KR101561116B1 - 무선랜 시스템에서 능동 검색 방법 - Google Patents

무선랜 시스템에서 능동 검색 방법 Download PDF

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Abstract

무선랜 시스템에서 능동 검색 방법이 개시된다. 능동 검색 방법은, 임의의 채널을 통해 프로브 요청 프레임을 전송하는 단계 및 임의의 채널을 통해 프로브 요청 프레임에 대응된 프로브 응답 프레임을 액세스 포인트로부터 수신하는 단계를 포함하되, 프로브 응답 프레임은 액세스 포인트의 주채널 정보를 포함한다. 따라서, 액세스 포인트를 신속하게 검색할 수 있다.

Description

무선랜 시스템에서 능동 검색 방법{METHOD FOR ACTIVE SCANNING IN WIRELESS LOCAL AREA NETWORK SYSTEM}
본 발명은 능동 검색 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선랜 시스템에서 액세스 포인트 검색을 위한 능동 검색 방법에 관한 것이다.
정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 무선랜(wireless local area network, WLAN)은 무선 주파수 기술을 바탕으로 개인용 휴대 정보 단말기(personal digital assistant, PDA), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 휴대형 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player, PMP) 등과 같은 휴대형 단말기를 사용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 기술이다.
무선랜 기술에 대한 표준은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준으로서 개발되고 있다. IEEE 802.11a는 5 GHz에서 비면허 대역(unlicensed band)을 이용하여, 54 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11b는 2.4 GHz에서 직접 시퀀스 방식(direct sequence spread spectrum, DSSS)을 적용하여, 11 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11g는 2.4 GHz에서 직교 주파수 분할 다중화(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)를 적용하여, 54 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11n은 다중입출력 OFDM(multiple input multiple output-OFDM, MIMO-OFDM)을 적용하여, 2 개의 공간적인 스트림(spatial stream)에 대해서 300 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11n에서는 채널 대역폭(channel bandwidth)을 40 MHz까지 지원하며, 이 경우에 600 Mbps의 전송 속도를 제공한다.
이와 같은 무선랜의 보급이 활성화되고 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라, IEEE 802.11n이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율을 지원하기 위한 새로운 무선랜 기술에 대한 필요성이 증가하고 있다. 초고처리율(very high throughput, VHT) 무선랜 기술은 1 Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 지원하기 위하여 제안되고 있는 IEEE 802.11 무선랜 기술 중의 하나이다. 그 중, IEEE 802.11ac는 5 GHz 이하 대역에서 초고처리율 제공을 위한 표준으로서 개발되고 있고, IEEE 802.11ad는 60 GHz 대역에서 초고처리율 제공을 위한 표준으로서 개발되고 있다.
이러한 무선랜 기술을 기초로 한 시스템에 있어서, 다중 채널(multi channel)에서 능동 검색(active scanning)을 수행하는 경우 단말은 원하는 액세스 포인트(access point)가 어느 채널에 존재하는지 모르기 때문에 각각의 채널에서 동일한 검색 과정을 순차적으로 수행한다. 즉, 단말은 하나의 채널에서 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 전송한 후 최대 대기 시간(max waiting time) 동안 액세스 포인트로부터 전송되는 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 수신하고, 현재 채널에서 원하는 액세스 포인트를 검색하지 못한 경우 다른 채널에서 위와 동일한 과정을 수행한다.
한편, 액세스 포인트가 다중 채널을 지원하는 경우, 액세스 포인트는 주채널을 통해 수신한 프로브 요청 프레임에 대해 프로브 응답 프레임으로 응답하나, 보조채널을 통해 수신한 프로브 요청 프레임에 대해서는 프로브 응답 프레임으로 응답을 하지 않는다.
이와 같은 환경에서, 원하는 액세스 포인트를 검색하기 위해 단말은 일반적으로 복수의 채널을 검색하므로, 액세스 포인트를 검색하는데 많은 시간이 소모되는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 액세스 포인트를 신속하게 검색하기 위한 능동 검색 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 검색 방법은, 임의의 채널을 통해 프로브 요청 프레임을 전송하는 단계, 및 상기 임의의 채널을 상기 프로브 요청 프레임에 대응된 프로브 응답 프레임을 통해 액세스 포인트로부터 수신하는 단계를 포함하되, 상기 프로브 응답 프레임은 상기 액세스 포인트의 주채널 정보를 포함한다.
여기서, 상기 능동 검색 방법은, 상기 주채널 정보가 나타내는 채널에서 상기 액세스 포인트와의 액세스 과정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 임의의 채널은 상기 액세스 포인트의 보조 채널일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동 검색 방법은, 다중 채널을 통해 프로브 요청 프레임을 전송하는 단계, 및 상기 다중 채널을 통해 상기 프로브 요청 프레임에 대응된 프로브 응답 프레임을 액세스 포인트로부터 수신하는 단계를 포함하되, 상기 프로브 응답 프레임은 액세스 포인트의 주채널 정보를 포함한다.
여기서, 상기 능동 검색 방법은, 액세스 포인트들로부터 수신한 복수의 주채널 정보 중 하나의 주채널 정보가 나타내는 채널에서 액세스 포인트와의 액세스 과정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 프로브 요청 프레임을 전송하는 단계는, 상기 다중 채널을 통해 프로브 요청 프레임을 동시에 전송할 수 있다.
여기서, 상기 다중 채널은 상기 액세스 포인트의 주채널 및 보조 채널을 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 검색 응답 방법은, 임의의 채널을 통해 프로브 요청 프레임을 수신하는 단계, 상기 액세스 포인트의 주채널 정보를 포함한 프로브 응답 프레임을 생성하는 단계, 및 상기 임의의 채널을 통해 상기 프로브 응답 프레임을 전송하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 능동 검색 응답 방법은, 상기 주채널을 통한 단말의 액세스 요청을 기반으로 상기 단말과의 액세스 과정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 임의의 채널은 상기 액세스 포인트의 보조 채널일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동 검색 응답 방법은, 다중 채널을 통해 프로브 요청 프레임을 수신하는 단계, 및 상기 액세스 포인트의 주채널 정보를 포함한 프로브 응답 프레임을 생성하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 능동 검색 응답 방법은, 상기 복수의 채널 중 상기 주채널을 통해 상기 프로브 응답 프레임을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 능동 검색 응답 방법은, 상기 주채널을 통한 단말의 액세스 요청을 기반으로 상기 단말과의 액세스 과정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 다중 채널은 상기 액세스 포인트의 주채널 및 보조 채널을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 단말은 액세스 포인트의 주채널 정보가 포함된 프로브 응답 프레임을 수신할 수 있고, 주채널 정보가 나타내는 채널에서 액세스 포인트와의 액세스 과정을 수행할 수 있으므로, 액세스 포인트를 검색하는데 소모되는 시간을 감소시킬 수 있다.
도 1은 IEEE 802.11 무선랜 시스템의 구성에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 인프라스트럭쳐 BSS에서 단말의 연결 과정을 도시한 개념도이다.
도 3은 액세스 포인트의 데이터 전송 과정에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 4는 프로브 요청 프레임의 구성을 도시한 개념도이다.
도 5는 프로브 응답 프레임의 구성(1 ~ 14)을 도시한 개념도이다.
도 6은 프로브 응답 프레임의 구성(15 ~ Last-n)을 도시한 개념도이다.
도 7은 다중 채널에서 능동 검색 방법을 도시한 개념도이다.
도 8은 다중 채널에서 수동 검색 방법을 도시한 개념도이다.
도 9는 5GHz 대역의 채널 구성을 도시한 개념도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 검색 방법을 도시한 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 채널에서 능동 검색 방법을 도시한 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동 검색 방법을 도시한 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동 검색 방법의 일 예를 도시한 개념도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동 검색 방법의 다른 예를 도시한 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
명세서 전체에서, 스테이션(station, STA)은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준의 규정을 따르는 매체 접속 제어(medium access control, MAC)와 무선 매체(medium)에 대한 물리 계층(physical layer) 인터페이스(interface)를 포함하는 임의의 기능 매체를 의미한다. 스테이션(STA)은 액세스 포인트(access point, AP)인 스테이션(STA)과 비-액세스 포인트(non-AP)인 스테이션(STA)으로 구분할 수 있다. 액세스 포인트(AP)인 스테이션(STA)은 단순히 액세스 포인트(AP)로 불릴 수 있고, 비-액세스 포인트(non-AP)인 스테이션(STA)은 단순히 단말(terminal)로 불릴 수 있다.
스테이션(STA)은 프로세서(Processor)와 트랜시버(transceiver)를 포함하고, 사용자 인터페이스와 디스플레이(display) 장치 등을 더 포함할 수 있다. 프로세서는 무선 네트워크를 통해 전송할 프레임을 생성하거나 무선 네트워크를 통해 수신된 프레임을 처리하도록 고안된 유닛(unit)을 의미하며, 스테이션(STA)을 제어하기 위한 여러 가지 기능을 수행한다. 트랜시버는 프로세서와 기능적으로 연결되어 있으며, 스테이션(STA)을 위하여 무선 네트워크를 통해 프레임을 송수신하도록 고안된 유닛을 의미한다.
액세스 포인트(AP)는 집중 제어기, 기지국(base station, BS), 노드-B(node-B), e노드-B, BTS(base transceiver system), 또는 사이트 제어기 등을 지칭할 수 있고, 그 것들의 일부 또는 전부 기능을 포함할 수 있다.
단말은 무선 송수신 유닛(wireless transmit/receive unit, WTRU), 사용자 장비(user equipment, UE), 사용자 단말(user terminal, UT), 액세스 단말(access terminal, AT), 이동국(mobile station, MS), 휴대용 단말(mobile terminal), 가입자 유닛(subscriber unit), 가입자 스테이션(subscriber station, SS), 무선 기기(wireless device), 또는 이동 가입자 유닛(mobile subscriber unit) 등을 지칭할 수 있고, 그 것들의 일부 또는 전부 기능을 포함할 수 있다.
여기서, 단말로 통신이 가능한 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 태블릿(tablet) PC, 무선전화기(wireless phone), 모바일폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), e-book 리더기, PMP(Portable Multimedia Player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 디지털 카메라(digital camera), DMB (Digital Multimedia Broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 영상 녹화기(digital picture recorder), 디지털 영상 재생기(digital picture player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player) 등을 사용할 수 있다.
도 1은 IEEE 802.11 무선랜 시스템의 구성에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, IEEE 802.11 무선랜 시스템은 적어도 하나의 기본 서비스 세트(basic service set, BSS)를 포함한다. BSS는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 스테이션(STA 1, STA 2(AP 1), STA 3, STA 4, STA 5(AP 2))의 집합을 의미하며, 특정 영역을 의미하는 개념은 아니다.
BSS는 인프라스트럭쳐 BSS(infrastructure BSS)와 독립 BSS(independent BSS, IBSS)로 구분할 수 있으며, BSS 1과 BSS 2는 인프라스트럭쳐 BSS를 의미한다. BSS 1은 단말(STA 1), 분배 서비스(distribution service)를 제공하는 액세스 포인트(STA 2(AP 1)) 및 다수의 액세스 포인트(STA 2(AP 1), STA 5(AP 2))를 연결하는 분배 시스템(Distribution System, DS)을 포함할 수 있다. BSS 1에서 액세스 포인트(STA 2(AP 1))는 단말(STA 1)을 관리한다.
BSS 2는 단말(STA 3, STA 4), 분배 서비스를 제공하는 액세스 포인트(STA 5(AP 2)) 및 다수의 액세스 포인트(STA 2(AP 1), STA 5(AP 2))를 연결하는 분배 시스템을 포함할 수 있다. BSS 2에서 액세스 포인트(STA 5(AP 2))는 단말(STA 3, STA 4)을 관리한다.
한편, 독립 BSS는 애드-혹(ad-hoc) 모드로 동작하는 BSS이다. IBSS는 액세스 포인트를 포함하지 않으므로, 중앙에서 관리 기능을 수행하는 개체(centralized management entity)가 존재하지 않는다. 즉, IBSS에서 단말들은 분산된 방식(distributed manner)으로 관리된다. IBSS에서 모든 단말은 이동 단말으로 이루어질 수 있으며, 분배 시스템(DS)으로 접속이 허용되지 않으므로 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.
액세스 포인트(STA 2(AP 1), STA 5(AP 2))는 자신에게 결합된 단말(STA 1, STA 3, STA 4)을 위하여 무선 매체를 통한 분산 시스템(DS)에 대한 접속을 제공한다. BSS 1 또는 BSS 2에서 단말들(STA 1, STA 3, STA 4) 사이의 통신은 일반적으로 액세스 포인트(STA 2(AP 1), STA 5(AP 2))를 통해 이루어지나, 다이렉트 링크(direct link)가 설정된 경우에는 단말들(STA 1, STA 3, STA 4) 간의 직접 통신이 가능하다.
복수의 인프라스트럭쳐 BSS는 분배 시스템(DS)을 통해 상호 연결될 수 있다. 분배 시스템(DS)을 통하여 연결된 복수의 BSS를 확장 서비스 세트(extended service set, ESS)라 한다. ESS에 포함되는 스테이션들은 서로 통신할 수 있으며, 동일한 ESS 내에서 단말은 끊김 없이 통신하면서 하나의 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있다.
분배 시스템(DS)은 하나의 액세스 포인트가 다른 액세스 포인트와 통신하기 위한 메커니즘(mechanism)으로서, 이에 따르면 액세스 포인트는 자신이 관리하는 BSS에 결합되어 있는 단말들을 위해 프레임을 전송하거나, 다른 BSS로 이동한 임의의 단말을 위해 프레임을 전송할 수 있다. 또한, 액세스 포인트는 유선 네트워크 등과 같은 외부 네트워크와 프레임을 송수신할 수가 있다. 이러한 분배 시스템(DS)은 반드시 네트워크일 필요는 없으며, IEEE 802.11 표준에 규정된 소정의 분배 서비스를 제공할 수 있다면 그 형태에 대해서는 아무런 제한이 없다. 예컨대, 분배 시스템은 메쉬 네트워크(mesh network)와 같은 무선 네트워크이거나, 액세스 포인트들을 서로 연결시켜 주는 물리적인 구조물일 수 있다.
후술할 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 검색 방법은 상기에서 설명한 IEEE 802.11 무선랜 시스템에 적용될 수 있으며, 더불어 IEEE 802.11 무선랜 시스템뿐만 아니라 WPAN(Wireless Personal Area Network), WBAN(Wireless Body Area Network) 등과 같은 다양한 네트워크에 적용될 수 있다.
도 2는 인프라스트럭쳐 BSS에서 단말의 연결 과정을 도시한 개념도이다.
인트라스트럭쳐 BSS에서 단말(STA)이 데이터를 송수신하기 위해, 먼저 단말(STA)은 액세스 포인트(AP)와 연결되어야 한다.
도 2를 참조하면, 인프라스트럭쳐 BSS에서 단말(STA)의 연결 과정은 크게 1) 액세스 포인트(AP)를 탐지하는 단계(probe step), 2) 탐지된 액세스 포인트(AP)와의 인증 단계(authentication step), 3) 인증된 액세스 포인트(AP)와의 연결 단계(association step)로 구분된다.
단말(STA)은 먼저 탐지 프로세스(process)를 통해 이웃하는 액세스 포인트들(APs)을 탐지할 수 있다. 탐지 프로세스는 수동 스캐닝(passive scanning) 방법과 능동 스캐닝(active scanning) 방법으로 구분된다. 수동 스캐닝 방법은 이웃하는 액세스 포인트들(APs)이 전송하는 비컨을 엿들음(overhearing)으로써 수행될 수 있다. 한편, 능동 스캐닝 방법은 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 브로드캐스팅(broadcasting)함으로써 수행될 수 있다. 프로브 요청 프레임을 수신한 액세스 포인트(AP)는 프로브 요청 프레임에 대응된 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 해당 단말(STA)에 전송할 수 있다. 단말(STA)은 프로브 응답 프레임을 수신함으로써 이웃하는 액세스 포인트들(APs)의 존재를 알 수 있다.
그 후, 단말(STA)은 탐지된 액세스 포인트(AP)와의 인증을 수행하며, 탐지된 복수의 액세스 포인트들(APs)과의 인증을 수행할 수 있다. IEEE 802.11 표준에 따른 인증 알고리즘(algorithm)은 두 개의 인증 프레임을 교환하는 오픈 시스템(open system) 알고리즘, 네 개의 인증 프레임을 교환하는 공유 키(shared key) 알고리즘으로 구분된다. 이러한 인증 알고리즘을 기초로 인증 요청 프레임(authentication request frame)과 인증 응답 프레임(authentication response frame)을 교환하는 과정을 통해, 단말(STA)은 액세스 포인트(AP)와의 인증을 수행할 수 있다.
마지막으로, 단말(STA)은 인증된 복수의 액세스 포인트들(APs) 중 하나의 액세스 포인트(AP)를 선택하고, 선택된 액세스 포인트(AP)와 연결 과정을 수행한다. 즉, 단말(STA)은 선택된 액세스 포인트(AP)에 연결 요청 프레임(association request frame)을 전송하고, 연결 요청 프레임을 수신한 액세스 포인트(AP)는 연결 요청 프레임에 대응된 연결 응답 프레임(association response frame)을 해당 단말(STA)에 전송한다. 이와 같이, 연결 요청 프레임과 연결 응답 프레임을 교환하는 과정을 통해, 단말(STA)은 액세스 포인트(AP)와 연결 과정을 수행할 수 있다.
도 3은 액세스 포인트의 데이터 전송 과정에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 액세스 포인트(AP)는 주기적으로 비컨을 브로드캐스팅(broadcasting) 하며, 3개의 비컨 간격(interval)으로 DTIM이 포함된 비컨을 브로드캐스팅할 수 있다. 전력 절감 모드(power save mode, PSM)의 단말(STA 1, STA 2)은 주기적으로 깨어나(awake) 비컨을 수신하고, 비컨에 포함된 TIM 또는 DTIM을 확인하여 자신에게 전송될 데이터가 액세스 포인트에 버퍼링되어 있는지 확인한다. 이때, 버퍼링된 데이터가 존재하는 경우 단말(STA 1, STA 2)은 깨어있는 상태를 유지하여 액세스 포인트(AP)로부터 데이터를 수신하고, 버퍼링된 데이터가 존재하지 않는 경우 단말(STA 1, STA 2)은 절력 절감 상태(즉, doze 상태)로 돌아간다.
즉, 자신의 AID에 대응하는 TIM 내의 비트가 1 로 설정되어 있는 경우, 단말(STA 1, STA 2)은 자신이 깨어 있고 데이터를 받을 준비가 되어 있음을 알리는 PS(Power Save)-Poll 프레임(또는, 트리거(trigger) 프레임)을 액세스 포인트(AP)에 전송하고, 액세스 포인트(AP)는 PS-Poll 프레임을 수신함으로써 단말(STA 1, STA 2)이 데이터 수신을 위한 준비가 되었음을 확인하고, 단말(STA 1, STA 2)에 데이터 또는 ACK(acknowledgement)을 전송할 수 있다. ACK을 단말(STA 1, STA 2)에 전송한 경우, 액세스 포인트(AP)는 적절한 시점에 데이터를 단말(STA 1, STA 2)에 전송한다. 한편, 자신의 AID에 대응하는 TIM 내의 비트가 0 으로 설정되어 있는 경우, 단말(STA 1, STA 2)은 전력 절감 상태로 돌아간다.
액세스 포인트의 검색 방법에는 능동 검색 방법과 수동 검색 방법이 있다. 능동 검색 방법은 단말이 도 4에 도시된 구성을 가지는 프로브 요청 프레임을 전송하고, 이를 수신한 액세스 포인트가 도 5 및 도 6에 도시된 구성을 가지는 프로브 응답 프레임으로 응답하는 방식으로 진행된다. 도 4는 프로브 요청 프레임의 구성을 도시한 개념도이고, 도 5 및 도 6은 프로브 응답 프레임의 구성을 도시한 개념도이다.
도 7은 다중 채널에서 능동 검색 방법을 도시한 개념도이다.
도 7을 참조하면, 단말은 원하는 액세스 포인트(즉, 액세스 되고자 하는 액세스 포인트)가 어느 채널에 존재하는지 모르기 때문에 각각의 채널에서 동일한 검색 과정을 순차적으로 진행할 수 있다. 단말은 채널에서 프로브 요청 프레임을 전송한 후 최대 대기 시간(max waiting time) 동안 액세스 포인트로부터 프로브 응답 프레임을 수신할 수 있다. 이때, 원하는 액세스 포인트로부터 프로브 응답 프레임을 수신한 경우, 단말은 해당 액세스 포인트와의 액세스 과정(즉, 인증(authentication) 과정, 연결(association) 과정)을 수행할 수 있다.
반면, 원하는 액세스 포인트로부터 프로브 응답 프레임을 수신하지 못한 경우, 단말은 다른 채널로 이동하여 위와 같은 과정을 수행할 수 있다. 만일 N번째 채널에 단말이 원하는 액세스 포인트가 존재하는 경우, 해당 액세스 포인트를 검색하기 위해서는 [N × 최대 대기 시간] 만큼의 시간이 소요된다.
도 8은 다중 채널에서 수동 검색 방법을 도시한 개념도이다.
도 8을 참조하면, 단말은 액세스 포인트가 주기적으로 전송하는 비컨(beacon) 프레임을 수신하여 액세스 포인트를 검색할 수 있다. 단말은 원하는 액세스 포인트(즉, 액세스 되고자 하는 액세스 포인트)의 비컨 프레임 전송 시점을 알 수 없기 때문에, 하나의 채널에서 미리 정의된 시간(예를 들어, 액세스 포인트의 통상적인 비컨 주기) 동안 비컨 프레임을 수신한 후 다른 채널로 이동한다.
도 9는 5GHz 대역의 채널 구성을 도시한 개념도이다.
도 9를 참조하면, 현재 IEEE 802.11n 또는 IEEE 802.11ac 표준에서는 주채널(primary channel)과 다수의 보조 채널(secondary channel)을 동시에 사용하여 광대역을 데이터를 전송할 수 있도록 규정하고 있다. IEEE 802.11ac 표준은 20MHz 뿐만 아니라 40MHz, 80MHz, 160MHz 까지 지원할 수 있도록 규정하고 있다.
그러나 능동 검색을 위한 프로브 요청 프레임과 프로브 응답 프레임, 수동 검색을 위한 비컨 프레임 등과 같은 관리 프레임들은 주채널을 통해서만 송수신 되도록 규정되어 있다. 예를 들어, 액세스 포인트가 채널 1을 주채널로 사용하고 채널 2, 3, 4를 보조 채널로 사용하는 경우, 단말이 채널 1을 통해 프로브 요청 프레임을 전송하면 액세스 포인트는 채널 1을 통해 프로브 응답 프레임으로 응답을 하지만, 단말이 채널 2, 3 또는 4를 통해 프로브 요청 프레임을 전송하면 액세스 포인트는 프로브 응답 프레임으로 응답을 하지 않는다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 검색 방법을 도시한 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 단말(10)은 임의의 채널을 통해 프로브 요청 프레임을 전송할 수 있다(S100). 단말(10)은 단일 채널 또는 광대역을 지원할 수 있다. 단말(10)이 광대역을 지원하는 경우, 임의의 채널은 단말(10)의 주채널 또는 보조 채널을 의미할 수 있다.
임의의 채널을 통해 프로브 요청 프레임을 수신한 경우, 액세스 포인트(20)는 임의의 채널이 자신의 보조 채널에 해당하는 경우 자신의 주채널 정보가 포함된 프로브 응답 프레임을 생성할 수 있다(S101). 여기서, 액세스 포인트(20)는 광대역을 지원하는 액세스 포인트를 의미할 수 있으며, 주채널 및 다수의 보조 채널을 통해 프로브 요청 프레임을 수신할 수 있다.
액세스 포인트(20)는 자신의 주채널 정보가 포함된 프로브 응답 프레임을 임의의 채널을 통해 전송할 수 있다(S102). 프로브 응답 프레임을 수신한 단말(10)은 프로브 응답 프레임에 포함된 주채널 정보가 나타내는 채널로 이동할 수 있고, 해당 채널에서 액세스 포인트(20)와의 액세스 과정을 수행할 수 있다. 즉, 단말(10)은 주채널 정보가 나타내는 채널에서 인증(authentication) 과정을 수행할 수 있고, 그 후 연결(association) 과정을 수행할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 채널에서 능동 검색 방법을 도시한 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 단말은 단일 채널을 통해 프로브 요청 프레임을 전송하고, 액세스 포인트는 주채널과 보조 채널을 통해 프로브 요청 프레임을 수신한다. 여기서, 단말이 검색하고자 하는 액세스 포인트는 액세스 포인트 12이고, 액세스 포인트 12는 주채널로 채널 4를 사용하고 보조 채널로 채널 1, 2 및 3을 사용한다.
단말은 먼저 채널 1을 통해 프로브 요청 프레임을 전송할 수 있고, 최대 대기 시간 동안 액세스 포인트로부터 전송되는 프로브 응답 프레임을 수신할 수 있다. 액세스 포인트 1과 액세스 포인트 2가 채널 1을 주채널로 사용하는 경우, 액세스 포인트 1은 프로브 요청 프레임에 대응된 프로브 응답 프레임 1을 전송할 수 있고, 액세스 포인트 2는 프로브 요청 프레임에 대응된 프로브 응답 프레임 2를 전송할 수 있다.
한편, 액세스 포인트 12는 채널 1을 보조 채널로 사용하므로, 자신의 주채널 정보(즉, 채널 4)가 포함된 프로브 응답 프레임 12를 생성할 수 있고, 생성된 프로브 응답 프레임 12를 채널 1을 통해 전송할 수 있다.
단말은 최대 대기 시간 동안 채널 1을 통해 프로브 응답 프레임 12(즉, 자신이 검색하고자 하는 액세스 포인트 12가 전송한 프로브 응답 프레임)를 수신하였으므로, 프로브 응답 프레임 12에 포함된 주채널 정보를 획득할 수 있다. 그 후, 단말은 주채널 정보가 나타내는 채널 4로 이동하여 액세스 포인트 12와 액세스 과정(즉, 인증(authentication) 과정, 연결(association) 과정)을 수행할 수 있다.
종래 방식에 의하면, 단말은 액세스 포인트 12를 검색하기 위해 [채널 1 → 채널 2 → 채널 3 → 채널 4] 순서로 검색을 수행해야 하므로, [최대 대기 시간 × 4] 만큼의 시간이 소요된다. 반면, 본 발명의 일 실시예에 의하면 단말은 채널 1의 검색만을 통해 액세스 포인트 12를 검색할 수 있으므로, 원하는 액세스 포인트를 검색하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동 검색 방법을 도시한 개념도이다.
도 12를 참조하면, 단말은 복수의 채널을 통해 프로브 요청 프레임을 전송할 수 있다(S200). 단말은 광대역을 지원하며, 주채널 및 보조 채널을 통해 프로브 요청 프레임을 전송할 수 있다. 예를 들어, 단말이 주채널로 채널 1을 사용하고 보조 채널로 채널 2, 3 및 4를 사용하는 경우, 단말은 채널 1, 2, 3 및 4를 통해 프로브 요청 프레임을 동시에 전송할 수 있다.
프로브 요청 프레임을 수신한 액세스 포인트는 단일 채널을 지원하는 경우 해당 채널을 통해 프로브 응답 프레임을 전송한다. 반면, 광대역을 지원하는 경우, 액세스 포인트는 복수의 채널을 통해 프로브 요청 프레임을 수신하였으면 복수의 채널 중 하나의 채널을 통해 프로브 응답 프레임을 전송할 수 있다. 이때, 복수의 채널이 모두 액세스 포인트의 보조 채널인 경우, 액세스 포인트는 복수의 채널 중 하나의 채널을 통해 자신의 주채널 정보가 포함된 프로브 응답 프레임을 전송할 수 있다. 반면, 복수의 채널 중 주채널이 존재하는 경우, 액세스 포인트는 주채널을 통해 프로브 응답 프레임(즉, 주채널 정보가 포함된 프로브 응답 프레임)을 전송할 수 있다.
단말은 복수의 채널을 통해 각각의 액세스 포인트로부터 프로브 응답 프레임을 수신할 수 있다(S201). 프로브 응답 프레임은 해당 액세스 포인트의 주채널 정보를 포함할 수 있다.
단말은 프로브 응답 프레임들 중에서 원하는 액세스 포인트(즉, 액세스 되고자 하는 액세스 포인트)가 전송한 프로브 응답 프레임으로부터 주채널 정보를 획득할 수 있다. 그 후, 단말은 주채널 정보가 나타내는 채널로 이동하여 해당 액세스 포인트와 액세스 과정(즉, 인증 과정, 연결 과정)을 수행할 수 있다(S202).
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동 검색 방법의 일 예를 도시한 개념도이다.
도 13을 참조하면, 단말은 복수의 채널(즉, 채널 1, 2, 3 및 4)을 통해 프로브 요청 프레임을 전송하고, 액세스 포인트는 주채널과 보조 채널을 통해 프로브 요청 프레임을 수신한다. 여기서, 단말이 검색하고자 하는 액세스 포인트는 액세스 포인트 12이고, 액세스 포인트는 12는 주채널로 채널 7을 사용하고 보조 채널로 채널 4, 5 및 6을 사용한다.
단말은 채널 1의 최대 대기 시간 동안 프로브 응답 프레임 1, 2 및 3을 수신하고, 채널 2의 최대 대기 시간 동안 프로브 응답 프레임 4, 5 및 6을 수신하고, 채널 3의 최대 대기 시간 동안 프로브 응답 프레임 7, 8 및 9를 수신하고, 채널 4의 최대 대기 시간 동안 프로브 응답 프레임 10, 11 및 12를 수신한다. 여기서, 액세스 포인트 12는 보조 채널인 채널 4를 통해 프로브 요청 프레임을 수신하였으므로, 자신의 주채널 정보(즉, 채널 7)를 포함한 프로브 응답 프레임을 채널 4를 통해 전송할 수 있다.
단말이 수신한 프로브 응답 프레임들 중에서 프로브 응답 프레임 12가 단말이 검색하고자 하는 액세스 포인트 12로부터 전송된 프로브 응답 프레임이므로, 단말은 프로브 응답 프레임 12를 기반으로 액세스 포인트 12와의 액세스 과정을 수행할 수 있다.
즉, 단말은 프로브 응답 프레임 12에 포함된 주채널 정보가 나타내는 채널 7로 이동할 수 있고, 채널 7에서 액세스 포인트 12와의 액세스 과정(즉, 인증 과정, 연결 과정)을 수행할 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동 검색 방법의 다른 예를 도시한 개념도이다.
도 14를 참조하면, 단말은 복수의 채널(즉, 채널 1, 2, 3 및 4)을 통해 프로브 요청 프레임을 전송하고, 액세스 포인트는 주채널과 보조 채널을 통해 프로브 요청 프레임을 수신한다. 여기서, 단말이 검색하고자 하는 액세스 포인트는 액세스 포인트 12이고, 액세스 포인트는 12는 주채널로 채널 4를 사용하고 보조 채널로 채널 1, 2 및 3을 사용한다.
예를 들어, 단말이 4MHz 대역으로 동작하고 각 채널이 1MHz 대역인 경우, 단말은 다중 채널(즉, 채널 1, 2, 3 및 4)을 통해 프로브 요청 프레임을 전송할 수 있다. 유사하게, 단말이 2MHz 대역으로 동작하고 각 채널이 1MHz 대역인 경우, 단말은 다중 채널(즉, 채널 1 및 2, 채널 2 및 3, 또는 채널 3 및 4)을 통해 프레임 요청 프레임을 전송할 수 있다. 여기서, 다중 채널은 주채널과 보조 채널을 포함할 수 있다.
단말은 채널 1의 최대 대기 시간 동안 프로브 응답 프레임 1, 2 및 3을 수신하고, 채널 2의 최대 대기 시간 동안 프로브 응답 프레임 4, 5 및 6을 수신하고, 채널 3의 최대 대기 시간 동안 프로브 응답 프레임 7, 8 및 9를 수신하고, 채널 4의 최대 대기 시간 동안 프로브 응답 프레임 10, 11 및 12를 수신한다.
액세스 포인트 12는 모든 채널(즉, 채널 1, 2, 3 및 4)을 통해 프로브 응답 프레임을 수신하였으므로, 모든 채널 중 하나의 채널을 통해 프로브 응답 프레임을 전송할 수 있다. 이때, 모든 채널 중 주채널이 존재하므로, 액세스 포인트 12는 채널 4를 통해 프로브 응답 프레임 12를 전송할 수 있다. 액세스 포인트 12가 전송하는 프로브 응답 프레임 12는 주채널 정보를 포함할 수 있다.
한편, 액세스 포인트 12가 4MHz 대역으로 동작하고 각 채널이 1MHz 대역인 경우, 액세스 포인트 12는 다중 채널(즉, 채널 1, 2, 3 및 4)을 통해 주채널 정보가 포함된 프로브 응답 프레임 12를 전송할 수도 있다. 유사하게, 액세스 포인트 12가 2MHz 대역으로 동작하고 각 채널이 1MHz 대역인 경우, 액세스 포인트 12는 다중 채널(즉, 채널 1 및 2, 채널 2 및 3, 또는 채널 3 및 4)을 통해 주채널 정보가 포함된 프레임 응답 프레임 12를 전송할 수도 있다. 여기서, 다중 채널은 주채널과 보조 채널을 포함할 수 있다.
단말이 수신한 프로브 응답 프레임들 중에서 프로브 응답 프레임 12가 단말이 검색하고자 하는 액세스 포인트 12로부터 전송된 프로브 응답 프레임이므로, 단말은 프로브 응답 프레임 12를 기반으로 액세스 포인트 12와의 액세스 과정을 수행할 수 있다.
즉, 단말은 프로브 응답 프레임 12에 포함된 주채널 정보가 나타내는 채널 4에서 액세스 포인트 12와의 액세스 과정(즉, 인증 과정, 연결 과정)을 수행할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 단말(STA)
20 : 액세스 포인트(AP)

Claims (14)

  1. 단말에서 수행되는 능동 검색 방법에 있어서,
    제 1 채널폭에 걸쳐 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 전송하는 단계; 및
    상기 제 1 채널폭에 걸쳐 상기 프로브 요청 프레임에 응답하는 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 액세스 포인트(access point)로부터 수신하는 단계를 포함하고,
    상기 프로브 응답 프레임은 상기 액세스 포인트의 주채널(primary channel)에 대한 정보를 포함하고,
    상기 주채널은 제 2 채널폭을 가지고,
    상기 제 1 채널폭의 크기와 상기 제 2 채널폭의 크기는 서로 다른, 능동 검색 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 채널폭의 크기는 상기 제 2 채널폭의 크기에 비하여 큰, 능동 검색 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 채널폭의 크기는 상기 제 2 채널폭의 크기의 N 배에 대응하고, 상기 N은 2 이상의 정수인, 능동 검색 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 주채널에 대한 정보는 상기 주채널의 위치에 대한 정보인, 능동 검색 방법.
  5. 액세스 포인트(access point)에서 수행되는 능동 검색 응답 방법에 있어서,
    제 1 채널폭에 걸쳐 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 수신하는 단계; 및
    상기 제 1 채널폭에 걸쳐 상기 프로브 요청 프레임에 응답하는 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 단말로 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 프로브 응답 프레임은 상기 액세스 포인트의 주채널(primary channel)에 대한 정보를 포함하고,
    상기 주채널은 제 2 채널폭을 가지고,
    상기 제 1 채널폭의 크기와 상기 제 2 채널폭의 크기는 서로 다른, 능동 검색 응답 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 채널폭의 크기는 상기 제 2 채널폭의 크기에 비하여 큰, 능동 검색 응답 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 채널폭의 크기는 상기 제 2 채널폭의 크기의 N 배에 대응하고, 상기 N은 2 이상의 정수인, 능동 검색 응답 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 주채널에 대한 정보는 상기 주채널의 위치에 대한 정보인, 능동 검색 응답 방법.
  9. 능동 검색을 수행하는 단말에 있어서,
    트랜시버; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    제 1 채널폭에 걸쳐 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 상기 트랜시버를 이용하여 전송하고;
    상기 제 1 채널폭에 걸쳐 상기 프로브 요청 프레임에 응답하는 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 액세스 포인트(access point)로부터 상기 트랜시버를 이용하여 수신하도록 설정되며,
    상기 프로브 응답 프레임은 상기 액세스 포인트의 주채널(primary channel)에 대한 정보를 포함하고,
    상기 주채널은 제 2 채널폭을 가지고,
    상기 제 1 채널폭의 크기와 상기 제 2 채널폭의 크기는 서로 다른, 능동 검색 수행 단말.
  10. 능동 검색 응답을 수행하는 액세스 포인트(access point)에 있어서,
    트랜시버; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    제 1 채널폭에 걸쳐 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 상기 트랜시버를 이용하여 수신하고;
    상기 제 1 채널폭에 걸쳐 상기 프로브 요청 프레임에 응답하는 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 단말로 상기 트랜시버를 이용하여 전송하도록 설정되며,
    상기 프로브 응답 프레임은 상기 액세스 포인트의 주채널(primary channel)에 대한 정보를 포함하고,
    상기 주채널은 제 2 채널폭을 가지고,
    상기 제 1 채널폭의 크기와 상기 제 2 채널폭의 크기는 서로 다른, 능동 검색 응답 수행 액세스 포인트.
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