KR100773254B1 - 무선 에이티엠 네트워크에서의 임시 포워더를 이용한 오류 복구 메카니즘 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통신 시스템에서의 정보 전송 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 제 1 기지국과 제 2 기지국간에 제 1 통신 링크를 확립하는 단계; 및 상기 제 1 기지국과 상기 무선 단말간에 제 2 통신 링크를 확립하거나 유지하도록 시도하는 단계를 포함하고, 상기 제 2 통신 링크가 확립되거나 유지될 수 없다고 결정하면, 상기 제 1 기지국으로부터 상기 제 2 기지국에 정보를 전송하고 상기 정보를 상기 무선 단말에 재전송하는 단계; 및 상기 제 1 기지국과 상기 무선 단말간에 상기 제 2 통신 링크를 재확립하도록 시도하는 단계를 포함하고, 상기 확립시, 상기 제 1 기지국으로부터 상기 제 2 기지국으로의 후속 정보의 전송을 중단하고, 상기 후속 정보를 상기 제 1 기지국으로부터 상기 무선 단말에 직접 전송하는 단계를 포함한다. 상기 단계들을 처리하는 시스템이 또한 제공된다.

애드혹 구조, 포워더, 무선 단말, 통신 링크, AMT 네트워크

Description

무선 에이티엠 네트워크에서의 임시 포워더를 이용한 오류 복구 메카니즘{Error-recovery mechanism using a temporary forwarder in a wireless-ATM network}

본 발명은 일반적으로 통신 시스템에서의 오류 복구 방법에 관한 것으로, 특히 1차 국과 무선 단말 간의 통신 링크가 디스에이블되거나 만족도가 낮은 기간 동안, 정보가 유리하게 포워딩될 수 있는 임시 포워딩 노드(temporary forwarded node)의 확립을 활용하는 오류 복구 방법에 관한 것이다. 임시 포워딩 노드의 확립은, 무선 단말 및/또는 1차 기지국이 다른 소스에 의해 전송된 전송 정보를 연속적으로 수신하는 것을 보장한다. 본 발명은 중앙 집중 구조 및 애드혹(adhoc) 구조 모두에서 임시 포워딩 노드를 이용하는 방법 및 그에 의해 제안된 시스템 구성들에 관한 것이다.

GSM과 같은 여러 원격 통신 시스템의 성공을 통해 현대 생활에서 없어서는 않되는 무선 통신이 확립되었다. 특정 시스템들은 오직 음성 통신에 관한 것이지만, 미래의 통신 컨텐츠는 사실상 멀티미디어이다. ATM(비동기 전송 모드) 기술은 예컨대, 멀티미디어 통신을 위한 상이한 데이터율, 및 상이한 서비스 품질(QoS) 요건들(데이터 신뢰도 및 지연 고려) 및 상이한 접속 또는 비접속 패러다임들로 고속 데이터를 처리하기 위해 유선 네트워크상에서 개발되어 왔다. 유선 네트워크의 소비자측에서의 무선 및 ATM 방식 서비스의 효과적인 조합은 거대한 멀티미디어 가정 및 비즈니스 통신 시장을 확립하는데 유용할 것이다.

무선 로컬 에리어 네트워크(LAN)를 구축하려는 현재의 노력은 IEEE 802.11(미국) 및 HIPERLAN(유럽) 같은 최근에 생겨난 표준들에 집중되고 있다. 그 표준들은 거의 완성되었지만, 이들의 개발은 충분히 고려되지 않고 있다. QoS의 ATM 방식 서비스 요건들은 실시간 및 데이터 트래픽 모두를 보장한다. 근본적으로 상기 요건들은 동일 매체에서의 복합 비디오, 오디오, 데이터 서비스 다중화의 결과이다. 예컨대, 오디오 데이터가 데이터 서비스들에 필요한 패킷 오류 신뢰도를 필요로 하지 않는 반면, 오디오 데이터는 과도한 지연을 허용하지 않는다. 한편, 비디오 데이터는 일반적으로 오디오보다는 더 많은 지연을 받을 수 있지만, 지연 지터에는 보다 적은 허용도를 갖는다. 상기 지연 및 패킷 오류율에 대한 고려는 ATM으로 하여금 접속 지향 서비스에 적응되게 하였다. 상기 고려는 또한 오류 제어가, 지정된 접속에서의 매 2개의 노드들 간에서 수행되는 대신, 단부 대 단부에서 수행되도록 하였다(오류 제어는 노드에 대한 신뢰성있는 전송을 보장하는 방법을 의미하는 것으로 이해된다). 그러한 전략은 매우 작은 패킷 오류율을 갖는 유선 광섬유 네트워크들에 적합했다. 불행하게도, 무선 네트워크는 일반적으로 그러한 낮은 오류율을 제공하지 못한다.

지연에 대한 고려는 또한 ATM 서비스에 대해 중요하다. 유선 ATM 네트워크는 요구되는 QoS를 보장할 수 없는 어떤 서비스들도 간단히 차단할 것이다. 통상적으로, 무선 네트워크는 상기 특징을 허용하지 않으며, 지연은 실제로 과부하(overload)된 네트워크에서 지수 함수적으로 증가할 수 있다.

따라서, 상술된 결함들을 극복하고, 특히 패킷 오류율을 감소시키고, 전송 지연을 감소시키며, 동시에 서비스 품질의 보장을 증대시키고, 통신에서의 신뢰도를 향상시키며 오류 복구를 개선한 향상된 통신 시스템이 요구된다.

일반적으로 말하면, 본 발명에 따라서, 포워드 오류 정정(forward-error-correction; FEC) 기술들이 무선 단말에서의 전체 신호 파워가 미리 결정된 값보다 작은 경우에 성능의 급격한 저하를 결정하는데 이용될 수 있다. 이것은 채널이 "좋은" 상태 또는 "나쁜" 상태에 있는지 고려할 수 있게 한다. 물론, 채널이 매우 빠르게 변화되지 않기 때문에, "좋은" 상태와 "나쁜" 상태 간에 천이가 있더라도, 시스템의 전송율에 대하여 상당한 양의 시간 동안 어느 한 상태로 유지될 것이다. 채널이 "나쁜" 상태로 진행하면, 바람직한 해결책은 채널을 변화시키는 것이다. 이러한 방식을 이용하여, 본 발명은 송신기로부터 수신기로 정보를 리라우팅(reroute)하는 임시 포워딩 노드를 이용한다.

특히, 통신 시스템에서의 정보 전송 방법이 제공된다. 상기 방법은 바람직하게는, 제 1 기지국과 제 2 기지국간에 제 1 통신 링크를 확립하는 단계; 및 상기 제 1 기지국과 상기 무선 단말간에 제 2 통신 링크를 확립하거나 유지하도록 시도하는 단계를 포함하고, 상기 제 2 통신 링크가 확립되거나 유지될 수 없다고 결정하면, 상기 제 1 기지국으로부터 상기 제 2 기지국에 정보를 전송하고 상기 정보를 상기 무선 단말에 재전송하는 단계; 및 상기 제 1 기지국과 상기 무선 단말간에 상기 제 2 통신 링크를 재확립하도록 시도하는 단계를 포함하고, 상기 확립시, 상기 제 1 기지국으로부터 상기 제 2 기지국으로의 후속 정보의 전송을 중단하고, 상기 후속 정보를 상기 제 1 기지국으로부터 상기 무선 단말에 직접 전송하는 단계를 포함한다.

다른 바람직한 실시예에 있어서, 통신 시스템에서의 정보 전송 방법은, 제 1 노드와 제 2 노드간에 제 1 통신 링크를 확립하는 단계; 상기 제 1 노드와 무선 단말간에 제 2 통신 링크를 확립하는 단계; 상기 무선 단말로부터 상기 제 1 및 제 2 노드들 모두에 정보를 전송하는 단계로서, 상기 정보는 상기 제 1 및 제 2 노드들 모두에 의해 수신되는, 상기 정보 전송 단계; 상기 제 2 노드로부터 상기 제 1 노드에 상기 정보를 전송하는 단계; 상기 무선 단말 또는 상기 제 2 노드에 의해 처음 수신된 상기 정보를 상기 제 1 노드에서 처리하는 단계; 및 상기 무선 단말 또는 상기 제 2 노드 중 다른 하나로부터의 상기 정보의 두번째 수신을 폐기하는 단계를 포함한다.

통신 시스템에서 정보를 전송하는 방법은 또한, 1차 노드와 2차 노드간에 통신 링크를 확립하는 단계; 상기 기지국과 상기 무선 단말간의 통신 링크가 신뢰 가능한 정보 전송에 부적절함을 결정하는 단계; 상기 무선 단말로의 재전송을 위해 상기 1차 노드로부터 상기 2차 노드에 정보를 전송하는 단계; 상기 1차 노드가 상기 무선 단말과의 통신 링크를 확립하도록 시도하는 동안, 상기 1차 노드로의 재전송을 위해 상기 무선 단말로부터 상기 2차 노드에 정보를 전송하는 단계; 상기 1차 노드와 상기 무선 단말간에 통신 링크의 확립을 달성하는 단계; 및 상기 제 2 노드와 상기 무선 단말간의 통신 링크를 디스에이블하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명은 상술된 방법들을 수행할 수 있는 통신 시스템에 관한 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 데이터 및/또는 시그널링(signaling) 정보를 더 신뢰성 있게 중계하기 위한 향상된 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 바람직하게는 동일한 주파수에서 동작하는 또 다른 기지국이거나 다른 무선 단말일 수 있는 임시 포워딩 노드를 이용하여 신뢰 가능한 데이터 또는 시그널링 정보 전송을 향상시키는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 무선 단말과의 불완전한 통신 링크의 자동 검출로 신뢰 가능한 향상된 통신 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다수의 임시 포워딩 노드를 이용할 수 있는 신뢰 가능한 향상된 통신 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 주거용 또는 오피스 빌딩 환경과 같은 고정 환경에서 실현될 수 있는 신뢰 가능한 향상된 데이터 통신 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 1차 노드와의 링크가 만족할만하게 동작할 때 임시 포워딩 노드와의 링크를 자동적으로 종료할 수 있는 신뢰 가능한 향상된 데이터 통신 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기지국과 애드혹 구성된 네트워크에서 이용될 수 있는 신뢰있는 향상된 통신 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적 및 장점은 명세서로부터 부분적으로 명백하게 밝혀질 것이다.

따라서, 본 발명은 여러 가지 단계들을 포함하며, 이외의 다른 것과 관련된 하나 이상의 상기 단계들의 관계 및, 상기 단계들을 실현하기 위해 적용된 구성의 특징을 실현하는 장치 모두가 다음의 문서에서 예시되며, 본 발명의 사상은 청구의 범위에 나타나 있다.

본 발명의 더 완전한 이해를 위해, 다음의 첨부된 도면과 관련된 다음의 설명이 참조된다.

도 1a 및 도 1b는 BS 지향식 구조에서 트리 형태와 링 형태의 네트워크 각각의 예시도.

도 2a 및 도 2b는 애드혹 구조에서 완전히 접속된 형태와 포워딩 노드 형태의 네트워크의 예시도.

도 3은 BS 지향식 네트워크에 대한 무선 ATM층 모델을 도시한 도면.

도 4는 약 및 강 포워드 오류 정정 코드식 시스템에 대한 패킷 오류 확률과 신호 대 잡음비간의 일반적 관계를 예시한 그래프도.

도 5는 기지국 지향식 구조에 대한 제어 데이터 프레임을 예시하는 도면.

도 6은 애드혹 구조에 대한 제어 데이터 프레임을 예시하는 도면.

도 7은 무선 단말에서의 개시 모드 및 접속 셋업의 방법을 예시하는 도면.

도 8은 본 발명을 이용하는 시스템에서의 셀 구조를 도시하는 도면.

도 9는 본 발명에 따른 임시 포워딩 노드의 정보 페이즈를 포함하는 기지국 지향식 구조에 대한 제어 데이터 프레임을 예시하는 도면.

도 10은 기지국 지향식 구조에서의 통신 링크 동작의 예를 도시한 도면.

도 11 및 도 11a는 애드혹 네트워크에서의 통신 링크를 예시하는 도면.

도 12는 기지국 지향식 구조에서 본 발명에 따른 통신 방법의 양호한 실시예를 예시한 플로우차트.

도 12a는 애드혹 구조에서 본 발명에 따른 통신 방법의 양호한 실시예를 예시한 다른 플로우차트.

도 13은 기지국 지향식 구조에서 본 발명에 따른 통신 방법의 양호한 실시예를 예시한 다른 플로우차트.
도 13a는 애드혹 네트워크에서 본 발명에 따른 통신 방법의 바람직한 실시예를 예시한 다른 플로우차트.

도 14는 본 발명에 따른 임시 포워딩 노드의 정보를 포함하는 애드혹 구조에 대한 제어 데이터 프레임을 예시하는 도면.

독자의 편의를 위하여, 우선 도 1a, 1b, 2a, 2b에 관한 참조가 이루어진다. 도 1a, 1b, 2a, 2b는 본 발명이 적용될 수 있는 여러 가지 네트워크 구조를 예시하며, 도 3 및 도 4는 종래의 무선 단말("wireless terminal; WT"), 기지국("base-station; BS"), 중앙 제어기("central controller; CC")의 계층화된 구조의 예를 도시한다. 본 발명에 의해 적용될 수 있는 변형들은 이하에 설명된다.

2 가지 종래의 무선 네트워크는 BS 지향식(도 1a 및 1b) 및 애드혹 네트워크 구조(도 2a 및 2b)이다. 특히, 도 1a는 트리 형태로 중앙 집중 구조의 구성을 도시하며, 여기서 스위칭(switching) 기능은 "계층적(hierarchical)" 방식으로 수행된다. 특히, 유선 ATM 네트워크(10)는 이동 교환 센터(12)와 유선 접속이고, 이동 교환 센터(12)는 복수의 기지국들(14)과 유선 접속된다. 교환 센터(12) 및 각 기지국은 ATM 스위치를 포함한다. 기지국(14)은 이동 유닛 같은 하나 이상의 무선 단말(16)과 선택적으로 무선 접속된다. 셀내 호(intra-cell calls)를 위한 스위칭은 기지국(14)에서 수행되며, 셀간 호(inter-cell calls)를 위한 스위칭은 교환 센터(12)에서 수행된다.

일반적으로, 교환 센터(12)에서의 스위치는 기지국(14)에서 보다 더 정교하고 복잡하다. 서비스 영역은 각각이 기지국에 의해 서빙(serve)될 수 있는 "셀(cells)"이라 불리는 작은 지역들로 분할된다. 무선 단말들간의 통신은 기지국 및/또는 이동 교환 센터를 통해 수행된다.

한편, 트리 형태에서(유선 ATM 네트워크(10B)는 복수의 기지국들(12B)과 유선 접속되고, 이들 기지국들(12B)은 링 양식으로 서로 유선 접속되고, 여기서 각 기지국(12B)은 하나 이상의 무선 단말들(14B)과 무선으로 접속될 수 있음을 주의한다. 여기서, 기지국들만이 ATM 스위치들을 포함한다), 도 1b에 도시된 중앙 집중 구조의 구성에서, 스위칭 기능은 "분배식(distributed)" 방식으로 수행된다. 셀내 호들을 위한 스위칭이 트리 형태의 BS에서 수행되는 반면, 셀간 호들을 위한 스위칭은 링 주변에 정해진 BS 스위치로 호를 전송함으로써 수행된다. 트리 형태에서와는 달리, 링 형태는 동일한 BS들 및 교환기들을 이용하여 더 쉽게 크기 조정 가능하다.

이하, 중앙 집중 구조와 대조적으로 어떠한 기지국도 필요로 하지 않는 분배식 구조의 네트워크들을 예시하는 도 2a 및 2b를 참조한다. 분배식 구조의 구성에서, 무선 단말들 각각은 다른 WT들과의 직접 통신할 뿐만 아니라 스위칭을 수행하는 능력을 갖는다. 모든 상기 WT들은 HIPERLAN 및 IEEE 802.11에서 설명된 바와 같이 애드혹 네트워크를 형성한다. 애드혹 네트워크에는, 근본적으로 2가지 타입의 형태가 있다. 도 2a는 완전 접속된 형태(fully-connected topoloty)를 도시하는데, 여기서 유선 ATM 네트워크(20)는 네트워크에서 다른 무선 단말들(22A) 각각과 접속된 적어도 하나의 무선 단말(22)과 유선 접속되고, 무선 단말들(22, 22A) 각각은 ATM 스위치를 포함한다.

특히, 완전 접속된 형태(FCT)에서, 모든 무선 단말들은 서로 통신할 수 있는 것으로 가정되며, 충분한 파워가 모든 무선 단말들에 의해 이용되는 것으로 가정되어, 각 무선 단말은 모든 다른 무선 단말과의 링크를 유지할 수 있다. 한편, 포워딩 노드 형태(forwarding-node topology)에서, 무선 단말들이 서로 대화할 수 있는 것은 아니다. 도 2b에서 도시된 바와 같이, 특정 무선 단말은 포워딩 노드들(22F)로 표시되며, 상세한 것은 이하에 설명된다. 나머지 무선 단말들(22B)은 선택적인 다른 무선 단말과 무선으로 접속된다. 모든 무선 단말은 ATM 스위치를 포함하며, 유선 ATM 네트워크는 도 2a에 간단히 도시된다. FNT에서, 가정(home)과 같은 지역은 부분적으로 접속된 "셀들"로 분할된다.

제어 또는 데이터 채널들은 중앙 집중화 또는 분배식 모드 모두에서 구현될 수 있다. 제어 채널에 대하여, 중앙 집중화 모드에서 실행될 때, WT들로부터의 모든 제어 메시지들이 지정된 중앙 제어기에 전송되어야 하며, 여기서 제어 동작이 결정되어 유저에게 다시 전송된다. 분배식 모드에서 실행될 때, 중앙 제어기는 이용되지 않으며, 모든 제어 기능들은 WT들 간에서 분배된다. 이 경우, 모든 유저들 간에 일관된 제어 데이터베이스를 유지하는 것이 중요하며, 중앙 집중화 모드에서 실행될 때, 2개의 유저들 간의 패킷 전송은 지정된 중앙 노드를 통해 수행되어야 한다. 그러나, 분배된 데이터 채널에 대하여, 중앙 노드는 할당되지 않으며, 2개의 유저들 간의 패킷의 전송이 직접 수행될 수 있다. 따라서, 패킷을 전송기로부터 중앙 노드로 및 중앙 노드로부터 다시 수신기로 전송할 필요가 없어서, 고가의 무선 시스템 대역폭의 소모를 피할 수 있다.

기지국 및 무선 단말 동작에서의 계층 구조와 연관된 MAC 프로토콜에 관한 간단한 참조가 이루어진다.

본 명세서에서 참조되어 구체화되는 U.S. 출원번호 제08/656,803에서, 두 가지 단계의 처리로 대역폭을 할당하는 예약 방식 MAC 프로토콜(reservation-based MAC protocol)이 설명된다. 제 1 단계에서, 대역폭 할당은 호 기간동안 수행되며, 제 2 단계에서, 대역폭 할당은 프레임 기간동안 조정된다. 후자의 프레임 기간은 제어 데이터 프레임(control-data frame; CDF)에 관련되며, 일반적으로 호 기간보다 훨씬 작은 기간이다. 상기 처리는 네트워크가 과부하되면 호가 차단되도록 하며, 이로써 상기 네트워크에서 가능한 최대 지연의 상측 제한을 제공하게 된다. 이것은 지연의 QoS 예측이 WATM 네트워크에 의해 적절히 어드레스(address)되도록 한다.

불행히도, 패킷 오류 손실율(packet-error loss rates)에 관한 무선 채널의 변화도를 적절히 어드레스하지 않는다. 이점에서, 무선 채널의 특성을 고려하는 것이 유용하다. 거주 및 오피스 통신에 대하여, 일반적으로 무선 단말(WT)의 대부분은 호 기간동안 고정되는데, 즉 호 기간동안 이동 단말을 지원하는 것이 기대되지 않는다. 따라서, 상기 상황에서, 채널 변화는 느리고, 다른 대상들의 이동으로 인한 것일 뿐이다. 현재의 표준 및 문헌에서, 신뢰도를 제공하기 위한 대부분의 해결책은 이동 단말이 이용되도록 하는 것이다.

일반적으로 이동 단말에 대하여, 채널은 상당히 신속하게 변해야하는데, 그 이유는 채널 특성이 2개의 매우 근접한 위치 사이에서도 상당히 강하게 변할 수 있기 때문이다(고주파 신호(5GHz 이상)가 전송될 때, 전송의 다경로 특성이 작은 거리에 대하여 상당히 변화하는 전송 경로의 상태에 따라 부가 또는 감소될 수 있기 때문에). 사실상 이동 단말에 대하여, 채널 변화가 너무 빨라서 신호가 때때로 랜덤(random)하게 "페이드(fade)"되는 것으로 가정된다. 상기 시나리오에서, 고 패킷 오류율이 1e-3 정도로 예측될 수 있다. 이 경우, 신뢰도를 높이기 위하여, 패킷 재전송 방식이 이용되는데, 즉 수신기는 패킷 오류의 검출 수단이 존재하고, 패킷 오류가 검출되면, 수신기는 전송기에 패킷의 재전송을 요구한다.

무선 단말에 대하여, 채널이 근본적으로 고정되면, 즉 채널 변화가 느리면, 다른 시나리오가 예상된다. 이 경우, 채널 변화가 매우 느려서 신호의 전송 경로의 임시적 차단이 상당한 시간동안 유효하게 남아있을 수 있기 때문에, 신호가 "깊은(deep)" 페이드로 진행할 때가 있다. 따라서, "좋은" 시간이 또한 대응하여 높아질 것이지만, 이동 단말에 비해서 오류의 훨씬 큰 버스트(burst)가 예상된다.

예약 방식 MAC 프로토콜은 BS 지향식 및 애드혹 구조에 대하여 고려되어야 한다. 특히, BS 지향식 네트워크에서, 제어 및 데이터 채널 모두는 중앙 집중화 모드에서 실행된다. 애드혹 네트워크에서, 제어 채널은 분배식 또는 중앙 집중화 모드에서 실행될 수 있으며, 데이터 채널은 분배식 모드에 있는 것으로 가정된다. 분배식 네트워크 구조에서 중앙 집중화 제어 채널은 "현재(current)" 중앙 제어기를 선택하는 방법으로 모든 장치에 구현될 수 있는 MAC 층 프로토콜의 유효한 간단화에 기초하여 판정된다. 따라서, BS 지향식 및 애드혹 네트워크에서는, 중앙 집중화 제어 전략이 바람직하다.

후술되는 바와 같이, 본 발명은 다른 WT들 간에 액세스(access)를 조정하기 위해 중앙 집중화 제어기를 포함하는 것이 바람직하다. 중앙 집중화 제어기는 유저가 특정 시간에 전송하기 위해 지원되도록 정보를 최종 유저에 공급한다.

BS 지향식 네트워크에 대한 유선/무선 ATM 시스템의 계층화된 모델을 도시한 도 3을 참조한다. 도시된 바와 같이, 모델은 적어도 유선 단말(50), 무선 단말(51) 및 기지국(52)을 포함한다. 임시 포워딩 노드는 기지국(52)과 유사하게 구성된 다른 기지국인 것이 바람직하다. 유선 단말(50)과 무선 단말(51) 모두에서, 각각은 주파수 제어 및 모뎀 통신(또는 유사한 것)을 위한 물리층(physical layer)(50a, 51a), 매체 액세스 제어(medium access control; MAC)층(50b, 51b), 다양한 멀티플렉싱 및 접속 처리를 위한 ATM층(50c, 51c), 정보를 작은 패킷으로 데이터 시퀀싱(data sequencing)하기 위한 ATM 적응층(50d, 51d) 및 다른 타입의 데이터 전송을 위한 에플리케이션층(50e, 51e)을 포함한다. 기지국(52)은 단말(50, 51)과 유사한 계층들, 특히 유선 및 무선 물리층들(53, 53a), 유선 및 무선 MAC층(54, 54a), ATM층(55), ATM 적응층(56) 및 에플리케이션층(57) 각각을 갖는다.

BS에서, ATM 스위칭이 수행되며, 자원 및 이동도 관리가 조정된다. 독립적 유선, 무선 MAC, 물리층을 이용하여, 기지국(52)은 단말(50)과 무선 ATM 단말(51)간에 예시된 에플리케이션 경로로 도시된 바와 같이 유선 및 무선 ATM 트래픽(traffic)을 모두 다룰 수 있다. 통신 시스템은 또한 ATM층, MAC층 및 물리층을 제어하는 무선 제어부(58)를 포함한다. 무선 제어부(58)는 BS와 무선 단말과 임시 포워딩 노드 간의 링크 확립을 제어하고, 기지국, 임시 포워딩 노드 및 무선 단말 간의 정보 전송을 제어하는 이하에 설명되는 바와 같은 링크들을 유지하며, 시스템의 노드들간에서 제어를 재확립하고 제어를 종료한다. 애드혹 구조에서의 WT들 각각에 대하여 계층화된 모델은 도시되지 않았지만, 당업자는 이해할 수 있으며, 여기에 기지국은 없지만 대신에 중앙 제어기가 있다.

무선 ATM 시스템에서, 정보 전송 유닛은 ATM 셀이다. ATM 셀이 부적절하게 수신되면 폐기해야 한다. 따라서, 이 경우, 강력한 리드 솔로몬("Reed-Solomon; RS") 코드가 강한 오류 정정 능력과 함께 이용될 수 있다. 예를 들면, 63바이트 패킷(정보 바이트 및 부가된 패리키 검사 바이트(parity-check bytes)) 내에서 5바이트 오류까지 정정할 수 있는 RS(63, 53)가 이용될 수 있다. 모든 패리티에 부가된 별도의 패리티 바이트 수는 RS 코드의 오류 정정 능력을 결정한다.

강하고 약한 포워드 오류 정정(이후에는 "Forward-Error-Correction; FEC"로 칭함) 코드식 시스템 구성간의 질적인 차를 도시한 도 4의 참조가 이루어진다. 강한 FEC 코드식 시스템은 패킷 오류 확률간에 "폭포(waterfall)" 곡선을 제공하여 신호 대 잡음비(SNR)를 극도로 가파르게 한다. 근본적으로, 특정 수신기는 SNR에서의 매우 작은 변화로 "좋은" 채널 상태에서 "나쁜" 채널 상태로 진행할 수 있다. 일반적으로, 인도어 채널(indoor channel)은 시간에 따라 서서히 변화한다(약 20Mbps의 데이터 전송률에 비해서). 예를 들면, 거주 빌딩 또는 오피스 환경에서, 채널은 수초동안 고정되는 것으로 예상되며, 측정이 단일 주파수만을 이용하여 이루어지지만 기술적으로 종래의 작업은 6.1Hz의 최대 속도로 오피스 환경에서 변화하는 것으로 기록된다. 따라서, MAC 프로토콜을 위하여, 링크 품질이 2가지 조건들, "좋은" 채널과 오류가 갑자기 발생하는 "나쁜" 채널중 하나일 것으로 합리적인 가정을 한다.

이상에서 간단히 암시한 바와 같이, 본 발명은 MAC 프로토콜계 시스템에서 잘 구현되지만 본 발명이 MAC 프로토콜에 한정되지 않음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있다.

MAC층은 모든 메시지들을 분할하여 이것을 제어/시그널링 및 데이터 메시지 2개의 부분으로 전송한다. 시그널링 메시지는 채널로의 액세스를 제공하는 MAC 레벨 기능을 수행하기 위하여 이용된다. 근본적으로, 어떤 시그널링 또는 데이터 패킷은 시간 슬롯을 차지하는 것으로 보여진다. 각 ATM 패킷(53바이트+MAC 헤더+물리층 헤더)은 하나의 시간 슬롯을 차지하는 것으로 가정된다.

모든 데이터 전송은 시분할 다중 액세스(TDMA) 프레임 내에서 수행되는 것이 바람직하다. 하나의 TDMA 프레임은 고정 또는 가변할 수 있는 일정 수의 슬롯들을 설명한다.

또한 편의상 본 명세서에서 제어 데이터 프레임(CDF)으로 언급되며 WATM을 위한 BS 지향식 네트워크 구조에서 적용 가능한 TDMA 프레임을 도시한 도 5의 참조가 이루어진다. 상기 네트워크는 본 명세서에 포함되는 U.S 특허출원 제08/770,024호에서 설명된다.

각 MAC 제어 데이터 프레임에는, 4개의 페이즈들(phases), 즉 (1)BS_sig, (2)Down_data, (3)UP_data 및 (4)E_burst 가 있다. BS_sig 페이즈동안, BS는 그 시그널링 정보를 모두 WT들에 전송한다. 다음의 BS의 시그널링 페이즈에서, BS는 down_link 데이터를 down_data 페이즈에서 전송한다. 다음에, WT들은 피지백(piggyback)된 시그널링 정보를 포함하는 미리 지정된 오더(pre-specified order)(BS_sig 페이즈 내에서 지정될 수 있음)를 Up_data 페이즈에서 전송한다. 피지백된 시그널링 정보는 일반적으로 다음의 CDF 페이즈에서 BS로부터 요청된 슬롯 할당을 포함한다. E_burst 페이즈동안, 이전의 CDF에서 어떤 데이터도 전송하지 않고 특정 E_burst 슬롯들에 할당된 모든 WT들은 자체의 특정 E_burst 슬롯에서 에너지 신호(energy signal)를 전송할 것이다. 상기 에너지 신호는 상기 E_burst 슬롯 내의 특정 WT가 전송을 위해 할당될 대역폭을 필요로 함을 BS에 지시할 수 있다.

애드혹 네트워크에 대한 MAC 프로토콜에 따라 CDF를 예시하며, 당업자에 의해 잘 이해될 수 있는 BS 지향식 구조와의 유사점 및 차이점을 예시하는 도 6에 관한 간단한 참조가 이루어진다. 애드혹 네트워크 구성에는, 3개의 페이즈만이 있다: (1)CC_sig, (2)Data_n, (3)E_burst. 중앙 제어기가 우선 선택되고, BS 지향식 구조에 대한 CDF와 애드혹 구조에 대한 CDF간의 차이는 CC에 대해 명확한 Up_data 또는 Down_data 페이즈가 없다는 것임을 이해할 수 있다. 애드혹 네트워크에서, 시그널링/제어 정보와 이용가능한 슬롯 할당을 제어하기 위한 중앙 제어기가 필요하며, WT와 CC간의 데이터 정보가 각각의 WT가 그 슬롯동안 그 제어 정보를 CC로 "피지백(piggyback)"하도록 분배되도록 하고, 여기서(다른 제어 메시지중에) 다음의 CDF에 요구되는 슬롯의 수를 지정한다. CC는 모든 정보를 수집하며, 상술된 U.S 특허출원 제08/656,803호에 설명된 많은 파라미터에 따라 요구되는 WT들에 슬롯을 할당한다. 애드혹 네트워크에서, CC_sig 페이즈동안 CC는 슬롯의 할당을 전송 WT에 지정한다.

이전의 설명은 TDMA 프레임의 "안정 상태(steady-state)" 동작에 대해 제공되었다. 다음의 텍스트와 연관하여 도 7은 WT가 어떻게 턴온(turn on)되고 네트워크에 액세스하는가의 메카니즘을 설명한다. 특히, 도 7은 WT가 ATM 방식 서비스중 하나에 대한 접속을 얻기 위해 진행하는 기능의 시퀀스를 예시한다. WT에 대한 제 1 기능은 TDMA 프레임에 자체적으로 동기화시키는 것이다(단계 80). 상기 동기화를 제공하기 위해 BS는 WT를 동기화시키도록 타이밍 정보를 주기적으로 전송한다.

동기화 후, WT는 할당된 슬롯에 대한 네트워크와 "연결(associate)"되어야 한다. 슬롯을 얻기 위한 메카니즘은 E_burst 페이즈동안 슬롯에 대한 요청(단계 81)을 전송하는 것이다. BS/CC는 WT의 존재를 아직 알지 못하기 때문에, BS/CC는 일정 수의 E_burst 슬롯을 임의의 WT에 주기적으로 할당하고, 여기서 WT는 연속적인 CDF에서 슬롯의 요구를 청하기 위해 상기 할당되지 않은 슬롯중 하나를 랜덤하게 선택한다. 다음에, BS/CC는 E_burst를 수신하는 슬롯 수를 지시하는 슬롯을 할당한다. 2개의 WT들이 동일한 E_burst에서 슬롯에 대하여 동시에 요구되면, 충돌이 생긴다. 이때, WT는 상기 충돌을 해결하기 위해 어떤 랜덤 액세스 해결 방법을 이용해야 한다. 따라서, WT는 연결을 위해 자체적으로 할당된 슬롯을 얻을 수 있다. 상기 할당된 슬롯을 얻는 방법은 스케줄링된 컨텐션(Scheduled Contention)으로 알려져 있다.

WT가 그 연결 정보를 성공적으로 전송한 후에, BS/CC는 유저가 무선 네트워크로 진입하도록 허용하기 위해 WT(단계 82)로부터의 확인을 요구할 수 있다. WT는 확인 응답(authentication response)을 전송하고(단계 83), 정보가 예상된 것이면, WT는 네트워크 내에 연결되도록 할당된다. 다음에, BS/CC는 연결 학인 메시지(단계 84)를 WT에 전송하며, 또한 BS_sig/CC_sig 페이즈를 통해 새로운 WT의 출현을 다른 WT에 통보한다.

WT가 네트워크에 성공적으로 연결된 후, 데이터를 전송하는 BS/CC를 통지하기 위하여 접속 셋업 페이즈(connection setup phase)(단계 86A,B)를 통해 계속 진행해야 한다. 매 접속마다, E_burst를 통해 슬롯을 요구하며(단계 86A), 관련 데이터율 및 접속과 연관된 QoS 제한 같은 접속 관련 정보를 전송한다. 호 허용 제어(Call Admission Control; CAC) 메카니즘을 이용하는 BS/CC는 상기 접속을 지원할 수 있는 가의 여부를 결정한다(단계 86B).

WT가 BS로부터 접속 셋업 확인 메시지를 통해 접속 기간동안 충분한 자원(일반적으로 많은 TDMA 프레임으로 구성됨)이 보장되면, CDF(87A)마다 현재의 슬롯 할당 요구를 전송한다. 이것은 BS/CC가 많은 WT의 순간적인 요구에 맞추도록 하며, CDF마다 고정된 TDMA 할당 대신에 일정 양의 통계적 다중화를 허용한다. 다음의 CDF에 대한 상기 할당 요구는 현재의 CDF의 현존 데이터(BS 지향식 네트워크에서의 UP_data 페이즈동안 및, 상술된 바와 같은 애드혹 네트워크에서의 DATA 페이즈동안) 슬롯상에 피지백을 통해 전송된다. WT가 현재의 CDF에서 슬롯 할당을 갖지 못하면, E_burst 페이즈를 통해 다음의 CDF에서 슬롯을 요구한다. BS는 모든 슬롯 요구를 수신하며(피지백 데이터 및 E_burst를 통해), BS_sig/CC_sig 페이즈동안 특정 슬롯을 WT에 할당한다. BS는 또한 WT로의 접속 셋업을 확인한다(단계 87B).

일단 접속이 끝나면, 접속 해제 메시지(connection release message)가 BS/CC(88A)에 전송된다. 상기 메시지는 BS/CC가 보존했던 자원을 해제시킨다. BS는 상기 접속 해제를 확인한다(단계 88B). 결국, WT가 스위치 오프되어야 한다고 결정하면, BS/CC(단계 89B)에 의해 확인된 연결 해제 요청(disassociation request)(단계 89A)을 전송한다. 채널이 "좋은" 상태에 있을 때 상기 MAC 프로토콜이 동작하는 것이 쉽게 상기될 수 있다. 그러나, 채널이 특정한 BS/CC〈-〉WT 링크동안 "나쁜" 상태로 진행하면, 어떠한 전송도 발생하지 않는다.

통신의 신뢰도를 향상시키기 위하여, 본 발명은 임시 포워더 노드(Temporary Fowarder Node)(이후 명세서에서는 "TFN")를 통해 여분의 전송 경로를 제공하는 이점이 있다.

바람직한 실시예에서, 바람직하게는 다음의 "파라미터들(parameters)"이 어떤 적용 가능한 네트워크 구조 스킴에 통합된다.

1. TFN은 WT가 네트워크에 이미 등록된 때만 BS/CC〈-〉WT에 대하여 이용되는데, 즉 TFN은 등록되지 않은 WT들을 서비스하지 않는다.

2. TFN은 WT가 접속을 위한 정규 대역폭이 이미 할당될 때만 BS/CC〈-〉WT 링크에 대하여 이용되는데, 즉 TFN은 WT에 대하여 CAC를 구현하지 않으며, 이 파라미터가 TFN의 구현을 간략화하더라도 반드시 필요한 것은 아니다.

3. WT는 임시 다운타임(tempory downtime)동안 BS_sig/CC_sig를 수신하거나 수신하지 않을 수 있다.

4. BS/CC는 다운타임동안 WT로부터 데이터가 아닌 E_burst를 검출할 수 있다.

5. TFN은 BS/CC 또는 WT로부터 전송/수신할 수 있다.

6. TFN은 예측되지 않은 다운타임이 발생하기 전에 할당되어야 한다.

이하, BS 지향식 네트워크에서 임시 포워더 노드의 구현을 위한 참조가 이루어진다. 상기 네트워크에서, 임시 포워더 노드는 다른 WT 또는 2차 BS일 수 있음을 이해할 수 있으며, 1차 BS와 2차 BS간에 유선 접속이 존재하므로, 바람직한 실시예는 다른 BS를 TFN으로 고찰하며, 이는 쉽게 식별할 수 있는 장점을 제공한다.

예를 들면, 2차 BS를 TFN으로서 이용함으로써, TFN과 1차 BS간의 데이터( 및 시그널링도 가능함) 접속이 유선 링크를 이용할 수 있도록 제공할 것이다.

일반적으로 말하면, 패킷이 무선 유닛으로부터 1차 기지국에 선택된 주파수에서 전송될 때, 2차 기지국(즉, TFN)이 또한 전송을 수신한다. 그 다음, TFN은 수신된 패킷을 1차 기지국에 유선 네트워크상으로 포워딩할 수 있다. 1차 기지국은 이 방식으로 수신된 모든 패킷들중 첫번째 패킷을 선택하고, 중복된 것을 폐기한다. 즉, 1차 기지국이 WT와 통신할 때, TFN에 의해 전송된 정보는 이중 정보이다. 1차 기지국에 의한 확인시 상기 정보는 폐기된다.

패킷이 기지국으로부터 이동 유닛 같은 다른 무선 단말로 전송될 필요가 있는 경우, 기지국은 패킷을 이동 유닛에 전송하며, WT에 의한 응신 확인(acknowledgement)을 위해 대기할 수 있다. 미리 결정된 수의 실패된 시도가 있은 후, 1차 기지국은 2차 기지국(TFN)에 유선 네트워크를 따라 정보의 패킷을 간단히 전송할 수 있고, 상기 2차 기지국(TFN)은 동일한 주파수를 이용하여 상기 패킷을 이동 유닛에 이어서 전송할 수 있다. 이 방식에서, 기지국은 이동 유닛이 예상하는 주파수상으로 패킷을 수신함을 확실히 한다.

TFN의 선택을 위한 여러 스킴을 개시하는 이후 설명과 연관하여 도 8에 대한 참조가 이루어진다. 2차 기지국의 선택이 시스템에 배치된 파라미터와 상이한 기준 및 파라미터들에 기초함을 이해할 수 있다.

즉, 한가지 선택 스킴은 각 기지국(1-6)이 그 인접한 모든 기지국에 대해 2차 기지국으로서 작용하는 것이다. 불행히도, 상기 스킴에서는 각 기지국(106)이 일반적으로 요구되는 무선 단말(즉, 이동 유닛)의 6배를 수신해야 할 필요가 있음이 쉽게 밝혀진다. 그러나, 기지국이 그 기지국에 두 번째로 가까운 이동 유닛들에 대해서만 2차 기지국으로서 작용한다면, 이동 유닛의 정규 수의 두배만으로 수신하며, 각 기지국상의 부하가 감소될 수 있고, 여기서 TFN은 이동 유닛의 위치에 의해 결정된다. 예를 들면, 영역 I에 있는 도면의 모든 이동 유닛들은 인접 기지국 1을 2차 기지국으로서 이용하며, 영역 Ⅱ에 있는 이동 유닛들은 인접 기지국 2를 2차 기지국으로서 이용할 수 있으며, 그외도 마찬가지 이다.

마지막으로, 본 발명은 TFN이 이동 유닛의 이동에 의해 결정되는 선택 스킴을 고찰한다. 즉, 각각의 이동 유닛의 TFN이 이동 유닛이 셀로 이동할 때 결정될 수 있다. TFN은 이동 유닛의 이전의 셀의 위치에 의해 결정되며, 동일한 2차 기지국이 이동 유닛이 셀 내에 있는 한 유지된다. 이동 유닛이 셀을 떠날 때, 현재 동작하는 기지국이 이동 유닛에 대한 2차 기지국(TFN)이 된다. 따라서, 예컨대 도 8을 다시 참조하면, 인접 셀 1로부터 중앙 셀로 진입하는 이동 유닛은 중앙 셀에 있는 한 셀 1의 기지국이 2차 기지국(TFN)으로서 할당된다. 이동 유닛이 중앙 셀로부터 셀 3으로 떠나는 경우, 중앙 셀 내의 기지국이 이동 유닛에 대한 TFN이 된다.

이하, BS 지향식 구조에 대한 TDMA 프레임을 다시 도시한 도 9에 대한 참조가 이루어진다. 예를 쉽게 하기 위하여, BS와 WT는 이들간의 링크가 다운된 것으로 결정하고(이하, WT는 다운 WT로서 불리운다), 그 후 데이터 전송이 수행될 TFN이 식별되었다고(상술된 바와 같이) 가정한다. 본 발명에 따르면, BS 지향식 네트워크에서의 TFN 구현 방법은 특수한 TFN_phase를 갖는 것이며, 이는 3개의 부분들로 분할될 수 있다: (1)TFNSIG, (2)TFN_DN, 및 (3)TFN_UP 페이즈들. TFNSIG 페이즈동안, TFN은 BS_sig 페이즈로부터 다운 WT에 대한 슬롯 할당을 카피하고, 다운 WT로부터 BS로의 슬롯 할당 요청을 중계하는 것과 같이, BS와 다운 WT 모두에 신호를 전송한다.

TFN_DN 및 TFN_UP 페이즈들은 다운 WT와 BS간에서 데이터를 전송하기 위해 이용되는 것이 바람직하다. 다운 WT와 BS 모두는 TFN_DN 페이즈를 수신해야 하고, 다운 WT는 TFN_UP 페이즈동안 TFN에 데이터 및 신호를 전송한다. TFN이 2차 BS이면, TFN〈-〉BS간의 데이터 전송이 1차 BS로부터 2차 BS로의 적절한 "핸드오프(handoff)" 시퀀스가 개시되는 한 유선 메카니즘을 통해 수행될 수 있음이 쉽게 이해된다. 상기 핸드오프 스킴들은 공지되어 있다. 상기 구성은 TFN을 통한 데이터 전송의 부하를 감소시킬 것이다.

바람직한 실시예에서, TFN은 EB(E_Burst) 페이즈를 모니터링하지 않을 것이다. BS가 EB 페이즈를 모니터링할 수 있기 때문에, 일시적으로 접속이 끊긴 다운 WT로부터 EB 요청을 검출할 때 BS는 TFN_UP 페이즈를 위해 슬롯을 할당할 수 있다. TFN은 다운 WT 요청들뿐만 아니라 자체의 할당 요청들을 조합하고, 조합된 요청을 BS에 전송한다. 상기 조합된 요청은 TFNSIG 패킷을 통해 전송될 수 있다. TFNSIG 페이즈를 포함하는 최소 하나의 패킷이 항상 BS에 의해 TFN에 할당되어야 하며, TFN은 TFN이 필요한가 아닌가의 여부에 관계없이 TFNSIG 패킷을 항상 전송해야함을 주의한다.

이하, BS가 BS와 WT간의 링크가 다운된 것을 결정하는 바람직한 방법 및 TFN의 구현의 예에 대하여 도 12의 참조가 이루어진다. 우선, TFN이 선택되어야 하고, BS와 TFN간의 접속이 확립되어야함이 상기될 것이다(단계 1200). 상술된 바로부터 알 수 있는 바와 같이, BS는 WT로의 데이터 전송을 개시할 것이다(단계 1202). 상기 데이터 전송은 WT가 응답할 필요가 있는 WT로의 "핑(ping)" 메시지를 포함할 수 있다. WT가 응답하지 않으면, BS는 WT가 다운되었다고 즉시 간주할 수 있거나, 미리 선택된 횟수동안 응답 확인 요청을 반복할 수 있다(단계 1206). 미리 선택된 횟수(예컨대, 일(1)로 선택될 수 있다)가 소비되면, BS는 TFN을 통해 "핑" 메시지를 WT에 중계할 수 있다(단계 1208). WT가 TFN에 응답하고 TFN이 응답 확인을 수신하면(단계 1210), BS와 WT 간의 링크가 다운되었다고 결정되고, WT는 TFN을 통해 BS와 통신할 것이다(단계 1214). WT가 응답하지 않고 및/또는 TFN이 WT를 검출하지 않으면(단계 1210), WT가 더 이상 활성 상태가 아니라고 간주한다(단계 1212).

대안적으로, BS와 WT 링크의 종료가 결정되는 방법은, BS가 WT에 의해 전송된 정보를 디코딩할 수 있는지에 대한 질의를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 12를 다시 참조하면, 기지국의 전송에 대한 WT로부터의 응답 확인 후(단계 1204), WT는 BS 및 선택된 TFN(단계 1220) 모두에 전송할 수 있다. TFN이 또한 WT 전송된 정보를 처리하면서(단계 1222-1223이며, 이후에 더 상세히 설명됨), BS는 전송된 정보를 수신 및 정확하게 디코딩하는지 여부를 결정한다(단계 1221). 응답이 부정이라면, BS-WT 링크가 다운되었다고 판정되고(단계 1209), 시스템은 단계 1206으로 진행한다. BS가 WT에 의해 전송된 정보를 정확하게 디코딩하면, 이전에 설명된 바와 같이 E_burst 신호가 전송되고(단계 1233), 시스템은 단계 1202로 진행한다.

상기 시퀀스가 BS와 WT간의 링크가 다운되었는지 여부를 결정할 수 있지만, WT에 대해서는 너무 느릴 수 있다. BS와 WT 간의 링크가 동작하는 가의 여부의 WT 개시 결정에 대하여 도 12의 참조가 이루어진다. 특히, BS〈-〉WT링크가 다운되면, WT가 BS_sig의 컨텐츠와 같은, BS로부터 정보를 디코딩하는 것이 불가능하여, WT는 E_Burst 페이즈가 개시할 때 다른 것들을 알 수 없다. 따라서, 바람직한 방법에서, WT는 다음을 수행한다: TFN이 선택되고(단계 1200), BS가 BS의 정보를 WT에 전송한 후(단계 1202), WT가 BS_sig를 디코딩할 수 없다고 결정하자마자(단계 1230), WT는 모든 CDF 페이즈들의 타이밍 정보를 갖는 TFNSIG를 디코딩하고(단계 1232), 이에 따라 WT는 E_Burst 슬롯의 위치를 알 수 있다. WT가 BS_sig를 디코딩할 수 있고, BS가 상기 수신을 응답 확인하면, WT와 BS간의 전송 링크가 확립되며, BS와 WT가 통상의 방식으로 통신하게 된다. WT를 위한 E_Burst 슬롯이 현재의 CDF에 할당되어 있지 않으면(단계 1234), WT는 E_Burst 슬롯이 할당될 때까지 대기하고(단계 1235), WT가 BS_sig 슬롯을 디코딩하기를 계속 시도하고, TFNSIG 슬롯을 통해 그 동기화를 유지할 수 있도록 단계 1230이 다시 반복된다. E_Burst 슬롯이 할당되었다면, WT는 E_Burst 슬롯에서 E_Burst를 전송한다(단계 1236). 이후, BS는 WT를 위한 슬롯을 할당한다(단계 1237). 한편, WT가 BS_sig를 디코딩할 수 없으므로, WT가 BS에 의해 할당된 슬롯에서 전송할 수 없으며, BS는 WT〈-〉BS간의 링크가 다운되었음을 또한 결정할 수 있음이(단계 1204) 쉽게 상기된다.

다른 방법에서, TFN은 TFNSIG를 통해 슬롯 할당을 중계할 수 있으며, WT는 이것을 디코딩하고, 자신의 데이터를 전송한다. 그러나, BS가 패킷을 디코딩할 수 없고, 따라서, BS〈-〉WT 링크가 다운되었다는 결정이 BS에 의해 또한 이루어질 수 있다.

이 시점에서, BS와 WT간의 링크가 다운되었는지 여부와 상관없이, WT는 TFN 및 BS 모두에 동시에 정보를 전송하려고 시도함을 상기할 수 있다(단계 1220). 따라서, TFN이 상기 정보를 처리하고(단계 1222), 이것을 BS에 포워딩한다(단계 1223). BS가 WT로부터 정보를 이미 적절히 수신하였다면, TFN의 정보는 중복되어 버려질 것이며(단계 1224, 1225), 처리는 단계 1202로 리턴한다. 정보가 중복되지 않았다면, BS와 WT간의 링크는 다운된 것이고(단계 1240), 처리는 단계 1206으로 리턴한다.

BS〈-〉WT간의 링크가 다운되고, TFN이 WT와 확립된 링크를 갖는다고 BS가 결정하면(단계 1214), BS는 "핸드오프" 절차를 개시하기 위하여 TFN을 선택한다. WT에 직접 전송되는 모든 데이터는 이제 TFN으로 전달된다. 특히, BS는 WT 대역폭 할당을 TFN으로 이동시키고, 또한 BS 및 TFN과의 통신을 위해 별도의 대역폭을 TFN에 할당한다. TFN이 2차 BS이면, 별도의 대역폭 할당은 최소로 됨을 이해해야 한다.

또한 BS는 BS〈-〉WT간의 링크가 다시 한번 동작하는 때를 결정할 수 있어야만 한다. 바람직한 실시예에서, 방법은 용이하게 예시하기 위하여 도 13을 참조한다. 우선, BS는 TFN_UP 페이즈동안 계속해서 슬롯들을 디코딩하기 시작한다(단계 1302). 다음에, BS는 WT가 BS 패킷들을 수신할 수 있는가를 묻는 시그널링 메시지를 WT에 전송하고(단계 1304), WT가 응답할 수 있을 때까지 이를 지속한다(단계 1306). WT가 BS 패킷을 수신할 수 있을 경우, WT는 TFN_UP 페이즈동안 그 시그널링 경로를 통해 "예"로 응답한다(단계 1308). BS는 상기 메시지를 디코딩하고, TFN을 제거하기 위해 핸드오버 처리를 개시한다(단계 1310).

따라서, 최소의 부하 및 별도의 시그널링만이 나타날 수 있고, BS 지향식 네트워크에서 TFN을 갖는 것이 가능함을 알 수 있다. BS 1110, TFN 1120, WT 1130간의 통신 링크들을 예시함으로써 상술한 바를 요약한 도 11a에 대한 참조가 간단히 이루어진다. TFN이 이용되지 않을 때, 별도의 부하가 CDF마다 전송된 TFNSIG임을 알 수 있다. 이 때문에, 2차 BS의 이용은 BS 지향식 네트워트에서의 TFN에 대한 바람직한 선택이다.

상술된 바에 기초하여, 다중 TFN들중에서 선택이 가능함을 이해할 수 있다. 이 구성에서, BS와의 링크가 다운된 것을 발견할 때, WT는 예컨대 에너지가 공급된(energized) TFN들부터 수신된 에너지 레벨 및 WT에 의해 수신되고 각 TFN에 의해 발생된 다중 TFN 페이즈들에 기초하여 최상의 TFN을 결정하는 것이 바람직할 수 있다. 링크가 다운된 것을 발견시, BS는 모든 TFN에 모든 TFN에 WT와의 통신을 시도하도록 요청하는 것이 바람직할 수 있다. WT는 TFN 선택을 선택한 TFN에 통신하고, 선택한 TFN은 상기 정보를 BS에 통신한다. 알려진 바와 같이, 많은 구성들이 고려되어, 부하의 증가 및 이로써 발생되는 프로토콜의 복잡성만으로 더 개선된 신뢰도를 초래한다.

애드혹 네트워크에서의 TFN의 이용을 설명하는 다음의 내용과 연관하여 도 14에 대한 참조가 이루어진다. 우선, 도 2a 및 2b로부터 상기되는 바와 같이, 기지국들은 존재하지 않고, 무선 단말들만이 존재한다. 따라서, 임시 포워더는 다른 WT인 것이 바람직하다. 또한 쉽게 상기되는 바와 같이, 애드혹 네트워크에는 명시된 데이터 페이즈가 없다. CC 및 TFN을 갖는 애드혹 구조에서의 예시적인 TDMA 프레임이 예시된다. 도시된 바와 같이, TFN_phase는 CDF의 Data_n 페이즈에서 개시되는 것이 바람직하다. 애드혹 구성에서의 2 개의 시나리오들이 고려되는데, 도 11에 도시된 첫 번째 것은 CC(1140)와 WT1(1150)간의 링크가 다운되고, TFN(1160)과 CC(1140)간에 시그널링이 수행되며, WT1(1150)과 WT2(1170)간의 데이터 링크가 여전히 활성인 시나리오를 설명하고, 도 11a는 WT1(1150)과 WT2(1170)간의 링크 및 CC(1140)와 WT1(1150)간의 링크 모두가 다운되는 두번째 시나리오를 도시한다.

그러나, 이들 시나리오에 대하여, BS_sig 경우에서의 설명과 마찬가지로, TFN은 TFN_phase를 갖는 것으로 간주될 수 있다. 그러나, 도 11의 시나리오에 대하여, TFN_DN 및 TFN_UP 섹션(section)들을 가질 필요는 없지만, TFNSIG 섹션만이 TFN에서 WT1으로 또한 TFN에서 CC로 시그널링 정보를 중계하기 위해 필요하다. TFN은 WT1의 시그널링 메시지들을 모니터링해야 한다. 바람직한 실시예에서, WT1과 WT2간의 데이터 전송이 어떠한 간섭없이 진행될 수 있다. 따라서, "핸드오프" 절차를 개시할 필요가 없다. TFN은 WT와 CC간에 시그널링 메시지들을 전송하기 위해서만 수행된다.

이해될 수 있는 바와 같이, 상기 방법 및 상술된 바와 유사한 방법에 의해, WT는 CC와 WT간의 링크가 다운되었는지를 결정할 수 있으며, 또한 CC와 WT간의 링크가 CC에 제어 메시지를 직접 전송하기 위해 개시하도록 동작하는 때를 결정할 수 있다.

이에 따라서 애드혹 네트워크가 CC와 WT의 전송간의 링크가 다운되었는지를 결정하는 바람직한 방법의 예에 대하여 도 12a의 참조가 이루어진다. 우선, 중앙 제어기 및 TFN이 선택되어야 하고, CC와 TFN간의 접속이 확립되어야만 함을 상기할 것이다(단계 1200a). 이상으로부터 알 수 있는 바와 같이, CC는 WT로의 제어 정보 전송을 개시할 것이다(단계 1202a). 상기 제어 정보 전송은 WT가 응답할 필요가 있는 WT로의 "핑" 메시지를 포함할 수 있다(단계 1204a). WT가 응답하지 않으면, CC는 WT가 다운되었다고 즉시 간주하거나, 미리 선택된 횟수동안 응답 확인 요청을 반복할 수 있다(단계 1206a). 미리 선택된 횟수(예컨대, 일(1)로 설정될 수 있음)가 소비되면, CC는 TFN을 통해 "핑" 메시지와 같은 시그널링/제어 정보를 WT에 중계할 수 있다(단계 1208a). WT가 TFN에 응답하고, TFN이 응답 확인을 수신하면(단계 1210a), CC와 WT간의 링크가 다운되었다고 결정되어, WT가 TFN을 통해 관련된 제어 및 시그널링 정보를 CC와 통신하게 될 것이다(단계 1214a). WT가 응답하지 못하고, 또는 TFN이 WT를 검출하지 못한다면(단계 1210a), WT는 더 이상 활성 상태가 아닌 것으로 간주된다(단계 1212a).

대안적으로, 기지국 지향식 네트워크에서와 같이, CC의 종료가 있음이 결정되며 WT 링크는 CC가 WT에 의해 전송된 제어 정보를 디코딩할 수 있는지 여부의 질의를 포함할 수 있는 방법이 있다. 예를 들면, WT에서 중앙 제어기의 전송에 대한 응답 확인 후(단계 1204a), WT는 제어 정보를 CC에 전송할 것이고, 데이터 정보를 선택된 TFN 및 수신 WT에 전송할 것이다(단계 1220a). 또한 TFN이 전송 WT의 전송된 정보를 처리하는 동안(단계 1222-1223), CC가 전송된 제어 정보를 수신하여 정확하게 디코딩할 수 있는지 여부를 결정한다(단계 1221a). 응답이 부정적이면, CC와 전송 WT간이 링크가 다운된 것으로 판정되고, 이 경우 CC는 전송 WT와 접촉을 시도한다(단계 1206a). CC가 전송 WT에 의해 전송된 정보를 정확하게 디코딩하는 경우, E_burst 신호가 할당되고(1233a), 처리는 단계 1202a로 리턴한다.

기지국 구성과 마찬가지로, CC와 전송 WT간의 링크가 다운되면, WT가 CC_sig의 컨텐츠와 같은 CC로부터의 제어 정보를 디코딩할 수 없어서 E_Burst 페이즈가 개시할 때 WT는 다른 것들을 알지 못한다. 따라서, 바람직한 방법에서 WT는 다음을 수행한다: TFN이 선택되고(단계 1200a), CC가 그 제어 정보를 WT에 전송한 후(단계 1202a), WT가 CC_sig를 디코딩할 수 없다고 결정하자마자(단계 1230a), WT는 모든 CDF 페이즈들의 타이밍 정보를 갖는 TFNSIG를 디코딩하고(단계 1232a), 이에 따라 WT는 E_Burst 슬롯의 위치를 안다. WT가 CC_sig를 디코딩할 수 있고, CC가 상기 수신을 응답 확인하면, WT와 CC간의 전송 링크는 확립되고, CC와 WT는 정규 방식으로 통신할 수 있음이 명확하다. WT를 위한 E_Burst 슬롯이 현재의 CDF에 할당되지 않으면(단계 1234a), WT는 E_Burst 슬롯이 할당될 때까지 대기한다(단계 1235a). 한편, WT는 CC_sig 슬롯을 디코딩하기 위해 계속 시도하고(단계 1230a), TFNSIG 슬롯을 통해 그 동기화를 유지한다. E_Burst 슬롯이 할당되었다면, WT는 WT의 E_Burst 슬롯에서 E_Burst를 전송한다(단계 1236a). 이후, CC는 WT를 위한 슬롯을 할당한다(단계 11237a). 한편, WT가 CC_sig를 디코딩할 수 없으므로, WT는 CC에 의해 할당된 슬롯에서 전송할 수 없으며, CC는 또한 WT와 CC간의 링크가 다운되었다고 결정할 수 있음이 쉽게 상기된다(단계 1204a).

TFN은 또한 상술된 데이터 정보를 처리하고(단계 1222a), 상기 정보를 수신 WT에 포워딩한다(단계 1223a). 수신 WT가 전송 WT로부터 정보를 이미 적절히 수신한 경우, TFN의 정보는 중복되어 폐기될 것이다(단계 1224, 1225a). 다음에, 처리는 단계 1200a로 진행한다. TFN으로부터 전송된 데이터 정보가 중복되지 않으면, WT들간의 링크가 다운되었다고 간주하고(1240a), TFN 또는 WT가 링크가 다운되었음을 CC에 통지한다(단계 1242a).

CC가 CC와 WT간의 링크가 다운되었고, TFN이 WT와의 링크를 확립하였다고 결정하면(단계 1214a), CC는 "핸드오프" 절차를 개시하기 위하여 TFN을 선택한다. WT들간에 직접 전송되었던 모든 데이터는 이제 TFN에 전달된다. 특히, CC는 WT 대역폭 할당을 TFN에 이동시키고, 또한 별도의 대역폭을 TFN에 할당하여(단계 1244a) CC와 WT간에 통신을 한다(단계 1220a).

CC와 WT간의 링크가 다시 동작할 때를 결정하기 위하여, 도 13a의 방법이 다음과 같이 있다. 우선, CC는 WT가 CC 시그널링 정보 패킷들을 수신할 수 있는지 여부를 묻는 시그널링 메시지를 WT에 전송하고(단계 1304a), WT가 응답할 수 있을 때까지 이를 지속한다(단계 1306a). WT가 CC 시그널링 정보 패킷을 수신할 수 있는 경우, WT는 TFN_UP 페이즈동안 WT의 시그널링 경로를 통해 "예"로 응답한다(단계 1308a). CC는 상기 메시지를 디코딩하고(1310a), 다음에 통신을 재확립한다.

따라서, 애드혹 지향식 네트워크에서 TFN을 갖는 것이 가능함을 알 수 있다.

따라서, 본 명세서에서 설명된 바와 같이 임시 포워딩 노드를 포함하는 방법을 제공함으로써, 더 신뢰있는 중계 데이터 및/또는 시그널링 정보가 제공되는 개선된 방법이 제공됨을 알 수 있다. 또한, 본 발명이 다른 기지국 또는 무선 단말을 임시 포워딩 노드로서 이용할 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명은 무선 단말과의 잘못된 통신의 자동 검출로 신뢰있는 통신으로 개선할 수 있다. 또한 본 발명이 거주 또는 오피스 빌딩 환경에서 같은 고정 환경에서 이용될 수 있음을 알 수 있다. 마지막으로, 1차 노드와의 링크가 만족스럽게 동작할 때 임시 포워딩 노드와의 링크를 종료하는 방법이 제공된다. 상기 장점 모두는 기지국 및 애드혹 구성된 네트워크에서 실현될 수 있다.

목적은 이전의 설명으로부터 명확해진 것들로부터 밝혀진 목적이 효과적으로 달성되며, 본 발명의 사상 및 범주로부터 이탈하지 않는 범위 내에서 상기 방법을 수행시 소정의 변화가 있을 수 있기 때문에, 상기 설명에 포함된 모든 문제는 예시적인 것으로 이해되어야 하며 한정되어서는 안된다.

Claims (11)

1. 적어도 2개의 노드들 및 적어도 하나의 무선 단말을 포함하는 통신 시스템에서 정보를 전송하는 방법에 있어서,

   상기 적어도 2개의 노드들 중 제 1 노드와 상기 적어도 2개의 노드들 중 제 2 노드간에 제 1 통신 링크를 확립하고(단계 1200);

   상기 제 1 노드와 상기 무선 단말간에 제 2 통신 링크를 확립하거나 유지하도록 시도하고, 상기 제 2 통신 링크가 확립되거나 유지될 수 없다고 결정하면(단계 1202, 1204);

   상기 제 1 노드로부터 상기 제 2 노드에 정보를 전송하고(단계 1208), 상기 정보를 상기 무선 단말에 재전송하고(단계 1214);

   상기 제 1 노드와 상기 무선 단말간에 상기 제 2 통신 링크를 재확립하도록 시도하고(단계 1206), 확립시,

   상기 제 1 노드로부터 상기 제 2 노드로의 후속 정보의 전송을 중단하고, 상기 제 1 노드로부터 상기 무선 단말에 상기 후속 정보를 직접 전송(단계 1204, 1220, 1221, 1233, 1202)함으로써,

   임시 포워딩 노드를 통해 여분의 전송 경로를 확립하는 단계를 포함하며,

   상기 여분의 전송 경로는 상기 제 1 통신 링크를 포함하며, 상기 제 2 노드는 상기 임시 포워딩 노드인 것을 특징으로 하는, 정보 전송 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 정보는 상기 제 2 통신 링크가 확립되거나 유지될 수 없는 한 상기 제 2 노드로부터 상기 무선 단말에 전송되는(단계 1204, 1214), 정보 전송 방법.
3. 적어도 제 1 노드와 제 2 노드, 및 적어도 하나의 무선 단말을 포함하는 통신 시스템에서 정보를 전송하는 방법에 있어서,

   상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드간에 제 1 통신 링크를 확립하고(단계 1200);

   상기 제 1 노드와 상기 무선 단말간에 제 2 통신 링크를 확립하고(단계 1202, 1204);

   상기 무선 단말로부터 상기 제 1 및 제 2 노드들 모두에 상기 제 1 및 제 2 노드들 모두에 의해 수신되는 정보를 전송하고(단계 1220);

   상기 제 2 노드로부터 상기 제 1 노드에 상기 정보를 전송하고(단계 1223);

   상기 무선 단말 또는 상기 제 2 노드로부터 처음 수신된 상기 정보를 상기 제 1 노드에서 처리하고(단계 1224); 및

   상기 무선 단말이나 상기 제 2 노드 이외의 것으로부터의 상기 정보의 두 번째 수신을 폐기(단계 1225)함으로써,

   임시 포워딩 노드를 통해 여분의 전송 경로를 확립하는 단계를 포함하며,

   상기 여분의 전송 경로는 상기 제 1 통신 링크를 포함하며, 상기 제 2 노드는 상기 임시 포워딩 노드인 것을 특징으로 하는, 정보 전송 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 노드들을 중앙 집중 구조의 네트워크에서 복수의 노드들로부터 선택하는 단계(단계 1200)를 포함하는, 정보 전송 방법.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 무선 단말로부터 상기 제 1 노드에 전송된 상기 정보는, 상기 제 1 노드가 상기 제 2 노드로부터 상기 정보를 수신하기 전에, 수신되는(단계 1220, 1223), 정보 전송 방법.
6. 적어도 제 1 노드, 제 2 노드, 및 무선 단말을 갖는 통신 시스템에서 상기 제 1 노드와 상기 무선 단말간에 정보를 전송하는 방법에 있어서,

   상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드간에 통신 링크를 확립하고(단계 1200);

   상기 제 1 노드와 상기 무선 단말간의 통신 링크가 신뢰 가능한 정보 전송에 부적절함을 결정하고(단계 1204);

   상기 무선 단말로의 재전송을 위해 상기 제 1 노드로부터 상기 제 2 노드로 정보를 전송하고(단계 1208-1214);

   상기 제 1 노드가 상기 무선 단말과의 통신 링크를 확립하도록 시도하는 동안, 상기 제 1 노드로의 재전송을 위해 상기 무선 단말로부터 상기 제 2 노드로 정보를 전송하고(단계 1214, 1206);

   상기 제 1 노드와 상기 무선 단말간에 상기 통신 링크의 확립을 달성하고(단계 1204, 1221); 및

   상기 제 2 노드와 상기 무선 단말간의 상기 통신 링크를 디스에이블(disable)(단계 1202, 1204-1233)함으로써,

   임시 포워딩 노드를 통해 여분의 전송 경로를 확립하는 단계를 포함하며,

   상기 여분의 전송 경로는 상기 제 1 통신 링크를 포함하며, 상기 제 2 노드는 상기 임시 포워딩 노드인 것을 특징으로 하는, 정보 전송 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 1 노드와 상기 무선 단말간의 상기 통신 링크가 신뢰 가능한 정보 전송에 부적절함을 결정하는 것은 상기 제 1 노드이며,

   상기 결정은,

   상기 무선 단말로부터 상기 제 1 노드에 정보를 전송하는 단계(단계 1220); 및

   상기 제 1 노드가 상기 전송된 정보를 디코딩할 수 없음을 결정하는 단계(단계 1221)에 의해 수행되는, 정보 전송 방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 무선 단말과 상기 제 1 노드간의 상기 통신 링크가 신뢰 가능한 정보 전송에 부적절함을 결정하는 것은 상기 무선 단말이고,

   상기 결정은,

   상기 제 1 노드로부터 상기 무선 단말에 신호를 전송하는 단계;

   상기 무선 단말이 상기 신호를 정확하게 수신하거나 디코딩할 수 없게 하는 단계(단계 1230); 및

   상기 제 1 노드와의 만족스러운 신뢰 가능한 통신 링크를 재확립하도록 반복적으로 시도하고 상기 제 2 노드와의 동기화를 유지하는 동안(단계 1232-1237), 정보를 상기 제 1 노드에 전송하기 위해서 상기 무선 단말에 의해 요구되는 타이밍 정보를 갖는, 상기 제 2 노드로부터의 제 2 신호를 디코딩하는 단계(단계 1232)에 의해 수행되는, 정보 전송 방법.
9. 적어도 하나의 중앙 제어기(1140), 및 적어도 2개의 무선 단말들을 포함하는 통신 시스템에서 정보를 전송하는 방법에 있어서,

   상기 중앙 제어기와 제 1 무선 단말간에 제 1 통신 링크를 확립하고(단계 1200a);

   상기 중앙 제어기와 제 2 무선 단말간에 제 2 통신 링크를 확립하거나 유지하도록 시도하고, 상기 제 2 통신 링크가 확립되거나 유지될 수 없다고 결정하면(단계 1202a, 1204a),

   상기 중앙 제어기로부터 상기 제 1 무선 단말에 정보를 전송하고(단계 1208a), 상기 정보를 상기 제 2 무선 단말에 재전송하며(단계 1214a);

   상기 중앙 제어기와 상기 제 2 무선 단말간에 상기 제 2 통신 링크의 재확립하도록 시도하고(단계 1206a), 확립시,

   상기 중앙 제어기로부터 상기 제 1 무선 단말로의 후속 정보의 전송을 중단하고, 상기 중앙 제어기로부터 상기 제 2 무선 단말에 상기 후속 정보를 직접 전송(단계 1204a, 1220a, 1221a, 1233a, 1202a)함으로써,

   임시 포워딩 노드를 통해 여분의 전송 경로를 확립하는 단계를 포함하며,

   상기 여분의 전송 경로는 상기 제 1 통신 링크를 포함하며, 상기 제 1 무선 단말은 상기 임시 포워딩 노드인 것을 특징으로 하는, 정보 전송 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 제 1 및 제 2 무선 단말들 간에 데이터 정보를 전송하고, 상기 중앙 제어기와 상기 제 1 무선 단말간에 제어 정보를 전송하는 단계(단계 1220a)를 포함하는, 정보 전송 방법.
11. 적어도 2개의 노드들과 적어도 하나의 무선 단말을 포함하는 정보를 전송하는 통신 시스템에 있어서,

    제 1 노드와 제 2 노드간에 제 1 통신 링크를 확립하는 수단(58);

    상기 제 1 노드와 상기 무선 단말간에 제 2 통신 링크를 확립하거나 유지하고, 상기 제 2 통신 링크가 확립되거나 유지될 수 없음을 결정하는 수단(58);

    상기 제 1 노드로부터 상기 제 2 노드에 정보를 전송하고, 상기 정보를 상기 무선 단말에 재전송하는 수단(58);

    상기 제 1 노드와 상기 무선 단말간에 상기 제 2 통신 링크를 재확립하고, 확립시 상기 제 1 노드로부터 상기 제 2 노드로의 후속 정보의 전송을 중단하고, 상기 제 1 노드로부터 상기 무선 단말에 상기 후속 정보를 직접 전송하는 수단(58)에 의해,

    임시 포워딩 노드를 통해 여분의 전송 경로를 확립하는 수단을 포함하며,

    상기 여분의 전송 경로는 상기 제 1 통신 링크를 포함하며, 상기 제 2 노드는 상기 임시 포워딩 노드인 것을 특징으로 하는, 통신 시스템.

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