WO2013147496A1 - 무선 통신 시스템에서 연계 아이디 변경 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 연계 아이디 변경 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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WO2013147496A1
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sta
aid
frame
station
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PCT/KR2013/002504
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김정기
석용호
한승희
최진수
곽진삼
조한규
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엘지전자 주식회사
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    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to a method for changing an association ID in a WLAN system and an apparatus for supporting the same.
  • WLAN is based on radio frequency technology, and can be used in homes, businesses, or businesses by using portable terminals such as personal digital assistants (PDAs), laptop computers, and portable multimedia players (PMPs). It is a technology that allows wireless access to the Internet in a specific service area.
  • PDAs personal digital assistants
  • PMPs portable multimedia players
  • IEEE 802.11n supports high throughput with data throughputs up to 540 Mbps or higher, and also uses MIMO (multi-antenna) at both the transmitter and receiver to minimize transmission errors and optimize data rates.
  • MIMO multi-antenna
  • An object of the present invention is to propose an improved AID change method and apparatus for the same in a wireless communication system, preferably a wireless LAN system.
  • Another object of the present invention is to propose a method and apparatus for allowing a counterpart station that directly communicates with a specific station to recognize the changed AID of the specific station when the AID of the specific station is changed.
  • An aspect of the present invention provides a method of changing an association identification (AID) of a first station performing direct communication with a second station (STA) in a wireless communication system, the access point (AP) from the first Receiving a reassignment response frame containing new AID information to be newly assigned to the station; The first station transmitting an update request frame including the new AID information to the second station; And in response to the update request frame, receiving an update response frame from the second station.
  • AID association identification
  • STA second station
  • AP access point
  • Another aspect of the present invention is a method for changing an association identification (AID) of a first station performing direct communication with a second station (STA) in a wireless communication system, the second station from the first station.
  • a first reassignment response comprising, in response to the reassignment request frame, first new AID information to be newly assigned to the first station to the first station and second new AID information to be newly assigned to the second station; Transmitting a frame; And using the existing AID information of the second station, transmitting a second reassignment response frame including the first new AID information and the second new AID information to the second station.
  • Another aspect of the present invention is a station apparatus for changing an association identification (AID) while performing direct communication with a station (STA), comprising: a transceiver for transmitting and receiving a radio signal; And a processor, wherein the processor is configured to transmit an update request frame including the new AID information to the counterpart station when a reassignment response frame including new AID information is received from an access point (AP).
  • AID association identification
  • STA direct communication with a station
  • AP access point
  • an access point (AP) apparatus for changing an AID of an association IDentification (AID) of a first station performing direct communication with a second station (STA), A transceiver for transmitting and receiving wireless signals; And a processor, wherein the processor is further configured to: when a reassignment request frame including existing AID information of the second station is received from the first station, first new AID information and the second to be newly allocated to the first station; Transmitting a first reassignment response frame containing the second new AID information to be newly assigned to the station to the first station, and a second reassignment response frame including the first new AID information and the second new AID information. And transmit it to the second station.
  • AP access point
  • STA second station
  • an improved AID changing method and apparatus for the same in a wireless communication system, preferably a wireless LAN system.
  • a counterpart station performing direct communication with the specific station can provide a method and an apparatus therefor that can recognize the changed AID of the specific station.
  • FIG. 1 is a diagram showing an exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating another exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating another exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an exemplary structure of a WLAN system.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a structure of a data link layer and a physical layer of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a general link setup process in a WLAN system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 10 illustrates a MAC frame format of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 11 illustrates the HT format of the HT Control field in the MAC frame according to FIG. 10.
  • FIG. 12 illustrates the VHT format of the HT Control field in the MAC frame according to FIG. 10.
  • FIG. 13 illustrates a PPDU frame format of an IEEE 802.11n system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 14 illustrates a VHT PPDU frame format of an IEEE 802.11ac system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 15 illustrates a general frame format for a Single User (SU) open-loop packet of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • SU Single User
  • 16 illustrates a 1 MHz bandwidth preamble format of an IEEE 802.11ah system to which the present invention can be applied.
  • 17 is a view for explaining a backoff process in a wireless LAN system to which the present invention can be applied.
  • 18 is a diagram for describing a hidden node and an exposed node.
  • 19 is a diagram for explaining an RTS and a CTS.
  • 20 is a diagram for describing a power management operation.
  • 21 to 23 are diagrams for describing in detail the operation of the STA receiving the TIM.
  • 24 is a diagram for explaining a group-based AID.
  • FIG. 25 is a diagram exemplarily illustrating that an AID of an STA is changed in the same group based on signaling.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating a structure of an AID allocation frame in the same group for changing an AID of an STA in the same group.
  • FIG. 27 is a diagram exemplarily illustrating that an AID of an STA belonging to a specific group is changed to an AID of another group based on signaling.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating a problem that may occur when an AID of a STA in which a direct link is established with another STA is changed.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating an STA that is reassigned an AID to use both AIDs.
  • FIG. 30 is a diagram illustrating an example in which an STA reports an update of an AID to a counterpart STA.
  • FIG. 31 is a diagram illustrating an updated AID provided to a counterpart STA through TDLS management action frames.
  • 32 is a diagram illustrating a process of transmitting a confirmation frame to an AP.
  • 33 is an exemplary view for explaining that an update response frame is transmitted after SIFS has elapsed after receiving an update request frame.
  • 34 is a diagram illustrating an AID reassignment procedure using a reassignment request frame including direct link configuration information.
  • 35 is an exemplary diagram for explaining an AID reassignment procedure when direct link number information is included in a reassignment request frame.
  • 36 is an exemplary diagram for explaining that an AP directly informs a counterpart STA of a new AID.
  • FIG. 37 is an exemplary diagram for explaining that an AP informs a counterpart STA that directly performs communication with the STA, the changed AID of the STA.
  • 38 illustrates a block diagram of a wireless device according to an embodiment of the present invention.
  • Embodiments of the present invention may be supported by standard documents disclosed in at least one of the wireless access systems IEEE 802 system, 3GPP system, 3GPP LTE and LTE-Advanced (LTE-A) system and 3GPP2 system. That is, steps or parts which are not described to clearly reveal the technical spirit of the present invention among the embodiments of the present invention may be supported by the above documents. In addition, all terms disclosed in the present document can be described by the above standard document.
  • 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
  • CDMA may be implemented with a radio technology such as Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented with wireless technologies such as Global System for Mobile communications (GSM) / General Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile communications
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • OFDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, Evolved UTRA (E-UTRA).
  • UTRA is part of the Universal Mobile Telecommunications System (UMTS).
  • 3rd Generation Partnership Project (3GPP) long term evolution (LTE) is part of an Evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA, and employs OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink.
  • LTE-A Advanced is the evolution of 3GPP LTE.
  • FIG. 1 is a diagram showing an exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • the IEEE 802.11 architecture may be composed of a plurality of components, and by their interaction, a WLAN may be provided that supports transparent STA mobility for higher layers.
  • the Basic Service Set (BSS) may correspond to a basic building block in an IEEE 802.11 LAN. 1 exemplarily shows that there are two BSSs (BSS1 and BSS2) and two STAs are included as members of each BSS (STA1 and STA2 are included in BSS1 and STA3 and STA4 are included in BSS2). do.
  • an ellipse representing a BSS may be understood to represent a coverage area where STAs included in the BSS maintain communication. This area may be referred to as a basic service area (BSA).
  • BSA basic service area
  • the most basic type of BSS in an IEEE 802.11 LAN is an independent BSS (IBSS).
  • the IBSS may have a minimal form consisting of only two STAs.
  • the BSS (BSS1 or BSS2) of FIG. 1, which is the simplest form and other components are omitted, may correspond to a representative example of the IBSS.
  • This configuration is possible when STAs can communicate directly.
  • this type of LAN may not be configured in advance, but may be configured when a LAN is required, which may be referred to as an ad-hoc network.
  • the membership of the STA in the BSS may be dynamically changed by turning the STA on or off, the STA entering or exiting the BSS region, or the like.
  • the STA may join the BSS using a synchronization process.
  • the STA In order to access all services of the BSS infrastructure, the STA must be associated with the BSS. This association may be set up dynamically and may include the use of a Distribution System Service (DSS).
  • DSS Distribution System Service
  • FIG. 2 is a diagram illustrating another exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • components such as a distribution system (DS), a distribution system medium (DSM), and an access point (AP) are added in the structure of FIG. 1.
  • DS distribution system
  • DSM distribution system medium
  • AP access point
  • the station-to-station distance directly in the LAN can be limited by PHY performance. In some cases, this distance limit may be sufficient, but in some cases, communication between more distant stations may be necessary.
  • the distribution system DS may be configured to support extended coverage.
  • the DS refers to a structure in which BSSs are interconnected. Specifically, instead of the BSS independently as shown in FIG. 1, the BSS may exist as an extended type component of a network composed of a plurality of BSSs.
  • DS is a logical concept and can be specified by the nature of the distribution system media (DSM).
  • the IEEE 802.11 standard logically distinguishes between wireless medium (WM) and distribution system medium (DSM). Each logical medium is used for a different purpose and is used by different components.
  • the definition of the IEEE 802.11 standard does not limit these media to the same or to different ones.
  • the plurality of media logically different, the flexibility of the IEEE 802.11 LAN structure (DS structure or other network structure) can be described. That is, the IEEE 802.11 LAN structure can be implemented in various ways, the corresponding LAN structure can be specified independently by the physical characteristics of each implementation.
  • the DS may support mobile devices by providing seamless integration of multiple BSSs and providing logical services for handling addresses to destinations.
  • the AP means an entity that enables access to the DS through the WM to the associated STAs and has STA functionality. Data movement between the BSS and the DS may be performed through the AP.
  • STA2 and STA3 illustrated in FIG. 2 have a functionality of STA, and provide a function of allowing associated STAs STA1 and STA4 to access the DS.
  • all APs basically correspond to STAs, all APs are addressable entities.
  • the address used by the AP for communication on the WM and the address used by the AP for communication on the DSM need not necessarily be the same.
  • Data transmitted from one of the STAs associated with an AP to the STA address of that AP may always be received at an uncontrolled port and processed by an IEEE 802.1X port access entity.
  • transmission data (or frame) may be transmitted to the DS.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating another exemplary structure of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied. 3 conceptually illustrates an extended service set (ESS) for providing wide coverage in addition to the structure of FIG. 2.
  • ESS extended service set
  • a wireless network of arbitrary size and complexity may be composed of DS and BSSs.
  • this type of network is called an ESS network.
  • the ESS may correspond to a set of BSSs connected to one DS. However, the ESS does not include a DS.
  • the ESS network is characterized by what appears to be an IBSS network at the LLC (Logical Link Control) layer. STAs included in the ESS can communicate with each other, and mobile STAs can move from within one BSS to another BSS (within the same ESS) transparently to the LLC.
  • LLC Logical Link Control
  • BSSs can be partially overlapped, which is a form commonly used to provide continuous coverage.
  • the BSSs may not be physically connected, and logically there is no limit to the distance between the BSSs.
  • the BSSs can be located at the same physical location, which can be used to provide redundancy.
  • one (or more) IBSS or ESS networks may be physically present in the same space as one (or more than one) ESS network.
  • the ad-hoc network is operating at the location of the ESS network, if IEEE 802.11 networks are physically overlapped by different organizations, or if two or more different access and security policies are required at the same location. It may correspond to an ESS network type in a case.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an exemplary structure of a WLAN system.
  • an example of an infrastructure BSS including a DS is shown.
  • BSS1 and BSS2 constitute an ESS.
  • an STA is a device that operates according to MAC / PHY regulations of IEEE 802.11.
  • the STA includes an AP STA and a non-AP STA.
  • Non-AP STAs generally correspond to devices that users directly handle, such as laptop computers and mobile phones.
  • STA1, STA3, and STA4 correspond to non-AP STAs
  • STA2 and STA5 correspond to AP STAs.
  • a non-AP STA includes a terminal, a wireless transmit / receive unit (WTRU), a user equipment (UE), a mobile station (MS), and a mobile terminal. May be referred to as a mobile subscriber station (MSS).
  • the AP is a base station (BS), Node-B (Node-B), evolved Node-B (eNB), and Base Transceiver System (BTS) in other wireless communication fields.
  • BS base station
  • Node-B Node-B
  • eNB evolved Node-B
  • BTS Base Transceiver System
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a structure of a data link layer and a physical layer of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • the physical layer 520 may include a Physical Layer Convergence Procedure Entity 521 and a Physical Medium Dependent Entity 522.
  • the PLCP entity 521 connects the MAC sub layer 510 with the data frame.
  • the PMD entity 522 wirelessly transmits and receives data with two or more STAs using the OFDM scheme.
  • Both the MAC sublayer 510 and the physical layer 520 may include a conceptual management entity, and may be referred to as a MAC Sublayer Management Entity (MLME) 511 and a Physical Layer Management Entity (PLME) 523, respectively.
  • MLME MAC Sublayer Management Entity
  • PLME Physical Layer Management Entity
  • a Station Management Entity (SME) 530 may exist within each STA.
  • the SME 530 is a management entity that is independent of each layer and collects layer-based state information from various layer management entities or sets values of specific parameters of each layer.
  • the SME 530 may perform this function on behalf of general system management entities and may implement standard management protocols.
  • FIG. 5 shows an example of exchanging GET / SET primitives.
  • the XX-GET.request primitive is used to request the value of a Management Information Base attribute (MIB attribute), and the XX-GET.confirm primitive returns the value of the corresponding MIB attribute if the status is 'SUCCESS'. Otherwise, an error is displayed in the status field and returned.
  • the XX-SET.request primitive is used to request that a specified MIB attribute be set to a given value. If the MIB attribute is meant for a particular action, this request requests the execution of that particular action.
  • the state is 'SUCCESS' XX-SET.confirm primitive, it means that the specified MIB attribute is set to the requested value. In other cases, the status field indicates an error condition. If this MIB attribute means a specific operation, this primitive can confirm that the operation was performed.
  • the MLME 511, the SME 530, the PLME 523, and the SME 530 each use various primitives through MLME_SAP (MLME_Service Access Point, 550) and PLME_SAP (PLME_Service Access Point, 560), respectively. I can exchange it.
  • the primitives may be exchanged between the MLME 511 and the PLME 523 through the MLME-PLME_SAP (MLME-PLME_Service Access Point) 570.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a general link setup process in a WLAN system to which the present invention can be applied.
  • an STA In order for an STA to set up a link and transmit / receive data with respect to a network, an STA first discovers the network, performs authentication, establishes an association, and authenticates for security. It must go through the back.
  • the link setup process may also be referred to as session initiation process and session setup process.
  • a process of discovery, authentication, association, and security establishment of a link setup process may be collectively called an association process.
  • the STA may perform a network discovery operation.
  • the network discovery operation may include a scanning operation of the STA. That is, in order for the STA to access the network, the STA must find a network that can participate. The STA must identify a compatible network before joining the wireless network. A network identification process existing in a specific area is called scanning.
  • the STA performing scanning transmits a probe request frame and waits for a response to discover which AP exists in the vicinity while moving channels.
  • the responder transmits a probe response frame to the STA that transmits the probe request frame in response to the probe request frame.
  • the responder may be an STA that last transmitted a beacon frame in the BSS of the channel being scanned.
  • the AP transmits a beacon frame, so the AP becomes a responder.
  • the responder is not constant.
  • an STA that transmits a probe request frame on channel 1 and receives a probe response frame on channel 1 stores the BSS-related information included in the received probe response frame and stores the next channel (eg, number 2).
  • Channel to perform scanning (i.e., probe request / response transmission and reception on channel 2) in the same manner.
  • the scanning operation may be performed by a passive scanning method.
  • passive scanning the STA performing scanning waits for a beacon frame while moving channels.
  • the beacon frame is one of management frames in IEEE 802.11.
  • the beacon frame is notified of the existence of a wireless network and is periodically transmitted to allow the STA performing scanning to find the wireless network and participate in the wireless network.
  • the AP periodically transmits a beacon frame
  • the IBSS STAs in the IBSS rotate and transmit a beacon frame.
  • the STA that performs the scanning receives the beacon frame, the STA stores the information on the BSS included in the beacon frame and records beacon frame information in each channel while moving to another channel.
  • the STA may store BSS related information included in the received beacon frame, move to the next channel, and perform scanning on the next channel in the same manner.
  • active scanning has the advantage of less delay and power consumption than passive scanning.
  • step S620 After the STA discovers the network, an authentication process may be performed in step S620.
  • This authentication process may be referred to as a first authentication process in order to clearly distinguish from the security setup operation of step S640 described later.
  • the authentication process includes a process in which the STA transmits an authentication request frame to the AP, and in response thereto, the AP transmits an authentication response frame to the STA.
  • An authentication frame used for authentication request / response corresponds to a management frame.
  • the authentication frame includes an authentication algorithm number, an authentication transaction sequence number, a status code, a challenge text, a Robust Security Network, and a finite cyclic group. Group) and the like. This corresponds to some examples of information that may be included in the authentication request / response frame, and may be replaced with other information or further include additional information.
  • the STA may send an authentication request frame to the AP.
  • the AP may determine whether to allow authentication for the corresponding STA based on the information included in the received authentication request frame.
  • the AP may provide a result of the authentication process to the STA through an authentication response frame.
  • the association process includes a process in which the STA transmits an association request frame to the AP, and in response thereto, the AP transmits an association response frame to the STA.
  • the association request frame may include information related to various capabilities, beacon listening interval, service set identifier (SSID), supported rates, supported channels, RSN, mobility domain. Information about supported operating classes, TIM Broadcast Indication Map Broadcast request, interworking service capability, and the like.
  • the association response frame may include information related to various capabilities, status codes, association IDs (AIDs), support rates, Enhanced Distributed Channel Access (EDCA) parameter sets, Received Channel Power Indicators (RCPI), Received Signal to Noise Information such as an indicator, a mobility domain, a timeout interval (association comeback time), an overlapping BSS scan parameter, a TIM broadcast response, and a quality of service (QoS) map.
  • AIDs association IDs
  • EDCA Enhanced Distributed Channel Access
  • RCPI Received Channel Power Indicators
  • Received Signal to Noise Information such as an indicator, a mobility domain, a timeout interval (association comeback time), an overlapping BSS scan parameter, a TIM broadcast response, and a quality of service (QoS) map.
  • a security setup process may be performed in step S640.
  • the security setup process of step S640 may be referred to as an authentication process through a Robust Security Network Association (RSNA) request / response, and the authentication process of step S620 is called a first authentication process, and the security setup process of step S640 is performed. It may also be referred to simply as the authentication process.
  • RSNA Robust Security Network Association
  • the security setup process of step S640 may include, for example, performing a private key setup through 4-way handshaking through an Extensible Authentication Protocol over LAN (EAPOL) frame. .
  • the security setup process may be performed according to a security scheme not defined in the IEEE 802.11 standard.
  • 'QSTA In order to support direct link establishment between STAs supporting QoS (hereinafter, referred to as 'QSTA'), QSTAs directly set up a direct link setup (DLS) setup request and a DLS setup response without the assistance of an AP. , Management action frames such as DLS teardown, etc.
  • Tunneled Direct Link Setup (TDLS) encapsulates and transmits a frame of management operations such as DLS setup request, DLS setup response, DLS decomposition, etc., and enables intelligent negotiation between STAs and reduction of network congestion.
  • the action field provides a mechanism for specifying extended management actions. Detailed description thereof will be made with reference to FIG. 7.
  • the operation field may include a category field and a detailed operation field (or may be referred to as a 'TDLS operation field').
  • TDLS operation field located immediately after the category field distinguishes TDLS operation frame formats.
  • Table 1 The values of the TDLS operation field associated with each frame format within the TDLS category are illustrated in Table 1.
  • TDLS Action field valud Meaning 0 TDLS Setup Request One TDLS Setup Response 2 TDLS Setup Confirm 3 TDLS Teardown 4 TDLS Peer Traffic Indication 5 TDLS Channel Switch Request 6 TDLS Channel Switch Response 7 TDLS Peer PSM Request 8 TDLS Peer PSM Response 9 TDLS Peer Traffic Response 10 TDLS Discovery Request 11-255 Reserved
  • FIG. 8 shows the configuration of a TDLS frame.
  • the configuration of the payload type field shown in FIG. 8 is illustrated in Table 2.
  • MLME primitives may support signaling of TDLS.
  • 9 illustrates a TDLS direct link establishment processor process. However, FIG. 9 is only one example of basic procedures, and does not mean that all of the protocols can be used.
  • IEEE 802.11n In order to overcome the limitation of communication speed in WLAN, IEEE 802.11n exists as a relatively recently established technical standard. IEEE 802.11n aims to increase the speed and reliability of networks and to extend the operating range of wireless networks. More specifically, IEEE 802.11n supports High Throughput (HT) with data throughput of up to 540 Mbps or more, and also uses multiple antennas at both the transmitter and receiver to minimize transmission errors and optimize data rates. It is based on Multiple Inputs and Multiple Outputs (MIMO) technology.
  • HT High Throughput
  • MIMO Multiple Inputs and Multiple Outputs
  • the next generation WLAN system supporting Very High Throughput is the next version of the IEEE 802.11n WLAN system (e.g., IEEE 802.11ac), which is 1 Gbps at the MAC Service Access Point (SAP).
  • IEEE 802.11ac the next version of the IEEE 802.11n WLAN system
  • SAP MAC Service Access Point
  • the next generation WLAN system supports MU-MIMO (Multi User Multiple Input Multiple Output) transmission in which a plurality of STAs simultaneously access a channel in order to use the wireless channel efficiently.
  • MU-MIMO Multi User Multiple Input Multiple Output
  • the AP may simultaneously transmit packets to one or more STAs that are paired with MIMO.
  • supporting the WLAN system operation in whitespace has been discussed.
  • TV whitespace TV WS
  • the idle frequency band eg, 54-698 MHz band
  • whitespace may be referred to as a licensed band that can be preferentially used by a licensed user.
  • An authorized user refers to a user who is authorized to use an authorized band and may also be referred to as a licensed device, a primary user, an incumbent user, or the like.
  • an AP and / or STA operating in a WS should provide protection for an authorized user. For example, if an authorized user such as a microphone is already using a specific WS channel, which is a frequency band divided in a regulation to have a specific bandwidth in the WS band, the AP may be protected. And / or the STA cannot use a frequency band corresponding to the corresponding WS channel. In addition, the AP and / or STA should stop using the frequency band when the authorized user uses the frequency band currently used for frame transmission and / or reception.
  • the AP and / or STA should be preceded by a procedure for determining whether a specific frequency band in the WS band is available, that is, whether there is an authorized user in the frequency band. Knowing whether there is an authorized user in a specific frequency band is called spectrum sensing. As the spectrum sensing mechanism, energy detection, signal detection, and the like are used. If the strength of the received signal is greater than or equal to a predetermined value, it may be determined that the authorized user is in use, or if the DTV preamble is detected, it may be determined that the authorized user is in use.
  • M2M communication refers to a communication method that includes one or more machines (Machine), may also be referred to as MTC (Machine Type Communication) or thing communication.
  • a machine refers to an entity that does not require human intervention or intervention.
  • a device such as a meter or a vending machine equipped with a wireless communication module, as well as a user device such as a smartphone that can automatically connect to a network and perform communication without a user's operation / intervention, may be used. This may correspond to an example.
  • the M2M communication may include communication between devices (eg, device-to-device (D2D) communication), communication between a device, and an application server.
  • D2D device-to-device
  • Examples of device and server communication include communication between vending machines and servers, point of sale devices and servers, and electricity, gas or water meter readers and servers.
  • applications based on M2M communication may include security, transportation, health care, and the like. Considering the nature of these applications, M2M communication should generally be able to support the transmission and reception of small amounts of data at low speeds in the presence of very many devices.
  • M2M communication should be able to support a large number of STAs.
  • WLAN system it is assumed that a maximum of 2007 STAs are linked to one AP.
  • methods for supporting a case where a larger number (approximately 6000 STAs) are linked to one AP are provided. Is being discussed.
  • many applications are expected to support / require low data rates in M2M communication.
  • an STA may recognize whether data to be transmitted to it is based on a TIM (Traffic Indication Map) element, and methods for reducing the bitmap size of the TIM are discussed. It is becoming.
  • TIM Traffic Indication Map
  • M2M communication is expected to be a lot of traffic with a very long transmission / reception interval. For example, very small amounts of data are required to be sent and received every long period (eg, one month), such as electricity / gas / water use. Accordingly, in the WLAN system, even if the number of STAs that can be associated with one AP becomes very large, it is possible to efficiently support the case where the number of STAs having data frames to be received from the AP during one beacon period is very small. The ways to do this are discussed.
  • WLAN technology is rapidly evolving and, in addition to the above examples, technologies for direct link setup, media streaming performance improvement, support for high speed and / or large initial session setup, support for extended bandwidth and operating frequency, etc. Is being developed.
  • FIG. 10 illustrates a MAC frame format of an IEEE 802.11 system to which the present invention can be applied.
  • the MAC frame format includes a MAC header (MHR), a MAC payload and a MAC footer (MFR).
  • MHR includes the Frame Control field, the Duration / ID field, the Address 1 field, the Address 2 field, the Address 3 field, and the Sequence Control.
  • ) Field includes the Frame Control field, the Duration / ID field, the Address 1 field, the Address 2 field, the Address 3 field, and the Sequence Control.
  • ) Field an Address 4 field, a QoS Control field, and an HT Control field.
  • the frame body field is defined as a MAC payload, and data to be transmitted from a higher layer is located and has a variable size.
  • the frame check sequence (FCS) field is defined as a MAC footer and used for error detection of MAC frames.
  • the first three fields (frame control field, duration / identifier field, address 1 field) and the last field (FCS field) form the minimum frame format and are present in every frame. Other fields may exist only in a specific frame type.
  • each field described above may follow the definition of the IEEE 802.11 system.
  • each field described above corresponds to an example of fields that may be included in a MAC frame, and may be replaced with another field or further fields may be included.
  • FIG. 11 illustrates the HT format of the HT Control field in the MAC frame according to FIG. 10.
  • the HT control field includes a VHT subfield, a link adaptation subfield, a calibration position subfield, a calibration sequence subfield, and channel state information / adjustment (CSI / Steering).
  • CSI / Steering channel state information / adjustment
  • NDP Announcement Null Data Packet Announcement subfield
  • Access Category Constraint AC Constraint
  • Reverse Authorization / Additional PPDU RSG: Reverse Direction Grant / More PPDU
  • the link adaptation subfield may include a training request (TRQ) subfield, an MCS request or antenna selection indication (MAI) request or antenna selection (ASL) subdication, and an MCS feedback sequence indication (MFSI). It may include a MCS Feedback Sequence Identifier subfield, an MCS Feedback and Antenna Selection Command / data (MFB / ASELC) subfield.
  • the TRQ subfield is set to 1 when requesting a responder to transmit a sounding PPDU, and is set to 0 when requesting a responder to transmit a sounding PPDU.
  • the MAI subfield is set to 14 when the MAI subfield is set to 14, this indicates an ASEL indication, and the MFB / ASELC subfield is interpreted as an antenna selection command / data. Otherwise, the MAI subfield indicates an MCS request and the MFB / ASELC subfield is interpreted as MCS feedback.
  • MCS request MCS Request
  • the sounding PPDU refers to a PPDU carrying a training symbol that can be used for channel estimation.
  • Each of the above-described subfields corresponds to an example of subfields that may be included in the HT control field, and may be replaced with another subfield or may further include additional subfields.
  • FIG. 12 illustrates the VHT format of the HT Control field in the MAC frame according to FIG. 10.
  • the HT control field includes a VHT subfield, an MRQ subfield, an MSI subfield, an MCS feedback sequence indication / group ID least significant bit (MFSI / GID-L: LSB of Group ID) subfield, an MFB subfield, Group ID Most Significant Bit (GID-H: MSB of Group ID) subfield, Coding Type subfield, FFC Tx Type: Transmission type of MFB response subfield, spontaneous Unsolicited MFB It may include a subfield, an AC Constraint subfield, and an RDG / More PPDU subfield.
  • the MFB subfield includes a VHT Number of space time streams (N_STS) subfield, an MCS subfield, a bandwidth (BW) subfield, and a signal to noise ratio (SNR) subfield. It may include.
  • Table 3 shows a description of each subfield in the VHT format of the HT control field.
  • MRQ MCS request Set to 1 when requesting MCS feedback (solicited MFB). Otherwise, set to 0 MSI MRQ sequence identifier If the MRQ subfield is set to 1, then the MSI subfield contains a sequence number in the range of 0 to 6 identifying the particular request. If the MRQ subfield is set to 0, the MSI subfield is reserved MFSI / GID-L MFB sequence identifier / LSB of Group ID If the unsolicited MFB subfield is set to 0, the MFSI / GID-L subfield contains the received value of the MSI contained in the frame indicated by the MFB information.
  • the MFSI / GID-L subfield contains the least significant 3 bits of the group ID of the PPDU represented by the voluntary MFB.
  • MFB VHT N_STS, MCS, BW, SNR feedback MFB subfield contains the recommended MFB.
  • the coding type subfield includes coding information indicated by the spontaneous MFB (1 for binary convolutional code (BCC) and 0 for low-density parity check (LDPC)). Otherwise, it is reserved FB Tx Type Transmission type of MFB response If the unsolicited MFB subfield is set to 1 and the FB Tx Type subfield is set to 0, the spontaneous MFB is sent using an unbeamformed VHT PPDU or space-time block coding (STBC) VHT PPDU. Represents one of diversity.
  • BCC binary convolutional code
  • LDPC low-density parity check
  • the spontaneous MFB represents a beamformed SU-MIMO (Single User MIMO) VHT PPDU. Otherwise, it is reserved Unsolicited MFB Unsolicited MCS feedback indicator Set to 1 if the MFB is not a response from the MRQ. Set to 0 if MFB is a response from MRQ AC Constraint Set to 0 if the response to reverse grant (RDG) includes data frames from any traffic identifier (TID), and the response to reverse grant (RDG) is from the same reverse (RD) initiator.
  • RDG response to reverse grant
  • TID traffic identifier
  • RGD response to reverse grant
  • RDG / More PPDU subfield 0 if only include frames from the same AC as the last data frame received RDG / More PPDU If the RDG / More PPDU subfield is 0, it indicates that there is no reverse acknowledgment (RDG) when transmitted by the reverse initiator (RD), and when the reverse responder transmits, the PPDU carrying the MAC frame is final. Indicates transmission. If the RDG / More PPDU subfield is 1, it indicates that there is a reverse grant (RDG) when transmitted by the reverse (RD) initiator, and other after the PPDU that carries the MAC frame when the responder transmits. Indicates that the PPDU is following
  • Each of the above-described subfields corresponds to an example of subfields that may be included in the HT control field, and may be replaced with another subfield or may further include additional subfields.
  • the MAC sublayer delivers a MAC protocol data unit (MPDU) as a physical service data unit (PSDU) to the physical layer.
  • MPDU MAC protocol data unit
  • PSDU physical service data unit
  • the PLCP entity generates a PLCP protocol data unit (PPDU) by adding a PHY header and a preamble to the received PSDU.
  • PPDU PLCP protocol data unit
  • FIG. 13 illustrates a PPDU frame format of an IEEE 802.11n system to which the present invention can be applied.
  • FIG. 13A illustrates a PPDU frame according to a non-HT format, a HT mixed format, and a HT-Greenfield format.
  • Non-HT format represents a frame format for a legacy legacy system (IEEE 802.11 a / g) STA.
  • Non-HT format PPDUs include Legacy-Short Training field (L-STF), Legacy-Long Training field (L-LTF), Legacy-Signal (L-SIG). Contains a legacy format preamble that consists of fields.
  • the HT mixed format indicates a frame format for an IEEE 802.11n STA while allowing communication of an existing legacy system STA.
  • HT mixed format PPDUs include legacy format preambles consisting of L-STF, L-LTF, and L-SIG, HT-Short Training field (HT-STF), HT-Long Training field (HT-LTF: HT-format preamble including HT-Long Training field) and HT-Signal (HT-SIG) field. Since L-STF, L-LTF, and L-SIG mean legacy fields for backward compatibility, they are identical to the non-HT format from L-STF to L-SIG, and STA is followed by the HT-SIG field. The STA may know that the mixed format PPDU.
  • the HT-Greenfield format represents a frame format for IEEE 802.11n STA in a format incompatible with existing legacy systems.
  • the HT-Greenfield Format PPDU includes a greenfield preamble consisting of HT-GF-STF (HT-Greefield-STF), HT-LTF1, HT-SIG and one or more HT-LTFs. .
  • the Data field includes a SERVICE field, a PSDU, a tail bit, and a pad bit. All bits of the data field are scrambled.
  • 13B illustrates a service field included in a data field.
  • the service field has 16 bits. Each bit is assigned from 0 to 15, and transmitted sequentially from bit 0. Bits 0 to 6 are set to 0 and used to synchronize the descrambler in the receiver.
  • FIG. 14 illustrates a VHT PPDU frame format of an IEEE 802.11ac system to which the present invention can be applied.
  • a VHT format PPDU includes a legacy format preamble consisting of L-STF, L-LTF, and L-SIG, and a VHT consisting of VHT-SIG-A, HT-STF, and HT-LTF before a data field. It includes a format preamble. Since L-STF, L-LTF, and L-SIG mean legacy fields for backward compatibility, they are identical to the non-HT format from L-STF to L-SIG, and the STA is followed by the VHT-SIG field. It can be seen that it is a VHT format PPDU.
  • the L-STF is a field for frame detection, auto gain control (AGC), diversity detection, coarse frequency / time synchronization, and the like.
  • L-LTF is a field for fine frequency / time synchronization and channel estimation.
  • L-SIG is a field for transmitting legacy control information.
  • VHT-SIG-A is a VHT field for transmitting common control information of VHT STAs.
  • VHT-STF is a field for AGC, beamformed stream for MIMO.
  • VHT-LTFs are fields for channel estimation and beamformed streams for MIMO.
  • VHT-SIG-B is a field for transmitting control information specific to each STA.
  • the general format for a single user open loop has a structure similar to the green field preamble of the IEEE 802.11n system.
  • the frame format for a single user open loop packet consists of STF, LTF1, SIG and one or more LTFs and data fields.
  • the STF field uses the same tones as defined in IEEE 802.11n (ie, 2 MHz each), and the STF uses 12 non-zero tones. Non-zero tones are mapped with space-time streams using a column of the P matrix, in the same way as the IEEE 802.11n GF preamble.
  • the LTF field occupies 2 MHz or more and has the same FFT size as the VHTLTF signal corresponding to the IEEE 802.11ac packet.
  • the SIG field uses two symbols, each modulated with Q-BPSK, as in the green field preamble of IEEE 802.11n.
  • 48 data tones each occupy a subband within 2 MHz and are modulated using either IEEE 802.11n or IEEE 802.11ac MCS0.
  • Multiple data tones are mapped with multiple space-time streams using a column of the P matrix, in the same way as the IEEE 802.11n GF preamble.
  • SIGA may be used in both a single user (SU) environment and a multi user (MU) environment, but SIGB may be used only in a multi-user environment.
  • SIGA can be changed in structure through the distinction between SU and MU by autodetection.
  • Table 4 shows the size of each field in SIGA in single-user and multi-user environments.
  • Length / Duration field is symbol unit when Aggregation is 1 (ON), when Aggregation is 0 (OFF), when packet size of Mandate Aggregated MAC Protocol Data Unit (AMPDU) is larger than 511 bytes, and byte in multi-user environment. Unit.
  • Nsts represents 1-4 STSs in 2bits in a single-user environment, and 0-3 STS for each of 4 users in 8bits in a multi-user environment.
  • Coding indicates BCC / LDPC with 1 bit in single user environment and additional symbols during LDPC encoding with other bits.
  • 4 bits indicate the BCC / LDPC of 4 clients, and when an LDPC is encoded by 1 bit, any user has additional heart attacks.
  • the MCS is a 4-bit index in a single user environment and reuses 3 bits as a BCC / LDCP indicator for 2 to 4 users, similar to VHTSIGA in IEEE 802.11ac in a multi-user environment.
  • Aggregation can be applied primarily in a single user environment and preliminary in a multi-user environment.
  • CRC can be fully implemented with 4 bits.
  • GID can be used in 6bits in a multiuser environment, but it is not necessary in a single user environment.
  • PAID is 9 bits, which is not necessary in a multiuser environment.
  • Table 5 shows the size of each field in SIGB according to bandwidth (BW).
  • a 1 MHz bandwidth preamble format includes STF1, LTF1, repeatedly encoded SIG, one or more LTFs, and repeatedly or non-repetitively encoded data fields.
  • Table 6 is for describing a field of a repeatedly encoded SIG.
  • a basic access mechanism of MAC is a carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA / CA) mechanism.
  • the CSMA / CA mechanism is also called the Distributed Coordination Function (DCF) of the IEEE 802.11 MAC. It basically employs a "listen before talk" access mechanism.
  • the AP and / or STA may sense a radio channel or medium during a predetermined time period (e.g., during a DCF Inter-Frame Space (DIFS), before starting transmission.
  • DIFS DCF Inter-Frame Space
  • a delay period for example, a random backoff period
  • HCF hybrid coordination function
  • PCF Point Coordination Function
  • EDCA Enhanced Distributed Channel Access
  • HCCA HCF Controlled Channel Access
  • EDCA is a competition based approach for providers to provide data frames to multiple users
  • HCCA uses a non-competition based channel access scheme using a polling mechanism.
  • the HCF includes a media access mechanism for improving the quality of service (QoS) of the WLAN, and can transmit QoS data in both a contention period (CP) and a contention free period (CFP).
  • QoS quality of service
  • 17 is a view for explaining a backoff process in a wireless LAN system to which the present invention can be applied.
  • the random backoff count has a pseudo-random integer value and may be determined to be one of values in the range of 0 to CW.
  • CW is a contention window parameter value.
  • the CW parameter is given CWmin as an initial value, but may take a double value in case of transmission failure (eg, when an ACK for a transmitted frame is not received).
  • the CW parameter value is CWmax, data transmission can be attempted while maintaining the CWmax value until the data transmission is successful. If the data transmission is successful, the CW parameter value is reset to the CWmin value.
  • the STA continues to monitor the medium while counting down the backoff slots according to the determined backoff count value. If the medium is monitored as occupied, the countdown stops and waits; if the medium is idle, it resumes the remaining countdown.
  • the STA3 may confirm that the medium is idle as much as DIFS and transmit the frame immediately. Meanwhile, the remaining STAs monitor and wait for the medium to be busy. In the meantime, data may also be transmitted in each of STA1, STA2, and STA5, and each STA waits for DIFS when the medium is monitored idle, and then counts down the backoff slot according to a random backoff count value selected by the STA. Can be performed. In the example of FIG. 17, STA2 selects the smallest backoff count value and STA1 selects the largest backoff count value.
  • the remaining backoff time of the STA5 is shorter than the remaining backoff time of the STA1 at the time when the STA2 finishes the backoff count and starts the frame transmission.
  • STA1 and STA5 stop counting for a while and wait for STA2 to occupy the medium.
  • the STA1 and the STA5 resume the stopped backoff count after waiting for DIFS. That is, the frame transmission can be started after counting down the remaining backoff slots by the remaining backoff time. Since the remaining backoff time of the STA5 is shorter than that of the STA1, the STA5 starts frame transmission. Meanwhile, while STA2 occupies the medium, data to be transmitted may also occur in STA4.
  • the STA4 waits for DIFS, performs a countdown according to a random backoff count value selected by the STA4, and starts frame transmission.
  • the remaining backoff time of STA5 coincides with an arbitrary backoff count value of STA4.
  • a collision may occur between STA4 and STA5. If a collision occurs, neither STA4 nor STA5 receive an ACK, and thus data transmission fails. In this case, STA4 and STA5 may double the CW value, select a random backoff count value, and perform a countdown.
  • the STA1 waits while the medium is occupied due to transmission of the STA4 and STA5, waits for DIFS when the medium is idle, and starts frame transmission after the remaining backoff time passes.
  • the CSMA / CA mechanism includes virtual carrier sensing in addition to physical carrier sensing in which the AP and / or STA directly sense the medium.
  • Virtual carrier sensing is intended to compensate for problems that may occur in media access, such as a hidden node problem.
  • the MAC of the WLAN system may use a network allocation vector (NAV).
  • the NAV is a value in which an AP and / or STA currently using or authorized to use a medium instructs another AP and / or STA how long to remain until the medium becomes available.
  • the value set to NAV corresponds to a period in which the medium is scheduled to be used by the AP and / or STA transmitting the frame, and the STA receiving the NAV value is prohibited from accessing the medium during the period.
  • the NAV may be set according to a value of a duration field of the MAC header of the frame.
  • 18 is a diagram for describing a hidden node and an exposed node.
  • STA A illustrates an example of a hidden node, in which STA A and STA B are in communication and STA C has information to transmit.
  • STA A may be transmitting information to STA B, it may be determined that the medium is idle when STA C performs carrier sensing before sending data to STA B. This is because transmission of STA A (ie, media occupation) may not be sensed at the location of STA C.
  • STA B since STA B receives the information of STA A and STA C at the same time, a collision occurs.
  • STA A may be referred to as a hidden node of STA C.
  • FIG. 18B illustrates an example of an exposed node, in which case STA B has information to be transmitted from STA D while STA B is transmitting data to STA A.
  • STA C when STA C performs carrier sensing, it may be determined that the medium is occupied by the transmission of STA B. Accordingly, since STA C is sensed as a medium occupancy state even if there is information to be transmitted to STA D, it must wait until the medium becomes idle. However, since STA A is actually outside the transmission range of STA C, transmission from STA C and transmission from STA B may not collide with STA A's point of view, so STA C is unnecessary until STA B stops transmitting. To wait. At this time, STA C may be referred to as an exposed node of STA B.
  • 19 is a diagram for explaining an RTS and a CTS.
  • a short signaling packet such as a request to send (RTS) and a clear to send (CTS) may be used.
  • RTS request to send
  • CTS clear to send
  • the RTS / CTS between the two STAs may allow the surrounding STA (s) to overhear, allowing the surrounding STA (s) to consider whether to transmit information between the two STAs. For example, when an STA to transmit data transmits an RTS frame to an STA receiving the data, the STA receiving the data may inform the neighboring terminals that it will receive the data by transmitting the CTS frame to the surrounding terminals.
  • FIG. 19A illustrates an example of a method for solving a hidden node problem, and assumes that both STA A and STA C try to transmit data to STA B.
  • STA A sends the RTS to STA B
  • STA B transmits the CTS to both STA A and STA C around it.
  • STA C waits until data transmission between STA A and STA B is completed, thereby avoiding collision.
  • FIG. 19B illustrates an example of a method for solving an exposed node problem, and STA C overhears RTS / CTS transmission between STA A and STA B, so that STA C is another STA (eg, STA). It may be determined that no collision will occur even if data is transmitted to D). That is, STA B transmits the RTS to all the surrounding terminals, and only STA A having the data to actually transmit the CTS. Since STA C receives only RTS and not STA A's CTS, it can be seen that STA A is out of STC C's carrier sensing.
  • the WLAN system channel sensing must be performed before the STA performs transmission and reception, and always sensing the channel causes continuous power consumption of the STA.
  • the power consumption in the receive state is not significantly different from the power consumption in the transmit state, and maintaining the receive state is also a great burden for the power limited STA (ie, operated by a battery). Therefore, if the STA maintains a reception standby state in order to continuously sense the channel, it inefficiently consumes power without any particular advantage in terms of WLAN throughput.
  • the WLAN system supports a power management (PM) mode of the STA.
  • PM power management
  • the power management mode of the STA is divided into an active mode and a power save (PS) mode.
  • the STA basically operates in the active mode.
  • the STA operating in the active mode maintains an awake state.
  • the awake state is a state in which normal operation such as frame transmission and reception or channel scanning is possible.
  • the STA operating in the PS mode operates by switching between a sleep state and an awake state.
  • the STA operating in the sleep state operates at the minimum power, and does not perform frame scanning as well as channel scanning.
  • the STA operates in the sleep state for as long as possible, power consumption is reduced, so the STA has an increased operation period. However, it is impossible to operate unconditionally long because frame transmission and reception are impossible in the sleep state. If there is a frame to be transmitted to the AP, the STA operating in the sleep state may transmit the frame by switching to the awake state. On the other hand, when the AP has a frame to transmit to the STA, the STA in the sleep state may not receive it and may not know that there is a frame to receive. Accordingly, the STA may need to switch to the awake state according to a specific period in order to know whether or not the frame to be transmitted to (or, if there is, receive it) exists.
  • 20 is a diagram for describing a power management operation.
  • the AP 210 transmits a beacon frame to STAs in a BSS at regular intervals (S211, S212, S213, S214, S215, and S216).
  • the beacon frame includes a traffic indication map (TIM) information element.
  • the TIM information element includes information indicating that the AP 210 has buffered traffic for STAs associated with the AP 210 and transmits a frame.
  • the TIM element includes a TIM used to inform unicast frames and a delivery traffic indication map (DTIM) used to inform multicast or broadcast frames.
  • DTIM delivery traffic indication map
  • the AP 210 may transmit the DTIM once every three beacon frames.
  • STA1 220 and STA2 230 are STAs operating in a PS mode.
  • the STA1 220 and the STA2 230 may be configured to receive a TIM element transmitted by the AP 210 by changing from a sleep state to an awake state at every wakeup interval of a predetermined period. .
  • Each STA may calculate a time to switch to the awake state based on its local clock. In the example of FIG. 20, it is assumed that the clock of the STA coincides with the clock of the AP.
  • the predetermined wakeup interval may be set such that the STA1 220 may switch to the awake state for each beacon interval to receive the TIM element. Accordingly, the STA1 220 may be switched to an awake state when the AP 210 first transmits a beacon frame (S211) (S221). STA1 220 may receive a beacon frame and obtain a TIM element. When the obtained TIM element indicates that there is a frame to be transmitted to the STA1 220, the STA1 220 sends a PS-Poll (Power Save-Poll) frame requesting the AP 210 to transmit the frame. It may be transmitted to (S221a). The AP 210 may transmit the frame to the STA1 220 in response to the PS-Poll frame (S231). After receiving the frame, the STA1 220 switches to the sleep state again.
  • S211 beacon frame
  • S221a Power Save-Poll
  • the AP 210 When the AP 210 transmits the beacon frame for the second time, the AP 210 does not transmit the beacon frame at the correct beacon interval because the medium is busy, such as another device accessing the medium. It can be transmitted at a delayed time (S212). In this case, the STA1 220 switches the operation mode to the awake state according to the beacon interval, but fails to receive the delayed beacon frame, and switches back to the sleep state (S222).
  • the beacon frame may include a TIM element set to DTIM.
  • the AP 210 delays transmission of the beacon frame (S213).
  • the STA1 220 may operate by switching to an awake state according to the beacon interval, and may obtain a DTIM through a beacon frame transmitted by the AP 210. It is assumed that the DTIM acquired by the STA1 220 indicates that there is no frame to be transmitted to the STA1 220 and that a frame for another STA exists. In this case, the STA1 220 may determine that there is no frame to receive, and then switch to the sleep state again.
  • the AP 210 transmits the frame to the STA after transmitting the beacon frame (S232).
  • the AP 210 transmits a beacon frame fourthly (S214).
  • the STA1 220 cannot adjust the wakeup interval for receiving the TIM element because the STA1 220 cannot obtain information indicating that there is buffered traffic for itself through the previous two times of receiving the TIM element.
  • the wakeup interval value of the STA1 220 may be adjusted.
  • the STA1 220 may be configured to switch the operating state by waking up once every three beacon intervals from switching the operating state for TIM element reception every beacon interval. Accordingly, the STA1 220 cannot acquire the corresponding TIM element because the AP 210 maintains a sleep state at the time when the AP 210 transmits the fourth beacon frame (S214) and transmits the fifth beacon frame (S215).
  • the STA1 220 may operate by switching to an awake state and may acquire a TIM element included in the beacon frame (S224). Since the TIM element is a DTIM indicating that a broadcast frame exists, the STA1 220 may receive a broadcast frame transmitted by the AP 210 without transmitting the PS-Poll frame to the AP 210. (S234). Meanwhile, the wakeup interval set in the STA2 230 may be set in a longer period than the STA1 220. Accordingly, the STA2 230 may switch to the awake state at the time S215 at which the AP 210 transmits the beacon frame for the fifth time (S215) and receive the TIM element (S241).
  • the STA2 230 may know that there is a frame to be transmitted to itself through the TIM element, and transmit a PS-Poll frame to the AP 210 to request frame transmission (S241a).
  • the AP 210 may transmit the frame to the STA2 230 in response to the PS-Poll frame (S233).
  • the TIM element includes a TIM indicating whether there is a frame to be transmitted to the STA or a DTIM indicating whether there is a broadcast / multicast frame.
  • DTIM may be implemented through field setting of a TIM element.
  • 21 to 23 are diagrams for describing in detail the operation of the STA receiving the TIM.
  • an STA may switch from a sleep state to an awake state to receive a beacon frame including a TIM from an AP, interpret the received TIM element, and know that there is buffered traffic to be transmitted to the AP. .
  • the STA may transmit a PS-Poll frame to request an AP to transmit a data frame.
  • the AP may transmit the frame to the STA.
  • the STA may receive a data frame and transmit an acknowledgment (ACK) frame thereto to the AP. The STA may then go back to sleep.
  • ACK acknowledgment
  • the AP may operate according to an immediate response method of transmitting a data frame after a predetermined time (for example, short inter-frame space (SIFS)) after receiving a PS-Poll frame from the STA. Can be. Meanwhile, when the AP fails to prepare a data frame to be transmitted to the STA during the SIFS time after receiving the PS-Poll frame, the AP may operate according to a deferred response method, which will be described with reference to FIG. 22.
  • a predetermined time for example, short inter-frame space (SIFS)
  • SIFS short inter-frame space
  • the STA switches from the sleep state to the awake state, receives a TIM from the AP, and transmits a PS-Poll frame to the AP through contention as in the example of FIG. 21.
  • the AP fails to prepare a data frame during SIFS even after receiving the PS-Poll frame, the AP may transmit an ACK frame to the STA instead of transmitting the data frame.
  • the AP may transmit the data frame to the STA after performing contention.
  • the STA may transmit an ACK frame indicating that the data frame was successfully received to the AP and go to sleep.
  • STAs may transition from a sleep state to an awake state to receive a beacon frame containing a DTIM element from the AP. STAs may know that a multicast / broadcast frame will be transmitted through the received DTIM.
  • the AP may transmit data (ie, multicast / broadcast frame) immediately after the beacon frame including the DTIM without transmitting and receiving the PS-Poll frame.
  • the STAs may receive data while continuously awake after receiving the beacon frame including the DTIM, and may switch back to the sleep state after the data reception is completed.
  • STAs In the method of operating a power saving mode based on the TIM (or DTIM) protocol described above with reference to FIGS. 21 to 23, STAs have a data frame to be transmitted for themselves through STA identification information included in the TIM element. You can check.
  • the STA identification information may be information related to an association identifier (AID), which is an identifier assigned to the STA at the time of association with the AP.
  • AID association identifier
  • the AID is used as a unique identifier for each STA within one BSS.
  • the AID may be assigned to one of values from 1 to 2007.
  • 14 bits may be allocated for an AID in a frame transmitted by an AP and / or STA, and an AID value may be allocated up to 16383, but in 2008, 16383 is set as a reserved value. It is.
  • the TIM element according to the existing definition is not suitable for the application of M2M application, where a large number of (eg, more than 2007) STAs may be associated with one AP.
  • the TIM bitmap size is so large that it cannot be supported by the existing frame format, and is not suitable for M2M communication considering low transmission rate applications.
  • M2M communication it is expected that the number of STAs in which a received data frame exists during one beacon period is very small. Therefore, considering the application example of the M2M communication as described above, since the size of the TIM bitmap is expected to be large, but most bits have a value of 0, a technique for efficiently compressing the bitmap is required.
  • bitmap compression technique there is a method of defining an offset (or starting point) value by omitting consecutive zeros in front of a bitmap.
  • the compression efficiency is not high. For example, when only frames to be transmitted to only two STAs having AIDs of 10 and 2000 are buffered, the compressed bitmap has a length of 1990 but all have a value of 0 except at both ends. If the number of STAs that can be associated with one AP is small, the inefficiency of bitmap compression is not a big problem, but if the number of STAs increases, such inefficiency may be a factor that hinders overall system performance. .
  • the AID may be divided into groups to perform more efficient data transmission.
  • Each group is assigned a designated group ID (GID).
  • GID group ID
  • AIDs allocated on a group basis will be described with reference to FIG. 24.
  • 24 is a diagram for explaining a group-based AID.
  • FIG. 24A is a diagram illustrating an example of an AID allocated on a group basis.
  • the first few bits of the AID bitmap may be used to indicate a GID.
  • the first two bits of the AID bitmap may be used to represent four GIDs.
  • the first two bits (B1 and B2) indicate the GID of the corresponding AID.
  • FIG. 24B is a diagram illustrating another example of an AID allocated on a group basis.
  • the GID may be allocated according to the location of the AID.
  • AIDs using the same GID may be represented by an offset and a length value.
  • GID 1 is represented by an offset A and a length B, it means that AIDs A through A + B-1 on the bitmap have GID 1.
  • the AIDs of all 1 to N4 are divided into four groups. In this case, AIDs belonging to GID 1 are 1 to N1, and AIDs belonging to this group may be represented by offset 1 and length N1.
  • AIDs belonging to GID 2 may be represented by offset N1 + 1 and length N2-N1 + 1
  • AIDs belonging to GID 3 may be represented by offset N2 + 1 and length N3-N2 +
  • GID AIDs belonging to 4 may be represented by an offset N3 + 1 and a length N4-N3 + 1.
  • channel access may be allowed only to STA (s) corresponding to a specific group during a specific time interval, and channel access may be restricted to other STA (s).
  • a predetermined time period in which only specific STA (s) are allowed to access may be referred to as a restricted access window (RAW).
  • RAW restricted access window
  • the first beacon interval (or the first RAW) is a period in which channel access of an STA corresponding to an AID belonging to GID 1 is allowed, and channel access of STAs belonging to another GID is not allowed.
  • the first beacon includes a TIM element only for AIDs corresponding to GID 1.
  • the second beacon frame includes a TIM element only for AIDs having GID 2, so that only the channel access of the STA corresponding to the AID belonging to GID 2 is allowed during the second beacon interval (or second RAW).
  • the third beacon frame includes a TIM element only for AIDs having GID 3, and thus only channel access of the STA corresponding to the AID belonging to GID 3 is allowed during the third beacon interval (or third RAW).
  • the fourth beacon frame again includes a TIM element for only AIDs having GID 1, and thus only channel access of the STA corresponding to the AID belonging to GID 1 is allowed during the fourth beacon interval (or fourth RAW). Then, even in each of the fifth and subsequent beacon intervals (or fifth and subsequent RAWs), only channel access of the STA belonging to the specific group indicated in the TIM included in the beacon frame may be allowed.
  • the order of GIDs allowed according to the beacon interval shows a cyclic or periodic example, but is not limited thereto. That is, by including only the AID (s) belonging to a particular GID (s) in the TIM element (hereinafter referred to as " separated TIM operation "), during the particular time period (e.g., a particular RAW), The operation may be performed in a manner of allowing only channel access of the STA (s) corresponding to the specific AID (s) and not allowing channel access of the remaining STA (s). In other words, the information indicating whether the AP buffers data to STAs of the access group by a specific TIM may be limited to the access group by the TIM.
  • the group-based AID allocation scheme as described above may also be referred to as a hierarchical structure of the TIM. That is, the entire AID space may be divided into a plurality of blocks, and only channel access of STA (s) (that is, STAs of a specific group) corresponding to a specific block having a non-zero value may be allowed. Accordingly, the TIM can be divided into small blocks / groups so that the STAs can easily maintain the TIM information and manage the blocks / groups according to the class, quality of service (QoS), or purpose of the STA.
  • QoS quality of service
  • FIG. 24 illustrates a two-level hierarchy
  • a hierarchical TIM may be configured in the form of two or more levels.
  • the entire AID space may be divided into a plurality of page groups, each page group may be divided into a plurality of blocks, and each block may be divided into a plurality of sub-blocks.
  • the first N1 bits represent a page ID (i.e., PID)
  • the next N2 bits represent a block ID
  • the next N3 bits Indicates a sub-block ID and may be configured in such a way that the remaining bits indicate the STA bit position within the sub-block.
  • the STA is a general beacon (for example, DTIM that is transmitted in a long period of information about the TIM elements (for example, TIM for GID 1, 2, 3) classified for each group described above Beacons, long beacons).
  • the TIM elements classified for each group from the beacons transmitted in a long period while the STA performs the association process with the AP (for example, the transmission period / length of the TIM elements classified for each group) , Slot time, etc. in each group access period), and a corresponding TIM element may be received by switching to an awake state in a period in which the TIM element of the group to which the corresponding STA belongs is transmitted.
  • the TIM element divided by each group may be referred to as a TIM segment.
  • the AID assigned to the STA may be reassigned and changed for various reasons.
  • the AID may be changed in the same group or may be changed to an AID belonging to another group.
  • TIM compression may be performed more efficiently when the values of AIDs allocated to STAs are close to each other. Accordingly, the STA may need to reassign the AID to another AID in the same group.
  • the AP may perform efficient TIM compression by changing the AID of the STA to another AID in the same group.
  • the STA may request the AP to change to another group's AID, or the AP may allow the STA to reassign another group's AID.
  • FIG. 25 is a diagram exemplarily illustrating that an AID of an STA is changed in the same group based on signaling.
  • the AP may transmit an AID assignment with Same GID frame to the STA to allow the AID of the STA to be reassigned.
  • AID allocation frames in the same group are shown in FIG.
  • the AID field shown in FIG. 26 indicates an AID to be newly allocated to the STA, and the current NID of AID field indicates the number of allocated AIDs (or the number of STAs) included in the group to which the AID to be reassigned belongs. Point to.
  • the AP may inform the STA of the new AID by transmitting an AID allocation frame within the same group to the STA when necessary. Upon receiving this, the STA may inform that the new AID has been successfully allocated by transmitting an ACK frame to the AP.
  • FIG. 27 is a diagram exemplarily illustrating that an AID of an STA belonging to a specific group is changed to an AID of another group based on signaling.
  • An STA that wants to reassign an AID belonging to another group may request an AID reassignment to an AID belonging to another GID by transmitting an AID Assignment Request frame to the AP.
  • the AP may transmit an AID Assignment with Different GID frame of another GID to the STA so that the STA may be assigned an AID belonging to another GID.
  • the AP may transmit an AID allocation frame of another GID in response to an AID allocation request frame from the STA, but may also transmit an AID allocation frame of another GID.
  • FIG. 27A is an exemplary diagram for describing an AP mainly changing an AID of an STA.
  • FIG. 27B is an exemplary diagram for explaining that the AID of the STA is changed by the request of the STA.
  • traffic may be concentrated on the STAs in a channel access interval for a specific group. have.
  • the AP may change the group of the UE belonging to the group where the traffic is concentrated to another group for load distribution.
  • STAs in the BSS are grouped into Group 1, Group 2, and Group 3, and STA 1, STA 2, and STA 3 belong to Group 1. If the traffic density for Group 1 is greater than other groups for a certain period, the AP may move some STAs belonging to Group 1 to another group.
  • the AP reassigns the AIDs of the STA 2 and the STA 3 to move the STA2 and the STA3 from the group 1 to the group 2.
  • the STA whose traffic characteristics are changed may request the AP to change to a group suitable for the changed traffic. That is, the STA may request AID reassignment from the AP for changing the group.
  • the AP which has been requested to reassign AID, may reassign another group's AID.
  • STAs are grouped into Group 1, Group 2 and Group 3, and STA 1 belongs to Group 3 before AID reassignment. Referring to the DTIM element of FIG. 27B, it can be seen that Group 1 and Group 2 have a High Duty Cycle, and Group 3 has a Low Duty Cycle.
  • the channel access section is repeated with a short period, while in the group 3, the channel access section is repeated with a long period.
  • STA 1 may provide information about a group that meets the changed characteristic (that is, high duty cycle) (that is, STA 1 is preferred).
  • AID reassignment request frame including group information) may be transmitted to the AP.
  • the AP may reassign the AID corresponding to the group to be changed to the STA based on the AID reassignment request frame received from the STA.
  • STA 1 is changed to Group 2 having a high duty cycle.
  • the STA may communicate directly with another STA without passing through the AP.
  • the STA may directly communicate with another STA using a technique such as DLS (Direct Link Setup), TDLS, and Wi-Fi Direct.
  • the STA may check whether the frame received from the counterpart STA is own. For example, if an incomplete AID (Partial AID) is included in the SIGA illustrated in FIG. 15, the STA may identify whether the frame is transmitted to itself by checking the incomplete AID in the SIGA. If the incomplete AID does not match its AID, the STA may determine that it is not a frame sent to it and not decode the payload portion, thereby reducing unnecessary processing overhead.
  • the counterpart STA performing direct communication with the STA whose AID is changed may have difficulty in direct communication without knowing the changed AID of the STA. For a detailed description thereof, see the example of FIG. 28.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating a problem that may occur when an AID of a STA in which a direct link is established with another STA is changed.
  • the direct communication technique between STAs is TDLS.
  • STA 1 Through direct communication between STA 1 and STA 2 shown in FIG. 28 through TDLS, when the AP reassigns the AID of STA 1, STA 2 updates the STA before updating the changed AID of STA 1. Attempt to transmit a frame to STA 1 using the previous AID of 1. In this case, since STA 1 does not match the updated AID and the AID (eg, incomplete AID) included in the frame, STA 1 will determine that the frame is not transmitted to itself and skip decoding of the payload portion. Accordingly, when the AID of the STA 1 is updated, the STA 2 not aware of the update has difficulty in communicating with the STA 1.
  • AID eg, incomplete AID
  • an STA configured to directly communicate with a predetermined STA will be referred to as a "relative STA”.
  • the AP may assign a new AID to the STA in response to or in response to the request for the AID change of the STA.
  • the STA may define a previously defined frame, such as an AID reassignment request frame or an AID switch request frame, or an association request frame, such as an AID reassignment request frame or an AID switch request frame.
  • the AID may be requested to the AP using a frame.
  • the AP responds to the AID change request of the STA, or subjectively, an AID reassignment response frame or AID switch response frame including new AID information to be reassigned to the STA.
  • a new AID may be allocated to the STA by using a previously defined frame such as a frame for allocating a new AID or an association response frame.
  • a frame for the STA to request reassignment of the AID to the AP is called a 'reassignment request frame'
  • a frame including new AID information transmitted from the AP to the STA is referred to as a 'reassignment request frame'.
  • Assignment Response Frame ' a frame for the STA to request reassignment of the AID to the AP.
  • the reassignment request frame is shown as an AID reassignment request frame or an AID switch request frame
  • the reassignment response frame is shown as an AID reassignment response frame or an AID switch response frame.
  • the AP transmits the reassignment response frame in response to the reassignment request frame received from the STA.
  • the AP may not allocate the previous AID of the STA to another UE for a specific timer (or a specific period).
  • the AP may transmit timer information (or period information) to the STA before the STA uses the timer.
  • the timer information (or period information) may be included in the reassignment response frame transmitted by the AP to the STA.
  • the STA reassigned the AID may use both AIDs during a specific timer (or a specific period) based on timer information (or period information) received from the AP.
  • timer information or period information
  • the STA that has been reassigned an AID performs data transmission and reception using another AID previously updated before the timer expires with another STA that has already been directly linked before the AID is reassigned, and thus the direct link is established. Smooth communication with other STAs can be maintained.
  • the STA, to which the AID is reassigned may perform data transmission / reception using any one of the reassigned AID and the AID used before reassignment with the AP until the timer expires. For a detailed example thereof, see FIG. 29.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating an STA that is reassigned an AID to use both AIDs.
  • STA 1 and STA 2 establish a direct link through TDLS before STA 1 receives reallocation of the AID.
  • AID reassignment may include: transmitting, by the STA 1, an AID reassignment request frame to the AP, and in response to the AP, the AID reassignment including the reassigned AID information (New AID) and timer information (Timer_AID). It is illustrated as being performed by sending an allocation response frame.
  • STA 1 and STA 2 may perform communication using the AID (illustrated as 1 in FIG. 29) used before reassignment.
  • the AP and STA 1 may start a timer. STA 1 may use both the newly assigned AID (illustrated as 100 in FIG. 29) and the previously used AID (illustrated as 1 in FIG. 29) before the timer expires. Accordingly, the STA 1 may recognize a frame in which the STA 2, which does not know the AID update fact, writes and transmits the AID 1 as its own, and may perform decoding on the same. The STA 1 may perform data communication with any one of the newly allocated AID 100 and the previously used AID 1 with the AP. In FIG. 29A, the AP and the STA 1 are illustrated to perform communication using the reassigned AID 100 before the timer expires. Alternatively, the AP and the STA 1 may communicate with the AP using the AID 1 previously used before the timer expires, as shown in the example of FIG. 29B.
  • the STA 1 When the timer expires, the STA 1 returns the previously assigned AID 1, and the AP can allocate the AID 1 to another STA from the time when the timer expires. After the timer expires, the STA 1 and the AP will communicate with each other using the newly allocated AID 100.
  • the STA may inform the counterpart STA that the direct link is set up before the timer expires and update the AID. Specifically, the STA may transmit an update request frame including newly allocated AID information for notifying the counterpart STA of the AID update, and the counterpart STA may transmit an update response frame to the STA in response to the update request frame. have. For details, refer to the example of FIGS. 30 and 31.
  • FIG. 30 is a diagram illustrating an example in which an STA reports an update of an AID to a counterpart STA.
  • a STA 1 assigned a new AID 100 from an AP may start a timer and maintain a previously used AID 1 until the timer expires. Accordingly, the STA 2 may communicate with the STA 1 using the AID 1 previously used by the STA 1 until the STA 1 recognizes the AID update.
  • the STA 1 may transmit an AID update request frame including newly allocated AID information (New AID) to notify STA 2 of the direct link that the AID has been updated. If the direct link between STA 1 and STA 2 is based on TDLS, the AID update request frame may be referred to as a TDLS AID update request frame.
  • the STA 2 may recognize the AID change of the STA 1 and transmit an AID update response frame in response to the AID update request frame.
  • the AID update response frame may be referred to as a TDLS AID response frame.
  • the STA 2 may continue to communicate with the STA 1 using the new AID reassigned by the STA 1.
  • the AID update request frame and the AID update response frame are transmitted before the timer expires, but their transmission is not necessarily performed before the timer expires. For example, if the AID update is not completed effectively before the timer expires, transmission of the AID update request frame and the AID update response frame may be performed after the timer expires.
  • the update request frame and the update response frame may use a definition frame.
  • the update request frame may include a TDLS Setup request frame
  • the update response frame may include a TDLS Setup response frame.
  • the STA may use a TDLS Setup Confirm frame in response to the TDLS Setup Response frame transmitted by the other STA. Detailed description thereof will be made with reference to FIG. 31.
  • FIG. 31 is a diagram illustrating an updated AID provided to a counterpart STA through TDLS management action frames.
  • STA 1 reassigned AID from the AP may transmit a TDLS setup request frame including newly allocated AID information (New AID) to STA 2.
  • STA 2 may recognize the AID change of STA 1 by using newly allocated AID information included in the TDLS setup request frame.
  • STA 2 may complete the AID update procedure by transmitting a TDLS setup response frame in response to the TDLS setup request frame, and STA 1 may transmit a TDLS setup confirmation frame in response to the TDLS setup response frame.
  • STA 1 allocated to the new AID 100 starts the timer and maintains the previously used AID 1 until the timer expires, as in the case of FIG. 30 (a).
  • an STA that has updated AID when configured to report an updated AID to the counterpart STA, between the AP and the STA.
  • the process of transmitting and receiving the timer information and starting the timer may be omitted. If the time required for the STA to transmit the updated AID to the counterpart STA is very short, it is very unlikely that a communication error with the counterpart STA occurs even if the STA does not use two AIDs. In this case, in order to minimize a problem that occurs during communication between the STA and the counterpart STA, the STA should be able to report the updated AID to the counterpart STA immediately upon reassignment of AID.
  • the update response frame may include an ACK frame. That is, the counterpart STA may transmit an ACK frame in response to the update request frame from the STA.
  • the STA that receives the reassignment response frame from the AP may transmit a confirmation frame to the AP in response.
  • the STA may use the newly allocated AID in the frame transmission and reception with the AP.
  • the AP may perform frame transmission / reception with the STA using the newly allocated AID.
  • the transmission of the confirmation frame may be transmitted to the AP under the condition that the counterpart STA updates the changed AID. That is, the STA may transmit a confirmation frame to the AID after performing a procedure of informing the counterpart STA of the AID change before transmitting the confirmation frame to the AP. For a detailed example thereof, see FIG. 32.
  • FIG. 32 is a diagram illustrating a process of transmitting a confirmation frame to an AP.
  • the AP may transmit AID reassignment response information including new AID information (New AID) to STA 1 in response.
  • the STA 1 assigned the new AID 100 has a direct link
  • the STA 1 may transmit a TDLS AID update frame including the newly allocated AID information to the STA 2 to inform STA 2 of the updated AID.
  • the STA 2 may update the newly allocated AID of the STA 1 and transmit the TDLS AID update confirmation frame to the STA 1 in response to the TDLS AID update frame.
  • the STA 1 may transmit an AID reassignment confirmation frame to the AP if there is no counterpart STA to update the AID.
  • the STA may perform frame transmission / reception with other STAs (eg, AP, STA 2) using the newly allocated AID.
  • the AP which has received the reassignment confirmation frame from the STA 1, may allocate an AID previously used by the STA 1 to another STA.
  • the AP and the STA 1 may perform frame transmission and reception using an AID previously used until the STA 1 transmits an AID reassignment confirmation frame to the AP. That is, even if the AP transmits the AID reassignment frame to the STA 1, the AP may be configured to use the existing AID until the AID reassignment confirmation frame is received.
  • STA 1 and STA 2 may perform frame transmission and reception using an existing AID until STA 1 receives a TDLS AID update confirmation frame from STA 2.
  • STA 1 may use both the existing AID and the newly assigned AID from the time when the AID reassignment response frame is received until the AID reassignment confirmation frame is received.
  • the AP may select one of the existing AID and the newly assigned AID and perform frame transmission and reception with the STA 1.
  • STA 1 when STA 1 transmits an AID reassignment confirmation frame to the AP, it is illustrated that STA 1 can use the newly allocated AID. Unlike in the example illustrated in FIG. 32, when an ACK frame for an AID reassignment confirmation frame is received from an AP, STA 1 may be configured to use a newly allocated AID.
  • the counterpart STA may be configured to transmit an update response frame after SIFS has elapsed after receiving the update request frame from the STA.
  • 33 is an exemplary view for explaining that an update response frame is transmitted after SIFS has elapsed after receiving an update request frame.
  • STA 2 may transmit an ACK frame that is an update response frame after a short inter-frame space (SIFS) has elapsed.
  • SIFS short inter-frame space
  • the AID reassignment procedure is terminated when the AP receives the confirmation frame from the STA. However, if the STA does not have a direct link, the AID reassignment procedure may be terminated by transmitting the reassignment response frame without waiting for receiving the acknowledgment frame.
  • the STA may include the link configuration information directly in the reassignment request frame.
  • the direct link configuration information indicates whether the STA to which the AID is to be reassigned has a direct link. If the direct link configuration information is included in the reassignment request frame, refer to FIG. 34 for the AID reassignment procedure. For convenience of description, it is assumed that when the STA does not have a direct link, the index of the direct link configuration information is '0', and when the STA has a direct link, the index of the direct link configuration information is '1'.
  • FIG. 34 is a diagram illustrating an AID reassignment procedure using a reassignment request frame including direct link configuration information.
  • 34 (a) illustrates a case where STA 1 does not have a direct link
  • FIG. 34 (b) illustrates a case where STA 1 has a direct link with STA 2.
  • STA 1 having no direct link may set an index of direct link configuration information (TDLS Presence) to '0' while transmitting an AID switch request frame to the AP.
  • the AP may recognize that STA 1 does not have a direct link based on the direct link establishment information included in the AID switch request information.
  • the AP may transmit the AID switch response frame to the STA 1 and terminate the AID reassignment procedure without waiting for reception of the confirmation frame.
  • the AP may transmit / receive a frame with STA 1 using the newly reassigned AID 100 and may assign AID 1 previously used by STA 1 to another STA.
  • STA 1 receiving the AID switch response frame from the AP may also perform frame transmission and reception using the new AID 100.
  • STA 1 if STA 1 has a direct link with STA 2, STA 1 transmits an AID switch request frame to the AP, while directly linking setting information (TDLS). Presence) index can be set to '1'.
  • the AP may recognize that the STA 1 has a direct link based on the direct link establishment information included in the AID switch request information. Accordingly, the AP may terminate the AID reassignment procedure after transmitting the AID switch response frame to STA 1 and transmitting the confirmation frame for the AID switch response frame. After completing the AID reassignment procedure, the AP may transmit / receive a frame with STA 1 using the newly reassigned AID 100 and may assign AID 1 previously used by STA 1 to another STA.
  • TDLS directly linking setting information
  • STA 1 may transmit an update request frame including new AID information (New AID) to STA 2, and in response thereto, may receive an update response frame from STA 2. If there is no longer the other STA to update the AID, the STA 1 may control the AID reassignment procedure to be terminated by transmitting a confirmation frame to the AP.
  • New AID new AID information
  • the STA 1 may use both the existing AID 1 and the new AID 100 from the time when the STA 1 receives the AID switch response frame and transmits the confirmation frame.
  • the reassignment request frame transmitted by the STA to the AP may further include direct link count information in addition to the direct link configuration information. Detailed description thereof will be made with reference to FIG. 35.
  • 35 is an exemplary diagram for explaining an AID reassignment procedure when direct link number information is included in a reassignment request frame.
  • STA 1 having a direct link may set the index of the direct link configuration information to '1' while transmitting an AID switch request frame to the AP.
  • the STA 1 may control the link number information Num Of TDLS to be included in the AID switch request frame.
  • the direct link number information may be set to '1'.
  • the AP may recognize whether the STA 1 has a direct link and the number of direct links based on the direct link configuration information and the direct link number information included in the AID switch request frame. If STA 1 does not have a direct link, as in the example shown in (a) of FIG. 34, the AP may terminate the AID reassignment procedure by transmitting an AID switch response frame without waiting for receipt of an acknowledgment frame. Can be. Otherwise, as in the example shown in FIG. 35, if the STA 1 has a direct link, the AP transmits an AID switch response frame and then receives an acknowledgment frame from the STA 1 in response thereto, thereby reassigning the AID. You will be able to terminate the procedure.
  • the AID reassignment procedure may be terminated by receiving the AID switch response frame. Otherwise, as in the example shown in FIG. 35, if the STA 1 has a direct link, the STA 1 may terminate the AID reassignment procedure by transmitting a confirmation frame to the AP after the AID update procedure with the STA 2 is terminated. There will be.
  • the STA 1 may transmit a confirmation frame to the AP after the AID update procedure with all the counterpart STAs is completed.
  • STA 1 may transmit a confirmation frame to the AP whenever the AID update procedure with each counterpart STA is completed.
  • the AP may terminate the AID reassignment procedure provided that the AP receives the number of acknowledgment frames corresponding to the direct link number information.
  • the STAs and the counterpart STAs may have different listening intervals. Accordingly, the AP may change the AID of the counterpart STA, which is directly communicating with the STA, while changing the AID of the STA.
  • the reassignment request frame transmitted by the STA to the AP may further include AID information of the other STA in addition to the direct link setting information and the direct link number information.
  • the AP may allocate the new AID to the other STA while also assigning the new AID to the other STA using the AID information of the other STA.
  • the STA and the counterpart STA may belong to the same group. Detailed description thereof will be made with reference to FIG. 36.
  • the STA 1 having the direct link may set the index of the direct link configuration information to '1' while transmitting an AID switch request frame to the AP.
  • the STA 1 may control the AID switch request frame to include the direct link count information (Num Of TDLS) and the AID information of the STA 2 that is the target of direct communication.
  • the direct link count information may be set to '1' and the AID information of the other STA may be set to '2'.
  • the AP based on the direct link configuration information, the direct link number information, and the counterpart STA's AID information included in the AID switch request frame, whether the STA has a direct link, the number of direct links, and the other party performing direct communication with the STA 1
  • the AID of the STA can be recognized.
  • the AP may transmit a first AID switch response frame to STA 1 in response to the AID switch request frame.
  • the first AID switch response frame may include both AID information (New AID) newly assigned to STA 1 and AID information (Peer STA's AID) newly assigned to STA 2.
  • the STA 1 that has been allocated the new AID 100 may perform frame transmission / reception with the STA 2 using the AID 101 to be newly assigned to the STA 2.
  • the first switch response frame may further include existing AID information previously used by STA 2.
  • the STA 1 may update the AID of the searched STA 2 after searching for the STA corresponding to the existing AID information.
  • the AP may transmit a second AID switch response frame to STA 2 in direct communication with STA 1.
  • the second AID switch response frame may include both AID information (Peer STA's AID) newly assigned to STA 1 and AID information (New AID) newly assigned to STA 2.
  • the STA 2 that has been allocated the new AID 101 may perform frame transmission / reception with the STA 1 using the AID 100 to be newly assigned to the STA 1.
  • the second switch response frame may further include existing AID information previously used by STA 1.
  • the STA 2 may update the AID of the searched STA 1 after searching for the STA corresponding to the existing AID information.
  • the AP transmits an AID switch response frame including both AID information newly assigned to STA 1 and AID information newly assigned to STA 2, to STA 2.
  • the AID switch response frame transmitted by the AP to STA 1 and STA 2 may include only AID information newly assigned to STA 1 except for AID information newly allocated to STA 2.
  • the AID switch response frame transmitted from the AP to STA 2 may serve to simply transmit new AID information of STA 1 to STA 2. That is, in FIG. 30 to FIG. 35, although STA 1 directly transmits new AID information to STA 2, the AP may independently transmit new AID information of STA 1 to STA 2. Detailed description thereof will be made with reference to FIG. 37.
  • FIG. 37 is an exemplary diagram for explaining that an AP informs a counterpart STA that directly performs communication with the STA, the changed AID of the STA.
  • the STA 1 having the direct link may provide the AP with AID information of the STA 2 performing direct communication with the STA 1 while transmitting an AID switch request frame to the AP.
  • the AP may transmit an AID switch response frame including new AID information to the STA 1 in response to the AID switch request frame of the STA 1.
  • the AP may transmit an AID update announcement frame for notifying STA 2 of the changed AID of STA 1 that communicates directly with STA 1.
  • the AID update notification frame may include existing AID information and new AID information of STA 1.
  • the STA 2 may update the AID of the STA 1 corresponding to the existing AID information to a new AID indicated by the new AID information.
  • the STA may stop the incomplete AID PHY filtering function until notifying the other STAs of the changed AID (that is, until the AID update procedure is completed).
  • the STA may decode all MAC headers of a frame transmitted from the counterpart STA and determine whether the frame is a destination. Thereafter, after the AID update procedure is completed, the STA may resume the incomplete AID PHY filtering function and identify whether the frame is transmitted to itself by checking the incomplete AID.
  • the STA performs unnecessary frame decoding until it informs the other STA of the changed AID, there is an effect that the new AID mode can effectively receive a frame from the other STA.
  • 38 illustrates a block diagram of a wireless device according to an embodiment of the present invention.
  • an AP 420 includes a processor 421, a memory 422, and a transceiver 423.
  • Processor 421 implements the proposed functions, processes, and / or methods. Layers of the air interface protocol (see FIG. 5) may be implemented by the processor 421.
  • the memory 422 is connected to the processor 421 and stores various information for driving the processor 421.
  • the transceiver 423 is connected with the processor 421 to transmit and / or receive a radio signal.
  • the STA 430 includes a processor 431, a memory 432, and a transceiver 433.
  • the processor 431 implements the proposed functions, processes and / or methods. Layers of the air interface protocol (see FIG. 5) may be implemented by the processor 431.
  • the memory 432 is connected to the processor 431 and stores various information for driving the processor 431.
  • the transceiver 433 is connected to the processor 431 to transmit and / or receive a radio signal.
  • the memories 422 and 432 may be inside or outside the processors 421 and 431, and may be connected to the processors 421 and 431 by various well-known means.
  • the AP 420 and / or the STA 430 may have a single antenna or multiple antennas.
  • each component or feature is to be considered optional unless stated otherwise.
  • Each component or feature may be embodied in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to combine some of the components and / or features to form an embodiment of the invention.
  • the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some components or features of one embodiment may be included in another embodiment or may be replaced with corresponding components or features of another embodiment. It is obvious that the claims may be combined to form an embodiment by combining claims that do not have an explicit citation relationship in the claims or as new claims by post-application correction.
  • Embodiments according to the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in memory and driven by the processor.
  • the memory may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor by various known means.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명에서는 무선 통신 시스템에서 연계 아이디 변경 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 구체적으로, 무선 통신 시스템에서 제 2 스테이션(STA: Station)과 직접 통신을 수행하는 제 1 스테이션의 AID(Association IDentification)를 변경하는 방법은, AP(Access Point)로부터 상기 제 1 스테이션에게 새롭게 할당될 새로운 AID 정보를 포함하는 재할당 응답 프레임을 수신하는 단계; 상기 제 1 스테이션이 상기 새로운 AID 정보를 포함하는 업데이트 요청 프레임을 상기 제 2 스테이션으로 전송하는 단계; 및 상기 업데이트 요청 프레임에 대한 응답으로, 상기 제 2 스테이션으로부터 업데이트 응답 프레임을 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 연계 아이디 변경 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 무선랜 시스템에서 연계 아이디 변경 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.
최근 정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 무선랜(WLAN)은 무선 주파수 기술을 바탕으로 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant; PDA), 랩탑 컴퓨터, 휴대용 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player; PMP)등과 같은 휴대용 단말기를 이용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 액세스할 수 있도록 하는 기술이다.
무선랜에서 취약점으로 지적되어온 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 최근의 기술 표준에서는 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고, 무선 네트워크의 운영 거리를 확장한 시스템이 도입되었다. 예를 들어, IEEE 802.11n에서는 데이터 처리 속도가 최대 540Mbps 이상인 고처리율(High Throughput)을 지원하며, 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs) 기술의 적용이 도입되었다.
본 발명의 목적은 무선 통신 시스템, 바람직하게 무선랜 시스템에서 개선된 AID 변경 방법 및 이를 위한 장치를 제안한다.
또한, 본 발명의 목적은 특정 스테이션의 AID가 변경되었을 때 특정 스테이션과 직접 통신을 수행하는 상대방 스테이션이 특정 스테이션의 변경된 AID를 인식할 수 있는 방법 및 이를 위한 장치를 제안한다.
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.
본 발명의 일 양상은, 무선 통신 시스템에서 제 2 스테이션(STA: Station)과 직접 통신을 수행하는 제 1 스테이션의 AID(Association IDentification)를 변경하는 방법에 있어서, AP(Access Point)로부터 상기 제 1 스테이션에게 새롭게 할당될 새로운 AID 정보를 포함하는 재할당 응답 프레임을 수신하는 단계; 상기 제 1 스테이션이 상기 새로운 AID 정보를 포함하는 업데이트 요청 프레임을 상기 제 2 스테이션으로 전송하는 단계; 및 상기 업데이트 요청 프레임에 대한 응답으로, 상기 제 2 스테이션으로부터 업데이트 응답 프레임을 수신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 일 양상은, 무선 통신 시스템에서 제 2 스테이션(STA: Station)과 직접 통신을 수행하는 제 1 스테이션의 AID(Association IDentification)를 변경하는 방법에 있어서, 상기 제 1 스테이션으로부터 상기 제 2 스테이션의 기존 AID 정보를 포함하는 재할당 요청 프레임을 수신하는 단계; 상기 재할당 요청 프레임에 대한 응답으로, 상기 제 1 스테이션으로 상기 제 1 스테이션에게 새롭게 할당될 제 1 새로운 AID 정보 및 상기 제 2 스테이션에게 새롭게 할당될 제 2 새로운 AID 정보를 포함하는 제 1 재할당 응답 프레임을 전송하는 단계; 및 상기 제 2 스테이션의 기존 AID 정보를 이용하여, 상기 제 2 스테이션에게, 상기 제 1 새로운 AID 정보 및 상기 제 2 새로운 AID 정보를 포함하는 제 2 재할당 응답 프레임을 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 양상은, 상대방 스테이션(STA: Station)과 직접 통신을 수행하는 동안 AID(Association IDentification)를 변경하고자 하는 스테이션 장치에 있어서, 무선 신호를 송수신하기 위한 송수신기; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 AP(Access Point)로부터 새로운 AID 정보를 포함하는 재할당 응답 프레임이 수신되면, 상기 상대방 스테이션으로 상기 새로운 AID 정보를 포함하는 업데이트 요청 프레임을 전송하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 일 양상은, 제 2 스테이션(STA: Station)과 직접 통신을 수행하는 제 1 스테이션의 AID(Association IDentification)의 AID를 변경하고자 하는 액세스 포인트(AP: Access Point) 장치에 있어서, 무선 신호를 송수신하기 위한 송수신기; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 제 1 스테이션으로부터 상기 제 2 스테이션의 기존 AID 정보를 포함하는 재할당 요청 프레임이 수신되면, 상기 제 1 스테이션에게 새롭게 할당될 제 1 새로운 AID 정보 및 상기 제 2 스테이션에게 새롭게 할당될 제 2 새로운 AID 정보를 포함하는 제 1 재할당 응답 프레임을 상기 제 1 스테이션으로 전송하고, 상기 제 1 새로운 AID 정보 및 상기 제 2 새로운 AID 정보를 포함하는 제 2 재할당 응답 프레임을 상기 제 2 스테이션으로 전송하도록 구성된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 무선 통신 시스템, 바람직하게 무선랜 시스템에서 개선된 AID 변경 방법 및 이를 위한 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 특정 스테이션의 AID가 변경되었을 때 특정 스테이션과 직접 통신을 수행하는 상대방 스테이션이 특정 스테이션의 변경된 AID를 인식할 수 있는 방법 및 이를 위한 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
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 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 데이터 링크 계층(Data Link Layer)와 물리 계층(Physical Layer)의 구조를 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선랜 시스템에서 일반적인 링크 셋업(link setup) 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 동작 필드의 포맷을 도시한 것이다.
도 8은 TDLS 프레임의 구성을 도시한 것이다.
도 9는 TDLS 직접 링크 구축 프로세서 과정을 도시하는 것이다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 MAC 프레임 포맷을 예시한다.
도 11은 도 10에 따른 MAC 프레임에서 HT Control 필드의 HT 포맷을 예시한다.
도 12는 도 10에 따른 MAC 프레임에서 HT Control 필드의 VHT 포맷을 예시한다.
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11n 시스템의 PPDU프레임 포맷을 예시한다.
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11ac 시스템의 VHT PPDU 프레임 포맷을 예시한다.
도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 단일 유저 개방 루프(Single User (SU) open-loop) 패킷을 위한 일반적인 프레임 포맷을 예시한다.
도 16은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11ah 시스템의 1MHz 대역폭의 프리엠블 포맷을 예시한다.
도 17은 본 발명이 적용될 수 있는 무선랜 시스템에서 백오프 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명을 위한 도면이다.
도 19는 RTS와 CTS를 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 전력 관리 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 21 내지 23은 TIM을 수신한 STA의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 그룹 기반 AID에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 25는 동일한 그룹 내에서 STA의 AID가 변경되는 것을 시그널링을 중심으로 예시한 도면이다.
도 26은 동일한 그룹 내에서 STA의 AID를 변경하기 위한 같은 그룹 내 AID 할당 프레임의 구조를 예시한 도면이다.
도 27은 특정 그룹에 소속된 STA의 AID가 다른 그룹의 AID로 변경되는 것을 시그널링을 중심으로 예시한 도면이다.
도 28은 다른 STA와 직접 링크가 설정된 STA의 AID가 변경된 경우 발생할 수 있는 문제점을 설명하기 위해 예시한 도면이다.
도 29는 AID를 재할당 받은 STA가 두개의 AID를 모두 사용하는 것을 설명하기 위해 예시한 도면이다.
도 30은 STA가 상대방 STA로 AID의 업데이트 사실을 보고하는 것을 설명하기 위해 예시한 도면이다.
도 31은 TDLS 관리 동작 프레임(management action frame)들을 통해 업데이트된 AID가 상대방 STA에게 제공되는 것을 설명하기 위해 예시한 도면이다.
도 32는 AP로 확인 프레임이 전송되는 과정을 설명하기 위해 예시한 도면이다.
도 33은 업데이트 요청 프레임을 수신한 뒤 SIFS 경과 후 업데이트 응답 프레임이 전송되는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 34는 직접 링크 설정 정보를 포함하는 재할당 요청 프레임을 이용한 AID 재할당 절차를 설명하기 위해 예시한 도면이다.
도 35는 재할당 요청 프레임에 직접 링크 개수 정보가 포함되었을 때 AID 재할당 절차를 설명하기 위한 예시도이다.
도 36은 AP가 상대방 STA로 직접 새로운 AID를 알려주는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 37은 AP가 주체적으로, STA와 직접 통신을 수행하는 상대방 STA에게 STA의 변경된 AID를 알려주는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 38은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치의 블록 구성도를 예시한다.
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.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 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.
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 이용될 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. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE의 진화이다.
설명을 명확하게 하기 위해, IEEE 802.11 시스템을 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.
시스템 일반
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(BSS: Basic Service Set)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(IBSS: Independent BSS)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 연계(associated)되어야 한다. 이러한 연계(association)는 동적으로 설정될 수 있고, 분배 시스템 서비스(DSS: Distribution System Service)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 분배 시스템(DS: Distribution System), 분배 시스템 매체(DSM: Distribution System Medium), 액세스 포인트(AP: Access Point) 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 분배 시스템(DS)이 구성될 수 있다.
DS는 BSS들이 상호 연결되는 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 분배 시스템 매체(DSM)의 특성에 의해서 특정될 수 있다. 이와 관련하여, IEEE 802.11 표준에서는 무선 매체(WM: Wireless Medium)와 분배 시스템 매체(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 장치를 지원할 수 있다.
AP 는, 연계된 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, 연계된 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 연계된 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(ESS: Extended Service Set)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 장치다. STA는 AP STA 및 비-AP(non-AP) STA을 포함한다. Non-AP STA는 랩탑 컴퓨터, 이동 전화기와 같이 일반적으로 사용자가 직접 다루는 장치에 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(WTRU: Wireless Transmit/Receive Unit), 사용자 장치(UE: User Equipment), 이동국(MS: Mobile Station), 이동단말(Mobile Terminal), 이동 가입자국(MSS: Mobile Subscriber Station) 등으로 칭할 수도 있다. 또한, AP는 다른 무선 통신 분야에서의 기지국(BS: Base Station), 노드-B(Node-B), 발전된 노드-B(eNB: evolved Node-B), 기저 송수신 시스템(BTS: Base Transceiver System), 펨토 기지국(Femto BS) 등에 대응하는 개념이다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 데이터 링크 계층(Data Link Layer)와 물리 계층(Physical Layer)의 구조를 예시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 물리 계층(520)은 PLCP 개체(Physical Layer Convergence Procedure Entity, 521)와 PMD 개체(Physical Medium Dependent Entity, 522)를 포함할 수 있다. PLCP 개체(521)는 MAC서브 계층(510)과 데이터 프레임을 연결하는 역할을 수행한다. PMD 개체(522)는 OFDM 방식을 사용하여 2개 또는 그 이상의 STA과 데이터를 무선으로 송수신 하는 역할을 수행한다.
MAC 부계층(510)과 물리 계층(520) 모두 개념상의 관리 개체를 포함할 수 있으며, 각각 MLME(MAC Sublayer Management Entity, 511)과 PLME (Physical Layer Management Entity, 523)로 지칭할 수 있다. 이들 개체(511, 521)은 계층 관리 함수의 동작을 통해 계층 관리 서비스 인터페이스를 제공한다.
정확한 MAC 동작을 제공하기 위하여, SME(Station Management Entity, 530)가 각 STA 내에 존재할 수 있다. SME(530)는 각 계층과 독립적인 관리 개체로서 여러 계층 관리 개체들로부터 계층 기반 상태 정보를 수집하거나 각 계층의 특정 파라미터들의 값을 설정한다. SME(530)는 일반 시스템 관리 개체들을 대신하여 이러한 기능을 수행할 수 있으며, 표준 관리 프로토콜을 구현할 수 있다.
위와 같은 다양한 개체들은 다양한 방법으로 상호 작용(interact)할 수 있으며, 도 5에서는 GET/SET 프리미티브(primitive)를 교환하는 예를 나타낸다. XX-GET.request 프리미티브는 관리 정보 베이스 속성(MIB attribute: Management Information Base attribute)의 값을 요청하기 위해 사용되고, XX-GET.confirm 프리미티브는 상태가 'SUCCESS'라면, 해당 MIB 속성 값을 리턴(return)하고, 그 외의 경우에는 상태 필드에 오류 표시를 하여 리턴한다. XX-SET.request 프리미티브는 지정된 MIB 속성을 주어진 값으로 설정하도록 요청하기 위해 사용된다. MIB 속성이 특정 동작으로 의미하고 있다면, 이 요청은 그 특정 동작의 실행을 요청한다. 그리고, XX-SET.confirm 프리미티브는 상태가 'SUCCESS'라면, 이는 지정된 MIB 속성이 요청된 값으로 설정되었음을 의미한다. 그 외의 경우에는, 상태 필드는 오류 상황을 나타낸다. 이 MIB 속성이 특정 동작을 의미한다면, 이 프리미티브는 해당 동작의 수행된 것을 확인해 줄 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 MLME(511)와 SME(530), PLME(523)와 SME (530)는 다양한 프리미티브를 각각 MLME_SAP(MLME_Service Access Point, 550), PLME_SAP(PLME_Service Access Point, 560)를 통해 교환할 수 있다. 그리고, MLME(511)와 PLME(523) 간에는 MLME-PLME_SAP(MLME-PLME_Service Access Point, 570)을 통해 프리미티브를 교환할 수 있다.
링크 셋업 과정
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 무선랜 시스템에서 일반적인 링크 셋업(link setup) 과정을 설명하기 위한 도면이다.
STA이 네트워크에 대해서 링크를 셋업하고 데이터를 송수신하기 위해서는, 먼저 네트워크를 발견(discovery)하고, 인증(authentication)을 수행하고, 연계(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, 연계, 보안 설정의 과정을 통칭하여 연계 과정이라고 칭할 수도 있다.
도 6을 참조하여 예시적인 링크 셋업 과정에 대해서 설명한다.
단계 S610에서 STA은 네트워크 발견 동작을 수행할 수 있다. 네트워크 발견 동작은 STA의 스캐닝(scanning) 동작을 포함할 수 있다. 즉, STA이 네트워크에 액세스하기 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 6에서는 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 6에서 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 S620에서 인증 과정이 수행될 수 있다. 이러한 인증 과정은 후술하는 단계 S640의 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 해당한다.
인증 프레임은 인증 알고리즘 번호(authentication algorithm number), 인증 트랜잭션 시퀀스 번호(authentication transaction sequence number), 상태 코드(status code), 검문 텍스트(challenge text), RSN(Robust Security Network), 유한 순환 그룹(Finite Cyclic Group) 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이는 인증 요청/응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며, 다른 정보로 대체되거나, 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.
STA은 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 인증 응답 프레임을 통하여 STA에게 제공할 수 있다.
STA이 성공적으로 인증된 후에, 단계 S630에서 연계 과정이 수행될 수 있다. 연계 과정은 STA이 연계 요청 프레임(association request frame)을 AP에게 전송하고, 이에 응답하여 AP가 연계 응답 프레임(association response frame)을 STA에게 전송하는 과정을 포함한다.
예를 들어, 연계 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, 연계 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(연계 컴백 시간(association comeback time)), 중첩(overlapping) BSS 스캔 파라미터, TIM 방송 응답, QoS(Quality of Service) 맵 등의 정보를 포함할 수 있다.
이는 연계 요청/응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며, 다른 정보로 대체되거나, 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.
STA이 네트워크에 성공적으로 연계된 후에, 단계 S640에서 보안 셋업 과정이 수행될 수 있다. 단계 S640의 보안 셋업 과정은 RSNA(Robust Security Network Association) 요청/응답을 통한 인증 과정이라고 할 수도 있고, 상기 단계 S620의 인증 과정을 첫 번째 인증(first authentication) 과정이라고 하고, 단계 S640의 보안 셋업 과정을 단순히 인증 과정이라고도 칭할 수도 있다.
단계 S640의 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.
직접 링크 셋업 과정
QoS를 지원하는 STA(이하 'QSTA'라 함) 사이에 직접 링크 설정을 지원하기 위해서는 AP의 도움 없이, QSTA 들이 스스로 DLS(Direct Link Setup) 셋업 요청(Setup Request), DLS 셋업 응답(Setup Response), DLS 분해(Teardown) 등과 같은 관리 동작 프레임(management action frame)들을 전달할 수 있어야 한다. TDLS(Tunneled Direct Link Setup) 기법은, DLS 셋업 요청, DLS 셋업 응답, DLS 분해 등과 같은 관리 동작 프레임을 캡슐화하여 전송하는 것으로, STA 간의 지능적인 협상과 네트워크 혼잡의 감소를 가능케 한다.
동작 필드는 확장된 관리 동작들을 명시하기 위한 메커니즘을 제공한다. 이에 대한 상세한 설명은 도 7을 참조하기로 한다.
도 7은 동작 필드의 포맷을 도시한 것이다. 도 7에 도시된 예에서와 같이, 동작 필드는 카테고리 필드 및 세부 동작 필드(또는 'TDLS 동작 필드'라 호칭될 수 있음)를 포함할 수 있다.
몇몇의 동작 프레임 포맷들은 TDLS를 지원하도록 정의된다. 카테고리 필드의 바로 다음에 위치하는 TDLS 동작 필드는 TDLS 동작 프레임 포맷들을 구분한다. TDLS 범주 내에서 각 프레임 포맷과 관련된 TDLS 동작 필드의 값이 표 1에 예시되었다.
표 1
TDLS Action field valud Meaning
0 TDLS Setup Request
1 TDLS Setup Response
2 TDLS Setup Confirm
3 TDLS Teardown
4 TDLS Peer Traffic Indication
5 TDLS Channel Switch Request
6 TDLS Channel Switch Response
7 TDLS Peer PSM Request
8 TDLS Peer PSM Response
9 TDLS Peer Traffic Response
10 TDLS Discovery Request
11-255 Reserved
도 8은 TDLS 프레임의 구성을 도시한 것이다. 도 8에 도시된 LLC/SNAP 헤더의 Ether 타입에 새로운 값을 할당함으로써, 데이터 프레임이 TDLS 프레임에 해당하는 것을 알릴 수 있다.
도 8에 도시된 페이로드 타입 필드의 구성은 표 2에 예시되어 있다.
표 2
Protocol name Payload type Subclause
Remote Request/Response 1 12.10.3 (Remote Request/Response frame definition)
TDLS 2 10.22.2 (TDLS payload)
Reserved 3-255
MLME 프리미티브들(primitives)은 TDLS의 시그널링을 지원할 수 있다. 도 9는 TDLS 직접 링크 구축 프로세서 과정을 도시하는 것이다. 다만, 도 9는 기초 과정들의 일예에 불과할 뿐 프로토콜의 모든 사용 가능성을 빠짐없이 의미하는 것은 아니다.
WLAN의 진화
무선랜에서 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 비교적 최근에 제정된 기술 표준으로서 IEEE 802.11n이 존재한다. 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(HT: High Throughput)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.
무선랜의 보급이 활성화되고 또한 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라, 최근에는 IEEE 802.11n이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율을 지원하기 위한 새로운 무선랜 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있다. 초고처리율(VHT: Very High Throughput)를 지원하는 차세대 무선랜 시스템은 IEEE 802.11n 무선랜 시스템의 다음 버전(예를 들어, IEEE 802.11ac)으로서, MAC 서비스 액세스 포인트(SAP: Service Access Point)에서 1Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 지원하기 위하여 최근에 새롭게 제안되고 있는 IEEE 802.11 무선랜 시스템중의 하나이다.
차세대 무선랜 시스템은 무선채널을 효율적으로 이용하기 위하여 복수의 STA들이 동시에 채널에 액세스하는 MU-MIMO(Multi User Multiple Input Multiple Output) 방식의 전송을 지원한다. MU-MIMO 전송 방식에 따르면, AP가 MIMO 페어링(pairing)된 하나 이상의 STA에게 동시에 패킷을 전송할 수 있다. 또한, 화이트스페이스(whitespace)에서 무선랜 시스템 동작을 지원하는 것이 논의되고 있다. 예를 들어, 아날로그 TV의 디지털화로 인한 유휴 상태의 주파수 대역(예를 들어, 54~698MHz 대역)과 같은 TV 화이트스페이스(TV WS)에서의 무선랜 시스템의 도입은 IEEE 802.11af 표준으로서 논의되고 있다. 하지만, 이는 예시에 불과하고, 화이트스페이스는 허가된 유저(licensed user)가 우선적으로 사용할 수 있는 허가된 대역이라 할 수 있다. 허가된 유저는 허가된 대역의 사용을 허가 받은 유저를 의미하며, 허가된 장치(licensed device), 프라이머리 유저(primary user), 우선적 사용자(incumbent user) 등으로 칭할 수도 있다.
예를 들어, WS에서 동작하는 AP 및/또는 STA은 허가된 유저에 대한 보호(protection) 기능을 제공하여야 한다. 예를 들어 WS 대역에서 특정 대역폭을 가지도록 규약(regulation)상 분할되어 있는 주파수 대역인 특정 WS 채널을 마이크로폰(microphone)과 같은 허가된 유저가 이미 사용하고 있는 경우, 허가된 유저를 보호하기 위하여 AP 및/또는 STA은 해당 WS 채널에 해당하는 주파수 대역은 사용할 수 없다. 또한, AP 및/또는 STA은 현재 프레임 전송 및/또는 수신을 위해 사용하고 있는 주파수 대역을 허가된 유저가 사용하게 되면 해당 주파수 대역의 사용을 중지해야 한다.
따라서 AP 및/또는STA은 WS 대역 내 특정 주파수 대역의 사용이 가능한지, 다시 말해서 상기 주파수 대역에 허가된 유저가 있는지 여부를 파악하는 절차가 선행되어야 한다. 특정 주파수 대역에 허가된 유저가 있는지 여부를 파악하는 것을 스펙트럼 센싱(spectrum sensing)이라 한다. 스펙트럼 센싱 메커니즘으로 에너지 탐지(energy detection) 방식, 신호 탐지(signature detection) 방식 등이 활용된다. 수신 신호의 강도가 일정 값 이상이면 허가된 유저가 사용중인 것으로 판단하거나, DTV 프리앰블(preamble)이 검출되면 허가된 유저가 사용중인 것으로 판단할 수 있다.
또한, 차세대 통신 기술로서 M2M(Machine-to-Machine) 통신 기술이 논의되고 있다. IEEE 802.11 무선랜 시스템에서도 M2M 통신을 지원하기 위한 기술 표준이IEEE 802.11ah로서 개발되고 있다. M2M 통신은 하나 이상의 머신(Machine)이 포함되는 통신 방식을 의미하며, MTC(Machine Type Communication) 또는 사물 통신으로 칭하여지기도 한다. 여기서, 머신이란 사람의 직접적인 조작이나 개입을 필요로 하지 않는 개체(entity)를 의미한다. 예를 들어, 무선 통신 모듈이 탑재된 검침기(meter)나 자동 판매기와 같은 장치는 물론, 사용자의 조작/개입 없이 자동으로 네트워크에 접속하여 통신을 수행할 수 있는 스마트폰과 같은 사용자 기기도 머신의 예시에 해당할 수 있다. M2M 통신은 디바이스 간의 통신(예를 들어, D2D(Device-to-Device) 통신), 디바이스와 서버(application server) 간의 통신 등을 포함할 수 있다. 디바이스와 서버 통신의 예시로, 자동 판매기와 서버, POS(Point of Sale) 장치와 서버, 전기, 가스 또는 수도 검침기와 서버 간의 통신을 들 수 있다. 그 외에도 M2M 통신 기반의 애플리케이션(application)에는, 보안(security), 운송(transportation), 헬스 케어(health care) 등이 포함될 수 있다. 이러한 적용례의 특성을 고려하면, 일반적으로 M2M 통신은 매우 많은 기기가 존재하는 환경에서 가끔씩 적은 양의 데이터를 저속으로 송수신하는 것을 지원할 수 있어야 한다.
구체적으로, M2M 통신은 많은 STA의 개수를 지원할 수 있어야 한다. 현재 정의되어 있는 무선랜 시스템에서는 하나의 AP에 최대 2007 개의 STA이 연계되는 경우를 가정하지만, M2M 통신에서는 이보다 많은 개수(약 6000 개)의 STA이 하나의 AP에 연계되는 경우를 지원하는 방안들이 논의되고 있다. 또한, M2M 통신에서는 낮은 전송 속도를 지원/요구하는 애플리케이션이 많을 것으로 예상된다. 이를 원활하게 지원하기 위해서, 예를 들어, 무선랜 시스템에서는 TIM(Traffic Indication Map) 요소 기반으로 STA이 자신에게 송신될 데이터의 존재 여부를 인지할 수 있는데, TIM의 비트맵 크기를 줄이는 방안들이 논의되고 있다. 또한, M2M 통신에서는 송신/수신 간격이 매우 긴 트래픽이 많을 것으로 예상된다. 예를 들어, 전기/가스/수도 사용량과 같이 긴 주기(예를 들어, 한 달) 마다 매우 적은 양의 데이터를 주고 받는 것이 요구된다. 이에 따라, 무선랜 시스템에서는, 하나의 AP에 연계될 수 있는 STA의 개수는 매우 많아지더라도, 하나의 비콘 주기 동안에 AP로부터 수신할 데이터 프레임이 존재하는 STA의 개수가 매우 적은 경우를 효율적으로 지원하는 방안들이 논의되고 있다.
이와 같이 무선랜 기술은 빠르게 진화하게 있으며, 전술한 예시들 외에도 직접 링크 셋업, 미디어 스트리밍 성능의 개선, 고속 및/또는 대규모의 초기 세션 셋업의 지원, 확장된 대역폭 및 동작 주파수의 지원 등을 위한 기술이 개발되고 있다.
프레임 구조
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 MAC 프레임 포맷을 예시한다.
도 10을 참조하면, MAC 프레임 포맷은 MAC 헤더(MHR: MAC Header), MAC 페이로드(MAC Payload) 및 MAC 풋터(MFR: MAC Footer)로 구성된다. MHR은 프레임 제어(Frame Control) 필드, 지속 기간/식별자(Duration/ID) 필드, 주소 1(Address 1) 필드, 주소 2(Address 2) 필드, 주소 3(Address 3) 필드, 시퀀스 제어(Sequence Control) 필드, 주소 4(Address 4) 필드, QoS 제어(QoS Control) 필드 및 HT 제어(HT Control) 필드를 포함하는 영역으로 정의된다. 프레임 바디(Frame Body) 필드는 MAC 페이로드(payload)로 정의되고, 상위 계층에서 전송하고자 하는 데이터가 위치하게 되며, 가변적인 크기를 가진다. 프레임 체크 시퀀스(FCS: frame check sequence) 필드는 MAC 풋터(footer)로 정의되고, MAC 프레임의 에러 탐색을 위하여 사용된다.
처음 세 필드(프레임 제어 필드, 지속 기간/식별자 필드, 주소 1 필드)와 제일 마지막 필드(FCS 필드)는 최소 프레임 포맷을 구성하며, 모든 프레임에 존재한다. 그 외의 필드는 특정 프레임 타입에서만 존재할 수 있다.
앞서 설명한 각 필드들에 포함되는 정보들은 IEEE 802.11 시스템의 정의를 따를 수 있다. 또한, 앞서 설명한 각 필드들은 MAC 프레임에 포함될 수 있는 필드들의 예시에 해당하며, 다른 필드로 대체되거나, 추가적인 필드가 더 포함될 수 있다.
도 11은 도 10에 따른 MAC 프레임에서 HT Control 필드의 HT 포맷을 예시한다.
도 11을 참조하면, HT 제어 필드는 VHT 서브필드, 링크 적응(Link Adaptation) 서브필드, 캘리브레이션 포지션(Calibration Position) 서브필드, 캘리브레이션 시퀀스(Calibration Sequence) 서브필드, 채널 상태 정보/조정(CSI/Steering: Channel State Information/Steering) 서브필드, NDP 공지(NDP Announcement: Null Data Packet Announcement) 서브필드, 액세스 카테고리 제한(AC Constraint: Access Category Constraint) 서브필드, 역방향 승인/추가 PPDU(RDG: Reverse Direction Grant/More PPDU) 서브필드, 예약(Reserved) 서브필드를 포함할 수 있다.
링크 적응 서브필드는 트레이닝 요청(TRQ: Training request) 서브필드, MCS 요청 또는 안테나 선택 지시(MAI: MCS(Modulation and Coding Scheme) Request or ASEL(Antenna Selection) Indication) 서브필드, MCS 피드백 시퀀스 지시(MFSI: MCS Feedback Sequence Identifier) 서브필드, MCS 피드백 및 안테나 선택 명령/데이터(MFB/ASELC: MCS Feedback and Antenna Selection Command/data) 서브필드를 포함할 수 있다.
TRQ 서브필드는 응답자(responder)에게 사운딩 PPDU(sounding PPDU) 전송을 요청하는 경우 1로 설정되고, 응답자에게 사운딩 PPDU 전송을 요청하지 않는 경우 0으로 설정된다. 그리고, MAI 서브필드가 14로 설정되면 안테나 선택 지시(ASEL indication)를 나타내며, MFB/ASELC 서브필드는 안테나 선택 명령/데이터로 해석된다. 그렇지 않은 경우, MAI 서브필드는 MCS 요청을 나타내며, MFB/ASELC 서브필드는 MCS 피드백으로 해석된다. MAI 서브필드가 MCS 요청(MRQ: MCS Request)을 나타내는 경우, 어떠한 MCS 피드백을 요청하지 않는 경우 0으로 설정되고, MCS 피드백을 요청하는 경우 1로 설정된다. 사운딩 PPDU는 채널 추정을 위하여 사용될 수 있는 트레이닝(training) 심볼을 전달하는 PPDU를 의미한다.
앞서 설명한 각 서브 필드들은 HT 제어 필드에 포함될 수 있는 서브필드들의 예시에 해당하며, 다른 서브필드로 대체되거나, 추가적인 서브필드가 더 포함될 수 있다.
도 12는 도 10에 따른 MAC 프레임에서 HT Control 필드의 VHT 포맷을 예시한다.
도 12를 참조하면, HT 제어 필드는 VHT 서브필드, MRQ 서브필드, MSI 서브필드, MCS 피드백 시퀀스 지시/그룹 ID 최하위 비트(MFSI/GID-L: LSB of Group ID) 서브필드, MFB 서브필드, 그룹 ID 최상위 비트(GID-H: MSB of Group ID) 서브필드, 코딩 타입(Coding Type) 서브필드, MFC 응답 전송 타입(FB Tx Type: Transmission type of MFB response) 서브필드, 자발적 MFB(Unsolicited MFB) 서브필드, AC 교정(AC Constraint) 서브필드, RDG/More PPDU 서브필드를 포함할 수 있다. 그리고, MFB 서브필드는 VHT 공간-시간 스트림 개수(N_STS: Number of space time streams) 서브필드, MCS 서브필드, 대역폭(BW: Bandwidth) 서브필드, 신호 대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio) 서브필드를 포함할 수 있다.
표 3 은 HT 제어 필드의 VHT 포맷에서의 각 서브필드에 대한 설명을 나타낸다.
표 3
서브필드 의미 정의
MRQ MCS request MCS 피드백(비자발적(solicited) MFB)을 요청하는 경우 1로 설정됨. 그렇지 않은 경우, 0으로 설정됨
MSI MRQ sequence identifier MRQ 서브필드가 1로 설정되면, MSI 서브필드는 특정 요청을 식별하는 0 내지 6 범위 내 시퀀스 번호를 포함함. MRQ 서브필드가 0으로 설정되면, MSI 서브필드는 예약됨
MFSI/GID-L MFB sequence identifier/LSB of Group ID 자발적(unsolicited) MFB 서브필드가 0으로 설정되면, MFSI/GID-L 서브필드는 MFB 정보가 나타내는 프레임 내 포함된 MSI의 수신 값을 포함함. 자발적(unsolicited) MFB 서브필드가 1로 설정되면, MFSI/GID-L 서브필드는 자발적 MFB가 나타내는 PPDU의 그룹 ID의 최하위 3비트를 포함함
MFB VHT N_STS, MCS, BW, SNR feedback MFB 서브필드는 추천되는 MFB를 포함함. MCS=15, VHT N_STS=7은 피드백이 존재하지 않는 것을 지시함
GID-H MSB of Group ID 자발적(unsolicited) MFB 서브필드가 1로 설정되면, GID-H 서브필드는 자발적 MFB가 나타내는 PPDU의 그룹 ID의 최상위 3비트를 포함함
Coding Type Coding type of MFB response 자발적(unsolicited) MFB 서브필드가 1로 설정되면, 코딩 타입 서브필드는 자발적 MFB가 나타내는 코딩 정보(BCC(binary convolutional code) 경우 1, LDPC(low-density parity check) 경우 0)를 포함함. 그렇지 않은 경우, 예약됨
FB Tx Type Transmission type of MFB response 자발적(unsolicited) MFB 서브필드가 1로 설정되고 FB Tx Type 서브필드가 0으로 설정되면, 자발적 MFB는 빔포밍되지 않은(unbeamformed) VHT PPDU 또는 STBC(space-time block coding) VHT PPDU 를 사용하는 전송 다이버시티 중 어느 하나를 나타냄. 자발적(unsolicited) MFB 서브필드가 1로 설정되고 FB Tx Type 서브필드가 1로 설정되면, 자발적 MFB는 빔포밍된(beamformed) SU-MIMO(Single User MIMO) VHT PPDU를 나타냄. 그렇지 않은 경우, 예약됨
Unsolicited MFB Unsolicited MCS feedback indicator MFB가 MRQ의 응답이 아니면 1로 설정됨. MFB가 MRQ의 응답이면 0으로 설정됨
AC Constraint 역방향 허용(RDG)에 대한 응답이 어떠한 트래픽 식별자(TID: traffic identifier)로부터의 데이터 프레임을 포함하면 0으로 설정되고, 역방향 승인(RDG)에 대한 응답이 동일한 역방향(RD) 개시자(initiator)로부터 수신되는 마지막 데이터 프레임과 동일한 AC로부터의 프레임만을 포함하면 1로 설정됨
RDG/More PPDU RDG/More PPDU 서브필드가 0이면, 역방향(RD) 개시자(initiator)가 전송하는 경우 역방향 승인(RDG)이 없음을 나타내고, 역방향 응답자(responder)가 전송하는 경우 MAC 프레임을 전달하는 PPDU가 최종 송신임을 나타냄. RDG/More PPDU 서브필드가 1이면, 역방향(RD) 개시자(initiator)가 전송하는 경우 역방향 허용(RDG)이 존재함을 나타내고, 응답자(responder)가 전송하는 경우 MAC 프레임을 전달하는 PPDU 이후 다른 PPDU가 후속함을 나타냄
앞서 설명한 각 서브 필드들은 HT 제어 필드에 포함될 수 있는 서브필드들의 예시에 해당하며, 다른 서브필드로 대체되거나, 추가적인 서브필드가 더 포함될 수 있다.
한편, MAC 서브계층은 MAC 프로토콜 데이터 유닛(MPDU: MAC protocol data unit)을 물리 서비스 데이터 유닛(PSDU: PHY Service Data Unit)으로서 물리 계층에 전달한다. PLCP 개체는 수신한 PSDU에 물리 헤더(PHY header)와 프리앰블을 덧붙여 PLCP 프로토콜 데이터 유닛(PPDU: PLCP protocol data unit)을 생성한다.
도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11n 시스템의 PPDU프레임 포맷을 예시한다.
도 13의 (a)는 논 HT(Non-HT) 포맷, HT 혼합(HT Mixed) 포맷, HT-그린필드(HT-Greenfield) 포맷에 따른 PPDU 프레임을 예시하고 있다.
논 HT 포맷은 기존의 레가시 시스템(IEEE 802.11 a/g) STA을 위한 프레임 포맷을 나타낸다. 논 HT 포맷 PPDU는 레가시-숏 트래이닝 필드(L-STF: Legacy-Short Training field), 레가시-롱 트래이닝 필드(L-LTF: Legacy-Long Training field), 레가시 시그널(L-SIG: Legacy-Signal) 필드로 구성되는 레가시 포맷 프리앰블을 포함한다.
HT 혼합 포맷은 기존의 레가시 시스템 STA의 통신을 허용함과 동시에 IEEE 802.11n STA을 위한 프레임 포맷을 나타낸다. HT 혼합 포맷 PPDU는 L-STF, L-LTF, L-SIG으로 구성되는 레가시 포맷 프리앰블과 HT-숏 트래이닝 필드(HT-STF: HT-Short Training field), HT-롱 트래이닝 필드(HT-LTF: HT-Long Training field) 및 HT 시그널(HT-SIG: HT-Signal) 필드로 구성되는 HT 포맷 프리앰블을 포함한다. L-STF, L-LTF 및 L-SIG는 하위 호환성(backward compatibility)를 위한 레가시 필드를 의미하므로, L-STF 부터 L-SIG까지 논 HT 포맷과 동일하며, STA는 그 뒤에 오는 HT-SIG 필드 이용하여 STA는 혼합 포맷 PPDU임을 알 수 있다.
HT-그린필드(Greenfield) 포맷은 기존의 레가시 시스템과 호환성이 없는 포맷으로 IEEE 802.11n STA을 위한 프레임 포맷을 나타낸다. HT-그린필드 포맷 PPDU는 HT-그린필드-STF(HT-GF-STF: HT-Greefield-STF), HT-LTF1, HT-SIG 및 하나 이상의 HT-LTF들로 구성되는 그린필드 프리앰블을 포함한다.
데이터(Data) 필드는 서비스(SERVICE) 필드, PSDU, 테일(tail) 비트, 패드(pad) 비트를 포함한다. 데이터 필드의 모든 비트는 스크램블된다.
도 13의 (b)는 데이터 필드에 포함되는 서비스 필드를 나타낸다. 서비스 필드는 16 비트를 가진다. 각 비트는 0번부터 15번까지 부여되며, 0번 비트부터 순차적으로 전송된다. 0번부터 6번 비트는 0으로 설정되고, 수신단 내 디스크램블러(descrambler)를 동기화하기 위하여 사용된다.
도 14는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11ac 시스템의 VHT PPDU 프레임 포맷을 예시한다.
도 14를 참조하면, VHT 포맷 PPDU는 데이터 필드 이전에 L-STF, L-LTF, L-SIG 로 구성되는 레가시 포맷 프리앰블과 VHT-SIG-A 및 HT-STF 및 HT-LTF들로 구성되는 VHT 포맷 프리앰블을 포함한다. L-STF, L-LTF 및 L-SIG는 하위 호환성(backward compatibility)를 위한 레가시 필드를 의미하므로, L-STF 부터 L-SIG까지 논 HT 포맷과 동일하며, STA는 그 뒤에 오는 VHT-SIG 필드 이용하여 VHT 포맷 PPDU임을 알 수 있다.
L-STF는 프레임 검출, 자동 이득 제어(AGC: Auto Gain Control), 다이버티 검출, 대략 주파수/시간 동기화(coarse frequency/time synchronization) 등을 위한 필드이다. L-LTF는 정밀 주파수/시간 동기화(fine frequency/time synchronization), 채널 추정 등을 위한 필드이다. L-SIG는 레가시 제어 정보 전송을 위한 필드이다. VHT-SIG-A는 VHT STA들의 공통되는 제어 정보 전송을 위한 VHT 필드이다. VHT-STF는 MIMO를 위한 AGC, 빔포밍된 스트림을 위한 필드이다. VHT-LTFs는 MIMO를 위한 채널 추정, 빔포밍된 스트림을 위한 필드이다. VHT-SIG-B는 각 STA에 특정된 제어 정보를 전송하기 위한 필드이다.
도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 단일 유저 개방 루프(Single User (SU) open-loop) 패킷을 위한 일반적인 프레임 포맷을 예시한다. 단일 유저 개방 루프를 위한 일반적인 포맷은 IEEE 802.11n 시스템의 그린 필드 프리앰블과 유사한 구조를 갖는다. 구체적으로, 도 15를 참조하면, 단일 유저 개방 루프 패킷을 위한 프레임 포맷은 STF, LTF1, SIG 및 하나 이상의 LTF들 및 데이터 필드들로 구성된다.
STF 필드는 IEEE 802.11n에서 정의된 것과 동일한 톤(즉, 각각 2MHz)을 사용하고, STF는 12개의 영이 아닌 톤(non-zero tone)을 사용한다. 영이 아닌 톤들은 IEEE 802.11n GF 프리앰블과 같은 방법으로, P 매트릭스의 1열(column)을 이용하여 시-공간 스트림들(space-time streams)과 매핑된다.
LTF 필드는 2MHz 이상을 점유하고, IEEE 802.11ac 패킷에 대응하는 VHTLTF 신호와 같은 FFT 크기를 갖는다.
SIG 필드는 IEEE 802.11n의 그린 필드 프리앰블에서와 같이 각각 Q-BPSK로 변조된 2개의 심볼을 사용한다. 48 데이터 톤들이 각각 2MHz 이내의 서브 밴드를 점유하고, IEEE 802.11n 또는 IEEE 802.11ac MCS0를 이용하여 변조된다. 다수의 데이터 톤들은 IEEE 802.11n GF 프리엠블과 같은 방법으로, P 매트릭스의 1열(column)을 이용하여 사두의 시-공간 스트림들(multiple space-time streams)과 매핑된다.
2MHz 이상을 점유하는 SIG 필드의 컨텐트는 SIGA 및 SIGB로 구분될 수 있다. SIGA는 단일 유저(Single User, SU) 환경 및 멀티 유저(Multi User, MU) 환경에서 모두 사용될 수 있으나, SIGB는 멀티 유저 환경에서만 사용될 수 있다.
SIGA는 자동 탐지(autodetection)에 의한 SU 및 MU의 구분을 통해 그 구조가 변경될 수 있다. 표 4는 싱글 유저 환경 및 멀티 유저 환경에서 SIGA내 각 필드의 크기를 표시한 것이다.
표 4
Field of SIG SU(Bits) MU(Bits)
Length/Duration 9 9
MCS 4
BW 2 2
Aggregation 1
STBC 1 1
Coding 2 5
SGI 1 1
GID 6
Nsts 2 8
PAID 9
Ack Indication 2 2
Reserved 5 4
CRC 4 4
Tail 6 6
Total 48 48
Length/Duration 필드는 Aggregation)이 1(ON)일 때는 심볼 단위, Aggregation이 0(OFF)일 때, Mandate AMPDU(Aggregated MAC Protocol Data Unit)의 패킷 사이즈가 511 바이트보다 클 때 및 멀티 유저 환경에서는 바이트 단위이다.
Nsts는 단일 유저 환경에서는 2bits로 1~4의 STS를 대표하고, 멀티 유저 환경에서는 8bits로 4명의 유저 각각에 대해 0~3의 STS를 대표한다.
Coding은 단일 유저 환경에서는 1bit로 BCC/LDPC를 지시하고, 다른 비트로 LDPC 인코딩 과정 동안 추가 심볼을 지시한다. 멀티 유저 환경에서는 IEEE 802.11ac 에서와 같이 4비트로 4 클라이언트들의 BCC/LDPC를 지시하고, 1 비트로 LDPC를 인코딩할 때 임의의 유저에게 추가 심발이 발생하였는지를 지시한다.
MCS는 단일 유저 환경에서는 4비트의 인덱스이고, 멀티 유저 환경에서는 IEEE 802.11ac의 VHTSIGA와 유사하게, 3비트를 2~4 유저에게 BCC/LDCP 지시자로 재사용한다.
Aggregation은 단일 유저 환경에서 주로 적용될 수 있고, 멀티 유저 환경에서는 예비적일 수 있다.
CRC는 4bits로 충분히 구현될 수 있다.
GID는 멀티 유저 환경에서 6bits로 사용될 수 있으나, 단일 유저 환경에서는 필요없다.
PAID는 9bits로 멀티 유저 환경에서는 필요 없다.
Ack Indication을 위해 2bits가 할당될 수 있다.
표 5는 대역폭(Bandwidth, BW)에 따른 SIGB내 각 필드의 크기를 표시한 것이다.
표 5
Field of SIG Bits
BW : 2MHz BW : 4MHz BW : 8MHz BW : 16MHz
MCS 4 4 4 4
Tail 6 6 6 6
CRC 8 8 8 8
Reserved 8 9 11 11
Total 26 27 29 29
도 16은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11ah 시스템의 1MHz 대역폭의 프리엠블 포맷을 예시한다. 도 16를 참조하면, 1MHz 대역폭의 프리엠블 포맷은 STF1, LTF1, 반복적으로 부호화된 SIG, 하나 이상의 LTF들 및 반복 혹은 비반복적으로 부호화된 데이터 필드를 포함한다.
표 6은 반복적으로 부호화된 SIG의 필드를 설명하기 위한 것이다.
표 6
Field of SIG Bits 요약
STBC 1 IEEE 802.11ac 시스템과 동일
Num SS 2 단일 유저(SU) 환경에서 SS(Spatial streams)의 수
SGI 1 짧은 보호 구간(Short Guard Interval)
Coding 2 첫번째 비트는 코딩 타입(LDPC/BCC), 구번째 비트는 LDCP N번째 심볼의 모호성(ambiguity) 지시
MCS 4 MCS
Aggregation 1 Signals use of AMPDU
Length 9 Aggregation이 On일 때 심볼 단위, Aggregation 이 오프 및/또는 Mandate AMPDUdml 패킷 사이즈가 511 bytes 이상이면 바이트 단위
Ack Indication 2 00: ACK; 01: BA; 10: No Ack; 11: reserved
Reserved 4
CRC 4
Tail 6
Total 36
매체 액세스 메커니즘
IEEE 802.11에 따른 무선랜 시스템에서, MAC(Medium Access Control)의 기본 액세스 메커니즘은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 메커니즘이다. CSMA/CA 메커니즘은 IEEE 802.11 MAC의 분배 조정 기능(DCF: Distributed Coordination Function)이라고도 불리는데, 기본적으로 "listen before talk" 액세스 메커니즘을 채용하고 있다. 이러한 유형의 액세스 메커니즘 따르면, AP 및/또는 STA은 전송을 시작하기에 앞서, 소정의 시간구간(예를 들어, DIFS(DCF Inter-Frame Space) 동안 무선 채널 또는 매체(medium)를 센싱(sensing)하는 CCA(Clear Channel Assessment)를 수행할 수 있다. 센싱 결과, 만일 매체가 유휴 상태(idle status)인 것으로 판단 되면, 해당 매체를 통하여 프레임 전송을 시작한다. 반면, 매체가 점유 상태(occupied status)인 것으로 감지되면, 해당 AP 및/또는 STA은 자기 자신의 전송을 시작하지 않고 매체 액세스를 위한 지연 기간(예를 들어, 임의 백오프 주기(random backoff period))을 설정하여 기다린 후에 프레임 전송을 시도할 수 있다. 임의 백오프 주기의 적용으로, 여러 STA들은 서로 다른 시간 동안 대기한 후에 프레임 전송을 시도할 것이 기대되므로, 충돌(collision)을 최소화시킬 수 있다.
또한, IEEE 802.11 MAC 프로토콜은 HCF(Hybrid Coordination Function)를 제공한다. HCF는 상기 DCF와 PCF(Point Coordination Function)를 기반으로 한다. PCF는 폴링(polling) 기반의 동기식 액세스 방식으로 모든 수신 AP 및/또는 STA이 데이터 프레임을 수신할 수 있도록 주기적으로 폴링하는 방식을 일컫는다. 또한, HCF는 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)와 HCCA(HCF Controlled Channel Access)를 가진다. EDCA는 제공자가 다수의 사용자에게 데이터 프레임을 제공하기 위한 액세스 방식을 경쟁 기반으로 하는 것이고, HCCA는 폴링(polling) 메커니즘을 이용한 비경쟁 기반의 채널 액세스 방식을 사용하는 것이다. 또한, HCF는 WLAN의 QoS(Quality of Service)를 향상시키기 위한 매체 액세스 메커니즘을 포함하며, 경쟁 주기(CP: Contention Period)와 비경쟁 주기(CFP: Contention Free Period) 모두에서 QoS 데이터를 전송할 수 있다.
도 17은 본 발명이 적용될 수 있는 무선랜 시스템에서 백오프 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 17을 참조하여 임의 백오프 주기에 기반한 동작에 대해서 설명한다.
점유(occupy 또는 busy) 상태이던 매체가 유휴(idle) 상태로 변경되면, 여러 STA들은 데이터(또는 프레임) 전송을 시도할 수 있다. 이 때, 충돌을 최소화하기 위한 방안으로서, STA들은 각각 임의 백오프 카운트를 선택하고 그에 해당하는 슬롯 시간만큼 대기한 후에, 전송을 시도할 수 있다. 임의 백오프 카운트는 의사-임의 정수(pseudo-random integer) 값을 가지며, 0 내지 CW 범위의 값 중에서 하나로 결정될 수 있다. 여기서, CW는 경쟁 윈도우(Contention Window) 파라미터 값이다. CW 파라미터는 초기값으로 CWmin이 주어지지만, 전송 실패의 경우(예를 들어, 전송된 프레임에 대한 ACK을 수신하지 못한 경우)에 2 배의 값을 취할 수 있다. CW 파라미터 값이 CWmax가 되면 데이터 전송이 성공할 때까지 CWmax 값을 유지하면서 데이터 전송을 시도할 수 있고, 데이터 전송이 성공하는 경우에는 CWmin 값으로 리셋된다. CW, CWmin 및 CWmax 값은 2n-1 (n=0, 1, 2, ...)로 설정되는 것이 바람직하다.
임의 백오프 과정이 시작되면 STA은 결정된 백오프 카운트 값에 따라서 백오프 슬롯을 카운트 다운하는 동안에 계속하여 매체를 모니터링한다. 매체가 점유상태로 모니터링되면 카운트 다운을 멈추고 대기하고, 매체가 유휴 상태가 되면 나머지 카운트 다운을 재개한다.
도 17의 예시에서 STA3의 MAC에 전송할 패킷이 도달한 경우에, STA3는 DIFS 만큼 매체가 유휴 상태인 것을 확인하고 바로 프레임을 전송할 수 있다. 한편, 나머지 STA들은 매체가 점유(busy) 상태인 것을 모니터링하고 대기한다. 그 동안 STA1, STA2 및 STA5의 각각에서도 전송할 데이터가 발생할 수 있고, 각각의 STA은 매체가 유휴상태로 모니터링되면 DIFS만큼 대기한 후에, 각자가 선택한 임의 백오프 카운트 값에 따라 백오프 슬롯의 카운트 다운을 수행할 수 있다. 도 17의 예시에서는 STA2가 가장 작은 백오프 카운트 값을 선택하고, STA1이 가장 큰 백오프 카운트 값을 선택한 경우를 나타낸다. 즉, STA2가 백오프 카운트를 마치고 프레임 전송을 시작하는 시점에서 STA5의 잔여 백오프 시간은 STA1의 잔여 백오프 시간보다 짧은 경우를 예시한다. STA1 및 STA5는 STA2가 매체를 점유하는 동안에 잠시 카운트 다운을 멈추고 대기한다. STA2의 점유가 종료되어 매체가 다시 유휴 상태가 되면, STA1 및 STA5는 DIFS만큼 대기한 후에, 멈추었던 백오프 카운트를 재개한다. 즉, 잔여 백오프 시간만큼의 나머지 백오프 슬롯을 카운트 다운한 후에 프레임 전송을 시작할 수 있다. STA5의 잔여 백오프 시간이 STA1보다 짧았으므로 STA5이 프레임 전송을 시작하게 된다. 한편, STA2가 매체를 점유하는 동안에 STA4에서도 전송할 데이터가 발생할 수 있다. 이 때, STA4의 입장에서는 매체가 유휴 상태가 되면 DIFS만큼 대기한 후, 자신이 선택한 임의 백오프 카운트 값에 따른 카운트 다운을 수행하고 프레임 전송을 시작할 수 있다. 도 17의 예시에서는 STA5의 잔여 백오프 시간이 STA4의 임의 백오프 카운트 값과 우연히 일치하는 경우를 나타내며, 이 경우, STA4와 STA5 간에 충돌이 발생할 수 있다. 충돌이 발생하는 경우에는 STA4와 STA5 모두 ACK을 받지 못하여, 데이터 전송을 실패하게 된다. 이 경우, STA4와 STA5는 CW 값을 2배로 늘린 후에 임의 백오프 카운트 값을 선택하고 카운트 다운을 수행할 수 있다. 한편, STA1은 STA4와 STA5의 전송으로 인해 매체가 점유 상태인 동안에 대기하고 있다가, 매체가 유휴 상태가 되면 DIFS만큼 대기한 후, 잔여 백오프 시간이 지나면 프레임 전송을 시작할 수 있다.
STA의 센싱 동작
전술한 바와 같이 CSMA/CA 메커니즘은 AP 및/또는 STA이 매체를 직접 센싱하는 물리적 캐리어 센싱(physical carrier sensing) 외에 가상 캐리어 센싱(virtual carrier sensing)도 포함한다. 가상 캐리어 센싱은 숨겨진 노드 문제(hidden node problem) 등과 같이 매체 액세스에서 발생할 수 있는 문제를 보완하기 위한 것이다. 가상 캐리어 센싱을 위하여, 무선랜 시스템의 MAC 은 네트워크 할당 벡터(NAV: Network Allocation Vector)를 이용할 수 있다. NAV는 현재 매체를 사용하고 있거나 또는 사용할 권한이 있는 AP 및/또는 STA이, 매체가 이용 가능한 상태로 되기까지 남아 있는 시간을 다른 AP 및/또는 STA에게 지시(indicate)하는 값이다. 따라서 NAV로 설정된 값은 해당 프레임을 전송하는 AP 및/또는 STA에 의하여 매체의 사용이 예정되어 있는 기간에 해당하고, NAV 값을 수신하는 STA은 해당 기간 동안 매체 액세스가 금지된다. NAV는, 예를 들어, 프레임의 MAC 헤더(header)의 지속 기간(duration) 필드의 값에 따라 설정될 수 있다.
또한, 충돌 가능성을 감소시키기 위해서 강인한 충돌 검출(robust collision detect) 메커니즘이 도입되었다. 이에 대해서 도 18 및 도 19를 참조하여 설명한다. 실제 캐리어 센싱 범위와 전송 범위는 동일하지 않을 수도 있지만, 설명의 편의를 위해서 동일한 것으로 가정한다.
도 18은 숨겨진 노드 및 노출된 노드에 대한 설명을 위한 도면이다.
도 18(a)는 숨겨진 노드에 대한 예시이며, STA A와 STA B는 통신 중에 있고 STA C가 전송할 정보를 가지고 있는 경우이다. 구체적으로 STA A가 STA B에 정보를 전송하고 있는 상황이지만, STA C가 STA B로 데이터를 보내기 전에 캐리어 센싱을 수행할 때에 매체가 유휴 상태인 것으로 판단할 수 있다. 이는 STA A의 전송(즉, 매체 점유)을 STA C의 위치에서는 센싱하지 못할 수도 있기 때문이다. 이러한 경우에, STA B는 STA A와 STA C의 정보를 동시에 받기 때문에 충돌이 발생하게 된다. 이 때 STA A는 STA C의 숨겨진 노드라고 할 수 있다.
도 18(b)는 노출된 노드(exposed node)에 대한 예시이며, STA B는 STA A에 데이터를 전송하고 있는 상황에서, STA C가 STA D에서 전송할 정보를 가지고 있는 경우이다. 이 경우에 STA C가 캐리어 센싱을 수행하면, STA B의 전송으로 인하여 매체가 점유된 상태라고 판단할 수 있다. 이에 따라, STA C가 STA D에 전송할 정보가 있더라도 매체 점유 상태라고 센싱되기 때문에 매체가 유휴 상태가 될 때까지 기다려야 한다. 그러나, 실제로는 STA A는 STA C의 전송 범위 밖에 있으므로, STA C로부터의 전송과 STA B로부터의 전송은 STA A의 입장에서는 충돌하지 않을 수도 있으므로, STA C는 STA B가 전송을 멈출 때까지 불필요하게 대기하는 것이 된다. 이 때 STA C를 STA B의 노출된 노드라고 할 수 있다.
도 19는 RTS와 CTS를 설명하기 위한 도면이다.
도 18과 같은 예시적인 상황에서 충돌 회피(collision avoidance) 메커니즘을 효율적으로 이용하기 위해서, RTS(request to send)와 CTS(clear to send)등의 짧은 시그널링 패킷(short signaling packet)을 이용할 수 있다. 두 STA 간의 RTS/CTS는 주위의 STA(들)이 오버히어링(overhearing)할 수 있도록 하여, 상기 주위의 STA(들)이 상기 두 STA 간의 정보 전송 여부를 고려하도록 할 수 있다. 예를 들어, 데이터를 전송하려는 STA이 데이터를 받는 STA에 RTS 프레임을 전송하면, 데이터를 받는 STA은 CTS 프레임을 주위의 단말들에게 전송함으로써 자신이 데이터를 받을 것임을 알릴 수 있다.
도 19(a)는 숨겨진 노드 문제를 해결하는 방법에 대한 예시이며, STA A와 STA C가 모두 STA B에 데이터를 전송하려고 하는 경우를 가정한다. STA A가 RTS를 STA B에 보내면 STA B는 CTS를 자신의 주위에 있는 STA A와 STA C에 모두 전송을 한다. 그 결과 STA C는 STA A와 STA B의 데이터 전송이 끝날 때까지 기다리게 되어 충돌을 피할 수 있게 된다.
도 19(b)는 노출된 노드 문제를 해결하는 방법에 대한 예시이며, STA A와 STA B 간의 RTS/CTS 전송을 STA C가 오버히어링함으로써, STA C는 자신이 다른 STA(예를 들어, STA D)에게 데이터를 전송하더라도 충돌이 발생하지 않을 것으로 판단할 수 있다. 즉, STA B는 주위의 모든 단말기에 RTS를 전송하고, 실제로 보낼 데이터가 있는 STA A만 CTS를 전송하게 된다. STA C는 RTS만을 받고 STA A의 CTS를 받지 못했기 때문에 STA A는 STC C의 캐리어 센싱 밖에 있다는 것을 알 수 있다.
전력 관리(power management)
전술한 바와 같이 무선랜 시스템에서는 STA이 송수신을 수행하기 전에 채널 센싱을 수행해야 하는데, 채널을 항상 센싱하는 것은 STA의 지속적인 전력 소모를 야기한다. 수신 상태에서의 전력 소모는 송신 상태에서의 전력 소모에 비하여 크게 차이가 나지 않으며, 수신 상태를 계속 유지하는 것도 전력이 제한된(즉, 배터리에 의해 동작하는) STA에게 큰 부담이 된다. 따라서, STA이 지속적으로 채널을 센싱하기 위해서 수신 대기 상태를 유지하면, 무선랜 처리율 측면에서 특별한 이점 없이 전력을 비효율적으로 소모하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 무선랜 시스템에서는 STA의 전력 관리(PM: power management) 모드를 지원한다.
STA의 전력 관리 모드는 액티브(active) 모드 및 전력 절약(PS: power save) 모드로 나뉘어 진다. STA은 기본적으로 액티브 모드로 동작한다. 액티브 모드로 동작하는 STA은 어웨이크 상태(awake state)를 유지한다. 어웨이크 상태는, 프레임 송수신이나 채널 스캐닝 등 정상적인 동작이 가능한 상태이다. 한편, PS 모드로 동작하는 STA은 슬립 상태(sleep state)와 어웨이크 상태(awake state)를 전환(switch)해가며 동작한다. 슬립 상태로 동작하는 STA은 최소한의 전력으로 동작하며, 프레임 송수신은 물론 채널 스캐닝도 수행하지 않는다.
STA이 슬립 상태로 가능한 오래 동작할수록 전력 소모가 줄어들기 때문에, STA은 동작 기간이 증가한다. 하지만 슬립 상태에서는 프레임 송수신이 불가능하기 때문에 무조건적으로 오래 동작할 수는 없다. 슬립 상태로 동작하는 STA이 AP에게 전송할 프레임이 존재하는 경우 어웨이크 상태로 전환하여 프레임을 송신할 수 있다. 한편, AP가 STA에게 전송할 프레임이 있는 경우, 슬립 상태의 STA은 이를 수신할 수 없으며 수신할 프레임이 존재하는 것도 알 수 없다. 따라서, STA은 자신에게 전송될 프레임의 존재 여부를 알기 위해(또한 존재한다면 이를 수신하기 위해) 특정 주기에 따라 어웨이크 상태로 전환하는 동작이 필요할 수 있다.
도 20은 전력 관리 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 20을 참조하면, AP(210)는 일정한 주기로 비콘 프레임(beacon frame)을 BSS 내의 STA들에게 전송한다(S211, S212, S213, S214, S215, S216). 비콘 프레임에는 TIM(Traffic Indication Map) 정보 요소(Information Element)가 포함된다. TIM 정보 요소는 AP(210)가 자신과 연계된 STA들에 대한 버퍼된 트래픽이 존재하며, 프레임을 전송할 것임을 알려주는 정보를 포함한다. TIM 요소에는 유니캐스트(unicast) 프레임을 알려주는데 사용되는 TIM과 멀티캐스트(multicast) 또는 브로드캐스트(broadcast) 프레임을 알려주는데 사용되는 DTIM(delivery traffic indication map)이 있다.
AP(210)는 3번의 비콘 프레임을 전송할 때 마다 1회씩 DTIM을 전송할 수 있다.
STA1(220) 및 STA2(230)는 PS 모드로 동작하는 STA이다. STA1(220) 및 STA2(230)는 소정의 주기의 웨이크업 인터벌(wakeup interval) 마다 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여 AP(210)에 의하여 전송된 TIM 요소를 수신할 수 있도록 설정될 수 있다. 각각의 STA은 자신의 로컬 클럭(local clock)에 기초하여 어웨이크 상태로 전환할 시점을 계산할 수 있으며, 도 20의 예시에서는 STA의 클럭은 AP의 클럭과 일치하는 것으로 가정한다.
예를 들어, 상기 소정의 웨이크업 인터벌은, STA1(220)이 비콘 인터벌마다 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있도록 설정될 수 있다. 따라서, STA1(220)은 AP(210)가 첫 번째로 비콘 프레임을 전송할 때(S211) 어웨이크 상태로 전환될 수 있다(S221). STA1(220)은 비콘 프레임을 수신하고 TIM 요소를 획득할 수 있다. 획득된 TIM 요소가 STA1(220)에게 전송될 프레임이 있음을 지시하는 경우, STA1(220)은 AP(210)에게 프레임 전송을 요청하는 PS-Poll(Power Save-Poll) 프레임을 AP(210)에게 전송할 수 있다(S221a). AP(210)는 PS-Poll 프레임에 대응하여 프레임을 STA1(220)에게 전송할 수 있다(S231). 프레임 수신을 완료한 STA1(220)은 다시 슬립 상태로 전환하여 동작한다.
AP(210)가 두 번째로 비콘 프레임을 전송함에 있어서, 다른 장치가 매체에 액세스하고 있는 등 매체가 점유된(busy medium) 상태이므로, AP(210)는 정확한 비콘 인터벌에 맞추어 비콘 프레임을 전송하지 못하고 지연된 시점에 전송할 수 있다(S212). 이 경우 STA1(220)은 비콘 인터벌에 맞추어 동작 모드를 어웨이크 상태로 전환하지만, 지연 전송되는 비콘 프레임을 수신하지 못하여 다시 슬립 상태로 전환한다(S222).
AP(210)가 세 번째로 비콘 프레임을 전송할 때, 해당 비콘 프레임에는 DTIM으로 설정된 TIM 요소가 포함될 수 있다. 다만, 매체가 점유된(busy medium) 상태이므로 AP(210)는 비콘 프레임을 지연 전송한다(S213). STA1(220)은 비콘 인터벌에 맞추어 어웨이크 상태로 전환하여 동작하며, AP(210)에 의해 전송되는 비콘 프레임을 통하여 DTIM을 획득할 수 있다. STA1(220)이 획득한 DTIM은 STA1(220)에 전송될 프레임은 없으며 다른 STA을 위한 프레임이 존재함을 지시하는 경우를 가정한다. 이 경우, STA1(220)은 자신이 수신할 프레임이 없음을 확인하고, 다시 슬립 상태로 전환하여 동작할 수 있다. AP(210)는 비콘 프레임 전송 후 프레임을 해당 STA에게 전송한다(S232).
AP(210)는 네 번째로 비콘 프레임을 전송한다(S214). 다만, STA1(220)은 이 전 2회에 걸친 TIM 요소 수신을 통해 자신에 대한 버퍼된 트래픽이 존재한다는 정보를 획득할 수 없었으므로, TIM 요소 수신을 위한 웨이크업 인터벌을 조정할 수 있다. 또는, AP(210)에 의해 전송되는 비콘 프레임에 STA1(220)의 웨이크업 인터벌 값을 조정을 위한 시그널링 정보가 포함된 경우, STA1(220)의 웨이크업 인터벌 값이 조정될 수 있다. 본 예시에서, STA1(220)은 비콘 인터벌마다 TIM 요소 수신을 위해 운영 상태를 전환하던 것을 3회의 비콘 인터벌마다 한 번 깨어나는 것으로 운영 상태를 전환하도록 설정될 수 있다. 따라서, STA1(220)은 AP(210)가 네 번째 비콘 프레임을 전송하고(S214), 다섯 번째 비콘 프레임을 전송하는 시점에(S215) 슬립 상태를 유지하므로 해당 TIM 요소를 획득할 수 없다.
AP(210)가 여섯 번째로 비콘 프레임을 전송할 때(S216), STA1(220)은 어웨이크 상태로 전환하여 동작하고 비콘 프레임에 포함된 TIM요소를 획득할 수 있다(S224). TIM 요소는 브로드캐스트 프레임이 존재함을 지시하는 DTIM이므로, STA1(220)은 PS-Poll 프레임을 AP(210)에게 전송하지 않고, AP(210)에 의해 전송되는 브로드캐스트 프레임을 수신할 수 있다(S234). 한편 STA2(230)에 설정된 웨이크업 인터벌은 STA1(220)보다 긴 주기로 설정될 수 있다. 따라서, STA2(230)는 AP(210)가 다섯 번째로 비콘 프레임을 전송하는 시점(S215)에 어웨이크 상태로 전환하여 TIM 요소를 수신할 수 있다(S241). STA2(230)는 TIM 요소를 통하여 자신에게 전송될 프레임이 존재함을 알고, 프레임 전송을 요청하기 위해 AP(210)에게 PS-Poll 프레임을 전송할 수 있다(S241a). AP(210)는 PS-Poll 프레임에 대응하여 STA2(230)에게 프레임을 전송할 수 있다(S233).
도 20과 같은 전력 절약 모드 운영을 위해 TIM 요소에는 STA이 자신에게 전송될 프레임이 존재하는지를 지시하는 TIM 또는 브로드캐스트/멀티캐스트 프레임이 존재하는지를 지시하는 DTIM이 포함된다. DTIM은 TIM 요소의 필드 설정을 통하여 구현될 수 있다.
도 21 내지 23은 TIM을 수신한 STA의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 21를 참조하면, STA은 AP로부터 TIM을 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하고, 수신한 TIM 요소를 해석하여 자신에게 전송될 버퍼된 트래픽이 있음을 알 수 있다. STA은 PS-Poll 프레임 전송을 위한 매체 액세스를 위해 다른 STA들과 경쟁(contending)을 수행한 후에, AP에게 데이터 프레임 전송을 요청하기 위하여 PS-Poll 프레임을 전송할 수 있다. STA에 의해 전송된 PS-Poll 프레임을 수신한 AP는 STA에게 프레임을 전송할 수 있다. STA은 데이터 프레임을 수신하고 이에 대한 확인응답(ACK) 프레임을 AP에게 전송할 수 있다. 이후 STA은 다시 슬립 상태로 전환될 수 있다.
도 21와 같이 AP는 STA으로부터 PS-Poll 프레임을 수신한 다음 소정의 시간(예를 들어, SIFS(Short Inter-Frame Space)) 후에 데이터 프레임을 전송하는 즉시 응답(immediate response) 방식에 따라 동작할 수 있다. 한편, AP가 PS-Poll 프레임을 수신한 후에 STA에게 전송할 데이터 프레임을 SIFS 시간 동안에 준비하지 못한 경우에는 지연된 응답(deferred response) 방식에 따라 동작할 수 있으며, 이에 대해서 도 22을 참조하여 설명한다.
도 22의 예시에서 STA이 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여 AP로부터 TIM을 수신하고 경쟁을 거쳐 PS-Poll 프레임을 AP로 전송하는 동작은 도 21의 예시와 동일하다. AP가 PS-Poll 프레임을 수신하고도 SIFS 동안 데이터 프레임을 준비하지 못한 경우, 데이터 프레임을 전송하는 대신 ACK 프레임을 STA에게 전송할 수 있다. AP는 ACK 프레임 전송 후 데이터 프레임이 준비되면, 컨텐딩을 수행한 후 데이터 프레임을 STA에게 전송할 수 있다. STA은 데이터 프레임을 성공적으로 수신하였음을 나타내는 ACK 프레임을 AP에게 전송하고, 슬립 상태로 전환될 수 있다.
도 23은 AP가 DTIM을 전송하는 예시에 대한 것이다. STA들은 AP로부터 DTIM 요소를 포함하는 비콘 프레임을 수신하기 위해 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환할 수 있다. STA들은 수신한 DTIM을 통해 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임이 전송될 것임을 알 수 있다. AP는 DTIM을 포함하는 비콘 프레임 전송 후 PS-Poll 프레임의 송수신 동작 없이 바로 데이터(즉, 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임)를 전송할 수 있다. STA들은 DTIM을 포함하는 비콘 프레임을 받은 후에 계속하여 어웨이크 상태를 유지하는 중에 데이터를 수신하고, 데이터 수신이 완료된 후에 다시 슬립 상태로 전환할 수 있다.
TIM 구조
앞서 도 21 내지 23을 참조하여 설명한 TIM(또는 DTIM) 프로토콜을 기반으로 한 전력 절약 모드 운영 방법에 있어서, STA들은 TIM 요소에 포함된 STA 식별 정보를 통하여 자신을 위해 전송될 데이터 프레임이 존재하는지 여부를 확인할 수 있다. STA 식별 정보는 STA이 AP와 연계(association)시에 할당받는 식별자인 AID(Association Identifier)와 관련된 정보일 수 있다.
AID는 하나의 BSS 내에서는 각각의 STA에 대한 고유한(unique) 식별자로서 사용된다. 일례로, 현재 무선랜 시스템에서 AID는 1에서 2007까지의 값 중 하나의 값으로 할당될 수 있다. 현재 정의되어 있는 무선랜 시스템에서는, AP 및/또는 STA이 전송하는 프레임에는 AID를 위하여 14비트가 할당될 수 있으며, AID 값은 16383까지 할당될 수 있으나 2008에서 16383은 예비(reserved) 값으로 설정되어 있다.
기존의 정의에 따른 TIM 요소는, 하나의 AP에 많은 개수의 (예를 들어, 2007개 초과의) STA들이 연관될 수 있는 M2M 애플리케이션의 적용에 적절하지 않다. 기존의 TIM 구조를 그대로 확장하는 경우에는 TIM 비트맵 크기가 너무 커져서 기존의 프레임 포맷으로는 지원할 수 없고, 낮은 전송 레이트의 애플리케이션을 고려하는 M2M 통신에 적합하지 않다. 또한, M2M 통신에서는 하나의 비콘 주기 동안에 수신 데이터 프레임이 존재하는 STA의 개수가 매우 적을 것으로 예상된다. 따라서, 위와 같은 M2M 통신의 적용예를 고려하면, TIM 비트맵의 크기는 커지지만 대부분의 비트가 0 값을 가지는 경우가 많이 발생할 것으로 예상되므로, 비트맵을 효율적으로 압축하는 기술이 요구된다.
기존의 비트맵 압축 기술로서, 비트맵의 앞부분에 연속되는 0을 생략하고 오프셋(offset) (또는 시작점) 값으로 정의하는 방안이 마련되어 있다. 그러나, 버퍼된 프레임이 존재하는 STA들의 개수는 적지만 각각의 STA의 AID 값이 차이가 큰 경우에는 압축 효율이 높지 못하다. 예를 들어 AID가 10와 2000의 값을 가지는 단 두 개의 STA에게 전송할 프레임만이 버퍼되어 있는 경우에, 압축된 비트맵의 길이는 1990이지만 양 끝을 제외하고는 모두 0의 값을 가지게 된다. 하나의 AP에 연관될 수 있는 STA의 개수가 적은 경우에는 비트맵 압축의 비효율성이 크게 문제되지 않지만, STA의 개수가 증가하는 경우에는 이러한 비효율성이 전체 시스템 성능을 저해하는 요소가 될 수도 있다.
이를 해결하기 위한 방안으로서, AID를 여러 그룹으로 나누어 보다 효과적인 데이터의 전송을 수행하도록 할 수 있다. 각 그룹에는 지정된 그룹 ID(GID)가 할당된다. 이러한 그룹 기반으로 할당되는 AID에 대해서 도 24를 참조하여 설명한다.
도 24는 그룹 기반 AID에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 24의 (a)는 그룹 기반으로 할당된 AID의 일례를 나타내는 도면이다. 도 24(a)의 예시에서는 AID 비트맵의 앞의 몇 비트들을 GID를 나타내기 위해 사용할 수 있다. 예를 들어, AID 비트맵의 처음 2 비트를 사용하여 4개의 GID를 나타낼 수 있다. AID 비트맵의 전체 길이가 N 비트인 경우에, 처음 2 비트(B1 및 B2)이 값은 해당 AID의 GID를 나타낸다.
도 24의 (b)는 그룹 기반으로 할당된 AID의 다른 일례를 나타내는 도면이다. 도 24(b)의 예시에서는 AID의 위치에 따라서 GID가 할당될 수 있다. 이 때, 동일한 GID를 사용하는 AID들은 오프셋(offset) 및 길이(length) 값으로 표현될 수 있다. 예를 들어, GID 1이 오프셋 A 및 길이 B로 표현되면, 비트맵 상에서 A 내지 A+B-1의 AID들이 GID 1을 가진다는 것을 의미한다. 예를 들어, 도 24의 (b)의 예시에서, 전체 1 내지 N4의 AID가 4개의 그룹으로 분할된다고 가정한다. 이 경우, GID 1에 속하는 AID들은 1 내지 N1이며, 이 그룹에 속하는 AID들은 오프셋 1 및 길이 N1로 표현될 수 있다. 다음으로, GID 2에 속하는 AID들은 오프셋 N1+1 및 길이 N2-N1+1으로 표현될 수 있고, GID 3에 속하는 AID들은 오프셋 N2+1 및 길이 N3-N2+1으로 표현될 수 있으며, GID 4에 속하는 AID들은 오프셋 N3+1 및 길이 N4-N3+1으로 표현될 수 있다.
이와 같은 그룹 기반으로 할당되는 AID가 도입되면, GID에 따라 다른 시간 구간에 채널 액세스를 허용할 수 있도록 함으로써, 많은 수의 STA에 대한 TIM 요소 부족 문제를 해결함과 동시에 효율적인 데이터의 송수신이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 특정 시간 구간 동안에는 특정 그룹에 해당하는 STA(들)에게만 채널 액세스가 허용되고, 나머지 다른 STA(들)에게는 채널 액세스가 제한(restrict)될 수 있다. 이와 같이 특정 STA(들)에게만 액세스가 허용되는 소정의 시간 구간을, 제한된 액세스 윈도우(RAW: Restricted Access Window)라고 칭할 수도 있다.
GID에 따른 채널 액세스에 대해서 도 24(c)를 참조하여 설명한다. 도 24(c)에서는 AID가 3개의 그룹으로 나누어져 있는 경우, 비콘 인터벌에 따른 채널 액세스 메커니즘을 예시적으로 나타낸다. 첫 번째 비콘 인터벌(또는 첫 번째 RAW)은 GID 1에 속하는 AID에 해당하는 STA의 채널 액세스가 허용되는 구간이고, 다른 GID에 속하는 STA들의 채널 액세스는 허용되지 않는다. 이를 구현하기 위해서, 첫 번째 비콘에는 GID 1에 해당하는 AID들만을 위한 TIM 요소가 포함된다. 두 번째 비콘 프레임에는 GID 2를 가지는 AID들만을 위한 TIM 요소가 포함되며, 이에 따라 두 번째 비콘 인터벌(또는 두 번째 RAW) 동안에는 GID 2에 속하는 AID에 해당하는 STA의 채널 액세스 만이 허용된다. 세 번째 비콘 프레임에는 GID 3을 가지는 AID들만을 위한 TIM 요소가 포함되며, 이에 따라 세 번째 비콘 인터벌(또는 세 번째 RAW) 동안에는 GID 3에 속하는 AID에 해당하는 STA의 채널 액세스 만이 허용된다. 네 번째 비콘 프레임에는 다시 GID 1을 가지는 AID들만을 위한 TIM 요소가 포함되며, 이에 따라 네 번째 비콘 인터벌(또는 네 번째 RAW) 동안에는 GID 1에 속하는 AID에 해당하는 STA의 채널 액세스 만이 허용된다. 그 다음으로, 다섯 번째 이후의 비콘 인터벌들(또는 다섯 번째 이후의 RAW들)의 각각에서도, 해당 비콘 프레임에 포함된 TIM에서 지시되는 특정 그룹에 속한 STA의 채널 액세스만이 허용될 수 있다.
도 24의 (c)에서는 비콘 인터벌에 따라 허용되는 GID의 순서가 순환적 또는 주기적인 예시를 나타내지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, TIM 요소에 특정 GID(들)에 속하는 AID(들)만을 포함(이하, "분리된 TIM 동작(separated TIM operation)"으로 지칭함)시킴으로써, 특정 시간 구간(예를 들어, 특정 RAW) 동안에 상기 특정 AID(들)에 해당하는 STA(들)만의 채널 액세스를 허용하고 나머지 STA(들)의 채널 액세스는 허용하지 않는 방식으로 동작할 수 있다. 다시 말해, AP가 특정 TIM에 의한 액세스 그룹의 STA들에게 데이터의 버퍼링 여부 등에 대한 지시 정보는 해당 TIM에 의한 액세스 그룹에 한정될 수 있다.
전술한 바와 같은 그룹 기반 AID 할당 방식은, TIM의 계층적(hierarchical) 구조라고도 칭할 수 있다. 즉, 전체 AID 공간을 복수개의 블록들로 분할하고, 0이 아닌 값을 가지는 특정 블록에 해당하는 STA(들) (즉, 특정 그룹의 STA)의 채널 액세스만이 허용되도록 할 수 있다. 이에 따라, 큰 크기의 TIM을 작은 블록/그룹으로 분할하여 STA이 TIM 정보를 유지하기 쉽게 하고, STA의 클래스, 서비스품질(QoS), 또는 용도에 따라 블록/그룹을 관리하기가 용이하게 된다. 상기 도 24의 예시에서는 2-레벨의 계층을 나타내지만, 2 이상의 레벨의 형태로 계층적 구조의 TIM이 구성될 수도 있다. 예를 들어, 전체 AID 공간을 복수개의 페이지(page) 그룹으로 분할하고, 각각의 페이지 그룹을 복수개의 블록으로 구분하고, 각각의 블록을 복수개의 서브-블록으로 분할할 수도 있다. 이러한 경우, 상기 도 24(a)의 예시의 확장으로서, AID 비트맵에서 처음 N1개의 비트는 페이지 ID(즉, PID)를 나타내고, 그 다음 N2개의 비트는 블록 ID를 나타내고, 그 다음 N3개의 비트는 서브-블록 ID를 나타내고, 나머지 비트들이 서브-블록 내의 STA 비트 위치를 나타내는 방식으로 구성될 수도 있다.
한편, 도 24에서는 도시하지 않았지만, STA은 상술한 각 그룹 별로 구분되는 TIM 요소(예를 들어, TIM for GID 1, 2, 3)에 대한 정보를 긴 주기로 전송되는 일반 비콘(예를 들어, DTIM 비콘, 롱 비콘)을 통해서 획득할 수 있다. 예를 들어, STA이 AP와 연계(association) 과정을 수행하는 중에 긴 주기로 전송되는 비콘으로부터 각 그룹 별로 구분되는 TIM 요소에 대한 정보(예를 들어, 각 그룹 별로 구분되는 TIM 요소의 전송 주기/길이, 각 그룹 액세스 구간에서의 슬롯 시간 등)를 획득하고, 해당 STA이 속한 그룹의 TIM 요소가 전송되는 주기에서 어웨이크 상태로 전환하여 해당 TIM 요소를 수신할 수 있다. 이러한 각 그룹 별로 구분되는 TIM 요소를 TIM 세그먼트(TIM segment)라고 칭할 수도 있다.
이하에서 설명하는 본 발명의 예시들에 있어서, STA들(또는 각각의 STA에 할당된 AID들)을 소정의 계층적인 그룹 단위로 분할하고 관리하는 다양한 방식들이 적용될 수 있으며, 그룹 기반 AID 할당 방식이 상기 예시들로 제한되는 것은 아니다.
AID 변경
STA에게 할당된 AID는 여러 이유로 재할당되어 변경될 수 있다. AID는 동일한 그룹 내에서 변경될 수도 있고, 다른 그룹에 속해 있는 AID로 변경될 수도 있다. 일예로, TIM 요소의 길이를 줄이기 위해 TIM 압축을 수행하는 경우, STA들에게 할당된 AID 들의 값이 서로 근접해 있어야 보다 효율적으로 TIM 압축을 수행할 수 있다. 이에 따라, STA는 AID를 같은 그룹 내 다른 AID로 재할당할 필요성이 발생할 수 있다. 이 경우, AP는 STA의 AID를 동일한 그룹 내 다른 AID로 변경함으로써, 효율적인 TIM 압축을 수행할 수 있을 것이다.
다른 예로, STA에게 할당된 AID가 속한 그룹이 포화상태에 이르러 채널 액세스에 어려움이 생겨, STA가 다른 그룹으로의 소속 변경을 요청할 필요성이 발생할 수 있다. 이 경우, STA는 AP에게 다른 그룹의 AID로의 변경을 요청하거나, AP는 STA에게 다른 그룹의 AID가 재할당되도록 할 수 있을 것이다.
도 25는 동일한 그룹 내에서 STA의 AID가 변경되는 것을 시그널링을 중심으로 예시한 도면이다. AP는 STA에게 같은 그룹 내 AID 할당(AID assignment with Same GID) 프레임을 전송하여, STA의 AID가 재할당되도록 할 수 있다. 같은 그룹 내 AID 할당 프레임은 도 26에 도시되어 있다.
도 26에 도시된 AID 필드는 STA에게 새롭게 할당될 AID 를 나타내며, 현재 AID 개수(Current Num of AID) 필드는 재할당될 AID가 속하는 그룹에 포함되어 있는 할당된 AID의 개수(또는 STA의 수)를 가리킨다.
AP는 필요한 시점에 같은 그룹 내 AID 할당 프레임을 STA에게 전송함으로써 새로운 AID를 STA에게 알릴 수 있다. 이를 수신한 STA는 ACK 프레임을 AP에게 전송함으로써 성공적으로 새로운 AID를 할당 받았음을 알릴 수 있다.
도 27은 특정 그룹에 소속된 STA의 AID가 다른 그룹의 AID로 변경되는 것을 시그널링을 중심으로 예시한 도면이다. 다른 그룹에 속한 AID를 재할당하고자 하는 STA는 AP에게 AID 할당 요청 프레임(AID Assignment request frame)을 전송하여 다른 GID에 속하는 AID로의 AID 재할당을 요청할 수 있다. AP는 다른 GID의 AID 할당 프레임(AID Assignment with Different GID frame)를 STA에게 전송하여, STA가 다른 GID에 속하는 AID를 할당받도록 할 수 있다. 이때, AP는 STA로부터의 AID 할당 요청 프레임에 반응하여 다른 GID의 AID 할당 프레임을 전송할 수도 있으나, 주체적으로 다른 GID의 AID 할당 프레임을 전송할 수도 있다.
도 27의 (a)는 AP가 주체적으로 STA의 AID를 변경하는 것을 설명하기 위한 예시도이다. 도 27의 (b)는 STA의 요청에 의해, STA의 AID가 변경되는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
특정 그룹에 소속된 STA들이 할당된 그룹에 대한 채널 액세스 구간(channel access interval)에서만 채널을 사용할 수 있다고 가정할 때, 특정 그룹에 대한 채널 액세스 구간에서 STA들에 대한 트래픽이 집중하는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, AP는 부하 분산(load distribution)을 위해서 트래픽이 집중된 그룹에 속한 단말의 그룹을 다른 그룹으로 변경해 줄 수 있다. 도 27의 (a)에서는 BSS내의 STA들이 그룹 1, 그룹 2 및 그룹 3으로 그룹핑되어 있고, STA 1, STA 2 및 STA 3은 그룹 1에 소속된 상태인 것으로 가정한다. 만약, 특정 기간 동안 그룹 1에 대한 트래픽 밀도(traffic density)가 다른 그룹보다 더 큰 경우, AP는 그룹 1에 속한 일부 STA을 다른 그룹으로 이동 시킬 수 있다. 도 27의 (a)의 예에서는 AP가 STA2 및 STA3을 그룹 1에서 그룹 2로 이동시키기 위해, STA 2 및 STA 3의 AID를 재할당하는 것을 예시한 것이다.
STA의 트래픽 특성이 변경된 경우, 변경된 트래픽 특성에 맞게 STA의 그룹을 변경해 줄 필요도 있다. 트래픽 특성이 변경된 STA는 AP에게 변경된 트래픽에 알맞은 그룹으로의 변경을 요청할 수 있다. 즉, STA는 그룹 변경을 위해, AP로 AID 재할당을 요청할 수 있다. AID 재할당을 요청받은 AP는 단말에게 다른 그룹의 AID를 재할당 할 수 있다. 도 27의 (b)의 예에서, STA들은 그룹 1, 그룹 2 및 그룹 3으로 그룹화 되어 있고, AID 재할당 전 STA 1은 그룹 3에 소속되 있다. 도 27의 (b)의 DTIM 요소를 참조하면, 그룹 1 및 그룹 2는 하이 듀티 사이클(High Duty Cycle)을 갖고, 그룹 3은 로우 듀티 사이클(Low Duty Cycle)을 갖는 것을 확인할 수 있다. 즉, 그룹 1 및 그룹 2는 짧은 주기로 채널 접근 구간이 반복되는 반면, 그룹 3은 긴 주기로 채널 접근 구간이 반복된다. 만약, 그룹 3에 소속된 STA 1의 트래픽 특정이 로우 듀티 사이클에서 하이 듀티 사이클로 변경되었을 경우, STA 1은 변경된 특성(즉, 하이 듀티 사이클)에 맞는 그룹에 대한 정보(즉, STA 1이 선호하는 그룹 정보)를 포함하는 AID 재할당 요청 프레임을 AP에게 전송할 수 있다. AP는 STA로부터 수신한 AID 재할당 요청 프레임을 기초로, 변경하고자 하는 그룹에 맞는 AID를 STA에게 재할당할 수 있다. 도 27의 (b)의 예에서는 STA 1이 하이 듀티 사이클을 갖는 그룹 2로 변경되는 것으로 예시하였다.
직접 링크가 설정된 상태에서 AID 변경
STA는 다른 STA와 AP를 경유하지 않고 직접 통신할 수 있다. 일예로, STA는 DLS(Direct Link Setup), TDLS 및 Wi-Fi Direct 등의 기법을 이용하여 다른 STA와 직접 통신할 수 있다. 이때, STA는 불필요한 프로세싱 오버헤드를 줄이기 위해, 상대방 STA로부터 수신되는 프레임이 자신의 것인지를 확인하는 과정을 거칠 수 있다. 일예로, 도 15에 예시되었던 SIGA에 불완전한 AID(Partial AID)가 포함되어 있다면, STA는 프레임을 수신하였을 때, SIGA에 있는 불완전한 AID를 확인하여 프레임이 자신에게 전송되는 것인지를 식별할 수 있다. 불완전한 AID가 자신의 AID와 일치하지 않으면, STA는 자신에게 전송되는 프레임이 아니라 판단하고 페이로드 부분을 디코딩하지 않음으로써, 불필요한 프로세싱 오버헤드를 줄일 수 있을 것이다. 다만, STA의 AID가 변경된 경우, AID가 변경된 STA과 직접 통신을 수행하는 상대방 STA는 STA의 변경된 AID를 몰라 직접 통신에 어려움이 발생할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 28의 예를 참조한다.
도 28은 다른 STA와 직접 링크가 설정된 STA의 AID가 변경된 경우 발생할 수 있는 문제점을 설명하기 위해 예시한 도면이다. 설명의 편의를 위해, STA 간의 직접 통신 기법은 TDLS 인 것으로 가정한다.
TDLS를 통하여, 도 28에 도시된 STA 1 및 STA 2 사이에 직접 통신이 활성화 되어 있는 상태에서, AP가 STA 1의 AID를 재할당하는 경우, STA 2는 STA 1의 변경된 AID를 업데이트 하기 전에는 STA 1의 이전 AID를 사용하여 STA 1에게 프레임 전송을 시도하게 된다. 이 경우, STA 1은 업데이트 된 AID와 프레임에 포함된 AID(예컨대, 불완전한 AID)가 일치하지 않으므로, 자신에게 전송되는 프레임이 아니라 판단하고 페이로드 부분의 디코딩을 생략할 것이다. 이에 따라, STA 1의 AID가 업데이트된 경우, 업데이트 사실을 인지하지 못하는 STA 2는 STA 1와의 통신에 어려움을 겪게 된다.
이에, 본 발명에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 다양한 방법을 제안하고자 한다. 후술되는 실시예에서는 설명의 편의를 위해 소정의 STA와 직접 통신을 수행하도록 설정된 STA를 '상대방 STA'라 호칭하기로 한다.
타이머 기반의 동작
AP는 STA의 AID 변경에 대한 요청의 응답으로 또는 주체적으로 STA에게 새로운 AID를 할당할 수 있다. STA는 AP로 AID 재할당 요청 프레임(AID reassignment request frame) 또는 AID 스위치 요청 프레임(AID switch request frame) 등과 같이 새로운 AID를 요청하기 위한 프레임이나 연계 요청 프레임(Association request frame) 등과 같이 기존에 정의된 프레임을 이용하여 AP로 AID 변경을 요청할 수 있다.
AP는 STA의 AID 변경 요청에 대응하여, 또는 주체적으로, STA에게 재할당하고자 하는 새로운 AID 정보를 포함하는 AID 재할당 응답 프레임(AID reassignment response frame) 또는 AID 스위치 응답 프레임(AID switch response frame) 등과 같이 새로운 AID를 할당하기 위한 프레임이나 연계 응답 프레임(Association response frame) 등과 같이 기존에 정의된 프레임을 이용하여 STA에게 새로운 AID를 할당할 수 있다.
설명의 편의를 위, 본 발명에서는 STA가 AP로 AID의 재할당을 요청하기 위한 프레임을 '재할당 요청 프레임'이라 호칭하고, AP에서 STA로 전송되는, 새로운 AID 정보를 포함하는 프레임을 '재할당 응답 프레임'이라 호칭하기로 한다.
또한, 설명의 편의를 위해, 후술되는 도면들에서는 재할당 요청 프레임을 AID 재할당 요청 프레임 또는 AID 스위치 요청 프레임으로 도시하고, 재할당 응답 프레임을 AID 재할당 응답 프레임 또는 AID 스위치 응답 프레임으로 도시하기로 한다. 나아가, AP는 STA로부터 수신하는 재할당 요청 프레임에 대한 응답으로 재할당 응답 프레임을 전송하는 것으로 가정한다.
본 발명에 따른 AP는 STA의 AID를 변경한 후 해당 STA의 이전 AID를 특정 타이머(또는 특정 기간) 동안 다른 단말에게 할당하지 않을 수 있다. AP는 STA가 타이머를 사용하기 전에, 타이머 정보(또는 기간 정보)를 STA에게 전달할 수 있다. 타이머 정보(또는 기간 정보)는 AP가 STA에게 전송하는 재할당 응답 프레임에 포함될 수 있다.
AID를 재할당 받은 STA는 AP로부터 수신한 타이머 정보(또는 기간 정보)를 기초로 특정 타이머(또는 특정 기간) 동안 두개의 AID를 모두 사용할 수 있다. 이로써, AID를 재할당 받은 STA은 정해진 타이머가 만료되기 전까지는 AID가 재할당 되기 전에 이미 직접 링크가 설정된 다른 STA와 타이머 만료 전까지 업데이트 이전의 AID를 이용하여 데이터 송수신을 수행함으로써, 직접 링크가 설정된 다른 STA와의 원활한 통신을 유지할 수 있다. AID가 재할당 된 STA는 타이머가 만료되기 전까지, AP와는 재할당 받은 AID 및 재할당 전 사용하던 AID 중 어느 하나를 이용하여 데이터 송수신을 수행할 수 있을 것이다. 이에 대한 상세한 예제는 도 29를 참조한다.
도 29는 AID를 재할당 받은 STA가 두개의 AID를 모두 사용하는 것을 설명하기 위해 예시한 도면이다. 도 29에서는 STA 1이 AID를 재할당 받기 전, STA 1과 STA 2는 TDLS를 통해 직접 링크가 설정된 것으로 예시되었다. 나아가, AID 재할당은, STA 1이 AP로 AID 재할당 요청 프레임을 전송하는 단계, 및 AP가 이에 대한 응답으로, 재할당되는 AID 정보(New AID) 및 타이머 정보(Timer_AID)를 포함하는 AID 재할당 응답 프레임을 전송함으로써 수행되는 것으로 예시되었다. STA 1이 새로운 AID를 재할당 받기 전 STA 1과 STA 2는 재할당 이전에 사용하던 AID(도 29에서는 1로 예시됨)을 이용하여 통신을 수행할 수 있다.
STA 1에 AID 가 재할당 된 경우 AP와 STA 1은 타이머를 시작할 수 있다. STA 1은 타이머가 만료되기 전까지, 새롭게 할당된 AID(도 29에서는 100으로 예시됨)와 이전에 사용하던 AID(도 29에서는 1로 예시됨)을 모두 사용할 수 있다. 이에 따라, STA 1은 AID 업데이트 사실을 모르는 STA 2가 AID 1을 기입하여 전송하는 프레임을 자신의 것으로 인지하고, 이에 대한 디코딩을 수행할 수 있다. STA 1은 AP와 새롭게 할당된 AID 100 및 이전에 사용하던 AID 1 중 어느 하나를 이용하여 데이터 통신을 수행할 수 있다. 도 29의 (a)에서는 AP와 STA 1은 타이머가 만료되기 전 재할당된 AID 100을 이용하여 통신을 수행하는 것으로 예시되었다. 이와 달리, AP와 STA 1은 도 29의 (b)에 도시된 예에서와 같이, 타이머가 만료되기 전 기존에 사용하던 AID 1을 이용하여 AP와 통신할 수도 있다.
타이머가 만료되면, STA 1은 이전에 할당되었던 AID 1을 반납하고, AP는 타이머가 만료된 시점부터 다른 STA에게 AID 1을 할당할 수 있게 된다. 타이머가 만료된 이후, STA 1 및 AP는 새롭게 할당된 AID 100을 이용하셔 서로 통신하게 될 것이다.
타이머가 만료되기 전 STA가 두개의 AID를 사용하는 것은 임시적인 해결책에 불과하다. 예컨대, 타이머가 만료된 이후, STA는 재할당된 AID만을 사용하게 되므로, AID 업데이트 사실을 모르는 상대방 STA와의 통신에 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, STA는 타이머가 만료되기 전 직접 링크가 설정된 상대방 STA로 AID의 업데이트 사실을 알릴 수도 있다. 구체적으로, STA는 상대방 STA로 AID의 업데이트 사실을 알리기 위한 새롭게 할당된 AID 정보를 포함하는 업데이트 요청 프레임을 전송할 수 있고, 상대방 STA는 업데이트 요청 프레임에 대한 응답으로, STA에게 업데이트 응답 프레임을 전송할 수 있다. 상세한 설명은, 도 30 및 도 31의 예제를 참조하기로 한다.
도 30은 STA가 상대방 STA로 AID의 업데이트 사실을 보고하는 것을 설명하기 위해 예시한 도면이다.
도 30의 (a)에 도시된 예에서와 같이, AP로부터 새로운 AID 100을 할당받은 STA 1는 타이머를 시작하고, 타이머가 만료되기 전까지 이전에 사용되던 AID 1을 유지할 수 있다. 이에 따라, STA 2는 STA 1의 AID 업데이트 사실을 인지하기 전까지 STA 1이 이전에 사용하던 AID 1을 이용하여 STA 1과 통신을 수행할 수 있을 것이다. STA 1은 직접 링크가 설정된 STA 2로 AID의 업데이트 사실을 알리기 위해, 새롭게 할당된 AID 정보(New AID)를 포함하는 AID 업데이트 요청 프레임(AID update request frame)을 전송할 수 있다. STA 1과 STA 2 사이의 직접 링크가 TDLS에 기초한 것일 경우, AID 업데이트 요청 프레임은 TDLS AID 업데이트 요청 프레임으로 호칭될 수도 있다.
AID 업데이트 요청 프레임을 수신한 STA 2는 STA 1의 AID 변경 사실을 인지하고, AID 업데이트 요청 프레임에 대한 응답으로, AID 업데이트 응답 프레임(AID update response frame)을 전송할 수 있다. STA 1과 STA 2 사이의 직접 링크가 TDLS에 기초한 것일 경우 AID 업데이트 응답 프레임은 TDLS AID 응답 프레임으로 호칭될 수도 있다.
AID 업데이트 절차를 통해, STA 2가 STA 1의 AID가 1에서 100으로 변경된 것을 인지하였으므로, STA 2는 STA 1이 재할당 받은 새로운 AID를 이용하여 STA 1과 계속 통신할 수 있을 것이다.
도 30의 (a)에서는 타이머의 만료 전 AID 업데이트 요청 프레임 및 AID 업데이트 응답 프레임의 전송이 이루어지는 것으로 예시되었으나, 이들의 전송이 반드시 타이머 만료 전에 이루어져야 하는 것은 아니다. 일예로, 타이머가 만료되기 전까지 AID 업데이트가 효과적으로 완료되지 못한 경우라면, 타이머가 만료된 이후에 AID 업데이트 요청 프레임 및 AID 업데이트 응답 프레임의 전송이 수행될 수도 있다.
도 30의 (a)에서는 업데이트 요청 프레임 및 업데이트 응답 프레임의 일예로 각각 AID 업데이트 요청 프레임 및 AID 업데이트 응답 프레임을 예시하였다. 도 30의 (a)에 도시된 예에서와는 달리, 업데이트 요청 프레임 및 업데이트 응답 프레임은 기존에 정의 프레임이 이용될 수도 있다. 예컨대, 업데이트 요청 프레임은 TDLS 셋업 요청 프레임(TDLS Setup request frame)을 포함하고, 업데이트 응답 프레임은 TDLS 셋업 응답 프레임(TDLS Setup response frame)을 포함할 수도 있다. 경우에 따라, STA는 상대방 STA가 전송한 TDLS 셋업 응답 프레임에 대한 응답으로, TDLS 셋업 확인 프레임(TDLS Setup confirm frame)을 이용할 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 31을 참조한다.
도 31은 TDLS 관리 동작 프레임(management action frame)들을 통해 업데이트된 AID가 상대방 STA에게 제공되는 것을 설명하기 위해 예시한 도면이다. 도 31의 (a)에 도시된 예에서와 같이, AP로부터 AID를 재할당받은 STA 1은 STA 2로 새롭게 할당된 AID 정보(New AID)를 포함하는 TDLS 셋업 요청 프레임을 전송할 수 있다. STA 2는 TDLS 셋업 요청 프레임에 포함된 새롭게 할당된 AID 정보를 이용하여, STA 1의 AID 변경을 인지할 수 있다. STA 2는 TDLS 셋업 요청 프레임에 대한 응답으로, TDLS 셋업 응답 프레임을 전송하고, STA 1은 TDLS 셋업 응답 프레임에 대한 응답으로 TDLS 셋업 확인 프레임을 전송함으로써, AID 업데이트 절차를 완료할 수 있다. 새로운 AID 100을 할당받은 STA 1이 타이머를 시작하고, 타이머가 만료되기 전까지 기존에 사용하던 AID 1을 유지할 수 있음은 앞서 도 30의 (a)의 경우와 같다.
본 발명의 일예에 따르면, 도 30의 (b) 및 도 31의 (b)에 도시된 예에서와 같이, AID를 갱신한 STA가 상대방 STA에게 업데이트 된 AID를 보고하도록 설정된 경우에는 AP와 STA 사이의 타이머 정보의 송수신 및 타이머를 시작하는 과정은 생략될 수도 있다. STA가 상대방 STA로 업데이트된 AID를 전송하는데 소요되는 시간이 매우 짧다면, STA가 두개의 AID를 사용하지 않더라도, 상대방 STA와의 통신 오류가 발생할 가능성은 매우 적을 것이기 때문이다. 이 경우, STA와 상대방 STA 사이의 통신시 발생하는 문제를 최소화하기 위해, STA는 AID 재할당 즉시 상대방 STA로 업데이트된 AID를 보고할 수 있어야 할 것이다.
도시되지는 않았지만, 업데이트 응답 프레임은 ACK 프레임을 포함할 수도 있다. 즉, 상대방 STA는 STA로부터의 업데이트 요청 프레임에 대한 응답으로 ACK 프레임을 전송할 수도 있다.
AID 재할당 응답에 대한 확인
AP로부터 재할당 응답 프레임을 수신한 STA는 이에 대한 응답으로, AP에게 확인 프레임을 전송할 수도 있다. 확인 프레임의 전송이 완료되면, STA는 AP와의 프레임 송수신에서 새롭게 할당된 AID를 사용할 수 있다.
AP는 STA로 재할당 응답 프레임을 전송한 후, 이를 수신한 STA로부터 AID 재할당에 대한 확인 프레임을 수신하면, AP는 새로 할당한 AID를 사용하여 STA와 프레임 송수신을 수행할 수 있다.
이때, STA와 직접 링크가 설정된 상대방 STA가 존재하는 경우, 확인 프레임의 전송은 상대방 STA가 변경된 AID를 업데이트하는 것을 조건으로 AP에게 전송될 수 있다. 즉, STA는 AP에게 확인 프레임을 전송하기 전 상대방 STA에게 AID 변경을 알리는 프로시저를 수행한 후, AID에게 확인 프레임을 전송할 수 있다. 이에 대한 상세한 예제는 도 32를 참조한다.
도 32는 AP로 확인 프레임이 전송되는 과정을 설명하기 위해 예시한 도면이다. STA 1이 AID 재할당 요청 프레임을 AP로 전송하면, AP는 이에 대한 응답으로, 새로운 AID 정보(New AID)를 포함하는 AID 재할당 응답 정보를 STA 1에 전송할 수 있다. 만약, 새로운 AID 100을 할당받은 STA 1이 직접 링크를 갖고 있다면, STA 1은 STA 2에게 업데이트된 AID를 알려주 위해, 새롭게 할당된 AID 정보를 포함하는 TDLS AID 업데이트 프레임을 STA 2에게 전송할 수 있다. STA 2는 STA 1의 새롭게 할당된 AID를 업데이트 하고, TDLS AID 업데이트 프레임에 대한 응답으로 TDLS AID 업데이트 확인 프레임을 STA 1에게 전송할 수 있다. STA 2로부터 TDLS AID 업데이트 확인 프레임을 수신한 STA 1은 더 이상 AID를 업데이트할 상대방 STA가 없다면, AP에게 AID 재할당 확인 프레임을 전송할 수 있다. STA는 AID 재할당 확인 프레임을 전송한 뒤, 새롭게 할당된 AID를 이용하여 다른 STA(예컨대, AP, STA 2)들과 프레임 송수신을 수행할 수 있다. STA 1로부터 재할당 확인 프레임을 수신한 AP는 STA 1이 기존에 사용하였던 AID를 다른 STA에게 할당할 수 있다.
AP와 STA 1은 STA 1이 AP로 AID 재할당 확인 프레임을 전송하기 전까지 기존에 사용하던 AID를 이용하여 프레임 송수신을 수행할 수 있다. 즉, AP가 STA 1로 AID 재할당 프레임을 전송하였더라도, AID 재할당 확인 프레임을 수신하기 전까지는 기존의 AID를 이용하도록 설정될 수 있다.
STA 1과 STA 2는 STA 1이 STA 2로부터 TDLS AID 업데이트 확인 프레임을 수신하기 전까지 기존의 AID 를 이용하여 프레임 송수신을 수행할 수 있다.
도시된 예에서와 달리, STA 1은 AID 재할당 응답 프레임을 수신한 시점부터, AID 재할당 확인 프레임을 수신할 때까지 기존의 AID 및 새롭게 할당된 AID를 모두 사용할 수도 있다. 이 경우, AP는 기존의 AID 및 새롭게 할당된 AID 중 어느 하나를 택일하여 STA 1과 프레임 송수신을 수행할 수 있을 것이다.
도 32에서는 STA 1이 AP로 AID 재할당 확인 프레임을 전송하면, STA 1이 새롭게 할당된 AID를 사용할 수 있는 것으로 예시되었다. 도 32에 도시된 예에서와 는 달리, AP로부터 AID 재할당 확인 프레임에 대한 ACK 프레임을 수신한 경우, STA 1이 새롭게 할당된 AID를 사용하도록 설정될 수도 있다.
상대방 STA는 STA로부터의 업데이트 요청 프레임을 수신한 뒤, SIFS 경과 후 업데이트 응답 프레임을 전송하도록 설정될 수도 있다. 도 33은 업데이트 요청 프레임을 수신한 뒤 SIFS 경과 후 업데이트 응답 프레임이 전송되는 것을 설명하기 위한 예시도이다. 도 33에 도시된 예에서와 같이, STA 2는 STA 1로부터 TDLS AID 업데이트 프레임을 수신한 뒤, SIFS(Short Inter-Frame Space)가 경과한 이후 업데이트 응답 프레임인 ACK 프레임을 전송할 수도 있다.
도 32 및 도 33에서는 AP가 STA로부터 확인 프레임을 수신하는 경우, AID 재할당 절차가 종료되는 것으로 예시되었다. 다만, STA가 직접 링크를 갖고 있지 않다면, 확인 프레임을 수신하는 것을 기다리지 않고, 재할당 응답 프레임의 전송으로 AID 재할당 절차가 종료되어도 무방할 것이다.
이를 위해, STA는 AP에게 재할당 요청 프레임을 전송할 때, 재할당 요청 프레임에 직접 링크 설정 정보가 포함되도록 할 수 있다. 직접 링크 설정 정보는 AID를 재할당받고자 하는 STA가 직접 링크를 갖고 있는지 여부를 가리킨다. 재할당 요청 프레임에 직접 링크 설정 정보가 포함되었을 경우 AID 재할당 절차에 대해서는 도 34를 참조한다. 설명의 편의를 위해, STA가 직접 링크를 갖지 않는 경우, 직접 링크 설정 정보의 인덱스가 '0'이고, STA가 직접 링크를 갖는 경우, 직접 링크 설정 정보의 인덱스는 '1'인 것으로 가정한다.
도 34는 직접 링크 설정 정보를 포함하는 재할당 요청 프레임을 이용한 AID 재할당 절차를 설명하기 위해 예시한 도면이다. 도 34의 (a)는 STA 1이 직접 링크를 갖지 않는 경우를 예시한 것이고, 도 34의 (b)는 STA 1이 STA 2와의 직접 링크를 갖는 경우를 예시한 것이다. 도 34의 (a)에 도시된 예에서와 같이, 직접 링크를 갖지 않는 STA 1은 AP에 AID 스위치 요청 프레임을 전송하면서, 직접 링크 설정 정보(TDLS Presence)의 인덱스를 '0'으로 설정할 수 있다. AP는 AID 스위치 요청 정보에 포함된 직접 링크 설정 정보를 기초로 STA 1이 직접 링크를 갖지 않음을 인지할 수 있다. 이후, AP는 AID 스위치 응답 프레임을 STA 1로 전송하고, 확인 프레임의 수신을 기다리지 않고, AID 재할당 절차를 종료할 수 있다. AID 재할당 절차를 종료한 AP는 새롭게 재할당된 AID 100을 이용하여 STA 1과 프레임을 송수신할 수 있고, STA 1이 이전에 사용하던 AID 1을 다른 STA에 할당할 수 있다. AP로부터 AID 스위치 응답 프레임을 수신한 STA 1 역시 새로운 AID 100을 이용하여 프레임 송수신을 수행할 수 있다.
이와 반대로, 도 34의 (b)에 도시된 예에서와 같이, STA 1이 STA 2와의 직접 링크를 갖고 있는 상태라면, STA 1은 AP로 AID 스위치 요청 프레임을 전송하면서, 직접 링크 설정 정보(TDLS Presence)의 인덱스를 '1'로 설정할 수 있다. AP는 AID 스위치 요청 정보에 포함된 직접 링크 설정 정보를 기초로, STA 1이 직집 링크를 갖고 있음을 인지할 수 있다. 이에 따라, AP는 AID 스위치 응답 프레임을 STA 1로 전송하고, AID 스위치 응답 프레임에 대한 확인 프레임을 전송한 이후, AID 재할당 절차를 종료할 수 있다. AID 재할당 절차를 종료한 AP는 새롭게 재할당된 AID 100을 이용하여 STA 1과 프레임을 송수신할 수 있고, STA 1이 이전에 사용하던 AID 1을 다른 STA에 할당할 수 있다.
AP로부터 AID 스위치 응답 프레임을 수신한 STA 1은 STA 2로 새로운 AID 정보(New AID)를 포함하는 업데이트 요청 프레임을 전송하고, 이에 대한 응답으로, STA 2로부터 업데이트 응답 프레임을 수신할 수 있다. AID를 업데이트해야 할 상대방 STA가 더 이상 존재하지 않은 경우, STA 1은 AP로 확인 프레임을 전송하여 AID 재할당 절차가 종료되도록 제어할 수 있다.
STA 1이 AID 스위치 응답 프레임을 수신한 시점부터, 확인 프레임을 전송할 때까지, STA 1이 기존의 AID 1 및 새로운 AID 100 모두를 사용할 수도 있음은 앞서 설명한 바와 같다.
STA가 AP로 전달하는 재할당 요청 프레임에는 직접 링크 설정 정보에 부수적으로, 직접 링크 개수 정보가 더욱 포함될 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 35를 참조한다.
도 35는 재할당 요청 프레임에 직접 링크 개수 정보가 포함되었을 때 AID 재할당 절차를 설명하기 위한 예시도이다.
도 35에 도시된 예에서와 같이, 직접 링크를 갖고 있는 STA 1은 AP로 AID 스위치 요청 프레임을 전송하면서, 직접 링크 설정 정보의 인덱스를 '1'로 설정할 수 있다. 이에 부가적으로, STA 1은 AID 스위치 요청 프레임에 직접 링크 개수 정보(Num Of TDLS)가 포함되도록 제어할 수 있다. 도 35에서는 STA 1이 갖는 직접 링크 수가 1개이므로, 직접 링크 개수 정보는 '1'로 설정될 수 있을 것이다.
AP는 AID 스위치 요청 프레임에 포함된 직접 링크 설정 정보 및 직접 링크 개수 정보를 기초로, STA 1의 직접 링크 보유 여부 및 직접 링크의 수를 인지할 수 있다. STA 1이 직접 링크를 갖지 않는 경우라면, 도 34의 (a)에 도시된 예에서와 같이, AP는 확인 프레임의 수신을 기다리지 않고, AID 스위치 응답 프레임을 전송함으로써, AID 재할당 절차를 종료할 수 있을 것이다. 그렇지 않고, 도 35에 도시된 예에서와 같이, STA 1이 직접 링크를 갖는 경우라면, AP는 AID 스위치 응답 프레임을 전송한 뒤, 이에 대한 응답으로 STA 1로부터 확인 프레임을 수신함으로써, AID 재할당 절차를 종료 할 수 있을 것이다.
STA 1도 설정된 직접 링크가 없다면, 도 34의 (a)에 도시된 예에서와 같이, AID 스위치 응답 프레임의 수신으로 AID 재할당 절차를 종료할 수 있을 것이다. 그렇지 않고, 도 35에 도시된 예에서와 같이, STA 2와 직접 링크를 갖는 경우라면, STA 1은 STA 2와의 AID 업데이트 절차 종료 후 AP로 확인 프레임을 전송함으로써, AID 재할당 절차를 종료할 수 있을 것이다.
만약, STA 1이 복수의 상대방 단말과의 직접 링크를 갖는 경우라면, STA 1은 모든 상대방 STA과의 AID 업데이트 절차가 완료된 이후, AP에게 확인 프레임을 전송할 수 있다.
또 다른 예로, STA 1은 각각의 상대방 STA와의 AID 업데이트 절차가 완료될 때 마다 AP에게 확인 프레임을 전송할 수도 있다. 이 경우, AP는 직접 링크 개수 정보와 부합하는 개수의 확인 프레임을 수신하는 것을 조건으로 AID 재할당 절차를 종료할 수 있을 것이다.
STA에 다른 그룹의 AID가 할당되어, STA와 상대방 STA가 속한 그룹이 달라진 경우, STA와 상대방 STA는 서로 다른 청취 구간(Listening interval)을 갖게된다는 문제점이 발생할 수 있다. 이에 따라, AP는 STA의 AID를 변경하면서, STA와 직접 통신 중인 상대방 STA의 AID 역시 변경되도록 할 수도 있다. 이를 위해, STA가 AP로 전송하는 재할당 요청 프레임에는 직접 링크 설정 정보 및 직접 링크 개수 정보에 부가하여, 상대방 STA의 AID 정보가 더욱 포함될 수 있다.
AP는 상대방 STA의 AID 정보를 이용하여, STA에게 새로운 AID를 할당하면서, 상대방 STA에게도 새로운 AID가 할당되도록 할 수 있다. STA와 상대방 STA의 AID를 동시에 변경함으로써, STA 및 상대방 STA가 같은 그룹에 소속되도록 할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 36을 참조한다.
도 36은 AP가 상대방 STA로 직접 새로운 AID를 알려주는 것을 설명하기 위한 예시도이다. 도 36에 도시된 예에서와 같이, 직접 링크를 갖고 있는 STA 1은 AP로 AID 스위치 요청 프레임을 전송하면서, 직접 링크 설정 정보의 인덱스를 '1'로 설정할 수 있다. 이에 부가적으로, STA 1은 AID 스위치 요청 프레임에 직접 링크 개수 정보(Num Of TDLS)와 직접 통신의 대상이 되는 STA 2의 AID 정보가 포함되도록 제어할 수 있다. 도 36에서는 STA 1이 갖는 직접 링크 수가 1개이고, STA 1과 직접 통신을 수행하는 STA 2의 AID가 2이므로, 직접 링크 개수 정보는 '1', 상대방 STA의 AID 정보는 '2'로 설정될 수 있을 것이다.
AP는 AID 스위치 요청 프레임에 포함된 직접 링크 설정 정보, 직접 링크 개수 정보 및 상대방 STA의 AID 정보를 기초로, STA 1의 직접 링크 보유 여부, 직접 링크의 수 및 STA 1과 직접 통신을 수행하는 상대방 STA의 AID를 인지할 수 있다.
AP는 AID 스위치 요청 프레임에 대한 응답으로, STA 1에게 제 1 AID 스위치 응답 프레임을 전송할 수 있다. 제 1 AID 스위치 응답 프레임에는 STA 1에게 새롭게 할당될 AID 정보(New AID) 및 STA 2에게 새롭게 할당될 AID 정보(Peer STA's AID)가 모두 포함될 수 있다. 새로운 AID 100을 할당 받은 STA 1은 STA 2에게 새롭게 할당될 AID 101을 이용하여 STA 2와 프레임 송수신을 수행할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제 1 스위치 응답 프레임에는 STA 2가 기존에 사용하던 기존 AID 정보가 더 포함될 수도 있다. STA 1은 기존 AID 정보에 부합하는 STA을 서칭한 뒤, 서치된 STA 2의 AID를 업데이트할 수 있다.
이에 더하여, AP는 STA 1과 직접 통신 중인 STA 2에게 제 2 AID 스위치 응답 프레임을 전송할 수 있다. 제 2 AID 스위치 응답 프레임에는 제 1 AID 스위치 응답 프레임과 마찬가지로, STA 1에게 새롭게 할당될 AID 정보(Peer STA's AID) 및 STA 2에게 새롭게 할당될 AID 정보(New AID)가 모두 포함될 수 있다. 새로운 AID 101을 할당 받은 STA 2는 STA 1에게 새롭게 할당될 AID 100을 이용하여 STA 1과 프레임 송수신을 수행할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제 2 스위치 응답 프레임에는 STA 1가 기존에 사용하던 기존 AID 정보가 더 포함될 수도 있다. STA 2는 기존 AID 정보에 부합하는 STA을 서칭한 뒤, 서치된 STA 1의 AID를 업데이트할 수 있다. 도 36에서는 AP가 STA 2로 STA 1에게 새롭게 할당될 AID 정보 및 STA 2에게 새롭게 할당될 AID 정보를 모두 포함하는 AID 스위치 응답 프레임을 전송하는 것으로 도시되었다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따르면, AP가 STA 1 및 STA 2에게 전송하는 AID 스위치 응답 프레임은 STA 2에게 새롭게 할당될 AID 정보를 제외한 STA 1에게 새롭게 할당될 AID 정보만이 포함될 수도 있다. 이 경우, AP로부터 STA 2에게 전송되는 AID 스위치 응답 프레임은 단순히 STA 1의 새로운 AID 정보 만을 STA 2에게 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 도 30 내지 도 35에서는 STA 1이 직접 STA 2에게 새로운 AID 정보를 전송하였지만, 이와 달리, AP가 주체적으로, STA 2에게 STA 1의 새로운 AID 정보를 전송할 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 37을 참조하기로 한다.
도 37은 AP가 주체적으로, STA와 직접 통신을 수행하는 상대방 STA에게 STA의 변경된 AID를 알려주는 것을 설명하기 위한 예시도이다. 직접 링크를 갖는 STA 1은 AP로 AID 스위치 요청 프레임을 전송하면서, STA 1과 직접 통신을 수행하는 STA 2의 AID 정보를 AP에게 제공할 수 있다.
AP는 STA 1의 AID 스위치 요청 프레임에 대한 응답으로, STA 1에게 새로운 AID 정보를 포함하는 AID 스위치 응답 프레임을 전송할 수 있다. 이와 더불어, AP는 도 37에 도시된 예에서와 같이, STA 1과 직접 통신을 수행하는 STA 2에게 STA 1의 변경된 AID를 알려주기 위한 AID 업데이트 알림 프레임(AID Update announcement frame)을 전송할 수 있다. AID 업데이트 알림 프레임에는 STA 1의 기존 AID 정보 및 새로운 AID 정보가 포함될 수 있다. AP로부터 AID 업데이트 알림 프레임을 수신한 STA 2는 기존 AID 정보에 부합하는 STA 1의 AID를 새로운 AID 정보가 지시하는 새로운 AID로 업데이트 할 수 있다.
불완전 AID PHY 필터링을 소정 기간 동안 정지
AP로부터 AID를 재할당 받은 STA가 직접 링크를 갖고 있으면, 상대방 STA들에게 변경된 AID를 알려줄 때까지(즉, AID 업데이트 절차를 완료할 때까지) STA은 불완전 AID PHY 필터링 기능을 정지할 수 있다. 불완전 AID PHY 필터링 기능을 정지하는 경우, STA은 상대방 STA로부터 전송되는 프레임의 MAC 헤더를 모두 디코딩하여, 자신을 목적지로 하는 프레임인지를 확인할 수 있다. 이후, AID 업데이트 절차가 완료된 이후, STA는 불완전 AID PHY 필터링 기능을 재개하고, 불완전한 AID를 확인하여 프레임이 자신에게 전송되는 것인지를 식별할 수 있다.
이에 따르면, STA는 상대방 STA에게 변경된 AID를 알려줄 때까지 불필요한 프레임 디코딩을 수행하게 되지만, 새로운 AID를 모드는 상대방 STA로부터의 프레임을 유효하게 수신할 수 있다는 효과가 발생한다.
무선 장치의 구성
도 38은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 38을 참조하면, AP(420)는 프로세서(processor, 421), 메모리(memory, 422) 및 송수신기(tranceiver, 423)을 포함한다. 프로세서(421)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층(도 5 참조)들은 프로세서(421)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(422)는 프로세서(421)와 연결되어, 프로세서(421)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 송수신기(423)는 프로세서(421)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
STA(430)은 프로세서(431), 메모리(432) 및 송수신기(433)을 포함한다. 프로세서(431)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층(도 5 참조)들은 프로세서(431)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(432)는 프로세서(431)와 연결되어, 프로세서(431)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 송수신기(433)는 프로세서(431)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.
메모리(422, 432)는 프로세서(421, 431) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(421, 431)와 연결될 수 있다. 또한, AP(420)은 및/또는 STA(430)은 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 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. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 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, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명에 따른 다양한 실시 방안은 IEEE 802.11 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, IEEE 802.11 시스템 이외에도 다양한 무선 접속 시스템에 동일하게 적용하는 것이 가능하다.

Claims (19)

  1. 무선 통신 시스템에서 제 2 스테이션(STA: Station)과 직접 통신을 수행하는 제 1 스테이션의 AID(Association IDentification)를 변경하는 방법에 있어서,
    AP(Access Point)로부터 상기 제 1 스테이션에게 새롭게 할당될 새로운 AID 정보를 포함하는 재할당 응답 프레임을 수신하는 단계;
    상기 제 1 스테이션이 상기 새로운 AID 정보를 포함하는 업데이트 요청 프레임을 상기 제 2 스테이션으로 전송하는 단계; 및
    상기 업데이트 요청 프레임에 대한 응답으로, 상기 제 2 스테이션으로부터 업데이트 응답 프레임을 수신하는 단계를 포함하는 AID 변경 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 재할당 응답 프레임을 수신한 상기 제 1 스테이션이 타이머를 시작하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제 1 스테이션은 상기 타이머가 만료되기 전까지 새로운 AID 및 기존의 AID를 모두 사용하는 것을 특징으로 하는 AID 변경 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 스테이션은 상기 타이머가 만료되기 전까지, 상기 새로운 AID 및 상기 기존의 AID 중 어느 하나를 이용하여 상기 AP와 통신하는 것을 특징으로 하는 AID 변경 방법
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 스테이션은 상기 타이머가 만료되면, 기존의 AID를 릴리즈하는 것을 특징으로 하는 AID 변경 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 스테이션으로부터 상기 업데이트 응답 프레임이 수신되면, 상기 제 1 스테이션이 상기 AP로 확인 프레임을 전송하는 단계를 더 포함하는 AID 변경 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 스테이션은 상기 AP로 상기 확인 프레임을 전송하면서 기존의 AID를 릴리즈하는 것을 특징으로 하는 AID 변경 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 스테이션으로부터 업데이트 응답 프레임을 수신하는 단계는, 상기 제 2 스테이션으로부터 상기 업데이트 요청 프레임에 대한 응답으로, 응답 프레임(ACK frame)을 수신하는 단계인 것을 특징으로 하는 AID 변경 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스테이션이 상기 AP로 새로운 AID를 요청하는 재할당 요청 프레임을 전송하는 단계를 더 포함하는 AID 변경 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 재할당 요청 프레임은 상기 제 1 스테이션의 설정된 직접 링크의 존재 여부를 지시하는 직접 링크 설정 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 AID 변경 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 직접 링크 설정 정보가 상기 제 1 스테이션의 설정된 직접 링크의 존재를 지시하는 경우,
    상기 제 1 스테이션이 상기 제 2 스테이션으로부터 상기 업데이트 응답 프레임이 수신되면, 상기 AP로 확인 프레임을 전송하는 단계를 더 포함하는 AID 변경 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 재할당 요청 프레임은 상기 제 1 스테이션의 설정된 직접 링크의 개수를 지시하는 직접 링크 개수 정보를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 AID 변경 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스테이션은 상기 제 2 스테이션으로부터 상기 업데이트 응답 프레임을 수신하기 전까지, 불완전한 AID PHY 필터링을 중단하는 것을 특징으로 하는 AID 변경 방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 직접 통신은,
    TDLS(Tunneled Direct Link Setup) 및 DLS(Direct Link Setup) 중 적어도 하나를 기반으로 하는 것을 특징으로 하는 AID 변경 방법.
  14. 무선 통신 시스템에서 제 2 스테이션(STA: Station)과 직접 통신을 수행하는 제 1 스테이션의 AID(Association IDentification)를 변경하는 방법에 있어서,
    상기 제 1 스테이션으로부터 상기 제 2 스테이션의 제 2 기존 AID 정보를 포함하는 재할당 요청 프레임을 수신하는 단계;
    상기 재할당 요청 프레임에 대한 응답으로, 상기 제 1 스테이션으로 상기 제 1 스테이션에게 새롭게 할당될 제 1 새로운 AID 정보를 포함하는 제 1 프레임을 전송하는 단계; 및
    상기 제 2 스테이션의 기존 AID 정보를 이용하여, 상기 제 2 스테이션에게, 상기 제 1 스테이션의 제 1 기존 AID 정보 및 상기 제 1 새로운 AID 정보를 포함하는 제 2 프레임을 전송하는 단계;
    를 포함하는 AID 변경 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1 프레임 및 상기 제 2 프레임은, 상기 제 2 스테이션에게 새롭게 할당될 제 2 새로운 AID 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 AID 변경 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 새로운 AID 정보가 가리키는 제 1 AID 및 상기 제 2 새로운 AID 정보가 가리키는 제 2 AID는 동일한 그룹에 속하는 것을 특징으로 하는 AID 변경 방법.
  17. 상대방 스테이션(STA: Station)과 직접 통신을 수행하는 동안 AID(Association IDentification)를 변경하고자 하는 스테이션 장치에 있어서,
    무선 신호를 송수신하기 위한 송수신기; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는 AP(Access Point)로부터 새로운 AID 정보를 포함하는 재할당 응답 프레임이 수신되면, 상기 상대방 스테이션으로 상기 새로운 AID 정보를 포함하는 업데이트 요청 프레임을 전송하도록 구성되는, 장치.
  18. 제 2 스테이션(STA: Station)과 직접 통신을 수행하는 제 1 스테이션의 AID(Association IDentification)의 AID를 변경하고자 하는 액세스 포인트(AP: Access Point) 장치에 있어서,
    무선 신호를 송수신하기 위한 송수신기; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 제 1 스테이션으로부터 상기 제 2 스테이션의 기존 AID 정보를 포함하는 재할당 요청 프레임이 수신되면, 상기 제 1 스테이션에게 새롭게 할당될 제 1 새로운 AID 정보를 포함하는 제 1 프레임을 상기 제 1 스테이션으로 전송하고, 상기 제 1 스테이션의 제 1 기존 AID 정보 및 상기 제 1 새로운 AID 정보를 포함하는 제 2 프레임을 상기 제 2 스테이션으로 전송하도록 구성되는, 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 프레임 및 상기 제 2 프레임은, 상기 제 2 스테이션에게 새롭게 할당될 제 2 새로운 AID 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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