KR100871854B1 - 비동기 데이터 전송을 위한 채널 할당 관리 방법, 비동기데이터 전송 방법 및 상기 방법을 이용하는 장치 - Google Patents

비동기 데이터 전송을 위한 채널 할당 관리 방법, 비동기데이터 전송 방법 및 상기 방법을 이용하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비동기 데이터 전송을 위한 채널 할당 관리에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 비동기 데이터 전송을 위한 채널 할당 관리 방법은 제1 비콘 기간 동안 제어 구간 및 데이터 슬롯 구간을 포함하는 제1 수퍼프레임을 방송하는 (a) 단계와, 상기 제어 구간에서 네트워크에 속하는 적어도 하나의 무선 기기로부터 비동기 데이터 전송을 위한 데이터 슬롯의 추가를 요청하는 요청 프레임을 수신하는 (b) 단계와, 상기 요청 프레임에 대한 응답 프레임을 상기 제어 구간에서 상기 적어도 하나의 무선 기기로 전송하는 (c) 단계 및 상기 적어도 하나의 무선 기기에 추가된 데이터 슬롯에 관한 정보를 포함하는 제2 수퍼프레임을 제2 비콘 기간 동안 방송하는 (d) 단계를 포함한다.
밀리미터 웨이브, 비동기 데이터(asynchronous data)

Description

비동기 데이터 전송을 위한 채널 할당 관리 방법, 비동기 데이터 전송 방법 및 상기 방법을 이용하는 장치{Channel allocation management method for transferring asynchronous data, asynchronous data transferring method, and apparatus thereof}
도 1은 IEEE 802.11 계열의 표준과 mmWave간에 주파수 대역을 비교하는 도면이다.
도 2a는 IEEE 802.15.3에 따른 시분할 방식을 보여주는 도면이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 시분할 방식을 보여주는 도면이다.
도 2c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 시분할 방식을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명이 적용되는 개략적인 환경을 도시하는 도면이다.
도 4, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 슬롯 관리 프레임의 구성을 도시하는 도면이다.
도 6, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 슬롯 관리 프레임에 대한 응답 프레임의 구성을 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 데이터 슬롯을 추가하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 데이터 슬롯을 반환하는 과정을 나타내 는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 조정자의 구성을 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 기기의 구성을 도시하는 도면이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호 설명)
300: 네트워크 조정자 310, 410: CPU
320, 420: 메모리 330, 430: 버스
340, 440: MAC 유닛 341: 수퍼프레임 생성 모듈
342, 442: 컨트롤 프레임 생성 모듈 350, 450: PHY 유닛
351, 451: 기저대역 프로세서 352, 452: RF 유닛
353, 453: 안테나 400: 무선 기기
441: 타이머 443: 비동기 데이터 생성 모듈
본 발명은 무선 통신 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대용량의 비동기 데이터를 무선으로 전송함에 있어서 데이터의 전송 효율 및 전송 안정성을 제공하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
네트워크가 무선화 되어가고 있고 대용량의 멀티미디어 데이터 전송 요구의 증대로 인하여 무선 네트워크 환경에서의 효과적인 전송 방법에 대한 연구가 요구되고 있다. 주어진 무선 자원을 여러 디바이스들이 공유하여 사용하는 무선 네트워크의 특성상, 경쟁이 증가하면 통신 중에 충돌로 인해 많은 데이터가 유실될 수 있고, 이에 따라 귀중한 무선 자원을 허비하게 될 가능성이 크다. 이러한 충돌(collision) 또는 손실(loss)을 줄이고 안정되게 데이터를 송수신하도록 하기 위하여, 무선 LAN(wireless Local Area Network) 환경에서는 경쟁 기반의 DCF(Distributed Coordination Function) 또는 무경쟁 방식의 PCF(Point Coordination Function)를 사용하고 있고, 무선 PAN(wireless Personal Area Network) 환경에서는 채널 시간 할당(channel time allocation)이라는 시분할 방식을 사용하고 있다.
무선 네트워크에 이와 같은 방법들을 적용함으로써 어느 정도 충돌을 감소시키고 안정적으로 통신을 할 수 있기는 하지만, 유선 네트워크에 비해서는 여전히 전송 데이터간의 충돌이 발생될 가능성이 크다. 왜냐하면, 무선 네트워크 환경에는 본질적으로 다중 경로(multi-path), 감쇠(fading), 간섭(interference) 등 안정적인 통신을 방해하는 요소들이 많이 존재하기 때문이다. 뿐만 아니라, 상기 무선 네트워크에 참여하는 무선 네트워크의 수가 증가할 수록 충돌, 손실 등의 문제가 발생할 가능성은 더욱 커지게 된다.
이러한 충돌은 무선 네트워크의 전송속도(throughput)에 치명적인 악영향을 미치는 재전송(retransmission)을 요구하게 된다. 특히 오디오/비디오 데이터(AV 데이터)와 같이 보다 나은 QoS(Quality of Service)가 필요한 경우에 있어서는, 이 러한 재전송 횟수를 줄임으로써 가용 대역폭을 보다 많이 확보하는 것이 매우 중요한 문제이다.
더욱이, DVD(Digital Video Disk) 영상, HDTV(High Definition Television) 영상 등 고품질 비디오를 다양한 홈 디바이스 간에 무선으로 전송할 필요성이 높아지고 있는 추세를 감안할 때, 넓은 대역폭을 요구하는 상기 고품질 비디오를 끊김 없이 지속적으로 송수신하기 위한 기술적 표준이 요구되는 시점에 있다.
현재 IEEE 802.15.3c의 한 태스크 그룹(task group)에서는 무선 홈 네트워크에서 대용량의 데이터를 전송하기 위한 기술 규격을 추진 중에 있다. 소위, mmWave(Millimeter Wave)라고 불리는 이 규격은, 대용량 데이터 전송을 위하여 물리적인 파장의 길이가 밀리미터인 전파(즉, 30GHz 내지 300GHz의 주파수를 갖는 전파)를 이용한다. 종래에는 이러한 주파수대는 무허가 밴드(unlicensed band)로서 통신사업자용이나 전파 천문용, 또는 차량 충돌방지 등의 용도로 제한적으로 사용되어 왔다.
도 1은 IEEE 802.11 계열의 표준과 mmWave간에 주파수 대역을 비교하는 도면이다. IEEE 802.11b나 IEEE 802.11g는 2.4GHz 대역을 사용하며 채널 대역폭은 20MHz 정도이다. 또한, IEEE 802.11a나 IEEE 802.11n은 5GHz 대역을 사용하며 채널 대역폭은 마찬가지로 20MHz 정도이다. 이에 반하여, mmWave는 60GHz 대역을 사용하며, 대략 0.5 내지 2.5GHz의 채널 대역폭을 갖는다. 따라서, mmWave는 기존의 IEEE 802.11 계열의 표준에 비하여 훨씬 주파수 대역 및 채널 대역폭을 가짐을 알 수 있다.
이와 같이, 밀리미터 단위의 파장을 갖는 고주파 신호(밀리미터 웨이브)를 이용하면, 수 기가 비트(Gbps) 단위의 매우 높은 전송률을 나타낼 수 있고, 안테나 크기를 1.5mm이하로 할 수 있어 안테나를 포함한 단일 칩을 구현할 수 있다. 또한, 공기 중 감쇠율(attenuation ratio)이 매우 높기 때문에 기기간에 간섭을 감소시킬 수 있는 장점도 있다.
반면에, 상기와 같은 높은 감쇠율로 인하여 도달 거리가 짧으며, 신호의 직진성이 높기 때문에 음영 지역(Non-Line-of-Sight) 환경에서는 통신이 제대로 이루어지기 어려운 문제가 있다. 이에, mmWave에서는 전자의 문제는 높은 이득을 갖는 배열 안테나(array antenna)를 이용함으로써, 후자의 문제는 빔 스티어링(beam steering) 방식을 사용함으로써 해결하고 있다.
최근에는, 가정, 사무실 내의 환경에서, 기존의 IEEE 802.11 계열의 수 G대역을 사용하여 압축(Compressed) 데이터를 전송 하는 기술에 덧붙여, 수 십 G대역의 고주파 대역에서 이러한 밀리미터 웨이브를 이용하여 비압축(Uncompressed) 데이터를 전송하는 방식이 도입되고 있다. 상기 비압축 데이터란 손실 부호화의 관점에서 압축이 되지 않은 것을 의미할 뿐이므로, 완벽히 복원될 수 있는 무손실 부호화는 사용되어도 상관 없다.
특히, 비압축 AV 데이터는 압축되지 않은 대용량의 데이터이므로, 수 십 기가 대역의 고주파 대역에서만 전송이 가능하며, 압축 데이터에 비하여 패킷 손실(Packet Loss)이 있더라도 상대적으로 디스플레이에 있어 큰 영향을 미치지 않는다. 따라서, ARQ(Automatic Repeat Request)나 재전송(Retry)을 수행하지 않아도 무방하다. 따라서, 상기와 같은 특성을 가진 수십 기가 대역의 고주파 대역에서 전송되는 비압축 데이터의 효율적인 전송을 위하여 매체 접근을 효율적으로 하기 위한 방법을 고안할 필요가 있다.
본 발명은 수십 GHz 대역의 밀리미터 웨이브를 통하여 비동기 데이터를 전송하기 위한 채널을 추가, 반환하는 것과 같은 채널 할당 관리 방법과 비동기 데이터를 효율적으로 전송하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 비동기 데이터 전송을 위한 채널 할당의 유연성을 제공하는 프레임을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따라 비동기 데이터 전송을 위한 채널 할당을 관리하는 방법은 제1 비콘 기간 동안 제어 구간 및 데이터 슬롯 구간을 포함하는 제1 수퍼프레임을 방송하는 (a) 단계와, 상기 제어 구간에서 네트워크에 속하는 적어도 하나의 무선 기기로부터 비동기 데이터 전송을 위한 데이터 슬롯의 추가를 요청하는 요청 프레임을 수신하는 (b) 단계와, 상기 요청 프레임에 대한 응답 프레임을 상기 제어 구간에서 상기 적어도 하나의 무선 기기로 전송하는 (c) 단계 및 상기 적어도 하나의 무선 기기에 추가된 데이터 슬롯에 관한 정보를 포함하는 제2 수퍼프레임을 제2 비콘 기간 동안 방송하는 (d) 단계를 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따라 비동기 데이터 전송을 위한 채널 할당을 관리하는 방법은 제1 비콘 기간 동안 제어 구간 및 데이터 슬롯 구간을 포함하는 제1 수퍼프레임을 방송하는 (a) 단계와, 상기 제어 구간에서 네트워크에 속하는 적어도 하나의 무선 기기로부터 비동기 데이터 전송을 위한 데이터 슬롯의 반환을 요청하는 요청 프레임을 수신하는 (b) 단계 및 상기 적어도 하나의 무선 기기에 반환된 데이터 슬롯에 관한 정보를 포함하는 제2 수퍼프레임을 제2 비콘 기간 동안 방송하는 (c) 단계를 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따라 비동기 데이터를 전송하는 방법은 제1 비콘 기간 동안에 제어 구간 및 데이터 슬롯 구간을 포함하는 제1 수퍼프레임을 네트워크 조정자로부터 수신하는 (a) 단계와, 상기 제어 구간 이내에 비동기 데이터의 전송을 위한 데이터 슬롯의 추가를 요청하는 요청 프레임을 상기 네트워크 조정자에게 전송하는 (b) 단계와, 제2 비콘 기간 동안, 상기 네트워크 조정자로부터 추가된 데이터 슬롯에 관한 정보를 포함하는 제2 수퍼프레임을 수신하는 (c) 단계 및 상기 추가된 데이터 슬롯 구간에서 해당하는 비동기 데이터를 전송하는 (d) 단계를 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따라 비동기 데이터를 전송하는 방법은 제1 비콘 구간에서 네트워크에 접속된 적어도 하나의 기기로부터 비동기 데이터 전송을 요청하는 요청 프레임을 수신하는 (a) 단계와, 상기 요 청 프레임에 대한 응답 프레임을 상기 네트워크에 접속된 기기로 전송하는 (b) 단계 및 상기 응답 프레임을 기초로 하여 상기 네트워크에 접속된 기기로 비동기 데이터를 전송하는 (c) 단계를 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따라 비동기 데이터 전송을 위한 채널을 할당하는 장치는 제1 비콘 기간 동안 제어 구간 및 데이터 슬롯 구간을 포함하는 제1 수퍼프레임을 방송하는 유닛과, 상기 제어 구간 이내에 네트워크에 속하는 적어도 하나의 무선 기기로부터 비동기 데이터 전송을 위한 데이터 슬롯의 추가를 요청하는 프레임을 수신하는 유닛과, 상기 프레임에 대한 응답 프레임을 상기 제어 구간 이내에 상기 적어도 하나의 무선 기기에 전송하는 유닛 및 상기 적어도 하나의 무선 기기에 추가되는 데이터 슬롯에 대한 정보를 포함하는 제2 수퍼프레임을 제2 비콘 기간 동안 방송하는 유닛을 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따라 비동기 데이터 전송을 위한 채널을 할당하는 장치는 제1 비콘 기간 동안 제어 구간 및 데이터 슬롯 구간을 포함하는 제1 수퍼프레임을 방송하는 유닛과, 상기 제어 구간 이내에 네트워크에 속하는 적어도 하나의 무선 기기로부터 비동기 데이터 전송을 위한 데이터 슬롯의 반환을 요청하는 프레임을 수신하는 유닛과, 상기 프레임에 대한 응답 프레임을 상기 제어 구간 이내에 상기 적어도 하나의 무선 기기에 전송하는 유닛 및 상기 적어도 하나의 무선 기기에 반환되는 데이터 슬롯에 대한 정보를 포함하는 제2 수퍼프레임을 제2 비콘 기간 동안 방송하는 유닛을 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따라 비동기 데이 터를 전송하는 장치는 제1 비콘 기간 동안, 제어 구간 및 데이터 슬롯 구간을 포함하는 제1 수퍼프레임을 네트워크 조정자로부터 수신하는 유닛과, 상기 제1 수퍼프레임에 포함되는 제어 구간 이내에 비동기 데이터 전송을 위한 데이터 슬롯의 추가를 요청하는 프레임을 상기 네트워크 조정자에게 전송하는 유닛과, 제2 비콘 기간 동안, 상기 네트워크 조정자로부터 추가된 데이터 슬롯에 대한 정보를 포함하는 제2 수퍼프레임을 수신하는 유닛 및 상기 추가된 데이터 슬롯 구간 동안 비동기 데이터를 전송하는 유닛을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의한 비동기 데이터 전송을 위한 채널 할당 관리 방법, 비압축 등시성 데이터 전송 방법 및 상기 방법을 이용하는 장치를 설명하기 위한 블록도 또는 처리 흐름도에 대한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다. 이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑제되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때 로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 의한 시분할 방식은 IEEE 802.15.3 표준에서 규정하고 있는 시분할 방식을 기본으로 하는데, 도 2a에서는 종래의 IEEE 802.15.3에 따른 시분할 방식을, 2b에서는 본 발명에 따른 시분할 방식을 도시하고 있다.
IEEE 802.15.3 MAC의 특징은 무선 네트워크의 형성이 신속하며, AP(Access Point) 기반이 아니라 PNC(Piconet Coordinator)를 중심으로 한 피코넷이라고 하는 애드 혹 네트워크(Ad Hoc Network)를 기반으로 한다. 도 2a와 같은 수퍼프레임(superframe)이라고 하는 시간적인 배치 구조 안에 디바이스 간에 데이터 송수신을 위한 시간 구간들이 배치된다. 수퍼프레임의 구성으로는 제어정보를 담고 있는 비콘(beacon; 1)과 백오프(backoff)를 통해 데이터를 전송하는 CAP(Contention Access Period; 2) 구간, 그리고 할당받은 시간에 경합 없이 데이터를 보내는 CTAP(Channel Time Allocation Period; 3) 구간이 있다. 이 때, CAP(2) 및 MCTA(3a)에서는 모두 경쟁적 접근 방식이 사용된다. 구체적으로 CAP(2)에서는 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 방식이 사용되고, MCTA에서는 Slotted Aloha 방식이 사용된다.
CTAP(3)는 상기 MCTA(3a)외에 여러 개의 CTA(Channel Time Allocation; 3b)로 구성된다. CTA(3b)의 종류에는 동적 CTA(Dynamic CTA)와 의사 정적 CTA(Pseudo static CTA) 두 가지 종류가 있다. 동적 CTA는 수퍼프레임마다 그 위치가 바뀔 수 있으며, 비콘을 놓치면 해당 수퍼프레임에서 CTA를 사용하지 못한다. 이에 반해, 의사 정적 CTA는 위치가 변하지 않고 같은 위치에 고정되어 있으며, 비콘을 놓치더 라도 고정된 위치에서 CTA 구간을 사용할 수 있다. 하지만, 의사 정적 CTA도 'mMaxLostBeacons'에 해당하는 횟수 이상 연속해서 비콘을 놓치면 CTA 구간을 사용할 수 없도록 하고 있다.
이와 같이, IEEE 802.15.3의 MAC은 안정적인 QoS(Quality of Service)를 보장할 수 있는 TDMA(Time Division Multiple Access) 기반으로 구성되어 있어, 특히 홈 네트워크 상에서의 멀티미디어 오디오/비디오 스트리밍(A/V Streaming)에 적합하다. 그러나, 이는 수십 기가 대역의 고주파 대역에서 AV 데이터를 전송하기 위해서는 여전히 개선의 여지가 있다.
일반적으로 네트워크 상의 기기들 간에 송수신되는 MAC 프레임은 데이터 프레임과 컨트롤 프레임으로 이루어진다.
상기 컨트롤 프레임은 데이터 프레임을 제외한 상기 데이터 프레임의 전송을 보조하는 모든 프레임을 의미한다. 예를 들어, 컨트롤 프레임으로는 네트워크 조정자(network coordinator)가 형성한 네트워크에 참여할 것을 요청하는 결합 요청 프레임(association request frame), 등시적(isochronous) 데이터를 전송하기 위한 데이터 슬롯을 요청하는 데이터 슬롯 요청 프레임(data slot request frame), 네트워크 탐색을 요청하는 프로브 요청 프레임(probe request frame), 조정자로서의 역할을 양도하는 조정자 핸드오버 요청 프레임(coordinator handover request frame) 및 이들에 대한 응답 프레임이 있다. 또한, 어떤 프레임 전송이 제대로 전송되었는지를 확인 응답하여 주는 ACK(Acknowledgement) 프레임도 컨트롤 프레임에 포함된다.
그런데, IEEE 802.15.3에서의 데이터 프레임의 크기와 컨트롤 프레임의 크기는 그다지 크게 차이가 나지 않는다. 데이터 프레임의 크기는 최대 2048bytes이고 컨트롤 프레임의 크기도 대략 수십 내지 수백 bytes 정도는 된다. 하지만, 수십 GHz 대역에서의 비동기 데이터(asynchronous data)의 전송을 위해서는, 컨트롤 프레임의 크기는 동일하지만 데이터 프레임의 크기는 훨씬 커지게 되므로, 도 2a에 도시된 기존의 IEEE 802.15.3 방식을 그대로 따르는 것은 비효율적이다.
종래의 IEEE 802.15.3의 CAP(2) 및 MCTA(3a)에서는 각종 컨트롤 프레임 및 비동기 데이터 프레임(asynchronous data frame)이 경쟁적으로 채널에 접근하게 된다. 이 경우 각종 컨트롤 프레임들로 인하여 비동기 데이터 프레임을 전송할 기회가 줄어들 수 있다.
또한, 비동기 데이터는 전송 채널의 상태 또는 비동기 데이터를 전송하는 무선 기기의 상태에 따라 추가로 채널을 할당받거나(데이터 슬롯의 추가) 또는 이미 할당받은 채널을 반환(데이터 슬롯의 반환)하는 것과 같은 채널 할당에 대한 관리가 필요하지만, 도 2a에 도시된 종래의 IEEE 802.15.3 구조에서는 이러한 채널 할당 관리가 이루어지지 않고 있다.
위와 같은 채널 할당 관리(데이터 슬롯의 추가 및 반환)를 위한 시간적 배치 구조를 나타내는 수퍼프레임(superframe)(10)을 도 2b에서 도시하고 있다.
수퍼프레임(10)의 구성으로는 제어정보를 담고 있는 비콘(beacon) 프레임을 전송하는 비콘 구간(11)과 각종 컨트롤 프레임들이 경쟁적으로 전송되는 제어 구간(12) 및 할당받은 시간 구간 동안에 경합 없이 비동기 데이터가 전송되는 데이터 슬롯 구간(13)이 있다. 제어 구간(12)에서는 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 방식 또는 Slotted Aloha 방식 등이 사용될 수 있다.
데이터 슬롯 구간(13)은 여러 개의 데이터 슬롯(DS1, DS2, ..., DSn)으로 구성된다. 데이터 슬롯의 종류에는 종래의 수퍼프레임과 같이 동적(dynamic) 데이터 슬롯과 의사 정적(Pseudo static) 데이터 슬롯 두 가지 종류가 있을 수 있다.
제어 구간(12)에서는 네트워크 조정자와 무선 기기 사이에 채널 할당 관리를 위한 프레임의 송수신이 이루어지게 되고, 이에 따라 데이터 슬롯 구간(13)에서는 비동기 데이터의 전송이 이루어지게 되는 것이다. 이 때, 채널 할당 관리를 위한 프레임은 데이터 슬롯의 추가를 요청하는 프레임과 데이터 슬롯을 반환하는 프레임을 포함한다. 또한, 제어 구간(12)에서는 앞서 언급된 각종 컨트롤 프레임들의 송수신이 이루어지게 된다.
한편, 비콘 구간(11)과 제어 구간(12)에서는 각종 프레임들이 저속 전송률도 전송되고, 데이터 슬롯 구간(13)에서는 고속 또는 저속 전송률로 전송된다. 이 때, 고속 전송률과 저속 전송률은 데이터 변조 방식에 의해 결정될 수 있다.
고속 전송률에 의한 채널은 일방향 링크(unidirectional link)이고, 주로 유니캐스트 연결(unicast connection) 용도로 이용되며, 비압축 등시성 데이터 전송에 이용된다. 또한, 고속 전송률로 프레임을 전송하는 경우에는 안테나 스티어링(antenna steering) 기술을 이용하여 지향성을 강화할 수 있으며, 이를 위하여 안테나 스티어링 정보(antenna steering information)를 갖는 프레임이 데이터 슬롯 구간(13)에서 송수신될 수 있다.
저속 전송률에 의한 채널은 양방향 링크(bidirectional link)이고, 주로 유니캐스트 연결(unicast connection) 또는 브로드캐스트 연결(broadcast connection) 용도로 이용된다. 또한, 저속 전송률에 의한 데이터 채널을 통하여 비동기 데이터(asynchronous data), 각종 컨트롤 프레임, 안테나 스티어링 정보가 송수신될 수 있다.
비콘 구간(11)에서는 저속 전송률에 의한 채널을 통하여 비콘 프레임이 전송되고, 상기 비콘 프레임을 통하여 네트워크의 시간 동기화(time synchronization)가 수행된다. 상기 비콘 프레임에는 각각의 기기들이 할당받은 채널 할당에 대한 정보, 즉 데이터 슬롯에 대한 정보가 포함되어 있다.
제어 구간(12)에서는 저속 전송률에 의한 채널을 통하여 각종 MAC 컨트롤 프레임들이 송수신된다. 이러한 컨트롤 프레임에는 초기화에 필요한 컨트롤 프레임, 채널 할당을 관리하기 위한 컨트롤 프레임, 안테나 스티어링 정보(antenna steering information)를 공유하기 위해 필요한 컨트롤 프레임 그리고 응답 프레임(ACK frame)이 있다. 또한, 비동기 데이터 프레임도 송수신될 수 있는데, 이 때, 비동기 데이터 프레임에는 비압축 비디오/오디오 데이터 프레임, 상위 계층의 컨트롤 프레임등이 있다. 여기에서 상위 계층의 컨트롤 프레임은 MAC 계층 위의 어플리케이션 계층이나 원격 제어기(remote control)로부터 수신된 컨트롤 데이터 프레임을 포함한다.
초기화에 필요한 컨트롤 프레임은 채널 전환(channel switching), 기기 디스커버리(device discovery)에 사용되고, 채널 할당을 관리하기 위한 컨트롤 프레임 에는 데이터 슬롯 추가 및 반환을 위한 프레임을 포함한다.
데이터 슬롯 구간(13)에서는 기기간에 비압축 등시성 데이터가 고속 전송률에 의한 채널을 통하여 송수신되는데, 이 때 비압축 등시성 데이터의 예로 실시간 AV 스트리밍 데이터가 있다. 이 경우 실시간 AV 스트리밍을 위하여 딜레이 바운드(delay bound)가 존재한다. 또한, 응답 프레임(ACK frame)과 안테나 스티어링 정보는 저속 전송률에 의한 채널을 통하여 송수신될 수 있으며, 제어 구간(12)에서 송수신되는 비동기 데이터 프레임도 할당된 데이터 슬롯을 통하여 송수신될 수 있다.
도 2c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수퍼프레임의 구조를 도시하는 도면으로서, 도 b와는 달리 하나의 수퍼프레임 내에 비콘 구간(B)(11a)과 적어도 2개 이상의 제어 구간(C)(12a, 12b) 및 데이터 슬롯 구간(13a, 13b)가 존재하고 있다.
이러한 수퍼프레임 구조에 따라 하나의 수퍼프레임 내에 복수의 제어 구간 및 데이터 슬롯 구간을 설정함으로써 임의의 제어 구간에서 데이터 슬롯 할당을 위한 프레임을 전송하지 못했을 때 발생할 수 있는 비동기 데이터 전송의 시간 지연 현상을 최소화할 수 있게 된다..
도 3은 본 발명이 적용되는 개략적인 환경을 도시하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 네트워크 조정자(300)와 적어도 하나 이상의 기기들(400a, 400b, 400c)이 하나의 네트워크를 구성하고 있다. 네트워크 조정자(300)의 예로서, AV 데이터의 싱크 기기(sink device)로서의 디스플레이 장치 또는 PVR(Personal Video Recorder)와 같은 미디어 저장 장치가 있다. 또한, 기기들(400a, 400b, 400c)은 소스 기기(source device) 또는 싱크 기기(sink device) 등이 해당될 수 있으며, 이러한 기기들로서 셋탑 박스(set-top box), DVD, 스피커(speaker) 등이 있다. 이러한 기기들은 비동기 데이터들을 전송하기 위하여 수십 GHz 대역의 고주파 대역을 이용한다.
네트워크 조정자(300)는 주기적으로 비콘 기간 동안 수퍼프레임을 방송(broadcasting)한다. 이에 따라 기기들(400a, 400b, 400c)은 상기 수퍼프레임에 포함된 제어 구간(12) 또는 데이터 슬롯 구간(13) 내에서 컨트롤 프레임, 데이터 프레임, ACK 등을 전송할 수 있다.
만약, 최초에 네트워크에 속하지 않았던 기기 1(400a)이 네트워크에 참여하기 위해서는, 수퍼프레임(10)의 제어 구간(12)에서 다른 기기들(400b, 400c)과의 경쟁을 통하여 네트워크 조정자(300)에게 결합 요청 프레임을 전송하고(①), 그로부터 결합 응답 프레임을 수신하게 된다(②).
상기 결합 응답 프레임에 의하여 기기 1(400a)이 결합 요청을 승인 받은 경우, 기기 1(400a)은 비로소 네트워크의 일원이 된다. 그 다음, 기기 1(400a)이 기기 2(400b)로 비동기 데이터를 전송하고자 하면, 네트워크 조정자(300)에 상기 비동기 데이터를 전송하기 위한 데이터 슬롯을 요청한다. 기기 1(400a)이 이와 같은 데이터 슬롯 요청 프레임을 제어 구간(12)에서 다른 기기들(400b, 400c)과의 경쟁을 통하여 네트워크 조정자(300)에게 결합 요청 프레임을 전송하면(③), 이에 대하여 네트워크 조정자(300)는 데이터 슬롯 응답 프레임을 기기 1(400a)에 전송한다(④).
상기 데이터 슬롯 응답 프레임(70)을 기기 1(400a)에 전송한 후, 네트워크 조정자(300)는 기기들(400a, 400b, 400c)에 할당되는 데이터 슬롯들을 포함하는 수퍼프레임을 다음 비콘 기간 동안 방송(broadcasting)한다(⑤).
상기 방송된 수퍼프레임에 의하여, 기기 1(400a)이 네트워크 조정자(300)로부터 데이터 슬롯을 할당 받으면, 상기 할당된 데이터 슬롯 동안 소정의 수신 기기(400b)에 비동기 데이터를 전송할 수 있다(⑥). 상기 비동기 데이터의 전송에 대하여 기기 2(400b)는 기기 1(400a)에 ACK 프레임을 전송할 수도 있다(⑦). 다만, 비동기 데이터의 특성상 다소 간의 에러가 있더라도 재생되는 영상에 그다지 큰 문제는 발생하지 않으므로, ACK을 사용하지 않는 No ACK 정책(policy)을 사용할 수도 있다. 만약, ACK 프레임을 전송하는 경우라 하더라도, 본 발명에 따르면 상기 ACK 프레임은 데이터 슬롯을 통하여 전송되지 않을 수도 있다. 데이터 슬롯은 비동기 데이터의 원활한 전송에 사용하기 위하여, ACK은 다른 컨트롤 프레임과 마찬가지로 제어 구간(12) 동안 경쟁을 통하여 전송되는 것이 바람직하다.
도 4는, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 슬롯 관리 프레임의 구성을 도시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 데이터 슬롯 관리 프레임(40)은 다른 MAC 컨트롤 프레임과 마찬가지로, MAC 헤더(20)와 페이로드(30)로 구성되는데, 페이로드(30)는 프레임 타입 필드(41), 길이 필드(42) 그리고 복수의 데이터 슬롯 필드(43, 44, 45)로 이루어진다.
프레임 타입 필드(41)에는 데이터 슬롯 추가를 위한 프레임인지 아니면 데이 터 슬롯을 반환하기 위한 프레임인지를 나타내는 식별 정보가 기록된다. 따라서, 프레임 타입 필드(41)에 기록된 정보를 통하여 어떤 데이터 슬롯 관리 프레임인지 알 수 있다. 길이 필드(42)에는 그 이후의 필드(43, 44, 45)의 총 바이트 수가 기록된다.
데이터 슬롯 관리 프레임(40)은 복수의 데이터 슬롯 필드(43, 44, 45)를 포함하는데 각각의 데이터 슬롯 필드에는 하나의 데이터 슬롯에 대한 추가 또는 반환에 대한 정보가 기록된다. 따라서 복수의 비동기 데이터 전송을 위한 복수의 데이터 슬롯에 대한 추가 또는 반환에 대한 요청이 동시에 가능하고, 이러한 데이터 슬롯 필드는 5에 도시된 구조로 이루어진다.
도 5a를 참조하면, 데이터 슬롯 필드는 'Stream index' 필드(51), 'Stream request ID' 필드(52), 'Min_BW' 필드(53), 'Number of time blocks' 필드(54), 'Time block duration' 필드(55) 그리고 'Priority' 필드(58)를 포함한다.
'Stream index' 필드(51)는 스트림 식별 정보 즉, 전송하고자 하는 비동기 데이터에 대한 식별 정보가 기록되며, 이 스트림 식별 정보를 이용하여 해당 스트림에 대한 처리가 수행된다.
'Stream request ID' 필드(52)는 상기 스트림 식별 정보를 부여받기 전에 사용되는 데이터 슬롯의 추가 또는 반환에 관한 요청 프레임의 식별 정보를 나타낸다. 만일 데이터 슬롯의 요청이 현재의 스트림을 수정하거나 종료하기 위한 것일 때에는 'Stream request ID' 필드(52)의 값은 0으로 설정되고 수신 측에서는 무시될 수 있다. 비동기 데이터를 위한 데이터 슬롯의 요청일 경우에도 마찬가지로 'Stream request ID' 필드(52)의 값은 0으로 설정되고 수신 측에서는 무시될 수 있다.
'Min_BW' 필드(53)는 끊김이 없는 스트리밍 서비스를 지원하기 위하여 한 개의 수퍼프레임 내에서 최소한으로 보장되어야 할 대역폭, 즉 최소한으로 보장되어야 할 채널의 길이를 나타낸다.
'Number of time blocks' 필드(54)는 요청되는 시간 블록의 개수를 나타낸다. 이 때 시간 블록은 대역폭, 즉 원하는 채널 길이를 나타낸다.
'Time block duration' 필드(55)는 단위 대역폭, 즉 단위 채널의 길이를 나타내고, 'Priority' 필드(58)는 프레임의 우선 순위를 나타내고 상기 우선 순위는 스트림의 QoS 레벨 또는 특별한 목적(special purpose)에 대한 QoS 레벨을 나타낸다.
도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 슬롯 필드의 구조를 나타내고 있는데, 데이터 슬롯 필드는 'TrgtID' 필드(50a), 'Stream request ID' 필드(51a), 'Stream index' 필드(52a), 'Number of time blocks' 필드(53a), 'Time block duration' 필드(54a), 'Minimum Schedule period' 필드(55a), 'Maximum Schedule period' 필드(56a) 그리고 'Request control' 필드(57a)를 포함한다. 이 중에서, 'Stream request ID' 필드(51a), 'Stream index' 필드(52a), 'Number of time blocks' 필드(53a) 그리고 'Time block duration' 필드(54a)는 도 5a에 도시된 각각의 필드에 대응한다.
'TrgtID' 필드(50a)는 할당된 채널, 즉 할당된 데이터 슬롯을 통하여 비동기 데이터를 전송하는 장치의 상대방 장치의 식별 정보를 가리킨다.
'Minimum Schedule period' 필드(55a)는 데이터 슬롯 할당을 위한 2개의 연속하는 시간 블록들의 시작 시간 사이의 최소 허용 시간을 나타낸다.
'Maximum Schedule period' 필드(56a)는 데이터 슬롯 할당을 위한 2개의 연속하는 시간 블록들의 시작 시간 사이의 최대 허용 시간을 나타낸다.
'Request control' 필드(57a)는 데이터 슬롯의 할당을 위한 기타 정보를 포함하고 있으며 이러한 정보에는 프레임의 우선 순위에 관한 정보, 프레임의 전송이 고속 또는 저속 전송 구간에서 이루어지는지 여부를 나타내는 정보를 포함한다.
도 6, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 슬롯 관리 프레임에 대한 응답 프레임의 구성을 도시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 데이터 슬롯 관리 프레임(40)에 대한 응답 프레임(60)은 다른 MAC 컨트롤 프레임과 마찬가지로, MAC 헤더(20)와 페이로드(30)로 구성될 수 있는데, 페이로드(30)는 프레임 타입 필드(61), 길이 필드(62) 그리고 복수의 응답 필드(63, 64, 65)로 이루어진다.
프레임 타입 필드(61)에는 데이터 슬롯 추가 요청에 대한 응답 프레임인지 아니면 데이터 슬롯 반환 요청에 대한 응답 프레임인지를 나타내는 식별 정보가 기록된다. 따라서, 프레임 타입 필드(61)에 기록된 정보를 통하여 어떤 응답 프레임인지 알 수 있다. 길이 필드(62)에는 그 이후의 필드(63, 64, 65)의 총 바이트 수가 기록된다.
데이터 슬롯 관리 프레임(40)에 대한 응답 프레임(60)은 복수의 응답 필 드(63, 64, 65)를 포함하는데 각각의 응답 필드에는 하나의 데이터 슬롯에 대한 추가 또는 반환 요청에 대한 응답 정보가 기록된다. 따라서 복수의 요청에 대한 응답이 동시에 가능하고, 이러한 응답 필드는 7에 도시된 구조로 이루어진다.
도 7a를 참조하면, 응답 필드는 'Stream request ID' 필드(71), 'Stream index' 필드(72), 'Available_BW' 필드(73) 그리고 'Reason_code' 필드(74)를 포함한다.
'Stream request ID' 필드(71)는 데이터 슬롯의 추가 또는 반환에 관한 요청 프레임의 식별 정보를 나타내고, 'Stream index' 필드(72)는 스트림 식별 정보 즉, 해당하는 비동기 데이터에 대한 식별 정보를 나타낸다.
'Available_BW' 필드(73)는 실제로 할당된 채널, 실제로 할당된 데이터 슬롯에 대한 정보가 기록되고, 'Reason_code' 필드(74)는 채널 할당 요청이 성공적으로 이루어졌는지 여부를 나타내는 정보가 기록된다. 채널 할당 요청이 성공적으로 이루어지지 않은 경우에는 그 이유를 나타내는 정보가 기록된다. 채널 할당 요청이 성공적으로 이루어지지 않은 이유의 예로서, 네트워크 조정자에 결합될 수 있는 최대 기기수의 도달, 할당할 수 있는 데이터 슬롯의 부족, 채널 상태의 불량 등이 있다.
도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 응답 필드의 구조를 나타내고 있는데, 도 7b에서는 'Stream request ID' 필드(71a), 'Stream index' 필드(72a) 그리고 'Reason_code' 필드(74a)를 포함하며, 도 7a에 도시된 'Available_BW' 필드(73)는 제외되어 있다.
이 때, 'Stream request ID' 필드(71a), 'Stream index' 필드(72a) 그리고 'Reason_code' 필드(74a)는 각각 도 7a에 도시된 'Stream request ID' 필드(71), 'Stream index' 필드(72) 그리고 'Reason_code' 필드(74)에 대응한다.8은 본 발명의 일 실시예에 따라 데이터 슬롯을 추가하는 과정을 나타내는 도면이다.
먼저, 무선 기기의 DME(Device Management Entity)는 상위 계층(upper layer)의 전송 요청을 받은 후, 제어 구간(12)에서 자신의 MAC/MLME(Mac Layer Management Entity)의 MLME-ASYNC-DATA.req 메시지를 호출하고(S80), 상기 MAC/MLME는 네트워크 조정자에게 데이터 슬롯 추가 요청 프레임을 전송한다(S81). 여기에서, 상기 데이터 슬롯 추가 요청 프레임은 도 4 와 도 5의 데이터 구조로 이루어지고, DME 및 MLME 는 IEEE 802.15.3 규격에서 언급되는 개념으로 이해될 수 있다.
네트워크 조정자의 MAC/MLME는 상기 데이터 슬롯 추가 요청에 대하여 응답(ACK) 프레임을 전송한다(S82). 이 때, 데이터 슬롯 추가 요청 및 응답은 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이 여러 비동기 데이터에 대한 요청 및 응답을 동시에 수행할 수 있다.
그리고 나서, 네트워크 조정자는 남아있는 리소스, 즉 비동기 데이터를 전송하기 위한 데이터 슬롯이 존재하는지 여부를 확인하여(S83), 그 결과를 도 6과 도 7에 도시된 데이터 구조의 형태로 'RequestTimeout' 시간 내에 무선 기기로 전송하고(S84), 무선 기기의 MAC/MLME는 이에 대한 응답(ACK) 프레임을 네트워크 조정자로 전송한다(S85).
무선 기기의 MAC/MLME는 S84 과정에서 데이터 슬롯의 추가가 성공적이라는 응답을 수신하면, 자신의 DME에게 데이터 슬롯의 추가가 성공적이라는 MLME-ASYNC-DATA.cfm 메시지를 전송한다(S86).
한편, 비콘 프레임에는 데이터 슬롯에 대한 정보가 포함되므로, S84와 S85 과정이 생략될 수도 있다. 또한, 데이터 슬롯의 추가가 가능하지 않은 경우에는 일정 시간 후에, 반복적으로 데이터 슬롯 추가 요청 프레임을 전송할 수도 있다.　
네트워크 조정자의 MAC/MLME는 실제로 할당된 데이터 슬롯에 대한 정보를 포함하는 비콘 프레임을 생성하고(S87), 다음 수퍼프레임이 시작할 때 상기 생성된 비콘 프레임을 무선 기기의 MAC/MLME로 전송한다(S88).
상기 전송된 비콘 프레임을 받은 무선 기기는 데이터 슬롯 구간에서의 추가된 해당 데이터 슬롯에서 비동기 데이터를 네트워크 조정자 또는 다른 무선 기기로 전송한다.
　MAC구조에 따라, 네트워크 조정자의 MAC/MLME에서 수행되는 동작들이 네트워크 조정자의 DME에서 수행될 수도 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 비동기 데이터의 송수신 도중에 데이터 슬롯을 반환하는 과정을 나타내는 도면이다.
먼저, 무선 기기의 DME(Device Management Entity)는 상위 계층(upper layer)의 전송 요청을 받은 후, 제어 구간(12)에서 자신의 MAC/MLME(Mac Layer Management Entity)의 MLME-DELETE-STREAM.req 메시지를 호출하고(S90), 상기 MAC/MLME는 네트워크 조정자에게 데이터 슬롯 반환 요청 프레임을 전송한다(S91). 여기에서, 상기 데이터 슬롯 반환 요청 프레임은 도 4 와 도 5의 데이터 구조로 이루어지고, DME 및 MLME 는 IEEE 802.15.3 규격에서 언급되는 개념으로 이해될 수 있다.
네트워크 조정자의 MAC/MLME는 상기 데이터 슬롯 반환 요청에 대하여 응답(ACK) 프레임을 전송한다(S92). 이 때, 데이터 슬롯 반환 요청 및 응답은 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이 여러 비동기 데이터에 대한 요청 및 응답을 동시에 수행할 수 있다.
무선 기기의 MAC/MLME는 자신의 DME에게 데이터 슬롯의 반환이 성공적이라는 MLME-DELETE-STREAM.cfm 메시지를 전송한다(S93). 그리고, 네트워크 조정자의 MAC/MLME는 해당하는 데이터 슬롯을 반환한 후(S94), 실제로 반환된 데이터 슬롯에 대한 정보를 포함하는 비콘 프레임을 생성하고(S95), 다음 수퍼프레임이 시작할 때 상기 생성된 비콘 프레임을 무선 기기의 MAC/MLME로 전송한다(S96).
따라서, 상기 반환된 데이터 슬롯은 다른 무선 기기의 요청에 의해 다시 할당되어 비동기 데이터의 전송에 사용될 수 있다
또한, 네트워크 조정자의 MAC/MLME는 자신의 DME에게 MLME-DELETE-STREAM.ind 메시지를 통하여 요청된 데이터 슬롯이 반환되었음을 알린다(S97).
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 조정자(300)의 구성을 도시하는 블록도이다.
네트워크 조정자(300)는 CPU(310), 메모리(320), MAC 유닛(340), PHY 유닛(350), 수퍼프레임 생성 모듈(341), 컨트롤 프레임 생성 모듈(342) 및 안테 나(353)를 포함하여 구성될 수 있다.
CPU(310)는 버스(330)에 연결되어 있는 다른 구성 요소들을 제어하며, MAC 층의 상위 층에서의 처리를 담당한다. 따라서, CPU(310)는 MAC 유닛(340)으로부터 제공되는 수신 데이터(수신 MSDU; MAC Service Data Unit)를 처리하거나 전송 데이터(전송 MSDU)를 생성하여 MAC 유닛(340)에 제공한다.
메모리(320)는 상기 처리된 수신 데이터를 저장하거나 상기 생성된 전송 데이터를 임시 저장한다. 상기 메모리는 롬(ROM), 피롬(PROM), 이피롬(EPROM), 이이피롬(EEPROM), 플래시 메모리와 같은 비휘발성 메모리 소자 또는 램(RAM)과 같은 휘발성 메모리 소자, 하드 디스크, 광 디스크와 같은 저장 매체, 또는 기타 해당 분야에서 알려져 있는 임의의 다른 형태로 구현될 수 있다.
MAC 유닛(340)은 CPU(310)로부터 제공된 MSDU, 즉 전송할 멀티미디어 데이터에 MAC 헤더를 부가하여 MPDU(MAC Protocol Data Unit)을 생성하여 PHY 유닛(350)을 통하여 전송하고, PHY 유닛(350)을 통하여 수신되는 MPDU에서 MAC 헤더를 제거한다.
이와 같이, MAC 유닛(340)이 전송하는 MPDU는 비콘 기간 동안 전송되는 수퍼프레임을 포함하고, MAC 유닛(340)이 수신하는 MPDU는 결합 요청 프레임, 데이터 슬롯 관리 프레임 즉, 데이터 슬롯의 추가 또는 반환을 위한 요청 프레임, 기타 다양한 컨트롤 프레임을 포함한다.
수퍼프레임 생성 모듈(341)은 앞서 설명한 수퍼프레임을 생성하여 MAC 유닛(340)에 제공하고, 컨트롤 프레임 생성 모듈(342)는 결합 요청 프레임, 데이터 슬롯 관리 프레임, 기타 다양한 컨트롤 프레임을 생성하여 MAC 유닛(340)에 제공한다.
PHY 유닛(350)은 MAC 유닛(340)으로부터 제공된 MPDU에 시그널 필드 및 프리앰블을 부가하여 PPDU를 생성하고 생성된 PPDU, 즉 데이터 프레임을 무선 신호로 변환하여 안테나(353)를 통해 전송한다. PHY 유닛(350)은 기저 대역 신호를 처리하는 베이스밴드 프로세서(base band processor; 351)와 상기 처리된 기저 대역 신호로부터 실제 무선 신호를 생성하고 안테나(353)를 통하여 공중(air)으로 전송하는 RF(radio frequency) 유닛(352)로 세분화 될 수 있다.
구체적으로, 기저대역 프로세서(351)는 프레임 포맷팅(frame formatting), 채널 코딩(channel coding) 등을 수행하고, RF 유닛(352)은 아날로그 파 증폭, 아날로그/디지털 신호 변환, 변조 등의 동작을 수행한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 기기(400)의 구성을 도시하는 블록도이다. 무선 기기(400)의 구성 중 MAC 유닛(440), 메모리(420) 및 PHY 유닛(450)의 기본적인 기능은 네트워크 조정자(300)에서와 마찬가지이다.
타이머(441)는 수퍼프레임에 포함된 경쟁 구간 또는 비경쟁 구간의 시작 시간 및 종료 시간을 확인하는데 사용된다. 컨트롤 프레임 생성 모듈(442)은 결합 요청 프레임, 데이터 슬롯 관리 프레임 등 다양한 컨트롤 프레임을 생성하여 MAC 유닛(440)에 제공한다.
한편, 비동기 데이터 생성 모듈(443)은 AV 데이터와 같은 비동기 데이터를 압축되지 않은 형태로 기록하여 생성할 수 있다. 예를 들어, 비동기 데이터 생성 모듈(443)은 비디오 데이터의 RGB 성분 값들로 이루어진 비디오 데이터를 기록할 수 있다.
MAC 유닛(440)은 제공된 비동기 데이터 또는 컨트롤 프레임에 MAC 헤더를 부가하여 MPDU를 생성하고, 수퍼프레임의 해당 시간이 되었을 때 상기 MPDU를 PHY 유닛(450)을 통하여 전송한다.
이 때, 본 실시예에서 사용되는 '모듈'이라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 모듈은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 모듈들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 모듈들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수 적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 비동기 데이터 전송을 위한 데이터 슬롯을 추가 또는 반환하는 기능이 제공됨으로써 수십 GHz 대역에서 비동기 데이터를 압축하지 않고도 보다 효율적으로 전송할 수 있는 효과가 있다.

Claims (23)

  1. 제1 비콘 기간 동안 제어 구간 및 데이터 슬롯 구간을 포함하는 제1 수퍼프레임을 방송하는 (a) 단계;
    상기 제어 구간에서 네트워크에 속하는 적어도 하나의 무선 기기로부터 비동기 데이터 전송을 위한 데이터 슬롯의 추가를 요청하는 요청 프레임을 수신하는 (b) 단계;
    상기 요청 프레임에 대한 응답 프레임을 상기 제어 구간에서 상기 적어도 하나의 무선 기기로 전송하는 (c) 단계; 및
    상기 적어도 하나의 무선 기기에 추가된 데이터 슬롯에 관한 정보를 포함하는 제2 수퍼프레임을 제2 비콘 기간 동안 방송하는 (d) 단계를 포함하는 비동기 데이터 전송을 위한 채널 할당 관리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선 기기와의 통신은 밀리미터 웨이브 채널을 통하여 이루어지는 비동기 데이터 전송을 위한 채널 할당 관리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수퍼프레임 및 제2 수퍼프레임은 경쟁 구간 및 비경쟁 구간을 포함하며, 상기 경쟁 구간은 상기 제어 구간을 포함하고, 상기 비경쟁 구간은 상기 데 이터 슬롯 구간을 포함하는 비동기 데이터 전송을 위한 채널 할당 관리 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 요청 프레임은 전송하고자 하는 비동기 데이터에 대한 식별 정보, 상기 요청 프레임의 식별 정보, 최소한으로 보장되어야할 채널의 길이 정보를 포함하는 비동기 데이터 전송을 위한 채널 할당 관리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 응답 프레임은 전송하고자 하는 비동기 데이터에 대한 식별 정보, 상기 요청 프레임의 식별 정보, 실제로 추가된 데이터 슬롯에 대한 정보, 데이터 슬롯이 추가되지 않은 경우 그 이유를 나타내는 정보를 포함하는 비동기 데이터 전송을 위한 채널 할당 관리 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 비동기 데이터는 압축되지 않은 데이터인 비동기 데이터 전송을 위한 채널 할당 관리 방법.
  7. 제1 비콘 기간 동안에 제어 구간 및 데이터 슬롯 구간을 포함하는 제1 수퍼프레임을 네트워크 조정자로부터 수신하는 (a) 단계;
    상기 제어 구간 이내에 비동기 데이터의 전송을 위한 데이터 슬롯의 추가를 요청하는 요청 프레임을 상기 네트워크 조정자에게 전송하는 (b) 단계;
    제2 비콘 기간 동안, 상기 네트워크 조정자에 의하여 추가된 데이터 슬롯에 관한 정보를 포함하는 제2 수퍼프레임을 수신하는 (c) 단계; 및
    상기 네트워크 조정자에 의하여 추가된 데이터 슬롯 구간에서 해당하는 비동기 데이터를 전송하는 (d) 단계를 포함하는 비동기 데이터 전송 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 네트워크 조정자와의 통신은 밀리미터 웨이브 채널을 통하여 이루어지는 비동기 데이터 전송 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 수퍼프레임 및 제2 수퍼프레임은 경쟁 구간 및 비경쟁 구간을 포함하며, 상기 경쟁 구간은 상기 제어 구간을 포함하고, 상기 비경쟁 구간은 상기 데이터 슬롯 구간을 포함하는 비동기 데이터 전송 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 요청 프레임은 전송하고자 하는 비동기 데이터에 대한 식별 정보, 상기 요청 프레임의 식별 정보, 최소한으로 보장되어야할 채널의 길이 정보를 포함하는 비동기 데이터 전송 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 비동기 데이터는 압축되지 않은 데이터인 비동기 데이터 전송 방법.
  12. 제1 비콘 기간 동안 제어 구간 및 데이터 슬롯 구간을 포함하는 제1 수퍼프레임을 방송하는 (a) 단계;
    상기 제어 구간에서 네트워크에 속하는 적어도 하나의 무선 기기로부터 비동기 데이터 전송을 위한 데이터 슬롯의 반환을 요청하는 요청 프레임을 수신하는 (b) 단계; 및
    상기 적어도 하나의 무선 기기에 반환된 데이터 슬롯에 관한 정보를 포함하는 제2 수퍼프레임을 제2 비콘 기간 동안 방송하는 (c) 단계를 포함하는 비동기 데이터 전송을 위한 채널 할당 관리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 무선 기기와의 통신은 밀리미터 웨이브 채널을 통하여 이루어지는 비동기 데이터 전송을 위한 채널 할당 관리 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 수퍼프레임 및 제2 수퍼프레임은 경쟁 구간 및 비경쟁 구간을 포함하며, 상기 경쟁 구간은 상기 제어 구간을 포함하고, 상기 비경쟁 구간은 상기 데이터 슬롯 구간을 포함하는 비동기 데이터 전송을 위한 채널 할당 관리 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 비동기 데이터는 압축되지 않은 데이터인 비동기 데이터 전송을 위한 채널 할당 관리 방법.
  16. 제1 비콘 기간 동안 제어 구간 및 데이터 슬롯 구간을 포함하는 제1 수퍼프레임을 방송하는 유닛;
    상기 제어 구간 이내에 네트워크에 속하는 적어도 하나의 무선 기기로부터 비동기 데이터 전송을 위한 데이터 슬롯의 추가를 요청하는 프레임을 수신하는 유닛;
    상기 프레임에 대한 응답 프레임을 상기 제어 구간 이내에 상기 적어도 하나의 무선 기기에 전송하는 유닛; 및
    상기 적어도 하나의 무선 기기에 추가되는 데이터 슬롯에 대한 정보를 포함하는 제2 수퍼프레임을 제2 비콘 기간 동안 방송하는 유닛을 포함하는 비동기 데이터 전송을 위한 데이터 슬롯 할당 장치.
  17. 제1 비콘 기간 동안 제어 구간 및 데이터 슬롯 구간을 포함하는 제1 수퍼프레임을 방송하는 유닛;
    상기 제어 구간 이내에 네트워크에 속하는 적어도 하나의 무선 기기로부터 비동기 데이터 전송을 위한 데이터 슬롯의 반환을 요청하는 프레임을 수신하는 유 닛;
    상기 프레임에 대한 응답 프레임을 상기 제어 구간 이내에 상기 적어도 하나의 무선 기기에 전송하는 유닛; 및
    상기 적어도 하나의 무선 기기에 반환되는 데이터 슬롯에 대한 정보를 포함하는 제2 수퍼프레임을 제2 비콘 기간 동안 방송하는 유닛을 포함하는 비동기 데이터 전송을 위한 데이터 슬롯 할당 장치.
  18. 제1 비콘 기간 동안, 제어 구간 및 데이터 슬롯 구간을 포함하는 제1 수퍼프레임을 네트워크 조정자로부터 수신하는 유닛;
    상기 제1 수퍼프레임에 포함되는 제어 구간 이내에 비동기 데이터 전송을 위한 데이터 슬롯의 추가를 요청하는 프레임을 상기 네트워크 조정자에게 전송하는 유닛;
    제2 비콘 기간 동안, 상기 네트워크 조정자로부터 추가된 데이터 슬롯에 대한 정보를 포함하는 제2 수퍼프레임을 수신하는 유닛; 및
    상기 추가된 데이터 슬롯 구간 동안 비동기 데이터를 전송하는 유닛을 포함하는 비동기 데이터 전송 장치.
  19. 제1 비콘 구간에서 네트워크에 접속된 적어도 하나의 기기로부터 비동기 데이터 전송을 요청하는 요청 프레임을 수신하는 (a) 단계;
    상기 요청 프레임에 대한 응답 프레임을 상기 네트워크에 접속된 기기로 전 송하는 (b) 단계; 및
    상기 응답 프레임을 기초로 하여 상기 네트워크에 접속된 기기로 비동기 데이터를 전송하는 (c) 단계를 포함하는 비동기 데이터 전송 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 요청 프레임은 전송하고자 하는 비동기 데이터에 대한 식별 정보, 상기 요청 프레임의 식별 정보 및 요청되는 채널에 관한 채널 정보를 포함하는 비동기 데이터 전송 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 채널 정보는 요청되는 채널의 개수에 관한 정보와 단위 채널의 길이에 관한 정보를 포함하는 비동기 데이터 전송 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 요청 프레임은 상기 비동기 데이터를 수신하는 기기에 대한 식별 정보를 더 포함하는 비동기 데이터 전송 방법.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 응답 프레임은 비동기 데이터에 대한 식별 정보, 상기 요청 프레임의 식별 정보 및 채널 할당 요청이 성공적으로 이루어졌는지 여부를 나타내는 정보를 포함하는 비동기 데이터 전송 방법.
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