KR101351573B1 - 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법 - Google Patents

무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법 Download PDF

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Abstract

무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법은, 제1 단말과 제2 단말 사이에 직접 링크를 설정하는 단계, 상기 제2 단말이 수면모드로 전환하는 단계, 상기 제1 단말이 상기 제2 단말에 데이터 프레임을 전송하는 단계, 상기 제1 액세스 포인트가 상기 데이터 프레임의 전송을 오버히어링(overhearing)하는 단계 및 상기 제1 액세스 포인트가 상기 데이터 프레임을 버퍼링하는 단계를 포함한다.

Description

무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법{Method for direct link communication in wireless networks}
본 발명은 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직접링크설정(direct link setup)을 지원하는 802.11 기반 인프라스트럭처 모드의 무선랜 통신 시스템 환경하에서 직접링크가 설립된 두 단말들간에 전력절감기법을 적용하는 기술에 관한 것이다.
802.11기반의 무선랜은 많은 무선 통신 사용자들에게 오래 전부터 널리 쓰이는 IEEE의 표준 기술이다.
무선랜에는 모드인 인프라스트럭처 모드(infrastructure mode)와 애드혹 모드(adhoc mode)의 두 가지 모드가 있다.
인프라스트럭처 모드의 경우, 동일한 BSS(Basic Service Set)내의 두 단말간의 데이터 교환은 중간에 액세스포인트(Access Point)라고 불리는 중계기를 통해 수행된다. 이와 달리 애드혹 모드의 경우 두 단말간에 직접 통신이 가능하다.
802.11 기반의 무선랜에서 사용되는 매체접근방식으로는 크게 DCF(Distributed Coordination Function)와 PCF(Point Coordination Function)로 분류된다.
CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)를 기반으로 하는 DCF에서의 단말들은 다른 단말들과 경쟁(contention)을 수행한 뒤 자신의 프레임을 전송한다.
이와 달리 PCF에서는 액세스포인트가 폴링(polling)방식으로 각 단말에게 순차적으로 자원을 할당하며, 단말은 자신의 차례에 맞춰 데이터 프레임을 전달하는 방식이다.
이러한 무선랜에서는 네트워크의 처리량을 높이는 것(단말의 처리량을 높이는 것과 같은 의미)과 단말의 전력 소비를 줄이는 것에 대해 많은 연구가 진행되어 왔으며, 앞으로도 계속 연구될 것이다.
한편, 직접링크설정 기법은 802.11기반의 무선 네트워크 처리량을 높이는 기술에 속한다.
본 발명에서는 무선랜은 인프라스트럭처 모드로 동작한다고 가정한다.
종래의 무선랜 통신방식을 설명하기 위하여, 도 1을 참고하여 설명하면, STA1(10)과 STA2(20)의 두 단말간 데이터 전송을 위해서는 반드시 AP1(100)을 거쳐야 한다.
하지만 동일한 BSS1내의 두 단말 STA1(10)과 STA2(20)이 서로 인접한 영역에 있어 통신이 가능한 경우 직접링크설정 기법을 적용하면 두 단말간에 애드혹 모드로 동작할 수 있다.
종래의 직접링크설정 기법의 동작과정을 설명하기 위하여, 도 2를 참고하여 설명하면, 직접링크설정을 위하여 STA1(10)은 AP1(100)에 송신측인 STA1의 MAC 주소와 수신측인 AP1의 MAC 주소를 포함하는 데이터 프레임을 전송한다(S110).
이후, AP1(100)은 STA2(20)에 송신측인 AP1의 MAC 주소와 수신측인 STA2의 MAC 주소를 포함하는 데이터 프레임을 전송한다(S120).
STA1(10), AP1(100) 및 STA2(20)는 STA1(10)과 STA(20)간 직접링크설정을 시작한다(S130).
이후, STA1(10)는 직접링크설정 요청(DLS Request) 프레임을 AP1(100)에게 전송한다(S140).
직접링크설정 요청 프레임은 802.11 표준에 정의되어 있으며 새로이 정의된 관리 프레임(management frame)으로 STA2의 주소 등 여러 정보를 포함하고 있다.
이를 수신한 AP1(100)은 STA2(20)로 직접링크설정 요청 프레임을 전달해주고(S150), STA2(20)는 응답으로 직접링크설정 응답(DLS Response) 프레임을 AP1에게 전달한다(S160). 마지막으로 AP1은 수신한 응답 프레임을 STA1에게 전달해주는 것으로 직접링크설정 과정이 끝난다(S170).
STA1(10), AP1(100) 및 STA2(20)는 STA1(10)과 STA(20)간 직접링크설정을 완료하고(S180), STA1(10)은 STA2(20)에 송신측인 STA1의 MAC 주소와 수신측인 STA2의 MAC 주소를 포함하는 데이터 프레임을 전송한다(S190).
직접링크설정 기법을 활용하여 애드혹 모드로 동작하는 경우 두 단말간 데이터 전송은 한번 만에 완료(예, STA1?STA2)되지만, 인프라스트럭처 모드로 동작하는 경우는 액세스포인트를 거쳐야 하므로 두 번의 전송(예, STA1?AP, AP?STA2)이 필요하다.
이처럼 직접링크를 활용하면 무선랜 채널의 접속 횟수를 줄일 수 있기에 네트워크 처리 효율을 높일 수 있다.
한편, 전력 절감 기법(power saving mode)은 채널을 사용하지 않는 유휴(idle)시간에 낭비되는 단말의 전력을 줄이기 위한 것으로 802.11의 표준기술에 속한다.
전력 절감 기법을 지원하는 단말은 두 가지 모드, 활성 모드(active mode)와 수면 모드(sleep mode)를 활용한다.
활성 모드의 단말은 액세스포인트(인프라스트럭처 모드) 또는 다른 단말(애드혹 모드)과의 데이터 통신이 가능하도록 무선 인터페이스를 켠 상태를 의미한다.
수면 모드의 단말은 전력소비를 줄이기 위해 무선 인터페이스를 끈 상태를 의미한다.
전력 절감 기법을 지원하는 단말은 액세스포인트 또는 다른 단말과 주고 받는 데이터가 적거나 혹은 다른 이유 등으로 수면모드로 전환할 수 있다.
종래의 전력 절감 기법의 한계를 설명하기 위하여, 도 3을 참고하여 설명하면, S210 내지 S240 단계는 도 2의 S110 내지 S190 단계와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.
STA2(20)는 전력소비를 줄이기 위해 수면모드로 전환한다(S250).
이후, STA1(10)은 STA2(20)가 수면모드로 전환했음을 알지 못한 상태에서 데이터프레임 전송을 지속적으로 시도하게 된다(S260).
STA2(20)은 수면모드 상태이므로 STA1(10)이 전송하는 데이터프레임을 수신하지 못하는 자원 낭비의 문제가 발생한다.
이러한 자원 낭비는 표준에 정의되어 있는 DLPIdleTimeout이 만료될 때까지 계속되며(S270), 이 시간 이후는 암묵적으로 STA1(10)과 STA2(20)간 직접링크가 해제된다(S280).
따라서 직접링크연결에서 기본적인 802.11 동작과정으로 전환하는데 필요한 DLPIdleTimeout 시간 동안 자원이 낭비되는 문제가 발생한다.
더욱이 STA1(10)은 여전히 STA2(20)가 수면모드로 전환했음을 알지 못하므로 다시 직접링크설정 설립을 시도할 것이며, 연결된 직접링크는 다시 DLPIdleTimeout후에 끊기는 문제가 반복적으로 발생할 수 있다.
한국공개특허 제2012-7000518호는 무선랜 시스템에서 단말간 직접링크연결 통신환경하에서 전력절감모드 사용을 원활하게 하는 기술에 대하여 개시하고 있으나, 이 한국공개특허에 개시된 기술은 다른 BSS에 속한 단말들간의 직접링크설정 된 환경에서의 전력 절감 기법 사용시 발생하는 문제점을 고려하지 않고 있다는 한계가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 목적은 종래의 직접링크설정을 지원하는 802.11 기반 인프라스트럭처 모드의 무선랜에서 직접링크가 설정된 두 단말들간에 전력 절감 기법을 적용하는 과정에서 발생하는 자원낭비의 문제점을 해결하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법은, 제1 단말과 제2 단말 사이에 직접 링크를 설정하는 단계, 상기 제2 단말이 수면모드로 전환하는 단계, 상기 제1 단말이 상기 제2 단말에 데이터 프레임을 전송하는 단계, 상기 제1 액세스 포인트가 상기 데이터 프레임의 전송을 오버히어링(overhearing)하는 단계 및 상기 제1 액세스 포인트가 상기 데이터 프레임을 버퍼링하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 제1 액세스 포인트가 상기 데이터 프레임을 버퍼링하는 단계는, 상기 제1 액세스 포인트가 상기 제1 단말에 상기 데이터 프레임이 성공적으로 수신되었음을 알리는 데이터 ACK 프레임을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제2 단말이 상기 제1 액세스 포인트에 활성모드 상태로 전환하였음을 알리는 단계, 상기 제1 액세스 포인트가 상기 제2 단말에 버퍼링된 데이터 프레임을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제2 단말은, 주기적으로 활성모드로 전환하여 상기 제1 액세스 포인트가 브로드캐스팅(Broadcasting)하는 비콘(Beacon)프레임을 수신하고, 상기 비콘(Beacon)프레임을 확인하여, 수신해야 할 데이터프레임이 있는 경우, 상기 제1 액세스 포인트에 활성모드 상태로 전환하였음을 알릴 수 있다.
이 때, 상기 제2 단말은, 상기 비콘(Beacon)프레임의 TIM(Traffic Indication Map)필드를 확인하여 수신해야 할 데이터프레임이 있는지 여부를 확인할 수 있다.
이 때, 상기 제2 단말은, 상기 제1 액세스 포인트에 널(Null) 데이터 프레임을 전송하여 수면모드로 전환하였음을 알릴 수 있다.
이 때, 상기 널(Null) 데이터 프레임은 PM(Power Management)비트가 1로 설정될 수 있다.
이 때, 상기 제1 액세스 포인트는, 직접링크 단말관리테이블에서 단말 ID(Identification)가 상기 제2 단말의 MAC 주소와 일치하는 엔트리를 검색하여 상기 엔트리의 단말모드를 수면모드로 설정할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법은, 제1 단말과 제2 단말 사이에 직접 링크를 설정하는 단계, 상기 제2 단말이 수면모드로 전환하는 단계, 상기 제2 단말이 속한 제2 액세스 포인트가 상기 제1 단말이 속한 제1 액세스 포인트에 상기 제2 단말의 상태가 수면모드로 전환하였음을 알리는 단계, 상기 제1 단말이 상기 제2 단말에 데이터 프레임을 전송하는 단계, 상기 제1 액세스 포인트가 상기 데이터 프레임의 전송을 오버히어링(overhearing)하는 단계, 상기 제1 액세스 포인트가 오버히어링한 상기 데이터 프레임을 상기 제2 액세스 포인트에 전달하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 제1 액세스 포인트가 상기 데이터 프레임의 전송을 오버히어링(overhearing)하는 단계는, 상기 제1 액세스 포인트가 상기 제1 단말에 상기 데이터 프레임이 성공적으로 수신되었음을 알리는 데이터 ACK 프레임을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제1 액세스 포인트는 상기 데이터 프레임을 캡슐화하여 상기 제2 액세스 포인트에 전달할 수 있다.
이 때, 상기 제2 액세스 포인트는 상기 캡슐화된 데이터 프레임을 역캡슐화하여 버퍼링할 수 있다.
이 때, 상기 제2 단말이 상기 제2 액세스 포인트에 활성모드 상태로 전환하였음을 알리는 단계, 상기 제2 액세스 포인트가 상기 제2 단말에 버퍼링된 데이터 프레임을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제2 단말은, 주기적으로 활성모드로 전환하여 상기 제2 액세스 포인트가 브로드캐스팅(Broadcasting)하는 비콘(Beacon)프레임을 수신하고, 상기 비콘(Beacon)프레임을 확인하여, 수신해야 할 데이터프레임이 있는 경우, 상기 제2 액세스 포인트에 활성모드 상태로 전환하였음을 알릴 수 있다.
이 때, 상기 제2 단말은, 상기 비콘(Beacon)프레임의 TIM(Traffic Indication Map)필드를 확인하여 수신해야 할 데이터프레임이 있는지 여부를 확인할 수 있다.
이 때, 상기 제2 단말은, 상기 제2 액세스 포인트에 널(Null) 데이터 프레임을 전송하여 수면모드로 전환하였음을 알릴 수 있다.
이 때, 상기 널(Null) 데이터 프레임은 PM(Power Management)비트가 1로 설정될 수 있다.
이 때, 상기 제1 액세스 포인트 및 제2 액세스 포인트는, 직접링크 단말관리테이블에서 단말 ID(Identification)가 상기 제2 단말의 MAC 주소와 일치하는 엔트리를 검색하여 상기 엔트리의 단말모드를 수면모드로 설정할 수 있다.
이 때, 상기 직접링크단말 관리테이블은, 단말 식별자 정보, 단말 모드 정보 및 액세스 포인트 식별자 정보를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제2 액세스 포인트는 IAPP(Inter Access Point Protocol)를 이용하여 상기 제1 액세스 포인트와 데이터를 송수신 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 종래의 직접링크설정을 지원하는 802.11 기반 인프라스트럭처 모드의 무선랜에서 직접링크가 설정된 두 단말들간에 전력 절감 기법을 적용함에 있어 액세스포인트를 활용하여, 기존 단말의 수정을 요구함이 없이, DLPIdleTimeout 시간 동안 발생하는 자원낭비의 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 일반적인 무선랜 네트워크의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래기술인 직접링크설정 동작 과정을 나타낸 도면이다.
도 3은 종래기술인 직접링크설정 후 전력 절감 기술을 이용한 동작 과정을 나타낸 도면이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 액세스포인트(AP)의 직접링크 단말관리테이블을 나타낸 도면이다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 액세스포인트(AP)의 직접링크 단말관리테이블을 나타낸 도면이다.
도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 액세스포인트(AP)의 직접링크 단말관리테이블을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 동일한 BSS 내에서 단말 간의 전력 절감 기술을 이용한 동작 과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 상이한 BSS 내에서 단말 간의 전력 절감 기술을 이용한 동작 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액세스포인트(AP)의 동작 과정을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 액세스포인트(AP)의 동작 과정을 나타낸 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 4a, 4b 및 4c는 본 발명의 실시예에 따른 액세스포인트(AP)의 직접링크 단말관리테이블을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 액세스포인트(AP)는 하나 또는 그 이상의 직접링크를 맺고 있는 단말들을 관리하기 위해 직접링크단말 관리테이블을 유지 및 관리할 수 있다.
도 4a를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 직접링크 단말관리테이블은 단말 ID, 단말 모드, 및 액세스포인트 ID로 구성되어 있다.
단말 ID는 단말의 MAC 주소를, 액세스포인트 ID는 액세스포인트의 MAC주소를, 단말 모드는 전력 절감 기법의 활성 또는 수면 모드를 의미한다.
액세스포인트는 자신의 BSS내 단말들 간의 직접 링크와 자신의 BSS내 단말과 다른 BSS의 단말 간 직접 링크에 대한 단말정보를 관리할 수 있다.
단말모드를 제외한 단말 ID와 액세스포인트 ID는 직접링크설정 과정 중에 교환되는 프레임을 통해 생성할 수 있다.
도 4b 및 4c를 참고하면, 도 4b 및 4c의 단말관리테이블은 도 1의 AP1(100) 및 AP2(200)의 단말관리테이블을 나타낸 도면이다.
AP1(100)은 두 직접링크(STA1-STA2 및 STA1-STA3)에 대한 정보를 가지고 있음을 확인할 수 있다.
액세스포인트는 자신에게 접속되어 있는 단말의 모드가 변경이 되었을 때, 이를 주변 액세스포인트에게 알려준다.
이 때, 대상 주변 액세스 포인트는 모드가 변경된 단말과 직접링크를 맺고 있는 단말의 액세스포인트들이다.
예를 들어, AP2(200)는 STA3(30)의 모드가 변경되면 정보교환과정을 통해 STA3(30)와 직접링크를 맺고 있는 STA1(10)의 AP1(100)에게 변경된 모드를 알려준다.
그러나 단말이 데이터수신을 위한 일시적으로 모드 변경을 하는 경우에는 직접링크 단말 관리테이블의 단말 MAC주소에 해당하는 엔트리의 단말모드필드를 활성모드로 변경하지 않는다.
예를 들어, 수면모드 단말이 비콘프레임을 브로드캐스팅 한 뒤 데이터프레임 수신을 위해 PS_POLL을 전송하는 경우이다.
정보교환과정은 액세스포인트간 정보교환을 위해 제안된 프로토콜인 IAPP (Inter Access Point Protocol)를 이용할 수 있으며, 단말 모드정보 등의 추가정보가 포함될 수 있도록 IAPP를 확장할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 동일한 BSS 내에서 단말 간의 전력 절감 기술을 이용한 동작 과정을 나타낸 도면이다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 동일한 BSS 내에서 단말 간의 전력 절감 기술을 이용한 동작 과정은 우선, STA1(10)과 STA2(20) 사이에 직접링크를 설정한다(S410).
S410 단계는 도 2의 S110 단계 내지 S180 단계와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
S410 단계 이후에 STA1(10), AP1(100) 및 STA2(20)는 STA1(10)과 STA(20)간 직접링크설정을 완료하고, STA1(10)은 STA2(20)에 송신측인 STA1의 MAC 주소와 수신측인 STA2의 MAC 주소를 포함하는 데이터 프레임을 전송한다(S420).
데이터 프레임을 성공적으로 수신한 STA2(20)는 ACK프레임을 STA1(10)으로 전송하여 데이터를 수신했음을 알린다(S430).
일정 시간 후, STA2(20)는 수면모드로의 전환을 결정하고(S440), null 데이터 프레임을 AP1에게 전송한다(S450).
이 때, STA2(20)는 null 데이터 프레임(MAC 프레임에서 데이터 부분이 없는 데이터 프레임)에 PM(power management)비트를 1로 설정하여 전송할 수 있다.
이후, AP1(100)은 null 데이터 프레임에 대한 응답으로 ACK(acknowledge) 프레임을 STA2(20)에게 전송하며(S460), ACK 프레임을 수신한 STA2(20)은 수면모드로 전환한다(S470).
이 때, AP1(100)은 도 4b의 직접링크단말 관리테이블에서 단말 ID가 STA2의 MAC주소와 일치하는 엔트리를 찾는다.
엔트리가 존재할 경우 해당 엔트리의 단말 모드를 수면모드로 설정한다.
그러나 STA1(10)은 STA2(20)가 수면모드로 전환되었음을 알지 못하므로 여전히 STA2에게 직접전송을 시도한다(S480).
이 때, AP1(100)은 STA1(10)이 전송하는 데이터를 오버히어링한 뒤 STA2(20)가 수면모드에 있음을 판단하고, STA2(20)를 대신하여 ACK 프레임을 전송하고, 1로 설정된 PM 비트를 인지한 AP1(100)은 STA2(20)이 수면모드로 전환되었음을 판단하고 STA2(20)으로 전송되는 데이터 프레임에 대해 버퍼링을 시작한다(S490).
이후, AP1(100)은 전력절감 기법의 동작과정에 따라 데이터 프레임을 STA2(20)에게 전달한다(S500).
S500 단계를 상세히 설명하면, AP1(100)은 주기적으로 비콘(beacon)프레임을 브로드캐스팅(broadcasting)한다.
이 때, 비콘(beacon)프레임에는 TIM(Traffic Indication Map)필드를 포함하고, TIM필드의 각 비트는 현재 연결을 맺고 있는 단말들과 1대1로 맵핑이 될 수 있다.
액세스포인트는 특정 단말로 향하는 데이터 프레임을 하나 이상 버퍼링하고 있을 경우에 TIM필드의 해당 비트가 1로 설정한다.
STA2(20)는 AP1(100)의 비콘 주기를 알고 있어, 주기적으로 비콘프레임이 전송되기 바로 직전에 활성모드로 전환하여 비콘프레임을 수신할 수 있다.
STA2(20)는 TIM 필드의 해당 비트가 확인하여 자신이 수신해야 할 데이터프레임이 있는지 여부를 알 수 있다.
만약 STA2(20)와 관련 있는 TIM필드의 해당 비트가 1로 설정이 되어 있을 경우, AP1(100)으로부터 데이터 프레임을 수신하기 위하여, AP1(100)에 STA2(20) 자신이 활성모드로 전환했음을 알린다.
현재 AP1(100)은 STA2(20)가 수면모드 상태인 것으로 인지하고 있다.
STA2(20)는 자신이 활성모드로 전환했음을 알리기 위해, AP1(100)에게 DCF의 동작과정에 따라 PS_POLL 관리 프레임을 전송한다.
PS_POLL관리 프레임을 수신한 AP1(100)은 응답으로 ACK 프레임을 STA2(20)에게 전송한다.
이후, AP1(100)은 802.11 DCF 동작과정에 따라 STA2(20)에게 데이터 프레임을 전송하고, STA2(20)는 ACK 프레임으로 응답한다.
이 때, AP1(100)의 버퍼에 STA2(20)로 전송되는 데이터 프레임이 하나이상 존재할 경우 AP1(100)이 전송하는 데이터프레임의 MAC헤더 내 프레임컨트롤 필드에 MD (more data) 비트를 1로 설정하여 전송하며, 이 비트가 설정되어 있을 경우, STA2(20)는 다음 데이터 프레임을 수신하기 위해 PS_POLL 관리 프레임을 전송하는 과정을 재수행하게 된다.
STA2(20)는 모든 버퍼링된 데이터를 수신한 이 후, 마지막 데이터 프레임의 응답으로 전송하는 ACK 프레임에 PM비트를 1로 설정하여 AP1(100)에게 전송하고 다시 수면모드로 들어간다.
이 때, AP1(100)이 STA2(20)로 보내는 마지막 데이터 프레임의 MD 비트는 0으로 설정될 수 있다.
이러한 방식으로 STA2(20)는 자신이 받을 데이터프레임이 있는 경우에만 활성모드로 전환하여 데이터를 수신하기 때문에 단말의 전력소비를 줄일 수 있다.
또한, STA1(10)은 STA2(20)가 수면 모드에 있는지 여부를 알 필요가 없어, 기존의 직접링크 방식을 그대로 사용할 수 있는 장점이 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 상이한 BSS 내에서 단말 간의 전력 절감 기술을 이용한 동작 과정을 나타낸 도면이다.
도 6을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 상이한 BSS 내에서 단말 간의 전력 절감 기술을 이용한 동작 과정은 우선, STA1(10)과 STA3(30) 사이에 직접링크를 설정한다(S510).
S510 단계는 도 2의 S110 단계 내지 S180 단계에서, STA2(20)를 STA3(30)으로 대체하는 경우와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
S510 단계에서 STA1(10)과 STA3(30)는 직접링크설정 과정을 수행한 후에, AP1(100)에 접속하고 있는 단말 STA1(10)과 AP2(200)에 접속하고 있는 STA3(30)가 직접링크를 맺은 환경에서, STA1(10)은 AP1(100)과 AP2(200)를 거치지 않고 데이터를 직접 STA3(30)로 전달한다(S520).
데이터 프레임을 성공적으로 수신한 STA3(30)는 ACK프레임을 STA1(10)으로 전송하여 데이터를 수신했음을 알린다(S530).
일정 시간 후, STA3(30)는 수면모드로의 전환을 결정하고(S540), null 데이터 프레임을 AP2(200)에게 전송한다(S550).
이 때, STA3(30)은 null 데이터 프레임(MAC 프레임에서 데이터 부분이 없는 데이터 프레임)에 PM(power management)비트를 1로 설정하여 전송할 수 있다.
이후, AP2(200)은 null 데이터 프레임에 대한 응답으로 ACK(acknowledge) 프레임을 STA3(30)에게 전송하며(S560), ACK 프레임을 수신한 STA3(30)은 수면모드로 전환한다(S570).
이 때 AP2(200)는 도면 4c의 직접링크단말 관리테이블에서 단말 ID가 STA3(30)의 MAC주소와 일치하는 엔트리를 찾는다.
엔트리가 존재할 경우 해당 엔트리의 단말 모드를 수면모드로 설정한다.
이 후 STA3(30)와 직접링크를 맺고 있는 STA1(10)의 AP1(100)에게 STA3(30)의 모드가 변경되었음을 알린다(S580).
이 때, AP1(100)과 AP2(200)의 정보교환과정은 액세스포인트간 정보교환을 위한 IAPP (Inter Access Point Protocol) 방식을 이용하며, 단말 모드정보 등의 추가정보가 포함될 수 있도록 IAPP를 확장할 수 있다.
그러나 STA1(10)은 STA3(30)가 수면모드로 전환되었음을 알지 못하므로 여전히 STA3(30)에게 직접전송을 시도한다(S590).
AP1(100)은 STA1(10)이 전송하는 데이터를 오버히어링한 뒤 STA3(30)가 수면모드에 있음을 판단하고, STA3(30)를 대신하여 STA1(10)에게 ACK 프레임을 전송한다(S600).
이후, AP1(100)은 STA3(30)의 액세스포인트인 AP2(200)에게 오버히어링한 데이터를 포워딩하며, AP2(200)는 수신한 데이터를 버퍼링한다(S610).
이 때, AP1(100)은 오버히어링한 데이터를 포워딩할 때, 오버히어링 한 MAC프레임 전체를 캡슐화하여 전달할 수 있다.
이 때, 캡슐화 된 데이터를 수신한 AP2(200)는 캡슐화 된 데이터를 역캡슐화하여 STA1(10)이 전송한 MAC 프레임을 획득한 뒤 버퍼링을 시작한다.
이후 AP2(200)은 전력절감 기법의 동작과정에 따라 데이터 프레임을 STA2에게 전달한다(S620).
S620 단계를 상세히 설명하면, AP2(200)은 주기적으로 비콘(beacon)프레임을 브로드캐스팅(broadcasting)한다.
이 때, 비콘(beacon)프레임에는 TIM(Traffic Indication Map)필드를 포함하고, TIM필드의 각 비트는 현재 연결을 맺고 있는 단말들과 1대1로 맵핑이 될 수 있다.
액세스포인트는 특정 단말로 향하는 데이터 프레임을 하나 이상 버퍼링하고 있을 경우에 TIM필드의 해당 비트가 1로 설정한다.
STA3(30)는 AP2(200)의 비콘 주기를 알고 있어, 주기적으로 비콘프레임이 전송되기 바로 직전에 활성모드로 전환하여 비콘프레임을 수신할 수 있다.
STA3(30)는 TIM 필드의 해당 비트가 확인하여 자신이 수신해야 할 데이터프레임이 있는지 여부를 알 수 있다.
만약 STA3(30)와 관련 있는 TIM필드의 해당 비트가 1로 설정이 되어 있을 경우, AP2(200)으로부터 데이터 프레임을 수신하기 위하여, AP2(200)에 STA3(30) 자신이 활성모드로 전환했음을 알린다.
현재 AP2(200)은 STA3(30)가 수면모드 상태인 것으로 인지하고 있다.
STA3(30)는 자신이 활성모드로 전환했음을 알리기 위해, AP2(200)에게 DCF의 동작과정에 따라 PS_POLL 관리 프레임을 전송한다.
PS_POLL관리 프레임을 수신한 AP2(200)은 응답으로 ACK 프레임을 STA3(30)에게 전송한다.
이후, AP2(200)은 802.11 DCF 동작과정에 따라 STA3(30)에게 데이터 프레임을 전송하고, STA3(30)는 ACK 프레임으로 응답한다.
이 때, AP2(200)의 버퍼에 STA3(30)로 전송되는 데이터 프레임이 하나이상 존재할 경우 AP2(200)가 전송하는 데이터프레임의 MAC헤더 내 프레임컨트롤 필드에 MD (more data) 비트를 1로 설정하여 전송하며, 이 비트가 설정되어 있을 경우, STA3(30)는 다음 데이터 프레임을 수신하기 위해 PS_POLL 관리 프레임을 전송하는 과정을 재수행하게 된다.
STA3(30)는 모든 버퍼링된 데이터를 수신한 이 후, 마지막 데이터 프레임의 응답으로 전송하는 ACK 프레임에 PM비트를 1로 설정하여 AP2(200)에게 전송하고 다시 수면모드로 들어간다.
이 때, AP2(200)가 STA3(30)로 보내는 마지막 데이터 프레임의 MD 비트는 0으로 설정될 수 있다.
이러한 방식으로 STA3(30)는 자신이 받을 데이터프레임이 있는 경우에만 활성모드로 전환하여 데이터를 수신하기 때문에 단말의 전력소비를 줄일 수 있다.
또한, STA1(10)은 STA3(30)가 수면 모드에 있는지 여부를 알 필요가 없어, 기존의 직접링크 방식을 그대로 사용할 수 있는 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액세스포인트의 동작 과정을 나타낸 도면이다.
도 7을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 액세스포인트(AP)의 동작 과정은 우선, 액세스포인트가 데이터프레임을 오버히어링한다(S710).
이후, 송신 MAC주소가 자신의 BSS에 속하는 단말인지를 확인한다(S720).
자신의 BSS에 속하지 않을 경우 데이터프레임을 삭제한다(S750).
자신의 BSS에 속하는 경우에는 자신이 관리하고 있는 직접링크단말 관리테이블에서 단말ID가 수신 MAC주소와 일치하는 엔트리가 존재하는지 확인한다(S730).
존재하지 않을 경우 데이터프레임을 삭제하고 종료한다(S750).
엔트리가 있을 경우, 수신 단말의 현재 모드가 수면모드 상태인지를 확인한다(S740).
수신 단말의 현재모드가 수면모드가 아닐 경우에는 수신단말이 데이터프레임에 대한 응답으로 ACK프레임을 전송할 것이므로 오버히어링한 데이터프레임을 삭제한다(S750).
수신 단말이 수면 모드일 경우는 오버히어링한 데이터프레임에 대한 ACK 프레임을 송신 MAC주소로 전송한다(S760).
액세스포인트는 수신단말이 속하는 BSS를 판단하여(S770), 자신의 BSS에 속하는 경우 데이터프레임을 버퍼링 한 뒤, 전력절감기법에 따라 데이터를 전송한다(S780).
자신의 BSS에 속하지 않을 경우 MAC데이터 프레임을 캡슐화하여(S790), 수신단말이 접속한 BSS로 포워딩한다(S795).
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다른 액세스포인트로부터 데이터 프레임을 수신한 액세스포인트의 동작 과정을 나타낸 도면이다.
예를 들면 도 6의 AP2(200)가 이에 해당한다.
도 8을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 다른 액세스포인트로부터 데이터 프레임을 수신한 액세스포인트의 동작 과정은 우선, 다른 액세스포인트로부터 데이터 프레임을 수신한 뒤(S810), 역캡슐화하여 데이터프레임을 획득한다(S820).
이 때, 역캡슐화된 데이터프레임은 직접링크를 맺고 있는 송신 단말이 전송한 MAC 데이터프레임과 일치하는 할 것이다.
이후, 직접링크 단말 관리테이블에 데이터프레임의 수신 MAC주소와 일치하는 엔트리가 존재하는지 확인한다(S830).
일치하는 엔트리가 존재할 경우 데이터프레임을 버퍼링 한 뒤, 전력절감기법에 따라 데이터를 전송한다(S840).
일치하는 엔트리가 없을 경우 데이터프레임을 삭제한다(S850).
이상, 본 발명의 구성에 대하여 바람직한 실시예을 참조하여 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 본 발명의 파티션 복구 방법을 실현하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체의 형태 등 다양한 형태로 구현될 수 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: STA1(Station 1)
20: STA2(Station 2)
30: STA3(Station 3)
100: AP1(Access Point 1)
200: AP2(Access Point 2)

Claims (20)

  1. 제1 단말과 제2 단말 사이에 직접 링크를 설정하는 단계;
    상기 제2 단말이 수면모드로 전환하는 단계;
    상기 제1 단말이 상기 제2 단말에 데이터 프레임을 전송하는 단계;
    상기 제1 액세스 포인트가 상기 데이터 프레임의 전송을 오버히어링(overhearing)하는 단계; 및
    제1 액세스 포인트가 상기 데이터 프레임을 버퍼링하는 단계를 포함하는 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 액세스 포인트가 상기 데이터 프레임을 버퍼링하는 단계는,
    상기 제1 액세스 포인트가 상기 제1 단말에 상기 데이터 프레임이 성공적으로 수신되었음을 알리는 데이터 ACK 프레임을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 단말이 상기 제1 액세스 포인트에 활성모드 상태로 전환하였음을 알리는 단계;
    상기 제1 액세스 포인트가 상기 제2 단말에 버퍼링된 데이터 프레임을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 단말은,
    주기적으로 활성모드로 전환하여 상기 제1 액세스 포인트가 브로드캐스팅(Broadcasting)하는 비콘(Beacon)프레임을 수신하고, 상기 비콘(Beacon)프레임을 확인하여, 수신해야 할 데이터프레임이 있는 경우, 상기 제1 액세스 포인트에 활성모드 상태로 전환하였음을 알리는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 단말은,
    상기 비콘(Beacon)프레임의 TIM(Traffic Indication Map)필드를 확인하여 수신해야 할 데이터프레임이 있는지 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 단말은,
    상기 제1 액세스 포인트에 널(Null) 데이터 프레임을 전송하여 수면모드로 전환하였음을 알리는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 널(Null) 데이터 프레임은 PM(Power Management)비트가 1로 설정되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 액세스 포인트는,
    직접링크 단말관리테이블에서 단말 ID(Identification)가 상기 제2 단말의 MAC 주소와 일치하는 엔트리를 검색하여 상기 엔트리의 단말모드를 수면모드로 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법.
  9. 제1 단말과 제2 단말 사이에 직접 링크를 설정하는 단계;
    상기 제2 단말이 수면모드로 전환하는 단계;
    상기 제2 단말이 속한 제2 액세스 포인트가 상기 제1 단말이 속한 제1 액세스 포인트에 상기 제2 단말의 상태가 수면모드로 전환하였음을 알리는 단계;
    상기 제1 단말이 상기 제2 단말에 데이터 프레임을 전송하는 단계;
    상기 제1 액세스 포인트가 상기 데이터 프레임의 전송을 오버히어링(overhearing)하는 단계;
    상기 제1 액세스 포인트가 오버히어링한 상기 데이터 프레임을 상기 제2 액세스 포인트에 전달하는 단계를 포함하는 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 액세스 포인트가 상기 데이터 프레임의 전송을 오버히어링(overhearing)하는 단계는,
    상기 제1 액세스 포인트가 상기 제1 단말에 상기 데이터 프레임이 성공적으로 수신되었음을 알리는 데이터 ACK 프레임을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 액세스 포인트는 상기 데이터 프레임을 캡슐화하여 상기 제2 액세스 포인트에 전달하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2 액세스 포인트는 상기 캡슐화된 데이터 프레임을 역캡슐화하여 버퍼링하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제2 단말이 상기 제2 액세스 포인트에 활성모드 상태로 전환하였음을 알리는 단계;
    상기 제2 액세스 포인트가 상기 제2 단말에 버퍼링된 데이터 프레임을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2 단말은,
    주기적으로 활성모드로 전환하여 상기 제2 액세스 포인트가 브로드캐스팅(Broadcasting)하는 비콘(Beacon)프레임을 수신하고, 상기 비콘(Beacon)프레임을 확인하여, 수신해야 할 데이터프레임이 있는 경우, 상기 제2 액세스 포인트에 활성모드 상태로 전환하였음을 알리는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제2 단말은,
    상기 비콘(Beacon)프레임의 TIM(Traffic Indication Map)필드를 확인하여 수신해야 할 데이터프레임이 있는지 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법.
  16. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 단말은,
    상기 제2 액세스 포인트에 널(Null) 데이터 프레임을 전송하여 수면모드로 전환하였음을 알리는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 널(Null) 데이터 프레임은 PM(Power Management)비트가 1로 설정되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법.
  18. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 액세스 포인트 및 제2 액세스 포인트는,
    직접링크 단말관리테이블에서 단말 ID(Identification)가 상기 제2 단말의 MAC 주소와 일치하는 엔트리를 검색하여 상기 엔트리의 단말모드를 수면모드로 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 직접링크단말 관리테이블은,
    단말 식별자 정보, 단말 모드 정보 및 액세스 포인트 식별자 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법.
  20. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 액세스 포인트는 IAPP(Inter Access Point Protocol)를 이용하여 상기 제1 액세스 포인트와 데이터를 송수신 하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 상의 직접 링크 통신 방법.
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