KR100882552B1 - 2단 고속 무선 통신 링크 - Google Patents

2단 고속 무선 통신 링크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 데이터 흐름이 원격 송수신기와 망 간에 정보를 전달하기 위해 형성됨에 따라 다수 형태의 직렬로 연결된 통신 링크를 포함하여, 다수의 원격 송수신기와 망 간의 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다. 액세스 유니트가 다른 단부에 연결되는 동안 허브는 하드와이어 통신 링크의 한쪽 단부에 연결된다. 하드와이어 링크 상의 통신을 지원하는데 부가하여, 상기 허브는 제 1 형태의 무선 링크를 통해 다수의 원격 송수신기와의 통신을 지원한다. 상기 하드와이어 링크의 다른 단부에서의 액세스 유니트는 제 2 형태의 무선 통신 링크를 통해 기지국과 통신하는데, 기지국은 망과 부가로 통신한다. 상기 토폴러지에 기초하여, 상호 연결된 통신 매체의 스트링을 통한 데이터 흐름은 다수의 원격 송수신기와 망 간의 정보 전송을 지원한다.

Description

2단 고속 무선 통신 링크{TWO TIER HI-SPEED WIRELESS COMMUNICATION LINK}
본 발명은 2단 고속 무선 통신 링크에 관한 것이다.
저가의 개인용 컴퓨터가 널리 이용됨에 따라 인터넷과 같은 망을 통해 통신하는 개체 간에 대량의 정보를 중계할 필요성이 증대되었다. 유사한 필요성이 이동 유동성에 의해 제공되는 편의 때문에 음성 기반 셀룰러 전화와 같은 무선 통신 기술에도 대두하였다. 따라서 무선 통신 링크를 통해 상호 접속된 컴퓨터 간의 고속 데이터 전송을 지원하는 결합 기술에 대한 요구도 증대되었다.
무선 통신을 지원하는 하나의 저비용 해결 방안은 인터넷 서비스 제공자와 접속을 형성하기 위해 컴퓨터를 모뎀 및 셀룰러 전화에 연결하여, 클라이언트 컴퓨터와 인터넷과 같은 망 사이에 무선 링크를 형성하는 것이다. 그러나 이런 형태의 링크는 여러 결함을 갖는다. 특히, 상기 링크는 종종 두 가지 기술 결합의 비효율성 때문에 굉장히 속도가 느리다.
무선 및 망 통신의 결합시 비효율성의 일부는 무선 및 망 통신의 고유 구조에 기인한다. 예를 들어, 하드와이어 링크를 통해 컴퓨터를 연결하는데 사용되는 프로토콜은 연속적이나 비교적 느린 데이터 전송 속도를 요구하는 음성 등급 통신 을 위해 설계된 표준 무선 링크를 통해 효율적인 전송을 제공하지 않는다.
셀룰러 망은 일반적으로 3 kHz 대역폭만을 요구하는 음성 등급 통신을 제공하도록 설계되었다. 이러한 기술에 기초하여, 음성 통신에 사용된 저주파수 채널은 일반적으로 비용이 싼 유선 모뎀에서 공통으로 이용 가능한 56.6 kbps와 같은 전송 속도와 비교하여 느린 9.6 kbps의 디지털 보오 속도로 제한된다. 특히, 무선 음성 등급 채널에 기초한 클라이언트 컴퓨터에서의 정교한 웹 페이지의 수신은 하드와이어 전화 링크에 대한 제한된 모뎀 접속 속도에 비해 더 느리다. 간략하게, 이런 이유 때문에 전화 시스템에 기초한 표준 음성을 통해 큰 파일들을 수신하거나 전송하기가 어렵다.
무선 망과의 통신 필요성 증가에 기초하여, IEEE 위원회는 802.11로 공지된 무선 근거리 통신망(WLANS)에 대한 표준을 개발하였다. 상기 표준은 WLAN 장치의 제조업자 간의 호환성 문제를 해결하는데 중점을 둔다. 간략하게, 상기 표준은 이더넷으로 알려진 802.3과 같은 망 링크에 연결하는 무선 링크를 다수의 사용자에게 제공하는 단일 허브 토폴러지를 지원한다. 상기 구조에 기초하여, 다수의 컴퓨터는 지속적으로 하드와이어 링크에 연결된 무선 링크를 통해 망과 통신할 수 있다. 공교롭게도, 고정된 하드와이어 링크 및 허브에 대한 상기 무선 링크의 범위는 500 미터 내의 범위로 제한된다. 더욱이, 허브는 일반적으로 제한된 이더넷 링크를 통해 망과 통신하기 때문에 상기 표준은 더 제한적이다. 그러나 긍정적 관점에서, 상기 표준은 다수의 근거리 무선 통신 링크를 통해 고속 데이터 전송을 제공한다.
관련된 종래의 배경 기술은 "코드 분할 다중 액세스(CDMA) 무선 링크를 통해 무선 프로토콜을 전송하기 위한 다이나믹 대역폭 할당"이란 명칭의 참조 문헌 D1, WO 98/59523, "미리 결정된 링크 에이전트에 의해 정보를 전송하는 무선 근거리 통신망"이란 명칭의 참조 문헌 D2, WO 99/22493 및 "데이터 전송 방법 및 데이터 인터페이스 유니트"란 명칭의 참조 문헌 D3, EP 0663785A2를 포함한다.
참조문헌 D1(WO 98/59523)은 다수 원격 송수신기와 망에 연결된 기지국 간의 무선 통신을 지원하는 방법을 개시하며, 무선 채널과 같은 무선 자원은 기지국과 통신하기 위해 원격 사용자들 간에 공유된다. 대역폭 관리 기술은 제한된 무선 자원의 더 효율적인 이용을 지원하도록 논의된다.
참조문헌 D2(WO 99/22493)는 다수의 주변 장치가 근거리 통신망에 연결되는 시스템을 개시한다. 서버는 망에 연결되고 무선 링크를 통해 기지국과의 통신을 지원한다.
참조문헌 D3(EP 0663785A2)는 무선 전화망 및 이동국을 통해 데이터를 전송하는 방법을 개시한다.
무선 통신 서비스와 관련된 비용은 너무 과중할 수 있다. 예를 들어, 개별 사용자는 일반적으로 단일 무선 링크를 이용할 권한을 부여하는 요금이 부과되는 무선 서비스에 등록한다. 다수 사용자에 대한 총 서비스 비용이 고려될 때, 무선 링크로의 이러한 단일 가입은 속도가 느리고 비용이 비싸다. 본 발명은 적절한 신뢰성을 제공함으로써 이 문제점을 해결하는데 중점을 둔다. 특히, 산발적이고 짧은 텀의 높은 스루풋은 더 적은 전체 통신 링크 총 비용으로 여기에 기술된 방법을 통해 개별 최종 사용자를 만족시킬 필요가 있다.
본 발명의 한 가지 동기는 소정 링크에서 데이터 스루풋을 지나치게 감소시키지 않으면서 망과 통신하는 원격 단말기의 높아진 이동성을 지원하는 방법을 제공하는 것이다. 한 사용자 그룹이 망 액세스를 위한 통신 링크를 공유할 때, 일반적으로 산발적인 고속 스루풋 특성만이 각 사용자에 의해 랜덤하게 요청되는 것으로 인식된다. 그러므로 단일 고속 데이터 스루풋 매체는 원격 망에 대해 액세스하기 위해 다수 사용자에 의해 공유된다. 따라서, 본 발명의 원리는 더 고속의 스루풋 및 증가한 무선 이동 유동성의 결합된 요청을 만족시키기 위해 유용하게 전개된다.
다수 유형의 통신 매체의 직렬 연결이 증가한 사용자 이동성 및 정보의 고속 액세스를 지원하면서, 다수의 원격 단말기와 망간에 통신하는 방법을 제공하는 것 은 진보된 기술이다. 본 발명의 원리에 따르면, 다수의 원격 송수신기는 제 1 형태의 무선 통신 링크를 통해 허브와 통신한다. 허브는 하드와이어 링크를 통해 액세스 유니트에 연결되며, 제 2 무선 통신 링크를 통해 기지국으로의 데이터 전송을 부가로 지원한다. 이러한 토폴러지는 2단 이동성을 제공하기 때문에 고유한 유연성을 제공한다. 다수의 원격 송수신기가 허브에 대해 이동성이 있을 뿐 아니라, 허브 및 액세스 유니트는 기지국에 대해 잠재적으로 이동성이 있거나 휴대성이 있다. 특히, 본 발명의 방법은 이동성이 증가하여도 고속 데이터 전송률을 유지한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제 1 무선 링크는 다수의 원격 송수신기 및 허브 사이에 개인적이고, 개별 요금이 부과되지 않으며, 근거리의 데이터 흐름을 지원한다. 하드와이어 링크를 통해 허브와 통신하는 제 2 무선 링크는 가입에 기초한 링크를 통한 데이터 흐름과 같이 더 장거리 범위의 통신을 지원한다. 암호화 기술은 개선된 통신 보안을 위해 선택적으로 상기 링크 및 시스템의 다른 링크 상에서 실행된다.
제 2 무선 링크를 설정함으로써, 데이터 흐름에 이용 가능한 다수의 채널을 이용할 수 있으며, 이 채널들은 요구되는 바에 따라 데이터 흐름을 형성하는데 이용된다. 일반적으로, 소정의 주어진 채널 상에서의 데이터 속도는 허용 가능한 전송 속도를 지원할 수 없다. 따라서, 다수의 이용 가능한 채널은 동시에 제 2 무선 통신 링크를 통해 더 높은 스루풋의 데이터 흐름을 제공하는데 이용된다. 바람직한 실시예에서, 상기 채널은 종래의 셀룰러 전화 통신 링크에서 이용되는 CDMA 형 태이다.
바람직한 실시예에서, 프로토콜은 망 메시지와 같은 원래의 패킷의 재포맷, 분할, 전송, 수신 및 재형성을 통합하기 위해 제 2 무선 링크의 물리적 계층 레벨에서 이용된다. 간략하게, 추가(extra) 계층은 제 2 무선 링크를 통한 전송을 위해 데이터를 재패키징하는 방법을 제공한다. 이러한 추가(extra) 패키지 계층은 제 2 무선 링크의 수신단에서 제거되고, 그 결과 원래의 포맷된 데이터는 목적지에 부가로 전송된다. 이러한 기술에 기초하여, 다수의 원격 송수신기 및 단말 장비는 원격 지역에서 망에 이음새 없이(seamless) 연결된다. 따라서, 원격 사용자는 원격 단말 장비 및 송수신기가 표준 음성 기반 전화선과 같은 하드와이어 링크를 통해 망에 연결되는 것처럼 잠재적으로 동일한 고속 데이터 전송 속도를 제공받는다.
WLAN, 바람직하게는 CSMA/CA 또는 "호출 전 청취(listen-before-talk)" 방법은 제 1 무선 통신 링크 상에서의 이용에 적응된다. 이러한 기술은 허브와 다수의 송수신기 간의 데이터 흐름을 지원하는 하나의 실행 가능한 방법인 IEEE 802.11 표준에 이용된다. 이더넷, IEEE 802.3 표준의 이용은 또한 하드와이어 링크의 바람직한 유형이지만, 다른 실행 가능 링크는 토큰 링 구현 또는 다른 성형 망 토폴러지에 기초한 설계를 포함한다.
데이터 흐름은 바람직하게는 TCP/IP와 같은 망 메시지 프로토콜에 기반하여 형성된다. 이런 방법으로, 응용 망 프로그램을 실행하는 컴퓨터 등과 같은 단말 장비는 제 1 통신 링크를 통한 전송 전에 데이터의 재패키징만을 요청하는 원격 송수신기에 용이하게 접속할 수 있다. 수신단에서, 추가(extra) 계층이 제거되고, 원래 포맷된 메시지가 발생한다. 이러한 포맷은 공통단 망이 일반적으로 수신된 데이터 패킷이 망을 통해 원래 전송된 것과 동일한 포맷으로 제공되는 것으로 예측하므로, 즉, 원격 단말 장비로부터 출력되는 데이터는 인터넷상의 서버와 같은 목적지 노드에 의해 알 수 있는 망 메시지 포맷이기 때문에 바람직하다.
하나 이상의 무선 주파수 채널은 일반적으로 제 1 무선 통신 링크를 통한 통신을 지원하는데 사용되지만, 이 채널은 선택적으로 적외선에 기초한다. 그러나 약 2.4 GHz의 DSSS 또는 FHSS와 같은 확산 스펙트럼은 바람직하게는 근거리 무선 통신 링크에서 이용된다. 1.9 GHz에 기초한 다른 유형의 무선 주파수 실행도 허용 가능하다. 예를 들어, 블루투스(Blue Tooth)(TM) 또는 홈 RF(TM)와 같은 프로토콜은 선택적으로 본 발명의 원리에 따라 제 1 링크를 통해 통신을 지원하는데 선택적으로 이용된다.
또한, 다수의 원격 송수신기 또는 단말 장비와 망 간의 통신은 양방향성인 것을 주의해야 한다. 예를 들어, 원격 송수신기로부터 망으로 유도된 데이터 흐름에 대하여 전술된 것과 동일한 원리들은 망으로부터 원격 송수신기에 유도된 데이터 흐름에 동일하게 적용되거나, 그와 반대로 적용된다.
본 발명의 목적, 특징 및 장점은 유사 참조 부호가 도면 전체를 통해 이용되는 도면에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예의 다음의 특정 기술로부터 명백해질 것이다
본원 발명에 의하면, 소정 링크에서 데이터 스루풋을 지나치게 감소시키지 않으면서 망과 통신하는 원격 단말기의 이동성을 높일 수 있으며, 이동성이 증가하여도 고속 데이터 전송률을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 원리에 따른 다수 매체 형태를 통해 고속 데이터 통신을 실행하는 시스템의 블록선도이다. 시스템(190)은 망(140)과 지속적으로 통신하는 다수의 원격 송수신기(160)를 포함한다.
원격 송수신기(160)는 일반적으로 휴대용 또는 랩탑 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 개인 휴대정보 단말기(PDA), '착용 가능' 컴퓨터 등과 같은 단말 장비(도시되지 않음)에 연결된다. 각 원격 송수신기(160)는 제 1 형태의 무선 통신 링크(150)를 통한 허브(100)와의 통신을 지원한다. 예를 들어, 원격 송수신기 #1(160-1)로부터 전송되는 정보는 공지된 통신 표준에 따라 전송에 적합한 포맷으로 변환된다. 바람직한 실시예에서, 각 원격 송수신기(160)에 연결된 단말 장비는 TCP/IP 또는 다른 표준 망 프로토콜에 기초하여 데이터를 전송하고 수신한다. 특히, 원격 송수신기 #1(160-1)로부터의 망 메시지는 데이터가 안테나(101)를 통해 수신되는 허브(100)로의 데이터 흐름을 형성하기 위해 안테나(161-1)로부터 제 1 형태의 무선 통신 링크(150-1)를 통해 전송된다.
데이터 흐름은 또한 허브(100)에서의 데이터가 링크(150-1)를 통해 원격 송수신기(161)에 전송되는 것과 유사한 방법으로 역방향에서 지원된다.
액세스 유니트(120)에 허브(100)를 연결하는 통신 링크(110)는 부가로 데이터 흐름의 지원을 제공한다. 상기 링크(110)는 예를 들어, 선택적으로 하나 이상 의 물리적 전선을 포함하는 IEEE 802.3에 기초한 이더넷 유형 링크이다.
원격 송수신기(160) 및 허브(100)를 포함하여 이제까지 기술된 시스템은 선택적으로 WLAN에 대한 표준인 IEEE 802.11에 기초한다. 상기 802.11 표준은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)로 공지된 액세스 방법에 기초한 채널로의 액세스를 제공한다. 단순한 의미에서, 상기 방법은 "호출 전 청취" 방법에 기초한다. 예를 들어, 송수신기(160)는 먼저 다른 송수신기(160)가 전송중인지를 결정하기 위해 무선 채널(150) 상의 트래픽을 모니터해야 한다. 상기 무선 채널(150)이 비어있으면, 송수신기(160)는 무선 채널(150)을 통해 정보 또는 프레임을 전송할 수 있다. 상기 CSMA/CA 방법에 기초하여, 동일한 송신기로부터의 데이터 전송은 최소 시간 갭 이전에 발생할 수 없다. 최소 시간 갭이 지난 후에, 스테이션은 무선 채널(150)이 전송을 위해 비어있는지를 결정하기 위해 모니터링되기 전의 대기 시간인 랜덤한 "백오프 간격"을 선택한다. 채널이 여전히 붐빈다면, 더 짧은 백오프 간격이 선택된다. 상기 과정은 송신기가 데이터 전송을 허용받을 때까지 반복된다.
원격 송수신기에 의해 전송된 망 메시지는 일반적으로 패킷들이 무선 채널(150)을 통해 전송되고 수신시 허브(100)에 의해 처리될 수 있도록 추가(extra) 프로토콜 계층을 포함한다. 패킷들이 수신되면, 허브(100)는 이더넷 링크(110)를 통해 액세스 유니트에 라우팅하도록 하기 위해 원래의 망 메시지를 검색하기 위해 추가(extra) 계층을 제거한다. 유사하게, 원격 송수신기(160) 중 하나에 정해진 망(140)으로부터 발산하는 망 메시지는 제 1 무선 통신 링크(150)를 통한 전송 전 에 재포맷된다. 이전에 언급된 망 송수신기(160)로부터 허브(100)로의 데이터 흐름의 실행에 따라, 역방향에서 허브(100)에 의해 부가된 추가(extra) 계층은 원격 송수신기(160)를 수신함으로써 유사하게 제거된다. 허브(100)로부터의 원래 망 메시지는 그 후에 연결된 단말 장비에 적절하게 라우팅된다. 간략하게, 추가(extra) 계층은 물리적 링크(30)를 통한 데이터의 전송을 용이하게 하면서, 망 메시지를 재포맷하는데 사용된다.
*다수의 원격 송수신기(160)와 허브(100) 간에 데이터를 전송하는 상기 언급된 표준은 뉴저지 프린스톤에 위치한 IEEE로부터 이용 가능한 IEEE 802.11에 상세히 개시될 수 있다. 유사하게, 이더넷 통신 및 링크(110)에 관련된 IEEE 802.3 표준은 또한 IEEE로부터 이용 가능하다.
IEEE 802.11에 순응하는 장비의 이용은 단순히 예시임을 알아야 한다. 다른 무선 시스템들은 선택적으로 다수의 송수신기(160)와 허브(100) 간의 무선 통신을 지원한다. 예를 들어, 무선 링크(150)는 선택적으로 적외선 또는 소정 다른 유형의 무선 통신 링크이다.
제 1 무선 링크(150)의 바람직한 일 측면은 더 고속의 데이터 전송을 지원하는 성능이다. 상기에 언급된 802.11 표준에 기초하여, BPSK 변조를 이용하는 DSSS는 초당 1메가비트(MBPS) 데이터 속도를 제공하며, 또는 QPSK는 2 MBPS 데이터 속도를 제공한다. 유사하게, 상기 표준은 GFSK 변조 및 1 MBPS 및 2 MBPS의 데이터 속도를 제공하는 두 개의 호핑(hopping) 패턴을 사용하여 FHSS를 지원한다.
제 1 무선 통신 링크(150)의 또 다른 바람직한 측면은 개인 무료 통신을 지원하는 능력이다. 예를 들어, 허브(100) 및 원격 송수신 장비(160)의 초기 투자 후에, 통신 시스템(190)의 상기 부분의 이용을 위해서 사용자가 관리나 업그레이드 이외의 비용을 지불하지 않아도 된다.
소정 범위에서, 허브(100)를 통한 통신은 이미 칩입자에 대한 보안 레벨을 제공하는데, 이는 주파수 호핑 기술이 일반적으로 데이터를 전송하는데 사용되기 때문이다. 부가적으로, 시스템은 선택적으로 제 1 통신 링크(150) 상의 데이터 흐름이 예를 들어, 핵심 다중법인 통신으로의 액세스를 시도하는 염탐꾼들로부터 보호되도록 데이터의 암호화를 포함하도록 설계된다.
장거리 범위 제 2 무선 링크(30)는 바람직하게는 지상 또는 위성 기지국과 같은 셀룰러 장비의 이용을 통합하는 공중 유료 서비스에 대해 동작한다. 일반적으로 시스템(190)의 상기 링크(30)의 이용에 대해 비용이 발생하지만, 그러한 가입 비용은 다수 채널이 데이터 흐름을 지원하기 위해 동시에 이용되기 때문에 최소화된다. 그러므로 고속 데이터 흐름을 제공하기 위해 여러 채널 이용을 지원하는 단일 가입은 여러 저속 단일 가입 기반 링크에 각각 등록하는 개인들의 그룹과 관련된 더 비싼 비용보다 우세하다. 이러한 비용 절감은 시스템 운영자들에게 넘겨지고, 더 저렴한 총 비용으로 다수의 사용자 간의 통신을 제공할 수 있게 한다.
원격 송수신기(160)와 허브(100) 간의 고속 데이터 흐름을 제공하는 선택적인 방법은 간섭 및 페이딩을 제거하기 위해 주파수 호핑 송수신기에 따른 블루투스 (TM) 기저대역 프로토콜이다.
블루투스(TM) 기저대역 프로토콜에 기초하여, 회로 및 패킷 스위칭의 결합은 1 MBPS까지의 데이터 전송 속도를 지원하기 위해 사용된다. 통상 링크 범위는 10 cm에서 10 m이지만, 전송 전력은 100 m까지 링크를 제공하기 위해 선택적으로 증가한다. 블루투스(TM) 기저대역 프로토콜 및 시스템 토폴러지에 관한 더 많은 정보는 다음의 웹 사이트: http://www.bluetooth.net에 개시될 수 있다.
제 1 무선 링크를 통한 통신을 지원하는 또 다른 잠재적 프로토콜은 홈 RF(TM)에 기반한다. 상기 프로토콜에 관한 더 많은 정보는 웹 사이트: http://www. homerf.org에서 이용 가능하다.
허브(100)와 원격 송수신기(160) 간의 통신을 위해 선택된 토폴러지에 관계없이, 링크(110)를 통해 허브(100)에 연결된 액세스 유니트(120)는 망(140) 간의 데이터 흐름의 부가 지원을 제공한다. 구체적으로, 액세스 유니트(120)와 기지국(130) 간의 제 2 무선 통신 링크(30)는 결합된 허브(100) 및 액세스 유니트(120)의 데이터 트래픽 및 이동성에 대하여 높은 스루풋을 산출한다. 액세스 유니트 안테나(121)와 기지국 안테나(131) 간의 제 2 무선 통신 링크(30)를 통한 다수 서브채널 할당은 전체 시스템의 스루풋을 여러 배 이상으로 증가시킨다. 따라서, 시스템의 스루풋은 다수 채널 또는 CDMA 순방향 링크가 동시에 높은 데이터 스루풋 링크를 형성하는데 이용됨에 따라 제 2 무선 통신 링크(30)를 통합하지 않아도 된다.
제 2 무선 통신 링크(30)를 포함하는 본 발명의 원리는 기존 기술보다 유용하다. 예를 들어, 제 1 무선 통신 링크(150)와 관련되어 액세스 유니트(120)와 기지국(130) 간의 고속 통신 링크를 제공하는 기술은 고유(unique)의 2단 무선 시스 템을 형성한다. 이러한 토폴러지에 기초하여, 2단 이동성은 망(140)과 통신하는 다수의 송수신기(160) 간에 지원된다. 제 1 단은 원격 송수신기(160)에 허브(100)에 대한 무선 이동 유연성을 허용하며, 제 2 단은 결합된 허브(100)와 액세스 유니트(120)에 기지국(130)에 대한 무선 이동 유연성을 지원한다. 부가의 단이 추가 유연성을 지원하기 위해 부가될 수 있음을 알아야 한다.
언급된 바와 같이, 통신 링크(110)는 바람직하게는 경합 망에 대한 IEEE 802.3(이더넷) 표준에 기초한다. 특히, 상기 표준은 버스형 또는 성형 토폴러지를 통합하며 링크를 통해 트래픽을 조정하기 위해 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 성능에 따른다. 일반적으로, 상기 링크는 물리적으로 가변 길이 데이터 프레임의 데이터 흐름을 지원하는 연선, 동축 또는 광 파이버 케이블로 구성된다. 각 프레임 또는 망 패킷에 포함된 것은 패킷을 적절한 위치로 라우팅하기 위한 목적지 및 제어 정보이다. 상기 프로토콜에 기초하여, 데이터 흐름은 허브(100)와 액세스 유니트(120) 간에 지원된다.
이더넷 링크의 이용이 단지 예시적이며 다른 유형의 링크들은 선택적으로 동일한 기능을 제공함을 알아야 한다. 가장 중요하게는, 통신 링크(110)는 바람직하게는 허브(100)로부터 액세스 유니트(120)로의 고속 데이터 흐름을 지원한다. 부가적으로 이더넷 유형 링크(100)는 802.11 허브(100)와 연관되어 사용되는 것이 바람직한데, 이는 상기 링크와 허브가 망 데이터 통신을 지원하는데 용이하게 호환성이 있도록 설계되기 때문이다. 그러나 적절한 망 장치는 다른 LAN 장치와 같이 선택적으로 사용된다. 이러한 것들은 링형 망, 다른 성형 망, 토큰 버스 망, 토큰 통과 망 및 토큰 링 망을 포함한다.
제 2 무선 통신 링크의 상세항목에 대해 살펴보면, 도 2는 액세스 유니트 (120), 제 2 무선 통신 링크(30) 및 도 1의 다른 블록을 더 상세히 도시한다.
도 2를 참조하면, 가입자 또는 액세스 유니트(120)는 링크(110)를 통해 허브(100)와 통신한다. 상기 허브(100)는 데이터를 차례로 다중채널 디지털 송수신기(26) 및 안테나(27)에 제공하는 프로토콜 변환기(25)에 망 메시지와 같은 데이터를 전송한다.
링크(100) 상의 데이터 흐름은 바람직하게는 공지된 통신 표준에 따른 송신에 적합한 포맷이다. 예를 들어, 허브(100)는 원격 송수신기(161)로부터의 데이터 신호를 128 kbps 속도의 집적 서비스 디지털 망(ISDN) 표준, 또는 56.6 kbps 속도의 Kflex 표준에 의해 명기된 바와 같은 유선 물리계층 프로토콜 포맷으로 변환한다. 망 계층에서, 허브(100)에 의해 제공된 데이터는 바람직하게는 원격 송수신기(161) 및 단말 장비가 인터넷과 같은 망을 통해 다른 컴퓨터에 연결하는 것을 허용하기 위해 TCP/IP와 같은 적절한 망 통신 프로토콜과 일치하는 방법으로 포맷된다. 허브(100)의 상기 기술 및 바람직한 프로토콜은 예시적이며 다른 프로토콜이 선택적으로 사용될 수 있다.
프로토콜 변환기(25)는 링크(110) 상의 허브(100)에 의해 제공된 데이터를 하기에 더 상세히 기술되며 본 발명에 따른 다중채널 송수신기(26)에 대해 적절한 포맷으로 변환하기에 적합한 중간 프로토콜 계층을 구현한다.
다중채널 디지털 송수신기(26)는 도시된 무선 채널(30)과 같은 하나 이상의 물리적 통신 링크에 대한 액세스를 제공한다. 물리적 링크는 바람직하게는 IS-95에 의해 명기된 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 표준과 같은 디지털 변조 기술을 이용하는 공지된 무선 통신 공중 인터페이스이다. 다른 무선 통신 프로토콜 및 다른 유형의 링크(30)는 또한 본 발명에서 유용하게 이용될 수 있다.
채널(30)은 종래 음성 등급 통신의 9.6 kbps에서 동작하는 것과 같은 하나 이상의 비교적 느린 통신 채널을 나타낸다. 상기 통신 채널은 1.25 메가헤르츠 대역폭을 갖는 것과 같은 단일 광대역폭 CDMA 캐리어에 의해 제공될 수 있으며, 그 후에 개별 채널에 고유한 직교 CDMA 코드를 제공한다. 선택적으로, 다수 채널(30)은 다른 무선 통신 프로토콜에 의해 제공된 것과 같은 단일 채널 통신 매체에 기초한다. 그러나 중요한 것은, 네트(net) 효과는 채널(30)들이 각 링크(30)에 고유한 상당한 비트 오류율에 의해 역효과를 가질 수 있는 다수 통신 채널을 나타낸다는 것이다.
상기에 기술된 "오류"는 망 계층과 같은 상위 계층에서 인식된 비트 오류이다. 본 발명은 시스템 레벨 비트 오류율을 개선하는데만 주력하며 절대 데이터 집적을 보장하려 하지는 않는다.
로컬 레벨에서, 서비스 제공자 장치(40)는 예로서 무선 인터넷 서비스 제공자(ISP;40-1)에서 수행될 수 있다. 이 경우, 상기 장치는 안테나(42-1), 다중채널 송수신기(44-1), 프로토콜 변환기(46-1), 및 모뎀, 인터페이스, 라우터 및 ISP가 인터넷(49-1)에 접속을 제공하는데 필요한 장비들과 같은 장비(48-1)를 포함한다.
ISP(40-1) 수행방법에 따르면, 다중채널 송수신기(44-1)는 가입자 유니트의 다중채널 송수신기(26)와 유사하지만 반대방식을 제공한다. 프로토콜 변환기(46-1) 역시 그러하며, 가입자 유니트(120)의 프로토콜 변환기(25)에 반대(inverse) 기능을 제공한다. ISP(40-1)는 TCP/IP 프레임 포맷으로 프로토콜 변환기(46-1)로부터 데이터를 수신한 후, 상기 데이터를 인터넷(49-1)에 전달한다. 나머지 ISP 장치(48-1)의 구성은 근거리 통신망, 다중 다이얼업 접속, T1 캐리어 접속 장치, 또는 다른 고속의 인터넷(49-1)에 대한 통신 링크와 같은 임의의 형태를 취할 수 있다.
서비스 제공자(40)는 셀룰러 전화기 시스템 또는 무선 가입자 회선(WLL)에 존재하며 원격 송수신기(160) 및 서버(49-2) 사이의 다이얼-업 접속을 수행하는 무선 기지국을 선택적으로 포함한다. 이 경우, 기지국(40-2)은 안테나(42-2), 다중채널 송수신기(44-2), 및 하나 이상의 접속을 공중 전화망(PSTN;48-2)에 제공하고 최종적으로 서버(49-2)에 제공하는 프로토콜 변환기(46-2)를 포함한다.
도시된 수행 방법(40-1, 40-2)에 부가하여, 원격 송수신기(160)에 결합된 단말 장비로부터 데이터 처리 장치에 접속을 제공하기 위하여 제공기(40)를 실행시키는 다른 여러 방법이 존재할 수 있다.
프로토콜 변환기(25, 46)의 기능을 살펴보면, 프로토콜 변환기는 통신용 공개 시스템 상호 접속(OSI) 모델 환경의 중간층으로 인식될 수 있다. 특히, 프로토콜 변환기는 물리 계층 및 망 계층 프로토콜 사이에서 수행되는 대역폭 관리 기능(29)을 제공하며, 상기 물리 계층은 다중채널 송수신기(26)와 함께 사용되는 CDMA 프로토콜에 의하여 제공되며, 상기 망 계층 프로토콜은 단말 장비(22) 및 인 터넷(49-1) 또는 서버(49-2) 사이에서 접속을 제공하며, 예로서 TCP/IP를 들 수 있다.
대역폭 관리기능(29)은 바람직하게 물리 계층 및 다중 통신 링크(30)를 통해 적절하게 제공된 망 계층 접속을 모두 유지하기 위하여 다수의 기능을 제공한다. 예를 들어, 어떤 물리 계층 접속은 단말 장비가 어느 쪽에서 실제로 전송될 데이터가 있는지의 여부와는 상관없이 연속 스트림의 동기 데이터 비트를 수신할 것으로 기대된다. 이러한 기능은 또한 속도 적용, 링크의 다중 채널의 본딩(bonding), 스푸핑(spoofing), 무선 채널셋업 및 테이크다운(takedown)을 포함한다.
본 발명은 특히 비트 에러율이 존재하는 환경에서 송신자 및 수신자 사이에서 효과적인 스루풋율을 개선하기 위하여 각각의 다중링크(30)에서 사용되는 개별 채널의 프레임 크기를 조절하는 프로토콜 변환기(25, 46)에 의하여 사용된 기술과 관계된다. 기술된 접속은 쌍방향이며, 송신자는 가입자 또는 액세스 유니트(120) 또는 제공자 유니트(40)일 수 있다.
특히, 본 발명에 의하여 제시된 문제는 도 3에 도시되어 있다. 수신단에서 수신된 프레임(60)은 송신자 측에서 생성되는 프레임(50)과 동일하여야 한다. 그러나 다중 채널이 상당히 높은 비트 에러율에서 사용되며, 수신된 프레임(60)은 TCP/IP 또는 다른 망 계층 프로토콜에서 전형적으로 요구되는 10-6보다 양호한 비트 에러율로 신뢰성 있게 전송된다는 것은 사실이다. 본 발명은 효과적인 데이터 스루풋을 최적화시키며, 따라서 수신된 프레임(60)은 망 계층 접속에서 경험한 비트 에러율 성능에 의하여 영향을 받지 않는다.
개별 채널(30-1, 30-2,...,30-N)이 시간 및 평균적인 관점 모두에서 서로 다른 비트 에러율 레벨을 경험할 수 있다는 것을 주지하여야 한다. 각각의 채널(30)은 상당히 유사하게 동작할 수 있지만, 통계적 에러 특성이 주어진다면, 모든 채널(30)이 동일하게 작동할 것이라는 것은 가정할 수 없다. 예를 들어, 특정 채널(30-3)은 이웃 셀의 다른 접속으로부터 심각한 간섭을 받을 수 있으며, 단지 10-3만 제공할 수 있음으로, 다른 채널(30)은 상당히 적은 간섭을 경험할 것이다.
광범위한 관점에서 시스템(10)의 스루풋을 최적화하기 위하여, 본 발명은 바람직하게 각각의 채널(30)의 파라미터를 개별적으로 최적화시킨다. 그렇지 않다면, 상대적으로 양호한 채널(30-1)이 약화한 채널(30-3)을 수용하는데 필요한 속도하강 절차를 경험한다.
또한, 시간상의 주어진 시점에서 128kbps의 비율로 하나의 데이터 스트림을 운반하는데 요구되는 채널(30)의 개수는 상대적으로 크다. 예를 들어, 20개 가지의 채널(30)이 원하는 데이터 전송 속도를 수용하기 위하여 특정한 시간에 할당된다. 그러므로 주어진 임의의 채널(30)에서 서로 다른 특성을 가지는 가능성은 크게 다르다.
도 4를 참조하면, 송신자 측에서의 프로토콜 변환기(25 또는 46)의 동작이 보다 구체적으로 개시될 것이다. 도시된 바와 같이, 망 계층으로부터 수신된 입력 프레임(50)은 예를 들어 TCP/IP 프레임의 경우에 1480비트 길이와 같이 상대적으로 크다.
입력 프레임(50)은 우선적으로 한 세트의 작은 조각(54-1, 54-2)으로 분리된다. 개별 조각(54)의 크기는 이용 가능한 각각의 채널(30)에 대한 최적의 서브프레임 크기를 기초로 선택된다. 예를 들어, 대역폭 관리 기능은 임의의 시간에 이용 가능한 특정 개수의 채널(30)을 만들 수 있다. 이용 가능 채널(30)의 서브 세트가 선택된 후, 각 채널에서 전송되는 각각의 서브프레임의 최적 비트 수가 선택된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 주어진 프레임(54-1)은 4 채널과 연관된 조각들로 분리될 수 있다. 후에, 조각(54-2)에 대한 서로 다른 최적의 서브프레임 크기를 가지며, 프레임에 이용될 수 있는 9 채널(30)이 존재할 수 있다.
각각의 서브프레임(56)은 위치 식별자(58a), 데이터부(58b), 및 일반적으로 순환중복성검사(CRC)(58c)와 같은 무결성(integrity) 체크합의 형태인 트레일러로 구성된다. 각각의 서브프레임에 대한 위치 식별자(58a)는 연관된 큰 프레임(50) 내의 위치를 지시한다.
*이후, 서브프레임(56)은 각 채널(30)에서의 전송을 준비한다. 이것은 각 서브프레임(56)의 시작에서 각 채널과 관련된 시퀀스 번호를 부가함으로써 행해진다. 그리고 나서, 서브프레임(56)은 관련 채널(30)을 통해 전송된다.
도 5는 수신 측에서 수행되는 동작들을 설명한다. 서브프레임(56)은 일단 개별 채널(30)을 통해 수신된다. CRC 부분(58c)이 맞지 않는 경우에는 서브프레임(56)은 수신되는 대로 폐기된다.
잔존 프레임(56)의 시퀀스 번호(58d)는 제거되고 임의의 서브프레임(56)이 결여되었는지를 결정하는데 사용된다. 결여된 서브프레임(56)은 수신된 시퀀스 번호(58d)를 비교함으로써 검출될 수 있다. 시퀀스 번호가 결여된 경우에는, 관련된 서브프레임(56)이 적절히 수신되지 않은 것으로 가정한다. 서브프레임(56)을 적절히 수신하고, 전송률, 채널(30)의 수 및 실제 전파 지연에 따라 임의의 결여 시퀀스 번호가 존재하는지 여부를 결정하기 위해서, 통상적으로 데이터 및 서브프레임(56)의 적절한 버퍼링이 요구된다.
결여 서브프레임(56)을 검출하고 나면, 수신단에 의해 결여 서브프레임의 재전송이 요구된다. 이 시점에서, 전송단은 결여 서브프레임의 전송을 재수행한다.
일단 모든 서브프레임(56)이 수신되면, 위치 번호(58a)가 출력 수신 프레임(60)을 적절하게 구축하기 위해 서브프레임(56)으로부터의 데이터를 정렬하는데 사용된다.
이 시점에서, 또한, 프레임 명령의 끝단에 도달한 경우와 같이, 임의의 대형 출력 프레임(60)의 부분이 여전히 결여된 경우에, 결여된 부분에 대한 길이를 특정하는 대응 서브프레임의 재전송이 또한 표시된 위치에서 요구될 수 있다.
위치 및 시퀀스 번호 둘 다의 사용 때문에, 송신기 및 수신기는 에러를 가지고 수신된 서브프레임의 수 대 에러 없이 수신된 프레임의 수의 비율을 안다. 또한, 수신기 및 송신기는 각 채널에 대한 평균 서브프레임 길이를 안다. 따라서, 이하 설명될 바와 같이, 이러한 파라미터들로부터 각 채널에 대한 최적 서브프레임 사이즈가 결정될 수 있다.
도 1에 나타난 바와 같이 본 발명의 원리가 특히 유용한 실시예는 시사회(trade show)와 같은 원격 사이트이다. 시사회에서의 판매원들은 개별 안내 및 시범을 통해 고객들에게 정보를 전송하기 위해 컴퓨터에 많이 의존하는 것이 점점더 일반화되어 가고 있다. 많은 경우에, 정보는 원격 위치로부터 접속되어야 하고, 시사회 사이트에서의 요구에 따라 검색되어야 한다. 따라서, 각 판매원에 대해 고속 망 연결에 접속하고자 하는 즉각적인 요구가 존재한다.
판매원에게 망 접속을 제공하는 한 방법은 그들에게 직접 하드와이어 망 링크를 제공하는 것이다. 그러한 링크의 사용은 여러 결점을 갖는다. 시사회 장비들로부터의 하드와이어 링크를 사용하는 일은 장비 소유자들의 독점적 경향 때문에 종종 가격이 매우 높다. 그러나 그러한 링크들은 지루하고, 따라서 계속해서 변화하는 환경에서 유지보수하는 일은 비용이 많이 든다. 통상적으로, 시사회 장비에 의해 제공된 이러한 하드와이어 링크들을 통하는 것 외에, 고객들이 원격 망과의 고속 통신 링크를 구축할 수 있도록 하기 위한 실행 가능한 대안들이 존재하지 않는다.
하드와이어 링크가 합리적인 비율로 사용 가능할지라도, 하드와이어 링크는 그러한 링크들에 연결된 컴퓨터들이 통상적으로 케이블에 연결되기 때문에 제한적이고, 조작자의 이동성을 방해한다. 말할 필요도 없이, 때로는 판매를 하기 위해 판매원이 고객에게 접근하는 일은 매우 중요하다.
예를 들어, 잠재적 고객은 그들이 판매원과 얘기하기 위해 줄을 서야 한다면 부스 및 관련 상품들에 대한 관심을 빨리 잃을 수도 있고, 또한 아마도 그들은 명 함을 남기지 않을 것이다. 적절하게 주목한다면, 판매원은 그 부스에 관심은 있으나 바빠서 그때 충분한 주의를 기울이지 못한 잠재적 고객들을 궁극적으로 추적하기 위해 파견될 수도 있다. 따라서, 판매원은 선택적으로 자기 쪽의 컴퓨터로 전체 시사회 플로어를 "사냥(hunting)"할 수 있을 것이고, 필요하다면, 통신 시스템(190)과 같은 고속 망 인터페이스를 통한 수요에 대해 사용 가능한 데이터들을 검색할 수 있을 것이다. 따라서, 상기 이유로, 수용할 수 있는 이동 유연성 때문에 무선을 기반으로 한 망과의 통신을 수행하고자 하는 강한 욕구가 존재한다. 모뎀 및 셀룰러 전화 링크를 통한 개별 연결과 같은 링크를 구축하는 선택적인 방법은 14.4kbps와 같은 저속 데이터 전달만을 제공한다.
증가한 이동성 외에, 조합된 허브(100) 및 접속 유닛(120)은 시사회 참가자가 망(140)과의 추가적 통신에서 기지국(130)으로의 자기 자신의 더 낮은 비용의 무선 연결을 제공할 수 있다. 추가로, 무작정 설치된 망 케이블의 낮은 신뢰도는 케이블 고장 때문에 쇼에서의 판매에 더 이상 부정적인 영향을 미치지 못한다.
본 발명의 원리는 또한 대형의 다중-법인 회의에서 유리하게 사용되고, 여기서 랩탑 컴퓨터를 사용하는 사람들은 인터넷 또는 자신의 망 및 데이터 베이스로의 접속을 필요로 하게 된다. 단일 법인에서 오프-사이트 회의에 참석하는 법인 대표들 그룹은 지원될 즉각적인 오프-사이트 법인 위치에 조합된 허브(100) 및 접속 유닛(130)을 배치함으로써 그들 자신의 컴퓨터 망 연결을 제공할 수 있다. 예를 들어, 사업가들은 원거리에서 무한 정보에 접속할 수 있다. 제 1 무선 통신 링크(150)는 벽 등을 통해서도 동작할 수 있기 때문에, 허브의 무선 범위 내의 컴퓨 터는 회의실, 선택적으로 빌딩 내의 다른 위치에서 통신 시스템을 통해 거의 무한하게 정보에 자유로이 접속할 수 있다. 이 토폴러지는 또한 본질적으로 비밀구조이기 때문에 안전성을 제공한다. 이메일과 같은 자신의 망을 통해 관리되는 통신은 따라서, 침입으로부터 안전하다.
본 발명의 가능한 많은 다른 응용예가 존재함과 앞서 설명한 응용예들의 사용은 단지 본 발명의 유리한 특징들을 나타내기 위한 실시예에 불과하다는 점이 이해되어야 한다.
이 발명이 바람직한 실시예들을 참조하여 나타내지고 설명되었지만, 당업자는 청구범위에 정의된 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 실시예에 다양한 변형이 가해질 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 2단 무선 통신 시스템 및 관련된 소자를 도시한다.
도 2는 본 발명의 2단 무선 통신 시스템 및 관련된 소자의 상세도를 도시한다.
도 3은 망 계층 데이터 프레임이 다수 물리적 링크 또는 채널간에 분할되는 방법을 도시한다.
도 4는 망 계층 프레임들이 전송 유니트에 위치한 프로토콜 변환기에 의해 서브프레임으로 분할되는 방법을 도시하는 상세도이다.
도 5는 도 4에 연속되는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 허브 101 : 안테나
110 : 링크 120 : 액세스 유니트
121 : 액세스 유니트 안테나 130 : 기지국
131 : 기지국 안테나 140 : 망
160-1 ~ 106-n : 원격 송수신기

Claims (10)

  1. 가입자 액세스 유닛으로서,
    하드와이어드(hardwired) 링크를 통해 허브로부터 데이터 메시지들을 수신하도록 구성되는 트랜시버; 및
    상기 수신된 데이터 메시지들을 수집(aggregate)하고, 추가(extra) 물리계층을 포함하기 위하여 상기 수집된 데이터 메시지들을 재포맷하도록 구성되는 프로토콜 변환기
    를 포함하며,
    상기 트랜시버는 상기 재포맷된 데이터 메시지들을 무선 통신 링크를 통해 기지국으로 송신하도록 구성되고, 상기 기지국은 상기 추가 물리계층을 스트리핑(stripping)함으로써 상기 재포맷된 데이터 메시지들을 재구성할 수 있는 것인, 가입자 액세스 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 링크는 데이터 흐름들을 확립하기 위한 복수의 서브채널들을 포함하고,
    상기 트랜시버는, 더 높은 속도의 전송을 위하여 두 개 이상의 서브채널들을 통해 적어도 하나의 데이터 흐름을 송신함으로써 데이터가 필요에(as-needed) 기초하여 상기 복수의 서브채널들을 통하여 흐를 때, 상기 재포맷된 데이터 메시지들을 송신하도록 추가적으로 구성되는 것인, 가입자 액세스 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 트랜시버는 IEEE 802.3 표준에 따라 상기 허브와 통신하도록 구성되는 것인, 가입자 액세스 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 허브와 결합한 상태로 휴대가능한, 가입자 액세스 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 메시지들은 제1 세트의 무선 통신 링크들을 통하여 상기 허브와 통신하도록 구성되는 복수의 원격 트랜시버들로부터 발신(originate)하는 것인, 가입자 액세스 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 링크는 고속 무선 통신 링크인 것인, 가입자 액세스 유닛.
  7. 무선 통신을 위한 방법으로서,
    하드와이어드(hardwired) 링크를 통하여 데이터 메시지들을 수신하는 단계;
    상기 수신된 데이터 메시지들을 수집(aggregating)하는 단계;
    추가(extra) 물리계층을 포함하기 위하여 상기 수집된 데이터 메시지들을 재포맷하는 단계;
    상기 재포맷된 데이터 메시지들을 무선 통신 링크를 통하여 송신하는 단계
    를 포함하고,
    상기 재포맷된 데이터 메시지들은 상기 추가 물리계층을 스트리핑(stripping)함으로써 재구성될 수 있는 것인, 무선 통신을 위한 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 무선 통신 링크는 데이터 흐름들을 확립하기 위한 복수의 서브 채널들을 포함하고,
    상기 송신하는 단계는, 더 높은 속도의 전송을 위하여 두 개 이상의 서브채널들을 통해 적어도 하나의 데이터 흐름을 송신함으로써 데이터가 필요에(as-needed) 기초하여 상기 복수의 서브채널들을 통하여 흐를 때, 상기 재포맷된 데이터 메시지들을 송신하는 것을 더 포함하는 것인, 무선 통신을 위한 방법.
  9. 제7항에 있어서, 하드와이어드(hardwired) 링크를 통하여 데이터 메시지들을 수신하는 상기 단계는 IEEE 802.3 표준에 따르는 것인, 무선 통신을 위한 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 무선 통신 링크는 고속 무선 통신 링크인 것인, 무선 통신을 위한 방법.
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