(11) 공개번호 10-2015-0083687 (43) 공개일자 2015년07월20일

(1)

(19) 대한민국특허청(KR) (12) 공개특허공보(A)

(11) 공개번호 10-2015-0083687 (43) 공개일자 2015년07월20일

(51) 국제특허분류(Int. Cl.)

H04W 74/04

(2009.01)

H04W 72/04

(2009.01) (21) 출원번호 10-2014-0003538

(22) 출원일자 2014년01월10일 심사청구일자 없음

(71) 출원인

한국전자통신연구원

대전광역시 유성구 가정로 218 (가정동) (72) 발명자

이준수

대전광역시 유성구 가정로89번길 32 402호 이석규

대전광역시 유성구 엑스포로 448 엑스포아파트 506동 1002호

(74) 대리인 특허법인 무한 전체 청구항 수 : 총 19 항

(54) 발명의 명칭 무선 랜에서 슬롯을 할당하는 방법 및 슬롯을 액세스하는 방법 (57) 요 약

무선 랜에서 슬롯을 할당하는 방법 및 슬롯을 액세스하는 방법이 개시된다. 일 실시예에 따른 스테이션은 자신 에게 할당된 복수의 후보 슬롯들을 이용하여 채널 액세스를 시도한다.

대 표 도

(2)

이 발명을 지원한 국가연구개발사업 과제고유번호 10044321 부처명 지식경제부

연구관리전문기관 한국산업기술평가관리원

연구사업명 산업원천기술개발사업(ETRI연구개발지원사업)

연구과제명 미래 사물지능통신 서비스를 위한 초고속 광역 와이파이 기술개발 기 여 율 1/1

주관기관 한국전자통신연구원 연구기간 2013.03.01 ~ 2016.02.29

(3)

명 세 서

청구범위 청구항 1

액세스 포인트의 서비스 세트에 포함된 스테이션의 동작 방법에 있어서, 상기 액세스 포인트로부터 비콘 신호를 수신하는 단계;

상기 비콘 신호를 이용하여 자신에게 할당된 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 획득하는 단계;

상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들 중 어느 하나의 슬롯을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 슬롯에서 채널 액세스를 시도하는 단계

를 포함하는 스테이션의 동작 방법.

청구항 2 제1항에 있어서,

상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 획득하는 단계에서, 상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들 각각은 상기 비콘 신 호의 프레임 체크 시퀀스(frame check sequence, FCS)의 미리 정해진 일부 비트들을 이용하여 계산되는, 스테이 션의 동작 방법.

상기 어느 하나의 슬롯을 선택하는 단계에서, 상기 어느 하나의 슬롯은 랜덤하게 선택되는, 스테이션의 동작 방 법.

상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 획득하는 단계는

상기 비콘 신호에서 자신에게 할당된 슬롯 세트를 획득하는 단계;

상기 비콘 신호에서 상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 결정하는 파라미터를 추출하는 단계; 및 상기 파라미터를 이용하여 상기 슬롯 세트 내 적어도 두 개의 슬롯들의 슬롯 번호들을 계산하는 단계 를 포함하는 스테이션의 동작 방법.

상기 비콘 신호에서 자신에게 할당된 아이디를 추출하는 단계;

상기 비콘 신호의 프레임 체크 시퀀스에서 상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들 각각을 위하여 미리 정해진 일부

(4)

비트들을 추출하는 단계; 및

상기 아이디와 상기 미리 정해진 일부 비트들을 이용하여 상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들 각각을 결정하는 단 계

상기 비콘 신호에서 자신에게 할당된 아이디, 자신에게 할당된 슬롯 세트, 상기 슬롯 세트에 포함된 슬롯들의 수, 및 상기 비콘 신호의 프레임 체크 시퀀스를 추출하는 단계;

상기 아이디와 상기 프레임 체크 시퀀스의 최하위 비트 두 개의 합을 상기 슬롯들의 수로 나눈 나머지에 대응하 는 제1 슬롯 번호를 계산하는 단계;

상기 아이디와 상기 프레임 체크 시퀀스의 다음 최하위 비트 두 개의 합을 상기 슬롯들의 수로 나눈 나머지에 대응하는 제2 슬롯 번호를 계산하는 단계; 및

상기 슬롯 세트에 포함된 복수의 슬롯들 중 상기 제1 슬롯 번호에 대응하는 슬롯 및 상기 제2 슬롯 번호에 대응 하는 슬롯을 후보 슬롯들로 결정하는 단계

상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 결정하는 적어도 두 개의 파라미터들을 획득하는 단계 를 포함하고,

상기 어느 하나의 슬롯을 선택하는 단계는

상기 적어도 두 개의 파라미터들 중 어느 하나의 파라미터를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 파라미터를 이용하여 상기 어느 하나의 슬롯을 결정하는 단계 를 포함하는 스테이션의 동작 방법.

상기 선택된 슬롯에서 채널 액세스에 실패하는 경우,

상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들 중 상기 선택된 슬롯을 제외한 나머지 후보 슬롯을 이용하여 채널 액세스를 재시도하는 단계

를 더 포함하는 스테이션의 동작 방법.

(5)

상기 나머지 후보 슬롯은 상기 선택된 슬롯보다 시간적으로 후속하는 슬롯을 포함하는, 스테이션의 동작 방법.

상기 나머지 후보 슬롯을 이용하여 채널 액세스에 실패하는 경우, 다음 번 비콘 신호를 수신할 때까지 저전력 모드로 동작하는 단계 를 더 포함하는 스테이션의 동작 방법.

상기 비콘 신호에서 자신에게 할당된 슬롯 세트와 관련된 정보를 추출하는 단계 를 더 포함하고,

상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 획득하는 단계에서, 상기 슬롯 세트에 포함되는 복수의 슬롯들 내에서 상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들이 획득되는, 스테이션의 동작 방법.

상기 채널 액세스를 시도하는 단계에서,

DCF 방식으로 슬롯 액세스가 시도되는, 스테이션의 동작 방법.

청구항 13

액세스 포인트의 동작 방법에 있어서,

복수의 슬롯들을 포함하는 슬롯 세트를 복수의 스테이션들을 포함하는 그룹에 할당하는 단계;

상기 복수의 스테이션들 각각을 위한 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 결정하는 파라미터를 생성하는 단계; 및 상기 파라미터를 포함하는 비콘 신호를 상기 복수의 스테이션들로 전송하는 단계

를 포함하는 액세스 포인트의 동작 방법.

상기 파라미터는 상기 비콘 신호의 프레임 체크 시퀀스를 포함하고,

상기 복수의 스테이션들 각각에서 상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들은 상기 프레임 체크 시퀀스의 미리 정해진 일부 비트들을 이용하여 계산되는, 액세스 포인트의 동작 방법.

(6)

상기 비콘 신호는 상기 그룹에 할당된 상기 슬롯 세트, 상기 슬롯 세트에 포함된 슬롯들의 수를 더 포함하는, 액세스 포인트의 동작 방법.

상기 복수의 슬롯들 각각은 비콘 인터벌 사이의 시간 자원을 포함하는, 액세스 포인트의 동작 방법.

비콘 인터벌 사이의 시간 자원을 균일한 길이의 슬롯들로 분할하는 단계; 및 상기 슬롯들을 복수의 슬롯 세트들로 그룹화하는 단계

를 더 포함하는 액세스 포인트의 동작 방법.

액세스 포인트의 서비스 세트에 포함된 복수의 스테이션들을 복수의 그룹들로 그룹화하는 단계 를 더 포함하는 액세스 포인트의 동작 방법.

청구항 19

제13항 내지 제18항 중에서 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.

발명의 설명

기 술 분 야

아래 실시예들은 무선 통신 시스템에서 채널 액세스를 제어하는 방법에 관한 것이다.

[0001]

배 경 기 술

무선 랜은 DCF(distributed coordination function) 또는 EDCA(Enhanced distributed channel access)을 통하 [0002]

여 분산적으로 채널 미디엄(channel medium)을 액세스하여 채널을 선점한 뒤 프레임을 전송하는 방식을 사용한 다. 하지만, 액세스 포인트(access point, AP)와 여러 스테이션들로 구성되어있는 기본 서비스 세트(basic service set, BSS) 안에 존재하는 스테이션들의 수가 많아질수록 분산적인 채널 점유 방법은 그 한계를 갖는다.

수 많은 스테이션들이 제한된 자원을 점유하기 위해서 채널 접속을 시도하면 충돌 확률 및 전송 대기 시간이 비 약적으로 증가하게 된다.

IEEE 802.11ah에서는 최대 8천여 개의 스테이션들의 접속을 지원해야 한다. 최대 8천여 개의 스테이션들 각각 [0003]

에게 상이한 시간 슬롯들을 할당하는 것은 불가능하다. 상기 표준 규격에서는 여러 개의 시간 슬롯들의 집합을 제한된 액세스 윈도우(restricted access window, RAW)라고 명명하며, 이 RAW를 특정 스테이션 그룹에게 할당한 다. 해당 그룹의 스테이션들은 RAW에 포함된 한정된 수의 시간 슬롯을 각각 할당 받고, 자신이 할당된 슬롯에 서만 접속을 한다.

(7)

이렇게 한 슬롯에 여러 스테이션들이 할당될 수 있으므로, 슬롯을 사용하지 못하는 스테이션이 생길 수 있다.

[0004]

또한, RAW 안에서 앞쪽의 슬롯을 할당 받은 스테이션들은 자신의 슬롯에서 미디엄을 차지하지 못하면, 연속되는 다음 슬롯에서 다시 DCF 방식을 통한 채널 액세스를 시도할 수 있다. 여기서, 종래 기술의 문제점이 발생한다.

IEEE 802.11ah에서 기존에 제안하는 채널 액세스 방법은 여러 스테이션들이 한 RAW에 할당되어있을 때, 적절하 [0005]

게 컨텐션 리졸루션(contention resolution)을 수행하지 못한다. 이는 위에서 설명한 바와 같이 이전 슬롯에서 채널 점유를 실패한 스테이션들이 계속적으로 다음 슬롯에 새로운 컨텐더(contender)로 등장하기 때문이다.

이전 슬롯에 채널 점유에 실패한 스테이션들의 백오프 카운터(BACKOFF counter)는 이미 거의 최소의 값을 유지 [0006]

할 가능성이 크기 때문에 다음 슬롯에서 여러 스테이션의 전송으로 인한 충돌이 생길 수 있다. 이러한 충돌로 인해서 액세스 포인트나 목적지 디바이스가 디코딩하지 못하는 가비지 패킷(garbage packet)이 생성될 가능성이 크다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 기술이 요구된다.

발명의 내용

해결하려는 과제

실시예들은 무선 랜 시스템에서 액세스 포인트가 슬롯 및 슬롯 세트(예를 들어, 802.11ah에서는 RAW)에 대한 정 [0007]

보를 각 스테이션에게 전송하고, 스테이션이 이 정보를 기반으로 자신이 액세스할 수 있는 슬롯을 인지하는 통 신 시스템에서, 스테이션이 효율적으로 슬롯 사용을 결정할 수 있도록 액세스 포인트가 추가적인 정보를 제공하 는 방법을 제시한다.

실시예들은 슬롯 내에서 충돌하는 확률을 감소시키는 기술을 제공한다. 또한, 채널 선점에 실패한 스테이션이 [0008]

채널 선점할 때까지 지속적으로 웨이크업(wakeup) 상태를 유지하지 않아도 되므로, 실시예들은 전력 소모를 절 감하는 기술을 제공한다. 실시예들은 비콘 신호를 듣지 않는 언스케쥴 스테이션(unscheduled station)의 등장 으로 슬롯 할당 룰이 어긋나는 경우에도 이를 보완 가능한 기법으로, 프로토콜의 안정성을 향상시키는 기술을 제공한다. 실시예들은 이러한 점들을 바탕으로 전체 시스템의 성능 향상 및 파워 소모 등을 줄이는 기술을 제 공할 수 있다.

실시예들은 기존에 제안된 IEEE 802.11ah와 비교해 봤을 때, 충돌 확률 감소로 인하여 전체 무선 랜 성능을 향 [0009]

상시키고, 파워 제한이 있는 무선 랜 시스템에서 전력 소모를 감소시킬 수 있다.

과제의 해결 수단

일 측에 따른 액세스 포인트의 서비스 세트에 포함된 스테이션의 동작 방법은 상기 액세스 포인트로부터 비콘 [0010]

신호를 수신하는 단계; 상기 비콘 신호를 이용하여 자신에게 할당된 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 획득하는 단 계; 상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들 중 어느 하나의 슬롯을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 슬롯에서 채널 액 세스를 시도하는 단계를 포함한다.

이 때, 상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 획득하는 단계에서, 상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들 각각은 상기 [0011]

비콘 신호의 프레임 체크 시퀀스(frame check sequence, FCS)의 미리 정해진 일부 비트들을 이용하여 계산될 수 있다.

또한, 상기 어느 하나의 슬롯을 선택하는 단계에서, 상기 어느 하나의 슬롯은 랜덤하게 선택될 수 있다.

[0012]

또한, 상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 획득하는 단계는 상기 비콘 신호에서 자신에게 할당된 슬롯 세트를 [0013]

획득하는 단계; 상기 비콘 신호에서 상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 결정하는 파라미터를 추출하는 단계;

및 상기 파라미터를 이용하여 상기 슬롯 세트 내 적어도 두 개의 슬롯들의 슬롯 번호들을 계산하는 단계를 포함 할 수 있다.

또한, 상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 획득하는 단계는 상기 비콘 신호에서 자신에게 할당된 아이디를 추출 [0014]

하는 단계; 상기 비콘 신호의 프레임 체크 시퀀스에서 상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들 각각을 위하여 미리 정 해진 일부 비트들을 추출하는 단계; 및 상기 아이디와 상기 미리 정해진 일부 비트들을 이용하여 상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들 각각을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

(8)

또한, 상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 획득하는 단계는 상기 비콘 신호에서 자신에게 할당된 아이디, 자신 [0015]

에게 할당된 슬롯 세트, 상기 슬롯 세트에 포함된 슬롯들의 수, 및 상기 비콘 신호의 프레임 체크 시퀀스를 추 출하는 단계; 상기 아이디와 상기 프레임 체크 시퀀스의 최하위 비트 두 개의 합을 상기 슬롯들의 수로 나눈 나 머지에 대응하는 제1 슬롯 번호를 계산하는 단계; 상기 아이디와 상기 프레임 체크 시퀀스의 다음 최하위 비트 두 개의 합을 상기 슬롯들의 수로 나눈 나머지에 대응하는 제2 슬롯 번호를 계산하는 단계; 및 상기 슬롯 세트 에 포함된 복수의 슬롯들 중 상기 제1 슬롯 번호에 대응하는 슬롯 및 상기 제2 슬롯 번호에 대응하는 슬롯을 후 보 슬롯들로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 획득하는 단계는 상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 결정하는 적어 [0016]

도 두 개의 파라미터들을 획득하는 단계를 포함하고, 상기 어느 하나의 슬롯을 선택하는 단계는 상기 적어도 두 개의 파라미터들 중 어느 하나의 파라미터를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 파라미터를 이용하여 상기 어느 하 나의 슬롯을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 스테이션의 동작 방법은 상기 선택된 슬롯에서 채널 액세스에 실패하는 경우, 상기 적어도 두 개의 [0017]

후보 슬롯들 중 상기 선택된 슬롯을 제외한 나머지 후보 슬롯을 이용하여 채널 액세스를 재시도하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 나머지 후보 슬롯은 상기 선택된 슬롯보다 시간적으로 후속하는 슬롯을 포함할 수 있다.

[0018]

또한, 상기 스테이션의 동작 방법은 상기 나머지 후보 슬롯을 이용하여 채널 액세스에 실패하는 경우, 다음 번 [0019]

비콘 신호를 수신할 때까지 저전력 모드로 동작하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 스테이션의 동작 방법은 상기 비콘 신호에서 자신에게 할당된 슬롯 세트와 관련된 정보를 추출하는 [0020]

단계를 더 포함하고, 상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 획득하는 단계에서, 상기 슬롯 세트에 포함되는 복수 의 슬롯들 내에서 상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들이 획득될 수 있다.

또한, 상기 채널 액세스를 시도하는 단계에서, DCF 방식으로 슬롯 액세스가 시도될 수 있다.

[0021]

다른 일 측에 따른 액세스 포인트의 동작 방법은 복수의 슬롯들을 포함하는 슬롯 세트를 복수의 스테이션들을 [0022]

포함하는 그룹에 할당하는 단계; 상기 복수의 스테이션들 각각을 위한 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 결정하는 파라미터를 생성하는 단계; 및 상기 파라미터를 포함하는 비콘 신호를 상기 복수의 스테이션들로 전송하는 단계 를 포함한다.

이 때, 상기 파라미터는 상기 비콘 신호의 프레임 체크 시퀀스를 포함하고, 상기 복수의 스테이션들 각각에서 [0023]

상기 적어도 두 개의 후보 슬롯들은 상기 프레임 체크 시퀀스의 미리 정해진 일부 비트들을 이용하여 계산될 수 있다.

또한, 상기 비콘 신호는 상기 그룹에 할당된 상기 슬롯 세트, 상기 슬롯 세트에 포함된 슬롯들의 수를 더 포함 [0024]

할 수 있다.

또한, 상기 복수의 슬롯들 각각은 비콘 인터벌 사이의 시간 자원을 포함할 수 있다.

[0025]

또한, 상기 액세스 포인트의 동작 방법은 비콘 인터벌 사이의 시간 자원을 균일한 길이의 슬롯들로 분할하는 단 [0026]

계; 및 상기 슬롯들을 복수의 슬롯 세트들로 그룹화하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 액세스 포인트의 동작 방법은 액세스 포인트의 서비스 세트에 포함된 복수의 스테이션들을 복수의 [0027]

그룹들로 그룹화하는 단계를 더 포함할 수 있다.

도면의 간단한 설명

도 1은 일 실시예에 따른 액세스 포인트의 기본 서비스 세트를 설명하는 도면.

[0028]

도 2는 일 실시예에 따른 슬롯 및 슬롯 세트를 설명하는 도면.

도 3은 일 실시예에 따른 충돌로 인한 성능 저하 시나리오를 설명하는 도면.

도 4는 일 실시예에 따른 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 획득하는 방법을 설명하는 도면.

도 5는 일 실시예에 따른 스테이션의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도.

(9)

도 6은 일 실시예에 따른 액세스 포인트의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도.

도 7은 일 실시예에 따른 액세스 포인트 및 스테이션을 나타낸 블록도.

발명을 실시하기 위한 구체적인 내용

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

[0029]

도 1은 일 실시예에 따른 액세스 포인트의 기본 서비스 세트(basic service set, BSS)를 설명하는 도면이다.

[0030]

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 기본 서비스 세트(100)는 액세스 포인트(110) 및 복수의 스테이션들을 포함 한다. 복수의 스테이션들은 복수의 그룹들(120, 130, 140, 150)로 그룹화될 수 있다.

복수의 그룹들(120, 130, 140, 150) 각각은 복수의 스테이션들을 포함하며, 이하 그룹은 스테이션 그룹(station [0031]

group)으로 지칭될 수 있다. 복수의 스테이션들 각각은 액세스 포인트(110)에 의해 서비스될 수 있다. 복수의 스테이션들 각각은 센싱 단말, 미터링 단말 등을 포함할 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따른 슬롯(slot) 및 슬롯 세트(slot set)를 설명하는 도면이다. 도 2를 참조하면, 일 실시 [0032]

예에 따른 액세스 포인트는 공기(air) 점유를 시간 도메인(time domain) 으로 보고 시간 도메인을 일정한 길이 의 여러 슬롯들로 분할할 수 있다. 액세스 포인트는 이렇게 구성된 슬롯을 자신에게 접속한 스테이션이나 여러 스테이션들로 구성된 스테이션 그룹에게 할당할 수 있다. 이하, 슬롯은 시간 슬롯으로 지칭될 수 있다.

보다 구체적으로, 액세스 포인트는 비콘 신호를 통하여 할당 정보를 스테이션 또는 스테이션 그룹으로 전송할 [0033]

수 있다. 액세스 포인트는 주기적으로 비콘 신호를 전송한다. 액세스 포인트는 제1 비콘 신호(210)와 제2 비 콘 신호(220) 사이의 비콘 인터벌(230)을 복수의 슬롯들로 분할할 수 있다. 예를 들어, 액세스 포인트는 비콘 인터벌(230)을 균일한 길이의 슬롯들로 분할할 수 있다.

액세스 포인트는 복수의 슬롯들을 복수의 슬롯 세트들(241, 242, 243, 244)로 그룹화할 수 있다. 아래에서 상 [0034]

세히 설명하겠지만, 액세스 포인트는 복수의 슬롯 세트들(241, 242, 243, 244)을 복수의 스테이션 그룹들로 할 당할 수 있다.

이러한 슬롯 할당(slot allocation)은 액세스 포인트에 의해 허가 받은 제한된 스테이션이나 스테이션 그룹에게 [0035]

만 채널 점유를 허용하므로 허가 받지 않은 스테이션이 채널을 점유하지 못하게 하여 충돌 확률을 줄일 수 있다. 이와 동시에 여러 스테이션들이 자신에게 할당되지 않은 시간에는 도즈 스테이트(doze state)로 천이함 으로써 에너지를 절약할 수 있다.

실시예들은 IEEE 802.11ah에 적용될 수 있다. IEEE 802.11ah는 서브(sub) 1GHz 대역에서 동작하며 수 많은 스 [0036]

테이션들(예를 들어, 센서나 미터 단말 등)을 지원하는 규격이다.

IEEE 802.11ah에서는 최대 8천여 개의 스테이션들의 접속을 지원해야 한다. 최대 8천여 개의 스테이션들 각각 [0037]

에게 상이한 시간 슬롯들을 할당하는 것은 불가능하다. 상기 표준 규격에서는 여러 개의 시간 슬롯들의 집합을 제한된 액세스 윈도우(restricted access window, RAW)라고 명명하며, 이 RAW를 특정 스테이션 그룹에게 할당한 다. 해당 그룹의 스테이션들은 RAW에 포함된 한정된 수의 시간 슬롯들을 할당 받고, 자신이 할당된 슬롯에서만 접속을 한다.

각 스테이션들은 액세스 포인트가 주기적으로 전송하는 비콘 신호에 포함된 RAW 파라미터 세트 정보 원소(RAW [0038]

parameter set information element, RPS IE)에 포함된 정보 및 트래픽 지시 맵 정보 원소(traffic indication map IE, TIM IE) 등을 바탕으로 자신에게 할당된 시간 슬롯을 알 수 있다. 이 때 스테이션들간의 공정성 (fairness)을 위하여 랜덤한 방식으로 시간 슬롯들이 스테이션들에게 할당 되며, 같은 슬롯에 여러 스테이션들 이 할당되는 일도 가능하다. 이는 한정된 슬롯의 수에 비하여 그룹에 속해있는 스테이션들의 수가 많을 수 있 기 때문이다.

이렇게 한 슬롯에 여러 스테이션들이 할당될 수 있으므로, 스테이션들은 슬롯을 액세스할 때는 DCF 방식으로 채 [0039]

널을 액세스한다. 이 경우, 슬롯을 사용하지 못하는 스테이션이 생길 수 있다. 또한, 802.11ah 규격에 따르면 RAW 안에서 앞쪽의 슬롯을 할당 받은 스테이션들은 자신의 슬롯에서 미디엄을 차지하지 못하면, 연속되는 다음 슬롯에서 다시 DCF 방식을 통한 채널 액세스를 시도할 수 있다.

여기서, 종래 기술의 문제점이 발생한다. IEEE 802.11ah에서 기존에 제안하는 채널 액세스 방법은 여러 스테이 [0040]

(10)

션들이 RAW에 할당되어있을 때, 적절하게 컨텐션 리졸루션(contention resolution)을 수행하지 못한다. 이는 위에서 설명한 바와 같이 이전 슬롯에서 채널 점유를 실패한 스테이션들이 계속적으로 다음 슬롯에 새로운 컨텐 더(contender)로 등장하기 때문이다.

이전 슬롯에 채널 점유에 실패한 스테이션들의 백오프 카운터(backoff counter)는 이미 거의 최소의 값을 유지 [0041]

할 가능성이 크기 때문에 다음 슬롯에서 여러 스테이션의 전송으로 인한 충돌이 생길 수 있다. 이러한 충돌로 인해서 액세스 포인트가 디코딩하지 못하는 가비지 패킷(garbage packet)이 생성될 가능성이 크다.

또한, 슬롯 바운더리를 넘어서 이전 슬롯에서 채널 점유를 하지 못한 스테이션이 다음 슬롯에 액세스 할 수 있 [0042]

다. 이러한 이유들로 한 슬롯에 여러 스테이션이 컨텐션을 할 가능성이 크다. 또한, 슬롯 바운더리를 넘어서 이전 슬롯에서 채널 점유를 하지 못한 스테이션이 다음 슬롯에 액세스 시도를 함으로써, RAW의 뒤쪽에 존재하는 슬롯에 매우 많은 스테이션들의 액세스 시도가 집중될 수 있다.

도 3은 일 실시예에 따른 충돌(collision)로 인한 성능 저하 시나리오를 설명하는 도면이다. 도 3을 참조하면, [0043]

RAW 내 하나의 슬롯(310)에 복수(예를 들어, 네 개)의 스테이션들(321, 322, 323, 324)이 할당될 수 있다. 이 하, 개념적인 설명을 위하여 DATA, ACK 등의 절차는 생략하고 백오프 관점에서만 설명한다.

제1 스테이션(321)의 백오프 카운터는 4이고, 제2 스테이션(322)의 백오프 카운터는 5이며, 제3 스테이션(323) [0044]

의 백오프 카운터는 7이고, 제4 스테이션(324)의 백오프 카운터는 5일 수 있다. 슬롯(310)에 할당된 네 개의 스테이션들(321, 322, 323, 324) 중 백오프 카운터 값이 가장 작은 스테이션은 제1 스테이션(321)이다. 제1 스 테이션(321)은 인터 프레임 스페이스(inter frame space, IFS) (311) 및 백오프(312) 만큼의 시간 이후에 채널 을 점유할 수 있다.

다른 스테이션들은 기다린 제1 스테이션(321)의 백오프 시간만큼 백오프 카운터를 감소시킨다. 이 경우, 제2 [0045]

스테이션(322)의 백오프 카운터는 1이 되고, 제3 스테이션(323)의 백오프 카운터는 3이 되며, 제4 스테이션 (324)의 백오프 카운터는 1이 된다.

다음 슬롯(330)이 아이들(idle)해 지는 경우, 이전에 채널 점유를 하지 못한 스테이션들(322, 323, 324)과 더불 [0046]

어 다음 슬롯(330)에 할당된 제5 스테이션(325)도 채널 점유를 위해 백오프 절차(procedure)를 진행한다. 이 때, 백오프 카운터가 같은 제2 스테이션(322)와 제4 스테이션(324)가 동시에 채널 점유를 시도할 수 있다. 이 로 인하여, 충돌(331, 332)이 발생하게 되고, 해당 슬롯은 실질적으로 이용되지 못하게 되어 성능 저하의 원인 이 된다.

전술한 바와 같이, IEEE 802.11ah 에서 제안하는 RAW 슬롯 할당 방법에서 하나의 액세스 포인트가 수천 개 이상 [0047]

의 스테이션들을 서비스해야 하므로, 전술한 충돌 시나리오는 충분히 발생될 수 있다. 이전에 전송을 못한 스 테이션들은 RAW 내 뒤쪽 슬롯에 갈수록 몰리게 되고, 뒤쪽 슬롯에서는 백오프 카운터의 만료(expiration)가 임 박한 스테이션들이 많이 몰릴 것이기 때문에 계속적으로 충돌이 유발될 수 있다.

실시예들은 기존에 제안된 IEEE 802.11ah와 비교해 봤을 때, 충돌 확률 감소로 인하여 전체 무선 랜 성능을 향 [0048]

상시키고, 파워 제한이 있는 무선 랜 시스템에서 전력 소모를 감소시키는 기술을 제공할 수 있다.

실시예들은 무선 랜 시스템 및 IEEE 802.11ah 외에 슬롯 액세스를 사용하는 무선 통신 시스템에 모두 적용이 가 [0049]

능하다. 다만, 설명의 편의를 위하여 이하에서 IEEE 802.11ah 의 실시예로 설명한다. 이하, 일 실시예에 따른 무선 랜 시스템에서 액세스 포인트가 슬롯 및 슬롯 세트(예를 들어, 802.11ah에서는 RAW)에 대한 정보를 각 스 테이션에게 알려주고, 스테이션이 이 정보를 기반으로 자신이 액세스할 슬롯을 알 수 있는 프로토콜 아래에서 동작함을 가정한다.

실시예들은 위에서 설명한 바와 같이 액세스 포인트가 슬롯 및 슬롯 세트에 대한 정보를 각 스테이션에게 알려 [0050]

줄 때, 스테이션이 조금 더 진화한 결정을 내릴 수 있도록 추가 정보를 주는 방법 및 그 프로토콜을 제시한다.

도 4는 일 실시예에 따른 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 획득하는 방법을 설명하는 도면이다. 도 4를 [0051]

참조하면, 일 실시예에 따른 스테이션은 비콘 신호에 포함된 정보를 이용하여 복수의 후보 슬롯들을 획득할 수 있다. 스테이션은 복수의 후보 슬롯들 중 어느 하나의 슬롯을 랜덤하게 선택한 뒤, 선택된 슬롯에서 채널 액세 스를 시도할 수 있다. 예를 들어, 스테이션은 비콘 신호에 포함된 TIM IE 및/또는 RPS IE를 통하여 표 1의 정

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보를 알 수 있다.

표 1 x: 개별 STA의 AID(association ID)

[0052]

NRAW: RAW에 소속되어있는 슬롯들의 수

f1(x): AID x에게 할당된 첫 번째 후보 슬롯(410)의 슬롯 번호 f2(x): AID x에게 할당된 두 번째 후보 슬롯(420)의 슬롯 번호 f3(x): AID x에게 할당된 세 번째 후보 슬롯(430)의 슬롯 번호

fm(x): AID x에게 할당된 m 번째 후보 슬롯(440)의 슬롯 번호(m ≤ N_RAW)

Noffset, 1: 비콘의 FCS의 최하위 두 비트들(least significant 2 bits)

Noffset, 2: 비콘의 FCS의 그 다음 최하위 두 비트들

Noffset, 3 ~ Noffset, m: 비콘의 FCS의 그 다음 최하위 비트들로 구성됨

TRAW: RAW 듀레이션(duration) (450) Tslot: 슬롯 듀레이션(slot duration) (460)

액세스 포인트는 개별 스테이션에 복수의 슬롯들을 할당하고, 스테이션은 전술한 정보를 이용하여 자신이 액세 [0053]

스할 슬롯을 알 수 있다. 하지만, 이 할당이라는 개념은 스테이션이 인지하고 있는 값이기 때문에, 스테이션은 전술한 정보를 이용하여 자신이 어느 슬롯을 액세스 할 수 있는 권한을 가지고 있는지를 인식할 수 있다.

예를 들어, 액세스 포인트는 수학식 1을 이용하여 m 번째 후보 슬롯의 슬롯 번호를 계산할 수 있다. 여기서, m [0054]

은 1보다 크고 NRAW보다 작거나 같은 양의 정수이다.

수학식 1

[0055]

스테이션은 복수의 후보 슬롯들 중 어느 하나를 랜덤하게 선택할 수 있다. 이 때, 무조건 제일 작은 슬롯 번호 [0056]

의 후보 슬롯을 액세스할 슬롯으로 설정하면 앞쪽 슬롯에 많은 스테이션이 몰리게 될 가능성이 있으므로, 스테 이션은 액세스할 슬롯을 랜덤하게 선택함으로써 복수의 스테이션이 특정 슬롯(예를 들어, 앞쪽 슬롯)에 몰리는 현상을 방지할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 스테이션은 복수의 후보 슬롯들의 슬롯 번호들을 모두 계산하는 대신, 복수의 후보 슬롯 [0057]

들을 결정하는 복수의 파라미터들 중 어느 하나의 파라미터를 랜덤하게 선택할 수 있다. 스테이션은 선택된 파 라미터를 이용하여 후보 슬롯의 슬롯 번호를 계산하고, 해당 슬롯을 이용하여 채널 액세스를 시도할 수 있다.

또한, 후보 슬롯들의 수는 NRAW개를 상한으로 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 후보 슬롯들의 수는 2개, 3 [0058]

개 등 액세스 포인트의 정책에 따라서 설정될 수 있다. 후보 슬롯들의 수는 액세스 포인트의 관리 절차 (management procedure)를 통해서 업데이트될 수 있다.

스테이션이 가지고 있는 후보 슬롯들의 수가 5개라고 가정하면, 스테이션은 랜덤하게 5개 중 하나의 후보 슬롯 [0059]

을 선택할 수 있다. 만약 선택된 슬롯 번호가 3번째로 큰 슬롯 번호의 후보 슬롯인 경우, 스테이션은 앞으로 해당 슬롯 외에 추가로 2 번의 채널 액세스 기회를 더 가질 수 있다. 예를 들어, 스테이션이 3번째로 큰 슬롯 번호의 후보 슬롯에서 채널 액세스에 실패하는 경우, 스테이션은 4번째로 큰 슬롯 번호의 후보 슬롯에서 채널 액세스를 재시도할 수 있다. 또한, 스테이션은 4번째로 큰 슬롯 번호의 후보 슬롯에서도 채널 액세스에 실패하 는 경우, 스테이션은 5번째로 큰 슬롯 번호의 후보 슬롯에서 채널 액세스를 재시도할 수 있다.

스테이션은 더 이상 시도할 수 있는 후보 슬롯이 남지 않는 경우, 저전력 모드로 동작할 수 있다.

[0060]

실시예들은 액세스 시도가 실패하는 경우 바로 다음 슬롯에서 액세스를 재시도하는 대신 복수의 후보 슬롯들을 [0061]

설정함으로써, RAW 슬롯 내에서 충돌하는 확률을 감소시킬 수 있다. 이로 인하여, 실시예들은 채널 점유에 실

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패한 스테이션들이 다음 슬롯으로 넘어가면서 계속적으로 채널 점유 시도를 하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 기존 IEEE 802.11ah 규격에서는 채널을 선점할 때까지 스테이션이 계속 웨이크업하고 있을 가능성이 [0062]

있다. 최악의 경우에는 채널을 점유하지 못한 스테이션들이 전체 RAW에서 깨어있을 수 있다. 이 경우, 전력이 낭비될 수 있다. 실시예들은 액세스 제한을 두어서 채널 점유 시도 횟수를 제한하기 때문에 스테이션들의 전력 소모를 절감시킬 수 있다.

또한, 기존 IEEE 802.11ah 규격에서는 RAW에 속하지 않으며 비콘을 듣지 않는 언스케쥴 액세스를 시도하는 스테 [0063]

이션이 존재할 수 있다. 언스케쥴 스테이션의 전송 시도는 RAW/슬롯의 규칙(rule)에 위배되므로, 충돌 확률을 증가시킬 수 있다. 실시예들은 액세스 시도가 실패하는 경우 바로 다음 슬롯에서 액세스를 재시도하는 대신 복 수의 후보 슬롯들을 설정하여 해당 후보 슬롯에서 액세스를 재시도할 수 있다. 그로 인해서 언스케줄 스테이션 의 전송으로 기인한 다음 슬롯에서의 복수 개 스테이션의 액세스 확률을 감소시킨다. 결과적으로는 다음 슬롯 에서의 충돌 확률을 감소시킬 수 있다.

또한, 스테이션은 RAW 내 복수의 후보 슬롯들에서의 채널 액세스 시도들이 모두 실패하는 경우, 해당 RAW에서는 [0064]

더 이상 채널 액세스를 시도하지 않을 수 있다. 예를 들어, 5 개의 후보 슬롯들을 가지고 있는 상황에서 모든 슬롯들에 대한 채널 액세스 시도들이 모두 실패하는 경우, 액세스 포인트는 해당 스테이션이 다음 RAW에서 슬롯 을 할당 받을 수 있도록 해당 스테이션의 상태를 관리할 수 있다.

채널 점유에 실패한 스테이션이 계속 웨이크업되어 있는 경우, 다른 스테이션의 잠재적인 방해꾼으로 남아있게 [0065]

되므로, 하나의 RAW에서 일정 수준의 시도들이 실패했을 때에는 다음 번 RAW에서 다시 시도하도록 하는 것이 자 원의 효율성을 향상시킬 수 있다. 다시 말해, 액세스 포인트에 의해 이미 할당된 슬롯 자원을 스테이션이 획득 하지 못하는 상황에서는 다른 스테이션에게 자원을 양보하고 액세스 포인트의 다음 할당에서 자원을 획득하는 것이 전체 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 스테이션의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 단계(510)에서 [0066]

스테이션은 액세스 포인트로부터 비콘 신호를 수신한다. 단계(520)에서 스테이션은 비콘 신호를 이용하여 자신 에게 할당된 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 획득한다. 단계(530)에서 스테이션은 적어도 두 개의 후보 슬롯들 중 어느 하나의 슬롯을 선택한다. 단계(540)에서 스테이션은 선택된 슬롯에서 채널 액세스를 시도한다.

단계(550)에서 스테이션은 채널 액세스에 성공하였는지 여부를 판단할 수 있다. 채널 액세스에 실패하는 경우, [0067]

단계(560)에서 스테이션은 남은 후보 슬롯이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 이 때, 스테이션은 기 선택된 슬롯보다 시간적으로 후속하는 후보 슬롯이 남아있는지 여부를 판단할 수 있다.

남은 후보 슬롯이 존재하는 경우, 단계(570)에서 스테이션은 채널 액세스를 재시도할 수 있다. 남은 후보 슬롯 [0068]

이 존재하지 않는 경우, 단계(565)에서 스테이션은 저전력 모드로 동작할 수 있다. 이 때, 스테이션은 다음 비 콘 신호를 수신할 때까지 더 이상 채널 액세스 시도를 하지 않고, 저전력 모드로 동작할 수 있다.

도 5에 도시된 각 단계들에는 도 1 내지 도 4를 통하여 기술된 사항들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세 [0069]

한 설명은 생략한다.

도 6은 일 실시예에 따른 액세스 포인트의 동작 방법을 나타낸 동작 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 단계(610) [0070]

에서 액세스 포인트는 복수의 슬롯들을 포함하는 슬롯 세트를 복수의 스테이션들을 포함하는 그룹에 할당한다.

단계(620)에서 액세스 포인트는 복수의 스테이션들 각각을 위한 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 결정하는 파라미 터를 생성한다. 여기서, 파라미터는 비콘 신호의 프레임 체크 시퀀스일 수 있다. 복수의 스테이션들 각각은 비콘 신호의 프레임 체크 시퀀스 내 미리 정해진 일부 비트들을 이용하여 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 결정할 수 있다.

단계(630)에서 액세스 포인트는 파라미터를 포함하는 비콘 신호를 복수의 스테이션들로 전송한다. 도 6에 도시 [0071]

된 각 단계들에는 도 1 내지 도 4를 통하여 기술된 사항들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.

도 7은 일 실시예에 따른 액세스 포인트 및 스테이션을 나타낸 블록도이다. 도 7을 참조하면, 일 실시예에 따 [0072]

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른 액세스 포인트(710)는 할당부(711), 생성부(712), 및 전송부(713)를 포함한다. 할당부(711)는 복수의 슬롯 들을 포함하는 슬롯 세트를 복수의 스테이션들을 포함하는 그룹에 할당할 수 있다. 생성부(712)는 복수의 스테 이션들 각각을 위한 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 결정하는 파라미터를 생성할 수 있다. 전송부(713)는 파라 미터를 포함하는 비콘 신호를 복수의 스테이션들로 전송할 수 있다.

일 실시예에 따른 스테이션(720)은 수신부(721), 획득부(722), 선택부(723), 및 액세스부(724)를 포함한다. 수 [0073]

신부(721)는 액세스 포인트로부터 비콘 신호를 수신할 수 있다. 획득부(723)는 비콘 신호를 이용하여 자신에게 할당된 적어도 두 개의 후보 슬롯들을 획득할 수 있다. 선택부(723)는 적어도 두 개의 후보 슬롯들 중 어느 하 나의 슬롯을 선택할 수 있다. 액세스부(724)는 선택된 슬롯에서 채널 액세스를 시도할 수 있다.

액세스부(724)는 채널 액세스에 성공하였는지 여부를 판단할 수 있다. 채널 액세스에 실패하는 경우, 액세스부 [0074]

(724)는 남은 후보 슬롯이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 남은 후보 슬롯이 존재하는 경우, 액세스부 (724)는 남은 후보 슬롯을 이용하여 채널 액세스를 재시도할 수 있다. 남은 후보 슬롯이 존재하지 않는 경우, 액세스부(724)는 다음 비콘 신호를 수신할 때까지 더 이상 채널 액세스 시도를 하지 않을 수 있다. 이 경우, 스테이션(720)은 저전력 모드로 동작할 수 있다.

도 7에 도시된 각 단계들에는 도 1 내지 도 6을 통하여 기술된 사항들이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세 [0075]

한 설명은 생략한다.

이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨 [0076]

어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들 어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마 이크로컴퓨터, FPGA(필드 programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터 를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소 (processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치 는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서 (parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 [0077]

조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로 (collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매 체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판 [0078]

독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등 을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판 독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체 (magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도 록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도 록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

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이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가 [0079]

진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다 른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태 로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

도면 도면1

도면2

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도면3

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도면4

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도면5

도면6

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도면7