KR101286961B1 - 무선통신 시스템의 단말에서의 전원 절약 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 무선통신 단말의 전원 소모를 최대한 줄일 수 있는 전원 절약 방법 및 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 절약 방법은, 단말에서의 전원 절약 방법에 있어서, 상기 단말에서 기지국으로 트리거 프레임을 송신하여 예정 외 서비스 기간을 가지며, 상기 단말이 상기 기지국으로부터 '서비스 기간 종료 필드 값을 포함하는 프레임'을 수신하는 과정과, 상기 수신된 '서비스 기간 종료 필드 값을 포함하는 프레임'의 필드 값이 예정 외 서비스 기간의 종료를 나타내는 값이고, 미리 결정된 기준을 만족하여 상기 단말이 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임을 상기 기지국으로 송신해야 하는 경우, 상기 단말이 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임을 상기 기지국으로 송신하는 과정과, 상기 단말이 상기 송신된 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임에 대응하는 '모어 비트를 포함하는 프레임'을 상기 기지국으로부터 수신하는 과정과, 상기 '모어 비트를 포함하는 프레임'의 헤더에 포함된 모어 데이터 비트가 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임이 더 필요함을 나타내면, 상기 단말은 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임을 상기 기지국으로 송신하고, 상기 기지국으로부터 상기 '모어 비트를 포함하는 프레임'을 수신하는 과정을 포함한다.
비콘(Beacon), 전원 절약 폴(PS-Poll), 예정 외 자동 절전 전달(u-APSD), 전력 제어, 절전

Description

무선통신 시스템의 단말에서의 전원 절약 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM OF POWER SAVING IN STATIONS OF WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS}
본 발명은 단말에서의 전원 절약 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선통신 시스템의 단말에서의 전원 절약 방법 및 시스템에 관한 것이다.
기존의 단말은 유선을 이용하여 데이터를 송수신하였으며, 전력 또한 유선으로 연결되어 정전과 같이 특수한 사항이 아니면 전력의 문제를 고민하지 않았다. 하지만, 현재는 인간의 이동성과 빠른 전송률을 보장하기 위하여 다양한 연구가 진행되고 있다. 그러므로 단말은 무선으로 데이터를 송수신하고 있으며, 전력은 단말 자체에 포함된 배터리의 용량에 의하여 결정된다. 이러한 배터리의 용량은 그 크기에 비례하므로 배터리의 용량을 크게 하기 위해서는 단말의 크기가 증가하는 단점이 있다. 따라서 제한된 배터리의 용량을 보다 효율적으로 사용하기 위한 연구들이 지속적으로 연구되고 있다.
이하에서는 IEEE 802.11(Institute of Electrical and Electronics Engineers 802.11)을 참고하여 설명하기로 한다. IEEE 802.11 기반의 무선 랜 망에서는 단말(non-AP Station)들의 전원을 절약하기 위하여 여러 가지 방법들을 제공한다.
IEEE 802.11에서의 전원 절약(Power-Save 이하 "PS"이라 칭함) - Poll 프레임을 이용한 레거시 전원 절약 방법에서 액세스 포인트(Access Point : 이하 "AP"라 칭함)는 절전 상태로 있는 단말로 전달하는 하향링크의 데이터나 관리(Management) 프레임이 버퍼링되면, 비콘(Beacon) 프레임의 트래픽 지정 메시지(Traffic Indication Message : 이하"TIM"이라 칭함)에서 해당 단말(non-AP Station)의 어소시에이션 ID(Association ID : 이하 "AID"라 칭함)에 해당하는 비트를 세팅하여 전송함으로써 버퍼링된 데이터가 있다는 사실을 알린다.
비콘(Beacon) 프레임을 수신한 단말은 비콘(Beacon) 프레임의 TIM을 해석하여 자신에게 향하는 버퍼링된 데이터나 관리(Management) 프레임이 있다는 것을 알게 되면 비콘(Beacon) 프레임 수신 이후, 다시 송수신이 불가능한 수면(Doze) 상태로 들어가지 않고, 정상 동작 상태로 송수신이 가능한 활성(Awake) 상태에서 머무르면서 PS-Poll 프레임을 송신하게 된다. PS-Poll 프레임을 수신한 AP는 단말이 활성(Awake) 상태에 있다는 것을 알게 되고, 버퍼링된 데이터 또는 관리(Management) 프레임 하나를 PS-Poll 프레임을 보낸 단말에게 송신하게 된다.
AP에 버퍼링된 데이터가 추가적으로 있을 경우, 비콘(Beacon) 프레임 헤더의 모어 데이터(More data) 비트를 "1"로 세팅하여 단말에게 송신하게 된다. 여기서, 모어 데이터(More data) 비트가 "1"로 세팅되었다는 의미는 버퍼링된 데이터가 더 존재한다는 의미이며, "0" 즉, "1"이 아니면 더 이상의 AP에 버퍼링된 데이터가 존재하지 않는다는 것을 의미한다. 단말은 수신된 비콘(Beacon) 프레임의 헤더를 검사하여 모어 데이터(More data) 비트가 "1"로 세팅되어 있으면, AP가 자신에게 보낼 버퍼링된 데이터 프레임이 더 있다는 것을 알 수 있다. 그리고 단말은 추가적인 PS-Poll 프레임을 AP로 보내어 AP가 송신하는 또 하나의 비콘(Beacon) 프레임을 수신할 수 있다.
이와 같이, PS-Poll을 기반으로 하는 레거시(Legacy) 전원 절약 방법은 AP가 버퍼링하고 있는지의 여부는 단말이 비콘(Beacon) 프레임을 수신하여 TIM을 해석함으로써 알 수 있다. 버퍼링된 비콘(Beacon) 프레임의 수신은 PS-Poll 프레임을 AP로 송신하여 PS-Poll 프레임 하나당 한 개의 버퍼링된 비콘(Beacon) 프레임의 수신이 가능하다.
PS-Poll을 기반으로 하는 레거시 전원 절약 방법 외에도 IEEE 802.11을 개선하여 서비스 품질(Quality of Service : 이하 "QoS"라 칭함)을 만족하기 위한 IEEE 802.11e에서는 자동 절전 전달(Automatic Power Saving Delivery : 이하 "APSD"라 칭함) 방법을 제공한다. APSD는 크게 예정 자동 절전 전달(scheduled - Automatic Power Saving Delivery, 이하 "s-APSD"라 칭함) 방법과 예정 외 자동 절전 전달(unscheduled - Automatic Power Saving Delivery, 이하 "u-APSD"라 칭함) 방법으로 분류된다. 그 중 u-APSD는 QoS(Quality of Service) 모드로 동작하는 AP(QoS AP)가 활성(Awake) 상태와 수면(Doze) 상태를 오가는 절전 모드로 동작함과 동시에 QoS 모드로 동작하는 단말(QoS Station)로 비콘(Beacon) 프레임을 전달하는 메커니즘이며 대부분의 상용 제품들이 채택하고 있다.
u-APSD에서 예정 외 서비스 기간(unscheduled - Service Period, 이하 "u-SP"라 칭함)은 AP에 버퍼링된 하나 이상의 비콘(Beacon) 프레임들을 AP가 송신하면 단말은 활성(Awake) 상태로 계속 머무르면서 연속적으로 비콘(Beacon) 프레임을 수신하는 연속적인 시간이다. 이러한 u-SP의 시작은 액세스 카테고리(Access Category : 이하 "AC"라 칭함) 별로 설정되는 트리거 사용가능(Trigger-Enabled)이란 특성(Attribute)으로 결정된다.
현재 단말이 u-SP 중이 아니라면 트리거 사용가능(Trigger-Enabled)으로 설정된 AC에 속하는 상향 링크(Uplink) 프레임을 AP로 보냄으로써 u-SP가 시작되고, 이때의 상향 링크(Uplink) 프레임을 트리거 프레임이라고 한다. 트리거 프레임을 수신한 AP는 u-SP를 시작하고 u-SP 동안 단말에게 전달되는 프레임은 AC별로 설정되는 전달 가능(Delivery-Enabled)이란 특성(Attribute)에 의하여 결정된다. IEEE 802.11e에서는 QoS를 제공하기 위하여 서로 다른 8개의 우선순위와 이를 기초로 4개의 AC를 가진다.
AP가 트리거 사용가능(Trigger-Enabled)으로 설정된 AC에 속하는 트리거 프레임을 전송받음으로써 시작되는 u-SP에서 버퍼링된 데이터 중에서 단말의 AC들 중 전달 가능(Delivery-Enabled)으로 설정된 AC에 속하는 프레임만을 전송할 수 있다. u-APSD 방법은 모든 AC가 전달 가능(Delivery-Enabled)으로 설정되어 있지 않았을 때, 절전 상태로 있는 단말로 향하는 버퍼링된 데이터나 관리(Management) 프레임이 존재할지라도, AP는 버퍼링된 데이터나 관리 프레임이 존재한다는 사실을 비콘(Beacon) 프레임을 통해 단말에게 전혀 전달하지 않는다.
그러므로 단말의 자체적인 알고리즘에 따라 주기적으로 상향 링크로 트리거 프레임을 전송하여 u-SP를 시작하여 AP에 버퍼링된 데이터가 있으면, 해당 버퍼링 데이터를 최대 길이(MAX_SP_length)로 사전에 설정되는 개수만큼 받고, 버퍼링된 데이터가 없을 경우, AP가 전송하는 QoS Null 프레임을 받게 된다.
AP가 마지막으로 단말에게 송신하는 프레임의 헤더에 있는 서비스 기간의 종료(End Of Service Period :이하 "EOSP"라 칭함) 필드를 "1"로 세팅하여 보냄으로써 u-SP는 끝난다. EOSP 필드가 "1"로 세팅된 프레임을 수신한 단말은 u-SP가 끝났음을 인지하고 u-APSD 절전 방법에 따라 활성(Awake) 상태에서 수면(Doze) 상태로 천이한다.
단말이 u-APSD로 동작한다 하더라도 상술한 PS-Poll을 기반으로 하는 레거시(Legacy) 전원 절약 방법에 의한 동작이 동시에 이루어질 수도 있다. 이는 u-APSD에서 모든 AC가 전달 가능(Delivery-enabled)으로 설정되어 있지 않을 때, AP는 오직 전달 가능(Delivery-enabled)으로 설정된 AC들의 버퍼링된 프레임들을 u-SP 동안 단말로 송신하므로, 단말이 전달 가능(Delivery-enabled)으로 설정되어 있지 않은 AC들의 버퍼링된 프레임들의 존재를 파악하기 위해서는 비콘(Beacon) 프레임을 수신하여 TIM을 해석하고, 이에 따라 PS-Poll 프레임을 송신하여야 한다.
이 경우, 두 가지 문제점이 발생할 수 있으며, 그 문제점은 다음과 같다.
첫 번째로, 단말의 전달 가능(Delivery-enabled)으로 설정되어 있지 않은 AC들이 AP의 버퍼링된 프레임들을 수신하기 위해서는 단말이 PS-Poll 프레임을 전송하여야 한다. 그러나 AP에 연결된 단말 중에서 TIM(Traffic Indication Message)을 확인하여 AP에 버퍼링된 데이터가 존재한다는 사실을 알고 있는 모든 단말은 PS-Poll 프레임을 비콘(Beacon) 프레임을 수신한 이후에 송신할 수 있다. 그러므로 임의의 순간에 송신되는 트리거 프레임보다 충돌 확률이 높다. 충돌 확률이 높다는 의미는 백오프(Back-Off) 기간 동안 단말이 더 오래 활성(Awake) 상태에 머물러야 된다는 뜻이 된다.
충돌 확률 기준에서 본다면 PS-Poll을 기반으로 하는 레거시 전원 절약 모드는 트리거 프레임을 기반으로 하는 u-APSD 전원 절약 모드보다 절전 효과가 낮아지는 문제점이 있다.
두 번째로, u-APSD는 IP 기반 음성통신(Voice over IP : 이하 "VoIP"라 칭함)과 같은 주기적인 양방향(Bi-Directional) 어플리케이션에 적합하게 설계되었다. VoIP를 지원하는 단말에서 상향 링크 음성 패킷은 음성 코덱의 종류에 따라 20~40msec가 보통이고, 비콘(Beacon) 주기는 보통 100msec 정도이다. 그러므로 전달 가능(Delivery-Enabled)으로 설정되어 있지 않은 AC들을 위해 단말은 비콘(Beacon) 프레임을 수신해야 한다. 그러므로 단말은 비콘(Beacon) 프레임을 수신하기 위해 수면(Doze) 상태에서 활성(Awake) 상태로 천이하고 추가적으로 주기가 짧은 u-SP를 위해 또 수면(Doze) 상태에서 활성(Awake) 상태로 천이해야 한다.
이러한 현상은 수면(Doze) 상태에서 활성(Awake) 상태로 천이하는 시간당 횟수인 활성(Awake) 비율(Rate)이 높아지게 만든다. 현재까지의 절전 관련 연구 결과는 수신 또는 송신을 집중적으로 수행하여 활성(Awake) 비율(Rate)을 낮추고, 그에 따라 수면(Doze) 상태에서 활성(Awake) 상태로 천이를 하기 위한 램프 업(Ramp-Up) 시간 및 활성(Awake) 상태에서 다시 수면(Doze) 상태로 돌아가는 시간 동안의 불필요한 전력 소모를 줄일 수 있다. 그러나 모든 AC가 전달 가능(Delivery-Enabled)으로 설정되어 있지 않은 경우 활성(Awake) 비율(Rate)이 높아져 절전 효과가 낮아지는 문제점이 발생한다.
따라서 본 발명에서는 무선통신 단말에서 전원 소모를 최대한 줄일 수 있는 전원 절약 방법 및 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 단말의 전원 절약 방법은, 단말에서의 전원 절약 방법에 있어서, 상기 단말에서 기지국으로 트리거 프레임을 송신하여 예정 외 서비스 기간을 가지며, 상기 단말이 상기 기지국으로부터 '서비스 기간 종료 필드 값을 포함하는 프레임'을 수신하는 과정과, 상기 수신된 '서비스 기간 종료 필드 값을 포함하는 프레임'의 필드 값이 예정 외 서비스 기간의 종료를 나타내는 값이고, 미리 결정된 기준을 만족하여 상기 단말이 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임을 상기 기지국으로 송신해야 하는 경우, 상기 단말이 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임을 상기 기지국으로 송신하는 과정과, 상기 단말이 상기 송신된 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임에 대응하는 '모어 비트를 포함하는 프레임'을 상기 기지국으로부터 수신하는 과정과, 상기 '모어 비트를 포함하는 프레임'의 헤더에 포함된 모어 데이터 비트가 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임이 더 필요함을 나타내면, 상기 단말은 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임을 상기 기지국으로 송신하고, 상기 기지국으로부터 상기 '모어 비트를 포함하는 프레임'을 수신하는 과정을 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 제어 시스템은, 전력 제어 시스템에 있어서, 트리거 프레임을 기지국으로 전송하고, 상기 기지국으로부터 서비스 기간 종료 필드 값을 포함하는 제1프레임을 수신하며, 미리 결정된 기준에 따라 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임을 상기 기지국으로 송신하여 제2프레임을 수신하고, 상기 제2프레임의 헤더에 포함된 모어 데이터 비트가 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임이 더 필요함을 나타내면 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임을 상기 기지국으로 송신하고, 상기 기지국으로부터 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임이 더 이상 필요하지 않음을 나타내는 제3프레임을 수신하는 단말과, 상기 단말로부터 상기 트리거 프레임을 수신하면 상기 제1프레임을 상기 단말로 송신하고, 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임을 수신하면 상기 제2프레임을 상기 단말로 송신하며, 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임의 필요 유무를 판단하여 상기 제2프레임 또는 상기 제 3프레임을 상기 단말로 송신하는 상기 기지국을 포함한다.
본 발명의 전원 절약 방법 및 시스템에 따르면, 전원 소모를 줄여 단말의 운용 시간을 연장할 수 있는 효과가 있다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말에서의 전원 절약 방법에 대한 흐름도이다.
100단계에서 단말은 수면(Doze) 상태에서 활성(Awake) 상태로 천이한다. 110단계에서 단말은 u-SP를 시작하기 위하여 트리거 사용가능(Trigger-Enabled)으로 설정된 액세스 카테고리(AC)의 트리거 프레임을 AP로 송신한다. 120단계에서 AP는 트리거 프레임을 성공적으로 수신하면, u-SP가 시작되고 버퍼링된 데이터나 관리 프레임을 단말에게 송신하고 단말은 AP에서 보내는 버퍼링된 데이터나 관리 프레임을 수신한다. 만약, AP는 u-SP 동안 단말에게 보낼 버퍼링된 데이터나 관리 프레임이 없으면 QoS NULL 프레임을 단말에게 송신한다. 130단계에서 단말은 수신한 하향링크 프레임의 헤더에 있는 EOSP 비트를 검사하며, EOSP가 "0"이면, u-SP가 계속 진행 중이라고 판단하여 활성(Awake) 상태로 머물면서 계속적으로 120단계로 천이하여 AP로부터 하양 링크 프레임을 수신한다. 또한, EOSP의 비트 검사 결과(130), EOSP가 "1"일 경우, 단말은 u-SP가 끝났다고 판단한다.
일반적인 u-APSD 동작에서 단말은 EOSP가 "1"일 경우, 수면(Doze) 상태로 천이 하지만 본 발명의 140단계에서 단말은 EOSP가 "1"인 u-SP의 제일 마지막 프레임을 수신한 이후, 단말 내부적으로 설정되는 판단 기준에 전달 가능(Delivery-enabled)으로 설정되지 않은 액세스 카테고리(AC)에 해당하는 프레임을 전송받기 위하여 PS-Poll 프레임을 전송해야 하는지를 판단한다. 여기서, 단말 내부적으로 설정되는 판단 기준은 단말이 항상 PS-Poll 프레임을 송신하거나 PS-Poll 프레임에 의지하는 전달 가능(Delivery-enabled)으로 설정되지 않은 액세스 카테고리(AC)의 QoS 파라미터 또는 시스템에서 지정한 PS-Poll 프레임과 시스템에서 지정한 PS-Poll 프레임 이전에 마지막으로 송신하였던 PS-Poll 프레임의 전송 시간 간격 등일 수도 있다.
예를 들어, 전달 가능(Delivery-enabled)으로 설정되지 않은 액세스 카테고리(AC)로 전송되는 데이터 트래픽의 시간 지연 요구사항이 T[ms]정도이고, u-SP가 T/2[ms]마다 주기적으로 시작된다면, 단말은 모든 u-SP의 종료시점에 PS-Poll 프레임을 송신할 필요가 없이, u-SP 두 번에 한 번은 PS-Poll 프레임을 송신하지 않아도 된다. 왜냐하면, u-SP 두 번에 한 번만 PS-Poll 프레임을 송신하더라도 전달 가능(Delivery-enabled)으로 설정되지 않은 액세스 카테고리(AC)로 전송되는 데이터 트래픽의 시간 지연 요구사항을 만족시킬 수 있기 때문이다.
150단계에서 단말은 140단계에서의 PS-Poll 프레임 송신 여부에 대한 판단 결과, PS-Poll 프레임을 송신할 필요가 없을 경우, 단말은 수면(Doze) 상태로 천이한다. 160단계에서 단말은 140단계에서의 PS-Poll 프레임 송신 여부에 대한 판단 결과, PS-Poll 프레임을 송신하여야 한다면, 활성(Awake) 상태로 계속 남아 있으면서 PS-Poll 프레임을 송신한다. 170단계에서 PS-Poll 프레임을 수신한 AP는 버퍼링된 전달 가능(Delivery-enabled)으로 설정되지 않은 액세스 카테고리(AC)의 프레임들 중의 한 개를 단말에게 송신한다. 또한, 단말은 AP로부터 하향링크 프레임을 수신한다. 180단계에서 AP로부터 PS-Poll 프레임에 대한 응답으로 하향링크 프레임을 수신한 단말은 수신한 하향링크 프레임 헤더의 모어 데이터 비트(More bit)를 검사한다. 180단계에서 수신한 하향링크 프레임 헤더의 모어 비트(More bit) 검사 결과, 이 비트가 "1"일 경우 AP에 버퍼링된 전달 가능(Delivery-enabled)으로 설정되지 않은 액세스 카테고리(AC)의 프레임이 더 있다는 의미이다. 그러므로 단말은 160단계로 이동하여 다시 PS-Poll 프레임을 AP로 송신한다. 180단계에서 수신한 하향링크 프레임 헤더의 모어 비트(More bit) 검사 결과, 이 비트가 "0"일 경우 더 이상 AP에 버퍼링된 전달 가능(Delivery-enabled)으로 설정되지 않은 액세스 카테고리(AC)의 프레임이 없다는 의미이므로 단말은 150단계로 진행하여 활성(Awake) 상태에서 수면(Doze) 상태로 천이한다.
이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 u-SP 종료 시 통상적인 단말의 상태 및 동작과 본 발명의 실시 예에 따른 단말의 상태 및 동작을 비교 설명한다.
도 2는 u-SP 종료 시 일반적인 u-APSD를 적용한 시스템이다.
도 2에서 210은 단말(220)의 상태 즉, 수면(Doze) 상태와 활성(Awake) 상태를 나타내며, 221 내지 223은 단말(220)에서 AP(230)로 전달되는 메시지를 나타내며, 231은 AP(230)에서 단말(220)로 전달되는 메시지를 나타낸다.
도 2에서는 단말(220)이 수면(Doze) 모드에서 활성(Awake) 모드로 천이되면 단말(220)은 트리거 프레임(221)을 상향 링크를 통하여 AP(230)로 전송한다. 트리거 프레임(221)을 전달받은 AP(230)는 트리거 프레임(221)에 대응하는 응답(ACK)(231)과 버퍼링된 데이터를 단말(220)에게 전송한다. 또한, AP(230)는 버퍼링된 데이터가 계속 존재하면 하향링크로 EOSP 필드가 "0"으로 설정된 프레임(232)을 단말(220)에게 전송한다. 단말(220)은 AP(230)로부터 수신한 프레임의 응답(ACK)(222)을 AP(230)에게 전송하고, 지속적으로 수신되는 하향링크 프레임의 EOSP 필드를 검사한다. 만약, 단말(220)은 수신되는 하향링크 프레임의 EOSP 필드가 "0"이면 프레임을 지속적으로 수신하고, 응답(ACK)을 AP(230)에게 전송한다. 그리고 만약, 단말(220)이 EOSP 필드가 "1"로 설정된 하향링크 프레임(233)을 수신하면, 이후의 버퍼링된 데이터가 존재하지 않는다고 판단하고, 이에 해당하는 응답(ACK)(223)을 AP(230)로 전송하고, 수면(Doze) 상태로 천이한다. 도 2에서 단말(220)이 트리거 프레임(221)을 전송하고, AP(230)가 트리거 프레임에 대한 응답(ACK) 이후부터 즉, 버퍼링된 데이터가 전송되기 시작하고 EOSP 필드가 "1"로 설정된 하향링크 프레임(233)을 AP(230)가 단말(220)로 전송하고, 단말(220)이 응답(ACK)(223)을 AP로 전달하는 과정이 u-SP이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 u-APSD를 적용한 시스템을 나타내는 도면이다.
310은 단말의 모드 즉, 수면(Doze) 모드와 활성(Awake) 모드를 나타내고, 321 내지 327은 단말(320)이 AP(330)로 전송하는 메시지이며, 331 내지 337은 AP(330)에서 단말(320)로 전송하는 메시지이다.
단말(320)이 수면(Doze) 모드에서 활성(Awake) 모드로 천이되면 단말(320)은 트리거 프레임(321)을 상향 링크를 통하여 AP(330)로 전송한다. 트리거 프레임(321)을 전달받은 AP(330)는 트리거 프레임(321)에 대응하는 응답(ACK)(331)과 버퍼링된 데이터를 단말(320)에게 전송한다. 또한, AP(330)는 버퍼링된 데이터가 계속 존재하면 EOSP 필드가 "0"으로 설정된 하향링크 프레임(332)을 단말(320)에게 전송한다. 단말(320)은 AP(330)로부터 수신한 하향링크 프레임에 대한 응답(322)을 AP(330)에게 전송하고, 지속적으로 수신되는 하향링크 프레임의 EOSP 필드를 검사한다. 만약, 단말(320)은 수신되는 하향링크 프레임의 EOSP 필드가 "0"이면 프레임을 지속적으로 수신하고 응답(ACK, 322)을 AP(330)로 전송한다. 지금까지의 과정은 도 2의 u-SP 종료 시 일반적인 u-APSD를 적용한 시스템과 동일하다.
본 발명에서 단말(320)은 만약 EOSP 필드가 "1"로 설정된 하향링크 프레임(333)을 수신하여 u-SP가 끝나더라도 바로 수면(Doze) 상태로 천이하지 않고, PS-Poll을 기반으로 하는 레거시 절전 메커니즘에 따라 동작한다. 즉, PS-Poll 프레임(324)을 단말 내부적으로 설정되는 판단 기준에 따라서 전송하여야 하면, u-SP가 끝나더라도 바로 수면(Doze) 상태로 천이하지 않고 PS-Poll을 기반으로 하는 레거시 절전 메커니즘에 따라 동작한다.
단말(320)이 PS-Poll 프레임(324)을 AP(330)로 전송하면, AP(330)는 PS-Poll 프레임(324)을 수신하였다는 응답(ACK)(334)을 단말(320)로 전송한다. 그 후, AP(330)는 모어 비트 프레임(335)을 단말(320)로 지속적으로 전송한다. AP(330)가 단말(320)로 전송하는 모어 비트 프레임은 프레임 헤더의 모어 비트(More bit)를 "1" 또는 "0"으로 설정하여 전송한다. 모어 비트 프레임 헤더의 모어 비트(More bit)가 "1"로 설정되면 PS-Poll 프레임이 더 필요하다는 의미이며, "0"으로 설정되면 PS-Poll 프레임이 더 이상 필요하지 않다는 의미이다.
단말(320)은 AP(330)로부터 모어 비트 프레임 헤더의 모어 데이터(More data) 비트가 "1"로 설정된 프레임이 수신되면, 이에 대한 응답(ACK)(325)을 AP(330)로 송신한다. 또한, 단말(320)은 내부적인 기준에 따라 PS-Poll 프레임(326)이 전송될 필요가 있으면, PS-Poll 프레임(326)을 AP(330)로 전송한다. AP(330)는 단말(330)이 전송한 PS-Poll 프레임(326)에 대한 응답(ACK)(336)과 모어 비트 프레임(337)을 단말(320)로 전송한다. 단말(320)은 AP(330)로부터 수신한 모어 비트 프레임 헤더의 모어 데이터(More data) 비트를 확인하여 "1"이면 지속적으로 PS-Poll 프레임을 전송해야 하는지를 판단하고, 모어 비트 프레임을 지속적으로 수신한다. 단말(320)은 모어 비트 프레임 헤더의 모어 데이터(More data) 비트가 "0"으로 설정된 모어 비트 프레임(337)을 수신하면, 더 이상 PS-Poll 프레임이 필요 없다고 판단한다. 또한, 단말(320)은 그에 대한 응답(ACK)(327)을 AP(330)로 전송하고 수면(Doze) 상태로 천이한다.
도 3에서는 u-SP가 끝난 직후 시점에서 AP에 버퍼링된 전달 가능(delivery-enabled)으로 설정되지 않은 AC들의 프레임들이 있어 단말(320)이 모어 비트 프레임 헤더의 모어 데이터(More data) 비트가 "0"이 될 때까지 PS-Poll 프레임을 AP로 계속 송신한다. u-SP가 끝난 직후, AP(330)에 버퍼링된 전달 가능(delivery-enabled)으로 설정되지 않은 프레임들이 없다면 즉, PS-Poll 프레임이 필요 없다면, AP(330)는 모어 비트 프레임 헤더의 모어 데이터(more data) 비트가 "0"인 Null data 프레임을 단말(320)에게 송신하게 되고, Null data 프레임을 수신한 단말(320)은 바로 수면(Doze) 상태로 천이한다.
본 발명에서는 단말이 일단 트리거 프레임을 송신하여 u-SP가 시작되면 일단 u-SP에서 AP가 송신하는 전달 가능(delivery-enabled)으로 설정된 AC들의 프레임들을 모두 수신한 다음에 연이어 전달 가능(delivery-enabled)으로 설정되지 않은 AC들의 프레임들을 수신하게 되어 버스트한(bursty) 하향링크 수신 동작이 가능해진다. 그러므로 단말의 전체적인 활성 율(Awake rate)이 줄어들어 절전 효과가 증대된다.
모든 AC가 전달 가능(delivery-enabled)으로 설정되어 있지 않고, 한 개 이상의 일부 AC만 전달 가능(delivery-enabled)으로 설정된다면 전달 가능(delivery-enabled)으로 설정되지 않은 AC에 대하여 AP에 버퍼링되어 있는지의 여부를 단말이 비콘 프레임의 TIM을 수신하여 판단하지 않는다. 단말은 u-SP 이후에 단말이 수면(Doze) 상태로 천이하지 않고 계속 활성(Awake) 상태에 머무르면서 단말이 주체적으로 PS-Poll 프레임을 송신하여 AP에 버퍼링된 데이터에 대한 탐색과 동시에 버퍼링된 데이터를 수신한다. 비콘 프레임 수신 직후에 PS-Poll 프레임을 송신하여 발생할 수 있는 PS-Poll 프레임 충돌로 인한 전력 소비의 증가를 줄여서 절전 효과가 커질 수 있다. TIM을 확인하기 위하여, 비콘 프레임이 수신될 때 추가적으로 수면(Doze) 상태에서 활성(Awake) 상태로 천이를 할 필요가 없으므로 활성 율(Awake rate)을 낮추어 절전 효율을 크게 하는 효과가 있다.
전달 가능(delivery-enabled)으로 설정되지 않은 AC에 포함된 프레임들의 버퍼링 여부의 확인을 비콘 프레임의 TIM에 의지하지 않고 u-SP 종료 후에 단말이 내부적으로 설정되는 판단 기준에 따라 PS-Poll 프레임을 능동적으로 송신하여 버퍼링 여부의 확인과 동시에 수신을 수행한다. 그러므로 단말로 하여금 모든 비콘 주기마다 비콘 프레임을 빠뜨리지 않고 수신하기 위하여 수면(Doze) 상태에서 활성(Awake) 상태로 천이할 필요가 없게 만드는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단말에서의 전원 절약 방법에 대한 흐름도이다.
도 2는 u-SP 종료 시 일반적인 u-APSD를 적용한 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 u-APSD를 적용한 시스템을 나타내는 도면이다.

Claims (9)

  1. 단말에서의 전원 절약 방법에 있어서,
    상기 단말에서 기지국으로 트리거 프레임을 송신하여 예정 외 서비스 기간을 가지며, 상기 단말이 상기 기지국으로부터 '서비스 기간 종료 필드 값을 포함하는 프레임'을 수신하는 과정과,
    상기 수신된 '서비스 기간 종료 필드 값을 포함하는 프레임'의 필드 값이 예정 외 서비스 기간의 종료를 나타내는 값이고, 미리 결정된 기준을 만족하여 상기 단말이 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임을 상기 기지국으로 송신해야 하는 경우, 상기 단말이 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임을 상기 기지국으로 송신하는 과정과,
    상기 단말이 상기 송신된 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임에 대응하는 '모어 비트를 포함하는 프레임'을 상기 기지국으로부터 수신하는 과정과,
    상기 '모어 비트를 포함하는 프레임'의 헤더에 포함된 모어 데이터 비트가 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임이 더 필요함을 나타내면, 상기 단말은 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임을 상기 기지국으로 송신하고, 상기 기지국으로부터 상기 '모어 비트를 포함하는 프레임'을 수신하는 과정
    을 포함하는 단말에서의 전원 절약 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수신된 '서비스 기간 종료 필드 값을 포함하는 프레임'의 서비스 기간 종료 필드 값이 상기 예정 외 서비스 기간의 종료를 나타내지 않는 값이면, 상기 단말이 상기 기지국으로부터 상기 '서비스 기간 종료 필드 값을 포함하는 프레임'을 수신하는, 단말에서의 전원 절약 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 미리 결정된 기준에 만족하지 못하면, 상기 단말은 수면 모드로 천이하는, 단말에서의 전원 절약 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 모어 데이터 비트가 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임이 더 이상 존재하지 않음을 나타내면, 상기 단말이 수면 모드로 천이하는, 단말에서의 전원 절약 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 미리 결정된 기준은,
    상기 단말이 항상 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임을 송신하거나, 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임에 의지하는 전달 가능(Delivery-enabled)으로 설정되지 않은 액세스 카테고리의 QoS 파라미터 또는 '시스템에서 지정한 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임'과 상기 '시스템에서 지정한 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임' 이전에 마지막으로 송신하였던 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임의 전송 시간 간격인, 단말에서의 전원 절약 방법.
  6. 전력 제어 시스템에 있어서,
    트리거 프레임을 기지국으로 전송하고, 상기 기지국으로부터 서비스 기간 종료 필드 값을 포함하는 제1프레임을 수신하며, 미리 결정된 기준에 따라 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임을 상기 기지국으로 송신하여 제2프레임을 수신하고, 상기 제2프레임의 헤더에 포함된 모어 데이터 비트가 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임이 더 필요함을 나타내면 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임을 상기 기지국으로 송신하고, 상기 기지국으로부터 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임이 더 이상 필요하지 않음을 나타내는 제3프레임을 수신하는 단말과,
    상기 단말로부터 상기 트리거 프레임을 수신하면 상기 제1프레임을 상기 단말로 송신하고, 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임을 수신하면 상기 제2프레임을 상기 단말로 송신하며, 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임의 필요 유무를 판단하여 상기 제2프레임 또는 상기 제 3프레임을 상기 단말로 송신하는 상기 기지국
    을 포함하는 전력 제어 시스템.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 미리 결정된 기준은,
    상기 단말이 항상 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임을 송신하거나, 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임에 의지하는 전달 가능(Delivery-enabled)으로 설정되지 않은 액세스 카테고리의 QoS 파라미터 또는 '시스템에서 지정한 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임'과 상기 '시스템에서 지정한 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임' 이전에 마지막으로 송신하였던 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임의 전송 시간 간격인, 전력 제어 시스템.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 서비스 기간 종료 필드는,
    상기 기지국이 한 비트의 정보로 상기 트리거 프레임에 대응하여 상기 단말로 전송하는 상기 제1프레임의 헤더에 설정하는, 전력 제어 시스템.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 모어 데이터 비트는,
    상기 기지국이 한 비트의 정보로 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임에 대응하여 상기 단말로 전송되는 상기 제2프레임 및 상기 제3프레임의 헤더에 설정하고, 상기 전원 절약 폴(PS-Poll) 프레임의 필요 유무를 나타내는, 전력 제어 시스템.
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