KR100742611B1

KR100742611B1 - 초광대역 임펄스 통신을 위한 무선 통신 시스템과 무선통신 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100742611B1
Application number: KR1020050103732A
Authority: KR
Inventors: 이형수; 이철효; 성단근; 정창용; 정조운; 김민정; 박동조; 홍영준; 정방철; 정성윤; 오미경; 길기호
Original assignee: 한국전자통신연구원; 한국과학기술원
Priority date: 2004-11-01
Filing date: 2005-11-01
Publication date: 2007-07-25
Also published as: KR20060052383A; US20090067389A1; US7826475B2; WO2006049415A1

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 초광대역 임펄스 통신을 위한 무선 통신 시스템과 무선 통신 장치 및 그 방법에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은, 초광대역 임펄스 통신에서 반송파 감지가 필요없고 송수신간 시간 정보를 공유하게 하여 최대한 전력 소모를 줄일 수 있는 무선 통신 시스템을 제공하는데 그 목적이 있음.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, 네트워크를 운용하는 조정자; 및 상기 조정자에 종속되어 수퍼프레임 단위로 통신을 수행하는 적어도 하나 이상의 장치를 포함하되, 각 장치들이 지정된 시간 슬롯에서 데이터를 송수신하고, 그 외 시간은 비활성화되어 최대한 전력 소모를 줄이도록 함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 UWB 통신 시스템 등에 이용됨.

초광대역(UWB), 센서 네트워크, IEEE 802.15.4a, 다중 접속, 수퍼프레임

Description

초광대역 임펄스 통신을 위한 무선 통신 시스템과 무선 통신 장치 및 그 방법{Radio Communication System, Radio Communication Apparatus and Radio Communication Method for UWB Impulse Communications}

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 네트워크 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 수퍼프레임 구조를 나타낸 일실시예 도면,

도 3은 본 발명에 따른 네트워크에서 동작하는 무선 통신 장치의 일실시예 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 경쟁 구간에서 일반 장치와 네트워크 조정자 사이의 데이터 전송 과정을 설명하는 일실시예 흐름도,

도 5는 본 발명에 따른 백오프 방법을 설명하는 일실시예 흐름도,

도 6은 본 발명에 따른 백오프 방법을 설명하는 일실시예 도면,

도 7은 본 발명에 따른 비경쟁 구간에서 일반 장치와 네트워크 조정자 사이의 데이터 전송 과정을 설명하는 일실시예 흐름도,

도 8은 본 발명에 따라 일반 장치가 네트워크에 가입하는 방법을 설명하는 일실시예 흐름도,

도 9는 본 발명에 따른 비콘 정보의 프레임 구성을 나타낸 일실시예 도면,

도 10은 본 발명에 따른 시간 슬롯 및 보증 시간 슬롯 내의 시간 도약 구조를 나타내는 일실시예 도면,

도 11은 본 발명에 따른 다중 피코넷의 동작을 설명하는 일실시예 도면,

도 12는 본 발명에 따른 새로운 피코넷 생성을 위한 채널 스캔(Channel Scan) 절차를 나타내는 일실시예 도면,

도 13은 본 발명에 따른 피코넷 간의 중계 과정을 설명하는 일실시예 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

200 : 수퍼프레임 205 : 활성 구간

210 : 비활성 구간 215 : 비콘 구간

220 : 경쟁 구간 225 : 비경쟁 구간

230 : 시간 슬롯 235 : 보증 시간 슬롯

본 발명은 초광대역 임펄스 통신을 위한 무선 통신 시스템, 무선 통신 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초광대역 임펄스 신호를 사용하는 센서 네트워크이나 저속의 무선개인지역망(WPAN) 환경에 적용될 수 있는 무선 통신 시스템, 무선 통신 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

종래 다중 접속 방식으로 반송파 감지(Carrier Sensing)를 통해 채널이 비었을 경우(Idle)에 전송을 하고, 채널이 바쁠 경우(Busy)에는 백오프(Backoff) 과정을 통해 전송을 다음으로 미루는 CSMA/CA(Carrier Sensing Multiple Access/Collision Avoidance) 방식이 사용되어 왔다(IEEE 802.15.4 Low Rate WPANs Specification).

그러나, CSMA/CA 방식은 초광대역 임펄스 신호를 사용시 수 나노 초 이하의 짧은 임펄스 신호를 사용하기 때문에 신호의 획득 시간(Acquisition Time), 즉 정확한 임펄스 신호의 시간 정보를 찾아 신호를 판단하기까지 걸리는 시간이 기존의 협대역 신호를 사용하는 시스템에 비하여 길고, 신호의 유무를 잘못 판단하는 오경보(False Alarm) 확률이 높은 특성을 갖고 있다. 따라서 초광대역 임펄스 통신 방식에 있어서 다중 접속 방식을 종래의 CSMA/CA 방식을 적용하게 되면 CSMA/CA 방식의 성능을 현저하게 떨어뜨리게 되는 문제점이 있다.

그리고, 센서 네트워크나 저속의 무선개인지역망(WPAN) 환경의 각 장치들은 주로 작은 전지로 구동하기 때문에 통신 방식 설계시 전력 소모를 최소화하도록 설계하여야 한다. 그러나, 초광대역 임펄스 통신 방식에서 다중 접속 방식으로 CSMA/CA 방식을 사용하게 되면, 각 장치의 송신단은 채널이 비었을 때 송신을 시작할 수 있기 때문에 채널을 모니터링(Monitoring) 하는 동안 활동 상태(Active)를 유지해야 한다. 또한, 각 장치의 수신단은 송신단에서 언제 송신을 시작하는지 알 수가 없기 때문에 계속 채널을 모니터링(Monitoring) 해야 하므로 마찬가지로 채널 을 모니터링 하는 동안 활동 상태를 유지해야 한다. 즉, 각 장치의 송신단 및 수신단은 채널을 모니터링 하는 동안 활동 상태를 유지해야 하므로 전력 소모가 증가하게 되는 문제점이 있다.

그러므로 초광대역 임펄스 통신을 사용하는 센서 네트워크나 저속의 무선개인지역망(WPAN) 환경에서 전력 소모를 최소화하고 단순한 구조로 송수신할 수 있는 다중 접속 방법 및 통신 방법이 요구된다.

즉, 센서 네트워크는 특성상 수백 ~ 수천 이상의 대규모 장치들로 운용될 수 있으므로, 모든 장치가 하나의 채널을 사용하는 CSMA/CA 방식으로는 대규모의 장치들을 지원하기 어렵기 때문에, 단순한 구조로 관리할 수 있는 방법이 필요하다.

또한, 기존의 CSMA/CA 방식에서 사용하던 심볼 단위의 이진 지수 백오프(Binary Exponential Backoff) 방법으로는 대규모의 장치들 사이에서 발생하는 충돌을 완화시키기에는 부족하므로 이를 확장한 계층적인 백오프(Backoff) 방법이 필요하다.

또한, 기존의 수 MHz 대역을 사용하던 협대역 시스템과는 달리 초광대역 임펄스 통신 시스템에서는 3.1GHz ~ 10.6GHz 대역을 500 MHz ~ 수 GHz 대역으로 분리하여 각 대역을 다중 피코넷들이 나누어 사용하기에는 작은 센서 장치의 송수신 구조가 복잡해지는 문제점이 있다. 그러므로, 송수신 구조의 복잡성을 줄이고, 간단한 방법으로 여러 다중 피코넷들이 운용될 수 있는 방법이 요구된다.

또한, 초광대역 임펄스 신호를 시간 도약 시스템에 적용할 때 송수신 사이에 임의의 시간 도약 패턴을 정하여 사용하게 되면, 대규모의 장치들이 운용되는 상황 에서 시간 도약 패턴을 관리하기에는 복잡성이 높아지기 때문에 단순하게 시간 도약 패턴을 관리할 수 있는 방법이 요구된다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 초광대역 임펄스 통신에서 반송파 감지를 수행하지 않고 무선 통신을 수행하는 방법을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 복수의 무선 통신 장치 및 그 무선 통신 장치와 수퍼프레임 단위로 통신을 수행하는 조정자를 포함하여 구성되는 무선 네트워크에서 각 장치들이 미리 지정된 시간 슬롯에서 데이터를 송수신하고, 그 외 시간에는 비활성화되어 최대한 전력 소모를 줄일 수 있는 무선 통신 시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 조정자의 제어에 따라 동작하는 복수의 무선 네트워크가 공존하는 무선 통신 환경에서 상기 무선 네트워크 내에서 동작하는 무선 통신 장치를 제공하는데 또다른 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 하나 이상의 종속된 통신 장치와 수퍼프레임 단위로 통신을 수행하며, 무선 네트워크를 운용하는 조정자에 있어서, 상기 수퍼프레임은 상기 조정자가 상기 통신 장치들에 비콘을 전송하는 비콘 구간(beacon period)과, 상기 통신 장치들이 경쟁을 통해 상기 조정자에 다중 접속하는 경쟁 구간(contention period)과, 상기 조정자가 상기 통신 장치들 중 원하는 통신 장치들에게 시간 슬롯을 할당하여 상기 통신 장치들이 경쟁없이 접속하는 비경쟁 구간(contention free period)을 포함하며, 상기 조정자는 상기 비콘을 통해 상기 통신 장치들을 하나 이상의 그룹으로 분류하고 각 그룹별로 상기 경쟁 구간 내의 시간 슬롯을 사전에 할당하는 것을 구성상의 일 특징으로 한다.
또한 본 발명은 복수의 무선 통신 장치와, 상기 무선 통신 장치와 수퍼프레임 단위로 통신을 수행하는 조정자로 이루어지는 무선 네트워크가 복수개가 공존하는 무선 통신 시스템에 적용되는 조정자에 있어서, 각각의 무선 네트워크의 수퍼프레임은 자신의 무선 네트워크에 포함된 통신 장치들이 활성 상태를 유지하며 통신을 수행하는 활성 구간과, 자신의 무선 네트워크에 포함된 통신 장치들이 비활성 상태를 유지하는 비활성 구간을 포함하고, 각각의 무선 네트워크의 조정자는 다른 무선 네트워크들의 비활성 구간들이 겹치는 구간에 해당 무선 네트워크의 활성 구간이 동작하도록 수퍼프레임 구조를 설정하는 것을 다른 특징으로 한다.
또한 본 발명은 무선 네트워크를 운영하는 조정자에 종속되어 수퍼프레임 단위로 통신을 수행하는 복수의 무선 통신 장치에서의 통신 방법에 있어서, 상기 수퍼프레임은 상기 조정자가 비콘을 전송하는 비콘 구간과, 상기 무선 통신 장치들이 경쟁을 통해 상기 조정자에게 다중 접속하는 경쟁 구간과, 상기 조정자가 상기 무선 통신 장치들 중 원하는 장치들에게 시간 슬롯을 할당하여 상기 무선 통신 장치들이 경쟁없이 상기 조정자에게 접속하는 비경쟁 구간을 포함하고, 소정의 그룹으로 분류되고 그룹별로 상기 경쟁 구간 내 시간 슬롯을 상기 조정자로부터 할당받는 단계와, 자신이 속한 그룹에 할당된 시간 슬롯에서 상기 조정자에게 랜덤하게 접속하여 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한 본 발명은 비콘 정보를 전송하는 활성 구간과, 비활성 구간을 포함하는 수퍼프레임 단위로 통신하는 복수의 무선 네트워크가 공존하는 무선 통신 환경에서의 각각의 무선 네트워크를 운영하는 조정자의 무선 통신 방법에 있어서, 다른 무선 네트워크의 비콘 정보를 수신 받는 단계와, 상기 다른 무선 네트워크의 비콘 정보를 토대로 해당 수퍼프레임의 활성 구간이 상기 다른 무선 네트워크의 비활성 구간과 겹치는 구간에서 동작하도록 설정하는 단계를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한 본 발명은 제 1 제 2 무선 네트워크 - 여기서, 상기 무선 네트워크의 각각은 해당 무선 네트워크를 운영하는 조정자와, 활성 국간과 비활성 구간을 수퍼프레임 단위로 상기 조정자와 통신하는 무선 통신 장치들을 포함하며, 상기 제 2 무선 네트워크의 활성 구간은 상기 제 1 무선 네트워크의 비활성 구간과 겹치고, 상기 활성 구간은 상기 조정자가 비콘을 전송하는 비콘 구간과, 해당 무선 네트워크에 속한 무선 통신 장치들이 경쟁을 통해 상기 조정자에게 다중 접속하는 경쟁 구간과, 상기 조정자가 상기 무선 통신 장치들 중 원하는 장치들에게 시간 슬롯을 할당하여 상기 무선 통신 장치들이 상기 조정자에게 경쟁없이 접속하는 비경쟁 구간을 포함함 - 에 공통으로 속하여 네트워크간 중계가 가능한 무선 통신 장치에서의 통신 방법에 있어서, 상기 제 1 무선 네트워크의 조정자로부터 상기 제 1 무선 네트워크의 수퍼프레임의 비경쟁 구간 내에 보증 시간 슬롯을 할당 받고 데이터를 수신 받는 단계와, 상기 제 2 무선 네트워크의 조정자에게 비경쟁 구간 내의 보증 시간 슬롯을 요구하고 할당 받는 단계와, 상기 제 2 무선 네트워크로부터 할당받은 보증 시간 슬롯을 통해 상기 제 2 무선 네트워크의 조정자에게 상기 수신한 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한 본 발명은 복수의 무선 통신 장치와, 상기 무선 통신 장치와 수퍼프레임 단위로 통신을 수행하는 조정자가 포함되는 무선 네트워크에서의 통신 방법에 있어서, 상기 수퍼프레임은 상기 조정자가 비콘을 전송하는 비콘 구간과, 상기 조정자가 상기 무선 통신 장치들을 하나 이상의 그룹으로 분류하며 각 그룹별로 사용 가능한 시간 슬롯을 미리 지정한 경쟁 구간과, 상기 조정자가 상기 무선 통신 장치들 중 원하는 장치들에게 시간 슬롯을 할당하여 상기 무선 통신 장치들이 경쟁없이 접속하는 비경쟁 구간을 포함하고, 상기 무선 네트워크에 속하지 않은 하나의 무선 통신 장치가 채널 스캔을 통해 상기 무선 네트워크의 조정자로부터 비콘을 획득하는 단계와, 상기 무선 네트워크에 속하지 않은 무선 통신 장치가 상기 무선 네트워크의 경쟁 구간 내의 임의의 시간 슬롯에 접속하여 상기 조정자에게 가입 요구 정보를 전송하는 단계를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한 본 발명은 조정자의 제어에 따라 동작하는 복수의 무선 네트워크가 공존하는 무선 통신 환경에서 상기 조정자로서 동작하는 무선 통신 장치에 있어서, 데이터를 변조하여 외부로 송신하기 위한 송신 수단과, 소정의 수퍼프레임 주기에 따른 클럭을 제공하기 위한 클럭 제공 수단과, 상기 클럭에 따라 비콘 정보를 생성하여 상기 송신 수단을 통해 외부로 송신하기 위한 제어 수단을 포함하고, 상기 비콘 정보는 하나의 무선 네트워크에 속한 무선 통신 장치들을 하나 이상의 그룹으로 분류한 그룹 관리 정보와, 각 그룹별로 사용할 수 있는 상기 수퍼프레임 내 경쟁 구간의 시간 슬롯 할당 정보를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한 본 발명은 조정자의 제어에 따라 동작하는 복수의 무선 네트워크가 공존하는 무선 통신 환경에서 상기 무선 네트워크 내에서 동작하는 무선 통신 장치에 있어서, 데이터를 변조하여 외부로 송신하기 위한 송신 수단과, 외부로부터 비콘 정보를 수신하기 위한 수신 수단과, 상기 비콘 정보에 따라 수퍼프레임 주기를 설정하는 제어 수단과, 상기 수퍼프레임 주기에 따라 클럭을 제공하기 위한 수단을 포함하고, 상기 비콘 정보는 상기 수퍼프레임의 시간 정보와, 상기 조정자가 해당 무선 네트워크에 속한 무선 통신 장치들을 하나 이상의 그룹으로 분류한 그룹 관리 정보와, 각 그룹별로 사용할 수 있는 상기 수퍼프레임 내 경쟁 구간의 시간 슬롯 할당 정보를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

삭제

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 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 네트워크 구성도로, 네트워크(100)는 무선개인영역네트워크(WPAN) 또는 피코넷(piconet)이다. 그러나 무선구내통신망(WLAN) 또는 이외 여러 사용자들간에 대역폭이 공유되도록 하는 다른 무선 네트워크일 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 네트워크는 하나의 네트워크 조정자(Network Coordinator)(105)와 하나 이상의 장치(110)들로 포함하여 구성된다. 네트워크 조정자(105)는 지정된 장치일 수 있거나, 조정자로서 기능하도록 선택된 장치들 중 단지 한 장치일 수 있다.

네트워크 조정자(105)는 망 내의 각종 제어를 통해 통신이 이루어지도록 하고, 각 장치(110)들은 네트워크 조정자(105)의 제어 정보를 받아 통신에 필요한 정보를 얻는다. 각 장치(110)들은 기본적으로 네트워크 조정자(105)와의 통신(115)을 실시하고, 다른 장치(110)들과 서로 통신을 수행한다. 이를 이용하여 각 장치(110) 들은 사용자에게 위치 인식과 같은 서비스 제공시 거리 정보를 알아내기 위해 기준이 되는 장치(Reference)와 통신(120)을 실시한다.

도 2는 본 발명에 따른 수퍼프레임(Superframe) 구조를 나타낸 일실시예 도면으로, 수퍼프레임은 본 발명에 따른 통신이 이루어지는 기본 단위이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 시간상으로 연속된 수퍼프레임(200)들은 도 1의 네트워크 조정자(105)와 하나 이상의 장치(110)들이 활성화되어 통신이 이루어지는 활성 구간(Active Period)(205)과 네트워크 조정자(105)를 포함한 모든 장치들이 비활성화되는 비활성 구간(Inactive Period)(210)으로 나누어진다. 여기서, 활성 구간(205)은 다시 비콘 구간(Beacon Period)(215), 경쟁 구간(CAP:Contention Access Period)(220), 비경쟁 구간(CFP: Contention Free Period)(225)으로 나누어 진다.

비콘 구간(215)에서 네트워크 조정자(105)는 네트워크 운영에 필요한 제어 정보 및 망 내부의 장치(110)들에게 보내는 메시지들을 비콘에 담아 망 내에 방송(Broadcast)하고, 각 장치(110)들은 비콘 수신을 시작으로 이후의 시간 슬롯의 시간을 맞추고 상기 제어 정보 및 메시지들을 바탕으로 송수신 준비를 한다.

경쟁 구간(220)은 하나 이상의 시간 슬롯(TS:Time Slot)(230) TS₁, TS₂, TS₃,.., TS_n(1≤n)으로 구성된다. 네트워크 조정자(105)는 네트워크(100)에 속한 하나 이상의 장치(110)들을 하나 이상의 그룹 G₁, G₂,.., G_g(1≤g )으로 분류하고 각 그룹별로 사용할 수 있는 하나 이상의 시간 슬롯(230)들을 미리 지정한다. 각 장치들(110)은 자신이 속한 그룹 내의 다른 장치들과의 충돌 발생을 줄일 수 있도록 할당받은 슬롯들에 랜덤하게 액세스한다. 각 장치들(110)은 자신이 속한 그룹이 사용할 수 있는 시간 슬롯들 중에 하나 이상을 선택하여 자신이 속한 그룹 내의 다른 장치들과 경쟁을 통해 데이터 전송을 실시하게 되므로, 이러한 다중 접속 방식을 사전 조정 슬롯 할당 기반의 다중 접속 방식(Pre-arbitrated Slot Allocation Based MAC Protocol)이라 명할 수 있다.

경쟁 구간(220) 내에서는 센서 네트워크의 특성상 대부분의 통신이 장치(110)에서 네트워크 조정자(105)로의 통신, 즉 상향 링크의 통신이 이루어지게 된다. 이는 각 장치(110)들이 송신할 데이터가 있을 때 활성화(Active) 상태가 되어 해당 시간 슬롯을 사용하여 전송하고, 그렇지 않으면 계속 비활성화 상태로 유지하여 전력 소모를 줄이는 데 그 목적이 있다.

그리고, 경쟁 구간(220) 내에서 네트워크 조정자(105)로부터 장치(110)로의 통신, 즉 하향 링크의 통신도 가능하다. 네트워크 조정자(105)가 데이터를 망 내의 장치(110)에게 보낼 경우(Unicast), 그룹에게 보낼 경우(Multicast), 또는 망 내부 전체에게 방송할 경우(Broadcast) 등 여러 경우에 사용할 수 있다. 이 경우에는 네트워크 조정자(110)가 해당 수퍼프레임(200) 내 경쟁 구간(220)의 시간 슬롯(230)들 중에 하향 링크용으로 사용할 시간 슬롯(230)들을 해당 수퍼프레임(200) 내 비콘 구간(215)에서 비콘에 담아 방송한다. 이 때, 망 내의 각 장치(110)들은 비콘 정보의 수신시 하향 링크용 시간 슬롯(230)들을 확인하고, 그 시간 슬롯(230)에서 는 원래 지정된 그룹의 상향 링크 사용을 제한하여 하향 링크용으로만 사용하도록 하고, 해당 하향 링크용 시간 슬롯(230)을 활성화하여 필요 정보를 수신하도록 한다.

비경쟁 구간(225)은 하나 이상의 보증 시간 슬롯(GTS:Guaranteed Time Slot)(235) GTS₁, GTS₂,.., GTS_m(1≤m )으로 구성된다. 망 내의 장치(110)들은 보증 시간 슬롯(235)을 사용하기 위해 경쟁 구간(220) 내에서 네트워크 조정자(105)에게 보증 시간 슬롯(235) 사용을 요구한다. 네트워크 조정자(105)는 각 장치(110)들로부터 받은 요구 정보와 자신의 사용 여부를 고려하여 스케쥴링을 통해 다음번 수퍼프레임(200)의 비경쟁 구간(225)의 보증 시간 슬롯(235)들을 네트워크 조정자(105) 자신을 포함하여 보증 시간 슬롯(235) 사용을 요구한 장치들에게 할당한다. 즉, 네트워크 조정자(105)는 보증 시간 슬롯(235) 할당 정보, 즉 GTS_i (i∈{1, 2,...,m})를 할당받은 장치에 대한 정보를 비콘 구간(215) 내에서 비콘에 담아 방송하고, 해당 장치들은 비콘 정보를 받아 할당받은 보증 시간 슬롯(235)를 사용한다.

상기 설명한 대로, 비경쟁 구간(225)에서는 시분할 방식으로 다중 접속이 이루어진다. 비경쟁 구간(225) 내의 보증 시간 슬롯(235)에서는 네트워크 조정자(105)를 포함한 각각의 장치들 사이의 통신이 이루어질 수 있으며, 용도에 따라서는 중계(relaying), 위치 확인, 높은 서비스 품질(Qos)의 전송 등을 위해 장치들이 사용할 수 있다.

그리고, 경쟁 구간(220)에서와 같이 비경쟁 구간(225) 내에서 하향 링크용 보증 시간 슬롯(235)을 정하여 사용할 수 있다. 네트워크 조정자(105)는 필요시 비경쟁 구간(225) 내 하나 이상의 보증 시간 슬롯(235)들을 하향 링크용으로 설정하여 비콘을 통해 망 내에 알려주어, 각 장치들이 필요시 해당 하향 링크용 슬롯에 활성화되어 수신이 이루어지게 한다. 즉, 비콘 구간(215), 경쟁 구간(220), 그리고 비경쟁 구간(225)에서 모두 하향 링크용 통신을 할 수 있도록 하여 망 내의 상황에 따라 적절히 사용할 수 있도록 한다.

상술한 수퍼프레임 구조 및 그에 따른 세부 알고리즘들(후술함)은 네트워크 운용 정책에 따라 필요한 파라미터가 설정되어 후술하는 도 3의 저장부(305)에 저장된다. 이를 바탕으로 도 3의 제어부(301)가 시스템 클럭부(306)의 시간 정보를 이용하여 데이터 송수신을 제어한다.

도 3은 본 발명에 따른 네트워크에서 동작하는 무선 통신 장치의 일실시예 구성도로서, 도 3에 도시된 무선 통신 장치는 도 1의 네트워크 조정자 및 일반 장치의 동작을 수행한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 무선 통신 장치의 제어부(301)는 시스템 클럭부(302)의 시간 정보에 따라 전송 버퍼(303)에 있는 데이터를 송신부(304)에 전송하도록 제어하고, 송신부(304)는 전송 버퍼(303)에 있는 데이터를 변조하여 안테나(308)를 통해 외부로 송출한다. 한편, 외부로부터 안테나(308)를 통해 RF 신호가 수신되면, 수신부(306)는 제어부(301)의 제어에 따라 시스템 클럭부(302)의 시간 정보를 이용하여 RF 신호를 복조하여 수신 버퍼(307)에 데이터를 저장한다.

이 때, 제어부(301)는 저장부(305)에 저장된 실행 프로그램의 통신 프로토콜 함수를 이용하여 송수신 제어를 한다. 저장부(305)에는 도 2의 수퍼프레임 구조 및 시스템 파라미터, 동작 절차, 변복조시 필요한 송수신 구조 및 파라미터 등 통신에 필요한 프로토콜 알고리즘 함수들이 포함되어 있다.

도 3의 무선 통신 장치가 네트워크 조정자(105)로서 동작하는 경우, 저장부(305)에는 일반 장치(110)가 담고 있는 내용은 물론 네트워크 조정에 필요한 기능들이 포함된다. 따라서, 네트워크 조정자(105)로 동작하는 무선 통신 장치에서 비콘 정보는 제어부(301)에서 생성되고, 그 생성된 비콘 정보는 시스템 클럭부(302)로부터의 소정의 수퍼프레임 주기의 타이밍에 따라 송신부(304)를 통해 송신된다.

한편, 도 3의 무선 통신 장치가 일반 장치(110)로서 동작하는 경우, 미리 설정된 수퍼 프레임 주기의 타이밍에 따라 네크워크 조정자(105)로부터의 비콘 정보를 수신부(306)를 통해 수신하고, 그 비콘 정보에 따라 수퍼프레임 주기 및 수퍼프레임 내부의 구간들, 시간 슬롯들의 시간 정보 등을 설정하고 네트워크 조정자(105)에 종속되어 동작한다.

도 4는 본 발명에 따른 경쟁 구간에서 일반 장치와 네트워크 조정자 사이의 데이터 전송 과정을 설명하는 일실시예 흐름도이다. 이러한 경쟁 구간에서의 동작 알고리즘 및 필요 파라미터들은 네트워크 조정자(105) 및 일반 장치(110)의 저장부(305)에 포함되어 있고, 제어부(301)에 의해 수행된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 먼저 장치(110)는 네트워크 조정자(105)에게 보낼 데이터가 발생하면 재전송 횟수를 나타내는 파라미터 R을 초기화하고(400), 데이터 발생 시점에서 데이터를 전송할 수 있는 지를 판별한다(401).

만일 데이터의 발생 시점이 경쟁 구간(220)이 아닌 경우나 경쟁 구간(220)이지만 해당 장치의 지정된 시간 슬롯을 사용할 수 없는 경우, 즉 해당 시간 슬롯들의 시간이 지나간 경우, 또는 네트워크 조정자(105)에 의해 하향 링크용으로 지정이 되어 사용할 수 없는 경우에는 바로 다음번 경쟁 구간(220)까지 비활성 상태(Inactive)로 유지하여 대기한 후(402), 새로운 경쟁 구간(220) 시작 시 다시 전송 가능 여부를 판별한다(401).

데이터 발생 시점이 경쟁 구간(220)이고, 해당 장치의 지정된 시간 슬롯이 하나 이상일 경우, 사용 가능한 지정된 시간 슬롯들 중 랜덤하게 선택한다(403). 사용 가능한 시간 슬롯을 선택한 후에는 해당 시간 슬롯 시간에 네트워크 조정자(105)에게 데이터를 전송한다(404).

네트워크 조정자(105)에게 데이터를 전송한 후 전송 데이터에 대한 ACK(Acknowledgement) 정보의 필요 유무를 확인하여(405), ACK 정보가 필요없는 경우에는 바로 전송이 완료된다(406). 반대로, ACK 정보가 필요한 경우에는 다음 비콘 구간에서 네트워크 조정자(105)가 망 내에 방송하는 비콘 정보를 확인하여 데이터 정보에 대한 ACK 정보의 유무를 판단한다(407, 408).

ACK 정보를 받으면 전송이 완료된 것으로 판단하고(406), 없으면 재전송 횟수 R 값을 하나 증가시키고 재전송을 준비한다(409). 재전송 준비시 증가된 재전송 횟수 R 값을 허용할 수 있는 최대 재전송 횟수 R_MAX와 비교한다(410). 비교시 재전송 횟수 R이 최대 재전송 횟수 R_MAX를 초과하면 전송 실패로 간주하고(411), 그렇지 않으면 백오프 과정(412)을 실시한다. 백오프 후에는 해당 경쟁 구간의 사용 가능한 시간 슬롯을 선택하여 전송하게 되고 이 과정을 반복한다.

경쟁 구간(220)의 시간 슬롯(230)에서 각 장치들은 데이터 뿐만 아니라, 비경쟁 구간(225)의 보증 시간 슬롯(235)을 요구하는 등의 요구 정보(Request Information)를 네트워크 조정자(105)에게 전송할 수 있다. 이 경우에 앞서 기술한 경쟁 구간에서 데이터를 전송하는 과정과 동일하게 전송이 이루어진다. 데이터 전송에 대한 ACK 정보를 다음번 비콘에서 확인하는 것과 같이 네트워크 조정자(105)는 요구 정보에 대한 응답 정보(Response Information)를 비콘에 포함시켜 알려주어 장치가 관련 요구에 대한 응답을 받을 수 있도록 한다.

백오프(Backoff)는 경쟁 구간(220)에서 충돌을 완화시켜주기 위한 방안이다. 백오프(Backoff) 과정은 수퍼프레임 단위의 백오프(Inter-superframe Backoff)와 수퍼프레임의 경쟁 구간 내 시간 슬롯 단위의 백오프(Intra-superframe Backoff)로 나눌 수 있다. 이렇게 2 계층으로 구성된 백오프 과정은 복수의 사용자가 동시에 같은 시간 슬롯을 사용하는 충돌(Collision)을 효과적으로 완화시킬 수 있다.

수퍼프레임 단위의 백오프는 충돌이 발생하면 다음에 전송을 시도할 수퍼프레임을 이진 지수 백오프(Binary Exponential Backoff) 방식을 이용하여 결정한다. 장치 입장에서 충돌이 발생하면 백오프 윈도우 [1, 2^BE-1](여기서, BE는 백오프 윈도우 크기의 지수 파라미터) 중 임의의 자연수 k를 선택하여 해당 수퍼프레임에서 k 번째 떨어진 수퍼프레임에서 메시지 전송을 시도한다. 이 때, 반복적인 충돌이 발생하면 BE를 증가시켜 백오프를 실시하고, BE_MAX를 정의하여 BE 증가의 한계를 설정한다.

이러한 수퍼프레임 단위의 백오프는 상황에 따라 수퍼프레임 단위의 백오프가 필요한 경우, 예를 들면, 그룹별로 지정된 시간 슬롯이 하나인 경우, 네트워크 조정자(105)의 하향 링크용 시간 슬롯 선정으로 인해 미리 지정된 그룹에서 사용할 수 있는 시간 슬롯이 하나 밖에 없을 경우, 같은 그룹 내에서 전송하고자 하는 데이터의 증가로 인해 지정된 시간 슬롯들로 전송을 수용하기에는 부족하여 충돌 발생 확률이 높을 경우 등에서 기존 이진 지수 백오프(Binary Exponential Backoff) 방식이 주는 충돌 완화 효과를 그대로 얻을 수 있어 유용하다.

앞에서 상술한 바와 같이 경쟁 구간(220)에서 복수의 장치들로 이루어진 그룹에게 복수 개의 시간 슬롯들이 지정된다. 경쟁 구간(200) 내 시간 슬롯(230) 단위의 백오프는 동일한 그룹의 장치들에게 상기 지정된 복수 개의 시간 슬롯들 중 임의로 선택하도록 하는 것이다. 백오프를 실시하게 하여 시간 슬롯상에서 충돌이 반복적으로 일어나는 확률을 낮추어 줄 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 백오프 방법을 설명하는 일실시예 흐름도이다. 경쟁 구간(220)에서는 둘 이상의 장치(110)가 같은 시간 슬롯(230)을 선택하여 데이터를 보낼 때 충돌이 발생한다. 충돌로 인해 네트워크 조정자(105)의 수신부(306)는 수신된 신호를 제대로 복조하지 못하고, 제어부(301)는 해당 시간 슬롯(230)에서 이루어진 장치(110)들의 데이터 전송에 대한 ACK 정보를 보내지 않는다. 따라서, 데이터를 전송한 장치(110)들은 ACK 정보를 수신하지 못하여 충돌이 발생함을 인식하고, 저장부(305)에 저장된 백오프 알고리즘을 수행한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 장치(110)는 데이터를 전송할 준비가 되면(500), BE를 1로 초기화하고(501), 시간 슬롯을 선택하여 전송한다(502). 즉 시간 슬롯 단위 백오프를 실시한다. 이어서, 충돌 유무를 ACK 신호로 확인하고(503), 충돌이 없으면 전송이 완료된 것이고(504), 충돌이 있으면 BE를 1 증가시켜 BE_MAX와 비교한다(505). BE가 BE_MAX를 초과하면 전송 실패로 간주하고(506), 그 이하면 수퍼프레임 백오프 윈도우 [1, 2^BE-1]에서 자연수를 선택하고(507), 수퍼프레임 백오프를 실시한다(508).

도 6은 본 발명에 따른 백오프 방법을 설명하는 일실시예 도면으로, 도 6에 도시된 바와 같이 수퍼프레임 1(601)에서 장치 #a와 장치 #b가 동일한 시간 슬롯 TS_i(602)을 통해 데이터를 전송하여 충돌이 발생하는 것으로 가정한다.

충돌이 발생하면 백오프 윈도우 [1, 2^BE-1] 중 임의의 자연수(k)를 선택하고 해당 수퍼프레임(즉, 수퍼프레임 1)에서 k 번째 떨어진 수퍼프레임에서 데이터 전송을 시도한다. 이 때, BE의 초기값은 1이므로 최초 충돌시 백오프 윈도우는 [1]이 된다. 따라서, 상기 임의의 자연수(k)는 1이 되고, 장치 #a와 장치 #b는 수퍼프레임 1(601)의 다음 번째 수퍼프레임 2(603)에서 데이터 전송을 시도한다.

수퍼프레임 2(603)에서 장치 #a가 TS_j(604)를 선택하고 전송하고, 장치 #b도 TS_j(604)를 선택하고 전송하여 다시 충돌이 발생하면 BE를 1 증가시킨다. 그러면, 백오프 윈도우는 [1, 2^BE-1]=[1, 2](BE=2)가 되고, 장치 #a와 장치 #b는 백오프 윈도우 [1, 2] 중 하나를 임으로 선택하여 메시지를 전송한다. 장치 #a는 1을 선택하고 장치 #b는 2를 선택하면 충돌이 발생하지 않는다.

그러나, 도 6에서 장치 #a와 장치 #b 모두 2를 선택하여 수퍼프레임 4(605)에서 전송을 재시도하고, 수퍼프레임 4(605)에서 장치 #a가 TS_k(606)를 선택하고 전송하고, 장치 #b도 TS_k(606)를 선택하고 전송하여 또다시 충돌이 발생한다. 따라서, 장치 #a와 장치 #b 모두 백오프 윈도우를 [1, 2^BE-1]=[1, 4](BE=3)로 증가시킨다.

이후, 도 6에 도시된 바와 같이 장치 #a는 2를 장치 #b는 3을 선택하여 각각 수퍼프레임 6(607), 수퍼프레임 7(608)로 백오프가 실시되고, 그 내부에서 시간 슬롯 단위의 백오프를 실시하여 장치 #a는 시간 슬롯 TS _l (609), 장치 #b는 시간 슬롯 TS_m(610)을 선택하여 충돌없이 데이터를 전송한다. 만일 장치 #a와 장치 #b가 수퍼 프레임 단위 백오프에서 둘 다 3을 선택하여 수퍼프레임 7(608)로 백오프를 실시해도, 시간 슬롯 단위 백오프시 장치 #a는 시간 슬롯 TS_n(n≠m)(611)을, 장치 #b는 시간 슬롯 TS_m(n≠m)(610)을 선택하게 되면, 마찬가지로 충돌을 피할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 비경쟁 구간에서 일반 장치와 네트워크 조정자 사이의 데이터 전송 과정을 설명하는 일실시예 흐름도이다. 이러한 비경쟁 구간에서의 동작 알고리즘 및 필요 파라미터들은 네트워크 조정자(105) 및 일반 장치(110)의 저장부(305)에 포함되어 있고 제어부(301)에 의해 수행된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 장치(110)는 비경쟁 구간(225)에서 전송하고자 하는 데이터가 발생하면 보증 시간 슬롯(235)을 재요구하는 횟수를 나타내는 파라미터 R_r과 데이터의 재전송 횟수를 나타내는 파라미터 R을 초기화하고 전송 준비를 한다(700).

비경쟁 구간(225)의 보증 시간 슬롯(235)을 할당받아 사용하려면 장치들(110)은 경쟁 구간(220) 내 지정된 시간 슬롯 중에서 랜덤하게 선택하여 네트워크 조정자(105)에게 보증 시간 슬롯을 요구한다(701). 이는 도 3을 참조로 설명한 바와 같이 경쟁 구간(220)에서 전송하는 과정을 거친다.

네트워크 조정자(105)는 경쟁 구간(220)을 통해 각 장치들(110)로부터 전송된 보증 시간 슬롯(235) 요구 정보를 바탕으로 비경쟁 구간(225)의 보증 시간 슬롯(235)들을 스케쥴링하고 그 결과를 비콘에 담아 망 내의 장치들에게 방송한다. 따 라서, 장치는 보증 시간 슬롯(235)을 요구한 후의 다음 비콘에서 자신에게 보증 시간 슬롯(235)이 할당되었는지의 유무를 확인한다(702).

만일 보증 시간 슬롯(235)을 할당받지 못하면 보증 시간 슬롯(235) 재요구 횟수 R_r를 하나 증가시킨다(703). 그리고, 최대 보증 시간 슬롯(235) 재요구 횟수 R_{r_MAX}와 비교해서(704), R_r이 R_r _{_MAX}를 초과하면 전송 실패로 간주하고(705), 그 이하면 보증 시간 슬롯 요구 과정(701)으로 돌아간다.

한편, 보증 시간 슬롯(235)을 할당받은 경우에는 해당 보증 시간 슬롯(235)을 통해 데이터를 전송한다(706). 할당받은 보증 시간 슬롯(235)에서 원하는 데이터를 전송한 후에는 ACK 정보의 필요 유무를 판단한다(707). 만일 ACK 정보가 필요 없는 경우에는, 바로 전송 완료로 간주하고(708), 반대로 ACK 정보 수신을 필요로 하는 경우에는 ACK 정보가 수신될 수 있는 슬롯이나 비콘 구간이 돌아올 때까지 비활성 상태(Inactive)로 수신 대기한다(709).

ACK 정보의 수신 대기 후에는 ACK 정보를 확인하여(710), ACK 정보를 수신하면 전송이 완료되고(708), ACK 정보를 받지 못하면 데이터를 재전송할 준비를 한다(711). 재전송 준비 시 데이터의 재전송 횟수 R을 하나 증가시키고 최대 재전송 횟수 R_MAX와 비교하여(712), R이 R_MAX를 초과하면 전송 실패로 간주하고(705), R이 R_MAX 이하면 보증 시간 슬롯 재요구 횟수 R_r을 초기화하고(713), 다시 보증 시간 슬롯(235)의 할당을 요구하여 재전송이 이루어지도록 한다(701).

도 8은 본 발명에 따라 일반 장치가 네트워크에 가입(Association)하는 방법을 설명하는 일실시예 흐름도이다. 이러한 가입 알고리즘 및 필요 파라미터들은 네트워크 조정자(105) 및 일반 장치(110)의 저장부(305)에 포함되어 있고 제어부(301)에 의해 수행된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 임의의 장치(110)가 네트워크에 가입을 하고자 하는 경우, 가입 요구 횟수를 나타내는 파라미터 R_ASS를 초기화하고(800), 채널 스캔을 통해 네트워크 조정자(105)가 방송하는 비콘을 획득한다(801). 비콘은 망 내의 통신 운용에 필요한 시간 정보, 즉 도 2를 참조로 설명한 수퍼프레임(200)의 시간 길이, 활성 구간(205), 비활성 구간(210), 비콘 구간(215), 경쟁 구간(220), 비경쟁 구간(225)의 시간 길이, 경쟁 구간(220)의 시간 슬롯(230), 비경쟁 구간(225)의 보증 시간 슬롯(235)의 시간 길이 등 여러 시간 정보들이 담겨져 있다.

가입을 원하는 장치(110)는 초기에는 장치 번호를 부여받지 않은 상태이고, 또한 어느 한 그룹에 속해 있지 않아 미리 지정된 시간 슬롯이 없으므로, 비콘에 담긴 시간 정보를 획득한 후 경쟁 구간 내의 모든 시간 슬롯들 중에 임의로 선택하고(802), 해당 시간 슬롯에서 네트워크 조정자(105)에게 가입 요구 정보를 전송한다(803). 전송 후에는 다음번 비콘 정보를 획득할 때까지 비활성(Inactive) 상태를 유지하여 전력 소모를 줄인다.

다음번 비콘 정보를 수신 후 장치(110)는 가입 요구에 대한 응답을 확인하여(804), 응답이 있는 경우에는 가입이 성공적으로 이루어지고(805), 그렇지 않으면 재가입 요구를 준비한다(806). 즉, 가입 요구 횟수 R_ASS를 하나 증가시킨다. 그리고, R_ASS를 최대 가입 요구 횟수를 나타내는 R_ASS _{_MAX}와 비교하여(807), R_ASS이 R_ASS _{_MAX}를 초과하면 장치 가입 실패로 판명하고(808), R_ASS이 R_ASS _{_MAX} 이하면 다시 채널을 스캔하고 비콘을 획득하는 과정을 반복하게 된다(801).

도 9는 본 발명에 따른 비콘 정보의 프레임(Beacon Frame) 구성을 나타낸 일실시예 도면이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 매체접근제어(MAC: Medium Access Control) 계층의 MAC 프레임(900)은 MAC 헤더(Header)(910), MAC 페이로드(Payload)(920), 프레임 검사 수열(FCS: Frame Check Sequence)(930)을 포함하여 구성되고, MAC 페이로드(920)에는 비콘 정보가 포함된다.

MAC 페이로드(920)에 포함된 비콘 정보의 프레임은 실질적인 여러 정보들이 담기는데, 수퍼프레임 시간 정보(Superframe Timing Information)(921), 보증 시간 슬롯 할당 정보(Guaranteed Time Slot Allocation Information)(922), 데이터 계류 정보(Data Pending Information)(923), 데이터에 송신에 대한 ACK 정보(Acknowledgement Information)(924), 슬롯이나 제어 요구 정보(Request Information)에 대한 응답 정보(Response Information)(925), 하향 링크 슬롯 지정 정보(Downlink Slot Allocation Information)(926), 그룹 관리 정보(Group Management Information)(927), 비콘 페이로드(Beacon Payload)(928), 예비 (Reserved) 필드(929)를 포함하여 구성된다.

수퍼프레임 시간 정보 필드(921)에는 수퍼프레임의 시간 길이, 활성 구간(205), 비활성화 구간(210), 비콘 구간(215), 경쟁 구간(220), 비경쟁 구간(225)의 시간 길이, 경쟁 구간(220)의 시간 슬롯, 비경쟁 구간(225)의 보증 시간 슬롯(235)의 시간 길이 등 여러 시간 정보들이 담겨진다.

보증 시간 슬롯 할당 정보 필드(922)에는 정해진 송수신자만 사용하도록 할당된 비경쟁 구간(225)의 보증 시간 슬롯(235) 각각에 대한 송신자 주소, 수신자 주소 등 여러 정보들이 담겨진다.

데이터 계류 정보 필드(923)는 현재 네트워크 조정자(105)가 망 내의 특정 장치들에게 전송할 데이터나 제어 정보를 갖고 있다는 것을 알려주는 필드로 해당 장치들의 주소 정보 등을 담고 있다.

ACK 정보 필드(924)는 이전 수퍼프레임의 경쟁 구간 및 비경쟁 구간 내에서 장치(110)가 네트워크 조정자(105)로 데이터를 전송했을 때 그에 대한 ACK 정보를 알려주는 필드로 송신 장치의 주소 등의 정보를 담고 있다.

응답 정보 필드(925)는 이전 수퍼프레임의 경쟁 구간 내에서 장치가 네트워크 조정자(105)로 슬롯 요구나 제어 요구 정보를 전송했을 때 그에 대한 응답 정보를 담고 있는 필드로 송신 장치의 주소, 제어 요구에 대한 허용여부, 불허시 이유 등의 정보를 담고 있다.

하향 링크 슬롯 지정 정보 필드(926)는 이번 수퍼프레임 내의 경쟁 구간 및 비경쟁 구간 내에서 네트워크 조정자(105)가 특정 장치들에게 보내는 메시지가 있 을 경우에 사용할 하향 링크용 시간 슬롯 정보를 담고 있다. 이 정보를 통하여 해당 시간 슬롯을 미리 지정된 그룹이 사용하지 못하게 하여 네트워크 조정자(105)가 충돌 없이 사용할 수 있도록 한다.

그룹 관리 정보 필드(927)는 망 내의 장치들을 그룹화하는 분류 방법, 그룹별 지정된 경쟁 구간 내의 시간 슬롯들에 대한 정보, 특정 그룹의 충돌 확률이 미리 정의된 임계값(Threshold)을 넘어설 경우 또는 망의 요구에 의해 그룹을 다시 분류할 필요가 있을 경우를 대비한 필요 정보 등을 담고 있다.

비콘 페이로드 필드(928)는 보안 관련된 정보, 네트워크 조정자(105)가 하나 이상의 장치(110)에게 전달할 제어 정보, 제어 요구 정보 등 기타 정보들을 담고 있다.

예비 필드(929)는 미래에 네트워크 운용상 필요시 사용할 수 있도록 예비로 남겨둔다.

이하, 초광대역 임펄스 신호를 사용한 시간 도약 시스템에 적용 가능한 시간 슬롯(TS)이나 보증 시간 슬롯(GTS)에서 사용할 수 있는 도약 패턴(Hopping Pattern)을 설명한다.

도 10은 본 발명에 따른 시간 슬롯 및 보증 시간 슬롯 내의 시간 도약(Time Hopping) 구조를 나타내는 일실시예 도면이다.

시간 슬롯(TS) 또는 보증 시간 슬롯(GTS)은 하나 이상의 칩(Chip), 즉 T_c _{_1}, T_{c_2},…, T_c _{_p}(1≤p )으로 구성되어 있고, 하나의 칩은 하나 이상의 홉(Hop), 즉 T_h _{_1}, T_{h_2},…, T_h _{_q}(1≤q)으로 구성되어 있다. 시간 도약 시스템은 하나의 칩 안에서 하나의 홉에서만 정보를 전송하도록 하여 매 칩 마다 동일하거나 다른 홉을 도약하면서 통신하는 시스템이다.

본 발명 실시예의 시간 슬롯 TS _i (i=1,...,n) 또는 보증 시간 슬롯 GTS _i (i=1,.,m)에서 칩 T_c _{_1}(1010)에서는 홉 T_h _{_i1}(i1∈{1,,q})을 사용하고, 칩 T_{c_2}(1020)에서는 홉 T_h _{_i2}(i2∈{1,...,q})를 사용하며, 칩 T_c _{_p}(1050)에서는 홉 T_{h_ip}(ip∈{1,...,q})를 사용함으로써, i 번째 시간 슬롯 TS_i(i=1,...,n)나 보증 시간 슬롯 GTS _i 안에서의 도약 패턴 HP_i, 즉 HP_i={T_h _{_} _i1, T_h _{_} _i2,…, T_h _{_ip}}을 정의하여 사용한다.

각 슬롯 마다의 도약 패턴은 네트워크 조정자와 장치 사이에 미리 정해져 있어 해당 슬롯을 사용하는 송수신자가 해당 도약 패턴을 사용하여 통신하도록 한다. 이러한 도약 패턴에 대한 정보는 무선 통신 장치의 저장부(305)에 저장되고, 제어부(301)는 시스템 클럭부(302)의 시간 정보와 상기 저장부(305)에 저장된 도약 패턴에 맞추어 송수신부(304, 306)를 제어한다.

도약 패턴을 미리 공유하게 하여 망 내부에서 도약 패턴 관리를 간단하게 하면서, 초광대역 임펄스 통신에서의 스펙트럼 완화 효과 및 다른 네트워크나 기타 간섭 신호의 억제 효과를 얻을 수 있다.

기존의 협대역 통신에서는 주파수 상에서 채널을 나누어 피코넷 별로 상이한 주파수 채널을 사용하게 하여 다중 피코넷이 동작할 수 있도록 되어 있다. 하지만, 초광대역 통신에서는 기존 협대역 통신에서 사용하는 수 MHz 이하의 대역에 비해 수 GHz 이상의 광대역을 사용하므로 주파수 대역으로 채널을 나누어 사용하기에는 제한이 있다. 즉, 초광대역 통신에서 사용할 수 있는 3.1 ~ 10.6 GHz의 한정된 대역으로는 동시 지원해 줄 수 있는 다중 피코넷의 수가 제한된다. 따라서, 본 발명에서는 다중 피코넷들이 시간상으로 나뉘어 동작할 수 있도록 하는 방안을 살펴보기로 한다.

도 11은 본 발명에 따른 다중 피코넷의 동작을 설명하는 일실시예 도면이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 피코넷 #a, #b, #c는 시간상으로 연속된 수퍼프레임(1100)들로 통신을 수행한다. 상술한 바와 같이 하나의 수퍼프레임(1100)은 활성 구간(1101)과 비활성 구간(1102)으로 나누어지고, 활성 구간(1101)에서는 네트워크 조정자(105)와 피코넷 내의 장치(110)들이 활성화되어 통신이 이루어지고, 비활성화 구간(1102)에서는 피코넷 내의 모든 장치들이 비활성화되어 통신이 이루어지지 않는다.

따라서, 한 피코넷 내의 모든 장치들이 비활성화되는 비활성 구간(1102)을 이용하여 다른 피코넷이 활성화되어 통신이 이루어지게 다중 피코넷의 동작 구조를 설정할 수 있다. 즉, 도 11에 도시된 바와 같이 피코넷 #a의 비활성 구간(1102)을 이용하여 피코넷 #b의 활성 구간(1103)이 동작하고, 피코넷 #a의 비활성 구간(1102)과 피코넷 #b의 비활성 구간(1104)을 이용하여 피코넷 #c의 활성화 구간(1105)이 동작하도록 설정한다. 이를 확장하여 새로운 피코넷을 구성할 때는 각 피코넷의 비활성 구간(1102, 1104, 1106)들을 확인하고 비활성화되는 구간 안에 활성화되어 통신할 수 있도록 수퍼프레임을 설정한다.

도 12는 본 발명에 따른 새로운 피코넷 생성을 위한 채널 스캔(Channel Scan) 절차를 나타내는 일실시예 도면이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 새로운 피코넷을 생성하고자 하는 피코넷 #c의 네트워크 조정자(105)는 우선 상위 계층(1200)에서 MAC 계층(1201)으로 채널 스캔 요구를 한다(1202). 그러면, MAC 계층(1201)에서는 미리 정해진 스캔 시간 τ 동안 채널을 스캔한다(1203). 스캔 시간 τ는 네트워크의 통신 기본 단위인 수퍼프레임의 크기가 될 수 있다.

채널을 스캔하고 있는 중에 피코넷 #c의 네트워크 조정자(105)는 피코넷 #a의 네트워크 조정자(105)가 MAC 계층(1204)에서 방송하는 비콘(1205)과 피코넷 #b의 네트워크 조정자(105)가 MAC 계층(1206)에서 방송하는 비콘(1207)들을 수신할 수 있는데, 각 비콘들을 제대로 수신할 수 있도록 스캔 과정(1203)을 반복 실시한다.

앞서 설명한 것처럼, 비콘에서는 네트워크 운용에 필요한 제어 정보 및 수퍼프레임 크기, 활성 구간 크기, 비활성 구간 크기 등과 같은 시간 정보를 담고 있기 때문에, 비콘 정보를 수신하면 그 네트워크가 어떻게 운용되고 있는 지에 대해 알 수 있다. 따라서, 현재 운용되고 있는 피코넷들의 비콘들을 제대로 수신한 후에는 피코넷 #c의 네트워크 조정자(105)는 MAC 계층(1201)에서 상위 계층(1200)으로 채널 스캔이 완료되었음을 알려(1208), 도 11에서 나타낸 바와 같이 다른 피코넷의 비활성 구간들을 이용하여 피코넷 #c의 수퍼프레임, 활성 구간, 비활성 구간 등을 설정, 망을 운용할 수 있다.

도 11 및 도 12를 참조로 설명한 다중 피코넷 구성에 필요한 알고리즘 및 채널 스캔 절차들은 네트워크 운용 정책에 따라 필요한 파라미터가 설정되어 무선 통신 장치의 저장부(305)에 저장되고, 이를 바탕으로 제어부(301)가 시스템 클럭부(302)의 시간 정보를 이용하여 수행한다.

도 13에 도시된 바와 같이 다중 피코넷이 시간상으로 나뉘어 운용되는 상황에서, 피코넷 #a의 수퍼프레임, 즉 활성 구간(1300)과 비활성 구간(1301)이 연속적으로 운용되고, 피코넷 #b의 수퍼프레임, 즉 활성 구간(1302)과 비활성 구간(1303)이 연속적으로 운용된다. 여기서, 피코넷 #a의 네트워트 조정자(1304)는 피코넷 #b의 네트워크 조정자(1305)에게 전달할 데이터가 있을 때 피코넷 #a와 피코넷 #b에 속해서 통신할 수 있는 중계 장치(1306)를 통하여 데이터를 전달하는데 그 과정은 다음과 같다.

우선, 피코넷 #a의 네트워크 조정자(1304)는 비경쟁 구간(1307)의 보증 시간 슬롯 GTS _i (1308)를 중계를 위해 사전에 할당하여 중계 장치(1306)로 데이터를 전송한다. 그리고, 중계 장치(1306)는 피코넷 #b의 네트워크 조정자(1305)에게 데이터 중계를 위한 비경쟁 구간(1309)의 보증 시간 슬롯 GTS _j (1310)을 요구하여 할당받아 피코넷 #b의 네트워크 조정자(1305)로 데이터를 전송한다. 이로써, 피코넷 #a의 네트워크 조정자(1304)로부터 피코넷 #b의 네트워크 조정자(1305)로의 데이터 중계가 이루어지게 된다.

이러한 피코넷 간 중계 알고리즘은 무선 통신 장치의 저장부(305)에 저장되고, 이를 바탕으로 제어부(301)가 시스템 클럭부(302)의 시간 정보를 이용하여 수행한다.

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, 초광대역(UWB) 임펄스 신호로 사용하는 센서 네트워크나 저속의 무선개인지역망(WPAN) 환경에서 전력 소모를 최소화하고, 단순한 구조로 데이터를 송수신할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 다수의 장치들을 소정의 그룹으로 분류하고 해당 그룹별 슬롯을 지정하여 사용하도록 하는 사전조정 슬롯할당 기반의 다중 접속 방식(Pre-arbitrated Slot Allocation Based MAC Protocol)를 사용함으로써, 많은 장치들의 트래픽을 분산시키고, 충돌을 완화시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 사전조정 슬롯할당 기반의 다중 접속 방식을 사용하여 반송파 감지가 필요없기 때문에 반송파 감지를 못하는 네트워크 환경 및 반송파 감지 자체가 어려운 환경, 즉 초광대역 임펄스 통신과 같은 물리 계층을 사용하는 네트워크에서도 잘 동작할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 경쟁 구간에서 충돌이 발생할 경우에는 수퍼프레임 상에서의 이진 지수 백오프 방법과 시간 슬롯상에서의 백오프 방법을 동시에 사용하므로 기존 방법보다 개선된 충돌 완화 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은, 경쟁 구간의 시간 슬롯, 비경쟁 구간의 보증 시간 슬롯들에 대해서 해당 슬롯의 송신 및 수신의 역할이 명시가 되기 때문에 프로토콜의 복잡성을 줄일 수 있고, 송수신하고자 하는 각 장치들은 해당 슬롯에 깨어나 송수신 을 하고 나머지 시간은 비활성되는 전력 관리 기법을 통하여 기존의 CSMA 방식보다 전력 소모를 줄여 통신 가능 시간을 더 길게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 통신에 참여하는 각 장치들의 데이터 전송에 대한 ACK 정보나, 각 장치들의 요구 정보에 대한 응답과 같은 정보들을 각각 슬롯을 통해 송신하지 않고, 비콘에 담아 한번에 알려줌으로써, 송신 횟수를 줄일 수 있고 통신 방식을 간단하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 각 시간 슬롯 및 보증 시간 슬롯 별로 시간 도약 패턴을 정의하고 망 내에서 도약 패턴 정보를 공유하며 송수신시 해당 슬롯별 도약 패턴을 이용함으로써, 도약 패턴 관리를 간단하게 하는 효과가 있다. 즉, 수신시에 미리 정의된 도약 패턴에 따라 수신하므로 수신이 용이하고, 충돌 감지에도 용이하다. 그리고, 초광대역 통신에서 스펙트럼 규정에 맞도록 스펙트럼 특성을 완화시키고, 다른 네트워크나 간섭 신호의 억제 효과도 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 수퍼프레임, 활성 구간, 비활성 구간 등의 시간 정보의 간단한 조정으로 다중 피코넷을 운용할 때 피코넷 수퍼프레임의 활성 구간이 시간상으로 겹치지 않도록 함으로써 다중 피코넷이 동작할 수 있도록 하는 효과가 있다. 그리고, 다중 피코넷들이 시간상으로 겹치지 않게 운용할 때 피코넷 간의 데이터 전송이 필요한 경우, 두 피코넷에 속하여 통신하고 있는 중계 장치를 통하여 데이터를 중계하도록 함으로써, 피코넷 간의 중계로 망의 확장성을 높일 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 현재 표준화 그룹인 IEEE 802.15.4a에서 진행하는 저속무선 개인지역망(WPAN)을 위한 물리계층 표준화 활동에 초광대역(UWB) 통신을 기본으로 하는 물리계층 제안에 알맞게 적용할 수 있다.

Claims

하나 이상의 종속된 통신 장치와 수퍼프레임 단위로 통신을 수행하며, 무선 네트워크를 운용하는 조정자에 있어서,

상기 수퍼프레임은 상기 조정자가 상기 통신 장치들에 비콘을 전송하는 비콘 구간(beacon period)과, 상기 통신 장치들이 경쟁을 통해 상기 조정자에 다중 접속하는 경쟁 구간(contention period)과, 상기 조정자가 상기 통신 장치들 중 원하는 통신 장치들에게 시간 슬롯을 할당하여 상기 통신 장치들이 경쟁없이 접속하는 비경쟁 구간(contention free period)을 포함하며,

상기 조정자는 상기 비콘을 통해 상기 통신 장치들을 하나 이상의 그룹으로 분류하고 각 그룹별로 상기 경쟁 구간 내의 시간 슬롯을 사전에 할당하는 것을 특징으로 하는 조정자.
제 1 항에 있어서,

상기 조정자는 상기 경쟁 구간 및 상기 비경쟁 구간 내의 시간 슬롯 중 하향 링크용으로 설정한 시간 슬롯에 대한 정보를 상기 비콘을 통해 상기 통신 장치들에 알리는 것을 특징으로 하는 조정자.
제 1 항에 있어서,

상기 통신 장치가 경쟁 구간에서 충돌이 발생하는 경우 수퍼프레임 단위의 백오프를 수행하는 것을 특징으로 하는 조정자.
제 3 항에 있어서,

상기 통신 장치가 수퍼프레임 내의 경쟁 구간에서 미리 지정된 시간 슬롯 중 임의의 슬롯을 선택하여 데이터를 전송하는 시간 슬롯 단위의 백오프를 수행하는 것을 특징으로 하는 조정자.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 통신 장치가 이진 지수 백오프 방식의 수퍼프레임 단위의 백오프를 수행하는 것을 특징으로 하는 조정자.
제 1 항에 있어서, 상기 비콘의 프레임은

수퍼프레임의 시간 정보를 제공하는 필드와,

비경쟁 구간 내 보증 시간 슬롯의 할당 정보를 제공하는 필드와,

통신 장치에게 전송할 데이터 정보를 제공하는 필드와,

데이터 전송에 대한 ACK 정보를 제공하는 필드와,

시간 슬롯 요구나 제어 요구에 대한 응답 정보를 제공하는 필드와,

하향 링크용으로 사용될 시간 슬롯 정보를 제공하는 필드와,

통신 장치에 대한 그룹 관리 정보를 제공하는 필드를

포함하는 것을 특징으로 하는 조정자.
제 1 항에 있어서,

상기 경쟁 구간 내의 시간 슬롯 및 상기 비경쟁 구간 내의 보증 시간 슬롯에서 사용되는 시간 도약 패턴이 상기 조정자와 상기 통신 장치간에 미리 정의되고, 상기 정의된 시간 도약 패턴에 따라 통신이 수행되는 것을 특징으로 하는 조정자.
복수의 무선 통신 장치와, 상기 무선 통신 장치와 수퍼프레임 단위로 통신을 수행하는 조정자로 이루어지는 무선 네트워크가 복수개가 공존하는 무선 통신 시스템에 적용되는 조정자에 있어서,

각각의 무선 네트워크의 수퍼프레임은 자신의 무선 네트워크에 포함된 통신 장치들이 활성 상태를 유지하며 통신을 수행하는 활성 구간과, 자신의 무선 네트워크에 포함된 통신 장치들이 비활성 상태를 유지하는 비활성 구간을 포함하고,

각각의 무선 네트워크의 조정자는 다른 무선 네트워크들의 비활성 구간들이 겹치는 구간에 해당 무선 네트워크의 활성 구간이 동작하도록 수퍼프레임 구조를 설정하는 것을 특징으로 하는 조정자.
제 8 항에 있어서, 상기 활성 구간은

상기 조정자가 비콘을 전송하는 비콘 구간과,

상기 무선 통신 장치들이 경쟁을 통해 해당 무선 네트워크의 조정자에게 다중 접속하는 경쟁 구간과,

상기 조정자가 상기 무선 통신 장치들 중 원하는 장치들에게 시간 슬롯을 할당하여 상기 무선 통신 장치들이 경쟁없이 상기 조정자에게 접속하는 비경쟁 구간을

포함하는 것을 특징으로 하는 조정자.
제 9 항에 있어서,

하나의 새로운 조정자를 추가로 포함하며,

상기 새로운 조정자는 상기 복수의 무선 네트워크의 조정자들로부터 전송된 비콘들을 수신하고, 상기 수신된 비콘들에 포함된 수퍼프레임의 시간 정보들을 토대로 상기 복수의 무선 네트워크의 비활성 구간들이 겹치는 구간에 해당 수퍼프레임의 활성 구간이 동작하도록 설정함으로써 새로운 무선 네트워크를 생성하는 것을 특징으로 하는 조정자.
제 9 항에 있어서,

상기 무선 통신 장치는 해당 무선 네트워크의 비경쟁 구간 내의 보증 시간 슬롯을 통해 다른 무선 네트워크로 데이터를 중계하는 것을 특징으로 하는 조정자.
무선 네트워크를 운영하는 조정자에 종속되어 수퍼프레임 단위로 통신을 수행하는 복수의 무선 통신 장치에서의 통신 방법에 있어서,

상기 수퍼프레임은 상기 조정자가 비콘을 전송하는 비콘 구간과, 상기 무선 통신 장치들이 경쟁을 통해 상기 조정자에게 다중 접속하는 경쟁 구간과, 상기 조정자가 상기 무선 통신 장치들 중 원하는 장치들에게 시간 슬롯을 할당하여 상기 무선 통신 장치들이 경쟁없이 상기 조정자에게 접속하는 비경쟁 구간을 포함하고,

소정의 그룹으로 분류되고 그룹별로 상기 경쟁 구간 내 시간 슬롯을 상기 조정자로부터 할당받는 단계와,

자신이 속한 그룹에 할당된 시간 슬롯에서 상기 조정자에게 랜덤하게 접속하여 데이터를 전송하는 단계를

포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
제 12 항에 있어서,

충돌이 발생하는 경우, 상기 무선 통신 장치가 수퍼프레임 단위의 백오프를 수행하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 무선 통신 장치가 수퍼프레임 내의 경쟁 구간에서 미리 지정된 시간 슬롯 중 임의의 슬롯을 선택하여 데이터를 전송하는 시간 슬롯 단위의 백오프를 수행하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,

상기 수퍼프레임 단위의 백오프는 이진 지수 백오프 방식인 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 시간 슬롯 할당 단계는 상기 조정자가 상기 비콘을 통해 시간 슬롯 할당 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 복수의 무선 통신 장치가 상기 조정자로부터 상기 비콘을 통해 상기 경쟁 구간 및 비경쟁 구간 내의 하향 링크용 시간 슬롯에 대한 정보를 수신 받는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
제 12 항에 있어서, 상기 비콘의 프레임은,

수퍼프레임의 시간 정보를 제공하는 필드와,

비경쟁 구간 내 보증 시간 슬롯의 할당 정보를 제공하는 필드와,

통신 장치에게 전송할 데이터 정보를 제공하는 필드와,

데이터 전송에 대한 ACK 정보를 제공하는 필드와,

시간 슬롯 요구나 제어 요구에 대한 응답 정보를 제공하는 필드와,

하향 링크용으로 사용될 시간 슬롯 정보를 제공하는 필드와,

통신 장치에 대한 그룹 관리 정보를 제공하는 필드를

포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
비콘 정보를 전송하는 활성 구간과, 비활성 구간을 포함하는 수퍼프레임 단위로 통신하는 복수의 무선 네트워크가 공존하는 무선 통신 환경에서의 각각의 무선 네트워크를 운영하는 조정자의 무선 통신 방법에 있어서,

다른 무선 네트워크의 비콘 정보를 수신 받는 단계와,

상기 다른 무선 네트워크의 비콘 정보를 토대로 해당 수퍼프레임의 활성 구간이 상기 다른 무선 네트워크의 비활성 구간과 겹치는 구간에서 동작하도록 설정하는 단계를

포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
제 19 항에 있어서, 상기 활성 구간은,

상기 조정자가 비콘을 전송하는 비콘 구간과,

해당 무선 네트워크에 속한 무선 통신 장치들이 경쟁을 통해 상기 조정자에게 다중 접속하는 경쟁 구간과,

상기 조정자가 상기 무선 통신 장치들 중 원하는 장치들에게 시간 슬롯을 할당하여 상기 무선 통신 장치들이 상기 조정자에게 경쟁없이 접속하는 비경쟁 구간을

포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
제 1 및 제 2 무선 네트워크 - 여기서, 상기 무선 네트워크의 각각은 해당 무넛 네트워크를 운영하는 조정자와, 활성 구간과 비활성 구간을 포함하는 수퍼프레임 단위로 상기 조정자와 통신하는 무선 통신 장치들을 포함하며,

상기 제 2 무선 네트워크의 활성 구간은 상기 제 1 무선 네트워크의 비활성 구간과 겹치고,

상기 활성 구간은 상기 조정자가 비콘을 전송하는 비콘 구간과, 해당 무선 네트워크에 속한 무선 통신 장치들이 경쟁을 통해 상기 조정자에게 다중 접속하는 경쟁 구간과, 상기 조정자가 상기 무선 통신 장치들 중 원하는 장치들에게 시간 슬롯을 할당하여 상기 무선 통신 장치들이 상기 조정자에게 경쟁없이 접속하는 비경쟁 구간을 포함함 - 에 공통으로 속하여 네트워크간 중계가 가능한 무선 통신 장치에서의 통신 방법에 있어서,

상기 제 1 무선 네트워크의 조정자로부터 상기 제 1 무선 네트워크의 수퍼프레임의 비경쟁 구간 내에 보증 시간 슬롯을 할당 받고 데이터를 수신 받는 단계와,

상기 제 2 무선 네트워크의 조정자에게 비경쟁 구간 내의 보증 시간 슬롯을 요구하고 할당 받는 단계와,

상기 제 2 무선 네트워크로부터 할당받은 보증 시간 슬롯을 통해 상기 제 2 무선 네트워크의 조정자에게 상기 수신한 데이터를 전송하는 단계를

포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
복수의 무선 통신 장치와, 상기 무선 통신 장치와 수퍼프레임 단위로 통신을 수행하는 조정자가 포함되는 무선 네트워크에서의 통신 방법에 있어서,

상기 수퍼프레임은 상기 조정자가 비콘을 전송하는 비콘 구간과, 상기 조정자가 상기 무선 통신 장치들을 하나 이상의 그룹으로 분류하며 각 그룹별로 사용 가능한 시간 슬롯을 미리 지정한 경쟁 구간과, 상기 조정자가 상기 무선 통신 장치들 중 원하는 장치들에게 시간 슬롯을 할당하여 상기 무선 통신 장치들이 경쟁없이 접속하는 비경쟁 구간을 포함하고,

상기 무선 네트워크에 속하지 않은 하나의 무선 통신 장치가 채널 스캔을 통해 상기 무선 네트워크의 조정자로부터 비콘을 획득하는 단계와,

상기 무선 네트워크에 속하지 않은 무선 통신 장치가 상기 무선 네트워크의 경쟁 구간 내의 임의의 시간 슬롯에 접속하여 상기 조정자에게 가입 요구 정보를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
제 22 항에 있어서,

상기 비콘은 상기 수퍼프레임의 시간 길이 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
제 22 항에 있어서,

상기 무선 네트워크에 속하지 않은 무선 통신 장치가 가입 요구 후 다음 번 비콘에 담길 요구에 대한 응답을 기다리는데 전력소모를 줄이기 위해 비활성 상태를 유지하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
조정자의 제어에 따라 동작하는 복수의 무선 네트워크가 공존하는 무선 통신 환경에서 상기 조정자로서 동작하는 무선 통신 장치에 있어서,

데이터를 변조하여 외부로 송신하기 위한 송신 수단과,

소정의 수퍼프레임 주기에 따른 클럭을 제공하기 위한 클럭 제공 수단과,

상기 클럭에 따라 비콘 정보를 생성하여 상기 송신 수단을 통해 외부로 송신하기 위한 제어 수단을 포함하고,

상기 비콘 정보는 하나의 무선 네트워크에 속한 무선 통신 장치들을 하나 이상의 그룹으로 분류한 그룹 관리 정보와, 각 그룹별로 사용할 수 있는 상기 수퍼프레임 내 경쟁 구간의 시간 슬롯 할당 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
제 25 항에 있어서,

상기 제어수단은 상기 수퍼프레임 내 경쟁 구간 및 비경쟁 구간 내의 시간 슬롯 중 하향 링크용으로 설정한 시간 슬롯에 대한 정보를 상기 비콘에 작성하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
조정자의 제어에 따라 동작하는 복수의 무선 네트워크가 공존하는 무선 통신 환경에서 상기 무선 네트워크 내에서 동작하는 무선 통신 장치에 있어서,

데이터를 변조하여 외부로 송신하기 위한 송신 수단과,

외부로부터 비콘 정보를 수신하기 위한 수신 수단과,

상기 비콘 정보에 따라 수퍼프레임 주기를 설정하는 제어 수단과,

상기 수퍼프레임 주기에 따라 클럭을 제공하기 위한 수단을 포함하고,

상기 비콘 정보는 상기 수퍼프레임의 시간 정보와, 상기 조정자가 해당 무선 네트워크에 속한 무선 통신 장치들을 하나 이상의 그룹으로 분류한 그룹 관리 정보와, 각 그룹별로 사용할 수 있는 상기 수퍼프레임 내 경쟁 구간의 시간 슬롯 할당 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
제 27 항에 있어서,

상기 제어수단은 지정된 경쟁 구간 내의 시간 슬롯에 랜덤하게 접속하여 상기 송신 수단을 통해 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
제 28 항에 있어서,

상기 제어수단은 상기 경쟁 구간 내에서 다른 무선 통신 장치와 충돌이 발생하는 경우 수퍼프레임 단위의 백오프를 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
제 29 항에 있어서,

상기 제어수단은 수퍼프레임 내의 경쟁 구간에서 미리 지정된 시간 슬롯 중 임의의 슬롯을 선택하여 데이터를 전송하는 시간 슬롯 단위의 백오프를 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
제 29 항 또는 제 30 항에 있어서,

상기 수퍼프레임 단위의 백오프는 이진 지수 백오프 방식인 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.