KR101657004B1 - 무선랜에서 스테이션의 동작 방법 - Google Patents

Abstract

무선랜에서 스테이션의 동작 방법이 개시된다. 제1 스테이션의 동작 방법은, CCA 임계값의 조절 여부를 지시하는 제1 지시자를 포함하는 제1 프레임을 생성하는 단계, 및 제1 프레임을 전송하는 단계를 포함한다. 따라서, 무선랜 시스템의 성능이 향상될 수 있다.

Description

무선랜에서 스테이션의 동작 방법{OPERATION METHOD OF STATION IN WIRELESS LOCAL AREA NETWORK}

본 발명은 무선랜 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동적 CCA(clear channel assessment)에 기초한 스테이션의 동작 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), 스마트폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC 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 802.11a에 따른 무선랜 시스템은 5GHz에서 비면허 대역(unlicensed band)을 이용하여, 54Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11b에 따른 무선랜 시스템은 2.4GHz에서 직접 시퀀스 방식(direct sequence spread spectrum, DSSS)을 적용하여, 11Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11g에 따른 무선랜 시스템은 2.4GHz에서 직교 주파수 분할 다중화(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)를 적용하여, 54Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11n에 따른 무선랜 시스템은 다중입출력 OFDM(multiple input multiple output-OFDM, MIMO-OFDM)을 적용하여, 4개의 공간적인 스트림(spatial stream)에 대해서 300Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11n에 따른 무선랜 시스템은 채널 대역폭(channel bandwidth)을 40MHz까지 지원하며, 이 경우에 600Mbps의 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 증가하였다. 초고처리율(very high throughput, VHT) 무선랜 기술은 1Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 지원하기 위하여 제안된 IEEE 802.11 무선랜 기술 중의 하나이다. 그 중, IEEE 802.11ac는 6GHz 이하 대역에서 초고처리율 제공을 위한 표준이고, IEEE 802.11ad는 60GHz 대역에서 초고처리율 제공을 위한 표준이다.

이 외에도 다양한 무선랜 기술에 대한 표준이 규정되었고 표준 개발이 진행되고 있다. 대표적으로, IEEE 802.11af는 TV 유휴 대역(white space)에서 무선랜의 동작을 위해 규정된 표준이고, IEEE 802.11ah는 저전력으로 동작하는 많은 수의 단말을 지원하기 위해 규정된 표준이고, IEEE 802.11ai는 무선랜 시스템에서 빠른 초기 링크 설정(fast initial link setup, FILS)을 위해 규정된 표준이다. 최근에는 다수의 기지국과 단말이 존재하는 밀집된 환경에서 주파수 효율의 향상을 목적으로 한 IEEE 802.11ax의 개발이 진행되고 있다.

이러한 무선랜 기술을 기초로 한 시스템에 있어서, OBSS(overlapping basic service set)에 속한 제1 스테이션(station)은 CCA(clear channel assessment) 동작에 기초하여 프레임(frame)을 제1 스테이션이 연결된(associated) 제1 액세스 포인트(access point)에 전송할 수 있다. 이 경우, OBSS에 속한 제2 스테이션은 제1 스테이션으로부터 전송된 프레임으로 인해 제2 스테이션이 연결된 제2 액세스 포인트로부터 전송되는 프레임을 성공적으로 수신하지 못할 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 동적 CCA에 기초한 스테이션의 동작 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 스테이션의 동작 방법은, CCA 임계값의 조절 여부를 지시하는 제1 지시자를 포함하는 제1 프레임을 생성하는 단계, 및 상기 제1 프레임을 전송하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 제1 지시자는 상기 제1 프레임의 시그널 필드에 포함될 수 있다.

여기서, 상기 제1 프레임은 제어 프레임 또는 관리 프레임일 수 있다.

여기서, 상기 제1 프레임은 상기 제1 스테이션이 속한 BSS를 지시하는 제2 지시자를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제2 지시자는 상기 제1 프레임의 시그널 필드에 포함될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 스테이션의 동작 방법은, 제1 프레임의 프리앰블을 획득하는 단계, 상기 프리앰블을 기반으로 상기 제1 프레임을 전송한 제1 스테이션이 속한 BSS가 OBSS인지 여부를 판단하는 단계, 상기 제1 프레임을 전송한 상기 제1 스테이션이 속한 BSS가 OBSS인 경우, 상기 프리앰블에 포함된 CCA 임계값의 조절 여부를 지시하는 제1 지시자를 획득하는 단계, 및 상기 제1 지시자에 의해 지시되는 CCA 임계값을 기반으로 CCA 동작을 수행하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 제1 지시자는 상기 제1 프레임의 시그널 필드에 포함될 수 있다.

여기서, 상기 제1 프레임은 제어 프레임 또는 관리 프레임일 수 있다.

여기서, 상기 OBSS인지 여부를 판단하는 단계는 상기 프리앰블에 포함된 상기 제1 프레임을 전송한 상기 제1 스테이션이 속한 BSS를 지시하는 제2 지시자를 기반으로 상기 제1 프레임을 전송한 상기 제1 스테이션이 속한 BSS가 OBSS인지 여부를 판단할 수 있다.

여기서, 상기 제2 지시자는 상기 제1 프레임의 시그널 필드에 포함될 수 있다.

여기서, 상기 동작 방법은 상기 제1 프레임을 전송한 상기 제1 스테이션이 속한 BSS가 상기 제2 스테이션이 속한 BSS인 경우, CCA 임계값의 기본값을 기반으로 CCA 동작을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 CCA 동작을 수행하는 단계는 상기 제1 지시자가 CCA 임계값이 조절되지 않는 것을 지시하는 경우, CCA 임계값의 기본값을 기반으로 CCA 동작을 수행할 수 있다.

여기서, 상기 CCA 동작을 수행하는 단계는 상기 제1 지시자가 CCA 임계값이 조절되는 것을 지시하는 경우, CCA 임계값의 기본값 보다 큰 값을 기반으로 CCA 동작을 수행할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제2 스테이션의 동작 방법은, 제1 프레임의 프리앰블을 획득하는 단계, 상기 프리앰블에 포함된 CCA 임계값의 조절 여부를 지시하는 제1 지시자를 획득하는 단계, 및 상기 제1 지시자에 의해 지시되는 CCA 임계값을 기반으로 CCA 동작을 수행하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 제1 지시자는 상기 제1 프레임의 시그널 필드에 포함될 수 있다.

여기서, 상기 제1 프레임은 제어 프레임 또는 관리 프레임일 수 있다.

여기서, 상기 CCA 동작을 수행하는 단계는 상기 제1 지시자가 CCA 임계값이 조절되지 않는 것을 지시하는 경우, CCA 임계값의 기본값을 기반으로 CCA 동작을 수행할 수 있다.

여기서, 상기 CCA 동작을 수행하는 단계는 상기 제1 지시자가 CCA 임계값이 조절되는 것을 지시하는 경우, CCA 임계값의 기본값 보다 큰 값을 기반으로 CCA 동작을 수행할 수 있다.

본 발명에 의하면, 무선랜 시스템의 성능이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 방법들을 수행하는 스테이션의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2는 IEEE 802.11 표준에 따른 무선랜의 구성에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 3은 인프라스트럭쳐 BSS에서 단말의 연결 절차를 도시한 순서도이다.
도 4는 OBSS(overlapping BSS)를 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 CCA 동작의 수행 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7은 프레임의 구조를 도시한 블록도이다.

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.

명세서에서, 스테이션(station, STA)은 IEEE(institute of electrical and electronics engineers) 802.11 표준에 따른 MAC(medium access control) 계층(layer), 물리(physical) 계층 등을 포함하는 임의의 기능 매체를 의미할 수 있다. 스테이션(STA)은 액세스 포인트(access point, AP)인 스테이션(STA)과 비-액세스 포인트(non-AP)인 스테이션(STA)으로 구분될 수 있다. 액세스 포인트인 스테이션(STA)은 단순히 액세스 포인트로 불릴 수 있고, 비-액세스 포인트(non-AP)인 스테이션(STA)은 단순히 단말(terminal)로 불릴 수 있다.

액세스 포인트는 집중 제어기, 기지국(base station, BS), 무선 접근국(radio access station), 노드 B(node B), 고도화 노드 B(evolved node B), 릴레이(relay), MMR(mobile multihop relay)-BS, BTS(base transceiver system), 사이트 제어기 등을 지칭할 수 있고, 그것들의 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), 이동 가입자 유닛(mobile subscriber unit) 등을 지칭할 수 있고, 그것들의 일부 또는 전부 기능을 포함할 수 있다.

여기서, 단말은 통신이 가능한 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 태블릿(tablet) PC, 무선전화기(wireless phone), 모바일폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), 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 의미할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 방법들을 수행하는 스테이션의 일 실시예를 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 스테이션(100)은 적어도 하나의 프로세서(110), 메모리(120) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 네트워크 인터페이스 장치(130)를 포함할 수 있다. 또한, 스테이션(100)은 입력 인터페이스 장치(140), 출력 인터페이스 장치(150), 저장 장치(160) 등을 더 포함할 수 있다. 스테이션(100)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.

프로세서(110)는 메모리(120) 및/또는 저장 장치(160)에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(110)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU) 또는 본 발명에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(120)와 저장 장치(160)는 휘발성 저장 매체 및/또는 비휘발성 저장 매체로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(120)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및/또는 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM)로 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 IEEE 802.11 표준에 따른 무선랜(wireless local area network, WLAN)에 적용될 수 있으며, IEEE 802.11 표준에 따른 무선랜뿐만 아니라 다른 통신 네트워크에도 적용될 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 실시예들은 WPAN(wireless personal area network), WBAN(wireless body area network), WiBro(wireless broadband internet) 또는 WiMax(world interoperability for microwave access)와 같은 휴대인터넷, GSM(global system for mobile communication) 또는 CDMA(code division multiple access)와 같은 2G 이동통신 네트워크, WCDMA(wideband code division multiple access) 또는 cdma1000과 같은 3G 이동통신 네트워크, HSDPA(high speed downlink packet access) 또는 HSUPA(high speed uplink packet access)와 같은 3.5G 이동통신 네트워크, LTE(long term evolution) 또는 LTE-Advanced와 같은 4G 이동통신 네트워크, 5G 이동통신 네트워크 등에 적용될 수 있다.

도 2는 IEEE 802.11 표준에 따른 무선랜의 구성에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.

도 2를 참조하면, IEEE 802.11 표준에 따른 무선랜은 적어도 하나의 기본 서비스 세트(basic service set, BSS)를 포함할 수 있다. BSS는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 스테이션(STA1, STA2(AP1), STA3, STA4, STA5(AP2), STA6, STA7, STA8)의 집합을 의미하며, 특정 영역을 의미하는 개념은 아니다.

BSS는 인프라스트럭쳐 BSS(infrastructure BSS)와 독립 BSS(independent BSS, IBSS)로 구분될 수 있다. 여기서, BSS1과 BSS2는 인프라스트럭쳐 BSS를 의미하고, BSS3은 IBSS를 의미한다.

BSS1은 제1 단말(STA1), 분배 서비스(distribution service)를 제공하는 제1 액세스 포인트(STA2(AP1)) 및 다수의 액세스 포인트(STA2(AP1), STA5(AP2))를 연결하는 분배 시스템(distribution system, DS)을 포함할 수 있다. BSS1에서 제1 액세스 포인트(STA2(AP1))는 제1 단말(STA1)을 관리할 수 있다.

BSS2는 제3 단말(STA3), 제4 단말(STA4), 분배 서비스를 제공하는 제2 액세스 포인트(STA5(AP2)) 및 다수의 액세스 포인트(STA2(AP1), STA5(AP2))를 연결하는 분배 시스템(DS)을 포함할 수 있다. BSS2에서 제2 액세스 포인트(STA5(AP2))는 제3 단말(STA3)과 제4 단말(STA4)을 관리할 수 있다.

BSS3은 애드-혹(ad-hoc) 모드로 동작하는 IBSS를 의미한다. BSS3에는 중앙에서 관리 기능을 수행하는 개체(centralized management entity)인 액세스 포인트가 존재하지 않는다. 즉, BSS3에서 단말들(STA6, STA7, STA8)은 분산된 방식(distributed manner)으로 관리된다. BSS3에서 모든 단말들(STA6, STA7, STA8)은 이동 단말을 의미할 수 있으며, 분배 시스템(DS)으로 접속이 허용되지 않으므로 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.

액세스 포인트(STA2(AP1), STA5(AP2))는 자신에게 연결된 단말들(STA1, STA3, STA4)을 위하여 무선 매체를 통해 분산 시스템(DS)에 대한 접속을 제공할 수 있다. BSS1 또는 BSS2에서 단말들(STA1, STA3, STA4) 사이의 통신은 일반적으로 액세스 포인트(STA2(AP1), STA5(AP2))를 통해 이루어지나, 다이렉트 링크(direct link)가 설정된 경우에는 단말들(STA1, STA3, STA4) 간의 직접 통신이 가능하다.

복수의 인프라스트럭쳐 BSS는 분배 시스템(DS)을 통해 상호 연결될 수 있다. 분배 시스템(DS)을 통하여 연결된 복수의 BSS를 확장된 서비스 세트(extended service set, ESS)라 한다. ESS에 포함되는 개체들(STA1, STA2(AP1), STA3, STA4, STA5(AP2))은 서로 통신할 수 있으며, 동일한 ESS 내에서 임의의 단말(STA1, STA3, STA4)은 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 결합된 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 수 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. 예를 들어, 분배 시스템은 메쉬 네트워크(mesh network)와 같은 무선 네트워크이거나, 액세스 포인트들을 서로 연결시켜 주는 물리적인 구조물일 수 있다.

다음으로, IEEE 802.11 표준에 따른 무선랜에서 사용되는 프레임들이 설명될 것이다.

IEEE 802.11 표준에서 스테이션들 간에 교환되는 프레임은 관리 프레임(management frame), 제어 프레임(control frame), 데이터 프레임(data frame)으로 분류된다. 관리 프레임은 상위 계층에 제공되지 않는 관리 정보의 교환을 위해 사용되는 프레임을 의미할 수 있다. 관리 프레임은 DIFS(DCF(distributed coordination function) inter frame space), PIFS(PCF(point coordination function) inter frame space) 또는 AIFS(arbitration inter frame space)와 같은 IFS(inter frame space) 경과 후 랜덤 백오프(random backoff) 절차에 따른 경쟁 윈도우(contention window, CW)가 지난 후에 전송될 수 있다.

제어 프레임은 매체 접속(access)을 제어하기 위해 사용되는 프레임을 의미할 수 있다. 제어 프레임은 다른 프레임의 리스펀스(response) 프레임이 아닌 경우 IFS 경과 후 랜덤 백오프 절차에 따른 경쟁 윈도우가 지난 후에 전송될 수 있다. 또는, 제어 프레임은 다른 프레임의 리스펀스 프레임인 경우 SIFS(short inter frame space) 경과 후 랜덤 백오프 절차 없이 전송될 수 있다. 데이터 프레임은 상위 계층에 제공되는 데이터의 전송을 위해 사용되는 프레임을 의미하며, IFS 경과 후 랜덤 백오프 절차에 따른 경쟁 윈도우가 지난 후에 전송될 수 있다.

도 3은 인프라스트럭쳐 BSS에서 단말의 연결 절차를 도시한 순서도이다.

도 3을 참조하면, 인프라스트럭쳐 BSS에서 단말(STA)의 연결 절차는 크게 액세스 포인트(AP)를 탐지하는 단계(probe step), 탐지된 액세스 포인트(AP)와의 인증 단계(authentication step), 인증 절차를 수행한 액세스 포인트(AP)와의 연결 단계(association step)로 구분될 수 있다.

단말(STA)은 먼저 수동 스캐닝(passive scanning) 방법 또는 능동 스캐닝(active scanning) 방법을 사용하여 이웃한 액세스 포인트들(APs)을 탐지할 수 있다. 수동 스캐닝 방법이 사용되는 경우, 단말(STA)은 액세스 포인트들(APs)이 전송하는 비컨(beacon) 프레임을 엿들음(overhearing)으로써 이웃한 액세스 포인트들(APs)을 탐지할 수 있다. 능동 스캐닝 방법이 사용되는 경우, 단말(STA)은 프로브 리퀘스트 프레임(probe request frame)을 전송하고 액세스 포인트들(APs)로부터 프로브 리퀘스트 프레임에 대한 응답인 프로브 리스펀스 프레임(probe response frame)을 수신함으로써 이웃한 액세스 포인트들(APs)을 탐지할 수 있다.

단말(STA)은 이웃한 액세스 포인트들(APs)을 탐지한 경우 탐지된 액세스 포인트(AP)와의 인증 단계를 수행할 수 있다. 이 경우, 단말(STA)은 복수의 액세스 포인트들(APs)과 인증 단계를 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) 알고리즘 등으로 구분될 수 있다.

IEEE 802.11 표준에 따른 인증 알고리즘을 기반으로, 단말(STA)은 인증 리퀘스트 프레임(authentication request frame)을 액세스 포인트(AP)에 전송하고 액세스 포인트(AP)로부터 인증 리퀘스트 프레임에 대한 응답인 인증 리스펀스 프레임(authentication response frame)을 수신함으로써 액세스 포인트(AP)와의 인증을 완료할 수 있다.

단말(STA)은 인증을 완료한 경우 액세스 포인트(AP)와의 연결 단계를 수행할 수 있다. 이 경우, 단말(STA)은 자신과 인증 단계를 수행한 액세스 포인트들(APs) 중 하나의 액세스 포인트(AP)를 선택할 수 있고, 선택된 액세스 포인트(AP)와 연결 단계를 수행할 수 있다. 즉, 단말(STA)은 연결 리퀘스트 프레임(association request frame)을 선택된 액세스 포인트(AP)에 전송하고 선택된 액세스 포인트(AP)로부터 연결 리퀘스트 프레임에 대한 응답인 연결 리스펀스 프레임(association response frame)을 수신함으로써 선택된 액세스 포인트(AP)와의 연결을 완료할 수 있다.

한편, 무선랜에서 스테이션은 DCF(distributed coordination function) 또는 EDCA(enhanced distributed channel access)을 기반으로 채널에 접속할 수 있다. 즉, 스테이션은 채널에서 프레임들 간의 충돌을 회피하기 위해 CSMA(carrier sense multiple access)/CA(collision avoidance) 방식을 기반으로 채널에 접속할 수 있다. 스테이션은 채널이 아이들(idle) 상태인 경우 랜덤 백오프 절차에 따른 경쟁 윈도우 후에 프레임을 전송할 수 있다.

스테이션은 RX 민감도(sensitivity) 이상의 신호를 수신한 경우, 수신된 신호를 기반으로 채널의 점유 상태를 판단할 수 있다. 채널의 점유 상태를 판단하는 방법은 물리 캐리어 센싱(physical carrier sensing) 방법 및 가상 캐리어 센싱(virtual carrier sensing) 방법으로 분류될 수 있다. 물리 캐리어 센싱 방법으로 CCA(clear channel assessment) 동작 방법이 사용될 수 있다. CCA 동작 방법은 ED(energy detection) 기반의 CCA 동작 방법 및 CS(carrier sensing) 기반의 CCA 동작 방법으로 분류될 수 있다. ED 기반의 CCA 동작 방법에서, CCA 동작을 수행하는 스테이션은 CCA 임계값(threshold) 이상의 RF(radio frequency) 에너지(energy)를 가지는 신호가 감지된 경우 또는 CCA 임계값보다 20dB 이상의 RF 에너지를 가지는 신호가 감지된 경우 해당 채널이 비지(busy) 상태인 것으로 판단할 수 있다. CS 기반의 CCA 동작 방법에서, CCA 동작을 수행하는 스테이션은 PLCP(physical layer convergence procedure) 프리앰블(preamble)이 감지된 경우 해당 채널이 비지 상태인 것으로 판단할 수 있다.

도 4는 OBSS(overlapping BSS)를 도시한 개념도이다.

도 4를 참조하면, 제1 단말(STA1)은 제1 액세스 포인트(AP1)와 연결될 수 있고, 제1 단말(STA1) 및 제1 액세스 포인트(AP1)는 BSS1을 형성할 수 있다. 제2 단말(STA2) 및 제3 단말(STA3)은 제2 액세스 포인트(AP2)와 연결될 수 있고, 제2 단말(STA2), 제3 단말(STA3) 및 제2 액세스 포인트(AP2)는 BSS2를 형성할 수 있다. 제1 단말(STA1) 및 제2 단말(STA2)은 BSS1과 BSS2가 중첩된 OBSS에 위치할 수 있다. OBSS에 위치한 단말들(STA1, STA2)은 BSS1 및 BSS2 각각에 속한 스테이션으로부터 전송되는 프레임에 의해 채널을 비지 상태인 것으로 판단할 수 있다. 즉, 채널이 비지 상태인 것으로 판단되는 경우는 non-OBSS 보다 OBSS에서 자주 발생될 수 있다. 따라서, OBSS에 위치한 단말들(STA1, STA2)은 하나의 BSS에 위치한 스테이션보다 프레임 전송 기회를 더 적게 획득할 수 있다.

예를 들어, 제1 단말(STA1)은 프레임을 제1 액세스 포인트(AP1)에 전송하고자 하는 경우 먼저 채널의 점유 상태를 판단할 수 있다. 이때, 제1 단말(STA1)은 제2 액세스 포인트(AP2)로부터 제3 단말(STA3)로 전송되는 프레임을 감지한 경우 채널을 비지 상태로 판단할 수 있고, 제2 액세스 포인트(AP2)로부터 전송되는 프레임으로 인해 프레임 전송 기회를 획득하지 못할 수 있다. 그러나 제2 액세스 포인트(AP2)와 제3 단말(STA3) 간의 전송은 제1 단말(STA1)로부터 전송되는 프레임으로 인해 영향을 받지 않으므로, 제1 단말(STA1)은 프레임을 전송할 수 있는 상황임에도 불구하고 프레임을 전송하지 못한다.

이러한 문제는 CCA 임계값을 조절함으로써 해소될 수 있다. 예를 들어, 제1 단말(STA1)은 CCA 임계값의 기본값(default value)(예를 들어, -82dB) 보다 큰 값(예를 들어, -72dB)을 기반으로 CCA 동작을 수행할 수 있다. 이 경우, 제1 단말(STA1)은 제2 액세스 포인트(AP2)로부터 전송되는 프레임의 신호 세기가 -80dB인 경우 채널을 아이들 상태로 판단할 수 있고, 이에 따라 프레임을 제1 액세스 포인트(AP1)에 전송할 수 있다. 반면, 제1 단말(STA1)은 CCA 임계값의 기본값을 기반으로 CCA 동작을 수행하는 경우 제2 액세스 포인트(AP2)로부터 전송되는 프레임의 신호 세기가 -80dB이면 채널을 비지 상태로 판단할 수 있고, 이에 따라 프레임의 전송 기회를 획득하지 못할 수 있다.

그러나 제1 단말(STA1)과 동일한 BSS에 속한 스테이션으로부터 전송되는 프레임에 대한 CCA 동작을 위해 조절된 CCA 임계값(예를 들어, -72dB)이 사용되는 경우, 프레임이 충돌될 수 있다. 즉, 제1 단말(STA1)은 제1 액세스 포인트(AP1)로부터 전송되는 프레임의 신호 세기가 -77dB인 경우 채널을 아이들 상태로 판단할 수 있고, 이에 따라 프레임을 제1 액세스 포인트(AP1)에 전송할 수 있다. 이 경우, 제1 액세스 포인트(AP1)로부터 BSS1에 속한 스테이션으로 전송되는 프레임은 제1 단말(STA1)로부터 제1 액세스 포인트(AP1)로 전송되는 프레임과 충돌할 수 있다.

이러한 문제는 프레임이 전송된 BSS(즉, 프레임을 전송한 스테이션이 속한 BSS)를 나타내는 제2 지시자(indicator)를 사용함으로써 해소될 수 있다. 제2 지시자는 IEEE 802.11ah에서 정의된 컬러 비트(color bits)를 의미할 수 있다. 제1 단말(STA1)은 수신된 프레임에 포함된 제2 지시자가 해당 프레임을 전송한 스테이션이 속한 BSS가 BBS1인 것을 나타내는 경우 CCA 임계값의 기본값을 기반으로 CCA 동작을 수행할 수 있고, 수신된 프레임에 포함된 제2 지시자가 해당 프레임을 전송한 스테이션이 속한 BSS가 BBS2(즉, OBSS)인 것을 나타내는 경우 CCA 임계값의 기본값 보다 큰 값을 기반으로 CCA 동작을 수행할 수 있다.

예를 들어, 제1 단말(STA1)은 프레임을 제1 액세스 포인트(AP1)에 전송하고자 하는 경우 제2 액세스 포인트(AP2)로부터 제2 단말(STA2)로 전송되는 프레임을 감지할 수 있다. 제1 단말(STA1)은 감지된 프레임에 포함된 제2 지시자를 통해 해당 프레임을 전송한 제2 액세스 포인트가 속한 BSS가 OBSS인 것을 알 수 있다. 제1 단말(STA1)은 감지된 프레임의 신호 세기가 CCA 임계값의 기본값 보다 큰 값 이하인 경우 채널을 아이들 상태로 판단할 수 있다. 따라서, 제1 단말(STA1)은 프레임을 제1 액세스 포인트(AP1)에 전송할 수 있다. 그러나 제1 단말(STA1)로부터 제1 액세스 포인트(AP1)로 전송되는 프레임은 제2 단말(STA2)에 간섭으로 작용할 수 있으며, 이에 따라 제2 단말(STA2)은 제2 액세스 포인트(AP2)로부터 프레임을 성공적으로 수신할 수 없다. 특히, 제2 액세스 포인트(AP2)로부터 제2 단말(STA2)로 전송되는 프레임이 제어 프레임 또는 관리 프레임인 경우, 무선랜 시스템의 성능이 크게 저하될 수 있다.

아래에서는, 단말과 이에 대응하는 액세스 포인트에서 수행되는 방법이 설명될 것이다. 통신 개체들(entities) 중에서 제1 통신 개체에서 수행되는 방법(예를 들어, 프레임의 전송 또는 수신)이 설명되는 경우에도 이에 대응하는 제2 통신 개체는 제1 통신 개체에서 수행되는 방법과 상응하는 방법(예를 들어, 프레임의 수신 또는 전송)을 수행할 수 있다. 즉, 단말의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 액세스 포인트는 단말의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 반대로, 액세스 포인트의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 단말은 액세스 포인트의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션의 동작 방법을 도시한 순서도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 CCA 동작의 수행 방법을 도시한 흐름도이다.

도 5 및 6을 참조하면, 제1 스테이션(STA1)은 제2 스테이션(STA2)과 동일한 BSS에 속할 수 있거나, 제2 스테이션(STA2)과 다른 BSS에 속할 수 있다. 제1 스테이션(STA1) 및 제2 스테이션(STA2) 각각은 액세스 포인트 또는 단말을 의미할 수 있다. 제1 스테이션(STA1)은 CCA 임계값의 조절 여부를 지시하는 제1 지시자를 포함하는 제1 프레임을 생성할 수 있다(S500). 여기서, 제1 프레임은 제어 프레임 또는 관리 프레임을 의미할 수 있다. 제1 지시자는 1비트로 표현될 수 있다. 예를 들어, 제1 지시자가 이진수 '0'인 경우, 이는 CCA 임계값이 조절되지 않는 것을 지시할 수 있다. 제1 지시자가 이진수 '1'인 경우, 이는 CCA 임계값이 조절되는 것을 지시할 수 있다. 또한, 제1 프레임은 제1 스테이션(STA1)이 속한 BSS를 나타내는 제2 지시자를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제2 지시자는 IEEE 802.11ah에서 정의된 컬러 비트를 의미할 수 있다. 제1 지시자 및 제2 지시자는 제1 프레임의 시그널 필드(signal field)에 포함될 수 있다. 제1 프레임의 구조는 다음과 같다.

도 7은 프레임의 구조를 도시한 블록도이다.

도 7을 참조하면, 프레임(700)은 프리앰블 및 페이로드(payload)(780)를 포함할 수 있다. 프리앰블은 L-STF(legacy-short training field)(710), L-LTF(legacy-long training field)(720), L-SIG(legacy-signal) 필드(730), ax-SIG A 필드(740), ax-STF(750), ax-LTF(760) 및 ax-SIG B 필드(770)를 포함할 수 있다. ax-SIG A 필드(740), ax-STF(750), ax-LTF(760) 및 ax-SIG B 필드(770)는 IEEE 802.11ax에서 정의된 필드를 의미할 수 있다. 제1 지시자 및 제2 지시자 각각은 ax-SIG A 필드(740) 및 ax-SIG B 필드(770) 중 적어도 하나에 포함될 수 있다.

다시 도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 스테이션(STA1)은 제1 프레임을 전송할 수 있다(S510). 제2 스테이션(STA2)은 제1 프레임의 프리앰블에 포함된 정보를 기반으로 CCA 동작을 수행할 수 있다(S520). 구체적으로, 제2 스테이션(STA2)은 제1 프레임의 프리앰블을 획득할 수 있고(S521), 프리앰블에 포함된 정보를 기반으로 제1 프레임이 전송된 BSS가 OBSS인지 여부를 판단할 수 있다(S522).

예를 들어, 제2 스테이션(STA2)은 제1 프레임의 프리앰블에 포함된 제2 지시자가 제2 스테이션(STA2)이 속한 BSS를 지시하는 경우 제1 프레임이 전송된 BSS가 OBSS가 아닌 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 제2 스테이션(STA2)은 CCA 임계값의 기본값(예를 들어, -82dB)을 기반으로 CCA 동작을 수행할 수 있다(S523). 즉, 제2 스테이션(STA2)은 제1 프레임의 신호 세기가 CCA 임계값의 기본값 보다 큰 경우 채널을 비지 상태로 판단할 수 있고, 제1 프레임의 신호 세기가 CCA 임계값의 기본값 이하인 경우 채널을 아이들 상태로 판단할 수 있다.

반면, 제2 스테이션(STA2)은 제1 프레임의 프리앰블에 포함된 제2 지시자가 제2 스테이션(STA2)이 속한 BSS를 지시하지 않는 경우 제1 프레임이 전송된 BSS가 OBSS인 것으로 판단할 수 있다.

제2 스테이션(STA2)은 제1 프레임이 전송된 BSS가 OBSS로 판단된 경우 제1 프레임의 프리앰블에 포함된 제1 지시자를 획득할 수 있다(S524). 여기서, 단계 S522의 수행된 후에 단계 S524가 수행되는 것으로 설명되었으나, 단계 S522는 생략될 수 있다. 즉, 제2 스테이션(STA2)은 제1 프레임의 프리앰블을 획득한 후에 제1 프레임이 전송된 BSS가 OBSS인지 여부와 관계없이 제1 프레임의 프리앰블에 포함된 제1 지시자를 획득할 수 있다.

제2 스테이션(STA2)은 제1 프레임의 프리앰블에 포함된 제1 지시자가 CCA 임계값이 조절되는 것을 지시하는 경우 CCA 임계값을 기본값 보다 큰 값(예를 들어, -72dB)으로 조절할 수 있고, 조절된 CCA 임계값을 기반으로 CCA 동작을 수행할 수 있다(S526). 즉, 제2 스테이션(STA2)은 제1 프레임의 신호 세기가 조절된 임계값 보다 큰 경우 채널을 비지 상태로 판단할 수 있고, 제1 프레임의 신호 세기가 조절된 임계값 이하인 경우 채널을 아이들 상태로 판단할 수 있다.

반면, 제2 스테이션(STA2)은 제1 프레임의 프리앰블에 포함된 제1 지시자가 CCA 임계값이 조절되지 않는 것을 지시하는 경우 CCA 임계값의 기본값을 기반으로 CCA 동작을 수행할 수 있다(S527). 즉, 제2 스테이션(STA2)은 제1 프레임의 신호 세기가 CCA 임계값의 기본값 보다 큰 경우 채널을 비지 상태로 판단할 수 있고, 제1 프레임의 신호 세기가 CCA 임계값의 기본값 이하인 경우 채널을 아이들 상태로 판단할 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.

Claims (18)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제2 스테이션(station)의 동작 방법으로서,
   제1 프레임(frame)의 프리앰블(preamble)을 획득하는 단계;
   상기 프리앰블을 기반으로 상기 제1 프레임을 전송한 제1 스테이션이 속한 BSS(basic service set)가 OBSS(overlapping BSS)인지 여부를 판단하는 단계;
   상기 제1 프레임을 전송한 상기 제1 스테이션이 속한 BSS가 OBSS인 경우, 상기 프리앰블에 포함된 CCA(clear channel assessment) 임계값(threshold)의 조절 여부를 지시하는 제1 지시자(indicator)를 획득하는 단계; 및
   상기 제1 지시자에 의해 지시되는 CCA 임계값을 기반으로 CCA 동작을 수행하는 단계를 포함하는, 동작 방법.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제1 지시자는 상기 제1 프레임의 시그널 필드(signal field)에 포함되는, 동작 방법.
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 제1 프레임은 제어(control) 프레임 또는 관리(management) 프레임인, 동작 방법.
9. 청구항 6에 있어서,
   상기 OBSS인지 여부를 판단하는 단계는,
   상기 프리앰블에 포함된 상기 제1 프레임을 전송한 상기 제1 스테이션이 속한 BSS를 지시하는 제2 지시자를 기반으로 상기 제1 프레임을 전송한 상기 제1 스테이션이 속한 BSS가 OBSS인지 여부를 판단하는, 동작 방법.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 지시자는 상기 제1 프레임의 시그널 필드에 포함되는, 동작 방법.
11. 청구항 6에 있어서,
    상기 동작 방법은,
    상기 제1 프레임을 전송한 상기 제1 스테이션이 속한 BSS가 상기 제2 스테이션이 속한 BSS인 경우, CCA 임계값의 기본값(default value)을 기반으로 CCA 동작을 수행하는 단계를 더 포함하는, 동작 방법.
12. 청구항 6에 있어서,
    상기 CCA 동작을 수행하는 단계는,
    상기 제1 지시자가 CCA 임계값이 조절되지 않는 것을 지시하는 경우, CCA 임계값의 기본값을 기반으로 CCA 동작을 수행하는, 동작 방법.
13. 청구항 6에 있어서,
    상기 CCA 동작을 수행하는 단계는,
    상기 제1 지시자가 CCA 임계값이 조절되는 것을 지시하는 경우, CCA 임계값의 기본값 보다 큰 값을 기반으로 CCA 동작을 수행하는, 동작 방법.
14. 제2 스테이션(station)의 동작 방법으로서,
    제1 프레임(frame)의 프리앰블(preamble)을 획득하는 단계;
    상기 프리앰블에 포함된 CCA(clear channel assessment) 임계값(threshold)의 조절 여부를 지시하는 제1 지시자(indicator)를 획득하는 단계; 및
    상기 제1 지시자에 의해 지시되는 CCA 임계값을 기반으로 CCA 동작을 수행하는 단계를 포함하는, 동작 방법.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1 지시자는 상기 제1 프레임의 시그널 필드(signal field)에 포함되는, 동작 방법.
16. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1 프레임은 제어(control) 프레임 또는 관리(management) 프레임인, 동작 방법.
17. 청구항 14에 있어서,
    상기 CCA 동작을 수행하는 단계는,
    상기 제1 지시자가 CCA 임계값이 조절되지 않는 것을 지시하는 경우, CCA 임계값의 기본값(default value)을 기반으로 CCA 동작을 수행하는, 동작 방법.
18. 청구항 14에 있어서,
    상기 CCA 동작을 수행하는 단계는,
    상기 제1 지시자가 CCA 임계값이 조절되는 것을 지시하는 경우, CCA 임계값의 기본값 보다 큰 값을 기반으로 CCA 동작을 수행하는, 동작 방법.

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