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KR100999094B1 - 시분할 방식의 무선랜 통신방법 및 시스템 - Google Patents

시분할 방식의 무선랜 통신방법 및 시스템 Download PDF

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KR100999094B1
KR100999094B1 KR1020030042492A KR20030042492A KR100999094B1 KR 100999094 B1 KR100999094 B1 KR 100999094B1 KR 1020030042492 A KR1020030042492 A KR 1020030042492A KR 20030042492 A KR20030042492 A KR 20030042492A KR 100999094 B1 KR100999094 B1 KR 100999094B1
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KR
South Korea
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time slot
station
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time
data
Prior art date
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이성희
최형욱
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 시분할 방식의 무선랜 통신방법 및 시스템에 관한 것이다.
시분할 방식의 무선랜 통신방법은 스테이션이 보낸 타임슬롯할당 요청 프레임을 수신하는 단계와, 상기 타임슬롯할당 요청 프레임을 바탕으로 상기 스테이션이 데이터를 전송할 수 있는 타임슬롯을 할당하는 단계, 및 상기 타임슬롯이 할당된 예약 정보를 비콘에 실어 브로드캐스팅하는 단계를 포함한다.
시분할 방식의 무선랜 통신시스템은 스테이션이 전송한 타임슬롯할당 요청 프레임을 수신하고 이를 바탕으로 상기 스테이션이 데이터를 전송할 수 있는 타임슬롯을 할당하고 상기 타임슬롯이 할당된 예약 정보를 실은 비콘을 브로드캐스팅하는 AP, 및 전송할 데이터가 있는 경우에 상기 AP에 타임슬롯할당 요청 프레임을 전송하고, 상기 타임슬롯할당 요청 프레임을 바탕으로 상기 AP가 타임슬롯을 할당하고 타임슬롯이 할당된 예약 정보를 실어 브로드캐스팅한 비콘을 수신하여, 상기 비콘의 예약 정보에 따라 데이터를 전송하는 하나 또는 복수의 스테이션들을 포함한다
본 발명에 따르면 무경쟁구간에서 효율적인 데이터 송수신이 가능하다.
무선랜,PCF,타임슬롯,TDMA

Description

시분할 방식의 무선랜 통신방법 및 시스템{Method and System for Wireless Local Area Network Communication Using Virtual TDMA}
도 1은 무경쟁 구간에서 데이터 전송을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 무경쟁 구간을 복수의 타임슬롯으로 나눈 모습을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 경쟁 구간에서 타임슬롯할당 요청 프레임을 전송하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타임슬롯할당 요청 프레임의 구조를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 예약 정보 엘리먼트와 이를 포함하는 비콘 프레임의 구조를 보여준다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 AP의 동작을 보여주는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 AP의 구조를 보여주는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션의 구조를 보여주는 블록도이다.
도 9는 기존의 방법과 본 발명에 따른 데이터 전송량의 차이를 보여주는 도면이다.
본 발명은 무선랜 데이터 송수신 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무경쟁 구간을 복수의 타임슬롯으로 나누어 타임슬롯을 기준으로 데이터를 송수신하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이를 위한 시스템에 관한 것이다.
현재 무선으로 데이터를 전송할 수 있는 표준은 여러 가지가 있다. 그 예로는 소규모 네트워크를 무선으로 형성할 때 사용되는 블루투스와, WCDMA 방식의 3세대 이동통신, IEEE 802.11에 기반한 무선 랜 등이 있다. 이 중에서 현재 802.11의 표준을 이용한 무선 랜은 성공적이며, 그 사용은 점차로 확대되고 있다.
802.11 표준 기술은 주파수 도약(Frequency Hopping; FH), 직접 시퀀스(Direct Sequence; DS)의 주파수 확산 방식을 이용한 것과 적외선(InfraRed; IR)을 이용하는 방식을 이용한 것이 있다. 초기 802.11 제품은 전송 속도가 2Mbps로 제한되어 있었으나 1999년에 표준화된 802.11b는 최대 11Mbps의 속도를 지원한다. 한편, 802.11a는 직교 주파수 분할 다중화(Othogonal Frequency Division Multiplexing; OFDM)이라 부르는 기술에 기반하고 있으며, 802.11b와는 다른 주파수 대역에서 동작된다.
현재 802.11의 물리 계층은 이상에서 설명했듯이 주파수 도약과 직접 시퀀스의 주파수 확산 기술을 이용한 것과, 직교 주파수 분할 다중화 기술을 이용하는 것으로 나뉜다. 물리 계층 위에 802.11 매체 접근 제어(Medium Access Control; 이하, "MAC"이라 함)의 부계층(Sublayer)과 802.2 논리 링크 제어(Logic Link Control; 이하 "LLC"라 함)의 부계층으로 이루어진 데이터 링크 계층이 있다.
이 중에서 802.11은 802.11 네트워크의 프레임을 다른 네트워크로 전달하기 위하여 다른 형태의 프레임으로 변환하는 즉, 무선과 유선의 브리징 기능을 수행하는 액세스 포인트(Access Point; 이하 "AP"라 함)와, 한 스테이션에서 다른 스테이션으로 프레임을 전송하기 위한 무선 주파수(Radio Frequency)나 적외선 물리 계층을 포함하는 개념인 무선 매체(Wireless Medium)와, 무선 네트워크 인터페이스와 컴퓨팅하는 기기 예를 들면 노트북이나 PDA와 같은 스테이션, 및 더 넓은 커버리지 영역을 형성하기 위하여 여러 개의 액세스 포인트들을 연결하고 있는 분산 시스템이라는 네 개의 물리적인 구성 요소로 구성되어 있다.
네트워크는 기본 서비스 셋(Basic Service Set; 이하 "BSS"라 함)을 기본 구성으로 하고 있는데, 이는 서로 통신하는 스테이션의 그룹을 말한다. BSS는 스테이션이 다른 스테이션과 직접 통신을 하는 독립 BSS와, 반드시 액세스 포인트를 거쳐 다른 스테이션과 통신을 하는 인프라스트럭쳐 BSS가 있다. 양자를 비교하면 후자는 전자보다 통신할 때 더 많은 전송 용량을 필요로 하다. 그러나 액세스 포인트가 스테이션이 전력 절감 모드로 진입하는 것을 기록해 두었다가 스테이션을 위한 프레임 버퍼링을 할 수 있다는 점과, 스테이션은 모두 액세스 포인트에서 접근 가능한 거리 안에 있어야 하므로 이동 가능한 스테이션들이 관계를 유지하도록 하기 위한 복잡한 물리 계층의 사용이 불필요하다는 점에서 유리하다.
802.11에서 데이터 전송을 위한 매체 접근 방법은 크게 두 가지가 있다. 하나는 경쟁 기반 접근(Contention Based Access)이고 다른 하나는 무경쟁 기반 접근(Contention Free Based Access)이다. 흔히, 전자를 분산 조정 함수(Distributed Coordinator Function; 이하, "DCF"라 함)라고 하고, 후자를 포인트 조정 함수(Point Coordinator Function; 이하, "PCF"라 함)라고 한다.
PCF는 무경쟁 구간(Contention Free Period; 이하, "CFP"라 함)에서 데이터 전송을 제어하는 것으로써 액세스 포인트가 경쟁이 필요없는 데이터 전송을 위해 폴링 리스트(Polling List)라 불리는 노드들의 목록을 가지고 CFP 구간에서 그 리스트에 있는 순서대로 각 노드들을 폴링함으로써 경쟁없는 데이터 전송을 가능하게 한다. 즉, 폴링을 받은 스테이션만이 데이터를 전송할 권리를 갖는 방식으로서, PCF는 폴링과 응답 프로토콜이라고 할 수 있다. PCF는 DCF에 비하여 스테이션이 데이터를 전송함에 있어 일정한 수준 즉, QoS(Quality of Service)가 보장되는 장점이 있다.
도 1은 무경쟁 구간에서 데이터 전송을 보여주는 도면이다.
먼저 AP가 스테이션 1에 폴링을 하면 스테이션 1은 데이터를 송신한다. 스테이션 1은 스테이션 2에 데이터를 송신하려고 하는데 반드시 AP를 거쳐 송신하여야 한다. AP는 다음으로 스테이션 2에 폴링을 하게 되는데 이 때 스테이션 1로부터 받은 데이터를 폴링과 함께 스테이션 2에 보낸다. 스테이션 2는 전송하려는 데이터가 없다면 널(Null) 프레임을 보낸다. 그리고 나서 AP는 스테이션 3에 폴링을 한다. 스테이션 3은 스테이션 1에 보낼 데이터를 AP로 전송한다. AP는 스테이션 4에 폴링을 한다. 스테이션 4는 전송할 데이터가 없어 널 프레임을 보낸다. 모든 스테이션에 폴링이 끝났지만 아직 무경쟁구간이 끝나지 않았다면 AP는 다시 스테이션 1에 폴링을 한다. 이 때 스테이션 3이 스테이션 1에 보내는 데이터를 함께 보낸다.
이러한 방식은 모든 스테이션들이 데이터를 전송할 수 있는 기회가 보장된다는 점 에서는 우수하나, 폴링을 위한 오버헤드가 너무나 크다. 즉, 스테이션이 데이터를 보내기 위해서는 항상 AP가 폴링을 하여야 한다. 뿐만 아니라, 스테이션 2나 스테이션 4처럼 보낼 데이터가 없는 스테이션들에게까지 AP는 폴링을 하여야 하고 보낼 데이터가 없어도 스테이션 2 및 4는 널 프레임을 전송하여야 한다. 정리하면, 종전의 방식은 스테이션들의 데이터 송신 기회는 보장되나 무선 채널을 비효율적으로 사용하는 문제점을 갖고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 을 무경쟁구간에서 폴링에 의한 오버헤드를 줄일 수 있도록 시분할 방식의 무선랜 통신 방법을 제공하는 것이다. 한편, 본 발명은 이러한 통신 방법을 위한 통신 시스템을 제공하는 것 또한 그 기술적 과제로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 시분할 방식의 무선랜 통신방법은 AP가 스테이션이 보낸 타임슬롯할당 요청 프레임을 수신하는 단계와, 상기 AP가 상기 타임슬롯할당 요청 프레임을 바탕으로 상기 스테이션이 데이터를 전송할 수 있는 타임슬롯을 할당하는 단계, 및 상기 AP가 상기 타임슬롯이 할당된 예약 정보를 브로드캐스팅하는 단계를 포함한다. 상기 타임슬롯할당 요청 프레임은 데이터 전송을 위하여 필요한 전송시간에 관한 정보와 몇 번째 수퍼 프레임마다 데이터를 한 번씩 보내는지를 나타내는 전송간격에 관한 정보를 포함한다. 한편, 상기 타임슬롯할당 요청 프레임을 전송하는 스테이션이 허가된 스테이션인지를 판단하는 단계 를 더 포함하여 허가된 스테이션에만 타임슬롯을 할당하도록 할 수 있다. 그리고 본 발명에서는 데이터 송수신의 효율성을 높이기 위하여 예약된 타임슬롯에서 데이터 전송이 일정 시간 동안 없는 경우에 상기 AP가 타임슬롯 할당을 재조정하여 새로 조정된 예약 정보를 브로드캐스팅하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 예약 정보는 스테이션의 AID와 할당받은 타임슬롯의 시작 시간과, 몇 번째 수퍼 프레임마다 데이터를 한 번씩 보내는지를 나타내는 전송간격을 포함할 수 있다. 스테이션에 의한 타임슬롯할당 요청 프레임을 수신받는 단계는 경쟁구간에서 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 시분할 방식의 무선랜 통신방법은 스테이션이 타임슬롯할당 요청 프레임을 생성하여 AP에 전송하는 단계, 상기 AP가 상기 타임슬롯할당 요청 프레임을 바탕으로 타임슬롯을 할당하고 브로드캐스팅한 상기 타임슬롯이 할당된 예약 정보를 상기 스테이션이 수신하는 단계, 및 상기 예약 정보에 따라 상기 스테이션이 데이터를 상기 AP를 통해 전송하는 단계를 포함한다.
상기 AP에 전송하는 타임슬롯할당 요청 프레임은 데이터 전송을 위하여 필요한 시간을 나타내는 전송시간과 몇 번째 수퍼 프레임마다 데이터를 한 번씩 보내는지를 나타내는 전송간격을 더 포함한다. 할당된 타임슬롯이 남아있으나 더 보낼 데이터가 없을 때 채널할당의 해제를 위하여 상기 스테이션은 상기 AP에 예약종료 프레임을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 타임슬롯할당 요청 프레임을 생성하여 전송하는 단계는 경쟁 구간에서 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 시분할 방식의 무선랜 통신시스템은 스테이션이 전송한 타임슬롯할당 요청 프레임을 수신하고 이를 바탕으로 상기 스테이션이 데이터를 전송할 수 있는 타임슬롯을 할당하고 상기 타임슬롯이 할당된 예약 정보를 브로드캐스팅하는 AP, 및 전송할 데이터가 있는 경우에 상기 AP에 타임슬롯할당 요청 프레임을 전송하고 상기 타임슬롯할당 요청 프레임을 바탕으로 상기 AP가 타임슬롯을 할당하고 타임슬롯이 할당된 예약 정보를 브로드캐스팅한 것을 수신하여, 상기 비콘의 예약 정보에 따라 데이터를 전송하는 하나 또는 복수의 스테이션들을 포함한다.
상기 AP는 총 사용할 수 있는 리소스를 관리하는 리소스 관리자와, 상기 수신된 타임슬롯할당 요청 프레임을 바탕으로 상기 리소스 관리자에게 리소스를 할당받아 타임슬롯을 할당하는 슬롯타임제어부, 및 할당된 예약정보를 실은 비콘을 생성하는 비콘생성부를 포함한다. 또한 상기 AP는 접속이 허가된 스테이션의 리스트를 저장하고 있는 접속 제어 리스트 관리부를 포함하여, 상기 타임슬롯할당 요청 프레임을 전송한 스테이션이 상기 리스트에 있는 경우에만 타임슬롯을 할당할 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 무경쟁 구간을 복수의 타임슬롯으로 나눈 모습을 보여주는 도면이다.
도 2에서 하나의 수퍼프레임은 무경쟁구간과 경쟁구간으로 나뉜다. 무경쟁구간은 다시 복수의 타임슬롯으로 나뉜다. 하나의 타임슬롯의 길이는 관리 정보 베이스(Management Information Base; 이하, "MIB"라 함)에 설정한다.
먼저 경쟁구간이 시작되면, 일정한 데이터 전송을 보장받아야 하는 스테이션은 경 쟁적으로 AP에 타임슬롯할당 요청을 한다.
AP는 각 스테이션이 전송한 타임슬롯할당 요청을 바탕으로 스테이션들이 데이터를 전송할 시간에 대한 스케쥴링을 한다. 즉, 타임슬롯을 각 스테이션들에게 할당하는데, 할당은 AP의 전송시간, 확인응답(ACK) 시간을 고려하는 것이 바람직하다. 또한 AP가 하나 또는 여러 스테이션들에게 전송할 데이터가 있는 경우에 이를 타임슬롯 할당할 때 고려하는 것이 바람직하다. 한편, 타임 슬롯을 할당할 때는 슬롯간의 데이터 충돌을 막기 위해 IEEE 802.11 무선랜의 TSF(Timing Synchronization Function)이 유지할 수 있는 최소간격을 슬롯과 슬롯 사이에 삽입하는 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에 있어서, 각 스테이션들에 대한 타임슬롯할당 예약 정보는 비콘에 실어서 브로드캐스팅한다.
스테이션들은 비콘을 통해 받은 예약 정보를 바탕으로 자신이 데이터를 전송할 시기를 알 수 있으므로, 자기에게 할당된 타임슬롯을 이용하여 데이터를 전송한다. 경쟁구간은 무경쟁구간이 지난 후에 배치하는 것이 바람직하며, 무경쟁구간이 끝나면 경쟁구간이 되어 새로 타임슬롯할당을 원하는 스테이션들은 타임슬롯할당 요청을 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 경쟁 구간에서 타임슬롯할당 요청 프레임을 전송하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 3에서는 하나의 AP와 데이터를 전송하는 3개의 스테이션이 있다. 스테이션 1과 스테이션 3은 일정한 데이터를 전송받기 위하여 타임슬롯할당 요청(Time slot allocation Request) 프레임을 AP에 전송한다. 스테이션 2는 데이터를 전송한다. 이러한 상기의 과정은 경쟁적으로 발생한다.
한편, 도 3에서는 경쟁구간에서 타임슬롯할당 요청을 하는 것으로 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 즉, 무경쟁구간에서 타임슬롯할당 요청을 하도록 구현할 수도 있다. 예를 들면, 스테이션 1에 AP가 폴링을 하면 스테이션 1은 데이터 프레임 대신에 타임슬롯할당 요청 프레임을 전송한다. 그리고 스테이션 2에 AP가 폴링을 하면 스테이션 2는 데이터를 전송한다. 그리고 나서 스테이션 3에 AP가 폴링을 하면 스테이션 3은 타임슬롯할당 요청 프레임을 전송한다. 마지막으로 스테이션 4(미도시됨)에 폴링을 하면 스테이션 4는 AP에 전송할 데이터가 없음을 나타내는 널(Null) 프레임을 전송한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타임슬롯할당 요청 프레임의 구조를 보여주는 도면이다.
타임슬롯할당 요청 프레임은 프레임 제어, 지속ID, 수신기 주소, 기본 서비스 셋 ID, 결합ID, 전송간격, 전송시간, 및 프레임 체크 시퀀스를 포함한다.
프레임 제어는 2바이트로 이루어져 있다. 자세히 살펴보면, 첫 2비트는 프로토콜 버전을 나타낸다. 그 다음 2비트는 프레임의 유형(type)을, 그리고 4비트는 부유형(subtype)을 나타낸다. 관리 프레임은 "00"의 유형을 갖고 제어 프레임은 "01"의 유형을 갖으며 데이터 프레임은 "10"의 유형을 갖는다. 각 유형의 프레임은 부유형에 의해 나누어진다. 예를 들면, 비콘 프레임의 경우에는 관리 유형에 속하고 "1000"의 부유형에 해당한다. 현재 관리 부유 0110-0111과 1101-1111은 예약되어 있으며 사용되지 않는다. 제어 부유형 0000-1001은 예약되어 있으며 사용되지 않는다. 데이터 부유형 1000-1111은 예약되어 있으며 사용되지 않는다. 본 발명에 따른 타임슬롯할당 요청 프레임은 상기 예약되어 있지만 사용되지 않는 부유형 중에 어느 하나를 선택하여 사용하면 된다.
지속ID는 네트워크 할당 벡터(Network Allocation Vector: NAV) 설정이나, 무경쟁 기간 동안 전송되는 프레임, 및 절전조사 프레임을 위하여 사용될 수 있다. 수신기 주소는 이더넷과 마찬가지로 프레임의 연산을 위하여 상위 프로토콜 계층으로 전달하는 스테이션에 해당하는 48비트 IEEE MAC 식별자이다. BSSID는 동일 영역에 있는 무선 랜을 구별하기 위하여 사용되는데 애드 혹 네트워크는 공식적으로 지정된 MAC 주소와의 충돌을 피하기 위하여 유니버설/로컬 비트를 1로 설정하여 임의 BSSID를 생성한다.
AID(Association ID)는 AP에서 스테이션들을 구별하기 위한 번호로서 각 스테이션 별로 유일한 값을 가지며 타임슬롯할당 요청 프레임에 실려 AP로 전송된다. 송신간격은 할당 요구에 대한 수퍼프레임의 빈도수를 나타낸다. 즉, 몇 개의 수퍼프레임 당 한 번씩 송신을 하는지를 나타내는 숫자이다. 타임슬롯 개수는 매 수퍼프레임 당 총 요구하는 타임슬롯의 숫자를 나타낸다.
마지막으로 프레임 체크 시퀀스(Frame Check Sequence; 이하, "FCS"라 함)는 수신된 프레임의 무결성을 검사하기 위하여 사용되는 필드로서 종종 순환 잉여 검사(Cyclic Redundancy Check: CRC)라고 부른다. 프레임이 무선으로 전송할 때, FCS는 라디오주파수나 적외선으로 전송하기에 앞서 계산된다. 한편, 수신 스테이 션은 FCS를 수신된 프레임으로부터 계산하고 수신된 FCS와 비교하는데, 둘이 일치하면 프레임은 전송 과정에서 이상이 없는 것으로 판단한다. 이상이 없는 경우에 수신 스테이션은 송신 스테이션에 확인 응답을 보낸다. 802.11에서는 이상이 있는 경우에 수신 스테이션은 메시지를 전송하지 않고 송신 스테이션은 일정 시간을 기다린 후에 확인 응답을 못받으면 다시 프레임을 전송한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 예약 정보 엘리먼트와 이를 포함하는 비콘 프레임의 구조를 보여준다.
각 예약 정보 엘리먼트는 AID와, 스테이션이 데이터를 전송할 시작 시간을 알려주는 시작 시간, 및 몇 개의 타임슬롯 동안 데이터를 보내는지를 나타내는 타임슬롯 개수를 포함한다. 예약 정보 엘리먼트(Information Element; 이하, "IE"라 함)는 AP가 비콘을 브로드캐스팅할 때 비콘의 페이로드에 실어서 보내는 것이 바람직하다. 여러 스테이션이 타임슬롯할당 요청을 한 경우에는 각 스테이션에 대한 타임슬롯할당 정보를 스테이션 별로 예약 IE를 만든다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 AP의 동작을 보여주는 흐름도이다.
먼저 AP는 비콘을 전송한 직후에 비콘 타이머를 세팅한다(S2). 비콘 타이머는 비콘을 전송한 직후부터 카운팅한다. 이후에 스테이션으로부터 타임슬롯할당 요청 프레임을 수신하면(S4), AP는 저장하고 있던 타임슬롯할당 예약 정보를 업데이트한다(S12). 그러다가 비콘 타이머가 계속 카운팅하여 비콘 타임아웃(S8)에 도달하면 새로운 비콘을 생성한다(S14).
새로운 비콘을 생성할 때는 그 당시의 타임슬롯할당 예약 정보를 비콘에 싣는다. 생성된 비콘은 무선 채널로 전송한다(S16). 비콘을 전송하고나면 새로이 비콘 타이머를 세팅한다(S2).
한편, 스테이션이 타임슬롯을 할당받았으나, 전송할 데이터가 없는 경우에는 예약 종료 프레임을 AP에 전송하는데 AP는 예약종료 프레임을 수신하면(S6) 예약 종료 프레임을 송신한 스테이션의 타임슬롯할당을 취소하여 예약 정보를 업데이트한다(S12). 또한, 타임슬롯을 보다 효율적으로 이용하기 위하여 타임슬롯을 할당받은 스테이션이 소정의 시간 예를 들면, 타임슬롯의 50%가 지날 동안 데이터를 전송하지 않는 경우에는(S10), 캘리브레이션 프레임을 생성하고(S18), 이를 무선 채널로 전송한다(S20). 캘리브레이션 프레임을 생성할 때, 데이터를 전송하지 않은 스테이션을 타임슬롯할당 예약에서 제외하도록 할 수도 있고 데이터 전송시기를 다른 스테이션의 뒤로 미룰 수도 있다. 캘리브레이션 프레임을 전송하고나면(S20) 다시 비콘 타이머를 세팅한다(S2).
상기 설명에서 캘리브레이션 프레임은 비콘 프레임의 일종으로서 정규 간격으로 전송되는 비콘 프레임이 아닌 타임슬롯 간격을 재조정하기 위한 프레임을 의미한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 AP의 구조를 보여주는 블록도이다.
AP는 데이터의 입출력을 위한 입력부(4)와 출력부(2), 및 입력부(4)를 통과하는 데이터를 받아 데이터 서비스부(8)로 보내거나 데이터 서비스부(8) 또는 비콘 생성부(10)로부터 데이터 또는 비콘을 받아 출력부(2)로 보낸다. 무선랜 SME(Station Management Entity)(16)는 올바른 MAC 작용을 제공한다. 타이밍부(14)는 실제 데이터의 출입이 정해진 시간과 지속시간(duration)에 의해 정확하게 지켜지는 지 여부를 데이터 서비스부(8) 및 무선랜 MLME/MGT부(12) 사이에서 제어 및 관리한다. 슬롯타임 제어부(18)는 리소스 관리부(20)의 자원 배정에 따라 실제 스케줄링되는 타임슬롯을 할당하고 제어하며, 리소스 관리부(20)는 전체 할당 가능한 자원을 총괄하여 효율적인 배분을 위해 지속적으로 모니터링한다. 한편, 본 발명에서는 허가된 스테이션들에게만 타임슬롯을 할당하기 위해 허가된 스테이션들의 리스트를 관리하는 ACL 관리부(22)를 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션의 구조를 보여주는 블록도이다.
스테이션은 데이터의 입출력을 위한 입력부(34)와 출력부(32), 및 입력부(34)를 통과하는 데이터를 받아 데이터 서비스부(38)로 보내거나 데이터 서비스부(38) 또는 타임슬롯할당 요청부(40)로부터 데이터 또는 타임슬롯할당 요청 프레임을 받아 출력부(32)로 보낸다. 무선랜 SME(Station Management Entity)(16)는 올바른 MAC 작용을 제공한다. 타이밍부(44)는 실제 데이터의 출입이 정해진 시간과 지속시간(duration)에 의해 정확하게 지켜지는 지 여부를 체크한다. 한편, 타임슬롯할당 요청부(40)는 어플리케이션이 요구하는 데이터의 파라미터를 기준으로 필요한 자원을 트래픽 특성에 맞도록 요구하는 타임슬롯 요청 프레임을 생성한다.
도 9는 기존의 방법과 본 발명에 따른 데이터 전송량의 차이를 보여주는 도면이다.
도 9는 1500바이트를 전송할 때의 데이터 전송속도를 보여주는 도면이다. 먼저 DCF 방식으로 보낼 경우에는 DIFS와 Backoff와 데이터 및 SIFS와 ACK를 포함하는 총 시간은 389.5 마이크로 초가 걸리므로 총 30.8Mbps의 속도임을 알 수 있다. PCF 방식으로 데이터를 보낼 때는 마찬가지로 도 9를 참조하면 33.6Mbps의 속도가 나온다. 본 발명에 의한 방식인 경우에는 38.83Mbps의 속도가 나며 종전 기술보다 데이터 전송속도가 빠름을 알 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 이상의 실시예에서는 타임슬롯은 무경쟁 구간에 존재하는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않고 경쟁구간에서 타임슬롯이 존재하는 경우도 포함된다. 즉, 타임슬롯을 할당받은 스테이션은 자기가 데이터를 전송해야할 시간에는 경쟁구간의 DIFS 및 랜덤 백오프 시간을 기다리지 않고 미리 데이터를 전송할 수 있게 하면 무경쟁 구간에서도 본 발명은 실현이 가능하다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면 무경쟁구간에서와 달리 스테이션들의 데이터 송수신의 QoS를 보장할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 무경쟁 구간에서 데이터를 전송할 필요가 없는 스테이션들에까지 폴링을 하는 종전 방식의 비효율성을 개선할 수 있다. 아울러, 데이터를 송신하려는 스테이션들도 폴링이 없이 자신이 할당받은 타임슬롯을 통해 데이터를 전송하므로 폴링에 의한 오버헤드를 줄일 수 있는 장점이 있다.

Claims (17)

  1. 인프라스트럭쳐 모드에서 AP를 이용한 무선랜 통신방법에 있어서,
    상기 AP가 스테이션이 보낸 데이터 전송을 위하여 필요한 전송시간에 관한 정보가 포함된 타임슬롯할당 요청 프레임을 수신하는 단계;
    상기 AP가 상기 타임슬롯할당 요청 프레임을 바탕으로 상기 전송시간에 관한 정보를 고려하여 상기 스테이션이 데이터를 전송할 수 있는 무경쟁 구간 내의 타임슬롯을 할당하는 단계; 및
    상기 AP가 상기 타임슬롯이 할당된 예약 정보를 브로드캐스팅하는 단계를 포함하는 시분할 방식의 무선랜 통신방법
  2. 제1항에 있어서, 상기 타임슬롯할당 요청 프레임은 데이터 전송을 위하여 필요한 전송시간에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식의 무선랜 통신방법
  3. 제2항에 있어서, 상기 타임슬롯할당 요청 프레임은 몇 번째 수퍼 프레임마다 데이터를 한 번씩 보내는지를 나타내는 전송간격에 관한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 시분할 방식의 무선랜 통신방법
  4. 제1항에 있어서, 상기 타임슬롯할당 요청 프레임을 전송하는 스테이션이 허가된 스테이션인지를 판단하는 단계를 더 포함하여, 허가된 스테이션에만 타임슬롯을 할당하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식의 무선랜 통신방법
  5. 제1항에 있어서, 예약된 타임슬롯에서 데이터 전송이 일정 시간 동안 없는 경우에 상기 AP는 타임슬롯 할당을 재조정하여 새로 조정된 예약 정보를 브로드캐스팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식의 무선랜 통신방법
  6. 제1항에 있어서, 상기 예약 정보는 스테이션의 AID와 할당받은 타임슬롯의 시작 시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식의 무선랜 통신방법
  7. 제6항에 있어서, 상기 예약 정보는 몇 번째 수퍼 프레임마다 데이터를 한 번씩 보내는지를 나타내는 전송간격을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식의 무선랜 통신방법
  8. 제1항에 있어서, 상기 AP가 상기 타임슬롯할당 요청 프레임을 수신받는 단계는 경쟁구간에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 시분할 방식의 무선랜 통신방법
  9. 제1항에 있어서, 상기 AP는 타임슬롯을 할당할 때 슬롯간의 데이터 충돌을 막기 위해 IEEE802.11 무선랜의 TSF가 유지할 수 있는 최소간격을 슬롯과 슬롯 사이에 삽입하여 할당하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식의 무선랜 통신방법
  10. 스테이션이 데이터 전송을 위하여 필요한 전송시간에 관한 정보가 포함된 타임슬롯할당 요청 프레임을 생성하여 AP에 전송하는 단계;
    상기 스테이션이 상기 AP가 상기 타임슬롯할당 요청 프레임을 바탕으로 상기 전송시간에 관한 정보를 고려하여 무경쟁 구간 내의 타임슬롯을 할당하고 상기 타임슬롯이 할당된 예약 정보를 브로드캐스팅한 것을 수신하는 단계; 및
    상기 스테이션이 상기 예약 정보에 따라 데이터를 상기 AP를 통해 전송하는 단계를 포함하는 시분할 방식의 무선랜 통신방법
  11. 제10항에 있어서, 상기 AP에 전송하는 타임슬롯할당 요청 프레임은 데이터 전송을 위하여 필요한 시간을 나타내는 전송시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식의 무선랜 통신방법
  12. 제11항에 있어서, 상기 AP에 전송하는 타임슬롯할당 요청 프레임은 몇 번째 수퍼 프레임마다 데이터를 한 번씩 보내는지를 나타내는 전송간격을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식의 무선랜 통신방법
  13. 제10항에 있어서, 할당된 타임슬롯이 남아있으나 더 보낼 데이터가 없을 때 채널할당의 해제를 위하여 상기 AP에 예약종료 프레임을 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식의 무선랜 통신방법
  14. 제10항에 있어서, 상기 타임슬롯할당 요청 프레임을 생성하여 전송하는 단계는 경쟁 구간에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 시분할 방식의 무선랜 통신방법
  15. 스테이션이 전송한 데이터 전송을 위하여 필요한 전송시간에 관한 정보가 포함된 타임슬롯할당 요청 프레임을 수신하고 이를 바탕으로 상기 스테이션이 데이터를 전송할 수 있는 타임슬롯을 할당하고 상기 타임슬롯이 할당된 예약 정보를 비콘에 실어 브로드캐스팅하는 AP; 및
    전송할 데이터가 있는 경우에 상기 AP에 타임슬롯할당 요청 프레임을 전송하고, 상기 상기 AP가 타임슬롯할당 요청 프레임을 바탕으로 상기 전송시간에 관한 정보를 고려하여 타임슬롯을 할당하고 타임슬롯이 할당된 예약 정보를 브로드캐스팅한 것을 수신하여, 상기 비콘의 예약 정보에 따라 데이터를 전송하는 하나 또는 복수의 스테이션;을 포함하는 시분할 방식의 무선랜 통신 시스템
  16. 제15항에 있어서, 상기 AP는 총 사용할 수 있는 리소스를 관리하는 리소스 관리자와, 상기 수신된 타임슬롯할당 요청 프레임을 바탕으로 상기 리소스 관리자에게 리소스를 할당받아 타임슬롯을 할당하는 슬롯타임제어부, 및 할당된 예약정보를 실은 비콘을 생성하는 비콘생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식의 무선랜 통신 시스템
  17. 제15항에 있어서, 상기 AP는 접속이 허가된 스테이션의 리스트를 저장하고 있는 접속 제어 리스트 관리부를 포함하여, 상기 타임슬롯할당 요청 프레임을 전송한 스테이션이 상기 리스트에 있는 경우에만 타임슬롯을 할당하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식의 무선랜 통신 시스템
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