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WO2015030339A1 - 전송 실패 프레임에 대한 정보를 리포팅하는 방법 및 장치 - Google Patents

전송 실패 프레임에 대한 정보를 리포팅하는 방법 및 장치 Download PDF

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Publication number
WO2015030339A1
WO2015030339A1 PCT/KR2014/003789 KR2014003789W WO2015030339A1 WO 2015030339 A1 WO2015030339 A1 WO 2015030339A1 KR 2014003789 W KR2014003789 W KR 2014003789W WO 2015030339 A1 WO2015030339 A1 WO 2015030339A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
frame
sta
information
transmission
transmission failure
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/003789
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
류기선
김서욱
조한규
김정기
박기원
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to US14/912,862 priority Critical patent/US10128988B2/en
Publication of WO2015030339A1 publication Critical patent/WO2015030339A1/ko

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    • H04L5/0055—Physical resource allocation for ACK/NACK
    • H—ELECTRICITY
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    • H04W84/00—Network topologies
    • 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]

Definitions

  • a method for reporting information on a transmission failure frame in a WLAN comprises the steps of generating a retransmission frame by the STA and accessing the retransmission frame by the STA (AP). point), wherein the retransmission frame includes information on a transmission failure frame, the information on the transmission failure frame includes time stamp information and duration information, and the time stamp information includes: Information on a transmission start time of a transmission failure frame may be included, and the duration information may include information on a transmission interval of the transmission failure frame.
  • an STA for reporting information on a transmission failure frame in a WLAN includes an RF (radio frequency) unit implemented to transmit and receive a radio signal and the RF. And a processor that is selectively connected to the unit, wherein the processor may be configured to generate a retransmission frame and to transmit the retransmission frame to an access point, wherein the retransmission frame includes information on a transmission failure frame.
  • the information on the transmission failure frame includes time stamp information and duration information, wherein the time stamp information includes information on a transmission start time of the transmission failure frame, and the duration information is a transmission interval of the transmission failure frame. It may include information about.
  • WLAN wireless local area network
  • the PLCP sublayer 210 adds the above-described fields to the PSDU, generates a PPDU (PLCP Protocol Data Unit), and transmits it to the receiving station via the PMD sublayer 200, and the receiving station receives the PPDU to receive the PLCP preamble and PLCP. Obtain and restore information necessary for data restoration from the header.
  • PPDU PLCP Protocol Data Unit
  • Random () is a function that produces a pseudo-random integer that is selected as an even distribution in the interval [0, CW].
  • CW may be selected from an integer greater than or equal to aCWMin and less than or equal to aCWmax.
  • aCWMin and aCWmax may be determined according to PHY characteristics.
  • aSlotTime may be a time unit defined according to PHY characteristics.
  • a point coordination function may be defined as another method for sharing a wireless medium by a plurality of STAs in the MAC layer.
  • PCF may be used as a method for providing a quality of service (QoS) for real time data transmission.
  • QoS quality of service
  • PCF unlike DCF, is a non-competitive transport service. The PCF does not exclusively use the entire transmission period of the medium, but may alternate with a DCF-based contention-based service.
  • PCF IFS PIFS
  • the hidden node discovery information transmitted by the STA may be various information.
  • the hidden node discovery information may include identifier information of another STA that transmitted a frame overheard by the STA, transmission start time and transmission duration information of a frame that failed to transmit when the frame fails by the STA. It may include.
  • the AP 850 may set a hidden node map of the first STA 810 including the hidden node of the first STA 810 except for the second STA 820.
  • the AP 850 may set a hidden node map including information about non-hidden nodes that are not hidden nodes.
  • the AP 850 sets the second STA 820 as a non-hidden node of the first STA 810 to generate a hidden node map for the first STA 810. It may be.
  • the AP 850 is based on the identifier information of the second STA 820 that transmitted the second frame 820 overheared by the first STA 810.
  • the hidden node map of the second STA 820 may be set.
  • the AP 850 may determine the first STA 810 and the second STA 810 as STAs located at positions where carrier sensing is possible. Accordingly, the first node 810 is a hidden node of the second STA 820 based on the identifier information of the second STA 820 that has transmitted the second frame 825 overheared by the first STA 810. You may decide not to.
  • each of the first STA 910 and the second STA 920 simultaneously transmits the first frame 915 and the second frame 925, and each of the first STA 910 and the second STA 920, respectively.
  • the first frame 915 transmitted from the second frame 925 may collide with each other.
  • Each of the first STA 910 and the second STA 920 may be the first frame 915 and the second frame 925 from the AP 930 due to the collision of the first frame 915 and the second frame 925. May not receive an ACK for.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating a method for determining a cause of a frame transmission failure of an STA based on information received by the AP according to an embodiment of the present invention.
  • the first duration information 1059 of the first frame 1055 transmitted by the first STA 1050 and the second duration information 1069 of the second frame 1065 transmitted by the second STA 1060. May indicate that transmission intervals of the first frame 1055 and the second frame 1065 overlap.
  • the first time stamp information 1017 and the second STA 1020 for the first frame 1015 transmitted by the first STA 1010 may be used.
  • the second time stamp information 1027 for the second frame 1025 transmitted by the same time stamp indicates the same time stamp
  • the frame 1015 transmitted by each of the first STA 1010 and the second STA 1020. 1025 may be determined to overlap and may not additionally determine whether to overlap through the duration field.
  • the AP 1150 may differently allocate time resources and / or frequency resources allocated to the first STA 1110 and the second STA 1120.
  • the AP 1150 may allocate the first channel 1150 to the first STA 1110 as the uplink channel and the second channel 1160 as the second STA 1120.
  • the first STA 1110 which is a hidden node for the second STA 1120 and the second STA 1120, may not operate in the same channel, and the first STA 1110 and the second STA ( 1120 may prevent a collision between the frames transmitted by each.
  • the first time resource 1170 and the second time resource 1180 may be classified based on a transmission period of the beacon frame.
  • the wireless device 1200 may be an STA that may implement the above-described embodiment and may be an AP 1300 or a non-AP station (or STA) 1350.

Landscapes

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

Abstract

전송 실패 프레임에 대한 정보를 리포팅하는 방법 및 장치가 개시되어 있다. 무선랜에서 전송 실패 프레임에 대한 정보를 리포팅하는 방법은 STA이 재전송 프레임을 생성하는 단계와 STA이 재전송 프레임을 AP로 전송하는 단계를 포함할 수 있되, 재전송 프레임은 전송 실패 프레임에 대한 정보를 포함하고, 전송 실패 프레임에 대한 정보는 타임 스탬프 정보 및 듀레이션 정보를 포함하고, 타임 스탬프 정보는 전송 실패 프레임의 전송 시작 시간에 대한 정보를 포함하고, 듀레이션 정보는 전송 실패 프레임의 전송 구간에 대한 정보를 포함할 수 있다.

Description

전송 실패 프레임에 대한 정보를 리포팅하는 방법 및 장치
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로 보다 상세하게는 프레임의 전송 실패시 STA의 동작에 관한 것이다.
IEEE(institute of electrical and electronic engineers) 802.11의 WNG SC(Wireless Next Generation Standing Committee)는 차세대 WLAN(wireless local area network)을 중장기적으로 고민하는 애드혹 위원회(committee)이다.
2013년 3월 IEEE 회의에서 브로드컴은 WLAN 표준화 히스토리를 기반으로, IEEE 802.11ac 표준이 마무리되는 2013년 상반기가 IEEE 802.11ac 이후의 차세대 WLAN에 대한 논의의 필요성을 제시하였다. 기술적 필요성 및 표준화의 필요성을 기반으로 2013년 3월 IEEE 회의에서 차세대 WLAN을 위한 스터디그룹 창설에 대한 모션이 통과되었다.
일명 HEW(High Efficiency WLAN)라고 불리는 차세대 WLAN 스터디 그룹에서 주로 논의되는 HEW의 범위(scope)는 1) 2.4GHz 및 5GHz 등의 대역에서 802.11 PHY(physical) 계층과 MAC(medium access control) 계층의 향상, 2) 스펙트럼 효율성(spectrum efficiency)과 영역 쓰루풋(area throughput)을 높이는 것, 3) 간섭 소스가 존재하는 환경, 밀집한 이종 네트워크(heterogeneous network) 환경 및 높은 사용자 부하가 존재하는 환경과 같은 실제 실내 환경 및 실외 환경에서 성능을 향상시키는 것 등이 있다. HEW에서 주로 고려되는 시나리오는 AP(access point)와 STA(station)이 많은 밀집 환경이며, HEW는 이러한 상황에서 스펙트럼 효율(spectrum efficiency)과 공간 전송률(area throughput) 개선에 대해 논의한다. 특히, 실내 환경뿐만 아니라, 기존 WLAN에서 많이 고려되지 않던 실외 환경에서의 실질적 성능 개선에 관심을 가진다.
HEW에서는 무선 오피스(wireless office), 스마트 홈(smart home), 스타디움(Stadium), 핫스팟(Hotspot), 빌딩/아파트(building/apartment)와 같은 시나리오에 관심이 크며, 해당 시나리오 기반으로 AP와 STA가 많은 밀집 환경에서의 시스템 성능 향상에 대한 논의가 수행되고 있다.
앞으로 HEW에서는 하나의 BSS(basic service set)에서의 단일 링크 성능 향상보다는, OBSS(overlapping basic service set) 환경에서의 시스템 성능 향상 및 실외 환경 성능 개선, 그리고 셀룰러 오프로딩 등에 대한 논의가 활발할 것으로 예상된다. 이러한 HEW의 방향성은 차세대 WLAN이 점점 이동 통신과 유사한 기술 범위를 갖게 됨을 의미한다. 최근 스몰 셀 및 D2D(Direct-to-Direct) 통신 영역에서 이동 통신과 WLAN 기술이 함께 논의되고 있는 상황을 고려해 볼 때, HEW를 기반한 차세대 WLAN과 이동 통신의 기술적 및 사업적 융합은 더욱 활발해질 것으로 예측된다.
본 발명의 전송 실패 프레임에 대한 정보를 리포팅하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전송 실패 프레임에 대한 정보를 리포팅하는 STA(station)을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 무선랜에서 전송 실패 프레임에 대한 정보를 리포팅하는 방법은 STA이 재전송 프레임을 생성하는 단계와 상기 STA이 상기 재전송 프레임을 AP(access point)로 전송하는 단계를 포함할 수 있되, 상기 재전송 프레임은 전송 실패 프레임에 대한 정보를 포함하고, 상기 전송 실패 프레임에 대한 정보는 타임 스탬프 정보 및 듀레이션 정보를 포함하고, 상기 타임 스탬프 정보는 상기 전송 실패 프레임의 전송 시작 시간에 대한 정보를 포함하고, 상기 듀레이션 정보는 상기 전송 실패 프레임의 전송 구간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 무선랜에서 전송 실패 프레임에 대한 정보를 리포팅하는 STA은 무선 신호를 송신 및 수신하기 위해 구현된 RF(radio frequency)부와 상기 RF부와 선택적으로 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 재전송 프레임을 생성하고, 상기 재전송 프레임을 AP(access point)로 전송하도록 구현될 수 있되, 상기 재전송 프레임은 전송 실패 프레임에 대한 정보를 포함하고, 상기 전송 실패 프레임에 대한 정보는 타임 스탬프 정보 및 듀레이션 정보를 포함하고, 상기 타임 스탬프 정보는 상기 전송 실패 프레임의 전송 시작 시간에 대한 정보를 포함하고, 상기 듀레이션 정보는 상기 전송 실패 프레임의 전송 구간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
AP가 STA으로부터 전송 실패 프레임(transmission failure frame)과 관련된 정보를 수신하고, 수신한 전송 실패 프레임 관련된 정보를 기반으로 전송 실패의 원인을 판단할 수 있다. AP는 전송 실패 원인에 따라 전송 실패 확률을 줄이기 위한 절차를 수행함으로써 전송 실패의 확률을 줄일 수 있다.
도 1은 무선랜(wireless local area network, WLAN)의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 2는 IEEE 802.11에 의해 지원되는 무선랜 시스템의 계층 아키텍처를 나타낸 도면이다.
도 3은 DCF 기반의 채널 액세스 과정을 나타낸 개념도이다.
도 4는 복수의 STA의 백오프 절차를 나타낸 개념도이다.
도 5는 프레임 사이의 간격을 나타낸 개념도이다.
도 6은 STA에 의해 판단된 매체의 상태와 실제 매체의 상태가 다른 경우를 나타낸 개념도이다.
도 7은 숨겨진 노드 문제 및 노출된 노드 문제를 해결하기 위해 RTS 프레임 및 CTS 프레임을 사용하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 히든 노드를 탐색하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 STA이 AP로부터 전송한 프레임에 대한 ACK을 수신하지 못하는 경우를 나타낸 개념도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 AP가 STA으로부터 수신한 정보를 기반으로 STA의 프레임 전송 실패의 원인을 판단하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 히든 노드로 인한 데이터 충돌시 자원 할당 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 STA과 히든 노드에 할당되는 시간 자원을 나타낸 개념도이다.
도 13는 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1은 무선랜(wireless local area network, WLAN)의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 1의 상단은 IEEE(institute of electrical and electronic engineers) 802.11의 인프라스트럭쳐 BSS(Basic Service Set)의 구조를 나타낸다.
도 1의 상단을 참조하면, 무선랜 시스템은 하나 또는 그 이상의 인프라스트럭쳐 BSS(100, 105)(이하, BSS)를 포함할 수 있다. BSS(100, 105)는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 AP(access point, 125) 및 STA1(Station, 100-1)과 같은 AP와 STA의 집합으로서, 특정 영역을 가리키는 개념은 아니다. BSS(105)는 하나의 AP(130)에 하나 이상의 결합 가능한 STA(105-1, 105-2)을 포함할 수도 있다.
BSS는 적어도 하나의 STA, 분산 서비스(Distribution Service)를 제공하는 AP(125, 130) 및 다수의 AP를 연결시키는 분산 시스템(Distribution System, DS, 110)을 포함할 수 있다.
분산 시스템(110)는 여러 BSS(100, 105)를 연결하여 확장된 서비스 셋인 ESS(extended service set, 140)를 구현할 수 있다. ESS(140)는 하나 또는 여러 개의 AP(125, 230)가 분산 시스템(110)을 통해 연결되어 이루어진 하나의 네트워크를 지시하는 용어로 사용될 수 있다. 하나의 ESS(140)에 포함되는 AP는 동일한 SSID(service set identification)를 가질 수 있다.
포털(portal, 120)은 무선랜 네트워크(IEEE 802.11)와 다른 네트워크(예를 들어, 802.X)와의 연결을 수행하는 브리지 역할을 수행할 수 있다.
도 1의 상단과 같은 BSS에서는 AP(125, 130) 사이의 네트워크 및 AP(125, 130)와 STA(100-1, 105-1, 105-2) 사이의 네트워크가 구현될 수 있다. 하지만, AP(125, 130)가 없이 STA 사이에서도 네트워크를 설정하여 통신을 수행하는 것도 가능할 수 있다. AP(125, 130)가 없이 STA 사이에서도 네트워크를 설정하여 통신을 수행하는 네트워크를 애드-혹 네트워크(Ad-Hoc network) 또는 독립 BSS(independent basic service set, IBSS)라고 정의한다.
도 1의 하단은 IBSS를 나타낸 개념도이다.
도 1의 하단을 참조하면, IBSS는 애드-혹 모드로 동작하는 BSS이다. IBSS는 AP를 포함하지 않기 때문에 중앙에서 관리 기능을 수행하는 개체(centralized management entity)가 없다. 즉, IBSS에서 STA(150-1, 150-2, 150-3, 155-1, 155-2)들은 분산된 방식(distributed manner)으로 관리된다. IBSS에서는 모든 STA(150-1, 150-2, 150-3, 155-1, 155-2)이 이동 STA으로 이루어질 수 있으며, 분산 시스템으로의 접속이 허용되지 않아서 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.
STA은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준의 규정을 따르는 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC)와 무선 매체에 대한 물리계층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 임의의 기능 매체로서, 광의로는 AP와 비-AP STA(Non-AP Station)을 모두 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
STA은 이동 단말(mobile terminal), 무선 기기(wireless device), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit; WTRU), 사용자 장비(User Equipment; UE), 이동국(Mobile Station; MS), 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 또는 단순히 유저(user) 등의 다양한 명칭으로도 불릴 수 있다.

도 2는 IEEE 802.11에 의해 지원되는 무선랜 시스템의 계층 아키텍처를 나타낸 도면이다.
도 2에서는 무선랜 시스템의 계층 아키텍처(PHY architecture)를 개념적으로 도시하였다.
무선랜 시스템의 계층 아키텍처는 MAC(medium access control) 부계층 (sublayer)(220)과 PLCP(Physical Layer Convergence Procedure) 부계층(210) 및 PMD(Physical Medium Dependent) 부계층(200)을 포함할 수 있다. PLCP 부계층(210)은 MAC 부계층(220)이 PMD 부계층(200)에 최소한의 종속성을 가지고 동작할 수 있도록 구현된다. PMD 부계층(200)는 복수의 STA 사이에서 데이터를 송수신하기 위한 전송 인터페이스 역할을 수행할 수 있다.
MAC 부계층(220)과 PLCP 부계층(210) 및 PMD 부계층(200)은 개념적으로 관리부(management entity)를 포함할 수 있다.
MAC 부계층(220)의 관리부는 MLME(MAC Layer Management Entity, 225), 물리 계층의 관리부는 PLME(PHY Layer Management Entity, 215)라고 한다. 이러한 관리부들은 계층 관리 동작이 수행되는 인터페이스를 제공할 수 있다. PLME(215)는 MLME(225)와 연결되어 PLCP 부계층(210) 및 PMD 부계층(200)의 관리 동작(management operation)을 수행할 수 있고 MLME(225)도 PLME(215)와 연결되어 MAC 부계층(220)의 관리 동작(management operation)을 수행할 수 있다.
올바른 MAC 계층 동작이 수행되기 위해서 SME(STA management entity, 250)가 존재할 수 있다. SME(250)는 계층에 독립적인 구성부로 운용될 수 있다. MLME, PLME 및 SME는 프리미티브(primitive)를 기반으로 상호 구성부 간에 정보를 송신 및 수신할 수 있다.
각 부계층에서의 동작을 간략하게 설명하면 아래와 같다. PLCP 부계층(110)은 MAC 부계층(220)과 PMD 부계층(200) 사이에서 MAC 계층의 지시에 따라 MAC 부계층(220)으로부터 받은 MPDU(MAC Protocol Data Unit)를 PMD 부계층(200)에 전달하거나, PMD 부계층(200)으로부터 오는 프레임을 MAC 부계층(220)에 전달한다. PMD 부계층(200)은 PLCP 하위 계층으로서 무선 매체를 통한 복수의 STA 사이에서의 데이터 송신 및 수신을 수행할 수 있다. MAC 부계층(220)이 전달한 MPDU(MAC protocol data unit)는 PLCP 부계층(210)에서 PSDU(Physical Service Data Unit)이라 칭한다. MPDU는 PSDU와 유사하나 복수의 MPDU를 어그리게이션(aggregation)한 A-MPDU(aggregated MPDU)가 전달된 경우 개개의 MPDU와 PSDU는 서로 상이할 수 있다.
PLCP 부계층(210)은 PSDU를 MAC 부계층(220)으로부터 받아 PMD 부계층(200)으로 전달하는 과정에서 물리 계층 송수신기에 의해 필요한 정보를 포함하는 부가필드를 덧붙인다. 이때 부가되는 필드는 PSDU에 PLCP 프리앰블(preamble), PLCP 헤더(header), 컨볼루션 인코더를 영상태(zero state)로 되돌리는데 필요한 꼬리 비트(Tail Bits) 등을 포함할 수 있다. PLCP 프리앰블은 PSDU이 전송되기 전에 수신기로 하여금 동기화 기능과 안테나 다이버시티를 준비하도록 하는 역할을 할 수 있다. 데이터 필드는 PSDU에 패딩 비트들, 스크랩블러를 초기화 하기 위한 비트 시퀀스를 포함하는 서비스 필드 및 꼬리 비트들이 덧붙여진 비트 시퀀스가 인코딩된 코드화 시퀀스(coded sequence)를 포함할 수 있다. 이 때, 인코딩 방식은 PPDU를 수신하는 STA에서 지원되는 인코딩 방식에 따라 BCC(Binary Convolutional Coding) 인코딩 또는 LDPC(Low Density Parity Check) 인코딩 중 하나로 선택될 수 있다. PLCP 헤더에는 전송할 PPDU(PLCP Protocol Data Unit)에 대한 정보를 포함하는 필드가 포함될 수 있다.
PLCP 부계층(210)에서는 PSDU에 상술한 필드를 부가하여 PPDU(PLCP Protocol Data Unit)를 생성하여 PMD 부계층(200)을 거쳐 수신 스테이션으로 전송하고, 수신 스테이션은 PPDU를 수신하여 PLCP 프리앰블, PLCP 헤더로부터 데이터 복원에 필요한 정보를 얻어 복원한다.
이하에서는 IEEE 802.11에서 사용되는 무선 접속 방법에 대해 개시한다.
기본적으로 MAC 계층은 복수의 STA이 무선 매체를 공유하기 위한 방법으로 DCF(distributed coordination function)를 사용할 수 있다. IEEE 802.11에서는 CSMA/CA(carrier sense multiple access/collision avoidance) 매카니즘(mechanism)인 DCF(distributed coordination function)가 채널 액세스를 위해 사용될 수 있다.
선택적으로 MAC 계층은 RTS(request to send)/CTS(clear to send)를 기반으로 STA간에 매체를 공유하기 위한 방법을 정의할 수 있다. DCF 기반의 채널 액세스는 구체적으로 아래와 같다.
도 3은 DCF 기반의 채널 액세스 과정을 나타낸 개념도이다.
우선, DCF 기반의 채널 액세스에서 STA은 반송파 감지 메커니즘(carrier sensing mechanism)을 통해 매체의 사용 여부를 판단할 수 있다. DIFS(DCF inter frame symbol) 기간 이상으로 매체가 사용 중이지 않으면(즉, 채널이 아이들(idle)한 경우) STA은 전송이 임박한 MPDU(MAC protocol data unit)를 전송할 수 있다.
반대로 DIFS 기간 동안 매체가 사용 중인 경우(즉, 채널이 비지(busy)한 경우), STA은 랜덤 백오프 알고리즘(random backoff algorithm)에 의해서 백오프 시간을 설정할 수 있다.
백오프 시간은 채널이 일정 시간(예를 들어, DIFS)동안 기다린 후 프레임을 전송하기 전에 기다리는 시간으로서 백오프 시간은 아래의 수학식과 같이 정의될 수 있다.
<수학식 1>
Figure PCTKR2014003789-appb-I000001
Random()은 [0, CW] 간격에서 균등 분포로 선택되는 슈도-랜덤 정수(pseudo-random integer)를 산출하는 함수이다. CW는 aCWMin 이상 aCWmax 이하의 정수에서 선택될 수 있다. aCWMin 및 aCWmax는 물리 특성(PHY characteristics)에 따라 결정될 수 있다. aSlotTime은 물리 특성(PHY characteristics)에 따라 정의된 시간 단위일 수 있다.
STA은 채널이 아이들한지 여부를 판단하고 채널이 아이들 한 경우 백오프 시간은 SlotTime 단위로 감소시킬 수 있다. 백오프 시간은 SlotTime 단위로 감소되기 전에 DIFS에 해당하는 구간 동안 채널이 아이들한지 여부에 대해서는 다시 판단할 수 있다. 백오프 시간이 0이 되는 경우, STA은 채널 액세스를 수행할 수 있다.

도 4는 복수의 STA의 백오프 절차를 나타낸 개념도이다.
도 4를 참조하면, 백오프 타임(또는 컨텐션 윈도우의 크기)은 매체가 DIFS 기간 동안에 대하여 아이들하다고 판단된 이후에 감소될 수 있다. 만약 매체의 활동이 감지되지 않는다면 STA은 SlotTime 단위로 백오프 시간을 감소시킬 수 있다. 만약 매체가 백오프 슬롯 동안 사용 중이라고 판단되는 경우, STA은 백오프 시간의 감소를 연기시킬 수 있다. STA의 프레임 전송은 설정된 백오프 타이머가 0이 될 때마다 시작될 수 있다.
STA A의 프레임 전송 이후에 STA B, STA C 및 STA D 각각이 설정한 백오프 시간을 감소시킬 수 있다. STA B, STA C 및 STA D 중에서 가장 빨리 백오프 시간이 0으로 감소된 STA C가 매체를 통해 프레임을 전송할 수 있다. STA C가 프레임을 전송하는 경우, STA B 및 STA D의 백오프 시간의 감소는 연기될 수 있다.
또한, DCF 전송 방식에는 데이터 프레임을 전송하기 전에 제어 프레임(RTS, CTS)를 교환하여 미리 채널을 점유하는 RTS/CTS 액세스 모드가 있다. 이러한 방법은 STA이 데이터 프레임 전송시 발생할 수 있는 충돌을 상대적으로 짧은 제어 프레임에 의한 충돌로 대치시킴으로서 채널의 낭비를 줄일 수 있다. RTS/CTS 액세스 모드는 후술한다.
MAC 계층에서 복수의 STA이 무선 매체를 공유하기 위한 또 다른 방법으로 PCF(point coordination function)가 정의될 수 있다. 전술한 DCF의 경우, CSMA/CA 기반의 채널 액세스이다. 따라서, STA 및 AP 사이에서 전송되는 데이터의 실시간 전송을 보장할 수 없다. 이에 반해 PCF는 실시간 데이터를 전송시 QoS(quality of service)를 제공하기 위한 방법으로 사용될 수 있다. PCF는 DCF와 다르게 비경쟁 방식의 전송 서비스이다. PCF는 매체의 전체 전송 기간을 독점하여 사용하는 것이 아니고, DCF 기반의 경쟁 기반 서비스와 교대로 사용할 수 있다. PCF는 BSS의 AP 내에 구현되어 있는 포인트 조정자(point coordinator)가 폴링(polling) 방식을 사용하여 각 STA들이 매체를 점유할 수 있는 권한을 제어할 수 있다. PCF 내의 IFS(inter-frame space)인 PIFS를 DCF의 IFS인 DIFS보다 작은 값으로 설정할 수 있다. 이러한 방법을 사용함으로써 PCF를 기반으로 매체에 접속하는 STA은 DCF 기반으로 채널에 접속하는 STA보다 우선권을 가질 수 있다. IFS는 프레임 사이의 간격을 나타내는 것으로 STA이 매체에 액세스하기 위한 우선 순위를 설정하기 위해 사용될 수 있다. IFS는 구체적으로 아래와 같이 정의될 수 있다.

도 5는 프레임 사이의 간격을 나타낸 개념도이다.
도 5를 참조하면, 두 프레임 사이의 간격을 IFS(inter frame symbol)라고 할 수 있다. STA은 반송파 감지 방법을 사용하여 표준에서 정의한 IFS의 시간 구간 동안 채널이 사용되는지 여부를 판단할 수 있다. DCF를 사용하는 MAC 계층에서는 복수개의 IFS를 정의하고 있다. IFS에 의해 무선 매체를 점유하는 STA의 우선권이 결정될 수 있다. IFS 종류에 따른 프레임 간의 간격은 아래와 같다.
(1) SIFS(short inter frame symbol): RTS/CTS, ACK 프레임 전송시 사용. 최고 우선순위
(2) PIFS(PCF IFS): PCF 기반으로 동작하는 STA의 프레임 전송시 사용
(3) DIFS(DCF IFS): DCF 기반으로 동작하는 STA의 프레임 전송시 사용
(4) EIFS(extended IFS): 프레임 전송 오류 발생 시에만 사용하며, 고정 간격이 아님
MAC 계층에서 복수의 STA이 무선 매체를 공유하기 위한 방법으로 DCF를 사용하는 경우 여러가지 문제점이 발생할 수 있다. 예를 들어, DCF를 사용하는 경우 복수의 STA이 동시에 AP에 초기 액세스(initial access)를 수행하면, 복수의 STA에 의해 전송된 프레임이 충돌할 수 있다. 또한, DCF에서는 전송 우선 순위에 대한 개념이 없다. 따라서, STA에 의해 전송되는 트래픽 데이터에 대한 QoS(quality of service)가 보장될 수 없다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 IEEE 802.11e는 새로운 조정 함수(coordination function)인 HCF(hybrid coordination function)를 정의하였다. HCF는 채널 액세스 방식으로 HCCA(HCF controlled channel access)과 EDCA(enhanced distributed channel access)를 정의한다.
EDCA와 HCCA는 전송 우선 순위인 트래픽 카테고리(traffic categories)를 정의할 수 있다. 트래픽 카테고리를 기반으로 채널에 액세스를 수행하는 우선 순위가 결정될 수 있다. 즉, STA에 의해 전송되는 트래픽 데이터의 카테고리에 따라 서로 다른 CW 및 IFS가 정의될 수 있다. 서로 다른 CW 및 IFS는 트래픽 데이터의 카테고리에 따른 채널 액세스 우선 순위를 결정할 수 있다.
예를 들어 트래픽 데이터가 인 경우, 해당 트래픽 데이터는 낮은 전송 우선순위 클래스(low priority class)에 할당될 수 있다. 또 다른 예로 트래픽 데이터가 무선랜을 통한 음성 통신인 경우, 해당 트래픽 데이터는 높은 전송 우선 순위 클래스(high priority class)에 할당될 수 있다.
EDCA를 사용하는 경우, 높은 우선순위를 가진 트래픽 데이터가 낮은 우선순위를 가진 트래픽 데이터에 비해 상대적으로 많은 전송 기회를 가질 수 있다. 또한, 평균적으로, 높은 우선순위 트래픽을 전송하는 STA은 패킷을 전송하기 전에 낮은 우선 순위 트래픽을 전송하는 STA보다 적은 대기 시간을 가질 수 있다. EDCA에서 전송 우선순위는 낮은 우선 순위 트래픽보다 높은 우선순위 트래픽에 더 짧은 CW를 할당하고, 또한, DCF에서 정의된 프레임 간격인 IFS보다 더 짧은 arbitration inter-frame space)를 할당함으로써 설정될 수 있다. 또한 EDCA는 TXOP(Transmit Opportunity)라고 부르는 기간 동안 STA이 채널에 경쟁이 없이 접속하도록 할 수 있다. TXOP의 최대 기간을 넘지 않는 한도에서 정해진 TXOP 기간 동안 STA은 가능한 많은 패킷을 전송할 수 있다. 만약 하나의 프레임이 너무 길어서 한번의 TXOP동안 다 전송할 수 없는 경우 작은 프레임으로 잘라서 전송할 수 있다. TXOP의 사용은 기존의 MAC이 가지고 있던 문제점인 낮은 전송률을 가진 STA이 과도하게 채널을 점유하는 상황을 줄일 수 있다.
위와 같은 채널 액세스 방법에서 STA이 반송파 감지 메커니즘에 기반한 매체 센싱시 매체가 아이들한지 여부를 잘못 센싱한다면, 전송되는 데이터 간의 충돌이 발생할 수 있다. 아래의 도 3에서는 STA에 의해 판단된 매체의 상태가 실제 매체의 상태와 다른 경우에 대해 게시한다.

도 6은 STA에 의해 판단된 매체의 상태와 실제 매체의 상태가 다른 경우를 나타낸 개념도이다.
도 6의 상단은 감추어진 노드 문제(hidden node issue)를 나타낸 것이고 도 6의 하단은 노출된 노드 문제(exposed node issue)를 나타낸 개념도이다.
도 3의 상단에서는 STA A(600)와 STA B(620)가 통신 중에 있고 STA C(630)가 STA B(620)로 전송할 정보를 가지고 있는 경우를 가정한다. STA A(600)가 STA B(620)로 데이터를 전송하는 경우, STA B(620)로 데이터를 전송하기 위한 채널 매체(channel medium)가 STA A(600)에 의해 점유된다.
STA C(630)는 STA B(620)로 데이터를 보내기 전에 매체(medium)를 캐리어 센싱(carrier sensing)을 할 수 있다. STA A(600)의 전송 커버리지로 인해, STA A(600)와 STA B(620)가 통신을 하는 경우에도 STA C(630)는 STA B(620)로 데이터를 전송하기 위한 매체를 아이들 상태로 판단할 수 있다. 이러한 경우, STA C(630)는 STA B(620)로 데이터를 전송할 수 있다. 결국 STA B(620)로 전송되는 STA A(600)의 데이터 및 STA C(630)의 데이터는 충돌할 수 있다. 이러한 경우, STA A(600)는 STA C(630)의 감추어진 노드(hidden node)라고 할 수 있다.
도 6의 하단은 STA B(650)가 STA A(640)로 데이터를 전송하는 경우를 가정한다. STA C(660)는 매체가 다른 STA에 의해 점유되어 있는지 여부를 알아보기 위해 캐리어 센싱을 수행할 수 있다. STA B(650)가 STA A(640)로 정보를 전송하는 상태이기 때문에 STA C(660)는 매체가 점유된 상태라고 감지할 수 있다. 따라서, STA C(660)는 STA D(670)로 데이터를 전송할 수 없다. STA C(650)는 불필요하게 STA B(640)에 의한 데이터 전송이 종료할 때까지 STA D(670)로의 데이터 전송을 미뤄야 한다. 즉, STA A(640)는 STA C(660)의 캐리어 감지 범위(Carrier Sensing range) 밖에 있음에도 불구하고 STA C(660)의 데이터 전송을 막을 수 있다. 이 때 STA C(660)는 STA B(650)의 노출된 노드(exposed node)가 된다.
도 6에서 전술한 숨겨진 노드 문제 및 노출된 노드 문제를 해결하기 위해 무선랜에서는 RTS 프레임 및 CTS 프레임을 사용하여 매체가 점유되어 있는지 여부를 센싱할 수 있다.

도 7은 숨겨진 노드 문제 및 노출된 노드 문제를 해결하기 위해 RTS 프레임 및 CTS 프레임을 사용하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 7에서는 숨겨진 노드 문제 및 노출된 노드 문제를 해결하기 위해 STA이 짧은 시그널링 프레임(short signaling frame)(예를 들어, RTS(request to send) 프레임과 CTS(clear to send) 프레임 등)을 전송하는 방법에 대해 게시한다. 주위의 STA들은 통신을 수행하는 두 STA 사이에서 송신 및 수신되는 RTS 프레임과 CTS 프레임을 기반으로 데이터를 전송할지 여부를 결정할 수 있다.
도 7의 상단은 숨겨진 노드 문제를 해결하기 위한 RTS 프레임(703) 및 CTS 프레임(705)의 전송을 나타낸다.
STA A(700)와 STA C(720)가 모두 STA B(710)로 데이터를 전송하려고 하는 경우를 가정할 수 있다. STA A(700)가 RTS 프레임(703)을 STA B(710)로 전송하면 STA B(710)는 CTS 프레임(705)을 전송할 수 있다. CTS 프레임(705)은 주위의 STA A(700)와 STA C(720)로 모두 전송될 수 있다. STA C(720)는 CTS 프레임(705)를 수신함으로써 STA B(710)로 데이터를 전송하는 STA A(700)의 존재를 감지할 수 있다. STA A(700)와 STA B(710) 간의 통신이 끝난 후, STA C(720)는 STA B(710)으로 데이터를 전송할 수 있다. 이러한 방법을 사용함으로써 히든 노드로 인한 데이터 간의 충돌이 발생하지 않을 수 있다.
도 7의 하단은 노출된 노드 문제를 해결하기 위한 RTS 프레임(733) 및 CTS 프레임(735)의 전송을 나타낸 것이다.
STA A(730)와 STA B(740)는 통신을 수행시 RTS 프레임(733) 및 CTS 프레임(735)의 전송할 수 있다. STA C(750)는 RTS 프레임(733)만을 수신할 수 있는데, STA C(750)는 STA A(730)의 위치가 STA C(750)의 캐리어 센싱 범위(carrier sensing range) 밖에 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, STA C(750)는 STA D(760)로 데이터를 전송할 수 있다.
RTS 프레임 포맷과 CTS 프레임 포맷에 대해서는 IEEE 802.11 spec의 8.3.1.2 RTS frame format 및 8.3.1.3 CTS frame format에 개시되어 있다.
히든 노드(또는 히든 STA)은 특정 STA의 캐리어 센싱에 의해 탐지되지 않으나, 특정 STA이 다른 STA으로 데이터를 전송시 간섭을 발생시킬 수 있다. 특정 STA의 히든 노드(이하, 히든 노드라고 함)에 의해 전송되는 데이터와 특정 STA에 의해 전송되는 데이터는 높은 확률로 충돌할 수 있다. 데이터 간의 충돌은 시스템 성능을 감소시킬 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이 RTS 프레임과 CTS 프레임이 히든 노드로 인한 데이터 간의 충돌을 막기 위해 사용될 수 있다. 하지만, 데이터를 전송시 RTS 프레임과 CTS 프레임을 전송하는 것은 관리 프레임의 오버헤드를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 AP가 특정 STA의 히든 노드를 탐색하기 위한 정보를 획득할 수 있다. 히든 노드를 탐색하기 위한 정보(이하, 히든 노드 탐색 정보(information for detecting hidden node)라고 함)를 기반으로 AP는 특정 STA에 의해 전송되는 데이터와 히든 노드에 의해 전송되는 데이터 간의 충돌 가능성을 낮출 수 있다.
STA에 의해 전송되는 히든 노드 탐색 정보는 다양한 정보일 수 있다. 예를 들어, 히든 노드 탐색 정보는 STA에 의해 오버히어된(overheard) 프레임을 전송한 다른 STA의 식별자 정보, STA에 의한 프레임 전송의 실패시, 전송을 실패한 프레임의 전송 시작 시간 및 전송 듀레이션 정보 등을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에서는 STA의 히든 노드를 탐색하는 방법에 대해 게시한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 히든 노드를 탐색하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 8에서는 STA이 히든 노드 탐색 정보로써 오버히어된(overheard) 프레임에 포함된 정보를 AP로 전송하는 방법에 대해 게시한다.
도 8을 참조하면, 제1 STA(810)은 제2 STA(820)에 의해 전송되는 제2 프레임(825)을 오버히어할 수 있다. 제1 STA(810)은 제2 STA(820)이 전송하는 프레임을 센싱할 수 있으므로, 제2 STA(820)는 제1 STA(810)의 히든 노드가 아닐 수 있다. 즉, STA에 의해 오버히어되는 프레임을 전송하는 다른 STA은 STA의 히든 노드가 아닐 수 있다.
제1 STA(810)은 오버히어되는 제2 프레임(825)을 전송한 제2 STA(820)의 식별자 정보를 AP(850)로 전송할 수 있다. 제2 STA(820)의 식별자 정보는 오버히어된 제2 프레임(825)의 MAC 헤더에 포함된 TA(transmitter address) 필드 정보일 수 있다. AP(850)는 수신한 제2 STA(820)의 식별자를 기반으로 제1 STA(810)의 히든 노드 맵을 생성할 수 있다.
AP(850)는 제1 STA(810)에 의해 전송된 제2 STA(820)의 식별자를 기반으로 제2 STA(820)는 제1 STA(810)에 대한 히든 노드가 아니라는 정보를 획득할 수 있다. 이러한 정보를 사용하여 AP(850)는 제1 STA(810)의 히든 노드 맵을 생성할 수 있다. 제1 STA(810)의 히든 노드 맵은 제1 STA(810)의 히든 노드에 관련된 정보를 포함할 수 있다.
구체적으로 AP(850)는 제2 STA(820)을 제외한 제1 STA(810)의 히든 노드를 포함하는 제1 STA(810)의 히든 노드 맵을 설정할 수 있다. 또는 AP(850)는 히든 노드가 아닌 비-히든 노드(non-hidden node)에 대한 정보를 포함하는 히든 노드 맵을 설정할 수도 있다. 예를 들어, AP(850)는 제2 STA(820)을 제1 STA(810)의 비-히든 노드(non-hidden node)로 설정하여 제1 STA(810)에 대한 히든 노드 맵을 생성할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, AP(850)는 제1 STA(810)에 의해 오버히어되는 제2 프레임(820)을 전송한 제2 STA(820)의 식별자 정보를 기반으로 제1 STA(810)의 히든 노드 맵뿐만 아니라 제2 STA(820)의 히든 노드 맵도 설정할 수 있다. AP(850)는 제1 STA(810)과 제2 STA(810)를 상호 간에 캐리어 센싱이 가능한 위치에 존재하는 STA으로 판단할 수 있다. 따라서, 제1 STA(810)에 의해 오버히어되는 제2 프레임(825)을 전송한 제2 STA(820)의 식별자 정보를 기반으로 제1 STA(810)을 제2 STA(820)의 히든 노드가 아니라고 판단할 수도 있다.
제1 STA은 다양한 방법을 통해 오버히어된 프레임에 포함된 정보를 AP(850)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 제1 STA(810)은 오버히어된 프레임에 포함된 TA 정보를 수집할 수 있다. 제1 STA(810)은 제2 STA(820)뿐만 아니라 다른 STA에 의해 전송되는 프레임을 오버히어할 수 있고, 오버히어된 프레임에 포함된 TA 정보를 수집할 수 있다. 제1 STA(810)은 AP(850)로 전송할 데이터가 있을 경우, 수집된 TA 정보를 데이터 프레임에 피기백(piggyback)하여 전송할 수 있다. 또는 제1 STA(810)은 오버히어된 프레임에 포함된 TA 정보를 전송하기 위해 정의된 별도의 PPDU 포맷을 사용하여 오버히어된 프레임에 포함된 TA 정보를 AP(850)로 전송할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 STA이 AP로부터 전송한 프레임에 대한 ACK을 수신하지 못하는 경우를 나타낸 개념도이다.
도 9의 상단은 복수의 STA이 동일한 타임 슬롯에서 프레임을 전송한 경우, 복수의 STA 각각에 의해 전송된 프레임 간의 충돌을 나타낸다. 복수의 STA 각각에 의해 전송되는 프레임의 전송 시작 시점이 동일한 경우(예를 들어, 동일한 타임 슬롯인 경우)는 일정 시점을 기준으로 복수의 STA 각각의 채널 액세스를 위한 딜레이 시간이 동일한 경우 발생할 수 있다.
도 9의 상단을 참조하면, 제1 STA(910)은 제1 프레임(915)을 전송하기 위해 DIFS와 제1 백 오프 시간의 합만큼 대기할 수 있다. 제2 STA(920)은 제2 프레임(925)을 전송하기 위해 AIFS와 제2 백 오프 시간의 합만큼 대기할 수 있다. 일정 지점을 기준으로 DIFS와 제1 백 오프 시간의 합과 AIFS와 제2 백 오프 시간의 합이 동일한 경우, 제1 STA(910)은 제2 STA(920)의 제2 프레임(925)의 전송에 대해 센싱하지 못하고, 제2 STA(920)은 제1 STA(910)의 제1 프레임(915)의 전송에 대해 센싱하지 못할 수 있다. 따라서, 제1 STA(910)과 제2 STA(920) 각각은 동시에 제1 프레임(915)과 제2 프레임(925)을 전송하게 되고, 제1 STA(910)과 제2 STA(920) 각각으로부터 전송된 제1 프레임(915)과 제2 프레임(925)은 충돌할 수 있다. 제1 STA(910)과 제2 STA(920) 각각은 제1 프레임(915)과 제2 프레임(925)의 충돌로 인해 AP(930)로부터 제1 프레임(915) 및 제2 프레임(925)에 대한 ACK을 수신하지 못할 수 있다.
즉, 도 9의 상단은 DCF 기반의 채널 액세스 중 복수개의 STA이 우연에 의해 동일한 시간 자원(예를 들어, 타임 슬롯)에 채널 액세스를 수행하여 다른 STA의 매체 점유에 대해 센싱하지 못한 경우이다. 즉, 도 9의 상단에서 게시된 프레임 간의 충돌은 히든 노드에 의해 발생한 프레임 간의 충돌이 아닐 수 있다.
도 9의 중단은 히든 노드에 의한 프레임 간의 충돌을 나타낸 개념도이다.
도 9의 중단에서는 제1 STA(950)은 제2 STA(960)의 히든 노드일 수 있다. 제1 STA(950)이 AP(970)로 제1 프레임(955)을 전송하는 경우에도 제2 STA(960)은 캐리어 센싱을 통해 제1 STA(950)의 제1 프레임(955)의 전송을 센싱할 수 없다. 따라서, 제1 STA(950)이 AP(970)로 제1 프레임(955)을 전송하는 동안 제2 STA(960)은 AP(970)로 제2 프레임(965)을 전송할 수 있다. 이러한 경우, 제1 STA(950)에 의해 전송된 제1 프레임(955)과 제2 STA(960)에 의해 전송된 제2 프레임(965)이 충돌할 수 있다. 따라서, 제1 STA(950)은 AP(970)로부터 제1 프레임(955)에 대한 ACK을 수신하지 못하고, 제2 STA(960)도 AP(970)로부터 제2 프레임(965)에 대한 ACK을 수신하지 못할 수 있다.
즉, 도 9의 중단에서는 복수개의 STA이 우연에 의해 동일한 시간 자원(예를 들어, 타임 슬롯)에 채널 액세스를 수행하지 않은 경우에도 발생할 수 있는 히든 노드에 의한 프레임 간의 충돌을 나타낸다. 도 9의 중단에서는 설명의 편의상 두 개의 STA을 기준으로 설명하였으나, 복수의 STA 각각이 상호간에 히든 노드인 경우, 복수의 STA 각각에 의해 전송되는 프레임 간에도 충돌이 발생할 수 있다.
도 9의 하단은 하나의 STA(980)이 전송한 프레임(985)에 대해 ACK을 수신하지 못한 경우를 낸다. 프레임 간의 충돌이 아닌 경우, STA(980)은 다양한 이유에 의해 AP(990)로부터 프레임(985)에 대한 ACK을 수신하지 못할 수 있다. 예를 들어, 간섭 등으로 인해 채널 상태가 좋지 않은 경우, STA(980)에 의해 AP(990)로 전송된 프레임(985)은 AP(990)에 의해 디코딩되지 않을 수 있고, AP(990)로부터 ACK을 수신하지 못할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, STA이 전송한 프레임에 대한 응답으로 AP로부터 ACK을 수신하지 못한 경우, STA은 ACK을 수신하지 못한 프레임의 전송이 시작되는 시간 자원에 대한 정보(이하, 전송 실패 프레임의 타임스탬프 정보라고 함) 및/또는 듀레이션 정보를 AP로 전송할 수 있다.
전송 실패 프레임의 타임스탬프 정보는 비콘 프레임에 의해 설정된 TSF(time synchronization function) 타이머의 값을 기반으로 결정될 수 있다. 비콘 프레임에 포함된 기준 TSF 타이머의 값은 BSS에 포함된 STA들의 TSF 타이머를 동기화시키기 위해 사용될 수 있다. 만약, STA의 TSF 타이머의 값과 수신한 비콘 프레임에 포함된 기준 타임스탬프의 값이 서로 다르다면, STA은 TSF 타이머의 값을 비콘 프레임에 포함된 기준 타임스탬프의 값을 기반으로 조정할 수 있다. 기준 타임스탬프의 값은 기준 TSF 타이머의 값일 수 있다.
즉, 전송 실패 프레임의 타임 스탬프 정보는 기준 타임스탬프의 값을 기반으로 설정된 STA의 TSF 타이머를 통해 결정될 수 있다.
듀레이션 정보는 프레임의 전송과 관련된 시간 자원에 대한 정보를 포함할 수 있다. 듀레이션 정보는 다양한 형태로 정의될 수 있다. 예를 들어, 듀레이션 정보는 MAC(medium access control) 헤더에 포함된 듀레이션 필드에 포함된 정보일 수 있다. 또 다른 예로 듀레이션 정보는 프레임이 전송되고, 프레임에 대한 ACK을 수신하기까지의 시간 자원에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 프레임의 길이(length) 정보(예를 들어, PLCP(physical layer convergence procedure) 헤더에 포함된 L(legacy)-SIG(signal)에 정의된 프레임의 길이 정보) 등이 듀레이션 정보로써 사용될 수도 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 AP가 STA으로부터 수신한 정보를 기반으로 STA의 프레임 전송 실패의 원인을 판단하는 방법을 나타낸 개념도이다.
본 발명의 실시예에 따르면, STA은 AP로부터 ACK을 수신하지 못한 전송 실패 프레임의 타임 스탬프 정보 및 듀레이션 정보를 AP로 전송할 수 있다. AP는 적어도 하나의 STA으로부터 수신한 전송 실패 프레임의 타임 스탬프 정보 및 듀레이션 정보를 기반으로 히든 노드에 의한 프레임의 전송 실패 여부를 판단할 수 있다. 전송 실패 프레임의 타임 스탬프 정보는 전송 실패 프레임의 전송이 시작되는 시간 자원에 대한 정보의 하나의 예이다.
도 10의 상단의 경우, 제1 프레임(1015)에 대한 전송이 실패한 경우, 제1 STA(1010)은 제1 프레임(1015)에 대한 제1 타임 스탬프 정보(1017) 및 제1 듀레이션 정보(1019)를 전송할 수 있다. 마찬가지로 제2 프레임(1025)에 대한 전송이 실패한 경우, 제2 STA(1020)은 제2 프레임(1025)에 대한 제2 타임 스탬프 정보(1029) 및 제2 듀레이션 정보(1029)를 전송할 수 있다.
제1 타임 스탬프 정보(1017)와 제2 타임 스탬프 정보(1027)는 동일한 타임 스탬프를 지시할 수 있다. 또한 제1 듀레이션 정보(1019)와 제2 듀레이션 정보(1029)는 제1 프레임(1015)과 제2 프레임(1025)의 전송 구간이 중첩됨을 지시할 수 있다.
따라서, 제1 프레임(1015)에 대한 제1 타임 스탬프 정보(1017)와 제2 프레임(1025)에 대한 제2 타임 스탬프 정보(1027)가 동일한 타임 스탬프를 지시하고, 제1 프레임(1015)의 제1 듀레이션 정보(1019)와 제2 프레임(1025)의 제2 듀레이션 정보(1029)가 제1 프레임(1015)과 제2 프레임(1025)의 전송 구간이 중첩됨을 지시하는 경우, AP(1030)는 제1 STA(1010)과 제2 STA(1020)을 채널 액세스를 수행시 동일한 시간 자원을 선택함으로써 프레임간 충돌이 발생한 STA들로 판단할 수 있다.
이러한 경우, AP(1030)는 제1 STA(1010)에 대한 제1 채널 액세스 파라메터와 제2 STA(1020)에 대한 제2 채널 액세스 파라메터를 다르게 설정할 수 있다. 예를 들어, AP는 제1 STA(1010)과 제2 STA(1020)에 대한 컨텐션 윈도우(contention window)의 크기 및/또는 AIFS(arbitration inter frame symbol)의 크기를 서로 다르게 설정함으로써 채널 액세스 이전의 딜레이 시간을 서로 다르게 설정할 수 있다. 또는 AP(1030)는 로드 밸런싱(load balancing)을 통해 제1 STA(1010)과 제2 STA(1020)이 채널 액세스를 수행하는 시간 자원 및/또는 주파수 자원을 다르게 설정할 수 있다.
도 10의 중단의 경우, 제1 STA(1050)에 의해 전송된 제1 프레임(1055)에 대한 제1 타임 스탬프 정보와 제2 STA(1060)에 의해 전송된 제2 프레임(1065)에 대한 제2 타임 스탬프 정보(1067)가 동일하지 않을 수 있다.
또한 제1 STA(1050)에 의해 전송된 제1 프레임(1055)의 제1 듀레이션 정보(1059)와 제2 STA(1060)에 의해 전송된 제2 프레임(1065)의 제2 듀레이션 정보(1069)가 제1 프레임(1055)과 제2 프레임(1065)의 전송 구간이 중첩됨을 지시할 수 있다.
따라서, 제1 타임 스탬프 정보(1057)와 제2 타임 스탬프 정보(1067)가 동일하지 않은 타임 스탬프를 지시하고, 제1 듀레이션 정보(1059)와 제2 듀레이션 정보(1069)가 제1 프레임(1055)과 제2 프레임(1065)의 전송 구간이 중첩됨을 지시하는 경우, AP(1070)는 히든 노드로 인한 프레임 간의 충돌로 판단할 수 있다. 구체적으로 AP(1070)는 타임 스탬프가 상대적으로 빠른 제1 STA(1050)을 타임 스탬프가 상대적으로 느린 제2 STA(1060)에 대한 히든 노드로 판단할 수 있다. 또는 AP(1070)는 제1 STA(1050)과 제2 STA(1060) 각각이 서로에 대한 히든 노드라고 판단할 수도 있다. 설명의 편의상 AP(1070)가 제1 STA(1050)을 제2 STA(1060)에 대한 히든 노드로 판단한 경우로 가정한다.
이러한 경우, AP(1070)는 제1 STA(1050)에 대한 제1 채널 액세스 파라메터와 제2 STA(1060)에 대한 제2 채널 액세스 파라메터를 다르게 설정할 수 있다. 예를 들어, 제1 STA(1050)과 제2 STA(1060)에 대한 컨텐션 윈도우의 크기 및/또는 AIFS의 크기를 서로 다르게 설정함으로써 채널 액세스 이전의 딜레이 시간을 서로 다르게 설정함으로써 히든 노드에 의한 충돌이 일어날 확률을 줄일 수 있다.
또 다른 방법으로 AP(1070)는 제2 STA(1060)과 제2 STA(1060)의 히든 노드인 제1 STA(1050)에 대해 서로 다른 전송 자원을 할당할 수 있다. 제1 STA(1050)과 제2 STA(1060)은 채널 액세스를 수행하는 시간 자원 및/또는 주파수 자원을 다르게 할당받음으로써 히든 노드의 채널 액세스로 인한 프레임 충돌을 방지할 수 있다.
또 다른 방법으로 AP(1070)는 STA으로 CTS 프레임 및 RTS 프레임의 송신 및 수신을 지시(mandate)할 수 있다. 제2 STA(1060)은 CTS 프레임을 수신한 경우, 일정 시간 구간 동안 채널 액세스를 수행하지 않을 수 있다. AP(1070)는 제1 STA(1050)과 제2 STA(1060) 각각으로부터 RTS 프레임을 수신한 경우, CTS 프레임을 전송하지 않을 수 있다. AP(1070)는 어나운스먼트(anouncement) 프레임을 기반으로 CTS 프레임 및 RTS 프레임의 송신 및 수신을 지시할 수 있다
도 10의 상단 및 도 10의 중단의 경우, 설명의 편의상 두 개의 STA을 가정하여 설명하였으나, AP의 프레임 충돌에 대한 판단은 복수의 STA으로 확장하여 적용될 수 있다.
도 10의 하단의 경우, AP(1090)는 STA(1080)으로부터 수신한 전송 실패 프레임(1085)에 대한 타임 스탬프 정보(1087) 및 듀레이션 정보(1089)를 기반으로 STA(1080)에 의해 전송된 프레임이 다른 STA으로부터 전송된 프레임과 충돌되지는 않은 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, AP(1090)는 하나의 STA(1080)으로부터만 전송 실패 프레임(1085)에 대한 타임 스탬프 정보(1087) 및 듀레이션 정보(1089)를 수신한 경우, 다른 프레임과의 충돌은 아니고, 간섭과 같은 다른 요인으로 인한 전송 실패로 판단할 수 있다.
이러한 경우, AP는 링크 적응(link adaptation)과 같은 방법을 기반으로 STA의 전송 레이트(Tx rate)를 변화시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 도 10의 상단과 같이 제1 STA(1010)에 의해 전송된 제1 프레임(1015)에 대한 제1 타임 스탬프 정보(1017)와 제2 STA(1020)에 의해 전송된 제2 프레임(1025)에 대한 제2 타임 스탬프 정보(1027)가 동일한 타임 스탬프를 지시하는 경우, 제1 STA(1010)과 제2 STA(1020) 각각에 의해 전송된 프레임(1015, 1025)이 중첩된다고 판단하여 듀레이션 필드를 통해 중첩 여부를 추가적으로 판단하지 않을 수도 있다.
도 10에서 게시한 전송 실패 프레임의 타임 스탬프 정보 및 듀레이션 정보는 STA의 재전송 프레임에 포함되어 전송될 수 있다. 예를 들어, 타임 스탬프 정보 및 듀레이션 정보는 재전송 프레임에 피기백되어 전송될 수 있다. 또는 STA은 타임 스탬프 정보 및 듀레이션 정보를 전송하기 위한 별도의 PPDU 포맷을 사용하여 AP로 타임 스탬프 정보 및 듀레이션 정보를 전송할 수도 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 히든 노드로 인한 데이터 충돌시 자원 할당 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 11에서는 도 10의 중단과 같이 AP가 프레임 간의 충돌을 히든 노드에 의한 것으로 판단한 경우, STA과 히든 노드에 자원을 할당하는 방법에 대해 게시한다. 제1 STA을 제2 STA에 대한 히든 노드로 가정한다.
도 11을 참조하면, 제1 STA(1110)에 의해 전송된 제1 프레임(1115)과 제2 STA(1120)에 의해 전송된 제2 프레임(1125)은 충돌할 수 있다.
제1 프레임(1115)과 제2 프레임(1125)이 충돌하는 경우, 제1 STA(1110)과 제2 STA(1120)은 제1 프레임(1115)과 제2 프레임(1125) 각각에 대한 ACK을 수신할 수 없다. 제1 STA(1110)과 제2 STA(1120)은 제1 프레임(1115)과 제2 프레임(1125) 각각에 대한 ACK을 수신하지 못한 경우, 프레임을 재전송할 수 있다. 재전송되는 제1 재전송 프레임(1130)은 제1 프레임(1115)의 제1 타임 스탬프 정보 및 제1 듀레이션 정보를 포함할 수 있다. 재전송되는 제2 재전송 프레임(1140)은 제2 프레임(1125)의 제2 타임 스탬프 정보 및 제2 듀레이션 정보를 포함할 수 있다.
제1 프레임(1115)의 타임 스탬프 정보에 의해 지시되는 시간 자원과 제2 프레임(1125)의 타임 스탬프 정보에 의해 지시되는 시간 자원이 동일하지 않고, 제1 듀레이션 정보를 기반으로 판단된 제1 전송 실패 프레임의 전송 구간과 제2 듀레이션 정보를 기반으로 판단된 제2 전송 실패 프레임의 전송 구간이 겹치는 경우, AP(1150)는 프레임(1115, 1125) 간의 충돌을 히든 노드로 인한 충돌로 판단할 수 있다.
이러한 경우, AP(1150)는 제1 STA(1110) 및 제2 STA(1120)으로 할당되는 시간 자원 및/또는 주파수 자원을 서로 다르게 할당할 수 있다.
예를 들어, AP(1150)는 상향링크 채널로 제1 STA(1110)로는 제1 채널(1150)을 할당하고, 제2 STA(1120)으로는 제2 채널(1160)을 할당할 수 있다. 이러한 방법을 사용함으로써 제2 STA(1120)과 제2 STA(1120)에 대한 히든 노드인 제1 STA(1110)이 동일한 채널에서 동작하지 않을 수 있고, 제1 STA(1110)과 제2 STA(1120) 각각에 의해 전송된 프레임 간의 충돌을 방지할 수 있다.
또 다른 예로 AP(1150)는 제1 STA(1110)로는 제1 시간 자원(1170)을 할당하고, 제2 STA(1120)으로 제2 시간 자원(1180)을 할당할 수 있다. 이러한 방법을 사용함으로써 제2 STA(1120)과 제2 STA(1120)에 대한 히든 노드인 제1 STA(1110)이 동일한 시간 자원에서 동작하지 않을 수 있고, 제1 STA(1110)과 제2 STA(1120) 각각에 의해 전송된 프레임 간의 충돌을 방지할 수 있다.
구체적으로 제1 시간 자원(1170)과 제2 시간 자원(1180)은 비콘 프레임의 전송 주기를 기준으로 구분될 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 STA과 히든 노드에 할당되는 시간 자원을 나타낸 개념도이다.
도 12의 상단을 참조하면, 제1 시간 자원(1210)은 STA으로 2N번째(N은 자연수) 비콘 프레임이 전송된 이후부터 2N+1번째 비콘 프레임이 전송될 때까지일 수 있다. 제2 시간 자원(1220)은 STA으로 2N+1번째 비콘 프레임이 전송된 이후부터 2N+2번째 비콘 프레임이 전송될 때까지일 수 있다. 즉, 제1 시간 자원(1210)은 짝수번째 인덱스의 비콘 프레임이 전송된 이후 홀수번째 인덱스의 비콘 프레임이 전송되기 전, 제2 시간 자원(1220)은 홀수번째 인덱스의 비콘 프레임이 전송된 이후 짝수번째 인덱스의 비콘 프레임이 전송되기 전일 수 있다.
도 12의 하단을 참조하면, 제1 시간 자원(1250)은 반으로 분할된 비콘 프레임의 전송 주기에 해당하는 시간 자원 중 선행하는 시간 자원 구간일 수 있다. 제2 시간 자원(1260)은 반으로 분할된 비콘 프레임의 전송 주기에 해당하는 시간 자원 중 나머지 시간 자원 구간일 수 있다.

도 13는 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선 장치를 나타내는 블록도이다.
도 13을 참조하면, 무선 장치(1200)는 상술한 실시예를 구현할 수 있는 STA로서, AP(1300) 또는 비 AP STA(non-AP station)(또는 STA)(1350)일 수 있다.
AP(1300)는 프로세서(1310), 메모리(1320) 및 RF부(radio frequency unit, 1330)를 포함한다.
RF부(1330)는 프로세서(1320)와 연결하여 무선신호를 송신/수신할 수 있다.
프로세서(1320)는 본 발명에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1320)는 전술한 본 발명의 실시예에 따른 무선 장치의 동작을 수행하도록 구현될 수 있다. 프로세서는 도 8 내지 12의 실시예에서 개시한 무선 장치의 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(1320)는 STA으로부터 전송된 전송 실패 프레임에 대한 정보를 기반으로 전송 실패 원인에 대해 분석할 수 있다. AP는 STA 간의 충돌 원인에 따라 STA의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, STA의 전송 실패가 히든 노드로 인한 것으로 판단되는 경우, AP는 STA의 채널 액세스를 위한 액세스 파라메터를 결정하거나, STA의 프레임 전송 자원을 결정할 수 있다.
STA(1350)는 프로세서(1360), 메모리(1370) 및 RF부(radio frequency unit, 1380)를 포함한다.
RF부(1380)는 프로세서(1360)와 연결하여 무선신호를 송신/수신할 수 있다.
프로세서(1360)는 본 발명에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1320)는 전술한 본 발명의 실시예에 따른 무선 장치의 동작을 수행하도록 구현될 수 있다. 프로세서는 도 8 내지 12의 실시예에서 무선 장치의 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(1360)는 재전송 프레임을 생성하고, 상기 재전송 프레임을 AP(access point)로 전송하도록 구현될 수 있다. 재전송 프레임은 전송 실패 프레임에 대한 정보를 포함할 수 있고, 전송 실패 프레임에 대한 정보는 타임 스탬프 정보 및 듀레이션 정보를 포함할 수 있다. 타임 스탬프 정보는 전송 실패 프레임의 전송 시작 시간에 대한 정보를 포함할 수 있고, 듀레이션 정보는 전송 실패 프레임의 전송 구간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
프로세서(1310, 1360)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 데이터 처리 장치 및/또는 베이스밴드 신호 및 무선 신호를 상호 변환하는 변환기를 포함할 수 있다. 메모리(1320, 1370)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(1330, 1380)는 무선 신호를 전송 및/또는 수신하는 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다.
실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(1320, 1370)에 저장되고, 프로세서(1310, 1360)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(1320, 1370)는 프로세서(1310, 1360) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1310, 1360)와 연결될 수 있다.

Claims (12)

  1. 무선랜에서 전송 실패 프레임에 대한 정보를 리포팅하는 방법에 있어서,
    STA(station)이 재전송 프레임을 생성하는 단계; 및
    상기 STA이 상기 재전송 프레임을 AP(access point)로 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 재전송 프레임은 전송 실패 프레임에 대한 정보를 포함하고,
    상기 전송 실패 프레임에 대한 정보는 타임 스탬프 정보 및 듀레이션 정보를 포함하고,
    상기 타임 스탬프 정보는 상기 전송 실패 프레임의 전송 시작 시간에 대한 정보를 포함하고,
    상기 듀레이션 정보는 상기 전송 실패 프레임의 전송 구간에 대한 정보를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 STA이 액세스 파라메터 정보를 상기 AP로부터 수신하는 단계를 더 포함하되,
    상기 액세스 파라메터 정보는 전송 실패 프레임에 대한 정보를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 STA이 상기 전송 실패 프레임에 대한 정보를 기반으로 결정된 제1 자원 할당 정보를 상기 AP로부터 수신하는 단계를 더 포함하되,
    상기 제1 자원 할당 정보는 상기 STA의 프레임 전송을 위한 채널 자원 정보 및 시간 자원 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 STA이 상기 AP로부터 RTS(request to send) 프레임 및 CTS(clear to send) 프레임의 전송을 강제하는 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전송 실패 프레임에 대한 정보는 상기 STA의 히든 노드를 탐색하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전송 실패 프레임은 상기 STA에 의해 상기 AP로 전송된 프레임 중 ACK(acknowledgement)을 수신하지 못한 프레임이고,
    상기 재전송 프레임은 상기 프레임의 대한 재전송을 위한 것임을 특징으로 하는 방법.
  7. 무선랜에서 전송 실패 프레임에 대한 정보를 리포팅하는 STA(station)에 있어서, 상기 STA은,
    무선 신호를 송신 및 수신하기 위해 구현된 RF(radio frequency)부; 및
    상기 RF부와 선택적으로 연결되는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는 재전송 프레임을 생성하고, 상기 재전송 프레임을 AP(access point)로 전송하도록 구현되되
    상기 재전송 프레임은 전송 실패 프레임에 대한 정보를 포함하고,
    상기 전송 실패 프레임에 대한 정보는 타임 스탬프 정보 및 듀레이션 정보를 포함하고,
    상기 타임 스탬프 정보는 상기 전송 실패 프레임의 전송 시작 시간에 대한 정보를 포함하고,
    상기 듀레이션 정보는 상기 전송 실패 프레임의 전송 구간에 대한 정보를 포함하는 STA.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 STA이 액세스 파라메터 정보를 상기 AP로부터 수신하도록 구현되되,
    상기 액세스 파라메터 정보는 전송 실패 프레임에 대한 정보를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 STA.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 전송 실패 프레임에 대한 정보를 기반으로 결정된 제1 자원 할당 정보를 상기 AP로부터 수신하도록 구현되되,
    상기 제1 자원 할당 정보는 상기 STA의 프레임 전송을 위한 채널 자원 정보 및 시간 자원 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 STA.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 AP로부터 RTS(request to send) 프레임 및 CTS(clear to send) 프레임의 전송을 강제하는 정보를 수신하도록 구현되는 것을 특징으로 하는 STA.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 전송 실패 프레임에 대한 정보는 상기 STA의 히든 노드를 탐색하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 STA.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 전송 실패 프레임은 상기 STA에 의해 상기 AP로 전송된 프레임 중 ACK(acknowledgement)을 수신하지 못한 프레임이고,
    상기 재전송 프레임은 상기 프레임의 대한 재전송을 위한 것임을 특징으로 하는 STA.
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