부(720)는 도 5에 도시된 바와 같이 MaxCFPDuration 정보와 HTCPDuration 정보를 포함하는 비컨 프레임을 생성한다.
폴링 수행부(730)는 MaxCFPDuration - HTCPDuration 의 구간 동안 레거시 스테이션들과 HT 스테이션들에게 폴링을 수행하여 스테이션들에게 채널사용권을 부여하며 또한 스테이션들과 데이터 프레임의 송수신 동작을 수행하도록 한다. 그리고, 본 발명에 따라 폴링 수행부(730)는 서브 무경쟁 구간(MaxCFPDuration - HTCPDuration)이 만료하지 않더라도 더 이상 폴링할 대상이 없는 경우 등을 포함하여 이러한 서브 무경쟁 구간을 종료해야 한다고 결정을 하면 이러한 결정을 CF-END 프레임 생성부(740)로 알려준다.
CF-END 프레임 생성부(740)는 폴링 수행부(730) 또는 경쟁 수행부(750)로부터 신호를 받으면 CF-END 콘트롤 프레임을 생성한다. 폴링 수행부(730)로부터 신호를 받으면 서브 무경쟁 구간의 종료를 HT 스테이션들로 알리기 위해 HT 스테이션들이 해석할 수 있는 변조 방식으로 CF_END 콘트롤 프레임을 생성하거나 또는 HT 스테이션들이 획득할 수 있는 데이터 전송률로 이러한 CF-END 콘트롤 프레임을 전송하도록 제어한다. 반면, 경쟁 수행부(750)로부터 신호를 받으면 무경쟁 구간의 종료를 레거시 스테이션들이나 HT 스테이션들 모두에 알리기 위해 레거시 스테이션 들이 해석할 수 있는 변조 방식 및 데이터 전송율로 전송한다. 레거시 스테이션에 의해 해석되는 데이터 프레임은 HT 스테이션들에 의해서도 해석될 수 있다.
경쟁 수행부(750)는 HT CP 구간동안 HT 스테이션들에 의해 경쟁이 이루어지도록 제어하고, 경쟁 구간동안 레거시 스테이션들과 HT 스테이션들에 의해 경쟁이 이루어지도록 제어하며, 액세스 포인트 역시 이러한 경쟁에 참여하여 데이터 프레임을 송수신하는 동작을 수행한다.
도 8은 본 발명에 따른 HT 스테이션 장치의 개략적인 구성도이다.
도 8을 참조하면, HT 스테이션 장치(900)는 프레임 송/수신부(810), 비컨 프레임 검출부(820), NAV 설정부(830), 폴링 수행부(840), CF-END 프레임 검출부(850), 경쟁 수행부(860)를 포함한다.
프레임 송/수신부(810)는 액세스 포인트로부터 전송되는 매니지먼트 프레임, 콘트롤 프레임, 데이터 프레임등을 수신하고, 데이터 프레임을 전송한다.
비컨 프레임 검출부(820)는 액세스 포인트로부터 프레임 송수신부(810)를 통해 수신한 비컨 프레임을 검출하고 이로부터 MaxCFPDuration 정보와 HTCPDuration 정보를 추출하여 NAV 설정부(830)로 전송한다.
NAV 설정부(830)는 수신한 MaxCFPDuration 정보와 HTCPDuration 정보를 이용하여 MaxCFPDuration - HTCPDuration를 계산하고, 이를 NAV로 설정하며, 설정된 NAV 값을 폴링 수행부(840)로 전송한다. 또한, NAV 설정부(830)는 CF-END 프레임 검출부(950)로 신호를 받으면 NAV가 만료된 것으로 NAV를 재설정하며, NAV가 만료되었음을 알리는 신호를 경쟁 수행부(960)로 전송한다.
폴링 수행부(840)는 설정된 NAV 구간동안 경쟁을 하지 않고 액세스 포인트로부터 폴링을 받으면 이에 대한 액크를 하며 데이터 프레임을 송수신한다.
CF-END 프레임 검출부(850)는 액세스 포인트로부터 프레임 송수신부(810)를 통해 수신한 CF-END 프레임을 검출한다. CF-END 프레임은 서브 무경쟁 구간의 종료를 나타내므로, CF_END 프레임 검출부(850)는 NAV 설정부(830)로 신호를 보내 NAV 설정부(830)가 NAV가 만료된 것으로 재설정할 수 있도록 한다.
경쟁 수행부(860)는 NAV 설정부(830)로부터 NAV가 만료되었음을 나타내는 신호를 받으면 서브 무경쟁 구간이 끝났음을 알아차리고 경쟁을 통해 채널선택권을 획득한다. 이때 서브 무경쟁 구간이 종료된 다음의 HT 경쟁 구간에서는 HT 스테이션들끼리만 경쟁을 수행하므로 좀더 안정적으로 데이터의 전송이 보장될 수 있다.
도 9는 본 발명에 따라 액세스 포인트 장치에서의 프레임 송수신 동작 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 액세스 포인트는 MaxCFPDuration 및 HTCPDuration 정보를 포함하는 비컨 프레임을 스테이션들로 전송한다(900). 이와 같은 비컨 프레임은 레거시 스테이션들 및 HT 스테이션들 모두 수신하며, 다만, 레거시 스테이션은 레거시 스테이션이 인식할 수 있는 MaxCFPDuration 만 비컨 프레임으로부터 검출하여 이를 NAV로 설정하고, HT 스테이션은 HT 스테이션이 인식할 수 있는 MaxCFPDuration 및 HTCPDuration를 모두 검출하여 MaxCFPDuration - HTCPDuration를 NAV로 설정한다.
본 발명에 따라 새로 설정된 서브 무경쟁 구간인 Sub-CFP 구간 즉, MaxCFPDuration - HTCPDuration동안 액세스 포인트는 레거시 스테이션들과 HT 스테이션들에 대해 폴링을 수행하여 데이터 프레임을 전송한다(910).
폴링을 수행하다가 액세스 포인트는 MaxCFPDuration - HTCPDuration 구간 만료 전이라도 폴링 대상이 없는 경우에 서브 무경쟁 구간을 종료함을 나타내는 CF-END 콘트롤 프레임을 HT 스테이션들로 전송한다(920). 이때에는 HT 스테이션들에 대해서만 경쟁에 참여할 수 있는 기회를 주기 위해 HT 스테이션들이 해석할 수 있는 변조 방식으로 CF-END 콘트롤 프레임을 생성하여 전송하거나 또는 CF-END 콘트롤 프레임을 높은 전송율로 전송한다. HT 스테이션들은 이러한 CF-END 프레임을 알아차릴 수 있으므로 이 프레임을 받으면 NAV를 만료된 것으로 이해하여 경쟁에 참여하여 채널사용권을 획득한다. 레거시 스테이션들은 이러한 CF-END 프레임을 알아차릴 수 없으므로 여전히 무경쟁 구간을 유지한다. 이와 같이 서브 무경쟁 구간의 만료전이라도 액세스 포인트가 서브 무경쟁 구간을 종료하는 메시지를 보내어 HT 스테이션들에 의해 경쟁할 수 있는 구간을 미리 시작되도록 함으로써 채널의 낭비를 막을 수 있게 된다.
그리고나서 액세스 포인트는 경쟁 구간 즉, HT 스테이션들만의 경쟁 구간(HT CP) 동안 경쟁에 의해 채널사용권을 획득하며 데이터 프레임을 전송한다(930).
이렇게 경쟁을 수행하다가 액세스 포인트는 MaxCFPDuration 구간 만료 전이라도 경쟁에 의해 채널사용권을 획득하려는 스테이션들이 없거나 트래픽이 낮은 경우에 서브 무경쟁 구간을 종료함을 나타내는 CF-END 콘트롤 프레임을 HT 스테이션들 및 레거시 스테이션들로 전송한다(940). 이 경우 HT 스테이션들은 이미 경쟁 구간에 있었으므로 마찬가지로 경쟁에 의해 채널사용권을 획득하려고 할 것이며, 무경쟁 구간에 있었던 레거시 스테이션들은 NAV가 만료된 것으로 이해하여 경쟁에 참여한다.
다음 액세스 포인트는 경쟁 구간 즉, HT 스테이션들과 레거시 스테이션들이 모두 경쟁할 수 있는 구간 동안 경쟁에 의해 채널사용권을 획득하며 데이터 프레임을 전송한다(950).
도 10은 본 발명에 따라 HT 스테이션 장치에서의 프레임 송수신 동작 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 10을 참조하면, HT 스테이션은 AP로부터 수신한 비컨에 실려있는 MxCFPDuration 및 HTCPDuration으로부터 MaxCFPDuration - HTCPDuration를 계산하여 NAV로 설정한다(1000).
다음, 설정된 NAV 구간 동안 액세스 포인트는 AP로부터의 폴링에 응답하고 데이터 프레임을 전송하고 수신한다(1010).
이와 같은 폴링에 의해 데이터 송수신중 NAV 만료전이라도 액세스 포인트로부터 Sub-CFP의 CF-END 콘트롤 프레임을 수신하면, NAV가 만료된 것으로 재설정하고, 서브 무경쟁 구간이 종료되고 경쟁 구간이 시작된 것으로 이해하여 경쟁에 의해 데이터 프레임을 전송한다(1020).
이상 설명한 바와 같은 데이터 송수신 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되 는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 데이터 송수신 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, Wireless LAN에 레거시 스테이션들과 함께 존재하는 HT 스테이션들에게만 경쟁을 통해 채널사용권을 획득할 수 있는 구간을 제공함으로써 레거시 스테이션들과의 충돌을 방지하여 데이터 전송의 신뢰성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 아울러 무경쟁 구간동안 폴링의 대상이 없는 경우에 상기 HT 스테이션들이 경쟁을 통해 채널사용권을 획득할 수 있는 구간을 조기에 시작되게 함으로써 채널 사용 구간을 낭비함 없이 융통성있게 이용할 수 있다.

Claims (18)

  1. 무선랜상의 액세스 포인트에서 데이터를 전송하는 방법에 있어서,
    폴링을 통해 채널사용권을 획득하는 무경쟁 구간(Contention Fee Period)에, 802.11 기반의 레거시 스테이션들과 다중 안테나를 구비한 하이 스루풋(HT:High Throughput) 스테이션들이 폴링을 통해 채널사용권을 획득하는 서브 무경쟁 구간(Sub Contention Free Period) 및 상기 HT 스테이션들이 경쟁을 통해 채널사용권을 획득할 수 있는 HT 경쟁 구간을 할당하는 단계와,
    상기 서브 무경쟁 구간이 만료되기 전에 상기 서브 무경쟁 구간의 종료를 알리는 서브 무경쟁 구간 종료 메시지를 상기 HT 스테이션들로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 할당 단계는,
    상기 무경쟁 구간의 길이를 나타내는 정보 및 상기 HT 경쟁 구간의 길이를 나타내는 정보를 포함하는 비컨 프레임을 상기 레거시 스테이션들과 상기 HT 스테이션들로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 서브 무경쟁 구간 종료 메시지 전송 단계는,
    CF-END 콘트를 프레임을 상기 HT 스테이션들에 의해 해석될 수 있는 변조 방식 또는 고속 전송율로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 HT 스테이션들은 MIMO 에 기반한 스테이션들 및 채널 본딩을 이용하며 단일 안테나를 가진 스테이션들을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  5. 무선랜상의 스테이션에서 데이터를 전송하는 방법에 있어서,
    폴링을 통해 채널사용권을 획득하는 무경쟁 구간(CFP)에 관한 정보 및 HT 스테이션들이 경쟁을 통해 채널사용권을 획득할 수 있는 HT 경쟁 구간에 관한 정보를 액세스 포인트로부터 수신하는 단계와,
    802.11 기반의 레거시 스테이션들과 다중 안테나를 구비한 HT 스테이션들이 폴링을 통해 채널사용권을 획득하는 서브 무경쟁 구간(Sub-CFP)을 (상기 무경쟁 구간의 길이 - 상기 HT 경쟁 구간의 길이)로 할당하는 단계와,
    상기 서브 무경쟁 구간이 만료되기 전에 상기 서브 무경쟁 구간의 종료를 알리는 서브 무경쟁 구간 종료 메시지를 상기 액세스 포인트로부터 수신한 경우 상기 HT 스테이션들간의 경쟁을 통해 채널사용권을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징 으로 하는 데이터 전송 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수신 단계는,
    상기 무경쟁 구간에 관한 정보 및 상기 HT 경쟁 구간에 관한 정보를 포함하는 비컨 프레임을 상기 액세스 포인트로부터 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 할당 단계는,
    (상기 무경쟁 구간의 길이 - 상기 HT 경쟁 구간의 길이)를 NAV로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 채널사용권 획득 단계는,
    CF-END 콘트롤 프레임을 상기 HT 스테이션들에 의해 해석될 수 있는 변조 방식 또는 고속 전송율로 상기 액세스 포인트로부터 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 HT 스테이션들은 MIMO 에 기반한 스테이션들 및 채널 본딩을 이용하며 단일 안테나를 가진 스테이션들을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  10. 무선랜상의 액세스 포인트에 있어서,
    폴링을 통해 채널사용권을 획득하는 무경쟁 구간(CFP)에, 802.11 기반의 레거시 스테이션들과 다중 안테나를 구비한 HT 스테이션들이 폴링을 통해 채널사용권을 획득하는 서브 무경쟁 구간(Sub-CFP) 및 상기 HT 스테이션들이 경쟁을 통해 채널사용권을 획득할 수 있는 HT 경쟁 구간을 할당하는 HT 경쟁 구간 할당부와,
    상기 서브 무경쟁 구간이 만료되기 전에 상기 서브 무경쟁 구간의 종료를 알리는 서브 무경쟁구간 종료 메시지를 상기 HT 스테이션들로 전송하는 서브 무경쟁 구간 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액세스 포인트.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 HT 경쟁 구간 할당부는,
    상기 무경쟁 구간의 길이를 나타내는 정보 및 상기 HT 경쟁 구간의 길이를 나타내는 정보를 포함하는 비컨 프레임을 상기 레거시 스테이션들과 상기 HT 스테이션들로 전송하는 것을 특징으로 하는 액세스 포인트.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 서브 무경쟁 구간 조정부는,
    CF-END 콘트를 프레임을 상기 HT 스테이션들에 의해 해석될 수 있는 변조 방식 또는 고속 전송율로 전송하는 것을 특징으로 하는 액세스 포인트.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 HT 스테이션들은 MIMO 에 기반한 스테이션들 및 채널 본딩을 이용하며 단일 안테나를 가진 스테이션들을 포함하는 것을 특징으로 하는 액세스 포인트.
  14. 무선랜상의 스테이션에 있어서,
    폴링을 통해 채널사용권을 획득하는 무경쟁 구간(CFP)에 관한 정보 및 HT 스테이션들이 경쟁을 통해 채널사용권을 획득할 수 있는 HT 경쟁 구간에 관한 정보를 액세스 포인트로부터 수신하는 프레임 수신부와,
    802.11 기반의 레거시 스테이션들과 다중 안테나를 구비한 HT 스테이션들이 폴링을 통해 채널사용권을 획득하는 서브 무경쟁 구간(Sub-CFP)을 (상기 무경쟁 구간의 길이 - 상기 HT 경쟁 구간의 길이)로 할당하는 서브 무경쟁 구간 할당부와,
    상기 서브 무경쟁 구간이 만료되기 전에 상기 서브 무경쟁 구간의 종료를 알리는 서브 무경쟁 구간 종료 메시지를 상기 액세스 포인트로부터 수신한 경우 상기 HT 스테이션들간의 경쟁을 통해 채널사용권을 획득하는 경쟁 수행부 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이션.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 프레임 수신부는,
    상기 무경쟁 구간에 관한 정보 및 상기 HT 경쟁 구간에 관한 정보를 포함하는 비컨 프레임을 상기 액세스 포인트로부터 수신하는 것을 특징으로 하는 스테이션.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 서브 무경쟁 구간 할당부는,
    (상기 무경쟁 구간의 길이 - 상기 HT 경쟁 구간의 길이)를 NAV로 설정하는 NAV 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이션.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 서브 무경쟁 구간 종료 메시지는, CF-END 콘트롤 프레임을 상기 HT 스테이션들에 의해 해석될 수 있는 변조 방식 또는 고속 전송율을 이용하여 수신되는 것을 특징으로 하는 스테이션.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 HT 스테이션들은 MIMO 에 기반한 스테이션들 및 채널 본딩을 이용하며 단일 안테나를 가진 스테이션들을 포함하는 것을 스테이션.
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