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KR100615139B1 - 무선통신 시스템에서 전송 시간 구간의 할당 방법과 장치및 그 시스템 - Google Patents

무선통신 시스템에서 전송 시간 구간의 할당 방법과 장치및 그 시스템 Download PDF

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KR100615139B1
KR100615139B1 KR1020060051604A KR20060051604A KR100615139B1 KR 100615139 B1 KR100615139 B1 KR 100615139B1 KR 1020060051604 A KR1020060051604 A KR 1020060051604A KR 20060051604 A KR20060051604 A KR 20060051604A KR 100615139 B1 KR100615139 B1 KR 100615139B1
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김영수
황효선
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 무선통신 시스템, 특히 무선 근거리 네트워크(WLAN) 시스템에서 전송 시간 구간의 효율적인 할당 방법과 장치 및 그 시스템에 관한 것이다. 기지국은 각 단말에게 할당된 하향링크 시간 구간과 상향링크 시간 구간을 지시하는 MAP 프레임 및 추가적인 자원 할당을 필요로 하는 단말을 위한 하향링크 및 상향링크 중 적어도 한 링크의 시간 구간을 지시하는 적어도 하나의 서브 MAP 프레임을 전송한다. 단말은, 상기 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 하향링크 및 상향링크 시간 구간에서 상기 기지국과 데이터를 통신한 이후, 추가적인 자원 할당이 필요하면, 상기 적어도 하나의 서브 MAP 프레임을 수신하며, 상기 각 서브 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 시간 구간에서 상기 기지국과 데이터를 통신한다. 이러한 본 발명은, 기지국에서 예측한 자원 양이 정확하지 않은 경우에도 자원의 낭비 및 데이터 수율의 저하를 최소화시키며 단말의 전력 소모를 감소시킨다.
WLAN, MAP, DOWNLINK PERIOD, UPLINK PERIOD, SUBSEQUENT MAP

Description

무선통신 시스템에서 전송 시간 구간의 할당 방법과 장치 및 그 시스템{METHOD AND APPARATUS FOR ALLOCATING TRANSMISSION PERIOD IN WIRELESS TELECOMMUNICATION SYSTEM AND THEREFOR SYSTEM}
도 1은 전형적인 무선 근거리 네트워크(WLAN) 시스템에서 전송 프레임 구간의 구조를 나타낸 도면.
도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 WLAN 시스템의 구조를 나타낸 도면.
도 2b는 도 2a에 도시한 WLAN 시스템 내의 기지국 및 각 단말의 구성의 일 예를 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전송 프레임 구간의 구조를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상 자원 할당의 전력 감소 효과를 설명하기 위한 타이밍도.
본 발명은 무선통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 무선 네트워크 시스템의 전송 프레임 구간에서 전송 구간의 효율적인 할당 방법과 장치 및 그 시스템에 관한 것이다.
최근 무선 통신 기술의 발전과 이에 따른 무선 장비들의 보급과 더불어 무선링크를 통한 고속의 신뢰성 있는 데이터 전송에 대한 요구가 커지고 있다. 이러한 요구에 대한 응답으로서 개발된 무선 근거리 네트워크(Wireless Local Area Network: 이하 WLAN이라 칭함)는 기본적으로, 이동 가능한 데이터 통신 장비인 단말(Station: 이하 STA라 칭함)들과 상기 단말들과 데이터를 교환 가능한 기지국(Access Point: 이하 AP라 칭함)들로 구성된다. 동일한 무선 서비스영역(coverage) 내에 위치하는 기지국과 단말들은 기본 서비스 셋(Base Service Set: 이하 BSS라 칭함)으로 알려져 있다.
WLAN 시스템에서 하나의 무선 서비스영역 내에 위치하는 단말들은 기지국으로부터 할당된 무선 자원을 사용하여 데이터를 송신 혹은 수신한다. 이때 기지국은 위상 자원(Phase Resource)의 형태로 상기 무선 자원을 할당하는데, 상기 위상 자원이란 단말 혹은 기지국이 데이터를 송신할 수 있는 시간 구간을 의미한다.
도 1은 전형적인 WLAN 시스템에서 전송 프레임 구간의 구조를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 시스템에서 정해지는 고정된 길이를 가지는 전송 프레임 구간(100)에서 기지국은 먼저 상기 전송 프레임 구간(100) 전체의 위상 자원 할당을 나타내는 MAP(mapping) 프레임(110)을 전송한다. 상기 MAP 프레임(110)은 기지 국이 데이터를 송신할 수 있는 시간 구간을 나타내는 하향링크 MAP(120)와 단말들이 데이터를 송신할 수 있는 시간 구간을 나타내는 상향링크 MAP(122)로 이루어진다. 상기 하향링크 MAP(120)는 단말 개수 필드(130)와 상기 단말 개수 필드(130)에 따른 적어도 하나의 STA 정보 필드(132)로 이루어지며, 마찬가지로 상기 상향링크 MAP(122)은 단말 개수 필드(134)와 상기 단말 개수 필드(134)에 따른 적어도 하나의 STA 정보 필드(136)로 이루어진다. 상기 STA 정보 필드들(132, 136)은 각각 하향링크 혹은 상향링크의 시간 구간을 할당받은 단말을 나타내는 STA ID 필드(140, 144)와, 상기 단말에게 할당된 시간 구간을 나타내는 시간 옵셋 필드(142, 146)를 포함한다.
상기 MAP 프레임(110)에 의해 시간 구간을 할당받은 단말은, 하향링크 구간(112)의, 해당하는 STA 정보에 의해 지시된 시간 구간에서 데이터를 수신하며, 상향링크 구간(114)의, 해당하는 STA 정보에 의해 지시된 시간 구간에서 데이터를 송신한다. 상기 MAP 프레임(110)이 전송되는 구간 및 상기 MAP 프레임(110)에 의해 지시된 시간 구간 이외에서 단말은 슬립 모드를 유지한다. 상기 상향링크 구간(114)에 이어지는 경쟁 구간(116)은 적어도 하나의 단말에 의해 경쟁적으로 액세스될 수 있다.
이와 같이 기지국은 한 전송 프레임 구간(100)에서 각 단말에 필요한 자원의 양을 예측하고, 상기 예측된 양에 따라 하향링크 및 상향링크의 시간 구간을 할당한다. 그런데 만일 기지국이 단말에 필요한 자원의 양을 과도하게 예측(over-estimate)하였다면, 무선 자원이 낭비되어 데이터 수율(throughput performance)이 감소하고 단말이 할당된 시간 구간 동안 불필요하게 활성(active) 모드로 동작하여야 하므로 단말 전력의 낭비가 발생한다. 반면 기지국이 단말에 필요한 자원의 양을 적게 예측(under-estimate)하였다면, 단말은 필요한 자원을 적어도 다음 전송 프레임 구간에서야 할당받을 수 있게 되므로 상향링크 서비스의 전송 지연 및 지터(jitter)가 발생하여 단말의 요구되는 서비스 품질(Quality of Service: 이하 QoS라 칭함)에 영향을 미친다. 더욱이 할당된 자원의 부족으로 인하여 단말이 경쟁 구간을 액세스하게 된다면, 단말은 상기 경쟁 구간 동안 슬립 모드(sleep mode)로 동작할 수 없게 되므로 단말 전력의 낭비가 발생한다.
따라서 기지국이 단말에 필요한 하향링크 및 상향링크의 시간 구간을 스케쥴링을 통해 결정하는 무선통신 시스템에서, 데이터 수율의 감소 및 단말의 전력 낭비와 같은 문제점을 해소하고 시간 구간을 효율적으로 할당하기 위한 기술을 필요로 하게 되었다.
따라서 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명은, 무선통신 시스템에서 데이터 수율을 감소시키지 않고 단말의 전력 낭비를 최소화하기 위한 전송 시간 구간의 할당 방법과 장치 및 그 시스템을 제공한다.
본 발명은, 무선통신 시스템에서 2개 이상의 MAP 프레임들을 사용하여 단말에 필요한 전송 시간 구간을 탄력적으로 할당하는 방법과 장치 및 그 시스템을 제 공한다.
본 발명의 일 견지에 따른 무선 근거리 네트워크(WLAN) 시스템에서 전송 시간 구간의 할당 방법은,
각 단말에게 할당된 하향링크 시간 구간과 상향링크 시간 구간을 지시하는 MAP 프레임을 전송하는 과정과,
상기 MAP 프레임을 전송한 이후 상기 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 하향링크 및 상향링크 시간 구간에서 상기 각 단말과 데이터를 통신하는 과정과,
상기 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 하항링크 및 상향링크 시간 구간이 종료된 이후, 추가적인 자원 할당을 필요로 하는 적어도 하나의 단말에게 할당된 하향링크 및 상향링크 중 적어도 한 링크의 시간 구간을 지시하는 적어도 하나의 서브(subsequent: sub) MAP 프레임을 전송하는 과정과,
상기 적어도 하나의 서브 MAP 프레임을 전송한 이후 상기 각 서브 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 시간 구간에서 상기 적어도 하나의 단말과 데이터를 통신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 견지에 따른 무선 근거리 네트워크(WLAN) 시스템에서 전송 시간 구간의 할당 방법은,
기지국에 의해 할당된 하향링크 시간 구간과 상향링크 시간 구간을 지시하는 MAP 프레임을 수신하는 과정과,
상기 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 하향링크 및 상향링크 시간 구간에서 상기 기지국과 데이터를 통신하는 과정과,
상기 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 하항링크 및 상향링크 시간 구간이 종료된 이후, 추가적인 자원 할당이 필요하면, 기지국에 의해 추가적으로 할당된 하향링크 및 상향링크 중 적어도 한 링크의 시간 구간을 지시하는 적어도 하나의 서브 MAP 프레임을 수신하는 과정과,
상기 각 서브 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 시간 구간에서 상기 기지국과 데이터를 통신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 견지에 따른 무선 근거리 네트워크(WLAN) 시스템에서 전송 시간 구간을 할당하는 기지국 장치는,
각 단말에게 할당된 하향링크 시간 구간과 상향링크 시간 구간을 지시하는 MAP 프레임을 생성하며, 상기 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 하항링크 및 상향링크 시간 구간이 종료된 이후, 추가적인 자원 할당을 필요로 하는 적어도 하나의 단말에게 할당된 하향링크 및 상향링크 중 적어도 한 링크의 시간 구간을 지시하는 적어도 하나의 서브 MAP 프레임을 생성하는 프로세서와,
상기 MAP 프레임을 전송한 이후 상기 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 하향링크 및 상향링크 시간 구간에서 상기 각 단말과 데이터를 통신하며, 상기 적어도 하나의 서브 MAP 프레임을 전송한 이후 상기 각 서브 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 시간 구간에서 상기 적어도 하나의 단말과 데이터를 통신하는 송수신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 견지에 따른 무선 근거리 네트워크(WLAN) 시스템에서 전송 시간 구간을 할당받는 단말 장치는,
기지국에 의해 할당된 하향링크 시간 구간과 상향링크 시간 구간을 지시하는 MAP 프레임을 해석하고, 상기 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 하항링크 및 상향링크 시간 구간이 종료된 이후, 추가적인 자원 할당이 필요하면, 기지국에 의해 추가적으로 할당된 하향링크 및 상향링크 중 적어도 한 링크의 시간 구간을 지시하는 적어도 하나의 서브 MAP 프레임을 해석하는 프로세서와,
상기 MAP 프레임 및 상기 서브 MAP 프레임을 상기 기지국으로부터 수신하여 상기 프로세서로 전달하고, 상기 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 하향링크 및 상향링크 시간 구간에서 상기 기지국과 데이터를 통신하며, 상기 각 서브 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 시간 구간에서 상기 기지국과 데이터를 통신하는 송수신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 근거리 네트워크(WLAN) 시스템은,
각 단말에게 할당된 하향링크 시간 구간과 상향링크 시간 구간을 지시하는 MAP 프레임 및 추가적인 자원 할당을 필요로 하는 단말을 위한 하향링크 및 상향링크 중 적어도 한 링크의 시간 구간을 지시하는 적어도 하나의 서브 MAP 프레임을 전송하는 기지국과,
상기 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 하향링크 및 상향링크 시간 구간에서 상기 기지국과 데이터를 통신한 이후, 추가적인 자원 할당이 필요하면, 상기 적어도 하나의 서브 MAP 프레임을 수신하며, 상기 각 서브 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 시간 구간에서 상기 기지국과 데이터를 통신하는 단말을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
후술되는 본 발명의 주요한 요지는 무선통신 시스템에서 전송 시간 구간의 할당에 관련된 것으로서, 전송 프레임 구간 내에서 기지국(AP)에 의해 각 단말(STA)에게 할당된 시간 구간을 나타내기 위해 하나 이상의 MAP(mapping) 프레임을 제공한다. 상기 할당된 시간 구간은 해당하는 MAP 프레임이 전송된 이후 즉시 시작하며, 전송 프레임 구간 내에서 첫 번째 MAP 프레임이 아닌 MAP 프레임을 서브(subsequent: sub) MAP 프레임이라 칭한다.
이하 본 발명을 구체적으로 설명하는데 있어, IEEE 802.11 계열의 표준에 따른 무선 근거리 네트워크(WLAN) 시스템을 이용할 것이다. 하지만, 본 발명의 기본 목적인 위상 자원의 할당은 유사한 기술적 배경 및 채널형태를 가지는 여타의 무선통신 시스템에도 본 발명의 범위를 크게 벗어나지 아니하는 범위에서 약간의 변형으로 적용 가능하며, 이는 본 발명의 분야에서 숙련된 기술적 지식을 가진 자의 판단으로 가능할 것이다.
도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 WLAN 시스템의 구조를 나타낸 것이다.
도 2a를 참조하면, 각 기지국(AP)(202, 210)은 유선 네트워크(200)에 접속되며, 복수의 단말들(STA)(204, 206, 208, 212, 214)은 IEEE 802.11 계열의 물리(Physical: PHY) 계층 및 MAC(Media Access Control: MAC) 프로토콜에 따른 무선 링크를 통해 각 기지국(202, 210)과 접속하여 복수의 무선 채널들을 통해 데이터를 송수신한다. 동일한 무선 서비스영역(220) 내에 위치하는 단말들(204 내지 208)과 기지국(202)은 하나의 기본 서비스 셋(BSS)을 형성하며, 마찬가지로 무선 서비스 영역(222) 내에 위치하는 단말들(212, 214)과 기지국(210)은 다른 BSS를 형성한다. 각 BSS 내에 위치하는 단말들은 해당 기지국을 통해 서로 간에 데이터를 교환할 수 있다. 기지국들(202, 210)의 주된 기능으로는, 데이터 트래픽의 전달, 다른 네트워크(예를 들어 유선 네트워크(200)로의 액세스, 로밍의 지원, 한 BSS 내에서의 동기화, 전력 관리의 지원 및 한 BSS 내에서 시간 기반 서비스(time-bound service)를 지원하기 위한 매체 액세스의 제어 등이 있다.
도 2b는 도 2a에 도시한 WLAN 시스템 내의 기지국 및 각 단말의 구성의 일 예를 나타낸 블록도로서, 기지국 및 각 단말은 모두, 디스플레이부(232)와 프로세서부(234)와 송수신부(236)와 입력부(238)와 저장부(240)와 랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory: 이하 RAM이라 칭함)(242)와 읽기전용 메모리(Read Only Memory: 이하 ROM이라 칭함)(244) 및 공통 버스(230)를 포함할 수 있다. 여기에 도시한 구성의 예는 설명의 편의를 위한 것으로서, 본 명세서에서는 도 2b를 참조하 여 기지국 혹은 단말로서 동작하는 컴퓨터 시스템의 구체적인 구성요소들 및 그 동작을 설명할 것이나, 이러한 설명이 본 발명의 요지를 제한하지 않음은 물론이다.
도 2b를 참조하면, 송수신부(236)는 안테나(도시하지 않음)에 접속되어 원하는 데이터를 수신하고, 수신된 신호를 해당하는 디지털 데이터로 변환한다. 프로세서부(234)는 ROM(244)에 구비된 운용시스템(Operating system: 이하 OS라 칭함) 및 다른 프로그램들의 제어하에 동작하는 제어부이며, 프로세서부(234)의 동작에 따라 발생하는 데이터 및 정보는 RAM(242)에 저장된다.
기지국에 구비되는 프로세서부(234)의 주요한 동작으로는, 데이터의 생성과 해석, 동일한 무선 서비스영역 내에 위치하면서 상기 기지국과의 연결을 가지는 단말들을 위한 시간 구간의 할당, 상기 할당된 시간 구간을 나타내는 적어도 하나의 MAP(mapping) 프레임의 생성 및 상기 할당된 시간 구간에 따른 송수신부(236)의 동작 모드 제어가 있다. 구체적으로 기지국의 프로세서부(234)는 전송 프레임의 첫 부분에 위치하는 MAP 프레임을 통해 상기 단말들에게 초기 자원 Rinit을 할당하고, 추가적인 자원 할당이 필요한 경우 상기 전송 프레임의 첫 번째 MAP 프레임에 관련된 시퀀스 기간(Sequence Duration) 직후에 송신되는 서브 MAP 프레임을 통해, 상기 추가적인 자원 할당을 필요로 하는 적어도 하나의 단말에게 상기 전송 프레임 구간 내에서의 나머지 시간 구간을 상향링크 전송 혹은 하향링크 전송을 위해 추가적으로 할당한다. 여기서 직후라 함은, 실질적으로 미리 정해지는 간격 이후를 의미함이 명백하다.
이와 같이 첫 번째 MAP 프레임에 의해 지시되는 하향링크 및 상향링크 시간 구간이 종료된 이후, 필요하다면, 동일한 전송 프레임 구간 내에서 할당된 하향링크 및/또는 상향링크 시간 구간을 지시하는 하나 이상의 서브 MAP 프레임이 추가로 전송될 수 있다. 상기 서브 MAP 프레임 이후에는 상기 서브 MAP 프레임에 의해 지시되는 하향링크 및/또는 상향링크 시간 구간이 이어진다.
단말에 구비되는 프로세서부(234)의 주요한 동작으로는, 데이터의 생성과 해석, 전송 프레임의 구조 및 전송 프레임의 시작점에서부터 수신된 MAP 프레임에 따른 송수신부(236)의 동작 모드 제어가 있다. 즉 프로세서부(234)는 매 전송 프레임의 시작점에서 기지국으로부터의 MAP 프레임을 수신하도록 송수신부(236)를 제어하고, 상기 MAP 프레임을 해석하여 자신의 STA ID를 포함하고 있는지를 판단한다. 만일 상기 MAP 프레임에 자신의 STA ID가 포함되어 있으면, 프로세서부(234)는 상기 STA ID에 관련되는 STA 정보가 나타내는 할당된 하향링크 시간구간 및 할당된 상향링크 시간구간에 대한 정보를 저장부(240)에 저장한 후, 상기 하향링크 시간구간 및 상기 상향링크 시간구간에서 송수신부(236)의 수신기 및 송신기를 각각 웨이크업(wake-up)시켜 데이터를 수신 혹은 송신하도록 한다. 상기 할당된 시간구간들 이외에서 송수신부(236)의 수신기 및 송신기는 슬립 모드가 된다. 또한 상기 단말의 프로세서부(234)는, 상기 MAP 프레임에 의해 지시된 전체 시간 구간이 종료된 이후에 기지국으로부터 추가적으로 할당된 자원을 지시하는 서브 MAP 프레임이 수신되는지를 모니터링하고, 만일 수신된 경우 상기 서브 MAP 프레임을 해석한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전송 프레임 구간의 구조를 나타 낸 것이다. 여기에서 각 프레임들 및 상향/하향링크 구간이 인접한 것으로 도시하였으나, 실제의 시스템에서는 송수신 전환 및 프로세싱 등을 위한 간격(interval)들이 존재할 수 있음은 물론이다.
도 3을 참조하면, 고정된 길이를 가지는 전송 프레임 구간(300) 내에서 기지국은 먼저 MAP 프레임(310a)을, 데이터에 비하여 비교적 저속인 기본 데이터 율 셋(basic rate set)(변조방식, 부호율, 데이터율을 포함함)으로 전송한다. 이는 서비스영역 내의 모든 단말들이 상기 MAP 프레임(310a)을 수신할 수 있도록 하기 위함이다. 상기 MAP 프레임(310a)은 통신이 개시될 때 기지국과 단말 사이의 협상을 통해 결정된 고정된 주기(예를 들어 VoIP(Voice over Internet Protocol)와 MPEG4(Moving Picture Experts Group 4)의 경우 각각 약 20ms, 100ms)에 따라 주기적으로 전송된다. 상기 MAP 프레임(310a)을 전송함으로써 전송 프레임 구간(300)이 초기화된다.
일 예로서 상기 MAP 프레임(310a)은 이어지는 하향링크 구간(312) 및 제1 상향링크 구간(314a)의 위상 자원 할당을 나타내기 위하여, 상기 하향링크 구간(312)에서 기지국이 데이터를 송신할 수 있는 시간 구간을 나타내는 하향링크 MAP(320)와, 상기 제1 상향링크 구간(314a)에서 단말이 데이터를 송신할 수 있는 시간 구간을 나타내는 제1 상향링크 MAP(322a)로 이루어진다. 상기 하향링크 MAP(320)는 단말 개수 필드(330)와 상기 단말 개수 필드(330)에 따른 적어도 하나의 STA 정보 필드(332)로 이루어지며, 마찬가지로 상기 제1 상향링크 MAP(322a)은 단말 개수 필드(334a)와 상기 단말 개수 필드(334a)에 따른 적어도 하나의 STA 정보 필드(336a) 로 이루어진다.
상기 STA 정보 필드들(332, 336a)은 각각 하향링크 구간(312) 및 제1 상향링크 구간(314a) 내의 시간 구간을 할당받은 단말을 나타내는 STA ID 필드(340, 344a)와, 상기 단말에게 할당된 시간 구간의 시작을 나타내는 시간 옵셋 필드(342, 346a) 및 상기 시간 구간의 길이를 나타내는 기간 필드들(343, 348a)을 적어도 포함한다. 상기 STA ID 필드(340, 344a)는 각 단말의 연상 ID(Association identity: AID)의 적어도 일부 혹은 각 단말에게 주어지는 하드웨어 주소, 즉 MAC(Media Access Control) 주소의 적어도 일부를 포함한다. 방송 혹은 멀티캐스트 데이터를 위한 시간 구간을 나타내는 STA ID는 특정 값, 예를 들어 '0'으로 설정된다. 상기 시간 옵셋 필드(342, 346a)는 상기 MAP 프레임(310a) 이후로부터 해당 시간 구간이 시작하기까지의 간격을 소정 단위 시간(예를 들어 4us(micro second))의 정수배로 나타낸다. 상기 기간 필드들(343, 348a)은 상기 시간 기간의 시작으로부터 끝점까지의 간격, 즉 상기 시간 구간의 길이를 소정 단위 시간(예를 들어 16us)의 정수배로 나타낸다.
여기에서 MAP 프레임(310a)의 제1 상향링크 MAP(322a)은 단말에 대해 최초로 할당된 상향링크 시간 구간을 나타내며, 각 단말이 진행하고 있는 서비스별 요구 데이터율 혹은 기지국이 예측한 데이터 양 등에 따라 정해질 수 있다. 상기 MAP 프레임(310a)에 의해 시간 구간을 할당받은 단말은 하향링크 구간(312) 내의, 해당하는 STA 정보(332)에 의해 지시된 시간 구간에서 데이터를 수신하며, 상기 제1 상향링크 구간(314a) 내의, 해당하는 STA 정보(336a)에 의해 지시된 시간 구간에서 데 이터를 전송한다. 상기 하향링크 및 상향링크 데이터는 하나 혹은 그 이상의 응집된(Aggressive) MAC 프로토콜 데이터 유닛(Protocol Data Unit: PDU)(A-MPDU라 칭함) 및/또는 페이로드와 애크(Acknowledge)를 포함하는 MPDU들을 포함할 수 있다. 상기 MAP 프레임(310a)이 전송되는 구간 및 상기 MAP 프레임(310a)에 의해 지시된 시간 구간들 이외에서 단말은 슬립 모드를 유지한다.
각 단말은 상기 제1 상향링크 구간(314a)의 할당된 시간 구간에서 데이터를 전송한 이후, 추가적인 자원 할당이 필요한지의 여부를 판단한다. 여기서 추가적인 자원 할당이 필요한지의 여부는, 전송할 데이터가 더 존재하거나 혹은 기지국으로부터 수신할 정보가 존재하는지에 따라 판단될 수 있으며, 그 구체적인 동작에 대한 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않도록 생략될 것이다. 상기 판단 결과 추가적인 자원 할당을 필요로 하는 단말은, 상기 제1 상향링크 구간(314a)이 종료된 이후 서브 MAP 프레임(310b)의 수신을 모니터링한다. 상기 서브 MAP 프레임(310b)은 기지국에 의해 추가적으로 할당된 하향링크 및/또는 상향링크 자원을 나타낼 수 있는데, 도 3에서는 일 예로서 상향링크 자원을 나타내는 경우를 도시하였다.
즉 상기 서브 MAP 프레임(310b)은 이어지는 제2 상향링크 구간(314b)에 대한 위상 자원 할당을 나타내는 제2 상향링크 MAP(322b)를 포함한다. 마찬가지로 상기 서브 MAP 프레임(310b)은 기본 데이터 율 셋으로 전송될 수 있다. 상기 제2 상향링크 MAP(322b)는 단말 개수 필드(334b)와 상기 단말 개수 필드(334b)에 따른 적어도 하나의 STA 정보 필드(336b)로 이루어진다. 상기 STA 정보 필드(336b)는 상기 제2 상향링크 구간(314b) 내의 시간 구간을 할당받은 단말을 나타내는 STA ID 필 드(344b)와, 상기 단말에게 할당된 시간 구간의 시작을 나타내는 시간 옵셋 필드(346b) 및 상기 시간 구간의 길이를 나타내는 기간 필드(348b)를 적어도 포함한다. 상기 STA 정보 필드(336b)의 구성 요소들에 대한 상세한 설명은 앞서 설명한 바와 같다. 상기 서브 MAP 프레임(310b)에 의해 위상 자원을 할당받은 단말은 상기 제2 상향링크 구간(314b)의, 해당하는 STA 정보(336b)에 의해 지시된 시간 구간에서 데이터를 수신한다.
도시하지 않을 것이나, 추가적인 자원 할당이 다시 필요한 경우, 하나 이상의 서브 MAP 프레임과 상기 서브 MAP 프레임에 따른 상향링크 구간 혹은 하향링크 구간이 전송 프레임 구간(300)에 더 포함될 수 있다. 이상과 같이 하나 이상의 서브 프레임을 수반할 수 있는 MAP 프레임을 사용하는 전송 방식을 전력 절약 다중-폴(Power Save Multi-Poll)이라 칭하며, 상기 MAP 프레임(310a) 및 상기 서브 MAP 프레임(310b)은 각각 PSMP 프레임 및 서브 PSMP 프레임이라 칭한다. PSMP 프레임 및 각 서브 PSMP 프레임 이후에는, 해당 (서브) PSMP 프레임이 지시하는 적어도 하나의 하향링크 혹은 상향링크 시간 구간이 뒤따르게 되며, 하나의 (서브) PSMP 프레임과 해당 지시된 시간구간을 (서브) PSMP 시퀀스라 칭한다. 다시 말해서 하나의 PSMP 시퀀스는 PSMP 프레임을 전송함으로써 초기화되며, 단말은 PSMP 프레임으로 시작하는 PSMP 시퀀스 내에서 상기 PSMP 프레임에 의해 지시된 시간구간에서만 웨이크업함으로써, 전력의 소모를 최소화한다.
마지막 시퀀스 구간에 이어지는 경쟁 구간(316)은 적어도 하나의 단말에 의해 경쟁적으로 액세스될 수 있다.
한편 상기 도 3에 도시한 MAP 프레임들(310a, 310b)의 구성요소 및 배치는 본 발명의 요지와 관련없이 변형될 수 있음에 유의하여야 한다. 일 예로서 각 MAP 프레임(310a, 310b)은 하나의 STA ID 필드, 하향링크 전송을 위한 시작 옵셋 필드와 기간 필드, 상향링크 전송을 위한 시작 옵셋 필드와 기간 필드를 포함한다. 이 경우 상향링크 혹은 하향링크에 시간 구간이 할당되지 않은 경우, 해당하는 기간 필드는 널('0')로 설정된다. 또한 각 MAP 프레임(310a, 310b)은 다른 서브 MAP 프레임이 뒤따르는지의 여부를 나타내기 위한 필드를 포함할 수 있다. 단말은 서브 MAP 프레임의 상기 필드를 확인함으로써, 상기 서브 MAP 프레임이 현재 전송 프레임 구간의 마지막 서브 MAP 프레임인지를 판단한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상 자원 할당의 전력 감소 효과를 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 전송 프레임 구간(400)은 MAP 프레임(410a)과 하향링크 구간(412)과 제1 상향링크 구간(414a)과 서브 MAP 프레임(410b)과 제2 상향링크 구간(414b)을 포함하여 구성된다. MAP 프레임(410a)은 하향링크 구간(412)과 제1 상향링크 구간(414a)의 위상 자원 할당을 나타낸다.
도 4의 (b)는 MAP 프레임(410a)에 의해 할당된 제1 상향링크 구간(414a)의 자원이, 단말에서 전송하고자 하는 데이터 및 제어 메시지를 전송하기에 충분한 경우를 나타낸 것이다. 즉 단말은 구간(420)에서 MAP 프레임(410a)을 수신하고 슬립 모드로 전환한 후, 상기 MAP 프레임(410a)이 지시하는 하향링크 구간(412) 내의 할당된 시간 구간(422)에서 웨이크업 하여 기지국으로부터의 데이터를 수신한다. 상 기 시간 구간(422)이 종료하면 단말은 다시 슬립 모드로 전환한 후, 상기 MAP 프레임(410a)이 지시하는 제1 상향링크 구간(414a) 내의 할당된 시간 구간(424)까지 상기 슬립 모드를 유지한다. 상기 시간 구간(424)에서 단말은 기지국으로 데이터 및/또는 제어 메시지를 송신한다. 여기서 단말은 추가적인 자원 할당을 필요로 하지 않으므로, 서브 MAP 프레임(410b)의 수신을 모니터링하지 않고 다음 전송 프레임 구간의 MAP 프레임이 수신되기까지 슬립 모드가 된다.
도 4의 (c)는 MAP 프레임(410a)에 의해 할당된 제1 상향링크 구간(414a)이 종료된 이후, 단말에게 추가적인 자원 할당이 필요한 경우를 나타낸 것이다. 즉 단말은 구간(430)에서 MAP 프레임(410a)을 수신하고 슬립 모드로 전환한 후, 상기 MAP 프레임(410a)이 지시하는 하향링크 구간(412) 내의 할당된 시간 구간(432)에서 웨이크업 하여 기지국으로부터의 데이터를 수신한다. 상기 시간 구간(432)이 종료하면 단말은 다시 슬립 모드로 전환한 후, 상기 MAP 프레임(410a)이 지시하는 제1 상향링크 구간(414a) 내의 할당된 시간 구간(434)까지 상기 슬립 모드를 유지한다. 상기 시간 구간(434)에서 단말은 기지국으로 데이터를 송신한다. 여기서 단말은 추가적인 자원 할당을 필요로 하므로, 다시 시간 구간(436)에서 웨이크업하여 서브 MAP 프레임(410b)의 수신을 모니터링한다. 서브 MAP 프레임(410b)을 수신하면, 단말은 다시 슬립 모드로 전환하여 상기 서브 MAP 프레임(410b)이 지시하는 제2 상향링크 구간(414b) 내의 시간 구간(438)에 도달하기까지 대기한다. 상기 시간 구간(438)에서 단말은 기지국으로 데이터를 송신한다. 도시하지 않을 것이지만 상기 전력 프레임 구간(400)이 종료되기 이전까지 추가적인 하나 이상의 서브 MAP 프레 임과 대응하는 할당된 시간 구간이 존재할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은, 기지국에서 예측한 자원 양이 정확하지 않은 경우에도 자원의 낭비 및 데이터 수율의 저하를 최소화시키며 단말이 불필요하게 하향 혹은 상향링크를 모니터링하지 않고 슬립 모드로 유지하는 시간을 최대화하여 단말의 전력 소모를 감소시킨다. 또한 단말에게 필요한 추가적인 자원 할당을 다음 전송 프레임 구간까지 보류하지 않고 현재 전송 프레임 구간 내에서 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (25)

  1. 무선 네트워크 시스템에서 전송 시간 구간의 할당 방법에 있어서,
    각 단말에게 할당된 하향링크 시간 구간과 상향링크 시간 구간을 지시하는 MAP 프레임을 전송하는 과정과,
    상기 MAP 프레임을 전송한 이후 상기 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 하향링크 및 상향링크 시간 구간에서 상기 각 단말과 데이터를 통신하는 과정과,
    상기 MAP 프레임에 의해 지시된 전체 시간 구간이 종료된 이후, 추가적인 자원 할당을 필요로 하는 적어도 하나의 단말에게 할당된 하향링크 및 상향링크 중 적어도 한 링크의 시간 구간을 지시하는 적어도 하나의 서브(subsequent) MAP 프레임을 전송하는 과정과,
    상기 적어도 하나의 서브 MAP 프레임을 전송한 이후 상기 각 서브 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 시간 구간에서 상기 적어도 하나의 단말과 데이터를 통신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 시간 구간의 할당 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 MAP 프레임은,
    상기 각 단말의 식별자(ID)와,
    상기 MAP 프레임에 의해 상기 각 단말에게 할당된 하향링크 및 상향링크 시간 구간의 시작점을 나타내는 시작 옵셋 및
    상기 MAP 프레임에 의해 상기 각 단말에게 할당된 하향링크 및 상향링크 시간 구간의 길이를 나타내는 기간 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 시간 구간의 할당 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 MAP 프레임에 의해 지시된 상향링크 시간 구간은,
    상기 각 단말이 진행하고 있는 서비스별 요구 데이터 율에 따라 할당됨을 특징으로 하는 전송 시간 구간의 할당 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 각 서브 MAP 프레임은,
    단말의 식별자(ID)와,
    상기 서브 MAP 프레임에 의해 할당된 각 시간 구간의 시작점을 나타내는 시작 옵셋 및
    상기 서브 MAP 프레임에 의해 할당된 각 시간 구간의 길이를 나타내는 기간 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 시간 구간의 할당 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 MAP 프레임에 의해 지시되는 시간 구간 및 상기 적어도 하나의 서브 MAP 프레임에 의해 지시되는 시간 구간은, 고정 길이를 가지는 하나의 전송 프레임 구간에 포함됨을 특징으로 하는 전송 시간 구간의 할당 방법.
  6. 무선 네트워크 시스템에서 전송 시간 구간의 할당 방법에 있어서,
    기지국에 의해 할당된 하향링크 시간 구간과 상향링크 시간 구간을 지시하는 MAP 프레임을 수신하는 과정과,
    상기 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 하향링크 및 상향링크 시간 구간에서 상기 기지국과 데이터를 통신하는 과정과,
    추가적인 자원 할당이 필요하면, 상기 MAP 프레임에 의해 지시된 전체 시간 구간이 종료된 이후, 기지국에 의해 추가적으로 할당된 하향링크 및 상향링크 중 적어도 한 링크의 시간 구간을 지시하는 적어도 하나의 서브 MAP 프레임을 수신하는 과정과,
    상기 각 서브 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 시간 구간에서 상기 기지국과 데이터를 통신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 시간 구간의 할당 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 MAP 프레임은,
    단말의 식별자(ID)와,
    상기 MAP 프레임에 의해 할당된 하향링크 및 상향링크 시간 구간의 시작점을 나타내는 시작 옵셋 및
    상기 MAP 프레임에 의해 할당된 하향링크 및 상향링크 시간 구간의 길이를 나타내는 기간 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 시간 구간의 할당 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 MAP 프레임에 의해 지시된 상향링크 시간 구간은,
    서비스별 요구 데이터율에 따라 할당됨을 특징으로 하는 전송 시간 구간의 할당 방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 서브 MAP 프레임은,
    단말의 식별자(ID)와,
    상기 서브 MAP 프레임에 의해 할당된 각 시간 구간의 시작점을 나타내는 시작 옵셋 및
    상기 서브 MAP 프레임에 의해 할당된 각 시간 구간의 길이를 나타내는 기간 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송 시간 구간의 할당 방법.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 MAP 프레임에 의해 지시되는 시간 구간 및 상기 적어도 하나의 서브 MAP 프레임에 의해 지시되는 시간 구간은, 고정 길이를 가지는 하나의 전송 프레임 구간에 포함됨을 특징으로 하는 전송 시간 구간의 할당 방법.
  11. 무선 네트워크 시스템에서 전송 시간 구간을 할당하는 기지국 장치에 있어서,
    각 단말에게 할당된 하향링크 시간 구간과 상향링크 시간 구간을 지시하는 MAP 프레임을 생성하며, 상기 MAP 프레임에 의해 지시된 전체 시간 구간이 종료된 이후, 추가적인 자원 할당을 필요로 하는 적어도 하나의 단말에게 할당된 하향링크 및 상향링크 중 적어도 한 링크의 시간 구간을 지시하는 적어도 하나의 서브 MAP 프레임을 생성하는 프로세서와,
    상기 MAP 프레임을 상기 각 단말에게 전송한 이후 상기 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 하향링크 및 상향링크 시간 구간에서 상기 각 단말과 데이터를 통신하며, 상기 적어도 하나의 서브 MAP 프레임을 전송한 이후 상기 각 서브 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 시간 구간에서 상기 적어도 하나의 단말과 데이터를 통신하는 송수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 MAP 프레임은,
    상기 각 단말의 식별자(ID)와,
    상기 MAP 프레임에 의해 상기 각 단말에게 할당된 하향링크 및 상향링크 시 간 구간의 시작점을 나타내는 시작 옵셋 및
    상기 MAP 프레임에 의해 상기 각 단말에게 할당된 하향링크 및 상향링크 시간 구간의 길이를 나타내는 기간 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 MAP 프레임에 의해 지시된 상향링크 시간 구간은,
    상기 각 단말이 진행하고 있는 서비스별 요구 데이터 율에 따라 할당됨을 특징으로 하는 기지국 장치.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 각 서브 MAP 프레임은,
    각 단말의 식별자(ID)와,
    상기 서브 MAP 프레임에 의해 할당된 각 시간 구간의 시작점을 나타내는 시작 옵셋 및
    상기 서브 MAP 프레임에 의해 할당된 각 시간 구간의 길이를 나타내는 기간 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 MAP 프레임에 의해 지시되는 시간 구간 및 상기 적 어도 하나의 서브 MAP 프레임에 의해 지시되는 시간 구간은, 고정 길이를 가지는 하나의 전송 프레임 구간에 포함됨을 특징으로 하는 기지국 장치.
  16. 무선 네트워크 시스템에서 전송 시간 구간을 할당받는 단말 장치에 있어서,
    기지국에 의해 할당된 하향링크 시간 구간과 상향링크 시간 구간을 지시하는 MAP 프레임을 해석하고, 상기 MAP 프레임에 의해 지시된 전체 시간 구간이 종료된 이후, 추가적인 자원 할당이 필요하면, 기지국에 의해 추가적으로 할당된 하향링크 및 상향링크 중 적어도 한 링크의 시간 구간을 지시하는 적어도 하나의 서브 MAP 프레임을 해석하는 프로세서와,
    상기 MAP 프레임 및 상기 서브 MAP 프레임을 상기 기지국으로부터 수신하여 상기 프로세서로 전달하고, 상기 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 하향링크 및 상향링크 시간 구간에서 상기 기지국과 데이터를 통신하며, 상기 각 서브 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 시간 구간에서 상기 기지국과 데이터를 통신하는 송수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 MAP 프레임은,
    상기 단말 장치의 식별자(ID)와,
    상기 MAP 프레임에 의해 할당된 하향링크 및 상향링크 시간 구간의 시작점을 나타내는 시작 옵셋 및
    상기 MAP 프레임에 의해 할당된 하향링크 및 상향링크 시간 구간의 길이를 나타내는 기간 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 MAP 프레임에 의해 지시된 상향링크 시간 구간은,
    서비스별 요구 데이터 율에 따라 할당됨을 특징으로 하는 단말 장치.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 서브 MAP 프레임은,
    상기 단말 장치의 식별자(ID)와,
    상기 서브 MAP 프레임에 의해 할당된 각 시간 구간의 시작점을 나타내는 시작 옵셋 및
    상기 서브 MAP 프레임에 의해 할당된 각 시간 구간의 길이를 나타내는 기간 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 MAP 프레임에 의해 지시되는 시간 구간 및 상기 적어도 하나의 서브 MAP 프레임에 의해 지시되는 시간 구간은, 고정 길이를 가지는 하나의 전송 프레임 구간에 포함됨을 특징으로 하는 단말 장치.
  21. 무선 네트워크 시스템에 있어서,
    각 단말에게 할당된 하향링크 시간 구간과 상향링크 시간 구간을 지시하는 MAP 프레임 및 추가적인 자원 할당을 필요로 하는 단말을 위한 하향링크 및 상향링크 중 적어도 한 링크의 시간 구간을 지시하는 적어도 하나의 서브 MAP 프레임을 전송하는 기지국과, 여기서 상기 적어도 하나의 서브 MAP 프레임은 상기 MAP 프레임 및 이전 서브 MAP 프레임이 지시하는 전체 시간 구간 이후에 이어지며,
    상기 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 하향링크 및 상향링크 시간 구간에서 상기 기지국과 데이터를 통신한 이후, 추가적인 자원 할당이 필요하면, 상기 적어도 하나의 서브 MAP 프레임을 수신하며, 상기 각 서브 MAP 프레임에 의해 지시된 상기 시간 구간에서 상기 기지국과 데이터를 통신하는 단말을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 MAP 프레임은,
    상기 단말의 식별자(ID)와,
    상기 MAP 프레임에 의해 할당된 하향링크 및 상향링크 시간 구간의 시작점을 나타내는 시작 옵셋 및
    상기 MAP 프레임에 의해 할당된 하향링크 및 상향링크 시간 구간의 길이를 나타내는 기간 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 MAP 프레임에 의해 지시된 상향링크 시간 구간은,
    서비스별 요구 데이터 율에 따라 할당됨을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 서브 MAP 프레임은,
    상기 단말의 식별자(ID)와,
    상기 서브 MAP 프레임에 의해 할당된 각 시간 구간의 시작점을 나타내는 시작 옵셋 및
    상기 서브 MAP 프레임에 의해 할당된 각 시간 구간의 길이를 나타내는 기간 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템.
  25. 제 21 항에 있어서, 상기 MAP 프레임에 의해 지시되는 시간 구간 및 상기 적어도 하나의 서브 MAP 프레임에 의해 지시되는 시간 구간은, 고정 길이를 가지는 하나의 전송 프레임 구간에 포함됨을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템.
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