KR101378460B1

KR101378460B1 - 무선 네트워크에서 트래픽에 대한 충돌 방지

Info

Publication number: KR101378460B1
Application number: KR1020087031179A
Authority: KR
Inventors: 알나우드 메이란; 시라벤 케이. 수리네니; 라일트 라주
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2007-05-22
Publication date: 2014-03-26
Also published as: TWI475859B; KR20120117913A; TW200812322A; US9351320B2; CN101449521B; EP2022216A2; WO2007137251A2; US20150049752A1; KR20090031866A; US20070293218A1; CN101449521A; JP2009538574A; WO2007137251A3; JP5149280B2

Abstract

본 발명은 무선 네트워크에서 트래픽의 충돌을 방지하는 기술에 관한 것이다. 국은 다른 국들의 트래픽과 자신의 트래픽의 동기에 대해 검출한다. 국은 예컨대, 제 1 전송 실패들의 백분율, 전송된 프레임들의 통계치를 나타내는 카운터들, 및/또는 다른 정보에 기초하여 동기에 대해 검출할 수도 있다. 국은 예컨대, 국에 대한 서비스 기간 동안 다른 국으로부터 트래픽에 대해 모니터링함으로써, 자신의 트래픽의 동기를 확인할 수도 있다. 국은 다른 국들의 트래픽과 충돌을 방지하기 위해 동기가 검출된 때 자신의 트래픽의 전송을 조절한다. 국은 미리 결정된 시간의 양만큼, 의사-랜덤한 양만큼, 또는 다른 국들이 자신의 전송을 종료한 후 까지 자신의 트래픽의 전송을 지연시킬 수도 있다.

Description

무선 네트워크에서 트래픽에 대한 충돌 방지{COLLISION AVOIDANCE FOR TRAFFIC IN A WIRELESS NETWORK}

본 출원은 2007년 5월 22일 출원된 "Collision avoidance for traffic in a wireless network"라는 명칭의 미국 가출원 No.60/802,635를 우선권으로 청구하는데, 상기 가출원은 본 건의 양수인에게 양도되었으며, 본 명세서에 참조된다.

본 출원은 일반적으로 통신에 관한 것이며, 특히 무선 통신 네트워크에서 데이터를 전송하기 위한 기술들에 관한 것이다.

무선 네트워크들은 음성, 비디오, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스들을 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 이러한 네트워크들은 이용가능한 네트워크 자원들을 공유함으로써 다수의 사용자에 대한 통신을 지원할 수 있다. 이러한 네트워크의 예는 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN)들, 무선 광역 네트워크(WWAN)들, 무선 도심 영역 네트워크(WMAN)들, 및 무선 개인 영역 네트워크(WPAN)들을 포함한다. "네트워크" 및 "시스템"이라는 용어는 종종 상호 교환하여 사용된다.

무선 네트워크는 임의의 수의 액세스 포인트(AP)들 및 임의의 수의 국(STA)들을 포함할 수 있다. 액세스 포인트는 국들과의 통신을 위한 조정자(coordinator)로서 동작할 수 있다. 국은 액세스 포인트와 능동적으로 통신하거나, 슬립(sleep)되거나, 또는 국의 데이터 요구사항들에 따라 임의의 주어진 순간에 파워-다운(power down)될 수 있다.

액세스 포인트들 및 국들은 스케줄링되지 않은 모드로 동작할 수도 있다. 이러한 모드에서, 상이한 국들에 대한 전송들은 스케줄링되지 않으며, 결국 무선 채널을 통해 동일한 시간에 전송될 때 서로 충돌할 수도 있다. 충돌은 통상적으로 모든 영향받은 국들에 대해 전송 실패를 초래하는데, 이는 이후에 이러한 국들로부터 재전송을 요청할 수도 있다. 재전송은 에어 시간(air time)(이는 귀중한 네트워크 자원임)을 소비하고, 국들에서 배터리 전력을 낭비하며, 트래픽 데이터의 추가 지연을 초래하며, 다른 심각한 영향들을 불러올 수도 있다.

따라서, 기술 분야에는 스케줄링되지 않은 동작에서 충돌을 방지하는 기술이 요구된다.

무선 네트워크에서 트래픽의 충돌을 방지하는 기술들이 개시된다. 이러한 기술들은 예컨대 국의 스케줄링되지 않은 트래픽과, 동일한 액세스 포인트와 통신하는 다른 국의 스케줄링된 또는 스케줄링되지 않은 트래픽 사이, 또는 액세스 포인트와 통신하는 국의 스케줄링된 또는 스케줄링되지 않은 트래픽과 다른 액세스 포인트와 통신하는 다른 국의 스케줄링된 또는 스케줄링되지 않은 트래픽 사이의 충돌을 방지하기 위해, 스케줄링 트래픽과 스케줄링되지 않은 트래픽 모두에 대해 사용될 수도 있다.

일 실시예에서, 국은 무선 네트워크에서 자신의 트래픽과 다른 국들의 트래픽의 동기를 검출한다. 국의 트래픽은 예컨대 VoIP (voice-over-IP) 흐름 또는 비디오폰 흐름과 같은 주기적 흐름일 수 있다. 국은 다양한 방식으로, 그리고 후술하는 바와 같이 예컨대 제 1 전송 실패들의 백분율(percentage), 전송된 프레임들 및/또는 수신된 프레임들의 통계치들을 나타내는 카운터들 및/또는 다른 정보에 기초하여 같이 동기를 검출할 수도 있다. 국은 예컨대 국에 대한 서비스 기간 동안 다른 국으로부터의 트래픽을 모니터링함으로써 자신의 트래픽의 동기를 확인(confirm)할 수 있다. 국은 동기가 검출될 때 다른 국들의 트래픽과의 충돌을 방지하기 위해 자신의 트래픽의 전송을 조절한다. 국은 미리 결정된 시간 양만큼, 의사-랜덤(pseudo-random)한 양 만큼, 또는 다른 국들이 자신들의 전송들을 완료한 후 까지 등등 자신의 트래픽의 전송을 지연시킬 수도 있다.

여기에서 제시된 충돌 방지 기술들은 다양한 타입의 트래픽에 사용될 수도 있으며, VoIP 흐름들과 같이 규칙적으로(on a regular basis) 트래픽 데이터를 반송(carry)하는 주기적인 흐름(periodic flow)들에 특히 적용가능하다. 상기 기술들은 충돌 및 재전송 가능성을 감소시키며, 더 높은 네트워크 성능, 국들에 대한 더 많은 전력 절약 및 트래픽에 대한 감소된 지연들과 같은 다양한 장점들을 제공할 수도 있다.

본 발명의 다양한 특징 및 실시예는 이하에 더욱 상세하게 설명된다.

본 발명의 특징은 유사한 도면부호가 유사한 수단을 나타내는 첨부된 도면을 참조하여 이하에 설명된 상세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.

도1은 액세스 포인트와 다수의 국을 갖는 무선 네트워크를 도시한다.

도2는 액세스 포인트에 대한 전송 시간라인을 도시한 도면이다.

도3은 하나의 국에 대한 스케줄링되지 않은 APSD 동작을 도시한 도면이다.

도4는 3개의 국에 대한 전송 시간라인을 도시한 도면이다.

도5는 트래픽에 대한 충돌을 방지하기 위한 프로세스를 도시한다.

도6은 트래픽에 대한 충돌을 방지하기 위한 장치를 도시한다.

도7은 액세스 포인트 및 하나의 국의 블록도를 도시한다.

용어 “예시적인”은 예, 보기, 또는 예시로서 기능하는” 것을 의미하는 것으로 이용된다. “예시적인” 것으로서 여기 기재되는 임의의 실시예 또는 설계가 반드시 다른 실시예들 또는 설계들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 해석되는 것은 아니다.

여기에서 제시된 충돌 방지 기술들은 WLAN들, WWAN들, WMAN들, WPAN들 등과 같은 다양한 무선 네트워크들에 대해 사용될 수 있다. WLAN은 WLAN들에 대해 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)에 의해 개발된 표준들의 IEEE 802.11 패밀리(family)의 하나 이상의 표준을 구현할 수도 있다.

도1은 액세스 포인트(AP)(110)와 다수의 국(STA)(120)을 구비한 무선 네트워크(100)를 도시한다. 일반적으로, 무선 네트워크는 임의의 수의 액세스 포인트들 및 임의의 수의 국들을 포함할 수 있다. 국은 무선 매체를 통해 다른 국과 통신할 수 있는 장치이다. "무선 매체", "무선 채널" 및 "채널"이라는 용어는 종종 상호 교환하여 사용된다. 국은 액세스 포인트와 통신하거나, 다른 국과 피어-투-피어 통신할 수도 있다. 국은 터미널, 모바일국, 사용자 장비, 가입자국, 및/또는 소정의 다른 엔티티로 불리거나, 이들의 일부 또는 전부의 기능을 포함할 수도 있다. 국은 셀룰러 폰, 휴대용 장치, 무선 장치, 개인 휴대 단말(PDA), 랩톱 컴퓨터, 무선 모뎀 카드, 코드리스 전화 등일 수 있다. 액세스 포인트는 액세스 포인트와 연관된 국들에게 무선 채널을 통해 분산 서비스(distribution service)들에 대한 액세스를 제공하는 국이다. 액세스 포인트는 또한 기지국, 베이스 트랜시버 서브시스템(BTS), 노드B, 및/또는 임의의 다른 네트워크 엔티티로 불릴 수도 있으며, 이들의 일부 또는 모든 기능을 포함할 수 있다.

중앙 집중형 네트워크의 경우, 네트워크 제어기(130)는 액세스 포인트와 결합되며, 이러한 액세스 포인트들을 조정 및 제어한다. 네트워크 제어기(130)는 단일 네트워크 엔티티 또는 네트워크 엔티티들의 집합(collection)일 수 있다. 분산형 네트워크의 경우, 액세스 포인트들은 네트워크 제어기(130)의 사용 없이 필요한 경우에 서로와 통신할 수 있다.

무선 네트워크(100)는 IEEE 802.11 표준들의 패밀리를 구현하는 WLAN일 수도 있다. 예컨대, 무선 네트워크(100)는 IEEE 802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11e 및/또는 802.11g를 구현할 수도 있는데, 이들은 현존하는 IEEE 802.11 표준들이다. 무선 네트워크(100)는 또한 IEEE 802.11n 및/또는 802.11s를 구현할 수도 있는데, 이들은 생성되고 있는 IEEE 802.11 표준들이다. IEEE 802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11g 및 802.11n은 상이한 무선 또는 매체 액세스 기술들을 커버하며 상이한 성능들을 갖는다. IEEE 802.11e는 매체 액세스 제어(MAC) 계층에 대한 서비스 품질(QoS) 확장을 커버한다. IEEE 802.11e에서, QoS 설비(facility)를 지원하는 국은 QSTA로도 불리며, QoS 설비를 지원하는 액세스 포인트는 QAP로 불린다. QoS 설비는 파라미터화되고 우선화된 QoS를 제공하기 위해 사용된 메카니즘들을 지칭한다.

국(STA)은 하나 이상의 흐름들을 위하여 액세스 포인트(AP) 또는 다른 국과 통신할 수 있다. 흐름은 통신 링크를 통해 전송되는 더 높은 계층(예컨대, TCP 또는 UDP) 트래픽 데이터 스트림이다. 흐름은 또한 데이터 스트림, 트래픽 스트림, 패킷 스트림 등으로 불려질 수도 있다. 흐름은 예컨대 음성, 비디오, 이메일, 웹 및/또는 임의의 패킷 데이터와 같은 임의의 타입의 데이터를 반송(carry)할 수 있다. 흐름은 특정 트래픽 클래스(class)에 대한 것일 수도 있으며, 데이터 레이트, 지연 또는 대기 등에 대한 특정 요구사항들을 가질 수 있다. 흐름은 그것이 샘플링되고, 패킷화되어, 규칙적 간격으로 또는 비주기적 간격으로 전송되거나 또는 산발적으로, 예컨대 전송할 데이터가 있을 때마다 전송되는 경우들에 있어서 주기적일 수 있다. 주기적 흐름은 데이터가 주기적으로 전송되는 흐름이다. 예컨대, VoIP에 대한 흐름은 10 또는 20 밀리초(ms) 마다 데이터 프레임을 전송할 수도 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 프레임은 데이터 프레임, 널 프레임, 제어 프레임 또는 무선 매체를 통해 전송되는 임의의 다른 타입의 프레임일 수 있다. 프레임은 또한 패킷, 데이터 블록, 데이터 유닛, 프로토콜 데이터 유닛(PDU), 서비스 데이터 유닛(SDU), MAC PDU(MPDU) 등으로 불릴 수도 있다. 국은 주어진 통화(call)에서 다운링크 및 업링크 각각에 대하여 하나 이상의 트래픽 타입들에 대한 하나 이상의 흐름들을 가질 수 있다. 예컨대, VoIP 통화는 업링크에 대하여 하나의 VoIP 흐름과 다운링크에 대하여 다른 VoIP 흐름을 가질 수 있다.

도2는 무선 네트워크(100)에서 액세스 포인트(110)에 대한 예시적인 전송 시간 라인(200)을 도시한다. 일반적으로, 무선 네트워크의 각각의 액세스 포인트는 액세스 포인트에 의해 커버되는 모든 전송들에 대하여 개별 시간 라인을 유지한다. 액세스 포인트(110)에 대한 전송 시간라인은 후술된다. 액세스 포인트(110)는 주기적으로 다운링크를 통해 비컨(beacon)을 전송한다. 이러한 비컨은 프리앰블(preamble), 국들이 액세스 포인트를 검출하여 식별하도록 하는 액세스 포인트 식별자(AP ID), 및 액세스 포인트에 의해 형성된 네트워크에서 동작하기 위한 파라미터들의 리스트를 반송한다. 두 개의 연속한 비컨들의 시작 시점 사이의 시간 간격은 비컨 간격으로 불린다. 비컨 간격은 고정되거나 변화가능할 수 있으며, 예컨대, 100ms와 같은 적절한 기간으로 설정될 수도 있다. 타겟 비컨 전송 시간(TBTT)은 비컨이 도달될 다음 시간 순간이다.

비컨들 사이의 시간 간격은 제어된 액세스 기간(CAP)들, 스케줄링된 액세스 기간(SCAP)들, 및 경쟁(contention) 기간(CP)들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 각각의 CAP는 폴링(poll)된 데이터 전달들 또는 네트워크 관리를 위해 액세스 포인트(110)에 의해 사용되는 시간의 기간을 커버한다. 각각의 SCAP는 다운링크 및 업링크 상의 전송들이 액세스 포인트(110)에 의해 스케줄링되는 시간의 기간을 커버한다. 각각의 CP는 전송들이 스케줄링되지 않고 랜덤 채널 액세스 방식이 매체를 공유하기 위해 국들에 의해 사용되는 시간 기간이다. 비컨들, CAP들, 및 SCAP들은 단지 하나의 국(이는 액세스 포인트(110) 또는 국(120)들 중 하나 일 수 있음)이 임의의 주어진 순간에 채널을 통해 전송하는 경쟁 없는 기간을 나타낸다. CP들은 강화된 분산 채널 액세스(EDCA: enhanced distributed channel access)가 전송 전에 채널에 대한 액세스를 획득하기 위해 사용될 수도 있는 경쟁 기간들을 나타낸다. 둘 이상의 국이 CP들 동안 채널을 통해 동시에 우연히 전송할 수도 있다.

일반적으로, 임의의 수의 CAP들, SCAP들 및 CP들이 주어진 비컨 간격에 존재할 수도 있다. SCAP들 또는 CAP는 무선 네트워크(100)가 스케줄링되거나 폴링된 동작을 지원하지 않을 경우 제공되지 않을 수도 있다. CAP들, SCAP들 및 CP들은 임의의 순서로 전송될 수도 있다. 더욱이, CAP들, SCAP들 및 CP들 각각은 임의의 지속 기간을 가질 수도 있다.

각각의 비컨 간격은 임의의 수의 국들에 대해 임의의 수의 서비스 기간들을 포함할 수도 있다. 서비스 기간은 액세스 포인트가 하나 이상의 다운링크 프레임을 국으로 전송할 수 있고 및/또는 동일한 국으로 하나 이상의 전송 기회(TXOP)들을 승인(grant)할 수 있는 연속한 시간 기간이다. TXOP는 링크를 통해 전송하기 위한 시간의 할당이다. 서비스 기간은 스케줄링되거나 스케줄링되지 않을 수도 있다. 주어진 국은 주어진 비컨 간격 내에서 임의의 수의 서비스 기간들을 가질 수도 있다. 자신의 서비스 기간 외에, 국은 수신기가 턴-오프(turn-off)될 수 있기 때문에 프레임들을 수신할 수 없을 수 있거나 또는 국은 상이한 시스템 상에서 동작할 수도 있다.

트래픽 간격은 국에 대한 두 개의 연속한 서비스 기간들의 시작 시점 사이의 시간 간격이다. 주기적 흐름에 대한 트래픽 간격은 그 흐름에서 전송되고 있는 트래픽의 주기(periodicity)에 기초하여 설정될 수 있으며, 예컨대 VoIP에 대해 10 또는 20ms로 설정될 수 있다. 상이한 국들은 상이한 트래픽 간격들을 가질 수 있다. 서비스 시간은 서비스 기간의 시작이다. 국에 대한 서비스 시간들은 그 국에 대한 트래픽 간격에 의해 분리된 일련의 시점들이다.

IEEE 802.11e는 스케줄링된 APSD(S-APSD) 및 스케줄링되지 않은 APSD(U-APSD)로 불리는 두 개의 자동 절전 전달(APSD: Automatic Power Save Delivery) 모드들을 정의한다. APSD 모드들 둘다는 국들에 대한 절전을 제공하도록 사용된다. 그러나 두 개의 APSD 모드는 상이한 방식으로 동작한다.

스케줄링된 APSD는 액세스 포인트에 의한 서비스 시간들의 중앙 집중형 스케줄링을 사용한다. 스케줄링된 APSD에서, 상이한 국들에 대한 전송들은 이들이 서로 충돌하지 않도록 스케줄링될 수도 있다. 국은 데이터를 전송 및/또는 수신하기 위하여 자신의 스케줄링된 서비스 기간 전에 웨이크업(wake up)되며, 배터리 전력을 보존하기 위하여 서비스 기간의 종료 시점에서 가능하면 많은 회로를 파워다운(power down) 시킬 수도 있다. 스케줄링된 APSD 동작은 일반적으로 (예컨대 국들을 관리 및 스케줄링하기 위하여) 액세스 포인트에서 더 많은 자원들을 필요로 하며 (예컨대, 스케줄을 설정하기 위해) 다운링크 및 업링크 모두에 대하여 더 많은 시그널링을 필요로 한다. 따라서, 무선 네트워크(100)는 스케줄링된 APSD를 지원하거나 또는 지원하지 않을 수도 있다.

스케줄링되지 않은 APSD는 어떠한 중앙 집중형 조정(centralized coordination)도 요구하지 않는다. 스케줄링되지 않은 APSD에서, 각각의 국은 자신의 서비스 시간들을 독립적으로 선택할 수도 있다. U-APSD 국으로 불리는, 스케줄링되지 않은 APSD에서 동작하는 국은 관련 시스템 정보를 획득하기 위해 액세스 포인트로부터 비컨을 수신한다. U-APSD 국이 자신이 U-APSD 동작 모드로 진입하고 있음을 액세스 포인트에게 표시한 후, U-APSD 국은 자신이 업링크 상에서 전송할 데이터를 가질 때마다 전송을 개시할 수도 있다. 다운링크 상에서, 액세스 포인트는 U-APSD 국이 데이터를 수신할 준비가 되었다는 표시를 액세스 포인트가 수신할 때까지 U-APSD 국에 대한 데이터를 버퍼링한다. 따라서, 업링크 및 다운링크 상에서의 전송은 U-APSD 국에 의해 제어 및 개시된다. U-APSD 국은 업링크를 통해 데이터를 전송하고 다운링크상의 데이터에 대하여 액세스 포인트에 질의하기 위해 임의의 스케줄을 선택할 수도 있다. U-APSD 국은 액세스 포인트에게 스케줄을 알릴 필요가 없다. 스케줄링되지 않은 APSD는 다운링크 및 업링크 모두를 통해 주기적 흐름(예컨대, VoIP)으로 양방향 통신하는데 있어서 효율적이다. 이 경우, U-APSD 국은 업링크를 통해 데이터를 전송하고 동시에 다운링크 데이터에 대해 질의를 할 수도 있다.

IEEE 802.11은 배터리 전력을 보존하기를 원하는 국들에 대해 절전(PS) 모드를 정의한다. 절전 모드로 진입하기를 원하는 국은 액세스 포인트로 전송된 전송의 MAC 헤더에서 PS 모드 비트를 '1'로 설정함으로써 이러한 의도를 액세스 포인트에 표시한다. IEEE 802.11에서 절전 모드는 IEEE 802.11e에서 스케줄링되지 않은 APSD 모드에 대해 어떤 관점에서는 유사하다. 그러나, 절전 모드는 QoS 흐름에 대해 의도된 것이 아니며 또한 QoS 차별(differentiation)을 위한 상이한 액세스 카테고리들을 지원하지 않는다. 절전 모드에서, 국은 버퍼링된 트래픽 데이터가 트래픽 데이터를 검색하기 위해 PS 폴(poll)들을 발생(issue)시키기 전에 액세스 포인트에서 이용가능하다는 것을 표시하는 비컨을 대기한다. PS 폴들은 액세스 포인트에서 지원되는 경우에 스케줄링되지 않은 APSD와 유사한 형식으로 사용될 수도 있다. 여기에서 제시된 충돌 방지 기술들은 IEEE 802.11의 절전 모드, IEEE 802.11e의 스케줄링되지 않은 APSD 및 다른 모드에 대해 사용될 수도 있다.

도3은 하나의 국, 예컨대 도 1의 국(120a)에 대한 스케줄링되지 않은 APSD 동작을 도시한다. 국은 업링크를 통해 전송할 데이터를 갖거나, 액세스 포인트(110)로부터 다운링크 데이터에 대해 질의하기를 원한다. 국은 T₁의 서비스 시간을 선택한다. 서비스 시간 T₁에서, 국은 채널을 액세스하기 위해 IEEE 802.11e에 의하여 정의된 EDCA 절차를 수행한다. 채널 액세스는 가변양의 시간 T_STA를 취할 수도 있는데, 이는 채널이 비지(busy)한지의 여부 그리고 국에 대한 EDCA 액세스 카테고리(AC)에 의존한다. 채널에 대한 액세스를 획득할 때, 국은 업링크(UL) 상에서 서비스 기간을 시작하기 위해 트리거(trigger) 프레임을 전송한다. 이러한 트리거 프레임은 데이터 프레임(예컨대, VoIP 프레임), QoS 널(null) 프레임, 또는 트리거 프레임이라는 표시를 갖는 임의의 다른 프레임일 수도 있다. 다양한 타입의 프레임들에 대한 포맷들은 IEEE 802.11 문헌들에 개시되어 있다.

액세스 포인트는 국으로부터 트리거/데이터 프레임을 수신하고 다운링크(DL)를 통해 확인응답(Ack)을 국으로 전송한다. 이러한 확인응답은 서비스 기간을 시작한다. 일반적으로, 액세스 포인트는 단일 데이터 프레임에 대해 확인응답을 전송하거나 다수의 데이터 프레임들에 대해 블록(block) 확인응답을 전송한다. 따라서, "확인응답"은 단일 확인응답이거나 임의의 타입의 블록 확인응답일 수도 있다. 액세스 포인트는 확인응답과 함께 국으로 데이터를 전송할 수도 있는데, 이는 도3에 도시되지는 않는다. 국은 서비스 기간의 시작을 확인하기 위해 액세스 포인트로부터의 응답(확인응답 또는 데이터)을 이용한다. 국은 서비스 기간이 액세스 포인트에 의해 종료될 때까지 또는 액세스 포인트에서 그 국에 대해 버퍼링된 데이터가 없음을 표시하기 위해 그 국이 제로들로 설정된 비트 맵을 갖는 비컨이 수신될 때까지 서비스 기간에서 어웨이크(awake)를 유지한다. 액세스 포인트는 국으로 전송할 준비가 되어 있는 다운링크 데이터를 갖지 않을 수도 있으며, 서비스 기간의 시작 및 트리거 프레임의 수신을 확인하기 위해 확인응답을 단순히 전송할 수도 있다. 이어, 액세스 포인트는 도3에 도시된 바와 같이, 데이터를 검색하고, 채널 액세스를 수행하고, 연속한 다운링크 데이터 프레임으로 데이터를 국으로 전송할 수도 있다. 국은 다운링크 데이터 프레임에 대해 확인응답을 전송할 수도 있다. 액세스 포인트는 도 3에 도시된 바와 같이, 국에 대한 서비스 기간의 종료를 표시하기 위해, '1'로 설정된 서비스 기간 종료(EDSP: end-of-service-period) 비트를 갖는 프레임을 전송할 수도 있다. 국은 서비스 기간의 종료까지 어웨이크를 유지하고 액세스 포인트에 의해 전송된 임의의 데이터 프레임에 대하여 확인응답한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 스케줄링되지 않은 APSD의 경우, 서비스 기간은 (1) 국이 트리거 프레임을 전송할 때 시작하고, (2) 액세스 포인트가 다운링크 프레임에 EOSP 비트를 설정하고 다음 비컨을 전송한 때 종료한다. 간략화를 위해, 도 3은 동일한 지속 기간을 갖는 데이터 프레임들 및 또한 동일한 지속 기간을 갖는 확인응답 프레임들을 도시한다. 일반적으로, 프레임들은 상이한 지속 기간들을 가질 수도 있는데, 각각의 프레임의 지속 기간은 전송되는 데이터의 양 및 프레임에 사용된 레이트에 의존한다.

도 4는 스케줄링되지 않은 APSD 모드에서 각각 동작하는 3개의 국(120a, 120b 및 120c)에 대한 예시적인 전송 시간라인들(410, 420 및 430)을 도시한다. 이러한 예에서, 국(120a)은 주기적으로(예컨대, 10 또는 20 ms 마다) 전송되는 단일 주기적 흐름(예컨대, VoIP을 위한)을 갖는다. 국(120b)은 (예컨대, VoIP을 위한) 주기적 흐름 및 (예컨대, 웹 브라우징과 같은 데이터 애플리케이션을 위한) 비주기적 흐름을 갖는다. 국(120b)에 대한 주기적 흐름은 국(120a)의 주기적 흐름을 위한 서비스 기간들의 일부 또는 모두를 오버랩(overlap)할 수도 있는 서비스 기간들에서 전송될 수도 있다. 이러한 두 개의 흐름은 오버랩이 충분히 빈번하게 발생하는 경우 서로 동기된 것으로 간주될 수도 있다. 국(120c)은 국들(120a 및 120b)에 대한 서비스 기간들의 일부를 오버랩할 수도 있는 서비스 기간들에서 전송되는 (예컨대, 데이터 다운로드를 위한) 비주기적 흐름이다.

주기적 흐름들은 VoIP, 비디오, 웹-캐스팅(web-casting), 온라인 게임 등과 같이 데이터가 규칙적으로(on a regular basis) 전송되는 애플리케이션들에 대해 공통적으로 사용된다. 이러한 주기적 흐름들은 공통적으로 사용되는 트래픽 간격들을 가질 수도 있다. 예컨대, 10 또는 20 ms의 트래픽 간격은 VoIP 흐름을 위하여 공통적으로 사용된다. 비록 각각의 국이 스케줄링되지 않은 APSD에서 자신의 서비스 시간들을 독립적으로 선택할 수 있을 지라도, 2개의 주기적 흐름들의 데이터의 소스가 동기되고 장치들의 처리 속도가 동일하기 때문에 2개의 주기적 흐름들은 서로 동기되어 서비스 기간들을 오버래핑(overlapping)할 수 있다. 다른 국의 다른 흐름 B와 동기인 흐름 A를 전송하는 국은 다른 국과의 충돌을 자주 경험할 수도 있다. 각각의 충돌은 두 국들에 대해 전송 실패를 초래할 수도 있는데, 이는 재전송들을 요구하거나 및/또는 다른 원치 않는 현상들을 발생할 수도 있다. 충돌 가능성은 낮은 지연 흐름들을 위하여 사용되는 랜덤 백오프 윈도우(random backoff window)의 작은 크기만큼 증가된다. 예컨대, 4의 경쟁 윈도우 크기의 경우, 만일 두 개의 흐름이 동기화된 자신의 데이터 소스를 갖는다면, 두 흐름은 25%의 가능성으로 충돌할 것이다.

여기에서 제시된 충돌 방지 기술들은 국이 다른 국의 트래픽과 자신의 트래픽의 동기를 검출하게 하고, 만일 동기화가 검출되면, 다른 국의 트래픽과의 충돌을 방지하기 위해 자신의 트래픽의 전송을 시프팅하게 한다. 일반적으로, 기술들은 스케줄링되지 않은 트래픽은 물론 스케줄링된 트래픽에 대해 사용될 수도 있다. 스케줄링되지 않은 트래픽은 지정된 엔티티(예컨대, 액세스 포인트)에 의해 스케줄링되지 않은 트래픽/사용자 데이터이며, 결국 다른 국들의 트래픽과 충돌의 위험을 갖는다. 스케줄링된 트래픽은 지정된 엔티티에 의해 스케줄링되는 트래픽/사용자 데이터이다. 상이한 액세스 포인트들에 의해 커버되는 스케줄링된 트래픽은 조정되지 않을 수도 있다. 따라서, 하나의 액세스 포인트에 대한 네트워크에서의 스케줄링된 트래픽은 다른 액세스 포인트에 대한 다른 네트워크에서의 스케줄링되지 않은 트래픽으로서 고려될 수도 있다.

일반적으로, 국은 슬립 상태로부터 웨이크업할 수도 있으며, 여러 시나리오들 중 하나로 인한 채널 비지(busy)를 발견할 수도 있다. 첫 번째, 채널은 채널 상의 랜덤 트래픽으로 인해 비지할 수도 있다. 이러한 발생의 가능성은 무선 네트워크에서의 더 높은 트래픽 로드와 함께 증가한다. 두 번째, 채널은 유사한 트래픽 특성을 가지며 거의 동일한 시간에 데이터를 전송 및/또는 수신하는 다른 국으로 인해 비지할 수도 있다. 동기화된 트래픽의 정확한 검출은 첫 번째 시나리오를 방지하면서 두 번째 시나리오의 검출을 필요로 한다.

도 5는 트래픽에 대한 충돌을 방지하기 위한 프로세서(500)의 실시예를 도시한다. 국은 무선 네트워크에서 적어도 하나의 다른 국의 트래픽과 (예컨대, VoIP 흐름과 같은 주기적 흐름에 대하여) 자신의 트래픽의 동기를 검출한다(블록 512). 동기는 후술된 바와 같이, 다양한 방식으로 그리고 다양한 타입들의 정보에 기초하여 검출될 수도 있다. 국은 자신의 트래픽의 동기를 확인할 수도 있다(블록 514). 국은 동기가 검출될 때 적어도 하나의 다른 국의 트래픽과의 충돌을 방지하기 위해 자신의 트래픽의 전송을 조절한다(블록 516). 트래픽의 전송은 또한 후술되는 바와 같이, 다양한 방식들로 조절될 수도 있다. 국은 절전 모드에서 동작할 수도 있으며 각각의 서비스 기간 전에 웨이크업할 수도 있으며, 서비스 기간에서 트래픽의 적어도 하나의 프레임을 전송하고, 서비스 기간 이후에 슬립(sleep)될 수도 있다.

도 6은 트래픽의 충돌을 방지하기 위한 장치(600)의 실시예를 도시한다. 장치(600)는 무선 네트워크에서 하나의 국의 트래픽과 적어도 하나의 다른 국의 트래픽의 동기를 검출하는 수단(모듈 612), 국의 트래픽의 동기를 확인하기 위한 수단(모듈 614) 및 동기가 검출될 때 적어도 하나의 다른 국의 트래픽과의 충돌을 방지하기 위해 국의 트래픽의 전송을 조절하기 위한 수단(모듈 616)을 포함한다. 모듈들(612 내지 618)은 프로세서들, 전자 장치들, 하드웨어 장치들, 전자 컴포넌트들, 논리 회로들, 메모리들 등, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.

주어진 국 X는 다양한 방식들로 그라고 다양한 통계치들 및/또는 다른 정보를 이용하여 동기 흐름들을 검출할 수도 있다. 국 X는 국에 의해 전송된 각각의 흐름에 대한 검출을 수행할 수도 있다. 간략화를 위해, 이하의 설명은 국 X가 하나의 트래픽 흐름을 갖는 것을 가정한다.

하나의 검출 실시예에서, 국 X는 첫 번째 전송 실패들의 백분율에 기초하여 다른 국들의 트래픽과 자신의 트래픽의 동기를 검출한다. EDCA의 경우, 국 X는 데이터 프레임을 전송하고, 전송된 프레임에 대한 확인응답을 청취(listen)하고, 확인응답이 수신되거나 최대 수의 재전송들이 전송될 때까지 데이터 프레임을 재전송한다. 국 X는 각각의 전송/재전송 실패 후 의사-랜덤 백오프 기간을 대기한다. 이러한 의사-랜덤 백오프는 동일한 시간에 전송하는 것을 시도하는 두 개의 국에 의한 반복된 충돌들을 방지하도록 설계되는데, 왜냐하면 이는 각각의 국이 재전송을 시도하기 전에 상이한 의사-랜덤 시간 양을 대기하기 때문이다. 따라서, 제 1 전송 시도들에 대한 실패들은 동기 트래픽을 검출하는데 유용할 수도 있는 반면, 연속한 재전송 시도들에 대한 실패는 유용하지 않을 수도 있다.

국 X는 각각의 제 1 전송 시도의 결과(예컨대, 성공 또는 실패)를 추적할 수도 있다. 국 X는 제 1 전송 실패들의 횟수 대 제 1 전송 시도들의 횟수의 비(ratio)로서 제 1 전송 실패들의 백분율을 결정할 수도 있다. 국 X는 각각의 측정 간격에서 제 1 전송 실패들의 백분율을 계산할 수도 있는데, 각각의 측정 간격은 상당히 정확한 측정치를 획득하기 위하여 충분한 수의 샘플들을 제공하도록 선택될 수도 있다. 예로서, 데이터 프레임이 20 ms마다 전송되는 VoIP 흐름의 경우, 1초의 측정 간격은 50회의 제 1 전송 시도들을 커버하며, 2초의 측정 간격은 100회의 제 1 전송 시도들을 커버하는 식이다. 대안적으로, 국 X는 가장 최근의 제 1 전송 시도들의 임의의 미리 결정된 횟수에 대한 실행 평균으로서 제 1 전송 실패들의 백분율을 계산할 수도 있다. 국 X는 또한 다른 방식들로 제 1 전송 실패들의 백분율을 계산할 수도 있다.

국 X는 제 1 전송 실패들의 백분율을 미리 결정된 임계치와 비교할 수도 있다. 만일 제 1 전송 실패들의 백분율이 미리 결정된 임계치를 초과하면, 국 X는 자신의 트래픽이 다른 국의 트래픽과 동기된 것으로 선언할 수도 있다. 이어 국 X는 후술되는 바와 같이, 수정 동작을 취할 수도 있다.

전술한 실시예에서, 국 X는 제 1 전송 실패들이 하나의 다른 국 또는 다수의 다른 국들과 충돌에 기인하는 지를 결정하는 것을 시도하지 않는다. 이러한 실시예는 어떤 국(들)이 실패들을 유발할 수 있는 지에 무관하게 전송 실패들이 바람직하지 않다는 것을 가정한다. 다른 실시예에서, 국 X는 간섭하는 국(들)을 식별하고 각각의 간섭하는 국에 대한 제 1 전송 실패들의 백분율을 결정한다. 이어, 국 X는 그 국에 대한 제 1 전송 실패들의 백분율이 미리 결정된 임계치를 초과하면 다른 국의 트래픽과 자신의 트래픽이 동기된 것으로 선언할 수도 있다.

다른 검출 실시예에서, 국 X는 MAC 계층으로부터 이용가능한 정보에 기초하여 자신의 트래픽과 다른 국들의 트래픽의 동기를 검출한다. IEEE 802.11에서, MAC 계층은 국에 의해 전송 및 수신되는 프레임들과 관련된 다양한 통계치들에 대한 카운터들의 세트를 유지한다. 이러한 카운터들은 MAC 계층의 관리 정보 베이스(MIB: management information base)의 속성값(attribute)들이다. 표 1은 MAC 계층에 의해 유지되는 카운터들의 일부와 각각의 카운터에 대한 간략한 설명을 리스트한다. 표1의 카운터들은 IEEE Std 802.11, 1999 Edition, entitled "Part 11 : Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications," 1999에 설명되어 있는데, 이는 공개적으로 사용가능하다.

표1

카운터	설명
dot11FailedCount	성공적으로 전송되지 않은 프레임들의 수에 대한 카운터. 이러한 카운터는 최대 수의 전송/재전송의 시도 이후에 프레임이 성공적으로 전송되지 않을 때 증가된다.
dot11RetryCount	적어도 한번의 재전송으로 성공적으로 전송된 프레임들의 수에 대한 카운터
dot11MultipleRetryCount	다수의 재전송들으로 성공적으로 전송된 프레임들의 수에 대한 카운터
dot11TransmittedFrameCount	성공적으로 전송된 프레임들의 수에 대한 카운터
dot11ACKFailureCount	예정한 때 ACK가 수신되지 않을 경우 증가되는 카운터
dot11ReceivedFragmentCount	데이터 또는 관리 타입의 성공적으로 수신된 각각의 프레임에 대해 증가되는 카운터
dot11FCSErrorCount	FCS 에러가 수신된 프레임에서 검출될 때 증가되는 카운터

간략화를 위해, 각각의 카운터에 대한 접두사 "dot11"은 이하의 설명에서 생략된다.

RetryCount, MultipleRetryCount, 및 FailedCount는 국 X로부터 데이터를 전송하는데 있어서의 연속적인 더 많은 심각한 문제들에 대한 정보를 제공한다. RetryCount는 적어도 한 번 재전송되는 프레임들의 개수 제공하며, MultipleRetryCount는 다수의 재전송되는 프레임들의 개수를 제공하며, FailedCount는 완전히 실패한 프레임들의 개수를 제공한다. TransmittedFrameCount는 국으로부터 전송되는 데이터의 양에 대한 정보를 제공한다. 다양한 메트릭들이 이러한 카운터들에 기초하여 정의될 수도 있다. 실시예에서, 메트릭은 이하와 같이 RetryCount 및 TransmittedFrameCount에 기초하여 정의된다:

식(1)

식 1에서 제시된 메트릭은 제 1 전송 시도에 대해 실패한 각각의 프레임이 다음 재전송으로 성공적으로 전송된 경우 전술한 제 1 전송 실패들의 백분율과 동일하다. 식(1)의 메트릭은 임계치와 비교될 수 있으며, 동기는 메트릭이 임계치를 초과하는 경우 선언될 수도 있다.

다른 실시예에서, 메트릭은 아래와 같이, RetryCount, MultipleRetryCount, 및 FailedCount의 함수에 기초하여 정의된다.

식(2)

여기서,

는 괄호들 내의 파라미터들의 임의의 함수일 수 있다. 일 실시예에서,

는 출력(outgoing) 프레임 레이트에 대한 RetryCount, MultipleRetryCount, 및 FailedCount의 레이트의 함수이다. 다른 실시예에서,

는 출력 프레임 레이트에 대한 RetryCount, MultipleRetryCount, 및 FailedCount의 증분 레이트의 함수이다. 일반적으로, RetryCount, MultipleRetryCount 및/또는 FailedCount의 높은 레이트 및/또는 증가 레이트는 다른 국들의 트래픽과의 동기 및 출력 프레임들에 대한 충돌의 큰 가능성을 표시할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 국 X는 ACKFailureCount, ReceivedFragmentCount 및/또는 FCSErrorCount에 기초하여 동기를 검출한다. 국 X는 서비스 기간을 시작하기 위해 액세스 포인트로 트리거 프레임을 전송할 수도 있다. 액세스 포인트는 백오프를 수행하고 데이터를 국 X로 전송할 수도 있다. 그러나 다른 국 Y는 액세스 포인트와 동기인 흐름을 가질 수도 있다. 국 Y는 액세스 포인트와 동일한 시간에 자신의 백오프를 완료할 수 있으며, 국 Y로부터의 업링크 전송은 액세스 포인트로부터의 다운링크 전송과 충돌할 수도 있다. 이러한 경우, 국 X의 수신 카운터들은 국 Y로부터의 전송을 간섭하는 것에 기인하여 많을 수의 에러를 나타낼 수도 있다. 따라서, 수신 카운터들은 액세스 포인트로부터의 다운링크 전송과 다른 국으로부터의 업링크 전송 사이의 동기를 검출하는데 사용될 수도 있다.

국 X는 또한 다른 정보에 기초하여 다른 국들의 트래픽과 자신의 트래픽의 동기를 검출할 수도 있다. 일 실시예에서, 국 X는 액세스 포인트에 의해 비컨으로 브로드캐스트되는 QBSS 로드 엘리먼트로부터의 정보를 이용한다. 이러한 QBSS 로드 엘리먼트는 (1) 액세스 포인트와 현재 연관된 국들의 전체 수를 표시하는 국 카운트 필드(Station Count field), (2) 채널이 비지한 것을 액세스 포인트가 감지한 시간의 백분율을 표시하는 채널 활용 필드(Channel Utilization field) 및 (3) 명백한 수락 제어를 통해 이용가능한 채널 시간의 양을 표시하는 이용가능한 수락 능력 필드(Available Admission Capacity field)를 포함한다. 이러한 필드들은 현재 국 모집단(population) 및 액세스 포인트에서의 트래픽 레벨들에 대한 정보를 포함하며, 동기를 검출하기 위해 사용될 수도 있다. 예컨대, 동기는 액세스 포인트가 더 많은 국들과 연관되고 채널이 시간의 더 높은 백분율에 대해 비지하며 그리고/또는 더 적은 채널 시간이 이용가능하면, 가능성이 더 높을 수 있다.

또 다른 검출 실시예에서, 국 X는 액세스 포인트에 의해 전송된 프레임들에 기초하여 다른 국들의 트래픽과 자신의 트래픽의 동기를 검출한다. 국 X가 업링크를 통해 프레임을 액세스 포인트로 전송할 때, 국 X는 액세스 포인트로부터 응답을 기대한다. 그러나 액세스 포인트는 다른 국에 대한 서비스 기간의 중간에 있을 수도 있으며, 프레임을 이러한 다른 국으로 전송할 수도 있다. 따라서, 만일 국 X가 그 자체에 대한 프레임을 기대할 때 다른 국에 대해 의도된 프레임을 수신하면, 국 X는 자신의 서비스 기간이 다른 국의 서비스 기간과 오버랩한다고 간주할 수도 있다. 국 X는 미리 결정된 수의 서비스 기간들 동안 이러한 상황이 발생하면 동기된 트래픽을 선언할 수도 있다.

국 X는 자신의 트래픽의 전송을 조절하기 전에 자신의 트래픽이 다른 국들의 트래픽과 동기되는 것을 확인할 수도 있다. 일 실시예에서, 국 X는 하나의 서비스 기간 동안 프레임의 전송을 생략(skip) 또는 지연시키고 대신에 활성화(activity)에 대하여 채널을 모니터링한다. 만일 다른 국으로부터의 프레임이 이러한 시간 동안 수신되면, 다른 국과의 동기화된 트래픽이 확인될 수도 있다. 다른 실시예에서, 국 X는 동기를 더 확실하게 확인하기 위하여 다수의 서비스 기간들 동안 채널을 모니터링한다. 국 X는 다른 방식들로 동기를 확인할 수도 있다. 확인은 또한 검출 프로세스의 일부로 고려될 수도 있다.

국 X는 다른 국들의 트래픽과 자신의 트래픽의 동기를 검출할 때(및 가능하게는 확인할 때) 자신의 트래픽의 전송을 조절할 수도 있다. 국 X는 다양한 방식들로 자신의 전송을 조절할 수도 있다.

일 실시예에서, 국 X는 자신의 새로운 서비스 시간들이 현재 서비스 시간으로부터 Δ_F에 위치하도록 미리 결정된 고정된 양 Δ_F만큼 자신의 서비스 시간들을 시프트시킨다. 다른 실시예에서, 국 X는 자신의 서비스 시간들을 의사-랜덤 양(Δ_R)만큼 시프트시킨다. 시프트된 양(Δ_F또는Δ_R)은 임의의 시간 단위로, 예컨대 슬롯들 또는 마이크로초(μs)로 주어질 수도 있다. 슬롯은 802.11b의 경우 20 μs 이거나, 802.11a/g의 경우 9 μs 일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 국 X는 자신이 자신의 전송을 안전하게 전송할 수 있는 유휴 기간들 동안 채널을 모니터링한다. 국 X는 자신의 서비스 시간들을 시프트시키기 전에 채널이 임의의 수의 서비스 기간들 동안 유휴 상태에 있다는 것을 확인할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 국 X는 간섭하는 국으로부터 동기된 전송이 종료할 때를 결정하고, 간섭하는 국이 종료한 후 자신의 전송을 시작한다(예컨대, 백오프 절차를 시작한다). 또 다른 실시예에서, 국 X는 간섭하는 국이 종료한 후 그리고 자신 전송을 시작하기 전에 추가의 시간 기간을 대기한다. IEEE 802.11의 EDCA의 경우, 액세스 포인트는 비지한 채널 기간의 종료 이후 채널을 액세스하기 전에 PIFS 기간을 대기할 수도 있는 반면, 국은 채널을 액세스하기 전에 백오프 카운터에 의해 특정된 시간의 양 및 DIFS 기간을 대기한다. PIFS 기간은 채널을 액세스할 때 액세스 포인트에 더 높은 우선권을 제공하기 위해 DIFS 기간보다 더 짧다. 국 X는 자신 전송을 시작하기 전에 액세스 포인트에 대한 채널의 액세스를 지연시키기 위하여 간섭하는 국이 종료한 후 추가의 기간을 대기할 수도 있다. 간섭하는 국에 대한 전송 기간은 서비스 기간마다 변화할 수도 있다. 따라서, 전술한 실시예들에서, 국 X는 간섭하는 국이 전송을 종료할 유력한 시간을 결정하기 위해 임의의 수의 서비스 기간들에 걸쳐 채널을 모니터링할 수도 있다.

만일 두 개의 국이 동기화된 트래픽을 가지면, 단지 하나의 국(지정국으로 불림)은 동기를 방지하기 위해 자신의 전송을 조절해야 한다. 일 실시예에서, 지정국은 각각의 국에 할당된 고유 48-비트 MAC 어드레스에 기초하여 결정된다. 각각의 국은 그 국에 의해 전송된 각각의 데이터 프레임의 헤더에 자신의 MAC 어드레스를 포함시킨다. 국 X는 프레임이 다른 국으로부터 수신될 가능성이 높은 시간(이는 동기가 존재하는 경우 국 X의 서비스 기간과 일치해야 함) 동안 채널을 모니터링하고 다른 국의 MAC 어드레스를 획득하기 위해 수신된 프레임을 디코딩함으로써 다른 국의 MAC 어드레스를 발견할 수도 있다. 더 큰 MAC 어드레스를 갖는 국이 어떠한 것도 하지 않아야 하는 반면 더 작은 MAC 어드레스를 갖는 국이 자신의 전송을 조절해야 하는 지정국이 되도록 규정이 정의될 수도 있다. 지정국은 또한 다른 정보를 이용하는 다른 방식 및/또는 다른 규칙들에 기초하여 확인될 수도 있다. 다른 실시예에서, 지정국은 충돌하는 국들 사이에서 교환된 시그널링에 기초하여 결정된다.

전송의 조절은 국 X에서 다양한 방식으로 달성될 수도 있다. 일 실시예에서, 데이터 소스(예컨대, VoIP에 사용된 보코더)는 충돌을 방지하기 위해 자신의 출력 데이터를 시간 조절 Δ만큼 지연시킨다. 시간 조절 Δ는 전술된 실시예들 중 일부 실시예에 기초하여 선택될 수도 있다. 데이터 소스는 동일한 레이트(예컨대 20 ms마다 하나의 프레임)로 그러나 상이한 시점들에서 출력 데이터를 제공할 수도 있다. 다른 실시예에서, MAC 계층은 지정된 시점들에서 더 높은 계층으로부터 프레임들을 수신하고 충돌을 방지하기 위해 Δ 만큼 프레임들을 지연시킨다. 조절은 다른 계층들(예컨대, 애플리케이션 계층)에서, 및/또는 다른 방식들로 수행될 수도 있다.

앞서 제시된 충돌 방지 기술들은 물리 계층에서 EDCA에 의해 수행되는 충돌 방지와는 상이하다. EDCA는 채널을 통해 전송하기 전에 유휴 채널을 감지(이는 캐리어 감지로 불림)함으로써 충돌을 방지한다. 그러나 충돌은 캐리어 감지에서 조차 발생할 수도 있다. 예컨대, 충돌은 두 개의 국이 동일한 랜덤 백오프 횟수를 선택할때 발생할 수 있다. 이러한 두 개의 국은 자신의 카운트다운(countdown)의 마지막 유휴 슬롯 동안 제로로 카운트다운하고 동시에 다음 슬롯에서 전송을 시작할 수도 있다. 여기에서 제시된 충돌 방지 기술은 EDCA보다 우월하게 동작할 수도 있고, 캐리어 감지에서조차 발생하는 충돌을 방지할 수도 있다. 상기 기술들은 물리 계층 위의 임의의 계층(예컨대, 애플리케이션 계층)에서 구현될 수도 있다.

일반적으로, 국은 자신의 트래픽의 동기를 검출할 수 있으며, 자신의 트래픽이 다른 국의 트래픽과 동기되지 않도록 다양한 방식들로 자신의 전송을 조절할 수 있다. 국은 액세스 포인트 또는 다른 국들 중 하나와 신호를 교환해야 할 필요 없이 자동으로 동작할 수도 있으며 이는 동작을 간단하게 한다. 국은 본래 다른 국들과 충돌을 방지함으로써 자신의 트래픽에 대한 스케줄을 형성할 수 있다.

여기에서 제시된 충돌 방지 기술들은 다양한 타입의 트래픽에 대해 사용될 수도 있다. 기술들은 VoIP 흐름들과 같이, 규칙적으로 트래픽을 반송하는 주기적 흐름들에 대해 특히 적용가능하다. 기술들은 (1) 임의의 절전 특성들 없는 정상 모드 및 (2) IEEE 802.11e의 스케줄링되지 않은 APSD 또는 IEEE 802.11의 절전 모드와 같은 절전 특성들을 갖는 절전 모드에 사용될 수도 있다. 각각의 국이 업링크 및 다운링크 트래픽에 대해 자신의 서비스 시간들을 자율적으로 선택할 수 있고 충돌을 방지하기 위해 자신의 서비스 시간들을 조절할 수 있기 때문에, 상기 기술들은 스케줄링되지 않은 APSD에 매우 적합하다. 또한, 대부분의 휴대용 국들은 배터리 수명을 최대화하기 위해 기본적으로 절전 메카니즘들을 사용한다.

여기에서 제시된 충돌 방지 기술들은 더 높은 네트워크 용량, 국들에 대한 더 많은 절전, 및 트래픽의 감소된 지연들과 같은 다양한 장점을 제공할 수도 있다. 국이 트래픽을 전송하고 빈번하게 충돌을 경험할 때, 국은 자신의 트래픽이 하나 이상의 다른 국들의 트래픽과 동기되는 것을 검출할 수도 있다. 국은 충돌의 가능성이 감소되도록 자신의 트래픽의 전송을 조정할 수도 있다. 더 낮은 충돌 가능성은 재전송의 횟수를 감소시키며, 이는 채널에서 더 많은 유휴 시간을 야기하고 잠재적으로 네트워크 용량을 증진시킨다. 더 낮은 충돌 가능성은 또한 더 높은 제 1 전송 성공율을 야기하며, 이는 국이 배터리 전력을 보존하기 위해 더 일찍 파워다운할 수 있게 하며, 또한 재전송과 연관된 추가의 지연을 방지한다. 다른 장점들은 또한 여기에서 제시된 기술들로 획득될 수도 있다.

도 7은 도 1의 국들 중 하나일 수도 있는, 액세스 포인트(110) 및 국(120)의 블록도를 도시한다. 다운링크 상에서, 액세스 포인트(110)에서는, 전송(TX) 데이터 프로세서(712)가 제어기/프로세서(720)로부터 제어 데이터(예컨대, QBSS 로드 정보)를 그리고 서비스되는 국들에 대해 데이터 소스(710)로부터 트래픽 데이터를 수신한다. TX 데이터 프로세서(712)는 그 국에 대해 선택된 레이트에 기초하여 각각의 국에 대한 데이터를 처리하고(예컨대, 인코딩, 인터리빙, 변조, 및 스크램블링하고), 제어 데이터를 처리하며, 출력 칩들을 생성한다. 송신기(TMTR)(714)는 출력 칩들을 처리하며(예컨대, 아날로그로 변환하고, 증폭하며, 필터링하며, 및 주파수 상향변환하며), 다운링크 신호를 생성하는데, 이는 안테나(716)로부터 국들로 전송된다.

국(120)에서, 안테나(752)는 액세스 포인트(110)로부터 다운링크 신호는 물론 다른 국들로부터 업링크 신호들을 수신하며, 수신된 신호를 제공한다. 수신기(RCVR)(754)는 수신된 신호를 처리하고 샘플들을 제공한다. 수신기(RX) 데이터 프로세서(756)는 샘플들을 처리하며(예컨대, 디스크램블링하며, 복조하며, 디인터리빙하며, 및 디코딩하며), 국(120)에 대해 디코딩된 데이터를 데이터 싱크(758)로 제공하며, 제어 데이터를 제어기/프로세서(760)로 제공한다.

업링크 상에서, 국(120)에서는, TX 데이터 프로세서(772)가 제어기/프로세서(760)로부터 제어 데이터를 그리고 데이터 소스(770)로부터 트래픽 데이터를 수신한다. TX 데이터 프로세서(772)는 국에 대해 선택된 레이트에 기초하여 트래픽 및 제어 데이터를 처리하고 출력 칩들을 생성한다. 송신기(774)는 출력 칩들을 처리하고 업링크 신호를 생성하는데, 이는 안테나(752)를 통해 액세스 포인트(110)로 전송된다.

액세스 포인트(110)에서, 안테나(716)는 국(120) 및 다른 국들로부터 업링크 신호들을 수신한다. 수신기(730)는 안테나(716)로부터 수신된 신호를 처리하고 샘플들을 제공한다. RX 데이터 프로세서(732)는 샘플들을 처리하고 각각의 국에 대해 디코딩된 데이터를 데이터 싱크(734)로 제공하고, 제어 데이터를 제어기/프로세서(720)로 제공한다.

제어기들/프로세서들(720 및 760)은 각각 액세스 포인트(110) 및 국(120)에서의 동작을 조절한다. 제어기/프로세서(760)는 또한 여기에서 제시된 충돌 방지를 실행하며, 도 5의 프로세스(500)를 구현할 수도 있다. 메모리들(722 및 762)은 각각 액세스 포인트(110) 및 국(120)에 대한 데이터 및 프로그램 코드들을 저장한다. 카운터들(764)은 전술한 바와 같이 전송된 프레임들의 다양한 통계치들을 위하여 사용될 수도 있다.

여기에서 제시된 충돌 방지 기술들은 다양한 수단들에 의해 구현될 수도 있다. 예컨대, 이러한 기술들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수도 있다. 하드웨어 구현의 경우, 트래픽의 동기를 검출하고 충돌을 방지하기 위해 사용된 처리 유닛들은 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 디지털 신호 처리 장치(DSPD), 프로그램가능한 논리 장치(PLD), 필드 프로그램가능한 게이트 어레이(FPGA), 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 마이크로프로세서, 전자 장치, 여기에서 기술된 기능을 실행하도록 설계된 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합내에서 구현될 수 있다.

펌웨어 및/또는 소프트웨어 구현의 경우, 기술들은 여기에 기술된 기능을 수행하는 모듈들(예컨대, 프로시저, 함수 등)로 구현될 수 있다. 펌웨어 및/또는 소프트웨어 코드는 메모리(예컨대, 도 7의 메모리(762))에 저장될 수 있고 프로세서(예컨대, 프로세서(760))에 의해 실행될 수도 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 프로세서 외부에서 구현될 수 있다.

개시된 실시예의 이전 설명은 당업자가 본 발명을 실시 또는 이용할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변경이 기술 분야의 당업자에게 명백하며, 정의된 일반 원리는 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 다른 실시예에 적용가능하다. 따라서, 본 발명은 여기에서 제시된 실시예들에 제한되지 않으며 여기에서 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims

무선 네트워크에서 국(station)의 트래픽과 상기 국 이외의 적어도 하나의 다른 국의 트래픽의 동기(synchronization)를 검출하고, 동기가 검출될 때 상기 적어도 하나의 다른 국의 트래픽과의 충돌을 방지하기 위해 상기 국의 트래픽의 전송을 조절하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서; 및

상기 적어도 하나의 프로세서에 결합된(coupled) 메모리

를 포함하고,

상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 트래픽에 대한 제 1 전송 실패(failure)들의 백분율(percentage) 또는 IEEE 802.11의 매체 액세스 제어(MAC) 계층의 관리 정보 베이스(MIB)에 대한 카운터들에 기초하여 상기 국의 트래픽의 동기를 검출하도록 구성되는,

장치.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 국의 트래픽에 대한 프레임들을 생성하고, 상기 프레임들 각각에 대한 제 1 전송 및 필요한 경우 적어도 한 번의 재전송을 전송하도록 구성되는,

장치.
삭제
제 2 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는 적어도 한 번의 재전송으로 성공적으로 전송된 프레임들의 수에 대한 제 1 카운터 ― 상기 제 1 카운터는 IEEE 802.11의 매체 액세스 제어(MAC: medium access control) 계층의 관리 정보 베이스(MIB: management information base)에 규정되어 있음 ― 및 성공적으로 전송된 프레임들의 수에 대한 제 2 카운터 ― 상기 제 2 카운터는 상기 관리 정보 베이스(MIB)에 규정되어 있음 ―에 기초하여 상기 국의 트래픽의 동기를 검출하도록 구성되는,

장치.
제 4 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는 다수의 재전송들로 성공적으로 전송된 프레임들의 수에 대한 제 3 카운터 ― 상기 제 3 카운터는 상기 관리 정보 베이스(MIB)에 규정되어 있음 ― 및 성공적으로 전송되지 않은 프레임들의 수에 대한 제 4 카운터 ― 상기 제 4 카운터는 상기 관리 정보 베이스(MIB)에 규정되어 있음 ―에 추가로 기초하여 상기 국의 트래픽의 동기를 검출하도록 구성되는,

장치.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 무선 네트워크에서 액세스 포인트로부터 수신되는 네트워크 로드 정보에 기초하여 상기 국의 트래픽의 동기를 검출하도록 구성되는,

장치.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 국에 대해 의도된 프레임들이 예상되는 시간 기간들 동안 상기 적어도 하나의 다른 국에 대해 의도된 프레임들의 수신에 기초하여 상기 국의 트래픽의 동기를 검출하도록 구성되는,

장치.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 트래픽의 전송을 조절하기 전에 상기 국의 트래픽의 동기를 확인(confirm)하도록 구성되는,

장치.
제 9 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 국에 대한 서비스 기간 동안 무선 채널이 비지(busy)한 지를 모니터링하고, 만일 상기 서비스 기간 동안 상기 무선 채널이 비지한 것으로 검출되면 상기 국의 트래픽의 동기를 확인하도록 구성되며;

상기 서비스 기간은 액세스 포인트가 국에 하나 이상의 다운링크 프레임들을 전송할 수 있거나 또는 동일한 국에 하나 이상의 전송 기회(TXOP)들을 승인(grant)할 수 있는 시간 기간인,

장치.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는 동기가 검출될 때 미리 결정된 시간 양만큼 상기 국의 트래픽의 전송을 조절하도록 구성되는,

장치.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는 동기가 검출될 때 의사-랜덤(pseudo-random)한 시간 양만큼 상기 국의 트래픽의 전송을 조절하도록 구성되는,

장치.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 적어도 하나의 다른 국의 트래픽의 전송이 종료한 후까지 상기 국의 트래픽의 전송을 지연(delay)시키도록 구성되는,

장치.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는 무선 채널에서 유휴 기간(idle period)들을 검출하고 상기 국의 트래픽의 전송을 상기 유휴 기간들로 이동(move)시키도록 구성되는,

장치.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는 충돌을 방지하기 위해 상기 국의 트래픽의 전송을 조절해야 하는지 또는 상기 적어도 하나의 다른 국의 트래픽의 전송을 지연시켜야 하는지를 결정하도록 구성되는,

장치.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 적어도 하나의 다른 국 및 상기 국의 매체 액세스 제어(MAC) 어드레스들에 기초하여 상기 국의 트래픽의 전송을 조절해야 하는지의 여부를 결정하도록 구성되는,

장치.
제 1 항에 있어서,

상기 국의 트래픽은 데이터가 주기적으로 전송되는 주기적 흐름(periodic flow)에 대한 것이며, 상기 적어도 하나의 프로세서는 서비스 기간들 ― 상기 서비스 기간들은 트래픽 간격에 의하여 서로 분리됨 ― 에서 상기 주기적 흐름의 프레임들을 전송하도록 구성되며;

상기 서비스 기간은 액세스 포인트가 국에 하나 이상의 다운링크 프레임들을 전송할 수 있거나 또는 동일한 국에 하나 이상의 전송 기회(TXOP)들을 승인할 수 있는 시간 기간인,

장치.
제 1 항에 있어서,

상기 국의 트래픽은 VoIP(voice-over-IP)에 대한 것인,

장치.
제 17항에 있어서,

각각의 서비스 기간에 대해, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 서비스 기간 전에 웨이크업(wake up)하고, 상기 서비스 기간에 적어도 하나의 프레임을 전송하며, 상기 서비스 기간 후에 슬립(sleep)하도록 구성되는,

장치.
방법으로서,

프로세서를 사용하여, 무선 네트워크에서 국의 트래픽과 상기 국 이외의 적어도 하나의 다른 국의 트래픽의 동기를 검출하는 단계; 및

동기가 검출될 때, 상기 적어도 하나의 다른 국의 트래픽과의 충돌을 방지하기 위해 상기 국의 트래픽의 전송을 상기 프로세서를 사용하여 조절하는 단계

를 포함하고,

상기 국의 트래픽의 동기를 검출하는 단계는 상기 트래픽에 대한 제 1 전송 실패들의 백분율 또는 IEEE 802.11의 매체 액세스 제어(MAC) 계층의 관리 정보 베이스(MIB)에 대한 카운터들에 기초하여 상기 국의 트래픽의 동기를 검출하는 단계를 포함하는,

방법.
삭제
삭제
제 20 항에 있어서,

상기 트래픽의 전송을 조절하기 전에 상기 국의 트래픽의 동기를 확인하는 단계를 더 포함하는,

방법.
제 20 항에 있어서,

상기 국의 트래픽의 전송을 조절하는 단계는 동기가 검출될 때 미리 결정된 시간 양만큼 또는 의사-랜덤한 시간 양만큼 상기 국의 트래픽의 전송을 조절하는 단계를 포함하는,

방법.
제 20 항에 있어서,

서비스 기간 전에 웨이크업하는 단계;

상기 서비스 기간에 적어도 하나의 프레임을 전송하는 단계; 및

상기 서비스 기간 이후에 슬립하는 단계

를 더 포함하며

상기 서비스 기간은 액세스 포인트가 국에 하나 이상의 다운링크 프레임들을 전송할 수 있거나 또는 동일한 국에 하나 이상의 전송 기회(TXOP)들을 승인할 수 있는 시간 기간인,

방법.
장치로서,

무선 네트워크에서 국의 트래픽과 상기 국 이외의 적어도 하나의 다른 국의 트래픽의 동기를 검출하기 위한 수단; 및

동기가 검출될 때, 상기 적어도 하나의 다른 국의 트래픽과의 충돌을 방지하기 위해 상기 국의 트래픽의 전송을 조절하기 위한 수단

을 포함하고,

상기 국의 트래픽의 동기를 검출하기 위한 수단은 상기 트래픽에 대한 제 1 전송 실패들의 백분율 또는 IEEE 802.11의 매체 액세스 제어(MAC) 계층의 관리 정보 베이스(MIB)에 대한 카운터들에 기초하여 상기 국의 트래픽의 동기를 검출하기 위한 수단을 포함하는,

장치.
삭제
삭제
제 26 항에 있어서,

상기 트래픽의 전송을 조절하기 전에 상기 국의 트래픽의 동기를 확인하기 위한 수단을 더 포함하는,

장치.
제 26 항에 있어서,

상기 국의 트래픽의 전송을 조절하기 위한 수단은 동기가 검출될 때 미리 결정된 시간 양만큼 또는 의사-랜덤한 시간 양만큼 상기 국의 트래픽의 전송을 조절하기 위한 수단을 포함하는,

장치.
제 26 항에 있어서,

서비스 기간 전에 웨이크업하기 위한 수단;

상기 서비스 기간에 적어도 하나의 프레임을 전송하기 위한 수단; 및

상기 서비스 기간 이후에 슬립하기 위한 수단

을 더 포함하며;

상기 서비스 기간은 액세스 포인트가 국에 하나 이상의 다운링크 프레임들을 전송할 수 있거나 또는 동일한 국에 하나 이상의 전송 기회(TXOP)들을 승인할 수 있는 시간 기간인,

장치.
국에서 동작 가능한 명령들을 저장한 프로세서 판독 가능 매체로서,

상기 명령들은,

트래픽에 대한 제 1 전송 실패들의 백분율 또는 IEEE 802.11의 매체 액세스 제어(MAC) 계층의 관리 정보 베이스(MIB)에 대한 카운터들에 기초하여 무선 네트워크에서 상기 국의 트래픽과 상기 국 이외의 적어도 하나의 다른 국의 트래픽의 동기를 검출하고; 그리고

동기가 검출될 때, 상기 적어도 하나의 다른 국의 트래픽과의 충돌을 방지하기 위해 상기 국의 트래픽의 전송을 조절하는,

프로세서 판독 가능 매체.
무선 네트워크에서 국의 VoIP(voice-over-IP) 흐름과 상기 국 이외의 적어도 하나의 다른 국의 적어도 하나의 주기적 흐름 ― 상기 적어도 하나의 주기적 흐름에서 데이터가 주기적으로 전송됨 ―의 동기를 검출하고, 동기가 검출될 때, 상기 적어도 하나의 다른 국의 상기 적어도 하나의 주기적 흐름과의 충돌을 방지하기 위해 상기 VoIP 흐름의 전송을 조절하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서; 및

상기 적어도 하나의 프로세서에 결합된 메모리

를 포함하고,

상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 VoIP 흐름에 대한 제 1 전송 실패들의 백분율 또는 IEEE 802.11의 매체 액세스 제어(MAC) 계층의 관리 정보 베이스(MIB)에 대한 카운터들에 기초하여 상기 국의 상기 VoIP 흐름의 동기를 검출하도록 구성되는,

장치.
제 33 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는 서비스 기간들 ― 상기 서비스 기간들은 트래픽 간격에 의하여 서로 분리됨 ― 에서 상기 VoIP 흐름에 대한 프레임들을 전송하고, 상기 전송된 프레임들의 상태들에 대한 통계치들을 나타내는 카운터들을 유지하며, 상기 카운터들에 기초하여 상기 VoIP 흐름의 동기를 검출하도록 구성되며;

상기 서비스 기간은 액세스 포인트가 국에 하나 이상의 다운링크 프레임들을 전송할 수 있거나 또는 동일한 국에 하나 이상의 전송 기회(TXOP)들을 승인할 수 있는 시간 기간인,

장치.
제 33 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 적어도 하나의 다른 국의 상기 적어도 하나의 주기적 흐름과의 충돌을 방지하기 위해 상기 VoIP 흐름에 대한 서비스 시간들을 시프트(shift)하도록 구성되는,

장치.