KR20200116674A - 무선랜 광대역 환경에서 웨이크업 라디오 단말의 디스커버리 프레임 처리 방법 - Google Patents

Abstract

무선 통신 장치 및 방법이 제공된다

Description

무선랜 광대역 환경에서 웨이크업 라디오 단말의 디스커버리 프레임 처리 방법 {METHOD OF PROCESSING DISCOVERY FRAME FOR WAKEUP RADIO STATIONS IN WIDEBAND WIRELESS LAN NETWORKS}

본 발명은 전송 효율을 향상시키기 위한 방법으로서, 더욱 상세하게는 무선랜에서 향상된 채널 접속 방법을 제안하여 전송 효율을 향상시키는 다양한 방법, 장치 및 시스템에 관한 것이다.

최근 모바일 기기의 보급이 확대됨에 따라 이들에게 빠른 무선 인터넷 서비스를 제공할 수 있는 무선랜(Wireless LAN) 기술이 많은 각광을 받고 있다. 무선랜 기술은 근거리에서 무선 통신 기술을 바탕으로 스마트 폰, 스마트 패드, 랩탑 컴퓨터, 휴대형 멀티미디어 플레이어, 임베디드 기기 등과 같은 모바일 기기들을 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 기술이다.

IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11은 2.4GHz 주파수를 이용한 초기의 무선랜 기술을 지원한 이래, 다양한 기술의 표준을 실용화 또는 개발 중에 있다. 먼저, IEEE 802.11b는 2.4GHz 밴드의 주파수를 사용하면서 최고 11Mbps의 통신 속도를 지원한다. IEEE 802.11b 이후에 상용화된 IEEE 802.11a는 2.4GHz 밴드가 아닌 5GHz 밴드의 주파수를 사용함으로써 상당히 혼잡한 2.4GHz 밴드의 주파수에 비해 간섭에 대한 영향을 줄였으며, OFDM 기술을 사용하여 통신 속도를 최대 54Mbps까지 향상시켰다. 그러나 IEEE 802.11a는 IEEE 802.11b에 비해 통신 거리가 짧은 단점이 있다. 그리고 IEEE 802.11g는 IEEE 802.11b와 마찬가지로 2.4GHz 밴드의 주파수를 사용하여 최대 54Mbps의 통신속도를 구현하며, 하위 호환성(backward compatibility)을 만족하고 있어 상당한 주목을 받았는데, 통신 거리에 있어서도 IEEE 802.11a보다 우위에 있다.

그리고 무선랜에서 취약점으로 지적되어온 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 제정된 기술 규격으로서 IEEE 802.11n이 있다. IEEE 802.11n은 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고, 무선 네트워크의 운영 거리를 확장하는데 목적을 두고 있다. 보다 구체적으로, IEEE 802.11n에서는 데이터 처리 속도가 최대 540Mbps 이상인 고처리율(High Throughput, HT)을 지원하며, 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs) 기술에 기반을 두고 있다. 또한, 이 규격은 데이터 신뢰성을 높이기 위해 중복되는 사본을 여러 개 전송하는 코딩 방식을 사용할 수 있다.

무선랜의 보급이 활성화되고 또한 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라, IEEE 802.11n이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율(Very High Throughput, VHT)을 지원하기 위한 새로운 무선랜 시스템에 대한 필요성이 대두되었다. 이 중 IEEE 802.11ac는 5GHz 주파수에서 넓은 대역폭(80MHz~160MHz)을 지원한다. IEEE 802.11ac 표준은 5GHz 대역에서만 정의되어 있으나 기존 2.4GHz 대역 제품들과의 하위 호환성을 위해 초기 11ac 칩셋들은 2.4GHz 대역에서의 동작도 지원할 것이다. 이론적으로, 이 규격에 따르면 다중 스테이션의 무선랜 속도는 최소 1Gbps, 최대 단일 링크 속도는 최소 500Mbps까지 가능하게 된다. 이는 더 넓은 무선 주파수 대역폭(최대 160MHz), 더 많은 MIMO 공간적 스트림(최대 8개), 다중 사용자 MIMO, 그리고 높은 밀도의 변조(최대 256 QAM) 등 802.11n에서 받아들인 무선 인터페이스 개념을 확장하여 이루어진다. 또한, 기존 2.4GHz/5GHz 대신 60GHz 밴드를 사용해 데이터를 전송하는 방식으로 IEEE 802.11ad가 있다. IEEE 802.11ad는 빔포밍 기술을 이용하여 최대 7Gbps의 속도를 제공하는 전송규격으로서, 대용량의 데이터나 무압축 HD 비디오 등 높은 비트레이트 동영상 스트리밍에 적합하다. 하지만 60GHz 주파수 밴드는 장애물 통과가 어려워 근거리 공간에서의 디바이스들 간에만 이용이 가능한 단점이 있다.

한편, 최근에는 802.11ac 및 802.11ad 이후의 차세대 무선랜 표준으로서, 고밀도 환경에서의 고효율 및 고성능의 무선랜 통신 기술을 제공하기 위한 논의가 계속해서 이루어지고 있다. 즉, 차세대 무선랜 환경에서는 고밀도의 스테이션과 AP(Access Point)의 존재 하에 실내/외에서 높은 주파수 효율의 통신이 제공되어야 하며, 이를 구현하기 위한 다양한 기술들이 필요하다.

또한 무선랜의 속도 및 효율성을 높이는 기술 개발과 동시에 무선랜을 탑재한 모바일 기기의 배터리 수명을 연장시키고, 건전지와 같이 매우 한정된 전략 소스에 기반해 동작하는 기기들에도 무선랜을 탑재하기 위해, 효율적인 무선랜 전력 절약 기법의 개발이 필요하다. 기존에 제안된 무선랜 전력 절약 기법들은 주기적으로 기기들이 슬립 모드로 진입하여 전력을 줄이는 방법들인데, 이 경우 해당 기기의 전력 절약 효율이 높아질수록 더 긴 주기로 깨어나게 되므로 해당 기기와의 통신이 더 지연되는 단점이 존재하게 된다. 이를 해결하기 위해 별도의 저전략 웨이크업 리시버를 사용하는 전력 절약 기법에 대한 연구가 필요하다.

본 발명은 전술한 바와 같이 무선랜 환경에서 저전력 웨이크업 리시버를 활용하여 전력 절약 동작을 수행하기 위한 목적을 가지고 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 무선랜을 위한 장치, 시스템 및 무선랜 통신 방법이 제공될 수 있다.

무선랜에서 웨이크업 리시버를 통해 효율적인 전력 절약 동작이 수행되며, 기기가 깨어난 후에 후속 데이터 교환 시퀀스를 효율적으로 진행할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선랜 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선랜 시스템을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션의 구성을 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 포인트의 구성을 나타낸 블록도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선랜의 PS mode 세부 동작을 도시하고 있다.
도 6은 본 발명에서 제안하는 Wake Up Radio (WUR) 기반의 파워 세이브 기능이 동작하는 네트워크 구성 예를 도시하고 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR AP, STA 간의 동작 과정을 도시하고 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR Capabilities의 구성을 도시하고 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR Operation element의 구성을 도시하고 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR Mode Action 프레임의 구조를 도시하고 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR identifier space를 도시한 것이다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR PPDU (PCLP Protocol Data Unit)의 포맷을 도시한 것이다.
도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 구체적인 WF의 포맷을 도시하고 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 구체적인 VL WUF의 포맷을 도시하고 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR Discovery 프레임의 포맷을 도시하고 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 특정 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.

명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접좇짊좇존족죔 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 “전기적으윷인 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성이 특정 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 이에 더하여, 특정 임계값을 기준으로 “이상” 또는 “이하”라는 한정 사항은 실시예에 따라 각각 “초과” 또는 “미만”으로 적절하게 대체될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선랜 시스템을 도시하고 있다. 무선랜 시스템은 하나 또는 그 이상의 베이직 서비스 세트(Basic Service Set, BSS)를 포함하는데, BSS는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 기기들의 집합을 나타낸다. 일반적으로 BSS는 인프라스트럭쳐 BSS(infrastructure BSS)와 독립 BSS(Independent BSS, IBSS)로 구분될 수 있으며, 도 1은 이 중 인프라스트럭쳐 BSS를 나타내고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 인프라스트럭쳐 BSS(BSS1, BSS2)는 하나 또는 그 이상의 스테이션(STA-1, STA-2, STA-3, STA-4, STA-5), 분배 서비스(Distribution Service)를 제공하는 스테이션인 액세스 포인트(PCP/AP-1, PCP/AP-2), 및 다수의 액세스 포인트(PCP/AP-1, PCP/AP-2)를 연결시키는 분배 시스템(Distribution System, DS)을 포함한다.

스테이션(Station, STA)은 IEEE 802.11 표준의 규정을 따르는 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC)와 무선 매체에 대한 물리층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 임의의 디바이스로서, 광의로는 비 액세스 포인트(Non-AP) 스테이션뿐만 아니라 액세스 포인트(AP)를 모두 포함한다. 또한, 본 명세서에서는 스테이션과 AP 등의 무선랜 통신 디바이스를 모두 포함하는 개념으로서 ‘단말’이라는 용어가 사용될 수 있다. 무선 통신을 위한 스테이션은 프로세서(Processor)와 트랜시버(transceiver)를 포함하고, 실시예에 따라 유저 인터페이스부와 디스플레이 유닛 등을 더 포함할 수 있다. 프로세서는 무선 네트워크를 통해 전송할 프레임을 생성하거나 또는 상기 무선 네트워크를 통해 수신된 프레임을 처리하며, 그 밖에 스테이션을 제어하기 위한 다양한 처리를 수행할 수 있다. 그리고, 트랜시버는 상기 프로세서와 기능적으로 연결되어 있으며 스테이션을 위하여 무선 네트워크를 통해 프레임을 송수신한다.

액세스 포인트(Access Point, AP)는 자신에게 결합된(associated) 스테이션을 위하여 무선 매체를 경유하여 분배시스템(DS)에 대한 접속을 제공하는 개체이다. 인프라스트럭쳐 BSS에서 비 AP 스테이션들 사이의 통신은 AP를 경유하여 이루어지는 것이 원칙이지만, 다이렉트 링크가 설정된 경우에는 비AP 스테이션들 사이에서도 직접 통신이 가능하다. 한편, 본 발명에서 AP는 PCP(Personal BSS Coordination Point)를 포함하는 개념으로 사용되며, 광의적으로는 집중 제어기, 기지국(Base Station, BS), 노드-B, BTS(Base Transceiver System), 또는 사이트 제어기 등의 개념을 모두 포함할 수 있다.

복수의 인프라스트럭쳐 BSS는 분배 시스템(DS)을 통해 상호 연결될 수 있다. 이때, 분배 시스템을 통하여 연결된 복수의 BSS를 확장 서비스 세트(Extended Service Set, ESS)라 한다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선랜 시스템인 독립 BSS를 도시하고 있다. 도 2의 실시예에서 도 1의 실시예와 동일하거나 상응하는 부분은 중복적인 설명을 생략하도록 한다.

도 2에 도시된 BSS-3는 독립 BSS이며 AP를 포함하지 않기 때문에, 모든 스테이션(STA-6, STA-7)이 AP와 접속되지 않은 상태이다. 독립 BSS는 분배 시스템으로의 접속이 허용되지 않으며, 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다. 독립 BSS에서 각각의 스테이션들(STA-6, STA-7)은 다이렉트로 서로 연결될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션(100)의 구성을 나타낸 블록도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스테이션(100)은 프로세서(110), 네트워크 인터페이스 카드(NIC, 120), 유저 인터페이스부(140), 디스플레이 유닛(150) 및 메모리(160)를 포함할 수 있다.

먼저, 네트워크 인터페이스 카드(120)는 무선랜 접속을 수행하기 위한 모듈이며, 스테이션(100)을 위한 패킷 전송과 수신을 수행한다. 네트워크 인터페이스 카드(120)는 스테이션(100)에 내장되거나 외장으로 구비될 수 있으며, 실시예에 따라 서로 다른 주파수 밴드를 이용하는 적어도 하나의 네트워크 인터페이스 카드 모듈을 포함할 수 있다. 이를 테면, 상기 네트워크 인터페이스 카드는 2.4GHz, 5GHz 및 60GHz 등의 서로 다른 주파수 밴드의 네트워크 인터페이스 카드 모듈을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 스테이션(100)은 6GHz 이상의 주파수 밴드를 이용하는 네트워크 인터페이스 카드 모듈과, 6GHz 이하의 주파수 밴드를 이용하는 네트워크 인터페이스 카드 모듈을 구비할 수 있다. 각각의 네트워크 인터페이스 카드 모듈은 해당 네트워크 인터페이스 카드 모듈이 지원하는 주파수 밴드의 무선랜 규격에 따라 AP 또는 외부 스테이션과 무선 통신을 수행할 수 있다. 네트워크 인터페이스 카드(120)는 스테이션(100)의 성능 및 요구 사항에 따라 한 번에 하나의 네트워크 인터페이스 카드 모듈만을 동작시키거나 동시에 다수의 네트워크 인터페이스 카드 모듈을 함께 동작시킬 수 있다. 스테이션(100)이 복수의 네트워크 인터페이스 카드 모듈을 포함할 경우, 각 네트워크 인터페이스 카드 모듈은 각각 독립된 형태로 구비될 수도 있으며, 하나의 칩으로 통합되어 구비될 수도 있다.

다음으로, 유저 인터페이스부(140)는 스테이션(100)에 구비된 다양한 형태의 입/출력 수단을 포함한다. 즉, 유저 인터페이스부(140)는 다양한 입력 수단을 이용하여 유저의 입력을 수신할 수 있으며, 프로세서(110)는 수신된 유저 입력에 기초하여 스테이션(100)을 제어할 수 있다. 또한, 유저 인터페이스부(140)는 다양한 출력 수단을 이용하여 프로세서(110)의 명령에 기초한 출력을 수행할 수 있다.

다음으로, 디스플레이 유닛(150)은 디스플레이 화면에 이미지를 출력한다. 상기 디스플레이 유닛(150)은 프로세서(110)에 의해 실행되는 컨텐츠 또는 프로세서(110)의 제어 명령에 기초한 유저 인터페이스 등의 다양한 디스플레이 오브젝트를 출력할 수 있다. 또한, 메모리(160)는 스테이션(100)에서 사용되는 제어 프로그램 및 그에 따른 각종 데이터를 저장한다. 이러한 제어 프로그램에는 스테이션(100)이 AP 또는 외부 스테이션과 접속을 수행하는데 필요한 접속 프로그램이 포함될 수 있다.

본 발명의 프로세서(110)는 다양한 명령 또는 프로그램을 실행하고, 스테이션(100) 내부의 데이터를 프로세싱 할 수 있다. 또한, 상기 프로세서(110)는 상술한 스테이션(100)의 각 유닛들을 제어하며, 유닛들 간의 데이터 송수신을 제어할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 프로세서(110)는 메모리(160)에 저장된 AP와의 접속을 위한 프로그램을 실행하고, AP가 전송한 통신 설정 메시지를 수신할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 통신 설정 메시지에 포함된 스테이션(100)의 우선 조건에 대한 정보를 판독하고, 스테이션(100)의 우선 조건에 대한 정보에 기초하여 AP에 대한 접속을 요청할 수 있다. 이에 대한 구체적인 실시예는 추후 기술하기로 한다.

도 3에 도시된 스테이션(100)은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록도로서, 분리하여 표시한 블록들은 디바이스의 엘리먼트들을 논리적으로 구별하여 도시한 것이다. 따라서 상술한 디바이스의 엘리먼트들은 디바이스의 설계에 따라 하나의 칩으로 또는 복수의 칩으로 장착될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 상기 스테이션(100)의 일부 구성들, 이를 테면 유저 인터페이스부(140) 및 디스플레이 유닛(150) 등은 스테이션(100)에 선택적으로 구비될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 AP(200)의 구성을 나타낸 블록도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 AP(200)는 프로세서(210), 네트워크 인터페이스 카드(220) 및 메모리(260)를 포함할 수 있다. 도 4에서 AP(200)의 구성 중 도 3의 스테이션(100)의 구성과 동일하거나 상응하는 부분에 대해서는 중복적인 설명을 생략하도록 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 AP(200)는 적어도 하나의 주파수 밴드에서 BSS를 운영하기 위한 네트워크 인터페이스 카드(220)를 구비한다. 도 3의 실시예에서 전술한 바와 같이, 상기 AP(200)의 네트워크 인터페이스 카드(220) 또한 서로 다른 주파수 밴드를 이용하는 복수의 네트워크 인터페이스 카드 모듈을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 AP(200)는 서로 다른 주파수 밴드, 이를 테면 2.4GHz, 5GHz, 60GHz 중 두 개 이상의 네트워크 인터페이스 카드 모듈을 함께 구비할 수 있다. 바람직하게는, AP(200)는 6GHz 이상의 주파수 밴드를 이용하는 네트워크 인터페이스 카드 모듈과, 6GHz 이하의 주파수 밴드를 이용하는 네트워크 인터페이스 카드 모듈을 구비할 수 있다. 각각의 네트워크 인터페이스 카드 모듈은 해당 네트워크 인터페이스 카드 모듈이 지원하는 주파수 밴드의 무선랜 규격에 따라 스테이션과 무선 통신을 수행할 수 있다. 상기 네트워크 인터페이스 카드(220)는 AP(200)의 성능 및 요구 사항에 따라 한 번에 하나의 네트워크 인터페이스 카드 모듈만을 동작시키거나 동시에 다수의 네트워크 인터페이스 카드 모듈을 함께 동작시킬 수 있다.

다음으로, 메모리(260)는 AP(200)에서 사용되는 제어 프로그램 및 그에 따른 각종 데이터를 저장한다. 이러한 제어 프로그램에는 스테이션의 접속을 관리하는 접속 프로그램이 포함될 수 있다. 또한, 프로세서(210)는 AP(200)의 각 유닛들을 제어하며, 유닛들 간의 데이터 송수신을 제어할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 프로세서(210)는 메모리(260)에 저장된 스테이션과의 접속을 위한 프로그램을 실행하고, 하나 이상의 스테이션에 대한 통신 설정 메시지를 전송할 수 있다. 이때, 통신 설정 메시지에는 각 스테이션의 접속 우선 조건에 대한 정보가 포함될 수 있다. 또한, 프로세서(210)는 스테이션의 접속 요청에 따라 접속 설정을 수행한다. 이에 대한 구체적인 실시예는 추후 기술하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선랜의 PS mode 세부 동작을 도시하고 있다.

무선랜에서는 단말의 전력 소모를 줄이기 위한 방법으로 Power Management 기능을 정의하고 있다. Power Management (PM) 기능에서는 단말의 동작을 Active/Power Save(PS) mode의 두 가지로 구분한다. Active mode에서는 단말이 상시로 Awake 상태를 유지하여 아무때나 무선랜 데이터 송수신을 하는 것이 가능하다. 그러나 PS mode에서는 단말은 Awake/doze 두 가지 상태로 동작할 수 있으며, Awake 상태는 무선랜 데이터를 송수신할 수 있는 상태를 의미하고, Doze 상태는 무선랜 데이터를 송수신할 수 없는 상태를 의미한다. 따라서, 단말이 doze 상태인 경우에는 AP가 해당 단말에게 보내는 데이터를 수신할 수 없기 때문에, AP는 단말이 doze 상태로 동작할 가능성이 있는지의 여부를 알고 있어야 하며, 따라서 자신의 BSS에 속한 모든 단말이 Active/PS mode 중 어느 mode로 동작하는지를 기록하고 있어야 한다. 이를 위해서 단말은 자신의 PM mode를 전환할 시에는 자신이 보내는 데이터의 Frame Control Field의 Power Management (PM) subfield의 설정을 통해 mode 전환을 AP에게 알려야 한다. 단말의 PM mode 전환은 단말이 시작하는 전송 시퀀스의 완료 이후에 이루어지며, 반드시 immediate response를 요청하는 시퀀스를 이용해야 한다. 만약 단말이 PM subfield를 1로 설정한 데이터를 송신한 후 그에 응답하는 Ack/BA frame 등의 immediate response를 성공적으로 수신한 경우 그 시점부터 단말은 PS mode로 동작해야 하며, 단말이 PM subfield를 0으로 설정한 데이터를 송신한 후 그에 응답하는 Ack/BA frame 등의 immediate response를 성공적으로 수신한 경우 그 시점부터 단말은 Active mode로 동작해야 한다.

기존의 무선랜에서는 PS mode로 동작 중인 단말에 대하여 다수의 세부 프로토콜을 정의하고 있으며, 그 중 별도의 스케쥴링 과정을 거치지 않는 프로토콜로써 normal power save mode, Unscheduled Automatic Power Save Delivery(U-APSD)의 두 가지 세부 프로토콜을 정의하고 있다.

PS mode에서 단말은 상향 전송에 있어서는 제약이 없으며 PS mode로 동작 중이더라도 아무때나 doze state에서 awake state로 전환하여 상향 전송을 할 수 있지만, 하향 전송을 받는 경우에는 별도의 스케쥴링이 존재하지 않을 경우, AP가 하향 전송을 시도하는 시점에 PS mode로 동작 중인 수신 단말이 awake state인지 doze state인지 확신할 수 없기 때문에 정해진 조건 하에서만 송수신을 할 수 있다. 따라서 두 가지 PS 프로토콜 모두 하향 전송 상황을 기준으로 동작을 정의하고 있다.

Normal power save mode에서는 단말이 Active mode에서 PS mode로 성공적으로 전환한 경우, AP는 해당 단말에게 전송해야하는 데이터를 바로 전송할 수 없으며 버퍼에 저장한다. 이후에 정기적으로 전송하는 beacon에 항상 삽입되는 TIM element에 해당 단말에게 데이터가 있음을 표시할 수 있다. PS mode에 있는 단말은 awake state에서 beacon을 수신하였고 TIM element에서 자신의 AID에 해당하는 부분이 활성화된 경우 AC_BE 클래스로 EDCA backoff를 수행하여 PS-poll을 전송할 수 있으며, PS-poll을 수신한 AP는 Ack 프레임이나 저장된 DL buffered BU(Bufferable Unit) 중 하나를 전달할 수 있다. Ack으로 응답받은 단말은 AP가 새로운 TXOP으로 BU를 전송하는 시점까지 awake 상태를 유지해야 한다. 만약 AP가 전송한 BU의 More Data field가 활성화되어있었을 경우에는 단말은 추가적인 PS-poll을 전송해야 한다. 단말은 매 Beacon을 반드시 확인해야 하는 것은 아니지만, DTIM period로 정해진 주기마다 깨어나서 beacon을 확인해야 한다.

U-APSD 사용 여부는 (Re) association 단계와 같은 link setup 단계에서 AC 별로 설정되며, U-APSD를 사용하는 단말의 AC는 trigger-enabled AC가 되며, AP의 동일 AC는 해당 단말에 대하여 deliver-enabled AC로 간주된다. U-APSD를 사용하는 AC는 AP가 전송하는 Beacon의 TIM element를 확인하지 않으며, 단말이 아무 시점에 직접 trigger frame을 전송하여 service period를 열고 DL buffered BU를 전송받을 수 있다. 이 때, trigger frame은 trigger-enabled AC로부터 전송되는 QoS Data, Null 프레임 중의 하나이다. 단말이 전송한 trigger frame에 대하여 AP의 immediate response를 수신한 시점부터 해당 단말을 위한 service period가 형성되며, AP는 buffered BU를 전송할 수 있다. 따라서 단말은 AP가 전송하는 BU에서 EOSP(End Of Service Period)를 활성화되는 시점 혹은 사전에 정의된 SP 기간이 끝나는 시점까지 awake state를 유지해야 한다. 단말이 일부의 AC에 대하여 U-APSD를 사용하는 경우, 해당 AC의 buffered BU 존재 여부는 TIM에 표시되지 않으며, U-APSD를 사용하지 않는 AC의 buffered BU 존재 여부만 TIM에 표시된다. 따라서 단말은 U-APSD를 사용하지 않는 AC (non trigger-enabled (TE) AC, non delivery-enabled (DE) AC)의 buffered BU를 전달받기 위해서는 TIM을 확인해야 하며, normal power save mode의 동작을 따라야 한다.

도 6은 본 발명에서 제안하는 Wake Up Radio (WUR) 기반의 파워 세이브 기능이 동작하는 네트워크 구성 예를 도시하고 있다.

WUR 네트워크는 WUR 단말들에게 WUR frame (WF)을 전송하여 깨울 수 있는 WUR AP에 의해서 관리된다. WUR AP와 단말은 일반적인 무선랜의 표준인 802.11a/b/g/n/ac/ax 등의 무선랜 장치와 결합되어있기 때문에, WUR 기능을 보유하지 않은 일반 무선랜 단말들과 하나의 네트워크에서 공존할 수 있다.

WUR를 지원하는 AP는 기본적으로 OFDM 기반 802.11 통신을 지원하는 802.11 TR (Transceiver)을 구비하고, 추가적으로 OOK 기반 WF (WUR frame)을 수신할 수 있는 별도의 WURx (Wakeup Receiver)를 구비할 수 있다. 이때 상기 AP가 WUR를 지원하기 위해서는 기본적으로 802.11 TR을 이용하여 WUR frame (WF)을 전송(TX)할 수 있어야 한다. 부수적으로 WURx를 구비하는 경우 WF을 수신 (RX)할 수 있는 기능을 가지게 된다. WURx는 별도의 수신 장치로 구성될 수 있으며, 802.11 TR과 동일한 장치 내에 기능의 형태로 구현될 수도 있다.

WUR를 지원하는 단말 역시 기본적으로 802.11 통신을 지원하는 802.11 TR을 구비하고, 또한 기본적으로 WF를 수신할 수 있는 별도의 WUR을 구비한다. 이때 상기 802.11 TR과 WURx는 내부적인 interface를 구비하며, 이를 통해 802.11 TR은 WURx의 동작에 필요한 파라미터들을 셋팅하고, WURx는 802.11 TR이 파워 세이브 모드에 들어간 후 외부에서 WF를 수신한 경우 Wakeup 신호를 통해 Primarily Connected Radio (PCR)인 802.11 TR을 깨운다. 이때 부가적으로 외부에서 WF를 통해 수신한 정보를 PCR에게 전달하는 인터페이스가 존재할 수 있다.

WUR AP는 자신의 BSS에서 WUR 기반의 파워 세이브 모드에 진입한 STA만을 효율적으로 wake up 시킬 수 있어야 한다. 이를 위해서 각 STA들은 unique한 ID가 포함된 WF가 WURx를 통해 수신될 경우 파워 세이브 모드에서 깨어날 수 있어야 한다. 또한 이 과정에서 해당 BSS 또는 다른 BSS에 속한 WUR STA들이 불필요하게 깨어나지 않아야 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR AP, STA 간의 동작 과정을 도시하고 있다.

단말이 WUR 관련 동작을 수행하기 위해서는 PCR 단에서 AP와 상호간에 WUR 동작이 가능한지에 대한 정보 교환이 필요하다. 따라서 WUR 단말이 최초에 해당 BSS에 association을 할 시에 수행하는 initial link setup 과정에서 probe request 혹은 authentication request 혹은 associatition request 프레임을 통해 WUR Capabilities element를 포함하여 전송할 수 있다. 해당 element에는 WUR 단말로서 동작 가능한 기능을 나타내는 정보들이 포함될 수 있다. 상기한 과정은 capability negotiation 과정에서 element의 형태로 함께 전송될 수도 있으며, 별도의 액션 프레임으로 송수신하는 과정이 될 수도 있다. Link setup 과정에서 WUR 관련 동작을 수행할 수 있는 AP는 WUR Capabilities element 및 WUR Operation element 등을 Probe Response, Association Response, Authentication Response 프레임 등에 삽입하여 전송할 수 있다. 또한 Beacon 등에도 해당 element 들이 포함되어 전송된다.

WUR 단말은 WUR을 지원하는 AP와 association 이후부터 상호간에 실질적인 WUR 관련 동작을 위한 setup 과정을 수행할 수 있다. Association 이후 시점에 단말이 PCR 동작을 마무리 하고 절전 기능 수행을 위하여 WUR 모드로 동작하길 원하는 경우, AP와 WUR Mode 관련 Action frame을 교환할 수 있다. 상기 Action 프레임은 WUR Mode element를 포함하고 있는 Action 프레임이며, WUR Mode Request, WUR Mode Response 프레임 등이 될 수 있다. 상기 Action frame은 WUR 실제 동작과 관련된 파라미터를 설정하기 위하여 교환된다. 해당 Action 프레임은 PCR을 통해 교환되며 수신자에게 Ack을 요청할 수도 있다. 만약 WUR Action frame을 정상적으로 수신한 AP가 WUR 동작 관련 요청에 대하여 정보의 변경이 필요하거나 추가적인 확인 과정이 필요한 경우, 추가적인 WUR Action 프레임을 전송할 수 있다. 해당 Action frame 교환 과정은 상호간에 파라미터들에 대한 합의를 마칠 때까지 반복될 수 있다. AP와 WUR 파라미터 합의 과정을 마친 단말은 WUR Mode로 동작 할 수 있으며, 이후 시점부터는 자신의 Power Management mode 동작에 따라 자신의 power state를 doze state로 변경할 시에 WURx를 이용한 동작을 수행할 수 있다.

구체적으로 WUR Mode로 동작하는 단말은 WUR awake, WUR doze의 두 개의 상태 중 하나로 동작할 수 있다. WUR awake 상태는 단말이 OOK 기반 WUR frame을 인식하고 수신할 수 있는 상태를 의미하며, WUR doze 상태는 WUR frame을 수신할 수 없는 상태를 의미한다. 상기 두 가지 상태는 PS Mode의 Awake/Doze 상태와 독립적으로 동작한다. 다만 단말이 WUR Mode를 이용중이고, PS Mode의 Doze 상태로 동작할 시에는 WUR frame을 수신할 수 있도록 WUR awake 상태로 동작해야 한다는 조건이 적용될 수 있다. 따라서 AP는 PS Mode와 WUR Mode를 사용 중인 단말이 Doze state로 동작할 것으로 예상될 시에는 무선랜 프레임을 전송하기 전에 WF을 전송하여 웨이크업 동작을 유도해야 한다. 또한 단말이 WUR Mode를 사용하기 시작하는 시점부터 기존에 정의된 스케쥴링 관련 동작들은 특정 예외 조건을 제외하고는 WUR Mode를 빠져나오는 시점까지 연기된다.

WUR 모드로 동작 중인 단말이 WUR AP로부터 WUF를 수신하였고, WUF이 WUR Mode에서 해당 단말의 식별자인 WUR ID (WID)를 포함하거나 자신이 포함되어있는 Group ID를 포함하거나 혹은 해당 BSS의 모든 WUR 단말의 웨이크업을 지시하는 경우에는 WUF에 포함되어있는 정보를 임시로 저장한 뒤에 자신의 PCR 장치를 깨우기 위한 내부 신호를 전송한다. 이후에 PCR이 깨어나면 WUR 및 PCR이 정보를 주고받는 인터페이스를 통해 저장한 Packet Number, TSF 정보 등을 PCR에게 전송할 수 있다.

WUF 전송의 경우 1 비트가 하나의 OFDM symbol을 통해서 전송되기 때문에 전송 시간이 매우 길다. 또한 WUF 수신 이후 PCR이 슬립 모드에서 active 모드로 전환하기까지의 PCR transition delay 역시 수 millisecond 이상이 될 수 있으므로 WUR AP 및 단말 상호간에 Wake up 동작이 성공적으로 수행되었는지를 확인하는 과정이 필요할 수 있다. 만약 해당 확인 과정 없이 wake up 동작을 마무리하고 PCR 단에서의 데이터 전송 과정을 수행하게 되면 긴 길이의 데이터 전송이 무의미해지거나 전체 wake up 과정을 다시 수행해야 하기 때문에 매우 비효율적일 수 있다. 이를 방지하기 위하여 WF 수신 직후에 비교적 빠르게 정보를 주고받을 수 있는 PCR을 이용하여 wake up 확인 과정을 수행할 수 있다. PCR이 깨어난 직후 단말은 AP에게 자신이 성공적으로 깨어났음을 알리는 Awake Indication을 전송할 수 있다. Awake Indication은 PCR의 채널 접속 방법을 따라 전송되어야 하며 WUR 동작을 위해 정의된 별도의 컨트롤 프레임이거나 혹은 Ps-poll과 같이 기존 무선랜 표준에 존재하는 프레임일 수도 있다. 만약 AP가 wake up이후 특정 시간이 지난 뒤에 Awake Indication을 받기를 원하였을 경우에는 해당 시간이 지난 시점부터 채널 접속을 시도할 수 있다. 상기한 특정 시간은 probe response 혹은 association response 등에 포함된 WUR Capability element에 포함되어있을 수 있으며, WUR Mode response를 통해서 전달될 수도 있다. Awake Indication을 받은 AP는 그에 대한 응답으로 사전 지정된 시간 후에 immediate response 프레임으로 응답할 수 있다. Immediate response는 Ack 프레임과 같은 일반적인 immediate response 프레임이거나 WUR 동작을 위해 별도로 정의된 컨트롤 프레임일 수 있으며 QoS Data일 수도 있다.

단말이 성공적으로 Awake indication 전송을 마치기 이전까지는 AP는 단말이 WUF을 수신하여 성공적으로 wake up 동작을 수행하였는지 알 수 없다. 또한 단말이 PCR을 깨우는 시간인 PCR transition delay가 수 밀리세컨드 이상으로 길 수 있기 때문에 PCR transition delay 동안에 AP가 웨이크업 성공 확률을 높이기 위하여 동일한 WF을 재전송하거나 세부 파라미터가 바뀐 WF을 동일한 단말에게 보내는 상황이 발생할 수 있다. 따라서 단말은 WF 성공적으로 수신하여 웨이크업 동작을 하는 중이라 하더라도 WURx의 전원을 끄지 않고 Awake Indication을 성공적으로 전송하여 immediate response를 AP로부터 수신하는 시점까지는 WURx의 전원을 유지하도록 하게 할 수 있다.

만약 단말이 Awake Indication의 프레임으로 즉각적인 응답을 요청하지 않는 데이터를 전송하는 경우에는 상호간에 웨이크업 동작을 성공적으로 마쳤는지 여부를 확인하기가 어려울 수 있다. 따라서 단말이 Awake Indication을 전송할 시에는 반드시 즉각적인 응답을 요청하는 Control 프레임, Action 프레임, Ack Policy가 Normal Ack 혹은 Implicit Block Ack으로 설정된 QoS Data/Null 프레임을 전송해야 한다는 조건이 추가될 수 있다. 또한 AP 측에서 하나 이상의 단말에게 WF을 전송한 후에 직접 단말의 웨이크업 여부를 묻는 프레임을 전송하는 것 역시 가능하다. 따라서 이 경우에도 마찬가지로 즉각적인 응답을 요청하는 프레임을 전송해야 한다는 조건이 추가될 수 있다.

만약 AP는 WF 송신한 시점부터 timer를 시작하여 timer가 expire 하는 시점까지 Awake Indication을 수신하지 못한 경우, 전송한 WF가 실패하였음을 규정할 수 있다. 이 경우, WF의 대상 단말은 Doze state에서 awake state로 동작을 바꾸는 것이기 때문에, Wake-up 동작 이후에 채널을 감지하여 NAV를 잡거나, 사전 정의된 NAVSyncDelay 만큼의 시간이 지나는 시점까지는 상향 전송을 하는 것이 금지하도록 하는 초기 CCA 조건이 존재한다. 따라서 AP가 설정하는 timer는 단말의 PCR transition delay와 NAVSyncDelay를 포함하여 그보다 큰 값으로 설정해야 한다. 만약 timer가 expire되어 WF 전송이 실패한 경우에는 AP는 WF를 재전송할 수 있다.

단말의 NAVSyncDelay는 단말의 내부 동작을 위한 값이므로 일반적으로 다른 단말이 그 값을 아는 것이 불가능 할 수 있다. 따라서 WUR 동작을 하는 단말은 자신의 NAVSyncDelay 값을 PCR 프레임을 통해 AP와 공유할 수 있다. 구체적으로 단말은 WUR Capabilities element에 자신의 NAVSyncDelay 값을 삽입하여 전송할 수 있다. 또다른 방법으로 단말이 AP에게 전송하느 WUR Operation element에 삽입하여 전송할 수 있다. 이 경우, 상기한 방법으로 NAVSyncDelay 값을 전달받은 AP는 상기 단말에 대한 timer를 적용함에 있어서 단말로부터 전송받은 PCR transition delay와 NAVSyncDelay를 포함하여 그보다 큰 값으로 설정해야 한다.

또다른 방법으로 단말이 WUR Capabilities element에 PCR transition delay를 알림에 있어서 하드웨어적인 transition delay에 내부적으로 설정된 NAVSyncDelay 값을 더하여 설정하도록 할 수 있다. 이 경우 AP는 상기 단말에 대한 timer를 적용함에 있어서 단말로부터 전송받은 PCR transition delay보다 큰 값으로 설정해야 한다.

또다른 방법으로 AP가 단말에게 전송하는 PCR element 중 하나에 AP가 요구하는 최대 NAVSyncDelay 값을 명시할 수 있다. 가령 AP가 전송하는 WUR Capabilities element 혹은 WUR Operation element 혹은 WUR Mode element 등에 해당 값이 포함될 수 있다. 이 경우 명시된 값보다 큰 NAVSyncDelay로 동작하는 단말은 WUR Mode 동작을 원할 시에 자신의 NAVSyncDelay 값을 명시된 값보다 작은 값으로 변경하여야 한다. 상기 변경된 값은 단말이 WUR Mode를 빠져나올 시에 원래의 값으로 복구될 수 있다. 혹은 AP로부터 명시된 NAVSyncDelay보다 작은 값을 가지는 단말만 WUR Mode로 동작하는 것을 허용할 수 있다. 위의 실시예를 따를 경우 AP는 timer를 적용함에 있어서 AP가 명시한 NAVSyncDelay 값과 PCR transition delay의 합보다 큰 값으로 설정해야 한다.

위 실시예에서 AP가 NAVSyncDelay 값을 알리는 경우, 단말이 NAVSyncDelay 값을 변경하게 되면, 단말이 WUR Mode로 동작하지 아니하는 상황에서 기존 무선랜 송수신기의 동작에도 영향을 미칠 여지가 있다. 따라서 WUR Capabilities element 혹은 WUR Operation element 혹은 WUR Mode element 등에서 지시되는 NAVSyncDelay 값을 웨이크업 동작을 위한 WUR NAVSyncDelay로 별도로 지정하여 기존의 무선랜에서 NAVSyncDelay 값이 이용될 시에는 기기에서 정의된 NAVSyncDelay 값을 이용하되, WUR frame을 수신하여 웨이크업을 수행하는 상황에 한하여 WUR NAVSyncDelay 값을 이용하도록 할 수 있다. 따라서 단말은 무선랜 트랜시버가 doze에서 awake 상태로 변경한 후에 최대 WUR NAVSyncDelay 동안의 시간동안 NAV 동기화를 위하여 대기하며, 상기 시간이 지나는 시점까지 NAV 동기화를 마치지 못하였을 경우에는 채널이 유휴한 것으로 간주하여 채널 접속에 참여할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR Capabilities의 구성을 도시하고 있다.

WUR Capabilities element는 무선랜의 일반적인 extension element의 형식을 따를 수 있다. 따라서 Element ID, Length, Element ID extension의 정보가 삽입된 후에 실제 capability 관련 정보가 삽입된다.

WUR Capabilities element에 삽입되는 정보 중, Supported Band는 AP 혹은 단말이 WF을 송신 혹은 수신하는 것이 가능한 Channel들을 명시한다.

Transition Delay는 단말이 WUF를 수신한 후에 Doze state인 PCR을 Awake state로 전환시키는데 소요되는 시간을 나타낸다. WUF를 전송하는 AP는 대상 단말이 명시한 delay를 고려하여 그보다 긴 시간이 지난 후에 PCR 데이터를 전달할 수 있다. 또한 상기 delay 값을 기준으로 WUF timeout 기준을 설정할 수 있다.

VL WUR Frame Support는 단말이 가변적인 길이의 WF을 수신할 수 있는지 여부를 명시한다. 따라서 해당 필드가 비활성화 된 단말은 Frame Body가 없이 사전 정의된 길이로 전송되는 Fixed Length (FL) WF만을 수신할 수 있다. 단말이 WUR Discovery 기능을 지원하는 경우, WUR Discovery frame은 Frame Body 필드에서 추가적인 정보를 전달하므로, 상기 필드를 활성화 해야한다.

WUR Group ID Support 필드는 단말이 WID 외에 Group ID (GID)로 지시된 WUF을 수신할 수 있는지 여부를 명시한다. 또한 Group ID를 지원할 경우 최대 몇 개의 Group ID를 지원하는지 여부를 알린다. 상기 Group ID 지원 개수 정보를 AP가 단말에게 GID를 할당할 시에 전달하는 Group ID bitmap의 크기가 결정될 수 있다. 만약 AP가 WUR Capabilities element를 전송하는 경우에는 BSS에서 할당하는 Group ID의 최대 개수를 지시할 수 있다. 만약 WUR BSS의 ID 할당이 사전 정의된 방법에 따라 이루어지는 경우, 상기 정보를 통해 암시적으로 각 단말의 WID를 할당하는 것이 가능하다. 가령, AP의 TXID를 기준으로 바로 이어서 해당 BSS의 GID들이 연속적인 WUR ID space를 차지하고 이어서 WID들이 PCR의 AID를 기준으로 사전 정의된 방식으로 할당되는 경우, 단말은 AP의 TXID와 AP가 전송하는 Group ID Bitmap Size 값을 바탕으로 자신의 WID 값을 구할 수 있다. 따라서 위와 같은 방식으로 WUR ID 할당이 이루어지는 경우에는 WUR Mode 설정 과정에서 WID 값을 알리는 과정을 생략할 수 있다.

Protected WUR Frame Support 필드는 Message Integrity Check 기법을 이용한 보안을 적용한 WUR frame을 WUR 단말이 수신 가능한지 여부를 지시한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR Operation element의 구성을 도시하고 있다.

WUR Operation element는 AP가 BSS 내에서 운용 중인 WUR 서비스에서 사용하고 있는 파라미터들을 명시한다. 상기 파라미터는 WUR Mode로 동작 중인 모든 단말에게 공통적으로 적용되는 파라미터 들이며, 단말 별로 개별적으로 설정되는 파라미터는 후술하는 WUR Mode element를 이용하여 설정한다.

WUR Operation element는 일반적인 무선랜의 element 형식을 따르며, 정보 부분에는WUR duty cycle 관련 파라미터들이 포함될 수 있다. 먼저 duty-cycle 동작을 하는 모든 단말들이 자신의 On-duration에서 최소한으로 깨어있어야 하는 Minimum Wake-up Duration 값이 삽입된다. 또한 WUR Mode element를 이용하여 설정하는 Duty-cycle period의 기본 시간 단위를 지시하는 Duty Cycle Period Unit 정보가 포함된다.

또한 WUR Operating Class 정보가 포함되어 AP가 WUR frame을 전송함에 있어서 어떠한 채널들을 사용가능한지에 대한 정보를 지시하며, WUR Channel 정보를 포함하여 실제로 WUR 서비스를 위해 어떠한 Channel을 사용하고 있는지를 알릴 수 있다.

또한 WUR Beacon Period 정보를 포함하여 WUR 단말들의 시간 동기 등을 제공하는 WUR Beacon이 어떠한 주기로 전송되는지 정보를 지시한다.

또한 해당 WUR Operation element 이후 시점의 가장 가까운 Target WUR Beacon Transmission Time을 지시하는 정보가 포함된다.

또한, 이어지는 WUR Parameter에서는 AP가 WUR Beacon 등에 삽입하여 전송하는 PCR BSS Parameter Update Counter의 최신값을 알리는 카운터 값이 포함될 수 있다.

이어지는 WUR Connectivity Timeout 필드는 단말이 AP와 PCR 프레임 교환 없이 WUR Mode에 머무를 수 있는 최대 시간을 의미한다. 단말이 WUR Mode로 동작할 시에는 AP가 웨이크업을 요청하거나 혹은 직접 상향 전송을 하는 시점까지는 지속적으로 PCR을 Doze 상태로 유지할 수 있다. 따라서 AP는 단말과 긴 시간동안 PCR 동작을 수행하지 않을 시에 단말이 BSS를 벗어난 것인지 혹은 지속적으로 WUR Mode로 동작하는 것인지 구분할 수 없을 수 있다. 따라서 위와 같은 상황을 방지하기 위하여 타이머를 적용할 수 있다. 따라서 AP는 타이머가 상기 필드가 지시하는 타임아웃 값이 도달하는 시점까지 단말과 PCR 프레임 교환이 없을 시에는 단말과의 connectivity가 끊으진 것으로 간주할 수 있다. 상기 타이머는 단말과 성공적으로 PCR 프레임을 교환할 시에 갱신될 수 있다. 또한 단말이 WUR Mode로 동작을 시작하는 경우에는 AP가 전송한 WUR Mode 동작을 승인하는 Action 프레임에 대한 Ack을 전송하는 시점부터 타이머를 적용할 수 있다.

만약 상기 타이머가 만료되는 시점까지 단말이 PCR 프레임을 전송하지 않을 경우에는 AP는 상기 단말과의 association을 폐지할 수 있다. 구체적인 방법으로 상기 단말에게 웨이크업 프레임을 전송한 뒤에 disassociation request 프레임을 전송할 수 있으며, 다른 방법으로 웨이크업 프레임을 전송한 뒤에 WUF 타임아웃이 발생할 때까지 응답이 없을 시에 association을 폐기할 수 있다. 또다른 방법으로 상기 타이머가 만료되는 시점에 즉시 association을 폐지할 수 있다. 단말은 AP와 연결을 지속하고 싶은 경우에는 상기 타이머가 만료되기 이전에 PCR 프레임 전송을 시도해야 한다. 만약 상기 타이머 만료 전에 프레임을 전송하지 못한 경우에는 AP와 association이 끊어진 것으로 간주해야 한다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR Mode Action 프레임의 구조를 도시하고 있다.

본 실시예에서 제안하는 WUR Mode Action 프레임은 무선랜의 일반적인 Action 프레임의 구조를 따르며 Category 필드가 WUR로 설정된다. 또한 상기 Action 프레임에는 단말이 WUR Mode로 동작 시에 어떠한 파라미터로 WUR 서비스를 진행할지를 명시하는 WUR Mode element를 포함한다.

WUR Mode element는 일반적인 무선랜의 element 구조를 따르며, 상기 액션 프레임이 어떠한 목적으로 전송되는지를 명시하는 Action Type 필드가 포함된다. Action Type 필드에는 상기 액션 프레임의 교환 후에 단말 및 AP의 동작에 따라 Enter WUR Mode Request/Enter WUR Mode Response/Enter WUR Mode Suspend Request/Enter WUR Mode Suspend Response/Enter WUR Mode Suspend/Exit WUR Mode 등으로 설정될 수 있다.

이후 필드에는 AP가 단말로부터 수신한 WUR Mode element에 포함된 값들에 대하여 응답하는 해당 파라미터를 이용한 WUR Mode 동작을 허용하는지 여부를 알리는 WUR Mode Response Status 필드가 위치한다. 상기 필드는 Accept 혹은 Denied 등으로 설정될 수 있다. 이후 필드에는 WUR Mode에서 사용하고자 하는 WUR Parameter 들을 명시하는 WUR Parameters 필드가 위치하며, 상기 필드에는 duty cycle 관련 세부 파라미터 및 각종 WUR service와 관련한 단말 별 파라미터 값들이 포함된다.

이후 필드에는 WUR Mode element에서 지시되는 WUR Parameters field에 어떠한 항목이 포함되는지를 지시하는 WUR Parameter Control field가 존재할 수 있다. WUR Parameter Control subfield에는 해당 단말에게 GID 할당이 있음을 알리는 Group ID List Present subfield가 존재할 수 있다. 만약 Group ID List Present가 활성화된 경우에는 이어지는 WUR Parameters field에 Group ID bitmap 정보가 존재한다. 또한 하나의 AP가 multiple BSSID set에 포함되지 않은 다수의 BSS를 운용하거나, 해당 BSS의 BSSID를 기반으로 transmitter ID를 생성하지 않는 경우에 transmitter ID 혹은 transmitter ID를 생성할 수 있는 정보를 제공하는 필드가 존재하는지 여부를 알리는 지시자가 존재할 수 있다. 구체적으로 BSSID 존재 여부를 알리는 BSSID present 필드 및 transmitter ID 정보가 존재함을 알리는 Transmitter ID Present 필드가 존재할 수 있다.

이후 필드에는 단말이 WUR Mode에서 실질적으로 사용하게될 파라미터들을 지시하는 WUR Parameters field가 위치한다. WUR Parameters field에는 단말이 WUR Mode에서 어떠한 식별자를 사용할지를 지시하는 WUR ID subfield가 포함될 수 있다.

이어지는 필드에는 단말의 Duty-cycle 동작 관련 파라미터를 지시하는 Duty-cycle information subfield가 위치한다.

만약 WUR Parameter Control 필드에서 Group ID List Present가 활성화된 경우에는 Group ID List 필드가 존재할 수 있다. 하나의 WUR 네트워크에서 Group ID space는 12-bit의 ID space에서 연속된 특정 서브셋의 공간에서 할단되며, 실제 단말 별 GID 할당 정보는 비트맵의 형태로 알릴 수 있다. 구체적으로, WUR Capabilities에서 단말이 명시한 Maximum Group ID Bitmap Size보다 작은 값으로 설정된 Group ID Bitmap Size 정보와 Starting Group ID (SGID) 값으로 GID Bitmap의 범위 정보를 알리며, 이어지는 Group ID Bitmap을 통해 실제 할당 정보를 지시한다. 만약 bitmap의 n번째 값이 1일 상황에, SGID+n에 해당하는 GID가 단말에게 할당되었음을 지시한다.

만약 특정 구현에서 AP가 WUR ID 저장 공간 및 WUR ID 할당 복잡도를 최소화하기 위하여 TXID를 기준으로 연속된 공간에 GID 및 WID할당을 하는 경우에, BSSID 해슁에 의하여 정해진 TXID 값이 0xFFF 값에 근접한 상황이라면 동일한 규칙으로 연속된 group ID space를 얻지 못할 수 있다. 이 경우, TXID 값의 위치에 따라서 별도의 GID 및 WID 범위 할당 규칙이 요구될 수 있다. 위와 같은 상황을 방지하기 위하여 GID 할당에 2^12 단위의 modulo 연산을 적용할 수도 있다. 가령, bitmap의 n번째 값이 1일 상황에, (SGID+n)%(2^12)에 해당하는 GID가 단말에게 할당되었음을 지시하도록 할 수 있다.

만약 Transmitter ID Present가 활성화된 경우에는 해당 WUR 단말이 transmitter ID로 사용할 12 bit 값이나 혹은 CRC 연산을 통해 transmitter ID를 구할 수 있는 48 bit의 BSSID 값이 지시될 수 있다. 또한 위의 과정에서 얻은 transmitter ID를 바탕으로 해당 단말이 사용할 nontransmitter ID를 도출하기 위하여 사용되는 값인 Nontransmitter ID Index 값이 지시될 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR identifier space를 도시한 것이다.

WUR 네트워크에서는 WUR frame의 전송자인 AP의 ID를 나타내는 Transmitter ID (TXID) 및 Nontransmitter ID (NTXID), 개별 WUR non-AP 단말의 식별자인 WUR ID (WID), 특정 다수의 WUR non-AP 단말들의 식별자인 Group ID 등의 다양한 종류의 12-bit 식별자들이 동일한 12-bit ID space를 공유할 수 있다. 따라서 단말은 WF 전송시에 ID 필드를 통해 individually addressed, group addressed, broadcast 여부를 구분해야 하므로 각 식별자는 동일 BSS 내에서 중복되게 할당되어서는 안된다. 뿐만 아니라 WUR 식별자는 MAC address와 다르게 기기의 고유 ID가 아니기 때문에 인전한 외부 WUR 네트워크에서 다른 단말이 동일한 WUR ID를 사용하는 상황 역시 발생할 수 있다. 만약 인접한 OBSS에서 동일한 WID 혹은 GID를 할당받은 단말이 있거나 혹은 OBSS AP가 자신의 AP와 동일한 TXID를 사용하는 경우, OBSS AP가 전송하는 WUR Beacon이나 WF를 수신하는 경우 FCS를 통해 emded BSSID를 확인하기 이전 시점까지는 OBSS AP로부터 전송된 WF인지의 여부를 판단할 수 없다. 단말은 채널을 수신 가능상태로 유지할 때보다 프레임을 감지하여 수신하고 FCS 계산을 수행하는 과정에서 더 큰 파워를 소모하므로 동일한 WID/GID/TXID가 할당되는 상황을 최대한 줄이는 방향으로 WUR ID를 할당하는 것이 중요하다.

TXID의 경우 해당 WUR 네트워크의 AP를 식별한다. 본 발명의 실시예에 따르면 AP가 TXID의 값을 선택할 시에 12bit 중의 임의의 값을 선택하도록 할 수 있다. 다른 방법으로 해당 AP의 BSSID를 32bit CRC 연산하여 얻은 compressed BSSID의 12bit LSB 혹은 MSB를 TXID로 사용할 수 있다. 만약 AP가 multiple BSSID를 운용하는 경우에는 transmitted BSSID를 이용하여 TXID를 생성한다. 혹은 다른 방법으로 자신의 BSSID 중 특정 부위의 12 bit를 TXID로 사용할 수 있다. 구체적으로 특정 부위의 12bit는 MSB부터 12bit이거나 LSB부터 12bit를 취할 수 있다. 또다른 방법으로 BSSID를 12bit 단위로 나눈뒤 해슁하는 방법을 취할 수 있다. 가령 BSSID를 MSB부터 12bit단위로 나눌 경우 총 4개의 sequence가 생성된다. 따라서 위의 4개의 시퀀스들의 XOR을 연산하여 생성되는 값을 TXID로 사용할 수 있다. 혹은 4 개의 시퀀스 중 특정 2개 혹은 특정 3개의 조합으로 해슁하는 것 역시 가능하다.

Nontransmitter ID (NTXID)는 상기한 방법으로 생성된 TXID와 인접한 값들을 취할 수 있다. 가령 AP가 k 개의 nontransmitted BSSID를 이용하는 경우 TXID보다 큰 k개의 인접한 12bit 값 혹은 TXID보다 작은 k개의 인접한 12bit 값을 NTXID들로 사용할 수 있다.

TXID 및 NTXID는 각각의 BSS에 속한 WUR 단말을 대상으로 WF를 송신할 때 쓰일 수 있으며, 모든 multiple BSS의 모든 단말을 식별하기 위한 all BSS transmitter ID (ATXID)가 별도로 정의될 수도 있다. 상기 식별자 역시 TXID를 기준으로 TXID 및 NTXID와 인접한 12bit로 설정될 수 있다. 가령 TXID보다 하나 작은 값이나 TXID보다 하나 큰 값의 12bit로 설정될 수 있다. A TXID, NTXID, ATXID는 인접한 값들을 갖지만 각각의 기설정된 순서 조합은 구현에 따라 바뀔 수 있다.

상기 인접한 TXID 관련 식별자들 외의 나머지 ID space는 WID 및 GID 할당을 위해 쓰일 수 있다. WID의 할당을 PCR의 AID 기반으로 할당할 경우, TXID 관련 식별자에 연속하여 AID 순으로 WID를 할당할 수 있다. K-1 개의 nontransmitted BSSID를 운용하는 경우 PCR의 AID 0 부터 AID k-1까지는 각각 transmitted 및 nontransitted BSSID들에 해당하는 모든 단말을 식별하기 위하여 할당되고 AID k부터 개발 단말을 식별하기 위해 사용되므로, 마찬가지로 TXID 부터 k-1 개의 연속된 값이 NTXID에 할당된 경우, TXID+k를 AID k에 해당하는 단말의 WID로 할당할 수 있다. 만약 ATXID가 TXID보다 큰 값으로 할당될 경우 WID 할당은 1씩 증가할 수 있다.

만약 특정 WUR 단말이 속한 BSS가 물리적으로 동일한 AP로부터 운용되지만 multiple BSSID set 동작에 속하지 않은 BSS일 경우에는 단말은 transmitter ID를 도출할 수 있는 transmitted BSSID 값을 Beacon, Probe Response 프레임 등을 통해 얻는 것이 불가능할 수 있다. 이 경우, AP는 해당 BSS를 위한 별도의 WUR 동작을 수행하여 독립적으로 운용하는 것도 가능하지만, 다수의 WUR 서비스를 운용하는 기술적인 이득이 없을 뿐만 아니라, WUR 서비스 별로 별도의 WUR Beacon 프레임을 전송해야하기 때문에 비효율적일 수 있다. 그리고, WUR 동작 채널이 무선랜 동작 채널과 상이할 경우에는 잦은 채널 변경으로 인하여 효율이 떨어질 수 있기 때문에, 상기 BSS를 위한 WUR 서비스를 기존의 WUR 서비스와 통합하여 운용하는 것이 효과적일 수 있다. 이런 경우 AP는 선택적으로 transmitter ID를 얻기위한 정보를 WUR Mode element를 통해 알릴 수 있다. 또한 AP가 주변에 동일한 transmitter ID를 갖게하는 BSSID를 이용하는 AP가 있다는 사실을 인지할 경우, 자신의 transmitter ID를 변경하기 위하여 상기 정보를 이용할 수도 있다. 도 10에서 언급한대로 상기 정보는 transmitter ID 정보를 직접 지시하거나 BSSID 정보를 지시할 수 있다. BSSID 정보를 얻은 경우에는 CRC 연산 등을 통하여 transmitter ID 정보를 도출하는 것이 가능하다. Transmitter ID 정보를 획득한 단말은 Nontransmitter ID Index 필드가 지시하는 값을 transmitter ID에서 빼거나 더하여 자신이 사용할 nontransmitter ID 정보를 획득해야 한다.

WID 할당은 AID 기반 할당 방법뿐 아니라 랜덤한 방식으로 할당하는 것도 가능하다. 이 경우에는 WID의 할당이 연속된 TXID 관련 값 범위 및 연속된 GID space와 중복되지 않게 할당해야 한다.

도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR PPDU (PCLP Protocol Data Unit)의 포맷을 도시한 것이다.

AP가 WUR Mode로 동작 중인 단말의 WURx에게 전송하는 WUR PPDU는 크게 OFDM Part와 OOK Part로 나뉠 수 있다. OFDM Part는 WUR STA과 같은 BSS에 존재하는 Legacy STA들과의 공존을 위해 삽입하는 파트이다. 상기 OFDM Part는 WUR STA의 WURx에 의해서는 수신이 불가할 수 있으며, 기존 802.11 TR에 의해서 수신이 가능하다. OFDM Part는 기존 802.11 표준에서 사용하는 L-Preamble을 사용한다. 상기 L-Preamble은 L-STF, L-LTF, L-SIG의 세 부분으로 구성되며, 이를 이용하여 기존의 Legacy STA들은 해당 PPDU의 길이를 예상하고, 해당 시간동안 802.11 PPDU가 존재하는 것으로 가정하여 이후에 전송되는 OOK Part를 보호할 수 있다. 추가적으로 legacy 단말의 false detection 문제를 방지하기 위하여 하나의 OFDM 심볼이 L-SIG 뒤에 추가될 수 있다 (BPSK Mark).

OOK Part는 WUR STA의 WURx에 의해 수신이 가능하며, 크게 WUR-Sync와 WUR-Data 파트로 나뉜다. WUR SYNC는 OOK (On-Off Keying) 등의 모듈레이션에 기반한 사전에 정의된 시퀀스가 전송된다. 상기 시퀀스를 통해 WUR Mode로 동작 중인 단말은 수신 중인 신호가 WUR PPDU인지 여부를 확인할 수 있으며, 추가적으로 수신 중인 WUR PPDU의 WUR Frame이 High Data-Rate (HDR) 인지, Low Data-Rate (LDR) 인지 여부를 판단할 수 있다. WUR STA의 PHY 계층이 WUR-Sync를 감지하였고, Datarate 정보를 획득한 경우, PHY는 MAC 계층에게 PPDU가 수신되었음을 알리는 PHY-RXSTART.indication primitive를 전달한다. 이 때, PHY-RXSTART.indication에 포함되는 RXVECTOR에는 수신하는 PPDU가 WUR PPDU임을 알리는 FORMAT 정보가 포함될 수 있으며, WUR-DATARATE.indication 정보를 통해 수신하는 PPDU가 HDR/LDR 여부를 MAC에게 알릴 수 있다.

WUR-Data 부분은 AP가 전송하는 데이터 비트스트림이 Manchester 코딩이 적용된 OOK 웨이브폼 형태로 전송된다. Manchester 코딩된 웨이브폼을 디코딩하여 얻은 정보 비트들은 옥텟 단위로 PHY-Data.indication primitive에 포함되어 MAC에게 전달된다. WUR PPDU 수신을 마친 PHY는 MAC에게 PHY-RXEND.indication을 전송하여 WUR PPDU 수신을 마쳤음을 알릴 수 있다. WUR PPDU의 경우, WUR-Sync에 PPDU 길이정보가 삽입되어있지 않기 때문에 L-SIG를 수신할 수 없도록 구현된 단말의 경우 PPDU의 종료시점을 알 수 없다. 이 경우, PHY는 WUR PPDU를 수신하는 채널에서 감지되는 에너지가 급격하게 감소하는 경우 그것을 WUR PPDU가 종료되는 것으로 인지할 수 있다. WUR-Data에는 MAC 계층에서 해석할 수 있는 WUR frame이 포함되어 있다. WUR frame의 구체적인 구성에 대해서는 다음 도면을 통해 설명한다. WUR frame을 해석하는 MAC은 Frame Contorl 부분을 통하여 WUR frame의 종료시점을 인지할 수 있다. 따라서 Frame Control에서 지시하는 길이까지의 데이터를 모두 전달받은 MAC이 PHY로부터 PHY-RXEND.indication을 전달받지 못하였을 경우, PHY가 주변 단말들로부터 전송되는 신호들의 에너지로 인하여 PPDU 종료를 인지하지 못하고 있는 것으로 판단할 수 있다. 따라서, PHY-RXEND.indication이 전달될 것으로 인지되는 시간 및 그 시간으로부터 기설정된 시간이 지나는 시점까지 PHY-RXEND.indication을 전달받지 못한 MAC은 PHY에게 PHY-CCARESET.request primitive를 전달하여 PPDU 수신을 중지하도록 할 수 있다.

PHY로부터 WUR-Data를 수신하는 MAC은 옥텟 단위로 전송되는 데이터를 WUR frame 포맷에 맞게 필드들을 재구성하면서 실시간으로 데이터를 확인할 수 있다. 만약 해석한 필드가 자신에게 의도된 WUR frame이 아님을 나타낼 경우 MAC은 즉시 해당 WUR frame의 수신을 중지할 수 있다.

기존의 무선랜에서는 단말이 무선랜 프레임으로 간주되는 신호를 감지하였을 경우, 수신한 패킷의 프리앰블에 에러가 있는 경우를 제외하고는 모든 프레임에 대하여 프레임의 끝까지 신호를 수신한 후에 Channel coding에 대한 decoding을 수행하여 MAC layer로 bit stream을 전달한 뒤에 FCS check 및 information 추출 작업을 수행한다. 그 이유는 프레임 자체가 convolution code 기반으로 인코딩 되어있기 때문에 전체 프레임을 수신하기 전까지는 decoding을 수행할 수 없기 때문이고, 또한 자신에게 전달되는 프레임이 아니라 할지라도 그것이 에러가 없는 프레임일 경우 그 안에 있는 BSS 정보 및 Duration 정보 등을 바탕으로 NAV 설정과 같은 추가적인 동작을 수행해야 하기 때문이다.

그러나 WUR PPDU의 경우 Binary Convolutional Code가 수행되지 않으면 Manchester code 및 Repetition code만이 적용될 수 있으므로, 프레임 전체를 수신하지 않더라도 프레임 포맷에 따라 정의되어 있는 정보가 순차적으로 단말에게 인식될 수 있다. 또한 WURx를 이용하여 동작하는 단말은 채널 상황에서 다른 단말의 전송 시간을 고려할 필요가 없으므로 NAV 유사 동작을 수행하지 않아도 된다. 따라서 수신한 모든 PPDU에 대하여 FCS check를 통해 정보의 유효성을 판단하는 것은 불필요하며, 자신에게 전달되거나 자신이 필요로 하는 정보를 포함하고 있는 PPDU에 대해서만 FCS check를 통해 정보의 유효성을 판단하여도 된다. 결과적으로 WUR PPDU를 수신하는 단말은 수신 중에 자신이 수신해야 하는 단말이 아닌 것으로 판단되는 경우에, 해당 시점에 PPDU에 대한 수신을 중간에 중지하여 파워 소모를 줄이는 것이 가능하다. 상기한 동작은 MAC으로부터 수행되며, MAC이 PPDU 수신 중단을 결정한다할지라도 PHY에서는 수신 동작을 계속 진행 중일 수 있다. PHY가 불필요한 WUR PPDU 수신을 지속할 경우, 대기 상태보다 더 큰 파워를 소모하며, 또한 수신한 PPDU가 외부 AP로부터 수신된 신호였을 경우, 해당 PPDU 종료 시점 이전에 전송되는 결합된 AP가 전송하는 WUR PPDU 수신을 수행할 수 없는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 MAC이 PPDU 수신 중단을 결정했을 경우에는 가능한 빠른 시점에 PHY의 수신 동작을 중지시키는 것이 중요하다. PHY의 PPDU 수신을 중지시키기 위한 동작으로 MAC이 PHY에게 PHY-CCARESET.request primitive를 전달할 수 있다. 이것을 수신한 PHY는 즉시 수신을 중단하고 idle 상태로 돌아가게 된다. 즉, WUR 단말의 MAC이 PHY로부터 WUR PPDU임을 지시하는 PHY-RXSTRAT.indication을 받았고, WUR frame 수신을 완료하지 않은 시점에서 WUR PPDU 수신을 중단하는 경우에 PHY-CCARESET.request primitive를 전달한다. 다른 방법으로, MAC은 PHY로부터 모든 데이터를 받은 후 FCS 연산을 하도록 되어있으므로, AC이 PHY로부터 WUR PPDU임을 지시하는 PHY-RXSTRAT.indication을 받았고, FCS 연산을 수행하기 이전 시점에 WUR PPDU 수신을 중단하는 경우에 PHY-CCARESET.request primitive를 전달한다.

WUR 단말은 구현 구조상 PCR과 WUR이 하나로 통합된 PHY layer 및 MAC layer를 사용하도록 할 수 있다. 따라서 PHY-CCARESET.request과 같은 service primitive 들도 WUR과 PCR이 공유할 수 있다. 만약 PCR이 어웨이크 상태에서 WURx가 동시에 동작하는 경우, WUR 프레임 처리 상에서 발생한 PHY-CCARESET.request가 PCR 프레임 수신에 영향을 미쳐서 정상적으로 수신 중인 PCR 프레임의 수신도 동시에 중지시킬 수 있다. 반대의 경우도 발생할 수 있다. 위와 같은 문제를 해결하기 위하여 추가적인 조건을 정의할 수 있다. 구체적으로 WUR 프레임 수신 중에 상기한 조건에 해당하는 경우에, PCR이 Doze 상태로 동작 중인 경우에만 PHY-CCARESET.request를 PHY에게 전달하도록 할 수 있다. 만약 상기 WUR 프레임 수신 중단 조건에 해당되더라도 PCR이 어웨이크 상태로 동작할 시에는 PHY-CCARESET.request를 전달하지 않도록 한다. 상기한 조건은 앞서 설명한 프레임 수신 완료 후에 전송하는 PHY-CCARESET.request 동일하게 적용될 수 있다.

마찬가지로 PCR이 어웨이크 상태인 경우에는 WURx가 PPDU 수신 후 에너지가 급감하는 것을 인지하더라도 PHY-RXEND.indication을 MAC에게 전송하지 않을 수 있다. 혹은 MAC이 WUR frame 수신을 마친 후에 예상되는 시점에 PHY-RXEND.indication을 전달받지 못한 상황에서라도 단말이 awake 상태인 경우에는 PHY-CCARESET.request를 전달하지 않도록 할 수 있다.

상기한 문제를 해결하기 위한 또다른 방법으로 WUR을 위한 별도의 primitive를 정의할 수 있다. 가령 PHY-CCARESET.request는 PHY-WURCCARESET.request로, PHY-RXEND.indication은 PHY.WURRXEND.indication으로 WUR 수신과 관련된 동작에만 해당하는 primitive로 새롭게 정의될 수 있다. 이 경우 PCR의 상태와 관계없이 기설정된 조건에 따라 primitive를 전송하는 것이 가능하다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 구체적인 WF의 포맷을 도시하고 있다.

구체적인 WUR frame의 포맷을 본 도면을 통해 설명한다.

먼저 Frame Control 부분에는 전송되는 WF의 타입을 알리는 Type 정보가 삽입될 수 있다. Type 정보는 해당 WF가 WUR Beacon인지, 단말의 wake-up을 요청하는 WUR Wake-Up frame (WUF)인지, WUR을 이용한 BSS discovery를 위한 WUR Discovery frame인지, Vendor Specific frame인지 여부를 알릴 수 있다.

이어지는 부분은 상기 WF이 추가적인 암호화가 적용되어 보호되는 프레임인지 여부를 지시하는 protected 필드이다. 상기 필드가 활성화된 WF를 받는 경우에는 FCS에 Message Integrity 값이 CRC 대신 삽입되며, PCR에서 기존에 주고받은 암호키를 이용하여 MIC 동작을 수행한 후 integrity가 확인되는 경우에 한해서만 프레임을 프로세싱하고 그렇지 않은 경우에는 discard 해야 한다.

이어지는 부분으로 해당 WF이 WUF일 경우 Frame Body가 존재하지 않는 Fixed Length (FL) WUF인지 Frame Body가 존재하는 Variable Length (VL) WUF인지 여부를 지시하는 Length Present 지시자가 삽입될 수 있다.

이어지는 부분은 WF의 FL/VL 여부에 따라 길이 정보를 나타내거나 혹은 부가적인 정보를 지시하는 Length/Misc. 부분이다. 만약 WF이 fixed인 경우 해당 WF의 Frame body 부분은 존재하지 않을 수 있으므로 Length 정보를 지시할 필요가 없으며 사전 정의된 고정된 길이의 WF가 전송된다. 만약 WF의 Type이 variable length를 지시하는 경우에는 Frame Body 부분이 가변적인 길이로 존재할 수 있다. 따라서 해당 길이에 대한 정보를 전달하기 위하여 Length 정보를 지시하는 역할을 한다. 만약 3 bit의 length 정보가 사용되는 경우, 2 octet 단위로 2-16 octet의 Frame Body (FB) 길이정보를 지시할 수 있다. 다른 구현으로 Length 필드는 실질적인 bit 길이를 나타내지 않고 특정 단위 기준으로 몇 개의 추가 정보가 전달되는지의 형태로 길이 정보가 지시될 수 있다. 가령 VL WUF의 type의 경우, Frame Body에는 추가적인 WID 및 Group ID가 나열될 수 있으며 해당 ID 개수에 대한 정보를 Length 부분에서 전달할 수 있다. 상기 protected, Length present, Length/Misc. 필드의 순서는 구현에 따라 바뀌는 것이 가능하다.

이어지는 ID 필드에는 AP가 전송하는 WF의 대상 및 목적에 따라 삽입되는 식별자가 달라질 수 있다. AP가 WUR Beacon을 전송하는 경우에는 ID 필드에 AP의 식별자인 Transmit ID (TXID)를 포함해야 한다. 또한 Broadcast WUF을 전송하는 경우에도 TXID를 포함해야 한다. FL WUF에서 특정 다수의 단말의 웨이크업을 유도하기 위한 WUF을 전송하는 경우에는 ID 필드에 GID를 삽입하여 전송하며, 하나의 단말의 웨이크업을 유도하기 위한 WUF을 전송하는 경우에는 ID 필드에 WID를 삽입하여 전송한다. VL WUF에서 ID 필드 값의 설정은 다른 실시예에서 설명한다.

이어지는 필드는 프레임 타입별로 다양한 부가 정보를 삽입하는 Type Dependent Control 필드이다. 상기 필드는 Counter 필드 및 Sequence Number 필드로 나뉠 수 있다. 만약 전송하는 WF이 특정 실시예에서 Counter 필드에는 BSS update counter 정보가 삽입되어 PCR Beacon 수신이 요구되는지 정보를 알릴 수 있으며, Sequence Number 필드에는 partial TSF timer 정보가 삽입되어 AP와의 동기화를 유지할 수 있도록 한다.

만약 전송하는 WF이 protected WUF인 경우에는 Replay attack 감지를 위한 방식이 common IPN 방식이냐 여부에 따라 필드 구성이 바뀔 수 있다. 만약 common IPN을 이용하지 않는 경우에는 TSF의 특정 12 bit으로 구성되는 PPN의 4bit 및 8bit를 Counter 필드 및 Sequence Number 필드에 각각 삽입한다. 만약 common IPN을 사용하는 경우에는 Counter 필드는 reserved이며 TSF의 특정 8 bit를 Sequence Number 필드에 삽입한다.

이후의 필드는 VL WF에서 사용되는 Frame Body 필드이다. 상기 필드에 대한 설명은 다른 실시예에서 설명한다.

Frame body 이후에는 FCS 필드가 존재한다. WF는 AP의 ID가 전송되지 않으며 encryption 등이 수행되지 않을 수 있으므로 보안에 취약하며 외부 단말이 단순히 수신한 WF를 복사하여 재전송하는 동작만으로 단말들의 wake-up을 유도하여 전력을 소모시키는 공격을 수행할 수 있다. 위와 같은 문제를 해결하기 위하여 AP는 WF를 구성할 시에 가상의 Embedded BSSID 필드를 삽입하여 자신의 BSSID 정보의 일부를 삽입할 수 있다. Embedded BSSID 필드는 Frame Body 필드가 존재하지 않을 경우에는 TD Control 필드 뒤에, Frame Body 필드가 존재할 시에는 Frame Body 필드 뒤에 위치할 수 있다. AP는 Embedded BSSID 필드를 포함하여 CRC 연산을 하여 FCS 필드를 구성하지만 실제 WF를 전송할 시에는 Embedded BSSID 필드를 제거하여 전송할 수 있다. 따라서 WF를 수신한 단말은 FCS를 계산할 시에, AP와 사전에 협의된 Embedded BSSID 정보를 Address 필드 뒤에 삽입한 후에 계산하여야 한다. 위의 동작을 통해 단말은 FCS 계산 과정에서 프레임의 에러 여부와 자신의 AP로부터 전송된 WF인지의 여부를 확인할 수 있다.

만약 WUR 단말이 속한 BSS가 multiple BSSID set의 nontransmitted BSSID와 관계되는 BSS에 속한 경우, 단말은 transmitter ID를 생성하는데 사용된 transmitted BSSID를 기준으로 compressed BSSID를 생성하여 embedded BSSID 값 연산을 수행해야 한다.

만약 단말이 동일한 AP로부터 운용되지만 multiple BSSID set에 속하지 않은 BSS에 속한 경우에는 해당 BSS의 BSSID가 아닌, WUR Mode element를 통해 전달받은 BSSID 정보를 바탕으로 compressed BSSID를 생성하여 embedded BSSID 값 연산을 수행해야 한다.

만약 AP가 WUR Mode element를 통해 transmitter ID를 변경한 상황이라 하더라도, 단말은 상기 동일한 과정으로 생성되는 compressed BSSID 및 embedded BSSID 값을 유지하여 사용해야 한다.

WUR 단말이 위에서 설명한 것과 같은 순서로 WF을 수신하는 도중에 상기 WF이 상기 단말이 지원하지 않는 포맷이거나, 상기 단말을 호출하지 않는 것이 자명해지는 경우, 혹은 Rogue 단말로부터 전송되는 WF임이 의심되는 경우에는 MAC layer는 프로세싱을 즉각 중지할 수 있으며, 또한 단말의 PHY layer가 수신 동작을 즉시 중지할 수 있게 하기 위하여 단말의 MAC layer에서 PHY layer에 PHY.CCARESET.request를 전달할 수 있다.

가령 1) Type, Protected, Length present 필드 중 어느 하나가 지원되지 않는 값으로 설정된 경우, 2) ID 필드가 해당 단말을 포함하지 않는 식별자를 지시하는 경우, 3) protected WF의 경우 TD control에 포함된 Partial TSF 관련 정보들을 통해 계산한 IPN 값이 단말이 내부적으로 유지하는 Replay Counter 값보다 작거나 같을 경우 프로세싱을 중지하고 PHY layer에 PHY.CCARESET.request를 전달할 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 구체적인 VL WUF의 포맷을 도시하고 있다.

AP가 다수의 단말의 동시에 호출하는 또다른 방법으로, VL WUF을 구성하여 Frame Body에 다수의 STA Info 필드를 삽입하여 각각의 STA Info 필드에 WUR 식별자를 삽입하여 전송할 수 있다. 이 경우 Length Present 필드가 활성화되며, Length 필드는 STA Info 필드 수에 따라 길이 값을 지시하게 된다.

이 때 ID 필드는 STA Info 필드에 포함될 수 있는 식별자를 제한하는 역할을 할 수 있다. 가령 도 11에서 설명한 것과 같이 TXID/NTXID/ATXID 중의 하나의 값이 ID 값으로 설정된 경우, AP는 상기ID에 대응하는 BSS에 속한 단말의 식별자를 STA Info 필드에 삽입할 수 있다. 따라서 상기 BSS에 속하지 않는 WUR 단말들은 수신을 중지할 수 있으므로 긴 길이의 VL WUF을 프로세싱하는 단말의 수를 줄일 수 있다.

다른 방법으로 특정 Group ID를 ID 필드에 삽입하고, 상기 GID를 할당받은 단말들 중 일부의 WID만을 STA Info 필드에 삽입할 수 있다. 이 경우 VL WUF을 프로세싱하는 단말의 수가 상기 GID를 할당받은 단말들로 제한되므로 VL WUF을 프로세싱하는 단말의 수를 더욱 줄일 수 있다.

만약 TXID 관련 식별자가 VL WUF에 허용되지 않을 경우에는 동일한 역할을 하기 위하여 도 12에서 설명한 TGID/NTGID/ATGID 값들이 사용될 수 있다.

ID 필드에 BSS를 식별하는 식별자가 포함되는 경우에 한하여 STA Info 필드에 BSS를 식별하는 GID를 제외한 GID가 포함될 수 있다. 이 경우 AP는 ID 필드가 특정하는 BSS에 속한 다수의 group을 동시에 호출하는 것도 가능하며, 다수의 그룹 및 다수의 개별 단말을 동시에 호출하는 것 역시 가능하다.

단말은 Frame Body를 프로세싱한 후 Length 필드가 지시하는 Frame Body 길이의 마지막 STA Info 필드에서 자신이 할당받은 식별자가 포함되지 않았을 경우 FCS 필드를 프로세싱하지 않고 즉시 수신을 중지하기 위하여 PHY layer에 PHY-CCARESET.request를 전달할 수 있다.

단말이 Frame Body를 프로세싱하는 과정에서 추가적인 파워세이빙 효과를 얻기 위한 방법으로 다수의 STA Info 필드를 상기 필드에 삽입되는 식별자들의 크기 순으로 배치할 수 있다. 가령 식별자를 작은 순서부터 배치하는 경우, 자신이 할당받은 WID를 수신하기 전에 더 큰 WID 값을 먼저 확인하는 경우 즉시 프로세싱을 멈추고 수신을 중지하기 위하여 PHY layer에 PHY-CCARESET.request를 전달할 수 있다. 만약 STA Info 필드에 GID 할당이 허용되는 경우에는 자신이 할당받은 WID 및 GID들 중 가장 큰 값보다 더 큰 식별자를 STA Info 필드에서 발견한 경우 즉시 프로세싱을 멈추고 수신을 중지하기 위하여 PHY layer에 PHY-CCARESET.request를 전달할 수 있다. 이 때 PHY-CCARESET.request은 이전 도면 설명한 것과 같이 PCR이 어웨이크 상태인 경우에는 전송되지 않을 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 WUR Discovery 프레임의 포맷을 도시하고 있다.

WUR 프레임은 단말이 다른 AP로 로밍을 하거나 혹은 기존 AP와의 연결이 끊어진 상태에서 낮은 전력 소모로 새로운 AP를 찾기 위한 목적으로 쓰일 수 있다.

상기 동작을 WUR Scanning이라 칭하며, 이를 위해 AP는 WUR 기설정된 채널 혹은 그 일부 채널에 기설정된 주기마다 WUR Discovery 프레임을 전송할 수 있다. AP는 기설정된 주기마다 WUR Discovery 프레임을 전송하되, (PCR) Beacon, WUR Beacon의 전송과 전송 주기가 중첩될 경우에는 1) (PCR) Beacon, 2) WUR Beacon의 우선순위로 전송한 뒤에 WUR Discovery 프레임 전송을 수행해야 한다. 또한 WUR Discovery 채널이 WUR Beacon을 전송하는 WUR Beacon 채널과 다를 경우에는 기설정된 주기마다 채널을 이동하되 이동한 채널에서 NAVSyncDelay를 고려하여 상기 시간이 지나거나, 그 전에 NAV synchronization을 수행한 경우에 한하여 WUR Discovery 프레임을 전송해야 한다. 또한 AP는 현재 WUR Mode로 동작중이지 않은 단말들이 추후에 WUR Scanning 동작을 할 시에 더 효율적으로 해당 AP에 대한 WUR scanning을 수행할 수 있도록 자신의 WUR Discovery 프레임을 전송하는 주기 및 WUR Discovery 프레임을 전송하는 채널 정보를 OFDM 기반으로 전송하는 Beacon, Probe response 프레임 등에 포함하여 전송할 수 있다.

단말은 duty cycle on duration이 아닌 경우 WUR Scanning을 수행할 수 있으며, WUR Scanning을 수행하는 단말은 기설정된 채널을 순환하면서 주변의 AP가 전송하는 WUR Discovery 프레임을 수신하여 그 정보를 MAC Layer Management Entity (MLME)는 Station Management Entity (SME)에게 전달하여 접속 여부를 결정하도록 할 수 있다.

WUR Discovery 프레임은 별도의 Type 필드 값으로 지시되며, Frame Body 필드가 존재하므로 Length Present 필드가 활성화된다. ID 필드는 WUR Discovery 프레임을 전송하는 AP의 transmitter ID가 포함된다. 또한 Type Dependent Control 필드에는 상기 AP의 compressed BSSID의 12 bit의 MSB 혹은 LSB 중 transmitter ID로 쓰이지 않은 12 bit를 택하여 삽입된다. Frame Body에는 상기 AP가 운용 중인 BSS의 SSID를 16비트로 축약한 compressed SSID가 삽입되며, 추가로 상기 BSS의 operation channel 정보가 삽입된다. WUR Discovery 필드는 임의의 단말에게 BSS 정보를 주기위한 프레임이므로 보안을 위한 Embedded BSSID 정보는 삽입되지 않는다.

AP가 multiple BSSID set을 운용하는 경우라 할지라도 ID 필드와 TD control 필드는 transmitted BSSID 기반으로 생성되는 compressed BSSID 정보를 사용해야 한다. 다만 compressed SSID 정보는 multiple BSSID set에 포함되는 nontransmitted BSSID와 연관된 SSID 정보가 축약되어 포함될 수도 있다.

이전 도면에서 설명된 것과 같이 WUR Mode로 동작하는 단말은 자신에게 의도된 WUR frame이 아닌 경우 수신을 조기 종료할 수 있지만, WUR Discovery 프레임에 담긴 정보의 필요성은 SME가 판단하므로 WUR Discovery 프레임을 수신하는 경우 수신을 중지하지 않고 FCS를 확인한 뒤 SME에 정보를 전달해야 한다. 구체적으로 WUR Scanning을 수행하는 단말은 MAC이 PHY로부터 WUR PPDU임을 지시하는 PHY-RXSTRAT.indication을 받았고 Type이 WUR Discovery를 지시하는 경우, ID 필드가 자신이 인지하는 transmitter ID가 아닌 경우에도 수신 동작을 지속해야 한다. 반면 WUR Discovery 기능을 구현하지 않은 단말은 기존의 조건대로 Type 필드 확인 후 WUR Discovery 프레임을 수신 중단할 수 있으며, WUR Discovery 기능을 구현한 단말이더라도 WUR Scanning 동작을 수행 중이지 않을 경우 Type 필드 확인 후 WUR Discovery 프레임을 수신 중단할 수 있다는 조건이 추가될 수도 있다. 다른 조건으로 단말이 WUR Scanning을 수행 중이라 하지 않을지라도 WUR Discovery 프레임은 주변 네트워크에 대한 정보를 얻는 것에 도움이 될 수 있으므로, 모든 WUR PPDU 수신 중단 조건에서 제외된다는 조건이 적용될 수도 있다. 다만 상기 예외 조건은 단말의 MLME가 SME에게 WUR Scanning에서 얻은 정보는 전달하는 MLME-WURDISCOVERY.indication이 구현된 경우에 한하여 적용될 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아는 것으로 해석해야 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 스테이션
200 : 액세스 포인트

Claims (1)

1. 무선랜을 위한 방법, 장치 및 시스템.

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