KR102040621B1 - 무선 통신 시스템에서 고속 링크 셋업 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

무선랜(WLAN) 시스템 또는 지역네트웍 (LAN LTE) 시스템 에서 세션 셋업을 고속으로 수행하는 방법 및 장치가에 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 스테이션(STA)이 고속 링크 셋업을 수행하는 방법은, 상기 STA이 액세스 포인트(AP)에 연관되지 않은 경우, 상기 STA의 요청 대역폭 관련 정보를 포함하는 요청 프레임을 액세스 포인트(AP)에게 전송하는 단계; 및 상기 요청 대역폭 관련 정보에 기초하여 결정된, 상기 요청 프레임에 대한 수용 여부를 지시하는 정보를 포함하는 응답 프레임을 상기 AP로부터 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 고속 링크 셋업 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SETTING UP LINK AT HIGH-SPEED IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 상세하게는 무선랜(WLAN) 또는 지역 네트워크 (LAN LTE) 시스템에서 링크 셋업을 고속으로 수행하는 방법 및 장치에 대한 것이다.

무선랜(wireless local area network, WLAN) 기술에 대한 표준은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준으로서 개발되고 있다. IEEE 802.11a 및 b는 2.4. GHz 또는 5 GHz에서 비면허 대역(unlicensed band)을 이용하고, IEEE 802.11b는 11 Mbps의 전송 속도를 제공하고, IEEE 802.11a는 54 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, 4 개의 공간적인 스트림(spatial stream)에 대해서 300 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11n에서는 채널 대역폭(channel bandwidth)을 40 MHz까지 지원하며, 이 경우에는 600 Mbps의 전송 속도를 제공한다.

IEEE 802.11 계열의 시스템의 MAC(Medium Access Control) 계층에서, IEEE 802.11 계열을 지원하는 스테이션(STA)들에 대해서 고속 초기 링크 셋업(fast initial link setup)을 지원하기 위한 새로운 표준이 IEEE 802.11ai로서 개발되고 있다. IEEE 802.11ai는, 예를 들어, 대중교통 환승 등의 경우에 매우 많은 사용자가 기존에 연결되어 있던 무선랜 커버리지에서 이탈하여 실질적으로 동시에 새로운 무선랜에 접근하는 상황에서, 링크 셋업을 고속으로 지원하기 위한 기술 등을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, IEEE 802.11ai의 주된 특징은, 보안 프레임워크(security framework), IP 주소 할당(IP address assignment), 고속 네트워크 발견(fast network discovery) 등으로 요약할 수 있다.

또한, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution) 또는 LTE-A(LTE-Advanced) 시스템에서, 단말(또는 사용자 장치(UE))은 상향링크 전송 타이밍 정렬 값을 획득하기 위해서 또는 다른 다양한 목적을 위해서 임의 접속 과정(random access procedure)을 수행할 수 있다. 예를 들어, 단말이 임의 접속 프리앰블(preamble)을 기지국에게 전송하면, 이에 응답하여 기지국이 임의 접속 응답을 단말에게 제공할 수 있다.

전술한 바와 같이, 매우 많은 사용자가 실질적으로 동시에 네트워크 연결을 시도하는 경우 또는 매우 많은 단말이 실질적으로 동시에 임의 접속 과정을 수행하는 경우 등에 있어서 고속 링크 셋업(또는 고속 세션 셋업)을 제공하는 기술이 요구된다. 그러나, 이러한 고속 링크 셋업을 위한 구체적인 방안은 아직까지 마련되어 있지 않다.

본 발명에서는 기존의 링크 셋업 과정을 수정한 새로운 고속 링크 셋업 과정을 통해서, 바람직하게는 다수의 사용자에 대한 링크 셋업의 지연을 최소화하는 방안을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 스테이션(STA)이 고속 링크 셋업을 수행하는 방법은, 상기 STA이 액세스 포인트(AP)에 연관되지 않은 경우, 상기 STA의 요청 대역폭 관련 정보를 포함하는 요청 프레임을 액세스 포인트(AP)에게 전송하는 단계; 및 상기 요청 대역폭 관련 정보에 기초하여 결정된, 상기 요청 프레임에 대한 수용 여부를 지시하는 정보를 포함하는 응답 프레임을 상기 AP로부터 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 액세스 포인트(AP)에서 스테이션(STA)의 고속 링크 셋업을 지원하는 방법은, 상기 STA이 상기 AP에 연관되지 않은 경우, 상기 STA의 요청 대역폭 관련 정보를 포함하는 요청 프레임을 수신하는 단계; 및 상기 요청 대역폭 관련 정보에 기초하여 결정된, 상기 요청 프레임에 대한 수용 여부를 지시하는 정보를 포함하는 응답 프레임을 상기 STA에게 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 고속 링크 셋업을 수행하는 스테이션(STA) 장치는, 외부 장치와 통신하는 송수신기; 및 상기 송수신기를 포함하는 상기 STA 장치를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 STA이 액세스 포인트(AP)에 연관되지 않은 경우, 상기 STA의 요청 대역폭 관련 정보를 포함하는 요청 프레임을 액세스 포인트(AP)에게 상기 송수신기를 이용하여 전송하고; 상기 요청 대역폭 관련 정보에 기초하여 결정된, 상기 요청 프레임에 대한 수용 여부를 지시하는 정보를 포함하는 응답 프레임을 상기 AP로부터 상기 송수신기를 통하여 수신하도록 구성될 수 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 스테이션(STA)의 고속 링크 셋업을 지원하는 액세스 포인트(AP) 장치에 있어서, 외부 장치와 통신하는 송수신기; 및 상기 송수신기를 포함하는 상기 AP 장치를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 STA이 상기 AP에 연관되지 않은 경우, 상기 STA의 요청 대역폭 관련 정보를 포함하는 요청 프레임을 상기 STA로부터 상기 송수신기를 이용하여 수신하고; 상기 요청 대역폭 관련 정보에 기초하여 결정된, 상기 요청 프레임에 대한 수용 여부를 지시하는 정보를 포함하는 응답 프레임을 상기 STA에게 상기 송수신기를 이용하여 전송하도록 구성될 수 있다.

상기 본 발명에 따른 실시예들에 있어서 이하의 사항이 공통으로 적용될 수 있다.

상기 수용 여부는, 상기 AP의 예상 가용 용량과 상기 STA의 상기 요청 대역폭 관련 정보의 비교에 의해서 결정될 수 있다.

여기서, 상기 예상 가용 용량은, 상기 요청 대역폭 관련 정보가 상기 AP에 수신되는 경우에 업데이트될 수 있다.

상기 응답 프레임은 컴백 지연 정보를 더 포함할 수 있다. 또한, 추가적인 요청 프레임은, 상기 컴백 지연 정보에 의해 지시되는 시간을 대기한 후 상기 STA으로부터 상기 AP로 전송될 수 있다.

이 때, 상기 STA이 대기하는 시간은, 현재 시간에서 상기 응답 메시지가 상기 AP로부터 전송된 시간의 차이를, 상기 컴백 지연 정보의 값에서 뺀 값으로 설정될 수 있다.

상기 요청 프레임 전송 단계는 복수개의 요청 프레임을 복수개의 채널 상에서 각각 전송하는 단계를 포함하고, 상기 응답 프레임 수신 단계는 상기 복수개의 요청 프레임에 응답하는 복수개의 응답 프레임의 각각을 하나의 채널 상에서 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 복수개의 요청 프레임의 각각은 상기 복수개의 응답 프레임이 수신되는 상기 하나의 채널에 대한 정보를 더 포함할 수 있다.

이와 함께, 상기 복수개의 요청 프레임의 각각은 상기 응답 프레임의 각각에 대한 응답 대기 시간에 정보를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 응답 대기 시간은, 상기 복수개의 응답 프레임이 소정의 시간 구간 동안에 상기 STA에 의해서 수신되도록 하는 값으로 설정될 수 있다.

또한, 상기 응답 대기 시간에 대한 값은, 상기 복수개의 요청 프레임의 각각에 대해서 매체접속제어(MAC) 계층에서 설정된 응답 대기 시간 초기 값에서, 상기 MAC 계층에서의 패킷 생성 시점과 상기 프레임이 물리(PHY) 계층에서 전송되는 시점 간의 차이를 뺀 값으로 설정될 수 있다.

상기 복수개의 요청 프레임은 복수개의 프로브 요청 프레임이고, 상기 복수개의 응답 프레임은 복수개의 프로브 응답 프레임일 수 있다.

상기 요청 프레임은 인증 요청 프레임, 연관 요청 프레임 또는 임의 접속 프리앰블 중 하나이고, 상기 응답 프레임은 인증 응답 프레임, 연관 응답 프레임 또는 임의 접속 응답 중 하나일 수 있다.

상기 임의 접속 프리앰블은, 상기 STA의 요청 대역폭 관련 정보에 따라 분류된 복수개의 임의 접속 프리앰블 그룹 중 하나에서 선택될 수 있다. 또한, 상기 임의 접속 응답은, 상기 요청 프레임이 수용되는 경우에 상기 STA의 제 1 식별자를 이용하여 전송되고, 상기 요청 프레임이 수용되지 않는 경우에 상기 STA의 제 2 식별자를 이용하여 전송될 수 있다.

본 발명에 대하여 전술한 일반적인 설명과 후술하는 상세한 설명은 예시적인 것이며, 청구항 기재 발명에 대한 추가적인 설명을 위한 것이다.

본 발명에 따르면, 기존의 링크 셋업 과정을 수정한 새로운 고속 링크 셋업 과정을 통해서, 바람직하게는 다수의 사용자에 대한 링크 셋업의 지연을 최소화하는 방법 및 장치가 제공될 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
도 1 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2 는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 3 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 또 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 4 는 WLAN 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 일반적인 링크 셋업 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 STA의 상태 트랜지션을 개념적으로 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 조기 승인 제어 방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 동시발생 연관 핸들링 방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 병렬 능동적 스캐닝 방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 AP 장치 및 STA의 장치의 예시적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 AP 장치 또는 STA 장치의 프로세서의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.

이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시된다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

이하의 기술은 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. 명확성을 위하여 이하에서는 IEEE 802.11 시스템을 위주로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.

IEEE 802.11 구조는 복수개의 구성요소들로 구성될 수 있고, 이들의 상호작용에 의해 상위계층에 대해 트랜스패런트한 STA 이동성을 지원하는 WLAN이 제공될 수 있다. 기본 서비스 세트(Basic Service Set; BSS)는 IEEE 802.11 LAN에서의 기본적인 구성 블록에 해당할 수 있다. 도 1 에서는 2 개의 BSS(BSS1 및 BSS2)가 존재하고 각각의 BSS의 멤버로서 2 개의 STA이 포함되는 것(STA1 및 STA2 는 BSS1에 포함되고, STA3 및 STA4는 BSS2에 포함됨)을 예시적으로 도시한다. 도 1 에서 BSS를 나타내는 타원은 해당 BSS에 포함된 STA들이 통신을 유지하는 커버리지 영역을 나타내는 것으로도 이해될 수 있다. 이 영역을 BSA(Basic Service Area)라고 칭할 수 있다. STA가 BSA 밖으로 이동하게 되면 해당 BSA 내의 다른 STA들과 직접적으로 통신할 수 없게 된다.

IEEE 802.11 LAN에서 가장 기본적인 타입의 BSS는 독립적인 BSS(Independent BSS; IBSS)이다. 예를 들어, IBSS는 2 개의 STA만으로 구성된 최소의 형태를 가질 수 있다. 또한, 가장 단순한 형태이고 다른 구성요소들이 생략되어 있는 도 1 의 BSS(BSS1 또는 BSS2)가 IBSS의 대표적인 예시에 해당할 수 있다. 이러한 구성은 STA들이 직접 통신할 수 있는 경우에 가능하다. 또한, 이러한 형태의 LAN은 미리 계획되어서 구성되는 것이 아니라 LAN이 필요한 경우에 구성될 수 있으며, 이를 애드-혹(ad-hoc) 네트워크라고 칭할 수도 있다.

STA의 켜지거나 꺼짐, STA가 BSS 영역에 들어오거나 나감 등에 의해서, BSS에서의 STA의 멤버십이 동적으로 변경될 수 있다. BSS의 멤버가 되기 위해서는, STA는 동기화 과정을 이용하여 BSS에 조인할 수 있다. BSS 기반구조의 모든 서비스에 액세스하기 위해서는, STA는 BSS에 연관(associated)되어야 한다. 이러한 연관(association)은 동적으로 설정될 수 있고, 분배시스템서비스(Distribution System Service; DSS)의 이용을 포함할 수 있다.

도 2 는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 2 에서는 도 1 의 구조에서 분배시스템(Distribution System; DS), 분배시스템매체(Distribution System Medium; DSM), 액세스 포인트(Access Point; AP) 등의 구성요소가 추가된 형태이다.

LAN에서 직접적인 스테이션-대-스테이션의 거리는 PHY 성능에 의해서 제한될 수 있다. 어떠한 경우에는 이러한 거리의 한계가 충분할 수도 있지만, 경우에 따라서는 보다 먼 거리의 스테이션 간의 통신이 필요할 수도 있다. 확장된 커버리지를 지원하기 위해서 분배시스템(DS)이 구성될 수 있다.

DS는 BSS들이 상호연결되는 구조를 의미한다. 구체적으로, 도 1 과 같이 BSS가 독립적으로 존재하는 대신에, 복수개의 BSS들로 구성된 네트워크의 확장된 형태의 구성요소로서 BSS가 존재할 수도 있다.

DS는 논리적인 개념이며 분배시스템매체(DSM)의 특성에 의해서 특정될 수 있다. 이와 관련하여, IEEE 802.11 표준에서는 무선 매체(Wireless Medium; WM)와 분배시스템매체(DSM)을 논리적으로 구분하고 있다. 각각의 논리적 매체는 상이한 목적을 위해서 사용되며, 상이한 구성요소에 의해서 사용된다. IEEE 802.11 표준의 정의에서는 이러한 매체들이 동일한 것으로 제한하지도 않고 상이한 것으로 제한하지도 않는다. 이와 같이 복수개의 매체들이 논리적으로 상이하다는 점에서, IEEE 802.11 LAN 구조(DS 구조 또는 다른 네트워크 구조)의 유연성이 설명될 수 있다. 즉, IEEE 802.11 LAN 구조는 다양하게 구현될 수 있으며, 각각의 구현예의 물리적인 특성에 의해서 독립적으로 해당 LAN 구조가 특정될 수 있다.

DS는 복수개의 BSS들의 끊김 없는(seamless) 통합을 제공하고 목적지로의 어드레스를 다루는 데에 필요한 논리적 서비스들을 제공함으로써 이동 기기를 지원할 수 있다.

AP 는, 연관된 STA들에 대해서 WM을 통해서 DS 로의 액세스를 가능하게 하고 STA 기능성을 가지는 개체를 의미한다. AP를 통해서 BSS 및 DS 간의 데이터 이동이 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 2 에서 도시하는 STA2 및 STA3 은 STA의 기능성을 가지면서, 연관된 STA들(STA1 및 STA4)가 DS로 액세스하도록 하는 기능을 제공한다. 또한, 모든 AP는 기본적으로 STA에 해당하므로, 모든 AP는 어드레스 가능한 개체이다. WM 상에서의 통신을 위해 AP 에 의해서 사용되는 어드레스와 DSM 상에서의 통신을 위해 AP 에 의해서 사용되는 어드레스는 반드시 동일할 필요는 없다.

AP에 연관된 STA들 중의 하나로부터 그 AP의 STA 어드레스로 전송되는 데이터는, 항상 비제어 포트(uncontrolled port)에서 수신되고 IEEE 802.1X 포트 액세스 개체에 의해서 처리될 수 있다. 또한, 제어 포트(controlled port)가 인증되면 전송 데이터(또는 프레임)는 DS로 전달될 수 있다.

도 3 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 또 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 3 에서는 도 2 의 구조에 추가적으로 넓은 커버리지를 제공하기 위한 확장된 서비스 세트(Extended Service Set; ESS)를 개념적으로 나타낸다.

임의의(arbitrary) 크기 및 복잡도를 가지는 무선 네트워크가 DS 및 BSS들로 구성될 수 있다. IEEE 802.11 시스템에서는 이러한 방식의 네트워크를 ESS 네트워크라고 칭한다. ESS는 하나의 DS에 연결된 BSS들의 집합에 해당할 수 있다. 그러나, ESS는 DS를 포함하지는 않는다. ESS 네트워크는 LLC(Logical Link Control) 계층에서 IBSS 네트워크로 보이는 점이 특징이다. ESS에 포함되는 STA들은 서로 통신할 수 있고, 이동 STA들은 LLC에 트랜스패런트하게 하나의 BSS에서 다른 BSS로 (동일한 ESS 내에서) 이동할 수 있다.

IEEE 802.11 에서는 도 3 에서의 BSS들의 상대적인 물리적 위치에 대해서 아무것도 가정하지 않으며, 다음과 같은 형태가 모두 가능하다. BSS들은 부분적으로 중첩될 수 있고, 이는 연속적인 커버리지를 제공하기 위해서 일반적으로 이용되는 형태이다. 또한, BSS들은 물리적으로 연결되어 있지 않을 수 있고, 논리적으로는 BSS들 간의 거리에 제한은 없다. 또한, BSS들은 물리적으로 동일한 위치에 위치할 수 있고, 이는 리던던시를 제공하기 위해서 이용될 수 있다. 또한, 하나 (또는 하나 이상의) IBSS 또는 ESS 네트워크들이 하나 (또는 하나 이상의) ESS 네트워크로서 동일한 공간에 물리적으로 존재할 수 있다. 이는 ESS 네트워크가 존재하는 위치에 애드-혹 네트워크가 동작하는 경우나, 상이한 기관(organizations)에 의해서 물리적으로 중첩되는 IEEE 802.11 네트워크들이 구성되는 경우나, 동일한 위치에서 2 이상의 상이한 액세스 및 보안 정책이 필요한 경우 등에서의 ESS 네트워크 형태에 해당할 수 있다.

도 4 는 WLAN 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 4 에서는 DS를 포함하는 기반 구조 BSS 의 일례가 도시된다.

도 4 의 예시에서 BSS1 및 BSS2가 ESS를 구성한다. WLAN 시스템에서 STA는 IEEE 802.11 의 MAC/PHY 규정에 따라 동작하는 기기이다. STA는 AP STA 및 비-AP(non-AP) STA을 포함한다. Non-AP STA는 랩탑 컴퓨터, 이동 전화기와 같이 일반적으로 사용자가 직접 다루는 기기에 해당한다. 도 4 의 예시에서 STA1, STA3, STA4 는 non-AP STA에 해당하고, STA2 및 STA5 는 AP STA 에 해당한다.

이하의 설명에서 non-AP STA는 단말(terminal), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit; WTRU), 사용자 장치(User Equipment; UE), 이동국(Mobile Station; MS), 이동단말(Mobile Terminal), 이동 가입자국(Mobile Subscriber Station; MSS) 등으로 칭할 수도 있다. 또한, AP는 다른 무선 통신 분야에서의 기지국(Base Station; BS), 노드-B(Node-B), 발전된 노드-B(evolved Node-B; eNB), 기저 송수신 시스템(Base Transceiver System; BTS), 펨토 기지국(Femto BS) 등에 대응하는 개념이다.

링크 셋업 과정 ( link setup process )

도 5는 일반적인 링크 셋업 과정을 설명하기 위한 도면이다.

STA이 네트워크에 대해서 링크를 셋업하고 데이터를 송수신하기 위해서는, 먼저 네트워크를 발견(discovery)하고, 인증(authentication)을 수행하고, 연관(association)을 맺고(establish), 보안(security)을 위한 인증 절차 등을 거쳐야 한다. 링크 셋업 과정을 세션 개시 과정, 세션 셋업 과정이라고도 칭할 수 있다. 또한, 링크 셋업 과정의 발견, 인증, 연관, 보안 설정의 과정을 통칭하여 연관 과정이라고 칭할 수도 있다.

도 5를 참조하여 예시적인 링크 셋업 과정에 대해서 설명한다.

단계 S510에서 STA은 네트워크 발견 동작을 수행할 수 있다. 네트워크 발견 동작은 STA의 스캐닝(scanning) 동작을 포함할 수 있다. 즉, STA이 네트워크에 접속하기 위해서는 참여 가능한 네트워크를 찾아야 한다. STA은 무선 네트워크에 참여하기 전에 호환 가능한 네트워크를 식별하여야 하는데, 특정 영역에 존재하는 네트워크 식별과정을 스캐닝이라고 한다.

스캐닝 방식에는 능동적 스캐닝(active scanning)과 수동적 스캐닝(passive scanning)이 있다.

도 5에서는 예시적으로 능동적 스캐닝 과정을 포함하는 네트워크 발견 동작을 도시한다. 능동적 스캐닝에서 스캐닝을 수행하는 STA은 채널들을 옮기면서 주변에 어떤 AP가 존재하는지 탐색하기 위해 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 전송하고 이에 대한 응답을 기다린다. 응답자(responder)는 프로브 요청 프레임을 전송한 STA에게 프로브 요청 프레임에 대한 응답으로 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 전송한다. 여기에서, 응답자는 스캐닝되고 있는 채널의 BSS에서 마지막으로 비콘 프레임(beacon frame)을 전송한 STA일 수 있다. BSS에서는 AP가 비콘 프레임을 전송하므로 AP가 응답자가 되며, IBSS에서는 IBSS 내의 STA들이 돌아가면서 비콘 프레임을 전송하므로 응답자가 일정하지 않다. 예를 들어, 1번 채널에서 프로브 요청 프레임을 전송하고 1번 채널에서 프로브 응답 프레임을 수신한 STA은, 수신한 프로브 응답 프레임에 포함된 BSS 관련 정보를 저장하고 다음 채널(예를 들어, 2번 채널)로 이동하여 동일한 방법으로 스캐닝(즉, 2번 채널 상에서 프로브 요청/응답 송수신)을 수행할 수 있다.

도 5에서 도시하고 있지 않지만, 스캐닝 동작은 수동적 스캐닝 방식으로 수행될 수도 있다. 수동적 스캐닝에서 스캐닝을 수행하는 STA은 채널들을 옮기면서 비콘 프레임을 기다린다. 비콘 프레임은 IEEE 802.11에서 관리 프레임(management frame) 중 하나로서, 무선 네트워크의 존재를 알리고, 스캐닝을 수행하는 STA으로 하여금 무선 네트워크를 찾아서, 무선 네트워크에 참여할 수 있도록 주기적으로 전송된다. BSS에서 AP가 비콘 프레임을 주기적으로 전송하는 역할을 수행하고, IBSS에서는 IBSS 내의 STA들이 돌아가면서 비콘 프레임을 전송한다. 스캐닝을 수행하는 STA은 비콘 프레임을 수신하면 비콘 프레임에 포함된 BSS에 대한 정보를 저장하고 다른 채널로 이동하면서 각 채널에서 비콘 프레임 정보를 기록한다. 비콘 프레임을 수신한 STA은, 수신한 비콘 프레임에 포함된 BSS 관련 정보를 저장하고 다음 채널로 이동하여 동일한 방법으로 다음 채널에서 스캐닝을 수행할 수 있다.

능동적 스캐닝과 수동적 스캐닝을 비교하면, 능동적 스캐닝이 수동적 스캐닝보다 딜레이(delay) 및 전력 소모가 작은 장점이 있다.

STA이 네트워크를 발견한 후에, 단계 S520에서 인증 과정이 수행될 수 있다. 이러한 인증 과정은 후술하는 단계 S540의 보안 셋업 동작과 명확하게 구분하기 위해서 첫 번째 인증(first authentication) 과정이라고 칭할 수 있다.

인증 과정은 STA이 인증 요청 프레임(authentication request frame)을 AP에게 전송하고, 이에 응답하여 AP가 인증 응답 프레임(authentication response frame)을 STA에게 전송하는 과정을 포함한다. 인증 요청/응답에 사용되는 인증 프레임(authentication frame)은 관리 프레임에 해당하고, 아래의 표 1과 같은 정보들을 포함할 수 있다.

상기 표 1에서 인증 알고리즘 번호(authentication algorithm number) 필드는 단일 인증 알고리즘을 지시(indicate)하며, 2 옥텟(octet)의 길이를 가진다. 예를 들어, 인증 알고리즘 번호 필드의 값 0은 오픈 시스템(open system)을, 1은 공유 키(shared key)를, 2는 고속 BSS 트랜지션(fast BSS transition)을, 3은 SAE(simultaneous authentication of equals)를 나타낸다.

인증 트랜잭션 시퀀스 번호(authentication transaction sequence number) 필드는, 복수의 단계의 트랜잭션(또는 처리) 중에서 현재 상태를 지시하며, 2 옥텟의 길이를 가진다.

상태 코드(status code) 필드는 응답 프레임에서 사용되며 요청된 동작(예를 들어, 인증 요청)의 성공 또는 실패를 지시하며, 2 옥텟의 길이를 가진다.

검문 텍스트(challenge text) 필드는 인증 교환(exchange)에서의 검문 텍스트를 포함하고, 그 길이는 인증 알고리즘 및 트랜잭션 시퀀스 번호에 따라 결정된다.

RSN(Robust Security Network) 필드는 암호(cipher) 관련 정보들을 포함하며, 최대 255 옥텟 길이를 가진다. 이러한 RSNE(RSN Element)는 FT(Fast BSS Transition) 인증 프레임에 포함된다. 이동성 도메인(mobility domain) 필드는 이동성 도메인 식별자(MD ID)와, FT 능력(capability) 및 정책(policy) 필드를 포함하며, AP가 자신이 어떤 AP 그룹(즉, 이동성 도메인을 구성하는 AP들의 집합)에 포함되어 있음을 광고(advertise)하기 위해 사용될 수 있다. 고속 BSS 트랜지션 필드는, RSN에서 고속 BSS 트랜지션 중에 FT 인증 시퀀스를 수행하기 위해 필요한 정보들을 포함한다. 타임아웃 간격(timeout interval) 필드는 재연관 기한(reassociation deadline) 간격을 포함한다. 자원 정보 콘테이너(RIC) 필드는 자원 요청/응답에 관련된 하나 이상의 요소의 집합을 의미하며, RIC 필드는 가변하는 개수의 요소(즉, 자원을 나타내는 요소)를 포함할 수 있다.

제한 순환 그룹(Finite Cyclic Group) 필드는, SAE 교환에서 사용되는 암호(cryptographic) 그룹을 지시하며, 제한 순환 그룹을 지시하는 부호가 없는(unsigned) 정수값을 가진다. 안티-클로깅 토큰(Anti-Clogging Token) 필드는, 서비스 거부(denial-of-service)를 보호하기 위한 SAE 인증에 사용되며, 랜덤 비트열로 구성된다. 전송-확인(Send-Confirm) 필드는, SAE 인증에서 응답 방지의 목적으로 사용되며, 이진 코딩된 정수값을 가진다. 스칼라(Scalar) 필드는 SAE 인증에서 암호 관련 정보를 주고받기 위해서 사용되며, 인코딩된 부호가 없는 정수값을 가진다. 요소(element) 필드는 SAE 인증에서 제한 필드의 요소를 주고받기 위해서 사용된다. 확인(Confirm) 필드는, SAE 인증에서 암호 키를 보유하고 있음을 증명하기 위해서 사용되며, 인코딩된 부호가 없는 정수값을 가진다.

판매자 특정(Vendor Specific) 필드는 IEEE 802.11 표준에서 정의하지 않는 판매자-특정 정보를 위해서 사용될 수 있다.

상기 표 1은 인증 요청/응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시를 나타낸 것이며 추가적인 정보들이 더 포함될 수 있다.

STA는, 예를 들어, 상기 표 1에서 하나 이상의 필드들로 구성된 인증 요청 프레임을 AP에게 전송할 수 있다. AP는 수신된 인증 요청 프레임에 포함된 정보에 기초하여, 해당 STA에 대한 인증을 허용할지 여부를 결정할 수 있다. AP는 인증 처리의 결과를, 예를 들어, 상기 표 1에서 하나 이상의 필드들로 구성된 인증 응답 프레임을 통하여 STA에게 제공할 수 있다.

STA이 성공적으로 인증된 후에, 단계 S530에서 연관 과정이 수행될 수 있다. 연관 과정은 STA이 연관 요청 프레임(association request frame)을 AP에게 전송하고, 이에 응답하여 AP가 연관 응답 프레임(association response frame)을 STA에게 전송하는 과정을 포함한다.

예를 들어, 연관 요청 프레임은 다양한 능력(capability)에 관련된 정보, 비콘 청취 간격(listen interval), SSID(service set identifier), 지원 레이트(supported rates), 지원 채널(supported channels), RSN, 이동성 도메인, 지원 오퍼레이팅 클래스(supported operating classes), TIM 방송 요청(Traffic Indication Map Broadcast request), 상호동작(interworking) 서비스 능력 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.

예를 들어, 연관 응답 프레임은 다양한 능력에 관련된 정보, 상태 코드, AID(Association ID), 지원 레이트, EDCA(Enhanced Distributed Channel Access) 파라미터 세트, RCPI(Received Channel Power Indicator), RSNI(Received Signal to Noise Indicator), 이동성 도메인, 타임아웃 간격(연관 컴백 시간(association comeback time)), 중첩(overlapping) BSS 스캔 파라미터, TIM 방송 응답, QoS 맵 등의 정보를 포함할 수 있다.

상기 예시는 연관 요청/응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시를 나타낸 것이며 추가적인 정보들이 더 포함될 수 있다.

STA이 네트워크에 성공적으로 연관된 후에, 단계 S540에서 보안 셋업 과정이 수행될 수 있다. 단계 S540의 보안 셋업 과정은 RSNA(Robust Security Network Association) 요청/응답을 통한 인증 과정이라고 할 수도 있고, 상기 단계 S520의 인증 과정을 첫 번째 인증(first authentication) 과정이라고 하고, 단계 S540의 보안 셋업 과정을 단순히 인증 과정이라고도 칭할 수도 있다.

단계 S540의 보안 셋업 과정은, 예를 들어, EAPOL(Extensible Authentication Protocol over LAN) 프레임을 통한 4-웨이(way) 핸드쉐이킹을 통해서, 프라이빗 키 셋업(private key setup)을 하는 과정을 포함할 수 있다. 또한, 보안 셋업 과정은 IEEE 802.11 표준에서 정의하지 않는 보안 방식에 따라 수행될 수도 있다.

도 6은 STA의 상태 트랜지션을 개념적으로 설명하는 도면이다. 도 6에서는 명료성을 위해서, 상태 변경을 유발하는 이벤트들만을 도시한다.

상태 1(state 1)은 STA이 미인증(unauthenticated) 및 미연관(unassociated) 상태이다. 이 상태의 STA은 다른 STA과 클래스 1 프레임들만을 송수신할 수 있다. 클래스 1 프레임은, 예를 들어, 프로브 응답/요청 프레임, 비콘 프레임, 인증 프레임, 인증해제(deauthentication) 프레임 등의 관리 프레임을 포함한다.

상태 1이었던 STA이 성공적으로 인증(예를 들어, 상기 도 5의 S520에 해당하는 인증)되면, 상태 2(state 2)로 변경된다. 즉, 상태 2는 인증되었지만 아직 연관되지는 않은 상태이다. 이 상태의 STA은 다른 STA과 클래스 1 및 2 프레임들만을 송수신할 수 있다. 클래스 2 프레임은, 예를 들어, 연관 요청/응답 프레임, 재연관 요청/응답 프레임, 연관해제(Diassociation) 프레임 등의 관리 프레임을 포함한다.

상태 2의 STA이 인증해제되는 경우 다시 상태 1로 돌아간다. 상태 2 의 STA이 성공적으로 연관되면서, RSNA가 요구되지 않는 경우 또는 고속 BSS 트랜지션의 경우에는 상태 2에서 바로 상태 4로 변경된다.

한편, 상태 2의 STA이 성공적으로 연관(또는 재연관)되는 경우에 상태 3(state 3)으로 변경된다. 즉, 상태 3은, 인증되고 연관된 상태이지만, 여전히 RSNA 인증(예를 들어, 상기 도 5의 단계 S540에 해당하는 보안 셋업)이 완료되지 않은 상태이다. 이 상태의 STA은 다른 STA과 클래스 1, 2 및 3 프레임들을 전송할 수 있지만, IEEE 802.1x 제어 포트는 막혀있는(blocked) 상태이다. 클래스 3 프레임은 인프라스트럭쳐 BSS 내에서 STA 간에 송수신되는, 데이터 프레임, 액션 프레임 등의 관리 프레임, 블록 ACK 프레임 등의 제어 프레임 등을 포함한다.

상태 3의 STA이 연관해제되는 경우나, 연관에 성공하지 못하는 경우 등에는 상태 2로 돌아간다. 상태 3의 STA이 인증해제되는 경우 상태 1로 돌아간다.

상태 3의 STA이 성공적으로 4-웨이 핸드쉐이킹을 수행한 경우에 상태 4(state 4)로 변경된다. 상태 4의 STA은 인증 및 연관된 상태로서, 클래스 1, 2 및 3 프레임들을 전송할 수 있고, 또한 IEEE 802.1x 제어 포트가 막혀있지 않은(unblocked) 상태이다.

상태 4의 STA이 연관해제되는 경우나, 연관에 성공하지 못하는 경우 등에는 상태 2로 돌아간다. 상태 4의 STA이 인증해제되는 경우 상태 1로 돌아간다.

LTE / LTE -A 시스템에서의 임의 접속 과정

LTE 시스템에서 단말은 다음과 같은 이벤트의 경우 임의 접속 과정을 수행할 수 있다. i) 단말이 기지국과의 연결 (예를 들어, 무선자원제어 연결(RRC Connection))이 없어 초기 접속 (initial access)을 하는 경우, ii) 단말이 핸드오버 과정에서, 타겟(target) 셀로 처음 접속하는 경우, iii) 기지국의 명령에 의해 요청되는 경우, iv) 상향링크의 시간 동기가 맞지 않거나, 무선자원을 요청하기 위해 사용되는 지정된 무선자원이 할당되지 않은 상황에서, 상향링크로의 데이터가 발생하는 경우, v) 무선 연결 실패 (radio link failure; RLF) 또는 핸드오버 실패 (handover failure) 시 복구 과정의 경우.

LTE 시스템에서는 기지국이 특정 단말에게 지정된 전용(dedicated) 임의 접속 프리앰블(random access preamble)을 할당하고, 단말은 상기 임의 접속 프리앰블을 이용하여 임의 접속 과정을 수행하는 비경쟁 임의 접속 과정을 제공한다. 다시 말해서, 임의 접속 프리앰블을 선택하는 과정에서, 특정한 집합 안에서 단말이 임의로 하나를 선택하여 사용하는 경쟁 기반 임의 접속 과정 (contention based random access procedure)과 기지국이 특정 단말에게만 할당해준 임의 접속 프리앰블을 사용하는 비경쟁 기반 임의 접속 과정 (non contention based random access procedure)이 있는 것이다. 위와 같은 두 가지 임의 접속 과정의 차이점은 충돌문제 발생 여부에 있다. 그리고, 비경쟁 기반 임의 접속 과정은, 위에서 기술한 핸도오버 과정이나 기지국의 명령에 의해 요청되는 경우에만 사용될 수 있다.

먼저 경쟁 기반 임의 접속 과정에서의 단말과 기지국의 동작 과정을 설명한다.

(1) 제 1 메시지(Msg1) 전송

먼저, 단말은 시스템 정보 또는 핸드오버 명령(Handover Command)을 통해 지시된 임의 접속 프리앰블의 집합에서 임의로(randomly) 하나의 임의 접속 프리앰블을 선택하고, 상기 임의 접속 프리앰블을 전송할 수 있는 PRACH(Physical RACH) 자원을 선택하여 전송할 수 있다.

(2) 제 2 메시지(Msg2) 수신

단말은 임의 접속 프리앰블을 전송 후에, 기지국으로부터의 시스템 정보 또는 핸드오버 명령을 통해 지시된 임의 접속 응답 수신 윈도우 내에서 자신의 임의 접속 응답의 수신을 시도한다. 좀더 자세하게, 임의 접속 응답 정보는 MAC PDU의 형식으로 전송될 수 있으며, 상기 MAC PDU는 PDSCH(Physical Downlink Shared CHannel)을 통해 전달될 수 있다. 또한 상기 PDSCH로 전달되는 정보를 단말이 적절하게 수신하기 위해 단말은 PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)를 모니터링하는 것이 바람직하다. 즉, PDCCH에는 상기 PDSCH를 수신해야 하는 단말의 정보와, 상기 PDSCH의 무선자원의 주파수 그리고 시간 정보, 그리고 상기 PDSCH의 전송 형식 등이 포함되어 있는 것이 바람직하다.

PDCCH를 통하여 전송되는 제어 정보를 하향링크제어정보(Downlink Control Information; DCI)라 한다. 기지국은 단말에게 전송되는 DCI에 따라서 PDCCH 포맷을 결정하고, 제어 정보에 순환잉여검사(Cyclic Redundancy Check; CRC)를 부가한다. CRC는 PDCCH의 소유자 또는 용도에 따라 무선 네트워크 임시 식별자(Radio Network Temporary Identifier; RNTI)라 하는 식별자로 마스킹된다. PDCCH가 특정 단말에 대한 것이면, 단말의 cell-RNTI(C-RNTI) 식별자가 CRC에 마스킹될 수 있다. 또는, PDCCH가 페이징 메시지에 대한 것이면 페이징 지시자 식별자(Paging Indicator Identifier; P-RNTI)가, PDCCH가 시스템 정보에 대한 것이면 시스템 정보 RNTI(SI-RNTI)가, PDCCH가 단말의 임의접속응답에 대한 것이면 임의접속-RNTI(RA-RNTI)가 CRC에 마스킹될 수 있다.

일단 단말이 자신에게 전송되는 PDCCH의 수신에 성공하면, 상기 PDCCH의 정보들에 따라 PDSCH로 전송되는 임의 접속 응답을 적절히 수신할 수 있다. 그리고 상기 임의 접속 응답에는 임의 접속 프리앰블 구별자(ID; 예를 들어, RAPID(Random Access Preamble IDentifier)), 상향링크 무선자원을 알려주는 상향링크 그랜트 (UL Grant), 임시 셀 식별자 (Temporary C-RNTI(Cell-Radio Network Temporary Identifier)) 그리고 타이밍 어드밴스 명령(Timing Advance Command: TAC)들이 포함될 수 있다.

상술한 바와 같이 임의 접속 응답에서 임의 접속 프리앰블 구별자가 필요한 이유는, 하나의 임의 접속 응답에는 하나 이상의 단말들을 위한 임의 접속 응답 정보가 포함될 수 있기 때문에, 상기 상향링크 그랜트(UL Grant), 임시 셀 식별자 그리고 TAC가 어느 단말에게 유효한지를 알려주기 위는 것이 필요하기 때문이다. 여기서, 단말은 자신이 선택한 임의 접속 프리앰블과 일치하는 임의 접속 프리앰블 식별자를 선택하는 것을 가정한다.

(3) 제 3 메시지(Msg3) 전송

단말이 자신에게 유효한 임의 접속 응답을 수신한 경우에는, 상기 임의 접속 응답에 포함된 정보들을 각각 처리한다. 즉, 단말은 TAC을 적용시키고, 임시 셀 식별자를 저장한다. 또한 유효한 임의 접속 응답 수신에 대응하여 전송할 데이터를 메시지3 버퍼에 저장할 수 있다.

한편, 단말은 수신된 UL 그랜트를 이용하여, 데이터(즉, 제 3 메시지)를 기지국으로 전송한다. 제 3 메시지는 단말의 식별자가 포함되어야 한다. 경쟁 기반 임의 접속 과정에서는 기지국에서 어떠한 단말들이 상기 임의 접속 과정을 수행하는지 판단할 수 없는데, 차후에 충돌해결을 하기 위해서는 단말을 식별해야 하기 때문이다.

단말의 식별자를 포함시키는 방법으로는 두 가지 방법이 존재한다. 첫 번째 방법은 단말이 상기 임의 접속 과정 이전에 이미 해당 셀에서 할당 받은 유효한 셀 식별자를 가지고 있었다면, 단말은 상기 UL 그랜트에 대응하는 상향링크 전송 신호를 통해 자신의 셀 식별자를 전송한다. 반면에, 만약 임의 접속 과정 이전에 유효한 셀 식별자를 할당 받지 못하였다면, 단말은 자신의 고유 식별자(예를 들면, S-TMSI(S-Temporary Mobile Subscriber Identity) 또는 임의 ID(Random Id))를 포함하여 전송한다. 일반적으로 상기의 고유 식별자는 셀 식별자보다 길다. 단말은 상기 UL 그랜트에 대응하는 데이터를 전송하였다면, 충돌 해결을 위한 타이머(contention resolution timer; 이하 "CR 타이머")를 개시한다.

(4) 제 4 메시지(Msg4) 수신

단말이 임의 접속 응답에 포함된 UL 그랜트를 통해 자신의 식별자를 포함한 데이터를 전송 한 이후, 충돌 해결을 위해 기지국의 지시를 기다린다. 즉, 특정 메시지를 수신하기 위해 PDCCH의 수신을 시도한다. 상기 PDCCH를 수신하는 방법에 있어서도 두 가지 방법이 존재한다. 앞에서 언급한 바와 같이 상기 UL 그랜트에 대응하여 전송된 제 3 메시지에 포함된 자신의 식별자가 셀 식별자인 경우에는 자신의 셀 식별자를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도하고, 상기 식별자가 고유 식별자인 경우에는 임의 접속 응답에 포함된 임시 셀 식별자를 이용하여 PDCCH의 수신을 시도할 수 있다. 그 후, 전자의 경우, 만약 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 자신의 셀 식별자를 통해 PDCCH를 수신한 경우에, 단말은 정상적으로 임의 접속 과정이 수행되었다고 판단하고, 임의 접속 과정을 종료한다. 후자의 경우에는 상기 충돌 해결 타이머가 만료되기 전에 임시 셀 식별자를 통해 PDCCH를 수신하였다면, 상기 PDCCH가 지시하는 PDSCH이 전달하는 데이터를 확인한다. 만약 상기 데이터의 내용에 자신의 고유 식별자가 포함되어 있다면, 단말은 정상적으로 임의 접속 과정이 수행되었다고 판단하고, 임의 접속 과정을 종료한다.

한편, 비경쟁 기반 임의 접속 과정에서의 동작은 전술한 경쟁 기반 임의 접속 과정과 달리 제 1 메시지 전송 및 제 2 메시지 전송만으로 임의 접속 과정이 종료되게 된다. 다만, 제 1 메시지로서 단말이 기지국에 임의 접속 프리엠블을 전송하기 전에 단말은 기지국으로부터 임의 접속 프리엠블을 할당받게 되며, 이 할당받은 임의 접속 프리엠블을 기지국에 제 1 메시지로서 전송하고, 기지국으로부터 임의 접속 응답을 수신함으로써 임의 접속 과정이 종료되게 된다.

비경쟁 기반 임의 접속 과정은, 핸드오버 과정의 경우 또는 기지국의 명령에 의해 요청되는 경우에서 수행될 수 있다. 물론, 상기 두 경우에서 경쟁 기반 임의 접속 과정이 수행될 수도 있다.

비경쟁 기반의 임의 접속 과정을 위해서 충돌의 가능성이 없는 전용(dedicated) 임의 접속 프리앰블을 기지국으로부터 할당 받는다. 핸드오버 명령 또는 PDCCH 명령을 통하여 임의 접속 프리앰블을 기지국으로부터 지시받을 수 있다. 단말은 할당받은 전용 임의 접속 프리앰블을 제 1 메시지로서 기지국으로 전송한다. 임의 접속 응답 정보를 수신하는 방법은 경쟁 기반 임의 접속 과정에서와 동일하다.

고속 링크 셋업

전술한 바와 같은 현재 무선 통신 시스템(예를 들어, WLAN 시스템)에서 정의하고 있는 링크 셋업 방식에서는, 비콘 또는 프로브 요청/응답(즉, 네트워크 발견 동작), 인증 요청/응답(즉, 첫 번째 인증 동작), 연관 요청/응답(즉, 연관 동작) 및 RSNA 요청/응답(즉, 인증 동작)을 통한 메시지 교환이 수행되어야 한다.

이러한 기존의 링크 셋업 과정은, 메시지 교환에 있어서 큰 오버헤드(또는 정보량)와 긴 지연(latency)을 수반하게 된다. 예를 들어, 기존의 링크 셋업 방식에 따르면, AP가 데이터 서비스를 성공적으로 제공할 수 있는지 여부를 불문하고 우선 연관이 가능한 AP와 연관을 맺고 나서, 만약 연관된 AP가 데이터 서비스를 STA에게 성공적으로 제공할 수 없다면 해당 STA은 다른 AP에 대한 연관을 시도하는 방식으로 동작한다. 이 경우, 실제로 STA가 데이터 서비스를 받기 위해서는 경우에 따라서 여러 번의 연관 동작을 수행하여야 하므로 매우 큰 지연 및 메시지 교환 오버헤드를 겪게 된다. 따라서, 이러한 오버헤드와 지연을 감소하기 위해서는, 성공적으로 데이터 서비스를 제공할 수 있는 AP에 대해서만 연관을 수행하는 것이 바람직하다.

또한, 기존의 링크 셋업 과정에서는 하나의 AP에 대해서 동시에 다수의 사용자에 의한 링크 셋업이 수행되는 경우에 해당 AP가 이를 적절하게 분산시키는 방안을 제공하고 있지 않기 때문에, 동시에 링크 셋업을 개시하는 스테이션(또는 사용자)의 개수가 많은 경우에 효율적으로 동작할 수 없다.

또한, 기존의 링크 셋업 과정은 이동성이 낮은 스테이션에 대해서 적합한 방식으로서 높은 메시지 오버헤드 및 지연을 유발하는 방식으로 설계되어 있으므로, 이동성이 높은 스테이션의 경우에는 효율적이지 않다. 예를 들어, 빠른 속도로 이동하는 스테이션은 경우에는 어떤 AP의 커버리지에 매우 짧은 시간 동안만 머무르기 때문에, 이러한 트랜지언트(transient)한 스테이션에 대해서는 기존의 링크 셋업 과정은 적절하지 않다. 예를 들어, STA이 AP에 대해서 연관 요청 프레임을 보내고 나서 상기 AP가 연관 응답 프레임을 준비하여 상기 STA에게 전송하려고 할 때에는 이미 상기 STA은 상기 AP의 영역을 벗어난 후일 수도 있다.

따라서, 본 발명에서는 전술한 바와 같은 기존의 링크 셋업 과정을 수정하여, 많은 사용자의 각각이 실질적으로 동시에 고속으로 링크 셋업을 수행하는 것을 지원하는 새로운 기법을 제안한다.

본 발명의 실시예 1은 조기 승인 제어(Early Admission Control) 방안이라고 칭할 수 있다. 예를 들어, 링크 셋업 과정(예를 들어, 연관 과정)을 개시한 STA을, AP가 예상되는 부하(load)에 기초하여 최대한 조속히 해당 STA을 승인 또는 허가할 것인지 여부를 결정하는 방안이라고 할 수 있다. 기존의 부하 요소(load element) 또는 호 승인 능력 요소(call admission capacity element)와 상이한 점은, 현재 연관 과정을 수행 중인 STA들로 인하여 증가될 것으로 예상되는 부하를 고려하여, 해당 STA의 승인 여부를 결정한다는 것이다.

본 발명의 실시예 2는 동시발생 연관 핸들링(Concurrent Association Handling) 방안이라고 칭할 수 있다. 이 방안은, 실질적으로 동시에 다수의 STA들이 링크 셋업(예를 들어, 연관 과정)을 개시하는 경우에 동시에 발생하는 메시지들로 인한 경쟁 오버헤드(contention overhead)를 경감하기 위한 것이다. 예를 들어, STA들의 요청에 대해서 제공해야 하는 응답의 각각에 대해서, 후속 요청이 발생하기 전에, 컴백 지연(comeback delay)을 부여할 수 있다. 컴백 지연은 연관 과정을 수행 중인 STA들의 개수(또는, 예상되는 개수)에 기초하여 결정될 수 있다.

본 발명의 실시예 3은 병렬 능동적 스캐닝(Parallel Active Scanning) 방안이라고 칭할 수 있다. 예를 들어, STA이 동시에 복수개의 채널들에 걸쳐서 능동적 스캐닝(즉, 프로브 요청/응답 과정)을 수행함으로써, 네트워크 발견에 소요되는 시간을 줄일 수 있다. 이에 따라, AP는 다중-대역 동작에서와 같이 어떤 채널에 대한 프로브 응답을 다른 채널 상에서 전송할 수 있다.

이하에서는, 전술한 본 발명의 예시들에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.

실시예 1

본 실시예 1은 조기 승인 제어 방안에 대한 것이다.

본 실시예에 따르면, AP가 STA과의 링크 셋업시에 발생하는 부하를 예측할 수 있도록, STA은 AP로 전송하는 요청 프레임에 STA가 사용할 것으로 예상되는 서비스 품질(QoS) 관련 정보를 추가할 수 있다. STA가 사용할 것으로 예상되는 QoS 관련 정보에는, 예를 들어, STA가 사용할 것으로 예상되는 대역폭에 대한 정보, 또는 STA가 사용할 것으로 예상되는 데이터 레이트에 대한 정보 등을 포함할 수 있다. 이하에서는, 전술한 STA가 사용할 것으로 예상되는 QoS 관련 정보로서 "요청 대역폭(requested bandwidth)" 정보를 대표적인 예시로 하여 본 실시예에 대해서 설명하지만, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니고 다른 형태의 QoS 관련 정보를 포함할 수 있다.

STA이 전송하는 요청 프레임에 포함되는 요청 대역폭 정보는 STA이 사용할 것으로 예상되는 대역폭의 값을 가질 수 있다. 이러한 요청/예상 대역폭 정보가 포함되는 요청 프레임은, 예를 들어, 인증 요청 프레임 또는 연관 요청 프레임일 수 있다. 바람직하게는, 조기에 해당 STA의 승인 여부를 결정할 수 있도록, 연관 과정보다 먼저 수행되는 인증 과정에서의 인증 요청 프레임에 상기 요청/예상 대역폭 정보가 포함될 수 있다.

STA이 스캐닝 과정을 통해서 네트워크 또는 AP를 발견한 후에, 발견된 AP 중에서 적절한 AP를 선택(예를 들어, AP의 SINR(Signal-to-Interference plus Noise Ratio)에 기초하여 선택)할 수 있다. STA은 선택된 AP에게 요청/예상 대역폭에 대한 정보를 포함하는 요청 프레임을 전송할 수 있다. AP가 해당 요청 프레임을 수신한 경우, 자신의 예상되는 가용 용량(Expected Available Capacity; EAC)에 기초하여, STA으로부터의 요청을 허용(accept) 또는 거절(reject)할 수 있다.

또한, AP의 EAC는 STA의 요청/예상 대역폭 정보를 포함하는 요청 프레임이 수신될 때마다 업데이트될 수 있다. 이는, STA의 요청/예상 대역폭 정보를 포함하는 요청 프레임은 해당 STA가 AP와 연관을 맺고자 하는 잠재적인 의도를 나타내기 때문이다. 이와 같이 최종적으로 해당 STA에 대한 인증이 허용되는지 여부와 무관하게 단지 요청 프레임을 수신한 것만으로 AP의 EAC를 업데이트하도록 동작하는 이유는, 많은 개수의 STA들이 거의 동시에 동일한 AP에 대해서 링크 셋업 동작을 수행하는 점을 고려한 것이다. 예를 들어, STA1을 실제로 서빙할 것인지 여부를 판정한 후에야 AP1의 EAC를 업데이트하는 경우, STA1과 거의 동시에 AP1에 인증 요청을 수행하는 STA2의 요청/예상 대역폭(즉, AC2)을 AP1이 지원할 수 있는지 여부를 결정할 기준값이 불명확해지기 때문이다. 따라서, 추후 STA1이 최종적으로 서빙 대상이 아닌 것으로 결정되기 전까지는, AP1은 해당 STA1을 서빙할 것으로 잠재적으로 결정하여 자신의 EAC를 AC1(즉, STA1의 요청/예상 대역폭)만큼 감소한 값을 기준으로 다른 STA2의 AC2를 지원할 수 있는지 여부를 결정할 수 있고, 이에 따라 STA2를 지원할 수 없는데도 지원할 수 있는 것으로 판단하는 오류를 방지할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 조기 승인 제어 방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 7의 예시에서 STAi가 요청하는 예상 대역폭은 ACi의 크기인 것으로 가정한다. STAi가 AP에게 링크 셋업을 개시하기 위해서 요청 프레임(예를 들어, 인증 요청 프레임)을 전송할 때에, 해당 요청 프레임에 ACi 파라미터를 부가하여 전송할 수 있다. AP가 이러한 요청 프레임을 수신한 경우, 자신의 EAC가 ACi보다 큰지 여부를 판정(즉, EAC＞ACi 판정)할 수 있고, 이를 만족하는 경우에만 해당 STA의 요청을 허용(accept)할 수 있다. 만약, AP의 EAC가 ACi이하인 경우에는 해당 STA의 요청을 거절(reject)할 수 있다. 또는, AP의 EAC가 STA의 요청/예상 대역폭인 ACi보다 크거나 같은 경우에는 해당 요청 프레임을 허용하고, AP의 EAC가 STA의 요청/예상 대역폭인 ACi 보다 작은 경우에는 해당 요청 프레임을 거절하는 것으로 동작할 수도 있다. 주요한 것은, AP의 EAC와 STA의 ACi를 비교하여 ACi만큼의 대역폭을 AP가 적절하게 지원할 수 있다고 판단되는 경우에만 해당 요청을 허용하도록 동작한다는 것이다.

도 7의 예시에서, STAi는 자신의 요청/예상 대역폭에 대한 ACi 파라미터를 포함하는 인증 요청 프레임을 AP1에게 전송할 수 있다(S710). 만약, AP1의 EAC가 STAi의 요청/예상 대역폭인 ACi보다 크지 않은 경우에 (즉, EAC(AP1)＞ACi 를 만족하지 못함), AP1은 STAi의 요청을 거절하는 인증 응답 프레임을 전송할 수 있다(S720). AP1이 자신의 EAC(AP1)과 STAi가 요청한 ACi를 비교 판단하는 동작을 수행하고, 자신의 EAC(AP1)을 업데이트할 수 있다. 즉, 자신의 이전 EAC(AP1)에서 ACi를 감산한 값을, 업데이트된 EAC(AP1)로서 유지할 수 있다. 단계 S720에서 거절 메시지를 수신한 STAi는 AP1에 대한 후속 절차(예를 들어, 연관 요청 프레임 전송)를 수행하지 않고, 다른 AP인 AP2에 대해서 자신의 요청/예상 대역폭에 대한 ACi 파라미터를 포함하는 인증 요청 프레임을 전송할 수 있다 (S730). 여기서, AP2는 STAi의 네트워크 발견 과정을 통해서 결정된 AP 중의 하나인 것으로 가정한다. 만약, AP2의 EAC가 STAi의 요청/예상 대역폭인 ACi보다 큰 경우에 (즉, EAC(AP2)＞ACi 를 만족함), AP2는 STAi의 요청을 허용하는 인증 응답 프레임을 전송할 수 있다 (S740). AP2가 자신의 EAC(AP2)과 STAi가 요청한 ACi를 비교 판단하는 동작을 수행하고, 자신의 이전 EAC(AP2)에서 ACi를 감산한 값을, 업데이트된 EAC(AP2)로서 유지할 수 있다. 단계 S740에서 허용 메시지를 수신한 STAi는, AP2에 대해서 후속 절차인 연관 요청 프레임 전송 단계를 수행할 수 있다 (S750).

만약 AP1이 STAi가 요청하는 ACi 대역폭을 지원할 수 있는지 여부를 고려하지 않고, 기존의 방식과 같이 STAi의 인증이 허용되는 것으로 판정한 경우, 후속 과정(예를 들어, 링크 셋업이 완료되고 STAi의 서비스 요청 과정에서)에서 해당 STAi을 지원할 수 없음을 판정하고 그때서야 STAi에게 통지하게 되므로 불필요한 메시지 오버헤드와 지연이 발생하게 된다. 본 발명에 따라서 링크 셋업의 초기 단계(예를 들어, 인증 과정)에서 해당 STAi가 요청하는 예상 대역폭과 AP의 지원가능한 가용 용량을 비교하여 해당 STAi의 승인 여부가 결정됨으로써 불필요한 메시지 교환의 오버헤드를 줄이고, 만약 STAi의 요청 대역폭을 지원할 수 없는 AP는 가능한 빨리 STAi에게 이를 알림으로써, 해당 STAi가 다른 AP에 대해서 링크 셋업을 개시할 수 있도록 하는 기회를 제공할 수 있다. 이에 따라, 네트워크 전체적인 관점에서의 자원 활용의 효율성이 증가되는 동시에, STA의 관점에서는 빠른 링크 셋업을 실현할 수 있게 된다.

또한, 본 예시는 동시에 병렬적으로 여러 개의 링크 셋업 과정이 존재하는 경우에 특히 유리하게 적용될 수 있다. 예를 들어, STAi가 복수개의 AP들의 각각에게 거의 동시에 또는 어떤 AP로부터의 응답을 기다리지 않고 바로 다른 AP에게 인증 요청(ACi 파라미터를 포함하는 인증 요청)을 보내고, 이를 허용하는 응답 프레임을 전송한 AP(들)에 대해서 연관 과정을 개시할 수 있다. 최종적으로 연관을 허용하는 AP가 복수개인 경우에, STAi는 소정의 기준에 따른 우선순위에 따라서 결정된 적절한 AP(예를 들어, SINR이 가장 높은 AP 등)에 대해서 연관을 맺을 수 있다.

본 실시예 1에 따르면, 인증 요청 프레임 또는 연관 요청 프레임에 새로운 필드로서 요청/예상 대역폭(ACi)가 추가될 수 있다. 또한, 인증 응답 프레임 또는 연관 인증 프레임에 새로운 필드로서 해당 요청/예상 대역폭에 대한 허용/거절 여부를 나타내는 지시자가 추가될 수 있다. 표 2는 본 발명의 예시에 따라 수정된 인증 프레임의 포맷을 예시적으로 나타낸다.

상기 표 2에서 16번째 필드(또는 요소)로서 요청 대역폭(Request Bandwidth)이 추가될 수 있다. 요청 대역폭 필드의 값은 부호가 없는 정수 값을 가질 수 있고, 이 값은 링크 설정 후에 해당 STA이 사용할 것으로 예상되는 대역폭 값을 나타낼 수 있다.

또한, 상기 표 2에서 3 번째 필드인 상태 코드(Status Code)의 내용 중에서, 인증 거절(또는 실패)의 원인을 나타내는 값이 추가적으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 상태 코드 값 범위(status code value range)에, REFUSED_REASON_EAC_FAILED 라는 값이 추가적으로 정의될 수 있다. 인증이 성공하는 경우에는 EAC를 만족하기 때문에 성공이라는 별도의 값이 추가적으로 정의될 수도 있지만, 인증이 허용되는 경우에는 STA의 요청/예상 대역폭을 EAC가 만족한다는 것이 암시될 수 있으므로 별도의 값을 정의하는 것이 반드시 필요하지는 않다.

상기 예시와 유사하게, 연관 요청 프레임에 STA의 요청/예상 대역폭에 대한 정보가 포함될 수 있고, 연관 응답 프레임에 연관 실패의 이유가 EAC를 만족하지 못하였기 때문임을 알리는 값이 정의될 수도 있다.

실시예 2

본 실시예 2는 동시발생 연관 핸들링 방안에 대한 것이다.

예를 들어, 동시에 다수의 STA들이 링크 셋업을 개시하는 경우에 많은 개수의 요청 프레임들이 거의 동시에 하나의 AP에게 전송될 수 있고, 이 경우 AP가 짧은 시간 내에 많은 개수의 요청 프레임들을 처리하는 부담이 증가할 수 있다. 예를 들어, STA1와 STA2가 거의 동시에 AP에 대해서 인증 요청 프레임을 보내고, 거의 동시에 인증 응답 프레임을 수신하는 경우, STA1과 STA2는 또한 거의 동시에 연관 요청 프레임을 전송할 가능성이 높으므로, 링크 셋업 과정 동안에 계속하여 네트워크 내에서 혼잡(congestion)이 발생하게 된다. 어떤 경우에는 STA1이 AP로부터 인증 응답 프레임을 수신한 후에 연관 요청 프레임을 보내더라도, AP가 다른 많은 STA들의 인증 요청/연관 요청을 처리하느라 STA1의 연관 요청을 처리하지 못하여, STA1은 연관 응답 프레임 자체를 수신하지 못할 수도 있다. 혼잡이 없었더라면 STA1가 정상적으로 AP와 연관될 수 있는 경우라도, 한꺼번에 많은 메시지가 계속하여 AP에게 전송되는 경우에는, STA1이 AP와 연관되지 못하는 문제가 발생한다.

본 실시예에 따르면, 동시발생의(concurrent) (또는 연속적인(successive)) 다수의(multiple) 요청 메시지를 효율적으로 처리하기 위해서, 각각의 요청 메시지에 대한 응답 메시지에 "컴백 지연(comeback delay)"을 부가할 수 있다. 이에 따라, 상기 응답 메시지에 따라 개시되는 각각의 STA에서의 후속 동작이 랜덤화된 시간 이후에 수행될 수 있으므로, 다수의 STA의 메시지 전송으로 인한 혼잡을 방지할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 동시발생 연관 핸들링 방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.

단계 S810에서 STA은 AP로 인증 요청 메시지를 전송하고, 이에 응답하여 단계 S820에서 상기 AP로부터 인증 응답 메시지를 수신할 수 있다. 단계 S810의 인증 요청 메시지는 상기 실시예 1의 QoS 관련 정보(예를 들어, 요청/예상 대역폭 정보)를 포함할 수 있고, 단계 S820의 인증 응답 메시지는 STA의 QoS 관련 정보에 대한 허용/거절을 지시하는 정보를 포함할 수 있다.

종래 기술에서와 같이 상기 단계 S820의 인증 응답 메시지에 컴백 지연 정보가 포함되지 않는 경우에는, 인증 응답 메시지를 수신한 STA1은 바로 후속 동작(예를 들어, 단계 S820에서 허용의 경우에는 연관 요청 메시지 전송, 거절의 경우에는 인증 요청 메시지의 재전송)을 수행할 수 있다. 이 경우, STA1의 후속 메시지 전송과, 단계 S830의 STA2의 인증 요청 메시지 전송이 동시발생할 수 있다. 이러한 동작이 허용되는 경우에, AP의 처리 능력의 한계로 인하여 많은 개수의 STA로부터의 요청 메시지들이 올바르게 처리되지 못할 수도 있다. 예를 들어, STA1이 인증 응답 메시지를 수신한 후에 바로 연관 요청 메시지를 전송하더라도, 이러한 연관 요청이 올바르게 처리되지 않을 수 있고, 이러한 상황에서의 요청 메시지 전송은 AP의 부담 및 혼잡을 증가시킬 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상기 단계 S820의 인증 응답 메시지에 컴백 지연 정보가 추가적으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 컴백 지연의 값은 d일 수 있다. 이에 따라, STA1은 단계 S820의 응답 메시지를 수신한 시점으로부터 d의 시간 길이 동안 대기한 후에, 후속 동작(예를 들어, 단계 S820에서 허용의 경우에는 연관 요청 메시지 전송)을 수행하게 된다. 즉, STA1이 S820에 포함된 컴백 지연 정보를 추출하는 시점을 현재 시간이라고 하면, STA1은 [d-[현재 시간-AP가 메시지를 전송한 시간]] 동안 대기한 후에, 단계 S850의 후속 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, S850에서 STA1은 AP에게 연관 요청 메시지를 전송하고, 이에 대해서 단계 S860에서 AP로부터 연관 응답 메시지를 수신할 수 있다.

한편, AP가 STA1에 대해서 설정한 컴백 지연 시간 동안에 STA2가 AP에 대해서 인증 요청 메시지 전송(단계 S830) 및 인증 응답 메시지 수신(단계 S840)을 올바르게 수행할 수 있다. 또한, 단계 S840에서 AP는 STA2에게도 컴백 지연을 설정할 수 있다. STA1에 대한 컴백 지연과 STA2에 대한 컴백 지연은 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다. 예를 들어, 각각의 STA에 대한 컴백 지연은 랜덤한 값으로 주어질 수 있다. 이에 따라, 각각의 STA의 후속 동작(예를 들어, 연관 요청 메시지 전송)의 개시 시점이 랜덤화 또는 분산될 수 있다.

또한, AP가 각각의 STA에 대해서 컴백 지연을 설정하는 것은 현재 혼잡의 정도를 고려하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 현재 혼잡도가 소정의 임계치 이상인 경우에는 요청 메시지를 전송하는 STA들에게 컴백 지연 값 d를 0이 아닌 값으로 설정하여 줄 수 있다. 만약, 현재 혼잡도가 소정의 임계치 미만인 경우에는 컴백 지연을 설정하지 않거나 또는 d=0으로 설정하여 각각의 STA들이 바로 후속 동작을 수행하도록 할 수도 있다.

위와 같은 본 실시예의 동작이 수행될 수 있도록, AP가 STA에게 전송하는 응답 메시지(예를 들어, 인증 응답 메시지 또는 연관 응답 메시지)에 아래의 표 3과 같은 새로운 정보 요소가 추가될 수 있다.

상기 표 3에서 요소 ID(element ID)는 해당 정보 요소가 컴백 지연 요소임을 나타내는 미리 정의된 값(예를 들어, 175)을 가질 수 있다. 또한, 컴백 지연 필드의 값은 부호가 없는 정수로서 μsec 단위로 주어질 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 인증/연관 응답 메시지를 통하여 제공되는 컴백 지연은, 네트워크 발견 단계에서 능동적 스캐닝의 프로브 응답 프레임을 통하여 제공되는 백오프(backoff) 타이머와 구분되어야 한다. 본 실시예에서의 컴백 지연은 연관 과정을 수행 중인 STA들의 개수(또는 예상 개수)에 기초하여 결정될 수 있으며, 다수의 STA들로부터 동시발생하는 요청 메시지를 분산시키는 목적을 달성하기 위해서, 스캐닝 동작에서 적용되는 백오프 타이머에 비하여 긴 시간 길이로 주어진다. 즉, 스캐닝 동작에서 적용되는 백오프 타이머는, 본 실시예의 컴백 지연에 비하여 매우 짧은 시간 길이로 주어지므로, 본 발명에서와 같이 다수의 STA들의 동시발생하는 요청 메시지를 분산시키는 효과를 기대하기 어렵다.

실시예 3

본 실시예 3은 병렬 능동적 스캐닝 방안에 대한 것이다.

기존의 능동적 스캐닝 방안에 따르면, 예를 들어, 어떤 채널(예를 들어, 채널 1) 상에서 프로브 요청 전송 및 프로브 응답 수신을 마친 STA은, 다른 채널(예를 들어, 채널 2)로 스위칭하여 상기 다른 채널(예를 들어, 채널 2) 상에서 프로브 요청 전송 및 프로브 응답 수신을 수행하는 방식으로 동작한다. 즉, 기존의 능동적 스캐닝은 STA의 채널 스위칭에 관련된 시간 지연을 수반하게 된다.

본 발명에서는, STA이 능동적 스캐닝을 수행함에 있어서 채널을 스위칭하는 부담의 일부를 AP가 지도록 함으로써 (이 경우, AP는 STA에 비하여 용이하게 채널 스위칭을 수행할 수 있다고 가정할 수 있음), 링크 셋업 과정에서 네트워크 발견 동작이 보다 고속으로 수행될 수 있도록 하는 방안을 제안한다.

본 실시예에 따르면, STA이 복수개의 채널의 각각 상에서 프로브 요청 프레임을 전송하고, 이에 대한 프로브 응답 프레임들은 소정의 채널(예를 들어, 프로브 응답 프레임 수신용 채널) 상에서 수신할 수 있다. 이에 따라, 복수개의 채널에 대해 기존의 능동적 스캐닝 방식에 비하여 소요되는 시간을 줄일 수 있고, STA의 채널 스위칭의 부담을 줄일 수 있다.

이를 위하여, STA이 프로브 요청 프레임을 전송할 때에, 프로브 응답 프레임을 수신할 채널(이하에서는, CHw로 칭한다)에 대한 정보 및 AP가 프로브 응답 프레임의 전송에 적용할 시간 지연(이하에서는, 응답 지연(RespDelay)이라고 칭함)에 대한 정보를 추가적으로 포함시킬 수 있다. CHw은 프로브 응답 프레임 수신 용도로 예약된(reserved) 채널로서 정의될 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 병렬 능동적 스캐닝 방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.

단계 S910에서 STA은 AP1에게 채널 1(CH1) 상에서 프로브 요청 프레임을 전송하면서, CHw 및 응답 지연 정보(RespDelay_1)를 포함시켜 전송할 수 있다. 그 후, STA은 CH1에서의 프로브 응답 프레임을 대기 또는 수신하지 않고, 단계 S915에서 CH2로 즉시 채널 스위칭을 수행한다. 단계 S920에서 STA은 AP2로 CH2 상에서, CHw 및 응답 지연 정보(RespDelay_2)를 포함하는 프로브 요청 프레임을 전송할 수 있다. 유사한 방식으로, 채널 스위칭 및 프로브 요청 프레임 전송이, CHn까지 수행될 수 있다 (단계 S920 내지 S930).

단계 S940에서 STA은 AP1으로부터의 프로브 응답 프레임을 CHw 상에서 수신할 수 있다. 이는 단계 S910에서 STA이 AP1에게 CH1 상에서 전송한 프로브 요청 프레임에 대한 응답에 해당하지만, CH1에서 수신되지 않고 CHw 상에서 수신된다는 점에서 기존의 능동적 스캐닝 방식과 상이하다. CHw 상에서 수신되는 프로브 응답 프레임은, STA이 프로브 요청 프레임을 전송한 채널(즉, CH1)에 대한 프로브 응답 프레임임을 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 또한, AP1은 단계 S910의 프로브 요청 프레임에 포함되어 있는 응답 지연(RespDelay_1) 만큼의 시간을 대기한 후에, CHw 상에서 단계 S940의 프로브 응답 프레임을 전송한다. 마찬가지로, 단계 S950 및 S960에서도 AP2 및 APn은 응답 지연 정보에 기초하여 소정의 시간만큼 대기한 후에, CHw 상에서 각각의 프로브 응답 프레임을 STA에게 전송할 수 있다. 여기서, AP1, AP2, ..., APn은 실질적으로 동시에 프로브 응답 프레임을 STA에게 전송하도록, RespDealy_1, RespDealy_2, ..., RespDealy_n 값이 설정될 수 있다. 이에 따라, STA이 복수개의 프로브 응답 프레임들을 매우 짧은 시간 내에 집중적으로 수신할 수 있게 되므로, STA의 프로브 응답 프레임 대기 시간이 크게 감소될 수 있다.

상기 설명에서는 프로브 요청/응답 동작에서 공통 채널(CHw) 및 응답 지연(RespDelay)를 적용하는 것으로 대표적인 예시로서 설명하였지만, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않고, STA과 AP들(또는 STA들의 집합) 간의 다양한 메시지 교환에도 적용될 수 있다. 예를 들어, STA이 복수개의 채널의 각각에 관련된 요청(예를 들어, 측정 요청 등)들을 전송하고, 해당 요청들에 대한 응답들을 특정 시간에 특정 주파수 상에서 수집(collect)하고자 하는 경우에도, 본 발명에서 제안하는 특정 채널(CHw)에 대한 정보 및 응답 지연(RespDelay)에 대한 정보를 요청 메시지에 포함시키는 방안을 적용할 수 있다.

위와 같은 본 실시예의 동작이 수행될 수 있도록, STA이 전송하는 요청 메시지(예를 들어, 프로브 요청 메시지)에 아래의 표 4와 같은 새로운 정보 요소가 추가될 수 있다.

상기 표 3에서 요소 ID(element ID)는 해당 정보 요소가 병렬 능동적 스캐닝에 관련된 정보를 포함하는 요소임을 나타내는 미리 정의된 값(예를 들어, 176)을 가질 수 있다.

CHw 필드의 값은 응답 프레임들을 수신하기를 기대하는 채널 번호를 지시할 수 있다.

RespDelay 필드의 값은 요청 패킷의 전송 시간(예를 들어, STA이 AP에게 요청 프레임을 전송함 시점)으로부터 응답자 STA이 응답 프레임의 전송을 개시하는 시점까지의 시간 길이를 나타내는 값으로 주어질 수 있다. 예를 들어, 도 9에서 나타내는 바와 같이, AP1은 STA이 CH1 상에서 프로브 요청 프레임을 전송함 시점을 기준으로 소정의 시간 길이(RespDelay_1) 동안 대기한 후에, STA에게 CHw 상에서 프로브 응답 프레임을 전송할 수 있다.

RespDelay와 관련하여, 시간에 대한 불명료성을 최소화하기 위해서, PHY 계층에서 요청 패킷을 실제로 전송하기 바로 직전에 RespDelay의 값이 결정 및 채워질 수 있다. 예를 들어, MAC 계층에서 RespDelay로서 설정한 초기 값을 RespDelay_Org 라고 칭하고, MAC 계층에서 패킷을 생성한 후에 PHY 계층에서 실제로 패킷을 전송하기까지 소요되는 지연을 상주 지연(residence delay) Rd라고 칭하면, RespDelay의 최종적인 값은 [RespDelay_Org - Rd] 로서 채워질 수 있다.

또한, 본 실시예는 MAC 계층 상에서 또는 PHY 계층 상에서 구현되는 예시를 고려할 수 있다. MAC 계층에서 구현되는 경우, 복수개의 MAC 요청 프레임들이 생성되고 복수개의 주파수(또는 채널) 상에서 전송될 수 있다. 이 경우, 모든 응답 프레임들이 거의 동시에 수신되어 STA의 수신 대기 시간을 최소화할 수 있도록, RespDelay는 각각의 요청 패킷마다 업데이트되어야 한다. 또한, PHY 계층에서 구현되는 경우, 하나의 MAC 요청 프레임이 생성되고, 각각의 채널 상에서 상기 요청 프레임의 사본들의 각각이 전송될 수 있다. 이 경우, PHY 계층에 의해서 각각의 요청 프레임의 사본에서의 RespDelay가 적절하게 설정될 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이 특정 채널(예를 들어, CHw) 상에서 전송되는 다양한 채널에 대한 응답 메시지(예를 들어, 프로브 응답 프레임)는, 복수개의 STA간에 공유되도록 함으로써, 동시에 많은 개수의 STA이 링크 셋업을 시도하는 상황에서 네트워크 발견에 소요되는 지연을 감소할 수 있다. 예를 들어, 프로브 요청 프레임을 전송한 STA 뿐만 아니라 다른 STA도 해당 채널(예를 들어, CHw) 상에서 다양한 채널에 대한 프로브 응답 프레임을 수신하여, 자신이 스캐닝을 수행해야 하는 채널을 사전에 결정하는 데에 이용할 수 있다.

또한, 본 실시예를 확장하여 수동적 스캐닝의 경우에도 STA이 채널을 스위칭해가면서 비콘 프레임을 청취(listen)하는 것이 아니라, 비콘 청취용 채널(예를 들어, CHw) 상에서 여러 AP로부터의 비콘 프레임을 청취하는 방식으로 동작할 수도 있다. 이 경우에도, 각각의 AP는 자신의 동작 채널 상에서 비콘 프레임을 브로드캐스팅하는 것에 추가적으로 CHw 상에서 비콘 프레임을 브로드캐스트할 수 있다. 또한, 각각의 AP는 CHw 상에서 전송되는 비콘 프레임을 통해서도 AP의 동작 채널이 무엇인지를 STA이 알 수 있도록 하는 정보를 포함할 수 있다.

실시예 4

본 실시예 4는 3GPP LTE/LTE-A 기반의 무선 통신 시스템에서, 단말이 기지국과의 연결(예를 들어, RRC 연결)이 없어서 초기 접속 (initial access)을 하는 경우에, 고속으로 초기 접속 또는 링크 셋업을 수행하는 방안에 대한 것이다.

예를 들어, 셀 커버리지가 작은 LTE/LTE-A 기반의 소규모 셀(small cell)들이 밀집해 있는 경우에, 본 발명의 원리가 적용될 수 있다. 예를 들어, 단말이 임의 접속 프리앰블을 기지국으로 전송함으로써 임의 접속 과정이 시작되는데, 여기서 단말은 소정의 기준에 따라 분류된 임의 접속 프리앰블들 중에서 하나를 선택하여 임의 접속 프리앰블(즉, Msg1)을 전송할 수 있다.

구체적으로, 임의 접속 프리앰블은 QoS 관련 정보(예를 들어, 요청 대역폭(상기 실시예 1 참조))에 따라 그룹화될 수 있다. 예를 들어, 임의 접속 프리앰블들을 사용자가 요청하는 대역폭 또는 신뢰성(reliability)에 따라 3 개의 그룹으로 분류할 수 있다. 예를 들어, 그룹 1은 사용자가 요청하는 QoS 관련 정보가 낮은 대역폭 또는 고도의 신뢰성에 관련된 것임을 지시(indicate)하고, 그룹 2는 사용자가 요청하는 QoS 관련 정보가 중간 대역폭 또는 중간 정도의 신뢰성에 관련된 것임을 지시하고, 그룹 3은 사용자가 요청하는 QoS 관련 정보가 높은 대역폭 또는 낮은 정도의 신뢰성에 관련된 것임을 지시하는 것으로 미리 설정될 수 있다.

기지국의 입장에서는 단말이 선택하여 전송한 프리앰블이 어떤 그룹에 속한 것인지를 판정하여, 해당 단말이 요청하는 QoS 관련 정보(예를 들어, 대역폭 요구)를 추정할 수 있다.

해당 단말이 요청한 대역폭을 지원할 수 있는 경우 (또는 해당 요청된 대역폭과 관련된 소정의 조건이 만족되는 경우), 기지국은 상기 단말의 제 1 식별자를 이용하여 임의 접속 응답(즉, Msg2)을 전송할 수 있다. 예를 들어, RA-RNTI로 마스킹된 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH를 통해서 임의 접속 응답을 전송할 수 있다. 이에 따라, 단말은 임의 접속 응답에서 기지국이 제공하는 상향링크 그랜트를 이용하여 Msg3를 기지국으로 전송하고 나머지 임의 접속 과정을 수행함으로써, 초기 접속 또는 링크 셋업을 완료할 수 있다.

해당 단말이 요청한 대역폭을 지원할 수 없는 경우 (또는 해당 요청된 대역폭과 관련된 소정의 조건이 만족되지 않는 경우), 기지국은 상기 단말의 제 2 식별자를 이용하여 임의 접속 응답을 전송할 수 있다. 예를 들어, 기존의 임의 접속 응답 전송에 이용되는 RA-RNTI와 상이한 RA_NACK-RNTI로 마스킹된 PDCCH가 임의 접속 응답으로서 전송될 수 있다. 이 경우, 해당 PDCCH가 지시하는 PDSCH가 함께 전송될 수도 있지만, 단말의 대역폭 요구가 만족되지 않아서 기지국이 단말의 임의 접속을 수락하지 않는 경우에 해당하므로, PDSCH에는 단말의 Msg3 전송을 위한 상향링크 그랜트는 포함되지 않을 수도 있다. 이러한 RA_NACK-RNTI를 이용한 Msg2를 수신한 단말은, 자신이 요청한 대역폭이 기지국에서 수용되지 않는 것임을 알 수 있고, 임의 접속 과정을 조기에 종료할 수 있다.

여기서, RN_NACK-RNTI는 기존의 RA-RNTI(예를 들어, 상기 예시에서 단말의 대역폭 요청이 수용되는 경우에 기지국이 Msg2 전송에 이용하는 RA-RNTI)를 기준으로 소정의 규칙에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, RA_NACK-RNTI = RA-RNTI + c (c는 상수, 예를 들어, 1)로 미리 설정될 수 있다.

또한, 단말의 대역폭 요청이 수용되는 경우와 수용되지 않는 경우 모두에서 동일한 RA-RNTI를 사용하고, 실제로 대역폭 요청이 수용되는 경우와 수용되지 않는 경우를 임의 접속 응답(즉, Msg2)의 PDCCH의 DCI의 필드 중 일부를 이용하여 구분하여 지시하는 방안이 적용될 수도 있다. 예를 들어, Msg2의 PDCCH의 필드들 중에서 자원 블록 할당 필드 또는 MCS 필드 중에서 하나 이상이, 단말의 대역폭 요청의 수용 여부를 지시하는 데에 이용할 수 있다. 예를 들어, 단말의 대역폭 요청이 수용되는 경우에는 상기 자원 블록 할당 필드 또는 MCS 필드 중에서 하나 이상이 모두 0 (zero) 값으로 채워질 수 있고, 단말의 대역폭 요청이 수용되는 경우에는 상기 자원 블록 할당 필드 또는 MCS 필드가 상기 RA-RNTI로 마스킹된 PDCCH에 의해 지시되는 PDSCH 전송을 위한 적절한 값으로 채워질 수 있다.

또한, 단말에게 하나 초과의 서빙 셀이 설정되는 경우에는, 임의 접속 과정 중에서 단말의 대역폭 요청이 수용되지 않는 경우에 기지국이 임의 접속 응답을 전송하는 서빙 셀이 미리 정의될 수 있다. 예를 들어, 단말에게 설정된 복수개의 서빙 셀들 중에서 가장 낮은 인덱스를 가진 서빙 셀에서 임의 접속 응답이 수신되는 경우에, 단말은 해당 임의 접속 응답이 자신의 대역폭 요청이 기지국에서 수용되지 않음을 지시하는 것으로 해석할 수 있다.

위와 같은 본 발명에 따른 고속 링크 셋업 방안에 있어서 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 AP 장치 (또는 기지국 장치) 및 STA 장치 (또는 단말 장치)의 예시적인 구성을 나타내는 블록도이다.

AP(700)는 프로세서(710), 메모리(720), 송수신기(730)를 포함할 수 있다. STA(750)는 프로세서(760), 메모리(770), 송수신기(780)를 포함할 수 있다.

송수신기(730 및 780)는 무선 신호를 송신/수신할 수 있고, 예를 들어, IEEE 802 시스템에 따른 물리 계층을 구현할 수 있다.

프로세서(710 및 760)는 송수신기(730 및 760)와 연결되어 IEEE 802 시스템에 따른 물리 계층 및/또는 MAC 계층을 구현할 수 있다. 프로세서(710 및 760)는 전술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 조기 승인 제어(Early Admission Control) 방안, 동시발생 연관 핸들링(Concurrent Association Handling) 방안 및/또는 병렬 능동적 스캐닝(Parallel Active Scanning) 방안 등을 수행하도록 구성될 수 있다.

또한, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 AP 및 STA의 동작을 구현하는 모듈이 메모리(720 및 770)에 저장되고, 프로세서(710 및 760)에 의하여 실행될 수 있다. 메모리(720 및 77)는 프로세서(710 및 760)의 내부에 포함되거나 또는 프로세서(710 및 760)의 외부에 설치되어 프로세서(710 및 760)와 공지의 수단에 의해 연결될 수 있다.

전술한 AP 장치(700) 및 STA 장치(750)에 대한 설명은 다른 무선 통신 시스템(예를 들어, LTE/LTE-A 시스템)에서의 기지국 장치 및 단말 장치에 대해서 각각 적용될 수 있다.

위와 같은 AP 및 STA 장치의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.

상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

이러한 AP/STA를 위한 장치의 요소들 중에서, 프로세서 710 및 760의 구조에 대해서 보다 상세하게 설명한다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 AP 장치 또는 STA 장치의 프로세서의 예시적인 구조를 나타낸다.

상기 도 10의 AP 또는 STA의 프로세서(710 또는 760)은 복수개의 계층(layer) 구조를 가질 수 있고, 도 11은 이들 계층들 중에서 특히 DLL(Data Link Layer) 상의 MAC 서브계층(sublayer) (1410) 및 물리 계층(1420)을 집중적으로 나타낸다. 도 11에서 도시하는 바와 같이, PHY(1420)은 PLCP(Physical Layer Convergence Procedure) 개체(1421), 및 PMD(Physical Medium Dependent) 개체(1422)를 포함할 수 있다. MAC 서브계층(1410) 및 PHY(1420) 모두 개념적으로 MLME(MAC sublayer Management Entity) (1411)라고 칭하여지는 관리 개체들을 각각 포함한다. 이러한 개체들(1411, 14121)은 계층 관리 기능이 작동하는 계층 관리 서비스 인터페이스를 제공한다.

정확한 MAC 동작을 제공하기 위해서, SME(Station Management Entity) (1430)가 각각의 STA 내에 존재한다. SME(1430)는, 별도의 관리 플레인 내에 존재하거나 또는 따로 떨어져(off to the side) 있는 것으로 보일 수 있는, 계층 독립적인 개체이다. SME(1430)의 정확한 기능들은 본 문서에서 구체적으로 설명하지 않지만, 일반적으로 이러한 개체(1430)는, 다양한 계층 관리 개체(LME)들로부터 계층-종속적인 상태를 수집하고, 계층-특정 파라미터들의 값을 유사하게 설정하는 등의 기능을 담당하는 것으로 보일 수 있다. SME(1430)는 일반적으로 일반 시스템 관리 개체를 대표하여(on behalf of) 이러한 기능들을 수행하고, 표준 관리 프로토콜을 구현할 수 있다.

도 11에서 도시하는 개체들은 다양한 방식으로 상호작용한다. 도 11에서는 GET/SET 프리머티브(primitive)들을 교환하는 몇가지 예시를 나타내다. XX-GET.request 프리머티브는 주어진 MIB attribute(관리 정보 기반 속성 정보)의 값을 요청하기 위해 사용된다. XX-GET.confirm 프리머티브는, Status가 "성공"인 경우에는 적절한 MIB 속성 정보 값을 리턴하고, 그렇지 않으면 Status 필드에서 에러 지시를 리턴하기 위해 사용된다. XX-SET.request 프리머티브는 지시된 MIB 속성이 주어진 값으로 설정되도록 요청하기 위해 사용된다. 상기 MIB 속성이 특정 동작을 의미하는 경우, 이는 해당 동작이 수행되는 것을 요청하는 것이다. 그리고, XX-SET.confirm 프리머티브는 status가 "성공"인 경우에 지시된MIB 속성이 요청된 값으로 설정되었음을 확인하여 주고, 그렇지 않으면 status 필드에 에러 조건을 리턴하기 위해 사용된다. MIB 속성이 특정 동작을 의미하는 경우, 이는 해당 동작이 수행되었음을 확인하여 준다.

도 11에서 도시하는 바와 같이, MLME (1411) 및 SME (1430) 는 다양한 MLME_GET/SET 프리머티브들을 MLME_SAP(1450)을 통하여 교환할 수 있다. 또한, 도 11에서 도시하는 바와 같이, 다양한 PLCM_GET/SET 프리머티브들이, PLME_SAP(1460)을 통해서 PLME(1421)와 SME(1430) 사이에서 교환될 수 있고, MLME-PLME_SAP(1470)을 통해서 MLME(1411)와 PLME(1470) 사이에서 교환될 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 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. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시형태들은 IEEE 802.11 시스템을 중심으로 설명하였으나, 다양한 이동통신 시스템에 동일한 방식으로 적용될 수 있다.

Claims (15)

1. 무선 통신 시스템에서 엑세스 포인트(AP)가 고속 링크 셋업을 수행하는 방법에 있어서,
   엑세스 포인트(AP)와 연관되지 않는 복수의 STA들로부터 인증 요청 프레임을 수신하는 단계;
   상기 복수 개의 STA들로 인증 응답 프레임을 전송하는 단계; 및
   상기 복수 개의 STA들 중 특정 STA와 연관 절차를 수행하는 단계;를 포함하되,
   상기 인증 요청 프레임 각각에는 요청 대역폭 관련 정보 및 인증 정보가 포함되고,
   상기 인증 응답 프레임에는 상기 인증 요청 프레임을 수용할지 여부에 대한 정보가 포함되되,
   상기 인증 요청 프레임의 수용 여부는 상기 인증 정보에 기초하여 결정되고,
   상기 인증 요청 프레임의 수용 여부는 AP의 예상 가용 용량 및 상기 요청 대역폭 관련 정보를 더 비교하여 결정되되,
   상기 각각의 인증 응답 프레임에는 컴백 지연 정보가 더 포함되고,
   상기 특정 STA는 상기 컴백 지연 정보에 기초하여 결정되되,
   상기 컴백 지연 정보는 상기 복수 개의 STA들의 수에 기초하여 결정되는, 고속 링크 셋업 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 AP의 예상 가용 용량은, 상기 요청 대역폭 관련 정보가 상기 AP에 수신되는 경우에 업데이트되는, 고속 링크 셋업 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   추가적인 요청 프레임이 상기 컴백 지연 정보에 의해 지시되는 시간을 대기한 후 상기 STA으로부터 상기 AP로 전송되는, 고속 링크 셋업 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 STA이 대기하는 시간은, 현재 시간에서 상기 인증 응답 프레임이 상기 AP로부터 전송된 시간의 차이를, 상기 컴백 지연 정보의 값에서 뺀 값으로 설정되는, 고속 링크 셋업 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 인증 요청 프레임 각각은 상기 인증 응답 프레임이 수신되는 채널에 대한 정보를 더 포함하는, 고속 링크 셋업 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 인증 요청 프레임 각각은 상기 인증 응답 프레임 각각에 대한 응답 대기 시간에 정보를 더 포함하는, 고속 링크 셋업 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 응답 대기 시간은, 상기 인증 응답 프레임이 소정의 시간 구간 동안에 상기 STA에 의해서 수신되도록 하는 값으로 설정되는, 고속 링크 셋업 방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 인증 요청 프레임은 프로브 요청 프레임이고,
   상기 인증 응답 프레임은 프로브 응답 프레임인, 고속 링크 셋업 방법.
9. 무선 통신 시스템에서 스테이션(STA)의 고속 링크 셋업을 지원하는 액세스 포인트(AP) 장치에 있어서,
   외부 장치와 통신하는 송수신기; 및
   상기 송수신기를 포함하는 상기 AP 장치를 제어하는 프로세서를 포함하고,
   상기 프로세서는,
   엑세스 포인트(AP)와 연관되지 않는 복수의 STA들로부터 인증 요청 프레임을 수신하고,
   상기 복수 개의 STA들로 인증 응답 프레임을 전송하고, 및
   상기 복수 개의 STA들 중 특정 STA와 연관 절차를 수행하되,
   상기 인증 요청 프레임 각각에는 요청 대역폭 관련 정보 및 인증 정보가 포함되고,
   상기 인증 응답 프레임에는 상기 인증 요청 프레임을 수용할지 여부에 대한 정보가 포함되되,
   상기 인증 요청 프레임의 수용 여부는 상기 인증 정보에 기초하여 결정되고,
   상기 인증 요청 프레임의 수용 여부는 AP의 예상 가용 용량 및 상기 요청 대역폭 관련 정보를 더 비교하여 결정되되,
   상기 각각의 인증 응답 프레임에는 컴백 지연 정보가 더 포함되고,
   상기 특정 STA는 상기 컴백 지연 정보에 기초하여 결정되되,
   상기 컴백 지연 정보는 상기 복수 개의 STA들의 수에 기초하여 결정되는, 고속 링크 셋업 지원 AP 장치.
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