KR100987780B1 - Ｗｐａｎ에서 ｐｎｃ 핸드 오버를 수행하는 방법 및 이를위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 PHY 전송 모드를 사용하는 디바이스들이 공존하는 WPAN에서 PNC 역할을 핸드 오버하는 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 WPAN에 진입하는 디바이스는 결합 요청 메시지를 통해 자신의 PHY 전송 모드에 관한 정보를 PNC에게 전달함으로써 PNC 핸드 오버시 PHY 전송 모드의 차이로 인해 기존의 서비스가 단절되는 문제를 해결할 수 있다.

Description

ＷＰＡＮ에서 ＰＮＣ 핸드 오버를 수행하는 방법 및 이를 위한 장치{Method and apparatus for performing piconet coordinator handover in wireless personal area network}

본 발명은 WPAN(Wireless Personal Area Network)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 WPAN에서 PNC 역할을 핸드 오버하는 방법에 관한 것이다.

WPAN(Wireless Personal Area Network)는 짧은 거리 내에 존재하는 디바이스들이 저전력으로 데이터 통신을 수행하는 무선 네트워크이다. WPAN에서는 TDMA(Time Division Multiple Access) 방식을 사용하여 데이터 통신이 수행된다. 따라서, 데이터 통신을 수행하려는 디바이스들은 PNC(Piconet Coordinator)라고 불리는 디바이스로부터 할당 받은 시간(CTA, Channel Time Allocation) 동안 채널을 독점하고, 데이터 통신을 수행한다.

한편, WPAN에 PNC보다 성능이 좋은 디바이스가 참여(associate)하는 경우 또는 PNC가 WPAN에서 접속 해제되는 경우 등 PNC가 변경될 필요가 있을 때에는 기존에 PNC로서 기능하던 디바이스가 PNC의 역할을 다른 디바이스에게 넘겨주는 과정을 수행되는데, 이러한 과정을 PNC 핸드오버라고 한다.

기존의 PNC는 WPAN에 참여한 디바이스들 중 새롭게 PNC가 될 디바이스를 선택하기 위해 디바이스들의 능력을 비교하여 가장 능력이 뛰어난 디바이스를 선택하는데, 이 때 도 1에 도시된 테이블이 참조된다. 참고로, 도 1에 도시된 테이블은 IEEE 802.15.3 표준 문서에서 발췌한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 PNC 핸드오버 과정에서는 디바이스들에 대한 능력을 나타내는 다양한 정보들을 분석하여 PNC로 동작할 디바이스를 선택하며, WPAN 내의 모든 디바이스들이 동일한 PHY 전송 모드를 사용하는 것을 전제로 하기 때문에 디바이스들의 PHY 전송 모드는 전혀 고려할 필요가 없었다.

그러나, 최근에는 WPAN에서 파장이 1~10mm 정도로 짧고 직진성(또는 지향성)이 강한 밀리미터 웨이브를 이용하여 60GHz의 주파수 대역에서 대용량의 데이터를 고속으로 전송하는 기술이 개발됨에 따라, SC(Single Carrier), OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing), OOK(On-Off-Keying) 등의 다양한 PHY 전송 모드가 WPAN에서 사용 가능하게 되었다.

따라서, 하나의 WPAN에 서로 다른 PHY 전송 모드를 가지는 디바이스들이 공존하는 경우, 기존의 PNC가 도 1에 도시된 테이블만을 참조해서 PNC 핸드오버를 수행하게 되면 기존의 PNC와 새로운 PNC가 서로 다른 PHY 전송 모드를 가지게 될 가능성이 있으며, 그렇게 되는 경우 기존의 서비스가 단절되는 문제가 있다. 예를 들면, SC(Single Carrier) PNC가 OFDM 디바이스에게 PNC를 핸드오버 하면, SC PNC로부터 서비스를 받던 SC 디바이스는 OFDM 디바이스의 메시지를 처리하지 못하므로, 결국 PNC 핸드 오버로 인해 SC 디바이스가 이용 중이던 서비스가 중단되는 문제가 발생한다.

본 발명은　WPAN에서 기존의 서비스가 단절되지 않도록 동일한 PHY 전송 모드를 지원하는 디바이스들 사이에서만 PNC 핸드오버가 수행되도록 하는 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,　 WPAN에서 제1디바이스가 제2디바이스에게 PNC 역할을 핸드 오버하는 방법에 있어서, 상기 제2디바이스의 PHY 전송 모드에 관한 정보를 참조하여 상기 제1디바이스와 상기 제2디바이스가 동일한 PHY 전송 모드를 사용하는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 기초하여 상기 제2디바이스에게 PNC 역할을 핸드 오버할 것인지를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 PNC 핸드 오버 방법은, 상기 제2디바이스의 PHY 전송 모드에 관한 정보를 상기 제2디바이스로부터 수신된 결합 요청(Association Request) 메시지로부터 추출하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 추출하는 단계는, 제2디바이스의 PHY 전송 모드에 관한 정보를 상기 결합 요청(Association Request) 메시지의 디바이스 성능 정보 요소(Device Capability Information Element)로부터 추출하는 단계가 될 수 있다.

또한, 상기 추출하는 단계는 상기 제2디바이스의 PHY 전송 모드에 관한 정보를 상기 디바이스 성능 정보 요소의 DEV Capabilities 필드로부터 추출하는 단계가 될 수 있다.

상기 PHY 전송 모드에 관한 정보는 SC(Single Carrier), OOK(On-Off Keying) 및 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 중 적어도 하나를 가리키는 것이 바람직하다.

상기 WPAN은 60GHz 주파수 대역을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 PNC 핸드 오버 방법을 실행하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록 매체를 제공한다.

또한, 본 발명은 WPAN에서 제1디바이스로부터 제2디바이스로의 PNC 핸드 오버를 수행하는 장치에 있어서, 상기 제2디바이스의 PHY 전송 모드에 관한 정보를 참조하여 상기 제1디바이스와 상기 제2디바이스가 동일한 PHY 전송 모드를 사용하는지 여부를 판단하는 판단부; 및 상기 판단 결과에 기초하여 상기 제2디바이스에게 PNC 역할을 핸드 오버할 것인지를 결정하는 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, WPAN에서 서로 다른 PHY 전송 모드를 가지는 디바이스들이 공존하는 경우에도, 디바이스가 이용 중인 서비스가 단절됨이 없이 PNC 핸드 오버가 수행될 수 있다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 WPAN에서 디바이스들이 통신하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2a에 도시된 WPAN에는 6개의 디바이스(201 내지 206)가 애드혹 네트워크를 구성하고 있으며, 이 디바이스들은 물리 계층 프로토콜, 즉 PHY 전송 모드에 따라 SC(Single Carrier), OOK(On-Off Keying), OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 등으로 구분된다. 이하에서는 SC 방식의 PHY 전송 모드를 사용하는 디바이스를 SC 디바이스, OOK 방식의 PHY 전송 모드를 사용하는 디바이스를 OOK 디바이스, OFDM 방식의 PHY 전송 모드를 사용하는 디바이스를 OFDM 디바이스라 칭하기로 한다.

도 2a에서 현재 SC 디바이스(201)가 PNC로서 동작하고 있는데, PHY 전송 모드가 서로 다른 디바이스들은 통신을 수행할 수 없으므로, PNC(201)는 SC 디바이스(202)와만 데이터 통신을 수행할 수 있다. PNC가 다른 디바이스들(203 내지 206)과 통신을 하지 못하게 되면 다른 디바이스들(203 내지 206)이 채널 타임을 할당 받을 수 없으므로, 본 발명의 일 실시예에 의한 WPAN에서는 동일한 PHY 전송 모드를 사용하는 디바이스들끼리 자식 피코넷(child piconet, 210, 220)을 구성하고, 각 자식 피코넷에서 PNC 기능을 지원하는 디바이스들(203, 205)은 자식 피코넷에서의 PNC 역할을 수행한다.

디바이스들은 시그널링을 통해 PNC로부터 채널 타임을 할당받기 때문에, 적어도 부모 피코넷(parent piconet)의 PNC와 자식 피코넷의 PNC들(203, 205) 간에 시그널링(signaling)은 가능해야 한다. 여기서, 시그널링이란 데이터 통신과 대비 되는 개념으로, 피코넷에서 통신 환경을 구축/제어하기 위한 메시지를 송수신하는 과정을 가리키며, 비컨(beacon), 프로브 요청/응답(Probe request/response), 결합 요청/응답(Association request/response) 등이 시그널링을 통해 디바이스들 간에 송수신된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르는 WPAN에서 PNC 기능을 지원하는 디바이스들(201, 202, 203)은 적어도 하나의 공통되는 PHY 전송 모드를 지원해야 하며, 이하에서는 공통 데이터율(common rate)이라 칭하기로 한다. 예를 들면, 공통 데이터율은 SC 방식에 따른 데이터율들 중 50Mbps로 지정될 수 있다.

자식 피코넷의 PNC들(203, 205)은 공통 데이터율에 따른 시그널링을 통해 부모 피코넷의 PNC(201)로부터 채널 타임을 할당 받으며, 자식 피코넷의 PNC들(203, 205)에 할당된 채널 타임은 해당 자식 피코넷의 슈퍼 프레임 길이가 된다. 자식 피코넷 내에서는 시그널링 및 데이터 통신 모두 해당 피코넷에 속한 디바이스들의 공통적인 PHY 전송 방식에 따라 수행된다. 즉, 자식 피코넷(210)에서는 OOK 방식, 자식 피코넷(220)에서는 OFDM 방식에 따라 시그널링 및 데이터 통신이 수행된다.

도 2b에는 도 2a에 도시된 피코넷의 슈퍼 프레임 구조에 대한 일 실시예를 나타내었다. 도 2b에 도시된 바와 같이 부모 피코넷의 PNC(201)는 공통 데이터율에 따른 비컨 프레임을 피코넷에 브로드캐스트 한다. 공통 데이터율이 SC 방식에 따른 기본 데이터율이라 가정하면, 이러한 비컨 프레임은 SC 디바이스(202) 및 PNC 기능을 지원하는 디바이스들(203, 205)만이 해석할 수 있다.

따라서, 경쟁 액세스 구간(CAP)에서 SC 디바이스(202), OFDM PNC/DEV(205) 및 OOK PNC/DEV(203)은 각각 CTA 1, CTA 2, CTA 3에 해당하는 채널 타임을 할당받는다. 전술한 바와 같이, 자식 피코넷의 PNC가 할당 받은 채널 타임은 자식 피코넷 내에서의 슈퍼 프레임 길이에 해당하며, 자식 피코넷(210)의 디바이스들끼리는 OOK 방식에 따른 시그널링 및 데이터 통신이, 자식 피코넷(220)의 디바이스들끼리는 OFDM 방식에 따른 시그널링 및 데이터 통신이 수행된다.

도 2a 및 도 2b를 통해 설명한 본 발명의 일 실시예에서와 같이, 서로 다른 PHY 전송 모드를 사용하는 디바이스들도 공통 데이터율을 이용한 시그널링을 수행하면 동일한 WPAN 내에 공존할 수 있다. 다만, PNC가 디바이스들에게 서비스를 단절 없이(seamlessly) 제공하기 위해서는 PNC 핸드 오버를 수행할 때 새롭게 PNC 역할을 수행할 디바이스가 자신과 동일한 PHY 전송 모드를 지원하는지 여부를 판단하여야 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 WPAN에서 사용되는 디바이스 성능 정보 요소(Device Capability Information Element)의 구조를 나타낸 도면이다. IEEE 802.15.3 표준 문서에서 기술하는 바와 같이, 디바이스 성능 요소는 결합 요청(Association request) 메시지, 프로브 응답(Probe response) 메시지 등에 포함되는 필드인데, 본 발명에서는 디바이스 성능 정보 요소에 새롭게 해당 디바이스의 PHY 전송 방식을 나타내는 정보를 포함시키고자 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 디바이스의 PHY 전송 방식을 나타내는 정보는 디바이스 성능 정보 요소의 Overall capabilities 필드 내의 DEV capabilities 필드에 기록될 수 있다. 즉, SC, OFDM, OOK 전송 모드들 에 대한 지원 여부를 각각 한 비트의 플래그(flag)를 통해 나타낼 수 있다.

전술한 바와 같이, 디바이스 성능 정보 요소는 결합 요청 프레임에 포함되므로, 도 3에서의 디바이스 성능 정보 요소를 활용하면, 새로운 디바이스가 WPAN에 접속을 요청할 때 기존의 PNC는 그 디바이스의 결합 요청 프레임을 통해 새로운 디바이스의 성능은 물론 지원 가능한 PHY 전송 모드를 파악할 수 있다.

한편, ODFM에도 샘플링 주파수 등에 따라 다양한 전송 방식들이 존재할 수 있으며, OFDM 디바이스들끼리도 전송 방식이 다르면 서로 통신할 수 없다. 따라서, 디바이스 성능 정보 요소에 OFDM 전송 방식들 중 어떠한 전송 방식을 사용하는지에 관한 정보까지도 포함하는 실시예도 구현 가능할 것이다.

도 4는 기존의 PNC가 본 발명의 일 실시예에 따라 PNC 핸드오버를 수행하는 과정을 나타낸 순서도이다.

단계 400에서, 기존의(현재의) PNC는 WPAN에 새롭게 진입한 디바이스들의 결합 요청 메시지에서 PHY 전송 모드에 관한 정보를 추출한다.

단계 405에서, 기존의 PNC는 WPAN의 디바이스들 중 새롭게 PNC 역할을 수행할 PNC 후보를 선택한다. 이러한 후보 선택의 기준은 다양한 방법으로 채택될 수 있으며, 바람직하게는 도 1에서의 테이블이 사용된다.

단계 410 및 단계 420에서, 기존의 PNC는 단계 400에서 추출된 정보를 이용하여 단계 405에서 선택된 후보 디바이스의 PHY 전송 모드를 분석한다.

단계 430에서, 만약 후보 디바이스의 PHY 전송 모드가 기존의 PNC와 동일하지 않으면, 다른 후보를 선택한다. 다른 후보를 선택할 때에도 마찬가지로 도 1의 테이블이 기준으로 사용될 수 있다.

단계 440에서, 만약 후보 디바이스의 PHY 전송 모드가 기존의 PNC와 동일하면 PNC 핸드 오버를 수행한다. PNC 핸드 오버가 수행되면, 후보 디바이스가 새롭게 PNC가 된다.

본 실시예에서는 PNC 후보를 선택한 후, PHY 전송 모드의 비교를 수행하였으나, 반대로 PHY 전송 모드가 기존의 PNC와 동일한 디바이스들 만을 먼저 추려낸 후, 그들 중에서 소정의 기준(예를 들면, 도 1의 테이블)에 따라 새로운 PNC를 선택할 수도 있을 것이다.

또한, 본 실시예에서 디바이스의 PHY 전송 모드에 관한 정보는 결합 요청 메시지를 통해 PNC에게 제공되었으나, 구현 예에 따라 기존의 다른 메시지 또는 새롭게 정의된 메시지를 통해 PNC에게 제공될 수도 있을 것이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 WPAN 디바이스의 구조를 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스(500)는 결합 요청 처리부(501), 성능 비교부(510) 및 핸드 오버 수행부(505)를 포함한다.

결합 요청 처리부(501)는 WPAN(550)에 새롭게 진입한 디바이스(도시하지 않음)로부터 결합 요청 메시지를 수신하고, 응답한다.

성능 비교부(510)는 추출부(511), 판단부(512) 및 결정부(513)을 포함하는데, 추출부(511)는 결합 요청 메시지로부터 PHY 전송 모드에 관한 정보를 추출한다. 전술한 바와 같이, PHY 전송 모드는 디바이스 성능 정보 요소의 DEV Capabilities 필드에 기록되는 것이 바람직하다.

판단부(512)는 WPAN에 속한 디바이스들의 성능을 비교하여 PNC 후보를 선택하고, 추출부(511)에 의해 추출된 PHY 전송 모드에 관한 정보에 기초하여 PNC 후보로 선택된 디바이스가 현재의 PNC(500)와 동일한 PHY 전송 모드를 지원하는지 여부를 판단한다.

결정부(513)는 판단부(512)의 판단 결과, 후보 디바이스가 현재의 PNC(500)과 동일한 PHY 전송 모드를 사용하는 경우, 후보 디바이스를 새로운 PNC로 결정한다. 만약, 그렇지 않은 경우에는 후보 디바이스를 새로운 PNC로 결정하지 않고, 판단부(512)로 하여금 새로운 후보 디바이스를 선택하도록 한다.

핸드 오버 수행부(505)는 결정부(513)에 의해 새로운 PNC로 결정된 디바이스에게 PNC 역할을 핸드 오버한다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.

상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본 질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래 기술에 따라 PNC 핸드 오버를 수행할 때 참조하는 테이블을 나타낸 도면,

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 WPAN에서 디바이스들이 통신하는 방법을 설명하기 위한 도면,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 WPAN에서 사용되는 성능 정보 요소(Capability Information Element)의 구조를 나타낸 도면,

도 4는 기존의 PNC가 본 발명의 일 실시예에 따라 PNC 핸드오버를 수행하는과정을 나타낸 순서도,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 WPAN 디바이스의 구조를 나타낸 도면이다.

Claims (15)

1. WPAN에서 제1디바이스가 제2디바이스에게 PNC 역할을 핸드 오버하는 방법에 있어서,

   상기 제2디바이스의 PHY 전송 모드에 관한 정보를 참조하여 상기 제1디바이스와 상기 제2디바이스가 동일한 PHY 전송 모드를 사용하는지 여부를 판단하는 단계; 및

   상기 판단 결과에 기초하여 상기 제2디바이스에게 PNC 역할을 핸드 오버할 것인지를 결정하는 단계를 포함하며,

   상기 PHY 전송 모드에 관한 정보는 SC(Single Carrier), OOK(On-Off Keying) 및 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 중 적어도 하나를 가리키는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제2디바이스의 PHY 전송 모드에 관한 정보를 상기 제2디바이스로부터 수신된 결합 요청(Association Request) 메시지로부터 추출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 추출하는 단계는, 상기 제2디바이스의 PHY 전송 모드에 관한 정보를 상기 결합 요청(Association Request) 메시지의 디바이스 성능 정보 요소(Device Capability Information Element)로부터 추출하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 추출하는 단계는, 상기 제2디바이스의 PHY 전송 모드에 관한 정보를 상기 디바이스 성능 정보 요소의 DEV Capabilities 필드로부터 추출하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,

   상기 PHY 전송 모드에 관한 정보는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)을 사용하는 전송 방식들 중 하나를 가리키는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 WPAN은 60GHz 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. WPAN에서 제1디바이스로부터 제2디바이스로의 PNC 핸드 오버를 수행하는 장치에 있어서,

   상기 제2디바이스의 PHY 전송 모드에 관한 정보를 참조하여 상기 제1디바이스와 상기 제2디바이스가 동일한 PHY 전송 모드를 사용하는지 여부를 판단하는 판단부; 및

   상기 판단 결과에 기초하여 상기 제2디바이스에게 PNC 역할을 핸드 오버할 것인지를 결정하는 결정부를 포함하며,

   상기 PHY 전송 모드에 관한 정보는 SC(Single Carrier), OOK(On-Off Keying) 및 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 중 적어도 하나를 가리키는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 제2디바이스의 PHY 전송 모드에 관한 정보를 상기 제2디바이스로부터 수신된 결합 요청(Association Request) 메시지로부터 추출하는 추출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 추출부는 상기 제2디바이스의 PHY 전송 모드에 관한 정보를 결합 요청(Association Request) 메시지의 디바이스 성능 정보 요소(Device Capability Information Element)로부터 추출하는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 추출부는 상기 제2디바이스의 PHY 전송 모드에 관한 정보를 상기 디바이스 성능 정보 요소의 DEV Capabilities 필드로부터 추출하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 삭제
13. 제 8항에 있어서,

    상기 PHY 전송 모드에 관한 정보는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)을 사용하는 전송 방식들 중 하나를 가리키는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제 8항에 있어서,

    상기 WPAN은 60GHz 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제 1항 내지 제 4항, 제 6항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 의한 방법을 실행하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록 매체.

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