KR100691288B1 - 피코넷 상의 디바이스에서 코디네이터로의 전환 방법 - Google Patents

피코넷 상의 디바이스에서 코디네이터로의 전환 방법 Download PDF

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KR100691288B1
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곽병재
송나옥
김재영
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한국전자통신연구원
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은, 피코넷 상의 디바이스에서 코디네이터로의 전환 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, IEEE 802.15.3 표준에 기재되어 있는, 비컨을 수신하지 못한 경우 수퍼프레임의 P-CTA(Pseudo-static Channel Time Allocation)에서 디바이스 간의 통신을 허용하고, 수퍼프레임 내에서 P-CTA의 위치가 일정시간 동안 변경되지 않는다는 성질을 이용하여, 데이터를 송신하고자 하는 피코넷 상의 디바이스가 비컨을 수신하지 못함에 따라 피코넷 상의 디바이스 간에 P-CTA 또는 CTA 동안 상호 교환되는 정보를 확인함으로써, PNC(PicoNet Coordinator)가 정상적인 PNC 핸드오버 과정을 수행하지 않고 피코넷을 이탈함을 감지하여, 피코넷 내의 서비스에 영향을 주지 않고 새 코디네이터로 전환하기 위한, 피코넷 상의 디바이스에서 코디네이터로의 전환 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 피코넷 상의 디바이스에서 코디네이터로의 전환 방법에 있어서, 피코넷 코디네이터로부터 최신의 우선순위 정보를 전송받는 단계; 상기 피코넷 코디네이터로부터 기 수신한 수퍼 프레임의 비컨을 통해 피코넷 상의 디바이스들에 할당된 P-CTA(Pseudo-static Channel Time Allocation)를 확인하는 단계; 상기 피 코넷 코디네이터로부터 새로운 비컨을 수신하지 못함에 따라 상기 확인한 P-CTA 동안 상기 피코넷 상의 각 디바이스들 간에 전송되는 비컨 미수신 알림정보를 검출하는 단계; 상기 검출 결과, 비컨 미수신 알림정보가 검출되지 않음에 따라 피코넷 코디네이터로 전환하지 않는 단계; 및 상기 검출 결과, 비컨 미수신 알림정보가 검출됨에 따라 상기 피코넷 코디네이터가 정상적인 PNC 핸드오버 과정을 수행하지 않고 피코넷을 이탈했다고 판단하여 최우선 순위 여부에 따라 피코넷 코디네이터로 전환하는 피코넷 코디네이터 전환 단계를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 피코넷 상의 디바이스 등에 이용됨.
PNC 역할 취득, 피코넷, WPAN, PNC failure, PNC 핸드오버

Description

피코넷 상의 디바이스에서 코디네이터로의 전환 방법{A Method of Proactive Coordinator Appropriation for Piconet Device}
도 1 은 IEEE 802.15.3 표준안에 제시된 피코넷 수퍼프레임의 구조를 나타내는 일예시도,
도 2 는 IEEE 802.15.3 표준안에 제시된 피코넷의 일예시도,
도 3 은 본 발명에 따른 피코넷 상의 디바이스에서 코디네이터로의 전환 방법에 대한 일실시예 흐름도,
도 4 는 본 발명에 따른 피코넷 상의 디바이스에서 코디네이터로의 전환 방법에 대한 다른 실시예 흐름도,
도 5 는 본 발명에 따른 IEEE 802.15.3 표준에 준하는 피코넷에서 'no beacon' 지시자 플래그를 포함한 MAC 헤더 포맷의 일예시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
200 : PNC 202, 204, 206, 208 : 디바이스
본 발명은 피코넷 상의 디바이스에서 코디네이터로의 전환 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 WPAN(Wireless Personal Area Network) 등과 같은 피코넷의 디바이스에서 PNC(PicoNet Coordinator)가 정상적인 PNC 핸드오버 과정을 수행하지 않고 피코넷을 이탈함을 감지함에 따라 피코넷 내의 서비스에 영향을 주지 않고 새 코디네이터로 전환하기 위한, 피코넷 상의 디바이스에서 코디네이터로의 전환 방법에 관한 것이다.
본 발명에서 PNC(PicoNet Coordinator)가 정상적인 PNC 핸드오버 과정을 수행하지 않고 피코넷을 이탈한 상태를 "PNC failure"라 한다.
본 발명에서 PNC 기능을 갖춘 디바이스가 "PNC failure"가 발생하였을 경우 PNC의 역할을 떠맡는 동작을 "PNC 역할 취득(appropriation)"이라 한다.
본 발명에서 P-CTA를 요청하여 할당받은 디바이스들이 "PNC 할당" 과정에 참가하는데, 이때 상기 과정에 참가하는 디바이스들을 "참가(participating) 디바이스"라 한다.
무선 네트워크 환경에서 음성이나 비디오 신호 등과 같이 전송 지연에 민감한 신호를 효율적으로 전송하는 방법에 대한 필요성이 꾸준히 대두 되어오고 있다. "IEEE 802.15.3 Wireless Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications for High Rate Wireless Personal Area Networks(WPANs)" 및 "IEEE 802.15.4 Wireless Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks(LR-WPANs)"는, 이러한 전송 지연에 민감한 응용 어플리케이션이 요구하는 QoS(Quality of Service)를 제공할 수 있는 무선 통신 프로토콜의 일예이다.
피코넷은 하나의 PNC를 중심으로 다수의 디바이스(DEV)를 포함하는, IEEE 802.15.3 또는 이와 유사한 기능을 갖는 표준을 따르는 무선 네트워크를 말한다. 피코넷에서 PNC는 피코넷을 운영하는 중요한 역할을 하며, 피코넷의 데이터 전송 타이밍(timing)은 수퍼프레임(super-frame)에 의해 주어진다.
도 1 은 IEEE 802.15.3 표준안에 제시된 피코넷 수퍼프레임의 구조를 나타내는 일예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, IEEE 802.15.3의 수퍼프레임은 하기의 세 부분으로 이루어져 있다.
- 비컨(beacon)(100)
- 경쟁 접속 구간(CAP : Contention Access Period)(102)
- 채널 타임 할당 구간(CTAP : Channel Time Allocation period)(104)
여기서, 비컨(100)은 피코넷에 데이터 전송 타이밍을 제공하고 피코넷을 관리하는데 필요한 정보를 다수의 디바이스로 전달하는데 이용되고, CAP(102)는 피코넷 명령(command) 패킷이나 비동기 데이터(asynchronous data)를 전송하는데 이용되며, CTAP(104)는 피코넷 명령, 등시 데이터(isochronous data) 및 비동기 데이터 등을 전송하는데 이용되는 다수의 CTA(Channel Time Allocation)(106, 108)를 포함한다. 이때, CTA는 CTA와 P-CTA(Pseudo-static CTA)로 구분된다.
한편, 피코넷 상의 전송 데이터의 종류 및 특성은 하기와 같다.
- 비동기 데이터: 패킷의 전송 시간에 그다지 민감하지 않은 데이터로서, 일예로 전자우편(E-Mail)이 있다.
- 동기 데이터: 패킷의 전송 시간에 민감하지만, 패킷 전송에 걸리는 시간에 대해 그 요구 조건이 그다지 까다롭지 않은 데이터를 말한다.
- 대화형(interactive) 데이터: 패킷의 전송 지연을 그 사용자가 느낄 수 있으나 기능상 결정적인 문제가 되지 않는 데이터를 말한다.
- 등시 데이터: 패킷의 전송 시간에 민감하며, 지나친 전송 지연은 그 기능상 결정적인 문제를 발생시킨다. 음성신호나 영상신호의 전송 때 발생하는 데이터가 대표적인 예라고 할 수 있다.
도 2 는 IEEE 802.15.3 표준안에 제시된 피코넷의 일예시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, IEEE 802.15.3 표준안에 제시된 피코넷은, 피코넷을 관장하는 PNC(200)와 다수의 디바이스(DEV)(202, 204, 206, 208)를 포함한다. 이때, 다수의 디바이스는 PNC 기능을 가지는 디바이스 및 PNC 기능을 가지지 않는 디바이스를 포함한다. 즉, 모든 디바이스가 IEEE 802.15.3의 표준이 정하는 모든 기능을 갖을 필요는 없다. 예를 들어, 컴퓨터와 이동식 메모리를 IEEE 802.15.3 기술로 무선 연결하는 시나리오를 고려할 경우 컴퓨터는 PNC 기능을 갖춘 디바이스로 구현할 수 있고, 이동식 메모리는 PNC 기능을 갖추지 않은 간단한 디바이스로 구현할 수 있다.
여기서, 피코넷을 생성/관리/종료하는 역할을 수행하는 PNC(200)는, 매 수퍼 프레임이 시작될 때마다 비컨 프레임을 피코넷 상의 다른 디바이스들로 방송(broadcasting)하여 타이밍 및 피코넷 정보를 제공한다. 이때, 비컨을 통해서 전송되는 정보는 어떤 CTA가 어느 디바이스에 할당되었는지에 대한 정보를 포함한다.
보통, PNC(200)는 수퍼프레임의 CTA 위치를 매 수퍼프레임마다 바꿀 수 있다. 따라서, 비컨을 수신하지 못한 디바이스는 데이터를 송신할 수 없다.
이렇게 피코넷에서 디바이스들이 비컨을 수신하지 못해 데이터 처리량이 감소하는 것을 방지하기 위하여, 디바이스는 P-CTA(Pseudo-static CTA)라고 하는 특수한 CTA의 할당을 PNC에 요청할 수 있다. 따라서, 디바이스가 P-CTA를 할당받은 경우 비컨을 수신하지 못해도 미리 정해진 시간 동안은 할당받은 P-CTA를 이용하여 송신할 수 있다. 이는 수퍼프레임 내에서의 P-CTA 위치가 일정시간 동안 변하지 않기 때문이다. 예를 들어, IEEE 802.15.3의 경우 적어도 "mMaxLostBeacon"의 값에 해당하는 수퍼프레임 동안은 P-CTA의 위치가 바뀌지 않는다.
한편, PNC가 피코넷을 떠나고자 하면, PNC는 PNC 핸드오버(handover) 과정을 통해 피코넷의 디바이스들이 그 동작에 영향을 받지 않도록 한다. 그러나, 여러 가지 예측할 수 없는 상황들 때문에 PNC가 피코넷을 떠나기 전에 항상 PNC 핸드오버 과정을 수행할 수 있는 것은 아니다. 예를 들면, 갑작스럽게 전원 공급이 차단되거나, PNC가 갑작스럽게 피코넷의 통신영역 밖으로 나간다거나 하는 상황이 발생할 수 있다. 이를 상기 언급한 바와 같이 "PNC failure" 라 한다.
"PNC failure"가 발생하면, PNC 역할을 수행하는 디바이스가 없어서 패킷들의 전송이 불가능해 진다. 패킷들의 전송을 다시 시작하려면, 남아있는 디바이스들 이 라디오 채널 스캐닝(radio channel scanning), 새로운 피코넷의 구축, 등록(association), CTA 요청/할당 등 일련의 과정을 거쳐야 한다. 그러나, 이러한 일련의 과정은 정상적인 피코넷 서비스에 악영향을 미친다. 특히, 음성이나 영상 신호 등과 같은 등시 데이터를 전송하는 경우 그 영향은 더욱 심각하다.
즉, 피코넷이 형성되어 있는 경우, 피코넷 내에는 전송할 패킷이 없는 디바이스들도 있고 송신(source) 또는 수신(destination) 디바이스로서 데이터 패킷을 전송하고 있는 디바이스들도 있다. 이때, 전송할 패킷이 없는 디바이스들의 경우, "PNC failure"가 발생한다 하더라도 이에 크게 영향을 받지 않으며, 만약 패킷을 전송할 필요성이 발생할 경우 새로운 피코넷을 구성하면 된다.
이때, 등시(isochronous)가 아닌 데이터를 전송하고 있는 디바이스들의 경우, "PNC failure"로 인하여 데이터 전송에 어느 정도 영향을 받지만, 대부분의 경우 OSI(Open System Interconnect) 네트워크 스택(network stack)의 상위 계층이 이로 인한 문제를 수습할 수 있으므로 큰 문제가 되지는 않는다.
그러나, 등시 데이터를 전송하고 있는 디바이스의 경우, "PNC failure"로 인한 전송 장애는 결정적인 서비스 장애를 초래한다. 따라서, "PNC failure"가 발생하였을 경우에도 등시 데이터 전송에 미치는 영향을 극소화할 수 있는 방법이 필요하다.
이를 해결하기 위한 종래의 방법으로, "Won-Soo Kim", "Il-Whan Kim", "Seung-Eun Hong", 및 "Chung-Gu Kang"에 의해 제안되어 "IEEE Transactions on Consumer Electronics"(Vol. 49, No. 3, 554-560페이지, 2003. 8)에 실린 "A Seamless Coordinator Switching(SCS) Scheme for Wireless Personal Area Networks"가 있다.
이러한 SCS(Seamless Coordinator Switching) 방법은 "PNC failure"에 따른 피코넷의 초기화에 의한 오버헤드를 최소화하는 방법으로, PNC는 지속적으로 PNC 후보 디바이스의 목록을 그 우선 순위와 함께 관리/갱신하면서 피코넷 내부의 디바이스들에게 그 정보를 방송한다. 이때, PNC 후보 디바이스들의 우선 순위는 IEEE 802.15.3의 "PNC capability"와 같은 정보로부터 PNC가 결정한다. 즉, 모든 PNC 후보 디바이스들은 자신의 우선 순위(S)를 기억하고 있다가 비컨을 일정 기간 동안 수신하지 못하면 S를 하나 감소시킨다. 결국, S의 값이 영이 되는 디바이스가 PNC의 역할을 수행하게 된다.
상기와 같은 SCS 방법은 기존의 IEEE 802.15.3 표준에 몇 가지 기능을 추가함으로써 구현이 가능한 장점이 있으나, "hidden terminal problem"과 같은 문제, 즉 PNC가 정상적으로 동작하는 상황에서 디바이스가 비컨을 수신하지 못한 경우 "PNC failure"가 발생했다고 판단하는 문제가 발생하면 여러 개의 디바이스가 새로운 PNC로 등장하거나, 기존의 PNC가 문제없이 동작하는 상황에서 새 DEV가 또 다른 PNC로 등장하는 등의 문제점이 있다.
또한, SCS 방법은 실제 "PNC failure"가 발생하였을 경우 재 초기화(re-initialization)에 따르는 오버헤드(overhead)는 줄일 수 있으나, "hidden terminal problem"이 존재할 경우 정상적으로 동작하는 피코넷을 와해시킬 수 있다. 더욱이, PNC를 "switch"하는데 필요한 시간이 지나치게 많은 시간이 소요되므 로 등시 데이터에 대한 서비스의 경우 심각하게 인터럽트를 받거나 심지어 서비스가 종료될 수 있는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위한 다른 종래의 방법으로, "He-Jin Nam", "Chong-Ho Yoon", 및 "Young-Ae Cheon"에 의해 제안되어 "Proceedings of the 8th conference on Next Generation Communication Software"에서 2004.12에 발행한 간행물(216-219페이지)에 실린 "Active Seamless Coordinator Switching Scheme for Fast PNC Handover in WPAN"가 있다.
이러한 종래의 액티브 SCS(Active SCS: ASCS) 방법은, SCS와 같이 수동적으로 수신된 정보만을 이용하는 것이 아니라, 비컨을 수신하지 못한 디바이스가 CAP에서 프로브(probe) 메시지를 송신함으로써, "PNC failure"의 영향을 최소화하는 장점이 있으나, IEEE 802.15.3 표준은 비컨을 수신하지 못한 경우 CAP에서의 송신을 금지하기 때문에 IEEE 802.15.3 표준과 상충하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, IEEE 802.15.3 표준에 기재되어 있는, 비컨을 수신하지 못한 경우 수퍼프레임의 P-CTA(Pseudo-static Channel Time Allocation)에서 디바이스 간의 통신을 허용하고, 수퍼프레임 내에서 P-CTA의 위치가 일정시간 동안 변경되지 않는다는 성질을 이용하여, 데이터를 송신하고자 하는 피코넷 상의 디바이스가 비컨을 수신하지 못함에 따라 피코넷 상의 디바이스 간에 P-CTA 또는 CTA 동안 상호 교환되는 정보를 확인함으로써, PNC(PicoNet Coordinator)가 정상적인 PNC 핸드오버 과정을 수행하지 않고 피코넷을 이탈함을 감지하여, 피코넷 내의 서비스에 영향을 주지 않고 새 코디네이터로 전환하기 위한, 피코넷 상의 디바이스에서 코디네이터로의 전환 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 피코넷 상의 디바이스에서 코디네이터로의 전환 방법에 있어서, 피코넷 코디네이터로부터 최신의 우선순위 정보를 전송받는 단계; 상기 피코넷 코디네이터로부터 기 수신한 수퍼 프레임의 비컨을 통해 피코넷 상의 디바이스들에 할당된 P-CTA(Pseudo-static Channel Time Allocation)를 확인하는 단계; 상기 피코넷 코디네이터로부터 새로운 비컨을 수신하지 못함에 따라 상기 확인한 P-CTA 동안 상기 피코넷 상의 각 디바이스들 간에 전송되는 비컨 미수신 알림정보를 검출하는 단계; 상기 검출 결과, 비컨 미수신 알림정보가 검출되지 않음에 따라 피코넷 코디네이터로 전환하지 않는 단계; 및 상기 검출 결과, 비컨 미수신 알림정보가 검출됨에 따라 상기 피코넷 코디네이터가 정상적인 PNC 핸드오버 과정을 수행하지 않고 피코넷을 이탈했다고 판단하여 최우선 순 위 여부에 따라 피코넷 코디네이터로 전환하는 피코넷 코디네이터 전환 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 다른 방법은, 피코넷 상의 디바이스에서 코디네이터로의 전환 방법에 있어서, 피코넷 코디네이터로부터 최신의 우선순위 정보를 전송받는 단계; 상기 피코넷 코디네이터로부터 기 수신한 수퍼 프레임의 비컨을 통해 피코넷 상의 디바이스들에 할당된 CTA(Channel Time Allocation)를 확인하는 단계; 상기 피코넷 코디네이터로부터 새로운 비컨을 수신하지 못함에 따라 상기 확인한 CTA 동안 상기 피코넷 상의 디바이스 간에 전송되는 패킷의 유무를 체크하는 단계; 상기 체크 결과, 전송되는 패킷이 존재함에 따라 피코넷 코디네이터로 전환하지 않는 단계; 및 상기 체크 결과, 전송되는 패킷이 존재하지 않음에 따라 상기 피코넷 코디네이터가 정상적인 PNC 핸드오버 과정을 수행하지 않고 피코넷을 이탈했다고 판단하여 최우선 순위 여부에 따라 피코넷 코디네이터로 전환하는 피코넷 코디네이터 전환 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 'PNC failure'가 발생해도 피코넷의 운영을 지속하여 피코넷 내에서 제공하던 서비스를 지속하기 위한 PCA(Proactive Coordinator Appropriation) 방법이다.
또한, 본 발명은 WPAN(Wireless Personal Area Network)상에 "PNC failure"가 발생했을 경우, 진행중인 데이터 서비스 중 특히 인터럽트(interrupt)에 민감한 서비스가 중단 없이 지속될 수 있도록 차기 피코넷 코디네이터를 선출하여 피코넷의 운영을 지속할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 PNC 기능을 갖춘 디바이스들의 목록이 우선 순위와 함께 미리 PNC에 의해서 결정되어 피코넷 내에 전송되고, "PNC failure"가 발생하면 그 목록의 디바이스들 중에서 최우선 순위를 갖는 디바이스가 차기 PNC로서 동작한다.
또한, 본 발명은 전송할 데이터를 가지고 있는 디바이스들이 비컨 프레임을 수신하지 못하였을 경우, 할당받은 P-CTA 내에서 서로 'no beacon' 지시자(indicator)를 교환함으로써, 'hidden terminal problem'에 대한 문제를 극복하였으며, 이때 'no beacon' 지시자는 기존 패킷 프레임의 MAC 헤더에 플래그(flag)의 형태로 전송할 수 있기 때문에, IEEE 802.15.3과 같은 국제 표준 규격에 단지 몇 가지 기능을 추가함으로써 구현이 가능한 장점을 갖는다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3 은 본 발명에 따른 피코넷 상의 디바이스에서 코디네이터로의 전환 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 피코넷 코디네이터로부터 최신의 우선순위 정보를 전송받는다(301).
이후, 상기 피코넷 코디네이터로부터 기 수신한 수퍼 프레임의 비컨을 통해 피코넷 상의 디바이스들에 할당된 P-CTA(Pseudo-static Channel Time Allocation)를 확인한다(302).
이후, 상기 피코넷 코디네이터로부터 새로운 비컨을 수신하지 못함에 따라 상기 확인한 P-CTA 동안 피코넷 상의 각 디바이스들 간에 전송되는 비컨 미수신 알림정보를 검출한다(303).
상기 검출 결과(303), 비컨 미수신 알림정보가 검출되지 않음에 따라 피코넷 코디네이터로 전환하지 않는다(304).
상기 검출 결과(303), 비컨 미수신 알림정보가 검출됨에 따라 상기 피코넷 코디네이터가 정상적인 PNC 핸드오버 과정을 수행하지 않고 피코넷을 이탈했다고 판단하여 최우선 순위 여부에 따라 피코넷 코디네이터로 전환하는 피코넷 코디네이터 전환한다(305).
도 4 는 본 발명에 따른 피코넷 상의 디바이스에서 코디네이터로의 전환 방법에 대한 다른 실시예 흐름도이다.
먼저, 피코넷 코디네이터로부터 최신의 우선순위 정보를 전송받는다(401).
이후, 상기 피코넷 코디네이터로부터 기 수신한 수퍼 프레임의 비컨을 통해 피코넷 상의 디바이스들에 할당된 CTA(Channel Time Allocation)를 확인한다(402).
이후, 상기 피코넷 코디네이터로부터 새로운 비컨을 수신하지 못함에 따라 상기 확인한 CTA 동안 피코넷 상의 디바이스 간에 전송되는 패킷의 유무를 체크한다(403).
상기 체크 결과(403), 전송되는 패킷이 존재함에 따라 피코넷 코디네이터로 전환하지 않는다(404).
상기 체크 결과(403), 전송되는 패킷이 존재하지 않음에 따라 상기 피코넷 코디네이터가 정상적인 PNC 핸드오버 과정을 수행하지 않고 피코넷을 이탈했다고 판단하여 최우선 순위 여부에 따라 피코넷 코디네이터로 전환하는 피코넷 코디네이터 전환한다(405).
이를 좀 더 상세히 살펴보면 하기와 같다.
"PNC failure"가 발생했을 경우를 대비하여, PNC는 지속적으로 차기 PNC 후보 디바이스들의 목록을 그 우선 순위와 함께 갱신한다. PNC 후보 디바이스들의 우선 순위는 현 PNC에 의해서 결정되는데, 이를 결정하기 위해 PNC는 IEEE 802.15.3 표준에서의 "PNC capability"와 같은 정보를 이용할 수 있다. 만약, "PNC capability"로부터 PNC 후보 디바이스의 우선 순위를 결정할 수 없는 경우 그 우선 순위를 임의로 정할 수 있다.
이러한 PNC 후보 디바이스들의 우선 순위에 대한 정보는, 피코넷 상에 등록(association)하는 디바이스에게 주어지고, 또한 비컨 프레임 내의 IE(Information Element)로서 피코넷에 방송된다. 새로운 디바이스가 등록하거나, 기존의 디바이스가 등록 해제(disassociation)하는 일이 발생하면, 그 우선 순위 정보는 새로 갱신되어 피코넷 내부의 모든 디바이스들에게 방송된다. "PNC failure"가 발생하면 참가(participating) 디바이스 중 최우선 순위를 갖는 디바이스가 비컨 프레임을 전송하기 시작함으로써 새로운 PNC로서 동작한다.
이때, 전체 디바이스 중에 차기 PNC로서 최우선 순위를 갖는 디바이스가 반 드시 참가 디바이스는 아니다. 또한, 참가 디바이스들은 등시 데이터를 갖은 디바이스일 경우가 많으나, 반드시 등시 데이터를 갖은 디바이스들만 참가 디바이스가 되는 것은 아니다.
한편, 디바이스 A가 디바이스 B에게 데이터를 전송하고 있는 경우 디바이스 A와 디바이스 B를 상호 간의 "통신 상대(communication peer)라 부른다. 만약, 참가 디바이스가 비컨을 수신하지 못한 경우 그 디바이스는 수신하지 못한 비컨의 개수가 일정 숫자가 될 때까지 기다리면서 PNC 할당 가능성에 대비한다. 즉, 비컨을 수신하지 못한 디바이스는 내부 카운터를 감소/증가시키거나, 통신 상대에게 'no beacon' 지시자를 전송하거나, 수신된 'no beacon' 지시자에 대한 응답으로 'no beacon' 지시자를 보내는 등의 동작을 하며 PNC 할당에 대비한다. 이때, 'no beacon' 지시자는 비컨을 수신하지 못하였음을 나타내는 플래그(flag)를 의미한다.
이렇게 참가 디바이스들의 통신 상대 간에 정보를 주고받는 핸드쉐이크(handshake)는 "hidden terminal problem"로 인해 발생하는 디바이스에서의 잘못된 PNC 할당 시도 문제를 방지하기 위함이다. 통신 상대 간의 핸드쉐이크는 그들에게 할당된 P-CTA 동안 전송되는 패킷과 이에 대한 응답(ACK) 프레임에 'no beacon' 지시자를 심어서 보냄으로써 이루어진다.
비컨을 수신하지 못하면 참가 디바이스는 자기 자신에게 할당된 P-CTA 뿐만 아니라 다른 디바이스들의 P-CTA도 확인함으로써, 다른 통신 상대 간에 'no beacon' 지시자를 주고 받는 핸드쉐이크를 관찰할 수 있고, 따라서 다른 디바이스들이 비컨을 수신하였는지 여부를 알 수 있다.
다른 방법으로는, 참가 디바이스로 하여금 비컨을 수신하지 못한 수퍼프레임 내의 P-CTA 뿐만 아니라 보통 CTA들도 확인하도록 할 수도 있다. 즉, 비컨을 수신하지 못한 경우 보통 CTA에서는 송신이 금지되어 있기 때문에 CTA 내에 패킷 송신이 있는지를 관찰함으로써 PNC 할당의 신뢰도를 높일 수 있다.
PNC 할당이 실제로 일어나는 것은 수신되지 않은 비컨의 개수가 임계값(threshold)보다 크거나 같을 때 참가 디바이스 중 우선 순위가 가장 높은 디바이스가 비컨 프레임을 전송하기 시작하는 시점이다.
PNC 기능을 갖춘 새로운 디바이스가 PNC 역할을 맡게 된 이후에는, 이 새로운 PNC는 피코넷과 피코넷 내의 디바이스들에 대한 정보를 수집하기 위해 "information request command" 등을 사용할 수 있다. PNC 할당의 결과로 기존의 등록이 무효화 되는 디바이스들이 있을 수 있다. 이들 디바이스들은 이 피코넷에 다시 참여하기 위해 새로운 PNC를 통해 재등록(re-association) 받아야 한다.
피코넷이 정상적으로 동작하는 동안, PNC는 다른 기능들을 수행하기 위하여 한 개 또는 그 이상의 연속된 비컨 프레임을 보내지 않을 수도 있다. 이 경우 보내지 않는 비컨 프레임의 수는 임계값(threshold)보다 작다. 따라서, 디바이스들은 보내지 않는 비컨 프레임의 수가 임계값(threshold)보다 크거나 같을 때에만 PNC 할당을 시도해야 한다. 이때, 비컨 프레임을 받지 못한 디바이스가 어떤 이유로든 다른 디바이스의 P-CTA를 알 수 없다면, 이 디바이스는 PNC 할당을 시도하지 말아야 한다.
비컨 프레임은 모든 CTA 할당 정보를 포함함으로, 비컨을 받으면 어떤 디바 이스들이 P-CTA를 할당받았는지 알 수 있으며, P-CTA를 할당받은 디바이스들만이 PNC 할당 과정에 참여할 수 있다.
데이터를 송신하는 송신 디바이스(participating source DEV)가 비컨 프레임을 수신하지 못한 경우, 이 사실을 해당 수퍼프레임의 P-CTA내에서 수신 디바이스(participating destination DEV)에게 알린다. 이때, 'No beacon' 지시자는 송신 중인 데이터 패킷의 MAC 헤더 안에 플래그로서 전송된다.
그러면, 수신 디바이스는 수신된 패킷의 MAC 헤더 안의 플래그를 검사하여 송신 디바이스가 비컨 프레임을 수신하지 못한 것으로 판단한다. 이때, MAC 헤더 안의 플래그를 통해 수신(즉시) 응답(Imm-ACK: immediate ACK)이 요청된 경우 비컨의 수신 여부를 응답 프레임(ACK frame)의 MAC 헤더 안에 플래그로서 전송한다.
이때, 수신 디바이스로부터 'no beacon' 지시자를 수신하지 못한 경우 송신 디바이스는 수신 디바이스가 비컨을 받은 것으로 판단한다. 예로서, 만약 송신 디바이스가 비이컨을 수신하지 못했음에도 불구하고, 수신 디바이스로 'no beacon' 지시자를 송신하지 않으면, 수신 디바이스는 송신 디바이스가 비컨을 수신한 것으로 판단하여 'no beacon' 지시자를 송신 디바이스로 보내지 않는다.
만약, 참가 디바이스가 이미 데이터 전송을 완료하여 더 이상 전송할 데이터가 없을 경우 페이로드(payload)가 없는 빈 패킷을 만들어 그 안에 'no beacon' 지시자를 심는다.
한편, PNC 할당 정책은 적극적인 정책과 보수적인 정책을 포함한다. 적극적인 정책은 보수적인 정책에 비해서 PNC 할당이 일어날 확률이 더 높으며, "PNC failure" 발생시 좀더 효율적이다. 그러나, 적극적인 정책은 아무 문제가 없는 피코넷을 방해(interrupt)할 확률 또한 크다.
4개의 단계로 이루어진 보수적인 PNC 할당 정책의 예는 다음과 같다.
제 1 단계: 만약 비컨을 수신하지 못하면 참가 디바이스들은 해당 수퍼프레임의 P-CTA 내에서 'no beacon' 지시자를 전송한다. 이때, 참가 디바이스들은 가능한 한 기존의 동작을(original behavior) 유지한다.
송신 디바이스는 현재 송신 중인 데이터 패킷의 MAC 헤더 안에 플래그의 형태로 'no beacon' 지시자를 보낸다. 이때, 응답(ACK) 정책은 바꾸지 않는다. 만약, 송신할 패킷이 없는 경우 'no beacon' 지시자를 보내기 위해 수신 응답(Imm-ACK)으로 셋팅된 응답 정책을 가지는 페이로드(payload)가 없는 빈 패킷을 생성한다.
수신 디바이스가 'no beacon' 지시자를 송신 디바이스로부터 수신하지 않으면, 송신 디바이스가 비컨을 수신한 것으로 간주한다. 만약, 수신 디바이스가 비컨 프레임을 수신하지 못하였을 경우, 송신 디바이스로부터 'no beacon' 지시자를 수신하고 수신된 패킷 내의 ACK 정책이 수신 응답(Imm-ACK)일 경우 'no beacon' 지시자를 전송한다. 이때, 모든 참가 디바이스들은 다른 참가 디바이스들의 P-CTA도 수신한다.
제 2 단계: 송신 디바이스는 응답 정책을 수신 응답(Imm-ACK)으로 만들어서 'no beacon' 지시자를 전송한 후, 수신 디바이스로부터의 ACK 프레임 안에 'no beacon' 지시자가 있는지 확인한다. 필요에 따라 제 1 단계에서처럼 페이로드가 없는 빈 패킷을 생성할 수도 있다.
여기서, 수신 디바이스들은 제 1 단계의 경우와 동일하게 동작한다.
한가지 예외는, 현 P-CTA안에 응답 프레임을 수신할 공간적 여유가 없는 경우로, 이 경우 기존의 ACK 정책을 바꾸지 않고 'no beacon' 지시자를 전송한다. 이는 'hidden terminal problem'에 의해 불필요한 패킷 손실이 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다. 'Hidden terminal problem'을 경험하는 디바이스의 경우 다른 디바이스들 간의 핸드쉐이크를 관찰함으로써, 자신의 상대 디바이스(peer DEV)와 핸드쉐이크를 수행하기 위하여 패킷을 버리는 것을 방지한다. 이때, 모든 참가 디바이스들은 다른 참가 디바이스들의 P-CTA도 수신한다.
제 3 단계: 모든 송신 디바이스는 응답 정책을 수신 응답(Imm-ACK)으로 만들어서 'no beacon' 지시자를 수신 디바이스로 보낸다. 만약, P-CTA안에 응답 프레임을 위한 공간적 여유가 없다고 판단되면, 보낼 데이터를 버리고 페이로드가 없는 빈 패킷을 생성하여 전송한다. 이때, 수신 디바이스들은 제 1 단계의 경우와 동일하게 동작한다.
제 4 단계: 차기 PNC로서 우선 순위가 가장 높은 참가 디바이스가 비컨 프레임을 송신하기 시작한다.
상기 언급한 PNC 할당 정책을, 송신 디바이스와 수신 디바이스의 경우에 대해서 'pseudo-code'로 구현한 예는 하기의 [표 1] 및 [표 2]와 같다. 이때, [표 1] 및 [표 2]는 참가 디바이스들이 PNC 할당의 일환으로 '보통 CTA'들을 수신하지 않는 경우를 예시한 것이다.
Figure 112006032517750-pat00001
Figure 112006032517750-pat00002
Figure 112006032517750-pat00003
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한편, PNC 할당을 구현함에 있어서 위의 네 단계 모두가 구현될 필요는 없다. 예를 들어, 제 1 단계와 제 2 단계는 간단히 구현하기 위해서 선택적으로 생략이 가능하다.
도 5 는 IEEE 802.15.3의 MAC 헤더에 'no beacon' 지시자 플래그를 사용하는 예를 보여주고 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 'No beacon' 지시자 플래그는 MAC 헤더 내의 "Frame Control"(500) 영역에 해당하는 16 비트(bit) 중, 사용하지 않는 5개의 비트인 b15 - b11(502, 504) 중에서 b11(504)를 'no beacon' 지시자로 사용한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, IEEE 802.15.3 표준에 기재되어 있는, 비컨을 수신하지 못한 경우 수퍼프레임의 P-CTA(Pseudo-static Channel Time Allocation)에서 디바이스 간의 통신을 허용하고, 수퍼프레임 내에서 P-CTA의 위치가 일정시간 동안 변경되지 않는다는 성질을 이용하여, 데이터를 송신하고자 하는 피코넷 상의 디바이스가 비컨을 수신하지 못함에 따라 피코넷 상의 디바이스 간에 P-CTA 또는 CTA 동안 상호 교환되는 정보를 확인함으로써, PNC(PicoNet Coordinator)가 정상적인 PNC 핸드오버 과정을 수행하지 않고 피코넷을 이탈함을 감지하여, 피코넷 내의 서비스에 영향을 주지 않고 새 코디네이터로 전환할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 "PNC failure"가 발생하였을 경우, PCA의 "proactive"한 접근 방식을 통해 진행 중인 서비스에 최소한의 영향을 주면서 피코넷을 지탱할 수 있으며, 특히 PCA가 P-CTA를 사용함으로써 IEEE 802.15.3과 같은 국제 표준과 뛰어난 호환성을 가짐과 동시에 그 동작의 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 피코넷 상의 디바이스에서 코디네이터로의 전환 방법에 있어서,
    피코넷 코디네이터로부터 최신의 우선순위 정보를 전송받는 단계;
    상기 피코넷 코디네이터로부터 기 수신한 수퍼 프레임의 비컨을 통해 피코넷 상의 디바이스들에 할당된 P-CTA(Pseudo-static Channel Time Allocation)를 확인하는 단계;
    상기 피코넷 코디네이터로부터 새로운 비컨을 수신하지 못함에 따라 상기 확인한 P-CTA 동안 상기 피코넷 상의 각 디바이스들 간에 전송되는 비컨 미수신 알림정보를 검출하는 단계;
    상기 검출 결과, 비컨 미수신 알림정보가 검출되지 않음에 따라 피코넷 코디네이터로 전환하지 않는 단계; 및
    상기 검출 결과, 비컨 미수신 알림정보가 검출됨에 따라 상기 피코넷 코디네이터가 정상적인 PNC 핸드오버 과정을 수행하지 않고 피코넷을 이탈했다고 판단하여 최우선 순위 여부에 따라 피코넷 코디네이터로 전환하는 피코넷 코디네이터 전환 단계
    를 포함하는 피코넷 상의 디바이스에서 코디네이터로의 전환 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 PNC로부터 새로운 비컨을 수신하지 못함에 따라 통신 상대(communication peer)에게 비컨 미수신 알림정보를 전송하는 비컨 미수신 알림정보 전송 단계
    를 더 포함하는 피코넷 상의 디바이스에서 코디네이터로의 전환 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 비컨 미수신 알림정보 전송 단계는,
    MAC 헤더 내의 플래그를 통해 수신 응답(Imm-ACK: immediate ACK) 요청 여부가 기록하는 단계
    를 포함하는 피코넷 상의 디바이스에서 코디네이터로의 전환 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 비컨 미수신 알림정보는,
    'no beacon' 지시자 플래그로서, IEEE 802.15.3의 MAC 헤더 내의 "Frame Control" 영역에 해당하는 16 비트 중, 사용하지 않는 5개의 비트인 b15 - b11 중에서 b11에 기록되는 것을 특징으로 하는 피코넷 상의 디바이스에서 코디네이터로의 전환 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피코넷 코디네이터 전환 단계는,
    상기 피코넷 상의 모든 통신 상대 디바이스들 간의 전송되는 비컨 미수신 알림정보가 검출됨에 따라 최우선 순위인 경우 피코넷 코디네이터로 전환하는 것을 특징으로 하는 피코넷 상의 디바이스에서 코디네이터로의 전환 방법.
  6. 피코넷 상의 디바이스에서 코디네이터로의 전환 방법에 있어서,
    피코넷 코디네이터로부터 최신의 우선순위 정보를 전송받는 단계;
    상기 피코넷 코디네이터로부터 기 수신한 수퍼 프레임의 비컨을 통해 피코넷 상의 디바이스들에 할당된 CTA(Channel Time Allocation)를 확인하는 단계;
    상기 피코넷 코디네이터로부터 새로운 비컨을 수신하지 못함에 따라 상기 확인한 CTA 동안 상기 피코넷 상의 디바이스 간에 전송되는 패킷의 유무를 체크하는 단계;
    상기 체크 결과, 전송되는 패킷이 존재함에 따라 피코넷 코디네이터로 전환하지 않는 단계; 및
    상기 체크 결과, 전송되는 패킷이 존재하지 않음에 따라 상기 피코넷 코디네이터가 정상적인 PNC 핸드오버 과정을 수행하지 않고 피코넷을 이탈했다고 판단하여 최우선 순위 여부에 따라 피코넷 코디네이터로 전환하는 피코넷 코디네이터 전 환 단계
    를 포함하는 피코넷 상의 디바이스에서 코디네이터로의 전환 방법.
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