KR100766039B1

KR100766039B1 - 무선 통신망에서 전송되는 슈퍼프레임의 구조, 상기슈퍼프레임의 전송 방법, 및 상기 슈퍼프레임을 통한디바이스의 웨이크업 제어 방법

Info

Publication number: KR100766039B1
Application number: KR1020060063043A
Authority: KR
Inventors: 정창모; 프레션트 워슨; 선일 디립쿠마 조기
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-07-06
Filing date: 2006-07-05
Publication date: 2007-10-12
Also published as: EP1900176A1; KR20070005515A; CN101218801A; WO2007004854A1; EP1900176A4; CN101218801B

Abstract

본 발명은 무선 통신망의 미디어 억세스 컨트롤(Media Access Control; MAC)에서 정의되는 프로토콜 적응 레이어(Protocol Adaptation Layer; PAL)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선 통신망에서 전송되는 슈퍼프레임의 구조 및 무선 통신망 내의 개별 디바이스(device) 간에 awake 주기를 동기화하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 무선 통신망 내에서 송수신되는 슈퍼프레임(superframe)은, 상기 디바이스가 웨이크업되는 슈퍼프레임의 주기 정보(period)인 LWS(Local Wakeup Superframe) period 필드(field); 및 상기 디바이스가 웨이크업되는 상기 슈퍼프레임까지의 잔존 슈퍼프레임 개수 정보인 LWS Countdown 필드(field)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

IEEE 802.15, WPAN, 슈퍼프레임, 웨이크업, 비콘

Description

무선 통신망에서 전송되는 슈퍼프레임의 구조, 상기 슈퍼프레임의 전송 방법, 및 상기 슈퍼프레임을 통한 디바이스의 웨이크업 제어 방법{Frame Structure of Superframe Transmitted in Wireless Network, Method For Transmitting the Superframe, and Method for Controlling Devices' Wakeup by using the Superframe}

도 1은 IEEE 802.15에 따른 와이어리스 개인 통신망의 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.

도 2는 일반적인 무선 통신망에서 전송되는 슈퍼프레임 및 Rx 디바이스와 Tx 디바이스 간의 awake/sleep 모드 동작의 일례를 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 WPAN에 위치하는 디바이스의 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 WPAN에 위치한 디바이스에서 전송되는 로컬 웨이크업 슈퍼프레임(Local Wakeup Superframe; LWS)의 프레임 구조의 일례를 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 WPAN에 위치한 디바이스에서 전송되는 글로벌 웨이크업 슈퍼프레임(Global Wakeup Superframe; GWS)의 프레임 구조의 일례를 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 LWS 또는 GWS에 포함되는 period 및 Countdown의 일례를 도시한 도면이다.

도 7은 본 발명에 따른 LWS 및 GWS를 이용한 WPAN 내의 디바이스들의 awake/sleep 상태(state) 동작의 일례를 도시한 도면이다.

도 8은 본 발명에 따른 WPAN에 위치한 디바이스의 동작 방법을 도시한 도면이다.

도 9는 본 발명에 따른 WPAN에 위치한 디바이스의 구성을 도시한 블록도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

410: 비콘 슬롯(beacon slot) 420: 데이터 슬롯(data slot)

431: LWS Period 432: LWS Countdown

본 발명은 무선 통신망의 미디어 억세스 컨트롤(Media Access Control; MAC)에서 정의되는 프로토콜 적응 레이어(Protocol Adaptation Layer; PAL)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선 통신망에서 전송되는 슈퍼프레임의 구조 및 무선 통신망 내의 개별 디바이스(device) 간에 awake 주기를 동기화하는 방법에 관한 것이다.

최근 홈 네트워킹에 대한 일반인들의 관심이 증가하면서, 10m 내외의 단거리 에서 사용하는 와이어리스 개인 네트워킹 솔루션인 WPAN 기술이 주목 받고 있다. WPAN은 수십 센티미터에서 수 미터에 이르는 댁내 또는 근거리 데이터 전송과 더불어 주변 장치 간의 원활한 통신을 위한 개인화된 와이어리스 네트워크를 의미한다. 이러한 WPAN은 그 속성 상 통신 기반시설(infrastructure)이 불필요하고 다양한 장치에 쉽게 구현할 수 있을 뿐 아니라, 비용 효율은 물론 전력 효율까지 우수한 솔루션으로 알려져 있다.

도 1을 참조하면, 디지털 카메라, 프린터, 키보드, MP3P, PDA(Personal Digital Assistant), 마우스, xDSL AP(Access Point), 및 스캐너 등의 각종 디바이스는 코디네이터(coordinator)로서의 컴퓨터를 중심으로 하나의 와이어리스 개인 통신망(WPAN)을 구성한다. 이들 개별 디바이스는 유선(wired)이 아닌 소정의 주파수 대역을 이용하는 와이어리스 방식으로 연결되어 있다.

이러한 IEEE 802.15에 따른 WPAN은 IEEE 802.15 WG(Working Group)에서 다양한 논의가 진행되고 있고, 4개의 Task Group(TG)으로 나뉘어져 표준(standard)을 위한 다양한 활동을 하고 있다. 이 중, WiMedia로 명명되는, IEEE 802.15.3에서 논의되는 WPAN UWB(Ultra Wide-Band) 통신 방식은 아래의 특징을 갖는다.

(1) 분산형 네트워크(decentralized network)이다. 즉, WPAN 내에 전용(dedicated) 코디네이터(coordinator) 없이 WPAN 내의 모든 디바이스는 독립적으로 동작한다(Each device takes care of itself). 또한 개별 디바이스는 애드 혹(ad-hoc) 방식으로 동작한다.

(2) WPAN 내의 각 디바이스는 비콘 주기(beacon period)에 따라 비콘을 전송한다.

(3) 예약 기반의 억세스 방식(Distributed Reservation Protocol; DRP) 및 경쟁 기반의 억세스 방식(Prioritized Contention Access; PCA)의 두 가지 억세스 방식을 사용할 수 있다.

이러한 WiMedia는 높은 데이터 전송률 및 비교적 적은 전송 커버리지(coverage)를 갖는 것을 특징으로 하고, 무엇보다도 디바이스 자체의 전력 효율을 위해 저전력으로 동작을 하는 것이 중요하다.

따라서 본 발명자는 WPAN을 위한 WiMedia 통신 방식에 있어서, WPAN 내의 디바이스 간의 데이터 트래픽(traffic)을 최소화하고, 디바이스의 전력 효율(efficiency)을 높이기 위한 새로운 슈퍼프레임 구조(structure) 및 상기 슈퍼프레임을 이용한 디바이스의 전력 효율을 극대화하고 네트워크 데이터 트래픽을 최소화할 수 있는 새로운 방식을 제안하고자 한다.

본 발명은 와이어리스 개인 통신망(WPAN)에서 로컬 웨이크업 구간(Local Wakeup Interval; LWI)을 브로드캐스트하여 개별 디바이스가 다른 디바이스들의 awake/sleep 상태(state)를 알 수 있도록 함으로써, WPAN 내의 데이터 트래픽을 줄이는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 와이어리스 개인 통신망(WPAN)에서 로컬 웨이크업 구 간(Local Wakeup Interval; LWI)을 브로드캐스트하여 개별 디바이스가 다른 디바이스들의 awake/sleep 상태(state)를 알 수 있도록 함으로써, 타겟 수신(Rx) 디바이스가 sleep 상태에 있는 경우 전송(Tx) 디바이스의 전력 효율을 극대화하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 와이어리스 개인 통신망(WPAN)에서 글로벌 웨이크업 구간(Global Wakeup Interval; GWI)을 브로드캐스트하도록 함으로써, WPAN 내의 모든 디바이스가 소정의 주기에 따라 웨이크업될 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 와이어리스 개인 통신망(WPAN)에서 개별 디바이스가 자신의 awake/sleep 상태를 동적으로(dynamically) 제어할 수 있도록 함으로써, WPAN 내에서의 데이터 트래픽 및 디바이스의 전력 효율을 최적화하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 무선 통신망 내에서 송수신되는 슈퍼프레임(superframe)은, 상기 디바이스가 웨이크업되는 슈퍼프레임의 주기 정보(period)인 LWS(Local Wakeup Superframe) period 필드(field); 및 상기 디바이스가 웨이크업되는 상기 슈퍼프레임까지의 잔존 슈퍼프레임 개수 정보인 LWS Countdown 필드(field)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 다른 일측에 따른 무선 통신망 내에서 송수신되는 슈퍼프레임(superframe)은, 상기 WPAN 상의 모든 디바이스가 웨이크업되는 슈퍼프레임의 주 기 정보(period)인 GWS(Global Wakeup Superframe) period 필드(field); 및 상기 디바이스가 웨이크업되는 상기 슈퍼프레임까지의 잔존 슈퍼프레임 개수 정보인 GWS Countdown 필드(field)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면들 및 해당 도면들에 기재된 내용들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 이러한 실시예들은 본 발명의 이해를 위해 예시적으로 인용된 것일 뿐, 이러한 실시예들에 의해 본 발명의 범위가 제한되거나 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

도 2는 일반적인 WPAN에서 전송되는 슈퍼프레임 및 Rx 디바이스와 Tx 디바이스 간의 awake/sleep 모드 동작의 일례를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 슈퍼프레임(200)은 WPAN 내에서 연속적으로 전송된다. 개별 디바이스는 자신의 awake/sleep 상태 주기에 따라 awake/sleep을 반복적으로 수행한다. 이러한 awake/sleep 상태 주기는 디바이스의 전력 효율을 높이기 위한 것으로서, 도 2를 참조하면 Rx 디바이스는 2개의 슈퍼프레임 구간에서 awake 상태에 있고, 이후 5개의 슈퍼프레임 구간에서 sleep 상태에 있으며, 그 이후 다시 awake 상태가 된다. 또한, Tx 디바이스는 처음 3개의 슈퍼프레임 구간에서 sleep 상태에 있고, 이후 슈퍼프레임 구간에서 awake 상태가 된다.

도 2에 도시된 일례를 참조하면, Tx 디바이스가 Rx 디바이스로 소정의 데이터를 전송하고자 하는 경우, Tx 디바이스가 awake 상태가 된 이후 4개의 슈퍼프레임 구간 동안 Rx 디바이스는 sleep 상태에 있으므로, Rx 디바이스가 수신할 수 없는 무의미한 슈퍼프레임을 전송하는 결과가 발생한다. 이는 Tx 디바이스 자체로는 전력 효율이 떨어지는 것이고, WPAN 관점에서는 무용한 데이터 트래픽(waste)이 발생한 것이다. 도 2의 경우, Tx/Rx 디바이스 모두 awake 상태가 된 이후의 슈퍼프레임을 통해 데이터 송수신이 가능하다.

도 2에 도시된 일례는 WPAN 내에 소수의 디바이스가 위치하는 경우를 설명하고 있으나, 통상의 WPAN 내에는 다수의 디바이스가 위치할 수 있다. 이러한 경우가 도 3에 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 하나의 WPAN 내에 총 8개의 디바이스가 위치해 있고, 각 디바이스는 자신의 전송 커버리지(coverage)를 가지고 WPAN 내에서 네트워킹을 수행한다. 이러한 디바이스(310 내지 340)들은 도 1에 도시된 것과 같이, 디지털 카메라, 프린터, 키보드, MP3P, PDA(Personal Digital Assistant), 마우스, xDSL AP(Access Point), 스캐너(scanner), 개인용 컴퓨터(PC) 등일 수 있다. 도 3에 도시된 WPAN 내의 개별 디바이스들은 아래 도 4 및 도 5를 참조하여 상술하는 슈퍼프레임을 전송하고, 이를 통해 개별 디바이스들은 다른 디바이스의 로컬 웨이크업 구간(Local Wakeup Interval; LWI) 및 상기 WPAN 내의 글로벌 웨이크업 구간(Global Wakeup Interval; GWI)를 알 수 있다.

로컬 웨이크업 슈퍼프레임(Local Wakeup Superframe ; LWS )의 프레임 구조(frame structure)

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 WPAN에 위치한 디바이스에서 전송되는 로컬 웨이크업 슈퍼프레임(Local Wakeup Superframe; LWS)의 프레임 구조의 일례를 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 하나의 슈퍼프레임(400)은 크게 비콘 슬롯(beacon slot)(410)과 데이터 슬롯(420)을 포함한다. 비콘 슬롯(410)에는 정보 요소(Information Element; IE)가 포함되며, 본 발명에 따른 슈퍼프레임 내에는 LWI IE(Local Wakeup Interval Information Element)(430)가 포함된다. LWI IE(430)는 LWS(Local Wakeup Superframe) Period 필드(431) 및 LWS Countdown(432) 필드를 포함한다.

LWS Period 필드(431)에 기록되는 값은 해당 디바이스가 웨이크업(wakeup)되는 슈퍼프레임의 주기 정보이다. 즉, 2개의 슈퍼프레임 구간에서는 sleep 상태이고 그 이후 슈퍼프레임 구간에서 awake 상태가 되는 경우, LWS Period 필드(431) 값은 3이 된다. 이러한 LWS Period 필드(431)에 기록되는 주기 정보는 상기 디바이스의 사용자가 필요에 따라 설정한 값일 수 있고, WPAN의 로컬 파라미터에 기초하여 상기 디바이스에서 결정한 값일 수 있다. 이러한 LWS Period 필드(431) 값을 설정하기 위한 로컬 파라미터로는 상기 디바이스에 대한 현재(current) 트래픽 정보, 예상(expected) 트래픽 정보, WPAN의 채널 조건(channel condition), 또는 상기 디바이스의 전력 레벨(power level) 중 어느 하나 이상일 수 있다.

LWS Countdown 필드(432)에 기록되는 값은 상기 디바이스가 웨이크업되는 상기 슈퍼프레임까지의 잔존 슈퍼프레임 개수 정보이다. LWS Countdown 필드(432)는 초기값으로 LWS period 필드(431) 값의 -1의 값을 갖고, 다음 슈퍼프레임 내에서는 이전 슈퍼프레임 내의 LWS Countdown 필드(432) 값에서 -1이 된 값을 갖는다.

도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 LWS Countdown 필드(431) 값의 설정 방법을 상세히 설명한다. 일례로, LWS(610)의 LWI IE(615, 625, 635, 645)에 포함된 LWS Period 필드(431) 값이 3인 경우, 처음 LWS(610)의 LWI IE(615)에 포함되는 LWS Period 필드(431) 값은 "3"이고 LWS Countdown 필드(432)의 초기값은 "2"가 된다. 이후 LWS(620)의 LWI IE(625)에 포함되는 LWS Period 필드(431) 값은 "3"이고 LWS Countdown 필드(432) 값은 "1"이 되고, 다음 LWS(630)의 LWI IE(635)에 포함되는 LWS Period 필드(431) 값은 "3"이고 LWS Countdown 필드(432) 값은 "0"이 된다. LWS Countdown 필드(432) 값이 "0"인 LWS(630)에서 해당 디바이스는 웨이크업(wakeup) 되어 awake 상태로 동작한다. 웨이크업 이후 소정의(predetermined) 슈퍼프레임 구간 동안 awake 상태를 유지한 디바이스는 다시 sleep 상태로 동작하면서, LWS(640)의 LWI IE(645)에 포함되는 LWS Period 필드(431) 값은 "3"으로 LWS Countdown 필드(432)의 초기값은 "2"로 설정한다. 이후 LWS에 대해서는 위에서 설명한 단계가 반복된다.

상술한 LWS Countdown 필드(432) 값은 단순히 설명의 편의를 위한 것으로서, LWS Countdown 필드(432)의 초기값 설정 및 해당 디바이스가 웨이크업되는 LWS Countdown 필드(432) 값은 다른 값으로 설정될 수 있다. 이러한 LWS Countdown 필드(432) 값의 수정(modification) 또는 변형(variation)은 당업자 수준에서 자명한 것이라고 할 것이다.

글로벌 웨이크업 슈퍼프레임(Global Wakeup Superframe ; GWS )의 프레임 구조(frame structure)

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 WPAN에 위치한 디바이스에서 전송되는 글로벌 웨이크업 슈퍼프레임(Global Wakeup Superframe; GWS)의 프레임 구조의 일례를 도시한 도면이다. 도 4에서 설명한 것과 유사하게, 하나의 슈퍼프레임(500)은 크게 비콘 슬롯(beacon slot)(510)과 데이터 슬롯(520)을 포함한다. 비콘 슬롯(510)에는 정보 요소(Information Element; IE)가 포함되며, 본 발명에 따른 슈퍼프레임 내에는 GWI IE(Global Wakeup Interval Information Element)(530)가 포함된다. GWI IE(530)는 GWS(Global Wakeup Superframe) Period 필드(531) 및 GWS Countdown(532) 필드를 포함한다.

GWS Period 필드(531)에 기록되는 값은 WPAN 내의 모든 디바이스가 웨이크업(wakeup)되는 슈퍼프레임의 주기 정보이다. 즉, 3개의 슈퍼프레임 구간 이후의 슈퍼프레임 구간에서 WPAN 내의 모든 디바이스가 awake 상태가 되는 경우, GWS Period 필드(531) 값은 3이 된다. 이러한 GWS Period 필드(531)에 기록되는 주기 정보는 WPAN 내에서 게이트웨이(gateway) 또는 브리지(bridge) 수단과 같은 코디네이터(coordinator) 기능을 담당하는 디바이스에서 결정하되, WPAN의 네트워크 타입(control, media, 또는 데이터 등), 네트워크 부하(load), 또는 기타 파라미터들에 따라 결정될 수 있다.

GWS Countdown 필드(532)에 기록되는 값은 WPAN 내의 모든 디바이스가 웨이크업되는 상기 슈퍼프레임까지의 잔존 슈퍼프레임 개수 정보이다. GWS Countdown 필드(532)는 초기값으로 GWS period 필드(531) 값의 -1의 값을 갖고, 다음 슈퍼프레임 내에서는 이전 슈퍼프레임 내의 GWS Countdown 필드(532) 값에서 -1이 된 값을 갖는다.

다시 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 GWS Countdown 필드(531) 값의 설정 방법을 상세히 설명한다. 일례로, GWS(610)의 GWI IE(615, 625, 635, 645)에 포함된 GWS Period 필드(531) 값이 3인 경우, 처음 GWS(610)의 GWI IE(615)에 포함되는 GWS Period 필드(531) 값은 "3"이고 GWS Countdown 필드(532)의 초기값은 "2"가 된다. 이후 GWS(620)의 GWI IE(625)에 포함되는 GWS Period 필드(531) 값은 "3"이고 GWS Countdown 필드(532) 값은 "1"이 되고, 다음 GWS(630)의 GWI IE(635)에 포함되는 GWS Period 필드(531) 값은 "3"이고 GWS Countdown 필드(532) 값은 "0"이 된다. GWS Countdown 필드(532) 값이 "0"인 GWS(630)에서 WPAN 내에서 코디네이터의 기능을 담당하는 디바이스는 물론 해당 디바이스와 통신을 하는 WPAN 내의 모든 디바이스는 웨이크업(wakeup) 되어 awake 상태로 동작한다. 웨이크업 이후 소정의(predetermined) 슈퍼프레임 구간 동안 awake 상태를 유지한 디바이스는 다시 sleep 상태로 동작하면서, GWS(640)의 GWI IE(645)에 포함되는 GWS Period 필드(531) 값은 "3"으로 GWS Countdown 필드(532)의 초기값은 "2"로 설정한다. 이후 GWS에 대해서는 위에서 설명한 단계가 반복된다.

도 4에 대한 설명에서 언급한 것과 같이, 상술한 GWS Countdown 필드(532) 값은 단순히 설명의 편의를 위한 것으로서, GWS Countdown 필드(532)의 초기값 설정 및 해당 디바이스가 웨이크업되는 GWS Countdown 필드(532) 값은 다른 값으로 설정될 수 있다. 이러한 GWS Countdown 필드(532) 값의 수정(modification) 또는 변형(variation)은 당업자 수준에서 자명한 것이라고 할 것이다.

LWS / GWS 를 이용한 awake/sleep 상태(state) 제어 방법

도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한 LWS 및 GWS를 이용하여 본 발명에 따른 WPAN 내에 위치하는 디바이스 간의 awake/sleep 상태 제어 방법을 도 7을 참조하여 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 LWS 및 GWS를 이용한 WPAN 내의 디바이스들의 awake/sleep 상태 동작의 일례를 도시한 도면이다. 설명의 편의를 위해 도 7에서는 해당 디바이스가 웨이크업된 이후 하나의 슈퍼프레임 구간에서만 awake 상태가 되어 있고, 이후 슈퍼프레임 구간에서는 sleep 상태로 동작하는 것으로 가정한다. 도 7을 참조하면, 게이트웨이의 기능을 담당하는 디바이스(G/W)는 GP(Global wakeup Period)는 6으로, 디바이스 1은 LP(Local wakeup Period)가 3으로, 디바이스 2는 LP가 5로, 디바이스 3은 LP가 7로 설정되어 있다.

도 7의 시간 축을 따라 WPAN에서 전송되는 슈퍼프레임(SF)(710)을 보면, 디바이스(G/W)는 처음 5개의 슈퍼프레임(SF) 구간에서는 sleep 상태에서 동작하고, 그 이후 슈퍼프레임(SF)에서 웨이크업된다. GP가 6으로 설정되어 있으므로, 디바이스(G/W)와 통신을 수행하는 WPAN 내의 디바이스 1 내지 3은 해당 슈퍼프레임(SF) 구간에서 모두 웨이크업되어 awake 상태로 동작한다. 디바이스 1은 LP가 3이므로, 처음 2개의 슈퍼프레임(SF) 구간에서는 sleep 상태로 동작하고, 3번째 슈퍼프레 임(SF) 구간에서 웨이크업되어 awake 상태로 동작하며, GP 에 따라 6번째 슈퍼프레임(SF) 구간에서 다시 웨이크업되어 awake 상태로 동작한다. 디바이스 2는 LP가 5이므로, 처음 4개의 슈퍼프레임(SF) 구간에서는 sleep 상태로 동작하고, 5번째 슈퍼프레임(SF) 구간에서 웨이크업되어 awake 상태로 동작하며, GP 에 따라 6번째 슈퍼프레임(SF) 구간에서도 웨이크업되어 awake 상태로 동작한다. 디바이스 3은 LP가 7이나, GP에 따라 6번째 슈퍼프레임(SF) 구간에서 웨이크업되고 이후 7번째 슈퍼프레임(SF) 구간에서도 awake 상태로 동작한다.

이와 같이 WPAN 내의 디바이스에서 생성된 LWS 또는 GWS에 따라, WPAN 내의 모든 디바이스는 awake/sleep 상태로 동작한다.

LWS / GWS 를 이용한 WPAN 내의 디바이스 동작 방법

이하 도 8 및 도 9을 참조하여, 상술한 LWS/GWS를 이용한 awake/sleep 상태(state) 제어 방법이 수행되는 WPAN 내의 디바이스 동작 방법 및 디바이스의 구성에 대해 상세히 설명한다.

도 8은 본 발명에 따른 WPAN에 위치한 디바이스의 동작 방법을 도시한 도면이다. 도 8을 참조하면, WPAN에 위치한 디바이스는 도 4에서 상술한 것과 같이 LWS Period를 결정한다(단계 810). 단계 810의 LWS Period는 해당 디바이스가 웨이크업(wakeup)되는 슈퍼프레임의 주기 정보를 의미한다. 일례로, 2개의 슈퍼프레임 구간에서는 sleep 상태이고 그 이후 슈퍼프레임 간에서 awake 상태가 되는 경우, LWS Period는 3이 된다. 이러한 LWS Period는 상기 디바이스의 사용자가 필요 에 따라 설정한 값일 수 있고, WPAN의 로컬 파라미터에 기초하여 상기 디바이스에서 결정한 값일 수 있다. 단계 810에서 설정된 LWS Period 및 LWS Countdown 값을 LWS의 비콘 슬롯의 LWI IE에 기록하고, LWS를 WPAN 내에서 브로드캐스트(broadcast)한다(단계 820). LWI IE는 LWS Period 필드 및 LWS Countdown 필드를 포함하고, 각 필드에는 LWS Period 및 Countdown 값이 기록된다. 다음 슈퍼프레임이 전송될 때, 이전 슈퍼프레임 내의 LWS Countdown 필드 값에서 -1이 된 값을 LWI IE에 포함시켜 다시 브로드캐스트한다(단계 830). 상술한 LWS Countdown 필드 값이 0인지 여부를 판단하고(단계 840), 해당 값이 0인 경우, 상기 디바이스는 웨이크업된다(단계 850).

상술한 단계 810 내지 단계 850의 LWS를 통한 로컬 웨이크업과 함께, WPAN 내에서 브로드캐스트되는 GWS를 이용한 글로벌 웨이크업도 함께 수행된다. 도 8에 예시된 단계 840에서 LWS Countdown 필드 값이 0이 아닌 경우, WPAN 내에서 브로드캐스트되는 GWS에 포함된 GWS Countdown 필드 값을 히어링(hearing)한다(단계 860). 히어링한 GWS Countdown 필드 값이 0인지 여부를 판단하고(단계 870), 판단 결과 GWS Countdown 필드 값이 0인 경우 글로벌 웨이크업을 수행한다(단계 880). 단계 870에서 GWS Countdown 필드 값이 0이 아닌 경우에는 다시 단계 830으로 돌아가서 LWS 브로드캐스팅 절차를 반복한다.

도 8에 도시된 것과 같이, WPAN 내의 디바이스는 LWS를 통하여 자신의 awake/sleep 상태에 대한 패턴 정보를 브로드캐스트하고, 이를 통해 이웃 디바이스는 해당 디바이스의 awake/sleep 상태를 알 수 있게 된다. 이를 통해, 소정의 타 겟 Rx 디바이스에 데이터를 전송하고자 하는 Tx 디바이스는 상기 타겟 Rx 디바이스의 awake/sleep 상태를 모니터링하고 있다가 상기 타겟 Rx 디바이스가 웨이크업되어 awake 상태에서 동작할 때 소정의 데이터를 전송할 수 있게 된다. 따라서 도 2를 참조하여 설명한 waste 구간을 줄일 수 있고, 이를 통해 WPAN 내의 트래픽 효율은 물론 Tx 디바이스의 전력 효율을 최적화할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 WPAN에 위치한 디바이스의 구성을 도시한 블록도이다. 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 디바이스는 MAC(Media Access Control)으로서 PAL(Protocol Adaptation Layer)(900)과 PHY(910) 계층으로 구성된다.

도 9에 도시된 PAL(900)은 로컬 파라미터 분석부(920), LWS Period 관리부(930), 계수부(Countdown unit)(940), 슈퍼프레임 생성부(950), 제어부(960), 및 GWS Period/Countdown 관리부(970)을 포함할 수 있다. 또한 PHY(910)는 와이어리스 미디어와의 물리적인 전송 및 인터페이싱을 담당한다.

로컬 파라미터 분석부(920)는 WPAN에 위치하는 해당 디바이스의 로컬 파라미터를 분석하여 LWS Period를 결정한다. 이러한 로컬 파라미터의 예는 도 4를 참조하여 상세하게 설명한 것과 같다. 이러한 로컬 파라미터를 분석하여 LWS Period를 결정하는 로직은 다양한 설계 변경이 있을 수 있다.

LWS Period 관리부(930)는 로컬 파라미터 분석부(920)에서 결정된 LWS Period 값 또는 사용자로부터 설정 값으로 입력된 LWS Period 값을 유지한다. LWS Period 값에 따라 LWS의 LWI IE에 포함되는 LWS Countdown 값도 결정된다.

계수부(940)는 LWS가 전송될 때 마다 LWS Period 관리부(930)에서 유지하는 LWS Countdown 값에서 -1을 하여 해당 값을 슈퍼프레임 생성부(950)로 전송한다.

슈퍼프레임 생성부(950)는 LWS Period 관리부(930)에서 유지하는 LWS Period 값 및 계수부(940)에서 전송된 LWS Countdown 값을 LWS에 삽입하여 PHY(910)를 통해 WPAN으로 브로드캐스팅한다.

제어부(960)는 LWS Period 관리부(930)에서 유지하는 LWS Period 값 및 계수부(940)의 LWS Countdown 값에 따라 디바이스가 웨이크업되도록 제어한다. 일례로, 계수부(940)의 LWS Countdown 값이 0이 되는 경우 로컬 웨이크업 시그널링을 수행하여 해당 디바이스가 awake 상태로 동작하도록 제어한다. 또한 GWS Period/Countdown 관리부(970)에서 히어링(hearing)하고 있는 GWS에 포함된 GWS Countdown 값이 0인 경우 글로벌 웨이크업 시그널링을 수행하여 해당 디바이스가 awake 상태로 동작하도록 제어한다.

도 9에서는 LWS를 생성하고 이를 이용하여 awake/sleep 상태(state)를 제어하는 디바이스의 구성을 도시하고 있으나, GWS를 생성하는 로직도 상술한 바와 같이 LWS 생성 로직과 유사하므로, GWS를 생성하고 이를 이용하여 awake/sleep 상태(state)를 제어하는 디바이스의 구성 또한 도 9에 도시된 구성과 유사하다.

상술한 WPAN 내의 디바이스 구성 중 PAL(900) 및 PHY(910)는 상술한 본 발명에 따른 LWS/GWS를 생성하고 이를 통해 awake/sleep 상태를 제어하는 방법을 수행하는 기능 모듈(functional module)로 설명한 것일 뿐, 이러한 기능 모듈의 명칭 변경 또는 세분화/합병(merge) 등 또한 본 발명에 따른 LWS/GWS 방식의 awake/sleep 상태 제어 방법을 채용하고 있는 한 본 발명의 범주에 속하는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

또한, 본 명세서에는 본 발명의 특징을 IEEE 802.15.3에 따른 WiMedia를 중심으로 설명하였지만, 본 발명은 WiMedia 이외의 방식을 채택하는 와이어리스 개인 통신망(WPAN)에서 개별 디바이스의 awake/sleep 상태를 제어하기 위한 네트워크 기술에 대해서도 적용가능하다.

본 발명에 따르면, 와이어리스 개인 통신망(WPAN)에서 와이어리스 개인 통신망(WPAN)에서 로컬 웨이크업 구간(Local Wakeup Interval; LWI)을 브로드캐스트하여 개별 디바이스가 다른 디바이스들의 awake/sleep 상태(state)를 알 수 있도록 함으로써, WPAN 내의 데이터 트래픽을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 와이어리스 개인 통신망(WPAN)에서 와이어리스 개인 통신망(WPAN)에서 로컬 웨이크업 구간(Local Wakeup Interval; LWI)을 브로드캐스트하여 개별 디바이스가 다른 디바이스들의 awake/sleep 상태(state)를 알 수 있도록 함으로써, 타겟 수신(Rx) 디바이스가 sleep 상태에 있는 경우 전송(Tx) 디바이스의 전력 효율을 극대화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 와이어리스 개인 통신망(WPAN)에서 글로벌 웨이크 업 구간(Global Wakeup Interval; GWI)을 브로드캐스트하도록 함으로써, WPAN 내의 모든 디바이스가 소정의 주기에 따라 웨이크업될 수 있도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 와이어리스 개인 통신망(WPAN)에서 개별 디바이스가 자신의 awake/sleep 상태를 동적으로(dynamically) 제어할 수 있도록 함으로써, WPAN 내에서의 데이터 트래픽 및 디바이스의 전력 효율을 최적화하는 방법을 제공할 수 있다.

Claims

무선 통신망에서 동작하는 통신 디바이스(device)에 있어서,

WPAN(Wireless Personal Network) 상의 디바이스가 웨이크업되는 슈퍼프레임의 주기 정보(period)인 LWS(Local Wakeup Superframe) period 필드(field); 및

상기 디바이스가 웨이크업되는 상기 슈퍼프레임까지의 잔존 슈퍼프레임 개수 정보인 LWS Countdown 필드(field)

를 포함하는 슈퍼프레임(superframe)을 송수신하는 것을 특징으로 하는 통신 디바이스.
무선 통신망에서 동작하는 통신 디바이스(device)에 있어서,

WPAN(Wireless Personal Network) 상의 디바이스가 웨이크업되는 슈퍼프레임의 주기 정보(period)인 GWS(Global Wakeup Superframe) period 필드(field); 및

상기 디바이스가 웨이크업되는 상기 슈퍼프레임까지의 잔존 슈퍼프레임 개수 정보인 GWS Countdown 필드(field)

를 포함하는 슈퍼프레임(superframe)을 송수신하는 것을 특징으로 하는 통신 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 무선 통신망은 WiMEDIA 무선(radio) 플랫폼(platform)으로 구현되고, 상기 슈퍼프레임은 WiMEDIA 용 프로토콜 적응 레이어(WiMEDIA Network Protocol Adaptation Layer; WiNET)에서 생성되는 것을 특징으로 하는 통신 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 슈퍼프레임은 상기 WPAN 내에 브로드캐스트되는 것을 특징으로 하는 통신 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 period 필드 및 상기 Countdown 필드는 상기 슈퍼프레임의 비콘(beacon) 슬롯(slot)의 정보 요소(Information Element; IE) 필드에 기록되는 것을 특징으로 하는 통신 디바이스.
제1항에 있어서,

상기 LWS Countdown 필드는 초기값으로 상기 LWS period -1 의 값을 갖고, 다음 슈퍼프레임 내에서는 이전 슈퍼프레임 내의 LWS Countdown 필드 값에서 -1이 된 값을 가지며, 상기 LWS Countdown 필드 값이 0이 되는 상기 슈퍼프레임 구간에서 상기 디바이스는 웨이크업(wakeup)되는 것을 특징으로 하는 통신 디바이스.
제1항에 있어서,

상기 LWS period 필드 값은 상기 디바이스의 사용자 입력 또는 상기 WPAN의 로컬 파라미터에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 통신 디바이스.
제7항에 있어서,

상기 로컬 파라미터는 상기 디바이스에 대한 현재 트래픽 정보, 예상 트래픽 정보, 상기 WPAN의 채널 조건, 또는 상기 디바이스의 전력 레벨 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 통신 디바이스.
제2항에 있어서,

상기 GWS Countdown 필드는 초기값으로 상기 GWS period -1 의 값을 갖고, 다음 슈퍼프레임 내에서는 이전 슈퍼프레임 내의 GWS Countdown 필드 값에서 -1이 된 값을 가지며, 상기 GWS Countdown 필드 값이 0이 되는 상기 슈퍼프레임 구간에서 상기 디바이스는 웨이크업되는 것을 특징으로 하는 통신 디바이스.
제2항에 있어서,

상기 슈퍼프레임은 상기 WPAN 내에서 게이트웨이(gateway) 또는 브리지(bridge)를 포함하는 코디네이터(coordinator)의 기능을 담당하는 디바이스에서 전송되는 것임을 특징으로 하는 통신 디바이스.
무선 통신망 내의 디바이스에서 슈퍼프레임을 전송하는 방법에 있어서,

상기 디바이스가 웨이크업되는 슈퍼프레임의 주기 정보(period)인 LWS(Local Wakeup Superframe) period 필드 값을 결정하는 단계;

상기 LWS period 필드 및 상기 디바이스가 웨이크업되는 상기 슈퍼프레임까지의 잔존 슈퍼프레임 개수 정보인 LWS Countdown 필드로 구성된 정보 요소(Information Element; IE)를 포함하는 슈퍼프레임을 생성하는 단계; 및

상기 슈퍼프레임을 소정의 PHY(PHYsical)를 통해 WPAN(Wireless Personal Network)으로 브로드캐스트하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 슈퍼프레임 전송 방법.
제11항에 있어서,

상기 LWS period 필드 값은 상기 디바이스의 사용자 입력 또는 상기 WPAN의 로컬 파라미터에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 슈퍼프레임 전송 방법.
제12항에 있어서,

상기 로컬 파라미터는 상기 디바이스에 대한 현재 트래픽 정보, 예상 트래픽 정보, 상기 WPAN의 채널 조건, 또는 상기 디바이스의 전력(power) 레벨 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 슈퍼프레임 전송 방법.
제11항에 있어서,

상기 LWS Countdown 필드는 초기값으로 상기 LWS period -1 의 값을 갖고, 다음 슈퍼프레임 내에서는 이전 슈퍼프레임 내의 LWS Countdown 필드 값에서 -1이 된 값을 가지며, 상기 LWS Countdown 필드 값이 0이 되는 상기 슈퍼프레임 구간에서 상기 디바이스는 웨이크업되는 것을 특징으로 하는 슈퍼프레임 전송 방법.
무선 통신망 내의 디바이스에서 슈퍼프레임을 전송하는 방법에 있어서,

WPAN(Wireless Personal Network) 상의 디바이스가 웨이크업되는 슈퍼프레임의 주기 정보(period)인 GWS(Global Wakeup Superframe) period 필드 값을 결정하는 단계;

상기 GWS period 필드 및 상기 디바이스가 웨이크업되는 상기 슈퍼프레임까지의 잔존 슈퍼프레임 개수 정보인 GWS Countdown 필드로 구성된 정보 요소(Information Element; IE)를 포함하는 슈퍼프레임을 생성하는 단계; 및

상기 슈퍼프레임을 소정의 PHY(PHYsical)를 통해 상기 WPAN으로 브로드캐스트하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 슈퍼프레임 전송 방법.
제15항에 있어서,

상기 GWS Countdown 필드는 초기값으로 상기 GWS period -1 의 값을 갖고, 다음 슈퍼프레임 내에서는 이전 슈퍼프레임 내의 GWS Countdown 필드 값에서 -1이 된 값을 가지며, 상기 GWS Countdown 필드 값이 0이 되는 상기 슈퍼프레임 구간에서 상기 WPAN 내의 모든 디바이스는 웨이크업되는 것을 특징으로 하는 슈퍼프레임 전송 방법.
제16항에 있어서,

상기 슈퍼프레임을 브로드캐스트하는 상기 디바이스는 상기 WPAN 내에서 게 이트웨이(gateway) 또는 브리지(bridge)를 포함하는 코디네이터(coordinator)의 기능을 담당하는 디바이스인 것을 특징으로 하는 슈퍼프레임 전송 방법.
무선 통신망 내의 디바이스에서 슈퍼프레임을 전송하는 방법에 있어서,

타겟 Rx 디바이스에서 전송된 슈퍼프레임을 수신하는 단계 - 상기 슈퍼프레임은 상기 타겟 수신(Rx) 디바이스가 웨이크업(wakeup)되는 슈퍼프레임의 주기 정보(period)인 LWS(Local Wakeup Superframe) period 필드 및 상기 타겟 수신 디바이스가 웨이크업되는 상기 슈퍼프레임까지의 잔존 슈퍼프레임 개수 정보인 LWS Countdown 필드를 포함함 -; 및

상기 LWS Countdown 필드 값이 0이 되는 슈퍼프레임 구간에서 상기 타겟 수신 디바이스로 전송하고자 하는 슈퍼프레임을 전송하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 슈퍼프레임 전송 방법.
무선 통신망에 포함된 디바이스의 어웨이크(awake)/슬립(sleep) 상태(state) 제어 방법에 있어서,

(1) 상기 디바이스가 웨이크업되는 슈퍼프레임의 주기 정보(period)인 LWS(Global Wakeup Superframe) period 필드 값을 결정하는 단계;

(2) 상기 LWS period 필드 및 상기 디바이스가 웨이크업되는 상기 슈퍼프레임까지의 잔존 슈퍼프레임 개수 정보인 LWS Countdown 필드로 구성된 정보 요소(Information Element; IE)를 포함하는 슈퍼프레임을 생성하는 단계;

(3) 상기 슈퍼프레임을 소정의 PHY(PHYsical)를 통해 WPAN(Wireless Personal Network)으로 브로드캐스트하는 단계;

(4) 상기 WPAN 내의 제2 디바이스로부터 GWS period 필드 및 GWS Countdown 필드를 포함하는 슈퍼프레임을 수신하는 단계; 및

(5) 상기 (2) 단계에서 상기 LWS Countdown 필드 값이 0인 경우 또는 상기 (4) 단계에서 수신된 상기 GWS Countdown 필드 값이 0인 경우 상기 디바이스를 웨이크업하도록 제어하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 상태 제어 방법,